JPH0457075A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、画像形成装置に関し、特にレーザ光源から
のビームを微小径に縮小して感光体上に像形成を行う画
像形成装置に関するものである。

【背景技術】

ディジタル画像形成装置に採用される走査光学系として
は、レーザ光を偏向させ、走査光学系で制御するラスク
走査方式により感光体上に静電潜像を形成する装置があ
る。 当該走査光学系は、コルヒレントなレーザ光源を設けて
おり、当該レーザ光源からの発散光束は、信号制御系の
制御に基づいて画像信号発生部例えばページメモリから
の画像信号で光変調器により変調されビームを第１光学
系を介して例えば偏向器に入射し、偏向器て偏向させ、
走査レンズによって一様帯電した感光体上で微少なスポ
ットに絞って走査することにより、高輝度で微少なスポ
ラ［・を得るものである。 しかしながら、レーザ光源の発光分布はガウシアン分布
をしており、前述の中間調再現を行う変調方式に適した
ビームの強度分布でない。つまり、一般的なレーザ光源
の発光分布（ファーフィルパターン）は、接合面内での
半値全幅θ１−ｌＯ〜３０°程度であり、これに垂直な
方向での半値全幅θ２ー３０〜６０’位である。 前述の走査光学系から照射されるビームは、裾が左右に
広がった正規分布状に近似した丸状や楕円状の輝度分布
となり、例えば半導体レーザビームの場合、通常、輝度
１〜６ｍＷで感光体上で主走査方向あるいは副走査方向
の一方あるいは両者が２０〜１００μｍという極めて狭
い丸状あるいは楕円状のパルス幅である。 中間調を再現するための光変調方法に適するビーム径に
縮小するためのに圧縮すると、ハローを発生し、当該ハ
ローに起因して感光体上にノイズに相当する潜像を形成
してしまうという問題がある。 とりわけ、従来のアナログ複写機等に採用される感光体
、つまり光減衰が露光初期で大きく、露光中期において
緩慢であるいわゆる低γ壓光減衰特性を示すいわゆる低
γ感光体にあっては前述の問題が著しい。 低γ型感光体としては、Ｓｅ、ＣｄＳ等単層型のもの、
ＯＰＣで通常用いられている電荷発生層と電荷輸送層と
からなる二層構成のものか知られているが、上記半導体
特性を示す多くの感光体は、高電界中より低電界中の方
が一般的に光感度が低く、光量の増大による電位低下と
供に光感度か低下するものである。このことからアナロ
グ複写機において、階調再現のためにもっばらこの型の
感光体が用いられたのである。 仮に前述の走査光学系から照射されるビームで低γ感光
体上に静電潜像を形成すると、当該感光体は一般に露光
初期において感度が高く、感光体の変動を拾いやすいこ
と及び鮮鋭なドツト状の潜像が形成されないことになる
。 かかるビームにより形成された静電潜像を好ましくは反
転現像で現像してドツト画像を形成しても、しばしば鮮
鋭度の悪い画像となるという問題点があった。

【目　的】

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ビーム変調方式、
特にパルス幅変調方式及び強度変調方式に適した光強度
分布のビームに整形した際に生ずるハローによるノイズ
を防止することを目的とする画像形成装置を提供するこ
とにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するこの発明は、レーザ光源から発振さ
れるビームを主／副走査方向に圧縮する圧縮手段を設け
た走査光学系を介して露光し、高γ感光体上に静電潜像
を形成して反転現像する画像形成装置において、露光ド
ツトにおける最大露光強度と前記露光ドツトのハローの
最大露光強度とのコントラストをＲ１前記感光体電位を
半減す画像数をｎとした時 をＲＸＰ＋＜Ｐ＋／□の条件を満たすことを特徴とする
ものである。ここでいう、光量コントラストＲはドツト
露光における露光分布中のピークＰ１とビーム整形に起
因して発生するハローのピーク光量との比を示している
。

【実施例】

