JPH09258503A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、小型の感光体プレートと絶
縁体表面が相対移動する方式の利点を生かしつつ、画像
が副走査方向において下流側へ伸びる減少を抑え安定し
た画像を得ることができる静電荷像形成装置を提供する
ことにある。 【解決手段】 導電層上に感光層を有する感光体２１を
導電層上に絶縁層を有する像担持体３に対向して配置
し、感光体３の導電層２１２と像担持体３の導電層３２
との間に電圧を印加した状態で感光層上に像担持体の移
動方向と直交する方向へ画像を走査露光することによっ
て静電潜像を像担持体３上に形成する装置であって、露
光手段によって露光される露光位置を１回の走査毎に像
担持体の移動方向に変位させ、感光層の同一部分への光
照射時間をできるだけ短くすることで、潜像の副走査方
向への伸びを解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体上に静電荷
像を形成し、記録する装置に係わるものであり、具体的
には複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機、プリンタ等の画
像形成装置では、感光体ドラムや感光体ベルト等の静電
潜像担持体を帯電装置により帯電させ、その帯電域に画
像露光して静電潜像を形成し、該潜像をトナーにより現
像して可視像とし、これを転写材へ転写し、定着させる
作像方式が一般的に知られている。

【０００３】しかしながら、従来の電子写真方式の作像
方式では、一般的にコロナ放電を用いて一様帯電を行う
行程を伴うために、多量のオゾンや窒素酸化物などの副
産物が発生し、オフィス環境の悪化につながるという問
題や、感光体表面への影響が大きく感光体の寿命低下に
つながるという問題があった。そこで、近年ではオゾン
発生を極力抑制した（低オゾン化された）作像方式を用
いた装置が望まれている。

【０００４】一様帯電行程を持たない前述の作像方式と
しては、米国特許２，８２５，８１４号公報及び特公昭
３２−８２０４号公報に開示されるように、感光体と絶
縁体を近接配置し、両者間に電圧を印加すると同時に感
光体に画像露光を施し、これによって絶縁体表面上に露
光画像に応じた分布の電荷を付着させて静電潜像と成
し、これをトナーで現像し、転写、定着する装置が知ら
れている（電圧印加同時露光方式）。この方式において
は、感光体と絶縁体を相対的に静止状態において潜像形
成を行う構成であるため、一括露光タイプの装置に適用
した場合には所望画像より大きな平板上の感光体が必要
となり、また、スリット走査露光を行うタイプの装置に
適用した場合にはドラム状の感光体が必要となり、何れ
にしても感光体を形成する光導電性材料が大面積にわた
って必要となり、感光体が大型で高価なものとなりがち
であった。

【０００５】このような観点から、静止状態の細長い平
板状の感光体プレートに対し、対向配置した電荷保持媒
体としての絶縁体表面を移動させつつ両者間に電圧を印
加すると同時に感光体プレートに走査露光を行い、絶縁
体表面に静電潜像を形成する装置が知られている（特開
平１−１８８８７２号公報、特開平１−２９３３５８号
公報）。これらの公報に記載される装置では、感光体プ
レートが小型かつ平板状なので光導電性材料が少量で済
み、感光体が安価になり、かつ、製造工程も簡素化し易
いという利点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に記載された装置を用いた場合、安定した画像の形
成が行われにくいという問題点があることが判明した。
具体的には、図５に示すような、副走査方向に連続した
画像パターンを露光した場合に、図６のように、副走査
方向の下流側に伸びた画像となり、所望の画像が得られ
ない。

