CN101078902A - 能够精确控制调色剂浓度的图像形成方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种调色剂浓度控制器，包括控制器，其被配置为根据对两组分调色剂的调色剂浓度检测结果控制调色剂供应量；以及传感器单元，其被配置为检测两组分调色剂的调色剂浓度，并且包括：校正机构，其当两组分调色剂的调色剂浓度从未使用过的显影剂的调色剂浓度偏离预定量时，通过基于所述传感器单元的输出电压变化与未使用过的显影剂的调色剂浓度的关系数据改变外部输入电压来校正所述传感器单元的输出信号，以便控制调色剂供应量，所述未使用过的显影剂的调色剂浓度通过改变外部输入电压从未使用过的两组分调色剂中检测。

Description

能够精确控制调色剂浓度的图像形成方法和设备

本专利说明书以2006年3月22日向日本专利局提交的日本专利申请No.2006-078867为基础，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于图像形成的方法和设备，更具体而言，涉及一种能够精确控制调色剂浓度(toner-concentration)的用于图像形成的方法和设备。

背景技术

采用电子照相方法的图像形成设备已经快速发展起来。例如，这样的设备包括打印机、复印机、传真机、以及多功能系统。

近年来，存在不断增长的需求，要求这种图像形成设备除了具有获得高质量图像的高性能之外，还要具有高稳定性和耐用性。即，要求图像形成设备可以保持较少受环境变化影响的恒定的图像形成质量。

背景技术的图像形成设备在图像形成操作中通常采用两组分(two-component)显影剂方法来可视化图像，这是因为该方法容易处理彩色图像。两组分显影剂方法使用两组分显影剂。两组分显影剂(显影剂)包括非磁性(non-magnetic)调色剂和磁性载体(magnetic carrier)。

在两组分显影剂方法中，背景技术的图像形成设备将两组分显影剂保持在作为显影剂载体的显影套筒(developing sleeve)上。背景技术的图像形成设备形成磁刷，该磁刷由提供在显影套筒中的磁极(magetic pole)生成。两组分显影剂随着显影套筒的旋转被运送到显影套筒与感光器(photoreceptor)之间的显影区域。在显影剂被运送到显影区域的同时，显影剂内的多个磁性载体沿着由磁极产生的磁场聚集到一起，从而形成磁刷(magnetic)。

为了提高稳定性，精确控制调色剂与载体的重量比(weight ratio)非常重要。如果调色剂浓度太高，可能会出现起脏图像(scumming image)。结果，可能降低微细图像的分辨率。同时，如果调色剂浓度太低，则会产生另一个问题。例如，在全部图像(plain image)区域中可能出现低浓度，或者可能产生载体附着。

为了解决这些问题，需要通过控制对所使用的显影剂的调色剂供应量来在必要的范围内调整显影剂的调色剂浓度。因此，可以采用传感器来检测调色剂浓度，并将传感器的输出电压与调色剂浓度的参考值进行比较。然后基于比较结果确定调色剂供应量。

有多种检测调色剂浓度的方法。一种方法是利用磁导率(permeability)传感器。当显影剂的调色剂浓度发生变化时，显影剂的磁导率也会发生变化。磁导率传感器进行检测，并将检测值与参考值进行比较，从而调整调色剂供应量。

另一种方法是利用光传感器。在这种方法中，最初，在感光器上或在中间转印带上形成参考图像图案。光传感器检测来自具有实际图像的图像区域和没有图像的背景区域的光反射。基于该检测结果来检测显影剂的调色剂浓度。

并且，在图像形成过程中，将参考图像图案从感光器或中间转印带转印到纸张上。光传感器检测来自该纸张上的图像区域和背景区域的光反射。然后，对参考值Vref进行控制。但是，在这种方法中，由于在感光器或中间转印带上形成实际图像，或者转印到纸张上的过程，造成了调色剂的浪费。

在另一种背景技术的图像形成设备中，控制器检测显影单元的调色剂浓度，并将检测值与阈值进行比较。该控制器根据感光器线速度的变化将阈值改变预定的值，由此控制显影单元的调色剂浓度。

然而，当感光器的线速度较大时，磁导率传感器的输出信号可能饱和。结果，在饱和区域无法检测调色剂浓度。

发明内容

本专利说明书描述了一种新颖的调色剂浓度控制器，其包括：控制器，其被配置为根据对两组分调色剂的调色剂浓度的检测结果控制调色剂供应量；以及传感器单元，其被配置为检测所述两组分调色剂的调色剂浓度，并且包括：校正机构，其在两组分调色剂的调色剂浓度从未使用过的显影剂的调色剂浓度偏离预定量时，根据传感器单元的输出电压变化与所述未使用过的显影剂的调色剂浓度的关系数据改变外部输入电压，由此来校正所述传感器单元的输出信号，以便控制调色剂的供应量，所述未使用过的显影剂的调色剂浓度通过改变外部输入电压从未使用过的两组分调色剂检测。

进一步，本专利说明书描述了一种新颖的调色剂浓度控制器，其包括的传感器单元为磁导率传感器，并且包括共振电路和振荡器。所述共振电路包括：线圈，其根据所述两组分调色剂的磁导率改变电感；调整机构，其在所述两组分调色剂的调色剂浓度的变化通过所述线圈的电感变化被检测到时，通过外部输入电压调整所述共振电路的输出电压，所述振荡器在所述共振电路的共振频率附近振荡。

