JPH11277803A - 電子写真プリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＲＯＳの現像サイクルにおいて、帯電受光体
表面に、トナー層が１層以上配置された画像領域と、未
配置の領域とを同様に放電する、レーザ照射制御システ
ムの提供。 【解決手段】 像様照射するレーザ光１２の、受光体１
８による反射光または透過光１２ａの強度を光検出器４
２により検知して、その強度を照射制御システム５０に
フィードバックし、光源１０でレーザ光強度等を制御す
ることにより、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子データから静
電潜像を形成するためのラスター出力スキャナ（ＲＯ
Ｓ）に用いられるレーザ照射制御に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光導電
面に変調走査レーザが投射されて、プリント画像を形成
する、電子写真”レーザ”プリンタは、よく知られてい
る。プリンタ、及びファクシミリ装置などの場合、通
常、プリントする目的で写真フィルムまたは静電帯電し
た受光体（感光体プレート、ベルトまたはドラム）上に
画像形成される光学パターンのソースとして、ラスタ出
力スキャナ（ＲＯＳ）を用いる。ＲＯＳは、プリントさ
れる所望の画像に対応づけられた電子画像データに従っ
てスイッチが入切するレーザビームを供給し、ビームが
受光体の表面を横切って移動、つまり走査しつつ、帯電
した受光体の一点一点を照射する。一般に、受光体の表
面を、白くプリントする場所をレーザビームによって選
択的に像様に放電して、受光体上に所望の画像を形成す
る。変調レーザビームを偏向して受光体表面に走査線を
形成する、一般的な技術は、多数の反射面を有するモー
タ駆動する回転光学ポリゴンを用い、レーザ源からのレ
ーザビームをポリゴンのファセットで反射して、ビーム
のスキャン動作を作り出し、受光体表面を横切って鮮明
に焦点を結んだ走査線を形成する。間隔の詰まった受光
体上の走査線の規則的なアレイは、集合的に所望の潜像
のラスタを形成する。受光体上に潜像が形成されると、
次いで潜像はトナーで現像され、現像された画像は公知
の電子写真法でプリント用紙に転写される。

【０００３】最近、フルカラー画像を描出する電子写真
プリント装置のための汎用デザインが提案された。この
提案された構成の下では、異なる原色のトナー（典型的
にブラック、シアン、マゼンタ及びイエロー）の連続す
る層が、受光体の同一の全体的な領域上に、像様に”構
築される(built up)”。このように、異なる色の４層全
てが受光体上に配置されると、異なる色のトナーのセッ
トは１つの動作で１枚の用紙に転写され、用紙上にフル
カラー画像が描出される。この、一般にイメージ・オン
・イメージ（ＩＯＩ）の構成として知られる構成では、
潜像が、予め配置された原色の画像からの少なくとも１
つのトナー層を既に有している受光体上に形成される必
要が生じるであろう。すると、特定の画像を描出するた
めに受光体の画素サイズの領域を放電するレーザは、受
光体の特定の小さい領域を放電するために、１つまたは
それ以上の予め配置されたトナー層を透過しなければな
らない。

【０００４】レーザの放電効果は、レーザが１つまたは
それ以上のトナー層を透過しているのか否かに関わら
ず、均一であるべきであり、つまりそれは、レーザが１
つまたはそれ以上のトナー層を透過しなければならない
領域では、レーザの強度が増加されるべきであることを
意味する。予め配置されたトナーは、レーザからの光が
受光体の帯電面に伝達されるのを阻害するであろう。プ
リントされる画像内の、正確にどの位置で、１つまたは
それ以上の予め配置されたトナー層が、走査線の特定の
部分に当たるかということは、つまるところ、形成中の
画像の性質そのものに従属し、そして当然ながら、画像
のどの特定の部分がプリント中であるのかによって変わ
るであろう。よって、ＩＯＩカラープリント装置内の受
光体の任意の特定の部分を放電するレーザの強度を、モ
ニタ及び調整する必要性が存在する。

