(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電時の光照射により電荷を発生する第１の電荷発生層と、露光時の光照射により電荷を発生する第２の電荷発生層と、表面端部に配設された電極とを備えることを特徴とする積層型感光体。
【請求項２】
前記電極の下層であって前記第１の電荷発生層の表層に光照射により体積抵抗率が減少する光導電層を備えることを特徴とする請求項１記載の積層型感光体。
【請求項３】
前記光導電層は、帯電時の光照射により体積抵抗率が減少することを特徴とする請求項２記載の積層型感光体。
【請求項４】
前記光導電層は、露光時の光照射に対する体積抵抗率の減少特性を有しないことを特徴とする請求項２又は３記載の積層型感光体。
【請求項５】
帯電時の光照射による前記光導電層の体積抵抗率ρphと前記第１の電荷発生層の体積抵抗率ρCGL1とが、
ρph＜ρCGL1
なる関係を満たすことを特徴とする請求項２又は３記載の積層型感光体。
【請求項６】
前記電極が透明電極であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一に記載の積層型感光体。
【請求項７】
帯電時に照射する光強度が前記電極と前記第１の電荷発生層との距離に応じて制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の積層型感光体。
【請求項８】
前記電極は感光体の回転方向に連続的に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の積層型感光体。
【請求項９】
前記電極は感光体画像形成領域から外れた位置に配設されていることを特徴とする請求項１記載の積層型感光体。
【請求項１０】
前記光導電層のバンドギャップＥ０と前記第１の電荷発生層のバンドギャップＥ１と前記第２の電荷発生層のバンドギャップＥ２とが、
Ｅ０≧Ｅ１＞Ｅ２
なる関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の積層型感光体。
【請求項１１】
前記光導電層の表層に光透過率が５０％以上の潤滑層を備えることを特徴とする請求項２記載の積層型感光体。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一に記載の積層型感光体と、
帯電用の光源を備えて光を照射しながら前記電極を介して前記積層型感光体に電界を作用させて帯電させる帯電装置と、
この帯電装置により帯電済みの前記積層型感光体を画像信号に対応する選択的な露光光により露光する露光装置と、
露光光による露光により前記積層型感光体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、
現像された前記積層型感光体上の可視像を転写媒体上に転写する転写装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成のために静電潜像が形成される積層型感光体及びこの積層型感光体を用いた複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の帯電方式はコロナ放電を用いたものが主流である。しかし、コロナ放電は空気中に電界をかけることから、オゾンや窒素酸化物、窒素酸化物分子種など有害物質を大量に発生し、これらの窒素酸化物、窒素酸化物分子種は最終的にコロトロン表面から脱離し、輸送分子を酸化し、これにより感光体の電気的性質に悪影響を及ぼす。これらは画像品質の低下として現れる。
【０００３】
これ以外の問題として、遊離酸素、オゾン及び他のコロナ生成物、例えば窒素酸化物、窒素酸化物分子種がコロナ領域で生成され、これらの窒素酸化物分子種は固体表面と反応する。特にこれらの分子種はコロナ発生装置の導電性制御グリッド、シールド、シールド部材及び他の部品に吸着される。
【０００４】
この分子種の吸着は、コロナ発生装置がこれらの分子種や発生オゾンの放出を制御する排出装置を具備していたとしても発生してしまう。窒素酸化物のようなコロナ発生過程の複生成物とシールド、制御グリッド又は他のコロナ発生装置の部品との反応の結果、それらの表面上には腐食性物質の蓄積や付着が生じ、これらの付着物により、出力した画像に縞が出る等品質に問題が発生し得る。また、環境条件に応じて、付着物が帯電するようになり、効果的にシールド又はスクリーン電圧が上昇する結果、同様な画像品質の不均一性が発生する。腐食の極端な場合では、コロナ発生電極とシールド部材上のスクリーンとの間が火花放電となり得る問題がある。
【０００５】
コロナ放電による他の問題として、帯電効率が十数％と低く、電気量を無駄に使っている。また、６〜７ｋＶ近い電圧源が必要であり、高圧電源回路となるため危険性と装置コストが増大する。
【０００６】
近年の環境に対する配慮から、このようなシステムを改善することは急務であり、これらを背景に、オゾンや窒素酸化物、窒素酸化物分子種等が少ないローラ帯電や電荷注入型のブラシ帯電、内部分極型帯電などが研究されている。以下に各々の特徴を述べる。
【０００７】
ａ．ローラ（ブレード）帯電器などの接触型帯電方式
ローラ帯電はコロトロンなどに比べ遥かにオゾン発生量は低減している。しかし、原理的に感光体・ローラ間の狭ギャップに電圧を加え、コロナ放電させていることから、オゾン発生をゼロにはできない。また、オゾンが感光体近傍で発生することから、オゾンによる感光体劣化は課題として残る。ローラの抵抗を下げ、放電を防止する方法も考えられているが、感光体上に存在するピンホールに電荷が集中し、感光体に電圧が印加できなくなる。これにより、白抜けなどの不具合が発生する。
