JPH06295114A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光媒体上に複数色トナーによる画像を形成
するカラー画像形成装置において、２色目以降のトナー
像も確実に現像し良好な中間調画像を得ること。 【構成】 感光体１へ帯電、露光、現像を複数回を行
い、感光体１上に複数色トナーによる画像を形成し、こ
の感光体１上の複数色トナーからなる画像を用紙に転写
するカラー画像形成装置において、感光体１上に形成さ
れる複数色のトナー画像のスクリーンを各色ごとに異な
らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ走査装置を備
え、感光媒体へ帯電、露光、現像を複数回を行い、複数
色トナーによる画像を形成するディジタル電子写真方式
のカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速かつ高印字品質を提供できる記録方
式として、感光体へ帯電、露光、現像を複数回を行い、
色重ね現像を用いて感光体上に複数色トナーによる画像
を形成し、記録紙に転写してカラー画像を形成するディ
ジタル電子写真方式のカラー複写機が利用されている。

【０００３】これらのプリンタや複写機では、中間調画
像を再現するための画像構造として、印刷技術で一般的
に知られている万線構造を用いた面積変調法が利用され
ている。

【０００４】この方法はアルゴリズムも比較的簡易であ
り、また低コストであるため、多くのディジタル電子写
真方式のプリンタや複写機において採用され、イエロ
ー、マゼンタ、シアン、およびブラックのすべての色が
同じスクリーン角度をもつ、いわゆる「同角万線スクリ
ーン」が用いられている。

【０００５】通常これらのフルカラー画像形成装置で
は、レーザー光によるラスター走査方式による書き込み
を行っており、この書込みは、毎回の走査で書き込んだ
画像情報を副走査方向に連続させることで万線スクリー
ン構造を実現している。このため、そのスクリーン角度
は主走査方向を０°にとった座標系で９０°となる。す
なわち図１３に示すような「９０°同角万線スクリー
ン」が最も一般的に採用されている。またこの９０°同
角万線スクリーンにおいては、中間調はトナーを重ねた
線の太さを変化させる画像構造によって再現している。

【０００６】一方、感光媒体上に複数色トナーによる画
像を得る画像形成装置においては、２色目以降の画像形
成時に、それ以前に感光媒体上に形成されたトナー画像
の上から露光して潜像を形成する必要があり、その際、
２色目以降の画像形成時には、それ以前に感光媒体上に
形成されたトナー画像の影響をうけて電位むらを生じこ
れが色むら発生の原因となっている。すなわち、２色目
以降のトナーが感光媒体上に現像されにくくなり、２色
目以降の画像形成時点で画像の劣化が生じる。

【０００７】この対策として、２色目以降の画像形成時
の露光条件を、それ以前の露光条件に対し変更するとい
う方法が採られている。

【０００８】例えば、露光強度や１画素あたりの露光時
間を、各色に対応する工程毎に後になる程順次強くする
方法（特開昭６３−６５４６０号公報，特開昭６３−６
６５７９号公報）、ビーム径を各色に対応する工程毎に
後になる程順次強くする方法（特開昭６３−６５４５９
号公報）、第１の階調情報と第２の階調情報とに基づい
て第２の色を露光する時の発光強度を制御する方法（特
開平３−２９０６７６号公報）等である。

【０００９】しかしながら、従来の９０°同角万線スク
リーンにおいては、全色同じ角度であるために、前述し
たとおり２色目以降の画像形成時点で画像の劣化が発生
し、上記したように露光強度や時間を変えるという方法
を採った場合にも、画像形成状態が異なった絵柄に対し
ては、過露光あるいは露光不足というような懸念が生
じ、かつ露光強度や時間を変えるためのハードウェア化
に際してもコスト高くなる。

【００１０】また、第１の階調情報と第２の階調情報と
に基づいて、第２の色を露光する時の発光強度を制御す
る方法においては、第１の階調情報を記憶しておくペー
ジメモリが必要となり、装置が高価なものとなる。

【００１１】このようなトナーの重なり合いに起因する
問題点のないものとして、例えば、特開昭６３−１４４
３６７号公報には、色の異なるトナー同士を直接重ねる
ことなく画像の形成を行う像形成方法が記載されてい
る。しかし、同公報に記載の像形成方法は、スクリーン
を使用した画像形成を対象としたものではなく、また、
像露光の位置合わせを１画素以下の精度で厳密に行うた
めの具体的な手段については記載されていない。

