JP2000118036A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリアオーバによる中間調画像の画像ぬけ
が防止され、かつ粒状性の優れたざらつき感にない画像
を得ることのできる画像形成装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 第１の光ビームの出力エネルギをＥＥ１
とし、第２の光ビームの出力エネルギをＥＥ２とし、感
光体の光電位減衰特性における、帯電された表面電位を
５０％減衰させるに要する露光エネルギをＥ５０とし、
帯電された表面電位を１０％減衰させるに要する露光エ
ネルギをＥ１０としたときに、 Ｅ１０／Ｅ５０≧ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ なる関係を満たすようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタや複写機などに用いられる画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタや複写機の分野で、文字
や絵などを表わす画像情報に応じて変調された光ビーム
を感光体上に照射して感光体上に静電潜像を形成し、そ
の静電潜像をトナーで現像して可視画像を形成する、い
わゆるディジタル電子写真方式の画像形成装置が広く用
いられている。

【０００３】このようなディジタル画像形成装置におい
て、白と黒の二値画像を形成する場合のみならず中間調
を持った画像を形成する場合も、光ビームを高速でオン
オフし、いわゆる網点構造や万線構造の静電潜像を形成
することにより中間調を表現する方法が従来から知られ
ている。この方法はアルゴリズムも比較的簡易であり、
また低コストで実現できるため、ディジタル電子写真方
式のプリンタや複写機に広く採用されてきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような、いわゆる
網点構造や万線構造の静電潜像を形成することにより中
間調を表現する方式においては、画像中の低濃度部（ハ
イライト部）から高濃度部まで、一定の光ビームスポッ
ト径、かつ、単位長あたり一定のドット数ないし線数で
潜像形成が行われる。このため、ハイライト部での露光
プロファイルは、露光エネルギがオンオフのように二値
的（ディジタル的）には変化せずに、コントラストが低
下した中間的（アナログ的）な露光エネルギ分布を持っ
た露光プロファイルとなり、さらに、露光量自体も少な
いことからドットや万線の再現性が乏しく、粒状性の低
いざらついた画像となり、また、温湿環境の変化により
階調表現が不安定になりやすいという問題がある。

【０００５】そこで、ハイライト部での露光プロファイ
ルのコントラストを向上するために、単位長あたりのド
ット数ないし線数を少なくして潜像形成を行うことが考
えられるが、この方法ではハイライト部におけるドット
や万線の再現性を向上させることはできるが、ドットな
どの画像構造が認識されやすくなり、また、文字の分解
能も低下して低画質化するという欠点がある。

【０００６】また、光ビームスポット径を十分小さくす
る方法も考えられるが、結像光学系の考察によれば、ガ
ウシアンビームの伝搬において、ビームの収束角をθ
_beam、波長をλ、屈折率をｎとすると、最小ビーム径ω
０は次式で求められる。

【０００７】ω０≒λ／（ｎ・π・θ_beam） また、ｆ−θレンズへの入射ビーム径をＤ、ｆ−θレン
ズの焦点距離をｆとすると、ビームの収束角θ_beamは次
式で求められる。

【０００８】 θ_beam＝ｔａｎ^-1（Ｄ／（２・ｆ）） 従って、ビーム径を小さくするには、波長λを短くする
か、ｆ−θレンズへの入射ビーム径Ｄ、即ち回転多面鏡
への入射ビーム径を大きくすればよいことがわかる。

【０００９】光ビームの波長λを短くするために波長の
短い半導体レーザを使用する方法も考えられるが、波長
の短い半導体レーザといっても〜６８０ｎｍ程度であ
り、一般的な半導体レーザの波長が〜７８０ｎｍである
のに対して、たかだか１２％程度の改善に過ぎない。さ
らに波長の短い光源となるとアルゴンレーザ、または半
導体レーザと波長変換素子との組み合せ、というような
技術を採用しなければならないため装置の大型化と価格
の上昇を招くという問題がある。

【００１０】また、ｆ−θレンズへの入射ビーム径Ｄを
大きくしようとすると、光ビームを集光して感光体上に
光ビームスポットを形成する結像光学系が大型化し非常
に精密で高価なものとなってしまい実用に向かない。

【００１１】この問題に対して、特開平１−１６９４５
４号公報には、ある程度の露光強度までは帯電電位が減
衰せず、露光強度があるしきい値を越えると帯電電位が
急激に減衰する光電位減衰特性を有する感光体、いわゆ
るスイッチング型感光体を用いることにより露光プロフ
ァイルのコントラストを向上する方法が開示されてい
る。また、特開平２−２８２２７７号公報には、同様の
光電位減衰特性を有する感光体を用いた中間調画像再現
方法についての記載がある。

【００１２】これらの方法によると、弱露光強度では帯
電電位が減衰しないため、露光プロファイルの裾の部分
である弱露光強度部分が切り落とされ、鮮明な文字の再
現が可能となり、また、ドットや万線の再現性も良好と
なり、粒状性に優れたざらつきのない画像を得ることが
できる。

