JP2009086156A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電バイアスと現像バイアスとの周波数差に起因する干渉縞を帯電バイアス及び現像バイアスとは切り離したかたちで低減する。
【解決手段】画像形成装置は、基準クロックを帯電用カウンタで第１の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第１の周波数の帯電用交流バイアスを生成すると共に、基準クロックを現像用カウンタで第２の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第２の周波数の現像用交流バイアスを生成し、一方、干渉波演算部は前記帯電用カウンタのカウンタ１と前記現像用カウンタのカウンタ値２とに基づいて第１及び第２の周波数の周波数差に起因する干渉波を演算し、補正画像生成部は、前記干渉波に基づいて前記帯電用交流バイアスと前記現像用交流バイアスとの周波数差に同期した縞状の補正画像を生成し、このような補正画像を形成対象画像と合成して露光画像を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、周知のように、帯電装置によって帯電状態とされた感光ドラムの周面を書込み光で露光することにより感光ドラムの周面上に静電潜像を形成し、当該静電潜像をトナーで現像して得られたトナー像を用紙に転写することにより、当該用紙上にトナー像としての画像を形成するものである。

下記特許文献１には、このような電子写真方式の画像形成装置（電子写真装置）において、所定周波数（帯電バイアス周波数ｆｃ）の交流成分を含む帯電バイアスを用いて感光ドラムを帯電させると共に、上記帯電バイアスの周波数とは異なる周波数（現像バイアス周波数ｆｄ）の交流成分を含む現像バイアスを用いて感光ドラム上の静電潜像を現像するに際し、上記帯電バイアス周波数ｆｃと現像バイアス周波数ｆｄとの周波数差の干渉波によって画像上に生じる濃淡の縞が視覚的に目立たなくなるように、帯電バイアス周波数ｆｃ及び現像バイアス周波数ｆｄを最適設定する技術が開示されている。
また、下記特許文献２にも、上記濃淡の縞に相当する「すじむら」を軽減するために帯電バイアスの交流成分周波数と現像バイアスの交流成分周波数とを最適設定する技術が開示されている。
特開平５−２８９４４５号公報 特許第３４８６６０１号公報

ところで、上記各従来技術では、帯電バイアス周波数ｆｃと現像バイアス周波数ｆｄとの周波数差に起因する濃淡の縞や「すじむら」、つまり帯電バイアスの交流成分と現像バイアスの交流成分とが電気的に干渉することによって発生する干渉縞を軽減するために現像バイアスの交流成分周波数と帯電バイアスの交流成分周波数とを最適設定するが、帯電バイアスの交流成分周波数及び現像バイアスの交流成分周波数は、本来、感光ドラムの帯電特性や現像特性を最適化するために設定されるべきものである。したがって、上記各従来技術では、濃淡の縞や「すじむら」を軽減するために感光ドラムの帯電特性や現像特性をある程度犠牲にしなければならないという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、帯電バイアスと現像バイアスとの周波数差に起因する干渉縞を帯電バイアス及び現像バイアスとは切り離したかたちで低減することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、所定の感光体を帯電バイアスを用いて帯電させる帯電装置と、該帯電した前記感光体を露光画像に基づいて露光する露光装置と、当該露光によって得られた静電潜像を現像バイアスを用いてトナー像に現像する現像装置と、当該トナー像を所定の記録媒体に転写する転写部とを備えた電子写真方式の画像形成装置であって、基準クロックを帯電用カウンタで第１の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第１の周波数の帯電用交流バイアスを生成すると共に、基準クロックを現像用カウンタで第２の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第２の周波数の現像用交流バイアスを生成する交流バイアス発生回路と、帯電用直流バイアスと現像用直流バイアスとを生成する直流バイアス生成回路と、前記帯電用直流バイアスと前記帯電用交流バイアスとを合成して前記帯電バイアスを生成する帯電バイアス生成回路と、前記現像用直流バイアスと前記現像用交流バイアスとを合成して前記現像バイアスを生成する現像バイアス生成回路と、前記帯電用カウンタのカウンタ値１と前記現像用カウンタのカウンタ値２とに基づいて前記第１、第２の周波数の周波数差に起因する干渉波を演算する干渉波演算部と、前記干渉波に基づいて前記帯電用交流バイアスと前記現像用交流バイアスとの周波数差に同期した縞状の補正画像を生成する補正画像生成部と、前記補正画像と形成対象画像とを合成して前記露光画像を生成する露光画像生成部と、前記干渉波演算開始信号を前記干渉波演算部に出力する制御部と
を具備するという手段を採用する。

