JP2638161B2 - 光プリンタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は計算機出力及び事務処理用等として幅広く用
いられているレーザプリンタのような光プリンタ装置に
係り、特にその高速化、高画質化に好適なプリンタ装置
に関する。

〔従来の技術〕

レーザプリンタ等の光プリンタは感光材に電界を加え
て帯電させ、これに印字すべき、文字、画像によって変
調された光を上記帯電した感光材に照射すると、照射光
の光量に対応した電流が生じ、感光材表面に、印字すべ
き文字、画像に対応した電荷が現われることを利用し、
これにトナー現像剤を付着させる構成となっている。

従来のレーザプリンタでは上記感光材料として、非晶
質セレン（α−Se）、シリコン（Si）あるいは銅フタロ
シアニン等が使われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来の感光材料を使用した場合、分速15000行
ないし20000行の印字が可能な高速のプリンタを実現し
ようとすると、光照射光源として必要なレーザ光源とし
て50〜100mW出力の高出力レーザ光源を必要とし、また
レーザ光源の出力として低出力のものを使用すれば、印
刷速度が低下するという問題がある。

従って、本発明の目的は光プリンタに必要とする感光
材料の感度を向上し、使用レーザ光源として低出力のも
のの利用を可能とすること、及び印字速度を向上するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、光プリンタ装置の
感光体を構成する感光材料として非晶質セレンを用い、
その雪崩（アバランシェ）現象を利用して、光プリンタ
の感度向上を実現したものである。

すなわち、一定厚さの非晶質Seの表面に、帯電した電
荷を光ビームを用いて印刷すべき、文字、画像等の静電
気像に変換して帯電させ、その帯電像を紙面に印刷する
光プリンタ装置において、上記非晶質Seに帯電する電圧
及び非晶質Seの厚さを上記非晶質Seにアバランシェ現象
を生じるように設定したものである。

〔作用〕

本発明によれば光プリンタ装置の感光体として高電界
下におけるアバランシェ効果を有する非晶質Seが用いら
れ、上記感光体にアバランシェ効果を生ずるよう電圧が
印加されるため、光感度、すなわち照射光量に対する電
流の変化が大きい。

第２図は、感光体として非晶質Seを用い、他の条件を
同一とし、Seの膜厚のみを８μｍ、及び50μｍとしたと
きの、光照射量（光量）と残存表面電位の測定結果を示
すもので、曲線Ｉは従来の光プリンタで使用された電界
の下で得られたものであり、曲線IIは、前述の如く、厚
みが約６分の となり、同一の電圧が膜表面に加えられ、上述のアバラ
ンシェ効果を有する電界の下で得られた場合の例を示
す。

第２図に示す如く、光量の変化に対する表面電位の変
化の割合（光感度）がIIの場合、極めて大きいため、光
プリンタ用の光源の出力を小さくできる。更に、光源を
従来と同様にすれば、光の偏向速度、従って印刷速度を
向上することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明による光プリンタの一実施例の構成を
示す斜視図である。

同図において、同心状のアレイ電極７−１、非晶質Se
7−２からなる感光ドラム７の外周の一部に帯電器１が
配置され、非晶質Se7−２の電界が、アバランシェ現象
の生じる電界となるように帯電器に電圧（通常数百ボル
ト）が加えられ、かつSe層７−２の半径方向の厚さ（約
２〜10μｍ）が設定される。

上記帯電器１によって一様に帯電した部分は、感光ド
ラム７の回転によって、光ビーム走査位置に移動する。
上記光ビーム走査位置を走査する光ビームは次の手段に
よって実現される。

光源として半導体レーザ５を用いる。半導体レーザは
印字すべき信号８によって変調された出力光を発生す
る。レーザ５の出力光はコリメートレンズ９を介して、
LiNbO₃結晶12を照射する。LiNbO₃結晶は後述する理由に
よって、上記出力光の波長を波長380〜500nmの波長を含
む信号に変換する。上記結晶12を出た光ビームは回転多
面鏡４、集束レンズ３からなる光学走査装置によって感
光ドラムの帯電した表面に所定の走査速度で光ビームと
して照射される。

上記光ビームが照射される位置の感光体である非晶質
Seはアバランシェ現象を生じるような高電界で帯電され
ているため、光ビームの照射によりアバランシェ現象に
よる電流増幅作用によって、輝度の高い所は早急に電荷
が移動し、印刷すべき像に対応した電荷分布が形成され
る。

上記電荷分布部分には、現像器２によってトナー現像
剤が付着され、更に印刷用紙６へ転転された後、定着器
11によって印刷が完了する。

第３図は非晶質Seの電界と電流密度との関係を表す実
測値で、波長400nmの光ビームを照射したものである。
非晶質Seでは波長依存性を持つが、図示の如く、電界が
1.0×10⁶V/cm近傍で電流密度特性は変曲し始め、1.2×1
0⁶V/cm以上では明らかにアバランシェ現象を生じる。従
って、第１図における感光体７−２の厚さと帯電器１の
電圧値は、電界が1.2×10⁶V/cm以上になるように設定す
ることが望ましい。

第４図は感光体の感度特性の波長依存性を示す図で横
軸に波長を、縦軸に感度をとった時の、感度特性を示し
ている。同図から明らかなように、波長200〜600nmの領
域で、非晶質Seの場合で雪崩現象を生じめた時には従来
の感光体にくらべ約10倍の感度向上をもたらしている。

