JPH0527563A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH0527563A
JPH0527563A JP3205695A JP20569591A JPH0527563A JP H0527563 A JPH0527563 A JP H0527563A JP 3205695 A JP3205695 A JP 3205695A JP 20569591 A JP20569591 A JP 20569591A JP H0527563 A JPH0527563 A JP H0527563A
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JP
Japan
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layer
photoconductor
image forming
forming apparatus
exposure
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JP3205695A
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Shunji Murano
俊次 村野
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、透光性支持体上に透光性導電層と
光導電体層を積層してなる感光体ドラムの背面側に露光
手段を配し画像形成装置において、前記露光手段にEL
ヘッドを用いつつ感光体ドラム小径化を容易に達成し得
る画像形成装置を提供することを目的とする。 【構成】 薄膜の発光層を有するEL素子を列状に配列
したELヘッドアレイを露光手段に用い、前記EL素子
の端面を、集束レンズを介在させる事なく直接感光体の
背面側に近接若しくは接触可能に配置して露光手段を構
成すると共に、該露光手段よりの光出力を受光する感光
体側の光導電体層にa−Si系材料を用いた事を特徴と
する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式を採るプリ
ンタ、ファクシミリ、複写機等に使用される画像形成装
置に係り、特に透光性支持体上に透光性導電層と光導電
体層を積層してなる感光体の背面側(前記透光性支持体
と対面する側)に、画像情報に対応した光出力を生成す
る露光手段を配し、該露光手段により前記光導電体層に
露光像を形成する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より例えば透光性支持体上に透光性
導電層と光導電体層を積層してなる感光体ドラムの内周
側に、画像情報に対応した光出力を生成する露光手段を
配し、該露光手段の光出力を集束化して前記光導電体層
に潜像を結像すると同時若しくはその直後に前記感光体
ドラムと対面配置させた現像手段を介して前記潜像を可
視像(トナー像)化した後、該トナー像を転写ローラそ
の他の転写手段を介して普通紙に転写可能に構成した画
像形成装置は公知である。(特開昭58ー153957号他、)
【0003】この種の画像形成装置においては、露光手
段を感光体ドラム外周面上に配置した公知の電子写真装
置と異なり、露光手段を感光体ドラム内に挿入固定した
状態で該感光体ドラムを回転させる構成を取る為に、感
光体ドラムと露光手段間の焦点距離設定が極めて面倒で
あり、而も前記露光手段はLEDヘッドと集束レンズと
いう複数の部材の組合せからなる為に、LEDヘッドと
集束レンズ間及び集束レンズとドラム表面側の光導電体
層間夫々において位置精度を設定せねばならず、必然的
に組み立ての煩雑化と組み立て誤差が生じ易い。
【0004】この為例えば特開平2ー141774号に
示すように、前記LEDヘッドと集束レンズとを一体的
に組込んで露光ユニットを構成しつつ、該ユニットにド
ラム内周面に内接可能に3個の支持ローラを取り付け間
隔調整を行なっているが、必然的に露光ユニットと共
に、これらの支持ローラの収納空間を確保する為に、ド
ラム内径を大きくせねばならず、画像形成装置の最も重
要なメリットである装置小型化が滅失してしまう。
【0005】かかる欠点を解消する為に、本出願人は先
