(57)【要約】【課題】画像周波数・帯電周波数、又は画像周波数・現像周波数の干渉を抑制しつつ、像担持体の光疲労を抑制し、長期に安定した画像出力可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】所定の解像度で形成された静電潜像を所定の移動速度で担持搬送する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材に帯電電圧として少なくとも所定の帯電周波数を有する交流電圧を印加する帯電電圧印加手段と、前記像担持体を露光する露光手段と、を有し、複数の画像形成モードが設定可能であって、該複数の画像形成モードは、前記解像度、前記移動速度、前記帯電周波数のうち、少なくともいずれかが異なる画像形成モードである画像形成装置において、前記複数の画像形成モードは、前記像担持体上に形成される画像の白地部であるバックグラウンド部の前記露光手段による露光前と露光後の電位差であるバックグラウンド電位差が異なる画像形成モードを含む。【選択図】図１
2019148643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の解像度で形成された静電潜像を所定の移動速度で担持搬送する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に帯電電圧として少なくとも所定の帯電周波数を有する交流電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
前記像担持体を露光する露光手段と、を有し、
複数の画像形成モードが設定可能であって、該複数の画像形成モードは、前記解像度、前記移動速度、前記帯電周波数のうち、少なくともいずれかが異なる画像形成モードである画像形成装置において、
前記複数の画像形成モードは、前記像担持体上に形成される画像の白地部であるバックグラウンド部の前記露光手段による露光前と露光後の電位差であるバックグラウンド電位差が異なる画像形成モードを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の画像形成モードの間で、前記移動速度と前記解像度と前記帯電周波数とから得られる、前記像担持体に形成される前記静電潜像の各ドット周期毎のモアレピッチ値のうち、閾値Ｘより小さい範囲で最も大きいモアレピッチ値である最大モアレピッチ値がより大きい場合には、前記バックグラウンド電位差を大きくし、前記最大モアレピッチ値がより小い場合には、前記バックグラウンド電位差を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の画像形成モードの間で、前記最大モアレピッチ値がより大きい場合には、前記バックグラウンド部に露光する露光量を大きく、且つ、前記帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧の絶対値を大きくし、前記最大モアレピッチ値がより小さい場合には、前記バックグラウンド部に露光する露光量を小さく、且つ、前記帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧の絶対値を小さ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】
前記最大モアレピッチ値は、前記帯電周波数をｆｐ（Ｈｚ）、前記移動速度をＶｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記解像度をＤ（ｄｐｉ）としたとき、ｎドット周期（ｎは２以上の整数）に対して得られるモアレピッチ値Ｐを、
【数１】
2019148643.tif 000007
で算出し、各ｎドット周期のうち前記閾値Ｘより小さく、且つ最大のモアレピッチ値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５】
前記閾値Ｘは、Ｘ≧１０であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
所定の移動速度で静電潜像を担持搬送する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に帯電電圧として少なくとも所定の帯電周波数を有する交流電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像電圧として少なくとも所定の現像周波数を有する交流電圧を印加する現像電圧印加手段と、
前記像担持体を露光する露光手段と、を有し、
複数の画像形成モードが設定可能であって、前記複数の画像形成モードは、前記帯電周波数、前記現像周波数のうち、いずれかが異なる画像形成モードである画像形成装置において、
前記複数の画像形成モードは、前記像担持体上に形成される画像の白地部であるバックグラウンド部の前記露光手段による露光前と露光後の電位差であるバックグラウンド電位差が異なる画像形成モードを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電電圧の交流電圧及び前記現像電圧の交流電圧のうちのいずれか一方の交流電圧の１倍波と他方の交流電圧のｍ倍波（ｍは自然数）が干渉し、前記像担持体上の前記静電潜像が前記現像剤によって現像されて形成される現像剤像にモアレが生じ得る場合に、
前記複数の画像形成モードの間で、
前記移動速度と、前記帯電周波数と、前記現像周波数とから得られる前記各ｍ毎のモアレピッチ値のうち、閾値Ｙより小さい範囲で最も大きいモアレピッチ値である最大モアレピッチ値がより大きい場合には、前記バックグラウンド電位差を大きくし、前記最大モアレピッチ値がより小さい場合には、前記バックグラウンド電位差を小さくすることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記画像形成モードの間で、前記最大モアレピッチ値がより大きい場合には、前記バックグラウンド部に露光する露光量を大きく、且つ、前記帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧の絶対値を大きくし、前記最大モアレピッチ値が小さくなった場合には、前記バックグラウンド部に露光する露光量を小さく、且つ、前記帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧の絶対値を小さくすることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記最大モアレピッチ値は、前記帯電周波数をｆｐ（Ｈｚ）、前記現像周波数をｆｄ（Ｈｚ）、前記移動速度をＶｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）としたとき、各ｍに対して算出されるモアレピッチ値Ｐを、
ｆｐ＞ｆｄのとき、
【数２】
2019148643.tif 000008
ｆｐ≦ｆｄのとき、
【数３】
2019148643.tif 000009
で算出し、各ｍのうち前記閾値Ｙより小さく、且つ最大のモアレピッチであることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記閾値Ｙは、Ｙ≧１０であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式の画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置等がある。
この種の画像形成装置においては、電子写真感光体（以下、感光ドラムまたはドラムという）表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光ドラム表面を潜像露光装置によって露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像して現像剤（以下、トナーという）像を形成し、この現像剤像たるトナー像を転写装置によって転写材に転写する。その後、定着装置によりトナー像を転写材上に永久固着画像として定着して出力する。感光ドラムは、トナー像転写後に表面に残留した転写残トナーをクリーニング装置によってクリーニングされ、次の画像形成動作に備える。
