JP2002361922A

JP2002361922A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002361922A
Application number: JP2001167803A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tsukahara; 茂樹塚原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ａ−Ｓｉ感光体を使用した場合においても、
露光装置を複雑にすることなく、微小ドットの再現性、
及び階調性の優れた高画質を実現できる画像形成装置を
提供する。【解決手段】露光装置に半導体レーザを用い、その半
導体レーザの光出力立ち上がり部にアモルファスシリコ
ン感光体を過剰露光して静電潜像を強く保持させる過剰
露光強度Ｐ１のオーバーシュートを持たせると共に、該
オーバーシュートに続き、前記画像を構成するドットの
階調に対応したパルス幅によって前記アモルファスシリ
コン感光体上に階調に応じた静電潜像を形成する露光強
度Ｐ２とをもたせ、前記過剰露光強度Ｐ１のオーバーシ
ュートで微小ドットの再現を、露光強度Ｐ２で階調の再
現を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体としてアモ
ルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと称する）を用いた複
写機やプリンタ、ファックス等の画像形成装置(電子写
真装置)に関し、更に詳細には、従来静電潜像の保持能
力が低いため、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の達成が
困難とされていたａ−Ｓｉ感光体を使用した場合におい
ても、微小ドットの再現性、及び階調性の優れた高画質
を実現できる画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタ、ファックス等
の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光
体表面を暗下で均一に帯電し、その後、レーザ光などを
用いた露光装置で感光体を露光することで帯電した感光
体表面に所望の静電潜像を形成し、その静電潜像にトナ
ーを供給することにより静電潜像を顕像化して画像形成
を行っている。そしてそのトナーで顕像化した画像を記
録媒体に転写し、定着させることで印字を行うと共に、
転写されなかったトナーはクリーニング手段などで除去
している。

【０００３】また、このような画像形成装置に用いる感
光体としては、従来からＯＰＣ（有機感光体）が知られ
ている。しかしながらＯＰＣ感光体は、感光体表面が軟
らかく、クリーニング手段やトナー、記録媒体によって
感光層が磨耗され易く、耐久性に問題があった。そこ
で、ＯＰＣ感光体と比較して感光体表面が硬質であり、
耐磨耗性、耐久性や機能保持性（メンテナンス性）、ま
た環境的な配慮からもアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）感光体が広く使用されるようになってきた。

【０００４】またこういった画像形成装置は、最近、高
速化、高画質化、高解像度化が強く望まれてきている。
しかしながら前記ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ感光体（有
機感光体）と比較すると体積抵抗値が１×１０^９〜１１
（Ωｃｍ）と低く、露光装置によって感光体表面に書き
込まれた静電潜像の保持能力が低いため、いわゆる画像
ボケ、あるいは潜像流れといった現象により、１２００
ｄｐｉ以上、すなわちドット間ピッチが２１．１μｍ以
下の高解像度な画像品質を得ることが困難とされてい
た。特にａ−Ｓｉ感光体の総膜厚が２０μｍ以上になる
と、ＯＰＣ感光体と比較して暗減衰特性が速くなるた
め、前記記載の画像ボケ、あるいは潜像流れの現象が顕
著となり、解像度の低下が著しいという問題があった。

【０００５】そのため、微小ドットの再現性を向上させ
るためには、露光装置によって静電潜像が作られてから
現像領域に達するまでの間、静電潜像を維持すること、
すなわち静電潜像の流れを防止することが必要となる。
静電潜像の流れについては、上記説明のように感光体の
膜厚、暗減衰特性にも依存するが、レーザの発光立ち上
がり特性にも大きく影響される。すなわち、感光体に対
してレーザ光で過剰露光することによって、その静電潜
像が強く保持される。しかしながら、感光体に対して過
剰露光を行うと、ハーフトーン画像の階調性がなくな
り、コントラストの乏しい画像品質になる傾向がある。
したがって、微小ドットの再現性の優れた画像品質を得
るためのレーザの発光強度と、階調性の優れた画像品質
を得るためのレーザの発光強度は異なったものが必要と
なり、２種類以上の発光強度を持たせた露光装置が必要
となる。

【０００６】こういった高解像度な画像品質を得るため
の技術としては、例えば特開平９−１１４２０６号公報
には、出力制御波生成手段によって各画素の書き込み時
間内に鋭いピークを有する波形を生成し、この波形でレ
ーザ光の射出光を制御することで露光エネルギーを集中
させ、レーザ光のビーム径を変化させることなく画素同
士の干渉を防いで細線の再現性を向上させた装置が示さ
れている。

