JP2004021136A - Image forming device - Google Patents

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JP2004021136A
JP2004021136A JP2002179287A JP2002179287A JP2004021136A JP 2004021136 A JP2004021136 A JP 2004021136A JP 2002179287 A JP2002179287 A JP 2002179287A JP 2002179287 A JP2002179287 A JP 2002179287A JP 2004021136 A JP2004021136 A JP 2004021136A
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Yuichiro Toyohara
豊原 裕一郎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device which realizes always stable and highly fine image quality and is small in size and inexpensive. <P>SOLUTION: The image forming device includes an image carrying member 1, a primary electrostatic charger 2 for uniformly electrostatically charging the member 1 by exposing the member 1, a laser exposure device 3 for forming an electrostatic latent image by exposing the member 1, and a two-component contact developing device 4 which develops the electrostatic latent image to a sensible image. An organic photoreceptor of a function separation type having a surface layer is used as the member 1 and the wavelength of a laser beam source of the laser exposure device 3 is specified to 400 nm below 500 nm. The surface layer is disposed at a film thickness of 5 μm on the surface of the image carrying member and the film thickness of a charge transfer layer on the inner peripheral side thereof is specified to 20 μm and the exposure spot area thereof to 2,000 μm<SP>2</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像形成装置に関し、特に、複数の像担持体を有するとともに、画像信号に基づいて露光手段によって露光を行うことにより画像を形成する画像形成装置に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、画像形成システムの進歩により、解像度の向上が図られ、極めて高精細な画像を出力可能な画像形成装置が増えてきている。具体的には、解像度が600dpi(23.6mm−1)や1200dpi(47.2mm−1)の画像形成装置が市場に見られるようになってきている。
【0003】
このような解像度の向上に伴い、文字や画像中の細部の再現性や、ハーフトーンの細密再現などが可能となる。
【0004】
一般に、高精細化技術においては、像担持体の特性や、露光の解像度や、スポット径が大きく影響する。このような観点から、高精細化技術については、種々の技術開発が進められている。このような技術の一例を挙げると、たとえば特開2001−194841号公報に記載された技術などが知られている。
【0005】
一方、画像形成速度の向上の観点から、複数の像担持体を有するフルカラーの高速画像形成装置が増加してきている。具体的には、小型のデスクトップカラープリンタにも見られるように、小径の像担持体を4つ用いて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置をそれぞれ対応させて直列に並べ、いわゆるタンデムとし、転写材表面または中間転写材表面に、多重転写する系が一般的となっている。
【0006】
現像装置と像担持体とが1対1で複数存在する系の特徴としては、プロダクティビティの速さを挙げることができる。そして、最近では、30〜40ppmほどのプロダクティビティを有する画像形成装置も見られるようになってきている。
【0007】
上述したように、画像形成装置に関する技術開発の全体的な流れとしては、高画質化および高速化が進んでいる状況である。
【0008】
しかしながら、上述のように、画像形成装置の解像度を向上させる場合に、単純に解像度を増加させようとすると、画像信号の解像度が上がるのみである。すなわち、解像度の増加に対して、画像形成装置における種々の特性が追従できないため、かえって画像劣化の要因となってしまうことがある。
【0009】
これには、画像形成装置の潜像、現像、転写などのすべての要素が関連している。一般的に、画像形成装置のポテンシャルに比べ高い解像度で出力してしまう場合、画像があるときは高い再現性を有しているにもかかわらず、場合によっては、全く異なる色の画像になってしまうという安定性の劣化が見られる。
【0010】
また、画像形成速度を上げるための像担持体の複数化は、画質の劣化もしくは画像形成装置の大型化を招いてしまう。
【0011】
また、従来のタンデム型のフルカラー画像形成装置において、像担持体が一つの画像形成装置におけると同等レベルの画質を達成するためには、1つの像担持体ごとに高精度な現像装置、転写装置および制御装置を具備する必要があった。そのため、画像形成装置の本体の寸法(サイズ)が非常に大きくなってしま鵜呑みならず、非常に複雑な制御が必要となるという問題があった。
【0012】
また、このような大型化を抑制して小型化されたタンデム型の画像形成装置においては、制御系をはじめ、それぞれの構成部品が小型化されている。そのため、精度劣化が生じてしまい、結果として画質が劣る傾向があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
この画質劣化の要因の一つとして、像担持体の特性が挙げられる。すなわち、複数の像担持体を具備する場合、これらの複数の像担持体において、相互に特性が完全に一致させることが困難であった。そして、これらの特性のずれにより、色むらなどの画像品質の劣化を導いてしまうという現象が生じる。なお、像担持体の特性とは、像担持体の感度やMTFなどを指す。また、画像品質の劣化とは、色むら、色味変動、濃度変動、もしくはライン幅変動などを指す。
【0014】
そして、像担持体のMTFは像担持体の膜厚に大きく影響を受ける。すなわち、像担持体の膜厚が大きくなるに従って、像担持体のMTFが低下することが一般に知られている。さらに、像担持体の膜厚が大きくなるに従って、微小な露光に対する潜像電位が浅くなる傾向が見られる。
【0015】
そのため、像担持体の膜厚は薄いほうが好ましい一方、膜厚が使用状況に応じて変化してしまうと、これに伴って画質が変化してしまうという問題は新たに発生してしまう。
【0016】
したがって、この発明の目的は、像担持体を具備し、この像担持体に均一に帯電した後、光源から光を出射して露光を行うことにより静電潜像を形成し、現像装置によって静電潜像を顕画化する画像形成装置において、常に安定した高精細な画像品質を実現することができるとともに、小型かつ安価な画像形成装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、
像担持体と、像担持体を均一に帯電する帯電手段と、像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像を顕画化する現像手段とを有し、像担持体として、表面層を有する機能分離型の有機感光体を用いるとともに、露光手段の光源の波長を500nm以下とする
ことを特徴とするものである。
【0018】
