JP2005205681A

JP2005205681A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005205681A
Application number: JP2004013340A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Ishida; 知仁石田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】青紫色半導体レーザーのロットの違いや昇温等による発光波長の波長シフトに対し、感光体の感度のばらつきが大きくなり、画像不良に繋がってしまう。
【解決手段】光導電性の像担持体と、前記像担持体表面を像露光して静電潜像を形成する露光手段を有する電子写真画像記録装置において、前記露光手段として３８０ｎｍ〜４５０ｎｍに発光波長を有する光源を用い、該像担持体の分光感度特性と逆特性を有する光学部材を用いることを特徴とする画像記録装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば複写機、プリンター、ファクシミリ、製版システム等に用いる電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

高速、高画質な画像形成装置として、電子写真方式を採用した複写機やレーザービームプリンタが知られている。近年、デジタルコンテンツがオフィスや家庭で一般的なものとなったことで、前記電子写真画像記録装置の高画質化への要求は更に高まっている。

この電子写真画像記録装置は、像担持体にレーザービーム等により光を照射し、そのとき光が照射された量により画像が記録されるもので、文字等の２値的な画像から、写真等の中間調を含んだ画像まであらゆる画像を形成することができる。文字、図形等の２値的な記録であれば、像露光をプリンターの解像度に合わせ、６００ｄｐｉや１２００ｄｐｉで２値記録することによって十分精細な画像が得られる。

又、中間調濃度を再現するときには、ディザ法、濃度パターン法等を採用することにより良好な中間調濃度を再現することができる。又、記録密度を低下させずに高解像度で、各画素において中間調を形成するパルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）の画像形成装置も提案されている。このＰＷＭ方式の画像形成装置は、画像信号によってレーザービームの照射時間を変調することにより、中間調の画素形成を行うもので、高解像度で且つ高階調性の画像を形成できるため、カラー画像の形成に特に適している。即ち、上記ＰＷＭ方式によると、１画素毎にビームスポットにより形成されるドットの面積階調を行うことができ、解像度を低下させることなく中間調を表現できる。

ところが、上述したＰＷＭ方式の画像形成装置において、画素密度を更に高めていくと、ビームスポット径に対して画素が相対的に小さくなるために露光時間変調による階調を十分に取ることができないという問題があった。このため、階調性を保持したまま解像度を向上させるには、ビームスポット径をより小さくする必要がある（ここで言うビームスポット径とは、略ガウシアン分布を有するレーザー光学スポットのピーク光量から１／ｅ２
の光量での直径である）。

例えば、スポットサイズと波長の関係は”スポットサイズ∝Ｋ・Ｆ・λ”で表され、近年上市されている青色発光半導体レーザー（２８０ｎｍ〜４５０ｎｍ）を用いることにより、従来使用されている赤色半導体レーザー（６８０ｎｍ，７８０ｎｍ）に比して、従来品と同様の光学系を用いてレーザースポット径を約１／２に絞ることが可能となる。このとき、Ｋ：定数、Ｆ：Ｆナンバー、λ：波長である。

青色発光半導体レーザーを用いることにより小径のレーザースポット光を形成することができ、特にハイライトからハーフトーンに掛けて忠実な面積階調制御を行うことで高精細画像記録が可能となる。

又、現在、６８０ｎｍ、７８０ｎｍを露光波長とするデジタル感光体の電荷発生層としては、広くフタロシアニン系顔料が使用されており、耐光性や耐熱性の点で、アゾ顔料やペリレン顔料等その他の顔料に比して優れた特性を有している。

フタロシアニン系顔料については、結晶型や中心金属の異なる化合物が幅広く知られており、特許文献１に示されるような銅フタロシアニン、特に近年赤外領域に高感度を有する材料として特許文献２〜６等に示されるオキシチタニウムフタロシアニン化合物、特許文献６〜１２等に開示されているクロロガリウムフタロシアニン化合物、特許文献１３〜１７等に開示されているヒドロキシガリウムフタロシアニン化合物等が挙げられる。

又、高精細スポットの実現が可能な青紫色半導体レーザーを用い、フタロシアニン系顔料を有する像担持体に対して像露光を行うことで、高精細な画像出力を実現する提案が特許文献１８等においてなされている。

特開昭５０−３８５４３号公報特開昭６１−２１７０５号公報特開昭６１−２３９２４８号公報特開昭６４−１７０６６号公報特開平３−１２８９７３号公報特開平１−２２１４５９号公報特開平５−９８１８１号公報特開平５−１９４５２３号公報特開平５−２４７３６１号公報特開平６−７３３０３号公報特開平７−５３８９１号公報特開平７−２０７１７１号公報特開平５−２３６００７号公報特開平５−２７９５９１号公報特開平６−９３２０３号公報特開平６−２７９６９８号公報特開平７−５３８９２号公報0 特開２０００−１０５４７９号公報

しかしながら、青紫色半導体レーザーの発光波長である３８０〜４５０ｎｍ付近は、図４−１，４−２に示すように、フタロシアニン系顔料の短波長側の吸収ピークの吸収端にあたるため、レーザーのロットの違いや昇温等による発光波長の波長シフトに対し、感度のばらつきが大きくなり、画像不良に繋がってしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ロットの違いや昇温による光源波長のシフトに対し、安定して高精細な出力画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、光導電性の像担持体と、前記像担持体表面を像露光して静電潜像を形成する露光手段を有する電子写真画像形成装置において、前記露光手段として３８０ｎｍ〜４５０ｎｍに発光波長を有する光源を用い、該像担持体の分光感度特性と逆特性を有する光学部材を用いることを特徴とする。

