JP2003162178A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潜像担持体の耐久性を向上させることが可能
で、かつ、高解像度記録に適し、信頼性の高い静電潜像
の形成が可能な画像形成方法、及びこれを可能にする潜
像形成手段を備えた画像形成装置を提供する。 【解決手段】 潜像担持体１の表面への静電潜像の形成
は、潜像担持体１の表面に短波長の光束４を照射し、光
束４の少なくとも一部が当たる位置に潜像担持体１と対
向して配置された帯電電極３と潜像担持体１との間に、
光束４の経路上の空気を光エネルギーで電離することに
より電流経路を生じさせ、帯電電極３と潜像担持体１の
間に電圧を印加して電流を流すことにより、潜像担持体
１上に静電潜像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潜像担持体に静電
潜像を形成し、帯電したトナーを該静電潜像に応じて潜
像担持体に付着させることにより画像を得る画像形成方
法、及びその方法を実施する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、潜像担持体表面を均一に帯電
し、画像情報に基づき露光を行い、露光部の電荷を消失
させて静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによっ
て現像するカールソンプロセスによる画像形成方法及び
その装置が一般に広く採用されている。ところがこの構
成によると、潜像担持体として、光導電性材料による層
を表面に有するものが用いられるため、潜像担持体の寿
命が限られている。

【０００３】そこで、耐久性の高い材料からなる潜像担
持体を用いることができる静電潜像の形成方法として、
以下のような方法が提案されている。その一つは、特開
昭５４−７８１３４号公報、特開昭５９−１６４１５４
号公報等に開示されているようなイオン流ヘッド方式で
ある。イオン流ヘッドを用いて、潜像担持体上に画像情
報に応じてイオン流を照射することにより、静電潜像を
作成して画像の記録を行うものである。

【０００４】また、他の方法として、特開昭６２−２２
９２６３号公報、実開平５−２６３９９号公報等に開示
されているマルチスタイラス方式によるものが挙げられ
る。これは、針電極を多数配列してなるマルチスタイラ
スを潜像担持体表面近傍に配し、画像情報に応じた針電
極と潜像担持体との間に電圧を印加し、放電するか、又
は潜像担持体の誘電体層に分極を誘発することにより、
潜像担持体上に静電潜像を直接書き込む方法である。

【０００５】上記二つの方法は、いずれも潜像担持体上
に直接静電潜像を形成するものであり、潜像担持体は光
導電層を必要としないため、より耐久性の高い絶縁材料
を用い、潜像担持体の寿命を延ばすことが可能である。
しかしながら、イオン流ヘッド方式による静電潜像の書
き込みにおいては、静電潜像が作る反発電界によって、
潜像が太るため、高解像度記録を行うことは困難であ
る。また、マルチスタイラス方式による静電潜像の書き
込みにおいては、針電極が、汚れ付着や先端部の欠損・
摩耗等を起こし易く、信頼性が乏しいという欠点があ
る。特に、高解像度記録を行うには、針電極の寸法も相
応に小さくするため、信頼性の不足が著しくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、潜像
担持体の耐久性を向上させることが可能で、かつ、高解
像度記録に適し、信頼性の高い静電潜像の形成が可能な
画像形成方法と、画像形成装置を提供することにある。

【０００７】

【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、潜像担持体に静電潜像を形成し、帯電した
トナーを該静電潜像に応じて潜像担持体に付着させるこ
とにより画像を形成する画像形成方法において、前記潜
像担持体に短波長の光を照射し、該光の経路上の空気を
光エネルギーにより電離することによって、前記光の少
なくとも一部が当たる位置に潜像担持体と対向して配置
された帯電電極と潜像担持体との間に電流経路を生じさ
せ、該帯電電極と潜像担持体の間に電圧を印加して該電
流経路に電流を流すことにより潜像担持体に静電潜像を
形成することを特徴とする画像形成方法を提案する(請
求項１)。

【０００８】同じく、本発明は、上記目的を達成するた
め、静電潜像を形成しうる潜像担持体と、画像情報に応
じた静電潜像を潜像担持体に形成する潜像形成手段と、
帯電したトナーを静電潜像に応じて潜像担持体に付着さ
せることにより画像を形成する現像装置とを有する画像
形成装置において、前記潜像形成手段は、短波長の光を
発生する発光手段と、潜像担持体に対向しかつ前記光の
少なくとも一部が当たる位置に配置された帯電電極とを
具備し、前記光の経路上の空気を光エネルギーにより電
離することにより帯電電極と潜像担持体との間に電流経
路を生ぜしめ、該帯電電極と潜像担持体の間に電圧を印
加して該電流経路に電流を流すように構成されているこ
とを特徴とする画像形成装置を提案する(請求項２)。

【０００９】その際、前記短波長の光は、その波長が３
８０ｎｍ以下であると有利である(請求項３)。

【００１０】さらに、上記請求項２又は３に記載の画像
形成装置において、前記短波長の光は、その波長が０．
１ｎｍ以上であると有利である(請求項４)。

【００１１】また、上記請求項２乃至４のいずれかに記
載の画像形成装置において、前記帯電電極は、前記光の
透過を許容しない材料より成ると共に、前記発光手段か
ら出射した光の一部が当り、該光の他の部分は帯電電極
の近傍を通過する位置に配置されていると有利である
(請求項５)。

