JPH05333660A

JPH05333660A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH05333660A
Application number: JP4168548A
Authority: JP
Inventors: Shigekazu Enoki; 繁和榎木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー像を保持した状態の感光体に該トナー
像を介して新たな潜像を形成するための光書き込みを行
う画像形成方法において、カラープリントにおける良好
な階調性を得ることができるようにする。【構成】書き込み手段として、光量調節機能を有する
液晶シャッター，光量可変機能を有するプラズマセル，
ＬＥＤセル等の多数の微小セルを有し、強度変調した光
を該セルの大きさとほぼ等しい面積で感光体に照射する
ものを用いる。（ａ）はこのような書き込み手段により
該セルの大きさと略等しい面積で感光体に強度変調され
た光を照射するようにした場合の感光体上における光書
き込み後の書き込み単位の大きさ（ドット径）を示す。
（ｂ）はその時のドット径を示す。このように、実質的
に径の変化の無い潜像をひいては現像画像が得られるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に採用させる画像形成
方法に係り、詳しくは、潜像担持体上に複数色のトナー
像を形成する画像形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一つの潜像形成手段と複数の現像手段
を、潜像担持体である例えば感光体の周囲に有するカラ
ー画像形成装置において、帯電、露光、及び現像による
画像形成工程を複数回繰り返し行いこの感光体に異なる
色のトナーを有するカラー画像を形成する方法が提案さ
れている。この方法はカラー画像の転写が一回で済むの
で転写ドラムが不要になるという長所が有る。この感光
体に対してはレーザービームによるドット露光を与える
ことにより感光体上に静電像を形成し、反転現像を行っ
てカラートナー像を得ている（特公平２−２８８６５号
公報）。また画質の改善、変換、編集等が容易で高品質
の画像形成が可能なディジタル方式を採用した画像形成
装置として液晶のもつ光シャッタ機能を利用した電子写
真方式の光プリンタも実用化されている（特開平４−１
２３７４号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記反転現像において
は、得られるトナー像の濃度が露光による感光体表面電
位の低下量に密接に関連するので、カラー画像の色再現
性のために各画像形成工程において、同一波長の光で露
光を行うことにより感光体の感度の変動を起こさないよ
うにすることが重要であるとされている。しかしながら
階調を得るためや、高品質の画像形成のためにレーザー
ビーム露光方式で普通に行われる発光時間制御（ＰＷＭ
制御）、あるいは光強度変調（ＰＭ制御）は必ずしも期
待する効果を得ることが出来ない。その理由として、レ
ーザービームによる書き込みではＰＭＷ制御、あるいは
ＰＭ制御においてさえもレーザービーム径の変化が生じ
るためであると考えられる。トナー像の上から再度帯電
露光工程を繰り返す、いわゆる重ね現像方式ではこのト
ナー像による露光光の吸収や散乱の影響がさらに加わる
ため微小領域での静電潜像形成が不確かになってしま
う。またこのレーザービーム露光方式においては近年の
光学系の小型化によって画像端部におけるビーム入射角
度が浅くなっている。このため画像端部では光照射面積
の増加による単位面積当りの光量低下のため画像濃度低
下等を生じやすくなっている。この画像端部光量低下の
ある小型化光学系に重ね現像方式を適用するとカラー画
像では顕著な色変化として出現するという不具合があ
る。

【０００４】なお、レーザービーム方式に対して液晶の
もつ光シャッタ機能を利用した電子写真方式の光プリン
タも知られており、これによれば光源としてより自然光
に近いものが選べ、単一波長であるレーザー光に比べて
光変調に伴うビーム径変化等はほとんど無いという利点
がある。しかし従来は液晶の配向や透過光量に関してセ
ル単位での均一化の考慮を払ったものでは無かった。

【０００５】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、少なくともトナー像
を保持した状態の潜像担持体に該トナー像を介して新た
な潜像を形成するための光書き込みを行う画像形成方法
において、良好な階調性を得ることができるようにする
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の画像形成方法は、少なくともトナー像
を保持した状態の潜像担持体に該トナー像を介して新た
な潜像を形成するための光書き込みを行う画像形成方法
において、該光書き込みを、微小セルを多数有する光書
き込み手段を用い、強度変調した光を該セルの大きさと
ほぼ等しい面積で該潜像担持体に照射することによって
行うことを特徴とするものであり、請求項２の画像形成
方法は、請求項１の画像形成方法において、上記光書き
込み手段として、光源と該光源から上記潜像担持体への
光路中に配置された光量調整機能を有する微小セルを多
数備えたシャッタ手段とを有するものを用い、該微小セ
ルの光量調整機能により上記強度変調を行うことを特徴
とするものであり、請求項３の画像形成方法は、請求項
１の画像形成方法において、上記光書き込み手段とし
て、発光機能及び発光量可変機能を有する微小セルを多
数備えた光源手段を有するものを用い、該微小セルの発
光量可変機能により上記強度変調を行うことを特徴とす
るものである。

