(57)【要約】【課題】光導電性の感光体に「発光部アレイと結像レンズアレイとを有する光書込ユニット」を用いて画像書込みを行う画像形成装置において、ゴースト光の影響を有効に防止する。【解決手段】光導電性の感光体は、露光エネルギに対する露光開始の有限の閾値：ＰＬを有し、光書込ユニットは、光導電性の感光体上に発生するゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇと、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬが、関係：ＰＬ＞Ｉｇを満足する。【選択図】　　図７
2004101569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性の感光体に光書込ユニットにより露光を行って静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像として可視化する方式の画像形成装置において、
光導電性の感光体は、露光エネルギに対する露光開始の有限の閾値：ＰＬを有するものであり、
光書込ユニットは、画素単位で点滅する発光部をアレイ配列してなる発光部アレイと、結像レンズをアレイ配列してなり、上記発光部アレイの各発光部からの光を上記光導電性の感光体上に光スポットとして結像させる結像レンズアレイとを有し、
上記光書込ユニットにより上記光導電性の感光体上に発生するゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇと、上記光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬが、関係：
ＰＬ＞Ｉｇ
を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
光書込ユニットにおけるゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇに応じて、このＩｇよりも大きな露光開始の有限の閾値：ＰＬを有する光導電性の感光体を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、
光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬに応じて、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇが上記ＰＬよりも小さい光書込ユニットを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２または３記載の画像形成装置において、
ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇ、光スポットの最大露光エネルギ：Ｉｂ、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬ、上記感光体における露光飽和値：ＰＨ、上記光スポットにおける最大露光エネルギの１／ｅ２レベルの画素配列方向における径：Ｗ、上記光スポットの上記画素配列方向およびこれに直交する配列直交方向におけるスポット径の比：β、上記画素配列方向における画素の大きさ：Ｄｎ、上記配列直交方向における画素の大きさ：Ｄｓが、関係：
Ｉｇ／Ｉｂ＜（ＰＬ／ＰＨ）・ｅｘｐ（−２｛Ｄｎ２＋（Ｄｓ／β）２｝／Ｗ２）
を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置において、
結像レンズアレイの隣接するレンズ面間に不透明膜を設けてゴースト光の露光エネルギを低減させた光書込ユニットを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置において、
結像レンズアレイの隣接するレンズ間を部分的に、光学的に遮断することによりゴースト光の露光エネルギを低減させた光書込ユニットを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の画像形成装置において、
結像レンズアレイがルーフプリズムレンズアレイであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１〜７の任意の１に記載の画像形成装置において、発光部アレイがＬＥＤアレイであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１〜７の任意の１に記載の画像形成装置において、
発光部アレイが、有機ＥＬ素子をアレイ配列したＥＬアレイであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１〜７の任意の１に記載の画像形成装置において、
