JPS61198170A - 電子写真式画像形成装置の画像濃度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はトナー担持体上に担持されたトナーを静電潜像
保持体上に選択的に転移させ、静電潜像の顕像化を行う
電子写真式画像形成装置に使用される画像濃度調整方法
に係り、更に詳細には静電像を保持する感光体とトナー
担持体間に印加された現像バイアスを適宜制御すること
により画像濃度を調整する方法に関する。

「従来の技術」 従来より、前記感光体とトナー担持体間に印加される現
像バイアスの電圧レベル、即ち電界強度を変化させるこ
とにより、画像濃度を調整し得るよう構成した複写機等
の画像形成装置は既に公知である。（特公昭５８−２４
２７４号、他）「発明が解決しようとする問題点」 この種の装置においては、一般に前記現像バイアスの電
圧レベル範囲を感光体上に形成された画像部電位より小
で１つ背景部分の電位（非画像部電位）より大になるよ
う制御して、地かぶり（画像背景部分の汚れ）や所定の
像再現性が得られるように構成しているが、例えこのよ
うな構成を採っても、画像濃度の濃淡調整により前記電
圧しベルが部分的に画像部電位より大、又は非画像部電
位より小になる場合があり、画像再現性の低下や地かぶ
りが生じ、画像品質が極端に低下してしまう場合がある
。

即ち原稿の地肌濃度が濃い場合は前記電圧レベルを上げ
る（コピー濃度を薄くする）ことにより地かぶりの防止
を図る必要があるが、このようにコピー濃度を下げると
、前記現像バイアスより誘起された電界強度が感光体ヒ
の画像部電位に近づき、又は部分的に画像部電位より大
になる場合があり、この結果画像が十分再現されないこ
ととなる。

又、原稿の画像濃度が低い場合は前記電圧レベルを下げ
る（コピー濃度を上げる）ことにより画像の再現性を高
める必要があるが、このようにコピー濃度を上げると、
前記電界強度が感光体上の非画像部電位に近づき、又は
部分的に非画像部電位より小になる場合もあり、この結
果、地かぶりが生じ易く、巨つ画像部へのトナー付着が
大になる結果、階調性に乏しくなるという欠点を生じる
。

−・力、このような電子写真式の画像形成装置において
は、永年使用によって光学系や帯電器のトナーの汚れ、
および露光ランプの性能劣化や感光体の材質変化により
前記画像部電位と非画像電位からなる感光体の表面電位
が低下し、又複写機の置かれている環境条件によっても
前記感光体の表面電位が変動してしまう為に、かかる変
動条件を加味して前記電圧レベルを１画像部電位から非
画像電位の範囲内で制御調整することは制御回路が複雑
化するのみならず、前記変動を正確に検知し得るセンサ
ーが必要となり、いずれにしても構成が複雑化するとい
う欠点を有していた。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、地かぶりの防止
と共に１画像の再現性と階調性を維持しつつ、筒単且つ
容易に画像濃度を調整し得る画像濃度調整方法を提供す
ることを目的とする。

「問題点を解決しようとする手段」 本発明は、トナー担持体上に担持されたトナーを静ＴＬ
Ｗｌ像保持体上に選択的に転移させ、静電潜像の顕像化
を行う画像形成装置に使用される画像濃度調整方法にお
いて、前記静電潜像保持体とトナー担持体間に交番バイ
アス電圧を印加し、該交番バイアス電圧のデユーティ比
を変化させて画像濃度を調整する技術手段を提案する。

ここで前記交番バイアス電圧には方形波パルス電圧を使
用するのが好ましいが、これのみに限定されるものでは
なく、電圧レベルが時間とともに変化する、定常直流電
圧以外の全ての波形電圧、具体的には、電圧の向きが一
方向でその大きさのみが時間とともに変化するパルス電
圧に加えて交流電圧をも含み、その波形も方形、三角波
、のこぎり波、正弦波のいずれの波形に限定されるもの
ではない。

又前記デユーティ比（Ｄ）とは、第２Ａ図および下記１
）式に示すように１、前記交番電圧のパルス幅（Ｔｈ　
）を繰り返し周期（Ｔｈ　＋Ｔ４Ｑ、）で割った数値を
さし、この数値が大になるほど画像濃度は薄くなり、逆
にこの数値が負になる程画像と濃度は濃くなる。

Ｄ＝　　［Ｔｈ　／　（Ｔｈ　　＋ＴｆＬ）］＝Ｔｈ　
・周波数（ｆ）　　・・・・・・・・弓）尚、前記交番
バイアス電圧が交流波形の場合は、第２Ｂ図に示す如く
、その平均電位より上方に位置する山側部分のパルス幅
（Ｔｈ　）を指す。

