JPH09230679A

JPH09230679A - 画像形成装置および画像形成方法

Info

Publication number: JPH09230679A
Application number: JP8282630A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Arai; 和彦新井; Yasuhiro Oda; 康弘織田; Masahiko Kubo; 昌彦久保; Nobuyuki Kato; 信之加藤; Taketoshi Hoshizaki; 武敏星崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】低濃度部の階調を良好に表現することのでき
る、ディジタル方式の画像形成装置及び画像形成方法を
提供する。【解決手段】感光体、帯電手段および露光手段が、帯電
手段による感光体の帯電電位をＶＨ、感光体の光減衰の
飽和表面電位をＶＬ、光ビームのエネルギー設定値をＥ
０、感光体の表面電位がＶＨ以下ＶＨ−（ＶＨ−ＶＬ）
／５以上の電位にとどまる不感領域の光エネルギー幅を
Ｅ１、感光体の表面電位がＶＨ−（ＶＨ−ＶＬ）／５以
下ＶＬ＋（ＶＨ−ＶＬ）／５以上の電位にとどまる応答
領域の光エネルギー幅をＥ２としたとき、０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３および０．２＜Ｅ１／Ｅ０＜０．６の関係を満足するように調整されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像が形成さ
れる感光体を一様に帯電し、帯電された感光体上に、画
像情報に応じて変調された光ビームを照射することによ
り、感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像し
て可視画像を形成する、いわゆるディジタル電子写真方
式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、上記のような、文字や絵などを表
わす画像情報を担持した光ビームを感光体上に照射する
ことにより感光体上に静電潜像を形成する、いわゆるデ
ィジタル電子写真方式の画像形成装置が、プリンタや複
写機に広く採用されている。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ときの
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式
が従来から知られており、この方式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。

【０００３】

【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ーがオン、オフのよう
な二値的（ディジタル的）には変化せず、コントラスト
が低下した中間的（アナログ的）な露光エネルギー分布
をも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
度の低いざらついた画像となり、また、温湿環境等に対
する階調表現の安定性も悪いという問題がある。また、
小さな文字、特に小さな漢字文字の再現に対しても、線
の再現性が乏しく、つぶれやかすれが生じるという問題
がある。

【０００４】この問題に対し、ハイライト部で露光プロ
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
と、ハイライト部におけるドットや万線の再現性を向上
させることができるが、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
するといった欠点がある。

【０００５】また、光ビームスポット径を十分小さくす
る方式も考えられるが、その場合、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非
常に精密で高価なものとなり、また、大型化し、実用に
向かない。一方、この問題に対し、特開平１−１６９４
５４号公報には、ある程度の露光エネルギー強度までは
帯電電位が減衰せず、露光エネルギー強度があるしきい
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手段が開示されている。ま
た、特開平２−２８２２７７号公報には、同様な特性を
示す感光体を用いた中間調画像再現についての記載があ
る。

【０００６】この方法によると、弱露光エネルギー強度
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エネルギー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、粒状度の低いざらついた画像
が改善されて粒状度の優れた画像を得ることができる。
しかし、この弱露光エネルギー強度では帯電電位が減衰
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ーのむら等が存在した場合に
濃度むらとして顕在化しやすいという問題が生じる。こ
の階調表現の急峻さと、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こと
が必須であり、前述したように、結像光学系が非常に精
密で高価なものとなり、また、大型化し、実用に向かな
いものとなってしまう。

【０００７】本発明は、上記の従来の問題点に鑑み、実
用的な光ビームスポット径でありながらも、鮮明な文字
再現と鮮明なドットや万線によるざらつき感のない粒状
度の優れた画像再現を実現し、かつ、ハイライト部をな
だらかで、均一性高く安定的に表現することのできる画
像形成装置および画像形成方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、所定の副走査方向に移動する、静
電潜像が形成される感光体、その感光体を帯電する帯電
手段、帯電された感光体上に、上記副走査方向と交わる
所定の主走査方向に並ぶ複数の画素について同時にもし
くは順次に、画像情報に応じて変調された光ビームを照
射することにより、前記感光体上に静電潜像を形成する
露光手段、および、現像剤を表面に担持してその現像剤
を上記感光体に対向した現像位置に搬送する現像剤担持
体を有し、上記感光体上に形成された静電潜像を現像す
ることにより上記感光体上に可視画像を形成する現像手
段を備えた画像形成装置において、上記感光体、上記帯
電手段および上記露光手段が、上記帯電手段による上記
感光体の帯電電位をＶＨ、上記感光体の光減衰の飽和表
面電位をＶＬ、上記光ビームのエネルギー設定値をＥ
０、上記感光体の表面電位がＶＨ以下ＶＨ−（ＶＨ−Ｖ
Ｌ）／５以上の電位にとどまる不感領域の光エネルギー
幅をＥ１、上記感光体の表面電位がＶＨ−（ＶＨ−Ｖ
Ｌ）／５以下ＶＬ＋（ＶＨ−ＶＬ）／５以上の電位にと
どまる応答領域の光エネルギー幅をＥ２としたとき、０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３および０．２＜Ｅ１／Ｅ０＜０．６の関係を満足するように調整されてなることを特徴とす
る。

【０００９】また、上記目的を達成する本発明の画像形
成方法は、所定の副走査方向に移動する、静電潜像が形
成される感光体に、帯電する帯電工程、帯電された感光
体上を上記副走査方向と交わる所定の主走査方向に並ぶ
複数の画素について同時にもしくは順次に、画像情報に
応じて変調された光ビームを照射することにより、上記
感光体上に静電潜像を形成する露光工程、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上
記感光体上に可視画像を形成する現像工程を有し、上記
帯電工程および上記露光工程が、上記帯電工程における
上記感光体の帯電電位をＶＨ、上記感光体の光減衰の飽
和表面電位をＶＬ、上記光ビームのエネルギー設定値を
Ｅ０、上記感光体の表面電位がＶＨ以下ＶＨ−（ＶＨ−
ＶＬ）／５以上の電位にとどまる不感領域の光エネルギ
ー幅をＥ１、上記感光体の表面電位がＶＨ−（ＶＨ−Ｖ
Ｌ）／５以下ＶＬ＋（ＶＨ−ＶＬ）／５以上の電位にと
どまる応答領域の光エネルギー幅をＥ２としたとき、０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３および０．２＜Ｅ１／Ｅ０＜０．６の関係を満足するように調整されてなることを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の画像形成装置に
用いられる感光体の光電位減衰特性を示す図である。図
１には、感光体に対する露光エネルギーを横軸とし、感
光体表面電位を縦軸として示した光電位減衰特性が示さ
れている。図１において、ＶＨは感光体の帯電電位を表
し、ＶＬは感光体の光減衰の飽和表面電位、すなわち感
光体表面電位が、露光によって十分に光電位減衰させた
後その光エネルギーに対する電位減衰の割合が０．５Ｖ
・ｍ² ／ｍＪになった電位を表し、また、光ビームのエ
ネルギー設定値Ｅ０は、１００％の画像信号を露光する
際に出力される光ビームのエネルギーを表す。

