(57)【要約】【課題】形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる画像形成装置及び帯電装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０は、トナー像を外周面２０２ａに保持する感光体ドラム２０２と、帯電装置３００とを有し、帯電装置３００は、放電ワイヤ３０４と、複数の開口３２６が形成されているグリッド電極３２０とを有し、放電ワイヤ３０４の振動の一周期中に外周面２０２ａが移動する距離が、複数の開口３２６の外周面２０２ａの移動する方向における長さと非干渉となるよう放電ワイヤ３０４の振動時の周波数が定められている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電装置と、
を有し、
前記帯電装置は、
前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さと非干渉となるように振動時の周波数が定められている画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の電極は、振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さの非整数倍となるように振動時の周波数が定められている請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動をする距離が、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さと非干渉となるように、振動時の周波数が定められている請求項１又は２画像形成装置。
【請求項４】
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電装置と、
を有し、
前記帯電装置は、
前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と非干渉となるように、振動時の前記第１電極振動周波数が定められている画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で非干渉となるように、振動時の前記第１電極振動周波数が定められている請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの最大値と最小値との差分の３０％よりも大きい値の周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と非干渉となるように、振動時の周波数が定められている請求項４又は５記載の画像形成装置。
【請求項７】
平均粒径が６μm以下のトナーが画像形成に用いられる請求項１から６いずれか記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像保持体は、画像形成時における前記外周面の移動速度が、３００ｍｍ／ｓ以上である請求項１から７いずれか記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の電極は、当該第１の電極の径、密度及び長さの少なくとも一つを変化させることにより振動時の周波数が定められている請求項１乃至８いずれか記載の画像形成装置。
【請求項１０】
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体の前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さと非干渉となるように振動時の周波数が定められている帯電装置。
【請求項１１】
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体の前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と非干渉となるように、振動時の前記第１電極振動周波数が定められている帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電子写真装置に搭載され、回転駆動される静電潜像担持体の表面を所定電位に帯電させる帯電装置であって、上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位の近傍値まで帯電させる粗帯電部と、該粗帯電部にて帯電された上記静電潜像担持体の表面を上記所定電位に均一に帯電させる調整帯電部とを備えることを特徴とする帯電装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、周面が周回移動する感光体と対向して設けられ、直流又は直流に交流を重畳した電圧が印加される放電電極と、多数の開口を有する導電性の薄板材からなり、前記放電電極と前記感光体との間にあって感光体表面とほぼ平行に支持されるグリッド電極とを備えるスコロトロン帯電器において、前記開口の形状が、３対の平行な辺で形成される六角形であり、該六角形のそれぞれ対となる辺の長さは等しく、前記３対の辺のうちの少なくとも１対の辺が他の２対の辺と長さが異なり、前記３対の辺のうちの１対の辺が前記感光体の移動方向（Ｙ方向）と平行となるように設けられ、該開口が複数配列されて隣り合う開口間に形成される帯状部分の幅がほぼ均一となるように、該開口が感光体の移動方向と直角方向（Ｘ方向）又は一定の角度を持つ方向に開口列を形成し、該開口列を感光体の移動方向に複数有することを特徴とするスコロトロン帯電器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２１５７２号公報