【０００８】
また、ブレード形状の場合、特開平８−６２８２号公報に見られるように、感光体に接触していない領域の抵抗を高くするなど、放電を回避する方法が考えられている。しかし、ブレードの場合、ローラの転がり摩擦に比べ、遥かに摩擦係数が大きくなることから、これによる感光体の摩耗などの不具合が懸念される。
【０００９】
他の問題として、帯電器の表面状態、例えば、湿度、ローラ硬度、表面粗さ等や感光体との接触状態の影響を受けやすく均一な帯電を得にくい。
【００１０】
ｂ．ブラシ帯電器などによる電荷注入方式
電荷注入方式は放電を起こすことなく、直接電荷を感光体に注入する方法である。このため、オゾンを発生することなく、原理的には効率的に帯電を施すことができる方式である。しかし、感光体にはピンホールが存在するため、直接メタルを接触させると、電荷集中が起き、均一に帯電を施すことはできない。また、これを防ぐために中抵抗の部材を接触させて注入を行うと、放電が発生したり、注入速度が非常に遅くなる。感光体表面を改質し、注入効率を上げる方法などが試みられてはいるが（例えば、特開平６−３９２１号公報参照）、現在のところ、課題が多い。
【００１１】
他の課題として、帯電器の表面状態、例えば、湿度、等や感光体との接触状態の影響を受けやすく均一な帯電を得にくい。
【００１２】
ｃ．内部分極型帯電方式
持続性内部分極方式は、感光体で生成されている光電荷を外部電界によって分極し、それを持続させることで感光体上に潜像を形成する方式である。この持続性内部分極像（光エレクトレット）方式は、古くから静電像（ゼログラフィ）と同様に盛んに研究されてきた。また、この原理を利用して、帯電を施す方法も古くから考えられてきた。この帯電方式は原理的にオゾンフリーとなり、かつ、また電荷注入で起きるピンホールの問題や不均一性、放電などの不具合は解消できると思われる。
【００１３】
近年においても、オゾンなど環境問題が取り上げられ、この方式の帯電方式について報告がなされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現状の内部分極型帯電方式では、例えば特開平８−７６５５９号公報や特開平９−２６６８１号公報に示される光生成帯電方式のように、感光体としては、既存のものを用いている。このような状態では図１１に示すように、生成した電荷の移動度から正帯電になり、現在主流である負帯電の電子写真プロセスを利用することができない不具合がある。図１１において、積層型感光体１０１は、基体１０２上に電荷発生層（ＣＧＬ）１０３と電荷輸送層（ＣＴＬ）１０４とを積層してなる。１０５は帯電時に照射する光を示し、１０６は帯電時に電源１０７に基づく電圧を基体１０２との間に印加することにより電界を生じさせるための対向電極である。また、帯電時には、光１０５を照射する動作と対向電極１０６による電界を作用させる動作とは同時に行われるが、図１１では便宜上、（ａ）（ｂ）に分けて図示するものとする。図１１（ａ）では光１０５の照射により電荷発生層１０３に正電荷（ホール）１０８ａと負電荷（電子）１０８ｂとが対で発生している様子を示し、図１１（ｂ）では電界の作用により正電荷１０８ａが電荷輸送層１０４を経て表層側に移動している様子を示している。
【００１５】
また、このような構造では、帯電時には正電荷（ホール）が移動し、露光時には負電荷（電子）が移動するようなＣＴＬ（電荷移動層）が必要となる。現状では、このような両極性の電荷が移動できる有機層は開発されていない。仮に開発されたとしても、原理的にどちらの極性の電荷も動きやすく、かつ、暗減衰を抑え込むことができるように移動度を制限することは矛盾し、このような構造では高効率な分極を形成することは困難であると思われる。また、この構造では電荷発生領域と帯電を形成する電荷が存在する領域とが離れており、この距離を移動しなければならない。この移動時に電荷が消滅する確率が高く、非効率的である。
【００１６】
逆に、負帯電させるためには図１２に示すように、単層型の感光体を用いる方法も考えられている。図１２において、単層感光体１１１は、基体１１２上に感光体１１３を設けてなる。１１４は帯電時に照射する光を示し、１１５は帯電時に電源１１６に基づく電圧を基体１１２との間に印加することにより電界を生じさせるための対向電極である。また、帯電時には、光１１４を照射する動作と対向電極１１５による電界を作用させる動作とは同時に行われるが、図１２では便宜上、（ａ）（ｂ）に分けて図示するものとする。図１２（ａ）では光１１４の照射により感光体１１３に正電荷（ホール）１１７ａと負電荷（電子）１１７ｂとが対で発生している様子を示し、図４（ｂ）では電界の作用により正電荷１１７ａを基体１１２側に移動させている様子を示している。しかし、単層感光体１１１は帯電能力などが劣るので、積層型感光体を利用することが望まれる。
【００１７】
さらには、所望の表面電位を得るために外部電界印加電極が配設されるが、高い電圧印加のため、感光体と電極との間で火花放電を起こしてしまう問題がある。
【００１８】
他の問題として、火花放電を起こさない電極間距離は数μｍと狭ギャップとなるため、そのギャップ制御が極めて複雑となり装置のコストアップとなる。
【００１９】
