光書込装置およびこれを備える画像形成装置
【課題】加工精度をそれほど要求しなくコストを低減できるとともに、像担持体に伝達される光の拡散を抑制できる。
【解決手段】光書込み装置は感光体２に対向配置されているラインヘッド４ａを備えている。ラインヘッド４ａは、ファイバアレイ基板にそれぞれ設けられた、複数個の有機ＥＬ素子と、これらの有機ＥＬ素子と同数のマイクロレンズとを有している。ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間には、所定膜厚Ｌの液状媒体８が介在している。すなわち、マイクロレンズ４ｊによって集められて射出された光が通る光路がこの液状媒体８内に設定されるようになっている。
【解決手段】光書込み装置は感光体２に対向配置されているラインヘッド４ａを備えている。ラインヘッド４ａは、ファイバアレイ基板にそれぞれ設けられた、複数個の有機ＥＬ素子と、これらの有機ＥＬ素子と同数のマイクロレンズとを有している。ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間には、所定膜厚Ｌの液状媒体８が介在している。すなわち、マイクロレンズ４ｊによって集められて射出された光が通る光路がこの液状媒体８内に設定されるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体にレザー光等の照射により静電潜像を書き込む光書込装置と、この光書込装置を備えた、静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置からなる画像形成装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置として、光書込装置であるラインヘッドにより像担持体に像の書込みを行う画像形成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載のラインヘッドは、発光素子である複数のＥＬ素子を一列に配列している。そして、これらのＥＬ素子からのレーザ光をそれぞれファイバアレイのマイクロレンズで集めて感光体に照射して静電潜像を書き込んでいる。このようなラインヘッドを用いることで、光をより一層効率よく集めることができるので、静電潜像の高精細化が可能となる。
【０００３】
一方、縮小投影露光方式の光学系において、最終レンズと被露光部材との間に液状媒体を介在させて液浸露光技術を用いることで、そのレンズの開口数を高めた光学系を得ることができることが提示されている（例えば、非特許文献１参照）。この縮小投影露光方式の光学系では、このように開口数を高めることでレーザ光の波長をレイリーの式から解像度を高めることができる。また、レイリーの式から波長の短いレーザ光を用いることでも、解像度を高めることができる。
【特許文献１】特開２００６−２８１７３３号公報。
【非特許文献１】応用物理、第７５巻、第１１号、２００６年、Ｐ.１３２８〜１３３３。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のラインヘッドでは、マイクロレンズを独立して配置する必要があるため、加工精度が要求されるとともに、コストが高くなる。また、一旦マイクロレンズで集めた光が空気層を介して感光体に伝達するため、このマイクロレンズから出た光が拡散するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加工精度をそれほど要求しなくコストを低減できるとともに、像担持体に伝達される光の拡散を抑制できる光書込装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決するために、本発明に係る光書込装置では、この光書込装置を構成するラインヘッドのファイバアレイ基板あるいはマイクロレンズにより、発光素子から射出された光が集められて被照射体に射出される。このとき、ファイバアレイ基板あるいはマイクロレンズから射出された光の光路が、屈折率Ｎが１より高い（Ｎ＞１）液状媒体内に形成される。これにより、ラインヘッドのファイバアレイ基板あるいは各マイクロレンズの開口数が大きい光学系を形成することができる。そして、ファイバアレイ基板あるいは各マイクロレンズの開口数が大きくなると、縮小投影露光方式では、いわゆるレイリーの式から、解像度が高くなる。したがって、ファイバアレイ基板あるいは各マイクロレンズからの光の拡散が抑制されるとともに解像力が高められるので、高精細度の画像の書込みを行うことができる。その場合、液状媒体としては、例えばシリコンオイルやフッ素オイル等のオイル、グリセリン、水の屈折率の高い液状媒体を用いることができる。
【０００７】
また、同様にレイリーの式から光の波長λが短いと解像度が高い。したがって、光書込に青色レーザを用いた方が、現在普通に使用されている赤色レーザよりも波長が短いことから高解像度の書込みを行うことが可能となる。そして、光書込装置のレーザ光に青色レーザを用いることと、屈折率の高い液状媒体を用いることを組み合わせることで互いの相乗効果を発揮させることができる。これにより、より一層の高解像度の書込みを行うことが可能となる。更に、平均粒径が４μｍ以下の小粒径のトナーを用いることを組み合わせることで、更なる高解像度の書込みを行うことが可能となる。
【０００８】
また、ファイバアレイ基板あるいはマイクロレンズを高い加工精度を必要としなくなるので、光書込装置を容易にかつ低コストで製造することが可能となる。
【０００９】
一方、本発明の光書込装置を備えた画像形成装置によれば、光書込装置が高精細度の画像の書込みを行うことから、高画質化を実現することが可能となる。特に、液体現像剤を用いた画像形成装置では、トナーの平均粒径を４μｍ以下の小粒径にすることができるので、より一層の高画質化を実現することができる。しかも、液体現像剤のキャリア液を液状媒体として利用することで、現像装置を液状媒体塗布装置として用いることができる。したがって、従来の液体現像剤を用いた画像形成装置をほとんど設計変更することなく、用いることができる。これにより、ラインヘッドと像担持体との間の空間に液状媒体を介在させても、液体現像剤を用いた画像形成装置を大型にすることはなく、安価に形成することができる。
【００１０】
更に、ラインヘッドと像担持体との間に液状媒体が常時介在するので、像担持体表面が振れても液状媒体がショックアブゾーバの機能を発揮するようになるのでバンディングを生じることはない。これにより、光書込装置は、安定して像の書込みを行うことができる。
【００１１】
更に、ラインヘッドから発生する熱による光の歪みが生じても、この光の歪みが液状媒体を通して常時平均化されるため、歪みのない高精細度の像の書込みを行うことができる。
【００１２】
更に、光書込装置による像の書込みが安定していることから、画質安定性を向上することができる。
更に、像担持体の外周面の全面を液状媒体で覆った状態にすることで、例えば、転写時におけるトナーの散り等の問題を生じない。また、像担持体の外周面の全面を液状媒体で覆うことで、像担持体とその周りに配設される、例えばクリーニングブレード等の当接部材との間の摩擦係数を低減することができる。これにより、像担持体の摩耗を抑制することができる。
【００１３】
特に、帯電装置に、直流（ＤＣ）電圧と交流（ＡＣ）電圧との重畳電圧を帯電電圧とするＡＣ重畳型帯電装置を用いた画像形成装置では、非接触帯電および接触帯電に関係なく、像担持体がその帯電による電気的ストレスで摩耗が促進されることが従来知られている。しかし、本発明の画像形成装置では、像担持体表面に液状媒体が塗布されているので、電気的ストレスによる像担持体の摩耗も効果的に抑制することができる。
【００１４】
したがって、画像形成装置の長期間使用後において、像担持体の膜減り量を最小限に抑えることができるため、長期的に安定した細線画像（ファインパターン）を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図、図２は図１に示す例の感光体および帯電装置を模式的に示す図、図３（ａ）はこの例の金属ローラの軸方向断面を模式的に示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるIIIB−IIIB線に沿う横断面図である。
【００１６】
図１に示すように、この例の画像形成装置１は静電潜像およびトナー像（現像剤像）が形成される像担持体でありかつ感光体ドラムからなる感光体２を備えている。この感光体２は本発明の被照射体を構成している。感光体２の周囲には、感光体２の回転方向（図１では、時計回り）上流側から、順次、感光体２を帯電する帯電装置３、感光体２に静電潜像を書き込む光書込み装置４、感光体２の静電潜像をトナーで現像する現像装置５、感光体２のトナー像を転写する転写装置６、および感光体２をクリーニングするクリーニング装置７を備えている。