この発明において、典型的には、像担持体は、少なくとも導電性基体上に電荷発生層および電荷輸送層が積層されて構成され、電荷輸送層の膜厚が20μm以下であり、表面層の膜厚が5μm以下であるとともに、出力解像度が23mm−1(≒600dpi)以上である。また、この発明において、好適には、露光手段における露光スポット面積は、2000μm以下である。また、この発明を適用する画像形成装置は、典型的には、フルカラー画像形成装置であるが、その他の画像形成装置に適用することが可能である。
【0019】
この発明において、典型的には、光源は、半導体レーザまたは発光ダイオードである。また、この発明において、典型的には、現像方式としては接触現像方式が用いられる。
【0020】
この発明において、典型的には、複数の像担持体を有し、複数の像担持体におけるそれぞれの像担持体に対して、分光反射率の異なる現像材を現像する現像装置を有する。
【0021】
この発明において、好適には、画像形成装置は、フルカラー画像形成装置であり、この場合に、複数の像担持体を有し、複数の像担持体のそれぞれの像担持体に対して、分光反射率の異なる現像剤を現像する現像装置を有する。
【0022】
この発明において、典型的には、現像方式として接触現像方式を用いる。
【0023】
また、この発明による画像形成装置は、課題を解決するために、上述したそれぞれの構成を、任意に選択的に組み合わせた構成とすることが可能である。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【0025】
(第1の実施形態)
まず、この発明の第1の実施形態による画像形成装置について説明する。図1に、この第1の実施形態による乾式電子写真方式を採用した画像形成装置を示す。まず、この第1の実施形態による画像形成装置の動作概略について説明する。
【0026】
すなわち、図1に示すように、まず、ドラム状の機能分離型の有機感光体を有して構成される像担持体1が、帯電手段としての一次帯電器2により均一に帯電される。
【0027】
次に、画像データ供給部(図示せず)から送出された画像信号に基づいて、像担持体1表面に、露光手段としてのレーザ露光装置3による露光が行われる。これにより、像担持体1表面に静電潜像が形成される。
【0028】
また、この第1の実施形態による画像形成装置においては、画像データを1画素あたり多値レベル(256レベル)とする場合について説明するが、本質的にはどのようなレベルを採用してもよい。
【0029】
そして、現像手段としての、2成分接触現像装置4により形成された静電潜像を顕画化することにより、中間転写体5の表面に一次転写が行われる。この2成分接触現像装置4は、微細な現像の再現を可能とするための装置である。
【0030】
そこまでの動作を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれの色の現像材の入った2成分現像装置4ごとに、計4回繰り返した後、中間転写体5表面に形成された画像を転写材6の表面に二次転写し、定着装置7によって転写材6上に固着させて排出する。
【0031】
上述した画像形成プロセスを経て画像を形成する場合、画質を決定する要因としては、さまざまな要因がある。一般的な要因としては、静電潜像のレベルから、像担持体1上の画像、中間転写体5上の画像に順次プロセスを経るたびに画質が劣化していくことが挙げられる。そこで、本発明者は、静電潜像の段階に着目して、画質の向上を図ることを想起するに至った。
【0032】
すなわち、本発明者は、上述した画像形成プロセスを経た画像形成装置における、ライン幅再現性という観点から考察を行った。なお、この第1の実施形態においては、解像度を600dpi(23.6mm−1)とした場合の1画素幅のラインについて説明する。図2に、静電潜像が鋭い(シャープな)ものと、緩やか(ブロードな)ものとを、同一のライン幅に画像再現する場合のモデルを示す。
【0033】
また、この第1の実施形態における説明を容易にするために、両者の静電潜像に対して、図2中の破線により示す現像閾値を与えた場合に、同一のライン幅が再現するものとする。この状態においては、像担持体1における感度特性が変化し、図3に示すように潜像が現像閾値に対して変化すると、それぞれの潜像に対するライン幅が異なってしまう。
【0034】
ここで、図2と図3とにおいて変化分の小さい方が系の安定性が高いことは、言うまでもない。そして、図2および図3から、系の安定性の高いのは、静電潜像がシャープな場合に提供されることがわかる。
【0035】
また、本発明者の知見によれば、画像形成装置が形成するライン画像のライン幅を決定づける潜像要因としては、画像形成装置の解像度や、像担持体1の表面から電荷発生層までの膜厚、露光のスポット面積などを挙げることができる。ここで、像担持体1の表面近傍の膜構成を図4に示す。
【0036】
すなわち、図4に示すように、像担持体1の膜構成は、表面1aから表面層1b、電荷輸送層1cおよび電荷発生層1dが順次設けられている。また、これらの電荷輸送層1cおよび電荷発生層1dは、像担持体1の基体である導電性基体1e上に設けられている。
【0037】
ここで、この第1の実施形態においては、画像形成装置における解像度を、たとえば600dpi(23.6mm−1)とし、図4に示す像担持体1の表面1aから電荷発生層1cまでの距離(以下、像担持体膜厚)を25μm以下とし、この像担持体膜厚のうちの、表面層1bの膜厚をたとえば5μm以下とする。具体的には、像担持体膜厚をたとえば25μmの近傍とし、ピーク光量の1/e(eは、超越数)となる面積、いわゆる露光のスポット面積を2000μmとする。
【0038】
図5に、ラインを画像形成した場合における断面の潜像コントラスト、すなわち潜像電位の最深部と最浅部とのコントラスト電位に対する、露光スポット面積を2000μmとした場合の像担持体膜厚依存性を示す。なお、このときに用いられる描画画像は、図6に示す600dpi(23.6mm−1)の1ドット1(1dot1)スペース画像である。
【0039】
また、図7に、像担持体膜厚の電荷輸送層1cの膜厚を20μmとしてラインを画像形成した場合における、断面の潜像コントラスト(潜像電位の最深部と最浅部のコントラスト電位)に対する、露光のスポット面積依存性を示す。なお、描画画像は、図6に示す1ドット1(1dot1)スペース画像と同様である。また、このスポット面積依存性は、計算機シミュレーションにより求めたものである。
【0040】
潜像コントラストとして150V以上確保できる場合に、潜像がシャープであると判断すると、図7から、シャープな潜像を描くためには、露光解像度が600dpiの場合において、像担持体膜厚が20μm以下、露光スポット面積が2000μm以下にすることが望ましいことがわかる。
【0041】
しかしながら、このような場合においても、像担持体1の電荷輸送層1cの膜厚が10μmの場合と、20μmの場合とにおいて比較すると、潜像コントラストは約100V異なる。この電位差は、この第1の実施形態による画像形成装置における特性において、80レベルの画像信号における出力濃度に換算すると、この画像形成装置においては、0.08に相当する。
【0042】
この差異は、像担持体1の使用による経時劣化分として現出する。そこで、この第1の実施形態においては、画像形成装置の像担持体1に、アクリルなどの紫外線を照射することにより硬化させることが可能な、紫外線硬化材料などを用いて、高い耐摩耗性を有する表面層1bを5μm程度の膜厚で設けることにより、像担持体1の使用による膜厚変動を最小限にするようにしている。
【0043】
その結果、像担持体1の使用による経時劣化分は、出力濃度で約0.02となるため、画質劣化としてほとんど認識されないレベルにまで改善することが可能となる。
【0044】
なお、表面層1bを設けることなく、像担持体1の表面における摩耗量を減少させることができれば、その効果は同等であり、本来の目的を達成することができる。
【0045】
ところが、本発明者の実験および検討によれば、この場合においては、像担持体の寿命が短くなるという問題が別に発生してしまう。そして、短寿命化されると、ランニングコストが上昇するため、画像1枚当たりの単価が高価になってしまう。
【0046】
そのため、これらの問題を回避するためには、硬度が高く、摩耗しにくい表面層1bを形成するのが望ましい。そして、これによって、高精細な画像を安定して安価に出力することができるようになる。
【0047】
また、表面層1cの抵抗値は、画質において重要な因子であるため、この第1の実施形態による画像形成装置においては、表面層1bにおける電荷の横方向の移動、いわゆる画像流れを防止する観点から、23℃の温度で60%の湿度の常温常湿環境下において、体積抵抗値は、1.0×1013程度に設定される。
【0048】