そこで、本発明は，基本的には、従来の電子写真プロセスに即した負極性の帯電を、オゾン、窒素酸化物等の反応物を発生することなく、高効率でかつ帯電能力を落とすことなく内部分極型帯電方式で実現し得る作像プロセス用の積層型感光体を提供することを目的とする。
【００２０】
また、このような積層型感光体を用いることにより、従来の電子写真プロセスを利用することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の積層型感光体は、帯電時の光照射により電荷を発生する第１の電荷発生層と、露光時の光照射により電荷を発生する第２の電荷発生層と、表面端部に配設された電極とを備える。
【００２２】
従って、基本的には、帯電に寄与する電荷が生成される領域と、露光に寄与する電荷が生成される領域とを、第1の電荷発生層と第２の電荷発生層として分離する。これにより、帯電時には表層側の第1の電荷発生層で電荷を発生し、電圧を加え電界を作用させることで分極する。露光時には第２の電荷発生層で発生した電荷で分極を中和する。このように、帯電、露光の何れのプロセスとも、移動するのはホールとなり、負の極性で帯電を実現することが可能となる。この際、表面端部に密着させて配設した電極を備えることで、この電極を介して高い電圧を印加することが可能となり、結果として、高い帯電電位を得ることができる。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の積層型感光体において、前記電極の下層であって前記第１の電荷発生層の表層に光照射により体積抵抗率が減少する光導電層を備える。請求項３記載の発明は、請求項２記載の積層型感光体において、前記光導電層は、帯電時の光照射により体積抵抗率が減少する。
【００２４】
従って、第１の電荷発生層上に光照射によって体積抵抗率が減少する光導電層を設けることで、この光導電層と金属製の基体間との間に均一電界を印加させることができ、結果として、均一な分極電位を得ることができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の積層型感光体において、前記光導電層は、露光時の光照射に対する体積抵抗率の減少特性を有しない。
【００２６】
従って、光導電層は露光時の光照射によっては体積抵抗率がほとんど減少せず、高抵抗であるため、画像流れ等の問題を生ずることがなく、高品質な画像形成に寄与する。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項２又は３記載の積層型感光体において、帯電時の光照射による前記光導電層の体積抵抗率ρphと前記第１の電荷発生層の体積抵抗率ρCGL1とが、
ρph＜ρCGL1
なる関係を満たす。
【００２８】
従って、帯電時の光照射での光導電層の体積抵抗率ρphを第１の電荷発生層の体積抵抗率ρCGL1よりも小さくすることで、第１の電荷発生層に均一電圧を印加することができ、結果として、均一な分極電位を得ることができる。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一に記載の積層型感光体において、前記電極が透明電極である。
【００３０】
従って、電極を透明電極とすることで、第１の電荷発生層における電極下部にも電荷を生成することができる。
【００３１】
請求項７記載の発明は、請求項１又は２記載の積層型感光体において、帯電時に照射する光強度が前記電極と前記第１の電荷発生層との距離に応じて制御される。
【００３２】
従って、第１の電荷発生層の電界強度に応じ、帯電時の光照射強度を制御することで、均一な分極電位を得ることができる。
【００３３】
請求項８記載の発明は、請求項１又は２記載の積層型感光体において、前記電極は感光体の回転方向に連続的に配設されている。
【００３４】
従って、電極を感光体の回転方向に連続的に配設させることで、感光体全周に亘って安定した電圧供給ができる。
【００３５】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の積層型感光体において、前記電極は感光体画像形成領域から外れた位置に配設されている。
【００３６】
従って、感光体画像形成部から外れた位置に電極を配設することで、画像有効範囲を広くでき、さらに、このような電極を複数設けることで、第１の電荷発生層にかかる電界強度分布が緩和され、均一な分極電位を得ることができる。
【００３７】
請求項１０記載の発明は、請求項２記載の積層型感光体において、前記光導電層のバンドギャップＥ０と前記第１の電荷発生層のバンドギャップＥ１と前記第２の電荷発生層のバンドギャップＥ２とが、
Ｅ０≧Ｅ１＞Ｅ２
なる関係を満たす。
【００３８】
従って、光導電層のバンドギャップＥ０を広げることで、帯電時及び露光時の光が光導電層で吸収することがないため、第１及び第２の電荷発生層に照射される光のロスが少なく、光利用効率が向上する。
【００３９】
請求項１１記載の発明は、請求項２記載の積層型感光体において、前記光導電層の表層に光透過率が５０％以上の潤滑層を備える。
【００４０】
従って、光導電層の表層に光透過率が５０％以上の潤滑層を設けることで、光生成電荷を減少させることなく、感光体の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
