JPH10239954A

JPH10239954A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10239954A
Application number: JP9054113A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kunishi; 毅國司; Takeo Yamamoto; 武男山本; Keizo Takura; 慶三田倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-11
Also published as: EP0860750B1; DE69836041D1; DE69836041T2; EP0860750A3; EP0860750A2; US5991557A

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数に対応
して生じる帯電ムラが出力画像にあたえる悪影響を防止
すると同時に、帯電バイアス電圧電源の大型化及びコス
トアップの防止、像担持体の長寿命化を可能とした画像
形成装置を提供すること。【解決手段】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
手段と、像担持体の帯電面に画像情報の静電潜像を形成
する画像情報書き込み手段とを有する画像形成装置にお
いて、前記帯電手段が、像担持体と接触させた帯電部材
と、該帯電部材にＡＣ成分とＤＣ成分とからなる帯電バ
イアス電圧を印加する帯電バイアス電圧印加手段と、帯
電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を変更する周波数切
換手段とからなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
ビームプリンター等の画像形成装置、より詳しくは像担
持体表面を帯電処理する帯電手段を具備した画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置としては、例えば
電子写真方式の複写機やプリンターが挙げられるが、こ
のような装置では、帯電手段で一様に帯電した像担持体
表面に原稿画像あるいは入力した多値の画像信号に対応
した画像露光を照射することにより静電潜像を形成し、
該静電潜像を現像手段によりトナー像として現像した
後、そのトナー像を転写手段で転写材に転写し、定着手
段で該トナー像を転写材上に定着させ、該転写材を画像
形成物（プリント・コピー）として出力している。

【０００３】上記のような画像形成装置に用いられる帯
電装置の一例として、図９に示した接触帯電方式の帯電
装置が挙げられる。１１は金属の芯金１９の周囲を導電
性ないし半導電性の弾性部材２０で包み込んだ帯電部材
たる帯電ローラー１１である。帯電ローラー１１は加圧
手段（図示せず）で所定の圧力をもって像担持体１０に
接触させられており、像担持体１０が矢印Ｋの方向に回
転すると帯電ローラー１１も矢印Ｌの方向に従動回転す
る構成になっている。

【０００４】そして、画像形成のタイミングに同期し
て、帯電ローラー１１の芯金１９にＡＣ成分とＤＣ成分
からなる帯電バイアス電圧が帯電バイアス電圧電源３０
により印加されることで、像担持体１０の表面は帯電バ
イアス電圧のＤＣ成分に略同等の電位となるように帯電
される。以下、この種の帯電方式をＡＣバイアスによる
接触帯電方式と呼ぶ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＡＣバイアスによる接触帯電方式の帯電装置には帯電
バイアス電圧のＡＣ成分の周波数に対応した帯電ムラが
生じる場合があるという欠点があった。

【０００６】帯電ムラの一例を帯電電位の分布図で示し
たのが図１０である。図１０中の横軸は像担持体１０の
回転方向に沿った像担持体１０表面上の位置である。図
１０中の縦軸は像担持体１０表面の帯電電位である。帯
電ムラの周期は帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数に
一致している。帯電ムラは現像後のトナー像の濃度のム
ラ、ひいては出力画像の濃度のムラとなって画像の品位
を著しく低下させてしまう。

【０００７】この種の帯電ムラは、帯電バイアス電圧の
ＡＣ成分の周波数を大きくすると徐々に小さくなること
が既に知られている。

【０００８】しかしながら一方では、ＡＣバイアスによ
る接触式帯電方式の帯電装置には、帯電バイアス電圧の
ＡＣ成分の周波数が大きくなると、像担持体表面に与え
るダメージが大きくなるという欠点もあった。

【０００９】ＡＣバイアスによる接触帯電方式の帯電装
置では、像担持体表面に接触させた帯電部材にＡＣ成分
を含んだ帯電バイアス電圧を印加することで、像担持体
表面の極近傍に極性が交番する非常に強い電界を生じさ
せる。そして、この交番電界が多量のプラズマイオンを
発生し、かつ加速する。その結果、この加速された多量
のプラズマイオンが、像担持体表面に衝突することで像
担持体表面が削り取られるという現象がある（以下、こ
の現象を「接触帯電による像担持体表面の削れ現象」と
呼ぶ）。

【００１０】すなわち、帯電バイアス電圧のＡＣ成分の
周波数が大きくなると、プラズマイオンの衝突の回数が
増えるので、接触帯電による像担持体表面の削れ現象が
より顕著になる。

【００１１】また、像担持体表面の削れが進行して、表
面の感光層や絶縁層が薄くなると以下のような不具合が
発生する。

【００１２】まず第一に表面の感光層や絶縁層が薄くな
ると像担持体表面が傷つきやすくなる。第二に、像担持
体表面の静電気容量の増大に伴い所定の帯電電位を得る
ために必要な電荷量も増大し、その結果、十分な帯電電
位が得られなくなったり、またそのような帯電不良を補
うためには帯電バイアス電圧電源の大型化を余儀なくさ
せられる。