【００１７】
この例の感光体２は感光体ドラムからなり、従来公知の感光体ドラムと同様に円筒状の金属素管の外周面に所定膜厚の感光層が形成されている。この感光体２における金属素管には、例えばアルミニウム等の導電性の管が用いられるとともに、感光層には、従来公知の有機感光体が使用される。
帯電装置３は感光体２に対して帯電を行う帯電ローラ３ａを備えており、この帯電ローラ３ａは感光体２の回転方向と逆方向（図１において、反時計回り）に回転される。
【００１８】
光書込み装置４は、例えばレーザ光等により感光体２に照射することでこの感光体２に静電潜像を書き込む露光装置である。この光書込み装置４は感光体２より重力方向で下側に配設されている。
【００１９】
光書込み装置４は感光体２に対向配置されているラインヘッド４ａを備えており、図２（ａ）に示すようにこのラインヘッド４ａはファイバアレイ基板４ｂを有している。このファイバアレイ基板４ｂは、例えば光ファイバ等の束で構成される。ファイバアレイ基板４ｂは、後述する有機ＥＬ素子４ｃによって射出された光を集光し、かつ、集光した光を、更にコヒーレント状にして画素数に対応する光を感光体２に射出する機能を有している。なお、ファイバアレイ基板４ｂはこの機能を発揮することができるものであれば、光ファイバ以外の光学部材を用いることもできる。例えば、セルフォック・レンズ・アレイ（セルフォック：日本板硝子（株）の登録商標）をファイバアレイ基板４ｂとして用いることができる。
【００２０】
ファイバアレイ基板４ｂの図２（ａ）において上面には、発光素子でありかつ画素数に対応する複数個の有機ＥＬ素子４ｃが一列にライン状に配列されて設けられている。これらの有機ＥＬ素子４ｃにより、発光素子群４ｄが構成されている。また、ファイバアレイ基板４ｂの上面には、各有機ＥＬ素子４ｃをそれぞれ駆動させる、有機ＥＬ素子４ｃの数と同数の駆動素子４ｅからなる駆動素子群４ｆが、発光素子群４ｄに隣接して設けられている。更に、ファイバアレイ基板４ｂの上面には、これら駆動素子４ｅの駆動を制御する制御回路群４ｇが設けられている。
【００２１】
更に、ファイバアレイ基板４ｂの上面には、２本の電源線４ｈ,４ｉが、発光素子群４ｄおよび駆動素子群４ｆを挟んで設けられている。これらの電源線４ｈ,４ｉには各接駆動素子４ｅが電気的に接続されており、図示しない電源から電源線４ｈ,４ｉを介して各駆動素子４ｅにそれぞれ電圧が印加されるようになっている。そして、各駆動素子４ｅが制御回路群４ｇの対応する制御回路によって制御されることで、それぞれ各有機ＥＬ素子４ｃの発光動作が制御される。
【００２２】
一方、ファイバアレイ基板４ｂの図２（ａ）において下面には、有機ＥＬ素子４ｃの数と同数個のマイクロレンズ４ｊが一列に配列されて構成されるレンズ群４ｋが、それぞれ各有機ＥＬ素子４ｃに対向するようにして配設されている。そして、このラインヘッド４ａは、各有機ＥＬ素子４ｃで射出された光がそれぞれ対応するマイクロレンズ４ｊで集光されて感光体２の周面上に照射されるようになっている。すなわち、ラインヘッド４ａはボトムエミッション型ラインヘッドとして構成されている。
【００２３】
このラインヘッド４ａでは、各マイクロレンズ４ｊが対応する有機ＥＬ素子４ｃから射出された光を無駄なく集めるので、射出された光の利用効率が高くなる。しかも、各マイクロレンズ４ｊがそれぞれ対応する有機ＥＬ素子４ｃからの光のみを選択的に集め、隣接した有機ＥＬ素子４ｃからの拡散光を集めることがないので、光量むらのない均一な光が得られるようになる。なお、マイクロレンズ４ｊの数は、必ずしも有機ＥＬ素子４ｃの数と同数である必要はなく、有機ＥＬ素子４ｃの数と同数以下でありさえすればよい。
【００２４】
図３に示すように、ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間には、所定膜厚Ｌの液状媒体８が介在している。すなわち、マイクロレンズ４ｊによって集められて射出された光が通る光路がこの液状媒体８内に設定されるようになっている。これにより、この例の光書込み装置４では、前述の非特許文献１に記載されているような液浸露光技術が応用されている。
【００２５】
この液状媒体８は、屈折率Ｎが空気層の屈折率（Ｎ＝１）より高い媒体（Ｎ＞１）であり、例えば、シリコン（Ｓｉ）オイルおよびフッ素オイル等のオイル（Ｎ＝１.５１５）、グリセリン（Ｎ１.４７３）、あるいは水（Ｎ＝１.３３３）等の液状物質で構成される。
【００２６】
また、少なくともラインヘッド４ａと感光体２との間の空間における液状媒体８の膜厚Ｌは、各マイクロレンズ４ｊから射出される光の波長λより大きくなるように設定されている（Ｌ＞λ）。
したがって、液状媒体８は各マイクロレンズ４ｊから射出された光をほとんど屈折させることなく感光体２に伝達するようになる。
【００２７】
図１に示すように、この例の画像形成装置１は、液状媒体８を感光体２の表面に塗布する液状媒体塗布装置９が、帯電装置３と光書込装置４との間つまり感光体２の回転方向上流側に配設されている。この液状媒体塗布装置９で感光体２の表面に液状媒体８を塗布することにより、液状媒体８が介在ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間に介在される。液状媒体塗布装置９には、液状媒体８を感光体２の表面に塗布することができる装置であれば、公知のどのような液状媒体塗布装置も用いることができる。
【００２８】
また、各有機ＥＬ素子４ｃからそれぞれ射出される光は、例えばレーザー光等の光であり、特に、後述するように波長λの短い青レーザー（λ＝４０５ｎｍ）が望ましい。更に、この青レーザー（λ＝４１０ｎｍ）を用いるとともに、例えば平均粒径４μｍ以下の小粒径のトナーを用いることが好ましい。
【００２９】
また、現像装置５は、現像ローラ５ａ、トナー供給ローラ５ｂおよびトナー層厚規制部材５ｃを有している。そして、トナー供給ローラ５ｂによって現像ローラ５ａ上に現像剤であるトナーＴが供給されるとともに、この現像ローラ５ａ上のトナーＴがトナー層厚規制部材５ｃによりその厚みを規制されて感光体２の方へ搬送され、搬送されたトナーＴで感光体２上の静電潜像が現像されて感光体２上にトナー像が形成される。
【００３０】
転写装置６は転写ローラ６ａを有し、この転写ローラ６ａにより感光体２上にトナー像が転写紙や中間転写媒体等の転写媒体１０に転写される。そして、トナー像が転写媒体１０である転写紙に転写された場合には、転写紙上のトナー像が図示しない定着装置によって定着され、転写紙に画像が形成され、また、トナー像が転写媒体１０である中間転写媒体に転写された場合には、中間転写媒体上のトナー像が更に転写紙に転写された後、転写紙上のトナー像が図示しない定着装置によって定着され、転写紙に画像が形成される。
【００３１】
クリーニング装置７は例えばクリーニングブレード等のクリーニング部材７ａを有し、このクリーニング部材７ａにより感光体２がクリーニングされて、感光体２上の転写残りトナーが除去されかつ回収される。
【００３２】
この例の光書込装置４によれば、ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間に、屈折率Ｎが１より高い（Ｎ＞１）液状媒体８を介在させているので、前述の非特許文献１に記載されているように、ラインヘッド４ａの各マイクロレンズ４ｊの開口数が大きい光学系を形成することができる。そして、各マイクロレンズ４ｊの開口数が大きくなると、縮小投影露光方式では、いわゆるレイリーの式から、解像度が高くなる。したがって、マイクロレンズ４ｊからの光の拡散が抑制されるとともに解像力が高められるので、高精細度の画像の書込みを行うことができる。
【００３３】
その場合、同様にレイリーの式から波長λが短いと解像度が高い。したがって、青色レーザ（例えば、λ＝４１０ｎｍ等）を用いた方が、現在普通に使用されている赤色レーザよりも波長が短いことから高解像度の書込みを行うことが可能となる。そして、光書込装置４のレーザ光に青色レーザを用いることと、屈折率Ｎの高い液状媒体８を用いることを組み合わせることで互いの相乗効果を発揮させることができる。これにより、より一層の高解像度の書込みを行うことが可能となる。更に、平均粒径が４μｍ以下の小粒径のトナーを用いることを組み合わせることで、更なる高解像度の書込みを行うことが可能となる。
また、マイクロレンズ４ｊを高い加工精度を必要としなくなるので、光書込装置４を容易にかつ低コストで製造することが可能となる。
