第Ⅲ章 2008 年ビジネス機器の技術動向

Ⅲ―２石井 洋 ＊ 、上原

電子写真の技術動向
康博＊、谷はじめに繁満*、豊吉 直樹*

発光面があり、基板に対して平行方向に発光するのに1938 年のカールソン氏によるゼログラフィ方式の対して、「VCSEL」は半導体基板の面に発光面があり、複写実験の成功、1959 年の世界初の事務用普通紙複写基盤に対して垂直方向に発光する。このため、レーザ機の商品化に始まり、アナログ方式からデジタル方式ーを平面に並べる二次元配列の実現が容易で、配列をへ、モノクロからフルカラーへと時代とともに技術が増やすことにより、大規模化にも対応できる。また、発展してきた電子写真方式は、オフィスユースの MFP･製造時の工程の簡略化によるコストダウンが可能であプリンタで主流の位置を維持するとともに、プリントる、低消費電力で高速駆動が可能であるといったメリオンデマンド、バリアブル・プリントなどと呼ばれるットを有している。前述の複合機ではレーザーによるデジタル印刷分野にも広がりを見せている。

書き込みにおいて 1 スキャンあたり 32 本のマルチビー

電子写真技術は長い歴史を有しているが、現在でもムを発光することにより、カラー60ppm のスピードに更なる高精細化、高画質化、高速化、高信頼性化、低おいてリアル 2,400dpi の高解像度を実現している。ま

消費電力化に向けての技術開発が活発に行われており、た、画像ズレ・色ズレの補正処理技術の搭載によりレ最近の注目技術を調査した結果をプロセスごとに整理ジストレーション精度が向上し、色ずれの少ない超高して報告する。

精度な画像を提供している。
リコー「Pro C900」は 4 ビームレーザーアレイを 2１）露光個採用し、リコー独自のビーム合成技術による 8 ビー

デジタル複写機の露光光学系として広く使われている光学系には、レーザー光源と回転ポリゴンミラーをム走査にて高速書き込みを実現しつつ、高品位な画像・文字・細線を高精細に描画している。

組み合わせたレーザーROS（raster optical scanner）

キヤノン「Color imageRUNNER iR C4580/C4580F」は、方式と、LED（発光ダイオード）を光源に用いた LED

4 ビームレーザユニットとドラムユニットをそれぞれプリントヘッド方式がある。

4 つ水平に連続して配置した「ADVANCED FLAT4 ENGINE」

レーザーROS 方式は現在の主流技術であり、部品コを搭載し、カラー40ppm、モノクロ 45ppm（ともに A4ストが低価格で、均一な露光量を得ることができるとヨコ）という高速出力と、9,600dpi 相当×1,200dpiいった長所を有しており、マルチビーム化による高速という高解像度を両立している。

化、高解像度化が加速している。

コニカミノルタ「bizhub C650」は 4 色×2 ビームレ

富 士 ゼ ロ ッ ク ス 「 ApeosPort-III C7600/ C6500/ーザーで露光を行う一体型のプリントヘッドを新開発

C5500」では、富士ゼロックスが独自開発した面発光型し、出力スピードの高速化と、さらなるコンパクト化半導体レーザー「VCSEL（Vertical Cavity Surfaceを達成している。

Emitting Laser）」を採用している。従来の半導体レ

一方、LED 式は走査光学系が不要なので、レーザーーザー（端面発光レーザー）は、半導体基板の端面にROS 方式に比べて大幅な小型化が可能であり、機械ノ＊技術調査小委員会委員-1-

第Ⅲ章 2008 年ビジネス機器の技術動向イズが発生しないなどの特長がある。しかしながら、ら 発 売 さ れ た 「 490/980 Color Continuous Feed