附图说明

通过参考以下结合附图的详细描述，将会容易获得对本公开内容及其附随的多个优点的更全面理解，同时，本公开内容及其附随的多个优点将变得更好理解，附图中：

图1为打印机，其为根据本公开内容的图像形成设备的一个示例；

图2为打印机的调色剂图像形成单元的有关部分；

图3为示出打印机的电路的有关部分的方框图；

图4为示出了每个颜色参考图案的中间转印带的示意图；

图5为每个参考图案图像的显影电势与调色剂附着量之间的关系的图示；

图6为调色剂浓度传感器单元(T传感器)的电路结构；

图7为表示在调色剂浓度变化大时调色剂浓度与T传感器的输出电压之间的关系的图；

图8为外部输入电压与T传感器的输出电压之间的关系的图示；

图9为表示当处理线速度变化时调色剂浓度与T传感器的输出电压之间的关系的图；

图10为表示在每个温度和湿度的条件下调色剂浓度和T传感器的输出电压之间的关系的图；以及

图11为表示在每个图像面积比下调色剂浓度与T传感器的输出电压之间的关系的图。

具体实施方式

在描述附图中示出的优选实施例时，为了清楚起见，采用了特定的术语。然而，本专利说明书的公开内容并不想要被局限于所选择的特定术语，其应当被理解为每个特定的元素包括所有以相似方式操作的技术等同物。现在参照附图，特别是参照图3，来描述根据本发明实施例的调色剂浓度控制器，在附图中的几个视图中，相同的附图标记始终指示等同或相应的部分。

图1示出了打印机的第一示范性实施例，以作为根据本公开内容的采用电子照相技术的图像形成设备的一个示例。将描述打印机的基本结构。

每个图像形成单元6Y、6M、6C和6B分别形成黄色(Y)、品红(M)、青色(C)，和黑色(K)图像。更进一步，每个调色剂图像形成单元6Y、6M、6C和6B以处理盒(process cartridge)的形式被提供，该处理盒可拆卸地附加到打印机100的主体。

四个图像形成单元6Y、6M、6C和6B(处理盒)具有相同的结构，但处理作为图像形成材料的不同的调色剂颜色，黄色(Y)、品红(M)、青色(C)，和黑色(K)。处理盒6Y、6M、6C和6B在使用期限之前可以被更换。

图2示出了用于形成黄色调色剂图像的处理盒6Y。如图2所示，处理盒6Y包括感光鼓1Y、鼓清洁单元2Y、除电器(diselectrifer)(未示出)，充电单元4Y和显影单元5Y。上述组件被集成在处理盒6Y内。

磁导率传感器56Y(T传感器)被提供在显影单元5Y的下方，以作为调色剂浓度传感器，其检测显影单元5Y内的调色剂浓度。处理盒6Y可拆卸地附加到打印机100的主体，并且可以作为耗材组件进行更换。

充电单元4Y对感光鼓1Y的表面均匀充电，所述感光鼓1Y通过驱动机构(未示出)沿逆时针方向旋转。从作为曝光单元的光写入(light-writing)单元7发出的激光束L根据黄色图像信息在感光鼓1Y均匀充电的表面上暴光和扫描。结果，在感光鼓1Y的表面上形成黄色的静电潜像。利用包括非磁性黄色调色剂和磁性载体的两组分显影剂对该黄色静电潜像进行显影。

从高电压源向作为转印机构的第一转印偏压辊9Y施加转印偏压电势(bias potential)，以便形成转印电场。在位于感光鼓1Y与中间转印带8之间的转印位置，通过转印电场，将感光鼓1Y表面上的调色剂图像转印到中间转印带8上。

在感光鼓1Y的表面经过所述转印位置之后的预定位置，鼓清洁单元2Y去除感光鼓1Y表面上的残余调色剂。清洁之后，除电器(未示出)除去感光鼓1Y表面上的残余电荷。通过除电，感光鼓1Y的表面被初始化，以便为下次图像形成过程做准备。

通过由搅拌运送部件55Y对储存在显影剂贮存器54Y内的两组分显影剂53Y进行搅拌和运送，显影单元5Y利用在显影剂套筒51Y内提供的磁极来形成磁刷。该显影剂套筒51Y充当显影剂载体。搅拌运送部件55Y和显影剂套筒51Y由旋转驱动机构(未示出)驱动以旋转。

当处理线速度发生变化时，旋转驱动机构改变搅拌运送部件55Y和显影剂套筒51Y的线速度。随着显影剂套筒51Y的旋转，显影剂套筒51Y上的两组分显影剂53Y被运送到显影区域。

两组分显影剂53Y中的许多磁性载体沿着由显影剂套筒51Y内提供的磁极形成的磁力线聚集在一起。结果，所述磁性载体形成了磁刷。

显影剂套筒51Y上的两组分显影剂53Y的厚度通过调节部件52Y进行调节。在显影剂套筒51Y面对感光鼓1Y的位置将显影偏压电势从高电压源施加到显影剂套筒51Y。显影剂中的调色剂附着在静电潜像上。从而静电潜像被显影。

