画像形成装置
【課題】第一に電荷輸送層（ＣＴＬ）内を移動する電荷の反発で発生する画像ボケを防止すること、第二にＣＴＬを薄くし下引き層（ＵＬ）を厚くしても十分な帯電電位が確保でき、十分な現像が行える画像形成装置を得ること。
【解決手段】少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が原稿を露光した光の一部を光学レンズを通して感光体上に結像する画像形成装置において、該感光体が導電性支持体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであること。
【解決手段】少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が原稿を露光した光の一部を光学レンズを通して感光体上に結像する画像形成装置において、該感光体が導電性支持体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を応用したデジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記画像形成装置に使用される電子写真感光体には、図３に示すような単一の感光層が導電性支持体上に設けられた単層感光体、また、図４に示すように感光層が電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）からなる積層構成を有するインコヒーレント光用機能分離型積層感光体、図５に示すようなコヒーレント光用積層感光体がある。単層感光体は簡単な構成でコストは安いが十分な感度が得難い。図４のインコヒーレント光用感光体は下引き層（ＵＬ）がないか、あるいは非常に薄い（１μｍ以下）下引き層（ＵＬ）がある。図５のコヒーレント光用感光体には下引き層があるが薄い。このコヒーレント光用感光体の下引き層（ＵＬ）は感光体の表層（ＣＴＬの表層）と導電性支持体の間で書き込み光（コヒーレント）が多重反射し、その干渉作用によって感度むらを起こし、画像上に不要な縞模様を発生させるため、この干渉作用を防止するために設けられるもので、厚さは数μｍ、好ましくは５μｍ以下とされている。また、電荷輸送層の厚さは通常２０〜４０μｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した図３に示す単層感光体に対して図４および図５に示す機能分離型感光体は大きな光感度を持ち、有機感光体の主流をなしている。しかしながら、電荷発生層（ＣＧＬ）が電荷輸送層（ＣＴＬ）の下にあるため、書き込み光で発生した電荷がＣＴＬ内を移動する間に互いの電界で反発し横に拡散するために画像がボケる現象が起こる。本発明の第一の目的はこの画像ボケを解決することである。
【０００４】
そこで、この画像ボケを解決するためＣＴＬの厚みを２０μｍ以下、望ましくは１５μｍ以下にすることが考えられる。しかしながら、ＣＴＬの厚みを２０μｍ以下に薄くすると感光体の静電容量が大きくなり、十分な電位ポテンシャルが得られない。特にこの現象はＣＴＬの層厚が１５μｍより小さくなると顕著である。何故ならＣＴＬの静電耐圧は４０〜５０Ｖ／μｍであり、安全を見込むと３０Ｖ／μｍ以下で使うのがよい。従って２０μｍの感光体は６００Ｖ以下、１５μｍの感光体では４５０Ｖ以下に帯電して使うのが望ましく、ブレードクリーニングを行う装置（ほとんどの場合使用されている）では感光体がブレードで削られるため、そのマージンを取って感光体の厚みを３０〜４０μｍとさらに厚くするのが一般的である。また、従来のコヒーレント光用感光体のＵＬ層は帯電電荷による電圧の２０％の分圧を分担する程度であり、静電破壊に対して十分な耐圧を付与することはなかった。本発明の第二の目的はＵＬ層を厚くしてＵＬ層に十分な耐圧を持たせて必要な帯電電位を確保し、十分な帯電、ひいては十分な現像を行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、第一に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が原稿を露光した光の一部を光学レンズを通して感光体上に結像する画像形成装置において、該感光体が導電性基体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００６】
第二に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ該画像露光手段が光像を微少な画素に分割してインコヒーレント光で露光する画像形成装置において、該感光体が導電性基体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００７】
第三に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してインコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００８】
第四に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞２Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００９】
第五に、上記第一に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１０】
第六に、上記第二に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１１】
第七に、上記第三に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１２】
第八に、上記第四に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の画像形成装置は、原稿からの反射光を結像させ、潜像を形成する露光手段を有する画像形成装置の感光体として、機能分離型積層感光体を用い、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な電位を確保することができ、従来のアナログ用感光体では得られなかった、低いコントラストの細線もくっきりと再現することができる。
【００１４】
請求項２の画像形成装置は、光像を微少な画素に分割しインコヒーレント光で露光する露光手段を有する画像形成装置の感光体として、機能分離型積層感光体を用い、請求項１と同様、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な電位を確保することができ、ハイライト部分の比較的弱い光で書き込んだ部分もくっきりと現像することができる。