【０００５】米国特許第４，３１４，２８３号及び第
４，３２１，６３０号はそれぞれ、移動するレーザビー
ムスポットの、ある瞬間の強度を測定する際の使用に適
した、長尺の光コレクタのタイプを開示している。

【０００６】米国特許第５，４９７，１８１号は、レー
ザプリンタ内で、個々のスポット照射を制御するための
システムを開示しており、そのシステムでは、レーザの
リアルタイムの光出力が、プリントする画像内の個々の
画素領域上におけるレーザのパルス幅または照射持続時
間を直接制御するインテグレータと、対応づけられてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のある態様とし
て、表面を有する感光部材と、光源と、光源からの光を
感光部材の表面上の複数の画像領域に照射する手段とを
有する、電子写真プリント装置を提供する。感光部材の
表面上に第１のタイプのマーキング材料を配置する手段
が備えられる。感光部材と相互作用する光源からの光を
集める光コレクタが配置され、相互作用する光の強度に
関係する信号を出力する。光源から画像領域上への光の
照射を該信号に基づいて制御する手段が備えられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、例えば電子写真プリンタ
またはファクシミリ装置に用いられる走査システムの基
本的な構成を示している。レーザ光源１０は、He-Ne レ
ーザ（ヘリウムネオンレーザ）またはレーザダイオード
であってもよく、”書出しビーム(writing beam)”とも
呼ばれる平行されたレーザビーム１２を発生する。ビー
ム１２は回転ポリゴンミラー１４のファセットで反射さ
れる。ポリゴンミラー１４の各ファセットは書出しビー
ム１２を次々に偏向し、この場合、移動ベルトである受
光体１８の、予め帯電された表面上に、照らされたスポ
ット１６を作る。また、レーザ光源１０は、入力された
画像データに従ってビーム１２を変調する手段も有す
る。受光体１８の表面の特定位置に入射するスポット１
６に集束された光束は、所望の画像の小さい領域の画素
(pixel) に対応して、所望の画像の、帯電領域現像シス
テムにおいては白くプリントされる画素（若しくは放電
領域現像システムにおいては黒くプリントされる領域）
に相当する表面を放電する。黒くプリントされる画素を
有する位置では、書出しビーム１２は光源１０内の変調
器の動作を介して瞬間的に遮断されるので、受光体１８
表面の該当位置の画素は放電されない。このようにし
て、レーザ光源１０に入力されたデジタルデータは、受
光体１８表面上に、静電潜像としてライン毎に書き出さ
れる。

【０００９】ポリゴンミラー１４の回転運動により、ス
ポット１６が受光体１８の表面を横切って移動し、受光
体１８上に、選択的に放電された画素サイズ領域の走査
線２０を形成する。同時に、受光体１８表面は、一定の
速度でゆっくりと平行移動するため、移動する受光体１
８を横切るスポット１６を周期的に走査することによ
り、間隔を詰めて均一に離間した走査線２０のアレイ
（ラスタ２２と呼ぶ）が受光体１８表面に形成され、プ
リントされる所望の連続した画像が形成される。そのよ
うな構成は、特定のデザインに合わせるために、任意の
数のレンズ、ミラー、及び並進運動の機構を、従来よ
り、さらに有してきたことを当業者は認識するであろ
う。

【００１０】図２は、イメージ・オン・イメージ（ＩＯ
Ｉ）型電子写真プリンタの基本構造の簡略立面図であ
る。全ての図において、同一参照番号は同一要素を示し
ている。レーザ光源１０からのレーザビーム１２は回転
ポリゴンミラー１４のファセットで反射され、受光体１
８上に静電潜像が形成される。さらに、図２に示される
ように、受光体１８表面の特定の領域が ビーム１２を
通過して何度も循環できるように、受光体１８は一続き
のローラに沿って回転する。また、受光体１８の周囲に
は、レーザビーム１２によって像様に放電できるよう
に、受光体１８の主表面を均一に帯電させるチャージコ
ロトロン３０と、図２において３２及び３４で示される
複数の現像ユニットと、転写コロトロン３６とが設置さ
れる。電子写真プリント技術において一般に知られるよ
うに、ビーム１２の走査によって形成された潜像は、現
像ユニット３２または３４のどちらかで現像され、最後
に、現像された画像に対応づけられたトナーが、転写コ
ロトロン３６で１枚の紙などの用紙に転写され、次いで
３８で概括的に示されるフューザで融着される。

