(57)【要約】【課題】静電潜像担持体の周速度の切り替えにより解像度の切り替えを行う場合に、低解像度側の画像劣化を回避しつつ、高解像度側のハイライト部、特に１ドットラインからなるライン画像の再現性を向上させる画像形成装置を提供する。【解決手段】露光手段により静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂ（μｍ）を変更することなく、静電潜像担持体の周速度を変更することで、解像度を、第一の解像度と該第一の解像度より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、ビーム径Ｄｂと第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 （μｍ）とが、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の関係を満たしているときに、記第一の解像度にてライン画像を形成する際に、該ライン画像を構成するドットライン数に応じて、上記露光手段のレーザーパワーを適正値に変更する。【選択図】図１３
2007069611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電手段にて帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、
上記露光手段により静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂ（μｍ）を変更することなく、上記静電潜像担持体の周速度を変更することで、解像度を、第一の解像度と該第一の解像度より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、
上記ビーム径Ｄｂと上記第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 （μｍ）とが、
Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 
の関係を満たしているときに、
上記第一の解像度にてライン画像を形成する際に、該ライン画像を構成するドットライン数に応じて、上記露光手段のレーザーパワーを適正値に変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記第一の解像度にて２本以上のドットラインからなる上記ライン画像を形成する際の、露光手段のレーザーパワーを１とした場合に、
上記第一の解像度にて１本のドットラインからなる上記ライン画像を形成する際のレーザーパワーを１．１以上２．５以下の範囲内に変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
帯電手段にて帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、
上記露光手段により静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂ（μｍ）を変更することなく、上記静電潜像担持体の周速度を変更することで、解像度を、第一の解像度と該第一の解像度より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、
上記ビーム径Ｄｂと上記第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 （μｍ）とが、
Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 
の関係を満たしているときに、
上記静電潜像担持体上に、上記第一の解像度にて、第一の静電潜像のドットに隣接して第二の静電潜像のドットを形成するときの露光エネルギーＰａを、該第一の静電潜像のドットのみを形成するときと比較して小さくすることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置や画像形成方法に関するものである。特に、電子写真プロセスにて高解像度の画像形成を行う画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置や静電記録装置では、原稿画像に対し露光を行い、その反射光を静電潜像担持体に露光し静電潜像を得る方法が一般的に行われている。この方式は、原稿反射光量を直接画像信号とするため、静電潜像の電位は連続的に変化する。これに対し、原稿反射光を電気信号に変換し、その信号を処理した後、それに基づき静電潜像担持体の露光を行う、いわゆるデジタル電子写真装置、デジタル静電記録装置が近年商品化されている。デジタルの画像信号を使用している電子写真装置の多くは、半導体レーザー等の光源が画像信号に従いＯＮ−ＯＦＦされ、その光が静電潜像担持体上に投影される。
【０００３】
このようなデジタル電子写真では、さらなる高画質化を図るため、３００ｄｐｉから６００ｄｐｉ、さらには１２００ｄｐｉへ高解像度化される動きにあり（本明細書中、解像度Ｒ（ｄｐｉ）とは、露光光の走査方向である主走査方向×静電潜像担持体の移動方向である副走査方向にＲ（ｄｐｉ）×Ｒ（ｄｐｉ）のことであり、ｄｐｉはドット／インチ＝ドット／２５．４ｍｍである）、加えて、高速化についても求められている。
【０００４】
従来、高解像度画像を実現するための手段として、静電潜像担持体に対して静電潜像を書き込むビームのパルス幅やパワーを制御するか、もしくは、ビーム径（スポット径）を小さく絞る方法が用いられている。また、高解像度画像で高濃度を得るための手段としては、ビームのパルス幅やパワーを最大値に設定し、現像バイアスＤＶＢと明電位ＶＬとの差である現像ポテンシャル｜ＤＶＢ−ＶＬ｜を最大にする方法が採られている。
【０００５】
このような従来技術を示す公報としては、例えば、特許文献１がある。これにおいては、所望の暗電位となるように帯電器の電流を制御する一方、所望の明電位となるように露光装置の光量を調整し、さらに、現像装置内の現像剤の現像曲線の傾きによりトナー供給量を制御することにより、感光体や現像特性の変化や劣化が生じても安定した画像濃度を呈することが可能な画像形成装置が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、露光、帯電、現像バイアスの設定量を変化させることにより、濃度及び細線の再現性を向上させ得る画像形成装置が記載されている。これによれば、まず最初に、入力された画像信号に対して最適な画像濃度を得るための作像条件（プロセス条件）を決定し、その後、最適濃度を決定するために設定した作像条件は変更しないで、他の作像条件を細線再現性が最適となるように設定するようになっている。
【特許文献１】特開昭５９−３０５６６号公報（１９８４年２月１８日公開）
【特許文献２】特開平６−５１５９９号公報（１９９４年２月２５日公開）
【特許文献３】特開平７−９２７４９号公報（１９９５年４月７日公開）
【特許文献４】特開平１０−１９３６６８号公報（１９９８年７月２８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、前述したように、１２００ｄｐｉ以上へと高解像度化されるなか、コスト的に露光光のビーム径を低解像度の場合のように絞ることができなくなるといった、新たな問題が発生している。
【０００８】
本願出願人が、ビーム径Ｄｂ（μｍ）と画素ピッチＰｄ（μｍ）の比であるＤｂ／Ｐｄと、解像性を満足する最適現像バイアスＤＶＢｒ，静電潜像担持体のソリッド画像部明電位ＶＬ，現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を、シミュレーションにより求めたところ、画素ピッチに対してビーム径が大きくなると、露光や帯電、現像バイアスの設定量を変化させても、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を大きくとることができなくなることがわかった。
【０００９】
その結果、上記した従来公報の技術を採用しても、１２００ｄｐｉ以上の解像度では、解像性と画像濃度との両立が困難となる。なお、ビーム径の絞り込みと、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係の詳細については、発明の実施の形態の項で説明する。
【００１０】
さらに、前述したように、高解像度化と共に高速化が図られており、プロセス速度は、さらに速められる傾向にあるが、この高速化によっても、画像濃度を確保できなくなってきている。
【００１１】
図１４は、現像ポテンシャルを−２００（Ｖ）で一定として、プロセス速度とソリッド部の画像濃度との相対関係を実験により調べた結果であるが、この図よりわかるように、現像ポテンシャルが一定であっても、プロセス速度の高速化により画像濃度は低下している。画像濃度としては、最低限１．３以上確保する必要があるが、現状、プロセス速度が５０ｍｍ／ｓ以上になると画像濃度１．３を下回ってしまっている。
【００１２】
上記した従来公報の技術では、プロセス速度を画像濃度アップ、細線再現性のために設定するパラメータとはしていないので、高速化が図られると、高画質化における解像性と画像濃度との両立が困難となる。
【００１３】