【００１２】さらに、上記請求項２乃至４のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記帯電電極は、前記光
の透過を許容する透明な材料より成ると有利である(請
求項６)。

【００１３】また、上記請求項２乃至４のいずれかに記
載の画像形成装置において、前記帯電電極は、その表面
が、前記光を反射させる鏡面により構成されていると有
利である(請求項７)。

【００１４】さらに、上記請求項２乃至７のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記発光手段はエキシマ
レーザ装置より成ると有利である(請求項８)。

【００１５】また、上記請求項２乃至７のいずれかに記
載の画像形成装置において、前記発光手段は、半導体レ
ーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射した光の波長
を短波長の光に変換するＳＨＧ素子との組み合せより成
ると有利である(請求項９)。

【００１６】さらに、上記請求項９に記載の画像形成装
置において、前記ＳＨＧ素子は、潜像担持体の近傍で、
かつ光の走査方向に対してほぼ平行に配置されていると
有利である(請求項１０)。

【００１７】さらに、上記請求項２乃至１０のいずれか
に記載の画像形成装置において、前記光は光束であり、
ほぼ平行な光束を前記帯電電極と潜像担持体の間の領域
で集光させる集光手段を具備すると有利である(請求項
１１)。

【００１８】また、上記請求項１１に記載の画像形成装
置において、前記集光手段は、前記帯電電極よりも光束
進行方向上流側であって、該帯電電極の近傍に設けられ
たレンズを具備すると有利である(請求項１２)。

【００１９】さらに、上記請求項１１に記載の画像形成
装置において、前記帯電電極によって前記集光手段が構
成されていると有利である(請求項１３)。

【００２０】また、上記請求項１３に記載の画像形成装
置において、前記帯電電極は、前記光束の透過を許容す
る透明材料より成ると共に、凸レンズとして構成されて
いると有利である(請求項１４)。

【００２１】さらに、上記請求項１３に記載の画像形成
装置において、前記帯電電極は、その表面が、前記光束
を反射させる凹面鏡により構成されていると有利である
(請求項１５)。

【００２２】また、上記請求項２乃至１５のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記帯電電極と潜像担持
体の間以外の領域の光が、固体、液体、不活性ガス又は
真空中を通るように構成されていると有利である(請求
項１６)。

【００２３】さらに、上記請求項２に記載の画像形成装
置において、前記発光手段は、金属板に電子線束を照射
してＸ線を発生させるＸ線発生装置より成ると有利であ
る(請求項１７)。

【００２４】また、上記請求項１７に記載の画像形成装
置において、前記帯電電極はＸ線の透過を許容する材料
より成ると有利である(請求項１８)。

【００２５】さらに、上記請求項１７に記載の画像形成
装置において、前記帯電電極は、Ｘ線の透過を許容しな
い材料より成ると共に、前記Ｘ線発生装置から出射した
Ｘ線の一部が当り、該Ｘ線の他の部分は帯電電極の近傍
を通過する位置に配置されていると有利である（請求項
１９）。

【００２６】さらに、上記請求項１７に記載の画像形成
装置において、前記金属板は前記帯電電極を兼ねている
と有利である(請求項２０)。

【００２７】また、上記請求項１７乃至２０のいずれか
に記載の画像形成装置において、前記金属板のＸ線出射
側の面が、その出射方向と反対側に凹んだ形態に形成さ
れていると有利である(請求項２１)。

【００２８】さらに、上記請求項２乃至２１のいずれか
に記載の画像形成装置において、前記潜像担持体は、絶
縁体を具備し、該絶縁体を帯電して静電潜像を形成する
と有利である(請求項２２)。

【００２９】また、上記請求項２乃至２１のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記潜像担持体は、導電
性のベースと、該ベースを覆う絶縁体層を具備し、該絶
縁体層を帯電して静電潜像を形成すると有利である(請
求項２３)。

【００３０】さらに、上記請求項２３に記載の画像形成
装置において、前記絶縁体層の厚みが１μｍ以上で１０
０μｍ以下に設定されていると有利である(請求項２
４)。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って詳細に説明する。

【００３２】本例の画像形成方法及びこれを実施するた
めの画像形成装置は、空気中で紫外線やＸ線などの短波
長の光束が通過している領域においては、その光束の光
エネルギーによって、光束内の空気は電離するので、画
像情報に基づいて短波長の光束を発生させ、その光束を
通じて帯電電極と潜像担持体との間を電気的に導通させ
るか、あるいは帯電電極と潜像担持体との間でパッシェ
ンの法則で規定される電圧よりも低い電圧で光束に沿っ
た放電を行わせることにより、潜像担持体への静電潜像
の直接描画を可能としたものである。