【０００７】本発明は、上述の問題点に鑑みて成された
もので、低オゾンでしかも安定した画像の得られる画像
形成装置を提供することを主な目的とする。

【０００８】また、小型の感光体プレートと絶縁体表面
が相対移動する方式の利点を生かしつつ、画像が副走査
方向において下流側へ伸びる減少を抑え安定した画像を
得ることができる静電荷像形成装置を提供することをさ
らなる目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明における画像形成装置は、移動可能に設けら
れ導電層上に絶縁層を有する像担持体と、像担持体の絶
縁層に対向して配置され導電層上に感光層を有する感光
体と、感光体の導電層と像担持体の導電層との間に電圧
を印加する手段と、電圧が印加された状態で感光層上に
像担持体の移動方向と直交する方向へ画像を走査露光す
る手段と、露光手段によって露光される露光位置を１回
の走査毎に像担持体の移動方向に変位させる手段と、像
担持体上に形成された静電荷像を可視像化する手段とを
備える。

【００１０】

【発明の実施の形態】感光体プレートと像担持体との間
に電圧を印加した状態で画像露光を行うと、感光体プレ
ートと像担持体との間の空気間隙の電界強度が強まるこ
とによって露光位置のみ放電が行われる。本発明はこの
放電を利用して、像担持体上に潜像を形成するものであ
る。

【００１１】画像後端部が伸びてしまうという上述の現
象は、感光体プレートと絶縁体表面が相対移動する際
に、露光停止と放電停止との同期が取れず、放電の停止
が遅れるために生じる現象と考えられる。

【００１２】本発明者らは、この潜像の伸びの問題につ
いて詳細に検討した結果、感光体プレートへの露光時間
と潜像の伸びの程度との間には密接な相関関係があり、
良好な画像を得るには、感光体プレート上の同じ場所が
長時間連続的に露光され続けないようにすることにより
潜像の伸びのない安定した潜像形成が実現できることを
見出した。

【００１３】この理由の詳細は明確ではないが、（１）
感光層中の過剰キャリアの蓄積、あるいは（２）トラッ
プから熱的に解放されるキャリアのため光照射停止後
も、感光体プレートと像担持体間の電界が強くなってお
り放電が持続すると考えられる。従って、感光体プレー
トの同一部分への光照射時間をできるだけ短くすること
で潜像の副走査方向への伸びが解消され、「画像の伸
び」現象が解決されるものと考えられる。

【００１４】以下に、図面を用いて本発明の１実施例を
説明する。

【００１５】本装置は、感光体プレート上の複数の位置
を順次走査露光することによって、感光体プレート上の
同じ部分が連続して長時間露光され続けないようにした
ものである。

【００１６】図１は本実施例の画像形成方法の概略を示
す断面図である。図２は潜像形成部の拡大図である。

【００１７】図１において、像担持体ベルト３は、図示
しない駆動装置により回転される駆動ローラ６および７
により矢印ａ方向に回転している。像担持体ベルト３の
周囲には潜像形成装置２、現像装置４、および転写ロー
ラ５がベルト３の回転方向に沿って順次配置してある。

【００１８】像担持体ベルト３は、図２に示すように誘
電体３３の表面に導電層３２を裏打ちし、さらにその表
面に薄い誘電体層３１を設けたもので、その表面に潜像
形成装置２が対向して配置されている。

【００１９】潜像形成装置２は、像担持体ベルト３に対
向して設けられた感光体プレート２１と感光体プレート
２１へレーザ光を照射する光学系２２を備えている。

【００２０】感光体プレート２１は、図２に示すよう
に、像担持体ベルト３の幅方向に長を持つ矩形の透明基
板２１３の上に透明導電層２１２を形成し、さらにその
上に感光層２１１を形成したものである。感光層２１１
の両端にはフッ素樹脂からなるスペーサ２１４、２１５
が設けられており、感光体プレート２１の感光層２１１
と誘電体ベルト３の誘電層３１との間にエアギャップＧ
を形成している。像担持体ベルト３の導電層３２は接地
され、透明導電層２１２には所定の直流電圧が印加され
ている。