帯電手段として接触帯電方式が多数の画像形成装置に搭載され、帯電手段の主流になっており、そのほとんどは導電性ローラに電圧を印加するローラ帯電が用いられている。その方式としては、直流電圧に交流電圧を重畳して印加するＡＣ帯電方式がある。ＡＣ帯電方式は感光ドラムを繰り返し放電することで、直流電圧の電位に感光ドラム表面電位を収束させることによって均一帯電性が高い。
現像手段としては、感光ドラムと現像スリーブを非接触に配置し、現像スリーブに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することによって現像するジャンピング現像方式が知られている。
ＡＣ帯電方式を採用する場合、画像周波数と帯電周波数との干渉、帯電周波数と現像周波数との干渉という問題が一般に知られていて、この干渉を抑制する提案がなされている。
特許文献１は画像周波数と帯電周波数との干渉、特許文献２は帯電周波数と現像周波数との干渉を抑制するための提案である。特許文献１は画像周波数と帯電周波数との関係を、特許文献２は帯電周波数と現像周波数との関係を、それぞれ画像不良が発生しない周波数に設定するという構成である。
一方、特許文献３ではバックグラウンド露光の技術が提案されている。バックグラウンド露光とは、画像中の白地部である非画像部の感光ドラム電位Ｖｄを、帯電部材による帯電後に露光装置によって弱露光して形成する構成である。バックグラウンド露光をすることによってＡＣ帯電による感光ドラム電位の微小なムラを抑制し、干渉による画像不良を抑制することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−８９２４９号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７８４６号公報
【特許文献３】特開平５−１０７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特に種々のプリントモードで画像形成する画像形成装置の場合には、次のような問題がある。即ち、すべてのプリントモードで画像周波数、帯電周波数、現像周波数を、干渉による画像不良の発生がなく、帯電音、かぶりなど他の品質を満足させるようにそれぞれの周波数を設定することは困難である場合が多い。
また、それぞれの周波数を帯電音やかぶりなどの品質を満足するように設定し、バックグラウンド露光によって干渉を抑制した構成においては、感光ドラムの光疲労に課題があった。言い換えると、バックグラウンド露光は、長期間使用において、安定した画像を出力するのに課題があった。画像中の黒字部である画像部だけではなく白地部である非画像部にも露光を行うため、長期に渡って使用した際に感光ドラムの光疲労が大きい。感光ドラムが光疲労すると感光ドラムの感度が低下し、露光後の感光ドラム電位が帯電後電位に近づくため、現像コントラスト電位が小さくなり、画像濃度が薄くなるなどの問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、画像周波数及び帯電周波数、又は画像周波数及び現像周波数の干渉を抑制しつつ、かつ、より像担持体の光疲労を抑制し、長期に渡って安定した画像を出力可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、
所定の解像度で形成された静電潜像を所定の移動速度で担持搬送する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に帯電電圧として少なくとも所定の帯電周波数を有する交流電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
前記像担持体を露光する露光手段と、を有し、
複数の画像形成モードが設定可能であって、該複数の画像形成モードは、前記解像度、前記移動速度、前記帯電周波数のうち、少なくともいずれかが異なる画像形成モードである画像形成装置において、
前記複数の画像形成モードは、前記像担持体上に形成される画像の白地部であるバックグラウンド部の前記露光手段による露光前と露光後の電位差であるバックグラウンド電位差が異なる画像形成モードを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明は、
所定の移動速度で静電潜像を担持搬送する像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に帯電電圧として少なくとも所定の帯電周波数を有する交流電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像電圧として少なくとも所定の現像周波数を有する交流電圧を印加する現像電圧印加手段と、
前記像担持体を露光する露光手段と、を有し、
複数の画像形成モードが設定可能であって、前記複数の画像形成モードは、前記帯電周波数、前記現像周波数のうち、いずれかが異なる画像形成モードである画像形成装置において、
前記複数の画像形成モードは、前記像担持体上に形成される画像の白地部であるバックグラウンド部の前記露光手段による露光前と露光後の電位差であるバックグラウンド電位差が異なる画像形成モードを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像周波数及び帯電周波数、又は画像周波数現像周波数の干渉を抑制しつつ、かつ、より像担持体の光疲労を抑制し、長期に渡って安定した画像を出力可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る各種モードの一覧表
【図２】本発明に係る画像形成装置の断面図
【図３】本発明に係る画像形成装置のブロック図
【図４】本発明に係る露光装置のブロック図
【図５】本発明に係る潜像設定の説明図
【図６】本発明の実施例１に係る感光ドラムの光疲労実験結果
【図７】本発明の実施例２に係る各種モードの一覧表
【図８】本発明の実施例３に係る各種モードの一覧表
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施例１について図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明に係る画像形成装置１の断面図である。図３は、本発明に係る画像形成装置１のブロック図である。
本実施例の画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いたカートリッジ方式のレーザービームプリンタである。即ち、パソコン、イメージリーダ等のホスト装置２００とＬＡＮ接続されていて、ホスト装置２００から制御部１０１に入力する電気的な画像情報に基づいてシート状の記録材Ｑに対する画像形成動作を実行する。制御部１０１は、ホスト装置２００や表示部１０２との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置本体０１の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
本実施例のカートリッジＣＲは、回転可能な像担持体たる感光ドラム２０、帯電部材たる帯電ローラ２１、クリーニングブレード２２、更には現像剤担持体たる現像スリーブ３０、マグネットローラ３１を一体的にカートリッジ化したものである。ここで、帯電ローラ２１、クリーニングブレード２２、現像スリーブ３０、マグネットローラ３１は、感光ドラム２０に作用する電子写真プロセス手段を構成する。カートリッジＣＲは、装置本体１０に対して本体ドア１０５を１点鎖線示のように開いて装置本体１０の内部を大きく開放することで、装着及び取外し可能としている。
