JPH0761036A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH0761036A
JPH0761036A JP5209409A JP20940993A JPH0761036A JP H0761036 A JPH0761036 A JP H0761036A JP 5209409 A JP5209409 A JP 5209409A JP 20940993 A JP20940993 A JP 20940993A JP H0761036 A JPH0761036 A JP H0761036A
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JP
Japan
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exposure
image
spot
photoconductor
equation
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Withdrawn
Application number
JP5209409A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadayuki Taniguchi
匡之 谷口
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】常に最適な条件で露光を行うことができる露光
装置を提供する。 【構成】露光装置は、帯電させられた感光体に光源の光
を照射して感光体を露光する。そして、記録されるドッ
トのピッチをDp とし、感光体における結像スポットの
スポット直径をDs としたとき、両者の比Ds /Dp
1.0〜1.3の範囲に設定する。また、感光体の光感
度係数をkとし、結像スポットの最大露光量をEpeek
したとき、ピーク感度係数Epeek/kを11以上に設定
する。したがって、解像度が高く、濃度が高く、むらの
ない大きな面積の黒画像を形成することができ、しか
も、露光孤立ドット及び非露光孤立ドットを良好に再現
することができ、常に最適な条件で露光を行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光プリンタ、複写機等
の電子写真装置の露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光プリンタ、複写機等において画
像を形成する場合、一般にカールソン方式による電子写
真記録装置が使用される。図2は従来のカールソン方式
による電子写真記録装置の概念図である。図において、
11は一定周速度で回転させられる感光体ドラム、12
は該感光体ドラム11と対向して配設されたコロナ放電
器である。該コロナ放電器12は前記感光体ドラム11
の表面を一様にかつ均一に帯電させる。
【0003】次に、前記感光体ドラム11は露光装置1
3によって露光されて静電潜像が形成される。そのた
め、前記露光装置13は感光体ドラム11と対向して配
設され、図示しない光学手段によって読み取られた図示
しない原稿の画像に対応する光を感光体ドラム11に照
射することによって感光体ドラム11を露光する。続い
て、前記感光体ドラム11の静電潜像は、現像装置14
によって現像されてトナー像になる。該トナー像は感光
体ドラム11の回転と共に移動させられ、記録媒体17
を介して転写装置18と対向させられる。該転写装置1
8は、感光体ドラム11のトナー像を記録媒体17に転
写する。そして、記録媒体17に転写されたトナー像は
定着装置19によって定着されるようになっている。
【0004】前記露光装置13には、アレイ状に配設さ
れた光源に収束性ロッドレンズアレイを組み合わせたも
の、レーザ及び変調器にポリゴンスキャナなどの光偏向
部とfθレンズなどの結像部を組み合わせたもの等が使
用される(河村 尚登、伊藤道夫 「レーザ・ビーム・
プリンターにおける露光方式の検討」 電子写真学会誌
第26巻 第4号 1987年発行 参照)。
【0005】ところで、主走査方向をX軸に合わせ、副
走査方向をY軸に合わせて座標(X,Y)を考えると、
前記露光装置13による感光体ドラム11の表面の結像
スポットの光強度分布I(X,Y)は、一般にガウス分
布で近似することができ、式(1)のように表すことが
できる。
【0006】
【数1】
【0007】ただし、Pは光源の光出力、RX ,RY
光強度分布I(X,Y)がピーク値の1/e2 になる点
におけるX方向及びY方向のスポット半径である。ま
た、このとき、感光体ドラム11に照射される光の露光
量分布E(X,Y)は露光時間をteとすると、式
(2)のように表すことができる。
【0008】
【数2】
【0009】そこで、前記式(2)に基づいて、記録さ
れるドットのピッチDP と露光量分布E(X,Y)の関
係について最適化を行うと、ピッチDP と感光体ドラム
