JPH08202109A - 電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】露光後の感光体表面電位の変動を小さくして、
安定した濃度のカラー画像を得る。 【構成】感光体上に潜像を形成する露光装置として、波
長の異なる複数の光源、及び、光伝送系を設けるととも
に、印写する色毎の画像情報に基づいて光源を駆動する
光源駆動装置を設ける。 【効果】露光量の変動に対して露光後の感光体表面電位
の変化が小さくなり、潜像電位が安定することにより、
印写画像の濃度が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法によって画
像を記録するプリンタ，複写機，ＦＡＸ等の電子写真記
録装置に係り、特に感光体を露光して３レベルの静電潜
像を形成してカラー画像を得るための露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法によってカラー画像を得る複
写機やプリンタ等の電子写真記録装置が広く用いられて
いる。この記録装置を用いた画像の印写方法は、一様に
帯電した感光体表面を１つの光源を用い、適当な強度で
露光することによって静電潜像を形成し、その静電潜像
をトナーで現像して画像を得る方法が従来からよく用い
られている。この方法よりもさらに印写速度を大きくす
ることや、記録装置を小型にすることを目的として、１
回の露光で２つの印写電位レベルと非印写電位レベルか
らなる静電潜像を形成し、２色分の現像を行う方式（３
レベル印写方式）が米国特許第4,078,929 号に示されて
いる。この方式で印写する場合における、露光後の感光
体表面電位の様子を図２に示す。露光後の感光体表面に
は、露光装置によって露光されずに初期帯電電位Ｖ１が
維持される部分，強く露光されて感光体表面電位がＶ３
になる部分、及び、弱く露光されて感光体表面電位が初
期帯電電位のほぼ半分のＶ２となる部分が形成される。
感光体表面に静電潜像を形成した後、２つの現像装置を
用い、一方の現像装置には正帯電するトナーを収容さ
せ、もう一方の現像装置には負帯電するトナーを収容さ
せ、適切な現像バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２を現像ロー
ルに印加し、静電潜像を現像してカラー画像を得る。弱
く露光されて感光体表面電位が初期帯電電位のほぼ半分
となる部分は、どちらのトナーも付着しない部分（背景
部）である。感光体上にトナー像が形成された後、帯電
器によってトナーの帯電極性をそろえ、転写器によって
トナー像を記録紙上に転写する。その後、定着装置で熱
と圧力によってトナー像を記録紙上に溶着する。このよ
うにして記録紙上に２色の印写画像を得る。

【０００３】また、特開昭64−44462 号公報にはドット
毎に露光波長を変化させて表面電位を分布させてそれぞ
れの電位に相当する色の異なる帯電極性のトナーで現像
することによりカラー画像を得ることが開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法の特徴は、
１回の露光によって２色分の潜像を感光体上に形成する
ことができるので、１色機と同一の印写速度で位置ずれ
のない２色の画像が印写できる。この方法を用いて、２
色印写を２回繰り返すことによって非常に高速にフルカ
ラー画像を得ることができる。以下、この方式を２色３
レベル印写方式と呼ぶ。２色３レベル印写方式によって
画像を得るためには、第１色目の露光後の潜像電位を図
２におけるＶ１とＶｂ１との間に、及び、第２色目の潜
像電位をＶ３とＶｂ２の間に形成する必要がある。従来
のカラー用電子写真装置は、帯電，露光，現像を４回繰
り返してフルカラー画像を得ている。従来方式での露光
時には、露光後の静電潜像電位を多レベルに設定してい
るが、印写データは１色分であるため、その電位を図２
でのＶ１とＶｂ２、または、Ｖ３とＶｂ１の範囲に形成
すれば十分であった。２色３レベル印写方式では、露光
後の感光体上の電位レベルを従来方式に比べて２倍の数
だけ形成するとともに、電位レベルの間隔を細かく形成
する必要がある。露光後の感光体表面電位は露光量に依
存するので、感光体表面電位を精度よく設定するために
は、より精密に光源の露光量を制御する必要がある。図
３は従来より用いられている露光装置での露光量と露光
後の感光体表面電位との関係を示している。露光量が大
きいほど露光後の感光体表面電位は小さくなるととも
に、露光量の変化に対する表面電位の変化も小さくな
る。つまり、露光量が小さい場合ほど露光後の感光体表
面電位の変動が大きくなる。露光後の感光体表面電位の
変動が大きい場合には、印写後の濃度変動が大きくな
る。従って、従来の露光装置を用いて２色３レベル印写
方式で印写すると、露光量が少ない部分にトナーを付着
させる第１色目の画像の濃度が不安定になるという問題
が発生する。また、特開昭64−44462 号公報のように一
度に多色の静電潜像を形成してそれぞれ帯電極性のトナ
ーで現像する場合、トナーの帯電制御が難しく実際に実
用化することは困難であった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、従来の露光装置
を用いた場合に発生する上記問題を解決し、高速で安定
した濃度のフルカラー画像を印写できる電子写真記録装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電子写真記録装置、つまり、互いに異
なる帯電極性の複数色トナーを用いて現像することによ
って感光体表面に複数色のトナー像を形成する電子写真
記録装置において、潜像形成時に波長の異なる２つの光
源、及び、光伝送系を設けるとともに、印写する色毎の
画像情報に基づいて光源を駆動する光源駆動装置を設け
たものである。

