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技術 帯電装置

出願人 新潟富士ゼロックス製造株式会社
発明者 柏原真文
出願日 1998年1月30日 (22年0ヶ月経過) 出願番号 1998-018733
公開日 1999年8月10日 (20年6ヶ月経過) 公開番号 1999-219003
状態 拒絶査定
技術分野 電子写真の帯電 電子写真における帯電・転写・分離
主要キーワード デジタル印字 網点模様 モアレ状 フィルム帯 刷毛目 導電性フイルム 電気比抵抗 モアレ画像
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年8月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

低周波数交流電圧直流電圧重畳することにより、帯電器での騒音の発生を抑制し且つ低周波領域交流費圧を直流電圧に畳重したときに発生する網点画像でのモアレ状画像をなくし、帯電均一性を向上させることができる接触式の帯電器を提供すること。

解決手段

静電潜像担持体100に接触すると共にこの静電潜像担持体100に所定の電圧印加して帯電させる帯電器1と、この帯電器1に接続される電源とを備えた帯電装置において、電源を、帯電器1に直流電圧及び交流電圧を重畳的に印加する直流電源13及び交流電源15とにより構成し、交流電源15の周波数は、静電潜像担持体100に形成する潜像に対応した所定値である。

概要

背景

従来より、プリンタ等の画像形成装置に用いられる帯電器としては以下のようなものがあった。即ち、この種の電子写真方式プロセスカートリッジ内において、感光体等の像担持体表面の帯電を行う方法としては、コロナ放電装置が広く利用されている。このコロナ放電装置は、像担持体表面を均一にかつ所定の電位に帯電を行う方法としては有利である。

また、その他の帯電器の例としては、帯電部材被帯電部材である感光体に直接接触させて帯電を行うブラシ帯電装置がある。また、この他直接接触式としてローラ帯電装置、フィルム帯電装置等の接触帯電装置がある。

ここで、接触帯電方式の帯電器において、帯電器に印加される電圧は、直流電圧のみの場合と、直流電圧に交流電圧重畳する場合とがある。

概要

低周波数の交流電圧を直流電圧に重畳することにより、帯電器での騒音の発生を抑制し且つ低周波領域交流費圧を直流電圧に畳重したときに発生する網点画像でのモアレ状画像をなくし、帯電の均一性を向上させることができる接触式の帯電器を提供すること。

静電潜像担持体100に接触すると共にこの静電潜像担持体100に所定の電圧を印加して帯電させる帯電器1と、この帯電器1に接続される電源とを備えた帯電装置において、電源を、帯電器1に直流電圧及び交流電圧を重畳的に印加する直流電源13及び交流電源15とにより構成し、交流電源15の周波数は、静電潜像担持体100に形成する潜像に対応した所定値である。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

静電潜像担持体に接触すると共にこの静電潜像担持体に所定の電圧印加して帯電させる帯電器と、この帯電器に接続される電源とを備えた帯電装置において、前記電源を、前記帯電器に直流電圧及び交流電圧重畳的に印加する直流電源及び交流電源とにより構成し、前記交流電源の周波数は、前記静電潜像担持体に形成する潜像に対応した所定値であることを特徴とした帯電装置。

請求項2

前記交流電源の周波数は、前記静電潜像担持体の表面の周速をS(インチ/秒)、画像の解像度をR(ドット/インチ),形成する画像が網点模様である場合の基本パターンドット数をD(ドット)としたとき、S×R/D<F<400で求められる周波数F(Hz)の範囲であることを特徴とした請求項1記載の帯電装置。

請求項3

前記直流電圧は、0.5〜1.4kVの大きさの範囲の所定値であることを特徴とした請求項1又は2記載の帯電装置。

請求項4

前記交流電圧の振幅は、300V以上の所定値であることを特徴とした請求項1,2又は3記載の帯電装置。

請求項5

前記交流電圧の振幅は、1000V以下の所定値であることを特徴とした請求項4記載の帯電装置。

技術分野

0001

本発明は、電子写真プロセスを用いたプリンタファクシミリ又は複写機等の画像形成装置に使用される帯電器に関する。

背景技術

0002

従来より、プリンタ等の画像形成装置に用いられる帯電器としては以下のようなものがあった。即ち、この種の電子写真方式プロセスカートリッジ内において、感光体等の像担持体表面の帯電を行う方法としては、コロナ放電装置が広く利用されている。このコロナ放電装置は、像担持体表面を均一にかつ所定の電位に帯電を行う方法としては有利である。