【００１１】いま、露光エネルギーを０から増加させて
いくと、感光体表面電位は最初ほぼ一定値を保つが、あ
る露光エネルギーに達すると感光体表面電位が減衰し始
める。感光体表面電位の減衰量がＶＨ−ＶＬの２０％以
下にとどまる領域を不感領域と称し、その不感領域の光
エネルギー幅をＥ１で表す。さらに露光エネルギーを増
加させていき感光体表面電位の減衰量がＶＨ−ＶＬの２
０％を越えた点から、感光体表面電位がＶＨ−ＶＬの２
０％のレベル以下に減衰するまでの領域を応答領域と称
し、その応答領域の光エネルギー幅をＥ２で表す。

【００１２】図１に示すように、本発明の画像形成装置
では、不感領域の光エネルギー幅Ｅ１に対する応答領域
の光エネルギー幅Ｅ２の比Ｅ２／Ｅ１が０．３以上１．
３以下となるように、かつ、光ビームのエネルギー設定
値Ｅ０に対する不感領域の幅Ｅ１の比Ｅ１／Ｅ０が０．
２以上０．６以下となるように、感光体の光電位減衰特
性が選択され、帯電手段による帯電電位が定められ、露
光手段による光エネルギーが調整される。不感領域の光
エネルギー幅Ｅ１に対する応答領域の光エネルギー幅Ｅ
２の比Ｅ２／Ｅ１を０．３以上１．３以下とすることに
より、不感領域を越えて応答領域に入っても帯電電位が
急激にゼロとなることがないため、ハイライト部を含め
て階調表現の急峻さや光照射むら等に対する階調表現の
不安定性が抑制され、かつ、光ビームのエネルギー設定
値Ｅ０に対する不感領域の光エネルギー幅Ｅ１の比Ｅ１
／Ｅ０を０．２以上０．６以下とすることにより、実用
的な光ビームスポットを用いても、不感領域により露光
プロファイルの弱露光エネルギー強度部分が切り落とさ
れるため、鮮明な文字の再現、良好なドットや万線の再
現が可能となる。

【００１３】図２は、本発明の画像形成装置に用いられ
る感光体のＥ２／Ｅ１と、階調安定性および線・文字再
現性との関係を示すグラフである。すなわち、図２
（ａ）の横軸には不感領域の光エネルギー幅Ｅ１に対す
る応答領域の光エネルギー幅Ｅ２の比Ｅ２／Ｅ１をと
り、左側の縦軸には階調安定性（色均一性）を表す指標
として面内色差ΔＥ、右側の縦軸には線・文字再現性を
表す指標としてはエッジウイズス（ＥｄｇｅＷｉｄｔ
ｈ：単位μｍ）をとった。なお、この時の露光条件は２
００線／２５μｍである。

【００１４】ここで、面内色差ΔＥおよびエッジウイズ
スの測定方法について説明する。図３は、面内色差ΔＥ
の説明図である。測定すべき画像形成装置を用いて、記
録紙上に１５ｃｍ四方の大きさの、画像面積率Ｃｉｎが
１０％、２０％、および３０％の３種類の均一ハーフト
ーン画像を出力し、各画像面積率毎に、図３に示すよう
な９点の色相（ＣＩＥＬａｂ空間）を計測し、それぞ
れの画像面積率で色空間上で最も遠い２点のベクトル長
を面内色差ΔＥとして表す。

【００１５】図４は、エッジウイズスの説明図であり、
図４（ａ）は線画の拡大図、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ’
断面の画像濃度を示すグラフである。図４（ｂ）に示す
ように、線画の画像濃度は下地部と着色部とのエッジ付
近で急峻な変化を示さず、緩やかな曲線を描いて変化し
ている。その変化曲線の最大濃度と最小濃度の中心にお
ける接線の最大濃度レベルおよび最小濃度レベルとの交
点間距離をエッジウイズス（μｍ）と定義する。このエ
ッジウイズスは、線画のエッジのシャープさ、すなわち
線画のぼけを定量的に表す指標であり、エッジウイズス
が小さい場合はシャープな線画であり、エッジウイズス
が大きい場合はぼけた線画であることを示している。

【００１６】上記の比Ｅ２／Ｅ１が０．３未満の領域で
は、図２（ｂ）に示すように不感領域の光エネルギー幅
Ｅ１に対して応答領域の光エネルギー幅Ｅ２が極めて小
さく帯電電位が急激にゼロとなるため、図２（ａ）のグ
ラフ左上部に破線で囲んで示したように、極ハイライト
部（Ｃｉｎ＜１０％）での階調表現が急峻となり色差が
増大し、かつ、光ビーム照射エネルギーのむら等が存在
した場合には濃度むらとして顕在化しやすくなる。

【００１７】一方、比Ｅ２／Ｅ１が１．３を超える領域
では、図２（ｃ）に示すように応答領域の光エネルギー
幅Ｅ２に対して、不感領域の光エネルギー幅Ｅ１が小さ
くなり、不感領域を持たない感光体の場合と同様、鮮明
な文字の再現や良好なドットや万線の再現が行われな
い。例えば、比Ｅ２／Ｅ１が０．１の場合のエッジウイ
ズスは２６μｍであるのに対し、比Ｅ２／Ｅ１を３．０
まで増加させた場合のエッジウイズスは４５μｍ（図示
せず）である。なお、本発明では比Ｅ２／Ｅ１の上限を
エッジウイズス３０μｍ以下に保つことのできる１．３
としたが、線・文字再現性の観点からは比Ｅ２／Ｅ１は
１．０以下であることが好ましい。また、比Ｅ２／Ｅ１
が１．３を超える領域では、図２（ａ）のグラフ右上部
に破線で囲んで示したように、中高濃度部（Ｃｉｎ＞３
０％）での色差が増大するので階調安定性（色均一性）
の点からも比Ｅ２／Ｅ１は１．３以下であることが好ま
しい。

【００１８】一方、光ビームのエネルギー設定値Ｅ０に
対する不感領域の光エネルギー幅Ｅ１の比Ｅ１／Ｅ０が
０．１３（ほぼ１／ｅ² に相当）未満の場合は、光ビー
ムのエネルギー設定値Ｅ０に比べ不感領域の光エネルギ
ー幅Ｅ１が小さく、弱露光エネルギー強度部分が十分に
切り落とされないため、鮮明な文字の再現や良好なドッ
トや万線の再現が行われないか、もしくは、不感領域の
光エネルギー幅Ｅ１に比較して光ビームのエネルギー設
定値Ｅ０が過大に設定されているため、中高濃度部にお
いて画像濃度が飽和し、良好な階調再現ができない。

【００１９】図５は、光ビームのエネルギー設定値Ｅ０
に対する不感領域の光エネルギー幅Ｅ１の比Ｅ１／Ｅ０
と線・文字再現性との関係を示すグラフである。なお、
ここでは、線・文字再現性を表す指標としてエッジウイ
ズス（μｍ）を選んだ。図５（ａ）に示すように、光ビ
ームのエネルギー設定値Ｅ０に対する不感領域の光エネ
ルギー幅Ｅ１の比Ｅ１／Ｅ０が０．１３（ほぼ１／ｅ²
に相当）未満の場合は、エッジウイズスが３０μｍ以下
に低下し線あるいは文字のエッジがシャープになり過
ぎ、エッジの一部が切り捨てられる。そこで、本発明で
は比Ｅ１／Ｅ０の下限を０．２としている。

