JPH1199693A

JPH1199693A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1199693A
Application number: JP26432897A
Authority: JP
Inventors: Akihito Ikegawa; 彰仁池側; Isao Doi; 勲土井; Keiko Momotani; 桂子桃谷; Katsuhiko Takeda; 勝彦武田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】画像に現われるドット状の濃度むらを解消
し、良質な画像を形成できる低オゾンイオンフロー方式
の画像形成装置を得る。【解決手段】支持体２上に電極層３及び絶縁体（誘電
体）層４を形成した像担持体ベルト１に対して、ガラス
基板３１上に透光性電極層３３、キャリア注入防止層３
４及び感光体層３５を形成した光電変換デバイス３０を
対向配置した画像形成装置。基板３１と電極層３３との
間には、主走査方向に延在するスリット３２’を有する
遮光性マスク３２が設けられている。電極層３３，３間
に電圧Ｖｃを印加した状態で像担持体ベルト１を副走査
方向ｙに移動させつつ、光電変換デバイス３０にレーザ
ビームＬを照射して像露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁体（誘電体）
層からなる像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機やプリンタの分野
においては、通常、感光体等の像担持体を帯電チャージ
ャによって均一に帯電した後、画像を露光して静電潜像
を形成し、該潜像をトナーで現像して可視像とし、これ
をシート上へ転写して定着させる作像プロセスが採用さ
れている。しかし、帯電のためにコロナ放電を伴う従来
の作像プロセスでは、多量のオゾンが発生して環境破壊
につながり、像担持体の短寿命化も招来する。そこで、
近年では、オゾンの発生を抑えた作像方式が望まれてい
る。

【０００３】低オゾンの作像方式としては、例えば、特
開平１−２９３３５８号公報で低オゾンイオンフロー方
式が提案されている。この種の作像方式は、図１２に示
すように、チップ状の光電変換デバイス１０２を像担持
体ドラム１０６に微小なエアーギャップを設けて対向配
置したものである。光電変換デバイス１０２は透明支持
体１０３、電極層１０４及び感光体層１０５からなる。
像担持体ドラム１０６はドラム状支持体１０７、電極層
１０８及び絶縁体（誘電体）層１０９からなる。

【０００４】以上の構成において、電極層１０４，１０
８間に電圧を印加した状態で像担持体ドラム１０６を矢
印ｙ方向（副走査方向）に回転させつつ、光電変換デバ
イス１０２に光ビームＬを照射する。光電変換デバイス
１０２においては、感光体層１０５の光ビームＬが入射
した部分が導電性を示し、その露光領域と絶縁体層１０
９との間に放電が生じ、絶縁体層１０９上に電荷が蓄積
される。これにて、像担持体ドラム１０６の表面に静電
潜像が形成されることになる。潜像は現像器１１０によ
ってトナー像とされ、このトナー像は矢印ｃ方向に搬送
されるペーパ又はフィルムＰ上に転写チャージャ１２０
によって転写される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
によって前述の低オゾンイオンフロー方式の作像実験を
試みたところ、画像に副走査方向後端部の伸び及びドッ
ト状の濃度むらといった不具合が確認された。

【０００６】そこで、本発明の目的は、前記不具合のう
ち画像に現われるドット状の濃度むらを解消し、良質な
画像を形成できる低オゾンイオンフロー方式の画像形成
装置を提供することにある。

【０００７】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る画像形成装置は、導電体層上に絶縁体層を形
成した像担持体に対して、導電体層上に感光体層を形成
した光電変換デバイスを、絶縁体層に感光体層が対向す
るように配置し、両導電体層間に電圧を印加した状態で
像担持体を副走査移動させつつ、光電変換デバイスに光
ビームを照射して像露光を行う画像形成装置において、
前記光電変換デバイスに主走査方向に延在するスリット
を有するマスキング層を設け、光電変換デバイスを照射
する光ビームのスポット形状を、それぞれピーク光量の
半値幅寸法において、副走査方向寸法が主走査方向寸法
の少なくとも２倍とした。

【０００８】本発明においては、光ビームによって露光
された感光体層は露光部分でキャリア対を生成する。生
成されたキャリア対のうちフリーキャリアが感光体層の
表面に移動し、感光体層と像担持体の絶縁体層との間の
電界が上昇して放電が発生する。これにて、絶縁体層上
に電荷が蓄積され、静電潜像が形成される。