発光部アレイが、棒状の光源と、画素列に対応して液晶シャッタを配列してなる液晶シャッタアレイとを有し、上記光源からの光を上記液晶シャッタアレイによりスイッチングすることにより画素単位での点滅を行うものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は画像形成装置、特に、発光部アレイと結像レンズアレイとを有する光書込ユニットにより光導電性の感光体に画像書込みを行う方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導電性の感光体に「発光部アレイと結像レンズアレイとを有する光書込ユニット」を用いて画像書込みを行う画像形成方式が知られている。このような方式の画像形成装置は、画像書込みを光走査で行う光走査方式に比して、光源・感光体間の距離が短いので小型化が容易であり、ポリゴンスキャナ等の「光走査用の駆動部」を必要としないため、騒音対策が容易である等の利点を有している。
【０００３】
結像レンズアレイは、比較的小サイズのレンズをアレイ配列したものであり、各レンズの形成する像が合成されて発光部アレイの像が形成される。このような結像レンズアレイの構造に起因して、ゴースト光と呼ばれる光が感光体に到達して、正規の画像以外に「ゴースト像」とよばれる画像を生じ、形成された画像の画質を劣化させることがあることが知られている。
【０００４】
また、発光部アレイは「画素単位で点滅する発光部をアレイ配列」して構成されるが、例えば、点滅する個々の発光部がＬＥＤであるような場合、個々のＬＥＤから放射された光が、ＬＥＤを駆動する為のボンディングワイヤ等で反射されて迷光となり、ゴースト光として作用することもある。
【０００５】
上記の如き「結像レンズアレイに起因するゴースト光」を防止する方法としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
また、この発明において用いる「露光エネルギに対する露光開始の有限の閾値を有する光導電性の感光体」は、特許文献２等に記載のものが知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−０５３２４５号公報
【特許文献２】
特開平　９−１３４０２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述したところに鑑み、光導電性の感光体に「発光部アレイと結像レンズアレイとを有する光書込ユニット」を用いて画像書込みを行う方式の画像形成装置において、ゴースト光の影響を有効に防止することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像形成装置は「光導電性の感光体に光書込ユニットにより露光を行って静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像として可視化する方式の画像形成装置」である。
請求項１記載の画像形成装置は以下の点を特徴とする。
【０００９】
即ち、静電潜像を形成される「光導電性の感光体」が、露光エネルギに対する露光開始の有限の閾値：ＰＬを有するものであり、「光書込ユニット」は、発光部アレイと結像レンズアレイとを有する。
【００１０】
「発光部アレイ」は、画素単位で点滅する発光部をアレイ配列してなる。
「結像レンズアレイ」は、結像レンズをアレイ配列してなり、発光部アレイの各発光部からの光を光導電性の感光体上に光スポットとして結像させる。
【００１１】
光書込ユニットにより光導電性の感光体上に発生するゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇと、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬは、
関係：ＰＬ＞Ｉｇ
を満足する。
【００１２】
上記「露光エネルギ」は一般に、感光体の単位面積に光強度：Ｉの光を時間：Ｔの間照射するとき、ＩとＴの積：Ｉ・Ｔで定義される。上記の如き光書込ユニットによる露光では、発光部アレイにおける個々の発光部の「１回の点灯」で１ドット（１画素）の画像露光を行うので、上記時間：Ｔは、１ドット書込みのために各発光部が点灯される時間である。
【００１３】
光導電性の感光体は画像露光に先だってその表面が均一に帯電され、その後、画像露光される。この画像露光により露光された部分では、露光により与えられた露光エネルギに応じて表面電位が光減衰する。
【００１４】
光導電性の感光体が「露光開始の有限の閾値：ＰＬ」を有するとは、露光エネルギをＩＥとするとき、ＰＬ≧ＩＥ＞０においては上記「表面電位の光減衰」が生じないことを言う。このような特性を持った光導電性の感光体は、露光エネルギ：ＩＥを、閾値：ＰＬを境として「露光状態と非露光状態」に２値的に振り分ける機能を持つので「デジタル感光体」等と呼ばれ、従来から種々のものが知られている。この明細書においても、以下には、このデジタル感光体なる用語を用いることにする。
【００１５】
デジタル感光体の露光開始の閾値：ＰＬは、感光層の組成的、構造的構成により異なり、感光層の組成や構造により閾値：ＰＬを所望の値に調整することが可能である。
