CN101078900A - 图像形成设备和图像形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像形成设备，其包括潜像载置部件；显影装置，其使用双成分显影剂来将潜像显影到图像载置部件上；显影电位形成装置，其用来形成显影电位；调色剂补充装置，其用来将调色剂提供到显影装置；调色剂浓度检测装置，其用来检测并输出显影剂中调色剂浓度；调色剂浓度控制装置，其用来比较调色剂浓度输出和调色剂浓度目标值以控制调色剂浓度；情报检测装置，其用来获取情报以确定在规定期间内，显影装置中的调色剂更换量；和显影电位修正装置，其依据从情报检测装置处获得的情报来调整显影电位。

Description

图像形成设备和图像形成方法

技术领域

本发明涉及一种图像形成设备，具体地说是涉及一种使用调色剂和载体的双成分显影剂来形成图像的装置。另外，本发明还涉及图像形成方法。

背景技术

电子照相的图像形成方法已为公众所知，其典型地包括以下步骤。

(1)静电潜像形成于图像载置部件上(潜像形成步骤)；

(2)静电潜像由包括调色剂的显影剂显影后，在图像载置部件上形成调色剂图像(显影步骤)；

(3)调色剂图像通过中间转印媒体被随意地转印到接受材料上(转印步骤)；

(4)接受材料上的调色剂图像通过加热和加压被定影(定影过程)。

一般地，显影过程使用的是双成分显影方法或单成分显影方法。双成分显影方法使用包括调色剂和载体的双成分显影剂。具体地，形成于图像载置部件上的静电潜像为双成分显影剂的磁刷所摩擦，该显影剂包括调色剂和磁性载体，并形成于显影剂载置部件上，其用于在图像载置部件上形成调色剂图像。磁刷由设置在显影剂载置部件中的磁体(即磁极)构成。由于这种双成分显影方法能够容易地生成彩色图像，所以一般用于电子照相图像形成设备。

当调色剂浓度(即调色剂对载体的重量比T/C)在双成分显影剂中太高时，会发生图像背景部分被调色剂颗粒弄脏的背景显影问题，以及局部图像分辨率降低的问题。相反地，当调色剂浓度太低时，会发生所生成的调色剂图像的图像密度低的低密度问题，以及不仅是调色剂颗粒，还有载体颗粒粘附到形成于图像载置部件上的静电潜像上的粘附问题。因此有必要将双成分显影剂中的调色剂浓度控制在适当的调色剂浓度范围内。

为了控制调色剂浓度，一般使用的是检测显影剂中的调色剂浓度，以及根据调色剂浓度进行调色剂补充操作等的调色剂浓度控制方法。

对于图像形成设备来说，生成具有稳定图像密度的图像至关重要。由图像形成设备所生成的图像的图像密度，主要依据于图像形成设备中显影装置的显影能力。具体地，显影装置的显影能力被定义为调色剂重量，其粘附至由显影装置赋予了规定电位的静电潜像。显影能力依据于所用显影剂中调色剂的浓度；显影条件，其如静电潜像电位和被印加至显影剂载置部件的显影偏压之差的显影电位；以及所用调色剂的带电量。众所周知，表示显影装置的显影能力的是倾斜度(显影伽玛特性γ)，其为显影电位和粘附至静电潜像的调色剂颗粒重量之间关系式的倾角。

如此，由图像形成设备所生成的图像的图像密度就依据于显影装置之显影能力。所以，图像密度的控制不能只通过控制用于显影剂中的调色剂的浓度来进行。具体地，像显影电位那样的显影条件相对来说容易被控制，而用于显影的调色剂的带电量则不容易控制。因此，仅通过控制显影条件和调色剂浓度是难以控制显影能力(即图像密度)的。

举例来说，当生成低图像面积率的图像时，只有少量的调色剂颗粒被消耗用于形成图像。因此，少量的新的调色剂颗粒被补充至显影装置。换而言之，显影装置中几乎所有的调色剂颗粒都留在里面，长时间处于被搅拌的状态。因此，几乎所有的调色剂颗粒都被充分地带电并且达到希望的带电量。在这种情况下，显影装置的显影能力相对较低。相反地，当所生成的图像为高图像面积率时，大量的调色剂颗粒被用来形成图像，由此，在当前的显影装置中就有大量新的调色剂颗粒，其拥有的带电量就要低于希望的带电量。在这种情况下，显影装置的显影能力相对来说较高。

近年来，存在着对图像形成设备和显影装置小型化的要求。因此，储存在这种小型显影装置中的调色剂颗粒数量也少，在生成具有高图像面积率的图像后，显影装置中的调色剂颗粒带电不充分，在这种情况下，显影装置具有较高的显影能力。

然而，显影装置中，也可能有生成低图像面积率的图像的显影能力、高于生成高图像面积率的图像的显影能力的。例如，当使用粘附有外部添加剂的调色剂颗粒，而且显影装置中的调色剂被长时间搅拌受压时，会发生外部添加剂被掩埋入调色剂颗粒，或从调色剂上脱离的问题。在这种情况下，调色剂的流动性和带电能力降低，由此，长时间留在显影装置中的调色剂颗粒的带电量降低。因此，在生成低图像面积率的图像后，大量的带电量低的调色剂颗粒留在了当前的显影装置里，显影装置具有了高显影能力。相反地，在生成了高图像面积率的图像后，因为含有大量新的、有良好流动性和带电能力的调色剂颗粒，显影装置就具有低显影能力。在这种情况下，新调色剂颗粒容易被带电并达到所希望的带电量。因此，显影装置具有相对低的显影能力。