そして、上述した露光解像度、像担持体膜厚および露光スポット面積の3つの要素は、それぞれ独立して静電潜像に寄与する。ところが、これらの露光解像度、像担持体膜厚および露光スポット面積の3つの要素が、揃ってこの値を達成することにより、さらなる高画質を達成することができる。なお、これらの条件は、最低限満足すべき条件であるため、解像度が高くなるに従って、像担持体膜厚を薄くしつつ、露光スポット面積を小さくしていくことが望ましい。
【0049】
また、この露光スポット面積に関しては、露光装置における波長に大きく関係する。そして、この第1の実施形態においては、露光装置から出射される光をレーザ光とし、その波長を500nm以下のたとえば400nmとする。また、一方レーザ露光のスポット径Φと波長λとは、
スポット径Φ=k・F・λ(k:比例定数、F:光学系のFナンバー)
の関係を有する。
【0050】
ところで、従来の露光光源としては、一般的に、波長が780nm前後の赤外レーザ光や、波長が680nm前後の赤色レーザ光が使用される。このスポット径Φの関係式を考慮すると、これらの波長を有するレーザ光に比して、その出射波長が500nm以下、たとえば400nm前後の光を出射する光学素子を用いることによって、従来とほぼ同様の光学系を用いつつ、スポット径を小径化することができる。
【0051】
具体的には、波長が780nmのレーザ光に対して、波長が400nmのレーザ光を使用することによって、スポット径を0.51倍に小径化することができる。さらに、スポット径を0.51倍にすることによって、スポット面積を((0.51)≒)0.25倍、すなわち約1/4倍にすることが可能となる。
【0052】
また、一般に、スポットの焦点深度dは、Fナンバーの平方(2乗)と波長とに依存し、
焦点深度d=l´・F×F・λ(l´:比例定数)
の関係を満たす。
【0053】
そのため、波長の大きいレーザ光を用いて入射径を大きくし、Fナンバーを小さくしてスポットをそろえると、短波長化して、同じスポット径を得る場合に比して、焦点深度dが小さく浅くなってしまうという問題が生じる。他方、波長の短いレーザ光を用いて、スポット径を小径化すると、焦点深度に対する余裕が生じ、この余裕の分だけ精度を下げることが可能になる。これにより、コストの低減を図ることが可能となる。
【0054】
したがって、スポット面積を小さくする際に、光学系を構成する部品を追加したり、特別に製造したりすることなく、露光装置を低コストで製造することが可能となる。
【0055】
ここで、上述した図2および図3は、像担持体膜厚を20μmとして露光スポット面積を2000μmとした系と、像担持体膜厚を30μmとして露光スポット面積を3600μmとした系とにおいて、それぞれ解像度を600dpi(23.6mm−1)とした場合における、1画素幅のラインを形成する際の潜像を比較したものである。なお、図2および図3においては、1画素のあたりの積分光量が同一の積分光量になるように規格化されている。
【0056】
図2および図3から、像担持体膜厚を20μmとして露光スポット面積を2000μmとした系の方が、シャープな潜像を形成することができることがわかる。すなわち、像担持体1の特性変動や現像特性としての閾値の変化などに対して耐性を有するシステムであることがわかる。
【0057】
以上説明したように、この第1の実施形態によれば、像担持体の特性変化などの画質劣化因子に対して強い静電潜像を形成することが可能となり、結果画質の安定化を達成することが可能となる。また、光学系を特別に仕立てることなく従来の長波長露光とほぼ同様の光学系を用いることができ、安価で小型の画像形成装置において安定な画質を提供することが可能となるのみならず、像担持体1の最表層に表面層1bを設けていることにより、像担持体1の削れを最小限に抑制することができ、画像形成装置の使用に伴う像担持体膜厚の変動を抑制することができるので、特性変動自体も最小限に抑えることが可能となる。
【0058】
(第2の実施形態)
次に、この発明の第2の実施形態による画像形成装置について説明する。図8に、この第2の実施形態による画像形成装置を示す。
【0059】
図8に示すように、この第2の実施形態による画像形成装置は、第1の実施形態におけると異なり、タンデム型の4つの像担持体を有する画像形成装置である。
【0060】
すなわち、図8に示すように、この一実施形態による画像形成装置においては、左右方向に延設された無端ベルト状の転写ベルト11の上部に、画像形成部13,14,15,16が順次に列設されている。なお、これらの画像形成部13,14,15,16は、互いに同一の構成を有する。
【0061】
これらの画像形成部13,14,15,16においては、それぞれ像担持体17が配設されている。これらの像担持体17の周辺には、一次帯電器20、除電ランプ(図示せず)、クリーナ21、現像器22などの、画像形成用部材が配設されている。また、その上部には、光走査部25aを有する画像読取部25が設置されている。
【0062】
また、それぞれの現像器22には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよび、ブラックの色のトナーが格納されている。
【0063】
また、転写ベルト11における無端ベルトの内側で、それぞれの像担持体17に対応する位置の反対側に、それぞれ転写帯電器18が配設されている。
【0064】
また、それぞれの画像形成部13,14,15,16の上方には、これらの画像形成部13〜16に対応して、それぞれ光走査装置(図示せず)が設けられている。そして、これらの光走査装置により、原稿における複数の成分色に対応した画像信号が像担持体17に照射される。これにより、それぞれの像担持体17に、それぞれの成分色に対応する静電潜像が形成される。
【0065】
また、画像形成部13においては、像担持体17の回転走行によって、潜像が現像器22に対して対向する現像位置に到来すると、現像器22からイエロートナーが供給されて、この像担持体17にイエロートナー像が形成される。
【0066】
そして、このイエロートナー像が、転写帯電器18に対して対向配置された転写部位に至ると、転写帯電器18による転写バイアスによって、イエロートナー像が転写ベルト11に転移される。
【0067】
その後、転写ベルト11が進行して画像形成部14にまで達すると、上述と同様の方法によって、画像形成部14により転写ベルト11にすでに転移されているイエロートナー像にマゼンタトナー像が重畳形成される。
【0068】
その後、画像形成部15,16においても同様に、転写ベルト11に、それぞれシアントナー像およびブラックトナー像が、順次重畳形成される。続いて、この転写ベルト11に形成された4色の色トナー像は、転移部23において転写ベルトから分離されて転写材12に転移する。その後、転写材12が定着装置24に至り、それぞれの色トナー像が溶解混合されてカラー画像となる。その後、このカラー画像が転写材12に定着されて固定された後、装置外に排出される。
【0069】
なお、それぞれの像担持体17に、転写されずに残った残留トナーは、クリーナ21により除去される。そして、このクリーナ21によってトナーがクリーニングされることにより、それぞれの像担持体17が、以降の画像形成動作を実行可能な準備状態となる。
【0070】
すなわち、この第2の実施形態による画像形成装置は、4つのローラに張架された転写ベルト11を有し、この転写ベルト11にトナー像が重畳形成され、給紙カセットに充填された転写材12に転写されて、排紙カセット(図示せず)から排出されるように構成されている。
【0071】
次に、上述した画像形成装置において、画像形成プロセスを経る中で、図1に示すような像担持体1が単数の画像形成装置の場合と、図8に示すように像担持体17が複数の場合の画像形成装置の場合とを比較する。
【0072】
すなわち、図1に示す第1の実施形態による画像形成装置におけるように、像担持体1が単数の場合、画像形成装置は、帯電、露光、現像、一次転写をそれぞれの色ごとに計4回繰り返し行い、二次転写を一回行うという動作を行う。
【0073】
これに対し、図8に示すこの第2の実施形態による画像形成装置においては、異なる像担持体17により、それぞれの色の画像をほぼ同時に形成し、直列に中間転写体としての転写ベルト11上に一次転写する動作を行うという点が相違する。
【0074】
以上のようにして構成された、この第1および第2の実施形態による画像形成装置において、本発明者は、像担持体1が単数の装置と複数の装置とにおいて、互いの画質に対する影響について実験を行った。なお、この実験においては、像担持体膜厚を30μmとし、露光スポット面積を3600μmとした系を用いる。
【0075】
まず、像担持体1が単数の場合において、像担持体1の特性が理想的な特性からずれ、図9に示すように、スラスト方向に感度勾配を有する場合を仮定する。なお、横軸がスラストの位置であり、縦軸がこのスラストの位置に対する画像信号80レベル入力時の像担持体の表面の周方向平均電位分布を示す。
【0076】
