JP3322272B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置に関する
ものである。さらに詳しくは、交流成分を有する電圧を
印加することにより帯電を行う手法の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真装置は周知のように感光
体面を所定の電位に均一帯電処理する工程を含んでい
る。その帯電処理手段としてはワイヤ電極とシールド電
極を主構成部材とするコロナ放電器が主に用いられてい
る。しかし該コロナ放電器を用いた帯電処理系において
は以下のような問題点を有している。 １）高電圧印加 感光体上に７００〜８００Ｖの表面電位を得るために４
〜８ｋＶといった高電圧を印加しなければならない。 ２）帯電効率が低い ワイヤからの放電の大半はシールド電極へながれ、感光
体へ流れる電流は総放電電流の数％にすぎない。 ３）コロナ放電生成物の発生 コロナ放電によってオゾン等の発生があり、画像の劣化
および人体への影響に対する配慮が必要となる。 ４）ワイヤの汚れ ワイヤ表面に形成される高電界によって装置内の微少な
塵埃を集塵してワイヤ表面が汚れる。ワイヤ汚れは放電
にむらを生じ易く、画像ムラの一因となる。

【０００３】そこで最近では上記のような問題点の多い
コロナ放電器を利用しないで、接触帯電手段を利用する
ことが検討されている。

【０００４】具体的には、被帯電体である感光体表面に
１ｋＶ程度の直流電圧を外部より印加した導電性弾性ロ
ーラ等の導電性部材を接触させることにより感光体表面
に電荷を直接注入して感光体表面を所定の電位に帯電さ
せるものである。しかし実際には、電圧を印加した導電
性部材表面とそれを接触させた感光体表面とが微視的に
は凹凸を持っているため、感光体面上に斑点上のむらが
発生する。

【０００５】この問題点を解決する手段として特開昭６
３−１４９６６９号公報に開示するように直流電圧を帯
電部材に印加したときの帯電開始電圧の２倍以上のピー
ク電圧を有する交流をを前記直流電圧に重畳した振動電
界を帯電部材と被帯電体との間に形成することにより帯
電を行う方法が提案され、実用化されている。

【０００６】ローラ帯電を用いた電子写真装置を例に説
明すると、図１に示すように帯電部材４および被帯電体
３はそれぞれ円筒形ローラとなっており、帯電部材４と
被帯電体３とが接触する近傍で帯電が行われる。直流成
分に交流成分を重畳した電圧を帯電部材４に印加する事
により帯電が行われるため、交流成分の周期と同じ周期
で被帯電体の表面電位は変動する。

【０００７】このとき、被帯電体３は回転しながら帯電
が行われるため、帯電された後の被帯電体３にはドラム
の円周方向に周期的に変動する縞状の表面電位分布が形
成される。印加する交流成分の周波数をｆ、被帯電体表
面の速度をｖとすると、被帯電体３表面に発生する表面
電位変動の空間周波数は（ｆ／ｖ）となる。

【０００８】このような、感光体の円周方向に周期的に
変動する表面電位が形成されると、以後の作像工程後の
出力画像にこの周期的な変動が反映される。例えば、全
面が黒くなるような作像を行った場合、出力された画像
には感光体の表面電位の周期的変動に対応した濃淡の縞
が生じる。

【０００９】しかし、このような濃淡の縞は空間周波数
が十分高ければ人間の目では識別できないため出力が像
の品位を劣化させる要因とはならない。例えば、ｆｃ＝
９００Ｈｚ、ｖ＝５０ｍｍ／ｓでは空間周波数は１８本
／ｍｍであり、画像の濃淡は見られない。

【００１０】電子写真の工程においては上述した帯電工
程の後、この帯電した被帯電体に露光して静電潜像を作
像する露光工程を経て、さらにこの静電潜像の電位に対
応してトナーを付着させる現像工程を行うことにより画
像を顕像化する。

【００１１】現像を行う方法として、磁気ブラシ法、カ
スケード法またはジャンピング現像法といった手段が用
いられる。

【００１２】このうちでジャンピング現像法は、 １）電子写真の工程速度対する依存性が少ない。 ２）トナーの飛散が少ない。 ３）構造がシンプル。 ４）コンパクトに構成できる。 といった利点があるため低速機から高速機まで広く適用
されている。