【００１５】
請求項３の画像形成装置は、光像を微少な画素に分割しインコヒーレント光で露光する露光手段と階調表現手段を有する画像形成装置で、該露光手段と階調表現手段は、感光体の微分感度が十分小さくなる露光量が得られるもので、また使用する感光体として機能分離型積層感光体を用い、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすと共に露光径ＤｂとＴｃｔｌがＤｂ＞Ｔｃｔｌの関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００１６】
請求項４の画像形成装置は、光像を微少な画素に分割しコヒーレント光で露光する露光手段と階調表現手段を有する画像形成装置で、該露光手段と階調表現手段は、感光体の微分感度が十分小さくなる露光量が得られるもので、また使用される感光体として機能分離型積層感光体を用い、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすと共に露光径ＤｂとＴｃｔｌがＤｂ＞２Ｔｃｔｌの関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００１７】
請求項５の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とするものであり、請求項１の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００１８】
請求項６の画像形成装置は、請求項２の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とするものであり、請求項２の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００１９】
請求項７の画像形成装置は、請求項３の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとするものであり、請求項３の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００２０】
請求項８の画像形成装置は、請求項４の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとするものであり、請求項４の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明を詳細に説明する。上述のようにＣＴＬの厚みを薄くすることで、ＣＧＬで発生した電荷がＣＴＬを移動する間に互いの電界で反発して電荷が拡散するのを防止することができるが、ただＣＴＬを薄くしたために同じ電荷を付与したのでは感光体の表面電位が低くなり、十分な現像を行うことができない。従来のものでは特に低いコントラストの細い線がくっきりと再現することができず、場合によっては全く再現できないこともあった。従来のアナログ用感光体においては、ＵＬ層は導電性支持体からＣＧＬおよびＣＴＬへの電荷注入を防ぐためとＣＧＬを均一に塗工するために導電性支持体を前処理する程度のものであった。従ってその厚みは非常に薄く、ＣＴＬの厚みに比べて無視できる程度であった。
【００２２】
上記従来の感光体に対して、上記第一に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものである。このような構成によれば十分な電位を確保することができ、低いコントラストの細い線もくっきりと再現することができる。
【００２３】
上記第二に記載した本発明の画像形成装置はＬＥＤアレイによるデジタル書き込み用として使用されるものである。上述のようにＣＴＬを薄くしただけでは十分な現像を行うことはできない。特に従来のものでは比較的小さなエネルギーの光で書き込んだ細い線はくっきりと現像することができない。ＬＥＤ光はインコヒーレント光であるから、ＬＥＤアレイ書き込みヘッドを用いた複写機やプリンタに使用される感光体はＵＬ層に光拡散機能を持たせる必要はなく、アナログ用感光体を用いることができる。従来のアナログ用感光体においては上記のごとくＵＬの厚みはＣＴＬの厚みに比べて無視できる程度のものであった。
【００２４】
これに対して上記第二に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものである。このような構成によれば十分な電位を確保ることができ、比較的小さなエネルギーの光で書き込んだ細い線もくっきりと現像することができる。
【００２５】
上記第三に記載した本発明の画像形成装置は、インコヒーレント光によるデジタル書き込み用として使用され、かつ、上記のように特定された階調表現手段を有するものである。上述のようにＣＴＬを薄くしただけでは十分な現像を行うことはできないが、上記第三に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、さらに露光径ＤｂとＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）とがＤｂ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものである。このような構成によれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００２６】
上記第四に記載した本発明の画像形成装置は、コヒーレント光によるデジタル書き込み用として使用され、かつ、上記のように特定された階調表現手段を有するものである。上述のようにＣＴＬを薄くしただけでは十分な現像を行うことはできないが、上記第四に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、さらに露光径ＤｂとＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）とがＤｂ＞２Ｔｃｔｌの関係を満たすものである。このような構成によれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００２７】
上記第五に記載した画像形成装置は、上記第一に記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第一の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００２８】
