JP2006126579A - 画像形成装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易で且つ効果的に、問題となる干渉縞を目立たなくさせることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像形成装置において、所定周波数のパルスとブランクが周期的に繰り返され、前記パルスの期間と前記ブランクの期間の少なくとも一方がランダムに変化するＡＣ電圧波形を発生する電圧印加装置を有する現像バイアス電源Ｓ２により、画像形成に係る部材である現像スリーブ６ａにバイアス電圧を印加することにより問題となる干渉縞を目立たなくさせることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特にその画像における干渉縞発生の抑制に関するものである。

従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置における現像ユニットとして、数１００［Ｖ］のＤＣ成分を重畳した数ｋ［Ｈｚ］、数１００［Ｖ］〜数ｋ［Ｖ］のＡＣバイアスを印加する電圧印加装置が知られている。このようなある特定の周波数成分を持つＡＣ電圧を印加する装置は、現像ユニットの他に、帯電ユニットやクリーナユニット、その他各種の電気回路内で使われることが多い。

ところで、前述の現像ＡＣバイアスにおいて、図６（ａ）のような数ｋ［Ｈｚ］の基本周波数の矩形波（以下、パルス）に、画質向上のためパルスを周期的にＯＮ、ＯＦＦとする図６（ｂ）のようなマスクが掛け合わされ、図６（ｃ）のような前記基本周波数とは異なるＯＮ，ＯＦＦ周期の周波数特性を持つＡＣバイアスを印加する装置が従来から知られている（特許文献１）。
特開平１０−１０８４６号公報

しかしながら、前述の従来例では以下のような問題がある。
ＡＣバイアスに含まれる周期、例えばＯＮ，ＯＦＦ周期と、その他別の周波数特性をもつ成分、例えばハーフトーン画像パターンとによる干渉によって画質劣化を引き起こす干渉縞が発生するといった場合がある。これは例えば、感光体のプロセス速度が５０［ｍｍ／ｓｅｃ］で、基本周波数が４ｋ［Ｈｚ］、マスクのＯＮパルス数が６、ＯＦＦパルス数が３の現像ＡＣバイアスと、２００線のハーフトーン画像とが干渉する構成において、この構成で画像形成された画像を周波数変換した図８を用いて説明する。ＡＣバイアスのＯＮ・ＯＦＦ周期は画像周波数で８．８９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］であり図中の１００がそのスペクトルを示している。また、ハーフトーン画像は７．８７［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］であるので図中の１０１がそのスペクトルを示している。両者の周波数が近いため、両者の干渉によって発生する干渉縞が周波数１．０２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］と低周波側に出ている（図中１０２）。

ところで、一般に干渉縞の発生自体が必ずしも重大な画質劣化を引き起こすとは限らない。なぜなら、画質劣化を引き起こす干渉縞は、その画像周波数が人間の目で目立つ周波数より低い周波数成分を持つ場合であり、人間の目で目立つ周波数より高い周波数成分しか持たない干渉縞が発生したのであれば、画質は大きくは劣化しない。ただし、画像周波数が０もしくは限りなく０に近い画像周波数成分（以下、画像周波数０とする）の干渉縞であれば、画像の直流成分であるので目立つことはない。よって、画質劣化を引き起こす干渉縞は、画像周波数０を除く、人間の目で目立つ画像周波数より低い画像周波数成分を持つことである。この、人間の目で目立つ周波数とは、よく文献などに引用されている人間の視覚の解像度に対する応答値を表した図９等の視覚特性の観点から、例えば、５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］とするものである。

よって、前述の構成で発生している干渉縞は、人間の目で目立つ周波数に比べ小さくなり、画質は大きく劣化する。

このように、干渉縞による画質劣化が発生した場合、通常は干渉している片方の周波数、または両方の周波数を変更するべく、例えばＡＣバイアスの基本周波数を変更したり、ＯＮ・ＯＦＦ周期を変更したり、ハーフトーン画像パターンを変更したりして、画質劣化を回避する。しかし、現像プロセスで最適な基本周波数やＯＮ・ＯＦＦ周期等があって自由には周波数を変更できない場合や、周波数変更によって帯電器などＡＣバイアスを使っている他の電圧装置との新たな周波数干渉を起こす場合や、階調性や先鋭性などの画質の観点から画像パターンの変更が出来ない場合など、各種の制約条件によって、干渉を引き起こしている周波数を変更することが困難となり画質劣化を回避することができないという問題があった。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、簡易で且つ効果的に、問題となる干渉縞を目立たなくさせることのできる画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。