【００１３】以上をまとめると、従来のＡＣバイアスに
よる接触帯電方式の帯電装置では、帯電バイアス電圧の
ＡＣ成分の周波数が小さいと生じる帯電ムラという欠点
と、帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を大きくする
と像担持体の寿命が短くなるばかりか帯電バイアス電圧
電源が大型化、かつコストアップしてしまうという欠点
とを同時に除去できないという問題点があった。

【００１４】本発明者の検討によれば、帯電バイアス電
圧のＡＣ成分の周波数に対応して生じる帯電ムラによる
画像に対する悪影響は、形成した画像中の中間濃度部で
特に顕著に現れることが判明した。

【００１５】そこで、本出願に係る請求項１の発明は、
上記問題点を解決し、帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周
波数に対応して生じる帯電ムラが出力画像にあたえる悪
影響を防止すると同時に、帯電バイアス電圧電源の大型
化及びコストアップの防止、像担持体の長寿命化を可能
とした画像形成装置の提供を目的としている。

【００１６】また、本出願に係る請求項２及び請求項３
の発明は、上記目的の他、出力する画像に応じた適切な
帯電バイアス電圧の選択が可能な画像形成装置の提供を
目的としている。

【００１７】本出願に係る請求項４の発明は、上記目的
の他、形成される画像の中に占める中間濃度部の広さあ
るいは比率を簡単でかつ安価な構成で判断できる画像形
成装置の提供を目的としている。

【００１８】本出願に係る請求項５の発明は、上記目的
の他、デジタル複写機、プリンター等のように、多値の
画像信号に対応して画像形成を行う場合でも、形成され
る画像に応じた適切な帯電バイアス電圧の選択が可能な
画像形成装置の提供を目的としている。

【００１９】本出願に係る請求項６の発明は、上記目的
の他、デジタル複写機、プリンター等のように、多値の
画像信号に対応して画像形成を行う場合に、形成される
画像に応じて、より一層適切な帯電バイアス電圧の選択
が可能な画像形成装置の提供を目的としている。

【００２０】本出願に係る請求項７の発明は、上記目的
の他、デジタル複写機、プリンター等のように、多値の
画像信号に対応して画像形成を行う場合に、形成される
画像の特徴をより一層正確に判断し、適切な帯電バイア
ス電圧の選択が可能な画像形成装置の提供を目的として
いる。

【００２１】本出願に係る請求項８の発明は、上記目的
の他に、多値の画像信号に基づいて画像形成を行う電子
写真プロセス利用のデジタル複写機、プリンター等の場
合でも、形成される画像に応じた適切な帯電バイアス電
圧の選択が可能な画像形成装置の提供を目的としてい
る。

【００２２】本出願に係る請求項９の発明は、上記目的
の他に、多値の画像信号を２値の画像信号に変換した
後、２値の画像信号に対応して画像形成を行うデジタル
複写機、プリンター等の場合でも、形成される画像に応
じた適切な帯電バイアス電圧の選択が可能な画像形成装
置の提供を目的としている。

【００２３】本出願に係る請求項１０の発明は、多値の
画像信号を２値の画像信号に変換した後、２値の画像信
号に対応して画像形成を行うデジタル複写機、プリンタ
ー等の場合でも、形成される画像に応じた適切な帯電バ
イアス電圧の選択が可能な画像形成方法の提供を目的と
している。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とするものである。

【００２５】〔１〕像担持体と、該像担持体を帯電する
帯電手段と、像担持体の帯電面に画像情報の静電潜像を
形成する画像情報書き込み手段とを有する画像形成装置
において、前記帯電手段が、像担持体と接触させた帯電
部材と、該帯電部材にＡＣ成分とＤＣ成分とからなる帯
電バイアス電圧を印加する帯電バイアス電圧印加手段
と、帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を変更する周
波数切換手段とからなることを特徴とする画像形成装
置。

【００２６】〔２〕像担持体と、該像担持体を帯電する
帯電手段と、像担持体の帯電面に画像情報の静電潜像を
形成する画像情報書き込み手段と、出力する画像の中に
占める中間濃度部の広さあるいは比率を検知する検知手
段とを有する画像形成装置において、前記帯電手段が、
像担持体と接触させた帯電部材と、該帯電部材にＡＣ成
分とＤＣ成分とからなる帯電バイアス電圧を印加する帯
電バイアス電圧印加手段と、帯電バイアス電圧のＡＣ成
分の周波数を変更する周波数切換手段とからなり、前記
検知手段による検知結果に応じて、前記周波数切換手段
で帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を切り換えるこ
とを特徴とする画像形成装置。

【００２７】〔３〕前記検知手段で検知した中間濃度部
の広さあるいは比率が大きい場合には、前記周波数切換
手段により帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を高く
することを特徴とする〔２〕に記載の画像形成装置。

【００２８】〔４〕前記検知手段が、画像形成装置の濃
度に関する入出力特性を選択する選択手段と、該選択手
段で選択された特性を検知する特性検知手段とを備えて
いることを特徴とする〔２〕又は〔３〕に記載の画像形
成装置。

【００２９】〔５〕前記検知手段が、入力された多値の
画像信号の中で、所定の濃度域の濃度に対応した信号値
を有する画像信号の数をカウントする手段であることを
特徴とする〔２〕又は〔３〕に記載の画像形成装置。

