JP2008116953A - 帯電装置の周期効率によりエレクトロフォトグラフィのランニングコストを改善するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光伝導体の磨耗を低減させる。
【解決手段】画像形成装置１１０は、少なくとも１つの印刷ゾーンを有する少なくとも１つの光伝導体２００と、公称帯電モードおよび低摩耗モードの１つで選択的に動作可能な光伝導体帯電システムであって、該低摩耗モードが、少なくとも１つの光伝導体の摩耗を低減させる低減設定で動作するものであるシステム２１０と、少なくとも１つの印刷ゾーンに画像を印刷するのに使用される、画像コンテンツ情報を受け付ける制御ユニットと、を含む。制御ユニットは、画像コンテンツ情報に基づいて、少なくとも１つの光伝導体２００を帯電させるために、光伝導体帯電システム２１０を低摩耗モードに設定する。
【選択図】図３

Description

エレクトロフォトグラフィのランニングコストを改善する方法およびシステムは、画像形成装置の様々な条件および状態に基づいて、帯電装置アクチュエータの設定の能動的な調節を行う。

電子写真複写装置などの画像形成装置は、静電画像生成の際にドラムまたはベルトの形の光伝導体を使用し、この光伝導体の表面にトナーを堆積し、次いで別の静電気的に帯電したベルトまたはドラム、あるいは紙またはその他の媒体に転写する。トナー画像が転写されると、ほとんどの電子写真装置では光伝導体が清浄化される。

電子写真印刷エンジンの光伝導体の寿命は、典型的な場合、光伝導体に関連した何らかの形の印刷品質欠陥の、最終的な発生状態によって制限される。典型的な故障メカニズムの１つは、光伝導体の表面層のゆっくりとした摩滅である。例えば光伝導体の厚さは、時間の経過と共に薄くなり、典型的には、システム内の様々なその他の機器（例えば転写ローラ）との接触摩擦によって薄くなる。ＡＣバイアス帯電ロール（ＢＣＲ）など、あるタイプの帯電装置は、光伝導体表面の摩耗速度を加速させることが知られている。光伝導体が、ＡＣバイアスの高いＡＣ ＢＣＲと共に何サイクルも動作するほど、光伝導体はより速く摩耗することになる。光伝導体の性質により、その厚さの変化が静電気的性能に変化をもたらすことになる。最終的には、表面層のかなりの部分が摩滅した後に、顧客の印刷物に印刷品質欠陥が現れる。このタイプの欠陥の例は、光伝導体の外層（電荷輸送層）の約１０〜１２μｍが摩滅した後に、ある印刷エンジンで生ずる電子空乏スポット欠陥である。

これらの種類の欠陥を防止するために、いくつかの画像形成装置では、ページカウンタおよびハードストップを光伝導体機器上で利用する。これにより、所定数の印刷物またはコピーが作製された後に、光伝導体機器の交換が強制的に行われる。したがって光伝導体は、十分な量の電荷輸送層が摩滅して印刷品質欠陥が生ずる前に、新しい光伝導体に取り替えられる。

光伝導体は典型的な場合、交換するのに費用がかかるので、これらの機器の寿命は、画像形成装置の全体的なランニングコストに著しい影響を及ぼす可能性がある。その理由は、画像形成装置の部品のコストに関する最大の要因の１つが、光伝導体を収納したプリンタカートリッジの交換にあるからである。さらに、プリンタカートリッジを交換する主な理由は光伝導体の摩耗にあるので、光伝導体の寿命は、装置の全体的なランニングコストに著しい影響を及ぼす可能性がある。この例を図１に示すが、この図は、典型的な画像形成装置に関する様々なランニングコストの要因を示している。

米国特許第３７８１１０５号明細書 米国特許第６６１１６６５号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１３６７４０号明細書

これまで、より長い寿命の光伝導体を可能にするための努力の多くは、材料に基づいた解決策の開発に焦点を当てており、即ち、光伝導体の表面のより堅固な材料、より研磨されにくいクリーナーブレード表面、より高いレベルの潤滑性をクリーニングブレードに提供するトナーなどの開発である。これまでの努力のいくつかは、帯電プロセスの一部として光伝導体表面に応力をそれほど与えないと考えられる、間隔が比較的大きい（典型的には、例えば非接触式またはギャップ付きＢＣＲアプローチよりも大きい）非接触式帯電機器などの様々な帯電機器の開発にも焦点を当ててきた。残念ながら、そのような方法は、これらの材料および／または機器を開発するために、著しい投資が必要になる可能性がある。さらに、多くのマイクロタンデム印刷エンジンは、依然としてＢＣＲ帯電機器を利用している。したがって、このタイプの帯電機器を用いる光伝導体の摩耗は、依然として重要な課題である。

この開示の例示的な実施形態によれば、画像形成装置の帯電機器アクチュエータの設定の能動的調節は、この光伝導体の少なくとも１つの印刷ゾーンの帯電が制御されるように光伝導体の摩耗を低減させるため、この機器を使用する最中に実現される。

例示的な実施形態では、方法およびシステムは、接触式帯電機器アクチュエータの設定の能動的調節が、摩耗を低減させるカスタマー印刷ジョブについての画像コンテンツ情報に基づいた、接触式帯電機器を有する画像形成装置を提供する。この実施形態の態様によれば、方法およびシステムは、光伝導体が印刷に寄与しない場合、低摩耗モードで帯電機器を作動させる。例えば、黒の他にマルチカラーを有するフルカラープリンタでは、黒白しか含まない印刷の最中は使用されないシアン光伝導体など、特定の光伝導体があってもよい。この色に関連したチャージャは、減摩耗または低摩耗モードで作動させることができる。さらに、別の態様によれば、方法およびシステムは、大量のテキストを含むページなど、低ストレスページの印刷中に、低摩耗（低下した印刷品質）モードで帯電機器を作動させる。

