JPH10272804A

JPH10272804A - 光書込み装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH10272804A
Application number: JP7864397A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakamoto; 和洋坂本; Hiroshi Sakakibara; 宏榊原; Shinya Matsuura; 晋也松浦; Toshiya Shirasawa; 俊哉白澤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】光シャッタ素子の温度が変化したり、累積通
電時間が増加しても、光量の変動、光量むらが発生する
ことがなく、常時高品質の画像を得ることのできる光書
込み装置及び画像形成装置を得る。【解決手段】ＰＬＺＴからなる多数の光シャッタ素子
６２を画像信号に基づいてオン、オフし、ハロゲンラン
プ２から放射された光を変調して感光体ドラム２０上に
画像を書き込む光書込み装置。光シャッタ素子６２の温
度を検出すると共に各光シャッタ素子６２の累積通電時
間を積算し、温度又は累積通電時間に基づいてランプ２
への印加電圧、光シャッタ素子６２の駆動電圧又は駆動
パルス幅の少なくとも一つを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光書込み装置、詳
しくは、電気光学材料からなる多数の光シャッタ素子を
画像信号に基づいてオン、オフし、像担持体上に画像を
書き込む光書込み装置及びそれを用いた画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真感光体への画像（潜像）
の書込み装置として、電気光学効果を有するセラミック
ス、液晶素子（ＬＣＤ）等を用いて光を変調するものが
種々開発されている。この種の光書込み装置としては、
カー定数の大きい電気光学効果を有するＰＬＺＴ（Ｐｂ
−Ｌａ−Ｔｉ−Ｏ系透明セラミックス）を用い、これを
素子化してライン状に多数個配列して光シャッタアレイ
を形成し、該光シャッタアレイに偏光子と検光子を組み
合わせて光変調器を構成したものが知られている。この
ような光変調器は、駆動信号に対する応答速度が速く、
高速の電子写真プリンタに適している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のＰＬ
ＺＴを光シャッタ素子として使用した光書込み装置で
は、駆動中に集積回路の発熱等によって光シャッタ素子
の温度が上昇すると、所定の駆動電圧に対する透過光量
が低下する。光量が低下すると、感光体上に形成された
画像（潜像）を正規現像すると画像背景部へのトナーの
かぶり、反転現像すると画像濃度の低下といった不具合
が生じる。

【０００４】また、光シャッタ素子に所定方向の電界を
作用させて繰り返して駆動した場合、光シャッタ素子に
電界を印加した状態での透過光量（オン光量）が低下す
る。一方、電界を印加しない状態では漏れ光量（オフ光
量）は上昇する。従って、累積通電時間が増加すると、
コントラストが低下するという問題点を有している。そ
して、画像として特定のパターンを複数回出力した場
合、特定の光シャッタ素子のみが多数回駆動され、各素
子ごとに光量が異なることになり、以後形成される画像
の品質が劣化する。

【０００５】そこで、本発明の目的は、光シャッタ素子
の温度が変化したり、累積通電時間が増加しても、光量
の変動、光量むらが発生することがなく、常時高品質の
画像を得ることのできる光書込み装置及び画像形成装置
を提供することにある。

【０００６】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る光書込み装置は、電気光学材料からなる多数
の光シャッタ素子を画像信号に基づいてオン、オフし、
光源から放射された光を変調して像担持体上に画像を書
き込む光書込み装置において、前記光シャッタ素子の温
度を検出する検出手段と、前記光シャッタ素子それぞれ
の累積駆動時間を積算する積算手段と、前記検出手段又
は積算手段からの信号に基づいて、前記光源への印加電
圧、前記光シャッタ素子の駆動電圧又は駆動パルス幅の
少なくとも一つを変更する制御手段とを備えている。

【０００７】以上の構成からなる光書込み装置において
は、光シャッタ素子の温度検出値又は光シャッタ素子そ
れぞれの累積通電時間の積算値に基づいて、各光シャッ
タ素子の透過光量を予測し、その予測に従って光源への
印加電圧、光シャッタ素子の駆動電圧又は駆動パルス幅
の少なくとも一つを変更する。光シャッタ素子の温度が
上昇すると透過光量が低下するが、光源への印加電圧を
高めることで透過光量を補正することができ、コントラ
ストの低下を防止することができる。また、光シャッタ
素子の駆動電圧又は駆動パルス幅を大きくすれば、その
透過光量を増大させ、光量の低下や光シャッタ素子ごと
の光量むらを防止することができる。