【０００７】

【作用】感光体の感度は照射光の波長に依存して変化す
る。初期感光体帯電電位より大きく電位を低下させずに
印写する色の静電潜像を形成するには、感光体に対して
感度の小さい波長の光を発する光源を使用する。この光
源で照射することによって、露光量の変動に対して露光
後の感光体表面電位の変化が小さくなり、潜像電位が安
定する。初期感光体の帯電電位より大きく電位を低下さ
せて印写する色の静電潜像を形成する光源には、感光体
に対して感度の良い波長の光を用いて露光する。

【０００８】また、光源の駆動装置は、静電潜像を形成
する時に、印写する画像の色情報に基づいて発光させる
光源を適切に選択して、かつ、適当な露光量で感光体を
露光するように制御することにより、感光体表面に適正
な電位を有する静電潜像を形成できる。

【０００９】以上のように露光することにより、２色３
レベル印写方式での印写時にどちらの色に対しても露光
後の感光体表面電位が安定するので、印写画像の濃度が
安定する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図９を用いて
説明する。

【００１１】実施例１ フルカラー画像を印写する場合には、ホストコンピュー
タから画素毎の色画像情報が電子写真記録装置に送信さ
れる。電子写真記録装置での印写画素は、白Ｗ，マゼン
タＭ，赤Ｒ，緑Ｇ，シアンＣ，青Ｂ，黄Ｙ，黒Ｋの８種
類の色で印写される。中間色は、公知の中間色作成方法
により、マゼンタＭ，シアンＣ，黄Ｙの間に適当なトナ
ー混合比を設定することによって表現できる。

【００１２】２色３レベル印写方式を用いてフルカラー
画像を得る場合、シアン，マゼンタ，黄，黒の４色のト
ナーの中から２色ずつ組み合わせ、１回の露光によって
２色の画像を形成することを２度繰り返して画像を得
る。この方式によってフルカラー画像を得る電子写真記
録装置の全体構成の一例を図７に示す。

【００１３】第１感光体１０の周りには矢印の回転方向
に沿って、第１帯電装置１１，第１主露光手段１２，第
１現像装置１３，第２現像装置１４，第１トナー付着量
センサ１５，補助露光手段１６，第１転写前帯電装置１
７，第１除電装置１８，第１クリーナ１９が配置され
る。同様に、第２感光体２０の周りには矢印の回転方向
に沿って、第２帯電装置２１，第２主露光手段２２，第
３現像装置２３，第４現像装置２４，第２転写前帯電装
置２７，第２除電装置２８，第２クリーナ２９が配置さ
れる。２つの感光体に接する位置には、中間転写体４０
が配置され、中間転写体４０に接するように転写ロール
４１が配置される。さらに、中間転写体４０と転写ロー
ル４１の間に記録紙３１を搬送するための記録紙搬送手
段３２，記録紙３１上のトナーを溶融固着させる定着装
置３７が配置される。

