(57)【要約】【課題】帯電するのに時間を要するトナーを利用する場合、トナーの消費量が多くなったり、感光ドラム上に飛翔したトナーが転写ローラに付着して転写材の非印字面を汚してしまうときもある。【解決手段】回転体である電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段へ交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源と、帯電された前記電子写真感光体を露光する露光手段と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記電子写真感光体に対向した現像部へ搬送し、前記露光手段により形成される静電潜像を現像して可視像を形成する現像装置と、前記現像装置の使用履歴を反映する値を記憶する記憶手段とを備える画像形成装置において、前記露光手段による露光量を、前記値に対してピークを持つように制御し、前記電子写真感光体の静電潜像形成が終了した位置から、回転駆動が停止する位置までの領域のうち、少なくとも前記電気写真感光体１回転分の領域を前記露光手段により前記制御された露光量で除電露光する。【選択図】図７
2004163457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体である電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段へ交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源と、帯電された前記電子写真感光体を露光する露光手段と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記電子写真感光体に対向した現像部へ搬送し、前記露光手段により形成される静電潜像を現像して可視像を形成する現像装置と、前記現像装置の使用履歴を反映する値を記憶する記憶手段とを備える画像形成装置の制御方法であって、
前記露光手段による露光量を、前記値に対してピークを持つように制御する制御工程と、
前記電子写真感光体の静電潜像形成が終了した位置から、回転駆動が停止する位置までの領域のうち、少なくとも前記電気写真感光体１回転分の領域を前記露光手段により前記制御された露光量で除電露光する除電露光工程と
を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを利用して画像形成を行う複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを利用した従来の画像形成装置では、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）を帯電処理する手段としてコロナ帯電器が多用されていた。これはコロナ帯電器を感光ドラムに非接触に対向配置し、コロナ帯電器で発生する放電コロナに感光ドラム表面をさらすことで、感光ドラム表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。
【０００３】
しかしながら、コロナ帯電はオゾンが多量に発生することから、環境保護の点から適さないために、最近ではオゾンがわずかな量しか発生しない接触ＡＣ帯電方式が実用化されている。これは、電圧を印加した帯電部材（帯電ローラ）を感光ドラムに当接させて、感光ドラム表面を所定の極性、電位に帯電させるものである。なお、この帯電部材にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させたバイアス電圧を印加することにより、帯電ムラがなくなりコロナ帯電方式と同等の画質が得られる。
【０００４】
また、画像形成後にＡＣ電圧のみを印加することにより、画像形成後の感光ドラム表面の電位ムラをなくし均一にする（除電）効果も得られ、安定した画質を得ることができる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
図９は、上記した接触帯電方式の画像形成装置において、画像形成後の動作（以下、後回転動作９１４と記す）におけるシーケンスである。
【０００６】
画像形成後の後回転開始ｉ９０８から終了ｑ９１３まで、帯電部材（帯電ローラ）にＡＣ電圧９０２のみを印加（ＯＮ）して感光ドラムを帯電させ、感光ドラムの表面電位を均一にして画像形成動作（プリント動作）を終了する。
【０００７】
また、図９のｌ９１０において、現像バイアス９０４及び９０５は帯電ＤＣ電圧９０３のＯＦＦに合わせて後回転終了９１３までＯＦＦとなる。
【０００８】
このように、後回転動作中に帯電ＡＣ電圧９０２を印加（ＯＮ）することにより、感光ドラムの表面電位は均一になり、極小的な表面電位差によるメモリが防止され、常に安定した均一な画像を得ることができる。
【０００９】
また、ＡＣ帯電方式においてもわずかな放電現象があるため、その放電により感光ドラム表面の感光層が劣化してその構造自体がもろくなるので、感光層が感光ドラム表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニングブレード等により削れやすくなる場合があった。通常、この現象は問題ないが、感光層の削れ量は高いプロセススピードになるほど大きくなるので、高速機の場合には高寿命化のために帯電ＡＣ電圧の印加時間を少なくする必要がある。
【００１０】
このために、画像形成後の感光ドラム表面を露光手段により除電する方法も用いられる（たとえば、特許文献１参照）。
【００１１】
図１０は、上記した画像形成装置の後回転におけるシーケンスである。画像形成後の後回転開始時ｉ’１００８に露光手段が感光ドラムを露光することで、感光ドラムの表面電位を均した状態で、画像形成動作（プリント動作）を終了する。
【００１２】
