JP3093656B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
像担持体を走査し、画像を出力するレーザービームプリ
ンタやＬＥＤプリンタ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル複写機やレーザビームプ
リンタ等の、電子写真方式を用いた画像形成装置は、コ
ンピュータ、ワークステーション等の外部情報処理機器
（以下「ホスト装置」という）からの印字に関するコマ
ンド（印刷命令、プリンタの印刷状態を規定する命令
等）及びコード化された文字、図形情報をデータ受信
し、フォーマッタにおいてコード情報を画素情報に変換
する。変換する際に、濃度情報を持った写真等のイメー
ジ画像は、例えばディザマトリックス等の画像処理を受
けて二値化される。

【０００３】次に、電子写真エンジン部分においてこの
画素情報に基づいてプリントを行う。このエンジン部に
は、例えば、電子写真感光体、帯電ローラ、現像器、ク
リーナ等がある。電子写真感光体は、アルミニウムやニ
ッケル等によってドラム型に形成された基盤上に、ＯＰ
Ｃ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉなどの感光層
を設けて構成したものである。

【０００４】まず、上述のドラム型の感光体（以下「感
光ドラム」という）の表面を帯電ローラによって一様に
帯電する。次にレーザスキャナによって画像信号をラス
タスキャンし感光ドラム表面を露光する。レーザスキャ
ナは、半導体レーザの点滅をポリゴンスキャナで走査
し、光学系や折り返しミラーを介して感光ドラム表面に
光学スポット像を結像させる。これにより静電潜像が作
られる。この静電潜像は、現像器により、ジャンピング
現像や、２成分現像、ＦＥＥＤ現像などによってトナー
を付着させて現像（顕像化）される。なお、デジタル方
式の画像形成装置では、イメージ露光と反転現像とが組
み合わされる場合が多い。すなわち、潜像形成は、画像
を形成する（記録する）部分の電荷をレーザの点灯（照
射）によって除去するイメージ露光によって行い、現像
は、電荷を除去した部分にトナーを付着させる反転現像
によって行う。

【０００５】現像によって感光ドラム上に形成されたト
ナー像は、転写材に転写される。紙等の転写材は、給紙
カセットに収納されており、ホスト装置からプリント信
号が送られると、給紙ローラによって１枚ずつ給送され
る。給送された転写材は、タイミングローラによって画
像信号と同期がとられ、転写ローラによりトナー像が転
写される。転写ローラは、硬度の低い導電性の弾性体に
よって構成されており、感光ドラムとの間に形成される
ニップ部によって転写材を挟持搬送しつつ、バイアス電
界が印加される。これにより感光ドラム上のトナー像が
転写材表面に静電的に転写される。

【０００６】表面に未定着トナー像を担持した転写材
は、定着器によって表面にトナー像が定着され、その
後、排紙ローラによって排紙トレイに排出される。一
方、転写材に転写されずに感光ドラム上に残った転写残
トナーは、クリーナに設けられたクリーニングブレード
によって除去される。

【０００７】上述の画像形成装置における制御について
は、レーザスキャナの半導体レーザの発光強度と発光デ
ューティとが、露光制御部によって制御される。また、
帯電ローラの印加バイアス、現像器への印加バイアス、
転写ローラへの印加バイアスが高圧制御部によって、さ
らに、メインモータとスキャナモータとが、モータ制御
部によって、さらにまた、定着器の加圧力と温度とが、
定着制御部によって、それぞれ制御される。そして、給
紙ローラとタイミングローラの動作は、給紙制御部によ
って制御される。

【０００８】上述の感光ドラムは、ドラムギヤによって
駆動される。ドラムギヤは、そのピッチ円が感光ドラム
周長と同じに形成されており、感光ドラムの一方の端部
にこれと一体に取り付けられている。駆動モータからの
駆動力は、駆動ギヤ、これに噛合する上述のドラムギヤ
等を介して、最終的に感光ドラムに伝達される。このと
き、駆動ギヤとドラムギヤとの歯面の加工精度を向上さ
せる等により、感光ドラムの回転を円滑に行い、回転む
らによる画像の不良を防止するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
画像形成装置によると、感光ドラムは、駆動ギヤとドラ
ムギヤとの歯面の加工精度を高めた場合においても、駆
動ギヤとドラムギヤとが噛み合うときに、わずかながら
回転むらが生じてしまう。このため、ハーフトーン画像
を出力したときに、ドラムギヤのギヤピッチ対応するバ
ンディングが発生する。ここで、バンディングとは、画
像形成装置本体により引き起こされる転写材送り方向の
周期的な濃淡むらのことである。