【００２０】一方、図５（ｂ）に示すように、光ビーム
のエネルギー設定値Ｅ０に対する不感領域の光エネルギ
ー幅Ｅ１の比Ｅ１／Ｅ０が０．６を越える場合は、不感
領域の光エネルギー幅Ｅ１が大きすぎて切り落とし部分
が多くなり、エッジウイズスが５０±１０μｍの範囲を
下廻るようになり、線やドット等の細り、かすれが生じ
てしまうか、もしくは、不感領域の光エネルギー幅Ｅ１
に比較して光ビームのエネルギー設定値Ｅ０が過小に設
定されているため、低濃度部が再現されず、また、高濃
度部において画像濃度が不十分であり、良好な階調再現
ができない。

【００２１】そこで、本発明では、比Ｅ１／Ｅ０を０．
６以下としているが、線・文字再現性の観点からは比Ｅ
１／Ｅ０は０．５以下であることが好ましい。また、本
発明の画像形成装置における上記感光体が、基体上に、
電荷を発生する電荷発生層と、相対的に注入電荷量が少
ないときに注入された電荷を蓄え相対的に注入電荷量が
多いときに注入された電荷を輸送する光電位減衰制御層
と、電荷を輸送する電荷輸送層とからなる感光層を有す
るものであることも好ましい。

【００２２】また、本発明の画像形成方法においても、
このようにすることにより、光電位減衰制御層が、電荷
発生層から発生した光キャリアを蓄積し蓄積量が飽和に
達すると解放をはじめる。この光電位減衰制御層の蓄積
能力によって、不感領域の光エネルギー幅が決定され
る。一方、電位の減衰は、光電位減衰制御層を通過した
光キャリアが感光体表面に達することにより生じる。す
なわち電位の減衰を表した応答領域の光エネルギー幅
は、電荷発生層の光キャリアの発生能力により決定され
る。このようにして、不感領域の光エネルギー幅、応答
領域の光エネルギー幅がほぼ独立に制御可能となり、
０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３、および、０．２＜Ｅ１／
Ｅ０＜０．６の関係を満足するように調整することが可
能となる。

【００２３】さらに、本発明の画像形成装置における上
記感光体が、上記光電位減衰制御層の厚さをｘ、上記感
光層の厚さ、すなわち電荷発生層、光電位減衰制御層、
および電荷輸送層の総膜厚をＬとしたとき、０．０１≦ｘ／Ｌ≦０．５を満足するように上記各層の厚さが調整されてなるもの
であることも好ましい態様である。

【００２４】上記のｘ／Ｌが０．０１未満の領域では、
光電位減衰制御層が薄過ぎるため、不感領域の光エネル
ギー幅Ｅ１が狭くなり、不感領域を持たない感光体と同
様、鮮明な文字の再現や良好なドットや万線の再現を行
うことができない。一方、ｘ／Ｌが０．５を超えた領域
では、光電位減衰制御層が厚過ぎるため、光電位減衰制
御層の内部を光キャリアが移動するのに時間がかかり電
位が減衰しなくなり応答領域の光エネルギー幅Ｅ２が増
加し、Ｅ２／Ｅ１＜１．３の条件を満たせなくなる。ま
た、光を照射してから電位が減衰するのに要する時間
が、一般的な実用限界である３００ｍｓｅｃを越えてし
まい、実用に適さない。ｘ／Ｌを０．０１以上０．５以
下とすることにより、不感領域を有する実用に適した感
光体を実現することができる。

【００２５】また、本発明の画像形成装置における上記
光電位減衰制御層が、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り、かつ、上記光電位
減衰制御層中の電荷輸送性ドメインの体積比率が２０％
以上５０％以下に調整されてなるものであることも好ま
しい。電荷輸送性ドメインの体積比率が５０％を越える
と、光キャリアの蓄積が困難となり、不感領域の光エネ
ルギー幅Ｅ１が減少し、Ｅ２／Ｅ１＜１．３を満たせな
くなり、そのため、不感領域を持たない感光体と同様、
鮮明な文字の再現や良好なドットや万線の再現を行うこ
とができない。電荷輸送性ドメインの体積比率を５０％
以下とすることにより、十分な光キャリアの蓄積が可能
となり、不感領域の光エネルギー幅Ｅ１を形成すること
が可能となる。一方、電荷輸送性ドメインの体積比率を
２０％未満とした場合には、電荷発生層で発生した光キ
ャリアの通過を阻害しはじめ、電位が減衰しなくなり、
応答領域の光エネルギー幅Ｅ２が増加し、Ｅ２／Ｅ１＜
１．３の条件を満たせなくなる。電位を減衰させるため
に、多量な光エネルギー照射を行うこととなり、実際の
不感領域の光エネルギー幅Ｅ１は変化していなくても相
対的に小さくなったこととなって不感領域を持たない感
光体同様、鮮明な文字の再現や良好なドットや万線の再
現を行うことはできなくなる。

【００２６】また、本発明の画像形成装置における上記
露光手段が、上記光ビームの、上記主走査方向のビーム
径をＤ_bh、上記主走査方向の画素ピッチをＤ_Sh、上記副
走査方向のビーム径をＤ_bv、上記副走査方向の画素ピッ
チをＤ_svとしたとき、Ｄ_bh／Ｄ_Sh≦１／２０．７≦Ｄ_bv／Ｄ_sv≦１．３の関係を満足するように、上記光ビームを上記感光体上
に照射するものであることも好ましい態様である。ここ
で、主走査方向の画素ピッチとは、中間調の静電潜像を
形成したときの、主走査方向の電位分布の画素単位の繰
返しのピッチをいい、副走査方向の画素ピッチとは、中
間調の静電潜像を形成したときの、副走査方向の電位分
布の画素単位の繰返しのピッチをいう。また、ビーム径
とは、その光ビームを平面に照射したときの光エネルギ
ー強度が最大値の１／ｅ² ＝１３．５％である点を結ん
で形成される円の直径をいう。

【００２７】上記のように、Ｄ_bh／Ｄ_Sh≦１／２の関係
を満足するように露光手段を設定することにより、ハイ
ライト部を含めた階調表現が、一層なだらかで安定的に
表現される。Ｄ_bh／Ｄ_Shの下限は、ハイライト部を含め
た階調表現を良好に安定的に表現する観点から特に規制
されない。一方、副走査方向については、ビーム径を小
さくし過ぎると、副走査方向の画素ピッチに対する副走
査方向のビーム径の比率分しかトナーが付着せず、表現
できる最高濃度が低下し階調のダイナミックレンジが狭
まる結果となるので、Ｄ_bv／Ｄ_svは０．７以上であるこ
とが好ましい。またＤ_bv／Ｄ_svの上限を１．３とした理
由は、１．３を越えるほど副走査方向のビーム径を広げ
ると、副走査方向に隣接し合う画素間のクロストークが
問題となるからである。

【００２８】また、本発明の画像形成装置における上記
現像手段が、上記現像位置において、磁性粒子とトナー
とが混合された現像剤を上記感光体に接触あるいは近接
させることにより、トナーを、上記感光体上に、上記感
光体上に形成された静電潜像に応じたパターンに付着さ
せるものであることも好ましい態様の一つである。ここ
で、上記の「・・・現像剤を上記感光体に接触または近
接させる・・・」という個所における「接触」および
「近接」とは、感光体と現像剤担持体との距離をＳ、現
像位置での現像剤の層の厚さをＴとしたとき、１≦Ｔ／
Ｓを満足する状態を「接触」といい、０．８≦Ｔ／Ｓ＜
１を満足する状態を「近接」という。このような接触も
しくは近接状態で現像を行う方式を採用することによ
り、静電潜像に対する追従性の高い忠実な再現が行わ
れ、一層、鮮明な文字再現と鮮明なドットや万線による
ざらつき感のない高粒状度の画像を得ることができる。
これに対し、現像剤を感光体から離れた位置におき、ト
ナーを飛翔させて現像する非接触現像方式を採用した場
合は、トナーの散らばりが生じ、鮮明な線、ドット、万
線の再現が困難である。

