JPH1130899A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
追加したり外部回路を追加することなく、CPU内での
プログラム処理により干渉縞の発生をなくす。 【解決手段】 CPU1では、インタラプト処理ごとに
あらかじめ設定されたクロック数のパルスが出力され、
これに基づくパルス幅変調信号が高電圧発生回路4に出
力される。高電圧発生回路4からの出力信号により電源
25から帯電器21に直流電圧に交流電圧を重畳した電
圧が印加され、帯電器21は感光体ドラム20に接触し
て、走査線の周期のN倍または1/N倍の周期の表面電
位を与える。
Description
いた電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置
に関する。
体を帯電する方法としては、従来コロナ放電器が多く用
いられてきたが、近年ブラシ、ローラ、ブレード、ベル
ト状の帯電器を感光体に接触させる、あるいは微小な間
隙を保って対向させる接触帯電方式が用いられるように
なってきた。
る装置における、有害なオゾンが発生する、また感光体
に必要な帯電電位を与えるためには数Kボルトの高電圧
をコロナ放電器に与える必要がある、といった欠点を改
善することができる。
電方式においては、感光体の表面形状、表面粗さ、接触
式帯電器の形状、物理特性等のばらつきがあるため、帯
電器と感光体との接触状態が不均一となり、一様な表面
電位が得られないことがある。このため種々の工夫がさ
れており、例えば特開昭63−149669号公報に
は、帯電器に交流電圧成分を加えた直流電圧を印加する
方法が提案されている。
感光体の移動方向にストロービング、バンディング、あ
るいはサイクル斑と呼ばれる帯電むらが生じることであ
る。交流電圧が高い場合には表面電位が高くなり、交流
電圧が低い場合には表面電位が低くなる。レーザプリン
タ等によく用いられる反転現像方式では、表面電位が高
い部分が露光されると濃度は淡く、表面電位が低い部分
が露光されると濃度は濃く現像される。
る電子写真プロセスによって適当な周波数が選ばれる
が、数10Hz〜数100Hzがよく用いられる。副走
査方向の露光周波数と交流電圧成分の周波数が近くなっ
たとき、表面電位が高い部分を露光する場合と低い部分
を露光する場合が生じる。記録紙全面に黒を記録する場
合、濃度の濃い部分と薄い部分が交互に現れ、交流電圧
成分の周波数に対応した縞模様がみられる。また、何も
記録しない場合は地かぶりの濃淡が現れる。
高い場合、視認されないこともあるが、主走査方向の横
線を白/黒交互に、あるいは白1本/黒2本、白2本/
黒1本等の画像を形成する場合、交流電圧成分の周波数
に対応した間隔で発生している帯電むらとの干渉による
縞模様が発生し、非常に見ずらい記録結果になる。
帯電された状態で黒ライン/白ラインを交互に画像形成
する場合の感光体表面電位の状態を示す。現像バイアス
電位(400V)より低い部分(斜線部)が黒く現像さ
れる。帯電器に加える交流電圧成分により感光体表面電
位にむらが生じた場合、図6(b)に示すように電位の
高い部分が露光されると線は細く淡く現像され、同図
(a)に示すように電位の低い部分が露光されると太く
濃く現像される。
周波数に露光のピッチと周期が一致しない場合は、太く
濃く現像される線と細く淡く現像される線が記録紙の1
ページ内に生じる。これは帯電むらの周期と露光の周期
の干渉で生じるもので、その周波数の差の周期で濃淡の
縞模様として視認される。
むらの周波数と走査線の周波数がわずかにずれた場合、
この周波数の差による音響で言われるところの唸りが生
じ、縞模様が発生する。
s、f=300Hzの装置で600dpiの印字を行う
と、表面電位のむらは感光体上でVp/f=0.083
33mmのピッチで発生する。黒ライン、白ラインを交
互に印字する場合は、黒走査線のピッチは25.4/6
00×2=0.04233×2≒0.084667mm
となる。黒走査線の周波数は25/0.084667≒
295.2755Hzであるので、300Hz−29
5.2755Hz=4.7245Hz、感光体表面上で
25/4.7245=5.29mm周期の濃淡の縞模様
が現れ、画像品質を極端に低下させる。
o.4,727,453およびNo.4,851,96
0が開示されている。No.4,727,453では、
接触式帯電器は、交流電圧の周波数をfとすると1/f
の期間感光体と接触させるとしている。この方法では、
交流電圧の周波数、感光体表面速度、接触幅を一定の関