また、近年、電子写真プロセスを用いた出力機器（画像形成装置）に対し、高画質、高速化への要望がより一層高まっていると同時に、ユーザ側のニーズによって解像度を選択して所望の解像度で出力可能なことも重要視されるようになってきている。
【００１４】
解像度を切り替える方法として、一般には、１）ポリゴンミラーなどの光偏向手段の回転速度を切り替える方法と、２）感光体ドラムなどの静電潜像担持体の周速度を切り替える方法とが知られている。
【００１５】
上記１）の解像度切り替え方法において、各解像度で良好な画質を得るための対策に関しては、例えば、特許文献３に開示がなされている。該公報には、解像度の変更を光偏向手段の回転数の制御により実現し、加えて、現像バイアス、レーザーパワー、並びに感光体ドラムの表面電位を、各解像度を与える光偏向手段の回転数に応じた適性値に変更する旨が記載されている。
【００１６】
しかし、上記公報に記載の技術では、解像度の切り替えを光偏向手段の回転速度の切り替えにより実現するため、低解像度モードと高解像度モードの何れにおいても印字速度は一定であり、低解像度選択時のメリットは少ない。また、該公報には、選択される各解像度に応じてレーザーパワー、感光体ドラムの表面電位、並びに現像バイアスを適正値に切り替えることは記載されているものの、具体的な設定値（適正値）に関する記載はなされていない。
【００１７】
一方、上記２）の解像度切り替え方法では、高解像度選択時と比較して低解像度選択時の印字速度が増加し、高解像度モードと低解像度モードとを使い分けるメリットがより大きくなる。これは、低解像度モードでは静電潜像担持体の周速度を高解像モードと比較して増加させて、該静電潜像担持体表面のよりラフな走査（高速モードでの走査：低画素ピッチでの潜像形成）を行うためである。
【００１８】
つまり、上記１）の方法と２）の方法とで高解像度モードにおける印字速度が同じ場合、静電潜像担持体の周速度を切り替える方法（つまり２）の方法）では、低解像度選択時には、高解像度モードに対する解像度比分だけ印字速度を増すことができる。よって、上記２）の方法による解像度変更の方が、低解像度選択時のメリットが大きいと言える。
【００１９】
一方、上記１）、２）の方法以外にも、書き込み系の設定を実質的に変更することなく、通常の光ビームよりも低強度の光ビームを重ね書きすることにより、走査線位置以外の位置にドットを形成して光学走査の解像度以上の解像度で画像形成する技術も知られている。この技術は、例えば、図１６（ｂ）に示すように、基準走査線上を走査するパターン１（通常の光ビームによる走査）と基準走査線間を走査するパターン２（低強度の光ビームによる走査）とを併用して、基準走査線上のみを走査する場合と比較して、約２倍の解像度を実現するものである。ここでは、上記通常の光ビームの照射手段と、低強度の光ビームの照射手段とを別個設けることで、高解像度モード、低解像度モードとも同じ速度にて印字可能となるが、上記基準走査線上に印字するパターン１と、基準走査線間（走査線位置以外の位置）に印字するパターン２とで潜像ポテンシャル形状が異なるという問題を有する。
【００２０】
図１５には、通常走査時で解像度６００ｄｐｉを与える光学系を用いて１２００ｄｐｉ相当の１ドットライン（ここでは、図１６（ｂ）に示すパターン１またはパターン２を１ドットライン形成したもの）の静電潜像を感光体ドラム（静電潜像担持体）上に形成した場合の、各ドットの潜像ポテンシャルの計算結果を示している。各ドットの形成条件としては、図１６（ａ）に示す条件１〜５とし、該図に示すようにレーザーパワーを変更して基準走査線上と基準走査線間とにドットを形成した（図１６（ｂ）参照）。
【００２１】
図１５に示す結果から、基準走査線上にドットを形成する場合（条件１）と、基準走査線間にドットを形成する場合（条件２〜５）とで、感光体ドラムの表面電位の分布パターンが大きく異なることが分かる。この分布パターンの相違は、ドットライン毎にその幅や濃度（トナー像となった場合）が明らかに異なることを意味し、１２００ｄｐｉの画質を満足しているとは到底言いがたい。
【００２２】
そこで上記問題点を解決するために、特許文献４では、さらにビーム径を走査ピッチより小さく設定する方法が開示されている。しかし、現状一般的な解像度である６００ｄｐｉに対してそのピッチ間距離（画素ピッチ）４２μｍ程度までレーザビーム径（ビーム径）を絞り込むためには、レーザの発光波長を短波長側にシフトさせる必要が生じるうえ、ソリッド部の書きこみムラから黒ベタの再現性が劣化する可能性があり、現実的ではない。
【００２３】
このような理由から、静電潜像担持体の周速度切り替えにより解像度変更を行う方法が推奨されるが、該方法では一定のライン幅の画像の再現が困難となるという課題がある。以下、具体的に説明する。
【００２４】
図１７には、一般に出回っている、静電潜像担持体の周速度切り替えによる解像度切り替え型プリンタにつき、１２００ｄｐｉ出力モードでのライン再現性をライン幅に着目して調査した結果を示している。なお、静電潜像担持体走査時に用いたレーザビーム径は約６０μｍである。また、図１７に示すイメージサイズとは、１または複数のドットラインにより構成される一つのライン画像のライン幅を示すものである。
【００２５】
該図から明らかなように、Ａ社、Ｂ社製品とも２ドットライン以上からなるライン画像の形成（再現）動作では、画像データ側の線幅増加に伴い出力画像の線幅合計もほぼリニアに増加しているが、Ｂ社製品の場合、１ドットラインからなるライン画像は全く再現されていなかった。これは、２ドットライン以上からなるライン画像の極端な太りを防止するに好適な露光条件のままで１ドットラインを再現することは、事実上困難をきたすことを示している。
【００２６】
また、Ａ社の場合、１ドットラインからなるライン画像は再現できているが、２ドットライン以上からなるライン画像が極端に太って再現される。上記現象について、潜像形成の立場から分析したところ、解像度１２００ｄｐｉ時のピッチ間距離（画素ピッチ）約２１μｍに対してレーザビーム径が６０μｍとかなり大きいために、特定ドットの光書きこみ時に、それに副走査方向に隣接するドットにも光の回り込みが生じたためであると判明した。そのため、Ａ社製品のように１ドットラインからなるライン画像を適正線幅で出力できたとしても、２ドットライン以上からなるライン画像が極端に太ってしまう。
【００２７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、解像性を維持しつつ、画像濃度を最大確保できるように作像条件を最適化することにより、１２００ｄｐｉ以上の高解像度においても、解像性と画像濃度とを両立し、さらに高速化にも対応した画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的としている。さらに、画像形成装置において、静電潜像担持体の周速度の切り替えにより解像度の切り替えを行う場合に、低解像度側の画像劣化を回避しつつ、高解像度側のハイライト部、特に１ドットラインからなるライン画像の再現性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明に係る画像形成装置は、上記の課題を解決するために、帯電手段にて帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、上記露光手段により静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂ（μｍ）を変更することなく、上記静電潜像担持体の周速度を変更することで、解像度を、第一の解像度と該第一の解像度より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、上記ビーム径Ｄｂと上記第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 （μｍ）とが、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の関係を満たしているときに、上記第一の解像度にてライン画像を形成する際に、該ライン画像を構成するドットライン数に応じて、上記露光手段のレーザーパワーを適正値に変更することを特徴としている。
【００２９】
静電潜像担持体の周速度を変更することで解像度切り替えを行う画像形成装置においては、特に高解像度出力時にライン画像の再現不良が起こりやすい。これは、２ドットライン以上からなるライン画像を再現する場合に、隣接ドットラインに露光光の回り込みが発生するためであるが、上記構成のように、高解像度出力時（第一の解像度での画像形成時）に画像データに応じてレーザパワー（単位時間あたりの露光量）を適正値に変調するようにすれば、高解像度モードでのハイライト部（１ドットラインなど）のライン再現性を向上させることができる。また、低解像度出力時（第二の解像度での画像形成時）では、２ドットライン以上からなるライン画像を再現する場合であっても、隣接ドットラインに露光光の回り込みが発生しにくいので、特にレーザーパワーを変調せずとも、画像劣化がほぼ見られないライン画像を再現することができる。
【００３０】
なお、「上記第一の解像度にてライン画像を形成する際に、ライン画像を構成するドットライン数に応じてレーザーパワーを適正値に変更する」、具体的な例としては、２本以上のドットラインからなるライン画像を形成する際のレーザーパワーを１とした場合に、１本のドットラインからなるライン画像を形成する際のレーザーパワーを１を超える値に変更すること等が挙げられる。