【００１４】以下、上記の電子写真装置での印写プロセ
スを説明する。ここで、第１現像装置１３と第２現像装
置１４に収容されている現像剤のトナーの色は、マゼン
タ，シアン，黄のうちのいずれか２種類であり、一方は
正に帯電するトナーであり、他方は負に帯電するトナー
であればよい。本実施例では、第１現像装置１３には正
に帯電するマゼンタトナーを含む現像剤、第２現像装置
１４には負に帯電するシアントナーを含む現像剤、第３
現像装置２３には正に帯電する黒トナーを含む現像剤、
第４現像装置２４には負に帯電する黄トナーを含む現像
剤を収容するものとする。現像剤は従来から用いられて
いる１成分現像剤，２成分現像剤のいずれでもよい。

【００１５】まず、第１感光体１０の表面を第１帯電装
置１１で一様に帯電させ、第１露光手段１２でマゼンタ
とシアンの色情報にしたがって感光体表面を露光して静
電潜像を形成する。その後、第１現像装置１３，第２現
像装置１４で現像した後、補助露光装置１６で感光体１
０表面の電位を調整することによって、マゼンタとシア
ンのトナーを必要に応じて混合させ、第１転写前帯電装
置１７でトナーの極性をそろえた後、中間転写体４０上
にマゼンタとシアンで形成した画像を転写する。転写を
終えた第１感光体１０表面を第１除電装置１８で除電し
た後、第１クリーナ１９で清掃する。同時に、第１感光
体１０周りでのプロセスと同様に、第２感光体２０上に
黒と黄色の画像を形成して、中間転写体４０上で第１感
光体１０で形成された画像と重ね合わせる。中間転写体
４０上で重ね合わされた画像は転写ロール４１によって
記録紙３１上に転写される。記録紙３１は、記録紙搬送
手段３２によって定着装置３７に搬送され、トナーは熱
と圧力によって記録紙３１上に溶融固着してフルカラー
画像が完成する。

【００１６】以上の方法で画像を得る場合、第１帯電装
置１１によって第１感光体１０を一様に帯電させて、第
１露光手段１２によって２色分の情報を第１感光体１０
に記録する際には、マゼンタトナーの情報は露光後の第
１感光体１０表面の電位を初期帯電電位よりも大きく低
下させないように形成され、シアントナーの情報は第１
感光体１０表面の電位を大きく低下させて形成する。つ
まり、図３において、第１色目がマゼンタ，第２色目が
シアンに相当する。階調のあるカラー画像を得るために
は、露光後の感光体表面の電位を図２に示すように３レ
ベルに設定する必要がある。印写後の画像濃度は、露光
後の潜像電位と現像時の現像バイアス電位との差にほぼ
比例する。従来より電子写真記録装置に用いられている
露光装置は、感光体の光感度が大きな波長の光ビームを
発するものであるので、少量の光を照射した場合でも露
光後の感光体の表面電位が大きく低下する。そして、露
光量が小さい場合ほど露光量の変化に対する露光後の感
光体表面の電位の変化が大きくなり、印写後の濃度の変
化が大きくなる。光源から発せられる光量は常にわずか
に変動しているので、感光体に少量の光を照射して静電
潜像を形成する部分では、露光後の感光体の表面電位が
変動して、画像濃度の変動が目視で認知できるようにな
る。２色多レベル印写方式では、露光後の表面電位を従
来方式に比べて狭い電位範囲で、かつ、２倍の数の電位
レベルを設定する必要がある。そのため、露光後の感光
体表面電位が初期帯電電位より大きく低下させない部分
に付着させるマゼンタトナーで階調を出すことは難し
い。そこで、マゼンタトナーによって所望の濃度で、か
つ、階調のある画像を印刷するためには、感光体表面を
露光する方法を工夫する必要がある。

【００１７】図４は光源の波長に対する感光体（ＯＰ
Ｃ）の感度を示している。縦軸の単位は、感光体の半減
露光量の逆数である。波長が６００〜８００ｎｍの範囲
で感度がよく、その両側の波長で感度が低下することを
示している。ここでは、マゼンタトナー，シアントナー
それぞれの色で表現される画像を、所望の濃度で、か
つ、階調よく表現することを目的として、露光装置に波
長の異なる２つの光源を用いて露光する方法を示す。

