JPH05278264A - 光プリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型化が容易で、また低消費電力、低駆動電圧
であり、さらに輝度が安定で解像度および発光効率が高
く、製造も容易である静電潜像形成のための光プリント
ヘッドを提供すること。 【構成】感光体ドラム５に対向して設けられ、該感光体
ドラム５に静電潜像を形成するための露光用光源として
の螢光板７と、この螢光板７に記録情報に応じて制御さ
れるイオン流により電荷を注入して該螢光板７を発光さ
せるイオンフロー制御ヘッド８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の記録装
置において静電潜像の形成に使用される光プリントヘッ
ドに係り、特に螢光体を露光用光源に用いた光プリント
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式のプリンタにおいて、感光
体上に静電潜像を形成するための露光光学系を様々な系
に置き換えた光プリントヘッドが開発されている。この
露光光学系として、現在はレーザ光学走査系を用いたも
のが主流であり、これを用いたプリンタはレーザビーム
プリンタ（ＬＢＰ）として実用化され、現在多く使用さ
れている。

【０００３】ところが、レーザ走査光学系は複数のレン
ズ群やミラーを用いてレーザビームを制御するため、感
光体との間に比較的長い距離が必要となり、小型化とい
う面で限界があり、コストも現状より下げていくことは
難しい。そこで、露光光学系にＬＥＤアレイ、液晶シャ
ッタ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子およびプ
ラズマ発光素子等を用いるプリンタも開発されている
が、いずれも一長一短がある。

【０００４】例えば、ＬＥＤアレイはレーザ光学走査系
と異なり、光学系が比較的単純であるため、小型化が容
易であり、また各ドット独立に制御することができるの
で、並列・可変走査が可能である。しかし、消費電力が
大きいために発熱が生じ、これによる温度上昇によって
発光出力の低下や波長シフトが起こるため、レーザプリ
ンタのヘッドには必要でなかった冷却機構を新たに取り
入れなければならず、この点においては小型化の障害に
なるといえる。ＥＬ素子は駆動電圧が２００〜３００Ｖ
と高いため高耐圧のＩＣを必要とし、コスト的に不利で
ある。プラズマ発光素子も印加電圧が高いという欠点が
あり、しかもその発光はキセノンの紫外線励起に依存し
ているため、発光効率が低く輝度も低い。また、液晶シ
ャッタは駆動電圧が大きいという欠点を持つ。

【０００５】一方、別の露光光学系として螢光体ドット
アレイの使用も検討されている。螢光体ドットアレイは
消費電力、駆動電圧とも低く、小型化・低価格化が期待
できる。しかし反面、陰極線のばらつきや螢光体をドッ
ト状に形成するため形状や厚みのばらつきにより、輝度
ばらつきが２０数％と大きく、また螢光体ドットを励起
する陰極線を発生させるために真空チェンバを用いなけ
ればならないという欠点を持つ。さらに、螢光体をドッ
ト状に配列した構造であるために、解像度がドット密度
に制限され、しかも発光効率も低い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の光プ
リントヘッドのうち、レーザ光学走査系を用いたものは
小型化の点で限界があり、またＬＥＤアレイ、液晶シャ
ッタ、ＥＬ素子、プラズマ発光素子等を用いたものは消
費電力、駆動電圧等が大きく、コスト的に問題がある。
一方、螢光体ドットアレイを用いた光プリントヘッドは
消費電力、駆動電圧が低い利点がある反面、輝度バラツ
キが大きい、解像度がドット密度に依存し十分でない、
発光効率が低いなどの性能上の問題と、真空チェンバを
用いなければならないために製造が煩雑であるなどの問
題があった。

【０００７】本発明は、小型化が容易で、また低消費電
力、低駆動電圧であり、さらに輝度が安定で解像度およ
び発光効率が高く、製造も容易である光プリントヘッド
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明による光プリントヘッドは、感光体に対向し
て設けられ、該感光体に静電潜像を形成するための露光
用光源としての螢光板と、この螢光板に記録情報に応じ
て制御されるイオン流により電荷を注入して該螢光板を
発光させるイオンフロー制御ヘッドとを備えたことを特
徴とする。