別の例示的な実施形態によれば、方法およびシステムは、少なくとも、典型的には印刷ジョブの全作業時間の２５％までを包含するページ間の文書間（ＩＤ）ゾーンにおいて、または帯電に関連した欠陥をそれほど引き起こすことのない印刷ジョブのその他の領域において、低摩耗モードで作動する帯電機器を有する画像形成装置を提供する。したがって、カスタマー画像ストリームのこれらの部分の最中に、著しくストレスの少ないアクチュエータ設定のこの組を使用することによって、光伝導体表面の寿命を延ばすのを助けることができ、それにより、画像形成装置の全ランニングコストが改善される。

画像形成装置のランニングコストを改善するための、方法およびシステムの例示的な実施形態について、図２〜１０を参照しながら記述する。

図２を参照すると、複写機やファクシミリ、レーザプリンタなどの電子写真機器１００が、概略的に示されている。実施形態について、図面を参照しながら記述するが、実施形態は、多くの代替の形で用いることができることを理解すべきである。さらに、要素または材料の任意の適切なサイズ、形状、またはタイプを使用してもよい。

図２に示されるように、電子写真機器１００は一般に、カラー（または黒）のトナーを付着させることができる実質的に同一の構成の、少なくとも１つの画像形成装置１１０を含む。図２の例では、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、および／または黒のトナーを付着させることができる４個の画像形成装置１１０がある。画像形成装置１１０は、中間転写ベルト１１１にトナーを付着させる。中間転写ベルト１１１は、少なくとも１つのテンションローラ１１３、ステアリングローラ１１４、およびドライブローラ１１５の周りに取り付けられている。ドライブローラ１１５が回転するにつれ、中間転写ベルト１１１が矢印１１６の方向に移動して、中間転写ベルト１１１を、このベルト１１１の経路付近に配置された様々な加工ステーションへと進行させる。適切な場合には各画像形成装置１１０によりトナーを堆積させることによって、トナー画像がベルト１１１上に完成したら、この完成したトナー画像を転写ステーション１２０へと移動させる。転写ステーション１２０は、移送システム１４０によって転写ステーションに運ばれた紙またはその他の媒体１３０に、トナー画像を転写する。次いで媒体を、融着ステーション１５０内に通して、トナー画像を媒体１３０に定着させる。

多くの電子写真機器１００は、図示されるようにかつ実施形態によれば、画像形成されたトナーをシートタイプの媒体１３０に転写するために、少なくとも１つのバイアス転写ローラ１２２を使用する。しかし実施形態は、実施形態のより広範な態様から逸脱することなく、連続ロールの媒体またはその他の形の媒体と共に用いることができることを理解すべきである。米国特許第３７８１１０５号は、電子写真機器で使用することができるバイアス転写ローラの、いくつかの例を開示している。

図２に示すように、転写ステーション１２０は、中間転写ベルト１１１の片面に、少なくとも１つのバイアス転写ローラ１２２を含む。転写ローラ１２２は、媒体１３０が、中間転写ベルト１１１上の完成トナー画像に極めて接近した状態でまたは接触した状態でバックアップローラ１２４上を通過するように、このバックアップローラ１２４と共にベルト１１１上にニップを形成する。バックアップローラ１２４は、スチールローラなどを用いてバックアップローラ１２４の表面に高い電圧をかけることにより、トナー画像が転写されるように、バイアス転写ロール１２２と共に作動する。バイアス転写ローラ１２２は、トナー画像を中間転写ベルト１１１から基材１３０上へと引っ張る電場を生成する、接地済みのシャフト１２６に取り付けられている。次いでシート移送システム１４０は、媒体１３０を融着ステーション１５０に、さらに処理システムまたはキャッチトレーなど（図示せず）に送り出す。

例として、図３に示される１つの画像形成装置１１０を参照すると、各画像形成装置１１０は、光伝導体２００、帯電ステーションまたはサブシステム２１０、ラスタ化出力スキャナ（ＲＯＳ）などのレーザ走査機器またはサブシステム２２０、トナー堆積ステーションまたはサブシステム２３０、転写前ステーションまたはサブシステム２４０、転写ステーションまたはサブシステム２５０、クリーニング前ステーションまたはサブシステム２６０、およびクリーニング／消去ステーション２７０を含むことができる。例示される実施形態の光伝導体２００はドラムであるが、ベルトなどのその他の形の光伝導体を使用してもよい。光伝導体ドラム２１０は、静電荷を表面に形成することができる、誘電体層２０４の表面２０２を含むことができる。誘電体層２０４は、矢印２０９の方向など、シャフト２０８の表面で回転させるために取り付けられた、シリンダ２０６の表面に取り付けることができまたは形成することができる。

帯電ステーション２１０は、光伝導体２００を帯電させるバイアス帯電ローラ２１２を含む。帯電は、高電圧電源（図４に示す）によって供給されたＤＣバイアスＡＣ電圧によることが好ましい。バイアス帯電ローラ２１２は、任意の適切な材料を使用することができるがセラミックやスチール製のシリンダなどの内部シリンダ２１６の表面に形成されまたは取り付けられた、エラストマー層２１５の表面２１４を含む。ローラ２１２は、その内部をローラ２１２の縦軸に沿って延びるシャフト２１８と共に回転するように、取り付けられることが好ましい。