請求項１２記載の発明の画像形成装置は、請求項１ないし１１の何れか一に記載の積層型感光体と、帯電用の光源を備えて光を照射しながら前記電極を介して前記積層型感光体に電界を作用させて帯電させる帯電装置と、この帯電装置により帯電済みの前記積層型感光体を画像信号に対応する選択的な露光光により露光する露光装置と、露光光による露光により前記積層型感光体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、現像された前記積層型感光体上の可視像を転写媒体上に転写する転写装置と、を備える。
【００４２】
従って、請求項１ないし１１の何れか一に記載の積層型感光体によれば、基本的に、負極性の帯電が可能なため、従来の電子写真プロセスを利用することができる画像形成装置を提供できる。この際、積層型感光体は表面端部に密着させて配設した電極を備えているので、この電極を介して高い電圧を印加することが可能となり、結果として、高い帯電電位を得ることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項１記載の発明に相当する。
【００４４】
まず、本実施の形態の積層型感光体１の原理的構造及びこの積層型感光体１を用いた作像プロセスにおける帯電・露光動作の原理を図１及び図２に基づいて説明する。
【００４５】
本実施の形態の積層型感光体１は、基本的には、Ａｌ等による金属製の基体２上に電荷注入阻止層３、第２の電荷発生層４、電荷輸送層５及び第１の電荷発生層６を順次積層させてなり、かつ、最表層の第1の電荷発生層６表面の端部に位置させて電極７を備えてなる。即ち、帯電に寄与する電荷が生成される領域と、露光に寄与する電荷が生成される領域とを第１の電荷発生層６と第２の電荷発生層４として分離して設けてなり、従来の積層型感光体との対比では内部に存在する電荷発生層を第２の電荷発生層とし、表層側に第１の電荷発生層及び電極を付加した形となっている。
【００４６】
このような積層型感光体１を用いた帯電プロセスでは、図２（ａ）に示すように、基体２と表面端部（片側）に配設させた電極７との間に電源８によって電圧を印加して第１の電荷発生層６全体に積層方向の電界を作用させた状態で、帯電用の光源により波長λ１（例えば、６６０ｎｍ）の光９を同時に照射することより、表層側の第１の電荷発生層６で正電荷（ホール）１０ａと負電荷（電子）１０ｂとを対で発生させ、電界の作用により分極させ、正電荷１０ａを内層側に移動させる。露光時には、図２（ｂ）に示すように、露光用の光源により波長λ２（例えば、７８０ｎｍ）の露光光１１を選択的に照射することにより、第２の電荷発生層４で発生した正電荷１０ａで分極を中和する。このように、帯電、露光の何れのプロセスとも、電荷輸送層５を移動するのは正電荷（ホール）１０ａとなり、積層型感光体１の表面を負極性に帯電し得ることが分かる。
【００４７】
つづいて、各部の構成及び動作の詳細を説明する。まず、電極７にはＡｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｏ等の金属及びその化合物や、これらの微粒子を混入した有機材料等を用いた塗布膜や真空蒸着膜、スパッタリング膜等を適宜用い得る。一例として、０．５μｍ〜１μｍ程度のＡｌ金属微粒子を３０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の割合でバインダ材料に混入し、第１の電荷発生層６の端部表面に膜厚１０μｍ、幅５ｍｍで塗布する。このような電極形成には、金属微粒子を結着剤いわゆる有機バインダと混合してスプレ塗布法やディッピング塗布法により形成する。塗布膜厚や幅は用いる感光体形状、第１の電荷発生層６の材質により設定され、これらの数値に限定されるものではない。電極７として第1の電荷発生層６、第２の電荷発生層４に照射する光９を反射、吸収しない材料、例えば、酸化亜鉛、亜酸化銅、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物を照射光９に対して、最も表面反射率が低くなる膜厚として真空蒸着、スパッタリング法等により形成するのが好適である。
【００４８】
第１の電荷発生層６には従来アナログ用に用いられている可視光領域（５００ｎｍ〜６００ｎｍ）に吸収ピークがある感光材料が用いられている。電荷発生剤（ＣＧＭ）としてはチアピリリウム塩や多環キノン系、ペリレン系又はアゾ顔料系などが用いられる。これらをポリビニルプチラール樹脂などのバインダ材料に入れた。膜厚は１μｍ程度でスプレ塗工によって形成した。電荷輸送層５には従来から周知のホール輸送用の材料が用いられている。電荷発生剤としてはオキサジアゾール誘導体、ピラリゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、オキサゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、ブタジエン誘導体などである。バインダとしてはポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂を利用した。膜厚は２０μｍ程度でディッピング塗布によって形成した。
【００４９】
第２の電荷発生層４には従来のデジタル用に用いられている長波長（７８０ｎｍ）のものが用いられている。その電荷発生剤としては、スクエアリリウム色素、無金属フタロシアニン系、金属フタロシアニン系、アズレニウム塩色素、及びアゾ顔料等が用いられている。これらをポリビニルプチラール樹脂などのバインダ材料に入れた。膜厚は０．５μｍ程度でディッピングコーティング法によって形成した。
【００５０】