このように、後回転動作中に露光手段により感光ドラム表面を均すことで、極小的な表面電位差が軽減されて、常に安定した均一な画像を得ることができる。また、このような高速機の場合には大量の出力を同時に行うことが可能なので、現像器が大容量化する傾向にある。また、高速機の場合には帯電するのに時間を要するトナーを用いる場合がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−３３３５２４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電するのに時間を要するトナーを用いて、現像容器が大容量化した場合には、現像担持体（現像ローラ）近傍のトナーと、その領域から離れたトナーに帯電量の違いが生じ、現像ローラ上のトナーの帯電量がばらつく場合がある。そのために、画像形成後の後回転時に、帯電量の低いトナーが感光ドラム表面に飛翔してトナーを無駄に消費する場合や、感光ドラム表面に残ったトナーが転写部材（転写ローラ）に付着して出力紙を汚す場合がある。
【００１５】
この現象について図４（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。現像容器内は現像ローラ近傍のトナー循環が速く帯電量の立ち上がりの早い（トナーが帯電するのが早い）領域４０１と、現像剤収容部の帯電量立ち上がりが遅い（トナーが帯電するのが遅い）領域４０２に分けられる。装置使用初期においては、領域４０１と領域４０２とも低い帯電量のトナーを有し（（ａ）：使用状態１）、装置使用中に領域４０１と領域４０２のトナーは徐々に帯電して、現像容器全体のトナーが帯電される（（ｃ）：使用状態３）。
【００１６】
ところが、装置使用初期から現像容器全体のトナーの帯電量が安定するまでに、領域４０１と領域４０２のトナーの帯電量に差が発生し、現像ローラ上のトナーの帯電量がばらつく場合がある（（ｂ）：使用状態２）。この状態は、現像ローラ上の高い帯電量を持つトナーが消費され、消費されたトナーに代わって現像ローラに供給されるトナーが現像剤収容部の帯電量の低いトナーであった場合に発生する。
【００１７】
現像容器が大きく、帯電するのに時間を要するトナーを用いた場合には、現像剤収容部のトナーが高い帯電量を持つのに時間がかかるために、現像ローラ上のトナーの帯電量はばらつきやすく、その状態が長く続きやすい。
【００１８】
図１１はプロセスカートリッジの使用量と現像ローラ上におけるトナー帯電量の分布との関係を示すグラフである。グラフ中のＸ軸においてマイナス側が正規トナーであり、プラス側が反転トナーである。現像容器内トナーの帯電量が高くなった使用中期（使用状態２）以降、カートリッジ使用後期（使用状態３）では、負に帯電されたトナー（以下、正規トナーと記す。）が多く、正に帯電されたトナー（以下、反転トナーと記す。）が少なくなっている。一方、初期から中期まで（使用状態１）のカートリッジ使用量においては、正規トナーに比べ反転トナーの割合が多くなっており、トナーの帯電量の分布は幅広いものになっている。
【００１９】
図５に潜像形成時の感光ドラムの電位（Ａ）と、形成された潜像を除電露光したときの電位（Ｂ）を示す。除電露光した潜像形成後の感光ドラム表面電位は露光前電位が明部電位（ＶＤ）の場合は暗部電位（ＶＬ）になり、暗部電位（ＶＬ）の場合はさらに絶対値として小さい電位（ＶＬ’）になる。したがって、潜像部の周辺は電位のエッジとして除電工程後も残る。
【００２０】
通常、この電位のエッジは問題のないレベルであるが、図４の（ｂ）における使用状態２のように、反転トナーが現像ローラ上に多くある場合には電気力線の密度が高いエッジ部分に飛翔してしまうことがある。この場合には、実用モードにおけるトナーの消費量が多くなったり、感光ドラム上に飛翔したトナーが転写ローラに付着して転写材の非印字面を汚してしまうときもある。
【００２１】
この現象の対策として、画像形成の後回転時に常に高い露光量で感光ドラム表面を除電することは効果がある。しかし、長寿命の装置の場合には、感光ドラムの電荷発生部が劣化してゴースト画像が顕著になったり、感度が装置使用中に変動してしまうといった問題がある。また、後回転時のかぶりはエッジ効果によるトナーの飛翔が主な原因であるので、現像ローラ等の電圧の調整によって対処しても限界がある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、回転体である電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段へ交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源と、帯電された前記電子写真感光体を露光する露光手段と、現像剤を現像剤担持体上に担持して前記電子写真感光体に対向した現像部へ搬送し、前記露光手段により形成される静電潜像を現像して可視像を形成する現像装置と、前記現像装置の使用履歴を反映する値を記憶する記憶手段とを備える画像形成装置の制御方法であって、前記露光手段による露光量を、前記値に対してピークを持つように制御する制御工程と、前記電子写真感光体の静電潜像形成が終了した位置から、回転駆動が停止する位置までの領域のうち、少なくとも前記電気写真感光体１回転分の領域を前記露光手段により前記制御された露光量で除電露光する除電露光工程とを備える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、回転体である電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電する帯電ローラと、帯電ローラへ交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源と、帯電された電子写真感光体を露光する露光装置と、現像剤を現像剤担持体上に担持して電子写真感光体に対向した現像部へ搬送し、露光装置により形成される静電潜像を現像して可視像を形成する現像装置と、現像装置の使用履歴を反映する値を記憶する記憶手段とを備える画像形成装置の制御に関し、露光手段による露光量を、使用履歴を反映する値に対してピークを持つように制御し、電子写真感光体の静電潜像形成が終了した位置から、回転駆動が停止する位置までの領域のうち、少なくとも電気写真感光体１回転分の領域を露光装置により制御された露光量で除電露光するものである。
