(57)【要約】【課題】潜像坦持体の保護、長寿命化を可能とし、かつ、高解像度、高階調性記録に適した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。【解決手段】潜像形成手段が、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ており、短波長の光を照射し且つ電圧を印加して照射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生ぜしめた電流経路に電流を流すことにより、潜像坦持体上に画像情報に応じた静電潜像を形成し、トナーを付着させ現像することにより画像を形成する画像形成装置において、前記帯電電極への印加電圧の印加時間と、前記潜像坦持体への光の照射時間とを関連付けて時間的関係を制御して静電潜像を形成する。【選択図】図７
2010122433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像坦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坦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、
前記潜像坦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前記潜像坦持体と対向して配置された帯電電極と潜像坦持体との間に電流経路を生じさせ、前記帯電電極と前記潜像坦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坦持体に静電潜像を形成する画像形成方法において、
前記帯電電極への印加電圧の印加時間と、前記潜像坦持体への光の照射時間とを関連付けて時間的関係を制御して静電潜像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記帯電電極への印加電圧のオン・オフと前記光の照射のオン・オフのタイミングとを同期させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記帯電電極に所定の範囲の印加電圧を印加開始した後、前記潜像坦持体に光を照射開始することで、静電潜像の形成を開始し、潜像形成を終了するときには前記帯電電極への印加電圧を下げた後、前記潜像坦持体への光の照射を停止するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項４】
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であって、
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ことにより潜像坦持体に静電潜像を形成する画像形成装置において、
前記帯電電極への印加電圧のオン・オフと前記光の照射のオン・オフのタイミングとを同期させる、もしくは前記帯電電極に所定の範囲の印加電圧を印加開始した後、前記潜像坦持体に光を照射開始することで、静電潜像の形成を開始し、潜像形成を終了するときには前記帯電電極への印加電圧を下げた後、前記潜像坦持体への光の照射を停止するように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記短波長の光は、その波長が３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であるエキシマレーザもしくは半導体レーザを発光手段とする平行光であり、前記帯電電極は前記光を透過する透明な材料より構成されるとともに、潜像坦持体側の光が透過する領域に複数の突起構造を持つことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記潜像坦持体側の光が透過する領域にフレネルレンズ構造を持ち、前記帯電電極と潜像坦持体の間の領域で集光させる構造を持つことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記潜像坦持体側の光が透過する領域に回折レンズ構造を持ち、前記帯電電極と潜像坦持体の間の領域で集光させる構造を持つことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜像坦持体表面を均一に帯電し、画像情報に基づき露光を行い、露光された領域の電荷だけ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装置が広く採用されている。しかし、この方法では潜像坦持体に光導電性材料を表面層に有するものが用いられるため、潜像坦持体の寿命が限られていた。
耐久性の高い材料からなる潜像坦持体を用いる静電潜像の形成方法として、下記のような各方法が提案されている。
特許文献１は、針電極を多数配置したマルチスタイラスを潜像坦持体表面近傍に配し、画像情報に応じた針電極と潜像坦持体との間に電圧を印加し、放電あるいは潜像坦持体の誘電体層に分極を誘発することにより、潜像坦持体上に静電潜像を直接書き込む。
特許文献２は、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体に対向して配置されるイオン発生針を持つ転写前帯電装置において、イオン発生針に負電圧を印加する。この電圧をイオン発生開始電圧の大きさ以上で、かつ、コロナ放電開始電圧の大きさよりも小さくすることを特徴とする転写前帯電装置。
特許文献３は、潜像坦持体の表面に短波長の光束を照射し、光束の少なくとも一部が当たる位置に潜像坦持体と対向して配置された帯電電極と潜像坦持体との間に光束の経路上の空気を光エネルギーで電離することで電流経路を生じさせ、帯電電極と潜像坦持体の間に電圧を印加して電流を流すことにより潜像坦持体上に静電潜像を形成する。
【０００３】
上述した、３つの方法のうち、特許文献１では静電潜像の書き込みにおいて、針電極に汚れ付着や先端部の欠損・摩耗等を起こし易く、耐久性に乏しいという欠点がある。
また、特許文献２では、イオン発生針を用いてイオンを発生し、放電開始電圧を下げているが、イオン流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が困難である。
なお、特許文献３は、本発明と同様の構成をしており、潜像坦持体の保護、長寿命化を可能にいるが、静電潜像の形成を制御する具体的方法には全く言及されてはいない。
【特許文献１】特開昭６２−２２９２６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２５６９１８公報
