(57)【要約】【課題】  感光体が削れて、傷ついて、局所的な静電容量が変わっても、感度が変わりにくくする画像形成装置の提供。【解決手段】  感光体を入力信号で変調された、波長が３９０−４２５ｎｍのレーザー光で照射して、該感光体に潜像を形成し、該潜像をトナーによって現像してトナー像を形成し、該トナー画像を紙上に転写して画像を得る画像形成装置において、  該感光体の電荷発生（ＣＧ）層までの、該レーザー光に対する吸光度が８００ｎｍの波長の光に対する吸光度より大きく、且つ、該レーザー光に対する吸光度が０．０４５以上であることを特徴とする画像形成装置。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を、入力信号で変調された、波長が３９０−４２５ｎｍのレーザー光で照射して、該感光体に潜像を形成し、該潜像をトナーによって現像してトナー像を形成し、該トナー像を紙上に転写して画像を得る画像形成装置において、
該感光体の電荷発生（ＣＧ）層までの、該レーザー光に対する吸光度が８００ｎｍの波長の光に対する吸光度より大きく、且つ、該レーザー光に対する吸光度が０．０４５以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該レーザー光に対する吸光度が０．３以上である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
感光体表層から内側に行くに従って、該３９０−４２５ｎｍの波長の光の吸光度が大きくなっている請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
該感光体が２５μｍ以下である請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
該感光体の電荷輸送層が、更に光吸収を増加させることを目的とした添加剤を含んでいる請求項１〜４の何れか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、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、製版システム、などに広く用いることの出来る画像形成装置に関するものであり、更に詳しくは、従来よりも高解像な画像、特に従来写真等が用いられる高階調性でフルカラーの画像を得ることが可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の中で高速且つ低騒音プリンタとして、電子写真方式を採用したレーザービームプリンタがある。その代表的な用途は文字、図形などの画像を感光体にレーザービームを当てるか、当てないかで形成する２値記録である。そして、一般には文字、図形等の記録は中間調を必要としないのでプリンタの構造も簡便に出来る。ところがこのような２値記録方式であっても中間調を表現できるプリンタがある。かかるプリンタとしてはディザ法、濃度パターン法等を採用したものが良く知られている。しかし、周知のごとくディザ法、濃度パターン法等を採用したプリンタでは高解像度が得られない。そこで、近年、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方式（ＰＷＭ方式）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方式は、画像信号によって、レーザービームを照射する時間を変調することにより中間調画素形成を行うもので、この方式によれば高解像度且つ高階調性の画像を形成でき、したがって、特に高解像度と高階調性を必要とするカラー画像形成装置には特に適している。即ち、この方式によると、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。
【特許文献１】特開平８−１１６４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このＰＷＭ方式においても、さらに画素密度を上げていくと露光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充分にとることが出来ないという問題点がある。
【０００４】
以上の様な問題点が存在するにも関わらず、近年、電子写真方式を用いた画像形成装置に要求される解像度、階調性はますます上昇している。
【０００５】
通常肉眼で識別できる画像としては４００ｄｐｉ、２５６階調程度であるが、この場合の最小解像面積は１６μｍ２程度であり、５０００ｄｐｉ以上の解像度に相当するものである。このような高解像度を実現するためには光ビームのスポット面積を微細化する必要があるが単にスポット面積を微細化するのみでは上記のような高画質を実現することができなかった。