【００１８】図１は、本発明に用いる露光装置の一例を
示している。波長の異なる光源１ａと１ｂを用い、コリ
メートレンズ２ａ，２ｂによってビームを成形した後、
PBS（偏光ビームスプリッタ）３でビームを合成して、
レンズ４，シリンドリカルレンズ５によって光ビームを
回転多面鏡６に導く。回転多面鏡６によって走査された
光８はｆ−θレンズ７を通って感光体１０に照射され、
感光体表面に静電潜像を形成する。画像情報に基づい
て、露光後の感光体表面電位を初期帯電電位より大きく
低下させない部分に付着させるマゼンタトナーの印写デ
ータを光源１ａから発せられた波長の光で露光し、感光
体表面電位を初期帯電電位より大きく低下させる部分に
付着させるシアントナーの印写データを光源１ｂから発
せられた波長の光で露光することによって、どちらの色
に対しても安定した濃度で、かつ、階調のある画像が得
られる。

【００１９】図５に波長の異なる２つの光源を用いて感
光体を露光した場合の露光量と露光後の感光体表面電位
を示す。ここで、感光体の感度は光源１ａの波長の光よ
りも光源１ｂの波長の光に対して良好である。光源１ａ
の波長の光は感光体に対する感度が小さいので、露光量
の変動に対する露光後の感光体表面電位の変動が小さく
なっている。露光後の感光体表面電位を大きく低下させ
ない部分に付着させるマゼンタトナーの情報を光源１ａ
から発せられた波長の光で露光することにより、レーザ
の出力変動に対する露光後の感光体表面電位変動が小さ
くなるため、安定した濃度の画像を得ることができる。
シアントナーは露光後の感光体表面の電位を大きく低下
させる部分に付着させるので、印写情報を従来より用い
られている波長の光源（光源１ｂ）で露光するが、露光
後の感光体電位が小さいので、光源の光量変動による電
位変動は小さく、画像濃度の変動は小さい。したがっ
て、マゼンタ，シアンのどちらの色に対しても安定した
濃度の画像が得られる。

【００２０】図６は光源に用いる半導体レーザの構造を
示している。半導体レーザは中央に０.５μｍ 程度の活
性層を有する半導体を層状に重ねた構造となっている。
レーザの材料にＡｌ，Ｇａ，Ａｓからなる化合物半導体
を用いると、レーザの発振波長は０.６〜０.９μｍとな
る。活性層のＡｌとＧａとの混合比率を調整することに
より、発振波長が異なる半導体レーザを製作できる。光
源１ａに波長８００ｎｍ付近，光源１ｂに波長８７０ｎ
ｍ付近の半導体レーザを用いると、波長の差によるレン
ズの透過率や屈折率の差が小さいので、２つの光ビーム
を１つの光軸で露光しても所定の位置に露光でき、所望
の画像が得られる。

【００２１】実施例２ 図９は実施例１とは別の露光系の実施例を示している。
光源１ａ，光源１ｂに用いる光の波長差が大きい場合
は、光学系に使用するＰＢＳ３，レンズ４，シリンドリ
カルレンズ５での光ビームの反射，屈折特性が異なるの
で、２つの光源からの光を同一の光軸で伝送することが
できない。したがって、１つの光源につき１つの露光系
を設ける必要がある。この方法を図９に示す。図１と同
様に、光源１ａの光はコリメートレンズ２ａによって成
形された後、レンズ４ａ，シリンドリカルレンズ５ａに
よって回転多面鏡６ａに導かれる。回転多面鏡６ａによ
って走査された光８ａはｆ−θレンズ７ａを通って感光
体１０に入射する。一方、光源１ｂの光はコリメートレ
ンズ２ｂによって成形された後、上記と同様にレンズ４
ｂ，シリンドリカルレンズ５ｂによって回転多面鏡６ｂ
に導かれ、光はｆ−θレンズ７ｂを通り、反射体９で光
路を調整されて感光体表面を露光する。

