JPH05103162A

JPH05103162A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05103162A
Application number: JP3262238A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Yoshiyuki Ichihara; 美幸市原
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】安定して鮮鋭度に優れたドット構成の画像を
形成できる画像形成装置の提供。【構成】画像濃度信号を矩形波の参照波信号で変調し
て得られた強度変調矩形波信号により半導体レーザを発
光させて、そのレーザビームを感光体に入射してドット
構成の像を形成する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真感光体（以
下、単に感光体と言う）に画像濃度信号を参照波信号で
変調した変調信号により半導体レーザを発光させたレー
ザビームを入射してドット構成の像を形成する画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、感光体上に静電潜像を形成し、こ
の潜像を現像して可視画像を得る画像形成装置におい
て、画質の改善、変換、編集等が容易で高品質の画像形
成が可能なディジタル方式の画像形成装置の研究開発が
盛んになされている。この画像形成装置においては、コ
ンピュータまたは原稿読取装置からのディジタル画像信
号により例えばレーザ、ＬＥＤアレイ、液晶シャッタを
用いた発光素子等を駆動して一様に帯電した感光体上に
スポット露光しドット構成の静電潜像を形成する。

【０００３】上述のようなデジタル画像信号により光変
調する走査光学系としては、デジタル画像信号により直
接半導体レーザを駆動して得られる強度変調レーザビー
ムで露光するものや、デジタル画像信号と三角波形状の
参照信号をコンパレータによりパルス幅変調信号に変換
し、このパルス幅変調信号で半導体レーザを駆動する装
置が知られている。このようなディジタル画像信号によ
り変調されたレーザビームは、裾が左右に広がって正規
分布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
光体上の主走査方向あるいは副走査方向の幅が20〜100
μmという丸状あるいは楕円状のスポットを与える。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
現像で現像してドット構成の画像を形成しても、しばし
ば鮮鋭度の悪い画像となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来の半導体レーザビームで感光体に書き込みを行う
画像形成装置の問題を解消するためになされたものであ
り、安定して鮮鋭度に優れたドット構成の画像を形成で
きる画像形成装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子写真感光
体に画像濃度信号を参照波信号で変調した変調信号によ
り半導体レーザを発光させたレーザビームを入射してド
ット構成の像を形成する画像形成装置において、前記参
照波信号に矩形波信号を用いて、前記変調信号を強度変
調矩形波信号としたことを特徴とする画像形成装置にあ
り、この構成によって前記目的を達成する。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明の画像形成装置は、強度変調
矩形波信号で半導体レーザを発光させたレーザビームに
より感光体に書き込みを行うから、スポットの大きさが
揃い、安定して鮮鋭度の高いドット構成の画像を形成で
きる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して実施例により
説明する。

【０００８】図１は本発明が適用される画像形成装置の
例を示す構成概要斜視図であり、この画像形成装置は、
ドラム状の感光体１と、その周囲に配設されたスコロト
ロン帯電器２、走査光学系３、それぞれイエローＹ、マ
ゼンタＭ、シアンＣ及び黒Ｂのトナーを装填した現像器
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ及び４Ｂ、転写前帯電器５、スコロト
ロン転写器６、分離器７、クリーニング装置８、除電器
９と、感光体１と転写器６の間に記録紙を送り込む給紙
装置10と、分離器７によって感光体１から分離した記録
紙にトナー像を定着するローラ定着装置11とからなる。

【０００９】感光体１は図２に示したように導電性支持
体１Ａ、中間層１Ｂ、感光層１Ｃの３層からなり、図１
の例の導電性支持体１Ａはアルミニウム、スチール、銅
等の直径150mmのドラムからなるが、それに限らず紙、
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も導電性支持体１
Ａとして用いられる。

【００１０】また、中間層１Ｂは、感光層１Ｃの±500
〜±2000Ｖの高帯電に耐え、例えばそれが正帯電の場合
には導電性支持体１Ａからエレクトロンの注入されるこ
とを阻止してなだれ現像により優れた光減衰特性が得ら
れるようにホール移動性を有するものであることが望ま
しく、それには例えば本出願人の先願に係る特願昭61-1
88975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％以下添加された下記のような物質からなるのが
好ましい。

