JP7225849B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電バイアスおよび現像バイアスにＡＣ方式を採用した画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体（被帯電体）の表面に、電圧を印加した帯電体を接触させて帯電処理を行う接触式の帯電器が用いられている。接触式の帯電器による被帯電体の帯電方式には、ＤＣ帯電方式と、ＡＣ帯電方式とがある。ＤＣ帯電方式は、被帯電体に対して、帯電バイアスとして直流電圧Ｖｄｃのみを印加して、被帯電体を帯電処理する方式である。一方、ＡＣ帯電方式は、被帯電体に対して、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した帯電バイアスを印加して、被帯電体を帯電処理する方式である。ＡＣ帯電方式はＤＣ帯電方式に比べて、交流成分が帯電電圧のばらつきを抑制し、均一に帯電する点で有効であり、近年多用されている。

しかしながら、ＡＣ帯電方式は、交流電圧Ｖａｃを含む帯電バイアスを被帯電体に印加するため、帯電バイアスの交流周波数（ここでは「帯電交流周波数」とも言う）と、現像装置の現像剤担持体に印加される現像バイアスの交流周波数（ここでは「現像交流周波数」とも言う）との違いにより、現像後の画像に干渉縞が現れる画像欠陥の問題が知られている。

そこで、例えば特許文献１では、現像交流周波数を帯電交流周波数の整数倍の周波数比に維持しつつ、帯電交流周波数の変動制御を行うことで、干渉縞の発生を防止するよう試みている。

特開２０１１－５９３１１号公報

ところが、特許文献１の構成では、干渉による画像欠陥の発生を抑制するために、帯電交流周波数と現像交流周波数とを一定の比率となるように高精度に制御する必要がある。このため、高性能な制御部が必要となって、制御部およびその周辺部品（例えば記憶部）を搭載する基板のコストが増大する。また、高精度な制御に特化した基板を設計する必要があることから、基板の設計裕度も狭くなる。したがって、基板のコストや設計裕度を考慮すると、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を、簡単な制御で抑制することが望まれる。

本発明は、上記問題点に鑑み、帯電交流周波数と現像交流周波数との両方を変動させる構成において、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を、簡単な制御で抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、帯電用直流電圧に帯電用交流電圧を重畳させた帯電バイアスを帯電部材に印加し、前記帯電部材を像担持体に近接または接触させて前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記帯電装置によって帯電された前記像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、前記像担持体の表面の前記静電潜像を、現像用直流電圧に現像用交流電圧を重畳させた現像バイアスを用いて現像する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、前記帯電用交流電圧の周波数である帯電交流周波数と、前記現像用交流電圧の周波数である現像交流周波数との両方を変動させるバイアス制御部をさらに備える。前記帯電交流周波数と前記現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの、前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数の領域を変動領域とし、前記変動領域における前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数の変動速度を、それぞれ第１変動速度および第２変動速度としたとき、前記バイアス制御部は、前記第１変動速度と前記第２変動速度とのうちの一方が他方の正数倍となるように、前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数を変動させる。

バイアス制御部の上記制御により、変動領域では、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉が低減され、これによって上記干渉による干渉縞が視認されにくくなる。したがって、従来のように２種の周波数を一定の比率に合わせる高精度な制御を行うことなく、上記干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。つまり、２種の周波数の変動速度を制御するという簡単な制御によって上記画像欠陥の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 上記画像形成装置の画像形成部を拡大して示す断面図である。 上記画像形成装置の主要部の構成を模式的に示すブロック図である。 帯電交流周波数の変動を示すグラフである。 上記帯電交流周波数の第１変動速度および現像交流周波数の第２変動速度の各組み合わせについての、上記帯電交流周波数と上記現像交流周波数との干渉シミュレーションの結果を示すグラフである。 副走査方向に形成する画像の一例を示す説明図である。

〔画像形成装置の概略構成〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００（ここではモノクロプリンター）の内部構造を示す断面図である。画像形成装置１００内には、帯電、露光、現像および転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。画像形成部Ｐには、像担持体としての感光体ドラム５の回転方向（図１の反時計回り方向）に沿って、帯電装置４、静電潜像形成装置としての露光ユニット７、現像装置８、転写ローラー１４、クリーニング装置１９、および除電装置６が配設されている。