将调色剂从调色剂供应单元32Y供应到显影单元5Y的显影剂贮存器54Y内。调色剂供应单元32Y由驱动马达41Y驱动，以便将调色剂供应到显影剂贮存器54Y内。

类似于处理盒6Y的显影单元5Y，每个其它处理盒6M，6C和6B的显影单元5M，5C及5B都通过由搅拌运送部件搅拌和运送两组分显影剂来由显影套筒内提供的磁极形成磁刷。旋转驱动机构(未示出)驱动搅拌运送部件和显影剂套筒以使其旋转。

当处理线速度发生变化时，由旋转驱动机构改变搅拌运送部件和显影剂套筒的线速度。显影剂套筒上的两组分显影剂随着显影剂套筒的旋转被运送到显影区域。两组分显影剂中的许多磁性载体沿着由在显影剂套筒内提供的磁极形成的磁力线聚集到一起。结果，磁性载体形成磁刷。

显影剂套筒上的两组分显影剂的厚度由调节部件调节。在显影剂套筒面对着感光鼓1M、1C和1B的位置将显影偏压电势从高电压源施加到显影剂套筒上。显影剂中的调色剂附着在静电潜像上。从而显影该静电潜像。

从调色剂供应单元32M、32C、32B将每种颜色的调色剂M、C及B供应到显影单元5M、5C及5B的显影剂贮存器中。驱动马达41M、41C和41B驱动调色剂供应单元32M、32C和32B将调色剂供应到显影单元5M、5C和5B的显影剂贮存器中。

如图1所示，类似于处理盒6Y，处理盒6M、6C和6B也包括感光鼓1M、1C和1B、鼓清洁单元、除电器、充电单元、以及显影单元5M、5C和5B。在感光鼓1M、1C和1B上形成每个调色剂图像M、C和B。通过由充当转印机构的第一转印偏压辊9M、9C和9B将每种颜色的调色剂图像叠印到黄色调色剂图像Y上，来将每种颜色的调色剂图像转印到中间转印带8上。

在处理盒6Y、6M、6C和6B的下方，提供有作为静电潜像形成单元的曝光单元7。该曝光单元7根据每种颜色的图像信息从多个光源发出每个激光束L。每个激光束L照射到感光鼓1Y、1M、1C和1B上，并将感光鼓1Y、1M、1C和1B的表面曝光。

曝光单元7使用由马达驱动以旋转的多角镜(polygon mirror)扫描激光束L，并且通过多个光学透镜和反射镜将激光束L照射到感光鼓1Y、1M、1C和1B上。每个静电潜像分别被形成在感光鼓1Y、1M、1C和1B上。

在曝光单元7的下方，提供有馈纸机构。馈纸机构包括纸张贮存盒26和馈纸辊27。纸张贮存盒通过堆叠多张纸张来储存纸张PP。纸张PP是在其上形成图像的记录介质。馈纸辊27接触纸张PP的顶端。当馈纸辊27通过驱动机构(未示出)沿逆时针方向旋转时，位于纸张贮存盒26中堆叠的纸张的顶端的纸张PP被馈纸辊27向着阻尼辊对(resist roller pair)28馈送。

阻尼辊对28旋转以便夹住纸张PP。在夹住纸张PP后不久，阻尼辊对28暂时停止旋转。该阻尼辊对28在预定的定时将纸张PP向二次转印压区(secondary transfer nip)馈送。

在处理盒6Y、6M、6C和6B的上部，提供有作为中间转印机构的中间转印单元15，其充当图像载体。中间转印单元15包括无端的(endless)中间转印带8，其在多个辊之间延伸并承载图像。除中间转印带8之外，中间转印单元15还包括四个第一转印偏压辊、清洁单元10、二次转印支承辊(backup roller)12、清洁支承辊13以及张力辊14。

进一步，中间转印带8在二次转印支承辊12、清洁支承辊13和张力辊14之间延伸。中间转印带8通过至少一个辊的旋转沿逆时针方向移动。

通过夹持中间转印带8，每个第一转印偏压辊9Y、9M、9C和9B形成与感光鼓1Y、1M、1C和1B的第一转印压区。从高电压源将与调色剂的电势反相的转印偏压电势，例如正电压，通过第一转印偏压辊9Y、9M、9C和9B施加到中间转印带8的内表面。除第一转印偏压辊9Y、9M、9C和9B外，辊12到辊14接地。

当中间转印带8移动并顺次通过用于每种颜色Y、M、C和B的第一转印压区时，感光鼓1Y、1M、1C和1B上的每个调色剂图像被以一个叠印到另一个上的方式转印。结果，在中间转印带8上形成叠印的四色调色剂图像(全色彩图像)。

通过夹持中间转印带8，二次转印支承辊12形成与二次转印辊19的二次转印压区。转印偏压电势从高电压源处被施加到二次转印辊19上。在二次转印压区，形成在中间转印带8上的四色调色剂图像被转印到从阻尼辊对28馈送的纸张PP上。

