(57)【要約】【課題】画素電極に対する画像信号に基づく潜像の形成に要する処理時間を短縮する。【解決手段】像保持体１上に画素電極３単位の潜像を形成する潜像形成手段４を備え、潜像形成手段４は、像保持体１の行方向に並ぶ画素電極３群に対し、像保持体１の回転方向での潜像形成の処理順を指定する指定信号及び画像信号に基づく潜像形成信号を生成する信号生成手段５と、画素電極３群を指定対象とする指定線Ｌｇと、潜像形成信号を供給する信号線Ｌｓと、各画素電極３に対応し、指定線Ｌｇ及び信号線Ｌｓに接続されると共に指定信号及び潜像形成信号に基づいて切り替え動作し、切り替え動作に係る通電経路中に光電変換部７を有する切替器６と、当該画素電極３群への潜像形成処理時又はその前に、処理対象である画素電極３群に対応する切替器６群の光電変換部７に光を照射し、潜像形成処理時における切替器６の切り替え動作時間を短縮する光照射手段９と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環回転が可能な支持体と、この支持体上に設けられ且つ当該支持体の回転方向を列方向として画素単位毎に行列配置された複数の画素電極と、を有する像保持体と、
この像保持体の複数の画素電極に対して画像信号に基づく潜像電位を与えることで像保持体上に画素電極単位の潜像を形成する潜像形成手段と、
この潜像形成手段にて潜像電位が形成された画素電極に対し、像保持体との対向領域である現像領域にて現像剤を用いて現像する現像手段と、を備え、
前記潜像形成手段は、
前記画素電極単位の潜像を形成するに当たり、像保持体の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極群に対し、像保持体の回転方向での潜像形成の処理順を指定する指定信号及び各画素電極に与えられる画像信号に基づく潜像電位に対応する潜像形成信号を生成する信号生成手段と、
この信号生成手段にて生成された指定信号に基づいて対応する画素電極群を指定対象とする指定線と、
前記信号生成手段にて生成された潜像形成信号を対応する各画素電極に供給する信号線と、
前記各画素電極に対応して像保持体に行列配置され、前記指定線及び前記信号線に接続されると共に前記指定信号及び前記潜像形成信号に基づいて断続に関して切り替え動作し、切り替え動作に係る通電経路中に光電変換部を有する切替器と、
処理対象である画素電極群を指定するときに、当該画素電極群への潜像形成処理時又はその前に、処理対象である画素電極群に対応する切替器群の光電変換部に光を照射し、潜像形成処理時における切替器の切り替え動作時間を短縮する光照射手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記光照射手段は、前記現像領域又は当該現像領域より像保持体の回転方向における上流側の予め決められた位置にて、光照射を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置のうち前記処理対象である画素電極群が前記現像領域より像保持体の回転方向における上流側位置に設定される態様において、
前記処理対象である画素電極群が潜像形成処理を終了した位置と前記現像領域との間には前記処理対象である画素電極群に対応する切替器群の光電変換部に光が当たらないように遮光する遮光手段を更に備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置のうち前記光照射手段による像保持体の回転方向に沿った光照射域内に像保持体の回転方向に対して複数の切替器が配置される態様において、
前記信号生成手段は、前記複数の切替器のうち、前記光照射域の像保持体の回転方向における下流側端部に位置する切替器に対応した画素電極が前記処理対象となるように、前記指定信号及び前記潜像形成信号を生成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像手段は、一つの像保持体に対向して複数設けられ、
前記潜像形成手段は、隣り合って配置される二つの現像手段のうち、像保持体の回転方向における下流側の現像手段の現像領域を含み且つ上流側の現像手段の現像領域に至るまでの範囲内の予め決められた位置で、前記像保持体の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極群に対して前記下流側の現像手段に対応する前記潜像形成信号を供給すると共に、予め決められた処理順に沿って夫々の現像手段に対応する前記潜像形成信号を夫々の範囲内の予め決められた位置で該当する画素電極群に供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記切替器は、チャネル層を前記光電変換部とした薄膜トランジスタで構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記光照射手段は、前記像保持体の回転軸方向に沿って複数の発光ダイオードを配列したＬＥＤアレイを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記像保持体の回転方向に沿った最大の画像形成領域に相当する寸法が当該像保持体の一回転を超える長さに設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる画像形成方式として電子写真方式が利用される。これは、コロナ帯電器や帯電ロール等の帯電装置によって帯電された感光体に対して、レーザやＬＥＤアレイを用いて光イメージを照射することで静電潜像を形成し、この形成された静電潜像に対し帯電したトナーを用いて現像することで静電潜像を可視像化するようにしたものである。
【０００３】
これに対し、感光体を使用せずに、静電潜像を形成する方式の画像形成装置も既に提案され、ドラム上にマトリクス状に画素電極を設ける方式が開示されている。
特許文献１には、画素電極の一部に光導電材料を用い、光像を静電像に変換する構成が記載されている。また、特許文献２には、縦横にスイッチング素子を配した像担持体にて、スイッチング素子の走査ライン毎に設けた受光素子にレーザ光を当ててアクティブにする方式が記載されている。更に、特許文献３には、画素電極上の保護層として光導電層を用い、現像時には光照射を行うことで現像電界を有効に作用させるようにした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２３３４６３号公報（実施例、図１４）
【特許文献２】特許第３８２６０１３号公報（実施の形態９、図６）
【特許文献３】特開２０１０−８３０３２号公報（実施の形態１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の技術的課題は、画素電極を用いて画像を形成する際、画素電極に対する画像信号に基づく潜像の形成に要する処理時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、循環回転が可能な支持体と、この支持体上に設けられ且つ当該支持体の回転方向を列方向として画素単位毎に行列配置された複数の画素電極と、を有する像保持体と、この像保持体の複数の画素電極に対して画像信号に基づく潜像電位を与えることで像保持体上に画素電極単位の潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像形成手段にて潜像電位が形成された画素電極に対し、像保持体との対向領域である現像領域にて現像剤を用いて現像する現像手段と、を備え、前記潜像形成手段は、前記画素電極単位の潜像を形成するに当たり、像保持体の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極群に対し、像保持体の回転方向での潜像形成の処理順を指定する指定信号及び各画素電極に与えられる画像信号に基づく潜像電位に対応する潜像形成信号を生成する信号生成手段と、この信号生成手段にて生成された指定信号に基づいて対応する画素電極群を指定対象とする指定線と、前記信号生成手段にて生成された潜像形成信号を対応する各画素電極に供給する信号線と、前記各画素電極に対応して像保持体に行列配置され、前記指定線及び前記信号線に接続されると共に前記指定信号及び前記潜像形成信号に基づいて断続に関して切り替え動作し、切り替え動作に係る通電経路中に光電変換部を有する切替器と、処理対象である画素電極群を指定するときに、当該画素電極群への潜像形成処理時又はその前に、処理対象である画素電極群に対応する切替器群の光電変換部に光を照射し、潜像形成処理時における切替器の切り替え動作時間を短縮する光照射手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置において、前記光照射手段は、前記現像領域又は当該現像領域より像保持体の回転方向における上流側の予め決められた位置にて、光照射を行うことを特徴とする画像形成装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る画像形成装置のうち前記処理対象である画