JPH11291546A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー像の転写処理において発生する中抜け
の現象を、感光体に付着するトナーの形状を改善するこ
とによって防止できる記録装置を提供する。 【解決手段】 光学系２０の構成のうち、レーザービー
ムを射出する光学装置２１において、レーザー支持基台
２１３，２１４の位置を調整することで、２つのレーザ
ービーム２０１，２０２の感光体上での露光位置が一部
重複するようにし、これら２つのレーザービーム２０
１，２０２で１ドット分の作像を行う。これによって、
露光強度分布すなわちトナー形状が平たんになり、中抜
けは起こりにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は複数のレーザービ
ームで感光体を露光するマルチビーム方式の記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真方式でのレーザービ
ームプリンタにおいては中抜けによる画質劣化が問題と
なっている。中抜けとは、接触転写方式でトナー像を中
間転写ベルトまたは記録紙に転写する際、文字画像や線
画像を形成するトナーのエッジ部のみが転写され、トナ
ー中央部が転写されないという現象である。

【０００３】中抜けは、感光体または中間転写ベルト上
で画像を形成するトナーが凝集し、転写時にトナーに加
わる静電気力（トナーを中間転写ベルトまたは記録紙に
転写させる力）よりも機械的付着力（押圧によりトナー
が感光体または中間転写ベルトに張り付く力）が大きく
なると発生する。トナーが凝集する原因としては、感光
体と中間転写ベルトまたは中間転写ベルトと記録紙との
接触圧が高いこと、または、画像を形成するトナーの層
が特に中央部において厚くなっていることが挙げられ
る。

【０００４】図７は、感光体ドラム上にトナーが凝集し
て中抜けが発生する様子を示している。感光体ドラム７
１０上のトナー層７０１は、中間転写ベルト７２０との
接触部分において、その裏側より１次転写ローラ７３０
によって電荷と逆極性の電荷が与えられた中間転写ベル
ト７２０に静電転写される。しかし、トナー層７０１が
厚いため、あるいは感光体ドラム７１０と中間転写ベル
ト７２０との接触圧が高いために、トナー層中央部７０
２が凝集して感光体ドラム７１０に付着し、トナー層エ
ッジ部７０３のみが中間転写ベルト７２０に転写され
る。

【０００５】なお、図７に示したのは、感光体ドラム上
のトナー像をいったん中間転写ベルトに転写する方式で
あるが、感光体ドラム上のトナー像を直接記録紙に転写
する方式もある。この場合でも、感光体ドラムと記録紙
との接触圧が高ければ同様に中抜けが発生する。このよ
うな中抜けへの対策として、従来技術では、感光体と中
間転写ベルトとの接触圧の調整、中間転写ベルトの張力
の調整、あるいは転写ローラの弾性の調整など、もっぱ
ら接触圧に着目した中抜け対策が講じられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画像を
形成するトナーのエッジ部と中央部とで厚みの差が大き
い場合には、従来技術のように接触圧の調整を行っても
完全に中抜けを防止することはできず、防止できたとし
ても転写効率が著しく低下するという問題が生じる。だ
からといって単に感光体の静電荷を減らすなどという方
法では、トナーの層が厚くなることは防止できても、細
かい階調を表現できなくなり、画質が劣化する可能性が
ある。

