画像形成装置および画像形成方法
【課題】 帯電工程を用いずに、更にコントラストを向上させた潜像を形成する。
【解決手段】 透明導電性基体、感光層、及び電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを順に積層した電荷保持部材の微細孤立島状電荷サイトに電圧供給部材が接触された状態で、透明導電性基体と電圧供給部材との間に電圧を印加して、電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する。
【解決手段】 透明導電性基体、感光層、及び電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを順に積層した電荷保持部材の微細孤立島状電荷サイトに電圧供給部材が接触された状態で、透明導電性基体と電圧供給部材との間に電圧を印加して、電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に、電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて感光層上に形成された微細孤立島状電荷サイトを用い、感光層に画像光を照射することで、帯電工程を用いずに微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯電工程を用いない画像形成方法としては、特許文献１に開示されている画像形成方法が知られている。この画像形成方法は、以下の手順により画像を形成するものである。すなわち、（１）両極性に帯電可能な感光体と磁気ブラシ現像器との間に電圧を印加すると共に、磁気ブラシ現像器と対向する側より画像パターンに対応した光照射を行い、感光体にトラップ電荷を形成する。（２）次に、この磁気ブラシ現像器と感光体との間に上記の場合とは逆方向に電圧を印加して、光照射されない箇所に付着したトナーを除去することにより画像形成を行う。
【０００３】
この画像形成方法を図１を参照して更に詳細に説明する。図１（１）に示すように、透明基体１上に、透明導電層２、及び光導電層３を順次積層して感光体を形成し、この光導電層３上に絶縁性トナーとキャリヤとからなる二成分現像剤を磁気ブラシ現像器４により搬送し、磁気ブラシ現像器４のスリーブと透明導電層２との間に、透明導電層２側に負の電荷が注入されるような電圧を印加し、透明導電層２に誘導電荷５を発生させ、この状態で、透明基体１の裏面側より矢印Ｂに示される方向から画像パターンに応じた光を照射する。
【０００４】
光導電層３の露光された部分では内部にホトキャリヤが発生し、磁気ブラシ現像器と透明導電層との間の電界によってキャリヤ中の電子が、光導電層３の表面に到着し、透明導電層２と光導電層３との電位がほぼ同じになる。すなわち、この磁気ブラシ現像器での現像は、現像バイアス電圧で金属表面を現像すると同じ現像過程となる。このため、現像されたトナー層が持つ電荷と同じ量の逆極性の電荷（負電荷）が光導電層３に誘起される。この状態で、画像露光を停止すると、キャリヤの移動がほぼ無くなり、光導電層３の抵抗が上昇し、光導電層３はほぼ完全な絶縁体となる。このため、光導電層３表面に誘起された電荷はトラップ電荷となり、移動できなくなる。一方、非露光部では、光導電層３を介して、現像バイアスで感光体が現像されることになる。これが第１現像過程である。
【０００５】
第２現像過程では、図１（２）に示すように、現像バイアス電圧を、第１現像過程の場合と比較して、感光体に対して逆バイアスとする。すると非露光部の帯電トナーは電界によって現像器４に回収され始める。これと同時に透明導電層２上に誘起されていた電荷もアース電極側に移動し、遂には透明導電層２上に誘起されていた誘導電荷(電子)は消滅する。
【０００６】
一方、露光部では、一部の帯電トナーが現像器４と光導電層３との間の電界の作用により回収される。しかしながら、光導電層３内にトラップされている電子は移動できないため、回収された電荷量に対応して透明導電層２上にトナー７と同じ極性の電荷６が誘起される。
【０００７】
光照射しない時の光導電層の容量は小さいため、わずかな正電荷に対しても、光導電層上の表面電位は大きく変化し、現像バイアス電圧と釣り合い、最早これ以上、露光部のトナーは静電的に回収されなくなり、露光部のみ帯電トナー７が残り、トナー画像が形成される。
【０００８】
上記が特許文献１の画像形成方法であるが、この画像形成方法においては、トラップ電荷が重要な働きをしている。
【０００９】
特許文献２には、トラップ電荷が感光体内部でどの様に分布するかを実験的に確かめることにより、透明導電層と両極性に帯電可能でかつドット状の導電層を被着した光導電層とを透明基体上に積層することによりトラップ電荷サイトを形成した感光体を用い、第１電極と感光体との間に帯電トナーを搬送し、第１電極と透明導電層との間に電圧を印加すると共に、透明基体側より画像パターンに対応して露光することで、帯電トナーを感光体の露光部と非露光部とに付着させ、露光部の位置において帯電トナーの電荷によって、透明導電層より光導電層を介してドット状の導電層に電荷の注入を行って光導電層の表面近傍にトラップ電荷を形成し（第１現像過程）、次いで感光体の露光部を第２電極に対向する位置に搬送した後、第２電極と感光体との間に第１電極に印加した電圧と逆極性の電圧を印加し、非露光部に付着した帯電トナーを静電的に除去する（第２現像過程）画像形成方法が記載されている。
【００１０】
次に上記の特許文献１及び特許文献２の各画像形成方法におけるトラップ電荷について、図２を用いて説明する。図２は、特許文献１及び特許文献２の第１現像過程の後の露光部に対応するトナー層上の表面電位（トナー電圧Ｖｔ）を横軸に、帯電トナーを窒素ガスにて吹き飛ばした直後の感光体の表面電位（トラップ電圧ＶS）を縦軸にとったものである。
【００１１】
図２において、三角形２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，・・・は、透明導電層及び光導電層を透明基体上に積層した感光体（特許文献１）を用いた場合のトナー電圧とトラップ電圧との関係を実測したものである。また、実線２２は付着トナーの電荷量に対応したトラップ電荷が、光導電層の表面に分布したと過程して求めた理論値である。更に、破線で示す曲線２３は、付着トナーの電荷量に対応してトラップ電荷が光導電層の厚さ方向に対して、トラップ電荷が均一に分布していると仮定して求めた理論値である。
【００１２】
図２より、曲線２３と実測値２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，・・・とが良く一致しており、帯電トナー層を除去した後は、トラップ電荷は光導電層内で均一に分布していると考えられる。このことは、特許文献１では光照射した後と、光照射を停止した後との感光体容量が見かけ上２倍になったことに相当し、一定以上の濃度の印字を得るためには、光導電層の表面にトラップ電荷が分布している場合と比較して、現像バイアス電圧を２倍以上高くする必要があることを意味している。
【００１３】
これに対して、特許文献２には、感光体の光導電層の表面に銅箔を貼り付けた光導電層を用い、この銅箔上に現像されて付着したトナー層を窒素ガスで吹き飛ばした直後のトラップ電圧を測定した結果が示されている。この実測値を図２で丸印２４Ａ，２４Ｂ，・・・で示す。図より、丸印２４Ａ，２４Ｂ，・・・は曲線２２と良く一致し、銅箔を設けた場合（ドット状の導電層が被着された光導電層が形成された感光体を用いた場合）は、トラップ電荷が光導電層の表面に形成されていることが分かる。このように、特許文献２に記載されているように光導電層表面にトラップ電荷サイトを設けることがコントラストを高める上で有効である。
【特許文献１】特開昭６１−４６９６１号公報
【特許文献２】特開昭６１−１４４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献２の場合においても従来のカールソン法に比較して、若干コントラストが低いという問題があった。以下、この問題を感光体表面の潜像電荷量に関して分析を加えた結果に基づいて説明する。
【００１５】
先ず、感光体表面にトラップ電荷サイトを構成した場合の潜像電荷量ＱDに関して考察する。第１現像過程で現像バイアス電位Ｖbで現像され、帯電トナーの付着によりトナー層の表面電位が現像バイアスと同じ電位Ｖbになると仮定すると次式が成り立つ。
【００１６】
【数１】
【００１７】
但し、ε0は真空の誘電率、εtは帯電トナー層の比誘電率、ρtは帯電トナー層の帯電電荷密度、ｘは帯電トナー層の厚さである。
【００１８】
また、潜像電荷量ＱDはこの現像された電荷の総和であるため次式で表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】
式（１）からトナー層厚さｘを求め、これを式（２）に代入すると、潜像電荷ＱDは次式となる。
【００２１】
【数３】
【００２２】
一方、通常のカールソン法における潜像電荷Ｑkは次式で表される。
【００２３】
【数４】
【００２４】
但し、εpは感光体の比誘電率、Ｌは感光体の厚さ、ＶSCは感光体の表面電位である。
【００２５】
潜像電荷ＱD、Ｑkについて通常の有機感光体を例にとり、感光体の厚みＬ＝２０μｍ，感光体の比誘電率εp＝３．０、更にトナー層の比誘電率εt＝２．２、帯電トナーの電荷密度ρt＝６．６Ｃ／ｍ3（トナー比電荷１０μＣ／ｇに相当）として、計算した結果を図３に示す。縦軸は潜像電荷量、横軸はトナー層電圧及び感光体の表面電位を表し、ＱDは式（３）の理論値を、Ｑkは式（４）の理論値を示す。
【００２６】
図３より明らかなように、トナー層表面電圧が２００Ｖ以上では通常のカールソン法の方が、潜像電荷量が多くなっている。更に、式（３）から、トナーの帯電電荷密度が高くなる程、潜像電荷が増加することが分かる。しかし、一般に、トナー比電荷が大きくなると画像濃度が小さくなる。このように、通常の使用条件では、カールソン法の潜像電荷量の方が大きく、特許文献２の画像形成方法でも、未だコントラスト不足が否めないことが分かる。
【００２７】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、帯電工程を用いずに潜像を形成して画像を形成する場合に、更にコントラストを向上させることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、及び該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材と、前記微細孤立島状電荷サイトに接触される導電性の電圧供給部材と、前記微細孤立島状電荷サイトに前記電圧供給部材が接触された状態で、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に電圧を印加して、前記電荷保持部材内に電場を形成する潜像形成用電源と、前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する露光手段と、を含んで構成されている。
【００２９】
本発明は、コントラストを向上させるために潜像電荷量を増加するには、上記式（３）に基づいて、トナー帯電量を高くする、すなわち、第１現像過程（第１ステップ）での現像トナー量を極力少なくして、充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、第２現像過程（第２ステップ）で画像形成すれば良いことに着目して成されたものである。
【００３０】
本発明では、電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材の微細孤立島状電荷サイトに電圧供給部材が接触された状態で、透明導電性基体と電圧供給部材との間に電圧を印加して、電荷保持部材内に電場を形成し、電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する。このように、本発明では、第１現像過程では、帯電トナーで現像するのではなく、微細孤立島状電荷サイト、すなわち近接電極にて電場を形成し、電場が形成された状態で画像パターンに対応して画像露光を行う。これにより、感光体である電荷保持部材内部に光キャリヤが形成され、この光キャリヤが光導電層を介して微細孤立島状電荷サイトに到達し、透明導電性基体と微細孤立島状電荷サイトとの電位を等しくすることで、感光体の容量が無限大に近い絶縁体に電源電圧から電荷を充電することになり、充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、第２現像過程（第２ステップ）で画像形成することができるので、カールソン法以上の潜像コントラストを得ることができる。
