JPH02219073A - ディジタル式画像記録装置 - 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、電子写真式のディジタル式画像記録装置特に
ディジタル・モノクロ反転系のディジタル式画像記録装
置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均一に帯電された上記像形
成体上に、原稿の静電潜像を形成するための潜像形成手
段を有している。プリンタとしての潜像形成のための書
き込み手段として半導体レーザを使用したディジタル式
の装置が多く用いられている。

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、上記像形成体上に照射すること
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。

上記レーザビームを使用するディジタル式画像記録装置
においては、像形成体上のレーザビームの照射された部
分にトナーを付着させる反転現像による°ディジタル式
画像記録方法が、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放電器による
帯電器では均一な帯電を行うことができない。それでＯ
ＰＣ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には帯電極性が正型のものと負をのものとがある
が、現在一般に使用されるＯＰＣは負型の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る
。従って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記録紙に転写され、この記
録紙は負の高電圧が印加された分離器によって像形成体
から分離される。

一般のディジタル式画像記録装置の書き込み手段に使用
されるレーザビームは、そのスポット径が画像の１画素
（ドツト）程度であるため、像形成体上に形成される潜
像のＭ　Ｔ　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓ
−ｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に限度がある。それで、
画像信号の空間周波数が高くなると、１画素幅を単位周
期とするパルス幅変調では充分な階調を表現できない。

従って、階調表現を行うには２画素幅程度の周期を基準
にした変調を行う必要がある。

しかし、このように２画素幅以上の周期を変調周期の単
位とすると、写真のような階調性を必要とするものは問
題ないが、文字画（線画）の場合には、例えば細い線が
飛んだりして記録品質が劣化するので１画素幅程度を変
調周期とすることが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記パルス幅変調法による多値化を行った場合、単位周
期を２〜３画素幅分としても、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９図に示すようになる。

第９図は像形成体上のレーザ・スポット径をほぼ画素幅
に等しくした場合の各種パルス幅による光エネルギー分
布の一例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１０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（％）をとってあり、感光体
表面の帯電電位をパラメータにした図である。図に示す
ように、デユーティ比が小さくなると次第にガンマは大
となり、しかも帯電電位（ＶＨ）によってガンマの平均
値が異なり階調性の異なるものとなる。

さらに、Ｓｅ系の感光体は帯電性のロット間のバラツキ
が少なく、コロトロン型の帯電器によっても安定した帯
電電位が得られるのに反し、ＯＰＣでは帯電性のロット
間のバラツキが大きく、スフロトロンをの帯電器を用い
ても帯電電位は一定にならずコピー画質にも影響を与え
る。特に反転現像では、帯電性が悪く帯電電位が現像の
バイアス電圧に接近するとトナーが像形成体の非露光部
に飛散・付着して地力ブリとなるので目立ち易く、コピ
ー画像を不鮮明にするという問題点があっＩ；。

従って、ＯＰＣを用いた像形成体では、それぞれの像形
成体に最適のグリッド電圧を帯電器に印加しなければな
らなかったが、従来の装置にはそのようなものがなく、
上記問題点は解決されていなかった。

本発明は、これらの点を解決して、各像形成体毎に最適
なグリッド電圧を印加し、適正なガンマを有し、カブリ
のない鮮明なコピー画像を得ることのできるディジタル
式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、有機光導電体を感光体としたドラムカート
リッジ式の像形成体と、スコロトロン型の帯電器とから
なり、反転現像を行うディジタル式画像記録装置におい
て、前記ドラムカートリッジの各々に最適なグリッド電
圧値を表示しておき、該ドラムカートリッジを装填する
際、その最適グリッド電圧値を装置本体に入力可能とし
たことを特徴とするディジタル式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ディジタル式画像記録
装置の概略構成を示す図である。このディジタル式画像
記録装置はスキャナ一部ＩＡ、画像処理部ＩＢ及びプリ
ンタ部１Ｇからなるディジタル複写機である。

第１図４二おい、て、スキャナ一部ＩＡは、ディジタル
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８１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８６が設けられ
たキャリッジ８４、■ミラー８８および８９で構成され
る。光源８５としてはハロゲンランプが使用すれる。ハ
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６Ｖミラー８８．８９の速度はキャリッジ８４の速度
の１／２で、これにより読み取り画像面よりレンズ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、光学像が画像（電気）信号に変換される。

画像信号は画像処理ｓｌ　ｓで各種の画像処理が施され
たのち後述するプリンタ部ｌＣの書き込み手段である像
露光手段５へ出力される。

像露光手段５の偏向器５５Ａとしては、ガルバノ°ミラ
ーや回転能面鏡などのほか、水晶等を使用しＩ；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（図示せず）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が選
択的に使用することができる。

