JP2001287402A

JP2001287402A - 画像形成用露光装置

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Publication number: JP2001287402A
Application number: JP2000107058A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Muto; 吉紀武藤; Tetsuro Toyoshima; 哲朗豊島; Tadashi Iwamatsu; 正岩松; Nobuyuki Azuma; 伸之東; Yoshinori Nakajima; 吉紀中島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-10-16
Also published as: EP1148709A2; DE60140638D1; US6433803B2; US20010028383A1; EP1148709A3; EP1148709B1

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの加工及び位置決めに高い精度が要求さ
れることによるコストの上昇や感光層の薄層化による感
光体の寿命の低下を招くことなく、高解像度の孤立ライ
ンパターン及び孤立ドットパターンの両方を高画質で再
現する。【解決手段】レーザドライバ６に設けたパワー制御手段
により、ドット毎の駆動パルスにおけるパルス高（駆動
パワー）を孤立ドットパターンと孤立ラインパターンと
で変更し、レーザドライバ６からＬＤ２に供給する駆動
エネルギを画像パターンに応じて制御して画像形成し
た。１２００ｄｐｉの解像度におけるドット径が３０μ
ｍ程度の孤立ドットパターンの再現性を向上することが
でき、孤立ラインパターンについても再現性が向上す
る。ドット毎の駆動パルスのパルス高を画像パターンに
応じて制御するパワー制御手段を用いることにより、孤
立ドットパターン及び孤立ラインパターンについて画像
再現性を両立できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式に
より画像を形成するカラー複写機やプリンタ等の画像形
成装置に適用される画像形成用露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】露光工程において感光体表面に形成した
静電潜像を現像工程において現像剤画像に可視像化する
電子写真方式の画像形成処理を行う画像形成装置では、
近年、高解像度化が進展し、高画質、高再現性の要請が
強い。これに伴い、画質の向上に寄与するパラメータの
検索及び定量化、画像処理技術の改良、並びに、エネル
ギ変調及び制御技術の改良等の多岐にわたって画像形成
技術に関する様々な研究開発がなされ、これまでに数々
の技術革新が行われてきた。

【０００３】これらのなかで、感光体表面における静電
潜像の形成に関する技術に着目すると、解像度により決
定されるドットピッチに対して感光体表面における露光
スポットのスポット径を最適化することにより、画像形
成状態を良好にするようにしたものがある。

【０００４】例えば、特許第２６６８４４０号公報に
は、パルス幅変調を用いた画像形成装置において各画素
についての全面露光により中間調画像を形成する際に、
隣接するスポットのクロストークによる急激な濃度変化
を防ぐため、１画素当たりの最大スポット径を１画素サ
イズの０．７倍より小さくすることにより、忠実に中間
調を再現するようにした技術が開示されている。

【０００５】また、特開平７−６１０３６号公報には、
露光スポットのスポット径をドットピッチの１．０〜
１．３倍の範囲に設定し、露光スポットの最大露光量を
感光体表面の光感度係数の１１倍以上に設定することに
より、濃度が高くムラのない大きな面積の黒画像を形成
することができ、さらに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ようにした技術が開示されてい
る。

【０００６】さらに、特開昭５８−１５２２６９号公報
には、全画素露光を行う際に、露光スポットのスポット
径を走査線間隔の１．３〜１．９倍とすることにより、
走査線上と走査線間との露光エネルギ密度の差を小さく
し、露光ムラを減少させて良好な再現画像を得るように
した技術が開示されている。

【０００７】また、感光体表面における静電潜像の形成
に関する技術として、ドットの集合体で構成される画像
に対して、隣接ドットの個数に応じて露光エネルギを変
調させることにより、種々の画像データに対して画像再
現性を向上させることができ、画像データの種類に関わ
らず、高画質な画像を得るようにしたものもある。

【０００８】例えば、特開平９−８５９８２号公報に
は、高γ値の感光体を用いた場合に、注目ドットの上下
左右に隣接するドットの個数が多くなるほど注目ドット
の露光光量を減少させるようにした技術が開示されてい
る。

【０００９】また、特許第２８３９００６号公報には、
２値画像データの制御に関し、文字データと疑似中間調
領域の孤立ドットに対して画像データのパルス幅を広
げ、さらに、疑似中間調領域の連続したドットに対して
はパルス幅を狭めることで鮮明で平滑な文字及び優れた
階調再現性を得るようにした技術が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画質向
上の観点から孤立ドットや孤立ラインの画像再現性を両
立させることに着目した場合、特許第２６６８４４０号
公報に開示された技術では、画素サイズよりも小さな露
光スポット径で露光することによってエネルギ変調を用
いることなく良好な画像再現性を得ることはできるが、
画像密度がさらに高解像度になると高価な素材及び高い
加工精度のレンズが要求されるとともに、露光スポット
の焦点深度がより小さくなるためにレンズの位置決めに
も高い精度が要求され、製造技術上の困難性が大きく歩
留りの低下によるコストの上昇を招く問題がある。