【０００８】さらに、本発明に係る画像形成装置は、前
述の光書込み装置を用いて感光体上に静電潜像を形成
し、該静電潜像を現像器で現像してシート上に転写する
画像形成装置において、前記光書込み装置から出力され
る光量を検出する手段と、この検出手段からの信号に基
づいて、前記感光体の帯電電位又は前記現像器へ印加さ
れる現像バイアス電圧の少なくとも一つを変更する制御
手段とを備えている。

【０００９】光書込み装置のコントラストを補正する
と、出力光量が変化する。このように出力光量が変化し
た場合でも、感光体帯電電位又は現像バイアス電圧の少
なくとも一つを変更することで、画像背景部へのトナー
のかぶり、あるいは画像濃度の低下を防止でき、高品質
の画像を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光書込み装置
及び画像形成装置の実施形態について添付図面を参照し
て説明する。

【００１１】（光書込み装置）図１において、光書込み
装置１は、概略、ハロゲンランプ２、熱線吸収フィルタ
３、光ファイバアレイ４、偏光子５、光シャッタアレイ
６、検光子７及びレンズアレイ８によって構成されてい
る。ハロゲンランプ２から放射された光はフィルタ３で
熱線をカットされ、光ファイバアレイ４に入射する。光
ファイバアレイ４は、多数本の光ファイバを束ねたもの
で、ハロゲンランプ２の光をライン状に出射する。

【００１２】光シャッタアレイ６は、図２に示すよう
に、透明な基板６１上にＰＬＺＴからなる多数の光シャ
ッタ素子６２をブロックごとにライン状に配列し、各光
シャッタ素子６２に設けた電極にドライバＩＣ６３から
画像信号に基づいた所定の電圧を印加するようにしたも
のである。前記光ファイバアレイ４から出射され、か
つ、偏光子５を透過した光が、電圧を印加（オン）され
た光シャッタ素子６２を透過する。この透過光は検光子
７を介してレンズアレイ８に入射する。レンズアレイ８
は多数の収束性光伝送体単体（商品名：セルフォック）
を並設したもので、オンされた光シャッタ素子６２を透
過した光を感光体ドラム２０上に結像させる。

【００１３】前記光シャッタ素子６２は１ラインずつの
画像信号に基づいてオン、オフされ、矢印ａ方向に回転
する感光体ドラム２０上に二次元の画像が静電潜像とし
て形成されていく。

【００１４】図３は光シャッタ素子６２を駆動するドラ
イバＩＣ６３を示す。このドライバＩＣ６３はｎ個のＩ
Ｃをラダーチェーンで接続して使用するもので、各ＩＣ
６３は駆動パルス幅を変更して０〜２５５階調で駆動す
るように構成され、シフトレジスタ６３１、ラッチ回路
６３２、ドライバ回路６３３からなる。

【００１５】画像信号ＤＡＴＡはシフトクロック信号Ｃ
ＬＫに同期してシフトレジスタ６３１に転送され、ラッ
チストローブ信号ＬＳでラッチ回路６３２にラッチされ
る。ドライバ回路６３３には駆動パルス電圧Ｖｄが印加
されており、ドライバ駆動信号ＣＬがオンされることで
ドライバ回路６３３から駆動パルス電圧が光シャッタ素
子６２の個別電極６２ａに出力される。なお、６２ｂは
共通電極である。駆動パルス電圧Ｖｄは最大透過光量が
得られる半波長電圧に設定されている。

【００１６】（プリンタ）図４は前記光書込み装置１を
搭載したプリンタを示す。このプリンタは、矢印ａ方向
に回転駆動される感光体ドラム２０の周囲に、帯電チャ
ージャ２１、光書込み装置１、現像器２２、転写チャー
ジャ２３、シート分離チャージャ２４、残留トナーのク
リーナ２５、残留電荷のイレーサランプ２６が配置され
ている。

【００１７】感光体ドラム２０の表面に対しては、ま
ず、帯電チャージャ２１からの放電で均一に帯電し、前
記光書込み装置１からの露光によって静電潜像が形成さ
れる。この静電潜像は画像部の電位が略０Ｖに低下した
ネガ画像であり、現像器２２のスリーブ２２ａから供給
されるトナーによって、低電位部にトナーが付着する反
転現像が行われる。一方、シートは給紙カセット３１か
ら１枚ずつ左方に給紙され、転写チャージャ２３から付
与される電界でトナー画像が転写される。トナー画像が
転写されたシートは定着器３２でトナーの定着を施さ
れ、排出ローラ３３からトレイ３４上に排出される。