【００３１】
本発明では、電荷保持部材に導電性トラップサイトである微細孤立島状電荷サイトを設けた場合、第１ステップで電圧を印加すると、画像露光が無い場合でも印加電圧によって導電性トラップサイトが帯電される場合がある。これを回避するためには、微細孤立島状電荷サイトの表面に絶縁層、好ましくは厚みが薄い絶縁層を設ければよい。すなわち、本発明では、透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイト、及び該微細孤立島状電荷サイト上に形成された絶縁層を備えた電荷保持部材を用いるようにしてもよい。
【００３２】
微細孤立島状電荷サイト上に絶縁層を形成した場合には、絶縁層に電圧供給部材が接触された状態で、透明導電性基体と電圧供給部材との間に電圧を印加して、電荷保持部材内に電場を形成し、電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する。
【００３３】
本発明では、透明導電性基体を円筒状に形成し、透明導電性基体の外周面上に感光層、及び微細孤立島状電荷サイトを形成するか、または透明導電性基体を円筒状に形成し、透明導電性基体の外周面上に感光層、微細孤立島状電荷サイト、及び絶縁層を形成することができる。
【００３４】
本発明の電圧供給部材は、導電性ゴム部材あるいは導電性磁性粉体で形成することが可能である。
【００３５】
透明導電性基体と電圧供給部材との間に印加する電圧は、電荷保持部材と電圧供給部材との間で気中放電が生じない電圧ＶSとすることが好ましい。この電圧ＶSは、次のいずれか一方の式を満たすように定めることができる。
【００３６】
【数５】
【００３７】
【数６】
【００３８】
但し、ρminは充分な画像濃度を得るために必要な最小潜像電荷密度、ε0は真空の誘電率、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【００３９】
なお、いずれの場合においても印加電圧ＶSの下限値は、トナー画像形成を行う際に必要かつ充分な潜像電荷量を得ることができる電圧となる。
【００４０】
また、電荷保持部材と電圧供給部材とが接触した状態から剥離する際に、透明導電性基体と電圧供給部材との間に、電荷保持部材と電圧供給部材間での剥離放電を防止する剥離放電防止電圧を印加する剥離放電防止電源を更に含んでもよい。
【００４１】
剥離放電防止電圧ＶNDは、次の式を満たすように定めることができる。
【００４２】
【数７】
【００４３】
但し、Ｖthは空隙放電開始電圧である。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように本発明の画像形成装置及び画像形成方法によれば、電荷保持が可能な多数の微細電極を分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成し、且つ剥離放電防止用の電圧を印加し、導電性物体を感光体から剥離する際に剥離放電を防止することで、微細孤立島状電荷サイトに充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、画像形成することができるので、カールソン法以上の潜像コントラストを得ることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図６に示されるように、第１の実施の形態の画像形成装置としてのカラーレーザプリンタ（以下、単にプリンタと言う）は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像をそれぞれ被転写体としての連続紙Ｐに転写し、各色のトナー画像を重ね合わせて画像を形成するプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下、「プリント部１２Ｙ〜１２Ｋ」と言う）が搬送方向（矢印Ｔ方向）上流から下流側に向かって順に配置されて構成されている。
【００４６】
プリント部１２Ｙ〜１２Ｋの搬送方向上流側には、用紙搬送部（図示せず）が設けられている。一方、プリント部１２Ｙ〜１２Ｋの搬送方向下流側には、プリント部１２Ｙ〜１２Ｋで順に転写された未定着トナー画像を連続紙Ｐに定着させる定着部（図示せず）及び連続紙を排出する排出部（図示せず）が設けられている。
【００４７】
プリント部１２Ｙ〜１２Ｋの各々は、図８にも示すようにトナー画像が形成される像担持体として機能する電荷保持部材としての感光体ドラム２０を備えている。この感光体ドラム２０には、プラス極性に帯電可能な高耐刷の有機感光体を使用することができる。
【００４８】
感光体ドラム２０は、図７（ａ）に示すように、感光体基板としての円筒状の透明ガラス素管２０Ｂの外周面上に、透明導電性基体としての透明導電層２０Ｃ、感光層としての光導電層２０Ｄ、及び電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを形成する微細孤立島状電極２０Ｅを順に積層し、更に微細孤立島状電極２０Ｅの上に絶縁層２０Ｆを積層した５層構造のドラムで構成されている。
【００４９】
微細孤立島状電極２０Ｅは、図７（ｂ）に示すように、電荷保持が可能な多数の微細電極を相互に接触しないように１画素より細かく層状に分布させて構成されている。この微細孤立島状電極２０Ｅは、光導電層２０Ｄをコーティング法等により所定厚さに塗布した上に、マスク蒸着法等により画素密度より細かいパターンで、銅等の導電性金属をスッパタして極細の孤立したドット状の電極を所定ドット間隔で多数近接配列して構成した電極層を積層することにより構成することができる。微細孤立島状電極２０Ｅの密度は、画像の解像度に応じて定めることができ、電極の密度を高くすることにより解像度をより高くすることができる。
【００５０】
図８に示すように、感光体ドラム２０の周りには、感光体ドラムの回転方向（矢印Ｒ方向）に沿って順に、転写ローラ３０、クリーナ４０、光除電ランプ４１、導電性ゴムローラ４２、ＬＥＤを感光ドラムの長さ方向に多数配列したＬＥＤ列を少なくとも１列配列した画像露光装置４４、及び現像装置４３が配置されている。
【００５１】
現像装置４３には、２成分磁気ブラシ現像器が用いられている。この現像装置には、複数の現像ローラ５１、掻き揚げ用の磁気ローラ５２、及び２軸の攪拌スクリュー５３が設けられている。また、現像剤としては、例えば、粒子径約５μｍの絶縁トナーと粒子径約６０μｍの導電性鉄粉のキャリヤとを混合した現像剤を用いることができる。現像装置では、２軸の攪拌スクリュー５３で現像剤の攪拌とトナーの摩擦帯電が行なわれる。この２軸攪拌スクリューによって攪拌された現像剤は、掻き揚げ用の磁気ローラ５２で、一連の現像ローラ５１まで搬送される。現像ローラ５１の周速度は、例えばプロセス速度の１.１倍とすることができる。
【００５２】
第１の実施の形態では、第１現像過程（第１ステップ）において、従来のように帯電トナーを用いることなく、導電性ゴムローラ４２を絶縁層２０Ｆに所定圧力で接触させ、潜像形成用電源を用いて導電性ゴムローラ４２と透明導電層２０Ｃとの間に電場を形成して近接電極である微細孤立島状電極２０Ｅで電場を形成し、電場を形成した状態で、ガラス素管２０Ｂの内部に設けた画像露光装置４４のＬＥＤを画像パターンに応じて点灯させて画像露光を行い、微細孤立島状電極２０Ｅに静電潜像を形成する。これによって、充分な大きさのトラップ電荷を有する静電潜像が微細孤立島状電極２０Ｅに形成される。
【００５３】
その後、第２現像過程（第２ステップ）で現像装置４３を用いて現像剤により潜像を現像し、画像形成する。第１の実施の形態によれば、微細孤立島状電極２０Ｅが絶縁層２０Ｆにより被覆されているので、第１ステップで電圧を印加して電場を形成した場合に、画像露光が無いにもかかわらず印加電圧によって電荷トラップサイトが帯電する不具合が回避される。また、本実施例の絶縁層は光導電層にて構成したため、光除電ランプ４１での除電効果が有効に作用し、絶縁層表面に蓄積された電荷が充分除去され、感光体ドラムの繰り返し使用に耐えることができる。
【００５４】
なお、印加電圧によって電荷トラップサイトが帯電する可能性が少ない場合には、絶縁層２０Ｆは省略することもできる。
【００５５】
第１の実施の形態において、絶縁層を感光層２０Ｄと同じ材料で構成することにより、潜像形成過程・現像過程・転写過程にて生じた絶縁層表面に付着した電荷を、光除電ランプ４１にて有効に除去でき、絶縁層表面の電荷を略ゼロにすることができる。勿論、この絶縁層を画像露光光源とは別波長に感度を持つ光導電層を形成することも出来る。この場合は、第１ステップの潜像形成過程においては光感度がないため、実質的に絶縁体となる。一方、光除電部では除電光によって、絶縁層が活性化し、十分な除電効果が発揮される。
【００５６】
また、上記絶縁層の上に更に感光層を設け、この感光層を利用して除電を行うことも可能である。
【００５７】
以下、第１の実施の形態の印加電圧の大きさについて検討する。図４（ａ）は、導電性ゴムローラ４２の導電性基板４２Ａに潜像形成用電源の負極を接続し、かつ透明導電層２０Ｃに潜像形成用電源の負極を接続することにより導電性ゴムローラ４２と透明導電層２０Ｃとの間に印加電圧ＶSを印加して露光した状態をモデル化して示したものである。また、図４（ｂ）は、導電性ゴムローラ４２と絶縁層２０Ｆとの接触を解除したときに、導電性ゴムローラ４２と絶縁層２０Ｆとの間に空隙６０が生じた状態をモデル化して示したものである。
【００５８】
第１ステップでは、図４（ａ）に示す様に、ガラス素管の内側から透明導電層２０Ｃを介して画像露光を行うと、光導電層２０Ｄ内に光キャリヤが発生し、図の場合にはプラス電荷が電荷トラップ層である微細孤立島状電極に移動する。この時、電荷トラップ層に蓄積される面電荷密度ρは次式で表される。
【００５９】
【数８】
【００６０】
但し、ε0は真空の誘電率、εdは絶縁層の比誘電率、Ｄは絶縁層の厚さ、ＶSは印加電圧である。
【００６１】
次の第２ステップで光照射がなくなると、図４（ｂ）に示すように、電荷トラップ層に式（５）に示す電荷密度が保持されたまま、光導電層は再度絶縁体状態となり、この状態で、絶縁層２０Ｆの表面に接触していた電圧供給部材である導電性ゴムローラ４２が除々に剥がされて空隙６０の空隙距離Ｇが拡大していく。この時には以下の関係式が成り立つ。
【００６２】
【数９】
【００６３】
ここで、式（６）から透明導電層上に誘起される面電荷密度ρ0を求めると、次式が得られる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
式（８）に、式（５）の潜像の面電荷密度ρを代入すると次式が得られる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
ここで、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さを示す。
【００６８】
すなわち、第１ステップの直後は、空隙距離Ｇ＝０の状態であるから、式（９）にＧ＝０を代入すれば、ρ0＝０となり、透明導電層上への誘起電荷は無く、式（７）より、全て電圧供給部材上の導電性基板４２Ａに電荷が誘起されていることが分かる。
【００６９】
次に、第２ステップで空隙距離Ｇが除々に大きくなるに従って、式（９）で示される様に、微細孤立島状電極上に誘起される電荷が除々に増加すると共に、最終的には式（５）と同じ電荷密度で且つ逆極性の電荷が誘起されることになる。一方、電圧供給部材上の導電性基板４２Ａに誘起されている電荷は除々に小さくなり、最終的にはゼロとなる。
【００７０】
この第２ステップにて重要なことは、除々に増加する空隙距離によって気中放電を発生させない条件を求めることにある。そこで、式（６）に式（１）を代入し、空隙電圧Ｖg求めると次式となる。
【００７１】
【数１２】
【００７２】
この空隙電圧が一般的に良く知られている次式の放電開始電圧Ｖgth以下であれば、トラップ電荷により形成された静電潜像（ネガ潜像）が、気中放電により壊されることは無い。
【００７３】
【数１３】
【００７４】
すなわち、Ｖg＜Ｖgthの条件を代入すると、次式となる。
【００７５】
【数１４】
【００７６】
式（１２）を整理すると次式になる。
【００７７】
【数１５】
【００７８】
式（１３）は空隙距離Ｇに関する２次方程式であるから、判別式が負になれば気中放電が生じないことになる。判別式から得られる最大印加可能電圧ＶSmaxabを求めると次式となる。
【００７９】
【数１６】
【００８０】
式（１４）は、放電開始電圧が空隙距離の関数で、式（１１）で表されるとして求めた最大印加可能電圧である。従って、空中放電させないためには、印加電圧ＶSを最大印加可能電圧ＶSmaxab未満とすればよい。
【００８１】
