(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される感光体と、
交流電圧が印加されることによって、回転駆動される前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電した前記感光体を露光する光ビームを出射する光源と、
複数の反射面を有し、前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体上を走査するように、前記光源から出射された前記光ビームを前記複数の反射面によって偏向する回転多面鏡と、
前記複数の反射面それぞれによって偏向された前記光ビームを受光したことに応じて同期信号を出力するセンサと、
前記回転多面鏡の反射面の数に基づいて前記センサから出力される同期信号を分周する第１の分周器と、
所定周波数のクロック信号を出力する発振器と、
前記所定周波数のクロック信号を分周した第１の分周信号、及び前記第１の分周信号を分周した第２の分周信号を出力する第２の分周器と、
前記第２の分周信号の位相と前記第１の分周器によって分周された同期信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記回転多面鏡の回転速度を制御する第１の制御部と、
前記第１の分周信号の周波数に対応した波形の交流電圧を生成し、当該交流電圧を前記帯電装置に供給する第２の制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の制御部は、前記第２の分周信号の位相と前記第１の分周器によって分周された同期信号の位相との位相差が所定の位相差になるように、前記回転多面鏡の回転速度を制御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】
前記帯電装置に備えられた、前記感光体を帯電させるための帯電部材をさらに備え、
前記第２の制御部は、前記第１の分周信号の周波数に対応した波形の前記交流電圧を前記帯電部材に供給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】
前記感光体に形成された潜像を可視化する現像部材をさらに備え、
交流電圧が前記現像部材に印加されることで、前記現像部材から供給される現像剤により前記潜像が可視化され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】
前記帯電部材に印加される交流電圧の周波数Ｆｃｈと、前記感光体の副走査方向における移動速度Ｐｓと、前記回転多面鏡による走査に起因した画像の印刷密度ＤＰＩとの間には、次式の関係が成立する
Ｐｓ／Ｆｃｈ＝２５．４／ＤＰＩ×Ｎ
Ｎは自然数
ことを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像部材に印加される交流電圧の周波数Ｆｄｂと、前記感光体の副走査方向における移動速度Ｐｓと、前記回転多面鏡による走査に起因した画像の印刷密度ＤＰＩとの間には、次式の関係が成立する
Ｐｓ／Ｆｄｂ＝２５．４／ＤＰＩ×Ｎ
Ｎは自然数
ことを特徴とする請求項４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、電子写真式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、静電潜像を形成するための準備として、帯電装置により感光体を一様に帯電させる。特許文献１によれば、直流バイアスと交流バイアスとを重畳させた高電圧（以下、高圧）を帯電装置が出力することが提案されている。直流バイアスの電位は感光体の表面電位に反映させる。また、交流バイアスは、帯電効率を改善させることができる。なお、高圧とは、電子写真機器の電子写真プロセス（例：帯電、現像、転写、除電等）に使用される交流電圧を示している。
【０００３】
一方で、特許文献２によれば、現像装置も直流バイアスと交流バイアスとを重畳させて使用することが提案されている。
【０００４】
しかし、帯電に用いる交流と現像に用いる交流とが互に干渉し合うと、お互いの周波数のうねりに相当する干渉縞が画像上に生成されてしまうことがあった。さらに、感光体の表面電位が交流バイアスの周波数の影響を受け、電位差の縞が感光体上に生成されることもあった。これらは、画像に縞模様となって表れるため、画質低下の原因になる。
【０００５】
これを解決すべく、帯電用高圧生成回路の高圧交流と現像用高圧生成回路の高圧交流とを同期させ、現像用高圧生成回路の高圧交流の周波数を帯電用高圧生成回路が生成する高圧交流の周波数の整数倍に変更することが提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】特開昭５５−１６１２５２号公報