カートリッジＣＲを十分に挿入すると、カートリッジＣＲは所定の装着位置に保持されて、感光ドラム２０は、露光装置１００からのレーザーＬが照射可能な位置に設定される。また、感光ドラム２０の下面は、転写ローラ４に対向する状態に設定される。そして、カートリッジＣＲが装置本体１０に本体ドア１０５で閉じ込まれる。
【００１２】
装置本体１０にはドアスイッチ１０７（安全スイッチ、キルスイッチ）が配設されている。ドアスイッチ１０７は、本体ドア１０５が開かれるとＯＦＦし、閉じられるとＯＮする。
カートリッジＣＲが装置本体１０に所定の位置に装着され、また本体ドア１０５が閉じられることで、カートリッジＣＲは装置本体１０側と機械的、電気的に結合した状態になる。即ち、カートリッジＣＲ側の被駆動部材（ドラム２０、現像スリーブ３０等）が装置本体１０側の駆動機構（不図示）により駆動可能状態になる。また、カートリッジＣＲ側の帯電ローラ２１、現像スリーブ３０に対して装置本体１０側のバイアス印加電源部である帯電電圧印加手段１２０、現像電圧印加手段１３０から所定のバイアスを印加することが可能となる。
装置本体１０はメイン電源スイッチ１０６が投入（電源ＯＮ）されており、また、カートリッジＣＲが装着されており、且つ本体ドア１０５の閉じによりドアスイッチ１０７がＯＮである状態において、画像形成動作が可能な待機状態（スタンバイ状態）となる。
この待機状態において、ホスト装置２００から制御部１０１にプリントすべき電気的な画像情報が入力されると、制御部１０１は、入力画像情報を画像処理部（不図示）で処理する。そして、制御部１０１は、画像形成開始信号（プリントスタート信号）に基づいて画像形成プロセスを実行する。即ち、駆動モータ（不図示）が起動されて、感光ドラム２０が所定の移動速度（プロセススピードＶｐ）にて回転駆動される。
本実施例において、感光ドラム２０は、回転ドラム型の電子写真感光体である。感光ドラム２０は、導電性のシリンダ上に下引き層、中間層、キャリア発生層、キャリア輸送層を形成した積層型のドラム２０を用いた。
【００１３】
所定の速度で回転駆動された感光ドラム２０は、その表面が帯電ローラ２１により所定の極性、電位に一様に帯電される。帯電ローラ２１には、帯電電圧印加手段１２０によって、所定の帯電バイアス電圧（帯電電圧）が印加される。帯電電圧としては、ＤＣ電圧（直流電圧）にＡＣ電圧（交流電圧）を重畳させた高圧電圧を用いる。即ち、帯電ローラ２１には、帯電電圧として、少なくとも所定の周波数（帯電周波数）を有する交流電圧を印加する。
感光ドラム２０の帯電処理面に対して、露光装置１００よりレーザー走査露光がなされると、レーザー光Ｌがドラム２０に入光して、所定の解像度で静電潜像が感光ドラム２０表面に形成される。このように形成された静電潜像は、所定の移動速度で回転する感光ドラム２０により、担持搬送される。その静電潜像が現像スリーブ３０上の現像剤たるトナーＴによってトナー像として現像される。本実施例では、トナーＴが付着すべき画像部を強露光するイメージ露光と非画像部を弱露光するバックグラウンド露光とにより静電潜像を形成し、その静電潜像を負帯電磁性１成分トナー（ネガトナー）を用いたジャンピング現像方式によって反転現像している。
現像スリーブ３０は感光ドラム２０と所定の間隔をもって対向配置され、所定の速度で回転駆動される。マグネットローラ３１は、現像スリーブ３０に内包されて固定配置される。現像ブレード３２は弾性部材であり、現像スリーブ８２に対して弾性に抗して撓められて接触配置される。撹拌部材３３は現像スリーブ８２の回転に連動して所定の速度で回転して、現像容器３４内のトナーＴを撹拌すると共に現像スリーブ３０にトナーＴを供給する。
現像スリーブ３０にマグネットローラ３１の磁力によりトナーＴが磁気的に吸着されて担持され、現像ブレード３２によって所定の層厚となり感光ドラム２０と対向する現像領域に搬送される。このように、現像剤たるトナーＴは、現像剤担持体たる現像スリーブ３０によって担持搬送される。
現像スリーブ３０には装置本体１０に設けられた現像電圧印加手段１３０によって所定の現像バイアス（現像電圧）が印加されることによって、静電潜像を現像する。現像電圧としては、ＤＣ電圧（直流電圧）にＡＣ電圧（交流電圧）を重畳させた電圧を用いる。即ち、現像スリーブ３０には、現像電圧として、少なくとも所定の周波数（現像周波数）を有するＡＣ電圧（交流電圧）を印加する。
【００１４】
一方、制御部１０１は所定の制御タイミングにて給送ローラ６１を回転駆動する。これにより給紙カセット６内に積載収容させてある記録材である記録材Ｑが給送される。分離ローラ６２によって１枚分離された記録材Ｑは感光ドラム２０と転写ローラ４との当接部である転写ニップ部に導入される。
記録材が転写ニップ部を挟持搬送されていく過程において、転写ローラ４には、所定電位の転写電圧が印加され、感光ドラム２０面のトナー像が記録材の面に順次に静電転写されていく。転写ニップ部を出た記録材Ｑは感光ドラム２０の面から分離されて搬送装置を通って定着装置５へ導入され、トナー像が固着画像として記録材面に定着される。排紙ローラ対１０４によって、装置外に排出される。
一方、記録材が分離された後の感光ドラム２０の表面は、クリーニングブレード２２により転写残トナー等の残留付着物が除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００１５】
ここで、感光ドラム２０を帯電するための帯電電圧の周波数（帯電周波数）ｆｐと、画像周波数Ｆとの関係で発生するモアレ画像について説明する。
感光ドラム２０の帯電には、帯電電圧として高圧ＡＣ電圧を高圧ＤＣ電圧に重畳させた高圧出力を用いる。この場合、帯電ＤＣ電圧の値が感光ドラム２０の帯電後電位である一次帯電電位Ｖ０と同程度となる。帯電ＡＣ電圧を用いるのは、帯電を効率よく行うためであり、帯電均一性に優れている。
帯電電圧の周波数ｆｐ（Ｈｚ）は、感光ドラム２０の均一な帯電を得つつ、帯電工程で生じる帯電音を抑えるために適切な値に設定されている。
感光ドラム上に形成された帯電電位は、帯電電圧のＡＣ電圧に影響を受け、周波数ｆｐ（Ｈｚ）と同様の周期を持った微弱な電位差が生成される。
また、電子写真方式のレーザープリンタは、レーザーの走査露光により感光ドラム２０に静電潜像を形成する。レーザーの走査露光により所定の解像度Ｄで形成された静電潜像は現像剤で現像され可視像となる。
【００１６】
レーザーのイメージ露光工程で、感光ドラム２０の回転方向に対し、Ｎ（ｄｏｔ）露光し、ｎ（ｄｏｔ）露光しない（ｓｐａｃｅ）といったパターンを周期的に形成した場合、（Ｎ＋ｎ）（ｄｏｔ）周期に静電潜像が形成される。ここで、ドット周期について、Ｎ＋ｎ（ｄｏｔ）をまとめてドット表記する場合には、、ｎドット周期（ｎは２以上の整数）と表記することがある。
この（Ｎ＋ｎ）（ｄｏｔ）周期の画像は、レーザーの走査露光を行う解像度Ｄ（ｄｐｉ）と、感光ドラム２０の回転速度Ｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）によって、画像周波数Ｆ（Ｈｚ）として以下の式によって算出される。
【数１】
2019148643.tif 000003
例えば、感光ドラム２０の回転方向に対し、１（ｄｏｔ）露光し、２（ｄｏｔ）露光しない（ｓｐａｃｅ）といったパターンを周期的に形成した３（ｄｏｔ）周期の画像は、
Ｆ＝６００（ｄｏｔ／インチ）×Ｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）／（３（ｄｏｔ）×２５．４（ｍｍ／インチ））（Ｈｚ）
となる。
前記式から得られる画像周波数Ｆ（Ｈｚ）と帯電工程で感光ドラム２０に形成された微弱な電位差の周波数（帯電周波数ｆｐに等しい）（Ｈｚ）とが干渉することで、像担持体上の静電潜像電位が不均一となりモアレ画像が生じる場合がある。このときのモアレのピッチＰは、以下の式で得られる。
【数２】
