CN100514215C - 成像装置 - Google Patents

Abstract

一种成像装置，包括：图像载体，其上待形成静电潜像；具有多个显影剂载体的转动显影单元，所述显影剂载体承载用于使静电潜像显影的显影剂，所述显影剂含有调色剂和载体，所述多个显影剂载体顺序地运动到与图像载体相对的显影位置，以切换显影颜色；以及调色剂浓度检测单元，该调色剂浓度检测单元布置在比显影位置高的位置处，并检测由位于显影位置处的其中一个显影剂载体所承载的显影剂的调色剂浓度。

Description

成像装置

技术领域

本发明涉及一种通过电子照相术形成图像的成像装置。

背景技术

在各种通过电子照相术形成图像的成像装置(例如全色复印机、打印机、以及多功能机)中，有一种类型配备有具有指定给相应的Y(黄色)、M(洋红色)、C(青色)和K(黑色)的四个显影装置的转动显影单元，。在这种类型的成像装置中，转动显影单元的每个显影装置都设有一个显影辊。

为了提高图像质量而使图像密度稳定近来变得较为重要。因此，在使用由调色剂和载体形成的双组分显影剂时，必须适当地控制显影剂中调色剂的浓度(以下简称“调色剂浓度”或“调色剂混合比”)。检测调色剂浓度的方法除了用于检测在显影装置中搅拌的显影剂中的调色剂浓度的方法之外，还包括通过检测由显影辊承载的显影剂中的调色剂浓度而间接地确定显影装置中调色剂浓度的方法。

配备有用于检测显影辊上的调色剂浓度的调色剂浓度传感器(TC传感器)的成像装置已经公知为具有转动显影单元的现有技术的成像装置。在这种传统的成像装置中，由调色剂浓度传感器检测显影辊上的调色剂浓度。基于检测的结果，控制从调色剂盒向显影装置的调色剂供给。这种使用调色剂浓度传感器控制调色剂供给的系统也称为自动调色剂浓度(ATC)系统。

然而，现有技术的成像装置采用通过使用调色剂浓度传感器检测显影辊上的调色剂浓度的结构，并且该结构处于与静电潜像实际显影位置(以下称为“显影位置”)不同的位置处；例如，从显影位置沿着转动显影单元的转动方向移动90°或180°的位置。该装置具有以下缺点。

具体地，在通过ATC系统控制调色剂供给时，必须首先在与显影位置不同的位置处检测显影辊上的调色剂浓度。随后，必须在显影辊运动到显影位置之后给其补充调色剂。因此，配备有转动显影单元的成像装置不能实时控制调色剂供给。

发明内容

本发明是鉴于上述情形做出的，并且提供了一种成像装置。根据本发明的第一方面，成像装置包括：图像载体，静电潜像将形成在该图像载体上；具有多个显影剂载体的转动显影单元，该显影剂载体承载用于使静电潜像显影的显影剂，所述显影剂包括调色剂和载体，所述多个显影剂载体顺序地运动到与图像载体相对的显影位置，以切换显影颜色；以及调色剂浓度检测单元，该调色剂浓度检测单元布置在比显影位置高的位置处，并检测由位于显影位置处的其中一个所述显影载体所承载的显影剂的调色剂浓度。

根据本发明的第二方面，成像装置包括：图像载体，其上待形成静电潜像；具有多个显影剂载体的转动显影单元，所述显影剂载体承载用于使静电潜像显影的显影剂，该显影剂含有调色剂，所述多个显影剂载体运动到与所述图像载体相对的显影位置处；以及调色剂浓度检测单元，该调色剂浓度检测单元沿一方向布置，从而使连接该调色剂浓度检测单元的光发射表面与其光接收表面的假想直线变得平行于显影剂载体的中轴线，该调色剂浓度检测单元检测由位于显影位置处的其中一个显影剂载体所承载的显影剂中的调色剂浓度。

附图说明

下面参照附图详细描述实施例，附图中：

图1为表示实施本发明的成像装置的示例结构的示意图；

图2A和图2B为表示作为本发明实施例的成像装置的结构、围绕转动显影单元的各个部分之间的位置关系的示意图；

图3为表示调色剂浓度传感器的示例配置的视图；

图4为表示能够检测到在布置于显影位置的显影辊周围的调色剂浓度的角度的视图；

图5为表示显影辊与壳体之间的位置关系的视图；

图6为表示调色剂暗影的测试结果的视图；

图7为表示调色剂滴落的测试结果的视图；

图8为表示遮光件的示例布置的视图；

图9为表示调色剂浓度控制系统的示例结构的框图；

图10为表示转动显影单元的另一个示例结构的视图；

图11为表示用于感测剩余调色剂量的示例结构的视图；以及

图12A-12C为用于描述闸门机构的结构和操作的视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的具体实施例。

图1为表示实施本发明的成像装置的示例结构的示意图。该成像装置包括作为主要部件的：一体地设有自动原稿输送器(ADF)的原稿按压单元1；扫描器部分2；打印机部分3；以及片材托盘部分4。原稿按压单元1用于从上方按压设置在原稿台5上的原稿，并且可重新关闭地安装在扫描器部分2的主体的上部上。由通过用户手动操作将带有原稿按压单元1的ADF关闭或放置在原稿台5上而将原稿供应到图像读取位置，用户的手动操作使得发生打开和关闭原稿按压单元1的动作。