【００２９】また、本発明の画像形成装置における上記
現像手段が、複数色のトナーの中のいずれの色のトナー
でも現像を行なうことが可能なものであって、かつ、１
つの静電潜像毎にいずれか一色のトナーで現像を行なう
ものであり、この画像形成装置が、上記感光体上に形成
された各色のトナーによる可視画像を所定の被転写体上
に順次重ねるように転写する転写手段を備えたものであ
ることも好ましい態様の一つである。

【００３０】ここで、上記感光体として、基体上に、電
荷を発生する電荷発生層と、相対的に注入電荷量が少な
いときに注入された電荷を蓄え相対的に注入電荷量が多
いときに注入された電荷を輸送する光電位減衰制御層
と、電荷を輸送する電荷輸送層とからなる感光層を有す
る感光体を用いることが好ましい。図６は、本発明の画
像形成装置の一実施形態を内蔵したカラー複写機の概略
構成図である。

【００３１】原稿読取り部１０の上部に下向きに原稿が
セットされ、その原稿に記載された画像が原稿読取り部
１０により光電的に読み取られて画像信号が形成され
る。光ビーム走査部２０は、画像信号に基づいてオン、
オフ変調された光ビームを生成し、その光ビーム２５
を、矢印方向に回転する感光体ドラム１上に、その感光
体ドラム１の回転方向（副走査方向）に垂直な主走査方
向、すなわちこの紙面に垂直な方向に繰返し走査する。

【００３２】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
の光ビーム２５により主走査方向に繰り返し走査され
る。その光ビームは、光ビームパルス幅変調回路３０で
画像信号に応じてオン、オフ変調されたものであり、こ
の光ビーム２５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に対向した現像
位置に移動する。回転現像器３は、イエロー、シアン、
マゼンタ、黒色のトナーをそれぞれ有する４台の現像器
により構成される。各現像器は、２成分磁気ブラシ現像
を用いた反転現像方式を採っている。なお、本実施形態
では、２成分磁気ブラシ現像を用いた反転現像方式の現
像器を例に挙げて説明したが、本発明における現像器
は、上記の２成分磁気ブラシ現像を用いた反転現像方式
に限られるものではなく、１成分系の現像剤を用いた現
像器にも、あるいは正転現像方式の現像器にも適用する
ことができる。本実施形態に用いられるトナーの平均粒
径は７μｍである。なお、トナー粒径としては通常の電
子写真プロセスに用いられる１０μｍ程度のものでも差
し支えないが画質の点からは７μｍ以下であることが好
ましい。この回転現像器３は各色に対応した静電潜像を
現像する度に回転し、その色に対応したトナーでその静
電潜像が現像される。このとき、現像に用いられている
現像ロール３ａ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を抑制する。

【００３３】現像により得られたトナー像は、感光体ド
ラム１の回転により、転写ドラム４に対向した転写位置
に至る。転写ドラム４には、用紙トレイ１１から所定の
用紙搬送経路１２を経由して搬送されてきた記録用紙
（図示せず）が、用紙吸着用帯電器４ａの作用により転
写ドラム４の外周に吸着され、転写ドラム４の矢印方向
への回転に伴って感光体ドラム１と対向した転写位置に
搬送されてきており、感光体ドラム１上に形成されたト
ナー像は、転写位置において、転写帯電器４ｂの作用に
より、転写ドラム４の外周に吸着された記録用紙上に静
電転写される。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により光
が照射されて除電され、再び、静電潜像形成用帯電器２
により、次の静電潜像形成のための帯電が行われる。一
方、転写ドラム４には、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、一枚の記録用紙が吸着され転写ドラム４の回転に伴
って回転しており、各色のトナー像が転写位置に到達す
るのと同期して転写ドラム４に吸着された記録用紙も転
写位置に搬送され、その一枚の記録用紙上に各色のトナ
ー像が順次重なるように転写される。

【００３４】転写ドラム４に吸着された記録用紙上にイ
エロー、シアン、マゼンタ、黒の４色のトナー像の転写
が終了すると、その転写ドラム４に吸着された記録用紙
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４ｅにより転写ドラム４上か
ら剥離されて定着器９で定着され、さらに装置外部に搬
出される。一方、記録用紙が剥離された転写ドラム４は
除電用帯電器４ｄで除電され、再度画像形成を行うとき
は、上記と同様にして、次の記録用紙が吸着される。

【００３５】図７は、光ビーム走査部の構成図である。
半導体レーザ２１からは、光ビームパルス幅変調回路３
０によりオン、オフ制御されたレーザビームが出射さ
れ、そのレーザビームはコリメータレンズ２２によりコ
リメートされ、矢印方向に回転するポリゴンミラー２３
により繰り返し反射偏向され、さらに、感光体ドラム１
上でのスポット径調整のためのｆθレンズ２４を経由
し、画像情報を担持した光ビーム２５として、感光体ド
ラム１上を、主走査方向（図７の上下方向）に繰り返し
走査する。光ビーム２５による各走査の開始時点は、走
査開始信号生成用光センサ２６によりセンスされ、各走
査の開始を表わすＳＯＳ（ＳｔａｒｔＯｆＳｃａ
ｎ）信号として内部に取り込まれる。

【００３６】図８は、光ビームパルス幅変調回路の回路
ブロック図である。図８に示すように、この光ビームパ
ルス幅変調回路３０には、三角波発振器３１、比較器３
２、波形選択回路３３、およびＤ／Ａ変換器３４が備え
られている。三角波発振器３１は、図示のような、相互
に繰り返し周波数が異なる二種類の三角波を発生し波形
選択回路３３に入力する。波形選択回路３３では、中間
調画像と文字画像（二値画像）とを判別する判別信号に
基づいて、中間調画像の場合は繰り返し周波数の低い三
角波、文字画像の場合は繰り返し周波数の高い三角波が
選択され、選択された三角波が比較器３２に伝達され
る。一方、原稿読取り部１０における原稿上の画像読取
りにより得られた画像信号（ディジタル信号）はＤ／Ａ
変換器３４に入力されてアナログ信号に変換され、比較
器３２に入力される。比較器３２では、アナログ画像信
号のレベルと三角波のレベルとを比較し、アナログ画像
信号のレベルに応じたパルス幅の二値信号に変換され
る。この二値信号は、図７に示す半導体レーザ２１に入
力され、その半導体レーザ２１から、その二値信号に応
じてオン、オフを繰り返すレーザビームが出射される。
この方式では、三角波の一周期が主走査方向の画素ピッ
チに相当する。

【００３７】図９は、図６に示す回転現像器３を構成す
る４台の現像器のうちの１台分の現像器の構成図であ
る。この現像器は、磁性粒子とトナーとが混合した現像
剤を収容するハウジング９２内に、表面に現像剤を担持
して回転することにより現像剤を搬送する円筒状の現像
ロール９１と、現像ロール９１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９５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９１に現
像剤を供給するスクリューオーガー９３、９４とを備え
ている。

