JP2000177171A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １ドット幅の黒ライン（印字部）と１ドット
幅の白ライン（非印字部）よりなるパターンと、周辺に
印字部のない孤立１ドットのパターンを両立することが
できなかった。 【解決手段】 低解像度と高解像度の２種類の解像度モ
ードを有するとともに、画像情報が孤立した１ドットパ
ターンである場合の露光エネルギー密度をＥａ、１ドッ
トおきのドットパターンである場合の露光エネルギー密
度をＥｂとした場合、ＥａとＥｂが２種類の解像度モー
ドにおいて、 Ｅａ＝Ｅｂ （低解像度モード） Ｅａ＞Ｅｂ （高解像度モード） となるように露光エネルギー密度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル画像情報
に基づいて画像を出力するプリンタ、ファクシミリ、デ
ジタル複写機やそれらの複合機に関するものであり、さ
らに詳細には、電子写真方式を用い光エネルギーにより
画像情報を記録しトナーにより可視化する画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、文書情報、画像情報のデジタル化
に伴い、デジタル画像情報を出力するプリンタ、ファク
シミリ、デジタル複写機やそれらの複合機の需要は益々
高まっている。これら出力機器に対する画質への要求は
高くなる一方であり、より高画質化を求めて高解像度化
を目指した出力機器の開発が進んでいる。たとえば、基
本解像度自体が１２００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎ
ｃｈ）のように真の高解像度化を行った機種が上市され
ている。

【０００３】ところが、高解像度になるに従い１ドット
径及び１ドットラインの幅が狭くなり、１ドット及び一
本線を現像したときにドットが消滅したり線が切れたり
するという問題点を有していた。

【０００４】上記解決する方法として、特開昭６３−６
４７６３号公報のように、印字データそのものを補正す
る方法（以下、従来例１と称す）や、特開昭６３−２９
６０６９号公報（以下、従来例２と称す）のように、感
光体に照射するビームスポット径を変化させる方法が開
示されている。

【０００５】従来例１の方法は、印字データ中から孤立
した１ドット印字データを検出し、該検出された１ドッ
ト印字データの前後の１ビット分のデータを印字データ
として補正することにより上記課題を解決しようとする
ものである。

【０００６】また、従来例２の方法は、同様に印字デー
タ中から孤立した１ドット印字データを検出し、該検出
された１ドット印字データに対する露光ビームスポット
径を大きくすることにより上記課題を解決しようとする
ものである。

【０００７】一方、出力機器の生産性を高める意味から
高速化への需要も高い。しかしながら、高解像度化と高
速化はトレードオフの関係にあり、真の高解像度化を行
うと画像データ量の増大を生じ、高速化に対しては不利
であった。

【０００８】このため、２種類以上の解像度モードを有
し、画質を優先する場合は高解像度のモードで出力を行
い、一方、高速性を優先する場合には低解像度のモード
で出力を行うなどの方法が採られている。このような複
数の解像度モードを実現するには以下のような方法によ
り対応している。

【０００９】第１の方法は、それぞれの解像度モードで
要求されるドット径の違いを露光手段のパワーを個別に
設定することにより行う方法である。

【００１０】ここでドット径について説明すると、露光
手段により露光されたビームスポットの露光エネルギー
密度に応じ感光体表面電荷が減衰する。この電荷パター
ンの変化に応じて形成される電位分布と現像ローラやト
ナーの帯電量・付着量等により決定される現像特性に従
って、上記電位分布に応じたトナー像が形成される。こ
のトナー像の、特に、孤立した１ドットのデータを上記
電子写真プロセスに従って現像した場合の径をドット径
とする。

【００１１】以上のことから、ドット径は露光するビー
ムのエネルギー密度の大小により、感光体表面の電荷分
布が拡がったり縮小したりすることで、ドット径も大き
くなったり小さくなったりする。たとえば、６００及び
１２００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の時のド
ット径はそれぞれ約６０及び３０μｍとなる。

【００１２】したがって、たとえば６００ｄｐｉにおけ
る露光手段のパワーを１とした場合、１２００ｄｐｉに
おけるパワーを０．５とすることによりドット径を変化
させている。このように、現像後のドット径が必要とす
る解像度に応じた大きさとなるようにするために、露光
手段のパワーを変化していた。

【００１３】また、当方法において２種類の解像度モー
ドにおけるドットピッチは、露光手段の点滅クロック数
並びにプロセス速度を個別に設定して解像度モードに応
じて切り替えている。すなわち、主走査方向におけるド
ットピッチは露光手段の点滅クロック数を変化すること
により行い、また、副走査方向におけるドットピッチは
プロセス速度を変化することにより行っている。

【００１４】また、この方法においては、プロセス速度
を変更せずにプロセス方向のドットピッチをどちらかの
解像度モードに合わせる場合や、露光手段にレーザスキ
ャナを用いる場合などは、スキャナモータの回転速度に
よりプロセス方向のドットピッチを変更する場合もあ
る。

【００１５】第２の方法として、２種類の解像度モード
におけるドットピッチは第１の方法と同様の方法を用
い、ドット径の違いは露光手段の設定により変更する場
合である。この場合、例えば露光手段にレーザスキャナ
を用いる場合、レーザダイオードとコリメータレンズの
距離を調節して開口数を変更し、感光体像面上でのレー
ザビームのスポット径を変更するような方法が提案され
ている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の方法では本来の印字データの内容を変更するもので
あるので、当然のことながら元データを忠実に再現する
ことはできない。さらに、データ内容によっては不自然
な部分が生じる。