【００１３】ジャンピング現像について図１を用いて簡
単に説明する。ジャンピング現像は、電界依存性を持た
ない絶縁性磁性トナーｔを摩擦帯電により帯電させ、さ
らにこの帯電したトナーｔの薄層をスリーブ５ａ表面上
に形成し、上記のように帯電、露光を行って静電潜像を
形成した被帯電体３とスリーブ５ａとの間に交流バイア
スを印加することによりトナーをスリーブ５ａ−被帯電
体３間で往復運動させながら現像を行う方法である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では以下の問題点があった。

【００１５】帯電工程後の被帯電体の電位は暗電流によ
り時間と共に低下するため、一般に電子写真においては
帯電工程が行われると直ちに露光および現像工程が開始
される。このように帯電および現像といった２つの交流
成分をもったバイアスが近距離領域で同時に印加される
と、高圧電源基板上の配線、帯電装置および現像装置自
体の電磁誘導等により帯電バイアスに現像バイアスの交
流成分が、現像バイアスに帯電バイアスの交流成分が誘
起される。

【００１６】このような誘起が発生すると、特に、帯電
バイアスに現像バイアスの交流成分が誘起された場合、
帯電バイアスの交流成分には誘起された周波数と帯電バ
イアス本来の周波数との間に唸りが発生する。このよう
な帯電バイアス電位の唸りは、上述したように静電潜像
の形成に反映され、その結果転写材に形成された画像の
濃淡縞となって現れる。この転写材に形成される画像の
空間周波数は、２つの周波数差（またはそれぞれの高調
波周波数の差）で決定される唸り周波数および転写材の
搬送速度で決定される。

【００１７】例えば、帯電バイアス周波数ｆｃ＝９００
Ｈｚ、現像バイアス周波数ｆｄ＝２０００Ｈｚ、転写材
の搬送速度ｖ＝５０ｍｍ／ｓとすると、転写材上に発生
した濃淡縞の空間周波数は、（ｆｄ−ｆｃ）／ｖ＝２２
本／ｍｍ、（ｆｄ−２ｆｃ）／ｖ＝４本／ｍｍ、・・・
・・となる。このような数本／ｍｍ以下の空間周波数縞
は画像上ではっきり確認できるため（特に２次のｆｄ−
２ｆｃの唸りが顕著に現れる）、画像の品質を劣化させ
るという問題があった。

【００１８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、現像バイアスの交流成分が帯電
バイアスに誘起されることによって発生する画像濃淡縞
が人間の目では画像品質の劣化とは感じられないように
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に第１の発明に係る電子写真装置は、交流成分を持った
電圧を帯電バイアスとして印加することにより帯電を行
う帯電装置と、交流成分を持った電圧を現像バイアスと
して印加することにより現像を行う現像装置と、この現
像装置によって顕像化された画像を転写材に転写する転
写装置とを備えた電子写真装置において、帯電バイアス
交流成分と現像バイアス交流成分との干渉によって発生
する唸りの周期が、搬送方向における転写材の長さの４
倍以上になるように帯電バイアスの交流成分の周波数と
現像バイアスの交流成分の周波数とを設定している。

【００２０】また、第２の発明に係る電子写真装置は、
転写材上に反映される帯電バイアス交流成分と現像バイ
アス交流成分との干渉によって発生し、帯電バイアスの
交流成分の周波数ｆｃと現像バイアスの交流成分の周波
数ｆｄと転写材の搬送速度ｖとによって定義される唸り
の周波数（ｆｄ−ｎ×ｆｃ）／ｖが１０本／ｍｍ未満
（ｎはｆｄ／ｆｃよりも小さい全ての自然数）にならな
いように帯電バイアスの交流成分の周波数ｆｃと現像バ
イアスの交流成分の周波数ｆｄと転写材の搬送速度ｖと
を設定している。

【００２１】

【作用】上記の構成を有する第１の発明に係る電子写真
装置は、帯電装置には交流成分をもったバイアスが印加
され、さらに現像装置にも交流成分をもったバイアスが
印加され、この２つの交流成分の唸りによって転写材上
に反映される唸りの周期が搬送方向における転写材の長
さの４倍以上になるように帯電および現像の周波数が設
定されることにより、１枚の転写材には、唸りの周期の
１／４以下が現れ、即ち、唸りの周期における最大濃度
差（最大濃度と最小濃度との差）の１／２以下の濃度差
が転写材に現れることとなって、前記唸りに起因する画
像の劣化が人間の目では感じられなくなります。