【特許文献３】特許第３３５９１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来技術によれば、帯電に利用される交流と現像に使用される交流とに起因した縞やモアレについて低減できるため、非常に優れた発明である。
【０００７】
ところで、露光用の光源からの光によって感光体上に複数のドットが形成されるが、このドット間の波は、副走査方向の印刷密度（解像度）に応じた周波数を有する。よって、光源の印刷密度と形成対象の画像との組合せに応じた感光体上に発生する波の周波数と、帯電用又は現像用の高圧交流バイアスの周波数とが近いと、画像上にモアレが発生してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。本発明は、例えば、帯電用又は現像用の高圧交流バイアスと光源の印刷密度との相互関係に起因したモアレを低減することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、例えば、
回転駆動される感光体と、
交流電圧が印加されることによって、回転駆動される前記感光体の表面を帯電する帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電した前記感光体を露光する光ビームを出射する光源と、
複数の反射面を有し、前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体上を走査するように、前記光源から出射された前記光ビームを前記複数の反射面によって偏向する回転多面鏡と、
前記複数の反射面それぞれによって偏向された前記光ビームを受光したことに応じて同期信号を出力するセンサと、
前記回転多面鏡の反射面の数に基づいて前記センサから出力される同期信号を分周する第１の分周器と、
所定周波数のクロック信号を出力する発振器と、
前記所定周波数のクロック信号を分周した第１の分周信号、及び前記第１の分周信号を分周した第２の分周信号を出力する第２の分周器と、
前記第２の分周信号の位相と前記第１の分周器によって分周された同期信号の位相とを比較し、比較結果に基づいて前記回転多面鏡の回転速度を制御する第１の制御部と、
前記第１の分周信号の周波数に対応した波形の交流電圧を生成し、当該交流電圧を前記帯電装置に供給する第２の制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、帯電用又は現像用の高圧交流バイアスと光源の印刷密度との相互関係に起因したモアレを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１２】
図１Ａは、実施形態に係る画像形成装置の平面図である。図１Ｂは、実施形態に係る画像形成装置の側面図である。なお、画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンター、複写機、複合機、ファクシミリとして実現されてもよい。
【００１３】
感光ドラム１０は、潜像やトナー像を担持する像担持体（感光体）の一例である。レーザダイオード１７は、像担持体に形成される画像の元となる画像データに応じて点滅駆動される光源の一例である。光源は、レーザ以外の光源であってもよい。レーザダイオード１７は、図示しない駆動回路により画像信号に応じて点灯または消灯する。なお、レーザダイオード１７から発した光変調されたレーザ光は回転多面鏡１５に照射される。回転多面鏡１５は、光源から出力された光束を反射して主走査方向に走査露光する。レーザスキャナーモータ１６は、回転多面鏡を駆動する駆動手段の一例である。
【００１４】
回転多面鏡１５は、図の矢印方向に回転する。レーザダイオード１７から発したレーザ光は回転多面鏡１５の回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変える偏向ビームとして反射される。この反射光は図示しないレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡１８を経て感光ドラム１０の主走査方向に走査する。回転多面鏡１５の１つの反射面は１ラインの走査に対応する。回転多面鏡１５の回転によりレーザダイオード１７から発したレーザ光は１ラインづつ感光ドラム１０の主走査方向に走査露光する。
【００１５】