通常は、如何なる空隙であっても気中放電させないためには、最小空隙電圧として３１２Ｖを考えておけば良い。この方が確実で安全である。以下ではこの条件にて検討を進めると、印加電圧ＶSは次式となる。
【００８２】
【数１７】
【００８３】
ここで、空隙Ｇが∞の最終状態を考え、最大印加電圧ＶSmaxは次式となる。
【００８４】
【数１８】
【００８５】
また、この最大印加電圧ＶSmaxを印加したときに得られる最大潜像電荷蜜度ρmaxは、式（１６）を次（５）に代入して次式となる。
【００８６】
【数１９】
【００８７】
また、トナー画像形成を行う際に、最低限必要な潜像電荷密度をρminとすると、この時の最小印加電圧ＶSminは次式となる。
【００８８】
【数２０】
【００８９】
すなわちトナー画像形成を行う際に必要かつ充分な潜像電荷量を得ることができる印加電圧ＶSの範囲は次式で表される。
【００９０】
【数２１】
【００９１】
この時の潜像電荷量（面電荷密度）ρは次式となる。
【００９２】
【数２２】
【００９３】
更に、第２ステップが完了した時点でのネガ潜像による感光体表面電位ＶSiは、式（２０）のネガ潜像電荷量ρを感光体の静電容量で割って求めることができ、次式となる。
【００９４】
【数２３】
【００９５】
ここで、式（１９）、式（２０）、式（２１）を用いて、第１の実施の形態の潜像形成方法について、数値的に考察した結果を図５に示す。図５−１は潜像電荷量ρを、図５−２は印加電圧ＶSを、図５−３は得られた感光体ドラム表面電位ＶSiを各々示す。横軸は感光体ドラムの厚さＬ（μｍ）、パラメータは絶縁層の厚さＤ（μｍ）とした。すなわち、パラメータの１，２，３，４，５はそれぞれ、１μｍ，２μｍ，３μｍ，４μｍ，５μｍを意味している。また感光体ドラム及び絶縁層の比誘電率は共に３．０と仮定した。図５−１より、潜像電荷を大きくするには、感光体ドラムの厚さを薄く、且つ絶縁層の厚さも薄くする方が良いことが分かる。また、図５−２より、空隙放電が生じない範囲で、印加電圧をある程度高くするには、感光体ドラムの厚さを薄く、且つ絶縁層の厚さを厚くするほうが良いことが分かる。更に、図５−３より、ネガ潜像で形成される感光層表面電位を大きくするには、感光体ドラムの厚さはある程度必要で、絶縁層の厚さを薄くする必要があることを示している。
【００９６】
因みに、通常の電子写真プロセスで必要とされる潜像電荷は、有機感光体の場合、感光体ドラムの厚さＬ＝２０μｍ，比誘電率εp＝３．０、感光体ドラムの帯電電位約６００Ｖであるから、潜像電荷量は７９６μＣ／ｍ2，すなわち約８００μＣ／ｍ2（８×１０-4Ｃ／ｍ2）となる。この値を達成できる条件を図５より求めると、一例として、感光体ドラムの厚さ４μｍ，絶縁層の厚さ１μｍとすると、印加電圧約６０Ｖにて、感光体ドラムの表面電位２５０Ｖが得られることになる。また、式（１４）から最大印加可能電圧ＶSmaxabを求めると８７Ｖとなり、この時の感光体表面電位は３４８Ｖとなり、共に約４０％程度増加させることができる。
【００９７】
上記の実施の形態では、電圧供給部材として導電性ゴムローラを用いる例について説明したが、導電性磁性粉体で構成した電圧供給部材を用いるようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。
【００９８】
第２の実施の形態の特徴は、潜像形成用電圧を印加する電源とは別に剥離放電防止用電圧を印加する剥離放電防止用の電源を備え、前記第２ステップにおいて、潜像形成用電圧の印加に加え、剥離放電防止用電圧を印加する点にある。
【００９９】
まず、第２の実施の形態の動作原理を説明する。
【０１００】
図９（ａ）に示すように、電荷保持部材に、導電性物体である電圧供給手段を介して潜像形成電圧を印加すると、透明導電性基板にプラス電荷が誘導される。この状態で、画像露光を行うと、露光された部分の電荷が電荷サイトに向けて移動し、最終的には電荷サイトに画像パターンに応じてプラス電荷が保持され、ネガ潜像となる。露光後は感光体は絶縁体となるため、ネガ潜像は電荷サイトに留まることになる。即ち、図９（ａ）に示すように、プラス電荷が留まることになる。また、この電荷と逆極性の電荷が導電性物体の表面に誘導電荷として現れることになる。
【０１０１】
一方、図９（ｂ）に示すように、剥離過程においては、潜像電荷のプラス電荷に呼応するマイナス電荷を透明電極側に誘起し易くするため、導電性物体に剥離放電防止電圧（潜像形成用電圧より低い電圧、或いは潜像形成用電圧と逆極性の電圧）が正極の電源に接続する第２の導電性基板５４Ａにより印加される。そして、電荷保持部材と導電性部材とを剥離していくと、潜像電荷のプラス電荷に呼応するマイナス電荷が透明電極側に誘起される。このため、電荷保持部材と導電性部材との間に空隙ができる際にも、当該空隙で剥離放電が生じることなく、潜像形成過程にて形成された高い潜像コントラストが保持されることになる。
【０１０２】
次に、第２の実施の形態の印加電圧の大きさについて検討する。図１０（ａ）に示されるように、透明導電層２０Ｃ、光導電層２０Ｄ、絶縁層２０Ｆからなる電荷保持部材と電圧供給部材との間に、潜像形成用電源で電圧を印加する。この電圧印加状態で、透明導電層２０Ｃ側から画像露光を行う。当該画像露光の際には、光導電層２０Ｄ内にて光キャリアが発生し、絶縁層２０Ｆ界面の微細孤立島状電極層２０Ｅに潜像電荷ρとして保持される。一方、電圧供給部材の表面には逆極性の電荷−ρが誘起される。露光後は、この状態が保持される。
【０１０３】
図１０（ｂ）に示されるように、電荷保持部材から電圧供給部材を剥離する際には、導電基板に剥離放電防止電圧（潜像形成電圧より低い電圧或いは逆極性の電圧）を印加した状態で、除々に剥離を行う。すると、潜像電荷（トラップ電荷）に呼応した逆極性の電荷は電圧供給部材から除々に減少し、対応電荷が透明導電層２０Ｃ側に誘導電荷となって現れる。こうして空隙電圧は放電開始電圧以下に抑えられるため、第１ステップにて形成された潜像電荷が剥離放電によって壊されること無く、剥離過程後も保持されることになる。
【０１０４】
図１０（ａ）に示される過程では、透明感光体２０Ｂの裏側から画像露光を行い、感光体内で光キャリヤが発生し、図１０（ａ）に示す様にプラス電荷が微細孤立島状電極層２０Ｅに移動する。この時トラップ電荷に蓄積された面電荷密度ρは、式（２２）となる。
【０１０５】
【数２４】
【０１０６】
図１０（ｂ）に示す過程では、微細孤立島状電極層２０Ｅに前記式（２２）の電荷密度が保持されたまま光照射がなくなり、感光体層は絶縁状態となる。この状態で導電性基板４２Ａ上に剥離防止電圧ＶNDが印加される。電圧供給部材は感光体層から除々に剥離され、空隙６０が拡大していく。この状態は、以下の式（２３）及び式（２４）で表される。
【０１０７】
【数２５】
【０１０８】
但し、ρ0は透明導電層２０Ｃに誘起された面電荷密度、ρ1は電圧供給部材に誘起された面電荷密度、εDは感光層の比誘電率、Ｌは感光層の厚さ、Ｇは空隙距離である。
【０１０９】
式（２３）から導電性基板４２Ａ上に誘起された電荷ρ0を求めると式（２５）となる。
【０１１０】
【数２６】
【０１１１】
式（２５）に式（２２）の潜像電荷密度ρを代入すると式（２６）となる。
【０１１２】
【数２７】
【０１１３】
式（２６）と式（２２）から、剥離過程における空隙電圧ＶGを求めると式（２７）となる。
【０１１４】
【数２８】
【０１１５】
式（２７）から明らかな様に、剥離放電防止電圧を潜像記録電圧に対して小さくするか、或いは潜像記録電圧の逆極性にすることにより、空隙電圧ＶGを著しく低下させることが可能である。
【０１１６】
また、式（２７）の空隙電圧ＶGが放電開始電圧Ｖth以下になればよい。この条件は、｜ＶG｜＜Ｖthとなる条件を求めればよい。すると式（２８）で与えられる剥離放電防止電圧ＶNDを印加すれば良いことが分かる。
【０１１７】
【数２９】
【０１１８】
また、最適な、剥離放電防止電圧ＶNDは、式（２９）で表される。
【０１１９】
【数３０】
【０１２０】
前述の剥離放電防止電圧ＶNDを印加するために、第２の実施の形態では、図１１及び図１２に示すように、導電性ゴムローラ４２に加え、正極の電源に接続する第２の導電性基板５４Ａを備える第２の導電性ゴムローラ５４を更に備える。第２の実施の形態では、導電性ゴムローラ４２と第２の導電性ゴムローラ５４とで導電性ベルト５６を形成し、感光体ドラム２０を押圧し、それぞれのローラが、電圧を印加するようになっている。
【０１２１】
第２の導電性ゴムローラ５４による感光体ドラム２０への剥離放電防止電圧の印加は、感光体ドラム２０から導電性ゴムローラ４２が離れるよりも前から始まっており、感光体ドラム２０から導電性ゴムローラ４２が離れる際には、既に第２の導電性ゴムローラ５４は感光体ドラム２０に接触しているようになっている。
【０１２２】
このように、第２の実施の形態は、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成した後、剥離放電防止用の電圧を印加し、導電性物体を感光体から剥離する際に剥離放電を防止することで、微細孤立島状電荷サイトに充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、画像形成することができるので、カールソン法以上の潜像コントラストを得ることができる。
【実施例】
【０１２３】
（実施例１−１）
まず、第１の実施の形態の実施例１−１について説明する。実施例１−１の感光体ドラム２０は、光導電層として単層有機感光層をコーティング法にて４μｍ塗布し、その上にマスク蒸着法にて、画素密度より細かいパターンで、銅をスッパタしてドット間隔２μｍ、孤立ドット電極直径１μｍの層を０.５μｍ厚にて構成し、更に、その上に絶縁性樹脂を１μｍコーティングして作成した。感光体ドラム２０の直径は、２４０ｍｍとした。実施例１−１のプロセス速度、すなわち用紙搬送速度は、１．０ｍ／ｓとした。
【０１２４】
導電性ゴムローラ４２は、ローラ軸となる芯金に弾性部材を被覆して構成した。弾性部材は導電性カーボンを分散した１層構造で、抵抗値は１０8〜１０9Ωとした。ローラ径は、直径３０ｍｍ（従来のコロナ帯電器では、周長２０ｃｍ程度必要である）とし、硬度は約３０°とした。この導電性ゴムローラを感光体ドラム２０に対して、総圧約１ｋｇｆで押圧した。
【０１２５】
現像剤としては、粒子径約５μｍの絶縁トナーと粒子径約６０μｍの導電性鉄粉のキャリヤとを混合した現像剤を用い、現像ローラ５１の周速度は、プロセス速度の１.１倍とした。
感光体ドラム２０は、先ず未転写残留トナーをクリーナ４０で除去した後、感光体ドラム２０の裏面に置かれた光除電ランプ４１で全面露光を行い、感光体ドラム２０の表面電位（前の潜像電荷）をゼロにリセットする。次に、導電性ゴムローラ４２と感光体ドラム２０間に、潜像形成用電源電圧ＶSで電圧を印加する。実施例１−１では６０Ｖを印加した。この時、画像露光手段であるＬＥＤを備えた画像露光装置４４（例えば、解像度６００ｄｐｉ，ドット間距離４２．５μｍ）を用いて画像パターンに応じて画像露光を行った。すると、光導電層２０Ｄ内において光キャリヤが発生し、実施例１−１では、電子が光導電層の表面に移動し、電荷トラップサイトに電子を与え、潜像電荷が形成される。感光体ドラム２０の回転に伴い、この潜像電荷部分が導電性ゴムローラから離れると、このマイナス極性のネガ潜像電荷に呼応して、除々に透明基体側にプラスの電荷が誘起される。これによって、画像露光部は、感光体表面電位はマイナス電位の潜像電位が形成されることになる。
【０１２６】
因みに実施例１−１では、導電性ゴムローラ４２と現像装置４３との間に表面電位計を設置し、潜像電位を測定した所、理論検討した値と略同じ−２５０Ｖが得られていることが確認できた。
【０１２７】
次に、現像装置４３の現像バイアスを０Ｖとして、このネガ潜像を現像した。するとネガ潜像部（図示せず）にプラス帯電トナーが付着し、良好なトナー画像が得られていた。また、現像後のトナー層表面電位は略ゼロになっていることも確認した。その後、転写ローラ３０にマイナス６００Ｖの電圧を印加し、静電的にトナー画像を用紙に転写させた。これを定着部（図示せず）にて定着し印字とした。
【０１２８】
この様にして、本実施例によると"かぶり"のない、良好な印字が得られると共に、従来の電子写真プロセスの前段階として必須であった感光体の帯電プロセスが省略できるため、コロナ帯電器に纏わるオゾンフィルターや、帯電器設置スペースが不要となり、装置の小型化が可能である。実施例１−１では印字濃度として、ＯＤ＝１．５以上、かぶり濃度としてＯＤ＝０．０２以下の良好な印字が得られた。
【０１２９】