【特許文献２】特開平８−３６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トナーを用いて画像を形成する画像形成装置においては、形成される画像に濃度の斑が生じることがある。
【０００６】
本発明は、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、第２の電極に形成された複数の開口の互いに隣り合う２つの間の長さと非干渉となるように第１の電極の振動時の周波数が定められていない場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる画像形成装置及び帯電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明は、
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電装置と、
を有し、
前記帯電装置は、
前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さと非干渉となるように振動時の周波数が定められている画像形成装置である。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、前記第１の電極は、振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さの非整数倍となるように振動時の周波数が定められている請求項１記載の画像形成装置である。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、前記第１の電極は、前記第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動をする距離が、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さと非干渉となるように、振動時の周波数が定められている請求項１又は２画像形成装置である。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電装置と、
を有し、
前記帯電装置は、
前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と非干渉となるように、振動時の前記第１電極振動周波数が定められている画像形成装置である。
【００１１】
請求項５に係る本発明は、前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で非干渉となるように、振動時の前記第１電極振動周波数が定められている請求項４記載の画像形成装置である。
【００１２】
請求項６に係る本発明は、前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの最大値と最小値との差分の３０％よりも大きい値の周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離とと非干渉となるように、振動時の周波数が定められている請求項４又は５記載の画像形成装置である。
【００１３】
請求項７に係る本発明は、平均粒径が６μm以下のトナーが画像形成に用いられる請求項１から６いずれか記載の画像形成装置である。
【００１４】
請求項８に係る本発明は、前記像保持体は、画像形成時における前記外周面の移動速度が、３００ｍｍ／ｓ以上である請求項１から７いずれか記載の画像形成装置である。
【００１５】
請求項９に係る本発明は、前記第１の電極は、当該第１の電極の径、密度及び長さの少なくとも一つを変化させることにより振動時の周波数が定められている請求項１乃至８いずれか記載の画像形成装置である。
【００１６】
請求項１０に係る本発明は、
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体の前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記複数の開口の互いに隣り合う２つの間の前記外周面の移動する方向における長さと非干渉となるように振動時の周波数が定められている帯電装置である。
【００１７】
請求項１１に係る本発明は、
外周面が移動し、記録媒体に転写されるトナー像を前記外周面に保持する像保持体の前記外周面に対向する位置に配置されていて、線状である第１の電極と、
前記外周面と前記第１の電極との間に配置されていて、複数の開口が形成されている第２の電極と、
を有し、
前記第１の電極は、当該第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動する距離が、前記第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される前記複数の開口の前記外周面の移動方向の成分距離と非干渉となるように、振動時の前記第１電極振動周波数が定められている帯電装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、第２の電極に形成された複数の開口の互いに隣り合う２つの間の像保持体の外周面が移動する方向における長さと非干渉となるように第１の電極の振動時の周波数が定められていない場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる画像形成装置を提供することができる。
【００１９】
請求項２に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、複数の開口の互いに隣り合う２つの間の像保持体の外周面が移動する方向における長さの整数倍となるように振動時の周波数が定められている場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる。
