JP2001171176A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2001171176A
JP2001171176A JP36218199A JP36218199A JP2001171176A JP 2001171176 A JP2001171176 A JP 2001171176A JP 36218199 A JP36218199 A JP 36218199A JP 36218199 A JP36218199 A JP 36218199A JP 2001171176 A JP2001171176 A JP 2001171176A
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Japan
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image
image forming
led array
array head
forming apparatus
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JP36218199A
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English (en)
Inventor
Atsushi Takehara
淳 竹原
Nobuo Iwata
信夫 岩田
Kazuyuki Shimada
和之 島田
Yasufumi Nakazato
保史 中里
Masami Hiramatsu
正己 平松
Takehisa Maeda
雄久 前田
Toshiya Sato
敏哉 佐藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成状態をより安定化させることができ
る画像形成装置を提供する。 【解決手段】 電荷移動層を有する有機感光体10と、
有機感光体表面を一様に帯電する帯電手段11と、帯電
後の有機感光体10に光ビームを照射して露光すること
により有機感光体に静電潜像を形成する露光手段12と
を備える画像形成装置Aにおいて、有機感光体10の電
荷移動層の厚さTが、10μm≦T≦20μmを満た
し、且つ露光手段12はLEDアレイヘッド12aで構
成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、階調表現を伴う画
像を形成する画像形成装置、特にカラー画像を形成する
のに適した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子写真技術を応用したデジタル
複写機やプリンタ等の画像形成装置では、画像情報の高
精度な再現性が求められている。これに伴い、画像形成
状態を安定化させる技術や、より細かな階調表現を可能
にする技術等の研究開発が進められている。
【0003】このような技術において、感光体の感光層
の膜厚を薄くした感光体は、感光体寿命を短くしてしま
うため、通常、製品として用いられている有機感光体の
電荷移動層の厚さは、30μm程度である。一方、感光
体の感光層の膜厚を薄くするとその感光層における電荷
の拡散と現像電界の広がりとが少なくなり、より細かな
階調表現が可能になることが一般的に知られている。
【0004】しかし、感光層の膜厚を薄くすると、露光
状態を忠実に潜像に再現し、より細かな階調表現を可能
にできるが、逆に光学系の持つ書き込み周期の斑や機械
振動の斑まで忠実に再現し易くなり、「バンディング」
と呼ばれる画像劣化が生じ易くなるという問題があっ
た。
【0005】特に、感光体の電荷移動層の厚さTを、1
0μm≦T≦20μmに設定し、細かな階調表現を可能
にしたときに、露光装置(露光手段)として頻繁に使用
されているLD露光装置(レーザ露光装置)において
は、ポリゴン等を回転させてLDビーム(レーザビー
ム)を感光体上に走査させているので、ポリゴン回転斑
やポリゴンミラー面倒れ、更に、その光路が長いため途
中で反射ミラー等を使用している場合には、反射ミラー
の機械振動等を拾いやすく、バンディングによる周期的
なノイズ筋が発生するという画像劣化の原因になり易
い。
【0006】このような課題を解決する技術として、以
前に発明者らが出願した特開平10−171221号公
報に開示されたものがある。この公報に開示の技術で
は、感光体における感光層の膜厚Tpと感光体に照射さ
れる光ビームの露光径Dbとを、2Tp<Dbの関係に
設定することで、感光体の感光層における電荷の拡散と
現像電界の広がりとを少なくしてより細かな階調表現手
段を可能にしながらも、更に、この露光径Db内での最
大露光量(露光量分布のピーク値)を感光層の微分感度
を十分に小さくする値に設定することで、バンディング
等の画像劣化の少なく画像形成状態を安定化させる技術
を提案した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、有機感光体に