【００３４】
一方、この例の光書込装置４を備えた画像形成装置によれば、光書込装置４が高精細度の画像の書込みを行うことから、高画質化を実現することが可能となる。特に、液体現像剤を用いた画像形成装置では、トナーの平均粒径を４μｍ以下の小粒径にすることができるので、より一層の高画質化を実現することができる。しかも、液体現像剤のキャリア液を液状媒体８として利用することで、現像装置５を液状媒体塗布装置９として用いることができる。したがって、従来の液体現像剤を用いた画像形成装置をほとんど設計変更することなく、用いることができる。これにより、ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間に液状媒体８を介在させても、液体現像剤を用いた画像形成装置を大型にすることはなく、安価に形成することができる。
【００３５】
更に、ラインヘッド４ａと感光体２との間に液状媒体８が常時介在するので、感光体２表面が振れても液状媒体８がショックアブゾーバの機能を発揮するようになるのでバンディングを生じることはない。これにより、光書込装置４は、安定して像の書込みを行うことができる。
【００３６】
更に、ラインヘッド４ａから発生する熱による光の歪みが生じても、この光の歪みが液状媒体を通して常時平均化されるため、歪みのない高精細度の像の書込みを行うことができる。
【００３７】
更に、光書込装置４による像の書込みが安定していることから、画質安定性を向上することができる。
更に、感光体２の外周面の全面を液状媒体８で覆った状態にすることで、例えば、転写時におけるトナーの散り等の問題を生じない。また、感光体２の外周面の全面を液状媒体８で覆うことで、感光体２とその周りに配設される、例えばクリーニングブレード７ａ等の当接部材との間の摩擦係数を低減することができる。これにより、感光体２の摩耗を抑制することができる。
【００３８】
特に、帯電装置３に、直流（ＤＣ）電圧と交流（ＡＣ）電圧との重畳電圧を帯電電圧とするＡＣ重畳型帯電装置を用いた画像形成装置では、非接触帯電および接触帯電に関係なく、感光体２がその帯電による電気的ストレスで摩耗が促進されることが従来知られている。しかし、この例の画像形成装置１では、感光体２表面に液状媒体８が塗布されているので、電気的ストレスによる感光体２の摩耗も効果的に抑制することができる。
【００３９】
したがって、画像形成装置１の長期間使用後において、感光体２の膜減り量を最小限に抑えることができるため、長期的に安定した細線画像（ファインパターン）を形成することができる。
【００４０】
このような電気的ストレスに基づく感光体２の摩耗の液状媒体８による抑制は、次のように考えられる。
すなわち、例えば非接触でかつＤＣとＡＣとの重畳電圧による帯電の場合とスコロトロン帯電の場合とについて考える。
（非接触ＡＣ重畳帯電の場合）
帯電ギャップＧを２０μｍとし、ＤＣ電圧ＶDCをー６００Ｖとし、ＡＣ電圧の振幅ＶPPを１８００Ｖとし、かつ周波数ｆを１.３Ｈｚとする。すると、帯電電圧ＶCRは、
ＶCR＝ＶDC＋ＶAC＝−６００＋（ＶPP／２）ｓｉｎ２πｆｔ
したがって、
|ＶCR｜≦１５００
つまり、非接触ＡＣ重畳帯電における電界強度Ｅ１は、
Ｅ１≦|ＶCR｜（Ｖ）／２０（μｍ）＝１５００／２０＝７５（Ｖ／μｍ）
である。
【００４１】
（スコロトロン帯電の場合）
ワイヤと感光体２表面との距離を２０ｍｍで、ワイヤ印加電圧ＶＷ＝５０００Ｖであるとする。
スコロトロン帯電における電界強度Ｅ２は、
Ｅ２＝５０００（Ｖ）／２０（ｍｍ）＝０.２５（Ｖ／μｍ）
である。したがって、両帯電における電界強度比（Ｅ１／Ｅ２）は、
Ｅ１／Ｅ２ ＝３００
となる。すなわち、非接触ＡＣ重畳帯電の場合は、電界強度がスコロトロン帯電の場合に比べて３００倍となる。
【００４２】
そして、非接触ＡＣ重畳帯電ではこのような大きな電界強度となるため、帯電部材で発生したイオンが直接感光体２に衝突するイオンダイレクトアタッキング効果（Ion Direct Attacking Effect）が生じる。一方、スコロトロン帯電では、ワイヤが感光体２から比較的大きな距離だけ離れているので、ワイヤ近傍で発生したイオンが直接感光体２に到達することはほとんどない。つまり、放電現象のなだれ現象により、α作用、β作用、γ作用と逐次放電現象が起こって、最終的にはγ作用により生じたイオンが前述の電界強度Ｅ２に相当する程度の、非接触ＡＣ重畳帯電に比べて弱い電界によって、イオンが感光体２に到着することになる。
【００４３】
したがって、非接触ＡＣ重畳帯電を行う場合、感光体２の表面に液状媒体８が存在することで、この液状媒体８が前述のイオンダイレクトアタッキング効果を抑制する働きがあると考えられる。つまり、非接触ＡＣ重畳帯電の場合は、高電界による感光体２に対して、イオンが衝突するが、感光体２表面上に存在する液状媒体８が弾性体として働くことで、イオンの衝突による衝撃がやわらげる。すなわち、液状媒体８がショックアブゾーバ（緩衝体）の働きをすると考えられる。
【００４４】
なお、前述の例では、光書込装置４は感光体２より重力方向で下側に配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、この光書込装置４を任意の位置に設けることもできる。しかし、光書込装置４を感光体２より重力方向で下側に配設することは、液状媒体８が重力の作用で各マイクロレンズ４ｊの方へ作用するようになるので好ましい。
【００４５】
また、前述の例では、液状媒体塗布装置９は帯電装置３と光書込装置４との間、すなわち光書込装置４の直前に設けるものとしているが、転写装置６とクリーニング装置７との間に設けることもできる。更に、液状媒体塗布装置９はクリーニング装置７と帯電装置３ととの間に設けることもできる。
【００４６】
更に、トナーとキャリア液とからなる液体現像剤を用いる従来公知の画像形成装置にあっては、液体現像剤のキャリア液（例えば、シリコンオイル等）を液状媒体８として用いることもできる。この場合には、液体現像剤のキャリア液の量を従来の液体現像剤のキャリア液の量より多くすることが好ましい。このように、液状媒体塗布装置９は現像装置５で構成することもできる。
【００４７】
更に、前述の例では、ラインヘッド４ａの各マイクロレンズ４ｊの表面（感光体２との対向面）と感光体２の表面とが液状媒体８で完全に覆われるようにされている。しかし、これに限定されることはなく、例えば、感光体２上に塗布された液体媒体８の表面と各マイクロレンズ４ｊの表面との間に、若干の隙間が存在するようにすることもできる。しかし、ラインヘッド４ａの表面と感光体２の表面とが液状媒体８で完全に覆われるようにすることが好ましい。
【００４８】
次に、本発明により得られる効果を確認する実験を行った。
（実験装置）
実験装置はセイコーエプソン社（株）製のカラープリンタＬＰ９０００Ｃを使用した。その場合、帯電装置３、光書込装置４である露光装置、および現像装置５をカラープリンタＬＰ９０００Ｃに装着可能に改造して使用した。実験は、室温２５℃、相対湿度６０％の環境下で行った。
【００４９】
帯電装置３は、両端にギャップ部材を有する帯電ローラ３ａを備えた非接触帯電装置である。ギャップ部材は感光体２に当接して、所定の帯電ギャップＧを設定するためのものである。帯電ローラ３ａは導電性塗料塗装型ローラである。この帯電ローラ３ａの芯金としてＳＵＭ２２の表面にＮｉめっきを施した直径φ１１ｍｍの金属シャフトを用い、カラープリンタＬＰ−９０００Ｃに搭載できる形状に加工した。この金属シャフトはセンタレス研磨を行って、振れ精度が０.０１以下に加工されている。
【００５０】
そして、この金属シャフトの外周面に、導電性酸化スズ（ＳｎＯ2）とポリウレタン（ＰＵ）樹脂とを１：９の重量比（ｗｔ比）で混合して、イオン導電材および水内に分散させて得られた塗装液をスプレー塗装して、膜厚２０μｍの抵抗層を形成した。導電性ＳｎＯ2には、株式会社ジェムコ製の商品名「Ｔ−１」の導電性ＳｎＯ2を用いた。この「Ｔ−１」はスズ−アンチモン系酸化物である。また、イオン導電材は導電性塗装材に導電性を持たせるためのものであり、本実験で用いたイオン導電材は「ＹＹＰ−１２」（丸菱油化工業株式会社製）である。なお、実験に使用した前述の塗装液をアルミニウム板に２０μｍの膜厚で塗装して、体積抵抗率を測定したところ、（１.０〜５.０）×１０10Ωｃｍであった。
【００５１】
ギャップ部材には、膜厚２０μｍおよび幅５ｍｍのポリエステル樹脂製テープ（寺岡製作所製、テープＮｏ．６１０Ｋ）を用いた。そして、このポリエステル樹脂製テープを帯電ローラ３ａの両端部の外周面にほぼ１周巻き付け固定した。したがって、帯電ギャップは２０μｍに設定される。