【０００６】
このような問題点に対して検討したところ、特に最近日亜工業などからサンプル出荷され始めている、波長４０５ｎｍのヴァイオレットレーザーを光源として使用したところ、そのシャープな潜像書き込みの実力によって、記録解像度が飛躍的に上げられる可能性があることがわかった。
【０００７】
この潜像のシャープさを従来の赤外レーザーの場合と、比較すると、図１（ａ）及び（ｂ）に示したとおりであった。具体的には、図１（ａ）が波長４０５ｎｍのヴァイオレットレーザー、図１（ｂ）が赤外レーザーの場合である。
【０００８】
この潜像の測定方法は、図２に示した様に、ドット状の潜像形成の後に現像の直流成分を振り、各直流成分の電圧値時に現像された、感光体上のドットトナー像の直径を測定し、グラフにすることにより得られたものである。
【０００９】
よって、図３に示す様に、波長４０５ｎｍのヴァイオレットレーザーを潜像書き込みに用いた場合、感光体の膜厚ムラや傷による電位変動や現像ローラーと感光体間のギャップ変動などの電位的変動が画像に影響しにくい。具体的には、ヴァイオレットレーザーで形成された潜像（（図３（ａ）、（ｂ）における「Ａ」）と、赤外レーザーを用いて形成された潜像（図３（ａ）、（ｂ）における「Ｂ」）とを比較すると、ヴァイオレットレーザーによる潜像「Ａ」の方がドット径が安定していることが分る。この特徴を生かせば、今までになかった、高精細なドット形成とその安定化が図れる可能性がある。
【００１０】
しかしながら、従来の赤外レーザーよりは改善されたものの、ヴァイオレットレーザーを搭載するような高級機には、より一層高い要求があり、印刷や銀塩写真のような高画質や安定性と比較されるようになる。これらと比較すると、現在の電子写真プリンターに共通した、耐久によって悪化する感光体の削れや表面傷などによる画像欠陥（濃度ムラ、白スジ、黒スジ、色むら）は、まだ、満足のいくものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の耐久による感光体の削れや表面傷などによる画像欠陥の根本は、その局所部分の、感光体膜厚が変化することに因る、表面上の感度ムラである。したがって、本発明では、削れて、傷ついて、局所的な静電容量が変わっても、感度が変わりにくくする、具体的には、感光体を入力信号で変調された、波長が３９０−４２５ｎｍのレーザー光で照射して、該感光体に潜像を形成し、該潜像をトナーによって現像してトナー像を形成し、該トナー画像を紙上に転写して画像を得る画像形成装置において、
該感光体の電荷発生（ＣＧ）層までの、該レーザー光に対する吸光度が８００ｎｍの波長の光に対する吸光度より大きく、且つ、該レーザー光に対する吸光度が０．０４５以上である画像形成装置によって、前述の画像欠陥（濃度ムラ、白スジ、黒スジ、色むら）を発生させないようにすることで、耐久による画像欠陥問題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、難しい焦点調節を複雑な機械を搭載することなしに、正確に、且つ容易に、いつでも行えることにより、ヴァイオレットレーザー光学系の長所を生かした高精細画像出力を極めて安定化させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施例１）
図５は、前記の装置においてレーザー光を走査するレーザー操作部３００の概略機構を示すものである。このレーザー操作部３００によりレーザー光を走査する場合には、まず入力された画像信号に基づき発光信号発生器３０１により、固体レーザー素子３０２から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ系３０３により概略平行な光束に変換され、更に矢印ｂ方向に回転する回転多面鏡３０４により矢印ｃ方向に走査されるとともにｆθレンズ群３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃにより感光ドラム等の被走査面３０６にスポット状に結像される。このようなレーザー光の走査により被走査面３０６上には画像一走査分の露光分布が形成され、該被走査面３０６を前記走査方向とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、該被走査面３０６上に画像信号に応じた露光分布が得られる。
【００１４】
本実施例においては、レーザーＰＷＭ方式（パルス幅変調）を用いて、１画素の面積階調による多値記録を行ったため、ＰＷＭ方式について簡単に説明する。
【００１５】