おいて電荷移動層を10〜20μmの範囲にした物を使
用した際には、非常に高精細で露光に忠実な潜像を形成
することが可能になるため、露光装置として通常使用し
ているLD光学系を利用した際には、上述の公報に開示
の技術を適用することで、バンディング等の画像劣化は
改善されるものの、依然としてそのポリゴンの回転斑や
ポリゴン面倒れや光路上にある反射ミラーの機械的振動
をひろいやすく、画像形成が不安定になる可能性があ
る。
【0008】そこで、本発明は、画像形成状態をより安
定化させることができる画像形成装置の提供を目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、電荷移動層を有する有機感光体と、有機感光体表面
を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の有機感光体に光
ビームを照射して露光することにより有機感光体に静電
潜像を形成する露光手段とを備える画像形成装置におい
て、前記有機感光体の電荷移動層の厚さTが、10μm
≦T≦20μmを満たし、且つ前記露光手段はLEDア
レイヘッドで構成されていることを特徴とする。
【0010】この請求項1に記載の発明によれば、有機
感光体の電荷移動層の厚さTが、10μm≦T≦20μ
mの範囲に設定されているので、より効果的に忠実で細
かな階調表現を可能にする潜像を形成でき、更に、露光
装置としてLEDアレイヘッドを用いているので、露光
装置としてLDを使用した場合に比べて、ポリゴンの回
転斑やポリゴン面倒れや光路上にある反射ミラーの機械
的振動をひろうことがほとんどない。従って、本発明に
よれば、より細かな階調性を実現しながら且つ安定な画
像形成状態を得ることができる。
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記LEDアレイヘッドから発せられ
る光ビームの平均スポット面積を、書込み密度で決まる
一画素面積以下にしたことを特徴とする。
【0012】ここで、一画素面積とは、書込み密度で決
まる一画素面積をいい、例えば、主走査1200dp
i、副走査1200dpiの書込み密度を持つ場合、一
画素面積は、21μm×21μm=441μm2であ
る。
【0013】この請求項2に記載の発明によれば、ビー
ムスポット面積が一画素以下で且つ電荷移動層の厚さを
10μm〜20μmの有機感光体を使用することで、更
に細かな階調表現を可能にできる。特に、LEDアレイ
ヘッド以外の露光手段を使用した従来技術で際立って生
じていたバンディング等の画像劣化を低減できる。
【0014】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の発明において、前記LEDアレイヘッドは、
各書き込みを行なう画素に対して、2値による書込みを
行なうとともに、最小画素のドットを転写紙上に形成で
きるようにLED発光素子の発光パワーまたは点灯時間
の少なくとも一方の設定を行なっていることを特徴とす
る。
【0015】この請求項3に記載の発明によれば、LE
Dアレイヘッドを使用する際に、書き込み最小画素のド
ットを再現することができる光エネルギーを与えること
ができるので、更に画像状態の安定な画像形成装置を提
供できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、本
発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本実施の形
態にかかる画像形成装置Aの作像部1を示す概略図であ
る。図1に示すように、静電潜像担持体としての感光体
10は、帯電ローラ(帯電手段)11により表面が一様
に帯電されるようになっている。この感光体10の表面
には、露光装置(露光手段)12により所望の静電潜像
が形成された後、その潜像が現像器3により現像され、
トナーにより顕像化される。感光体10の表面に形成さ
れたトナー像は、転写部15で転写紙14上に転写さ
れ、図示を省略した定着器により加熱・加圧されて転写
紙上に定着される。また、作像部1において、クリーニ
ングブレード17は、転写後に感光体10の表面に残留
したトナーを除去するものであり、除去されたトナーは
廃トナー搬送スクリュー19により図示せぬ廃トナー収
納部に搬送されるようになっている。更に、クリーニン
グブレード17に対して、感光体10の移動方向上流側
には感光体表面のトナーを攪乱、除去するクリーニング
ブラシ18がクリーニングブレード17の補助部材とし
て設けられている。また、帯電ローラ11の上流には、
帯電バイアス印加前の残留電荷を除去するための除電ラ
ンプ38が設けられている。
【0017】感光体10は、有機感光体(OPC)であ
り、図2はこの感光体10の感光層の断面を示したもの
である。本実施の形態では、感光体10は、アルミ素管
10d上にUL層10cを介して電荷発生層(CGL)
10bと電荷移動層(CTL)10aを有する構造とな
っている。この感光体10の表面に光が露光されると電