【００３８】現像ロール９１は、回転しないように固定
された磁石ロールを内蔵し、その磁石ロールの周囲に回
転可能に支持されたスリーブ９７を備えている。このス
リーブ９７は感光体１と０．５ｍｍの間隔をおいて対向
するように配置され、互いの表面が近接した部分で現像
が行われる。また、内部に配設された磁石ロールは複数
の磁極９６ａ，９６ｂ，・・・，９６ｅを有し、スリー
ブ９７の表面に、隣接する磁極間で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９７
は、その回転により現像剤を搬送する。

【００３９】また現像ロール９１には、直流重畳交流電
圧電源９８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
位置に形成される電界によって、電荷を有するトナー
が、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に付着する
ようになっている。この印加電圧は、直流成分を感光体
帯電電位と同極性とし、感光体ドラム１の全面露光部電
位に対して現像電位コントラスト（現像バイアス電圧の
直流成分と感光体の全面露光電位との差）が３００Ｖ程
度となるように設定されている。

【００４０】尚、ここでは感光体ドラム１と現像ロール
９１が最も接近している位置での現像剤層の高さは、現
像ロール９１を感光体ドラム１から十分離間した状態で
２．０ｍｍとなるように、現像剤規制部材９５と現像ロ
ール９１との間隔が設定されている。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、波形は矩形波が
用いられている。

【００４１】なお、ここで使用した現像剤は平均粒径が
７μｍのトナーと平均粒径が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
度を７％としている。図１０は、従来の階調再現に関す
る基本思想と本発明に係る基本思想を模式的に示した図
である。

【００４２】従来の、いわゆるアナログ複写機において
は、図１０（ａ）に示すように、露光エネルギーに対し
てリニアに応答する感光体が、中間調画像の階調再現の
点より理想とされた。また、前述した特開平１−１６９
４５４号公報、特開平２−２８２２７７号公報等に記載
されている、ディジタル露光に対する電子写真装置で
は、図１０（ｂ）のように、不感領域を有して二値的に
応答する感光体が、文字画像の鮮明な再現の点より理想
とされている。

【００４３】これに対し、本実施形態は、図１０（ｃ）
に示すように、露光エネルギーに対して感光体表面電位
がほとんど応答しない不感領域と、リニアに変化する応
答領域とを併せ持った感光体を用いて、１００％露光時
の露光エネルギーを感光体表面電位の飽和部に設定する
ことにより、実用的なビーム露光条件で、文字画像、中
間調画像ともに良好に表現するものである。

【００４４】以下、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１
０（ｃ）の各基本思想に従ったドットや線の再現につい
てて説明し、図１０（ａ）、図１０（ｂ）の基本思想
（比較例）に比べ、図１０（ｃ）の基本思想（本実施形
態）が優れていることを示す。図１１は、感光体を露光
する光ビームの露光エネルギープロファイルを示した図
である。

【００４５】図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１
（ｃ）は、光ビームスポット径ｄ_b （μｍ）を一定と
し、隣り合った画素間の距離ｄ_p （μｍ）と光ビームス
ポット径ｄ _b の比をＤとしたとき、Ｄの値がそれぞれ１
／１、１／２、１／３のときの結果であり、いずれの図
にも、画素間の距離ｄ_p （μｍ）に対する点灯パルス幅
（％）（正確には光ビームパルス幅変調回路３０（図８
参照）が、半導体レーザ２１からレーザビームを出射す
るオン状態に制御しようとした時間を感光体ドラム１の
表面で走査距離に換算した値）が５０％、２０％、１０
％のときの露光エネルギープロファイルが示されてい
る。

【００４６】図１１（ａ）において顕著なように、露光
エネルギープロファイルは二値的（ディジタル的）では
なく、弱露光エネルギー強度部の存在するなまった（ア
ナログ的な）プロファイルとなる。また、パルス幅
（％）を小さくするにつれて、露光エネルギープロファ
イルのコントラストは低下する。図１２は、従来の、い
わゆるアナログ複写機等に使用される感光体の特性を示
した図であり、図１０（ａ）の考え方に沿う特性の感光
体である。

【００４７】感光体として、図１２に示すような、およ
そ線形な光電位減衰特性を有する感光体を用いて中間調
画像を再現しようとした場合、その感光体の表面電位プ
ロファイルは、図１１に示す露光エネルギープロファイ
ルとほぼ相似なものとなり、なまった（アナログ的な）
表面電位プロファイルとなる。図１１（ｂ）、図１１
（ｃ）からわかるように、Ｄの値を１／２、１／３と小
さくしていくに従い、なまりは改善されるものの、依
然、アナログ的であり、現像されたトナーが散らばりや
すく、ざらつき感のある粒状度の低い中間調画像とな
る。また、文字画像を再現しようとした場合には、文字
画像が、漢字文字で顕著であるように、線のオン、オフ
の繰り返しにより構成され、点灯パルス幅（％）が５０
％のときの露光エネルギープロファイルと相似したもの
となることより、前述した中間調画像再現と同様に、現
像されたトナーが散らばりやすく、鮮明さの欠落した文
字品質となる。

【００４８】一方、図１３は、前述の特開平１−１６９
４５４号公報や特開平２−２８２２７７号公報に提案さ
れた基本思想（図１０（ｂ）参照）を実現する感光体の
特性を示した図である。また、図１４は、図１１（ａ）
にも示した、Ｄ＝１／１のときの露光エネルギープロフ
ァイル（図１４（ａ））、および図１３に示す光電位減
衰特性を有する感光体を図１４（ａ）に示す露光エネル
ギープロファイルを持つ光ビームで露光したときに、そ
の感光体上に形成される静電潜像の電位プロファイルを
シミュレートした結果（図１４（ｂ））を示した図であ
る。

【００４９】図１３に示すような、所定の閾値エネルギ
ーで急激に応答する光電位減衰特性を有する感光体を用
いた場合、図１４（ａ）に示す閾値エネルギーを越えた
領域については、図１４（ｂ）に示すように、露光エネ
ルギープロファイルのコントラストは維持され、感光体
の表面電位プロファイルもディジタル的で、現像された
トナーも散らばりにくくなり、鮮明な文字再現と鮮明な
ドットや万線による粒状度の優れた中間調画像再現が可
能となる。

【００５０】しかし、閾値エネルギーを越えない領域で
は画像が全く再現されない。すなわち、Ｄの値が１／１
の場合、２０％のハイライト領域すら再現されない。Ｄ
の値を１／２、１／３と小さくしていくに従い、ハイラ
イト領域の階調表現が可能となるが、やはりビーム径の
小径化が必要である。特に、１０％の画像を表現し階調
のダイナミックレンジを確保するためには、Ｄの値を１
／４程度になるまでビーム径を絞らなくてはならない。
光ビームの出力を高く設定することによってもハイライ
トを再現できるようにはできるが、その場合、階調再現
に関するダイナミックレンジが狭まり、今度は中高濃度
部の濃度が飽和してしまう結果となる。

【００５１】従来から知られているように、高画質の画
像を形成するには、ハイライト部の表現が重要であり、
近年のＤＴＰ（表示された画面をそのままハードコピー
する（ＤｅｓｋＴｏｐＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）の発
展などから、特にハイライト部を的確に表現する必要が
あるが、文字画像の画質レベルとして許容できる３００
ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の画素密度の画像
形成装置の実現を前提とした場合、ビーム径を絞ること
によってパルス幅１０％の階調を表現しようとすると、
主走査方向のビーム径はおよそ２０μｍ程度であること
が要求され、実質的に実現困難である。

