(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量に該感光体の画像形成領域の左端及び右端における光量の方が該感光体の画像形成領域の中心における光量よりも小さい偏差を有する電子写真装置であって、
該書き込み光量最大値に対する最大値と最小値との差の比率〔（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ）〕が、０．００５〜０．２００であり、
該感光体の感度に、該感光体の画像形成領域の該感光体の回転軸方向の左端及び右端におけるマクベスＩＤよりも該感光体の画像形成領域の該感光体の回転軸方向の中心におけるマクベスＩＤが小さくなるような凹状の偏差を設けることによって該書き込み光量の偏差を低減させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量に該感光体の画像形成領域の左端及び右端における光量の方が該感光体の画像形成領域の中心における光量よりも小さい偏差を有する電子写真装置であって、
該書き込み光量最大値に対する最大値と最小値との差の比率〔（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ）〕が、０．００５〜０．２００であり、
該感光体の画像形成領域の該感光体の回転軸方向の左端及び右端における電荷発生物質の付着量を該感光体の画像形成領域の該感光体の回転軸方向の中心における電荷発生物質の付着量よりも多くすることによって該書き込み光量の偏差を低減させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体の画像形成域における書き込み光の感光体への入射角の絶対値の最大値が、１５°〜３５°である請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
書き込み光がレーザー光であって、ｆθレンズを用いた走査光学系により感光体表面に照射して画像形成を行うものである請求項１〜３のいずれか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】
本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像の濃度偏差を低減させ、高品質の画像を形成することのできる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンター、ファクシミリー等の電子写真装置には、小型化及び低価格化の要求が高まってきていると共に、形成される画像の一層の高品質化が求められている。
電子写真装置に占める光学系の体積の影響は大きく、電子写真装置の小型化及び低価格化を実現するためには、光学系の簡略化が有効なものとなる。
しかし、例えば、レーザービームを用いた電子写真装置においては、同一出力のレーザー光を画像形成域の感光体へ書き込むことを試みたとしても、小型化、低価格化を優先して光学系を簡略化すると、書き込み光が、特に画像形成域の端部で傾斜する等の原因により、同一出力でありながら書き込み光量に偏差が生じ、この偏差により形成される画像の濃度が書き込み光量の低い場所、殊に画像形成域の端部で薄いという問題が生じ、高品質の画像を要求される電子写真装置では、光学系の簡略化は困難なものであった。
そのため、ポリゴンミラーから感光体への書き込み光の光路長を十分長くするために、ポリゴンミラーと感光体の距離を十分とる、ミラーを多数使用する、多数のレーザービームを用いる等の手段を採らざるを得ず、なおかつ小型化及び低価格化を困難なものにしていた。
書き込み光に偏差が存在することが予め分かっている場合は、偏差に応じて出力を変化させて対応することも考えられるが、プロセスが複雑になり、コストアップにもつながると共に、画像濃度に異常が生じ易いというものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような現状を克服し、画像の濃度偏差を低減させ、高品質の画像を形成することのできる画像形成装置を提供することをその課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために感光体の感度に着目して鋭意検討を重ねた結果、書き込み光量の偏差が生じたとしても、その偏差を低減させるように感光体の感度に偏差を設ければ、画像の濃度偏差を低減させ、高品質の画像を形成することのできる画像形成装置を実現できるということを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明によれば、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量に偏差を有する画像形成装置であって、該感光体の感度に偏差を設けることによって該書き込み光量の偏差を低減させたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置を、図面に従いながら説明する。
図１は、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量と感光体の位置との関係を示すものである。