2019148643.tif 000004
算出されたモアレピッチＰの値に応じて、モアレ画像の見え方も変化する。一般にユーザーが認識できるモアレピッチは０．７＜Ｐ＜１０（ｍｍ）の範囲である。Ｐ＜０．７の範囲においてはピッチが十分細かいため、モアレ画像をユーザーが認識することは少ない。また、Ｐ＞１０（ｍｍ）の範囲においては、周期が十分大きいため、モアレ画像は目立たない。
Ｐ＜１０（ｍｍ）の範囲においては、Ｐが大きいほどモアレ画像はムラが大きい。Ｐ＜１０（ｍｍ）の範囲で、最大のモアレピッチ値Ｐを最大モアレピッチ値Ｐｍａｘとする。ここでは、閾値（Ｘ）を１０（ｍｍ）とし、この閾値より小さい範囲で、最大のモアレピッチ値Ｐを最大モアレピッチ値Ｐｍａｘとしている。この閾値Ｘ（ｍｍ）は、Ｘ≧１０（ｍｍ）の範囲で設定することができる。
本実施例は、この最大モアレピッチＰｍａｘの値に応じて、これから説明するバックグラウンド露光量であるレーザーパワーＥ１を適切に設定することで、モアレ画像を抑制しつつも、感光ドラムの光劣化を抑制する。具体的には、最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが大きいほどレーザーパワーＥ１を必要最小限な範囲で大きく設定する。
【００１７】
まずバックグラウンド露光について説明する。
図４を用いて、本実施例における露光装置１００について説明する。図４に、レーザーパワー制御系統に関するブロック図を示す。ここで、本実施例のレーザー露光ユニット１００は、感光ドラム２０表面を露光する際のレーザー出力として、第一のレーザーパワー（Ｅ１）と第二のレーザーパワー（Ｅ２）の２水準の出力値を切り替え出力可能に構成されている。即ち、制御部１０１には、各々のレーザーパワーを個別に制御するレーザーパワー制御部４０２と画像処理部４０３が設けられている。ホスト装置２００から送られてくる画像信号は多値信号であり、制御部１０１で多段階にレーザーパワーが制御され、露光装置１００からレーザーＬが発光される。 
本実施例における、レーザーパワー制御部４０２は、第一のレーザーパワー（Ｅ１）と、第二のレーザーパワー（Ｅ２）とを、各プリントモードに対して個別に制御する。第一のレーザーパワー（Ｅ１）は、白地部である非画像部（バックグラウンド部）に対して、暗部電位Ｖｄ（非画像部電位）を形成するためのレーザーパワー（バックグラウンド露光量）である。第二のレーザーパワー（Ｅ２）は、イメージ部（黒字部）である画像部に対して、明部電位（画像部電位Ｖｌ）を形成するためのレーザーパワーである。本実施例においては、画像形成工程において、レーザーダイオード４０５に所定のバイアス電流を流しておくことによって、レーザーを弱発光させておき、これを第一のレーザーパワー（Ｅ１）と設定する。また、画像部に対しては、電流値を加えて流すことで、第二のレーザーパワー（Ｅ２）とする構成とする。また、レーザーパワー制御部４０２は、レーザーダイオード４０５に流す電流量を可変にすることで、レーザーパワーＥ１及びＥ２を制御（調整）するものとする。レーザー出力部４０４は、レーザパワー制御部４０２から入力された信号に応じて、レーザパワーを切り替えて、レーザダイオード４０５を発光し、ポリゴンミラーを含んだ補正光学系４０６を経て、レーザ走査光Ｌとして、感光ドラム２０に照射される。
【００１８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、本実施例における潜像設定について説明する。
図５（ａ）は、感光ドラム２０の表面電位と露光レーザーパワーの関係（以下、Ｅ−Ｖ曲線と称す）を示す図である。ここでは、帯電ローラ２１に帯電電圧として、Ｖ０＝−６５０［Ｖ］のＤＣ電圧と、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．６［ｋＶ］、帯電周波数ｆｐ＝１６８０Ｈｚの正弦波であるＡＣ電圧とを印加したときの、表面電位と露光レーザーパワーの関係を示す。グラフの横軸は、感光ドラム２０表面が受けるレーザーパワーＥ（μＪ／ｃｍ２）を表している。この感光ドラム２０のイメージ部である画像部に対してレーザー露光ユニット２０が第二のレーザーパワーＥ２＝０．３５（μＪ／ｃｍ２）にて露光することで、約−１００（Ｖ）の明部電位（Ｖｌ）を形成する。同時に、非画像部（バックグラウンド）に対しても、第一のレーザーパワーＥ１（μＪ／ｃｍ２）にて露光することで、約−５００（Ｖ）の暗部電位（Ｖｄ）を形成する。また、現像スリーブ３０には、現像バイアス電圧（現像電圧）として、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた高圧電圧を印加する。ＤＣ電圧としてＶｄｃ＝−３５０（Ｖ）、ＡＣ電圧として現像周波数ｆｄ＝２５００（Ｈｚ）、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１６００（Ｖ）のＤｕｔｙ＝５０％の矩形波が印加される。そのため、現像位置に搬送された負帯電トナーＴは、感光ドラム２０上の明部電位（Ｖｌ
）と現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）との電位コントラストにより、明部電位（Ｖｌ）の部分に付着して、静電潜像がトナー像として反転現像される。
なお、本実施例では反転現像方式を用いている。したがって、第二のレーザパワーＥ２（μＪ／ｃｍ２）で露光された領域がイメージ部（画像部）であり、第一のレーザパワーＥ１（μＪ／ｃｍ２）で露光された領域が白地部である非画像部（バックグラウンド）となる。
【００１９】
図５（ｂ）は、電位設定の説明図である。明部電位（Ｖｌ）と現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）との差である現像コントラスト（Ｖｃ）は、画像部の画像濃度および階調性を設定する要因となる。すなわち、現像コントラスト（Ｖｃ）が小さくなると、充分な画像濃度および階調性を得ることができない。そのため、現像コントラスト（Ｖｃ）は、所定値以上を確保する必要がある。本実施例では、現像コントラストＶｃ＝２５０（Ｖ）に設定する。また、現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）と暗部電位（Ｖｄ）との差である白地部コントラスト（Ｖｂ）は、白地部でのかぶり（地肌汚れ）量を決める要因となる。すなわち、白地部コントラスト（Ｖｂ）が所定値を超えて大きくなると、逆帯電されたトナー（すなわち、プラス帯電されたトナー）が白地部に付着してかぶりとなり、画像汚れや機内汚染等を引き起こす原因となる。一方、白地部コントラスト（Ｖｂ）が所定値を超えて小さくなると、正常に帯電されたトナー（すなわち、マイナス帯電されたトナー）が白地部に現像されてしまい、かぶりとなる。そのため、白地部コントラスト（Ｖｂ）は、所定の範囲内に設定する必要がある。本実施例では、白地部コントラストＶｂ＝１５０（Ｖ）に設定する。
一次帯電電位Ｖ０は帯電後露光前の感光ドラム電位であり帯電電圧のＤＣ電圧とほぼ等しい電圧である。一次帯電電位Ｖ０と暗部電位Ｖｄとの差、すなわち第一のレーザーパワーＥ１の露光によって変化させた露光前と露光後の感光ドラム電位をバックグラウンド電位差Ｖａと定義する。
バックグラウンド電位差Ｖａを大きく設定すると感光ドラム２０上に形成された帯電周波数ｆｐ（Ｈｚ）の微小な帯電電位ムラが第一のレーザーパワーＥ１の露光によって平滑化されＶｄ電位を形成する。このように非画像部の暗部電位Ｖｄ電位が平滑化されることで画像周波数との干渉が緩和され、結果としてモアレ画像が抑制される。
第一のレーザーパワーＥ１はモアレ画像を抑制可能で且つ、最小のレーザーパワーに設定する必要がある。第一のレーザーパワーＥ１は感光ドラム２０の光劣化と関係する。第一のレーザーパワーＥ１が大きい設定で長期間使用していると、感光ドラム２０が光劣化し、レーザー光に対する感度特性が大きく低下してしまうことがあるためである。
【００２０】
