画像形成装置
【課題】 像担持体及び帯電手段の振動音が低減され、しかも、その両者の共振の低減によって像担持体の帯電が安定する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光体ドラム１と、帯電ローラ２と、露光装置４と、受光装置５と、コントローラ５０と、を備え、コントローラ５０が、第１振動速度Ｍ１＞初期振動速度Ｙと判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１押圧力Ｎ１から、第２押圧力Ｎ２に向かって帯電ローラ２による押圧力を変更する画像形成装置１００を構成した。
【解決手段】 感光体ドラム１と、帯電ローラ２と、露光装置４と、受光装置５と、コントローラ５０と、を備え、コントローラ５０が、第１振動速度Ｍ１＞初期振動速度Ｙと判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１押圧力Ｎ１から、第２押圧力Ｎ２に向かって帯電ローラ２による押圧力を変更する画像形成装置１００を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体及び帯電手段を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、感光体ドラム（像担持体）に対して帯電ローラ（帯電手段）を接触させるものがある。この接触方式で帯電させる構成には、非接触方式であるコロナ帯電装置と比較してオゾン層の発生が大幅に少ないことや、装置の構成が比較的シンプルでコンパクトな設計ができる利点がある。その一方で、接触方式で帯電させる構成には、帯電動作中に高周波の騒音（帯電音）が発生する問題もある。
【０００３】
接触方式で帯電させる構成では、帯電ローラに印加する電圧として、直流電流に交流電流を重畳させて感光体ドラムの表面の帯電の均一性を高める。そして、交流電流が重畳されると、帯電ローラの表面の極性と感光体ドラムの表面の極性が短時間に何度も入れ替わり、両者の間にはクーロン力による引力や斥力が生じ、前述の帯電音が発生する。
【０００４】
このような帯電音を抑制するために、例えば、感光体ドラムの内部におもりやゴム等の防振部材が挿入することが考えられる。また、特許文献１や特許文献２には、帯電ローラの構造、材質、寸法によって、帯電音を減少させる構成が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、カオス発生器によって帯電ローラに印加する交流電圧の周波数に不定期な変化（ゆらぎ）を与えることにより、帯電音（共振）を防止する構成が開示されている。また、特許文献４には、画像形成時の形成画像にモアレ像干渉縞が発生することを防止できる範囲で、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を極力低く設定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４３９８５号公報
【特許文献２】特開平６−１１９４５号公報
【特許文献３】特開平６−１８６８２６号公報
【特許文献４】特開平５−１１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、感光体ドラムの内部に防振部材を挿入する構成、特許文献１又は２に記載される構成では、感光体ドラムの製造工数が増大する（製造コスト高を招く）上に、帯電ローラや感光体ドラムの経時変化（経時劣化）により帯電音が発生する問題があった。すなわち、感光体ドラムの膜厚摩耗や帯電ローラの表面摩耗、ガタ等の経時変化によって感光体ドラムや帯電ローラの弾性共振周波数が変動する。その結果、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数の４倍或いは６倍といった周波数の高調波と共振し、非常に耳障りな帯電音が発生するという問題点が生じ得た。この場合，劣化した部材を交換する以外に帯電音の解消策がない。
【０００８】
また、特許文献３に記載される構成では，印加交流電圧の周波数にゆらぎが与えられるため、感光体ドラムの均一な帯電が損なわれるという問題点があった。さらに、特許文献３及び４に記載される構成では、いずれも帯電音の発生状況に応じて対応をとるものでないため、帯電音を有効に抑制できない状況が生じたり、無用に印加交流電圧の周波数が変更されて画像品質に悪影響を与えたりするという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、像担持体及び帯電手段の振動音を低減し、しかも、その両者の共振の低減によって像担持体の帯電を安定させ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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、交流電圧が印加されて前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体の振動速度を検知する検知手段と、前記帯電手段が前記像担持体を押圧する押圧力を調整する調整手段と、前記検知手段及び前記調整手段に接続されるコントローラと、を備え、前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度実測値とし、前記像担持体のカウンタが０のときに前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度初期値とした場合に、前記コントローラは、前記振動速度実測値＞前記振動速度初期値と判断すると、前記調整手段の駆動を制御して、前記振動速度初期値に対応する第１押圧力から、前記振動速度初期値と同一の振動速度となる前記振動速度実測値に対応する第２押圧力に向かって前記帯電手段による押圧力を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検知手段が像担持体の振動速度を検知するので、帯電手段が振動することで生じる像担持体の振動音の発生状況が精度良く検知される。また、コントローラは、振動速度実測値＞振動速度初期値と判断すると調整機構が帯電手段の押圧力を第１の押圧力から第２の押圧力へと変更させるので、像担持体及び帯電手段の共振がより確実に低減されるように制御する。これらの結果、像担持体及び帯電手段の振動音が低減され、しかも、その両者の共振の低減によって像担持体の帯電が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】感光体ドラムの振動速度及び音圧の関係を示すグラフである。
【図３】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図４】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図５】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図６】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図７】調整機構の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、コントローラが初期振動データ（閾値）を検知するフローを示すフローチャートであり、（ｂ）は、コントローラが印刷動作を繰り返し行った後に、振動検知から押圧力調整を行うまでのフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、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、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用した電子写真方式を採用したレーザビームプリンタである。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、画像を担持する『像担持体』である感光体ドラム１、『転写装置』である転写ローラ７等を含む。
【００１５】
図１に示されるように、感光体ドラム１の周囲には、矢印Ｒ１に示す回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、露光装置４、現像ローラ６を含む現像装置、転写ローラ７、クリーニング装置８が配置されている。また、帯電ローラ２の外方には、帯電ローラ２を感光体ドラム１に向かって押圧する押圧力を調整する調整機構３が配置されている。さらに、転写ローラ７よりも記録材Ｐの搬送方向の下流側には、定着装置９が配置されている。また、感光体ドラム１に対向して、かつ、露光装置４の近傍には、露光装置４が感光体ドラム１に光を照射したときの反射光を受光する受光装置５が配置されている。こうした画像形成に関与する各々の機器について、以下、順に詳述していく。
【００１６】