にモ−タのステータとロータを効果的に利用してステー
タを露光手段に、ロータを感光体ドラムに夫々固設した
技術を提案している。(特願平2ー416779号)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる先
願技術においても露光ユニットを構成するLEDヘッド
アレイと集束レンズアレイが円筒状のドラム内径に対し
平板であり、而も該露光ユニットはアレイ状のLEDヘ
ッド上に立設する集束レンズとして、多数本の筒体がド
ラム軸線方向に連設する如く構成されたセルフォックレ
ンズ(商品名)を用いている為に、該露光ユニットを感
光体ドラム内に組込んだ場合に前記露光ユニットがドラ
ムの中心域をほぼ占領する凸形状となり、前記LED列
に信号を送信する為のリード線群や駆動制御回路等を配
設する為の空隙スペースが狭小化し、逆にいえばその分
ドラム内径を大きくしなければドラムとこれらの制御回
路等が誤って接触してしまい、電気故障の原因となり易
く、この面でも尚ドラム小径化の制約につながる。
【0007】又セルフォックレンズの場合、発光素子面
よりセルフォックレンズ中心までの距離と、該レンズ中
心より感光体結像面までの距離は1:1の関係に維持し
なければならない為に、セルフォックレンズ長さにより
ドラム径の小径化には必然的に制限を受けるのみなら
ず、セルフォックレンズ自体高価格でありコスト低減の
上から大きな制約となっている。
【0008】さてLEDヘッドは完成歩留りが悪いのみ
ならず、個々の素子間の光量、波長のバラツキ、発熱劣
化等が生じ易く、又それ自体で発熱が伴うという欠点を
有するために、近年、前記LEDヘッドの代りにエレク
トロルミネサンス(EL)素子を列状に配列したELヘ
ッドを露光手段に用いた技術が検討されており、本出願
人においても前記EL素子列と集束レンズを組合せた露
光手段を提案している。(特願平3ー60959号)し
かしながらかかる装置においても、集束レンズを用いる
為に尚ドラム小径化を達成する上で制約があり、この面
だけを考えると基本的には前記従来技術と大差がない。
【0009】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、E
Lヘッドを用いつつドラム小径化を容易に達成し得る画
像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決する為の手段】EL素子は、例えば基板上
に蒸着した金属電極の上に誘電体層(Y2O3)ー発光層
(ZnS/Mn)ー誘電体層(Y2O3)を形成し、最後に上部電
極を蒸着して形成されているが、かかるEL素子はその
光強度が前記発光層の膜内を伝播してその端面より放射
される光の方が上面側より放射される光より大幅に大で
ある。従ってかかる端面効果を利用して前記EL素子を
電子写真印刷の露光ヘッドとして利用する提案がなされ
ている事は前記した通りである。
【0011】そして本発明者は前記端面発光のEL素子
とLED素子の集光特性を比較した結果、図3に示すよ
うに、端面発光のEL素子の方が集光特性が優れている
事が確認された。そして更に前記集光特性は発光層を薄
膜にするほど優れている事も把握できた。してみると薄
膜の発光層を有するEL素子を列状に配列したELヘッ
ドアレイを用い、集束レンズを介在させる事なく前記E
L素子の端面を感光体の背面側に近接若しくは接触可能
に配置しても所定の印字(露光像)精度を確保出来る事
が理解できる。しかしながら前記EL素子は膜厚が薄い
と伝播モードの数が少なくなり、その光出力は相対的に
小さくなる。
【0012】この為露光像として好ましい光強度を得る
ためには、前記発光層の膜厚を大にせねばならないが、
前記膜厚を大にすると、逆にビームの広がり角が大にな
る為に、集束レンズを使用しなければ光導電体層への鮮
明な結像が不可能になる。そこで本発明は前記ELヘッ
ドアレイを、直接感光体ドラムの内周面側に接触若しく
は近接配置させるとともに、前記発光層を薄膜化してビ
ームの広がりを抑え、ビーム指向性を高めると共に、前
記ビーム指向性を高めた為に生じる光強度の低下を、そ
の受光側で効率よく補足可能に構成する事により、ドラ
ム小径化を印字品質の低下の抑制という両者の効果を併