【００３３】図１は画像形成装置の概略構成を示す図で
ある。ここに示した画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転
駆動されるドラム状の潜像担持体１を有し、そのまわり
には潜像形成手段２０、現像装置３１、転写装置３２、
除電装置４０及びクリーニング装置３４が配置されてい
る。複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端
ベルト状の潜像担持体を用いることもできる。

【００３４】本例の潜像担持体１は、導電性のベース
と、そのベースを覆う絶縁体層より成る表層とを具備し
ているが、絶縁体のみから成る潜像担持体を用いること
も可能である。かかる潜像担持体１が矢印Ａ方向に回転
するとき、潜像形成手段２０によって当該潜像担持体１
に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜
像が現像装置３１を通るとき、帯電したトナーが静電潜
像に応じて潜像担持体に付着し、これによって潜像担持
体上にトナー像より成る画像が形成される。

【００３５】上記トナー像は、矢印Ｂ方向に搬送される
記録紙３０に転写装置３２の作用によって転写される。
トナー像を担持した記録紙３０が定着装置３３を通ると
き、そのトナー像が記録紙３０上に定着される。トナー
像を転写した後の潜像担持体に残る電荷は除電装置４０
によって除去され、しかもその潜像担持体上の転写残ト
ナーはクリーニング装置３４によって除去されてその表
面が清掃される。図１に示した除電装置４０は、交流電
圧が印加されるコロナ放電器より成る。

【００３６】上述のように、図１に示した画像形成装置
は、静電潜像を形成しうる潜像担持体と、画像情報に応
じた静電潜像を潜像担持体に形成する潜像形成手段と、
帯電したトナーを静電潜像に応じて潜像担持体に付着さ
せることにより画像を形成する現像装置とを有してい
る。

【００３７】次に、潜像形成手段２０について詳細に説
明する。図２及び図３は、潜像形成手段２０の構成を示
す図であり、図２は、反射鏡６から潜像担持体１までを
上から見た図であり、図３は、発光手段２から反射鏡６
までを上から見た図である。図２及び図３は、上から見
ると重なってしまう為、２つに分けて図示したものであ
る。

【００３８】短波長の光を発生する発光手段２によって
発せられる短波長の光４は、走査の為に回転するポリゴ
ンミラー５で反射し、次いで光４を像担持体上に集光さ
せるための反射鏡６で反射する。可視光線の光学系にお
いては、通常、集光にレンズを用いるが、本例では短波
長の光を発する発光手段２が用いられているため、レン
ズによる集光では光の減衰が大きいので、代わりに反射
鏡６を用いている。

【００３９】３は潜像担持体１に対向して設けられた帯
電電極であり、潜像担持体１と帯電電極３の間に電圧を
印加するための直流電源１２が設けられている。反射鏡
６で反射した短波長の光４は、少なくとも一部が帯電電
極３に当たったのち、潜像担持体１に照射される。この
ときの光４による走査方向は、レーザプリンタなどで一
般に行われているのと同じく、潜像担持体表面の移動方
向に対して直交する方向である。

【００４０】ここで、本例の画像形成方法及びその装置
は、上記のごとく潜像担持体１の表面に短波長の光４を
照射し、その光４の経路上の空気を光エネルギーにより
電離することによって、帯電電極３と潜像担持体１との
間に電流経路を生じさせ、帯電電極３と潜像担持体１の
間に電圧を印加して該電流経路に電流を流すことにより
潜像担持体１に静電潜像を形成するように構成されてい
る。この例では光４が光束となっているので、以下の説
明では当該光を光束と称することもある。

【００４１】次に、帯電電極３と潜像担持体１との間の
電流経路の形成について説明する。図１６は、光束４の
形態を模式的に示した図である。ＵＳＰ３７１９８２
９、ＵＳＰ５６７５１０３に開示されているように、適
度のエネルギー密度を持った紫外線レーザ等の短波長の
光束内では、電線を流れる電流のように光束に沿って電
流を流すことが可能である。このときの光束４内では、
以下のような現象が起きていると考えられている。 １．光束発生初期には、光束４内には低濃度のイオン２
１Ｂしか存在していない。 ２．レーザ光が空気分子とイオンを励起し続けることに
より、発光手段に近いところから高イオン濃度の領域２
１Ａが光束に沿って伸びていく。 ３．高イオン濃度の領域２１Ａが光束４の端まで達し
て、完全な電流の経路が完成する。

【００４２】図１６に示すように、発光手段２（図３）
に近いところから高イオン濃度の領域２１Ａが光束４に
沿って伸びていく様子は、発光手段２から潜像担持体１
に向かって導電性の針が伸びているようなものとして捉
えることができる。従って、帯電電極３と潜像担持体１
との間で、パッシェンの法則で規定される電圧よりも低
い電圧を印加することによって、光束４に沿った放電を
起こさせて電流を流すことが可能である。