縦軸は、画像形成域での同一出力における書込み光の光量の最大値を１００％としたときの光量の相対値を示す。
例えば、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量が、図１に示すような分布を有する場合、感度が均一な感光体を用いると、同一出力で画像形成域に書き込まれた画像の濃度は、基本的に書き込み光量の分布に対応して、図３（実線）のような濃度分布を示す。
図２は、感光体の感度と感光体の位置との関係を示すものである。
縦軸は、画像形成域での感光体の感度の最大値を１００％としたときの感度の相対値を示す。
図３は、画像濃度と感光体の位置との関係を示すものである。
縦軸は、画像形成された画像の画像濃度の最大値を１００％としたときの画像濃度の相対値を示す。
この光学系を用いて、感光体の感度の分布が図２のように書き込み光量の低い箇所を高感度にし、書き込み光量の高い箇所を低感度にして、画像濃度を図３（破線）のように、より均一にするものである。
おおよそ、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量は、画像形成域の端部で低くなることから、感光体の画像形成域の左右両方、少なくとも左右のいずれか片方の箇所を、画像形成域の中心付近に比べて高感度にすることにより、均一な濃度の画像を得ることができるものとなる。
【０００６】
本発明の画像形成装置に用いる感光体は、感光体の感度に偏差を設けることによって書き込み光量の偏差を低減させるものである。
感光体の感度に偏差を設ける方法としては、感光体が必要により下引層を有す導電性支持体の上に、電荷発生層、電荷輸送層及び必要により保護層を、順次、積層した積層型感光体においては、各層間の界面を機械的、化学的又は電気化学的に変える方法、各層又は特定の層の膜厚に偏差を持たせる方法等が挙げられるが、再現性、異常画像の発生度合い、簡便性を考慮すると、各層の膜厚に偏差をを持たせることが好ましい。
特に、電荷発生層の膜厚に偏差を持たせることが、スジ、ムラ、モアレ等の異常画像を発生させることなく、かつ感度偏差を簡便に設けることができるので好ましい方法である。
一般に、電荷発生層は他の層に比べて膜厚が極めて薄いため、膜厚に偏差を設設けたとしても異常画像を発生させることが少なく、また、電荷発生層の膜厚が薄いために膜厚の偏差の作成も容易であり、かつ他の方法に比べて感度偏差を大きくとることが可能であるからである。
【０００７】
本発明の感光体が単層型感光体である場合には、導電性支持体と感光層との界面を、各層間の界面について機械的、化学的又は電気化学的に変えることにより、偏差を設ける方法、感光層の膜厚に偏差を持たせて感光体の感度に偏差を設ける方法等が例示できるが、積層型感光体に比べて異常画像が発生しやすい。
【０００８】
本発明の画像形成装置に用いる感光体の感度の偏差は、上記のとおり、電荷発生層の膜厚として、すなわち、電荷発生物質の付着量に偏差を設けることが特に好ましい。
感光体の感度の偏差は、静電特性等により測定、管理することもできるが、電荷発生物質の付着量と感光体の感度とは、一般に良好な相関関係が存在する。
すなわち、一般に、電荷発生物質の付着量の多い箇所は高感度であり、電荷発生物質の付少ない箇所は低感度である。
従って、電荷発生物質の付着量の測定、管理で代用することにより、感光体の感度の偏差測定、管理すること方が簡便で好ましいものである。
電荷発生物質の付着量の測定は、物理的、化学的、電気化学的又は分光学的測定等、種々の方法を採用することが可能であるが、分光学的測定方法は、感光体を破壊することがなく、簡便で、測定精度が高いため、好ましい方法である。
中でも、マクベス反射濃度計は、簡便で、信頼性が高いので特に好ましい。
電荷輸送層又は保護層は、マクベス反射濃度計で用いる測定光に対してほとんど透明であり、感光層中で測定光を吸収できるのは、電荷発生物質のみであるため、マクベス濃度計による測定は、電荷発生物質の付着量を的確に表すことができ、かつ作製した感光体を破壊することなく、簡便に測定することができるためきわめて好ましい。
【０００９】
本発明の画像形成装置は、上記のとおり、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量に偏差を有するが、画像形成域における感光体の各位置での同一出力による書き込み光量（Ｅ）と、その位置でのマクベス反射濃度計で測定した感光体のマクベスＩＤ（ＩＤ）との積の最大値〔（Ｅ・ＩＤ）ｍａｘ〕に対する最大値と最小値の差〔（Ｅ・ＩＤ）ｍｉｎ〕の比率と、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量の最大値（Ｅｍａｘ）に対する最大値と最小値（Ｅｍｉｎ）との差の比率とが、下記式（１）を満足することににより適正な画像濃度の画像を形成することができるものである。
(E・ID)max-(E・ID)min)/(E ・ID)max<(Emax-Emin)/Emax （１）
ＩＤと感光体の感度とは、かなり良好な相関関係が存在するため、（Ｅ・ＩＤ）は、書き込み光を照射後の感光体の表面電位と相関関係にある。
