JP2529553B2 - 多色電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般に多色電子写真画像形成装置に関し、特
に複数個並設されている電子写真感光体のごとき像担持
体に周知の電子写真画像形成プロセスを施し、前記電子
写真感光体へと転写される転写紙ごとき転写材に順次転
写し、カラー画像を得るようにした多色電子写真画像形
成装置に関するものである。

従来の技術 従来より多色電子写真画像形成装置としては種々の方
式のものが提案されており製品化されているものである
が、その中でも代表的な方式の１つとして挙げられるも
のは、第８図にて図示する構成を具備している多色電子
写真画像形成装置である。第８図にて図示する多色電子
写真画像形成装置の全体構成は、転写紙のごとき転写材
６を搬送する搬送手段８と、定着部７と、前記搬送手段
８の移動方向である第８図矢印方向に沿つて並設されて
いる４つの画像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdとからな
る。前記画像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdは、各々専用
の感光体ドラム1a、1b、1c、1dと、これら感光体ドラム
1a、1b、1c、1dの周囲に夫々配設されている専用の潜像
形成部2a、2b、2c、2d、現像部3a、3b、3c、3d、転写部
4a、4b、4c、4d及びクリーニング手段5a、5b、5c、5dに
よつて構成されている。

上述したごとき構成において、まず始めに第１の画像
ユニツトPaの潜像形成部2aで公知の電子写真方法により
感光体ドラム1a上に原稿画像のイエロ成分色の潜像を形
成した後、現像部3aでイエロートナーを有する現像剤に
より可視画像を形成し、該形成されたイエロートナー像
が転写部4aによつて転写部材６に転写される。

一方、上述したイエロー画像が転写部4aによつて転写
部材６に転写されている間に、第２画像形成ユニツトPb
では潜像形成部2bによつて感光体ドラム1b上に原稿画像
のマゼンタ成分色の潜像が形成され、続いて現像部3bで
マゼンタトナーによるトナー像が得られ、先の第１画像
形成ユニツトPaにおいて転写が終了した転写部材６が第
２画像形成ユニツトPbの転写部4bに搬入されると、該転
写部材６上の所定の位置に前記マゼンタトナー像が転写
されることとなる。

以下シアン色、ブラツク色についても前記と同様な方
法で画像形成が行なわれ、転写部材６上にて４色のトナ
ー像の重ね合わせが終了すると、前記転写部材６は定着
部７で定着され、転写部材６上に多色画像が得られる。
転写が終了した各々の感光体ドラム1a、1b、1c、1dは、
クリーニング手段5a、5b、5c、5dによつて夫々残留トナ
ーが除去され、引き続き行なわれる次の潜像形成に備え
ることとなる。

発明が解決しようとする問題点 ところで、視覚の空間周波数特性に関する「坂田、磯
野：視覚の色度空間周波数特性（その１）テレビ学会、
視覚情報研究会資料、No.2−１（1973−10）」によれ
ば、人間の視覚にとつて黒色と白色、赤色と緑色、黄色
と青色の順に高い空間周波数（即ち高い解像度）が必要
であることが明らかにされているが、前述したごとき従
来の多色電子写真画像形成装置にあつては、イエロー、
マゼンタ、シアン、ブラツクの各色いずれの静電潜像の
形成に際しても同一のレーザビームを用いているのでこ
れらのレーザビームが照射される前記各感光体ドラム上
におけるレーザスポツト径に依存した限界の解像度は同
一であり、前記各色毎にレーザスポツト径を小さくして
解像度を高めたり或いは反対にレーザスポツト径を大き
くして解像度を低下せしめるなどして各色毎の必要解像
度の差が反映することができない構成である。又、焦点
距離をｆ、開口部の径をＤとするレンズを用いた光線を
結像させる光学系において結像したときの光線のスポツ
ト径の大きさをｄとすれば、ｄ＝ｋ・λ・f/D（但し、
ｋは定数、λは光線の波長である。）・・・なる関係
式が成立することが知られており、上記式によれば、
スポツト径ｄを小さくして解像度を高めるためには、焦
点距離ｆを短く設定するとともに開口部の径Ｄを大きく
設定しなければならないことが明らかである。即ち、こ
のことは小さいスポツト径を採用しようとすると光学系
が大型化し高価になることを意味しているものである。
そこで、特に文字画像やハーフトーン画像（即ち例えば
写真画像のごとき中間調画像）が混在した原稿画像が与
えられたときには、各色毎に要求される解像度が異なる
こととなり、例えばイエロー色の画像再現時における必
要解像度に合わせて大きなレーザスポツト径を採用すれ
ばブラツク色の画像再現時における必要解像度は満足さ
れないこととなり、反対にブラツク色の画像再現時にお
ける必要解像度に合わせて小さなレーザスポツト径を採
用すれば、ブラツク色以外の色の画像再現時において不
必要な高い解像度で画像を再現することとなるなるばか
りでなく、前述した理由によって光学系が大型化し、装
置が高価になるという問題点があつた。