本発明では、画像形成装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記交流バイアス発生回路は、基準クロックを発振する発振回路と、前記基準クロックをカウントする前記帯電用カウンタと、該帯電用カウンタのカウンタ値１と第１の数とを比較し、当該比較の結果を出力信号とする帯電用コンパレータと、該帯電用コンパレータの出力信号に基づいて帯電用交流バイアスを生成する帯電用交流バイアス生成回路と、
前記基準クロックをカウントする前記現像用カウンタと、該現像用カウンタのカウンタ値２と第２の数とを比較し、当該比較の結果を出力信号とする現像用コンパレータと、
該現像用コンパレータの出力信号に基づいて現像用交流バイアスを生成する現像用交流バイアス生成回路とを備え、前記帯電用カウンタは、前記帯電用コンパレータの出力信号によってリセットされ、前記現像用カウンタは、前記現像用コンパレータの出力信号によってリセットされることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置という手段を採用する。

本発明によれば、基準クロックを帯電用カウンタで第１の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第１の周波数の帯電用交流バイアスを生成すると共に、基準クロックを現像用カウンタで第２の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第２の周波数の現像用交流バイアスを生成し、一方、干渉波演算部は前記帯電用カウンタのカウンタ１と前記現像用カウンタのカウンタ値２とに基づいて第１及び第２の周波数の周波数差に起因する干渉波を演算し、補正画像生成部は、前記干渉波に基づいて前記帯電用交流バイアスと前記現像用交流バイアスとの周波数差に同期した縞状の補正画像を生成し、このような補正画像を形成対象画像と合成して露光画像を生成する。
このような本発明によれば、補正画像は第１、第２の周波数の周波数差に起因する干渉波に基づいて発生する干渉縞に同期した縞状画像を示すものとなり、このような補正画像を形成対象画像と合成するので、上記干渉縞を第１、第２の周波数とは切り離したかたちで低減することができると共に、帯電用交流バイアスの周波数（第１の周波数）及び現像用交流バイアスの周波数（第２の周波数）の各々を本来の機能（帯電機能及び現像機能）のみを考慮して最適化することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機Ａの要部構成を示すブロック図である。なお、本複写機Ａは、種々の方式の画像形成装置のうち電子写真方式を採用するものである。

本複写機Ａは、図示するように、画像読取部１、画像処理部２、操作部３、制御部４、補正画像生成部５、露光画像生成部６、露光装置７、交流バイアス発生回路８、直流バイアス発生回路９、帯電バイアス生成回路１０、現像バイアス生成回路１１、帯電装置１２、感光ドラム１３、現像装置１４、転写部１５、クリーニング部１６及び干渉波演算部１７を備えている。

画像読取部１は、ＡＤＦ（自動原稿送り装置）とラインセンサ等を備え、ＡＤＦによって順次給紙される原稿の画像（原稿画像）をラインセンサで読み取って画像処理部２に出力する。画像処理部２は、操作部３から入力された操作指示に基づいて上記画像読取部１から入力される原稿画像（光の三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のビットマップ画像）に所定の画像処理を施すと共に、当該画像処理後の原稿画像を画像形成用トナーの色（例えば黒（Ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ））からなる画像形成用画像に画像変換して露光画像生成部６に出力する。