【００１６】
ゴースト光およびその最大露光エネルギ：Ｉｇについては、具体例に即して後述する。
【００１７】
請求項１記載の画像形成装置において、上記関係：ＰＬ＞Ｉｇを満足させるのに「光書込ユニットにおけるゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇに応じて、このＩｇよりも大きな露光開始の有限の閾値：ＰＬを有する光導電性の感光体を用いる」ようにすることができる（請求項２）。即ち、この場合には、光書込ユニットの特性として与えられる「Ｉｇ」に対して、条件：ＰＬ＞Ｉｇを満足するように、閾値：ＰＬを設定したデジタル感光体を用いるのである。
【００１８】
逆に、請求項１記載の画像形成装置において、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬに応じて、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇが、ＰＬよりも小さい光書込ユニットを用いる（請求項３）もできる。この場合には、予め想定されたデジタル感光体が有する閾値：ＰＬに応じて、光書込ユニットとして、Ｉｇ＜ＰＬとなるように、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇを低減させたものを用いるのである。
【００１９】
請求項１または２または３記載の画像形成装置において、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇ、光スポットの最大露光エネルギ：Ｉｂ、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬ、感光体における露光飽和値：ＰＨ、光スポットにおける最大露光エネルギの１／ｅ２レベルの、画素配列方向における径：Ｗ、光スポットの画素配列方向およびこれに直交する配列直交方向におけるスポット径の比：β、画素配列方向における画素の大きさ：Ｄｎ、配列直交方向における画素の大きさ：Ｄｓは、関係：
Ｉｇ／Ｉｂ＜（ＰＬ／ＰＨ）・ｅｘｐ（−２｛Ｄｎ２＋（Ｄｓ／β）２｝／Ｗ２）
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００２０】
「光スポット」は、発光部アレイにおける個々の発光部から放射され、結像レンズアレイによりデジタル感光体の感光層表面に形成される光スポット（ゴースト光でない「正規の光」による結像）であり、この光スポットの個々により１画素の画像が書き込まれる。
【００２１】
「画素配列方向」は、発光部アレイにおける全発光部を点灯したときに、デジタル感光体の感光層表面に形成される光スポットが配列する方向であり、感光層表面においてこの画素配列方向に直交する方向が「配列直交方向」である。配列直交方向は「副走査方向」とも呼ばれる。
【００２２】
請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成装置において、光書込ユニットにおけるゴースト光の露光エネルギを低減させるのに「結像レンズアレイにおける隣接するレンズ面間に不透明膜を設ける」ことができ（請求項５）、あるいは「結像レンズアレイの隣接するレンズ間を部分的に、光学的に遮断する」ことによりゴースト光の露光エネルギを低減させることもできる（請求項６）。
【００２３】
上記請求項５または６記載の画像形成装置において、結像レンズアレイを「ルーフプリズムレンズアレイ」とすることができる（請求項７）。結像レンズアレイとしてはまた、ルーフミラーアレイとレンズアレイとを組合せた「ルーフミラーレンズアレイ」や、３枚のレンズを光軸方向に配列して「正立等倍系」を成すようにしたレンズを光軸直交方向へ密接して配列させたもの等を用いることができる。
【００２４】
上記請求項１〜７の任意の１に記載の画像形成装置における「発光部アレイ」としては、ＬＥＤアレイを用いることもできるし（請求項８）、「有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子をアレイ配列したＥＬアレイ」を用いることもできる（請求項９）。さらにはまた「棒状の光源と、画素列に対応して液晶シャッタを配列してなる液晶シャッタアレイとを有し、光源からの光を液晶シャッタアレイによりスイッチングすることにより画素単位での点滅を行うもの」を発光部アレイとすることもできる（請求項１０）。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
図１は画像形成装置の実施の１形態を概念的に示している。
符号１０は「デジタル感光体」を示す。デジタル感光体１０の周囲には、帯電手段１１、光書込ユニット１２、現像装置１３、転写手段１４、クリーニング装置１５、除電手段１６が配置されている。符号１７は「定着装置」を示す。
【００２６】
デジタル感光体１０は「図面に直交する方向へ長い円筒状」に形成され、時計回りに回転可能である。