【００４３】このように形成された帯電電極３と潜像担
持体１との間の電流経路に、直流電源１２を用いて電圧
を印加すると、両者の間に電流が流れる。電流が流れた
後の潜像担持体１の表面電位Ｖｓは、走査速度ｖと、印
加電圧Ｖｅと、帯電電極３と潜像担持体１との間の電気
抵抗Ｒと、潜像担持体１の表面の絶縁体層における単位
面積当たりの静電容量Ｃと、短波長光束４の巾Ｗとから
下記の式１のように表される。ここで、αは比例係数で
ある。例えば、走査速度ｖが十分に遅い場合には、潜像
担持体１の表面電位Ｖｓはほぼ印加電圧Ｖｅと等しくな
る。すなわち、潜像担持体１に対して−５００Ｖの電圧
を帯電電極３に印加したときには、潜像担持体１の表面
電位もほぼ−５００Ｖになる。

【００４４】

【数１】 上記の作用に基づき、画像情報に応じて短波長の光束４
の潜像担持体１の絶縁層表面への照射と非照射を切り替
えることで、潜像担持体１上に静電潜像が描画される。

【００４５】光束発生から充分な時間が経過して潜像担
持体１まで完全な電流経路が形成される前の時点であっ
ても、帯電電極３と潜像担持体１との間に、パッション
の法則で規定される電圧よりも低い電圧のうちの、比較
的高電圧を印加することによって、光束に沿った放電を
起こさせて電流を流すことができる。従って走査速度ｖ
を高速に設定しても、それに追従して潜像担持体１に所
定の静電潜像を形成することができる。

【００４６】図１６に示したように、静電潜像の形成に
用いられる光束は、光を用いたスタイラス電極とみなす
ことが出来る。すなわち、本例の画像形成方法は、フォ
トスタイラス方式とでも呼ぶべき静電潜像形成方式を用
いた画像形成方法である。このような短波長の光束の利
用により、針電極を用いるマルチスタイラス方式の潜像
形成方法に比べ、特に高解像度記録を行う上で、信頼性
が向上する。また、マルチスタイラス方式よりも加工技
術の精密さを要求されないので、容易でかつ安価に高解
像度化を可能とすることができる。

【００４７】本例の画像形成方法及びその装置に用いる
短波長の光は、波長が３８０ｎｍ以下で、０．１ｎｍ以
上であることが好ましい。３８０ｎｍ以下とするのは、
同じ出力の光束でも、波長が短いほど電離するイオンの
量が増え、帯電電極３と潜像担持体１との間に有効な電
流経路を形成できるからである。光束内の温湿度などに
よっても変動はあるが、概ね３８０ｎｍ以下の波長でな
ければ、有効な電離は生じない。また、下限は、実用性
を考慮し、Ｘ線領域である０．１ｎｍとする。

【００４８】次に、帯電電極３の種類、及び短波長の光
束４と帯電電極３の位置関係について説明する。図４乃
至図６は、短波長の光束４と帯電電極３の位置関係を説
明する図である。図中、ポリゴンミラー５及び反射鏡６
は省略してある。

【００４９】図４は、発光手段２から出射した短波長の
光束４の一部が帯電電極３に照射され、残りは帯電電極
３の脇を通過して潜像担持体１に照射される位置に導電
性の帯電電極３を配した例を示している。帯電電極３の
脇を通過した光束４は、帯電電極３と潜像担持体１との
間に形成される電流経路に沿って潜像担持体１上に静電
潜像を書き込む。帯電電極３の材料としては、金属の
他、カーボン等の不透明で光反射率の低い材料を用いる
ことが出来る。このように、この例の帯電電極３は、光
の透過を許容しない導電性材料より成ると共に、発光手
段２から出射した光の一部が当り、該光の他の部分は帯
電電極３の近傍を通過する位置に配置されている。

【００５０】図５は、帯電電極３が短波長の光束４を透
過させる例を示している。このときの帯電電極３は、透
明の材料でなる基体１９にＩＴＯ（インジウム−錫複合
酸化物）等の透明導電性材料１８の皮膜を形成したもの
で構成される。発光手段２から出射した短波長の光束４
は、帯電電極３を透過して、帯電電極３と潜像担持体１
との間に形成される電流経路に沿って潜像担持体１上に
静電潜像を書き込む。このように、この例においては、
帯電電極３が、光の透過を許容する透明な材料より成
る。

【００５１】図６は、導電性の帯電電極３の表面が鏡面
になっており、発光手段２から出射した短波長の光束４
を、その鏡面で反射させて向きを変え、潜像担持体１上
に照射するよう帯電電極３を配した例を示している。こ
の場合、図１における帯電電極３の位置は、反射鏡６と
潜像担持体１の間を結んだ直線上ではなく、それよりも
潜像担持体１の上側よりに置かれる。このように、この
例における帯電電極３は、その表面が、光を反射させる
鏡面により構成されている。

【００５２】上述した各例から判るように、帯電電極
は、潜像担持体に対向し、かつ光の少なくとも一部が当
る位置に配置されるものである。

【００５３】上記の波長領域の光束を得るために、発光
手段２を以下のような構成とすることができる。第一の
発光手段として、エキシマレーザ装置を用いることがで
きる。エキシマレーザ装置により、紫外線レーザの光束
を得ることができるため、発光効率、出力の点で最も適
している。

