JP2618914B2 - 静電潜像形成装置 - Google Patents

静電潜像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、像担持体上に照射する光を制御して静電潜
像を形成する静電潜像形成装置に関する。
(従来の技術) 電子写真方式画像出力装置の静電潜像形成装置におい
て、静電潜像を形成するための像担持体上に照射する光
源として蛍光灯、LED、EL、レーザ等が用いられてい
る。
第7図は発光素子としてレーザを用いた場合の従来の
画像形成装置の構成図であり、そのなかでの静電潜像形
成装置の役割を示した図である。この図ではレーザとし
て半導体レーザを、像担持体として感光体ドラムを使用
した例を示している。レーザ駆動電流制御部1に入力さ
れた画像濃度データは半導体レーザ2への電流に変換さ
れ、半導体レーザ2よりレーザ光が発せられる。発せら
れたレーザ光は光学系3を通り、あらかじめ帯電器4で
一様に帯電された感光体ドラム5の回転軸方向にスキャ
ンされ静電潜像を感光体ドラム5上に形成する。形成さ
れた静電潜像は現像器6で可視化される。可視化された
画像は帯電器7により電荷を与えられた転写物8に転写
される。ここで、レーザ駆動電流制御部1についてさら
に詳しく説明する。まず、感光体ドラムへ照射される光
のエネルギーと形成される静電潜像のポテンシャルの一
般的な関係を第8図に示す。ここでは、負帯電用のOPC
感光体を反転現像する例をあげておく。第8図の領域イ
は温度、湿度、感光体の経年疲労による感光体の性能の
変化、また感光体上の場所による物性的不均一により図
の点線の様に空間的、経時的に静電潜像のポテンシャル
が一定ではない領域である。従来の一画点の濃度を白と
黒の2値で表している電子写真方式の画像出力機器では
第8図の静電潜像のポテンシャルが安定した領域ア、ウ
を使っており、レーザ駆動電流制御部1では画像濃度デ
ータに対して感光体へのレーザ光のエネルギーがO、E
になるように半導体レーザ2に電流を流している。近年
光プリンタ等で高解像度の中間調を表すために、一画点
の濃度を多値で表す必要が出てきた。よく知られている
方法としてレーザ光の通電パルス幅変調がある。この方
法はレーザ駆動電流制御部1においてレーザ出力強度は
一定として第9図の様に画像濃度データに対応して一画
点当りのレーザ光出力時間を変える変調方式である。こ
のとき得られる各画像濃度データと感光体上の静電潜像
の形の対応を第10図に示す。この様にレーザ光の出力時
間が短い、濃度の薄いハイライト部では静電潜像のポテ
ンシャルのピークが低くなり、第8図の領域イの様に静
電潜像のポテンシャルが空間的、経時的に不均一になり
やすい領域を使うことになる。そのため、特にハイライ
ト部では同じ画像濃度データでも場所により異なる濃度
になったり、感光体の状態が変わる毎に違う濃度が得ら
れることになる。
また、一画点の濃度を多値で表す方法としてレーザ光
の強度を変える方法も知られている。この方法ではレー
ザ駆動電流制御部1において第11図の様に画像濃度デー
タに対応して半導体レーザへの電流値を変えるのでやは
りレーザ光の出力エネルギーは変わる。その結果、レー
ザ光のパルス幅変調と同様にハイライト部では同じ画像
濃度データでも場所により異なる濃度になったり、感光
体の状態が変わる毎に違う濃度が得られることになる。
以上、負帯電用のOPC感光体を反転現像した例をあげた
が、これに限定されない。たとえば正規現像では濃度の
濃い部分において、同じ画像濃度データでも場所により
濃度が異なる現象が起りやすくなる。
また、上記のような問題点は発光素子としてレーザを
使用したときに限定されるものではなく、LED、EL等を
使用した場合でも生じるものである。たとえば、LEDを
使用した例を第12図に基づいて説明する。LEDを使用し
た静電潜像形成装置では第12図(a)のように複数個の
LED9が一枚の基板にのっているLEDアレイ10を第12図
(b)のように感光体ドラム5の回転軸方向に置き、複
数個のLEDから同時に光を出力することにより感光体上
に静電潜像を形成している。そして、LED駆動電流制御
部12でLEDアレイ10上のLED9について個別に電流値又
は、出力時間の一方を制御することにより一画点の濃度
を多値で表すことができる。このような静電潜像形成装
置でパルス幅変調を行ったときもレーザを使用した場合
と同様に、光出力時間が短い画点では静電ポテンシャル
のピークが低くなり、第8図の領域イの様に静電潜像の