【０００７】

【作用】従来のレーザービームによる書き込みでは、光
強度の変調に伴ってビーム径も変化するので、潜像の電
位の深さのみならず面積も変化してしまう。一般にレー
ザービームの光強度はガウシャン分布をしているので、
面積と深さとが同時に変われば、潜像の持つエネルギ
ー、即ちトナー付着エネルギーが大きく変化し、このた
めに画像の階調性が低下する。一方、本発明の画像形成
方法においては、トナー像を介して新たな潜像を形成す
るに当って、強度変調した光を光書き込み手段のセルの
大きさとほぼ等しい面積で潜像担持体に照射し、これに
より、光照射面積を変えないで深さのみを変えるように
する。また、該トナー像による光の吸収や散乱の潜像電
位に及ぼす影響を、光強度の変化だけに限定できる。こ
こで、本発明の画像形成方法を実施するのに用いる光書
き込み手段としては、微小セル自身が発光機能を有する
もの、例えばプラズマセルやＬＥＤセルなどを有するも
のを用いても良いし、微小セル自身は発光機能を持たな
いもの、例えば液晶シャッターなどを有し、これとは別
に光源を設けたものを用いても良い。発光源は点光源よ
り面で発光するもののほうがより好ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
方式のプリンタに適用した実施例について説明する。図
１は複数色の画像データにより多色画像をプリントする
プリンタの概略構成図である。まず、このプリンタの概
略について説明する。感光体ドラム１１が駆動部により
回転駆動されてスコロトロンからなる帯電器１２により
均一に帯電されたあとに、図示しない書き込み装置によ
り１色目のイエローの画像信号に基づき静電潜像が形成
され、現像器１３により１色目のイエローのトナーで現
像されて感光体ドラム１１上にトナー像が形成されると
いう１色目の作像工程が行われる。この場合、他の現像
器１４，１５，１６は現像動作を行わなず、転写用チャ
ージャ１８及び分離用チャージャ１９，転写前除電器２
０，クリーニング装置２１も不動作状態になっている。
従って、感光体ドラム１１上のトナー像は現像器１４，
１５，１６をそのまま通過し、転写用チャージャ１８及
び分離用チャージャ１９を通過して記録用紙１７に転写
されず、かつ転写前除電器２０及びクリーニング装置２
１を通過してクリーニングされない。次に、感光体ドラ
ム１１がトナー層の上から帯電器１２により一様に帯電
された後に、トナー層の上から書き込み装置により２色
目のマゼンタ画像信号に基づき重ねて静電潜像が形成さ
れ、この静電潜像が現像器１３を通過して現像器１４に
よりマゼンタのトナーにより現像されて感光体ドラム１
１上にトナー像が形成されるという２色目の作像工程が
行われる。この場合、現像器１３，１５，１６，転写用
チャージャ１８，分離用チャージャ１９，転写前除電器
２０及びクリーニング装置２１は不動作状態になってい
る。従って、感光体ドラム１１上のトナー像は現像器１
５，１６を通過し、転写用チャージャ１８及び分離用チ
ャージャ１９を通過して記録紙１７に転写されず、かつ
転写前除電器２０及びクリーニング装置２１を通過して
クリーニングされない。次に、感光体ドラム１１がトナ
ー層の上から帯電器１２により一様に帯電された後に、
トナー層の上から書き込み装置により３色目のシアンの
画像信号に基づき重ねて静電潜像が形成され、この静電
潜像が現像器１３，１４を通過して現像器１５によりシ
アンのトナーにより現像されて感光体ドラム１１上にト
ナー像が形成されるという３色目の作像工程が行われ
る。この場合、現像器１６，転写用チャージャ１８，分
離用チャージャ１９，転写前除電器２０及びクリーニン
グ装置２１は不動作状態になっている。従って、感光体
ドラム１１上のトナー像は現像器１６を通過し、転写用
チャージャ１８及び分離用チャージャ１９を通過して記
録用紙１７に転写されず、かつ転写前除電器２０及びク
リーニング装置２１を通過してクリーニングされない。
次に、感光体ドラム１１がトナー層の上から帯電器１２
により一様に帯電された後に、トナー層の上から書き込
み装置により４色目の黒色の画像信号に基づき重ねて静
電潜像が形成され、この静電潜像が現像器１３，１４，
１５を通過して現像器１６により黒色のトナーにより現
像されて感光体ドラム１１上にトナー像が形成されると
いう４色目の作像工程が行われ、多色の可視像が得られ
る。この感光体ドラム１１上の多色可視像は転写用チャ
ージャ１８により記録用紙１７へ１回で転写されて記録
用紙１７が分離用チャージャ１９により感光体ドラム１
１から分離され、記録用紙１７は定着装置により多色可
視像が定着されて出力画像を有するハードコピーとして
外部へ排出される。また、感光体ドラム１１はクリーニ
ング前除電器２０により除電されてクリーニング装置２
１により残像がクリーニングされ、初期状態に戻る。