感光体ドラム１は、負帯電特性の有機光半導体である感光層を有した円筒状（ドラム型）の電子写真感光体で構成される。この感光体ドラム１は、円筒状（ドラム型）の電子写真感光体である。感光体ドラム１は、中心軸（不図示）を中心に矢印方向に所定の速度（例えば２３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度））で回転駆動される。
【００１７】
『帯電手段』である『帯電部材』としての帯電ローラ２は、交流電圧が印加されて感光体ドラム１を帯電するものである。帯電ローラ２は、接触帯電方式の一般的なローラであり、その軸体、その外周に形成される導電性弾性体層、その外周に軟化剤移行防止層、さらにその外周に形成される抵抗調整層（あるいは誘電層）、及び、保護層から構成されている。軸体としては、特に限定するものではなく、例えば金属製の円柱体からなる芯金や内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体が用いられる。帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転に伴い従動回転し、電源から所定のバイアス電圧（直流電圧及び交流電圧）を印加することで回転する感光体ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。
【００１８】
『調整手段』である調整機構３は、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を調整する機構である。この調整機構３に関しては、図７を参照しつつ後述する。また、『検知手段』である露光装置４及び受光装置５は、感光体ドラム１の振動速度を検知する。すなわち、『検知手段』は、感光体ドラム１の表面に露光して静電像を形成する『露光手段』である露光装置４と、露光装置４が感光体ドラム１の表面に露光した反射光から感光体ドラム１の振動速度を検知する『受光手段』である受光装置５と、を有する。
【００１９】
露光装置４は、帯電ローラ２により帯電処理された感光体ドラム１にレーザ光Ｌを照射する半導体レーザを備えたレーザビームスキャナである。具体的には、画像形成装置にネットワークケーブルを介して接続されたホストコンピュータから送信されてくる画像信号に基づいて、露光装置４はレーザ光Ｌを出力する。このレーザ光Ｌは、帯電処理済みの感光体ドラム１の表面を、露光装置４において主走査方向に沿って露光する。感光体ドラム１が回転している間にこの主走査方向に沿った露光を繰り返すことにより、感光体ドラム１の表面の帯電面のうち、レーザ光Ｌが照射された部分の電位が低下し、画像情報に対応した静電潜像が形成される。また、この露光装置４は特定の波長（例えば７７０〜７８０ｎｍ）のレーザ光Ｌで感光体ドラム１の表面に露光する。
【００２０】
受光装置５は、露光装置４により帯電処理された感光体ドラム１に照射されたレーザ光Ｌを受光する素子をそなえたフォトダイオードである。フォトダイオードは光起電力効果を利用したものであり、内部のＰＮ接合面に光を照射すると、再結合とは逆のプロセスで電子とホールの対ができ、その時に流れる電流から光の有無、波長等を検出するものである。なお、受光装置により本例における振動検知を行うが、振動検知の詳細については後に詳述する。受光装置５は、感光体ドラム１の所定の回転数毎に感光体ドラム１の振動速度を検知する
【００２１】
コントローラ５０は、装置本体１００Ａの内部機器の駆動を制御する。従って、コントローラ５０は、前述の露光装置４、受光装置５、及び、調整機構３に接続される。なお、帯電ローラ２には、電圧印加装置２ａが接続され、現像ローラ６には、電圧印加装置６ａが接続され、転写ローラ７には、電圧印加装置７ａが接続されている。
【００２２】
図２は、感光体ドラム１の振動速度、及び、音圧の関係を示すグラフである。感光体ドラム１を帯電させるために接触式の帯電ローラ２に交流電圧を印可すると、感光体ドラム１が印加交流電圧の１〜４倍の周波数で振動することで帯電音となり、非常に耳障りな音となる。この交流電圧を印可したときの感光体ドラム１の振動及び音圧を測定した場合には、演算部でＦＦＴ処理を行うと印加交流電圧の１〜４倍の周波数成分まで振動及び音圧が検知される。そして、図２に示されるように、感光体ドラム１の振動速度に比例して帯電音の音圧が大きくなる。
【００２３】
したがって、感光体ドラム１の振動速度が検知されると、マイク等を装置本体１００Ａに配置しなくても感光体ドラム１から発生する帯電音の大きさが検知できる。また、感光体ドラム１の振動を測定することで帯電音の発生が検知できれば、ノイズ等の影響が少ない状態で帯電音のみを精度良く検知することができる。
【００２４】
図３は、帯電ローラ２及び感光体ドラム１が初期状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＪである。すなわち、このグラフＪは、感光体ドラム１等を含むカートリッジを装置本体１００Ａに装着する初期の状態のものである。帯電音の大きさは、構成する部品が同じである以上、印加周波数及び印加電圧のピークトゥピーク（Ｖｐｐ）によって変化することが解っている。また、帯電ローラ２の押圧力と感光体ドラム１の振動速度は、帯電ローラ２や感光体ドラム１の摩耗等による接触状態の変化によっても大きく変化することが分かった（図４を参照して後述する）。
【００２５】
帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力が変化すると、帯電ローラ２と感光体ドラム１の接触状態が変化することで、感光体ドラム１の振動速度すなわち帯電音が変化する。図３によると、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力が２００ｇｆから２３５ｇｆへと増大する領域では、感光体ドラム１の振動速度が微妙に小さくなっている。また、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力が２３５ｇｆから５００ｇｆへと増大すると、感光体ドラム１の振動速度が大きくなっている。
【００２６】
なお、グラフ上の数値は、感光体ドラム１に接触する他の機器の接触具合等によって若干異なる場合もある。例えば、感光体ドラム１の周囲に配置される現像ブレード、転写ローラ７、クリーニングブレード等の影響があり得る。
【００２７】
カートリッジが装置本体１００Ａに組み込まれると、コントローラ５０は、以下のように制御する。即ち、調整機構３が、感光体ドラム１の回転が所定のカウンタになる毎に、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を変更すると共に、露光装置４及び受光装置５は、調整機構３が変更する帯電ローラ２による押圧力毎に感光体ドラム１の振動速度を検知する。そして、コントローラ５０は、グラフＪに示す特性を認識し、記憶することができるようになっている。ただし、ここでは、コントローラ５０の記憶部には、帯電ローラ２による押圧力が３００ｇｆで、感光体ドラム１の振動速度が３ｍｍ／ｓである点が初期値ポイントＧとして設定されている。
【００２８】
図４は、感光体ドラム１のカウンタが１０ｋ枚に到達した中途状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＫである。すなわち、このグラフＫは、画像形成された記録材Ｐ（紙等）の枚数が初期状態から１０ｋ枚（１００００枚）に到達した状態のときのものである。なお、図４中にも前述の初期値ポイントＧを示している。図３を参照しつつ前述したプリント動作がまだであるカートリッジの初期状態と、図４に示すプリント動作が寿命の半分程度まで行われたカートリッジの中途状態とでは、帯電ローラ２による押圧力が同じでも、感光体ドラム１の振動速度に違いがある。
【００２９】
これは、感光体ドラム１の膜厚摩耗や帯電ローラ２の表層摩耗、カートリッジ全体の経時変化による部材劣化により、同じ押圧力でも感光体ドラム１と帯電ローラ２の表面状態により、交流電圧の印加によって共振振動が変化しているためである。こうした感光体ドラム１の振動を一定以下に保つためには、個々の部材劣化に応じて適切な押圧力に変化させる必要がある。
【００３０】
図４の初期値ポイントＧは、前述したように、装置本体１００Ａにカートリッジが取り付けられ、帯電ローラ２が感光体ドラム１に接触させられて初期値としてコントローラ５０に設定されたポイントである。
【００３１】
図４のグラフＫは、カートリッジが装置本体１００Ａに装着された後に感光体ドラム１が画像形成する回転数が所定のカウンタ（ここでは、１０ｋ枚）になったときのものである。帯電ローラ２が感光体ドラム１に接触した状態で、コントローラ５０は、帯電ローラ２による押圧力を変更していき、その各々における感光体ドラム１の振動速度を測定する。即ち、感光体ドラム１の回転が所定のカウンタになると、調整機構３が、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を変更しつつ、露光装置４及び受光装置５は、調整機構３が変更する帯電ローラ２による押圧力毎に感光体ドラム１の振動速度を検知する（グラフＫ）。
【００３２】