【００１２】また、特開平３−２１４８６４号公報に
は、ライン毎に基準信号を遅らせる量を変えるようにし
たモアレを除去することが記載されている。しかし、同
公報に記載の技術は、用紙上に転写された後の各色のト
ナー像が空間周波数的に互いに干渉してモアレが発生す
ることを防止するものであって、感光媒体上でのトナー
像の重なり合いを問題としたものではない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、感光媒体へ
帯電、露光、現像を複数回を行い、感光媒体上に複数色
トナーによる画像を形成するカラー画像形成装置におい
て、２色目以降のトナー像も確実に現像し良好な中間調
画像を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、感光媒体へ帯電、露光、現像を複数回を行
い、感光媒体上に複数色トナーによる画像を形成するカ
ラー画像形成装置において、複数色からなるカラー画像
信号を入力する手段と、万線スクリーンの基準となるパ
ルスを発生するパルス発生手段と該パルス発生手段から
の周期的なパルスに同期して前記入力されたカラー画像
信号のレベルに応じた幅のパルスを生成し主走査方向に
周期的に並んだ万線スクリーンを形成するパルス幅変調
手段と、前記万線スクリーンの書き出しタイミングを一
走査ごとに各色ごとに異ならせる手段とを設けたことを
特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明においては、感光媒体上に形成されるト
ナーの潜像方向が各色ごとに異なるため、感光媒体上の
トナー同士が干渉することがなく、前に現像されたトナ
ーによる影響が少なくなる。これによって、電位や現像
効率が安定となり、再現された画像の画質、特に色再現
性、階調再現性がよくなり、安定したフルカラー画像が
得られる。

【００１６】

【実施例】以下図面を参照しながら実施例に基づいて本
発明の特徴を具体的に説明する。図１は本発明の一実施
例であるカラー画像形成装置の概略構成図である。

【００１７】図１において、１はドラム状の感光体で、
感光体１の周囲に静電潜像形成用帯電器２、イエロー、
マゼンタ、シアン、ブラック各色の現像剤を収めた現像
器３、一括転写用帯電器４、クリーナー５およびイレー
ズランプ６を配置し、さらに記録材８の移動方向前方に
定着器７が配置されている。

【００１８】感光体１は矢印方向に回転し、静電潜像形
成用帯電器２により表面が均一に帯電される。次いで第
１色目の画像情報に応じて変調されたレーザー光を照射
して、第１色目の露光が行われ、感光体１上に第１色目
の静電潜像が形成される。次いで感光体１上の第１色目
の静電潜像は、現像器３により第１色目のトナーで現像
されて可視化され、第１色目のトナー像が形成される。

【００１９】次に第２色目の潜像形成の工程に移る。第
２色目は既に現像されている第１色目のトナー上から表
面が均一になるように帯電させ、レーザー光を照射して
第２色目の露光が行われる。これによって、感光体１上
に第２色目の静電潜像が形成され、現像器３の第１色目
とは異なった色の現像器によって現像され可視化され
る。以下、第３色目、第４色目も同様な工程が繰り返さ
れた後、一括して記録材８へ転写され定着器７を経てフ
ルカラー画像として出力される。

【００２０】次に万線スクリーンによる画像形成につい
て説明する。

【００２１】図２は、図１に示すカラー画像形成装置の
感光体１に静電潜像を形成する部分の構成を模式的に示
す説明図である。尚同図において、レーザー光源２１か
らのレーザー光は、偏向器であるポリゴンミラー２２、
ｆ−θレンズ２３を介して感光体１を走査する。感光体
１の一端には走査開始検出手段としてフォトセンサ２４
が配置され、ポリゴンミラー２２の一面ごとに入射され
るレーザー光１２により走査開始の基準信号すなわち走
査開始信号ＳＯＳを発生する。ポリゴンミラー２２は、
ポリゴンミラー駆動モータ２５によって駆動される。前
記走査開始信号ＳＯＳは、ページ同期信号ＰＳや画像信
号等のその他の信号とともに画像信号制御回路２６に入
力され、レーザー光１２の走査に同期してレーザー光源
２１が画像信号により変調される。