【０００９】次に、本実施例における書き込みについて
説明する。まず、比較のために、図１の装置で従来のレ
ーザービームを用いた書き込み手段による書き込みにつ
いて説明する。図２は書き込み手段としてレーザビーム
を用いた場合のパワーと露光電位との関係を示す。感光
体ドラム１１上の裸部露光電位が−１６０Ｖ程度になる
ように感光体ドラム１１上の裸部に対する書き込み装置
からのレーザビームのパワーを０．４５ｍＷに設定する
と、感光体ドラム１１上にイエローのトナー層の上から
書き込み装置により露光する際には書き込み装置から
０．８ｍＷのパワーのレーザビームで露光されて感光体
ドラム１１上の裸部露光電位とトナー層の下の露光電位
とが略一定になる。また、感光体ドラム１１上にマゼン
タのトナー層の上から書き込み装置により露光する際に
は書き込み装置から０．８ｍＷのパワーのレーザビーム
で露光されて感光体ドラム１１上の裸部露光電位とトナ
ー層の下の露光電位とが略一定になり、感光体ドラム１
１上にシアンのトナー層の上から書き込み装置により露
光する際には書き込み装置から０．８５ｍＷのパワーの
レーザビームで露光されて感光体ドラム１１上の裸部露
光電位とトナー層の下の露光電位とが略一定になる。な
お、この例においては感光体ドラム１１上の帯電器１２
による帯電電位（露光されない部分の表面電位）は−９
００Ｖであり、現像器１３〜１６に各現像バイアス電源
からそれぞれ印加された現像バイアス電圧は−７５０Ｖ
とした。これにより、現像器１３〜１６で感光体ドラム
１１上に良好なトナー付着量、一般的には０．５ｍｇ／
ｃｍ²以上を得ることが出来ている。

【００１０】しかしながら、感光体上における光書き込
み後の書き込み単位の大きさ（ドット径）を見ると、図
３（ａ）に示されるようにビーム露光の幅（時間）と深
さ（露光エネルギー）とが同時に変わっている。この結
果、図３（ｂ）のようにビームパワーが大きい時は相対
的に露光時間も長くて大きなドット径が得られるがビー
ムパワーが少なくなるとドット径は急激に小さくなって
しまう。さらにこの場合ドット径の減少とともに現像さ
れた後の画像濃度も急激に低くなる。ドット径の変化を
押さえて露光パワーだけを変えることは近年多用される
半導体レーザーそのものの特性から困難をともなう。

【００１１】そこで、本実施例においては、従来のレー
ザービームを用いた書き込み装置に代え、微小セルを多
数有する光書き込み手段を用い、強度変調した光を該セ
ルの大きさとほぼ等しい面積で感光体に照射することに
よって行う。以下、本実施例の書き込みについて詳述す
る。図４（ａ）は微小セルを多数有した書き込み手段に
より該セルの大きさと略等しい面積で感光体に強度変調
された光を照射するようにした場合の感光体上における
光書き込み後の書き込み単位の大きさ（ドット径）を示
す。微小セルとしては、光量調節機能を有する液晶シャ
ッター，光量可変機能を有するプラズマセル，ＬＥＤセ
ル等を用いることができる。これらについては後に詳述
する。図４（ｂ）はその時のドット径を示し、実質的に
径の変化の無い潜像をひいては現像画像が得られること
をあらわす。この場合も露光パワーの違いによって画像
濃度は変化するが前述の従来例に比べるとはるかに階調
性の良い画像を得ることが出来る。