従って、上記式（１）が成立するということは、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量の偏差に比べて、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み後の感光体の表面電位の偏差が小さくなることを意味しているため、適正な画像濃度での画像形成が可能となるのである。
【００１０】
本発明の感光体に用いる画像形成域での感光体のマクベスＩＤの値としては、０．５〜２．０、好ましくは、０．７〜１．８、より好ましくは、０．９〜１．５である。
マクベスＩＤが０．５未満では、感光体の感度が低すぎるため実用が難しく、２．０を越えると、ＩＤと感光体の感度との相関関係が変化するため、上記式（１）の適用が難しくなるので望ましくない。
本発明の画像形成装置における〔（Ｅ・ＩＤ）ｍａｘ−（Ｅ・ＩＤ）ｍｉｎ）／（Ｅ・ＩＤ）ｍａｘ〕は、０．１５以下、好ましくは、０．１３以下、より好ましくは、０．１０以下である。
０．１５を越える場合は、形成された画像の濃度が適切でなくなり、高画質の画像形成は達成できなくなるので望ましくない。
発明の画像形成装置における（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／Ｅｍａｘ）は、０．００５〜０．２００、好ましくは、０．０１０〜０．１５０、より好ましくは、０．０２〜０．１３である。
０．００５未満では、感光体の感度に偏差を設けること自体が不要であり、０．２００を越える場合は、感光体の慮度に偏差を設けても形成された画像の濃度が適切でなくなり、高画質の画像形成は達成できなくなる。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、上記のとおり、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量に偏差を有するが、画像形成域における感光体の各位置での同一出力による書き込み光量に偏差が生じる理由としては、書き込み光のの減衰、ｆθレンズの精度に伴う書き込み光の感光体での結像不良、書き込み光の感光体表面への入射角が感光体の画像形成域で一定でないこと等が考えられる。
また、光学系を小型化しようとすれば、書き込み光の感光体への入射角が感光体の画像形成域で一定でなくなるため、書き込み光量に偏差が生じ易いものとなる。
図４は、本発明の画像形成装置の一部を示す概略図である。
本発明の画像形成装置においては、感光体の画像形成域における感光体書き込み光の感光体への図４に示す入射角θ1 、θ2 の絶対値の最大値は、１０°〜３５°、好ましくは１５°〜３０°、より好ましくは、１８°〜２８°とすることが好ましい。
入射角θ１、θ２の絶対値の最大値が１０°未満では、光学系を大きくする必要があり、３５°を越える場合は、画像に歪みが生じ易くなるので望ましくない。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、アナログ系、デジタル系ともに有効であるが、特にデジタル系画像形成装置として有用である。
本発明のデジタル系画像形成装置においては、光源としてレーザー光を走査光学系により感光体に照射する方式、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイにより照射する方式のいずれの照射方式も可能である。
しかし、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイにより照射する方式では、発光ダイオードの偏差が、各ＬＥＤにより異なり、その傾向も一定でないため、個々のＬＥＤの偏差に合わせて感光体の感度に偏差を設ける必要があり、生産効率が低くなるため、あまり好ましくない。
一方、レーザー光を走査光学系により感光体に照射する方式は、光学系の設計が決定すれば、感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量の偏差はほぼ一定となるので、同一機種での画像形成装置では、一定の感度の偏差を有する感光体を用いればよい。
レーザー光を走査光学系により感光体に照射する場合、一般的にｆθレンズを用いて感光体にレーザー光を書き込むが、ｆθレンズの性格上、感光体の画像形成域端部の書き込み光量が、画像形成域中央に比べて低くなることは避けられないため、本発明の感光体を用いることは、きわめて有効である。
【００１３】
本発明の画像形成装置に用いる感光体は、上記のとおり、必要により下引層を有する導電性支持体上に、電荷発生層、電荷輸送層及び必要により保護層を形成した積層型感光体であることが好ましい。
導電性支持体としては、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉄、パラジウム、ニッケル等の金属又はこれら金属を主成分とする合金のシート状又はドラム状に形成したもの、上記の金属、酸化錫、酸化インジウム等をプラスチックフィルム等に真空蒸着、無電解メッキ等により付着させたシート等が挙げられる。
【００１４】