ここで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の現像装置の特性はまったく同じであり、イエロー、マゼンタ、シアンに等しい量の画像信号を入力するとグレーが出力されるとする。その状態で、イエロー、マゼンタ、シアンの全面に、均一な画像信号80レベルを入力したとすると、それぞれの色のスラスト方向での濃度分布は図10に示すようになる。
【0077】
そして、この画像はグレーのまま濃度がスラスト方向に分布を持つような画像になる。なお、この図10において、感度変化に対する濃度変化のメカニズムは、第1の実施形態におけると同様である。
【0078】
一方、図8に示すように、像担持体が複数ある場合において、イエロー、マゼンタのステーションの像担持体はスラスト方向にムラのない理想的な表面電位分布を有するのに対し、シアンのステーションの像担持体のみを図10に示すようなスラスト方向に分布を持つような場合について考察する。
【0079】
この状態で、イエロー、マゼンタ、シアンに全面に均一な画像信号80レベルを入力する。この場合、それぞれの色のスラスト方向における濃度分布は、図11に示すようになる。このとき、上述の画像は、手前側がグレーであるが、奥側では赤っぽいグレーになってしまう。
【0080】
このような色をユーザが肉眼で観察した場合、一般に濃度のわずかな変化よりも色味の変化のほうが目立ってしまう。そして、このような場合には、複数の像担持体を持つ画像形成装置が、それらのうちのいずれか一つの像担持体の特性が異なるのみであっても、色むらとして表出される。そのため、単数の像担持体の画像形成装置に比して画像劣化が生じやすいということがわかる。
【0081】
すなわち、上述のような本発明者の検討の結果、図1に示す像担持体が単一の画像形成装置に比して、図9に示す像担持体が複数の画像形成装置の方が、静電潜像をシャープに描く必要があることを想起した。
【0082】
そこで、この本発明者は、複数の像担持体をタンデムに並べて画像形成を行う場合の像担持体17の電荷輸送層1cの膜厚を20μm以下、好適には20μm近傍にしつつ、表面にはアクリルに紫外線を照射して硬化させる紫外線硬化材料を用いた、使用による削れの生じにくい表面層1bを、膜厚が5μmになるように設け、像担持体1を使用することによる膜厚変動を最小限に抑制することを案出した。
【0083】
また、本発明者は、露光に用いる光の波長を、500nm以下、好適には400nm程度にすることによって、スポット面積(ピーク光量の1/eでの面積)を、2000μmとすることが望ましいことを想起し、タンデム式の画像形成装置に適用することを案出するに至った。
【0084】
そして、この第2の実施形態による画像形成装置によれば、第1の実施形態におけると同様に、それぞれの像担持体における潜像をシャープに形成することが可能となるとともに、像担持体の特性変動も低減することが可能となる。そのため、複数の像担持体17を有する、この第2の実施形態による画像形成装置において、それぞれの像担持体17の特性が変化しにくく、また、たとえ変化したとしても、色むらとして画質に現出するのを最小限に抑制し、高いプロダクティビティで高画質を提供することが可能となる。
【0085】
また、それぞれの光学系を別に製造することなく、従来の長波長の光を用いた露光におけると、ほぼ同様の光学系を用いることが可能となる。そのため、安価で小型の画像形成装置において安定した画質の提供を図ることが可能となる。
【0086】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づくそれぞれの種の変形が可能である。
【0087】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【0088】
また、たとえば上述の実施形態においては、画像形成装置の構成例としてフルカラー画像形成装置を例として挙げているが、これに限定する趣旨ではなく、モノクロプリンタ、フルカラープリンタ、モノクロファクシミリ、フルカラーファクシミリ、モノクロ複写機などの光源を用いた画像形成装置に適用することが可能である。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による画像形成装置によれば、像担持体として、表面層を有する機能分離型の有機感光体を用いるとともに、上記露光手段の光源の波長を500nm以下にしていることにより、像担持体の特性変化などの画質劣化因子に対して強い静電潜像を形成することが可能となり、結果画質の安定化を達成することができるとともに、表面層を設けることによるランニングコストの低減が可能となるため、常に安定した高精細な画像品質を実現することができるとともに、小型かつ安価な画像形成装置を提供することが可能となる。
【0090】
また、この発明の他の効果は、光学系を特別に製造することなく、従来の長波長露光とほぼ同様の光学系を用いることができるため、安価かつ小型で、安定した画質を実現することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【0091】
また、この発明のさらなる効果は、複数の像担持体を有する画像形成装置において、それぞれの像担持体の特性の違いが色むらとして画質に現出するのを最小限に抑制し、プロダクティビティを高水準に維持し、高画質の画像を形成することが可能な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】この発明の第1の実施形態による画像形成装置の断面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態による静電潜像の鋭いものと緩やかなものとで同一のライン幅を再現する際のモデルを示す概念図である。
【図3】図2に示す状態から像担持体の感光特性が変化し、ライン幅が異なって再現される場合のモデルを示す概念図である。
【図4】この発明の第1の実施形態による像担持体の膜構成を示す断面図である。
【図5】この発明の第1の実施形態によるスポット面積を2000μmとした場合の像担持体の膜厚と潜像コントラストとの関係を示すグラフである。
【図6】この発明の第1の実施形態による描画画像を示す図である。
【図7】この発明の第1の実施形態による像担持体の電荷輸送層の膜厚を20μmとした場合の露光スポット面積と潜像コントラストとの関係を示すグラフである。
【図8】この発明の第2の実施形態による画像形成装置を示す断面図である。
【図9】この発明の第2の実施形態による像担持体がスラスト方向に感度勾配を有する場合の、像担持体におけるスラスト方向に沿った電位分布を示すグラフである。
【図10】この発明の第2の実施形態による像担持体を使用して画像形成した場合の、イエロー、マゼンタおよびシアンの、それぞれのスラスト方向の出力濃度分布を示すグラフである。
【図11】図10に示す電位分布が、シアンステーションの像担持体にのみ存在する場合の、スラスト方向に沿った、イエロー、マゼンタおよびシアンのそれぞれの出力濃度の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1,17 像担持体
1a 表面
1b 表面層
1c 電荷輸送層
1d 電荷発生層
1e 導電性基体
2 一次帯電器
3 レーザ露光装置
4 成分接触現像装置
5 中間転写体
6,12 転写材
7 定着装置
11 転写ベルト
13,14,15,16 画像形成部
18 転写帯電器
20 一次帯電器
21 クリーナ
22 現像器
23 転移部
24 定着装置
25 画像読取部
25a 光走査部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus, and in particular, is suitably applied to an image forming apparatus having a plurality of image carriers and forming an image by performing exposure by an exposure unit based on an image signal.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the progress of image forming systems, resolution has been improved, and image forming apparatuses capable of outputting extremely high-definition images have been increasing. Specifically, the resolution is 600 dpi (23.6 mm -1 ) And 1200 dpi (47.2 mm -1 ) Image forming apparatuses are becoming available on the market.
