画像形成装置
【課題】感光体ドラムに制振部材を挿入せず、他の音波発生装置も用いず、複数ドラムの帯電周波数を適切な位相差にすることで、帯電音を静音化する画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の感光体ドラム１６とそれぞれ対をなして設けられた帯電部材１７に電圧を印加することによって、前記感光体ドラム１６の表面を帯電させる画像形成手段３を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラム１６を帯電させる帯電手段１９には交流電圧位相制御手段３６によって交流電圧が印加され、この交流電圧を隣接する画像形成手段３に対し、相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する。
【解決手段】複数の感光体ドラム１６とそれぞれ対をなして設けられた帯電部材１７に電圧を印加することによって、前記感光体ドラム１６の表面を帯電させる画像形成手段３を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラム１６を帯電させる帯電手段１９には交流電圧位相制御手段３６によって交流電圧が印加され、この交流電圧を隣接する画像形成手段３に対し、相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＡ機器全般、印刷機、家電機器等の静音化、特に、帯電装置及び像担持体から放射する放射音を静音化する静音化機構を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される画像形成装置においては、表面にトナー像が形成される像担持ドラムが用いられている。この像担持ドラムは、現像装置によって表面にトナー像が形成される感光体ドラムとして構成される。このような感光体ドラムは、これに加えられる外振力によって振動するため、その感光体ドラムから騒音が発生する。
例えば、感光体ドラムには、その外周面に帯電装置が当接しているが、その帯電装置に印加される交流電圧の影響で該帯電装置が振動するため、これらの振動が感光体ドラムに伝えられ、感光体ドラムが振動してこれが純音を発し、ユーザに不快感を与えるおそれがある。
かかる純音は単一周波数の急峻なピークを持ち、耳障り感が大きい。そこで従来から、感光体ドラム内部に色々物を挿入し、振動を抑えてドラムから放射する音を低減しようとする試みが知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
特許文献１には、ドラム内にテーパ状の穴を設けた弾性体の制振部材を挿入してその制振部材によって像担持ドラムの振動を抑え、ドラムから発生する音を低減する技術が開示されている。
特許文献２には、ドラムから発生する帯電音に対して、帯電音と同一の周波数と大きさでかつ逆位相の音波を発生させる音波発生装置により、帯電音を静音化する技術が開示されている。
特許文献３には、複数の帯電装置とそれを含む画像形成ユニットを複数有し、そのうちの１つのドラムに印加される振動電圧と他のドラムに印加される振動電圧とが逆位相になるようにして帯電音を打ち消して静音化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０９８８２公報
【特許文献２】特開２００２−１６２８１４公報
【特許文献３】特開２００１−１９４８７０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、ドラム内にテーパ状の穴を設けた弾性体の制振部材を挿入してドラムの振動を抑えているため、制振効果は大きいが、部材を挿入するために製造工程が増加したり、制振部材の分だけコストアップするという不具合がある。
また、特許文献２はドラムから発生する帯電音に対して、帯電音と同一の周波数と大きさでかつ逆位相の音波を発生させる音波発生装置により、帯電音を静音化しているため、音波発生装置を新たに設けなければならず、コストアップしてしまうという不具合がある。
また特許文献３は、複数ドラムに逆位相の振動電圧を掛けるようにしているが、実験では逆位相の振動電圧を掛けるとかえって帯電音が大きくなることがわかった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、感光体ドラムに制振部材を挿入せず、他の音波発生装置も用いず、複数ドラムの帯電周波数を適切な位相差にすることで、帯電音を静音化する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記交流電圧位相制御手段は、前記交流電圧の位相を相対的に９０°ずらすように制御する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
【０００６】
また請求項３に記載の発明は、複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、騒音を検出する騒音検出手段と、操作手段と、を備え、前記騒音検出手段により隣接する画像形成手段から検出した騒音レベルから、前記操作手段によって位相差を設定可能とする画像形成装置を特徴とする。
【０００７】
また請求項４に記載の発明は、前記交流電圧位相制御手段は、前記隣接する画像形成手段に対し、前記騒音検出結果から自動的に最適な位相差を設定する制御を行う請求項３記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、前記交流電圧位相制御手段は、位相差の初期設定を９０°に設定する請求項３又は４の記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、位相調整は１対の画像形成手段ごとに順次行う請求項３又は４の記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば感光体ドラムから発生する帯電音に関して、隣り合う１対の感光体ドラムの帯電電圧の位相を相対的に６０〜１２０°位相をずらすことにより、感光体ドラムが１つの場合に発生する帯電音の騒音レベルよりも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】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は電子写真方式を採用したデジタルカラープリンタとして画像形成装置を示す概略図である。図１において、画像形成装置Ａは光学ユニット１、感光体ユニット（像担持体）３、現像ユニット４、転写ユニット５、定着ユニット１１、給紙部１２を備えている。
画像形成時には、画像形成装置Ａの最下部に配置された給紙トレイ９、１０を含んでいる給紙部１２に収容された画像形成対象シート（印刷用紙やＯＨＰシート等も含むが、以下、単に、用紙とする）が図の右下側から左斜め上側へ上がる所定の搬送経路に沿って搬送させられる。
【００１０】
このように搬送される用紙は、給紙部１２から繰り出されて、給紙部１２の上方側に図の右下から左上側への斜め方向の搬送経路に沿って搬送される。この間、用紙は同様に搬送経路に沿って並んで配置される４つの感光体ユニット３及び現像ユニット４と転写ユニット５との間を通過させられ、所定の画像が転写される。