扫描器部分2包括：光扫描单元6；线7，用于使光扫描单元6沿着副扫描方向(图1中的横向方向)运动；用于驱动线7的驱动轮9；以及用于使驱动轮9转动的电机(未示出)。光扫描单元6用于光学地读取和扫描原稿的图像。尽管没有示出，但是光扫描单元6设有：用于读取原稿图像的传感器(以下称为“原稿读取传感器”)，其由配备有彩色滤光片的CCD(电荷耦合器件)线传感器、以及用于图像读取目的而在原稿表面上照射线形光的光源(例如，卤素灯等)组成。当原稿的图像为全色图像时，该全色图像被分解成为光的原色的B(蓝色)、G(绿色)、以及R(红色)颜色，并通过原稿读取传感器读取这样分解的色彩分量。

例如，一结构(可采用其作为扫描器部分2的结构)包括：两个运动扫描体(车架)，假设将原稿读取传感器执行读取操作的直线方向(用于读取目的的像素排成行的方向)作为主扫描方向，并且将与主扫描方向垂直的方向作为副扫描方向，则该运动扫描体沿着副扫描方向的运动速度(行进速度)被设定为1:2的相对比例；设在这两个运动扫描体上的光学部件(光源灯、聚光镜、反射镜等)；以及透镜系统，其用由光学部件引导的光在原稿读取传感器的光接收表面上形成图像。在这种情况下，光扫描单元6由两个运动扫描体和设在该运动扫描体上的光学部件构成。在这两个运动扫描体中，较高速度的运动扫描体也称为全速车架，并且较低速度的运动扫描体也称为半速车架。全速车架承载光学部件，例如光源灯、聚光镜、全速镜等。半速车架承载光学部件，诸如其镜面以直角布置的一对半速镜。此外，使用这两个车架的运动系统也称为全半速系统。

打印机部分3在片材上产生打印对象的图像的打印输出。打印机部分3包括：激光扫描单元(激光ROS：激光光栅输出扫描器)10和用作图像载体的鼓型感光体(以下称为“感光鼓”)11。在感光鼓11的周围布置有：充电装置12，用于给感光鼓11的表面均匀充电；转动显影单元13，用于通过激光扫描单元10使记录在感光鼓11表面上的静电潜像显影成调色剂图像；转印单元14，用于将调色剂图像转印到片材上；以及清洁器16，用于从感光鼓11上移除未被转印到所述片材上的剩余调色剂。

感光鼓11通过一未示出的电机的驱动操作而沿着图中箭头的方向被可转动地驱动。此时，感光鼓11的表面被均匀地充电。激光扫描单元10从激光输出部分10a产生激光束，并且根据从扫描器部分2输出的相应颜色的图像数据使激光束闪烁(调制)。这样从激光输出部分10a发出的激光束通过多面镜10b、f/θ透镜10c、以及反射透镜10d而被辐射到感光鼓11的表面上。根据多面镜10b的转动，激光束轴向地扫描感光鼓11。从而，在感光鼓11上形成与由扫描器部分2读取的原稿图像相对应的静电潜像。

形成在感光鼓11上的静电潜像通过转动显影单元13而显影成调色剂图像，且如此形成的调色剂图像通过转印单元14转印到片材上。此时，未被转印到片材上且仍留在感光鼓11上的调色剂(剩余调色剂)由清洁器16去除。在由清洁器16清洁的感光鼓11的表面再次由充电装置12充电之后，通过激光扫描单元10的驱动操作而在该鼓的表面上顺序地写上其它颜色的静电潜像。

转动显影单元13通过一未示出的电机而沿着顺时针方向被转动驱动，并且四个显影辊131至134沿着转动显影单元13的转动路径布置。每个显影辊131至134都在其外周表面承载显影剂的同时转动。显影辊相当于本发明的“显影剂载体”。每个显影辊131至134都由未示出的磁辊和显影套筒组成。转动显影单元13的术语“转动路径”指在通过电机的驱动操作而使转动显影单元13转动时转动显影单元13的外周部分所沿着的圆形路径。

转动显影单元13的转动操作角由例如如下的结构来控制。具体地，实现了这样的结构，其中，狭缝(凹口)转子板安装在转动显影单元13的转轴上；其中透射光传感器的光发射部分和光接收部分布置成使转子板的狭缝夹在光发射部分和光接收部分之间；并且其中，每当转动显影单元13转动一转时，以给定转动角从透射光传感器输出一传感器信号。或者，实现另一种结构，其采用脉冲电机作为用于转动驱动转动显影单元13的电机；其中通过转动驱动电机的驱动脉冲的供给和停止来控制转动显影单元13的转动和停止；并且其中通过供给转动驱动电机的驱动脉冲数来控制转动显影单元13的转动角。以透射光传感器输出传感器信号的定时为基准，通过对从该基准定时供给转动驱动电机的驱动脉冲计数来控制转动显影单元13停止的转动角。

假设将全色图像形成的颜色序列设定为黄、洋红、青、以及黑，在沿着转动显影单元13的转动路径顺序布置的四个显影辊131至134中，显影辊131被设置作为用于黄色的显影装置，而显影辊132被设置作为用于洋红色的显影装置。此外，显影辊133被设置作为用于青色的显影装置，并且显影辊134被设置作为用于黑色的显影装置。每个显影装置都通过使用由调色剂和载体组成的双组分显影剂使静电潜像显影。与四个显影装置关联的四个可拆卸的(可互换的)调色剂盒与相应的调色剂补充机构(螺旋推运器等)一起结合在转动显影单元13中，该补充机构用于用来自调色剂盒的调色剂补充显影装置。