図６はパルス幅変調回路の１例を示す回路ブロック図、図７はパルス幅変調回路の動作を示すタイミングチャートである。図５において４０１は８ビットのデジタル画像信号をラッチするＴＴＬラッチ回路、４０２はＴＴＬ論理レベルをＥＣＬ論理レベルに変換する高速レベル変換器、４０９ＥＣＬ論理レベルをアナログ信号に変換する高速Ｄ／Ａコンパレーター、４０５はＥＣＬ論理レベルをＴＴＬ論理レベルに変換するレベル変換器、４０６はクロック信号２ｆを発振するクロック発振器、４０８はクロック信号２ｆを１／２分周して画像クロック信号ｆの２倍の周期を有していることとなる。なお、回路を高速動作させるために、随所にＥＣＬ論理回路を配している。
【００１６】
かかる構成からなる回路動作を、図７のタイミングチャートを参照して説明する。信号（ａ）はクロック信号２ｆ、信号（ｂ）は画像クロック信号ｆを示しており、図示のごとく画像信号と関係付けてある。また、三角波発生器内部においても、三角波信号のデューティー比を５０％に保つために、クロック信号２ｆをいったん１／２分周してから三角波信号（ｃ）を発生させている。更に、この三角波信号（ｃ）はＥＣＬレベルに変換されて三角波信号（ｄ）になる。
【００１７】
一方、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦ（黒）まで２５６階調レベルで変化する。尚、記号’ｈ’は１６進数表示をしている。そして画像信号（ｅ）はいくつかの画像信号値についてそれらをＤ／Ａ変換したＥＣＬ電圧レベルを示している。例えば、第１画素は黒画素レベルのＦＦｈ、第２画素は中間調レベルの８０ｈ、第３画素は中間調レベルの４０ｈ、第４画素は中間調レベルの２０ｈの各電圧を示している。コンパレーターは三角波信号（ｄ）と画像信号（ｅ）を比較することにより、形成すべき画素濃度に応じたパルス幅Ｔ、ｔ２、ｔ３、ｔ４、等のＰＷＭ信号を発生する。そしてこのＰＷＭ信号は、０ｖまたは５ｖのＴＴＬレベルに変換されてＰＷＭ信号（ｆ）になりレーザードライバ回路に入力される。このようにして得られたＰＷＭ信号値に対応して１画素当たりの露光時間を変化させることにより１画素で最大２５６階調を得ることが出来る。
【００１８】
本実施例はＰＷＭ方式による階調制御を用いたが、ディザ法などの面積階調法やレーザー光強度変調を用いることも可能である、更に、それらを組み合わせても良い。
【００１９】
次に感光体について説明する。
【００２０】
従来のレーザーを用いた電子写真装置に使用される電子写真感光体では、７００−８００ｎｍ付近の可視−赤外波長域に、白色光を用いた電子写真装置に使用される電子写真感光体では、５００−７００ｎｍ付近の可視波長域に大きな吸収帯を持ち実用的な感度特性を発現できるものの、短波長領域において十分な感度が得られない。
【００２１】
また、従来から知られている電荷発生材料を単独で用いた場合、３８０−５００ｎｍ付近に感度を有していても、この付近での感度の環境依存性、波長依存性が大きいという問題があることが分かってきた。そのため、温湿度等周囲の環境や入力レーザー波長の変動によって感度の変動が生じ、適切な出力を得られないという問題がある。
【００２２】
特開平９−２４００５１号公報には、導電性支持体上に電荷発生層、電荷輸送層の順に積層した感光体では、３８０−５００ｎｍの光は電荷輸送材料に吸収され、電荷発生層まで光が届かないため、原理上感度を示さないとあるが、必ずしもそのようなことはなく、電荷輸送層に使用される電荷輸送材料として、レーザーの発振波長に透過性のある電荷輸送材料を用いれば、本構成の感光体でも、十分な感度が得られ使用可能である。
【００２３】
以下に導電性支持体上に電荷発生層と電荷輸送層を積層した機能分離型感光体についてその作成方法を述べる。
【００２４】
電荷発生層は、電荷発生物質を適当なよう在中でバインダー樹脂と共に分散した液を導電性支持体上に公知の方法によって塗布することによって形成され、その膜厚は５μｍ以下、好ましくは０．１−１μｍの薄膜層とすることが望ましい。
【００２５】
本発明においては、一般式（１）で示されるアゾ顔料と一般式（３）で示されるフタロシアニン顔料とを適当な溶剤中でバインダー樹脂と共に分散した液、或いは別々に分散したアゾ顔料分散液とフタロシアニン分散液とを混合させた液を塗布することで得られる単一の層でも良く、また、上記した液を複数回塗布することによって得られる複数層でも良い。また、このような複数層の場合、支持体側の層はアゾ顔料を含有していることが望ましい。
【００２６】
この際用いられるバインダー樹脂としては、広範な絶縁性樹脂或いは有機光導電性ポリマーから選択されるが、ポリビニルブチラール、ポリビニルベンザール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタンなどが好ましく、これなどの樹脂は置換基を有しても良く、置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、等が好ましい。また、バインダー樹脂の使用量は、電荷発生層中の含有率で８０重量％以下、好ましくは４０重量％以下である。