【００５４】また、半導体レーザ装置と、該半導体レー
ザ装置から出射した光の波長を短波長の光に変換するＳ
ＨＧ素子との組み合せより成る第二の発光手段を用いる
こともできる。図７は、第二の発光手段を備えた画像形
成装置の概略構成図である。また、図８は、第二の発光
手段の構成を示す説明図である。可視光レーザ装置１０
として半導体レーザ装置が用いられている。可視光レー
ザ装置１０を出た可視光の光束８は、通常の電子写真の
場合と同様に、回転するポリゴンミラー５で反射され、
次いでレンズ７で集光される。そして、ＳＨＧ素子９を
通過する際にその波長を半分にして、短波長の光束４に
変換される。具体的には、青色半導体レーザ装置から発
した波長０．４０８μｍのレーザ光が、ＳＨＧ素子９を
通過することで波長０．２０４μｍの紫外線レーザ光に
変換される。このような構成により、可視光レーザ装置
１０として半導体レーザ装置を用いることで、装置を小
型化でき、また、ＳＨＧ素子９直前までの構成が従来の
レーザ光学系と同様でよいことから、開発を容易にし、
かつコストを下げることができる。

【００５５】ＳＨＧ素子９で変換された短波長の光束４
は、第一の発光手段の場合と同様に、帯電電極３を通過
したのち、帯電電極３と潜像担持体１との間に形成され
る電流経路に沿って潜像担持体１上に静電潜像を書き込
む。尚、図８は、潜像担持体１と帯電電極３が相対して
配され、短波長の光束４が帯電電極３を透過している図
となっているが、これに限らず、短波長の光束４と帯電
電極３の位置関係は、図４乃至図６のいずれの位置関係
であっても良い。

【００５６】また、ＳＨＧ素子９が、潜像担持体１の近
傍で、かつ光の走査方向に対してほぼ平行に配置されて
いることが好ましい。ＳＨＧ素子９を潜像担持体１の近
傍で、かつ光束４の走査方向に沿った直線状に配置する
ことで、短波長の光束４の経路を短く出来、オゾンの発
生を低減することができる。

【００５７】ところで、図１乃至図３に示した反射鏡６
と、図８に示したレンズ７は、光束４，８を潜像担持体
表面に集光させる用をなし、レーザプリンタにおけるｆ
・θレンズと同様の機能を果たすものである。かかる反
射鏡６やレンズ７は、光束を集光させるものではある
が、その光の収束程度は小さく、これらの光学素子を出
た光束はほぼ平行光束である。図１６を参照して先に説
明した現象は、光束がほぼ平行な光束のときに起きる現
象である。

【００５８】これに対し、図１７に示すように、光束４
を収束させると、高濃度イオン２１Ａの領域が、焦点付
近の最もエネルギー密度の高くなったところから始まっ
て、その前後に伸びていく。或いは図１８に示すよう
に、光束４が焦点を結んでいなくとも、光束４の中で最
もエネルギー密度の高い領域(図１８では右端)から高濃
度イオン２１Ａの領域が拡がっていく。いずれの場合
も、同じ光源から発したものであれば、平行光束よりも
高濃度イオンの領域の発生と拡がりが速い。従って、ほ
ぼ平行な光束４を帯電電極３と潜像担持体１との間の領
域で集光させる集光手段を設ければ、光の最もエネルギ
ー密度の高い領域、すなわち最も電離しやすい領域を帯
電電極３と潜像担持体１の間に存在させることができ、
短波長の光束がほぼ平行光である場合よりも、光束発生
から極めて短時間で帯電電極３と潜像担持体１との間に
電流経路を生じさせ、速やかに放電を開始させることが
できる。これにより、プリント速度を高速化すべく、光
束の走査速度ｖを速めても、これに追従して潜像担持体
上に静電潜像を形成することができる。

【００５９】図９乃至図１１は、上述の集光手段の具体
例を示す図であり、これらの図においても、図４乃至図
６と同様にポリゴンミラー５や反射鏡６或いはレンズ７
(図８)などを省略してある。図９は、図４に示した構成
に、レンズ４１を追加したものであり、この例では、集
光手段が、帯電電極３よりも光束進行方向上流側であっ
て、その帯電電極３の近傍に設けられたレンズ４１を具
備している。

【００６０】また、図１０及び図１１は、帯電電極３自
体によって集光手段を構成した例を示し、図１０は、図
５に示した帯電電極３の透明な基体１９の表面を凸レン
ズ形状にした例を示している。帯電電極が、光束４の透
過を許容する透明材料より成ると共に、凸レンズとして
構成されているのである。

【００６１】これに対し、図１１は、図６に示した帯電
電極３の表面を、光束を反射させる凹面鏡により構成し
た例を示している。

【００６２】上述したいずれの集光手段によっても、帯
電電極３と潜像担持体１との間で光束４の太さを細くで
き、その光束のエネルギー密度を高め、電離を促進させ
ることができる。その際、集光手段により光束４を帯電
電極３と潜像担持体１との間の領域で収束させ、収束光
の焦点が帯電電極３と潜像担持体１の間の領域に存在す
るように構成すれば、この領域中にて光束のエネルギー
密度を特に高め、電離の促進効果を高めて、極めて速や
かに放電を開始させることができるが、当該焦点が、潜
像担持体１の表面よりも光束の進行方向下流側に位置す
るように構成しても、電離の促進効果を奏することがで
きる。