せ達成せんとするものである。そこで本発明は、前記E
Lヘッドアレイを、集束レンズを用いる事なく直接感光
体ドラムの内周面側に接触若しくは近接配置可能に構成
するとともに、これを受光する感光体側の光導電体層に
a−Si系材料を用いた点を特徴とする。
【0013】即ちa−Si系光導電体層は、他のSeA
s、SeTe、CdS、OPC等の感光体材料に比べて
光吸収能と光キャリア発生能が高く、而も発生したキャ
リアの移動度が高い為に、低輝度の光出力でも効率よく
光電変換が可能となる。この場合前記ELの発光層はビ
ーム指向性を高めるために薄膜化するのがよいが光強度
との関係もあり、具体的には1.5ー0.75μm程度
に設定するのがよい。
【0014】又感光体側においても前記EL素子よりの
光強度が小さい為に、光導電層厚を薄くして電界強度を
高める必要があるが、LEDアレイの場合は膜厚を薄く
すると光導電層における光吸収効率が低下し、好ましい
露光電荷を得るのが困難となる。しかしながらEL素子
(590nm)はLED素子(660nm)に比較して
短波長可視光であるために、膜厚を薄くしても光導電層
における光吸収効率が低下する事なく、好ましい露光電
荷を得る事が出来、この面でも有利である。
【0015】即ち、前記光導電層をa−Si材で形成し
た場合、例えば従来のLEDアレイと対応する波長66
0nm前後の光出力を前記a−Si系光導電層に結像させ
た場合、例えばa−Si:H材の入射光の90%が吸収
されるまでの膜厚深さは約2.2μmであり、一方ZnS/
Mn系の蛍光体を使用したELヘッドアレイの場合は中心
波長が590nm前後である為に、a−Si:H材の入射
光の90%が吸収されるまでの膜厚深さは約0.6〜
0.8μmであり、前記したように膜厚を薄くしても光
導電層における光吸収効率が低下する事なく、好ましい
露光電荷を得る事が出来る。この場合具体的な数値とし
ては前記光導電層を5μm以下に設定するのがよい。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。先ず
本発明の実施例にかかるELヘッドアレイの構造につい
て図2に基づいて説明する。該ヘッドアレイ2は、感光
体ドラム1軸方向に延設する基板21上に、長手方向に
沿って細幅に共通電極22を蒸着させると共に、該共通
電極22を交差させて基板21短手方向に多数本のEL
素子20を、その端面20aが基板21側端位置まで達
する如く平行に延設する。
【0017】尚、前記EL素子20の配列間隔は画素配
列間隔と一致、例えばAー4,300dpiの画素密度
を形成する場合前記EL素子20は2560本必要とな
る。そして前記EL素子20は例えば前記共通電極22
の上に誘電体層201(Y2O3)ー発光層202(ZnS/M
n)ー誘電体層203(Y2O3)を形成し、最後にその上
面後端側位置に上部電極204を蒸着し、前記上部電極
204をスイッチ205を介して接地させ、一方共通電
極22は電源221を接続させ、前記スイッチ205を
不図示の制御回路24よりの信号に基づいてON/OF
F制御する事により前記EL素子20群が画像情報に対
応して選択的に端面発光される事になる。尚、本実施例
の場合は前記発光層の膜厚を1.5〜0.75μm前後
に設定し、所定の発光強度の維持と集束性の向上を図っ
ている。
【0018】次にかかるELヘッド2を支持体26によ
り挟持されたヘッドアレイ27が取付けられた画像形成
装置の要部構成について、図1に基づいて説明する。感
光体ドラム1は、透光性支持体1a上に透光性導電層1
b、光導電体層1cとともに、前記導電層1bと光導電
体層1cの間に高抵抗若しくは絶縁性の表面阻止層1
e、及び光導電体層1cの表面に高抵抗及び絶縁性の表
面層1fが積層されて形成されている。尚、前記光導電
体層1cの境界側に高抵抗若しくは絶縁性の表面阻止層
1eを形成した理由は次の理由による。
【0019】先ず前記光導電体層1c上に光電変換され
た露光電荷は現像及び転写位置に至るまで効率よくこれ
を保持する必要があるが、前記光導電体層1cの背面側
には電極として機能し得る透光性導電層1bを有するた
めに、光導電体層1cを介して前記導電層1bと対面す
る現像スリーブに印加される現像バイアスが正の場合に
は該導電層1bから電子が注入され、又現像バイアスが