在通过了二次转印压区的中间转印带8的部分上附着有没有被转印到纸张PP上的残余调色剂。残余调色剂由清洁单元10去除。

在二次转印压区，纸张PP由中间转印带8和二次转印辊19夹持，并被向着与阻尼辊对28相反的方向运送。中间转印带8和二次转印辊在彼此相接触的每个表面向同一方向运动。从二次转印压区馈送的纸张PP通过定影单元20。当通过定影单元20时，四色调色剂图像通过加热和加压被定影。

纸张PP通过纸张输出辊对29被输出到打印机100的外部。在打印机100的上部提供有堆纸单元(stack unit)30。纸张PP相继堆在堆纸单元30中。

反射光电传感器40被提供在二次转印支承辊12的上部，并充当图像浓度检测机构。反射光电传感器40根据中间转印带8上的光反射系数输出信号。

作为反射光电传感器40，可依据条件选择漫反射光检测型传感器或镜面反射光检测型传感器，以便利用在中间转印带8表面上的光反射量与参考图案的参考光反射量之间的差。后面将描述反射光电传感器40的操作。

图3示出了打印机100的电路的相关部分的方框图。如图3所示，打印机100包括控制器150。控制器150控制调色剂图像形成单元6Y、6M、6C和6K、光写入单元7、馈纸盒26、阻尼辊对28的旋转驱动单元、中间转印单元15、反射光电传感器40、处理盒6Y、6M、6C和6B的T传感器56(56Y、56M、56C和56K)。进一步，控制器150包括CPU(中央处理单元)150a和RAM(随机存取存储器)150b。CPU 150a控制计算单元(未示出)，而RAM150b存储数据。

控制器150在预定时刻检查调色剂图像形成单元6Y、6M、6C和6K的图像形成性能，例如，在输入主电源(未示出)时，在主电源输入后经过预定时间之后的等待时间，以及在图像形成操作的预定重复之后的等待时间。该控制器150控制从每个调色剂供应单元32Y、32M、32C和32K分别供应到显影单元5Y、5M、5C和5K的调色剂供应量。

更明确地说，控制器150在预定时间执行对反射光电传感器40的校正。在对反射光电传感器40的校正过程中，控制器150通过顺序地改变反射光电传感器40的发光量来搜索符合具有4.0v+-0.2v电压的检测电压的反射光电传感器40的发光量。在检测参考图案上的调色剂附着量时使用在所述搜索过程中获得的发光量。

然后，控制器150通过旋转感光鼓1Y、1M、1C和1B来使得充电单元4Y、4M、4C和4B对感光鼓1Y、1M、1C和1B均匀充电。控制器150使得高电压源逐渐升高施加到感光鼓1Y、1M、1C和1B上的充电电压。该过程不同于正常打印过程中所执行的均匀充电过程。在正常打印过程中的充电电压可能为，例如-700v。

控制器150使得光写入单元7通过扫描激光束在感光鼓1Y、1M、1C和1B上形成参考图像的静电潜像。随后，该静电潜像在调色剂图像形成单元6Y、6M、6C和6K上显影。在该显影过程中，每个颜色的参考图案图像分别形成在感光鼓1Y、1M、1C和1B上。

在显影过程中，控制器150使得高电压源逐渐升高施加到调色剂图像形成单元6Y、6M，6C和6K的显影偏压电压。结果，首先在感光鼓1Y、1M、1C和1B上形成具有浅浓度(light concentration)的参考图案图像。然后，逐渐形成具有较暗(darker)浓度的参考图案图像。后面将对该图案图像的形成过程进行详细地描述。

相反地，如果逐渐降低用于感光鼓1Y、1M、1C和1B的充电电压和显影偏压电压，则首先形成具有暗浓度(dark concentration)的参考图案图像，然后逐渐形成具有较浅浓度的参考图案图像。

通常，降低高电压源的输出电压要花费更长的时间。所以，如果降低高电压源的输出电压，则需要花费更长时间来形成参考图案。感光鼓1Y、1M、1C和1B上的每种颜色的参考图案图像彼此不重叠地形成在中间转印带8上。

当每种颜色的参考图案图像随着中间转印带8的移动通过面向反射光电传感器40的位置时，反射光电传感器40检测每种颜色的参考图案图像。反射光电传感器40产生检测信号并将检测信号发送到控制器150。控制器150根据从反射光电传感器40发送的检测信号来计算每个参考图像的光反射系数。

将所述光反射系数存储在RAM 150b中以作为浓度图案数据。在参考图案图像通过反射光电传感器40面对中间转印带8的位置后，清洁单元10去除在中间转印带8上形成的参考图案图像。

图4图示了中间转印带8的示意图，其示出了颜色参考图案P(Py，Pm，Pc和Pk)的一部分。参考图案图像Py为黄色图案，参考图案图像Pm为品红色图案，参考图案图像Pc为青色图案，参考图案图像Pk为黑色图案。在图4中，示出了两种参考图案图像Pk和Pc。每个颜色图案图像包括十个参考图像组成部分(reference image components)(Pk1到Pk10，Pc1到Pc10)，它们以13mm的距离排列。参考图像组成部分(Pm1到Pm10，Py1到Py10)将紧随参考图像组成部分(Pc1到Pc10)。