図４のグラフＫから、帯電ローラ２の押圧力が２００ｇｆから５００ｇｆへと減少するに従って、感光体ドラム１の振動速度が減少することが分かる。なお、図３〜図５中の横軸となる帯電ローラ２の押圧力は、帯電ローラ２の片側の押圧力であり、一般的に、帯電ローラ２の片側の押圧力は３００ｇｆ〜４００ｇｆに設定される。
【００３３】
コントローラ５０は、グラフＫのデータから第１中途値ポイントＫ１及び第２中途値ポイントＫ２を認識する。第１中途値ポイントＫ１は、帯電ローラ２による第１押圧力Ｎ１が３００ｋｆで、感光体ドラム１の第１振動速度Ｍ１が４ｍｍ／ｓのポイントである。この第１中途値ポイントＫ１は、帯電ローラ２による押圧力が初期値ポイントＧと同一のポイントである。第２中途値ポイントＫ２は、帯電ローラ２による第２押圧力Ｎ２が３７５ｇｆで、感光体ドラム１の第２振動速度Ｍ２が３ｍｍ／ｓのポイントである。この第２中途値ポイントＫ２は、感光体ドラム１の振動速度が初期値ポイントＧと同一のポイントである。
【００３４】
帯電ローラ２による押圧力が初期値ポイントＧと同様に３００ｇｆに設定された状態で感光体ドラム１による画像形成でカウンタが所定枚数（例えば１０ｋ枚）以上になる場合を想定する。この場合に、『振動速度実測値』である第１中途値ポイントＫ１の第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）は、『振動速度初期値』である初期値ポイントＧの初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）よりも大きい状態となる。なお、後述していく押圧力の調整は、感光体ドラム１による画像形成でカウンタが所定枚数（例えば１０ｋ枚）以上になる毎に行う。
【００３５】
なお、初期押圧力Ｘ（３００ｇｆ）は、初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）のときに帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力に相当する。また、『振動速度実測値』である第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）は、露光装置４及び受光装置５が検知する感光体ドラム１の振動速度である。『振動速度初期値』である初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）は、感光体ドラム１のカウンタが０のときに露光装置４及び受光装置５が検知する感光体ドラム１の振動速度である。
【００３６】
コントローラ５０は、前述のように『振動速度実測値』である第１振動速度Ｍ１＞『振動速度初期値』である初期振動速度Ｙと判断する。そして、コントローラ５０は、調整機構３の駆動を制御して、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）に対応する第１押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から、第１振動速度Ｍ１と同一の振動速度となる『振動速度実測値』である第２振動速度Ｍ２（３ｍｍ／ｓ）に対応する第２押圧力Ｎ２（３７５ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を変更する。簡単に言えば、感光体ドラム１の第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）が初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）以上である場合は、感光体ドラム１の振動速度を初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）に近づけるために、帯電ローラ２による押圧力を第１押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２押圧力Ｎ２（３７５ｇｆ）に向かって増加させるのである。こうして、感光体ドラム１の振動速度が減少することで、帯電音はユーザが気にならないように減少する。
【００３７】
なお、図４のグラフによると、第１押圧力Ｎ１が第２押圧力Ｎ２よりも小さく、第１振動速度Ｍ１が第２振動速度Ｍ２よりも大きくなっている。この場合、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）＞初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）と判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１の押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２の押圧力Ｎ２（３７５ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を増加させる。こうして、第２振動速度Ｍ２（３ｍｍ／ｓ）と初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）とを一致させる。
【００３８】
図５は、感光体ドラム１のカウンタが１０ｋ枚に到達した中途状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＫである。ただし、この図５は図４と比べると、第２中途値ポイントＫ２の第２振動速度Ｍ２が初期値ポイントＧの初期振動速度Ｙよりも小さくなっている点で異なる。
【００３９】
この場合、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）＞初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）と判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１の押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２の押圧力Ｎ２（４００ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を増加させる。こうして、第２振動速度Ｍ２（２．７ｍｍ／ｓ）を初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）よりも小さくする。このような場合も、一応、第２振動速度Ｍ２は、第１振動速度Ｍ１から初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）に向かって低減されたことになる。
【００４０】
図６は、感光体ドラム１のカウンタが１０ｋ枚に到達した中途状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＫである。ただし、この図６は図４と比べると、第２中途値ポイントＫ２の第２振動速度Ｍ２及び第２押圧力Ｎ２は、第１中途値ポイントＫ１の第１振動速度Ｍ１及び第１押圧力Ｎ１よりも小さくなっている。図４及び図５では、グラフＫは右肩下がりであったが、図６では、グラフＫは右肩上がりになっている。このように、帯電ローラ２による押圧力、及び、感光体ドラム１の振動速度の関係は、用いられる帯電ローラ２や感光体ドラム１の材質や形状等の特徴によって異なる場合もある。
【００４１】
この場合、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）＞初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）と判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１の押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２の押圧力Ｎ２（２３０ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を減少させる。こうして、第２振動速度Ｍ２（３ｍｍ／ｓ）と初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）とを一致させる。このような場合も、第２振動速度Ｍ２は、第１振動速度Ｍ１から初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）に向かって低減されたことになる。
【００４２】
図７は、調整機構３の構成を示す断面図である。図７に示される調整機構３は、感光体ドラム１の回転軸方向の端部の近傍に配置され、装置本体１００Ａに支持されている。調整機構３は支持装置３６を有する。
【００４３】
支持装置３６には、モータ３５の駆動力により回転する偏心カム３４が回転自在に支持されている。偏心カム３４にはモータ３５（ステッピングモータ）が接続されている。このモータ３５は、コントローラ５０によって偏心カム３４が所定角度だけ回転するように構成されている。
【００４４】