負の場合には導電層1bから正孔が注入され、結果とし
て露光像の電位度の低下により現像の際に画像濃度の低
下や地かぶりが生じ易い。
【0020】そこで、前記光導電体層1cの境界側に高
抵抗薄層若しくは絶縁性の表面阻止層1eを形成した為
に、前記電子や正孔の注入が阻止され前記電位度が低下
する事なく現像の際に画像濃度の低下や地かぶりが防止
される。そして前記表面阻止層は、高硬度で化学的安定
性の高いa−SiC材で形成するのがよく、これにより
耐摩耗性と耐環境性が向上し、経時的な画像品質の劣化
を防ぐ事が出来るとともに、特に前記表面阻止層1eに
αーSiC層を用いる事により光導電体層1cと透光性
導電層1bとの間の密着性が高まる。
【0021】さて前記の様な画像形成装置は一般に導電
性トナーを用い、現像位置上流側に形成されたトナー溜
まりを介して感光体側に電荷注入を行いながら光導電体
層1cの帯電を行うように構成している為、前記導電性
トナーが光導電層1bと直接接触する事により前記導電
層1b上の露光電荷が低減し易く、特に前記の様に光導
電体層1cを薄くし荷電容量を小に設定した場合におい
ては前記露光電荷の低減は、即、画像品質に大きく影響
する。そこで本実施例の様に、導電性トナーを用いた画
像形成装置において、前記光導電体層1cの表面側にも
前記高抵抗若しくは絶縁の表面層1fを形成する事によ
り、現像スリーブ側からの電荷の注入を効果的に阻止で
き、前記欠点の解消が図れると共に帯電能を高める事が
出来る。
【0022】さて元に戻り、前記各部位について詳細に
説明する。透光性支持体1aは、ガラス(パイレックス
ガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス等)、石英、サ
ファイア等の透明な無機材料や、弗素樹脂、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテ
フタレート、ビニロン、エポキシ、マイラー等の透明な
樹脂等があり、ドラム状等の形状である。透光性導電層
1bは、ITO(インジウム・スズ・酸化物)、酸化
鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料を用
いたり、AI、Ni、Au等の金属を半透明になる程度
に薄く形成してもよい。
【0023】光導電体層1c1cはa−Si:Hからな
る光導電体1cを用い、そして現像バイアスが正の場合
には電子の移動度を高める為、ノンドープ又はVa族元
素を含有させ、又現像バイアスが負の場合には正孔の移
動度を高めるため、IIIa族元素を含有させるのが好ま
しい。又必要に応じて暗導電率や光導電率等の電機的特
性、光学的バンドギャップ等について所望の特性を得る
ために、C,O,N等の元素を含有させても良い。
【0024】又前記光導電体層1cは、ドラム背面側よ
り光キャリア発生の機能を高めた光励起層領域1c1
と、キャリア輸送の機能を持たせた層領域1c2との2
層により形成する事により光感度と耐電圧を高めること
が出来る。尚、光励起層領域1c1は、成膜時において
低成膜速度で成膜する。H2やHeでの希釈率を高め
る、ドープする元素を輸送層よりも多く含有させる等に
より光キャリア発生の機能を高めることができる。
【0025】又、キャリア輸送層領域1c2は前記領域
と逆の方法で生成する事が出来、そしてこの層は主に感
光体の耐圧を高めると共に励起層1c1から注入された
キャリアを感光体表面へスムーズに走行させる役割を持
つが、この層においても光励起層を透過してきた光によ
りキャリア生成が行なわれ、感光体1の光感度に寄与す
る。
【0026】尚、光励起層領域1c1の厚みは0.03〜5
μm、好適には0.5〜3μmの範囲に設定するのが良く、
又輸送領域1c2の厚みは0.05〜5μm、好適には1〜3
μmの範囲が良い。又前記両層域からなるa−Si系光
導電体層1cの厚みは0.05〜5μm、好適には0.1〜3μ
mにするのがよい。
【0027】表面阻止層1eと表面層1fは前記したよ
うに、αーSiC、αーSiO,αーSiN、αーSi
ON、αーSiCON等のa−Si系の無機高抵抗若し
くは絶縁材料、ポリエチレンテレフタレート、パリレ
ン、ポリ四フッ化エチレン、ポリイミド、ポリフッ化エ