かかる画像転写がなされた用紙は、感光体ユニット３、現像ユニット４及び転写ユニット５のさらに左斜め上側に配置される定着ベルト１３及び加圧ローラ１４を含んでいる定着ユニット１１へ搬送され、この定着ユニット１１によって転写画像が定着させられる。この転写画像が定着させられた用紙は最終的に排紙トレイ１０に排出される。
【００１１】
この画像形成装置Ａにおける感光体ユニット３、現像ユニット４及び転写ユニット５の構成について説明する。図１に示すように、この画像形成装置Ａは、４連ドラムのタンデム作像方式を採用した装置である。この方式を採用することによってフルカラー印刷モード及びモノクロ印刷モードの印刷速度を向上させている。
また、上述したように感光体ユニット３、現像ユニット４及び転写ユニット５を斜めに配置することによって設置スペースを小さくし、これにより装置全体を小型にしている。
【００１２】
感光体ユニット３及び現像ユニット４は、それぞれ各色で独立したユニットとなっている。つまり、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４、シアン（Ｃ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４、イエロー（Ｙ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４、ブラック（Ｂｋ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４がある。
これらの感光体ユニット３及び現像ユニット４は図１の右下側から左上側に上記順序で並んで配置されている。なお、Ｂｋ用を除いたＭ用、Ｃ用、Ｙ用の感光体ユニット３は全く同一の構成であるため、新しいユニットであればどの色用（Ｍ、Ｃ、Ｙ）に用いるようにしてもよい。
【００１３】
転写ユニット５は、上述した順序で斜め方向に配置される感光体ユニット３及び現像ユニット４の下方側に斜め方向に沿って延在しかつ配置されている。転写ユニット５は、複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト１５とを有している。
図示してないモータによってローラが回転させられることにより転写ベルト１５は図中半時計回りに回転させられ、給紙部１２から送り出された用紙はかかる転写ベルト１５に載って図の右下側から左上側に搬送させられる。
また、転写ユニット５の搬送方向の下流側（図の左上側）には、Ｐセンサ６が配置されており、かかるＰセンサ６が転写ベルト１５上に形成されたＰセンサパターンの濃度を検知し、検知結果が制御に利用される。
【００１４】
図２は或る色に対応する感光体ユニット及び現像ユニットを示す概略断面図である。同図に示すように、感光体ユニット３は感光体ドラム１６（例えば、φ３０）を有している。感光体ドラム１６はアルミの中空円柱状であり、肉厚はφ３０の場合には０．７５ｍｍ程度としている。また、感光体ドラム１６は図示していない駆動機構によって図中時計回りに回転させられるようになっている。
感光体ドラム１６の上方側には帯電手段１９の帯電ローラ１７（例えば、φ１１）が配置されている。帯電ローラ１７は、その表面が感光体ドラム１６の表面から０．０５ｍｍ程度離間した位置に配置されている。そして、帯電ローラ１７は、感光体ドラム１６と逆方向、つまり、図中反時計周りに回転させられ、感光体ドラム１６の面上に均一な電荷を印加している。
【００１５】
また、帯電ローラ１７の上方側には帯電手段１９を構成する帯電ローラ用クリーニングブラシ１８が配置されている。感光体ドラム１６の左斜め上側にはクリーニングブラシ２０及びカウンターブレード２１が配置され、これらによって感光体ドラム１６のクリーニングがなされる。
また、クリーニングブラシ２０の左側には、廃トナー回収コイル２２が配置されており、かかる廃トナー回収コイル２２によって回収された廃トナーは、図１に示す廃トナーボルト１６に搬送されるようになっている。
【００１６】
次に、現像ユニット４は、乾式２成分磁気ブラシ現像方式を採用したものであり、現像ローラ２４と、現像ドクタ２５と、左搬送スクリュー２６と、右搬送スクリュー２７と、トナー濃度センサ２８と、現像剤カートリッジ２９とを含んでいる。符号１５は転写ベルトを示している。
帯電ローラ１７による帯電バイアスは、通常、直流電圧と交流電圧の重畳された構成になっている。感光体ドラム１６と帯電部材（帯電ローラ）１７との間に電位差が生じると、その電界強度に応じたマクスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）応力が発生し、そのマクスウェル応力によって帯電ローラ１７などの帯電部材の変形が生じる。
ＡＣ（交流電圧）重畳のバイアスの場合、時間とともに印加される電圧が周期的に変動するため、マクスウェル応力も時間応答で変化し、その結果、ＡＣの周波数に応じて帯電部材１７の変形（振動）が発生して騒音となる。特に帯電ローラ１７はゴムで構成され、感光体ドラム１６に対してばね荷重等で加圧固定されていることが多く、マクスウェル応力の変動によって感光体ドラム１６への当接条件が変わり、騒音が発生し易い。
【００１７】
前述のように、感光体ドラム１６は肉厚０．７５ｍｍ程度の薄肉で中空円筒のため、非常に音が響き易い構成になっている。よって、帯電部材１７の振動が感光体ドラム１６に加振力として与えられ、感光体ドラム１６で振動が増幅されて音響放射すると考えられる。
また、帯電に作用する力は、交流成分の波形の１周期のうち、ピーク値で最大となり、交流電圧波形が振動の中心値（直流成分の値）の時に最小となる。つまり、１周期の間には最大ピークと最小ピークがあり２回振動する。
つまり、帯電周波数の２倍の周波数で帯電音が発生する。実際に帯電音の測定を行って周波数分布を調べると、帯電周波数の音も発生している。しかし、帯電周波数の２倍の周波数の音の発生が圧倒的に多く、耳障りに聞こえるのも２倍の周波数の方であることがわかった。
【００１８】
図３は感光体ドラムに帯電ローラによって１．２ｋＨｚの電圧を印加した場合の音響パワーレベルの１／３オクターブ分析を行った結果グラフで示す図である。図３に示すように、帯電周波数×２の中心周波数２．５ｋＨｚバンドの音響パワーレベルが卓越しており、ＡＰ（オールパス：周波数バンド別ではなく、音響パワーレベルの全パワーを表示した値）の値とほぼ同値である。つまり、実際に聞こえる帯電音としては２．５ｋＨｚの音が大部分ということになる。
【００１９】
図４は非接触近接帯電方式を用いた場合の実施形態を示す概略図である。
本実施の形態では、帯電ローラ１７は近接帯電部材としての中抵抗帯電ローラである。本実施の形態の帯電ローラ１７は、芯金上に硬度ＪＩＳ−Ａで５０度のゴム層を設け、軸とローラ表面間の抵抗が、１０×１０7Ω・ｃｍのローラを使用した。
ローラ表面は、放電により発生した生成物がローラ表面に付着しにくくなるようにフッ素で表層処理してフッ素コートを施している。一般的にローラ形状の帯電部材では、感光体ドラムの回転に連れ回りさせ、駆動を取ることで回転させてローラ表面にクリーニング部材を当てることができ、そして帯電部材の清掃が容易なため安定した放電状態を作ることができるという利点がある。
【００２０】