係に保つ必要があり、装置の構成に制約が生じる。N
o.4,851,960では、交流電圧成分の振幅を帯
電開始電圧の2倍以上とし、帯電器の形状を感光体表面
から徐々に離れる形状としなければならないという制約
が生じる。
れた記録紙上の横線で表される空間周波数に近くなると
画像に縞模様が発生してしまうことがあり、これを防止
する方法として、例えば特公平7−89249号公報に
は、交流電圧成分の周波数fと感光体の移動速度Vp
が、最小の走査線の間隔のN倍または1/N倍(Nは自
然数)が空間波長(Vp/f)の変動範囲と重ならない
ように設定されることが開示されている。
電ローラの耐久性の衰えた部分が静電容量を持つことに
より帯電の位相がずれて感光体の軸方向に湾曲したサイ
クル斑が生じ、横線とこの湾曲した電位の低い部分が一
致すると濃く現像されて発生するものである。したがっ
て、上記公報の方法は、交流電圧成分に起因する帯電む
らの周波数と走査線の周波数がわずかにずれた場合に発
生する縞模様を解消するものではない。
圧成分の周波数を生成する発振器を追加し、この周波数
を調整してラインピッチに完全に一致するようにすれ
ば、この現象は回避できるが、装置のコストを増加さ
せ、1台毎に装置を調整する必要が生じる。
置は、マイクロコンピューターにより制御されており、
1個の水晶振動発振器により生成されるクロックをシス
テムクロックとしてすべての部材を制御しているので、
マイクロコンピューターに内蔵されているカウンタやタ
イマーを使用しなければならず、通常交流電圧成分の周
期と走査線の周期を一致させることができない。ただ
し、所望の値のカウンタやタイマーを外部回路として付
加することで解決することもできるが、製造価格の上昇
を招く。
画像形成装置であるレーザープリンタの制御ブロック図
である。1は中央処理装置(CPU)で、水晶振動発振
器G(周波数φ=7.256692736MHz)の生
成するクロックをシステムクロックとして、メインモー
タ2、レーザースキャンニングユニット3、高電圧発生
回路4、ホストコンピューター5とのインターフェース
6等全ての構成部材を制御する。
を有し、カウンタPPは水晶振動発振器Gのシステムク
ロックを分周値4096で分周する。レーザスキャンニ
ングユニット3では、分周されたクロックがスキャンニ
ングモータクロックとして入力され、これを1/6した
回転数でスキャンニングモータ7を回転させるように構
成されている。したがって、スキャンニングモータ7は
295.2755Hzで1回転する。スキャンニングミ
ラー8は2面のミラーを用いているので、黒ライン、白
ラインを交互に印字する場合、黒ラインの走査周期は2
95.2755Hzである。帯電器に高電圧を加える高
電圧発生回路4には、CPU1の出力ポートから電圧発
生信号としてパルス幅変調信号(PWMSIN)が出力
され、パルス幅変調信号の周期の交流電圧成分が重畳さ
れた高電圧を発生する。
トされている。これは、感光体ドラム、紙送り機構、定
着装置、センサー等を制御するために選択された値であ
って、変更することはできない。システムクロックをカ
ウンタT0で分周した時間毎に割り込み処理(インタラ
プト処理)が行われ、メモリに記憶された値を参照し
て、これをタイマー9内部の比較レジスタ10にセット
する。
レジスタ10にセットされる値を示す。インタラプト処
理では、最初にタイマー出力をHにセットし、タイマー
9内部のカウンタ11をクリアし、比較レジスタ10に
セット値として330をセットする。タイマー9内部の
カウンタ値と比較レジスタ10の値が一致した時刻でタ
イマー出力はLにリセットされる。タイマー出力として
セットされた値のクロック数に応じた時間幅のパルスが
出力される。このように、インタラプト処理が実行され
るたびにクロック数に対応した時間幅のパルスが出力さ
れ、これが図9に示すような台形波状に変化するパルス
幅変調信号となる。高電圧発生回路4は、このパルス幅
変調信号(PWMSIN)を低周波フィルタによって正
弦波状に成形し、交流電圧成分が重畳された高圧直流電
圧として帯電器に印加する。
るようにプログラムされており、PWMSIN信号の周
波数すなわち高電圧の交流電圧成分の周波数は、φ÷T
0÷15=7.256692736÷1656÷15=
292.1338Hzになるので、走査線の周波数29
5.2755Hzとのずれ(3.1417Hz)の周期
で濃淡の縞模様が発生する。感光体表面の速度が25m
m/sの場合、記録紙上では25÷3.1417=7.