【０００７】また特開２０００−１２７４９８公報に
は、階調再現のためにレーザ光をパルス幅変調した場
合、レーザビームがガウシアン分布によってハイライト
部、及び暗部で正確に階調再現されないのを防ぐため、
感光体表面をトナーが付着しない電位ＶＨより高い電位
ＶＨ１に帯電し、レーザがこの感光体表面電位をＶＨと
する強度１のバックグラウンド露光強度と、強度１より
強く、連続露光すると感光体表面電位をトナーが付着す
るのに適した表面電位ＶＬよりも低い電位に低下させる
過剰な強度２の露光強度を発生できるようにし、強度１
による露光と強度２による露光、及び露光ＯＦＦの状態
を組み合わせて与え、それによって画像部の表面電位を
ＶＬとすると共にコントラストが大きくなるよう制御し
て、ソフト的、あるいはハード的に送信されてきた画像
情報を補正することで、レーザ光の強度を多段階に変調
することなく、またビーム径を小さくしたりせず、リッ
プルを発生させないようにして露光後のコントラストを
高くし、階調のなまりを改善させて、微小ドットの再現
性と階調性を得られるようにした装置が示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
特開平９−１１４２０６号公報、特開２０００−１２７
４９８公報に記された技術は、前記したａ−Ｓｉ感光体
を使用する場合を想定したものではなく、また、１２０
０ｄｐｉ以上、すなわちドット間ピッチが２１．１μｍ
以下の高解像度な画像品質を得るためのものでもない。
さらにこれらの技術は、例えば特開平９−１１４２０６
号公報に示されたものは、各画素の書き込み時間内に鋭
いピークを有する波形を生成する出力制御波生成手段を
必要とし、複雑な制御が必要である。また、特開２００
０−１２７４９８公報に記載された技術は、レーザ光に
より感光体表面電位をＶＨとする強度１のバックグラウ
ンド露光強度と、強度１より強く、連続露光すると感光
体表面電位をトナーが付着するのに適した表面電位ＶＬ
よりも低い電位に低下させる過剰な強度２を与えられる
ようにする機構、および強度２の露光強度や露光ＯＦＦ
とするパルスを生成する機構などが必要で、ソフト的、
ハード的に複雑とならざるを得ない。

【０００９】上記事情に鑑み本発明は、ａ−Ｓｉ感光体
を使用した場合においても、露光装置を複雑にすること
なく、微小ドットの再現性、及び階調性の優れた高画質
を実現できる画像形成装置を提供することが課題であ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明においては、請求項１に記載したように、感光層
を薄膜としたアモルファスシリコンを用いた感光体と、
該感光体に、画像を構成する各ドットに対応した光出力
を与える半導体レーザで静電潜像を形成するよう構成し
た露光装置とを有して電子写真法で画像を形成する画像
形成装置において、前記露光装置を構成する半導体レー
ザの光出力は、該光出力立ち上がり部に前記感光層を薄
膜としたアモルファスシリコン感光体を過剰露光して静
電潜像を強く保持させる過剰露光強度Ｐ１のオーバーシ
ュートと、前記画像を構成するドットの階調に対応した
パルス幅によって前記アモルファスシリコン感光体上に
階調に応じた静電ドットを形成する露光強度Ｐ２とを有
し、前記過剰露光強度Ｐ１のオーバーシュートで微小ド
ットの再現を、露光強度Ｐ２で階調の再現を可能とした
ことを特徴とする。

【００１１】このようにすることにより、アモルファス
シリコン感光体を過剰露光して静電潜像を強く保持させ
る過剰露光強度Ｐ１のオーバーシュートは、単に急峻な
立ち上がりのパルスを半導体レーザに与えるだけで生成
できるから、前記した特開平９−１１４２０６号公報や
特開２０００−１２７４９８公報のもののように、各画
素の書き込み時間内に鋭いピークを有する波形を生成す
る出力制御波生成手段や複数の強度を生成する機構、お
よび露光ＯＦＦとする機構などのソフト的、ハード的に
複雑な機構を用いる必要がなく、微小ドットの再現性、
及び階調性の優れた高画質を実現できる画像形成装置を
提供することができる。

【００１２】そして、本発明になる画像形成装置の露光
装置に用いる半導体レーザは、露光強度Ｐ１のオーバー
シュートのパルス幅を請求項２に記載したように、前記
露光装置を構成する半導体レーザにおける露光強度Ｐ１
のオーバーシュートのパルス幅を、５０ｎｓ以下とする
と共に、前記露光強度Ｐ１とＰ２の比を、１.２から５.
０としたことを特徴とする。

