JP2019148643A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
fp≦fdのとき、
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。
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、
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (10)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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、
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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、
- 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。
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