帯電ローラ１７の両端部には、厚さが６０μｍの絶縁性であるフッ素樹脂製（例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）（テフロン（登録商標）とも言う））のテープ（以下、この部材をギャップ材とする）３０が巻いてある。
帯電ローラ１７の両端部の軸３１には、ばね３２により片側それぞれ４Ｎ（両側合わせて８Ｎ）の一定の加重を掛けて、帯電ローラ１７の両端部のギャップ材３０を感光体ドラム１６に接触させた。この状態では、図４に示すように、帯電ローラ１７の両端部のギャップ材３０の間に挟まれた領域（有効画像領域）では、帯電ローラ１７表面と感光体ドラム１６表面とでは間隙が０．０５ｍｍで非接触対向している。
なお、帯電ローラ１７の端部に巻き付けるテープ（ギャップ材）３０は、フッ素樹脂に限らず絶縁性の材質であれば特に問わない。但し、帯電ローラの軸方向に対するギャップ材３０の間の距離は、感光体ドラム１６上の有効画像領域よりも長くする必要がある。その理由は、ギャップ材３０が絶縁性であるため、その箇所では感光体ドラム１６への帯電ができないからである。
【００２１】
帯電ローラ１７を感光体ドラム１６と非接触とすることのメリットは、以下の通りである。
先ず、感光体ドラム１６のクリーニング残トナーなどが帯電ローラ１７に付着しにくく、帯電ローラ１７が汚れにくく、クリーニング装置（図２の帯電ローラ用クリーニングブラシ１８）などを省くことが可能である。また帯電ローラ１７表面が汚れにくいため、経時で帯電が安定する。
更に、感光体ドラム１６と帯電ローラ１７が常時接触していると、感光体ドラム１６側の接触していた部分に帯電不良が起きて画像に現れたりするが、それを防止できる。更にまた、常時接触で停止していた時間が長い場合、帯電ローラ１７が変形して帯電不良を起こすことがあるがそれを防止できる。
以上のようにメリットが多いため、帯電ローラ１７を感光体ドラム１６と非接触とする方法が近年盛んに研究されている。
【００２２】
次に帯電バイアスの印加方法について説明する。
帯電バイアスは直流電圧に交流電圧を重畳して使用しており、同一の周波数発生装置によって発振した交流電圧波形を、位相をずらしたもの２種を発生させ、各々を増幅して各帯電装置に供給している。
動作モードには２種類有り、図１に示したような実施形態の機種では、４色フルカラーモードと単色モードでは線速が異なり、帯電で使用する交流の周波数も異なっている。例えば、フルカラーモードの場合はＡＣ周波数９００Ｈｚ、振幅はピーク間で２ｋＶ、ＤＣ（直流）成分は−７５０Ｖ印加し、また、モノクロモードではＡＣ周波数１３５０Ｈｚ、振幅はピーク間で２ｋＶ、ＤＣ成分は−７５０Ｖ印加するというように、最適な周波数（帯電ムラが起こらないように等の理由）で帯電を行う。
帯電音は前述のように帯電周波数の２倍の周波数が主成分であり、その周波数を低減すれば帯電音が下がり、ユーザの耳障り感も低減される。隣接する感光体ユニットの帯電周波数の位相をずらすことにより、発生する音波の位相をずらし、音を打ち消すことができれば、帯電音を画像形成装置の外部に漏らすことを防げる。帯電音は定常的に発生する綺麗な純音なので位相をずらして打ち消すことが可能である。これに対して、非定常に変動する音に対しては打ち消し合うことは困難である。
【００２３】
図５は２つの感光体ユニットに対して、帯電電圧の位相を０〜１８０°ずらして音響パワーレベルの変化を観察した結果をグラフで示す図である。
結果的には位相差０°と１８０°で最も音響パワーレベルが大きく、位相差９０°で最も小さくなった。つまり、帯電周波数を基本にして逆位相にずらすと、音を打ち消し合うどころか、強調し合うことになる。
また、帯電周波数は０〜１８０°の半周期（０から逆位相になるまで）ずらしたにもかかわらず、音響パワーレベルは極大→極小→極大と、レベルが１周期分変化した。これについて考えてみると、帯電音は帯電周波数の２倍の周波数が主成分のため、帯電周波数の位相を１８０°ずらすと騒音の位相は２倍の３６０°ずれるということである。よって、帯電電圧の位相をαずらした場合は、帯電音の合成振幅は、ｓｉｎ（θ）＋ｓｉｎ（θ＋α）ではなく、ｓｉｎ（２θ）＋ｓｉｎ（２（θ＋α））の合成で考える必要がある。
【００２４】
図６は帯電電圧の位相差を、０°、３０°、６０°、９０°として、振幅量が減少していく様子を示す図である。図７は位相差を０°から１０°おきに、１８０°まで変化させた様子を示す図である。
図６及び図７には２つのｓｉｎ波の音波の合成により、合成波の振幅量が位相差によって変化していく様子を示している。最も振幅量が高くなるのは位相差０°と１８０°の場合であり、元の振幅の２倍となる。
【００２５】
先ず、位相０°から１０°ずつずらしていくと、合成波の振幅量も徐々に減少し、位相差６０°で元の振幅量の１になる。また、理想的には位相差９０°で振幅量は０になり、完全に打ち消し合うことになる。さらに、位相がずれていくと再び振幅量が増加し、位相差１２０°で振幅量は１に戻る。さらにまた、位相をずらしていくと位相差１８０°で振幅量は２になる。
さらに位相をずらしていくと、この変化のサイクルを繰り返すことになる。なお、図７のグラフで位相差６０°〜８０°を太線で、位相差１００°〜１２０°を太字破線で示している。これより、帯電電圧の位相差を、６０°より大きく、１２０°未満の範囲に設定すれば、少なくとも元の振幅量以下に騒音を抑えることができる。最も効果的なのは帯電電圧の位相差９０°に設定することである。
【００２６】
図８は本発明による帯電制御方法を実施するための帯電手段を説明する概略回路図である。
図８の帯電手段１９には帯電パワーパック３３による各帯電ローラ１７への電圧印加回路の一例を示している。
図８に示す帯電パワーパック（帯電用電源回路）３３は、発振器３４と４個の高圧アンプ３５の他に、位相シフト回路３６を備えている。そして、発振器３４が出力する発振信号を、例えばＢｋ、Ｃ用感光体ドラム用高圧アンプ３５には直接に入力させ、Ｙ、Ｍ用感光体ドラム用高圧アンプ３５にはπ／４位相シフト回路３６を通してπ／４（９０°）位相をずらして入力させる。なお、位相シフトはπ／４（９０°）に限らず、公知技術で自由に設定が可能である。
【００２７】
図９は本実施形態の制御系を説明するブロック図である。
図９には本発明に直接関係ある部分のみ書いてある。ＣＰＵ（中央演算処理部）３７には、画像形成装置Ａ（図１）の画像形成に係る各種センサ（図示せず）及び騒音検出手段３８（後述）からの信号が入力される。
ＣＰＵ３７は、転写紙搬送用の給紙装置１２（図１）と各種負荷や帯電手段１９を動作させるためのタイミング制御を行うと共に、操作コントローラ３９から入力する入力データによるモード制御を実行し、各コントローラとのシリアル通信により画像形成装置Ａ全体の制御を行う。
操作コントローラ３９は、操作表示手段４０から入力されるデータをＣＰＵ３７へ送信するとともに、入力するデータモードに基づいて、操作表示手段４０にモード表示を行う。操作表示手段４０は液晶タッチパネルやキー操作ボタンからなる。
【００２８】
これまでの説明で、予め対になる感光体ドラムの帯電電圧の位相をずらすことによって帯電音の静音化を行うことができる。しかし、図９の騒音検出手段３８と操作表示手段４０を用いて帯電電圧の位相をずらした時の騒音レベルを操作表示手段４０に表示し、騒音レベルが最小になるように操作表示手段４０をユーザまたはサービスマンが操作して設定すれば、さらに効果的である。