上記第六に記載した画像形成装置は、上記第二に記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第二の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００２９】
上記第七に記載した画像形成装置は、上記第三記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第三の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００３０】
上記第八に記載した画像形成装置は、上記第四に記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第四の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００３１】
ここで、上記第三および第四の画像形成装置において規定した「Ｄｂ」は、例えば露光ビームのパワー分布が主走査方向の１／２径が３０μｍ、副走査方向の１／２径が５０μｍのガウス分布のレーザ露光装置で主走査方向に３４μｍの幅露光した場合の露光量分布は、半値径が近似的に主４０μｍ、副５０μｍのガウス分布になるが、このような場合の露光径Ｄｂを４０μｍとするのである。
【００３２】
また「微分感度」は、感光体の減衰特性をイメージ露光装置に使用する波長の光そのもの、または同等の波長の光を用い、測定可能な大きさの面積を（実質的に）均一露光したときに得られる電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅの関係で定義する。微分感度とはある露光量Ｅのときの感光体表面電位がＶ（Ｅ）であり、ここから露光量を微少な値ΔＥ増やしたときの感光体表面電位をＶ（Ｅ＋ΔＥ）として、下記のように定義する。
【００３３】
【数１】
一般に、微分感度は露光量が増加するに従い低減する。
【００３４】
以下に本発明の画像形成装置に採用された感光体の構成および作用について詳述する。感光体の容量Ｃｐｃは、
【００３５】
【数２】
（ここで、εｃｔｌ、εｕｌ、εｃｇｌはそれぞれＣＴＬ、ＵＬおよびＣＧＬの誘電率（dielectric constant）である。）で与えられるが、一般に、
【００３６】
【数３】
の関係がある。ところで、従来のアナログ用感光体では、
【００３７】
【数４】
の関係があり、感光体の容量はほとんどＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）に反比例すると言ってもよい。従ってＴｃｔｌを薄くすると感光体の容量Ｃｐｃが大きくなる。
【００３８】
一方、感光体に与えられる電荷Ｑは種々の制約があり、余り大きくは取れない。従ってＴｃｔｌを薄くすると、
【００３９】
【数５】
で与えられる感光体表面電位Ｖｐｃが、作像プロセスに必要とされる大きさを確保できない場合がある。そこで、本発明の関係
【００４０】
【数６】
を満たすことで、Ｔｃｔｌを薄くしてＣＴＬ内での電荷の拡散を少なくし、潜像のボケ量を小さくしても、Ｔｕｌが無視できない大きさのため、静電容量は不必要に大きくならず必要最小限の電荷で現像に必要な電位を確保することができる。これにより現像に必要な電位ポテンシャルを確保し、かつ、再現性が難しいコントラストの少ない細い線等もきれいに複写することができる。
【００４１】
次に、ＣＴＬ、ＣＧＬ、ＵＬおよび導電性支持体からなる積層感光体をアナログ複写機に用いた場合で説明する。ＣＴＬをＣＧＬの上に湿式塗工する過程で、ＣＴＬ塗工液がＣＧＬに染み込み、電荷発生物質（ＣＧＭ）の周りに電荷輸送物質（ＣＴＭ）が接触して、その界面が電荷発生サイトとなる。帯電器で感光体表面が一様に帯電（負帯電）されると、導電性支持体にこれに誘導された逆極性の電荷（正極性）が誘起される。有機感光体の暗抵抗は十分高く、導電性支持体の電荷（正孔（ホール））の注入は０と考えてよい。従ってＣＧＬ（ＣＧＭの周り）に真電荷はないと考えられる。つまり、ＣＴＬと導電性支持体にかかった電圧はＣＴＬとＵＬで分担される（ＣＧＬも分担するがその厚みが薄いので無視できる）。
【００４２】
露光装置より光が照射されると、ある割合で光がＣＧＭに吸収され励起子が発生する。励起子はＣＧＭ内を拡散し、電荷発生サイトに到達するとエレクトロンとホールが対生成する（図６、図７および後記両図の説明参照。ただし、図６にはＵＬ層や導電性支持体を図示していない）。ホールは感光体表面電荷（−）に引かれてＣＴＬの中を（ＣＴＭ間をホッピング）伝導し、感光体表面に達し表面電荷を中和する。この伝導中にホール同士の電荷が反発し、横に広がり光のスポット径より大きな（ボケた）表面電荷分布を作る。また、対生成したもう一方の片割れであるエレクトロンも同様にＵＬ層を横に拡散しながら伝導するものと考えられる。しかしながら、これがカウンターチャージのボケた広がりを作ることはない。何故ならカウンターチャージは導電性支持体内にあるため、チャージの再配置が生じホールで中和された表面電荷にのみ依存する分布になる。つまり、ＵＬ層での電荷の広がりは無視できる（ＣＴＬのみが電荷の広がりに寄与する）。
【００４３】
図６中、ＭとＧ＊は、それぞれＣＴＭ分子、光励起されたＣＧＭを表わす。ＣＧＬ中のＣＴＭ分子は、湿式塗工法により形成されるＣＴＬが乾燥するまでにＣＴＬからＣＧＬ中に染み込んだものである。光キャリア発生サイトは、ＣＧＬ中の分子オーダーのＣＧＭ／ＣＴＭ界面である。図７は積層感光体の光キャリア発生の模式図で、光子吸収とキャリア発生は別のサイトで起こり、またキャリア発生とキャリア注入は同時に起きることを示している。
【実施例】
【００４４】
〔実施例１〕
（アナログ複写機、インコヒーレント光の場合）
図１は本発明の画像形成装置の概念図、図２は本発明の画像形成装置に使用される機能分離型感光体の一例を示す概略断面図である。ＣＴＬを２０μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に１０μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−７００Ｖの帯電電位にし、地肌部（原稿の反射濃度０．１）が−８０Ｖになる露光量を与え、正帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−２００Ｖの現像バイアスで現像することにより、低コントラストの細線も良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【００４５】
