(57)【要約】【課題】ピッチムラやモアレムラを防止する。【解決手段】感光ドラムの回転方向上流側で帯電ローラに第１の振動電圧からなる帯電バイアスＶ１を印加して感光ドラム表面を帯電し、下流側で現像スリーブに第２の振動電圧からなる現像バイアスＶ２を印加して感光ドラムを帯電する。帯電バイアスＶ１に対する現像バイアスＶ２の位相を、感光ドラム表面のうちの帯電バイアスで帯電された部分の電位と、この部分が現像部に到達したときに現像バイアスによって帯電される電位との電位差が小さくなるように制御する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な表面を有する像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像位置にて現像する現像手段と、を備えた画像形成装置において、
前記帯電手段に第１の振動電圧を印加して前記像担持体表面を帯電する帯電バイアス印加電源と、
前記現像手段に第２の振動電圧を印加して前記静電潜像を現像する現像バイアス印加電源と、
前記第１，第２の振動電圧のうちの少なくとも一方の振動電圧の位相を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１の振動電圧による前記像担持体上の電位と前記第２の振動電圧による前記像担持体上の電位との電位差の変動が小さくなるように、前記第１，第２の振動電圧のうちの少なくとも一方の位相を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１，第２の振動電圧が、直流電圧と交流電圧とを重畳させた重畳電圧である、
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】
前記制御手段は、前記像担持体表面が帯電部から現像部までの距離を移動するのに要する時間に基づいて前記位相差を決定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記帯電部から前記現像部までの距離が一定の場合は、前記像担持体表面の移動速度に基づいて前記位相差を決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１，第２の振動電圧の周波数に基づいて位相差を決定する、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは帯電手段及び現像手段に振動電圧を印加して、帯電処理，現像処理を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置において、像担持体の帯電手段としてはコロナ帯電器が広く利用されていたが、近年は、電圧を印加した帯電部材（例えば帯電ローラ）を像担持体に当接させて像体持体を帯電処理する接触帯電器が実用化されている。この接触帯電器は、コロナ帯電器に比べてオゾン等のコロナ放電生成物の発生が少ない、印加電圧の低圧化ができる等の長所を有する。
【０００３】
接触帯電器における帯電部材への印加電圧は、直流電圧のみ、又は直流電圧と交流電圧とを重畳させた振動電圧である。
【０００４】
前者の直流電圧のみを印加する接触帯電は、印加電圧が低く、また電源も簡単な安価なものが使用できるという利点がある反面、斑点状の帯電ムラが発生しやすく、また帯電部材の汚れ等にも弱く均一な帯電を得るのが困難であるという欠点がある。
【０００５】
これに対して、後者の振動電圧を印加する接触帯電は、斑点状の帯電ムラを大幅に改善することが可能であり、直流電圧のみを印加する接触帯電に比べて均一な帯電性を得やすいという利点がある。
【０００６】
画像形成装置においては、上述の接触帯電によって帯電された像担持体に露光装置により目的の画像情報に応じて走査線に沿って露光することで静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像器（現像手段）によりトナー像として現像する。この現像器にも接触帯電器同様、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加する手段が多く用いられている。このとき、接触帯電器による帯電電圧と現像器に印加される電位差とを均一に保つことによって安定した画像を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電器に振動電圧を印加することにより像担持体を帯電させかつ像担持体を走査線に沿って静電潜像を形成し、現像器に振動電圧を印加してトナー像を現像する画像形成装置においては、帯電及び現像の振動電圧が干渉し、画像ムラが発生するという問題があった。
【０００８】
すなわち、帯電器に印加された振動電圧の周波数に応じて、微小な電位の変化があるため、また現像器に印加された振動電圧の周波数に応じて、微小な電位の変化があるため、それぞれの微小な電位の変化が両者の電位差の変動として現れ、周期的な濃度変化等によるピッチムラやモアレが生じてしまう。
【０００９】
レーザプリンタや複写機のような解像度の高い画像形成装置においてはハーフトーンのような画像も出力することがある。ハーフトーンは帯電ムラ等による微小な濃度変化が目立ちやすい。
【００１０】