【００２４】
このような本発明は、具体的に添付する図面に基づいて以下の第１から第３の実施の形態と対応して実現することができる。
【００２５】
【第１の実施の形態】
図２は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は感光ドラム１と、その周囲に帯電ローラ２１、露光装置３０、現像装置４０、転写ローラ５１、クリーニング装置７０を備えている。また、プロセスカートリッジＢは、帯電ローラ２１、現像装置４０及びクリーニング装置７０の少なくともいずれか、及び感光ドラム１を一体化して、装置本体Ａに対して装着手段Ｅにより所定の位置に装着されて、取り外し可能になっている。以下に記載の本実施形態では、帯電ローラ２１、現像装置４０及びクリーニング装置７０及び感光ドラム１が一体化されてプロセスカートリッジＢを構成する場合を説明する。
【００２６】
感光ドラム１は、直径が３０ｍｍで表面に有機光導電体からなる感光層（不図示）を有しており、矢印ａ方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電ローラ２１は、直径が１２ｍｍで感光ドラム１の表面に当接する接触帯電手段であり、帯電バイアス電源２９よりＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた帯電バイアスが印加される。
【００２７】
露光装置３０は、入力される画像情報に応じてレーザー光あるいはＬＥＤ光による露光Ｌを帯電処理された感光ドラム１上に行って静電潜像を形成する。現像装置４０は、直径が１６ｍｍの現像スリーブ４２を有する反転現像装置であり、現像スリーブ４２には現像バイアス電源４９よりＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた現像バイアスが印加される。なお、４３は現像ブレード、４１は負帯電性の現像剤としてのトナーであり、４８はトナーを撹伴するトナー撹伴部材である。トナー撹伴部材４８により現像容器内のトナー４１が撹伴され、現像スリーブ４２に供給される。
【００２８】
転写ローラ５１は、直径が１５ｍｍで感光ドラム１の表面に当接する中抵抗の接触転写手段であり、転写バイアス電源５９より転写バイアスが印加される。
【００２９】
帯電バイアス電源２９、現像バイアス電源４９、転写バイアス電源５９、及び露光装置３０には制御装置（ＣＰＵ、不図示）９０が接続されており、制御装置（ＣＰＵ）９０は、画像形成時、及び画像形成後の後回転動作時における帯電バイアス電源２９、現像バイアス電源４９、転写バイアス電源５９の各電圧印加、及び露光装置３０の露光の制御を行う（詳細は後述する）。
【００３０】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段（不図示）により矢印ａ方向に所定のプロセススピード（本実施の形態では２００ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。このとき、帯電ローラ２１に帯電バイアス電源２９から帯電ＤＣバイアスに帯電ＡＣバイアスを重畳させた帯電バイアスを印加して、感光ドラム１表面を負極性に帯電処理する。
【００３１】
そして、帯電処理された感光ドラム１表面に露光装置３０からレーザー光あるいはＬＥＤ光による露光Ｌが与えられ、入力される画像情報に応じて画像部の電荷を除去した形の静電潜像が形成される。この感光ドラム１表面の静電潜像は、現像装置４０で反転現像法によってこの静電潜像と同極性の負に帯電されたトナー４１が現像スリーブ４２から付着され、可視化されたトナー画像として現像される。現像スリーブ４２には現像バイアス電源４９から現像ＤＣバイアスに現像ＡＣバイアスを重畳させた現像バイアスが印加されている。
【００３２】
そして、感光ドラム１表面のトナー画像が転写ローラ５１と感光ドラム１との間の転写ニップＭに到達すると、このタイミングに合わせて紙などの転写材８０がこの転写ニップＭに搬送される。そして、転写バイアス電源５９から転写バイアス電圧が印加された転写ローラ５１により転写材８０の裏側に正極性の電荷が付与されて、表面側に感光ドラム１表面のトナー画像が転写される。トナー画像が転写された転写材８０は定着装置６０に搬送され、定着装置６０によりトナー画像が転写材８０上に永久固着画像として定着されて排出される。
【００３３】
なお、トナー画像転写後に感光ドラム１表面に付着している転写残トナーはクリーニング装置７０のクリーニングブレード７１によって除去され、表面をクリーニングされた感光ドラム１は繰り返し次の画像形成動作に入る。
【００３４】
次に、画像形成後の後回転動作を、図１に示すシーケンスを参照して説明する。なお、図１に示すシーケンスにおける露光装置はレーザーやポリゴンミラー補正レンズなどを含んでなるレーザースキャナーユニットであり、不図示のホストコンピュータからプリンターに入力するとき、時系列の電気信号画像信号に応じて変調されたレーザーＬを出力し、感光ドラム表面の均一帯電面を走査露光することにより静電潜像を形成している。
【００３５】
図１において、帯電ローラ２１に印加される帯電バイアスの帯電ＡＣ電圧、帯電ＤＣ電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御、露光装置３０の露光ＬのＯＮ／ＯＦＦ制御、現像スリーブ４２に印加される現像バイアスのＯＮ／ＯＦＦ制御、転写ローラ５１に印加される転写バイアスのＯＮ／ＯＦＦ制御は、制御装置（ＣＰＵ）９０の制御によって行われる。
【００３６】
