JP2913112B2 - 画像形成装置 - Google Patents
画像形成装置Info
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- JP2913112B2 JP2913112B2 JP20048990A JP20048990A JP2913112B2 JP 2913112 B2 JP2913112 B2 JP 2913112B2 JP 20048990 A JP20048990 A JP 20048990A JP 20048990 A JP20048990 A JP 20048990A JP 2913112 B2 JP2913112 B2 JP 2913112B2
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Description
この発明は、参照波信号により変調した変調信号によ
りドット記録して中間調再現を行う画像形成装置に関す
るものである。
りドット記録して中間調再現を行う画像形成装置に関す
るものである。
電子写真法による画像形成装置の分野において、デジ
タル方式における中間調再現法の基本的な考えかたとし
て、画像の階調としてパルス幅変調を用いた面積階調が
知られている。 パルス幅変調はレーザ出力をon,offの２値で行い、発
振時間を制御することによって階調を出すものである。
この長所はレーザ出力がon時に感光体の表面電位を略0V
にすることにより前記の温度、湿度に依存する電位変化
を無視することができ、安定性に優れている。ただしパ
ルス幅が短くなるに従って、パルスの広がりのためにピ
ーク値が下がり、アナログ的な電位表現になる。これを
避けるためには出力を一定にしてできるだけスポット径
を小さくする必要がある。しかしスポット径を小さくす
ることは副走査方向ピッチの縮小により、走査本数を増
やさなければならず、プリントスピードが落ちることに
なる。これを改良するために主走査方向に短軸、副走査
方向に長軸になるようにスポット径を超だ円にしたもの
が知られている。パルス幅変調を用いた場合の記録の特
性を第７図ａ（実線）に示す。第８図（ａ）には中間濃
度の場合のトナーが付着した記録状態を示す。 中間調再現を重視した画像形成装置には他のドット集
中型や分散型のディザ法が知られている。又パルス幅変
調とディザ法との組合わせなどの改良法が知られてい
る。 しかしながら、前述のパルス幅変調やドット集中型の
ディザ法を採用して、中間調再現をおこなっても、様々
な事情により、階調再現はハイライト部ではとびが高濃
度部では隣接するドットがつながって形成されることに
より、飽和がみられる。この傾向は高γ感光体で著し
い。
タル方式における中間調再現法の基本的な考えかたとし
て、画像の階調としてパルス幅変調を用いた面積階調が
知られている。 パルス幅変調はレーザ出力をon,offの２値で行い、発
振時間を制御することによって階調を出すものである。
この長所はレーザ出力がon時に感光体の表面電位を略0V
にすることにより前記の温度、湿度に依存する電位変化
を無視することができ、安定性に優れている。ただしパ
ルス幅が短くなるに従って、パルスの広がりのためにピ
ーク値が下がり、アナログ的な電位表現になる。これを
避けるためには出力を一定にしてできるだけスポット径
を小さくする必要がある。しかしスポット径を小さくす
ることは副走査方向ピッチの縮小により、走査本数を増
やさなければならず、プリントスピードが落ちることに
なる。これを改良するために主走査方向に短軸、副走査
方向に長軸になるようにスポット径を超だ円にしたもの
が知られている。パルス幅変調を用いた場合の記録の特
性を第７図ａ（実線）に示す。第８図（ａ）には中間濃
度の場合のトナーが付着した記録状態を示す。 中間調再現を重視した画像形成装置には他のドット集
中型や分散型のディザ法が知られている。又パルス幅変
調とディザ法との組合わせなどの改良法が知られてい
る。 しかしながら、前述のパルス幅変調やドット集中型の
ディザ法を採用して、中間調再現をおこなっても、様々
な事情により、階調再現はハイライト部ではとびが高濃
度部では隣接するドットがつながって形成されることに
より、飽和がみられる。この傾向は高γ感光体で著し
い。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、潜像形成時にお
ける隣接するドットがつながって形成されることによる
濃度ジャンプを防止して安定した中間調再現を行える画
像形成装置を提供することにある。
ける隣接するドットがつながって形成されることによる
濃度ジャンプを防止して安定した中間調再現を行える画
像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するこの発明は、画像濃度データを参
照波信号で変調した変調信号で半導体レーザを発振して
像形成体上に像形成する画像形成装置において、前記半
導体レーザの主走査方向あるいは副走査方向においてラ
イン毎に周期的に前記参照波信号の振幅を変更すること
を特徴とするものである。
照波信号で変調した変調信号で半導体レーザを発振して
像形成体上に像形成する画像形成装置において、前記半
導体レーザの主走査方向あるいは副走査方向においてラ
イン毎に周期的に前記参照波信号の振幅を変更すること
を特徴とするものである。
本実施例の画像形成装置の構成について説明する。 第４図は本実施例の画像形成装置の概略構成を示す斜
視図である。 画像形成装置は、像形成体としてのドラム状感光体
（以下、単に感光体という）１をスコロトロン帯電器２
により一様帯電した後に走査光学系30により２値化した
スポット光によりドット状の静電潜像を形成し、これを
現像器により反転現像してドット状のトナー画像を形成
し、前記帯電，露光及び現像工程を繰り返して感光体１
