JPH0728309A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は最高濃度の低下や、網点のでき方によ
る解像力の低下等を発生することなく、多階調の原稿を
忠実に再現でき、しかも、文字再現性も低下させること
のない画像形成装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明は像を担持する感光体ドラム１０と、こ
の感光体ドラム１０に接触し該感光体ドラム１０を帯電
させる接触帯電装置１と、この接触帯電装置１に直流電
圧と交流電圧を重畳した電圧を印加するバイアス印加手
段３とを具備し、前記バイアス印加手段は文字モードで
の画像形成時と、写真モードでの画像形成時とで、前記
接触帯電装置１に印加する交流電圧の周波数を切り換え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば電子写真装置
として適用され、特に、中間調の階調再現性を改善した
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成方式には、銀塩写真方式や電子
写真方式、あるいは、インクジェット方式、さらに、熱
転写方式等各種の方式がある。これらの方式の中でも、
電子写真方式は処理速度が速く、また、ランニングコス
トが安価である等の長所を有し多用されている。

【０００３】ところで、電子写真装置において、オフセ
ット印刷に近い画像を得るためには、ハイライト〜中間
濃度域において良好なドット再現性・階調再現性を与え
ることが必要である。

【０００４】すなわち、カラー原稿や写真の持つ階調性
をいかに再現するかが課題であり、これまでにもいろい
ろな方式が試みられてきた。電子写真方式の中でも、原
稿に光を照射し原稿濃度に対応した反射光を、レンズを
介して帯電された感光体上に照射することにより、画像
を形成するＰＰＣ（以下、近年開発の進んでいるディジ
タル複写機に対して、アナログ複写機と記述する）に用
いられる階調再現性の改良法としては、露光時にスクリ
ーンを用いる方法、あるいは、帯電後の感光体にドット
パターンを露光して網点状の電荷パターンを形成し、そ
の上に像露光するドットパターン方法などがある。

【０００５】前者には、実用化されているゼロックス社
製のフレネルレンズとハーフトーンスクリーンを重ねた
ハーフトーンスクリーン法、あるいは、ホワイトドット
スクリーンを用いる法等がある。

【０００６】後者には、感光体にスクリーンを密着させ
て露光する事により網点電荷パターンを形成する法、あ
るいは、ＬＥＤアレイを用いてドットイレースパターン
を形成する方法等がある。

【０００７】一方、電子写真方式の帯電装置としては、
従来、金属ワイヤーに高電圧を印加することにより発生
するコロナにより帯電するコロナ帯電装置が多用されて
いる。

【０００８】しかしながら、コロナ帯電法では、ＤＣ５
〜８ｋＶの高電圧の電源が必要で、非常に危険であり、
また、コロナ発生時に、オゾンやＮＯｘ等の有害物が生
成される。さらに、これらのコロナ生成物により、ワイ
ヤーが汚れたり、感光体の表面が変質し、画像欠陥が発
生するという問題がある。

【０００９】これに対し、接触型の帯電装置は、印加す
る電圧が低くて済み、かつ、人体に有害なオゾンの発生
が少ないというメリットがあり、環境保護が叫ばれる近
年、コロナ帯電装置に取って変わりつつある。

【００１０】この接触型の帯電方式としては、特開昭６
０−１４７７５６号、あるいは、特開平０３−１７４５
６２号等に開示されるように、ローラ、ブレード、ブラ
シ、あるいは、ブラシをロール状にしたローラブラシ、
ウェブ、ワイヤー等が用いられる。その中でも、ローラ
やブレードは、導電性の基体を有した構造からなり、感
光体の表面と接触して設置される。

【００１１】感光体は回転するため、帯電部材は感光体
を傷等を付けないように弾性を有し、且つ帯電部材自体
も耐摩耗性が要求される。また、帯電部材はその表面で
の発光現象や微量のオゾンの発生からもわかるように、
放電によって感光体を帯電している。したがって、帯電
部材として要求される特性の一つに、帯電部材の電気抵
抗値の安定性がある。

【００１２】すなわち、帯電部材における高電圧を印加
する導電性の基体と、感光体と接触する導電性の弾性体
の表面までの電圧降下が、該弾性体の厚さ方向の抵抗値
に影響される。

【００１３】さらに、上記弾性体の抵抗値が環境で変化
すると、感光体の表面の放電電位が変化し、感光体の表
面帯電電位が変化する。また、上記基体から帯電部材の
表面までの抵抗値が低いと、感光体に高電界がかかり、
感光体を破壊してしまう。