【００５２】
帯電ローラ３ａに印加する電圧ＶCR（Ｖ）は、直流電圧ＶDC（Ｖ）に交流電圧ＶAC（Ｖ）重畳した電圧である（ＶCR ＝ ＶDC＋ＶAC）。具体的には、ＶDC ＝ −６００（Ｖ）、ＶAC ＝ （ＶPP／２）×ｓｉｎ２πｆｔ（周波数ｆ＝１.３Ｈｚ、時間ｔ（ｓｅｃ）、振幅ＶPP（Ｖ））に設定した。振幅ＶPP（Ｖ）は１８００（Ｖ）に設定した。
【００５３】
露光装置４はラインヘッド４ａを用いた。このラインヘッド４ａは前述の特許文献１に記載された実験例１のラインヘッドである。すなわち、ラインヘッド４ａはマイクロレンズ４ｊの直径を５０μ、曲率半径を３２．５μｍ（レンズ直径の６５％）とした。また、ファイバアレイ基板４ｂと感光体２の結像面との距離を５０μｍに設定した。
【００５４】
また、液状媒体８には、ＫＦ−６４０（信越シリコーン株式会社製）のシリコンオイルを用いた。液状媒体塗布装置９は、不織布にシリコンオイルが毛細管現象により常時染み込むように、オイル溜めに不織布の一部が浸漬した構造に形成した。そして、シリコンオイルが染み込んだ不織布を感光体２全体に対して１０ｇｆ／ｃｍ程度の押圧力で当接させた。この液状媒体塗布装置９を帯電装置３と光書込装置４との間に取り外し可能に配設し、帯電装置３による帯電後で光書込装置４による露光の直前で感光体２にシリコンオイルを塗布した。その場合、感光体２上のシリコンオイルの膜厚はラインヘッド４ａの表面に完全に接触する膜厚にした。
【００５５】
現像装置５は、基本的にカラープリンタＬＰ９０００Ｃの現像装置と同じである。その場合、現像ギャップを平均５０μｍになるようにギャップころを改造した。トナーはカラープリンタＬＰ９０００Ｃの現像装置に用いられているトナーであるが、平均粒径４μｍ程度のトナ−を用いた。
【００５６】
実験は、感光体２の表面にシリコンオイルを塗布した場合と、感光体２の表面にシリコンオイルを塗布しない場合とで、Ａ４モノクロ５％印字で２００００（２０ｋ）枚行った。そして、得られたそれぞれの印字データを比較した。
【００５７】
図４は、シリコンオイルが塗布されない感光体２上の白抜き印字データおよび通常印字データの写真と、シリコンオイルが塗布された感光体２上の白抜き印字データおよび通常印字データの写真とを示す図である。
【００５８】
図４に示すように、シリコンオイルを塗布した場合の像書込の方が、シリコンオイルを塗布しない場合の像書込よりはるかに鮮明な印字データが得られた。これにより、感光体２とラインヘッド４ａとの間に液状媒体８を介在させることで、高精細度の像書込みが行われることが確認された。
【００５９】
図５は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
図５に示すように、この例の画像形成装置１における光書込装置４に用いられるラインヘッド４ａは、前述の例と同様にファイバアレイ基板４ｂを備えている。このファイバアレイ基板４ｂの図５において上面には、画素数に対応した複数個の有機ＥＬ素子４ｃが一列にライン状に配列されて設けられている。これらの複数個の有機ＥＬ素子４ｃにより、発光素子群４ｄが構成されている。
【００６０】
この例の画像形成装置１の光書込装置４においては、各有機ＥＬ素子４ｃによって射出された光がファイバアレイ基板４ｂによって確実に集光された後、各ファイバアレイ基板４ｂから画素数に対応した光が液状媒体８を通して感光体２に到達するようになる。これにより、感光体２に静電潜像が書き込まれる。
この例の画像形成装置１の他の構成および他の作用効果は前述の例と同じである。
【００６１】
図６は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の更に他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
図６に示すように、この例の画像形成装置１における光書込装置４に用いられるラインヘッド４ａは、前述の例と同様に、画素数に対応した複数個の有機ＥＬ素子４ｃが一列にライン状に配列されて設けられている。これらの複数個の有機ＥＬ素子４ｃにより、発光素子群４ｄが構成されている。そして、各有機ＥＬ素子４ｃの上に、それぞれマイクロレンズ４ｊが設けられている。これらの複数個のマイクロレンズ４ｊにより、レンズ群４ｋが構成されている。
【００６２】
この例の画像形成装置１の光書込装置４においては、各有機ＥＬ素子４ｃによって射出された光がそれぞれマイクロレンズ４ｊによって確実に集光された後、各マイクロレンズ４ｊから画素数に対応した光が液状媒体８を通して感光体２に到達するようになる。これにより、感光体２に静電潜像が書き込まれる。
この例の画像形成装置１の他の構成および他の作用効果は前述の例と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図である。
【図２】図１に示す例の光書込装置に用いられるライヘッドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】感光体上の液状媒体とライヘッドとの関係を説明する図である。
【図４】実験結果の写真を示す図である。
【図５】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
【図６】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の更に他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…画像形成装置、２…感光体、３…帯電装置、４…光書込装置、４ａ…ラインヘッド、４ｂ…ファイバアレイ基板、４ｃ…有機ＥＬ素子、４ｊ…マイクロレンズ、５…現像装置、６…転写装置、７…クリーニング装置、８…液状媒体、９…液状媒体塗布装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体にレザー光等の照射により静電潜像を書き込む光書込装置と、この光書込装置を備えた、静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置からなる画像形成装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置として、光書込装置であるラインヘッドにより像担持体に像の書込みを行う画像形成装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載のラインヘッドは、発光素子である複数のＥＬ素子を一列に配列している。そして、これらのＥＬ素子からのレーザ光をそれぞれファイバアレイのマイクロレンズで集めて感光体に照射して静電潜像を書き込んでいる。このようなラインヘッドを用いることで、光をより一層効率よく集めることができるので、静電潜像の高精細化が可能となる。
【０００３】
一方、縮小投影露光方式の光学系において、最終レンズと被露光部材との間に液状媒体を介在させて液浸露光技術を用いることで、そのレンズの開口数を高めた光学系を得ることができることが提示されている（例えば、非特許文献１参照）。この縮小投影露光方式の光学系では、このように開口数を高めることでレーザ光の波長をレイリーの式から解像度を高めることができる。また、レイリーの式から波長の短いレーザ光を用いることでも、解像度を高めることができる。
【特許文献１】特開２００６−２８１７３３号公報。
【非特許文献１】応用物理、第７５巻、第１１号、２００６年、Ｐ.１３２８〜１３３３。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のラインヘッドでは、マイクロレンズを独立して配置する必要があるため、加工精度が要求されるとともに、コストが高くなる。また、一旦マイクロレンズで集めた光が空気層を介して感光体に伝達するため、このマイクロレンズから出た光が拡散するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加工精度をそれほど要求しなくコストを低減できるとともに、像担持体に伝達される光の拡散を抑制できる光書込装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決するために、本発明に係る光書込装置では、この光書込装置を構成するラインヘッドのファイバアレイ基板あるいはマイクロレンズにより、発光素子から射出された光が集められて被照射体に射出される。このとき、ファイバアレイ基板あるいはマイクロレンズから射出された光の光路が、屈折率Ｎが１より高い（Ｎ＞１）液状媒体内に形成される。これにより、ラインヘッドのファイバアレイ基板あるいは各マイクロレンズの開口数が大きい光学系を形成することができる。そして、ファイバアレイ基板あるいは各マイクロレンズの開口数が大きくなると、縮小投影露光方式では、いわゆるレイリーの式から、解像度が高くなる。したがって、ファイバアレイ基板あるいは各マイクロレンズからの光の拡散が抑制されるとともに解像力が高められるので、高精細度の画像の書込みを行うことができる。その場合、液状媒体としては、例えばシリコンオイルやフッ素オイル等のオイル、グリセリン、水の屈折率の高い液状媒体を用いることができる。
