CN101776855A - 图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像形成装置，该图像形成装置包括：图像载体，在其表面上提供了固体润滑剂，该图像载体在表面上形成图像并保持图像；被施加了电压的充电部件，其与所述图像载体接触以提供电荷；向所述充电部件施加电压的电压施加部，其能够将电压在其上叠加了DC电压和AC电压的叠加电压和只包括DC电压的非叠加电压之间进行切换；形成调色剂图像的图像形成部；将所形成的调色剂图像转印到转印体的转印装置；清洁部件，其接触所述图像载体，以从所述表面刮除不需要的物质；以及电压切换部，其根据所述固体润滑剂的量，将要施加到所述充电部件的电压在所述叠加电压和所述非叠加电压之间进行切换。

Description

图像形成装置
技术领域
本发明涉及图像形成装置。
背景技术
存在一种包括充电装置以对感光体的表面上的感光层充电的图像形成装置。充电装置通过充电辊向感光体施加叠加了AC电压的DC电压。
在这种设置有充电装置的图像形成装置中，通过根据装置中的温度和湿度将充电电势或充电电流控制到一定范围来抑制感光层的磨损，或者通过在图像形成处理的各周期中对要施加于充电辊的电压的停止进行控制来抑制感光层的磨损(例如，参见日本特开平07-244419号公报、10-221931号公报、以及09-101655号公报)。
发明内容
考虑到以上情形而做出本发明，并且本发明提供一种成像装置，其中，在图像载体上的各个点的磨损状态是均匀的。
根据本发明的第一方面，提供了一种图像形成装置，该图像形成装置包括：
图像载体，在该图像载体的表面上提供了固体润滑剂，该图像载体在表面上形成图像并保持图像；
充电部件，该充电部件被施加了电压，该充电部件与所述图像载体接触以向所述图像载体提供电荷；
电压施加部，该电压施加部向所述充电部件施加电压，该电压施加部能够在其上叠加了DC电压和AC电压的叠加电压和只包括DC电压的非叠加电压之间切换电压；
图像形成部，该图像形成部在由所述充电部件进行了充电的所述图像载体的表面上形成调色剂图像；
转印装置，该转印装置将形成在所述图像载体的表面上的调色剂图像转印到转印体；
清洁部件，该清洁部件在所述调色剂图像转印到所述转印体之后与所述图像载体的表面接触，以从所述表面刮除不需要的物质；以及
电压切换部，该电压切换部根据所述图像载体上的所述固体润滑剂的量，在所述叠加电压和所述非叠加电压之间切换要由所述电压施加部施加到所述充电部件的电压。
根据本发明的第一方面，能够在所述图像载体上的各个点处抑制磨损状态的不均匀分布。
根据本发明的第二方面，所述图像形成装置中的所述电压切换部进一步包括：
环境感测部，该环境感测部感测所述图像载体上的环境；以及
环境响应切换部，当所述环境感测部的感测结果指示其中所述固体润滑剂的量相对来说大于其它环境的预定环境时，该环境响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
根据本发明的第二方面，能够在各种环境中抑制磨损状态的不均匀分布。
根据本发明的第三方面，所述图像形成装置中的所述电压切换部进一步包括：
温度和湿度感测部，该温度和湿度感测部感测所述图像载体的温度和湿度环境；以及
温度和湿度响应切换部，当所述环境感测部的感测结果指示预定的高温高湿环境时，该温度和湿度响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
根据本发明的第三方面，能够在各种温度与湿度环境中抑制磨损状态的不均匀分布。
根据本发明的第四方面，所述图像形成装置中的所述电压切换部进一步包括：
电阻感测部，该电阻感测部感测所述充电部件的电阻；以及
电阻响应切换部，当所述电阻感测部的感测结果指示预定的低电阻状态时，该电阻响应切换部将施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
根据本发明的第四方面，能够通过所述充电部件的电阻值来间接地确认环境。
根据本发明的第五方面，所述图像形成装置中的所述电压切换部进一步包括：
量感测部，该量感测部直接或间接地感测所述图像载体上的所述固体润滑剂的量；以及
量响应切换部，当所述量感测部的感测结果指示预定的大量固体润滑剂时，该量响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
根据本发明的第五方面，能够在固体润滑剂的各个量下抑制磨损状态的不均匀分布。
根据本发明的第六方面，所述图像形成装置中的所述电压切换部进一步包括：
摩擦感测部，当所述清洁部件刮除不需要的物质时，该摩擦感测部感测所述图像载体的表面与所述清洁部件之间的摩擦强度；以及
摩擦响应切换部，当所述摩擦感测部的感测结果偏离了预定的强度范围时，该摩擦响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
