JPH10319683A

JPH10319683A - 電子写真記録装置

Info

Publication number: JPH10319683A
Application number: JP13083597A
Authority: JP
Inventors: Iwao Shoji; 巌東海林
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真法を用いた印刷装置において、現在
の分解能を落とすことなく階調数を上げられるようにす
る。【解決手段】所定の分解能を持つ複数のＬＥＤアレイ
１〜４を光源として設け、また入射波長により感度が異
なる波長依存性を持つ感光体５を備える。そして、感光
体５に対して各波長に対応したＬＥＤアレイ１〜４を各
ドットが重なるように配置し、その光源像を感光体上に
結像させて各ポイント毎に光源の波長を変化させるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，ファクシ
ミリ，プリンター等の電子写真法を用いた記録装置、特
に高階調の電子写真記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４はこの種のアナログ光学系を持つ
電子写真システムの構成を示す図であり、感光体上に形
成した静電潜像をトナーにより顕像化して記録用紙にそ
のトナー像を転写させる複写機の断面図を示している。

【０００３】図１４において、１０１は感光体ドラム、
１０２は帯電器、１０３は除電ランプ、１０４はブレー
ドクリーナ、１０５はクリーニング前帯電器、１０６は
分離帯電器、１０７は転写帯電器、１０８は転写前除電
ランプ、１０９は現像スリーブ、１１０はトナー補給ユ
ニット、１１１は各部を駆動するためのメインモータ、
１１２は原稿載置台となるコンタクトガラスで、原稿の
照明光はミラー１１３，１１４，１１５、レンズ１１６
及びミラー１１７を経て感光体ドラム１０１に照射され
る。１１８は熱定着用のヒータ、１１９は加圧ローラ、
１２０は定着ローラである。

【０００４】上記のような構成の複写機においては、感
光体ドラム１０１に光を当てて潜像を形成しているが、
この場合の潜像用光源はアナログ光学系の場合ハロゲン
ランプや蛍光ランプである。またデジタル光学系では、
光源はレーザーやＬＥＤである。何れも光源の出力の変
化を感光体上での表面電荷のパターン変化に置き換える
ものである。

【０００５】図１５は上記デジタル光学系を持つ電子写
真システムの構成を示す図である。同図中、２０１は光
源であるＬＥＤアレイ、２０２はセルフォックレンズア
レイ、２０３は帯電器、２０４は除電ランプ、２０５は
クリーナ、２０６は排紙トレイとなるスタッカ、２０７
は定着器、２０８は剥離器、２０９は転写器、２１０は
給紙カセット、２１１は現像器、２１２は感光体ドラム
である。

【０００６】上記のようなデジタル光学系の複写機にお
いては、光源のスポット径を走査して感光体上に書き込
み、感光体上の電荷を制御している。そして、画像部に
電荷を残すように光照射し、残された感光体上の電荷上
にそれとは逆の電荷を持つトナーを付着させる。あるい
は、画像部の電荷を消去するように光照射し、感光体上
の電荷と同一の電荷を持つトナーを付着させる。そし
て、この付着したトナーを紙等に転写することにより画
像を記録することができる。

【０００７】ここで、濃淡のある画像あるいはカラーの
画像を必要とする場合には、階調を持たせる必要がある
が、これはディザ法や拡散法により作成することができ
る。図１６，図１７はディザ法により階調を持たせる例
を示したものである。この図では、４×４のドットでデ
ィザマトリックスを作成した場合を示している。このデ
ィザマトリックスは一色について白を含め１７階調の表
現ができる。このため、カラーＣ（シアン），Ｍ（マゼ
ンダ），Ｙ（イエロー）の３色で表現できる色数は４９
１色である。

【０００８】図１６，図１７において、解像度が３００
ｄｐｉの場合は４×４マトリックスのため、ピクセルの
解像度である線数は７５ｄｐｉとなる。この線数が大き
い、つまりディザマトリックスが小さいと、イメージの
きめが細かくなるが階調数が減少し、表現できる色数は
減少する。