【０００９】イオンフロー制御ヘッドは、例えばイオン
フロー制御ヘッドは、交流電圧が印加されることにより
イオンを発生するイオン発生器と、このイオン発生器と
螢光板との間に配置され、記録情報に応じたパルス電圧
が印加されることにより該イオン発生器から発生される
イオンの通過を制御する一対の制御電極とからなり、大
気中において非接触で螢光板への電荷供給を行うことが
できるものである。

【００１０】

【作用】イオンフロー制御ヘッドは、記録情報に応じて
制御されたイオン流を螢光板に電荷として注入する。こ
れにより螢光板が発光し、この螢光板に対向して配置さ
れた感光体上に静電潜像を形成する。形成された静電潜
像は通常の電子写真プロセスに従い現像され、記録情報
に応じた可視像が形成される。

【００１１】このように本発明では感光体の露光系に螢
光板を用いているため、消費電力・駆動電力が共に低く
抑えられる。また、イオンフロー制御ヘッドにより大気
中で螢光板に電荷を供給するため、陰極線で螢光体を励
起する従来の螢光体ドットアレイのように真空チェンバ
を必要とせず、小型化・低価格化が可能で、製造も容易
であり、螢光体ドットアレイに見られたような陰極線の
ばらつきや螢光体ドットの形状・厚みのばらつきに起因
する輝度ばらつきもない。さらに、記録ドット形状はイ
オンフロー制御ヘッドの電極形状で決まるため、螢光体
をドット状でなく連続した均質な螢光体膜とすることが
でき、発光効率が向上する。しかも、螢光体を板状にす
ることにより解像度はイオンフロー制御ヘッドに依存す
るため、高解像度が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の光プリントヘッドを用いた記録
装置の構成を概略的に示す断面図である。

【００１３】この記録装置１は、記録用紙２を収容した
給紙カセット３から給紙ローラ４を介して供給された記
録用紙２に画像を記録する装置であり、記録方式は基本
的には電子写真方式である。

【００１４】すなわち、供給された記録用紙２は感光体
ドラム５の下部に案内される。この感光体ドラム５の周
囲に、コロナ帯電器６、螢光板７とイオンフロー制御ヘ
ッド８からなる光プリントヘッド、現像器９、転写器１
０、除電器１１およびクリーナ１２が矢印で示す感光体
ドラム５の回転方向に沿って順次配置されている。ま
た、感光体ドラム５を出た記録用紙２は定着器１３、送
りローラ１４を経て出口１５から記録装置１の外部へ取
り出される。

【００１５】図２は、図１の要部を拡大して示したもの
である。螢光板７は感光体ドラム５に対向して配置さ
れ、この螢光板７の感光体ドラム５と反対側の面に対向
してイオンフロー制御ヘッド８が配置されている。ま
た、感光体ドラム５と螢光板７の間に、螢光板７で発し
た光を感光体ドラム５へに導くためのセルフォックレン
ズアレイ１７が配置されている。

【００１６】イオンフロー制御ヘッド８は、螢光板７に
対して記録情報に応じた電荷を非接触で供給するもので
あり、図２に示すように交流固体イオン発生器２０と、
このイオン発生器２０で発生したイオン流の通過を制御
する制御電極部３０から構成されている。

【００１７】交流固体イオン発生器２０は、図３に示す
ようにセラミック基板２１と、この基板２１上に形成さ
れた誘導電極２２と、基板２１上に厚膜印刷法等により
被覆された〜２０μｍ厚のガラスなどの絶縁膜２３と、
この絶縁膜２３上に４０μｍ幅のスリット２４を挟んで
形成された厚さ２０μｍ、幅４０μｍの二列のイオン発
生電極２５からなる。スリット２４は、制御電極部３０
の制御電極間の電界に影響を与えないように背面の誘導
電極２２からの電界の漏洩を遮断する目的で設けられて
いる。この交流固体イオン発生器２０は、誘導電極２２
とイオン発生電極２５間に交流電圧２６が印加されるこ
とによってイオンを発生する。また、イオン発生電極２
５と接地間には直流バイアス電圧２７が印加される。