チレンプロピレン等の有機高抵抗若しくは絶縁材料を用
いるのがよく、特に高抵抗のa−SiC層を用いると、
絶縁耐圧や耐摩耗性、耐環境性等の特性が高められるの
みならず、透光性導電層1bと光導電体層1c間の密着
性能が高まる。このa−Si1-xxのx値は0.3≦x<
1.0、好適には0.5≦x≦0.95に設定する事により1012
〜1013Ω・cm範囲の抵抗値で高耐湿性を得る事が
出来、この場合層内でC量に勾配を持たせてもよい。ま
たCと同時にN,O,Geを含有させる事により耐湿性
を更に高めることが出来る。
【0028】表面阻止層1eの厚みは0.01〜5μm、好
適には0.1〜3μmの範囲内が良く、又表面層1fの厚み
は0.05〜5μm、好適には0.1〜3μmの範囲内が良い。
尚前記表面阻止層1eにa−Si系を用いる場合には、
現像バイアスが正の場合には導電層1bからの電子の注
入を阻止するためにIIIa族元素(1〜100000ppm、好適
には100〜5000ppm)を、現像バイアスが負の場合には導
電層1bからの正孔の注入を阻止するためにVa族元素
(5000ppm以下、好適には300〜3000ppm)を含有させる
のがよく、又、O,Nを0.01〜30原子%含有させること
により、透光性導電層1bとの密着性が一層向上する。
【0029】さて前記各部位の説明より既に明らかにな
ったが、感光体全体の膜厚は、必要な帯電および絶縁耐
圧の確保や、露光された光の吸収や残留電位の抑制等か
ら、1〜15μm、好適には2〜10μmの範囲に設定
するのが良い。又前記a−Si系光導電体層1c、a−
Si系表面阻止層1e及び表面層1fは、グロー放電分
解法、スパッタリング法、ECR法、蒸着法等により形
成膜形成し、その形成に当って、ダングリングボンド終
端用の元素、例えば(H)やハロゲンを含有させるのが
よい。
【0030】さて前記のごとく構成した感光体ドラム1
の背面側(ドラム内周側)にEL素子20端面20aを
ドラム内周面に接触若しくは極めて近接させて前記EL
ヘッドアレイをドラム軸方向に沿って延設配置させてい
る。
【0031】3は固定磁石集成体32を内包する現像ス
リーブで、該スリーブ3を矢印方向に回転させることに
より、トナー容器31内のトナーが、前記ELヘッド2
の光出力方向と対応する現像位置に導かれるように構成
している。尚、感光体ドラム1と現像スリーブ3は相対
的に速度差が生じる様な回転速度を以て逆方向に回転可
能に構成している。
【0032】そして前記現像スリーブ3にはバイアス電
圧が印加されており、現像スリーブ3と感光体ドラム1
間の相対的速度差により感光体ドラム1表面を摺擦しな
がら感光体ドラム1の現像位置上流側に形成したトナー
溜まりを介してスリーブ3に印加されたバイアス電圧を
感光体ドラム1側に注入し、均一帯電を行うように構成
している。
【0033】4は転写ローラで感光体ドラム1と同期し
て回転しながら前記現像装置により感光体ドラム1側に
担持させたトナー像を、記録紙6上に転写可能に構成す
る。尚、図中9は記録紙6に転写された未定着トナー像
の画像定着を行なう定着ローラである。
【0034】次に本発明の効果を確認する為に、現像ス
リーブ3と感光体ドラム1の透光性導電層1bとの間に
+30Vの電圧を印加しながら、前記EL素子20端面
20aよりの波長590nm、露光量0.4μJ/cm2
の条件で画像露光を行ない、感光体ドラム1上にトナー
像を形成し、そのトナー像を記録紙6に転写し、熱定着
を行なって画像を得た。この画像を評価した所、LED
アレイヘッド27を用いて集束レンズにより結像露光し
た印字画像とほぼ同等の鮮明画像を得る事が出来た。
【0035】図4はELヘッドアレイ27を用いた他の
実施例で、前記ELヘッドアレイ27を、そのEL素子
20の端面20aを直接前記ドラム1内周面に当接させ
るとともに、前記ELヘッドアレイ2と隣接させて潤滑
剤としても機能する液状透光性物質塗布器8を配設し、
該塗布器8により前記発光ヘッド2表面とドラム1内周
面間に薄膜状透光性物質4を介在させる。そして前記液
状透光性物質8aは少なくとも空気より屈折率が大、好
ましくは透光性支持体1aの屈折率と同一か若しくは大
なる屈折率を有する絶縁性液状透光性物質を用いる。こ
の様に構成する事により、ELヘッド2と感光体ドラム