感光体ドラム５は、例えば、アルミニウム製のドラム素管の表面に、感光層として正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層を蒸着して形成したアモルファスシリコン感光体であり、約３０ｍｍの直径を有する。感光体ドラム５は、ドラム駆動部（図示せず）によって、支軸を中心に定速回転駆動されるように構成される。

画像形成動作を行う場合、反時計回り方向に回転する感光体ドラム５が帯電装置４により一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット７からのレーザービームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像装置８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。なお、上記の原稿画像データは、パーソナルコンピューター（図示せず）のような上位機器から送信される。また、現像装置８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。

一方、トナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙（記録媒体）が給紙カセット１０または手差し給紙装置１１から用紙搬送路１２およびレジストローラー対１３を経由して搬送される。そして、転写ローラー１４により、感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。感光体ドラム５の表面の残留トナーは、クリーニング装置１９により除去される。その後、感光体ドラム５の表面の残留電荷が除電装置６によって除去される。

トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム５から分離され、定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により画像形成装置１００の上部に搬送され、排出ローラー対１７により排出トレイ１８に排出される。

〔画像形成部の詳細〕
次に、上述した画像形成部Ｐの詳細について説明する。図２は、上記した画像形成部Ｐを拡大して示す断面図である。帯電装置４は、接触帯電方式の帯電装置であり、感光体ドラム５の表面と接触するように配置される帯電ローラー４ａ（帯電部材）を有している。帯電装置４は、帯電バイアスＶ１を帯電ローラー４ａに印加しつつ、帯電ローラー４ａを感光体ドラム５に接触させて回転させることにより、感光体ドラム５の表面を所定電位に帯電させる。

帯電バイアスＶ１は、帯電用直流電圧Ｖ１ｄｃに帯電用交流電圧Ｖ１ａｃを重畳して形成される。帯電バイアスＶ１の交流成分には、例えば正弦波が用いられる。帯電バイアスＶ１の交流成分の周波数は、後述するバイアス制御部３３（図３参照）の制御により、単位時間に任意の周波数幅を変動可能である。

露光ユニット７は、帯電装置４によって帯電された感光体ドラム５の表面を原稿画像データに基づいて露光することにより、感光体ドラム５の表面に静電潜像を形成する。露光方式としては、回転するポリゴンミラーでレーザー光を反射させて、感光体ドラム５の表面を走査する方式が採用される。そのため、感光体ドラム５の表面には、走査ピッチに応じた周波数で静電潜像が形成される。ここでは、上記の周波数のことを潜像周波数とも呼ぶ。上記の走査ピッチは、静電潜像の解像度と対応することから、潜像周波数は静電潜像の解像度を規定する周波数であるとも言える。なお、静電潜像形成装置としての露光ユニット７は、デジタル処理を行って感光体ドラム５上に静電潜像を一定周期で形成できるものであればよく、例えばＭＥＭＳやＬＥＤアレイを用いて形成されてもよい。

現像装置８は現像ローラー８ａを有し、現像ローラー８ａは、現像装置８のトナーコンテナ９に収容されたトナーを感光体ドラム５に供給することにより、感光体ドラム５の表面に形成された静電潜像を現像する。現像ローラー８ａから感光体ドラム５に供給されるトナーは、例えばトナー粒子１００重量部に対して、研磨剤としての２重量部の酸化チタン（粒径０．１μｍ、抵抗１×１０⁷Ωｃｍ）および流動性向上剤としての０．５重量部の疎水性シリカが外添されたトナーである。

ところで、現像ローラー８ａから感光体ドラム５へのトナーの供給は、現像ローラー８ａに対して現像バイアスを印加し、現像ローラー８ａと感光体ドラム５との間に電界を形成することによって行われる。現像バイアスは、現像用直流電圧Ｖ２ｄｃおよび現像用交流電圧Ｖ２ａｃを重畳して形成される。現像バイアスの交流成分には、例えば矩形波が用いられる。現像バイアスＶ２の交流成分の周波数は、バイアス制御部３３の制御により、単位時間に任意の周波数幅を変動可能である。感光体ドラム５上に現像されたトナー像は、転写ローラー１４によって用紙Ｓに転写される。