現像装置４０がトナー画像をドラム表面に現像し終わった後、後回転動作（１１４）を開始する（１０９）。回転開始直後にドラム削れを抑えるために、帯電ローラ２１に印加される帯電バイアスのＤＣ電圧（帯電ＤＣ１０２）と帯電ＡＣ（帯電ＡＣ１０３）をＯＦＦ（＝０）する。同時に、現像スリーブ４２に印加される現像バイアスのＤＣ電圧（現像ＤＣ１０４）及びＡＣ電圧（現像ＡＣ１０５）をＯＦＦ（＝０）する。
【００３７】
現像バイアス電源４９は回路の時定数を調整して、制御手段９０からＯＦＦ信号を受け取った後（図中のタイミングＴｊ１０９）、現像バイアスの出力が０Ｖ（図中のタイミングＴｍ１１１）になるまで時間Δｔだけかかるようにしている。現像バイアスの出力（現像ＤＣ１０５）が急激に０Ｖになると、特に帯電量が低いトナーの場合に、感光ドラムに飛翔してスリーブに引き戻されずにかぶり画像になるときがあるからである。かぶり画像は、正常な画像に対し、画像形成を行うべき場所ではない白地部に現像材が飛散してしまうことにより発生する。
【００３８】
したがって、露光オンタイミングＴｋ（１１０）は現像バイアス（現像ＤＣ１０５）のレベルが下がり始めるタイミングＴｊ（１０９）に合わせて設定する。即ち、感光ドラム１の表面上において、露光位置Ｎから現像位置Ｏまで回転するのにかかる時間をΔｔ’としたとき、露光タイミングＴｋは、Ｔｋ≧Ｔｊ＋Δｔ−Δｔ’を満たすことが必要である。即ち、露光開始時点で、時間Δｔ’以上の余裕を持っている必要がある。露光オンがこのタイミングより早いと、現像位置Ｏにおいて現像バイアスが０Ｖに下がる途中なので、感光ドラム表面にトナーが飛翔してしまう。もちろん、感光ドラム１の回転数が可変の場合を考慮して、現像ＤＣ１０４が０になったタイミングＴｍにおいて除電露光を開始しても良い
また、露光装置３０からの露光Ｌは図中のタイミングＴｋでＯＮされ、このＯＮの時間（図中ＴｋからＴｎ間の１１５）は感光ドラム１の１周分である。これにより、感光ドラム１の表面は感光ドラム１と現像スリーブ４２の電位差が現像部側から見て所定値の電圧（例えば、−１７５Ｖ）となり、トナー４１が現像されてベタ黒画像となってしまうことが防止される。また、露光装置による除電領域は長すぎるとドラムゴーストなどの弊害が発生するため、感光ドラム約１周分程度であることが好ましい。
【００３９】
次に、プロセスカートリッジＢの使用量に応じて除電露光量を制御する方法を説明する。
【００４０】
本実施形態では、プロセスカートリッジの使用量Ｕを感光ドラムの削れ量を指標にして決定するために、感光ドラムの削れ量に寄与度の高い、帯電ＡＣ１０２の印加時間の総積算時間ｔｐと感光ドラムの駆動時間の総積算時間ｔｄをプロセスカートリッジＢ内の記憶手段９１に記憶させて、帯電ＡＣ印加時間ｔｐと感光ドラムの駆動時間ｔｄからプロセスカートリッジの使用量Ｕを算出する。
【００４１】
本実施形態の画像形成装置Ａを用いて、感光ドラムの削れ量を検討した結果、帯電ＡＣ１０２の印加時間と感光ドラム１の駆動時間に比例することが分かり、プロセスカートリッジの使用量Ｕは式１で算出できる。
Ｕ  ＝ｋ１  ×  ｔｐ  ＋  ｋ２  ×  ｔｄ  ・・・・・・（式１）
（  ｋ１、ｋ２は感光ドラムの削れ量に対する帯電ＡＣ印加時間と感光ドラム駆動時間の寄与度である。）。
【００４２】
プロセスカートリッジＢの記憶手段９１としては信号情報を書き換え可能に記憶、保持するものなら特に制限は受けないが、たとえば不揮発性ＲＡＭや、書き換え可能なＲＯＭなどの電気的な記憶手段、磁気記憶バブルメモリ、光磁気メモリなどの磁気記憶手段などが利用される。
【００４３】
また、本実施形態では、あらかじめプロセスカートリッジの使用量Ｕと後回転時のかぶり量の関係を測定しておき、記憶手段９１にカートリッジ使用量Ｕと使用量Ｕに対する適正な除電露光量値のテーブル９９を記憶している。この除電露光量テーブル９９では、除電のための露光量が使用量Ｕに対してピークを持つように対応づけられている。このテーブルの具体例については後述する。
【００４４】
すなわち、図７のように、記憶手段９１は、カートリッジの使用量Ｕ（履歴情報に対応）を表す総積算時間テーブル９２と、カートリッジの使用量Ｕと除電露光量を対応付けて記憶している除電露光量テーブル９９とを記憶保持するための、少なくとも２つの領域を有している。
【００４５】
したがって、記憶手段９１内の履歴情報を装置本体Ａが読み出し、プロセスカートリッジＢの使用量を算出し、記憶手段９１の除電露光量テーブル９９を参照して、適正な露光量で除電を行う。具体的には、スキャナユニットに制御装置（ＣＰＵ）９０からテーブルで設定された露光量に対応して、変調された信号（ＰＷＭ信号）が送られており、レーザー出力の切り替えを行っている。
【００４６】
次にプロセスカートリッジＢの使用量に対して設定される除電露光量について説明する。
【００４７】
図３に、感光ドラム１に対する除電光量値を一定にした場合（感光ドラム面での露光量３．５ｍＪ／ｃｍ２）に、プロセスカートリッジＢの使用量Ｕと後回転時におけるかぶり量の対応を示す。また、図３の３０１から３０３で示す範囲は、図４におけるプロセスカートリッジＢの使用状態１から使用状態３のそれぞれに対応し、具体的には以下のような状態を有する。
【００４８】
３０１（使用状態１）：現像スリーブ近傍と現像剤収容部のトナーは低い帯電量を有し、現像スリーブ上のトナーは現像ブレードとの摺擦で帯電量をもつ。
【００４９】
３０２（使用状態２）：現像スリーブ上のトナーが消費された部分に、現像剤収容部から送られた低い帯電量のトナーも供給される。
【００５０】
３０３（使用状態３）：現像スリーブ近傍のトナーは高い帯電量を有し、現像スリーブから離れた領域のトナーも帯電量を有する。
【００５１】
プロセスカートリッジＢは３０２の範囲において、後回転時におけるかぶり量が多いことが分かる。即ち、使用状態２では現像スリーブ上に供給されるトナーの帯電量が不均一になりやすく、現像スリーブ４２上のトナーの帯電量がばらつく傾向がある。したがって、スリーブ上の反転トナーが感光ドラムと現像スリーブ間の電界で飛翔してしまうために、かぶり量が増加している。
【００５２】