【０００９】逆に、表現できる階調数、色数を増加させ
る場合は、ディザマトリックスが大きくなり、線数が減
少する。

【００１０】したがって、線数、色数とも増加させたい
場合は、解像度をあげる必要がある。この解像度は、光
源により感光体上に書き込まれる像の解像度であり、レ
ーザーやＬＥＤの光源の分解能に依存している。このた
め、電子写真システムの解像度を向上させるには、光源
の分解能をあげる必要がある。

【００１１】しかし、レーザーにおいてはレンズの収差
による問題や、ミラーの精度、制御等の問題がある。ま
たＬＥＤにおいては、拡散面積の精度を制御することが
困難となってきている。このため、光源による解像度の
向上は技術的、経済的な面で困難になってきている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子写真法の装置にあっては、解像度と階調数の関係で次
のような問題点があった。

【００１３】（１）解像度を上げようとすると、表現で
きる階調数（色数）が減少する。

【００１４】（２）逆に階調数を上げようとすると、解
像度（線数）が下がる。

【００１５】（３）光源の分解能を上げる場合、レーザ
ーではレンズ収差、ミラーの面精度、回転数制御が難し
くなる。

【００１６】（４）また光源の分解能を上げる場合、Ｌ
ＥＤでは拡散エリア精度を制御することが難しい。

【００１７】（５）分解能を上げた場合は、表現できる
階調数あるいは線数が増加するが、１ドット当たりの制
御時間は一定のため、駆動速度が下がる。

【００１８】（６）また分解能を上げようとした場合
は、光源を作製する際のコストが増大する。

【００１９】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、分解能を落とすことなく階調数を上げ
ることができ、また分解能向上のための光源によるバラ
ツキの発生を避けることが可能な電子写真記録装置を提
供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子写真記
録装置は、次のように構成したものである。

【００２１】（１）入射波長により感度が異なる波長依
存特性を持つ感光体を有し、その特性に対応する波長の
光を光源から該感光体に入射するようにした。

【００２２】（２）上記（１）の装置において、感光体
は波長感度の異なる感光材質を有し、光源は各波長に応
じた光を放射する点光源であり、その光源像を感光体上
に結像させて各ポイント毎に光源の波長を変化させるよ
うにした。

【００２３】（３）上記（１）の装置において、感光体
は波長感度の異なる感光材質を有し、光源は各波長に応
じた光を放射する所定の分解能を有したアレイ状光源で
あり、その光源像を感光体上に結像させて各ポイント毎
に光源の波長を変化させるようにした。

【００２４】（４）上記（１）ないし（３）何れかの装
置において、感光体は波長感度の異なる帯電ポリマーを
平面的に分散させて形成した。

【００２５】（５）上記（１）の装置において、光源か
らの光の波長を液晶により変化させるようにした。

【００２６】（６）上記（１）の装置において、感光体
は電荷発生層の外側に偏光層を設けた。

【００２７】（７）上記（６）の装置において、光源は
感光体に偏光した光を放射する点光源であり、その光源
像を感光体上に結像させて各ポイント毎にその光源の偏
光角を変化させるようにした。

【００２８】（８）上記（６）の装置において、光源は
感光体に偏光した光を放射する所定の分解能を有したア
レイ状光源であり、その光源像を感光体上に結像させて
各ポイント毎にその光源の偏光角を変化させるようにし
た。

【００２９】（９）上記（７）または（８）の装置にお
いて、光源からの光の偏光角をポッケルス効果素子によ
り変化させるようにした。

【００３０】（１０）上記（７）または（８）の装置に
おいて、光源からの光の偏光角をファラデー効果素子に
より変化させるようにした。

【００３１】（１１）上記（７）または（８）の装置に
おいて、光源からの光の偏光角をカー効果素子により変
化させるようにした。

【００３２】（１２）上記（７）または（８）の装置に
おいて、光源からの光の偏光角を液晶により変化させる
ようにした。

【００３３】（１３）入射波長により感度が異なる感光
薄膜が積層された感光体を有し、その各層に対応する波
長の光を光源から該感光体に入射するようにした。

【００３４】（１４）上記（１３）の装置において、光
源は感光体の各層に応じた波長の光を放射する点光源で
あり、その光源像を感光体上に結像させて各ポイント毎
に光源の波長を変化させるようにした。