感光ドラム１０は予め帯電器１１により帯電される。帯電器１１は、像担持体を帯電するための帯電部材（例：金属ローラ）を備えている。後述する高圧電源が、交流高電圧を帯電部材に印加することで、像担持体が一様に帯電することになる。感光ドラム１０の表面は、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。また、感光ドラム１０は図１Ｂに示した矢印方向に回転する。
【００１６】
形成された静電潜像は現像器１２により現像され、トナー像（可視像）となる。現像器１２は、像担持体に形成された潜像を可視化する現像部材（例：金属ローラ）を備えている。とりわけ、後述する高圧電源が、交流高電圧を現像部材に印加することで、潜像が現像部材から供給される現像剤（例：トナー）より可視化される。
【００１７】
可視像は転写帯電器１３により不図示の転写紙に転写される。可視像が転写された転写紙は、定着器１４に搬送される。定着器１４により定着処理がされると、転写紙は機外に排出される。なお、転写紙は、記録材、記録媒体、用紙、シート、転写材と呼ばれることもある。
【００１８】
感光ドラム１０の側部における主走査方向の走査開始位置近傍には、レーザ光（ビーム）を検出するＢＤセンサ１９が配置されている。回転多面鏡１５の各反射面で反射されたレーザ光は各々１ラインの走査に先立ってＢＤセンサ１９により検出される。ＢＤセンサ１９は、レーザ光を受光すると、ＢＤ信号を出力する。ＢＤ信号は主走査方向の走査開始基準信号として用いられる。すなわち、ＢＤ信号を基準として各ラインの主走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
【００１９】
図２は、レーザスキャナーモータの回転速度を制御する制御回路の例示的なブロック図である。レーザスキャナーモータ１６としてはブラシレスモータが用いられている。図２において、レーザスキャナーモータ１６（破線）の等価回路が示されている。インダクタ３４は、星型結線されている。インダクタ３４は、ブリッジ回路２０により励磁され、回転磁界を生成する。ロータ３０には、磁性パターンが着磁されている。ローラ３０は、インダクタ３４の回転磁界により回転し、回転多面鏡１５の回転駆動を行う。ホール素子３１〜３３はロータ３０に着磁されている磁界を検出する。検出された磁界は回転磁界制御回路２３に入力される。回転磁界制御回路２３はホール素子３１〜３３の出力信号に基づいてロータ３０の回転位置を検出し、ロータ３０を回転させるための磁界が発生するよう、ブリッジ回路２０を制御する。
【００２０】
ＢＤセンサ１９からのＢＤ信号はカウンタ２６に出力される。回転多面鏡１５の反射面は１２面であるので、ＢＤ信号は回転多面鏡１５が１回転する間に１２個出力される。カウンタ２６は、ＢＤセンサ１９の出力信号を１２分周し、レーザスキャナーモータ１６が１回転するごとに１つのパルスを出力する。このパルス信号はモータ１６の回転速度に対応した回転クロックとなり、さらにＰＬＬ回路２２に入力される。
【００２１】
ＰＬＬ回路２２は、カウンタ２６からの回転クロックの位相と基準クロック＿Ａの位相とを比較し、比較結果をＰＷＭ回路２１に出力する。基準クロック＿Ａは、水晶発振器を用いて生成された高精度のクロック信号である。基準クロック＿Ａはモータ１６の目標回転速度に相当する。このように、ＰＬＬ回路２２などは、第１基準周波数に基づいて、駆動手段の駆動制御を行う制御手段の一例である。
【００２２】
ＰＷＭ回路２１はＰＬＬ回路２２からの出力信号に応じてパルス幅変調によりブリッジ回路２０の出力電圧を制御する。もし、モータ１６の回転速度が上昇すると、ホール素子３２の出力パルス、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号の周波数が高くなる。この場合、カウンタ２６からの回転クロックの位相が変化するが、ＰＬＬ回路２２は回転クロックと基準クロックとの位相差が一定となるようにＰＷＭ回路２１を制御する。この結果、ブリッジ回路２０の出力電圧が低下するように制御が働き、モータ１６の回転速度は基準クロックに相当する目標回転速度に制御される。一方、モータ１６の回転速度が低下すると、ＢＤセンサ１９のＢＤ信号の周波数が低下し、カウンタ２６からの回転クロックの位相も変化する。この場合、ＰＬＬ回路２２によりブリッジ回路２０の出力電圧が高くなるように制御されるため、モータ１６の回転速度は目標回転速度に制御される。このようにしてモータ１６の回転速度は一定に制御されため、回転多面鏡１５も一定の回転速度で回転する。
【００２３】
一方、図示しないイメージスキャナーで読み取られた画像信号や図示しないコンピュータ等の外部装置から転送されてきた画像信号は、書き出しタイミング制御回路２７に供給される。ＢＤ信号も書き出しタイミング制御回路２７に供給される。書き出しタイミング制御回路２７は、ＢＤ信号を基準として感光ドラム１０の主走査方向における書き出し開始位置のタイミングを決定する。書き出しタイミング制御回路２７は、決定されたタイミングを基準とし、画像信号に応じてレーザダイオード１７を駆動する。レーザダイオード１７からのレーザ光は、前述したように回転多面鏡１５により感光ドラム１０に照射され、潜像を形成する。