目 的 本発明は、上述したごとき従来の多色電子写真画像形
成装置における問題点を解消するために創案されたもの
であつて、その目的は、画像再現時に多色画像を形成し
ている各色毎に人間の視覚に適応した必要な解像度が得
られるのみならず、光学系が大型化するのを規制するこ
とによつて装置が高価になることのない多色電子写真画
像形成装置を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記目的は本発明に係る多色電子写真画像形成装置に
よつて達成される。要約すれば本発明は、感光体と、入
力される黒色画像用の画素信号又は黒色と異なる第２の
色画像用の画素信号に基づいて、前記感光体に潜像を形
成する露光手段と、を有する多色電子写真画像形成装置
において、 前記露光手段は、前記黒色画像用の画素信号又は前記
第２の色画像用の画素信号にかかわらず、前記潜像の単
位面積当たりの画素の数を変えず、第２の色画像用の潜
像における画素のスポット系と比較して、黒色画像用の
潜像における画素のスポット径を小さくすることを特徴
とする多色電子写真画像形成装置である。

実施例 以下図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に従う多色電子写真画像
形成装置を示した図である。本実施例にて、本発明に係
る多色電子写真画像形成装置は、前記第８図にて図示し
たカラー電子写真画像形成装置に具現化されており、そ
の全体構造は同じである。即ち、本発明に係る多色電子
写真画像形成装置の概要は、第１図を参照すると、装置
本体10の第１図右側に給紙機構13、左側に転写材の出口
14と、前記出口14に臨ませて定着器７を配設し、前記給
紙機構13から定着器７にかけては一端側が前記給紙機構
13に近接して設けられている駆動ローラ11に他端側が前
記定着器７に近接して設けられているアイドラローラ12
に巻回され、調節ローラ76によつて引張力が調節自在な
無端の搬送ベルト８を設け、更に前記駆動ローラ11から
アイドラローラ12に到る区間の搬送ベルト８に近接して
給紙機構13側から順に画像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pd
を並設した構成となつている。

前述した搬送ベルト８は、例えばテトロン繊維のメツ
シユで構成され駆動ローラ11によつて第１図矢印方向に
駆動されるようになつており、前記給紙機構13を介して
与えられた転写材６を受けて前述した各々の画像形成ユ
ニツトPa、Pb、Pc、Pdへと順次搬送するものである。給
紙機構13は、外部から挿入された転写材６を案内する給
紙ガイド51及び給紙ガイド51内を移動する転写材６の先
端部を検知したときに所定の信号を出力するセンサ52と
で構成されており、前記転写材６を駆動ローラ11側から
搬送ベルト８に載置するものである。定着器７は、アイ
ドラローラ12側から与えられる転写材６を受けて前記画
像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdによつて前記転写材６に
転写された顕画像を定着せしめるものである。前記各画
像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdは実質的に同一の構成と
され、各々の画像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdは、第１
図矢印方向に回転駆動される潜像担持体即ち本実施例で
は電子写真感光体ドラム1a、1b、1c、1dと、これら各々
のドラムの周囲に亘つてドラム回転方向に順次設けられ
ている帯電器15a、15b、15c、15d、現像器3a、3b、3c、
3d、転写用放電器4a、4b、4c、4d、クリーニング手段5
a、5b、5c、5dと、前記感光体ドラム1a、1b、1c、1dの
上方に夫々設けられたデイジタル露光手段即ちレーザビ
ームスキヤナ16a、16b、16c、16dとを具備している。前
記現像器3aにはイエロー色のトナーが、現像器3bにはマ
ゼンタ色のトナーが、現像器3cにはシアン色のトナー
が、現像器3dには黒色のトナーが夫々収容されている。
前記レーザビームスキヤナ16a、16b、16c、16dは、半導
体レーザ、ポリゴンミラー、ｆθレンズ等から成り、電
気デイジタル画素信号の入力を受けて、該信号に対応し
て変調されたレーザビームを前記帯電器15a、15b、15
c、15dと現像器3a、3b、3c、3dとの間でドラム母線方向
に走査してドラム面を露光するようになつている。前述
したレーザビームスキャナ16a、16b、16cには、それぞ
れ第２の色画像用の画素信号として、レーザビームスキ
ヤナ16aには、カラー画像のイエロー成分像に対応する
画素信号が、レーザビームスキヤナ16bにはマゼンタ成
分像に対応する信号が、レーザビームスキヤナ16cに
は、シアン成分像に対応する信号が入力される。そし
て、レーザビームスキヤナ16dには、黒色画像用の画素
信号としての黒成分像に対応する信号が夫々入力され
る。前記画像形成ユニツトPaと給紙機構13との間には、
吸着用帯電器59が設けられており、該吸着用帯電器59
は、給紙機構13から供給される転写材６を搬送ベルト８
に確実に吸着させるためにコロナ放電を行なうようにな
つている。一方、前記画像形成ユニツトPdと定着器７と
の間、アイドラローラ12の略直上部には、除電器61が設
けられており、該除電器61は、搬送ベルト８に吸着され
ている転写材６を分離するために交流電圧が印加され
る。前述した各々の画像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdの
搬送方向上流側には、夫々センサ60a、60b、60c、60dが
配設されており、これらセンサ60a、60b、60c、60dは、
前記搬送ベルト８によつて搬送されてきた転写材６の先
端部が通過したときにこれを検知して前記各々の画像形
成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdにおける画像形成のプロセス
を開始するための信号を電子回路制御手段即ち図示しな
いコントロールユニツトに出力するように構成されてい
る。