【００１８】（光書込み装置の光量制御）ところで、光
書込み装置１から出力される光量は以下の特性を有して
いる。図５は駆動電圧Ｖｄと透過光量との関係を光シャ
ッタ素子６２の温度ごとに示す。最大透過光量が得られ
る半波長電圧は温度上昇に伴って高電圧側にシフトす
る。従って、駆動電圧Ｖｄを室温２５℃での半波長電圧
に設定しても、ドライバＩＣ６３の発熱等で光シャッタ
素子６２の温度が上昇すると、透過光量が低下すること
になる。図６は温度と透過光量との関係を示す。

【００１９】そこで、一つの制御例として、図２に示す
ように、基板６１にサーミスタあるいは白金抵抗素子等
の温度センサ６６を設け、光シャッタ素子の温度を常時
検出する。温度センサ６６の検出信号は温度検出回路６
７を介してＣＰＵ１００へ入力される。ＣＰＵ１００は
検出温度及び図６に示す透過光量（比率）特性に基づい
て透過光量の変化率αを算出する。変化率αは温度が上
昇すると低下し、２５℃を基準（基準値は１）としてい
る。一方、変化率αに対して透過光量比率を１に補正す
るためにハロゲンランプ２へ印加すべき電圧を示すテー
ブルをＣＰＵ１００は内蔵している。従って、ＣＰＵ１
００はこのテーブルを参照してランプ電圧制御回路２０
０を制御し、透過光量の低下を補償する。

【００２０】また、光シャッタ素子６２は繰り返してオ
ンすることで透過光量（オン光量）が低下していく。逆
に、オフ状態での漏れ光量（オフ光量）が上昇する。図
７は光シャッタ素子６２の累積通電時間に対するオン、
オフ透過光量比（コントラスト）を示し、通電（オン）
時間の増加に伴ってコントラストが低下していくことを
示している。特に、特定のパターンを画像として複数回
出力すると、特定の光シャッタ素子６２のみが駆動され
て劣化し、光シャッタ素子６２ごとに光量むらが発生す
ることになる。

【００２１】この種のプリンタでは、通常、特定のフォ
ントで文字を印字し、その印字位置が一定であることが
多い。さらに、罫線や枠組み等特定のパターンをプリン
トすることも多い。従って、画像信号に基づいて一定の
条件で特定の光シャッタ素子６２を駆動（オン）する
と、素子６２ごとの累積通電（オン）時間に大きな差を
生じる。

【００２２】プリント枚数が増加すると、それまでに出
力された画像パターンによって光シャッタ素子６２ごと
に累積通電時間が異なるため、図８に示すように、オン
光量はβ_max・Ｅ（Ｅは初期透過光量）からβ_min・Ｅの
範囲内での値となる。βはオン光量の低下率（初期を１
とする）を表し、図９に示すように、累積通電時間の増
加に伴って低下する。累積通電時間が最大の光シャッタ
素子の低下率をβ_min、最小の光シャッタ素子の低下率
をβ_maxとした。

【００２３】同様に、図８に示すように、オフ光量もγ
_max・Ｅ／Ｃ（Ｃは初期コントラスト）からγ_min・Ｅ／
Ｃの範囲内での値となる。γはオフ光量の上昇率（初期
を１とする）を表し、図１０に示すように、累積通電時
間の増加に伴って上昇する。累積通電時間が最大の光シ
ャッタ素子の上昇率をγ_max、最小の光シャッタ素子の
上昇率をγ_minとした。

【００２４】そこで、いまひとつの制御例として、各光
シャッタ素子６２に対応してドットカウンタ６２₁，６
２₂，……６２_n（図２参照）を設け、間接的に累積通電
時間を積算する。ドットカウンタによってカウントされ
る累積通電時間を用いて、図９、図１０の特性を参照し
て光シャッタ素子６２ごとのオン光量低下率β及びオフ
光量上昇率γが算出される。

【００２５】ここで、前記プリンタがｎ枚のプリントを
実行するときの光量補正方法について説明する。前述の
如く、オン光量は光シャッタ素子の温度や累積通電時間
に応じて変化し、オフ光量は光シャッタ素子の累積通電
時間に応じて変化する。従って、ｎ枚目のプリント時に
おける任意の光シャッタ素子の光量は以下のようにな
る。