ポテンシャルが空間的、経時的に不均一になりやすい領
域を使うことになる。
(発明が解決しようとする問題点) 以上に述べたように、従来の発光素子の光パルス幅変
調ではパルス幅が短い画点において感光体への光の入力
エネルギーと静電潜像のポテンシャルの関係が空間的、
経時的に不均一になりやすい領域を使うことになり画像
濃度データと出力濃度の対応がくずれてしまう。本発明
はこの問題点に着目してなされたもので、感光体への光
の入力エネルギーと静電潜像のポテンシャルの関係が安
定な領域だけを使うことにより常時設定通りの中間調画
像が得られる静電潜像形成装置を提供することを目的と
するものである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明の静電潜像形成装置は、光の強度を変調する第
1の変調部と一画点当りの光出力時間を変調する第2の
変調部の両者を併せて持ち、一画点当の光出力時間が短
いほど光の強度を強くすることを特徴とするものであ
る。
(作用) 本発明は基本的には通電パルス幅変調方式であるが、
そのときの感光体への一画点当りの光出力時間が短いほ
ど光の強度を強くすることにより、感光体での静電ポテ
ンシャルが光出力時間の長短に関係なく一定とすること
ができ、感光体への光の入力エネルギーと静電潜像のポ
テンシャルの関係が安定した領域だけを使うことができ
る。
(実施例) 以下実施例を図面に基づき具体的に説明する。まず、
発光素子としてレーザを使用する場合について説明す
る。第1図(a)(b)は本発明の静電潜像形成装置の
レーザ駆動電流制御部の一構成例を示すブロック図と
信号のタイミング・チャート、第2図は本発明の静電潜
像形成装置の構成図である。まず、この第1図を使って
レーザ駆動電流制御部1について説明する。一画点毎に
入力された画像濃度データはデータ変換部13(制御部)
によりレーザ光強度信号14とレーザ光のパルス幅信号15
に変換される。レーザ光強度信号14はD/A変換器16によ
り半導体レーザ駆動用電流に対応した信号17に変換され
る。また、レーザ光のパルス幅信号15はタイミング部18
により信号17を一画点当りのパルス幅を持った信号に変
換する。この信号はレーザ駆動用回路19において半導体
レーザ駆動用電流に変換される。このとき、データ変換
部13は入力される画像濃度データに対して、第3図
(a)のようにレーザ光のパルス幅が短いほどレーザへ
の電流が大きくなるようにレーザ光強度信号14とレーザ
光パルス幅信号15を出力する。しかして、画像データの
濃度によらず(データ“0"を除く)感光体への入力エネ
ルギーがほぼ第8図のEとなるようにする。
データ変換部13は2個のICメモリからなり、それぞれ
には8ビットの画像濃度データを8ビットのレーザ光強
度信号14、レーザ光パルス幅信号15に変換するLOOK Up
Table(LUT)がはいっており、これらがそれぞれ第1の
変調部および第2の変調部を構成している。これら変調
部の内容をグラフ化して第4図、第5図に示す。実施例
では一画点で16階調表わせるようにした。
次に第2図について説明する。レーザ駆動電流制御部
1に入力された画像濃度データは対応した電流値とパル
ス幅を持って半導体レーザ駆動電流に変換され、半導体
レーザ2よりほぼ一定のエネルギーのレーザ光が発せら
れる。発せられたレーザ光はコリメータ・レンズ20、シ
リンドリカル・レンズ21を通りポリゴン・ミラー22で反
射される。ポリゴン・ミラー22はモータで回転している
ので、レーザ光は第2図の矢印24の様にあらかじめ帯電
器4により一様に帯電された感光体ドラム5の回転軸方
向にスキャンされ静電潜像を感光体ドラム5上に形成す
る。このようにしてレーザ駆動電流制御部1でレーザへ
の電流値とパルス幅を制御することにより、第8図の領
域ウの様に感光体への入力エネルギーと静電潜像のポテ
ンシャルの関係が安定した領域だけを使うことができ、
感光体での静電ポテンシャルを、第3図(b)に示すよ
うに、レーザ光出力時間の長短に関係なく一定とするこ
とができる。この実施例では負帯電用のOPC感光体を反
転現像して静電潜像を可視化した。本発明の効果を調べ
るためにA4用紙一面に同一濃度で出力させ、濃度のばら
つきを調べた。この濃度のばらつきを、(最高濃度−最
低濃度)/平均濃度で表した。従来のレーザ駆動電流の
制御方法ではこの濃度のばらつきがハイライト部におい
て約30%だったのが、本発明の制御方法では約5%に減