【００１３】すなわち、オーバーシュート部Ｐ１のパル
ス幅Ｗ_２が５０ｎｓ以上になると、発光強度が強いため
にこのドットに階調不良が生じると共に、Ｐ１の値をＰ
２の値の５倍以上にすると、オーバーシュート部Ｐ１の
発光強度が強すぎて階調不良が生じる。従って、この請
求項２に記載したように、露光強度Ｐ１のオーバーシュ
ートのパルス幅を５０ｎｓ以下、及び前記露光強度Ｐ１
とＰ２の比を、１.２から５.０とすることで、微小ドッ
トの再現性、及び階調性の優れた高画質を実現できる画
像形成装置を提供することができる。なお、前記オーバ
ーシュートのパルス幅を５０ｎｓ以下といった場合、当
然のことながら０ｎｓは含まず、０ｎｓより大きい値を
示すものである。

【００１４】またこの半導体レーザの発振波長は、請求
項３に記載したように、前記半導体レーザは、その発振
波長λが６００ｎｍから７２０ｎｍの範囲であることを
特徴とする。

【００１５】すなわちａ−Ｓｉ感光体は、分光感度特性
の約６８０ｎｍ近辺に光の吸収ピークがあり、６００ｎ
ｍ以下、あるいは７２０ｎｍ以上になると、感度特性が
低下してより発光強度のある半導体レーザを使用しなけ
ればならなくなり、また、干渉縞が発生し易くなると共
に、一度露光された部分を再帯電したとき、もとの設定
電位よりも低くなってしまう、いわゆる光メモリが顕著
になってくる。従って上記請求項３に記載したように、
波長を６００〜７２０ｎｍの範囲内で使用することで、
分光感度特性、干渉縞、光メモリなどの点で良好な結果
が得られ、微小ドットの再現性、及び階調性の優れた高
画質を実現できる画像形成装置を提供することができ
る。

【００１６】そして本発明に使用するアモルファスシリ
コン感光体、及び表面電位は、請求項４に記載したよう
に、前記アモルファスシリコン感光体は、キャリア阻止
層、感光層、表面保護層の３層構造で構成し、その感光
層厚が１０μｍから２０μｍであり、表面電位を、＋２
００Ｖから＋５００Ｖの範囲とすることを特徴とする。

【００１７】すなわち感光体の膜厚が２０μｍ以上にな
ると、熱キャリアの移動速度が速くなって暗減衰特性が
低下し、結果的に感光体表面方向への潜像の流れが発生
し易くなって解像度が低下する原因となると共に、感光
体の膜厚が厚いほど成膜時間が長くなってコスト高にな
り、さらに成膜時間が長くなると異物等の付着確立が高
くなって歩留まりが悪くなる。また一方、感光体の膜厚
が１０μｍ未満となると、感光体としての帯電能力が低
く、所定の表面電位を得ることが困難となると共に、感
光体の耐圧性能が総膜厚（特に感光層に依存する）と比
例関係にあるため、繰り返し帯電による絶縁破壊が発生
して黒点画像となり、さらに導電性基体の表面でレーザ
光が乱反射することによって、ハーフパターンにおいて
は干渉縞が発生する不具合が生じる。

【００１８】そのため感光層厚は、この請求項４に記載
したように、１０〜２０μｍの範囲で使用することで帯
電能力、耐圧、暗減衰特性、製造コストに優れ、微小ド
ットの再現性、及び階調性の優れた高画質を実現でき
る。また、感光体の表面電位が＋２００Ｖ未満になる
と、現像電界が不十分となり、画像濃度の確保が困難と
なる。一方、＋５００Ｖを超えると、感光体の膜厚によ
っては帯電能力が不足すること、絶縁破壊による黒点が
発生し易くなること、あるいはオゾンの発生量が増加し
てしまうなどの問題があり、特に膜厚を薄くした場合に
は、それに対応して感光体の帯電能力が低下する傾向に
ある。したがって、このように表面電位の値を＋２００
Ｖ〜＋５００Ｖの範囲に設定することにより、帯電能力
にすぐれると共に、絶縁破壊の防止、オゾン発生量の増
加の防止などがはかれ、微小ドットの再現性、及び階調
性の優れた高画質を実現できる画像形成装置を提供する
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。