【００１４】逆に、基板から帯電部材の表面までの抵抗
値が高いと、帯電部材での電圧降下が大きく、放電開始
により高い電圧印加が必要となり十分な帯電が行なえな
い。このように、ローラやブレードでは、弾性を有し、
かつ耐摩耗性があり、さらに均一で最適な電気抵抗値を
持ち、また、環境でも安定でなければならない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、文字のコピ
ーにおいては、γの高い階調特性のほうがコントラスト
があり良い。しかし、近年、カラー原稿や写真原稿の様
な多階調の原稿の増加から、より原稿に忠実に再現する
階調表現が可能な複写機の需要が出てきた。

【００１６】そこで、上述のスクリーン法やドットパタ
ーン法を用いてカラー原稿や写真原稿の階調性を再現す
るようにしている。しかしながら、上記の方法では、最
高濃度が低下することや、網点のでき方によって解像力
の低下、文字再現性の低下等の問題があり、十分に満足
のいくレベルに達している状態ではない。

【００１７】そこで、本発明は最高濃度の低下や、網点
のでき方による解像力の低下等を発生することなく、多
階調の原稿を忠実に再現でき、しかも、文字再現性も低
下させることのない画像形成装置を提供することを目的
とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、原稿像に応じて画像を被画像形成媒体上に形
成する画像形成装置において、像を担持する像担持体を
帯電させる帯電手段と、この帯電手段に直流電圧と交流
電圧を重畳した電圧を印加する電圧印加手段と、原稿像
の濃度と被画像形成媒体上に形成された画像濃度との比
例関係が互いに異なる第１のモ−ドおよび第２のモ−ド
と、前記第１のモ−ド、第２のモ−ドに応じて上記帯電
手段に印加する交流電圧の周波数を切り換える切り換え
手段とを有する。

【００１９】

【作用】電圧印加手段により、交流重畳のバイアスを帯
電手段に印加すると、感光体の帯電電位に交流周波数に
対応した正弦波電荷パターンが形成される。これによ
り、中間調に相当する露光後の感光体電位も帯電電位に
対応して正弦波電荷パターンが形成される。

【００２０】感光体の電位が高い部分では多少の電位差
があっても濃度差として現れないが、感光体の電位が低
くなる中間調部分では濃度差が生じ、ストライプ状のラ
インペア像を形成する。このときの帯電バイアスとして
印加する交流の周波数を写真モード時の周波数として切
り換えることにより、カラー原稿や写真等の複写の際の
中間調の階調性を改善する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図１〜図４に示す一実施例を
参照して説明する。図２は電子写真複写機の主要部の構
成を示す図である。図中１０は像担持体としての感光体
ドラムで、この感光体ドラム１０の周囲には、その回転
方向に沿って順次、前記感光体ドラム１０の周面を帯電
するローラ型接触帯電装置（帯電手段）１、このローラ
型接触帯電装置１により帯電された感光体ドラム１０の
周面を露光する露光装置１１、この露光装置１１により
露光形成された潜像を現像する現像装置１２が配設され
ている。また、前記感光体ドラム１０の周囲部には、前
記現像装置１２により現像された現像剤像を用紙Ｐに転
写する転写装置１３、現像剤像が転写された用紙Ｐを感
光体ドラム１０から剥離する剥離装置１４が配設されて
いる。さらに、前記感光体ドラム１０の周囲部には、感
光体ドラム１０に残留した現像剤を除去するクリーニン
グ装置１５、及び感光体ドラム１０を除電する除電装置
１６が配置されている。

【００２２】一方、上記感光体ドラム１０の下部側には
用紙搬送路１９が設けられている。この用紙搬送路１９
中には用紙Ｐの搬送方向に沿って順次、用紙Ｐを整位す
るためのレジストローラ対１７、上記した転写装置１３
および剥離装置１４が配設されている。

【００２３】しかして、画像形成時には、感光体ドラム
１０が、図中時計廻り方向（矢印Ａ方向）に回転して、
帯電装置１によってその表面が一様に帯電される。この
帯電された感光体ドラム１０には露光装置１１により画
像情報が露光されて静電潜像が形成される。この感光体
ドラム１０上に形成された静電潜像は、現像装置１２に
対向する事によりトナ−が供給されて現像され感光体ド
ラム１０上にトナー像が形成される。