次に、この発明を添付図面に基づいて実施例について説
明する。 ます、本実施例の画像形成装置１００の構成について説
明する。 第１図は本発明の画像形成装置の一実施例の画像形成装
置の概略構成を示す斜視図である。 本実施例の画像形成装置１００は、ページメモリ（図示
せず）からの画像濃度信号で変調した変調信号で半導体
レーザ３１を発振させ、このレーザ光を所定速度で回転
するポリゴンミラー３６で偏向させ、ｆ・θレンズ３７
及びシリンドリカルレンズ３５ａ、３５ｂによって一様
帯電した感光体ｌ上面に微少なスポットに絞って走査す
るものである。 コルヒレントな光源として半導体レーザ３１を設け、発
光光学系としてコリメータレンズ３２を設け、偏向光学
系としてポリゴンミラー３６及びｆ・θレンズ３７を設
け、ポリゴンレンズ３６による面倒れ補正光学系として
シリンドリカルレンズ３５ａ、３５ｂヲ設けである。 半導体レーザ３１はＧａＡ　ＩＡｓ等が用いられ、最大
出力５ｍＷであり、光効率２５％であり、拡り角として
接合面平行方向８〜１６°、接合面垂直方向２０〜３６
°である。又、本実施例の画像形成装置１００にあって
は、カラートナー像を順次感光体１上に重ね合わせるの
で、着色トナーによる吸収の少ない波長光による露光が
好ましく、この場合のビームの波長は８００ｎｍである
。 コリメータレンズ３２は、ビームを効率良く必要な径で
取り出すレンズであり、開口数Ｎ、Ａｌ；ｔ：０．３３
であり、透過率は９７％以上のレンズからなり、球面収
差とザイコンデションを良好にするものである。 濃度フィルタ３４は、固定手段に収納して第１図に示す
ようにプリスム３３の前に設けてあり、中心部の透過率
が低く、かつ、周縁部の透過率が高い濃度フィルタであ
る。これにより、ビームの強度分布を調整することかで
き、感光体ｌ上■：で幅の狭い楕円状のビーム形状に整
形される。 なお、濃度フィルタ３４はコリメータレンズ３２とポリ
ゴンミラー３６との間であれば、どこに設けても構わな
い。 偏向光学系は、ビーム（光束）の集光すると共に走査面
の平坦化を実現するためにペラパール和と非点隔差を小
さくするものである。 ポリゴンレンズ３６は、８面のポリゴン面を設け、１６
５３５．４ｒｐｍの回転数で回転することにより、感光
体１面上にビームを走査するものである。なお、ポリゴ
ンミラーに限定されるものでなく、これと同様の機能を
果たすものであればかまわない。 ｆθレンズ３７は、走査面の平坦化を実現するためにペ
ラパール和と非点隔差を小さくし、像面湾曲を除去する
ものである。 補正光学系はとしては、ポリゴンミラー３６の前後シリ
ンドリカルレンズ３５ａ、３５ｂを設け、ポリゴンミラ
ー３６の面倒れ誤差による走査線のピッチむらを低減す
るものであり、ポリゴン倒れ角１２０秒ＰＰであり、倒
れ色補正率ｌ／２０以上であり、シリンドリカルレンズ
３５ｂはビームを感光体１上面°に結像するものである
。 同期系は、偏向光学系からのビームを反射ミラー（図示
せず）を介してインデックスセンサ３９に入射する。イ
ンデックスセンサ３９はビームに感応して電流を出力し
、当該電流はインデックス検出回路（図示せず）で電流
／電圧（Ａ／Ｖ）変換してインデックス信号として出力
する。このインデックス信号により所定速度で回転する
ポリゴンミラー３６の面位置を検知し、主走査方向の周
期によって、ラスク走査方式で後に記す変調されたディ
ジタル画像濃度信号による光走査を行っている。走査周
波数２２０４．７２Ｈｚであり、有効印字幅２９７ｍｍ
以上であり、有効露光幅３０６ｍｍ以上である。 以上が本実施例の走査光学系３０の概略構成であり、以
下に本実施例の要部構成について詳細を第２図（ａ）〜
第２図（ｃ）に基づいて説明する。 第２図（ａ）　、　（ｂ）は本実施例の要部構成である
濃度フィルタを示す平面図であり、第２図（ｃ）は本実
施例に係る濃度フィルタの透過率を示すグラフであり、
第５図（ａ）は集光スポットの露光強度分布図であり、
第５図（ｂ）　、　（ｃ）は第２図（ａ）　、　（ｂ）