【００１７】また、従来例２の方法では１ドット印字デ
ータに対し補正を行うのはビームスポット径であるが、
発明の実施の形態にて説明するように上記従来の課題を
本質的に解決するには、感光体の表面電位ポテンシャル
に着目しなければならず、該表面電位ポテンシャルを直
接的かつ正確に制御するためには露光エネルギー密度を
補正しなければならないことが発明者らの研究によって
明らかにされた。さらに、該公報においては、表面電位
ポテンシャル、露光エネルギー密度に関する記述はな
く、また、ビームスポット径と感光体表面電位及び表面
電位ポテンシャルとの一義的関係も示されていない。

【００１８】さらに、低解像度と高解像度において露光
手段のパワーを変化させる方法においては、以下のよう
な問題点があった。すなわち、低解像度モード（例えば
６００ｄｐｉ）の場合には、印字パターンによらず現像
後のドット径が所望の大きさを実現できているものの、
高解像度モード（たとえば１２００ｄｐｉ）の場合に
は、印字パターンの種類によってドット径が変化してし
まい、画像品位を劣化させる原因となっていた。

【００１９】より詳細に説明すると、１ドット幅の黒ラ
イン（トナー付着により現像された印字部）と１ドット
幅の白ライン（非印字部）よりなるパターン（以下１ｂ
ｙ１パターンと呼ぶ）と、周辺に印字部のない孤立１ド
ットパターンの２つについて着目した場合、６００ｄｐ
ｉにおいては、両パターンとも該解像度に応じた６０μ
ｍ幅の黒ライン及び約６０μｍのドットが形成されてい
た。

【００２０】ところが、１２００ｄｐｉ等の高解像度モ
ードの場合には、１ｂｙ１パターン（３０μｍ幅の黒ラ
イン）は再現できていても、孤立１ドットパターンは必
要解像度に応じた約３０μｍよりも小さいドット（たと
えば１０μｍ）しか形成されず、条件によっては全く形
成されない等の不具合が生じていた。

【００２１】このように、孤立１ドットパターンの再現
ができない場合には、低濃度のハイライト部の階調再現
性が劣化し、画質に悪影響を及ぼしていた。

【００２２】また、低解像度と高解像度において開口数
を変化させる方法においては、レーザダイオードとコリ
メータレンズの距離を調節する手段が別途必要なこと、
これに伴い機構の複雑化、大型化等の問題を生じ、ま
た、調節する必要性からレーザダイオードとコリメータ
レンズを接着剤等で固定できず振動及び経時変化等によ
って距離がずれる等の安定性・信頼性等の問題点があっ
た。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１にかかる画像形成装置は、画像情報が孤立
した１ドットパターンあるいは孤立した１ドット幅ライ
ンパターンである場合の露光手段の露光エネルギー密度
をＥａ、画像情報が１ドットおきのドットパターンある
いは１ラインおきのラインパターンである場合の露光手
段の露光エネルギー密度をＥｂとした場合、Ｅａ＞Ｅｂ
となるように上記露光手段を制御する制御手段を有する
ことを特徴としている。

【００２４】請求項２にかかる画像形成装置は、特に、
１．７Ｅｂ≦Ｅａ≦７．５Ｅｂとなるように露光エネル
ギー密度を制御することを特徴としている。

【００２５】請求項３にかかる画像形成装置は、低解像
度と高解像度の２種類の解像度モードを有するととも
に、画像情報が孤立した１ドットパターンあるいは孤立
した１ドット幅ラインパターンであるか、１ドットおき
のドットパターンあるいは１ラインおきのラインパター
ンであるかを検出し、画像情報が孤立した１ドットパタ
ーンあるいは孤立した１ドット幅ラインパターンである
場合の露光手段の露光エネルギー密度をＥａ、画像情報
が１ドットおきのドットパターンあるいは１ラインおき
のラインパターンである場合の露光手段の露光エネルギ
ー密度をＥｂとした場合、ＥａとＥｂが２種類の解像度
モードにおいて、 Ｅａ＝Ｅｂ （低解像度モード） Ｅａ＞Ｅｂ （高解像度モード） となるように露光エネルギー密度を制御する制御手段を
有することを特徴としている。

【００２６】請求項４にかかる画像形成装置は、前請求
項３に記載の画像形成装置において、高解像度モードに
於ける解像度が１２００ｄｐｉ以上であることを特徴と
している。

【００２７】請求項５にかかる画像形成装置は、前請求
項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置において、
感光体の膜厚が１０μｍ以上であることを特徴としてい
る。

【００２８】請求項６にかかる画像形成装置は、前請求
項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置において、
露光エネルギー密度を感光体像面上でのパワーにより制
御することを特徴としている。

【００２９】請求項７にかかる画像形成装置は、前請求
項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置において、
露光エネルギー密度を感光体像面上での露光時間で制御
することを特徴としている。