【００６３】一方、光束を収束させて空気の電離効果を
促進させると、オゾンやＮＯ_Ｘの発生が著しくなり、ま
た光が吸収されやすくなって、光のロスが発生するの
で、帯電電極３と潜像担持体１との間以外の領域では、
できるだけ光束を集光させないようにすることが好まし
い。そこで、図９に示した例では、レンズ４１を帯電電
極３の極く近傍に設け、帯電電極３と潜像担持体１との
間以外の領域では、できるだけ集光しないように構成し
てある。また、図１０及び図１１に示した例のように、
帯電電極３によって集光手段を構成すれば、帯電電極３
と潜像担持体１との間以外の領域で、その集光手段によ
って集光が行われることがなく、上述した不具合の発生
をより効果的に防止することができる。

【００６４】また、図９に示すように、帯電電極３より
も光束進行方向上流側（図９の例ではレンズ４１よりも
上流側）に容器４２を設け、ここに固体、液体、または
不活性ガスを封入し、或いはその容器４２内を真空にし
て、帯電電極３と潜像担持体１の間以外の領域の光が、
上記固体、液体、不活性ガス又は真空中を通るように構
成すると、帯電電極３と潜像担持体１の間以外の領域に
おける空気の電離をより一層確実に防止でき、前述の不
具合の発生をより効果的に阻止することができる。この
構成は、図４乃至図６などに示した前述の各構成にも採
用できるものである。

【００６５】先に発光手段の例として、第一及び第二の
発光手段を説明したが、第三の発光手段として、金属板
に電子線束を照射してＸ線を発生させるＸ線発生装置を
用いることもできる。図１２は、この第三の発光手段を
備えた画像形成装置の概略構成図であり、図１３は、第
三の発光手段の構成を模式的に示す説明図である。Ｘ線
発生装置は、真空容器１７の中に電子銃１１と、偏向電
極１４、金属板１６が格納された構成になっている。な
お、金属板１６は、真空容器の壁の一部に兼用すること
も出来る。

【００６６】電子銃１１を発した電子線束１５は、偏向
電極１４の間を通過する。このとき偏向電極１４には、
時間でのこぎり波状に変化する偏向電圧１３が印加され
ており、この電圧に応じて電子線束１５が向きを変え金
属板１６を走査する。電子線束１５が金属板１６に衝突
すると、その衝突位置からＸ線が発生する。発生した短
波長の光束４は、拡散しつつ金属板１６及び真空容器１
７の壁と帯電電極３とを通過し、潜像担持体１に照射さ
れる。このとき、発生したＸ線光束は集束光ではないの
で、Ｘ線のエネルギー密度の高い領域は金属板１６近傍
に限られる。そのため、金属板１６と潜像担持体１の間
隔は出来る限り短くする必要が有る。

【００６７】上述のように発光手段としてＸ線発生装置
を用いた場合、帯電電極３をＸ線の透過を許容する導電
性材料により構成し、その帯電電極３を図５に示したよ
うに配置し、Ｘ線が帯電電極３を透過するように構成す
ればよい。或いは、帯電電極３を、Ｘ線の透過を許容し
ない導電性材料により構成し、その帯電電極３を図４に
示したように配置することもできる。すなわち、この帯
電電極３を、Ｘ線発生装置から出射したＸ線の一部が当
り、そのＸ線の他の部分は帯電電極３の近傍を通過する
位置に配置するのである。

【００６８】図１４は、第三の発光手段を改良した構成
を示す説明図である。金属板１６と潜像担持体１の間隔
を出来る限り短くするため、金属板１６は、真空容器１
７（図１３）の壁と帯電電極３とを兼ねる構成とする。
具体的には、金属板１６と潜像担持体１の間隔を例えば
約０．５ｍｍとする。そして、短波長の光束４において
金属板１６の近傍でエネルギー密度が最も高い領域（図
１４中、丸で囲んだ領域）をスタイラスとして用い、金
属板６と潜像担持体１の間で、金属板６と潜像担持体の
間隔からパッシェンの法則で規定される電圧よりも低い
電圧で放電させ、潜像担持体１に静電潜像を形成する。

【００６９】紫外線の代りにＸ線の光を用いた場合、現
状では電子線を金属板（ターゲット）に衝突させて発生
させる方法が一般的だが、この方法では、ターゲットで
発生した光は紫外レーザ光のような光束にはならずに略
等方的にひろがる。従って、そのエネルギー密度はター
ゲット近傍が最も高い。この場合、図１４に示すよう
に、金属板（ターゲット）を帯電電極と兼ねさせること
により、帯電電極と潜像担持体の間、より厳密には帯電
電極近傍の一点で最もＸ線のエネルギー密度が高くな
り、この一点から高イオン濃度の領域が広がることによ
り速やかに放電が開始される。