【００１１】また特開平７−６１０３６号公報及び特開
昭５８−１５２２６９号公報に開示された技術では、画
像パターンに応じて最適なドットエネルギ制御を施すこ
とによって再現性に優れた画像を形成することはできる
が、解像度が１２００ｄｐｉを超える場合には露光スポ
ット径が４０μｍ以下となり、これを得るためには特許
第２６６８４４０号公報に開示された技術と同様にレン
ズの加工及び位置決めに高い精度が要求され、歩留りの
低下によるコストの上昇を招く問題がある。

【００１２】さらに、特開平９−８５９８２号公報に開
示された技術では、高γ値の感光体を用いることによっ
て僅かな光量の変化でドット径を調整することができる
が、より高解像度の画像の形成に必要となる微小ドット
の形成に関しては光量変化によるドット径の変動の影響
を受け易く、光量の制御が困難になる問題がある。

【００１３】また、電子写真方式を用いた画像形成装置
では、静電潜像を形成する露光工程において、一般的に
６０〜８０μｍの露光スポット径のレーザビームが用い
られているが、これは１２００ｄｐｉの解像度における
ドットピッチ（約２０μｍ）に対して３〜４倍の値であ
り、周辺ドット間でのクロストークがより顕著となって
画質の劣化を招く問題がある。

【００１４】例えば、１画素毎の画像ライン（黒ライ
ン）と非画像ライン（白ライン）とのラインペアで構成
される周期ラインパターンは、隣接ライン同士の干渉に
よって本来形成されるべき各画像ライン間の非画像ライ
ンが再現されず、全体として黒ベタの画像となってしま
う。一方、これを回避すべくレーザビームの露光エネル
ギを減少させると潜像ポテンシャルが露光エネルギ密度
電位に達しないために画像が形成されなくなる。

【００１５】同様に、画像データのうち周囲に他のドッ
トが存在しない孤立ドットパターン、及び、複数のドッ
トが一方向に連続する孤立ラインパターンについて、孤
立ラインパターンは形成できても孤立ドットパターンが
形成できない場合や、孤立ドットパターンは形成できて
も孤立ラインパターンのライン幅が太くなる場合を生
じ、露光エネルギの調整によっては両パターンについて
画像再現性を両立させることができない。

【００１６】特に、これまでに実用化されている技術で
は、孤立ラインパターンは形成できても孤立ドットパタ
ーンが形成できない現象が多発し、露光スポット径の調
整によって１２００ｄｐｉを超える高解像度かつ高画質
の画像を得るためには、両立パターン毎に最適な露光エ
ネルギを設定する必要があり、たとえ、露光スポットの
小径化の進展によって１２００ｄｐｉ以上の解像度にお
けるドットピッチに近いサイズの露光スポット径を得る
ことができたとしても、２値露光エネルギ制御によって
は孤立ラインパターン及び孤立ドットパターンについて
画像再現性を両立させることは困難である。

【００１７】また、感光体表面における感光層の層厚に
ついては、感光層の層厚の厚い感光体を用いた場合に画
像再現性の低下が顕著となり、画像再現性の向上のため
に感光層の層厚の薄い感光体を用いた場合には磨耗によ
る暗減衰特性及び感光特性の劣化、並びに、残留電位の
上昇が早期に発生し、寿命が短縮する問題がある。さら
に、薄膜感光体の場合には、感光体表面の帯電電位が比
較的低く規制されるため、静電潜像における電位コント
ラストが低下し、十分な黒ベタ濃度や画像濃度の階調性
を得ることができない問題がある。

【００１８】この発明の目的は、レンズの加工及び位置
決めに高い精度が要求されることによるコストの上昇、
並びに、感光層の薄層化による感光体の寿命の低下を招
くことなく、１２００ｄｐｉ以上の高解像度画像におけ
る孤立ラインパターン及び孤立ドットパターンについて
高画質の画像再現性を両立することができる画像形成用
露光装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するための手段として、以下の構成を備えている。

【００２０】(1) 単一極性の所定電位が均一に付与され
た感光体表面を露光スポットにより走査して静電潜像を
形成する画像形成用露光装置において、露光スポット径
ＤとドットピッチＰとの間にＤ＞１．４Ｐの関係がある
場合に、画像データのうち周囲に他のドットが存在しな
い孤立ドットパターン、及び、複数のドットが一方向に
連続する孤立ラインパターンに互いに異なる値の露光エ
ネルギを付与することを特徴とする。