【０００７】
また、同様にレイリーの式から光の波長λが短いと解像度が高い。したがって、光書込に青色レーザを用いた方が、現在普通に使用されている赤色レーザよりも波長が短いことから高解像度の書込みを行うことが可能となる。そして、光書込装置のレーザ光に青色レーザを用いることと、屈折率の高い液状媒体を用いることを組み合わせることで互いの相乗効果を発揮させることができる。これにより、より一層の高解像度の書込みを行うことが可能となる。更に、平均粒径が４μｍ以下の小粒径のトナーを用いることを組み合わせることで、更なる高解像度の書込みを行うことが可能となる。
【０００８】
また、ファイバアレイ基板あるいはマイクロレンズを高い加工精度を必要としなくなるので、光書込装置を容易にかつ低コストで製造することが可能となる。
【０００９】
一方、本発明の光書込装置を備えた画像形成装置によれば、光書込装置が高精細度の画像の書込みを行うことから、高画質化を実現することが可能となる。特に、液体現像剤を用いた画像形成装置では、トナーの平均粒径を４μｍ以下の小粒径にすることができるので、より一層の高画質化を実現することができる。しかも、液体現像剤のキャリア液を液状媒体として利用することで、現像装置を液状媒体塗布装置として用いることができる。したがって、従来の液体現像剤を用いた画像形成装置をほとんど設計変更することなく、用いることができる。これにより、ラインヘッドと像担持体との間の空間に液状媒体を介在させても、液体現像剤を用いた画像形成装置を大型にすることはなく、安価に形成することができる。
【００１０】
更に、ラインヘッドと像担持体との間に液状媒体が常時介在するので、像担持体表面が振れても液状媒体がショックアブゾーバの機能を発揮するようになるのでバンディングを生じることはない。これにより、光書込装置は、安定して像の書込みを行うことができる。
【００１１】
更に、ラインヘッドから発生する熱による光の歪みが生じても、この光の歪みが液状媒体を通して常時平均化されるため、歪みのない高精細度の像の書込みを行うことができる。
【００１２】
更に、光書込装置による像の書込みが安定していることから、画質安定性を向上することができる。
更に、像担持体の外周面の全面を液状媒体で覆った状態にすることで、例えば、転写時におけるトナーの散り等の問題を生じない。また、像担持体の外周面の全面を液状媒体で覆うことで、像担持体とその周りに配設される、例えばクリーニングブレード等の当接部材との間の摩擦係数を低減することができる。これにより、像担持体の摩耗を抑制することができる。
【００１３】
特に、帯電装置に、直流（ＤＣ）電圧と交流（ＡＣ）電圧との重畳電圧を帯電電圧とするＡＣ重畳型帯電装置を用いた画像形成装置では、非接触帯電および接触帯電に関係なく、像担持体がその帯電による電気的ストレスで摩耗が促進されることが従来知られている。しかし、本発明の画像形成装置では、像担持体表面に液状媒体が塗布されているので、電気的ストレスによる像担持体の摩耗も効果的に抑制することができる。
【００１４】
したがって、画像形成装置の長期間使用後において、像担持体の膜減り量を最小限に抑えることができるため、長期的に安定した細線画像（ファインパターン）を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図、図２は図１に示す例の感光体および帯電装置を模式的に示す図、図３（ａ）はこの例の金属ローラの軸方向断面を模式的に示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるIIIB−IIIB線に沿う横断面図である。
【００１６】
図１に示すように、この例の画像形成装置１は静電潜像およびトナー像（現像剤像）が形成される像担持体でありかつ感光体ドラムからなる感光体２を備えている。この感光体２は本発明の被照射体を構成している。感光体２の周囲には、感光体２の回転方向（図１では、時計回り）上流側から、順次、感光体２を帯電する帯電装置３、感光体２に静電潜像を書き込む光書込み装置４、感光体２の静電潜像をトナーで現像する現像装置５、感光体２のトナー像を転写する転写装置６、および感光体２をクリーニングするクリーニング装置７を備えている。
【００１７】
この例の感光体２は感光体ドラムからなり、従来公知の感光体ドラムと同様に円筒状の金属素管の外周面に所定膜厚の感光層が形成されている。この感光体２における金属素管には、例えばアルミニウム等の導電性の管が用いられるとともに、感光層には、従来公知の有機感光体が使用される。
帯電装置３は感光体２に対して帯電を行う帯電ローラ３ａを備えており、この帯電ローラ３ａは感光体２の回転方向と逆方向（図１において、反時計回り）に回転される。
【００１８】
光書込み装置４は、例えばレーザ光等により感光体２に照射することでこの感光体２に静電潜像を書き込む露光装置である。この光書込み装置４は感光体２より重力方向で下側に配設されている。
【００１９】
光書込み装置４は感光体２に対向配置されているラインヘッド４ａを備えており、図２（ａ）に示すようにこのラインヘッド４ａはファイバアレイ基板４ｂを有している。このファイバアレイ基板４ｂは、例えば光ファイバ等の束で構成される。ファイバアレイ基板４ｂは、後述する有機ＥＬ素子４ｃによって射出された光を集光し、かつ、集光した光を、更にコヒーレント状にして画素数に対応する光を感光体２に射出する機能を有している。なお、ファイバアレイ基板４ｂはこの機能を発揮することができるものであれば、光ファイバ以外の光学部材を用いることもできる。例えば、セルフォック・レンズ・アレイ（セルフォック：日本板硝子（株）の登録商標）をファイバアレイ基板４ｂとして用いることができる。
【００２０】
ファイバアレイ基板４ｂの図２（ａ）において上面には、発光素子でありかつ画素数に対応する複数個の有機ＥＬ素子４ｃが一列にライン状に配列されて設けられている。これらの有機ＥＬ素子４ｃにより、発光素子群４ｄが構成されている。また、ファイバアレイ基板４ｂの上面には、各有機ＥＬ素子４ｃをそれぞれ駆動させる、有機ＥＬ素子４ｃの数と同数の駆動素子４ｅからなる駆動素子群４ｆが、発光素子群４ｄに隣接して設けられている。更に、ファイバアレイ基板４ｂの上面には、これら駆動素子４ｅの駆動を制御する制御回路群４ｇが設けられている。
【００２１】
更に、ファイバアレイ基板４ｂの上面には、２本の電源線４ｈ,４ｉが、発光素子群４ｄおよび駆動素子群４ｆを挟んで設けられている。これらの電源線４ｈ,４ｉには各接駆動素子４ｅが電気的に接続されており、図示しない電源から電源線４ｈ,４ｉを介して各駆動素子４ｅにそれぞれ電圧が印加されるようになっている。そして、各駆動素子４ｅが制御回路群４ｇの対応する制御回路によって制御されることで、それぞれ各有機ＥＬ素子４ｃの発光動作が制御される。
【００２２】
一方、ファイバアレイ基板４ｂの図２（ａ）において下面には、有機ＥＬ素子４ｃの数と同数個のマイクロレンズ４ｊが一列に配列されて構成されるレンズ群４ｋが、それぞれ各有機ＥＬ素子４ｃに対向するようにして配設されている。そして、このラインヘッド４ａは、各有機ＥＬ素子４ｃで射出された光がそれぞれ対応するマイクロレンズ４ｊで集光されて感光体２の周面上に照射されるようになっている。すなわち、ラインヘッド４ａはボトムエミッション型ラインヘッドとして構成されている。
【００２３】
このラインヘッド４ａでは、各マイクロレンズ４ｊが対応する有機ＥＬ素子４ｃから射出された光を無駄なく集めるので、射出された光の利用効率が高くなる。しかも、各マイクロレンズ４ｊがそれぞれ対応する有機ＥＬ素子４ｃからの光のみを選択的に集め、隣接した有機ＥＬ素子４ｃからの拡散光を集めることがないので、光量むらのない均一な光が得られるようになる。なお、マイクロレンズ４ｊの数は、必ずしも有機ＥＬ素子４ｃの数と同数である必要はなく、有機ＥＬ素子４ｃの数と同数以下でありさえすればよい。
【００２４】
図３に示すように、ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間には、所定膜厚Ｌの液状媒体８が介在している。すなわち、マイクロレンズ４ｊによって集められて射出された光が通る光路がこの液状媒体８内に設定されるようになっている。これにより、この例の光書込み装置４では、前述の非特許文献１に記載されているような液浸露光技術が応用されている。
