(57)【要約】【課題】キャリアの発生時の電荷密度を抑え自己拡散を抑制し、潜像のボケを防止する潜像形成方法を提供すること。【解決手段】同一潜像を複数回露光し、１度目の露光により発生したキャリアが感光体の電荷輸送層中に残っている間に２度目の露光を行う電子写真画像形成装置において、前記露光手段による露光エネルギーは、（１度目の露光エネルギー）／（全露光エネルギー）≧０．６とすることを特徴とする【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体（１）を帯電させる帯電手段（２）と、感光体（１）を露光する露光手段（３）を有し、
前記露光手段（３）は同一潜像を複数回露光し、
１度目の露光により発生したキャリアが感光体の電荷輸送層中に残っている間に２度目の露光を行う電子写真画像形成装置において、
前記露光手段による露光エネルギーは、
（１度目の露光エネルギー）／（全露光エネルギー）≧０．６
とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数回の露光が同一スポット形状で同一場所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（１）の膜厚を関知し、関知した感光体（１）の膜厚に基づいて感光体膜厚が薄くなるに従い１度目の露光エネルギーの比率を大きくするように露光手段の光量比率を制御することを特徴とする請求項１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、複写機、印刷機などに用いる電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、これをレーザー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。この静電潜像が形成された感光体と現像剤担持体間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現像される。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】
電子写真感光体の感光層は少なとも電荷発生材料及び電荷輸送材料を含有する。電荷発生材料の例としてはフタロシアニン顔料、多環キノン顔料、アゾ系顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、アズレニウム塩染料、スクワリリウム染料、シアニン染料、ピリリウム染料、チオピリリウム染料、キサンテン色素、キノンイミン色素、トリフェニルメタン色素、スチリル色素、セレン、セレン−テルル合金、アモルファスシリコン、硫化カドミウムなどが挙げられる。
【０００４】
電荷輸送材料の例としてはピレン化合物、Ｎ−アルキルカルバゾ−ル化合物、ヒドラゾン化合物、Ｎ、Ｎ−ジアルキルアニリン化合物、ジフェニルアミン化合物、トリフェニルアミン化合物、トリフェニルメタン化合物、ピラゾリン化合物、スチリル化合物、スチルベン化合物、ポリニトロ化合物、ポリシアノ化合物、更にこれらの化合物をポリマー上に固定したペンダントポリマーなどが挙げられる。
【０００５】
前記の電荷発生材料、電荷輸送材料などを、それぞれ成膜性を有する結着剤樹脂中に分散、含有させて、保護層、感光層などを形成する場合が多く、かかる結着剤樹脂としてはポリエステル、ポリウレタン、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド−イミド、ナイロン、ポリサルホン、ポリアリルエーテル、ポリアセタール、ブチラール樹脂などが挙げられる。
【０００６】
電子写真感光体の層構成について説明すると、導電性支持体は鉄、銅、金、銀、アルミニウム、亜鉛、チタン、鉛、ニッケル、錫、アンチモン、インジウムなどの金属や合金あるいは前記金属の酸化物、カーボン、導電性ポリマーなどが使用可能であり、形状は円筒状、円柱状などのドラム形状とベルト状、シート状のものとがある。前記導電性材料はそのまま成型加工される場合、塗料として用いられる場合、蒸着される場合やエッチング、プラズマ処理により加工される場合もある。塗料の場合には支持体として前記の金属や合金、紙、プラスチックなども用いられる。
【０００７】
感光層は単層構成であっても、積層構成であってもよい。積層構成の場合には、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層により構成され、導電性支持体側に電荷発生層が設けられる場合と電荷輸送層が設けられる場合とでは帯電極性、使用するトナー極性などが異なる。
電荷発生層の膜厚としては０．００１〜６μｍ、好ましくは０．０１〜２μｍである。電荷発生層に含有される電荷発生材料の含有率は１０〜１００重量％であることが好ましく、より好ましくは５０〜１００重量％である。
【０００８】