【００１３】しかし、この方法では、弱露光強度で帯電
電位が減衰しない不感領域を越えると帯電電位が急激に
変化するため、ハイライト部を含めた階調表現が急峻と
なり、かつ、光ビーム照射エネルギのむらなどが存在す
ると、濃度むらとして顕在化しやすいという問題があ
る。この階調表現の急峻性および濃度むらの顕在化を抑
制するには、やはり、光ビームスポット径を十分小さく
する必要があるため、前述のように結像光学系が非常に
精密で高価なものとなり、また、装置が大型化しやすく
実用には向かない。

【００１４】この問題に対する他の解決策として、特開
平９−１６９１３６号公報には、ビーム径の異なる２つ
の光ビームを同時に走査しながら、同一走査線上に静電
潜像を形成するにあたり、第１の露光として２つの光ビ
ームのうちのビーム径の小さい方の光ビームを用いて画
像情報の露光を行うと同時に、第２の露光としてビーム
径の大きい方の光ビームを用いて反転画像の露光を行
い、第１の露光と第２の露光の総和をもって静電潜像を
形成する、いわゆるバイアス露光方式が提案されてい
る。

【００１５】このバイアス露光方式では、２つの光ビー
ムのビーム径の違いにより、第１の露光像と第２の露光
像が合成された合成露光像の輪郭部の傾きが急峻にな
り、単一の光ビームの露光では得られない極めてコント
ラストの高い静電潜像を得ることができる。この方式を
スイッチング型感光体と組み合わせることにより、実用
的な光ビームスポット径でありながら、粒状性の優れた
ざらつき感のない画像再現が可能となり、ハイライト部
がなだらかで、均一性に優れた画像を得ることができ
る。

【００１６】図１２は、従来のバイアス露光方式を説明
するための模式図である。

【００１７】図１２には、万線構造の中間調画像を形成
する際の、第１の光ビームおよび第２の光ビームの駆動
タイミングＡ，Ｂと、第１の光ビームおよび第２の光ビ
ームによる露光像が合成された合成露光プロファイルＣ
と、それに基づいて形成された静電潜像プロファイルＤ
とが示されている。第１の光ビームの露光タイミング
と、第１の光ビームとは反転関係にある第２の光ビーム
の露光タイミングとによって、合成露光プロファイルＣ
には、画像形成が要求される部分とそうでない部分の境
界にフリンジ部（破線で示す）が形成される。このフリ
ンジ部が静電潜像にも伝達され、そのレベルが大きい
と、現像剤に印加される逆電界（現像されないよう働く
電界）が局所的に大きくなり、逆電界によるフリンジ部
が静電潜像プロファイルＤにも現れる。この逆電界によ
り、中間調画像部においてキャリアオーバと称する感光
体へのキャリア付着に起因する画像ぬけという画像欠陥
が発生することがある。さらに、露光ビームや感光体の
光電位減衰特性の条件によっては、感光体の帯電電位を
非常に高電位に設定する必要があり、繰り返して使用し
ているうちに画像部でリークによる画像欠陥が発生する
こともある。

【００１８】また、このバイアス露光方式を、複数色の
トナーによる可視画像を被転写体上に順次重ねるように
転写してカラー画像を形成する画像形成装置に適用した
場合に、繰り返して使用しているうちに露光ビームや感
光体帯電電位の条件によっては、色むらが発生するとい
う問題もある。

【００１９】本発明は、上記の事情に鑑み、キャリアオ
ーバによる中間調画像の画像ぬけが防止され、かつ粒状
性の優れたざらつき感のない画像を得ることのできる画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の画像形成装置は、所定の方向に移動する、静電潜
像が形成される感光体、感光体を帯電する帯電手段、帯
電された感光体上を所定の走査方向に画像信号に対応し
た光ビームで走査することにより該感光体上に静電潜像
を形成する露光手段、および上記感光体上に形成された
静電潜像を現像することにより感光体上にトナー像を形
成する現像手段を備えた画像形成装置において、上記露
光手段が、上記画像信号に基づいてオンオフ変調された
第１の光ビームを発生する第１の光ビーム発生手段と、
上記画像信号に基づいて、上記第１の光ビームとは背反
的にオンオフ変調された第２の光ビームを発生する第２
の光ビーム発生手段と、上記第１の光ビーム発生手段お
よび第２の光ビーム発生手段からそれぞれ発生した第１
の光ビームおよび第２の光ビームを１本の光ビームに合
成する光ビーム合成手段と、上記合成手段により合成さ
れた光ビームを上記感光体に導き上記感光体上を上記主
走査方向に走査する走査光学系と、上記第１の光ビーム
の出力エネルギをＥＥ１とし、上記第２の光ビームの出
力エネルギをＥＥ２とし、上記感光体の光電位減衰特性
における、帯電された表面電位を５０％減衰させるに要
する露光エネルギをＥ５０とし、帯電された表面電位を
１０％減衰させるに要する露光エネルギをＥ１０とした
ときに、 Ｅ１０／Ｅ５０≧ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ を満足することを特徴とする。