【００３０】請求項８にかかる画像形成方法は、あらか
じめ所定の電位に帯電された感光体に画像情報に基づい
た潜像を形成し、上記潜像に応じて感光体上に帯電した
現像剤を付着させ上記画像情報を可視化させる画像形成
方法において、上記画像情報が孤立した１ドットパター
ンあるいは孤立した１ドット幅ラインパターンである場
合の上記露光手段の露光エネルギー密度をＥａ、上記画
像情報が１ドットおきのドットパターンあるいは１ライ
ンおきのラインパターンである場合の上記露光手段の露
光エネルギー密度をＥｂとした場合、Ｅａ＞Ｅｂを満た
すように各露光エネルギー密度Ｅａ及びＥｂを制御する
ことを特徴としている。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明における実施の形態
を図面を用いて説明する。なお、説明は、 基本構成 実験装置構成 実験プロセス テストパターン及び実験結果 の順に行う。

【００３２】基本構成 図１は本実施の形態に係る画像形成装置の主要部の構成
図であり、また、図２は制御のフローチャートである。
制御手段２は、画像形成装置の全体の制御を一元的に管
理するたとえば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａ
ｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の制御コントローラであ
り、外部から入力されるデータ信号Ｓ１、解像度信号Ｓ
２及びデータパターン信号Ｓ３を基に、レーザドライバ
３６に対しレーザダイオード駆動信号Ｓ４を出力する。

【００３３】上記データ信号Ｓ１は画像情報に基づいた
信号であり、たとえば、黒データ（印字）及び白データ
（無印字）に対し、信号レベルをそれぞれＨ（Ｈｉｇ
ｈ）及びＬ（Ｌｏｗ）に対応づけておく。

【００３４】上記解像度信号Ｓ２は画像解像度情報に基
づいた信号であり、たとえば、高解像度モード（１２０
０ｄｐｉ）及び低解像度モード（６００ｄｐｉ）の２つ
の解像度モードを有する画像形成装置の場合、１ビット
で表現することができて、解像度が高解像度モード及び
低解像度モードに対し、信号レベルをそれぞれＨ（Ｈｉ
ｇｈ）及びＬ（Ｌｏｗ）に対応づけておく。解像度モー
ドが３以上の場合には２ビット以上を必要とするが、考
え方は同様である。また、複数の解像度モードを有しな
い場合には不用である。

【００３５】データパターン信号Ｓ３は、画像情報が孤
立した１ドットパターンあるいは孤立した１ドット幅ラ
インパターン（以下、総称してパターンＡと称する場合
がある）であるか、あるいは１ドットおきのドットパタ
ーンあるいは１ラインおきのラインパターン（以下、総
称してパターンＢと称する場合がある）であるかの判別
信号であり、図示しないデータパターン判別手段から入
力される。

【００３６】該データパターン判別手段は公知の方法を
用いることができるので詳細な説明は省略するが、考慮
するドットと該ドットの前後２ドットまでの内容とを比
較することにより孤立した１ドットパターンか、また
は、１ドットおきのドットパターンかを判別することが
できる。同様に、孤立した１ドット幅ラインパターンで
あるか、または、１ラインおきのラインパターンである
かの判別には、画像情報を行（ｒｏｗ）及び列（ｃｏｌ
ｕｍｎ）からなる２次元マトリクスに展開し、考慮する
ドットの前後のラインであって考慮するドットと同じ列
のデータと比較することにより行うことができる。上記
データパターン判別手段は、記憶手段としてのメモリと
比較手段としての比較器とから構成される。

【００３７】制御手段２は、上記入力信号Ｓ１乃至Ｓ３
を基に黒データ（印字）時の出力信号Ｓ４を決定する。
具体的には、図２を参照し、解像度信号Ｓ２を基に画像
解像度を判別し、解像度が６００ｄｐｉである場合には
データパターンを判別することなく、レーザダイオード
の駆動条件を一定とするような出力信号Ｓ４を出力す
る。

【００３８】次に、上記画像解像度の判別の結果、解像
度が１２００ｄｐｉである場合にはデータパターン信号
Ｓ３を基にデータパターンを判別するステップに進み、
その結果、画像情報がパターンＡかＢかによってレーザ
ダイオードの駆動条件を変更する。たとえば、パターン
Ａの場合には露光エネルギー密度Ｅが高露光エネルギー
密度（３．６μＪ／ｃｍ２）となるようにし、また、パ
ターンＢの場合には低露光エネルギー密度（１．２μＪ
／ｃｍ２）となるようにレーザパワーあるいはレーザ照
射時間を制御する。図７及び８に、レーザパワー及びレ
ーザ照射時間を制御する場合のタイミングチャートを示
す（詳細は後述する）。

【００３９】なお、上記説明では可変解像度数を２とし
たが、これに限定されるわけではなく３以上であっても
よい。また、低解像度数及び高解像度数も上記値に限定
される必要はない。

【００４０】実験装置構成 図３は、上記効果を確認するための検証実験に用いた実
験装置の側面模式図を示す。本検討においては、感光体
上のドット形成を観察するため、電子写真プロセスを用
いた画像形成装置を構成する各要素から、帯電部２０、
露光部３０、現像部４０及び感光体１０を抽出し実験装
置を構成している。通常の電子写真プロセスを用いたプ
リンタや複写機においては、これらの他に、転写、定
着、感光体のクリーニング、感光体の除電、用紙搬送等
が加わり装置を構成するが、本検討においては感光体上
のドット形成に注目し、現象をより理解するためにプロ
セスを単純化した。

【００４１】以下に上記実験装置の各部詳細について述
べる。テストピース１０は、感光体面が形成された面を
下にしてテストピースホルダ１１に取り付けられてい
る。該テストピースホルダ１１はテストピース１０を直
線的に駆動するリニアスライダ１２に機械的に連結され
ており、プロセス中は図示しないコントローラによって
６６ｍｍ／ｓの一定速度で移動するよう制御される。