電荷注入阻止層３としてはＡｌ製の基体２をアルマイト処理したものが用いられている。通常の電荷注入阻止層３は正電荷１０ａの基体２からの注入を阻止できればよいが、本実施の形態では、帯電時に生成した正電荷１０ａが基体２側に抜けるように調整しなければならない。そのため電荷注入阻止層３は若干薄めの１５μｍに形成されている。
【００５１】
このような構成において、予め外部の電源８により電極７には１ｋＶの電圧が印加される。この時、積層型感光体１の支持体であるＡｌ製の基体２は接地されている。そして、表面の第１の電荷発生層６に対して波長λ１＝６６０ｎｍの光９を照射する。この光９により生成された電荷（正電荷１０ａ，負電荷１０ｂ）対のうちの正電荷１０ａのみが電極７による電界に引かれて感光層中を図２（ａ）中に矢印で示す如く移動し分極する。これにより、積層型感光体１の表面（第1の電荷発生層６の表面）は負に帯電される。
【００５２】
次に、図２（ｂ）に示すように、画像信号に従い変調された露光光１１を、積層型感光体１に照射する。この露光光１１の波長λ２は７８０ｎｍであり、第1の電荷発生層６でほとんど吸収されることなく、第２の電荷発生層４に届き、ここで吸収される。露光光１１により生成された電荷（正電荷１０ａ，負電荷１０ｂ）対のうちの正電荷１０ａのみが感光層中を図２（ｂ）中に矢印で示す如く第1の電荷発生層６側に移動し、負電荷１０ｂを中和することにより、積層型感光体１の表面（第1の電荷発生層６の表面）に画像信号に応じた静電潜像を形成する。
【００５３】
このようにして形成された静電潜像は、ドラム状に形成されて回転駆動される積層型感光体１の回転に伴って移動し、現像装置で着色トナーにより現像される。このトナーの極性は正極性であり、現像装置で使用される現像バイアスは非画像部電位と画像部電位との間の電位に設定される。積層型感光体１上のトナー像はその積層型感光体１の回転に伴って移動し、転写装置において転写紙に転写され、定着装置を通過して排紙トレイ等に排出される。繰り返し使用する場合、積層型感光体１を初期状態に復帰させるためのクリーニングプロセス・除電プロセスを経る。もっとも、本実施の形態の第１，２の電荷発生層６，４を有する積層型感光体１を使用しており、除電には第1の電荷発生層６で発生した電荷を用いることができ、発生領域と除電用電荷発生領域とが同じことから、非常に高効率な除電が可能となり、また、残電位が存在していても、光照射後電圧を印加することから、除電プロセスは必ずしも必要としない。
【００５４】
このように、本実施の形態によれば、帯電に寄与する電荷が生成される領域と、露光に寄与する電荷が生成される領域とを、第1の電荷発生層６と第２の電荷発生層４として分離しており、帯電時には表層側の第1の電荷発生層６で電荷を発生し、電圧を加え電界を作用させることで分極し、露光時には第２の電荷発生層４で発生した電荷で分極を中和することにより、帯電、露光の何れのプロセスとも、移動するのは正電荷１０ａとなり、負の極性で帯電を実現することが可能となる。この際、第１の電荷発生層６の表面端部に密着させて配設した電極７を備えることで、この電極を介して高い電圧を印加することが可能となり、結果として、高い帯電電位を得ることができる。
【００５５】
ちなみに、電極７を仮に第１の電荷発生層６の全面に設けて、高い印加電圧をかけた場合には、電極７と第１の電荷発生層６との間で火花放電を起こしてしまう可能性があり、火花放電を起こさないようにするには数μｍオーダの狭ギャップに維持する必要があり、その制御が極めて困難であり、現実的でない。
【００５６】
本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一又は相当する部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の各実施の形態でも順次同様とする）。本実施の形態は、請求項７記載の発明に相当する。
【００５７】
本実施の形態の積層型感光体１は、帯電に寄与する電荷が生成される第１の電荷発生層６と、露光に寄与する電荷が生成される第２の電荷発生層４とを分離する構成をベースとするものであり、構造的には特に変更はないが、帯電用の第１の電荷発生層６にかかる分極電位に対応して光照射強度を制御するようにしたものである。
【００５８】
分極した電位は図４に示すように感光体抵抗により、電極７との距離Ｌが近くなるに従い電界が強くなり、均一照射では近距離ほど分極電位が高くなる傾向にある。本実施の形態では、図３に模式的に示すように、これに対応して分極電位が高い場所ほど弱い照射強度の光９を与え、分極電位を均一化させるようにしたものである。
【００５９】
このための具体的な光照射手段としては、図３中に示すように、ＬＥＤ２１をこの積層型感光体１の軸方向に複数個並べたＬＥＤアレイ２２を用い、そのＬＥＤ２１の照射強度を個別制御することで可能となる。ＬＥＤ２１の数は多い方がより細かな制御ができるので望ましいが、装置コストが増加する問題があり、照射強度分布等を考慮して個数が設定される。
【００６０】
なお、ＬＥＤ２１は各々照射強度分布を持っており、この分布を滑らかにする目的で、ＬＥＤ２１と感光層（第１の電荷発生層６）との間に拡散板を設けることも有効である。他の簡便な方法として、ＬＥＤ２１を全て均一な照射強度として分極電位が低い位置ほど近接するよう照射距離を変化させる方法も有効である。
【００６１】