【００２１】この構成においては、露光スポット径Ｄが
ドットピッチＰの１．４倍を超える場合に、孤立ドット
パターン及び孤立ラインパターンのそれぞれに最適な値
の露光エネルギが付与される。したがって、高解像度の
画像形成時に、加工精度及び位置決め精度の高いレンズ
や感光層を薄層化した感光体を用いることなく、孤立ラ
インパターン及び孤立ドットパターンの両方について高
画質の画像が再現される。

【００２２】(2) 露光スポット径ＤとドットピッチＰと
の間にＤ＞２．８Ｐの関係がある場合に、孤立ドットパ
ターンに付与する露光エネルギＥｄ、及び、孤立ライン
パターンに付与する露光エネルギＥｓを、Ｅｄ／Ｅｓ＞
３．０に設定することを特徴とする。

【００２３】この構成においては、露光スポット径Ｄが
ドットピッチＰの２．８倍を超える場合に、孤立ドット
パターンに付与する露光エネルギＥｄが孤立ラインパタ
ーンに付与する露光エネルギＥｓの３倍より大きくされ
る。したがって、ドットピッチに対する露光スポット径
の比に応じて、孤立ドットパターン及び孤立ラインパタ
ーンのそれぞれに最適な露光エネルギが付与され、高解
像度の画像形成時に、加工精度及び位置決め精度の高い
レンズや感光層を薄層化した感光体を用いることなく、
孤立ラインパターン及び孤立ドットパターンの両方につ
いて高画質の画像が再現される。

【００２４】(3) 露光スポット径ＤとドットピッチＰと
の間に１．９Ｐ＜Ｄ≦２．８Ｐの関係がある場合に、孤
立ドットパターンに付与する露光エネルギＥｄ、及び、
孤立ラインパターンに付与する露光エネルギＥｓを、
１．５＜Ｅｄ／Ｅｓ≦３．０に設定することを特徴とす
る。

【００２５】この構成においては、露光スポット径Ｄが
ドットピッチＰの１．９倍を超え２．８倍以下である場
合に、孤立ドットパターンに付与する露光エネルギＥｄ
が孤立ラインパターンに付与する露光エネルギＥｓの
１．５倍を超え３倍以下の範囲に設定される。したがっ
て、ドットピッチに対する露光スポット径の比に応じ
て、孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンのそれ
ぞれに最適な露光エネルギが付与され、高解像度の画像
形成時に、加工精度及び位置決め精度の高いレンズや感
光層を薄層化した感光体を用いることなく、孤立ライン
パターン及び孤立ドットパターンの両方について高画質
の画像が再現される。

【００２６】(4) 露光スポット径ＤとドットピッチＰと
の間に１．４Ｐ＜Ｄ≦１．９Ｐの関係がある合に、孤立
ドットパターンに付与する露光エネルギＥｄ、及び、孤
立ラインパターンに付与する露光エネルギＥｓを、１．
０＜Ｅｄ／Ｅｓ≦１．５に設定することを特徴とする。

【００２７】この構成においては、露光スポット径Ｄが
ドットピッチＰの１．４倍を超え１．９倍以下である場
合に、孤立ドットパターンに付与する露光エネルギＥｄ
が孤立ラインパターンに付与する露光エネルギＥｓの
１．０倍を超え１．５倍以下の範囲に設定される。した
がって、ドットピッチに対する露光スポット径の比に応
じて、孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンのそ
れぞれに最適な露光エネルギが付与され、高解像度の画
像形成時に、加工精度及び位置決め精度の高いレンズや
感光層を薄層化した感光体を用いることなく、孤立ライ
ンパターン及び孤立ドットパターンの両方について高画
質の画像が再現される。

【００２８】(5) 表面に１５〜２５μｍの層厚の感光層
を備えた感光体表面を露光スポットにより走査すること
を特徴とする。

【００２９】この構成においては、露光スポットにより
走査される感光体表面の感光層の層厚が１５〜２５μｍ
にされる。したがって、感光体表面の感光層が寿命を著
しく短縮させない程度にされる。

【００３０】(6) 画像パターンに応じてドット毎に光源
に供給する駆動パルスのパルス高を変更するパワー制御
機能を備えたことを特徴とする。

【００３１】この構成においては、画像形成する画像パ
ターンに応じてパルス高を制御された駆動パルスが光源
に供給される。したがって、光源は孤立ドットパターン
及び孤立ラインパターンのそれぞれに最適な駆動エネル
ギで駆動され、孤立ドットパターン及び孤立ラインパタ
ーンのそれぞれに対して最適な露光エネルギが付与され
る。