【００１０】これを防止するための方策の１つとして、
例えば、ドラムギヤに代えてプーリを使用し、このプー
リをゴム製のベルト等で駆動することにより、パターン
画像出力時のバンディングをなくすようにした提案がな
されている。ところが、この場合、ベルト駆動のため、
スリップが起きやすく、また耐久による摩耗が多いた
め、上述とは違った意味での感光ドラムの回転むらが発
生してしまう。

【００１１】他の防止策として、ドラムギヤのモジュー
ルを小さくしてギヤピッチを小さくすることが考えられ
る。ギヤのピッチ円の直径ｄｍｍを歯数ｚで割った値で
あるモジュールｍを小さくするには、例えば、ピッチ円
の直径ｄを変えない場合は、歯数ｚを多くすればよい。
パターン画像を出力したときにギヤピッチごとに発生す
るバンディングの間隔は、ドラムギヤのギヤピッチが小
さくなるのに伴って小さくなるので、その分、人間の視
覚には目立たなくなる。

【００１２】ところで、従来のドラムギヤのギヤピッチ
は、階調表現のための基本マトリックスのピッチと比較
して十分に大きいので、ギヤピッチと画像のピッチとが
近いことによって発生する干渉縞（画像濃度の濃淡）は
なかった。ところが、バンディングを目立たなくすべく
ドラムギヤのモジュールｍを小さくしてギヤピッチを小
さくすると、このギヤピッチは、階調表現のための基本
マトリックスのピッチと比較して十分に近くなるので、
画像面に干渉による干渉縞が発生してしまうことがあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの本発明は、像担持体と、画像データに応じて像担持
体を走査する走査手段と、像担持体を駆動する駆動源
と、駆動源から像担持体へ動力を伝達するギヤと、を有
する画像形成装置において、上記ギヤのギヤピッチに対
応する上記像担持体の移動ピッチをａ〔ｍｍ〕、階調表
現のための基本マトリックスのピッチをｂ〔ｍｍ〕とす
ると、ａ≦１．５１且つｂ／ａ＜０．７５２、または、
ａ≦１．５１且つｂ／ａ＞１．２７７を満たすことを特
徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１５】（実施の形態１）図１に、本発明に係る画
像形成装置の一例としての電子写真プリンタの概略構成
図を示す。

【００１６】まず、同図を参照して、画像形成装置全体
の構成と動作について簡単に説明する。

【００１７】同図中、１はプロセスカートリッジであ
り、像担持体としての電子写真感光体２、帯電ローラ
３、現像器４、クリーナ５をカートリッジ容器に一体的
に組み込んで構成している。電子写真感光体２は、アル
ミニウムやニッケル等によって形成したシリンダ状の基
体上に、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ
等の感光層を設けたものであり、全体としてドラム型に
構成されている。

【００１８】ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ド
ラム」という）２を駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ
１方向の回転され、その表面を帯電ローラ３によって一
様に帯電する。次にレーザスキャナ６によって画像信号
をラスタスキャンし感光ドラム２表面を露光する。レー
ザスキャナ６は、半導体レーザの点滅をポリゴンスキャ
ナで走査し、光学系や折り返しミラー７を介して感光ド
ラム２表面に光学スポット像を結像させる。これにより
感光ドラム２表面に静電潜像が形成される。この静電潜
像は、現像器４により、ジャンピング現像や、２成分現
像、ＦＥＥＤ現像などによってトナーが付着させて現像
（顕像化）される。これらの現像は、現像ローラ４ａ表
面にトナー４ｂを担持し、さらにその層厚を規制ブレー
ド４ｃで規制した後、現像ローラ４ａを矢印Ｒ４方向に
回転させて感光ドラム２に対向する現像位置まで搬送す
ることにより行う。なお、デジタル方式の画像形成装置
では、イメージ露光と反転現像とが組み合わされる場合
が多い。すなわち、潜像形成は、画像を形成する（記録
する）部分の電荷をレーザの点灯（照射）によって除去
するイメージ露光によって行い、現像は、電荷を除去し
た部分にトナーを付着させる反転現像によって行う。

【００１９】現像によって感光ドラム２表面に形成され
たトナー像は、転写材に転写される。紙等の転写材は、
給紙カセット８に収納されており、ホスト装置からプリ
ント信号が送られると、給紙ローラ９によって１枚ずつ
給送される。給送された転写材は、タイミングローラ１
０によって画像信号と同期がとられ、転写ローラ１１に
よりトナー像が転写される。転写ローラ１１は、硬度の
低い導電性の弾性体によって構成されており、感光ドラ
ム２との間に形成されるニップ部によって転写材を挟持
搬送しつつ、バイアス電界が印加される。これにより感
光ドラム２表面のトナー像が転写材表面に静電的に転写
される。