更に、微細孤立島状電極によりドット状導電層を光導電層の上に形成しているため、ドット状電極の周辺部に見かけ上高い電界が形成されることになる。このため、いわゆるエッジ効果が有効に作用し、ベタ黒に関しても印字の中央部の濃度が薄くなるような、いわゆる印字の中抜け現象が現れることも無く、濃い鮮明な印字が形成できる効果がある。
（実施例１−２）
次に、感光体ドラム２０の光導電層をａ−Ｓｉ感光体にて構成した実施例１−２について説明する。本実施例では、ガラス素管２０Ｂ上に、酸化インジュームを蒸着して透明導電層２０Ｃを形成し、その上にａ−Ｓｉ膜を気層成長させて光導電層２０Ｄを１６μｍ形成した。この光導電層２０Ｄの膜厚は、ａ−Ｓｉ感光体の比誘電率が有機感光体の４倍であることから等価的膜厚を同じにするために設定した。その後、実施例１−１と同様の微細孤立島状電極層２０Ｅ、及び絶縁層を１μｍ形成した。この感光体ドラム２０を用いて、実施例１−１と同じ実験を行い、同じ結果を得た。
（実施例１−３）
実施例１−３として、導電性ゴムローラ４２の代わりに、粒子径約６０μｍの導電性キャリヤのみからなる現像器を設置して、実施例１−１と同じ実験を行った。この時にも、実施例１−１と同じ結果を得ることができた。
（実施例２−１）
次に、第２の実施の形態の実施例２−１について説明する。
【０１３０】
図１１及び図１２に示すように、実施例２−１の感光体ドラム２０の周りには、感光体ドラム２０の回転方向（矢印Ｒ方向）の順に、転写ローラ３０、クリーナ４０、光除電ランプ４１、導電性ゴムローラ４２、画像露光装置４４、現像装置４３が順に配置されている。
【０１３１】
現像装置４３は２成分磁気ブラシ現像機を用いた。粒子径約５μｍの絶縁トナーと粒子径欲６０μｍの導電性鉄粉キャリヤとを混合した現像剤で、２軸の攪拌スクリュー５３による攪拌とトナーの摩擦帯電とを行った。この２軸攪拌スクリューにて搬送された現像剤は、掻き揚げ用の磁気ローラ５２で、一連の現像ローラ５１に現像剤を搬送される。現像ローラ５１の周速度は、プロセス速度の１．１倍とした。
【０１３２】
電圧供給部材としては、導電性カーボンを分散させたポリイミド樹脂で、抵抗層は１０8〜１０9Ωｃｍ、厚さ２００μｍの半導電性ベルト５６を用い、両端に直径３０ｍｍの導電性ゴムローラを設けた状態で感光体ドラム２０に総圧１ｋｇｆで押圧した。
【０１３３】
まず、感光体ドラム２０の未転写残留トナーをクリーナ４０で除去する。その後、感光体ドラム２０の裏面に置かれた光除電ランプ４１で全面露光を行い、感光体ドラム２０の表面電位（前の潜像電荷による）をゼロにリセットする。次に、電圧供給部材である半導電性ベルト５６に導電性ゴムローラ４２を介して潜像形成用電圧ＶSを印加する。実施例２−１では−１００Ｖを印加した。第２の導電性ゴムローラ５４には剥離放電防止用電圧として＋２００Ｖを印加した。画像露光手段であるＬＥＤ光学系（解像度６００ｄｐｉ、ドット間距離４２．５μｍ）を用いて、画像パターンに応じて画像露光を行う。すると、導電性ゴムローラ４２に印加された潜像形成用電圧にて、光動電層２０内で光キャリヤが発生する。すると、正孔が光導電層の表面に移動し、電荷トラップサイトに正孔を与え、潜像電荷が形成される。感光体ドラム２０の回転に伴い、この潜像電荷部分が半導電性ベルト５６部分から離れる際には、剥離放電防止用電圧が潜像形成用電圧とは逆極性で印加されるため、剥離時の空隙電圧の上昇が抑制され、剥離放電が発生せず、正味の潜像電荷が電荷保持部材に残る。
【０１３４】
本実施例では電圧供給部材５６と現像ローラ５１との間に表面電位計を設置し、潜像電位を測定した所、約６５０Ｖの潜像電位が得られた。この値は通常のカールソン法と同じ潜像電位である。
【０１３５】
次に、現像装置４３の現像バイアスを＋２００Ｖとして、このネガ潜像を現像した。すると、ネガ潜像部にマイナス帯電トナーが付着し、良好なトナー画像が得られた。その後、転写ローラ３０に＋６００Ｖの電圧を印加して、静電的にトナー画像を用紙に転写させた。これを定着部（図示せず）にて定着し、印字を行なった。
（実施例２−２）
次に、感光体ドラム２０の光導電層をａ−Ｓｉ感光体にて構成した。ガラス基板２０Ｂ上に、酸化インジュームを蒸着して透明動電層２０Ｃを形成し、その上にａ−Ｓｉ膜を気相成長させて光導電層２０Ｄを１６μｍ形成した。その後、実施例２−１と同様に微細孤立島状電極層２０Ｅ、及び絶縁層を１μｍ形成した。この感光体ドラム２０を用いて、実施例２−１と同様な実験を行った。但し今回はプラス帯電感光体であるため、印加電圧、等の極性はすべて逆にして行った。その結果、実施例２−１と同様の結果を得た。
（実施例２−３）
電圧供給部材として、実施例２−１の半導電性ベルト５６の代わりに、粒子径約６０μｍの導電性磁性キャリアのみからなる現像剤を用い、図１３に示すように、回転可能な磁気ローラ７０（Φ６０ｍｍ）に、金属スリーブからなるアルミの固定スリーブ７２を設け、その上に帯状の絶縁膜７４（幅１０ｍｍ×長さ４６０ｍｍ）を設け、さらに、その上に帯状の導電層７６（幅３ｍｍ×長さ４６０ｍｍ）を設け、当該導電層６６に潜像形成用電圧ＶSを印加し、前記固定スリーブ６２には、剥離放電防止用印加電圧ＶNDを設けた構成の現像装置４３を用いた。
【０１３６】
この電圧供給部材を第２の実施の形態に置き換えて実験を行った。この時も第２の実施の形態と同様の結果を得ることができた。
【０１３７】
なお、実施例２−３の形態の場合には、潜像形成部が現像ローラ１本で可能となるため、小型化に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】従来の画像形成方法の概要説明図である。
【図２】トラップ電荷の分布の実験結果と理論値の比較説明図である。
【図３】カールソン法の潜像電荷Ｑkと従来技術のトナー現像法の場合の潜像電荷ＱDとを比較して示す線図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の概説図である。
【図５−１】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の設計条件である潜像電荷の特性を説明する概説図である。
【図５−２】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の設計条件である印加電圧の特性を説明する概説図である。
【図５−３】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の設計条件であるネガ潜像による感光体表面電電位の変化を説明する概説図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの一部分を示す図であり、（ａ）は、軸方向に直角に切断した断面の一部分を模式的に示した部分断面図、（ｂ）は、微細孤立島状電極の様子を模式的に示す部分平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の潜像形成方法の原理を説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の潜像形成方法の概説図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例２−３の形態のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
２０ 感光体ドラム
２０Ｂ ガラス素管
２０Ｃ 透明導電層
２０Ｄ 光導電層
２０Ｅ 微細孤立島状電極
２０Ｆ 絶縁層
４０ クリーナ
４１ 光除電ランプ
４２Ａ 導電性基板
４３ 現像装置
４４ 画像露光装置
５４Ａ 第２の導電性基板
５６ 導電性ベルト
６０ 空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に、電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて感光層上に形成された微細孤立島状電荷サイトを用い、感光層に画像光を照射することで、帯電工程を用いずに微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯電工程を用いない画像形成方法としては、特許文献１に開示されている画像形成方法が知られている。この画像形成方法は、以下の手順により画像を形成するものである。すなわち、（１）両極性に帯電可能な感光体と磁気ブラシ現像器との間に電圧を印加すると共に、磁気ブラシ現像器と対向する側より画像パターンに対応した光照射を行い、感光体にトラップ電荷を形成する。（２）次に、この磁気ブラシ現像器と感光体との間に上記の場合とは逆方向に電圧を印加して、光照射されない箇所に付着したトナーを除去することにより画像形成を行う。
【０００３】
この画像形成方法を図１を参照して更に詳細に説明する。図１（１）に示すように、透明基体１上に、透明導電層２、及び光導電層３を順次積層して感光体を形成し、この光導電層３上に絶縁性トナーとキャリヤとからなる二成分現像剤を磁気ブラシ現像器４により搬送し、磁気ブラシ現像器４のスリーブと透明導電層２との間に、透明導電層２側に負の電荷が注入されるような電圧を印加し、透明導電層２に誘導電荷５を発生させ、この状態で、透明基体１の裏面側より矢印Ｂに示される方向から画像パターンに応じた光を照射する。
【０００４】
光導電層３の露光された部分では内部にホトキャリヤが発生し、磁気ブラシ現像器と透明導電層との間の電界によってキャリヤ中の電子が、光導電層３の表面に到着し、透明導電層２と光導電層３との電位がほぼ同じになる。すなわち、この磁気ブラシ現像器での現像は、現像バイアス電圧で金属表面を現像すると同じ現像過程となる。このため、現像されたトナー層が持つ電荷と同じ量の逆極性の電荷（負電荷）が光導電層３に誘起される。この状態で、画像露光を停止すると、キャリヤの移動がほぼ無くなり、光導電層３の抵抗が上昇し、光導電層３はほぼ完全な絶縁体となる。このため、光導電層３表面に誘起された電荷はトラップ電荷となり、移動できなくなる。一方、非露光部では、光導電層３を介して、現像バイアスで感光体が現像されることになる。これが第１現像過程である。
【０００５】
第２現像過程では、図１（２）に示すように、現像バイアス電圧を、第１現像過程の場合と比較して、感光体に対して逆バイアスとする。すると非露光部の帯電トナーは電界によって現像器４に回収され始める。これと同時に透明導電層２上に誘起されていた電荷もアース電極側に移動し、遂には透明導電層２上に誘起されていた誘導電荷(電子)は消滅する。
【０００６】
一方、露光部では、一部の帯電トナーが現像器４と光導電層３との間の電界の作用により回収される。しかしながら、光導電層３内にトラップされている電子は移動できないため、回収された電荷量に対応して透明導電層２上にトナー７と同じ極性の電荷６が誘起される。
【０００７】
光照射しない時の光導電層の容量は小さいため、わずかな正電荷に対しても、光導電層上の表面電位は大きく変化し、現像バイアス電圧と釣り合い、最早これ以上、露光部のトナーは静電的に回収されなくなり、露光部のみ帯電トナー７が残り、トナー画像が形成される。
【０００８】
上記が特許文献１の画像形成方法であるが、この画像形成方法においては、トラップ電荷が重要な働きをしている。
【０００９】
特許文献２には、トラップ電荷が感光体内部でどの様に分布するかを実験的に確かめることにより、透明導電層と両極性に帯電可能でかつドット状の導電層を被着した光導電層とを透明基体上に積層することによりトラップ電荷サイトを形成した感光体を用い、第１電極と感光体との間に帯電トナーを搬送し、第１電極と透明導電層との間に電圧を印加すると共に、透明基体側より画像パターンに対応して露光することで、帯電トナーを感光体の露光部と非露光部とに付着させ、露光部の位置において帯電トナーの電荷によって、透明導電層より光導電層を介してドット状の導電層に電荷の注入を行って光導電層の表面近傍にトラップ電荷を形成し（第１現像過程）、次いで感光体の露光部を第２電極に対向する位置に搬送した後、第２電極と感光体との間に第１電極に印加した電圧と逆極性の電圧を印加し、非露光部に付着した帯電トナーを静電的に除去する（第２現像過程）画像形成方法が記載されている。
【００１０】
次に上記の特許文献１及び特許文献２の各画像形成方法におけるトラップ電荷について、図２を用いて説明する。図２は、特許文献１及び特許文献２の第１現像過程の後の露光部に対応するトナー層上の表面電位（トナー電圧Ｖｔ）を横軸に、帯電トナーを窒素ガスにて吹き飛ばした直後の感光体の表面電位（トラップ電圧ＶS）を縦軸にとったものである。
【００１１】