電荷輸送層の膜厚は前述の感光層の膜厚から前記電荷発生層の膜厚を差し引いたものである。電荷輸送層中に含有される電荷輸送材料の含有量は２０〜８０重量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０重量％である。
【０００９】
導電性支持体と感光層との間に下引き層を設けてもよい。下引き層は界面での電荷注入制御や接着層として機能する。下引き層は主に結着剤樹脂からなるが、前記金属や合金又はそれらの酸化物、塩類、界面活性剤などを含んでいてもよい。下引き層を形成する結着剤樹脂の例としてはポリエステル、ポリウレタン、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリイミド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド−イミド、ポリサルホン、ポリアリルエーテル、ポリアセタール、ブチラール樹脂などが挙げられる。膜厚は０．０５〜７μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜２μｍである。
【００１０】
露光手段としては半導体レーザを用いた走査光学系や、ＬＥＤ，ＯＬＥＤを用いた固体光学系を使用している。
【００１１】
走査光学系を有する画像形成装置において、印字速度の高速化、高解像度化に対応するため、発光するレーザの数を増やして複数のビームを同時に走査して画像形成を行う技術が提案されている。ポリゴンの高速化により書き込み速度を上げる方法に比べて、発光するレーザの数を増やす方法では、ポリゴンの回転速度や、画像クロックを上げることなく、高速化、高解像度化が可能となるため、ポリゴンの高速化による短寿命化、スキャナの昇温、騒音の問題を引き起こすことなく、また、画像クロックの高速化によるレーザ駆動回路や伝送経路の高速化対策を行う必要がなく、書き込み速度を上げることができる。
【００１２】
一方で複数のビームを走査する画像形成装置では、一回の走査における副走査方向の画像幅が広くなる。このため、副走査方向のビームピッチのずれやポリゴンミラーの面倒れによる濃度むらが、視覚的に目立ちやすくなり画像品位を落とすという問題があった。
【００１３】
上述したピッチむらを低減する方法として、異なるポリゴン面で走査される複数のビームを感光体の同一位置に露光する方法がある。以後、複数のビームを同一位置に露光する方式を、多重露光方式と呼称する。特許文献１は、多重露光を行う画像形成装置について開示している。異なるポリゴン面の走査するビームによる多重スポットで、一つの画素を形成する場合、ポリゴン面倒れやビームピッチずれ等に起因する周期的な位置ずれ成分が平滑化され、ピッチムラが低減するという効果が得られる。このため、画質を落とすことなく、複数ビームによる画像形成が可能となる。上記露光手段を用いて露光を行い、静電潜像を形成する。
【００１４】
図１に、本発明の電子写真装置の概略構成例を示した。図中においては、像担持体１はドラム型感光体であり、軸を中心に矢印Ａ方向に所定の周速度で回転駆動される該感光体はその回転過程で帯電手段２によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで露光部にて像露光手段３により光像露光Ｅ（スリット露光、レーザービーム走査露光など）を受ける。これにより感光体周面に露光像に対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００１５】
特許文献２には、感光体表面を露光したときに発生するキャリアの拡散による解像度の低下を防止する技術が開示されている。特許文献３には、電子写真プロセスにおける光量と解像度間のトレードオフ関係を改善するための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−１０９６８０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９２４１号公報
【特許文献３】特開２００２−２７３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献２の方法はキャリアの移動速度を上げるというためには有効であるが、キャリアが発生時の電荷密度を下げることはできていない。また、透明電極を通しての露光による光学効率の損失、露光プロファイルのボケ、透明電極と感光体のギャップの振れ等による電界の不均一性で形成される潜像が変わるという問題がある。
【００１８】
特許文献３の方法も、発生するキャリア量は通常の露光と同じであり、発生時の電荷密度を下げることはできていない。また、この方法では露光スポットサイズのわずかな振れにより形成される潜像が大きく変わってしまうという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、露光による電荷発生層からのキャリアの生成時の電荷密度を抑えることでキャリアの自己拡散を抑制し、潜像のボケを防止する潜像形成が可能な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】