【００２６】オン光量＝αｘ・βｘ・Ｅオフ光量＝γｘ・Ｅ／ＣＥ：初期オン光量Ｃ：初期コントラスト（オン光量／オフ光量） αｘ：任意の光シャッタ素子の温度に対応する透過光量
変化率 βｘ：任意の光シャッタ素子の累積通電時間に対応する
オン光量変化率 γｘ：任意の光シャッタ素子の累積通電時間に対応する
オフ光量変化率

【００２７】光シャッタ素子ごとにオン光量、オフ光量
が異なるため、同じ出力画像データ（駆動パルス幅を可
変とした０〜２５５階調のデータ）を与えても光量むら
が発生してしまう。そこで、光書込み装置１からの画像
データ出力時には、各光シャッタ素子ごとに計算された
補正データを与え、光量むらを解消することにした。

【００２８】ここで、任意の光シャッタ素子に対する補
正データＸの算出方法を図１１を参照して説明する。最
大出力データ（２５５）のとき、最も暗い光シャッタ素
子の光量（α・β_mi _n・Ｅ）とオフ光量の最も明るい光
シャッタ素子の透過光量（γ_max・Ｅ／Ｃ）を結ぶ直線
を仮想の基準光シャッタ素子とする。

【００２９】ここで、任意の光シャッタ素子が光量Ｐを
得るためには、仮想の基準光シャッタ素子の出力データ
をＸ₀とし、任意の光シャッタ素子の補正出力データを
Ｘとすると、このＸは以下の式によって算出される。

【００３０】

【数１】

【００３１】従って、透過光量はα・β_min・Ｅからγ
_max・Ｅ／Ｃが使用領域となり、基準光シャッタ素子の
出力データが０から２５５までの階調を使用するのに対
して、任意の光シャッタ素子はＤ_minからＤ_maxまでの階
調を使用することになる。即ち、仮想の基準光シャッタ
素子と同じ透過光量になるように他の光シャッタ素子の
出力データを補正する。

【００３２】前述の補正方法によれば、ｎ枚数目のプリ
ント時には各光シャッタ素子ごとのオン光量とオフ光量
のばらつきは解消される。しかし、コントラストが変化
するため、透過光量の実使用領域（オン光量−オフ光
量）が初期状態と変わってしまう。そこで、本実施形態
では、前記ハロゲンランプ２の印加電圧（ランプ光量）
を可変とすることで、プリント枚数が何枚目であっても
透過光量の実使用領域が初期と同一となるように補正す
るようにした。

【００３３】以下、プリント枚数に対応するハロゲンラ
ンプ２の印加電圧の算出方法について説明する。まず、
初期オン光量Ｅ及び初期コントラストＣに対してｎ枚目
プリント時のオン光量（α・β_min・Ｅ）をＥ’、コン
トラスト（α・β_min・Ｃ／γ_max）をＣ’とすると、各
状態における光量は以下の表１のようになる。

【００３４】

【表１】

【００３５】透過光量の実使用領域（オン光量−オフ光
量）を初期とｎ枚目プリント時とで一致させるために
は、Ｅ（１−１／Ｃ）＝Ｅ’（１−１／Ｃ’）であるか
ら、Ｅ’＝Ｃ’（Ｃ−１）／Ｃ（Ｃ’−１）となる。

【００３６】ところで、ランプ印加電圧と透過光量との
関係は図１２に示すとおりであり、式で表わすと、Ｅ’／Ｅ＝（Ｖ’／Ｖ）^3.2 Ｖ：初期ランプ電圧Ｖ’：ｎ枚目プリント時のランプ電圧Ｖ’＝（Ｅ’／Ｅ）^0.31・Ｖ＝｛Ｃ’（Ｃ−１）／Ｃ（Ｃ’−１）｝^0.31・Ｖ

【００３７】従って、ｎ枚目プリント時のランプ印加電
圧を初期ランプ印加電圧の（Ｅ’／Ｅ）^0.31倍に設定す
ることで、透過光量の実使用領域が初期と同じになる。

【００３８】（画像形成プロセスの制御）ところで、ラ
ンプ印加電圧をＶ’に単に変更した場合、それに伴って
オフ光量も増加するため、感光体上の画像背景部の表面
電位の減衰も大きくなる。この結果、表面電位Ｖａと現
像器２２の現像スリーブ２２ａに印加される現像バイア
ス電圧Ｖｂとの差が小さくなり、この状態で本プリンタ
のように反転現像を行うと、画像背景部にトナーが付着
しやすくなり、いわゆるトナーのかぶりが発生する。そ
こで、本実施形態では、帯電チャージャ２１にスコロト
ロンチャージャを使用し、そのグリッド２１ａに印加す
る電圧Ｖｇを制御し、感光体帯電電位を変更することで
トナーのかぶりを防止することにした。

