JPH10148990A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２色目以降の現像時に混色や濃度薄といった
問題を生じることなく、高品質の複数色画像を得ること
ができ、しかも小型、低コストにすることを可能とした
多色画像形成装置を提供することである。 【解決手段】 第２露光時、ＰＷＭ回路からの通常のレ
ーザ駆動電流Ioff〜ＩonにΔＩ1 を加えた駆動電流で第
２レーザを駆動して、第２画像の画像部および非画像部
を露光する画素単位の積分光量を、第１画像の画像部お
よび非画像部を露光する画素単位の積分光量よりも大き
くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば多色また
はフルカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリの出力
装置、主力装置など、複数色の画像を形成する多色画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、異なる色の現像剤を各々収容した
複数の現像器を備え、電子写真法を用いて像担持体であ
る感光ドラム上に１回または複数回の記録サイクルで複
数色のトナー像を形成し、この複数色のトナー像を記録
材に一括転写し定着して、所望の複数色画像を得る多色
画像形成装置が提案されている。

【０００３】このような従来の多色画像形成装置、たと
えばデジタル２色プリンタの概略構成を図１４に示す。
図１４に示す２色プリンタは、いわゆるネガネガ再帯電
方式（特開昭５２−１０６７４３等）という画像形成プ
ロセスを具現化したものである。

【０００４】本プリンタは、ドラム形状の導電性基体上
に光導電層を形成した感光ドラム１を有し、この感光ド
ラム１が図の矢印方向に定常回転する。その回転方向に
沿って、感光ドラム１に一様帯電を行なうスコトロンか
らなる第１帯電器２１、第１の潜像を形成するレーザ光
学系によるレーザ照射（像露光）３１、第１の潜像を現
像する第１現像器４１、感光ドラム１に再帯電を行なう
スコトロンからなる第２帯電器（再帯電器）２２、第２
の潜像を形成するレーザ光学系によるレーザ照射（像露
光）３２、第２の潜像を現像する第２現像器４２（第１
現像器４１と異なる色のトナーを収容している）、感光
ドラム１上に形成された２色のトナー像の記録材（紙な
ど）Ｐへの転写性を同等に制御する転写前帯電器５ａ、
２色のトナー像を記録材Ｐに転写し、記録材Ｐを感光ド
ラム１から分離する転写分離帯電器５ｂ、感光ドラム１
上の残留トナーを除去するクリーナ６、および感光ドラ
ム１の表面を除電する前露光器７等が配設されている。

【０００５】多色、つまり２色画像形成時には、帯電器
２１、２２が感光ドラム１を一様帯電し、特定の色信号
に基づく像露光３１、３２が各色の潜像を形成し、それ
ぞれ対応する色トナーを収容した現像器４１、４２が潜
像を現像して、感光ドラム１上に２色のトナー像を重ね
合わせて形成し、この２色のトナー像を転写分離帯電器
５ｂが記録材Ｐに一括転写し、分離した記録材Ｐを定着
器８に通過させることにより、２色のプリント画像を得
ている。

【０００６】もちろん、本プリンタを単色のプリンタと
しても使用でき、そのときは、感光ドラム１に必要な表
面電位を得るために帯電器２１、２２のうちの１つまた
は２つを作動し、必要な像露光および対応する色の現像
器による現像を行なって、単色画像を形成すればよい。

【０００７】本プリンタにおいて、像露光３１、３２の
デジタル像露光は、リーダー１０または外部入力機器か
らの画像情報信号に基づき、最終的に、たとえば半導体
レーザ８１、８２を駆動して行なう。もちろん、像露光
の光源としてはレーザの他ＬＥＤ等でもよい。リーダー
１０は原稿１３の画像情報を読み込む。すなわち、リー
ダー１０の照明ランプ１１により原稿置き台１２上の原
稿１３を照射して、その反射光をＲＧＢの３色フィルタ
ーをかけた３ラインＣＣＤ１４上で結像させて、ＣＣＤ
１４にＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの電気信号を生成し、これを
Ａ／Ｄ変換器１５によりＡ／Ｄ変換して、原稿１３の画
像情報を８ビットのデジタル画像データとする。

【０００８】必要があれば、このＲ、Ｇ、Ｂのデジタル
画像信号から画像処理部１６がたとえば赤と黒の２色信
号に変換処理する。そのためには、周知のようにＲＧＢ
→ＣＭＹ変換を行ない、輝度情報を濃度情報にＬｏｇ変
換した後、黒成分をＵＣＲ処理（下色除去）して生成
し、残りの色彩成分をさらに赤成分と黒成分に分配し、
この分配された赤成分を赤信号とし、分配された黒成分
を先のＵＣＲ処理して生成した黒成分に加算することに
より黒信号とすればよい。その他にも、もちろんＲＧＢ
信号から適当な処理をして任意の色の信号を生成しても
よいし、ＣＭＹＫのデータのまま用いてもよい。

【０００９】ここでは、上記のようにして生成した８ｂ
ｉｔの赤黒の２色信号をレーザ駆動回路９１、９２に入
力し、駆動回路９１、９２は信号の大きさ（８ｂｉｔ、
２５６階調）に応じて半導体レーザ８１、８２を駆動す
る。駆動回路９１、９２はここでは周知のＰＷＭ回路で
あって、入力された信号の大きさに応じて半導体レーザ
をＯＮ／ＯＦＦする時間を変調する。

【００１０】各画素の画像データがレーザの走査方向に
たとえば図１５（ａ）に示すように入力されたときは、
レーザのＯＮ／ＯＦＦの駆動信号は（ｂ）のようにな
る。すなわち、画像データが００hex のときレーザ駆動
のオン・デューテイ（ＯｎＤｕｔｙ）を１画素スキャン
時間の５％とし、ＦＦhex ときのオン・デューテイを８
５％とする等である。このようにして、１画素内で面積
階調させることにより濃淡を実現する。