[0003]
With such an improvement in resolution, reproducibility of characters and details in an image and minute reproduction of halftones can be achieved.
[0004]
Generally, in the high definition technology, the characteristics of the image carrier, the resolution of exposure, and the spot diameter have a great influence. From such a viewpoint, various technologies have been developed for high definition technology. As an example of such a technique, for example, a technique described in JP-A-2001-194841 is known.
[0005]
On the other hand, from the viewpoint of improvement in image forming speed, full-color high-speed image forming apparatuses having a plurality of image carriers are increasing. Specifically, as seen in a small desktop color printer, four small-diameter image carriers are used, and yellow, magenta, cyan, and black developing devices are arranged in series in correspondence with each other to form a so-called tandem. A system for performing multiple transfer onto a transfer material surface or an intermediate transfer material surface is generally used.
[0006]
One of the features of a system in which a plurality of developing devices and image carriers are provided in a one-to-one relationship is the speed of productivity. Recently, an image forming apparatus having a productivity of about 30 to 40 ppm has come to be seen.
[0007]
As described above, the overall flow of technical development relating to the image forming apparatus is a situation in which higher image quality and higher speed are progressing.
[0008]
However, as described above, when the resolution of the image forming apparatus is improved, simply increasing the resolution merely increases the resolution of the image signal. That is, various characteristics of the image forming apparatus cannot follow the increase in the resolution, which may rather cause image deterioration.
[0009]
This involves all elements such as the latent image, development, and transfer of the image forming apparatus. Generally, when an image is output at a higher resolution than the potential of the image forming apparatus, an image having a completely different color may be obtained even though the image has high reproducibility in some cases. The stability is deteriorated.
[0010]
Further, the use of a plurality of image carriers to increase the image forming speed causes deterioration of image quality or enlargement of the image forming apparatus.
[0011]
In a conventional tandem-type full-color image forming apparatus, in order to achieve the same level of image quality as that of a single image forming apparatus, a high-precision developing device and a transfer device are required for each image carrier. And a control device. For this reason, there has been a problem that the size (size) of the main body of the image forming apparatus becomes very large, so that it is not possible to take a stake and very complicated control is required.
[0012]
Further, in a tandem-type image forming apparatus which is reduced in size by suppressing such an increase in size, each component such as a control system is reduced in size. For this reason, accuracy is deteriorated, and as a result, the image quality tends to be inferior.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
One of the causes of the image quality deterioration is the characteristic of the image carrier. That is, when a plurality of image carriers are provided, it is difficult to completely match the characteristics of the plurality of image carriers. Then, a shift in these characteristics leads to a phenomenon that image quality such as color unevenness is degraded. Note that the characteristics of the image carrier refer to the sensitivity of the image carrier, the MTF, and the like. Deterioration of image quality refers to color unevenness, tint fluctuation, density fluctuation, line width fluctuation, or the like.
[0014]
The MTF of the image carrier is greatly affected by the thickness of the image carrier. That is, it is generally known that the MTF of the image carrier decreases as the thickness of the image carrier increases. Further, as the thickness of the image carrier increases, the latent image potential for minute exposure tends to be shallower.
[0015]
Therefore, it is preferable that the film thickness of the image carrier is thin, but if the film thickness changes in accordance with the use condition, a new problem that the image quality changes accordingly occurs.
[0016]
Therefore, an object of the present invention is to provide an image carrier, uniformly charge the image carrier, emit light from a light source and perform exposure to form an electrostatic latent image, and the developing device statically forms the image. An object of the present invention is to provide a small and inexpensive image forming apparatus that can always realize stable and high-definition image quality in an image forming apparatus that visualizes an electrostatic latent image.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides
An image carrier; a charging unit configured to uniformly charge the image carrier; an exposure unit configured to expose the image carrier to form an electrostatic latent image; and a developing unit configured to visualize the electrostatic latent image. A function-separated type organic photoconductor having a surface layer is used as an image carrier, and the wavelength of a light source of an exposure unit is set to 500 nm or less.
It is characterized by the following.
[0018]
In the present invention, typically, the image carrier is formed by laminating a charge generation layer and a charge transport layer on at least a conductive substrate, the thickness of the charge transport layer is 20 μm or less, and the film of the surface layer is formed. The thickness is 5 μm or less and the output resolution is 23 mm -1 (≒ 600 dpi) or more. In the present invention, preferably, the exposure spot area of the exposure means is 2000 μm 2 It is as follows. The image forming apparatus to which the present invention is applied is typically a full color image forming apparatus, but can be applied to other image forming apparatuses.
[0019]
In the present invention, typically, the light source is a semiconductor laser or a light emitting diode. In the present invention, a contact developing system is typically used as a developing system.
[0020]
In the present invention, typically, there is provided a developing device which has a plurality of image carriers and develops developing materials having different spectral reflectances on each of the plurality of image carriers.
[0021]
In the present invention, preferably, the image forming apparatus is a full-color image forming apparatus. In this case, the image forming apparatus has a plurality of image carriers, and a spectral reflection is performed on each of the plurality of image carriers. It has a developing device for developing developers having different rates.
[0022]
In the present invention, typically, a contact developing system is used as a developing system.
[0023]
Further, in order to solve the problem, the image forming apparatus according to the present invention can be configured to arbitrarily and selectively combine the above-described configurations.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
[0025]
(1st Embodiment)
First, an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an image forming apparatus employing a dry electrophotographic method according to the first embodiment. First, an outline of the operation of the image forming apparatus according to the first embodiment will be described.
[0026]
That is, as shown in FIG. 1, first, an image carrier 1 including a drum-shaped functionally separated organic photoreceptor is uniformly charged by a primary charger 2 as a charging unit.
[0027]
Next, based on the image signal sent from the image data supply unit (not shown), the surface of the image carrier 1 is exposed by a laser exposure device 3 as an exposure unit. Thereby, an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier 1.
[0028]
In addition, in the image forming apparatus according to the first embodiment, a case will be described where the image data is multi-level (256 levels) per pixel, but essentially any level may be employed. .
[0029]
Then, primary transfer is performed on the surface of the intermediate transfer member 5 by visualizing the electrostatic latent image formed by the two-component contact developing device 4 as a developing unit. The two-component contact developing device 4 is a device for enabling fine reproduction of development.
[0030]
The operation up to that point is repeated a total of four times in each of the two-component developing devices 4 containing the developing materials of yellow, magenta, cyan, and black, and then the image formed on the surface of the intermediate transfer member 5 is transferred. The image is secondarily transferred onto the surface of the material 6, fixed on the transfer material 6 by the fixing device 7, and discharged.