素電極群が前記現像領域より像保持体の回転方向における上流側位置に設定される態様において、前記処理対象である画素電極群が潜像形成処理を終了した位置と前記現像領域との間には前記処理対象である画素電極群に対応する切替器群の光電変換部に光が当たらないように遮光する遮光手段を更に備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに係る画像形成装置のうち前記光照射手段による像保持体の回転方向に沿った光照射域内に像保持体の回転方向に対して複数の切替器が配置される態様において、前記信号生成手段は、前記複数の切替器のうち、前記光照射域の像保持体の回転方向における下流側端部に位置する切替器に対応した画素電極が前記処理対象となるように、前記指定信号及び前記潜像形成信号を生成することを特徴とする画像形成装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに係る画像形成装置において、前記現像手段は、一つの像保持体に対向して複数設けられ、前記潜像形成手段は、隣り合って配置される二つの現像手段のうち、像保持体の回転方向における下流側の現像手段の現像領域を含み且つ上流側の現像手段の現像領域に至るまでの範囲内の予め決められた位置で、前記像保持体の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極群に対して前記下流側の現像手段に対応する前記潜像形成信号を供給すると共に、予め決められた処理順に沿って夫々の現像手段に対応する前記潜像形成信号を夫々の範囲内の予め決められた位置で該当する画素電極群に供給することを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに係る画像形成装置において、前記切替器は、チャネル層を前記光電変換部とした薄膜トランジスタで構成されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６のいずれかに係る画像形成装置において、前記光照射手段は、前記像保持体の回転軸方向に沿って複数の発光ダイオードを配列したＬＥＤアレイを用いることを特徴とする画像形成装置である。
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに係る画像形成装置において、前記像保持体の回転方向に沿った最大の画像形成領域に相当する寸法が当該像保持体の一回転を超える長さに設定されていることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、画素電極を用いて画像を形成する際、画素電極に対する画像信号に基づく潜像の形成に要する処理時間を短縮することができる。
請求項２に係る発明によれば、画素電極に対する潜像の形成に要する処理時間を短縮し、かつ、形成された潜像に対して同じ条件で現像に供することができる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、画素電極に形成された潜像電位を現像領域までより安定に維持することができる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、画素電極に形成された潜像電位の安定性を高めることができる。
請求項５に係る発明によれば、一つの像保持体に複数色の潜像を形成するに当たって、画素電極に対する各色夫々の潜像の形成に要する処理時間を短縮できる。
請求項６に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、既存の切替器を利用して画素電極への潜像の形成に要する処理時間を短縮できる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、周辺スペースが狭いところでも設置でき、かつ、光照射域を絞り込むこともできる。
請求項８に係る発明によれば、像保持体の周長以上の画像を周長が大きいものよりも潜像の形成に要する処理時間を速くして対応できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の画素電極及び切替器を示す拡大図、（ｃ）は切替器の一例としての薄膜トランジスタを示す。
【図２】実施の形態１の画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図３】実施の形態１の像保持体の概要を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１で用いられる像保持体の画素電極の配置例を示す説明図、（ｂ）はその一つの画素電極を示す説明図、（ｃ）は画素電極への配線例を示す説明図である。
【図５】（ａ）はマトリクスパネルの部分断面、（ｂ）はＴＦＴの構成を示す説明図である。
【図６】マトリクスパネルの配線構成を示す説明図である。
【図７】潜像形成装置の一例を示すブロック図である。
【図８】実施の形態１で用いられる現像装置の一例を示す説明図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は現像装置で用いられる導電性トナーの一例を示す説明図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はＴＦＴでの作用を示す説明図である。
【図１１】光照射と書込位置との関係を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は実施の形態２の画像形成装置の概要を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のマトリクスパネルの部分断面を示す。
【図１３】実施の形態３の画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は実施の形態３の画像形成装置における四箇所の書込位置を示す説明図であり、（ｂ）〜（ｆ）は書込位置の変化を示す説明図である。
【図１５】ＴＦＴの充電特性を示すグラフである。
【図１６】画素密度、充電時定数及びプロセススピードの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用される画像形成装置の一例としての実施の形態の概要を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の行列配置された画素電極及び切替器を示す拡大図、（ｃ）は切替器の一例として薄膜トランジスタ（ここでは電界効果型トランジスタ：ＦＥＴ）の例を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、循環回転が可能な支持体２と、この支持体２上に設けられ且つ支持体２の回転方向を列方向として画素単位毎に行列配置された複数の画素電極３と、を有する像保持体１と、この像保持体１の複数の画素電極３に対して画像信号に基づく潜像電位を与えることで像保持体１上に画素電極３単位の潜像を形成する潜像形成手段４と、この潜像形成手段４にて潜像電位が形成された画素電極３に対し、像保持体１との対向領域である現像領域ＤＲにて現像剤を用いて現像する現像手段１０と、を備え、潜像形成手段４は、画素電極３単位の潜像を形成するに当たり、像保持体１の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極３群に対し、像保持体１の回転方向での潜像形成の処理順を指定する指定信号及び各画素電極３に与えられる画像信号に基づく潜像電位に対応する潜像形成信号を生成する信号生成手段５と、この信号生成手段５にて生成された指定信号に基づいて対応する画素電極３群を指定対象とする指定線Ｌｇと、信号生成手段５にて生成された潜像形成信号を対応する各画素電極３に供給する信号線Ｌｓと、各画素電極３に対応して像保持体１に行列配置され、指定線Ｌｇ及び信号線Ｌｓに接続されると共に指定信号及び潜像形成信号に基づいて断続に関して切り替え動作し、切り替え動作に係る通電経路中に光電変換部７を有する切替器６と、処理対象である画素電極３群を指定するときに、当該画素電極３群への潜像形成処理時又はその前に、処理対象である画素電極３群に対応する切替器６群の光電変換部７に光を照射し、潜像形成処理時における切替器６の切り替え動作時間を短縮する光照射手段９と、を備えたものである。
【００１１】
ここで、画像信号とは、像保持体１での画素毎に対応した画像データの信号を意味するものであり、また、潜像形成信号とは、画素電極３に画像信号に対応する潜像電位が形成されるように画素電極３に与えられる電位信号を意味する。
【００１２】
更に、支持体２は回転可能な構成であればよく、ドラム状、ベルト状いずれであっても差し支えないが、構成を簡略化するにはドラム状が好適である。また、画素電極３としては、支持体２の回転方向及び回転方向に交差する交差方向に行列配置（所謂マトリクス状に配置）されていればよく、その配置密度が形成可能な画素密度に相当する。