【００３１】
また、上記の画像形成装置においては、上記第一の解像度にて２本以上のドットラインからなる上記ライン画像を形成する際の、露光手段のレーザーパワーを１とした場合に、上記第一の解像度にて１本のドットラインからなる上記ライン画像を形成する際のレーザーパワーを１．１以上２．５以下の範囲内に変更することがより好ましい。
【００３２】
本発明に係る画像形成装置はさらに、上記の課題を解決するために、帯電手段にて帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、上記露光手段により静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂ（μｍ）を変更することなく、上記静電潜像担持体の周速度を変更することで、解像度を、第一の解像度と該第一の解像度より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、上記ビーム径Ｄｂと上記第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 （μｍ）とが、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の関係を満たしているときに、上記静電潜像担持体上に、上記第一の解像度にて、第一の静電潜像のドットに隣接して第二の静電潜像のドットを形成するときの露光エネルギーＰａを、該第一の静電潜像のドットのみを形成するときと比較して小さくすることを特徴としている。
【００３３】
静電潜像担持体の周速度を変更することで解像度切り替えを行う画像形成装置においては、特に高解像度出力時に画像の再現不良が起こりやすい。これは、画像を構成する隣接した静電潜像のドット（上記第一、第二の静電潜像のドット）に露光光の回り込みが発生するためであるが、上記構成のように、単位時間当たりの露光量（レーザーパワー）や露光時間の変更を通して、高解像度出力時（第一の解像度での画像形成時）での露光エネルギーＰａ（書き込み光エネルギー：露光量）を適正値に変調するようにすれば、高解像度モードでのハイライト部の再現性を向上させることができる。
【００３４】
また、低解像度出力時（第二の解像度での画像形成時）では、隣接した静電潜像のドットに露光光の回り込みが発生しにくいので、特に露光エネルギーＰａを変調せずとも、画像劣化がほぼ見られない画像を再現することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る画像形成装置は、以上のように、静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂを変更せずに該静電潜像担持体の周速度を変更することで、レーザ解像度を、第一の解像度と、より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、ビーム径Ｄｂと第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 とが、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の関係を満たしているときに、第一の解像度にてライン画像を形成する際に、該ライン画像を構成するドットライン数に応じて、レーザーパワーを適正値に変更する構成である。
【００３６】
上記構成によれば、第一の解像度でのハイライト部のライン再現性を向上させることができるという効果を奏する。
【００３７】
また、上記の画像形成装置においては、上記第一の解像度にて２本以上のドットラインからなる上記ライン画像を形成する際の、露光手段のレーザーパワーを１とした場合に、上記第一の解像度にて１本のドットラインからなる上記ライン画像を形成する際のレーザーパワーを１．１以上２．５以下の範囲内に変更することがより好ましく、この構成によれば、第一の解像度でのハイライト部のライン再現性をより一層向上させることができるという効果を加えて奏する。
【００３８】
本発明に係る画像形成装置は、上記のように、静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径Ｄｂを変更せずに該静電潜像担持体の周速度を変更することで、レーザ解像度を、第一の解像度と、より低解像度な第二の解像度との間で変更する手段を備え、ビーム径Ｄｂと第二の解像度における画素ピッチＰｄ2 とが、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の関係を満たしているときに、上記静電潜像担持体上に、第一の解像度にて、第一の静電潜像のドットに隣接して第二の静電潜像のドットを形成するときの露光エネルギーＰａを、第一の静電潜像のドットのみを形成するときと比較して小さくする構成である。
【００３９】
上記の構成によれば、第一の解像度でのハイライト部の再現性を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
〔実施の形態１〕
本発明に係る画像形成方法及び画像形成装置の実施の一形態を、図１ないし図１１を用いて以下に説明する。
【００４１】
まず、図１１の模式図を用いて、本実施の形態の画像形成装置における画像形成部の構成を説明する。図１１に示すように、本画像形成装置には、静電潜像担持体１が備えられ、その周りに、静電潜像担持体１の回転方向（図中矢印）に沿って、帯電器（帯電手段）４、光書込み部（露光手段）６、現像器（現像手段）３、転写器２、クリーニング部５、除電器７が順に配設されている。
【００４２】
静電潜像担持体１は、例えば円筒状のアルミニウム素管に感光体を塗布したものからなる。帯電器４は、静電潜像担持体１表面を帯電するもので、チャージャー方式、接触方式等がある。光書込み部６は、帯電器４にて帯電された静電潜像担持体１表面を露光して静電潜像を書き込むものである。光書込み部６としては、半導体レーザー等の光源を、静電潜像担持体１の軸方向（主走査方向）に走査するタイプのレーザー光走査型のものをここでは採用している。これ以外に、発光ダイオード等の光源素子が直線的に配列されたリニアアレイ光源型のもの等を用いることもできる。
【００４３】
現像器３は、内部にトナーを収納しており、静電潜像担持体１との対向部にて、現像剤担持体３ａ上に保持したトナーを、現像剤担持体３ａに印加される現像バイアスにて静電潜像担持体１上の静電潜像に供給して現像化するものである。画像形成装置がカラー対応の場合、現像器３は用いられるトナーの色の数、例えばイエロー，マゼンタ、シアン，ブラックの４つ配設されることとなる。
【００４４】
転写器２は、用紙カセット１５より給送された用紙Ｐに、静電潜像担持体１上の可視像であるトナー像（現像剤像）を転写するものであり、チャージャー方式や接触方式等の転写器を用いることができる。クリーニング部５は、トナー像が転写された後の静電潜像担持体１表面に残留するトナーを掻き取るものである。
【００４５】
用紙カセット１５は、用紙Ｐを収容するものであって、用紙カセット１５内の用紙Ｐは、半月型のピックアップローラ１８と給紙ローラ１９とによって一枚ずつ分離給紙される。分離給紙された用紙Ｐは、転写器２と静電潜像担持体１との対向部に搬送され、静電潜像担持体１上のトナー像が転写される。
【００４６】
このような構成を有する本画像形成装置では、静電潜像担持体１の回転に伴い、帯電器４による静電潜像担持体１の帯電、光書込み部６による静電潜像の形成、現像器３による静電潜像の現像、転写器２による用紙Ｐへのトナー像の転写、クリーニング部５による静電潜像担持体１のクリーニングの各工程を繰り返すことによって画像を形成する。なお、画像形成装置がカラー対応の場合は、トナーの色数分のトナー像が静電潜像担持体１上に各々形成され、用紙Ｐ上に順次重ねられることとなる。用紙Ｐ上に形成されたトナー像は、その後定着器８を通過することによってトナーが溶融されると共に加圧され、用紙Ｐ上に固定される。
【００４７】
次に、本画像形成装置において採用されている、１２００ｄｐｉ以上の高解像度でありながら、解像性と共に充分な画像濃度が得られ、加えて、高速化にも対応可能とする構成について説明する。
【００４８】
先ずは、静電潜像担持体１上の静電潜像にトナーを供給してトナー像として可視化する現像のメカニズムを説明する。
【００４９】
帯電された静電潜像担持体１表面に光書込み部６からレーザー等を照射して任意のパターンを書き込むと、光が照射された領域の表面電位が、レーザーの光量や照射時間に応じて変化する。光書込み部６より照射される、レーザーパワーＰ、ビームウエスト半径ｗｘ，ｗｙのガウシアン分布のレーザービームにより、走査速度（主走査方向）ｖ、パルス幅Δｔで露光した時の静電潜像担持体１上の露光プロファイルは、（１）式で表される。
【００５０】
【数１】
2007069611.tif 000003
【００５１】
上記（１）式において、走査速度ｖ（ｍ／ｓ）及びパルス幅Δｔ（ｓ）は、解像度をＲ（ｄｐｉ）、全走査長をｗｓ（ｍ）、プロセス速度をｖｐ（ｍ／ｓ）とすると、以下の（２）,(３）式で表される。
【００５２】
ｖ＝（ｗｓ・ｖｐ）／（０．０２５４／Ｒ）  …（２）