パ。ルス幅変調されたレーザビームは、ＰＣＬ２０で除
電されたのち帯電器２１によって−様な帯電が付与され
た像形成体（感光体ドラム）１０上を走査するようにな
される。

ここで、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により、像形成体ｌＯ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
いる現像器２３により現像され、モノクロのトナー像が
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１０の回転とタイミングを合わせられた状態で、像形
成体１０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モノクロ画像が得られ
る。

転写終了した像形成体ＩＯ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はタングステン細線からなる放電ワ
イヤ、２１２は複数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２１２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、様な帯電を施すことができる。

例えば、放電ワイヤ２１１に数ＫＶ−１０ＫＶの負の高
電圧を印加し、グリッド電圧を一６００ｖ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ｌＯ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ｌＯ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ｌＯ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図の像露光手段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ｌＯの表面に照射されるので、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は倒れ角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番こよって、−様に帯電
した像形成体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の感光体として置型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表面の画像領域の未露
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はレーザ光で電荷を
除かれ井戸状に電位の絶対値が低下した露光部分ＰＨの
電位、Ｃは平均粒径２０〜３００μｍのキャリヤ、Ｔは
平均粒径ｌＯμｍ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
帯電器２１により一様な帯電が施されて所定の負の表面
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、上昇（電位の絶対値は低下）する（２）。こ
の場合パルス幅変調されたレーザビームは前記第８図に
示すような性質を示すので、輝度変調が重畳されたよう
になり、露光部分ＰＨの電位はパルス幅のデユーティ比
によって変化する。

このようにして形成された静電潜像を負のバイアス電圧
ＶＢを印加された現像ローラ２４によって現像する。

現像のバイアス電圧ＶＢは絶対値で Ｖ　Ｈ）　Ｖ　Ｂ）　Ｖ　Ｌ となるように設定され、感光体に食型ＯＰＣを用い、画
像信号が２値である場合の一例を示すと、ＶＨ＃−６０
０Ｖ、　ＶＢ”；−４８０Ｖ、　ＶＬ”ｔ　−１００Ｖ
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は相対的に電位の高い（絶対値の低い）
露光部分ＰＨに向かって飛行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がＤＰ
Ｕ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）。

以上のようにして現像されたトナー像は記録紙Ｐに転写
されたのち、分離・定着されてコピー画像となる。

本発明のディジタル式画像記録装置においては、像形成
体ｌＯはカートリッジ式になっていて、装置本体から脱
着可能であり、これをドラムカートリッジという。この
ドラムカートリッジ１０には前記最適グリッド電圧値を
表示し、また、最適グリッド電圧値を？（−コード或は
複数の電気端子間の接続の有無などによって表したコー
ドが設けられている。

次に帯電器２１のグリッド２１１に印加するグリッド電
圧ｖＧを設定する方法について説明する。

第６図は最適グリッド電圧値を手動により設定する場合
の一例を示す系統図である。図において、１００は本体
制御部のＣＰＵ、１０１は装置本体側にあって像形成体
であるドラムカートリッジＩＯの装填又は未装填の別を
検知するカートリッジセンサ、１０５は最適グリッド電
圧値その他を記憶しておくメモリ、１１０は図示省略し
た操作パネルに設けられたテンキー　ｉｌｌはメインス
イッチ、２１５は帯電器２１の放電ワイヤ２１１及びグ
リッド２１２に高電圧及びグリッド電圧を供給する高圧
電源回路である。ドラムカートリッジ１０の初めての装
填、又は交換を行うときは、まず、テンキー１１０の特
定の２つのキーを同時に押圧しながらメインスイッチｉ
ｌｌを押圧するなどして、最適グリッド電圧値の設定状
態にするようにＣＰ　Ｕ　１００に信号を送出する。そ
こで前のドラムカートリッジＩＯを抜き出すと、カート
リッジセンサ１０１はこれを検知しｃ　ｐ　Ｕ　１００
に信号を送る、ＣＰ　Ｕ　１００はメモリ１０５に記憶
されている前の最適グリッド電圧値をクリアする。次に
テンキー１１０によって、新規のドラムカートリッジ１
０に表示された最適グリッド電圧値を入力する。すると
、ｃ　ｐ　ｕ　ｉｏｏはその値をメモリ１０５に格納す
る。

