JPH03180871A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 電子写真装置に関し、 感光体の上で起こるトナーフィルミングを低減すること
を目的とし、 感光体と、露光手段とを有し、前記感光体は、感光性の
高絶縁材料からなり、かつ円筒状をなすものであり、前
記露光手段は、感光体の上にビーム状の光像を入射させ
るものであって、光源と回転鏡とレンズ系と反射鏡とを
有するものであり、かつ可動手段によって反射角度が可
変できるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子写真装置に係わり、特に感光体の上で起
こるトナーフィルミングを低減する露光手段を有する電
子写真装置に関する。

電子写真法は、米国特許第２２９７６９１号などに記載
された方法が周知である。

この方法は、絶縁性の高い感光体の上に暗所で一様に帯
電させ、光を照射して静電潜像を設け、その後トナーと
呼ばれる着色微粉末によって現像して可視像となし、紙
などに転写して記録を得る写真プロセスである。

電子写真法の主たるプロセスは、一般に、前帯電、潜像
形成、現像、転写の４つに大きく分けられ、このプロセ
スの手順そのものは殆ど枯れた技術となっている。

しかし、このプロセスに付随した各種技術、例えば、感
光体の材料、光像の照射、トナーとその現像法、感光体
のクリーニング、転写後の定着などに関しては、まだま
だ記録性能や記録品質の向上に向けて種々検討がなされ
ている。

〔従来の技術〕

第７図は電子写真プロセスの一例の模式図である。

図中、ｌは感光体、２は露光手段、３は光像、４は帯電
器、５は現像器、６は転写器、７は転写媒体、８は定着
器、９はクリーナである。

感光体ｌは、ベルト状やシート状のものなどもあるが、
記録プロセスを循環的に行うのに好都合なように、一般
には円筒形状をなしているので、感光ドラムとかフォト
コンドラムなどと通称されている。

そして、この感光体ｌの材料は、感光性の高絶縁材料か
らなり、無機材料としてはよく知られているＳｅ系の材
料をはじめとして、最近では非晶質のＳｉが多用されて
いる。また、有機材料の場合には、ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎ
ｉｃ　　Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ばれ、例
えばフタロシアニン系やアゾ系の染料などが用いられて
いる。

これらの感光材料は、例えばＡＡ製やプラスチック製な
どのドラムの上に、例えば蒸着したり塗工したりして感
光体ｌに仕上げられる。

感光体ｌの表面には、まず暗所において、帯電器４によ
って一様に帯電がなされる。

この帯電器４は、コロナチャージャとも呼ばれるとおり
、大気中において数千Ｖの高電圧を印加した電場で発生
するコロナ放電の発生装置であり、感光体ｌが例えばド
ラム形状であれば、回転させながらコロナ放電を飛ばせ
ば全面が帯電され、静電荷４１が保持される。

コロナ帯電の極性は、感光体ｌの多数キャリアと同極性
の方が帯電効率がよく、例えばＰ型半導体のＳｅの場合
ならば、正極性の直流コロナによって正の静電荷４１を
帯電させる。

光像３は、例えば複写機ならば、原稿を走査しながら反
射してくる光像３を光学系を透して、原稿の走査と同期
して移動する感光体ｌの上に入射される。

また、例えば最近普及しているレーザビームを用いたい
わゆるレーザプリンタの場合には、半導体レーザなどの
光源２１と、ビームを感光体ｌの幅方向に走査するポリ
ゴンミラーと呼ばれる多角形の回転鏡２２と、ビームを
細く絞ったり、走査幅方向の歪みを補正したりするレン
ズ系２３とからなる露光手段２によって、光像３が形成
されながら同期して移動する感光体ｌの上に入射される
。光源２１がガスレーザなどの場合には、ビームを断続
するために変調器が用いられるが、最近では半導体レー
ザが多用されており、直接変調されるので変調器は用い
られない。