【００２０】
請求項３に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に前記外周面が移動をする距離が、１ｍｍよりも小さい範囲及び１５ｍｍよりも大きい範囲の少なくともいずれか一方においても、第２の電極に形成された複数の開口の互いに隣り合う２つの間の像保持体の外周面が移動する方向における長さと非干渉となるように第１の電極の振動時の周波数を定める場合と比較して、第１の電極の振動の周波数制約を小さくすることができる。
【００２１】
請求項４に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される複数の開口の外周面の移動方向の成分距離と干渉するように第１電極振動周波数が定められている場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる画像形成装置を提供することができる。
【００２２】
請求項５に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に外周面が移動をする距離が、１ｍｍよりも小さい範囲及び１５ｍｍよりも大きい範囲の少なくともいずれか一方においても、第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される複数の開口の外周面の移動方向の成分距離と非干渉となるように第１の電極の振動時の周波数が定められている場合と比較して、第１の電極の振動の周波数の制約を小さくすることができる。
【００２３】
請求項６に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの最大値と最小値との差分の３０％よりも大きい値の周波数成分から算出される複数の開口の外周面の移動方向の成分距離と干渉するように、第１の電極の振動時の周波数が定められている場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる画像形成装置を提供することができる。
【００２４】
請求項７に係る本発明によれば、形成される画像に濃度の斑を生じにくくしつつ、平均粒径が６μmよりも大きいトナーを用いる場合と比較して形成される画像の品質を向上させることができる。
【００２５】
請求項８に係る本発明によれば、形成される画像に濃度の斑を生じにくくしつつ、像保持体の外周面の速度が３００ｍｍ／Ｓよりも小さい場合と比較して、画像を形成する速度を上げることができる。
【００２６】
請求項９に係る本発明によれば、第１の電極の径、密度及び長さのいずれも変化させない場合と比較して、第１の電極の振動時の周波数を容易に規定することができる。
【００２７】
請求項１０に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、第２の電極に形成された複数の開口の互いに隣り合う２つの間の像保持体の外周面が移動する方向における長さと非干渉となるように第１の電極の振動時の周波数が定められていない場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる帯電装置を提供することができる。
【００２８】
請求項１１に係る本発明によれば、第１の電極の振動の一周期中に像保持体の外周面が移動する距離が、第２の電極の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される複数の開口の外周面の移動方向の成分距離と干渉するように第１電極振動周波数が定められている場合と比較して、形成される画像に濃度の斑を生じにくくすることができる帯電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態で用いられる画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像形成装置が有する画像形成部の構成を示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置が有する感光体ドラムを帯電する時間と、感光体ドラムの外周面の電位との関係を説明するグラフである。
【図４】図２に示す帯電装置が有するグリッド電極の第１の例を示す図である。
【図５】図２に示す帯電装置の動作を説明し、図５（Ａ）は、感光体ドラムを帯電中の帯電装置の状態を示す図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す状態から所定時間経過した後の帯電装置の状態を示す図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示す状態から、さらに所定時間経過した後の帯電装置の状態を示す図である。
【図６】放電ワイヤの振動ピッチを変化させて画像に斜め筋が生じるか否かを実験した実験の結果を示す図である。
【図７】図２に示す帯電装置が有するグリッド電極の第２の例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、グリッド電極の第２の例の画像の２次元フーリエ変換で得られた２次元パワースペクトルの強度分布を示す図であり、図８（Ｂ）は、得られた２次元パワースペクトルから極大値を抽出する範囲を示す図である。
【図９】グリッド電極の複数の開口の、像保持体の外周面の移動方向の成分距離毎に、２次元パワースペクトルの絶対値を積算した積算値を示すグラフである。
【図１０】図９の横軸を第１の電極の周波数に換算し、第１の電極の周波数毎に、２次元パワースペクトルの絶対値を積算した積算値を示すグラフである。