上にカラートナー像を形成し、該カラートナー像を転写
し、分離、定着してカラー画像を得る。 画像形成装置は、感光体１、スコトトロン帯電器２、
現像器４〜７、走査光学系30、画像処理回路300、基準
クロック発生回路400、ドライバ500、600からなる。 第６図は高γ感光体の具体的構成例を示す断面図であ
る。 以下に本実施例の主な構成について説明する。 感光体１は、第６図に示すように導電性支持体1A、中
間層1B、感光層1Cからなる。感光層1Cの厚さは、５〜10
0μｍ程度であり、好ましくは10〜50μｍである。感光
体１は直径150mmのアルミニュ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。 導電性支持体1Aとしては、アルミニウム、スチール、
銅等の直径150mm程度のドラムが用いられるが、そのほ
か、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であって
もよい。また、中間層1Bは、感光体として±500〜±200
0Vの高帯電に耐え、例えば正帯電の場合はエレクトロン
の導電性支持体ICから注入を阻止し、なだれ現象による
優れた光減衰特性が得られるよう、ホール移動性を有す
るのが望ましく、そのため中間層1Bに例えば本出願人が
先に提案した特願昭61-188975号明細書に記載された正
帯電型の電荷輸送物質を10重量％以下添付するのが好ま
しい。 中間層1Bとしては、通常、電子写真用の感光層に使用
される例えば下記樹脂を用いることができる。 （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、ポリアクリルアン
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）等の水とアルコーとの
混合溶剤に可溶なポリマー 感光層1Cは基本的には電荷輸送物質を併用せずに光導
電性顔料よりなる0.1〜１μｍ径のフタロシアニン微粒
子と、酸化防止剤とをバインダー樹脂とをバインダ樹脂
の溶剤を用いてある0.1〜１μｍ径のフタロシアニン微
粒子に混合分散して塗布液を調整し、この塗布液を中間
層に塗布し、乾燥し、必要により熱処理して形成され
る。 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1/5以下、好
ましくは1/1000〜1/10（重量比）の少量の電荷電荷輸送
物質とよりなり光導電性材料と、酸化防止剤とバインダ
ー樹脂中に分散させて感光層を構成する。 本実施例ではカラートナー像を感光体に重ね合わせる
ので走査光学系からのビームがカラートナー像を遮蔽し
ないように長波長側に分光感度を有する感光体が必要で
ある。 以下に本実施例の高γ感光体の光減衰特性について説
明する。 第５図は高γ感光体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V
0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。 本実施例ではV1＝1000（Ｖ）、V0＝950（Ｖ）、L2/L1
＝1.2である。又露光部の感光体電位は10Vである。 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、 （E1 ］ 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
では、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。 当該感光体１の光減衰曲線は、第５図に示すような光
感度である電位特性の微分係数の絶対値が少光量時に小
さく、光量の増大と供に急峻に減衰する。具体的には光
減衰曲線が第５図に示すように露光初期においては、若
干の期間L1、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L1からL2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。
感光体１は具体的には＋500〜＋2000Vの高帯電下におけ
るなだれ現象を利用して高ガンマ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は当該顔料と被覆樹脂との界面層に
有効にトラップされて光減衰が確実に抑制され、その結
果、露光の中期においてきわめて急激ななだれ現象が生
じると解される。 基準クロック発生回路400は、パルス信号発生回路で
あり、画素クロックと同一の繰り返し周期のパルス信号
を発生し、画像処理回路300、ドライバ400,500に入力し
ており、これにより感光体１の回転速度と走査光学系30
の走査とを同期してある。便宜上、このクロックを基準
クロックDCKという。 感光体１は、その駆動軸にモータM1を軸着してある。
モータM1はドライバ500により回転制御することによ
り、感光体１を所定速度で回転するようにしてある。 また、ポリゴンミラー34は、その回転中心にモータM3
4の駆動軸を軸着してある。モータM34はドライバ600に
より所定速度で回転するようにしてある。ドライバ50
0、600には、基準クロック発生回路400から基準クロッ
クDCKを入力することにより、感光体１とポリゴンミラ
ー34との回転位相を同期させてある。 走査光学系30は、インデック検出回路（図示せず）を
備え、インデックスセンサ38からのインデックス信号に
より所定速度で回転するポリゴンミラー34の面位置を検
知し、主走査方向の周期によって、ラスタ走査方式で後
に記す変調されたディジタル画像濃度信号による光走査
を行うものであり、ページメモリ310（第１図参照）か
らの画像濃度データで変調したパルス幅した変調信号で
