JPH03225377A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ 本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に関し
、特に像担持体の背面側から感光層に露光により潜像を
形成し、対応する色の現像剤で現像することを繰り返し
て、像担持体上に複数色の画像を重ねて形成し、カラー
画像を得るようにした画像形成装置に関する。

【土亘且Ｉ 近年、デスクトップ型のプリンター市場の発展は目ざま
しく、中でも電子写真方式のレーザービームプリンター
（ＬＢＰ）は、その高画質と高速性のために急速に普及
しつつある。

技術の進歩に伴い、小型化・低価格化も進み、個人的な
使用（パーソナルユース）向けの製品も数多く登場して
きている。現在、デジタル型のカラー複写様の需要が高
まっていることを考えると、小型のカラーＬＢＰが開発
されるのも間近にせまっていると言える。２色のＬＢＰ
は既に製品化されたものが存在している。技術的にフル
カラーのＬＢＰを実現すること自体は困難ではないが、
いかに小型化、低コスト化されたシステム構成を設計で
きるかに、カラーＬＢＰの製品化のポイントがあると言
える。

が　　　′　　　　よ　　　と　　　るカラーＬＢＰな
とのカラー画像形成装置を小型化するに当たって必要と
される技術的な背景は、背面露光方式、多重現像および
ベルト状感光体等の採用が重要なものであると考えられ
る。しかしながら、以上の技術事項の採用は小型化に有
利ではあるが、背面露光と多重現像とを組み合わせた構
成の場合、通常プロセスと異なる問題が発生する。

それは従来見すごされてきたが、多重現像方式による画
像形成では、像の露光、現像を繰り返して、像担持体上
に複数色の画像を形成する方式を採るので、画像を重ね
合わせて形成する箇所では、一端像担持体の感光層を通
過した露光が、像担持体上に既に形成されている画像に
より散乱され、再び感光層へと戻る過程が発生すること
である。例えば特に散乱係数の高いイエロートナーのイ
エロー画像が像担持体上に形成されているときに顕著で
あるのだが、像担持体の感光層を背面より通過してきた
後の画像の露光を、像担持体上の先の画像のトナー層表
面および内部で散乱させて再び感光層に送ってしまうこ
とである。このため感光層にシャープに形成されるはず
の上記後の画像の潜像が、数十μｍ程度ぼやけた形にな
ることがあった。同様な現象は像担持体上にマゼンタ等
の画像が先に形成されている場合にも、少なからず生じ
る。

このようなことから、イエロー等の画像上に他の色の画
像を重ねて形成しようとすると、他の色の画像にその潜
像のぼやけを原因とする色ずれが発生し、カラー画像の
解像度や色再現性を劣化し易いという問題を発生するこ
とがあった。

従って本発明の目的は、背面露光により潜像を形成して
現像することにより、像担持体上に複数色の画像を重ね
て形成して、カラー画像を得るに際し、潜像のぼやけを
原因とする色ずれを無（して、画像の解像度および色再
現性を向上したカラー画像を得ることを可能とした画像
形成装置を提供することである。

るた　の 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

要約すれば本発明は、背面側が透光性の像担持体の感光
層に対して露光手段により前記像担持体の背面側から画
像の露光を行ない、得られた潜像を対応した色の現像剤
で現像して可視化することを、複数色の画像について繰
り返し行なって、前記像担持体上に複数色の画像を重ね
て形成する画像形成装置において、前記画像の露光に使
用する光の波長域に対し最も光散乱の低い色の現ｆ象剤
の画像から、前記複数色の画像を形成することを特徴と
する画像形成装置である。

見上上 本発明者等は、背面露光により潜像を形成して現像する
ことにより、像担持体上に複数色のトナー像を重ねて形
成して、カラー画像を得るに際し、潜像のぼやけを原因
とする色ずれを無（して、画像の解像度および色再現性
を向上したカラー画像を得ることを可能とした画像形成
装置を開発すべく鋭意研究を重ねた。

その結果、背面露光方式で各色の画像露光を行ない、そ
れを多重現像方式で現像して、像担持体上に複数色の画
像を重ねて形成する際、各色の画像を構成する現像剤が
次の色の各色の画像の露光を散乱して、その露光に重要
な影響を与えることに着目し、本発明を完成するに至っ
た。