【００２２】上記画像信号制御回路２６には、図３に示
すスクリーン発生器３０、波形整形回路３３、パルス幅
変調回路３４等が設けられている。

【００２３】スクリーン発生器３０は、万線スクリーン
による画像形成を行うために必要な万線クロックを生成
するためのもので、ここでは、図４に示すような、１３
３線ピッチの万線を４５°回転させて、４５°の１８９
線ピッチの万線を形成する場合を一例として示す。

【００２４】スクリーン発生器３０は、ラインカウンタ
３１と１３３線回転クロック発生器３２を備えており、
ラインカウンタ３１のクロック端子には、１主走査ごと
に発生する走査開始信号ＳＯＳが供給されるとともに、
イネーブル端子には、出力画像のページの先頭を示すペ
ージ同期信号ＰＳが供給される。また、スクリーン角を
切り替えるためのスクリーン角切り替え信号がラインカ
ウンタ３１に供給される。

【００２５】ラインカウンタ３１は、他の用途にも使用
するため一つの画像に構成する複数のラインを計数でき
るだけのビット数を有しており、出力の下位２ビットの
信号Ｌａ０、Ｌａ１をスクリーン角回転のために使用す
る。

【００２６】このラインカウンタ３１は、図５に示すよ
うに、ページ同期信号ＰＳ（図５（ｃ））が有効になっ
てから、走査開始信号ＳＯＳ（図５（ｄ））を計数し、
Ｌａ０、Ｌａ１の２ビットの信号を［０，０］、［０，
１］、［１，０］、［０，０］、［０，１］・・・・・
と３ライン周期で繰り返すような出力（図５（ｅ））を
生成する。この２ビットの信号Ｌａ０、Ｌａ１は、１３
３線用の回転クロック発生器３２に供給される。すなわ
ち、１０進数表現で「０」、「１」、「２」、「０」、
「１」・・・・・・の信号が回転クロック発生器３２に
供給される。また、回転クロック発生器３２には、画素
クロックＢＣＬＫの２倍の周波数のクロック（２−ＢＣ
ＬＫ）と、走査開始信号ＳＯＳが供給される（図５
（ａ），（ｂ））。

【００２７】回転クロック発生器３２では、走査開始信
号ＳＯＳの入力時に、Ｌａ０、Ｌａ１の２ビットが
［０，０］なら０、［０，１］なら２、［１，０］なら
４のオフセット量を回転クロック発生器３２に内蔵され
たカウンタ回路（図示せず）にセットし、画素クロック
ＢＣＬＫの２倍の周波数のクロック（２−ＢＣＬＫ）を
６分周する。このオフセット量は予め回転クロック発生
器３２に内蔵のメモリに記憶されている。この処理によ
り、ライン毎に画素クロックＢＣＬＫの１クロックづつ
シフトし３分周された回転万線クロックが得られる（図
５（ｆ））。

【００２８】図６は、このようにして得られた万線クロ
ックを、連続する４ライン分示したものである。同図に
おいて、ＢＣＬＫは４００ＳＰＩ（ｓｐｏｔ ｐｅｒ
ｉｎｃｈ）の基本１画素ごとの同期信号、すなわち画素
クロックＢＣＬＫ（図６（ａ））である。ページの開始
から第１ライン、第２ライン、第３ライン、第４ライ
ン、・・・・とラインが進むにつれ画素クロックＢＣＬ
Ｋの１クロックずつ位相の遅れた第一から第四の万線ク
ロックが生成される（図６（ｂ）〜（ｅ））。この万線
クロックによって、図３に示す波形整形回路３３に供給
され万線クロックに同期した三角波（図６（ｆ）〜
（ｉ））が生成される。この万線クロックを基準に生成
された三角波とアナログ信号の画像信号が、比較回路か
ら構成されるパルス幅変調回路３４に供給され、三角波
と画像信号が比較され図４に示したような右下がり４５
°（すなわち＋４５°）の１３３線の万線画像が得られ
る。但し、この１３３線とは主走査方向に見たピッチで
ある。万線画像は図６（ｆ）〜（ｉ）においてハッチン
グで模式的に示している。万線画像の線幅Ｗは画像の濃
度によって変化し、濃度が高いほど幅Ｗが広くなる。

【００２９】尚、スクリーン角を逆、すなわち、−４５
°にするためには、ラインカウンタ３１において、１０
進数表現で「０」、「２」、「１」、「０」、「２」、
・・・・の信号を発生させ、これを回転クロック発生器
３２に供給すればよい。このスクリーン角の切替えは、
ラインカウンタ３１に供給されるスクリーン角切替え信
号により行われる。

