CN102004414A

CN102004414A - 图像形成设备

Info

Publication number: CN102004414A
Application number: CN2010102659299A
Authority: CN
Inventors: 野濑胜也
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: US9829845B2; US8401406B2; US20110052220A1; US9280085B2; CN103399471A; US20130164005A1; US20160170360A1; CN103399471B; CN102004414B; JP2011048083A; JP4906895B2

Abstract

本申请涉及图像形成设备，包括：用于将在图像承载部件上形成的潜像显影成显影剂图像的显影器件；用于将来自图像承载部件的显影剂图像转印到转印材料上的转印器件；被设置在图像形成设备的主体中的用于检测温度的温度检测装置；和控制器，用于控制在不将来自图像承载部件的显影剂图像转印到转印材料上的情况下由显影器件强制消耗调色剂的强制消耗动作。控制器能够控制强制消耗动作，使得由温度检测装置检测的温度比预定温度高时的强制消耗动作的频率或每次强制消耗动作的调色剂消耗量比由温度检测装置检测的温度比预定温度低时的高。

Description

图像形成设备

技术领域

本发明涉及诸如电子照相复印机或激光束打印机的图像形成设备，其包括用于将在图像承载部件上形成的静电潜像显影成调色剂图像的显影器件。

背景技术

一般地，在图像形成设备中，当进行具有低印刷率(print ratio)的原稿的图像形成处理的比例大时，从显影器件中的显影套筒传送到感光鼓上的调色剂的比例变小。在这种情况下，当显影套筒连续长时间旋转时，调色剂在显影器件内被搅拌和馈送。此外，通过利用向显影套筒供给调色剂的搅拌螺旋桨进行搅拌和摩擦或通过利用使显影套筒上的调色剂层均匀化的调节部件进行摩擦，剪切调色剂。结果，包含于调色剂中的用于控制电荷或流动性的添加剂脱落或被埋入调色剂表面中，使得充电性能或流动性劣化。

结果，当具有低印刷率的原稿的图像形成处理继续时，在显影容器中以及在显影套筒上，充电性能或流动性劣化的调色剂增加。出于这种原因，调色剂分散、雾状(fog)和粒状感等的程度劣化。

为了解决这些问题，在常规上执行以下的操作使得调色剂不长时间保持在显影容器中。即，即使在不实现记录材料(记录纸等)上的图像形成处理的状态中，用于承载调色剂的显影套筒也在被供给预定的电压的同时被驱动并且旋转。结果，调色剂从显影套筒被传送到感光鼓上，使得显影套筒上的调色剂被去除。然后，执行用于去除传送到感光鼓上的调色剂的调色剂排出动作(也称为调色剂强制消耗或调色剂刷新处理)。

例如，在日本公开专利申请(JP-A)2003-263027中，当显影套筒的驱动旋转时间达到预定时间时，估计预定时间的调色剂平均消耗量。然后，当估计值低于阈值时，判断调色剂已劣化，然后以用于调色剂排出的预定图案在感光鼓上的非图像区域中形成调色剂图像，并且在不将其转印到记录纸上的情况下通过清洁器将其收集。这样，提出了用于按照与以预定的图案形成的调色剂图像对应的量从感光鼓强制排出劣化的调色剂的技术。

结果，以与劣化调色剂的排出量对应的量将没有劣化的调色剂供给到显影容器中。

但是，如在JP-A 2003-263027中描述的取得显影套筒的驱动旋转时间的平均值的方法伴随有在一些情况下不能准确地认识进行的劣化并因此不能实现良好的显影的问题。

即，在平均化方法中，直到完成用于取得平均值的在印刷率数量的片材上的图像形成之前，不能执行强制的调色剂排出动作。在以低印刷率连续实现图像形成的情况下，突然出现调色剂劣化，使得不能实施良好的显影。

此外，可以考虑采用通过缩短平均间隔(在极端的情况下，每一个片材)确保良好的显影的方法，但是，出现由非图像区域中的调色剂排出动作导致的停机时间增加并且由此生产率降低的问题。

因此，例如，在JP-A 2006-023327中，提出在防止图像质量的劣化的同时使生产率的降低最小化的控制方法。特别地，在表示每次图像形成时使用的调色剂量的值(例如，每次图像形成时的视频计数值)比预设阈值小的情况下，计算其间的差值。已提出当通过对计算的差值积分获得的积分值达到预定值时执行强制调色剂排出的控制方法。

结果，适当地设定对于由图像形成的调色剂消耗量的阈值，和适当地设定对于所述差值的积分值的阈值以判断是否应执行强制调色剂排出。因此，直到出现由于调色剂劣化导致的图像质量降低之前的时刻为止，不执行强制调色剂排出动作，但是，可以在紧接着易于出现图像质量劣化之后执行该强制调色剂排出动作。即，可以实现在防止图像质量劣化的同时使生产率降低最小化的控制。