【００３２】(7) 画像パターンに応じてドット毎に光源
に供給する駆動パルスのパルス幅を制御するパルス幅制
御機能を備えたことを特徴とする。

【００３３】この構成においては、画像形成する画像パ
ターンに応じてパルス幅を制御された駆動パルスが光源
に供給される。したがって、光源は孤立ドットパターン
及び孤立ラインパターンのそれぞれに最適な駆動エネル
キで駆動され、孤立ドットパターン及び孤立ラインパタ
ーンのそれぞれに対して最適な露光エネルギが付与され
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態に係
る画像形成用露光装置についての実験に使用した画像形
成プロセス部の構成を示す図である。画像形成プロセス
部１０は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周
囲に、帯電チャージャ１２及び現像ユニット１３の間に
露光装置１を配置し、感光体ドラム１１の表面に対して
帯電工程、露光工程及び現像工程を順次実行するもので
ある。

【００３５】感光体ドラム１１は、アルミニウム等の導
電性材料を素材とした円筒形基体の表面に、アンダーコ
ート層（ＵＣＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）及び電荷輸送
層（ＣＴＬ）をこの順に積層して感光層を形成したもの
でり、感光層の表面に負極性の電位を帯電する積層型有
機感光体である。帯電チャージャ１２は、ケース１２
ａ、ワイヤ１２ｂ及びグリッド１２ｃを備え、それぞれ
に高圧電源が接続されている。グリッド１２ｃは感光体
ドラム１１の表面との間に１〜２ｍｍ程度の間隙をおい
て配置されており、コロナ放電によってワイヤ１２ｂか
ら放出された電荷が感光体ドラム１１の表面に到達する
量を、グリッド１２ｃに印加されるバイアス電圧によっ
て数量制御することにより、感光体ドラム１１の表面が
所望の表面電位に帯電される。

【００３６】露光装置１は、図２に示すように、波長７
８０ｎｍの赤色半導体レーザ（ＬＤ）２を光源とし、コ
リメータレンズ３、アパーチャ４及び対物レンズ５を備
えている。ＬＤ２から照射されたレーザ光は、コリメー
タレンズ３によって平行光にされ、アパーチャ４によっ
て所望の露光スポット径に整形された後、対物レンズ５
によって感光体ドラム１１の表面に結像する。ＬＤ２
は、周知のレーザドライバ（例えば、キノ・メレスグリ
オ社製）６によって所定のパワーで駆動され、所定のパ
ルス幅でオン／オフ制御される。露光装置１から照射さ
れたレーザ光が、所定の表面電位に帯電した感光体ドラ
ム１１の表面に照射されることにより、感光層における
光導電作用によって感光体ドラム１１の表面に静電潜像
が形成される。

【００３７】現像ユニット１３は、図３に示すように、
容器３１内に一成分現像剤３６を収納しているととも
に、現像ローラ３２、供給ローラ３３、ドクタローラ３
４及び回収ローラ３５を軸支している。現像ユニット１
３においては、容器３１内に収納された現像剤３６が供
給ローラ３３により現像ローラ３２に表面に搬送され、
ドクタローラ３４により所定の層厚で現像ローラ３２の
表面に担持される。ドクタローラ３４に対向する位置を
通過した現像ローラ３２の表面は、感光体ドラム１１の
表面に対向し、現像ローラ３２の表面に担持された現像
剤３６が感光体ドラム１１の静電潜像に静電吸着するこ
とにより、現像剤画像が形成される。

【００３８】現像ローラ３２の表面に担持された現像剤
３６は感光体ドラム１１の表面の帯電電位と同極性に帯
電しており、現像ローラ３２には、感光体ドラム１１の
表面に形成される静電潜像の電位ポテンシャルが感光体
ドラム１１の帯電電位の１／２から０までの間に、現像
ローラ３２に担持された現像剤３６が感光体ドラム１１
の表面に静電付着するように制御されたバイアス電圧が
印加されている。感光体ドラム１１の表面との対向位置
を通過した現像ローラ３２の表面は、回収ローラ３５の
表面に対向し、現像ローラ３２の表面に残留した現像剤
３６が容器３１内に回収される。

【００３９】以上のように構成された実験用の画像形成
プロセス部１０において、図４に示す周期ラインパター
ン４０、孤立ドットパターン４１及び孤立ラインパター
ン４２を形成し、各画像パターンにおける画像再現性を
観察した。各画像パターンを形成するにあたっては、各
画像パターン間で露光スポットのクロストークが生じな
いように、各画像パターン間のマージンを６Ｐとし、周
期ラインパターン４０においては幅Ｐのラインを２Ｐの
周期で形成した。感光体ドラム１１の表面に形成された
各画像パターンの現像剤画像を、粘着テープによって剥
離して転写し、顕微鏡を介して拡大観察して評価した。
なお、各画像パターンの適正サイズは、孤立ドット径及
びライン幅ともに各ドットピッチＰの√２倍とした。以
下に、実験の結果について説明する。