【００２４】
図３は、実施形態に係る帯電用高圧生成回路の一例を示す回路図である。帯電用高圧生成回路３００は、第２基準周波数（基準クロック＿Ｂ）に基づいて像担持体上に画像を形成するために使用される交流高電圧を生成する高圧電源の一例である。
【００２５】
Ｔ５０４は帯電用の交流バイアスを生成するトランスである。オペアンプＩＣ５０３、抵抗Ｒ５２７、Ｒ５３２、Ｒ５３３、コンデンサＣ５１２、Ｃ５１４及びＣ５３２は、フィルタを構成している。トランジスタＱ５３７〜Ｑ５３９、抵抗Ｒ６８３〜Ｒ６８９及びダイオードＤ５３８は、トランスＴ５０４のドライバを構成している。
【００２６】
Ｒ５３０は交流電流検出抵抗であり、コンデンサＣ５１１及び抵抗Ｒ５３７を介し負荷に流れる交流電流を検出する。コンデンサＣ５１６は高周波のノイズを取除くために設置してある。コンデンサＣ５１５、Ｃ５１０、ダイオードＤ５０６、Ｄ５０７、抵抗Ｒ５３６、Ｒ５２９、Ｒ５３５は、検出抵抗Ｒ５３０に発生する電圧を整流し、直流バイアスに変換する整流回路である。
【００２７】
オペアンプＩＣ５０２は抵抗Ｒ５９０〜Ｒ５９２により分圧される電位と前記整流回路の出力を比較する。オペアンプＩＣ５０２の出力は抵抗Ｒ５４０を介して、上述したフィルタに入力される。このときトランジスタＱ５０１が基準クロック＿Ｂによりスイッチング動作を行っているため、オペアンプＩＣ５０２の出力は基準クロック＿Ｂの周波数の矩形波となる。オペアンプＩＣ５０２の出力により矩形波の振幅を制御することにより負荷に流れる交流電流を定電流制御することが可能となる。矩形波出力はフィルタ回路により高調波成分が減衰され、ほぼ正弦波となる。この正弦波によってトランスＴ５０４が駆動され、基準クロック＿Ｂの周波数で決定された正弦波高圧が帯電器１１に印加されることになる。Ｅ４０１は帯電用直流バイアスを生成する電源である。
【００２８】
図４は、実施形態に係る現像用高圧生成回路の例示的な回路図である。現像用高圧生成回路４００は、第２基準周波数（基準クロック＿Ｃ）に基づいて像担持体上に画像を形成するために使用される交流高電圧を生成する高圧電源の一例である。
【００２９】
Ｔ５０２は現像用の交流バイアスを生成するトランスである。Ｅ４０２は現像用電源である。トランジスタＱ５０２〜Ｑ５０４、Ｑ５１２、Ｑ５１４、ツェナーダイオードＺＤ５０２、ＺＤ５０３、抵抗Ｒ５２１〜Ｒ５２５、Ｒ５７０、Ｒ５７１及びＲ５６９は、トランスＴ５０２のドライバを構成している。
【００３０】
トランジスタＱ５００が基準クロック＿Ｃによりスイッチング動作を行っているため、トランスＴ５０２は矩形波で駆動される。よって現像器１２には基準クロック＿Ｃにより決定された周波数の矩形波が印加されることとなる。
【００３１】
図５は、実施形態に係る基準クロック＿Ａ、基準クロック＿Ｂ、基準クロック＿Ｃの生成回路の一例を示す図である。生成回路５００は、以下のように構成されている。
【００３２】
発振器５０１は高周波のクロックを生成し、第１分周器５０２へ出力する。第1分周器５０２で分周された出力は基準クロック＿Ｃとして図４に示した現像用高圧生成回路にも入力される。基準クロック＿Ｃは第2分周器５０３にも出力される。第２分周器５０３で分周された出力は基準クロック＿Ｂとして図３に示した帯電用高圧生成回路に入力される。基準クロック＿Ｂは第３分周器５０４にも出力される。第３分周器５０４で分周された出力は基準クロック＿Ａとして図２に示したＰＬＬ回路に入力される。
【００３３】
以下では、各分周器における分周比をどのような値に設定すべきかについて説明する。
【００３４】
図６は、約３ｍｍピッチのモアレが発生した画像の一例を示す図である。上述したように、帯電用又は現像用の高圧交流バイアスと光源の印刷密度との相互関係に起因して、モアレが出現する。
【００３５】
ここでは、ドットのピッチ間隔をＬｐとし、帯電用高圧交流バイアスの周波数をＦｃｈとし、副走査方向の感光ドラム１０の移動速度をＰｓとする。この場合、ドットのピッチ間隔の空間周波数は１／Ｌｐである。帯電用高圧交流バイアスの空間周波数は１／Ｐｓ／Ｆｃｈである。これらの空間周波数間の差の周波数（うなりの周波数）が、濃淡の差になって現れる。つまり
１／Ｐｓ／Ｆｃｈ−１／Ｌｐ／Ｎ
で表される空間周波数が、視認しやすい空間周波数となったとき（数百μｍから数百ｍｍとなったとき）に、モアレが発生する。なお、Ｎは自然数である。このようなモアレを低減するためには、印刷密度に応じた周波数で交流バイアスを生成しなければならない。