【００４２】テストピース１０は導体基板上にアンダー
コート層（ＵＣ層）、電荷発生層（ＣＧ層）、電荷輸送
層（ＣＴ層）の順に積層形成されている。本検討におい
ては、これら感光体層の厚さは８〜２０μｍの範囲にお
いて行った。また、テストピース１０の感光体は負極性
に帯電するフタロシアニン系有機感光体を用いた。ま
た、テストピース１０の導電基板は図示しない電極を介
して接地されている。

【００４３】帯電部２０はテストピース１０の感光対面
と対向する側に位置し、グリッド２１、ケース２２及び
ワイヤ２３から成るスコロトロン型帯電器である。グリ
ッド２１、ケース２２及びワイヤ２３はそれぞれ電源２
４、２５及び２６に接続され、テストピース１０の感光
体表面電位が所望の値となるよう該電源が制御されてい
る。本検討においては、現像時の感光体表面電位が−４
００〜−１０００Ｖとなるように、感光体の暗減衰を考
慮して条件を設定した。

【００４４】露光部３０は半導体レーザ（ＬＤ）３１を
露光用光源とし、ＬＤ３１より発せられたレーザ光はコ
リメータレンズ３２を通過し平行光に整形される。コリ
メータレンズ３２を通過したレーザ光はアパーチャ３３
により所望の開口に制限され、対物レンズ３４に入射す
る。対物レンズ３４はレーザ光を収束しテストピース１
０の感光体面上に焦点を結ぶようにテストピース１０ま
での距離を調整されている。これら、露光部３０は全体
をＸＹ２軸で駆動可能なＸＹステージ３５上に固定さ
れ、ＸＹステージ３５を図示しないコントローラで所望
の位置に位置決めすることができる。

【００４５】さらに、ＬＤ３１は図示しないレーザドラ
イバ（キノ・メレスグリオ社製）により駆動され、レー
ザパワーやレーザの点灯時間を任意に制御することが可
能となっている。本検討においては、ＬＤ３１の波長を
７８０ｎｍとし、コリメータレンズ３２並びに対物レン
ズ３４の焦点距離を４８ｍｍ、アパーチャ３３の開口部
直径を１〜５．２ｍｍとして実験を行った。また、感光
体面上でのレーザ光のパワーは１ｎＷ〜２００ｎＷの範
囲でレーザドライバにより適宜設定した。

【００４６】現像部４０は、テストピース１０に対向す
るよう設置されており、現像ローラ４１上にある一定の
付着量のトナー４５の層を形成する。現像部４０はその
容器内部にトナー４５を貯蔵しており、現像ローラ４１
に接触しているトナー供給ローラ４３が、図中の矢印で
示した方向に回転することにより現像ローラ４１へトナ
ー４５を供給する。現像ローラ４１に供給されたトナー
４５は、現像ローラ４１の回転に伴いドクターローラ４
２と現像ローラ４１の接触部へ搬送される。ドクターロ
ーラ４２は図中の矢印の方向へ回転し、現像ローラ４１
上のトナー４５をある一定の付着量の層に形成する。現
像ローラ４１上のトナー４５がテストピース１０との現
像領域を通過しトナー４５が現像された後、現像されず
に現像ローラ４１上に残ったトナー４５は、回収ローラ
４４により現像ローラ４１上から回収され再び容器内に
戻される。現像ローラ４１は図示しないモータによりカ
ップリングを介して駆動され、その回転により図示しな
いギアを介して、ドクターローラ４２、トナー供給ロー
ラ４３並びに回収ローラ４４がそれぞれ駆動される。本
検討においては、現像ローラ４１の周速が１００ｍｍ／
ｓとなるようにギヤ比等を設定している。

【００４７】現像ローラ４１、ドクターローラ４２、ト
ナー供給ローラ４３並びに回収ローラ４４のシャフトに
はそれぞれ電源４６、４７、４８、４９が接続され、独
立に電圧が印加される。本検討においては、現像ローラ
４１のバイアスを−２５０〜−７５０Ｖの範囲で電源４
６により設定し、ドクターローラ４２、トナー供給ロー
ラ４３並びに回収ローラ４４のバイアスはそれぞれ現像
ローラ４１に対して、ドクターローラ４１は−３００〜
＋３００Ｖとなるように電源４７を、また、トナー供給
ローラ４３は０〜−３００Ｖとなるように電源４８を、
さらに、回収ローラ４４は０〜＋３００Ｖとなるように
電源４９を制御した。

【００４８】本検討において、現像ローラ４１はステン
レスのシャフトの周囲に、ウレタンゴム中にカーボン粒
子を分散し導電性を付与したゴムローラを用いた。ドク
ターローラ４２は金属製の表面を有し、表面粗さをＪＩ
Ｓ Ｂ０６０１に規定される中心線平均粗さＲａを０．
１μｍに形成されている。トナー供給ローラ４３は、ス
テンレスのシャフトの周囲にカーボン粒子を分散した発
泡性ウレタンスポンジを成型している。回収ローラ４４
は、ドクターローラ４２と同じく金属製の表面をＲａ＝
０．１μｍに加工されている。

