JP3148964B2 - 電子写真装置 - Google Patents
電子写真装置Info
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- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
Description
にa−Siドラムを用いたプリンタ、複写機、ファクシ
ミリ等の電子写真装置に関する。
光、現像、転写、クリーニング(残留トナー除去)、除
電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写
真プロセスにより画像形成を行なう、いわゆるカールソ
ンプロセスに基づく電子写真装置は周知である。
電層と光導電体層を積層して感光体ドラムを形成すると
共に、該ドラム内に、画像情報に対応した光出力を生成
する露光手段(例えばLEDヘッド)を内挿し、所定の
帯電手段を用いて帯電させた感光体ドラム上に前記露光
手段の光出力を集束レンズを通して露光すると同時若し
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
スリーブを介して前記潜像をトナー像化(現像)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
記録紙に転写可能に構成した電子写真装置(特開昭58
−153957号他)も公知である。
において、例えば露光源に半導体レーザを用いるレーザ
プリンタにおいては半導体レーザよりの発振波長をコリ
メータレンズを介してポリゴンミラーによりビーム走査
した後、fθレンズを介して感光体ドラム上に結像させ
るように構成しているが、前記のレーザプリンタにおい
てはポリゴンミラーによりAー4サイズ付近まで拡幅化
された帯状光を精度よく結像させなければならず、この
為前記fθレンズにはAー4サイズに対応する長さの長
幅なレンズを必要とし、これを精度よく組み付けるのが
中々困難であり、組み立て、加工誤差及び熱膨脹等が生
じやすい。
て感光体ドラム上に光収差や結像ずれが生じ、そして従
来用いられているopcドラムやa−Si系ドラムにお
いてはこれらの収差分の光量も拾ってしまうために、画
像コントラストや先鋭度を高めることも困難であった。
に、その焦点距離の短縮化を図っているが、ポリゴンミ
ラーによりAー4サイズ付近まで拡幅化された帯状光を
精度よく結像させなければならず、この為前記fθレン
ズにはAー4サイズに対応する長さの長幅なレンズを必
要とし、而もその曲面をトーリック形状にする等種々の
工夫を必要とする。
形状のレンズを形成するには、プラスチックレンズが好
ましいが、プラスチックレンズのように屈折率の低いレ
ンズを用いると、その両端部における結像部が必ずしも
感光体ドラム母線と一致する直線状とならず、主走査方
向に等幅の高品質な画像を形成するのに設計上の工夫を
必要とする。
同様であり、一般に露光像を結像させる為に、セルフォ
ックレンズ(商品名)を用いているが、セルフォックレ
ンズにおいても多数本のファイバを長さを揃えて一体化
させたものであるために、プラスチックレンズのように
屈折率の低いレンズを用いると、焦点距離が長くなるた
めに結像誤差が生じやすく、該誤差から起因する収差を
拾ってやはり先鋭度が低下し高品質の且つコントラスト
の高いドット画像を形成し得ない。
−Siドラムを用いて高耐久性を図りつつ結像収差や焦
点誤差が生じても、感光体ドラム上の収差分の光量を拾
わずに、画像コントラストや先鋭度を高めるために、前
記感光体層の表面電位の1/2まで露光電位が低下する
に必要な感光体半減感度が、感光体の膜厚に依存する度
合いを突止め、その感光体層厚を規制するとともに、感
光体半減感度の範囲を設定し、結像誤差その他に起因す
る光収差分の光量を拾うことなく中心光量のみを拾い、
この結果、プラスチックレンズを用いてコントラストの
高い高品質の画像が形成可能な電子写真装置を提供する
事を目的とする。
を2〜25μmの膜厚からなるa−Si層で形成すると
共に、表面層の膜厚を0.05〜5μmに設定し、前記
感光体層の表面電位の1/2まで露光電位が低下するに
必要な感光体半減感度を、8〜1cm2/μJの範囲に
設定するとともに、450Vで帯電させ、740nmの
露光波長を用いて、エネルギ密度0.2μJ/cm2で
露光した場合の焦点深度300μm以上となるように構
成し、前記露光像を結像するための光学レンズを、プラ
スチックレンズで構成配置したことを特徴とする。かか
る技術により結像誤差その他に起因する光収差分の光量
を拾うことなく中心光量のみを拾い、この結果、プラス
チックレンズを用いても画像コントラストや先鋭度の高
い高品質のドット画像の形成が可能である。
も中心波長のみを拾うことは結果として焦点深度が深く
なり、この為fθレンズのように長幅なレンズの両端部
において結像収差が発生しても、この収差を拾うことな
く主走査方向に等幅の高品質な画像を形成し得る。
セルフォックレンズ(商品名)にプラスチックレンズの
ように屈折率の低いレンズを用いて±300μm前後の
焦点誤差が生じてもこれを容易に吸収し、高品質の且つ
コントラストの高いドット画像を形成し得う。
するための光学レンズを、屈折率が略1.51のプラス