【００２０】図１は本発明になる画像形成装置の構成概
略を示した図であり、図２は同じく本発明になる画像形
成装置に用いるａ−Ｓｉ感光体ドラムの構造の一例を示
した図、図３は本発明になる画像形成装置におけるレー
ザ光の出力波形を説明するための図、図４はレーザ光の
オーバーシュート部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２と微小ドットの
再現性の関係を説明するためのグラフ、図５はオーバー
シュート部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２と階調性の関係を説明す
るためのグラフ、図６はレーザ光のレベルＰ１とＰ２の
比率（Ｐ１／Ｐ２）と微小ドットの再現性の関係を説明
するためのグラフ、図７はレーザ光のレベルＰ１とＰ２
の比率（Ｐ１／Ｐ２）と階調数の関係を説明するための
グラフ、図８は本発明の画像形成装置における露光装置
を構成する半導体レーザの制御回路のブロック図であ
る。

【００２１】図１において、１はａ−Ｓｉ感光体ドラ
ム、２はスコロトロンなどの帯電器、３は図示しない半
導体レーザを含む露光装置、４は現像装置、５は転写ロ
ール、６はクリーニング手段、７はイレース手段、８は
光信号であり、図２において、２０は導電性基体、２１
はキャリア阻止層、２２は感光層、２３は表面保護層で
ある。また図８において、５０は画像形成装置に与えら
れた画像信号、５１はこの画像信号から各ドットの階調
の信号を生成する階調信号生成器、５２はこの階調信号
によって必要なパルス幅のパルスを発生するパターン発
生器、５３は半導体レーザのドライバ、５４は半導体レ
ーザのオーバーシュート部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２と発光強
度を制御するオーバーシュート制御回路、５５は半導体
レーザである。

【００２２】このうちａ−Ｓｉ感光体１は、図２に示し
たように導電性基体２０上にキャリア阻止層２１、感光
層２２、その上に形成された表面保護層２３からなる複
数層で構成されたものを使用する。なお、以下の説明に
おいて、ａ−Ｓｉ感光体１の膜厚と言った場合は、導電
性基体２０の表面から感光体表面までの膜厚、すなわち
キャリア阻止層２１、感光層２２、表面保護層２３の総
和を指すものとする。

【００２３】そして本発明においては、このａ−Ｓｉ感
光体１における導電性基体２０上の感光層２２の膜厚を
２０μｍ以下にするのが好ましい。すなわち感光体の膜
厚が２０μｍ以上になると、熱キャリアの移動速度が速
くなって暗減衰特性が低下し、結果的に感光体表面方向
への潜像の流れが発生し易くなって解像度が低下する原
因となる。ａ−Ｓｉ感光体に限らず、ＯＰＣ感光体にお
いても感光体の膜厚は薄いほど解像度が向上することは
公知であり、コスト面においても、感光体の膜厚が厚い
ほど成膜時間が長くなってコスト高になると共に、成膜
時間が長くなると異物等の付着確立が高くなって歩留ま
りが悪くなるなどの点から、感光体の膜厚は薄いほどコ
ストも安く、品質も安定する。

【００２４】また一方、感光層２２の膜厚が１０μｍ未
満となると感光体としての帯電能力が低く、所定の表面
電位を得ることが困難となる。また、感光体の耐圧性能
が総膜厚（特に感光層２２に依存する）と比例関係にあ
るため、繰り返し帯電による絶縁破壊が発生して黒点画
像となり、さらに導電性基体２０の表面でレーザ光が乱
反射することによって、ハーフパターンにおいては干渉
縞が発生する不具合が生じる。そのため、感光層の膜厚
は、帯電能力、耐圧、暗減衰特性、製造コスト、品質面
より、１０〜２０μｍの範囲で使用することが好まし
い。

【００２５】そしてより好ましい感光体の態様として、
この感光体を構成する表面保護層２３の厚さは、０.０
５〜５μｍの範囲内とするのが好ましい。すなわち、表
面保護層２３の厚さが０.０５μｍ未満になると、感光
層２２の帯電能力、耐磨耗性、耐環境性等の特性が低下
する傾向があるためであり、一方、表面保護層２３の厚
さが５μｍを超えると、成膜時間が長くなり、コスト的
に不利になり易いためである。したがって表面保護層２
３は、帯電能力、耐磨耗性、耐環境性、成膜時間などの
バランスから、０.１〜３μｍの範囲内の値とするのが
より好ましい。