在打印机100中，每个参考图像组成部分都具有矩形的形状，该矩形的垂直尺寸为13mm，水平尺寸为5mm。每个参考图案图像Py、Pm、Pc和Pk的长度L2为247mm(L2＝247mm)。参考图案图像Py、Pm、Pc和Pk，在不同的时刻彼此不重叠地形成在中间转印带8上。这样，参考图案图像的图像形成不同于正常打印过程中的调色剂图像形成。

在图4的右上方，反射光电传感器40被提供在中间转印带8的上方。参照图1和4，在参考图案图像的检测过程之后，参考图案图像通过中间转印单元15的清洁单元10被去除。

反射光电传感器40以下面的次序来检测来自参考图案图像Py、Pm、Pc和Pk的每个参考图像组成部分的光反射。

在检测完参考图案图像Pk的十个参考图像组成部分后，反射光电传感器40检测参考图案图像Pc的十个参考图像组成部分。随后，该反射光电传感器40一个接一个地检测参考图案图像Pm和Py的10个参考图像组成部分。反射光电传感器40根据每个参考图案图像的光反射来产生电压信号并且向控制器150输出该电压信号。控制器150根据从反射光电传感器40发送的电压信号，计算每个参考图像组成部分的图像浓度。计算出的数据被依次存储在RAM 150b中。

控制器150以下述方式将每个参考图像组成部分的图像浓度转换成调色剂附着量。控制器150基于如图5所示的在调色剂附着量与检测到的电压信号之间的关系，将对应于参考图案图像Py、Pm、Pc和Pk的十个参考图像组成部分的每一个的输出信号转换成调色剂附着量。然后，将转换后的数据存储在RAM 150b中。在将转换后的数据存储在RAM 150b中的同时，控制器150根据每个参考图案图像的条件来估计显影电势。参考图案图像的信息数据也存储在RAM 150b中。对参考图案图像Pk1、Pc1、Pm1和Py1依次执行上述处理步骤。

图5为在每个参考图案图像的显影电势与所述处理步骤获得的调色剂附着量之间的关系的X-Y图示。在图5中，X轴示出电势(显影电势VB与参考图案图像电势VD之间的电势差VB-VD)(，V)，而Y轴示出调色剂附着量M/A(mg/cm²)。

控制器150选择表示每个参考图案图像的显影电势与调色剂附着量之间的关系的图示数据的线性部分。控制器150通过将最小二乘法应用到线性部分的图示数据来计算每种颜色的线性方程(A＝A₁×X+B₁)。进一步，控制器150计算显影电势，以便通过线性方程获得目标调色剂附着量。计算出的显影电势被反馈到图像形成条件。即，图像形成条件由显影电势控制。结果，通过反馈处理，图像浓度可以保持在预定的水平。

图6示出了T传感器56(56Y、56M、56C和56K)的电路结构。T传感器56包括振荡器21、共振电路22、相位比较器电路23、积分电路24和阻抗转换电路25。振荡器21包括共振器OS、电容器C1和C2、异或(exclusiveOR)电路EOR1和电阻器R1。共振器OS包括固体共振器，例如，晶体共振器或陶瓷共振器。振荡器21以固体共振器的固有频率振荡。

共振电路22包括第一和第二LC共振电路，以及电阻器R3和R8。第一LC共振电路包括线圈L1、电容器C3和变容二极管D。第二LC共振电路包括线圈L2和电容器C4。线圈L1和L2以磁偶合系数常量k耦合。

振荡器21的振荡频率接近于第一和第二共振电路的共振频率。线圈L1和L2的电感随着显影单元5中的显影剂53(53Y、53M、53C和53K)的磁导率(调色剂浓度)而变化。控制电压作为外部电压Vcnt从控制器150通过电阻器R8被施加到变容二极管D的两端。

共振电路22接收振荡器21的输出信号并且根据在振荡器21的振荡频率和共振电路22的共振频率之间的差来改变共振电路22的输出。由于显影单元5中的显影剂53(53Y、53M、53C和53K)的磁导率(调色剂浓度)影响共振电路22的共振频率，因此可通过共振电路22的输出变化来检测显影剂53(53Y、53M、53C和53K)的磁导率(调色剂浓度)。

相位比较器电路23包括异或电路EOR2、电容器C5以及电阻器R4和R5。相位比较器电路23将振荡器21的相位与共振电路22的相位进行比较，并检测它们之间的相位差。积分电路24包括电阻器R6和电容器C6，以对相位比较器电路23的输出进行积分。

阻抗转换电路25包括晶体管Q和电阻器R7，以执行阻抗转换。积分电路24的输出信号作为调色剂浓度检测信号通过阻抗转换电路25输出到控制器150。调色剂浓度检测信号是与显影单元5中的显影剂53(53Y、53M、53C和53K)的磁导率(调色剂浓度)变化相对应的信号。

在打印机100中，当安装全新的(brand new)处理盒6Y、6M、6C和6B时，控制器150利用未使用过的两组分显影剂在恒定的调色剂浓度下执行对处理盒6Y、6M、6C和6B的T传感器56Y、56M、56C和56K的校正。全新的处理盒6Y、6M、6C、和6B的显影单元5Y、5M、5C和5B包括未使用过的显影剂，其具有8wt％的调色剂浓度。