【００１１】図２の簡略図解で示すように、受光体１８
の長さ方向に沿って配置された少なくとも２つの現像ユ
ニット３２及び３４があり、どちらか１つの現像ユニッ
トを選択的に作動して、ビーム１２によって形成された
領域であって、適切に帯電または放電された領域に、特
定のタイプのトナー（または液体インクのような他のマ
ーキング材料）を配置することができる。図２に示され
る特定の態様では、そのような現像ユニットは色Ｃ１及
びＣ２で示される２つだけであるが、典型的なフルカラ
ー電子写真プリンタは、そのような現像ユニットを４つ
有するであろう。しかしながら、本発明を説明する目的
で、図２においては現像ユニットを２つだけ示してい
る。

【００１２】受光体１８の特定領域上にマルチカラー画
像を形成するために、受光体１８の領域は、チャージコ
ロトロン３０、ビーム１２、並びに現像ユニット３２及
び３４を通過して、何度も循環（サイクル）される。第
１のサイクルでは、色Ｃ１で作られるべき画像の部分を
描出するために、受光体１８の領域をコロトロン３０に
よって帯電し、受光体１８上に色Ｃ１を有するように意
図される領域に対応する領域を、ビーム１２によって像
様に放電する。ビーム１２による像様放電後、この領域
は、作動された現像ユニット３２を通過して移動され
る。現像ユニット３２は、適切に帯電または放電された
領域に、色Ｃ１のトナーを配置する。次いで、色Ｃ２に
対応するマルチカラー画像の部分を、受光体１８の基本
的に同一の領域上に配置するために（そのように、２つ
の原色の画像を実際上重ねて、マルチカラー画像を形成
するために）、受光体１８の領域を、もう１回チャージ
コロトロン３０によって帯電し、色Ｃ２を含むように所
望される領域に対応する領域を、ビーム１２によって放
電する。ビーム１２による放電後、この領域は、このサ
イクルでは作動されない現像ユニット３２を通過し、次
いで、受光体１８上の領域であって、適切に帯電もしく
は放電された領域に、色Ｃ２のトナーをもたらすために
作動している現像ユニット３４まで移動される。マルチ
カラーまたはフルカラーの画像を有するように所望され
る受光体の領域上に、所望の色が全て配置されてから、
完成したトナー層のセット（色Ｃ１及び色Ｃ２を含むよ
うな）は転写コロトロン３６を用いて１ステップで用紙
上に転写される。４色システムでは、完成した画像が１
ステップで転写される前に、受光体ベルト１８は各回に
１色を受け取りつつ４回循環しなければならない。

【００１３】図２に示されているようなＩＯＩ電子写真
プリント装置の動作から明らかなように、第１サイクル
後の任意の画像形成サイクル（帯電、ビーム１２による
放電、及び現像）では、ビーム１２は受光体１８を放電
するために、受光体１８表面上の少なくとも１つの予め
配置されたトナー層をビーム１２が透過するであろう。
種々の原色に対応する個々の画素サイズの画像領域が、
受光体表面上で互いに離間されるように意図されて、全
体の構成がデザインされていても、そのようなシステム
に固有の機構的不安定性を前提とすると、ビーム１２
は、なお、１つまたはそれ以上のトナー層を透過しなけ
ればならないようである。しかしながら、何層のトナー
層が既に配置されているかに関わらず、受光体を均一に
放電させるように備えるためには、レーザが１つまたは
それ以上のトナー層を透過しなければならない位置で
は、レーザの照射が増加されるべきである。照射を増加
させることは、瞬間的にレーザ強度を増すことによっ
て、特定の画素サイズ領域に対するレーザ照射の持続時
間を増加するによって、または両方の技術を組み合わせ
ることによって、生じさせることができる。既にトナー
層が存在する可能性を考慮し、それに従って特定の画素
サイズ領域上でのレーザ照射を制御する、フィードバッ
クに基づいたリアルタイムの照射制御システムに備える
ことが、本発明の主要な機能である。

