【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】
【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】
【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】
【００８９】
（比較例１−３）
【表４】
【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】
【００９２】
【表６】
【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】
【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】
【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to control of an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile that forms an image using an electrophotographic process.
[0002]
[Prior art]
In a conventional image forming apparatus using an electrophotographic process, a corona charger is frequently used as a means for charging a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as a photosensitive drum) as an image carrier. In this method, a corona charger is arranged so as to face a photosensitive drum in a non-contact manner, and the surface of the photosensitive drum is charged to a predetermined polarity and potential by exposing the surface of the photosensitive drum to a discharge corona generated by the corona charger.
[0003]
However, since corona charging generates a large amount of ozone, it is not suitable from the viewpoint of environmental protection. Therefore, recently, a contact AC charging system in which only a small amount of ozone is generated has been put to practical use. In this method, a charging member (charging roller) to which a voltage is applied is brought into contact with the photosensitive drum, and the surface of the photosensitive drum is charged to a predetermined polarity and potential. By applying a bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to the charging member, charging unevenness is eliminated and an image quality equivalent to that of the corona charging method is obtained.
[0004]
In addition, by applying only the AC voltage after image formation, an effect of eliminating potential unevenness on the surface of the photosensitive drum after image formation and making the potential uniform (static elimination) can be obtained, and a stable image quality can be obtained (for example, see Patent Document 1). 1).
[0005]
FIG. 9 is a sequence in an operation after image formation (hereinafter, referred to as a post-rotation operation 914) in the above-described contact charging type image forming apparatus.
[0006]
From the post-rotation start i 908 to the end q 913 after the image formation, only the AC voltage 902 is applied (ON) to the charging member (charging roller) to charge the photosensitive drum, thereby making the surface potential of the photosensitive drum uniform and performing the image forming operation ( Print operation) ends.
[0007]
In addition, at 1910 in FIG. 9, the developing biases 904 and 905 are turned off until the post-rotation ends 913 in accordance with the turning off of the charging DC voltage 903.
[0008]
As described above, by applying (ON) the charging AC voltage 902 during the post-rotation operation, the surface potential of the photosensitive drum becomes uniform, memory due to a minimal surface potential difference is prevented, and a stable and uniform image is always obtained. Obtainable.
[0009]
In addition, even in the AC charging method, since a slight discharge phenomenon occurs, the discharge deteriorates the photosensitive layer on the surface of the photosensitive drum and the structure itself becomes brittle, so that the photosensitive layer removes transfer residual toner remaining on the photosensitive drum surface. In some cases, the blade may be easily scraped by a cleaning blade or the like. Normally, this phenomenon is not a problem, but the shaving amount of the photosensitive layer increases as the process speed increases. Therefore, in the case of a high-speed machine, it is necessary to reduce the application time of the charging AC voltage in order to extend the life.
[0010]
For this purpose, a method is also used in which the surface of the photosensitive drum after image formation is subjected to static elimination by exposure means (for example, see Patent Document 1).
[0011]
FIG. 10 is a sequence in the post-rotation of the above-described image forming apparatus. The exposing unit exposes the photosensitive drum at the start of post-rotation i'1008 after the image formation, thereby terminating the image forming operation (printing operation) with the surface potential of the photosensitive drum being equalized.
[0012]
As described above, by flattening the surface of the photosensitive drum by the exposure unit during the post-rotation operation, a minimal surface potential difference is reduced, and a stable and uniform image can always be obtained. Further, in the case of such a high-speed machine, a large amount of output can be performed simultaneously, and therefore, the capacity of the developing device tends to increase. In the case of a high-speed machine, a toner that requires time to be charged may be used.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-10-333524
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where the capacity of the developing container is increased by using a toner that takes a long time to be charged, a difference in charge amount occurs between the toner near the developing carrier (developing roller) and the toner away from the area. In some cases, the charge amount of the toner on the developing roller varies. For this reason, during the post-rotation after the image formation, the toner having a low charge amount flies to the surface of the photosensitive drum to waste the toner, or the toner remaining on the surface of the photosensitive drum adheres to the transfer member (transfer roller). Output paper.
[0015]
This phenomenon will be described with reference to FIGS. In the developing container, the toner circulation near the developing roller is fast and the charge amount rises quickly (the toner is charged quickly) in an area 401, and the charge amount rises slowly in the developer accommodating section (the toner is charged slowly). It is divided into an area 402. In the initial stage of use of the apparatus, both the area 401 and the area 402 have a low charge amount of toner ((a): use state 1). The entire toner is charged ((c): usage state 3).
[0016]
However, from the initial use of the apparatus to the time when the charge amount of the toner in the entire developing container becomes stable, a difference occurs in the charge amount of the toner in the region 401 and the region 402, and the charge amount of the toner on the developing roller may vary. (B): Usage state 2). This state occurs when the toner having a high charge amount on the developing roller is consumed, and the toner supplied to the developing roller in place of the consumed toner is a toner having a low charge amount in the developer accommodating portion. .