【００５２】図１５は、本発明の実施形態で採用し得る
感光体の特性を示した図である。図１５に示す光電位減
衰特性を示す感光体を用いた場合、Ｄの値が１／２程度
であれば、パルス幅１０％のドットや万線を安定的に表
現することができ、感光体の表面電位プロファイルも、
よりディジタル的であり、その結果、現像されたトナー
の散らばりも少ない。

【００５３】このような光電位減衰特性を示す感光体を
用いることにより、本発明の画像形成装置においては、
なだらかで安定した階調表現を得ることができ、カラー
画像を形成する画像形成装置において、ハイライト部の
色相が安定するという効果が得られる。図１６（ａ）、
図１６（ｂ）、図１６（ｃ）は、それぞれ、図１２に示
すおよそ線形的な光電位減衰特性を示す感光体、図１３
に示すおよそ二値的な光電位減衰特性を示す感光体、お
よび図１５に示す光電位減衰特性を示す感光体に、同一
のハイライト部に相当する画像信号によって変調された
光ビームを走査したときに、各感光体上に形成される静
電潜像の電位プロファイルをシミュレートしたものであ
る。

【００５４】図１６（ａ）、図１６（ｂ）、図１６
（ｃ）を比較すると分かるように、本実施形態（図１６
（ｃ））により、ハイライト部が欠落することなく、か
つ、はっきりした静電潜像が形成される。これにより、
なだらかなハイライト部の階調表現と、鮮明な文字再現
および鮮明なドットや万線による粒状度の優れた画像再
現の両立が行われる。

【００５５】

【実施例】以下に、本発明の実施例および比較例につい
て説明する。図１７は、感光体の構造を示す断面図であ
る。以下、この図１７を参照しながら本発明の実施例お
よび比較例に用いた感光体について説明し、次いで、本
発明の実施例および比較例について説明する。

【００５６】以下に説明する感光体Ａから感光体Ｋま
で、および感光体Ｍは、弱い光入力に対しては電位減衰
が生じにくく、ある一定の光入力を越えると応答して電
位減衰が生じる光電位減衰特性を示す感光体であり、入
力される露光エネルギー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。
また、感光体Ｌは、一般的に用いられている、入射光量
におよそ比例する、いわゆるＪ字型の電位減衰を示す、
有機半導体を使用した電荷発生層及び電荷輸送層からな
る機能分離型の感光体である。

【００５７】なお、本発明にいう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とを特徴とす
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が、これに限られるものではな
い。

【００５８】また本発明にいう電荷輸送層とは、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とを特徴とする。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が、これらに限られるものでは
ない。

【００５９】（感光体Ａ）この感光体Ａは、図１７
（ａ）に示すように、導電性支持体１１１、電荷発生層
１１２、光電位減衰制御層１１３、電荷輸送層１１４よ
り構成される。導電性支持体１１１としては、アルミニ
ウムの円筒状のパイプを用いた。電荷発生層１１２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、各々を顔料：２、樹
脂：１の比率で溶媒中に混合・分散し、アルミニウムパ
イプ上に塗布することにより、０．２μｍの電荷発生層
１１２を形成した。

【００６０】光電位減衰制御層１１３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、各々溶媒中に混合・分散し、電荷発生層１１２上に
塗布することにより、２μｍの光電位減衰制御層１１３
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。

【００６１】次に高分子電荷輸送材料である分子量８万
の下記構造式（１）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、上記光電位減衰制御層１
１３上にディップコーティング法で塗布し乾燥すること
により膜厚２０μｍの電荷輸送層１１４を形成した。こ
の感光体は図１５に示す光電位減衰特性を示す。また、
この感光体の総膜厚Ｌに対する光電位減衰制御層の膜厚
ｘの比：ｘ／Ｌは０．０９０であった。

【００６２】

【化１】

【００６３】（感光体Ｂ）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
と同様に感光体を作成した。（感光体Ｃ）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３
０％から４０％に変更した以外は感光体Ａと同様に感光
体を作成した。

【００６４】（感光体Ｄ）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２０％に変更し、光電位減衰制御
層の膜厚を１．２μｍに変更した以外は感光体Ａと同様
に感光体を作成した。この感光体の総膜厚Ｌに対する光
電位減衰制御層の膜厚ｘの比：ｘ／Ｌは０．０５６であ
った。

【００６５】（感光体Ｅ）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４５％に変更し、光電位減衰制御
層の膜厚を５μｍに変更し、電荷輸送層の膜厚を１５μ
ｍに変更した以外は感光体Ａと同様に感光体を作成し
た。この感光体の総膜厚Ｌに対する光電位減衰制御層の
膜厚ｘの比：ｘ／Ｌは０．２４８であった。

【００６６】（感光体Ｆ）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４５％から５５％に変更した以外は感光体Ｅ
と同様に感光体を作成した。（感光体Ｇ）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２
０％から１５％に変更した以外は感光体Ｄと同様に感光
体を作成した。

【００６７】（感光体Ｇ）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２０％から１５％に変更した以外は感光体Ｄ
と同様に感光体を作成した。（感光体Ｈ）光電位減衰制御層の膜厚を０．５μｍに変
更した以外は感光体Ａと同様に感光体を作成した。この
感光体の総膜厚Ｌに対する光電位減衰制御層の膜厚ｘの
比：ｘ／Ｌは０．０２４であった。

【００６８】（感光体Ｉ）光電位減衰制御層の膜厚を１
０μｍに変更し、電荷輸送層の膜厚を１０μｍに変更し
た以外は感光体Ａと同様に感光体を作成した。この感光
体の総膜厚Ｌに対する光電位減衰制御層の膜厚ｘの比：
ｘ／Ｌは０．０４９であった。（感光体Ｊ）光電位減衰制御層の膜厚を０．２μｍに変
更した以外は感光体Ａと同様に感光体を作成した。この
感光体の総膜厚Ｌに対する光電位減衰制御層の膜厚ｘの
比：ｘ／Ｌは０．００９であった。

【００６９】（感光体Ｋ）光電位減衰制御層の膜厚を１
５μｍに変更し、電荷輸送層の膜厚を５μｍに変更した
以外は感光体Ｃと同様に感光体を作成した。この感光体
の総膜厚Ｌに対する光電位減衰制御層の膜厚ｘの比：ｘ
／Ｌは０．７４であった。（感光体Ｌ）感光体Ｌは、図１７（ｃ）に示すように、
導電性支持体１１１、中間層１１５、電荷発生層１１
２、電荷輸送層１１４から構成される。導電性支持体１
１１としては、アルミニウムの円筒状のパイプを用い
た。また、中間層１１５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１１
２は、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を、ジク
ロロ錫フタロシアニン顔料に代えて用いた以外は、感光
体Ａと同等とした。電荷輸送層１１４は、感光体Ａと同
等とした。この感光体は図１２に示す光電位減衰特性を
示す。

【００７０】（感光体Ｍ）感光体Ｍは、例えば特開平１
−１６９４５４号公報等に開示された技術に基づいて作
られ、図１７（ｂ）に示すように、導電性支持体１１
１、中間層１１５、感光体層１１６から構成される。導
電性支持体１１１としては、アルミニウムの円筒状のパ
イプを用いた。また、中間層１１５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。感光体
層１１６は、０．１〜１．０μｍの粒径の光導電性顔料
であるフタロシアニン微粒子を主体としポリエステルか
らなる熱効果性の樹脂と溶剤を用いて混合分散し、中間
層１１５上に、塗布、乾燥を行うことによって形成し
た。感光体層１１６の層厚は２５μｍとした。この感光
体は図１３に示す光電位減衰特性を示す。