画像形成時には、デジタル感光体１０が駆動されて時計回りに等速回転する。このとき感光体表面は帯電手段１１により所定極性に均一帯電される。帯電手段１１は図示の如くコロナチャージャのような放電式のものでも良いし、帯電ローラや帯電ブラシ等の接触式のものでもよい。
【００２７】
均一帯電されたデジタル感光体１０の感光面は、光書込ユニット１２により画像露光され「形成すべき画像に応じた静電潜像」が形成される。このとき形成される静電潜像は、画像となるべき部分が露光された所謂「ネガ潜像」である。静電潜像は現像装置１３により反転現像され、デジタル感光体１０の感光層表面にトナー画像として可視化される。
【００２８】
転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート）等であるシート状記録媒体Ｓは、デジタル感光体１０の回転に伴なうトナー画像の移動にタイミングを合わせて転写部へ送り込まれ、転写手段１４によりトナー画像を静電転写される。転写手段１４は、コロナ放電を利用する放電式のものでも良いし、転写ローラや転写ブラシ等の接触方式のものでもよい。
【００２９】
トナー画像を転写されたシート状記録媒体Ｓは、次いで定着装置１７によりトナー画像を定着され、画像形成装置外へ排出される。トナー画像を転写された後のデジタル感光体１０はクリーニング装置１５により残留トナーや紙粉を除去され、除電手段１６により除電される。
【００３０】
光書込ユニット１２は、発光部アレイと、結像レンズアレイとを有する。
発光部アレイは「画素単位で点滅する発光部をアレイ配列して」なるものであるが、説明中の実施の形態に用いられている発光部アレイはＬＥＤアレイ（請求項８）であり、具体的には例えば図２（ａ）に示す如き構成のものである。
【００３１】
即ち、図２（ａ）に示すＬＥＤアレイ１２１は、長方形形状をなす基板１２２の片側の面に、長辺に沿うて多数のＬＥＤ１２３を密接的にアレイ配列して有し、これらＬＥＤ１２３を複数個の駆動ドライバ（各ドライバごとに所定数のＬＥＤの駆動を分担する）１２４により駆動することにより、各ＬＥＤ１２３を独立に点滅させる。
【００３２】
発光部アレイとしては、他に、図２（ｂ）に示すＥＬアレイ１２１Ａ（請求項９）や、同図（ｃ）に示す液晶シャッタアレイを用いるもの（請求項１０）を用いることができる。
【００３３】
図２（ｂ）に示すＥＬアレイ１２１Ａは、長方形形状をなす基板１２２Ａの片側の面に長辺に沿うて多数の有機ＥＬ素子１２３Ａを密接的にアレイ配列して有し、これらの有機ＥＬ素子１２３Ａを複数個の駆動ドライバ（各ドライバごとに所定数の有機ＥＬ素子の駆動を分担する）１２４Ａにより駆動することにより、各有機ＥＬ素子１２３Ａを独立に点滅させる。
【００３４】
図２（ｃ）に示す「発光部アレイ」は、棒状の光源１２５と、画素列に対応して液晶シャッタ１２３Ｂを配列してなる液晶シャッタアレイ１２１Ｂとを有し、光源１２５からの光を液晶シャッタアレイ１２１Ｂによりスイッチングすることにより画素単位での点滅を行うものである。
【００３５】
液晶シャッタアレイ１２１Ｂは、長方形形状をなす基板１２２Ｂに、長辺に沿うて多数の液晶シャッタ１２３Ｂを密接的にアレイ配列して有する。これらの液晶シャッタ１２３Ｂを複数個の駆動ドライバ（各ドライバごとに所定数の液晶シャッタの駆動を分担する）１２４Ｂにより駆動することにより、棒状の光源１２５からの光をスイッチングする。このようにして各液晶シャッタ１２３Ｂが独立して点滅する画素となる。
【００３６】
図３に、結像レンズアレイ（ルーフプリズムレンズアレイ（請求項７））の具体例を示す。図３（ｄ）に示すのが、ルーフプリズムレンズアレイの「基本的な形態」であるので、説明の順序として先ず、図３（ｄ）の結像レンズアレイの例に即して結像作用、ゴースト光の発生等につき説明する。
【００３７】
図３（ｄ）に示す結像レンズアレイ３０は、全体の形状を大まかに言えば、三角柱形状である。即ち、結像レンズアレイ３０は、３つの柱面に相当する部分を有する。これら柱面に相当する部分のうち、２つは互いに直交するように組合せられ、他の１つはこれらと４５度をなすように組合せられている。
【００３８】
互いに直交するように組合せられた２面の柱面部分の一方には、複数のレンズ面Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、・・が１列にアレイ配列して形成され、他方には複数のレンズ面Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、・・が１列にアレイ配列して形成されている。そして残る柱面部分には、ルーフプリズムＤＭ１、ＤＭ２、・・が密接して形成されている。
【００３９】
パラメータ：ｉ＝１、２、３、・・として、レンズ面Ｌ１ｉ、Ｌ２ｉとルーフプリズムＤＭｉとは「結像レンズ」の１単位をなす。各１単位の結像レンズは「画素配列方向において正立等倍系」である。このようにして、結像レンズアレイ３０には、複数単位の結像レンズが、三角柱の長手方向へ密接してアレイ配列されている。