【００４０】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、６０μｍ、４０μ
ｍ及び３０μｍのそれぞれの露光スポット径Ｄについ
て、感光層の層厚が２０μｍである感光体ドラム１１を
用いて１２００ｄｐｉの解像度の画像を、露光エネルギ
密度（μＪ／ｃｍ²）を種々変化させて形成した場合に
おける各画像パターンの形成状態を示す図である。図５
（Ａ）〜（Ｃ）における縦軸の正規値は、周期ラインパ
ターンについては図６に示すように各ラインの周期ａに
対する各ラインの幅ｂの比率（デューティ比）が５０％
であるときを“１”として正規化した値であり、孤立ド
ットパターン及び孤立ラインパターンについてはドット
径及びライン幅が画素ピッチＰと等しいときを“１”と
して正規化した値である。

【００４１】図５（Ａ）に示すように、露光スポット径
Ｄが６０μｍであり、Ｄ＝２．８Ｐの場合には、周期ラ
インパターンに関しては正規値が“０”又は“２”（デ
ューティ比＝０％ｏｒ１００％）のみとなり、中間のデ
ューティ比を有する周期ラインパターンが形成できなく
なる。即ち、画像が全く形成されないか、又は、黒ベタ
の画像となる。

【００４２】より詳細には、上記条件により形成した周
期ラインパターンのライン方向に直交する方向の露光エ
ネルギ分布は図７（Ａ）に示すようになり、露光エネル
ギの値の変化に応じて静電潜像の電位（潜像電位）も変
化するものとすると、周期ラインパターンの潜像電位コ
ントラスト（周期ラインパターンの白ライン部の値と周
期ラインパターンにおけるピーク値との差）は、露光ス
ポットの重ね合わせが生じない場合の潜像電位コントラ
ストを１００％とした場合に２８％しか得られないこと
になる。これは、ライン方向に直交する方向についての
潜像電位が、周期ラインパターンにおける隣接ライン間
での露光スポットのクロストークによる影響を大きく受
けることによって平滑化されてしまうためである。

【００４３】一方、孤立ラインパターン及び孤立ドット
パターンは、適正サイズ（画素ピッチＰの√２倍）で形
成することができる。しかし、孤立ドットパターンが一
方向に連続した状態の孤立ラインパターンの画像形成時
には隣接ドット間のクロストークの影響を受けるため、
図７（Ｂ）に示すように孤立ラインパターンの潜像電位
と孤立ドットパターンの潜像電位との間に大きな差異が
現れ、所望サイズの孤立ラインパターンが形成される露
光エネルギによっては所望サイズの孤立ドットパターン
が形成されない現象や、所望サイズの孤立ドットパター
ンが形成される露光エネルギによっては孤立ラインパタ
ーンのライン幅が太くなる現象を生じる。これら孤立ラ
インパターン及び孤立ドットパターンは種々の画像を構
成する際の基本となる画像パターンであり、これらの現
象は画質の劣化の大きな原因となる。

【００４４】したがって、これらの現象を回避して画像
品質を高く維持するためには、孤立ラインパターン及び
孤立ドットパターンについて高い画像再現性を両立させ
なければならず、各画像パターンについて適切な露光エ
ネルギを付与する必要がある。図５（Ａ）において明ら
かなように、露光スポット径ＤがドットピッチＰの２．
８倍である場合には、適正サイズの孤立ラインパターン
を形成するための露光エネルギ密度は約０．１μＪ／ｃ
ｍ² であり、適正サイズの孤立ドットパターンを形成す
るための露光エネルギ密度は約０．３μＪ／ｃｍ² であ
る。このことから、孤立ドットパターンに付与する露光
エネルギを孤立ラインパターンに付与する露光エネルギ
密度の３倍に設定することにより、孤立ラインパターン
及び孤立ドットパターンについて高い画像再現性を両立
させることができると考えられる。

【００４５】そこで、図８（Ａ）に示すように、レーザ
ドライバ６に設けたパワー制御手段により、ドット毎の
駆動パルスにおけるパルス高（駆動パワー）を画像パタ
ーンに応じて変化させることにより、レーザドライバ６
からＬＤ２に供給する駆動エネルギを画像パターンに応
じて制御して画像形成した。この結果、１２００ｄｐｉ
の解像度におけるドット径が３０μｍ程度の孤立ドット
パターンの再現性を向上することができ、孤立ラインパ
ターンについても再現性が向上した。このように、ドッ
ト毎の駆動パルスのパルス高を画像パターンに応じて制
御するパワー制御手段を用いることにより、孤立ドット
パターン及び孤立ラインパターンについて画像再現性を
両立することができた。