こうして、光像３の入射された部分の感光体ｌの上の静
電荷４１が放電し、感光体１の上に静電潜像４２が形成
される。

現像器５には、いろいろな方式があるが、トナー５１が
粉体の場合には、磁気ブラソフ現像が一般的である。こ
れは、筒状の磁石に鉄粉５２が吸引してけばけばになっ
たブラソフ５３である。

この鉄粉５２に適量のトナー５１を加えてがらがら回し
、トナー５１と鉄粉５２との摩擦を利用してトナーＳｔ
を帯電させる。トナー５１の帯電極性は、トナー５１の
材料や鉄粉５２の表面処理などによって決まり、一般に
は、いわゆるポジ現像が行われるので感光体ｌの上に保
持されている静電荷４１と逆極性となっている。

そうすると、回転しているブラソフ５３の毛先が感光体
ｌの表面に触れながら撫ぜたとき、トナー５１が感光体
Ｉの上に形成された静電潜像４２に静電吸着して現像さ
れる。そして、いわゆるトナー像５４（粉体像）が形成
される。

転写器６は、帯電器４と似た構成であり、感光体１の上
に形成されたトナー像５４と当接する転写媒体７の裏面
に配置されている。そして、トナー５１と逆極性の電場
を印加してトナー像５４を転写媒体７に引きつけ転写さ
せる。この転写プロセスは、転写媒体７が感光体■の表
面を擦らないように感光体１の移動に同期して転写媒体
７を追動させながら行われる。

こうしてトナー像５４が転写された転写媒体７は、定着
器８によって転写媒体７の表面に定着されて、いわゆる
ハードコピーができ上がる。この定着方法には、多用さ
れる熱定着の他に例えば圧力による圧着、溶剤による溶
着などがある。

一方、トナー像５４が転写されて後の感光体ｌの表面に
は、トナー５１が転写仕切れずに残っているので、クリ
ーナ９を通ってクリーニングされる。

このクリーニングには、いろいろな方法があるが、−股
間には、トナー５１と感光体１との静電吸着力を取り除
くために、感光体ｌには全面に光を当てて除電し、トナ
ー５１の方には交流コロナシャワーを浴びせて除電した
りする。その後、このトナー５１を感光体ｉの表面を傷
つけないようにふわふわした例えばファーブラソフなど
によって擦り取ることなどが行われる。

こうして、一連の電子写真プロセスが終わるが、このプ
ロセスは、ドラム状の感光体ｌの場合には、ドラムの回
りにを取り巻くように各プロセスの順序に従ってそれぞ
れの手段が配置され、無端に循環的に行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、通常の重子写真プロセスにおいては
、一連のプロセスが循環的に行われるので、クリーニン
グか終わって最初の前帯電プロセスに入る感光体は、初
期状態に戻っている必要がある。つまり、感光体にトナ
ーなどの異物や静電荷などが残こらないように、十分ク
リーニングが行なわれる必要がある。

一方、感光体の表面を損傷したり、感光体の電子写真的
な特性そのものを劣化させて寿命を短くしてしまうため
に、感光体の表面を清浄にするためのクリーニングつま
り除電とかブラソフによるトナーの擦り取りとかをあま
り徹底して行うことは好ましくない。

ところが、連続的に同一の光像、例えば縦の罫線などが
感光体表面の同一箇所に入射されると、ｌ循環のクリー
ニングで除去仕切れなかったトナーが次第に融着して感
光体表面にこびりつき、終にはいわゆるトナーフィルミ
ングが起こる。

このような同一箇所に繰り返し光像が入射されることは
、横罫線の繰り返しがドラム状の感光体の回転方向の周
期に全く一致することは稀なので起こり難く、また、複
写機の場合などには、原稿を手作業で配置するので、原
稿の縦罫線が感光体の移動方向に全く平行になることも
稀である。

しかし、レーザプリンタのように、光像が電子的に制御
される場合には、光像が感光体の表面に入射する位置が
厳密に決まっているので、感光体の全く同一箇所に、例
えば縦罫線が繰り返し入射されてしまう。