操作部３は、原稿画像の複写に関するユーザの各種操作指示を受け付けて制御部４に出力する。制御部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなり、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより本複写機Ａの全体動作を制御する。

補正画像生成部５は、干渉波演算部１７から入力される干渉波演算結果に基づいて干渉縞を低減するような縞状画像を示す補正画像を生成して露光画像生成部６に出力する。露光画像生成部６は、複写対象画像として画像処理部２から入力された画像形成用画像を上記補正画像生成部５から入力された補正画像によって補正処理した画像を露光画像として生成して露光装置７に出力する。露光装置７は、上記露光画像生成部６から入力された露光画像に基づいて露光光（レーザ光）を生成し、この露光光を帯電装置１２によって帯電状態にされた感光ドラム１３表面に照射することによって静電潜像を形成（露光）する。

交流バイアス発生回路８は、図２に示すように、発振回路８ａ、帯電用分周回路８ｂ、現像用分周回路８ｃ、帯電用交流バイアス生成回路８ｄ及び現像用交流バイアス生成回路８ｅから構成されている。帯電用分周回路８ｂは、帯電用カウンタ８ｆ及び帯電用コンパレータ８ｇを備え、現像用分周回路８ｃは、現像用カウンタ８ｈ及び現像用コンパレータ８ｉを備える。

発振回路８ａは、基準周波数の基準信号ｆ０を自励発振して帯電用分周回路８ｂ及び現像用分周回路８ｃに出力する。帯電用分周回路８ｂは、基準信号ｆ０を帯電用カウンタ８ｆでカウントし、このカウント値を帯電用コンパレータ８ｇに比較信号として入力するように構成されており、帯電用カウンタ８ｆのカウンタ値１が帯電用コンパレータ８ｇにしきい値として予め設定された第１の数を越えると帯電用カウンタ８ｆをリセットするものであり、この結果として基準信号ｆ０を上記第１の数に応じた分周比で分周した第１の周波数の分周信号ｆ１を帯電用交流バイアス生成回路８ｄに出力する。また、帯電用分周回路８ｂは、図示するように、帯電用カウンタ８ｆのカウンタ値１を干渉波演算部１７に出力する。

現像用分周回路８ｃは、基準信号ｆ０を現像用カウンタ８ｈでカウントし、このカウント値を現像用コンパレータ８ｉに比較信号として入力するように構成されており、現像用カウンタ８ｈのカウンタ値２が現像用コンパレータ８ｉにしきい値として予め設定された第２の数を越えると現像用カウンタ８ｈをリセットするものであり、この結果として基準信号ｆ０を上記第２の数に応じた分周比で分周した第２の周波数の分周信号ｆ２を現像用交流バイアス生成回路８ｅに出力する。また、このような現像用分周回路８ｃは、現像用カウンタ８ｈのカウンタ値２を干渉波演算部１７に出力する。

帯電用交流バイアス生成回路８ｄは、分周信号ｆ１に基づいて上記第１の周波数と同一周波数の帯電用交流バイアスＴを生成して帯電バイアス生成回路１０に出力する。一方、現像用交流バイアス生成回路８ｅは、分周信号ｆ２に基づいて上記第２の周波数と同一周波数の現像用交流バイアスＧを生成して現像バイアス生成回路１１に出力する。

直流バイアス発生回路９は、帯電用直流バイアス及び現像用直流バイアスを生成し、帯電用直流バイアスを帯電バイアス生成回路１０に、及び現像用直流バイアスを現像バイアス生成回路１１に、及び転写用直流バイアスを生成して転写部１５にそれぞれ出力する。帯電バイアス生成回路１０は、上記帯電用交流バイアスＴと帯電用直流バイアスとを重畳（合成）することにより交流成分と直流成分とからなる帯電バイアスを生成して帯電装置１２に出力する。現像バイアス生成回路１１は、上記現像用交流バイアスＧと現像用直流バイアスとを重畳（合成）することにより交流成分と直流成分とからなる現像バイアスを生成して現像装置１４に出力する。