理想的には帯電電圧の位相差９０°で振幅量は０になり、完全に打ち消し合うことになるが、感光体ドラムの位置関係や、装置内部の音の反射や回折等で最適な位相差が９０°にならない可能性がある。
このため、実際に騒音レベルを計測しながら最適な位相差を設定してやると効果的ということになる。この時は初期設定が帯電電圧の位相差９０°（理想状態）に設定されていると短時間で設定が終了する。
【００２９】
図１０は感光体ドラム近傍に配置している騒音検出手段を示す概略回路図である。騒音検出手段３８は１つ以上配置することが望ましい。図１０では、騒音を検出するために騒音検出手段３８−１及び騒音検出手段３８−２を配置している。
騒音検出手段３８を複数設けた場合は、例えば、Ｂｋ感光体ドラムとＹ感光体ドラムの帯電電圧位相差をずらした場合の騒音の検出は騒音検出手段３８−１のみで行ない、Ｃ感光体ドラムとＭ感光体ドラムの帯電電圧位相差をずらした場合の騒音の検出は騒音検出手段３８−２のみで行うというように、場合分けした方が望ましい。
【００３０】
図１１は騒音検出手段を説明するブロック回路図である。
図１１において、騒音検出手段３８はマイクロホン４１で音をキャッチして電気信号に変換する。これは交流信号である。その微細な電気信号をプリアンプ４２によって或るレベルまで増幅してインピーダンス変換を行う。
周波数補正４３は聴感補正のＡ特性を掛けるものである。この信号が実効値レベル化回路４４に行き、この実効値レベル化回路４４の実効値検波回路４５で直流信号に変換し、対数変換回路４６でｄＢ値に変換を行う。
【００３１】
図３に示したように帯電音は帯電周波数×２の成分が卓越しており、ＡＰ（オールパス：周波数バンド別ではなく、音響パワーレベルの全パワーを表示した値）の値とほぼ同値である。つまり帯電周波数×２の成分が下がれば、ＡＰの値も同様に下がるので、ＡＰの表示でよい。つまり、周波数分析は行う必要がない。
よって、操作表示手段４０（図９）で帯電音調整モードを設定し、最も低い騒音レベルになるように１対の感光体ドラムの位相調整を行うことで帯電音の静音化が可能である。図１の実施の形態のように４本の感光体ドラムがある場合は、１対ずつ、合計２回の調整を行う。
なお、位相差の初期設定を図１０の位相シフト回路５３で９０°（π／４）に設定しておくと、短時間で調整できる。また、初期値が同位相だと、騒音レベルが高く、調整を行う人間に不快感を与えることになるので初期設定は同位相ではないことが望ましい。また、位相のマニュアル調整は、画像形成時以外に行うものである。また、最適位相差の設定をマニュアル操作ではなく、自動で行うとさらに便利である。
【００３２】
図１２は帯電電圧の位相及び騒音制御に関連する動作を説明するフローチャートである。図１２のフローチャートは感光体ドラムと帯電ローラの組み合わせが４つ（１〜４ｃｈ）、騒音検出手段が２つある場合の例を説明している。
帯電位相制御処理が開始されると（Ｓ１）、先ず、騒音検出手段３８−１がオンになる（Ｓ２）。その後、１ｃｈ、２ｃｈと帯電手段がオンとなり（Ｓ３）、（Ｓ４）、帯電音を発生する。発生した帯電音は騒音検出手段３８−１で検出され、最適位相差（最も騒音レベルが小さくなる位相）を決定するまで位相をずらす、すなわち、２ｃｈ位相を変化する（Ｓ５）。
【００３３】
最適位相差が決定されると（Ｓ６）、１ｃｈ、２ｃｈと帯電手段がオフとなり（Ｓ７）、（Ｓ８）、騒音検出手段３８−１もオフされる（Ｓ９）。その後、騒音検出手段３８−２がオンされ（Ｓ１０）、３ｃｈ、４ｃｈと帯電手段がオンとなり（Ｓ１１）、（Ｓ１２）、帯電音を発生する。
発生した帯電音は騒音検出手段３８−２で検出され、最適位相差（最も騒音レベルが小さくなる位相）を決定するまで位相をずらす、すなわち、４ｃｈ位相を変化する（Ｓ１３）。最適位相差が決定されると（Ｓ１４）、３ｃｈ、４ｃｈと帯電手段がオフとなり（Ｓ１５）、（Ｓ１６）、騒音検出手段３８−２もオフされて（Ｓ１７）処理が終了する。
なお、マニュアル操作時と同様に、位相差の初期設定を図１０の位相シフト回路３６で９０°（π／４）に設定しておくと、短時間で調整できる。帯電位相制御処理は専用の帯電位相制御処理モードを設けて画像形成装置が稼動していない時に行う。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】電子写真方式を採用したデジタルカラープリンタとして画像形成装置を示す概略図である。
【図２】或る色に対応する感光体ユニット及び現像ユニットを示す概略断面図である。
【図３】感光体ドラムに帯電ローラによって１．２ｋＨｚの電圧を印加した場合の音響パワーレベルの１／３オクターブ分析を行った結果をグラフで示す図である。
【図４】非接触近接帯電方式を用いた場合の実施の形態を示す概略図である。
【図５】２つの感光体ユニットに対して、帯電電圧の位相を０〜１８０°ずらして音響パワーレベルの変化を観察した結果をグラフで示す図である。
【図６】帯電電圧の位相差を、０°、３０°、６０°、９０°として、振幅量が減少していく様子を示す図である。
【図７】位相差を０°から１０°おきに、１８０°まで変化させた様子を示す図である。
【図８】本発明による帯電制御方法を実施するための帯電手段を説明する概略回路図である。
【図９】本実施の形態の制御系を説明するブロック図である。
【図１０】感光体ドラム近傍に配置している騒音検出手段を示す概略回路図である。
【図１１】騒音検出手段を説明するブロック回路図である。
【図１２】帯電電圧の位相及び騒音制御に関連する動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ 画像形成装置、３ 画像形成手段（感光体ユニット）、４ 現像ユニット、１６ 感光体ドラム、１７ 帯電部材（帯電ローラ）、１９ 帯電手段、３６ 位相シフト回路（交流電圧位相制御手段）、３７ ＣＰＵ（中央演算処理部）、３８ 騒音検出手段、３８−１ ３８−２ 騒音検出手段、３９ 操作コントローラ、４０ 操作・表示手段（騒音レベル表示手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＡ機器全般、印刷機、家電機器等の静音化、特に、帯電装置及び像担持体から放射する放射音を静音化する静音化機構を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される画像形成装置においては、表面にトナー像が形成される像担持ドラムが用いられている。この像担持ドラムは、現像装置によって表面にトナー像が形成される感光体ドラムとして構成される。このような感光体ドラムは、これに加えられる外振力によって振動するため、その感光体ドラムから騒音が発生する。
例えば、感光体ドラムには、その外周面に帯電装置が当接しているが、その帯電装置に印加される交流電圧の影響で該帯電装置が振動するため、これらの振動が感光体ドラムに伝えられ、感光体ドラムが振動してこれが純音を発し、ユーザに不快感を与えるおそれがある。
かかる純音は単一周波数の急峻なピークを持ち、耳障り感が大きい。そこで従来から、感光体ドラム内部に色々物を挿入し、振動を抑えてドラムから放射する音を低減しようとする試みが知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