【００２１】ここで、感光体プレートは像担持体と非接
触状態であるため、異物等が搬送されても感光体プレー
ト表面を汚染することはなく、安定した潜像形成を容易
に行うことができる。また、スペ−サ２１４、２１５か
らなる部材は、特にフッ素樹脂に限るものではなく、像
担持体ベルト３と摩擦係数が小さく、傷の付きにくいも
のであれば良い。

【００２２】光学系２２は、図３に示すように、２つの
半導体レーザ２２１ａ，２２１ｂ、ビームスプリッター
２２２、コリーメータレンズ２２３、ポリゴンミラー２
２４、および、Ｆθレンズ２２５をハウジング内に順次
配置したもので、像担持体ベルト３の移動方向と直交す
る方向（以下、副走査方向と記す）へレーザ光を感光体
プレート２１上に走査露光する。具体的には、半導体レ
ーザ２２１ａ，２２１ｂから射出されたレーザ光は、所
定間隔Ｌをあけて平行に照射される。感光体プレート２
１と光学系２２の間には露光スリット２２６が形成され
ており、走査されたレーザ光は、ここから感光体プレー
ト２１に露光される。

【００２３】レーザ２２１ａ，２２１ｂは、それぞれレ
ーザ駆動回路２２７ａ，２２７ｂに接続されており、制
御回路２２８は、画像データに基づいてレーザ２２１
ａ，２２１ｂをON/OFF駆動する。

【００２４】ここで、上述の構成によって静電潜像が形
成される原理について説明する。

【００２５】まず、前述したように、像担持体ベルト３
の導電層３２は接地され、透明導電層２１２には所定の
直流電圧が印加されている。光学系２によって画像露光
が行われると、感光層２１１の露光された部分は導電性
となるので、露光された部分において感光体プレート２
１の導電層２１２と像担持体ベルト3の導電層３２との
間の電界強度が強まる。電界強度が強まったことによっ
て露光部分でのみ放電が行われ、この放電によって像担
持体ベルト3上に正の極性の静電潜像が形成される。

【００２６】上記の行程により誘電体ベルト３上に形成
された静電潜像は駆動ローラ６および７の回動により現
像部に搬送され、現像装置４によりトナ−現像される。
その後このトナ−像は駆動ローラ６の内部に設けられた
発熱体により加熱され、同時に転写ロ−ラ５により転写
紙８に転写され定着される。この時トナ−像は転写紙８
にほぼ完全に転写される。

【００２７】次に、図３および図４を用いて上述の装置
における画像の書込み手順について詳細に説明する。

【００２８】図３に示すように、各々の半導体レーザ２
２１ａ，２２１ｂから発生する光ビームは、ビームスプ
リッター２２２により略同一方向へ向かう光となってコ
リメータレンズ２２３を通過した後、回転駆動されるポ
リゴンミラー２２４で反射されてＦθレンズ２２５に入
射し、主走査方向に沿って図中矢印ｍの方向に並列に走
査する２つのスポットとしてプレート状の感光体プレー
ト２１に結像する。

【００２９】ここで、半導体レーザ２２１ａから発せら
れる光ビームによる走査スポットをＡ、半導体レーザ２
２１ｂから発せられる光ビームによる走査スポットをＢ
とする。画像データが印字制御部２２８に送られると、
印字制御部２２８では、各々の半導体レーザを駆動する
各々のレーザ駆動回路２２１ａ，２２１ｂを１スキャン
ごとに交互に動作させ、画像データに対応した光ビーム
を形成する。

【００３０】図４は、本実施の形態における画像印字に
おける潜像形成の様子を説明する図である。 半導体レ
ーザ２２１ａによる光ビームは、図４に示す感光体プレ
ート２１の領域Ａ部を走査露光し、半導体レーザ２２１
ｂによる光ビームは感光体プレート２１の領域Ｂ部を走
査露光する。副走査方向における領域Ａと領域Ｂの中心
線の距離Ｌは、隣合う画素の中心間隔距離ｄの２倍の距
離に設定されている。後述する実験例では、３００ｄｐ
ｉの画素密度の時、画素の中心間隔距離ｄは８５μｍな
ので距離Ｌは１７０μｍに設定されている。