また、支持装置３６には、支持押圧基盤３３が上下方向に移動自在に支持されている。『軸押圧部材』である支持押圧基盤３３は、偏心カム３４の動作に従って帯電ローラ２の『軸』である芯金部３０を感光体ドラム１へと押圧可能な部材である。この支持押圧基盤３３は、偏心カム３４の外周面に当接する凸部３３ａを有している。支持押圧基盤３３には上下方向に沿って貫通孔が形成されている。この貫通孔には、支持部材３１の基部３１ａが挿通されている。こうして、支持押圧基盤３３には、支持部材３１が上下方向に移動自在に支持されることになっている。
【００４５】
さらに、支持部材３１における感光体ドラム１の側の端部には、支持部３１ｂが形成されている。支持部３１ｂは、基部３１ａよりもその軸径方向に出っ張って形成されている。支持押圧基盤３３の下面と支持部３１ｂとの間には圧縮バネ３２が配置されている。この『付勢部材』である圧縮バネ３２は、支持押圧基盤３３を基準として支持部材３１を感光体ドラム１の方へと付勢して、帯電ローラ２の芯金部３０を感光体ドラム１へと付勢部材である。
【００４６】
また、支持部３１ｂには上方向に凹む凹部３１ｃが形成されている。この凹部３１ｃには感光体ドラム１の芯金部３０の端部が係合している。なお、この支持装置３６は、感光体ドラム１のもう一方の端部の近傍にも配置されている（不図示）。そして、これら一対の支持装置３６によって帯電ローラ２が回転自在に支持されると共に、感光体ドラム１の外周面に当接するように構成されている。
【００４７】
コントローラ５０は、モータ３５に接続されている。そして、コントローラ５０は、モータ３５を駆動して、偏心カム３４が所定角度だけ回転して、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力Ｆを制御するようになっている。
【００４８】
ここで、図１に戻って、感光体ドラム１の振動速度を検知する構成に関して説明する。図１に示されるように、感光体ドラム１の表面に対向して露光装置４が配置されており、この露光装置４と感光体ドラム１の回転方向で隣接するように受光装置５が配置されている。この受光装置５は、感光体ドラム１の回転開始後に帯電ローラ２に交流電圧を印可し、露光装置４が感光体ドラム１に特定の波長を持ったレーザを露光したときに、その反射光を受光するものである。
【００４９】
このときに、露光装置４から特定の波長で照射されたレーザは、感光体ドラム１の振動の影響を受け、波長が変化した状態で反射されるが、これは光のドップラー効果によるものである。受光装置５では、初期の波長に対する波長の変化量を読み取り、そこから感光体ドラム１の振動状態（感光体ドラム１の変位量）を検知し、この感光体ドラム１の変位量を演算部でＦＦＴ処すると、印加交流電圧の１〜４倍の周波数成分まで振動速度が検知される。
【００５０】
以下に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照しつつ、本実施例における帯電音の測定のための感光体ドラム１の振動速度の検知から、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を調整機構３が調整するまでの流れを、説明する。
【００５１】
図８（ａ）は、コントローラ５０が初期値（閾値）を検知するフローを示すフローチャートである。コントローラ５０は、カートリッジが装置本体１００Ａに装着された後に（ステップ１、以下「ステップ」を「Ｓ」という）、最初の起動を行った際に、感光体ドラム１の回転を開始し、帯電ローラ２に直流電圧及び交流電圧を印加させる（Ｓ２）。そして、感光体ドラム１に向かって露光装置４から特定波長のレーザ光が照射される。コントローラ５０は、受光装置５によってそのレーザ光の反射光を受光させ、波長の変化量から感光体ドラム１の振動速度を検知し、この振動速度を初期振動データ（振動速度の閾値）として記憶部へ保存する（Ｓ３）。
【００５２】
図８（ｂ）は、コントローラ５０が印刷動作を繰り返し行った後に、振動検知から押圧力調整を行うフローを示すフローチャートである。コントローラ５０は、記録材Ｐの１０ｋ枚目を含む印刷動作を検知して印刷動作を終了し（Ｓ１１）。コントローラ５０は、その１０ｋ枚目の検知をフラグとして、感光体ドラム１を回転し、帯電ローラ２に直流電圧及び交流電圧を印可させ（Ｓ１２）、露光装置４から感光体ドラム１への特定波長のレーザ光を照射させる。
【００５３】
コントローラ５０は、受光装置５によってレーザ光の反射光を受光して、波長の変化量から検知された感光体ドラム１の振動速度を検知する（Ｓ１３）。そして、コントローラ５０は、図８（ａ）を参照しつつ説明した初期設置時に検知して記憶部に記憶した初期振動データ（振動速度の閾値）（初期値）、及び、現在計測されている計測振動データ（振動速度の計測値）（実測値）を比較する（Ｓ１３）。
【００５４】
コントローラ５０は、計測振動データが初期振動データを超えているか否かを判断する（Ｓ１４）。コントローラ５０は、Ｓ１４の判断の結果、ＹＥＳの場合には、帯電ローラ２の押圧力を変更できる規定範囲内（例えば、２００ｇｆ〜５００ｇｆ）で押圧力を変更し、それぞれの押圧力における振動速度を計測する（Ｓ１５）。そして、コントローラ５０は、帯電ローラ２の押圧力を初期振動データに最も近い押圧力に変更する（Ｓ１６）。コントローラ５０は、Ｓ１４の判断の結果、ＮＯの場合には、帯電ローラ２の押圧力は変化させない（Ｓ１７）。
【００５５】
実施例の構成によれば、受光装置５が感光体ドラム１の振動速度を検知するので、帯電ローラ２が振動することで生じる振動音の発生状況が精度良く検知される。また、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１＞初期振動速度Ｙと判断すると調整機構３が帯電ローラ２の押圧力を第１の押圧力Ｎ１から第２の押圧力Ｎ２へと変更させるように制御する。即ち、感光体ドラム１の振動状態に応じて帯電ローラ２の押圧力を適正に制御することとなる。そのために、感光体ドラム１及び帯電ローラ２の共振がより確実に低減される。これらの結果、感光体ドラム１及び帯電ローラ２の振動音が低減され、しかも、その両者の共振の低減によって感光体ドラム１の帯電が安定する。ひいては、周波数の変更による画像品質への悪影響を防止することもできる。
【００５６】
なお、前述のコントローラ５０の制御は、帯電音の悪化が、個々の部材の劣化及び状態変化によって発生することから画像形成回数が所定回数になったとき（前回の制御が行われてからの印刷動作枚数が１０ｋ枚後）のタイミングで実施されることが好ましい。使用環境が変化したときのそれぞれのタイミングで実施するのである。
【００５７】
また、実施例では、振動検知手段として露光装置４の反射光を受光する受光装置５を用いたが、この構成に限定されない。感光体ドラム１で発生した振動を検知できる構成であれば、他の構成を用いても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 調整機構（調整手段）
４ 露光装置（検知手段）
５ 受光装置（検知手段）
５０ コントローラ
Ｍ１ 第１振動速度（振動速度実測値）
Ｙ 初期振動速度（振動速度初期値）
Ｎ１ 第１押圧力
Ｎ２ 第２押圧力
１００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体及び帯電手段を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、感光体ドラム（像担持体）に対して帯電ローラ（帯電手段）を接触させるものがある。この接触方式で帯電させる構成には、非接触方式であるコロナ帯電装置と比較してオゾン層の発生が大幅に少ないことや、装置の構成が比較的シンプルでコンパクトな設計ができる利点がある。その一方で、接触方式で帯電させる構成には、帯電動作中に高周波の騒音（帯電音）が発生する問題もある。
【０００３】
接触方式で帯電させる構成では、帯電ローラに印加する電圧として、直流電流に交流電流を重畳させて感光体ドラムの表面の帯電の均一性を高める。そして、交流電流が重畳されると、帯電ローラの表面の極性と感光体ドラムの表面の極性が短時間に何度も入れ替わり、両者の間にはクーロン力による引力や斥力が生じ、前述の帯電音が発生する。
【０００４】
このような帯電音を抑制するために、例えば、感光体ドラムの内部におもりやゴム等の防振部材が挿入することが考えられる。また、特許文献１や特許文献２には、帯電ローラの構造、材質、寸法によって、帯電音を減少させる構成が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、カオス発生器によって帯電ローラに印加する交流電圧の周波数に不定期な変化（ゆらぎ）を与えることにより、帯電音（共振）を防止する構成が開示されている。また、特許文献４には、画像形成時の形成画像にモアレ像干渉縞が発生することを防止できる範囲で、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を極力低く設定する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４３９８５号公報
【特許文献２】特開平６−１１９４５号公報
【特許文献３】特開平６−１８６８２６号公報