【００１１】さらに図１６にレーザの一般的なＩ−Ｌ特
性（駆動電流−光量特性）を示すが、レーザのＯＮ／Ｏ
ＦＦ時に用いている駆動電流はそれぞれＩoff 、Ｉonで
あるので、図１５（ａ）の画像信号（画像データ）に対
するレーザの駆動電流は、図１５（ｃ）のようになり、
これが、ＰＷＭ回路９２がレーザ８２を駆動する電流と
なる。図１５（ｃ）のように、Ｉoff を０ｍＡではなく
Ｉtresholdより若干小さく設定すると、従来より知られ
ているように、レーザ駆動ＯＮ時の光量の立ち上がりが
改善される。駆動電流Ｉoff での発光は、レーザ発光で
はなく自然発光であるため、実機の光学系では感光体に
到達しない。なお、ここではレーザは６８０ｎｍの可視
光レーザを用いている。

【００１２】上記のように、半導体レーザ８１、８２を
駆動して発光させたレーザ光を、高速回転するポリゴン
スキャナ１７で感光ドラム１にラスタ走査することによ
り、感光ドラム１上にデジタル静電潜像が形成される。

【００１３】現像器４２による第２現像は、感光ドラム
１上に２色のトナー像を重ねて形成し、２色画像を得る
という２色プリンタの特徴から、先に感光ドラム上に形
成した１色目のトナー像を現像剤で剥ぎ取らないように
するために、第２現像器４２の現像スリーブ（現像剤担
持体）を感光ドラム１に対し非接触とする現像方式が一
般的に用いられる（特開昭５６−１４４５６２）。

【００１４】図１７の（ａ）〜（ｆ）は、２色画像形成
プロセスの各工程における感光ドラムの表面電位と現像
の関係を説明する図である。ここでは、感光ドラム１に
ａ−Ｓｉドラムを用いている。

【００１５】まず、図１４の第１のスコトロン帯電器２
１により感光ドラム１の表面を、図１７（ａ）に示すよ
うに、たとえば＋４２０Ｖに帯電し、つぎに、図１７
（ｂ）に示すように、第１の画像情報に応じた像露光３
１を行なう（図には００光およびｆｆ光のみ例示し
た）。像露光３１は上述したパルス幅変調された光量で
あるため、露光後の感光ドラム１の表面電位は、原理的
にはレーザＯＦＦ部の電位とレーザＯＮ部の電位が存在
するだけである。しかしながら、表面電位として観測さ
れるものは、ある一定の面積内での積分電位であるた
め、見かけ上は中間調の電位として得られる。あるい
は、画素密度の高密度化等により１画素内で十分なパル
ス幅変調ができない場合など、レーザの駆動が追いつか
ずに本来のパルス幅変調が十分にできないために、実際
上の表面電位も中間調の電位となることもある。

【００１６】いずれにせよ、上述したように、非画像部
分（画像データ００hex ）においても若干の露光が行な
われるので、像露光３１により第１画像の非画像部分
（第１非画像部）の表面電位はたとえば＋４００Ｖに減
衰する。一方、第１画像の画像部分（第１画像部）は、
たとえば画像データがｆｆhex であれば、像露光３１に
より＋５０Ｖに減衰させられ、第１の潜像が形成され
る。

【００１７】ついで図１７（ｃ）に示すように、第１現
像器４１に現像バイアス（たとえばＡＣにＤＣ＋３００
Ｖを重畳したもの。図上、ＤＣ電圧を点線で示す）を印
加して、画像部分（露光部）を反転現像し赤色のトナー
像に形成する。ここでは、第１現像器４１を周知の２成
分現像器とし、フェライトに樹脂コート等を施したキャ
リアと赤色トナー（第１トナー）を混合した現像剤を用
い、これを感光ドラム１に接触させて現像を行なってい
る。

【００１８】第１の現像後、図１７（ｄ）に示すよう
に、再帯電器２２により感光ドラム１の再帯電を行なう
が、このとき第１画像の非画像部電位をたとえば＋４０
０Ｖから＋５２０Ｖに上昇させるような帯電を施して
も、感光ドラム１や再帯電器２２の構成によっては、第
１画像の画像部を十分に帯電できず、たとえば＋３５０
Ｖ（第１トナー像表面のトナー層電位で）（以下、同様
に、現像した画像部の表面電位はトナー層電位を示す）
にしかできないことが知られている。この＋５２０Ｖと
＋３５０Ｖの差分の１７０Ｖが、再帯電によっても均一
化できない電位であり（電位の非収束性）、この差分が
大きいほど後の現像工程で不具合が生じる。

【００１９】特に、最近では高速機の分野において、感
光体としてより高耐久性なアモルファスシリコンを用い
ることがあるが、アモルファスシリコンのように静電容
量が大きい感光体を用いた感光ドラムでは、再帯電器に
よって十分な帯電を施すことができない。また静電容量
の小さな感光体による感光ドラムにあっても、装置の小
型化や低コスト化等の制約から、十分な帯電能力のある
再帯電器を設けることができない場合がある。従って、
電位の非収束性による不具合が問題となりやすい。

【００２０】上記の再帯電を行なったら、図１７（ｅ）
に示すように、第２の画像情報に応じた像露光３２を行
なう。第２画像の非画像部分（画像データ００hex ）に
おいては、若干の露光が行なわれているので、その表面
電位はたとえば＋５００Ｖに減衰する。一方、第２画像
の画像部は、画像データがｆｆhex であり、またｆｆhe
x の光量が図１７（ｂ）のときと同じであれば、約＋１
５０Ｖに減衰させられ、第２の静電潜像が形成される。

【００２１】このような状態で、図１７（ｆ）に示すよ
うに、第２現像器４２に現像バイアス（たとえばＡＣに
ＤＣ＋４００Ｖを重畳したもの。図中、ＤＣ電圧を点線
で示す）を印加して反転現像を行なう。第２現像器４２
は、磁性トナー（第２トナー）を用いた周知の磁性１成
分現像器であり、磁性トナー（黒）を感光ドラムに非接
触で現像を行なう。すると、図に示したように、第１画
像部にも若干の第２トナーが付着してしまい、第１画像
部に形成されている１色目のトナー像の赤に第２トナー
による黒の混色が起こる。