クリーニング装置１９は、感光体ドラム５に接触して配置された発泡ポリウレタン製のクリーニングローラー１９ａと、感光体ドラム５に接触して配置されたクリーニングブレード１９ｂと、クリーニングローラー１９ａおよびクリーニングブレード１９ｂによって感光体ドラム５から除去されたトナーを回収するトナー回収部１９ｃとを備えている。クリーニングローラー１９ａは、感光体ドラム５との接触部に研磨剤を含んだトナーを介在させた状態で回転し、感光体ドラム５に摺擦することにより感光体ドラム５の表面をクリーニングする。

〔帯電バイアスおよび現像バイアスの制御〕
次に、上記した帯電バイアスＶ１および現像バイアスＶ２の制御について説明する。図３は、本実施形態の画像形成装置１００の主要部の構成を模式的に示すブロック図である。画像形成装置１００は、帯電バイアス生成回路３１と、現像バイアス生成回路３２と、バイアス制御部３３と、記憶部３４とを備えている。バイアス制御部３３および記憶部３４は、基板３５に搭載されている。なお、帯電バイアス生成回路３１および現像バイアス生成回路３２は、基板３５に搭載されていてもよいし、基板３５とは別の基板に搭載されていてもよい。

記憶部３４は、例えばＲＯＭやＲＡＭを含み、バイアス制御部３３を動作させるための制御プログラムを記憶している。バイアス制御部３３は、上記制御プログラムに基づいて、帯電バイアスＶ１を生成するための制御信号（帯電用制御信号）を生成して帯電バイアス生成回路３１に出力するとともに、現像バイアスＶ２を生成するための制御信号（現像用制御信号）を生成して現像バイアス生成回路３２に出力する。このようなバイアス制御部３３は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される。

帯電バイアス生成回路３１は、バイアス制御部３３からの帯電用制御信号に基づいて、帯電装置４の帯電ローラー４ａに印加する帯電バイアスＶ１を生成する回路であり、帯電用直流定電圧電源３１ａと、帯電用交流定電圧電源３１ｂとを有している。帯電用直流定電圧電源３１ａは、上記帯電用制御信号に基づいて帯電用直流電圧Ｖ１ｄｃを生成する。帯電用交流定電圧電源３１ｂは、上記帯電用制御信号に基づいて帯電用交流電圧Ｖ１ａｃを生成する。帯電バイアス生成回路３１では、帯電用直流電圧Ｖ１ｄｃと帯電用交流電圧Ｖ１ａｃとが重畳されて帯電バイアスＶ１が生成される。帯電ローラー４ａは、帯電バイアス生成回路３１から帯電バイアスＶ１が印加されることによって帯電する。

現像バイアス生成回路３２は、バイアス制御部３３からの現像用制御信号に基づいて、現像装置８の現像ローラー８ａに印加する現像バイアスＶ２を生成する回路であり、現像用直流定電圧電源３２ａと、現像用交流定電圧電源３２ｂとを有している。現像用直流定電圧電源３２ａは、上記現像用制御信号に基づいて現像用直流電圧Ｖ２ｄｃを生成する。現像用交流定電圧電源３２ｂは、上記現像用制御信号に基づいて現像用交流電圧Ｖ２ａｃを生成する。現像バイアス生成回路３２では、現像用直流電圧Ｖ２ｄｃと現像用交流電圧Ｖ２ａｃとが重畳されて現像バイアスＶ２が生成される。この現像バイアスＶ２が現像ローラー８ａに印加される。

本実施形態では、バイアス制御部３３は、帯電バイアスＶ１の交流成分（帯電用交流電圧Ｖ１ａｃ）の周波数である帯電交流周波数と、現像バイアスＶ２の交流成分（現像用交流電圧Ｖ２ａｃ）の周波数である現像交流周波数との両方を変動させる制御を行う。具体的には、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの、帯電交流周波数および現像交流周波数の領域（干渉縞が生じる範囲）を変動領域とし、上記変動領域における帯電交流周波数および現像交流周波数の変動速度を、それぞれ第１変動速度および第２変動速度としたとき、バイアス制御部３３は、上記変動領域において、第１変動速度と第２変動速度とのうちの一方が他方の正数倍（ｎを１以上の正の整数としてｎ倍）となるように、帯電交流周波数および現像交流周波数を変動させる。