【０００９】スリットを有するマスキング層が、遮光性
材料からなり、感光体層の光ビーム入射面側に設けられ
ている場合、感光体層の露光領域がスリットで絞られ、
絞られた露光領域では放電が十分に行われ、周辺領域で
の過剰なキャリアの発生が防止される。また、前記マス
キング層が、導電性材料からなり、感光体層の放電面側
に設けられ、バイアス電圧が印加されている場合、感光
体層で発生したキャリアはスリットを通じて放電され、
過剰キャリアはマスキング層で放電されるか捕捉され
る。

【００１０】以上の如く、本発明では、スリットの存在
によって過剰キャリアを排除して像担持体に対して有効
な放電を生じさせることができる。しかも、光ビームの
スポット形状を副走査方向寸法が主走査方向寸法の少な
くとも２倍としているため、光ビームの主走査線に歪み
が生じて湾曲していたとしても、副走査方向に長い光ビ
ームが前記歪みを吸収し、各ドットごとに必要な露光量
を得ることができる。従って、画像にドット状の濃度む
らが発生する不具合が解消される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施形態について添付図面を参照して説明する。

【００１２】（第１実施形態、図１〜図１０参照）図１
は、本発明の第１実施形態である画像形成装置を示し、
中央部には像担持体ベルト１が駆動ローラ１１及び従動
ローラ１２によって無端状に保持され、駆動ローラ１１
によって矢印ｙ方向に回転駆動可能とされている。この
像担持体ベルト１の周囲に、レーザビーム走査ユニット
２０、光電変換デバイス３０、現像器４０、転写ローラ
４５等が配置されている。

【００１３】レーザビーム走査ユニット２０は画像デー
タに基づいてレーザビームＬをオン、オフ変調しつつ１
ラインずつ走査し、光電変換デバイス３０を照射する。
光電変換デバイス３０は以下に詳述するように露光画素
部分のみ像担持体ベルト１の表面に対して放電し、矢印
ｙ方向に移動する像担持体ベルト１上に静電潜像を形成
する。この静電潜像は現像器４０の現像スリーブ４１の
外周面から供給されるトナーによって現像される。転写
ローラ４５は従動ローラ１２と像担持体ベルト１を介し
て対向し、この間を矢印ｃ方向に搬送されるシートＳ上
にトナー像が転写される。この転写時に、トナー像は従
動ローラ１２に内蔵されたヒータ１３で加熱され、シー
トＳ上に定着される。

【００１４】ところで、像担持体ベルト１は、図２に示
すように、フレキシブルな支持体２の表面に電極層３を
形成し、さらにその表面に絶縁体（誘電体）層４を形成
したものである。電極層３は導電線５によって接地され
ている。例えば、支持体２はポリイミドフィルムからな
り、絶縁体層４はフッ素樹脂からなる。

【００１５】光電変換デバイス３０は、図２、図３に示
すように、透光性ガラス基板３１の表面に、スリット３
２’を有する遮光性マスク３２を形成すると共に、透光
性電極層３３を形成し、該透光性電極層３３の表面にキ
ャリア注入防止層３４及び感光体層３５を形成したもの
である。

【００１６】遮光性マスク３２はＣｒ蒸着膜をフォトリ
ソ加工したもので、スリット３２’の大きさ、機能等は
以下に詳述する。なお、遮光性マスク３２は、Ｃｒ以外
にＡｌ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｐｔ，Ａｕ等の金属薄膜、着色し
た樹脂、塗料、インク等を使用できる。また、作成方法
も、薄膜をフォトリソ加工でパターン化する以外に、レ
ーザ加工でパターン化したり、マスキングによる蒸着、
イオンプレーディング、スプレー、あるいはスクリーン
印刷等種々の方法を採用できる。

【００１７】透光性電極層３３はＩＴＯ膜で形成されて
おり、電源３８が接続されている。キャリア注入防止層
３４は、透光性材料からなり、レーザビームＬが照射さ
れていないときにキャリアの注入を防止する機能を有し
ている。感光体層３５はレーザビームＬ（例えば、波長
７８０ｎｍ）に対して良好な感度を有する機能分離型で
あって、電荷発生層３５ａと電荷輸送層３５ｂとからな
る。