【００２２】このように、従来は、感光ドラム１や再帯
電器２２等の機器の構成条件により、１色目の現像後、
再帯電により１色目の画像部の電位を非画像部と略同電
位にできないことから、第２現像で不必要な混色が生じ
るという問題があった。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】この混色を防止するた
めに、第２現像器４２の現像バイアスのＤＣ分をたとえ
ば＋２５０Ｖ（図１７（ｆ）に一点鎖線で示す）とする
ことが考えられるが、第２現像で十分な濃度が得られな
くなったり、感光ドラム上の１色目のトナー像を第２ト
ナーが剥ぎ取ってしまうという問題を生じるので、採用
することができない。

【００２４】混色の問題を解決するために、再帯電器２
２の種類や帯電バイアスを適当にすることも考えられ
る。図１８は、第１画像部現像後の感光ドラムをコロト
ロン帯電器により再帯電したときの、コロトロン帯電器
の帯電ワイヤに印加した電流（再帯電ワイヤ電流）と感
光ドラムの表面電位との関係を示すグラフである。図１
８に示されるように、コロトロン帯電器による再帯電で
は、第１画像の画像部と非画像部の表面電位を収束させ
ること（再帯電収束）は困難である。

【００２５】他の方法として、再帯電にスコトロン帯電
器を用い、第１画像の非画像部に流れるドラム方向電流
を少なくし、第１画像の画像部に流れるドラム方向電流
を確保することが考えられる。スコトロン帯電器のグリ
ッドに印加した電圧と再帯電後の感光ドラムの表面電位
との関係を図１９のグラフに示す。図１９から分かるよ
うに、スコトロン帯電器のグリッドに印加する電圧を第
１画像の非画像部と同程度にすると、第１画像の非画像
部の再帯電後の電位を抑えた状態で、第１画像の画像部
を最も帯電することができ、再帯電収束性が良好にな
る。

【００２６】しかし、そのようなグリッド電圧では、再
帯電後の第１画像の画像部電位を十分大きくするには、
多くのドラム方向電流が必要となり、より大きな帯電器
が必要となって、コストや本体スペースの点で非常に不
利になる。このことは、比誘電率が大きく帯電しにく
い、アモルファスシリコン感光ドラムでは一層不利にな
る。

【００２７】混色を解決する別の手段として、第１現像
後で第２現像前の時点で、すなわち図１７（ｅ）と
（ｆ）の間の工程でアナログ的な一様露光を施し、第１
画像の画像部電位を非画像部の電位と略同電位にする技
術が提案されている（特開昭５８−８０６５３）。しか
しながら、画像露光手段とは別の露光手段を設けなけれ
ばならないことから、装置の小型化やコスト低下に対し
て不利である。

【００２８】本発明の目的は、像担持体の感光体の種類
や再帯電器の能力によらずに、２色目以降の現像時に先
に現像したトナー像を乱したり、２色目以降のトナー像
に混色や濃度薄といった問題を生じることなく、高品質
の複数色画像を得ることができ、しかも小型、低コスト
にすることを可能とした多色画像形成装置を提供するこ
とである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる多色画像形成装置にて達成される。要約すれば、本
発明は、静電潜像担持体に対し帯電、画素ごとのデジタ
ル露光、および互に異なる色の現像剤による現像を繰り
返して、静電潜像担持体上に複数色のトナー像を重ね合
わせて形成し、その後、複数色のトナー像を転写材上に
一括して転写する多色画像形成装置において、デジタル
露光を行なう露光手段は、静電潜像担持体に対し画像部
を露光する画像部光量と、非画像部を露光する非画像部
露光量を有し、非画像部を露光する画素単位の積分光量
が、１色目の露光よりも２色目以降の露光で大きく、画
像部を露光する画素単位の積分光量が、１色目の露光よ
りも２色目以降の露光で大きく、その非画像部同士の露
光量の差と画像武同士の露光量の差が略同等であること
を特徴とする多色画像形成装置である。

【００３０】本発明によれば、静電潜像担持体に対する
帯電を、最大の表面電位が１色目よりも２色目以降で絶
対値で大となるように行なうことができる。静電潜像担
持体に対する２色目以降の帯電を、少なくとも１色以上
のトナー像が形成されている部分の表面電位よりも、ト
ナー像が形成されていない部分の表面電位の方が絶対値
で大きくなるように行なうことができる。各画素内で複
数色のトナーを重ね合わせることにより、複数色のトナ
ー像を重ね合わせて形成する。静電潜像担持体の感光層
が比誘電率８以上の感光材料からなる。静電潜像担持体
の感光層がアモルファスシリコンからなる。２色目以降
の帯電に用いる帯電手段がコロトロン帯電器である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００３２】本発明は、２色目の再帯電により１色目の
画像部の電位を非画像部と略同電位にする収束するのが
困難なことから、２色目の像露光（第２像露光）を工夫
して、再帯電後の一様露光の役割を第２像露光に持たせ
た点に大きな特徴を有する。

【００３３】まず、本発明にかかる多色画像形成装置を
説明する前に、この再帯電による電位の収束性について
さらに説明し、その物理的な現象を明確にしておく。

【００３４】再帯電収束性を向上させるためには、ネガ
ネガ再帯電系においては、第１画像部（第１画像の画像
部）を第１非画像部（第１画像の非画像部）よりもより
多く帯電する、すなわち、より多くのドラム方向電流を
与える必要がある。再帯電器の放電ワイヤから放電され
たコロナ電流は、感光ドラムの方向に流れるドラム方向
電流と再帯電器のシールドの方向に流れるシールド方向
電流にわかれ、コロナ電流が一定のとき、ドラム方向電
流とシールド方向電流の比は、それぞれの方向への抵抗
に依存すると考えられる。

【００３５】普通、シールド方向の抵抗は変化しない
が、ドラム方向の抵抗は感光ドラムの表面電位とその上
のトナーの有無、量によって変化する。つまり、再帯電
時のドラム方向電流は第１現像の状態によって変化する
ので、帯電電位も第１現像の状態によって変化する。

【００３６】再帯電のコロナ電流に対するドラム方向電
流の第１現像状態の違いによる相違を図１３に示す。こ
れは、第１現像後の第１非画像部と第１画像部のトナー
層上電位を想定して、それぞれ４００Ｖ（当然、トナー
なしである）、１５０Ｖ（トナーあり）とした条件、お
よびトナーなしで電位１５０Ｖの条件で、コロナ電流と
ドラム方向電流の関係を調べたものである。