半導体レーザ31を発振させ、このレーザ光を所定速度で
回転するポリゴンミラー34で偏向させ、ｆθレンズ35及
びでシリンドリカルレンズ33,36によって一様帯電した
感光体１上面に微少なスポットに絞って走査するもので
あり、コーヒレントな光源として半導体レーザ31を設
け、発光光学系としてコリメータレンズ32を設け、偏向
光学系としてポリゴンミラー34及びｆθレンズ35を設
け、ポリゴンレンズ34による面倒れ補正光学系としてシ
リンドリカルレンズ33、36を設けてある。 半導体レーザ31は、GaAlAs等が用いられ、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く、この
場合のビームの波長は800nmである。 第１図は本実施例の画像形成装置に採用される画像処
理回路を示すブロック図である。 画像処理回路300は、画像濃度データをパルス幅変調
した変調信号により半導体レーザ31を駆動する回路であ
り、ページメモリ310、読出回路320、二値化回路330か
らなる。 ページメモリ310は、ページ単位で記憶するRAM（ラン
ダムアクセスメモリ）であり、少なくとも１ページ（１
画面分）に相当する多値の画像濃度データを記憶する容
量を有する。また、カラープリンタに採用される装置で
あるならば、複数色、例えばイエロー、マゼンタ、シア
ン、黒の色成分に対応する画像濃度信号を記憶するだけ
のページメモリを備えていることになる。なお、画像濃
度データは、予めシェーディング補正、濃度変換、γ補
正、マスキング処理等を施したものである。 読出回路320は、インデックス信号をトリガとして基
準クロックDCKに同期して画像濃度データを二値化回路3
30に送出する。 二値化回路330は、走査ライン及び画素単位に変調率
を変えて駆動信号を生成する回路であり、画像濃度デー
タをセレクト回路331〜333、D/A変換回路334A〜334D、
コンパレータ335A〜335D、合成回路336、参照波発生回
路377、増幅回路338A〜338Dからなる。二値化回路330は
画像濃度データを基準クロックDCKに同期してD/A変換回
路334A〜334DでD/A変換し、前記濃度信号と三角波とを
コンパレートしてパルス幅変調信号を得る回路である。 セレクト回路331は、インデックス信号に基づいて出
力端子D1,D2から１走査ライン単位の画像濃度データを
交互に送出する。セレクト回路332,333は、基準クロッ
クDCKに基づいて出力端子D1,D2から１画素に相当する画
像濃度データを交互に送出する。 一方、参照波発生回路377は、基準クロックDCKから三
角波を生成して出力する回路である。三角波は増幅回路
338A〜338Dでそれぞれ異なる増幅率で増幅されて異なる
振幅の三角波をD/A変換回路334A〜334Dに入力する。D/A
変換回路334A〜334Dは、いずれも基準クロックDCKで画
像濃度データをD/A変換した画像濃度信号をコンパレー
タ335A〜335Dに送出する。本実施例では、振幅の異なる
三角波は大きさの順に334A＞334C＞334B＞334Dを設定し
た。 コンパレータ335A〜335Dは、前述のように異なる振幅
の参照波信号を印加することにより、同一レベルの画像
濃度信号に対してデューティ比を変えた変調信号を送出
する。これにより中間調再現におけるハイライト部での
とびや高濃度部でのつぶれを防止する。 合成回路336は、前述の変調回路334A〜334Dからの変
調信号を合成する回路である。 次に画像処理回路300の動作について説明する。 第２図（ａ）〜（ｆ）及び第３図（ａ）〜（ｆ）は本
実施例の画像処理回路の各部信号を示すタイムチャート
である。第２図（ａ）及び第３図（ａ）はそれぞれイン
デックス信号を示し、第２図（ｂ）は基準クロックDCK
を示している。 読出回路320は、インデックス信号をトリガとして基
準クロックDCKに基づいてページメモリ310から１走査ラ
イン分の画像濃度データを読み出してセレクト回路331
に送出する。セレクト回路331〜333は、最初のインデッ
クス信号を入力されると、セット状態となる。つまり、
セレクト回路331は、次ぎのインデック信号を入力する
まで出力端子D1から画像濃度データを送出する。また、
セレクト回路331は出力端子D2からはハイレベルのデー
タを送出する。このハイレベルデータとは白地に対応す
る記録されない濃度データである。これにより、セレク
ト回路332は、基準クロックDCKに基づいて１画素に相当
する画像濃度データとハイレベルデータを出力端子D1,D
2から交互に送出して、D/A変換回路335A,335Bに入力す
る。 一方、セレクト回路333は出力端子D1,D2からハイレベ
ルのデータを送出する。なお、画像濃度データは、高レ
ベル側ほど淡い濃度を示しており、低レベル側ほど濃い
濃度を示している。 以下に、コンパレータ335A〜335Dにおける変調動作を
説明する。 第２図（ｃ）はコンパレータ335Aにおける変調動作を
示しており、第２図（ｄ）はコンパレータ335Bにおける
変調動作を示しており、第２図（ｅ）はコンパレータ33
5Cにおける変調動作を示しており、第２図（ｆ）はコン
パレータ335Dにおける変調動作を示している。図中実線
は参照波を、破線は画像濃度データ（図中の全ては同一
の中間濃度レベルを示す）とハイレベルデータを示して
いる。つまり、ページメモリ310からの画像濃度信号は
最初のインデック信号を入力してから基準クロックDCK
の１サイクル毎に中間レベルの画像濃度信号をコンパレ
ータ335A,335Bに交互に入力してある。また、コンパレ
ータ335A,335Bに前述のように異なる振幅の三角波を入
力してある。これにより、コンパレータ335A,335Bは同
一レベルの画像濃度信号に対して第３図（ｂ）、第３図
（ｃ）に示すように基準クロックDCKの１サイクル毎に