如此，显影装置中新调色剂颗粒的构成随所生成图像的图像面积率而变化，其结果也引起显影装置显影能力的变化。因此，即使当显影装置的显影条件和调色剂浓度被固定，显影装置的显影能力也不能被控制到固定，其结果是不能生成具有稳定图像密度的图像。

为了解决上述问题，特开昭57-136667和特开平02-034877公开了具有调色剂浓度检测装置的图像形成设备。在该图像形成设备中，调色剂浓度检测装置去检测储存在显影装置里、双成分显影剂中的调色剂浓度，并输出调色剂浓度数据。图像形成设备将调色剂浓度数据与调色剂浓度的目标值相比较，在比较结果的基础上去控制调色剂补充装置，从而使储存在显影装置中的双成分显影剂里的调色剂浓度趋近调色剂浓度目标值。另外，图像形成设备在图像载置部件的非图像领域里形成一个参照调色剂图像，并测量参照调色剂图像的图像密度，以修正基于调色剂图像的图像密度的调色剂浓度目标值。

通过这种方法，在修正调色剂浓度目标值之后的一段时间里，可以生成具有稳定图像密度的图像。因此，通过定期执行参照调色剂图像的形成操作，和调色剂浓度目标值的修正操作，就可以生成具有稳定图像密度的图像。然而，这种方法有一个缺点，即每进行一次调色剂浓度修正操作，就必须形成一个参照调色剂图像，其结果是增加了调色剂的消耗量。

基于以上所述，需要有这样一种图像形成设备，其既能够生成具有稳定图像密度的图像，又不增加调色剂的消耗。

发明内容

根据本发明所提供的图像形成设备包括如下：

潜像载置部件，其设置为将静电潜像载置其上；

显影装置，其设置为用包括调色剂和磁性载体的双成分显影剂来显影潜像，显影装置包括显影剂载置部件，在其表面载置双成分显影剂；

显影电位形成装置，其设置为在图像载置部件上的静电潜像，和显影剂载置部件之间，形成显影电位；

调色剂补充装置，其设置为将调色剂提供去显影装置；

调色剂浓度检测装置，其设置为检测并输出显影装置中双成分显影剂里的调色剂浓度；

调色剂浓度控制装置，其设置为将调色剂浓度的输出与调色剂浓度目标值相比较，以控制调色剂浓度趋近调色剂浓度目标值；

情报检测装置，其设置为获取情报以确定在规定期间内，显影装置中的调色剂的更换量；和

显影电位修正装置，其设置为依据由情报检测装置获得的情报，来调整显影电位。

另外根据本发明所提供的图像形成方法包括如下：

在潜像载置部件上形成静电潜像；

通过在图像载置部件上的静电潜像和显影剂载置部件之间提供显影电位的显影载置部件，用包括调色剂和磁性载体的双成分显影剂来显影所述静电潜像；

确定在双成分显影剂中的调色剂的浓度；

将调色剂浓度与调色剂浓度目标值比较；

依据比较结果，以控制调色剂浓度趋近调色剂浓度目标值；

获取情报以确定显影剂中的调色剂的更换量；和

依据情报，来调整显影电位。

附图说明

参照下面对附图详细的说明可以更快·更好地理解对公开技术及其特征的完整描述。其中，

图1是本发明实施例中图像形成设备(彩色打印机)的主要部分概要图。

图2是图1所示图像形成设备的4个图像形成装置之一的概要图。

图3是图像形成设备里，控制显影剂中调色剂浓度的控制器的概要图。

图4是调色剂浓度和导磁率探测器输出之间的关系的图示。

图5是当图像面积率被参数化后，显影电位和粘附至静电潜像调色剂量之间关系(即显影伽玛特性γ)的图示。

图6是图像面积率和显影伽玛特性γ之间关系的图示。

图7是本发明图像形成设备中显影电位修正操作流程示意图。

图8是本发明实施例和比较例中所生成的100页图像的图像密度变化图示。

具体实施方式

为了解决前面所提到的问题，本发明提供一种图像形成设备。具体地，该图像形成设备包括情报检测装置，其用于获取情报(诸如所生成图像的图像面积率)以确定储存在显影装置中的双成分显影剂里、调色剂的更换量。根据从情报检测装置获得的情报，图像形成设备能够确定储存在显影装置(即确定显影装置的显影能力)里、显影剂中的新调色剂(或旧调色剂)的构成。另外，图像形成设备包括调色剂浓度目标值修正装置，其根据从情报检测装置获得的情报来修正调色剂浓度目标值，以生成具有稳定图像密度的图像。由于不使用调色剂就能确定调色剂的更换量，调色剂消耗增加的问题可以得到防止。