【図１１】図１０にプロットされたデータの詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の実施形態で用いられる画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、画像形成装置本体１２内に、像形成部１００と、転写装置５００と、定着装置６００と、給紙装置７００とが配置されている。また、画像形成装置本体１２内には、例えば用紙等の記録媒体を搬送するための搬送路７５０が形成されている。
【００３１】
像形成部１００は、電子写真方式が採用されていて、記録媒体に画像を形成する。像形成部１００は、例えば４つ等、例えば複数の画像形成ユニット２００を有する。４つの画像形成ユニット２００は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、黒等の互いに異なる色のトナー像を形成する。
【００３２】
画像形成ユニット２００は、感光体ドラム２０２を有する。感光体ドラム２０２は、像保持体の一例であって、外周面２０２ａ（図２を参照）が回転するように移動し、記録媒体に転写されるトナー像を外周面２０２ａに保持する。
【００３３】
画像形成ユニット２００は、感光体ドラム２０２を帯電する帯電装置３００をさらに有する。また、画像形成ユニット２００においては、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａに形成されたトナー像が、後述する中間転写ベルト５１０に一次転写される。尚、帯電装置３００と画像形成ユニット２００との詳細は後述する。
【００３４】
転写装置５００は中間転写ベルト５１０を有する。中間転写ベルト５１０には、感光体ドラム２０２からそれぞれにトナー像が一次転写され、一次転写されたトナー像が記録媒体に二次転写される。
【００３５】
中間転写ベルト５１０は、複数の支持部材によって回転することができるように支持されていて、複数の支持部材の１つである駆動ロール５１２が中間転写ベルト５１０に駆動を伝達する。
【００３６】
転写装置５００は、それぞれの感光体ドラム２０２から中間転写ベルト５１０へとトナー像を転写し、感光体ドラム２０２と同数の一次転写ロール５１４をさらに有し、中間転写ベルト５１０から記録媒体にトナー像を転写する二次転写ロール５１６をさらに有する。
【００３７】
定着装置６００は、記録媒体に転写されたトナー像を、例えば熱と圧力とを用いて記録媒体に定着する。
【００３８】
給紙装置７００は、積層された状態にある記録媒体を収納する収納部７０２と、収納部７０２に収納された記録媒体を搬送路７５０に向けて送り出す送出ロール７０４とを有する。
【００３９】
搬送路７５０は、給紙装置７００から二次転写位置Ｎへと記録媒体を搬送し、定着装置６００へとさらに記録媒体を搬送し、画像形成装置本体１２の外へと排出されるようにさらに記録媒体を搬送する。
【００４０】
以上のように構成された画像形成装置１０では、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａにそれぞれに形成されたトナー像が中間転写ベルト５１０へと一次転写され、中間転写ベルト５１０に一次転写されたトナー像が記録媒体に二次転写され、記録媒体に二次転写されたトナー像が定着装置６００によって記録媒体に定着される。図１における矢印は、画像形成をする際におけるそれぞれの感光体ドラム２０２と、中間転写ベルト５１０との回転方向を示している。
【００４１】
図２には、画像形成ユニット２００の構成と、画像形成ユニット２００近傍の構成とが示されている。画像形成ユニット２００は、先述のように感光体ドラム２０２と、帯電装置３００とを有し、さらには、帯電された感光体ドラム２０２の表面に潜像を形成する潜像形成装置２０６（図１を参照）と、感光体ドラム２０２に形成された潜像を現像してトナー像とする現像装置２０８と、一次転写ロール５１４によって中間転写ベルト５１０へとトナー像が転写された後に感光体ドラム２０２の外周面２０２ａに残留しているトナーを清掃する清掃装置２１２とを有する。
【００４２】
現像装置２０８においては、平均粒径が６μｍ以下のトナーを潜像の現像に用いることが望ましい。すなわち、画像形成装置１０においては、平均粒径が６μｍ以下のトナーを画像形成に用いることが望ましい。また、現像装置２０８においては、平均粒径が５μｍ以下のトナーを現像に用いることがさらに望ましい。すなわち、画像形成装置１０においは、平均粒径が５μｍ以下のトナーを画像形成に用いることがさらに望ましい。
【００４３】
ここで、平均粒径が小さいトナーを用いる程、形成される画像の品質を向上させること可能である。一方において、平均粒径が小さいトナーを用いる程、感光体ドラム２０２に帯電斑がある場合に最終的に形成される画像に濃度斑が生じる虞が大きくなる。尚、画像に生じる濃度斑の詳細は後述する。
【００４４】
転写装置５００は、コロナ放電方式の帯電装置であって、放電ワイヤ３０２と、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの移動方向において放電ワイヤ３０２よりも下流側に配置された放電ワイヤ３０４と、電源３１０と、制御装置３１２とを有する。
【００４５】
放電ワイヤ３０４は第１の電極の一例である。また、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とは、それぞれが感光体ドラム２０２の外周面２０２ａに対向する位置に配置されていて、それぞれが線状である。また、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とには、電源３１０から電流が供給される。また、制御装置３１２は、電源３１０を制御する。