レーザ走査機器２２０は、ダイオードレーザなどのレーザ２２４の出力を変調させる制御器２２２であって、この変調した光線が、モータ２２８によって回転している回転ミラーまたはプリズム２２６を照射するものである制御器２２２を含むことができる。ミラーまたはプリズム２２６は、変調したレーザ光線を帯電した光伝導体の表面２０２に反射させ、この光伝導体の表面２０２の幅の端から端までゆっくり移動させることによって、変調した光線が、光伝導体の表面２０２に印刷される画像の線２２１を形成することができるようにする。印刷される画像の露光部分は、トナー堆積ステーション２３０上に移動し、そこでトナー２３２が、光伝導体の露光部分に付着する。次いで付着したトナーによる光伝導体の画像領域を、転写前ステーション２４０に移動させ、さらに転写ステーション２５０に移動させる。

転写ステーション２５０は、中間転写ベルト１１１上にトナー画像を転写するため、光伝導体２００と共に中間転写ベルト１１１上にニップ２５３が形成されるように配置された、バイアス転写ロール２５２を含むことができる。実施形態において、バイアス転写ローラ２５２は、内部シリンダ２５６の表面に形成されまたは取り付けられたエラストマー層２５４を含み、ローラ２５２は、このローラ２５２の縦軸に沿って延びるシャフト２５８に取り付けられている。バイアス帯電ローラ２１２のように、バイアス転写ローラ２５２は、図４に見られるような高電圧電源３５２によって供給された、ＤＣバイアスＡＣ電位を保持することが好ましい。実施形態では、電源は、ローラ２１２、２５２の両方にＤＣバイアスＡＣ電圧を供給する単一電源の一部にすることができ、またはこの単一電源に代えることができる。ローラ２５２に印加された電圧によって、光伝導体の表面２０２から中間転写ベルト１１１へとトナー画像が描かれる。転写後、光伝導体の表面２０２をクリーニング前サブシステム２６０まで回転させ、次いでクリーニング／消去サブステーション２７０まで回転させ、ブレード２７２を用いて余分なトナーを光伝導体の表面２０２から擦り取り、消去ランプ２７４で、光伝導体表面の残留電荷を均一にする。

図４を参照すると、画像形成装置１００用の電子制御システム３１０は、少なくとも１つの制御ユニット３４０が少なくとも１つの帯電ステーション２１０に接続されているシステム制御器３５８を含むことができる。図２に示すようなタンデム印刷アーキテクチャの場合、それぞれが少なくとも１個の制御ユニット３４０によって別々に制御される多数（例えば、図示されるように４個）の帯電ステーション２１０があってもよい。少なくとも１個の制御ユニット３４０は、公称動作モード３４４および低摩耗モード３４６の一方で帯電ステーション２１０が制御されるように選択的に動作する、動作モード選択スイッチ３４２を含むことができる。制御器３５８はさらに、メモリ素子３６０を含むことができかつコードおよび電圧調節器３５４に応答して診断メッセージ３６４を作成することができる、マイクロプロセッサ３５６を含む。診断メッセージは、画像形成装置のユーザインターフェース３６６に表示することができる。メモリ３６０は、事前設定された情報に基づきあるいはフィードフォワードまたはフィードバック制御に基づいた、公称動作モード３４４または低摩耗モード３４６の動作のための、アクチュエータ設定情報を含めた設定点情報３５０を含むことができる。

マイクロプロセッサ３５６は、バイアス帯電ローラ２１２および／またはバイアス転写ローラ２５２に適用された電流または電圧アクチュエータの調節が可能になるように、電源３５２に接続されていることが好ましい。図示される装置の例では、ＡＣバイアス帯電ローラ２１２を、定電流または定電圧モードで使用することができる。定電流モードでは、制御を行うために、電流のフィードバックをマイクロプロセッサにフィードバックすることができる。帯電ローラは、ＤＣ単独モードで作動させることもできる。

多くの電子写真エンジン、特にカラー電子写真エンジンは、図２〜４に見られるようなバイアス帯電ローラ（ＢＣＲ）を利用する。ＢＣＲ機器は、典型的な場合、プレニップおよび場合によってはポストニップ領域で空気絶縁破壊に必要とされる閾値電圧Ｖ_ＴＨを超えるように、ＤＣオフセットバイアスによるＡＣ波形（正弦波など）を使用する。Ｖ_ＴＨは、印刷エンジンの特定の幾何形状によって変化し、それにより、所望の光伝導体の帯電挙動が発生する。このタイプの接触ＡＣ帯電機器の場合、帯電挙動、即ち加えられた波形の振幅（ピーク間）およびＤＣオフセットに影響を及ぼすように調節することができる、２個の主なアクチュエータがある。

帯電波形上に固定されたＤＣオフセットを有する、ＡＣピーク間電圧アクチュエータの関数としての、このタイプの機器のチャージャ出力（帯電した光伝導体の電圧Ｖ_ｈｉｇｈ）の例を、図５に示す。このプロットから、振幅アクチュエータは、あるピーク間電圧Ｖ_ｋで、即ちこのシステムにおいては光伝導体に印加することができる終点電圧Ｖ１とＶ２との間の電圧で、飽和することがわかる。このアクチュエータにおける任意のさらなる増加は、光伝導体の電位Ｖ_ｈｉｇｈに、ほとんどまたは全く影響を及ぼさない。この曲線におけるアクチュエータの飽和点は、この曲線が膝のように鋭く折れている曲線上の位置であるので、しばしば帯電曲線の「膝」と呼ばれる。その他の画像形成装置は、種々の特定電圧で動作することができ、異なる曲線特性を有する。