異なるデューティ比の駆動信号を合成回路336に入力す
る。一方、コンパレータ335C,335Dにはハイレベルの画
像濃度信号（出力時白地に対応する記録されない濃度デ
ータ）を入力してある。これにより、コンパレータ335
C,335Dは第３図（ｄ）、第３図（ｅ）に示すようにオフ
状態の駆動信号を合成回路336に入力する。 このようにして、合成回路336から同一レベルの画像
濃度データに対してデューティ比の異なる１走査ライン
分の駆動信号を半導体レーザ31に入力する。走査光学系
30は、同一レベルの画像濃度信号による駆動信号によ
り、感光体１上にドッド径を変化させた潜像を１走査ラ
インだけ形成することになる。 次のインデックス信号が画像処理回路300に入力され
ると、ページメモリ310からの画像濃度信号は基準クロ
ックDCKの１サイクル毎に中間レベルの画像濃度信号を
コンパレータ335C,335Dに交互に入力してある。また、
コンパレータ335C,335Dに前述のように異なる振幅の三
角波を入力してある。これにより、コンパレータ335C,3
35Dは同一レベルの画像濃度信号に対して第３図
（ｄ）、第３図（ｅ）に示すように基準クロックDCKの
１サイクル毎に異なるデューティ比の駆動信号を合成回
路336に入力する。一方、コンパレータ335A,335Bにはハ
イレベルの画像濃度信号を入力してある。これにより、
コンパレータ335A,335Bは第３図（ｂ）、第３図（ｃ）
に示すようにオフ状態の駆動信号を合成回路336に出力
する。 このようにして、合成回路336から同一レベルの画像
濃度データに対してデューティ比の異なる１走査ライン
分の駆動信号を半導体レーザ31に入力する。走査光学系
30は、同一レベルの画像濃度信号による駆動信号によ
り、感光体１上に前述の走査ラインに近接させてドッド
径を変化させた潜像を１走査ラインだけ形成することに
なる。このとき、感光体１上において、隣接するドット
状の潜像の径を変えてあるので、潜像が同時につながら
ず、濃度ジャンプを生ずることがない。又ハイライト部
はとびがなく、確実に記録される。第７図（ｂ）に記録
特性（破線）を示す。比較例のパルス幅変調を用いた場
合（図中実線ａ）と比べ、ダイナミックレンジが大幅に
広がっている。第８図（ｂ）には中間濃度の場合のトナ
ーが付着した記録状態を示す。 以下に、画像形成装置100の像形成プロセスについて
説明する。 先ず、スコロトロン帯電器２により感光体１が一様帯
電される。感光体１上にイエローに対応する静電潜像
が、フレームメモリ310中からのイエローデータ（8bit
のディジタル濃度データ）により光変調されたレーザ光
の照射により形成される。前記イエローに対応する静電
潜像は、第１の現像器４により反転現像され、感光体11
上に極めて鮮鋭度の高い第１のドット状のトナー像（イ
エロートナー像）が形成される。この第１のトナー像は
記録紙Ｐに転写されることなく、感光体１上に再びスコ
ロトロン帯電器２により帯電が施される。 次いでマゼンタデータ（8bitのディジタル濃度デー
タ）によりレーザ光が光変調され、該変調されたレーザ
光が感光体１上に照射されて静電潜像が形成される。こ
の静電潜像は、第２の現像装置５により反転現像され
て、第２のトナー像（マゼンタトナー像）が形成され
る。前記と同様にして第３現像装置６により順次反転現
像されて、第３のトナー像（シアントナー像）が形成さ
れ、感光体１上に順次積層された３色トナー像が形成さ
れる。最後に第４のトナー像（黒トナー像）が形成さ
れ、感光体１上に順次積層された４色トナー像が形成さ
れる。 これらの４色トナー像は、帯電器により感光体１を帯
電した後（省略してもよい）、給紙装置から供給された
記録紙Ｐ上に転写器（図示せず）の作用で転写される。 転写トナー像を担持した記録紙Ｐは、分離電極（図示
せず）により感光体１から分離され、ガイドおよび搬送
ベルトにより搬送されて定着装置に搬入され加熱定着さ
れて排紙皿に排出される。 本実施例では参照波を４種類とした副走査方向に大小
のドットがつながり易い様に設定しているが、参照波の
振幅を334A＞334B＞334C＞334Dと主走査方向に大小のド
ットがつながり易い様にすることもできる。又参照波の
振幅を334A＞334D＞334B＞334Cとして斜め方向に大小の
ドットがつながり易い様にすることもできる。又参照波
を２種類とし、主走査方向のドットがつながり易い様に
（334A＝334B＞334C＝334D）設定したり副走査方向のド
ットがつながり易い様に（334A＝334C＞334B＝334D）と
設定することもできる。この場合は前記参照波の係数の
減少になり階調再現がやや低下する。 特に高γ感光体においてはハイライトに相当する弱照
度部（光量L1）以下での記録が困難であること、高濃度
部に相当する隣接したドット露光での重なり部がある一
定光量L1を越すと急峻な電位低下により潜像が形成され
たことによる濃度ジャンプが起こる問題を有している。
この高γ感光体に対しては本実施例は極めて有効に作用
する。 本実施例の画像形成装置100によれば、感光体が優れ
た高ガンマ特性を有し、しかもこの優れた高ガンマ特性
がトナー像の上から帯電、露光現像の工程を多数回にわ
たり繰り返しトナー像を重ね合わせて形成する場合にも
潜像が安定して形成される。すなわち、ディジタル信号
に基づいてビームをトナー像の上から照射するとしても
フリンジのない高鮮鋭度の高いドット状の静電潜像が形
成され、その結果、鮮鋭度及び階調性の高いトナー像を
得ることができる。 また、本実施例の画像形成装置100は、異なる参照波
と画像濃度データを組み合わせることによりハイライト
部の確実な記録と濃度ジャンプを防止している。
視図である。 画像形成装置は、像形成体としてのドラム状感光体
（以下、単に感光体という）１をスコロトロン帯電器２