【００３０】〔６〕前記検知手段が、入力された多値の
画像信号に対し濃度変換処理若しくは画像装飾処理の画
像処理を行い、該処理がなされた画像信号の中で所定の
濃度域の濃度に対応した信号値を有する画像信号の数を
カウントする手段であることを特徴とするとする〔２〕
又は〔３〕記載の画像形成装置。

【００３１】〔７〕前記検知手段が、画像の背景部を除
いた残りの画像の中に占める中間濃度部の広さあるいは
比率を検知する手段であることを特徴とする〔２〕乃
至〔６〕の何れか１項に記載の画像形成装置。

【００３２】〔８〕前記書き込み手段が、前記帯電手段
で帯電された像担持体表面に原稿画像あるいは入力され
た多値の画像信号に対応した画像露光を行い該像担持体
表面上に静電潜像を形成する手段であることを特徴とす
る〔２〕乃至〔７〕の何れか１項に記載の画像形成装
置。

【００３３】

〔９〕前記書き込み手段が、前記多値の画
像信号を２値化処理した２値の画像信号に対応して発光
する発光手段からの照射光により、画像露光を行う手段
であることを特徴とする〔８〕記載の画像形成装置。

【００３４】〔１０〕前記

〔９〕に記載の画像形成装置
において、入力された画像信号に基づいて前記検知手段
による検知を行なったのち、該画像信号を２値化処理し
たことを特徴とする画像形成方法。

【００３５】〈作用〉即ち、出力画像の中に占める中間
濃度部の広さあるいは比率に応じて帯電バイアス電圧の
ＡＣ成分の周波数を換えることにより、適切に帯電部材
への帯電バイアス電圧の印加を行うことができた。

【００３６】特に、出力画像の中に占める中間濃度部が
広いあるいは該比率が大きい場合、高い周波数の帯電バ
イアス電圧で一次帯電を行なうことにより、該電圧のＡ
Ｃ成分による帯電ムラの影響を抑え高品位な画像形成を
行うことができ、また、出力画像の中に占める中間濃度
部が狭いあるいは該比率が小さい場合、濃度ムラが発生
しない程度に低い周波数の帯電バイアス電圧で一次帯電
を行なうことにより、接触帯電による像担持体表面の削
れ現象を抑えつつ高品位な画像形成を行なうことがで
き、高品位な画像形成を行なうことと像担持体の長寿命
化とを両立することができた。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態例により
詳しく説明する。

【００３８】〈第１の実施形態例〉（図１〜図６）１．画像形成装置の全体構成図６は本形態例の画像形成装置の要部断面図である。図
６中、１０は像担持体（感光体）であり、矢印Ｋの時計
方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。

【００３９】３５は像担持体１０の像担持面を一様に帯
電する一次帯電装置であり、帯電ローラー１１、帯電バ
イアス電圧の周波数切り換え装置５０、帯電バイアス電
圧電源４０等から構成されている。

【００４０】１５は該像担持体１０上に原稿画像に応じ
た潜像を形成する書き込み手段としての画像露光手段で
あり、不図示の原稿読み取り手段やホストコンピュータ
等から入力された多値の画像信号に対応して発光する発
光手段からの照射光（露光光束）１２により、露光を行
う手段である。

【００４１】１３は潜像が形成された像担持面に対して
トナーを付与して該潜像を顕画像化（トナー像化）する
現像装置、１４は該トナー像を転写材１８上に転写する
転写手段、１７は該転写後の像担持体上に残留している
トナーや紙粉を除去するクリーニング手段である。

【００４２】而して、画像形成（プリント）の開始が指
示されると、像担持体１０が回転駆動され、該像担持体
１０の像担持面がその回転過程において一次帯電装置３
５で一様に帯電され、該帯電処理面に画像露光手段１５
からの露光光束１２が照射されて静電潜像を形成し、そ
の静電潜像を現像装置１３で顕画像化（トナー像化）し
ている。そして、不図示の給紙部から給紙された転写材
１８が像担持体１０と転写手段１４との対向位置（転写
位置）に上記トナー像の形成と同期した所定のタイミン
グで給紙され、該転写材１８の裏面側から転写手段１４
により転写バイアスを印加して像担持体上のトナー像を
転写材上に転写する。さらに該トナー像が転写された転
写材は定着装置（図示せず）で加熱定着処理された後、
出力画像として装置外へ排出される。

【００４３】なお、像担持体１０は、トナー像の転写
後、クリーニング手段１７により像担持面上の残留物が
除去され、そのクリーニングされた像担持体面が再度画
像形成に供され、上記の如く一次帯電→露光→現像→転
写→クリーニングの工程を繰り返す。２．一次帯電装置３５の概略構成一次帯電装置３５の帯電ローラー１１は、金属製の芯金
１１ａと、その芯金１１ａの周囲を包み込む導電性ない
し半導電性の弾性部材１１ｂで構成した回転可能な円筒
状の部材であり、加圧手段（図示せず）で所定の圧力を
もって像担持体１０に接触させられており、像担持体１
０が矢印Ｋの方向に回転すると帯電ローラー１１も矢印
Ｌの方向に従動回転する構成になっている。