[0031]
When an image is formed through the above-described image forming process, there are various factors that determine the image quality. A general factor is that the image quality deteriorates each time the image on the image carrier 1 and the image on the intermediate transfer member 5 are sequentially processed from the level of the electrostatic latent image. Therefore, the present inventor has come to recall improving the image quality by focusing on the stage of the electrostatic latent image.
[0032]
That is, the present inventor has studied from the viewpoint of line width reproducibility in an image forming apparatus that has undergone the above-described image forming process. In the first embodiment, the resolution is set to 600 dpi (23.6 mm -1 ) Will be described. FIG. 2 shows a model in which a sharp (sharper) electrostatic latent image and a gentle (broad) electrostatic latent image are reproduced with the same line width.
[0033]
In order to facilitate the description in the first embodiment, the same line width is reproduced when a development threshold value indicated by a broken line in FIG. 2 is given to both electrostatic latent images. And In this state, when the sensitivity characteristic of the image carrier 1 changes, and the latent image changes with respect to the development threshold as shown in FIG. 3, the line width for each latent image differs.
[0034]
Here, it goes without saying that the smaller the change between FIGS. 2 and 3, the higher the stability of the system. From FIGS. 2 and 3, it can be seen that high system stability is provided when the electrostatic latent image is sharp.
[0035]
According to the knowledge of the inventor, the latent image factors that determine the line width of the line image formed by the image forming apparatus include the resolution of the image forming apparatus and the film from the surface of the image carrier 1 to the charge generation layer. Thickness, exposure spot area, and the like can be given. Here, a film configuration near the surface of the image carrier 1 is shown in FIG.
[0036]
That is, as shown in FIG. 4, the film configuration of the image carrier 1 includes a surface layer 1b, a charge transport layer 1c, and a charge generation layer 1d in order from the surface 1a. The charge transport layer 1c and the charge generation layer 1d are provided on a conductive substrate 1e which is a substrate of the image carrier 1.
[0037]
Here, in the first embodiment, the resolution in the image forming apparatus is, for example, 600 dpi (23.6 mm). -1 ), The distance from the surface 1a of the image carrier 1 to the charge generation layer 1c (hereinafter, image carrier thickness) is set to 25 μm or less. The film thickness is, for example, 5 μm or less. Specifically, the thickness of the image carrier is set to, for example, around 25 μm, and 1 / e of the peak light amount is set. 2 (E is a transcendental number), that is, an exposure spot area of 2000 μm 2 And
[0038]
FIG. 5 shows a latent image contrast of a cross section when a line is image-formed, that is, an exposure spot area of 2000 μm with respect to the contrast potential between the deepest part and the shallowest part of the latent image potential. 2 The thickness dependence of the image carrier is shown in the case of. The drawing image used at this time is 600 dpi (23.6 mm) shown in FIG. -1 ) Is a one dot 1 (1 dot 1) space image.
[0039]
FIG. 7 shows the latent image contrast of the cross section (contrast potential at the deepest portion and the shallowest portion of the latent image potential) when a line is formed with the thickness of the charge transport layer 1c having the thickness of the image carrier being 20 μm. 3 shows the spot area dependence of exposure with respect to. The drawing image is the same as the one dot 1 (1 dot 1) space image shown in FIG. The spot area dependency is obtained by computer simulation.
[0040]
When it is determined that the latent image is sharp when the latent image contrast can be maintained at 150 V or more, it is determined from FIG. 7 that the image carrier film thickness is 20 μm when the exposure resolution is 600 dpi in order to draw a sharp latent image. Hereinafter, the exposure spot area is 2000 μm 2 It is understood that the following is desirable.
[0041]
However, even in such a case, the latent image contrast differs by about 100 V when the thickness of the charge transport layer 1c of the image carrier 1 is 10 μm and when it is 20 μm. In the characteristics of the image forming apparatus according to the first embodiment, this potential difference is equivalent to 0.08 in the image forming apparatus when converted into the output density of an 80-level image signal.
[0042]
This difference appears as deterioration with time due to the use of the image carrier 1. Therefore, in the first embodiment, a high abrasion resistance is obtained by using an ultraviolet curable material or the like that can be cured by irradiating the image carrier 1 of the image forming apparatus with ultraviolet light such as acrylic. By providing the surface layer 1b having a thickness of about 5 μm, a change in the thickness due to the use of the image carrier 1 is minimized.
[0043]
As a result, the deterioration over time due to the use of the image carrier 1 is about 0.02 in the output density, so that it is possible to reduce the deterioration to a level that is hardly recognized as image quality deterioration.
[0044]
If the amount of wear on the surface of the image carrier 1 can be reduced without providing the surface layer 1b, the effect is the same and the original object can be achieved.
[0045]
However, according to experiments and studies by the inventor, in this case, another problem that the life of the image carrier is shortened occurs separately. If the service life is shortened, the running cost increases, and the unit price per image becomes high.
[0046]
Therefore, in order to avoid these problems, it is desirable to form the surface layer 1b having high hardness and being hard to wear. As a result, a high-definition image can be stably output at low cost.
[0047]
Since the resistance value of the surface layer 1c is an important factor in image quality, in the image forming apparatus according to the first embodiment, the viewpoint of preventing the horizontal movement of the charges in the surface layer 1b, that is, the so-called image deletion. From a normal temperature and normal humidity environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 60%, the volume resistance value is 1.0 × 10 13 Set to about.
[0048]
The three factors of the above-described exposure resolution, image carrier film thickness, and exposure spot area independently contribute to the electrostatic latent image. However, when these three factors of the exposure resolution, the thickness of the image carrier, and the area of the exposure spot are all attained to this value, further higher image quality can be achieved. It should be noted that these conditions are conditions that should be satisfied at a minimum, and therefore it is desirable that as the resolution increases, the exposure spot area should be reduced while reducing the thickness of the image carrier.
[0049]
Further, the exposure spot area is greatly related to the wavelength in the exposure apparatus. In the first embodiment, the light emitted from the exposure apparatus is a laser light, and the wavelength is 500 nm or less, for example, 400 nm. On the other hand, the spot diameter Φ and the wavelength λ of the laser exposure are
Spot diameter Φ = kF · λ (k: proportional constant, F: F number of optical system)
Has the relationship
[0050]
Incidentally, as a conventional exposure light source, an infrared laser light having a wavelength of about 780 nm or a red laser light having a wavelength of about 680 nm is generally used. Considering the relational expression of the spot diameter Φ, by using an optical element that emits light with a wavelength of 500 nm or less, for example, about 400 nm, compared to a laser beam having these wavelengths, it is almost the same as the conventional one. The spot diameter can be reduced while using the optical system.
[0051]
Specifically, the spot diameter can be reduced to 0.51 times by using laser light having a wavelength of 400 nm with respect to laser light having a wavelength of 780 nm. Further, by increasing the spot diameter by a factor of 0.51, the spot area can be reduced to ((0.51) 2 Ii) 0.25 times, that is, about 1/4 times.
[0052]
In general, the depth of focus d of the spot depends on the square (square) of the F-number and the wavelength,
Depth of focus d = l '・ FFF ・ λ (l': proportional constant)
Satisfy the relationship.