〔実施例２〕
（デジタル複写機、インコヒーレント光の場合）
実施例１の書き込みをＬＥＤアレイによるデジタル書き込みとし、書き込み密度は主副６００ｄｐｉ、多値書き込み：画像データによって相対点灯時間が０，１／４，２／４，３／４，４／４と調整可能にした。ＣＴＬを１５μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に６μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−６００Ｖの帯電電位にし、感光体の光減衰特性が測定できる感光体の所定の大きさの領域において、最大相対露光時間4／4で画素を順次露光したときの電位が−１２０Ｖになるように露光量調整をした。負帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−４００Ｖの現像バイアスで、ネガポジ現像することにより、１／4の最小相対露光時間で１ドットラインを再生したときにも良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【００４６】
〔実施例３〕
（デジタル複写機、インコヒーレント光の場合）
実施例１の書き込みをＬＥＤアレイによるデジタル書き込みとし、書き込み密度は主副とも６００ｄｐｉ、４値書き込み：画像データによってＬＥＤの相対点灯時間を、ＯＦＦ、１／３、２／３、３／３のいずれかとした。ＣＴＬを１２μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に６μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−５００Ｖの帯電電位にし、感光体の光露光減衰特性が測定できる感光体の所定の大きさの領域において、最大相対露光時間３／３で画素を順次露光したときの電位が−６０Ｖになるように露光量調整をした。負帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−３３０Ｖの現像バイアスでネガポジ現像することにより、孤立１ドットも良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【００４７】
〔実施例４〕
実施例１の書き込みをＬＤラスタースキャンにし、書き込み密度は主副とも６００ｄｐｉ、２値書き込み：画像データによってＬＤの点灯がＯＮ／ＯＦＦのいずれかとした。ＣＴＬを１０μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に１０μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−５００Ｖの帯電電位にし、感光体の光減衰特性が測定できる感光体の測定の大きさの領域において、ＬＤをＯＮにして画素を順次露光したときの電位が−７０Ｖになるように露光量調整をした。負帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−３５０Ｖの現像バイアスでネガポジ現像することにより、孤立１ドットも良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の画像形成装置の概念図。
【図２】本発明の画像形成装置に使用される機能分離型積層感光体の一例を示す概略断面図。
【図３】従来の単層感光体の一例を示す概略断面図。
【図４】従来の機能分離型積層感光体の一例を示す概略断面図。
【図５】従来の機能分離型積層感光体の一例を示す概略断面図。
【図６】湿式塗工法により作製された積層感光層の構造を示す模式図。
【図７】積層感光体の光キャリア発生を説明する模式図。
【符号の説明】
【００４９】
１ 普通紙
２ 給紙装置
３ 給送ベルト
４ 定着装置
５ 画像形成装置
６ 感光体ドラム
７ 帯電装置
８ 現像装置
９ 転写装置
１０ クリーニング装置
１１ 露光装置
２１ 導電性支持体
２３ 感光層
２５ 下引き層
３１ 電荷発生層
３３ 電荷輸送層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を応用したデジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記画像形成装置に使用される電子写真感光体には、図３に示すような単一の感光層が導電性支持体上に設けられた単層感光体、また、図４に示すように感光層が電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）からなる積層構成を有するインコヒーレント光用機能分離型積層感光体、図５に示すようなコヒーレント光用積層感光体がある。単層感光体は簡単な構成でコストは安いが十分な感度が得難い。図４のインコヒーレント光用感光体は下引き層（ＵＬ）がないか、あるいは非常に薄い（１μｍ以下）下引き層（ＵＬ）がある。図５のコヒーレント光用感光体には下引き層があるが薄い。このコヒーレント光用感光体の下引き層（ＵＬ）は感光体の表層（ＣＴＬの表層）と導電性支持体の間で書き込み光（コヒーレント）が多重反射し、その干渉作用によって感度むらを起こし、画像上に不要な縞模様を発生させるため、この干渉作用を防止するために設けられるもので、厚さは数μｍ、好ましくは５μｍ以下とされている。また、電荷輸送層の厚さは通常２０〜４０μｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した図３に示す単層感光体に対して図４および図５に示す機能分離型感光体は大きな光感度を持ち、有機感光体の主流をなしている。しかしながら、電荷発生層（ＣＧＬ）が電荷輸送層（ＣＴＬ）の下にあるため、書き込み光で発生した電荷がＣＴＬ内を移動する間に互いの電界で反発し横に拡散するために画像がボケる現象が起こる。本発明の第一の目的はこの画像ボケを解決することである。
【０００４】