【００３５】（１５）上記（１３）の装置において、光
源は感光体の各層に応じた波長の光を放射する所定の分
解能を有したアレイ状光源であり、その光源像を感光体
上に結像させて各ポイント毎に光源の波長を変化させる
ようにした。

【００３６】（１６）上記（１３）ないし（１５）何れ
かの装置において、感光体は波長感度の異なる帯電ポリ
マーを平面的に分散させて形成した。

【００３７】（１７）上記（１３）の装置において、光
源からの光の波長を液晶により変化させるようにした。

【００３８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例の構
成を示す図であり、（ａ）は図１５に示すデジタル光学
系を有した電子写真装置における光源と感光体の位置関
係、（ｂ）はその感光体の構造を示している。その他の
構成は図１５と同様であるので説明は省略する。

【００３９】図１において、１〜４はそれぞれ必要な分
解能を持つ多数のアレイ状の光源を構成するＬＥＤアレ
イで、入射波長により感度が異なる波長依存特性を持つ
感光体５に対し、その特性に対応する波長の光を入射さ
せる。そして、その光源像を感光体上に結像させ、各ポ
イント毎に光源の波長を変化させて掃引し、この掃引に
より潜像が形成された感光体上にトナーを付着させ、こ
のトナー像を用紙に転写して画像を記録するように構成
されている。

【００４０】また、感光体５は積層構造を有し、基板５
１上に電荷輸送層５２、更にその外側に電荷発生層５
３、表面保護層５４が順次形成されている。

【００４１】図２は上記各ＬＥＤアレイ１〜４のスペク
トル（分光）特性を示す図である。各ＬＥＤアレイ１〜
４により構成された光源は、感光体５の感度が異なる各
波長に応じた波長の光を放射し、必要な分解能を有して
いる。また、図３は感光体５の分光感度特性を示したも
のである。

【００４２】図３に示すように、感光体５は波長依存性
を持っており、この感光体５に各波長に対応したＬＥＤ
アレイ１〜４を各ドットが重なるように配置する。そし
て、各ＬＥＤの出力はすべて規格化されており、感光体
５の波長感度で階調が実現されるように設定されてい
る。

【００４３】ここで、図４を用いて図１６，図１７のデ
ィザと同等の階調表現を行う方法について説明する。こ
のディザは基本的には階調を示すものなので、トナーの
濃度をあるエリア内で白を含め１７階調表現できれば良
い。また、光源の１ドット面積は図１６，図１７のエリ
アと同一とする。

【００４４】本実施例では、それぞれ波長の異なる光源
により４段階の階調が発生する。そして、図４に示すデ
ィザエリアでできていると、その組み合わせにより白を
含め１７段階に階調を表現できる。このとき、階調は同
一であるが、線数は図１６，図１７の場合の倍の１５０
ｄｐｉである。

【００４５】このように、使用する波長数、光源出力の
多値化により分解能を減少させることなく、階調数を増
加することが可能となる。

【００４６】図５は上記の高階調を偏光により実現した
本発明の第２の実施例の構成を示す図であり、図１と同
一符号は同一構成要素を示している。図５中、６はＬＥ
Ｄアレイ、７はポッケルス効果素子であり、また５５は
感光体５の電荷発生層５３の外側の光源に近い方に設け
た偏光層である。

【００４７】感光体５は偏光層５５により位相依存性を
持っており、この感光体５のポッケルス効果素子７で偏
光させた光を照射すると、その位相角（偏光角）と電荷
に図６に示すような比例関係を持たせることができる。
そこで、電荷が２５，５０，７５，１００％になるよう
な位相角を４点選び、これを各々制御することで上述の
実施例で４波長を変化させたのと同一の階調を実現する
ことが可能となる。