たくさんの発光源を持つ LED プリントヘッドの露光量

Printing System」（69m/分）は、3 本の現像ローラをを均一にするのは困難で、LED 方式固有の課題がある。

用いており、3 本全てが感光体と順方向に回転していその課題と課題解決に必要な技術開発項目は、る。リコーからは、日本画像学会主催の Pan-Pacific・光量ばらつき：光量補正技術

Imaging Conference (PPIC) '08 において超高速レー・光量劣化：LED アレイの高発光効率化技術

ザープリンタ（1,420mm/秒）のプロセス技術が報告さ・LED アレイ結像の位置精度：ダイボンド位置精度技

れている。同様に 3 本の現像ローラを搭載しているが、術とレンズアレイ組立技術

こちらは最上流の現像ローラは感光体と逆方向に回転・熱伸縮による位置変動：高発光効率化技術しており、下流 2 本の現像ローラは感光体と順方向になどであるが、最近ではこれらの課題に対する技術開回転する構成を採っている。

発が進んで改善されつつある。

多段現像に向かうトレンドは見受けられるが、現像

富士ゼロックスは「ApeosPort-Ⅲ C3305/ C2205」にローラの回転方向は各社異なっており、技術的にはまおいて、発光源として 1,200dpi 自己走査型発光素子をだ収斂していない感がある。画質に関する着目点の違搭載することで、高解像度を実現している。配線数をいや現像剤特性との関連があるものと推測される。

大幅に減らすことによって、従来の LED プリントヘッ

また、一成分現像方式では、Océ から発売された「Océドよりもさらに小型化を実現している。その結果、従VarioStream 9510、9610、9710」（1,069ppm、1,283ppm、

来のレーザーROS 方式に比べ、体積比で 1/40（従来機1,425ppm）、「Océ ColorStream 10000」（カラー168ppm、比）を達成し、複合機に搭載した場合に大幅な小型化

モノクロ 800ppm）等が非接触現像方式を用いている。

が可能になり、用紙トレイ 1 段分ものスペース削減が二成分現像方式においては、現像後のキャリアには実現できている。一方、高解像度になるほど難しくな現像したトナーと逆極性のチャージが生じてしまい現る LED の露光量均一化に対しては、高精度で高速な光像を抑制する電界を形成するが、一成分現像方式には量計測技術と、LED の発光特性、レンズの光学特性をその発生が無いため、この点に関しては高速現像に有多機能に補正する新開発アルゴリズムを 1 チップ IC利な方式とも言える。

化することによって、レーザーROS と同等以上の高画2.2）高画質化

質で高解像度（1,200×2,400dpi）な LED プリントヘッドを実現している。

京セラミタは、「インタラクティブタッチダウン現像方式」と称する現像方式を中速の A3 オフィス機に採今後のデジタル複写機の露光光学系はより一層の高用している。この方式は磁気ローラまでは二成分現像速化、高解像度化、低コスト化が進むと考えられる。

方式で処理し、その後は磁気ローラから現像ローラにレーザーROS 方式では、それらに加えて低振動化、低トナー薄層を形成して感光体にトナーをジャンプさせ騒音化、低消費電力化が、LED プリントヘッド方式でる一成分現像方式のプロセスになっている。2 成分現は、もともと高速化のポテンシャルを有しており、更像方式で発生しやすいキャリアによる掃き目筋の低減なる高信頼化、露光量均一化が進むものと思われる。

を狙っている。
高速のプロダクション機でも、同様に感光体への現２）現像像部分を一成分現像方式とした現像方式が、富士ゼロ2.1）高速化

ッ ク ス の フ ル カ ラ ー 機 「 Xerox iGen3 110 Digital

超高速領域では高い現像能力が求められることから、

Production Press」やモノクロ機「Nuvera 120 Digital

二成分現像方式では複数の現像ローラを用いた現像器

Production System」に採用されており、後継機種であが採用されている。2007 年 10 月に富士ゼロックスかる「Nuvera 144 EA Digital Production System」（2008-2-

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年 1 月発売）、「Xerox iGen4 Press」（2009 年 1 月