【００４６】
帯電装置３００は、グリッド電極３２０と、電源３３０とをさらに有する。グリッド電極３２０は、第２の電極の一例であって、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａと、放電ワイヤ３０２及び放電ワイヤ３０４との間に配置されていて、複数の開口３２６（例えば、図４を参照）が形成されている。また、電源３３０は、グリッド電極３２０に電圧を印加する。
【００４７】
以上のように構成された画像形成ユニット２００においては、画像形成時における感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの移動速度は、３００ｍｍ／秒以上であることが望ましく、３５０ｍｍ／秒以上であることがさらに望ましい。ここで、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの速度が高い程、画像形成に要する時間を短縮することができる。一方において、外周面２０２ａの移動速度が高くなる程、外周面２０２ａの特定の部分が帯電装置３００近傍を通り抜ける時間が短くなり、外周面２０２ａが飽和帯電しにくくなる。
【００４８】
図３は、帯電電圧が一定である場合における感光体ドラム２０２を帯電する時間と、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの電位との関係を説明するグラフでる。図３において、電位Ｖ１は、感光体ドラム２０２が飽和帯電した状態における電位である。図３に示すように、感光体ドラム２０２は、帯電時間が時間ｔ１以上において電位が略Ｖ１となり、略飽和帯電した状態となる。
【００４９】
画像形成装置１０においては、外周面２０２ａの移動速度が低く、例えば時間ｔ２のように時間ｔ１以上の帯電時間を確保できる場合は、感光体ドラム２０２の表面を略飽和帯電させることができ、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａに帯電斑は発生しにくい。これに対して、外周面２０２ａの移動速度が高く、例えば時間ｔ３のように時間ｔ１以上の帯電時間を確保できない場合は、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａを飽和帯電させることができず、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａに帯電斑が発生しやすくなる。
【００５０】
このように、画像形成装置１０においては、感光体ドラム２０２の外周面の移動速度が高いほど、外周面２０２ａの帯電斑を原因とする画像の濃度斑が生じやすい。より具体的には、画像形成装置１０においては、外周面２０２ａの移動速度が３００ｍｍ／秒以上である場合は、外周面２０２ａの移動速度が３００ｍｍ／秒未満である場合よりも外周面２０２ａの帯電斑と画像の濃度斑とが生じやすく、外周面２０２ａの移動速度が３５０ｍｍ／秒以上である場合は、外周面２０２ａの移動速度が、５０ｍｍ／秒未満である場合よりも外周面２０２ａの帯電斑と画像の濃度斑とが生じやすい。尚、画像に生じる濃度斑の詳細は後述する。
【００５１】
図４は、グリッド電極３２０の第１の例を、図２における矢印Ａ−Ａ方向から示した図である。図４に示すように、グリッド電極３２０は、導電性の薄板を用いることができる板状部材３２２に、上述の複数の開口３２６が形成されてなる。複数の開口３２６は、それぞれが同じ幅であり、帯状であり、互いに平行であり、矢印ａで示す感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの移動方向に対して傾斜するように配置されている。また、複数の開口３２６の互いに隣り合う２つは、板状部材３２２の一部をなす仕切部３２４で仕切られている。図４に示すように、仕切部３２４は、それぞれが同じ幅である。
【００５２】
以下の説明において、矢印ａで示す感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの移動方向を矢印ａ方向と称することがある。また、以下の説明において、矢印ａ方向と交わる方向であり、矢印ｂで示す方向であるグリッド電極３２０の長手方向を矢印ｂ方向と称することがある。
【００５３】
また、この第１の例では、矢印ａ方向における複数の開口３２６の互いに隣り合う２つの間の長さ、即ち矢印ａ方向における複数の仕切部３２４の互いに隣り合う２つの長さＬは、２．０ｍｍとなっている。
【００５４】
以上のように構成された帯電装置３００においては、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とのコロナ放電で発生したイオンや電子（以下、「イオン等」とする）が、グリッド電極３２０に形成された開口３２６を通過するようにして感光体ドラム２０２の外周面２０２ａへと到達し、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａを帯電させる。
【００５５】
図５には、帯電装置３００の動作が説明されていて、図５（Ａ）は、感光体ドラム２０２を帯電中の帯電装置３００の状態を示す図であり、図５（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態から所定時間経過後の帯電装置３００の状態を示す図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示す状態からさらに所定時間経過後の帯電装置３００の状態を示す図である。尚、図５においては、図示の便宜上、放電ワイヤ３０２及び放電ワイヤ３０４とグリッド電極３２０との間の距離と、グリッド電極３２０と感光体ドラム２０２との間の距離とが、実際よりも長く描かれている。