【特許文献４】特開平５−１１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、感光体ドラムの内部に防振部材を挿入する構成、特許文献１又は２に記載される構成では、感光体ドラムの製造工数が増大する（製造コスト高を招く）上に、帯電ローラや感光体ドラムの経時変化（経時劣化）により帯電音が発生する問題があった。すなわち、感光体ドラムの膜厚摩耗や帯電ローラの表面摩耗、ガタ等の経時変化によって感光体ドラムや帯電ローラの弾性共振周波数が変動する。その結果、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数の４倍或いは６倍といった周波数の高調波と共振し、非常に耳障りな帯電音が発生するという問題点が生じ得た。この場合，劣化した部材を交換する以外に帯電音の解消策がない。
【０００８】
また、特許文献３に記載される構成では，印加交流電圧の周波数にゆらぎが与えられるため、感光体ドラムの均一な帯電が損なわれるという問題点があった。さらに、特許文献３及び４に記載される構成では、いずれも帯電音の発生状況に応じて対応をとるものでないため、帯電音を有効に抑制できない状況が生じたり、無用に印加交流電圧の周波数が変更されて画像品質に悪影響を与えたりするという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、像担持体及び帯電手段の振動音を低減し、しかも、その両者の共振の低減によって像担持体の帯電を安定させ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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、交流電圧が印加されて前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体の振動速度を検知する検知手段と、前記帯電手段が前記像担持体を押圧する押圧力を調整する調整手段と、前記検知手段及び前記調整手段に接続されるコントローラと、を備え、前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度実測値とし、前記像担持体のカウンタが０のときに前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度初期値とした場合に、前記コントローラは、前記振動速度実測値＞前記振動速度初期値と判断すると、前記調整手段の駆動を制御して、前記振動速度初期値に対応する第１押圧力から、前記振動速度初期値と同一の振動速度となる前記振動速度実測値に対応する第２押圧力に向かって前記帯電手段による押圧力を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検知手段が像担持体の振動速度を検知するので、帯電手段が振動することで生じる像担持体の振動音の発生状況が精度良く検知される。また、コントローラは、振動速度実測値＞振動速度初期値と判断すると調整機構が帯電手段の押圧力を第１の押圧力から第２の押圧力へと変更させるので、像担持体及び帯電手段の共振がより確実に低減されるように制御する。これらの結果、像担持体及び帯電手段の振動音が低減され、しかも、その両者の共振の低減によって像担持体の帯電が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】感光体ドラムの振動速度及び音圧の関係を示すグラフである。
【図３】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図４】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図５】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図６】帯電ローラの押圧力及び感光体ドラムの振動速度の関係を示すグラフである。
【図７】調整機構の構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、コントローラが初期振動データ（閾値）を検知するフローを示すフローチャートであり、（ｂ）は、コントローラが印刷動作を繰り返し行った後に、振動検知から押圧力調整を行うまでのフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、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、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、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から、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用した電子写真方式を採用したレーザビームプリンタである。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、画像を担持する『像担持体』である感光体ドラム１、『転写装置』である転写ローラ７等を含む。
【００１５】
図１に示されるように、感光体ドラム１の周囲には、矢印Ｒ１に示す回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、露光装置４、現像ローラ６を含む現像装置、転写ローラ７、クリーニング装置８が配置されている。また、帯電ローラ２の外方には、帯電ローラ２を感光体ドラム１に向かって押圧する押圧力を調整する調整機構３が配置されている。さらに、転写ローラ７よりも記録材Ｐの搬送方向の下流側には、定着装置９が配置されている。また、感光体ドラム１に対向して、かつ、露光装置４の近傍には、露光装置４が感光体ドラム１に光を照射したときの反射光を受光する受光装置５が配置されている。こうした画像形成に関与する各々の機器について、以下、順に詳述していく。
【００１６】
感光体ドラム１は、負帯電特性の有機光半導体である感光層を有した円筒状（ドラム型）の電子写真感光体で構成される。この感光体ドラム１は、円筒状（ドラム型）の電子写真感光体である。感光体ドラム１は、中心軸（不図示）を中心に矢印方向に所定の速度（例えば２３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度））で回転駆動される。
【００１７】
『帯電手段』である『帯電部材』としての帯電ローラ２は、交流電圧が印加されて感光体ドラム１を帯電するものである。帯電ローラ２は、接触帯電方式の一般的なローラであり、その軸体、その外周に形成される導電性弾性体層、その外周に軟化剤移行防止層、さらにその外周に形成される抵抗調整層（あるいは誘電層）、及び、保護層から構成されている。軸体としては、特に限定するものではなく、例えば金属製の円柱体からなる芯金や内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体が用いられる。帯電ローラ２は感光体ドラム１の回転に伴い従動回転し、電源から所定のバイアス電圧（直流電圧及び交流電圧）を印加することで回転する感光体ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。
【００１８】
『調整手段』である調整機構３は、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を調整する機構である。この調整機構３に関しては、図７を参照しつつ後述する。また、『検知手段』である露光装置４及び受光装置５は、感光体ドラム１の振動速度を検知する。すなわち、『検知手段』は、感光体ドラム１の表面に露光して静電像を形成する『露光手段』である露光装置４と、露光装置４が感光体ドラム１の表面に露光した反射光から感光体ドラム１の振動速度を検知する『受光手段』である受光装置５と、を有する。
【００１９】
露光装置４は、帯電ローラ２により帯電処理された感光体ドラム１にレーザ光Ｌを照射する半導体レーザを備えたレーザビームスキャナである。具体的には、画像形成装置にネットワークケーブルを介して接続されたホストコンピュータから送信されてくる画像信号に基づいて、露光装置４はレーザ光Ｌを出力する。このレーザ光Ｌは、帯電処理済みの感光体ドラム１の表面を、露光装置４において主走査方向に沿って露光する。感光体ドラム１が回転している間にこの主走査方向に沿った露光を繰り返すことにより、感光体ドラム１の表面の帯電面のうち、レーザ光Ｌが照射された部分の電位が低下し、画像情報に対応した静電潜像が形成される。また、この露光装置４は特定の波長（例えば７７０〜７８０ｎｍ）のレーザ光Ｌで感光体ドラム１の表面に露光する。
【００２０】
受光装置５は、露光装置４により帯電処理された感光体ドラム１に照射されたレーザ光Ｌを受光する素子をそなえたフォトダイオードである。フォトダイオードは光起電力効果を利用したものであり、内部のＰＮ接合面に光を照射すると、再結合とは逆のプロセスで電子とホールの対ができ、その時に流れる電流から光の有無、波長等を検出するものである。なお、受光装置により本例における振動検知を行うが、振動検知の詳細については後に詳述する。受光装置５は、感光体ドラム１の所定の回転数毎に感光体ドラム１の振動速度を検知する