照射光量を制御するための他の方法として、図５に示すように、Ａ４長手方向に均一な照射強度分布特性を有する光源、例えば、３波長蛍光ランプ２３を用いフィルタ２４により所定の波長光を照射する装置と、この透過光量を調整するグラデーションフィルタ（ＮＤフィルタの透過濃度を連続的に変化したもの）２５とを積層型感光体１との間で電極７に近いほど（図５中、左側ほど）透過光量が小さくなる配置で設置してもよい。ここでは、透過率１００％から２０％まで変化させたＮＤフィルタが用いられている。もっとも、透過率はさらに透過率範囲を広げても構わない。
【００６２】
このような光照射強度の制御方法は予め、均一照射した積層型感光体１の分極電位を表面電位計で計測して、その結果を機械にインプットし、感光体寿命まで同一データにより制御する方法と、プロセス毎に、表面電位を計測し、ＬＥＤ２１等の照射光学系にフィードバックをかける方法との何れを用いてもよいが、後者のプロセス毎にフィードバックをかける方法がより望ましい。
【００６３】
本発明の第三の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項８及び９記載の発明に相当する。本実施の形態では、前述したような第１，２の電荷発生層６，４を備えた積層型感光体１において、第１の電荷発生層６の表面両端部に電極７ａ，７ｂを設ける構造とする。ここに、これらの電極７ａ，７ｂが画像形成領域の範囲から外れた位置に配設され、かつ、ドラム状の積層型感光体１の円周方向（回転方向）の全周に亘り帯状に連続させて形成されている。電極７ａ，７ｂは第一の実施の形態の場合と同様な材料、プロセスで積層型感光体１の両端部に形成される。本実施の形態の場合、片側の電極７ａ又は７ｂを形成した後、他側の電極７ｂ又は７ａを同プロセスで形成するようにしているが、両端同時プロセスで形成することでも可能である。
【００６４】
具体的には、Ａ３サイズ対応の場合であれば、電極７ａ，７ｂ間距離は２９８ｍｍ以上、望ましくは３００ｍｍ以上とされる。電極幅は、０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で設定するが、画像形成領域の確保、外部接触子２６との接触面積の確保、装置形状等により１ｍｍ〜１５ｍｍが望ましい。外部接触子２６はローラ、ブレード、ブラシ等の適宜計上、構造のものでよい。この電極７ａ，７ｂに接触する外部接触子２６を介して、帯電時の光照射と同時に外部の電源８により両電極７ａ，７ｂに１ｋＶ印加する。本実施の形態のように電極７ａ，７ｂを両側に有する場合、電極７ａ，７ｂからの距離によって増加する電圧降下が緩和され、図７に示すように、分極電位分布が向上する。
【００６５】
このような帯電時の光照射により生成された正電荷１０ａ、負電荷１０ｂ対のうちの正電荷１０ａのみが電界に引かれて感光層を移動し分極する。次に、画像信号に従い変調された露光光を積層型感光体１に照射する。この露光光の波長λ２は７８０ｎｍであり、第１の電荷発生層６でほとんど吸収されることなく、第２の電荷発生層４に届き、ここで吸収される。露光光により生成された正電荷１０ａ、負電荷１０ｂ対のうちの正電荷１０ａのみが感光層を移動し、積層型感光体１の表面（第１の電荷発生層６の表面）には画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００６６】
このようにして形成された静電潜像は、積層型感光体１の回転に伴って移動し、現像装置で着色トナーにより現像される。このトナーの極性は正極性であり、現像装置で使用される現像バイアスは非画像部電位と画像部電位との間の電位に設定される。積層型感光体１上のトナー像は積層型感光体１の回転に伴って移動し、転写装置により転写紙転写され、定着装置を通過して排紙トレイ等に排出される。繰り返し使用する場合、感光体を初期状態に復帰させるためのクリーニングプロセス・除電プロセスを経る。
【００６７】
本発明の第四の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項２ないし６及び１０記載の発明に相当する。本実施の形態の積層型感光体３１では、前述したような基体２、電荷注入阻止層３、第２の電荷発生層４、電荷輸送層５及び第１の電荷発生層６の積層構造に加えて、第１の電荷発生層６の表面上に光導電層３２が付加され、この光導電層３２の表面の両端部上に電極７ａ，７ｂが配設されている（もちろん、片側電極でもよい）。
【００６８】
ここに、光導電層３２は、帯電時に照射する光９の波長λ１と同等若しくはそれより短い波長λ０の光照射により、体積抵抗率ρphが減少する性質を持ち、かつ、露光時に照射する露光光１１の波長λ２に対しては体積抵抗率ρphがほとんど減少しない性質を持つように設定されている。また、第１の電荷発生層６の体積抵抗率ρCGL1との関係では、ρph＜ρCGL1なる関係を満たすように設定されている。
【００６９】
光導電層３２は具体的には短波長に光感度を有するような材料であり、そのバンドギャップＥ０が、下層の第１の電荷発生層６のバンドギャップＥ１、電荷輸送層５のバンドギャップ、第２の電荷発生層４のバンドギャップＥ２よりも広い（即ち、Ｅ０≧Ｅ１＞Ｅ２なる関係を持つ）ＺｎＯ、ＧａＮ等の無機の単層膜や、それらを微粒子化して、第１の電荷発生層６と同質のバインダに混入して塗布した光導電層であってもよい。この光導電層３２の厚みは０．０１μｍ〜５０μｍの範囲が望ましいが、０．１μｍ〜１０μｍとするのが好適である。その他の有機化合物の高光導電材料も構成の一つである。
【００７０】