【００２６】そしてこの感光層２２を構成する材料は、
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）であれば特に制限さ
れるものではなく、好ましい材料として、ａ−Ｓｉ、ａ
−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮ等の無機材料を例
示することができる。これらの材料中、ａ−ＳｉＣが特
に高抵抗であり、より優れた帯電能力、耐磨耗性、耐環
境性が得られることより、本実施形態における感光層材
料として好適である。またａ−ＳｉＣのうち、ＳｉとＣ
（炭素）との比率が特定のもの、すなわちａ−Ｓｉ
_(１−Ｘ)Ｃ_Ｘ（Ｘの値が０.３〜１未満）がより好まし
く、さらにａ−Ｓｉ₍ _１−Ｘ)Ｃ_Ｘ（Ｘの値が０.５〜０.
９５以下）がより好ましい。これは、このようなａ−Ｓ
ｉ_(１−Ｘ)Ｃ_Ｘ（Ｘの値が０.５〜０.９５以下）が、１
０^１２〜１０ ^１３Ωｃｍという特に高い抵抗を有してお
り、感光体表面方向の潜像の流れが少なく、静電潜像の
維持能力及び耐湿性にも優れているためである。

【００２７】そして、感光体の表面電位（帯電電位）に
ついては、＋２００〜＋５００Ｖの範囲内の値とするこ
とが好ましい。感光体の表面電位が＋２００Ｖ未満にな
ると、現像電界が不十分となり、画像濃度の確保が困難
となる。一方、＋５００Ｖを超えると、感光体の膜厚に
よっては帯電能力が不足すること、絶縁破壊による黒点
が発生し易くなること、あるいはオゾンの発生量が増加
してしまうなどの問題がある。特に膜厚を薄くした場合
には、それに対応して感光体の帯電能力が低下する傾向
にあり、したがって現像性と感光体の帯電能力とのバラ
ンスの観点から、表面電位の値は＋２００Ｖ〜＋５００
Ｖの範囲内の値とするのがよく、さらに好ましくは、＋
２００Ｖ〜＋３００Ｖの範囲に設定することである。

【００２８】次に本発明における露光装置３の光源であ
るが、これは、わずかな駆動電圧によって高い光出力が
得ることでき、かつ、ピッチ（Ｎ）や波長の調整を容易
に行うことの出来る半導体レーザ用いる。そしてこの半
導体レーザの波長は、６００〜７２０ｎｍの間とするこ
とが好ましい。これは、ａ−Ｓｉ感光体の分光感度特性
の約６８０ｎｍ近辺に光の吸収ピークがあり、６００ｎ
ｍ以下、あるいは７２０ｎｍ以上になると、感度特性が
低下してより発光強度のある半導体レーザを使用しなけ
ればならないからである。また、干渉縞が発生し易くな
ると共に、一度露光された部分を再帯電したとき、もと
の設定電位よりも低くなってしまう、いわゆる光メモリ
が顕著になってくる。そのため、分光感度特性、干渉
縞、光メモリなどの観点から、使用する照射光の波長は
６００〜７２０ｎｍの範囲内の値に設定することが好ま
しい。

【００２９】そしてこの露光装置３の半導体レーザが発
する光の強度であるが、これは、ａ−Ｓｉ感光体ドラム
１を露光してできた静電潜像が、流れることなく現像領
域に達するまで保持されるだけの強度が必要である。前
記したように静電潜像の流れについては、感光体の膜
厚、暗減衰特性にも依存するが、半導体レーザの発光立
ち上がり特性にも大きく影響され、感光体に対して過剰
露光することによってその静電潜像は強く保持される。
しかしながら感光体に対して過剰露光を行うと、ハーフ
トーン画像の階調性がなくなり、コントラストの乏しい
画像品質になる傾向がある。そのため、微小ドットの再
現性の優れた画像品質を得るためのレーザの発光強度
と、階調性の優れた画像品質を得るためのレーザの発光
強度は異なったものが必要となるが、本発明において
は、１つの半導体レーザの光波形出力におけるオーバー
シュートを利用し、擬似的に２種類の発光強度を持たせ
るよう制御してこの問題を解決した。すなわち、一般的
な画像形成装置における露光装置においては、通常こう
いった半導体レーザのオーバーシュートが生じないよう
ＣＲ回路を用いているが、本発明においては、このオー
バーシュートを積極的に利用し、上記したように擬似的
に２種類の発光強度を持たせるようにしたのである。

【００３０】図３は、このような制御によって得られた
半導体レーザの光波形出力を示したものである。この図
３の光波形出力における全体のパルス幅Ｗ_１は、ａ−Ｓ
ｉ感光体ドラム１上に形成する画像のドット径に相当す
るよう制御される。すなわち１ドットの発光時間ｔ（パ
ルス幅Ｗ_１、単位：ｎｓ）は、解像度を１２００ｄｐ
ｉ、ａ−Ｓｉ感光体ドラム１の周速度をＤ（ｍｍ／
ｓ）、記録媒体の幅をＳ（ｍｍ）、長さをＴ（ｍｍ）、
１インチを２５．４ｍｍとし、記録媒体を長さ方向に通
して記録する場合、下記（１）式で表される。