【００２１】
コントローラ５０は、装置本体１００Ａの内部機器の駆動を制御する。従って、コントローラ５０は、前述の露光装置４、受光装置５、及び、調整機構３に接続される。なお、帯電ローラ２には、電圧印加装置２ａが接続され、現像ローラ６には、電圧印加装置６ａが接続され、転写ローラ７には、電圧印加装置７ａが接続されている。
【００２２】
図２は、感光体ドラム１の振動速度、及び、音圧の関係を示すグラフである。感光体ドラム１を帯電させるために接触式の帯電ローラ２に交流電圧を印可すると、感光体ドラム１が印加交流電圧の１〜４倍の周波数で振動することで帯電音となり、非常に耳障りな音となる。この交流電圧を印可したときの感光体ドラム１の振動及び音圧を測定した場合には、演算部でＦＦＴ処理を行うと印加交流電圧の１〜４倍の周波数成分まで振動及び音圧が検知される。そして、図２に示されるように、感光体ドラム１の振動速度に比例して帯電音の音圧が大きくなる。
【００２３】
したがって、感光体ドラム１の振動速度が検知されると、マイク等を装置本体１００Ａに配置しなくても感光体ドラム１から発生する帯電音の大きさが検知できる。また、感光体ドラム１の振動を測定することで帯電音の発生が検知できれば、ノイズ等の影響が少ない状態で帯電音のみを精度良く検知することができる。
【００２４】
図３は、帯電ローラ２及び感光体ドラム１が初期状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＪである。すなわち、このグラフＪは、感光体ドラム１等を含むカートリッジを装置本体１００Ａに装着する初期の状態のものである。帯電音の大きさは、構成する部品が同じである以上、印加周波数及び印加電圧のピークトゥピーク（Ｖｐｐ）によって変化することが解っている。また、帯電ローラ２の押圧力と感光体ドラム１の振動速度は、帯電ローラ２や感光体ドラム１の摩耗等による接触状態の変化によっても大きく変化することが分かった（図４を参照して後述する）。
【００２５】
帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力が変化すると、帯電ローラ２と感光体ドラム１の接触状態が変化することで、感光体ドラム１の振動速度すなわち帯電音が変化する。図３によると、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力が２００ｇｆから２３５ｇｆへと増大する領域では、感光体ドラム１の振動速度が微妙に小さくなっている。また、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力が２３５ｇｆから５００ｇｆへと増大すると、感光体ドラム１の振動速度が大きくなっている。
【００２６】
なお、グラフ上の数値は、感光体ドラム１に接触する他の機器の接触具合等によって若干異なる場合もある。例えば、感光体ドラム１の周囲に配置される現像ブレード、転写ローラ７、クリーニングブレード等の影響があり得る。
【００２７】
カートリッジが装置本体１００Ａに組み込まれると、コントローラ５０は、以下のように制御する。即ち、調整機構３が、感光体ドラム１の回転が所定のカウンタになる毎に、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を変更すると共に、露光装置４及び受光装置５は、調整機構３が変更する帯電ローラ２による押圧力毎に感光体ドラム１の振動速度を検知する。そして、コントローラ５０は、グラフＪに示す特性を認識し、記憶することができるようになっている。ただし、ここでは、コントローラ５０の記憶部には、帯電ローラ２による押圧力が３００ｇｆで、感光体ドラム１の振動速度が３ｍｍ／ｓである点が初期値ポイントＧとして設定されている。
【００２８】
図４は、感光体ドラム１のカウンタが１０ｋ枚に到達した中途状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＫである。すなわち、このグラフＫは、画像形成された記録材Ｐ（紙等）の枚数が初期状態から１０ｋ枚（１００００枚）に到達した状態のときのものである。なお、図４中にも前述の初期値ポイントＧを示している。図３を参照しつつ前述したプリント動作がまだであるカートリッジの初期状態と、図４に示すプリント動作が寿命の半分程度まで行われたカートリッジの中途状態とでは、帯電ローラ２による押圧力が同じでも、感光体ドラム１の振動速度に違いがある。
【００２９】
これは、感光体ドラム１の膜厚摩耗や帯電ローラ２の表層摩耗、カートリッジ全体の経時変化による部材劣化により、同じ押圧力でも感光体ドラム１と帯電ローラ２の表面状態により、交流電圧の印加によって共振振動が変化しているためである。こうした感光体ドラム１の振動を一定以下に保つためには、個々の部材劣化に応じて適切な押圧力に変化させる必要がある。
【００３０】
図４の初期値ポイントＧは、前述したように、装置本体１００Ａにカートリッジが取り付けられ、帯電ローラ２が感光体ドラム１に接触させられて初期値としてコントローラ５０に設定されたポイントである。
【００３１】
図４のグラフＫは、カートリッジが装置本体１００Ａに装着された後に感光体ドラム１が画像形成する回転数が所定のカウンタ（ここでは、１０ｋ枚）になったときのものである。帯電ローラ２が感光体ドラム１に接触した状態で、コントローラ５０は、帯電ローラ２による押圧力を変更していき、その各々における感光体ドラム１の振動速度を測定する。即ち、感光体ドラム１の回転が所定のカウンタになると、調整機構３が、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を変更しつつ、露光装置４及び受光装置５は、調整機構３が変更する帯電ローラ２による押圧力毎に感光体ドラム１の振動速度を検知する（グラフＫ）。
【００３２】
図４のグラフＫから、帯電ローラ２の押圧力が２００ｇｆから５００ｇｆへと減少するに従って、感光体ドラム１の振動速度が減少することが分かる。なお、図３〜図５中の横軸となる帯電ローラ２の押圧力は、帯電ローラ２の片側の押圧力であり、一般的に、帯電ローラ２の片側の押圧力は３００ｇｆ〜４００ｇｆに設定される。
【００３３】
コントローラ５０は、グラフＫのデータから第１中途値ポイントＫ１及び第２中途値ポイントＫ２を認識する。第１中途値ポイントＫ１は、帯電ローラ２による第１押圧力Ｎ１が３００ｋｆで、感光体ドラム１の第１振動速度Ｍ１が４ｍｍ／ｓのポイントである。この第１中途値ポイントＫ１は、帯電ローラ２による押圧力が初期値ポイントＧと同一のポイントである。第２中途値ポイントＫ２は、帯電ローラ２による第２押圧力Ｎ２が３７５ｇｆで、感光体ドラム１の第２振動速度Ｍ２が３ｍｍ／ｓのポイントである。この第２中途値ポイントＫ２は、感光体ドラム１の振動速度が初期値ポイントＧと同一のポイントである。
【００３４】
帯電ローラ２による押圧力が初期値ポイントＧと同様に３００ｇｆに設定された状態で感光体ドラム１による画像形成でカウンタが所定枚数（例えば１０ｋ枚）以上になる場合を想定する。この場合に、『振動速度実測値』である第１中途値ポイントＫ１の第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）は、『振動速度初期値』である初期値ポイントＧの初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）よりも大きい状態となる。なお、後述していく押圧力の調整は、感光体ドラム１による画像形成でカウンタが所定枚数（例えば１０ｋ枚）以上になる毎に行う。
【００３５】
なお、初期押圧力Ｘ（３００ｇｆ）は、初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）のときに帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力に相当する。また、『振動速度実測値』である第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）は、露光装置４及び受光装置５が検知する感光体ドラム１の振動速度である。『振動速度初期値』である初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）は、感光体ドラム１のカウンタが０のときに露光装置４及び受光装置５が検知する感光体ドラム１の振動速度である。
【００３６】