0003

また、その他の帯電器の例としては、帯電部材被帯電部材である感光体に直接接触させて帯電を行うブラシ帯電装置がある。また、この他直接接触式としてローラ帯電装置、フィルム帯電装置等の接触帯電装置がある。

0004

ここで、接触帯電方式の帯電器において、帯電器に印加される電圧は、直流電圧のみの場合と、直流電圧に交流電圧重畳する場合とがある。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記各従来例には以下のような不都合がある。即ち、先ず、コロナ放電を利用した帯電器では、帯電器の周囲にオゾンが発生する、という問題である。環境面での観点からは、オゾンの発生は最小限に抑制することが望ましい。

0006

一方、オゾンの発生を押さえることが可能な接触式の帯電器を使用し、帯電器に直流電圧を印加した場合には、コロナ放電式の帯電器と比較すると、帯電の均一性が低下してしまう、という問題があった。特に、600dpi(ドットインチ)以上の高解像度では、上記したように、抵抗値バラツキ及び接触状態の不均一により帯電ムラが発生する。このため、いわゆる網点画像ハーフトーン)における刷毛目を発生させてしまう、という問題である。

0007

また、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電器の場合、帯電の均一性は直流電圧のみの場合より向上する。しかしながら、交流電圧の周波数が低い場合には、網点画像(ハーフトーン)においていわゆるモアレ状画像が発生してしまう。このため、交流電圧の周波数を高く設定する必要がある。具体的には、画像を形成する時の画像のドットの周波数(感光体の回転により帯電器の特定箇所を通過する単位時間当たりのドット数)より、交流電圧の周波数を大きくし高周波領域で帯電を行う必要があった。しかし、このように高周波の交流電圧を印加する場合には、帯電器が振動によって音を発生するという問題があった。

0008

帯電ムラの低減手段として、特開平7−98534号公報では、交流電圧を重畳する場合に、交流電圧の周波数Fは以下の式で示す値である、と開示されている。この式で規定される周波数は、高解像度の場合は高周波となり、上記騒音の問題が拡大する。

0009

F≧R×S
ここで、R:解像度(ドット/インチ)
S:感光体速度(インチ/秒)

0010

本発明は、低周波数の交流電圧を直流電圧に重畳することにより、帯電器での騒音の発生を抑制し且つ低周波領域交流費圧を直流電圧に畳重したときに発生する網点画像でのモアレ状画像をなくし、帯電の均一性を向上させることができる接触式の帯電器を提供することを、その目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明は上記した目的を達成するために、請求項1記載の発明では、静電潜像担持体に接触すると共にこの静電潜像担持体に所定の電圧を印加して帯電させる帯電器と、この帯電器に接続される電源とを備えた帯電装置において、電源を、帯電器に直流電圧及び交流電圧を重畳的に印加する直流電源及び交流電源とにより構成し、交流電源の周波数は、静電潜像担持体に形成する潜像に対応した所定値とする、という構成を採っている。

0012

また、請求項2記載の発明では、交流電源の周波数は、静電潜像担持体の表面の周速をS(インチ/秒)、画像の解像度をR(ドット/インチ),形成する画像が網点模様である場合の基本パターンのドット数をD(ドット)としたとき、S×R/D<F<400で求められる周波数F(Hz)の範囲とするという構成を採り、その他の構成は請求項1記載の発明と同様である。

