JPH02183280A - 画像記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真式の画像形成装置、特に階に関する
ものである。

〔発明の背景〕

画像記録装置、例えば、モノクロ画像用の電子写真式複
写機は周知のように、表面に感光体層を備えた像形成体
と、帯電前露光ランプ（以下ＰＣＬという）によって除
電されたのち帯電器によって一様に帯電された上記像形
成体表面上に、原稿の静電潜像を形成するための露光手
段を有している。プリンタとしての露光手段として半導
体レーザを使用したデジタル式の装置が多く用いられる
。

原稿の画像を読み取って得られた画像情報によって変調
されたレーザビームを、上記像形成体に投射することに
よって静電潜像が形成され、この静電潜像は現像手段に
よって現像される。現像されて可視像となった像形成体
上のモノクロのトナー像は記録紙上に転写され、これが
定着手段によって加圧及び／又は加熱されて定着されて
、原稿のコピーが完成する。

コピー画像としては最近ではモノクロ２値画像の外に、
中間調を表現できるようにするため画像情報を多値化し
、その画像データでレーザビームを変調し、多段階の電
位を有する静電潜像を形成し階調性を有するコピーを得
ることができるようになっている。

レーザビームの多値出力方法としては大別して光強度変
調法とパルス幅変調法とがある。光強度変調法は半導体
レーザの場合、駆動電流対光出力の関係がリニアでなく
変調回路が複雑となりレーザの劣化に対しても取り扱い
が難しいことから、通常パルス幅変調が多く用いられる
。

上記レーザビームを使用する画像記録装置においては、
像形成体上のレーザビームの投射された部分にトナーを
付着させる反転現像による画像形成方法が、レーザ光源
の使用時間が短くなり、コピー速度を速くすることがで
きるので（特に原稿が文書の場合その効果が著しい）一
般に使用されている。

また、像形成体の感光体としては、近年Ｓｅ等と比較し
て毒性が少なく、感光体層を形成するのが容易で製造コ
ストを低減できる有機光導電体（以下ＯＰＣという）が
多く使用されるようになった。

しかしながら、ＯＰＣの場合は製作工程において層厚の
ムラが発生し易く、このためコロトロン型の帯電器では
均一な帯電を行うことができない。

それでＯＰＣの場合は感光体の帯電電位をそのグリッド
によって制御できるスコロトロン型の帯電器が使用され
る。

ＯＰＣには、帯電方向が正型のものと食型のものがある
が、現在一般に使用されるＯＰＣは食型のＯＰＣであり
、反転現像の場合は、負に帯電するトナーが用いられて
反転現像が行われ、像形成体上に形成されたトナー像は
正の高電圧が印加された転写器によってお録紙に転写さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記パルス幅変調法による多値化を行った場合、パルス
幅は１画素幅の発光時間より短く設定される。この短い
パルス幅で変調した場合には、短パルスに対する光エネ
ルギー分布のピーク値は低下し光強度変調的な振る舞い
をする。このような性質のためパルス幅変調のレーザビ
ームの露光によって得られる潜像の電位分布は第６図に
示すようになる。第６図は像形成体上のレーザ・スポッ
ト径を一例として６０８ｍＸ８０μｍの楕円とした場合
の各種パルス幅による光エネルギー分布を潜像電位分布
で表した図である。図の縦軸は像形成体の表面電位（Ｖ
）を表し、横軸は画素幅単位の長さを表している。

以上のような性質があるためにパルス幅変調のレーザビ
ームによる露光によって得られる画像のコピー濃度とレ
ーザビームのパルス幅との関係の一例を示すと第７図の
ようになる。図の縦軸にはコピー濃度をとり、横軸には
パルス幅のデユーティ比（％）をとっである。

従来はコピー濃度が十分に飽和する光強度を有するレー
ザビームを使用していたが、この場合には階調再現性が
悪いという問題点があった。

さらに、従来の強いレーザビームを使用した場合には、
潜像電位の環境温度による変化が大きく画像濃度の安定
性が悪いという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決し、階調性の良好で環境温湿
度が変化しても安定した画像濃度の得られる画像記録装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、表面に感光体層を有する象形成体と、像形
成体表面を一様に帯電する帯電手段と、入力ビデオ信号
に応じたパルス幅変調信号を出力する手段と、前記パル
ス幅変調信号によって制御される露光手段と、該露光手
段により前記像形成体上に形成された静電潜像を現像す
る現像手段と、から構成された画像形成装置において、
前記ビデオ信号の最大値のとき露光された像形成体表面
の電位が未飽和電位領域にあるようにしたことを特徴と
する画像記録装置によって達成される。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例である画像記録装置の概略構
成を示す図である。この画像記録装置はスキャナ一部Ｉ
Ａ、画像処理部ＩＢ及びプリンタ部ＩＣからなるデジタ
ル複写機である。