当在与感光鼓11相对的显影位置处切换用于使静电潜像显影的显影颜色(用于使静电潜像显影的调色剂的颜色)时，转动显影单元13沿着一个方向(图中的顺时针方向)转动，从而使各个显影辊131、132、133、134沿着转动显影单元13的转动路径运动。当用黄色调色剂使感光鼓11上的静电潜像显影时，黄色显影辊131定位在与感光鼓11相对的显影位置处。当用洋红色调色剂使静电潜像显影时，洋红色显影辊132定位在显影位置处。当用青色调色剂使静电潜像显影时，青色显影辊133定位在显影位置。当用黑色调色剂使静电潜像显影时，黑色显影辊134定位在显影位置。

转印单元14具有转印鼓15。由介质膜形成的片材载体在张力下围绕转印鼓15的外周伸展。转印鼓15通过齿轮与惯常设计的感光鼓11的电动机或转动驱动系统联接，并且沿着图中箭头的方向(沿着逆时针方向)被转动驱动。在转印鼓15的周围布置有：转印充电装置17、分离放电器18、调色剂电荷控制充电装置19、剥离爪20、静电消除器21、清洁器22、压辊23、以及吸附充电装置25。通过片材供应辊4a和片材供应引导部4b从片材托盘部分4输送来的片材在对准位置4c处以待用状态等待直到形成图像(调色剂图像)时。随后，片材以预定定时被输送到转印鼓15，并通过吸附充电装置25的电晕放电而由介质膜吸引。

转印鼓15与感光鼓11同步转动。用黄色调色剂显影的调色剂图像通过转印充电装置17被首先转印到围绕转印鼓15的外周表面缠绕的片材上。其它颜色、即洋红、青、以及黑色的调色剂图像通过转印鼓15的转动而被顺序转印(重叠)。当四种颜色的调色剂图像通过转印鼓15的四次转动都被转印到片材上时，由设在转印鼓15的内部和外部的分离放电器18对片材进行交流静电消除。该片材通过剥离爪20分离，并通过输送带27将这样分离的片材传送到热熔凝器(fuser)29。在热熔凝器29中，调色剂图像通过热压辊30熔化并定影在片材上。即，当形成全色图像时，必须通过使用四个显影辊131至134对片材顺序进行四次显影处理操作。当形成单色图像时，只使用黑色显影辊134对片材进行一次显影处理操作。

图2A和2B为表示在作为根据本发明实施例的成像装置的结构的、布置在转动显影单元周围的各部分之间的位置关系的示意图。在图示的转动显影单元13中，黄色显影辊131布置在与感光鼓11相对的显影位置处，从而与感光鼓11紧密接近。这里，术语“显影位置”指通过使用由显影辊承载的显影剂(双组分显影剂)使形成在感光鼓11上的静电潜像显影为调色剂图像而实际进行处理的位置。在其中显影辊131被放置在该显影位置的状态下，在感光鼓11与显影辊131之间确保微米级的间隙。即使当其它显影辊132、133、以及134被布置在该显影位置时也同样确保该间隙。

设置显影辊131用于黄显影装置13Y；设置显影辊132用于洋红显影装置13M；设置显影辊133用于青显影装置13C；并且设置显影辊134用于黑显影装置13K。这些显影装置13Y、13M、13C、以及13K设在转动显影单元13中。用于存储黄色调色剂的调色剂盒31Y、用于存储洋红色调色剂的调色剂盒31M、用于存储青色调色剂的调色剂盒31C、以及用于存储黑色调色剂的调色剂盒31K可拆卸地设在转动显影单元13中。

作为“调色剂浓度检测装置”工作的调色剂浓度传感器32布置在转动显影单元13的周围。调色剂浓度传感器32由具有光发射元件和光接收元件的光传感器形成。该调色剂浓度传感器32为反射光检测类型，用于在显影剂暴露于从光发射元件发出的光(通常，红外光)时通过光接收元件接收从显影剂反射的光。在形成双组分显影剂的调色剂和载体中，调色剂反射光，而载体吸收光。因此，当用调色剂浓度传感器32测量从显影剂反射的光的量时，就可以检测出显影剂中的调色剂浓度。

在根据本发明实施例的成像装置所采用的结构中，调色剂浓度传感器32在转动显影单元13的转动路径上布置在与感光鼓11相对的显影位置附近。调色剂浓度传感器32通过转动显影单元13的转动来检测布置在显影位置(与感光鼓11相对的位置)的显影辊上的调色剂浓度(更具体地，通过磁体的磁力而承载在显影辊的外周上的双组分显影剂的调色剂的混合比例)。

如图所示，当黄色显影辊131位于显影位置时，调色剂浓度传感器32被布置在相对于黄色显影辊131倾斜向上的位置处，同时与显影辊131相对。位于显影位置中的显影辊与调色剂浓度传感器32之间的相对位置关系也适用于其中四个显影辊131、132、133、以及134中的任一个位于该显影位置中的情况。因此，描述了当显影辊131被放置在显影位置中时的调色剂浓度传感器32的安装位置。