により一様帯電した後に走査光学系30により２値化した
スポット光によりドット状の静電潜像を形成し、これを
現像器により反転現像してドット状のトナー画像を形成
し、前記帯電，露光及び現像工程を繰り返して感光体１
上にカラートナー像を形成し、該カラートナー像を転写
し、分離、定着してカラー画像を得る。 画像形成装置は、感光体１、スコトトロン帯電器２、
現像器４〜７、走査光学系30、画像処理回路300、基準
クロック発生回路400、ドライバ500、600からなる。 第６図は高γ感光体の具体的構成例を示す断面図であ
る。 以下に本実施例の主な構成について説明する。 感光体１は、第６図に示すように導電性支持体1A、中
間層1B、感光層1Cからなる。感光層1Cの厚さは、５〜10
0μｍ程度であり、好ましくは10〜50μｍである。感光
体１は直径150mmのアルミニュ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。 導電性支持体1Aとしては、アルミニウム、スチール、
銅等の直径150mm程度のドラムが用いられるが、そのほ
か、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であって
もよい。また、中間層1Bは、感光体として±500〜±200
0Vの高帯電に耐え、例えば正帯電の場合はエレクトロン
の導電性支持体ICから注入を阻止し、なだれ現象による
優れた光減衰特性が得られるよう、ホール移動性を有す
るのが望ましく、そのため中間層1Bに例えば本出願人が
先に提案した特願昭61-188975号明細書に記載された正
帯電型の電荷輸送物質を10重量％以下添付するのが好ま
しい。 中間層1Bとしては、通常、電子写真用の感光層に使用
される例えば下記樹脂を用いることができる。 （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、ポリアクリルアン
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）等の水とアルコーとの
混合溶剤に可溶なポリマー 感光層1Cは基本的には電荷輸送物質を併用せずに光導
電性顔料よりなる0.1〜１μｍ径のフタロシアニン微粒
子と、酸化防止剤とをバインダー樹脂とをバインダ樹脂
の溶剤を用いてある0.1〜１μｍ径のフタロシアニン微
粒子に混合分散して塗布液を調整し、この塗布液を中間
層に塗布し、乾燥し、必要により熱処理して形成され
る。 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1/5以下、好
ましくは1/1000〜1/10（重量比）の少量の電荷電荷輸送
物質とよりなり光導電性材料と、酸化防止剤とバインダ
ー樹脂中に分散させて感光層を構成する。 本実施例ではカラートナー像を感光体に重ね合わせる
ので走査光学系からのビームがカラートナー像を遮蔽し
ないように長波長側に分光感度を有する感光体が必要で
ある。 以下に本実施例の高γ感光体の光減衰特性について説
明する。 第５図は高γ感光体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V
0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。 本実施例ではV1＝1000（Ｖ）、V0＝950（Ｖ）、L2/L1
＝1.2である。又露光部の感光体電位は10Vである。 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、 （E1 ］ 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
では、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。 当該感光体１の光減衰曲線は、第５図に示すような光
感度である電位特性の微分係数の絶対値が少光量時に小
さく、光量の増大と供に急峻に減衰する。具体的には光
減衰曲線が第５図に示すように露光初期においては、若
干の期間L1、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L1からL2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。
感光体１は具体的には＋500〜＋2000Vの高帯電下におけ
るなだれ現象を利用して高ガンマ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は当該顔料と被覆樹脂との界面層に
有効にトラップされて光減衰が確実に抑制され、その結
果、露光の中期においてきわめて急激ななだれ現象が生
じると解される。 基準クロック発生回路400は、パルス信号発生回路で
あり、画素クロックと同一の繰り返し周期のパルス信号
を発生し、画像処理回路300、ドライバ400,500に入力し
ており、これにより感光体１の回転速度と走査光学系30
の走査とを同期してある。便宜上、このクロックを基準
クロックDCKという。 感光体１は、その駆動軸にモータM1を軸着してある。
モータM1はドライバ500により回転制御することによ
り、感光体１を所定速度で回転するようにしてある。 また、ポリゴンミラー34は、その回転中心にモータM3
4の駆動軸を軸着してある。モータM34はドライバ600に
より所定速度で回転するようにしてある。ドライバ50
0、600には、基準クロック発生回路400から基準クロッ
クDCKを入力することにより、感光体１とポリゴンミラ
ー34との回転位相を同期させてある。 走査光学系30は、インデック検出回路（図示せず）を
備え、インデックスセンサ38からのインデックス信号に
より所定速度で回転するポリゴンミラー34の面位置を検
知し、主走査方向の周期によって、ラスタ走査方式で後