変動領域において、帯電交流周波数および現像交流周波数の各変動速度（第１変動速度、第２変動速度）を上記のように制御することにより、変動領域では、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉が低減され、これによって上記干渉による干渉縞が視認されにくくなる。これにより、帯電交流周波数および現像交流周波数を一定の比率に合わせる従来ほど、２種の周波数の制御に高精度を要求する必要がなくなる。つまり、従来よりも簡単な制御で、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

また、従来のように高精度な制御を行う場合、高性能な（処理能力の高い）制御部および大容量の記憶部が必要となって、制御部および記憶部を搭載する基板のコストアップが生じる懸念がある。しかし、本実施形態では、そのような高精度な制御を行う必要がないため、バイアス制御部３３および記憶部３４を搭載する基板３５のコストアップの懸念を払拭できる。また、高精度な制御に特化した基板３５を設計する必要もないため、基板３５の設計裕度も広がる。

なお、帯電交流周波数と現像交流周波数とを変動させず、同じ周波数で一致させれば、干渉による画像欠陥の発生はなくなる。しかし、上位機種になればなるほど、帯電交流周波数および現像交流周波数の一方が高くなり、他方もそれに合わせる制御や基板設計が必要となる。このことは、基板３５のコスト増大および設計裕度の低下につながる。

以上の点を考慮すると、上述した本実施形態の制御は、基板３５のコストアップを低減できる点および基板３５の設計裕度を広げることができる点で、２種の周波数を一定の比率に合わせる従来の制御に比べて有利であるとも言える。

特に、バイアス制御部３３は、第１変動速度と第２変動速度とが等しくなるように、帯電交流周波数および現像交流周波数を変動させることが望ましい。変動領域での帯電交流周波数および現像交流周波数の変動速度を同じにすることにより、これらの２種の周波数の変動制御がさらに容易になり、より簡単な制御によって、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

（具体例）
帯電交流周波数の中心周波数を２７００Ｈｚとし、帯電交流周波数を中心周波数±２００Ｈｚの間で変動させる場合を考える。また、現像交流周波数の中心周波数を２７００Ｈｚとし、現像交流周波数を中心周波数±２００Ｈｚの間で変動させる場合を考える。このような条件で帯電交流周波数および現像交流周波数を変動させる場合、帯電交流周波数および現像交流周波数が２６５０～２７５０Ｈｚの範囲内で、本来であれば（本実施形態の制御を行わなければ）、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による視認可能な干渉縞が現像後の画像に現れることが、種々の考察からわかっている。

なお、このときの感光体ドラム５の線速は１５２ｍｍ／ｓｅｃであり、現像ローラー８ａと感光体ドラム５との間の距離は０．３ｍｍであり、現像ローラー８ａと感光体ドラム５との線速比率は１．６２であった。また、帯電用直流電圧Ｖ１ｄｃは３５０Ｖであり、帯電用交流電圧Ｖ１ａｃはピーク間電圧Ｖｐｐで１ｋＶであり、現像用直流電圧Ｖ２ｄｃは１８０Ｖであり、現像用交流電圧Ｖ２ａｃはピーク間電圧Ｖｐｐで１５００Ｖであった。

上記の条件のもとで、帯電交流周波数を、スペクトラム拡散によって２６５０～２７５０Ｈｚの範囲（変動領域）で変動させるとともに、１０ｍｓｅｃの間で５０Ｈｚの変動量で変動させた。つまり、このときの帯電交流周波数の変動領域での変動速度（第１変動速度）は、５０Ｈｚ／１０ｍｓｅｃである。図４は、変動領域での帯電交流周波数の変動を示すグラフである。一方、現像交流周波数については、スペクトラム拡散によって２６５０～２７５０Ｈｚの範囲（変動領域）で変動させるとともに、変動領域での変動速度（第２変動速度）を数通りに変化させた。そして、現像後、用紙に転写された画像における干渉縞の確認を行った。その結果を、表１に示す。

なお、表１における干渉結果の評価方法は、以下の通りである。すなわち、１００人中８０人以上が、画像を見て干渉縞を認識した場合を「干渉有り」とし、１００人中８０人以上が干渉縞を認識しなかった場合を「干渉無し」とした。

また、第１変動速度および第２変動速度の各組み合わせについて、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉シミュレーションを行い、帯電用交流電圧信号と現像用交流電圧信号との合成波の強度変化について調べた。その結果を図５に示す。