最後にテンキー１１０によって特定の隠し番号を入力す
るなどしてＣＰ　Ｕ　１００を通常の状態に戻すと、以
後のコピーには帯電器２１のグリッド２１２に上記最適
グリッド電圧を印加するように高圧電源回路２１５を制
御する。メモリ１０５はリチウム電池、或はメインスイ
ッチＩｌｌがＯＮになっている間に充電される二次電池
によってバックアップされていることはいうまでもない
。

第７図は手動による最適グリッド電圧値を設定する他の
例を示す系統図である。

図において、第６図と同一部分は同一符号で表している
。１１２はディジタルスイッチである。組み立て作業者
、或はサービスマンが新規のドラムカートリッジｌＯ１
を装填する際、ドラムカートリッジｌＯに表示された最
適グリッド電圧値をディジタルスイッチ１１２にセット
する。するとこの後の画像形成動作時において、ＣＰＵ
１００はカートリッジセンサｌｏｔの信号によってドラ
ムカートリッジｌＯが正しく装填されていることを確認
し、コピー動作が行われるたびににディジタルスイッチ
１１２から最適グリッド電圧値を読み取り、帯電器２１
の放電ワイヤ２１１には所定の高電圧を、グリッド２１
２に上記最適グリッド電圧を印加するように高圧電源回
路２１５を制御する。このような方法はメモリ１０５及
びバックアップ用の電池を必要としない利点がある。

次に自動的に最適グリッド電圧値を設定する方法につい
て説明する。

第８図は最適グリッド電圧値を自動的に設定する場合の
一例を示す系統図である。図において、１０２は装置本
体に設けられ、ドラムカートリッジｌＯに設けられた最
適グリッド電圧値を表したコードに対向し、そのコード
を読み取るコード読み取り器である。他の第６図と同一
部分は同一符号で表しその詳細は省略する。

ドラムカートリッジ１０が装填されると、上記コードは
コード読み取り器１０２に対向するように設置されてい
るので、画像形成動作時ＣＰ　Ｕ　１００は、カートリ
ッジセンサ１０１によってドラムカートリッジ１０の正
しく装填されていることを確認し、コピー動作が行われ
るたびにドラムカートリッジｌＯのコードから最適グリ
ッド電圧値を読み取り、帯電器２１の放電ワイヤ２１１
には所定の高電圧を、グリッド２１２には上記最適グリ
ッド電圧を印加するように高圧電源回路２１５を制御す
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明したように反転現像を行うデ
ィジタル式画像記録装置において、ドラムカートリッジ
式の像形成体にその最適グリッド電圧値を表示し、新規
のドラムカートリッジを装填するたびに、装置本体にそ
の最適グリッド電圧値を入力するようにしたので、像形
成体の現像時の帯電電位は所定の最適値に維持される。

従って、像形成体は常に一定のガンマ特性を保持して、
カブリのない良好な画質のコピー画像を得ることのでき
るディジタル式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〜
第８図は最適グリッド電圧値を装置本体に設定する場合
の例を示す系統図、 第９図はパルス幅変調のレーザビーム露光によって得ら
れる潜像の電位分布を示す図、 第１０図は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との
関係を示す図である。 ＩＡ・・・スキャナ一部　ＩＢ・・・画像処理部ｌＣ・
・・プリンタ部　　５・・・像露光手段１０・・・像形
成体（ドラムカートリッジ）２１・・・帯電器　　　　
　２３・・・現像器３０・・・転写器　　　　　３１・
・・分離器１００・・・ＣＰＵ １０１・・・カートリッジセンサ １０２・・・コード読み取り器 １０５・・・メモリ　　　　　１１０・・・テンキー１
１１・・・メインス・イッチ １１２・・・ディジタルスイッチ ２１１・・・放電ワイヤ　　２１２・・・グリッド２１
５・・・高圧電源回路 ＶＧ・・・グリッド電圧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機光導電体を感光体としたドラムカートリッジ
   式の像形成体と、スコロトロン型の帯電器とからなり、
   反転現像を行うディジタル式画像記録装置において、前
   記ドラムカートリッジの各々に最適なグリッド電圧値を
   表示しておき、該ドラムカートリッジを装填する際、そ
   の最適グリッド電圧値を装置本体に入力可能としたこと
   を特徴とするディジタル式画像記録装置。
2. （２）前記ドラムカートリッジには、前記最適グリッド
   電圧値を表すコードを設け、前記像形成体上に静電潜像
   を形成する際には、前記帯電器のグリッドに前記コード
   から読み取られた最適グリッド電圧が、自動的に印加さ
   れるようにしたことを特徴とする請求項１記載のディジ
   タル式画像記録装置。