【００４８】このように、現在の分解能を保ちながら、
書き込みの波長を変化させることにより、線数、階調数
とも増加することができる。例えば４種類の波長感度を
持つ場合、光源の分解能が図１６，図１７と同様で、４
×４のエリアで表現した場合、６５階調を表現できるこ
とになる。

【００４９】また、従来の場合と実施例を比較した場
合、同一の階調を表示するのに必要な駆動周波数は低く
できるため、回路を単純化することが可能である。この
ため、温度上昇が少なく、光源の発光体の長寿命化を図
ることができる。

【００５０】また、多波長のハイブリッド型光源を使用
した場合、光源自体は現在の光源で対応できるため、感
光体５を変えるだけで階調数を簡単に増加することがで
きる。

【００５１】また、多波長光源を同一基板上に集積する
ことで、光源の体積増加を抑えることが可能となる。

【００５２】更に、光源の分解能を上げることがないの
で、分解能向上のための光源によるバラツキも発生しな
い。

【００５３】図７は本発明の第３の実施例の構成を示す
図であり、感光体の構造を示している。本実施例の感光
体は、基板上に波長感度の異なる帯電ポリマーを平面的
に分散させて形成したものであり、図７に示すように層
状に設けられた帯電ポリマーの各フィルタ１１〜１４と
一般的な感光体を組み合わせたものとなっている。

【００５４】本実施例におけるフィルタ感度特性は、図
７の感光体の表面側から図２に示す波長に合わせ、順次
図２の最も右側の波長以下を透過し、その左の波長以下
を透過し、その左の波長以下を透過し、その次の最も左
側の波長以下を透過するように作成する。

【００５５】以上の感度特性とした場合、この感光体に
到達する光の波長により電荷を制御できるようになり、
階調を作成することができる。

【００５６】また、図８は本発明の第４の実施例の構成
を示す図であり、図示のように、光源のスポット内に４
分割したフィルタ１１〜１４を感光体上に分散させて配
置している。このフィルタ１１〜１４の感度特性も図７
の実施例と同様であり、これによりスポット内の電荷が
制御され、階調を作成することができる。

【００５７】図９は上述の実施例における一般的なプリ
ンタ用ＯＰＣ感光体の分光感度特性を示したものであ
る。

【００５８】次に、上述の感光体５に偏光した光を放射
する光源を持つ実施例として、ポッケルス効果素子７以
外の素子を用いた例を図１０〜図１２により説明する。

【００５９】図１０は本発明の第５の実施例の構成を示
す図である。同図中、８，９は第１及び第２の偏光子、
２１はファラデー効果素子で、これにソレノイド２２が
巻回されている。

【００６０】本実施例では、ある１波長の光源から放射
される光を第１の偏光子８で直線偏光にし、ソレノイド
２２による磁界の方向にその直線偏光を伝搬させ、ファ
ラデー効果素子２１中を伝搬させる。このとき、磁界に
比例して偏光面が回転し、この回転角θの光を第２の偏
光子９を通過させることにより感光体上の電荷を制御す
ることができる。そして、この電荷が２５％，５０％，
７５％，１００％となる磁界が存在し、この磁界を調整
することにより感光体上の電荷を制御して階調を作成す
ることができる。

【００６１】図１１は本発明の第６の実施例の構成を示
す図であり、図中２３はカー効果素子を示している。

【００６２】本実施例では、ある１波長の光源から放射
される光を第１の偏光子８で直線偏光にし、カー効果素
子２３にこの光を伝搬させる。このとき、カー効果素子
２３に印加される電界の２乗に比例して複屈折効果を発
生するため、偏光角が変化し、この偏光角θの光を第２
の偏光子９を通過させることにより感光体上の電荷を制
御することができる。また図示していないが、自然複屈
折効果を相殺するため、カー効果素子２３と第２の偏光
子９の間に位相調整板を挿入する。そして、感光体上の
電荷が２５％，５０％，７５％，１００％となる電界が
存在し、この電界を調整することにより感光体上の電荷
を制御して階調を作成することができる。

【００６３】図１２は本発明の第７の実施例の構成を示
す図である。同図中、２４は液晶、２５ａ，２５ｂはそ
の両側の透明電極、２６ａ，２６ｂはその外側のガラス
基板である。