更に、前記デユーティ比を変化させるには、前記式より
明らかな如く、交番電圧のパルス幅（Ｔｈ）か、繰り返
し周期（Ｔｈ　＋ＴＪ１）即ち周波数（ｆ）のいずれか
又は両者を可変にすればよいが、周波数を変化させると
、特に２ＫＨｚ以上の高周波数領域で、画像階調性の低
下と共に、トナー濃度の調整が困難になり、好ましくな
い。

即ち、トナーが感光体に転移するには有限の時間を必要
とし、特に弱い電場を受けて転移する中間濃度の画像に
おいては転移するまで長い時間を必要とする為、高周波
領域では再現性が困難になり、階調性が低下すると共に
、併せてトナー濃度調整も困難になる。

従って本発明においては交番電圧のパルス幅（Ｔｈ　）
を可変に構成することによりデユーティ比を変化させる
のが好ましく、且つこの方が周波数を変化させる構成に
比較して制御回路が簡単に構成出来る。

即ち直流電源ｌを用いて回路構成を行う場合は、例えば
第２Ａ図に示す如く、高圧変換回路２により所定電圧に
制御された直流電圧と接地電位を、スイッチング回路３
により断続的且つ周期的に切換可能に構成すると共に、
該スイッチング回路３の切換周期をタイマーその他の制
御回路４を用いて可変に構成することにより、所定パル
ス幅（Ｔｈ　）に変化可能な方形波パルスＡを形成する
ことが出来る。

又交流電＃ｉ６を用いて回路構成を行う場合は、例えば
第２Ｂ図に示す如く、交流電源６を所定電圧に制御する
高圧変換回路７の出力側にチョッパ回路８を接続すると
共に、該チョッパ回路８のコンデンサー及び抵抗からな
る時定数を制御回路９により、可変に構成することによ
り所定パルス幅（Ｔｈ　）に変化可能な変形正弦波Ｂが
形成出来る。

尚１本発明は、前記デユーティ比のみの変化で十分画像
濃度の調整が可能であるが、該デユーティ比と共に、交
番電圧の電圧レベルを可変に構成することにより、より
精度の高い画像濃度の調整が可能となる。

「作用」 かかる技術手段の作用を第１図に基づいて説明する。

尚、本図において、以下の作用説明を容易にする為に、
交番バイアス電圧として方形波パルス電圧を用い、又そ
の最小電圧Ｖａ＋ｉｎを接地電位とし、感光体の静電保
持面の非画像部電位Ｖｔと同電位に形成している。

又同図中は縦軸に電位差を、横軸に現像時間をとり、段
階的に前記デユーティ比を増減させて形成している。

一方、同図■及びＱ）は夫々静電潜像保持面の画像部と
非画像部におけるトナー転移及び逆転移態様を、前記交
番バイアス電圧の時間変化と対応させて例示したもので
、図中実線はトナーの転移方向の電界、破線はトナーの
逆転移方向の電界を示し、その高さが電界強度である。

同図〈ゆより理解される如く、前記技術手段によれば、
感光体静電保持面の画像部におけるトナー担持体から感
光体へのトナー転移量は、電界強度と転移時間の積に相
当する為、交番バイアス電圧のパルス部分の幅、即ちデ
ユーティ比を変化させることにより、トナー転移量が反
比例的に増減し、容易に画像濃度の調整が可能となる。

ヌこの場合において交番バイアス電圧の振幅量は全く変
化していない為に、画像部における［■ｄ−Ｖｍａｘ］
即ち画像部電位と交番バイアスの最大電圧の差、及び非
画像部における［Ｖｍｉｎ　−Ｖｔ］即ち交番バイアス
の最小電圧と非画像部電位の差は常に一定に維持するこ
とが出来、この結果、デユーティ比即ち画像濃度を変化
させても画像再現性や地かぶりには同等悪影響を与える
ことなく、安定した画像形成が可能となる。

例えば同図ｔｊ）においては非画像部におけるトナー転
移態様が示されているが、デユーティ比を変化させても
そのトナー逆転移量の増減はあるが、感光体よりトナー
担持体に向は一貫してトナー逆転移が行われ、この結果
、一旦静電保持面に付着したトナーが常にトナー担持体
側に引き戻され、地かぶりの防止と共に、高コントラス
トの画像形成が可能となる。

又同図（■において、画像部における画像部電位と交番
バイアスの最大電圧の差も一定電圧に維持されている為
に、中間濃度の画像再現性と共に、階調性もよくなり、
安定した画像再生が可能となる。

更にかかる説明からも明らかなように、デユーティ比を
変化させても交番バイアス電圧の電圧振幅量は常に一定
である為、永年使用又は環境条件をこよっても前記感光
体の平均表面電位が変動した場合でも該交番バイアス電
圧に定常直流電位を重畳して印加させることにより、簡
単に前記変動に追従させることが出来、複雑な制御回路
を必要としない。

「実施例」 以下、本発明の好適な実施態様を例示的に詳しく説明す
る。ただしこの実施態様に記載されている電界強度、磁
束密度、回転速度、構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発
明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例に過ぎない。