また、かぶりにより感光ドラム１の表面に発生するトナーは、除電前のドラム表面の潜像部のエッジ部において顕著である。
【００５３】
この理由を図５と図６を用いて説明する。図５において、（ａ）は画像形成中に潜像が形成されたときの感光ドラム１の表面電位を示し、（ｂ）は露光により除電を行った後の感光ドラム１の表面電位を示している。後回転時の露光によって露光前にレベルがＶＤにあった部分はＶＬに、同様にＶＬの電位にあった部分はＶＬ’になり、除電前の潜像エッジ部５０１が除電後も電位のエッジ部５０２になる。したがって、除電後もエッジ部５０２は現像スリーブ４２と感光ドラム１間の電気力線の密度が高い部分に相当するので、現像スリーブ４２上の反転トナーは電界により感光ドラム１上に飛翔しやすくなる。
【００５４】
そして、（ｂ）における５０３は、現像スリーブ４２から感光ドラム１上に飛翔してエッジ部５０２にかぶり画像を形成することになるトナーを示している。
【００５５】
図６に後回転時における感光ドラム１の表面電位とかぶり量の関係を示す。グラフにおけるΔＶＬはΔＶＬ＝ＶＬ−ＶＬ’で定義される量であり、図６は、下記のバイアス条件でΔＶＬを可変にして測定を行った結果得られたグラフである。
【００５６】
現像バイアスＶ＝０Ｖ、
ＶＬ’＝−１００Ｖ、
ＶＬ  可変
ここでは、かぶり量を、後回転時に感光ドラム１表面に付着したトナーを粘着テープにより採取し、当該トナーが付着したテープを貼り付けた紙の反射濃度と、トナーが未付着のテープを貼り付けた紙の反射濃度との差で定義する。なお、かぶり量の評価には、テーピング用のテープにニチバン製のセロハンテープ、テープを貼り付ける用紙にゼロックス社製の４０２４紙、濃度測定装置に東京電色製のＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ  ＴＳ−６ＤＳを用いた。
【００５７】
図６のグラフから、かぶり量はΔＶＬが７５（−Ｖ）を境に急激に上昇することが分かるので、ΔＶＬは７５（−Ｖ）以下が望ましい。ΔＶＬの値に対してかぶり量が閾値をもつのは、ΔＶＬが大きいと反転トナーが飛翔するときに正規トナーも引き連れて飛翔するからと考えられる。
【００５８】
また、かぶりの現象は、主にエッジ効果により発生することから、後回転時に現像バイアスのＤＣを調整することで、かぶり量を抑えるのは難しい。
【００５９】
プロセスカートリッジＢの使用量によらず、除電の光量値を高くすることでエッジ効果を軽減してかぶりを防止することはできる。しかし、装置の寿命が長い場合には、後回転時で常に高い光量がドラムに照射されることで電荷発生層が劣化し、ゴースト画像やＶＬの電位レベルの変動が発生する場合がある。
【００６０】
したがって、光量を強くする使用量範囲は、装置の使用状態２のときのみに設定されるのが好ましい。
【００６１】
次に、図７のブロック図と、図８ａ及び図８ｂのフローチャートに基づいて本実施形態の制御機構を説明する。
【００６２】
図７は、画像形成装置本体ＡとプロセスカートリッジＢの概略構成を示すブロック図である。本体Ａにおいて、９０は本体Ａの全体的な動作を制御するための制御手段（ＣＰＵ）である。１９は、感光ドラム１を駆動するための駆動モータである。２９は帯電ローラ２１を帯電するための帯電バイアスを供給するための帯電バイアス電源である。４９は、現像スリーブに現像バイアスを供給するための現像バイアス電源である。
【００６３】
３０は感光ドラム１を露光するための露光手段である。５９は、転写ローラ５１に対して転写バイアス電圧を印加するための転写バイアス電源である。６０は、定着装置である。９３は、プロセスカートリッジＢの記録手段９１内の総積算時間テーブル９１及び除電露光量テーブル９９から所定のデータを読出すための読み出し手段であり、９５は、データをプロセスカートリッジＢの記録手段９１内の総積算時間テーブル９１及び除電露光量テーブル９９に書き込むための書き込み手段である。
【００６４】
さらに、９７はカートリッジの使用量Ｕを算出するための算出手段である。９４は、本体Ａにおける所定動作の動作時間を検出するための時間検出手段である。９８は、転写材の搬送を監視するための搬送センサである。
【００６５】
次に、プロセスカートリッジＢにおいて、２１は帯電ローラであり、４２は現像スリーブである。９１は、カートリッジの履歴情報として、使用初期から現在に至るまでの帯電ＡＣの印加時間の総積算時間ｔｐと、感光ドラムの駆動時間ｔｄの総積算時間を記憶する記憶手段である。本体Ａはこの履歴情報からプロセスカートリッジ使用量Ｕを算出している。また、記憶手段９１には、総積算時間テーブル９２と除電露光量値テーブル９９が記憶されている。
【００６６】
つぎに、図８を参照して本実施形態における処理を説明する。以下の処理は、図７に記載の構成において実現される。
【００６７】
まず、Ｓ８０１では、制御手段９０においてプリント信号があるか否かを判定する。プリント信号が無いと判定された場合には、プリント信号の監視を続ける。一方、Ｓ８０１においてプリント信号があると判定された場合には、Ｓ８０２に移行して、読み出し手段９３により記憶手段９１の総積算時間テーブル９２から帯電ＡＣの印加時間の総積算時間ｔｐと、感光ドラムの駆動時間の総積算時間ｔｄを読み出す。
【００６８】
次に、Ｓ８０３において、読出された総積算時間ｔｐ、ｔｄを用いて、算出手段９７により式１からカートリッジの使用量Ｕを算出する。さらにＳ８０４では、Ｓ８０３において算出された使用量Ｕと、記憶手段９１内の除電露光量テーブル９９を参照して、除電露光量を設定する。続くＳ８０５では、時間検出手段９４により画像形成動作時における帯電ＡＣの印加時間Δｔｐと、感光ドラムの駆動時間Δｔｄとをリセットした後、ΔｔｐとΔｔｄのカウントを開始する。
【００６９】
Ｓ８０６では、画像形成準備動作を行い、Ｓ８０７において画像形成動作を実行する。Ｓ８０８では、再度プリント信号あるか判定し、プリント信号がある場合には、Ｓ８０６に戻って画像形成動作を実行する。
【００７０】