キヤノンも「imagePRESS 7000VP、C6000」で、同様発売）でも継承されているようである。「iGen3」では、のコンセプトを採用しており「ACR」と呼んでいる。

さらに振動電界を印加したワイヤーを現像空間に設置「ACR」とは Auto Carrier Refresh の略で、補給剤にしトナーのクラウド化を促進している。

キャリアを入れ、現像容器内の現像剤量が一定以上にまた、新たな付加価値を提供する商品として、キヤノンから光沢性を制御するクリアトナーを用いた 5 つ

増加した場合に容器内の現像剤を排出する構成である。
2.4）低コスト化

目の現像器を搭載する「imagePRESS C1+」が発売されプロダクションプリントから大～中規模のオフィスた。5 色以上の現像装置を持つ出力機器としては高速用途を中心に高速化、高画質化、高耐久化と動向を述な大型機が多く、従来からコダックの「Nex Press」 やべてきたが、一方目を転じて SOHO や小規模オフィスなHP の 「 Indigo Press 」 の シ リ ー ズ が あ っ た が 、どをターゲットとしているプリンタや MFP を見ると、「imagePRESS C1+」は 855mm 幅の非常にコンパクトな一成分現像方式を採用している製品が多い。この商品構成となっている。

カテゴリーはコスト競争が厳しく、現像剤の攪拌機構

トナーの改良は低温定着化を主目的としたものが多やトナー濃度検出、トナー補給制御が不要という二成いが、高画質化に関しても各社で取り組まれており、分現像に対する優位点を活かして一成分現像方式で低トナー、キャリアの小径化や重合法によるトナー形状コスト化を図っているところが多い。の均一化が訴求されている。富士ゼロックス「Nuvera

さらにブラザー「HL-2040、MFC-7420」では一成分現

144 EA Digital Production System」では粒径 6μm

像方式の現像ローラに転写残トナーを回収する機能をの乳化重合法の「EA トナー」が採用された。シャープ

持たせることでクリーニング機構を省き、さらに簡易「MX-5000、MX-4100、MX-3600」では、新開発の「Mycrosな構成を可能としている。トナーは現像効率、転写効トナーHG」と小粒径「ES キャリア」により画質を向上率が高い懸濁重合法で作られたほぼ球形のトナーが用したとしている。東芝テックは「e-STUDIO2830C、3520C、いられている。

4520C、5520C、6520C、6530C」に従来よりも広い色再現領域を持たせた新トナーを、京セラミタは「ECOSYS

３）帯電・転写FS-C5200DN、C5300DN」に従来よりも小さく表面が滑ら3.1）帯電についてかな新開発トナーを採用している。

感光体を帯電する方式としてはスコロトロンなどの2.3）高耐久化

コロナ放電方式とローラ帯電方式に大別することが出

二成分現像方式では、キャリアの劣化がトナーの帯来る。オゾンレス帯電を実現したローラ帯電方式はキ電性能の低下やトナー飛散の増加に繋がるため、キャヤノンが小型モノクロ LBP「レーザーショット」の感リアを少量ずつ入れ替えてキャリアの劣化を抑制し、光体ドラム帯電器として、世界で初めて製品化した後、現像剤の高耐久化を図る方式が増えてきている。

各社が開発・製品化に取り組んだ結果、帯電性能は飛富士ゼロックスの「Apeos」シリーズでは従来から補躍的に向上し、今日では帯電の均一性の要求が厳しく、給トナーにキャリアを一定比率混合し、トナー補給にかつ、帯電速度も要求されるカラーデジタル印刷、カ伴ってキャリアを入れ替える方式を採用しており、