调色剂浓度传感器32布置成直接面对放置在显影位置中的显影辊131的前面，从而能够使显影辊131的外周表面直接暴露于从调色剂浓度传感器32的光发射元件发出的光。更具体地，当被放置时，调色剂浓度传感器32沿一方向布置，从而使连接调色剂浓度传感器32的光发射表面与其光接收表面的假想直线BL变得平行于显影辊131的中轴线CL。在布置有调色剂浓度传感器32的情况下，即使当调色剂浓度传感器32的位置略微偏移平行于假想直线BL的方向时，也不会影响传感器的检测灵敏度。因此，在实际装配调整期间，能够将从调色剂浓度传感器32的光发射元件入射到显影辊131的光的入射角θ1和从显影辊131反射的光(规则反射光)的反射角θ2调节成相等的角度，只要调色剂浓度传感器32的光轴的方向通过与假想直线BL对齐的调色剂浓度传感器32的中心而与显影辊131的中轴线CL对齐。因此，通过简单的装配调整就可提高调色剂浓度传感器32的检测灵敏度。

例如如图3所示，在调色剂浓度传感器32沿一方向布置从而连接调色剂浓度传感器32的光发射表面和光接收表面的假想直线BL定向成与显影辊131的中轴线CL垂直的情况下，当调色剂浓度传感器32沿着平行于该假想直线BL的方向移动时，显影辊131上暴露于传感器光的位置(即，反射位置)相应地沿着该辊的周向移动。这样，传感器的检测灵敏度受到极大影响。因此，即使当调色剂浓度传感器32的安装位置在实际装配调整期间稍微移动时，在光的入射角θ1和反射角θ2之间也出现偏差。因此，为了获得高的检测灵敏度，必须花费时间进行高精度的装配调整。在由于调整不足而在入射角θ1与发射角θ2之间出现偏差时，从显影辊131的外周表面反射的光(即，规则反射光)就不能有效地到达调色剂浓度传感器32的光接收表面。这样，传感器检测灵敏度出现下降。

图4为表示能够在位于显影位置的显影辊周围检测到调色剂浓度的角度的视图。这里，术语“能够检测到调色剂浓度的角度”为用于限定一空间的角度，在通过使用调色剂浓度传感器32检测显影辊上的调色剂浓度时该调色剂浓度传感器32位于该空间中。假设在黄色显影辊131被放置在显影位置中的情况下以显影辊131的转动中心P为基准限定能够检测调色剂浓度的角度。采用显影辊131的转动中心P作为基准的原因在于，通过使调色剂浓度传感器32的光轴的方向与显影辊131的转动中心P对齐而使从显影辊131的外周表面反射的光(规则反射光)变得很可能由该传感器的光接收表面接收，从而获得高的传感器灵敏度。

形成显影装置31Y壳体的上壳体33A和下壳体33B布置在显影辊131的周围。因此，为了在避开上壳体33A和下壳体33B时通过调色剂浓度传感器32检测到实际承载在显影辊131上的显影剂中的调色剂浓度，则必须相对于显影辊131向上或向下倾斜地布置调色剂浓度传感器32。

当相对于显影辊131向上倾斜地布置调色剂浓度传感器32时，在连接显影辊131的转动中心P和上壳体33A边缘的直线LA与连接显影辊131的转动中心P和感光体11的外周表面的直线LB之间形成的角α成为能够检测到调色剂浓度的角度。当通过调色剂浓度传感器32沿着图中虚线箭头M所表示的方向检测显影辊131上的调色剂浓度时，传感器的检测灵敏度出现略微下降。然而，也可以发生不受所发生实际问题的影响而检测到调色剂浓度的情况。因此，可以将能够检测到大致调色剂浓度的角度限定为比上述角度α略大的角度。

当相对于显影辊131向下倾斜地布置调色剂浓度传感器32时，在连接显影辊131的转动中心P和下壳体33B边缘的直线LC与连接显影辊131的转动中心P和感光体11外周表面的直线LD之间形成的角度β成为能够检测到调色剂浓度的角度。当通过调色剂浓度传感器32沿着图中虚线箭头N所表示的方向检测显影辊131上的调色剂浓度时，传感器的检测灵敏度出现略微下降。然而，也可以发生不受所发生实际问题的影响而检测到调色剂浓度的情况。因此，可以将能够检测到大致调色剂浓度的角度限定为比上述角度β略大的角度。

当调色剂浓度传感器32布置在比布置在显影位置中的显影辊131高的位置中时，从显影位置掉落的调色剂不会附着在调色剂浓度传感器32的光发射表面或光接收表面上。这样，可防止传感器表面上的污点或传感器灵敏度的相关下降。在显影装置的壳体结构中，下壳体33B具有比上壳体33A大的容积，以搅拌显影剂。这样，将能够检测到调色剂浓度的角度之间的关系限定为α>β。因此，就确保用于安装传感器的空间来说，将调色剂浓度传感器32放置在比显影位置高的位置处是有利的。

为了确保用于检测显影辊131上的调色剂浓度的较大面积(即，暴露于传感器光的面积)或为了确保用于安装调色剂浓度传感器32的空间以减少对调色剂浓度传感器32的安装位置的限制，期望的是将角度θ3和角度θ4设置得尽可能的大，角度θ3形成在连接显影辊131的转动中心P和上壳体33A边缘的直线LA与穿过显影辊131的转动中心P的水平轴线HL之间，而角度θ4形成在连接显影辊131的转动中心P和下壳体33B边缘的直线LC与穿过显影辊131的转动中心P的水平轴线HL之间。

然而，当角度θ3变得极大时，显影辊131的上外周表面变得非常暴露，从而由于调色剂暗影而可能在图像质量中出现缺陷。因此，如果进行用于确定调色剂的暗影水平与角度θ3之间的关系的测试结果如图6所示，则希望将上壳体33a边缘的位置设定为符合θ3≤80°的关系。当角度θ3变小时，能够检测到调色剂浓度的角度α相应地变小(参见图4)。因此，必须将角度θ3的下限值设定为能够确保至少用于安装调色剂浓度传感器32的空间的值(优选为大约10°)。