即ち、像担持体上に形成した画像による次の画像の露光
の光散乱が、当該次の色の画像に与える悪影響の面積的
乃至頻度的割合をより小さくするためには、像担持体上
に形成される色の画像の露光に使用する光に対し、光散
乱の最も低い色の現像剤の画像から複数色の画像を形成
していけばよい。

そこで、本発明では、背面露光方式および多重現像方式
により像担持体上に複数色の画像を形成するに際し、散
乱係数の最も低い色の現像剤の画像から順に複数色画像
を形成することによって、上記の次の画像に生ずる悪影
響の面積的、頻度的割合を半減するようにしたものであ
る。背面露光方式および多重現像方式を採用した画像形
成方法では、従来、この観点から複数色の画像の形成順
序を規定することは行なわれていず、本発明により、複
数色の画像を重ねて形成する際の色ずれを少なくし、カ
ラー画像の解像度や色再現性を向上し、高画質のカラー
画像を得ることが可能になったのである。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示
す構成図である。

第１図において、１は像担持体としての感光ベルトで、
感光体ベルト１は、上下のローラ２．３および中間のロ
ーラ４に掛は回して、傾斜して設置されている。感光体
ベルト１の外側には、上側の軌道に沿って下からクリー
ナ２１、除電器１２、−広帯電器５が設けられ、下側の
軌道に沿って上から第１現像器７、第２現像器８、第３
現像器９、第４現像器１０が設けられ、下のローラ３の
箇所には転写帯電器１４が設けられている。また下のロ
ーラ３と転写帯電器１４との間に送り込まれる転写紙１
５の移動方向延長上には、定着器１６が設けられる。

一方、感光体ベルト１の内側には、上側の軌道に沿って
下から露光ランプ１３、ＬＥＤ６ａと光学系６ｂと焦点
位置合せ用当接スリット６ｃとからなる露光手段６が設
けられ、下側の軌道に沿って上から第１当接ローラ３１
、第２当接ローラ３２、第３当接ローラ３３、第４当接
ローラ３４が設けられている。第１〜第４当接ローラ３
１〜３４は感光ベルト１と当接して、それぞれ対応する
第１〜第４現像器７〜１ｏの現像スリーブと感光体ベル
トｌとの間の距離を一定に保つためのものである。

上記感光体ベルト１は、内側から順に ＰＥＴ（ポリエステルフィルム）層、ＩＴＯ（インジウ
ム・テンオキサイド）層、ｏｐｃ　（有機光導電体）層
を積層した３層構成となっている。詳細は後述する。感
光体ベルトｌのＰＥＴ層、ＩＴＯ層は透光性であるため
、感光体ベルトｌの内側に設けた露光手段６により感光
体ベルト１の背面側から像の露光を行なうことができる
。

本画像形成装置では、先ず、−広帯電器５により感光体
ベルト１表面の０２０層に電荷が一様に付与された後、
露光手段６のＬＥＤ６ａの発光により、光学系６ｂ、焦
点位置合せ用当接スリット６ｃを介して０２０層に露光
して、０２０層に静電潜像が形成される。次に第１〜第
４現像器７〜１０のいずれかにより、感光体ベルト１上
に形成された潜像を現像して、トナー像として可視化す
る。

次いで感光ベルト１は、露光ランプ１３と除電器（除電
用ＡＣ帯電器）１２との作用により残留した電荷が除去
された後、−次帯電以下の画像形成プロセスを繰り返す
。この間、クリーナ２１はＯＦＦ状態の位置にあり、ク
リーナ２１のブレード２２は感光体ベルトｌに接触しな
い。

以上のようにして潜像の形成、潜像の現像を４回繰り返
し、感光体ベルト１上に４色の画像が形成されたなら、
次いで転写帯電器１４により転写材１５上に４色の画像
の転写が行なわれ、その後転写材に転写された画像を定
着器１６により加熱あるいは加圧して定着が行なわれ、
最終的なカラー画像を得る。

転写されずに感光体ベルト１上に残ったトナーは、ＯＮ
状態になったクリーナー２１のブレード２２がベルト１
に接触して除去する。またベルト１上に残留した電荷は
、露光ランプ１３と除電器１２との作用により除去され
る。そして感光体ベルト１は上のローラ２を初めとする
ローラの送りにより回動して、以上の工程をサイクルと
して繰返す。