そこで、この画像ボケを解決するためＣＴＬの厚みを２０μｍ以下、望ましくは１５μｍ以下にすることが考えられる。しかしながら、ＣＴＬの厚みを２０μｍ以下に薄くすると感光体の静電容量が大きくなり、十分な電位ポテンシャルが得られない。特にこの現象はＣＴＬの層厚が１５μｍより小さくなると顕著である。何故ならＣＴＬの静電耐圧は４０〜５０Ｖ／μｍであり、安全を見込むと３０Ｖ／μｍ以下で使うのがよい。従って２０μｍの感光体は６００Ｖ以下、１５μｍの感光体では４５０Ｖ以下に帯電して使うのが望ましく、ブレードクリーニングを行う装置（ほとんどの場合使用されている）では感光体がブレードで削られるため、そのマージンを取って感光体の厚みを３０〜４０μｍとさらに厚くするのが一般的である。また、従来のコヒーレント光用感光体のＵＬ層は帯電電荷による電圧の２０％の分圧を分担する程度であり、静電破壊に対して十分な耐圧を付与することはなかった。本発明の第二の目的はＵＬ層を厚くしてＵＬ層に十分な耐圧を持たせて必要な帯電電位を確保し、十分な帯電、ひいては十分な現像を行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、第一に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が原稿を露光した光の一部を光学レンズを通して感光体上に結像する画像形成装置において、該感光体が導電性基体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００６】
第二に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ該画像露光手段が光像を微少な画素に分割してインコヒーレント光で露光する画像形成装置において、該感光体が導電性基体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００７】
第三に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してインコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００８】
第四に、少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞２Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００９】
第五に、上記第一に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１０】
第六に、上記第二に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１１】
第七に、上記第三に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１２】
第八に、上記第四に記載した画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の画像形成装置は、原稿からの反射光を結像させ、潜像を形成する露光手段を有する画像形成装置の感光体として、機能分離型積層感光体を用い、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な電位を確保することができ、従来のアナログ用感光体では得られなかった、低いコントラストの細線もくっきりと再現することができる。
【００１４】
請求項２の画像形成装置は、光像を微少な画素に分割しインコヒーレント光で露光する露光手段を有する画像形成装置の感光体として、機能分離型積層感光体を用い、請求項１と同様、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な電位を確保することができ、ハイライト部分の比較的弱い光で書き込んだ部分もくっきりと現像することができる。
【００１５】
請求項３の画像形成装置は、光像を微少な画素に分割しインコヒーレント光で露光する露光手段と階調表現手段を有する画像形成装置で、該露光手段と階調表現手段は、感光体の微分感度が十分小さくなる露光量が得られるもので、また使用する感光体として機能分離型積層感光体を用い、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすと共に露光径ＤｂとＴｃｔｌがＤｂ＞Ｔｃｔｌの関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００１６】
請求項４の画像形成装置は、光像を微少な画素に分割しコヒーレント光で露光する露光手段と階調表現手段を有する画像形成装置で、該露光手段と階調表現手段は、感光体の微分感度が十分小さくなる露光量が得られるもので、また使用される感光体として機能分離型積層感光体を用い、該感光体の電荷輸送層の厚み（Ｔｃｔｌ）を２０μｍ以下とし、かつ、該Ｔｃｔｌと下引き層（ＵＬ）の厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすと共に露光径ＤｂとＴｃｔｌがＤｂ＞２Ｔｃｔｌの関係を満たす構成とするものであり、これによれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００１７】
請求項５の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とするものであり、請求項１の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００１８】
請求項６の画像形成装置は、請求項２の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とするものであり、請求項２の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００１９】
請求項７の画像形成装置は、請求項３の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとするものであり、請求項３の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００２０】
請求項８の画像形成装置は、請求項４の画像形成装置において、該Ｔｃｔｌ（電荷輸送層の厚み）とＴｕｌ（下引き層の厚み）の関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとするものであり、請求項４の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明を詳細に説明する。上述のようにＣＴＬの厚みを薄くすることで、ＣＧＬで発生した電荷がＣＴＬを移動する間に互いの電界で反発して電荷が拡散するのを防止することができるが、ただＣＴＬを薄くしたために同じ電荷を付与したのでは感光体の表面電位が低くなり、十分な現像を行うことができない。従来のものでは特に低いコントラストの細い線がくっきりと再現することができず、場合によっては全く再現できないこともあった。従来のアナログ用感光体においては、ＵＬ層は導電性支持体からＣＧＬおよびＣＴＬへの電荷注入を防ぐためとＣＧＬを均一に塗工するために導電性支持体を前処理する程度のものであった。従ってその厚みは非常に薄く、ＣＴＬの厚みに比べて無視できる程度であった。