【００３７】まず、４００Ｖとトナーなしの１５０Ｖを
比較すると、図１３に示されるように、ドラム表面電位
の小さい１５０Ｖの方が、同じコロナ電流に対して多く
のドラム方向電流が流れ、そのドラム方向電流Ｉの比は
１０００μＡ付近で、Ｉ（４００Ｖ）：Ｉ（１５０Ｖ）
≒４．５：５．５であることがわかる。つぎに、表面電
位は揃えて（１５０Ｖ）トナーの有無で比較すると、ト
ナーありの方が、同じコロナ電流に対して少ないドラム
方向電流が流れ、そのドラム方向電流Ｉの比は１０００
μＡ付近で、Ｉ（１５０Ｖ、トナーなし）：Ｉ（１５０
Ｖ、トナーあり）≒６：４であることがわかる。

【００３８】つまり、第１非画像部（電位：たとえば４
００Ｖ）よりも第１画像部（電位：たとえばトナー層上
１５０Ｖ）の方にドラム方向電流が多く流れており、ネ
ガネガ再帯電系は、表面電位の点からは再帯電収束性に
有利であり、トナーの有無の観点からは不利である。ネ
ガネガ再帯電系が再帯電収束性に有利か不利かは、それ
ら両方の要因によりトータル的に決定される。

【００３９】本発明における再帯電でも、第１非画像部
と第１画像部のドラム方向電流Ｉの比は、図１３から、
１０００μＡ近傍でＩ（第１非画像部）：Ｉ（第１画像
部）＝Ｉ（４００Ｖ）：Ｉ（１５０Ｖ、トナーあり）≒
５．５：４．５となり、収束しないことがわかる。

【００４０】このドラム方向電流の比の関係は、図１３
からわかるように、コロナ電流を多くすると逆転し、や
がては収束することが想定されるが、そのためには、よ
りおおきな再帯電器が必要となり、コストや本体スペー
スの点で非常に不利になる。

【００４１】以上の問題は、トナーの種類や量あるいは
電位設定等により多少の違いはあるが、ネガネガ再帯電
方式での根本的な欠点であるといえる。この問題を解決
する手段としては、帯電能力の高い再帯電器を用いる方
法があるが、それらはコスト高であるばかりでなく、よ
り多くのスペース、大きな電源を必要とし、効率的でな
い。また、再帯電後で第２露光前に、さらに別の露光手
段を設けて一様露光することにより、１色目の現像トナ
ー像の潜像電位を非現像部と略同電位にすることが考え
られるが、この方法も別の露光手段を必要とすることか
ら、コスト、本体スペースの点で効率的でなかった。

【００４２】本発明では、上述したように、第２像露光
を工夫し、再帯電後の一様露光の役割を第２像露光に持
たせた。従って、本発明によれば、新たな露光手段を用
いることがなく、コストやスペースの点において有利な
多色画像形成装置を提供することができる。また、再帯
電により電位を収束させなくてもよいので、無理のない
再帯電をすることができ、再帯電器自体のコスト、スペ
ース、さらには印加電流、電圧も減らすことができる利
点もある。

【００４３】以下、上記をふまえて、本発明の多色画像
形成装置の実施例を詳細に説明する。

【００４４】実施例１ 本発明は、感光ドラムの再帯電後の第２像露光に特徴が
あり、多色画像形成装置自体の構成は図１４に示した従
来例と基本的に同じであるので、以下の説明で必要に応
じて図１４を参照する。

【００４５】図１は、本発明の多色画像形成装置におけ
る第２レーザ駆動回路を示すブロック図で、本発明の特
徴をもっと良く表す部分である。図１に示すように、第
２レーザ駆動回路７２は、ＰＷＭ回路９２１に、オフセ
ット電流付加回路９２２およびスイッチング回路９２３
を組合せてなる。

【００４６】ＰＷＭ回路９２１には８ビット（ｂｉｔ）
の第２画像データ（ここでは黒画像のデータ）が入力さ
れ、図１４の従来の多色画像形成装置のところで説明し
たように、ＰＷＭ回路９２１から第２半導体レーザ８２
の駆動電流が出力される。オフセット電流付加回路９２
２は、このレーザ駆動電流にオフセット電流を付加する
機能を有している。

【００４７】図２は、本発明による第２レーザの駆動電
流と発光光量の関係を示す図で、レーザのＩ−Ｌ特性自
体は、従来例で説明した図１６のと同じ一般的なもので
ある。ＰＷＭ回路９２１から出力される駆動電流はＩof
f ／Ｉonであり、この通常の駆動電流に対し、オフセッ
ト電流付加回路９２２により駆動電流がΔＩ1 だけ付加
される。

【００４８】図３に示すように、先に説明した図１５
（ａ）と同一の画像データが送られてきた場合（図３
（ａ））、ＰＷＭ回路９２１内のレーザ駆動信号は図３
（ｂ）に示すようになり、ＰＷＭ回路からのレーザ駆動
電流は図３（ｃ）に示すようになるが、オフセット電流
付加回路９２２から出力されるレーザ駆動電流は、図３
（ｄ）に示すように、図３（ｃ）＋ΔＩ1 というように
ΔＩ1 だけオフセット（増加）したものになる。これに
より、００hex からＦＦhex まで必ずしも一様にΔＬ1
だけ光量が増加する分けではないが、ほぼΔＬ1 だけ増
加した光量のレーザ照射が行なわれることになる。

【００４９】スイッチング回路９２３は、ＰＷＭ回路９
２１からの通常のレーザ駆動電流（図３（ｃ））、また
はオフセット電流付加回路９２２からのΔＩ1 をプラス
したレーザ駆動電流（図３（ｄ））を第２レーザ８２に
伝える。

【００５０】このスイッチング回路９２３には、現在、
第２像露光しようとしている感光ドラムの表面領域が第
１画像の画像部であるか、非画像部であるか（感光ドラ
ム上に既に１色目のトナー像が形成されているかどう
か）を判別するために、判別信号として１ｂｉｔの画像
の有／無の信号が入力されている。