【００１２】微小セルの大きさとしては３０ないし２０
０μｍ、好ましくは５０ないし１５０μｍとするのが良
い。この微小セルから発した光を感光体の上に結像させ
る。結像は光学素子の性能や結像距離の設定誤差等を考
慮したもので、結果として感光体への光照射が当該セル
の大きさと略等しい面積で行われる。そして実質的に一
旦定められた大きさの書き込み単位は画像の階調データ
で変化しないようにされる。一般的にドット径の変化は
５％以内に押さえるのが好ましい。書き込み手段に設け
られた微小セルは必要に応じてその数量、配置が選択出
来る。画質向上の面から考えると隣りあうセルの干渉を
避ける必要があるが、それはワンラインの配置よりも千
鳥配置の方が簡単に出来るであろう。

【００１３】上記セルに用いる液晶シャッタの例として
は、液晶ディスプレイ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｉｓｔａｌ
Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）や、ＬＣＳ（Ｌｉｑｕｉｄ
ＣｒｉｓｔａｌＳｈｕｔｔｅｒ）アレイを使った光
プリンタヘッドに用いられるものが挙げられる。ＬＣＤ
の基本動作原理は、両側の電極に加えられた電圧によっ
て発生した電界を使って、光が通過する媒質が制御され
ることである。つまり２枚のガラス板の内側に設けられ
た透明な電極にバイアスが加えられていないときは、散
乱がもっとも少なく光を通過させるように並ぶが、電極
にバイアスが加えられると液晶の配列が乱れて光が散乱
されてしまう。その結果バイアスが加えられた部分とバ
イアスを加えていない部分とでは光の透過率や反射率が
異なる。コントラストをつける為に液晶ディスプレイの
裏側に黒い板を置くと、光を透過する部分は裏側の黒い
板で黒く見え、光の散乱される部分は白く見えることに
なる。ＬＣＤの特徴は、それ自体は光を発生せず動作電
圧も低いので消費電力が少ない（数μＷ）ことである。
したがって、ほとんどすべての論理回路、集積回路、そ
してマイクロプロセッサでＬＣＤを直接駆動することが
できる。（オプトエレクトロニクス入門啓学出版１９
８５年８月３０日発行Ｐ１１２〜１１５）なお、平行平
板電極が形成するエッジ電界の効果が液晶分子に及んで
セルの大きさとほぼ等しい面積での感光体光照射に支障
がでるような場合には、セル周囲にガード電極を設けた
り、両電極板を平行ではなく一方に他方が傾斜するよう
に配置したりすることが望ましい。

【００１４】ＬＳＣ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｉｓｔａｌ
Ｓｈｕｔｔｅｒ）アレイから成る光書き込み手段の光源
としては発光主波長５４０ｎｍ（黄緑色）の、３０Ｗク
ラスのアパーチャ型蛍光ランプで２０万Ｃｄ／ｍ²の高
輝度のものを用い、収束性ロッドレンズアレイで感光体
ドラムに結像させればよい（電子写真技術の基礎と応用
コロナ社昭和６３年６月１５日発行Ｐ２５８〜２６
１）。光源として用いる蛍光ランプは液晶セルの各部分
において均一でかつ必要な強度を得られるが、この条件
を満たすものであればどの様な光源を用いてもかまわな
い。液晶セル自体についてはその電極形状の影響などで
セル内に光透過率の偏りが生じたりすることを避けなけ
ればならないことは当然である。

【００１５】プラズマセルの実際例としては、ドットマ
トリクス表示型ＡＣプラズマディスプレイパネルに用い
られるものが挙げられる。この交流プラズマディスプレ
イはガス放電ディスプレイと同様の構造であるが電極に
絶縁体が加えられている所が異なる。その基本的な動作
機構は次のとおりである。プラズマセルの内部にある２
つの電極間に比較的高い駆動電圧ではあるが、ガスのイ
オン化電圧より低く光の放出は起こらない電圧が印加さ
れる。次いでイオン化電圧より高い電圧の始動パルスが
加えられると、このガスはイオン化するとともに絶縁体
はコンデンサとして電荷を蓄積し、駆動電圧と合わせる
とプラズマを維持するのに充分な電圧となる。そしてプ
ラズマの明るさは始動パルスの幅でコントロールするこ
とができ、発光は瞬間的に駆動電圧を切ることによっ
て、消すことができる（オプトエレクトロニクス入門
啓学出版１９８５年８月３０日発行Ｐ１２１〜１２
３）。