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
感光体を帯電させる帯電手段と、感光体を露光する露光手段を有し、
前記露光手段は同一潜像を２回露光し、
１度目の露光により発生したキャリアが感光体の電荷輸送層中に残っている間に２度目の露光を行う電子写真画像形成装置において、
前記露光手段による露光エネルギーは、
（１度目の露光エネルギー）／（全露光エネルギー）≧０．６
とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る画像形成装置によれば、一度に発生するキャリアの量を少なくすることにより、自己電界による反発力を抑え発生時のキャリアの拡散を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電子写真装置の概略断面図
【図２】本発明に係る固体露光装置を用いた画像形成部
【図３】実施例２で使用した露光光源の概略図
【図４】２回露光時のキャリアにかかる力の模式図
【図５】通常の１回の露光時のキャリアにかかる力の模式図
【図６】８ビームレーザーの発光点は位置を示す図
【図７】実施例１における感光体上での多重スポット形成を示す図
【図８】実施例１における露光手段を示す図
【図９】感光ドラム膜厚検知と露光比率配分のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２４】
［実施例］
図１は本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。図１中において、１は感光ドラム、２は帯電装置（本図ではコロナチャージャー）、３は露光装置（本図では半導体レーザを用いたスキャナ）、４はインクジェット方式の現像剤供給ユニット、５は転写ユニット、５８は搬送ユニット、６はクリーニング装置、７は給紙カセット、９は定着装置を示している。
【００２５】
感光ドラム１は、その表面が帯電装置２によって所定の極性・所定の電位に均一に帯電される。帯電装置２により一様に帯電された感光ドラム１は、露光装置３によって静電潜像が形成される。
【００２６】
画像読取装置３０は、移動可能な光源３２を有しており、光源は、原稿台ガラス上に画像面を下方に向けて載置された原稿の画像面を照射する。画像面からの反射光は、反射ミラー、レンズ３３等を介してＣＣＤ３４によって読み取られ、読み取られた画像情報は、適宜に加工されて露光装置３に入力される。
【００２７】
露光装置３は、レーザ発振器、ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラー等を有しており、露光装置から露光光Ｅは防塵ガラスユニット６１を通して感光ドラム１に照射される。上述の画像読取装置３０から入力された画像情報に応じて感光ドラム１表面を露光して静電潜像を形成する。
【００２８】
また複写機ではなくプリンターとして使用する場合は、直接露光装置３に加工された画像情報が入力され、感光ドラム１に露光が行われる。
【００２９】
本説明では露光装置として走査系スキャナを用いたが、ＬＥＤ等の固定スキャナを使用することも可能である。
【００３０】
感光ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像ユニット４に配置されたイエロー４Ｙ、マゼンダ４Ｍ、シアン４Ｃ、ブラック４Ｋの各色に現像器によってトナーが付着されてトナー像として現像される。現像されたトナーは各色ごとに転写ユニット５に転写され、４色のカラー画像が形成される。一方、給搬送装置の給紙カセット７に収納されている記録材が、給紙ローラによって給紙され、搬送ローラによって、ローラ及びローラに掛け渡されている搬送ユニット５８表面に担持される。上述の転写ユニット５に形成されたカラー画像は、搬送ベルト８上の記録材表面に転写される。
【００３１】
トナー像が転写された記録材は、搬送ユニット５８によって定着装置９に搬送され、ここで、定着ローラ９１と加圧ローラ９２とによって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着され、その後、排紙トレイ１０上に排出される。
【００３２】
画像形成装置の制御用センサのうち、光学検知手段を使うものとしては、感光ドラム上のパッチ検出手段７０あるいは転写ユニット上のパッチ検出手段、現像器内のトナーキャリア濃度測定手段８０等があげられる。
【００３３】
［実施例１］
本実施例で用いた感光体は下引き層（ＵＣＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）、保護層（ＯＣＬ）の４層構造とし、ＣＴＬの膜厚を２５μｍ，ＯＣＬの膜厚を５μｍとした。