【００４０】
図４は、上記結像レンズアレイ３０における「単位の結像レンズ」による結像の様子を示している。
発光部Ｐから放射された光束はレンズ面Ｌ１ｉから入射して平行光束化され、レンズ面Ｌ１ｉに対応するループプリズムＤＭｉにより反射され、レンズ面Ｌ２ｉの作用により、結像面Ｑ上のｑ点に結像する。
【００４１】
図５は、上記結像レンズアレイ３０を用いたときのゴースト光の発生を説明するための図である。図を簡単化するため、図５においては「発光部の位置する面と結像面とを同一の面ＳＦ」で示している。符号Ｌｉはレンズ面Ｌ１ｉとＬ２ｉとを１面のレンズとして簡略化して示している。符号ＤＭｉは、これらレンズ面Ｌｉに対応するルーフミラープリズムを示す。
【００４２】
符号Ｌｉ―１、Ｌｉ＋１はレンズ面Ｌｉに隣接するレンズ面、符号ＤＭｉ―１、ＤＭｉ＋１はルーフプリズムＤＭｉに隣接するルーフプリズムを示している。
【００４３】
結像レンズアレイにおける各結像レンズは正立等倍像であるから、このように図示した場合、正規の光（前述した「光スポットを結像する光」）の結像位置はその発光部に合致する。
【００４４】
ゴースト光は、図５（ａ）に示すように、発光位置から放射された光が、レンズＬｉから入射し、隣接するレンズＬｉ＋１に対応するルーフプリズムＤＭｉ＋１で反射されレンズＬｉ＋１から射出して結像面ＳＦに到達するものと、（ｂ）に示すように、発光位置から放射された光が、レンズＬｉから入射し、レンズＬｉに対応するルーフプリズムＤＭｉで反射され、隣接するレンズＬｉ＋１から射出して結像面ＳＦに到達するものとが一般的である。従って、ゴースト光は、一般にある発光部に対して「結像レンズアレイにおける結像レンズの配列ピッチ分だけずれた位置」に到達し易い。
【００４５】
上に説明したゴースト光は「結像レンズアレイに起因するもの」であるが、先にも述べたように、発光位置から放射された光が、発光部アレイのボンディングワイヤで反射して結像レンズアレイに入射し、ゴースト光となって結像面に到達する場合等もある。即ち、一般にゴースト光は「正規の光が結像する光スポット以外の、結像面の特定の位置に到達する光」を言う。
【００４６】
図６は、ゴースト光に起因するゴースト像の発生を説明するための図である。この図は「通常の光導電性の感光体によるゴースト像の発生」を説明するための図である。（ａ）において、光導電性の感光体を所定の帯電電位に帯電させたのち、露光を行うと「露光エネルギ」に応じて、感光体の表面電位は光減衰曲線６−１のように減衰する。図から明らかなように、０より大きい露光エネルギに対して表面電位の減衰が直ちに生じる。
【００４７】
図６（ｂ）は、感光体の感光面上における露光画像の露光エネルギの分布（以下「露光プロファイル」と呼ぶ）を示している。図６（ｂ）に示す露光プロファイルは、発光部からの正規の光が結像した光スポットの露光プロファイルＡと、ゴースト光の露光プロファイルＢとを有している。このような露光プロファイルＡ、Ｂにより露光された感光体の表面電位分布（以下「潜像プロファイル」と呼ぶ）は、図６（ｃ）の如くになる。
【００４８】
図６（ａ）に示したような感光特性を持つ「通常の光導電性の感光体」では、弱い露光エネルギでも表面電位が光減衰するため、正規の光による光スポットの潜像プロファイルＣの他に、ゴースト光の露光プロファイルによって、ゴースト光の潜像プロファイルＤも形成される。
【００４９】
このような潜像プロファイルを持つ静電潜像を現像する際、現像装置に印加するバイアス電位である「現像電位」を図のように設定することにより、ゴースト光による潜像プロファイルが可視化されたときの画像濃度（現像電位と潜像プロファイルＤの差：Ｆに比例する）を小さく（即ち薄く）できる。
【００５０】
従って、現像電位をゴースト光による潜像プロファイルよりも大きく設定することにより、ゴースト光による潜像プロファイルの可視化を防止できるが、このことは正規の光による潜像プロファイルのトナー画像の濃度（潜像プロファイルＣと現像電位の差：Ｅに比例する）を低下させるという副作用があり、ゴースト光の露光プロファイルが大きい場合には副作用が大きすぎる。
【００５１】
上記の如き「結像レンズアレイに起因するゴースト光」を防止する方法としては、例えば、前記特許文献１に記載されたように、隣接するレンズ間、あるいは隣接するルーフプリズム間に「スリット」を形成し、１つのレンズ面に入射した光が隣接するルーフプリズムやレンズ面に行かないようにする方法があるが、ゴースト光を完全に除去するには形成するスリットの不可さを十分に深くする必要があり、このような深いスリットを形成した結像レンズアレイは製造が困難で製造コストが高くなる。
【００５２】
上記スリットの幅を広げれば製造は容易になるが、結像に与る光束の光量が低下し、静電潜像形成に必要な露光エネルギを得るための露光時間が長くなり、高速画像形成が困難になったり、これを克服するために光源のエネルギを増大させる必要がある。