更にまた、切替器６は、対応する画素電極３に対して潜像形成信号の画素電極３への断続時期（潜像電位の書込時期に相当）を切り替えるもので、通常、対応する画素電極３の近くに配置され、画素電極３と同様に行列配置される。
【００１３】
切替器６の光電変換部７とは、光照射により自由電子または自由正孔を発生させる（キャリアを発生させることに相当）ことが可能な部位を意味し、この光電変換部７に光照射が行われることで、光電変換部７自体のキャリア移動度が大きくなる。したがって、図１（ｃ）のように、切替器６として例えば薄膜トランジスタを形成し、ゲート電極Ｇに制御電圧を作用させた状態で空乏層が小さくなる結果、チャネル層（光電変換部７に相当）を介してソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間が導通する（ＯＮ状態となる）。この際、光電変換部７に光照射を行うと、チャネル層でのキャリア移動度が光照射を行わない場合に比べて増加し、結果的にソース電極Ｓとドレイン電極Ｄ間でのＯＮ状態に至る動作速度が光照射を行わない場合に比べて速くなる。尚、図中、符号８はゲート電極Ｇ側に設けられる絶縁部である。
【００１４】
このような光電変換部７としては、薄膜トランジスタのチャネル層に設ける構成のみならず、例えばトランジスタのベース側（例えばベース抵抗）に光電変換部７を設け、これに走査信号のタイミングで光照射する構成等にも適用される。
【００１５】
また、切替器６は、例えば図１（ｂ）に示すように、像保持体１を表面から見たときに画素電極３と交差しない位置に配置されてもよいし、例えば画素電極３が光照射手段９によって照射される光が透過可能な構成であれば、画素電極３の直下（画素電極３より支持体２寄り）に配置してもよい。更には、支持体２が光照射手段９による光が透過可能な構成であり、切替器６の光電変換部７に支持体２側から光照射を可能とする構成の場合にも、画素電極３の直下に配置してもよい。
【００１６】
そして、潜像形成手段４は、各画素電極３に対して画像信号に基づく潜像電位が形成されるように、像保持体１の回転方向に対する予め決められた処理順に、像保持体１の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極３群に対して画像信号に基づく潜像電位を与えるものである。ここで、「像保持体１の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極３群」とは、像保持体１の回転方向に交差する方向に並ぶ画素電極３群であり、この画素電極３群が像保持体１の回転方向に複数設けられている。尚、画素単位の画素電極３の数量は特に限定されず、例えば複数の画素電極３を一つの画素単位として扱うようにしてもよい。
【００１７】
そのため、潜像形成手段４は、指定信号及び潜像形成信号を生成する信号生成手段５、切替器６、信号生成手段５からの各種信号を切替器６に供給するための指定線Ｌｇや信号線Ｌｓを備えたものとなっている。ここで、指定信号とは、線順次方式における走査信号を意味し、具体的には、指定線Ｌｇに対し像保持体１の回転方向に沿った処理順に従ってＯＮ／ＯＦＦ信号を供給するものである。尚、信号生成手段５による指定信号や潜像形成信号は、像保持体１の回転速度を考慮して決められることは言うまでもない。
【００１８】
また、光照射手段９は、指定信号によって像保持体１の回転方向に交差する行方向に並ぶ一つの画素電極３群が処理対象として指定されたとき、潜像形成処理時又はその前に、処理対象である画素電極３群に対応する切替器６群の光電変換部７に光を照射するようになっていればよい。そのため、信号生成手段５によって潜像電位が与えられるとき（潜像が書き込まれるときに相当）の画素電極３、または、この画素電極３に潜像電位が与えられる前に、対応する切替器６の光電変換部７に光照射手段９による光照射がなされればよい。このような光照射手段９に用いられる光は、光電変換部７が活性化する波長の光を含んでいればよく、エネルギー的には波長の短い方がよいが、例えば赤外光であっても差し支えない。
【００１９】
つまり、その光照射のタイミングは、潜像形成手段４によって潜像形成信号が処理対象となる画素電極３群に供給されるタイミングに合わせるようになっていればよく、まさに供給されるタイミングのとき、あるいは、それより以前であればよい。ただし、後者においては光電変換部７が光電変換された状態が維持できる程度の時間内であることは言うまでもない。そのため、光照射手段９を移動させるようにしても差し支えないが、像保持体１が回転することを考慮すると、通常、光照射手段９は固定して配置される。
【００２０】
このような光照射を一定したタイミングで行う観点からすれば、光照射手段９は、現像領域ＤＲ又は現像領域ＤＲより像保持体１の回転方向における上流側の予め決められた位置にて、光照射を行うことが好ましい。このとき、光照射位置が現像領域ＤＲにあっても現像が完了していない状態であればよく、より好ましくは、光照射手段９が現像領域ＤＲより像保持体１の回転方向における上流側の予め決められた位置に設けられる方がよい。これによれば、光照射から現像に至るまでの時間が一定に保たれ、画素電極３に形成された潜像電位が現像領域ＤＲに至るまでに一定の変化に保たれる。
【００２１】
また、この場合、光照射手段９は、指定信号によって像保持体１の回転方向に交差する行方向に並ぶ処理対象の画素電極３群に対応する切替器６群の光電変換部７に対して光照射することが好ましい。このように、画素電極３に対する潜像電位が形成されるそのときに光照射を行うことで、光照射によって動作速度が速められた切替器６を用いて、潜像形成信号の画素電極３への供給がなされるようになる。
【００２２】
更に、一旦画素電極３に形成された潜像電位を現像領域ＤＲまでより安定に維持する観点からすれば、処理対象である画素電極３群が現像領域ＤＲより像保持体１の回転方向における上流側位置に設定される態様において、処理対象である画素電極３群が潜像形成処理を終了した位置と現像領域ＤＲとの間には処理対象である画素電極３群に対応する切替器６群の光電変換部７に光が当たらないように遮光する遮光手段１１を更に備えることが好ましい。このような遮光手段１１としては、光照射手段９による光照射後に設ける態様の他、例えば光照射前も遮光するようにしても差し支えない。このような遮光手段１１による遮光対象としては外光や光照射手段９からの光が挙げられる。
【００２３】
このような遮光手段１１を用いることで、潜像形成手段４による画素電極３への潜像形成処理位置は、切替器６が遮光手段１１の直前にある位置であってもよいし、切替器６が遮光手段１１の位置にある場合であっても差し支えないが、遮光手段１１の位置にある場合には、光照射によって光電変換部７が光電変換状態であることは言うまでもない。尚、遮光手段１１としては、光照射手段９による光照射がなされる方向、つまり、像保持体１の表面側に光照射手段９が設けられる態様にあっては、像保持体１の表面側に配置され、一方、像保持体１の裏面側に光照射手段９が設けられる態様にあっては、像保持体１の裏面側に配置される。また、現像装置全体が遮光される態様にあっては、遮光手段１１を不要としてもよいし、光照射手段９による光照射域を明確にするためにスリット状の開口を有する遮光手段１１を用いるようにしてもよい。
【００２４】
このような光電変換部７への光照射は、画素電極３に対する潜像形成処理が終了したとき、つまり、画素電極３に対応する潜像電位が形成された後に行うことは避ける方がよい。光電変換部７に光照射がなされることでキャリアの発生が行われるが、この発生したキャリアが画素電極３に形成された潜像電位に影響を及ぼす虞がある。そのため、潜像形成後のキャリアの発生を防ぐ方が好適である。
【００２５】
このような観点からすれば、光照射手段９による光照射を行う場合、像保持体１の回転方向に沿った光照射域内に像保持体１の回転方向に対して複数の切替器６が配置される態様では、信号生成手段５は、複数の切替器６のうち、光照射域の像保持体１の回転方向における下流側端部に位置する切替器６に対応した画素電極３が処理対象となるように、指定信号及び潜像形成信号を生成することが好ましい。
【００２６】
また、光照射手段９による光照射が画素電極３の潜像電位に影響しない態様としては、信号生成手段５は、光照射手段９による像保持体１の回転方向における光照射域の下流側端部に隣接する非照射域に位置する切替器６に対応した画素電極３が処理対象となるように、指定信号及び潜像形成信号を生成するようにしてもよい。尚、この場合には、書き込み動作が光照射域から離れ過ぎた位置でなされると、光電変換部７での光電変換性能が低下し、切替器６の動作速度が速くない状態になることから、光電変換部７での光電変換性能が維持されている程度の近い距離に設けられることは言うまでもない。
【００２７】
