JPH02219667A - 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〕

ディジタル式画像記録装置、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食型のものとがある
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８図に示すようになる。

第８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９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。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
となり硬調で階調性の悪いものとなり、階調性を必要と
する原稿には適さず、また線画の原稿に対してはガンマ
は低く適当ではなかった。

従って、従来の帯電電位を一定にした装置では、階調性
に富んだ原稿と、線画の原稿との両者に対応するために
は複雑な補正回路を用いて画像信号を補正処理しなけれ
ばならなかった。

本発明は、これらの点を解決して、簡単な構成によって
適正なガンマを有する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、パルス幅変調を用いた書き込み手段により
、帯電した像形成体上に潜像を形成する電子写真式記録
装置において、パルス幅変調制御範囲内で照射最低電位
が変化する潜像形成手段と、前記像形成体上の帯電電位
をモードにより切り換える手段とを有することを特徴と
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
装置の概暗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ＩＣからなるディ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される。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ｌＩ＃Ａ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の速度
の１７２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）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部ＩＢ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２５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−
や回転他面鏡などのほか、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１０の
回転による副走査とｌ；より、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ｌＯ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ＩＯ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からは画像鬼理部ｌＢ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１０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ｆ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によって、−様に帯電し
た像形成体ｌＯ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ＩＯの感光体として食型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１０Ｐｍのトナーである。

第４図について説明すると、像形成体１０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（これを照射最低電位とい
う）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、感光体に負ＷＯＰＣ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、　ＶＬｔ　−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。

上記像形成体１０の帯電電位を変えてパルス幅変調のデ
ユーティ比とコピー濃度の関係について実験してみると
、第１０図に示すように、帯電電位の絶対値が低いａカ
ーブ（ｖ　Ｈ−−５５０Ｖ）はガンマが高く硬調である
が、帯電電位の絶対値を高くしたｂカーブ（ＶＨ・−６
５０Ｖ）では階調性が良好になるという結果が得られた
。即ち帯電電位の絶対値が低い方は線画に適したガンマ
特性に、高い方は階調性を要求されるものに適したガン
マ特性になることが判明した。

それで、本発明では階調性を必要とする写真モードの選
択釦がＯＮにされた場合と、線画モードの選択釦がＯＮ
にされた場合には、それぞれのパルス幅変調の単位周期
と帯電電位ＶＨ及び現像のバイアス電圧ＶＢを第１表の
ように切り換えるようにした。

第　　１　　表 単位周期の単位は画素幅、ＶＧは左のＶＨの値を像形成
体ｌＯが現像領域に達した時に有するようにグリッド２
１１に印加されるグリッド電圧である。（像形成体ｌＯ
の帯電電位は、帯電器２１の位置から現像領域に移動す
る間にリークにより減衰するので）以上のようにこの装
置のＣＰＵは、画像処理部ＩＢのパルス幅変調の単位周
期及びグリッド電圧ＶＧ、帯電電位ＶＨ，バイアス電圧
ＶＢをモードによって切り換える。

しかし、以上のような切り換えを行い帯電電位が変化す
ると、転写前露光ランプが設置されていない場合には、
記録紙Ｐに薄手のものが使用されると、環境条件（温度
湿度）によっては分離不良となることがある。これを避
けるため、上記グリッド電圧ＶＧの切り換えに連動して
、分離器３１のＤＣバイアス電圧を切り換えるようにす
る。

例えば、グリッド電圧ＶＧが一７５０ｖの場合はＤＣバ
イアス電圧を−２，ＯＫＶにし、グリッド電圧ｖＧが　
−６５０Ｖの場合はＤＣバイアス電圧を−１，５ＫＶに
切り換えるようにする。

第６図は分離器３１の一例を、第７図は分離器３１の他
の例を示す断面図である。第６図はＤＣバイアス電圧を
ＡＣバイアス電圧に重畳して放電ワイヤ３１１に印加す
るようにした例であり、第７図はＤＣバイアス電圧はバ
ックプレート３１２に印加し、ＡＣバイアス電圧を放電
ワイヤ３１１に印加するようにした例である。ＡＣバイ
アス電圧はいずれの場合も２．７ＫＶ、５００Ｈ２であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以上説明したように、モードによって
像形成体表面の帯電電位を切り換えるようにしたので、
像形成体のガンマ特性を、写真モード、線画モードのそ
れぞれに適したものとすることができるので、特別なガ
ンマ補正回路を必要としない簡単な構成によって、優れ
た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図及
び第７図は分離器の例を示す断面図、第８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、 第１０図は像形成体の帯電電位を変えた場合の、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Ｉ
Ｃ・・・プリンタ部　　　　５・・・像露光手段１０・
・・像形成体　　　　　　２１・・・帯電器２３・・・
現像器　　　　　　　２４・・・現像ローラ２６・・・
クリーニング装置　　２７・・・ブレード３０・・・転
写器　　　　　　　３１・・・分離器３２・・・定着器 ２１２・・・グリッド ３１１・・・放電ワイヤ ＶＢ・・・バイアス電圧 ＶＨ・・・帯電電位

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルス幅変調を用いた書き込み手段により、帯電
   した像形成体上に潜像を形成する電子写真式記録装置に
   おいて、パルス幅変調制御範囲内で照射最低電位が変化
   する潜像形成手段■、前記像形成体表面の帯電電位をモ
   ードにより切り換える手段とを有することを特徴とする
   ディジタル式画像記録装置。
2. （２）前記帯電電位切り換え手段として、スコロトロン
   型帯電器のグリッド電圧を切り換えることを特徴とする
   請求項１記載のディジタル式画像記録装置。
3. （３）前記モードとして、線画モードと階調性を有する
   写真モードとを有する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。
4. （４）前記帯電電圧は、線画モード時より写真モード時
   の方を高くする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。
5. （５）前記書き込み手段は、半導体レーザ光学系である
   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。
6. （６）前記帯電電位切り換えに応じて分離条件を可変と
   する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。