典型的には、ＡＣピーク間アクチュエータがこの膝の値よりも下で動作する場合、ＡＣ帯電機器に関しては不均一な印刷品質が得られる。さらに、ある条件下では、帯電曲線の膝に近いが依然としてこの膝よりもわずかに高いアクチュエータの値のときに、いくつかの印刷品質欠陥が生ずる可能性がある。したがって、ＢＣＲ帯電機器を利用するほとんどの電子写真エンジンでは、プロセスの変動にも関わらず許容可能な出力印刷品質が確実に得られるように、ピーク間帯電アクチュエータが曲線の「膝」よりも十分に高い値で動作する。

ＡＣ振幅アクチュエータが、図５の曲線に示される「膝」の値を超える大きさは、光伝導体の摩耗速度に直接関係することがわかっており、「膝」の値よりもはるかに大きい振幅によって、さらに速い摩耗速度がもたらされる。この依存性は、帯電機器によって光伝導体表面に堆積された正電荷の量に関係すると考えられる。

したがって、帯電機器に印加されたＡＣ帯電電圧の大きさが、光伝導体表面に生ずる正電荷堆積の量に著しい影響を及ぼす可能性がある。所与のＤＣオフセット電圧では、帯電した膝よりも高い印加ＡＣ電圧のより大きいピーク間振幅によって、典型的には各帯電サイクルごとに、光伝導体表面に堆積されたより多くの量の正電荷をもたらすことになる。この場合もやはり、帯電機器によって光伝導体表面により多くの量の正電荷が堆積されるほど、光伝導体表面はより速く摩耗することになる。したがって、摩耗を低減させるために、帯電曲線の膝から上方への帯電アクチュエータの距離を、最小限に抑えることが非常に望ましい。

図６に示される実験データのプロットは、例示的な画像形成装置の光伝導体の摩耗速度を低下させるという、帯電アクチュエータの低減の利益の例を示す。この例では、低減バイアス帯電ロールデータを、公称の場合よりも帯電曲線の「膝」にさらに近いＡＣ振幅値と共に得た。この実験データは、帯電アクチュエータの設定の低減により、光伝導体の摩耗速度に関して少なくとも２倍の改善を得ることが可能であることを示している。

図７のグラフは、帯電アクチュエータに対する摩耗速度の依存性をさらに示す。このデータでは、バイアス帯電ロール（ＢＣＲ）ＡＣ帯電電流を、バイアス帯電ロールの波形のＡＣ振幅の代わりとして使用するが、その理由は、これら２つが帯電機器で見られるインピーダンスによって線形に関係しているからである。この実験では、帯電アクチュエータのいくつかの異なる値について、摩耗速度を追跡した。このデータから、帯電アクチュエータの適当な設定によって、摩耗速度が著しく影響を受けたことが明らかである。

接触ＡＣ帯電機器を利用する多くの電子写真システムでは、ＡＣ帯電アクチュエータが能動的に調節されない。ＡＣ帯電アクチュエータは、典型的には定電圧モード帯電に関するＡＣ電圧波形の振幅であり、または定電流モード帯電に関するＡＣ電流の設定である。しかし、ＡＣ帯電機器のＤＣオフセット電圧は、多くのエンジンにおいて、一定出力の維持を助けるために通常のプロセス制御の一部として調節される。多くの電子写真プリンタのＡＣ帯電アクチュエータの値は、エンジンの初期設計の一部として決定され、設定される。したがってＡＣ帯電アクチュエータは、固定されたままであり、画像形成装置の通常動作中には能動的に調節されない。

印刷品質欠陥は、膝に近いか膝よりも下の帯電アクチュエータ値の場合に生ずることがわかっているので、典型的な場合には、広範な可能性ある印刷条件でのプロセス挙動のばらつきが、帯電出力電圧のばらつきを確実にもたらさないように、ＡＣアクチュエータのより大きい設計値が選択される。しかし、これらのより大きいアクチュエータ値は、各帯電サイクル（それぞれＡＣ波形のサイクル）中に光伝導体表面に堆積される、より多くの陽イオンをもたらす。この場合もやはり、光伝導体の摩耗速度は、その表面の正電荷堆積の量に関係しており、正電荷の堆積が増加すると、光伝導体の予測寿命は短くなる。したがって設計時に、帯電アクチュエータの印刷品質の許容度と、光伝導体表面に堆積された過剰な正電荷の量（したがって、機器の予測摩耗速度）との間で折り合いがつけられる。

許容可能な出力印刷品質を維持しながら、光伝導体の表面に堆積された正電荷の量を制限しようとする努力の中で、いくつかの従来の方法では、種々のＡＣ波形の形状を設計するよう試みてきた。別の技法は、ＡＣ波形を種々の方法で変調させ、その他の手法が使用されてきた。しかし、これらの手法のそれぞれは、設計時にＡＣ帯電波形の設計を変化させることに焦点を当てており、印刷エンジンの通常の動作中に、ＡＣアクチュエータに対していかなる能動的な調節も行われていない。

代わりに、接触ＡＣ帯電を伴うシステムで、より長い寿命の光伝導体機器の必要性に対処するために、多くの従来の方法では、材料に関連した解決策に焦点を当ててきた。これらのタイプの手法は、光伝導体表面に改善されたオーバーコートのようなものを、より耐久性あるものにするために含むことができる。残念ながら、これらのタイプの解決策は、解決するのがいくらか難しく、実際、その他の問題を引き起こす可能性がある。例えば、ブレードクリーニング機器を備えた電子写真システムで、より硬い光伝導体表面を作成すると、摩耗がクリーナーブレードにシフトし、それによってクリーニングブレードの寿命が短くなる可能性があり、したがって、そのような材料ベースの解決策では、システムのランニングコストにもたらされる著しい利益を実現することができなくなる。