Δｔ＝（０．０２５４／Ｒ）2 ／（ｗｓ・ｖｐ）  …（３）
一方、静電潜像担持体１の光放電特性（以下、ＰＩＤＣと称する）は、以下の（４）式で表される。
【００５３】
【数２】
2007069611.tif 000004
【００５４】
但し、（４）式中、
Ｖ：静電潜像担持体１の表面電位（Ｖ）
Ｖｄ：静電潜像担持体１の初期帯電電位もしくは暗電位（Ｖ）
Ｖｒ：静電潜像担持体１上の残留電位（Ｖ）
Ｅ：静電潜像担持体１への露光エネルギー密度（Ｊ／ｍ2 ）
Ｓ：静電潜像担持体１の感度定数（Ｊ／ｍ2 ）
である。
【００５５】
図２上部に、上記（４）式より求まる静電潜像担持体１のＰＩＤＣを、図２下部に、上記（１）式より求まる静電潜像担持体１上における露光エネルギープロファイルを示す。
【００５６】
ここで、現像バイアスＤＶＢとＰＩＤＣから求まる露光エネルギーの値が現像閾値であり、この現像閾値を超える露光エネルギープロファイル部分Ｌで静電潜像担持体１の表面電位が現像バイアスＤＶＢより低くなり、トナーによる現像が行われることから、領域Ｌを潜像プロファイルとみなすことができる。
【００５７】
図に示す一例では、現像バイアスＤＶＢが−３５０（Ｖ）であり、静電潜像担持体１表面の静電潜像には、静電潜像担持体１表面電位の絶対値が３５０（Ｖ）以下となる領域にトナーが付着することになる。ここで、上記ＰＩＤＣのグラフより、現像バイアスＤＶＢが−３５０（Ｖ）を与える露光エネルギー密度を現像閾値とすると、該現像閾値以上の露光エネルギーが与えられた領域で潜像が形成される。すなわち、上記露光エネルギープロファイルの領域Ｌが潜像プロファイルとなる。このような、潜像プロファイルを持つビーム光によってラインを形成すると、そのライン幅（１ドットライン）は上記潜像プロファイルの両端幅となる。
【００５８】
このような理論解析を用いて、露光光のビーム径Ｄｂ（μｍ）と解像度にて決まる画素ピッチＰｄ（μｍ）との比であるＤｂ／Ｐｄと、解像性を満足する最適現像バイアスＤＶＢｒ，静電潜像担持体のソリッド画像部明電位ＶＬ，現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係をシミュレーションにより求めた。図３にその結果を示す。
【００５９】
図３より、ビーム径Ｄｂと画素ピッチＰｄの比Ｄｂ／Ｐｄが大きくなると、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜が小さくなることがわかる。現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜と画像濃度との間には、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜が大きいほど画像濃度が高くなるといった関係がある。
【００６０】
つまり、これより、ビーム径を画素ピッチにまで絞り込める３００ｄｐｉ程度の低い解像度では、充分大きい現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を得ることができるが、解像度が３００ｄｐｉから６００ｄｐｉ、さらには１２００ｄｐｉと高解像度化されるにつれ、コスト的な観点からビーム径を画素ピッチにまで絞り込むことができなくなると（ビーム径は６０μｍ前後まで絞り込むのが現状実用限界であるため、１２００ｄｐｉではビーム径は画素ピッチ（２１μｍ）の３倍近くになる）、確保できる現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜が小さくなり、結果的に、露光や帯電、現像バイアスの設定量を変化させても対応できなくなり、画像濃度が低下してしまうことがわかる。
【００６１】
尚、上記シミュレーションにおいては、露光光のレーザーパワーを０．１５ｍＷ、プロセス速度を６１ｍｍ／ｓ、静電潜像担持体１の感度定数を２．５ｍＪ／ｍ2 とした。プロセス速度とは、静電潜像担持体１の表面移動速度である。また、ビーム径は真円と仮定し、その直径をＤｂとした。したがって、ビームウエスト半径ｗｘ，ｗｙは、ｗｘ＝Ｄｂ／２、ｗｙ＝Ｄｂ／２となる。
【００６２】
また、本願出願人は、例えば１２００ｄｐｉ以上の解像度を有する画像形成装置のように、ビーム径が画素ピッチの２倍以上となる場合、最小画素のドットではなく、最小画素のラインの静電潜像の幅（潜像幅）が目標の幅となるように作像条件を設定する方がより高品位画像が得られ、好ましいことを見い出し、先願にて提案している。そこで、上記シミュレーションにおいて、解像性を満足する最適現像バイアスＤＶＢｒとしては、最小画素でのドットではなく、最小画素でのラインの潜像幅が目標の幅となるような値を最適値とした。
【００６３】
さらに、本来、ライン潜像の目標幅としては、解像度をＲ（ｄｐｉ）とした時、√２×２５．４×１０００／Ｒとなるが、上記シミュレーションでは、静電潜像担持体１上でのキャリア拡散の影響を考慮してないため、シミュレーションの結果に対し、最終的にキャリア拡散により潜像が√２倍程度広がると仮定する。加えて、１２００ｄｐｉ等の高解像度ラインでは転写プロセスでのラインの細りの影響が大きいため、静電潜像担持体上の現像としては最終目標より太く（１．５倍程度）形成しておく必要がある。そこで、上記シミュレーションでは、解像度をＲ（ｄｐｉ）としたときのライン潜像の目標幅は、１．５×２５．４×１０００／Ｒとした。
【００６４】
次に、このようなシミュレーションを用いて、１２００ｄｐｉ以上の解像度においても、十分な解像性と画像濃度を確保するための最適な作像条件について検討を行った。
【００６５】
前述したように、画像濃度は、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜が大きいほど向上する。ここで、解像性を満足する最適現像バイアスＤＶＢｒは、図２において説明したように、最小画素ラインの露光エネルギープロファイルと静電潜像担持体１のＰＩＤＣから一義的に求まる。一方、ソリッド画像部の明電位ＶＬは、ソリッド画像の露光エネルギープロファイルと静電潜像担持体１のＰＩＤＣから一義的に求まる。
【００６６】
すなわち、上記図２の（１）式で示される露光エネルギープロファイルのビーム光を連続露光してソリッド画像を形成すると、該ソリッド画像の露光エネルギー密度は、図４に示すように約０．６μＪ／ｃｍ2 となり、この時の静電潜像担持体１表面における電位ＶＬはＰＩＤＣから求まる。
【００６７】
露光エネルギープロファイルは、ビーム径Ｄｂ（ビームウエスト半径ｗｘ，ｗｙ）が一定であれば、上記（１）式より、レーザーパワーＰ、パルス幅Δｔ、走査速度ｖの関数となる。ここで、パルス幅Δｔ、走査速度ｖは、上記（２）,(３）式より、解像度Ｒ、全走査長ｗｓ、プロセス速度ｖｐの関数であることから、解像度Ｒが一定であれば、露光エネルギープロファイルは、レーザーパワーＰ、全走査長ｗｓ、プロセス速度ｖｐより一義的に求まることになる。一方、静電潜像担持体１のＰＩＤＣは、（４）式からわかるように、静電潜像担持体１の初期帯電電位もしくは暗電位Ｖｄ、静電潜像担持体１上の残留電位Ｖｒが一定であれば静電潜像担持体１の感度定数Ｓだけで一義的に求まる。
【００６８】
すなわち、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜は、Ｐ，Ｌ，ｖｐ，Ｓにより一義的に決まる。
【００６９】
そこで、続いて、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を一義的に決定する各パラメータＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓと現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を、シミュレーションにより求めた。
【００７０】
先ずは、図５（ａ）に、４つのパラメータＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓのうち、ｗｓとｖｐを固定し、ＰとＳを振った場合のシミュレーションの結果を示す。ここでは、解像度Ｒ＝１２００ｄｐｉ、ビーム径Ｄｂ＝６０μｍ、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄ＝−６００（Ｖ）、静電潜像担持体１上の残留電位Ｖｒ＝−５０（Ｖ）、全走査長ｗｓ＝４１３．６ｍｍ、プロセス速度ｖｐ＝６１ｍｍ／ｓの時のレーザーパワーＰ（ｍＷ）、静電潜像担持体１の感度定数Ｓ（ｍＪ／ｍ2 ）と現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を求めている。
【００７１】
図５（ａ）では、Ｘ軸にレーザーパワーＰ、Ｙ軸に現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜をとっている。これより、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜はレーザーパワーＰに関してピークを持ち、ピークを取るレーザーパワーＰの値は、    Ｓ＝１．２５ｍＪ／ｍ2 の時  Ｐ＝０．０５ｍＷ
Ｓ＝２．５ｍＪ／ｍ2 の時    Ｐ＝０．１ｍＷ
Ｓ＝５ｍＪ／ｍ2 の時        Ｐ＝０．２ｍＷ
と、静電潜像担持体１の感度定数Ｓに比例することがわかる。