図５より、帯電交流周波数の第１変動速度（５０Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ）に対して、現像交流周波数の第２変動速度が５５Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ、７５Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ、９５Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ、１０５Ｈｚ／１０ｍｓｅｃである場合、合成波のピーク強度が、画像中の位置（基準位置からの距離）によって変動している。このことは、干渉の強弱が生じて画像中に干渉縞が発生していることを意味する。一方、第１変動速度（５０Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ）に対して、第２変動速度が５０Ｈｚ／１０ｍｓｅｃまたは１００Ｈｚ／１０ｍｓｅｃである場合、合成波のピーク強度の変動が少ないことから、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉が抑制されて、干渉縞の発生が抑制されていると言える。特に、第２変動速度が、第１変動速度と同じ５０Ｈｚ／１０ｍｓｅｃである場合には、合成波のピーク強度が画像中の位置によらずにほぼ一定となり、上記干渉が確実に抑制されていると言える。表１の干渉結果は、このような図５のシミュレーションの結果と対応している。

なお、上記変動領域での現像交流周波数の変動速度（第２変動速度）を５０Ｈｚ／１０ｍｓｅｃとし、帯電交流周波数の変動速度（第１変動速度）を数通りに変化させた場合でも、干渉結果については表１および図５と同様の結果が得られた。

したがって、第１変動速度と第２変動速度とのうちの一方が他方の正数倍となるように、帯電交流周波数および現像交流周波数を変動させることにより、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができ、特に、第１変動速度と第２変動速度とが等しいときに、上記画像欠陥の発生を抑制する効果が高いと言える。

（感光体ドラムの回転速度を考慮した帯電交流周波数の変動制御について）
帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの、上記干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ₁（ｍｍ）とし、上記変動領域の幅をＸ₁（Ｈｚ）とし、感光体ドラム５の回転速度をＹ₁（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、上記変動領域での帯電交流周波数の第１変動速度をＺ₁（Ｈｚ／ｓｅｃ）としたとき、バイアス制御部３３は、
｜Ｚ₁｜＞Ｘ₁／（Ｗ₁／Ｙ₁） ・・・（１）
を満足する第１変動速度Ｚ₁で、帯電交流周波数を変動させることが望ましい。

上記の条件式（１）は、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉を低減するにあたって、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₁を考慮したときの第１変動速度Ｚ₁の適切な範囲を規定している。すなわち、条件式（１）を満足することにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₁に応じた適切な第１変動速度Ｚ₁で帯電交流周波数を変動させて、変動領域における帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉を低減し、上記干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

例えば、干渉縞の認識可能な最小ピッチＷ₁を２．８１ｍｍとし、上記変動領域の幅Ｘ₁を、現像交流周波数の中心周波数の±２％の範囲として、２７００×１．０２－２７００×０．９８＝１０８Ｈｚとし、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₁＝１５２ｍｍ／ｓｅｃとした場合、Ｘ₁／（Ｗ₁／Ｙ₁）＝１０８／（２．８１／１５２）＝５８４２Ｈｚ／ｓｅｃ（＝５８．４２Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ）である。この場合、５８４２Ｈｚ／ｓｅｃよりも大きい第１変動速度Ｚ₁で帯電交流周波数を変動させることにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₁での回転に対して帯電交流周波数を適切に変動させて、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

（感光体ドラムの回転速度を考慮した現像交流周波数の変動制御について）
帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの、上記干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ₂（ｍｍ）とし、上記変動領域の幅をＸ₂（Ｈｚ）とし、感光体ドラム５の回転速度をＹ₂（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、上記変動領域での現像交流周波数の第２変動速度をＺ₂（Ｈｚ／ｓｅｃ）としたとき、バイアス制御部３３は、
｜Ｚ₂｜＞Ｘ₂／（Ｗ₂／Ｙ₂） ・・・（２）
を満足する第２変動速度Ｚ₂で、現像交流周波数を変動させることが望ましい。

上記の条件式（２）は、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉を低減するにあたって、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₂を考慮したときの第２変動速度Ｚ₂の適切な範囲を規定している。すなわち、条件式（２）を満足することにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₂に応じた適切な第２変動速度Ｚ₂で現像交流周波数を変動させて、変動領域における帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉を低減し、上記干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