【００６４】本実施例では、上述の各実施例と同様、あ
る１波長の光源から放射される光を第１の偏光子８で直
線偏光にし、液晶２４にこの光を伝搬させる。このと
き、電圧により液晶２４の複屈折効果を制御し、偏光角
を変化させ、この偏光角θの光を第２の偏光子９を通過
させることにより感光体上の電荷を制御することができ
る。そして、この電荷が２５％，５０％，７５％，１０
０％となる電圧が存在し、この電圧を調整することによ
り感光体上の電荷を制御して階調を作成することができ
る。

【００６５】次に、多重波長記録型電子写真システムを
構成した本発明の第８の実施例について説明する。図１
３は本実施例の構成を示す図であり、図１と同一符号は
同一構成要素を示している。

【００６６】図１３において、５３ａ，５３ｂ，５３
ｃ，５３ｄはそれぞれ波長感度の異なる感光体薄膜で、
全体で電圧発生層を構成しており、各層に対応する波長
の光源からの光を受けると、上述の各実施例と同様この
感光体５は帯電あるいは除電される。

【００６７】上記の感光体５は、波長感度の異なる４種
類の感光体薄膜５３ａ〜５３ｄをベース上にＣＶＤ等で
作成するか、あるいは各波長に対応した帯電ポリマーを
有機体に分散させることで作製することができる。そし
て、この感光体５に各波長に対応した光源を各ドットが
重なるように配置する。

【００６８】本実施例においても、図１６，図１７のデ
ィザと同等の表現を行うことができる。すなわちこのデ
ィザは基本的には階調を示すものであり、トナーの濃度
をあるエリア内で白を含めて１７階調表現できれば良
く、またこの光源の１ドット面積は図１６，図１７のエ
リアと同一とすると、それぞれのドット上で波長感度が
異なる４種類の感光体薄膜５３ａ〜５３ｄ（あるいは帯
電ポリマー）により４段階に階調が発生し、これが図４
のディザエリアでできていれば、その組み合わせにより
白を含めて１７段階に階調を表現できる。このとき、階
調は同一であるが、線数は図１６，図１７の場合の倍の
１５０ｄｐｉとなる。

【００６９】このように、使用する波長数、光源出力の
多値化により分解能を減少させることなく階調数を増加
することが可能となる。また、この光源はＬＥＤによら
ず、レーザー等の光源の波長が各々異なるものであれば
良い。したがって、前述の各実施例と同様の作用効果が
得られる。

【００７０】なお、本実施例における光源の各ＬＥＤア
レイ１〜４のスペクトル特性は図２と同じであり、また
この光源は図５の実施例と同様点光源として、その光源
像を感光体上に結像させて各ポイント毎に光源の波長を
変化させるようにしても良い。また、この光源で波長を
変化させるために液晶等を用いるようにしても良い。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現在の
分解能を落とすことなく線数、階調数を上げることがで
き、分解能向上のための光源によるバラツキの発生も避
けることができる。

【００７２】また、同一の階調表示を行うのに必要な駆
動周波数を低くすることができるので、回路を単純化す
ることができ、温度上昇も小さく、発光体の長寿命化を
図ることができる。

【００７３】更に、多波長のハイブリッド型光源を用い
る場合でも、一般の光源で対応でき、感光体を変えるの
みで階調数を容易に増加することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成図