に対応して集光スポットにより感光体上に形成される記
録跡を示す模式図である。 濃度フィルタ３４の透過率は、第２図（ｃ）に示すよう
に中心付近で透過率が下降している。上述の走査光学３
０の構成により、第２図（ａ）の濃度フィルタを用いた
場合は、偏向光学系で感光体１の結像されるビーム径は
、主走査方向３５±７μｍとなり、副走査方向共に使用
しない場合と比べ２０％程圧縮され、これにより主副走
査方向の書込密度を８００ｄｐ　ｉに設定した。これは
多値記録方法として強度変調を採用するのに適すること
になる。しかし、本実施例の走査光学系３０においては
、ビームの圧縮される方向に同心円状のハローが発生す
ることになる。 次ぎに変調法としてパルス幅変調に適する濃度フィルタ
について説明する。 濃度フィルタは、第２図（ｂ）に示した様なストライプ
状でありシンリントリカルレンズ３５ａとコリメータレ
ンズ３２との間に設けてあり、その透過率を第２図（ｃ
）に示すように中心付近で透過率が上昇している。上述
の走査光学３０の構成により、偏向光学系で感光体ｌの
結像されるビーム径は、主走査方向２０±７μｍ副走査
方向４０±７μｍとなり、主走査方向のみが圧縮されて
いる。主副走査方向の書込密度は８００ｄｐｉに設定し
た。これは多値記録方法としてパルス幅変調を採用する
のに適することになる。 また、これらの濃度フィルタを用いることにより、主／
副走査方向のビーム形状を調整するこができるので、半
導体レーザを含めた走査光学系のバラツキを補正でき、
又、熱的変動に対して、形状を調整することができる。 以下に本実施例の主な構成について説明する。 第４図は高γ感光体の具体的構成例を示す断面図である
。 感光体１は、導電性支持体ＩＡ１中間層ＩＢ、感光層Ｉ
Ｃからなり、感光層１ｃの厚さは、５〜１００μｍ程度
であり、好ましくは１０〜５０μｍであり、直径１５０
ｍｍのアルミニュウム製のドラム状導電性支持体ＩＡを
用い、該支持体ＩＡ上にエチレン−酢酸ビニル共重合体
からなる厚さ０．１μｍの中間層ＩＢを形成し、この中
間層ＩＢ上に膜厚３５μｍの感光層１ｃを設けて構成さ
れる。 導電性支持体ＩＡとしては、アルミニウム、スチール、
銅等の直径１５０ｍｍのドラムが用いられるが、そのほ
か、紙、プラスッチクフィルム上に金属層をラミネート
または蒸着したベルト状のもの、あるいは電ちゅう法に
よって作られるニッケルベルト等の金属ベルトであって
もよい。また、中間層ＩＢは、感光体として±５００〜
±２０００　ｖの高帯電に耐え、例えば正帯電の場合は
エレクトロンの導電性支持体ＩＣから注入を阻止し、な
だれ現象による優れた光減衰特性が得られるよう、ホー
ル移動性を有するのが望ましく、そのため中間層ＩＢに
例えば本出願人が先に提案した特願昭６１−１’８８９
７５号明細書に記載された正帯電型の電荷輸送物質を１
０重量％以下添付するのが好ましい。 中間層ＩＢとしては、通常、電子写真用の感光層に使用
される例えば下記樹脂を用いることができる。 （１）ポリビニルアルコール（ポバール）、ポリビニル
メチルエーテル、ボリヒニルエチルエーテル等のビニル
系ポリマー （２）ポリビニルアミン、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾー
ル、ポリビニルピリジン（四級塩）、ポリビ一ルビロリ
ドン、ビニルピロリドン−酢酸ビニルピロリドン等の含
窒素ビニルポリマー （３）ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール等のポリエテル系ポリマ
ー （４）ポリアクリル酸およびその塩、ポリアクリルアン
ミド、ポリ−β−ヒドロキシエチルアクリレート等のア
クリル酸系ポリマー （５）ポリメタアクリル酸およびその塩、ポリメタアク
リルアミド、ポリヒドロキシグロビルメタアクリレート
等のメタアクリル酸系ポリマー（６）メチルセルロース
、エチルセルロース、カルボキンメチルセルロース、ヒ
ドロキシエチルセルロス、ヒドロキンプロピルメチルセ