根据本发明的第六方面，能够通过摩擦强度间接地确认所述固体润滑剂的量。
具体实施方式
将基于以下附图详细地描述本发明的示例性实施方式，在附图中：
图1是例示了作为根据第一示例性实施方式的图像形成装置的打印机的主要部分的结构的示意图；
图2是例示了黄色图像形成部的结构的示意图；
图3A例示了形成在感光辊11Y的表面上的感光层上的金属皂膜(soap film)的状态，而图3B例示了位于金属皂膜上的调色剂的状态；
图4是说明电压切换动作的示意图；
图5例示了第二示例性实施方式的图像形成装置的结构，其中，对图2例示的结构增加了输出AC电压峰值检测部166Y；
图6是说明第三示例性实施方式的示意图；以及
图7是例示了金属皂量与驱动电流之间的关系的曲线图。
具体实施方式
图1是例示了作为根据本发明第一示例性实施方式的图像形成装置的打印机的主要部分的结构的示意图。
参照图1，打印机1包括四个图像形成部10Y、10M、10C和10K。图像形成部包括感光辊11Y、11M、11C和11K、充电辊12Y、12M、12C和12K、曝光部13Y、13M、13C和13K、显影部14Y、14M、14C和14K、一次转印辊15Y、15M、15C和15K、充电控制装置16Y、16M、16C和16K、清洁装置17Y、17M、17C和17K、以及除电灯(erase lamp)18Y、18M、18C和18K。打印机1能够执行全色打印，添加到这些部件的字母Y、M、C和K指定黄色、品红色、青色和黑色的图像形成部件。
打印机1还包括中间转印带30、二次转印辊32、定影装置33、张紧辊34、以及控制部35。
将对打印机1的彩色图像形成操作进行描述。
首先，黄色图像形成部10Y开始调色剂图像形成。在除电灯18Y消除了在箭头A方向上转动的感光辊11Y的表面上的电之后，转动的充电辊12Y在与感光辊11Y接触的同时对感光辊11Y提供预定电荷。充电控制装置16Y向充电辊12Y施加其中在预定的DC电压上叠加了AC电压的电压(以下称为叠加电压)。
然后，曝光部13Y用与黄色图像对应的曝光光线照射感光辊11Y的表面以形成潜像。显影部14Y用黄色显影剂对潜像进行显影以在感光辊11Y上形成黄色显影图像。一次转印辊15Y将黄色显影图像转印到中间转印带30上以形成转印图像。中间转印带30在箭头B的方向上循环地移动，品红色图像形成部10M形成调色剂图像，以使得当转印到中间转印带30上的黄色转印图像到达位于中间转印带30的移动方向的下游侧的品红色图像形成部10M的一次转印辊15M时，品红色显影图像到达一次转印辊15M。一次转印辊15M将品红色显影图像转印到中间转印带30上的黄色转印图像上，将品红色显影图像叠加在黄色转印图像上。
然后，青色图像形成部10C和黑色图像形成部10K按相似的定时依次地形成显影图像，一次转印辊15C和15K依次地将显影图像转印到中间转印带30上的黄色和品红色转印图像上，将青色和黑色显影图像叠加在黄色和品红色转印图像上。
二次转印辊32执行转印在中间转印带30上的多色转印图像向纸张200的二次转印。在箭头C的方向上传送被转印了多色转印图像的纸张200，定影装置33将多色转印图像定影到纸张200上以形成彩色图像。
图2是例示了黄色图像形成部的结构的示意图。由于除了黄色图像形成部以外的其它图像形成部也具有与图2的结构和功能相同的结构和功能，因此下面将代表性地描述黄色图像形成部10Y。
图2例示了组成图像形成部10Y的各个部件。显影部14Y包括被施加了显影偏压的显影辊141Y和其中存储有显影剂的壳体。显影剂包括调色剂和磁性载体，作为一种固体润滑剂的金属皂(例如，硬脂酸锌)附着到调色剂。磁性载体是通过与调色剂的摩擦来对调色剂进行充电的磁性颗粒。充电后的调色剂静电附着到磁性载体。尽管没有示出，但是显影辊141Y包括圆柱形套筒和磁辊。圆柱形套筒在箭头C的方向上转动。磁辊固定在套筒的内部并独立于套筒，并且沿着套筒旋转方向在磁辊中布置有多个磁体。通过从设置在套筒内的磁辊产生的磁力，将存储在壳体中的显影剂吸附到套筒表面上。将AC电压和显影偏压相互叠加地施加到显影辊141Y，由此在显影辊141Y与感光辊11Y上的静电潜像的背景部分之间产生电场。该电场朝向如下方向：在该方向上，防止了吸附到显影辊141Y(套筒表面)的显影剂中的调色剂附着到静电潜像的背景部分。对显影辊141Y与静电潜像的背景部分之间的电势差进行调整，以抑制极性相反的调色剂由于过大的电势差而附着到背景部分并且抑制低带电的调色剂由于过小的电势差而附着到背景部分。另一方面，在形成于显影辊141Y与感光辊11Y之间的显影区中，通过在显影辊141Y与感光辊11Y的静电潜像之间所产生的电场，将吸附到显影辊141Y的表面上的显影剂中的调色剂静电吸引到感光辊11Y的静电潜像侧，因此调色剂附着到静电潜像以形成调色剂图像。
一次转印辊15Y将感光辊11Y上的调色剂图像转印到中间带200上。清洁部件17Y去除残留在感光辊11Y上的调色剂，除电灯18Y去除感光辊11Y的静电。清洁部件17Y是本发明的清洁部件的示例。由橡胶或树脂制成的清洁部件17Y与感光辊11Y的表面弹性接触，清洁部件17Y能够刮除残留在感光辊11Y上的调色剂而不刮伤感光辊的表面。