チックレンズで構成した場合においても、高品質な画像
形成が可能となり、而も組み立て加工誤差も許容し得る
ために、製造コストが大幅に低減する。
明する。尚、該グラフの説明は後記実施例にて詳細に説
明する。図1(A)はa−Si感光体の膜厚と感光体半
減感度の関係を示す表、図1(B)はこれをグラフ化し
たもので、露光波長が740nm若しくは685nmの
いずれにおいてもa−Si感光体膜厚に比例して感光体
半減感度が低下することが理解される。
関係を感光体の膜厚毎に調べたもので、本図より理解さ
れるように、膜厚が25μmのものは、膜厚が40μm
の場合に比して線幅が先鋭化して画像品質が大幅に向上
していることが理解できるが、逆に25μm以下では線
幅の先鋭度はほぼ一致し、その間に有意差は見られなか
った。としてみると膜厚が25μmの場合の半減感度
は、露光波長685nmで7.58cm2/μJ、露光
波長740nmで5.85cm2/μJで、一方膜厚が
40μmの場合の半減感度は、露光波長685nmで1
1.11cm2/μJ、露光波長740nmで9.09
cm2/μJでかかる実験より明らかなように、感光体
半減感度を8cm2/μJ以下に設定することにより図
2に示す先鋭度の高いドット画像の形成が可能となる。
像自体がぼけてしまうから、図1(A)の表より明らか
なごとく露光波長740nmで膜厚7μmの半減感度
1.75cm2/μJでも十分なる先鋭度が確保できた
ことから、前記半減感度は2cm2/μJ以上あれば問
題が生じないことが理解される。
たもので、ドラム感度が低下すると結果として前記した
ように結像位置周囲の収差分を拾わない為に、焦点深度
が大になるが、膜厚が40μmの場合は焦点深度が15
0〜230μm前後であるが、膜厚が15μmでは焦点
深度が380μm前後に大幅に向上し、而もこれは膜厚
を7μmに薄くしてもほとんど変化がない。したがって
焦点深度が大になることは、露光像を感光体ドラム上に
結像させる為の光学系の加工精度や組み立て精度をラフ
に設定できると共に、画像品質のバラツキが大幅に低減
するとともに前記したようにプラスチックレンズの使用
が可能となる。これは、図4に示すように膜厚が25μ
m以下のものについてはプラスチックレンズでも、又光
学ガラスレンズでもそのMTF値はほとんど変らない
が、40μmの膜厚のものについてはプラスチックレン
ズを用いたものはMTF値が大幅に低下している事から
も理解される。
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。図5
は本発明が適用される電子写真装置を示し、図上時計回
りに回転するa−Si感光体ドラム1の周囲に、回転方
向に沿って露光用LEDヘッド2及びセルフォックレン
ズ3からなる光学系、二成分現像ユニット4、転写ロー
ラ5、クリーニングブレード6、除電ランプ7、及び粒
子帯電ユニット8が配設されている。
感光体ドラム1は導電性支持体1a上に感光体層1b、
及び表面層1cが積層されて形成されており、該支持体
1aは、一般にはアルミ性の円筒体を用いるが、表面に
導電膜を被着させたガラス等無機材料や、エポキシ等の
透明な樹脂等で形成され、本実施例においては肉厚が2
mmで外周径を30mmに設定すると共に、軸方向に3
00mmの長さを有するアルミ製円筒体を用いている。
層1cは、グロー放電分解法、スパッタリング法、EC
R法、蒸着法等により膜形成し、その形成にあたって、
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5〜40wt.%含有させるのがよい。即ち、感
光体層1bはa−Si:Hからなる光導電体を用い、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気的特性、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。そして、前記感光体層1b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
れた光の吸収や前記した残留電位の抑制等から2〜25
μm程度にするのがよい。
O、a−SiN、a−SiON、a−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。このa−Si1-xCx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1012〜1
013Ω・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。
は0.1〜3μmの範囲内が良く、又その厚みはこの際表面
層1cの抵抗は1012〜1013Ω・cmに設定し
た。
ロー放電分解装置を用いて、前記の材料構成で、a−S
i感光体層1bを成膜した上にa−SiC表面層1cを
積層被覆した。そして本実施例においては、前記成膜時
間を変える事により感光体の層厚が夫々7、10、1
5、20、25、40μmなるように成膜して膜厚の異
なる感光体ドラム1を作製した。この場合表面層1cの
膜厚は最大3μm以下で且つ全体層厚の略5%以下に設
定する。
85nmと740nmのヘッドアレイを用い、これをダ
イナミック駆動にて一走査ライン毎に64ビット×40
