JP2602831B2

JP2602831B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP2602831B2
Application number: JP62136170A
Authority: JP
Inventors: 利博笠井; 達也辻井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPS63301066A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的」（産業上の利用分野）この発明は画像形成装置、たとえば帯電された像担持
体へのレーザビームの照射によって形成された静電潜像
を現像して可視像を作像する行程を複数有し、多数本の
レーザビームを用いて像担持体上に多色の可視像を作像
し得るレーザビームプリンタなどに関する。

（従来の技術）現在、帯電された像担持体上にレーザビームを照射し
て静電潜像を形成し、この静電潜像を現像することによ
って多色あるいは単色の可視像を作像し得るレーザビー
ムプリンタが開発されている。この種のレーザビームプ
リンタの場合、たとえば第６図に示すように、感光体10
0の表面を第１帯電器101によって均一に帯電し、第１レ
ーザビーム102によって第１露光部で第１の静電潜像を
形成し、第１現像器103で現像することによって上記第
１の静電潜像が第１色目のトナーにより可視像化され
る。次いで、第２帯電器104によって感光体100の表面を
再び帯電し、第２レーザビーム105によって第２露光部
で第２の静電潜像を形成し、第２現像器106で現像する
ことによって上記第２の静電潜像が第２色目のトナーに
よって可視像化される。そして、転写前帯電器107によ
って２色画像のトナーの帯電量が均一化された後、転写
および剥離用帯電器108の作用で２色のトナー像が転写
材Ｐ上に転写されることにより、第７図に示す多色画像
の作像プロセスが終了される。

一方、転写後の感光体100は、クリーナ109によって残
留するトナーが除去され、さらに除電器110によって潜
像が消去されることにより、初期状態が復帰されるよう
に構成されている。

ところで、上述した２つの反転現像モードにおいて
は、それぞれ第１色目の作像条件と第２色目の作像条件
とが異なったものとされている。すなわち、第１色目の
作像時には、前記第１帯電器101によって感光体100の表
面を約600V（ボルト）に帯電し、これにパワーが3mWの
第１レーザビーム102を照射することによって第１の静
電潜像を形成し、第１色目の反転現像が第１現像器103
により正極性トナーを用いて行われる。この第１の現像
器103の現像バイアスは、現像感度を高くする、つまり
トナーの飛翔特性を良くするためにDC成分とAC成分とが
重畳された電圧とされており、上記DCの成分が＋250V、
AC成分が実行値600Vで、周波数が3KHzとされている。

一方、第２色目の作像時には、前記第２帯電器104に
よって感光体100の表面を均一に約1000Vに帯電し、これ
にパワーが3mWの第２レーザビーム105を照射することに
よって第２の静電潜像を形成し、第２色目の反転現像が
第２現像器106により正極性トナーを用いて行われる。
この第２現像器106の現像バイアスは、第１色目のトナ
ーの飛散を防止するために、DC成分のみで、＋1000Vと
されている。

ここで、第２帯電器104で感光体100の表面電位を1000
Vに帯電した理由は、DC成分のみの現像バイアスでは現
像感度が低いために第２現像器106における現像バイア
スとしては＋1000Vを必要とするので、この第２現像に
よる現像剤の重なり（カブリ）の発生を抑えるためであ
る。

しかしながら、感光体100の表面電位を1000Vに帯電す
る第２帯電の場合と600Vに帯電する第１帯電の場合とで
は、第８図に示すように、同じ露光量でも、露光量が40
erg/cm²より少ない際には露光後の表面電位（露光残
量）が大きく異なり、露光量が十分に大きなところでも
潜像の電位が異なったものとなる。これは、露光に用い
るレーザビームの光強度がガウス分布をしているため
で、表面電位が高い（1000V）方が潜像幅が狭いことを
示している。

また、現像特性についても、第９図に示すように、AC
成分を重畳する第１現像の場合とDC成分のみの第２現像
の場合とでは、得られる画像の濃度に差異が生じる。こ
れは、現像のガンマが、ACバイアスを用いる第１現像よ
りDCバイアスのみを用いる第２現像の方が低いためであ
る。