さて本発明の要点は、露光手段６で使用する潜像形成用
露光の波長（即ち、感光体ベルト１の感光層感度波長で
もある）と、各色現像剤の光反射および吸収特性とに対
応して、複数色の画像の形成順序を最適化することによ
り、感光体ベルト１上の複数色のトナー像を重ねて形成
する際の色ズレを低減もしくは防止することにある。

先ず、色現像剤としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）
、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色の組合せを用い
るとし、露光の波長域で光散乱がイエロー、マゼンタ、
シアン、ブラックの順に前はど高いとする。そしてイエ
ローとシアンとの色の重ねを行ないグリーン（Ｇ）の像
をつくる場合を例に採って本発明の詳細な説明すると、
第２図（ａ）、（ｂ）に示すようになる。

先ず、本発明では、感光体ベルト１は、第２図（ａ）に
示すように、透光性のＰＥＴ層１ｕを基体として、その
上に導電性かつ透光性のＩＴＯ層１ｖが設けられ、さら
にその上に光導電性のＯＰ　ＣＮ　ｌ　ｗが形成されて
なっている。感光体ベルト１は、ｏｐｃ層１ｗとＩＴＯ
層１ｖとの境界部に、０２０１１ｗへの電荷注入を防止
するバリヤー層を設けた構成としていてもよいが、本発
明の作用とは直接関係はないのでその点についてはこれ
以上言及しない。

さて、露光手段６で使用する潜像形成用露光の波長に対
して光散乱係数が、イエロー（Ｙ）に比べて低いシアン
（Ｃ）の像を先に露光、現像して、第２図（ａ）に示す
ように、感光体ベルト１上にシアン像１１ｃを形成し、
その後に感光体ベルト１の背面側からイエロー像の露光
１７ｙを行なった場合、イエロー像の露光１７ｙは一端
感光体ベルト１の下から順にＰＥＴ層１ｕ、ＩＴＯ層１
ｖ、ＯＰＣ層ＩＷを通過して、なお残る未吸収の光が感
光体ベルト１上のシアン像１１ｃのトナー層底面に到達
する。このとき、シアン像１１ｃのトナー層表面と内部
での反射、散乱光がごくわずかにＯＰＣ層ＩＷに戻り、
上記の露光によって形成するイエロー像の静電潜像の領
域１８ｙを実際よりご（わずかにぼかしてしまう。その
ため、第２図（ｂ）に示すように、イエロー像ｚｙを重
ねて現像して形成すると、イエロー像１１ｙにわずかに
色ズレ、ボケが生じる。

しかし、シアンではマゼンタと同様に散乱係数が比較的
小さいために、イエロー像の色ズレ、ボケの幅は数μｍ
程度と小さ（、画質悪化の影響はさほど問題にならない
。

しかし、同じくグリーン像を作るために、今度はイエロ
ー像１１ｙを先に露光、現像して、第３図（ａ）に示す
ように、感光体ベルト１上にイエロー像１１．７を形成
し、シアン像１１ｃを後に形成するとする。すると、イ
エローの散乱係数は４色中で最も高いために、第３図（
ｂ）に示すように、シアン像１１ｃの露光１７ｃの光散
乱は太き（、第２図（ａ）、（ｂ）の場合と比べて、形
成されるシアン像１１ｃの潜像１８ｃははるかにぼやけ
たものとなる（数十μｍ程度）。そのためシアン像１１
ｃを現像すると、シアン像１１ｃがイエロー像１１ｙ上
にこれよりも−回り大きく形成され、定着後の最終画像
に得られるグリーン像１１ｇは、その周囲にシアン像１
１ｃが数十μ程度縁取り状にはみ出した像となってしま
う。従って画像の色再現性と解像性が非常に悪化する。

第３図（ａ）、（ｂ）に示す結果は、散乱係数の高いイ
エローの像を先に形成し、他の色の像を後に形成する場
合に、特に起こり易いものである。また２色重ねのみな
らず、３色重ねの場合も同様であり、例えば３色重ねの
場合、第３色目の像の露光のときにイエロー像上にマゼ
ンタ像またはシアン像が存在し、これが第３色目の像の
露光時に反射層として作用するために、その３色目の像
の露光に対する散乱がより強くなるので、当該３色目の
像のぼけは一層大きくなり易い。