【００５１】そしてスイッチング回路９２３は、画像の
有／無の信号が「画像なし」を意味する「０」のとき
は、感光ドラムの第２像露光しようとする表面領域が第
１非画像部（第１画像の非画像部）であると判別して、
ＰＷＭ回路９２１からの通常の駆動電流をレーザ８２に
つなげ、画像の有／無の信号が「画像あり」を意味する
「１」のときは、第１画像部（第１画像の画像部）であ
ると判別して、オフセット電流付加回路９２２からのΔ
Ｉ1 をプラスした駆動電流をレーザ８２につなげる。

【００５２】画像の有／無の信号は、たとえば多色画像
形成装置の図示しない操作部（ユーザーが操作するパネ
ル等）において、ユーザーが選択したモードに応じて生
成することができる。本実施例では、第１画像形成（第
１現像器４１）が赤で、第２画像形成（第２現像器４
２）が黒であるため、ユーザーが画像形成装置のモード
を黒単色モードと指定したときに「０」を生成し、ユー
ザーが多色画像形成モード（ここでは赤黒混載モード）
を指定したときに「１」を生成するようにすればよい。

【００５３】あるいは図１４に示したリーダー１０が原
稿１３を読み込み、その読み込み結果に従って画像処理
部１６で判断して、画像の有／無の信号を生成すること
もできる。そのための判定回路を備えた画像処理部を図
４に示す。

【００５４】リーダー１０のＡ／Ｄ変換器１５からの８
ｂｉｔのＲＧＢ信号は画像処理部１６中の２色信号生成
回路１６１に入力され、従来例で説明したような方法で
８ビットの２色信号、ここでは赤／黒の８ビットのＲ、
Ｂｋ２色信号に変換される。各々の信号はＰＷＭ回路９
１、９２に送られるが、第１画像信号である赤データに
関しては、積算器１６２へも入力され、画像データが蓄
積される。

【００５５】さらに、積算結果は判定回路１６３に入力
され、赤画像データの積算の結果があるしきい値よりも
少ない場合は、読み込んだ画像には赤画像はないと判定
し、画像の有／無の信号を「０」に設定し、しきい値よ
り大きい場合は、読み込んだ画像内に赤画像が混在する
と判定し、画像の有／無の信号を「１」に設定する。も
ちろん、このしきい値は現在読み込んでいる画像の大き
さに応じて、変更するようにすることが好ましい。

【００５６】あるいは、原稿の１面中の画像について、
黒画像だけの部分と赤黒混在の画像の部分とを、エディ
タ指定あるいはＣＣＤ出力の自動認識等により直接判断
して、「０」、「１」の信号を切り換え、設定してもよ
い。

【００５７】上記のように画像の判別をすることは、図
１４のリーダー１０の３色分解能力の誤差や、画像処理
部１６の２色信号生成回路１６１の誤判定を防止する機
能を兼ね備えることになるので好ましい。

【００５８】本発明では、以上のような方法で画像の有
／無の信号を生成した後、画像形成装置の制御ＣＰＵ、
制御シーケンス等を記憶したＲＯＭ、制御基板等を用い
て、この信号に従って以下のように画像形成プロセスを
制御する。

【００５９】まず、画像の有／無の信号が「０」のとき
は、ユーザーが黒単色モードを選択したか、あるいは図
１４の原稿台１２上の原稿１３には赤画像が含まれてい
ない、または現在画像形成しようとしている部分には赤
画像が含まれていないと判断された場合であるから、第
１帯電器２１、第１の像露光３１、赤の第１現像器４１
は基本的に作動させず、第２帯電器（再帯電器）２２、
第２の像露光３２、黒の第２現像器４２を作動させて、
黒単色画像を形成するように制御する。このときの感光
ドラム上の表面電位を模式的に示すと図５のようにな
る。

【００６０】まず、第２帯電器２２が（必要があれば第
１帯電器２１も同時に作動させてもよい）感光ドラム１
の表面を、図５（ａ）に示すように、たとえば＋４２０
Ｖに一様に帯電し、つぎに図５（ｂ）に示すように、像
露光３２を行なう（００光およびｆｆ光のみ例示）。こ
のとき、上述したように、画像の有／無の信号が「０」
であるから、図１のスイッチング回路９２３は、ＰＷＭ
回路９２１からの駆動電流をレーザ８２につなぐため、
レーザーは図３（ｃ）のような通常の駆動電流で駆動さ
れる。

【００６１】像露光３２により感光ドラム表面の非画像
部分は、表面電位がたとえば＋４００Ｖに減衰し、画像
部分はたとえば＋５０Ｖに減衰し、画像部分に静電潜像
が形成される。ついで図５（ｃ）に示すように、第２現
像器（黒の１成分磁性非接触現像器）４２に現像バイア
ス（たとえばＡＣにＤＣ＋３００Ｖを重畳したもの。図
上、ＤＣ電圧を点線で示す）を印加して、画像部（露光
部）を反転現像し、黒トナー像を形成する。

【００６２】つぎに画像の有／無の信号が「１」のとき
は、ユーザーが赤黒多色モードを選択したか、原稿台１
２上の原稿１３には赤画像が含まれ、または現在画像形
成しようとしている部分には赤画像が含まれていると判
断された場合であるから、第１帯電器２１、第１の像露
光３１、赤の第１現像器４１を作動させて赤トナー像を
形成し、また第２帯電器（再帯電器）２２、第２の像露
光３２、黒の第２現像器４２を作動させて、黒トナー像
を赤トナー像に重ねて形成する。このときの感光ドラム
上の表面電位を模式的に示すと図６のようになる。

【００６３】第１帯電器２１により感光ドラム１の表面
を、図６（ａ）に示すように、たとえば＋４２０Ｖに帯
電し、つぎに図６（ｂ）に示すように、第１の画像情報
に応じた像露光（第１露光）３１を行ない（００光およ
びｆｆ光のみ例示）、第１非画像部の表面電位をたとえ
ば＋４００Ｖに、第１画像部をたとえば＋５０Ｖに減衰
し、第１の潜像を形成する。ついで図６（ｃ）に示すよ
うに、第１現像器４１に現像バイアス（たとえばＡＣに
ＤＣ＋３００Ｖを重畳したもの）を印加して、第１画像
部（露光部）を反転現像し、赤トナー像を形成する。