【００７０】さらに、帯電電極３と潜像担持体１との間
で多少ともＸ線より成る光束を集光させるため、図１５
に示すように、金属板１６のＸ線出射側の面が、そのＸ
線の出射方向と反対側に凹んだ形態に形成することもで
きる。

【００７１】なお、いずれの形態の発光手段を採用した
ときも、静電潜像形成以降の動作は、図１に関連して先
に説明したところと同じく行わせることができる。

【００７２】本例の画像形成方法及びその装置は、潜像
形成手段によって潜像担持体上に直接静電潜像を描画さ
せるものである。従って、マルチスタイラス方式の潜像
形成方式と同様に、潜像担持体１に、従来の感光体に使
用されている光導電性材料を用いなくても潜像形成が可
能である。従って、先にも説明したように、潜像担持体
が、絶縁体を具備し、その絶縁体を帯電して静電潜像を
形成するように構成でき、また潜像担持体が、導電性の
ベースと、そのベースを覆う絶縁体層を具備し、該絶縁
体層を帯電して静電潜像を形成するように構成すること
もできる。このように、光導電性材料が必要でないの
で、潜像担持体を、より耐久性の高い絶縁体を用いて構
成することにより、潜像担持体１の寿命を延ばすことが
可能となる。

【００７３】また、現像電界の空間周波数を高め、画像
の解像度を向上させるために、絶縁層の厚みを概ね１０
０μｍ以下とすることが好ましく、かつ、繰り返し放電
の衝撃を受け続けて絶縁体が絶縁破壊を起こすことを防
ぐ為、その絶縁層の厚みを概ね１μｍ以上とすることが
望ましい。更に好適な絶縁層の厚みは、２μｍ以上で５
０μｍ以下である。

【００７４】以上説明した構成によれば、短波長の光束
を用い、光束の経路上の空気を光エネルギーで電離させ
て、帯電電極と潜像担持体との間に電流経路を生じさせ
ることで、静電潜像を直接潜像担持体へ書き込むことが
可能となり、また、静電潜像の太り等も生じず、その精
度も高いことから、高解像度記録に適した静電潜像の形
成が可能となる。しかも、マルチスタイラス方式の潜像
形成方法のように針電極を用いる必要がないため、汚れ
付着や欠損等による信頼性の欠如もなく、信頼性の高い
画像形成が可能となる。更には、マルチスタイラス方式
よりも加工技術の精密さを要求されないので、容易でか
つ安価に高解像度化を可能とすることができる。また、
潜像担持体に光導電性材料を使用しなくてすむため、よ
り耐久性の高い絶縁体を使用することができ、潜像担持
体の耐久性を向上させることが可能となる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、高解像度記録に適し、
信頼性の高い静電潜像の形成が可能な画像形成方法及び
画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の部分断面概略図である。

【図２】潜像形成手段の概略平面図である。

【図３】潜像形成手段の概略平面図である。

【図４】短波長の光束と帯電電極との位置関係を模式的
に示す説明図である。

【図５】短波長の光束と帯電電極との位置関係の他の例
を模式的に示す説明図である。

【図６】短波長の光束と帯電電極との位置関係のさらに
他の例を模式的に示す説明図である。

【図７】第二の発光手段を備えた画像形成装置の部分断
面概略図である。

【図８】第二の発光手段の構成を示す概略平面図であ
る。

【図９】集光手段の例を模式的に示す説明図である。

【図１０】集光手段の他の例を模式的に示す説明図であ
る。

【図１１】集光手段のさらに他の例を模式的に示す説明
図である。

【図１２】第三の発光手段を備えた画像形成装置の部分
断面概略図である。

【図１３】第三の発光手段を模式的に示す説明図であ
る。

【図１４】第三の発光手段を改良した構成を模式的に示
す説明図である。

【図１５】第三の発光手段をさらに改良した構成を模式
的に示す説明図である。

【図１６】高イオン濃度の領域が光束に沿って伸びてい
くことを模式的に示す説明図である。

【図１７】高イオン濃度の領域が光束に沿って伸びてい
くことを模式的に示す説明図である。

【図１８】高イオン濃度の領域が光束に沿って伸びてい
くことを模式的に示す説明図である。

【符号の説明】 １ 潜像担持体 ２ 発光手段 ３ 帯電電極 ４ 光 ８ 光 ９ ＳＨＧ素子 １０ レーザ装置 １５ 電子線束 １６ 金属板 ２０ 潜像形成手段 ３１ 現像装置 ４１ レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H076 AB05 AB12 AB61 DA36 DA37 2H078 AA04 AA13 AA21 BB01 CC01 DD03 DD15 DD22 DD23 DD29 DD40 DD53 DD66 DD70 FF01 2H200 FA02 FA16 FA17 GA23 GA34 GA35 GA44 GB03 GB13 GB22 GB38 HA03 HA13 HA16 HA18 HA28 HB01 HB12 HB20 HB22 HB43 HB45 HB46 HB47 JA02 LA12 MA01 MA12 MA14 MA20 MB01 MC06 MC20