（１）所定周波数のパルスとブランクが周期的に繰り返され、前記パルスの期間と前記ブランクの期間の少なくとも一方がランダムに変化するＡＣ電圧波形を発生する電圧印加装置により、画像形成に係る部材にＡＣ電圧を印加する画像形成装置。

本発明によれば、簡易で且つ効果的に、画質を大きく劣化させるような干渉縞の発生をなくすることができる。

さらに、請求項３、７に記載の発明によれば、画像形成条件に応じた最適の画質が得られる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図２は、実施例１である“画像形成装置”の概略構成を示す図である。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のプリンタもしくは複写機である。

図２において、１は被帯電体としての像担持体である。本実施例のものは、直径３０［ｍｍ］、長さ３００［ｍｍ］の電荷注入帯電性・負極性・回転ドラム型の電子写真ＯＰＣ感光体であり、矢印ａの時計方向に５０［ｍｍ／ｓｅｃ］のプロセススピード（周速度）をもって回転駆動されている。

２は感光体１に当接させた接触帯電部材としての磁気ブラシローラであり、磁気ブラシ部を感光体１に当接させて配設してあり、矢印の時計方向に５０［ｍｍ／ｓｅｃ］の周速度をもって回転駆動されている。

Ｓ１は、磁気ブラシローラ２に対する帯電バイアス印加電源である。本実施例においては、この電源Ｓ１から磁気ブラシローラ２に周波数１．５ｋ［Ｈｚ］・Ｖｐｐ（振幅、ピーク間電圧）１．０ｋ［Ｖ］のＡＣ成分と、−７００［Ｖ］のＤＣ成分を重畳した帯電バイアスを印加して回転感光体１の周面に電荷注入帯電処理している。

この回転感光体１の帯電処理面に対して露光手段５により目的画像情報の露光（レーザビーム走査露光、原稿画像のスリット露光等）Ｌがなされることで、回転感光体１面に該露光画像情報に対応した静電潜像が形成される。

ついでその静電潜像は現像装置６によりトナーが付着され、トナー像として順次可視像化される。本実施例における現像装置６は、ジャンピング現像方式の装置であり、現像剤担持部材としての回転現像スリーブ６ａを感光体１から０．３［ｍｍ］離間させて配設し、現像スリーブ６ａに電源Ｓ２より、周波数４ｋ［Ｈｚ］・Ｖｐｐ（振幅、ピーク間電圧）１．４ｋ［Ｖ］のＡＣ成分と、−３００［Ｖ］のＤＣ成分を重畳した後述する現像バイアスを印加している。又、トナーとしてはネガトナーを用いている。

一方、不図示の給搬送装置から転写材Ｐが、感光体１の回転と同期どりされた適正なタイミングで感光体１と転写装置７との接触ニップ部である転写部ｔへ搬送され、転写部ｔに挟持搬送される。転写装置７は回転自在な転写ローラ７ａを備え、この転写ローラ７ａに対して電源Ｓ３から、転写部ｔを転写材Ｐが挟持搬送される間トナ一と逆極性の所定の転写バイアスが印加される。これにより転写材Ｐの裏面側がトナ一と逆極性に帯電されて感光体１上のトナー像が順次に転写材Ｐの表面に静電転写される。本実施例では、転写ローラ７ａとして抵抗が５×１０^８［Ω］の直径１６［ｍｍ］の導電性ゴムローラを用い、＋３５００［Ｖ］のＤＣ電圧を印加して転写を行っている。

転写部ｔでトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、感光体１面から分離されて不図示の定着装置へ搬送されてトナー像の定着を受け、その後装置本体外部に排出されるか、または、裏面にも像形成するものであれば、不図示の再搬送部により転写部ｔへ再搬送される。