【００３４】
本実施例では感光ドラム１はコロナ帯電器２により−７００Ｖに一様に帯電され、露光装置３によりベタ部で−２００Ｖになるように露光される構成とした。
【００３５】
本実施例は、露光手段３は複数のレーザ光で感光体ドラム上の同一位置を露光する多重露光方式を用いている。
【００３６】
複数のレーザ光で多重露光を行う画像形成装置の一例として、８つのビームで画像形成を行う画像形成装置について説明する。
【００３７】
図８に、本実施例における光学系の部品配置を示す。図５に８つのレーザＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４のチップ面上での発光点位置を示す。各レーザは、発光点間隔が一定で一列となるように配列されている。
【００３８】
図７に、本実施例における感光体上のレーザスポット配置を示す。本実施例では、８つのビームを感光体ドラム上に走査し、隣接するポリゴンミラー面が走査するレーザスポットが同一露光位置を多重露光する。Ｎ回目の走査におけるレーザＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と、Ｎ＋１回目の走査におけるＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とは、２つのレーザで感光体上の同一位置を多重露光しており、Ａ１とＢ１とで多重スポットを形成し、同様にＡ２とＢ２、Ａ３とＢ３、Ａ４とＢ４とで、多重スポットを形成する。
【００３９】
本実施例での露光方法によるキャリア発生の模式図を図４に示した。露光により電荷発生層（ＣＧＬ）キャリアは露光スポットサイズの中で高密度に圧縮された形で発生する。キャリアは互いに同電荷であるため自己電荷による拡散方向の斥力を受ける。しかしながらキャリア発生時の感光体は表面が一様に帯電されており、電荷輸送層（ＣＴＬ）中には強力な電界がかかっている。このＣＴＬにかかる電界により、発生したキャリアは自己電荷で拡散しながら感光体表面に移動していく。本実施例では同一潜像を２回に分けて露光をいっているので、１回の露光で発生するキャリアの自己電荷による斥力は通常の１回の露光で潜像を形成する方式に比べキャリアの自己電荷による斥力は小さくなっている。
【００４０】
本実施例では
（Ａ１〜Ａ４による露光エネルギー）：（Ｂ１〜Ｂ４による露光エネルギー）＝６：４
とした。
【００４１】
本実施例の１回目の露光では図４（ａ）のようにキャリアの発生量は通常の１回の露光の６０％程度となる。その結果、通常の１回の露光で発生するキャリアの自己電荷による斥力に対して、キャリアの電荷密度が低くなっているので図４（ａ）のようにＣＴＬにかかる電界の効果が大きくなり、キャリアの拡散は図５の１回の露光に比べ小さくなる。
【００４２】
また、２回目の露光時には、１回目のキャリアの生成によりＣＴＬにかかっている電界は弱くなっている。しかしながら、露光エネルギーを少なくし生成するキャリア量を少なくしているのでキャリア密度は低くなり、その結果キャリアの拡散を押さえることが可能となる。
【００４３】
［実施例２］
図２は本発明で用いた露光装置の概略断面図である。図２中において、１は感光ドラム、２はコロナ帯電器、３０はＬＥＤ露光装置、３１ＡはＬＥＤチップＡ、３１ＢはＬＥＤチップＢ、３２はロッドレンズ、３３はＬＥＤ基板である。
【００４４】
ＬＥＤチップＡ、Ｂは図３に示すように感光体側からロッドレンズを通して見て２列に並んで配置している。
【００４５】
本実施例で用いた感光体は下引き層（ＵＣＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）、保護層（ＯＣＬ）の４層構造とし、ＣＴＬの膜厚を２０μｍ，ＯＣＬの膜厚を３μｍとした。
【００４６】
露光手段はＬＥＤチップＡにより一度目の露光を、ＬＥＤチップＢにより２度目の露光により１つの潜像を形成する構成とした。
【００４７】
本実施例では感光ドラム１はコロナ帯電器２により−７００Ｖに一様に帯電され、露光装置３によりベタ部で−２００Ｖになるように露光される構成とした。
【００４８】
本実施例での露光方法によるキャリア発生の模式図を図４に示した。露光によりＣＧＬより生成したキャリアは露光スポットサイズの中で高密度に圧縮された形で発生する。キャリアは互いに同電荷であるため自己電荷による拡散方向の斥力を受ける。しかしながらキャリア発生時の感光体は表面が一様に帯電されており、ＣＴＬ中には強力な電界がかかっている。このＣＴＬにかかる電界により、発生したキャリアは自己電荷で拡散しながら感光体表面に移動していく。
【００４９】
本実施例では同一潜像を２回に分けて露光をいっているので、１回の露光で発生するキャリアの自己電荷による斥力は通常の１回の露光で潜像を形成する方式に比べキャリアの自己電荷による斥力は小さくなっている。