今、転写材としてカツトシート状の転写紙６を、給紙
機構13の給紙ガイド51上に挿入すると、その先端部はセ
ンサ52で検知され、該検知によつてセンサ52から出力さ
れる信号をスタート信号として各々の画像形成ユニツト
Pa、Pb、Pc、Pdの感光体ドラム1a、1b、1c、1dが回転を
開始する。駆動ローラ11もこれと同時に駆動され、搬送
ベルト８が第１図矢印方向に駆動を開始する。前記転写
材６が給紙ガイド51によつて案内されて搬送ベルト８上
に載置されると、吸着帯電器59からのコロナ放電を受け
て前記搬送ベルト８上に確実に吸着される。搬送ベルト
８の第１図矢印方向への移動に伴つて前記転写材６の先
端部が各センサ60a、60b、60c、60dの検知領域を通過す
ると、これによつて前記各々の感光体ドラム1a、1b、1
c、1dに対する画像形成が順次に開始される。即ち第１
の画像形成ユニツトPaの感光体ドラム1aにはイエロー画
像が、第２の画像形成ユニツトPbにはマゼンタ画像が、
第３の画像形成ユニツトPcにはシアン画像が、第４の画
像形成ユニツトPdには黒画像が夫々分担されて形成され
る。前記各画像形成ユニツトPa、Pb、Pc、Pdにおける画
像形成の原理は、カールソンプロセスとして既によく知
られているからその説明は省略する。搬送ベルト８の移
動により、転写材６は、定着器７方向へと第１〜第４の
画像形成ユニツトPa〜Pdの感光体ドラム1a〜1dの下部を
順次に通過して搬送され、各ユニツトの転写用放電器4
a、4b、4c、4dにより転写材６の面上に各色が順次に重
ねて転写されてカラー画像が合成される。転写材６が第
４の画像形成ユニツトPdを通過すると交流電圧を加えら
れた除電器61により除電され、搬送ベルト８から分離さ
れる。搬送ベルト８から分離された転写材６は、定着器
７内に入り該定着器７内において画像の定着が施された
後、出口14から装置10外へと排出され、１つのプリント
サイクルが終了する。