【００１４】図３及び４は、それぞれ、受光体１８表面
上の一連の小さな領域を放電するのに用いられるレーザ
光源１０からのレーザビーム１２の照射制御装置の基本
構造の立面図である。どちらの場合も、受光体１８表面
は、予測できない位置に、Ｔで示される予め配置された
トナーの領域が配置されている。ビーム１２の放電の挙
動は、ビーム１２が１つまたはそれ以上のトナー層Ｔを
透過しなければならないか否かによって変化する。

【００１５】本発明は、”光コレクタ(light collecto
r) ”４０と本明細書で呼ぶ装置を提供する。光コレク
タ４０は、受け取った光に代わる信号を、５０で概括的
に示される制御システムに送る。光コレクタ４０は、受
け取った光を所望の場所に導く、当該技術において既知
のデザインの光学素子であり、本発明では後に詳細を述
べる光検出器である。制御システム５０は、レーザ光源
１０の挙動を順次制御して、受光体１８の小さい領域上
のビーム１２のリアルタイムの照射を制御する。繰り返
しになるが、この制御には、ビーム１２に伴う出力、ビ
ーム１２のパルス持続時間、またはその両方が含まれ
る。

【００１６】図３の態様では、受光体１８の表面で反射
されたビーム１２の一部（１２ａで示す）が、光コレク
タ４０に受光される位置に、光コレクタ４０が配置され
ている。図３の状況では、受光体１８が僅かな距離を移
動して、ビーム１２が、露出した受光体１８からではな
く、トナー層Ｔから反射するようになると、トナーは受
光体の露出した面とは異なる反射率を有するため、光コ
レクタ４０へ反射される光量は大きく変わる。つまり、
所定の範囲内にあるレベルの光が光コレクタ４０へ反射
されると、光コレクタ４０に対応づけられた信号出力が
制御システム５０に作用し、システム５０は、ビーム１
２がまだ、問題の画素領域に一般的に向けられているう
ちに、光源１０と対応づけられた照射（典型的に、出力
レベル及び／またはパルス持続時間）を順次変更する。

【００１７】図４は本発明の要素の代替配置を示し、光
コレクタ４０は受光体１８の後側の、ビーム１２の光路
内に効果的に設置されており、ビーム１２からのある量
の光（図４中１２ｂで示す）が、半透明の受光体１８を
介して伝達され、光コレクタ４０に当たることになる。
このことからわかるように、受光体１８上に配置された
トナー層Ｔがビーム１２からのある量の光を遮り、ビー
ム１２ｂが光コレクタ４０に同じ強度で届かない場合、
光コレクタ４０はその結果として制御システム５０に作
用し、トナー層Ｔによって生じた光の遮断を光源１０に
補整させる。

【００１８】図５は、４２で概括的に示される光検出器
を伴う光コレクタ４０を独立して示す斜視図である。図
３及び４では、小径で長尺の光学素子である光コレクタ
４０は、例えば上述の図１に示される走査線２０の方向
と平行する位置に、受光体１８の幅を横切って延びるよ
うに意図されている。このようにすると、特定の時点で
のレーザビーム１２の特定の位置に関わらず、受光体１
８から反射するか、または受光体１８を透過したある量
の光が、光コレクタ４０の側面に当たり、光コレクタ４
０の端部に配置されたかなり小さい光検出器４２に転送
される。単純に、受光体１８の幅を横切って延びる長尺
の細い光検出器を備え付けることも可能であるが、遮断
層つまりトナー層が受光体１８からの反射光または透過
光（の量）を変えるのであれば、小さい光検出器に光を
向ける光コレクタを使用した方が、光検出器の出力に、
より顕著な変化が生じる。さらに、光コレクタ端部にあ
る小さい検出器の反応時間の方が、受光体の幅を横切っ
て延びる長尺の細い検出器の反応時間よりも、ずっと速
い。