上記の点から、第２色目の作像時にあっては、感光体
100の表面電位が第１帯電による電位よりも高く、また
現像特性から分かるように、表面電位がかなり低下され
ないと画像濃度の飽和が生じない。このため、第１露光
におけるレーザビームと第２露光におけるレーザビーム
とが同一のパワーでは、600Vの場合と同じ潜像幅および
表面電位にすることができず、鮮明で十分な濃度を有す
る２色画像を得ることができないものであった。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は、第１帯電と第２帯電とによる感光体の表
面電位が異なっていたり、また第１現像と第２現像との
現像バイアスが異なっている条件下では、第１露光と第
２露光とに用いられるレーザビームのパワーが同一の場
合、鮮明で十分な濃度を有する２色画像が得られないと
いう問題点を除去するもので、鮮明で、かつ十分な濃度
を有する２色画像を得ることができる画像形成装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明の画像形成装置は、上記目的を達成するため
に、像担持体を第１の電位に帯電する第１の帯電手段
と、前記第１の帯電手段によって帯電された前記像担持
体を第１の強度を有する光にて露光することにより、第
１の静電潜像を形成する第１の露光手段と、前記第１の
露光手段によって形成された前記第１の静電潜像に、第
１の色の１成分現像剤を供給する第１の供給手段と、こ
の第１の供給手段に直流電圧と交流電圧とを重畳してな
る現像バイアス電圧を印加する第１の電圧印加手段とを
有し、前記第１の静電潜像を前記第１の色の１成分現像
剤にて現像する第１の現像手段と、前記第１の現像手段
によって現像された像を担持する前記像担持体を第１の
電位よりも高い第２の電位に帯電する第２の帯電手段
と、前記第２の帯電手段によって帯電された前記像担持
体を前記第１の強度よりも強度の大きい第２の強度を有
する光にて露光することにより第２の静電潜像を形成す
る第２の露光手段と、前記第２の露光手段によって形成
された前記第２の静電潜像に、第１の色と異なる第２の
色の１成分現像剤を供給する第２の供給手段と、この第
２の供給手段に直流電圧のみからなる現像バイアス電圧
を印加する第２の電圧印加手段とを有し、前記第２の静
電潜像を第２の色の１成分現像剤にて現像する第２の現
像手段と、前記第１の現像手段および第２の現像手段に
よって現像された像を被画像形成媒体上に転写する転写
手段とを具備している。

（作用）この発明は、像担持体を第１の電位に帯電し、帯電さ
れた前記像担持体を第１の強度を有する光にて露光する
ことにより、第１の静電潜像を形成し、形成された前記
第１の静電潜像に、第１の色の１成分現像剤を第１の供
給手段で供給し、この第１の供給手段に直流電圧と交流
電圧とを重畳してなる現像バイアス電圧を印加して前記
第１の静電潜像を前記第１の色の１成分現像剤にて第１
の現像手段で現像し、現像された像を担持する前記像担
持体を第１の電位よりも高い第２の電位に帯電し、帯電
された前記像担持体を前記第１の強度よりも大きい第２
の強度を有する光にて露光することにより第２の静電潜
像を形成し、この形成された前記第２の静電潜像に、第
１の色と異なる第２の色の１成分現像剤を第２の供給手
段で供給し、この第２の供給手段に直流電圧のみからな
る現像バイアス電圧を印加して前記第２の静電潜像を第
２の色の１成分現像剤にて第２の現像手段で現像し、前
記第１の現像手段および第２の現像手段によって現像さ
れた像を被画像形成媒体上に転写するようにしたもので
ある。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。

第２図はこの発明の画像形成装置が適用される２色レ
ーザビームプリンタの１例を示すシステムの概略構成図
である。すなわち、２色レーザビームプリンタ199は、
ホストシステム500（コンピュータ，ワードプロセッサ
などの外部機器）と図示しないインターフェイス回路な
どの伝送コントローラを介して結合され、上記ホストシ
ステム500からの２種類のドットイメージデータ（画像
情報）を受付けて２本のレーザビームを個々に変調して
感光体（像担持体）上へ照射し、この２本のレーザビー
ムの照射によって形成された２種類のドットイメージデ
ータをそれぞれ独立に現像して転写材としての用紙上に
転写する構成とされている。

上記２色レーザビームプリンタ199には、第３図に示
すように、ドラム状の感光体200が設けられ、図示しな
い駆動源によって図示矢印方向に回転されるようになっ
ている。感光体200の周囲部には、その回転方向に沿っ
て、順次、第１帯電器201、第１表面電位センサ202、第
１現像器203、第２帯電器（スコロトロンチャージャ）2
04、第２表面電位センサ205、第２現像器206、転写前帯
電器207、転写用帯電器208、剥離用帯電器209、クリー
ナ210および除電器211が配設されている。なお、第１現
像器203では第１色トナー（非磁性一成分現像剤）によ
る第１色現像が行われ、第２現像器206では第２色トナ
ー（非磁性一成分現像剤）による第２色現像が行われる
ものとする。この場合、上記現像は感光体200に対して
単色で行われ、現像剤を重ねては行わないものとする。