図２において、三角形２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，・・・は、透明導電層及び光導電層を透明基体上に積層した感光体（特許文献１）を用いた場合のトナー電圧とトラップ電圧との関係を実測したものである。また、実線２２は付着トナーの電荷量に対応したトラップ電荷が、光導電層の表面に分布したと過程して求めた理論値である。更に、破線で示す曲線２３は、付着トナーの電荷量に対応してトラップ電荷が光導電層の厚さ方向に対して、トラップ電荷が均一に分布していると仮定して求めた理論値である。
【００１２】
図２より、曲線２３と実測値２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，・・・とが良く一致しており、帯電トナー層を除去した後は、トラップ電荷は光導電層内で均一に分布していると考えられる。このことは、特許文献１では光照射した後と、光照射を停止した後との感光体容量が見かけ上２倍になったことに相当し、一定以上の濃度の印字を得るためには、光導電層の表面にトラップ電荷が分布している場合と比較して、現像バイアス電圧を２倍以上高くする必要があることを意味している。
【００１３】
これに対して、特許文献２には、感光体の光導電層の表面に銅箔を貼り付けた光導電層を用い、この銅箔上に現像されて付着したトナー層を窒素ガスで吹き飛ばした直後のトラップ電圧を測定した結果が示されている。この実測値を図２で丸印２４Ａ，２４Ｂ，・・・で示す。図より、丸印２４Ａ，２４Ｂ，・・・は曲線２２と良く一致し、銅箔を設けた場合（ドット状の導電層が被着された光導電層が形成された感光体を用いた場合）は、トラップ電荷が光導電層の表面に形成されていることが分かる。このように、特許文献２に記載されているように光導電層表面にトラップ電荷サイトを設けることがコントラストを高める上で有効である。
【特許文献１】特開昭６１−４６９６１号公報
【特許文献２】特開昭６１−１４４６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献２の場合においても従来のカールソン法に比較して、若干コントラストが低いという問題があった。以下、この問題を感光体表面の潜像電荷量に関して分析を加えた結果に基づいて説明する。
【００１５】
先ず、感光体表面にトラップ電荷サイトを構成した場合の潜像電荷量ＱDに関して考察する。第１現像過程で現像バイアス電位Ｖbで現像され、帯電トナーの付着によりトナー層の表面電位が現像バイアスと同じ電位Ｖbになると仮定すると次式が成り立つ。
【００１６】
【数１】
【００１７】
但し、ε0は真空の誘電率、εtは帯電トナー層の比誘電率、ρtは帯電トナー層の帯電電荷密度、ｘは帯電トナー層の厚さである。
【００１８】
また、潜像電荷量ＱDはこの現像された電荷の総和であるため次式で表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】
式（１）からトナー層厚さｘを求め、これを式（２）に代入すると、潜像電荷ＱDは次式となる。
【００２１】
【数３】
【００２２】
一方、通常のカールソン法における潜像電荷Ｑkは次式で表される。
【００２３】
【数４】
【００２４】
但し、εpは感光体の比誘電率、Ｌは感光体の厚さ、ＶSCは感光体の表面電位である。
【００２５】
潜像電荷ＱD、Ｑkについて通常の有機感光体を例にとり、感光体の厚みＬ＝２０μｍ，感光体の比誘電率εp＝３．０、更にトナー層の比誘電率εt＝２．２、帯電トナーの電荷密度ρt＝６．６Ｃ／ｍ3（トナー比電荷１０μＣ／ｇに相当）として、計算した結果を図３に示す。縦軸は潜像電荷量、横軸はトナー層電圧及び感光体の表面電位を表し、ＱDは式（３）の理論値を、Ｑkは式（４）の理論値を示す。
【００２６】
図３より明らかなように、トナー層表面電圧が２００Ｖ以上では通常のカールソン法の方が、潜像電荷量が多くなっている。更に、式（３）から、トナーの帯電電荷密度が高くなる程、潜像電荷が増加することが分かる。しかし、一般に、トナー比電荷が大きくなると画像濃度が小さくなる。このように、通常の使用条件では、カールソン法の潜像電荷量の方が大きく、特許文献２の画像形成方法でも、未だコントラスト不足が否めないことが分かる。
【００２７】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、帯電工程を用いずに潜像を形成して画像を形成する場合に、更にコントラストを向上させることができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、及び該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材と、前記微細孤立島状電荷サイトに接触される導電性の電圧供給部材と、前記微細孤立島状電荷サイトに前記電圧供給部材が接触された状態で、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に電圧を印加して、前記電荷保持部材内に電場を形成する潜像形成用電源と、前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する露光手段と、を含んで構成されている。
【００２９】
本発明は、コントラストを向上させるために潜像電荷量を増加するには、上記式（３）に基づいて、トナー帯電量を高くする、すなわち、第１現像過程（第１ステップ）での現像トナー量を極力少なくして、充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、第２現像過程（第２ステップ）で画像形成すれば良いことに着目して成されたものである。
【００３０】
本発明では、電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材の微細孤立島状電荷サイトに電圧供給部材が接触された状態で、透明導電性基体と電圧供給部材との間に電圧を印加して、電荷保持部材内に電場を形成し、電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する。このように、本発明では、第１現像過程では、帯電トナーで現像するのではなく、微細孤立島状電荷サイト、すなわち近接電極にて電場を形成し、電場が形成された状態で画像パターンに対応して画像露光を行う。これにより、感光体である電荷保持部材内部に光キャリヤが形成され、この光キャリヤが光導電層を介して微細孤立島状電荷サイトに到達し、透明導電性基体と微細孤立島状電荷サイトとの電位を等しくすることで、感光体の容量が無限大に近い絶縁体に電源電圧から電荷を充電することになり、充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、第２現像過程（第２ステップ）で画像形成することができるので、カールソン法以上の潜像コントラストを得ることができる。
【００３１】
本発明では、電荷保持部材に導電性トラップサイトである微細孤立島状電荷サイトを設けた場合、第１ステップで電圧を印加すると、画像露光が無い場合でも印加電圧によって導電性トラップサイトが帯電される場合がある。これを回避するためには、微細孤立島状電荷サイトの表面に絶縁層、好ましくは厚みが薄い絶縁層を設ければよい。すなわち、本発明では、透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイト、及び該微細孤立島状電荷サイト上に形成された絶縁層を備えた電荷保持部材を用いるようにしてもよい。
【００３２】
微細孤立島状電荷サイト上に絶縁層を形成した場合には、絶縁層に電圧供給部材が接触された状態で、透明導電性基体と電圧供給部材との間に電圧を印加して、電荷保持部材内に電場を形成し、電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する。
【００３３】
本発明では、透明導電性基体を円筒状に形成し、透明導電性基体の外周面上に感光層、及び微細孤立島状電荷サイトを形成するか、または透明導電性基体を円筒状に形成し、透明導電性基体の外周面上に感光層、微細孤立島状電荷サイト、及び絶縁層を形成することができる。
【００３４】
本発明の電圧供給部材は、導電性ゴム部材あるいは導電性磁性粉体で形成することが可能である。
【００３５】
透明導電性基体と電圧供給部材との間に印加する電圧は、電荷保持部材と電圧供給部材との間で気中放電が生じない電圧ＶSとすることが好ましい。この電圧ＶSは、次のいずれか一方の式を満たすように定めることができる。
【００３６】
【数５】
【００３７】
【数６】
【００３８】
但し、ρminは充分な画像濃度を得るために必要な最小潜像電荷密度、ε0は真空の誘電率、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【００３９】
なお、いずれの場合においても印加電圧ＶSの下限値は、トナー画像形成を行う際に必要かつ充分な潜像電荷量を得ることができる電圧となる。
【００４０】
また、電荷保持部材と電圧供給部材とが接触した状態から剥離する際に、透明導電性基体と電圧供給部材との間に、電荷保持部材と電圧供給部材間での剥離放電を防止する剥離放電防止電圧を印加する剥離放電防止電源を更に含んでもよい。
【００４１】
剥離放電防止電圧ＶNDは、次の式を満たすように定めることができる。
【００４２】
【数７】
【００４３】
但し、Ｖthは空隙放電開始電圧である。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように本発明の画像形成装置及び画像形成方法によれば、電荷保持が可能な多数の微細電極を分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材内に電場を形成した状態で、電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成し、且つ剥離放電防止用の電圧を印加し、導電性物体を感光体から剥離する際に剥離放電を防止することで、微細孤立島状電荷サイトに充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、画像形成することができるので、カールソン法以上の潜像コントラストを得ることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図６に示されるように、第１の実施の形態の画像形成装置としてのカラーレーザプリンタ（以下、単にプリンタと言う）は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像をそれぞれ被転写体としての連続紙Ｐに転写し、各色のトナー画像を重ね合わせて画像を形成するプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下、「プリント部１２Ｙ〜１２Ｋ」と言う）が搬送方向（矢印Ｔ方向）上流から下流側に向かって順に配置されて構成されている。
【００４６】
プリント部１２Ｙ〜１２Ｋの搬送方向上流側には、用紙搬送部（図示せず）が設けられている。一方、プリント部１２Ｙ〜１２Ｋの搬送方向下流側には、プリント部１２Ｙ〜１２Ｋで順に転写された未定着トナー画像を連続紙Ｐに定着させる定着部（図示せず）及び連続紙を排出する排出部（図示せず）が設けられている。
【００４７】
プリント部１２Ｙ〜１２Ｋの各々は、図８にも示すようにトナー画像が形成される像担持体として機能する電荷保持部材としての感光体ドラム２０を備えている。この感光体ドラム２０には、プラス極性に帯電可能な高耐刷の有機感光体を使用することができる。
【００４８】
感光体ドラム２０は、図７（ａ）に示すように、感光体基板としての円筒状の透明ガラス素管２０Ｂの外周面上に、透明導電性基体としての透明導電層２０Ｃ、感光層としての光導電層２０Ｄ、及び電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを形成する微細孤立島状電極２０Ｅを順に積層し、更に微細孤立島状電極２０Ｅの上に絶縁層２０Ｆを積層した５層構造のドラムで構成されている。
【００４９】
微細孤立島状電極２０Ｅは、図７（ｂ）に示すように、電荷保持が可能な多数の微細電極を相互に接触しないように１画素より細かく層状に分布させて構成されている。この微細孤立島状電極２０Ｅは、光導電層２０Ｄをコーティング法等により所定厚さに塗布した上に、マスク蒸着法等により画素密度より細かいパターンで、銅等の導電性金属をスッパタして極細の孤立したドット状の電極を所定ドット間隔で多数近接配列して構成した電極層を積層することにより構成することができる。微細孤立島状電極２０Ｅの密度は、画像の解像度に応じて定めることができ、電極の密度を高くすることにより解像度をより高くすることができる。
【００５０】
図８に示すように、感光体ドラム２０の周りには、感光体ドラムの回転方向（矢印Ｒ方向）に沿って順に、転写ローラ３０、クリーナ４０、光除電ランプ４１、導電性ゴムローラ４２、ＬＥＤを感光ドラムの長さ方向に多数配列したＬＥＤ列を少なくとも１列配列した画像露光装置４４、及び現像装置４３が配置されている。