当θ4变得极大时，显影辊131的下外周表面变得非常暴露。因此，很可能发生所谓的调色剂掉落现象，其中部分承载在显影辊131上的调色剂从该辊的外周表面上剥落。因此，如果进行用于确定例如调色剂掉落水平与角度θ4之间的关系的测试结果如图7所示，则期望将下壳体33B边缘的位置设定为符合θ4≤90°的关系。

当通过调色剂浓度传感器32检测显影辊131上调色剂的调色剂浓度时，调色剂浓度传感器32布置在感光鼓11的附近。从而，当从调色剂浓度传感器32朝向显影辊131辐射的光在该辊的外周表面上进行反射时，考虑到部分反射光到达感光鼓11，因此影响感光鼓11的表面电位。尤其是，当形成在感光鼓11上的静电潜像受到反射光影响时，则图像质量恐怕会下降。

因此，如图8所示，在调色剂浓度传感器32的光程与感光鼓11之间插设遮光件34。该遮光件为例如由具有较高光吸收特性的颜色(黑色等)的树脂形成的板状件。遮光件34通过分割调色剂浓度传感器32与感光鼓11之间的空间来阻挡光，从而从调色剂浓度传感器32发出的光不会泄漏到感光鼓11。

由于如上所述那样设置遮光件34，因此即使在从调色剂浓度传感器32向显影辊131发出的光已经从该辊的外周表面反射时，以及在部分反射光向感光鼓11传播时，向感光鼓11传播的光也可在到达感光鼓11之前被遮光件34阻挡。因此，形成在感光鼓11上的静电潜像变得很难受到从显影辊131反射的光的影响。从而，可有效防止在其它情况下会由于反射光的影响而引起的图像质量下降。

在不设置遮光件34时，将由调色剂浓度传感器32检测调色剂浓度的定时设定在一周期内，在该周期内，沿着感光鼓11转动方向暴露于从显影辊131反射的部分光的鼓表面上不存在静电潜像，从而有效地防止了在其它情况下可能会由于反射光的影响而引起的图像质量下降(尽管在感光鼓的非图像区域上的光与反射光的光强成比例地下降)。

图9为表示调色剂浓度控制系统的示例结构的框图。在该图中，调色剂浓度控制部分35与调色剂浓度传感器32和分配电机36电连接。调色剂浓度传感器32在收到来自调色剂浓度控制部分35的用于执行调色剂浓度检测的指令时检测调色剂浓度，并且将检测结果输出到调色剂浓度控制部分35。基于从调色剂浓度传感器32输出的调色剂浓度的检测结果，调色剂浓度控制部分35控制分配电机36的驱动。具体地，当由调色剂浓度传感器32检测到的调色剂浓度落在预设的容许范围内时，分配电机36不会被转动地驱动。当由调色剂浓度传感器32检测到的调色剂浓度小于容许范围内的下限值时，控制分配电机36使其仅以预定驱动时间被转动驱动。

分配电机36将成为用于通过来自调色剂盒的调色剂补充显影装置的调色剂补充机构(未示出)的驱动源。因此，当调色剂浓度控制部分35已经使分配电机36转动地驱动时，与驱动时间基本成比例的调色剂的量被从调色剂盒供应到显影装置。由于本发明涉及所谓的转动显影单元，因此，只在显影装置的显影辊位于显影位置时才能够进行用来自调色剂盒的调色剂补充显影装置。

下面将描述在通过使用调色剂浓度传感器检测调色剂浓度时成像装置所进行的操作。

首先，当由成像装置形成全色图像时，转动显影单元13在图像形成期间适当地转动。黄色显影辊131、洋红色显影辊132、青色显影辊133、以及黑色显影辊134顺序地运动到与感光鼓11相对的显影位置处，从而切换显影颜色。显影颜色的切换顺序并不限于此处所描述的顺序，而是可以以另一顺序进行显影颜色的切换。

假设通过转动显影单元13的转动使得黄色显影辊131运动到显影位置，则显影辊131在其已经到达显影位置时的时刻(在转动显影单元13的转动已经停止时的时刻)开始转动。接着，在显影辊131已经进行显影操作之后，转动显影单元13恢复转动，由此显影辊131离开显影位置，从而同时使显影辊131的转动停止。具体地，显影辊131仅在位于显影位置时才转动。另外，在显影辊位于显影位置期间(转动显影单元13的转动停止期间)，显影辊131一直转动。

从而，假设将显影辊131位于显影位置及显影辊131转动的时间周期定义为“显影周期”，则上述调色剂补充控制部分35基于由调色剂浓度传感器32产生的检测结果控制分配电机36的驱动操作，从而控制用来自调色剂盒的调色剂对显影装置的补充。

形成在感光鼓11上的用于黄色显影目的的静电潜像在显影周期内与感光鼓11的转动关联地经过与显影辊131相对的位置，在该显影周期内显影辊131位于显影位置处，从而静电潜像用从显影辊131供应的黄色调色剂显影。此时，感光鼓11上的静电潜像从显影周期开始时刻到显影周期结束时刻并不总与显影辊131相对。在显影周期开始时刻之后经过预定的一段时间，静电潜像的前缘(第一线)到达与显影辊131相对的位置。接着，静电潜像的后端(终线)在接近显影周期的结束时刻时经过与显影辊131相对的位置。