【００６４】以上の図６（ａ）〜６（ｃ）の工程は、図
５（ａ）〜（ｃ）の工程の画像の黒を赤にしただけでそ
の他は基本的に同じである。

【００６５】第１現像後、図６（ｄ）に示すように、第
２帯電器２２により感光ドラム１の再帯電を行ない、こ
れによって第１非画像部電位がたとえば＋４００Ｖから
＋５２０Ｖに帯電されるが、第１画像部（既に１色目の
赤トナー像が形成されている）は十分に帯電できないの
で、電位がたとえば＋３５０Ｖにしかならない。

【００６６】上記の再帯電を行なったら、第２の画像情
報に応じた像露光（第２露光）３２を図６（ｅ）に示す
ように行なうが、このとき、上述したように、画像の有
／無の信号が「１」であるから、図１のスイッチング回
路９２３は、オフセット電流付加回路９２２からの駆動
電流をレーザ８２につなぐため、レーザは図３（ｄ）の
ようなΔ1 をプラスした駆動電流で駆動される。

【００６７】このため、感光ドラム表面領域の第１トナ
ーが付着していない第２画像の非画像部分、すなわち図
６（ｅ）中のＡで示す第１非画像部であって第２非画像
部である領域では、図５（ｂ）（従って図６（ｂ））の
非画像部分を露光する光量よりも１画素内の積分光量が
大きいため、再帯電後に＋５２０Ｖとなった感光ドラム
表面電位を＋４００Ｖ程度まで減衰させることができ
る。

【００６８】一方、感光ドラム表面領域の第１トナーが
付着している第２画像の非画像部分、すなわち図６
（ｅ）中のＢで示す第１画像部であって第２非画像部で
ある領域では、図５（ｂ）（図６（ｂ））の非画像部分
を露光する光量よりも１画素内の積分光量が大きい光を
露光しているが、既に感光ドラム上に形成されている１
色目の赤トナー像により光が遮蔽されてしまうため、感
光ドラム上の電位はほとんど減衰せず、＋３５０Ｖのま
まである。

【００６９】以上のように、従来、第１非画像部Ａと第
１画像部Ｂとの間の電位差が１７０Ｖと大きかった電位
の非収束性を、本発明では、第２像露光により、４００
−３５０＝５０Ｖというように、従来の約１／３まで小
さく改善することができた。

【００７０】画像形成プロセスの説明に戻ると、図６
（ｅ）の第２露光により、感光ドラム表面領域の第１ト
ナーが付着していない第２画像の画像部分、すなわち図
６（ｅ）中のＣで示す第１非画像部であって第２画像部
である領域では、図５（ｂ）（図６（ｂ））の画像部を
露光する光量よりも１画素内の積分光量が大きいため、
＋５０Ｖ程度まで電位を減衰することができる。

【００７１】その後、図６（ｆ）に示すように、第２現
像器（磁性１成分非接触現像器）４２に現像バイアス
（たとえばＡＣにＤＣ＋３００Ｖを重畳したもの）を印
加して、第２画像部（露光部）を反転現像して黒トナー
像を形成し、感光ドラム上に赤、黒２色のトナー像によ
る多重画像が得られる。

【００７２】本実施例において、上記のように、電位差
５０Ｖ程度に電位の非収束性を小さくして、２色画像形
成を行なったところ、１色目の赤トナー像上に不必要な
黒トナーの混色がなく、２色目の黒トナー像をも十分な
濃度で再現した鮮明な２色画像が得られた。

【００７３】第２露光の００光の露光量の決定法につい
て図７により説明する。図７は、再帯電後の第２露光の
露光量と感光ドラム上の第１画像部（Ｂ）、第１非画像
部（Ａ）の電位の関係を示したグラフである。本実施例
で用いたアモルファスシリコンドラムは、露光する光量
と表面電位の間にほぼ１次の線形関係があることが知ら
れているので、それを利用して図７の光量と表面電位の
直線関係を算出した。Ｂ部のトナー上からの光量の透過
量は３０％に定めた。

【００７４】問題となっている第１トナー像への第２ト
ナーの混色等を防止するためには、再帯電後の露光によ
り感光ドラム上の第１画像部（Ｂ）と第１非画像部
（Ａ）とを略同電位にすればよいので、第１画像部
（Ｂ）と第１非画像部（Ａ）とを略同電位にする光量、
すなわちｗo またはその近傍の光量を００光として露光
すればよいことになる。

【００７５】もちろん必要があれば、上記の差分をより
小さくするように、第２露光を大きくしてもよいし、再
帯電の条件を変えてもよい。

【００７６】本実施例では、上記のように、画像形成プ
ロセスの単色モード（ここでは、第２画像による黒モー
ド）と、多色モード（第１、第２画像による赤黒２色モ
ード）とを判別して、多色モードを判別したときに、そ
の第２画像の露光量を単色モード時の画像の露光量より
も大きくして画像形成を行なうので、従来の問題であっ
た再帯電器による電位の非収束性を改善することができ
る。しかも、このように、第２の像露光に再帯電後の電
位の非収束性を緩和するための一様露光の機能を併せ持
たせたので、従来例で説明したようなアナログ的な一様
露光手段を別に設置する必要がなくなり、装置のコスト
ダウンおよび小型化に大いに役立つ。

【００７７】さらに、この再帯電後の一様露光を画像書
き込みのためのデジタル露光光学系により達成したため
に、以下のように、アナログ露光にはない効果もある。

【００７８】図８は、図６（ｅ）の感光ドラム上の電位
および第１トナーの付着の様子を画素ごとに示したもの
である。図８において、符号Ａ、ＢおよびＣは図６
（ｅ）に示したのと同じ感光ドラムの表面領域を示す。

【００７９】本発明における画像形成は１画素内で面積
階調を行なうＰＷＭ方式であるため、感光ドラム表面の
第１現像によるトナーの付着は、図８の領域Ｂに示され
るように、ミクロ的なトナー付着が各画素の中央から画
素データに応じて順次トナーの付着領域が広がるように
なっている。仮に第１画像データを８０hex とすると、
１画素中の約半分の領域がトナーに覆われることになる
（これまでＢ領域の第１画像濃度をｆｆhex としたが、
ここでは説明の便宜上、８０hex とする）。