【００２２】また、第２の発明に係る電子写真装置は、
前記２つの交流成分の唸りによって転写材上に反映され
る唸りの周波数（ｆｄ−ｎ×ｆｃ）／ｖが転写材上で１
０本／ｍｍ未満（ｎはｆｄ／ｆｃよりも小さい全ての自
然数）にならないように帯電バイアスの交流成分の周波
数ｆｃと現像バイアスの交流成分の周波数ｆｄと転写材
の搬送速度ｖとが設定されることにより、前記唸りに起
因する画像の劣化が人間の目では感じられなくなりま
す。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００２４】図１は本発明の帯電装置が適用可能な電子
写真装置の一例を示すものであり、本実施例のものはシ
ート材給送部Ａとレーザビームプリンタ部Ｂとを組み合
わせた電子写真装置を示している。

【００２５】本例のプリンタＢの構成、作像動作につい
て説明する。尚、本実施例におけるプリンタは図面上右
端面側を前面としている。

【００２６】プリンタ前面板１Ａは、プリンタ外装筺１
に対して下辺側のヒンジ軸１Ｂを中心に二点鎖線で示す
ように、倒し開き操作および実線示のように起こし閉じ
操作が自在である。プリンタ内に対するプロセスカート
リッジ２の脱着操作やプリンタ内部の点検・保守等は前
面板１Ａを倒し開いてプリンタ内部を大きく解放するこ
とにより行われる。

【００２７】プロセスカートリッジ２は本例のものはカ
ートリッジハウジング２ａに感光体ドラム３、帯電ロー
ラ４、現像器５、クリーナ６の４つの作像プロセス機器
を内包させてなるもので、プリンタ前面板１Ａを二点鎖
線示のように倒し開いてプリンタ外装筺１内の所定の収
納部に対して脱着自在である。プロセスカートリッジ２
はプリンタ内に正規に装着されることによりプロセスカ
ートリッジ２側とプリンタ側の両者の機械的駆動系統・
電気回路系統が相互カップリング部材（不図示）を介し
て結合して機械的・電気的に一体化する。

【００２８】尚、本実施例ではプロセスカートリッジ２
内に感光体ドラム３、帯電ローラ４、現像器５、クリー
ナ６を一体的に有したものを示したが、これに限らず、
少なくとも感光体ドラム３と帯電ローラ４とが一体的に
支持されていて、本体装置に対して脱着可能となってい
ればよい。

【００２９】レーザビームスキャナ部７はプリンタ外装
筺１内の奥側に配設されており、半導体レーザ（不図
示）、スキャナモータ７ａ、ポリゴンミラー７ｂ、レン
ズ系７ｃ等から構成されており、該スキャナ部７からの
レーザビームＬがプリンタ内に装着されているカートリ
ッジハウジング２ａの露光窓２ｂからカートリッジハウ
ジング２ａ内にほぼ水平に進入し、カートリッジハウジ
ング２ａ内に上下に配設されているクリーナ６と現像器
５との間の通路を通って感光体ドラム３の左側面の露光
部３ａに入射し、感光体ドラム３面が母線方向に走査露
光される。

【００３０】プリンタ制御系に画像形成スタート信号が
入力されると、感光体ドラム３が矢示の反時計方向に所
定の周速度で回転駆動され、その周面が帯電ローラ４で
正または負の所定の極性に一様帯電される。帯電ローラ
４は、−６５０Ｖの直流電圧に、周波数ｆｃ＝７２０Ｈ
ｚの定電流（８００μＡ ｒｍｓ）制御した正弦波交流
電圧を重畳したバイアスを印加した導電性部材であり、
感光体ドラム３は帯電ローラ４により接触（または直
接）帯電方式で帯電処理される。帯電ローラ４は感光体
ドラム３に従動回転させてもよいし、逆方向に回転させ
てもよいし、非回転のものにしてもよい。

【００３１】次に、感光体ドラム３の一様帯電面に露光
部３ａにおいて、前記レーザビームスキャナ部７から出
力される画像情報の時系列電気画像信号に対応した画素
レーザ光Ｌが入射して、感光体ドラム３面がドラム母線
方向に順次に該レーザ光Ｌによる主走査を受けることに
より感光体ドラム３面に画像情報の静電潜像が形成され
ていく。