【００３１】誘電体ベルト３が図中矢印の方向に進行
し、順次感光体プレート２１との対向部に於いて、画像
光を受けた部分に画像データにしたがって潜像が形成さ
れる。（１）から（８）は１画素分ずつ進行した状態を
ステップ的に描いた図であり、図中斜線の描かれた領域
は、そのステップで画像露光を受けている領域を示す。

【００３２】画像印字の際は、まず、半導体レーザ２２
１ｂを駆動してＢ領域を露光し、像担持体ベルト３上の
領域Ｂ１に露光に応じた電荷潜像を形成する（１）。次
に像担持体ベルト３が図中矢印方向に進行し、感光体プ
レート２１のＡ領域の直下に領域Ａ１が達したタイミン
グで半導体レーザ２２１ａを駆動し、Ａ領域を露光し像
担持体ベルト３上のＡ１領域に電荷潜像を形成する
（２）。さらにその次は半導体レーザ２２１ｂを駆動し
てＢ領域を露光し、像担持体ベルト３上の領域Ｂ１に露
光に応じた電荷潜像を形成する（３）。以下同様に行
い、交互にＢ領域とＡ領域を露光することで順次Ｂ１，
Ａ１，Ｂ２，Ａ２，Ｂ３，Ａ３，Ｂ４，Ａ４，．．．と
電荷潜像を形成し、所望の静電潜像を像担持体ベルト上
に形成する。

【００３３】なお、露光条件は３００ｄｐｉで１２０μ
ｗ／ｄｏｔとした。

【００３４】以下に実験例を示す。

【００３５】現像装置４はトナーのみからなる現像剤を
用いる一成分の接触現像装置を用いた。前記現像装置４
において使用するトナーは負帯電型で、ビスフェノール
Ａ型ポリエステル樹脂とカーボンブラックを主成分とす
る混合物を公知の方法によって混練、粉砕、分級し、平
均粒径が１０μｍのものを用いた。このトナーを前記現
像装置４に収納し、現像バイアス印加の下で現像を行う
ようにした。現像装置４のトナー収容部に収容されたト
ナー４２は、供給ローラ４３により現像スリーブ４１へ
供給され、薄層形成ブレードによって所定の摩擦帯電電
荷を与えられると同時にスリーブ上のトナー薄層とされ
る。現像スリーブ４１はニッケル電鋳製の薄膜状の円筒
スリーブで、駆動ローラにより支持駆動され、荷電した
トナー薄層を搬送し、潜像が形成された像担持体ベルト
３にトナー薄層を接触させ、潜像の電荷分布に従ってト
ナーを付着させ、トナー現像を行う。

【００３６】像担持体ベルト３の構成としては、厚さ５
０μｍ、幅２５ｃｍ、周長３０ｃｍのポリイミドフィル
ムの上に導電層を設け、さらに数μｍのフッ素樹脂層を
設けた構成とした。像担持体の構成、形状はベルトに限
るものではなくドラム形状のものでもよい。

【００３７】感光体プレート２１には機能分離型有機感
光体をＩＴＯ膜を形成したガラス基板（厚さ１ｍｍ、幅
２５ｃｍ、長さ２．５ｃｍ）の上に塗布したものを用い
た。

【００３８】電荷発生層にはビスアゾ顔料とポリビニル
ブチラール樹脂とを混合した物を厚さ約０．４μｍに形
成した。次に電荷輸送層としてヒドラゾン化合物とポリ
カーボネイト樹脂を主成分とする混合物を厚さ２０μｍ
に形成した。このときの移動度μは一般的に知られてい
るタイム・オブ・フライト法で測定した結果、約１．５
×１０^-5（ｃｍ2/ｖ・ｓｅｃ）であった。