一方、プリント信号が無いと判定された場合には、後回転動作を開始するためにＳ８０９へ移行する。Ｓ８０９では、時間検出手段９４における後回転動作の実行時間を計測するためのカウンターをリセット後、再スタートさせる。このカウンターのカウント値はＴ１で表され、リセット時は０となる。
【００７１】
次に、Ｓ８１０において、図１に示すチャートに従い帯電バイアスＡＣ１０２、帯電バイアスＤＣ１０３、現像バイアスＡＣ１０４、現像バイアスＤＣ１０５をそれぞれＯＦＦする。続くＳ８１１では、カウント値Ｔ１がＴ１≧Ｔｍであるかどうかを判定する。カウント値Ｔ１がまだＴｍ未満である場合にはＴ１の値の監視を継続する。
【００７２】
一方、カウント値Ｔ１がＴｍ以上である場合には、Ｓ８１２に移行して、除電露光を開始する。続いてＳ８１３において、転写剤８０の後端が転写ローラ５１と感光ドラム１間のニップＭを通過したかを搬送センサ９８を利用して判定する。もし、まだ、通過していないと判定された場合には、搬送センサ９８による転写材８０の監視を継続する。
【００７３】
一方、転写材８０が通過した場合には、Ｓ８１４において、転写バイアスをオフし、Ｓ８１５においてカウント値Ｔ１がＴ１≧Ｔｎであるかどうかを判定する。この結果、Ｔ１がＴｎ未満である場合にはカウント値Ｔ１の監視を継続し、Ｔ１がＴｎ以上である場合にはＳ８１６において、除電露光を終了する。そして、Ｓ８１７において転写材８０の後端が定着装置６０を通過したかを判定し、転写材８０が定着装置６０を通過した場合にはＳ８１８において、駆動モータ１９を停止することにより感光ドラム１の駆動を終了する。
【００７４】
その後、Ｓ８２０において帯電ＡＣ１０２の印加時間のΔｔｐと、感光ドラム１の駆動時間Δｔｄのカウントを終了する。Ｓ８２１では、記憶手段９１の総積算時間テーブル９２に帯電ＡＣ１０２の印加時間の総積算時間としてｔｐ＋Δｔｐを、感光ドラム１の駆動時間の総積算時間としてｔｄ＋Δｔｄを書き込む。これにより処理を終了する。
【００７５】
以下、本実施形態の具体例を示す。但し、下記における設定内容は、あくまで本発明の実施形態を説明するための例示であって、本願発明が上記設定条件下においてのみ実施されることを意図するものではなく、上記設定に限定されることなく本発明を実施することが可能である。
【００７６】
本実施形態で用いられたトナーはポリエステル樹脂が主成分の結着樹脂と、磁性酸化鉄からなっている。また、磁性酸化鉄はそれを基準として、０．１〜２．０質量％のＳｉと、０．１０乃至４．００質量％のＺｎを有している。ポリエステル樹脂は、スチレンアクリル樹脂等と比較すると、帯電するのに時間を要するが、定着性が良い利点がある。
【００７７】
このトナーの製造方法としては、原料を混合し、溶融して冷却固化後に、機械式粉砕機にて、温度を調整しつつ、粉体原料の粉砕処理及び表面処理を行う方法を用いた。さらに、粉砕後に分級を行って、疎水性シリカ微分体を１．３質量部とチタン酸ストロンチウム１．０質量部を外添混合して調整した。
【００７８】
プロセススピード  ２００ｍｍ／ｓｅｃ
プロセスカートリッジ内のトナー重量  ８００ｇ
プロセスカートリッジの寿命  レターサイズ用紙  １２０００枚
【００７９】
画像形成時の条件
暗部電位  −６００Ｖ  明部電位  −１７５Ｖ
光量値  ３．５ｍＪ／ｍ２
現像バイアス
ＤＣ電圧−４５０Ｖ  ＡＣ電圧値１．６ｋＶ  周波数２．６ｋＨｚ
プロセスカートリッジの使用量Ｕ
＝  ｋ１  ×  ｔｐ  ＋  ｋ２  ×  ｔｄ  ・・・・・・（式１’）
ｋ１  ＝  ０．０９５  、  ｋ２  ＝  ０．０６０
後回転時の条件
後回転時のシーケンス
【００８０】
以下に示されるシーケンスにおけるタイミングＴｉからＴｏについて示す。
Ｔｉ  ・・・  −１２５ｍｓｅｃ
Ｔｊ・・・        ０ｍｓｅｃ
Ｔｋ  ・・・      ５７ｍｓｅｃ
Ｔｍ  ・・・    １５０ｍｓｅｃ（現像バイアスＯＦＦ）
Ｔｐ  ・・・    １３３ｍｓｅｃ  （転写バイアスＯＦＦ）
Ｔｎ  ・・・    ５３１ｍｓｅｃ
Ｔｏ  ・・・  １５３０ｍｓｅｃ
【００８１】
なお、上記設定ではＴｋ（５７ｍｓｅｃ）＜Ｔｍ（１５０ｍｓｅｃ）であり、露光開始タイミングが図８のフローチャートＳ８１１の記載と異なるが、５７ｍｓｅｃの値は、上述のＴｋ≧Ｔｊ＋Δｔ−Δｔ’を満たす値として設定されたものであるので、本発明の実施の観点では特に問題はない。
【００８２】
第１の実施形態における１枚間欠モードの帯電ＡＣ印加時間と駆動時間
１枚当たりの帯電ＡＣバイアス印加時間：２．７５ｓｅｃ
１枚当たりの駆動時間：８．００ｓｅｃ
【００８３】
【表１】
2004163457.tif 000003
【００８４】
次に本実施形態評価条件と評価結果を示す。なお、比較例１−１から比較例１−３については、本実施形態と同じシーケンスの画像形成装置で評価を行い、比較例１−４については従来例に示される図１０のシーケンスの画像形成装置で行った。
【００８５】
また、比較例においてもカートリッジ使用量Ｕに対する除電露光量の切り替えは検討用に作成した除電光量のテーブル９９を用いて行った。
【００８６】
評価条件
出力用紙  ゼロックス社製４０２４  ７５ｇ紙
出力パターン  印字率１％の横線パターン
１枚間欠モード（１枚ごとのプリント出力を数秒間の駆動モータの休止時間を設けて行うモードであり、１枚ごとに後回転動作が入る。）
比較例１−４における１枚間欠モードの帯電ＡＣ印加時間と駆動時間
１枚当たりの帯電ＡＣバイアス印加時間：３．４４ｓｅｃ
１枚当たりの駆動時間：８．５８ｓｅｃ
【００８７】
（比較例１−１）
後回転時における除電光量無し。
【表２】
2004163457.tif 000004
【００８８】
（比較例１−２）
後回転時における除電光量を常に高くする。
【表３】
2004163457.tif 000005
【００８９】
（比較例１−３）
【表４】
2004163457.tif 000006
【００９０】
（比較例１−４）