在这种图像形成设备里，调色剂浓度目标值根据从情报检测装置获得的情报而改变，从而将图像密度控制在稳定值上。当需要增加调色剂浓度时，调色剂被补充，此时，图像的图像密度可以得到快速控制。当需要减小调色剂浓度时，调色剂的补充被制止，从而使调色剂浓度随时间(即随着图像的生成)而减小。由此，它需要相对多的时间直到图像密度变化至目标值。

如上所述，有必要确定显影装置中的新调色剂(或旧调色剂)的构成，以生成具有稳定图像密度的图像。在本发明中，在规定的期间内，所获得的情报用于确定显影装置中的调色剂的更换量。由该情报可以确定消耗和增加的调色剂的量(即新调色剂或旧调色剂的构成)，并因而确定显影装置的显影能力。根据该情报，显影电位修正装置去修正显影电位。通过调整显影电位(即通过调整图像载置部件上的静电潜像和带有显影偏压的显影剂载置部件之间的电位差)，使粘附至静电潜像的调色剂量得到改变。由此，图像密度能够被快速改变。即使当图像的图像面积率被改变，并且因此使调色剂的更换量被改变时，通过调整显影电位也能够使图像密度被控制至固定值。另外，可以不消耗调色剂而获得情报，由此，调色剂消耗量增加的问题能够得以避免。

接下来，通过图示来说明本发明的图像形成设备的下一个实施例(彩色打印机)。

图1所示是图像形成设备中主要部分的示意图(以下以激光打印机为例)。

激光打印机有4个图像形成装置1Y、1C、1M和1Bk，其分别用于黄(Y)、青(C)、洋红(M)和黑(Bk)，并按着用于中间转印媒体之中间转印带6的移动方向(如箭头A所示)、从上游至下游排列。4个图像形成装置1Y、1C、1M和1Bk中的每一个都有一个感光体组件10Y、10C、10M或10Bk，其分别包括一个作为图像载置部件的感光体鼓11Y、11C、11M或11Bk，以及一个显影装置20Y、20C、20M和20Bk。箭头A方向上的图像形成装置1Y、1C、1M和1Bk以规定的间隔被排列，其时感光体鼓11Y、11C、11M和11Bk被设置为、其转动轴都相互平行。

图像形成装置1Y、1C、1M和1Bk分别在各自的感光体鼓11Y、11C、11M和11Bk上形成彩色调色剂图像。彩色调色剂图像一个接一个被覆盖地转印到中间转印带6上。如此覆盖在中间转印带6上的彩色调色剂图像被输送至二次转印夹持，该夹持由中间转印带6和二次转印辊3所形成。

图1所示图像形成设备还包括光写入组件，该组件虽然没有在图1中显示，但其位于图像形成装置之下，并分别以成影像的光束LY、LC、LM和LBk照射感光体鼓，以在感光体鼓上形成静电潜像，由显影装置来显影。还包括一个接受材料送纸盒，其没有在图1中显示，但位于光写入组件的下方。

接受材料之页纸沿点划线被输送。具体地，盒中接受材料最上面的页纸被多个送纸辊输送的同时由输送导向装置所导向(未图示)。被输送的页纸在一对对位辊5处暂停，其被输送去二次转印夹持的时机是、使得中间转印带6上的彩色调色剂图像被转印到页纸上的适当的位置里。载有彩色调色剂图像的页纸由定影装置7所定影。载有定影彩色图像的页纸被排出至排纸盘(未图示)。

在图1中，数字30Y、30C、30M盒30Bk分别代表黄、青、洋红和黑色调色剂卡盒。

图2是图像形成装置1Y的示意图。由于4个图像形成装置具有实质上相同的结构，所以只以一个图像形成装置(图像形成装置1Y)为例加以说明。

如图2所示，图像形成装置1Y由感光体组件10Y构成，其包括感光体鼓11Y，其用于将静电潜像载置其上。而显影装置20Y被设置为用黄色调色剂来显影静电潜像，以在感光体鼓11Y的表面形成黄色调色剂图像。感光体组件10Y包括感光体鼓11Y，清洁刮刀13Y被设置用来清洁感光体鼓11Y的表面，充电辊15Y被设置用来对感光体鼓11Y的表面进行均匀带电，以及一个润滑剂涂敷刷辊12Y，其被用来将润滑剂提供到感光体鼓11Y的表面，同时也可以作为一个放电器而被设置用来将图像转印操作后残留在感光体鼓的电荷进行放电。润滑剂涂敷刷辊12Y的刷子包括一个金属芯，和形成于金属芯之外、由导电纤维构成的刷子。金属芯与用于放电的电源(未图示)相连。

图像形成装置1Y的图像形成操作如下。首先，感光体鼓11Y的表面被印加有电压的充电辊15Y均匀带电。由光写入组件(未图示)发射的激光光束LY经调制和偏向后照射到带电感光体鼓11Y上，即在其上形成静电潜像。如此形成的静电潜像由显影装置20Y(以后说明)来显影，即在其上形成黄色调色剂图像。接着在一次转印夹持处，感光体鼓11Y面向中间转印带6，该黄色调色剂图像被转印到中间转印带6上。在一次转印操作后，清洁刮刀13Y清除感光体鼓11Y的表面，润滑剂涂敷刷辊12Y将润滑剂涂敷到感光体鼓11Y的表面的同时，对感光体鼓进行放电。如此，感光体鼓11Y即可去准备下一次的图像形成操作了。