【００４９】トナー４５は、スチレン−アクリル共重合
体の主樹脂の中に抵抗調整剤且つ顔料としてのカーボン
粒子や、帯電制御剤としてのＣＣＡ、外添剤としてのシ
リカなどから成り、本検討においては体積平均粒径３〜
１０μｍのものを用いた。また、負極性に帯電するトナ
ーを使用し、その帯電量は−２０〜−５０μＣ／ｇであ
った。

【００５０】なお、上記実験機全体は図示しない暗幕な
どにより暗所に設けられている。

【００５１】実験プロセス 実験のプロセスは、帯電プロセス、露光プロセス、現像
プロセスの順に行われる。 ［帯電プロセス］テストピース１０がリニアスライダ１
２により図中矢印方向に駆動され、帯電部２０と対向す
る帯電領域に到達すると、予め設定された条件で帯電部
２０により所定の表面電位に帯電される。

【００５２】［露光プロセス］帯電されたテストピース
１０は、露光部３０に対向する露光領域に到達すると停
止し、予め設定したデータに基づきＸＹステージ３５を
移動しつつ、ＬＤ３１をレーザドライバにより点滅させ
テストピース１０の感光体面上にレーザ光を照射する。
レーザ光が照射された部分の電荷は減衰し潜像が形成さ
れる。露光が完了するとリニアスライダ１２が再び駆動
し、テストピース１０を現像部４０と対向する現像領域
へ搬送する。

【００５３】［現像プロセス］現像領域に搬送されたテ
ストピース１０は、一定速度で移動しつつ現像ローラ４
１と接触する。現像ローラ４１上のある一定の帯電量・
付着量のトナー４５の層は潜像が形成されたテストピー
ス１０の感光体面と接触することで、潜像に応じて静電
気的に現像される。現像領域を通過したテストピース１
０は、完全に現像領域から離脱した後停止する。この
後、テストピース１０をテストピースホルダ１１から取
り外し、現像されたトナー４５の像を観察した。

【００５４】テストパターン及び実験結果 図５に画質評価のために用いたテストパターン例を示
す。図５のパターン１００は、周囲のドットパターンや
ラインパターンから十分離れた位置に形成された孤立ド
ットパターン１０１と、１ラインおきに画像部と非画像
部が交互に存在する１ｂｙ１パターン１０２とから構成
されている。

【００５５】評価値としてパターン１００における孤立
ドットパターン１０１のドット径ｄと、１ｂｙ１パター
ン１０２における画像部の幅ａ及び画像部の幅ａと非画
像部の幅の和で表されるｂを用いて次式にて定義される
ｄｕｔｙを用いた。 ｄｕｔｙ＝ａ／ｂ 理想的なドット径ｄは解像度によって決まる値であり、
たとえば１２００ｄｐｉの場合３０μｍ±１０μｍとな
る。また、理想的なｄｕｔｙは５０％である。

【００５６】上記実験装置により、図５に示すパターン
１００をテストピース１０上に形成し、現像された像を
観察した。感光体膜厚２０μｍ、高解像モードの解像度
として１２００ｄｐｉの設定で、露光エネルギー密度Ｅ
に対して行った結果を図３に示す。図中、白丸は孤立ド
ットパターン１０１のドット径（単位：μｍ）の測定結
果であり、黒丸は１ｂｙ１パターン１０２のｄｕｔｙ
（単位：％）の測定結果である。高画質な画像を得るた
めには、孤立ドットパターン１０１と１ｂｙ１パターン
１０２が両立されなければならない。

【００５７】しかしながら、例えば、孤立ドットパター
ン１０１を１２００ｄｐｉの設定値である３０μｍ±１
０μｍで形成しようとすれば、図中にも示したとおり孤
立ドットパターン１０１の露光エネルギー密度Ｅａは約
２〜９μＪ／ｃｍ２となるが、このとき同一露光エネル
ギー密度での１ｂｙ１パターン１０２のｄｕｔｙは約６
３〜１００％となり殆ど再現されないことがわかる。

【００５８】１ｂｙ１パターン１０２は、理想的には同
一幅の黒ラインと白ラインにて形成されるはずであるか
ら、ｄｕｔｙの目標値は５０％である。

【００５９】しかるに、１ｂｙ１パターン１０２のｄｕ
ｔｙが１００％ということは、本来非画像部であるべき
ところが画像部として形成されていることを意味してお
り、黒ベタとなる。

【００６０】逆に、１ｂｙ１パターン１０２をｄｕｔｙ
５０％で形成しようとすれば、１ｂｙ１パターン１０２
の露光エネルギー密度Ｅｂでは、孤立ドットパターン１
０１は孤立ドットは形成されないと言うことが明らかで
ある。従って、上記２つのパターンを同じ露光エネルギ
ー密度の設定で露光した場合、両パターンを完全に現像
することはできない。

【００６１】これに対し、感光体膜厚２０μｍを用い
て、低解像モードとして６００ｄｐｉの設定で同一の実
験を行ったところ、孤立ドットパターン１０１と１ｂｙ
１パターン１０２は同一露光エネルギー密度の露光条件
でどちらのパターンとも両立されていた。

【００６２】この解像度変化におけるパターンの両立性
の可否について、図６を用いて説明する。これにより該
両立性可否の原因が解明されると共に、当考え方に基づ
けば本発明を成すに至った理由が理解されよう。

【００６３】図６は、孤立ドットパターン１０１と１ｂ
ｙ１パターン１０２の感光体面での電位分布を示す模式
図である。横軸は距離Ｘ（単位：μｍ）であり、縦軸は
感光体の表面電位（単位：Ｖ）である。１ｂｙ１パター
ン１０２の電位分布は、解像度で決まるドットピッチを
周期とする周期波形となる。