下面将结合图2来描述黄色图像形成部10Y中包括的充电控制装置16Y的详细结构。
充电控制装置16Y包括控制部162Y、电压施加部163Y、以及环境传感器165Y。控制部162Y和环境传感器165Y构成本发明的电压切换部的示例，电压施加部163Y相当于本发明的电压施加部的示例，环境传感器相当于环境感测部的示例以及温度和湿度感测部的示例，控制部162Y相当于本发明的环境响应切换部的示例以及本发明的温度和湿度响应切换部的示例。
除非感光辊11Y处于高温高湿的环境中，否则控制部162Y就指示电压施加部163Y向充电辊12Y施加叠加电压(AC+DC)，由此为感光辊11Y充电。当通过叠加电压为感光辊11Y充电时，在时间上和空间上保持了充电均匀性。
出于防止感光辊11Y的感光层的磨损和在低温和低湿环境中改善清洁性能的这两个原因，第一示例性实施方式的打印机1采用了这样一种结构：其中，使用显影剂中所包括的金属皂(例如，硬脂酸锌)在感光辊11Y的表面上形成保护膜。尽管即使用刷子将金属皂涂覆到感光辊表面，金属皂也形成保护膜，但是在第一示例性实施方式中采用了具有较少部件的结构。
显影剂中的金属皂相当于本发明的固体润滑剂的示例。当用金属皂在感光辊11Y的表面上形成保护膜时，在保护膜保护感光辊11Y的表面的同时，容易从感光辊11Y去除调色剂。
在图1的打印机1的感光辊11Y中，由于在通过操作而提供纸张尺寸的指示后形成图像，因此在根据所指示的纸张尺寸来形成图像的过程中，在根据最大纸张尺寸来形成图像时使用的图像形成区内产生了图像形成区和非图像形成区。在其中金属皂容易附着到感光辊的表面的高温高湿环境中，在图像形成区和非图像形成区之间在金属皂的量方面往往出现非常大的差异。
因此，在第一示例性实施方式的打印机1中，当控制充电的控制部162Y确定了从环境传感器165Y提供的温度信息和湿度信息表示预定的高温高湿环境时，控制部162Y指示电压施加部163Y将要施加于充电辊12Y的电压从叠加电压切换到只包括DC电压的要施加电压(以下，称为非叠加电压)。将结合图3和图4来描述电压切换动作。
图3A例示了感光辊11Y的表面上的感光层上形成的金属皂膜的状态，图3B例示了位于金属皂膜上的调色剂的状态。图4的部分(a)、(b)、(c)、(d)、和(e)是说明电压切换动作的示意图。
如在图3的部分(a)所示，由橡胶或树脂制成的弹性清洁部件17Y与感光辊11Y的表面接触。为了保护感光辊11Y，用金属皂在感光辊11Y的表面上形成保护膜。图3B例示了当以适量的金属皂在感光辊11Y的表面上形成了保护膜时清洁部件17Y与位于保护膜上的调色剂之间的位置关系。
图4的部分(a)例示了感光辊11Y和充电辊12Y，并且还例示了本图像形成(按照小于最大图像尺寸的图像尺寸的图像形成)中的感光辊11Y上的图像形成区和非图像形成区。图4的部分(b)例示了在具有28℃或更高温度以及85％或更高湿度的高温高湿环境(以下，将该环境称为H/H环境)下在感光辊11Y的表面上(即，在感光层上的图像形成区和非图像形成区之间)的金属皂量的差异。图4的部分(c)例示了当图4的部分(b)的H/H环境变为具有10℃或更低温度以及10％或更低湿度的低温低湿环境(以下，将该环境称为L/L环境)时与感光层上的图像形成区和非图像形成区相对应的充电辊区域在电阻值方面的差异。图4的部分(d)例示了当H/H环境变为L/L环境时感光层上的图像形成区与非图像形成区之间的表面电势的差异。图4的部分(e)例示了在图4的部分(a)的H/H环境下与图像形成区和非图像形成区中的硬脂酸锌覆盖率相对应的感光体表面的磨损量的差异。
如图3A所示，清洁部件17Y与感光辊11Y的表面接触。因此，当清洁部件17Y去除残留在感光辊11Y上的调色剂时，清洁部件17Y去除了用金属皂形成的保护膜和保护膜上的调色剂。
当在向感光辊11Y施加叠加电压的同时将感光辊11Y置于H/H环境中时，图像形成区中的金属皂含有大量的热和水分以增强金属皂对感光辊的附着率。此时，由于在图像形成区中存在调色剂，因此清洁部件17Y去除金属皂膜和调色剂二者。另一方面，由于在非图像形成区中不存在调色剂，因此几乎不会去除金属皂，由此金属皂的膜厚度增加。图4的部分(b)和部分(e)例示了其中金属皂的膜厚度增加的状态。
图4的部分(b)例示了当在H/H环境中施加叠加电压(AC+DC)时感光辊表面的感光层上的非图像形成区中的膜厚度被形成为厚于图像形成区中的膜厚度的状态。当在施加叠加电压(AC+DC)的同时将感光辊11Y放入H/H环境中时，在图像形成区与非图像形成区之间出现膜厚度的很大差异。
因此，如图4的部分(e)所示，在清洁后出现感光层磨损量的很大差异。当在由于图像尺寸的变化而将非图像形成区变为图像形成区之后形成图像时，在先前曾经是非图像形成区的图像形成区中有时候出现图像缺失(image deletion)。