显影装置20Y使用由磁性载体和带负电的黄调色剂所构成的双成分显影剂。显影装置20Y包括一个可转动套管22Y(其作为显影剂载置部件，由非磁性材料构成，以及用作磁场发生部件、固定在其内部的未图示磁辊)，其位于从显影装置箱体突出的开口处，且其一部分向感光体敞开。另外，显影装置20Y还包括搅拌螺杆23Y和24Y，其被设置为用于搅拌显影装置中的显影剂；一个显影刮刀25Y，其被设置用于在显影套管22Y上形成具有均匀厚度的显影剂层；一个导磁率探测器26Y，其作为调色剂浓度检测装置；和一个粉末泵27Y，其作为调色剂补充装置被设置用来提供调色剂。

重叠有交流电压AC(交流成分)的显影偏压，如负直流电压DC(直流成分)，通过作为显影电位形成装置的显影偏压电源28被印加到显影套管22Y上，以使得显影套管22Y被偏压后得到相对于感光体鼓11Y金属基底的规定电压值。在这点上，只有负成分(负直流DC电压)才可以作为显影偏压被印加。

如图2所示的显影装置20Y，此时的显影剂被搅拌螺杆23Y和24Y搅拌，显影剂由此摩擦带电。设置有搅拌螺杆23Y的第一搅拌通道中的部分显影剂被载置到显影套筒22Y的表面上。显影套筒22Y上的显影剂被显影刮刀25Y刮擦后，在套筒上形成具有固定厚度的显影剂层。显影剂层随后被送到显影套筒22Y面对感光体鼓11Y的显影领域。在显影领域，显影套筒22Y上显影剂层中的调色剂，通过由显影偏压形成的显影电场的影响，被粘附到静电潜像上，从而在感光体鼓11Y上形成调色剂图像。通过了显影领域的显影剂继续被输送，在显影套筒中的磁辊失去磁极、或相同磁极(N-N或S-S)彼此接近的分离位置处，从显影套筒的表面脱离，返回到第一搅拌通道。被如此输送至第一搅拌通道下游侧的显影剂，随后被输送去设置有第二搅拌螺杆24Y的第二搅拌通道的上游侧。在第二搅拌通道显影获得新的调色剂。接受新调色剂后的显影剂随后通过第二搅拌通道的下游侧，被输送去第一搅拌通道的上游侧。磁导率探测器26Y被设置在构成第二搅拌通道底部、显影装置20Y的箱体部分上。

调色剂图像形成后，显影装置箱中显影剂里的调色剂被消耗，引起显影剂中调色剂浓度的降低。磁导率探测器26Y测量调色剂的浓度并输出测量数据(即：下文中将要提到的输出电压之Vt)。在磁导率探测器26Y所输出的输出Vt的基础上，调色剂卡盒30Y(见图1)里的调色剂由粉末泵27Y输送至显影装置，以控制显影剂中的调色剂浓度，使其落在适当的范围内。具体地，当调色剂浓度目标值Vtref和输出Vt的差Tn(＝Vtref-Vt)为正(即：大于零)时，调色剂浓度高，因此不用被补充。相反地，当差Tn为负(即：小于零)时，调色剂因其浓度低下而被补充，此时，差Tn的绝对值越大，被补充的调色剂的量也越大。如此，调色剂浓度被控制去趋近调色剂浓度目标值Vtref。

另外，以固定的间隔(例如：每复印10页(其数字可从5至200)，其由复印速度来确定)，即调整如调色剂浓度目标值Vtref、感光体鼓的带电电位、和用于形成静电潜像的激光光束光量那样的处理条件。具体地说，例如，形成于感光体并随后转印到中间转印带6上的半色调图像或深色图像，其光密度由图1中的反射光探测器62所测量。依据该光密度，处理条件(即：调色剂浓度目标值Vtref，感光体鼓带电电位，激光光束光量等)得到调整。还有，在本例中，每进行一次图像形成操作就进行一次显影电位修正操作。详细的显影电位修正操作将在后面介绍。

在4个感光体鼓11Y、11C、11M和11Bk中，只有位于最下游的感光体鼓11Bk一直与中间转印带6相接触。其他的感光体鼓可以与中间转印带6接触，也可以与其分离。当全彩色图像形成时，所有4个感光体鼓都与中间转印带6相接触。当黑色图像形成时，只有感光体鼓11Bk与中间转印带6相接触，而其他的感光体鼓是与其分离的。

接下来，将介绍用来控制调色剂浓度、作为控制装置的控制器。

图3是用于控制调色剂浓度的控制器100的概要图。每一个显影装置20Y、20C、20M或20Bk里都设置有控制器100，但是其中控制器的一些部分(即：CPU101、ROM102、RAM103等)是4个显影装置共有的。控制器100包括CPU101，ROM102，RAM103，和I/O组件104等。I/O组件104通过A/D转换器(未图示)与每一个磁导率探测器26和反射密度探测器62连接。