荷発生層10bにおいて、電荷が発生する。ここで発生
した電荷は、電界により光が当たった部分の感光体上の
帯電電荷をキャンセルするように帯電電位と逆極性の電
荷が電荷移動層10aを通って、感光体表面へと移動す
る。そのとき、電荷にはある程度の拡散現象が起こる。
この拡散現象は、電荷密度と電荷移動層の厚さに起因し
ている事が一般的に知られている。
【0018】図3は、電荷移動層10aの厚さが異なる
感光体10を用いたときの16*16画素中のドット数
と画像IDの関係を示したグラフである。このグラフよ
り、有機感光体10の電荷移動層10aの厚さTが10
μm≦T≦20μmの範囲であることが、忠実で細かな
階調表現を可能にするうえで有効であることが導かれ
る。即ち、T<10μmの場合は、高精細な潜像を形成
できるがベタに近い高い画像ID濃度を得ることができ
ず、またT>20μmの場合は、高精細な潜像を得るこ
とができず、細かな階調数を得ることができない。
【0019】次に、露光装置としてLEDアレイヘッド
を用いたときと、LD光学系を用いたときのバンディン
グ画像の目立ちやすさを比較した。ここで、バンディン
グの評価はバンディングを見極めるのに非常に適してい
る1ドット横ライン間隔を1〜5ドットに振った画像で
おこなった。その結果を図4に示している。
【0020】この図4から明らかなように、有機感光体
を用いて感光体10の電荷移動層10aの厚さTを10
〜20μmにしたときは、高精細な忠実画像が実現でき
るため、機械振動などの影響までも忠実に画像に再現し
てしまうことになる。特に、LD光学系(LD露光装
置)では、ポリゴンモータの回転斑やポリゴン鏡の面倒
れ、また光路上に反射ミラーのある場合には、そのミラ
ーの振動をひろう可能性があるため、図4に示すような
バンディング画像が悪くなる結果になったと考えられ
る。一方、LEDアレイヘッドを露光装置として用いた
場合は、一般的には焦点深度が浅いという不利益が知ら
れているが、感光体と光路の長さが短く、機械的に感光
体との距離を一定に保つことで、光学系に関しては機械
振動の影響は、ほとんど受けない。
【0021】図5に、本実施の形態のLEDアレイヘッ
ド12aを取り付けた状態における概略的構成の断面図
を示している。一般に、LEDアレイヘッド12aは、
感光体10との距離が一定になるように、感光体支持軸
などに固定する方が望ましが、本実施の形態では、LE
Dアレイヘッド12aは、画像形成装置のフレーム22
に固定台23を介在して固定されている。この固定台2
3では、LEDアレイヘッド12aが調節ネジ24によ
り位置調節が可能に取り付けられている。LEDアレイ
ヘッド12aの一方の面は感光体10側に対峙してお
り、発光素子26、26、26……が所定の配列で配置
されている。さらに、LEDアレイヘッド12aの感光
体10側にはレンズ27が設けられている。
【0022】
【実施例】次に、上述した実施の形態に基づく各実施例
について、バンディング防止の有効性を確認する実験を
行なったので、その詳細を説明する。各実施例で用いた
装置は、上述して実施の形態で説明した装置と略同一で
ある。
【0023】感光体10の直径を100mmとし、感光
体10の電荷移動層10aの厚さTを15μmとした。
そして、670nmの光に対する光減衰特性の最大微分
感度は、28V・m2/mJである。このような感光体
10を90mm/secの周速(プロセス速度)で回転さ
せた。
【0024】帯電ローラ11では、感光体10を−50
0Vに帯電させた。
【0025】現像器13では、平均粒径50μmのシリ
コンフェライトキャリアに平均粒径約7μmのトナーを
重量比5%となるように混合した現像剤を用いた。トナ
ーの平均帯電量を測定(ブローオフ)したら、−20μ
c/gであった。そして、現像装置13では、−300
Vの平均バイアスを印加した現像スリーブを周速135
mm/secで回転させ、現像を行なった。ここで、印加
現像バイアスには、AC電流が重畳されていることが望
ましいが、DC電流のみでもかまわない。
【0026】以上のような設定条件において、本実施の
形態にかかるLEDアレイヘッド12aを搭載したとき
と、LD光学系を搭載したとこの画像比較を行なった。
LD光学系は、一般的には30μmの電荷移動層厚の感
光体を使用している限りにおいてはバンディングなどの
画像劣化がみられないものを用いた。LEDアレイヘッ
ド12aは、600dpiの分解能を持ち、1ドット当た
りの平均発光パワー0.25μW、1ドット当たりの平
均発光時間40μsecとした。また、本実施例における
LEDアレイヘッド12aの平均ビームスポット径は4
0μmであった。
【0027】一方、LD光学系の露光装置は、8面のポ
リゴナルミラ−を用いて、これを21260rpmで回転
させ、感光体10の表面上を870m/secの速度で光
ビームのスポットを走査させた。このときの1ドット当
たりの光エネルギー条件は前述のLEDアレイヘッド1
2aと同等になるように設定した。
【0028】この2つの露光装置を用いて、1ドット横