に記す変調されたディジタル画像濃度信号による光走査
を行うものであり、ページメモリ310（第１図参照）か
らの画像濃度データで変調したパルス幅した変調信号で
半導体レーザ31を発振させ、このレーザ光を所定速度で
回転するポリゴンミラー34で偏向させ、ｆθレンズ35及
びでシリンドリカルレンズ33,36によって一様帯電した
感光体１上面に微少なスポットに絞って走査するもので
あり、コーヒレントな光源として半導体レーザ31を設
け、発光光学系としてコリメータレンズ32を設け、偏向
光学系としてポリゴンミラー34及びｆθレンズ35を設
け、ポリゴンレンズ34による面倒れ補正光学系としてシ
リンドリカルレンズ33、36を設けてある。 半導体レーザ31は、GaAlAs等が用いられ、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く、この
場合のビームの波長は800nmである。 第１図は本実施例の画像形成装置に採用される画像処
理回路を示すブロック図である。 画像処理回路300は、画像濃度データをパルス幅変調
した変調信号により半導体レーザ31を駆動する回路であ
り、ページメモリ310、読出回路320、二値化回路330か
らなる。 ページメモリ310は、ページ単位で記憶するRAM（ラン
ダムアクセスメモリ）であり、少なくとも１ページ（１
画面分）に相当する多値の画像濃度データを記憶する容
量を有する。また、カラープリンタに採用される装置で
あるならば、複数色、例えばイエロー、マゼンタ、シア
ン、黒の色成分に対応する画像濃度信号を記憶するだけ
のページメモリを備えていることになる。なお、画像濃
度データは、予めシェーディング補正、濃度変換、γ補
正、マスキング処理等を施したものである。 読出回路320は、インデックス信号をトリガとして基
準クロックDCKに同期して画像濃度データを二値化回路3
30に送出する。 二値化回路330は、走査ライン及び画素単位に変調率
を変えて駆動信号を生成する回路であり、画像濃度デー
タをセレクト回路331〜333、D/A変換回路334A〜334D、
コンパレータ335A〜335D、合成回路336、参照波発生回
路377、増幅回路338A〜338Dからなる。二値化回路330は
画像濃度データを基準クロックDCKに同期してD/A変換回
路334A〜334DでD/A変換し、前記濃度信号と三角波とを
コンパレートしてパルス幅変調信号を得る回路である。 セレクト回路331は、インデックス信号に基づいて出
力端子D1,D2から１走査ライン単位の画像濃度データを
交互に送出する。セレクト回路332,333は、基準クロッ
クDCKに基づいて出力端子D1,D2から１画素に相当する画
像濃度データを交互に送出する。 一方、参照波発生回路377は、基準クロックDCKから三
角波を生成して出力する回路である。三角波は増幅回路
338A〜338Dでそれぞれ異なる増幅率で増幅されて異なる
振幅の三角波をD/A変換回路334A〜334Dに入力する。D/A
変換回路334A〜334Dは、いずれも基準クロックDCKで画
像濃度データをD/A変換した画像濃度信号をコンパレー
タ335A〜335Dに送出する。本実施例では、振幅の異なる
三角波は大きさの順に334A＞334C＞334B＞334Dを設定し
た。 コンパレータ335A〜335Dは、前述のように異なる振幅
の参照波信号を印加することにより、同一レベルの画像
濃度信号に対してデューティ比を変えた変調信号を送出
する。これにより中間調再現におけるハイライト部での
とびや高濃度部でのつぶれを防止する。 合成回路336は、前述の変調回路334A〜334Dからの変
調信号を合成する回路である。 次に画像処理回路300の動作について説明する。 第２図（ａ）〜（ｆ）及び第３図（ａ）〜（ｆ）は本
実施例の画像処理回路の各部信号を示すタイムチャート
である。第２図（ａ）及び第３図（ａ）はそれぞれイン
デックス信号を示し、第２図（ｂ）は基準クロックDCK
を示している。 読出回路320は、インデックス信号をトリガとして基
準クロックDCKに基づいてページメモリ310から１走査ラ
イン分の画像濃度データを読み出してセレクト回路331
に送出する。セレクト回路331〜333は、最初のインデッ
クス信号を入力されると、セット状態となる。つまり、
セレクト回路331は、次ぎのインデック信号を入力する
まで出力端子D1から画像濃度データを送出する。また、
セレクト回路331は出力端子D2からはハイレベルのデー
タを送出する。このハイレベルデータとは白地に対応す
る記録されない濃度データである。これにより、セレク
ト回路332は、基準クロックDCKに基づいて１画素に相当
する画像濃度データとハイレベルデータを出力端子D1,D
2から交互に送出して、D/A変換回路335A,335Bに入力す
る。 一方、セレクト回路333は出力端子D1,D2からハイレベ
ルのデータを送出する。なお、画像濃度データは、高レ
ベル側ほど淡い濃度を示しており、低レベル側ほど濃い
濃度を示している。 以下に、コンパレータ335A〜335Dにおける変調動作を
説明する。 第２図（ｃ）はコンパレータ335Aにおける変調動作を
示しており、第２図（ｄ）はコンパレータ335Bにおける
変調動作を示しており、第２図（ｅ）はコンパレータ33
5Cにおける変調動作を示しており、第２図（ｆ）はコン
パレータ335Dにおける変調動作を示している。図中実線
は参照波を、破線は画像濃度データ（図中の全ては同一
の中間濃度レベルを示す）とハイレベルデータを示して
いる。つまり、ページメモリ310からの画像濃度信号は
最初のインデック信号を入力してから基準クロックDCK
の１サイクル毎に中間レベルの画像濃度信号をコンパレ
ータ335A,335Bに交互に入力してある。また、コンパレ
ータ335A,335Bに前述のように異なる振幅の三角波を入