【００３１】

【数１】

【００３２】なおこの１ドットの発光時間ｔ（パルス幅
Ｗ_１）は、多値画像において副走査方向のドット数を分
割して表示する場合、分割数分だけ発光時間が短くな
る。またこの図３におけるＰ１は、光パルス立ち上がり
時のオーバーシュートで、そのレベルは、前記したよう
にａ−Ｓｉ感光体ドラム１上に形成した静電潜像が強く
保持される過剰露光レベルであり、Ｐ２は通常の階調再
現が可能なレベルである。そしてこのオーバーシュート
部（Ｐ１）のパルス幅Ｗ_２は、５０ｎｓ以下に制御す
る。

【００３３】すなわち、オーバーシュート部Ｐ１のパル
ス幅Ｗ_２が５０ｎｓ以上になると、発光強度が強いため
にこのドットに階調不良が生じてしまう。そのため好ま
しくは、このパルス幅Ｗ_２を２０ｎｓ以下の範囲内の値
に設定した方がよい。また、オーバーシュート部Ｐ１と
通常の階調再現が可能なレベルＰ２の関係は、Ｐ１の値
をＰ２の値の５倍以下とする。これは、Ｐ１の値をＰ２
の値の５倍以上にすると、オーバーシュート部Ｐ１の発
光強度が強すぎて階調不良が生じてしまうからであり、
好ましくは１.２〜２．０倍の範囲の値に設定すること
が適当である。

【００３４】このことを実験的に示したのが図４から図
７に示したグラフで、図４は、レーザ光のオーバーシュ
ート部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２と微小ドットの再現性の関係
を示したグラフ、図５は、オーバーシュート部Ｐ１のパ
ルス幅Ｗ_２と階調性の関係を示したグラフ、図６は、レ
ーザ光のレベルＰ１とＰ２の比率（Ｐ１／Ｐ２）と微小
ドットの再現性の関係を示したグラフ、図７はレーザ光
のレベルＰ１とＰ２の比率（Ｐ１／Ｐ２）と階調数の関
係を示したグラフである。なお、図４、図５において、
レーザ光の強度レベルＰ１とＰ２は、Ｐ１がＰ２の１．
５倍に設定され、図６、図７において、オーバーシュー
トＰ１のパルス幅Ｗ_２は、１０ｎｓに設定してある。

【００３５】まず図４からわかるように、微小ドットの
再現性レベルは、オーバーシュートＰ１のパルス幅Ｗ_２
が１０ｎｓを超えると５でほぼ一定であり、また階調数
は、図５からわかるように、オーバーシュートＰ１のパ
ルス幅Ｗ_２が２０ｎｓを超えたあたりで２００階調を下
回っている。また、レーザ光のレベルＰ１とＰ２の比率
（Ｐ１／Ｐ２）による微小ドットの再現性レベルは、図
６からわかるように、比率（Ｐ１／Ｐ２）が２．０を超
えると５でほぼ一定であり、また図７からわかるよう
に、比率（Ｐ１／Ｐ２）が４．０を超えたあたりで階調
数が２００階調を下回っている。

【００３６】従って前記したように、オーバーシュート
部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２は２０ｎｓ以下の値に設定するこ
とが好ましく、また、オーバーシュートレベルＰ１と階
調再現が可能なレベルＰ２の比率は、Ｐ１の値をＰ２の
値の５倍以下、好ましくは１．２〜２．０倍の範囲に設
定することが適当である。なお、以上の説明では、オー
バーシュートのパルス幅を５０ｎｓ以下、あるいは２０
ｎｓ以下と説明してきたが、この値は当然のことながら
パルス幅０ｎｓを含まず、０ｎｓより大きい値を示すも
のである。

【００３７】なお、このオーバーシュートを起こさせる
方法としては、急峻な立ち上がりのパルスを半導体レー
ザに与え、半導体レーザそのもののインピーダンスを利
用して行うなど、一般的に行われている方法でよい。こ
の制御を図８に示した半導体レーザの制御回路のブロッ
ク図で説明すると、まず画像形成装置に与えられた画像
信号５０から階調信号生成器５１によって各ドットの階
調の信号を生成し、その階調信号によってその階調に応
じたパルス幅のパルスパターンを、通常のＰＷＭ（パル
ス幅変調）の技術などを用いてパターン発生器５２で発
生する。一方オーバーシュート制御回路５４は、使用す
る半導体レーザ５５の発振開始電流、オーバーシュート
の光量、インピーダンスなどをもとに、半導体レーザ５
５が、以上述べてきたようなオーバーシュートのパルス
幅、光量となるよう半導体レーザドライバ５３を制御
し、パターン発生器５２から送られてきたパルスを成型
して半導体レーザ５５に送る。そのため半導体レーザ５
５からは、以上図３で説明してきたような光出力が得ら
れる。