当将感光辊周围的环境从图4的部分(b)的H/H环境变为L/L环境时，如在图4的部分(c)中所示，根据保护膜的厚度的差异，在对应于非图像形成区的区域与对应于图像形成区的区域之间出现充电辊的电阻值的差异。电阻值的差异产生感光辊11Y的表面电势的差异，如图4的部分(d)所示。当在H/H环境中产生了电阻值的差异之后将H/H环境变为L/L环境时，在先前曾经是非图像形成区的图像形成区中获得图像浓度增大的图像。
因此，在第一示例性实施方式中，在H/H环境中，向充电辊施加非叠加电压，而不施加叠加电压。
即，当控制部162Y确定了来自环境传感器165Y的检测结果表示H/H环境时，控制部162Y指示电压施加部163Y将施加的电压从叠加电压(AC+DC)切换成非叠加电压(DC)，并且将非叠加电压(DC)施加于充电辊12Y。
图4的部分(b)和部分(e)还例示了其中施加非叠加电压(DC)的状态。从这些图中可以看出，当施加非叠加电压(DC)时，与施加叠加电压(AC+DC)的情况相比，在H/H环境和L/L环境中，都在图像形成区与非图像形成区之间获得了膜厚度的高度均匀。
因此，当电压施加部163Y在控制部162Y的控制下施加非叠加电压时，如图4的部分(b)所示，膜厚度是均匀的，并且，如图4的部分(e)的非叠加电压(DC)的线条所示，即使在H/H环境中，在感光层的图像形成区和非图像形成区中磨损量也是均匀的。结果，即使在H/H环境中连续地形成具有不同尺寸的图像，也避免了图像缺失。
当在H/H环境中预先将要施加的电压切换成非叠加电压时，由于保护膜的厚度是均匀的，因此如图4的部分(c)和部分(d)所示，即使将H/H环境变为L/L环境，充电辊的电阻值和感光层的表面电势也都是均匀的。因此，如图4的部分(c)和部分(d)所示，在先前曾经是非图像形成区的图像形成区中避免了高浓度的图像。
下面将描述根据第二示例性实施方式的图像形成装置。
第二示例性实施方式的图像形成装置与第一示例性实施方式的图像形成装置之间的主要差别在于控制部162Y所执行的控制。因此，以下的说明的重点在于由控制部162Y执行的控制。
除了如图4的部分(c)所示的由保护膜厚度造成的电阻值差异之外，通常，充电辊12Y还具有这样的特性：电阻值随着温度和湿度环境的变化而变化。
因此，在第二示例性实施方式中，控制部162Y通过使用充电辊的电阻值的变化来确定环境的变化。即，控制部162Y感测充电辊12Y的电阻，并且当充电辊12Y的电阻指示预定的低电阻值时确定感光辊11Y处于H/H环境，并且控制部162Y将要施加的电压从叠加电压切换到非叠加电压。
图5例示了第二示例性实施方式。
在图5的第二示例性实施方式的图像形成部10Y中，向图2的第一示例性实施方式的图像形成部10Y添加了输出AC电压峰值检测部166Y。在将AC电压叠加在DC电压上时，第二示例性实施方式的电压施加部163Y供应恒定电流，从而保持AC恒定。
在图5的结构中，输出AC电压峰值检测部166Y检测AC电压的正弦波中的峰和谷之间的电压差(峰到峰)。当输出AC电压峰值检测部166Y所检测到的电压差等于或低于预定值时，控制部162Y确定感光辊11Y被置于H/H环境，并将要施加的电压从叠加电压切换成非叠加电压。在第二示例性实施方式中，输出AC电压峰值检测部相当于本发明的环境感测部的示例。可以对DC分量的施加电压和电流特性或者要施加的DC电压和感光体表面电势进行检测以执行控制，而不是检测AC电压的峰值。
最后，以下将描述根据第三示例性实施方式的图像形成装置。
第三示例性实施方式与第一示例性实施方式的主要区别同样在于控制部162Y所执行的控制。因此，以下的说明同样集中在控制部162Y所执行的控制上。
在第三示例性实施方式中，不对环境变化进行感测，而对金属皂的附着量的变化进行感测，以切换要施加的电压。当金属皂的附着量改变时，感光辊11Y与清洁部件17Y之间的摩擦强度也发生改变，由此改变感光辊11Y的转矩。为了实现稳定的图像形成，对使感光辊转动的驱动部的驱动电流进行控制以使感光辊稳定地转动；因此转矩的变化导致驱动部168Y的驱动电流的变化。因此，在第三示例性实施方式中，控制部162Y通过对用于使感光辊11Y转动的驱动电流进行感测来确定金属皂的量，并基于该确定来切换要施加的电压。
图6和图7是说明第三示例性实施方式的图。
图6例示了使感光辊11Y转动的驱动部168Y(在图2中省略)。驱动部168Y包括用于转动感光辊11Y的电机，控制部162Y检测流过该电机的驱动电流。
当检测出的驱动电流偏离了预定的电流范围时，控制部162Y将要施加的电压从叠加电压切换成非叠加电压。在第三示例性实施方式中，控制部162Y相当于本发明的摩擦响应切换部的示例和本发明的摩擦感测部的示例。
将对预定的电流范围进行描述。
图7是例示了金属皂量与驱动电流之间的关系的曲线图。在图7中，横轴表示时间，纵轴表示驱动电流。