【００５１】
現像装置４３には、２成分磁気ブラシ現像器が用いられている。この現像装置には、複数の現像ローラ５１、掻き揚げ用の磁気ローラ５２、及び２軸の攪拌スクリュー５３が設けられている。また、現像剤としては、例えば、粒子径約５μｍの絶縁トナーと粒子径約６０μｍの導電性鉄粉のキャリヤとを混合した現像剤を用いることができる。現像装置では、２軸の攪拌スクリュー５３で現像剤の攪拌とトナーの摩擦帯電が行なわれる。この２軸攪拌スクリューによって攪拌された現像剤は、掻き揚げ用の磁気ローラ５２で、一連の現像ローラ５１まで搬送される。現像ローラ５１の周速度は、例えばプロセス速度の１.１倍とすることができる。
【００５２】
第１の実施の形態では、第１現像過程（第１ステップ）において、従来のように帯電トナーを用いることなく、導電性ゴムローラ４２を絶縁層２０Ｆに所定圧力で接触させ、潜像形成用電源を用いて導電性ゴムローラ４２と透明導電層２０Ｃとの間に電場を形成して近接電極である微細孤立島状電極２０Ｅで電場を形成し、電場を形成した状態で、ガラス素管２０Ｂの内部に設けた画像露光装置４４のＬＥＤを画像パターンに応じて点灯させて画像露光を行い、微細孤立島状電極２０Ｅに静電潜像を形成する。これによって、充分な大きさのトラップ電荷を有する静電潜像が微細孤立島状電極２０Ｅに形成される。
【００５３】
その後、第２現像過程（第２ステップ）で現像装置４３を用いて現像剤により潜像を現像し、画像形成する。第１の実施の形態によれば、微細孤立島状電極２０Ｅが絶縁層２０Ｆにより被覆されているので、第１ステップで電圧を印加して電場を形成した場合に、画像露光が無いにもかかわらず印加電圧によって電荷トラップサイトが帯電する不具合が回避される。また、本実施例の絶縁層は光導電層にて構成したため、光除電ランプ４１での除電効果が有効に作用し、絶縁層表面に蓄積された電荷が充分除去され、感光体ドラムの繰り返し使用に耐えることができる。
【００５４】
なお、印加電圧によって電荷トラップサイトが帯電する可能性が少ない場合には、絶縁層２０Ｆは省略することもできる。
【００５５】
第１の実施の形態において、絶縁層を感光層２０Ｄと同じ材料で構成することにより、潜像形成過程・現像過程・転写過程にて生じた絶縁層表面に付着した電荷を、光除電ランプ４１にて有効に除去でき、絶縁層表面の電荷を略ゼロにすることができる。勿論、この絶縁層を画像露光光源とは別波長に感度を持つ光導電層を形成することも出来る。この場合は、第１ステップの潜像形成過程においては光感度がないため、実質的に絶縁体となる。一方、光除電部では除電光によって、絶縁層が活性化し、十分な除電効果が発揮される。
【００５６】
また、上記絶縁層の上に更に感光層を設け、この感光層を利用して除電を行うことも可能である。
【００５７】
以下、第１の実施の形態の印加電圧の大きさについて検討する。図４（ａ）は、導電性ゴムローラ４２の導電性基板４２Ａに潜像形成用電源の負極を接続し、かつ透明導電層２０Ｃに潜像形成用電源の負極を接続することにより導電性ゴムローラ４２と透明導電層２０Ｃとの間に印加電圧ＶSを印加して露光した状態をモデル化して示したものである。また、図４（ｂ）は、導電性ゴムローラ４２と絶縁層２０Ｆとの接触を解除したときに、導電性ゴムローラ４２と絶縁層２０Ｆとの間に空隙６０が生じた状態をモデル化して示したものである。
【００５８】
第１ステップでは、図４（ａ）に示す様に、ガラス素管の内側から透明導電層２０Ｃを介して画像露光を行うと、光導電層２０Ｄ内に光キャリヤが発生し、図の場合にはプラス電荷が電荷トラップ層である微細孤立島状電極に移動する。この時、電荷トラップ層に蓄積される面電荷密度ρは次式で表される。
【００５９】
【数８】
【００６０】
但し、ε0は真空の誘電率、εdは絶縁層の比誘電率、Ｄは絶縁層の厚さ、ＶSは印加電圧である。
【００６１】
次の第２ステップで光照射がなくなると、図４（ｂ）に示すように、電荷トラップ層に式（５）に示す電荷密度が保持されたまま、光導電層は再度絶縁体状態となり、この状態で、絶縁層２０Ｆの表面に接触していた電圧供給部材である導電性ゴムローラ４２が除々に剥がされて空隙６０の空隙距離Ｇが拡大していく。この時には以下の関係式が成り立つ。
【００６２】
【数９】
【００６３】
ここで、式（６）から透明導電層上に誘起される面電荷密度ρ0を求めると、次式が得られる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
式（８）に、式（５）の潜像の面電荷密度ρを代入すると次式が得られる。
【００６６】
【数１１】
【００６７】
ここで、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さを示す。
【００６８】
すなわち、第１ステップの直後は、空隙距離Ｇ＝０の状態であるから、式（９）にＧ＝０を代入すれば、ρ0＝０となり、透明導電層上への誘起電荷は無く、式（７）より、全て電圧供給部材上の導電性基板４２Ａに電荷が誘起されていることが分かる。
【００６９】
次に、第２ステップで空隙距離Ｇが除々に大きくなるに従って、式（９）で示される様に、微細孤立島状電極上に誘起される電荷が除々に増加すると共に、最終的には式（５）と同じ電荷密度で且つ逆極性の電荷が誘起されることになる。一方、電圧供給部材上の導電性基板４２Ａに誘起されている電荷は除々に小さくなり、最終的にはゼロとなる。
【００７０】
この第２ステップにて重要なことは、除々に増加する空隙距離によって気中放電を発生させない条件を求めることにある。そこで、式（６）に式（１）を代入し、空隙電圧Ｖg求めると次式となる。
【００７１】
【数１２】
【００７２】
この空隙電圧が一般的に良く知られている次式の放電開始電圧Ｖgth以下であれば、トラップ電荷により形成された静電潜像（ネガ潜像）が、気中放電により壊されることは無い。
【００７３】
【数１３】
【００７４】
すなわち、Ｖg＜Ｖgthの条件を代入すると、次式となる。
【００７５】
【数１４】
【００７６】
式（１２）を整理すると次式になる。
【００７７】
【数１５】
【００７８】
式（１３）は空隙距離Ｇに関する２次方程式であるから、判別式が負になれば気中放電が生じないことになる。判別式から得られる最大印加可能電圧ＶSmaxabを求めると次式となる。
【００７９】
【数１６】
【００８０】
式（１４）は、放電開始電圧が空隙距離の関数で、式（１１）で表されるとして求めた最大印加可能電圧である。従って、空中放電させないためには、印加電圧ＶSを最大印加可能電圧ＶSmaxab未満とすればよい。
【００８１】
通常は、如何なる空隙であっても気中放電させないためには、最小空隙電圧として３１２Ｖを考えておけば良い。この方が確実で安全である。以下ではこの条件にて検討を進めると、印加電圧ＶSは次式となる。
【００８２】
【数１７】
【００８３】
ここで、空隙Ｇが∞の最終状態を考え、最大印加電圧ＶSmaxは次式となる。
【００８４】
【数１８】
【００８５】
また、この最大印加電圧ＶSmaxを印加したときに得られる最大潜像電荷蜜度ρmaxは、式（１６）を次（５）に代入して次式となる。
【００８６】
【数１９】
【００８７】
また、トナー画像形成を行う際に、最低限必要な潜像電荷密度をρminとすると、この時の最小印加電圧ＶSminは次式となる。
【００８８】
【数２０】
【００８９】
すなわちトナー画像形成を行う際に必要かつ充分な潜像電荷量を得ることができる印加電圧ＶSの範囲は次式で表される。
【００９０】
【数２１】
【００９１】
この時の潜像電荷量（面電荷密度）ρは次式となる。
【００９２】
【数２２】
【００９３】
更に、第２ステップが完了した時点でのネガ潜像による感光体表面電位ＶSiは、式（２０）のネガ潜像電荷量ρを感光体の静電容量で割って求めることができ、次式となる。
【００９４】
【数２３】
【００９５】
ここで、式（１９）、式（２０）、式（２１）を用いて、第１の実施の形態の潜像形成方法について、数値的に考察した結果を図５に示す。図５−１は潜像電荷量ρを、図５−２は印加電圧ＶSを、図５−３は得られた感光体ドラム表面電位ＶSiを各々示す。横軸は感光体ドラムの厚さＬ（μｍ）、パラメータは絶縁層の厚さＤ（μｍ）とした。すなわち、パラメータの１，２，３，４，５はそれぞれ、１μｍ，２μｍ，３μｍ，４μｍ，５μｍを意味している。また感光体ドラム及び絶縁層の比誘電率は共に３．０と仮定した。図５−１より、潜像電荷を大きくするには、感光体ドラムの厚さを薄く、且つ絶縁層の厚さも薄くする方が良いことが分かる。また、図５−２より、空隙放電が生じない範囲で、印加電圧をある程度高くするには、感光体ドラムの厚さを薄く、且つ絶縁層の厚さを厚くするほうが良いことが分かる。更に、図５−３より、ネガ潜像で形成される感光層表面電位を大きくするには、感光体ドラムの厚さはある程度必要で、絶縁層の厚さを薄くする必要があることを示している。
【００９６】
因みに、通常の電子写真プロセスで必要とされる潜像電荷は、有機感光体の場合、感光体ドラムの厚さＬ＝２０μｍ，比誘電率εp＝３．０、感光体ドラムの帯電電位約６００Ｖであるから、潜像電荷量は７９６μＣ／ｍ2，すなわち約８００μＣ／ｍ2（８×１０-4Ｃ／ｍ2）となる。この値を達成できる条件を図５より求めると、一例として、感光体ドラムの厚さ４μｍ，絶縁層の厚さ１μｍとすると、印加電圧約６０Ｖにて、感光体ドラムの表面電位２５０Ｖが得られることになる。また、式（１４）から最大印加可能電圧ＶSmaxabを求めると８７Ｖとなり、この時の感光体表面電位は３４８Ｖとなり、共に約４０％程度増加させることができる。
【００９７】
上記の実施の形態では、電圧供給部材として導電性ゴムローラを用いる例について説明したが、導電性磁性粉体で構成した電圧供給部材を用いるようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。
【００９８】
第２の実施の形態の特徴は、潜像形成用電圧を印加する電源とは別に剥離放電防止用電圧を印加する剥離放電防止用の電源を備え、前記第２ステップにおいて、潜像形成用電圧の印加に加え、剥離放電防止用電圧を印加する点にある。
【００９９】
まず、第２の実施の形態の動作原理を説明する。
【０１００】
図９（ａ）に示すように、電荷保持部材に、導電性物体である電圧供給手段を介して潜像形成電圧を印加すると、透明導電性基板にプラス電荷が誘導される。この状態で、画像露光を行うと、露光された部分の電荷が電荷サイトに向けて移動し、最終的には電荷サイトに画像パターンに応じてプラス電荷が保持され、ネガ潜像となる。露光後は感光体は絶縁体となるため、ネガ潜像は電荷サイトに留まることになる。即ち、図９（ａ）に示すように、プラス電荷が留まることになる。また、この電荷と逆極性の電荷が導電性物体の表面に誘導電荷として現れることになる。
【０１０１】
一方、図９（ｂ）に示すように、剥離過程においては、潜像電荷のプラス電荷に呼応するマイナス電荷を透明電極側に誘起し易くするため、導電性物体に剥離放電防止電圧（潜像形成用電圧より低い電圧、或いは潜像形成用電圧と逆極性の電圧）が正極の電源に接続する第２の導電性基板５４Ａにより印加される。そして、電荷保持部材と導電性部材とを剥離していくと、潜像電荷のプラス電荷に呼応するマイナス電荷が透明電極側に誘起される。このため、電荷保持部材と導電性部材との間に空隙ができる際にも、当該空隙で剥離放電が生じることなく、潜像形成過程にて形成された高い潜像コントラストが保持されることになる。
【０１０２】
次に、第２の実施の形態の印加電圧の大きさについて検討する。図１０（ａ）に示されるように、透明導電層２０Ｃ、光導電層２０Ｄ、絶縁層２０Ｆからなる電荷保持部材と電圧供給部材との間に、潜像形成用電源で電圧を印加する。この電圧印加状態で、透明導電層２０Ｃ側から画像露光を行う。当該画像露光の際には、光導電層２０Ｄ内にて光キャリアが発生し、絶縁層２０Ｆ界面の微細孤立島状電極層２０Ｅに潜像電荷ρとして保持される。一方、電圧供給部材の表面には逆極性の電荷−ρが誘起される。露光後は、この状態が保持される。
【０１０３】
図１０（ｂ）に示されるように、電荷保持部材から電圧供給部材を剥離する際には、導電基板に剥離放電防止電圧（潜像形成電圧より低い電圧或いは逆極性の電圧）を印加した状態で、除々に剥離を行う。すると、潜像電荷（トラップ電荷）に呼応した逆極性の電荷は電圧供給部材から除々に減少し、対応電荷が透明導電層２０Ｃ側に誘導電荷となって現れる。こうして空隙電圧は放電開始電圧以下に抑えられるため、第１ステップにて形成された潜像電荷が剥離放電によって壊されること無く、剥離過程後も保持されることになる。
【０１０４】