ラインでライン間隔を1〜5ドットに振った画像を出力
し、目視確認を行なった。また、同様の実験で感光体の
電荷移動層の厚さを変えて行なったものは図4に示し
た。この実験結果から明らかなように、電荷移動層の厚
さが28〜30μmと膜厚のときには、どちらの光学系
でもバンディング等の画像劣化生じなかったのに対し
て、電荷移動層の厚さが15μmの薄膜になった時に
は、LD光学系を露光装置として使用するとバンディン
グ等の画像劣化が生じた。
【0029】従って、露光装置として、LEDアレイヘ
ッド12aを搭載することでそのバンディングによる画
像劣化を低減できることが明らかであった。
【0030】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、バンデ
ィングの際立つ細かな階調表現を可能にした条件下にお
いても露光装置としてLEDアレイヘッドを用いること
で、バンディングの発生が少ない良質な画像を得ること
ができた。
【0031】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の効果を奏するとともに、更に細かな階調表現を
可能にすることができた。
【0032】請求項3に記載の発明によれば、請求項1
または2に記載の効果を奏するとともに、更に安定な画
像状態を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態にかかる画像形成装置の作像部を
概略的示す図である。
【図2】有機感光体の感光層を概略的に示す断面図であ
る。
【図3】電荷移動層の厚さによるドット数と画像IDの
関係を示したグラフである。
【図4】露光装置にLD光学系とLEDアレイヘッドを
用いたときの画像品質を比較したグラフである。
【図5】LEDアレイヘッドの取り付け状態を示す断面
図である。
【符号の説明】
A 画像形成装置 10 有機感光体 10a 電荷移動層 11 帯電ローラ(帯電手段) 12 露光装置(露光手段) 12a LEDアレイヘッド T 電荷移動層の厚み
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 21/00 350 (72)発明者 中里 保史 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 平松 正己 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 前田 雄久 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐藤 敏哉 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2C162 AE21 AE28 AF70 AF72 FA04 FA17 2H027 EA02 2H035 CB03 2H076 AB42 DA32

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電荷移動層を有する有機感光体と、有機感
    光体表面を一様に帯電する帯電手段と、帯電後の有機感
    光体に光ビームを照射して露光することにより有機感光
    体に静電潜像を形成する露光手段とを備える画像形成装
    置において、 前記有機感光体の電荷移動層の厚さTが、10μm≦T
    ≦20μmを満たし、且つ前記露光手段はLEDアレイ
    ヘッドで構成されていることを特徴とする画像形成装
    置。
  2. 【請求項2】前記LEDアレイヘッドから発せられる光
    ビームの平均スポット面積を、書込み密度で決まる一画
    素面積以下にしたことを特徴とする請求項1に記載の画
    像形成装置。
  3. 【請求項3】前記LEDアレイヘッドは、各書き込みを
    行なう画素に対して、2値による書込みを行なうととも
    に、最小画素のドットを転写紙上に形成できるようにL
    ED発光素子の発光パワーまたは点灯時間の少なくとも
    一方の設定を行なっていることを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の画像形成装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079143A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Ricoh Co Ltd 現像装置及び画像形成方法及び画像形成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007079143A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Ricoh Co Ltd 現像装置及び画像形成方法及び画像形成装置

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