【００４４】また、画像形成のタイミングに同期して、
帯電ローラー１１の芯金１１ａにＡＣ成分とＤＣ成分か
らなる帯電バイアス電圧が帯電バイアス電圧電源４０に
より印加されることで、像担持体１０の表面は帯電バイ
アス電圧のＤＣ成分と略同等の電位となるように帯電さ
れる。

【００４５】帯電バイアス電圧電源４０は、ＤＣ成分電
源部４３と、第１の周波数のＡＣ成分を発生する第１の
ＡＣ成分電源部４１と、第２の周波数のＡＣ成分を発生
する第２のＡＣ成分電源部４２から構成されている。

【００４６】本形態例においては、ＤＣ成分電源部４３
の出力の値は−７５０［Ｖ］であり、第１のＡＣ成分電
源部４１の出力の周波数は８００（Ｈｚ）、第２のＡＣ
成分電源部４２の出力の周波数は１２００（Ｈｚ）であ
る。該第１、２のＡＣ成分電源部４１、４２の出力は共
に１．０ｍＡの定電流制御がなされている。

【００４７】このうち帯電ローラー１１には、周波数切
り換え装置５０によって選択された第１の周波数か第２
の周波数のうちどちらか一方の周波数の帯電バイアス電
圧が印加される。第１の周波数の帯電バイアス電圧が印
加された場合の像担持体１０表面の帯電電位の分布を図
２（ａ）に、第２の周波数の帯電バイアス電圧が印加さ
れた場合の像担持体１０表面の帯電電位の分布を図２
（ｂ）に示す。

【００４８】第１の周波数の帯電バイアス電圧で帯電し
た像担持体１０表面は約−７５０［Ｖ］に帯電されるも
のの、約５０［Ｖ］のリップルをもっている（このリッ
プルが上記した帯電ムラのことである）。一方、第２の
周波数の帯電バイアス電圧で帯電した像担持体１０表面
は均一に−７５０［Ｖ］に帯電されている。

【００４９】３．モードの選択本形態例の画像形成装置においては、原稿画像の濃度と
画像形成装置が出力する画像の濃度の関係（以下、この
関係を濃度出力特性と呼ぶ）を選択できる選択手段たる
濃度出力特性選択スイッチ（図示せず）が具備してあ
る。濃度出力特性の選択は文字モードと写真モードの２
種類のモードの中から行える。

【００５０】そこで上記濃度出力特性選択スイッチによ
り選択されたモードを検知し、そのモードに応じて原稿
照射光の光量と現像バイアス電圧を切り換えることによ
って、濃度出力特性を変化させる構成となっている。

【００５１】３ａ）露光手段露光光束１２は原稿（図示せず）に一様な光（以下、原
稿照射光と呼ぶ）を照射し、原稿からの反射光を光学系
（図示せず）を介して像担持体１０に照射するものであ
る。原稿照射光は、光量切り換え装置（図示せず）によ
って第１の光量と第２の光量の、２種類の光量が選択で
きる構成になっている（第１の光量＞第２の光量）。第
１の光量は像担持体１０の感光特性が飽和する程度の大
きい光量である。一方、第２の光量は像担持体１０の感
光特性が比較的リニアな領域の光量である。

【００５２】第１の光量の原稿照射光で露光光束１２を
照射した場合の、原稿画像の画像濃度とその露光光束１
２を照射した後の像担持体１０表面の電位の関係を図３
（ａ）に示す。第２の光量の原稿照射光で露光光束１２
を照射した場合の、原稿画像の画像濃度とその露光光束
１２を照射した後の像担持体１０表面の電位の関係を図
３（ｂ）に示す。

【００５３】３ｂ）現像バイアスの切り換え現像装置１３は、現像バイアス電圧を印加した現像剤担
持体に摩擦帯電したトナーをコートし、そのトナーを現
像剤担持体と像担持体表面上の静電潜像が形成する電界
で像担持体１０表面に付着させて現像するものである。

【００５４】現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧
は現像バイアス切り換え装置（図示せず）によって第１
の現像バイアス電圧（−３００［Ｖ］のＤＣ成分と１３
００［Ｖ_P-P ］のＡＣ成分からなる現像バイアス電圧）
と、第２の現像バイアス電圧（−３００［Ｖ］のＤＣ成
分と９００［Ｖ_P-P ］のＡＣ成分からなる現像バイアス
電圧）の２種類の現像バイアス電圧が選択できる構成に
なっている。第１の現像バイアス電圧は特性勾配が急
で、文字等の画像において十分な濃度を得るのに適した
現像バイアス電圧である。一方、第２の現像バイアス電
圧は静電潜像の電位の範囲内での特性勾配が比較的なだ
らかで階調表現に適した現像バイアス電圧である。

【００５５】像担持体表面上の静電潜像の電位と、その
静電潜像を現像し、転写材に転写し、定着した後の出力
画像の濃度との関係を図４に示す。図４（ａ）が第１の
現像バイアス電圧による電位と濃度の関係で、図４
（ｂ）が第２の現像バイアス電圧による電位と濃度の関
係である。