11の表面の結像スポットのスポット直径Ds の比Q
(=Ds /DP )を1.6に設定することによって最適
な条件で露光を行うことができる。しかしながら、電子
写真プロセスにおいて、実際に現像されるものは感光体
ドラム11の静電潜像、すなわち静電気による像であ
る。そのため、露光量分布E(X,Y)と画像は直接対
応するものではなく、最適な露光量分布E(X,Y)が
得られても最適な画像を形成することはできない。そこ
で、感光体ドラム11の表面電位に基づいて最適化を行
った。
【0010】その結果、ピッチDP と結像スポットのス
ポット直径Ds の比Qを1.3〜1.6に設定すること
によって最適な条件で露光を行うことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の露光装置においては、感光体ドラム11の電荷分布
は感光体ドラム11の感度定数k、露光時間te及び光
源の光出力Pの影響を受けるので、ピッチDP と結像ス
ポットのスポット直径Ds の比Qを1.3〜1.6に設
定するのみでは最適な画像を形成することはできない。
【0012】本発明は、前記従来の露光装置の問題点を
解決して、記録されるドットのピッチと結像スポットの
スポット直径の比を、感光体ドラムの感度定数、露光時
間及び光源の光出力に対して最適な範囲に設定すること
によって、常に最適な条件で露光を行うことができる露
光装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の露
光装置においては、帯電させられた感光体に光源の光を
照射して感光体を露光する。そして、記録されるドット
のピッチをDp とし、感光体における結像スポットのス
ポット直径をDs としたとき、両者の比Ds /Dp
1.0〜1.3の範囲に設定する。
【0014】また、感光体の光感度係数をkとし、結像
スポットの最大露光量をEpeekとしたとき、ピーク感度
係数Epeek/kを11以上に設定する。
【0015】
【作用】本発明によれば、前記のように露光装置は、帯
電させられた感光体に光源の光を照射して感光体を露光
する。この露光によって形成された静電潜像は、現像さ
れてトナー像となり、記録媒体に転写され定着される。
そして、記録されるドットのピッチをDp とし、感光体
における結像スポットのスポット直径をDs としたと
き、ピッチDp と露光量分布の関係を感光体の表面電位
に基づいて最適化を行うことによって、両者の比Ds
p を1.0〜1.3の範囲に設定する。
【0016】また、解像度が高く、濃度が高く、むらの
ない大きな面積の黒画像を形成することができ、しか
も、露光孤立ドット及び非露光孤立ドットを良好に再現
することができるようにするため、感光体の光感度係数
をkとし、結像スポットの最大露光量をEpeekとしたと
き、ピーク感度係数Epeek/kを11以上に設定する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。なお、電子写真装置の構造は従
来のものと同じであるので、図2を援用してその説明を
省略する。電子写真装置に使用される露光装置13(図
2参照)の感光体ドラム11の表面の結像スポットの光
強度分布I(X,Y)は、一般にガウス分布で近似する
ことができ、前記式(1)のように表すことができる。
【0018】ここで、主走査方向のスポット半径RX
副走査方向のスポット半径RY が等しく、これをRで表
すと、 R=RX =RY であるため、式(1)は式(3)になる。
【0019】
【数3】
【0020】この単一の結像スポットに対する露光量分
布E(X,Y)は、感光体ドラム11の周速度をvY
し、主走査方向の走査速度をvX とし、露光時間をte
とすると、式(2)は式(4)になる。
【0021】
【数4】
【0022】一般に露光時間teの間に感光体ドラム1
1の表面が移動する距離vY teはスポット半径Rに対
して十分に短いことが予想され、 R≫vY te となる。また、露光装置としてアレイ状の光源を使用し
た場合、主走査方向の走査速度vX は0である。
【0023】したがって、式(4)は式(5)になる。
【0024】
【数5】
【0025】そこで、以下、露光装置としてアレイ状の
光源を使用した場合について説明する。すなわち、座標
(X,Y)をピッチDP との比として変換し、 qX =2X/DPY =2Y/DP とすると、結像スポットの中心における最大露光量E
peekを式(6)で表すことができる。
【0026】 Epeek=(2P/πR2 )te ……(6) この場合、式(5)は式(7)になる。
【0027】
【数6】
【0028】ところで、通常、電子写真装置の二値記録
において、画像は画像関数h(qXi,qYj)で表すこと
ができ、“1”と“0”の値を採る。ただし、 i=1,2,…,n j=1,2,…,m とする。
【0029】図3は画像と画像関数の関係図である。図
において、画像の黒ドットに対応する座標(qXi