更に、本発明に従えば、予め求められた他色画像の再
現時における各色毎の解像度に関するデータに基づい
て、デイジタル露光手段たるレーザビームスキヤナ16
a、16b、16c、16dから像担持体たる各々の感光体ドラム
1a、1b、1c、1dに夫々照射され前記各々の感光体ドラム
1a、1b、1c、1d上に夫々形成されるレーザビームのスポ
ツト径を少なくとも前記レーザビームスキヤナ16dに関
して、他のレーザビームスキャナ16a、16b、16cよりも
小さく設定している。即ち、前述した本発明の一実施例
に従う他色電子写真画像形成装置においては、前述した
引用文献である視覚情報研究会資料No.2−１（1973−1
0）に記載されている人間の視覚にとつて好適な各色毎
の解像度データに基づいて、ブラツク色画像形成に際し
て用いられる前記レーザビームスキヤナ16dから照射さ
れるレーザビームのスポツト径をブラツク画像形成に必
要な解像度（力）に対応したスポツト径に設定したもの
である。ここで、第２図及び第４図に示されるように、
レーザビームスキャナ16dは、ブラック画像用の潜像の
単位面積当たりの画素の数を、他のレーザビームスキャ
ナ16a、16b、16cが形成する潜像の単位面積当たりの画
素の数に対して変えずに、レーザビームのスポット径を
他のレーザビームスキャナ16a、16b、16cよりも小さく
している。このようなレーザビームのスポツト径の設定
は、前述した式から明らかなように光学系を形成して
いる例えばｆ−θレンズ等の焦点距離ｆを小さくするか
及び／又は前記レンズの開口部の径Ｄを大きくすること
によつて容易に行なえるものである。

以下に、レーザビームスキヤナ16dから感光体ドラム1
d上に照射され該感光体ドラム1d上に形成されるレーザ
ビームのスポツト径を小さく設定することによりブラツ
ク色の画像形成に必要な解像度が得られる理由を、本発
明者らによつて行なわれたシミユレーシヨンとその結果
を用いて説明する。本発明者らによつて作成されたシミ
ユレーシヨンプログラムは、レーザビームスキヤナから
出力されるレーザパワーに関するデータ、これらレーザ
ビームスキヤナから夫々照射される各々の感光体ドラム
上に夫々形成されるレーザビームスポツト径の大きさに
関するデータ、前記レーザビームスキヤナを駆動するた
めにこれらレーザビームスキヤナに対して夫々印加する
信号の周波数に関するデータ、前記各々のレーザビーム
スキヤナから照射されたレーザビームが感光体ドラム上
を走査する走査速度に関するデータ第６図にて図示する
ような感光体ドラム表面上の露光量と該感光体ドラムの
表面電位との関係を示す特性曲線データ、第７図にて図
示するような感光体ドラムの表面電位と該感光体ドラム
上に形成される画像濃度との関係を示す特性曲線データ
等の各種データを、前記多色電子写真画像形成装置のシ
ミユレーシヨンを構成する複数のレーザビームスキヤナ
に対して電気デイジタル画素信号を出力することによつ
てこれら各々のレーザビームスキヤナの駆動を制御して
いる前記シミユレータに設けられたコントロールユニツ
ト（図示しない）に予め入力しておくことによつて行な
われるものである。即ち、前記コントロールユニツト
（図示しない）は、オペレータによつて多色電子写真画
像形成装置のシミユレータの起動開始ボタン（図示しな
い）が操作されたことを確認すると前述した各種データ
に基づいてレーザスポツトの光強度分布を求める。前記
レーザスポツトの光強度分布が求まると該光強度と前記
レーザビームスキヤナに出力する変調信号である時間分
布とをコンボリユーシヨンすることによつて前記感光体
ドラム表面上における露光量分布を求める。前記感光体
ドラム表面上における露光量分布が求まると、前述した
感光体ドラム表面上の露光量と該感光体ドラムの表面電
位との関係を示す特性曲線データ（第６図にて図示）を
読み出して前記露光量分布に対応する感光体ドラムの表
面電位を求める。前述した感光体ドラム表面上における
露光量分布に対応する感光体ドラムの表面電位が求まる
と、前記感光体ドラムの表面電位と該感光体ドラム上に
形成される画像濃度との関係を示す特性曲線データ（第
７図にて図示）を読み出して前記求めた感光体ドラムの
表面電位に対応する最終的な画像濃度分布を求める。上
述したごときプロセスでレーザビームスキヤナに関する
各種データから最終的な画像濃度分布が得られるもので
ある。ところでレーザービームのスポツト径の大きさ
を、該レーザビームスポツトの最大光量の1/e（ｅは自
然対数の底）である部位の主走査方向（即ちレーザビー
ムスキヤナが感光体ドラム上を走査する方向）の長さと
上記部位の副走査方向（即ち感光体ドラムの回転方向）
の長さで表わすものとすれば、前記レーザスポツト径の
大きさを前記主走査方向の長さを前記副走査方向の長さ
より短く設定して長楕円形状にしたときの前記シミユレ
ーシヨンプログラムを用いて得られた画像濃度分布は、
例えば第２図、第３図にて図示されるごとくになる。こ
れら第２図、第３図と、レーザスポツト径を小さくしな
かつた場合のシミユレーシヨンの結果得られた画像濃度
分布を示す第４図、第５図とを相互に比較すれば、スポ
ツト径を小さくして長楕円形状にしたときの方が、スポ
ツト径を小さくせず長楕円形状にしなかつたときよりも
画像濃度分布の断面の縁が切り立ちコントロールユニツ
トからレーザビームスキヤナに対して出力されるレーザ
駆動信号の高速な変調に対して画像濃度の応答性が高く
なる。上述した内容から明らかなように、レーザビーム
のスポツト径を小さくして長楕円の形状にすることによ
り、画像濃度の応答性を高くすることができるので、ブ
ラツク色の画像形成に際して必要な高い解像度が得られ
ることとなつた。なお、本発明は上述した内容にのみ限
定されるものではなく、多色電子写真画像形成装置がフ
ルカラーの画像形成装置であるときには、ブラツク色の
画像形成に用いられるレーザビームスキヤナから照射さ
れる感光体ドラム上に形成されるレーザビームスポツト
のスポツト径を他のものに対して最小とするとともに、
イエロー、マゼンタ、シアンの各色毎に各々のレーザビ
ームのスポツト径を前述した引用文献に示されるデータ
に応じて異ならしめることとしてもよく、又、ブラツク
色のレーザビームのスポツト径のみを小さくし他の３色
のレーザビームのスポツト径は同一としても差支えな
い。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、予め求められ
た多色画像の再現時における各色毎の解像度に関するデ
ータに基づいて、黒色画像用の画素信号に基づく潜像の
単位面積当たりの画素の数と第２の色画像用の画素信号
に基づく潜像の単位面積当たりの画素の数を変えずに、
黒色画像用の潜像における画素のスポット径を、第２の
色画像用の潜像における画素のスポット径と比較して小
さくするため、黒色画像用の潜像の画像濃度に対する応
答性を高めることが可能となり、画像再現時に多色画像
を形成している複数の色のうち、少なくとも黒色画像に
ついて、人間の視覚に適応した鮮明な画像を得ることが
できる。