【００３８】このように構成した本発明の画像形成装置
における動作は、まず、図１におけるａ−Ｓｉ感光体１
をスコロトロン帯電器２により帯電し、次いで図８で説
明したように、画像信号５０によって露光装置３におけ
るレーザ出力光を、その出力波形が図３に示したよう
に、オーバーシュート部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２が２０ｎｓ
以下、かつ、露光レベルがａ−Ｓｉ感光体ドラム１上に
形成した静電潜像を強く保持する過剰露光レベルとなる
ようにすると共に、その後に通常の階調再現が可能なレ
ベルＰ２が続くよう制御し、この光信号８によってａ−
Ｓｉ感光体１を露光する。そして、この露光でａ−Ｓｉ
感光体１上に形成された静電潜像を現像装置４のトナー
で顕像化し、このトナー像を転写ローラ５で記録媒体に
転写して図示していない定着装置で定着して排紙する。
そして、ａ−Ｓｉ感光体１上に転写されずに残ったトナ
ーをクリーニング手段６で除去し、さらにイレース手段
７でこのａ−Ｓｉ感光体１上の残留電荷を除去して次の
画像形成に備える。

【００３９】このようにして、本発明になる画像形成装
置による画像形成が行われるわけであるが、以下、以上
説明してきた仕様に基づいて行った微小ドットの再現
性、及び階調性についての実験の結果を説明する。

【００４０】以下の実験は、一例としてキャリア阻止層
３μｍ、感光層１０μｍ、表面保護層１μｍの総膜厚１
４μｍとした直径３０ｍｍのａ−Ｓｉ感光体ドラム（京
セラ(株)製）を作成し、京セラ(株)製プリンタ、ＦＳ−
３７５０改造機（Ａ４対応、出力速度１８枚／分）に装
着すると共に、露光装置における半導体レーザのオーバ
ーシュートのパルス幅を１０ｎｓ、Ｐ１の値を０.４５
ｍＷ、Ｐ２の値を０.３０ｍＷ、すなわちＰ１をＰ２の
１.５倍に設定すると共にドラム周速１２０ｍｍ／ｓと
して行った。なおこの場合、１ドットの発光時間は前記
（１）式より１８ｎｓとなる。

【００４１】そして、階調性の確認用に２５５種類のデ
ィザパターンを用意し、視覚的に判別できる個数にて確
認した結果、ａ−Ｓｉ感光体を用いた場合でも１２００
ｄｐｉの１ドットの再現性は良好で、階調性に優れた画
像が得られることが確認できた。

【００４２】このように、アモルファスシリコン感光体
を過剰露光して静電潜像を強く保持させる過剰露光強度
Ｐ１のオーバーシュートを設けると共に、画像を構成す
るドットの階調に対応したパルス幅の露光強度Ｐ２を設
けることで、微小ドットの再現と階調の再現が可能とな
り、またこのオーバーシュートは、単に急峻な立ち上が
りのパルスを半導体レーザに与えるだけで生成できるか
ら、前記した特開平９−１１４２０６号公報や特開２０
００−１２７４９８公報のもののように、各画素の書き
込み時間内に鋭いピークを有する波形を生成する出力制
御波生成手段や、複数の強度を生成する機構、および露
光ＯＦＦとする機構などのソフト的、ハード的に複雑な
機構を用いる必要がなく、微小ドットの再現性、及び階
調性の優れた高画質を実現できる画像形成装置を提供す
ることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上記載の如く請求項１に記載した本発
明よれば、アモルファスシリコン感光体を過剰露光して
静電潜像を強く保持させる過剰露光強度Ｐ１のオーバー
シュートは、単に急峻な立ち上がりのパルスを半導体レ
ーザに与えるだけで生成できるから、前記した特開平９
−１１４２０６号公報や特開２０００−１２７４９８公
報のもののように、各画素の書き込み時間内に鋭いピー
クを有する波形を生成する出力制御波生成手段や、複数
の強度を生成する機構、および露光ＯＦＦとする機構な
どのソフト的、ハード的に複雑な機構を用いる必要がな
く、微小ドットの再現性、及び階調性の優れた高画質を
実現できる画像形成装置を提供することができる。