【００５６】
図５に示すように、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とは、電源３１０から電流が供給されると振動する。例えば、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とは、図５（Ａ）に実線で示す外周面２０２ａに最も近い位置から、時計回り方向に回転するようにして、図５（Ｂ）に実線で示す外周面２０２ａから最も遠い位置へと移動し、さらに時計回り方向に回転するようにして、図５（Ｃ）に示す外周面２０２ａに最も近い位置へと再び移動するとの動きを繰り返すようにして振動する。
【００５７】
ここで、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とで発生したイオン等は、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とが外周面２０２ａに近い位置にある場合ほど外周面２０２ａに到達する量が多くなる。また、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とで発生したイオン等は、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とが外周面２０２ａから遠い位置にある場合ほど外周面２０２ａに到達する量が少なくなる。すなわち、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とが、図５（Ａ）及び図５（Ｃ）に実線で示す位置にある場合に、外周面２０２ａに到達するイオン等の量が最も多くなり、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とが図５（Ｂ）に実線で示す位置にある場合に、外周面２０２ａに到達するイオン等の量が最も少なくなる。
【００５８】
また、放電ワイヤ３０２と放電ワイヤ３０４とで生じたイオン等は、グリッド電極３２０の開口３２６を通過すると、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａに到達するものの、グリッド電極３２０の仕切部３２４に衝突すると、仕切部３２４に遮られて外周面２０２ａには到達しない。このため、外周面２０２ａにおいては、仕切部３２４に近い箇所ほど到達するイオン等の量が少なくなり、仕切部３２４から遠い箇所ほど到達するイオン等の量が多くなる。
【００５９】
そして、放電ワイヤ３０２及び放電ワイヤ３０４の振動を原因として生じる外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差と、仕切部３２４からの距離の違いを原因として生じる外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差とが、例えば全部又は一部において重なると、外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差が大きくなり、外周面２０２ａの帯電に斑が生じることがあり、帯電に斑が生じると形成される画像に濃度斑が生じることがある。ここで、画像に生じる濃度斑の例としては、例えば、記録媒体の表面に矢印ａ方向に対して傾いた向きに生じる斜め筋を挙げることができる。
【００６０】
このため、画像形成装置１０においては、外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差が大きくならないように、放電ワイヤ３０４が振動する際の周波数を、放電ワイヤ３０４の振動の一周期中に感光体ドラム２０２の外周面２０２ａが移動をする距離が、複数の開口３２６の互いに隣り合う２つの外周面２０２ａの移動方向（矢印ａ方向）における長さＬと非干渉となるように定めている。
【００６１】
より具体的には、画像形成装置１０においては、放電ワイヤ３０４が振動する際の周波数を、放電ワイヤ３０４の振動の一周期中に感光体ドラム２０２の外周面２０２ａが移動する距離が、複数の開口３２６の互いに隣り合う２つの外周面２０２ａが移動する方向における長さＬの非整数倍となるように定めている。
【００６２】
以下の説明において、放電ワイヤ３０４の振動の一周期中に感光体ドラム２０２の外周面２０２ａが移動する距離を放電ワイヤ３０４の振動ピッチと称することがある。また、放電ワイヤ３０４の振動ピッチは、
外周面２０２ａの移動速度〔ｍｍ／秒〕÷放電ワイヤ３０４の振動周波数〔１／秒〕
で算出することができる。また、放電ワイヤ３０４の振動ピッチは、放電ワイヤ３０４の振動周波数を変化させることで変化させることができる。
【００６３】
図６には、以上で説明をした画像形成装置１０において、放電ワイヤ３０４の振動ピッチを変化させて、形成される画像の濃度斑の一例である斜め筋が生じるか否を実験した結果が示されている。尚、画像形成装置１０においては、感光体ドラム２０２の外周面２０２ａの移動方向（矢印ａ方向）における複数の開口３２６の互いに隣り合う２つの間の長さＬは、先述のように２．０ｍｍである。
【００６４】
図６に示すように、放電ワイヤ３０４の振動ピッチが、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２．２ｍｍ又は２．４ｍｍであって、放電ワイヤ３０４の振動ピッチが、２．０ｍｍである長さＬの非整数倍である場合には、画像に斜め筋は生じなかった。これに対して、放電ワイヤ３０４の振動ピッチが２．０ｍｍ又は４．０ｍｍであり、２．０ｍｍである長さＬの整数倍である場合には、画像に斜め筋が生じた。