【００２２】
上記従来の感光体に対して、上記第一に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものである。このような構成によれば十分な電位を確保することができ、低いコントラストの細い線もくっきりと再現することができる。
【００２３】
上記第二に記載した本発明の画像形成装置はＬＥＤアレイによるデジタル書き込み用として使用されるものである。上述のようにＣＴＬを薄くしただけでは十分な現像を行うことはできない。特に従来のものでは比較的小さなエネルギーの光で書き込んだ細い線はくっきりと現像することができない。ＬＥＤ光はインコヒーレント光であるから、ＬＥＤアレイ書き込みヘッドを用いた複写機やプリンタに使用される感光体はＵＬ層に光拡散機能を持たせる必要はなく、アナログ用感光体を用いることができる。従来のアナログ用感光体においては上記のごとくＵＬの厚みはＣＴＬの厚みに比べて無視できる程度のものであった。
【００２４】
これに対して上記第二に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものである。このような構成によれば十分な電位を確保ることができ、比較的小さなエネルギーの光で書き込んだ細い線もくっきりと現像することができる。
【００２５】
上記第三に記載した本発明の画像形成装置は、インコヒーレント光によるデジタル書き込み用として使用され、かつ、上記のように特定された階調表現手段を有するものである。上述のようにＣＴＬを薄くしただけでは十分な現像を行うことはできないが、上記第三に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、さらに露光径ＤｂとＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）とがＤｂ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものである。このような構成によれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００２６】
上記第四に記載した本発明の画像形成装置は、コヒーレント光によるデジタル書き込み用として使用され、かつ、上記のように特定された階調表現手段を有するものである。上述のようにＣＴＬを薄くしただけでは十分な現像を行うことはできないが、上記第四に記載した本発明の画像形成装置に使用される感光体は、ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）とがＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、さらに露光径ＤｂとＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）とがＤｂ＞２Ｔｃｔｌの関係を満たすものである。このような構成によれば十分な現像を行うための電位ポテンシャルを確保し、電荷の広がりも小さくすることができるため、最小書き込みエネルギーの孤立ドットを安定して再現することができる。
【００２７】
上記第五に記載した画像形成装置は、上記第一に記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第一の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００２８】
上記第六に記載した画像形成装置は、上記第二に記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２とし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第二の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００２９】
上記第七に記載した画像形成装置は、上記第三記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第三の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００３０】
上記第八に記載した画像形成装置は、上記第四に記載した画像形成装置に使用される感光体のＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）との関係をＴｕｌ＞Ｔｃｔｌとし、Ｔｕｌをさらに厚くするもので、上記第四の装置で得られる効果をより向上させることができる。
【００３１】
ここで、上記第三および第四の画像形成装置において規定した「Ｄｂ」は、例えば露光ビームのパワー分布が主走査方向の１／２径が３０μｍ、副走査方向の１／２径が５０μｍのガウス分布のレーザ露光装置で主走査方向に３４μｍの幅露光した場合の露光量分布は、半値径が近似的に主４０μｍ、副５０μｍのガウス分布になるが、このような場合の露光径Ｄｂを４０μｍとするのである。
【００３２】
また「微分感度」は、感光体の減衰特性をイメージ露光装置に使用する波長の光そのもの、または同等の波長の光を用い、測定可能な大きさの面積を（実質的に）均一露光したときに得られる電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅの関係で定義する。微分感度とはある露光量Ｅのときの感光体表面電位がＶ（Ｅ）であり、ここから露光量を微少な値ΔＥ増やしたときの感光体表面電位をＶ（Ｅ＋ΔＥ）として、下記のように定義する。
【００３３】
【数１】
一般に、微分感度は露光量が増加するに従い低減する。
【００３４】
以下に本発明の画像形成装置に採用された感光体の構成および作用について詳述する。感光体の容量Ｃｐｃは、
【００３５】
【数２】
（ここで、εｃｔｌ、εｕｌ、εｃｇｌはそれぞれＣＴＬ、ＵＬおよびＣＧＬの誘電率（dielectric constant）である。）で与えられるが、一般に、