这里，更具体地考虑能够实现上述的强制调色剂排出动作(强制调色剂消耗)的控制的图像形成设备。

在现有技术中，如JP-A 2003-263027和JP-A 2006-023327中描述的，在关注显影剂中的调色剂劣化依赖于显影套筒的旋转时间并且依赖于旋转时间内的调色剂消耗量的同时，或者，在关注显影剂中的调色剂劣化依赖于要经受图像形成的原稿的印刷率的同时，适当地执行调色剂排出。因此，提出用于在保持图像质量的同时使生产率的降低最小化的方法。

但是，近年来，伴随复印机的高速化，为了改善定影性，已发展了降低调色剂的熔点。结果，上述的由于图像形成导致的调色剂劣化不仅依赖于原稿的印刷率，而且大大依赖于图像形成设备内的温度(或显影器件内的温度或显影器件内的显影剂的温度)。特别地，当温度较高时，调色剂更早地趋于劣化。

结果，在不关注图像形成设备内的温度(或显影器件内的温度或显影器件内的显影剂的温度)的现有技术中，当显影剂的温度由于图像形成设备的长时间连续输出和周边环境的变化等而升高时，调色剂排出动作是不够的。结果，导致出现由于调色剂劣化引起的诸如调色剂分散的增加、雾状劣化和粒状感的劣化的图像质量劣化。另一方面，即使在调色剂排出动作的执行频率增加或调色剂排出动作的执行阈值降低的情况下，当长时间放置等之后的显影剂的温度足够低时，调色剂被过量排出。结果，导致废弃调色剂的增加、生产率降低和运营成本的增加。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供包括上述的显影器件和用于防止调色剂劣化的调色剂排出装置的图像形成设备，该图像形成设备能够通过根据显影器件内的温度改变调色剂排出动作，在防止调色剂劣化的同时抑制生产率的降低。

根据本发明的一个方面，提供一种图像形成设备，该图像形成设备包括：

用于将在图像承载部件上形成的潜像显影成显影剂图像的显影器件；

用于将来自图像承载部件的显影剂图像转印到转印材料上的转印器件；

被设置在所述图像形成设备的主体中的用于检测温度的温度检测装置；和

控制器，用于控制在不将来自图像承载部件的显影剂图像转印到转印材料上的情况下由所述显影器件强制消耗调色剂的强制消耗动作，

其中，所述控制器能够控制强制消耗动作，使得由所述温度检测装置检测的温度比预定温度高时的强制消耗动作的频率或每次强制消耗动作的调色剂消耗量比由所述温度检测装置检测的温度比预定温度低时的高。

根据本发明的另一方面，提供一种图像形成设备，该图像形成设备包括：

其中，所述控制器能够控制强制消耗动作，使得当由所述温度检测装置检测的温度比预定温度高时执行强制消耗动作，并使得当由所述温度检测装置检测的温度比预定温度低时不执行强制消耗动作。

其中，所述控制器能够控制强制消耗动作，使得由所述温度检测装置检测的温度比预定温度高时的所述显影器件的单位驱动时间的调色剂消耗量比由所述温度检测装置检测的温度比预定温度低时的高。

结合附图考虑本发明的优选实施例的以下说明，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是本发明适用的图像形成设备的示意图。

图2是表示图像形成设备的感光鼓和设置在感光鼓周围的部件的构成的示意图。

图3是表示图像形成设备的图像处理单元的系统构成的框图。

图4和图5分别是设置在图像形成设备中的显影器件的示意图。

图6是设置在图像形成设备中的温度传感器的控制框图。

图7是表示实施例1中的黑色调色剂劣化的温度依赖性的表。

图8(a)和图8(b)分别是表示各颜色的调色剂劣化阈值的温度依赖性的表。

图9是实施例1中的图像形成设备中的调色剂排出控制的流程图。

图10是表示在连续图像形成期间实施例1中的图像形成设备中的的显影剂的温度上升的曲线图。

图11是实施例1中的调色剂排出控制中的图像形成设备的动作的流程图。

图12是用于示出实施例1中的图像形成设备中的调色剂排出控制的表。

图13是实施例2中的调色剂排出控制中的图像形成设备中的动作的流程图。

图14是用于示出实施例2中的图像形成设备中的调色剂排出控制的表。

图15是实施例1和实施例2中的图像形成设备中的调色剂排出动作的控制框图。

具体实施方式

(实施例1)