図１０に示すシーケンスにおいて  Ｉ’〜ｑ’を下記のタイミングに設定した。
ｉ’・・・              ０ｍｓｅｃ
ｊ’・・・      ２１７ｍｓｅｃ
ｋ’・・・      ２４９ｍｓｅｃ
ｌ’・・・    ３４２ｍｓｅｃ
ｍ’・・・    ７２２ｍｓｅｃ
ｎ’・・・    ９４７ｍｓｅｃ
ｏ’・・・  １４２０ｍｓｅｃ
ｐ’・・・  １６３７ｍｓｅｃ
ｑ’・・・  ２１１０ｍｓｅｃ
【００９１】
【表５】
2004163457.tif 000007
【００９２】
【表６】
2004163457.tif 000008
【００９３】
なお、比較例１−２や比較例１−３のように、使用初期において高い露光量で除電を行うと、感光ドラムの電荷発生層がカートリッジ使用量の後半で劣化しやすくゴーストが発生しやすい。また、本実施形態は比較例１−４に対して、カートリッジの寿命が１３％向上している。
【００９４】
このようにして、帯電するのに時間を要するトナーを用いた大容量現像容器の場合においても、後回転時における除電の露光量を、プロセスカートリッジの使用量に対してピークを有するように制御することで、かぶりを防止して、感光ドラムゴーストを防ぎ、プロセスカートッジの長寿命化を達成できる。
【００９５】
さらには、間欠モード（実用モード）におけるトナーの消費量を低くすることができる。また、後回転時のかぶりを防止できるので、転写ローラの汚れが防止できる。さらには、転写ローラのクリーニングを、省略できるので、シーケンスを簡略化できる。また、除電の光量を強くするカートリッジの使用量範囲は寿命５．０％以内が好ましい。
【００９６】
また、本実施形態では、装置本体に着脱自在のプロセスカートリッジＢを例として説明したが、現像装置の履歴情報を保持した記憶手段を有する着脱自在の現像装置であってもプロセスカートリッジと同様に本発明を適用可能であり、また、上記と同様の効果が得られる。さらに、本体に固定されている現像装置では、本体に配置された記憶手段を用いて本発明を適用し、現像剤補給時からの履歴情報によって除電露光量の制御をすることで同様の効果が得られる。
【００９７】
以上のように、本実施形態では、画像形成後の帯電バイアスの印加時間を短縮でき、像担持体表面の削れを少なくすることができる。また、大容量現像器に帯電するのに時間を要するトナーを用いて現像ローラ上のトナーの帯電量がばらついた状態では、露光量を高くして、装置の使用途中でエッジ効果によって発生するかぶりを防止することができる。さらに、装置の使用履歴に対して、除電する露光量がピークを有するように制御することで、長期にわたってトナーの不要な消費を防ぎ、転写手段の汚れを防止し、ドラムゴーストを抑えることができる。
【００９８】
【第２の実施の形態】
次に本発明の第２実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、単一のプロセススピードにおいて画像形成を行う画像形成装置に本発明を適用した場合おについて説明したが、第２実施形態では複数のプロセススピードを有する画像形成装置に本発明に適用するものである。なお、本実施形態では定着装置を駆動するモータと感光体ドラムを回転させる駆動モータを別個に設けて、後回転時の除電露光終了直後に感光体ドラムの駆動を停止するシーケンスを用いている（図１に示すシーケンスにおいてＴｎ＝Ｔｏ）。
【００９９】
以下に、画像形成装置の設定条件を示す。
【０１００】
プロセススピードＰＳ１  ２７０ｍｍ／ｓｅｃ
プロセススピードＰＳ２  １３５ｍｍ／ｓｅｃ
プロセスカートリッジ内のトナー重量  １１００ｇ
プロセスカートリッジの寿命  レターサイズ用紙  １８０００枚
【０１０１】
画像形成時の条件
プロセススピードＰＳ１
暗部電位  −６００Ｖ  明部電位  −１７５Ｖ
光量値  ３．５ｍＪ／ｍ２
現像バイアス
ＤＣ電圧−４５０Ｖ  ＡＣ電圧値１．６ｋＶ  周波数２．５ｋＨｚ
【０１０２】
プロセススピードＰＳ２
暗部電位  −５８０Ｖ  明部電位  −１６０Ｖ
光量値  ３．５ｍＪ／ｍ２
現像バイアス
ＤＣ電圧−４３０Ｖ  ＡＣ電圧値１．６ｋＶ  周波数２．５ｋＨｚ
【０１０３】
後回転時の条件
後回転時のシーケンス
プロセススピードＰＳ１
Ｔｉ  ・・・    −９６ｍｓｅｃ
Ｔｊ・・・        ０ｍｓｅｃ
Ｔｋ  ・・・      ８０ｍｓｅｃ
Ｔｍ  ・・・    １５０ｍｓｅｃ
Ｔｐ  ・・・    １０１ｍｓｅｃ
Ｔｎ  ・・・    ４３８ｍｓｅｃ
Ｔｏ  ・・・  １１５７ｍｓｅｃ
プロセススピードＰＳ２
Ｔｉ  ・・・  −１８８ｍｓｅｃ
Ｔｊ・・・        ０ｍｓｅｃ
Ｔｋ  ・・・      １０ｍｓｅｃ
Ｔｍ  ・・・    １５０ｍｓｅｃ
Ｔｐ  ・・・    ２０１ｍｓｅｃ
Ｔｎ  ・・・    ７２６ｍｓｅｃ
Ｔｏ  ・・・  ２３１５ｍｓｅｃ
【０１０４】
プロセスカートリッジ使用量Ｕｔ
＝  Ｌ１  ×  Ｕ１  ＋  Ｌ２  ×  Ｕ２  ・・・・・・（式２）
（Ｌ１＝１．０  Ｌ２＝０．５）
プロセススピードＰＳ１のカートリッジ使用量Ｕ１
＝  ｋ１’  ×  ｔｐ’  ＋  ｋ２’  ×  ｔｄ’  ・・・・・・（式２’）
ｋ１’  ＝  ０．１５０  、  ｋ２’  ＝  ０．０６０
プロセススピードＰＳ２のカートリッジ使用量Ｕ２
＝  ｋ１”  ×  ｔｐ”    ＋  ｋ２”    ×  ｔｄ”  ・・・・・・（式２”）
ｋ１”    ＝  ０．１６５  、  ｋ２”    ＝  ０．０２７    。
【０１０５】
【表７】
2004163457.tif 000009
【０１０６】
このように、複数のプロセススピードを有する画像形成装置の場合は、プロセススピードごとに算出した使用量Ｕ１、Ｕ２・・・に、比例係数Ｌ１、Ｌ２、・・・をかけた和を、カートリッジ使用量の算出式（式２）とすることによって、ユーザが途中でプロセススピードを変更した場合でも、適切に除電光量を設定することができる。したがって、プロセススピードごとに除電露光量テーブル９９を持つ必要がないので、記録手段９１の容量を節約することができる。