また、本実施の形態の電極７ａ，７ｂにはＡｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｆｅ，Ｍｏ等の金属及びその化合物や、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛等の金属酸化物の薄膜、また、これらの微粒子を混入した有機材料等を用いるのが望ましい。特に、第１，２の電荷発生層６，４、光導電層３２に照射する光に対し吸収しない透明導電材料が好適である。
【００７１】
これらの電極７ａ，７ｂと接触する外部接触子２６を通し、光導電層３２への光３３の照射と同時に外部の電源８により両電極７ａ，７ｂに１ｋＶの電圧を印加する。この光導電層３２に波長λ０＝４００ｎｍの光３３が照射されると、光導電層３２の体積抵抗率ρphがライン状に低抵抗化する。両端の電極７ａ，７ｂに印加した電圧は低抵抗化した光導電層３２により電圧降下せず、ライン状に均一電界となる。同時に、第１の電荷発生層６に波長λ１＝６６０ｎｍの光９が照射・吸収され、帯電時の光照射により生成された正電荷１０ａ、負電荷１０ｂ対のうちの正電荷１０ａのみが電界によって感光層を移動し分極する。
【００７２】
次に図８（ｂ）に示すように、画像信号に従い変調された露光光１１を積層型感光体３１に照射する。図８（ｂ）中、符号３４は露光光１１を照射しない文字部分を示している。この露光光１１の波長λ２は７８０ｎｍであり、第１の電荷発生層６でほとんど吸収されることなく、第２の電荷発生層４に届き、ここで吸収される。この時の光照射で光導電層３２の体積抵抗率ρphはほとんど変化せず、画像流れがない。光照射により生成された正電荷１０ａ、負電荷１０ｂ対のうちの正電荷１０ａのみが感光層を移動し、積層型感光体３１の表面（第１の電荷発生層６の表面）には画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００７３】
このようにして形成された静電潜像は、積層型感光体３１の回転に伴って移動し、現像装置で着色トナーにより現像される。このトナーの極性は正極性であり、現像装置で使用される現像バイアスは非画像部電位と画像部電位との間の電位に設定される。積層型感光体３１上のトナー像は積層型感光体３１の回転に伴って移動し、転写装置により転写紙に転写され、定着装置を通過して排紙トレイ等に排出される。繰り返し使用する場合、感光体を初期状態に復帰させるためのクリーニングプロセス・除電プロセスを経る。
【００７４】
本発明の第五の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施間の形態は、請求項１１記載の発明に相当する。本実施の形態の積層型感光体４１では、最表面（光導電層３２の表面）に潤滑層４２を備えた構造とされている。この潤滑層４２は、各光９，１１，３３の透過率が５０％以上となるように膜厚等を制御したＰＴＦＥ等の固体潤滑剤の極薄膜により形成されている。この他、ポリアミド、ポリイミド等のプラスチック薄膜やこれらプラスチックにグラスファイバを混合しスプレ塗布等で薄膜状に潤滑層４２を形成するようにしてもよい。この他、光透過率が５０％を低下しない範囲でＰＴＦＥにカーボン繊維や黒鉛、二硫化モリブデンを混入してもよく、また、シリコンオイル、ステアリン酸等の潤滑剤を供給・塗布しながらプロセスを実行するようにしてもよい。
【００７５】
このような潤滑層４２を備えたドラム状の積層型感光体４１（図面上は、電荷注入阻止層３、第２の電荷発生層４、電荷輸送層５、第１の電荷発生層６及び光導電層３２をまとめて示している）の周囲には、電子写真プロセスに従い、内部分極型帯電方式の帯電装置４３（帯電用の光源を内蔵している）、画像信号に応じた露光光１１を照射する露光装置４４、現像装置４５、転写紙（図示せず）に対する転写装置４６、クリーニングブレード等を用いたクリーニング装置４７及び除電装置４８を備えている。
【００７６】
これにより、積層型感光体４１の表面に形成された静電潜像は、積層型感光体４１の回転に伴って移動し、現像装置４５で着色トナーにより現像される。このトナーの極性は正極性であり、現像装置４５で使用される現像バイアスは非画像部電位と画像部電位との間の電位に設定される。積層型感光体４１上のトナー像は積層型感光体４１の回転に伴って移動し、転写装置４６により転写紙に転写され、定着装置（図示せず）を通過して排紙トレイ等に排出される。繰り返し使用する場合、感光体を初期状態に復帰させるためのクリーニング装置４７によるクリーニングプロセス、除電装置４８による除電プロセスを経る。
【００７７】
このような一連の作像プロセスにおいて、本実施の形態による場合、最表層の潤滑層４２は、照射される光９，１１，３３の５０％以上が透過するので、第１，２の電荷発生層６，４での電荷生成効率を低下させることがなく、クリーニング装置４７におけるクリーニングブレードによる積層型感光体４１の表面の摩擦や現像プロセスにおけるトナーとの摩擦による摩耗を低減させることができる。
【００７８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の積層型感光体によれば、帯電時の光照射により電荷を発生する第１の電荷発生層と、露光時の光照射により電荷を発生する第２の電荷発生層とを備えるので、帯電、露光の何れのプロセスとも、移動するのはホールとなり、負の極性で帯電を実現することが可能な上に、表面端部に配設した電極を備えるので、この電極を介して高い電圧を印加することが可能となり、結果として、高い帯電電位を得ることができる。
【００７９】