、従って、いずれにせよ、像の露光に使用する波長に対
し光散乱の割合がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
クの順に後はど低くいとした場合、最も良い画像の形成
順は、第４図のようにイエロー像を２回目以降で露光、
現像して形成することである。先に述べたように色ズレ
がイエロー像のみで問題になる場合には、イエロー像を
最後に露光、現像して形成するようにすればよ（、他の
色の像は適当な順で露光、現像しても差しつかえない。

従来性なわれていた現像順序では、以上の観点からの構
成はなされていなかったので、最悪の場合にはイエロー
像を一番先に形成するというように、散乱係数の高い色
の像から形成して画質を太き（損なっていたが、本発明
によればこれが解決できる。

なお、１パス方式の多重現像では現像器配列順に現像を
行なわなければならないが、面順次方式の多重現像の場
合には、現像器の配列順序は第１図のようであっても、
第６図の実施例のようにこれとは逆であってもよく、更
にその他の配列順序であってもよい。本発明では、像の
露光に使用する波長域に対し、光散乱係数の最も低い色
の現像剤の画像から複数色画像を形成していくので、第
４図或いは第５図のように、これに対応して現像順序も
時間的な現像バイアス順序の制御によって定めればよく
、このため現像器の空間的な配置の制約を受けない。

現像バイアスは各現像器間の現像剤の混色を避けるため
に、ＤＣバイアスのみを用いることが考えられるが、Ｄ
ＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させて使用することを
妨げるものではない。

本発明の効果は、接触式、非接触式の別、ジャンピング
現像法、磁気ブラシ法の別、マグトナノンマグトナｉの
別、ｌ成分現像、２成分現像の別等、現像方式の如何に
拘らず発揮される。

実際の画像形成の順序を定めるには、次のように行なう
ことが簡単で良い。

即ち、画像が形成された感光体ベルト１の感光層に対し
、次の色の画像の露光を感光体ベルト１の背面側から行
なった場合に、その露光の背面側への反射光量を測定し
ておく。画像のにじみをもたらす露光の感光体ベルト１
の表面と平行な平行方向（横方向）への拡散光量は、感
光体ベルト１の垂直方向（厚み方向）への拡散を含んだ
反射光量にほぼ比例すると考えられるので、上記の拡散
光量の測定で反射光量が小さいと判定した色の現像剤の
画像から画像形成すればよい。反射光量は画像のトナー
層の厚みに指数関数的な関係をもっているが、上記の測
定はこのトナー層厚みに対応した因子も含んでいるため
に都合がよい。反射光量の測定の方法としては、実際に
平行方向への散乱を直接測ってももちろん良い。

本発明は、露光光源が可視光域のものであっても、赤外
域のものであっても、同様に効果を得ることができる。

本発明者等の実験の結果によると、ＬＥＤ光源（波長６
８０　ｎｍ）と赤外レーザー光源（波長７８０ｎｍ）で
は、イエロー　マゼンタ、シアン、ブラックに対し、第
１表に示すように、相対的な散乱反射光量の値が得られ
た。

第１表 そこで、反射光量の小さい順に、即ちブラック、シアン
、マゼンタ、イエローの順に画像形成を行なったところ
、全（逆の順序で画像形成をした場合に比べ、画像のに
じみ、ぼけの現象が改善された。後者では最大２０μｍ
幅の画像のぼけが発生したが、前者では画像のぼけは幅
１０μｍ以下に抑えられた。

以上では、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順
に画像形成を行なうと良かったとしているが、画像形成
する色の順序はこの実験で定まるような一意的なものに
限られない。

何となれば、光拡散の割合は現像剤の結合剤や顔料の分
散状態、光反射率、光吸収率、光屈折率、粒度分布、現
偉層の厚み等によって大きく異なるからである。従って
画像形成装置のシステム毎に、上述した反射光量を直接
測定して、画像形成する色の順序を決定する必要がある
。特にマゼンタとシアンは反射光量が近いところにあり
、これらの現像剤の素材によっては、反射光量の大きさ
順が入れかわる可能性が大きい。

以上の実施例では、露光光源としてＬＥＤを例にとって
説明したが、レーザーのような単一波長の光源を使用し
た方が、波長領域が広がった光源を使用した場合よりも
、現像剤の反射光量の差が一層はっきりと現れるため好
ましく、本発明の効果、即ち色ズレの防止効果はより明
確なものとなる。勿論、ハロゲンランプのなどの白色光
源のように、波長域の広がった光源においても、使用波
長域に対し散乱係数の低い色の現像剤の画像順に、画像
形成することにより同様に画像の色ズレやボケを防止で
きる。