ルロース等のエーテル繊維素系ポリマ （７）ポリエチレンイミン等のポリエチレンイミン系ポ
リマ （８）ポリアラニン、ポリセリン、ポリ−Ｌ−グルタミ
ン酸、ポリ−（ヒドロキシエチル）−Ｌ−グルタミン、
ポリ−δ−カルボキンメチル−Ｌ−システィン、ポリプ
ロリン、リジン−チロシンコポリマー　グルタミン酸−
リジン−アラニンコポリマー、絹フィブロイン、カゼイ
ン等のポリアミノ酸類 （９）スターチアセテート、ヒドロキシンエチルスター
チ、スターチアセテート、ヒドロキシエチルスターチ、
アミンスターチ、フォスフェートスターチ等のでんぷん
およびその誘導体 （１０）ポリアミドである可溶性ナイロン、メトキシメ
チルナイロン（８タイプナイロン）等の水とアルコール
との混合溶剤に可溶なポリマー 感光層ＩＣは基本的には電荷輸送物質を併用せずに光導
電性顔料よりなる０１〜１μｍ径のフタロシアニン微粒
子と、酸化防止剤とをバインダー樹脂とをバインダ樹脂
の溶剤を用いである０、１−１μｍ径のフタロシアニン
微粒子に混合分散して塗布液を調整し、この塗布液を中
間層に塗布し、乾燥し、必要により熱処理して形成され
る。 また、光導電性材料と電荷輸送物質とを併用する場合に
は、光導電性顔料と当該光導電性顔料の１１５以下、好
ましくはｌ／１０００〜ｌ　／ｌｏ（重量比）の少量の
電荷電荷輸送物質とよりなり光導電性材料と、酸化防止
剤とバインダー樹脂中に分散させて感光層を構成する。 本実施例ではカラートナー像を感光体に重ね合わせるの
で走査光学系３０からのビームがカラートナー像を透過
し、かつ電位低下を起こす為に長波長側に分光感度を有
する感光体が必要である。 第３図は本実施例に採用される高γ感光体の特性を示す
概略図である。 図において、Ｖｌは帯電電位（ｖ）、■。は露光前の初
期、電位（Ｖ）、Ｌｌは初期電位Ｖ。が４１５に減衰す
るのに要する照射光量 （／’ｌ／ｃｍ２）、Ｌ２は初期電位Ｖ。が１１５に減
衰するのに要する照射光量（μＪ／ｃｍ２）を表す。 Ｌ　Ｉ　／　Ｌ　２の好ましい範囲は １．０≦Ｌｌ／Ｌ２≦１．５ である。 本実施例ではＶ　、　＝　１０００（Ｖ　）、Ｖ　ｏ　
＝　９５０（ｖ　）、Ｌ　＋／　Ｌ　２　＝　１．２で
ある。又露光部の感光体電位はｌＯＶである。 光減衰曲線が初期電位（Ｖ　ｏ）を１／２にまで減衰さ
せた露光中期に相当する位置での光感度をＥｌ／□とじ
、初期電位（Ｖ　ｏ）を９／１０まで減衰させた露光初
期に相当する位置での光感度をＥ、７、。とじたとき、 （Ｅ、７□）／（Ｅ　、／、。）≧２ 好ましくは （Ｅ　、／２）／（Ｅ　、／□。）≧５の関係を与える
光導電性半導体が選ばれる。 なお、ここでは、光感度は微少露光量に対する電位低下
量の絶対値で定義される。次に第２図（ａ）の濃度フィ
ルタを用いて第５図（ｂ）の露光強度分布を有したもの
を用いた塩分の露光条件を検討しｌこ。 この場合のハローとの露光強制コントラストＲはｌ／４
０であった。 又、ハローがまたがる画素ｎは１２であった。 それ故レーザ走査を行なわる際にベタを印字した場合、
記録画素以外での照射光量の積算はＰ　２−　ｎ　Ｘ　
ＲＸ　Ｐ　＋　トナにの場合ｎ−１２，Ｒ＝　１　／４
０であるがらＰ２−１２／　４０　ｘ　Ｐ　Ｉである。 Ｐｌの露光強度を変化させて画像評価を行なった結果を
表１に示す。 （表１） 第２図（ｂ）の濃度フィルタを用いて第５図（Ｃ）の露
光強度分布を有したものを用いた塩分の露光条件を検討
した。 この場合のハローとの露光強制コントラストＲは１／２
０であった。 又、ハローがまたがる画素ｎは２であった。 それ故レーザ走査を行なゎる際にベタを印字した場合、
記録画素以外での照射光量の積算はＰ２−ｎｘＲｘＰ□
となる この場合ｎ　＝２．　Ｒ＝　１　／２０であるからＰ　
２””　２／２０ｘ　Ｐ　ｌである。 Ｐｌの露光強度を変化させて画像評価を行なった結果を
表２に示す。 （表２） 得られた画像か良好なものは○で示しており、得られた
画像がやや悪いものは△で示しており、得られた画像が
悪いものは×で示しである。 ここでＰ１７□は感光体電位Ｖ。をｌ／２にするのに必