また、帯電器及び現像器に振動電圧を印加することにより像担持体を帯電させ、現像する工程を含む作像プロセスを繰り返し行いカラー画像形成をすると、順次重畳させる複数色分（例えば、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色）の画像のピッチムラやモアレ、色ムラが生じることになる。一色画像では余り目立たない周期的な画像の乱れも複数色の画像が重なると強調され、非常に画像を低下させる原因となる。
【００１１】
そこで、本発明は、上述の問題を解決して、帯電手段による像担持体の帯電電位と現像手段に印加する電位との電位差ムラを低減して、ピッチムラやモアレの発生を防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、移動可能な表面を有する像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像位置にて現像する現像手段と、を備えた画像形成装置において、前記帯電手段に第１の振動電圧を印加して前記像担持体表面を帯電する帯電バイアス印加電源と、前記現像手段に第２の振動電圧を印加して前記静電潜像を現像する現像バイアス印加電源と、前記第１，第２の振動電圧のうちの少なくとも一方の振動電圧の位相を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の振動電圧による前記像担持体上の電位と前記第２の振動電圧による前記像担持体上の電位との電位差の変動が小さくなるように、前記第１，第２の振動電圧のうちの少なくとも一方の位相を制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記第１，第２の振動電圧が、直流電圧と交流電圧とを重畳させた重畳電圧である、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記像担持体表面が帯電部から現像部までの距離を移動するのに要する時間に基づいて前記位相差を決定する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記帯電部から前記現像部までの距離が一定の場合は、前記像担持体表面の移動速度に基づいて前記位相差を決定する、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記第１，第２の振動電圧の周波数に基づいて位相差を決定する、ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００１８】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置（例えば、プリンタ，複写機，ファクシミリ）であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００１９】
同図に示す画像形成装置は、移動可能な表面を有する像担持体として、矢印Ｒ１方向に回転駆動されるドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を備えている。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像器（現像手段）４、転写ローラ（転写手段）５、クリーニング装置（クリーニング手段）６が配設されている。また、記録材Ｐの搬送方向に沿っての転写ローラ５の下流側には、定着装置７が配設されている。以下、順に説明する。
【００２０】
感光ドラム１は、接地された導電性のドラム基体（例えばアルミシリンダ）の外周面にＯＰＣ感光体（有機光半導体）又はアモルファスシリコン等の無機感光体の光導電層を形成したものであり、駆動手段（不図示）によって、矢印Ｒ１方向に処置上のプロセススピード（周速度）ｖで回転駆動される。
【００２１】
帯電ローラ２は、感光ドラム１表面を帯電する。接触帯電部材としての帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に当接されており、図２に示すように、感光ドラム１との間に帯電部（帯電ニップ部）Ａを形成している。帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源１１によって帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１の表面（外周面）が所定の極性・電位に均一に一次帯電処理される。なお、帯電については後に詳述する。
【００２２】
露光装置３は、感光ドラム１表面に静電潜像を形成する。露光装置３としては、例えばレーザスキャナが使用される。帯電後の感光ドラム１表面を、目的の画像情報に応じて走査線に沿って露光Ｌを行い、露光部分の電荷を除去する。これにより、感光ドラム１表面には、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００２３】
現像器４は、上述の静電潜像を現像する。現像器４は、矢印Ｒ４方向に回転する現像スリーブ４ａを有している。現像スリーブ４ａは、表面に現像剤を担持して矢印Ｒ４方向に回転し、表面の現像剤を感光ドラム１表面に対向する現像部（現像位置）Ｂに搬送する。現像スリーブ４ａには、現像バイアス印加電源１２によって現像バイアスが印加される。これにより感光ドラム１上の静電潜像に現像剤中のトナーが付着されてトナー像として現像（顕像化）される。なお、現像については後に詳述する。