0013

請求項3記載の発明では、直流電圧は、0.5〜1.4kVの大きさの範囲の所定値とするという構成を採り、その他の構成は請求項1又は2記載の発明と同様である。

0014

請求項4記載の発明では、交流電圧の振幅は、300V以上の所定値とするという構成を採り、その他の構成は請求項1,2又は3記載の発明と同様である。

0015

更に、請求項5記載の発明では、交流電圧の振幅は、1000V以下の所定値とするという構成を採り、その他の構成は請求項1,2,3又は4記載の発明と同様である。

0016

デジタル印字を行うプリンタ装置の場合、ドットマトリクスのいわゆる網点画像(ハーフトーン)の基本パターンは8×8や10×10のドットの集合である。画像形成中に帯電器を通過するこの基本パターンの個数を周波数に換算すると、解像度をR(ドット/インチ)、感光体速度がS(インチ/秒)である時、周波数FはF=S×R/8、F=S×R/10となる。即ち、本来の各ドットが通過する周波数を基本パターンの一辺のドット数で徐した周波数となる。

0017

帯電器に交流電圧を印加する場合に、このハーフトーンの基本パターンの周波数より大きい周波数を重畳することにより、帯電均一性の向上とモアレ状面像を目立たないようにでき、これを満たす低周波では音の発生を抑えることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0018

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

0019

本発明の帯電装置21は、静電潜像担持体100に接触すると共にこの静電潜像担持体100に所定の電圧を印加して帯電させる帯電器1と、この帯電器1に接続される電源13,15とを備えている。そして、電源13,15は、帯電器1に対し、図1に示すような直流電圧及び交流電圧を重畳的に印加する直流電源13及び交流電源15とにより構成されている。ここで、交流電源15の周波数は、静電潜像担持体100に形成する潜像に対応した所定値であり、具体的には、静電潜像担持体100の表面の周速をS(インチ/秒)、形成する画像の解像度をR(ドット/インチ),形成する画像が網点模様である場合の基本パターンのドット数をD(ドット)としたとき、S×R/D<F<400で求められる周波数F(Hz)の範囲であることを特徴としている。

0020

以下本発明について詳細に説明する。図2は、本発明の帯電装置21を使用した画像形成装置の縦断面図である。画像形成装置は、OPCとしてのSe系の感光体膜アルミニウム管の表面に形成した静電潜像担持体100と、この静電潜像担持体100の表面に接触する帯電器1と、露光手段2と、静電潜像担持体100の表面にトナー7を供給する為の現像手段3と、転写ローラ11と、定着手段12と、クリーナ13とを含んでいる。

0021

帯電器1にはマイナスの電圧が印加され、静電潜像担持体100の表面をマイナスに帯電させる。帯電した静電潜像担持体100の表面には、露光手段2によって静電潜像(図示略)が形成される。具体的には、図3に示すように、帯電器1には直流電源13と交流電源15が接続されている。直流電源13は、帯電器1に対して一定の電圧を印加するものである。また、交流電源15は、帯電器1に対して、直流電圧に対して重畳的に交流電圧を印加するものである。従って、帯電器1に印加される電圧は、直流電圧を中心として、交流電圧の振幅分だけ常時変化している。

0022

露光手段2は、レーザLED、液晶などの光源が使用され、画像データに応じてその光源が駆動され、静電線像担持体100に静電潜像を形成する。現像手段3は、トナー担持体4と供給ローラ5を有するトナー供給室10と、規制ブレード6と、トナー7と、攪拌部材8と、トナーホッパ9で構成されている。

0023

現像剤であるトナー7は、攪拌部材8により供給ローラ5に導かれる。この供給ローラ5は、導電性ないしは絶縁性ウレタンシリコン発泡体アルミニウム等の材料からなる。その後トナー7は、可撓性材料から成るトナー担持体4に導かれる。このトナー担持体4は、シリコンゴムウレタンゴムニトリルブチレンゴム天然ゴムあるいはウレタンやシリコンの発泡体や、ウレタンやシリコンの発泡体に表面処理を施した部材などから構成されている。

0024

トナー担持体4に導かれたトナー7は、金属製のバネ部材からなる規制ブレード6によって規制されて、トナー担持体4の表面に均一な薄層に形成される。規制ブレード6は、ステンレスリン青銅洋白等の金属材料からなる。このとき、トナー7は摩擦によって帯電される。