【００７２】
そこで、レーザーパワーＰと静電潜像担持体１の感度定数Ｓとの比Ｐ／Ｓと、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を求めた。図５（ｂ）にその結果を示す。図５（ｂ）より、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜はＰ及びＳの各々の値に関係なく、Ｐ／Ｓが４０（ｍ2 ／ｓ）でピーク（最大値）を取ることがわかる。したがって、これより、Ｐ／Ｓを最適化することで、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を最大限確保し、解像性と画像濃度とを両立できることがわかった。
【００７３】
次に、図６（ａ）に、４つのパラメータＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓのうち、ｖｐとＳを固定し、Ｐとｗｓを振った場合のシミュレーションの結果を示す。ここでは、解像度Ｒ＝１２００ｄｐｉ、ビーム径Ｄｂ＝６０μｍ、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄ＝−６００（Ｖ）、静電潜像担持体１上の残留電位Ｖｒ＝−５０（Ｖ）、静電潜像担持体１の感度定数Ｓ＝２．５ｍＪ／ｍ2 、プロセス速度ｖｐ＝６１ｍｍ／ｓの時のレーザーパワーＰ（ｍＷ）、全走査長ｗｓ（ｍｍ）と現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を求めている。
【００７４】
図６（ａ）では、Ｘ軸にレーザーパワーＰ、Ｙ軸に現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜をとっている。これより、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜はレーザーパワーＰに関してピークを持ち、ピークを取るレーザーパワーＰの値は、    ｗｓ＝２０６．８ｍｍの時  Ｐ＝０．０５ｍＷ
ｗｓ＝４１３．６ｍｍの時  Ｐ＝０．１ｍＷ
ｗｓ＝８２７．２ｍｍの時  Ｐ＝０．２ｍＷ
と、全走査長ｗｓに比例することがわかる。
【００７５】
そこで、レーザーパワーＰと全走査長ｗｓとの比Ｐ／ｗｓと現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を求めた。図６（ｂ）にその結果を示す。図６（ｂ）より、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜はＰ及びｗｓの各々の値に関係なく、Ｐ／ｗｓが０．２４（Ｗ／ｍ）でピーク（最大値）を取ることがわかる。したがって、これより、Ｐ／ｗｓを最適化することで、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を最大限確保し、解像性と画像濃度とを両立できることがわかった。
【００７６】
次に、図７（ａ）に、４つのパラメータＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓのうち、ｗｓとＳを固定し、Ｐ、ｖｐを振った場合のシミュレーションの結果を示す。ここでは、解像度Ｒ＝１２００ｄｐｉ、ビーム径Ｄｂ＝６０μｍ、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄ＝−６００（Ｖ）、静電潜像担持体１上の残留電位Ｖｒ＝−５０（Ｖ）、静電潜像担持体１の感度定数Ｓ＝２．５ｍＪ／ｍ2 、全走査長ｗｓ＝４１３．６ｍｍの時のレーザーパワーＰ（ｍＷ）、プロセス速度ｖｐ（ｍｍ／ｓ）と現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を求めている。
【００７７】
図７（ａ）では、Ｘ軸にレーザーパワーＰ、Ｙ軸に現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜をとっている。これより、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜はレーザーパワーＰに関してピークを持ち、ピークを取るレーザーパワーＰの値は、    ｖｐ＝３０．５ｍｍの時  Ｐ＝０．０５ｍＷ
ｖｐ＝６１ｍｍの時      Ｐ＝０．１ｍＷ
ｖｐ＝１２２ｍｍの時    Ｐ＝０．２ｍＷ
と、プロセス速度ｖｐに比例することがわかる。
【００７８】
そこで、レーザーパワーＰとプロセス速度ｖｐとの比Ｐ／ｖｐと、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を求めた。図７（ｂ）にその結果を示す。図７（ｂ）より、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜はＰ及びｖｐの各々の値に関係なく、Ｐ／ｖｐが１．６４（Ｊ／ｍ）でピーク（最大値）を取ることがわかる。したがって、これより、Ｐ／ｖｐを最適化することで、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を最大限確保し、解像性と画像濃度とを両立できることがわかった。
【００７９】
上記した図５〜図７の結果より、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜は、
Ｐ／（Ｓ・ｗｓ・ｖｐ）＝（Ｐ／（ｗｓ・ｖｐ））／Ｓ
に関して一義的に決まり、ピークを持つものと考えられる。ここで、Ｐ／（ｗｓ・ｖｐ）は、単位面積当たりの露光エネルギー量、すなわち露光エネルギー密度を表している。
【００８０】
そこで、続いて、露光エネルギー密度Ｐ／（ｗｓ・ｖｐ）＝Ｅとし、解像度Ｒ＝１２００ｄｐｉ、ビーム径Ｄｂ＝６０μｍ、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄ＝−６００（Ｖ）、静電潜像担持体１上の残留電位Ｖｒ＝−５０（Ｖ）の時のＥ／Ｓと現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係をシミュレーションにより求めてみた。その結果を図１に示す。
【００８１】
図１より、Ｐ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓ各々の値に関係無く、無次元数であるＥ／Ｓが０．９≦Ｅ／Ｓ≦２．６の範囲で、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜は２００（Ｖ）以上となり、ピークをとることから、Ｅ／Ｓをこの範囲になるよう各作像条件、つまり、Ｐ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓを最適化することで、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜を最大限確保し、解像性と画像濃度とを両立できることがわかる。そして、さらに好ましくは、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜がピークをとり、確実に２３０（Ｖ）以上となる１．４≦Ｅ／Ｓ≦１．７の範囲となるように、Ｐ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓを最適化することである。
【００８２】
そこで、上記した本画像形成装置においては、このような検討の結果、無次元数Ｅ／Ｓが０．９≦Ｅ／Ｓ≦２．６の範囲になるように、光書込み部６におけるレーザーパワーＰ、全走査長ｗｓ、プロセス速度ｖｐ、静電潜像担持体１の感度定数Ｓが設定されている。これにより、１２００ｄｐｉ以上の高解像度であっても、解像性と画像濃度を両立でき、また、プロセス速度が５０ｍｍ／ｓ以上であっても、解像性と画像濃度を両立できる。
【００８３】
次に、上記した４つのパラメータＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓ以外に、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄも含めて検討を行った。図８に、シミュレーションにより、Ｅ／Ｓと現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄについて求めた図を示す。
【００８４】
図８より、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄが高いほど、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜のピーク値は大きくなり、得られる画像濃度が高くなることがわかる。画像濃度１．３以上を確保できる条件としては、使用されるトナーや現像条件等により異なるが、通常、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜は、好ましくは２３０（Ｖ）以上、少なくとも２００（Ｖ）以上あればよいことから、｜Ｖｄ｜の下限は６００（Ｖ）とした。
【００８５】