ここで本実施例の画像形成装置の画像形成モードと第一のレーザーパワーについて図１を参照して、比較例と共に説明する。図１は本実施例における画像形成装置の各種モードの一覧表である。本実施例の画像形成装置は、標準モードであるモードＡ、高画質モードであるモードＢ、最高画質モードであるモードＣを備える。プロセス速度はモードＡ、Ｂ、ＣすべてＶｐ＝１６５（ｍｍ／ｓｅｃ）である。画像解像度Ｄは、モードＡが６００（ｄｐｉ）、モードＢが９００（ｄｐｉ）、モードＣが１２００（ｄｐｉ）である。本実施例の画像形成装置において設定可能な複数の画像形成モードは、解像度、プロセス速度、帯電周波数のうちの少なくともいずれかが異なるモードであればよく、以下に説明するものに限らない。
本実施例１では帯電周波数をモードＡ、Ｂ、Ｃのすべてにおいて、１６８０（Ｈｚ）に設定している。本実施例で採用している帯電ローラ２１は帯電周波数２５００（Ｈｚ）未満に設定することで帯電音を抑制可能である。反対に、帯電周波数を２５００（Ｈｚ）以上に設定した場合には、高音で耳障りな帯電音が発生する。
実施例１のモードＡにおいて、例えば、２（ｄｏｔ）周期の画像におけるモアレピッチＰ＝０．６１（ｍｍ）であり、３（ｄｏｔ）周期の画像におけるモアレピッチＰは０．４３（ｍｍ）である。このようにして各ドット周期毎、即ちＮ＋ｎ（ｄｏｔ）周期（Ｎ、ｎは自然数）におけるモアレピッチ値が計算される。実施例１のモードＡにおけるＰ＜１０
（ｍｍ）の最大のモアレピッチは２（ｄｏｔ）周期の際に最大となり、Ｐｍａｘ＝０．６１（ｍｍ）である。ここで、Ｎ＋ｎ（ｄｏｔ）周期（Ｎ、ｎは自然数）におけるＰ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチ値ＰがＰｍａｘ（ｍｍ）である。
Ｐｍａｘ＜０．７の場合、モアレピッチが十分小さいため、バックグラウンド露光なしであってもモアレ画像は発生しない。よって、バックグラウンド電位差Ｖａ＝０（Ｖ）に設定され、第一のレーザーパワーＥ１＝０（μＪ／ｃｍ２）として、バックグラウンド露光は行わない。帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０は、非画像部電位Ｖｄと同じく−５００（Ｖ）に設定される。
実施例１のモードＢは画像解像度Ｄ＝９００（ｄｐｉ）であり、画像周波数ＦがモードＡと異なる。Ｐ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチ値Ｐｍａｘは、４（ｄｏｔ）周期のときの０．７６（ｍｍ）である。Ｐ＞０．７であるため、モアレ画像を抑制するために、バックグラウンド露光を実施する。バックグラウンド露光を実施することによって、感光ドラム上の暗部電位Ｖｄを平滑化する。本実施例において、Ｐｍａｘ＝０．７６（ｍｍ）ピッチのモアレ画像を抑制するために必要最低限のバックグラウンド電位差Ｖａ＝７５（Ｖ）であり、このときの第一のレーザー光量Ｅ１は０．０５（μＪ／ｃｍ２）であった。よって、Ｅ１＝０．０５（μＪ／ｃｍ２）と設定している。また、モードＡと同等の非画像部電位Ｖｄ＝−５００（Ｖ）となるように、帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０＝−５７５（Ｖ）に設定される。非画像部電位ＶｄをモードＡと同等に設定するとモードＡと同等の画像濃度の画像が得られる。このように、モードＢでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＡより大きいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＡより大きくしている。これに伴い、モードＢでは、モードＡに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を大きくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を大きくしている。また、逆に、モードＡでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＢより小さいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＢより小さくしている。これに伴い、モードＡでは、モードＢに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を小さくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を小さくしている。
実施例１のモードＣは画像解像度Ｄ＝１２００（ｄｐｉ）であり、画像周波数ＦがモードＡ、Ｂと異なる。Ｐ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチ値Ｐｍａｘは、５（ｄｏｔ）周期のときの１．３６（ｍｍ）である。Ｐ＞０．７であり、モードＢよりもＰｍａｘが大きいため、モアレ画像を抑制するために、モードＢよりも大きい第一のレーザーパワーＥ１でバックグラウンド露光を実施する。本実施例において、Ｐｍａｘ＝１．３６（ｍｍ）ピッチのモアレ画像を抑制するために必要最低限のバックグラウンド電位差Ｖａ＝１５０（Ｖ）であり、このときの第一のレーザーパワーＥ１は０．１０（μＪ／ｃｍ２）であった。よって、Ｅ１＝０．１０（μＪ／ｃｍ２）と設定している。また、モードＡと同等の非画像部電位Ｖｄ＝−５００（Ｖ）となるように、帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０＝−６５０（Ｖ）に設定される。このように、モードＣでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＢより大きいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＢより大きくしている。これに伴い、モードＣでは、モードＢに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を大きくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を大きくしている。また、逆に、モードＢでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＣよりも小さいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＣより小さくしている。これに伴い、モードＢでは、モードＣに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を小さくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を小さくしている。
なお、詳細な説明は省略するが、モードＡとモードＣとの間でも同様に設定している。
【００２１】
比較例ｂは、モードＢ、モードＣにおいて、バックグラウンド露光を実施しない場合の比較例である。比較例ｂのモードＢでは、４（ｄｏｔ）周期のモアレピッチＰ＞０．７０であり且つ、バックグラウンド露光も行わない。このため、感光ドラム上にできた帯電電圧の微小な電位ムラと４（ｄｏｔ）の画像周波数が干渉し、４（ｄｏｔ）周期の画像でモアレ画像が発生した。比較例ｂのモードＣにおいては、同様に５（ｄｏｔ）周期の画像で
モアレ画像が発生した。
比較例ｃは、モードＢ、モードＣにおいて、帯電周波数ｆｐを画像周波数Ｆに合わせて大きく設定した際の比較例である。このように画像周波数Ｆの変化に合わせて帯電周波数ｆｐを変化させると、最大画像ピッチ値Ｐｍａｘ＜０．７（ｍｍ）に設定することが可能であり、バックグラウンド露光なしでもモアレ画像は抑制可能である。しかしながら、モードＢ、モードＣ共に、帯電周波数が２５００（Ｈｚ）以上となるため、画像形成時に高音で耳障りな帯電音が発生した。