【００３０】上述の例では、スクリーン角は、＋４５
°、−４５°の２種類だけを説明したが、図３に示す回
転クロック発生器３２におけるカウンタ回路のオフセッ
ト量によって変更することができる。すなわち、オフセ
ット量を減らすことによりスクリーン角は９０°に近づ
き、逆にオフセット量をふやすことによりスクリーン角
は０°に近づく。これによって、各色に対して互いに異
なったスクリーン角を割当てることができる。

【００３１】尚、スクリーン角の割当てに関しては、各
色ともそれぞれ固定角度でもよいが、出力すべき原稿の
種類に応じてスクリーン角を変更するようにしてもよ
い。これは、たとえば、網点画像を読み取って得た画像
信号に基づいて、万線スクリーンを使用して画像形成す
る場合、原稿の網点画像がスクリーンと画像を出力する
ためのスクリーンとが干渉して、網点画像が特定の線数
を有するときにモアレが生じる場合があるからである。

【００３２】そこでこのような不都合を解消するため
に、図３に示す実施例においては、出力すべき原稿の種
類を判別して判別信号を出力する原稿種類判別回路３５
と、この原稿種類判別回路３５からの判別信号に基づい
て、予めスクリーン角が割り当てられたスクリーン角割
当てテーブル３６を設けている。

【００３３】たとえば、ディジタル電子写真複写機にお
いては、原稿の画像を読み取って画像信号に変換する画
像入力装置が設けられているので、網点画像を含む原稿
を読み取ったときには、画像信号中には線数に応じた特
定の周波数成分が含まれる。原稿種類判別回路３５は、
この画像信号中の周波数成分を判別し、判別した周波数
に応じた判別信号を出力する。スクリーン角割当てテー
ブル３６には、予め線数に応じたスクリーン角が格納さ
れており、原稿種類判別回路３５からの判別信号に応じ
て、モアレが発生しないようなスクリーン角が選択され
る。これにより、原稿の種類に応じて自動的に最適なス
クリーン角が選択されることになる。なお、必要に応じ
て、手動により、スクリーン角割当てテーブル３６から
適当なスクリーン角を選択するようにしてもよい。

【００３４】このように各色に対するスクリーン角を異
ならせて画像を形成した場合の効果について以下に説明
する。

【００３５】図１に示したカラー画像形成装置におい
て、各色のスクリーン角度を図７に示すように、ブラッ
クを９０°、イエローを−４５°、シアンを−６３．５
°、マゼンタを６３．５°とした場合と、全色９０°の
場合の２通りで、プロセスブラックすなわちイエロー、
マゼンタ、シアンの３色を重ねた画像を出力した。その
結果を図８、図９に示す。図８は単位面積あたりの画像
カバレッジに対する最上層のトナー層の現像効率を示
し、図９はａ^* −ｂ^* 空間での数段階のカバレッジにお
ける色再現性を示す。

【００３６】尚、スクリーン角度を変えるためには、先
に述べたようにオフセット量を変えればよく、例えば、
２００線９０°のスクリーンを１／４ピッチずらすと６
３．５°のスクリーンとなる。このオフセット量は、各
角度に応じて予め決められ、さらには、画像入力信号に
応じて決められるものである。

【００３７】図８及び図９から判るように、本実施例に
よると、回転万線を使用することにより、図１０（ａ）
に示したような画像構造となり、図１０（ｂ）に示すよ
うに下層のトナーの有無によって上層のトナーの現像状
態が左右されることが少なくなり、上層に当たるトナー
の現像効率が改善され、必要量のトナーが現像されるよ
うになるため、各トナー供給のバランスが保たれ、色再
現性（特にグレーバランス）が良好なものとなる。さら
に、パイルハイトが均一となるため、安定した転写が可
能となり良好なカラー画像が得られる。

【００３８】また上述した実施例では、ブラック、イエ
ロー、マゼンタ、シアンの各出力パターンを、ブラック
を９０°、イエローを−４５°、シアンを−６３．５
°、マゼンタを６３．５°としたが、本発明ではこれに
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲であれば種々変形可能である。たとえば、ブラックを
９０°、イエローを−６３．５°、マゼンタを４５°、
シアンを−４５°としてもよい。