【００５３】
この発明においては、静電潜像を形成する光導電性の感光体として、露光エネルギに対する露光開始の有限の閾値：ＰＬを有するデジタル感光体を用い、光書込ユニットの結像レンズアレイや発光部アレイに起因するゴースト光を完全に除去するのではなく、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇが、閾値：ＰＬよりも小さくなるようにすることにより、ゴースト光による露光が行われないようにして画質の向上を図る。
【００５４】
即ち、図７（ａ）に示すように、光導電性の感光体として「露光エネルギに対する露光開始の有限の閾値：ＰＬを有するもの」を用い、光書込ユニットにより光導電性の感光体上に発生するゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇと、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬが、関係：ＰＬ＞Ｉｇを満足することにより、図７（ｃ）に示すようにゴースト光が潜像を形成しないようにできる（請求項１）。
【００５５】
図７（ａ）において、曲線７−１は「光減衰曲線」であり、同図（ｃ）の実線は「正規の光により形成された１画素相当の潜像プロファイル」を示す。
【００５６】
前述のように、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇに応じて、このＩｇよりも大きな閾値：ＰＬを有する光導電性の感光体を選択して用いる（請求項２）こともできるし、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬに応じて、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇが、閾値；ＰＬよりも小さくなるようにゴースト光を低減させた光書込ユニットを用いる（請求項３）こともできる。
【００５７】
デジタル感光体における閾値：ＰＬは、前記特許文献２に記載されているように、感光層の合成方法により調整することができる。
【００５８】
ここで、図７を参照して、画像書込みのための「正規の光」がデジタル感光体を露光するのに必要な露光エネルギを考察する。
【００５９】
図７（ｄ）において「破線で示す矩形形状」は、光書込ユニットにおける１発光部に対応するデジタル感光体の感光面上の対応形状である。これを画素とよび、その大きさを図に示すように、画素配列方向につき「Ｄｎ」、配列直交方向につき「Ｄｓ」とする。これらの単位は何れも「μｍ」である。
【００６０】
かかる画素を正規の光による像として形成するのであるが、感光面における光スポット（１個の発光部からの光が結像レンズアレイにより結像されたもの）の形状は楕円形状であるとし、これを図７（ｄ）に破線で示す画素の外接楕円形状とする。
【００６１】
即ち、正規の光により、図７（ｄ）の「破線の矩形に外接する楕円内の部分」の電位を減衰させて潜像を形成すれば、トナーは楕円内に付着するので１画素のトナー像を実現できる。このときの楕円の大きさを、図７（ｄ）に示すように、画素配列方向につき「ＷＨ」、配列直交方向に「ＷＶ」とする。
【００６２】
図７（ｂ）に示した露光プロファイルを考えると、この露光プロファイルのうちの「正規の光による露光プロファイル」によって、図７（ｃ）の潜像プロファイルが形成され、この潜像プロファイルに対して現像電位よりも電位が低い部分（図の下方の部分）にトナーが付着するので、デジタル感光体上に形成されるトナー像の径を「α」とすると、潜像プロファイルにおける電位絶対値が最小の部分の径：ＷＰＨ’は、ＷＰＨ’＜αとなる。
【００６３】
このＷＰＨ’を、上に説明した楕円形状の潜像（図７（ｄ））における楕円の径：ＷＨもしくはＷＶと考えることによって、トナー像は１画素を十分満足できるのである。
【００６４】
ここで、正規の光による露光プロファイルにより電位の絶対値が最も小さくなる部分の潜像プロファイル径：ＷＰＨ’を、露光プロファイルのエネルギ準位：ＰＨ（図７（ａ）参照。光減衰曲線７−１において露光が飽和する露光エネルギ値、即ち「露光飽和値」である。）における露光プロファイル径：ＷＰＨと同等と考える。一般的には、潜像プロファイル径：ＷＰＨ’はデジタル感光体の構造等により、露光プロファイル径：ＷＰＨよりも広がることが知られているがＷＰＨ’がＷＰＨより大きくなることによる問題は無い。
【００６５】
図７（ｄ）の画素：Ｄｎ×Ｄｓに外接する楕円の径を、ＷＶ＝βＷＨとすると、楕円の方程式：
Ｘ２／ａ２＋Ｙ２／ｂ２＝１
において、Ｘ＝Ｄｎ／２、Ｙ＝Ｄｓ／２、ａ＝ＷＨ／２、ｂ＝βＷＨ／２として、以下の式が得られる。
【００６６】
（Ｄｎ／２）２／（ＷＨ／２）２＋（Ｄｓ／２）２／（βＷＨ／２）２＝１
これを、ＷＨについて解くと次のようになる。
【００６７】
ＷＨ＝√｛（Ｄｎ）２＋（Ｄｓ／β）２｝　　　（１）