一方、感光体200下方の一側方部には、転写材として
の用紙Ｐを転写部へ給紙する給紙装置213が設けられて
いる。給紙装置213は、着脱自在であってその内部に複
数枚の用紙Ｐが収納された上下２段の給紙カセット214,
215から用紙Ｐを１枚ずつ取出す給紙ローラ216,217と、
上段給紙カセット214の上方に形成された手差し給紙口2
18に装着された手差し給紙台219から供給される用紙Ｐ
を搬送する一対の給紙ローラ220と、これら給紙ローラ2
16,217,220で搬送される用紙Ｐの先端を整位して感光体
200上のトナー像とタイミングを取って送出する一対の
レジストローラ221などから構成されている。

また、感光体200下方の他側面部には、トナー像が転
写された用紙Ｐを搬送する吸着搬送ベルト222、この吸
着搬送ベルト222にて搬送された用紙Ｐ上に転写像を加
熱定着する定着器としてのヒートローラ対223、定着後
の用紙Ｐを排紙トレイ225上に排出する排紙ローラ対224
などが設けられている。

次に、光学系について詳細に説明する。まず、第３図
において、唯一のベース318に対して、回転ミラー走査
ユニット（ポリゴンスキャナユニット）212、回転ミラ
ー走査ユニット212で走査された第１レーザビーム309を
所定の位置、つまり第１露光部へ導くための反射ミラー
311,312、第２レーザビーム310を所定の位置、つまり第
２露光部へ導くための反射ミラー314,315,316、光学系
の防塵用の透過ガラス313,317、および水平同期信号を
得るためのPINダイオードなどにより構成されるビーム
光検出器308（第４図参照）へ第1,第２レーザビーム30
9,310を導くための反射ミラー307などが固定されてい
る。

上記回転ミラー走査ユニット212は、第４図に示すよ
うに、主要素として８面の回転ミラー（ポリゴンミラ
ー）300、回転ミラー300を回転駆動する走査モータ32
9、ｆθレンズ301、第1,第２半導体レーザ発振器（以
下、単にレーザ発振器と称する）302,303、コリメータ
レンズ304,305およびプリズム306などから構成されてい
る。この場合、第１レーザ発振器302からの第１レーザ
ビーム309は、コリメータレンズ305を介して入射面およ
び出射面に反射防止コーティングが施されたプリンズ30
6に導かれ、このプリズム306により直角に曲げられて第
２レーザビーム310と水平面空間で平行になるように調
整されて回転ミラー300に入射され、ｆθレンズ301を通
った後、第３図に示す如く、反射ミラー311,312および
透過ガラス313を通って感光体200上の第１露光部へ導か
れ、感光体200の軸方向に沿って走査開始点S₁から終了
点E₁へと露光走査される。

また、第２レーザ発振器303からの第２レーザビーム3
10は、コリメータレンズ304を介して直接回転ミラー300
に入射され、第３図に示す如く、反射ミラー314,315,31
6および透過ガラス317を通って感光体200上の第２露光
部に導かれ、感光体200の軸方向に沿って走査開始点S₂
から終了点E₂へと露光走査される。なお、両走査開始点
S₁,S₂におけるずれ（誤差）ｄ、および第1,第２レーザ
ビーム309,310の主走査方向に対する走査長のずれに対
しては、電気的な対策などが施されている。

第５図は上記のように構成された２色レーザビームプ
リンタ199の制御部を示すものである。第５図におい
て、501は全体的な制御を司る主制御部としてのCPU（セ
ントラル・プロセッシング・ユニット）、502は制御用
のプログラムが格納されるROM（リード・オンリ・メモ
リ）である。503はデータテーブルが格納されるROMであ
り、各種のマージン制御用データ、粗調整用データ、微
調整用データおよび補正用データや、現像バイアス制御
用のセットデータ、各種のデータテーブルなどがアドレ
スごとに格納される。また、504はRAM（ランダム・アク
セス・メモリ）、505は汎用タイマ、506は入出力ポート
で、操作表示部507への表示データの出力、各種検出器
（マイクロスイッチ、センサなど）508からの入力、駆
動系（モータ、クラッチ、ソレノイドなど）510を駆動
する駆動回路509への出力、走査モータ329を駆動するモ
ータ駆動回路511の出力、各種センサおよび高圧電源な
ど523に対する入出力を制御するプロセス制御回路522へ
の入出力が行われる。