【００２４】
転写ローラ５は、トナー像を転写する。転写ローラ５は、感光ドラム１表面に当接されて感光ドラム１との間に転写部（転写ニップ部）Ｔを形成している。転写ローラ５は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向に回転に伴って矢印Ｒ５方向に従動回転する。転写部Ｔには、紙，透明フィルム等の記録材Ｐが供給される。記録材Ｐは、給紙カセット（不図示）に収納されており、ここから給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ（いずれも不図示）によって所定のタイミング、すなわち感光ドラム１上のトナー像にタイミングを合わせるようにして転写部Ｔに供給される。このとき転写ローラ５には、転写バイアス印加電源（不図示）によってトナーと逆極性の転写バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１上のトナー像は静電的に記録材Ｐ表面に転写される。
【００２５】
クリーニング装置６は、感光ドラム１上の不要な付着物を除去する。トナー像転写後の感光ドラム１表面には、転写残トナー等の不要な付着物が残る。クリーニング装置６は、感光ドラム１表面に当接させたクリーニングブレード６ａによって上述の転写残トナー等を除去する。転写残トナーが除去された感光ドラム１は、次の画像形成に供される。
【００２６】
定着装置７は、トナー像を定着する。転写部において表面にトナー像が転写された記録材Ｐは、感光ドラム１から分離され、定着装置７に搬送される。定着装置７は、定着ローラ７ａ及び加圧ローラ７ｂによって記録材Ｐを加熱・加圧する。これにより、記録材Ｐ上にトナー像が定着される。
【００２７】
トナー像定着後の記録材Ｐは、画像形成装置本体（不図示）の外部に排出され、これにより、１枚の記録材Ｐに対する画像形成が終了する。
【００２８】
図２に感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４の位置関係を示す。同図中の符合Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４は、それぞれ感光ドラム１，帯電ローラ２，現像スリーブ４ａの回転方向を示している。帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転方向に上流側に配置され、現像器４（現像スリーブ４ａ）は、下流側に配設されている。また、感光ドラム１に対して、帯電ローラ２は帯電部Ａにおいて当接し、現像スリーブ４ａは現像部Ｂにおいて当接している。そして、同図中のｘは帯電部Ａと現像部Ｂとの、感光ドラム１上の距離、すなわち感光ドラム１表面のうちのある部分が、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向に回転に伴って帯電部Ａから現像部Ｂまで移動するときの移動距離を示している。
【００２９】
上述の構成において、感光ドラム１のプロセススピードをｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ、帯電部Ａと現像部Ｂとの距離をｘ＝２０．１ｍｍとすると、感光ドラム１表面のうち帯電部Ａで帯電された部分が現像部Ｂに到達するまでに２０１ｍｓｅｃの時間を要することになる。
【００３０】
図１に示すように、帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源１１によって帯電バイアスＶ１として第１の振動電圧が印加される。また、現像器４の現像スリーブ４ａには、現像バイアス印加電源１２によって現像バイアスＶ２として第２の振動電圧が印加される。
【００３１】
図３に、帯電バイアスＶ１、及び現像バイアスＶ２を示す。これらＶ１，Ｖ２は、周波数ｆを５００Ｈｚとし、帯電バイアスＶ１の直流成分Ｖｃと現像バイアスＶ２の直流成分Ｖｄとの電位差をＶｂとし、さらに、位相差を１／２周期（１ｍｓｅｃ）とする。
【００３２】
上述の帯電バイアスＶ１及び現像バイアスＶ２による帯電によって感光ドラム１表面上（ドラム周面）における帯電状態は図４のＶ１’，Ｖ２’に示すようになる。時間軸上１／２周期（１ｍｓｅｃ）の位相差があった帯電バイアスＶ１及び現像バイアスＶ２は、感光ドラム１表面上の帯電の電圧変動では、Ｖ１’及びＶ２’で示すように、位相が一致する。これにより、両者の電位差の変動はなくなって常に一定のＶｂに保たれ、画像のピッチムラやモアレの発生を防ぐことが可能となる。
【００３３】
本発明の構成の画像形成装置では、記録材Ｐとして厚紙やＯＨＰシートに画像を形成する場合に、充分な定着性を確保することを目的として、プロセススピードを遅くする場合がある。
【００３４】
例えば、プロセススピードｖが１００ｍｍ／ｓｅｃから５０ｍｍ／ｓｅｃに変化した場合、帯電バイアスＶ１及び現像バイアスＶ２の振動電圧は、図５に示すように、周波数を５００Ｈｚ、帯電バイアスＶ１の直流成分Ｖｃと現像バイアスＶ２の直流成分Ｖｄとの電位差をＶｂとし、さらに位相差を０とする。
【００３５】
プロセススピードの変化に応じて位相差を変化させることによって、帯電バイアスＶ１及び現像バイアスＶ２による帯電によって感光ドラム１表面上での帯電状態は図６に示す通りであり、プロセススピードが変化しても、感光ドラム１表面上の帯電の電圧変動では、Ｖ１’及びＶ２’で示すように、位相が一致する。これにより、両者の電位差は常に一定のＶｂに保たれる。