さらに別の方法は、光伝導体表面の摩耗を低減させるため、非接触式帯電機器の使用またはその他のサブシステムの変更に目を向けていた。しかし従来の方法で、光伝導体の摩耗に対する帯電に関連した影響を和らげるメカニズムとして、通常の動作中に帯電アクチュエータの能動的調節を利用するものはなかった。したがって、光伝導体の寿命を延ばすためにそのような能動的調節を有する電子写真システムが求められている。

帯電アクチュエータに対するこの摩耗速度依存性を利用するために、関連した方法が、同一出願人による同時係属の米国特許出願第２００５／１６１３号（ブリー他による）で論じられているが、この出願の対象は、その全体が参照により本明細書に組み込まれているものである。この方法は、フィードバックを介して帯電曲線の「膝」を追跡するために、帯電アクチュエータをオンザフライで調節する。印刷品質に影響を及ぼさずにできる限り大幅に帯電アクチュエータを低減させることによって、この方法は、光伝導体の寿命を延ばすことにより画像形成装置のランニングコストを改善する。帯電アクチュエータは、印刷品質に影響を及ぼすことなくできる限り曲線の「膝」に近付いて留まることにより、全印刷ジョブの初めから終わりまで帯電曲線の「膝」に対して調節される。言い換えれば、カスタマージョブの実行ページの全ては、同じ低減アクチュエータ技法を使用して印刷される。

さらに、帯電曲線のシフトは時間の経過と共に非常にゆっくりと生ずるので、使用される帯電アクチュエータは、所与のカスタマー印刷ジョブの全体を通してほぼ固定されたままになる。したがって制御設定は、画像データ依存性である。このため、最もストレスの多い画像コンテンツにも許容され、典型的には帯電関連の不均一性に対して最も感受性のある、一組のアクチュエータ設定を選択する必要がある。これは、カスタマー印刷品質に影響を及ぼさずに、どの程度低く帯電アクチュエータを安全に低減させることができるかについて、制限が課される可能性がある。したがって、そのような技法は、そのような制御戦略を通して実現可能な光伝導体摩耗速度の改善にも下限を設ける。

この開示の例示的な実施形態によれば、カスタマー画像コンテンツ情報を、ＡＣバイアス帯電ロールなどの帯電機器に関してアクチュエータ設定を選択する際に使用する。これにより、帯電アクチュエータを低減させる利益を、光伝導体の寿命を延ばすのにさらに利用することが可能になる。

帯電ステーションアクチュエータ設定を設定する例示的な方法について、図１０を参照しながら記述する。この方法は、ステップＳ１０００で開始され、ステップ１０１０へと進行し、そこで画像形成装置が初期化され、公称動作モードに設定される。そのような設定は、典型的な場合、印刷品質が高くかつ印刷欠陥が最小限に抑えられた印刷に合わせて最適化され、通常は、図５に示される電位曲線の「膝」にあるか、またはその「膝」よりもさらに上方にある。

ステップＳ１０１０から、流れはステップＳ１０２０へと進み、そこで画像コンテンツ情報が受信される。これは例えば、印刷されるデータの１つ以上のページに関してＲＯＳ ２２０から受信された画像データでもよく、あるいは、光伝導体表面の印刷ゾーンまたは印刷されるページ間の文書間ゾーンでの１つ以上のテストパッチの印刷に関するデータを含有してもよい。そのようなデータは、ＲＯＳ ２２０から直接受信することができ、またはメモリ３６０内に含めることができる。

ステップＳ１０２０から、流れはステップＳ１０３０に進み、そこでは制御ユニットが、画像形成装置１００がサイクルアップで動作するか否かを判断する（あるいは、制御ユニットは、サイクルダウンを判断してもよい）。もし動作するなら、流れがステップＳ１０７０に進み、そこで低摩耗モードが設定される。動作しない場合は、流れがステップＳ１０４０に進む。サイクルアップルーチンの最中は、印刷ジョブのために画像形成装置を準備する印刷ジョブの開始時に、出力されたカスタマーページを実際に印刷することなく、少なくとも１回であるが典型的には数回のサイクル（光伝導体ドラムの回転）が終了する。

これらのルーチンの最中に、光伝導体の印刷領域が帯電されたとしても、印刷されるカスタマー画像コンテンツは存在しないので、画像形成装置のサイクルアップおよび／またはサイクルダウンルーチンは、低減した帯電アクチュエータ設定（低摩耗モード）の組で実行することが可能である。印刷ジョブの長さに対して、所与のプリンタでのページ当たりで推定される電子写真ランニングコストを正規化したバージョンを、図８に示す。ジョブの長さがより短くなるにつれてランニングコストが急速に増加する理由は、より短い印刷ジョブの場合、サイクルアップおよびサイクルダウンの時間が、この印刷ジョブの全実行時間の中でより大きい割合を占めるようになるからである。したがって、サイクルアップ／サイクルダウンのルーチンで費やされた「無駄なサイクル」は、光伝導体などのこのシステム内の交換可能な構成要素の有効寿命を消費する部分である。これは、ページ当たりのランニングコストを跳ね上がらせる。そのようなサイクルは、機械がこの時点では有用な出力カスタマープリントを印刷していないので、「無駄」と見なされる。このため、これらサイクルアップ／サイクルダウンルーチンの最中に低減動作モードで帯電アクチュエータを作動できることは、短い印刷ジョブでのページ当たりのランニングコストに著しい利益をもたらすことができる。例示的なプリンタでは、標準的な８．５”×１１”のページを印刷するのに必要とされる光伝導体ドラムの物理的回転数は、３．０である（文書間ゾーンを除くと、回転数は２．３になる）。実験室での実験を通して、カスタマーの画像コンテンツを実際に印刷するのに必要なサイクルの他に、サイクルアップ／サイクルダウンルーチンに必要とされる２５回ほどの余分なドラムサイクルがあったことが測定された。したがって、単一のページジョブの場合、必要とされるドラムサイクル数は、カスタマーの単一ページ画像コンテンツを実際に印刷するのに物理的に必要とされる３回のサイクルではなくて、２８回ほどの多さになる可能性がある。これは、必要とされる光伝導体ドラムのサイクル数の、９倍以上の増加である。この例示的な画像形成装置の光伝導体機器の寿命は、光伝導体が経験した「高帯電」サイクル数に直接関係するので、多くの短い印刷ジョブを印刷するカスタマーは、光伝導体機器の寿命に関してかなりの不利益を被ることになる。これは単に、サイクルアップ／サイクルダウンプロシージャでの「無駄な」サイクルが原因である。「高帯電」サイクルは、バイアスがかけられた帯電ロールがその完全帯電設定点（公称モード）で動作するドラムサイクルである。