【００５６】３ｃ．濃度出力特性の切り換え例文字モードが選択された場合、原稿照射光は第１の光量
（大）で、現像バイアス電圧は第１の現像バイアス電圧
（１３００Ｖ_P-P ）で、画像形成を実行する。この条件
で画像形成を実行すれば、図３（ａ）、図４（ａ）の特
性より、濃度出力特性は図５（ａ）に示すものとなり、
原稿画像の背景部（白地部）は、完全な白に、文字部や
濃度の低い細線等も明瞭に認識できる画像が出力でき
る。

【００５７】一方、写真モードが選択された場合は、原
稿照射光は第２の光量（小）で現像バイアス電圧は第２
の現像バイアス電圧（９００Ｖ_P-P ）で、画像形成を実
行する。この条件で画像形成を実行すれば、図３
（ｂ）、図４（ｂ）の特性より、濃度出力特性は図５
（ｂ）に示すものとなり、原稿画像の中間濃度部を忠実
な濃度で再現するので階調性豊かな画像が出力できる。

【００５８】４．帯電バイアス電圧の変更本形態例において、周波数切り換え装置５０は上記文字
モードと写真モードの２種類のモードのうち、どちらが
選択されたかを検知し、これに基づいて帯電バイアス電
圧を変更している。このとき、どちらのモードが選択さ
れたかを検知することは、出力される画像の状態につい
て以下に説明するような情報を検知することと等しいと
考えられる。

【００５９】文字モードが選択された場合は、その濃度
出力特性上、出力される画像の中に占める中間濃度部の
広さが、原稿画像の中に含まれる中間濃度部の広さより
大幅に減少する。さらに、画像形成装置の利用者が文字
モードを選択すること自体が、原稿画像は階調表現を要
する中間濃度部を多く含んでいないことを意味する。即
ち、文字モードが選択された時点で出力画像の中に占め
る中間濃度部の広さあるいは比率は非常に小さいことが
判断できる。

【００６０】一方、写真モードが選択された場合は、そ
の濃度出力特性上、出力される画像の中に占める中間濃
度部の広さは、原稿画像の中に含まれる中間濃度部の広
さと一致する。さらに、画像形成装置の利用者が写真モ
ードを選択すること自体が、原稿画像は階調表現を要す
る中間濃度部を多く含んでいることを意味する。即ち、
写真モードが選択された時点で出力画像の中に占める中
間濃度部の広さあるいは比率が非常に大きいことが判断
できる。

【００６１】即ち、濃度出力特性選択スイッチで選択さ
れたモードを検知してこれに基づく帯電バイアス電圧の
制御を行うことは、出力される画像の中に占める中間濃
度部の広さあるいは比率に基づいて帯電バイアス電圧の
制御を行うことに等しい。

【００６２】次にこのような帯電バイアス電圧の制御に
ついて、図１のフローチャートを用いて説明する。

【００６３】先ず上記濃度出力特性選択スイッチにより
選択されたモードを特性検知手段（不図示）で検知し
（ステップ１）、そのモードに応じて周波数切り換え装
置５０によって帯電バイアス電圧の周波数を切り換え
る。

【００６４】文字モードが選択された場合は、周波数切
り換え装置５０によって第１の周波数（８００Ｈｚ）の
帯電バイアス電圧を帯電ローラー１１に印加し、像担持
体１０表面を帯電する（ステップ２）。

【００６５】そして、原稿照射光の光量を第１の光量、
現像バイアス電圧を第１の現像バイアス電圧と設定して
画像形成（トナー像の形成）を行ない（ステップ３）、
そのトナー像を転写材１８に転写し、定着して出力する
（ステップ６）。

【００６６】このように第１の周波数（８００Ｈｚ）の
帯電バイアス電圧による帯電を行った場合には、像担持
体１０表面の帯電電位には約５０［Ｖ］のリップルが生
じるが、中間濃度部を含まない画像では以下に説明する
ような理由で、その帯電電位のリップルが画像に悪影響
を及ぼさない。

【００６７】文字モード、即ち、中間濃度部を含まない
画像においては白地部と文字部のみが存在する。白地部
の電位は図３の（ａ）に示したように像担持体１０の感
光特性が飽和している領域なので、画像露光後の白地部
の電位にはリップルは残らない。また、文字部の電位に
は帯電電位のリップルがそのまま残っているものの、図
４の（ａ）に示したように現像装置の特性が飽和してい
るで、文字部に帯電電位のリップルの悪影響は現われな
い。

【００６８】一方、ステップ１で写真モードが選択され
たと判別された場合は、周波数切り換え装置５０によっ
て第２の周波数（１２００Ｈｚ）の帯電バイアス電圧を
帯電ローラー１１に印加し像担持体１０表面を帯電する
（ステップ４）。

【００６９】そして、原稿照射光の光量を第２の光量、
現像バイアス電圧を第２の現像バイアス電圧と設定して
画像形成（トナー像の形成）を行ない（ステップ５）、
そのトナー像を転写材１８に転写し、定着して出力する
（ステップ６）。

【００７０】このように第２の周波数（１２００Ｈｚ）
の帯電バイアス電圧による帯電を行った場合には、像担
持体１０表面は均一に−７５０［Ｖ］に帯電されるので
中間濃度部を多く含む画像でも、濃度ムラの無い高品位
な状態で出力できる。