1との摺擦により摺動抵抗を大幅に低減し得ると共に、
前記ELヘッド2と透光性支持体1a間に空気層を介在
させる事なく、透光性支持体1aの屈折率と同一か若し
くは大なる屈折率を有する透光性物質8aが接触されて
いる事になる為に、前記前記ELヘッド2より支持体1
a内部に入射して光導電層1bに露光像を結像した後の
光出力(反射光)が、前記非透明の光導電層1bと空気
層に挟まれた透光性支持体1a内部で繰返し反射する事
なく、そのまま透光性物質8a側に出射され、該繰返し
反射に起因する印字品質の低下を防止し得る。
【0036】
【効果】以上記載した如く本発明によれば、露光手段を
ドラム内周面に近接若しくは接触配置する事が出来るた
めに、而もセルフォックその他の集束レンズを省略でき
るために、感光体ドラムの小径化が容易に達成される。
又前記の様に集束レンズを省略化しても印字品質が低減
する事のない高画像品質の画像形成装置を提供できる。
等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る画像形成装置の基本構成
図を示す
【図2】図1に組込まれるELヘッドアレイの要部拡大
断面図
【図3】図2に示すELヘッドとLEDヘッドとのビー
ム広がり状態を示すグラフ図である。
【図4】本発明の他の実施例に係る画像形成装置の構成
図を示す。
【符号の説明】
1 感光体(1c 光導電層、1a 透光性支持体) 2 ELヘッド(20 EL素子 202発光層)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性支持体上に透光性導電層と光導電
    体層を積層してなる感光体の背面側に、画像情報に対応
    した光出力を生成する露光手段を配し、該露光手段によ
    り前記光導電体層に露光像を形成可能に構成した画像形
    成装置において薄膜の発光層を有するEL素子を列状に
    配列したELヘッドアレイを用い、前記EL素子の端面
    を、集束レンズを介在させる事なく直接感光体の背面側
    に近接若しくは接触可能に配置して露光手段を構成する
    と共に、該露光手段よりの光出力を受光する感光体側の
    光導電体層にa−Si系材料を用いた事を特徴とする画
    像形成装置
  2. 【請求項2】 前記EL素子の発光層を1.5〜0.7
    5μmに、又感光体側の光導電層を5μm以下のアモル
    ファスシリコン(a−Si)系材料で形成した請求項1
    記載の画像形成装置
JP3205695A 1991-07-23 1991-07-23 画像形成装置 Pending JPH0527563A (ja)

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JPH0527563A true JPH0527563A (ja) 1993-02-05

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JP3205695A Pending JPH0527563A (ja) 1991-07-23 1991-07-23 画像形成装置

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JP (1) JPH0527563A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7710444B2 (en) 2005-02-09 2010-05-04 Seiko Epson Corporation Image forming apparatus for forming a latent image on an image carrier

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US7710444B2 (en) 2005-02-09 2010-05-04 Seiko Epson Corporation Image forming apparatus for forming a latent image on an image carrier

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