【０００７】本発明は、上記の問題に鑑み、画質を劣化
させることなく、トナー量の過多を原因とする中抜けを
防止できる記録装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の記録装置は、２つのレーザービームを射出す
るレーザー光源と、レーザービームが入射する感光体
と、レーザービームの強度に応じて生成される感光体上
の投影像をトナー像として現像する現像装置と、トナー
像を記録媒体に転写する転写装置とを備える記録装置に
おいて、前記２つのレーザービームが感光体への照射ス
ポットにおいて一部重合されているとともに、当該位置
におけるビーム強度分布がそのピーク部分を空間的に拡
げたフラットな分布となるよう、前記２つのレーザービ
ームの光学的位置関係が調整されていることを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明の記録装置において、前記転
写装置は接触転写方式によってトナー像の転写を行う構
成である。そして、本発明の記録装置は、前記２つのレ
ーザービームの入射によって感光体上に１画素分の画像
が作像されるものであり、各レーザービームは、単一の
レーザービームで１画素分の画像を作像する方式におけ
るレーザービームに比べて、ビームパワーが減少させて
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の記録装置に関する
実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 （プリンタの全体構成）図１は、本実施の形態における
レーザービームプリンタ１（以下プリンタ１とする）の
断面図である。プリンタ１は、感光体ドラム１１を含む
感光体ユニット１０、光学系２０、現像装置３０、中間
転写ユニット４０、クリーナ５０、給紙部６０、および
定着器７０などを有する。

【００１１】感光体ユニット１０は、感光体ドラム１１
の周辺にクリーナ１２と帯電ローラ１３とが位置されて
成る。光学系２０は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、
Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）の各色ごとの画像デ
ータに応じてレーザーダイオードを変調させて、感光体
ドラム１１表面を露光し、感光体ドラム１１上に各色ご
との静電潜像を形成する。光学系２０の構成について
は、さらに詳細な説明を後述する。

【００１２】現像装置３０は、回転軸Ｐを中心に、現像
スリーブ３２を備える４つの色別現像器３１Ｃ、３１
Ｍ、３１Ｙ、３１Ｂｋを配置したものであり、感光体ド
ラム１１上に各色ごとの静電潜像が形成されるたびに、
回転軸Ｐを中心に順次回転し、その色に対応する現像器
の現像スリーブ３２を現像位置Ｄに移動させる。当該位
置において現像スリーブ３２は、感光体ドラム１１上の
静電潜像を現像し、トナー像を生成する。この時、感光
体ドラム１１上に付くトナーの量は、光学系２０が露光
のために出力したレーザービームの露光強度によって決
まる。

【００１３】中間転写ユニット４０は、駆動ローラ４
２、支持ローラ４３、テンションローラ４４、ガイドロ
ーラ４５、1次転写ローラ４６に巻き掛けられた中間転
写ベルト４１と２次転写ローラ５９とを有する構成であ
る。転写処理は、１次転写ローラ４６が感光体ドラム１
１上のトナー像を中間転写ベルト４１に転写させる１次
転写と、２次転写ローラ５９が中間転写ベルト４１上の
トナー像を記録紙に転写させる２次転写とからなり、い
ずれも接触転写方式である。

【００１４】クリーナ５０は、クリーナブレード５１を
有し、２次転写処理終了後に、中間転写ベルト４１上の
残留トナーを取り除く。給紙部６０は、手差し用給紙ト
レー６１、給紙ローラ６２、タイミングローラ６３、給
紙カセット６４、エアーサクションベルト６６などから
成る水平搬送路６５を有し、手差し時には手差し給紙ト
レー６１からの給紙を可能とし、自動給紙時には紙カセ
ット６４に積載された記録紙を給紙する。自動給紙にお
いては給紙カセット６４に収容された記録紙の最上層の
ものから、半月状の給紙ローラ６２が回転して１枚ずつ
繰り出し、タイミングローラ６３は、この繰り出されて
きた記録紙をトナー像が形成された中間転写ベルト４１
と同期をとって２次転写ローラ５９に向けて送り出す。
転写を終えた記録紙は水平搬送路６５上をエアーサクシ
ョンベルト６６によって定着器７０に送られる。

【００１５】定着器７０は、一対のローラを有し、２次
転写を終えて記録紙上に転写されたトナー像をこれらロ
ーラによる熱圧着処理で定着させる。トナー像定着の処
理を終えた記録紙は、搬送ローラ７２，７３，７４によ
って垂直搬送路７１を搬送され、プリンタ１の上面に排
出される。 （光学系２０の構成）図２は、光学系２０の構成を示す
平面図である。