【特許文献３】特許第４０５９３８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、潜像坦持体の保護、長寿命化を可能とし、かつ、高解像度、高階調性記録に適した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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、請求項１は、潜像坦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坦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、前記潜像坦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前記潜像坦持体と対向して配置された帯電電極と潜像坦持体との間に電流経路を生じさせ、前記帯電電極と前記潜像坦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坦持体に静電潜像を形成する画像形成方法において、前記帯電電極への印加電圧の印加時間と、前記潜像坦持体への光の照射時間とを関連付けて時間的関係を制御して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２は、請求項１に記載の画像形成方法において、前記帯電電極への印加電圧のオン・オフと前記光の照射のオン・オフのタイミングとを同期させるように制御することを特徴とする画像形成方法を提案する。
請求項３は、前記帯電電極に所定の範囲の印加電圧を印加開始した後、前記潜像坦持体に光を照射開始することで、静電潜像の形成を開始し、潜像形成を終了するときには前記帯電電極への印加電圧を下げた後、前記潜像坦持体への光の照射を停止するように制御することを特徴とする画像形成方法を提案する。
【０００６】
請求項４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であって、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ことにより潜像坦持体に静電潜像を形成する画像形成装置において、前記帯電電極への印加電圧のオン・オフと前記光の照射のオン・オフのタイミングとを同期させる、もしくは前記帯電電極に所定の範囲の印加電圧を印加開始した後、前記潜像坦持体に光を照射開始することで、静電潜像の形成を開始し、潜像形成を終了するときには前記帯電電極への印加電圧を下げた後、前記潜像坦持体への光の照射を停止するように制御することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００７】
請求項５は、前記短波長の光は、その波長が３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である半導体レーザを発光手段とする平行光であり、前記、帯電電極は前記、光を透過する透明な材料より構成されるとともに、潜像坦持体側の光が透過する領域に複数の突起構造を持っていると有利である。
請求項６は、上記構造を前提に、前記帯電電極において、潜像坦持体側の光が透過する領域にフレネルレンズ構造を持ち、前記帯電電極と潜像坦持体の間の領域で集光させる構造を持っていると高解像度記録を行う上で有利である。
請求項７は、前記帯電電極において、潜像坦持体側の光が透過する領域に回折レンズ構造を持ち、前記帯電電極と潜像坦持体の間の領域で集光させる構造を持っていると高解像度記録を行う上で有利である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては帯電電極に印加する電圧と潜像坦持体への光の照射との間の時間的関係を制御すること。例えば、具体的には帯電電極に印加する電圧のオン・オフと前記潜像坦持体に照射する光のオン・オフのタイミングを同期させることで静電潜像の形成を制御する（請求項２）、もしくあるいは、前記帯電電極に所定の電圧を印加した後、前記潜像坦持体に光を照射することで静電潜像を形成し、潜像形成を終了するときには前記、帯電電極の電圧を下げた後、前記、潜像坦持体への光の照射を止めることで静電潜像の形成を制御するようにしている（請求項３）。これにより、潜像坦持体に光導電性材料を使用しなくて良くなり、より耐久性の高い絶縁体を使用することができ、且つ、低い電圧で静電潜像の描画を可能となるため潜像坦持体の保護、長寿命化が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
本実施形態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、光束内の空気が電離するので、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により決ま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。
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（感光体ドラム）１を有し、そのまわりには後述反射鏡６等を含み構成される潜像形成手段２０、そして、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。
【００１０】
本実施形態の潜像担持体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。なお、潜像担持体として、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。
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回転ブラシによるクリーニング装置３４によって除去されて表面が清掃される。図１中に示した除電装置４０は、交流電圧が印加されるコロナ放電器より成る。
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１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２０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３１とを有している。
【００１１】
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、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。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。
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を像担持体上に一定間隔で照射させるための反射鏡６で反射する。この反射鏡６は潜像担持体表面の移動方向Ａ（副走査方向）およびそれと直交する方向（主走査方向）が凹面非球面形状をしている。可視光線の光学系においては、通常、レンズを用いるが、本実施形態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、レンズによる屈折では光の減衰が大きく、十分な屈折率が得られる部材が得難いため反射鏡６を用いている。
符号３で示すものは潜像担持体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が接続されている。反射鏡６で反射した短波長の光４は、帯電電極３に当たり、透過したのち、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様に主走査方向である。