【００３９】なお、上述したように、スクリーン角を各
色毎に異ならせることに加えて、感光媒体上潜像を、図
１１（ａ）に示されるような一般に使用されている１０
〜１２μｍの粒子径のトナーに代えて、図１１（ｂ）で
示すような特に粒子径７μｍ以下のトナーによって現像
することにより、トナー表面の粗さが低減され、良好な
粒状性の画像を得ることが可能となる。たとえば、図１
１（ａ）に示されるような径大のトナーを使用して現像
を行った場合、破線Ａに示すようにある面積のトナーが
剥離すると欠落部の深さが深くなるのに対して、図１１
（ｂ）に示されるような径小のトナーを使用して現像を
行った場合、同じ面積のトナーが剥離したとしても欠落
部の深さが浅くなるので、良好な粒状性の画像を得るこ
とが可能となる。実験によれば、トナーの粒子径が７μ
ｍを超えると、図１２に示すように目視粒状度評価が低
下した。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感光記録媒体上に形成される複数のトナー画像のスクリ
ーン角を各色ごとに異ならせることにより、感光記録媒
体上の多色画像を形成するトナー量を露光強度、時間を
変えることなく、上層部、下層部によらず安定して供給
することができる。これにより、色再現性、階調再現
性、粒状性に優れたフルカラー画像を常に得ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されるカラー画像形成装置の概
略構成図である。

【図２】 図１に示すカラー画像形成装置の静電潜像形
成機構を模式的に示した図である。

【図３】 図２に示す画像制御回路のブロック図であ
る。

【図４】 ４５°１８９線万線スクリーンの説明図であ
る。

【図５】 図３に示すスクリーン発生器における回転万
線クロックの生成を説明するためのタイミングチャート
である。

【図６】 回転万線クロックと画像構造の関係を示すタ
イミングチャートである。

【図７】 各色ごとのスクリーン角の相違を示す説明図
である。

【図８】 単位面積当たりの画像カバレッジに対する最
上層トナーの現像効率を示すラフである。

【図９】 ａ^* −ｂ^* 空間における色再現性の差を示す
グラフである。

【図１０】 本実施例における感光記録媒体上のトナー
の積層状態を示す説明図、及び従来例における感光記録
媒体上のトナーの積層状態を示す説明図である。

【図１１】 トナーの粒子径と積層後の表面状態を説明
する図である。

【図１２】 トナーの粒子径と目視粒状さ評価結果であ
る。

【図１３】 ９０°２００線万線スクリーンの説明図で
ある。

【符号の説明】

１…感光体、２…静電潜像形成用帯電器、３…多色現像
器、４…転写用帯電器、５…クリーナー、６…イレーズ
ランプ、７…定着器、８…記録材、１２…レーザー光、
２１…レーザー光源、２２…ポリゴンミラー、２３…ｆ
−θレンズ、２４…フォトセンサ、２５…ポリゴンミラ
ー駆動回路、２６…画像信号制御回路、３０…スクリー
ン発生器、３１…ラインカウンタ、３２…回転クロック
発生器、３３…波形整形回路、３４…パルス幅変調回
路、３５…原稿種類判別回路、３６…スクリーン角割当
てテーブル

フロントページの続き (72)発明者 難波 治之 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内 (72)発明者 田中 拓人 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内 (72)発明者 稲葉 繁 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内 (72)発明者 篠原 浩一郎 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内 (72)発明者 井上 隆秀 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内 (72)発明者 安部 純 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光媒体へ帯電、露光、現像を複数回を
   行い、前記感光媒体上に複数色トナーによる画像を形成
   するカラー画像形成装置において、 複数色からなるカラー画像信号を入力する手段と、 万線スクリーンの基準となる周期的なパルスを発生する
   パルス発生手段と、 該パルス発生手段からの周期的なパルスに同期して前記
   入力されたカラー画像信号のレベルに応じた幅のパルス
   を生成し主走査方向に周期的に並んだ万線スクリーンを
   形成するパルス幅変調手段と、 前記万線スクリーンの書きだしタイミングを１走査ごと
   各色ごとに異なる一定の量だけシフトさせて前記万線ス
   クリーンの角度を各色ごとに異ならせる手段を設けたこ
   とを特徴とするカラー画像形成装置。