514は第１レーザ発振器302を制御する第１レーザ変調
回路、515は第２レーザ発振器303を制御する第２レーザ
変調回路、517はビーム光検出回路であり、ビーム光検
出器308からのアナログ信号を高速コンパレータでディ
ジタル化することにより水平同期信号HSYOが生成され
る。513は印字データ書込み制御回路であり、ホストシ
ステム500からのビデオイメージの印字データを感光体2
00上の所定の位置へ書込むための制御が行われる。519
はインターフェイス回路であり、ホストシステム500へ
のステータスデータの出力、ホストシステム500からの
コマンドデータおよび印字データの受取りなどの制御が
行われる。

また、上述した各部において、感光体200はSe−Te層
にて外周面を形成している。そのため、第１帯電器201
は正極性の帯電チャージャとされている。この第１帯電
器201は、感光体200の帯電電位が約600Vとされている。

第１現像器203は、DC成分が＋250V、AC成分が実行値6
00Vで周波数が3KHzである重畳電圧の現像バイアスとさ
れている。

第２帯電器204はスコロトロンチャージャであり、感
光体200上の現像部（第１色現像）と非現像部との帯電
電位が約1000Vとされている。

第２現像器206は、現像バイアスがDC成分のみの＋100
0Vとされている。

これらの点から、第２現像条件においては、感光体20
0の表面電位が1000Vと高いため、第１現像条件下におけ
る潜像幅と同じ潜像幅を得るには第１レーザビーム309
のパワーよりも強いパワーのレーザビームが必要であ
る。そのため、第１レーザ発振器302からの第１レーザ
ビーム309のパワーが約3mW、第２レーザ発振器303から
の第２レーザビーム310のパワーが約5mWとされている。

次に、上記の構成による多色画像の作像プロセスにつ
いて、第１図を参照して説明する。すなわち、まず第１
帯電器201による第１帯電によって回転する感光体20の
表面電位が約600Vに帯電される。そして、ホストシステ
ム500からの第１のドットイメージデータ（画像情報）
に応じて変調された約3mWの第１レーザビーム309が、第
１表面電位センサ202および第１現像器203の間の第１露
光部に照射されて第１露光が行われ、感光体200の表面
が露光されて情報域のみが低電位とされることにより第
１の静電潜像が形成される。次いで、第１現像器203で
の重畳電圧の現像バイアスによる第１現像により、プラ
ス帯電の第１色トナーで現像されることによって第１色
目のトナー像が作像される。

この状態において、第２帯電器204によって第１色目
のトナー像が形成された感光体200の表面が再帯電さ
れ、表面電位が約1000Vに均一に帯電される。そして、
ホストシステム500からの第２のドットイメージデータ
（画像情報）に応じて変調された約5mWの第２レーザビ
ーム310が、第２表面電位センサ205および第２現像器20
6の間の第２露光部に照射されて第２露光が行われ、感
光体200の表面が露光されて情報域のみが低電位とされ
ることにより第２の静電潜像が形成される。次いで、第
２現像器206のDCバイアスによる第２現像により、プラ
ス帯電の第２色トナーで現像されることによって第２色
目のトナー像が作像される。

こうして、２つの反転現像モードで作像された２色の
トナー像は、転写前帯電器207によって第１色目のトナ
ー像と第２色目のトナー像との帯電量、およびトナー像
面の感光体電位の違いによる転写効率の差が均一化され
て転写の条件が一致される。

一方、用紙Ｐは、レジストローラ対221によって転写
用帯電器208と感光体200との相互間（転写部）へ搬送さ
れ、この部分で感光体200の表面と密着することによ
り、転写用帯電器208の作用で感光体200上の２色のトナ
ー像がそれぞれ転写される。

こうして、各トナー像が転写された用紙Ｐは、剥離用
帯電器209の作用で感光体200から静電的に剥離された
後、吸着搬送ベルト222によってヒートローラ対223へ搬
送され、ここを通過することにより転写像が加熱定着さ
れ、定着後の用紙Ｐは排紙ローラ対224によって排紙ト
レイ225へ排出される。この結果、第１現像による第１
色のトナー像および第２現像による第２色のトナー像の
双方について、鮮明で、画像濃度が十分で均一な２色画
像が得られる。

また、転写後の感光体200は、クリーナ210によって表
面の残留トナーが除去された後、除電器211によって除
電されて初期状態に戻るようになっている。

上記したように、各組の画像形成手段における帯電手
段の電位差、および現像手段の現像バイアスの差異によ
る現像特性の差を考慮して、後段における照射手段から
のレーザビームの強度を前段における照射手段のレーザ
ビームより強くするようにしている。