そして、複数色の画像を一つの像保持体１上で多重化させるには、現像手段１０は、一つの像保持体１に対向して複数設けられ、潜像形成手段４は、隣り合って配置される二つの現像手段１０のうち、像保持体１の回転方向における下流側の現像手段１０の現像領域ＤＲを含み且つ上流側の現像手段１０の現像領域ＤＲに至るまでの範囲内の予め決められた位置で、像保持体１の回転方向に交差する行方向に並ぶ画素電極３群に対して下流側の現像手段１０に対応する潜像形成信号を供給すると共に、予め決められた処理順に沿って夫々の現像手段１０に対応する潜像形成信号を夫々の範囲内の予め決められた位置で該当する画素電極３群に供給するようにすればよい。この場合、現像手段１０の数量は特に限定されず、いくつあっても差し支えないが、フルカラー画像を構成するには、通常、四つの現像手段１０が用いられる。
【００２８】
そして、光電変換部７の構成材料としては、例えば、単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、セレン化インジウム銅、その他有機半導体など（適宜不純物を含む）が挙げられるが、切替器６の構成を簡略化する観点から、切替器６は、チャネル層を光電変換部７とした薄膜トランジスタで構成されることが好ましい。このような薄膜トランジスタとしては、通常、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）が適用される。更に、薄膜トランジスタをある程度大きな面積で形成するには、チャネル層としてアモルファスシリコンを用いることが好ましい。尚、アモルファスシリコンであれば特に限定されず、水素添加タイプであってもよいし、水素添加タイプでなくても差し支えなく、光照射によって光電変換機能が発揮されるものであればよい。
【００２９】
一方、光照射手段９としては、ＬＥＤアレイ、レーザアレイ、各種ランプ等を用いてもよいが、装置構成を小型化する観点からすれば、光照射手段９は、像保持体１の回転軸方向に沿って複数の発光ダイオードを配列したＬＥＤアレイを用いることが好ましい。
【００３０】
更に、像保持体１を小型化する観点からすれば、像保持体１の回転方向に沿った最大の画像形成領域に相当する寸法が像保持体１の一回転を超える長さに設定されていることが好ましい。このように、像保持体１の一回転の長さが最大画像より短い場合、像保持体１が一回転を超える回転を行うことで、一つの画像が形成され、画像形成領域が異なる複数の画像を形成する場合、例えば像保持体１の一回転以内で形成される画像と、一回転を超える範囲で形成される画像とを切り替えることもなされる。
【００３１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された実施の形態１の画像形成装置を示す。
＜画像形成装置の全体構成＞
同図において、本実施の形態の画像形成装置は、所謂タンデム型のカラー画像形成装置であり、装置筐体１５内に例えば電子写真方式にて各色成分（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等）のトナー像が形成される像保持体２０（２０ａ〜２０ｄ）を略鉛直方向に並列配置すると共に、これらの像保持体２０に対向して循環回転する中間転写ベルト５０を略鉛直方向に掛け渡し、この中間転写ベルト５０上で像保持体２０上の各色トナー像を多重化するようにしたものである。
【００３２】
本実施の形態において、像保持体２０の周囲には、像保持体２０上に形成された静電潜像をトナーにて現像して可視像化する現像装置４０と、像保持体２０上の残留トナーを清掃する清掃装置６２とが設けられている。更に、像保持体２０と中間転写ベルト５０とを挟んで対向する位置には、現像された像保持体２０上のトナー像を中間転写ベルト５０上に転写する転写装置６３が設けられている。そして、像保持体２０の回転方向における清掃装置６２より下流側で現像装置４０より上流側には、像保持体２０に向かって光照射を行う光照射手段としてのＬＥＤアレイ９０が、像保持体２０の回転軸方向に沿って複数のＬＥＤが配列された状態で配置されている。尚、符号４１は現像装置４０内にて像保持体２０に直接トナーを供給する現像ロールである。
【００３３】
一方、中間転写ベルト５０は、複数の張架ロール５１〜５３（本例では三個）に張架され、例えば張架ロール５１を駆動ロールとして循環回転するようになっている。また、張架ロール５３に対し中間転写ベルト５０を挟んで対向する位置には二次転写装置６０が設けられ、中間転写ベルト５０上で多重化された多重トナー像が後述する記録材供給装置７０から供給された記録材上に一括転写される。尚、二次転写装置６０は張架ロール５３を対向ロールとして、両者の間に予め定めた二次転写バイアスが印加されている。
【００３４】
装置筐体１５内の下方には、記録材を供給する記録材供給装置７０が設けられ、例えば供給容器７１内に収容された記録材が、ピックアップロール７２及び捌き機構７３にて一枚毎に鉛直方向に延びる記録材搬送路７４に向かって供給される。記録材供給装置７０から記録材搬送路７４に供給された記録材は、記録材搬送路７４の下流側に設けられた位置合わせロール７５にて一旦位置合わせされた後、予め定めたタイミングで下流側の二次転写装置６０に向かって搬送される。その後、二次転写装置６０による二次転写部位にて中間転写ベルト５０上の多重トナー像が記録材上に一括転写され、トナー像が一括転写された記録材は定着装置７６にて定着された後、排出ロール７７から装置筐体１５の一部で構成される記録材排出受け１６に排出される。尚、記録材搬送路７４には、記録材を搬送するための搬送部材（例えば搬送ロール等）７８や図示外の搬送案内部材等が適宜設けられている。
【００３５】
＜像保持体＞
次に、本実施の形態で用いられる像保持体２０について説明する。
本実施の形態の像保持体２０は、図３に示すように、多数の画素電極３４等が行列配置された（所謂マトリクス状に配置）マトリクスパネル３０を、所謂薄膜製造プロセスを用いて形成し、その後、循環回転が可能な支持体である剛体ドラム２１上に巻き付けて固着したものである。
【００３６】
マトリクスパネル３０は、画素電極３４を行列配置すると共に、これらの画素電極３４夫々に対して画像信号に基づく潜像が形成されるように前記画像信号に基づく潜像形成信号の各画素電極３４への供給時期が切り替え可能な切替器としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を行列配置する他、コンデンサや配線パターンを形成した構成のものとなっている。尚、画素電極３４の周辺構造についてはＴＦＴ共々後に詳述する。
【００３７】
そして、本実施の形態の像保持体２０は、マトリクスパネル３０のうち剛体ドラム２１の回転軸方向における両端部側に、潜像形成信号をＴＦＴに供給するためのデータ用ドライバ３１や、剛体ドラム２１の回転軸方向に並ぶ画素電極３４群に対し、剛体ドラム２１の回転方向での潜像形成の処理順を走査する指定信号としての走査信号をＴＦＴに供給するための走査用ドライバ３２が、例えばＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方式やＴＣＰ（Tape Carrier Package）方式等の実装方式を用いて、予め決められた位置に搭載されている。
【００３８】
このような高密度での実装を実現するには、例えばＴＡＢやＴＣＰにはんだバンプを設け、このはんだバンプをマトリクスパネル３０側の接続点にはんだ接続するようにしてもよいし、例えば異方導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を介在させて、加熱加圧することで、ＡＣＦの厚み方向にのみ導通を図る方式などを適用してもよい。更には、その他の公知の方式を採用しても差し支えない。また、本例では、データ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２を剛体ドラム２１の回転軸方向の夫々異なる端部側に配置する態様を示したが、いずれか一方に両者を配置するようにしてもよい。
【００３９】
本実施の形態の像保持体２０には、剛体ドラム２１の両側面側を塞ぐ側板２２が設けられている。この側板２２には一部切欠部２２ａが設けられ、この切欠部２２ａを通して、マトリクスパネル３０に搭載されたデータ用ドライバ３１や走査用ドライバ３２から、剛体ドラム２１の内側に設けられたリジッド板３０１に実装された後述する潜像形成手段としての潜像形成装置１００の一要素である信号生成部１０１へと繋がる配線パターンを形成する配線部材３０２，３０３が設けられている。そのため、データ用ドライバ３１や走査用ドライバ３２は、配線部材３０２，３０３を介して信号生成部１０１と接続される。
【００４０】
更に、側板２２の中央部で剛体ドラム２１の軸中心部には例えばスリップリング２３が設けられ、このスリップリング２３を介して信号生成部１０１と外部との配線接続がなされる。そして、スリップリング２３より外方にはスリップリング２３からの配線が引き出され、これらの配線からの信号によってスリップリング２３、信号生成部１０１を介してマトリクスパネル３０側に信号が伝達される。
【００４１】
−回転駆動方式−
像保持体２０の回転駆動方式は、図示外の駆動源（例えば駆動モータ）からの駆動力を伝達する駆動伝達機構を介して剛体ドラム２１に回転力が伝達されるようになっていればよい。また、この駆動伝達機構の方式は、特に限定されず、例えば剛体ドラム２１の周面の回転軸方向における端部側を他の回転ロールに圧接させて回転駆動させるようにしてもよいし、スリップリング２３を覆うように大きい径のスリーブを側板２２に設け、このスリーブを回転軸として回転させるようにしても差し支えなく、公知の方式を適宜選定すればよい。