【００４６】以上の説明では、１２００ｄｐｉの解像度
の画像形成において、感光層の層厚が２０μｍの感光体
ドラム１１を用いた場合を例にあげたが、感光体ドラム
１１における感光層の層厚を１５μｍ及び２５μｍとし
た場合にも、感光層の層厚が２０μｍの場合と同じ露光
エネルギ比を付与することにより、孤立ドットパターン
及び孤立ラインパターンのそれぞれについて、高い画像
再現性を両立することができた。

【００４７】また、露光スポット径Ｄが３．８Ｐとなる
８０μｍの場合、図９に示すように、Ｄ＝２．８Ｐの場
合に比較して孤立ドットパターンの潜像電位と孤立ライ
ンパターンの潜像電位との差が大きくなる。このため、
Ｄ＝３．８Ｐの場合には、孤立ドットパターンの画像形
成時にＬＤ２に供給する露光エネルギを孤立ラインパタ
ーンの画像形成時に比較して３倍を超える値とすること
により、孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンの
それぞれについて、高い画像再現性を両立することがで
きた。したがって、Ｄ＞２．８Ｐにおいては、孤立ドッ
トパターンに付与する露光エネルギＥｄ及び孤立ライン
パターンに付与する露光エネルギＥｓをＥｄ／Ｅｓ＞
３．０に設定すべきである。

【００４８】さらに、露光スポット径Ｄが１．９Ｐとな
る４０μｍの場合、図５（Ｂ）に示すように、孤立ドッ
トパターンについては０．３μＪ／ｃｍ² 、孤立ライ
ンパターンについては０．２μＪ／ｃｍ² の露光エネル
ギを与えることで、それぞれ適正サイズの画像を形成す
ることができる。この結果、Ｄ＝２．８Ｐの場合の結果
をも考慮して、１．９Ｐ＜Ｄ≦２．８Ｐの範囲におい
て、１．５＜Ｅｄ／Ｅｓ≦３．０の範囲に設定すること
により、孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンの
それぞれについて高い画像再現性を両立することができ
る。

【００４９】加えて、露光スポット径Ｄが１．４Ｐとな
る３０μｍの場合、図５（Ｃ）に示すように、孤立ドッ
トパターン及び孤立ラインパターンともに０．４Ｊ／ｃ
ｍ²の露光エネルギを与えることで、それぞれ適正サイ
ズの画像を形成することができ、画像パターンに応じて
露光エネルギを変更する必要がないことになる。この結
果、Ｄ＝１．９Ｐの場合の結果をも考慮して、１．４Ｐ
＜Ｄ≦１．９Ｐの範囲において、１．０＜Ｅｄ／Ｅｓ≦
１．５の範囲に設定することにより、孤立ドットパター
ン及び孤立ラインパターンのそれぞれについて高い画像
再現性を両立することができる。

【００５０】以上の結果、露光スポット径Ｄを種々変化
させた場合における孤立ドットパターンに付与すべき露
光エネルギＥｄ及び孤立ラインパターンに付与すべき露
光エネルキＥｓの関係は、図１０に示すようになる。

【００５１】図１１は、解析シミュレーションにより求
めた露光スポット径を変化させた場合における露光エネ
ルギ密度と画像サイズ（ドット径，ライン幅）との関係
を示す図である。同図（Ａ）に示すように、露光スポッ
ト径Ｄ＝６０μｍ（２．８Ｐ）で１２００ｄｐｉの解像
度の画像パターンを形成する場合に、適正な画像サイズ
である３０μｍを得るための露光エネルギ密度は孤立ド
ットパターンでは０．１２μＪ／ｃｍ² であり、孤立ラ
インパターンでは０．２２μＪ／ｃｍ² であるため、孤
立ドットパターン及び孤立ラインパターンの両方を適正
な画像サイズで形成するためにはＥｄ／Ｅｓを略１．８
とする露光エネルギ制御が必要になる。

【００５２】また、同図（Ｂ）に示すように、露光スポ
ット径Ｄ＝４０μｍ（１．９Ｐ）で１２００ｄｐｉの解
像度の画像パターンを形成する場合に、適正な画像サイ
ズである３０μｍを得るための露光エネルギ密度は孤立
ドットパターンでは０．１７μＪ／ｃｍ² であり、孤立
ラインパターンでは０．２２μＪ／ｃｍ² であるため、
孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンの両方を適
正な画像サイズで形成するためにはＥｄ／Ｅｓを略１．
３とする露光エネルギ制御が必要になる。