[0053]
Therefore, when the incident diameter is increased by using a laser beam having a large wavelength and the F-number is reduced to align the spots, the depth of focus d becomes smaller and shallower than when the wavelength is shortened and the same spot diameter is obtained. Problem arises. On the other hand, if the spot diameter is reduced by using a laser beam having a short wavelength, there is a margin for the depth of focus, and the accuracy can be reduced by the margin. This makes it possible to reduce costs.
[0054]
Therefore, when the spot area is reduced, it is possible to manufacture the exposure apparatus at low cost without adding components constituting the optical system or manufacturing the optical system specially.
[0055]
Here, FIG. 2 and FIG. 3 described above show that the exposure spot area is 2000 μm when the image carrier thickness is 20 μm. 2 And an exposure spot area of 3600 μm with an image carrier thickness of 30 μm 2 And a system with a resolution of 600 dpi (23.6 mm -1 ) Is a comparison of a latent image when forming a line having a width of one pixel. Note that in FIGS. 2 and 3, the integrated light amount per pixel is standardized so as to be the same integrated light amount.
[0056]
2 and 3, the exposure spot area was 2000 μm with the thickness of the image carrier being 20 μm. 2 It can be seen that the system described in (1) can form a sharper latent image. In other words, it can be seen that the system is resistant to fluctuations in the characteristics of the image carrier 1 and changes in the threshold as development characteristics.
[0057]
As described above, according to the first embodiment, it is possible to form an electrostatic latent image that is strong against image quality deterioration factors such as a change in the characteristics of the image carrier, thereby achieving stable image quality. It is possible to do. Further, it is possible to use almost the same optical system as conventional long-wavelength exposure without specially tailoring the optical system, and it is possible to provide stable image quality in an inexpensive and small-sized image forming apparatus, Since the surface layer 1b is provided on the outermost layer of the image carrier 1, shaving of the image carrier 1 can be suppressed to a minimum, and a change in the thickness of the image carrier caused by use of the image forming apparatus can be suppressed. Therefore, the characteristic fluctuation itself can be minimized.
[0058]
(Second embodiment)
Next, an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows an image forming apparatus according to the second embodiment.
[0059]
As shown in FIG. 8, the image forming apparatus according to the second embodiment is an image forming apparatus having four tandem-type image carriers unlike the first embodiment.
[0060]
That is, as shown in FIG. 8, in the image forming apparatus according to this embodiment, the image forming units 13, 14, 15, 16 are sequentially arranged above the endless transfer belt 11 extending in the left-right direction. Are arranged in a row. The image forming units 13, 14, 15, and 16 have the same configuration.
[0061]
An image carrier 17 is provided in each of the image forming units 13, 14, 15, and 16. Image forming members such as a primary charger 20, a neutralization lamp (not shown), a cleaner 21, and a developing unit 22 are arranged around the image carrier 17. Further, an image reading unit 25 having an optical scanning unit 25a is provided on the upper part.
[0062]
Further, each of the developing devices 22 stores yellow, magenta, cyan, and black toners, respectively.
[0063]
Further, transfer chargers 18 are disposed inside the endless belt of the transfer belt 11 and on the opposite sides of the positions corresponding to the respective image carriers 17.
[0064]
Further, above the image forming units 13, 14, 15, 16 are provided optical scanning devices (not shown) corresponding to the image forming units 13 to 16, respectively. Then, by these optical scanning devices, image signals corresponding to a plurality of component colors in the document are irradiated on the image carrier 17. Thereby, an electrostatic latent image corresponding to each component color is formed on each image carrier 17.
[0065]
In the image forming section 13, when the latent image arrives at a development position facing the developing device 22 due to the rotational movement of the image carrier 17, yellow toner is supplied from the developing device 22, and the image carrier 17 17, a yellow toner image is formed.
[0066]
Then, when the yellow toner image reaches a transfer portion that is disposed opposite to the transfer charger 18, the transfer bias of the transfer charger 18 transfers the yellow toner image to the transfer belt 11.
[0067]
Thereafter, when the transfer belt 11 advances to reach the image forming unit 14, the magenta toner image is formed by superimposition on the yellow toner image already transferred to the transfer belt 11 by the image forming unit 14 in the same manner as described above. You.
[0068]
Thereafter, in the image forming units 15 and 16, similarly, a cyan toner image and a black toner image are sequentially superimposed on the transfer belt 11. Subsequently, the four color toner images formed on the transfer belt 11 are separated from the transfer belt at the transfer section 23 and transferred to the transfer material 12. Thereafter, the transfer material 12 reaches the fixing device 24, and the respective color toner images are dissolved and mixed to form a color image. Thereafter, the color image is fixed to the transfer material 12 and fixed, and then discharged out of the apparatus.
[0069]
The residual toner remaining on each image carrier 17 without being transferred is removed by the cleaner 21. Then, as the toner is cleaned by the cleaner 21, each image carrier 17 is in a ready state in which the subsequent image forming operation can be executed.
[0070]
That is, the image forming apparatus according to the second embodiment has a transfer belt 11 stretched over four rollers, a toner image is formed on the transfer belt 11 in a superimposed manner, and a transfer material filled in a paper feed cassette is provided. The image data is transferred to a paper cassette 12 and discharged from a paper discharge cassette (not shown).
[0071]
Next, in the above-described image forming apparatus, during the image forming process, when the image carrier 1 as shown in FIG. 1 is a single image forming apparatus, and when the image carrier 17 is plural as shown in FIG. Is compared with the case of the image forming apparatus in the case of (1).
[0072]
That is, as in the image forming apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, when the image carrier 1 is single, the image forming apparatus performs charging, exposure, development, and primary transfer four times in total for each color. The operation of repeatedly performing the secondary transfer once is performed.
[0073]
On the other hand, in the image forming apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 8, images of the respective colors are formed almost simultaneously by different image carriers 17 and serially formed on a transfer belt 11 as an intermediate transfer body. Is that the operation of primary transfer is performed.
[0074]
In the image forming apparatuses according to the first and second embodiments configured as described above, the inventor of the present invention has described the effects of the single image forming apparatus 1 and the plural apparatuses on the image quality of each other. An experiment was performed. In this experiment, the thickness of the image carrier was set to 30 μm, and the exposure spot area was set to 3600 μm. 2 Use a system with
[0075]
First, it is assumed that, when the image carrier 1 is single, the characteristics of the image carrier 1 deviate from the ideal characteristics and have a sensitivity gradient in the thrust direction as shown in FIG. The horizontal axis indicates the thrust position, and the vertical axis indicates the circumferential average potential distribution on the surface of the image carrier when the image signal 80 level is input with respect to the thrust position.
[0076]
Here, it is assumed that the characteristics of the developing devices for the four colors of yellow, magenta, cyan and black are exactly the same, and gray is output when an image signal of an amount equal to yellow, magenta and cyan is input. In this state, assuming that a uniform image signal 80 level is input to the entire surface of yellow, magenta, and cyan, the density distribution of each color in the thrust direction is as shown in FIG.
[0077]
This image is an image in which the density remains gray and has a distribution in the thrust direction. In FIG. 10, the mechanism of the change in density with respect to the change in sensitivity is the same as in the first embodiment.