力してある。これにより、コンパレータ335A,335Bは同
一レベルの画像濃度信号に対して第３図（ｂ）、第３図
（ｃ）に示すように基準クロックDCKの１サイクル毎に
異なるデューティ比の駆動信号を合成回路336に入力す
る。一方、コンパレータ335C,335Dにはハイレベルの画
像濃度信号（出力時白地に対応する記録されない濃度デ
ータ）を入力してある。これにより、コンパレータ335
C,335Dは第３図（ｄ）、第３図（ｅ）に示すようにオフ
状態の駆動信号を合成回路336に入力する。 このようにして、合成回路336から同一レベルの画像
濃度データに対してデューティ比の異なる１走査ライン
分の駆動信号を半導体レーザ31に入力する。走査光学系
30は、同一レベルの画像濃度信号による駆動信号によ
り、感光体１上にドッド径を変化させた潜像を１走査ラ
インだけ形成することになる。 次のインデックス信号が画像処理回路300に入力され
ると、ページメモリ310からの画像濃度信号は基準クロ
ックDCKの１サイクル毎に中間レベルの画像濃度信号を
コンパレータ335C,335Dに交互に入力してある。また、
コンパレータ335C,335Dに前述のように異なる振幅の三
角波を入力してある。これにより、コンパレータ335C,3
35Dは同一レベルの画像濃度信号に対して第３図
（ｄ）、第３図（ｅ）に示すように基準クロックDCKの
１サイクル毎に異なるデューティ比の駆動信号を合成回
路336に入力する。一方、コンパレータ335A,335Bにはハ
イレベルの画像濃度信号を入力してある。これにより、
コンパレータ335A,335Bは第３図（ｂ）、第３図（ｃ）
に示すようにオフ状態の駆動信号を合成回路336に出力
する。 このようにして、合成回路336から同一レベルの画像
濃度データに対してデューティ比の異なる１走査ライン
分の駆動信号を半導体レーザ31に入力する。走査光学系
30は、同一レベルの画像濃度信号による駆動信号によ
り、感光体１上に前述の走査ラインに近接させてドッド
径を変化させた潜像を１走査ラインだけ形成することに
なる。このとき、感光体１上において、隣接するドット
状の潜像の径を変えてあるので、潜像が同時につながら
ず、濃度ジャンプを生ずることがない。又ハイライト部
はとびがなく、確実に記録される。第７図（ｂ）に記録
特性（破線）を示す。比較例のパルス幅変調を用いた場
合（図中実線ａ）と比べ、ダイナミックレンジが大幅に
広がっている。第８図（ｂ）には中間濃度の場合のトナ
ーが付着した記録状態を示す。 以下に、画像形成装置100の像形成プロセスについて
説明する。 先ず、スコロトロン帯電器２により感光体１が一様帯
電される。感光体１上にイエローに対応する静電潜像
が、フレームメモリ310中からのイエローデータ（8bit
のディジタル濃度データ）により光変調されたレーザ光
の照射により形成される。前記イエローに対応する静電
潜像は、第１の現像器４により反転現像され、感光体11
上に極めて鮮鋭度の高い第１のドット状のトナー像（イ
エロートナー像）が形成される。この第１のトナー像は
記録紙Ｐに転写されることなく、感光体１上に再びスコ
ロトロン帯電器２により帯電が施される。 次いでマゼンタデータ（8bitのディジタル濃度デー
タ）によりレーザ光が光変調され、該変調されたレーザ
光が感光体１上に照射されて静電潜像が形成される。こ
の静電潜像は、第２の現像装置５により反転現像され
て、第２のトナー像（マゼンタトナー像）が形成され
る。前記と同様にして第３現像装置６により順次反転現
像されて、第３のトナー像（シアントナー像）が形成さ
れ、感光体１上に順次積層された３色トナー像が形成さ
れる。最後に第４のトナー像（黒トナー像）が形成さ
れ、感光体１上に順次積層された４色トナー像が形成さ
れる。 これらの４色トナー像は、帯電器により感光体１を帯
電した後（省略してもよい）、給紙装置から供給された
記録紙Ｐ上に転写器（図示せず）の作用で転写される。 転写トナー像を担持した記録紙Ｐは、分離電極（図示
せず）により感光体１から分離され、ガイドおよび搬送
ベルトにより搬送されて定着装置に搬入され加熱定着さ
れて排紙皿に排出される。 本実施例では参照波を４種類とした副走査方向に大小
のドットがつながり易い様に設定しているが、参照波の
振幅を334A＞334B＞334C＞334Dと主走査方向に大小のド
ットがつながり易い様にすることもできる。又参照波の
振幅を334A＞334D＞334B＞334Cとして斜め方向に大小の
ドットがつながり易い様にすることもできる。又参照波
を２種類とし、主走査方向のドットがつながり易い様に
（334A＝334B＞334C＝334D）設定したり副走査方向のド
ットがつながり易い様に（334A＝334C＞334B＝334D）と
設定することもできる。この場合は前記参照波の係数の
減少になり階調再現がやや低下する。 特に高γ感光体においてはハイライトに相当する弱照
度部（光量L1）以下での記録が困難であること、高濃度
部に相当する隣接したドット露光での重なり部がある一
定光量L1を越すと急峻な電位低下により潜像が形成され
たことによる濃度ジャンプが起こる問題を有している。
この高γ感光体に対しては本実施例は極めて有効に作用
する。 本実施例の画像形成装置100によれば、感光体が優れ
た高ガンマ特性を有し、しかもこの優れた高ガンマ特性
がトナー像の上から帯電、露光現像の工程を多数回にわ
たり繰り返しトナー像を重ね合わせて形成する場合にも
潜像が安定して形成される。すなわち、ディジタル信号
に基づいてビームをトナー像の上から照射するとしても
フリンジのない高鮮鋭度の高いドット状の静電潜像が形
成され、その結果、鮮鋭度及び階調性の高いトナー像を
得ることができる。 また、本実施例の画像形成装置100は、異なる参照波
と画像濃度データを組み合わせることによりハイライト
