(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定値以上の光エネルギを受けて初めて帯電電位の低下が開始するものである感光体と、
この感光体に光を照射して静電潜像を形成するＬＥＤアレイヘッドと、
を備え、
１ドットあたりの前記ＬＥＤ発光素子の露光時間または単位時間あたりの発光エネルギ量を制御することにより、感光体の、その光エネルギに対する表面電位の変動を示す光減衰曲線の前記表面電位が光減衰の生じていない部分の接線と光減衰が開始し始めた部分の近傍の接線との交点での前記光エネルギの値を、ＬＥＤアレイヘッドのＬＥＤ発光素子による１ドット光エネルギ分布のピーク値以下で、このピーク値の２０／２５５以上に維持する制御手段を備えていることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
【請求項２】
感光体は高γ感光体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
感光体は低γ感光体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
１ドットあたりの光エネルギのピーク値を、感光体の光エネルギに対する表面電位の変動を示す光減衰曲線の飽和領域としたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリンタ、デジタル複写機、ファクシミリなど、ＬＥＤアレイヘッドの発光で露光を行なう電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−５２３８８号公報、特開平９−６８８１６号公報、特開平９−１３４０１９号公報などには、ある一定以上の光エネルギを照射して初めて帯電電位が低下し始める特性を示す高γ感光体について開示されている。このような感光体は、弱光エネルギをカットすることができるので、レーザダイオードなどのビームで光書き込みを行なう場合に、このレーザダイオードのビームプロファイルの裾部をカットすることができるため、小径のドットでの光書き込みを行なうことができる。
【０００３】
また、特開平９−５２３８８号公報には、高γ感光体であるために、この感光体上に形成するドット径を現像バイアスなどで変えることが困難であることに鑑み、レーザダイオードの出力を変えることでドット径を変化させ、安定で階調性の高い光書き込みを行なおうとする技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光書き込みにＬＥＤアレイヘッドを用いる電子写真方式の画像形成装置では、ＬＥＤアレイヘッドにおいて主走査方向に配列されたＬＥＤ発光素子は、個々に出力が異なっており、また、出力するビームの形状にバラツキがあるため、形成する画像に縦筋が発生するという不具合がある。この縦筋発生の対策として、従来は、画像のドットを形成する光量を一定にするような補正や、ドットの径を一定にするような補正を行なっているが、縦筋を充分に解消することができなかった。
【０００５】
このような縦筋が発生する原因の一つとして、隣接しているＬＥＤ発光素子のビームの裾部に形状のバラツキがあることが挙げられる。このビームの裾部のバラツキは、ＬＥＤアレイヘッドのＬＥＤ発光素子が発するビームの形状にバラツキがあるため、このビームが入射するレンズとの相対位置によりビームプロファイルが歪められることによる。
【０００６】
この発明の目的は、光書き込みにＬＥＤアレイヘッドを用いる電子写真方式の画像形成装置において、画像に縦筋が発生するのを防止することにある。
【０００７】
この発明の別の目的は、さらに、環境変動に強い、安定な画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
この発明の別の目的は、さらに、１ドットの径サイズを小さくすることができ、階調性の高い画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、１ドットあたりのＬＥＤ発光素子の露光時間または単位時間あたりの発光エネルギ量を制御することにより、感光体の、その光エネルギに対する表面電位の変動を示す光減衰曲線の前記表面電位が略帯電電位の位置の接線と前記帯電電位の立ち下がり部の位置の接線との交点での前記光エネルギの値を、ＬＥＤアレイヘッドのＬＥＤ発光素子による１ドット光エネルギ分布のピーク値以下で、このピーク値の２０／２５５以上に維持する制御手段を備えている。
【００１４】
従って、ＬＥＤアレイヘッドのＬＥＤ発光素子のビームプロファイルの、１ドット光エネルギ分布のピーク値の略２０／２５５以下の大きく裾が広がって、ＬＥＤ発光素子の個々のバラツキの大きい範囲の弱光エネルギをカットできる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、感光体は高γ感光体である。