例えば、干渉縞の認識可能な最小ピッチＷ₂を２．８１ｍｍとし、上記変動領域の幅Ｘ₂を、帯電交流周波数の中心周波数の±２％の範囲として、２７００×１．０２－２７００×０．９８＝１０８Ｈｚとし、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₂＝１５２ｍｍ／ｓｅｃとした場合、Ｘ₂／（Ｗ₂／Ｙ₂）＝１０８／（２．８１／１５２）＝５８４２Ｈｚ／ｓｅｃ（＝５８．４２Ｈｚ／１０ｍｓｅｃ）である。この場合、５８４２Ｈｚ／ｓｅｃよりも大きい第２変動速度Ｚ₂で現像交流周波数を変動させることにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₂での回転に対して現像交流周波数を適切に変動させて、帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

（潜像周波数を考慮した帯電交流周波数の変動制御について）
ところで、帯電交流周波数と、感光体ドラム５上に形成される静電潜像の解像度を規定する潜像周波数とがずれていると、帯電交流周波数と潜像周波数とが干渉して、現像後の画像に干渉縞が現れる可能性がある。しかし、この場合でも、上述した条件式（１）に基づく制御と同様の考え方によって帯電交流周波数を制御することにより、帯電交流周波数と潜像周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。より詳しくは、以下の通りである。

帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの上記干渉縞を第１の干渉縞としたとき、潜像周波数と帯電交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの上記干渉縞を第２の干渉縞とする。そして、第２の干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ₃（ｍｍ）とし、画像に第２の干渉縞が現れるときの帯電交流周波数の変動領域の幅をＸ₃（Ｈｚ）とし、感光体ドラム５の回転速度をＹ₃（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、上記変動領域での帯電交流周波数の変動速度を第３変動速度Ｚ₃（Ｈｚ／ｓｅｃ）とする。このとき、バイアス制御部３３は、
｜Ｚ₃｜＞Ｘ₃／（Ｗ₃／Ｙ₃） ・・・（３）
を満足する第３変動速度Ｚ₃で、帯電交流周波数を変動させることが望ましい。

上記の条件式（３）は、帯電交流周波数と潜像周波数との干渉を低減するにあたって、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₃を考慮したときの帯電交流周波数の第３変動速度Ｚ₃の適切な範囲を規定している。すなわち、条件式（３）を満足することにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₃に応じた適切な第３変動速度Ｚ₃で帯電交流周波数を変動させて、変動領域における帯電交流周波数と潜像周波数との干渉を低減することができる。したがって、上述した帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生のみならず、帯電交流周波数と潜像周波数との干渉による画像欠陥の発生をさらに抑制することができる。

例えば、６００ｄｐｉの解像度で、図６に示すように、副走査方向（感光体ドラムの周方向に対応）に１on１offの５０％の画像（静電潜像）を形成する場合、つまり、副走査方向に１ドットおきに画像を形成する場合を考える。副走査方向に隣り合うドットの間隔は、１インチ＝２．５４ｃｍとして、（２．５４／６００）×２＝０．００８４６６ｃｍ＝０．０８４６６ｍｍとなる。感光体ドラム５の線速を１５２ｍｍ／ｓｅｃとしたとき、副走査方向の線間隔は、０．０８４６６／１５２＝０．０００５５６５ｓｅｃとなる。したがって、この場合の潜像周波数は、以下のようにして計算される。
潜像周波数（Ｈｚ）＝１／線間隔（ｓｅｃ）＝１／０．０００５５６５
≒１７９５

例えば、第２の干渉縞の認識可能な最小ピッチＷ₃を３ｍｍとし、上記変動領域の幅Ｘ₃を、１７５０Ｈｚから１８５０Ｈｚまでの１００Ｈｚとし、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₃＝１５２ｍｍ／ｓｅｃとした場合、Ｘ₃／（Ｗ₃／Ｙ₃）＝１００／（３／１５２）＝５０６７Ｈｚ／ｓｅｃである。この場合、５０６７Ｈｚ／ｓｅｃよりも大きい第３変動速度Ｚ₃で帯電交流周波数を変動させることにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₃での回転に対して帯電交流周波数を適切に変動させて、変動領域における帯電交流周波数と潜像周波数との干渉を低減することができる。したがって、帯電交流周波数と潜像周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