【００２５】
この液状媒体８は、屈折率Ｎが空気層の屈折率（Ｎ＝１）より高い媒体（Ｎ＞１）であり、例えば、シリコン（Ｓｉ）オイルおよびフッ素オイル等のオイル（Ｎ＝１.５１５）、グリセリン（Ｎ１.４７３）、あるいは水（Ｎ＝１.３３３）等の液状物質で構成される。
【００２６】
また、少なくともラインヘッド４ａと感光体２との間の空間における液状媒体８の膜厚Ｌは、各マイクロレンズ４ｊから射出される光の波長λより大きくなるように設定されている（Ｌ＞λ）。
したがって、液状媒体８は各マイクロレンズ４ｊから射出された光をほとんど屈折させることなく感光体２に伝達するようになる。
【００２７】
図１に示すように、この例の画像形成装置１は、液状媒体８を感光体２の表面に塗布する液状媒体塗布装置９が、帯電装置３と光書込装置４との間つまり感光体２の回転方向上流側に配設されている。この液状媒体塗布装置９で感光体２の表面に液状媒体８を塗布することにより、液状媒体８が介在ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間に介在される。液状媒体塗布装置９には、液状媒体８を感光体２の表面に塗布することができる装置であれば、公知のどのような液状媒体塗布装置も用いることができる。
【００２８】
また、各有機ＥＬ素子４ｃからそれぞれ射出される光は、例えばレーザー光等の光であり、特に、後述するように波長λの短い青レーザー（λ＝４０５ｎｍ）が望ましい。更に、この青レーザー（λ＝４１０ｎｍ）を用いるとともに、例えば平均粒径４μｍ以下の小粒径のトナーを用いることが好ましい。
【００２９】
また、現像装置５は、現像ローラ５ａ、トナー供給ローラ５ｂおよびトナー層厚規制部材５ｃを有している。そして、トナー供給ローラ５ｂによって現像ローラ５ａ上に現像剤であるトナーＴが供給されるとともに、この現像ローラ５ａ上のトナーＴがトナー層厚規制部材５ｃによりその厚みを規制されて感光体２の方へ搬送され、搬送されたトナーＴで感光体２上の静電潜像が現像されて感光体２上にトナー像が形成される。
【００３０】
転写装置６は転写ローラ６ａを有し、この転写ローラ６ａにより感光体２上にトナー像が転写紙や中間転写媒体等の転写媒体１０に転写される。そして、トナー像が転写媒体１０である転写紙に転写された場合には、転写紙上のトナー像が図示しない定着装置によって定着され、転写紙に画像が形成され、また、トナー像が転写媒体１０である中間転写媒体に転写された場合には、中間転写媒体上のトナー像が更に転写紙に転写された後、転写紙上のトナー像が図示しない定着装置によって定着され、転写紙に画像が形成される。
【００３１】
クリーニング装置７は例えばクリーニングブレード等のクリーニング部材７ａを有し、このクリーニング部材７ａにより感光体２がクリーニングされて、感光体２上の転写残りトナーが除去されかつ回収される。
【００３２】
この例の光書込装置４によれば、ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間に、屈折率Ｎが１より高い（Ｎ＞１）液状媒体８を介在させているので、前述の非特許文献１に記載されているように、ラインヘッド４ａの各マイクロレンズ４ｊの開口数が大きい光学系を形成することができる。そして、各マイクロレンズ４ｊの開口数が大きくなると、縮小投影露光方式では、いわゆるレイリーの式から、解像度が高くなる。したがって、マイクロレンズ４ｊからの光の拡散が抑制されるとともに解像力が高められるので、高精細度の画像の書込みを行うことができる。
【００３３】
その場合、同様にレイリーの式から波長λが短いと解像度が高い。したがって、青色レーザ（例えば、λ＝４１０ｎｍ等）を用いた方が、現在普通に使用されている赤色レーザよりも波長が短いことから高解像度の書込みを行うことが可能となる。そして、光書込装置４のレーザ光に青色レーザを用いることと、屈折率Ｎの高い液状媒体８を用いることを組み合わせることで互いの相乗効果を発揮させることができる。これにより、より一層の高解像度の書込みを行うことが可能となる。更に、平均粒径が４μｍ以下の小粒径のトナーを用いることを組み合わせることで、更なる高解像度の書込みを行うことが可能となる。
また、マイクロレンズ４ｊを高い加工精度を必要としなくなるので、光書込装置４を容易にかつ低コストで製造することが可能となる。
【００３４】
一方、この例の光書込装置４を備えた画像形成装置によれば、光書込装置４が高精細度の画像の書込みを行うことから、高画質化を実現することが可能となる。特に、液体現像剤を用いた画像形成装置では、トナーの平均粒径を４μｍ以下の小粒径にすることができるので、より一層の高画質化を実現することができる。しかも、液体現像剤のキャリア液を液状媒体８として利用することで、現像装置５を液状媒体塗布装置９として用いることができる。したがって、従来の液体現像剤を用いた画像形成装置をほとんど設計変更することなく、用いることができる。これにより、ラインヘッド４ａと感光体２との間の空間に液状媒体８を介在させても、液体現像剤を用いた画像形成装置を大型にすることはなく、安価に形成することができる。
【００３５】
更に、ラインヘッド４ａと感光体２との間に液状媒体８が常時介在するので、感光体２表面が振れても液状媒体８がショックアブゾーバの機能を発揮するようになるのでバンディングを生じることはない。これにより、光書込装置４は、安定して像の書込みを行うことができる。
【００３６】
更に、ラインヘッド４ａから発生する熱による光の歪みが生じても、この光の歪みが液状媒体を通して常時平均化されるため、歪みのない高精細度の像の書込みを行うことができる。
【００３７】
更に、光書込装置４による像の書込みが安定していることから、画質安定性を向上することができる。
更に、感光体２の外周面の全面を液状媒体８で覆った状態にすることで、例えば、転写時におけるトナーの散り等の問題を生じない。また、感光体２の外周面の全面を液状媒体８で覆うことで、感光体２とその周りに配設される、例えばクリーニングブレード７ａ等の当接部材との間の摩擦係数を低減することができる。これにより、感光体２の摩耗を抑制することができる。
【００３８】
特に、帯電装置３に、直流（ＤＣ）電圧と交流（ＡＣ）電圧との重畳電圧を帯電電圧とするＡＣ重畳型帯電装置を用いた画像形成装置では、非接触帯電および接触帯電に関係なく、感光体２がその帯電による電気的ストレスで摩耗が促進されることが従来知られている。しかし、この例の画像形成装置１では、感光体２表面に液状媒体８が塗布されているので、電気的ストレスによる感光体２の摩耗も効果的に抑制することができる。
【００３９】
したがって、画像形成装置１の長期間使用後において、感光体２の膜減り量を最小限に抑えることができるため、長期的に安定した細線画像（ファインパターン）を形成することができる。
【００４０】
このような電気的ストレスに基づく感光体２の摩耗の液状媒体８による抑制は、次のように考えられる。
すなわち、例えば非接触でかつＤＣとＡＣとの重畳電圧による帯電の場合とスコロトロン帯電の場合とについて考える。
（非接触ＡＣ重畳帯電の場合）
帯電ギャップＧを２０μｍとし、ＤＣ電圧ＶDCをー６００Ｖとし、ＡＣ電圧の振幅ＶPPを１８００Ｖとし、かつ周波数ｆを１.３Ｈｚとする。すると、帯電電圧ＶCRは、
ＶCR＝ＶDC＋ＶAC＝−６００＋（ＶPP／２）ｓｉｎ２πｆｔ
したがって、
|ＶCR｜≦１５００
つまり、非接触ＡＣ重畳帯電における電界強度Ｅ１は、
Ｅ１≦|ＶCR｜（Ｖ）／２０（μｍ）＝１５００／２０＝７５（Ｖ／μｍ）
である。
【００４１】
（スコロトロン帯電の場合）
ワイヤと感光体２表面との距離を２０ｍｍで、ワイヤ印加電圧ＶＷ＝５０００Ｖであるとする。
スコロトロン帯電における電界強度Ｅ２は、
Ｅ２＝５０００（Ｖ）／２０（ｍｍ）＝０.２５（Ｖ／μｍ）
である。したがって、両帯電における電界強度比（Ｅ１／Ｅ２）は、
Ｅ１／Ｅ２ ＝３００
となる。すなわち、非接触ＡＣ重畳帯電の場合は、電界強度がスコロトロン帯電の場合に比べて３００倍となる。
【００４２】
そして、非接触ＡＣ重畳帯電ではこのような大きな電界強度となるため、帯電部材で発生したイオンが直接感光体２に衝突するイオンダイレクトアタッキング効果（Ion Direct Attacking Effect）が生じる。一方、スコロトロン帯電では、ワイヤが感光体２から比較的大きな距離だけ離れているので、ワイヤ近傍で発生したイオンが直接感光体２に到達することはほとんどない。つまり、放電現象のなだれ現象により、α作用、β作用、γ作用と逐次放電現象が起こって、最終的にはγ作用により生じたイオンが前述の電界強度Ｅ２に相当する程度の、非接触ＡＣ重畳帯電に比べて弱い電界によって、イオンが感光体２に到着することになる。