在图7的曲线图中，当施加叠加电压时，随着时间的流逝，作为固体润滑剂的金属皂的量增加，从而使膜厚度变厚，并且调色剂刮力增加，由此增强驱动电流。后来，当固体润滑剂的量进一步增加时，最终在保护膜中产生裂开(cleavage)，并且摩擦强度迅速降低以减少驱动电流。图7的箭头表示产生裂开的时间。
由于裂开之前的高电流值(曲线图的峰值)和裂开之后的低电流值(曲线图的右下部)都意味着过量的金属皂，所以当驱动电流表示高电流值或低电流值时，将要施加的电压切换成非叠加电压以抑制金属皂量。如图7所示，在非叠加电压(DC)下，适当地稳定了金属皂量，驱动电流也变成稳定值。
即，将预定的电流范围设置在所述高电流值与所述低电流值之间，从而包括该稳定值。
在示例性实施方式中，引用了打印机作为本发明的图像形成装置的示例。另选的是，本发明的图像形成装置可以是复印机或传真机。
在示例性实施方式中，引用了其中通过转印带将调色剂图像转印到记录纸张的间接转印型图像形成装置作为本发明的图像形成装置的示例。另选的是，本发明的图像形成装置可以是其中使用转印辊等将调色剂图像直接地转印到记录纸张的直接转印型图像形成装置。
这里，将对调色剂进行描述。调色剂的体积平均颗粒直径的范围可以从大约2μm到大约10μm，更优选的是从大约3μm到大约8μm，进一步优选的是从大约5μm到大约7μm。如果调色剂具有狭窄的颗粒直径分布则是理想的。更具体地说，下式表示的GSDp(数量颗粒尺寸分布)可以是1.25或更小，更优选的是1.22或更小：
GSDp＝{(D84p)/(D16p)}0.5
GSDp是16％直径(缩写为D16p)与84％直径(D84p)的比率的平方根，其中，按照升序来转换调色剂的直径颗粒数量。当体积平均颗粒直径和GSDp都落入所述范围内时是理想的，这是因为几乎不会妨碍本发明的固体润滑剂的效果。
调色剂的形状系数SF1的范围可以从大约110到大约140，并且更优选地从大约120到大约140。众所周知，在电子照相工艺的转印处理中容易转印球形的调色剂，而在清洁处理中容易清洁不规则的调色剂。形状系数SF1落入在本发明中所述的范围内是理想的，这是因为可以恰当地执行转印和清洁，由此使调色剂几乎不残留在感光体表面上，从而几乎不会妨碍本发明的固体润滑剂的效果。
对于使得体积平均颗粒直径、GSDp和形状系数落入所述范围内的调色剂制造方法并没有特别的限制。例如，也可以通过增加使用乳液聚合(emulsion polymerization aggregation)、悬浮聚合(suspensionpolymerization)、或混合粉碎(mixing crushing)等(这些是通用的化学制造方法)的调色剂分类处理的次数，然后通过以热空气等改变形状，从而获得调色剂。
对于添加到调色剂中的固体润滑剂没有特别的限制。可以使用所谓的金属皂(其为具有较高脂肪酸的金属盐)作为固体润滑剂，并且更具体地说，在本发明中优选地使用硬脂酸锌作为固体润滑剂。
调色剂中所包含的材料的示例包括结合树脂(binding resin)、着色剂、分型剂、充电控制剂、以及外部添加剂。可以使用载体作为显影剂。对于调色剂中所包含的材料没有限制。例如，可以使用在美国专利第7303846号中描述的材料。
最后，将对与各示例性实施方式相对应的实施例进行描述。
下面，将对与第一示例性实施方式对应的实施例1和与实施例1进行比较的比较例1进行描述。
<实施例1>
将APEOSPORT C655I(富士施乐有限公司的产品)的黑色图像形成引擎中的充电装置从电晕管更换为充电辊，并且拆除硬脂酸锌的外部供应部件(杆状硬脂酸锌和供应刷)，由此形成具有图2的结构的实验性机器。使用具有图2的结构的实验性机器来针对总共40000张A4纸执行实机运行。在实机运行中，在H/H环境(28℃和85％)中输出30000张A4纸，并且之后在L/L环境(10℃和15％)中输出10000张A4纸。
使用针对CMYK颜色中的每一种都具有30％的点面积百分率(dotarea percentage)的半色调图像作为A4纸上的图像模式。在感光体的端部中形成了宽度为3cm的非图像形成区。在实机运行过程中，周期性地根据最大纸张尺寸形成图像，并对图像质量进行确认。
使用这样的显影剂：其中，在调色剂中添加了平均颗粒直径为3μm的0.2重量百分比的硬脂酸锌粉末。使用厚度为2mm的聚氨酯橡胶清洁部件，并且该清洁部件按照7.5mm的自由长度、23°的邻接角度和1.0mm的咬合量来设置。
在修改之前，在实验性机器中并入了温度和湿度传感器，并且基于从温度和湿度传感器提供的温度信息和湿度信息来切换要施加于充电辊的电压。关于对要施加的电压的切换控制，如上所述，在高温高湿环境中通过非叠加电压来执行充电，而在其它环境中通过具有1.6KHz的AC分量的叠加电压来执行充电。AC在2.1mA的电流值保持恒定。
在最大纸张尺寸的图像形成中没有出现图像缺失，直到输出了40000张A4纸。当在实机运行结束后测量感光辊的膜厚度时，图像形成区与非图像形成区之间的膜厚度差异被抑制到1μm或更小。
<比较例1>