なお、画像に第１の干渉縞が現れるときの帯電交流周波数の変動領域と、画像に第２の干渉縞が現れるときの帯電交流周波数の変動領域とが重複する場合、その重複する領域（周波数変動範囲）では、条件式（１）および（３）を同時に満足する変動速度で、つまり、第１変動速度Ｚ₁および第３変動速度Ｚ₃のうちでより速いほうの変動速度で、帯電交流周波数を変動させればよい。

（潜像周波数を考慮した現像交流周波数の変動制御について）
現像交流周波数と潜像周波数とがずれている場合でも、現像交流周波数と潜像周波数とが干渉して、現像後の画像に干渉縞が現れる可能性がある。しかし、この場合でも、上述した条件式（２）に基づく制御と同様の考え方によって現像交流周波数を制御することにより、現像交流周波数と潜像周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。より詳しくは、以下の通りである。

帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの干渉縞を第１の干渉縞としたとき、潜像周波数と現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの上記干渉縞を第３の干渉縞とする。そして、第３の干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ₄（ｍｍ）とし、画像に第３の干渉縞が現れるときの現像交流周波数の変動領域の幅をＸ₄（Ｈｚ）とし、感光体ドラム５の回転速度をＹ₄（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、上記変動領域での現像交流周波数の変動速度を第４変動速度Ｚ₄（Ｈｚ／ｓｅｃ）とする。このとき、バイアス制御部３３は、
｜Ｚ₄｜＞Ｘ₄／（Ｗ₄／Ｙ₄） ・・・（４）
を満足する変動速度Ｚ₄で、現像交流周波数を変動させることが望ましい。

上記の条件式（４）は、現像交流周波数と潜像周波数との干渉を低減するにあたって、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₄を考慮したときの第４変動速度Ｚ₄の適切な範囲を規定している。すなわち、条件式（４）を満足することにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₄に応じた適切な第４変動速度Ｚ₄で現像交流周波数を変動させて、変動領域における現像交流周波数と潜像周波数との干渉を低減することができる。したがって、上述した帯電交流周波数と現像交流周波数との干渉による画像欠陥の発生のみならず、現像交流周波数と潜像周波数との干渉による画像欠陥の発生をさらに抑制することができる。

例えば、６００ｄｐｉの解像度で、図６に示すように、副走査方向（感光体ドラムの周方向に対応）に１on１offの５０％の画像（静電潜像）を形成する場合において、潜像周波数を上記と同様に１７９５Ｈｚとする。また、例えば、第３の干渉縞の認識可能な最小ピッチＷ₄を３ｍｍとし、上記変動領域の幅Ｘ₄を、１７５０Ｈｚから１８５０Ｈｚまでの１００Ｈｚとし、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₄＝１５２ｍｍ／ｓｅｃとした場合、Ｘ₄／（Ｗ₄／Ｙ₄）＝１００／（３／１５２）＝５０６７Ｈｚ／ｓｅｃである。この場合、５０６７Ｈｚ／ｓｅｃよりも大きい第４変動速度Ｚ₄で現像交流周波数を変動させることにより、感光体ドラム５の回転速度Ｙ₃での回転に対して現像交流周波数を適切に変動させて、変動領域における現像交流周波数と潜像周波数との干渉を低減することができる。したがって、現像交流周波数と潜像周波数との干渉による画像欠陥の発生を抑制することができる。

なお、画像に第１の干渉縞が現れるときの現像交流周波数の変動領域と、画像に第３の干渉縞が現れるときの現像交流周波数の変動領域とが重複する場合、その重複する領域（周波数変動範囲）では、条件式（２）および（４）を同時に満足する変動速度で、つまり、第２変動速度Ｚ₂および第４変動速度Ｚ₄のうちでより速いほうの変動速度で、現像交流周波数を変動させればよい。

〔その他〕
本実施形態では、帯電ローラー４ａが感光体ドラム５と接触する構成で、帯電交流周波数および現像交流周波数を変動させる制御について説明したが、帯電ローラー４ａと感光体ドラム５とが非接触（近接）である構成にも、本実施形態と同様の制御を適用することは可能であり、これによって本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、感光体ドラム５としてアモルファスシリコン感光体を用いた例について説明したが、例えば有機感光体（ＯＰＣ；Organic Photoconductor）を用いた場合でも、本実施形態と同様の制御によって本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、モノクロプリンターにおいて、帯電交流周波数および現像交流周波数を変動させる制御について説明したが、モノクロ複写機、カラー複写機、カラープリンター、ファクシミリ、複合機等、種々の画像形成装置に本実施形態の制御を適用することは可能であり、これによって本実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、モノクロプリンターなどの画像形成装置に利用可能である。