【００２２】光源１ａ，光源１ｂそれぞれに対して適当
な光学系を用いることにより、光源の光の波長の差が大
きい場合でも本発明の目的を達成できる。

【００２３】実施例３ 図８は実施例１とは別の電子写真装置実施例を示してい
る。感光体は第１感光体１０のみである。この実施例の
印写プロセスを説明する。第１帯電装置１１によって第
１感光体１０の表面を一様に帯電した後、第１主露光手
段１２によって２色分の静電潜像を形成する。第１現像
装置１３，第２現像装置１４で現像した後、補助露光装
置１６で第１感光体１０表面を選択的に露光する。転写
前帯電装置１７でトナーの帯電極性をそろえ、中間転写
体４０上に転写する。この時点では、中間転写体４０上
のトナー像を記録紙３１に転写しないので、転写ロール
４１を退避させておく。トナー像を中間転写体４０に転
写後、第１感光体１０表面は第１除電装置１８で除電さ
れ、第１クリーナ１９によって清掃される。次に、再び
第１感光体１０表面を第１帯電装置１１によって一様に
帯電した後、第１主露光手段１２によって残りの２色で
印写される静電潜像を形成する。第３現像装置２３，第
４現像装置２４で現像した後、転写前帯電装置１７でト
ナーの帯電極性をそろえ、１回目のプロセス時に形成さ
れた中間転写体４０上のトナー像に重なるように転写す
る。その後、転写ロール４１を中間転写体４０に接触さ
せて記録紙３１上に転写する。

【００２４】本実施例のような構成にすると、実施例１
に示した電子写真記録装置に比べて帯電装置と主露光装
置の数を減らすことができるので、記録装置の小型化と
低価格化が可能となる。なお、本実施例で感光体はドラ
ムを用いたものを示しているが、当然のことながらベル
トにして現像装置をベルトの長手方向に配置する構成に
すれば更に小型化を図ることができる。

【００２５】

【発明の効果】１回の露光で２色分の静電潜像を形成
し、互いに異なる帯電極性の複数色のトナーを用いてカ
ラー画像を得る方式において、各色ごとに波長の異なる
光源を用いて露光することにより、光源の光量変動によ
る露光後の感光体表面の電位変動を小さくなり、印写後
の画像濃度変動が小さくなる。従って、所望の濃度で、
かつ、階調のあるカラー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の構成図(１)。

【図２】３レベル印写方式での露光後の感光体表面電位
分布。

【図３】露光量と露光後の感光体表面電位分布の関係。

【図４】露光する光と感光体の感度の関係。

【図５】露光量と露光後の感光体表面電位分布の関係
(２)。

【図６】半導体レーザの断面図。

【図７】電子写真記録装置の構成図(１)。

【図８】電子写真記録装置の構成図(２)。

【図９】本発明による露光装置の構成図(２)。

【符号の説明】

１…光源、２…コリメートレンズ、３…ＰＢＳ、４…レ
ンズ、５…シリンドリカルレンズ、６…回転多面鏡、７
…ｆ−θレンズ、１０…感光体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電装置によって表面を一様に帯電した感
   光体上に光ビームを照射することによって少なくとも３
   レベルの潜像電位レベルを形成して、異なる帯電極性を
   有する複数色のトナーを用いて画像を記録する電子写真
   記録装置において、感光体に光を照射する露光装置に互
   いに波長が異なる２つの光源を備え、前記光源からの光
   を合成し合成された光を用いて前記感光体を露光するこ
   とにより少なくとも３レベルの潜像を形成することを特
   徴とする電子写真記録装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の２つの光源からの光ビー
   ムをビームスプリッタで光軸を合わせ、レンズ，回転多
   面鏡を用いて伝送し、感光体上を露光する光学系を有す
   ることを特徴とする電子写真記録装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の２つの光源からの光ビー
   ムをレンズ，回転多面鏡からなる２つの光学系を用いて
   伝送し、感光体上を露光することを特徴とする電子写真
   記録装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の２つの光源からの光ビー
   ムに対する感光体の感度が異なることを特徴とする電子
   写真記録装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の２つの光源からの光ビー
   ムで露光する画像データは、それぞれ異なる色の画像デ
   ータであることを特徴とする電子写真記録装置。