すなわち、感光体200の帯電電位が約600Vとされてい
る第１帯電器201と約1000Vとされている第２帯電器204
との電位差（400V）、およびDC成分とAC成分との重畳電
圧の現像バイアスによる第１現像器203とDC成分のみの
現像バイアスによる第２現像器206との現像特性の差か
ら、第２現像条件における第２レーザビーム310のパワ
ーを約5mWととし、第１レーザビーム309のパワー（約3m
W）よりも強いパワーとするようにしている。これによ
り、２色のトナー像を作像するプロセスにおいて、第１
現像条件下における潜像幅と同じ潜像幅を得ることが可
能となるとともに、感光体200の表面電位を低下させる
ことが可能となる。このため、第１色目のトナー像のト
ナー飛散を防止し、しかも第２色トナーの飛翔特性を向
上できる。したがって、第１帯電による電位と第２帯電
による電位とが異なっていたり、第１現像と第２現像と
の現像バイアスとが異なっている条件下であっても、鮮
明で、かつ第１色目のトナー像と第２色目のトナー像と
の間に、均一で濃度むらのない十分な画像濃度を有する
２色画像を得ることができるものである。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、発明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施
可能なことは勿論である。

［発明の効果］以上、詳述したようにこの発明によれば、鮮明で、か
つ十分な濃度を有する２色画像を得ることができる画像
形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である多色画像の作像プロ
セスを模式的に示す遷移図、第２図は２色レーザビーム
プリンタの適用例を示すシステムの概略構成図、第３図
はこの発明の画像形成装置が適用される２色レーザビー
ムプリンタの概略構成図、第４図は２本のレーザビーム
による感光体への露光走査を概略的に示す斜視図、第５
図は制御部の構成を概略的に示すブロック図、第６図は
２色レーザビームプリンタの概略を示す説明図、第７図
は従来の多色画像の作像プロセスを模式的に示す遷移
図、第８図および第９図は従来の問題点を示すもので、
第８図は感光体の表面電位と露光量との関係を説明する
ために示す図、第９図は画像濃度と感光体表面電位との
関係を説明するために示す図である。 199……２色レーザビームプリンタ、200……感光体（像
担持体）、201……第１帯電器（帯電手段）、202……第
１表面電位センサ、203……第１現像器（現像手段）、2
04……第２帯電器（帯電手段）、205……第２表面電位
センサ、206……第２現像器（現像手段）、207……転写
前帯電器、208……転写用帯電器、209……剥離用帯電
器、210……クリーナ、211……除電器、212……回転ミ
ラー走査ユニット、302……第１レーザ発振器、303……
第２レーザ発振器、309……第１レーザビーム、310……
第２レーザビーム、501……CPU、514……第１レーザ変
調回路、515……第２レーザ変調回路。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−124353（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−81667（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−273881（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−274972（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−296063（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−67874（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−113272（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−165673（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−108557（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−144452（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−117572（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体を第１の電位に帯電する第１の帯
電手段と、前記第１の帯電手段によって帯電された前記像担持体を
第１の強度を有する光にて露光することにより、第１の
静電潜像を形成する第１の露光手段と、前記第１の露光手段によって形成された前記第１の静電
潜像に、第１の色の１成分現像剤を供給する第１の供給
手段と、この第１の供給手段に直流電圧と交流電圧とを
重畳してなる現像バイアス電圧を印加する第１の電圧印
加手段とを有し、前記第１の静電潜像を前記第１の色の
１成分現像剤にて現像する第１の現像手段と、前記第１の現像手段によって現像された像を担持する前
記像担持体を第１の電位よりも高い第２の電位に帯電す
る第２の帯電手段と、前記第２の帯電手段によって帯電された前記像担持体を
前記第１の強度よりも強度の大きい第２の強度を有する
光にて露光することにより第２の静電潜像を形成する第
２の露光手段と、前記第２の露光手段によって形成された前記第２の静電
潜像に、第１の色と異なる第２の色の１成分現像剤を供
給する第２の供給手段と、この第２の供給手段に直流電
圧のみからなる現像バイアス電圧を印加する第２の電圧
印加手段とを有し、前記第２の静電潜像を第２の色の１
成分現像剤にて現像する第２の現像手段と、前記第１の現像手段および第２の現像手段によって現像
された像を被画像形成媒体上に転写する転写手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。