【００１１】中間層１Ｂを構成する物質としては、
（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、ポリビ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
ニルピロリドン、ビニルピロリドン-酢酸ビニルコポリ
マー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ーテル系ポリマー、（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、ポリヒドロキシプロピルメタアクリレ
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、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース等のエーテル繊維素系ポリマー、
（７）ポリエチレンイミン等のポリエチレンイミン系ポ
リマー、（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-カルボキシメチル-Ｌ-システイン、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、等が挙げられる。

【００１２】感光層１Ｃは、基本的には電荷輸送物質を
併用せずに、光導電性顔料である粒径が0.1〜１μmのフ
タロシアニン微粒子と、酸化防止剤と、バインダー樹脂
とをバインダー樹脂の溶剤を用いてフタロシアニン微粒
子が混合分散した塗布液を調整し、この塗布液を中間層
１Ｂ上に塗布し、乾燥し、必要により熱処理して形成さ
れる。

【００１３】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重
量比で１／５以下、好ましくは１／1000〜１／10の少量
の電荷輸送物質とからなる光導電性材料と、酸化防止剤
とをバインダー樹脂中に分散させて感光層を構成する。
これによって得られる高γ感光体１を用いることにより
ビーム径の広がりにもかかわらず鮮鋭な潜像を形成する
ことができ、高解像力を有する記録が効果的に行われ
る。なお、感光層１Ｃの厚さは、高γを与えるものも、
通常の受光量に対する電位勾配が比較的一定なものも、
５〜100μm程度好ましくは10〜50μmが適当である。

【００１４】図３は好ましい高γ感光体１の特性を示す
グラフである。図において、Ｖ₁は帯電電位（Ｖ）、Ｖ₀
は露光前の初期電位（Ｖ）、Ｌ₁は初期電位Ｖ₀が４／５
に減衰するのに要するレーザビームの照射光量（μＪ／
cm²）、Ｌ₂は初期電位Ｖ₀が１／５に減衰するのに要す
るレーザビームの照射光量（μＪ／cm²）を表す。Ｌ₂／
Ｌ₁の好ましい範囲は1.0＜Ｌ₂／Ｌ₁≦1.5である。そし
て、光減衰曲線が初期電位Ｖ₀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（Ｅ１／２）と
し、初期電位Ｖ₀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（Ｅ９／10）としたとき、（Ｅ
１／２）／（Ｅ９／10）≧２好ましくは、（Ｅ１／２）
／（Ｅ９／10）≧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、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。

【００１５】高γ感光体１の光減衰曲線は、図３に見る
ように、光感度である電位特性の微分係数絶対値が少光
量時に小さく、光量の増大と共に急激に増大する。すな
わち具体的には、光減衰曲線が、露光初期においては若
干の期間感度特性が悪くてほぼ横這いの光減衰特性を示
すが、露光の中期から後期にかけては一転して超高感度
となってほぼ直線的に下降する超高γ特性となる。この
感光体１は＋500〜＋2000Ｖの高帯電下におけるなだれ
現象を利用して高γ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
ャリアが当該顔料と被覆樹脂との界面層に有効にトラッ
プされることで光減衰が確実に抑制され、その結果、露
光の中期以降において極めて急激ななだれ現象が生じる
と解される。このような高γ感光体１を用いた一実施例
としてＶ₁＝1000（Ｖ）、Ｖ₀＝950（Ｖ）、Ｌ₂／Ｌ₁＝
1.2、露光部の電位10Ｖの条件が挙げられる。

【００１６】図１の例ではカラートナー像を感光体１上
に重ね合わせるので走査光学系３からのビーム光にカラ
ートナー像で遮蔽されない例えば赤外光のような長波長
光を用いるため、それに分光感度を有する感光体が必要
である。この感光体１の例を示すと、直径150mmのアル
ミニウム製のドラム状導電性支持体１Ａを用い、該支持
体１Ａ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１Ｂを形成し、この中間層１Ｂ上に膜厚
35μmの感光層１Ｃを設けて構成される。