【００３９】また、誘電体層３１の膜厚は１０μｍ、感
光体と誘電体とのギャップは２０μｍとした。

【００４０】像担持体ベルト３の導電層３２と感光体プ
レート２１の透明導電層２１２との間に印加する電圧は
１．５ｋｖ、システムスピードは３．５ｃｍ／ｓｅｃに
固定した。

【００４１】以上のように設定した装置を用い、図５に
示すような長さ１０〜４０ｍｍ、幅２．５４ｍｍ（３０
ｄｏｔ）の縦ラインからなるテストパターン画像を印字
したところ、画像の伸びはほとんど認められず、良好な
画像を得ることができた。

【００４２】なお、半導体レーザ２２１ａによる走査露
光部Ａと半導体レーザ２２１ｂによる走査露光部Ｂとの
副走査方向における距離Ｌは、画素間隔距離ｄの２倍と
は限らず、４倍、６倍などの偶数倍であれば良い。例え
ば、作像すべき画像データがＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，
Ａ３，Ｂ３，Ａ４，Ｂ４，Ａ５，Ｂ５，．．．となって
いるとすると、Ｌ＝４×ｄの場合には、図７に示すよう
に、Ｂ１，休止，Ｂ２，Ａ１，Ｂ３，Ａ２，Ｂ４，Ａ
３，Ｂ５，Ａ４，．．．の順に、各々の走査線の画像デ
ータに対応して、各々の半導体レーザ２２１ａ及び２２
１ｂを順次駆動して画像露光を行えば、所望の画像が得
られる。

【００４３】また、Ｌ＝６×ｄの場合には、Ｂ１，休
止，Ｂ２，休止，Ｂ３，Ａ１，Ｂ４，Ａ２，Ｂ５，Ａ
３，Ｂ６，．．．のように、画像露光を行えば、所望の
画像が得られる。

【００４４】また、例えば、３ビームの走査光学系を用
い、露光を順次行う場合、図８に示すごとく、感光体プ
レートの走査露光部を順次各々Ａ領域、Ｂ領域及びＣ領
域とし、各領域の中心線間距離が３×ｄとなるべく装置
を構成し、作像すべき画像データがＡ１，Ｂ１，Ｃ１，
Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ａ４，Ｂ４，Ｃ
４，Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，．．．となっているとすると、
順次、Ｃ１，Ｂ１，Ｃ２，Ａ１，Ｂ２，Ｃ３，Ａ２，Ｂ
３，Ｃ４，Ａ３，Ｂ４，Ｃ５，．．．のように、画像露
光を行えば良い。

【００４５】以上説明した形態においては、感光体プレ
ート上の各々の走査部は別々の半導体レーザから発した
光によって露光走査される構成としたが、一つの半導体
レーザを用いて、露光ビームの進行方向を変えて各々の
走査部を走査するようにしても良い。

【００４６】例えば、一つの半導体レーザを用い、偶数
個の反射面を有するポリゴンミラーの反射面の角度を所
定の角度ずつ垂直面よりずらし、１ライン毎に異なる所
望の位置を走査するビームとしても良い。

【００４７】また、一つの半導体レーザを用い、半導体
レーザとポリゴンミラーとの間に光偏向素子を配置し
て、ビームを偏向させ、１ライン毎に異なる所定の部位
を走査するビームとしてもよい。光偏向素子としては、
所定の周波数で往復振動する反射ミラーや、音響光学効
果を用いて駆動信号の周波数にもとづいて光ビームを所
定角度に偏向させる音響光学素子などを用いることがで
きる。

【００４８】また、複数の光ビームを発生し、その各々
の光ビームの発光部が独立駆動され得る一つの半導体レ
ーザ素子を用い、その複数の光ビームが、各々所定の感
光体プレート上の走査位置を走査するように構成しても
良い。