一般に、ＬＥＤ等の光源からの光を結像レンズアレイで集光し、感光体表面に集光させた露光プロファイルでは画素配列方向、配列直交方向ともに露光プロファイルをガウス分布で近似できる。
【００６８】
図７（ｂ）に示した正規の光による光スポットの露光プロファイルの最大露光エネルギを「Ｉｂ」とし、このとき露光プロファイルの「１／ｅ２レベル」の画素配列方向における径を「Ｗ（＝２ａ）」とすると、デジタル感光体の露光飽和値：ＰＨに相当する露光プロファイルのレベル：ＩＰＨ、露光飽和値：ＰＨレベルでの画素配列方向のプロファイル径：ＷＰＨは以下のように求められる。
【００６９】
正規の光による露光プロファイルをガウス分布で近似するから、感光体表面での画素配列方向の座標をｒとして、
Ｉ（ｒ）＝Ｉｂ・ｅｘｐ（−２ｒ２／ａ２）
と表すことができ、ｒ＝ＷＰＨとして、
ＩＰＨ＝Ｉｂ・ｅｘｐ（−２ＷＰＨ２／Ｗ２）　　　　（２）
となる。ここで、ＷＰＨ＝ＷＨとすれば、
ＩＰＨ＝Ｉｂ・ｅｘｐ（−２ＷＨ２／Ｗ２）　　　　　（３）
が得られる。
【００７０】
このとき、ゴースト光の露光プロファイルの最大露光エネルギ：Ｉｇがデジタル感光体の露光開始の閾値：ＰＬより小さくなり、且つ、正規の光による光スポットで露光飽和値：ＰＨまで露光されるためには、以下の条件：
Ｉｇ／ＩＰＨ＜ＰＬ／ＰＨ
を満足すればよい。
【００７１】
即ち、
Ｉｇ／｛Ｉｂ・ｅｘｐ（−２ＷＨ２／Ｗ２）｝＜ＰＬ／ＰＨ
であり、これから、（１）式を用いて、
Ｉｇ／Ｉｂ＜（ＰＬ／ＰＨ）・ｅｘｐ（−２｛Ｄｎ２＋（Ｄｓ／β）２｝／Ｗ２）　　（４）
が得られる。
【００７２】
従って、ゴースト光の最大露光エネルギ：Ｉｇ、光スポットの最大露光エネルギ：Ｉｂ、光導電性の感光体における露光開始の有限の閾値：ＰＬ、感光体における露光飽和値：ＰＨ、光スポットにおける最大露光エネルギの１／ｅ２レベルの、画素配列方向における径：Ｗ、光スポットの画素配列方向およびこれに直交する配列直交方向におけるスポット径の比：β、画素配列方向における画素の大きさ：Ｄｎ、配列直交方向における画素の大きさ：Ｄｓが、上記関係（４）を満足するようにすることにより、画像濃度が高く、ゴースト光の影響のない画像形成装置を構成できる（請求項４）。
【００７３】
発光部アレイと結像レンズアレイを持つ光書込ユニットによる光書込においては一般に「Ｄｎ≧Ｄｓ」で、露光エネルギを最も必要とするのは「Ｄｎ＝Ｄｓ」の場合であり、Ｄｎは、発光部アレイにおける発光部の間隔が固定されているので一定で発光部の間隔：Ｐと同じになる。
【００７４】
即ち、Ｄｎ＝Ｄｓ＝Ｐのときの「ゴースト光の露光エネルギ」を抑えておけば、Ｄｎ、Ｄｓの組合せがどのようであってもゴースト光の影響を除去できる。
【００７５】
（４）式において、Ｄｎ＝Ｄｓ＝Ｐとして、
Ｉｇ／Ｉｂ＜（ＰＬ／ＰＨ）・ｅｘｐ（−２Ｐ２｛１＋（１／β２）｝／Ｗ２）　（５）
が得られる。
【００７６】
即ち、上記Ｉｇ、Ｉｂ、ＰＬ、ＰＨ、Ｗ、βとともに発光部の間隔：Ｐが（５）式を満足するようにしても、ゴースト光の影響のない画像形成装置を構成できる。
【００７７】
上の考察においては、露光プロファイルの形状をガウス分布で近似したが、ガウス分布と異なる分布：ｆ（ｒ）である場合には、上の式：Ｉ（ｒ）＝Ｉｂ・ｅｘｐ（−２ｒ２／ａ２）における「ｅｘｐ（−２ｒ２／ａ２）」の部分をｆ（ｒ）で置きかえることにより、上記の考察に従って、ゴースト光に影響されない条件を得ることができる。
【００７８】
上記Ｉｇ、Ｉｂ、Ｗは、光書込ユニットによりデジタル感光体の表面に形成される正規の光による露光プロファイル、ゴースト光の露光プロファイル、正規の光の露光プロファイルの「最大露光エネルギの１／ｅ２レベルの、画素配列方向における径」で、これらは光書込ユニットが定まれば定まり、２次元ＣＣＤを使った「露光時間込みの光強度（露光プロファイル）」の測定により決定できる。また、露光エネルギは単位時間あたりの光強度に比例するので、連続点灯時の光量として測定する（例えば、５μｍのスリットを画素配列方向に移動させながら光量を測定するスキャンニング方法等）ことも可能である。
【００７９】
上記（５）式において、例えば、画素配列方向のスポット径：４２μｍ、配列直交方向のスポット径：３８μｍ（β≒０．９０５）の１２００ｄｐｉのＬＥＤアレイを発光部アレイとする光書込ユニットでは、発光部のピッチ：Ｐ≒２１．２μｍであるので、（５）式は、
Ｉｇ／Ｉｂ＜０．３２２ＰＬ／ＰＨ　　　　　（６）
となる。
【００８０】
従って例えば、デジタル感光体として、ＰＬ／ＰＨ＝１／２となるものを用いれば、Ｉｇ／Ｉｂ＜０．１６１を満足する光書込ユニットまで、画像形成装置に用いることができる。また、ＰＬとＰＨが非常に近く、ＰＬ／ＰＨ≒１である「略完全なデジタルな感光体」であれば、Ｉｇ／Ｉｂ＜０．３２２を満足する光書込ユニットであれば画像形成装置に用いることができる。
【００８１】
逆に、光書込ユニットのゴースト光の特性：Ｉｇ／Ｉｂに応じて、例えば（６）式を満足するデジタル感光体を用いることで、ゴースト光の影響の無い画像形成装置を得ることができる。
【００８２】