出于与实施例1进行比较的目的，在与实施例1的实机运行相同的条件下，在所有温度和湿度环境中都施加叠加电压。具体地说，当在H/H环境中执行了测试之后将H/H环境变为L/L环境，并且使用相同的半色调图像以最大纸张尺寸形成图像。结果，确认出现了图像质量缺陷，其中，在与非图像形成区相对应的区域中图像浓度增大。
当测量感光体的图像形成区和非图像形成区中的膜厚度时，非图像形成区中的残留膜厚度比在图像形成区中的残留膜厚度大2.5μm。因此，浓度差异归因于感光体的残留膜厚度的差异。
下面将对与第二实施例性实施方式相对应的实施例2进行描述。
<实施例2>
将APEOSPORTC 655I(富士施乐有限公司的产品)的图像形成引擎中的充电装置从电晕管更换为充电辊，并且拆除硬脂酸锌的外部供应部件(杆状硬脂酸锌和供应刷)，由此形成具有图5的结构的实验性机器。使用具有图5的结构的实验性机器来针对总共40000张A4纸执行实机运行。在实机运行中，在H/H环境(28℃和85％)中输出30000张A4纸，之后在L/L环境(10℃和15％)中输出10000张A4纸。
使用了针对CMYK颜色中的每一种都具有30％的点百分率的半色调图像作为A4纸上的图像模式。在感光体的端部中形成宽度为3cm的非图像形成区。在实机运行过程中，周期性地以最大纸张尺寸形成图像，并对图像质量进行确认。
使用这样的显影剂：其中，在调色剂中添加了平均颗粒直径为3μm的0.2重量百分比的硬脂酸锌粉末。使用厚度为2mm的聚氨酯橡胶清洁部件，并且该清洁部件按照7.5mm的自由长度、23°的邻接角度和1.0mm的咬合量来设置。
在实施例2的实验性机器中，执行控制以感测要施加于充电辊的AC电压的输出值，并且像第一实施例性实施方式那样根据要施加于充电辊的输出电压来确定将施加于充电辊的非叠加电压的值。至于对施加于充电辊的叠加电压和非叠加电压进行切换的控制，在设置周期中或机器内控制中，通过使用叠加电压的AC分量(1.6kHz频率和2.1mA的恒定电流的恒定电流控制)，来感测将要施加于充电辊的AC电压的峰与谷之间的电压差(峰到峰)。当电压差等于或低于预定值(1.6kV)时施加非叠加电压，而当电压差高于该预定值时施加叠加电压。在H/H环境中，在运行开始时通过施加非叠加电压来执行充电。当通过使用最大纸张尺寸确认了图像质量时，直到输出了30000张A4纸，图像质量都保持正常，没有产生图像缺失。
当在实机运行了30000张A4纸之后测量感光体的膜厚度时，获得了如下的良好效果：图像形成区和非图像形成区之间的残留膜厚度的差异小到1μm或更小。
然后，当从H/H环境切换到L/L环境以执行10000张A4纸的实机运行时，没有产生刮刀的异常噪声、半色调的图像质量缺陷、以及由刮刀裂缝造成的充电辊表面上的条纹污垢。这归因于如下事实：在H/H环境中，通过非叠加电压来执行充电以防止过量的硬脂酸锌附着到感光体表面，并且在L/L环境中也抑制了转动感光辊所需要的转矩的增加。
下面将对与第三实施例性实施方式相对应的实施例3进行描述。
<实施例3>
将APEOSPORT C655I(富士施乐有限公司的产品)的黑色图像形成引擎中的充电装置从电晕管更换为充电辊，并且拆除硬脂酸锌的外部供应部件(杆状硬脂酸锌和供应刷)，由此形成具有图6的结构的实验性机器。使用具有图6的结构的实验性机器来针对总共40000张A4纸执行实机运行。在实机运行中，在H/H环境(28℃和85％)中输出30000张A4纸，并且之后在L/L环境(10℃和15％)中输出10000张A4纸。
使用针对CMYK颜色中的每一种都具有30％的点百分率的半色调图像作为A4纸上的图像模式。在感光体的端部中形成了宽度为3cm的非图像形成区。在实机运行过程中，周期性地根据最大纸张尺寸形成图像，并对图像质量进行确认。
使用这样的显影剂：其中，在调色剂中添加了平均颗粒直径为3μm的0.2重量百分比的硬脂酸锌粉末。使用厚度为2mm的聚氨酯橡胶清洁部件，并且该清洁部件按照7.5mm的自由长度、23°的邻接角度和1.0mm的咬合量来设置。
为了对驱动感光体的电机的电流输出值进行感测，在实验性机器中并入了传感器，并且由该传感器来感测电机的转矩状态，以确定向充电辊施加叠加电压还是非叠加电压。至于对要施加于感光辊的电压进行切换的控制，当电流输出值等于或低于200mA(≈估计的2kgf·cm的负载矩)时，由于在感光辊的感光层上存在着少量的金属皂，因此用叠加电压执行充电，而当电流输出值大于200mA时，由于在感光层上存在着大量的金属皂，因此用非叠加电压来执行充电。当用叠加电压来执行充电时，使用具有1.6kHz频率和2.1mA恒定电流的正弦波的AC分量。
结果，在开始时，在H/H环境中用叠加电压来执行充电，当在输出了大约5000张A4纸后感测到转矩下降时，将叠加电压切换成非叠加电压。然后，用非叠加电压来持续地执行充电，直到输出了30000张A4纸。当在H/H环境中运行了对30000张A4纸的测试之后，在用最大纸张尺寸来形成半色调图像的过程中，没有产生图像形成区与非图像形成区之间的浓度差异，并且，在感光体表面膜厚度的测量结果中，可以将图像形成区与非图像形成区之间的残留膜厚度差异抑制到大约1μm或更小。然后，尽管在L/L环境中转矩增加到大约4.1kgf·cm，但是获得了稳定的状态，并且没有产生清洁刮刀的摩擦噪声。