回分割露光されるように構成する。
なる複数成分現像剤が収納された現像容器41と固定磁
石集成体43が収納された現像ローラ42からなり、該
ローラ42に例えば50〜450Vの直流現像バイアス
電源44を接続して、低電界現像により現像を行うよう
に構成する。
磁性体が均一分散されてなるキャリア母粒子の表面に導
電性微粒子が固定されて構成されたものを用い、その磁
力は、5kOe(エールステッド)の磁場での最大磁化
が55〜80emu/g、キャリアの平均中心粒度は3
5μmで特に35μm以下の粒子を15wt%以上含む
粒径分布の現像剤を用いる。
ナーが用いられ、例えば、バインダー樹脂、着色剤、電
荷制御剤、オフセット防止剤などに、磁性体を添加して
その平均中心粒度は5〜15μm前後の磁性トナーとし
て構成し上記のキャリアとトナーと適正混合比を例えば
85〜90:15〜10重量%に設定する。
電性ローラを用い、前記トナーの帯電電位と逆極性の転
写バイアスを印加させるとともに、前記感光体ドラム1
周面に均一に圧接し、該ドラム1と同期して回転可能に
構成する。
する感光体ドラム1に対し帯電ギャップ(0.5mm)
を介して前記感光体ドラム1の回転方向とアゲインスト
方向(図上左方向)に回転可能により非磁性スリーブ8
1を配設すると共に、該非磁性スリーブ81の背面側の
帯電領域下流側に固定配置した固定磁石体82Aと、該
固定磁石体82Aの帯電領域上流方向、言換えればスリ
ーブ回転方向下流側に、前記固定磁石体82Aと同極性
の反発磁石体82B、又スリーブ回転方向上流側に、前
記固定磁石体82Aと逆極性の磁石体82Cを配設す
る。尚、86は非磁性スリーブ81を介して導電性磁性
粒子群84に帯電バイアスを印加させるバイアス電源で
ある。
磁性粒子群は導電性であれば特に限定されないが、フェ
ライトや鉄粉、マグネタイト等の磁性コアの表面に導電
性樹脂で被覆した導電性磁性粒子で構成するか若しくは
導電性粒子と磁性粒子の混合粒子群で構成してもよい。
例えば平均粒径が30μm前後の磁性粒子母材と、平均
粒径が15μm前後の導電粒子材を適宜割合で配合した
ものを用いても良い。尚、本実施例においては平均粒径
が20〜35μm、抵抗率105〜106Ω・cmのフ
ェライトコア粒子を用い、磁気特性を60〜70emu/
g(1k Oe)に設定したものを用いる。
領域下流側に位置する前記固定磁石体82Aとほぼ対向
させて第1の磁石体85Aと、前記第1の磁石体85A
に隣接させて帯電領域上流側に第2の磁石体85Bとを
隣接配置すると共に、第1の磁石体85Aは前記固定磁
石体82Aと逆極性のS極に設定し、第2の磁石体85
Bは該第1の磁石体85Aと逆極性のN極に設定し、両
磁石体85A、85B間の感光体ドラム1上に水平磁場
を形成する。
ム1上の前記両磁石体85A、85B間の水平磁場上で
磁性粒子群84Bを密着させながら感光体ドラム1表面
を円滑に帯電させた後、露光ヘッド2により所定の潜像
を露光させた後、現像ユニット4により該潜像にトナー
像を付着させた後、転写ローラ5を用いて図示しない記
録媒体に転写させる事が出来る。
ドラム1を用いて次のような実験を行った。
になるように粒子帯電バイアスを調整した後、露光ヘッ
ド2の出力を調整しながら膜厚の異なる各感光体ドラム
における半減感度(表面電位の1/2まで露光電位が低
下するに必要な露光エネルギー密度)を調べてみると、
膜厚に比例して半減感度が低くなり、且つ露光波長68
5nmに比して740nmの方が低くなっていることが
理解できる。
0nmで露光した場合のドラム膜厚と線幅との関係を示
し、本図より理解されるように、水平線及び垂直線のい
ずれの場合も感光体膜厚が40μm以下の場合の線幅
は、25μm以下の場合の線幅に比較して太く、その分
先鋭度と解像度が低下している事が理解される。又25
μm以下の場合は、先鋭度も解像度もほぼ一致してお
り、有意差はない。そして、図1に示すように、膜厚が
25μmの場合の半減感度は、露光波長685nmで
7.58cm2/μJ、露光波長740nmで5.85
cm2/μJで、一方膜厚が40μmの場合の半減感度
は、露光波長685nmで11.11cm2/μJ、露
光波長740nmで9.09cm2/μJでかかる実験
より明らかなように、感光体半減感度を8cm2/μJ
以下に設定することにより図2に示す先鋭度の高いドッ
ト画像の形成が可能となる。又前記半減感度を余りに低
くすると、線画像自体がぼけてしまうから、図1(A)
の表より明らかなごとく露光波長740nmで膜厚7μ
mの露光波長1.75cm2/μJでも十分なる先鋭度
が確保できたことから、前記半減感度は2cm2/μJ
以上あれば問題が生じないことが理解される。
の代りにコロナ放電器を用いて表面電位が450Vで帯
電させた後、露光波長が740nmで且つエネルギー密
度が0.2μJ/cm2で露光した場合の焦点深度とド
ラム電位の関係を示したもので、膜厚が40μmの場合
は焦点深度が150〜230μm前後であるが、膜厚が
15μmでは焦点深度が380μm前後に大幅に向上
し、而もこれは膜厚を7μmに薄くしてもほとんど変化
がない。したがってドラム感度が低下すると結果として
前記したように結像位置周囲の収差分を拾わない為に、
焦点深度が大になるが、本図では膜厚が15μm以下又
図2を考慮すると膜厚が25μm以下でも300μm以