【００６４】図６（ａ）は帯電時の感光体表面電位−１
０００Ｖ、感光体膜厚２０μｍの場合において、同一露
光エネルギー密度としたときの、１２００ｄｐｉでの孤
立ドットパターン１０１（点線）と１ｂｙ１パターン１
０２（実線）の感光体表面電位分布を模式的に示したも
のである。

【００６５】また、図６（ｂ）は帯電時の感光体表面電
位−１０００Ｖ、感光体膜厚２０μｍの場合において、
同一露光エネルギー密度としたときの、６００ｄｐｉで
の孤立ドットパターン１０１（点線）と１ｂｙ１パター
ン１０２（実線）の感光体表面電位分布を模式的に示し
たものである。

【００６６】図６（ａ）から分かるように、孤立ドット
パターン１０１と１ｂｙ１パターン１０２が感光体表面
電位レベルにおいて重複する領域は少なく（同図でいえ
ば−５００から−７５０Ｖ）、例えば１ｂｙ１パターン
１０２（実線）が５０％のｄｕｔｙになるのは−５００
Ｖの電位レベルであるが、孤立ドットパターン１０１
（点線）は−５００Ｖの電位レベルまで電位が減衰して
いない。これは、１ｂｙ１パターン１０２を５０％のｄ
ｕｔｙで形成しようと現像電位のレベルなど条件設定を
調整したとしても、同一条件下においては孤立ドットは
全く形成されないことを意味している。

【００６７】逆に、孤立ドットパターン１０１を再現す
るために電位レベルをたとえば−８００Ｖに設定したの
では、１ｂｙ１パターン１０２の全電位レベルが該−８
００Ｖより減衰しているので、当条件にて現像を行うと
黒ベタとなり１ｂｙ１パターン１０２を再現できない。

【００６８】このように、感光体表面電位分布を加味す
することにより、孤立ドットパターン１０１と１ｂｙ１
パターン１０２において露光エネルギー密度を同一にし
たのでは、孤立ドットパターン１０１が所望のドット径
以下となり再現できないことが明らかとなった。

【００６９】一方、図６（ｂ）に示す６００ｄｐｉの場
合には、孤立ドットの場合にも十分電位は減衰し、１ｂ
ｙ１パターン１０２でｄｕｔｙ５０％となる−５００Ｖ
の電位においても孤立ドットは形成されることが分か
る。

【００７０】このように、低解像度においては１ｂｙ１
パターン１０２の露光エネルギー密度Ｅｂは孤立ドット
パターン１０１の露光エネルギー密度Ｅａと変化させる
必要はない。即ち、 Ｅａ＝Ｅｂ（低解像度：６００ｄｐｉ） である。

【００７１】高解像度において孤立ドットパターン１０
１と１ｂｙ１パターン１０２が両立されないことは以上
より説明できるが、図６（ａ）の条件において、孤立ド
ットパターン１０１と１ｂｙ１パターン１０２でのドッ
ト再現を両立するには、図６（ｂ）に示したように両者
の曲線が重複すること、より特定すれば、孤立ドットパ
ターン１０１における感光体表面電位の減衰量を大きく
することが必要である。

【００７２】発明者らは図３に示すように孤立ドットが
露光エネルギー密度Ｅの増大によりドット径ｄを拡大で
き、さらには感光体表面電位の減衰量を増大させること
ができることに着目し、実際に１ｂｙ１パターン１０２
と孤立ドットパターン１０１に投入する露光エネルギー
密度Ｅａを変化させ、これらのパターンを同時に再現す
ることを試みた。

【００７３】図３からも分かるように、１ｂｙ１パター
ン１０２を露光する際には１．２μＪ／ｃｍ２の露光エ
ネルギー密度Ｅｂを投入し、また、孤立ドットパターン
１０１を露光する際には３．６μＪ／ｃｍ２の露光エネ
ルギー密度Ｅａ（即ちＥａ＞Ｅｂ）を投入して現像を行
ったところ、１ｂｙ１パターン１０２のｄｕｔｙが約５
０％、孤立ドットパターン１０１のドット径が約２８μ
ｍで形成され、ともに条件を満足することが確認でき
た。

【００７４】さらに、設計条件としてドット径は公差を
持って設定するのが一般的である。例えば１２００ｄｐ
ｉの場合、中心値３０μｍに対し±１０μｍの公差を許
容するように設計される。図１よりこのドット径（２０
から４０μｍ）に相当する孤立ドットパターン１０１の
露光エネルギー密度Ｅａを読みとると、前述したとおり
約２〜９μＪ／ｃｍ２となる。従って、より正確に孤立
ドット径を制御しようとすれば、高解像度におけるＥａ
とＥｂの関係は、１．７Ｅｂ≦Ｅａ≦７．５Ｅｂとな
る。

【００７５】露光エネルギー密度の変更手段としては、
図６に示すように１ｂｙ１パターン１０４と孤立ドット
１０３が混在したとき、露光する時間を一定として露光
手段の露光パワーを変える方法がある。図において、上
図は画像パターンを、下図は画像パターン中に示した矢
印方向の露光パワーの変化を示している。本実験装置に
おいては、レーザドライバとＸＹステージ３５の同期を
とりながら、孤立ドット１０３の場合の露光パワーＰａ
を１ｂｙ１パターン１０４へ露光する露光パワーＰｂの
２倍に設定して実験を行った。その結果、１ｂｙ１パタ
ーン１０４のｄｕｔｙ５０％の状態と、孤立ドット径２
５μｍが両立できた。