此时，假设将从显影周期开始经过的预定一段时间的期间定义为“显影准备期间”，则调色剂补充控制部分35在该显影准备期间(即，在由感光鼓11承载的静电潜像不与显影辊131相对的时刻，以下称为“非显影时刻”)向调色剂浓度传感器32发送调色剂浓度检测执行指令，从而调色剂浓度传感器32检测显影辊131上的调色剂浓度。由于如上所述那样在非显影时刻由调色剂浓度传感器32检测显影辊131上的调色剂浓度，因此可精确地检测显影辊131上的调色剂浓度而不会受到在显影过程中显影辊上的调色剂浓度变化的影响。

在显影周期内，当在感光鼓11的外周表面上并排形成斑痕的静电潜像和图像的静电潜像时，定义一显影间隔期间，在该间隔期间内，在显影周期内从斑痕的静电潜像经过与显影辊131相对的位置的时刻到图像的静电潜像经过该位置的时刻显影基本中断。因此，即使在该显影间隔期间(即，在非显影时刻)内调色剂浓度传感器32已经检测了显影辊131上的调色剂浓度时，也能够以与上述相同的方式精确地检测显影辊131上的调色剂浓度。

调色剂浓度传感器32用于检测布置在显影位置处的显影辊上的调色剂浓度。即使在通过使转动显影单元13转动而使其它显影辊132、133、及134顺序地布置在该显影位置处时，调色剂浓度传感器32也能够以与上述相同的方式在显影周期内的非显影时刻检测显影辊上的调色剂浓度，从而产生与上述相似的优点。

另外，布置在显影位置处的显影辊上的调色剂浓度由调色剂浓度传感器32来检测，并且调色剂补充控制部分35基于检测结果通过驱动分配电机36用来自调色剂盒的调色剂控制显影装置的补充，从而能够在显影周期内实时控制调色剂的补充。当由调色剂浓度传感器32检测到的调色剂浓度落在容许范围之下时，显影装置能够通过快速响应而用来自调色剂盒的调色剂快速补充，而不会引起发生时间滞后(延迟)。因此，能够使调色剂浓度稳定地保持在预定浓度水平。

当形成全色图像时，各显影辊131、132、133、以及134(通常)顺序地布置在显影位置，由调色剂浓度传感器32检测该处的调色剂浓度。因此，例如，即使在各显影辊131、132、133、以及134布置在转动显影单元13的转动路径上的角度不均匀(以90°的间隔)时，通过一个调色剂浓度传感器32也能够检测各显影辊131、132、133、以及134的调色剂浓度，而不会使得转动显影单元13的转动控制算法复杂。因此，能够用最少数量的调色剂浓度传感器32控制调色剂的补充，而不需考虑在各显影辊131、132、133、以及134沿着转动显影单元13的转动路径布置时所需的角度。

以下为四个显影辊131、132、133、以及134沿着转动显影单元13的转动路径不以均匀角度(90°间隔)布置的可设想的具体情况。如图10所示，因为将期望在成像过程中最频繁使用的黑色调色剂盒31K制造得比其它颜色的调色剂盒31Y、31M、以及31C大(在体积上)，所以将黑色显影辊134与黄色显影辊131之间的角度间隔θ5、黄色显影辊131与洋红色显影辊132之间的角度间隔θ6、以及洋红色显影辊132与青色显影辊133之间的角度间隔θ7设定为小于90°的均匀间隔。将青色显影辊133与黑色显影辊134之间的角度间隔θ8设定为大于90°的角(例如，设置θ5＝θ6＝θ7＝80°且θ8＝120°)。

如图11所示，使用调色剂盒的转动显影单元13设有用于检测存储在调色剂盒中的剩余调色剂量的传感器37(以下称为“调色剂水平检测传感器”)。调色剂水平检测传感器37为具有光发射元件和光接收元件的反射型光传感器。当通过使用调色剂水平检测传感器37检测调色剂盒中的调色剂剩余量时，在调色剂盒31K的侧面上设有传感器检测窗口38K；在调色剂盒31Y的侧面上设有传感器检测窗口38Y；在调色剂盒31M的侧面上设有传感器检测窗口38M；并且在调色剂盒31C的侧面上设有传感器检测窗口38C。传感器检测窗口38K、38Y、38M、以及38C用由树脂或玻璃制成的薄板形成，所述树脂或玻璃允许从调色剂水平检测传感器37发出的光(红外光等)透射。

在其中黑色显影辊134位于显影位置的情况下，调色剂盒31K的传感器检测窗口38K位于调色剂盒31K的侧面的下部，并且调色剂水平检测传感器37布置成与传感器检测窗口38K相对。在这种情况下，转动显影单元13的转动中心、黑色显影辊134、和调色剂盒31K的传感器检测窗口38K之间的位置关系，与转动显影单元13的转动中心、黄色显影辊131、和调色剂盒31Y的传感器检测窗口38Y之间的位置关系，转动显影单元13的转动中心、洋红色显影辊132、和调色剂盒31M的传感器检测窗口38M之间的位置关系，以及转动显影单元13的转动中心、青色显影辊133、和调色剂盒31C的传感器检测窗口38C之间的位置关系相似。