【００３２】−５００Ｖの直流電圧にピーク間電圧１６
００Ｖ、周波数ｆｄ＝２ｋＨｚの矩形波交流を重畳した
バイアスをスリーブ５ａ−感光体ドラム３間に印加する
ことにより、感光体ドラム３に形成された該静電潜像
は、現像器５のスリーブ５ａ（またはローラ）に担持さ
れているトナーで順次に現像されて顕像化していく。

【００３３】一方、マルチフィードトレイ８上にセット
されたシート材（転写用紙）Ｓのうち最上位のシート材
が矢印方向に回転駆動された給送ローラ１０からプリン
タ内に引き込まれ、引き続き給紙ローラ１０と搬送ロー
ラ１２とで挟まれて感光体ドラム３と転写ローラ１３と
の対向接触部（転写部）へ向けて感光体ドラム３の回転
周速度と同じ一定速度で給送される。

【００３４】転写部へ給送されたシート材Ｓは感光体ド
ラム３と転写ローラ１３の間を順次に通過していく過程
で転写ローラ１３に印加される電圧（トナーとは逆極性
の電圧）と転写ローラの感光体ドラム３に対する圧接力
とにより感光体ドラム３面側のトナー像の転写を順次に
受ける。転写ローラ１３への電圧印加は給送されてきた
シート材Ｓの先端辺が感光体ドラム３と転写ローラ１３
との接触部（転写部）に到達したとき行われる。

【００３５】前記転写部を通過したシート材Ｓは感光体
ドラム３面から分離されてガイド板１４に案内されて定
着ローラ対１５ａ，１５ｂへ導入される。定着ローラ対
１５ａ，１５ｂのうちシート材Ｓの像転写面に接触する
側のローラ１５ａはハロゲンヒータを内蔵させた加熱ロ
ーラであり、シート材Ｓの裏面側に接触する側のローラ
１５ｂは弾性体製の加圧ローラであり、像転写を受けた
シート材Ｓは定着ローラ対１５ａ，１５ｂを通過してい
く過程で転写されているトナー像が熱と圧力でシート材
Ｓ面に定着され、排出ローラ１６でトレイ１７上に画像
形成物（プリント）として排出される。

【００３６】トナー像転写後の感光ドラム３面はクリー
ナ６のクリーニングブレード６ａにより転写残りトナー
分やその他の汚染物の拭掃除去を受けて清浄面化され繰
り返して像形成に供される。

【００３７】また、マルチフィードトレイ８を使用する
かわりにシート材給送装置Ａのカセット４０から給紙し
た場合、カセット４０に積まれたシート材Ｓのうち最上
位のシート材がピックアップローラ２６によりレジスト
ローラ２８、５５に送られ矢印方向に進み、前述したよ
うにシート材Ｓは給送ローラ１０と搬送ローラ１２との
間に給送されていくものである。

【００３８】次に本実施例におけるの帯電方式について
図２を参照して説明する。図２は図１中における本発明
の主要となる部分の構成を簡略化した図である。

【００３９】帯電用電源Ｅ４は直流電源Ｅ４ａと交流電
源Ｅ４ｂとで構成されており、該帯電用電源Ｅ４から直
流に交流成分を重畳したバイアスが帯電ローラ４に供給
される。また現像バイアスを供給する現像用電源Ｅ５も
同様に直流電源Ｅ５ａと交流電源Ｅ５ｂとで構成されて
おり、該現像用電源Ｅ５から直流に交流成分を重畳した
バイアスがスリーブ５ａに供給される。

【００４０】この時、帯電用交流電源Ｅ４ａと現像用交
流電源Ｅ５ａとはその発信周波数がｆｄ−２ｆｃ＝５６
０Ｈｚとなるように設定されている。このように２つの
バイアスの周波数関係を持たせると、帯電後の感光体３
に発生する唸りの空間周波数は転写材の搬送速度ｖ、帯
電バイアス周波数ｆｃ、現像バイアス周波数ｆｄによっ
て上述したように（ｆｄ−ｆｃ）／ｖ、（ｆｄ−２ｆ
ｃ）／ｖ、・・・で決定される。つまり、唸りの空間周
波数は（ｆｄ−ｎ×ｆｃ）／ｖで定義され、ｎはｆｄ／
ｆｃよりも小さい全ての自然数である。