【００７６】また、別の露光エネルギー密度の変更手段
としては、図７に示すように、露光手段の露光パワーを
一定として露光する時間を変える方法がある。図におい
て、上図は画像パターンを、下図は画像パターン中に示
した矢印方向の露光パワーの変化を示している。本実験
装置においては、レーザドライバとＸＹステージ３５の
同期をとりながら、孤立ドット１０３の場合の露光パル
ス幅ｔａを１ｂｙ１パターン１０４へ露光する露光パル
ス幅ｔｂの２倍に設定して実験を行った。その結果、１
ｂｙ１パターン１０４のｄｕｔｙ５０％の状態と、孤立
ドット径２２μｍが両立できた。

【００７７】本実験装置においては、アパーチャ３３、
ＸＹステージ３５によるドット位置制御及びレーザドラ
イバによる露光パワーや露光時間を適宜設定することに
より、任意の解像度を得ることができる。したがって、
６００、８００、１２００、２４００ｄｐｉでの解像度
について詳細に検討した結果、８００ｄｐｉまでは露光
エネルギー密度が孤立ドットと１ｂｙ１パターンで同一
でよく、１２００ｄｐｉ以上では露光エネルギー密度を
孤立ドットと１ｂｙ１パターンで変更することで両立で
きることが確かめられた。

【００７８】また、１２００ｄｐｉの解像度において、
感光体の膜厚を６、８、１０、１５、２０μｍの場合で
比較検討した結果、８μｍ以下の膜厚では孤立ドットと
１ｂｙ１は露光エネルギー密度を制御することなく両立
可能であり、１０μｍ以上では露光エネルギー密度を孤
立ドットと１ｂｙ１パターンで変更する必要があること
がわかった。

【００７９】また、本実験装置では露光系としてＬＤ３
１を用いＸＹステージ３５で駆動する形式としたが、光
学系としてはレーザスキャナ、ホログラムスキャナ、Ｌ
ＥＤ光学系、液晶シャッタ方式光学系などを用い、それ
ぞれ適当な制御方式により露光エネルギー密度を制御す
る場合にも適用できることは言うまでもない。

【００８０】また、本実施例においては感光体は平板と
したが、通常用いられるいわゆる感光体ドラムや感光体
ベルトを用いた電子写真方式に適用できることは言うま
でもない。

【００８１】また、本実施例は一成分現像方式について
説明したが、二成分現像法やジャンピング現像法などそ
の他の現像方式を用いてもかまわない。

【００８２】また、トナーについては、上記の組成に限
定されるものではなく、例えば主樹脂にポリエステル等
を用いたものでも何ら差し支えなく、カラートナー、あ
るいは正帯電性のトナー、カプセルトナーなどにも応用
可能である。

【００８３】また、本実験装置においては、先に述べた
とおりプロセスを単純化しているが、これらのプロセス
に、転写、定着、クリーニング、除電、用紙搬送などの
プロセスが加わり全体として電子写真プロセスを構成す
る装置に適用可能であることは言うまでもない。

【００８４】

【発明の効果】以上本発明によれば、画像情報が孤立し
た１ドットパターンあるいは孤立した１ドット幅ライン
パターンである場合の露光手段の露光エネルギー密度Ｅ
ａを、画像情報が１ドットおきのドットパターンあるい
は１ラインおきのラインパターンである場合の露光手段
の露光エネルギー密度Ｅｂよりも大きくすることによ
り、原データに忠実な画像を得ることができる。

【００８５】さらに、１．７Ｅｂ≦Ｅａ≦７．５Ｅｂと
なるように露光エネルギー密度を制御することで、より
正確に孤立したドットの径を規定でき、画質の向上を図
ることができる。

【００８６】また、画像情報が孤立した１ドットパター
ンあるいは孤立した１ドット幅ラインパターンである場
合の露光手段の露光エネルギー密度をＥａ、画像情報が
１ドットおきのドットパターンあるいは１ラインおきの
ラインパターンである場合の露光手段の露光エネルギー
密度をＥｂとした場合、ＥａとＥｂが２種類の解像度モ
ードにおいて、 Ｅａ＝Ｅｂ （低解像度モード） Ｅａ＞Ｅｂ （高解像度モード） となるように露光エネルギー密度を制御するとで高解像
度モードにおいて、孤立した１ドットパターンあるいは
孤立した１ドット幅ラインパターンと、１ドットおきの
ドットパターンあるいは１ラインおきのラインパターン
を両立し低濃度のハイライト部の階調再現性を向上する
ことができる。

【００８７】さらに、解像度モードに於ける解像度が１
２００ｄｐｉ以上とすることで、より効果的に露光エネ
ルギー密度変調による孤立ドットと１ｂｙ１パターンの
両立を達成することができる。

【００８８】さらに、露光エネルギー密度を感光体像面
上でのパワーにより制御することで、露光時間を制御す
る場合に発生する様な高速化へのボトルネックなしに、
露光エネルギー密度の制御を行うことができる。

【００８９】さらに、露光エネルギー密度を感光体像面
上での露光時間で制御することで、露光パワーを制御す
る場合に懸念されるレーザドライバーへの負担を軽減
し、ドライバーのコストダウンが可能になるとともに、
パワーを制御するよりも安定した制御を行うことができ
る。