[0017]
When the developing container is large and toner that takes time to be charged is used, it takes time for the toner in the developer accommodating section to have a high charge amount, and thus the charge amount of the toner on the developing roller varies. It is easy to keep that state for a long time.
[0018]
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the usage amount of the process cartridge and the distribution of the toner charge amount on the developing roller. On the X-axis in the graph, the minus side is the normal toner, and the plus side is the reverse toner. After the middle period of use (use state 2), in which the charge amount of the toner in the developing container is increased (use state 2), in the late stage of use (use state 3), there are many negatively charged toners (hereinafter, referred to as regular toners), and positively. The amount of charged toner (hereinafter, referred to as reversal toner) is reduced. On the other hand, in the cartridge usage amount from the initial period to the middle period (use state 1), the ratio of the reverse toner is larger than that of the regular toner, and the distribution of the charge amount of the toner is wide.
[0019]
FIG. 5 shows the potential (A) of the photosensitive drum when the latent image is formed and the potential (B) when the formed latent image is subjected to static elimination exposure. The surface potential of the photosensitive drum after the formation of the latent image after the exposure is the dark portion potential (VL) when the pre-exposure potential is the bright portion potential (VD), and is even smaller as the absolute value (VL) when the potential is the dark portion potential (VL). ')become. Therefore, the periphery of the latent image portion remains as an edge of the potential even after the charge removal step.
[0020]
Normally, the edge of this potential is at a level that does not cause any problem. However, as in the use state 2 in FIG. 4B, when a large amount of reversal toner is present on the developing roller, the edge portion where the density of the electric flux lines is high is high. May fly away. In this case, the toner consumption in the practical mode may increase, or the toner flying on the photosensitive drum may adhere to the transfer roller and stain the non-print surface of the transfer material.
[0021]
As a countermeasure against this phenomenon, it is effective to eliminate the charge on the surface of the photosensitive drum at a high exposure amount during rotation after image formation. However, in the case of a device having a long life, there are problems that the charge generation portion of the photosensitive drum is deteriorated and a ghost image becomes remarkable, and the sensitivity fluctuates during use of the device. In addition, since fogging during post-rotation is mainly caused by toner flying due to the edge effect, there is a limit even if the adjustment is performed by adjusting the voltage of the developing roller or the like.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an electrophotographic photosensitive member that is a rotating body, a charging unit that charges the electrophotographic photosensitive member, and applying a charging bias in which a DC voltage is superimposed on an AC voltage to the charging unit. A charging bias power supply, an exposure unit for exposing the charged electrophotographic photosensitive member, and a developer carried on a developer carrier and transported to a developing unit facing the electrophotographic photosensitive member, and the exposure unit A method for controlling an image forming apparatus, comprising: a developing device that develops a formed electrostatic latent image to form a visible image; and a storage unit that stores a value reflecting a use history of the developing device. A control step of controlling the amount of exposure by the exposure unit to have a peak with respect to the value, and an area from a position where the formation of the electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member is completed to a position where the rotation drive is stopped. At least before And a charge removing exposure step of discharging exposure areas of electrical photosensitive member one rotation by the controlled exposure by the exposing unit.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention provides an electrophotographic photosensitive member that is a rotating body, a charging roller that charges the electrophotographic photosensitive member, a charging bias power supply that applies a charging bias in which a DC voltage is superimposed on an AC voltage to the charging roller, and a charged electron source. An exposure device that exposes the photographic photoconductor, and a developer that is carried on a developer carrier and transported to a developing unit facing the electrophotographic photoconductor, and develops an electrostatic latent image formed by the exposure device. In relation to control of an image forming apparatus including a developing device that forms a visual image and a storage unit that stores a value reflecting a history of use of the developing device, the amount of exposure by the exposure unit is peaked with respect to a value reflecting the usage history. The exposure device controls at least an area corresponding to one rotation of the electrophotographic photosensitive member in a region from a position where the formation of the electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member is completed to a position where the rotation drive is stopped. Exposure In is intended to discharging exposure.
[0024]
The present invention as described above can be realized in correspondence with the following first to third embodiments based on the accompanying drawings.
[0025]
[First Embodiment]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the image forming apparatus according to the present embodiment. This image forming apparatus includes a photosensitive drum 1, and a charging roller 21, an exposure device 30, a developing device 40, a transfer roller 51, and a cleaning device 70 around the photosensitive drum 1. The process cartridge B integrates at least one of the charging roller 21, the developing device 40 and the cleaning device 70, and the photosensitive drum 1, and is mounted at a predetermined position with respect to the apparatus main body A by the mounting means E. It is removable. In the embodiment described below, a case where the charging roller 21, the developing device 40, the cleaning device 70, and the photosensitive drum 1 are integrated to constitute the process cartridge B will be described.
[0026]
The photosensitive drum 1 has a diameter of 30 mm and a photosensitive layer (not shown) made of an organic photoconductor on its surface, and is rotated at a predetermined process speed in the direction of arrow a. The charging roller 21 is a contact charging unit having a diameter of 12 mm and in contact with the surface of the photosensitive drum 1. A charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied from a charging bias power supply 29.