【００７１】表１に各々の感光体を用いた実施例および
比較例の、帯電電位：Ｖｈ、現像バイアス電位：Ｖｂ、
１００％露光部電位：ＶＬ’、感光体の型、不感領域の
光エネルギー幅Ｅ１に対する応答領域の光エネルギー幅
Ｅ２の比：Ｅ２／Ｅ１、感光体の総膜厚Ｌに対する光電
位減衰制御層の膜厚ｘの比：ｘ／Ｌ、光電位減衰制御層
厚と電荷輸送層厚、および光電位減衰制御層ドメイン％
を示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】表２に、実施例１から実施例７まで、およ
び比較例１から比較例６までについての階調特性の評価
結果を示す。光ビームの出力は、１０％のパルス幅入力
信号が表現できるように調整した。また、主走査方向の
ビーム径は４２μｍ、スクリーンは３００線の垂直万線
スクリーンを用いた。表１、表２より明らかなように、
比Ｅ２／Ｅ１が０．３より小さい、感光体Ｍのような非
常に急峻に応答する感光体を用いると、上記条件では、
良好な階調再現特性を得ることは困難である。

【００７４】

【表２】

【００７５】また、表３に、実施例１から実施例７ま
で、および比較例１から比較例６までの、２０％のパル
ス幅入力信号に対応した中間調画像の粒状度、および、
ゴシック書体の６ポイント文字の再現性の評価結果を示
した。

【００７６】

【表３】

【００７７】表１、表３より明らかなように、比Ｅ２／
Ｅ１が１．３より大きくなるような感光体の場合、図１
６（ａ）に示したように、感光体表面電位のプロファイ
ルがアナログ的になり易く、このためトナーが散らばり
易くなり、中間調画像の粒状度が悪化し、文字のつぶれ
が顕著となる。比Ｅ２／Ｅ１は、粒状度の観点から１．
０以下であることが一層好ましい。

【００７８】上記表２、表３の評価結果を感光体の構成
条件から見た場合、比Ｅ２／Ｅ１を１．３以下にするた
めには、光電位減衰制御層の厚さｘと感光層の厚さＬの
比：ｘ／Ｌが０．０１から０．５までの範囲にあること
が好ましく、また、光電位減衰制御層中の電荷輸送性ド
メインの体積比率が２０％以上５０％以下であることが
好ましい。

【００７９】図１８は、表２、表３の評価結果を示した
図である。０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３の範囲ならば、
粒状度／文字再現性と階調特性双方がほぼ良好な状態に
保たれる。表４に、各々の感光体を用いた実施例および
比較例の、帯電電位：Ｖｈ、現像バイアス電位：Ｖｂ、
１００％露光部電位：ＶＬ’、その際の比Ｅ２／Ｅ１お
よび比Ｅ１／Ｅ０を示す。

【００８０】

【表４】

【００８１】表５に、表４に示す実施例８から実施例１
０まで、および比較例７から比較例１０までの各条件下
において、帯電電位Ｖｈを、表４に示した値に対して±
２０Ｖ変動させた場合の階調特性の変化について評価し
た結果を示す。この評価は、環境変化や経時変化などで
感光体の帯電特性が変化した場合をシミュレートしたも
のである。

【００８２】

【表５】

【００８３】表４、表５より明らかなように、比Ｅ１／
Ｅ０が０．６より大きい場合、つまり、感光体の表面電
位が、１００％露光時の露光エネルギーに対して十分飽
和していないような、感光体及びバイアスの設定条件の
場合、感光体の帯電電位の変化に対して階調特性、特に
シャドー部（高濃度部）が変動しやすい。また、比Ｅ１
／Ｅ０が０．２より小さい場合、つまり、感光体の光電
位減衰特性に対して、１００％露光時の露光エネルギー
設定値が過剰に大きい場合、感光体の帯電電位の変化に
対して階調特性、特にハイライト部（低濃度部）が変動
しやすい。また、比Ｅ２／Ｅ１が０．３より小さい感光
体の場合、比Ｅ１／Ｅ０が適切であっても、感光体の帯
電電位の変化に対して中間濃度部の濃度変動が生じる。
すなわち、比Ｅ１／Ｅ０が０．２から０．６の間に設定
されていれば、ハイライト部からシャドー部（高濃度
部）まで階調変動は少なく安定している。

【００８４】表６に、実施例１の条件、および、実施例
１の条件から主走査方向のビーム径Ｄ_bhと主走査方向の
画素ピッチＤ_shとの比Ｄ_bh／Ｄ_shを、１／３（実施例１
１）、１（比較例１１）に変化させたときの階調特性の
評価結果を示す。比Ｄ_bh／Ｄ _shは少なくとも１／２以下
であれば、ハイライト領域からシャドー領域間で線形的
に階調を表現できることがわかる。

【００８５】

【表６】

【００８６】表７に、実施例１の条件、および、実施例
１の条件から副走査方向のビーム径Ｄ_bvと副走査方向の
画素ピッチＤ_svと比Ｄ_bv／Ｄ_svを０．７（実施例１
２）、１．３（実施例１３）、０．５（比較例１２）、
１．５（比較例１３）に変化させたときの階調特性の評
価結果を示す。比Ｄ_bv／Ｄ_svは０．７から１．３の範囲
にあれば、ハイライト部からシャドー部までダイナミッ
クレンジが確保され、階調表現が良好に行えることがわ
かる。

【００８７】

【表７】

【００８８】表８は、実施例２、比較例５、および比較
例６の実験条件にて、イエロー、マゼンタ、シアンの各
色のハーフトーン画像を重ね合わせたグレー色のパッチ
画像の階調画像を作成した場合における階調画像全域で
のグレーバランス、および各グレー色パッチ画像の色む
らを評価した結果である。

【００８９】

【表８】

【００９０】このように、本発明の実施例によれば、カ
ラー画像のグレーバランスが良好に保たれるとともに色
むらの発生も抑えられる。（実施例１５）図６に示す光ビーム走査部２０を、配列
されたＬＥＤにより露光を行なうＬＥＤアレイ露光装置
に変えた以外は実施例２と同様に、階調特性および粒状
度を評価した。階調特性に関しては、ハイライト領域か
らシャドー領域まで線形的に階調再現できた。また、粒
状度に関しても良好な結果を得た。（比較例１６）図６に示す光ビーム走査部２０を、配列
されたＬＥＤにより露光を行なうＬＥＤアレイ露光装置
に変えた以外は比較例１と同様に、階調特性および粒状
度を評価した。階調特性に関しては、ハイライト領域か
らシャドー領域まで線形的に階調再現できるものの、粒
状度に関しては、トナーの飛び散りが顕著であり、画像
ががさついていた。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の画像形成
装置および画像形成方法によれば、実用的な光ビームス
ポット径、例えば３０μｍ以上の光スポット径でありな
がら、文字画像を十分な画質で再現できるようにドット
数ないし線数を、例えば３００ｄｐｉ以上に維持したま
ま、ダイナミックレンジの広い、例えば５０階調以上の
階調表現を達成することができ、かつ粒状度に優れた中
間調画像を再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置に用いられる感光体の光
電位減衰特性を示す図である。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられる感光体のＥ
２／Ｅ１と、階調安定性および線・文字再現性との関係
を示すグラフである。