又、例えば、黒色画像を鮮明に形成するために、黒色
画像用の潜像の単位面積当たりの画素の数を多くする場
合、ポリゴンミラーの回転速度を速めたり、画素信号を
変換する必要等があり、装置の複雑化を招く。しかしな
がら、本発明の露光手段は、黒色画像用の画素信号又は
第２の色画像用の画素信号にかかわらず、潜像の単位面
積当たりの画素の数を変えないため、露光手段の動作が
複雑化することがない。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例に従う多色電子写真画像形
成装置を示す全体縦断面図である。 第２図は、本発明に従うレーザビームのスポツト径を小
さくしたときの画像濃度分布の鳥瞰図である。 第３図は、本発明に従うレーザビームのスポツト径を小
さくしたときの画像濃度分布の主走査方向の縦断面図で
ある。 第４図は、レーザビームのスポツト径を小さくしなかつ
たときの画像濃度分布の鳥瞰図である。 第５図は、レーザビームのスポツト径を小さくしなかつ
たときの画像濃度分布の主走査方向の縦断面図である。 第６図は、本発明に従う感光体ドラム表面上の露光量と
感光体ドラムの表面電位との関係を示す特性曲線図であ
る。 第７図は、本発明に従う感光体ドラムの表面電位と感光
体ドラム上に形成される画像濃度との関係を示す特性曲
線図である。 第８図は、多色電子写真画像形成装置の代表的な構成を
示した縦断面図である。 1a、1b、1c、1d:感光体ドラム 8:搬送ベルト 16a、16b、16c、16d:レーザビームスキヤナ Pa、Pb、Pc、Pd:画像形成ユニツト

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体と、入力される黒色画像用の画素信
   号又は黒色と異なる第２の色画像用の画素信号に基づい
   て、前記感光体に潜像を形成する露光手段と、を有する
   多色電子写真画像形成装置において、 前記露光手段は、前記黒色画像用の画素信号又は前記第
   ２の色画像用の画素信号にかかわらず、前記潜像の単位
   面積当たりの画素の数を変えず、第２の色画像用の潜像
   における画素のスポット径と比較して、黒色画像用の潜
   像における画素のスポット径を小さくすることを特徴と
   する多色電子写真画像形成装置。