最后，将在下面对与第三实施例性实施方式对应的实施例4以及要与实施例4进行比较的比较例2进行描述。
<实施例4>
将APOSPORT C 55I(富士施乐有限公司的产品)的黑色图像形成引擎中的充电装置从电晕管更换为充电辊，并且拆除硬脂酸锌的外部供应部件(杆状硬脂酸锌和供应刷)，由此形成具有图6的结构的实验性机器。使用具有图6的结构的实验性机器来针对总共50000张A4纸执行实机运行。在实机运行中，在H/H环境(28℃和85％)中输出30000张A4纸，之后在L/L环境(10℃和15％)中输出20000张A4纸。
使用针对CMYK颜色中的每一种都具有30％的点百分率的半色调图像作为A4纸上的图像模式。在感光体的端部中形成宽度为3cm的非图像形成区。在实机运行过程中，周期性地根据最大纸张尺寸形成图像，并对图像质量进行确认。
使用这样的显影剂：其中，在调色剂中添加了平均颗粒直径为3μm的0.2重量百分比的硬脂酸锌粉末。使用厚度为2mm的聚氨酯橡胶清洁部件，并且该清洁部件按照9.5mm的自由长度、27°的邻接角度和1.0mm的咬合量来设置。
为了对驱动感光体的电机的电流输出值进行感测，在实验性机器中并入了传感器，并且由该传感器来感测电机的转矩状态，以确定向充电辊施加叠加电压还是非叠加电压。至于电压切换控制，当电流输出值等于或低于200mA(≈估计的2kgf·cm的负载矩)时以及当电流输出值大于500mA(≈估计的5kgf·cm的负载矩)时，用非叠加电压来执行充电，并且，当电流输出值的范围在从200mA到500mA时，用叠加电压来执行充电。叠加电压的AC分量保持在2.1mA的电流值。
在开始时，在H/H环境中用叠加电压来执行充电，而在输出了5000张A4纸时，将叠加电压切换成非叠加电压。这是因为，由于在5000张A4纸的输出中用叠加电压来执行充电，所以硬脂酸锌过量地附着到感光体表面，从而产生裂开，并且感光体的转矩下降，从而将电机的驱动电流降低到大约150mA。在将叠加电压切换成非叠加电压后，将电机的驱动电流保持在大约150mA，并且施加非叠加电压，直到完成了30000张A4纸的输出。因为用非叠加电压执行的充电在放电应力(discharge stress)方面小于用叠加电压执行的充电，所以表示感光体与清洁刮刀之间的摩擦的摩擦系数的增加最初很小，并且在感光体表面上的非图像形成区中几乎不会产生硬脂酸锌过多的状态。因此，在1.5kgf·cm的负载转矩附近获得稳定的状态。此外，不产生硬脂酸锌过多的状态，并且用非叠加电压执行的充电在磨损率方面小于用叠加电压执行的充电。因此，图像形成区与非图像形成区之间在磨损方面的差异很小。结果，运行测试结束，没有产生图像质量问题，并且，在运行测试后的感光体的膜厚度测量结果中，图像形成区与非图像形成区之间的残留膜厚度差异可以被抑制为1μm或更小。当在L/L环境中输出了20000张A4纸后，感光体表面被均匀地污染，没有产生由感光体表面的污垢造成的图像质量缺陷。
<比较例2>
将APOSPORT C655I(富士施乐有限公司的产品)的黑色图像形成引擎中的充电装置从电晕管更换为充电辊，并且拆除硬脂酸锌的外部供应部件(杆状硬脂酸锌和供应刷)，由此形成具有图6的结构的实验性机器。使用具有图6的结构的实验性机器来针对总共50000张A4纸执行实机运行。在实机运行中，在H/H环境(28℃和85％)中输出30000张A4纸，之后在L/L环境(10℃和15％)中输出20000张A4纸。
使用针对CMYK颜色中的每一种都具有30％的点百分率的半色调图像作为A4纸上的图像模式。在感光体的端部中形成宽度为3cm的非图像形成区。在实机运行过程中，周期性地根据最大纸张尺寸形成图像，并对图像质量进行确认。
使用这样的显影剂：其中，在调色剂中添加了平均颗粒直径为3μm的0.2重量百分比的硬脂酸锌粉末。总是施加叠加电压以执行与实施例4的运行测试类似的运行测试。
结果，在H/H环境中的测试中，在与非图像形成区对应的区域中产生了图像缺失。这时，图像形成区与非图像形成区之间的膜厚度差异是大约2μm。在该状态下，当通过将H/H环境改变为L/L环境来执行运行测试时，在感光辊的转动停止的时间内，驱动电流增大，从而轻微地产生异常噪声。异常噪声归因于清洁部件的戳动(stick)和滑动(slip)以及感光体表面与清洁部件之间的摩擦强度的增加。当在L/L环境中对20000张A4纸进行了运行测试之后，在充电辊中产生调色剂成分的条纹污垢，而且在图像上产生了作为图像质量缺陷的、与该条纹污垢相对应的半色调高浓度条纹。