一方、｜Ｖｄ｜の上限であるが、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄを大きくとりすぎると、ＶｄとＤＶＢｒとの電位差｜Ｖｄ−ＤＶＢｒ｜が大きくなり、静電潜像担持体におけるかぶりやキャリア上がりが発生するといった問題が生じる。そこで、実験により、Ｖｄと静電潜像担持体におけるかぶり濃度及びキャリア上がりの関係を調べた。図９にその結果を示す。
【００８６】
図９より、｜Ｖｄ｜が８００（Ｖ）以上でかぶり濃度、キャリア上がり個数とも急上昇することから、｜Ｖｄ｜の上限としては、８００（Ｖ）とした。
【００８７】
続いて、解像性と画像濃度（Ｉ．Ｄ．≧１．３）とを両立するための、レーザーパワーＰと現像バイアスＤＶＢｒとの関係も実験により求めた。その結果を、図１０に示す。
【００８８】
実験条件としては、解像度Ｒ＝１２００ｄｐｉ、ビーム径Ｄｂ＝６０μｍ、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄ＝−６００（Ｖ）、プロセス速度ｖｐ＝６１ｍｍ／ｓ、全走査長ｗｓ＝４１３．６ｍｍとし、感度定数Ｓ＝２．５ｍＪ／ｍ2 の静電潜像担持体１を使用した。
【００８９】
図１０より、解像性（１ドットラインの再現性）と画像濃度とが両立される領域（図中、斜線領域）が広くなるレーザパワーは、０．１ｍＷ付近であり、上記のように作像条件であるＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓを設定する場合、レーザパワーＰ（ｍＷ）としては、解像性と画像濃度との両立性の観点から、０．０７≦Ｐ≦０．１５の範囲に入るように設定することが適しており、より好ましくは、０．１ｍＷとすることである。そして、この結果は、０．１ｍＷ付近で、パラメータＳ，ｗｓ，ｖｐに関わりなく現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜が２００（Ｖ）程度以上をとる、前述した図５（ａ），図６（ａ），図７（ａ）の各シミュレーション結果とも一致しており、このことから、シミュレーションの妥当性も立証された。
【００９０】
本画像形成装置においては、このような検討結果より、上記したＰ，ｗｓ，ｖｐ，Ｓを、Ｅ／Ｓを０．９≦Ｅ／Ｓ≦２．６の範囲になるように設定する際、静電潜像担持体１の初期帯電電位Ｖｄ（Ｖ）は６００≦｜Ｖｄ｜≦８００の範囲になり、かつ、レーザーパワーＰは、０．０７≦Ｐ≦０．１５の範囲を満足するように設定している。
【００９１】
そして、このような画像形成装置の構成は、特に、光書込み部６から照射されるレーザー光の、静電潜像担持体１上に形成されるビーム径をＤｂ（μｍ）、解像度にて決まる画素ピッチをＰｄ（μｍ）とすると、Ｄｂ／Ｐｄ≧２となる構成、さらに言えば、ビーム径Ｄｂが３０μｍ以下となる構成、つまり、１２００ｄｐｉ以上の高解像の構成に適用することで、当該構成による効果を確実に発揮することができる。また、このような画像形成装置の構成は、特に、プロセス速度ｖｐ（ｍ／ｓ）が、ｖｐ≧０．０５（ｍ／ｓ）となる構成に適用することで、その効果を十分発揮することができる。
【００９２】
なお、本実施の形態では、光書込み部６として、静電潜像担持体１の移動方向と直交する方向にレーザ光を走査して露光を行うレーザ走査型の露光手段を用いたので、レーザーパワーをＰ（Ｗ）、静電潜像担持体の移動速度をｖｐ（ｍ／ｓ）、露光手段の走査幅をｗｓ（ｍ）とすると、露光エネルギー密度Ｅ＝Ｐｓ／（ｖｐ・ｗｓ）で表されるので、０．９≦（Ｐｓ／（ｖｐ・ｗｓ））／Ｓ≦２．６となるように、上記Ｐ，ｖｐ，ｗｓ，Ｓを設定したが、光書込み部６が、静電潜像担持体１の移動方向と直交する方向にＬＥＤ等の複数の光源素子が直線的に配列されたリニアアレイ型の露光手段の場合は、光源素子１つ当たりの露光エネルギーをＰａ（Ｗ）、静電潜像担持体の移動速度をｖｐ（ｍ／ｓ）、解像度にて決まる画素ピッチをＰｄ（ｍ）とすると、露光エネルギー密度Ｅは、Ｅ＝Ｐａ／（ｖｐ・Ｐｄ）で表されるので、０．９≦（Ｐａ／（ｖｐ・Ｐｄ））／Ｓ≦２．６となるように、上記Ｐａ，ｖｐ，Ｐｄ，Ｓを設定すれば良い。
【００９３】
〔実施の形態２〕
本発明に係る画像形成装置の他の実施の形態を、図１２ないし図１３を用いて以下に説明する。なお、上記実施の形態１で説明した部材と同一の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。また、いうまでもないが、本願発明の範囲は、この実施の形態に記載の範囲のみに限定されるものではない。
【００９４】
まず、図１２の模式図を用いて、本実施の形態の画像形成装置における画像形成部の構成を説明する。図１２に示すように、本画像形成装置には、円筒状のアルミニウム素管に感光体（例えばＯＰＣ(Organic Photo-Conductor：有機光導電体）層）を塗布した静電潜像担持体（感光体ドラム）１が備えられ、その周りに、静電潜像担持体１の回転方向（図中矢印）に沿って、静電潜像担持体１表面を帯電する帯電器（帯電手段）４、レーザ光源を用いた画像の光書込み部（露光手段）６、静電潜像担持体１上にトナー像を形成する現像器（現像手段）３、転写器２、クリーニング部５、並びに除電器７が順に配設されている。
【００９５】
つまり、図１２に示す画像形成部は、図１１に示したものと実質同等の構成からなっている。なお、上記の転写器２は、例えばチャージャ型のコロナ放電転写器であり、静電潜像担持体１上のトナーＴを用紙（転写材）Ｐに転写するものである。また、クリーニング部５は、転写後の静電潜像担持体１表面の残留トナーを掻き取り除去するものである。
【００９６】
即ち、上記画像形成部は、図１１に示すものと同様、静電潜像担持体１に対して、帯電・書き込み・現像・転写・クリーニングを１サイクルとして繰り返し行うことにより、用紙Ｐにトナー画像を形成するようになっている。このようにして用紙Ｐ上に転写されたトナー画像は、次いで定着器８を通過することによってトナーが溶融されると共に加圧され、用紙Ｐ上に固定される。
【００９７】
また、本実施の形態にかかる画像形成装置では、図示しない回転駆動力の入力手段を介して静電潜像担持体１の回転速度は切り替え可能となっており、これにより、該静電潜像担持体１の周速度は、より低速な第一速度と、該第一速度の２倍に相当する第二速度との２段階に変更可能となっている。このような構成により、光書込み部６から照射されるレーザ（露光光）のビーム径や、図示しないポリゴンミラー（光偏向手段）の周速度を変更することなく、静電潜像担持体１上に形成される静電潜像の形成密度を変更し、これにより用紙Ｐ上に再現されるドットの副走査方向の画素ピッチ（ドットピッチ：解像度ピッチ）を変更可能となる。
【００９８】
より具体的には、上記レーザによる主走査方向への走査開始タイミングは静電潜像担持体１の周速度により決定されるので、静電潜像担持体１の周速度が小さくなるほど（すなわち反比例して）、上記静電潜像の副走査方向の形成密度が大きくなる。よって、上記周速度を低速な上記第一速度に設定する場合には、第二速度に設定する場合と比較して、用紙Ｐ上に形成されるドット間の副走査方向の画素ピッチが１／２倍、すなわち解像度が２倍となる（ここでは速度比を１／２に仮定しているため）。なお、主走査方向のドットの形成についても、低解像度モードでは２クロック分で１ドット相当となるように、また高解像度モードでは１クロック分で１ドット相当となるように設定されており、やはり解像度が２倍となる。
【００９９】
上記のように構成された画像形成装置を用い、本願発明者らは、以下のような実験条件で実験を行った。まず、静電潜像担持体１として、膜厚２１μｍのＯＰＣからなる感光体を備え、その感度定数（半減露光量）が０．４μＪ／ｃｍ2 であるものを採用し、初期の帯電電位を−６００Ｖに設定した。また、現像器３から供給される現像剤として、キャリアとトナーとを含んでなる２成分現像剤を採用した。ここで、キャリアは平均粒径６０μｍのものを、トナーは、非磁性トナーで、かつその体積平均粒径が７μｍのものを使用した。また、書きこみに用いたレーザ（露光光）のビーム径は６０μｍである。なお、ここで言うビーム径とは、一般に定義されるように、断面光強度がピーク強度の１／ｅ2 となる範囲内でのスポット径とし、その時のレーザーパワー（単位時間あたりの露光量）は０．２ｍＷとした。さらに、上記静電潜像担持体１の周速度の一方である第一速度での解像度が１２００ｄｐｉ（第一の解像度）、第二速度での解像度が６００ｄｐｉ（第二の解像度）となるように、解像度を設定した。
【０１００】
上記の条件において、静電潜像担持体１の周速度として第一速度（解像度１２００ｄｐｉ）を選択し、感光体上にレーザを全面照射したところ、該感光体の明電位は約−８０Ｖでほぼ飽和に達した。さらにこの条件下で現像バイアスを−４００Ｖに設定し、現像電位差３２０Ｖの条件下で、用紙Ｐに黒べたを印字した結果、画像濃度が１．４の均一な黒べた画像が得られた。
【０１０１】
次に、上記第一速度を選択したままで（解像度１２００ｄｐｉ）、１本から５本のドットラインからなる５種類のライン画像を用紙Ｐ上に印字した。そしてＫＥＹＥＮＣＥ製ＶＨ−７０００を用いて各ライン画像の取りこみを行い、２値化処理後、ライン幅（ライン画像の幅）を計測した。この結果を、パワー補正前のデータとして図１３に示す。
【０１０２】