比較例ｄは、モードＡ、Ｂ、Ｃすべてのモードで一定の第一のレーザーパワーＥ１＝０．１０（μＪ／ｃｍ２）でバックグラウンド露光を行った際の比較例である。比較例ｄは、長期使用時の感光ドラムの光疲労に課題があった。
ここで、長期使用時の感光ドラムの光疲労について図６を用いて説明する。図６はモードＡ、モードＢ、モードＣを３０００枚ずつ計９０００枚繰り返し印刷した際の、感光ドラムの明部電位Ｖｌのグラフである。画像の印字率は４％とした。図中の実線が実施例１の結果、破線は比較としての比較例ｄの結果である。
比較例ｄは、使用初期のドラム明部電位Ｖｌは−１００（Ｖ）であったが、９０００枚の連続プリント後には、ドラム明部電位Ｖｌが−２１０（Ｖ）と電位が大きく変化している。また、Ｖｌ＝−２１０（Ｖ）となったため、コントラスト電位Ｖｃが低下し、画像濃度が低下した。対して実施例１は、使用初期のドラム明部電位Ｖｌは−１００（Ｖ）であり、９０００枚の繰り返し印刷後のドラム明部電位Ｖｌは−１２０（Ｖ）と、繰り返し印刷を行った場合もドラム感度変化が小さい結果となった。画像濃度もコントラスト電位Ｖｃの低下が小さいため、使用初期と同等の画像濃度を維持した。
比較例ｄで、ドラム明部電位Ｖｌが大きく変化したのは感光ドラムの光劣化が原因である。感光ドラムの光劣化とは、より大きなレーザーパワーで感光ドラムにレーザーを長時間照射することによって、電荷が徐々に残留し、感光ドラムの感度が鈍くなる現象である。この結果から、バックグラウンド露光量である第一のレーザーパワーＥ１はできるだけ小さくした方が、感光ドラムの光劣化は抑制できることがわかる。
【００２２】
このように、複数のモードを使用するユーザーが長期に渡って画像形成装置を使用した場合、各モードで必要最低限のバックグラウンド露光量に設定することでよりモアレ画像を抑制しつつも、より長期に渡って安定した画像を出力可能となる。
以上説明したように、本実施例において、画像周波数と帯電周波数との最大モアレピッチ値Ｐｍａｘに応じて、バックグラウンド露光量である第一のレーザーパワーＥ１を必要最小限に設定する。このように設定することによって、モアレ画像を抑制しつつ、感光ドラムの光劣化を最小限に抑制することが可能である。
したがって、画像周波数と帯電周波数とによる干渉を抑制し、モアレ画像を抑制しつつ、かつ、より感光ドラムの光疲労を抑制し、長期に渡って安定した画像を出力可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【実施例２】
【００２３】
本発明の実施例２について説明する。実施例１と同一の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本実施例の画像形成装置の画像形成モードと第一のレーザーパワーについて図７を参照して比較例と共に説明する。図７は本実施例における画像形成装置の各種モードの一覧表である。本実施例の画像形成装置は、標準モードであるモードＡ、高速モードであるモードＧ、最高速モードであるモードＨを備える。プロセス速度はモードＡがＶｐ＝１６５（ｍｍ／ｓｅｃ）、モードＧがＶｐ＝２４８（ｍｍ／ｓｅｃ）、モードＨがＶｐ＝３３０（ｍｍ／ｓｅｃ）である。画像解像度Ｄは、モードＡが６００（ｄｐｉ）、モードＧが４００（ｄｐｉ）、モードＨが３００（ｄｐｉ）である。すなわち画像周波数Ｆがプロセス速度Ｖｐと画像解像度Ｄの両方によってモード毎に異なる仕様となっている。
【００２４】
本実施例２は帯電周波数をモードＡ、Ｇ、Ｈのすべてにおいて１６８０（Ｈｚ）に設定している。この帯電周波数は帯電音が気にならない周波数である。
実施例２のモードＡにおけるＰ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチは２（ｄｏｔ）周期の際に最大となり、Ｐｍａｘ＝０．６１（ｍｍ）である。
Ｐｍａｘ＜０．７の場合、モアレピッチが十分小さいため、バックグラウンド露光なしであってもモアレ画像は発生しない。よって、バックグラウンド電位差Ｖａ＝０（Ｖ）に設定され、第一のレーザーパワーＥ１＝０（μＪ／ｃｍ２）として、バックグラウンド露光は行わない。帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０は、非画像部電位Ｖｄと同じく−５００（Ｖ）に設定される。
実施例２のモードＧは画像解像度とプロセス速度ＶｐがモードＡと異なるため、画像周波数ＦがモードＡと異なる。Ｐ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチ値Ｐｍａｘは、２（ｄｏｔ）周期のときの０．９１（ｍｍ）である。Ｐ＞０．７であるため、モアレ画像を抑制するために、バックグラウンド露光を実施する。バックグラウンド露光を実施することによって、感光ドラム上の暗部電位Ｖｄを平滑化する。本実施例において、Ｐｍａｘ＝０．９１（ｍｍ）ピッチのモアレ画像を抑制するために必要最低限のバックグラウンド電位差Ｖａ＝１００（Ｖ）であり、このときの第一のレーザー光量Ｅ１は０．０７（μＪ／ｃｍ２）であった。よって、Ｅ１＝０．０７（μＪ／ｃｍ２）と設定している。また、モードＡと同等の非画像部電位Ｖｄ＝−５００（Ｖ）となるように、帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０＝−６００（Ｖ）に設定される。非画像部電位ＶｄをモードＡと同等に設定するとモードＡと同等の画像濃度、カブリの画像が得られる。このように、モードＧでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＡより大きいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＡより大きくしている。これに伴い、モードＧでは、モードＡに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を大きくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を大きくしている。また、逆に、モードＡでは最大モアレピッチ値ＰｍａｘがモードＧより小さいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＧより小さくしている。これに伴い、モードＡでは、モードＢに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を小さくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を小さくしている。
実施例２のモードＨは画像解像度とプロセス速度ＶｐがモードＡ、モードＧと異なるため、画像周波数ＦがモードＡ、Ｇと異なる。Ｐ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチ値Ｐｍａｘは、２（ｄｏｔ）周期のときの１．２３（ｍｍ）である。Ｐ＞０．７であり、モードＧよりもＰｍａｘが大きいため、モアレ画像を抑制するために、モードＧよりも大きい第一のレーザーパワーＥ１でバックグラウンド露光を実施する。本実施例において、Ｐｍａｘ＝１．２３（ｍｍ）ピッチのモアレ画像を抑制するために必要最低限のバックグラウンド電位差Ｖａ＝１５０（Ｖ）であり、このときの第一のレーザーパワーＥ１は０．１０（μＪ／ｃｍ２）であった。よって、Ｅ１＝０．１０（μＪ／ｃｍ２）と設定している。また、モードＡと同等の非画像部電位Ｖｄ＝−５００（Ｖ）となるように、帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０＝−６５０（Ｖ）に設定される。このように、モードＨでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＧより大きいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＧより大きくしている。これに伴い、モードＨでは、モードＧに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を大きくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を大きくしている。また、逆に、モードＧでは、最大モアレピッチ値ＰｍａｘがモードＨより小さいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＨより小さくしている。これに伴い、モードＧでは、モードＨに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を小さくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対を小さくしている。