【００７１】本形態例によれば、文字モードでも写真モ
ードでも出力する画像が常に高品位であると同時に、帯
電バイアス電圧の周波数を必要最小限の場合（中間濃度
部の再現をする写真モード）のみでしか大きくしないの
で像担持体へのダメージも最小限に抑えることができ
る。

【００７２】つまり、簡単で安価な構成で、高品位な画
像を得ることと像担持体の長寿命化を図ることが両立で
きた。

【００７３】なお、上記の例は、アナログ方式の複写機
に本発明を実施した場合に関するものであったが、これ
に限らずデジタル方式の複写機についても文字モードと
写真モード等の濃度出力特性を選択できる手段と、該選
択された特性を検知する手段を具備して、該選択したモ
ードに基づいて帯電バイアス電圧の周波数を切り換える
ように制御すれば同様の効果を得ることができる。

【００７４】また、該デジタル方式の複写機の場合に
は、文字モードと写真モードでの濃度出力特性の切り換
えをガンマ変換テーブルで行うことが望ましく、原稿照
明光の光量や、現像バイアス電圧のＡＣ成分のＶ_P-P の
大きさの切り換えは必要ない。

【００７５】本形態例においては文字モードの場合の帯
電バイアス電圧の周波数を８００Ｈｚ、写真モードの場
合の帯電バイアス電圧の周波数を１２００Ｈｚとした
が、この周波数は画像形成装置の像担持体の移動速度、
一次帯電部位における像担持体の曲率、帯電ローラーの
直径等で代表される一次帯電部位の境界条件に応じて適
切な周波数を選択することが望ましい。

【００７６】〈第２の実施形態例〉次に、本発明の第２
の形態例について説明をする。なお、第１の形態例と共
通箇所については同一符号を付して説明をする。

【００７７】本形態例においては、デジタル複写機やデ
ジタルレーザープリンターのように多値の画像信号に対
応したトナー像を形成する画像形成装置に本発明を実施
した場合について説明する。

【００７８】なお、画像形成装置が出力する画像の中に
占める中間濃度部の広さ或いは比率を検知する手段が第
１の形態例とは異なるほか、原稿照明光の光量や、現像
バイアス電圧のＡＣ成分のＶ_P-P の大きさの切り換え手
段も具備していない。それ以外の構成は第１の形態例と
同様である。

【００７９】本形態例における露光光束１２は４００ｄ
ｐｉの解像度で０から２５５までの２５６のレベルを有
する多値の画像信号に対応している。従って、Ａ４サイ
ズの画像中には約１５００万個の画素が存在する。

【００８０】図７は本形態例における画像形成動作のフ
ローチャートである。

【００８１】本形態例は、少なくとも一次帯電装置３５
で像担持体１０表面を一様に帯電する前に、画像形成を
実行する予定の上記多値の画像信号の中で所定の濃度域
（例えば、対数反射濃度で０．３〜１．０）に対応した
信号値である画素の数をカウントする（ステップ７）。
つまり、この０から２５５の多値の画像信号が０．０５
から１．５０までの濃度値を表しているとすれば、信号
値が４４以上１６８以下の画素の数をカウントすれば良
い。

【００８２】こうしてカウントした中間濃度部の画素数
が全体の画素数の１５００万個に対して３０％を越えな
い場合は、中間濃度部の比率は小さいと判断する（ステ
ップ８）。

【００８３】こうして検知した中間濃度部の比率の大小
に対応して、一次帯電装置３５の帯電バイアス電圧の周
波数を切り換える。中間濃度部の比率が小さい場合は、
第１の周波数（８００Ｈｚ）で像担持体１０表面の帯電
を実行し（ステップ９）、中間濃度部の比率が大きい場
合は第２の周波数（１２００Ｈｚ）で像担持体１０表面
の帯電を実行する（ステップ１０）。

【００８４】帯電を終えた像担持体１０表面にトナー像
を形成し、そのトナー像を転写材１８に転写し、さらに
定着して出力する（ステップ１１）。

【００８５】このように本形態例においては、中間濃度
部を少ししか含まない画像を出力する場合には、比較的
低い周波数に切り換えるので像担持体１０表面の削れを
最小限に抑えることができる。該中間濃度部を少ししか
含まない画像においては、帯電ムラに影響されて品位が
低下する部分が少ないので、出力される画像はもちろん
高品位な画質である。

【００８６】さらに、中間濃度部を多く含む画像を出力
する場合には、帯電バイアス電圧の周波数を帯電ムラが
生じない程度の比較的高い周波数に切り換えるので濃度
ムラの無い高品位な画質を得ることができる。

【００８７】また、本形態例においては、第１の形態例
よりも正確に画像のタイプ（画像の中に占める中間濃度
部の広さあるいは比率の大小）が判別できる。

【００８８】上記構成では画像の背景部（白地部）に当
たる画素も、画素の一部としてカウントしたが、背景部
にはトナー像を形成しないので、帯電ムラによる濃度ム
ラの発生の有無には関係しない。