しかし、バイアス帯電ロールを、これらサイクルアップ／サイクルダウンプロシージャ中に低減された低摩耗モードで作動させた場合、その正味の効果とは、ページ当たりの平均「高帯電」サイクル数をジョブ長とは無関係に一定にすることと考えられる。これは、カスタマー画像コンテンツを印刷するのに実際に必要とされるようなサイクルのみ、「高帯電」モードで動作することになるからである。このようにすると、図５の曲線を平らにするのを助けることができ、それによって、システムのページ当たりの平均ランニングコストが低下する。

ステップＳ１０４０では、制御ユニットで、画像形成装置１００がプロセス制御サイクルで動作するか否かを判断する。動作する場合は、流れがステップＳ１０７０に進み、低摩耗モードに設定される。動作しない場合は、流れがステップＳ１０５０に進む。

プロセス制御サイクル中、１つ以上のテストパッチを印刷することができ、画像品質を目的に測定することができる。プロセス制御サイクルのテストパッチを印刷する場合、全体的な印刷品質の均一性は、必ずしも主要な問題ではない。テストパッチのプロセス制御センサの読取りを妨げるように、このパッチが実質的に影響を受けない限り、帯電の低摩耗モードは、許容される性能を提供することができる。例示的な印刷エンジンにおいて、「通常の」プリンタ動作は、そのサイクル中にプロセス制御パッチが印刷され測定されかつカラー間の位置合わせシェブロン（Ｖ字型の模様）も印刷され測定されるプロセス制御サイクルを、８０ページごとに必要とする。このサイクルは、終了までに約３〜４ページ要するので、平均的な意味で、これらのプロセス制御サイクルでは機械の全実行時間の約４〜５％が費やされるという結果になる。これらのサイクル中に帯電アクチュエータを低減させることにより、システムの全体的なランニングコストに対する妥当な利益をもたらすことができる。

そのようなプロセス制御サイクル中に低摩耗モードを動作させる１つの可能な方法は、ＡＣ電圧ではなくＤＣ単独電圧を使用することである。当然ながら、任意のその他の形のＤＣ単独または単極帯電動作の場合と同様に、光伝導体に対して双極動作領域で実現されるのと同じＶ_ｈｉｇｈ帯電レベルを維持するには、十分なＤＣオフセットを提供することが必要と考えられる。この理由は、帯電機器の出力での光伝導体電圧が、帯電曲線の「膝」よりも十分低い位置まで低下し始めている図５に、明確に示すことができる。したがって、バイアス帯電ロールに対するＤＣオフセットを増加させることによって、このＶ_ｈｉｇｈの低下を相殺する必要があると考えられる。そうでない場合には、双極帯電（膝よりも上での動作）に対するＤＣ単独または単極帯電（膝よりも下での動作）に関して、実質的に異なる現像動作が実現されてもよいが、それは光伝導体に関するＶ_{ｃｈａｒｇｅ}およびＶ_{ｅｘｐｏｓｅ}レベルがこれら２つの場合に実質的に異なることになるからである。

ステップＳ１０５０では、印刷ジョブの特定のページが低ストレスページであるか否かが、制御ユニット３４０によって判断される。低ストレスページである場合、流れはステップＳ１０７０に進み、低摩耗モードが設定される。そうでない場合は、流れがステップＳ１０６０に進む。低減チャージャ設定が原因で、印刷品質の影響をそれほど受けることのないカスタマージョブストリームの領域を選択することにより、適切な場合には、帯電アクチュエータをさらに低減させて、印刷品質を脅かすことなく光伝導体の摩耗を低減させることができる。簡単な例として、ページまたはその一部であっても、印刷されるシアントナーを必要としない場合は、出力される印刷品質に影響を及ぼすという怖れがない状態でジョブストリームのこの部分の最中に、シアン帯電ステーションを、大幅に低減させたアクチュエータ設定の組（低摩耗モード）を用いて作動させることができる。

低減ＡＣ帯電設定を使用する他に、画像コンテンツ要件に基づいて、ジョブストリームのある特定の部分に関し、帯電機器をＤＣ単独モード（ＡＣ振幅が０である）で作動させることができるということを、可能にすることができる。このＤＣ単独帯電モードは、ＤＣ単独帯電が、出力された印刷物の不均一性にさらに影響を受け易いので、ランニングテストまたはその他の非ストレス画像の場合のみ使用すべきである。しかし、このモードで動作させることによって、適切な場合には光伝導体機器の寿命に十分な利益をもたらすことができるが、その理由は、これらの領域内の光伝導体表面に、正電荷が少ししかまたは全く堆積されていないからである。そのように実施することにより、カスタマー印刷ジョブの画像コンテンツに基づいて、光伝導体の電気的乱用を減少させることができる。