【００４２】
−画素電極の周辺構造−
次に、マトリクスパネル３０の画素電極３４を含む周辺構造について説明する。
本実施の形態において、画素電極３４の周辺構造の基本的構成は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すようになっている。画素単位毎に設けられた画素電極３４が行列配置されており、各画素電極３４は、所謂アクティブマトリクス方式に構成され、切替器（スイッチング素子）としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）３３を用い、このＴＦＴ３３に対してコンデンサ３５及びこれらを結ぶ配線、すなわち、剛体ドラム２１（図３参照）の回転方向に並ぶＴＦＴ３３のソース電極Ｓが互いに接続されている信号線Ｌｓと、夫々の信号線Ｌｓとデータ用ドライバ３１（図３参照）とが接続される信号伝達線Ｌｄと、剛体ドラム２１の回転軸方向に並ぶＴＦＴ３３のゲート電極Ｇが互いに接続されると共に走査用ドライバ３２（図３参照）に接続される指定線としての走査線Ｌｇと、を有している。
【００４３】
ここで、信号線Ｌｓは、像保持体２０の回転軸方向に並ぶ画素電極３４の夫々に対して後述する潜像形成信号を供給するものであり、走査線Ｌｇは、像保持体２０の回転軸方向に並ぶ画素電極３４群に対して走査信号を供給するものである。
【００４４】
図５（ａ）はマトリクスパネル３０の部分断面を示すもので、画素電極３４とＴＦＴ３３との関係を示している。本実施の形態では、マトリクスパネル３０を表面側からみたときに、ＴＦＴ３３は画素電極３４と交差しない位置に配置されている。また、マトリクスパネル３０の基材３０ａ上に設けられた走査線ＬｇにはＴＦＴ３３のゲート電極Ｇが接続され、ＴＦＴ３３のソース電極Ｓは信号線Ｌｓに接続されている。更に、ＴＦＴ３３のドレイン電極Ｄは画素電極３４とコンデンサ３５に並列接続され、コンデンサ３５の他方の電極は、走査線Ｌｇと略平行に配置された線（図示せず）に接続されている。更にまた、画素電極３４を覆うように表面には、絶縁性の保護膜３６が形成されている。
【００４５】
このような構成は、例えば薄膜製造技術によって形成されるが、形成される順番等は特に限定されず、図のような構成がなされる方式であればよい。
特に、ＴＦＴ３３は、図５（ｂ）に示すように、ゲート電極Ｇの上に例えば酸化シリコン膜を形成したゲート絶縁膜３３ａと、この上に例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜で形成されたチャネル層３３ｂと、このチャネル層３３ｂの表面に予め定めた間隔で配置した二つの電極、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄとで構成されている。それ故、本実施の形態では、ＴＦＴ３３のチャネル層３３ｂが光電変換特性を有する光電変換部となっている。
【００４６】
本実施の形態では、ＴＦＴ３３を画素電極３４とは交差しない位置に配置するようにしているが、マトリクスパネル３０における画素電極３４の面積を大きく確保するには、画素電極３４を透光性の材料（例えば透明電極）で構成し、画素電極３４より剛体ドラム２１表面に近い側にＴＦＴ３３を設けるようにしてもよい。
【００４７】
本実施の形態の像保持体２０は、このように各画素電極３４がマトリクス状に多数並べられたマトリクスパネル３０を用いているため、その駆動方式は次のようになる。
図６は、本実施の形態における潜像形成装置１００の一要素である信号生成部１０１による制御方式を示す模式図である。データライン及び走査ライン毎に予め決められた数の画素がまとめられ、データライン毎にＴＦＴ３３のソース電極Ｓが接続された信号線Ｌｓは、夫々の信号線Ｌｓに接続された信号伝達線Ｌｄを介してデータ用ドライバ３１へ接続される。一方、走査ライン毎にＴＦＴ３３のゲート電極Ｇが接続された走査線Ｌｇは夫々走査用ドライバ３２に接続される。また、データ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２は、信号生成部１０１によって制御される。そのため、これらのデータ用ドライバ３１及び走査用ドライバ３２が予め決められたタイミングで駆動されることで、所望の画素電極３４に画像信号に基づく潜像形成信号が供給され、潜像電位が形成される。
【００４８】
また、コンデンサ３５の二つの電極のうち、ＴＦＴ３３に接続された側と異なる側の電極は、例えば隣り合う走査線Ｌｇに接続されていてもよいし、走査線Ｌｇを接地したり、予め決められた基準電圧を有する電源に接続してもよい。
【００４９】
ここで、データ用ドライバ３１としては、例えばサンプルホールド付きのシフトレジスタ、ラッチ、バッファ等で構成され、走査用ドライバ３２としては、例えばカウンタ、ラッチ、バッファ等で構成されている。尚、図６では画素電極３４は省略しているが、図４（ｃ）に示すように、ＴＦＴ３３のドレイン電極Ｄとコンデンサ３５との間に画素電極３４が接続されていることは言うまでもない。
【００５０】
−潜像形成装置−
本実施の形態の潜像形成装置１００は、図７に示すように、画像信号や基準信号に基づいて、画素電極３４に画像信号に基づく潜像電位が形成されるように、ＴＦＴ３３の動作やＬＥＤアレイ９０の点灯動作を制御している。
【００５１】
信号生成部１０１は、行列配置された画素電極３４を走査するための走査信号及びこの走査信号に合わせて各画素電極３４に対応する潜像形成信号を生成するもので、画素電極３４での潜像電位の基となる画像信号、マトリクスパネル３０に対する潜像形成の開始タイミング等を決める基準信号等を入力とし、次のように構成される。画像信号からの画像データを記憶するメモリ部１０２、メモリ部１０２からの画像データを階調変換する階調変換部１０３、この階調変換部１０３にて階調変換された情報に基づいて該当する画素電極３４に書き込まれる各種潜像電位を供給するための潜像電位用電源部１０４、基準信号に基づいて各種のタイミングを設定するタイミング設定部１０５等を有している。
【００５２】
そのため、信号生成部１０１からの潜像形成信号がデータ用ドライバ３１に伝達され、一方、走査用ドライバ３２には走査信号が伝達されることで、予め定めたタイミングで走査対象とされた走査ラインに配列された夫々の画素電極３４に対し、夫々のデータラインを用いて画像信号に基づいた潜像電位がＴＦＴ３３の切り替え動作によって形成される。このような各種タイミングの設定は、像保持体２０の回転速度を考慮して決めていることは言うまでもなく、例えば像保持体２０の回転速度に対して、走査速度は、これと等速で反対方向に行うようにしている。結果的に、プロセス速度（像保持体２０の回転速度に関連する速度）に合わせて走査速度を決定し、画素電極３４に対する潜像形成処理位置（書込位置に相当）が相対的に一定の位置になるようにしている。
【００５３】
また、信号生成部１０１のタイミング設定部１０５によって光照射部１１０が制御されることで、潜像形成処理位置に対応する走査ラインに合わせてＬＥＤアレイ９０の点灯がなされるようになっている。本実施の形態の潜像形成装置１００では、光照射部１１０によるＬＥＤアレイ９０の点灯制御を行うようにしているが、ＬＥＤアレイ９０の点灯は、画像形成時には必要となるため、例えば信号生成部１０１とは無関係に、画像形成装置の稼働時には常に点灯させるようにする方がよい。尚、画像形成時において、例えば画像がない部分でＬＥＤアレイ９０を消灯させるという制御を行うようにしてもよいことは言うまでもない。また、光照射部１１０を信号生成部１０１内に設けるようにしても差し支えない。
【００５４】
＜現像装置＞
−現像装置の構成例−
本実施の形態における現像装置４０は、図８に示すように、導電性トナー（以降適宜トナーと略す）が収容される現像容器４０ａを有し、この現像容器４０ａには像保持体２０に対向して現像用開口４０ｂが開設されると共に、この現像用開口４０ｂに面して像保持体２０と離れて配置され且つ対向部位で互いに異なる方向に回転する現像ロール４１が設けられ、像保持体２０と現像ロール４１とが対向する部位のうちトナーによって現像可能な現像領域ＤＲにて像保持体２０上に形成された潜像を現像し可視像化する。
【００５５】
また、現像容器４０ａ内には、現像ロール４１に対向する位置に、トナーを現像ロール４１に供給する供給ロール４２を備え、この供給ロール４２より現像ロール４１の回転方向下流側で現像領域ＤＲとの間には、現像ロール４１上のトナーに電荷注入を行う電荷注入ロール４３が備えられている。更に、供給ロール４２には、この供給ロール４２上のトナーの層厚を規制する層規制ブレード４４が設けられ、供給ロール４２上のトナーの層厚を略均一な厚さにする。更にまた、供給ロール４２の奥側には、供給ロール４２にトナーを攪拌しながら供給するアジテータ４５が設けられている。
【００５６】