部の確実な記録と濃度ジャンプを防止している。
本発明は、画像濃度データを参照波信号で変調した変
調信号で半導体レーザを発振して像形成体上に像形成す
る画像形成装置において、前記半導体レーザの主走査方
向あるいは副走査方向においてライン毎に周期的に前記
参照波信号の振幅を変更することにより、潜像形成時に
隣接するドットがつながって形成されることを防止して
濃度ジャンプによる影響を受けることなく安定した中間
調再現を行える画像形成装置を提供することができた。
調信号で半導体レーザを発振して像形成体上に像形成す
る画像形成装置において、前記半導体レーザの主走査方
向あるいは副走査方向においてライン毎に周期的に前記
参照波信号の振幅を変更することにより、潜像形成時に
隣接するドットがつながって形成されることを防止して
濃度ジャンプによる影響を受けることなく安定した中間
調再現を行える画像形成装置を提供することができた。
第１図は本実施例の画像形成装置に採用される画像処理
回路を示すブロック図、第２図（ａ）〜（ｆ）及び第３
図（ａ）〜（ｆ）は本実施例の画像処理回路の各部信号
を示すタイムチャート、第４図は本実施例の画像形成装
置の概略構成を示す斜視図、第５図は高γ感光体の特性
を示すグラフ、第６図は高γ感光体の具体的構成例を示
す断面図、第７図は各参照波を用いた場合の階調特性を
示したグラフである。第８図（ａ）及び第８図（ｂ）は
各参照波を用いた場合の記録状態を示した図である。 １……像形成体としての感光体 31……半導体レーザ、100……画像形成装置 331〜333……セレクタ回路 335A〜335D……コンパレータ 377……参照波発生回路 338A〜338D……増幅回路 DCK……基準クロック
回路を示すブロック図、第２図（ａ）〜（ｆ）及び第３
図（ａ）〜（ｆ）は本実施例の画像処理回路の各部信号
を示すタイムチャート、第４図は本実施例の画像形成装
置の概略構成を示す斜視図、第５図は高γ感光体の特性
を示すグラフ、第６図は高γ感光体の具体的構成例を示
す断面図、第７図は各参照波を用いた場合の階調特性を
示したグラフである。第８図（ａ）及び第８図（ｂ）は
各参照波を用いた場合の記録状態を示した図である。 １……像形成体としての感光体 31……半導体レーザ、100……画像形成装置 331〜333……セレクタ回路 335A〜335D……コンパレータ 377……参照波発生回路 338A〜338D……増幅回路 DCK……基準クロック
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−55575（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−165775（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−255480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−249565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−23467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−2774（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−293685（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/52 B41J 2/44 G03G 15/04
Claims (1)
- 【請求項１】画像濃度データを参照波信号で変調した変
調信号で半導体レーザを発振して像形成体上に像形成す
る画像形成装置において、 前記半導体レーザの主走査方向あるいは副走査方向にお
いてライン毎に周期的に前記参照波信号の振幅を変更す
ることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20048990A JP2913112B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20048990A JP2913112B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486684A JPH0486684A (ja) | 1992-03-19 |
| JP2913112B2 true JP2913112B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=16425171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20048990A Expired - Lifetime JP2913112B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913112B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5365772B2 (ja) * | 2008-10-23 | 2013-12-11 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成方法および光走査装置ならびに画像形成装置 |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP20048990A patent/JP2913112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0486684A (ja) | 1992-03-19 |
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