【００１６】光学系２０は、光源装置２１、ポリゴンミ
ラー２２、走査レンズ２３を有し、このうち光源装置２
１は、さらに半導体レーザー素子２１１，２１２、ビー
ムスプリッタ２１６などを有する。光源装置２１は２つ
の半導体レーザー素子２１１，２１２から出力されるレ
ーザービーム２０１、２０２をビームスプリッタ２１６
で略平行方向に偏向させて、ポリゴンミラー２２に向け
射出する。

【００１７】ポリゴンミラー２２は、モータ（図示せ
ず）によって回転駆動され、レーザービームを主走査方
向に掃引する。走査レンズ２３は、トロイダルレンズ２
３１とｆ−θレンズ２３２とから成り、ポリゴンミラー
２２から反射されてくるレーザービームを、感光体１１
上に合焦状態で照射する。

【００１８】上記の構成から成る光学系２０において、
半導体レーザー素子２１１，２１２は、ビームスプリッ
タ２１６で偏向されたレーザービーム２０１，２０２の
感光体ドラム１１上での露光位置が一部重複し、２ビー
ムで１ドットのトナー像を形成するように、位置を調整
されている。図３は、２ビームが合成された結果のレー
ザービームの露光強度を示す。

【００１９】図３（ａ）は、スレッシュレベルを越える
部分の平面図であり、図３（ｂ）は、副走査方向での露
光強度分布図である。２つのレーザービーム２０１，２
０２それぞれの露光強度分布３０１、３０２と、これら
の合成結果の露光強度分布３１０とを示す。トナー像の
形状は、強度分布のうちスレッシュレベルを越える部分
の形状で決まる。トナー層が厚くなるのを防ぐには、ス
レシュレベルとピークとの差（図３（ｂ）のｄｈ１）を
小さくすればよい。

【００２０】図３（ｂ）に示す２ビーム１ドットの方式
における露光強度分布３１０は、一部が重複する２つの
レーザービームの露光強度分布３０１，３０２が合成さ
れた結果である。露光強度分布３０１，３０２は正規分
布であり、いずれの強度ピークも、スレッシュレベルと
同じレベルにしてある。これは、合成結果の露光強度分
布３１０のピークが高くなりすぎないようにするためで
ある。

【００２１】このような露光強度分布３１０に対して、
感光体ドラム１１上に形成されるトナー層の形状は、中
央部とエッジ部との厚みの差が小さい、平たんなものに
なる。このような形状のトナー層であれば、中間転写処
理においても、中抜けの原因であるトナーの凝集は発生
しにくい。このことを更に明らかにするために、従来の
１ビーム１ドット方式におけるレーザービームのトナー
層の形状（露光強度分布）と比較してみる。

【００２２】図４は、従来の１ビーム１ドット方式での
レーザービームの露光強度を示す。図３と同様に、図４
（ａ）は、スレッシュレベルを越える部分の平面図であ
り、図４（ｂ）は、副走査方向での露光強度分布図であ
る。図４（ｂ）に示す露光強度分布４０１における、ス
レッシュレベルと露光強度ピークとの差分ｄｈ２を、図
３（ｂ）の露光強度分布３１０の差分ｄｈ１と比較する
と、ｄｈ１はｄｈ２の約１／２である。さらに、スレッ
シュレベルでの副走査方向強度幅（副走査方向でのドッ
トサイズに対応）は、露光強度３１０におけるｗ１と露
光強度４０１におけるｗ２とでは同じになっている。つ
まり、本実施例では、ドットサイズを従来に比して小さ
くすることなく、トナー層の厚みだけを従来の約１／２
にすることができる。