第１図の実施例において、LiNbO₃結晶を用いているの
は第４図の如く、波長が200〜600nmの光ビームを発生す
るためである。光源として600nm以下の波長の光ビーム
を発生できるレーザを使用すれば、LiNbO₃結晶12は不要
である。

光プリンタの感光体11としての非晶質Se層７−２の半
径方向の厚さは、上述の感度特性の他に製造技術ならび
光プリンタの保守等の観点を考慮して、２〜10μｍの範
囲に設定することが望ましい。

厚さを薄くすると膜の静電容量Ｃは増加する。従っ
て、同じ帯電量を得るには、低い電圧ですむことにな
る。雪崩現象による感度向上を果たすには、更に帯電量
を増やす必要があるものの、薄い膜にしたことによる効
果が著しいことが判る。

薄い膜にした効果は更に高品質にする時に効果があ
る。厚い膜にくらべて薄い膜の場合は、光が照射された
時に、電荷が通りぬける際に、第５図のごとく、アース
基板13に対し垂直14の動きとなり、破線15のように脇に
洩れるということがなく、照射光16の分布が、感光ドラ
ムでの電荷分布に忠実に再現されることになり、トナー
もその電荷分布に従うので高品質化が可能となる。通常
脇の方に洩れでる範囲は膜厚に相当するので、従来の感
光体における60〜70μｍから10μｍ以下にすれば、分解
能は約６〜７倍上昇する。

しかし、膜厚を極度に薄くすると、Seに含まれる不純
物により、電荷リークのため帯電がうまくいかないとい
う問題がある（しかし、この問題はSeの純度を向上（0.
99999以上）にすることによて解決できる）。更に、純
縁破崩、機械的強度等により、感光体の膜厚は２〜10μ
ｍの範囲が望ましい。

第６図は本発明による光プリンタ装置の他の実施例に
おける光学走査部の斜視図である。

同図において、LEDドライバ17は１行分の印字すべき
信号を作り、LEDアレイ18に並列に加える。LEDアレイ18
のそれぞれは波長200〜600nmの光を発光する。レンズア
レイ19はLEDアレイからの光を感光ドラム７の所定の表
面に結像する。これらの部分は第１図の実施例における
光学走査装置部（３、４）に相当する。なお図面は簡明
のため、図示されていないが、第１図と同様に帯電器、
印刷用紙、現像器等を当然持つものである。

従来LED素子を多数一斉に点灯するような光学走査部
を構成する場合、各LED素子自身の発生する熱のため、
光量が低下変動を起こし、印刷像の画質を劣化されると
いう問題があったが、本実施例ではLEDを低出力の状態
で使用できるため、発熱の問題が回避できるため上述の
問題が生じない。

〔発明の効果〕

本発明では光プリンタの感光体を非晶質Seをアバラン
シェ（雪崩）現象を生じさせる電界で動作するように、
電圧、及び感光体厚さが設定されるため、感光が向上す
る。従って、低出力の光源が使用可能となり、更に印刷
速度も向上できる。更にアバランシェ現象を生じさせる
領域は、電界が従来の場合に比べ高いので、当然感光体
の電界方向の厚さを薄くすることができるため、感光時
における電荷移動の面方向への移動が少なくなり、現像
の分解能が高められ、高画質の印刷像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第６図は本発明による光プリンタ装置の実施
例の構成を示す斜視図、第２図は感光体感度特性を示す
実測図、第３図は感光体の感度の波長依頼性を示す図、
第４図は感光体の電界と電流密度の関係を示す図、第５
図は感光体の厚さと分解能との関係を説明する図であ
る。 １……帯電気、２……現像器 ３……集束レンズ、４……回転多面鏡 ５……半導体レーザ、６……用紙 ７……感光ドラム、８……信号源 ９……コリメートレンズ、17……LEDドライバ 18……LEDアレイ 19……フォカスレンズアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 忠明 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−165861（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−169454（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体を帯電させ、帯電した部分に印刷す
   べき像に対応した光ビームを照射して帯電像を形成し、
   上記帯電像を用い紙面にトナー現像を行う光プリンタ装
   置において、 上記感光体を非晶質セレンで構成し、上記帯電を行なわ
   せるため、上記感光体の厚さ及び上記感光体に加える電
   圧を、上記非晶質セレンがアバランシェ現象を生ぜしめ
   る電界となるように設定したことを特徴とする光プリン
   タ装置。
2. 【請求項２】請求項第１記載において、上記感光体に加
   える電界が1.2×10⁶V/cm以上である光プリンタ装置。
3. 【請求項３】請求項第１記載において、上記感光体の厚
   さを２〜10μｍとする光プリンタ装置。
4. 【請求項４】請求項第１又は第２記載において、上記光
   ビームを照射する手段が、レーザ光源と、レーザ光源か
   らの出力光を上記感光体の帯電した部分に導く回転多面
   鏡を用いた光学走査手段とを持つ光プリンタ装置。
5. 【請求項５】請求項第１又は第２記載において、上記光
   ビームを照射する手段がLEDアレイと、上記LEDアレイか
   らの出力を上記感光体の帯電した部分に導くレンズアレ
   イを用いた光プリンタ装置。