特許文献１には、ドラム内にテーパ状の穴を設けた弾性体の制振部材を挿入してその制振部材によって像担持ドラムの振動を抑え、ドラムから発生する音を低減する技術が開示されている。
特許文献２には、ドラムから発生する帯電音に対して、帯電音と同一の周波数と大きさでかつ逆位相の音波を発生させる音波発生装置により、帯電音を静音化する技術が開示されている。
特許文献３には、複数の帯電装置とそれを含む画像形成ユニットを複数有し、そのうちの１つのドラムに印加される振動電圧と他のドラムに印加される振動電圧とが逆位相になるようにして帯電音を打ち消して静音化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０９８８２公報
【特許文献２】特開２００２−１６２８１４公報
【特許文献３】特開２００１−１９４８７０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、ドラム内にテーパ状の穴を設けた弾性体の制振部材を挿入してドラムの振動を抑えているため、制振効果は大きいが、部材を挿入するために製造工程が増加したり、制振部材の分だけコストアップするという不具合がある。
また、特許文献２はドラムから発生する帯電音に対して、帯電音と同一の周波数と大きさでかつ逆位相の音波を発生させる音波発生装置により、帯電音を静音化しているため、音波発生装置を新たに設けなければならず、コストアップしてしまうという不具合がある。
また特許文献３は、複数ドラムに逆位相の振動電圧を掛けるようにしているが、実験では逆位相の振動電圧を掛けるとかえって帯電音が大きくなることがわかった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、感光体ドラムに制振部材を挿入せず、他の音波発生装置も用いず、複数ドラムの帯電周波数を適切な位相差にすることで、帯電音を静音化する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記交流電圧位相制御手段は、前記交流電圧の位相を相対的に９０°ずらすように制御する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
【０００６】
また請求項３に記載の発明は、複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、騒音を検出する騒音検出手段と、操作手段と、を備え、前記騒音検出手段により隣接する画像形成手段から検出した騒音レベルから、前記操作手段によって位相差を設定可能とする画像形成装置を特徴とする。
【０００７】
また請求項４に記載の発明は、前記交流電圧位相制御手段は、前記隣接する画像形成手段に対し、前記騒音検出結果から自動的に最適な位相差を設定する制御を行う請求項３記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、前記交流電圧位相制御手段は、位相差の初期設定を９０°に設定する請求項３又は４の記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、位相調整は１対の画像形成手段ごとに順次行う請求項３又は４の記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば感光体ドラムから発生する帯電音に関して、隣り合う１対の感光体ドラムの帯電電圧の位相を相対的に６０〜１２０°位相をずらすことにより、感光体ドラムが１つの場合に発生する帯電音の騒音レベルよりも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】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は電子写真方式を採用したデジタルカラープリンタとして画像形成装置を示す概略図である。図１において、画像形成装置Ａは光学ユニット１、感光体ユニット（像担持体）３、現像ユニット４、転写ユニット５、定着ユニット１１、給紙部１２を備えている。
画像形成時には、画像形成装置Ａの最下部に配置された給紙トレイ９、１０を含んでいる給紙部１２に収容された画像形成対象シート（印刷用紙やＯＨＰシート等も含むが、以下、単に、用紙とする）が図の右下側から左斜め上側へ上がる所定の搬送経路に沿って搬送させられる。
【００１０】
このように搬送される用紙は、給紙部１２から繰り出されて、給紙部１２の上方側に図の右下から左上側への斜め方向の搬送経路に沿って搬送される。この間、用紙は同様に搬送経路に沿って並んで配置される４つの感光体ユニット３及び現像ユニット４と転写ユニット５との間を通過させられ、所定の画像が転写される。
かかる画像転写がなされた用紙は、感光体ユニット３、現像ユニット４及び転写ユニット５のさらに左斜め上側に配置される定着ベルト１３及び加圧ローラ１４を含んでいる定着ユニット１１へ搬送され、この定着ユニット１１によって転写画像が定着させられる。この転写画像が定着させられた用紙は最終的に排紙トレイ１０に排出される。
【００１１】
この画像形成装置Ａにおける感光体ユニット３、現像ユニット４及び転写ユニット５の構成について説明する。図１に示すように、この画像形成装置Ａは、４連ドラムのタンデム作像方式を採用した装置である。この方式を採用することによってフルカラー印刷モード及びモノクロ印刷モードの印刷速度を向上させている。
また、上述したように感光体ユニット３、現像ユニット４及び転写ユニット５を斜めに配置することによって設置スペースを小さくし、これにより装置全体を小型にしている。
【００１２】
感光体ユニット３及び現像ユニット４は、それぞれ各色で独立したユニットとなっている。つまり、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４、シアン（Ｃ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４、イエロー（Ｙ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４、ブラック（Ｂｋ）用の感光体ユニット３及び現像ユニット４がある。
これらの感光体ユニット３及び現像ユニット４は図１の右下側から左上側に上記順序で並んで配置されている。なお、Ｂｋ用を除いたＭ用、Ｃ用、Ｙ用の感光体ユニット３は全く同一の構成であるため、新しいユニットであればどの色用（Ｍ、Ｃ、Ｙ）に用いるようにしてもよい。
【００１３】
転写ユニット５は、上述した順序で斜め方向に配置される感光体ユニット３及び現像ユニット４の下方側に斜め方向に沿って延在しかつ配置されている。転写ユニット５は、複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト１５とを有している。
図示してないモータによってローラが回転させられることにより転写ベルト１５は図中半時計回りに回転させられ、給紙部１２から送り出された用紙はかかる転写ベルト１５に載って図の右下側から左上側に搬送させられる。