【００２１】ここで、感光体の光電位減衰特性を表す重
要な指標である、露光エネルギＥ５０と露光エネルギＥ
１０との比Ｅ１０／Ｅ５０について図面を参照して説明
する。

【００２２】図１は、感光体の光電位減衰特性を示すグ
ラフである。

【００２３】図１に示す電位減衰曲線において、帯電さ
れた表面電位ＶＨを５０％減衰させて表面電位Ｖ５０と
するのに要する露光エネルギＥ５０と、帯電された表面
電位ＶＨを１０％減衰させて表面電位Ｖ１０とするのに
要する露光エネルギＥ１０との比Ｅ１０／Ｅ５０によ
り、この感光体の光電位減衰特性を表すことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２５】図２は、本発明の画像形成装置の一実施形
態の概略構成図である。

【００２６】この実施形態は、本発明の画像形成装置を
カラー複写機に適用したものであり、表面に静電潜像が
形成される感光体ドラム１、感光体ドラム１を帯電する
静電潜像形成用帯電器２、帯電された感光体ドラム１上
を画像信号に対応した光ビームで所定の走査方向に走査
することにより感光体ドラム１上に静電潜像を形成する
光ビーム走査装置２０、および感光体ドラム１上に形成
された静電潜像をトナーで現像することにより感光体ド
ラム１上にトナー像を形成する回転現像器３を備えてい
る。

【００２７】なお、この画像形成装置における静電潜像
形成用帯電器２は本発明にいう帯電手段に相当するもの
であり、光ビーム走査装置２０は本発明にいう露光手段
に相当するものであり、回転現像器３は本発明にいう現
像手段に相当するものである。

【００２８】光ビーム走査装置２０、すなわち本発明に
いう露光手段は、第１の光ビーム発生手段と、第２の光
ビーム発生手段と、光ビーム合成手段と、走査光学系と
を備えている。露光手段（光ビーム走査装置２０）の詳
細については後述する。

【００２９】次に、この画像形成装置の基本的な動作に
ついて説明する。

【００３０】矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１は、
静電潜像形成用帯電器２により一様に帯電された後、光
ビーム走査部２０からの複数の光ビームにより主走査方
向に繰返し走査される。この光ビーム走査により感光体
ドラム１が露光され、感光体ドラム１上に静電潜像が形
成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は回
転現像器３と対向する現像位置Ｄに搬送される。回転現
像器３は、イエロー、シアン、マゼンタ、および黒色の
トナーをそれぞれ収納する４台の現像ユニット３ａによ
り構成されている。現像ユニット３ａとしては、２成分
磁気ブラシ現像による反転現像方式の現像ユニットが用
いられている。トナーの平均粒径は７μｍである。回転
現像器３は、各色に対応する静電潜像を現像する度毎
に、その色に対応する現像ユニット３ａが現像位置Ｄに
セットされるように回動し、その色に対応するトナーに
より感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。このと
き、現像が行われる現像ユニット３ａの現像ロール３ｂ
にはバイアス電圧が印加され静電潜像の背景部へのトナ
ー付着が抑制される。現像の結果、感光体ドラム１上に
形成されたトナー像は、感光体ドラム１に担持され、転
写ドラム４と対向する転写位置Ｔに搬送される。

【００３１】矢印Ｂ方向に回転する転写ドラム４には、
用紙トレイ１１から用紙搬送経路１２を経由して搬送さ
れてきた記録用紙Ｐを転写ドラム４の外周に吸着するた
めの用紙吸着用帯電器４ａ、感光体ドラム１上に形成さ
れたトナー像を転写位置Ｔにおいて記録用紙Ｐ上に静電
転写するための転写帯電器４ｂ、記録用紙Ｐと転写ドラ
ム４との静電的な吸着力を除去するための剥離用帯電器
４ｃ、転写ドラム４上から記録用紙Ｐを剥離するための
剥離爪４ｄ、および記録用紙が剥離された後の転写ドラ
ム４を除電する除電用帯電器４ｅが備えられている。

【００３２】感光体ドラム１にイエロー、シアン、マゼ
ンタ、黒の各色のトナー像が順次形成される間、転写ド
ラム４には一枚の記録用紙が吸着され転写ドラム４とと
もに回転しており、感光体ドラム１上の各色のトナー像
が順次転写位置Ｔに到達するのと同期して転写ドラム４
に吸着された記録用紙Ｐも転写位置Ｔに搬送され、転写
帯電器４ｂにより１枚の記録用紙Ｐ上に各色のトナー像
が順次重ね合わされるように静電転写される。記録用紙
Ｐ上にイエロー、シアン、マゼンタ、および黒の４色の
トナー像の転写が終了すると、転写ドラム４に吸着され
た記録用紙Ｐは、剥離用帯電器４ｃにより転写ドラム４
との静電的な吸着力が除去され、剥離爪４ｄにより転写
ドラム４から剥離され、定着器９で定着されてから装置
外部に搬出される。転写後の感光体ドラム１は、クリー
ナ５により残存トナーの除去が行われ、前露光器６から
照射された光で除電され、次の静電潜像形成が続けて行
われるときは静電潜像形成用帯電器２により感光体ドラ
ム１表面の帯電が行われる。