在控制器100里，CPU101执行一个规定的调色剂浓度控制程序，并将控制信号送至调色剂补充驱动马达31，该马达通过I/O组件104来驱动粉末泵27，以控制调色剂补充操作。另外，CPU101执行一个规定的调色剂浓度目标修正程序以修正调色剂浓度目标值Vtref，使得显影剂中的调色剂浓度被控制在稳定值。还有，CPU101执行一个规定的显影电位修正程序，从而在每次图像形成操作后都修正显影电位，使得显影剂中的调色剂的浓度被控制在固定值。

ROM102储存CPU101所执行的程序，例如调色剂浓度控制程序，和图像密度控制参数修正程序(例如：调色剂浓度目标修正程序和显影电位修正程序)。RAM103包括一个Vt寄存器，其被设置用来暂时储存通过I/O组件104，从磁导率探测器26获得的输出Vt；一个Vtref寄存器，其被设置用来储存调色剂浓度目标值Vtref，亦即，当显影剂中的调色剂浓度等于目标调色剂浓度时，磁导率探测器26应输出的参考输出；一个Vs寄存器，其被设置用来储存由反射密度探测器62所输出的输出Vs。

图4所示是以重量百分比％为单位的调色剂浓度，和以伏特为单位的磁导率探测器的输出Vt之间的关系图。由图可知，在实际使用的调色剂浓度范围内，磁导率探测器26的输出电压Vt比例于调色剂浓度，调色剂浓度越高，输出电压Vt越低。运用此特性，调色剂浓度得以被控制。具体地，当输出电压Vt大于调色剂浓度密标值Vtref时，粉末泵27被驱动来补充调色剂到显影装置。此时，依据从磁导率探测器26的输出电压Vt，每次图像形成操作后都进行调色剂补充控制操作。

接下来将详细介绍显影电位修正操作。

图5所示是图像面积率被参数化后，显影电位和粘附至静电潜像的调色剂量之间的关系(即：显影伽玛特性γ)。该图由以下实验(测量显影伽玛特性)获得，亦即，具有固定图像面积率5％或80％的两个原始图像，分别以标准线速度(138mm/sec)连续复印100页后得到的。由图5可知，具有高图像面积率的图像，其显影剂的显影伽玛特性γ要高于具有低图像面积率的图像。其原因如下所述。

当图像以高图像面积率形成时，在规定时间里所更新的调色剂量也相应较多。换而言之，长时间留在显影装置20里，并被过剩带电的旧调色剂部分的量相对较少。因此，比起具有低图像面积率的图像的情况来，显影装置具有更高的显影能力。

如此，调色剂的显影能力根据显影装置中调色剂的更换量而改变。当显影能力改变时，所生成图像的图像密度也改变，导致产生诸如不能生成稳定图像密度的图像等图像密度问题。在本发明中，即使调色剂的更换量变化，显影电位也能得到修正以防止图像密度问题的发生。

在规定时间里的调色剂更换量可以由多种情报获得，例如所生成图像的图像部分的面积(单位cm²)，或者是所生成图像的图像面积率(％)。在本实施例中，调色剂的更换量是从图像面积率的情报获得的。在本实施例中，图像面积率(％)被转换成调色剂更换量(mg/page)。具体地，当显影剂具有标准显影能力，并且具有图像面积率为100％的A4尺寸深色图像被输出时，300mg的调色剂被消耗，同时300mg的新调色剂又被补充。此时，调色剂更换量为300mg/page。当图像面积率变换至调色剂更换量时，有一种情况就是需接受多种用于形成图像的页纸尺寸，在多种接受页纸转换成标准接受页纸(例如横向输送的A4尺寸页纸)后，图像面积率数据应得到换算。在本实施例中，显影装置20储存240g显影剂。

图6所示是由显影剂所生成图像的平均图像面积率(％)，和显影剂的显影伽玛特性γ(单位：mg/cm²/kV)之间的关系图。与图5所示相同，该图也是由具有从0％至100％的稳定的图像面积率的多种原始图像，分别以标准线速度(138mm/sec)连续复印100页后得到的。由图5可知，具有高图像面积率的图像，其显影剂的显影伽玛特性γ要高于具有低图像面积率的图像。其原因如下所述。如图所示，当图像面积率大于标准图像面积率(即5％)时，显影伽玛特性γ增加。因此，当图像面积率大于5％时，显影电位下降以降低显影伽玛特性γ。相反地，当图像面积率不大于标准图像面积率(即5％)时，显影电位应被增加以将图像密度控制在稳定(伴随显影电位的增加，显影伽玛特性大约变化0.05度)。

接下来，将参照图7的流程图来介绍根据图像面积率的显影电位修正操作。

在本实施例中，显影电位的修正包括调整显影偏压。另外，显影电位修正操作开始于每次打印任务的结束之后。首先，所生成图像的平均图像面积率得到计算(步骤S1)。为了计算平均图像面积率，每一个所生成图像的图像面积率都得到计算。当执行该修正操作时，所生成图像的图像面积率可以由确定的时间(例如，从执行最后电位控制操作的时间)来平均。但更好的是在一个规定时间里确定图像面积率的移动平均。通过使用移动平均，可以更好地知道调色剂更换量的过去记录，由此，能够确定当前的显影剂的特性。在本实施例中，图像面积率的移动平均由下式(1)得到。