また、転写ユニット５の搬送方向の下流側（図の左上側）には、Ｐセンサ６が配置されており、かかるＰセンサ６が転写ベルト１５上に形成されたＰセンサパターンの濃度を検知し、検知結果が制御に利用される。
【００１４】
図２は或る色に対応する感光体ユニット及び現像ユニットを示す概略断面図である。同図に示すように、感光体ユニット３は感光体ドラム１６（例えば、φ３０）を有している。感光体ドラム１６はアルミの中空円柱状であり、肉厚はφ３０の場合には０．７５ｍｍ程度としている。また、感光体ドラム１６は図示していない駆動機構によって図中時計回りに回転させられるようになっている。
感光体ドラム１６の上方側には帯電手段１９の帯電ローラ１７（例えば、φ１１）が配置されている。帯電ローラ１７は、その表面が感光体ドラム１６の表面から０．０５ｍｍ程度離間した位置に配置されている。そして、帯電ローラ１７は、感光体ドラム１６と逆方向、つまり、図中反時計周りに回転させられ、感光体ドラム１６の面上に均一な電荷を印加している。
【００１５】
また、帯電ローラ１７の上方側には帯電手段１９を構成する帯電ローラ用クリーニングブラシ１８が配置されている。感光体ドラム１６の左斜め上側にはクリーニングブラシ２０及びカウンターブレード２１が配置され、これらによって感光体ドラム１６のクリーニングがなされる。
また、クリーニングブラシ２０の左側には、廃トナー回収コイル２２が配置されており、かかる廃トナー回収コイル２２によって回収された廃トナーは、図１に示す廃トナーボルト１６に搬送されるようになっている。
【００１６】
次に、現像ユニット４は、乾式２成分磁気ブラシ現像方式を採用したものであり、現像ローラ２４と、現像ドクタ２５と、左搬送スクリュー２６と、右搬送スクリュー２７と、トナー濃度センサ２８と、現像剤カートリッジ２９とを含んでいる。符号１５は転写ベルトを示している。
帯電ローラ１７による帯電バイアスは、通常、直流電圧と交流電圧の重畳された構成になっている。感光体ドラム１６と帯電部材（帯電ローラ）１７との間に電位差が生じると、その電界強度に応じたマクスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）応力が発生し、そのマクスウェル応力によって帯電ローラ１７などの帯電部材の変形が生じる。
ＡＣ（交流電圧）重畳のバイアスの場合、時間とともに印加される電圧が周期的に変動するため、マクスウェル応力も時間応答で変化し、その結果、ＡＣの周波数に応じて帯電部材１７の変形（振動）が発生して騒音となる。特に帯電ローラ１７はゴムで構成され、感光体ドラム１６に対してばね荷重等で加圧固定されていることが多く、マクスウェル応力の変動によって感光体ドラム１６への当接条件が変わり、騒音が発生し易い。
【００１７】
前述のように、感光体ドラム１６は肉厚０．７５ｍｍ程度の薄肉で中空円筒のため、非常に音が響き易い構成になっている。よって、帯電部材１７の振動が感光体ドラム１６に加振力として与えられ、感光体ドラム１６で振動が増幅されて音響放射すると考えられる。
また、帯電に作用する力は、交流成分の波形の１周期のうち、ピーク値で最大となり、交流電圧波形が振動の中心値（直流成分の値）の時に最小となる。つまり、１周期の間には最大ピークと最小ピークがあり２回振動する。
つまり、帯電周波数の２倍の周波数で帯電音が発生する。実際に帯電音の測定を行って周波数分布を調べると、帯電周波数の音も発生している。しかし、帯電周波数の２倍の周波数の音の発生が圧倒的に多く、耳障りに聞こえるのも２倍の周波数の方であることがわかった。
【００１８】
図３は感光体ドラムに帯電ローラによって１．２ｋＨｚの電圧を印加した場合の音響パワーレベルの１／３オクターブ分析を行った結果グラフで示す図である。図３に示すように、帯電周波数×２の中心周波数２．５ｋＨｚバンドの音響パワーレベルが卓越しており、ＡＰ（オールパス：周波数バンド別ではなく、音響パワーレベルの全パワーを表示した値）の値とほぼ同値である。つまり、実際に聞こえる帯電音としては２．５ｋＨｚの音が大部分ということになる。
【００１９】
図４は非接触近接帯電方式を用いた場合の実施形態を示す概略図である。
本実施の形態では、帯電ローラ１７は近接帯電部材としての中抵抗帯電ローラである。本実施の形態の帯電ローラ１７は、芯金上に硬度ＪＩＳ−Ａで５０度のゴム層を設け、軸とローラ表面間の抵抗が、１０×１０7Ω・ｃｍのローラを使用した。
ローラ表面は、放電により発生した生成物がローラ表面に付着しにくくなるようにフッ素で表層処理してフッ素コートを施している。一般的にローラ形状の帯電部材では、感光体ドラムの回転に連れ回りさせ、駆動を取ることで回転させてローラ表面にクリーニング部材を当てることができ、そして帯電部材の清掃が容易なため安定した放電状態を作ることができるという利点がある。
【００２０】
帯電ローラ１７の両端部には、厚さが６０μｍの絶縁性であるフッ素樹脂製（例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）（テフロン（登録商標）とも言う））のテープ（以下、この部材をギャップ材とする）３０が巻いてある。
帯電ローラ１７の両端部の軸３１には、ばね３２により片側それぞれ４Ｎ（両側合わせて８Ｎ）の一定の加重を掛けて、帯電ローラ１７の両端部のギャップ材３０を感光体ドラム１６に接触させた。この状態では、図４に示すように、帯電ローラ１７の両端部のギャップ材３０の間に挟まれた領域（有効画像領域）では、帯電ローラ１７表面と感光体ドラム１６表面とでは間隙が０．０５ｍｍで非接触対向している。
なお、帯電ローラ１７の端部に巻き付けるテープ（ギャップ材）３０は、フッ素樹脂に限らず絶縁性の材質であれば特に問わない。但し、帯電ローラの軸方向に対するギャップ材３０の間の距離は、感光体ドラム１６上の有効画像領域よりも長くする必要がある。その理由は、ギャップ材３０が絶縁性であるため、その箇所では感光体ドラム１６への帯電ができないからである。
【００２１】
帯電ローラ１７を感光体ドラム１６と非接触とすることのメリットは、以下の通りである。
先ず、感光体ドラム１６のクリーニング残トナーなどが帯電ローラ１７に付着しにくく、帯電ローラ１７が汚れにくく、クリーニング装置（図２の帯電ローラ用クリーニングブラシ１８）などを省くことが可能である。また帯電ローラ１７表面が汚れにくいため、経時で帯電が安定する。
更に、感光体ドラム１６と帯電ローラ１７が常時接触していると、感光体ドラム１６側の接触していた部分に帯電不良が起きて画像に現れたりするが、それを防止できる。更にまた、常時接触で停止していた時間が長い場合、帯電ローラ１７が変形して帯電不良を起こすことがあるがそれを防止できる。
以上のようにメリットが多いため、帯電ローラ１７を感光体ドラム１６と非接触とする方法が近年盛んに研究されている。
【００２２】
次に帯電バイアスの印加方法について説明する。
帯電バイアスは直流電圧に交流電圧を重畳して使用しており、同一の周波数発生装置によって発振した交流電圧波形を、位相をずらしたもの２種を発生させ、各々を増幅して各帯電装置に供給している。
動作モードには２種類有り、図１に示したような実施形態の機種では、４色フルカラーモードと単色モードでは線速が異なり、帯電で使用する交流の周波数も異なっている。例えば、フルカラーモードの場合はＡＣ周波数９００Ｈｚ、振幅はピーク間で２ｋＶ、ＤＣ（直流）成分は−７５０Ｖ印加し、また、モノクロモードではＡＣ周波数１３５０Ｈｚ、振幅はピーク間で２ｋＶ、ＤＣ成分は−７５０Ｖ印加するというように、最適な周波数（帯電ムラが起こらないように等の理由）で帯電を行う。