【００４９】以上説明した実施例では、走査型の光学系
を用いたが、ＬＥＤアレイヘッドや液晶シャッタアレ
イ、ＰＬＺＴシャッタアレイなどの個体走査光学系を用
いて画像を書き込む場合であっても、上記の例と同様
に、複数列の個体走査ヘッドを用いたり、偏向素子を用
いるなどして複数の部位を交互に又は、同時に走査露光
するように構成することによって、本発明は実施可能で
ある。

【００５０】また、電荷潜像を書き込む媒体としては、
ベルト状の誘電体に限らず、ドラム形態やシート状のも
のであっても本発明の実施が可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明で
は、電荷潜像を形成するにあたり、感光体プレート２１
の同一場所を連続的に露光しないため、伸びのない所望
の電荷潜像を得ることができる。従って、画像の伸びの
問題を発生せず安定した画像を得ることができる。

【００５２】さらに、本発明に係る静電潜像形成装置を
用いる画像形成装置等においては、従来の円筒状などの
大きな感光体を使用しなくてもよく、かつ過剰な放電を
しないで潜像形成できるため、小型でコンパクト化、低
オゾン化を達成できる。

【００５３】また、誘電体に直接トナー像を現像するた
め転写部分での加熱転写同時定着方式を採用することが
可能となりクリーナが不要となることから、低コスト、
コンパクトな構成がとれ、かつさらなる低オゾン化が達
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例である潜像形成装置の
概略図である。

【図２】図２は、図１における書込みヘッドの説明図で
ある。

【図３】図３は、実施例の潜像形成装置の走査光学系の
説明図である。

【図４】図４は、実施例における潜像形成行程をステッ
プ的に示す説明図である。

【図５】図５は、テストに使用した所望の画像を示す説
明図である。

【図６】図６は、従来技術において、図５に説明する画
像を形成した場合の説明図である。

【図７】図７は、実施例における別の潜像形成行程の様
子をステップ的に示す説明図である。

【図８】図８は、実施例におけるさらに別の潜像形成行
程の様子をステップ的に示す説明図である。

【符号の説明】

３・・・・・像担持体ベルト ２１・・・・感光体プレート ２１２・・・透明導電層 ２１３・・・透明基板 ２１１・・・感光層 ２２・・・・光学系 ２２７ａ・・レーザ駆動回路 ２２７ｂ・・レーザ駆動回路 ２２８・・・制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能に設けられ導電層上に絶縁層を
   有する像担持体と、像担持体の絶縁層に対向して配置さ
   れ導電層上に感光層を有する感光体と、感光体の導電層
   と像担持体の導電層との間に電圧を印加する手段と、電
   圧が印加された状態で感光層上に像担持体の移動方向と
   直交する方向へ画像を走査露光する手段と、露光手段に
   よって露光される露光位置を１回の走査毎に像担持体の
   移動方向に変位させる手段と、像担持体上に形成された
   静電荷像を可視像化する手段とを備えた画像形成装置。
2. 【請求項２】 変位手段は、複数のレーザ発光手段と、
   各レーザ発光手段から射出されたレーザ光を副走査方向
   において異なる位置に導く光学系と、画像データに基づ
   いてレーザ発光手段をON/OFF駆動させる駆動手段と、射
   出するレーザ発光手段を走査する１回の走査毎に切り換
   える切替え手段とを備えていることを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 変位手段は、１のレーザ発光手段と、レ
   ーザ発光手段から射出されたレーザ光を１走査毎に副走
   査方向において異なる所定位置に導く光学系と、画像デ
   ータに基づいてレーザ発光手段をON/OFF駆動させる駆動
   手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】 光学系は、偶数個の反射面を有するポリ
   ゴンミラーを有し、１走査毎に異なる所望の位置を走査
   するようにポリゴンミラーの反射面の角度が所定の角度
   ずつずらして形成されていることを特徴とする請求項３
   に記載の画像形成装置。