少した。上記のように本実施例によれば、レーザ光の出
力時間が短いほどレーザ駆動電流を強くすることによ
り、感光体への入力エネルギーがポテンシャルが安定な
領域に対応するE(第8図)となるようにしたので、画
像のハイライト部において濃度のばらつきがなくなり、
設定濃度通りの中間調画像が得られる。
静電潜像形成装置のレーザ駆動電流制御部の構成は以
上の実施例に限定されない。たとえば、第6図の様にレ
ーザ光強度信号14をD/A変換器16へ入力する前に、セレ
クタ25を用いて一画点当りのパルス幅の信号26に変換す
る構成もある。また、上記実施例ではデータ変換部13で
はLUTを使ったが、演算器を使って画像濃度データをレ
ーザ光強度信号14、レーザ光パルス幅信号15に変換する
方法でも本発明の効果は得られる。
また、発光素子にEL、LED等を使った場合もレーザの
時と同様に光出力時間が短いほど光強度を強くすること
により本発明の効果は得られる。なお、感光体への入力
エネルギーは必ずしも一定でなくても、第8図の領域ウ
内にあればよい。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の静電潜像形成装置は、光の強度
を変調する第1の変調部と一画点当りの光出力時間を変
調する第2の変調部を併せて持ち一画点当りの光出力時
間が短いほど光の強度を強くすることによって、像担持
体上の静電潜像のポテンシャルを温度、湿度、経年疲
労、場所による物性的不均一等に対して安定にすること
ができ、画像濃度データと出力濃度の対応がくずれず、
常時設定濃度通りの中間調画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は本発明における静電潜像形成装置
の中のレーザ駆動電流制御部のブロック図とタイミング
・チャート、第2図は本発明の静電潜像形成装置の構成
図、第3図(a)は本発明における画像濃度データとレ
ーザへの電流の対応を示す図、第3図(b)は本発明に
よるレーザ光の入力エネルギーと静電潜像のポテンシャ
ルとの関係を示す図、第4図は本発明における画像濃度
データとレーザ駆動電流のパルス幅の対応を示す図、第
5図は本発明における画像濃度データとレーザ駆動電流
の強度の対応を示す図、第6図は(a),(b)は本発
明の他実施例を示す図、第7図は従来の画像形成装置の
構成図、第8図は感光体へのレーザ光の入力エネルギー
と感光体に形成される静電潜像のポテンシャルの関係を
示す図、第9図はレーザ光のパルス幅変調を行ったとき
の画像濃度データとレーザへの電流の対応を示す図、第
10図はレーザ光のパルス幅変調を行ったときの静電潜像
のポテンシャルをしめす図、第11図はレーザ光の強度変
調を行ったときの画像濃度データとレーザへの電流の対
応を示す図、第12図(a),(b)はLEDを使用した静
電潜像形成装置を示す図である。 1…レーザ駆動電流制御部、2…半導体レーザ 4…帯電器、5…感光体ドラム 9…LED、10…LEDアレイ 11…集光レンズ 12…LED駆動電流制御部、13…データ変換部 14…レーザ光強度信号 15…レーザ光パルス幅信号、16…D/A変換器 18…タイミング部 19…レーザ駆動用回路 20…コリメータ・レンズ 21…シリンドリカル・レンズ 22…ポリゴン・ミラー、23…Fθレンズ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯電手段により表面を一様に帯電された像
    担持体上に、発光素子より出力される光により静電潜像
    を形成する静電潜像形成装置において、 記録すべき中間調画像データに応じて前記発光素子より
    出力される光の強度を変調する第1の変調部と、 一画点当りの前記発光素子より出力される光の出力時間
    を前記中間調画像データに応じて変調する第2の変調部
    と、 前記第1の変調部より出力される光の一画点当りの出力
    時間が短いほど前記第2の変調部より出力される光の強
    度が強くなるように制御する制御部と を備えたことを特徴とする静電潜像形成装置。
  2. 【請求項2】前記制御部は、前記発光素子が前記像担持
    体に与えるエネルギーがほぼ一定となるように制御して
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の静電
    潜像形成装置。
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