【００１８】一方、制御電極部３０はイオン流の通過方
向に対向して設けられた第１、第２制御電極３１，３２
からなる。制御電極３１，３２は例えば１８μｍ厚の金
属膜を１００μｍ厚のガラスポリイミドからなる絶縁層
３３の両面に貼り付けて形成される。そして、制御電極
３１，３２および絶縁層３３を貫通する１００μｍφの
イオン通過孔３４が図の紙面に直交する方向に二列の千
鳥状に１００μｍピッチで開けられている。この制御電
極部３０は、イオン通過孔３４の中心をイオン発生電極
２５間のスリット２４の中心と一致させ、スリット２４
からの漏れ電界の影響を受けない程度に、イオン発生器
２０の前方〜４００μｍの位置にスペーサ３５を介して
配置され、接着剤で固定されている。第１、第２制御電
極３１，３２間には記録情報に応じたパルス信号電圧３
６が印加され、また第２制御電極３２と接地間には直流
バイアス電圧３７が印加される。

【００１９】そして、第２制御電極３２の前方〜５００
μｍ離れた位置に、螢光板７が配置される。螢光板７
は、図４中に示されるように透明基板４０のイオン流入
射側に螢光体膜４１を形成し、反対側の面に透明電極４
２を形成したものであり、透明電極４２は接地されてい
る。

【００２０】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
帯電器６で負コロナ放電により負電荷を発生させ、感光
体ドラム５の表面を負極性に帯電させる。次に、感光体
ドラム５の表面を螢光板７とイオンフロー制御ヘッド８
からなる固体光プリントヘッドによって露光することに
より、帯電器６による帯電電荷を記録情報（画像）に応
じて消失させ、静電潜像を形成する。この静電潜像形成
過程をさらに詳しく説明する。

【００２１】イオンフロー制御ヘッド８は、図３のよう
にイオン発生器２０の誘導電極２２とイオン発生電極２
５間に０〜３ｋＶ_p-p 、３〜３０ｋＨｚの交流電圧２６
が印加されることにより、スリット２４の領域に強電界
を形成して高密度の負イオンを発生する。

【００２２】ここで、感光体ドラム５の表面を負極性に
帯電したときの電荷の運び手は電子であることを実験に
より確かめている。すなわち、イオンフロー制御ヘッド
８で負イオンを発生させ、それを螢光板７に供給したと
ころ、螢光体膜３１の発光が見られた。そこで、イオン
発生器２０で発生したのは負イオンであるが、実際の電
荷の運び手である電子を供給するものとして、これ以降
の説明を行う。

【００２３】このように、イオン発生器２０で電子を発
生させると同時に、イオン発生電極２５に第１制御電極
３１に対し＋２５０Ｖの電位差を持つ直流バイアス電圧
２７を印加すると、発生した電子は空気中を走行し、こ
の直流バイアス電圧２７に比例した最終速度で第１制御
電極３１に達する。空気中を通過した電子は、エネルギ
ーが減衰しており、低電圧制御が可能となっている。

【００２４】第１制御電極３１と第２制御電極３２の間
には、記録情報つまり画点（印字）の有無および画像濃
度（印字濃度）を指定する信号が−６０Ｖ程度のパルス
信号電圧３６として与えられ、それに応じて螢光板７へ
の電子の供給を制御する。電子供給量の変化は、螢光板
７の発光輝度を変化させる。螢光板７の発光輝度が変化
すると、感光体ドラム５上で消失する電荷量が変わる。
感光体ドラム５上で電荷の存在しない部分がトナーの付
着を受け印字されることになるから、発光輝度はそのま
ま印字濃度を示すことになる。すなわち、露光段階では
イオンフロー制御ヘッド８から供給される電子量が印字
濃度を決めることになる。

【００２５】螢光板７への電子供給量の制御は、第１制
御電極３１に達した電子の速度を制御することで、単位
時間当たりの電子量を変化させることにより、行うこと
ができる。電子の速度は、第１制御電極３１と第２制御
電極３２間に印加されたパルス信号電圧３６が形成する
電界によりコントロールされ、この電子の速度が上がる
ほと印字濃度は高くなる。また、印字しない場合にはパ
ルス信号電圧３６を零とすることにより、螢光板７への
電子の供給を停止させ、螢光板７の発光を止めて感光体
ドラム５への光照射を停止させる。