転写材Ｐに対する像転写後の感光体１は、クリーニング装置（クリーナ）９のクリーニングブレード９ａによって残留トナー（転写残トナー）が除去され、繰り返して作像に供される。

さてここで、本発明に係る、本実施例の現像ＡＣバイアスとしてのＡＣ電圧印加装置について、従来の現像ＡＣバイアスと比較しつつ詳説する。

図６は従来の現像ＡＣバイアス波形で、図７の電圧印加装置によって生成される。図３は本実施例の現像ＡＣバイアス波形で、図１の電圧印加装置によって生成される。

図７のクロック５０により図６（ａ）のような基本周波数４ｋ［Ｈｚ］なる矩形パルス（以後、パルス）がＡＣ発生器５１で生成される。他方でＲＯＭ５４等メモリに保持されたパルス数６の情報とＲＯＭ５５等メモリに保持されたブランク数４の情報が参照されて図６（ｂ）のようなマスク波形がマスク発生器５２で生成される。そして、それらが掛け合わせられて図６（ｃ）のような６パルス３ブランクが周期的に繰り返されるＡＣ波形が作られる。そして、ＤＣ発生器５３によって−５００［Ｖ］に設定されたＤＣ電圧が重畳されて、最終的には生成された現像ＡＣバイアスが現像器に印加される。以上のような従来のＡＣ電圧印加装置によって画像形成される場合、図４のような２００線のハーフトーン画像と干渉し著しい画質劣化を引き起こす干渉縞が発生する。画像形成された画像を周波数変換した図８を用いて説明する。この干渉縞は、現像ＡＣバイアスの６パルス３ブランクの画像周波数８．８９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］（１００）と、ハーフトーン画像の画像周波数７．８７［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］（１０１）とが干渉して発生したもので、その画像周波数は１．０２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］（１０２）と、人間の目にかなり目立つ低周波の干渉縞であるため著しい画質劣化を引き起こしたのである。

次に本発明に係るＡＣ電圧印加装置の説明をする。従来のＡＣ電圧印加装置において、ブランク数を参照する回路に図１のようなランダムなブランク数５５を加算する回路を設けることによって、従来例で問題となっていた干渉縞を目立たなくさせることが出来る。このランダムなブランク数は、生成されたパルスとブランクとの和である周期毎のタイミングで参照され、ランダムな数値を発生する装置によって計算される例えば０か１かのどちらかの数がランダムに生成されるもので、これを元々の固定ブランク数３（５５）に加算し次回の参照タイミングまでの間のブランク数を決める。以上のような電圧印加装置によって生成された現像ＡＣバイアス波形が、図３（ｃ）である。

従来例が９パルス（６パルス３ブランク）周期の定常的なＡＣバイアスであったのに対して、本実施例では９パルスか１０パルスの非定常な周期を持つＡＣバイアスである。この非定常（ランダム）な周期性を持たせることにより、従来例であったＡＣバイアスの特定の周波数（図８、１００）が本実施例における図５の１０３ようにピークの周波数強度は小さくなりブロード状態（ホワイトノイズ化）になるため、この１０３によって生じる干渉縞１０４もピークの周波数強度は小さくなりブロード状態になり、しいては干渉縞を目立たなくさせることができる。

よって、本実施例におけるＡＣ電圧の干渉を引き起こす周期にランダムな周期性を持たせることによって、簡単な構成で干渉縞の発生を目立たなくさせることができる。

なお、本実施例ではＡＣ電圧と干渉する他方をハーフトーン画像であるとしてＡＣ電圧の特定周波数をホワトノイズ化した。しかし、ＡＣ電圧と干渉する他方はハーフトーン画像に限らず、ＡＣ電圧と干渉するのであればどのようなものであってもよい。

また、本実施例では現像器に電圧印加する装置で特定周波数をホワトノイズ化した。しかし、現像器に限らず、本実施例における帯電器に電圧印加する装置であってもよいし、画像形成装置で使われている電圧印加装置であればどのような電圧印加装置であってもよい。