M(i)＝(1/N)×{M(i-1)×(N-1)+X(i)}             (1)

其中M(i)代表现在的图像面积率的移动平均值；M(i-1)代表上一个图像面积率的移动平均值；N代表所生成图像的累计页数；X(i)代表当前图像的图像面积率。由此，每一个彩色图像的每一个M(i)和X(i)都得到计算。

在本实施例中，只有上一个图像面积率的移动平均值的数据会储存在RAM103中(也就是说，没有必要储存所有的、从上一次执行电位控制操作以来所生成的图像(例如几十页或更多)之图像面积率的数据)。因此，RAM用于储存数据的领域可以被大幅度减少。另外，为了有效地控制图像密度，应根据环境条件的变化和图像形成设备的服务期间，来变化图像的当前累计数值(N)。

当图像面积率的移动平均值得到计算后，显影偏压Vb的当前值和初始值即可所得(步骤S2)。接着，获得上一次的电位控制操作时的显影伽玛特性γ(步骤S3)。由此，每隔200页就进行电位控制。另外，由所获得(步骤S4)的调色剂浓度目标Vtref的当前值，和磁导率探测器输出Vt的最后值(步骤S5)，来计算差(Vt-Vtref)(步骤S6)。接下来，依据所收集和计算的情报(步骤S7)，来确定是否要执行修正操作，而这应该由最后一次的电位控制是否成功，以及/或者电位差(Vt-Vtref)是否落在规定的范围(例如，±0.2V)里来确定。当确定不执行任何修正操作时，结束显影电位修正操作。

当确定执行修正操作时，显影电位的修正值ΔVb可以参照查表(LUT)(步骤S8)来确定。查表的一个例子如下所示。

                          表1

图像面积率的累计平均值(％)	Δγ	ΔVb
			0	-0.05	31
1	-0.03	18
			2	-0.02	12
3	0	0
			4	0	0
5	0	0
			6	0	0
7	0	0

8	0	0
			9	0.02	-11
10	0.03	-17
			20	0.1	-52
30	0.25	-112
			40	0.45	-171
50	0.55	-194
			60	0.85	-247
70	0.9	-254
			80	0.95	-261
90	0.95	-261
			100	0.95	-261

在本实施例中，以5％作为图像面积率的中心。当图像面积率的累计平均值偏离中心值时，就执行显影电位修正操作。然而，修正操作不只限于此，也可以使用这样的修正方法，即当累计平均仅远低于或仅远高于中心值时，即执行显影电位的修正操作。具体地，根据所使用显影剂的特性，当累计平均低于中心值时，没有必要去修正显影电位。

显影电位的修正值ΔVb确定如下。首先，根据所确定的图像面积率的移动平均值，可以得到显影伽玛特性γ的偏差Δγ，接着通过下式(2)，偏差被转换成显影电位的修正值ΔVb。

ΔVb＝{Δγ/(γ1×γ2)}×M                         (2)

其中γ1是上一次电位控制操作时所测量的显影伽玛特性；γ2是根据图像面积率的累计平均值所预测的显影伽玛特性；M代表形成于中间转印带上的调色剂图像的目标调色剂量。

如表1所示，当图像面积率不大于10％时，图像面积率以1％的间隔变化，而当当图像面积率大于10％时，图像面积率以10％的间隔变化。然而，间隔不只限于此，依据所使用的显影剂的条件和显影装置，其也可以被设定为任意适当的间隔。

当使用多种彩色显影剂时，显影电位的修正值ΔVb可由下式(3)确定。

ΔVb(每一种彩色)＝ΔVb(上述所获得的)×C             (3)

其中C代表该种颜色的颜色修正系数。

修正值ΔVb被确定后，显影偏压Vb(Vb(现在值))由下式(4)确定(步骤S9)。

Vb(现在值)＝Vb(初始值)×ΔVb               (4)

接下来，Vb(现在值)作上下限的处理(步骤S10)。具体地，当Vb(现在值)不小于规定的上限值时，Vb(现在值)被设定为上限值(即Vb(max))。相反地，当Vb(现在值)不大于规定的下限值时，Vb(现在值)被设定为下限值(Vb(min))。在上下限处理之后，由此获得的显影偏压Vb(现在值)被储存到RAM103中(步骤S11)。在本实施例中，Vb(max)和Vb(min)分别为700V和350V。

当显影偏压Vb变化时，感光体鼓所带的带电偏压Vc，如下式(5)变化。

Vc＝Vb+140[V]                           (5)

其中，Vc代表带电偏压中的DC成分。

上述显影电位修正操作应当在下述时机执行，即在当前的显影开始被执行之前，以及上一次的显影操作被结束之后。通过以这样的频率来执行显影电位修正操作，随着显影电位被设定至适当电位，每一个图像都得到生成。由此，所生成图像的图像密度得以稳定。