【００１２】
ここで、本実施形態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した公知構成を採用している。この構成例では光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。
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４は、光束４の形態を模式的に示した図である。ＵＳＰ３７１９８２９、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２１Ｂ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こ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２１Ａが光束に沿って伸びていく。
３．潜像担持体１に光束が近づくにつれて光束は集光されイオン濃度は高くなり、高イオン領域２１Ａが潜像担持体１上まで達して、完全な電流の経路が完成する。
【００１３】
この場合、光束４を収束させているので、図４に示すように、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。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となる。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。
【００１４】
なお、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、パッシェ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。
図４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、本実施形態の画像形成方法は、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。
本実施形態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５００ｎｍ以下で、３００ｎｍ以上であることが好ましい。５００ｎｍ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５００ｎｍ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、３００ｎｍとする。
【００１５】
上記の波長領域の光束を得るために、発光手段２は以下に挙げるような構成とすることができる。発光手段として、第一に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。
あるいは、第二例の発光手段としては、半導体レーザ装置を用いて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構成することもできる。半導体レーザ装置はエキシマレーザ装置よりは出力は小さいが、装置構成を小さく、またコストを下げることが可能である。図５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６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。
【００１６】
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。
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６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、短波長の光束４と帯電電極３の位置関係はこれに限らない。
なお、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。
【００１７】
次に、図７は本実施形態装置における制御構成を示している。電圧印加装置１３は制御装置１６からの指令を受けて帯電電極３への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを行う装置である。フォトセンサ１４は光束が走査するタイミングを測定する部材（装置）であり、そのドライバ１５に接続されている。フォトセンサ１４からの信号は制御装置１６に送られる。制御装置１６ではフォトセンサ１４からの信号を受け取り、潜像坦持体１への光の照射のタイミングと帯電電極３への電圧印加の同期制御をする。
以上のように構成された実施形態装置において、潜像形成手段２０による書き込み（潜像描画）に際して、画像情報に応じて帯電電極に印加する電圧の印加と、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時間的関係を適切に制御することで、潜像担持体１上への静電潜像の描画を制御することが可能となる。
【００１８】
［制御例１］図８は第１の制御方法による帯電電極３への電圧印加と潜像坦持体１への光の照射のタイミングを説明するタイミングチャートである。本制御方式では潜像坦持体への静電潜像形成時には、帯電電極３への電圧印加と潜像坦持体への光の照射のタイミングを同期させることで実現する。このときの帯電電極３へは、３５０Ｖの電圧を印加する。光束４の照射により意図した潜像形成が行われる。その後、静電潜像形成動作停止時には帯電電極３への電圧印加を止めると同時に潜像坦持体への光の照射を止めるようにタイミングを同期させることで所望の画像形成動作を実現している（請求項２）。
なお、このように、帯電電極への電圧印加時間と、光束の照射時間を同期させる制御では、静電潜像の太り防止効果が副次的に得られて、高精度で静電潜像が形成され最終的に高解像度な画像が形成できる利点もある。既に説明した電離により電流経路を生じさせる構成の場合、電圧印加時間電界を掛けたまま光のｏｎ／ｏｆｆ制御だけでドット潜像を形成したのでは、ドット潜像に僅かに太りが生じ易い。この主因は、次のように考えられている。１ドットの潜像形成を終えて光がｏｆｆになった後も、μｓ〜ｍｓのオーダーの極短い間、光の経路だった領域のイオン密度が高くなっている。このときに電界が掛かったままだと、残ったイオンが電極や潜像担持体に引き寄せられて付着してしまう。例えば、潜像担持体側に＋の電圧を掛けている場合には、−の電荷（電子や−イオン）が吸引される。しかし、光束があたっていた場所にはすでに−電荷の潜像があるため、−電荷はその潜像を避けて周囲の領域に付着し、結果、潜像のドットサイズが光束のサイズよりも太ったように見える。
【００１９】
［制御例２］図９は、上述したと異なる第２の制御方法における、帯電電極３への電圧印加と潜像坦持体１への光の照射のタイミングを説明するタイミングチャートである。第２の制御方法では、静電潜像形成時には、時間：Ｔｒだけタイミングを遅らせて潜像坦持体１へ光の照射を行うことで、静電潜像の形成を開始する。つまり、光の照射をトリガーとして静電潜像形成を開始させている。逆に静電潜像停止時には先に電圧印加を停止すれば、放電が終了し、時間：Ｔｄだけタイミングを遅らせて潜像坦持体１への光の照射を停止させる（請求項３）。なお、本制御の場合も、静電潜像の太り防止効果も得られる。