さらに、本実施例ではランダムなブランク数として０か１かのどちらかであった。しかし、特定周波数をなくするためであれば、どのような範囲でのランダムなブランク数であってもよい。また整数に限らなくてもよい。

さらに、本実施例ではＡＣ電圧に含まれる特定周波数をホワトノイズ化させるためブランク数をランダムとした。しかし、特定周波数をホワトノイズ化させるためであれば、パルスの数をランダムとしてもよく、基本的な（６パルス３ブランク）波形を毎周期ランダムな位相で振ってやるとしてもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、簡易で且つ効果的に、問題となる干渉縞を目立たなくさせることができる。

実施例２である“画像形成装置”について説明する。本実施例は、画像形成条件（使用環境等）に応じてＡＣバイアスをランダムにするか、しないかを選択することを特徴とする。これは、画像形成条件が変わることによって問題となっていた干渉縞が発生しなくなる場合、例えばプロセススピードを半分にした場合やハーフトーン画像をユーザが変更した場合など（請求項の所定の画像形成条件に相当）で、例えば、図１の５６で生成されるランダムブランク数を加算しないとするものである。ＡＣバイアスの特定周波数をホワイトノイズ化した場合、画像の粒状性が増す傾向にあるため、画質向上の観点からランダム値を加算しない方が良いと判断されるためでもある。

よって、本実施例によれば、画像形成条件に応じて最適条件を決定することにより、より好適な画質が得られる。

なお、ランダムブランク数を加算するか否かの切替については、所定の画像形成条件に応じて自動的に行うようにしてもよいし、適宜の表示によりユーザに切替を促す構成にしてもよい。

実施例１で用いるＡＣ電圧印加装置の構成を示すブロック図 実施例１である“画像形成装置”の概略構成を示す図 図１に示すＡＣ電圧印加装置の波形を示す図 ハーフトーン画像パターンを説明する図 実施例１におけるＡＣ電圧の特定周波数のホワイトノイズ化を説明する図 従来例におけるＡＣ電圧印加装置の波形を示す図 図６に示す波形を生成するＡＣ電圧印加装置の構成を示すブロック図 従来例において、ＡＣ電圧と画像パターンとが干渉して発生する干渉縞を説明する図 人間の視覚の解像度に対する応答値を示す図

符号の説明

６ａ 現像スリーブ
Ｓ２ 現像バイアス電源

Claims (7)

1. 所定周波数のパルスとブランクが周期的に繰り返され、前記パルスの期間と前記ブランクの期間の少なくとも一方がランダムに変化するＡＣ電圧波形を発生する電圧印加装置により、画像形成に係る部材にＡＣ電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 所定周波数のパルスとブランクが周期的に繰り返されるＡＣ電圧波形であって，該ＡＣ電圧波形の毎周期の位相がランダムに変化するＡＣ電圧波形を発生する電圧印加装置により、画像形成に係る部材にＡＣ電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置であって、
   当該画像形成装置の所定の画像形成条件を検知する画像形成条件検知手段を備え、
   前記画像形成条件検知手段の検知出力に応じて、前記電圧印加装置が発生するＡＣ電圧波形をランダムに変化させるか否かを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成に係る部材は、現像器および帯電器の少なくとも１つを含むことを特徴とする画像形成装置。
5. 所定周波数のパルスとブランクが周期的に繰り返され、前記パルスの期間と前記ブランクの期間の少なくとも一方がランダムに変化するＡＣ電圧波形を、画像形成に係る部材に印加することを特徴とする画像形成装置における画像処理方法。
6. 所定周波数のパルスとブランクが周期的に繰り返されるＡＣ電圧波形であって，該ＡＣ電圧波形の毎周期の位相がランダムに変化するＡＣ電圧波形を、画像形成に係る部材に印加することを特徴とする画像形成装置における画像処理方法。
7. 請求項５または６に記載の画像形成装置における画像処理方法において、
   当該画像形成装置の所定の画像形成条件に応じて、前記電圧印加装置が発生するＡＣ電圧波形をランダムに変化させるか否かを決めることを特徴とする画像形成装置における画像処理方法。