【００３３】一方、記録用紙Ｐが剥離された後の転写ド
ラム４は除電用帯電器４ｅで除電され、次の画像形成が
続けて行われるときは、上記と同様、用紙吸着用帯電器
４ａにより次の記録用紙Ｐを転写ドラム４上に吸着す
る。

【００３４】図３は、第１の実施形態の画像形成装置に
おける光ビーム走査装置の概略構成図である。

【００３５】図４は、図３に示した光ビーム走査装置の
主走査方向の断面図である。

【００３６】図５は、図４に示した光ビーム走査装置の
画像信号制御装置の動作および構成を示す概要図であ
る。

【００３７】図６は、第１の実施形態の画像形成装置に
より合成露光像が得られる過程を示す模式図である。

【００３８】図３および図４に示すように、この光ビー
ム走査装置２０は、画像信号に基づいてオンオフ変調さ
れた第１の光ビームＬ１を発生するレーザーダイオード
２１ａと、画像信号に基づいて、第１の光ビームＬ１と
は背反的にオンオフ変調された第２の光ビームＬ２を発
生するレーザーダイオード２１ｂと、レーザーダイオー
ド２１ａおよびレーザーダイオード２１ｂからそれぞれ
発生した第１の光ビームＬ１および第２の光ビームＬ２
を１本の光ビームに合成するビームスプリッタ２３と、
ビームスプリッタ２３により合成された光ビームを感光
体ドラム１に導き感光体ドラム１上を矢印Ａで示した主
走査方向に走査する、シリンダーレンズ２４、反射ミラ
ー２５、ポリゴンミラー２６、ｆ−θレンズ２７、シリ
ンダーミラー２８などからなる走査光学系２９とを備え
ている。

【００３９】この画像形成装置では、第１の光ビームＬ
１の出力エネルギをＥＥ１とし、第２の光ビームＬ２の
出力エネルギをＥＥ２とし、感光体ドラム１の光電位減
衰特性における、帯電された表面電位を５０％減衰させ
るに要する露光エネルギをＥ５０とし、帯電された表面
電位を１０％減衰させるに要する露光エネルギをＥ１０
としたときに、 Ｅ１０／Ｅ５０≧ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ なる関係が成立する。

【００４０】なお、本実施形態におけるレーザーダイオ
ード２１ａは、本発明にいう第１の光ビーム発生手段に
相当するものであり、レーザーダイオード２１ｂは、本
発明にいう第２の光ビーム発生手段に相当するものであ
り、ビームスプリッタ２３は、本発明にいう光ビーム合
成手段に相当するものである。

【００４１】次に、この光ビーム走査装置の動作につい
て図３、図４、図５、および図６を参照しながら説明す
る。

【００４２】本実施形態では、２値のラスターデータを
画像情報として処理しており、以下の説明では画像デー
タと呼ぶこととする。

【００４３】図５（ａ）に示すような波形を有する画像
データ３３が図５（ｂ）に示す画像信号制御装置３２に
入力されると、増幅器３２ａからは画像データ３３に対
応した波形を有する画像信号３４ａが出力され、反転増
幅器３２ｂからは画像データ３３が反転された波形を有
する反転画像信号３４ｂが出力される。

【００４４】画像信号制御装置３２内の増幅器３２ａか
ら出力された画像信号３４ａがレーザ駆動装置３１ａ
（図３および図４参照）に入力されると、レーザ駆動装
置３１ａにより駆動されるレーザーダイオード２１ａか
らは、画像信号３４ａに基づいてオンオフ変調された第
１の光ビームＬ１がコリメータレンズ２２ａに出射され
る。また、反転増幅器３２ｂから出力された画像信号３
４ｂがレーザ駆動装置３１ｂに入力されると、レーザ駆
動装置３１ｂにより駆動されるレーザーダイオード２１
ｂからは、第１の光ビームＬ１とは背反的にオンオフ変
調された第２の光ビームＬ２がコリメータレンズ２２ｂ
に出射される。

【００４５】第１の光ビームＬ１および第２の光ビーム
Ｌ２はそれぞれコリメータレンズ２２ａ，２２ｂにより
平行光束となりビームスプリッタ２３に入射される。ビ
ームスプリッタ２３からは、第１の光ビームＬ１および
第２の光ビームＬ２が合成された光ビームがシリンダー
レンズ２４に出射される。この光ビームは、シリンダー
レンズ２４により副走査方向に集光され、反射ミラー２
５を経て、矢印Ｂ方向に回転するポリゴンミラー２６に
入射する。ポリゴンミラー２６は感光体ドラム１上を光
ビームで主走査方向Ａに走査する。ポリゴンミラー２６
により走査される光ビームは、ｆ−θレンズ２７により
走査角と走査距離とが比例するように調整された後、シ
リンダーミラー２８により副走査方向に集光され、感光
体ドラム１上に結像する。