【００２３】ただし、こうした効果を得るには、２つの
レーザービームの重複の割合を考慮しなければ成らな
い。図５は、レーザービームの重複の割合がそれぞれ異
なる３種類の露光強度分布を示す。重複前の各レーザー
ビームの露光強度ピークは同一（ｈ）である。重複の割
合は、各レーザービームの「露光強度=ｈ/ｅ２」におけ
るスポット径を１とした場合のものである。同図（ａ）
は重複割合が０.４のもの。同図（ｂ）は、図３（ｂ）
で示した露光分布図と同じで、重複割合は０.５であ
る。そして同図（ｃ）は、重複割合が０.６の場合のも
のである。

【００２４】割合０.４では、ピーク部分の中央にくぼ
みができている。ここでのくぼみは浅く、画質に問題が
でるほどではないが、割合をさらに小さくするとくぼみ
は深くなり、その結果、トナー層は中央部がエッジ部に
くらべて薄くなって中抜けに近い状態になる。一方、割
合が０.６の場合、０.５の場合に比べるとピークとスレ
ッシュレベルとの差が大きい。割合を大きくするにつれ
トナー層を平たんにする効果は小さくなる。以上から、
中抜け防止の効果を得るには、適正な割合でレーザービ
ームを重複させる必要があることが分かる。

【００２５】（光源装置の構成）次に、上記のように２
つのレーザービームの露光位置を適正な割合で重複させ
て感光体１１の露光を行わせることのできる光源装置２
１について説明する。図６は、光源装置２１の構成を示
す縦断面図である。光源装置２１は、基台２１０上に、
半導体レーザー素子２１１、２１２、レーザ支持基台２
１３、２１４、ビームスプリッタ２１６、コリメータレ
ンズ２１７、鏡筒２１８を有する構造である。

【００２６】半導体レーザー素子２１１，２１２は、そ
れぞれ異なる方向からレーザービームを出力する。レー
ザー支持基台２１３、２１４は、それぞれ半導体レーザ
ー素子２１１，２１２を保持する。レーザー支持基台２
１３は、半導体レーザー素子２１１が出力するレーザー
ビーム２０１の光軸に対して垂直な面で基台２１０と接
触し、矢印２１ａ方向に移動可能である。レーザー支持
基台２１４は、半導体レーザー素子２１２が出力するレ
ーザービーム２０２の光軸に対して垂直な面で基台２１
０と接触し、矢印２１ｂ方向に移動可能である。

【００２７】ビームスプリッタ２１６は、レーザービー
ム２０１を入射方向に対して直交する方向に反射する一
方、レーザービーム２０２を透過し、両レーザービーム
２０１，２０２を略一方向にして、コリメータレンズ２
１７に入射させる。コリメータレンズ２１７は、入射す
るレーザービーム２０１，２０２を略平行にして射出さ
せる。

【００２８】鏡筒２１８は、コリメータレンズ２１７を
保持する。光源装置２１においては、半導体レーザ素子
２１１、２１２が異なる方向から射出するレーザービー
ムをビームスプリッタ２１６が略同一方向に偏向させ、
偏向されたレーザビームを、鏡筒２１８内に保持される
コリメータレンズ２１７が略平行にしてからポリゴンミ
ラー２２に向けて射出する。

【００２９】レーザービーム２０１，２０２の感光体１
１上の露光位置は、ビームスプリッタ２１６への入射位
置によって変化し、入射位置はレーザー支持基台２１
３、２１４をそれぞれ矢印２１ａ、２１ｂ方向に移動さ
せることで調整できる。移動量は公知の微動調整機構を
用いて微調整できる。レーザー支持基台２１３を矢印２
１ａで指す左右の方向に動かすと、レーザービーム２０
１は上下する。また、レーザー支持基台２１４の矢印２
１ｂで指す上下の動きによって、レーザービーム２０２
も上下する。このようにレーザー支持基台２１３，２１
４の位置を調整することによって、２つのレーザービー
ム２０１，２０２が一部重複されて光源装置２１から射
出されるようにすることができる。