【００５０】
本実施例では通常の１回の露光で必要とされるエネルギーをＬＥＤチップＡとＬＥＤチップＢの２つの光源により露光し、それぞれの比率を
（ＬＥＤチップＡによる露光エネルギー）：（ＬＥＤチップＢによる露光エネルギー）＝７：３
とした。
【００５１】
本実施例のＬＥＤチップＡによる１回目の露光では図４（ａ）のようにキャリアの発生量は通常の１回の露光の７０％程度となる。その結果、通常の１回の露光で発生するキャリアの自己電荷による斥力に対して、キャリアの電荷密度が低くなっているので図４（ａ）のようにＣＴＬにかかる電界の効果が大きくなり、キャリアの拡散は図５の１回の露光に比べ小さくなる。
【００５２】
また、実施例１の感光体よりもＣＴＬ膜厚を薄くしているので、ＣＴＬにかかる電界強は実施例１よりも大きくなっているため、キャリア密度を高めにしても拡散を押さえることが可能となる。
【００５３】
ＬＥＤチップＢによる２回目の露光時には、１回目のキャリアの生成によりＣＴＬにかかっている電界は弱くなっている。しかしながら、露光エネルギーを少なくし生成するキャリア量を少なくしているのでキャリア密度は低くなり、その結果キャリアの拡散を押さえることが可能となる。
【００５４】
［実施例３］
本実施例は本体の構成は実施例１と同じである。感光体は下引き層（ＵＣＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）の３層構造とし、ＣＴＬの膜厚を３０μｍとした。
【００５５】
露光装置は実施例２と同じ構成のＬＥＤ露光装置を用いている。本実施例では感光ドラム１は帯電ローラにより−７００Ｖに均一に帯電させている。感光ドラム１のＣＴＬ膜厚は３０μｍとしているが、保護層は設けていないので画像形成動作の繰り返しによりＣＴＬ膜厚は薄くなっていく。感光ドラム１の膜厚の減少により、所定の帯電電位を得るために帯電ローラにかかる電流は上昇させる必要がある。この特性を利用し、帯電ローラにかかる電流から感光体膜厚を推定し、露光装置のＬＥＤチップＡとＬＥＤチップＢの光量を可変とする構成とした。
【００５６】
図９に、感光ドラム膜厚から光量比を決定するフローチャートを示した。画像形成開始（１）でまず感光体の帯電（２）が行われる。他院電子貴抗体表面電位を測定（３）し、その測手値が所定の値になっているかの判断を行う（４）。所定値に到達していない場合は帯電ローラの電流値をアップし（５）、帯電ローラの帯電能をあげ再度帯電を行う（２）。
【００５７】
所定の値に感光体表面電位が到達したならば、帯電ローラの電流値（６）より、感光体の膜厚の推定を行う（７）。
【００５８】
推定された感光体膜厚と、あらかじめ用意された露光光量配分テーブルから第１の露光ＬＥＤ  Ａと第２の露光ＬＥＤ  Ｂの光量比率を決定する（８）。
【００５９】
感光ドラム膜厚が減少するにしたがって、ＣＴＬ中にかかる電界強度は高くなっていく。そのためＣＧＬで発生したキャリアの自己電荷による拡散は感光ドラム膜厚の減少に伴い少なくなっていく。その結果、感光ドラム膜厚が減少するにしたがって第一の露光の比率を感光ドラム膜厚に合わせて変更していくことが効果的である。
そのときの感光ドラム膜厚とＬＥＤチップＡとＬＥＤチップＢの光量比を表１に示した。
【００６０】
【表１】
2017032613.tif 000003
本実施例では表１のように感光ドラム膜厚をスタートの３０μｍから感光体寿命の１０μｍまでを５μｍずつ４分割し、ＣＴＬ中にかかる電界強度が高くなっていくに従い１度目の露光（ＬＥＤチップＡ）の比率を高くしていく構成とした。ＣＴＬにかかる電界強度が高くなっているほど、発生したキャリアはＣＴＬの上下方向の力を大きく受けるので拡散の影響は減少する。その結果、ＣＴＬが薄くなるにしたがって１度の露光で発生するキャリアを増やしても拡散の影響は大きく現れない。その結果、感光ドラム膜厚の変化が起きても画像の変化の少ない潜像形成方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１  感光ドラム、２  帯電器、３  露光装置、４  現像ユニット、５  転写ユニット、
６  クリーニング装置、７  給紙カセット、９  定着ユニット、１０  排紙トレイ、
１１  前露光、１２  電位センサ、３１  ＬＥＤチップ、３２  ロッドレンズ、
３３  ＬＥＤ基板、５８  搬送ユニット、６１  防塵ガラス、
６２  パッチ検出用光センサ
【図１】
2017032613.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017032613.tif 000008
【図６】
2017032613.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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