【００１７】走査光学系３は、所定ビットの画像濃度信
号に基づいて光変調したビームを一様帯電された感光体
１の周面上に投射し、静電潜像を形成するものである。
図１の例の走査光学系３は、半導体レーザ31、ビーム径
調整手段32、ポリゴンミラー33、fθレンズ34、ポリゴ
ンミラー33の倒れの影響を補正する倒れ補正レンズ35ミ
ラー36、走査端ミラー37、インデックスセンサ38からな
る。

【００１８】インデックスセンサ38は所定速度で回転す
るポリゴンミラー33の面位置を検知し、画像データによ
って変調されたビームを主走査方向で同期させて感光体
１上に入射する光走査を行うのに用いられる。

【００１９】半導体レーザ31にはGaAlAs等から成る波長
800nm程度のレーザ光を出力するものが好ましく用いら
れる。それは、先に触れたように、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いことによる。

【００２０】現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂは、装填す
る現像剤のトナーの色が異なるだけで、図４に示したよ
うな共通の構成である。それを代表して示した図４の現
像器40は、下部ケーシング42と上部ケーシング41で形成
する現像槽内に、回転するＮ，Ｓ極を有するマグネット
ローラ44を内包したスリーブ43、上部ケーシング41に固
着した固定部材46からスリーブ43に圧接した弾性板から
なるスクレーパ45、スクリュウ形状の第１と第２の撹拌
部材47と48、スリーブクリーニングローラ49を備える。
第１の撹拌部材47は紙面手前方向へ、第２の撹拌部材48
は紙面奥側方向へ現像剤を搬送する形状である。下部ケ
ーシング42はこの撹拌部材47，48の間に壁を設けて現像
剤が滞留しないような形状をしている。スクレーパ45に
代えて磁性板や磁性棒からなる薄層形成手段を設けても
よい。

【００２１】スリーブクリーニングローラ49は矢印方向
に回転し、現像領域を通過してトナーを消費した現像剤
をスリーブ43から掻き取る。このため現像領域に搬送さ
れる現像剤を入れ換えることができ、現像条件が安定す
る。

【００２２】スリーブ43には、かぶりを防ぐために保護
抵抗（図示せず）を介して直流バイアス成分を有する電
圧を印加する現像バイアス回路80が設けられている。こ
の現像バイアス回路80は、スリーブ43により搬送された
現像剤のトナーが感光体１に静電的力を受けて移行しう
る現像領域でトナーをスリーブ43と感光体１の間に振動
させるための交流バイアスを供電する交流電源と直流バ
イアスを供電する高圧直流電源とを備え、例えば感光体
１の電位900Ｖに対しＤＣ＝800Ｖ、ＡＣ＝700Ｖ，３KHz
の重疊した現像バイアス電圧を現像スリーブ43に印加す
る。このように現像バイアス回路80でスリーブ43と感光
体１の間に振動電界を発生させると、現像剤Ｄの粒子が
現像スリーブ43と感光体１との間で振動するから、現像
剤Ｄを感光体１に接触させずに感光体１の静電潜像にト
ナー粒子を移行させてトナー像を形成することができ、
先の現像で形成されたトナー像を破壊させないようにで
きる。

【００２３】現像剤Ｄとしてはトナーとキャリアがキャ
リアに対するトナーの重量比数％程度までの割合で混合
した二成分現像剤が用いられ、トナーには電荷制御剤あ
るいはアミン化合物で処理したシリカ微粒子やその他の
添加剤を混合した粒径１〜20μmのものが画質の解像力
及び階調再現性の点で好ましく用いられ、キャリアには
粒径５〜50μmのものが同様に好ましく用いられる。

【００２４】トナーとキャリアの好ましい具体的構成例
を以下に示す。

【００２５】トナーポリスチレン 45重量部ポリメチルメタクリレート 44重量部荷電制御剤 0.2〜1.0重量部着色剤３〜15重量部上記組成物を混合、練肉、粉砕後分級して重量平均粒径
３μmのトナーを得る。このトナーの外添剤としてシリ
カを用いる。このトナーの帯電量は20μc/gである。