【００２０】表面に未定着トナー像を担持した転写材
は、定着器１２によって表面にトナー像が定着され、そ
の後、排紙ローラ１３によって排紙トレイ１４に排出さ
れる。一方、転写材に転写されずに感光ドラム上に残っ
た転写残トナーは、クリーナ５に設けられたクリーニン
グブレードによって除去される。

【００２１】上述の画像形成装置における制御について
は、レーザスキャナの半導体レーザの発光強度と発光デ
ューティとが、露光制御部１６によって制御される。ま
た、帯電ローラ３の印加バイアス、現像ローラ４ａへの
印加バイアス、転写ローラ１１への印加バイアスが高圧
制御部１７によって、さらに、メインモータとスキャナ
モータとが、モータ制御部１８によって、さらにまた、
定着器１２の加圧力と温度とが、定着制御部１９によっ
て、それぞれ制御される。そして、給紙ローラ９とタイ
ミングローラ１０の動作は、給紙制御部２０によって制
御される。

【００２２】ここで、プロセスカートリッジ１が装置本
体に装着されている時、感光ドラム２はドラムフランジ
２３を介して、本体側に設けられたドラムギヤ２１によ
り駆動される。ドラムギヤ２１はモータ２２で駆動され
る。

【００２３】本実施の形態では、ドラムギヤのピッチ円
の直径を大きくするとともに、それ以上にドラムギヤの
歯数を多くして、ドラムギヤのモジュールを小さくし、
これにより、感光ドラム２のギヤピッチを短くし、バン
ディングの間隔を短くしている。こうすることにより、
バンディングを目立たなくしている。ここで、感光ドラ
ム２のギヤピッチとは、ドラムギヤがその円ピッチ（ピ
ッチ円を歯数で割ったもの）だけ回転したときに、感光
ドラム２表面上の一点が移動する距離をいう（後に数式
を示す）。

【００２４】表１は本実施例における画像形成装置のギ
アピッチとバンディングの関係を表している。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記表１において、バンディングレベルの
評価は６００ｄｐｉの解像度で１ドット２スペースの横
線、１ドットを図３に示すように桂馬状に配置したパタ
ーンを用い、上記ギアピッチに相当する濃淡ムラが目視
で目立つかどうかで判断した。表１の結果よりギアピッ
チを１．５１ｍｍ以下、好ましくは０．８１ｍｍ以下、
より好ましくは０．４９ｍｍ以下とすることでドラム駆
動ギア起因による画像ムラの発生は少なくなることがわ
かる。ここでギアピッチはギアのモデュールを０．５に
固定し、ギア外径を変えることにより、歯数を変え、そ
れに応じてギアピッチを変化させた。

【００２７】上記表１からわかるように像担持体のギア
ピッチを小さくすることにより、ドラムギア１歯分の回
転による移動距離が小さくなることにより、バンディン
グの間隔が短くなり目視では判別がつきにくくなる。ま
たギアによる駆動で生じる回転ムラはギア同士の噛み合
い誤差によって回転ムラの原因になるが、噛み合い面積
はモデュールを小さくすることで少なくなり、ギアの歯
面形状による上記噛み合い誤差の影響を拾いにくくなる
という効果によってもバンディンングレベルが向上して
いる。ギア同士の噛み合いによる回転ムラはギアの歯面
精度を向上すればするほど良くなるが、現実的には理想
の歯面形状を得ることが難しいことは良く知られてい
る。この点に関しても本実施例のようにモデュールを小
さくすることにより向上しやすい為に、バンディングに
効果があると同時にギアの製造も容易になるというメリ
ットも生じる。

【００２８】しかし単にギアモデュールを小さくした場
合ギアの歯面強度が低下し、削れてしまう為に長期使用
に耐えることができない。そこで本実施例のように、ギ
アの外径を感光ドラム外径に比べ大きくし、駆動ギア歯
数を増すことによりギアのモデュールを極端に低下させ
ることがなく（０．４〜０．６が好ましい）ギアピッチ
を小さくできる、同時にギア１歯当たりに加わる負荷も
小さくすることができるために強度という観点からも、
相対的にモデュールを小さくすることが可能となるとい
うメリットが生じる（例えば感光ドラムと同外径の駆動
ギアではモデュールは０．８以上必要である）。