【００５３】さらに、同図（Ｃ）に示すように、露光ス
ポット径Ｄ＝３０μｍ（１．４Ｐ）で１２００ｄｐｉの
解像度の画像パターンを形成する場合に、適正な画像サ
イズである３０μｍを得るための露光エネルギ密度は孤
立ドットパターン及び孤立ラインパターンとも０．２μ
Ｊ／ｃｍ² であるため、孤立ドットパターン及び孤立ラ
インパターンの両方を適正な画像サイズで形成するため
には露光エネルギ制御を行う必要がないことになる。

【００５４】図１１に示す結果から、露光スポット径Ｄ
が１．４Ｐを超える範囲では、露光エネルギを一定にし
た状態で孤立ドットパターンと孤立ラインパターンとの
両方について高い画像再現性を得ることはできず、画像
パターンに応じて露光エネルギを変更する必要があるこ
とが明らかである。

【００５５】但し、上述した実験結果から得られた孤立
ドットパターンと孤立ラインパターンとの間の露光エネ
ルギ比率（Ｅｄ／Ｅｓ）は、現実の画像形成時における
露光エネルギ比率と必ずしも一致しない。これは、今回
の実験においては、感光体ドラム１１におけるＣＴＬの
層厚について考慮していないためであると考えられる。
したがって、ＣＴＬの層厚がより薄い感光体ドラムを用
いて実験を行うことにより、キャリアの拡散が抑えられ
て露光により忠実な静電潜像が形成され、現実の画像形
成時の露光エネルギ比率に一致する実験結果が得られる
ものと思われる。

【００５６】なお、今回の実験では、露光エネルギの制
御方式として、露光時間（ＬＤ２に供給する駆動パルス
のパルス幅）を一定にして露光パワー（同駆動パルスの
パルス高）を変化させるパワー制御方式を用いたが、露
光パワーを一定にして露光時間を変化させるパルス幅制
御方式、又は、露光時間及び露光パワーの両方を変化さ
せる制御方式を用いることもできる。

【００５７】また、今回の実験では、一成分現像方式で
静電潜像を可視像化する画像形成プロセスを用いたが、
二成分現像方式やジャンピング現像方式により現像工程
を行う画像形成プロセスにおいても同様の結果を得るこ
とができる。

【００５８】

【発明の効果】この発明によれば、以下の効果を奏する
ことができる。

【００５９】(1) 露光スポット径ＤがドットピッチＰの
１．４倍を超える場合に、孤立ドットパターン及び孤立
ラインパターンのそれぞれに最適な値の露光エネルギを
付与することにより、高解像度の画像形成時に、加工精
度及び位置決め精度の高いレンズや感光層を薄層化した
感光体を用いることなく、孤立ラインパターン及び孤立
ドットパターンの両方について高画質の画像を再現する
ことができ、コストの上昇や感光体の寿命の短縮を生じ
ることなく再現性に優れた画像を形成することができ
る。

【００６０】(2) 孤立ドットパターンに付与する露光エ
ネルギＥｄが孤立ラインパターンに付与する露光エネル
ギＥｓの３倍より大きくすることにより、露光スポット
径ＤがドットピッチＰの２．８倍を超える場合にも、ド
ットピッチに対する露光スポット径の比に応じて、孤立
ドットパターン及び孤立ラインパターンのそれぞれに最
適な露光エネルギを付与することができ、高解像度の画
像形成時に、加工精度及び位置決め精度の高いレンズや
感光層を薄層化した感光体を用いることなく、孤立ライ
ンパターン及び孤立ドットパターンの両方について高画
質の画像を再現することができる。

【００６１】(3) 孤立ドットパターンに付与する露光エ
ネルギＥｄを孤立ラインパターンに付与する露光エネル
ギＥｓの１．５倍を超え３倍以下の範囲に設定すること
により、露光スポット径ＤがドットピッチＰの１．９倍
を超え２．８倍以下である場合にも、ドットピッチに対
する露光スポット径の比に応じて、孤立ドットパターン
及び孤立ラインパターンのそれぞれに最適な露光エネル
ギを付与することができ、高解像度の画像形成時に、加
工精度及び位置決め精度の高いレンズや感光層を薄層化
した感光体を用いることなく、孤立ラインパターン及び
孤立ドットパターンの両方について高画質の画像を再現
することができる。

【００６２】(4) 孤立ドットパターンに付与する露光エ
ネルギＥｄを孤立ラインパターンに付与する露光エネル
ギＥｓの１．０倍を超え１．５倍以下の範囲に設定する
ことにより、露光スポット径ＤがドットピッチＰの１．
４倍を超え１．９倍以下である場合にも、ドットピッチ
に対する露光スポット径の比に応じて、孤立ドットパタ
ーン及び孤立ラインパターンのそれぞれに最適な露光エ
ネルギを付与することができ、高解像度の画像形成時
に、加工精度及び位置決め精度の高いレンズや感光層を
薄層化した感光体を用いることなく、孤立ラインパター
ン及び孤立ドットパターンの両方について高画質の画像
を再現することができる。

