JPH10239956A

JPH10239956A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10239956A
Application number: JP9043804A
Authority: JP
Inventors: Hajime Koyama; 一小山; Noboru Sawayama; 昇沢山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真プロセスにおいて感光体に照射する
レーザビームのビーム径を小径にし、記録密度を高め
る。【解決手段】分光感度のピーク波長が６００ｎｍ以下
の感光体を用い、一様帯電後の感光体６にこの感光体６
の分光感度に適合する短波長（例えば３７０〜５２０ｎ
ｍ）のレーザビームを照射する。これにより、感光体６
上のビーム径を小径に絞って記録密度を高めることがで
きる。この場合、短波長であるが故のレーザビームの露
光パワーの低さは、分光感度のピーク波長が６００ｎｍ
以下である感光体６の感度の高さに補われ、感光体６に
は確実に静電潜像が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
を用いた電子写真プロセスを利用して画像形成動作を行
なう画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成は、感光体
表面を一様に帯電し、これをレーザビーム等によって露
光して静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させ
て現像し、トナー像を記録媒体に転写するという電子写
真プロセスを利用して行なわれる。つまり、一様帯電さ
れた感光体を露光すると感光体表面の電位が明減衰し、
露光部分に静電潜像が形成される。この静電潜像に現像
バイアスをかけると、露光後電位と現像バイアス電位と
の電位差によって静電潜像にトナーが吸着される。そこ
で、こうして形成されたトナー像を記録媒体に転写する
ことで、記録媒体に画像形成がなされる。

【０００３】ここで、一様帯電後の感光体の露光をレー
ザビーム（以下、レーザ光という）により行なう場合に
は、長波長のいわゆる赤色レーザ光（６３０〜７８０ｎ
ｍ程度）が用いられるのが一般的である。これは、赤色
レーザ光は短波長の青色レーザ光（３７０〜５２０ｎｍ
程度）よりも格段に露光パワーが高く、しかも赤色レー
ザ光を発するレーザダイオードは安価であるという理由
に基づく。そして、このような赤色レーザダイオードか
ら照射されるレーザ光の波長に合わせ、感光体も赤色レ
ーザ光の波長に適合する領域を増感したものを用いる傾
向にある。図２は、感光体の分光感度、つまり、露光波
長と感度との関係を示すグラフである。図４中、従来か
ら用いられている感光体の特性はに示す通りである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子写真プロセスにお
いて従来から一般に用いられている赤色レーザ光は、そ
の波長が６３０〜７８０ｎｍ程度と長波長であるために
ビーム径を小径に絞ることが困難である。このため、感
光体に対する記録密度をある程度以上高めることができ
ないという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、感光体に対する記録密度
を高めることができる画像形成装置を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像形成
装置は、分光感度のピーク波長が６００ｎｍ以下の感光
体と、この感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、
一様帯電後の感光体をこの感光体の分光感度に適合する
短波長のレーザビームを照射するレーザダイオードによ
って露光し静電潜像を形成するイメージ露光装置と、感
光体に形成された静電潜像を現像する現像装置と、感光
体から記録媒体に現像像を転写する転写装置とを備え
る。ここで、「短波長のレーザダイオード」というの
は、例えば３７０〜５２０ｎｍ程度のレーザダイオード
を意味する（請求項４）。これにより、感光体上におけ
るビーム径を小径に絞り込むことができ、感光体に対す
る記録密度を高めることができる。この場合、有機感光
体（請求項６）又は無機感光体（請求項８）としての感
光体は、分光感度のピーク波長が６００ｎｍ以下である
ため、レーザダイオードの波長に感光体の分光感度が適
合する。そして、分光感度のピーク波長が６００ｎｍ以
下であるような感光体は、その領域では分光感度のピー
ク波長が６００ｎｍ以上であるような感光体に比べて感
度が向上する傾向を示すため、長波長のレーザビームに
比べて露光パワーが小さな短波長のレーザビームによっ
ても確実に静電潜像が形成される。

【０００７】請求項１記載の画像形成装置では、感光体
上におけるビーム径を絞り込むことができるため、一様
帯電後の感光体を２値露光するようにしても（請求項
２）、十分な階調表現を得ることができる。ここで、
「２値露光」というのは、基本的にビーム径を変化させ
ない露光方式を意味する。したがって、２値露光方式を
用いて階調表現をするためには、ＰＷＭ等の手法に基づ
く濃度階調技術を用いず、面積階調技術を用いる。そし
て、この場合、一様帯電後の感光体をその明減衰特性の
飽和領域近傍以上の光パワーで露光すれば（請求項
３）、感光体上におけるビーム径が均一化し、各種の誤
差や変動に強い画像形成が行なわれる。特に、分光感度
のピーク波長が６００ｎｍ以下であるような感光体は、
分光特性がピーキーな傾向を示すため、感光体をその明
減衰特性の飽和領域近傍以上の光パワーで露光すること
により、感光体上におけるビーム径の均一化が促され
る。