【００１８】なお、感光体層３５は電荷発生機能と電荷
輸送機能を有する単層の機能一体型であってもよいこと
は勿論である。また、感光体層３５の表面に局所的な異
常放電を防止するための保護層を形成することが好まし
い。

【００１９】以上の構成からなる光電変換デバイス３０
は、感光体層３５が像担持体ベルト１の絶縁体層４に対
向するように配置され、フッ素樹脂からなるスペーサ３
９（図１参照）を介在させることによって、微小量のエ
アーギャップＡＧが設けられている。なお、スペーサ３
９は像担持体ベルト１との滑りがよく、傷付けにくいも
のであれば種々の材料を使用することができる。

【００２０】レーザビーム走査ユニット２０は、図４に
示すように、レーザダイオード２１、コリメータレンズ
２２、スリット２３’を有するスリット板２３、シリン
ドリカルレンズ２４、ポリゴンミラー２５、トロイダル
レンズ２６、ｆθレンズ２７、ミラー２８を主要な構成
部品とする周知のものである。このレーザビーム走査ユ
ニット２０は、画像データに基づいてレーザビームＬを
オン、オフ変調しつつ、矢印ｘ方向（主走査方向）に１
ラインずつ走査し、光電変換デバイス３０を照射する。

【００２１】ここで、像担持体ベルト１上に静電潜像を
形成するプロセスについて説明する。透光性電極層３３
には電源３８から電圧Ｖｃ（例えば、１．５ｋＶ）が印
加され、像担持体ベルト１の接地されている電極層３と
透光性電極層３３との間には１．５ｋＶの電位による電
界が形成される。この状態で、光電変換デバイス３０に
レーザビームＬが照射されると、レーザビームＬは基板
３１を透過すると共にスリット３２’を通過し、さらに
電極層３３及び注入防止層３４を透過して電荷発生層３
５ａに到達する。

【００２２】電荷発生層３５ａは電界の存在下で光を吸
収すると正負のキャリア対を生成する。生成されたキャ
リア対のうち、フリー化したキャリアはそれぞれ逆極性
側へ移動する。即ち、フリー化した正極性キャリアは電
荷輸送層３５ｂを通ってその表面に移動する。これに
て、エアーギャップＡＧの電界が上昇する。この電界が
パッシェン則で決まるしきい値を超えると、エアーギャ
ップＡＧで放電が発生し、レーザビームＬによる露光位
置に対応した絶縁体層４の表面が帯電する。像担持体ベ
ルト１は矢印ｙ方向に副走査移動されており、矢印ｘ方
向へのレーザビームＬの主走査とこの副走査とで像担持
体ベルト１上に２次元の静電潜像が形成されていく。

【００２３】ところで、本第１実施形態において、光電
変換デバイス３０を照射するレーザビームＬのスポット
形状は、図３に示すように、副走査方向ｙの寸法Ｂが主
走査方向ｘの寸法Ｃの少なくとも２倍とされている。こ
こで寸法Ｂ，Ｃはピーク光量の半値幅、即ち、図５に示
すピーク光量の１／２の部分Ｗ₁の数値を意味する。こ
のようなスポット形状は、レーザビームＬの光路中にス
リット板２３（図４参照）を挿入することによって得る
ことができる。

【００２４】一方、遮光性マスク３２のスリット３２’
の幅寸法Ａ（図３参照）は任意に設定できるが、画像の
解像度と略等しいことが好ましい。例えば、解像度が３
００ｄｐｉであれば、寸法Ａは約８０μｍに設定する。
この場合、レーザビームＬのスポット形状は、半値幅寸
法Ｂを２４０μｍ、半値幅寸法Ｃを８０μｍとする。ま
た、レーザビームＬのスポット形状は、ピーク光量の１
／ｅ²の部分Ｗ₂（図５参照）の数値として表現すること
もできる。この場合、副走査方向には半値幅寸法２４０
μｍに対して３８０μｍ、主走査方向には半値幅寸法８
０に対して１３０μｍの数値となる。