[0027]
The exposure device 30 forms an electrostatic latent image by performing exposure L by laser light or LED light on the charged photosensitive drum 1 according to input image information. The developing device 40 is a reversal developing device having a developing sleeve 42 having a diameter of 16 mm. A developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied from a developing bias power supply 49 to the developing sleeve 42. Reference numeral 43 denotes a developing blade, 41 denotes a toner as a negatively charged developer, and 48 denotes a toner stirring member for stirring the toner. The toner 41 in the developing container is stirred by the toner stirring member 48 and supplied to the developing sleeve 42.
[0028]
The transfer roller 51 is a contact transfer unit having a diameter of 15 mm and a medium resistance contacting the surface of the photosensitive drum 1, and a transfer bias is applied from a transfer bias power supply 59.
[0029]
A control device (CPU, not shown) 90 is connected to the charging bias power source 29, the developing bias power source 49, the transfer bias power source 59, and the exposure device 30, and the control device (CPU) 90 During the post-rotation operation after the formation, the application of the voltages of the charging bias power supply 29, the developing bias power supply 49, and the transfer bias power supply 59 and the control of the exposure of the exposure device 30 are performed (details will be described later).
[0030]
Next, an image forming operation of the above-described image forming apparatus will be described. At the time of image formation, the photosensitive drum 1 is rotationally driven by a driving means (not shown) at a predetermined process speed (200 mm / sec in this embodiment) in the direction of arrow a. At this time, a charging bias in which a charging AC bias is superimposed on a charging DC bias is applied from a charging bias power supply 29 to the charging roller 21 to charge the surface of the photosensitive drum 1 to a negative polarity.
[0031]
Exposure L by laser light or LED light is given from the exposure device 30 to the charged photosensitive drum 1 surface to form an electrostatic latent image in which the charge of the image portion is removed according to input image information. Is done. The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 is formed as a visualized toner image by applying a negatively charged toner 41 having the same polarity as that of the electrostatic latent image by a reversal developing method in a developing device 40 from a developing sleeve 42. Developed. A developing bias in which a developing AC bias is superimposed on a developing DC bias is applied from a developing bias power supply 49 to the developing sleeve 42.
[0032]
When the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 reaches the transfer nip M between the transfer roller 51 and the photosensitive drum 1, a transfer material 80 such as paper is conveyed to the transfer nip M at this timing. Then, the transfer roller 51 to which the transfer bias voltage is applied from the transfer bias power supply 59 applies a positive charge to the back side of the transfer material 80, and the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred to the front side. The transfer material 80 onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing device 60, where the toner image is fixed on the transfer material 80 as a permanent fixed image and discharged.
[0033]
The transfer residual toner attached to the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image is removed by the cleaning blade 71 of the cleaning device 70, and the photosensitive drum 1 whose surface has been cleaned repeatedly enters the next image forming operation.
[0034]
Next, the post-rotation operation after image formation will be described with reference to the sequence shown in FIG. The exposure apparatus in the sequence shown in FIG. 1 is a laser scanner unit including a laser, a polygon mirror correction lens, and the like. When input to a printer from a host computer (not shown), the exposure apparatus responds to a time-series electric signal image signal. An electrostatic latent image is formed by outputting the modulated laser L and scanning and exposing the uniformly charged surface of the photosensitive drum surface.
[0035]
In FIG. 1, ON / OFF control of the charging AC voltage and charging DC voltage of the charging bias applied to the charging roller 21, ON / OFF control of the exposure L of the exposure device 30, and ON of the developing bias applied to the developing sleeve 42. The / OFF control and the ON / OFF control of the transfer bias applied to the transfer roller 51 are performed by the control of a control device (CPU) 90.
[0036]
After the developing device 40 finishes developing the toner image on the drum surface, the post-rotation operation (114) is started (109). Immediately after the start of rotation, the DC voltage (charging DC102) and charging AC (charging AC103) of the charging bias applied to the charging roller 21 are turned off (= 0) in order to suppress drum abrasion. At the same time, the DC voltage (development DC 104) and the AC voltage (development AC 105) of the developing bias applied to the developing sleeve 42 are turned off (= 0).
[0037]
The developing bias power supply 49 adjusts the time constant of the circuit, and after receiving the OFF signal from the control means 90 (timing Tj109 in the figure), the time Δt until the output of the developing bias becomes 0 V (timing Tm111 in the figure). Just take it. This is because if the output of the developing bias (developing DC 105) suddenly becomes 0 V, especially in the case of a toner having a low charge amount, a fog image may be formed without flying to the photosensitive drum and returning to the sleeve. A fogged image is generated when a developing material is scattered on a white background which is not a place where image formation should be performed on a normal image.
[0038]
Therefore, the exposure ON timing Tk (110) is set in accordance with the timing Tj (109) at which the level of the developing bias (developing DC 105) starts to decrease. That is, assuming that the time required to rotate from the exposure position N to the development position O on the surface of the photosensitive drum 1 is Δt ′, the exposure timing Tk needs to satisfy Tk ≧ Tj + Δt−Δt ′. That is, at the start of the exposure, it is necessary to have a margin of the time Δt ′ or more. If the exposure is turned on earlier than this timing, the developing bias is being reduced to 0 V at the developing position O, so that the toner flies on the surface of the photosensitive drum. Of course, in consideration of the case where the rotation speed of the photosensitive drum 1 is variable, the charge removal exposure may be started at the timing Tm when the developing DC 104 becomes 0.