【００８０】この状態で第２像露光を行なうことによ
り、図８の領域Ａ、Ｂの両方とも、第２画像データ００
hex に応じた露光幅で、しかも図５（ｂ）よりも大きな
露光量の露光が行なわれるが、もちろんＡの領域は、前
述したように例えば＋５２０Ｖから＋４００Ｖに電位を
減衰させられ、一方、Ｂの領域は、既に付着したトナー
の上からトナーの付着幅以下の幅の光が照射されるた
め、実質的に光はほとんど透過しない。

【００８１】このような１画素内でのトナーの遮蔽効果
はアナログ的な一様露光を用いた場合は期待できず、本
発明のデジタル露光特有の効果となる。

【００８２】以上では、レーザ駆動回路を工夫すること
によってその目的を達成したので、特殊な画像処理を必
要としない。ただし、必要に応じて実施例２に示すよう
な画像処理側で対応することも可能である。

【００８３】実施例２ 図９は、本実施例における画像処理部を示すブロック図
である。本実施例において、画像処理部１６は、図９に
示すように、２色生成回路１６１に積算回路１６２、判
定回路１６３、データ増幅器１６４等を組合せてなって
おり、図１に示したような特殊なレーザ駆動回路９２を
用いてない。本実施例の多色画像形成装置自体の構成
は、図１４で示した従来の多色画像形成装置と基本的に
同一である。

【００８４】画像処理部１６のデータ増幅回路１６４
は、いわゆるルックアップテーブル方式でデータを増幅
する回路で、判定回路１６３による赤の第１画像がある
などの判定結果に従って、２色生成回路１６１からの２
色信号のうちの第２画像データである黒のデータを適当
に増幅する。増幅の仕方については、単純に入力の画像
データに０〜２０hex 程度を加えるものでよく、その方
式や程度は電位の非収束性を改善するように定めればよ
い。

【００８５】このときの感光ドラム上の電位と第１トナ
ーの付着状態を図１０に示す。図１０を図８に比較して
説明すると、図８では第２露光量に関してその光量を大
きくする方法として、図２で説明したように、レーザの
駆動電流を増加させた。これに対し、本実施例では、第
２露光量の光量を大きくする方法として、各画素ごとの
画像データを、上記したようにたとえば０〜２０hex 程
度加えて大きくし、結果として画素内のレーザ発光時間
を長くすることにより光量を大きくした。

【００８６】本実施例において、実施例１と同様に２色
の画像形成を行なったところ、実施例１と同様な効果が
得られた。ただし、実施例１の第２露光は光強度を大き
くしているのに対し、本実施例の第２露光は発光時間を
長くすることにより光量を大きくしているので、図８で
説明したトナーの遮光効果についてのデジタル特有の効
果は、特に第１画像データの小さい部分、すなわち第１
トナーの１画素内での付着幅の狭い部分について若干で
あるが減少した。

【００８７】実施例３ 本実施例では、再帯電器（第２帯電器）２２として従来
例で説明したスコトロン帯電器に代えて、コロトロン帯
電器を使用した。一般にスコトロン帯電器の方がコロト
ロン帯電器よりも電位収束性がよいが、本発明を用いれ
ば、再帯電器に電位収束性が悪いコロトロン帯電器を用
いることが可能となる。

【００８８】コロトロン帯電器はグリッドがないので、
構成がシンプルで価格も安く、また放電ワイヤで発生し
た電荷がグリッドに流れ込むこともないため、帯電効率
もよい。またグリッドがないことから、感光ドラムに近
接したグリッドがトナーで汚れるというような問題もな
い。

【００８９】同一条件でのコロトロン帯電器とスコロト
ロン帯電器のワイヤ印加電流に対するドラム表面電位の
関係を図１１に示す。同様に、ワイヤ印加電圧に対する
ドラム表面電位の関係を図１２に示す。これらから、コ
ロトロン帯電器を用いる方が、同じドラム表面電位を得
るのに小さい電流、電圧で済み、帯電効率がよいことが
分かる。

【００９０】しかし、コロトロン帯電器は、先の図１８
に示すように、電位収束効果がないため、再帯電時に第
１画像部を所望の電位に帯電しようとすると、第１非画
像部の電位もさらに大きくなってしまうことから、再帯
電器に適さなかった。

【００９１】本発明では、再帯電により第１画像部、第
１非画像部の電位を収束させなくても、良好な２色画像
を得ることができるので、再帯電器をコロトロン帯電器
とすることができ問題がない。

【００９２】本実施例での画像形成プロセスは、実施例
１と同様であるので省略するが、コロトロン帯電器を用
いた場合、再帯電後の第１画像部、第１非画像部の電位
差が、スコロトロン帯電器の場合と異なってくるので、
再帯電電位設定、第２露光設定は適宜変える必要があ
る。

【００９３】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明は、実施例以外の構成によっても具現化できる。

【００９４】たとえば本明細書では、感光ドラムとして
プラス帯電のａ−Ｓｉ感光体を用い、正極性トナーによ
り反転現像する場合を説明したが、感光ドラムとしては
ＯＰＣドラムを用いてもよい。ＯＰＣドラムは、通常、
マイナス帯電で使用するので、トナーはネガトナーを用
いて反転現像すればよい。

【００９５】各色のトナー像の重ね合わせに関しては、
各画素内での第１トナーの上から第２トナーを重ね合わ
せるようにしたが、当然ながら２色のトナー像のレジ合
わせのための機構が必要となってくる。これの簡略化の
ために、各画素内での２色の重ね合わせを制御せず、代
わりに画像処理側で対応して、ミクロ的に赤画像と黒画
像を非混色の状態とし、マクロ的に面積階調により画像
の濃淡や所望の赤黒混色画像を作成するようにしてもよ
い。

【００９６】また静電潜像の形成方法についても、ＰＷ
Ｍ方式を用いて１画素中に２５６階調を待たせるように
したが、より階調数の少ないデジタル潜像としてもよ
い。階調数の低い潜像形成方法を用いる場合は、階調性
を持たせるために、６００ｄｐｉ以上の高解像度化のも
とで周知の誤差拡散法やティザ法等を用いるようにすれ
ばよい。