【００８９】そこで、以下に説明するカウント方法を使
用すれば、帯電ムラが画像の品位の善し悪しに関係する
画像部のみに占める中間濃度部の比率をさらに正確に判
断することができる。

【００９０】まず、中間濃度部に対応した信号値の画素
数を上記構成と同様の方法でカウントし、同時に画像の
背景部（白地部）に対応した信号値の画素数をカウント
する。例えば、対数反射濃度で０．２以下、即ち信号値
が２６以下の画素数をカウントする。次に、全体の画素
数から画像の背景部に対応する画素数を差し引いた数に
対して中間濃度の画素数が３０％を越えた場合は、この
画像信号に対応して出力する画像の中に占める中間濃度
部の比率は大きいと判断し、３０％を越えない場合は、
中間濃度部に比率は小さいと判断する。

【００９１】本形態例において中間濃度域は０．３〜
１．０に限るものではなく、画像形成装置で使用する一
次帯電装置の帯電特性、像担持体の感光特性、現像装置
の現像特性に応じて決定すれば良い。一次帯電装置の帯
電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数が低い時に、その周
波数に対応した濃度ムラが発生する濃度域を中間濃度部
とみなすのが望ましい。

【００９２】また、本形態例において中間濃度部の比率
の大小を判断する基準となる比率は３０％に限定するも
のではない。画像形成装置の利用者の好み等に応じて２
０％〜８０％の間で判断の基準を設定すれば、本発明の
効果を十分に得ることができる。

【００９３】〈第３の実施形態例〉本発明において中間
濃度部の画素数のカウントは、ガンマ変換等の画像信号
値を変化させるような画像信号処理（画像信号の濃度値
を変換する画像信号処理）や、影付け処理等のように元
の画像信号に新たに中間濃度の画像部を付加するような
画像信号処理を行った後の画像信号に対して行う方が本
発明の効果をより大きくできる。

【００９４】また、本発明は多値の画像信号に２値化処
理を実行した後の、２値の画像信号に対応した画像を形
成する画像形成装置に対しても有効である。

【００９５】この場合、２値の画像信号に変換する以前
の、多値の画像信号の画像信号値の大きさで中間濃度部
の広さ或は比率を判断すればよい。

【００９６】図８に多値の画像信号を２値化処理した
後、画像形成を行う画像形成装置に本発明を実施した場
合のブロック図を示す。

【００９７】ＣＣＤで読みとった画像情報をＡ／Ｄ変換
装置で２５６レベルの多値の画像輝度信号に変換し、そ
の画像輝度信号をＬＯＧ変換装置で２５６レベルの多値
の画像濃度信号に変換し、その画像濃度信号をガンマ変
換装置で利用者の好みの濃度出力特性に変換し、ガンマ
変換後の画像信号に含まれる中間濃度部の画素数をカウ
ントした後、ガンマ変換後の画像信号を２値化処理装置
で２値の画像信号に変換して画像露光装置に送る。この
ときガンマ変換後の画像信号について中間濃度の画素数
をカウントし、該カウント結果に応じて周波数切り換え
装置５０で帯電ローラ１１に印加する帯電バイアス電圧
の周波数を切り換える。これにより２値の画像信号に基
づいて画像形成を行う装置においても、高品位な画像形
成を行いつつ像担持体の長寿命化が可能である。

【００９８】なお、上記形態例は像担持体として感光体
を用いた電子写真プロセス利用の装置について示した
が、本発明はこれに限らず、像担持体として静電記録誘
電体等を用いた静電記録プロセス利用の装置であっても
同様に適用できる。この場合、該誘電体面を一様に帯電
した後、その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手
段で選択的に除電することで、出力する画像に対応した
静電潜像を書き込み形成する。そして該帯電を行う際の
帯電バイアス電圧の周波数を、上記形態例と同様に、出
力する画像に占める中間濃度部分の広さあるいは比率に
基づいて切り換えるようにすれば良い。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る請求
項１の発明によれば、帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周
波数に対応して生じる帯電ムラが出力画像にあたえる悪
影響を防止すると同時に、帯電バイアス電圧電源の大型
化及びコストアップの防止、像担持体の長寿命化を可能
とした画像形成装置を提供することができる。

【０１００】また、本出願に係る請求項２及び請求項３
の発明によれば、上記目的の他、出力する画像に応じて
適切な帯電バイアス電圧の選択が可能な画像形成装置を
提供することができる。

【０１０１】本出願に係る請求項４の発明によれば、上
記目的の他、形成される画像の中に占める中間濃度部の
広さあるいは比率を簡単でかつ安価な構成で判断が可能
な画像形成装置を提供することができる。

【０１０２】本出願に係る請求項５の発明によれば、上
記目的の他、デジタル複写機、プリンター等のように、
多値の画像信号に対応して画像形成を行う場合でも、形
成される画像に応じて適切な帯電バイアス電圧の選択が
可能な画像形成装置を提供することができる。

【０１０３】本出願に係る請求項６の発明によれば、上
記目的の他、デジタル複写機、プリンター等のように、
多値の画像信号に対応して画像形成を行う場合に、形成
される画像に応じて、より一層適切な帯電バイアス電圧
の選択が可能な画像形成装置を提供することができる。