【００１６】
従って、感光体の露光エネルギに対する表面電位の変化を示す光減衰曲線の傾斜部の傾きが大きい。
【００１７】
なお、この明細書で高γ感光体とは、光減衰曲線の立ち下がり開始点でのＬＥＤ発光素子の光エネルギをＥ１、光減衰曲線の飽和領域での接線と立ち下がり部での接線との交点でのＬＥＤ発光素子の光エネルギをＥ２としたときに、“Ｅ２／Ｅ１”の値が、“０＜Ｅ２／Ｅ１≦５”をとるものをいう（図２参照）。立ち下がり開始点とは、光減衰曲線の帯電電位付近での接線と、立ち下がり部での接線との交点である。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、感光体は低γ感光体である。
【００１９】
従って、感光体の露光エネルギに対する表面電位の変化を示す光減衰曲線の傾斜部の傾きが小さい。
【００２０】
なお、この明細書で低γ感光体とは、光減衰曲線の立ち下がり開始点でのＬＥＤ発光素子の光エネルギをＥ１’、光減衰曲線の飽和領域での接線と立ち下がり部での接線との交点でのＬＥＤ発光素子の光エネルギをＥ２’としたときに、低γ感光体とは、“Ｅ２’／Ｅ１’”の値が、“５＜Ｅ２’／Ｅ１’”をとるものをいう（図２参照）。立ち下がり開始点とは、光減衰曲線の帯電電位付近での接線と、立ち下がり部での接線との交点である。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、１ドットあたりの光エネルギのピーク値を、感光体の光エネルギに対する表面電位の変動を示す光減衰曲線の飽和領域とした。
【００２２】
従って、低γ感光体を用いた場合でも、環境変動に強くて、安定性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
〔発明の第１の実施の形態〕
図１は、この発明の第１の実施の形態である画像形成装置に用いられるＬＥＤアレイヘッド１の縦断面図である。同図に示すように、このＬＥＤアレイヘッド１は、画像形成装置の所定位置のフレーム２に固定されている固定台３、３に、ねじ作用により止められる焦点位置合わせねじ４、４により、位置調節可能に左右を支持されている。ＬＥＤアレイヘッド１の一方の面は感光体５側に対峙していて、ＬＥＤ発光素子６、６、…が所定の配列で配置されている。さらに、ＬＥＤアレイヘッド１の感光体５側には、レンズ７が設けられ、ＬＥＤ発光素子６、６、…の発する光は、このレンズ７を介して感光体５を照らす。そして、このＬＥＤアレイヘッド１は、感光体５上を露光して、静電潜像を形成する。
【００２４】
なお、図示は省略するが、この実施の形態の画像形成装置は、感光体５を帯電する帯電装置、感光体５上の静電潜像をトナーで現像する現像装置、この現像後のトナー画像を用紙に転写する転写装置、この転写後のトナー画像を用紙に定着する定着装置、前記転写後の感光体の残存トナーをクリーニングするクリーニング装置など、従来周知の装置を有し、電子写真プロセスによる画像の形成を行なう。
【００２５】
感光体５は高γ感光体を用いている。図２に示すグラフには、この高γ感光体を用いた感光体５の場合の露光エネルギに対する表面電位の変動を示す光減衰曲線を符号Ｌ１で示し、低γ感光体を用いた感光体５の場合の光減衰曲線を符号Ｌ２で示している。
【００２６】
図２において、露光エネルギＥ１は、光減衰曲線Ｌ１の立ち下がり開始点でのＬＥＤ発光素子６、６、…の光エネルギである。この立ち下がり開始点とは、光減衰曲線Ｌ１の帯電電位付近での接線Ｔ１と、立ち下がり部での接線Ｔ２との交点Ｌ１１である。同様に、露光エネルギＥ１’は、光減衰曲線Ｌ２の立ち下がり開始点でのＬＥＤ発光素子６、６、…の光エネルギであり、これは光減衰曲線Ｌ２の帯電電位付近での接線Ｔ１と、立ち下がり部での接線Ｔ２’との交点Ｌ２１である。また、露光エネルギＥ２は、光減衰曲線Ｌ１の飽和領域での接線Ｔ３と、立ち下がり部での接線Ｔ２との交点Ｌ１２である。同様に、露光エネルギＥ２’は、同様に、光減衰曲線Ｌ２の飽和領域での接線Ｔ３と、立ち下がり部での接線Ｔ２’との交点Ｌ２２である。
【００２７】
そして、この明細書において、高γ感光体とは、“Ｅ２／Ｅ１”の値が、“０＜Ｅ２／Ｅ１≦５”をとるものをいい、低γ感光体とは、“Ｅ２’／Ｅ１’”の値が、“５＜Ｅ２’／Ｅ１’”をとるものをいう。図２から明らかなように、感光体５は、高γ感光体の場合の交点Ｌ１１における露光エネルギＥ１も、低γ感光体の場合の交点Ｌ２１における露光エネルギＥ１’も、ある程度の大きさをもっている。これに対し、通常の感光体では、光減衰曲線の立ち下がり開始点でのＬＥＤ発光素子の光エネルギは、ほぼ“０”である。高γ感光体の場合は、低γ感光体の場合に比べて、立ち下がり部の傾きが大きい。