そして、現像ロール４１にはバイアス電源４６からの現像バイアスが印加される一方、供給ロール４２と現像ロール４１とが同電位になっている。また、電荷注入ロール４３にはバイアス電源４７が接続され、現像バイアスより大きい電荷注入バイアスが電荷注入ロール４３に印加される。それ故、像保持体２０と現像ロール４１との間には現像電界が作用し、現像ロール４１と電荷注入ロール４３との間には電荷注入電界が作用する。
【００５７】
本実施の形態において、現像ロール４１は、例えば表面をアルマイト処理したアルミニウム合金製のロール部材で構成される。また、電荷注入ロール４３は、サンドブラスト法や化学エッチング法等により表面に小さく均一な凹凸面が形成されたアルミニウム合金製のロール部材で構成される。そして、現像ロール４１と電荷注入ロール４３とは軽く接触又は微小間隙をもって支持される。更に、層規制ブレード４４は例えば厚さ０．０３〜０．３ｍｍ程度のステンレス製の板ばねにシリコーンゴムやＥＰＤＭゴムを接着剤等により固着し、その一端は供給ロール４２の表面に軽く接触させ、他端は現像容器４０ａの一部に支持される。
【００５８】
そして、本実施の形態のＬＥＤアレイ９０は現像領域ＤＲに至る前の像保持体２０に対向して配置されると共に、このＬＥＤアレイ９０に合わせて、像保持体２０の表面には、像保持体２０と離間した位置に、像保持体２０の回転軸方向に延びるスリット状の開口９１ａが開いた遮光手段としての遮光部材９１が設けられている。そのため、この遮光部材９１の開口９１ａを介してＬＥＤアレイ９０からの光照射がなされる。
【００５９】
−導電性トナーの構成例−
また、本実施の形態で用いられる導電性トナーは、例えば図９（ａ）に示すように、導電性を有する材料からなる導電性トナー基体（導電性コア）８１を有し、この導電性コア８１の周囲を絶縁性被覆層（例えば絶縁性樹脂層）８２で被覆すると共に、導電性コア８１の一部が露出するように絶縁性被覆層８２に適宜数の凹部８３を設けたものが用いられる。導電性トナーは、重合法や各種公知のカプセル化技術等で作製することができる。この時、導電性コア８１は、ポリエステル系樹脂やスチレンアクリル系樹脂等に導電性カーボンやＩＴＯ等の透明導電粉などの導電剤を分散させたり、ポリエステル系樹脂やスチレンアクリル系樹脂等からなる粒子表面を前記導電剤にて被覆することによって、作製される。
【００６０】
このような態様の導電性トナーは、高電界が印加されると低抵抗化する傾向を示す。そして、低抵抗化する電界の大きさについては、トナーの主として凹部８３の占有割合、あるいは、絶縁性被覆層８２の厚さなどに依存する。このメカニズムについては、次のように推測される。つまり、導電性コア８１が絶縁性被覆層８２にて被覆されているため、導電性コア８１自体がコア同士接触することや直接電極部材等に接触することが殆どなく、絶縁性被覆層８２を介して一定の微小間隙を保つことになり、この結果、例えば高電界が印加された時、トンネル効果等により導通することによる。
【００６１】
また、導電性トナーの他の態様としては、例えば図９（ｂ）に示すように、導電性コア８１を絶縁性若しくは半導電性の被覆層８４にて被覆し、被覆層８４の厚さｈを適宜調整することにより、トナーの抵抗を調整可能としたものが挙げられる。このとき、半導電性の被覆層８４については、それ自体半導電性の材料を用いるようにしてもよいし、例えば絶縁性樹脂に、酸化チタンや酸化すず等の金属酸化物や導電性カーボンを微量含有させた半導電性樹脂を用いるようにしてもよい。そして、導電性コア８１としては、例えば通常の絶縁性トナーからなる絶縁性トナー基体（絶縁性コア）の外表面の近くに導電性微粒子を付着させる態様や、絶縁性コアの内部に導電性微粒子を混入させるものなど適宜選定して差し支えない。
【００６２】
このような構成におけるＬＥＤアレイ９０による光照射作用について図１０の模式図を用いて説明する。
今、図１０（ａ）に示すように、ゲート電極Ｇに予め定めたプラス電圧が印加されると、ゲート絶縁膜３３ａを介して、チャネル層３３ｂではキャリアである自由電子がゲート電極Ｇ側に吸引され集まってくる。ただし、絶縁層を通り抜けることはできない。こうしてｎ型のチャネル層３３ｂができあがる。このチャネル層３３ｂができあがることによって、電子はソース電極Ｓ側からドレイン電極Ｄ側に移動することができる。こうしてＴＦＴ３３を電流が流れ、導通（ＯＮ状態）となる。
【００６３】
次に、（ｂ）のように、ゲート電極Ｇに例えばゼロ電圧を印加すると、チャネル層３３ｂでの自由電子がチャネル層３３ｂ中に広がり、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間では高抵抗状態が保たれる。そのため、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄの間は高抵抗に保たれ、不導通（ＯＦＦ状態）となる。
【００６４】
更に、（ａ）の段階でチャネル層３３ｂに光照射を行えば、（ｃ）に示すように、光照射による自由電子の発生により、チャネル層３３ｂ内では（ａ）よりも多くの自由電子が存在することとなり、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の抵抗は大きく低下する。そのため、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間でのキャリア移動度が増加し、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間でのスイッチング速度が上昇する結果となる。
【００６５】
近年の画像形成装置に対する高密度化、高速化の要求は大きく、これにつれて、画素密度が向上し、潜像形成装置１００での単位時間当たりに走査すべき走査ライン数は増加の一途を辿っている。このような状況下において、画素電極３４を充電するため（コンデンサ３５の容量等も含む）の充電時定数に着目すると、このような充電時定数は、ＴＦＴ３３のＯＮ抵抗と、現像領域等による負荷容量の積で表され、潜像形成信号と同様（約９９％）の安定電位にまで充電させるには、充電時定数の約５倍の時間の間、ＴＦＴ３３をＯＮ状態にしておく必要がある。
【００６６】
一方、ＴＦＴ３３をＯＮ状態に維持できる時間は、一走査ラインを走査している時間にほぼ等価であるため、プロセススピードと画素密度の積の逆数になる。したがって、高密度化、高速化になるほど、充電時定数を小さくする必要が生じる。
充電時定数を小さくするには、ＴＦＴ３３のＯＮ抵抗を小さくすることが必要となる。ＴＦＴ３３のＯＮ抵抗は、キャリア移動度と物理的な大きさ（例えば図１０（ａ）のソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の奥行き長さに相当する）との積に反比例するが、大きさは画素密度に制限されるため大きくできない。一方、キャリア移動度は、ｐ型シリコンや酸化物半導体を用いたＴＦＴなど高い移動度を有する材料が実用化され始めているが、これらの材料ではある程度大きな面積のものが製造し難く、また、製造コストも高くつくなどの弱点がある。
【００６７】
本実施の形態では、ＴＦＴ３３のチャネル層３３ｂにａ−Ｓｉを用い、光電変換機能をもたせることで、光照射によってチャネル層３３ｂの移動度が高まっている状態でＴＦＴ３３を走査対象となるようにしている（ＴＦＴ３３がＯＮ状態となる）ので、キャリア移動度が光照射されない場合よりも大きくなり、ＴＦＴ３３自体の動作速度が速くなる。
【００６８】
また、画素電極３４での潜像電位の変化に着目すると、通常、画素電極３４に潜像形成信号を供給した後、つまり、画素電極３４に潜像電位が形成された後には、ＴＦＴ３３の特性にもよるが画素電極３４における潜像電位は緩やかに減衰する。本実施の形態では、潜像形成装置１００による潜像形成処理位置にある走査ラインは、像保持体２０の回転方向における現像領域ＤＲより上流側の一定位置となるため、この潜像形成処理位置（潜像電位を画素電極３４に書き込む書込位置に相当する）から現像領域に達するまでに要する経過時間が、一枚の画像形成領域内においては常に一定となるため、現像領域での潜像電位が画素電極３４の位置に依らず、一様の減衰傾向となり、画素電極３４での潜像電位の均一性が確保される。
【００６９】
更に、本実施の形態では、遮光部材９１を用いて、ＬＥＤアレイ９０によって光照射されたＴＦＴ３３に対し、光照射後の余分の光が当たらないようになっているため、チャネル層３３ｂでの余分のキャリア発生がなく、現像に至るまでに画素電極３４の潜像電位に与える影響も抑えられる。仮に、ＴＦＴ３３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わった後にも、光照射が行われると、ＴＦＴ３３のＯＦＦ抵抗が十分に大きくならないため、潜像電位の減衰が速くなる。
【００７０】
図１１は、本実施の形態におけるＬＥＤアレイ９０による光照射に対し、潜像形成装置１００での画素電極３４への好適な潜像形成処理位置を模式化したものである。