0025

トナー担持体4には、トナー7と同極性の電圧が印加されており、トナー担持体4上の帯電した薄層のトナー7は、静電潜像担持体100に対向したときに、電界によって、静電潜像担持体100上の静電潜像に付着し、現像が行われ、トナー画像が形成される。

0026

静電潜像担持体100上のトナー面像を、転写ローラ11で紙やOHPシートハガキ等の記録媒体Pに転写し、定着手段12でトナー画像を記録媒体Pに定着させて、画像を得る。定着手段12は、トナー7を熱で溶融させると共に、所定の圧力で記録媒体P上に定着させる。

0027

また、図3に示すように、帯電器1はブラシ型であり、ブラシ部1aとこのブラシ部1aを支持する平板状の導電基板1bからなる。ブラシ部1aは電気比抵抗が約1×104Ω・cmであり、太さが6デニールの導電性レーヨン繊維からなる。この導電性レーヨン繊維100F(フィラメント)を1束としたパイルPを、約105(F/inch2)の密度になるように織られたものであり、ブラシ部1aの長さL(記録媒体の幅方向)、幅W、高さHは、それぞれL=132mm、W=6mm、H=5mmである。

0028

使用するブラシ部1aの繊維は、比抵抗値が103〜106Ω・cmのであれば、ポリプレンアクリルナイロンポリエステルポリカーボネートポリビニルアルコール繊維などの合成繊維でも良い。また、導電基板1bはステンレス、鉄、銅、アルミニウム、等の金属、または半導電性を有するエンジニアプラスティック等を用いることができる。

0029

本実施例では、帯電器1として固定型の帯電器1を使用したが、ブラシローラ帯電ローラ導電性フイルム等を用いてもよい。

0030

次に、上記帯電装置21を用いて実際に画像を形成した場合について説明する。条件としては、静電潜像担持体100の表面の周速度が44(mm/秒)或いは90(mm/秒)である。そして、それぞれの周速度で帯電器1に印加される交流電圧の周波数を変化させたとき、モアレ状画像と音の発生及び帯電の不均一によるムラの発生を図6に示す。

0031

静電潜像担持体100の周速度Sと、形成する画像の解像度R,網点模様の基本パターン17,19(図4図5参照)のドット数Dに基づいて、モアレ状画像が発生しない周波数Fを、既に説明した〔R×S/D〕の式から計算する。ここで網点模様の基本パターンのドット数Dで除する理由について説明する。

0032

形成する画像の解像度がR(dot per inch)、静電潜像担持体100の周速度がS(インチ/秒)である時、静電潜像担持体100の回転に伴い、実際には1秒当たりR×S個のドットが帯電器1を通過する。これは、周波数で表せばそのままR×S(Hz)といえる。

0033

しかしながら、図4に示すように、デジタル印字を行う画像形成装置等において、いわゆる網点模様(ハーフトーン)を表現する場合には、ドットマトリクスの基本パターンは、8×8や10×10の基本パターンを用いるのが一般的である。この図4に示す基本パターン17は、縦横方向について8ドットの例である。このように、基本パターン17のドット数が決められている場合には、見かけ上、単位時間当たりに帯電器1を通過する基本パターン17の数よりも、交流電圧の周波数が大きければ、モアレ状画像は生じないことが判った。また、図5に示す基本パターン19は、縦横方向についてそれぞれ10ドットの例である。

0034

この基本パターン17の縦方向若しくは横方向のドット数Dで除した周波数でも、形成される画像の品質は低下しない。例えば、周波数に換算すると、基本パターン17のドット数Dが8×8の場合は、周波数FはF=R×S/8となる。また、ドット数Dが10×10の場合には、F=R×S/10となる。換言すると、本来のR×Sで計算された周波数の8分の1或いは10分の1まで周波数を低減させることができる。