【０１０７】
このようにして、複数のプロセススピードを有する画像形成装置の場合においても、後回転時における除電の露光量を、プロセスカートリッジの使用量に対してピークを有するように制御することで、かぶりを防止して、感光ドラムゴーストを防ぎ、プロセスカートッジの長寿命化を達成できる。
【０１０８】
【第３の実施の形態】
次に本発明の第３の実施形態について説明する。上記第１及び第２の実施形態では、除電露光を行う場合に、プロセスカートリッジＢの使用量Ｕに対応したピークを持たせて露光量を設定するものであったが、第３の実施形態では除電露光に加えて、潜像形成中の露光量についても、プロセスカートリッジＢの使用量Ｕの途中でピークを有するように制御することを特徴としている。
【０１０９】
大容量の現像器に帯電するのに時間を要するトナーを用いた場合では、装置の使用途中に低い帯電量のトナーが多くなるので、現像性が低下し文字が細ることがある。したがって、潜像形成中の露光量もカートリッジの使用途中でピークを有するように制御することで、装置の使用量によらず画像を安定させることができる。
【０１１０】
この場合、トナーの帯電量の分布はプロセスカートリッジＢの使用量Ｕに応じて変化するので、潜像形成時の露光量と除電時の露光量のピークをほぼ同一のタイミングに設定するが好ましい。本実施形態では第１の実施形態と同じ構成の画像形成装置において、下記に示す除電時の第１の露光量のテーブルと潜像形成時の第２の露光量テーブルとを設けている。
【０１１１】
また、これに対応して図８ａのステップＳ８０４では、除電光量値の設定のみならず、上記第２の露光量テーブルに基づいて潜像形成時の光量設定を行い、ステップＳ８０７における画像形成動作では、ステップＳ８０４において設定された露光量により潜像形成を行って画像形成を実行するものである。
【０１１２】
【表８】
2004163457.tif 000010
【０１１３】
上記設定では、潜像形成時と除電磁における露光量を同一に設定していないが、潜像形成時と除電時において、同一の露光量で露光を行い、画像の調整を電位設定により行ってもよい。
【０１１４】
このようにして、本実施形態では、潜像形成時の露光量と後回転時における除電のための露光量を、プロセスカートリッジの使用量に対してピークを有するように制御することで、かぶりを防止して、感光ドラムゴーストを防ぎつつ、安定した画像を提供できる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、大容量現像器に帯電するのに時間を要するトナーを用いた場合でも、使用長期にわたってトナーの不要な消費を防ぎ、転写材の汚れを防ぎ、ドラムゴーストを抑えつつ、高寿命な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を説明する画像形成装置のシーケンスを示すタイミングチャートである。
【図２】本発明の実施形態１における画像形成装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態１を説明するかぶりの耐久推移を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態１を説明する現像容器内のトナーの状態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態１を説明する感光ドラムの表面電位とトナーの飛翔の関係を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態１を説明する感光ドラムの表面電位とトナーの付着量の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態１を説明する画像形成装置のブロック図である。
【図８ａ】本発明の実施形態１を説明する画像形成装置のフローチャートである。
【図８ｂ】本発明の実施形態１を説明する画像形成装置のフローチャートである。
【図９】従来例を説明する画像形成装置のシーケンスを示すタイミングチャートである。
【図１０】別の従来例を説明する画像形成装置のシーケンスを示すタイミングチャートである。
【図１１】従来例を説明するプロセスカートリッジの使用量と現像ローラ上におけるトナーの帯電量分布の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ  ・・・画像形成装置本体
Ｂ  ・・・プロセスカートリッジ
Ｅ  ・・・装着手段
１  ・・・感光体ドラム
１９・・・駆動モータ
２１・・・帯電ローラ
２９・・・帯電バイアス電源
３０・・・露光手段
４０・・・現像装置
４１・・・現像材（トナー）
４２・・・現像ローラ（現像材担持体）
４９・・・現像バイアス電源
５１・・・転写ローラ
５９・・・転写電源
６０・・・定着装置
７０・・・クリーニング装置
７１・・・クリーニングブレード
８０・・・転写材
９０・・・ＣＰＵ（制御手段）
９１・・・記憶手段（メモリ）
９２・・・総積算時間のテーブル
９３・・・読み出し手段
９４・・・時間検出手段
９５・・・書き込み手段
９７・・・算出手段
９８・・・搬送センサ
９９・・・除電露光量のテーブル
【図１】
2004163457.tif 000011
【図２】
2004163457.tif 000012
【図３】
2004163457.tif 000013
【図４】
2004163457.tif 000014
【図５】
2004163457.tif 000015
【図６】
2004163457.tif 000016
【図７】
2004163457.tif 000017
【図８ａ】
2004163457.tif 000018
【図８ｂ】
2004163457.tif 000019
【図９】
2004163457.tif 000020
【図１０】
2004163457.tif 000021
【図１１】
2004163457.tif 000022