上記の結果からわかるように、２以上のドットラインからなるライン画像の場合では、含まれるドットライン数とライン幅との相関関係に、一つの一次関数で近似される線形性がみられるが、１ドットライン（ドットライン数１）の場合では、ドットライン数とライン幅との関係がこの一次関数からはずれており、ラインが極端に痩せて、ところどころに途切も見うけられた。これは、高解像度化されるにつれ、コスト的な観点から、静電潜像担持体上でのビーム径（スポット径）を画素ピッチに近い大きさにまで絞り込むことが困難となり、確保できる現像ポテンシャルが小さくなって、画像濃度が低下するためである。なお、構成ドットライン数が２以上のライン画像の場合に極端な痩せや途切れが見られないのは、隣接ドットラインの静電潜像担持体１への書き込み時に光の回り込みが生じ、各ドットラインに対応した静電潜像が補強されるためである。
【０１０３】
ところで、一般的に使用されている近赤外線領域のレーザでは、ビーム径（スポット径）は６０μｍ前後まで絞り込むことが現状実用限界とされているが、例えば、解像度１２００ｄｐｉの場合、画素ピッチは２１μｍ、６００ｄｐｉの場合、画素ピッチは４２μｍとなる。
【０１０４】
さらに、本願発明者らは、より低解像度な上記第二の解像度での画素ピッチをＰｄ2 、レーザのビーム径（露光光のビーム径）をＤｂとしたときに、
Ｄｂ≧√２Ｐｄ2   ・・・・・  （５）
の関係式を満たすことがより好ましいことを見いだしている。以下、この理由について説明する。
【０１０５】
上記のビーム径Ｄｂは現状実用限界により制限されると同時に、解像度にて決まる画素ピッチとの関係によっても制限を受け、該画素ピッチに対してビーム径Ｄｂを絞り込みすぎた場合には、黒べた書き込み時の静電ポテンシャルのむらが大きくなり、黒べた再現性が劣化する虞が生じる。この虞を解消するためには、少なくとも画素ピッチの√２倍程度のビームサイズ（最小ビーム径）が必要とされるが、上記第一、第二の解像度を有するような解像度切り替え型出力機（画像形成装置）においては、より画素ピッチの大きくなる低解像度（第二の解像度：６００ｄｐｉ）側を優先して上記最小ビーム径が決定される。そのため、上記（５）に示す関係式を満たすことが要求される。
【０１０６】
しかしながら、上記（５）の関係式を満たすビーム径Ｄｂで、より高解像度な第一の解像度（１２００ｄｐｉ）での１ドットラインの再生を行う場合、その画素ピッチＰｄ1 （２１μｍ）に対してビーム径Ｄｂが大きくなりすぎて、確保できる現像ポテンシャルが充分ではなくなるので困難を伴う（図１３参照）。
【０１０７】
そこで、上記（５）の関係式が成立する場合であっても、上記第一の解像度で、１ドットライン（からなるライン画像）を用紙Ｐ上に印字可能となるような条件について検討を行った。具体的には、１ドットラインに対応した静電潜像を形成する場合のみ、レーザーパワーを上記の０．２ｍＷから０．３ｍＷに変更し、その他は、パワー補正前の条件から変更せずに再度実験を行い、得られたライン画像のライン幅の測定を行った。その結果は、パワー補正後のデータとして図１３に示す。
【０１０８】
図１３から明らかなように、１ドットライン出力時のみレーザパワーを０．２ｍＷから０．３ｍＷに変化させることで、１ドットラインからなるライン画像のライン幅はより太くなり、ドットライン数とライン幅との関係が上記一次関数をほぼ満たすようになる。すなわち、極端な線の痩せや途切れなどのない１ドットラインを十分に再現することができた。また、２以上のドットラインからなるライン画像については、パワー補正前の条件（レーザパワーは０．２ｍＷ）で静電潜像担持体１の走査を行うことにより、すでに説明のように、極端な線の太りを招来することなく再現可能である。
【０１０９】
また、解像度６００ｄｐｉモードでの画質についても評価を行ったところ、解像度６００ｄｐｉでの画素ピッチ（ドット間距離）４２μｍに対して、ビーム径が６０μｍと約√２倍あるため、黒べた画像出力時においても露光ムラ等による画像欠陥のない良好な画像が得られた。
【０１１０】
次いで、上記第一の解像度において、１ドットライン出力時に最適なレーザパワーを決定するために、以下に示す実験を行った。なお、この実験では、静電潜像担持体１上を走査する際のレーザパワーを下記に示すように変更した以外は、図１３に結果を示した実験と同一の条件を採用している。
【０１１１】
具体的には、レーザパワーを０．２ｍＷに固定して２ドットラインからなるライン画像の出力を行うとともに、レーザパワーを表１に示すように変更して１ドットライン（からなるライン画像）の出力をおこない、１ドットライン、および２ドットラインからなるライン画像のライン幅をそれぞれ計測した。結果を表１に示す。
【０１１２】
【表１】
2007069611.tif 000005
【０１１３】
そして、少なくとも２ドットラインからなるライン画像のライン幅に対して１ドットラインのライン幅が狭くなるとともに、１ドットラインが途切れることなく再現されるレーザパワーを、１ドットラインの再現に良好なレーザパワーであるとした。その結果、１ドットラインの再現には、０．２２ｍＷ以上０．５ｍＷ以下の範囲内のレーザパワーが良好であることが判明した。つまり、２以上のドットラインからなるライン画像を出力する時のレーザパワー（０．２ｍＷ）に対して、約１．１倍から２．５倍の範囲内のレーザパワーを設定することで、１ドットラインが途切れたり、著しくやせたりすることなく、ハイライト部でのライン再現が可能となった。
【０１１４】
なお、本実施の形態では、１ドットラインに対応した静電潜像を静電潜像担持体１上に形成する際（第一の静電潜像のドットのみを形成する際）には、レーザパワーを、例えば、０．２２ｍＷ以上０．５ｍＷ以下の範囲内に設定し、２以上のドットラインからなるライン画像に対応した静電潜像を静電潜像担持体１上に形成する際（第一の静電潜像のドットに隣接して第二の静電潜像のドットを形成する際）には、露光時間などの条件を変更せずに、レーザパワーを、例えば０．２ｍＷに設定している。
【０１１５】
これは、換言すれば、静電潜像担持体の副走査方向および主走査方向の双方に沿って隣接するように静電潜像のドットを形成する場合（例えば、主走査方向に延びるドットラインを、副走査方向に沿って２本以上形成する場合）には、上記主走査方向または副走査方向にのみ隣接する静電潜像のドットを複数形成する場合（例えば、主走査方向に延びる１ドットラインを形成する場合）と比較して、レーザの書き込み光エネルギー（露光エネルギーＰａに相当）を減少させて行うことを指す。
【０１１６】
つまり、１ドットラインに対応する静電潜像を形成する場合とは異なり、２以上のドットラインからなるライン画像に対応する静電潜像を形成する場合には、各ドットラインを構成するドットの静電潜像を書き込む際に、隣接するドットラインへの光の回り込みが発生するので、それぞれのドットの静電潜像は、設定された書き込み光エネルギーよりも強い値で書き込まれてしまう。よって、２以上のドットラインからなるライン画像を用紙Ｐ上に再現した場合に、そのライン幅が太くなり過ぎる虞がある。
【０１１７】
そこで、２ドットラインからなるライン画像に対応する静電潜像形成時のように、少なくとも２方向（主走査方向および副走査方向）に隣接して静電潜像のドットを複数形成する場合には、一方向（主走査方向または副走査方向）に隣接して複数のドットを形成する場合と比較してより低い書き込み光エネルギー（露光エネルギー）で書き込みを行うようにし、これにより１ドットラインのみならず２以上のドットラインからなるライン画像を鮮明かつ所望のライン幅で形成可能となる。なお、書き込み光エネルギーは、露光時間や単位時間当たりの露光量などを変更することで、所望の値に調整可能である。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、主走査方向に伸長するドットラインに対応した静電潜像の形成を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定されるものではない。例えば、副走査方向に伸長するドットラインに対応した静電潜像を形成する場合や、ライン画像以外の画像を形成する場合などにも適用可能である。
【０１１９】
また、上記画像形成装置として、２つの解像度間での解像度切り替えが可能な構成を例に挙げたが、３つ以上の異なる解像度間での解像度切り替えが可能な構成であってももちろんよい。いずれの場合であっても、式（５）の関係を与える画素ピッチ、すなわちビーム径Ｄｂの下限値の基準を与える画素ピッチとしては、最も低い解像度（本実施の形態では第二の解像度）での画素ピッチＰｄ2 を採用すればよい。
【０１２０】
以上、本実施の形態で説明したように、本発明にかかる画像形成装置は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段を備えてなるとともに、レーザビーム径、光偏向手段（ポリゴンミラーなど）の周速度を変更せず、静電潜像担持体の周速度を制御することで、レーザ解像度を第一の解像度と第二の解像度とに変更する手段を備え、第二の解像度に対して第一の解像度はその２倍であり、前記露光手段のレーザビーム径をＤｂ、第二の解像度の画素ピッチをＰｄ2 とした時、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の条件で、第一の解像度にてライン画像を形成するに際して、形成すべきライン幅に応じてレーザパワーを変更する構成であってもよい。
【０１２１】