957mmの縞模様になる。インタラプト処理の周期を
14回としても交流電圧成分の周波数は313.0Hz
となるので、ずれが17.7Hzとなり、この周期で濃
淡の縞模様が発生する。
更しても走査線の周期と交流電圧成分の周期を一致させ
ることはできず、縞模様の発生を防止できない。
の送り方向の長さ以下の場合、1枚の記録紙上に濃淡の
最大値と最小値が同時に存在することになり、印字品位
の劣化となる。例えば、A4サイズ縦方向の記録紙の場
合、25/210=0.119Hz以上のずれがあれ
ば、濃淡の最大値と最小値が記録紙上に同時に存在す
る。
ため別個に発振器を追加したり外部回路を追加すること
なく、干渉縞の発生をなくすことができる画像形成装置
の提供を目的とする。
段は、像担持体に接触して表面電位を与える接触式帯電
器と、前記像担持体に所定ピッチの走査線に沿って潜像
を形成する潜像形成手段と、前記帯電器および潜像形成
手段の駆動制御を行う制御手段とを備え、前記帯電器
に、交流電圧を印加する、または直流電圧に交流電圧を
重畳した電圧を印加する画像形成装置において、前記交
流電圧の周期を走査線の周期のN倍または1/N倍(N
は自然数)としたものである。
には、画像形成装置に備えられた制御手段としてのCP
Uを利用して、発振器によるシステムクロックを分周し
た値によるインタラプト処理毎に帯電器に電圧発生信号
を出力して、所定の周期の交流電圧を生成する。
め設定されたクロック数がセットされ、このクロック数
に対応した時間幅のパルスからなる電圧発生信号を出力
したり、あるいは走査線の周期に対応する周期で変化す
る関数が設定され、この関数にシステムクロック数を代
入してクロック数が決定され、このクロック数に対応し
た時間幅のパルスからなる電圧発生信号を出力する。そ
して、帯電器に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧ある
いは交流電圧が印加され、像担持体に接触した帯電器
は、走査線の周期のN倍または1/N倍の周期の表面電
位を与える。
電位のむらが生じたとしても、この周期と走査線の周期
とにずれが生じず、干渉縞の発生がなくなる。
別個の発振器を設けたり、CPUの外部に付加回路を追
加することがなく、プログラム処理によって実現するこ
とができ、装置の価格の上昇を招いたり、装置毎の調整
が不要となる。
レーザプリンタの構成図である。なお、このレーザープ
リンタの制御関係の構成は図8に示したものと同じであ
る。
り、時計回りに所定のプロセス速度で回転駆動される。
その外周に沿って、帯電器21、現像ローラー22、転
写チャージャーローラー23がそれぞれ配設され、さら
に図示しないがクリーナーおよび除電器が配設されてい
る。
からなり、感光体ドラム20に接触して表面電位を与え
る接触式とされ、コントロール基板24に実装された高
電圧発生回路4に接続された電源25からDC950V
にAC600V(P−P)の交流電圧成分を重畳した電
圧を印加し、感光体ドラム20の表面を約700Vに帯
電させる。なお、帯電器21は、ブラシの代わりに導電
性のローラー、ベルト、ブレードを用いたものでもよ
い。また、印加する電圧は交流電圧だけでもよく、交流
電圧成分としては、正弦波、三角波、矩形波である。
走査線に沿って潜像を形成する潜像形成手段であるレー
ザースキャンニングユニット3として、レーザーユニッ
ト26、スキャンニングミラー8、反射ミラー27を備
えている。レーザーユニット26のレーザーダイオード
は、コンピューター、ワードプロセッサ等のホストコン
ピューター5からインターフェース6、コントローラー
28を介して画像情報がCPU1に入力されると、これ
に対応するイメージデータによって変調されたレーザー
ビームをスキャンニングミラー8に向けて出射する。ス
キャンニングミラー8はスキャンニングモータ7により
所定の速度で回転駆動されており、レーザビームは、ス
キャンニングミラー8によって偏向され、反射ミラー2
7に反射されて感光体ドラム20の表面を軸方向に走査