控制器150改变T传感器56Y、56M、56C和56K的外部输入电压Vcnt，以使得相对于在每种颜色具有8wt％的调色剂浓度的显影剂，T传感器56Y、56M、56C和56K的每个输出电压Vt均变为2.5V。在T传感器56Y、56M、56C和56K的校正处理期间，控制器150记忆所述外部输入电压Vcnt。当T传感器56Y、56M、56C和56K执行检测时，控制器150将T传感器56Y、56M、56C和56K的外部输入电压Vcnt设置为所记忆的Vcnt值。

在正常打印操作期间，T传感器56Y、56M、56C和56K检测显影单元5中的显影剂53的调色剂浓度。控制器150通过根据T传感器56Y、56M、56C和56K的每个输出电压Vt与目标值Vtref之间的差分别控制调色剂供应单元32Y、32M、32C和32K的驱动马达41Y、41M、41C和41k，来控制从调色剂供应单元32Y、32M、32C和32K向显影单元5Y、5M、5C和5B的调色剂供应。

更具体地说，控制器150根据下列公式(1)和(2)来确定调色剂供应量。控制器150基于由公式(1)和(2)确定的调色剂供应量，通过分别驱动以旋转调色剂供应单元32Y、32M、32C和32K的调色剂驱动马达(未示出)，来控制从调色剂供应单元32Y、32M、32C和32K到显影单元5Y、5M、5C和5B的调色剂供应。

当Vt＞Vtref时，

调色剂供应量＝α×(Vt-Vtref)/(T传感器的灵敏度)  ……(1)

当Vt＜Vtref时，

调色剂供应量＝0  ……(2)

其中，α为比例常数，其定义对于T传感器56Y、56M、56C和56K的调色剂浓度检测的调色剂供应量的反应。在本公开内容的第一示例实施例中，α为0.3。

图7为表示在调色剂浓度TC与T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压Vt之间的关系的图。如图7所示，当调色剂浓度处于低区域时，Vt在5v处达到饱和。因此，不可能精确地检测出调色剂浓度。与此同时，如图7所示，当调色剂浓度位于高区域时，Vt在0v处达到饱和。因此，也不可能精确地检测出调色剂浓度。

当调色剂浓度位于低区域，即，Vt在预定Vt或更多、但达到饱和时，控制器150通过替换利用全新的显影剂获得的Vcnt值来使用不同的Vcnt值。

在本公开内容的第一示例实施例中，当两组分调色剂的调色剂浓度从未使用过的显影剂的调色剂浓度显著地变化到Vt值时，例如，Vt＞4.0v，则控制器150使用与利用全新的显影剂获得的Vcnt值相差0.2v的较低Vcnt值。即，控制器150取3.6v作为Vcnt值。利用这个变化，可以检测到在调色剂浓度较低区域的调色剂浓度。

同时，当调色剂浓度处于高区域时，即，Vt在预定Vt或更小、但达到饱和时，控制器150通过从在盒6Y、6M、6C和6K被换成全新的盒时所获得的Vcnt值替换Vcnt值而使用不同的Vcnt值。在这种情况下，与调色剂浓度处于低区域的情况相反，控制器150使用比初始设置值高0.2v的值。即，控制器150使用4.0v作为Vcnt值来检测Vt。利用这种变化，就可以在由于Vt值达到饱和而无法检测Vt的调色剂浓度的高区域检测到调色剂浓度。

如图7所示，当Vcnt值改变时，Vt值也改变。因此有必要对Vt值进行校正以匹配变动后的Vcnt值。在磁导率传感器之间可能仍会存在一些变化，但是，如图8所示，Vcnt值与Vt值之间的关系近似恒定。

控制器150根据公式(3)执行对Vt值的校正。

(校正后的Vt)＝(Vt的检测值)-ΔVcnt×S…(3)

其中，ΔVcnt为当调色剂浓度变化时Vcnt值的变化，S为图8中的数据线(Vt比Vcnt)的斜率。在这个示例实施例中，S为4.0。

这样，控制器150执行对Vt值的校正，以便如图7中“根据公式(3)进行校正后的Vt值”表示的线所示，调色剂浓度与Vt值之间的关系在从低调色剂浓度到高调色剂浓度的较宽范围内具有线性关系。结果，利用关于Vt值的一种关系可以确定出调色剂浓度。

根据第一示例实施例，打印机具有调整模式，所述调整模式可通过调整外部输入电压Vcnt来抵偿输出变化。T传感器56Y、56M、56C和56K为调色剂浓度传感器。最初，T传感器56Y、56M、56C和56K利用未使用过的两组分显影剂在恒定的调色剂浓度下通过改变T传感器56Y、56M、56C和56K的外部输入电压来检测调色剂浓度。

当两组分调色剂的调色剂浓度偏离未使用过的显影剂的调色剂浓度时，通过根据T传感器56Y、56M、56C和56K与外部输入电压之间的关系改变外部输入电压来校正调色剂浓度传感器的输出信号。