【００３９】以下、グリッド印加電圧Ｖｇの制御方法に
ついて説明する。図１３は感光体の明減衰曲線ＬＤＣを
示す。無露光時の感光体表面電位Ｖ₀が半減する露光量
を半減露光量Ｅ_1/2とすれば、感光体の明減衰曲線ＬＤ
ＣはＥ_1/2の約２．５倍の露光量で電位減衰が飽和する
（飽和表面電位をＶｉとする）。最大出力露光量（オン
光量）は、感光体表面電位の安定性の面からも、通常、
半減露光量Ｅ_1/2の２．５倍に設定される。電子写真プ
リンタでは、実際上、帯電チャージャの特性を考慮し
て、初期表面電位Ｖ₀とグリッド印加電圧Ｖｇとの関係
から、グリッド印加電圧Ｖｇを変更することで適正な表
面電位Ｖ₀を確保している。

【００４０】以上の制御方法を実施した場合、ｎ枚目プ
リント時の明減衰曲線ＬＤＣは図１３に示すように、電
位差Ｖａ−Ｖｂ及びＶｂ−Ｖｉは初期とｎ枚目プリント
時とで一定となり、反転現像におけるトナーのかぶりや
正規現像における画像濃度の低下といった不具合が生じ
ることのない、高品位のプリント画像を得ることができ
る。

【００４１】なお、以上の説明では、光シャッタ素子の
光量むらを補正するために、駆動パルス幅を変更する例
を示したが、図５に示した特性に基づいて各シャッタ素
子の駆動電圧を変更することによっても対応できる。ま
た、画像形成プロセスの制御において、電位差Ｖａ−Ｖ
ｂが小さくなってもトナーのかぶり等が発生しなけれ
ば、表面電位Ｖ₀やランプ印加電圧を変更することは必
ずしも必要ではなく、電位差Ｖｂ−Ｖｉが一定となるよ
うに現像バイアス電圧Ｖｂのみを変更してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光書込み装置を示す斜視図。

【図２】光シャッタアレイとその制御回路を示す図。

【図３】光シャッタ素子のドライバＩＣを示すブロック
図。

【図４】本発明に係る電子写真プリンタを示す概略構成
図。

【図５】光シャッタ素子の駆動電圧と透過光量の関係を
示すグラフ。

【図６】光シャッタ素子の温度とオン光量との関係を示
すグラフ。

【図７】光シャッタ素子の累積通電時間とコントラスト
との関係を示すグラフ。

【図８】累積プリント枚数と透過光量との関係を示すグ
ラフ。

【図９】光シャッタ素子の累積通電時間とオン光量低下
率との関係を示すグラフ。

【図１０】光シャッタ素子の累積通電時間とオフ光量上
昇率との関係を示すグラフ。

【図１１】光シャッタ素子の光量補正方法を説明するた
めのグラフ。

【図１２】ランプ印加電圧と透過光量との関係を示すグ
ラフ。

【図１３】感光体表面電位の明減衰曲線を示すグラフ。

【符号の説明】

１…光書込み装置２…ハロゲンランプ６…光シャッタアレイ２０…感光体ドラム２１…帯電チャージャ２１ａ…グリッド２２…現像器２２ａ…現像スリーブ６２…光シャッタ素子６３…ドライバＩＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦晋也大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者白澤俊哉大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気光学材料からなる多数の光シャッタ
素子を画像信号に基づいてオン、オフし、光源から放射
された光を変調して像担持体上に画像を書き込む光書込
み装置において、前記光シャッタ素子の温度を検出する検出手段と、前記光シャッタ素子それぞれの累積通電時間を積算する
積算手段と、前記検出手段又は積算手段からの信号に基づいて、前記
光源への印加電圧、前記光シャッタ素子の駆動電圧又は
駆動パルス幅の少なくとも一つを変更する制御手段と、を備えたことを特徴とする光書込み装置。
【請求項２】請求項１記載の光書込み装置を用いて感
光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器で現像
してシート上に転写する画像形成装置において、前記光書込み装置から出力される光量を検出する手段
と、前記検出手段からの信号に基づいて、前記感光体の帯電
電位又は前記現像器へ印加される現像バイアス電圧の少
なくとも一つを変更する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。