４ 帯電装置
４ａ 帯電ローラー（帯電部材）
５ 感光体ドラム（像担持体）
７ 露光ユニット（静電潜像形成装置）
８ 現像装置
３３ バイアス制御部
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 帯電用直流電圧に帯電用交流電圧を重畳させた帯電バイアスを帯電部材に印加し、前記帯電部材を像担持体に近接または接触させて前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置によって帯電された前記像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
   前記像担持体の表面の前記静電潜像を、現像用直流電圧に現像用交流電圧を重畳させた現像バイアスを用いて現像する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、
   前記帯電用交流電圧の周波数である帯電交流周波数と、前記現像用交流電圧の周波数である現像交流周波数との両方を変動させるバイアス制御部をさらに備え、
   前記帯電交流周波数と前記現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの、前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数の範囲を変動領域とし、前記変動領域における前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数の所定時間内での変動量を、それぞれ第１変動速度および第２変動速度としたとき、
   前記バイアス制御部は、前記第１変動速度と前記第２変動速度とのうちの一方が他方の正の整数倍となるように、前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数を変動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス制御部は、前記第１変動速度と前記第２変動速度とが等しくなるように、前記帯電交流周波数および前記現像交流周波数を変動させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ_１（ｍｍ）とし、前記変動領域の幅をＸ_１（Ｈｚ）とし、前記像担持体の回転速度をＹ_１（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記変動領域での前記帯電交流周波数の前記第１変動速度をＺ_１（Ｈｚ／ｓｅｃ）としたとき、前記バイアス制御部は、
   ｜Ｚ_１｜＞Ｘ_１／（Ｗ_１／Ｙ_１）
   を満足する前記第１変動速度Ｚ_１で、前記帯電交流周波数を変動させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ_２（ｍｍ）とし、前記変動領域の幅をＸ_２（Ｈｚ）とし、前記像担持体の回転速度をＹ_２（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記変動領域での前記現像交流周波数の前記第２変動速度をＺ_２（Ｈｚ／ｓｅｃ）としたとき、前記バイアス制御部は、
   ｜Ｚ_２｜＞Ｘ_２／（Ｗ_２／Ｙ_２）
   を満足する前記第２変動速度Ｚ_２で、前記現像交流周波数を変動させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記干渉縞を第１の干渉縞とし、前記静電潜像の解像度を規定する潜像周波数と前記帯電交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの前記干渉縞を第２の干渉縞とした場合において、
   前記第２の干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ_３（ｍｍ）とし、前記画像に前記第２の干渉縞が現れるときの前記帯電交流周波数の変動領域の幅をＸ_３（Ｈｚ）とし、前記像担持体の回転速度をＹ_３（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記変動領域での前記帯電交流周波数の変動速度を第３変動速度Ｚ_３（Ｈｚ／ｓｅｃ）としたとき、前記バイアス制御部は、
   ｜Ｚ_３｜＞Ｘ_３／（Ｗ_３／Ｙ_３）
   を満足する前記第３変動速度Ｚ_３で、前記帯電交流周波数を変動させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記干渉縞を第１の干渉縞とし、前記静電潜像の解像度を規定する潜像周波数と前記現像交流周波数との干渉によって現像後の画像に干渉縞が現れるときの前記干渉縞を第３の干渉縞とした場合において、
   前記第３の干渉縞の認識可能な最小ピッチをＷ_４（ｍｍ）とし、前記画像に前記第３の干渉縞が現れるときの前記現像交流周波数の変動領域の幅をＸ_４（Ｈｚ）とし、前記像担持体の回転速度をＹ_４（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記変動領域での前記現像交流周波数の変動速度を第４変動速度Ｚ_４（Ｈｚ／ｓｅｃ）としたとき、前記バイアス制御部は、
   ｜Ｚ_４｜＞Ｘ_４／（Ｗ_４／Ｙ_４）
   を満足する前記第４変動速度Ｚ_４で、前記現像交流周波数を変動させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。

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