第１図において、スキャナ一部ＩＡは、デジタル複写機
に備えられたコピー釦をＯＮすることにより、原稿台８
１上の原稿が光学系により光走査される。

この光学系は、光源８５及び反射ミラー８δと光像の反
射を行う反射ミラー８７が設けられたキャリッジ８４と
、■ミラー８８および８９とで構成される。光源８５と
してはハロゲンランプが使用される。ノ＼ロゲンランプ
に代えて市販の緑色系の蛍光灯を使用することも可能で
あり、この場合には、ちらつき防止のため約４０ＫＨｚ
程度の高周波電源で点灯される。また、管壁の定温保持
、或はウオーミングアツプ促進のため、ポジスタ使用の
ヒータで保温する必要がある。

原稿台８１の左端部上面側には標準白色板９７が設けら
れる。これは、標準白色板９７を光走査することにより
得られる画像信号を標準の白色信号とし、これによって
以下得られる画像信号を正規化するためである。

キャリッジ８４及びＶミラー８８．８９はステッピング
モータ９０により、スライドレール（図示せず）上をそ
れぞれ所定の速度をもって所定の方向に走行せしめられ
る。■ミラー８８．８９の速度はキャリッジ８４の走査
速度の１／２で、これにより読み取り画像面より結像系
のレンズ１２までの距離は一定に保たれる。

光源８５により原稿を照射し、その反射光は反射ミラー
８７．■ミラー８８．８９を介して、光学情報変換ユニ
ット１１に導かれる。光学情報変換ユニット１１はレン
ズ１２と、光学像が結像するＣ　ＣＤ　１３とで構成さ
れ、光学像がビデオ信号に変換される。

上記ビデオ信号は画像処理部ＩＢに入力され、各種の画
像処理とパルス幅変調が施されて多値化された画像信号
となって、後述するプリンタ部ＩＣの露光手段５へ出力
される。

露光手段５の偏向器５５Ａとしては、ガルバノミラ−や
回転多面鏡などのほか、水晶等を使用した光偏向子から
なる光偏向器を使用してもよい。画像信号により変調さ
れたレーザビームはこの偏向器５５Ａによって偏向走査
される。偏向走査が開始されると、レーザビームインデ
ックスセンサ（図示省略）によりビーム走査が検出され
て、画像信号によるレーザビーム変調が開始される。画
像信号としては、上述した原稿の画像情報（コピーデー
タ）と、外部から供給されるプリントデータとを選択的
に使用することができる。

多値に変調されたレーザビームは、ＰＣＬ２０で照射さ
れ除電されたのち帯電手段であるスコロトロン型の帯電
器２Ｈ：よって−様な帯電が付与された、例えばＯＰＣ
などからなるドラム状の像形成体ｌＯ上を走査する。

ここで、走査はレーザビームによる主走査と、像形成体
ｌＯの回転による副走査とよりなり、像形成体１０上に
は画像信号に対応する静電潜像が形成される。

この静電潜像は、黒トナーを収納しその現像ローラ２４
に高圧電源から所定の現像のバイアス電圧が印加されて
いる現像手段である現像器２３により反転現像され、レ
ーザビームの照射部分にトナーが付着して階調性を有す
る白黒のトナー像が形成される。

一方、給紙装置４１から送り出しローラ４２及びタイミ
ングローラ４３を介して送出された記録紙Ｐは、像形成
体ＩＯの回転とタイミングを合わせられた状態で、像形
成体ＩＯの表面に搬送される。そして高圧電源から高電
圧が印加された転写器３０によって上記黒色トナー像は
記録紙Ｐ上に転写され、かつ分離器３１により像形成体
ｌＯから分離される。