以下，将详细描述作为本发明的第一实施例的图像形成设备。

<图像形成设备>

如图1所示，本实施例中的图像形成设备包括具有作为潜像承载部件的感光鼓101(分别为101Y、101M、101C和101K)的四个图像形成站Y、M、C和K。在图像形成站中的每一个下面，设置中间转印器件120。中间转印器件120被构成为使得作为中间转印部件的中间转印带121通过辊122、123和124绷紧并且沿由箭头表示的方向移动。

在本实施例中，通过实现非接触充电的电晕充电类型的一次充电器件102(102Y、102M、102C和102K)而充电的感光鼓101的表面通过由未示出的激光器驱动器驱动的激光器103(103Y、103M、103C和103K)被曝光。结果，在感光鼓101上形成静电潜像。通过显影器件104(104Y、104M、104C和104K)中的每一个使潜像显影，使得形成黄色、品红色、青色和黑色的调色剂图像(显影剂图像)。

在各图像形成站处形成的调色剂图像通过利用作为一次转印装置的转印刮刀105(105Y、105M、105C和105K)的转印偏压被转印和叠置于聚酰亚胺树脂的中间转印带121上。在中间转印带121上转印的四色调色剂图像通过被设置为与辊124相对的作为二次转印装置的二次转印辊125被转印到作为转印材料的记录纸P上。残留于中间转印带121上而没有被转印到记录纸P上的调色剂通过中间转印带清洁器114b被去除。上面转印了调色剂图像的记录纸P通过包含定影辊131和132的定影器件130被加压和加热，使得获得永久的图像。此外，在一次转印之后残留于感光鼓101上的一次转印残留调色剂通过清洁器109(109Y、109M、109C和109K)被去除，使得图像形成设备为随后的图像形成做好准备。

<图像形成设备中的感光鼓及其相邻的部件的构成>

此外，参照图2，将更具体地描述本实施例中的图像形成设备中的作为潜像承载部件的各感光鼓及其相邻部件的构成。这里，各颜色的感光鼓和它们的相邻部件具有相同的构成，因此，将代表性地描述用于某一颜色的感光鼓。

参照图2，在本实施例中的图像形成设备中，以可旋转的方式设置作为静电潜像承载部件的感光鼓1。通过非接触充电类型(电晕类型)的一次充电器件2而均匀充电的感光鼓1的表面通过激光发光元件3被曝光，使得在感光鼓1上形成静电潜像。该静电潜像通过显影器件4被可视化(显影)成可见图像。然后，可见图像通过转印刮刀5被转印到(中间转印器件120的)中间转印带121上。此外，感光鼓1上的转印残留调色剂通过清洁刮刀接触类型的清洁器件9被去除。此外，感光鼓1上的电势通过预曝光灯10被擦除(去除)，然后，感光鼓1再次经受图像形成。此外，在显影器件4中，设置作为显影器件4中的显影剂的温度检测装置4T的带隙温度传感器4T。

<图像处理>

在图3的框图中，示出本实施例中的图像形成设备中的图像处理单元的系统构成。

参照图3，通过外部输入接口(I/F)200，如希望的那样从诸如原稿扫描仪或计算机(信息处理设备)的未示出的外部设备输入作为RGB图像数据的彩色图像数据。LOG转换部分201基于由存储在ROM 210中的数据等构成(制备)的查询表将输入的RGB图像数据的亮度数据转换成CMY浓度数据(CMY图像数据)。色修正(masking)UCR部分202从CMY图像数据提取黑色(K)成分数据，并且，为了校正记录着色剂的颜色浓淡(shading)，使CMYK图像数据经受矩阵运算。为了使图像数据与打印机部分的理想灰度级特性一致，查询表部分(LUT部分)203通过使用伽马(γ)查询表对于每种颜色进行输入的CMYK图像数据的浓度校正。顺便说一句，γ查询表是基于在RAM 211上展开的数据制备的，并且，该表的内容由CPU 206设定。脉冲宽度调制部分204输出具有与从LUT部分203输入的图像数据(图像信号)对应的脉冲宽度的脉冲信号。基于该脉冲信号，激光器驱动器205驱动激光发光元件3以用激光照射感光鼓1的表面，使得在感光鼓1上形成静电潜像。

视频信号计数部分207关于输入到LUT部分203中的图像数据的600dpi，合计全屏的图像的各像素的水平(0～255水平)。图像数据的积分值被称为视频计数值。在输出图像的所有像素均处于255水平的情况下，该视频计数值的最大值是1023。顺便说一句，当对于电路的构成存在限制时，通过用激光信号计数部分208替代视频信号计数部分207，类似地计算来自激光器驱动器205的图像信号，使得能够获得视频计数值。