帯電音は前述のように帯電周波数の２倍の周波数が主成分であり、その周波数を低減すれば帯電音が下がり、ユーザの耳障り感も低減される。隣接する感光体ユニットの帯電周波数の位相をずらすことにより、発生する音波の位相をずらし、音を打ち消すことができれば、帯電音を画像形成装置の外部に漏らすことを防げる。帯電音は定常的に発生する綺麗な純音なので位相をずらして打ち消すことが可能である。これに対して、非定常に変動する音に対しては打ち消し合うことは困難である。
【００２３】
図５は２つの感光体ユニットに対して、帯電電圧の位相を０〜１８０°ずらして音響パワーレベルの変化を観察した結果をグラフで示す図である。
結果的には位相差０°と１８０°で最も音響パワーレベルが大きく、位相差９０°で最も小さくなった。つまり、帯電周波数を基本にして逆位相にずらすと、音を打ち消し合うどころか、強調し合うことになる。
また、帯電周波数は０〜１８０°の半周期（０から逆位相になるまで）ずらしたにもかかわらず、音響パワーレベルは極大→極小→極大と、レベルが１周期分変化した。これについて考えてみると、帯電音は帯電周波数の２倍の周波数が主成分のため、帯電周波数の位相を１８０°ずらすと騒音の位相は２倍の３６０°ずれるということである。よって、帯電電圧の位相をαずらした場合は、帯電音の合成振幅は、ｓｉｎ（θ）＋ｓｉｎ（θ＋α）ではなく、ｓｉｎ（２θ）＋ｓｉｎ（２（θ＋α））の合成で考える必要がある。
【００２４】
図６は帯電電圧の位相差を、０°、３０°、６０°、９０°として、振幅量が減少していく様子を示す図である。図７は位相差を０°から１０°おきに、１８０°まで変化させた様子を示す図である。
図６及び図７には２つのｓｉｎ波の音波の合成により、合成波の振幅量が位相差によって変化していく様子を示している。最も振幅量が高くなるのは位相差０°と１８０°の場合であり、元の振幅の２倍となる。
【００２５】
先ず、位相０°から１０°ずつずらしていくと、合成波の振幅量も徐々に減少し、位相差６０°で元の振幅量の１になる。また、理想的には位相差９０°で振幅量は０になり、完全に打ち消し合うことになる。さらに、位相がずれていくと再び振幅量が増加し、位相差１２０°で振幅量は１に戻る。さらにまた、位相をずらしていくと位相差１８０°で振幅量は２になる。
さらに位相をずらしていくと、この変化のサイクルを繰り返すことになる。なお、図７のグラフで位相差６０°〜８０°を太線で、位相差１００°〜１２０°を太字破線で示している。これより、帯電電圧の位相差を、６０°より大きく、１２０°未満の範囲に設定すれば、少なくとも元の振幅量以下に騒音を抑えることができる。最も効果的なのは帯電電圧の位相差９０°に設定することである。
【００２６】
図８は本発明による帯電制御方法を実施するための帯電手段を説明する概略回路図である。
図８の帯電手段１９には帯電パワーパック３３による各帯電ローラ１７への電圧印加回路の一例を示している。
図８に示す帯電パワーパック（帯電用電源回路）３３は、発振器３４と４個の高圧アンプ３５の他に、位相シフト回路３６を備えている。そして、発振器３４が出力する発振信号を、例えばＢｋ、Ｃ用感光体ドラム用高圧アンプ３５には直接に入力させ、Ｙ、Ｍ用感光体ドラム用高圧アンプ３５にはπ／４位相シフト回路３６を通してπ／４（９０°）位相をずらして入力させる。なお、位相シフトはπ／４（９０°）に限らず、公知技術で自由に設定が可能である。
【００２７】
図９は本実施形態の制御系を説明するブロック図である。
図９には本発明に直接関係ある部分のみ書いてある。ＣＰＵ（中央演算処理部）３７には、画像形成装置Ａ（図１）の画像形成に係る各種センサ（図示せず）及び騒音検出手段３８（後述）からの信号が入力される。
ＣＰＵ３７は、転写紙搬送用の給紙装置１２（図１）と各種負荷や帯電手段１９を動作させるためのタイミング制御を行うと共に、操作コントローラ３９から入力する入力データによるモード制御を実行し、各コントローラとのシリアル通信により画像形成装置Ａ全体の制御を行う。
操作コントローラ３９は、操作表示手段４０から入力されるデータをＣＰＵ３７へ送信するとともに、入力するデータモードに基づいて、操作表示手段４０にモード表示を行う。操作表示手段４０は液晶タッチパネルやキー操作ボタンからなる。
【００２８】
これまでの説明で、予め対になる感光体ドラムの帯電電圧の位相をずらすことによって帯電音の静音化を行うことができる。しかし、図９の騒音検出手段３８と操作表示手段４０を用いて帯電電圧の位相をずらした時の騒音レベルを操作表示手段４０に表示し、騒音レベルが最小になるように操作表示手段４０をユーザまたはサービスマンが操作して設定すれば、さらに効果的である。
理想的には帯電電圧の位相差９０°で振幅量は０になり、完全に打ち消し合うことになるが、感光体ドラムの位置関係や、装置内部の音の反射や回折等で最適な位相差が９０°にならない可能性がある。
このため、実際に騒音レベルを計測しながら最適な位相差を設定してやると効果的ということになる。この時は初期設定が帯電電圧の位相差９０°（理想状態）に設定されていると短時間で設定が終了する。
【００２９】
図１０は感光体ドラム近傍に配置している騒音検出手段を示す概略回路図である。騒音検出手段３８は１つ以上配置することが望ましい。図１０では、騒音を検出するために騒音検出手段３８−１及び騒音検出手段３８−２を配置している。
騒音検出手段３８を複数設けた場合は、例えば、Ｂｋ感光体ドラムとＹ感光体ドラムの帯電電圧位相差をずらした場合の騒音の検出は騒音検出手段３８−１のみで行ない、Ｃ感光体ドラムとＭ感光体ドラムの帯電電圧位相差をずらした場合の騒音の検出は騒音検出手段３８−２のみで行うというように、場合分けした方が望ましい。
【００３０】
図１１は騒音検出手段を説明するブロック回路図である。
図１１において、騒音検出手段３８はマイクロホン４１で音をキャッチして電気信号に変換する。これは交流信号である。その微細な電気信号をプリアンプ４２によって或るレベルまで増幅してインピーダンス変換を行う。
周波数補正４３は聴感補正のＡ特性を掛けるものである。この信号が実効値レベル化回路４４に行き、この実効値レベル化回路４４の実効値検波回路４５で直流信号に変換し、対数変換回路４６でｄＢ値に変換を行う。
【００３１】
図３に示したように帯電音は帯電周波数×２の成分が卓越しており、ＡＰ（オールパス：周波数バンド別ではなく、音響パワーレベルの全パワーを表示した値）の値とほぼ同値である。つまり帯電周波数×２の成分が下がれば、ＡＰの値も同様に下がるので、ＡＰの表示でよい。つまり、周波数分析は行う必要がない。
よって、操作表示手段４０（図９）で帯電音調整モードを設定し、最も低い騒音レベルになるように１対の感光体ドラムの位相調整を行うことで帯電音の静音化が可能である。図１の実施の形態のように４本の感光体ドラムがある場合は、１対ずつ、合計２回の調整を行う。
なお、位相差の初期設定を図１０の位相シフト回路５３で９０°（π／４）に設定しておくと、短時間で調整できる。また、初期値が同位相だと、騒音レベルが高く、調整を行う人間に不快感を与えることになるので初期設定は同位相ではないことが望ましい。また、位相のマニュアル調整は、画像形成時以外に行うものである。また、最適位相差の設定をマニュアル操作ではなく、自動で行うとさらに便利である。