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像担持体に静電潜像を形成し、帯電し
   たトナーを該静電潜像に応じて潜像担持体に付着させる
   ことにより画像を形成する画像形成方法において、 前記潜像担持体に短波長の光を照射し、該光の経路上の
   空気を光エネルギーにより電離することによって、前記
   光の少なくとも一部が当たる位置に潜像担持体と対向し
   て配置された帯電電極と潜像担持体との間に電流経路を
   生じさせ、該帯電電極と潜像担持体の間に電圧を印加し
   て該電流経路に電流を流すことにより潜像担持体に静電
   潜像を形成することを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 静電潜像を形成しうる潜像担持体と、画
   像情報に応じた静電潜像を潜像担持体に形成する潜像形
   成手段と、帯電したトナーを静電潜像に応じて潜像担持
   体に付着させることにより画像を形成する現像装置とを
   有する画像形成装置において、 前記潜像形成手段は、短波長の光を発生する発光手段
   と、潜像担持体に対向しかつ前記光の少なくとも一部が
   当たる位置に配置された帯電電極とを具備し、前記光の
   経路上の空気を光エネルギーにより電離することにより
   帯電電極と潜像担持体との間に電流経路を生ぜしめ、該
   帯電電極と潜像担持体の間に電圧を印加して該電流経路
   に電流を流すように構成されていることを特徴とする画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 前記短波長の光は、その波長が３８０ｎ
   ｍ以下である請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記短波長の光は、その波長が０．１ｎ
   ｍ以上である請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記帯電電極は、前記光の透過を許容し
   ない材料より成ると共に、前記発光手段から出射した光
   の一部が当り、該光の他の部分は帯電電極の近傍を通過
   する位置に配置されている請求項２乃至４のいずれかに
   記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記帯電電極は、前記光の透過を許容す
   る透明な材料より成る請求項２乃至４のいずれかに記載
   の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記帯電電極は、その表面が、前記光を
   反射させる鏡面により構成されている請求項２乃至４の
   いずれかに記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記発光手段はエキシマレーザ装置より
   成る請求項２乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記発光手段は、半導体レーザ装置と、
   該半導体レーザ装置から出射した光の波長を短波長の光
   に変換するＳＨＧ素子との組み合せより成る請求項２乃
   至７のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記ＳＨＧ素子は、潜像担持体の近傍
    で、かつ光の走査方向に対してほぼ平行に配置されてい
    る請求項９に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 前記光は光束であり、ほぼ平行な光束
    を前記帯電電極と潜像担持体の間の領域で集光させる集
    光手段を具備する請求項２乃至１０のいずれかに記載の
    画像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記集光手段は、前記帯電電極よりも
    光束進行方向上流側であって、該帯電電極の近傍に設け
    られたレンズを具備する請求項１１に記載の画像形成装
    置。
13. 【請求項１３】 前記帯電電極によって前記集光手段が
    構成されている請求項１１に記載の画像形成装置。
14. 【請求項１４】 前記帯電電極は、前記光束の透過を許
    容する透明材料より成ると共に、凸レンズとして構成さ
    れている請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 【請求項１５】 前記帯電電極は、その表面が、前記光
    束を反射させる凹面鏡により構成されている請求項１３
    に記載の画像形成装置。
16. 【請求項１６】 前記帯電電極と潜像担持体の間以外の
    領域の光が、固体、液体、不活性ガス又は真空中を通る
    ように構成されている請求項２乃至１５のいずれかに記
    載の画像形成装置。
17. 【請求項１７】 前記発光手段は、金属板に電子線束を
    照射してＸ線を発生させるＸ線発生装置より成る請求項
    ２に記載の画像形成装置。
18. 【請求項１８】 前記帯電電極はＸ線の透過を許容する
    材料より成る請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 【請求項１９】 前記帯電電極は、Ｘ線の透過を許容し
    ない材料より成ると共に、前記Ｘ線発生装置から出射し
    たＸ線の一部が当り、該Ｘ線の他の部分は帯電電極の近
    傍を通過する位置に配置されている請求項１７に記載の
    画像形成装置。
20. 【請求項２０】 前記金属板は前記帯電電極を兼ねてい
    る請求項１７に記載の画像形成装置。
21. 【請求項２１】 前記金属板のＸ線出射側の面が、その
    出射方向と反対側に凹んだ形態に形成されている請求項
    １７乃至２０のいずれかに記載の画像形成装置。
22. 【請求項２２】 前記潜像担持体は、絶縁体を具備し、
    該絶縁体を帯電して静電潜像を形成する請求項２乃至２
    １のいずれかに記載の画像形成装置。
23. 【請求項２３】 前記潜像担持体は、導電性のベース
    と、該ベースを覆う絶縁体層を具備し、該絶縁体層を帯
    電して静電潜像を形成する請求項２乃至２１のいずれか
    に記載の画像形成装置。
24. 【請求項２４】 前記絶縁体層の厚みが１μｍ以上で１
    ００μｍ以下に設定されている請求項２３に記載の画像
    形成装置。