这样，T传感器56Y、56M、56C和56K通过外部输入电压被校正，从而T传感器56Y、56M、56C和56K输出适当的调色剂浓度检测信号。即使当两组分调色剂的调色剂浓度偏差很大时，T传感器56Y、56M、56C和56K的输出也不会饱和。结果，可以精确地检测调色剂浓度。

作为使用电子照相方法的另一个图像形成设备，将描述根据实施例的第二个示例的打印机。在T传感器56Y、56M、56C和56K的校正处理期间，控制器150通过改变T传感器56Y、56M、56C和56K的外部输入电压Vcnt以使得T传感器56Y、56M、56C和56K的每个输出电压相对于具有8wt％的显影剂变为2.5V，由此获得图8所示的Vcnt与Vt值之间的线性的斜率S。

在校正处理中获得由图8中的图示所示的Vt值期间，控制器150利用最小二乘法执行对Vcnt与Vt的线性区域中的图示的近似。计算出的斜率定义为S。这样，直接获得斜率S。结果，减小了T传感器56Y、56M、56C和56K的Vt变化，并改善了检测精确度。

根据第二示例实施例，在恒定的调色剂浓度下，T传感器56Y、56M、56C和56K通过改变外部输入电压来检测调色剂浓度。相对于外部输入电压Vcnt的T传感器56Y、56M、56C和56K的调色剂浓度传感器的输出电压被存储。(T传感器56Y、56M、56C和56K的校正模式)

当两组分调色剂的调色剂浓度偏离未使用过的显影剂的调色剂浓度时，控制器150为调色剂浓度传感器输出校正机构，并根据T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压与存储在RAM 150b种的外部输入电压Vcnt之间的关系进行控制，以改变外部输入电压。控制器150执行对T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压的校正。结果，可以通过检测在Vcnt值改变时的Vt变化来更精确地检测调色剂浓度。

进一步，根据第一和第二示例实施例，控制器150通过在两组分显影剂的磁导率偏离未使用过的显影剂的磁导率时改变外部输入电压，来执行对T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压校正。即使两组分调色剂的磁导率变化很大，T传感器的输出电压也不会饱和。结果，可以精确地检测调色剂浓度。

作为利用电子照相方法的另一个图像形成设备，根据实施例的第三个示例的打印机将被描述。根据实施例的第三个示例的打印机在打印机改变线速度时改变Vcnt值。如果该打印机将线速度从正常速度变小到线速度的一半，并保持Vcnt值，则两组分调色剂的表观磁导率增加。结果，如图9所示Vt在低调色剂浓度处饱和，并且无法检测到实际的调色剂浓度。

当处理线速度从155mm/sec的正常线速度变小到75.5mm/sec的一半线速度时，控制器150根据从线速度交换(exchange)单元发出的线速度交换信号，将Vcnt值设置为比在正常线速度时的预定Vcnt值低的值，以便匹配正常线速度下调色剂浓度和Vt值之间的关系。

在这种情况下，Vcnt的变化量可以不应用到公式(3)的ΔVcnt。那么，可以不依赖于处理线速度来获得类似的调色剂浓度检测范围。

根据第三示例实施例，控制器150通过在处理线速度变化时改变外部输入电压来执行对T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压的校正。结果，可以在线速度发生变化时精确地检测调色剂浓度，而T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压不会达到饱和。

作为利用电子照相方法的另一个图像形成设备，根据实施例的第四个示例的打印机将被描述。根据实施例的第四个示例的打印机在环境传感器(未示出)检测到温度和湿度的变化时改变Vcnt值。

如果变为高温度和高湿度，则两组分调色剂的表观磁导率增大。同时，如果变为低温度和低湿度，则两组分调色剂的表观磁导率减小。结果，如图10所示，不能在高温度和高湿度的情况下在高调色剂浓度中检测调色剂浓度，也不能在低温度和低湿度的情况下在低调色剂浓度中检测调色剂浓度。

控制器150根据环境传感器的检测信号，在高温度和高湿度的情况下将Vcnt值设置为较低的值，在低温度和低湿度的情况下将Vcnt值设置为预定的较高的值。通过这种设置，在高温度和高湿度的情况下，在调色剂浓度和Vt值之间的关系变得与在正常温度和正常湿度情况下的关系相类似。类似地，在低温度和低湿度的情况下，在调色剂浓度和Vt值之间的关系与在正常温度和正常湿度情况下的关系相类似。

在这些情况下，将Vcnt的变化量应用到公式(3)的ΔVcnt。那么，可以不依赖于温度和湿度获得类似的调色剂浓度检测范围。

根据第四示例实施例，控制器150通过在温度和湿度发生变化时改变外部输入电压来执行对T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压进行校正。结果，在温度和湿度发生改变时，可以精确地检测调色剂浓度，而T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压不会达到饱和。

作为利用电子照相方法的另一个图像形成设备，根据实施例的第五个示例的打印机将被描述。根据实施例的第五个示例的打印机根据图像面积比来改变Vcnt值。所述图像面积比是图像相对于纸张面积的比，所述图像是要被转印到纸张上的图像，或要被显影的静电潜像，或输入到显影单元的图像。