コントローラ５０は、前述のように『振動速度実測値』である第１振動速度Ｍ１＞『振動速度初期値』である初期振動速度Ｙと判断する。そして、コントローラ５０は、調整機構３の駆動を制御して、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）に対応する第１押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から、第１振動速度Ｍ１と同一の振動速度となる『振動速度実測値』である第２振動速度Ｍ２（３ｍｍ／ｓ）に対応する第２押圧力Ｎ２（３７５ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を変更する。簡単に言えば、感光体ドラム１の第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）が初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）以上である場合は、感光体ドラム１の振動速度を初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）に近づけるために、帯電ローラ２による押圧力を第１押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２押圧力Ｎ２（３７５ｇｆ）に向かって増加させるのである。こうして、感光体ドラム１の振動速度が減少することで、帯電音はユーザが気にならないように減少する。
【００３７】
なお、図４のグラフによると、第１押圧力Ｎ１が第２押圧力Ｎ２よりも小さく、第１振動速度Ｍ１が第２振動速度Ｍ２よりも大きくなっている。この場合、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）＞初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）と判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１の押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２の押圧力Ｎ２（３７５ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を増加させる。こうして、第２振動速度Ｍ２（３ｍｍ／ｓ）と初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）とを一致させる。
【００３８】
図５は、感光体ドラム１のカウンタが１０ｋ枚に到達した中途状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＫである。ただし、この図５は図４と比べると、第２中途値ポイントＫ２の第２振動速度Ｍ２が初期値ポイントＧの初期振動速度Ｙよりも小さくなっている点で異なる。
【００３９】
この場合、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）＞初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）と判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１の押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２の押圧力Ｎ２（４００ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を増加させる。こうして、第２振動速度Ｍ２（２．７ｍｍ／ｓ）を初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）よりも小さくする。このような場合も、一応、第２振動速度Ｍ２は、第１振動速度Ｍ１から初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）に向かって低減されたことになる。
【００４０】
図６は、感光体ドラム１のカウンタが１０ｋ枚に到達した中途状態において、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力及び感光体ドラム１の振動速度の関係を示すグラフＫである。ただし、この図６は図４と比べると、第２中途値ポイントＫ２の第２振動速度Ｍ２及び第２押圧力Ｎ２は、第１中途値ポイントＫ１の第１振動速度Ｍ１及び第１押圧力Ｎ１よりも小さくなっている。図４及び図５では、グラフＫは右肩下がりであったが、図６では、グラフＫは右肩上がりになっている。このように、帯電ローラ２による押圧力、及び、感光体ドラム１の振動速度の関係は、用いられる帯電ローラ２や感光体ドラム１の材質や形状等の特徴によって異なる場合もある。
【００４１】
この場合、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１（４ｍｍ／ｓ）＞初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）と判断すると、調整機構３の駆動を制御して、第１の押圧力Ｎ１（３００ｇｆ）から第２の押圧力Ｎ２（２３０ｇｆ）に向かって帯電ローラ２による押圧力を減少させる。こうして、第２振動速度Ｍ２（３ｍｍ／ｓ）と初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）とを一致させる。このような場合も、第２振動速度Ｍ２は、第１振動速度Ｍ１から初期振動速度Ｙ（３ｍｍ／ｓ）に向かって低減されたことになる。
【００４２】
図７は、調整機構３の構成を示す断面図である。図７に示される調整機構３は、感光体ドラム１の回転軸方向の端部の近傍に配置され、装置本体１００Ａに支持されている。調整機構３は支持装置３６を有する。
【００４３】
支持装置３６には、モータ３５の駆動力により回転する偏心カム３４が回転自在に支持されている。偏心カム３４にはモータ３５（ステッピングモータ）が接続されている。このモータ３５は、コントローラ５０によって偏心カム３４が所定角度だけ回転するように構成されている。
【００４４】
また、支持装置３６には、支持押圧基盤３３が上下方向に移動自在に支持されている。『軸押圧部材』である支持押圧基盤３３は、偏心カム３４の動作に従って帯電ローラ２の『軸』である芯金部３０を感光体ドラム１へと押圧可能な部材である。この支持押圧基盤３３は、偏心カム３４の外周面に当接する凸部３３ａを有している。支持押圧基盤３３には上下方向に沿って貫通孔が形成されている。この貫通孔には、支持部材３１の基部３１ａが挿通されている。こうして、支持押圧基盤３３には、支持部材３１が上下方向に移動自在に支持されることになっている。
【００４５】
さらに、支持部材３１における感光体ドラム１の側の端部には、支持部３１ｂが形成されている。支持部３１ｂは、基部３１ａよりもその軸径方向に出っ張って形成されている。支持押圧基盤３３の下面と支持部３１ｂとの間には圧縮バネ３２が配置されている。この『付勢部材』である圧縮バネ３２は、支持押圧基盤３３を基準として支持部材３１を感光体ドラム１の方へと付勢して、帯電ローラ２の芯金部３０を感光体ドラム１へと付勢部材である。
【００４６】
また、支持部３１ｂには上方向に凹む凹部３１ｃが形成されている。この凹部３１ｃには感光体ドラム１の芯金部３０の端部が係合している。なお、この支持装置３６は、感光体ドラム１のもう一方の端部の近傍にも配置されている（不図示）。そして、これら一対の支持装置３６によって帯電ローラ２が回転自在に支持されると共に、感光体ドラム１の外周面に当接するように構成されている。
【００４７】
コントローラ５０は、モータ３５に接続されている。そして、コントローラ５０は、モータ３５を駆動して、偏心カム３４が所定角度だけ回転して、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力Ｆを制御するようになっている。
【００４８】
ここで、図１に戻って、感光体ドラム１の振動速度を検知する構成に関して説明する。図１に示されるように、感光体ドラム１の表面に対向して露光装置４が配置されており、この露光装置４と感光体ドラム１の回転方向で隣接するように受光装置５が配置されている。この受光装置５は、感光体ドラム１の回転開始後に帯電ローラ２に交流電圧を印可し、露光装置４が感光体ドラム１に特定の波長を持ったレーザを露光したときに、その反射光を受光するものである。
【００４９】
このときに、露光装置４から特定の波長で照射されたレーザは、感光体ドラム１の振動の影響を受け、波長が変化した状態で反射されるが、これは光のドップラー効果によるものである。受光装置５では、初期の波長に対する波長の変化量を読み取り、そこから感光体ドラム１の振動状態（感光体ドラム１の変位量）を検知し、この感光体ドラム１の変位量を演算部でＦＦＴ処すると、印加交流電圧の１〜４倍の周波数成分まで振動速度が検知される。
【００５０】
以下に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照しつつ、本実施例における帯電音の測定のための感光体ドラム１の振動速度の検知から、帯電ローラ２が感光体ドラム１を押圧する押圧力を調整機構３が調整するまでの流れを、説明する。
【００５１】
図８（ａ）は、コントローラ５０が初期値（閾値）を検知するフローを示すフローチャートである。コントローラ５０は、カートリッジが装置本体１００Ａに装着された後に（ステップ１、以下「ステップ」を「Ｓ」という）、最初の起動を行った際に、感光体ドラム１の回転を開始し、帯電ローラ２に直流電圧及び交流電圧を印加させる（Ｓ２）。そして、感光体ドラム１に向かって露光装置４から特定波長のレーザ光が照射される。コントローラ５０は、受光装置５によってそのレーザ光の反射光を受光させ、波長の変化量から感光体ドラム１の振動速度を検知し、この振動速度を初期振動データ（振動速度の閾値）として記憶部へ保存する（Ｓ３）。