ラーMFP にも採用されるまでに至った。以下に代表的「トリクル現像方式」と称している。この方式は高速な例を紹介する。

プロダクション機の「Nuvera 120 Digital Production①

ローラ帯電方式

その１System」でも採用されている。さらに「iGen4 Press」

７色の液体インクを用いる HP「Indigo 7000 Digital

では、「キャリア・ディスペンス・システム」としてPress」は 120ppm（4 色構成）の高速印刷を誇るデジタキャリアを別個に供給する方式に進化している。

ル印刷機であり、1 つの感光体ドラムで 1 色ごとにト-3-

第Ⅲ章 2008 年ビジネス機器の技術動向
ナー像を作像するロータリー方式を採用し、プロセスー達成に大きく寄与しているものと推測される。

速度は 2.51m/秒に達している。67ppm（4 色構成）の従3.2）転写について

来機「Indigo press 5500」が帯電能力をカバーするた

カラー機はパスごとにトナー像を転写して複数回のめに 3 個のコロナワイヤー帯電器を搭載して感光体ドパスで全色を重ね合わせたトナー像を得るロータリーラムを帯電していたのに対して「Indigo 7000 Digital

方式と、１パスで全色のトナーを転写し、重ね合わせPress」は新規に開発した帯電ローラ 1 個のみで 120ppmたトナー像を得るタンデム方式に大別され、オフィス（2.51m/秒）の高速帯電を実現している。

ユースのカラー機において、価格優先のマシンではロ②ータリー方式、速度優先のマシンではタンデム方式がローラ帯電方式

その２

キヤノン「Color imageRUNNER iR C5185」はタンデ採用され、両方式とも静電転写が行われている。

ム方式の採用により、モノクロ、カラー、何れも 51ppm

オンデマンド印刷、並びにオフィスユースの上位機のコピー速度をローラ帯電方式で実現している。さら種の分野ではユニークな転写を採用されたマシンも見に、「iR C5185」は現像後に感光体上に残留する転写受けられ、以下に紹介する。

残トナーを補助帯電ブラシにより再帯電を行った後、①

転写同時定着方式

帯電ローラの帯電領域を通過させたトナーを現像ロー７色の「エレクトロインク」（液体インク）を用い、ラで安定して回収・再利用するトナーリユース機能をロータリー方式により重ね合わせる色の数に応じたパ併用したクリーナレス機構を構成しており、クリーニスを繰り返す HP「Indigo 7000 Digital Press」の転ングブレードによる摺刷磨耗をなくしたことによる感写プロセスは「Indigo Press 5000」を踏襲し、1 色ご光ドラムの長寿命化、および、トナーの経済性の向上とに中間転写体（Blanket）に 1 次転写した後、中間転を図っている。

写体から用紙に熱と圧力により２次転写する転写同時

クリーナレス機構はモノクロ機では従来より製品化されているが、カラー機にクリーナレス機構を搭載す定着方式を採用している。
②

両面同時転写方式

ると混色による画質劣化が大きな問題となる。球形でOcé のカラーデジタル印刷機「ColorStream 10000」

転写効率が良い「S トナー」を用いることなどによりは両面同時転写方式を採用している。印刷装置の構成「iR C5185」は混色の問題を解決したと推測される。

は、中間転写ベルトを用いたトナー像作像プロセスを③表面と裏面の２系列で構成し、更に裏面（表面）中間

ローラ帯電方式

その３電荷注入を用いた磁気ブラシ帯電などは例外である

転写ベルト上に作像されたトナー像を帯電器で逆帯電が、一般的なローラ帯電方式は帯電ローラと感光体とさせた後、1 箇所の転写エリアで正規の帯電極性の表の接触部に隣接する微小空隙領域で気中放電が行われ、面（裏面）トナー像と逆帯電された裏面（表面）トナ

接触ローラ帯電方式でも気中放電に伴い若干のオゾンー像を用紙（ロール紙）に転写を行い、その後、定着を発生する。

エリアに搬送し、表面及び裏面をそれぞれ非接触で加京セラミタ「ECOSYS LS-6950DN」はアモルファスシリコン感光体ドラムとプラスローラ帯電方式の帯電器との組合せによりオゾンフリー（測定可能下限値以下）を達成している。