このトナーフィルミングは、感光体としての本来の性能
を殺ぐものであり、かぶりが起きたり、潜像の形成や転
写などのプロセスが正常にできなくなったりする問題が
あった。

本発明は、感光体の表面で起こるこのようなトナーフィ
ルミングを低減する露光手段を有する電子写真装置を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、 感光体と、露光手段とを有し、 前記感光体は、感光性の高絶縁材料からなり、かつ円筒
状をなすものであり、 前記露光手段は、感光体の上にビーム状の光像を入射さ
せるものであって、光源と回転鏡とレンズ系と反射鏡と
を有するものであり、かつ可動手段によって反射角度が
可変できるように構成された電子写真装置によって遠戚
される。

〔作　用〕

以上述べたように、従来の電子写真装置においては、感
光体の表面に傷がつくことを嫌って徹底して行うことが
でき難いが、その一方で、レーザプリンタなどにおいて
は、同一フォーマット（書式）の例えば縦罫線など入っ
た図表からなる光像が、感光体表面の同一箇所に繰り返
し入射され、次いでその箇所が繰り返し現像され、さら
にその箇所が繰り返しクリーニングされると、その箇所
にトナーフィルミングが起こってしまうのに対して、本
発明においては、光像が感光体上の同一箇所に繰り返し
入射しないようにしている。

すなわち、従来、感光体上を走査しながら入射される光
像の走査の始点、つまりホームポジションは決まった位
置に固定されているのに対して、本発明においては、回
転鏡と感光体との間に反射角度を微小可変できる反射鏡
を設け、この反射鏡を僅かに傾けさせて振動させ、ビー
ム状の光像のホームポジションの位置を、走査の幅方向
の前後に振ってやるようにしている。

第３図は規格化した露光手段の配置図、第４図は第３図
の一部拡大図である。

同図において、反射鏡２４の位置をＢとし、Ｂから反射
鏡２４の中央部Ｃに入射した光像３は、反射して感光体
ｌのＤに入射される。また、反射鏡２４がＣを中心にし
て微小角度θ０傾いたときには、光像３か感光体１のＤ
ｏの位置に入射されるとすると、次の関係か成り立つ。

ＤＤ’　＝ＣＤ’　　ｓ　ｉｎθ０　　　　　■こ＼で
、θ０か微小角度なので、 ＣＤ’　＃ＣＤ　　　　　　　　　　　　■ｓｉｎθ０
＃πθ／１８０　　　　　　　■のように近似でき、■
式と■式を■式に代入すると、 ＤＤ’　＝ＣＤ・πθ／１８０　　　　　　■となる。

一方、反射鏡２４が微小角度θ０傾いたとき、反射鏡２
４の長手方向の端部Ｃ゛がＣ”に動くと、Ｃ’　Ｃ’　
＃ＣＣ’　　ｓ　ｉｎθ ＃ｃｃ’　　・πθ／１８０　　　　■従って、■式に
■式を代入すると、 Ｃ′　Ｃ″＝ｃｃ’　　・ＤＤ’　／ＣＤ　　　■とな
る。

■式によれば、反射鏡２４の長さ（ＣＣ“　×２）、お
よび反射鏡２４と感光体ｌとの距離（ＣＤ）を予め決め
ておけば、感光体１の表面に入射する光像３を微小距離
（ＤＤ“）移動させるには、反射鏡２４の端部を変位（
Ｃ’　　Ｃ”）だけ移動させればよいことになる。

第５図は反射鏡の連続振動と感光体上の光像の関係図で
ある。

反射鏡２４の微動振動が連続動作の場合には、ドラム状
の感光体ｌの１回転の周期と反射鏡２４の振動とが同期
しないように微動させるようにしている。そうすると、
同図に示したように、感光体ｌの表面では、１回転目の
光像３のホームポジション３１と２回転目の光像３のホ
ームポジション３２とで入射する位置が異なることにな
る。