下引層としては、樹脂又は白色顔料と樹脂を主成分としたもの、導電性基体表面を化学的あ又は電気化学的に酸化させた酸化金属膜等を挙げることができる。下引層に用いる樹脂としては、ポリアミド、ポリビニルアルコール、カゼイン、メチルセルロース等の熱可塑性樹脂、アクリル、フェノール、メラミン、アルキッド、不飽和ポリエステル、エポキシ等の熱硬化性樹脂が挙げられる。
白色顔料としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられ、中でも導電性基体からの電荷の注入防止性に優れる酸化チタンは最も好ましい白色顔料である。
下引層中の白色顔料のうち、酸化チタンの使用量は重量基準で、６０〜１００％、好ましくは、７０〜１００％、より好ましくは、８０〜１００％ある。
酸化チタンの使用量が６０％未満では、環境変動により下引層の特性が変動しやすくなり、導電性支持体からの電荷の注入をブロックする効果が不安定になるので望ましくない。
下引層の膜厚は０．１μｍ〜１５μｍ、好ましくは、１〜１２μｍである。
【００１５】
本発明の画像形成装置に用いる電荷発生層と電荷輸送層からなる感光層を設けるに当たっては、公知の方法を採用することができ、この感光層を構成する材料にも、公知の有機及び無機材料を使用することができる。
さらに、感光層の表面に保護層等を設けてもよい。
本発明の感光体に用いる電荷発生物質としては、例えば、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料、テトラキスアゾ顔料、トリアリールメタン系染料、チアジン系染料、オキサジン系染料、キサンテン系染料、シアニン系色素、スチリル系色素、ビリリウム系染料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、ペリレン系顔料、多環キノン系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料、インダスロン系顔料、スクアリリウム系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機系顔料又は染料や、セレン、セレン−ヒ素、セレン−テルル、硫化カドミウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アモルファスシリコン等の無機材料を挙げることができる。
これら電荷発生物質は、単独で用いてもよく、混合物として用いてもよい。
【００１６】
本発明の画像形成に用いる感光体の感度に偏差を設けるために電荷発生物質の付着量に偏差を設ける方法としては、湿式法、乾式法共に採用可能であるが、量産性に優れる湿式法により行うことが好ましい。
円筒形の感光体にあっては、浸漬塗工法、スプレー塗工法が好ましい。
浸漬塗工法においては、塗膜の膜厚は導電性支持体を塗工液に浸漬後、導電性支持体の引き上げ速度に対応して変化するため、感光体の引き上げ速度を変化させながら導電性支持体を引き上げれば、塗膜の膜厚に所定の偏差を設けることができる。
また、スプレー塗工法においては、塗布液のスプレー量に偏差を設けることにより、塗膜の膜厚に変化を持たせることができる。
【００１７】
本発明の感光体に用いる電荷輸送物質としては、例えぱ、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、テトラゾール誘導体、メタロセン誘導体、フェノチアジン誘導体、ピラゾリン化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、スチリルヒドラゾン化合物、エナミン化合物、ブタジエン化合物、ジスチリル化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、チアゾール化合物、イミダゾール化合物、トリフェニルアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノスチルベン誘導体、トリフェニルメタン誘導体等をあげることができ、これら電荷輸送物質は、単独で用いてもよく、混合物として用いてもよい。
【００１８】
また、感光層を形成するために使用する結着樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は光導電性樹脂等を挙げることができる。
適切な結着樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等が挙げられ、これら樹脂は、単独で用いてもよく、混合物として用いてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これら実施例によって本発明はなんら限定されるものではない。
なお、「部」、「％」とあるのは、重量基準である。
実施例１
アクリル樹脂（アクリディックＡ−４６０−６０（大日本インキ化学工業製））１５部及びメラミレ樹脂（スーパーベッカミンＬ−１２１−６０（大日本インキ化学工業製））１０部をメチルエチルケトン８０部に溶解し、これに酸化チタン粉末（ＴＭ−１（富士チタンエ業製））９０部加え、ボールミルで１２時間分散して、下引層塗布液を調製した。