Yj)の画像関数h(q Xi,qYj)の値は“1”であ
り、白ドットに対応する座標(qXi,qYj)の画像関数
h(qXi,qYj)の値は“0”である。このとき、画像
全体の露光量分布Ei (qX ,qY )は式(8)で表す
ことができる。
【0030】
【数7】
【0031】次に、感光体ドラム11(図2参照)の表
面における露光量Eと表面電位V(E)の関係について
説明する。図4は露光量と表面電位の関係図である。図
に示すように、感光体ドラム11(図2参照)の表面電
位V(E)は光減衰特性を有しており、露光量E及び感
光体ドラム11を構成する感光体の光感度定数kに対し
て、感光体ドラム11の初期帯電電位をV0 、残留電位
をVr とすると式(9)で表すことができる。
【0032】 V(E)=(V0 −Vr )exp(−E/k)+Vr ……(9) 前記光感度定数kは、一般に感光体ドラム11を一定の
露光量Eで全面露光することによって求めることができ
る。次に、感光体ドラム11の電荷分布について説明す
る。図5は感光体ドラムの拡大図である。
【0033】図において、11は感光体ドラム、21は
該感光体ドラム11の感光体層である。この場合、前記
感光体ドラム11の表面電位Vに対する感光体ドラム1
1の電荷分布σ(V)は、感光体層21を図に示すよう
なモデルで近似し、感光体層21の層厚をdとし、感光
体層21の比誘電率をεr とし、真空の誘電率をε0
すると式(10)で表すことができる。
【0034】 σ(V)=εr ε0 V/d ……(10) 前記式(8)から(10)までによって、露光量分布E
(qx ,qY )が与えられたときの感光体ドラム11の
表面電荷密度分布σ(qx ,qY )は、感光体ドラム1
1の初期表面電荷密度をσ0 とし、残留表面電荷密度を
σr とすると式(11)で表すことができる。
【0035】
【数8】
【0036】さらに、式(11)を初期表面電荷密度σ
0 を“0”とし、残留表面電荷密度σr を“1”として
正規化すると式(12)になる。
【0037】
【数9】
【0038】ここで、正規化された表面電荷密度分布σ
(qx ,qY )を正規電荷密度ρ(qX ,qY )とし、
ピーク感度係数Aを A=Epeek/k とすると、式(12)は式(13)になる。
【0039】
【数10】
【0040】そして、任意の座標(qX ,qY )の正規
電荷密度ρ(qX ,qY )は、ピーク感度係数Aと、ピ
ッチDP と結像スポットのスポット直径Ds の比Qから
求めることができる。ところで、高画質な画像を形成す
るためには、解像度が高いこと、濃度が高いこと、むら
のない大きな面積の黒画像を形成することという相反す
る条件が満たされる必要がある。また、自然画像などの
イメージ画像を形成する場合には階調記録が行われるの
で、孤立ドットを良好に再現させる必要もある。
【0041】そこで、前記各条件を満たすために次の三
つの指標を設定する。図6は線画像を形成する際の正規
電荷密度の状態図、図7は黒べた画像の状態図、図8は
黒べた画像の正規電荷密度を示す図、図9は露光孤立ド
ット及び非露光孤立ドットの正規電荷密度を示す図、図
10は露光孤立ドット及び非露光孤立ドットの状態図で
ある。図6の(a)は線画像を形成したときの正規電荷
密度ρの分布を示す図、(b)は線画像を形成したとき
の黒画像の状態図、図10の(a)は露光孤立ドットの
例を示す図、(b)は非露光孤立ドットの例を示す図で
ある。
【0042】まず、解度度が高い線画像を形成するため
の条件として、図6に示すように、線画像の最高正規電
荷密度をρlmax、最低正規電荷密度をρlminとしたと
き、解像度λl は式(14)で表すことができる。
【0043】
【数11】
【0044】この場合、現像プロセスなどの影響によっ
て異なるが解像度λl を70〔%〕以上とした。次に、
むらのない面積の大きい黒画像を形成するための条件と
して、図7及び8に示すように、ラインaに沿って得ら
れる最高正規電荷密度をρbmax、ラインbに沿って得ら
れる最低正規電荷密度をρbminとしたとき、画像部の電
荷密度むらλb は式(15)で表すことができる。
【0045】
【数12】
【0046】この場合、現像プロセスなどの影響によっ
て異なるが画像部の電荷密度むらλ b を10〔%〕以下
とした。また、孤立ドットを良好に再現させるための条
件として、3×3画素に対し、図9及び10に示すよう
に、露光孤立ドットの中心正規電荷密度をρibとし、非
露光孤立ドットの中心正規電荷密度をρiwとし、この二
つの中心正規電荷密度ρ ib,ρiwの平均値が画像を再現
する時の閾(しきい)正規電荷密度であると仮定する。
そして、この閾正規電荷密度におけるピッチDP に対す
る露光孤立ドットのスポット直径Ds の比をQibとし、
ピッチDP に対する非露光孤立ドットのスポット直径D
s の比をQiwとしたとき、それぞれについて、 1.4<Qib<1.5 0.5<Qiw<0.6 となるようにした。