【図２】図１の各ＬＥＤアレイのスペクトル特性を示
す図

【図３】感光体の分光感度特性を示す図

【図４】実施例のディザエリアを示す説明図

【図５】本発明の第２の実施例の構成図

【図６】光源の偏光角と感光体上の相対電荷の関係を
示す図

【図７】本発明の第３の実施例の構成図

【図８】本発明の第４の実施例の構成図

【図９】プリンタ用ＯＰＣ感光体の分光感度特性を示
す図

【図１０】本発明の第５の実施例の構成図

【図１１】本発明の第６の実施例の構成図

【図１２】本発明の第７の実施例の構成図

【図１３】本発明の第８の実施例の構成図

【図１４】アナログ光学系の電子写真システムの構成
を示す断面図

【図１５】デジタル光学系の電子写真システムの構成
を示す断面図

【図１６】ディザマトリクスの一例を示す説明図

【図１７】ディザマトリクスの他の例を示す説明図

【符号の説明】

１ＬＥＤアレイ２ＬＥＤアレイ３ＬＥＤアレイ４ＬＥＤアレイ５感光体６ＬＥＤアレイ７ポッケルス効果素子２２ファラデー効果素子２３カー効果素子２４液晶５１基板５２電荷輸送層５３電荷発生層５３ａ感光体薄膜５３ｂ感光体薄膜５３ｃ感光体薄膜５３ｄ感光体薄膜５４表面保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射波長により感度が異なる波長依存特
性を持つ感光体を有し、その特性に対応する波長の光を
光源から該感光体に入射することを特徴とする電子写真
記録装置。
【請求項２】感光体は波長感度の異なる感光材質を有
し、光源は各波長に応じた光を放射する点光源であり、
その光源像を感光体上に結像させて各ポイント毎に光源
の波長を変化させることを特徴とする請求項１記載の電
子写真記録装置。
【請求項３】感光体は波長感度の異なる感光材質を有
し、光源は各波長に応じた光を放射する所定の分解能を
有したアレイ状光源であり、その光源像を感光体上に結
像させて各ポイント毎に光源の波長を変化させることを
特徴とする請求項１記載の電子写真記録装置。
【請求項４】感光体は波長感度の異なる帯電ポリマー
を平面的に分散させて形成したことを特徴とする請求項
１ないし３何れか記載の電子写真記録装置。
【請求項５】光源からの光の波長を液晶により変化さ
せることを特徴とする請求項１記載の電子写真記録装
置。
【請求項６】感光体は電荷発生層の外側に偏光層を設
けたことを特徴とする請求項１記載の電子写真記録装
置。
【請求項７】光源は感光体に偏光した光を放射する点
光源であり、その光源像を感光体上に結像させて各ポイ
ント毎にその光源の偏光角を変化させることを特徴とす
る請求項６記載の電子写真記録装置。
【請求項８】光源は感光体に偏光した光を放射する所
定の分解能を有したアレイ状光源であり、その光源像を
感光体上に結像させて各ポイント毎にその光源の偏光角
を変化させることを特徴とする請求項６記載の電子写真
記録装置。
【請求項９】光源からの光の偏光角をポッケルス効果
素子により変化させることを特徴とする請求項７または
８記載の電子写真記録装置。
【請求項１０】光源からの光の偏光角をファラデー効
果素子により変化させることを特徴とする請求項７また
は８記載の電子写真記録装置。
【請求項１１】光源からの光の偏光角をカー効果素子
により変化させることを特徴とする請求項７または８記
載の電子写真記録装置。
【請求項１２】光源からの光の偏光角を液晶により変
化させることを特徴とする請求項７または８記載の電子
写真記録装置。
【請求項１３】入射波長により感度が異なる感光薄膜
が積層された感光体を有し、その各層に対応する波長の
光を光源から該感光体に入射することを特徴とする電子
写真記録装置。
【請求項１４】光源は感光体の各層に応じた波長の光
を放射する点光源であり、その光源像を感光体上に結像
させて各ポイント毎に光源の波長を変化させることを特
徴とする請求項１３記載の電子写真記録装置。
【請求項１５】光源は感光体の各層に応じた波長の光
を放射する所定の分解能を有したアレイ状光源であり、
その光源像を感光体上に結像させて各ポイント毎に光源
の波長を変化させることを特徴とする請求項１３記載の
電子写真記録装置。
【請求項１６】感光体は波長感度の異なる帯電ポリマ
ーを平面的に分散させて形成したことを特徴とする請求
項１３ないし１５何れか記載の電子写真記録装置。
【請求項１７】光源からの光の波長を液晶により変化
させることを特徴とする請求項１３記載の電子写真記録
装置。