[0078]
On the other hand, as shown in FIG. 8, when there are a plurality of image carriers, the image carriers of the yellow and magenta stations have an ideal surface potential distribution without unevenness in the thrust direction, whereas the cyan and Consider a case where only the image carrier has a distribution in the thrust direction as shown in FIG.
[0079]
In this state, a uniform image signal 80 level is input to the entire surface of yellow, magenta, and cyan. In this case, the density distribution of each color in the thrust direction is as shown in FIG. At this time, in the above-described image, the front side is gray, but the back side is reddish gray.
[0080]
When the user observes such a color with the naked eye, the change in color is generally more noticeable than the slight change in density. In such a case, an image forming apparatus having a plurality of image carriers is displayed as color unevenness even if only one of the image carriers has different characteristics. Therefore, it can be seen that image deterioration is more likely to occur as compared with a single image carrier image forming apparatus.
[0081]
That is, as a result of the study by the present inventors as described above, as compared with a single image forming apparatus having the image carrier shown in FIG. 1, the image forming apparatus having a plurality of image carriers shown in FIG. He recalled that it was necessary to sharply draw an electrostatic latent image.
[0082]
In view of this, the present inventor has proposed a method of forming an image by arranging a plurality of image carriers in tandem, and setting the thickness of the charge transport layer 1c of the image carrier 17 to 20 μm or less, preferably around 20 μm, A surface layer 1b, which is made of an ultraviolet curable material that is cured by irradiating an ultraviolet ray onto acrylic, is provided so as to be hardly abraded by use so as to have a thickness of 5 μm. We devised to keep it to a minimum.
[0083]
Further, the present inventor has set the wavelength of light used for exposure to 500 nm or less, preferably about 400 nm, so that the spot area (1 / e of peak light quantity) 2 2000 μm 2 Therefore, the present inventors have devised that the present invention is desirably applied to a tandem-type image forming apparatus.
[0084]
According to the image forming apparatus of the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to form a latent image on each image carrier sharply, Characteristic fluctuations can also be reduced. Therefore, in the image forming apparatus according to the second embodiment having a plurality of image carriers 17, the characteristics of each image carrier 17 are unlikely to change, and even if the characteristics are changed, the image quality is displayed as uneven color. It is possible to provide a high image quality with high productivity by minimizing the output.
[0085]
In addition, it is possible to use almost the same optical system in conventional exposure using long-wavelength light without separately manufacturing each optical system. Therefore, it is possible to provide stable image quality in an inexpensive and small-sized image forming apparatus.
[0086]
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various types of modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
[0087]
For example, the numerical values given in the above embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as needed.
[0088]
Further, for example, in the above-described embodiment, a full-color image forming apparatus is described as an example of the configuration of the image forming apparatus. The present invention can be applied to an image forming apparatus using a light source such as a copying machine.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, a function-separated organic photoconductor having a surface layer is used as the image carrier, and the wavelength of the light source of the exposure unit is set to 500 nm or less. As a result, it is possible to form an electrostatic latent image that is strong against image quality deterioration factors such as changes in the characteristics of the image carrier, thereby achieving stable image quality and running costs due to the provision of a surface layer. Therefore, stable and high-definition image quality can always be realized, and a compact and inexpensive image forming apparatus can be provided.
[0090]
Another advantage of the present invention is that it is possible to use an optical system that is almost the same as conventional long-wavelength exposure without specially manufacturing an optical system. And an image forming apparatus capable of performing the above.
[0091]
Further, a further advantage of the present invention is that in an image forming apparatus having a plurality of image carriers, it is possible to minimize the difference in the characteristics of each image carrier from appearing in the image quality as uneven color, thereby improving productivity. It is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image while maintaining a high level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a model for reproducing the same line width between a sharp electrostatic latent image and a gentle electrostatic latent image according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a model in which the photosensitive characteristics of an image carrier change from the state shown in FIG. 2 and are reproduced with different line widths.
FIG. 4 is a sectional view showing a film configuration of the image carrier according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a spot area of 2000 μm according to the first embodiment of the present invention. 2 9 is a graph showing the relationship between the thickness of the image carrier and the contrast of the latent image in the case where.
FIG. 6 is a diagram showing a drawn image according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the exposure spot area and the latent image contrast when the thickness of the charge transport layer of the image carrier according to the first embodiment of the present invention is 20 μm.
FIG. 8 is a sectional view showing an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a potential distribution along the thrust direction of the image carrier when the image carrier according to the second embodiment of the present invention has a sensitivity gradient in the thrust direction.
FIG. 10 is a graph showing respective output density distributions in the thrust direction of yellow, magenta, and cyan when an image is formed using the image carrier according to the second embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the distribution of output densities of yellow, magenta, and cyan along the thrust direction when the potential distribution shown in FIG. 10 exists only in the image carrier of the cyan station.
[Explanation of symbols]
1,17 Image carrier
1a Surface
1b Surface layer
1c Charge transport layer
1d charge generation layer
1e Conductive substrate
2 Primary charger
3 Laser exposure equipment
4-component contact developing device
5 Intermediate transfer member
6,12 Transfer material
7 Fixing device
11 Transfer belt
13, 14, 15, 16 Image forming unit
18 transfer charger
20 Primary charger
21 Cleaner
22 Developing device
23 Transfer part
24 Fixing device
25 Image reading unit
25a Optical scanning unit

Claims (7)

像担持体と、
上記像担持体を均一に帯電する帯電手段と、
上記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
上記静電潜像を顕画化する現像手段とを有し、
上記像担持体として、表面層を有する機能分離型の有機感光体を用いるとともに、上記露光手段の光源の波長が500nm以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
An image carrier;
Charging means for uniformly charging the image carrier,
Exposure means for exposing the image carrier to form an electrostatic latent image,
Developing means for visualizing the electrostatic latent image,
An image forming apparatus, wherein a function-separated organic photoreceptor having a surface layer is used as the image carrier, and a wavelength of a light source of the exposure unit is 500 nm or less.
上記像担持体が、少なくとも導電性基体上に電荷発生層および電荷輸送層が積層されて構成され、
上記電荷輸送層の膜厚が20μm以下であるとともに、上記表面層の膜厚が5μm以下であり、
出力解像度が23mm−1以上である
ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
The image carrier is configured by laminating a charge generation layer and a charge transport layer on at least a conductive substrate,
The charge transport layer has a thickness of 20 μm or less, and the surface layer has a thickness of 5 μm or less;
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the output resolution is 23 mm -1 or more.
上記露光手段における露光スポット面積が2000μm以下であることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein an exposure spot area of the exposure unit is 2000 μm 2 or less. 上記光源が半導体レーザまたは発光ダイオードであることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3, wherein the light source is a semiconductor laser or a light emitting diode. フルカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3, wherein the image forming apparatus is a full-color image forming apparatus. 現像方式として接触現像方式を用いることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a contact developing method is used as a developing method. 複数の像担持体を有し、上記複数の像担持体のそれぞれの像担持体に対して、分光反射率の異なる現像剤を現像する現像装置を有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。2. The image according to claim 1, further comprising a plurality of image carriers, and a developing device for developing a developer having a different spectral reflectance to each of the plurality of image carriers. Forming equipment.
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