【００２８】
図３は、この画像形成装置の制御系のブロック図である。同図に示すように、この制御系は、ＣＰＵ２１に、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＬＥＤアレイヘッド１を駆動するＬＥＤ駆動回路２４が、バス２５で接続されている。また、図示は省略するが、バス２５には、前記の帯電装置、現像装置、転写装置、定着装置、クリーニング装置など、従来周知の装置を制御するための各種センサ、アクチュエータが接続されている。ＲＯＭ２２には、この画像形成装置の各部を制御するためのプログラムや固定データが格納されている。特に、このＲＯＭ２２には、ＬＥＤ発光素子６の１ドット発光時間をＰＷＭ制御するための、後述するデューティー比のデータを格納している。
【００２９】
図４は、このＬＥＤ発光素子６の１ドット発光時間を決定する手順をフローチャートの形で説明するものである。以下では、この手順を感光体５が高γ感光体である場合で説明する。まず、光減衰曲線Ｌ１の立ち下がり開始点Ｌ１１での露光エネルギＥ１を測定する（ステップＳ１）。これは、光減衰曲線Ｌ１を測定により求め、この光減衰曲線Ｌ１に接線Ｔ１、Ｔ２を引いて、交点Ｌ１１の位置を求めればよい。次に、ＬＥＤ発光素子６の１ドット光エネルギ分布のピーク値を何度か求めて、このピーク値の平均値Ｐ１を求める（ステップＳ２）。そして、ＬＥＤ発光素子６の露光エネルギを求める（ステップＳ３）。例えば、ＬＥＤ発光素子６の所望の露光エネルギＰ１’を、ピーク値（平均値）Ｐ１の“３５／２５５”に設定したい場合であれば、“Ｐ１’＝Ｐ１×３５／２５５”の演算を行なって、前記したデューティー比を“Ｅ１／Ｐ１’”で求めて（ステップＳ４）、このデューティー比のデータをＲＯＭ２２に格納する（ステップＳ５）。以上の手順は、感光体５が低γ感光体であるときも同様である。
【００３０】
図５は、このデューティー比のデータがＲＯＭ２２に格納された画像形成装置による画像形成プロセスを説明するフローチャートである。同図に示すように、この画像形成プロセスでは、ＣＰＵ２１が前記デューティー比のデータをＲＯＭ２２から読み込み、予めＬＥＤ発光素子６の１ドット発光時間を設定する（ステップＳ１１）。そして、前記の帯電装置、現像装置、転写装置、定着装置、クリーニング装置などを制御して、帯電プロセス（ステップＳ１２）、露光プロセス（ステップＳ１３）、現像プロセス（ステップＳ１４）、転写・定着・クリーニングプロセス（ステップＳ１５）を経て、画像の形成を行なう。露光プロセス（ステップＳ１３）においては、前記デューティー比のデータに基づいて、ＣＰＵ２１がＬＥＤ駆動回路２４によりＬＥＤ発光素子６、６、…の１ドット発光時間を制御する。これにより、前記の例では、ＬＥＤ発光素子６の露光エネルギＰ１’を、ピーク値Ｐ１の“３５／２５５”にすることができる。帯電プロセス（ステップＳ１２）、現像プロセス（ステップＳ１４）、転写・定着・クリーニングプロセス（ステップＳ１５）については、従来周知の技術と同様のプロセスであり詳細な説明は省略する。
【００３１】
図６は、３例の異なるＬＥＤ発光素子６によるビームプロファイルの例を示したグラフである。このグラフからわかるように、ビームプロファイルの裾部の形状は、発光素子６により大きくバラつく。そして、このビームプロファイルのピーク値の約２０／２５５以下で裾部が大きく広がっていることがわかる。そこで、前記のように、デューティー比の選択により、１ドット発光時間の制御による露光エネルギを、ビームプロファイルのピーク値の２０／２５５以上とする。
【００３２】
図７は、（ａ）が通常の感光体を用いたときの１ドットの潜像電位を示すグラフであり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はいずれも、一定値以上の光エネルギを受けて初めて帯電電位の低下が開始する感光体を感光体５に用いた本画像形成装置の場合の１ドットの潜像電位を示すグラフである。（ｂ）は高γ感光体を用いた場合、（ｃ）は低γ感光体を用いた場合、（ｄ）は低γ感光体を用い、かつ、１ドットあたりの光エネルギのピーク値を光減衰曲線Ｌ２の飽和領域となるようにした場合を、各々示している。同図から、（ａ）の通常の感光体を用いた場合に比べ、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の１ドット潜像電位は、露光ビームの裾部の広がり部分をカットしたような潜像電位になっていることがわかる。
【００３３】
以上説明した画像形成装置によれば、１ドットあたりの露光エネルギを、図６のビームプロファイルに示す１ドット光エネルギ分布のピーク値の２０／２５５以上としたので、ビームプロファイルで大きく裾が広がっていてバラツキの大きい部分の弱光エネルギをカットできるので、画像に縦筋が発生するのを確実に防止することができる。