【００５２】
図８（ｂ）は、コントローラ５０が印刷動作を繰り返し行った後に、振動検知から押圧力調整を行うフローを示すフローチャートである。コントローラ５０は、記録材Ｐの１０ｋ枚目を含む印刷動作を検知して印刷動作を終了し（Ｓ１１）。コントローラ５０は、その１０ｋ枚目の検知をフラグとして、感光体ドラム１を回転し、帯電ローラ２に直流電圧及び交流電圧を印可させ（Ｓ１２）、露光装置４から感光体ドラム１への特定波長のレーザ光を照射させる。
【００５３】
コントローラ５０は、受光装置５によってレーザ光の反射光を受光して、波長の変化量から検知された感光体ドラム１の振動速度を検知する（Ｓ１３）。そして、コントローラ５０は、図８（ａ）を参照しつつ説明した初期設置時に検知して記憶部に記憶した初期振動データ（振動速度の閾値）（初期値）、及び、現在計測されている計測振動データ（振動速度の計測値）（実測値）を比較する（Ｓ１３）。
【００５４】
コントローラ５０は、計測振動データが初期振動データを超えているか否かを判断する（Ｓ１４）。コントローラ５０は、Ｓ１４の判断の結果、ＹＥＳの場合には、帯電ローラ２の押圧力を変更できる規定範囲内（例えば、２００ｇｆ〜５００ｇｆ）で押圧力を変更し、それぞれの押圧力における振動速度を計測する（Ｓ１５）。そして、コントローラ５０は、帯電ローラ２の押圧力を初期振動データに最も近い押圧力に変更する（Ｓ１６）。コントローラ５０は、Ｓ１４の判断の結果、ＮＯの場合には、帯電ローラ２の押圧力は変化させない（Ｓ１７）。
【００５５】
実施例の構成によれば、受光装置５が感光体ドラム１の振動速度を検知するので、帯電ローラ２が振動することで生じる振動音の発生状況が精度良く検知される。また、コントローラ５０は、第１振動速度Ｍ１＞初期振動速度Ｙと判断すると調整機構３が帯電ローラ２の押圧力を第１の押圧力Ｎ１から第２の押圧力Ｎ２へと変更させるように制御する。即ち、感光体ドラム１の振動状態に応じて帯電ローラ２の押圧力を適正に制御することとなる。そのために、感光体ドラム１及び帯電ローラ２の共振がより確実に低減される。これらの結果、感光体ドラム１及び帯電ローラ２の振動音が低減され、しかも、その両者の共振の低減によって感光体ドラム１の帯電が安定する。ひいては、周波数の変更による画像品質への悪影響を防止することもできる。
【００５６】
なお、前述のコントローラ５０の制御は、帯電音の悪化が、個々の部材の劣化及び状態変化によって発生することから画像形成回数が所定回数になったとき（前回の制御が行われてからの印刷動作枚数が１０ｋ枚後）のタイミングで実施されることが好ましい。使用環境が変化したときのそれぞれのタイミングで実施するのである。
【００５７】
また、実施例では、振動検知手段として露光装置４の反射光を受光する受光装置５を用いたが、この構成に限定されない。感光体ドラム１で発生した振動を検知できる構成であれば、他の構成を用いても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 調整機構（調整手段）
４ 露光装置（検知手段）
５ 受光装置（検知手段）
５０ コントローラ
Ｍ１ 第１振動速度（振動速度実測値）
Ｙ 初期振動速度（振動速度初期値）
Ｎ１ 第１押圧力
Ｎ２ 第２押圧力
１００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持する像担持体と、
交流電圧が印加されて前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記像担持体の振動速度を検知する検知手段と、
前記帯電手段が前記像担持体を押圧する押圧力を調整する調整手段と、
前記検知手段及び前記調整手段に接続されるコントローラと、を備え、
前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度実測値とし、前記像担持体のカウンタが０のときに前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度初期値とした場合に、
前記コントローラは、
前記振動速度実測値＞前記振動速度初期値と判断すると、
前記調整手段の駆動を制御して、
前記振動速度初期値に対応する第１押圧力から、前記振動速度初期値と同一の振動速度となる前記振動速度実測値に対応する第２押圧力に向かって前記帯電手段による押圧力を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体の回転が所定のカウンタになる毎に、
前記調整手段は前記帯電手段が前記像担持体を押圧する押圧力を変更すると共に、
前記検知手段は前記調整手段が変更する前記帯電手段による押圧力毎に前記像担持体の振動速度を検知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】
前記第１押圧力＞前記第２押圧力である場合には、
前記コントローラは、
前記振動速度実測値＞前記振動速度初期値と判断すると、
前記調整手段の駆動を制御して、前記第１押圧力から前記第２押圧力に向かって前記帯電手段による押圧力を増加させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段は、
前記像担持体の表面に露光して静電像を形成する露光手段と、
前記露光手段が前記像担持体の表面に露光した反射光から前記像担持体の振動速度を検知する受光手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記調整手段は、
ステッピングモータの駆動力により回転する偏心カムと、
前記偏心カムの動作に従って前記帯電手段の軸を前記像担持体へと押圧可能な軸押圧部材と、
前記軸押圧部材を前記像担持体へと付勢して前記帯電手段の軸を前記像担持体へと付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
画像を担持する像担持体と、
交流電圧が印加されて前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記像担持体の振動速度を検知する検知手段と、
前記帯電手段が前記像担持体を押圧する押圧力を調整する調整手段と、
前記検知手段及び前記調整手段に接続されるコントローラと、を備え、
前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度実測値とし、前記像担持体のカウンタが０のときに前記検知手段が検知する前記像担持体の振動速度を振動速度初期値とした場合に、
前記コントローラは、
前記振動速度実測値＞前記振動速度初期値と判断すると、
前記調整手段の駆動を制御して、
前記振動速度初期値に対応する第１押圧力から、前記振動速度初期値と同一の振動速度となる前記振動速度実測値に対応する第２押圧力に向かって前記帯電手段による押圧力を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体の回転が所定のカウンタになる毎に、
前記調整手段は前記帯電手段が前記像担持体を押圧する押圧力を変更すると共に、
前記検知手段は前記調整手段が変更する前記帯電手段による押圧力毎に前記像担持体の振動速度を検知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】
前記第１押圧力＞前記第２押圧力である場合には、
前記コントローラは、
前記振動速度実測値＞前記振動速度初期値と判断すると、
前記調整手段の駆動を制御して、前記第１押圧力から前記第２押圧力に向かって前記帯電手段による押圧力を増加させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段は、
前記像担持体の表面に露光して静電像を形成する露光手段と、
前記露光手段が前記像担持体の表面に露光した反射光から前記像担持体の振動速度を検知する受光手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記調整手段は、
ステッピングモータの駆動力により回転する偏心カムと、
前記偏心カムの動作に従って前記帯電手段の軸を前記像担持体へと押圧可能な軸押圧部材と、
前記軸押圧部材を前記像担持体へと付勢して前記帯電手段の軸を前記像担持体へと付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８０１００（Ｐ２０１３−８０１００Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９８７０（Ｐ２０１１−２１９８７０）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
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