【００６５】
ここで、放電ワイヤ３０４の振動ピッチは、１．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ以下の範囲で長さＬと非干渉であり、長さＬの非整数倍であることが望ましい。一方、放電ワイヤ３０４の振動ピッチは、１．０ｍｍよりも小さい範囲や１５．０ｍｍよりも大きい範囲においては、生じる虞がある斜め筋が目視での認識しにくい大きさであるため、必ずしも長さＬと非干渉であることを要せず、必ずしも長さＬの非整数倍であることを要しない。
【００６６】
先述のように、放電ワイヤ３０４の振動ピッチは、放電ワイヤ３０４の振動周波数ｆを変化させることで変化させることができる。そして、放電ワイヤ３０４の振動周波数ｆは、
Ｌ：放電ワイヤ３０４の長さ
Ｔ：放電ワイヤ３０４の張力
ｄ：放電ワイヤ３０４の直径
ρ：放電ワイヤ３０４の密度
とした場合に、以下のように算出される。
【数１】
2019086746.tif 000003
【００６７】
このため、放電ワイヤ３０４の振動周波数ｆ及び振動ピッチは、放電ワイヤ３０４の直径ｄ、密度ρ、長さＬ及び張力Ｔの少なくとも一つを変化させることにより変化させることができ、所望の値とすることができる。
【００６８】
図７は、グリッド電極３２０の第２の例を、図２における矢印Ａ−Ａ方向から示した図である。先述のグリッド電極３２０の第１の例では、板状部材３２２に複数の帯状の開口３２６が形成されていた。これに対して、グリッド電極３２０の第２の例では、板状部材３２２に複数の六角形の開口３２６が形成されている。また、先述のグリッド電極３２０の第１の例とは形状が異なるものの、先述のグリッド電極３２０と同様に、グリッド電極３２０の第２の例でも、互いに隣り合う２つの開口３２６を仕切る仕切部３２４を有する。
【００６９】
また、先述のグリッド電極３２０の第１の例を用いた場合と同様に、グリッド電極３２０の第２の例を用いた場合であっても、仕切部３２４からの距離の違いを原因として外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量に差が生じる。また、先述のグリッド電極３２０の第１の例を用いた場合と同様に、グリッド電極３２０の第２の例を用いた場合であっても、放電ワイヤ３０２及び放電ワイヤ３０４の振動を原因として、外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量に差が生じる。
【００７０】
そして、先述のグリッド電極３２０の第１の例を用いた場合と同様に、グリッド電極３２０の第２の例を用いた場合であっても、放電ワイヤ３０２及び放電ワイヤ３０４の振動を原因として生じる外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差と、仕切部３２４からの距離の違いを原因として生じる外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差とが、例えば全部又は一部において重なると、外周面２０２ａの位置毎の到達するイオン等の量の差が大きくなり、外周面２０２ａに帯電の斑が生じて、帯電の斑を原因として形成される画像に濃度斑が生じることがある。
【００７１】
このため、画像形成装置１０においては、グリッド電極３２０の第２の例を用いる場合に、外周面２０２ａに到達するイオン等の量の差が大きくならないように、放電ワイヤ３０４の振動の一周期中に感光体ドラム２０２の外周面が移動する距離（放電ワイヤ３０４の振動ピッチ）が、グリッド電極３２０の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの極大値での周波数成分から算出される複数の開口３２６の外周面２０２ａの移動方向の成分距離と非干渉となるように、放電ワイヤ３０４の振動時の周波数を規定している。以下、具体的に説明する。
【００７２】
以下の説明において、複数の開口３２６の互いに隣り合う２つの間の長さを開口ピッチと称することがある。また、以下の説明において、２次元パワースペクトルから算出される開口ピッチの外周面２０２ａの移動方向（矢印ａ方向）における長さ成分を、開口ピッチの矢印ａ方向成分と称することがある。ここで、開口ピッチの矢印ａ方向成分は、複数の開口３２６の外周面２０２ａの移動方向の距離成分の一例である。
【００７３】
図８（Ａ）には、グリッド電極３２０の第２の例の画像の２次元フーリエ変換で得られた２次元パワースペクトルの強度分布が示されている。より詳細には、図８（Ａ）には、グリッド電極３２０の第２の例の画像を二値化し、二値化した画像に対して２次元フーリエ変換を施して２次元パワースペクトルの強度分布を算出した結果が示されている。図８においては、横軸が先述の矢印ａ方向、即ち感光体ドラム２０２の移動方向の周波数を示していて、縦軸が先述の矢印ｂ方向、即ち矢印ａ方向と交わる方向であり、グリッド電極３２０の長手方向である方向の周波数を示している。また、２次元フーリエ変換としては、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）が採用されている。
【００７４】
図８（Ｂ）には、算出され２次元パワースペクトル（空間周波数２次元パワースペクトル）の強度分布から２次元パワースペクトルを抽出する範囲が示されている。図８（Ｂ）に示す内周円Ｃ１は、抽出する波長の最大値に対応し、２次元パワースペクトル原点を中心とする半径ｒ１の円であり、抽出する波長の最大値は１５ｍｍである。また、図８（Ｂ）に示す外周円Ｃ２は、抽出する波長の最小値に対応し、２次元パワースペクトルの原点を中心とする半径ｒ２の円であり、抽出する波長の最小値は１ｍｍである。このように、画像形成装置１０がグリッド電極３２０の第２の例を用いる場合には、算出された２次元パワースペクトルの強度分布から２次元パワースペクトルを抽出する範囲は、波長が１ｍｍ以上１５ｍｍ以下となるように定められている。