第６図は反射鏡の間欠振動と感光体上の光像の関係図で
ある。

反射鏡２４の微動振動が間欠動作の場合には、例えば光
像３のホームポジション３１３２を各フォーマットの周
期と同期させて振動させるようにしている。そうすると
、同図に示したように、感光体ｌの表面では、あるフォ
ーマット３３と次のフォーマット３４とで、光像３のそ
れぞれのホームポジション３Ｉと３２とが異なることに
なる。

こうすることによって、同一フォーマットの文書などを
多数枚記録する際に、感光体の同一箇所に光像が繰り返
し入射されることがなくなる。

そして、同一フォーマットの文書などを多数枚記録する
際に、感光体の同一箇所に光像が繰り返し入射されるこ
とがなくなる。

その結果、感光体の同一箇所で繰り返し静電潜像が形成
され、現像され、転写され、クリーニングされることが
なくなるので、トナーフィルミングを低減することがで
きる。

２図は反射鏡の拡大図である。

図中、１は感光体、２は露光手段、２１は光源、２２は
回転鏡、２３はレンズ系、２４は反射鏡、３は光像であ
る。

感光体ｌには、例えば１１０ｍｍφＸ　３００ｍｍのＡ
ｌ製の円筒の表面に非晶質のＳｉをスパッタした感光ド
ラムを用いている。

露光手段２は、波長７８０ｎｍのビーム状の光を２００
　ｋ　Ｈｚで変調して光像３となす半導体レーザからな
る光源２１と、毎分３万回転する８面体のポリゴンミラ
ーからなる回転鏡２２と、感光体１の表面に１００８ｍ
ｍの光像３を結像せしめるレンズ系２３と、反射面がＡ
Ｉ製で、反射角度を微小角度θ０可変できる反射鏡２４
とから構成されている。そして、この露光手段２によっ
て、Ａ４判に換算して毎分５０枚の記録が可能となって
いる。

反射鏡２４は、回転鏡２２と感光体ｌの間に配置されて
いる。そして、光像３は、光源２１のＡから回転鏡２２
のＢで反射しながら円筒状の感光体Ｉの回転軸に平行に
走査され、レンズ系２３で絞られた後反射鏡２４のＣで
反射し、感光体ｌの表面のＤを走査しながら結像するよ
うになっている。

こ＼では、例えば、距離ＢＣは１００ｍ、ｍ、距離ＣＤ
は６Ｈｍｍとなっており、回転鏡２２が回転すると、光
像３は感光体ｌの表面を３００ｍ　ｍの幅で振れるよう
になっている。

第２図において、反射鏡２４は、幅５０ｍ　ｍ、高さ１
０ｍｍのＡｌ製で表面は鏡面加工しである。また、その
裏面には幅方向の中心部が回動自在に支持されており、
可動手段２５によって反射角度が可変になっている。

この可動手段２５には、例えば、電極を挟んで積層した
圧電体２６からなり、電圧の印加によって長さが伸縮す
る部材を、反射鏡２４の一端部に設ける手段が採られる
。

あるいは、反射鏡２４の中心部が軸支されており、その
軸が、例えば電磁的に振動駆動される手段などが採られ
る。

そして、この反射鏡２４は、この可動手段２５によって
ｌフォーマットの周期に同期して振られ、ｌフォーマッ
トごとに、感光体１の表面に入射する光像３のホームポ
ジションを可変させる。

あるいは、ドラム状の感光体１の回転周期と非同期に振
られ、感光体ｌの表面に入射する光像３のホームポジシ
ョンを不規則に可変させる。

いま、感光体１の表面に結像される光像３の位！Ｄを０
．３ｍｍ移動させてＤ゛　となし、つまりホームポジシ
ョンの位置を０．３ｍｍ移動させるとすると、 ■式、Ｃ′Ｃ″＃ｃｃ’　　・ＤＤ’　／ＣＤ　　にお
いて、 ＣＣ’　＝２５ｍｍ、ＣＤ＝　６００ｍｍ。