【００４６】図６には、画像信号（ａ）、反転画像信号
（ｂ）、第１の光ビームにより感光体ドラム上に形成さ
れた露光像（ｃ）、第２の光ビームにより感光体ドラム
上に形成された露光像（ｄ）、および、第１の光ビーム
および第２の光ビームから合成された合成露光像（ｅ）
の各波形が示されている。

【００４７】本実施形態の画像形成装置の光ビーム走査
装置２０（図３および図４参照）では、感光体ドラム１
の結像面における、レーザーダイオード２１ａから出射
された第１の光ビームＬ１によるビーム径が、レーザー
ダイオード２１ｂから出射された第２の光ビームＬ２に
よるビーム径よりも小くなるように光学パラメータを設
計してある。このようにしたことにより、図６（ｅ）に
示すように合成露光像の画像輪郭部３６の傾きが急峻と
なっており、極めてコントラストの高い静電潜像が得ら
れる。

【００４８】図７は、第１の実施形態の画像形成装置に
用いられる回転現像器を構成する現像ユニットの概略構
成図である。

【００４９】この現像ユニットは、磁性粒子とトナーと
が混合された現像剤を収容するハウジング６２内に、表
面に現像剤を担持して矢印Ｂ方向に回転することにより
現像剤を現像位置Ｄに搬送する円筒状の現像ロール６１
と、現像ロール６１の表面に付着する現像剤の量を規制
する現像剤規制部材６５と、回転することにより現像剤
の攪拌および搬送を行い現像ロール６１に現像剤を供給
するスクリューオーガ６３、６４とを備えている。

【００５０】現像ロール６１は、回転自在に支持された
スリーブ６１＿１と、その内側に配備された固定の磁石
ロール６１＿２とからなる。磁石ロール６１＿２は、複
数の磁極６６ａ，６６ｂ，・・・，６６ｅを有してお
り、スリーブ６１＿１の表面に、互いに隣接する磁極ど
うしの間に形成される磁界によって磁性粒子の磁気ブラ
シを形成する。スリーブ６１＿１は、現像位置Ｄにおい
て、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１との間に０．
５ｍｍの間隔をおいて対向して配置され、矢印Ｂ方向に
回転することにより現像剤規制部材６５で量の規制され
た現像剤を現像位置Ｄに搬送する。

【００５１】現像ロール６１のスリーブ６１＿１には、
直流重畳交流電圧電源６８から直流に交流が重畳された
現像バイアス電圧が印加されており、感光体ドラム１と
近接する現像位置Ｄに形成される電界により、電荷を有
するトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に付着するこ
とにより現像が行われる。この印加電圧は、直流成分を
感光体帯電電位と同極性となるように設定されている。
また、現像バイアス電圧の交流成分は、振幅値がピーク
ツーピーク値で１．２ＫＶ、周波数が６ｋＨｚであり、
波形としては矩形波が用いられている。

【００５２】なお、本実施形態に用いられている現像剤
は、平均粒径７μｍのトナーと平均粒径５０μｍの磁性
粒子（フェライトキャリア）とを混合したものであり、
トナーの濃度は７％に設定されている。

【００５３】次に、本発明において、露光プロファイ
ル、特に、合成露光像の輪郭部の傾きやフリンジの強弱
に大きい影響を及ぼす重要なパラメータである、第１の
光ビームの出力エネルギＥＥ１と第２の光ビームの出力
エネルギＥＥ２との比ＥＥ２／ＥＥ１について図面を参
照して説明する。

【００５４】図８は、第１の光ビームの出力エネルギＥ
Ｅ１と第２の光ビームの出力エネルギＥＥ２との比ＥＥ
２／ＥＥ１を説明するための図である。

【００５５】図８（ａ）に示す電位減衰曲線は、露光エ
ネルギの弱い光入力に対しては電位減衰は緩やかである
が、露光エネルギが強くなるにつれて電位減衰曲線は次
第に急峻となり、変曲点を越えてさらに露光エネルギが
強くなると再び電位減衰が緩やかとなる、いわゆるＳ字
型の光電位減衰特性を示している。