【0047】図1は本発明の実施例を示す露光装置の露
光条件を示す図である。図の横軸はピッチDp と結像ス
ポットのスポット直径Ds の比Qを、縦軸はピーク感度
係数Aを示す。各線は前記各条件から式(13)によっ
て求めた結果を示し、斜線が付された範囲が最適な露光
条件になる。このように、ピッチDP とスポット直径D
s の比Qを1.0〜1.3に設定し、ピーク感度係数A
を11以上に設定することによって最適な条件で露光を
行うことができる。
【0048】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。
【0049】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば露光装置は、帯電させられた感光体に光源の光を照
射して感光体を露光する。そして、記録されるドットの
ピッチをDp とし、感光体における結像スポットのスポ
ット直径をDs としたとき、両者の比Ds /Dp を1.
0〜1.3の範囲に設定する。
【0050】また、感光体の光感度係数をkとし、結像
スポットの最大露光量をEpeekとしたとき、ピーク感度
係数Epeek/kを11以上に設定する。したがって、解
像度が高く、濃度が高く、むらのない大きな面積の黒画
像を形成することができ、しかも、露光孤立ドット及び
非露光孤立ドットを良好に再現することができ、常に最
適な条件で露光を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す露光装置の露光条件を示
す図である。
【図2】従来のカールソン方式による電子写真記録装置
の概念図である。
【図3】画像と画像関数の関係図である。
【図4】露光量と表面電位の関係図である。
【図5】感光体ドラムの拡大図である。
【図6】線画像を形成する際の正規電荷密度の状態図で
ある。
【図7】黒べた画像の状態図である。
【図8】黒べた画像の正規電荷密度を示す図である。
【図9】露光孤立ドット及び非露光孤立ドットの正規電
荷密度を示す図である。
【図10】露光孤立ドット及び非露光孤立ドットの状態
図である。
【符号の説明】
11 感光体ドラム A ピーク感度係数 DP ピッチ Ds スポット直径 Epeek 最大露光量 k 光感度係数 Q 比

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帯電させられた感光体に光源の光を照射
    して感光体を露光する露光装置において、(a)記録さ
    れるドットのピッチをDp とし、感光体における結像ス
    ポットのスポット直径をDs としたとき、両者の比Ds
    /Dp を1.0〜1.3の範囲に設定し、(b)感光体
    の光感度係数をkとし、結像スポットの最大露光量をE
    peekとしたとき、ピーク感度係数Epeek/kを11以上
    に設定したことを特徴とする露光装置。
JP5209409A 1993-08-24 1993-08-24 露光装置 Withdrawn JPH0761036A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0869407A3 (en) * 1997-03-31 2000-11-22 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus and cartridge removably mountable on the same
US6239824B1 (en) 1999-06-11 2001-05-29 Sharp Kabushiki Kaisha Apparatus and method for forming image with superior image reproducibility
US6433803B2 (en) 2000-04-07 2002-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Exposure apparatus for image formation and image formation method
JP2008225355A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Ricoh Co Ltd 静電潜像の評価方法・静電潜像評価装置
JP2009300535A (ja) * 2008-06-10 2009-12-24 Ricoh Co Ltd 静電潜像評価装置、静電潜像評価方法、電子写真感光体および画像形成装置

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Date Code Title Description
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Effective date: 20001031