【００７５】
図９は、開口ピッチの矢印ａ方向成分毎に、２次元パワースペクトルの絶対値を積算した積算値を示すグラフである。ここで、放電ワイヤ３０４の振動ピッチが、開口ピッチの矢印ａ方向成分と干渉すると、感光体ドラム２０２に帯電斑が生じやすくなり、画像の濃度斑が生じやすくなる。また、放電ワイヤ３０４の振動ピッチと開口ピッチの矢印ａ方向成分との干渉は、２次元パワースペクトルの積算値が大きい開口ピッチほど生じやすい。
【００７６】
このため、画像形成装置１０でグリッド電極３２０の第２の例を用いる場合には、図９に示す２次元パワースペクトルの積算データを用いて、放電ワイヤ３０４の振動ピッチと、２次元パワースペクトルの積算値が大き開口ピッチの矢印ａ方向成分との干渉が生じにくくなるように、放電ワイヤ３０４の振動ピッチを規定し、放電ワイヤ３０４の周波数を規定している。
【００７７】
図９における線Ｍは、２次元パワースペクトルの積算値の最大値を示していて、図９における線ｍは、２次元パワースペクトルの積算値の最小値を示している。また、図９における線ｌ１は、線Ｍで示される積算値の最大値から線ｍで示される積算値の最小値を引いた値を１００％とした場合に、線ｍで示される最小値に３０％を加えた値を示している。また、図９における線ｌ２は、線Ｍで示される積算値の最大値から線ｍで示される積算値の最小値を引いた値を１００％とした場合に、線ｍで示される最小値に４０％を加えた値を示している。また、図９における線ｌ３は、線Ｍで示される積算値の最大値から線ｍで示される積算値の最小値を引いた値を１００％とした場合に、線ｍで示される最小値に５０％を加えた値を示している。
【００７８】
図１０は、図９の横軸として示された開口ピッチの矢印ａ方向成分を放電ワイヤ３０４の周波数に換算した値ごとに、２次元パワースペクトルの絶対値を積算した積算値を示すグラフである。
【００７９】
ここで、開口ピッチの矢印ａ方向成分の放電ワイヤ３０４の周波数への換算には、以下の関係式が用いられる。
ｆ：放電ワイヤ３０４の周波数
ｖ：外周面２０２ａの速度
Ｐ：開口ピッチ
とした場合に、
ｆ＝ｖ／Ｐ
【００８０】
図１０においても、線Ｍは２次元パワースペクトルの積算値の最大値を示していて、線ｍは、２次元パワースペクトルの積算値の最小値を示している。また、図１０においても、線ｌ１は、線Ｍで示される積算値の最大値から線ｍで示される積算値の最小値を引いた値を１００％とした場合に、線ｍで示される最小値に３０％を加えた値を示していて、線ｌ２は、線Ｍで示される積算値の最大値から線ｍで示される積算値の最小値を引いた値を１００％とした場合に、線ｍで示される最小値に４０％を加えた値を示していて、線ｌ３は、線Ｍで示される積算値の最大値から線ｍで示される積算値の最小値を引いた値を１００％とした場合に、線ｍで示される最小値に３０％を加えた値を示している。
【００８１】
また、図１０には、放電ワイヤ３０４の周波数を変化させ、放電ワイヤ３０４の周波数のそれぞれで感光体ドラム２０２を帯電させ、画像形成をおこなった場合に、形成される画像に斜め筋が生じるか否かを実験した結果が示されている。すなわち、図１０には、形成された画像に斜め筋が発生しなかった放電ワイヤ３０４の周波数が○でプロットされていて、形成された画像の斜め筋が軽微に発生した周波数が△でプロットされていて、形成された画像に大きく斜め筋が生じた周波数が×でプロットされている。
【００８２】
図１０を参照すると、形成される画像に斜め筋が生じないようにするには、２次元スペクトルの積算値が線ｌ１以下となるように放電ワイヤ３０４の周波数を規定すればよいことがわかる。すなわち、形成される画像に斜め筋が生じないようにするには、放電ワイヤ３０４の周波数を、２次元パワースペクトルの積算値が、線ｌ１が示す値よりも小さくなるようにすればよく、放電ワイヤ３０４の振動の一周期中に外周面２０２ａが移動する距離が、グリッド電極３２０の画像の２次元フーリエ変換で得られる空間周波数パワースペクトルの最大値と最小値との差分の３０％よりも大きい値の周波数成分から算出される複数の開口３２６の外周面２０２ａの移動方向の成分距離と非干渉となるように、放電ワイヤ３０４の周波数を定めればよいことがわかる。
【００８３】
図１１には、図１０にプロットされたデータの詳細が示されている。図１１に示す例では、一つの同じ放電ワイヤ３０４の、即ち、長さＬ、直径ｄ、密度ρが同じ放電ワイヤ３０４の張力Ｔを変化させることで、放電ワイヤ３０４の振動時の周波数を変化させている。また、放電ワイヤ３０４の振動時の周波数は、先述の数式を用いて算出される。
【符号の説明】
【００８４】
１０・・・画像形成装置
２０２・・・感光体ドラム
２０２ａ・・・外周面
３００・・・帯電装置
３０２、３０４・・・放電ワイヤ
３２０・・・グリッド電極
３２２・・・板状部材
３２４・・・仕切部
３２６・・・開口
【図１】
2019086746.tif 000004
【図２】
2019086746.tif 000005
【図３】
2019086746.tif 000006
【図４】
2019086746.tif 000007
【図５】
2019086746.tif 000008
【図６】
2019086746.tif 000009
【図７】
2019086746.tif 000010
【図８】
2019086746.tif 000011
【図９】
2019086746.tif 000012
【図１０】
2019086746.tif 000013
【図１１】
2019086746.tif 000014