【００１６】しかしディスプレイとして実用的なものと
するにはその駆動方法や電極の構造はもうすこし複雑に
なる。例えば特開平４−４２２８９号公報ではドットマ
トリクス表示型ＡＣプラズマディスプレイパネルの例と
して同公報の第７図に構成、第８図に電極配置がそれぞ
れ示される。電極のうち行電極は走査電極のグループと
共通行電極のグループに分かれている。共通行電極群に
は負電極性の維持パルスが共通に印加される。走査電極
群には各電極へ独立に走査パルスと消去パルスが線順次
に印加されかつ共通の負極性の維持パルスが印加され
る。そして列電極に発光データに応じて正のデータパル
スが印加される。ある電極交点の画素を発光させるには
走査電極に印加する走査パルスに同期して列電極に正の
データパルスを印加する。放電発光は維持パルスが印加
され続けることにより維持されるが、走査電極に幅の狭
い低電圧の消去パルスが印加されると放電発光は停止す
ることが開示されている。本発明の光書き込み手段とし
て上記ディスプレイパネルを適用するには、発光列を１
列ないし２列としたもので十分である。

【００１７】微小セルに用いるＬＥＤの例としては、Ｌ
ＥＤアレイを用いた電子写真ＬＥＤプリンタがある。Ｌ
ＥＤのヘッド部は、ＬＥＤアレイと駆動用ＩＣを乗せた
基板と、収束性ロッドレンズアレイとで、感光体ドラム
に結像する構造となっている。ＬＥＤアレイチップの素
材はガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）系であれば、発光
中心波長として６６０ｎｍを得ることが出来る。また、
ガリウムアルミニウムヒ素（ＧａＡｌＡｓ）系の高輝度
ＬＥＤであればその組成比率により６５０〜８３０ｎｍ
の範囲で波長が選択でき、高速高密度書き込みに対応出
来るという特徴を持っている。（電子写真技術の基礎と
応用コロナ社昭和６３年６月１５日発行Ｐ２５８〜２
６１）

【００１８】つまり、均一に面発光する素子においては
必要な光量を有し、かつその光量を制御出来るものであ
ればどのようなものでも本発明に適用可能である。また
光量は制御出来るが発光強度に偏りがある場合であって
も、その偏りを感光体の露光面において均一にすること
が出来るような拡散板等を発光素子と感光体の間に設け
ることによって本発明に適用可能になる。液晶シャッタ
ではその開時における光透過効率が１０％程度で閉時も
数％の光透過が避けられないという問題のため高いコン
トラストが取れないが、発光素子を用いた書き込みの場
合にはこの素子の発光そのものを切ることが出来るので
より高いコントラストを得ることが出来るという効果が
ある。また、別途光源を必要とする液晶シャッタに比べ
て小型化が容易でもある。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば任意の部分における光書
き込み単位の面積を実質的に変えないので、重ね現像方
式での光変調（強度）において良好な階調を得ることが
出来る。さらに全ての露光領域で光書き込み単位の面積
変動を無くしたので画像端部における不具合も防止出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るプリンターの概略構成を示す正面
図。

【図２】レーザービームパワーと感光体電位の関係を示
すグラフ。

【図３】（ａ）及び（ｂ）はレザービームパワー変調と
ドット径の関係の説明図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は本実施例の書き込みにおけ
るパワー変調とドット径の関係の説明図。

【符号の説明】

１１感光体ドラム１２帯電器１３，１４，１５，１６各色現像器１７記録紙１８転写用チャージャ１９分離用チャージャ２０転写前除電器２１クリーニング装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともトナー像を保持した状態の潜像
担持体に該トナー像を介して新たな潜像を形成するため
の光書き込みを行う画像形成方法において、該光書き込みを、微小セルを多数有する光書き込み手段
を用い、強度変調した光を該セルの大きさとほぼ等しい
面積で該潜像担持体に照射することによって行うことを
特徴とする画像形成方法。
【請求項２】上記光書き込み手段として、光源と該光源
から上記潜像担持体への光路中に配置された光量調整機
能を有する微小セルを多数備えたシャッタ手段とを有す
るものを用い、該微小セルの光量調整機能により上記強
度変調を行うことを特徴とする請求項１の画像形成方
法。
【請求項３】上記光書き込み手段として、発光機能及び
発光量可変機能を有する微小セルを多数備えた光源手段
を有するものを用い、該微小セルの発光量可変機能によ
り上記強度変調を行うことを特徴とする請求項１の画像
形成方法。