因此，在黄色显影辊131位于显影位置的情况下，调色剂盒31Y的传感器检测窗口38Y位于调色剂盒31Y侧面的下部，并且调色剂水平检测传感器37定位成与传感器检测窗口38Y相对。同样，在洋红色显影辊132位于显影位置的情况下，调色剂盒31M的传感器检测窗口38M位于调色剂盒31M的下部，并且调色剂水平检测传感器37定位成与传感器窗口38M相对。在其中青色显影辊133位于显影位置的情况下，调色剂盒31C的传感器检测窗口38C位于调色剂盒31C侧面的下部，并且调色剂水平检测传感器37定位成与传感器检测窗口38C相对。

从而，当显影辊131被布置在显影位置并且正在用黄色调色剂进行显影时，可以通过调色剂水平检测传感器37检测在存储黄色调色剂的调色剂盒31Y中的调色剂剩余量。当通过位于显影位置处的显影辊132用洋红色调色剂进行显影时，可以通过调色剂水平检测传感器37检测在存储洋红色调色剂的调色剂盒31M中的调色剂剩余量。同样，当显影辊133位于显影位置的同时用青色调色剂进行显影时，可通过调色剂水平检测传感器37检测存储青色调色剂的调色剂盒31C中的调色剂剩余量。当显影辊134被放置在显影位置并且正在用黑色调色剂进行显影时，可通过调色剂水平检测传感器37检测存储黑色调色剂的调色剂盒31K中的调色剂剩余量。

因此，通过一个调色剂水平检测传感器检测所有调色剂盒31K、31Y、31M、以及31C中的调色剂剩余量。另外，即使在各显影辊131、132、133、以及134不沿着转动显影单元13的转动路径以均匀角度布置时，也可以通过顺序地运动到显影位置的各显影辊131、132、133、以及134的基本操作算法检测每个调色剂盒31K、31Y、31M、以及31C中的调色剂剩余量。

因此，当显影辊131布置在显影位置时，可以同时进行通过调色剂浓度传感器32检测显影辊131上的调色剂浓度的操作和通过调色剂水平检测传感器37检测调色剂盒31Y中的调色剂浓度的操作。另外，当显影辊132位于显影位置时，可同时进行通过调色剂浓度传感器32检测显影辊132上的调色剂浓度的操作和通过调色剂水平检测传感器37检测在调色剂盒31M中的调色剂剩余量的操作。

同样，当显影辊133位于显影位置时，可同时进行通过调色剂浓度传感器32检测显影辊133上的调色剂浓度的操作和通过调色剂水平检测传感器37检测在调色剂盒31C中的调色剂剩余量的操作。另外，当显影辊134位于显影位置时，可同时进行通过调色剂浓度传感器32检测显影辊134上的调色剂浓度的操作和通过调色剂水平检测传感器37检测在调色剂盒31K中的调色剂剩余量的操作。

当调色剂浓度传感器32的传感器表面(光发射表面和光接收表面)由于调色剂或灰尘的附着而被污染时，传感器的检测灵敏度下降。具体地，当调色剂浓度传感器32布置在显影位置附近时，调色剂浓度传感器32的传感器表面很可能会由于调色剂的附着而被污染。因此，在本实施例中，提供了用于打开或关闭调色剂浓度传感器32的传感器表面的闸门机构。当任一个显影辊位于显影位置时，该闸门机构打开调色剂浓度传感器32的传感器表面，以使得能够检测调色剂浓度。当没有显影辊位于显影位置时，该闸门机构关闭从而覆盖调色剂浓度传感器32的传感器表面，以防止调色剂或灰尘附着。闸门的这种打开和关闭操作可通过使用螺线管等来进行。如果设置特别设计用于该闸门机构的驱动源，则与成本相关的缺点将变得显著。

本实施例采用通过利用转动显影单元13的转动来打开和关闭闸门的机构。图12A至图12C为用于描述该闸门机构的具体结构和操作的视图。在图中，闸门件40为比调色剂浓度传感器32的传感器表面大的板状件，并且闸门件40安装在闸门杆41的一端上。闸门杆41的纵向中部由转轴42可转动地支撑。如图12A所示，由于在锁于闸门件40邻近的螺旋弹簧43的恢复力(张力)作用下闸门件40在经受绕转轴42的逆时针方向的转动力的同时碰撞止挡件44，因此闸门杆41被支撑在水平方向。在该支撑状态下，闸门件40保持在关闭状态中，从而覆盖调色剂浓度传感器32的传感器表面。

闸门杆41的另一端位于沿着转动显影单元13的转动路径的位置处，在该处所述另一端部接触从转动显影单元13的外周部分径向伸出的四个凸起45K、45Y、45M、以及45C。各凸起45K、45Y、45M、以及45C设在与转动显影单元13一起转动的转盘46上。另外，当转盘46与转动显影单元13一起转动时，各凸起45K、45Y、45M、以及45C在转盘46的转动过程中与闸门杆41顺序碰撞。结果，闸门杆41被与闸门杆碰撞的凸起推动，从而如图12B所示顺时针转动。与闸门杆的转动相关联，闸门件40运动到它从调色剂浓度传感器32的传感器表面离开的位置。因此，调色剂浓度传感器32的传感器表面变为打开。

更具体地，当黄色显影辊131位于显影位置时，凸起45Y与闸门杆41的另一端碰撞。由于闸门杆41抵抗螺旋弹簧43的恢复力而顺时针转动，因此，闸门件40从调色剂浓度传感器32的传感器表面移开，从而打开传感器表面。另外，当洋红色显影辊132位于显影位置时，凸起45M与闸门杆41的另一端接触，从而使闸门杆41抵抗螺旋弹簧43的恢复力而顺时针转动。结果，闸门件40从调色剂浓度传感器32的传感器表面移开，从而打开传感器表面。