【００３２】
図１２は帯電電圧の位相及び騒音制御に関連する動作を説明するフローチャートである。図１２のフローチャートは感光体ドラムと帯電ローラの組み合わせが４つ（１〜４ｃｈ）、騒音検出手段が２つある場合の例を説明している。
帯電位相制御処理が開始されると（Ｓ１）、先ず、騒音検出手段３８−１がオンになる（Ｓ２）。その後、１ｃｈ、２ｃｈと帯電手段がオンとなり（Ｓ３）、（Ｓ４）、帯電音を発生する。発生した帯電音は騒音検出手段３８−１で検出され、最適位相差（最も騒音レベルが小さくなる位相）を決定するまで位相をずらす、すなわち、２ｃｈ位相を変化する（Ｓ５）。
【００３３】
最適位相差が決定されると（Ｓ６）、１ｃｈ、２ｃｈと帯電手段がオフとなり（Ｓ７）、（Ｓ８）、騒音検出手段３８−１もオフされる（Ｓ９）。その後、騒音検出手段３８−２がオンされ（Ｓ１０）、３ｃｈ、４ｃｈと帯電手段がオンとなり（Ｓ１１）、（Ｓ１２）、帯電音を発生する。
発生した帯電音は騒音検出手段３８−２で検出され、最適位相差（最も騒音レベルが小さくなる位相）を決定するまで位相をずらす、すなわち、４ｃｈ位相を変化する（Ｓ１３）。最適位相差が決定されると（Ｓ１４）、３ｃｈ、４ｃｈと帯電手段がオフとなり（Ｓ１５）、（Ｓ１６）、騒音検出手段３８−２もオフされて（Ｓ１７）処理が終了する。
なお、マニュアル操作時と同様に、位相差の初期設定を図１０の位相シフト回路３６で９０°（π／４）に設定しておくと、短時間で調整できる。帯電位相制御処理は専用の帯電位相制御処理モードを設けて画像形成装置が稼動していない時に行う。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】電子写真方式を採用したデジタルカラープリンタとして画像形成装置を示す概略図である。
【図２】或る色に対応する感光体ユニット及び現像ユニットを示す概略断面図である。
【図３】感光体ドラムに帯電ローラによって１．２ｋＨｚの電圧を印加した場合の音響パワーレベルの１／３オクターブ分析を行った結果をグラフで示す図である。
【図４】非接触近接帯電方式を用いた場合の実施の形態を示す概略図である。
【図５】２つの感光体ユニットに対して、帯電電圧の位相を０〜１８０°ずらして音響パワーレベルの変化を観察した結果をグラフで示す図である。
【図６】帯電電圧の位相差を、０°、３０°、６０°、９０°として、振幅量が減少していく様子を示す図である。
【図７】位相差を０°から１０°おきに、１８０°まで変化させた様子を示す図である。
【図８】本発明による帯電制御方法を実施するための帯電手段を説明する概略回路図である。
【図９】本実施の形態の制御系を説明するブロック図である。
【図１０】感光体ドラム近傍に配置している騒音検出手段を示す概略回路図である。
【図１１】騒音検出手段を説明するブロック回路図である。
【図１２】帯電電圧の位相及び騒音制御に関連する動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ 画像形成装置、３ 画像形成手段（感光体ユニット）、４ 現像ユニット、１６ 感光体ドラム、１７ 帯電部材（帯電ローラ）、１９ 帯電手段、３６ 位相シフト回路（交流電圧位相制御手段）、３７ ＣＰＵ（中央演算処理部）、３８ 騒音検出手段、３８−１ ３８−２ 騒音検出手段、３９ 操作コントローラ、４０ 操作・表示手段（騒音レベル表示手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記交流電圧位相制御手段は、前記交流電圧の位相を相対的に９０°ずらすように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、騒音を検出する騒音検出手段と、操作手段と、を備え、前記騒音検出手段により隣接する画像形成手段から検出した騒音レベルから、前記操作手段によって位相差を設定可能とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記交流電圧位相制御手段は、前記隣接する画像形成手段に対し、前記騒音検出結果から自動的に最適な位相差を設定する制御を行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記交流電圧位相制御手段は、位相差の初期設定を９０°に設定することを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項６】
位相調整は１対の画像形成手段ごとに順次行うことを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項１】
複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記交流電圧位相制御手段は、前記交流電圧の位相を相対的に９０°ずらすように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
複数の感光体ドラムとそれぞれ対をなして設けられた帯電部材に電圧を印加することによって、前記感光体ドラムの表面を帯電させる画像形成手段を有する画像形成装置において、各々の感光体ドラムを帯電させる帯電手段と、該帯電手段に交流電圧を印加すると共に該交流電圧を隣接する画像形成手段に対し相対的に６０〜１２０°位相をずらすように制御する交流電圧位相制御手段と、騒音を検出する騒音検出手段と、操作手段と、を備え、前記騒音検出手段により隣接する画像形成手段から検出した騒音レベルから、前記操作手段によって位相差を設定可能とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記交流電圧位相制御手段は、前記隣接する画像形成手段に対し、前記騒音検出結果から自動的に最適な位相差を設定する制御を行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記交流電圧位相制御手段は、位相差の初期設定を９０°に設定することを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項６】
位相調整は１対の画像形成手段ごとに順次行うことを特徴とする請求項３又は４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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１９２８７２（Ｐ２００７−１９２８７２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８５００（Ｐ２００６−８５００）
【出願日】平成１８年１月１７日（２００６．１．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１７日（２００６．１．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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