上の焦点深度が得られる事が推定される。尚、図6中8
1はコロナ放電線、82は制御グリッド、83は放電バ
イアス、84'は帯電制御バイアスである。
せるセルフォックレンズとして日本板硝子製のセルフォ
ックレンズSLA−20(屈折率:略1.63)と三菱
レイヨン製RA57S−S21(屈折率:略1.50
8)の関係を図6の装置を用いて制御バイアスを300
V(表面電位300V)に設定して調べる。先ず、感光
体ドラムとセルフォックレンズ間の焦点距離を15m
m、露光波長685nmに維持してAー4サイズの紙を
縦送りにして10枚/分の速度で、露光エネルギーが2
5μmの膜厚の感光体ドラムにおいては0.5〜0.6
μJ/cm2、膜厚が10μmのものについては0.7
〜0.9μJ/cm2、膜厚が40μmのものについて
は0.3〜0.4μJ/cm2の露光エネルギーにて露
光を行なった所、図4に示すように、膜厚が10μm及
び25μmのものについてはプラスチックレンズでも、
又光学ガラスレンズでもそのMTF値はほとんど変ら
ず、65以上を維持し得るが、40μmの膜厚のものに
ついてはプラスチックレンズを用いたものはMTF値が
大幅に低下している事が理解される。
光体の表面層の膜厚、感光体層の膜厚、露光波長、感光
体層の表面電位の1/2まで露光電位が低下するに必要
な感光体半減感度、前記露光波長を用いて露光するエネ
ルギ密度、露光の際の帯電電位及び焦点深度を請求項1
に記載するように設定することにより、前記露光像を結
像するための光学レンズを、プラスチックレンズで構成
配置することを可能としたものであり、かかる技術によ
り結像誤差その他に起因する光収差分の光量を拾うこと
なく中心光量のみを拾い、この結果、プラスチックレン
ズを用いても画像コントラストや先鋭度の高い高品質の
ドット画像の形成が可能な電子写真装置を提供する事が
出来る。そして、特に露光手段にプラスチックレンズを
用いる事により、自由な長さと曲面のレンズが形成出
来、製造コストを低減することができる。等の種々の著
効を有す。
(A)は表、(B)はグラフ図である。
水平線、(B)は垂直線を示す。
である。
る。
図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 基体上に支持された感光体層に露光像を
書込みながら画像形成を行う電子写真装置において、 前記感光体層を2〜25μmの膜厚からなるa−Si層
で形成すると共に、表面層の膜厚を0.05〜5μmに
設定し、 前記感光体層の表面電位の1/2まで露光電位が低下す
るに必要な感光体半減感度を、8〜1cm2/μJの範
囲に設定するとともに、 450Vで帯電させ、740nmの露光波長を用いて、
エネルギ密度0.2μJ/cm2で露光した場合の焦点
深度300μm以上となるように構成し、 前記露光像を結像するための光学レンズを、プラスチッ
クレンズで構成配置したことを特徴とする電子写真装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29435993A JP3148964B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 電子写真装置 |
| US08/332,481 US5729800A (en) | 1993-10-29 | 1994-10-27 | Electrophotographic apparatus having an a-Si photosensitive drum assembled therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29435993A JP3148964B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 電子写真装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128960A JPH07128960A (ja) | 1995-05-19 |
| JP3148964B2 true JP3148964B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=17806693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29435993A Expired - Fee Related JP3148964B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 電子写真装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148964B2 (ja) |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP29435993A patent/JP3148964B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07128960A (ja) | 1995-05-19 |
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