【００４１】本実施例では転写材の搬送速度ｖ＝５０ｍ
ｍ／ｓとすると、画像濃淡縞が現れる空間周波数は、
（ｆｄ−ｆｃ）／ｖ＝２５．６本／ｍｍ、（ｆｄ−２ｆ
ｃ）／ｖ＝１１．２本／ｍｍとなり、即ち、空間周波数
は１０本／ｍｍ未満とならず、転写材上に発生する画像
濃淡縞の空間周波数が人間の目では画像品質の劣化とは
感じられない程度の高周波になる。

【００４２】また逆に、周波数差（ｆｄ−２ｆｃ）を十
分小さくして転写材上に形成される画像濃淡縞の周波数
を小さくしても画像濃淡縞は見えなくなる。画像濃淡縞
の周期を搬送方向における転写材の長さの４倍程度以上
に成るように帯電バイアスの交流成分の周波数および現
像バイアスの交流成分の周波数を調整してもよい。この
ように、画像濃淡縞の周期（唸りの周期）を搬送方向に
おける転写材の長さの４倍程度以上にすると、１枚の転
写材には、画像濃淡縞の周期（唸りの周期）の１／４以
下が現れることになり、即ち、画像濃淡縞の周期（唸り
の周期）における最大濃度差（最大濃度と最小濃度との
差）の１／２以下の濃度差が転写材に現れることとな
り、人間の目では感じられなくなります。

【００４３】なお、本発明は以上詳述した実施例に限定
されるものでなくその要旨を逸脱しない範囲において種
々の変更は可能である。

【００４４】以上に示した帯電部材は帯電ローラに限ら
ず、ブレード、ブラシ、ベルトでもよい。また、帯電バ
イアスおよび現像バイアスに用いる交流電源の波形は正
弦波、矩形波に限らず、三角波、のこぎり波等の他任意
の波形を使用してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の電子写真装置は、帯電バイアス交流成分と現像バ
イアス交流成分との干渉によって発生する唸りに起因し
て転写材上に反映される縞の空間周波数が目立たない周
波数となるように帯電および現像の周波数は調整されて
おり、画像の劣化が人間の目では感じられなくなるた
め、安定した高品質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した電子写真装置の断面図であ
る。

【図２】上記電子写真装置の要部構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

３ 被帯電体（感光体ドラム） ４ 帯電部材（帯電ローラ） ５ 現像器 ５ａ スリーブ Ｅ４ 帯電用電源 Ｅ５ 現像用電源

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流成分を持った電圧を帯電バイアスと
   して印加することにより帯電を行う帯電装置と、交流成
   分を持った電圧を現像バイアスとして印加することによ
   り現像を行う現像装置と、この現像装置によって顕像化
   された画像を転写材に転写する転写装置とを備えた電子
   写真装置において、 前記帯電バイアス交流成分と前記現像バイアス交流成分
   との干渉によって発生する唸りの周期が、搬送方向にお
   ける前記転写材の長さの４倍以上になるように帯電バイ
   アスの交流成分の周波数と現像バイアスの交流成分の周
   波数とを設定したことを特徴とする電子写真装置。
2. 【請求項２】 交流成分を持った電圧を帯電バイアスと
   して印加することにより帯電を行う帯電装置と、交流成
   分を持った電圧を現像バイアスとして印加することによ
   り現像を行う現像装置と、この現像装置によって顕像化
   された画像を転写材に転写する転写装置とを備えた電子
   写真装置において、 前記転写材上に反映される前記帯電バイアス交流成分と
   前記現像バイアス交流成分との干渉によって発生し、帯
   電バイアスの交流成分の周波数ｆｃと現像バイアスの交
   流成分の周波数ｆｄと転写材の搬送速度ｖとによって定
   義される唸りの周波数（ｆｄ−ｎ×ｆｃ）／ｖが１０本
   ／ｍｍ未満（ｎはｆｄ／ｆｃよりも小さい全ての自然
   数）にならないように帯電バイアスの交流成分の周波数
   ｆｃと現像バイアスの交流成分の周波数ｆｄと転写材の
   搬送速度ｖとを設定したことを特徴とする電子写真装
   置。