【００２６】このトナーの光吸収による書き込み系から
のビームの透過光量の低下を防止する分光特性を有する
着色剤としては下記のものを用いればよい。

【００２７】ベンジン・イェロー（Benzidinne Yello
w）Ｇ（C.I.21090）、ベンジン・イェローＧＲ（C.I.21
100）、パーマネント・イェロー（Permanent Yellow）
ＤＨＧ（ヘキスト社製品）、ブリリアントカーマイン
（BrilliantCarmine）６Ｂ（C.I.15850）、ローダミン
６Ｇレーク（Lake）（C.I,45160）ローダミンＢレーク
（C.I.45170）、フタロシアニン・ブルー・ノン・クリ
スタル（Phthalocyanine Blue non Crystal）（C.I.741
60）、フタロシアニン・グリーン（C.I.74260）、カー
ボンブラック、ファット（Fa）・イェロー５Ｇ、ファッ
ト・イェロー３Ｇ、ファット・レッドＧ、ファット・レ
ッドＨＲＲ、ファット・レッド５Ｂ、ファットブラック
ＨＢ、ザポン・ファースト（ZaponFast）・ブラックＲ
Ｅ、ザポン・ファースト・ブラックＢ、ザポン・ファー
スト・ブルーＨＥＬ、ザポン・ファースト・レッドＢ
Ｂ、ザポン・ファースト・レッドＧＥ、ザポン・ファー
スト・イェローＧ、キナクリドン・レッド（C.I.46500
0）キャリア（樹脂被服キャリア）コア：フェライトコーティング樹脂：スチレン・アクリル（４：６）磁化 70emu/g 重量平均粒径 30μm（球形）比重 5.2g/cm³ 比抵抗 10¹³Ω・cm以上上述のような構成の図１の画像形成装置による例えばカ
ラー画像の形成は、以下のように行われる。

【００２８】感光体１が矢印方向に回転して、その表面
をクリーニング装置８がクリーニングし、除電器９が除
電する。クリーニング装置８と除電器９の位置が入れ換
っていて、除電後にクリーニングするものでもよい。除
電およびクリーニングされた感光体１の表面を帯電器２
が一様に帯電する。その帯電面に走査光学系３がレーザ
ビームによるＹ像の像露光を行ってドット構成の静電潜
像を形成する。その静電潜像を現像器４Ｙがレーザビー
ムの入射スポットにトナーを付着させる反転現像でＹト
ナー像に現像する。

【００２９】Ｙトナー像形成面が不作動状態に置かれて
いる現像器４Ｍから分離器７および既に不作動状態にさ
れたクリーニング装置８と除電器９の位置を通過して、
再び帯電器２の位置に達したら、帯電器２がＹトナー像
形成面を前と同様に帯電する。その帯電面に走査光学系
３がレーザビームによる今度はＭ像の像露光を行い、そ
れによって形成された静電潜像を現像器４ＭがＭトナー
像に現像する。

【００３０】以上によって感光体１の表面にＹ，Ｍの複
合トナー像が形成される。その複合トナー像形成面に前
と同様に帯電、Ｃ像の像露光、現像器４Ｃによる現像、
あるいはさらに帯電、Ｂ像の像露光、現像器４Ｂによる
現像が繰返されて、３色あるいは４色のトナー像の重ね
合わせから成るカラー画像が形成される。そのカラー画
像を転写器６が給紙装置10により送り込まれた記録紙に
転写し、その記録紙を分離器７が感光体１から分離す
る。分離された記録紙はローラ定着装置11でカラー画像
を定着された後に機外に排出される。

【００３１】記録紙にカラー画像を転写した感光体１の
表面は、クリーニング装置８でクリーニングされ、除電
器９で除電されて、次の同様のカラー画像形成工程に備
えられる。