同図において、像保持体２０が回転することで、マトリクスパネル３０中の画素電極３４やＴＦＴ３３にはＬＥＤアレイ９０からの光が遮光部材９１の開口９１ａを通して照射される。本実施の形態では、遮光部材９１の開口９１ａが複数の画素電極３４に跨がる大きさで開いているものを想定すると、複数の画素電極３４に対応する複数のＴＦＴ３３に光照射がなされる。
【００７１】
このような場合、潜像形成装置１００による画素電極３４への潜像形成処理位置（以下書込位置と称す）は、画素電極３４に対応するＴＦＴ３３が光照射を受けている期間中で、遮光部材９１の開口９１ａによる光照射域の最後の位置、つまり、図中開口９１ａの右側の位置とすることがよい。この場合、光照射によって見かけ上の動作速度が速くなっているＴＦＴ３３に対し、潜像形成信号の書き込み処理が行われるため、速やかに画素電極３４の潜像電位が画像信号に基づく潜像形成信号と同等の値になる。ここでは、画素電極３４に潜像電位が書き込まれた後には、遮光部材９１によって対応するＴＦＴ３３に光照射が行われないため、一旦書き込まれた潜像電位はそのまま安定に持続される。したがって、現像後の画像品質も向上する結果となる。
【００７２】
ここで、仮に、潜像形成装置１００での書込位置が、図中開口９１ａによる光照射域の左側部分となると、一旦画素電極３４に書き込まれた潜像電位は、画素電極３４に対応するＴＦＴ３３に光照射が継続するため、ＴＦＴ３３のソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の抵抗が低くなり、その分、潜像電位の値も変化し易くなり、結果的に一旦書き込まれた潜像電位が変化する虞がある。したがって、潜像形成装置１００での書込位置は遮光部材９１の開口９１ａによる光照射域のうち、後ろ側とする方がよい。
【００７３】
また、光照射によってＴＦＴ３３のチャネル層３３ｂでキャリアが増加している期間は光照射が中止された後にも短時間継続するため、この期間内に潜像形成装置１００による書込位置を持ってくるようにしてもよい。つまり、本実施の形態では、ＬＥＤアレイ９０による光照射と、潜像形成装置１００による書き込みとが略同様の位置で行われる態様を示したが、必ずしも同様の位置で行われる必要はなく、ＬＥＤアレイ９０による光照射により発生したキャリアは、短時間ではあるが持続することから、潜像形成装置１００による書込位置の直前にＬＥＤアレイ９０による光照射を行うようにしても差し支えない。
【００７４】
また、遮光部材９１としては、開口９１ａを設ける構成を示したが、開口９１ａは光が透過できるものであればよいため、例えば遮光部材９１を、透光性の部材、例えばガラスやアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いて、遮光部分には、光を遮光する部材を塗布した構成のものとしてもよい。更に、光照射を行う場合、ＬＥＤアレイ９０の代わりに、レーザアレイ等の照射幅（像保持体２０の回転方向に沿う長さ）の狭い光源を用いるようにすれば、遮光部材９１を使用しなくてもよい。
【００７５】
そして、本実施の形態では、マトリクスパネル３０を剛体ドラム２１に固着する方式を示したが、剛体ドラム２１上に直接ＴＦＴ３３や画素電極３４を形成するようにしても差し支えない。剛体ドラム２１を、例えばアルミニウム合金等の導電体を用いた場合、マトリクスパネル３０としては、導電体の表面に絶縁被膜を物理的あるいは化学的方法で形成し、その上にＴＦＴ３３や画素電極３４等を形成するようにすればよい。
【００７６】
本実施の形態では、画像形成装置として、図２に示すカラー画像形成装置を示したが、像保持体２０としてはカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置に適用しても差し支えない。また、現像装置４０としては図８の構成を示したが、像保持体２０上の画素電極３４による潜像を現像できるものであれば公知の現像装置が適用される。
【００７７】
◎実施の形態２
図１２（ａ）は、実施の形態２の画像形成装置の概要を示すもので、（ｂ）は（ａ）のマトリクスパネル３０の部分断面を示す。本実施の形態の画像形成装置はモノクロ用画像形成装置の構成を示すものであり、実施の形態１の画像形成装置とは、ＬＥＤアレイ９０の位置が異なっている。尚、実施の形態１と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
【００７８】
同図において、本実施の形態の画像形成装置は、像保持体２０の支持体である剛体ドラム２１が、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等からなる透光性の構成となっている。マトリクスパネル３０は剛体ドラム２１の外周側に設けられる一方、ＬＥＤアレイ９０は剛体ドラム２１の内側に配置されている。また、剛体ドラム２１の内側には、ＬＥＤアレイ９０からの光をスリット状の開口９１ａで遮光する遮光部材９１が設けられている。
【００７９】
このような構成において、像保持体２０の周囲には、ＬＥＤアレイ９０による光照射域に対向する位置を走査ラインに対する書込位置、つまり、画素電極３４への潜像形成信号の書込位置とするように潜像形成装置１００が設けられている。また、像保持体２０の周りには、潜像が形成された画素電極３４を現像する現像装置４０（符号４１は現像装置４０に設けられた現像ロールである）、現像装置４０にて現像された像保持体２０上のトナー像を図示外の供給装置から供給された記録材Ｐ上に転写する転写装置６３、転写後の像保持体２０を清掃する清掃装置６２等が設けられている。尚、転写装置６３にて画像が転写された記録材Ｐは、図示外の定着装置にて定着され、排出される。
【００８０】
このような構成の画像形成装置におけるマトリクスパネル３０の部分断面は、（ｂ）のようになっている。剛体ドラム２１に貼り付けられるマトリクスパネル３０の基材３０ａは、例えばポリエステル樹脂等の透光性の材質のものが適用され、それと共に、ＴＦＴ３３のゲート電極Ｇには例えばＩＴＯ等の透明電極が用いられている。更に、ゲート絶縁膜３３ａには例えば酸化シリコン等の透光性素材を用いることで、剛体ドラム２１の内側からの光は、ＴＦＴ３３のチャネル層３３ｂに十分到達できるようになっている。
【００８１】
このような構成において、ＬＥＤアレイ９０によって照射された光は、遮光部材９１の開口９１ａから剛体ドラム２１を透過し、更に、基材３０ａ、ゲート電極Ｇ及びゲート絶縁膜３３ａをも透過して、チャネル層３３ｂに到達する。そのため、実施の形態１と同様に、光照射されたＴＦＴ３３は動作速度が光照射されない場合に比べて速くなる。それ故、画素密度が高い場合にも十分適用される。
【００８２】
本実施の形態では、モノクロ用の画像形成装置を示したが、カラー用の画像形成装置に適用してもよいことは言うまでもない。また、本実施の形態の像保持体２０の周長を最大の画像形成領域に相当する寸法より短くし、画像形成時に像保持体２０を一回転以上させて画像形成を行うようにしてもよい。この場合、像保持体２０の直径はより小さくでき、その分、画像形成装置としての小型化がなされる。
【００８３】
◎実施の形態３
図１３は、実施の形態３の画像形成装置の概要を示すもので、実施の形態１の画像形成装置（図２参照）と異なり、一つの像保持体２０の周囲に複数（本例では四つ）の現像装置４００（４００ａ〜４００ｄ）が備えられたものとなっている。また、本実施の形態の画像形成装置では、実施の形態２の像保持体２０（図１２参照）と同様に、像保持体２０は、透光性の剛体ドラム２１上にマトリクスパネル３０を固着させたもので、四つのＬＥＤアレイ９０（９０Ａ〜９０Ｄ）は剛体ドラム２１の中に配置され、更に、ＬＥＤアレイ９０に合わせて四つの遮光部材９１（９１Ａ〜９１Ｄ）が設けられている。
【００８４】
本実施の形態の像保持体２０は実施の形態１と略同様に構成されているが、マトリクスパネル３０が透光性基材（図示せず）を使用していること、画素電極３４に対応して配置されるＴＦＴ（図示せず）がゲート電極Ｇに透光性の電極を用いている点が異なる。
【００８５】
像保持体２０の周囲には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した現像装置４００（４００ａ〜４００ｄ）が配置されており、像保持体２０に形成された各色に対応する潜像を各現像装置４００で夫々現像することで、像保持体２０上には多重化されたトナー像が形成される。更に、像保持体２０の周囲には、現像装置４００ｄと現像装置４００ａとの間に像保持体２０上に形成された多重化トナー像を記録材Ｐ上に転写する転写装置４２０が設けられ、更に、この転写装置４２０と現像装置４００ａとの間には清掃装置２００が設けられている。
【００８６】
本実施の形態における現像装置４００としては、実施の形態１のように導電性トナーを使用するタイプの現像装置４０（例えば図８参照）を用いるようにしてもよいし、通常の摩擦帯電型トナーを使用するタイプの現像装置を用いるようにしてもよい。尚、現像装置４００の種類や順番などは適宜選定すればよい。
【００８７】
このような構成の画像形成装置における潜像形成工程や現像工程について説明する。