【００４３】
したがって、非接触ＡＣ重畳帯電を行う場合、感光体２の表面に液状媒体８が存在することで、この液状媒体８が前述のイオンダイレクトアタッキング効果を抑制する働きがあると考えられる。つまり、非接触ＡＣ重畳帯電の場合は、高電界による感光体２に対して、イオンが衝突するが、感光体２表面上に存在する液状媒体８が弾性体として働くことで、イオンの衝突による衝撃がやわらげる。すなわち、液状媒体８がショックアブゾーバ（緩衝体）の働きをすると考えられる。
【００４４】
なお、前述の例では、光書込装置４は感光体２より重力方向で下側に配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、この光書込装置４を任意の位置に設けることもできる。しかし、光書込装置４を感光体２より重力方向で下側に配設することは、液状媒体８が重力の作用で各マイクロレンズ４ｊの方へ作用するようになるので好ましい。
【００４５】
また、前述の例では、液状媒体塗布装置９は帯電装置３と光書込装置４との間、すなわち光書込装置４の直前に設けるものとしているが、転写装置６とクリーニング装置７との間に設けることもできる。更に、液状媒体塗布装置９はクリーニング装置７と帯電装置３ととの間に設けることもできる。
【００４６】
更に、トナーとキャリア液とからなる液体現像剤を用いる従来公知の画像形成装置にあっては、液体現像剤のキャリア液（例えば、シリコンオイル等）を液状媒体８として用いることもできる。この場合には、液体現像剤のキャリア液の量を従来の液体現像剤のキャリア液の量より多くすることが好ましい。このように、液状媒体塗布装置９は現像装置５で構成することもできる。
【００４７】
更に、前述の例では、ラインヘッド４ａの各マイクロレンズ４ｊの表面（感光体２との対向面）と感光体２の表面とが液状媒体８で完全に覆われるようにされている。しかし、これに限定されることはなく、例えば、感光体２上に塗布された液体媒体８の表面と各マイクロレンズ４ｊの表面との間に、若干の隙間が存在するようにすることもできる。しかし、ラインヘッド４ａの表面と感光体２の表面とが液状媒体８で完全に覆われるようにすることが好ましい。
【００４８】
次に、本発明により得られる効果を確認する実験を行った。
（実験装置）
実験装置はセイコーエプソン社（株）製のカラープリンタＬＰ９０００Ｃを使用した。その場合、帯電装置３、光書込装置４である露光装置、および現像装置５をカラープリンタＬＰ９０００Ｃに装着可能に改造して使用した。実験は、室温２５℃、相対湿度６０％の環境下で行った。
【００４９】
帯電装置３は、両端にギャップ部材を有する帯電ローラ３ａを備えた非接触帯電装置である。ギャップ部材は感光体２に当接して、所定の帯電ギャップＧを設定するためのものである。帯電ローラ３ａは導電性塗料塗装型ローラである。この帯電ローラ３ａの芯金としてＳＵＭ２２の表面にＮｉめっきを施した直径φ１１ｍｍの金属シャフトを用い、カラープリンタＬＰ−９０００Ｃに搭載できる形状に加工した。この金属シャフトはセンタレス研磨を行って、振れ精度が０.０１以下に加工されている。
【００５０】
そして、この金属シャフトの外周面に、導電性酸化スズ（ＳｎＯ2）とポリウレタン（ＰＵ）樹脂とを１：９の重量比（ｗｔ比）で混合して、イオン導電材および水内に分散させて得られた塗装液をスプレー塗装して、膜厚２０μｍの抵抗層を形成した。導電性ＳｎＯ2には、株式会社ジェムコ製の商品名「Ｔ−１」の導電性ＳｎＯ2を用いた。この「Ｔ−１」はスズ−アンチモン系酸化物である。また、イオン導電材は導電性塗装材に導電性を持たせるためのものであり、本実験で用いたイオン導電材は「ＹＹＰ−１２」（丸菱油化工業株式会社製）である。なお、実験に使用した前述の塗装液をアルミニウム板に２０μｍの膜厚で塗装して、体積抵抗率を測定したところ、（１.０〜５.０）×１０10Ωｃｍであった。
【００５１】
ギャップ部材には、膜厚２０μｍおよび幅５ｍｍのポリエステル樹脂製テープ（寺岡製作所製、テープＮｏ．６１０Ｋ）を用いた。そして、このポリエステル樹脂製テープを帯電ローラ３ａの両端部の外周面にほぼ１周巻き付け固定した。したがって、帯電ギャップは２０μｍに設定される。
【００５２】
帯電ローラ３ａに印加する電圧ＶCR（Ｖ）は、直流電圧ＶDC（Ｖ）に交流電圧ＶAC（Ｖ）重畳した電圧である（ＶCR ＝ ＶDC＋ＶAC）。具体的には、ＶDC ＝ −６００（Ｖ）、ＶAC ＝ （ＶPP／２）×ｓｉｎ２πｆｔ（周波数ｆ＝１.３Ｈｚ、時間ｔ（ｓｅｃ）、振幅ＶPP（Ｖ））に設定した。振幅ＶPP（Ｖ）は１８００（Ｖ）に設定した。
【００５３】
露光装置４はラインヘッド４ａを用いた。このラインヘッド４ａは前述の特許文献１に記載された実験例１のラインヘッドである。すなわち、ラインヘッド４ａはマイクロレンズ４ｊの直径を５０μ、曲率半径を３２．５μｍ（レンズ直径の６５％）とした。また、ファイバアレイ基板４ｂと感光体２の結像面との距離を５０μｍに設定した。
【００５４】
また、液状媒体８には、ＫＦ−６４０（信越シリコーン株式会社製）のシリコンオイルを用いた。液状媒体塗布装置９は、不織布にシリコンオイルが毛細管現象により常時染み込むように、オイル溜めに不織布の一部が浸漬した構造に形成した。そして、シリコンオイルが染み込んだ不織布を感光体２全体に対して１０ｇｆ／ｃｍ程度の押圧力で当接させた。この液状媒体塗布装置９を帯電装置３と光書込装置４との間に取り外し可能に配設し、帯電装置３による帯電後で光書込装置４による露光の直前で感光体２にシリコンオイルを塗布した。その場合、感光体２上のシリコンオイルの膜厚はラインヘッド４ａの表面に完全に接触する膜厚にした。
【００５５】
現像装置５は、基本的にカラープリンタＬＰ９０００Ｃの現像装置と同じである。その場合、現像ギャップを平均５０μｍになるようにギャップころを改造した。トナーはカラープリンタＬＰ９０００Ｃの現像装置に用いられているトナーであるが、平均粒径４μｍ程度のトナ−を用いた。
【００５６】
実験は、感光体２の表面にシリコンオイルを塗布した場合と、感光体２の表面にシリコンオイルを塗布しない場合とで、Ａ４モノクロ５％印字で２００００（２０ｋ）枚行った。そして、得られたそれぞれの印字データを比較した。
【００５７】
図４は、シリコンオイルが塗布されない感光体２上の白抜き印字データおよび通常印字データの写真と、シリコンオイルが塗布された感光体２上の白抜き印字データおよび通常印字データの写真とを示す図である。
【００５８】
図４に示すように、シリコンオイルを塗布した場合の像書込の方が、シリコンオイルを塗布しない場合の像書込よりはるかに鮮明な印字データが得られた。これにより、感光体２とラインヘッド４ａとの間に液状媒体８を介在させることで、高精細度の像書込みが行われることが確認された。
【００５９】
図５は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
図５に示すように、この例の画像形成装置１における光書込装置４に用いられるラインヘッド４ａは、前述の例と同様にファイバアレイ基板４ｂを備えている。このファイバアレイ基板４ｂの図５において上面には、画素数に対応した複数個の有機ＥＬ素子４ｃが一列にライン状に配列されて設けられている。これらの複数個の有機ＥＬ素子４ｃにより、発光素子群４ｄが構成されている。
【００６０】
この例の画像形成装置１の光書込装置４においては、各有機ＥＬ素子４ｃによって射出された光がファイバアレイ基板４ｂによって確実に集光された後、各ファイバアレイ基板４ｂから画素数に対応した光が液状媒体８を通して感光体２に到達するようになる。これにより、感光体２に静電潜像が書き込まれる。
この例の画像形成装置１の他の構成および他の作用効果は前述の例と同じである。
【００６１】
図６は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の更に他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
図６に示すように、この例の画像形成装置１における光書込装置４に用いられるラインヘッド４ａは、前述の例と同様に、画素数に対応した複数個の有機ＥＬ素子４ｃが一列にライン状に配列されて設けられている。これらの複数個の有機ＥＬ素子４ｃにより、発光素子群４ｄが構成されている。そして、各有機ＥＬ素子４ｃの上に、それぞれマイクロレンズ４ｊが設けられている。これらの複数個のマイクロレンズ４ｊにより、レンズ群４ｋが構成されている。