露光する。これによって、感光体ドラム20表面が除電
され、感光体ドラム20には画像情報に基づいた静電潜
像が形成される。
C400Vが印加されているので、現像ローラー22に
付着したトナーは感光体ドラム20の表面電位の低い部
分に吸着され、静電潜像が顕像化されてトナー像とな
る。転写チャージャーローラー23にも電源30からD
C1050VにAC600V(P−P)の交流電圧成分
を重畳した電圧が印加されており、感光体ドラム20と
転写チャージャーローラー23の間を通過した記録紙に
トナー像が転写される。記録紙は剥離電極31によって
感光体ドラム20から引きはがされ、定着器(図示せ
ず)によって定着される。
タ7等の各部材は、CPU1により駆動制御される。C
PU1は、水晶振動発振器Gの生成するクロックをシス
テムクロックとして駆動されるマイクロコンピューター
である。その内部に、カウンタPP,T0、タイマー9
を有しており、各カウンタPP,T0はシステムクロッ
クをそれぞれ分周する。また、タイマー9は、比較レジ
スタ10とカウンタ11からなり、比較レジスタ10に
セットされた値とカウンタ11がシステムクロックを計
数した値が一致した時刻でタイマー出力をリセットす
る。
6MHzのクロックを生成し、カウンタPPはシステム
クロックを分周値4096で分周する。レーザースキャ
ンニングユニット3では、この分周されたスキャンニン
グモータクロックを1/6した回転数で回転するように
構成されているので、スキャンニングモータ7は409
6×6=24576システムクロックで1回転する。回
転数は7.256692736MHz/24576=2
95.2755Hzである。レーザービームは295.
2755Hz×2=590.551Hzの周波数で感光
体ドラム20上を走査する。
トされている。この値はシステムクロックの1/16に
相当する。そして、システムクロック数が1536ずつ
増えるごとにインタラプト処理を行い、インタラプト処
理に入った時点でタイマー出力をHにセットしてカウン
タ11をクリアし、比較レジスタ10に所定の値をセッ
トする。カウンタ11が比較レジスタ10にセットされ
た数だけシステムクロックを計数した時刻でタイマー出
力がLにリセットされ、比較レジスタ10にセットされ
た数に対応した時間幅のパルスが出力される。これに基
づいて、感光体ドラム20、紙送り機構、定着装置、セ
ンサー等の駆動制御が行われる。
ラプト処理毎に増減すると、この値に対応したパルス幅
変調信号を出力することができる。ここでは、16回ご
とに繰り返す値を比較レジスタ10にセットすると、シ
ステムクロック数24576で1周期のパルス幅変調信
号を発生させることができる。表2にインタラプト処理
の回数と比較レジスタ10にセットする値を示す。図2
はタイマー9から出力されるパルスの時間幅とシステム
クロック数の関係を示す。
状に変化するパルス幅変調信号(PWMSIN)とな
る。この周期は1536×16=24576システムク
ロック分であり、スキャンニングモータ7の1回転の周
期に一致する。そして、PWMSIN信号は高電圧発生
回路4に入力され、ローパスフィルタ(図示せず)によ
り正弦波に近い波形に整形され、直流電圧に交流電圧成
分が重畳された高電圧を発生し、帯電器21に印加され
る。
ト処理の回数のN倍がスキャンニングモータが1回転す
るときのシステムクロック数になるように、カウンタT
0の分周値を設定することにより、スキャンニングモー
タ7の1回転、すなわち走査線の周期と帯電器21に印
加する電圧の交流電圧成分の周期を一致させることがで
きる。したがって、交流電圧成分による表面電位のむら
が生じたとしても、このむらの周期と走査線の周期とが
一致するため、周期の差による干渉縞の発生を防止で
き、高品位な画像の形成を行うことができる。
生したとしても、その周期は記録紙の送り方向の長さ以
上になるので、濃淡の最大値と最小値が1枚の記録紙上
に存在せず、画像品質の劣化を低減できる。
じて交流電圧成分を発生させているので、プログラム処