ステップＳ１０６０では、光伝導体が文書間ゾーン内に存在するか否かを判断する。存在する場合には、流れがステップＳ１０７０に進み、低摩耗モードが設定され、存在しない場合には、流れがステップＳ１０８０に進む。

画像コンテンツをベースにしたバイアス帯電ロール制御戦略の別の例として、カスタマー印刷ジョブ内の文書間ゾーンを、大幅に低減させた帯電設定で作動させることができる。多くのオフィス用プリンタでは、文書間ゾーンは、画像コンテンツを印刷するのに使用されず、即ち文書間ゾーンには、１組のプロセス制御パッチさえも印刷されない。代わりに、これらのエンジンは、印刷ジョブを定期的に中断させて、プロセス制御サイクルを実行し、そこでパッチを印刷し測定する。何も印刷されていないので、これらの文書間ゾーン領域では、画像品質は明らかに問題ではない。そして例示的な方法は、帯電アクチュエータをかなり低減させるために、これらの文書間ゾーン領域を使用することができる。この戦略の可能性ある影響の例として、文書間ゾーンが全ページ時間の２５％を占める、標準的な８．５”×１１”の紙のロングエッジフィードモードで作動する印刷エンジンを考慮されたい。これは本質的に、帯電アクチュエータを低減させるのに利用可能なカスタマージョブの２５％に等しい。

ステップＳ１０８０では、帯電ステーションが、電流設定に基づいて動作するが、これは上記条件に応じて公称モードでも低摩耗モードでもよい。印刷ジョブの、より多くのページを必要としない場合、流れはステップＳ１０９０に進み、そこでプロセスが停止する。印刷ジョブの追加のページが残されている場合、この印刷ジョブが終了するまで、様々な処理ステップを繰り返すことができる。様々な状態は、低摩耗モード帯電ステーションアクチュエータ設定で作動させるので、光伝導体の寿命を延ばすことが可能であり、したがって、画像形成装置のランニングコストが低下する。

利益をもたらすのに必ずしも必要ではないが、この開示の様々な態様は、必要とされるバイアス帯電ロールＤＣオフセット電圧を決定するためのメカニズムとして、Ｖ_ｈｉｇｈを感知するのに静電電圧計（ＥＳＶ）を使用することにより、補足することができる。代替例としては、ＥＳＶとしてバイアス転写ロールまたはバイアス帯電ロール機器の使用を可能にするメカニズムを使用してもよく、それによって、システムに追加のセンサを付加する必要性がなくなる。これらの例が、米国特許第６６１１６６５号および（ＩＤ＃２００５１６０８（ジルビオ他））に開示されている。

図９のプロットは、印刷ジョブストリームのパーセンテージの関数としての例示的なマイクロタンデムカラー印刷エンジンに対する、光伝導体のランニングコストの寄与率の、シミュレーションの結果を示しており、４つの帯電機器（ＣＭＹＫ）を、大幅に低減した設定で作動させている（即ち、入力ジョブストリームの何パーセントかが、減摩耗モードで帯電機器を作動させるのに利用可能である）。これらのシミュレーション結果を作成する際、これらの帯電機器は、ジョブストリームの残りに関してこれらの機器の公称（より高い摩耗速度）設定で作動させると仮定した。プロットのｙ軸は、予測されるランニングコストの利益を、公称ランニングコストのパーセンテージとして表している。このプロットのｙ切片は、現在の状況、即ち今日の動作モードに対するランニングコストの改善が０であるという状況を表しているので、０である。基準点として、ジョブストリームの文書間ゾーン領域（ジョブ時間の２５％が、文書間ゾーンで費やされる）中で単に帯電アクチュエータをいくらかの最小値まで低減することによって得られる、可能性ある利益は、１７％である。これは、ジョブストリームの文書間ゾーン領域を利用する場合についてのみ、システムのランニングコストの実質的な改善に等しい。

図９の曲線の勾配は、低減帯電アクチュエータの組を使用することができるカスタマージョブの追加の４％ごとに、約３％という対応する改善が、予測されるランニングコストにあることを示す。したがって、実現することができる単純な文書間ゾーン戦略を超えて、潜在的に著しいさらなるランニングコストの改善がある。例えば、カスタマージョブが１０％のテキストまたはその他の非ストレス画像コンテンツページを含むならば、当該特定の印刷ジョブでは、ランニングコストにおける追加の７％のさらなる改善（文書間ゾーン戦略のみの場合を超える）を、実現することができる。この一組の非ストレスページとしては、ページのごく小さい部分にのみアイコン、グラフィック、またはロゴが存在して大部分がテキストであるページが挙げられる。これにより、小さなグラフィック部分を除く全ての場所で、低減チャージャ設定でこのページを実行することが可能になる。