この下引層塗布液を直径１２０ｍｍ、長さ３４６ｍｍ、厚さｍｍのアルミドラムに引き上げ速度一定の浸漬塗工により塗布し、１４０℃で２０分乾燥して、厚さ２μｍの下引層を形成した。
次に、ブチラール樹脂（エスレックＢＬＳ、積水化学製）１５部をシクロヘキサノン１５０部に溶解し、これに下記構造式のトリスアゾ顔料１０部を加えてボールミルで４８時間分散した。
【化１】
0004169902.tif 000002
続いて、シクロヘキサノン２１０部を加え、３時間分散を行った。これを固形分が１．５％になるように撹拌しながら、シクロヘキサノンで希釈して電荷発生層用塗工液を調製した。
この電荷発生層用塗工液を用い、上記下引層上に浸漬塗工で、引き上げ速度を変化させながら電荷発生層を形成した。
さらに、下記構造式の電荷輸送物質６部、ポリカーボネート樹脂（パンライトＫ−１３００、帝人化成製）１０部及びシリコンオイル（ＫＦ−５０、信越化学工業製）０．００２部を９０部の塩化メチレンに溶解して電荷輸送層塗工液を調製した。
【化２】
0004169902.tif 000003
この電荷輸送層塗工液を上前記電荷発生層上に浸漬塗工により塗布し乾燥して、厚さ２３μｍの電荷輸送層を形成し、電子写真感光体を作製した。
このようにして作製した感光体の画像形成域（Ａ３）における感度表面のマクベスＩＤ分布を、ＲＤ９１８マクベス反射濃度計（マクベス社製）で測定したところ、図５（実線）に示す分布分布であった。
ＰＲＥＴＥＲ５５０（リコー製）の光学系を改造して同一出力による書き込み光量の偏差を図６のようにし、上記感光体を用いて画像形成域全面に均一な白黒ハーフトーン画像を出力した。
図６の縦軸は、画像形成域での同一出力における書込み光の光量の最大値を１００％としたときの光量の相対値を示す。
この画像の濃度をＲＤ９１８マクベス反射濃度計で測定したところ、図７（実線）に示す分布であった。
画像を視認したところ、極端に濃度が不均一であることは認められなかった。
【００２０】
比較例１
実施例１において、電荷発生層の塗工をスプレー塗工により行いほぼ均一な電荷発生層を形成した以外は、実施例１と同様にして電子写真感光体を作製した。実施例１と同様に感光体のマクベスＩＤ分布を測定したところ、図５（破線）に示す分布であった。
感光体のマクベスＩＤ分布は、実施例１に比べて均一であり、かつ画像形成装置の同一出力による書き込み光量の偏差と感光体のマクベスＩＤ分布は全く対応していなかった。
この感光体を用いる以外は、実施例１と同様にして画像形成域全面に均一な白黒ハーフトーン画像を出力した。
この画像の濃度を測定したところ、図７（破線）のような分布となり、実施例１の画像に比べて画像の濃度が不均一であることが分かる。
画像を視認したところ、中央部が濃く、端部、特に右端部が薄い傾向が認められた。
【００２１】
実施例２〜４
実施例１で作製した感光体において、電荷発生層作製時の引き上げ速度を変化させることにより、感光体Ａ〜Ｃを作製した。
各感光体のマクベスＩＤの最大値、最小値は、表１のとおりであった。
各感光体を用いた以外は、実施例１と同様して画像形成装置によりＡ３の大きさのカラー広告をコピーして、その画像品質を視認した。
結果を表１に示す。
【００２２】
実施例５〜７
実施例２で作製した感光体において、表１に示すように光学系を改造して、種々の（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／Ｅｍａｘの画像形成装置を作製し、実施例２と同様にして、画像を画像を視認し評価した。
結果を表１に示す。
【表１】
0004169902.tif 000004
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、画像の濃度偏差を低減させ、高品質の画像を形成することのできる画像形成装置が提供され、複写機、プリンター、ファクシミリー等の電子写真装置の設計、作製分野に寄与するところはきわめて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光体の画像形成域における同一出力による書き込み光量と感光体の位置との関係を示すものである。
【図２】本発明の感光体の感度と感光体の位置との関係を示すものである。
【図３】本発明の画像形成装置と、従来の画像形成装置により出力された画像濃度と感光体の位置との関係を示すものである。
【図４】本発明の画像形成装置の一部を示す概略図である。
【図５】実施例１及び比較例１における感光体のマクベスＩＤと感光体の位置との関係を示すものである。
【図６】光学系を改造した同一出力による書き込み光量と感光体の位置との関係を示すものである。
【図７】実施例１及び比較例１における画像のマクベスＩＤと感光体の位置との関係を示すものである。
【図１】
0004169902.tif 000005
【図２】
0004169902.tif 000006
【図３】
0004169902.tif 000007
【図４】
0004169902.tif 000008
【図５】
0004169902.tif 000009
【図６】
0004169902.tif 000010
【図７】
0004169902.tif 000011