【００９７】さらに、感光ドラム上の２色トナー像の転
写のための帯電量合わせの転写前帯電についても詳述し
なかったが、よく知られているように、コロトロン帯電
器、スコロトロン帯電器を用いて、ＡＣまたはＤＣによ
り転写前の帯電量を制御することができる。もちろん、
これに図示しない転写前露光等を併用して、感光ドラム
の電位を減衰させておくことにより、２色トナー像の転
写分離を容易にすることもでき、周知の通りである。ま
た、感光ドラムを画像形成工程の最後で除電する前露光
については、波長、強度等を適切に設定して、前回の画
像のゴーストが出ないようにすることが必要である。

【００９８】以上の実施例では、いずれも、感光ドラム
の１回転の間に２色画像を形成するようにしたが、本発
明はこれに限られず、感光ドラムの１回転の間に１色ず
つ形成して、２回転の間に２色画像を形成するようにし
てもよい。また２色画像形成装置だけでなく、３色以上
の多色画像形成装置にも適用することができる。

【００９９】いずれにしろ、これらを本発明に組合せて
用いることが可能であることは、当業者であれば容易な
事項である。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体に対し帯電、画素ごとのデジタル露光、現像を
繰り返し、複数色の画像を得るに際し、非画像部を露光
する画素単位の積分光量および画像部を露光する画素単
位の積分光量を、トナー像が形成されていない１色目の
露光よりも、少なくとも１色以上のトナー像が形成され
ている２色目以降の露光で大きくしたので、２色目以降
のトナー像上からの再帯電による電位の非収束性を改善
できる。従って、２色目以降の現像時に先に現像したト
ナー像を乱したり、２色目以降のトナー像に混色や濃度
薄といった問題を生じることなく、高品質の複数色画像
を得ることができる。また、２色明光の画像露光に電位
の非収束性を改善するための機能を持たせたので、別個
にアナログ的な一様露光手段を設置する必要がなく、装
置の小型化、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多色画像形成装置の一実施例における
第２レーザ駆動回路を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例における第２レーザの駆動電
流と発光光量との関係を示す特性図である。

【図３】本発明の一実施例における第２画像データと第
２レーザの駆動電流の関係を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例における画像処理部を示すブ
ロック図である。

【図５】本発明の一実施例における単色画像形成時の感
光ドラムの表面電位を示す模式図である。

【図６】本発明の一実施例における２色画像形成時の感
光ドラムの表面電位を示す模式図である。

【図７】本発明における第２露光の００光の露光量を決
定する方法を示す説明図である。

【図８】本発明の一実施例における第２露光時の露光
量、感光ドラムの表面電位、第１トナーの付着状態等の
関係を示す説明図である。

【図９】本発明の他の一実施例における画像処理部を示
すブロック図である。

【図１０】本発明の他の一実施例における第２露光時の
露光量、感光ドラムの表面電位、第１トナーの付着状態
等の関係を示す説明図である。

【図１１】コロトロン帯電器とスコロトロン帯電器のワ
イヤ印加電流に対するドラム表面電位の関係を示す図で
ある。

【図１２】コロトロン帯電器とスコロトロン帯電器のワ
イヤ印加電圧に対するドラム表面電位の関係を示す図で
ある。

【図１３】再帯電のコロナ電流に対するドラム方向電流
の第１現像状態の違いによる相違を示す図である。

【図１４】従来の多色画像形成装置を示す概略構成図で
ある。

【図１５】図１４の装置における第２画像データと第２
レーザの駆動電流の関係を示す説明図である。

【図１６】図１４の装置における第２レーザの駆動電流
と発光光量との関係を示す特性図である。

【図１７】図１４の装置における２色画像形成時の感光
ドラムの表面電位を示す模式図である。

【図１８】第１画像部現像後の感光ドラムをコロトロン
帯電器により再帯電したときの、コロトロン帯電器の帯
電ワイヤに印加した電流と感光ドラムの表面電位との関
係を示すグラフである。

【図１９】スコロトロン帯電器のグリッドに印加した電
圧と再帯電後の感光ドラムの表面電位との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ 感光ドラム １６ 画像処理部 ２２ 再帯電器 ３１ 像露光（第１露光） ３２ 像露光（第２露光） ４１ 第１現像器 ４２ 第２現像器 ８１、８２ レーザ ９１、９２ レーザ駆動回路

フロントページの続き (72)発明者 本田 孝男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像担持体に対し帯電、画素ごとの
   デジタル露光、および互に異なる色の現像剤による現像
   を繰り返して、静電潜像担持体上に複数色のトナー像を
   重ね合わせて形成し、その後、複数色のトナー像を転写
   材上に一括して転写する多色画像形成装置において、デ
   ジタル露光を行なう露光手段は、静電潜像担持体に対し
   画像部を露光する画像部光量と、非画像部を露光する非
   画像部露光量を有し、非画像部を露光する画素単位の積
   分光量が、１色目の露光よりも２色目以降の露光で大き
   く、画像部を露光する画素単位の積分光量が、１色目の
   露光よりも２色目以降の露光で大きく、その非画像部同
   士の露光量の差と画像部同士の露光量の差が略同等であ
   ることを特徴とする多色画像形成装置。
2. 【請求項２】 静電潜像担持体に対する帯電を、最大の
   表面電位が１色目よりも２色目以降で絶対値で大となる
   ように行なう請求項１の多色画像形成装置。
3. 【請求項３】 静電潜像担持体に対する２色目以降の帯
   電を、少なくとも１色以上のトナー像が形成されている
   部分の表面電位よりも、トナー像が形成されていない部
   分の表面電位の方が絶対値で大きくなるように行なう請
   求項１または２の多色画像形成装置。
4. 【請求項４】 各画素内で複数色のトナーを重ね合わせ
   ることにより、複数色のトナー像を重ね合わせて形成す
   る請求項１〜３のいずれかの項に記載の多色画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 静電潜像担持体の感光層が比誘電率８以
   上の感光材料からなる請求項１〜４のいずれかの項に記
   載の多色画像形成装置。
6. 【請求項６】 静電潜像担持体の感光層がアモルファス
   シリコンからなる請求項５の多色画像形成装置。
7. 【請求項７】 ２色目以降の帯電に用いる帯電手段がコ
   ロトロン帯電器である請求項１〜６のいずれかの項に記
   載の多色画像形成装置。