また、本発明にかかる画像形成装置は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段を備えてなるとともに、レーザビーム径、光偏向手段の周速度を変更せず、静電潜像担持体の周速度を制御することで、レーザ解像度を第一の解像度と第二の解像度とに変更する手段を備え、第二の解像度に対して第一の解像度はその２倍であり、前記露光手段のレーザビーム径をＤｂ、第二の解像度の画素ピッチをＰｄ2 とした時、Ｄｂ≧√２Ｐｄ2 の条件で、第一の解像度にて画像を形成するに際して、第１のドットに隣接して第２のドットが配置されるとレーザの書きこみ光エネルギー（露光エネルギー）を減少せしめる構成であってもよい。
【０１２２】
以上のように、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、露光エネルギー密度Ｅと静電潜像担持体の感度定数Ｓとの比Ｅ／Ｓが、０．９以上で、かつ、２．６以下のときに、画像濃度を決定する、解像性を満足する最適現像バイアスとソリッド画像部の明電位との差分、すなわち現像ポテンシャルが最大値をとることを見い出した。
【０１２３】
そこで、本発明に係る画像形成方法は、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成方法において、露光による静電潜像担持体上での露光エネルギー密度をＥ（Ｊ／ｍ2 ）、静電潜像担持体の感度定数をＳ（Ｊ／ｍ2 ）とすると、０．９≦Ｅ／Ｓ≦２．６となるように、上記Ｅ，Ｓを設定する。
【０１２４】
また、本発明に係る画像形成方法は、帯電手段にて帯電された静電潜像担持体表面を露光手段にて露光して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像剤を付与して画像を形成する画像形成装置において、露光手段による静電潜像担持体上での露光エネルギー密度をＥ（Ｊ／ｍ2 ）、静電潜像担持体の感度定数をＳ（Ｊ／ｍ2 ）とすると、０．９≦Ｅ／Ｓ≦２．６となるように、上記Ｅ，Ｓが設定されている。
【０１２５】
露光エネルギー密度Ｅ（Ｊ／ｍ2 ）と静電潜像担持体の感度定数Ｓ（Ｊ／ｍ2 ）との比を上記範囲とすることで、露光光のビーム径が画素ピッチの２倍以上となるような高解像度であっても、解像性を維持しつつ、画像濃度を最大確保でき、解像性と画像濃度を両立できる。しかも、露光エネルギー密度Ｅをパラメータとしているので、露光エネルギー密度Ｅを決定するパラメータ、即ち作像条件には、静電潜像担持体の表面移動速度であるプロセス速度が含まれてくる。したがって、高速化にも対応可能となる。
【０１２６】
露光エネルギー密度Ｅと、感度定数Ｓとの比を、上記範囲に設定するとはつまり、露光手段が、静電潜像担持体の移動方向と直交する方向にレーザ光を走査して露光を行う形態の場合は、露光手段のレーザーパワーをＰｓ（Ｗ）、静電潜像担持体の移動速度をｖｐ（ｍ／ｓ）、露光手段の走査幅をｗｓ（ｍ）とすると、露光エネルギー密度Ｅは、Ｅ＝Ｐｓ／（ｖｐ・ｗｓ）で表されるので、０．９≦（Ｐｓ／（ｖｐ・ｗｓ））／Ｓ≦２．６となるように、上記Ｐｓ，ｖｓ，ｗｓ，Ｓを設定すれば良い。
【０１２７】
また、これとは異なり、露光手段が、静電潜像担持体の移動方向と直交する方向に複数の光源素子が直線的に配列された形態の場合は、光源素子１つ当たりの露光エネルギーをＰａ、静電潜像担持体の移動速度をｖｐ（ｍ／ｓ）、解像度にて決まる画素ピッチをＰｄ（ｍ）とすると、露光エネルギー密度Ｅは、Ｅ＝Ｐａ／（ｖｐ・Ｐｄ）で表されるので、０．９≦（Ｐａ／（ｖｐ・Ｐｄ））／Ｓ≦２．６となるように、上記Ｐａ，ｖｐ，Ｐｄ，Ｓを設定すれば良い。
【０１２８】
また、上記した本発明の画像形成方法及び画像形成装置は、特に、露光手段における静電潜像担持体上に形成される露光光のビーム径をＤｂ（μｍ）、解像度にて決まる画素ピッチをＰｄ（μｍ）とすると、Ｄｂ／Ｐｄ≧２となる構成に適用することが好ましい。これは、露光光のビーム径（μｍ）と画素ピッチ（μｍ）の比Ｄｂ／Ｐｄが大きくなる程、確保できる現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜が小さくなり、得られる画像濃度が低下する傾向にあるためであって、Ｄｂ／Ｐｄ≧２となる構成に適用することで、その効果を確実に発揮することができる。さらに言えば、ビーム径Ｄｂは、コスト的な観点からレーザーの場合、現状６０μｍ程度まで絞るのが実用限界であることから、Ｐｄが３０μｍ以下となる構成に適用することで、その効果を確実に発揮することができる。
【０１２９】
また、上記した本発明の画像形成方法及び画像形成装置は、特に、静電潜像担持体の移動速度であるｖｐ（ｍ／ｓ）が、ｖｐ≧０．０５（ｍ／ｓ）となる構成に適用することが好ましい。これは、ｖｐが０．０５（ｍ／ｓ）以上となると、最低限確保する必要のある画像濃度１．３を下回るためであり、ｖｐ≧０．０５（ｍ／ｓ）となる構成に適用することで、その効果を十分発揮することができる。
【０１３０】
また、上記した本発明の画像形成方法及び画像形成装置においては、特に、静電潜像担持体の初期帯電電位Ｖｄ（Ｖ）の絶対値｜Ｖｄ｜は、６００以上８００以下とすることが好ましい。これは、｜Ｖｄ｜が大きいほど、現像ポテンシャルのピーク値が大きくなり、得られる画像濃度が高くなるが、その反面、｜Ｖｄ｜が大き過ぎると、静電潜像担持体かぶりやキャリア上がりが発生し易くなるためである。｜Ｖｄ｜を上記範囲とすることで、静電潜像担持体かぶりやキャリア上がりによる画質低下を招来することなく、画像濃度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明を示すもので、露光エネルギー密度Ｅと静電潜像担持体の感度定数Ｓの比Ｅ／Ｓと、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を示す説明図である。
【図２】理論解析により、潜像プロファイルを求める方法を示す説明図である。
【図３】ビーム径Ｄｂと画素ピッチＰｄの比Ｄｂ／Ｐｄと、現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を示す説明図である。
【図４】現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜のシミュレーション方法を示す説明図である。
【図５】レーザーパワーＰ、静電潜像担持体の感度定数Ｓ、及び現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜の関係を示した説明図である。
【図６】レーザーパワーＰ、全走査長ｗｓ、及び現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜の関係を示した説明図である。
【図７】レーザーパワーＰ、プロセス速度ｖｓ、及び現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜の関係を示した説明図である。
【図８】静電潜像担持体の初期帯電電位Ｖｄと現像ポテンシャル｜ＤＶＢｒ−ＶＬ｜との関係を示した説明図である。
【図９】静電潜像担持体の初期帯電電位Ｖｄと、静電潜像担持体におけるかぶり濃度及びキャリア上がり個数との関係を示した説明図である。
【図１０】解像性と画像濃度を両立するための、レーザパワーと現像バイアスとの関係を示した説明図である。
【図１１】本発明の実施の一形態にかかる画像形成装置における、静電潜像担持体周辺の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態にかかる画像形成装置における、静電潜像担持体周辺の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明にかかるレーザーパワーの補正を行った場合と行わなかった場合とにおける、ライン画像を形成するドットライン数と、ライン画像のライン幅との関係を示すグラフである。
【図１４】プロセス速度と画像濃度との関係を示した説明図である。
【図１５】従来の画像形成装置における、様々な走査パターンでの感光体ドラムの表面電位と露光位置との関係を表すグラフである。
【図１６】（ａ）・（ｂ）は、従来の画像形成装置における、感光体ドラムの走査パターンおよび走査条件を説明する図である。
【図１７】従来の画像形成装置にてライン画像を再現した場合の、イメージサイズ（ライン幅）とドットライン数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３２】
１    静電潜像担持体
２    転写器
３    現像器（現像手段）
４    帯電器（帯電手段）
５    クリーニング部
６    光書込み部（露光手段）
【図１】
2007069611.tif 000006
【図２】
2007069611.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007069611.tif 000011
【図７】
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【図８】
2007069611.tif 000013
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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