理によって実現することできる。そのため、別個の発振
器やマイクロコンピューターの外部に付加回路を追加す
る必要がなくなり、装置のコストアップを防げ、装置ご
との調整も不要となる。
制御プログラムが簡単となり、しかも環境の変化に左右
されず、装置ごとのばらつきのないレーザープリンタを
実現できる。
とスキャンニングモータ7の1回転の周期が一致するよ
うにしたが、走査線の周期は感光体の周速や所望の記録
密度によって異なり、交流電圧成分の周期とスキャンニ
ングモータ7の周期を一致させることができない場合が
ある。このような場合には、インタラプト処理の回数の
周期を走査線の周期のN倍または1/N倍に一致させる
ことによって、干渉縞の発生を防止できることは明らか
である。
るインタラプト処理では、メインモータ2の制御、各種
センサーの検知、上位機器とのコミュニケーションイン
ターフェースの処理を行っており、インタラプト処理の
周期を独立に設定することができない場合がある。そこ
で、本実施形態では、このような場合に、走査線の周期
に対応する周期で変化する関数を設定して、この関数に
システムクロック数を代入して比較レジスタ10にセッ
トするクロック数を決定して、このクロック数に対応し
た時間幅のパルスを出力することにより、交流電圧成分
の周期と走査線の周期とを一致させている。
ングモータを使用し、CPU1からメインモータクロッ
クを出力する。メインモータ2の回転数はメインモータ
クロックの周波数によって決まるので、メインモータ2
によって駆動される感光体ドラム20の回転数と周速度
もメインモータクロックの周波数によって決まる。そこ
で、インタラプト処理の回数でメインモータクロックの
周期が決定されるように構成する。レーザープリンタの
処理速度(印字速度)は予め装置やそれが使用されるシ
ステムによって決められるので、インタラプト処理の周
期を変更すると、感光体ドラム20の周速が変化してし
まい、他の要件から決めることはできない。このレーザ
ープリンタでは、装置の仕様である印字速度から感光体
ドラム20の周速度には25mm/sが必要とされ、メ
インモータ2の回転数と感光体ドラム20への減速比か
らインタラプト処理の周期が決定され、カウンタT0の
分周値を1656にしなければならない。なお、その他
の構成は第1実施形態と同じである。
による比較レジスタ10にセットする値の算出方法を図
3,4に基づいて説明する。表3はインタラプト処理の
回数と比較レジスタ10にセットする値を示す。
K=0であるので、S1、S2、S3、S4はそれぞれ
Yesになり、Aの処理によって比較レジスタ10にセ
ットする値を算出する。ここで、CLKはシステムクロ
ック数である。比較レジスタ10に330をセットす
る。出力されるパルスの幅は330クロック分である。
CLK=1656、3312、4968であるので、同
様にAの処理によって比較レジスタ10にそれぞれ60
6、882、1158をセットし、相当するクロック分
の幅のパルスを出力する。
クロック数が6624と5700を超えるので、S4は
Noになり、Bの処理を行って比較レジスタ10に12
80をセットする。6、7、8回目のインタラプト処理
でもBの処理を実行するので、同じく1280をセット
する。
クロック数が13248になり12288を超えるので
Cの処理を実行する。ここでは、17988からシステ
ムクロック数の13248を引いた値をNとし、112
0をセットする。10、11回目のインタラプト処理も
同様の演算で844、568を算出して、これをセット
する。
ト処理では、システムクロック数が17988を超える
のでDの処理を実行し、比較レジスタ10に330をセ
ットする。16回目のインタラプト処理では、システム
クロック数が24576を超えるのでEの処理を実行す
る。ここでは、このインタラプト処理の時刻までに計数
されたシステムクロック数から24576を減算して、
新たにCLK=CLK−24576を用いる。CLK=
1656×15−24576=264になる。これに基