ＤＤ’　＝　０．３ｍｍなので、 Ｃ’　　Ｃ”　＝０．０１２５ｍｍとなる。

可 つまり、項七手段２５によって反射鏡２４の一端面を１
２．５μｍ振ってやればよい。これは、反射鏡２４が傾
く微小角度θ０に置き換えると、 ■式、Ｃ′Ｃ″＝ｃｃ’　　・πθ／１８０から、θ＃
１８０・Ｃ′　Ｃ”／πＣＣ゛　となり、θは、約０．
０３°となる。

こうして、Ａ４判のフォーマットに同期して、反射鏡２
４を振りｌがら、第７図に示したような、ドラム状の感
光体ｌの回りに設けられた一連の電子写真プロセスを経
て記録を行った。

その結果、フォーマットごとに現れる縦罫線の０、３ｍ
　ｍのずれは、目視によっては判別ができなかった。

また、同一フォーマットの記録を連続５００回行っても
、トナーフィルミングの兆候は全く見られなかった。

二＼では、反射鏡をレンズ系を介して回転鏡の後方に配
置したが、例えば、回転鏡の直ぐ後方に配置して、その
後方にレンズ系を配置してもよく、種々の変形が可能で
ある。

また、反射鏡を振動させる可動手段にも、種々の変形が
可能である。

さらに、光源の種類、露光手段の配置の距離、感光体に
表面における光像のホームポジションを動かす大きさ、
感光体の材料や形状などには、種々の変形が可能である
。

〔発明の効果〕

従来の電子写真プロセスにおいては、同一フォーマット
の記録を多数枚繰り返して行うと、トナ−フィルミング
が間々起こるのに対して、本発明になる電子写真装置に
おいては、露光手段に反射鏡を介在させている。

そして、その反射鏡を可動手段によって振動させ、感光
体の表面に結像する光像のホームポジションの位置を適
宜ずらすことができるようになっている。

そうすると、同一フォーマットの記録が連続する場合、
特に条件の厳しい縦罫線が連続する場合でも、ホームポ
ジションを、ｌフォーマットごとに移動させたり、ある
いは感光体の表面上で不規則に移動させたりす′ること
かできるので、トナーフィルミングを大幅に低減できる
。

その結果、本発明は、電子写真プロセスの面から、感光
体の長寿命化を図ることに寄与するところが大である。

第２図は反射鏡の拡大図、 第３図は規格化した露光手段の配置図、第４図は第今図
の一部拡大図、 第５図は反射鏡の連続振動と感光体上の光像との関係図
、 第６図は反射鏡の間欠振動と感光体上の光像との関係図
、 第７図は電子写真プロセスの一例の模式図、である。

図において、 ｌは感光体、 ２１は光源、 ２３はレンズ系、 ２５は可動手段、 ２は露光手段、 ２２は回転鏡、 ２４は反射鏡、 ３は光像、 ず発頭Ｏ実矩會１０主要卯の斜視起 好　　１　　月 灰射鏡ｎ拡方喝 筈　２　目 フ４巳イ１シイ乙し１こ１蓚宏＋Ｐ負の配置色］野　　
３　　口 第３０の一郭拡大口 Ｐｆ１４　　旧 反射ｆｔ／）漫→ゐ看蚤動ヒ愁光イ峯上ハ兇佛と／７Ｍ
停喝筆　　５　　　口 １奨□身でｒｎ／）ＦＪｉ　ワ２１ビ智わと、臂Σ４丘
イ１艷１ｍ／ワ男巴４９１と、ρｍｉ告巨ゴ野　　６　
　　月 電子写真プロでスの一介１／７稜六擾 第　　７　閏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 感光体（１）と、露光手段（２）とを有し、前記感光体
   （１）は、高絶縁性の感光材料からなり、かつ円筒状を
   なすものであり、 前記露光手段（２）は、前記感光体（１）の上にビーム
   状の光像（３）を入射させるものであって、光源（２１
   ）と回転鏡（２２）とレンズ系（２３）と反射鏡（２４
   ）とを有するものであり、かつ可動手段（２５）によっ
   て反射角度が可変できるものである ことを特徴とする電子写真装置。