【００２４】また、この感光体ドラム１０上へのトナー
像の形成動作に同期して、図示しない給紙装置から用紙
Ｐがレジストローラ対１７を介して前記感光体ドラム１
０に対向配置された転写装置１３との間の画像転写位置
１８に送り込まれ、転写装置１３の働きにより感光体ド
ラム１０上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

【００２５】そして、このトナー像が転写された用紙Ｐ
は、剥離装置１４により剥離されて搬送され図示してい
ない定着装置に搬送される。そして、この定着装置で画
像が定着されて排紙される。

【００２６】一方、用紙Ｐが剥離された後の感光体ドラ
ム１０は、クリーニング装置１５及び除電装置１６に順
次対向し、感光体ドラム１０上に残留した残留トナーの
除去と残留電荷の除去がなされ清浄な状態となって次の
画像形成に備える。

【００２７】ところで、上記接触帯電装置１は図１に示
すように構成されている。すなわち、上記接触帯電装置
１はφ６ｍｍの導電性の芯体２を有し、この芯体２上に
はウレタンゴム層４が形成されている。このウレタンゴ
ム層４にはゴム層の厚み方向の単位面積積当たりの抵抗
値が１０⁷ Ω・ｃｍ² となるようにカーボンからなる導
電性粒子３が分散含有されている。また、ウレタンゴム
層４は層厚１０μｍのウレタン層５により被覆されてい
る。この接触帯電装置１は導電性基体６と感光層７とか
らなる感光体ドラム１０に接触されている。

【００２８】このように構成される接触帯電装置１は、
ゴム硬度が４５度（ＪＩＳ−Ａ）、直径φが１２ｍｍの
ローラ型の帯電装置で、この接触帯電装置１にはバイア
ス電圧を印加するバイアス印加手段３が接続されてい
る。このバイアス印加手段３は直流電源３ａと交流電源
３ｂを備え、前記接触帯電装置１に対し直流電圧と交流
電圧を重畳して印加できるようになっている。

【００２９】上記バイアス印加手段３によって印加され
るバイアスは、−５６０Ｖの直流電圧と、ピーク間電圧
２．２ｋＶppの交流電圧を重畳したバイアスである。ま
た、上記バイアス印加手段３は交流電圧の周波数を可変
して印加できる可変機能を有し、画像形成モードにより
交流電圧の周波数を可変するようになっている。

【００３０】しかして、感光体ドラム１０の回転速度、
すなわち、プロセススピードＶｐを１２５ｍｍ／ｓｅｃ
とし、また、バイアス印加手段３によって印加される周
波数ｆを２００Ｈｚ，８００Ｈｚ，２０００Ｈｚに可変
して画像を形成した場合の評価結果を示すと、表１に示
す如くである。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記した感光体ドラム１０の帯電時には、
帯電装置１に交流電圧を印加するするため、帯電電位は
図３に示すように、周波数に応じた正弦波の電荷パター
ンを生じる。また、感光体ドラム１０の露光後の電位も
同様に正弦波の電荷パターンを生じる。

【００３３】感光体ドラム１０の帯電電位の部分は現像
時の濃度が高いため、ストライプ状のラインペアを生じ
ないが、露光後電位の部分は現像時に、ストライプ状の
ラインペアを生じ、その空間周波数はｆ／Ｖｐ、波長は
Ｖｐ／ｆにほぼ一致する。

【００３４】周波数ｆが８００Ｈｚの場合、濃度差を生
じるラインペアの波長はＶｐ／ｆ＝０．１６であり、ハ
ーフトーン画像にはストライプ状の濃度差が生じる。図
４は原稿濃度とコピー濃度の相関関係を示すもので、階
調性の改善の効果がみられた（図４の写真モードのデー
タ）。

【００３５】周波数ｆが２００Ｈｚの場合、Ｖｐ／ｆ＝
０．６３であり、ハーフトーン画像は、空間周波数が小
さく、ノイズがでてしまう。周波数が２０００Ｈｚの場
合、Ｖｐ／ｆ＝０．０６３であり、ハーフトーン画像に
はストライプ状の濃度差はみられず、階調性の改善の効
果はみられない（図４の文字モードのデータ）。