【００１９】本発明の実用的な態様に有用な光コレクタ
の２つの代替のデザインが、米国特許第４，３１４，２
８３号及び米国特許第４，３２１，６３０号（参考とし
て本明細書に含める）に、それぞれ記載されている。

【００２０】上述したように、制御システム５０は、ビ
ーム１２が特定の画素領域を照射している間に、出力を
増加するか、またはパルス持続時間を増加して、測定さ
れたビーム１２の強度を補整させる、任意のシステムで
あってよい。そのような照射制御に作用する実用的なシ
ステムを開示している１つの開示は、本発明の譲受人に
譲渡された米国特許第５，４９７，１８１号である。前
記特許は、光源と受光体との間のビーム１２の光路に設
置される光検出器を開示しているが、その主旨は本発明
の光コレクタ４０のような光検出器の配置に適用でき
る。

【００２１】本発明に開示した態様は、受光体上の一連
の画素サイズ画像領域を照射するために、レーザ及び回
転ポリゴンミラーを用いる装置に関するが、特許請求の
範囲に記載した発明は、異なるタイプの、例えばＬＥＤ
バーのような光源を有する装置にも適用できるであろ
う。

【００２２】本明細書に開示した構造を参照して本発明
を述べてきたが、本発明は詳細な説明に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に含まれるであろう修正物や
変更物も包含することを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）の基本的な要素
を示す斜視図である。

【図２】カラープリンタのように、第２のタイプのトナ
ーを有する画像上に、第１のタイプのトナーを像様に配
置することができる、ゼログラフィ方式の”レーザ”プ
リントエンジンの本質的な要素を示す立面図である。

【図３】本発明の照射制御システムのある態様の本質的
な要素を示す立面図である。

【図４】本発明の照射制御システムの別の態様の本質的
な要素を示す立面図である。

【図５】本発明に関して使用可能な光コレクタのタイプ
を独立して示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ レーザ光源 １２ 書出しビーム １４ ポリゴンミラー １８ 受光体 ４０ 光コレクタ ４２ 光検出器 ５０ 制御システム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面を有する感光部材と、 少なくとも１つの光源と、 第１の画像走査線を形成する複数の画像領域を感光部材
   の表面上に照射する手段と、 第１のタイプのマーキング材料を感光部材の表面に配置
   する手段であって、該手段によって第１の画像を感光部
   材上に現像する手段と、 光源によって照射されている画像領域において感光部材
   と相互作用する光源から光を集め、相互作用する光の強
   度に関係した信号を出力し、その信号によって第１のタ
   イプのマーキング材料が前記画像領域上に配置されたか
   どうかを決定するために設置された光コレクタと、 第２の画像走査線を形成する複数の画像領域を感光部材
   の表面上に照射させる手段と、 第２の画像走査線を照射する際に、第１のタイプのマー
   キング材料が前記画像領域上に配置されているか否かに
   基づいて、光源から画像領域上への光の照射を制御する
   手段と、 を有する、電子写真プリント装置。
2. 【請求項２】 光コレクタが、光源から感光部材を介し
   て伝達される光を集めるために設置され、伝達された光
   の強度に関係する信号を発生させる、請求項１記載の装
   置。
3. 【請求項３】 光コレクタが、走査線と平行に延び、感
   光面から反射される光源からの光を集めるために配置さ
   れており、反射光の強度に関係する信号を発生させる、
   請求項１記載の装置。