【００６２】
この例の画像形成装置１の光書込装置４においては、各有機ＥＬ素子４ｃによって射出された光がそれぞれマイクロレンズ４ｊによって確実に集光された後、各マイクロレンズ４ｊから画素数に対応した光が液状媒体８を通して感光体２に到達するようになる。これにより、感光体２に静電潜像が書き込まれる。
この例の画像形成装置１の他の構成および他の作用効果は前述の例と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図である。
【図２】図１に示す例の光書込装置に用いられるライヘッドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】感光体上の液状媒体とライヘッドとの関係を説明する図である。
【図４】実験結果の写真を示す図である。
【図５】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
【図６】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の更に他の例の光書込装置に用いられるライヘッドを示す正面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…画像形成装置、２…感光体、３…帯電装置、４…光書込装置、４ａ…ラインヘッド、４ｂ…ファイバアレイ基板、４ｃ…有機ＥＬ素子、４ｊ…マイクロレンズ、５…現像装置、６…転写装置、７…クリーニング装置、８…液状媒体、９…液状媒体塗布装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を集光するとともに集光した光を被照射体にコヒーレント状に射出するファイバアレイ基板と、前記ファイバアレイ基板にライン状に配列されかつ光を射出する複数の発光素子と、前記ファイバアレイ基板により前記発光素子から射出された光が集められて射出された光をそれぞれ前記被照射体に伝達するとともに、屈折率が１より大きくかつ膜厚が前記発光素子から射出される光の波長より大きい液状媒体とからなることを特徴とする光書込装置。
【請求項２】
光を集光するとともに集光した光を被照射体にコヒーレント状に射出するファイバアレイ基板と、前記ファイバアレイ基板にライン状に配列されかつ光を射出する複数の発光素子と、前記ファイバアレイ基板にこれらの発光素子にそれぞれ対応して配列されかつ前記発光素子から射出された光を集めて被照射体に射出する、前記発光素子の数と同数以下のマイクロレンズと、前記マイクロレンズから射出された光をそれぞれ前記被照射体に伝達するとともに、屈折率が１より大きくかつ膜厚が前記発光素子から射出される光の波長より大きい液状媒体とからなることを特徴とする光書込装置。
【請求項３】
ライン状に配列されかつ光を射出する複数の発光素子と、これらの発光素子にそれぞれ対応して配列されかつ前記発光素子から射出された光を集めて被照射体に射出する、前記発光素子の数と同数以下のマイクロレンズと、前記マイクロレンズから射出された光をそれぞれ前記被照射体に伝達するとともに、屈折率が１より大きくかつ膜厚が前記発光素子から射出される光の波長より大きい液状媒体とからなることを特徴とする光書込装置。
【請求項４】
前記液状媒体は、シリコンオイルおよびフッ素オイル等のオイル、グリセリン、および水のいずれか１つであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の光書込装置。
【請求項５】
静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体に静電潜像を書き込む光書込装置と、前記像担持体上の静電潜像をトナーで現像して前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体上のトナー像を転写する転写装置と、前記像担持体上の転写残りのトナーを除去するクリーニング装置とを少なくとも備え、
前記光書込装置は請求項１ないし４のいずれか１記載の光書込装置であるとともに、前記像担持体は前記被照射体であり、更に前記像担持体に前記液状媒体を塗布する液状媒体塗布装置が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記液状媒体塗布装置は前記像担持体の回転方向上流側で、前記帯電装置と前記光書込装置との間、前記クリーニング装置と前記帯電装置との間、転写装置と前記クリーニング装置との間のいずれか１の間に設けられていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像装置は、トナーとキャリア液とからなる液体現像剤により前記静電潜像を現像する現像装置であり、前記液状媒体は前記キャリア液からなることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項１】
光を集光するとともに集光した光を被照射体にコヒーレント状に射出するファイバアレイ基板と、前記ファイバアレイ基板にライン状に配列されかつ光を射出する複数の発光素子と、前記ファイバアレイ基板により前記発光素子から射出された光が集められて射出された光をそれぞれ前記被照射体に伝達するとともに、屈折率が１より大きくかつ膜厚が前記発光素子から射出される光の波長より大きい液状媒体とからなることを特徴とする光書込装置。
【請求項２】
光を集光するとともに集光した光を被照射体にコヒーレント状に射出するファイバアレイ基板と、前記ファイバアレイ基板にライン状に配列されかつ光を射出する複数の発光素子と、前記ファイバアレイ基板にこれらの発光素子にそれぞれ対応して配列されかつ前記発光素子から射出された光を集めて被照射体に射出する、前記発光素子の数と同数以下のマイクロレンズと、前記マイクロレンズから射出された光をそれぞれ前記被照射体に伝達するとともに、屈折率が１より大きくかつ膜厚が前記発光素子から射出される光の波長より大きい液状媒体とからなることを特徴とする光書込装置。
【請求項３】
ライン状に配列されかつ光を射出する複数の発光素子と、これらの発光素子にそれぞれ対応して配列されかつ前記発光素子から射出された光を集めて被照射体に射出する、前記発光素子の数と同数以下のマイクロレンズと、前記マイクロレンズから射出された光をそれぞれ前記被照射体に伝達するとともに、屈折率が１より大きくかつ膜厚が前記発光素子から射出される光の波長より大きい液状媒体とからなることを特徴とする光書込装置。
【請求項４】
前記液状媒体は、シリコンオイルおよびフッ素オイル等のオイル、グリセリン、および水のいずれか１つであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の光書込装置。
【請求項５】
静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体に静電潜像を書き込む光書込装置と、前記像担持体上の静電潜像をトナーで現像して前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体上のトナー像を転写する転写装置と、前記像担持体上の転写残りのトナーを除去するクリーニング装置とを少なくとも備え、
前記光書込装置は請求項１ないし４のいずれか１記載の光書込装置であるとともに、前記像担持体は前記被照射体であり、更に前記像担持体に前記液状媒体を塗布する液状媒体塗布装置が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記液状媒体塗布装置は前記像担持体の回転方向上流側で、前記帯電装置と前記光書込装置との間、前記クリーニング装置と前記帯電装置との間、転写装置と前記クリーニング装置との間のいずれか１の間に設けられていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像装置は、トナーとキャリア液とからなる液体現像剤により前記静電潜像を現像する現像装置であり、前記液状媒体は前記キャリア液からなることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２３８６２２（Ｐ２００８−２３８６２２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８３５０７（Ｐ２００７−８３５０７）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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