今、図１３のように、ＬＥＤアレイ９０（９０Ａ〜９０Ｄ）による光照射がなされている位置（夫々の光照射域）に対応した画素電極３４側の位置を、夫々の走査ラインに対する書込位置Ｐａ〜Ｐｄで表す。これらの書込位置Ｐａ〜Ｐｄでは光照射された状態で、画素電極３４への潜像形成信号の供給がなされる。
【００８８】
このような態様において、夫々の書込位置Ｐａ〜Ｐｄでは夫々対応する現像装置４００の現像領域に対する書き込みがなされる。先ず、一つの走査ラインが書込位置Ｐａに達したタイミングで、像保持体２０のこの走査ラインである走査線に対してＯＮ電圧を加え、ＴＦＴ３３（図示せず）をＯＮする。また、このタイミングに合わせて、現像装置４００ａに対応する例えばイエローの画像信号に応じた潜像形成信号を夫々のデータラインである信号線に供給することで、一つの走査ライン上の画素電極３４に対しイエローの画像信号に応じた潜像電位が形成される。
【００８９】
次に、書込位置Ｐｂにある走査ラインに対して、同様の操作を行い、例えばマゼンタの画像信号に応じた潜像電位が形成される。更に、書込位置Ｐｃ及び書込位置Ｐｄを順次同様に操作することで、例えばシアンやブラックの走査ラインでの潜像電位が夫々形成される。そして、このような操作を順次繰り返した後、もう一度書込位置Ｐａに戻り、同様の操作を繰り返す。
【００９０】
一方、現像装置４００では、現像領域にて夫々の書込位置Ｐａ〜Ｐｄで潜像電位が形成された画素電極３４に対して各色のトナーによる現像がなされる。尚、一枚目の潜像電位の書き込みは、例えば書込位置Ｐａで選択された走査ラインが書込位置Ｐｂに達するまでは、非画像部（背景部）となる潜像形成信号を各信号線に加えるようにすればよい。また、このことを、書込位置ＰｃやＰｄにて同様に行うことで、最後の現像装置４００ｄを通過した像保持体２０上には多重化されたトナー像が形成される。つまり、時分割駆動により夫々の現像装置４００ａ〜４００ｄに対応する潜像電位を夫々の書込位置Ｐａ〜Ｐｄにて順次書き込み、書き込まれた潜像電位に応じて現像装置４００にて現像することで、像保持体２０上には各色トナー像が順次多重化される。そして、この多重化されたトナー像が転写装置４２０にて記録材Ｐ上に転写される。
【００９１】
図１４（ａ）は、これらをわかり易くするために、像保持体２０を直線状に示したものである。同図において、画素電極３４は図中矢印で示す方向（図中右方向）に移動し、Ｐａ〜Ｐｄが書込位置となっている。また、ＬＥＤアレイ９０Ａ〜９０Ｄは、遮光部材９１Ａ〜９１Ｄを介して夫々の位置で画素電極３４に向かって光照射されている。尚、ここでは、光照射はＴＦＴ３３（図示せず）になされることで効果を発揮するが、ここではわかり易くするために、画素電極３４のみを示している。
【００９２】
図１４（ｂ）〜（ｆ）は、画素電極３４（Ｇ１〜Ｇ８）の動きに合わせて書込位置Ｐａ〜Ｐｄでの書込タイミングを示している。先ず、（ｂ）のように、書込位置Ｐａにおいて画素電極Ｇ１に書き込みがなされる。次に、（ｃ）のように、書込位置Ｐｂにおいて画素電極Ｇ２に書き込みがなされ、（ｄ）では、書込位置Ｐｃにおいて画素電極Ｇ３に書き込みがなされる。更に、（ｅ）では、書込位置Ｐｄにおいて画素電極Ｇ４に書き込みがなされる。更に、（ｆ）では、初めに戻って書込位置Ｐａにおいて画素電極Ｇ５に書き込みがなされる。
【００９３】
つまり、一つの画素電極３４（例えばＧ１）に対して書込位置（例えば書込位置Ｐａ）で書き込みを行った後に、像保持体２０の回転方向における上流側に隣り合う画素電極３４（Ｇ５）が同じ書込位置Ｐａに来たときに、この画素電極３４に書き込みがなされるように、その間に他の書込位置（Ｐｂ〜Ｐｄ）での書き込みを終える必要がある。そのため、本実施の形態では、一つの像保持体２０に一つの現像装置を対応させる方式に比べて、より短時間に書き込みを終える必要がある。
【００９４】
これにより、例えば一つの画素電極Ｇ１に着目すると、書込位置Ｐａで書き込まれた潜像電位に対して、現像装置４００ａ（図１３参照）で現像がなされ、順次、書込位置Ｐｂ〜Ｐｄでの書き込み、現像装置４００ｂ〜４００ｄ（図１３参照）での現像がなされることで、像保持体２０上の画素電極Ｇ１上には、四つの現像装置４００による多重化されたトナー像が形成される。このとき、トナーの重なりの多い部分の画素電極３４の潜像電位は重なりの少ない部分の画素電極３４より潜像電位が大きくなっており、その分、一つの画素電極３４上で多色のトナーを吸引できるようになっていることは言うまでもない。
【００９５】
本実施の形態では、夫々の書込位置Ｐａ〜Ｐｄにおいて、ＬＥＤアレイ９０Ａ〜９０Ｄによる光照射を行うことで、ＴＦＴ３３（図示せず）の動作速度が光照射を行わない場合に比べて速くなり、より短時間に書き込みが終わる。
【００９６】
本実施の形態のように、像保持体２０上で形成した各色トナー像をそのまま像保持体２０上で多重化する方式は、複数の像保持体２０上で各色トナー像を形成し、夫々の像保持体２０から転写されたトナー像を多重化する方式のものに比べ、構成部品自体が少なくなり、結果的に装置の小型化や低コスト化にとっても有利なものとなる。
【００９７】
本実施の形態では、ＬＥＤアレイ９０（９０Ａ〜９０Ｄ）を像保持体２０の内側に配置する態様を示したが、像保持体２０の外側に配置するようにしてもよい。尚、この場合、遮光部材９１を像保持体２０の外側に設けたり、剛体ドラム２１やゲート電極Ｇの透光性を不要とすることは言うまでもない。
【実施例】
【００９８】
本実施例は、ＴＦＴの充電時定数とプロセススピードとの関係について調査したものである。ＴＦＴは、ゲート絶縁膜をＳｉＯ２、チャネル層をａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）とし、ソース電極とドレイン電極との間は間隔Ｌが５μｍ、幅Ｗが５μｍとした。また、コンデンサとしては、容量１ｐＦとした。
【００９９】
図１５は、上述のＴＦＴを用いた場合の動作特性をシミュレーションにて求めた結果を示すグラフである。ここで、横軸は時間（Time）、縦軸はソース電圧（データ電圧に相当するもの）をＶＤとしたときのドレイン電圧の割合を示している。
同図において、ドレイン電圧は、時間経過につれて急激に増加し、約２／３の６３．２％になる時間は１０μｓであった。この値を充電時定数τとすると、ドレイン電圧はこれを境に増加傾向が緩和され、充電時定数の２倍の２τでは８６．５％、３倍の３τでは９５．０％、５倍の５τでは９９．３％となった。
【０１００】
このような充電時定数τは、ＴＦＴのＯＮ抵抗と負荷容量の積で表され、画素電極の潜像電位がデータ電圧と同等の安定な電位になるまで充電されるには、充電時定数τの５倍の時間（５τ）の間、ＴＦＴをＯＮ状態に保つ必要がある。一方、ＴＦＴをＯＮ状態にできる時間は、一ライン（像保持体の回転軸方向に並ぶ一群の画素電極）を走査している時間にほぼ等価となる。
つまり、像保持体の回転方向に対して現像領域より上流側の一定の位置で常に走査するには、走査速度を像保持体の回転速度に対し、逆方向で且つ等速度で走査させればよく、この場合、走査時間はプロセススピードと画素密度の積の逆数となる。
【０１０１】
それ故、像保持体の画素密度を高密度にし、更に、像保持体を高速動作させるには、充電時定数を小さくする必要がある。
図１６は、画素密度、プロセススピード及び必要な充電時定数の関係をグラフにしたもので、例えば１２００ｄｐｉの画素密度で６００ｍｍ／ｓのプロセススピードを実現しようとすれば、必要な充電時定数は約７μｓとなる。また、２４００ｄｐｉの画素密度で４００ｍｍ／ｓのプロセススピードを実現しようとすれば、必要な充電時定数は約５μｓとなる。
【０１０２】
しかしながら、ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴでは、図１５にも示したように、充電時定数が１０μｓ程度のため、これを用いた場合には、１２００ｄｐｉの画素密度では、約４００ｍｍ／ｓ以下のプロセススピードが可能であり、また、２４００ｄｐｉの画素密度の場合には約２００ｍｍ／ｓ以下のプロセススピードが可能となる。したがって、例えば４００〜６００ｍｍ／ｓ程度の高い印刷速度を要する印刷市場には、適用困難となっていた。
【０１０３】
これに対し、ＴＦＴに対し光照射を行うことで、チャネル層でのキャリア移動度が２〜３倍以上になり、見かけ上のＴＦＴの充電時定数が通常の１０μｓから５μｓ以下に低下することが確認された。それ故、光照射しない場合に比べて、より高密度化、高速化される印刷に対応されるようになる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…像保持体，２…支持体，３…画素電極，４…潜像形成手段，５…信号生成手段，６…切替器，７…光電変換部，８…絶縁部，９…光照射手段，１０…現像手段，１１…遮光手段，ＤＲ…現像領域，Ｌｇ…指定線，Ｌｓ…信号線，Ｓ…ソース電極，Ｇ…ゲート電極，Ｄ…ドレイン電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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