Further, the exposure L from the exposure device 30 is turned on at a timing Tk in the figure, and the ON time (115 between Tk and Tn in the figure) is one rotation of the photosensitive drum 1. As a result, on the surface of the photosensitive drum 1, the potential difference between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 42 becomes a voltage of a predetermined value (for example, -175 V) when viewed from the developing unit side, and the toner 41 is developed to become a solid black image. Is prevented. Further, if the charge removal area of the exposure device is too long, adverse effects such as drum ghosts may occur.
[0039]
Next, a method of controlling the amount of exposure to static elimination according to the amount of use of the process cartridge B will be described.
[0040]
In the present embodiment, in order to determine the use amount U of the process cartridge using the amount of scraping of the photosensitive drum as an index, the total integrated time tp of the application time of the charging AC 102 and the photosensitive drum, which have a high contribution to the amount of scraping of the photosensitive drum, are determined. Is stored in the storage means 91 in the process cartridge B, and the usage amount U of the process cartridge is calculated from the charging AC application time tp and the photosensitive drum drive time td.
[0041]
As a result of examining the shaving amount of the photosensitive drum using the image forming apparatus A according to the present embodiment, it was found that the application time of the charging AC 102 and the driving time of the photosensitive drum 1 were proportional to each other. Can be calculated by
U = k1 × tp + k2 × td (Equation 1)
(K1 and k2 are contributions of the charging AC application time and the photosensitive drum driving time to the shaving amount of the photosensitive drum.)
[0042]
The storage unit 91 of the process cartridge B is not particularly limited as long as it stores and holds signal information in a rewritable manner. For example, an electrical storage unit such as a nonvolatile RAM or a rewritable ROM, a magnetic storage bubble memory Magnetic storage means such as a magneto-optical memory are used.
[0043]
Further, in the present embodiment, the relationship between the usage amount U of the process cartridge and the fogging amount at the time of post-rotation is measured in advance, and a table of the cartridge usage amount U and an appropriate static exposure amount value for the usage amount U is stored in the storage means 91. 99 is stored. In the charge removal exposure amount table 99, the exposure amount for charge removal is associated with the usage amount U such that it has a peak. A specific example of this table will be described later.
[0044]
That is, as shown in FIG. 7, the storage unit 91 stores the total accumulated time table 92 indicating the usage amount U of the cartridge (corresponding to the history information), and the usage amount U of the cartridge and the exposure exposure amount in association with each other. It has at least two areas for storing and storing the charge removal exposure amount table 99.
[0045]
Therefore, the apparatus main body A reads the history information in the storage unit 91, calculates the usage amount of the process cartridge B, and refers to the charge removal exposure amount table 99 of the storage unit 91 to perform charge removal with an appropriate exposure amount. Specifically, a modulated signal (PWM signal) is transmitted from the control device (CPU) 90 to the scanner unit in accordance with the exposure amount set in the table, and the laser output is switched.
[0046]
Next, a description will be given of the charge removal exposure amount set for the use amount of the process cartridge B.
[0047]
FIG. 3 shows a case where the static elimination light amount value with respect to the photosensitive drum 1 is fixed (the exposure amount on the photosensitive drum surface is 3.5 mJ / cm).24) shows the correspondence between the used amount U of the process cartridge B and the fogging amount at the time of post-rotation. The ranges indicated by 301 to 303 in FIG. 3 correspond to the use states 1 to 3 of the process cartridge B in FIG. 4, respectively, and specifically have the following states.
[0048]
301 (use state 1): The toner in the vicinity of the developing sleeve and in the developer accommodating portion has a low charge amount, and the toner on the developing sleeve has a charge amount by rubbing with the developing blade.
[0049]
302 (use state 2): The toner of a low charge amount sent from the developer accommodating section is also supplied to the portion of the developing sleeve where the toner has been consumed.
[0050]
303 (use state 3): The toner in the vicinity of the developing sleeve has a high charge amount, and the toner in a region away from the developing sleeve also has a charge amount.
[0051]
It can be seen that the process cartridge B has a large fogging amount during post-rotation in the range 302. That is, in the use state 2, the charge amount of the toner supplied onto the developing sleeve tends to be non-uniform, and the charge amount of the toner on the developing sleeve 42 tends to vary. Therefore, the amount of fogging increases because the reversal toner on the sleeve flies due to the electric field between the photosensitive drum and the developing sleeve.
[0052]
Further, toner generated on the surface of the photosensitive drum 1 due to fogging is prominent at an edge portion of a latent image portion on the drum surface before static elimination.