本発明によれば、図４−３に示すような、像担持体の分光感度特性と逆特性を有する光学部材を用い、光源の波長の変化に対して像担持体の電荷発生量が一定となるように制御することで、ロットの違いや昇温による光源波長のシフトに対し、安定して高精細な出力画像を得ることが可能となる。

図１は本実施の形態に係る画像形成装置の概略図である。装置は感光ドラム１１とその周りに配置された帯電器１２、画像露光器１７、現像器１９、転写帯電器１４及び定着器１５、クリーニング部材１６から成る電子写真記録装置である。

像担持体１１は、導電性の支持基体を最下層として、電荷発生層、電荷輸送層のように２層構造より成る機能分離タイプのものや、単層型のものが使用できる。帯電手段としては、ワイヤーと電界制御グリッドより成るコロナ帯電器を用いたコロナ帯電方式、像担持体に接触させた帯電ローラーに、直流或は直流と交流の重畳バイアスを印加して帯電するローラー帯電方式等が挙げられる。

露光手段としての光学系１７には、半導体レーザーを使用したスキャナータイプのものや、ＬＥＤに集光装置であるセルフォックレンズを介して像露光を行うもの、又、ＥＬ素子やプラズマ発光素子等、その他の光学系も使用することができる。

本発明では像露光を行う光学装置に短波長光のレーザー発信ができ、光学スポットの小径化が可能な青色半導体レーザー発光素子を用いたスキャナータイプの光学系を用い、図２に示すように、半導体レーザー部２１、高速回転するポリゴンミラー２４、ｆ−θレンズ２５から成り、レーザードライバの発光信号に応じて明滅される。半導体レーザー２１から放射されたレーザー光束は、コリメータレンズ２２にて略平行光とされ、シリンドリカルレンズ２３によりポリゴンミラー上に集光され、一定速度で回転するポリゴンミラー２４上を反射、偏向されｆθレンズ群２５を通り、折り返しミラー２６で再び偏光されて感光ドラム上２７にスポット状に結像され、所定の方向２８に等速度で走査される。図３にレーザービームの走査の様子を横方向から示す。

更に、現像方式には磁性トナーを磁力により搬送し、現像ニップにて非接触で像担持体上に飛翔現像させる磁性１成分の非接触現像方式、或は現像ニップで像担持体に接触させて現像処理を行う磁性接触現像方式、非磁性トナーをブレードにより規制し帯電させ、現像スリーブに担時して搬送して現像ニップにおいて非接触でトナーを飛翔現像させる非磁性１成分の非接触現像方式、或は現像ニップで像担持体に接触させ現像処理を行う非磁性１成分の接触現像方式、同じく非磁性トナーを磁性粉体であるキャリアに混合させ同じく現像スリーブで現像ニップまで搬送し現像処理を行う２成分現像方式等の様々な現像法を使用することができる。

転写方式には電気的な力、或は機械的な力を利用した転写方式を使用することができる。電気的な力を利用して転写を行う方法として、コロナワイヤーによりトナーの帯電極性と逆極性の直流バイアスを印加して転写を行うコロナ転写方式、ローラーを当接させ、トナーと逆極性のバイアスを印加するローラー転写方式等が挙げられる。

本発明では、発光波長が４１０ｎｍである青紫色半導体レーザーを用い、これにクロロガリウムフタロシアニンを電荷発生層とする像担持体上に像描画を行い、その際に折り返しミラー上に、ガリウムフタロシアニンの分光感度と逆特性を有する層を設けて画像出力をすることで、光源の波長シフトに影響を受けず、安定した画像出力を実現することが可能となった。

図４−１，４−２にガリウムフタロシアニンの分光分布を、図４−３に本実施例で用いた折り返しミラー上に積層された干渉フィルターの分光特性を示す。

以上の構成を用いることで、下記表１，２に示すように、昇温やロット違いによる発光波長のシフトに対して、ハーフトーン濃度が一定に出力することが可能となった。

勿論、本発明において、図４−４に示すような、ハイパス特性を示す色素を折り返しミラー上に塗布することによっても同様の効果が得られる。

実施例１において、電荷発生材料であるガリウムフタロシアニンの分光感度と逆特性の、図４−４に示すようなハイパス特性を示す色素系の吸収フィルターを、防塵ガラス３５（図３参照）として設け画像出力することで、光源の波長シフトの影響を受けず、安定した画像出力を実現することが可能となった。

以上の構成を用いることで、下記表２−１，２−２に示すように、昇温やロット違いによる発光波長のシフトに対して、ハーフトーン濃度が一定に出力することが可能となった。

本発明に係るカラー画像形成装置の構成図である。本発明の走査光学系の説明図である。本発明の走査光学系の説明図である。フタロシアニン顔料と補正フィルタの吸光スペクトルの説明図である。

符号の説明

１１感光ドラム
１２帯電器
１４転写帯電器
１５定着器
１６クリーニング部材
１７画像露光器
１９現像器
２１半導体レーザー部
２２コリメータレンズ
２３シリンドリカルレンズ
２４ポリゴンラー
２５ｆ−θレンズ

Claims

光導電性の像担持体と、前記像担持体表面を像露光して静電潜像を形成する露光手段を有する電子写真画像形成装置において、
前記露光手段として３８０ｎｍ〜４５０ｎｍに発光波長を有する光源を用い、該像担持体の分光感度特性と逆特性を有する光学部材を用いることを特徴とする画像形成装置。
像担持体の電荷発生層として、フタロシアニン顔料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。
像担持体の分光感度特性と逆特性を有する光学部材を、レーザーの折り返しミラーに設けることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
像担持体の分光感度特性と逆特性を有する光学部材を、レーザーの防塵ガラスに設けることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。