【００２５】本第１実施形態においては、レーザビーム
Ｌはスリット３２’によってその露光領域が絞られ、絞
られた露光領域では感光体層３５による放電が十分に行
われ、周辺領域での過剰なキャリアの発生が防止され
る。これにて、画像の副走査方向後端部の伸びが防止さ
れる。

【００２６】ところで、本発明者らは、種々の解像度に
おいてスリット幅寸法Ａを解像度に合わせて変化させた
ものにおいて、レーザビームＬのスポット形状を種々に
変化させて画像を形成し、画質の評価を行った。サンプ
ル画像としては、スリット３２’の幅寸法Ａを解像度に
一致させて１ドットの形状とし、レーザビームＬを主／
副走査方向共に２ドットオン、２ドットオフし、網点の
潜像を形成し、現像した。具体的には、

【００２７】実験例１〜５では解像度４００ｄｐｉでス
リットの幅寸法Ａを６０μｍ実験例６〜１０では解像度３００ｄｐｉでスリットの幅
寸法Ａを８０μｍ実験例１１〜１５では解像度２００ｄｐｉでスリットの
幅寸法Ａを１２０μｍとした。

【００２８】そして、サンプル画像の２×２ドットから
なる微小黒ベタパターンの面積を主走査方向ｘに対して
均等に分割し、３０点測定した。このとき、基準面積を
スリット幅寸法Ａに関して（２×Ａ）²とし、測定値を
基準面積で割ったパーセント値を計算し、３０の測定点
中の最小値を採用し、以下のランク付けを行った。９０％以上：優７０〜９０％：良５０〜７０％：可５０％以下：不可

【００２９】以下の表１に種々の寸法（半値幅Ｂ，Ｃ）
に設定されたビームスポット形状における実験例１〜１
５の評価結果を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、ビームスポット
形状を副走査方向寸法が主走査方向寸法の２倍以上に設
定した実験例３，４，５，８，９，１０，１４，１５に
おいて、濃度むらのない高品質の画像を得ることができ
た。評価結果の悪い実験例１，２，６，７，１１，１
２，１３にあっては、スリット３２’が主走査方向ｘと
平行に形成されており、主走査線Ｘ（図３参照）に歪み
が生じて湾曲していることが原因となって部分的に光量
不足となり、放電面積が小さく、現像面積も小さくなる
ものと考えられる。

【００３２】図３に示すように、主走査線Ｘの湾曲に関
して、主走査線Ｘの中央部から端部までの歪み量をＤと
すると、レーザビームＬのスリット３２’上におけるス
ポット形状を副走査方向半値幅寸法ｂが歪み量Ｄ以上を
保持するように設定することが好ましい。ビームスポッ
ト形状を副走査方向ｙに長く設定することで、主走査線
Ｘの歪み部分（両端部）に対しても必要な光量を確保
し、画像の濃度不足を解消できる。

【００３３】ところで、本第１実施形態において、前記
遮光性マスク３２はガラス基板３１と透光性電極層３３
との間に設ける以外に、種々の位置に設けることができ
る。図６はマスク３２を透光性電極層３３とキャリア注
入防止層３４との間に設けた例を示す。図７はマスク３
２をガラス基板３１の表面に設けた例を示す。図８はマ
スク３２をキャリア注入防止層３４と電荷発生層３５ａ
との間に設けた例を示す。図９はマスク３２を電荷発生
層３５ａと電荷輸送層３５ｂとの間に設けた例を示す。

【００３４】さらに、図１０は遮光性マスク３２を感光
体層３５の表面に設けた例を示す。この場合、レーザビ
ームＬは像担持体ベルト１を透過して、前述の各例とは
逆方向から光電変換デバイス３０を照射することにな
る。この例では、像担持体ベルト１の各素材を透光性材
料で構成する必要がある。

【００３５】（第２実施形態、図１１参照）本第２実施
形態は、図１１に示す光電変換デバイス３０’を用いた
ものである。この光電変換デバイス３０’において、ガ
ラス基板３１、透光性電極層３３、キャリア注入防止層
３４、感光体層３５は図２に示したデバイス３０と同じ
である。このデバイス３０’においては、さらに、感光
体層３５の表面に電極層３６及び保護層３７が形成され
ている。表面電極層３６は主走査方向ｘに延在するスリ
ット３６’が形成され、かつ、バイアス電源３８’に接
続されている。表面保護層３７は、例えば、アモルファ
スカーボン膜であり、表面電極層３６の酸化防止及び局
所的な異常放電を防止する機能を有する。