【０００８】ここで、「感光体の明減衰特性の飽和領域
近傍以上の光パワー」は、例えば、一様帯電後の感光体
に対し、露光径内での最大露光量が感光体の微分感度を
十分に小さくする値に設定された光ビームで露光した
り、露光径内での最大露光量が感光体の微分感度をその
最大値の１／３以下の値に低下させる値に設定された光
ビームで露光したりすることにより得られる。「微分感
度」は、イメージ露光装置が照射する光ビームと同等の
波長の光ビームで感光体を均一露光したときに得られる
感光体の表面電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅとの関係で定義さ
れる。具体的には、感光体をある露光量Ｅで露光し、こ
こから露光量Ｅを微小な値△Ｅだけ増やした時の感光体
の表面電位をＶ（Ｅ＋△Ｅ）とした場合、微分感度は、｜Ｖ（Ｅ＋△Ｅ）−Ｖ（Ｅ）｜／△Ｅとして定義される。一般に、微分感度は、露光量Ｅが増
加するに従い低減する。「微分感度を十分に小さくする
値」というのは、求める安定性を得るのに十分な感光体
の明減衰特性の領域を使用することができるような露光
量の値を意味する。この場合の「求める安定性」という
のは、分光特性がピーキーな傾向を示すピーク波長６０
０ｎｍ以下の感光体に対しても短波長のレーザビームに
よって感光体上におけるビーム径の均一化を促すことが
できるような安定性を意味する。このような「微分感度
を十分に小さくする値」は、例えば、感光体の微分感度
がその最大値の１／３以下の値に低下する値である。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の画像形成装置において、イメージ露
光装置に用いられるレーザダイオードの波長よりも長波
長光で転写過程後の感光体を除電する除電装置を更に備
える。また、請求項７記載の発明は、感光体として有機
感光体を用いる請求項６記載の発明において、イメージ
露光装置に用いられるレーザダイオードが照射するレー
ザビームの感光層透過率よりも高い感光層透過率を示す
光照射で転写過程後の感光体を除電する除電装置を更に
備える。したがって、帯電、露光後の感光体を容易かつ
安価な構成で除電することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図４に基づいて説明する。

【００１１】図１は、画像形成装置の模式図である。図
１に示すように、記録媒体としての転写紙１を収納する
給紙装置２と図示しない排紙部とを連絡する通紙経路３
が設けられ、この通紙経路３中には定着装置４を含む画
像プロセス部５が設けられている。

【００１２】画像プロセス部５は、感光ドラム構成の感
光体６を主体として構成される。この感光体６の周囲に
は、帯電装置７、現像装置８、転写装置９、クリーニン
グ装置１０、除電装置１１が順に配設されている。そし
て、帯電装置７と現像装置８との間が露光位置ＥＸとな
り、画像プロセス部５には、その露光位置ＥＸにレーザ
ビーム（以下、レーザ光という）を照射するイメージ露
光装置１２が設けられている。

【００１３】このような画像プロセス部５では、帯電装
置７によるローラ帯電方式の帯電によって感光体６を一
方の極性に一様に帯電する。そして、感光体６は露光位
置ＥＸにおいて一様に帯電されているため、この露光位
置ＥＸにイメージ露光装置１２から画像情報に応じて光
ビームを照射することで、感光体６に静電潜像が形成さ
れる。つまり、感光体６では、その帯電電位との電位差
が光ビームの照射部分に生じ、この部分が静電潜像とな
る。現像装置８は、露光位置ＥＸで感光体６に形成され
た静電潜像にこの静電潜像と電位差を持つトナーを付着
させて顕像化する。転写装置９は、顕像化された感光体
６上のトナー像を電位差によって吸引し、そのトナー像
を転写紙１に転写させる構造であり、通紙経路３におい
て転写紙１を搬送する搬送構造をも備えている。クリー
ニング装置１０は、転写過程後の感光体６に残留するト
ナーを掻き落す等の方法でクリーニングする。除電装置
１１は、クリーニング後の感光体６に光を照射して感光
体６を除電する。定着装置４は、通紙経路３中において
転写装置９の下流側に配置されており、転写装置９を通
過した後の転写紙１に付着する未定着トナーを加熱・加
圧作用によって定着する。