また、（５）式において、画素配列方向の光スポット径：６２μｍ、配列直交方向のスポット径：６８μｍ、β≒１．０８）の６００ｄｐｉのＬＥＤアレイを用いた光書込ユニットでは、発光部のピッチ：Ｐ≒４２．３μｍで、（５）式は
Ｉｇ／Ｉｂ＜０．１７７ＰＬ／ＰＨ　　　　　（７）
となる。
【００８３】
この場合においても、ＰＬ／ＰＨの特性を持つデジタル感光体に対して、（７）式の条件を満たす光書込ユニットであれば、ゴースト光の影響の無い画像形成装置が得られる。
【００８４】
式（５）や（６）または（７）を満足するように、光書込ユニットの結像レンズアレイに起因するゴースト光を抑えるには、図３（ａ）に示す結像レンズアレイ３０Ａのように、隣接するレンズ面間に不透明膜３０ａを塗布すればよい（請求項５）。ゴースト光を０とするのではなく「ゴースト光の露光エネルギを低減させる」だけであれば、不透明膜３０ａの幅を広く取る必要がなく、デジタル感光体に対する正規の光の露光エネルギをそれ程減少させること無く十分な効果が得られる。
【００８５】
不透明膜を塗布する方法は、レンズ面に直接塗布しても良いが、図３（ｂ）に示す結像レンズアレイ３０Ｂのように、不透明膜を塗布し易くするために、隣接するレンズ面間をレンズとは異なる構造とし、塗布しやすくした上でレンズ面以外の部分を覆うように不透明膜３０ｂを形成しても良い。
【００８６】
さらにはまた、結像レンズアレイの隣接するレンズ間を部分的に「光学的に遮断する」ことによりゴースト光の露光エネルギを低減させた光書込ユニットを用いることができる（請求項６）。この場合の１例を、図３（ｃ）に示す。
【００８７】
この結像レンズアレイ３０Ｃでは、レンズ面間にスリットＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、・・を形成することにより「レンズ間を部分的に光学的に遮断」したものである。ゴースト光を完全に除去するのであればスリットを十分に深くする必要があり、結像レンズアレイの製造コストが高くなるが、ゴースト光を低減するのみであればスリットを必要以上にを深く形成する必要は無く、低コストで製造できる。
【００８８】
これらの方法を用いて、ゴースト光を低減させた光書込ユニットを用いれば、デジタル感光体と組み合わせることにより、ゴースト光の影響のない画像形成装置が得ることができ、画像出力の高速化または省エネルギー化に有利となる。
【００８９】
上には、結像レンズアレイとしてルーフプリズムレンズアレイの例を説明したが、他の結像レンズアレイを用いた光書込ユニットでもゴースト光の発生するものであれば、ゴースト光を低減させ、デジタル感光体と組合せてゴースト光に影響されない画像形成装置を実現できる。
【００９０】
上の実施の形態では、ゴースト光の露光プロファイルが正規の光による露光プロファイルの両側に１個ずつ生じる場合を説明したがこれに限らず、この発明は、画素配列方向、配列直交方向の任意の場所に発生しているゴースト光に対して有効であり、例えば、画素配列方向に複数並んでゴースト光が発生する光書込ユニットを用いる場合にも有効に適用できる。
【００９１】
勿論、結像レンズアレイに起因するゴースト光に限らず、発光部アレイに起因して発生するゴースト光に対しても、ゴースト光を低減させた光書込ユニットを用いてこの発明の画像形成装置を実現ができる。
【００９２】
上記実施の形態としては、デジタル感光体を１つ有する画像形成装置を説明したが、これに限らず、複数の感光体を並列して用い、各感光体に形成されたトナー画像を共通のシート状記録媒体に転写して、合成的にカラー画像等を得る所謂「タンデム型の画像形成装置」についても適用可能であること勿論である。
【００９３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な画像形成装置を実現できる。
【００９４】
この発明によれば、「発光部アレイと結像レンズアレイとを有する光書込ユニット」とデジタル感光体とを組合せ、光書込ユニットに起因するゴースト光に影響されない画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】光書込ユニットにおける発光部ユニットの３例を説明するための図である。
【図３】光書込ユニットにおける結像レンズユニットの例を説明するための図である。
【図４】図３に示した結像レンズユニットの結像機能を説明するための図である。
【図５】図３（ｄ）に示した結像レンズユニットによるゴースト光の発生を説明するための図である。
【図６】ゴースト光の画像形成への影響を説明するための図である。
【図７】この発明の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　　　感光体
１２　　　光書込ユニット
【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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