【００３６】
その一方で、副走査方向の印刷密度（解像度）に応じてモアレが発生することもある。すなわち、光源の印刷密度と形成対象の画像との組合せに応じた感光体上に発生する波の周波数と、帯電用又は現像用の高圧交流バイアスの周波数とが近いと、画像上にモアレが発生してしまう。
【００３７】
発明者らは、第１基準周波数の基準クロック＿Ａと、第２基準周波数の基準クロック＿Ｂ（基準クロック＿Ｃ）との周波数比が、像担持体上に形成された画像に生じるモアレの空間周波数が視認周波数を超えるように、設定されればよいこと見出した。すなわち、第１基準周波数と第２基準周波数との周波数比が略整数となれば、モアレが低減される。
【００３８】
より具体的には、帯電部材に印加される交流高電圧の周波数Ｆｃｈと、像担持体の副走査方向における移動速度Ｐｓと、走査露光に起因した画像の印刷密度ＤＰＩとの間には、次式の関係が成立すればよい。
【００３９】
Ｐｓ／Ｆｃｈ＝２５．４／ＤＰＩ×Ｎ
Ｎは自然数
また、現像部材に印加される交流高電圧の周波数Ｆｄｂと、像担持体の副走査方向における移動速度Ｐｓと、走査露光に起因した画像の印刷密度ＤＰＩとの間には、次式の関係が成立すればよい。
【００４０】
Ｐｓ／Ｆｄｂ＝２５．４／ＤＰＩ×Ｎ
Ｎは自然数
図５によれば、発振器５０１の周波数を１０ＭＨｚとして、第１分周器５０２の分周比を３１７５とすると基準クロック＿Ｃは約３１５０Ｈｚの周波数となる。第２分周器５０３の分周比を２とすると基準クロック＿Ｂは約１５７５Ｈｚの周波数となる。第３分周器５０４の分周比を２とすると基準クロック＿Ａは約７８７．４Ｈｚの周波数となる。
【００４１】
レーザスキャナーモータ１６は、７８７．４Ｈｚで駆動される。また、回転多面鏡１５は１２面のミラー備えている。よって、露光ドット（印刷密度）の空間周波数は約９４４９Ｈｚとなる。副走査方向の画像形成速度が２００ｍｍ/Ｓであれば、印刷間隔は０．０２１ｍｍとなり、これは１２００ＤＰＩの解像度に相当する。
【００４２】
また、帯電用高圧の周波数は約１５７５Ｈｚである。そのため、副走査方向の帯電周期は０．１２７ｍｍとなり、印刷間隔の６倍となる。つまり副走査方向における帯電周期が６ライン周期（一定）となるため、モアレの発生を防ぐことが可能となる。
【００４３】
同様に現像用高圧の周波数は約３１７５Ｈｚである。そのため、副走査方向の帯電周期は０．０６4ｍｍとなり、印刷間隔の３倍となる。これも副走査方向における現像周期が３ライン周期（一定）となるため、モアレの発生を防ぐことが可能となる。
【００４４】
図７は、モアレが発生していない画像の一例である。図６に示したモアレ画像と比較するとあきらかなように、本実施形態を適用すれば、モアレの発生を低減できることがわかる。
【００４５】
以上説明したように、レーザスキャナーモータ１６の基準クロック（第１基準周波数）と、画像を形成するために使用される交流高電圧の基準クロック（第２基準周波数）との周波数比を、モアレが視認不可能となるように設定する。これにより、帯電用又は現像用の高圧交流バイアスと光源の印刷密度との相互関係に起因したモアレを低減することができる。この周波数比は、基本的に、略整数であればよい。ただし、画像に生じるモアレの空間周波数が視認周波数を超えるようであれば、どのような周波数比でもよい。もちろん、帯電用の高圧交流バイアスと、現像用の高圧交流バイアスとの双方に対して、レーザスキャナーモータ１６の基準クロックが上述した周波数比を満たしてもよい。
【００４６】
モアレが軽減されば、出力画像が鮮明となるため、好ましい画像形成装置を実現できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】実施形態に係る画像形成装置の平面図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る画像形成装置の側面図である。
【図２】レーザスキャナーモータの回転速度を制御する制御回路の例示的なブロック図である。
【図３】実施形態に係る帯電用高圧生成回路の一例を示す回路図である。
【図４】実施形態に係る現像用高圧生成回路の例示的な回路図である。
【図５】実施形態に係る基準クロック＿Ａ、基準クロック＿Ｂ、基準クロック＿Ｃの生成回路の一例を示す図である。
【図６】約３ｍｍピッチのモアレが発生した画像の一例を示す図である。
【図７】モアレが発生していない画像の一例である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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