【００６３】(5) 露光スポットにより走査される感光体
表面の感光層の層厚を１５〜２５μｍにすることより、
感光体表面の感光層を寿命の著しい短縮を生じない程度
にすることができ、感光体の寿命を長期化することがで
きる。

【００６４】(6) 画像形成する画像パターンに応じてパ
ルス高を制御された駆動パルスを光源に供給することに
より、光源を孤立ドットパターン及び孤立ラインパター
ンのそれぞれに最適な駆動エネルギで駆動することがで
き、孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンのそれ
ぞれに対して最適な露光エネルギを付与することができ
る。

【００６５】(7) 画像形成する画像パターンに応じてパ
ルス幅を制御された駆動パルスを光源に供給することに
より、光源を孤立ドットパターン及び孤立ラインパター
ンのそれぞれに最適な駆動エネルキで駆動することがで
き、孤立ドットパターン及び孤立ラインパターンのそれ
ぞれに対して最適な露光エネルギを付与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る画像形成用露光装置
についての実験に使用した画像形成プロセス部の構成を
示す図である。

【図２】上記画像形成プロセス部における露光装置の構
成を示す概略図である。

【図３】上記画像形成プロセス部における現像ユニット
の構成を示す断面図である。

【図４】上記画像形成プロセス部において形成する画像
パターンを示す図である。

【図５】上記画像形成プロセス部において形成した画像
パターンの露光エネルギ密度と正規値との関係を示す図
である。

【図６】周期ラインパターンにおける正規値の算出方法
を説明する図である。

【図７】上記画像形成プロセス部において形成した画像
パターンの露光エネルギを示す図である。

【図８】上記画像形成プロセス部の露光装置内のＬＤに
供給する駆動パルスの波形を示す図である。

【図９】上記画像形成プロセス部における画像パターン
毎の露光エネルギを示す図である。

【図１０】上記画像形成プロセス部における実験結果に
基づく露光スポット径と露光エネルギ比率との関係を示
す図である。

【図１１】上記画像形成プロセス部における画像サイズ
と露光エネルギ密度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１−露光装置２−ＬＤ６−レーザドライバ（パワー制御手段）１０−画像形成プロセス部１１−感光体ドラム

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者東伸之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Ｆターム(参考） 2C362 AA22 AA32 AA33 AA54 AA57 AA63 CA09 CA10 CB04 CB05 CB37 CB59 2H076 AB05 AB08 AB09 AB16 DA21 5C074 BB03 BB26 CC26 DD04 DD08 EE02 EE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一極性の所定電位が均一に付与された感
光体表面を露光スポットにより走査して静電潜像を形成
する画像形成用露光装置において、露光スポット径ＤとドットピッチＰとの間にＤ＞１．４
Ｐの関係がある場合に、画像データのうち周囲に他のド
ットが存在しない孤立ドットパターン、及び、複数のド
ットが一方向に連続する孤立ラインパターンに互いに異
なる値の露光エネルギを付与することを特徴とする画像
形成用露光装置。
【請求項２】露光スポット径ＤとドットピッチＰとの間
にＤ＞２．８Ｐの関係がある場合に、孤立ドットパター
ンに付与する露光エネルギＥｄ、及び、孤立ラインパタ
ーンに付与する露光エネルギＥｓを、Ｅｄ／Ｅｓ＞３．
０に設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形
成用露光装置。
【請求項３】露光スポット径ＤとドットピッチＰとの間
に１．９Ｐ＜Ｄ≦２．８Ｐの関係がある場合に、孤立ド
ットパターンに付与する露光エネルギＥｄ、及び、孤立
ラインパターンに付与する露光エネルギＥｓを、１．５
＜Ｅｄ／Ｅｓ≦３．０に設定することを特徴とする請求
項１に記載の画像形成用露光装置。
【請求項４】露光スポット径ＤとドットピッチＰとの間
に１．４Ｐ＜Ｄ≦１．９Ｐの関係がある合に、孤立ドッ
トパターンに付与する露光エネルギＥｄ、及び、孤立ラ
インパターンに付与する露光エネルギＥｓを、１．０＜
Ｅｄ／Ｅｓ≦１．５に設定することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成用露光装置。
【請求項５】表面に１５〜２５μｍの層厚の感光層を備
えた感光体表面を露光スポットにより走査することを特
徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成用
露光装置。
【請求項６】画像パターンに応じてドット毎に光源に供
給する駆動パルスのパルス高を変更するパワー制御機能
を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
記載の画像形成用露光装置。
【請求項７】画像パターンに応じてドット毎に光源に供
給する駆動パルスのパルス幅を制御するパルス幅制御機
能を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
に記載の画像形成用露光装置。