【００３６】
図７に、本実施の形態における帯電バイアス印加電源１１、及び現像バイアス印加電源１２の構成を示す。同図中の符合１３は、波形信号発生部（波形信号発生手段）を示す。
【００３７】
波形信号発生部１３は、図８（ａ）で示すような帯電バイアス波形のＰＷＭ信号である帯電バイアス波形信号２１を出力する。この帯電バイアス波形信号２１は、第１のローパスフィルタ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ  １）１１ｂにより、図８（ｂ）で示すような波形２２に変換され、交流増幅手段１１ａで増幅される。増幅された交流波形は電源１１ｃで生成された直流バイアスＶｃに重畳され、帯電バイアスＶ１として出力される。
【００３８】
また波形信号発生手段１３は、図８（ａ）で示すような現像バイアス波形のＰＷＭ信号である現像バイアス波形信号３１を出力する。この現像バイアス波形信号３１は、第２のローパスフィルタ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ２）１２ｂにより、図８（ｂ）で示すような波形３２に変換され、交流増幅手段１２ａで増幅される。増幅された交流波形は電源１２ｃで生成された直流バイアスＶｄに重畳され、現像バイアスＶ２として出力される。
【００３９】
波形信号発生部１３は、プロセススピードの変化に応じて、帯電バイアスの位相に対する現像バイアスの位相を変化させた波形信号を生成する。
【００４０】
なお、上述の各数値、例えばプロセススピードｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ、帯電部Ａと現像部Ｂとの距離ｘ＝２０．１ｍｍ、周波数５００Ｈｚ等は、説明を簡便化するために設定した数値であり、本発明がこれらの数値に限定されないのは。もちろんである。
【００４１】
帯電バイアスＶ１の位相に対して、現像バイアスを位相を何周期分ずらす（遅らせる）かは、ずらす周期をｙとすると、一般的に次の式によって求めることができる。
【００４２】
ｙ＝｛（ｘ／ｖ）・ｆ｝−ｎ
ただし、ｎはｙが負にならないような最大の自然数とする。
【００４３】
また、上述の実施の形態では、帯電バイアス及び現像バイアスは、同一の周波数、正弦波であるものとして説明したが、周波数が異なる場合や正弦波以外の場合でも、帯電バイアス及び現像バイアスを、感光ドラム１上において電位差の変動が少なくなるような位相差にし、プロセススピードに応じて位相差を変化させることで、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、第１の振動電圧による像担持体上の電位と第２の振動電圧による像担持体上の電位との電位差が小さくなるように、第１，第２の振動電圧のうちの少なくとも一方の位相を制御することにより、帯電手段による像担持体の帯電電位と現像手段に印加する電位との電位差ムラを低減して、ピッチムラやモアレの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】感光ドラム、帯電ローラ、現像器（現像スリーブ）の位置関係を説明する図である。
【図３】帯電バイアス及び現像バイアスの波形及び位相を示す図である。
【図４】帯電バイアス及び現像バイアスによる、感光ドラム表面の帯電状態を示す図である。
【図５】プロセススピードを半分にしたときの、帯電バイアス及び現像バイアスの波形及び位相を示す図である。
【図６】プロセススピードを半分にしたときの、帯電バイアス及び現像バイアスによる、感光ドラム表面の帯電状態を示す図である。
【図７】帯電バイアス印加電源及び現像バイアス印加電源の概略構成を説明する図である。
【図８】（ａ）は帯電バイアス波形及び現像バイアス波形のＰＷＭ信号を示す図である。（ｂ）は帯電バイアス及び現像バイアスの波形信号を示す図である。
【符号の説明】
１          像担持体（感光ドラム）
２          帯電手段（帯電ローラ）
３          露光手段（露光装置）
４          現像手段（現像器）
４ａ        現像スリーブ
１１        帯電バイアス印加電源
１２        現像バイアス印加電源
１３        制御手段（波形信号発生部）
Ａ          帯電部
Ｂ          現像部
ｆ          第１，第２の振動電圧の周波数
Ｖ１        第１の振動電圧（帯電バイアス）
Ｖ２        第２の振動電圧（現像バイアス）
Ｖｂ        電位差
ｖ          像担持体表面の移動速度（感光ドラムのプロセススピード）
ｘ          帯電部から現像部までの距離
【図１】
2004219840.tif 000003
【図２】
2004219840.tif 000004
【図３】
2004219840.tif 000005
【図４】
2004219840.tif 000006
【図５】
2004219840.tif 000007
【図６】
2004219840.tif 000008
【図７】
2004219840.tif 000009
【図８】
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