对本发明示例性实施方式的前述描述是为了例示和描述的目的而提供的。其并非旨在穷举或者将本发明限于所公开的确切形式。显然，许多变型和修改对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述这些示例性实施方式是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域其他技术人员能够理解本发明的适用于所构想特定用途的各种实施方式和各种变型。旨在由所附权利要求书及其等同物来限定本发明的范围。

Claims (17)

1.一种图像形成装置，该图像形成装置包括：
图像载体，在该图像载体的表面上提供了固体润滑剂，所述图像载体在表面上形成图像并保持图像；
被施加了电压的充电部件，所述充电部件与所述图像载体接触以向所述图像载体提供电荷；
向所述充电部件施加电压的电压施加部，所述电压施加部能够在叠加了直流电压和交流电压的叠加电压和只包括直流电压的非叠加电压之间对电压进行切换；
图像形成部，该图像形成部在由所述充电部件进行了充电的所述图像载体的表面上形成调色剂图像；
转印装置，该转印装置将形成在所述图像载体的表面上的调色剂图像转印到转印体；
清洁部件，该清洁部件在所述调色剂图像转印到所述转印体之后与所述图像载体的表面接触，以从所述表面刮除不需要的物质；以及
电压切换部，该电压切换部根据所述图像载体上的所述固体润滑剂的量，将要由所述电压施加部施加到所述充电部件的电压在所述叠加电压和所述非叠加电压之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述电压切换部进一步包括：
环境感测部，该环境感测部感测所述图像载体上的环境；以及
环境响应切换部，当所述环境感测部的感测结果指示其中所述固体润滑剂的量相对大于其它环境的预定环境时，该环境响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述电压切换部进一步包括：
温度和湿度感测部，该温度和湿度感测部感测所述图像载体的温度和湿度环境；以及
温度和湿度响应切换部，当环境感测部的感测结果指示预定的高温高湿环境时，该温度和湿度响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述电压切换部进一步包括：
电阻感测部，该电阻感测部感测所述充电部件的电阻；以及
电阻响应切换部，当所述电阻感测部的感测结果指示预定的低电阻状态时，该电阻响应切换部将施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述电压切换部进一步包括：
量感测部，该量感测部直接或间接地感测所述图像载体上的所述固体润滑剂的量；以及
量响应切换部，当所述量感测部的感测结果指示预定的大量固体润滑剂时，该量响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述电压切换部进一步包括：
摩擦感测部，当所述清洁部件刮除不需要的物质时，该摩擦感测部感测所述图像载体的表面与所述清洁部件之间的摩擦强度；以及
摩擦响应切换部，当所述摩擦感测部的感测结果偏离了预定的强度范围时，该摩擦响应切换部将要施加的电压从所述叠加电压切换到所述非叠加电压。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像形成装置是全色图像形成装置。
8.根据权利要求7所述的全色图像形成装置，其中，所述全色图像形成装置包括中间转印带。
9.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述清洁部件包括聚氨酯橡胶。
10.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述充电部件是充电辊。
11.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述固体润滑剂是金属皂。
12.根据权利要求11所述的图像形成装置，其中，所述金属皂是硬脂酸锌。
13.根据权利要求12所述的图像形成装置，其中，所述硬脂酸锌的添加量在大约0.1重量百分比到大约1重量百分比的范围内。
14.根据权利要求12所述的图像形成装置，其中，所述硬脂酸锌的颗粒直径在大约0.5μm到大约5μm的范围内。
15.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂的体积平均颗粒直径在大约2μm到大约10μm的范围内。
16.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂的数量颗粒尺寸分布等于或小于大约1.25。
17.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂的形状系数在大约110到大约140的范围内。
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