【図３】面内色差ΔＥの説明図である。

【図４】エッジウイズスの説明図であ

【図５】光ビームのエネルギー設定値Ｅ０に対する不感
領域の光エネルギー幅Ｅ１の比Ｅ１／Ｅ０と線・文字再
現性との関係を示すグラフである。

【図６】本発明が適用されたカラー複写機を示す概略構
成図である。

【図７】光ビーム走査部を示す概略構成図である。

【図８】パルス幅変調回路の一例を示す回路ブロック図
である。

【図９】現像器の構造を示す概略図である。

【図１０】従来の画像形成装置における基本思想と本発
明に係る基本思想との相違について説明する模式図であ
る。

【図１１】露光エネルギープロファイルを示した図であ
る。

【図１２】従来技術の感光体の光応答特性およびバイア
ス設定を示すグラフである。

【図１３】従来の画像形成装置における問題点を説明す
るための図である。

【図１４】露光エネルギープロファイル（ａ）および静
電潜像の電位プロファイルを示した図である。

【図１５】本実施形態に採用し得る感光体の光電位減衰
性およびバイアス設定を示す図である。

【図１６】静電潜像の電位プロファイルを示す図であ
る。

【図１７】感光体ドラムの構造を示す断面図である。

【図１８】粒状度と階調特性の評価結果を示す図であ
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現像ロール４転写ドラム４ａ記録材吸着用帯電器４ｂ転写帯電器４ｃ剥離用帯電器４ｄ除電用帯電器４ｅ剥離爪５クリーナ６前露光器８電位センサ９定着器１０原稿読み取り部１１用紙トレイ１２用紙搬送経路２０光ビーム走査部２１半導体レーザ２２コリメータレンズ２３ポリゴンミラー２４ｆθレンズ２５光ビーム２６走査開始信号生成用センサ３０パルス幅変調装置３１三角波発振器３２比較器３３波形選択回路３４Ｄ／Ａ変換器９１現像ロール９２ハウジング９３，９４スクリューオーガー９５現像剤規制部材９６ａ，９６ｂ，・・・，９６ｅ磁極９７スリーブ９８直流重畳交流電圧電源１１１導電性支持体１１２電荷発生層１１３光電位減衰制御層１１４電荷輸送層１１５中間層１１６感光体層

フロントページの続き (72)発明者加藤信之神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者星崎武敏神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の副走査方向に移動する、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
電された感光体上に、前記副走査方向と交わる所定の主
走査方向に並ぶ複数の画素について同時にもしくは順次
に、画像情報に応じて変調された光ビームを照射するこ
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、現像剤を表面に担持して該現像剤を前記感光体
に対向した現像位置に搬送する現像剤担持体を有し、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
該感光体上に可視画像を形成する現像手段を備えた画像
形成装置において、前記感光体、前記帯電手段および前記露光手段が、前記
帯電手段による前記感光体の帯電電位をＶＨ、前記感光
体の光減衰の飽和表面電位をＶＬ、前記光ビームのエネ
ルギー設定値をＥ０、前記感光体の表面電位がＶＨ以下
ＶＨ−（ＶＨ−ＶＬ）／５以上の電位にとどまる不感領
域の光エネルギー幅をＥ１、前記感光体の表面電位がＶ
Ｈ−（ＶＨ−ＶＬ）／５以下ＶＬ＋（ＶＨ−ＶＬ）／５
以上の電位にとどまる応答領域の光エネルギー幅をＥ２
としたとき、０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３および０．２＜Ｅ１／Ｅ０＜０．６の関係を満足するように調整されてなることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】前記感光体、前記帯電手段および前記露
光手段が、前記の０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３の関係に代わり、０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．０の関係を満足するように調整されてなることを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記感光体が、基体上に、電荷を発生す
る電荷発生層と、相対的に注入電荷量が少ないときに注
入された電荷を蓄え相対的に注入電荷量が多いときに注
入された電荷を輸送する光電位減衰制御層と、電荷を輸
送する電荷輸送層とからなる感光層を有するものである
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記感光体が、前記光電位減衰制御層の
厚さをｘ、前記感光層の厚さをＬとしたとき、０．０１≦ｘ／Ｌ≦０．５を満足するように各層の厚さが調整されてなるものであ
ることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記光電位減衰制御層が、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
り、かつ、該光電位減衰制御層中の電荷輸送性ドメイン
の体積比率が２０％以上５０％以下に調整されてなるこ
とを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】前記露光手段が、前記光ビームの、前記
主走査方向のビーム径をＤ_bh、前記主走査方向の画素ピ
ッチをＤ_Sh、前記副走査方向のビーム径をＤ _bv、前記副
走査方向の画素ピッチをＤ_svとしたとき、Ｄ_bh／Ｄ_Sh≦１／２０．７≦Ｄ_bv／Ｄ_sv≦１．３の関係を満足するように、前記光ビームを前記感光体上
に照射するものであることを特徴とする請求項１記載の
画像形成装置。
【請求項７】前記現像手段が、前記現像位置におい
て、磁性粒子とトナーとが混合された現像剤を前記感光
体に接触あるいは近接させることにより、該トナーを、
前記感光体上に、該感光体上に形成された静電潜像に応
じたパターンに付着させるものであることを特徴とする
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】前記現像手段が、複数色のトナーの中の
いずれの色のトナーでも現像を行なうことが可能なもの
であって、かつ、１つの静電潜像毎にいずれか一色のト
ナーで現像を行なうものであり、この画像形成装置が、前記感光体上に形成された各色の
トナーによる可視画像を所定の被転写体上に順次重ねる
ように転写する転写手段を備えたものであることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項９】所定の副走査方向に移動する、静電潜像
が形成される感光体を帯電する帯電工程、帯電された感
光体上に、前記副走査方向と交わる所定の主走査方向に
並ぶ複数の画素について同時にもしくは順次に、画像情
報に応じて変調された光ビームを照射することにより、
該感光体上に静電潜像を形成する露光工程、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
該感光体上に可視画像を形成する現像工程を有し、前記帯電工程および前記露光工程が、前記帯電工程にお
ける前記感光体の帯電電位をＶＨ、前記感光体の光減衰
の飽和表面電位をＶＬ、前記光ビームのエネルギー設定
値をＥ０、前記感光体の表面電位がＶＨ以下ＶＨ−（Ｖ
Ｈ−ＶＬ）／５以上の電位にとどまる不感領域の光エネ
ルギー幅をＥ１、前記感光体の表面電位がＶＨ−（ＶＨ
−ＶＬ）／５以下ＶＬ＋（ＶＨ−ＶＬ）／５以上の電位
にとどまる応答領域の光エネルギー幅をＥ２としたと
き、０．３＜Ｅ２／Ｅ１＜１．３および０．２＜Ｅ１／Ｅ０＜０．６の関係を満足するように調整されてなることを特徴とす
る画像形成方法。
【請求項１０】前記感光体として、基体上に、電荷を
発生する電荷発生層と、相対的に注入電荷量が少ないと
きに注入された電荷を蓄え相対的に注入電荷量が多いと
きに注入された電荷を輸送する光電位減衰制御層と電荷
を輸送する電荷輸送層とからなる感光層を有する感光体
を用いることを特徴とする請求項９記載の画像形成方
法。