帯電装置１２は、感光ドラム１３に上記帯電バイアスを印加することにより感光ドラム１３の表面（周面）を全体として均一に帯電させる。なお、上記帯電用交流バイアスＴの振幅及び周波数（第１の周波数）並びに帯電用直流バイアスの電圧は、予め設定された固定値であり、上述した干渉縞を考慮することなく、帯電装置１２における帯電性能を最適化するように各々の値が設定されている。感光ドラム１３は、回転自在に支持された円筒状部材であり、周知のように表面（周面）が所定の感光材で構成されている。

現像装置１４は、上記現像バイアスを用いて静電潜像が形成された感光ドラム１３の表面（周面）にトナー粉を電着させることによって静電潜像をトナー像として現像するものである。なお、上記現像用交流バイアスＧの振幅及び周波数（第２の周波数）並びに現像用直流バイアスの電圧は、上記帯電用交流バイアスＴ及び帯電用直流バイアスと同様に予め設定された固定値であり、上述した干渉縞を考慮することなく、現像装置１４における現像性能を最適化するように各々の値が設定されている。

転写部１５は、転写ベルトや用紙等の記録媒体を搬送する搬送装置等から構成されており、感光ドラム１３の表面（周面）に表面に形成されたトナー像を直流バイアス発生回路９から入力された転写用直流バイアスを用いて記録媒体に転写させるものである。クリーニング部１６は、上記転写部１５による転写後に感光ドラム１３の表面（周面）に残留しているトナー粉を除去（清掃）するクリーニングブレードである。

干渉波演算部１７は、帯電用カウンタ８ｆから入力されるカウンタ値１及び現像用カウンタ８ｈから入力されるカウンタ値２に基づいて、帯電用交流バイアスＴ及び現像用交流バイアスＧによって生成される干渉波を演算し、この干渉波を干渉波演算結果として補正画像生成部５に出力する。

次に、このように構成された本複写機Ａの動作について、図３をも参照して詳しく説明する。

本複写機Ａでは、電源が投入されると、帯電用分周回路８ｂは、発振回路８ａから入力される基準信号ｆ０を独自に分周して帯電用交流バイアス生成回路８ｄに分周信号ｆ１を出力し、また現像用分周回路８ｃも、基準信号ｆ０を独自に分周して現像用交流バイアス生成回路８ｅに分周信号ｆ２を出力する。すなわち、帯電用分周回路８ｂと現像用分周回路８ｃとは、互いに同期して基準信号ｆ０を分周するのではないので、分周信号ｆ１と分周信号ｆ２との位相関係は一定していない。

図３は、基準信号ｆ０、帯電用分周回路８ｂが干渉波演算部１７に出力するカウンタ値１、帯電用分周回路８ｂが出力する第１の周波数の分周信号ｆ１、現像用分周回路８ｃが干渉波演算部１７に出力するカウンタ値２及び現像用分周回路８ｃが出力する第２の周波数の分周信号ｆ２のタイミング関係を示すタイミングチャートである。

帯電用分周回路８ｂの帯電用カウンタ８ｆは、発振回路８ａから入力された基準信号ｆ０を順次カウントしてカウンタ値１を帯電用コンパレータ８ｇに出力すると共に帯電用コンパレータ８ｇの出力信号によってリセットされ、また帯電用コンパレータ８ｇは、カウンタ値１を第１の数（しきい値）と比較し、当該比較の結果を出力信号として出力する。この結果として、帯電用コンパレータ８ｇは、基準信号ｆ０を第１の数に応じた分周比で分周した第１の周波数の分周信号ｆ１を帯電用交流バイアス生成回路８ｄに出力する。