【００２９】しかし、感光ドラム２のギアピッチを短く
することにより、このギアピッチと、中間調を形成する
為の基本線数のピッチ（紙送り方向のラインピッチ）と
が近くなり、両者が干渉する干渉縞が発生する。ここで
プリンタの基本線数とは、外部入力装置から送られてく
る濃度情報を有する画像データ（多値情報）を画像形成
装置のフォーマッタで２値化処理する時の線数のこと
で、画像形成装置のフォーマッタは基本線数を通常１つ
あるいは複数有している。

【００３０】具体的には外部の情報処理機器（パーソナ
ルコンピュータ、ワークステーション等）から８ｂｉｔ
の濃度情報をもつ画像データをプリンタが受け取った時
に、プリンタが予め持っている中間調処理方法（例えば
ディザ処理、誤差拡散法等）により中間調再現を行うと
き、例えば６００ｄｐｉの解像度のプリンタで８ｂｉｔ
の濃度情報を８×８のディザマトリックスで処理すれば
この時の基本線数は７５線となる。ここでプリンタの感
光ドラム駆動ギア２１のピッチが０．４ｍｍであったと
き（感光ドラム２外径がφ３０ｍｍ、駆動ギア２１の外
径がφ１１７ｍｍ、ギア歯数が２３５歯で駆動すること
で約０．４ｍｍのギアピッチで感光ドラムを駆動でき
る）には、基本線数によって作られるラインピッチが
０．３３９ｍｍと非常にピッチ間隔が近接している為
に、僅かな濃度ムラが強調されて認識される。

【００３１】表２は、中間調を形成するための基本線数
と、感光ドラム２のギアピッチとによる干渉縞の発生状
況を表している。本表では解像度の６００ｄｐｉのレー
ザービームプリンタを用い、そのディザマトリックスの
大きさと感光ドラム駆動ギアのピッチを変化させ、干渉
縞の発生状況を検証した。例えば４×４のディザマトリ
ックスを形成した場合は線数は１５０線となり、８×８
のディザマトリックスならば線数は７５線となる。

【００３２】

【表２】

【００３３】上記表２において○は干渉縞が発生しな
い、△は干渉縞が軽微に発生するが許容レベル内である
ことを示し、×は干渉縞が発生し許容レベルを超えてい
ることを示す。

【００３４】表２中の感光ドラム２のギアピッチａ（ｍ
ｍ）は感光ドラム２の直径をｄ、大ギア２１の歯数をｃ
としたときに、ａ＝（ｄ×π）／ｃで表される。

【００３５】また図４ａに示すように、スクリーン角が
０°の時は副走査方向（記録材送り方向）の線数ｌはデ
ィザマトリックスの大きさをｎ×ｎとし、解像度をｒと
した時に、ｌ＝ｒ／ｎで表される。図４ａでは８×８の
ディザマトリックスが示されており、プリンタの解像度
が６００ｄｐｉならば線数ｌは、ｌ＝６００／８＝７５
（線）となる。またスクリーン角（紙送り方向Ａと直交
する主走査方向に対するドット成長の中心線のなす角度
θ）を設けた場合は図４ｂに示すようにその線数ｌ′は
紙送り方向の間隔＝ドット数ｎにｃｏｓθを乗じたｎ×
ｃｏｓθで解像度ｒを割った数値で示される（線数ｌ′
＝ｒ／（ｎ×ｃｏｓθ））。しかしながらこの場合も表
２の結果に示されるように、干渉縞の発生は紙送り方向
のピッチと感光ドラムギアピッチの関係で決定されるこ
とがわかる。従ってスクリーン角θを考慮した場合にも
線数ｌ＝ｒ／ｎ×ｃｏｓθで表される数値がドラムギア
ピッチに対し所定の関係を満たしていれば良いことがわ
かる。

【００３６】表２の結果より中間調形成のための線数ｌ
により決まるラインピッチｂとドラムギアピッチａの関
係はｂ／ａ＜０．７５２…、又はｂ／ａ＞１．２７７
…を満たしていること、より好ましくは、ｂ／ａ≦
０．７４１、又はｂ／ａ≧１．３２３を満たすことで中
間調画像形成時に発生する干渉縞は防止できることがわ
かる。該関係を中間調画像形成のための線数ｌ、ドラム
ギア歯数ｃ、感光ドラム直径ｄで表すと（２５．４／
ｌ）／〔（ｄ×π）／ｃ〕＜０．７５２、又は（２５．
４／ｌ）／〔（ｄ×π）／ｃ〕＞１．２７７を満たすこ
と、より好ましくは（２５．４／ｌ）／〔（ｄ×π）／
ｃ〕≦０．７４１、又は（２５．４／ｌ）／〔（ｄ×
π）／ｃ〕≧１．３２３を満たすことが必要であること
がわかる。