請求項２及び３記載の発明によれば、請求項１記載の積層型感光体において、第１の電荷発生層上に光照射によって体積抵抗率が減少する光導電層を設けたので、この光導電層と金属製の基体間との間に均一電界を印加させることができ、結果として、均一な分極電位を得ることができる。
【００８０】
請求項４記載の発明によれば、請求項２又は３記載の積層型感光体において、光導電層は露光時の光照射によっては体積抵抗率がほとんど減少せず、高抵抗であるため、画像流れ等の問題を生ずることがなく、高品質な画像形成に寄与する。
【００８１】
請求項５記載の発明によれば、請求項２又は３記載の積層型感光体において、帯電時の光照射での光導電層の体積抵抗率ρphを第１の電荷発生層の体積抵抗率ρCGL1よりも小さくしたので、第１の電荷発生層に均一電圧を印加することができ、結果として、均一な分極電位を得ることができる。
【００８２】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５の何れか一に記載の積層型感光体において、電極を透明電極とすることで、第１の電荷発生層における電極下部にも電荷を生成することができる。
【００８３】
請求項７記載の発明によれば、請求項１又は２記載の積層型感光体において、第１の電荷発生層の電界強度に応じ、帯電時の光照射強度を制御するようにしたので、均一な分極電位を得ることができる。
【００８４】
請求項８記載の発明によれば、請求項１又は２記載の積層型感光体において、電極を感光体の回転方向に連続的に配設させることで、感光体全周に亘って安定した電圧供給ができる。
【００８５】
請求項９記載の発明によれば、請求項１記載の積層型感光体において、感光体画像形成部から外れた位置に電極を配設しているので、画像有効範囲を広くでき、さらに、このような電極を複数設けることで、第１の電荷発生層にかかる電界強度分布が緩和され、均一な分極電位を得ることができる。
【００８６】
請求項１０記載の発明によれば、請求項２記載の積層型感光体において、光導電層のバンドギャップＥ０を広げることで、帯電時及び露光時の光が光導電層で吸収することがないため、第１及び第２の電荷発生層に照射される光のロスが少なく、光利用効率が向上する。
【００８７】
請求項１１記載の発明によれば、請求項２記載の積層型感光体において、光導電層の表層に光透過率が５０％以上の潤滑層を設けたので、光生成電荷を減少させることなく、感光体の耐久性を向上させることができる。
【００８８】
請求項１２記載の発明の画像形成装置によれば、請求項１ないし１１の何れか一に記載の積層型感光体を用いているので、基本的に、負極性の帯電が可能なため、従来の電子写真プロセスを利用することができる画像形成装置を提供できる上に、積層型感光体は表面端部に密着させて配設した電極を備えているので、この電極を介して高い電圧を印加することが可能となり、結果として、高い帯電電位を得ることができ、良好なる画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の積層型感光体を示す原理的な断面構造図である。
【図２】帯電及び露光プロセスの原理を説明するための断面構造図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態の帯電プロセスの原理を説明するための断面構造図である。
【図４】その光照射補正前後の電離分布を示す特性図である。
【図５】光照射量制御の変形例を示す説明図である。
【図６】本発明の第三の実施の形態の積層型感光体を示す概略斜視図である。
【図７】その分極電位分布を示す特性図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態の帯電及び露光プロセスの原理を説明するための断面構造図である。
【図９】その波長λ１における体積抵抗率の分布を示す特性図である。
【図１０】本発明の第五の実施の形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１１】積層型感光体を用いた従来の帯電及び露光プロセスの原理を説明するための断面構造図である。
【図１２】単層感光体を用いた従来の帯電及び露光プロセスの原理を説明するための断面構造図である。
【符号の説明】
１      積層型感光体
２      基体
４      第２の電荷発生層
６      第1の電荷発生層
７      電極
９      帯電用の光
１０      電荷
１１      露光光
２２，２３      帯電用の光源
３１      積層型感光体
３２      光導電層
４１      積層型感光体
４２      潤滑層
４３      帯電装置
４４      露光装置
４５      現像装置
４６      転写装置
【図１】
0003895514.tif 000002
【図２】
0003895514.tif 000003
【図３】
0003895514.tif 000004
【図４】
0003895514.tif 000005
【図５】
0003895514.tif 000006
【図６】
0003895514.tif 000007
【図７】
0003895514.tif 000008
【図８】
0003895514.tif 000009
【図９】
0003895514.tif 000010
【図１０】
0003895514.tif 000011
【図１１】
0003895514.tif 000012
【図１２】
0003895514.tif 000013