【００３６】したがって、文字モードの時は、帯電装置
１に印加する交流電圧の周波数はＶｐ／ｆ＞０．０６を
満足する値、例として２．２ｋＨｚに設定し、また、写
真モードの時は、周波数を２００Ｈｚから２０００Ｈｚ
の範囲で、例として８００Ｈｚに設定することにより、
階調特性を変化させてそれぞれのモードに最適な画像を
得ることが可能である。

【００３７】なお、帯電装置１に印加する交流のピーク
間電圧に関しては、特に制限を受けるものではない。直
流電圧を印加した際の帯電開始電圧の２倍以上のピーク
間電圧で、感光体の帯電電位が一定値に集束する事が知
られているが、それ以下の電位でも良い。

【００３８】また、東芝製アナログ複写機（ＥＤ１７１
０）の帯電チャージャを改造し、直流電圧と交流電圧を
重畳したバイアスを印加することにより帯電を行なう接
触帯電装置を組み込んで、ハーフトーン画像を出力し、
マクベスの濃度計により測定した原稿濃度に対するコピ
ー濃度で階調特性を評価した。

【００３９】なお、接触帯電装置としては上記一実施例
に限られるものではなく、図５〜図８に示すようなもの
であっても良い。図５に示す帯電装置２１は導電性基板
２２と、この導電性基板２２上に取り付けられた導電性
繊維２３からなる固定ブラシ型である。

【００４０】図６に示す帯電装置３１は導電性芯金３２
と、この導電性芯金３２の面上に取り付けられた導電性
繊維３３からなる回転自在な回転ブラシ型である。図７
に示す帯電装置４１は導電性基板４２と、この導電性基
板４２に取り付けられた導電性弾性体４３からなるブレ
ード型である。図８に示す帯電装置５１は導電性芯金５
２と、この導電性芯金５２上に巻き付けられた導電性ウ
ェブ５３からなるウエブ型である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯電手段に印加する交流電圧の周波数を所定の値に切り
換えることにより、中間調画像にストライプ状のライン
ペアを形成でき、階調再現性の良い写真モードへ簡単に
切り換えられる。

【００４２】したがって、文字モードでは従来の高ガン
マな階調特性でコントラストの良い文字画像が得られ、
写真モードでは線形な階調特性に切り換えることによ
り、多階調な写真やカラー原稿の階調再現性の良い画像
が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である接触帯電装置を示す構
成図。

【図２】図１の接触帯電装置を備えるアナログ複写機を
示す概略的構成図。

【図３】図２のアナログ複写機の写真モードでの中間調
の階調性が改善される原理を説明する説明図。

【図４】図２のアナログ複写機の文字モード及び写真モ
ードの階調特性を示すグラフ図。

【図５】図２のアナログ複写機に用いられる接触帯電部
材の他の実施例を示す断面図。

【図６】図２のアナログ複写機に用いられる接触帯電部
材の他の実施例を示す断面図。

【図７】図２のアナログ複写機に用いられる接触帯電部
材の他の実施例を示す断面図。

【図８】図２のアナログ複写機に用いられる接触帯電部
材の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１…接触帯電装置（帯電手段）、３…バイアス印加手
段、１０…感光体ドラム（像担持体）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 猛 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿像に応じて画像を被画像形成媒体上
   に形成する画像形成装置において、 像を担持する像担持体を帯電させる帯電手段と、 この帯電手段に直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を印
   加する電圧印加手段と、 原稿像の濃度と被画像形成媒体上に形成された画像濃度
   との比例関係が互いに異なる第１のモードおよび第２の
   モードと、 前記第１のモード、第２のモードに応じて上記帯電手段
   に印加する交流電圧の周波数を切り換える切り換え手段
   と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第１のモードは文字モードであり、
   前記第２のモードは写真モードである場合に、前記文字
   モードでの画像形成時に印加する交流電圧の周波数をｆ
   １、写真モードでの画像形成時での交流電圧の周波数を
   ｆｐとしたとき、ｆ１＞ｆｐであることを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記第１のモードは文字モードであり、
   前記第２のモードは写真モードである場合に、前記写真
   モードでの画像形成時の周波数ｆ［Ｈｚ］の値を、像担
   持体の周速速度［mm/sec］をＶｐとしたとき、０．６０
   ＞Ｖｐ／ｆ＞０．０６を満足する値としたことを特徴と
   する請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記帯電手段は導電性の芯体と、この芯
   体を覆う導電性の弾性層と、この弾性層を被覆する表面
   層からなり、前記芯体に電圧が印加される請求項１，２
   または３項記載の画像形成装置。