【００２６】イオン発生器２０から制御電極部３０に入
射する電子の速度制御に直接関わる電界は、イオン（電
子）通過孔３４に形成される制御電極３１，３２間から
の漏れ電界であり、これら両制御電極３１，３２間の電
界より弱くなることを考慮に入れて、パルス信号電圧３
６を設定しなければならない。こうしてコントロールさ
れた電子流は、螢光板７の透明電極４２に対して正極性
である直流バイアス電圧３７が第２制御電極３２に印加
されることにより、第２制御電極３２から空気中を走行
して螢光板７に達する。螢光板７では電荷の供給を受け
て螢光面４１の発光が起こり、セルフォックレンズアレ
イ１６を介して感光体ドラム５上の負極性の帯電電荷を
消失させる。このようにして、感光体ドラム５上に静電
潜像が形成される。

【００２７】この後の動作は、通常の電子写真プロセス
と同様である。すなわち、現像器９により感光体ドラム
５の帯電電荷消失部にトナーが付着されてトナー画像が
形成され、これが転写器１０で記録用紙２に転写され
る。次いで、記録用紙２は定着器１３により付着したト
ナーが固定された後、送りローラ１４によって出口１５
へ排出される。

【００２８】ここで、螢光板７の螢光体膜４１に与えら
れるエネルギーを従来の螢光体ドットアレイと比較す
る。螢光体ドットアレイでは電流密度が５μＡ／ｄｏ
ｔ、ドットばらつきは１〜１０％程度である。これに対
して、本発明において用いるイオンフロー制御ヘッドで
は電流密度が０．０５μＡ／ｄｏｔで、ドットばらつき
は５％である。よって、電流密度比は２００：１とな
る。また、バイアス電圧は螢光ドットアレイで２３Ｖ、
イオンフロー制御ヘッド８で６００Ｖであるから、結
局、螢光体へのエネルギー比は螢光体ドットアレイとイ
オンフロー制御ヘッド８で０．８〜８：１となり十分な
発光が得られることがわかる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば感
光体の露光系に螢光板を用い、イオンフロー制御ヘッド
で記録情報に応じて大気中で電荷を与えて発光させ、感
光体に静電潜像を形成する構成であるため、消費電力・
駆動電力が共に低く、真空チェンバを必要とせず、小型
化・低価格化および製造面で有利となる。また、螢光体
ドットアレイに見られたような陰極線のばらつきや螢光
体ドットの形状・厚みのばらつきに起因する輝度ばらつ
きがない。さらに、記録ドット形状がイオンフロー制御
ヘッドの電極形状で決まるため、螢光体をドット状でな
く連続した均質な螢光体膜とすることができ、発光効率
が向上する。しかも、螢光体を板状にすることにより、
解像度はイオンフロー制御ヘッドに依存することにな
り、容易に高い解像度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る記録装置の概略構成図

【図２】図１における固体光プリントヘッドを含む要部
の拡大断面図

【図３】図１におけるイオンフロー制御ヘッドの縦断面
図

【図４】図３における交流固体イオン発生器の縦断面図

【符号の説明】

１…記録装置 ５…感光体ドラ
ム ７…螢光板 ８…イオンフロ
ー制御ヘッド １６…セルフォックレンズアレイ ２０…交流固体
イオン発生器 ２５…イオン発生電極 ３０…制御電極
部 ３１…第１制御電極 ３２…第２制御
電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体に対向して設けられ、該感光体に静
   電潜像を形成するための露光用光源としての螢光板と、 この前記螢光板に記録情報に応じて制御されるイオン流
   により電荷を注入して該螢光板を発光させるイオンフロ
   ー制御ヘッドとを備えたことを特徴とする光プリントヘ
   ッド。
2. 【請求項２】前記イオンフロー制御ヘッドは、交流電圧
   が印加されることによりイオンを発生するイオン発生器
   と、このイオン発生器と前記螢光板との間に配置され、
   記録情報に応じたパルス電圧が印加されることにより該
   イオン発生器から発生されるイオンの通過を制御する一
   対の制御電極とを有することを特徴とする請求項１記載
   の光プリントヘッド。