[0053]
The reason for this will be described with reference to FIGS. 5A shows the surface potential of the photosensitive drum 1 when a latent image is formed during image formation, and FIG. 5B shows the surface potential of the photosensitive drum 1 after static elimination by exposure. I have. The portion where the level was VD before the exposure due to the exposure during post-rotation becomes VL, and the portion which was at the VL potential similarly becomes VL ', and the latent image edge portion 501 before the static elimination has the potential edge even after the static elimination. It becomes a part 502. Therefore, even after static elimination, the edge portion 502 corresponds to a portion where the density of lines of electric force between the developing sleeve 42 and the photosensitive drum 1 is high, so that the inverted toner on the developing sleeve 42 easily flies onto the photosensitive drum 1 due to the electric field. .
[0054]
Reference numeral 503 in (b) denotes toner that flies from the developing sleeve 42 onto the photosensitive drum 1 and forms a fog image on the edge portion 502.
[0055]
FIG. 6 shows the relationship between the surface potential of the photosensitive drum 1 and the fogging amount during post-rotation. ΔVL in the graph is an amount defined by ΔVL = VL−VL ′, and FIG. 6 is a graph obtained as a result of performing measurement by varying ΔVL under the following bias conditions.
[0056]
Developing bias V = 0V,
VL '=-100V,
VL variable
Here, the fogging amount is determined by measuring the toner adhering to the surface of the photosensitive drum 1 during post-rotation using an adhesive tape, reflecting the reflection density of the paper to which the tape to which the toner is attached, and attaching the tape to which no toner is attached. It is defined as the difference from the reflection density of the paper. For evaluation of the fogging amount, Nichiban cellophane tape was used as the tape for taping, 4024 paper made by Xerox Corporation was used as the paper to which the tape was attached, and DENSITOMETER TS-6DS made by Tokyo Denshoku was used as the density measuring device.
[0057]
From the graph of FIG. 6, it can be seen that the fog amount sharply increases at the boundary of ΔVL of 75 (−V), so that ΔVL is desirably 75 (−V) or less. It is considered that the reason why the fog amount has the threshold value with respect to the value of ΔVL is that when the ΔVL is large, the normal toner also flies along with the inversion toner when it flies.
[0058]
Further, since the fogging phenomenon mainly occurs due to the edge effect, it is difficult to control the fogging amount by adjusting the DC of the developing bias during post-rotation.
[0059]
Regardless of the use amount of the process cartridge B, it is possible to reduce the edge effect and prevent fogging by increasing the light amount value of the charge elimination. However, when the life of the device is long, the charge generation layer is deteriorated by constantly irradiating the drum with a high light amount during the post-rotation, and a ghost image or a change in the potential level of the VL may occur.
[0060]
Therefore, it is preferable that the use amount range for increasing the light amount is set only in the use state 2 of the apparatus.
[0061]
Next, the control mechanism of the present embodiment will be described based on the block diagram of FIG. 7 and the flowcharts of FIGS. 8A and 8B.
[0062]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the image forming apparatus main body A and the process cartridge B. In the main body A, reference numeral 90 denotes control means (CPU) for controlling the overall operation of the main body A. Reference numeral 19 denotes a drive motor for driving the photosensitive drum 1. Reference numeral 29 denotes a charging bias power supply for supplying a charging bias for charging the charging roller 21. Reference numeral 49 denotes a developing bias power supply for supplying a developing bias to the developing sleeve.
[0063]
Reference numeral 30 denotes an exposure unit for exposing the photosensitive drum 1. Reference numeral 59 denotes a transfer bias power supply for applying a transfer bias voltage to the transfer roller 51. Reference numeral 60 denotes a fixing device. Reference numeral 93 denotes reading means for reading predetermined data from the total accumulated time table 91 and the charge removal exposure amount table 99 in the recording means 91 of the process cartridge B. Reference numeral 95 denotes data in the recording means 91 of the process cartridge B. Writing means for writing in the total accumulated time table 91 and the charge removal exposure amount table 99.
[0064]
Further, reference numeral 97 denotes a calculating means for calculating the used amount U of the cartridge. 94 is a time detecting means for detecting the operation time of the predetermined operation in the main body A. Reference numeral 98 denotes a transport sensor for monitoring the transport of the transfer material.
[0065]
Next, in the process cartridge B, 21 is a charging roller, and 42 is a developing sleeve. Reference numeral 91 denotes storage means for storing, as history information of the cartridge, the total integrated time tp of the charging AC application time from the initial use to the present and the total integrated time of the photosensitive drum drive time td. The main body A calculates the used amount U of the process cartridge from the history information. Further, the storage means 91 stores a total accumulated time table 92 and a static elimination exposure value table 99.
[0066]
Next, processing in the present embodiment will be described with reference to FIG. The following processing is realized in the configuration shown in FIG.
[0067]
First, in S801, the control unit 90 determines whether or not there is a print signal. If it is determined that there is no print signal, monitoring of the print signal is continued. On the other hand, if it is determined in step S801 that there is a print signal, the process proceeds to step S802, where the reading unit 93 reads the total accumulated time tp of the charging AC application time from the total accumulated time table 92 of the storage unit 91, Is read out.