【００５６】また、図８（ｂ）に示す電位減衰曲線は、
入射光量にほぼ比例して電位減衰する、いわゆるＪ字型
の光電位減衰特性を示している。このＪ字型の光電位減
衰特性を有する感光体を用いた場合は、露光像の輪郭部
の傾きを強めることにより十分な画像コントラストを確
保するために、第１の光ビームの出力エネルギＥＥ１と
第２の光ビームの出力エネルギＥＥ２との比ＥＥ２／Ｅ
Ｅ１をある程度大きくする必要があるが、そのために
は、図８（ｂ）に示すように、感光体の帯電電位をＶ
Ｈ'のように高く設定する必要がある。しかし、感光体
の帯電電位を高くし過ぎると、静電潜像でのフリンジが
大きくなり過ぎてキャリアオーバが発生しやすくなる。
また、感光体面内での感度の不均一さや帯電性の不均一
さなどが顕著になり、濃度むらとして画像に出力される
ようになる。一方、図８（ａ）に示したＳ字型の光電位
減衰特性を示す感光体の場合は、Ｊ字型の光電位減衰特
性を示す感光体よりも、帯電電位を高く設定する必要が
なくフリンジが過剰になってキャリアオーバが発生する
ことがないので、本発明の画像形成装置にとっては、Ｓ
字型の光電位減衰特性を示す感光体を用いることが好ま
しい。

【００５７】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。

【００５８】先ず、この実施例に用いた４種類の感光体
について説明する。

【００５９】図９は、本実施例に用いられた感光体の構
造を示す断面図である。

【００６０】これら４種類の感光体のうち、感光体Ａ，
Ｂ，Ｃは、弱い光入力に対しては比較的電位減衰が生じ
にくく、入力される露光エネルギに対する光電位減衰曲
線が変曲点を有する、いわゆるＳ字型の光電位減衰特性
を示す感光体であり、また、感光体Ｄは、一般的に用い
られている、入射光量にほぼ比例した電位減衰を示す、
いわゆるＪ字型の光電位減衰特性を示す、有機半導体を
使用した電荷発生層および電荷輸送層からなる機能分離
型の感光体である。

【００６１】図９（ａ）には、本実施例に用いられた感
光体Ａ，Ｂ，Ｃの断面図が示されている。図９（ａ）に
示すように、これらの感光体は、導電性支持体１０１、
電荷発生層１０２、光電位減衰制御層１０３、および電
荷輸送層１０４により構成される。

【００６２】ここで、光電位減衰制御層とは、電気的不
活性マトリックス中に電荷輸送性ドメインが分散されて
なるものであり、電気的不活性相と電荷輸送性相の２相
からなる不均一系である。この光電位減衰制御層の具体
例としては、電荷輸送能を有する材料を微結晶（電荷輸
送性ドメイン）状態にて絶縁性樹脂（電気的不活性マト
リックス）中に分散させたものが挙げられる。また、電
荷輸送層は、電荷輸送性マトリックスからなるものであ
り、電荷輸送性相１相からなる均一系である。この電荷
輸送層の具体例としては、電荷輸送能を有する材料を分
子状態にて結着樹脂中に固溶させたもの、および電荷輸
送性ポリマーが挙げられる。

【００６３】次に、感光体Ａについて詳細に説明する。

【００６４】感光体Ａの導電性支持体１０１としては、
円筒状のアルミニウムパイプを用いた。電荷発生層１０
２は、光導電性顔料であるジクロロ錫フタロシアニン顔
料とポリビニルブチラール樹脂からなり、これらをそれ
ぞれ２：１の比率で溶媒中に混合・分散し、上記のアル
ミニウムパイプ表面に塗布することにより、０．２μｍ
の電荷発生層１０２を形成した。光電位減衰制御層１０
３は、六方晶セレン微粒子と塩化ビニル−酢酸ビニル共
重合体樹脂からなり、これらを溶媒中に混合・分散し、
電荷発生層１０２上に塗布することにより、２μｍの光
電位減衰制御層１０３を形成した。この光電位減衰制御
層中の六方晶セレン微粒子の体積比率はおよそ３０％で
あった。また、六方晶セレン微粒子の平均粒子径は０．
０５μｍであった。次に、高分子電荷輸送材料である分
子量８万の、下記の構造式で示される繰返し単位よりな
る化合物を溶剤に溶解した塗布液を、上記の光電位減衰
制御層１０３上にディップコーティング法により塗布・
乾燥して膜厚２０μｍの電荷輸送層１０４を形成した。

【００６５】

【化１】

【００６６】次に、感光体Ｂについて説明する。

【００６７】感光体Ｂは、六方晶セレン微粒子の添加量
を変えて、光電位減衰制御層中の六方晶セレン微粒子の
体積比率を３０％から３５％に変更した以外は感光体Ａ
と同様である。

【００６８】次に、感光体Ｃについて説明する。

【００６９】感光体Ｃは、六方晶セレン微粒子の添加量
を変えて、光電位減衰制御層中の六方晶セレン微粒子の
体積比率を３０％から４０％に変更した以外は感光体Ａ
と同様である。