【００４４】そして請求項２に記載した本発明によれ
ば、露光強度Ｐ１のオーバーシュートのパルス幅を５０
ｎｓ以下、及び前記露光強度Ｐ１とＰ２の比を、１.２
から５.０とすることで、発光強度が強すぎてドットに
階調不良が生じるのを防ぐことができ、微小ドットの再
現性、及び階調性の優れた高画質を実現できる画像形成
装置を提供することができる。

【００４５】そして請求項３に記載した本発明によれ
ば、半導体レーザの発振波長として６００〜７２０ｎｍ
とすることで、この範囲外の波長によってａ−Ｓｉ感光
体感度特性が低下してより発光強度のある半導体レーザ
を使用しなければならなくなったりすることや、干渉
縞、光メモリ等を防止でき、微小ドットの再現性、及び
階調性の優れた高画質を実現できる画像形成装置を提供
することができる。

【００４６】そして請求項４に記載した本発明によれ
ば、感光層の膜厚を１０〜２０μｍの範囲とし、さら
に、アモルファス感光体の表面電位を＋２００Ｖから＋
５００Ｖの範囲とすることで、帯電能力、耐圧、暗減衰
特性、製造コストに優れ、絶縁破壊の防止、オゾン発生
量の増加の防止などがはかれ、微小ドットの再現性、及
び階調性の優れた高画質を実現できる画像形成装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる画像形成装置の構成概略を示し
た図である。

【図２】本発明になる画像形成装置に用いるａ−Ｓｉ
感光体ドラムの構造の一例を示した図である。

【図３】本発明になる画像形成装置におけるレーザ光
の出力波形を説明するための図である。

【図４】レーザ光のオーバーシュート部Ｐ１のパルス
幅Ｗ_２と微小ドットの再現性の関係を説明するためのグ
ラフである。

【図５】オーバーシュート部Ｐ１のパルス幅Ｗ_２と階
調性の関係を説明するためのグラフである。

【図６】レーザ光のレベルＰ１とＰ２の比率（Ｐ１／
Ｐ２）と微小ドットの再現性の関係を説明するためのグ
ラフである。

【図７】レーザ光のレベルＰ１とＰ２の比率（Ｐ１／
Ｐ２）と階調数の関係を説明するためのグラフである。

【図８】本発明の画像形成装置における露光装置を構
成する半導体レーザの制御回路のブロック図である。

【符号の説明】

Ｐ１オーバーシュートの過剰露光強度Ｐ２階調に応じた静電潜像を形成する露光強度Ｗ_１画像を構成する１ドットのパルス幅Ｗ_２オーバーシュートのパルス幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/04 Ｇ０３Ｇ 15/04 １２０ 15/043

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光層を薄膜としたアモルファスシリコ
ンを用いた感光体と、該感光体に、画像を構成する各ド
ットに対応した光出力を与える半導体レーザで静電潜像
を形成するよう構成した露光装置とを有して電子写真法
で画像を形成する画像形成装置において、前記露光装置を構成する半導体レーザの光出力は、該光
出力立ち上がり部に前記感光層を薄膜としたアモルファ
スシリコン感光体を過剰露光して静電潜像を強く保持さ
せる過剰露光強度Ｐ１のオーバーシュートと、前記画像
を構成するドットの階調に対応したパルス幅によって前
記アモルファスシリコン感光体上に階調に応じた静電ド
ットを形成する露光強度Ｐ２とを有し、前記過剰露光強
度Ｐ１のオーバーシュートで微小ドットの再現を、露光
強度Ｐ２で階調の再現を可能としたことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】前記露光装置を構成する半導体レーザに
おける露光強度Ｐ１のオーバーシュートのパルス幅を、
５０ｎｓ以下とすると共に、前記露光強度Ｐ１とＰ２の
比を、１.２から５.０としたことを特徴とする請求項１
に記載した画像形成装置。
【請求項３】前記半導体レーザは、その発振波長λが
６００ｎｍから７２０ｎｍの範囲であることを特徴とす
る請求項１に記載した画像形成装置。
【請求項４】前記アモルファスシリコン感光体は、キ
ャリア阻止層、感光層、表面保護層の３層構造で構成
し、その感光層厚が１０μｍから２０μｍであり、表面
電位を、＋２００Ｖから＋５００Ｖの範囲とすることを
特徴とする請求項１に記載した画像形成装置。