要な半減露光光量である。 Ｐ２に関しては、Ｐ１７□を越えると画像のがぶりゃ解
像力の低下が著しく、Ｐｌに関してはＰ１／２以下であ
ると十分な画像が形成されなかった。 以上の結果より本実施例では、上記露光条件は非画像部
の条件から ｎ　ｘＰ　２　＜　Ｐ　＋　／　２　ココテＰ　２　＝
　ＲＸ　Ｐは又 Ｐｌは潜像が形成される条件から、 Ｐ　＋＞　Ｐ　ｌ／□である。 当該感光体１の光減衰曲線は、第３図に示すような光感
度である電位特性の微分係数の絶対値が少光量時に小さ
く、光量の増大と供に急峻に減衰する。具体的には光減
衰曲線が第３図に示すように露光初期においては、若干
の期間Ｌ１、感度特性が悪くてほぼ横這いの光減衰特性
を示すが、露光の中期Ｌ１からＲ２にかけては、−転し
て超高感度となってほぼ直線的に下降する超高ガンマ特
性となる。感光体ｌは具体的には＋５００〜＋２０００
　ｖの高帯電下におけるなだれ現象を利用して高ガンマ
特性を得るものと考えられる。つまり、露光初期におい
て光導電性顔料の表面に発生したキャリアは当該顔料と
被覆樹脂との界面層に有効にトラップされて光減衰が確
実に抑制され、その結果、露光の中期においてきわめて
急激ななだれ現象が生しると解される。 上述のように、レーザ光源３１から発振されるビームを
主／副走査方向に圧縮する濃度フィルタを設けた走査光
学系３０を介して露光し高γ感光体１上に静電潜像を形
成して反転現像する画像形成装置１００において、露光
ドラ１〜における最大露光強度と前記露光ドツトのハロ
ーの最大露光強度とのコントラストをＲ１前記感光体電
位を半減する半減露光光量Ｐ１７゜前記ハローのまたが
る記録画像数をｎとした時 ｎ　Ｘ　ＲＸ　Ｐ　＋＜　Ｐ　ｌ／２の条件を満たすこ
とにより、ビーム変調方式、特にパルス幅変調方式及び
強度変調方式に適した光強度分布のビームに整形した際
に生ずるハローによるノイズを防止することができる。

【発明の効果】

本発明は、レーザ光源から発振されるビームを主／副走
査方向に圧縮する圧縮手段を設けた走査光学系を介して
露光し高γ感光体上に静電潜像を形成して反転現像する
画像形成装置において、露光ドツトにおける最大露光強
度と前記露光ドツトのハローの最大露光強度とのコント
ラストＲ１前ハローのまたがる記録画像数をｎとしだ時
ｎ　ｘ　Ｒｘ　Ｐ　ｌ＜　Ｐ　ｌ／□の条件を満たずこ
とにより、ビーム変調方式、特にパルス幅変調方式及び
強度変調方式に適した光強度分布のビームに整形した際
に生ずるハローによるノイズを防止することができる画
像形成装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の一実施例の画像形成装
置の概略構成を示す斜視図、第２図（ａ）。 （ｂ）は本実施例の要部構成である濃度フィルタを示す
平面図、第２図（ｃ）は本実施例に係る濃度フィルタの
透過率を示すグラフ、第３図は本実施例に採用される高
γ感光体の特性を示すグラフ、第４図は高γ感光体の具
体的構成例を示す断面図、第５図（ａ）は集光スポット
のエネルギー分布図であり、第５図（ｂ）　、　（ｃ）
は集光スポットにより感光体上に形成される記録跡を示
す模式図である。 ｌ・・・高γ感光体 ３０・・・走査光学系　　　３１・・・半導体レーザ３
４・・・圧縮手段としての濃度フィルタ１００・・・画
像形成装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　レーザ光源から発振されるビームを主／副走査方向に
   圧縮する圧縮手段を設けた走査光学系を介して露光し、
   高γ感光体上に静電潜像を形成して反転現像する画像形
   成装置において、露光ドットにおける最大露光強度と前
   記露光ドットのハローの最大露光強度とのコントラスト
   をＲ、前記感光体電位を半減する半減露光光量をＰ＿１
   ＿／＿２、前記ハローのまたがる記録画像数をｎとした
   時 ｎ×Ｒ×Ｐ＿１＜Ｐ＿１＿／＿２の条件を満たすことを
   特徴とする画像形成装置。