如果图像面积比高，则两组分调色剂的表观磁导率增大。同时，如果图像面积比低，则两组分调色剂的表观磁导率减小。结果，如图11中所示，在高图像面积比的情况下在高调色剂浓度中无法检测调色剂浓度，并且在低图像面积比的情况下在低调色剂浓度中无法检测调色剂浓度。

控制器150通过输入或传输到显影单元7的图像数据计算出图像面积比。控制器150将计算出的图像面积比定义为纸张上的图像面积比。

当图像面积比高于第一预定值时，控制器150利用预定的较低值来执行对Vcnt值的校正，且当图像面积比低于第二预定值时，控制器150利用预定的较高值来执行对Vcnt值的校正。通过这种设置，在偏离的图像面积比情况下，在调色剂浓度和Vt值之间的关系变成在正常图像面积比情况下的关系。

在这些情况中，Vcnt的变化量不会被应用到公式(3)的ΔVcnt。那么，可以不依赖于图像面积比获得类似的调色剂浓度检测范围。

根据第五个示例实施例，控制器150通过根据图像面积比改变外部输入电压来执行对T传感器56Y、56M、56C和56K的输出电压的校正。结果，即使在由于图像面积比改变而使调色剂浓度发生较大变化时，也可以精确地检测调色剂浓度，而T传感器56Y、56M、56C和56K的输出不会达到饱。

按照上述教导可对本发明进行多种附加的修改和变化。因此可以理解，在所附权利要求书的范围内，可实践本专利说明书所公开的内容，而不局限于说明书中的特定描述。

Claims (9)

1、一种调色剂浓度控制器，包括：

控制器，其被配置为根据对两组分调色剂的调色剂浓度的检测结果控制调色剂供应量；以及

传感器单元，其被配置为检测所述两组分调色剂的调色剂浓度，并且包括：

校正机构，其在两组分调色剂的调色剂浓度从未使用过的显影剂的调色剂浓度偏离预定量时，根据传感器单元的输出电压变化与所述未使用过的显影剂的调色剂浓度的关系数据改变外部输入电压，由此来校正所述传感器单元的输出信号，以便控制调色剂的供应量，所述未使用过的显影剂的调色剂浓度通过改变外部输入电压从未使用过的两组分调色剂检测。

2、如权利要求1所述的调色剂浓度控制器，其中，所述传感器单元为磁导率传感器，并且包括共振电路和振荡器，

所述共振电路包括

线圈，其根据所述两组分调色剂的磁导率改变电感，以及

调整机构，其在所述两组分调色剂的调色剂浓度的变化通过所述线圈的电感变化被检测到时，通过外部输入电压调整所述共振电路的输出电压，

所述振荡器在所述共振电路的共振频率附近振荡。

3、如权利要求1或2之一所述的调色剂浓度控制器，

其中，所述校正机构存储在调色剂浓度为恒定的条件下、通过改变外部输入电压而获得的所述传感器单元的输出电压与外部输入电压之间的相关数据，

其中，所述校正机构通过在所述两组分调色剂的调色剂浓度从所述未使用过的显影剂的调色剂浓度偏离预定量时改变所述外部输入电压，来利用所所述相关数据校正所述传感器单元的输出电压。

4、如权利要求1至3中任意一项所述的调色剂浓度控制器，

其中，所述校正机构通过在所述两组分调色剂的磁导率从未使用过的显影剂的磁导率偏离预定量时改变所述外部输入电压来校正所述传感器单元的输出信号。

5、如权利要求1至4中任意一项所述的调色剂浓度控制器，

其中，所述校正机构通过在处理线速度改变时改变所述外部输入电压来校正所述传感器单元的输出信号。

6、如权利要求1至5中任意一项所述的调色剂浓度控制器，

其中，所述校正机构通过在温度或湿度改变时改变所述外部输入电压来校正所述传感器单元的输出信号。

7、如权利要求1至6中任意一项所述的调色剂浓度控制器，其中，所述校正机构通过根据图像面积比改变所述外部输入电压来校正所述传感器单元的输出信号。

8、一种图像形成设备，包括：

控制器，其被配置为根据对两组分调色剂的调色剂浓度的检测结果来控制调色剂供应量；以及

传感器单元，其被配置为检测所述两组分调色剂的调色剂浓度，并且包括，

校正机构，其在所述两组分调色剂的调色剂浓度从未使用过的显影剂的调色剂浓度偏离预定量时，基于所述传感器单元的输出电压变化与所述未使用过的显影剂的调色剂浓度的关系数据改变外部输入电压，由此来校正所述传感器单元的输出信号，以便控制所述调色剂供应量，所述未使用过的显影剂的调色剂浓度通过改变所述外部输入电压从所述未使用过的两组分调色剂中检测。

9.一种控制调色剂浓度的方法，包括步骤：

通过改变外部输入电压由传感器单元检测未使用过的两组分调色剂的调色剂浓度；

在打印期间检测两组分调色剂的调色剂浓度；

根据所述传感器单元的输出信号供应调色剂；以及

当所述两组分调色剂的调色剂浓度从所述未使用过的显影剂的调色剂浓度偏离预定的量时，基于所述传感器单元的输出电压变化与该未使用过的显影剂的调色剂浓度的关系数据改变外部输入电压，由此来校正该传感器单元的输出信号，以便控制调色剂供应量。

Images