一方、現像用分周回路８ｃの現像用カウンタ８ｈは、発振回路８ａから入力された基準信号ｆ０を順次カウントしてカウンタ値２を現像用コンパレータ８ｉに出力すると共に現像用コンパレータ８ｉの出力信号によってリセットされ、また現像用コンパレータ８ｉは、カウンタ値２を第２の数（しきい値）と比較し、当該比較の結果を出力信号として出力する。この結果として、現像用コンパレータ８ｉは、基準信号ｆ０を第２の数に応じた分周比で分周した第２の周波数の分周信号ｆ２を現像用交流バイアス生成回路８ｅに出力する。

帯電用交流バイアス生成回路８ｄは、このように生成された分周信号ｆ１が帯電用分周回路８ｂから入力されると、分周信号ｆ１に基づいて高電圧の帯電用交流バイアスＴを生成して帯電バイアス生成回路１０に出力し、この結果、帯電バイアス生成回路１０は、上記帯電用交流バイアスＴと帯電用直流バイアスとを重畳（合成）することにより帯電バイアスを生成して帯電装置１２に出力する。一方、現像用交流バイアス生成回路８ｅは、分周信号ｆ２に基づいて高電圧の現像用交流バイアスＧを生成して現像バイアス生成回路１１に出力し、この結果、現像バイアス生成回路１１は、現像用交流バイアスＧと現像用直流バイアスとを重畳（合成）することにより現像バイアスを生成して現像装置１４に出力する。

このように生成された帯電バイアスは高電圧の帯電用交流バイアスＴを含み、一方、交流バイアスは高電圧の現像用交流バイアスＧを含むので、干渉して記録媒体上に形成される原稿画像に干渉縞を発生させるが、この干渉縞は、図３に示すように、高電圧の帯電用交流バイアスＴの元となる分周信号ｆ１及び現像用交流バイアスＧの元となる分周信号ｆ２に同期したものとなり、分周信号ｆ１と分周信号ｆ２とが同位相となるときに（実線矢印で示すタイミング）最も強くなる。

干渉波演算部１７は、帯電用カウンタ８ｆから入力されるカウンタ値１及び現像用カウンタ８ｈから入力されるカウンタ値２に基づいて、帯電用交流バイアスＴ及び現像用交流バイアスＧによって発生する干渉波を演算する。この干渉波は、分周信号ｆ１と分周信号ｆ２が同位相となる、すなわちカウンタ値１及びカウンタ値２が共に「０」となるタイミングで振幅が最大となる。干渉波演算部１７は、このような干渉波を干渉波演算結果として補正画像生成部５に出力する。

補正画像生成部５は、上記干渉波演算結果に基づいて干渉波に起因する干渉縞を低減する補正画像（縞状画像）を生成する。すなわち、干渉波演算部１７が補正画像生成部５に出力する干渉波演算結果は、帯電用カウンタ８ｆから入力されるカウンタ値１及び現像用カウンタ８ｈから入力されるカウンタ値２、つまり帯電用交流バイアスＴの位相及び現像用交流バイアスＧの位相を示す信号に基づいて干渉波を推定したものであり、感光ドラム１３上に発生して形成画像に現れる干渉縞の位相に合致したものである。したがって、上記補正画像は、図３の破線矢印で示すように、干渉波の振幅が最大となるタイミングに同期して生成され、干渉縞を効果的に低減する。

このようにして補正画像生成部５で生成された補正画像は、露光画像生成部６において画像処理部２から入力された複写対象画像と合成される。この画像合成の結果生成された露光画像は、干渉縞を軽減させるように補正画像（縞状画像）によって複写対象画像を修正したものである。このような露光画像による露光光によって感光ドラム１３上に静電潜像を形成することによって、干渉縞の影響を分周信号ｆ１の周波数（第１の周波数）及び分周信号ｆ２の周波数（第２の周波数）とは切り離したかたちで低減することができる。