[0068]
Next, in S803, using the read total integrated times tp and td, the calculating means 97 calculates the used amount U of the cartridge from Expression 1. Further, in step S804, the charge removal exposure amount is set with reference to the used amount U calculated in step S803 and the charge removal exposure amount table 99 in the storage unit 91. In subsequent S805, the time detection unit 94 resets the charging AC application time Δtp during the image forming operation and the photosensitive drum drive time Δtd, and then starts counting Δtp and Δtd.
[0069]
In step S806, an image forming preparation operation is performed, and in step S807, the image forming operation is performed. In step S808, it is determined again whether there is a print signal. If there is a print signal, the process returns to step S806 to execute an image forming operation.
[0070]
On the other hand, if it is determined that there is no print signal, the flow shifts to S809 to start the post-rotation operation. In S809, the counter for measuring the execution time of the post-rotation operation in the time detection means 94 is reset and restarted. The count value of this counter is represented by T1, and becomes 0 at the time of reset.
[0071]
Next, in S810, the charging bias AC102, the charging bias DC103, the developing bias AC104, and the developing bias DC105 are turned off according to the chart shown in FIG. In S811, it is determined whether or not the count value T1 satisfies T1 ≧ Tm. If the count value T1 is still less than Tm, the monitoring of the value of T1 is continued.
[0072]
On the other hand, if the count value T1 is equal to or greater than Tm, the flow shifts to S812 to start static elimination exposure. Subsequently, in step S <b> 813, it is determined using the transport sensor 98 whether the rear end of the transfer agent 80 has passed the nip M between the transfer roller 51 and the photosensitive drum 1. If it is determined that the sheet has not passed, the transfer sensor 98 continues to monitor the transfer material 80.
[0073]
On the other hand, if the transfer material 80 has passed, in S814, the transfer bias is turned off, and in S815, it is determined whether or not the count value T1 satisfies T1 ≧ Tn. As a result, if T1 is less than Tn, the monitoring of the count value T1 is continued, and if T1 is equal to or more than Tn, the charge elimination exposure is ended in S816. Then, in S817, it is determined whether the rear end of the transfer material 80 has passed the fixing device 60, and if the transfer material 80 has passed the fixing device 60, the drive motor 19 is stopped in S818 to thereby stop the photosensitive drum 1 The driving is ended.
[0074]
After that, in S820, the counting of the application time Δtp of the charging AC 102 and the counting of the drive time Δtd of the photosensitive drum 1 are completed. In S821, tp + Δtp is written as the total integration time of the charging AC 102 application time and td + Δtd as the total integration time of the photosensitive drum 1 driving time in the total integration time table 92 of the storage means 91. Thus, the process ends.
[0075]
Hereinafter, a specific example of the present embodiment will be described. However, the setting contents described below are merely examples for describing the embodiment of the present invention, and are not intended to be implemented only under the above setting conditions, and are limited to the above setting. It is possible to carry out the present invention without the need.
[0076]
The toner used in this embodiment is made of a binder resin containing a polyester resin as a main component and magnetic iron oxide. The magnetic iron oxide contains 0.1 to 2.0% by mass of Si and 0.10 to 4.00% by mass of Zn based on the magnetic iron oxide. The polyester resin requires a longer time to be charged than the styrene acrylic resin or the like, but has an advantage of good fixability.
[0077]
As a method for producing the toner, a method was used in which the raw materials were mixed, melted, solidified by cooling, and then subjected to pulverization processing and surface treatment of the powder raw material while adjusting the temperature with a mechanical pulverizer. Further, classification was performed after the pulverization, and 1.3 parts by mass of a hydrophobic silica derivative and 1.0 part by mass of strontium titanate were externally added and adjusted.
[0078]
Process speed 200mm / sec
800g of toner in process cartridge
Life of process cartridge Letter size paper 12,000 sheets
[0079]
Conditions for image formation
Dark section potential -600V Light section potential -175V
Light intensity value 3.5mJ / m2
Development bias
DC voltage -450V AC voltage value 1.6kV Frequency 2.6kHz
Process cartridge usage U
= K1 x tp + k2 x td (Equation 1 ')
k1 = 0.095, k2 = 0.060
Post-rotation conditions
Post-rotation sequence
[0080]
The timings Ti to To in the sequence shown below are shown.
Ti: -125 msec
Tj ・ ・ ・ 0msec
Tk: 57 msec
Tm: 150 msec (development bias OFF)
Tp: 133 msec (transfer bias OFF)
Tn: 531 msec
To: 1530 msec
[0081]
In the above setting, Tk (57 msec) <Tm (150 msec), and the exposure start timing is different from that described in the flowchart S811 in FIG. Therefore, there is no particular problem from the viewpoint of implementation of the present invention.
[0082]
Charge AC application time and drive time in single-sheet intermittent mode in the first embodiment
Charging AC bias application time per sheet: 2.75 sec
Driving time per sheet: 8.00 sec
[0083]
[Table 1]
[0084]
Next, evaluation conditions and evaluation results of the present embodiment will be described. It should be noted that Comparative Examples 1-1 to 1-3 were evaluated by the image forming apparatus having the same sequence as that of the present embodiment, and Comparative Example 1-4 was subjected to the image forming of the sequence of FIG. Performed on an apparatus.