【００３２】この画像形成装置の走査光学系３による像
露光は、図５に示した駆動回路で半導体レーザ31を発光
させたレーザビームによって行われる。

【００３３】図５の駆動回路において、画素クロックＤ
ＣＫと同期してコンピュータあるいはスキャナからの色
補正や階調補正された画像濃度信号DATAをＤ／Ａ変換器
301が入力してアナログ濃度信号ＡＤＳを差動増幅回路3
02の一入力端子に入力する。

【００３４】一方、外部指令を受けてデューティ指定信
号を出力する参照波デューティ調整器303の出力信号を
画素クロックＤＣＫと同期して入力した参照波発生器30
4が指定デューティの矩形波参照信号ＲＳを差動増幅回
路302の＋入力端子に入力する。それにより差動増幅回
路302が出力した差動増幅信号ＤＡＳを波形整形回路305
が外部指令により一定電圧以下をカットして強度変調矩
形波信号ＤＳとし、その強度変調矩形波信号ＤＳで半導
体レーザ31を発光させ、そのレーザビームにより像露光
する。

【００３５】図６は図５駆動回路における主な信号の波
形を示しており、パルス幅一定で強度のみが画像濃度に
応じて変化する強度変調矩形波信号ＤＳで半導体レーザ
31を発光させているから、広がりが一定で強度のみが画
素濃度によって異なるレーザビームで像露光が行われ
て、鮮鋭度あるいはさらに階調性に優れた画像を現像で
きる静電潜像が形成される。なお、レーザビームの光量
分布は、強度変調矩形波信号ＤＳのパルス幅に走査光学
系３のビーム系を広げる影響の加わった広がったものに
なる。

【００３６】参照波信号ＲＳのデューティを前述のよう
に参照波デューティ調整器303により変えることで強度
変調矩形波信号ＤＳのパルス幅が変化し、実効的に露光
強度を変えることができる。そして、感光体１の感度や
レーザの発光性能にばらつきがある場合、あるいは画像
濃度を調整したい場合は、外部指令によりデューティを
変更することで容易に調整できる。しかし、参照波信号
ＲＳはデューティが20〜60％の範囲であることが半導体
レーザ31に上述のようなレーザビームを発光させる強度
変調矩形波信号ＤＳを得る上で好ましい。デューティが
20％より小さいと発光が不安定になり、60％より大きい
とビームが拡がって画像の鮮鋭度が低下するようにな
る。

【００３７】また、感光体１に図３のような高γ感光体
すなわち、帯電電位の露光量による低下が或る程度の露
光量までは殆ど低下せずに露光量がそれを過ぎると急激
に低下するようになるものを用いた場合は、波形整形回
路305のスライスレベルを外部指令により変化させ、そ
の波形整形回路305が出力する強度変調矩形波信号ＤＳ
を半導体レーザ31の発光に用いるようにすれば、鮮鋭度
に優れた画像だけでなく階調性に優れた画像も形成でき
る。この露光量調整方法は一般の感光体を用いた画像濃
度調整法として利用できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、安定し
て鮮鋭度さらには階調性に優れたドット構成の画像を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の１例を示す概要構
成斜視図である。

【図２】感光体の１例を示す部分断面図である。

【図３】高γ感光体の特性グラフである。

【図４】現像器の１例を示す部分断面図である。

【図５】半導体レーザの駆動回路の例を示すブロック回
路図である。

【図６】図５の駆動回路における主な信号の波形図であ
る。

【符号の説明】

１感光体２帯電器３走査光学系４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ現像器 31 半導体レーザ 301 Ｄ／Ａ変換器 302 差動増幅回路 303 参照波デューティ調整器 304 参照波発生器 305 波形整形回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 8004−2Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真感光体に画像濃度信号を参照波
信号で変調した変調信号により半導体レーザを発光させ
たレーザビームを入射してドット構成の像を形成する画
像形成装置において、前記参照波信号に矩形波信号を用
いて、前記変調信号を強度変調矩形波信号としたことを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記参照波信号に用いる矩形波信号のデ
ューティが可変である請求項１に記載の画像形成装置。