【００３６】
【数３】
の関係がある。ところで、従来のアナログ用感光体では、
【００３７】
【数４】
の関係があり、感光体の容量はほとんどＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）に反比例すると言ってもよい。従ってＴｃｔｌを薄くすると感光体の容量Ｃｐｃが大きくなる。
【００３８】
一方、感光体に与えられる電荷Ｑは種々の制約があり、余り大きくは取れない。従ってＴｃｔｌを薄くすると、
【００３９】
【数５】
で与えられる感光体表面電位Ｖｐｃが、作像プロセスに必要とされる大きさを確保できない場合がある。そこで、本発明の関係
【００４０】
【数６】
を満たすことで、Ｔｃｔｌを薄くしてＣＴＬ内での電荷の拡散を少なくし、潜像のボケ量を小さくしても、Ｔｕｌが無視できない大きさのため、静電容量は不必要に大きくならず必要最小限の電荷で現像に必要な電位を確保することができる。これにより現像に必要な電位ポテンシャルを確保し、かつ、再現性が難しいコントラストの少ない細い線等もきれいに複写することができる。
【００４１】
次に、ＣＴＬ、ＣＧＬ、ＵＬおよび導電性支持体からなる積層感光体をアナログ複写機に用いた場合で説明する。ＣＴＬをＣＧＬの上に湿式塗工する過程で、ＣＴＬ塗工液がＣＧＬに染み込み、電荷発生物質（ＣＧＭ）の周りに電荷輸送物質（ＣＴＭ）が接触して、その界面が電荷発生サイトとなる。帯電器で感光体表面が一様に帯電（負帯電）されると、導電性支持体にこれに誘導された逆極性の電荷（正極性）が誘起される。有機感光体の暗抵抗は十分高く、導電性支持体の電荷（正孔（ホール））の注入は０と考えてよい。従ってＣＧＬ（ＣＧＭの周り）に真電荷はないと考えられる。つまり、ＣＴＬと導電性支持体にかかった電圧はＣＴＬとＵＬで分担される（ＣＧＬも分担するがその厚みが薄いので無視できる）。
【００４２】
露光装置より光が照射されると、ある割合で光がＣＧＭに吸収され励起子が発生する。励起子はＣＧＭ内を拡散し、電荷発生サイトに到達するとエレクトロンとホールが対生成する（図６、図７および後記両図の説明参照。ただし、図６にはＵＬ層や導電性支持体を図示していない）。ホールは感光体表面電荷（−）に引かれてＣＴＬの中を（ＣＴＭ間をホッピング）伝導し、感光体表面に達し表面電荷を中和する。この伝導中にホール同士の電荷が反発し、横に広がり光のスポット径より大きな（ボケた）表面電荷分布を作る。また、対生成したもう一方の片割れであるエレクトロンも同様にＵＬ層を横に拡散しながら伝導するものと考えられる。しかしながら、これがカウンターチャージのボケた広がりを作ることはない。何故ならカウンターチャージは導電性支持体内にあるため、チャージの再配置が生じホールで中和された表面電荷にのみ依存する分布になる。つまり、ＵＬ層での電荷の広がりは無視できる（ＣＴＬのみが電荷の広がりに寄与する）。
【００４３】
図６中、ＭとＧ＊は、それぞれＣＴＭ分子、光励起されたＣＧＭを表わす。ＣＧＬ中のＣＴＭ分子は、湿式塗工法により形成されるＣＴＬが乾燥するまでにＣＴＬからＣＧＬ中に染み込んだものである。光キャリア発生サイトは、ＣＧＬ中の分子オーダーのＣＧＭ／ＣＴＭ界面である。図７は積層感光体の光キャリア発生の模式図で、光子吸収とキャリア発生は別のサイトで起こり、またキャリア発生とキャリア注入は同時に起きることを示している。
【実施例】
【００４４】
〔実施例１〕
（アナログ複写機、インコヒーレント光の場合）
図１は本発明の画像形成装置の概念図、図２は本発明の画像形成装置に使用される機能分離型感光体の一例を示す概略断面図である。ＣＴＬを２０μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に１０μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−７００Ｖの帯電電位にし、地肌部（原稿の反射濃度０．１）が−８０Ｖになる露光量を与え、正帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−２００Ｖの現像バイアスで現像することにより、低コントラストの細線も良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【００４５】
〔実施例２〕
（デジタル複写機、インコヒーレント光の場合）
実施例１の書き込みをＬＥＤアレイによるデジタル書き込みとし、書き込み密度は主副６００ｄｐｉ、多値書き込み：画像データによって相対点灯時間が０，１／４，２／４，３／４，４／４と調整可能にした。ＣＴＬを１５μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に６μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−６００Ｖの帯電電位にし、感光体の光減衰特性が測定できる感光体の所定の大きさの領域において、最大相対露光時間4／4で画素を順次露光したときの電位が−１２０Ｖになるように露光量調整をした。負帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−４００Ｖの現像バイアスで、ネガポジ現像することにより、１／4の最小相対露光時間で１ドットラインを再生したときにも良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【００４６】
〔実施例３〕
（デジタル複写機、インコヒーレント光の場合）
実施例１の書き込みをＬＥＤアレイによるデジタル書き込みとし、書き込み密度は主副とも６００ｄｐｉ、４値書き込み：画像データによってＬＥＤの相対点灯時間を、ＯＦＦ、１／３、２／３、３／３のいずれかとした。ＣＴＬを１２μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に６μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−５００Ｖの帯電電位にし、感光体の光露光減衰特性が測定できる感光体の所定の大きさの領域において、最大相対露光時間３／３で画素を順次露光したときの電位が−６０Ｖになるように露光量調整をした。負帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−３３０Ｖの現像バイアスでネガポジ現像することにより、孤立１ドットも良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【００４７】