【００７０】図９（ｂ）には、本実施形態に用いられる
感光体Ｄの断面図が示されている。

【００７１】図９（ｂ）に示すように、この感光体Ｄ
は、導電性支持体１０１、中間層１０５、電荷発生層１
０６、および電荷輸送層１０７により構成される。

【００７２】感光体Ｄの導電性支持体１０１としては、
円筒状のアルミニウムパイプを用いた。また、中間層１
０５には、厚さ０．２μｍのメトキシメチロール化ナイ
ロン樹脂を用いた。電荷発生層１０６は、ジクロロ錫フ
タロシアニン顔料の代わりにヒドロキシガリウムフタロ
シアニン顔料を用いた以外は、感光体Ａの電荷発生層１
０２と同様である。電荷輸送層１０７は、感光体Ａの電
荷輸送層１０４と同様である。

【００７３】図１０は、感光体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光電位
減衰特性の測定結果を示すグラフである。

【００７４】図１０（ａ）に示すように、感光体Ａ，
Ｂ，Ｃは、露光エネルギの弱い光入力に対しては電位減
衰が緩やかであるが、露光エネルギが強くなるにつれて
電位減衰曲線は次第に急峻となり、変曲点を越えてさら
に露光エネルギが強くなると再び電位減衰が緩やかにな
る、いわゆるＳ字型の光電位減衰特性を有している。

【００７５】図１０（ｂ）に示すように、感光体Ｄは、
入射光量にほぼ比例した電位減衰を示す、いわゆるＪ字
型の光電位減衰特性を有している。

【００７６】以上説明した、感光体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、
富士ゼロックス株式会社製カラー複写機Ａｃｏｌｏｒ６
３０を改造して図２に示す構成とした画像形成装置を用
いて、第１の光ビームの出力エネルギＥＥ１と第２の光
ビームの出力エネルギＥＥ２との比：ＥＥ２／ＥＥ１を
調整して画像形成実験を行い、中間調画像におけるキャ
リアオーバの発生を評価した。実験条件を表１に示す。

【００７７】

【表１】

【００７８】実験結果を表２に示す。

【００７９】

【表２】

【００８０】図１１は、表２に示す実験結果を基に、Ｅ
１０／Ｅ５０とＥＥ２／ＥＥ１の関係としてまとめたグ
ラフである。

【００８１】表２および図１１から明らかなように、第
１の光ビームの出力エネルギをＥＥ１とし、第２の光ビ
ームの出力エネルギをＥＥ２とし、感光体の光電位減衰
特性における、帯電された表面電位を５０％減衰させる
に要する露光エネルギをＥ５０とし、帯電された表面電
位を１０％減衰させるに要する露光エネルギをＥ１０と
したときに、 Ｅ１０／Ｅ５０≧ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ なる関係が成立している表２の各実施例１〜１２、すな
わち、図１１に示す右上がりの破線よりも下側の領域で
は、中間調画像におけるキャリアオーバは発生していな
い。 一方、Ｅ１０／Ｅ５０とＥＥ２／ＥＥ１との間の
関係が、 Ｅ１０／Ｅ５０＜ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ である表２に比較例１〜４として示したデータの場合、
すなわち、図１１に示す右上がりの破線よりも上側の領
域では、中間調画像部の静電潜像の構造が大きく（表面
電荷分布の変化が大きい）、キャリアオーバの発生が顕
著となり濃度むらが大きくなる。

【００８２】このように、Ｅ１０／Ｅ５０とＥＥ２／Ｅ
Ｅ１との間に、 Ｅ１０／Ｅ５０≧ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ なる関係を満たすようにすることにより、３０μｍ以上
という実用的な光ビーム径でありながら、中間調画像に
おけるキャリアオーバの発生が防止され、良好な階調画
像を得ることができる。

【００８３】なお、上記の説明においては、現像手段と
して、複数の静電潜像それぞれを分担して各色のトナー
で現像して各色のトナー像を形成する複数の現像ユニッ
トを備えた回転現像器３（図２および図７参照）を有す
るとともに、これら複数の現像ユニットにより形成され
た複数のトナー像を、所定の被転写体上に相互に重なる
状態に転写する転写手段を備えた画像形成装置について
説明したが、本発明は、このような複数色に対応する現
像手段および転写手段を有する画像形成装置のみに限定
されるものではない。しかし、上記のように複数色に対
応する現像手段および転写手段を有する画像形成装置と
して構成した場合は、複数色にわたって均一な画像再現
が可能となり、カラー画像形成用の画像形成装置におい
ては、色むらを発生させないという点で大きな効果を得
ることができるので好ましい。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、特別に小さい光ビームスポット径を採用
することなしに、キャリアオーバによる中間調画像の画
像ぬけが防止され、かつざらつき感がなく粒状性の優れ
た画像を得ることの可能な画像形成装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】感光体の光電位減衰特性を示すグラフである