然而，当图像面积率的移动平均大幅度变化(例如，在连续生成图像面积率约为0％的图像之后，接着生成图像面积率约为100％的深色图像的情况)时，显影伽玛特性γ的偏差Δγ增加，并由此引起修正值ΔVb的增加。在这种情况下，显影电位一步一步地变化是可能的。例如，当修正值ΔVb为100V时，显影电位以10V/10页或20V/20页的比例变化。另外，还可以对设定修正值ΔVb的上限提供一个限制器。

显影电位的修正不仅在调整显影偏压时需要，在调整感光体11的表面电位、和/或通过光写入组件发射来用于形成静电潜像的激光光束能量时也需要。

在本实施例中，与显影电位的修正相似，调色剂浓度目标值的修正也可以依据一定期间内(例如，依据一定期间内所生成图像的图像面积率)，显影装置20中的调色剂更换量来执行。通过这种方法，调色剂浓度可以被适当地控制，而即使当调色剂的更换量变化很大时，所生成图像的图像密度也能得到控制。结合显影电位修正和调色剂浓度修正，所生成图像的图像密度能够得到更为固定的控制。

比较实验

一个用来比较执行显影偏压修正操作，和不执行显影偏压修正操作的实验。

其比较结果如图8所示。

在本实验中，使用激光打印机，以138mm/sec标准线速度来生成具有80％图像面积率的100页图像。所生成图像的图像密度被测量。在图8中，没有执行显影电位修正处理的图像密度比较例的变化，由连接三角记号的连线来表示；而执行显影电位修正处理的图像密度例的变化，由连接圆记号的连线来表示。由图8可知，在比较例中，所生成图像的密度增加并大幅度变化，但例子中的图像密度被控制落在了规定的范围(±0.2)中。如此，可以确认，即使在生成具有高图像面积率的图像、以致调色剂的更换量很大时，所生成图像的密度也能够被稳定地控制。

如上所述，本发明所涉及的图像形成设备之一的激光打印机，至少还包括如下。

(1)感光体11，其作为静电潜像载置部件；

(2)显影装置20，其包括作为显影载置部件的显影套筒22，载置部件载置包括调色剂和磁性载体的双成分显影剂，并通过静电潜像接触感光体上的显影剂，以在感光体上形成调色剂图像；

(3)显影偏压电源28，其作为显影电位形成装置，被设置用来在显影套筒和感光体上的静电潜像之间形成显影电位；

(4)粉末泵27，其作为调色剂补充装置，被设置用来为显影装置提供调色剂；

(5)磁导率探测器26，其作为调色剂浓度检测装置，被设置用来检测并输出显影装置中的双成分显影剂的调色剂浓度；和

(6)控制器100，其作为调色剂浓度控制装置，其将磁导率探测器的输出Vt与目标值Vtref相比较，并根据比较数据来控制粉末泵，使得输出Vt趋近Vtref，即，调色剂浓度趋近于调色剂浓度的目标值。

另外，作为情报检测装置，控制器100在规定的期间内，获取有关显影装置中调色剂更换量的情报(就像图像面积率)。还有，控制器100也作为修正装置被设置用来调整依据于情报(就像图像面积率的检测结果)的显影电位。如此，通过调整显影电位(即，感光体上静电潜像和提供到显影套筒上的显影偏压之间的电位差)，能够控制显影装置的显影能力(即，粘附至静电潜像的调色剂量)。由此，显影能力(即，粘附至静电潜像的调色剂量)得到快速调整。而且，即使当调色剂更换量变化很大(例如，在生成具有高图像面积率的图像时)，由于显影电位得到调整，图像的图像密度也能够被稳定控制。由于能够不通过消耗调色剂(即，不形成调色剂图像)而得到有关调色剂更换量的情报，显影电位修正操作可以不消耗调色剂即得到执行。

在本实施例中，控制器100作为情报检测装置，并确定规定期间内所生成图像的平均图像面积率。由此，通过简单的装置，在不消耗调色剂的情况下，能够轻易获得调色剂更换量的情报。

在本实施例中，控制器100依据规定期间内所生成图像的、图像面积率的移动平均来调整显影电位。由此，能够获得最后几个图像的调色剂更换量的历史记录，该记录可用于确定当前的显影剂的特性。由此，可以进行更适当的显影电位的修正。由于移动平均(M(i))可以由上述式(1)来计算，因此只需要RAM103很小的领域来确定移动平均。

在本实施例中，当调色剂更换量大于目标量时，控制器100调整显影电位使其降低。相反地，当调色剂更换量小于目标量时，控制器100调整显影电位使其增加。由此，即使是在具有高图像面积率的图像被形成，并且显影伽玛特性γ增加的情况下，显影电位也被降低以减少显影伽玛特性γ。如此，图像密度能够轻易地被控制在规定的范围内。

另外，控制器100将显影电位调整在显影装置的显影操作结束和下一个显影操作开始之间的间隔内。如此，通过控制显影电位，每一个图像都得以生成。

还有，控制器100一步一步地调整显影电位，以使得显影电位落在规定的范围内。通过这种方法来防止图像密度快速变化时，图像密度变化问题的发生，例如，在具有低图像面积率的图像生成之后，生成具有高图像面积率的图像的情况(即，当图像面积率的移动平均大幅度变化)。