熱して両面を同時に定着している。
③

弾性中間転写ベルト
ポリイミド樹脂製の中間転写ベルトが有する、折れや割れが生じ易いなどの欠点を克服するために、富士一般に用いられている OPC（有機感光体）ドラムがマイナス帯電であるのに対して、アモルファスシリコ

ゼロックス「DocuPrint C525A」など中速機ではゴム製の弾性中間転写ベルトが採用されている。

ン感光体ドラムはプラス帯電であり、マイナス帯電のデジタル印刷をターゲットにしたキヤノン

1/10 ほどのオゾン量となるプラス帯電がオゾンフリ「imagePRESS C+」は「imagePRESS C7000VP」を踏襲し、-4-

第Ⅲ章 2008 年ビジネス機器の技術動向
ベルト強度の要求されるタンデム方式の樹脂ベルトに4.2）高画質化ゴム層を追加して弾性をもたせた中間転写ベルトを採ライトプロダクション向けに、キヤノンから発売用し、凹凸などのさまざまな表面性をもったメディア（2008 年 3 月）された「imagePRESS C6000」（60/60ppm）にも着実かつ均一にトナーを転写し、高品位の転写画は、昨年発売された「imagePRESS C7000」シリーズ同像を実現している。

様、デュアル定着方式が採用されている。デュアル定着方式とは、大きな加熱エネルギーが要求される厚紙

４）定着やコート紙は用紙搬送が縦列接続となる 2 つの定着器

4.1）高速化で定着処理され、薄紙や再生紙など 2 回定着処理の必グラフィックアーツ業界用に、Océ から発売（2008

要のない用紙は第二定着器を回避するバイパスに搬送年内に順次出荷）されたフルカラー機である「Océ

され第一定着器のみで処理される。最初に通紙されるColorStream 10000」は、電子写真方式においては最速

第一定着器は定着ローラと加圧ベルトによるワイドニクラスであり、その印刷速度はカラー168ppm/モノクロップ定着器であり、2 度目に通紙する第二定着器は定800ppm（A4 2-up 両面印刷）である。このシステムに着・加圧共にローラ方式を採用している。11 月に発売

用 い ら れ て い る 定 着 器 は 、 従 来 機 で あ る 「 Océ

された「image PRESS C1+」は、カラー14.2ppm、モノ

VarioStream 9240」と同様、赤外線による非接触熱定

クロ 60ppm のため、上記のワイドニップ（第一）定着着方式であり、モノクロ機である「Océ VarioStream

器のみで処理されている。

9510、9610、9710」（1,069ppm、1,283ppm、1,425ppm）にも採用されている。

また、同じくキヤノンから発売（2008 年 2 月）された「Color image RUNNER iR C4080」（36/40ppm）は、このような非接触熱定着方式を用いた超高速機は、昨年発売された同シリーズの「Color image RUNNER iR2007 年 10 月に富士ゼロックスから発売されている「フC5185」（51/51ppm）と同様、「Twin Belt Fuser（TBFルカラー

490/980 Color Continuous Feed Printing定着）」を採用している。TBF 定着は、加熱側、加圧System」（450ppm、A4 2-up）があり、キセノンランプ側共にベルトを用いることにより、2 本のローラではを用いたフラッシュ定着が採用されている。

実現し難い 15mm というワイドニップ幅を実現してい従来、このような光エネルギーによる定着方式におる。

いて、カラートナーは光エネルギーの吸収率が低いこ

このように、定着器においては、ワイドニップを採と、及び色の違いにより吸収率が異なり発熱特性が均用することによって、光沢度の向上による高画質化を一でないことからカラートナーに赤外線吸収剤を添加図っている。