第３図は本発明に基づいて構成された電子写真式複写機
の現像装置を示す要部構成概略図である。

１１は表面に静電像を保持する感光体層を有する感光体
ドラム、１２は固定磁石集成体１３を内包する非磁性ス
リーブで、両部材１１．１２は、その最近接位置におい
て所定間隔対峙させて対向配置すると共に、夫々矢印方
向に同一の周速をもって回転するよう構成されている。

非磁性スリーブ１２の上流側には図示しない層厚規制部
材が配置され、該規制部材により前記両部材１１．１２
の対峙間隔より小に層厚規制されたトナ一層が非磁性ス
リーブ１２上に担持されたまま現像領域まで搬送するよ
う構成されている。

そして前記現像領域における非磁性スリーブ１２内側に
は、同極性の固定磁石１３ａ、１３ｂが隣接して配置さ
れ、非磁性スリーブ１２と感光体ドラム１１間の固定磁
石１３ａ、１３ｂに挟まれる現像領域に反発磁界を形成
する。

又、非磁性スリーブ１２には、前述した直流電源１、高
圧変換回路２．スイッチング回路３及び制御回路４より
なる交番バイアス発生回路１５が接続されており、該回
路１５は図示しない制御盤よりの信号に基づいて、制御
回路４を介してスイッチング回路３の切換周期を可変し
、該交番バイアス発生回路１５により形成される方形波
パルスＡのパルス＠Ａ（Ｔｈ　）を変化可能に構成して
いる。

一方、感光体ドラム１１は、その周囲に帯電器、露光装
置その他の画像形成に必要な各種周辺装置を配設すると
共に、該感光体ドラム１１を接地することにより、前記
現像領域中に交番バイアス電圧に対応する交番電界が誘
起されることとなる。

次にかかる装置における現像工程を簡単に説明すると、
非磁性スリーブ１２により現像領域まで搬送されたトナ
一層は、前記同極性の固定磁石１３ａ。

１３ｂにより形成される反発磁界によりトナー穂先高さ
がトナ一層の略１．５倍程度の高さになり、感光体ドラ
ム１１に極めて近接すると共に、該反発磁界によりトナ
ー粒子間、及びトナー粒子と非磁性スリーブ１２間の拘
束力を弱め、トナーの転移が容易になる。これらの詳細
構成は既に特願昭５９−２０９７７号に開示されている
為、詳細な説明は省略する。

そしてこの状態で前記両部材１１．１２間に交番バイア
ス電圧に対応する交番電界が誘起され、地かぶりがなく
、且つ階調性の高い安定した現像を行うことが出来る。

さて、かかる構成において、感光体ドラム１１表面の感
光体層に形成される潜像電位を画像部５００ｖ、非画像
部Ｏｖ　　と設定すると共に、周波数を１００ＨｚとＩ
　ＫＨｚに夫々設定した前記交番バイアス電圧の最大電
圧を２５０Ｖ　、最低電圧をｐ地電位、即ち非画像部の
電位と同電位に設定したものについて、夫々１０〜９０
％の範囲で１００％刻みでデユーティ比を変化させなが
ら、原稿としてテストチャート紙を用いて複写を行い、
該デユーティ比の変化と画像濃度の影響を調べてみたが
、得られた複写画像は、前記デユーティ比の変化毎に画
像濃度に有意差が見られ、１１．ついずれの画像におい
ても地かぶりや中間濃度の再現が低下する等の減少が見
られず、極めて階調性の高い複写画像が得られた。

尚、上述した実施例では極位が正のトナーを用いたもの
で説明したが、負の極位を用いた場合も同様の効果が得
られた。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、交番バイアス電圧の
電圧レベルではなく、デユーティ比を変化させることに
より画像濃度を調整するように構成した為、地かぶりの
防止と共に、画像の再現性と階調性に悪影響を与えるこ
となく、簡単且つ容易に画像濃度を調整することが出来
る、等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する作用説明図である。 第２Ａ乃至２Ｂ図はデユーティ比を可変可能に構成され
た交番バイアス電圧の発生回路を示すブロック図で１、
第２Ａ図は直流電源を用いた場合、２Ｂ図は交流電源を
用いた場合を示す。 第３図は本発明に基づいて構成された電子写真式複写機
の現像装置を示す要部構成概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）トナー担持体上に担持されたトナーを静電潜像保持
   体上に選択的に転移させ、静電潜像の顕像化を行う電子
   写真式画像形成装置において、前記静電潜像保持体とト
   ナー担持体間に交番バイアス電圧を印加し、該交番バイ
   アス電圧のデューティ比を変化させることにより画像濃
   度を調整するようにした事を特徴とする画像濃度調整方
   法。 ２）前記交番バイアス電圧の周波数を所定周波数に維持
   し、そのパルス幅のみを変化させようにした特許請求の
   範囲第１項記載の画像濃度調整方法 ３）交番バイアス電圧が方形波パルスである特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の画像濃度調整方法