づいてAの処理を行うと、比較レジスタ10には374
がセットされる。この後は、2回目のインタラプト処理
と同様の処理が行われ、以降A、B、C、Dの処理が繰
り返される。
変調信号の時間幅を決定するためのA、B、C、Dの処
理の繰り返し周期は24576システムクロック分であ
り、この周期はスキャンニングモータ7の1回転に一致
する。したがって、走査線の周期に対応する周期で変化
するような上記の関数を設定して、インタラプト処理ご
とに比較レジスタ10にセットする値を決定することに
よって、交流電圧成分の周期と走査線の周期とを一致さ
せることができる。これによって、装置の他の部材に制
約されることなく、両者の周期が一致して、干渉縞の発
生を防止できる。
を決めるための繰り返し周期を1周期に相当する245
76システムクロック分に一致させなくても、走査線の
周期のN倍または1/N倍に一致するように関数を設定
してもよい。
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。
よると、像担持体に接触して表面電位を与える接触式帯
電器に、交流電圧を印加する、または直流電圧に交流電
圧を重畳した電圧を印加するとき、交流電圧の周期を走
査線の周期のN倍または1/N倍(Nは自然数)とする
ことにより、交流電圧の印加による表面電位のむらが生
じたとしても、このむらの周期と走査線の周期とのずれ
による干渉縞が発生しないので、高品位の画像を得るこ
とができる。
CPUを利用してプログラム処理によって、両者の周期
を合わせることができるので、交流電圧を生成するため
に別個の発振器を設けたり、CPUの外部に付加回路を
追加する必要がなく、安価で調整の不要な画像形成装置
を提供することができる。
する関数を設定することにより、装置の他の部材に制約
されることなく、交流電圧の周期と走査線の周期を一致
させることができる。
により、制御プログラムが簡単となり、しかも環境の変
化に左右されず、装置ごとのばらつきのない画像形成装
置を実現できる。
の構成図
出力されるパルス幅変調信号の波形図
めのクロック数を決定するときのフローチャート
出力されるパルス幅変調信号の波形図
図
露光による電位の変化を示す図
の画像の変化を示す図
ス幅変調信号の波形図
Claims (5)
- 【請求項1】 像担持体に接触して表面電位を与える接
触式帯電器と、前記像担持体に所定ピッチの走査線に沿
って潜像を形成する潜像形成手段と、前記帯電器および
潜像形成手段の駆動制御を行う制御手段とを備え、前記
帯電器に、交流電圧を印加する、または直流電圧に交流
電圧を重畳した電圧を印加する画像形成装置において、
前記交流電圧の周期を走査線の周期のN倍または1/N
倍(Nは自然数)としたことを特徴とする画像形成装
置。 - 【請求項2】 制御手段は、発振器によるシステムクロ
ックに基づいて動作する中央処理装置を有し、前記シス
テムクロックを分周した値による割り込み処理毎に帯電
器に電圧発生信号を出力することを特徴とする請求項1
記載の画像形成装置。 - 【請求項3】 制御手段では、割り込み処理毎にあらか
じめ設定された帯電器制御用クロック数がセットされ、
このクロック数に対応した時間幅のパルスからなる電圧
発生信号を出力することを特徴とする請求項2記載の画
像形成装置。 - 【請求項4】 中央処理装置は、システムクロックを分
周するためのカウンタを備え、該カウンタに、分周する
ための分周値として、走査線の周期に対応するシステム
クロック数のN倍または1/N倍の値が設定されたこと
を特徴とする請求項2または3記載の画像形成装置。 - 【請求項5】 制御手段では、走査線の周期に対応する
周期で変化する関数が設定され、この関数にシステムク
ロック数を代入して帯電器制御用クロック数が決定さ
れ、このクロック数に対応した時間幅のパルスからなる
電圧発生信号を出力することを特徴とする請求項2記載
の画像形成装置。
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