【０１０４】本出願に係る請求項７の発明によれば、上
記目的の他、デジタル複写機、プリンター等のように、
多値の画像信号に対応して画像形成を行う場合に、形成
される画像の特徴をより一層正確に判断し、適切な帯電
バイアス電圧の選択が可能な画像形成装置を提供するこ
とができる。

【０１０５】本出願に係る請求項８の発明によれば、上
記目的の他に、多値の画像信号に基づいて画像形成を行
う電子写真プロセス利用のデジタル複写機、プリンター
等の場合でも、形成される画像に応じて適切な帯電バイ
アス電圧の選択が可能な画像形成装置を提供することが
できる。

【０１０６】本出願に係る請求項９の発明によれば、上
記目的の他に、多値の画像信号を２値の画像信号に変換
した後、２値の画像信号に対応して画像形成を行うデジ
タル複写、プリンター等の場合でも、形成される画像に
応じて適切な帯電バイアス電圧の選択が可能な画像形成
装置を提供することができる。

【０１０７】本出願に係る請求項１０の発明によれば、
多値の画像信号を２値の画像信号に変換した後、２値の
画像信号に対応して画像形成を行うデジタル複写機、プ
リンター等の場合でも、形成される画像に応じた適切な
帯電バイアス電圧の選択が可能な画像形成方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態例における画像形成装置の特徴
となる動作のフローチャート

【図２】第１の実施形態例における帯電後の像担持体表
面の帯電電位の分布を示す図

【図３】第１の実施形態例における原稿画像の画像濃度
と像担持体表面の電位の関係を示す図

【図４】第１の実施形態例における像担持体表面上の静
電潜像の電位と、出力画像の濃度の関係を示す図

【図５】第１の実施形態例における文字モードと写真モ
ードの濃度出力特性を示す図

【図６】第１の実施形態例における画像形成装置の要部
断面図

【図７】第２の実施形態例における画像形成装置の特徴
となる動作のフローチャート

【図８】第３の実施形態例における、画像形成装置のブ
ロック図

【図９】従来の接触帯電方式の帯電装置の一例を示す図

【図１０】帯電ムラの一例を帯電電位の分布図で示した
図

【符号の説明】

１０像担持体１１帯電ローラー１２画像露光１３現像装置１４転写帯電装置１８転写材１９芯金２０弾性部材３５一次帯電装置４０帯電バイアス電圧電源４１第１のＡＣ成分電源部４２第２のＡＣ成分電源部４３ＤＣ成分電源部５０周波数切り換え装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
手段と、像担持体の帯電面に画像情報の静電潜像を形成
する画像情報書き込み手段とを有する画像形成装置にお
いて、前記帯電手段が、像担持体と接触させた帯電部材と、該
帯電部材にＡＣ成分とＤＣ成分とからなる帯電バイアス
電圧を印加する帯電バイアス電圧印加手段と、帯電バイ
アス電圧のＡＣ成分の周波数を変更する周波数切換手段
とからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
手段と、像担持体の帯電面に画像情報の静電潜像を形成
する画像情報書き込み手段と、出力する画像の中に占め
る中間濃度部の広さあるいは比率を検知する検知手段と
を有する画像形成装置において、前記帯電手段が、像担持体と接触させた帯電部材と、該
帯電部材にＡＣ成分とＤＣ成分とからなる帯電バイアス
電圧を印加する帯電バイアス電圧印加手段と、帯電バイ
アス電圧のＡＣ成分の周波数を変更する周波数切換手段
とからなり、前記検知手段による検知結果に応じて、前
記周波数切換手段で帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波
数を切り換えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記検知手段で検知した中間濃度部の広
さあるいは比率が大きい場合には、前記周波数切換手段
により帯電バイアス電圧のＡＣ成分の周波数を高くする
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記検知手段が、画像形成装置の濃度に
関する入出力特性を選択する選択手段と、該選択手段で
選択された特性を検知する特性検知手段とを備えている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記検知手段が、入力された多値の画像
信号の中で、所定の濃度域の濃度に対応した信号値を有
する画像信号の数をカウントする手段であることを特徴
とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記検知手段が、入力された多値の画像
信号に対し濃度変換処理若しくは画像装飾処理の画像処
理を行い、該処理がなされた画像信号の中で所定の濃度
域の濃度に対応した信号値を有する画像信号の数をカウ
ントする手段であることを特徴とするとする請求項２又
は３記載の画像形成装置。
【請求項７】前記検知手段が、画像の背景部を除いた
残りの画像の中に占める中間濃度部の広さあるいは比率
を検知する手段であることを特徴とする請求項２乃至６
の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記書き込み手段が、前記帯電手段で帯
電された像担持体表面に原稿画像あるいは入力された多
値の画像信号に対応した画像露光を行い該像担持体表面
上に静電潜像を形成する手段であることを特徴とする請
求項２乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記書き込み手段が、前記多値の画像信
号を２値化処理した２値の画像信号に対応して発光する
発光手段からの照射光により、画像露光を行う手段であ
ることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記請求項９に記載の画像形成装置に
おいて、入力された画像信号に基づいて前記検知手段による検知
を行なったのち、該画像信号を２値化処理したことを特
徴とする画像形成方法。