する必要があり、それにより色再現性に課題があった。

4.3）省エネルギー

しかし、各種赤外線吸収剤と定着性の最適化等が図ら

定着器における省エネルギーとは、スリープモードれ、色再現性の良いトナーが開発されてきたため、近からの復帰時間を 30 秒以下にすることで、待機時に定年ではフルカラーの超高速機に光エネルギーによる非着器を所定の温度に加熱する電力をなくす取り組みで接触熱定着方式が採用されてきている。

あり、ウォームアップを早くするところにある。

非接触熱定着方式の特徴は、記録媒体に接触するこ

そのウォームアップを早くするための加熱方式としとがないため、紙シワ、紙詰まり、カールが発生しにて、キャパシタ（蓄電デバイス）方式、IH（電磁誘導

くく、また、高荷重をかけたローラを高速で駆動する加熱）方式、面状セラミックヒータ方式等があり、そ必要がないことも相俟って、装置全体の信頼性向上をれらについて以下に紹介する。

図ることが出来る。

リコーの「imagio MP 7500/8000」においては、次世代大容量蓄電デバイスであるキャパシタを用い、待機-5-

第Ⅲ章 2008 年ビジネス機器の技術動向
時にそこに蓄えた補助電力をウォームアップ時に定着「bizhub601/751」であり、消磁コイル方式を採用して器へ追加供給する「HYBRID QSU」技術を搭載し、ウォいるのはリコー「imagio MP C4000/C5000」であり、磁ームアップタイム 30 秒以下を実現している。

気シールド板方式を採用しているのは、2007 年 2 月にIH 定着は、熱容量の小さい定着ベルトや薄肉のヒー発売されたキヤノン「image RUNNER iR5055/5065/5075」

トローラを IH コイルで直接加熱することによりウォである。整磁合金を用いた自動加熱幅制御方式を採用

ームアップを早くしている。また、従来のハロゲンラしているのはパナソニック「WORKiO C3040/3030/2626」

ンプ方式が加熱幅の異なるランプを複数装備し、印刷である。

する紙サイズに合わせて適切な加熱幅のランプを選択

面状セラミックヒータ方式はキヤノンが採用しておし加熱幅を制御しているのと同様に、複数の IH コイルり、熱伝導効率が高く熱容量が小さい定着フィルムと、への通電を選択して加熱幅を制御する方式のほか、IHサーマルヘッドと類似した構造で熱応答性に優れた面コイルで発生する磁束を制御する IH 定着特有の加熱状セラミックヒータとを組み合わせることによりオン幅制御方式が実用化されており、磁束を打ち消すためデマンド定着方式を開発し、定着フィルム回転時のみの消磁コイル、磁束を遮断するための磁気シールド板ヒータを作動させ、製品によっては待機時の消費電力等を制御することによって用紙サイズに合わせた加熱０W を実現してきた。このオンデマンド定着方式は、幅制御を行っている。また、キュリー温度を超えるとニップ幅が十分に取れない、熱供給が間に合わない等

透磁率が急減して磁束を抑制する整磁合金を加熱ローの理由により、高速化には課題が多いとされてきたが、ラに採用することで、各用紙サイズに合わせ自動で加2008 年 に 発 売 さ れ た 「 image RUNNER iR C3580/

熱幅制御を行う方式もある。

iR3245」では、小型化や定着フィルムの基層材料の変2008 年に発売開始された複合機の中で、前述の複数コイル方式を採用しているのはコニカミノルタ

更等により、カラー30ppm、モノクロ 45ppm にまで高速化を図っている。

禁 無 断 転 載2008 年度「ビジネス機器関連技術調査報告書」“Ⅲ―２”部
発行

2009 年 3 月
社団法人 ビジネス機械･情報システム産業協会（JBMIA）
技術委員会 技術調査小委員会〒105-0003 東京都港区西新橋三丁目 25 番 33 号 NP 御成門ビル
電話 03-5472-1101(代表) ／ FAX 03-5472-2511-6-