分離された記録紙Ｐは定着器３２へ搬送され、加熱又は
／及び加圧の定着処理がなされて階調性を有するモノク
ロ画像が得られる。

転写終了した像形成体１０は、クリーニング装置２６に
より清掃され、次の像形成プロセスに備えられる。

ここで用いられるスコロトロン型の帯電器２１は第３図
に示すような断面を有するスコロトロン型放電器よりな
るもので、２１１は１本又は２本のタングステン細線か
らなる放電ワイヤ、２１２は多数本のタングステン細線
からなり放電ワイヤ２１１と像形成体１０との間に張架
されたグリッド、２１３は板金などの導電材質からなる
細長い枠状のシールド部材である。この帯電器２１は放
電ワイヤ２１１に高電圧を印加した状態で、グリッド２
１２に印加されるバイアス電圧（以下グリッド電圧とい
う）によって像形成体１０表面の帯電を自由に制御する
ことができ、しかも、均一な帯電を施すことができる。

例えば、放電ワイヤ２１１に数ＫＶ〜ｌ０ＫＶの負の高
電圧を印加し、グリッド電圧を一〇００Ｖとすると像形
成体１０表面の帯電電位は一６００ｖとなり、グリッド
電圧をＯＶとすると像形成体１０表面はＯｖとなり除電
することができる。

クリーニング装置２６には、像形成体１０に圧着して残
留トナーを清掃するウレタンゴムなどからなるブレード
２７、ブレード２７により清掃されたトナーの回収をし
易くするため所定の直流電圧が印加され像形成体１０の
表面に非接触状態に配設された金属ローラ２８、補助ク
リーニングローラ２９等が備えられている。補助クリー
ニングローラ２９はブレード２７がクリーニング終了後
圧着を解除された時取り残される不要トナーを除去する
ために、像形成体１０の回転と反対方向に回転・圧着す
るように配設されている。

第２図は第１図の露光手段５の半導体レーザを使用した
偏向走査系の要部を示す平面図である。

半導体レーザ５１からは画像処理部ＩＢからの画像信号
によって多値にパルス幅変調されたレーザビームが出射
される。このレーザビームはミラー５２．５３を介して
例えば８面体の回転多面鏡であるポリゴン５５に入射す
る。このポリゴン５５によって偏向されたレーザビーム
は、ｆθレンズ５４を通して像形成体１０の表面に投射
されるので、像形成体１０の表面を一定速度で所定方向
ａに走査される。

５６　、５７は倒れ負補正用のシリンドリカルレンズ、
５８はレーザビームの走査を検出するレーザビームイン
デックスセンサである。

以上のようなレーザビーム走査によって、像形成体１０
上に静電潜像が形成される。この静電潜像は次に述べる
反転現像によって可視像であるトナー像とされる。

像形成体ｌＯの感光体として以下負型ｏＰＣを用いｔ；
場合について説明するが、食型ＯＰＣを用いた場合の反
転現像時の像形成体表面の電位変化を示すと第４図のよ
うになる。第５図はこの現像器２３に用いられる２成分
現像剤粒子のモデルを示す図、である。図において、ｖ
Ｈは一様帯電された像形成体１０表面画像領域の未露光
部分の電位、ＶＢは現像器２３の現像ローラ２４に印加
される現像のバイアス電圧、ｖＬはデユーティ比１００
％のレーザビームで電荷を除かれ電位の絶対値が低下し
た露光部分（最大露光量受光部分）ＰＨの電位、Ｃは平
均粒径５０〜１００μｍのキャリヤ、Ｔは平均粒径ｌＯ
μｍのトナーである。

第４図について説明すると、像形成体ｌＯの画像領域は
スコロトロンの帯電器２１により一様な帯電が施されて
一定の負の表面電位ＶＨとなる（１）。

レーザビームによって像露光が与えられた露光部分ＰＨ
の電位はその光量に応じて上昇（電位の絶対値は電位Ｖ
Ｌまで低下）する（２）。

このようにして形成された静電潜像は負のバイアス電圧
ＶＢを印加された現像ローラ２４ををする現像器２３に
よって現像される。

現像のバイアス電圧ＶＢは絶対値で Ｖ）（＞ＶＢ＞ＶＬ となるように設定され、感光体に食型ＯＰＣを用いた場
合の一例を示すと、 ＶＢ物−６００Ｖ、　ＶＢ＃−４８０Ｖ、　ＶＬ物−１
００Ｖとなるように設定されている。

現像剤は現像器２３中で撹拌されて第５図に示すように
キャリヤＣは正に、トナーＴは負に帯電し、キャリヤＣ
表面にトナーＴが付着し、現像バイアス電圧ＶＢを印加
された現像ローラ２４によって現像領域に搬送される。