【００３６】以上の構成からなる光電変換デバイス３
０’において、像担持体ベルト１上に静電潜像を形成す
るプロセスは、前述のデバイス３０と基本的には同様で
ある。ここでは、電極層３３に電源３８から電圧Ｖｃ
（１．５ｋＶ）を印加すると同時に、表面電極層３６に
電源３８’からバイアス電圧Ｖｐ（５０Ｖ）を印加す
る。感光体層３５ではレーザビームの露光領域でキャリ
ア対が発生し、フリー化されたキャリアは表面電極層３
６のスリット３６’を通じてエアーギャップＡＧで放電
する。過剰キャリアは表面電極層３６で放電されるか捕
捉される。これにて、画像の副走査方向後端部の伸びが
防止される。

【００３７】レーザビームＬのスポット形状及びスリッ
ト３６’の幅寸法に関しては、前記第１実施形態と同様
である。即ち、副走査方向ｙに長いレーザビームＬが主
走査線の歪みを吸収して画像の各ドットごとに必要な濃
度を確保する。

【００３８】（他の実施形態）なお、本発明に係る画像
形成装置は前記実施形態に限定するものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。

【００３９】例えば、像担持体としては、ベルト状以外
にドラム状であってもよい。また、像担持体の周囲には
配置される現像器等の作像部材は任意である。さらに、
像担持体や光電変換デバイスの各素子の組み合わせ、材
質、厚み等も任意である。光源ユニットとしても、メカ
ニカルなレーザビーム走査ユニット以外に、ＬＥＤやＰ
ＬＺＴで光ビームをオン、オフ制御する非メカニカルな
固体走査型光源ユニットであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である画像形成装置を示
す概略構成図。

【図２】第１実施形態で使用される像担持体と光電変換
デバイスを示す模式図。

【図３】光電変換デバイスとレーザビームのスポット形
状を示す平面図。

【図４】第１実施形態で使用されるレーザビーム走査ユ
ニットを示す斜視図。

【図５】レーザビームの光量を示すグラフ。

【図６】光電変換デバイスの他の例を示す模式図。

【図７】光電変換デバイスのさらに他の例を示す模式
図。

【図８】光電変換デバイスのさらに他の例を示す模式
図。

【図９】光電変換デバイスのさらに他の例を示す模式
図。

【図１０】光電変換デバイスのさらに他の例を示す模式
図。

【図１１】第２実施形態で使用される光電変換デバイス
と像担持体を示す模式図。

【図１２】従来知られている低オゾンイオンフロー方式
での画像形成装置を示す概略構成図。

【符号の説明】

１…像担持体ベルト３…電極層４…絶縁体（誘電体）層２０…レーザビーム走査ユニット３０…光電変換デバイス３２…遮光性マスク３２’…スリット３３…透光性電極層３５…感光体層３６…表面電極層３６’…スリット３８，３８’…電源Ｌ…レーザビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桃谷桂子大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者武田勝彦大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電体層上に絶縁体層を形成した像担持
体に対して、導電体層上に感光体層を形成した光電変換
デバイスを、絶縁体層に感光体層が対向するように配置
し、両導電体層間に電圧を印加した状態で像担持体を副
走査移動させつつ、光電変換デバイスに光ビームを照射
して像露光を行う画像形成装置において、前記光電変換デバイスに主走査方向に延在するスリット
を有するマスキング層を設け、前記光電変換デバイスを照射する光ビームのスポット形
状を、それぞれピーク光量の半値幅寸法において、副走
査方向寸法が主走査方向寸法の少なくとも２倍としたこ
と、を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】光ビームのスポット形状を、副走査方向
半値幅寸法が、光ビームの主走査線の歪み量以上とした
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記マスキング層は、遮光性材料からな
り、前記感光体層の光ビーム入射面側に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記マスキング層は、導電性材料からな
り、前記感光体層の放電面側に設けられ、バイアス電圧
が印加されていることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載の画像形成装置。