また、以上の説明では、像担持体としてベルト状の感光
体の感光体ベルト１を例にとって説明したが、本発明は
、通常使用されるドラム状の感光体の感光体ドラムを用
いたとしても、全（同様の効果をもたらすことは明らか
である。また、従来、画像の色ズレやボケ防止の改善法
として、色重ねに対応して大きめあるいは小さめのドツ
トが形成されるように、露光信号を電気的に制御する方
法があるが、複雑で処理時間をかなり要している。本発
明では、このような難点を伴なうことがなく、より根本
的な面からの解決が行なわれている。

なお、第７図に示すように、感光体ベルト１の０２０層
１ｗ上に絶縁性の光吸収層１ｘを設けて、感光体ベルト
１上に形成した画像による次の色の像の露光の光散乱の
影響を防止する方法もある。これによれば、前述の問題
を完全に解決できる。光吸収層の代わりに絶縁性の光反
射層を設けると、感光体ベルト１の内部で多重光散乱を
引き起こして、逆に画像のボケを悪化させることもある
ので、上記のように光吸収層ＩＸの方が望ましい。

この場合、感光体ベルト１の外面からの外光も感光層１
ｗに届かないので、外光による感光層１ｗの光劣化を防
止するという利点もある。そのため感光体ベルトｌ上に
形成した画像そのものをデイスプレィとする表示装置と
しての利用も可能である。但し、その場合、所謂ＮＰ方
式と呼ばれるプロセス工程を要するため、第８図に示す
実施例のように、画像形成装置の構成が多少複雑となる
面もある。

即ち、第８図に示した画像形成装置では、−広帯電器５
により一次帯電し、露光器１３ａにより露光を行なった
後、除電器（除電用ＡＣ帯電器）５ａにより除電すると
同時に、潜像形成用露光手段６により像の露光を行なう
点が、第１図に示した画像形成装置と異なり、またその
ための露光器１３ａ等が余分に必要になる。

第８図の画像形成装置での画像形成プロセスのシーケン
ス例を第９図に示す。この場合、形成する画像の現像の
色順は任意で良い。

ｌ豆立皇１ 以上説明したように、本発明では、像担持体上に複数色
の画像を重ねて形成するに当たり、潜像形成用露光に使
用する波長域または像担持体感光層の感度波長域に対し
現像剤の光反射率の低い順に、複数色の画像を露光し、
現像して形成するので、複数色の画像の色ズレやボケの
現象を低減乃至なくすことができ、画像の色再現性や解
偉力を太き（向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成
図である。 第２図（ａ）、（ｂ）は、第１図の画像形成装置での画
像形成順を示す説明図である。 第３図（ａ）、（ｂ）は、同じく画像形成順の不適切な
例を示す説明図である。 第４図は、第１図の画像形成装置での画像形成プロセス
のシーケンスを示すシーケンス図である。 第５図は、同じくシーケンスの他の例を示すシーケンス
図である。 第６図は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す構
成図である。 第７図は、本発明の画像形成装置での感光体ベルトの他
の例を示す構成図である。 第８図は、本発明の画像形成装置の更に他の実施例を示
す構成図である。 第９図は、第８図の画像形成装置での画像形成プロセス
のシーケンスを示すシーケンス図である。 １：感光体ベルト ５ニ一時帯電器 ６：露光手段 ７〜１０：現像器 １２：除電器 １４：転写帯電器 第 図 第２図 （ａ） 第３図 （ａ） クリーナー 第４図 第５図 第６図 １４ 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）背面側が透光性の像担持体の感光層に対して露光手
   段により前記像担持体の背面側から画像の露光を行ない
   、得られた潜像を対応した色の現像剤で現像して可視化
   することを、複数色の画像について繰り返し行なって、
   前記像担持体上に複数色の画像を重ねて形成する画像形
   成装置において、前記画像の露光に使用する光の波長域
   に対し最も光散乱の低い色の現像剤の画像から、前記複
   数色の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 ２）前記露光手段の光源がレーザー光源である請求項１
   記載の画像形成装置。