そこでトナーＴは接触又は非接触現像により相対的に電
位の高い（絶対値の低い）露光部分ＰＨに静電的に付着
して現像が行われトナー像が形成される。このトナー像
が形成された部分は、負帯電のトナーＴが付着したこと
により電位の絶対値はＤＵＰだけ上昇するが、通常は未
露光部分と同電位にはならない（３）。

以上のようにして得られるトナー像は記録紙Ｐに転写・
定着されてコピー画像となる。

このときのコピー濃度とレーザビームのパルス幅変調の
デユーティ比の関係を、像形成体１０上のレーザビーム
スポット断面を６０μｍＸ８０μｍの楕円とした場合の
レーザ出力をパラメータとして実験した一例の結果を第
８図に示す。

図に見られるようにレーザ出力が大きい場合はデユーテ
ィ比に対しコピー濃度は直線から外れて中間調再現性は
悪いが、レーザ出力が低くなるに従い階調性は良好とな
り、レーザ出力０．５ｍＷでは非常に直線性の良い再現
結果が得られた。

また、レーザ出力に対する上記最大露光量受光部分の表
面電位ＶＬの関係は第９図に示されるように環境に左右
されることが判明した。図において、Ｌ、Ｌは低温低湿
（１０°Ｃｌ２Ｏ％）の場合の関係、ＨｌＨは高温高湿
（３３°０，８０％）の場合の関係を示している。図に
見られるように、ＶＬの飽和領域ａにおいてはＬ−Ｌと
Ｈ，Ｈの差が大きく、ＶＬの未飽和領域すにおいてはそ
の差が小さい。このときの差は第１表のようになった。

第１表 ＊Ｌ、Ｐはレーザの出力（単位ｍＷ） ＊ΔＶはり、ＬとＨ，Ｈの状態の間の電位差（単位Ｖ）
本発明の実施例においては、上記結果に基づいて、半導
体レーザ５１の出力を０．３〜０．７ｍＷニＬ、このレ
ーザビームによって露光された像形成体１０上の露光部
分の電位が未飽和領域にあるようにし、本発明の目的を
達成した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明したように、像形成体の露光
部分の電位が未飽和領域に止どまるように半導体レーザ
の出力を低くして使用するようにしたので、階調性が良
好で温湿度の環境による変動の少ないコピー濃度を有す
る画像を得ることのできる画像記録装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す図、第２図
は半導体レーザを使用した偏向走査系の要部を示す平面
図、 第３図はスコロトロン型の帯電器を示す断面図、第４図
は反転系現像時の像形成体表面の電位の変化を示す図、 第５図は２成分現像剤粒子のモデルを示す図、第６図は
パルス幅変調によるレーザ露光時の表面電位分布を示す
図、 第７図は従来のパルス幅変調のレーザビーム露光によっ
て得られる画像のコピー濃度とレーザビームのパルス幅
変調のデユーティ比との関係の一例を示す図、 第８図はレーザ出力をパラメータとした、パルス幅変調
のレーザど一ム露光によって得られる画像のコピー濃度
とレーザビームのパルス幅変調のデユーティ比の関係を
示す図、 第９図は半導体レーザの出力に対する像形成体表面の最
大露光量受光部分の表面電位の関係を示す図である。 ｌＡ・・・スキャナ一部　　　ＩＢ・・・画像処理部ｌ
Ｃ・・・プリンタ部　　　　５・・・露光手段ｌＯ・・
・像形成体 ２３・・・現像器 ２６・・・クリーニング装置 ３０・・・転写器 ３２・・・定着器 ５５・・・ポリゴン ２１２・・・グリ・ンド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に感光体層を有する像形成体と、像形成体表
   面を一様に帯電する帯電手段と、入力ビデオ信号に応じ
   たパルス幅変調信号を出力する手段と、前記パルス幅変
   調信号によって制御される露光手段と、該露光手段によ
   り前記像形成体上に形成された静電潜像を現像する現像
   手段と、から構成された画像形成装置において、前記ビ
   デオ信号の最大値のとき露光された像形成体表面の電位
   が未飽和電位領域にあるようにしたことを特徴とする画
   像記録装置。
2. （２）前記露光手段は半導体レーザを用いた光学系であ
   ることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。