【００１４】ここで、感光体６、イメージ露光装置１
２、及び除電装置１１についてより詳細に説明する。

【００１５】感光体６は、その基部側に配置された電荷
発生層１３ａと表面側に配置された電荷輸送層１３ｂと
からなる感光層１３を備えた有機感光体である。この感
光体６は、電荷発生層１３ａにペレリン系有機顔料やア
ントラキノン系アゾ顔料等を用いたものであり、分光感
度のピーク波長が５４０〜５８０ｎｍに設定されている
（図４中の参照）。図２は、感光体６の感光層１３の
断面図である。この感光層１３は、膜厚Ｔｐが１０〜３
５μｍに形成されている。そして、感光層１３の膜厚Ｔ
ｐと光ビームの露光径Ｄｂとは、２Ｔｐ＜Ｄｂ＜８Ｔｐの関係に設定されている。ここで、光ビームの露光径Ｄ
ｂは、感光体６の表面座標を（ｘ，ｙ）としたとき、感
光体６上での光ビームのエネルギー分布Ｐ（ｘ，ｙ，
ｔ）［watt/m² ］を露光時間で積分した値として定義さ
れる露光量分布Ｅ（ｘ，ｙ）［jule/m² ］、つまり、Ｅ（ｘ，ｙ）＝∫Ｐ（ｘ，ｙ，ｔ）ｄｔのピーク値より１／ｅ² での最小直径として定義され
る。

【００１６】図３は、イメージ露光装置１２の斜視図で
ある。イメージ露光装置１２は、レーザダイオードＬＤ
と、このレーザダイオードＬＤから照射されたレーザ光
を偏向走査するポリゴンミラー１４と、レーザダイオー
ドＬＤから照射されたレーザ光をポリゴンミラー１４を
含むビーム経路上に案内・加工して感光体６に導く光学
系１５とを基本構成とする。レーザダイオードＬＤとし
ては、感光体６の分光感度に適合する短波長のレーザ光
を照射するセレン化亜鉛系のものが用いられている。こ
のようなレーザダイオードＬＤは、波長が４９０〜５２
０ｎｍであり、青緑色のレーザ光を出射する。光学系１
５は、レーザダイオードＬＤから出射されたレーザ光を
ポリゴンミラー１４に向けて偏向する第一のミラー１６
と、ポリゴンミラー１４による走査光を偏向させて感光
体６に導く第二のミラー１７及び第三のミラー１８と、
ｆθレンズ１９等からなる複数個の光学部品とから構成
されている。

【００１７】ここで、イメージ露光装置１２におけるレ
ーザダイオードＬＤは、感光体６をその明減衰特性の飽
和領域近傍以上の光パワーで露光する。つまり、レーザ
ダイオードＬＤの露光パワーは、露光量分布のピーク値
での露光量、つまり、露光径Ｄｂ内での最大露光量が感
光層１３の微分感度を十分に小さくする値となるように
設定されている。「微分感度」は、イメージ露光装置１
２が照射する光ビームと同等の波長（４９０〜５２０ｎ
ｍ）の光ビームで感光体６を均一露光したときに得られ
る感光体６の表面電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅとの関係で定
義される。具体的には、感光体６をある露光量Ｅで露光
し、ここから露光量Ｅを微小な値△Ｅだけ増やした時の
感光体６の表面電位をＶ（Ｅ＋△Ｅ）とした場合、微分
感度は、｜Ｖ（Ｅ＋△Ｅ）−Ｖ（Ｅ）｜／△Ｅとして定義される。また、「微分感度を十分に小さくす
る値」というのは、求める安定性を得るのに十分な感光
体の明減衰特性の領域を使用することができるような露
光量Ｅの値を意味する。この場合の「求める安定性」と
いうのは、分光特性がピーキーな傾向を示すピーク波長
５４０〜５８０ｎｍ程度の感光体に対しても短波長のレ
ーザ光によって感光体６上におけるビーム径の均一化を
促すことができるような安定性を意味する。このような
「微分感度を十分に小さくする値」は、例えば、感光層
１３の微分感度がその最大値の１／３以下の値に低下す
る値である。