本专利申请的基础和优先权要求是2006年5月22日、在日本专利局申请的日本专利申请JP2006-141920，其全部内容在此引作结合。

从以上所述还可以有许多的改良和变化。亦即，在权利要求的范围内，该专利说明书的公开内容不局限于上述的说明。

Claims (16)

1.一种图像形成设备，其特征在于包括：

潜像载置部件，其设置为将静电潜像载置其上；

显影装置，其设置为用包括调色剂和磁性载体的双成分显影剂来显影所述潜像，所述显影装置包括显影剂载置部件，在其表面载置所述双成分显影剂；

显影电位形成装置，其设置为在所述图像载置部件上的静电潜像，和所述显影剂载置部件之间，形成显影电位；

调色剂补充装置，其设置为将所述调色剂提供去所述显影装置；

调色剂浓度检测装置，其设置为检测并输出所述显影装置中所述双成分显影剂里的所述调色剂的浓度；

调色剂浓度控制装置，其设置为将所述调色剂浓度的输出与调色剂浓度目标值相比较，以控制所述调色剂浓度趋近所述调色剂浓度目标值；

情报检测装置，其设置为获取情报以确定在规定期间内，所述显影装置中的所述调色剂的更换量；和

显影电位修正装置，其设置为依据由所述情报检测装置获得的所述情报，来调整所述显影电位。

2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：

由所述情报检测装置获得的所述情报，是在规定期间内形成的图像的图像面积率。

3.根据权利要求2所述的图像形成设备，其特征在于：

所述显影电位修正装置，是依据在所述规定期间内形成的、所述图像的、所述图像面积率的平均值，来调整所述显影电位的。

4.根据权利要求2所述的图像形成设备，其特征在于：

所述显影电位修正装置，是依据在所述规定期间内形成的、所述图像的、所述图像面积率的移动平均值，来调整所述显影电位的。

5.根据权利要求4所述的图像形成设备，其特征在于：

所述移动平均由下式(1)确定：

M(i)＝(1/N)×{M(i-1)×(N-1)+X(i)}    (1)

其中M(i)代表所述图像面积率的所述移动平均的当前值；M(i-1)代表上一个所述移动平均值；N代表所述规定期间内所生成的，所述图像的累计数；而X(i)代表当前图像的所述图像面积率。

6.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：

当所述显影装置中的所述调色剂的所述更换量大于规定量时，所述显影电位修正装置降低所述显影电位，而当所述显影装置中的所述调色剂的所述更换量小于规定量时，所述显影电位修正装置增加所述显影电位。

7.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：

所述显影电位修正装置，是在显影装置的显影操作结束、和下一个显影操作开始之间的时间内，调整显影电位的。

8.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：

所述显影电位修正装置，一步一步地调整显影电位，以使显影电位趋近显影电位目标值。

9.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于：

所述调色浓度检测装置是磁导率探测器，其设置为测量所述双成分显影剂的磁导率，以确定其中所述调色剂的所述浓度。

10.一种图像形成方法，其特征在于：

在潜像载置部件上形成静电潜像；

通过在所述图像载置部件上的所述静电潜像和所述显影剂载置部件之间提供显影电位的显影载置部件，用包括调色剂和磁性载体的双成分显影剂来显影所述静电潜像；

确定在所述双成分显影剂中的所述调色剂的浓度；

将所述调色剂浓度与调色剂浓度目标值比较；

依据所述比较结果，以控制所述调色剂浓度趋近所述调色剂浓度目标值；

获取情报以确定显影剂中的所述调色剂的更换量；和

依据所述情报，来调整所述显影电位。

11.根据权利要求10所述的图像形成方法，其特征在于：

所述情报获取步骤中的所述情报，是规定期间内所形成图像的图像面积率。

12.根据权利要求11所述的图像形成方法，其特征在于所述显影电位修正步骤包括：

依据在所述规定期间内形成的所述图像的、所述图像面积率的平均值，来调整所述显影电位。

13.根据权利要求11所述的图像形成方法，其特征在于所述显影电位修正步骤包括：

依据在所述规定期间内形成的所述图像的、所述图像面积率的移动平均值，来调整所述显影电位，所述移动平均由下式(1)确定：

M(i)＝(1/N)×{M(i-1)×(N-1)+X(i)}    (1)

其中M(i)代表所述图像面积率的所述移动平均的当前值；M(i-1)代表上一个所述移动平均值；N代表所述规定期间内所生成的，所述图像的累计数；而X(i)代表当前图像的所述图像面积率。

14.根据权利要求10所述的图像形成方法，还包括将所述调色剂的所述更换量与规定值相比较，其特征在于所述显影电位修正步骤包括：

当所述调色剂的所述更换量大于所述规定量时降低所述显影电位，当所述调色剂的所述更换量小于所述规定量时增加所述显影电位。

15.根据权利要求10所述的图像形成方法，其特征在于所述显影电位调整步骤包括：

在所述显影装置的显影操作结束、和下一个显影操作开始之间的时间内，依据所述情报调整所述显影电位。

16.根据权利要求10所述的图像形成方法，其特征在于所述显影电位调整步骤包括：

依据所述情报一步一步地调整所述显影电位，以使所述显影电位趋近显影电位目标值。

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