なお、詳細は省略するが、モードＡとモードＨとの間でも同様に設定している。
【００２５】
比較例ｇは、モードＧ、モードＨにおいて、バックグラウンド露光を実施しない場合の比較例である。比較例ｇのモードＧでは、２（ｄｏｔ）周期のモアレピッチＰ＞０．７０
であり且つ、バックグラウンド露光も行わない。このため、感光ドラム上にできた帯電電圧の微小な電位ムラと２（ｄｏｔ）の画像周波数が干渉し、２（ｄｏｔ）周期の画像でモアレ画像が発生した。比較例ｇのモードＨにおいても、同様に２（ｄｏｔ）周期の画像でモアレ画像が発生した。
比較例ｈは、モードＧ、モードＨにおいて、帯電周波数ｆｐを画像周波数Ｆに合わせて大きく設定した際の比較例である。このように画像周波数Ｆの変化に合わせて帯電周波数ｆｐを変化させると、最大モアレピッチ値Ｐｍａｘ＜０．７（ｍｍ）に設定することが可能であり、バックグラウンド露光なしでもモアレ画像は抑制可能である。しかしながら、モードＧ、モードＨ共に、帯電周波数が２５００（Ｈｚ）以上となるため、画像形成時に高音で耳障りな帯電音が発生した。
比較例ｊはモードＡ、Ｇ、Ｈすべてのモードで一定の第一のレーザーパワーＥ１＝０．１０（μＪ／ｃｍ２）でバックグラウンド露光を行った際の比較例である。比較例ｊは、長期使用時の感光ドラムの光疲労に課題があった。
モードＡ、モードＧ、モードＨを３０００枚ずつ計９０００枚繰り返し印刷する実験を行い、感光ドラムの明部電位Ｖｌの変化と画像を確認した。実施例１の比較例では、使用初期のドラム明部電位Ｖｌは−１００（Ｖ）であったが、９０００枚の繰り返し印刷後にはドラム明部電位Ｖｌが−２１０（Ｖ）と電位が大きく変化した。また、Ｖｌ＝−２１０（Ｖ）となったため、コントラスト電位Ｖｃが低下し、画像濃度が低下した。対して実施例２は、同様の実験を行った結果、使用初期のドラム明部電位Ｖｌは−１００（Ｖ）であり、９０００枚の繰り返し印刷後のドラム明部電位Ｖｌは−１２５（Ｖ）と、繰り返し印刷を行った場合もドラム感度変化が小さい結果となった。画像濃度もコントラスト電位Ｖｃの低下が小さいため、使用初期と同等の画像濃度を維持した。
このように、複数のモードを使用するユーザーが長期に渡って画像形成装置を使用した場合、各モードで必要最低限のバックグラウンド露光量に設定することでよりモアレ画像を抑制しつつも、より長期に渡って安定した画像を出力可能となる。
【００２６】
以上説明したように、本実施例において、画像周波数と帯電周波数との最大モアレピッチ値Ｐｍａｘに応じて、バックグラウンド露光量である第一のレーザーパワーＥ１を必要最小限に設定する。このように設定することによって、モアレ画像を抑制しつつ、感光ドラムの光劣化を最小限に抑制することが可能である。
したがって、画像周波数と帯電周波数とによる干渉を抑制し、モアレ画像を抑制しつつ、かつ、より感光ドラムの光疲労を抑制し、長期に渡って安定した画像を出力可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【実施例３】
【００２７】
本発明の実施例３について説明する。実施例１と同一の構成については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
帯電周波数ｆｐと現像周波数ｆｄの干渉によるモアレについて説明する。
感光ドラムの帯電は実施例１と同様に、ＡＣ帯電方式を用いる。感光ドラム上に形成された帯電電位は、帯電電圧のＡＣ電圧に影響を受け、周波数ｆｐ（Ｈｚ）と同様の周期を持った微弱な電位差が生成される。
また、現像電圧も実施例１と同様にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた現像電圧を用いる。現像電圧の周波数（現像周波数）ｆｄによってトナーが感光ドラムと現像スリーブを往復運動しながら、感光ドラムに現像される。このとき、感光ドラム上に生成された周波数ｆｐ（Ｈｚ）と同様の周期を持った微弱な電位差と現像電圧の周波数ｆｄの干渉によってモアレ画像が発生する場合がある。これが帯電周波数ｆｐと現像周波数ｆｄの干渉によるモアレである。このような帯電周波数ｆｐと現像周波数ｆｄとの干渉によるモアレ画像の抑制に対してもバックグラウンド露光は有用な構成である。
【００２８】
帯電周波数ｆｐと現像周波数ｆｄによって発生するモアレ画像は、一方の１倍波と他方
のｍ倍波（ｍは自然数）で発生し得る。
このときの各ｍ毎のモアレピッチ値Ｐは、以下の式で得られる。
ｆｐ＞ｆｄのとき、
【数３】
2019148643.tif 000005
ｆｐ≦ｆｄのとき、
【数４】
2019148643.tif 000006
となる。
算出されたモアレピッチの値に応じて、モアレの見え方も変化する。一般にユーザーが認識できるモアレピッチは０．７＜Ｐ＜１０（ｍｍ）の範囲である。Ｐ＜０．７の範囲においてはピッチが十分細かいため、モアレ画像をユーザーが認識することは少ない。また、Ｐ＞１０（ｍｍ）の範囲においては、周期が十分大きいため、モアレ画像は目立たない。
Ｐ＜１０（ｍｍ）の範囲においては、モアレピッチＰが大きいほどモアレ画像はムラが大きい。ｍ倍波を考慮した際、Ｐ＜１０（ｍｍ）の範囲で最大のモアレピッチ値Ｐを最大モアレピッチ値Ｐｍａｘとする。ここでは、閾値（Ｙ）を１０（ｍｍ）とし、この閾値より小さい範囲で、最大のモアレピッチ値Ｐを最大モアレピッチ値としている。この閾値Ｙ（ｍｍ）は、Ｙ≧１０（ｍｍ）の範囲で設定することができる。
本実施例は、この最大モアレピッチ値Ｐｍａｘに応じて、バックグラウンドのレーザーパワーＥ１を適切に設定することで、モアレ画像を抑制しつつも、感光ドラムの光劣化も抑制する。具体的には、最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが大きいほどレーザーパワーＥ１を必要最小限な範囲で大きく設定する。
【００２９】
本実施例の画像形成装置の画像形成モードと第一のレーザーパワーについて図８を参照して比較例と共に説明する。図８は本実施例における画像形成装置の各種モードの一覧表である。本実施例の画像形成装置は、通常環境モードであるモードＳ、低湿モードであるモードＴ、超低湿モードであるモードＵを備え、湿度によってモードＳ、Ｔ、Ｕを切り替える。プロセス速度はモードＳ、Ｔ、ＵすべてＶｐ＝１８５（ｍｍ／ｓｅｃ）である。帯電周波数はモードＳ、Ｔ、Ｕすべて１４５０（Ｈｚ）に設定している。この帯電周波数は帯電音が気にならない周波数である。
現像剤であるトナーは、湿度によって帯電性能が異なる。トナーの帯電量によって、画像品質を満足するように現像電圧は最適に設定される。本実施例における画像形成装置は、低湿環境になるとトナーの帯電が不安定になり、過帯電トナーや未帯電トナーが増加する。低湿環境においては、同一の現像電圧を使用すると、白地部にトナーが現像してしまう「かぶり」という現象が通常環境よりも悪化する。したがって、現像電圧を湿度によって調整するモードをもち、低湿環境におけるかぶりを抑制する。低湿環境におけるかぶりを抑制する方法として、現像電圧の周波数ｆｄを大きく設定する方法が知られている。通常環境モードであるモードＳはｆｄ＝２５００（Ｈｚ）、低湿モードであるモードＴはｆｄ＝２６５０（Ｈｚ）、超低湿モードであるモードＵはｆｄ＝２７５０（Ｈｚ）に設定され、それぞれ画像形成装置の設置環境に応じて、適宜モードの切り替えが行われる。