【００９０】さらに、感光体の膜厚を１０μｍ以上とす
ることで感光体摩耗による特性の劣化等に左右されるこ
となく、より効果的に露光エネルギー密度変調による孤
立ドットと１ｂｙ１パターンの両立を達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態による画像形成装置の主要部の構
成図である。

【図２】本実施の形態による画像形成装置のフローチャ
ート図である。

【図３】孤立ドットパターンと１ｂｙ１パターンの露光
エネルギー密度に対する変化を示すための図である。

【図４】実験装置の模式図である。

【図５】評価に用いた孤立ドットパターンと１ｂｙ１パ
ターンの模式図である。

【図６】１２００ｄｐｉ（高解像度モード）と６００ｄ
ｐｉ（低解像度モード）における感光体表面電位分布の
模式図である。

【図７】本実施の形態による露光エネルギー密度の露光
パワーによる制御の模式図である。

【図８】本実施の形態による露光エネルギー密度の露光
時間による制御の模式図である。

【符号の説明】

１０ テストピース ２ 制御手段 ２０ 帯電部 ３０ 露光部（露光手段） ４０ 現像部 １００ テストパターン １０１ 孤立ドットパターン １０２ １ｂｙ１ドットパターン Ｓ１ データ信号 Ｓ２ 解像度信号 Ｓ３ データパターン信号 Ｓ４ レーザダイオード駆動信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩松 正 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 中島 吉紀 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 武藤 吉紀 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C362 AA22 AA33 AA54 AA63 CA10 CA14 CB05 CB07 CB37 CB59 CB63 2H027 DB01 EA02 EB01 EC11 EF10 2H076 AB02 CA18 DA05 DA11 9A001 BB06 HH25 JJ35 KK42 KZ31

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ所定の電位に帯電された感光
   体に露光手段により画像情報に基づいた潜像を形成し、
   上記潜像に応じて感光体上に帯電したトナーを付着させ
   上記画像情報を可視化させる画像形成装置において、 上記画像情報が孤立した１ドットパターンあるいは孤立
   した１ドット幅ラインパターンである場合の上記露光手
   段の露光エネルギー密度をＥａ、 上記画像情報が１ドットおきのドットパターンあるいは
   １ラインおきのラインパターンである場合の上記露光手
   段の露光エネルギー密度をＥｂとした場合、 Ｅａ＞Ｅｂ を満たすように上記露光手段を制御する制御手段を有す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前請求項１記載の画像形成装置におい
   て、 上記露光エネルギー密度Ｅａ及びＥｂが以下の関係式を
   満たすことを特徴とする画像形成装置。 １．７Ｅｂ≦Ｅａ≦７．５Ｅｂ
3. 【請求項３】 あらかじめ所定の電位に帯電された感光
   体に露光手段により画像情報に基づいた潜像を形成し、
   上記潜像に応じて感光体上に帯電したトナーを付着させ
   上記画像情報を可視化させる画像形成装置において、 上記画像形成装置は、低解像度と高解像度の少なくとも
   ２種類の解像度モードを有するとともに、 上記画像情報が孤立した１ドットパターンあるいは孤立
   した１ドット幅ラインパターンである場合の上記露光手
   段の露光エネルギー密度をＥａ、 上記画像情報が１ドットおきのドットパターンあるいは
   １ラインおきのラインパターンである場合の上記露光手
   段の露光エネルギー密度をＥｂとした場合、 上記２種類の解像度モードにおいて、以下の関係式を満
   たすように各露光エネルギー密度Ｅａ及びＥｂを制御す
   る制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 Ｅａ＝Ｅｂ （低解像度モード） Ｅａ＞Ｅｂ （高解像度モード）
4. 【請求項４】 前請求項３に記載の画像形成装置であっ
   て、 上記画像形成装置の上記高解像度モードに於ける解像度
   が１２００ｄｐｉ以上であることを特徴とした画像形成
   装置。
5. 【請求項５】 前請求項１乃至３のいずれかに記載の画
   像形成装置であって、 上記画像形成装置の上記感光体の膜厚が１０μｍ以上で
   あることを特徴とした画像形成装置。
6. 【請求項６】 前請求項１乃至５のいずれかに記載の画
   像形成装置であって、 上記露光エネルギー密度を上記感光体像面に照射する光
   パワーの強度変化により制御することを特徴とした画像
   形成装置。
7. 【請求項７】 前請求項１乃至５のいずれかに記載の画
   像形成装置であって、 上記露光エネルギー密度を上記感光体像面に照射する光
   パワーの露光時間の変化により制御することを特徴とし
   た画像形成装置。
8. 【請求項８】 あらかじめ所定の電位に帯電された感光
   体に画像情報に基づいた潜像を形成し、上記潜像に応じ
   て感光体上に帯電した現像剤を付着させ上記画像情報を
   可視化させる画像形成方法において、 上記画像情報が孤立した１ドットパターンあるいは孤立
   した１ドット幅ラインパターンである場合の上記露光手
   段の露光エネルギー密度をＥａ、 上記画像情報が１ドットおきのドットパターンあるいは
   １ラインおきのラインパターンである場合の上記露光手
   段の露光エネルギー密度をＥｂとした場合、 以下の関係式を満たすように各露光エネルギー密度Ｅａ
   及びＥｂを制御することを特徴とする画像形成方法。 Ｅａ＞Ｅｂ