【００１８】除電装置１１は、レーザダイオードＬＤの
波長よりも長波長光で転写過程後の感光体６を除電す
る。換言すると、レーザダイオードＬＤが照射するレー
ザ光における感光層１３の透過率よりも高い透過率を示
すレーザ光で転写過程後の感光体６を除電する。

【００１９】さらに、本実施の形態の画像形成装置は、
各部を制御するマイクロコンピュータ構成の図示しない
制御部を備える。この制御部は、各種演算処理を実行し
て各部を集中的に制御するＣＰＵと、固定データを格納
するＲＯＭと、可変データを格納したりワークエリアと
して使用されるＲＡＭとを主要な構成要素として構成さ
れている（何れも図示せず）。そして、制御部には、前
述した各部の駆動制御回路や画像情報を展開して保持す
る画像メモリ等が接続されている（何れも図示せず）。
このため、制御部によって各部が駆動制御されて電子写
真プロセスによる画像形成がなされる。この場合、制御
部は、レーザダイオードＬＤの露光パワーを露光径Ｄｂ
内での最大露光量が感光層１３の微分感度を十分に小さ
くする１種類の値に設定した上で、面積階調技術を用い
た階調表現を行なう。つまり、制御部は、各部を駆動制
御して２値露光方式による面積階調を実行する。

【００２０】このような構成において、帯電装置７によ
り感光体６の感光層１３が帯電され、露光位置ＥＸにお
いて帯電後の感光体６に画像情報に基づく静電潜像が形
成され、この静電潜像に現像装置８から供給されるトナ
ーが付着することで静電潜像が現像されて顕像化され
る。そして、所定のタイミングで電子写真プロセス部５
に搬送された転写紙１に対し、顕像化された現像画像、
つまりトナー像が転写される。その後、転写画像は定着
装置４で定着され、これによって転写紙１に画像が形成
される。転写後の感光体６は、クリーニング装置１０の
掃除により残留トナーが除去され、除電装置１１により
除電される。

【００２１】ここで、イメージ露光装置１２のレーザダ
イオードＬＤは、その波長が４９０〜５２０ｎｍ程度と
短波長なので、ビーム径を小径に絞り込むことが容易で
ある。したがって、感光体６上においてビーム径を小径
（例えば２２〜２３μｍ程度）に絞り込むことで感光体
６に対する記録密度を高めることができ、これにより解
像度を向上させることができる。この場合、感光体６
は、その分光感度のピーク波長が５４０〜５８０ｎｍ以
下であるため、レーザダイオードＬＤの波長に感光体６
の分光感度が適合する。そして、分光感度のピーク波長
が５４０〜５８０ｎｍ程度である感光体６は、分光感度
のピーク波長が例えば６００ｎｍ以上であるような一般
に用いられている感光体に比べて感度が高いため、短波
長であるが故に露光パワーが小さなレーザダイオードＬ
Ｄによっても確実に静電潜像を形成することができる。
図４は、感光体６の分光感度、つまり、露光波長と感度
との関係を示すグラフである。本実施の形態の感光体６
は、図４中のの特性を示す。その感度が高いことは、
一般的に用いられている感光体の特性と本実施の形態
の感光体の特性とを比較することで明かである。

【００２２】また、本実施の形態の画像形成装置では、
感光体６上におけるビーム径を絞り込むことができるた
め、２値露光方式によっても十分な階調表現が得られ
る。この場合、感光体６をその明減衰特性の飽和領域近
傍以上の光パワーで露光するので、感光体６上における
ビーム径が均一化し、各種の誤差や変動に強い画像形成
が行なわれる。特に、分光感度のピーク波長が５４０〜
５８０ｎｍ程度であるような感光体６は、分光特性がピ
ーキーな傾向を示すため、感光体６をその明減衰特性の
飽和領域近傍以上の光パワーで露光することにより、感
光体６上におけるビーム径の均一化が促される。

【００２３】さらに、本実施の形態の画像形成装置で
は、除電装置１１は、レーザダイオードＬＤの波長より
も長波長光で転写過程後の感光体６を除電する。換言す
ると、レーザダイオードＬＤが照射するレーザ光におけ
る感光層１３の透過率よりも高い透過率を示すレーザ光
で転写過程後の感光体６を除電する。このため、帯電、
露光後の感光体６を容易かつ安価な構成で除電すること
ができる。

【００２４】次いで、本発明の第二の実施の形態を図１
ないし図４に基づいて説明する。本実施の形態は、画像
形成装置としての基本構成は第一の実施の形態と同一で
ある。したがって、第一の実施の形態と同一部分は同一
符号で示し説明も省略する。