図１０（ａ）に示される過程では、透明感光体２０Ｂの裏側から画像露光を行い、感光体内で光キャリヤが発生し、図１０（ａ）に示す様にプラス電荷が微細孤立島状電極層２０Ｅに移動する。この時トラップ電荷に蓄積された面電荷密度ρは、式（２２）となる。
【０１０５】
【数２４】
【０１０６】
図１０（ｂ）に示す過程では、微細孤立島状電極層２０Ｅに前記式（２２）の電荷密度が保持されたまま光照射がなくなり、感光体層は絶縁状態となる。この状態で導電性基板４２Ａ上に剥離防止電圧ＶNDが印加される。電圧供給部材は感光体層から除々に剥離され、空隙６０が拡大していく。この状態は、以下の式（２３）及び式（２４）で表される。
【０１０７】
【数２５】
【０１０８】
但し、ρ0は透明導電層２０Ｃに誘起された面電荷密度、ρ1は電圧供給部材に誘起された面電荷密度、εDは感光層の比誘電率、Ｌは感光層の厚さ、Ｇは空隙距離である。
【０１０９】
式（２３）から導電性基板４２Ａ上に誘起された電荷ρ0を求めると式（２５）となる。
【０１１０】
【数２６】
【０１１１】
式（２５）に式（２２）の潜像電荷密度ρを代入すると式（２６）となる。
【０１１２】
【数２７】
【０１１３】
式（２６）と式（２２）から、剥離過程における空隙電圧ＶGを求めると式（２７）となる。
【０１１４】
【数２８】
【０１１５】
式（２７）から明らかな様に、剥離放電防止電圧を潜像記録電圧に対して小さくするか、或いは潜像記録電圧の逆極性にすることにより、空隙電圧ＶGを著しく低下させることが可能である。
【０１１６】
また、式（２７）の空隙電圧ＶGが放電開始電圧Ｖth以下になればよい。この条件は、｜ＶG｜＜Ｖthとなる条件を求めればよい。すると式（２８）で与えられる剥離放電防止電圧ＶNDを印加すれば良いことが分かる。
【０１１７】
【数２９】
【０１１８】
また、最適な、剥離放電防止電圧ＶNDは、式（２９）で表される。
【０１１９】
【数３０】
【０１２０】
前述の剥離放電防止電圧ＶNDを印加するために、第２の実施の形態では、図１１及び図１２に示すように、導電性ゴムローラ４２に加え、正極の電源に接続する第２の導電性基板５４Ａを備える第２の導電性ゴムローラ５４を更に備える。第２の実施の形態では、導電性ゴムローラ４２と第２の導電性ゴムローラ５４とで導電性ベルト５６を形成し、感光体ドラム２０を押圧し、それぞれのローラが、電圧を印加するようになっている。
【０１２１】
第２の導電性ゴムローラ５４による感光体ドラム２０への剥離放電防止電圧の印加は、感光体ドラム２０から導電性ゴムローラ４２が離れるよりも前から始まっており、感光体ドラム２０から導電性ゴムローラ４２が離れる際には、既に第２の導電性ゴムローラ５４は感光体ドラム２０に接触しているようになっている。
【０１２２】
このように、第２の実施の形態は、微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成した後、剥離放電防止用の電圧を印加し、導電性物体を感光体から剥離する際に剥離放電を防止することで、微細孤立島状電荷サイトに充分な大きさのトラップ電荷を形成した後、画像形成することができるので、カールソン法以上の潜像コントラストを得ることができる。
【実施例】
【０１２３】
（実施例１−１）
まず、第１の実施の形態の実施例１−１について説明する。実施例１−１の感光体ドラム２０は、光導電層として単層有機感光層をコーティング法にて４μｍ塗布し、その上にマスク蒸着法にて、画素密度より細かいパターンで、銅をスッパタしてドット間隔２μｍ、孤立ドット電極直径１μｍの層を０.５μｍ厚にて構成し、更に、その上に絶縁性樹脂を１μｍコーティングして作成した。感光体ドラム２０の直径は、２４０ｍｍとした。実施例１−１のプロセス速度、すなわち用紙搬送速度は、１．０ｍ／ｓとした。
【０１２４】
導電性ゴムローラ４２は、ローラ軸となる芯金に弾性部材を被覆して構成した。弾性部材は導電性カーボンを分散した１層構造で、抵抗値は１０8〜１０9Ωとした。ローラ径は、直径３０ｍｍ（従来のコロナ帯電器では、周長２０ｃｍ程度必要である）とし、硬度は約３０°とした。この導電性ゴムローラを感光体ドラム２０に対して、総圧約１ｋｇｆで押圧した。
【０１２５】
現像剤としては、粒子径約５μｍの絶縁トナーと粒子径約６０μｍの導電性鉄粉のキャリヤとを混合した現像剤を用い、現像ローラ５１の周速度は、プロセス速度の１.１倍とした。
感光体ドラム２０は、先ず未転写残留トナーをクリーナ４０で除去した後、感光体ドラム２０の裏面に置かれた光除電ランプ４１で全面露光を行い、感光体ドラム２０の表面電位（前の潜像電荷）をゼロにリセットする。次に、導電性ゴムローラ４２と感光体ドラム２０間に、潜像形成用電源電圧ＶSで電圧を印加する。実施例１−１では６０Ｖを印加した。この時、画像露光手段であるＬＥＤを備えた画像露光装置４４（例えば、解像度６００ｄｐｉ，ドット間距離４２．５μｍ）を用いて画像パターンに応じて画像露光を行った。すると、光導電層２０Ｄ内において光キャリヤが発生し、実施例１−１では、電子が光導電層の表面に移動し、電荷トラップサイトに電子を与え、潜像電荷が形成される。感光体ドラム２０の回転に伴い、この潜像電荷部分が導電性ゴムローラから離れると、このマイナス極性のネガ潜像電荷に呼応して、除々に透明基体側にプラスの電荷が誘起される。これによって、画像露光部は、感光体表面電位はマイナス電位の潜像電位が形成されることになる。
【０１２６】
因みに実施例１−１では、導電性ゴムローラ４２と現像装置４３との間に表面電位計を設置し、潜像電位を測定した所、理論検討した値と略同じ−２５０Ｖが得られていることが確認できた。
【０１２７】
次に、現像装置４３の現像バイアスを０Ｖとして、このネガ潜像を現像した。するとネガ潜像部（図示せず）にプラス帯電トナーが付着し、良好なトナー画像が得られていた。また、現像後のトナー層表面電位は略ゼロになっていることも確認した。その後、転写ローラ３０にマイナス６００Ｖの電圧を印加し、静電的にトナー画像を用紙に転写させた。これを定着部（図示せず）にて定着し印字とした。
【０１２８】
この様にして、本実施例によると"かぶり"のない、良好な印字が得られると共に、従来の電子写真プロセスの前段階として必須であった感光体の帯電プロセスが省略できるため、コロナ帯電器に纏わるオゾンフィルターや、帯電器設置スペースが不要となり、装置の小型化が可能である。実施例１−１では印字濃度として、ＯＤ＝１．５以上、かぶり濃度としてＯＤ＝０．０２以下の良好な印字が得られた。
【０１２９】
更に、微細孤立島状電極によりドット状導電層を光導電層の上に形成しているため、ドット状電極の周辺部に見かけ上高い電界が形成されることになる。このため、いわゆるエッジ効果が有効に作用し、ベタ黒に関しても印字の中央部の濃度が薄くなるような、いわゆる印字の中抜け現象が現れることも無く、濃い鮮明な印字が形成できる効果がある。
（実施例１−２）
次に、感光体ドラム２０の光導電層をａ−Ｓｉ感光体にて構成した実施例１−２について説明する。本実施例では、ガラス素管２０Ｂ上に、酸化インジュームを蒸着して透明導電層２０Ｃを形成し、その上にａ−Ｓｉ膜を気層成長させて光導電層２０Ｄを１６μｍ形成した。この光導電層２０Ｄの膜厚は、ａ−Ｓｉ感光体の比誘電率が有機感光体の４倍であることから等価的膜厚を同じにするために設定した。その後、実施例１−１と同様の微細孤立島状電極層２０Ｅ、及び絶縁層を１μｍ形成した。この感光体ドラム２０を用いて、実施例１−１と同じ実験を行い、同じ結果を得た。
（実施例１−３）
実施例１−３として、導電性ゴムローラ４２の代わりに、粒子径約６０μｍの導電性キャリヤのみからなる現像器を設置して、実施例１−１と同じ実験を行った。この時にも、実施例１−１と同じ結果を得ることができた。
（実施例２−１）
次に、第２の実施の形態の実施例２−１について説明する。
【０１３０】
図１１及び図１２に示すように、実施例２−１の感光体ドラム２０の周りには、感光体ドラム２０の回転方向（矢印Ｒ方向）の順に、転写ローラ３０、クリーナ４０、光除電ランプ４１、導電性ゴムローラ４２、画像露光装置４４、現像装置４３が順に配置されている。
【０１３１】
現像装置４３は２成分磁気ブラシ現像機を用いた。粒子径約５μｍの絶縁トナーと粒子径欲６０μｍの導電性鉄粉キャリヤとを混合した現像剤で、２軸の攪拌スクリュー５３による攪拌とトナーの摩擦帯電とを行った。この２軸攪拌スクリューにて搬送された現像剤は、掻き揚げ用の磁気ローラ５２で、一連の現像ローラ５１に現像剤を搬送される。現像ローラ５１の周速度は、プロセス速度の１．１倍とした。
【０１３２】
電圧供給部材としては、導電性カーボンを分散させたポリイミド樹脂で、抵抗層は１０8〜１０9Ωｃｍ、厚さ２００μｍの半導電性ベルト５６を用い、両端に直径３０ｍｍの導電性ゴムローラを設けた状態で感光体ドラム２０に総圧１ｋｇｆで押圧した。
【０１３３】
まず、感光体ドラム２０の未転写残留トナーをクリーナ４０で除去する。その後、感光体ドラム２０の裏面に置かれた光除電ランプ４１で全面露光を行い、感光体ドラム２０の表面電位（前の潜像電荷による）をゼロにリセットする。次に、電圧供給部材である半導電性ベルト５６に導電性ゴムローラ４２を介して潜像形成用電圧ＶSを印加する。実施例２−１では−１００Ｖを印加した。第２の導電性ゴムローラ５４には剥離放電防止用電圧として＋２００Ｖを印加した。画像露光手段であるＬＥＤ光学系（解像度６００ｄｐｉ、ドット間距離４２．５μｍ）を用いて、画像パターンに応じて画像露光を行う。すると、導電性ゴムローラ４２に印加された潜像形成用電圧にて、光動電層２０内で光キャリヤが発生する。すると、正孔が光導電層の表面に移動し、電荷トラップサイトに正孔を与え、潜像電荷が形成される。感光体ドラム２０の回転に伴い、この潜像電荷部分が半導電性ベルト５６部分から離れる際には、剥離放電防止用電圧が潜像形成用電圧とは逆極性で印加されるため、剥離時の空隙電圧の上昇が抑制され、剥離放電が発生せず、正味の潜像電荷が電荷保持部材に残る。
【０１３４】
本実施例では電圧供給部材５６と現像ローラ５１との間に表面電位計を設置し、潜像電位を測定した所、約６５０Ｖの潜像電位が得られた。この値は通常のカールソン法と同じ潜像電位である。
【０１３５】
次に、現像装置４３の現像バイアスを＋２００Ｖとして、このネガ潜像を現像した。すると、ネガ潜像部にマイナス帯電トナーが付着し、良好なトナー画像が得られた。その後、転写ローラ３０に＋６００Ｖの電圧を印加して、静電的にトナー画像を用紙に転写させた。これを定着部（図示せず）にて定着し、印字を行なった。
（実施例２−２）
次に、感光体ドラム２０の光導電層をａ−Ｓｉ感光体にて構成した。ガラス基板２０Ｂ上に、酸化インジュームを蒸着して透明動電層２０Ｃを形成し、その上にａ−Ｓｉ膜を気相成長させて光導電層２０Ｄを１６μｍ形成した。その後、実施例２−１と同様に微細孤立島状電極層２０Ｅ、及び絶縁層を１μｍ形成した。この感光体ドラム２０を用いて、実施例２−１と同様な実験を行った。但し今回はプラス帯電感光体であるため、印加電圧、等の極性はすべて逆にして行った。その結果、実施例２−１と同様の結果を得た。
（実施例２−３）
電圧供給部材として、実施例２−１の半導電性ベルト５６の代わりに、粒子径約６０μｍの導電性磁性キャリアのみからなる現像剤を用い、図１３に示すように、回転可能な磁気ローラ７０（Φ６０ｍｍ）に、金属スリーブからなるアルミの固定スリーブ７２を設け、その上に帯状の絶縁膜７４（幅１０ｍｍ×長さ４６０ｍｍ）を設け、さらに、その上に帯状の導電層７６（幅３ｍｍ×長さ４６０ｍｍ）を設け、当該導電層６６に潜像形成用電圧ＶSを印加し、前記固定スリーブ６２には、剥離放電防止用印加電圧ＶNDを設けた構成の現像装置４３を用いた。
【０１３６】
この電圧供給部材を第２の実施の形態に置き換えて実験を行った。この時も第２の実施の形態と同様の結果を得ることができた。
【０１３７】
なお、実施例２−３の形態の場合には、潜像形成部が現像ローラ１本で可能となるため、小型化に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】従来の画像形成方法の概要説明図である。
【図２】トラップ電荷の分布の実験結果と理論値の比較説明図である。
【図３】カールソン法の潜像電荷Ｑkと従来技術のトナー現像法の場合の潜像電荷ＱDとを比較して示す線図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の概説図である。
【図５−１】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の設計条件である潜像電荷の特性を説明する概説図である。
【図５−２】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の設計条件である印加電圧の特性を説明する概説図である。