【００２７】
また、使用する溶剤は前記の樹脂を溶解し、後述の電荷輸送層や下引き層を溶解しないものから選択することが望ましい。具体的には、テトラヒドロフラン、１、４−ジオキサンなどのエーテル類、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等のケトン類、Ｎ、Ｎージメチルホルムアミド等の芳香族類、メタノール、エタノール、２−プロパノール等のアルコール類、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエチレン、四塩化炭素、トリクロロエチレン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。
【００２８】
電荷輸送層は電荷発生層の上又は下に積層され、電界の存在下電荷発生層から電荷キャリアを受け取り、これを輸送する機能を有している。電荷輸送層は電荷輸送物質を必要に応じて適当なバインダー樹脂とともに溶剤中に溶解した塗布液を塗布することによって形成され、その膜厚は一般的には３０〜４０μｍであるが５〜２５μｍが「安定範囲」を生むため好ましい。今回は２０μｍとした。
【００２９】
電荷輸送物質は電子輸送性物質と正孔輸送性物質があり、電子輸送性物質としては、例えば２、４、７−トリニトロフルオレノン、２、４、５、７−テトラニトロフルオレノン、クロラニル、テトラシアノキノジメタン等の電子吸引性物質やこれ等電子吸引性物質を高分子化したもの等が挙げられる。
【００３０】
正孔輸送物質としては、例えばピレン、アントラセン等の多環芳香族化合物、カルバゾール系、インドール系、オキサゾール系、チアゾール系、オキサジアゾール系、ピラゾール系、ピラゾリン系、チアジアゾール系トリアゾール系化合物などの複素環化合物、ヒドラゾン系化合物、スチリル系化合物、ベンジジン系化合物、トリアリールメタン系化合物、トリフェニルアミン系化合物あるいは、これ等の化合物からなる基を主鎖または側鎖に有するポリマー（例えばポリーＮービニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン等の有機光導電性ポリマーなどが挙げられる。
【００３１】
ただし、本発明の感光体に使用する場合は、前述の通り使用する半導体レーザーの発振波長に対して適宜透過性のある電荷輸送物質やバインダー樹脂を選択する必要がある。
【００３２】
今回は電荷輸送層の吸光度をコントロールするために、バインダー樹脂溶剤への可溶性フタロシアニンを目標とする吸光度に合わせて量を調節して使用した。
【００３３】
導電性支持体の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、亜鉛、ステンレス、バナジウム、モリブデン、クロム、チタン、ニッケル、インジウム、金や白金などが挙げられる。またこれ等金属または合金を真空蒸着法によって被膜形成したプラスチック（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート及びアクリル樹脂などの支持体）や導電性粒子（例えばカーボンブラック、銀粒子など）を適当なバインダー樹脂と共に上記のようなプラスチック、金属または合金上に被膜下支持体或いは導電性粒子をプラスチックや紙に含浸させた支持体などを用いることが出来る。形状としてはドラム状、シート状及びベルト状などが挙げられる。
【００３４】
また、感光層を外部からの機械的及び化学的悪影響から保護することなどを目的として、保護層を設けることも出来る。
【００３５】
尚、感光層には必要に応じて酸化防止剤や紫外線吸収剤などの添加剤を使用してもかまわない。
【００３６】
前述の電荷輸送層の膜厚と吸光度を振り、削れた分を補償できる為の、最初の吸光度を上記構成にて探った結果を以下に示す。
【００３７】
２０μｍから１μｍまでの電荷輸送層の膜厚を振った感光体シート、各膜厚シートについて吸光度を適当に振ったシートも作成し、最初２０μｍあった膜厚に対して、削れた場合のモデル実験をしてみた。
【００３８】
条件はダーク電位Ｖｄ＝−６００ｖは膜厚変化に対しては帯電用印加電圧を調整し合わせ、ライト電位がＶＬ＝−２００ｖになる為に必要な初期吸光度を探るものである。
【００３９】
その結果、元膜厚の９０％になった時（１０％が削れた時）に感度を補償する為に必要な初期の吸光度は約０．４５、７０％になった時に感度を補償する為に必要な初期の吸光度は約０．５２、５０％になった時に感度を補償する為に必要な初期の吸光度は約０．６０、３０％になった時に感度を補償する為に必要な初期の吸光度は約０．８２、１０％になった時に感度を補償する為に必要な初期の吸光度は約１．０、５％（膜厚１μｍ）になった時に感度を補償する為に必要な初期の吸光度は約１．３であった。