バックグラウンド消失点（ＢＤＰ）に関連したスポット欠陥の出現は、帯電アクチュエータが閾値よりも下に低減される場合、多くの接触帯電システムにおける課題である（閾値は、バックグラウンド消失点の位置にある）。これらのスポット欠陥は、帯電曲線の膝（典型的には２００Ｖ以下）よりもわずかに高いアクチュエータ値で生じ、顧客にとって非常に不快なものである。したがって、これらの出現は、いくつかのシステムにおける帯電アクチュエータの、より低い閾値として、最も役に立つものになる。スポットは、ポジおよびネガの両方の形で生ずるので、出力画像で特定の色が利用されていない場合であっても依然として重要な課題であり、即ち低帯電領域の「ポジ」スポットは、依然として出力画像に入りこむ可能性がある。しかし、これらのＢＤＰスポットは、ある光伝導体材料処方の場合、ある光伝導体寿命（約１０ｋプリント）を超えて生じないようである。したがって、このクリティカルな寿命の限界を超えたかなりのアクチュエータの低減が、可能になると考えられる。さらに、これらのスポットは、ＤＣ単独帯電モードでは生じないようである。したがって、ＡＣアクチュエータを０に低下させることにより（ＤＣ単独モードで実行することにより）、これらの欠陥の出現を回避することができる。ＤＣ単独モードは、帯電により、光伝導体の摩耗速度を遅くすることに関して最良の場合であると推測されるので、これはいずれにしても、非ストレス画像領域に関する好ましいアクチュエータ設定であると考えられる。特定のトナーカラーを必要としなかった画像領域では、やはり、この特定のトナーカラーに関連した第１の転写機器の離調を行うだけで（第１の転写をオフにする）、中間転写ベルトを備えたエンジンにおいてポジスポットが回避される。これにより、そのカラートナーに関して光伝導体表面で現像されたいかなる画像コンテンツ（ＢＤＰスポットを含む）も、出力プリントに現れないようになる。

電子写真機器などの典型的な画像形成装置に関する、相対的なランニングコスト要因を示すチャートである。 実施形態を用いることができる電子写真装置の概略図である。 画像装置が、図２に示すような電子写真装置の一部である実施形態を用いることができる、画像装置の概略図である。 実施形態で用いられる構成要素の概略図である。 ＡＣ帯電機器アクチュエータのピーク間電圧対帯電電圧出力の、例示的なプロットを示す図である。 帯電電流に対する摩耗の依存性を示す、全印刷カウントに対する光伝導体の厚さのプロットを示す図である。 光伝導体の摩耗速度対ＡＣ電流帯電動作を示すプロットである。 正規化されたランニングコストの推定値対ジョブの長さを推定するチャートを示す図である。 低減ページのパーセンテージに対するランニングコストの改善を示すプロットである。 低減された光伝導体の摩耗を実現するための、画像形成装置の作動方法を示す図である。

符号の説明

１００ 電子写真機器、 １１０ 画像形成装置、 １１１ 中間転写ベルト、 １１３ テンションローラ、 １１４ ステアリングローラ、 １１５ ドライブローラ、 １２０ 転写ステーション、 １２２ 転写ローラ、 １２４ バックアップローラ、 １２６ シャフト、 １３０ 媒体、 １４０ 移送システム、 １５０ 融着ステーション。

Claims (3)

1. 少なくとも１つの印刷ゾーンを有する少なくとも１つの光伝導体と、
   公称帯電モードおよび低摩耗モードの１つで選択的に動作可能な光伝導体帯電システムであって、該低摩耗モードが、少なくとも１つの光伝導体の摩耗を低減させる低減設定で動作するものであるシステムと、
   少なくとも１つの印刷ゾーンに画像を印刷するのに使用される、画像コンテンツ情報を受け付ける制御ユニットと、
   を含み、該制御ユニットは、画像コンテンツ情報に基づいて、少なくとも１つの光伝導体を帯電させるために、光伝導体帯電システムを低摩耗モードに設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも１つの印刷ゾーンを有する光伝導体と、公称帯電モードおよび低摩耗モードの１つで選択的に動作可能な光伝導体帯電システムであって、該低摩耗モードが、少なくとも１つの光伝導体の摩耗を低減させる低減設定で動作するものであるシステムと、制御ユニットと、を含む、画像形成装置における光伝導体の摩耗を低減させる方法であって、
   光伝導体の少なくとも１つの印刷ゾーンで画像を印刷するのに使用される、画像コンテンツ情報を受け付けるステップと、
   光伝導体の摩耗が低減するように、少なくとも１つの光伝導体の少なくとも１つの印刷ゾーンを帯電させるため、画像コンテンツ情報に基づいて、光伝導体帯電システムを低摩耗モードに設定するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
3. 少なくとも１つの印刷ゾーンを有する少なくとも１つの光伝導体と、
   公称帯電モードおよび低摩耗モードの１つで選択的に動作可能な光伝導体帯電システムであって、該低摩耗モードが、少なくとも１つの光伝導体の摩耗を低減させる低減設定で動作するものであるシステムと、
   少なくとも１つの印刷ゾーンに画像を印刷するのに使用される、画像コンテンツ情報を受け付ける制御ユニットと
   を含み、該制御ユニットは、下記の条件の少なくとも１つ、即ち、
   画像コンテンツ情報に基づいて検出された通りに、低ストレスページを印刷する最中、
   少なくとも１つの光伝導体の少なくとも１回の回転サイクルの間、少なくとも１つの印刷ゾーン全体にわたり、少なくとも１つの光伝導体の帯電を制御するための、サイクルアップおよびサイクルダウン動作の少なくとも１つの最中、
   プロセス制御サイクルでの少なくとも１つのテストパッチの印刷中、および、
   画像コンテンツ情報から、少なくとも１つの光伝導体が次の印刷サイクル中に印刷に寄与しなくなると判断したとき、
   の少なくとも１つが存在する場合、少なくとも１つの光伝導体を帯電させるために、光伝導体帯電システムを低摩耗モードに設定することを特徴とする画像形成装置。

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