同样，在青色显影辊133位于显影位置时，凸起45C与闸门杆41的另一端接触，从而使闸门杆41抵抗螺旋弹簧43的恢复力而顺时针转动。结果，闸门件40从调色剂浓度传感器32的传感器表面移开，从而打开传感器表面。另外，在黑色显影辊134位于显影位置时，凸起45K与闸门杆41的另一端接触，从而使闸门杆41抵抗螺旋弹簧43的恢复力而顺时针转动。结果，闸门件40从调色剂浓度传感器32的传感器表面移开，从而打开传感器表面。

通过提供这种闸门机构，仅在各显影辊131、132、133、以及134位于显影位置时调色剂浓度传感器32的传感器表面才打开，从而检测调色剂浓度。在其它时间，调色剂浓度传感器32的传感器表面被闸门件40覆盖，因此能够减轻由于调色剂或灰尘的附着而导致的传感器表面上的污染。另外，该闸门利用转动显影单元13的转动打开或关闭，因此不需要单独提供驱动源(例如，螺线管)。因此，可以以低成本实施本发明。此外，可以避免发生在其它情况下由于螺线管的故障等而引起的操作故障。

另外，只要在闸门件40与调色剂浓度传感器32的传感器表面相对的表面上作为闸门件40的结构设置一清洁件，例如清洁刷或清洁垫，就可以在每次闸门打开和关闭时用该清洁件清洁调色剂浓度传感器32的传感器表面。从而，可以使调色剂浓度传感器32的传感器表面总是保持在清洁状态。因此，可以使调色剂浓度传感器32长时间地保持高的检测灵敏度。

如上所述，根据本发明的实施例，成像装置包括：图像载体，在其上待形成静电潜像；具有多个显影剂载体的转动显影单元，所述显影剂载体承载用于使静电潜像显影的显影剂，该显影剂含有调色剂，所述多个显影剂载体顺序地运动到与图像载体相对的显影位置，以切换显影颜色；以及调色剂浓度检测单元，其检测由位于显影位置处的其中一个显影剂载体上所承载的显影剂的调色剂浓度。

根据本发明的另一方面，所述成像装置还包括调色剂补充控制单元；其中所述转动显影单元具有多个显影装置和多个调色剂盒，每一个都与所述多个显影剂载体中的每一个相关联；所述调色剂补充控制单元基于由调色剂浓度检测单元检测的结果控制每个显影装置从相关调色剂盒的调色剂补充；并且在调色剂浓度检测单元的目标显影剂载体位于显影位置时该调色剂补充控制单元控制调色剂的补充。

根据本发明的另一方面，所述调色剂浓度检测单元布置在比显影位置高的位置处。

根据本发明的另一方面，所述调色剂浓度检测单元在显影剂载体位于显影位置时并且当形成于图像载体上的静电潜像与显影剂载体不相对时的时刻检测显影剂载体上的调色剂浓度。

根据本发明的另一方面，所述成像装置还包括遮光件；其中所述调色剂浓度检测单元包括具有光发射件和光接收件的光传感器；并且所述遮光件插设在所述图像载体与调色剂浓度检测单元的光程之间。

根据本发明的实施例，通过调色剂浓度检测装置检测布置在显影位置处的显影剂载体上的调色剂浓度。因此，在显影剂载体布置在显影位置时，可基于由调色剂浓度检测单元所执行的检测结果实时控制用来自调色剂盒的调色剂对显影装置的补充。

于2005年9月2日提交的日本专利申请No.2005—254658的全部公开内容，包括说明书、权利要求书、附图及摘要全部结合于此作为参考。

Claims (7)

1、一种成像装置，包括：

图像载体，其上待形成静电潜像；

具有多个显影剂载体的转动显影单元，所述显影剂载体承载用于使静电潜像显影的显影剂，该显影剂含有调色剂和载体，所述多个显影剂载体运动到与所述图像载体相对的显影位置处；以及

调色剂浓度检测单元，该调色剂浓度检测单元布置在比显影位置高的位置处，并检测由位于显影位置处的其中一个显影剂载体所承载的显影剂中的调色剂浓度。

2、根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，还包括调色剂补充控制单元；

其中所述转动显影单元具有多个显影装置和多个调色剂盒，每种颜色的显影装置和调色剂盒都与具有相同颜色的显影剂载体相关联；

所述调色剂补充控制单元基于由所述调色剂浓度检测单元检测的结果控制每个显影装置从相关的调色剂盒的调色剂补充；并且

在调色剂浓度检测单元的目标显影剂载体定位在显影位置时，所述调色剂补充控制单元控制调色剂的补充。

3、根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述显影剂载体不以均匀角度沿着转动显影单元的转动路径布置。

4、根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述调色剂浓度检测单元在如下时刻检测显影剂载体上的调色剂浓度，即在所述显影剂载体定位在显影位置时并且在形成于图像载体上的静电潜像与显影剂载体不相对时的时刻。

5、根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，还包括遮光件；

其中所述调色剂浓度检测单元包括具有光发射件和光接收件的光传感器；并且

所述遮光件插设在图像载体与调色剂浓度检测单元的光程之间。

6、根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述调色剂浓度检测单元沿一方向布置，从而使连接该调色剂浓度检测单元的光发射表面与其光接收表面的假想直线变得平行于显影剂载体的中轴线。

7、根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述显影剂载体不以均匀角度沿着转动显影单元的转动路径布置。

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