【００３４】
また、感光体５に高γ感光体を用いた場合は、図２に示す光減衰曲線Ｌ１の傾斜部の傾きが大きいため、環境変動に強くて、安定性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３５】
さらに、感光体５に低γ感光体を用いた場合は、図２に示す光減衰曲線Ｌ２の傾斜部の傾きが小さいため、ＬＥＤ発光素子６の１ドットあたりの露光エネルギを変えることにより、１ドットの径サイズを小さくすることができ、階調性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３６】
そのうえ、この低γ感光体を用いた場合に、１ドットあたりの露光エネルギのピーク値を、図２に示す光減衰曲線Ｌ２の飽和部にある値とすることにより、低γ感光体を用いた場合でも、環境変動に強くて、安定性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３７】
なお、いうまでもなく、前記実施の形態は、この発明を限定するものではない。例えば、前記の例では、１ドットあたりの露光エネルギを、１ドットあたりの露光時間の調節により決定しているが、ＬＥＤ発光素子６が単位時間あたりに出力する露光エネルギの調節で決定するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、感光体は一定値を下回る弱光エネルギをカットするから、隣接しているＬＥＤ発光素子のビームの裾部に形状のバラツキがあっても、ビームプロファイルが歪められることがないので、画像に縦筋が発生するのを防止することができる。
【００４０】
また、ＬＥＤアレイヘッドのＬＥＤ発光素子のビームプロファイルの、１ドット光エネルギ分布のピーク値の略２０／２５５以下の大きく裾が広がって、ＬＥＤ発光素子の個々のバラツキの大きい範囲の弱光エネルギをカットできるので、画像に縦筋が発生するのを更に確実に防止することができる。
【００４１】
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、感光体の露光エネルギに対する表面電位の変化を示す光減衰曲線の傾斜部の傾きが大きいので、環境変動に強くて、安定性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、感光体の露光エネルギに対する表面電位の変化を示す光減衰曲線の傾斜部の傾きが小さいので、ＬＥＤ発光素子の１ドットあたりの露光エネルギを変えることにより、１ドットの径サイズを小さくすることができ、階調性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００４３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、低γ感光体を用いた場合でも、環境変動に強くて、安定性の高い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】この発明の一実施の形態である画像形成装置のＬＥＤアレイヘッドの縦断面図である。
【図２】前記画像形成装置の感光体の露光エネルギに対する表面電位の変化を示すグラフである。
【図３】前記画像形成装置の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。
【図４】前記ＬＥＤアレイヘッドのＬＥＤ発光素子の１ドット発光時間を決定する手順を説明するフローチャートである。
【図５】前記画像形成装置の画像形成処理を説明するフローチャートである。
【図６】異なる３例の前記ＬＥＤ発光素子によるビームプロファイルの例を示したグラフである。
【図７】前記感光体の１ドットの潜像電位を示すグラフであり、（ａ）は通常の感光体の場合、（ｂ）は高γ感光体を用いた場合、（ｃ）は低γ感光体を用いた場合、（ｄ）は低γ感光体を用い、かつ、１ドットあたりの光エネルギを光減衰曲線の飽和領域となるようにした場合である。
【符号の説明】
１              ＬＥＤアレイヘッド
５              感光体（高γ感光体、低γ感光体）
６              ＬＥＤ発光素子
Ｌ１、Ｌ２      光減衰曲線
Ｔ１            表面電位が略帯電電子の位置の接線
Ｔ２、Ｔ２’    帯電電位の立ち下がり部の位置の接線
Ｌ１１          Ｔ１とＴ２の交点
Ｌ１２          Ｔ１とＴ２’の交点
【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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