0035

このハーフトーンのドットマトリクスの周波数より大きい周波数を帯電器に重畳することにより、帯電均一性の向上とモアレ状面像を目立たないようにでき、これを満たす低周波傾城では音の発生を抑えることが可能となる。

0036

例えば、理論値を計算すると、静電潜像担持体100の周速度がS=17.3(インチ/秒)〔44(mm/秒)に相当〕のとき、解像度400dpiでは69(Hz)以上、解像度600(ドット/インチ)では103(Hz)以上であれば、モアレ状画像は発生しないはずである。また、静電潜像担持体100の周速度S=3.54(インチ/秒)〔90(mm/秒)に相当〕のとき、解像度600(ドット/インチ)では212(Hz)以上であれば、モアレ状画像は発生しないはずである。

0037

これを実際に計測した結果を示す図6と比較すると、計算結果整合することが判った。すなわち、周速度がS=17.3(インチ/秒)であり、解像度が400(ドット/インチ)の場合に、交流電圧の周波数が70(Hz)では、僅かにモアレ状画像と帯電むらが生じる傾向にある。しかし、周波数を100(Hz)にすると、モアレ状画像等は生じない。また、周速度がS=3.54(インチ/秒)で、解像度が600(ドット/インチ)の場合に、交流電圧の周波数が200(Hz)では僅かにモアレ状画像と帯電むらが生じる傾向にある。しかし、周波数を300(Hz)にすると、モアレ状画像等は生じない。

0038

上記した結果は、直流電圧及び交流電圧の値を所定値に設定して得た結果である。しかし、帯電器1に印加する直流電圧を−0.6から−1.4kVの範囲で種々設定し、また交流電圧の振幅を300Vから1000Vの範囲で種々変化させて、異なる周波数について実測した場合にも、同様の結果が得られた。

0039

また、帯電器1と静電潜像担持体100との間に発生する音については、実験結果から見ると周波数が約400Hzの領域で発生することが判った。従って、交流電圧の周波数を400Hzを上限として設定することにより、音の問題は解決することができる。従って、600(ドット/インチ)程度の解像度であれば、モアレ状画像を生じさせることなく、同時に帯電器が音を発生することもない。

発明の効果

0040

以上説明したように、本発明の帯電装置では、帯電器に接続される電源を、帯電器に直流電圧及び交流電圧を重畳的に印加する直流電源及び交流電源とにより構成した。そして、交流電源の周波数は、静電潜像担持体に形成する潜像に対応した所定値とした、具体的には、交流電源の周波数は、静電潜像担持体の表面の周速をS(インチ/秒)、画像の解像度をR(ドット/インチ),形成する画像が網点模様である場合の基本パターンのドット数をD(ドット)としたとき、S×R/D<F<400で求められる周波数F(Hz)の範囲である。

0041

以上のように構成したことにより、網点模様(ハーフトーン)の画像を形成する場合でも、いわゆるモアレ状画像が生じない。これと同時に、帯電器に印加する交流電圧の周波数を400(Hz)程度以下にすることで、帯電器から不要な騒音等が発生しない、という優れた効果を生じる。

0042

また、直流電圧を0.5〜1.4kVの大きさの範囲の所定値とすると共に、交流電圧の振幅を300V以上1000V以下の所定値とすることにより、形成される画像が高品質に維持される、という優れた効果を生じる。

図面の簡単な説明

0043

図1本発明の帯電装置に装備される電源により帯電器に印加される電圧を示す図である。
図2本発明に使用する帯電器を装備した画像形成装置を示す断面図である。
図3本発明の帯電装置を示す図である。
図4網点画像(ハーフトーン)のドットマトリックスの基本パターンを示す図であり、8×8ドットの基本パターンを示す。
図5網点画像(ハーフトーン)のドットマトリックスの基本パターンを示す図であり、10×10ドットの基本パターンを示す。
図6本発明の実施例による静電潜像担持体表面線速度、解像度,交流電源の周波数とモアレ画像の関係を示す図である。

--

0044

1帯電器
13直流電源
15交流電源
17基本パターン
19 基本パターン
100 静電潜像担持体

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