【図５−３】本発明の第１の実施の形態の潜像形成方法の設計条件であるネガ潜像による感光体表面電電位の変化を説明する概説図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における感光体ドラムの一部分を示す図であり、（ａ）は、軸方向に直角に切断した断面の一部分を模式的に示した部分断面図、（ｂ）は、微細孤立島状電極の様子を模式的に示す部分平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の潜像形成方法の原理を説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の潜像形成方法の概説図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るカラーレーザプリンタの概略構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例２−３の形態のプリント部の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３９】
２０ 感光体ドラム
２０Ｂ ガラス素管
２０Ｃ 透明導電層
２０Ｄ 光導電層
２０Ｅ 微細孤立島状電極
２０Ｆ 絶縁層
４０ クリーナ
４１ 光除電ランプ
４２Ａ 導電性基板
４３ 現像装置
４４ 画像露光装置
５４Ａ 第２の導電性基板
５６ 導電性ベルト
６０ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、及び該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材と、
前記微細孤立島状電荷サイトに接触される導電性の電圧供給部材と、
前記微細孤立島状電荷サイトに前記電圧供給部材が接触された状態で、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に電圧を印加して、前記電荷保持部材内に電場を形成する潜像形成用電源と、
前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する露光手段と、
を含む画像形成装置。
【請求項２】
透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイト、及び該微細孤立島状電荷サイト上に形成された絶縁層を備えた電荷保持部材と、
前記絶縁層に接触される導電性の電圧供給部材と、
前記絶縁層に前記電圧供給部材が接触された状態で、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に電圧を印加して、前記電荷保持部材内に電場を形成する潜像形成用電源と、
前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する露光手段と、
を含む画像形成装置。
【請求項３】
前記透明導電性基体を円筒状に形成し、該透明導電性基体の外周面上に前記感光層、及び前記微細孤立島状電荷サイトを形成した請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧供給部材を導電性ゴム部材あるいは導電性磁性粉体で形成した請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材との間で気中放電が生じない電圧ＶSを印加した請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項５記載の画像形成装置。
【数１】
但し、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項７】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項５記載の画像形成装置。
【数２】
但し、ρminは充分な画像濃度を得る為に必要な最小潜像電荷密度、ε0は真空の誘電率、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項８】
前記電荷保持部材と前記電圧供給部材とが接触した状態から剥離する際に、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材間での剥離放電を防止する剥離放電防止電圧を印加する剥離放電防止電源を更に含む請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記剥離放電防止電圧ＶNDが次式を満たすようにした請求項８記載の画像形成装置。
【数３】
但し、Ｖthは放電開始電圧である。
【請求項１０】
透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、及び該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材内、または該微細孤立島状電荷サイト上に絶縁層を更に形成した電荷保持部材内に電場を形成し、
前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する画像形成方法。
【請求項１１】
前記透明導電性基体と前記絶縁層に接触される導電性の電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材との間で気中放電が生じない電圧ＶSを印加して前記電荷保持部材内に電場を形成した請求項１０項記載の画像形成方法。
【請求項１２】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項１１記載の画像形成方法。
【数４】
但し、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項１３】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項１２記載の画像形成方法。
【数５】
但し、ρminは充分な画像濃度を得る為に必要な最小潜像電荷密度、ε0は真空の誘電率、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項１４】
前記電荷保持部材と前記電圧供給部材とが接触した状態から剥離する際に、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材間での剥離放電を防止する剥離放電防止電圧を印加する請求項１０〜請求項１３のいずれか１項記載の画像形成方法。
【請求項１５】
前記剥離放電防止電圧ＶNDが次式を満たすようにした請求項１４記載の画像形成装置。
【数６】
但し、Ｖthは放電開始電圧である。
【請求項１】
透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、及び該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材と、
前記微細孤立島状電荷サイトに接触される導電性の電圧供給部材と、
前記微細孤立島状電荷サイトに前記電圧供給部材が接触された状態で、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に電圧を印加して、前記電荷保持部材内に電場を形成する潜像形成用電源と、
前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する露光手段と、
を含む画像形成装置。
【請求項２】
透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイト、及び該微細孤立島状電荷サイト上に形成された絶縁層を備えた電荷保持部材と、
前記絶縁層に接触される導電性の電圧供給部材と、
前記絶縁層に前記電圧供給部材が接触された状態で、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に電圧を印加して、前記電荷保持部材内に電場を形成する潜像形成用電源と、
前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する露光手段と、
を含む画像形成装置。
【請求項３】
前記透明導電性基体を円筒状に形成し、該透明導電性基体の外周面上に前記感光層、及び前記微細孤立島状電荷サイトを形成した請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧供給部材を導電性ゴム部材あるいは導電性磁性粉体で形成した請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材との間で気中放電が生じない電圧ＶSを印加した請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項５記載の画像形成装置。
【数１】
但し、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項７】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項５記載の画像形成装置。
【数２】
但し、ρminは充分な画像濃度を得る為に必要な最小潜像電荷密度、ε0は真空の誘電率、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項８】
前記電荷保持部材と前記電圧供給部材とが接触した状態から剥離する際に、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材間での剥離放電を防止する剥離放電防止電圧を印加する剥離放電防止電源を更に含む請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記剥離放電防止電圧ＶNDが次式を満たすようにした請求項８記載の画像形成装置。
【数３】
但し、Ｖthは放電開始電圧である。
【請求項１０】
透明導電性基体、該透明導電性基体上に形成された感光層、及び該感光層上に電荷保持が可能な多数の微細電極を１画素より細かく分布させて形成された微細孤立島状電荷サイトを備えた電荷保持部材内、または該微細孤立島状電荷サイト上に絶縁層を更に形成した電荷保持部材内に電場を形成し、
前記電荷保持部材内に電場を形成した状態で、前記電荷保持部材の透明導電性基体側から画像パターンに応じた画像露光を行い、前記微細孤立島状電荷サイトに静電潜像を形成する画像形成方法。
【請求項１１】
前記透明導電性基体と前記絶縁層に接触される導電性の電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材との間で気中放電が生じない電圧ＶSを印加して前記電荷保持部材内に電場を形成した請求項１０項記載の画像形成方法。
【請求項１２】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項１１記載の画像形成方法。
【数４】
但し、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項１３】
前記電圧ＶSが次式を満たすようにした請求項１２記載の画像形成方法。
【数５】
但し、ρminは充分な画像濃度を得る為に必要な最小潜像電荷密度、ε0は真空の誘電率、Ｌ／εpは光導電層の等価厚さ、Ｄ／εdは絶縁層の等価厚さである。
【請求項１４】
前記電荷保持部材と前記電圧供給部材とが接触した状態から剥離する際に、前記透明導電性基体と前記電圧供給部材との間に、前記電荷保持部材と前記電圧供給部材間での剥離放電を防止する剥離放電防止電圧を印加する請求項１０〜請求項１３のいずれか１項記載の画像形成方法。
【請求項１５】
前記剥離放電防止電圧ＶNDが次式を満たすようにした請求項１４記載の画像形成装置。
【数６】
但し、Ｖthは放電開始電圧である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１７９２７（Ｐ２００７−１７９２７Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９８０３４（Ｐ２００５−２９８０３４）
【出願日】平成１７年１０月１２日（２００５．１０．１２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１２日（２００５．１０．１２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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