【００３７】（実施の形態２）本実施の形態では使用す
る電子写真プリンタは、の実施の形態１のものと同様で
ある。

【００３８】本実施の形態では、感光ドラム２のギヤピ
ッチ（周波数ｆ１）と中間調形成のための基本線数（周
波数ｆ２）とが、実施の形態１の式、を満たさずに
干渉縞が発生してしまう場合、一旦、画像形成装置を構
成した後は、感光ドラム２のギヤピッチを変更すること
ができないので、中間調形成のための基本線数を、式
、を満たす最も近い中間調形成のための基本線数に
変換することにより、画像の階調性、濃度を失うことな
く、バンディングの目立たない高精細な画像を得るよう
にしている。

【００３９】表２より、解像度が６００ｄｐｉで感光ド
ラム２のギヤピッチが０．９ｍｍの場合、中間調形成の
ための基本線数が７５［ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ］に最も
近い中間調形成のための基本線数（この場合１００［ｌ
ｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ］）に変換する。中間調形成のため
の基本線数を１００［ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ］にした場
合、階調数は３６になるが、高階調でのつぶれ（画像濃
度の高い部分での濃度差があまりないこと。）もあり、
感光ドラム２のギヤピッチと中間調形成のための基本線
数とによる干渉縞も発生しないので、７５［ｌｉｎｅｓ
／ｉｎｃｈ］の出力画像より、より高精細な出力画像を
得ることができる。

【００４０】（実施の形態３）本実施の形態では使用す
る電子写真プリンタは、前述の実施の形態１のものと同
様である。

【００４１】本実施の形態では、感光ドラム２のギヤピ
ッチ（周波数ｆ１）と中間調形成のための基本線数（周
波数ｆ２）とが、前述の式、を満たさずに感光ドラ
ム２のギヤピッチと中間調形成のための基本線数とによ
る干渉縞が発生してしまう場合、実施の形態２と同様に
感光ドラム２のギヤピッチは不変であるので、中間調形
成のための基本線数を変換し、このときに階調性を変換
前後で変えないように、解像度を変換する。

【００４２】表２より、解像度が６００ｄｐｉで感光ド
ラム２のギヤピッチが０．９ｍｍの場合、中間調形成の
ための基本線数が７５〔ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ〕に最も
近い中間調形成のための基本線数（この場合１００〔ｌ
ｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ〕）に変換する。中間調形成のため
の基本線数を１００〔ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ〕にした場
合、階調数を６４に維持するために、解像度を８００ｄ
ｐｉにする。

【００４３】したがって、階調数を落とさない高精細な
出力画像を得ることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
像担持体のギヤピッチを小さくすることにより、バンデ
ィングが改善することができ、また、ギヤピッチを小さ
くすることにより発生しやすくなる干渉縞については、
干渉縞が発生しにくいギヤピッチと基本線数との組み合
わせを選択することでこれを防止して、より高精細な画
像を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる画像形成装置の概略構成図。

【図２】本発明に係わる画像形成装置の像担持体と大ギ
アの概略構成図。

【図３】本発明を説明するための画像パターンを示す
図。

【図４】本発明を説明するための画像パターンを示す
図。

【符号の説明】

１ プロセスカートリッジ ２ 像担持体（感光ドラム） ３ 帯電ローラ ４ 現像器 ５ クリーナ ６ レーザスキャナ ８ 給紙カセット ９ 給紙ローラ １０ タイミングローラ １１ 転写ローラ １２ 定着ローラ １６ 露光制御部 １７ 高圧制御部 １８ モータ制御部 １９ 定着制御部 ２０ 給紙制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−345174（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201365（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−16966（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116568（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−227368（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−28378（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−185143（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 550 G03G 21/00 350 - 352 G03G 21/16 - 21/18 B41J 2/52

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、画像データに応じて像担持
   体を走査する走査手段と、像担持体を駆動する駆動源
   と、駆動源から像担持体へ動力を伝達するギヤと、を有
   する画像形成装置において、 上記ギヤのギヤピッチに対応する上記像担持体の移動ピ
   ッチをａ〔ｍｍ〕、階調表現のための基本マトリックス
   のピッチをｂ〔ｍｍ〕とすると、ａ≦１．５１且つｂ／
   ａ＜０．７５２、または、ａ≦１．５１且つｂ／ａ＞
   １．２７７を満たすことを特徴とする画像形成装置。