[0085]
Also in the comparative example, switching of the charge elimination exposure amount with respect to the cartridge usage amount U was performed using the charge elimination light amount table 99 created for examination.
[0086]
Evaluation conditions
Output paper Xerox 4024 75g paper
Output pattern Horizontal line pattern with 1% printing rate
One-sheet intermittent mode (a mode in which print output for each sheet is performed with a drive motor pause time of several seconds and post-rotation operation is performed for each sheet)
Charging AC application time and drive time in single sheet intermittent mode in Comparative Examples 1-4
Charging AC bias application time per sheet: 3.44 sec
Driving time per sheet: 8.58 sec
[0087]
(Comparative Example 1-1)
There is no static elimination light amount during post-rotation.
[Table 2]
[0088]
(Comparative Example 1-2)
The amount of static elimination during post-rotation is always increased.
[Table 3]
[0089]
(Comparative Example 1-3)
[Table 4]
[0090]
(Comparative Example 1-4)
In the sequence shown in FIG. 10, I 'to q' were set to the following timing.
i '... 0 msec
j '... 217 msec
k '... 249 msec
l '... 342 msec
m '... 722 msec
n '... 947 msec
o '・ ・ ・ 1420msec
p '... 1637 msec
q '... 2110 msec
[0091]
[Table 5]
[0092]
[Table 6]
[0093]
When static elimination is performed at a high exposure amount in the early stage of use as in Comparative Example 1-2 and Comparative Example 1-3, the charge generation layer of the photosensitive drum easily deteriorates in the latter half of the cartridge usage amount, and ghosts are likely to occur. . In the present embodiment, the life of the cartridge is improved by 13% compared to Comparative Examples 1-4.
[0094]
In this way, even in the case of a large-capacity developing container using a toner that takes a long time to be charged, the amount of exposure for static elimination at the time of post-rotation is controlled so as to have a peak with respect to the usage amount of the process cartridge. This can prevent fog, prevent photosensitive drum ghost, and extend the life of the process cartridge.
[0095]
Further, the amount of toner consumption in the intermittent mode (practical mode) can be reduced. Further, since fogging at the time of post-rotation can be prevented, dirt on the transfer roller can be prevented. Further, since the cleaning of the transfer roller can be omitted, the sequence can be simplified. Further, the usage range of the cartridge for increasing the amount of light for static elimination is preferably within 5.0% of the life.
[0096]
Further, in the present embodiment, the process cartridge B detachably attached to the apparatus main body has been described as an example. However, a detachable developing device having a storage unit that retains history information of the developing device may be replaced with the same process cartridge as the process cartridge. The invention can be applied, and the same effects as described above can be obtained. Further, in the developing device fixed to the main body, the same effect can be obtained by applying the present invention using the storage means arranged in the main body and controlling the amount of static elimination exposure based on history information from the time of supplying the developer. can get.
[0097]
As described above, in the present embodiment, the application time of the charging bias after image formation can be shortened, and the shaving of the image carrier surface can be reduced. Also, if the amount of charge on the developing roller varies with the toner that takes a long time to charge the large-capacity developing device, increase the amount of exposure to increase the fog caused by the edge effect during use of the apparatus. Can be prevented. Further, by controlling the exposure amount to be neutralized to have a peak with respect to the usage history of the apparatus, unnecessary consumption of toner can be prevented for a long period of time, contamination of the transfer unit can be prevented, and drum ghost can be suppressed. .
[0098]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the case where the present invention is applied to an image forming apparatus that forms an image at a single process speed has been described. However, in the second embodiment, an image forming apparatus having a plurality of process speeds is used. This is applied to the present invention. In the present embodiment, a sequence is used in which a motor for driving the fixing device and a drive motor for rotating the photosensitive drum are separately provided, and the drive of the photosensitive drum is stopped immediately after the end of the charge-removal exposure during post-rotation ( Tn = To in the sequence shown in FIG. 1).
[0099]
The setting conditions of the image forming apparatus are shown below.
[0100]
Process speed PS1 270mm / sec
Process speed PS2 135mm / sec
Weight of toner in process cartridge 1100g
Life of process cartridge Letter size paper 18,000 sheets
[0101]
Conditions for image formation
Process speed PS1
Dark section potential -600V Light section potential -175V
Light intensity value 3.5mJ / m2
Development bias
DC voltage -450V AC voltage value 1.6kV Frequency 2.5kHz
[0102]
Process speed PS2
Dark section potential -580V Light section potential -160V
Light intensity value 3.5mJ / m2
Development bias
DC voltage -430V AC voltage value 1.6kV Frequency 2.5kHz
[0103]
Post-rotation conditions
Post-rotation sequence
Process speed PS1
Ti: -96 msec
Tj ・ ・ ・ 0msec
Tk: 80 msec
Tm: 150msec
Tp: 101 msec
Tn: 438 msec
To: 1157msec
Process speed PS2
Ti: -188 msec
Tj ・ ・ ・ 0msec
Tk: 10 msec
Tm: 150msec
Tp: 201 msec
Tn: 726 msec
To: 2315 msec
[0104]
Process cartridge usage Ut
= L1 x U1 + L2 x U2 ... (Equation 2)
(L1 = 1.0 L2 = 0.5)
Cartridge usage U1 of process speed PS1
= K1 'x tp' + k2 'x td' (Equation 2 ')
k1 '= 0.150, k2' = 0.060
Cartridge usage U2 of process speed PS2
= K1 "x tp" + k2 "x td" (Equation 2 ")
k1 ″ = 0.165, k2 ″ = 0.027.