【００３０】上記の通り、本実施の形態におけるプリン
タ１は、光源装置２１においてレーザー支持基台２１
３，２１４位置を調整することで、２つのレーザービー
ム２０１，２０２の感光体１１における露光位置を適切
な割合で重複させて、２ビームで１ドット分の露光を行
う。それによって、現像処理の際に感光体１１に付着さ
せられるトナー層の形状は、中抜けの起こりにくい平坦
なものになる。

【００３１】なお、本実施の形態では、レーザービーム
の重複の割合として０.５という値を用いたが、この値
に限定されるわけではない。対照のために示した０.４
および０.６という値についても、一例であり、適正な
重複割合の範囲をこれに限定するものではない。なお、
本実施の形態の半導体レーザーの代わりに、特開平７−
８９１３１に開示されているようなビーム径可変レーザ
ーを用いてもよい。これを前述の実施の形態と組み合わ
せて用いれば、レーザービームスポットの重複の割合だ
けでなく、画素サイズや濃度などの画像データの特性に
応じて２つのレーザービームスポットのビーム径を変化
させることでレーザービームスポットの合成面積を調整
することによっても、中抜け防止を図ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の記録装置は、２つのレーザービームを射出するレーザ
ー光源を有し、これら２つのレーザービームが感光体へ
の照射スポットにおいて一部重合されているとともに、
当該位置におけるビーム強度分布がそのピーク部分を空
間的に拡げたフラットな分布となるよう、前記２つのレ
ーザービームの光学的位置関係が調整することで、トナ
ー量の過多を原因とする中抜けを防止することができ
る。

【００３３】なお、こうした効果は、記録装置における
転写装置が接触転写方式によってトナー像の転写を行う
ものである場合に得られる。さらに、２つのレーザービ
ームの入射によって感光体上に１画素分の画像を作像す
るものであり、各レーザービームのビームパワーを、単
一のレーザービームで１画素分の画像を作像する方式に
おけるレーザービームに比べて減少させておけば、これ
らが重複することで得られるビーム強度が強くなりすぎ
ることはなく、トナー量が過多となることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態におけるレーザープリン
タの内部構成を示す断面図である。

【図２】 本実施の形態における光学系の構成を示す略
図である。

【図３】 本実施の形態における２ビーム１ドット方式
によるレーザービームの露光強度を示すである。

【図４】 １ビーム１ドット方式のレーザービームの露
光強度を示す図である。

【図５】 ２ビームの重複の比率によるレーザービーム
の強度分布の違いを示す図である。

【図６】 本実施の形態における光源装置の構成を示す
断面図である。

【図７】 中抜け発生の状況を示す模式図である。

【符合の説明】

１ レーザープリンタ １１ 感光体ドラム ２０ 光学系 ２１ 光源装置 ２１１，２１２ 半導体レーザー素子 ２１３，２１４ レーザー支持基台 ３０１，３０２，３１０，４０１ 露光強度分布 ７０１，７０２，７０３ トナー層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのレーザービームを射出するレーザ
   ー光源と、レーザービームが入射する感光体と、レーザ
   ービームの強度に応じて生成される感光体上の投影像を
   トナー像として現像する現像装置と、トナー像を記録媒
   体に転写する転写装置とを備える記録装置において、前
   記２つのレーザービームが感光体への照射スポットにお
   いて一部重合されているとともに、当該位置におけるビ
   ーム強度分布がそのピーク部分を空間的に拡げたフラッ
   トな分布となるよう、前記２つのレーザービームの光学
   的位置関係が調整されていることを特徴とする記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記転写装置は接触転写方式によってト
   ナー像の転写を行う構成であることを特徴とする、請求
   項１記載の記録装置。
3. 【請求項３】 前記２つのレーザービームの入射によっ
   て感光体上に１画素分の画像が作像されるものであり、
   各レーザービームは、単一のレーザービームで１画素分
   の画像を作像する方式におけるレーザービームに比べ
   て、ビームパワーが減少させてあることを特徴とする、
   請求項１又は２記載の記録装置。