【００２５】第二の実施の形態では、感光体６として無
機感光体であるセレン（Ｓｅ−Ｔｅ）が用いられてい
る。この感光体６の分光感度のピーク波長は４５０ｎｍ
程度である。そして、レーザダイオードＬＤとしては、
感光体６の分光感度に適合する短波長のレーザ光を照射
する窒化ガリウム系のものが用いられている。このよう
なレーザダイオードＬＤは、波長が３７０〜４２０ｎｍ
であり、青色のレーザ光を出射する。

【００２６】このような構成において、レーザダイオー
ドＬＤの波長が３７０〜４２０ｎｍ程度と第一の実施の
形態のレーザダイオードＬＤと比べても更に短波長なの
で、ビーム径をより小径に絞り込むことが容易である。
したがって、より解像度を向上させることができる。ま
た、分光感度のピーク波長が４５０ｎｍ程度である感光
体６は、第一の実施の形態の感光体６と比べても更に感
度が高いため（図４中の参照）、短波長であるが故に
より露光パワーが小さくなるレーザダイオードＬＤによ
っても確実に静電潜像を形成することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の画像形成装置は、分光感度のピ
ーク波長が６００ｎｍ以下の高感度な感光体を用い、一
様帯電後の感光体をこの感光体の分光感度に適合する短
波長のレーザビーム（例えば請求項４に規定する３７０
〜５２０ｎｍ）で露光するようにしたので、感光体上に
おけるビーム径を小径に絞り込んで感光体に対する記録
密度を高め、解像度を向上させることができる。これに
より、２値露光によっても十分な階調表現を得ることが
できる（請求項２）。また、感光体をその明減衰特性の
飽和領域近傍以上の光パワーで露光することで、分光感
度のピーク波長が６００ｎｍ以下となることで分光感度
特性がピーキーになる感光体に対しても、各種の誤差や
変動に強い画像形成を行うことができる（請求項３）。
さらに、分光感度のピーク波長が６００ｎｍ以下の感光
体としては、有機感光体（請求項６）と無機機感光体
（請求項８）とのいずれの感光体であっても、本発明に
求められる高感度という特性が得られる。

【００２８】請求項５記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の画像形成装置において、イメージ露
光装置に用いられるレーザダイオードの波長よりも長波
長光で転写過程後の感光体を除電するようにし、また、
請求項７記載の発明は、感光体として有機感光体を用い
る請求項６記載の発明において、イメージ露光装置に用
いられるレーザダイオードが照射するレーザビームの感
光層透過率よりも高い感光層透過率を示す光照射で転写
過程後の感光体を除電するようにしたので、帯電、露光
後の感光体を容易かつ安価な構成で除電することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す画像形成装置の模
式図である。

【図２】感光体における感光層の断面図である。

【図３】イメージ露光装置の斜視図である。

【図４】感光体の分光感度を感光体の種類毎に示すグラ
フである。

【符号の説明】

１記録媒体６感光体７帯電装置８現像装置９転写装置１１除電装置１２イメージ露光装置ＬＤレーザダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分光感度のピーク波長が６００ｎｍ以下
の感光体と、この感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、一様帯電後の前記感光体をこの感光体の分光感度に適合
する短波長のレーザビームを照射するレーザダイオード
によって露光し静電潜像を形成するイメージ露光装置
と、前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像装置
と、前記感光体から記録媒体に現像像を転写する転写装置
と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】イメージ露光装置は、一様帯電後の感光
体を２値露光することを特徴とする請求項１記載の画像
形成装値。
【請求項３】イメージ露光装置は、一様帯電後の感光
体をその明減衰特性の飽和領域近傍以上の光パワーで露
光す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。
【請求項４】イメージ露光装置に用いられるレーザダ
イオードの波長は、３７０〜５２０ｎｍであることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の画像形成
装置。
【請求項５】イメージ露光装置に用いられるレーザダ
イオードの波長よりも長波長光で転写過程後の感光体を
除電する除電装置を更に備えることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか一記載の画像形成装置。
【請求項６】感光体として有機感光体が用いられてい
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載
の画像形成装置。
【請求項７】イメージ露光装置に用いられるレーザダ
イオードが照射するレーザビームの感光層透過率よりも
高い感光層透過率を示す光照射で転写過程後の感光体を
除電する除電装置を更に備えることを特徴とする請求項
６記載の画像形成装置。
【請求項８】感光体として無機感光体が用いられてい
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載
の画像形成装置。