[0105]
[Table 7]
[0106]
As described above, in the case of an image forming apparatus having a plurality of process speeds, the sum of the usage amounts U1, U2,... Calculated for each process speed multiplied by the proportional coefficients L1, L2,. By using the equation for calculating the amount (Equation 2), even if the user changes the process speed on the way, it is possible to appropriately set the static elimination light amount. Therefore, since it is not necessary to have the charge removal exposure amount table 99 for each process speed, the capacity of the recording means 91 can be saved.
[0107]
In this way, even in the case of an image forming apparatus having a plurality of process speeds, fogging can be prevented by controlling the amount of exposure for static elimination during post-rotation so as to have a peak with respect to the amount of use of the process cartridge. As a result, the photosensitive drum ghost can be prevented, and the service life of the process cartridge can be extended.
[0108]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, when performing the static elimination exposure, the exposure amount is set with a peak corresponding to the usage amount U of the process cartridge B. However, in the third embodiment, the exposure amount is set. In addition to the charge removal exposure, the exposure amount during the formation of the latent image is controlled so as to have a peak in the middle of the usage amount U of the process cartridge B.
[0109]
When a toner which takes a long time to charge a large-capacity developing device is used, the amount of toner having a low charge amount increases during use of the apparatus, so that developability is reduced and characters may be thinned. Therefore, by controlling the amount of exposure during the formation of the latent image so as to have a peak during use of the cartridge, the image can be stabilized regardless of the amount of use of the apparatus.
[0110]
In this case, since the distribution of the charge amount of the toner changes according to the usage amount U of the process cartridge B, it is preferable to set the peak of the exposure amount at the time of forming the latent image and the peak of the exposure amount at the time of charge elimination at substantially the same timing. In this embodiment, an image forming apparatus having the same configuration as that of the first embodiment is provided with a first exposure amount table at the time of static elimination and a second exposure amount table at the time of latent image formation, as described below.
[0111]
Corresponding to this, in step S804 of FIG. 8A, not only the setting of the light elimination light amount value, but also the light amount setting at the time of latent image formation based on the second exposure amount table, the image forming operation in step S807 The image forming is performed by forming a latent image with the exposure amount set in step S804.
[0112]
[Table 8]
[0113]
In the above setting, the exposure amount at the time of latent image formation and at the time of static elimination are not set to the same, but at the time of latent image formation and at the time of charge elimination, exposure is performed at the same exposure amount, and image adjustment is performed by potential setting. Is also good.
[0114]
In this manner, in the present embodiment, the fog is controlled by controlling the exposure amount at the time of forming a latent image and the exposure amount at the time of post-rotation so as to have a peak with respect to the usage amount of the process cartridge. Thus, a stable image can be provided while preventing the photosensitive drum ghost.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a toner that takes a long time to charge a large-capacity developing device is used, unnecessary consumption of the toner is prevented for a long period of use, contamination of the transfer material is prevented, and a drum ghost is prevented. It is possible to provide a long-life image forming apparatus while suppressing the time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a timing chart showing a sequence of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a fog durability transition illustrating Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a state of a toner in a developing container for describing the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the flying of the toner, according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the amount of adhered toner, illustrating Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8A is a flowchart illustrating an image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8B is a flowchart illustrating the operation of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a timing chart showing a sequence of an image forming apparatus for explaining a conventional example.
FIG. 10 is a timing chart showing a sequence of an image forming apparatus for explaining another conventional example.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a used amount of a process cartridge and a distribution of a charged amount of toner on a developing roller, illustrating a conventional example.
[Explanation of symbols]
A: Image forming apparatus main body
B: Process cartridge
E ... mounting means
1 ... Photoconductor drum
19 Drive motor
21 ... Charging roller
29 ・ ・ ・ Charging bias power supply
30 exposure means
40 ・ ・ ・ Developing device
41 ... developer (toner)
42 ... Developing roller (developing material carrier)
49 ・ ・ ・ Developing bias power supply
51 ・ ・ ・ Transfer roller
59 ・ ・ ・ Transfer power supply
60 fixing device
70 Cleaning device
71 ・ ・ ・ Cleaning blade
80 ... transfer material
90 ... CPU (control means)
91 ··· Storage means (memory)
92 ··· Total integration time table
93 ... Reading means
94 ··· Time detecting means
95 ··· Writing means
97 calculation means
98 ・ ・ ・ Transport sensor
99: table of exposure amount for static elimination