このように設定することによってそれぞれの環境で現像の最適化が図ることが可能であ
る。
【００３０】
続いて各モードにおける帯電周波数ｆｐと現像周波数ｆｄとのモアレピッチＰについて説明する。
実施例３のモードＳにおけるＰ＜１０（ｍｍ）の最大のモアレピッチはｍ＝２の際に最大となり、Ｐｍａｘ＝０．４６（ｍｍ）である。
Ｐｍａｘ＜０．７の場合、モアレピッチが十分小さいため、バックグラウンド露光なしであってもモアレ画像は発生しない。よって、バックグラウンド電位差Ｖａ＝０（Ｖ）に設定され、第一のレーザーパワーＥ１＝０（μＪ／ｃｍ２）として、バックグラウンド露光は行わない。帯電のＤＣ電圧Ｖ０は、非画像部電位Ｖｄと同じく−５００（Ｖ）に設定される。
実施例３のモードＴの最大のモアレピッチ値Ｐｍａｘは、ｍ＝２のときの０．７４（ｍｍ）である。Ｐ＞０．７であるため、モアレ画像を抑制するために、バックグラウンド露光を実施する。バックグラウンド露光を実施することによって、感光ドラム上の暗部電位Ｖｄを平滑化する。本実施例において、Ｐｍａｘ＝０．７４（ｍｍ）ピッチのモアレ画像を抑制するために必要最低限のバックグラウンド電位差（ＢＧ電位差）Ｖａ＝７５（Ｖ）であり、このとき、第一のレーザー光量Ｅ１は０．０５（μＪ／ｃｍ２）であった。よって、Ｅ１＝０．０５（μＪ／ｃｍ２）と設定している。また、モードＳと同等の非画像部電位Ｖｄ＝−５００（Ｖ）となるように、帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０＝−５７５（Ｖ）に設定される。非画像部電位ＶｄをモードＳと同等に設定するとモードＳと同等の画像濃度の画像が得られる。このように、モードＴでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＳより大きいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＳより大きくしている。これに伴い、モードＴでは、モードＳに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を大きくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を大きくしている。また、逆に、モードＳでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＴよりも小さいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＴより小さくしている。これに伴い、モードＳでは、モードＴに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を小さくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を小さくしている。
実施例３のモードＵの最大モアレピッチ値Ｐｍａｘは、ｍ＝２のときの１．２３（ｍｍ）である。Ｐ＞０．７であり、モードＴよりもＰｍａｘが大きいため、モアレ画像を抑制するために、モードＴよりも大きい第一のレーザーパワーＥ１でバックグラウンド露光を実施する。本実施例において、Ｐｍａｘ＝１．２３（ｍｍ）ピッチのモアレ画像を抑制するために必要最低限のバックグラウンド電位差Ｖａ＝１５０（Ｖ）であり、このときの第一のレーザーパワーＥ１は０．１０（μＪ／ｃｍ２）であった。よって、Ｅ１＝０．１０（μＪ／ｃｍ２）と設定している。また、モードＳと同等の非画像部電位Ｖｄ＝−５００（Ｖ）となるように、帯電電圧のＤＣ電圧Ｖ０＝−６５０（Ｖ）に設定される。このように、モードＵでは最大モアレピッチ値Ｐｍａｘが、モードＴより大きいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＴより大きくしている。これに伴い、モードＵでは、モードＴに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を大きくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を大きくしている。また、逆に、モードＴでは、最大モアレピッチ値ＰｍａｘがモードＵよりも小さいので、バックグラウンド電位差ＶａをモードＵより小さくしている。これに伴い、モードＴでは、モードＵに比べて、バックグラウンド部に露光する露光量であるＥ１を小さくし、且つ、帯電電圧印加手段が出力するＤＣ電圧であるＶ０の絶対値を小さくしている。
なお、詳細な説明は省略するが、モードＳとモードＵとの間でも同様に設定している。
比較例ｓは、モードＴ、モードＵにおいて、バックグラウンド露光を実施しない場合の比較例である。比較例ｓのモードＴでは、ｍ＝２のモアレピッチＰ＞０．７０であり、且つ、バックグラウンド露光も行わないため、感光ドラム上にできた帯電電圧の微小な電位ムラと現像周波数ｆｄが干渉し、ハーフトーン画像でモアレ画像が発生した。比較例ｓのモードＵにおいても同様にハーフトーン画像でモードＴよりもムラが大きいモアレ画像が
発生した。
【００３１】
比較例ｔはモードＳ、Ｔ、Ｕすべてのモードで一定の第一のレーザーパワーＥ１＝０．１０（μＪ／ｃｍ２）でバックグラウンド露光を行った際の比較例である。比較例ｔは、長期使用時の感光ドラムの光疲労に課題があった。
画像形成装置の使用環境が長期使用時に四季やエアコンの影響によって変化することを想定して、モードＳ、モードＴ、モードＵでそれぞれ３０００枚ずつ計９０００枚繰り返し印刷する実験を行い、感光ドラムの明部電位Ｖｌの変化と画像を確認した。
比較例ｔは、使用初期のドラム明部電位Ｖｌは−１００（Ｖ）であったが、９０００枚の連続プリント後には、ドラム明部電位Ｖｌが−２１０（Ｖ）と電位が大きく変化した。また、ＶＬ＝−２１０（Ｖ）となったため、コントラスト電位Ｖｃが低下し、画像濃度が低下した。対して実施例３は、使用初期のドラム明部電位Ｖｌは−１００（Ｖ）であり、９０００枚の繰り返し印刷後のドラム明部電位Ｖｌは−１２０（Ｖ）と、繰り返し印刷を行った場合もドラム感度変化が小さい結果となった。画像濃度もコントラスト電位Ｖｃの低下が小さいため、使用初期と同等の画像濃度を維持した。
このように、複数のモードを使用するユーザーが長期に渡って画像形成装置を使用した場合、各モードで必要最低限のバックグラウンド露光量に設定することでよりモアレ画像を抑制しつつも、より長期に渡って安定した画像を出力可能となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施例において、帯電周波数と現像周波数の最大モアレピッチ値Ｐｍａｘに応じて、バックグラウンド露光量である第一のレーザーパワーＥ１を必要最小限に設定する。このように設定することによって、モアレ画像を抑制しつつ、感光ドラムの光劣化を最小限に抑制することが可能である。
したがって、帯電周波数と現像周波数による干渉を抑制し、モアレ画像を抑制しつつ、かつ、より感光ドラムの光疲労を抑制し、長期に渡って安定した画像を出力可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００３３】
１…画像形成装置、２０…感光ドラム、２１…帯電ローラ、１００…露光装置、１２０…帯電電圧印加手段
【図１】
2019148643.tif 000010
【図２】
2019148643.tif 000011
【図３】
2019148643.tif 000012
【図４】
2019148643.tif 000013
【図５】
2019148643.tif 000014
【図６】
2019148643.tif 000015
【図７】
2019148643.tif 000016
【図８】
2019148643.tif 000017