【００４０】
初期膜厚が、２５μｍの場合と１５μｍについても試してみたが、大きな違いはなかった。ただ、特に同様なプロセスの場合、耐久枚数にしたがって、削れる膜厚がある程度決まってくるので、初期膜厚が小さい、特に２０μｍ以下の場合には変化が大きいため、特に有効であった。
【００４１】
この様に初期状態での吸光度が非常に低い時のみ本発明の効果が発揮されることが判明した。今回は電荷輸送層内に顔料を溶かし込んだが、ヴァイオレットレーザーの場合、バインダーや電荷輸送物質だけでも吸光度の悪いものもあるので、それを利用しても良いし、所望の吸光度の作成方法は何でも良い。
【００４２】
また、感光体表層から内層へいくにしたがって、３９０〜４２５ｎｍの波長の吸光度が大きくなっていく様な勾配を持たせることによって、または、保護層にのみ吸光度の大きな材料を仕込ませることによって、ちょっとした削れに対しての本発明の効果を大きく持たせることも可能である。
【００４３】
（実施例２）
次に、実施例１と同様の感光体ドラム（初期の吸光度は約０．６とした）、厚さ２０μｍの感光体ドラム上に幅３０μｍ、長さ１ｍｍの傷を深さ３μｍ、１０μｍ、１５μｍの３種類を意図的に作り、この感光体ドラムを使用してその傷が画像上に出るかどうかを見てみた。
【００４４】
図４で本発明に係る電子写真装置について説明する。感光ドラム４３に形成された静電潜像は現像装置４１により現像され、形成されたトナー像は、転写帯電器４０によって転写材上に静電転写される。その後、転写材は分離帯電器５０によって静電分離されて定着器４７へと搬送され、熱定着されて画像が出力される。
【００４５】
一方、トナー像転写後の感光ドラム４３の面はクリーナー４２によって転写残りトナーなどの付着汚染物の除去を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【００４６】
条件はＶｄ＝ー６００Ｖ、ＶＬ＝ー２００Ｖ、２成分現像システム、現像バイアスはー４００Ｖ。
【００４７】
その結果、深さ３μｍ、１０μｍの傷については、実施例１の結果を裏付けるように画像欠陥は発生しなかった。１５μｍの場合も、画像として現れたものの、目立つものではなかった。恐らく、現像条件（バイアス、現像システム）によって若干の有利、不利があると思われる。
【００４８】
（実施例３）
次に、完全に補償出来るほどの効果でなくても、削れに因る画像欠陥の度合いを小さくすることが出来る。例えば、電荷輸送層として下記構造式（１）で示される電荷輸送材料５部とポリカーボネートＺ樹脂（数平均分子量２００００）５部をモノクロルベンゼン４０部に溶解した溶液を電荷発生層上に塗布し、乾燥させて２０μｍ厚の電荷輸送層付きの感光ドラムを製作した。この電荷輸送層の吸光度が０．０４５であった。この様に小さな値（といっても従来のような８００ｎｍの様な長波長域では吸光度〜０なのでもっともっと小さい）でも、出力条件として、前述のように、Ｖｄ＝−６００Ｖ、ＶＬ＝−２００Ｖ、２成分現像システム、現像バイアスは−４００Ｖであった場合、半分まで削れたとき、７８０ｎｍの赤外レーザーによる書き込みでは全く改善されなかったが、４０５ｎｍのヴァイオレットレーザーでは、２５Ｖの改善が見られた。これによってハーフトーンなどの微妙な再現性が大きく改善された。
【００４９】
【化１】
2005201932.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ヴァイオレットレーザー及び赤外レーザーによる潜像のシャープさの差を示す概略図。
【図２】レーザー光の照射によって感光体に形成された静電潜像の測定方法の説明図。
【図３】ヴァイオレットレーザーによる潜像と、赤外レーザーによる潜像と、の電圧変動によるドット径の変化の説明図。
【図４】本発明に係る画像形成装置の一態様である電子写真装置の概略断面図。
【図５】レーザービームスキャナの構成例を示す概略図。
【図６】パルス幅変調回路の１例を示す回路ブロック図。
【図７】パルス幅変調回路の動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００５１】
４０  転写帯電器
４１  現像器
４３  感光ドラム（像担持体）
４４  １次帯電器
５０  分離帯電器
【図１】
2005201932.tif 000003
【図２】
2005201932.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005201932.tif 000007
【図６】
2005201932.tif 000008
【図７】
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