【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成
図である。

【図３】第１の実施形態の画像形成装置における光ビー
ム走査装置の概略構成図である。

【図４】図３に示した光ビーム走査装置の主走査方向の
断面図である。

【図５】図４に示した光ビーム走査装置の画像信号制御
装置の動作および構成を示す概要図である。

【図６】第１の実施形態の画像形成装置により合成露光
像が得られる過程を示す模式図である。

【図７】第１の実施形態の画像形成装置に用いられる回
転現像器を構成する現像ユニットの概略構成図である。

【図８】第１の光ビームの出力エネルギＥＥ１と第２の
光ビームの出力エネルギＥＥ２との比ＥＥ２／ＥＥ１を
説明するための図である。

【図９】本実施例に用いられた感光体の構造を示す断面
図である。

【図１０】感光体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光電位減衰特性の測
定結果を示すグラフである。

【図１１】表２に示す実験結果を、Ｅ１０／Ｅ５０とＥ
Ｅ２／ＥＥ１の関係としてまとめたグラフである。

【図１２】従来のバイアス露光方式を説明するための模
式図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 静電潜像形成用帯電器 ３ 回転現像器 ３ａ 現像ユニット ３ｂ 現像ロール ４ 転写ドラム ４ａ 用紙吸着用帯電器 ４ｂ 転写帯電器 ４ｃ 剥離用帯電器 ４ｄ 剥離爪 ４ｅ 除電用帯電器 ５ クリーナ ６ 前露光器 ９ 定着器 １１ 用紙トレイ １２ 用紙搬送経路 ２０ 光ビーム走査装置 ２１ａ，２１ｂ レーザーダイオード ２２ａ，２２ｂ コリメータレンズ ２３ ビームスプリッタ ２４ シリンダーレンズ ２５ 反射ミラー ２６ ポリゴンミラー ２７ ｆ−θレンズ ２８ シリンダーミラー ２９ 走査光学系 ３１ａ，３１ｂ レーザ駆動装置 ３２ 画像信号制御装置 ３２ａ 増幅器 ３２ｂ 反転増幅器 ３３ 画像データ ３４ａ 画像信号 ３４ｂ 反転画像信号 ３６ 画像輪郭部 ６１ 現像ロール ６１＿１ スリーブ ６１＿２ 磁石ロール ６２ ハウジング ６３，６４ スクリューオーガ ６５ 現像剤規制部材 ６６ａ，６６ｂ，・・・，６６ｅ 磁極 ６８ 直流重畳交流電圧電源 １０１ 導電性支持体 １０２ 電荷発生層 １０３ 光電位減衰制御層 １０４ 電荷輸送層 １０５ 中間層 １０６ 電荷発生層 １０７ 電荷輸送層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３ Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ ５Ｃ０７４ // Ｇ０２Ｂ 26/10 Ｆターム(参考） 2C262 AA05 AA17 AB07 BB18 BB30 BB31 BB37 BB38 GA35 GA36 GA39 GA43 2C362 AA09 AA54 AA66 BA64 BA67 CA12 CA18 CB59 CB80 2H030 BB02 BB13 BB21 BB41 BB71 2H045 AA01 BA22 CA63 CB41 2H076 AB05 AB06 AB22 AB34 AB75 DA06 DA21 5C074 AA02 AA05 BB17 BB26 CC26 DD03 EE02 FF05 FF15 GG13 HH02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の方向に移動する、静電潜像が形成
   される感光体、該感光体を帯電する帯電手段、帯電され
   た感光体上を所定の走査方向に画像信号に対応した光ビ
   ームで走査することにより該感光体上に静電潜像を形成
   する露光手段、および前記感光体上に形成された静電潜
   像を現像することにより該感光体上にトナー像を形成す
   る現像手段を備えた画像形成装置において、 前記露光手段が、 前記画像信号に基づいてオンオフ変調された第１の光ビ
   ームを発生する第１の光ビーム発生手段と、 前記画像信号に基づいて、前記第１の光ビームとは背反
   的にオンオフ変調された第２の光ビームを発生する第２
   の光ビーム発生手段と、 前記第１の光ビーム発生手段および第２の光ビーム発生
   手段からそれぞれ発生した第１の光ビームおよび第２の
   光ビームを１本の光ビームに合成する光ビーム合成手段
   と、 前記合成手段により合成された光ビームを前記感光体に
   導き該感光体上を前記主走査方向に走査する走査光学系
   と、 前記第１の光ビームの出力エネルギをＥＥ１とし、前記
   第２の光ビームの出力エネルギをＥＥ２とし、前記感光
   体の光電位減衰特性における、帯電された表面電位を５
   ０％減衰させるに要する露光エネルギをＥ５０とし、帯
   電された表面電位を１０％減衰させるに要する露光エネ
   ルギをＥ１０としたときに、 Ｅ１０／Ｅ５０≧ＥＥ２／ＥＥ１−０．２ を満足することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像手段が、複数の静電潜像それぞ
   れを分担して各色のトナーで現像して各色のトナー像を
   形成する複数の現像ユニットを備えるとともに、 これら複数の現像ユニットにより形成された複数のトナ
   ー像を、所定の被転写体上に相互に重なる状態に転写す
   る転写手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。