勿論、上述したいずれの制御方法においても、画像情報に応じて印加電圧を調整（書込み制御）することによって静電潜像に階調性を持たせることが可能である。
以下では、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１０から図１１および図１３から図１４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。なお、図中、ポリゴンミラー５及び反射鏡６は省略してある。
【００２０】
図１０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４２にＩＴＯ（インジウム−錫複合酸化物）等の透明導電性材料４１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。
この場合、図１１のように光束が通過する潜像担持体側の領域にシボ状の突起を多数形成し突起構造を持つようにすると好適である。このような構成にすることで、突起からの放電を生じさせやすくすることが可能となる（請求項５）。この場合、図１２に示すように、光束４を収束させると、光束４の中で最もエネルギー密度の高い領域（図１２では右端）から高濃度イオン２１Ａの領域が拡がっていく。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および拡がりが速い。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ることで、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可能になる。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高速化が図れる。
【００２１】
図１３は、電極３を透過する短波長の光束４を集光させる集光手段の例を示している。この実施例では、光束が通過する潜像担持体側の領域にフレネルレンズ構造を形成させる。この場合のフレネルレンズは副走査方向にのみレンズ作用を持つ構成にする。このような構造にすることで、帯電電極を透過する光束が集光される。また、フレネルレンズの各稜線からの放電が生じさせやすくなり好ましい（請求項６）。
図１４も、電極３を透過する短波長の光束４を収束させる集光手段の例を示している。このとき、光束が通過する潜像担持体側の領域に回折レンズ構造を形成させる。この場合の回折レンズは光の波長に近い微細構造を持ち、光の回折を利用して集光効果を持たせるレンズである。この回折レンズは副走査方向にのみパワーを持つ構成にする。このような構造にすることで、帯電電極を透過する光束は集光の間の領域で集光される。また、回折レンズの各稜線からの放電を生じさせやすくすることが可能となる（請求項７）。
上述した各例では共通して、帯電電極３は、潜像担持体１に対向し、かつ光の照射される位置に配置されている。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全く同様である。
【００２２】
以上説明したように、実施形態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、絶縁体を主要部とし、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可能になる。このように、光導電性材料を必要としないで、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、潜像担持体の寿命を延ばすことが可能となる。
なお、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１００μｍ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５０μｍ以下である。
【００２３】
以上説明した各構成によれば、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。こうした既知効果に加えて、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、特に、既述したような、静電潜像の形成時の制御を行うことにより、従来よりも印加電圧を低くできるので、電極の汚れ付着や欠損等も減り、信頼性の高い画像形成が可能となる。
また、光束が通過する潜像担持体側の領域にシボ状の突起を多数形成したものでは、突起からの放電を生じさせやすくすることが可能となるので、他の領域への放電を防止することが可能となり、より高解像度記録が可能となる。また、光束が通過する潜像担持体側の領域にレンズ構造を形成させたものでは、帯電電極を透過する光束が集光されるため、他の領域への放電を防止することが可能となり、より高解像度記録が可能となる。
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項全てに及ぶことは言うまでもない。例えば、先に発光手段の例として、第一及び第二の発光手段の例を説明したが、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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】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５】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６】第二の発光手段の構成を示す概略平面図である。
【図７】本装置の制御構成を示す説明図である。
【図８】帯電電極への電圧印加と坦持体への光の照射タイミングを示す説明図である。
【図９】帯電電極への電圧印加と坦持体への光の照射タイミングを示す説明図である。
【図１０】帯電電極が短波長の光束を透過させる構成例を示す説明図である。
【図１１】光束が通過する潜像担持体側の領域にシボ状の突起を多数形成させた構成例を示す説明図である。
【図１２】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１３】集光手段の一例を模式的に示す説明図である。
【図１４】集光手段のさらに他の例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  潜像担持体、２  発光手段、３  帯電電極、４  光（光束）、５  ポリゴンミラー、６  反射鏡、７  レンズ、８  光、９  ＳＨＧ素子、１０  レーザ装置、１２  直流電源、１３  電圧印加装置、１４  フォトセンサ、１５  ドライバ、１６  制御装置、２０  潜像形成手段、３１  現像装置、４１  透明導電性材料、４２  基体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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