〔実施例４〕
実施例１の書き込みをＬＤラスタースキャンにし、書き込み密度は主副とも６００ｄｐｉ、２値書き込み：画像データによってＬＤの点灯がＯＮ／ＯＦＦのいずれかとした。ＣＴＬを１０μｍにし、ＣＴＬおよびＣＧＬの下に１０μｍの下引き層（ＵＬ）を形成することで、−５００Ｖの帯電電位にし、感光体の光減衰特性が測定できる感光体の測定の大きさの領域において、ＬＤをＯＮにして画素を順次露光したときの電位が−７０Ｖになるように露光量調整をした。負帯電トナーを含有する二成分現像剤を用いる現像装置で、現像バイアス−３５０Ｖの現像バイアスでネガポジ現像することにより、孤立１ドットも良好に現像することができた。また、この条件で長時間使用しても問題なく使うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の画像形成装置の概念図。
【図２】本発明の画像形成装置に使用される機能分離型積層感光体の一例を示す概略断面図。
【図３】従来の単層感光体の一例を示す概略断面図。
【図４】従来の機能分離型積層感光体の一例を示す概略断面図。
【図５】従来の機能分離型積層感光体の一例を示す概略断面図。
【図６】湿式塗工法により作製された積層感光層の構造を示す模式図。
【図７】積層感光体の光キャリア発生を説明する模式図。
【符号の説明】
【００４９】
１ 普通紙
２ 給紙装置
３ 給送ベルト
４ 定着装置
５ 画像形成装置
６ 感光体ドラム
７ 帯電装置
８ 現像装置
９ 転写装置
１０ クリーニング装置
１１ 露光装置
２１ 導電性支持体
２３ 感光層
２５ 下引き層
３１ 電荷発生層
３３ 電荷輸送層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が原稿を露光した光の一部を光学レンズを通して感光体上に結像する画像形成装置において、該感光体が導電性支持体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が光像を微少な画素に分割してインコヒーレント光で露光する画像形成装置において、該感光体が導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してインコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞２Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が原稿を露光した光の一部を光学レンズを通して感光体上に結像する画像形成装置において、該感光体が導電性支持体上に下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段を有し、かつ、該画像露光手段が光像を微少な画素に分割してインコヒーレント光で露光する画像形成装置において、該感光体が導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であり、該ＣＴＬの厚み（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／３の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してインコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
少なくとも感光体、帯電手段、画像露光手段、現像手段、及び階調表現手段を有し、該画像露光手段は、階調情報を含む画像データを有するオリジナル画像に対応する光像を画素に分割してコヒーレント光で該感光体に露光し、該感光体上に静電潜像を形成し、該階調表現手段は、階調に基づく画像形成方法を示し、該オリジナル画像の該画像データに基づき、該画像露光手段に対し所定の最小値を有する駆動信号を付与するものであり、該感光体は、導電性支持体上に、下引き層（ＵＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）を有する機能分離型感光体であって、該ＣＴＬの厚さ（Ｔｃｔｌ）が２０μｍ以下で、かつ、該ＴｃｔｌとＵＬの厚さ（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たし、該感光体は、該駆動信号の該所定の最小値において、該感光体表面上の露光分布における最大露光において、該感光体の最大微分感度の１／３以下の微分感度を有し、該露光分布は、該感光体表面上の座標（ｘ、ｙ）において、書き込みエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［ｗａｔｔ／ｍ２］を露光時間（ｔ）について積分して得られるＥ（ｘ、ｙ）［ｊｏｕｌｅ／ｍ２］で表され、該駆動信号の該所定の最小値における該感光体表面上の該露光分布における最大露光の１／２以上の露光量における該感光体領域において、主走査方向又は副走査方向に測定した露光径のうち、小さい方の露光径を、露光径Ｄｂとし、該露光径Ｄｂは、Ｄｂ＞２Ｔｃｔｌを満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌ／２の関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４記載の画像形成装置において、該ＴｃｔｌとＵＬの厚み（Ｔｕｌ）がＴｕｌ＞Ｔｃｔｌの関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２５６９７０（Ｐ２００７−２５６９７０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２７６１０（Ｐ２００７−１２７６１０）
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【分割の表示】特願２０００−１９１８０５（Ｐ２０００−１９１８０５）の分割
【原出願日】平成１２年６月２６日（２０００．６．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【分割の表示】特願２０００−１９１８０５（Ｐ２０００−１９１８０５）の分割
【原出願日】平成１２年６月２６日（２０００．６．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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