したがって、本実施形態によれば、帯電用交流バイアスＴの周波数（第１の周波数）及び現像用交流バイアスＧの周波数（第２の周波数）の各々を本来の機能（帯電機能及び現像機能）のみを考慮して最適化しつつ、帯電用交流バイアスＴ及び現像用交流バイアスＧに起因して発生する干渉縞を効果的に低減することができる。

本発明の一実施形態に係わる複写機Ａの要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わる複写機Ａの交流バイアス発生回路８の詳細構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わる複写機Ａにおける干渉縞の補正原理を示すタイミングチャートである。

符号の説明

Ａ…複写機、１…画像読取部、２…画像処理部、３…操作部、４…制御部、５…補正画像生成部、６…露光画像生成部、７…露光装置、８…交流バイアス発生回路、８ａ…発振回路、８ｂ…帯電用分周回路、８ｃ…現像用分周回路、８ｄ…帯電用交流バイアス生成回路、８ｅ…現像用交流バイアス生成回路、８ｆ…帯電用カウンタ、８ｇ…帯電用コンパレータ、８ｈ…現像用カウンタ、８ｉ…現像用コンパレータ、９…直流バイアス発生回路、１０…帯電バイアス生成回路、１１…現像バイアス生成回路、１２…帯電装置、１３…感光ドラム、１４…現像装置、１５…転写部、１６…クリーニング部、１７…干渉波演算部

Claims (2)

1. 所定の感光体を帯電バイアスを用いて帯電させる帯電装置と、該帯電した前記感光体を露光画像に基づいて露光する露光装置と、当該露光によって得られた静電潜像を現像バイアスを用いてトナー像に現像する現像装置と、当該トナー像を所定の記録媒体に転写する転写部とを備えた電子写真方式の画像形成装置であって、
   基準クロックを帯電用カウンタで第１の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第１の周波数の帯電用交流バイアスを生成すると共に、基準クロックを現像用カウンタで第２の数だけ繰り返しカウントすることにより分周して第２の周波数の現像用交流バイアスを生成する交流バイアス発生回路と、
   帯電用直流バイアスと現像用直流バイアスとを生成する直流バイアス生成回路と、
   前記帯電用直流バイアスと前記帯電用交流バイアスとを合成して前記帯電バイアスを生成する帯電バイアス生成回路と、
   前記現像用直流バイアスと前記現像用交流バイアスとを合成して前記現像バイアスを生成する現像バイアス生成回路と、
   前記帯電用カウンタのカウンタ値１と前記現像用カウンタのカウンタ値２とに基づいて前記第１、第２の周波数の周波数差に起因する干渉波を演算する干渉波演算部と、
   前記干渉波に基づいて前記帯電用交流バイアスと前記現像用交流バイアスとの周波数差に同期した縞状の補正画像を生成する補正画像生成部と、
   前記補正画像と形成対象画像とを合成して前記露光画像を生成する露光画像生成部と、
   前記干渉波演算開始信号を前記干渉波演算部に出力する制御部と
   を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記交流バイアス発生回路は、
   基準クロックを発振する発振回路と、
   前記基準クロックをカウントする前記帯電用カウンタと、
   該帯電用カウンタのカウンタ値１と第１の数とを比較し、当該比較の結果を出力信号とする帯電用コンパレータと、
   該帯電用コンパレータの出力信号に基づいて帯電用交流バイアスを生成する帯電用交流バイアス生成回路と、
   前記基準クロックをカウントする前記現像用カウンタと、
   該現像用カウンタのカウンタ値２と第２の数とを比較し、当該比較の結果を出力信号とする現像用コンパレータと、
   該現像用コンパレータの出力信号に基づいて現像用交流バイアスを生成する現像用交流バイアス生成回路とを備え、
   前記帯電用カウンタは、前記帯電用コンパレータの出力信号によってリセットされ、
   前記現像用カウンタは、前記現像用コンパレータの出力信号によってリセットされることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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