<显影器件的构成>

将进一步参照图4和图5更具体地描述显影器件4。本实施例中的显影器件4包含显影容器20，在显影容器20中，存放包含调色剂和载体的二成分显影剂。显影器件4还包含显影容器20内的作为显影剂承载部件的显影套筒24和用于调节由在显影套筒24上承载的显影剂形成的磁刷链(magnetic brush chain)的修整部件25。

在本实施例中，显影容器20的内部被分隔壁23水平分割成显影室21a和搅拌室21b。分隔壁23沿与图4和图5的图面垂直的方向延伸。显影剂被存放在显影室21a和搅拌室21b中。

在显影室21a和搅拌室21b中，分别设置第一和第二馈送螺旋桨22a和22b，该第一和第二馈送螺旋桨22a和22b是作为显影剂搅拌和馈送装置的馈送部件。第一馈送螺旋桨22a沿大致与显影套筒24的轴向平行的方向被设置在显影室21a的底部。它通过被旋转沿与显影套筒24的轴线平行的一个方向传输显影室21a内的显影剂。第二馈送螺旋桨22b沿大致与第一馈送螺旋桨22a平行的方向被设置在搅拌室21b的底部。它沿与第一馈送螺旋桨22a相反的方向传输搅拌室21b内的显影剂。

因此，通过借助第一馈送螺旋桨22a和第二馈送螺旋桨22b的旋转馈送显影剂，显影剂通过存在于分隔壁23的两端处的开口26和27(即，连通部分)在显影室21a和搅拌室21b之间循环(图5)。

在本实施例中，显影室21a和搅拌室21b被水平设置。这里，本发明还适用于垂直设置显影室21a和搅拌室21b的显影器件和其它类型的显影器件。

在本实施例中，显影容器20在对应于显影容器20与感光鼓1相对的显影区域A对应的位置处具有开口。在该开口处，显影套筒24被可旋转地设置为向着感光鼓1被部分地露出。

在本实施例中，显影套筒24和感光鼓1的直径分别为20mm和80mm，并且，显影套筒24和感光鼓1之间的最接近的区域中的距离为约400μm。通过该构成，可以在馈送到显影区域A的显影剂与感光鼓1接触的状态下实现显影。

顺便说一句，显影套筒24由诸如铝和不锈钢的非磁性材料形成，并且在其内部以不可旋转的方式设置作为磁场产生装置的磁辊24m。

在上述的构成中，显影套筒24沿由箭头表示的方向(逆时针方向)旋转，以承载通过用修整部件25切割磁刷的链来调节显影套筒的层厚的二成分显影剂。然后，显影套筒24将经层厚调节的显影剂传输到显影套筒24与感光鼓1相对的显影区域A，并且将显影剂供给到在感光鼓1上形成的静电潜像，由此使潜像显影。此时，为了提高显影效率，即施予潜像的调色剂的比率，从电源向显影套筒24施加利用AC电压施加偏压或与AC电压重叠的DC电压形式的显影偏压。在本实施例中，显影偏压为-500V的DC电压、峰-峰电压Vpp为1800V且频率f为12kHz的AC电压的组合。但是，DC电压值和AC电压波形不限于上述的这些。

在二成分磁刷显影方法中，AC电压的施加提高显影效率，因此，图像具有高质量，但是，另一方面，易于出现雾状。出于这种原因，通过在向显影套筒24施加的DC电压和感光鼓1的电荷电势(即，白色背景部分电势)之间提供电势差，防止雾状。

作为修整部件的调节刮刀25由用沿显影套筒24的纵向轴向延伸的铝板等形成的非磁性部件构成。调节刮刀25关于显影套筒旋转方向被设置在感光鼓1的上游。显影剂的调色剂和载体均穿过修整部件25的端部和显影套筒24之间的间隙并被发送到显影区域A中。顺便说一句，通过调整调节刮刀25和显影套筒24之间的间隙，在显影套筒24上承载的显影剂的磁刷链的修整量被调节，使得发送到显影区域A中的显影剂的量被调整。在本实施例中，通过调节刮刀25以30mg/cm²调节显影套筒24上的显影剂的单位面积的涂敷量。

调节刮刀25和显影套筒24之间的间隙被设为200～1000μm(优选300～700μm)的范围内的值。在本实施例中，间隙被设为500μm。

此外，在显影区域A中，显影器件4的显影套筒24以1.75的圆周速度比率沿与感光鼓1的移动方向相同的方向移动，在1.75的圆周速度比率下，显影套筒24以为感光鼓1的圆周速度的1.75倍的圆周速度移动。关于圆周速度比率，可设定任意值，只要该值在0～3.0的范围内，优选在0.5～2.0的范围内。圆周(移动)速度比率越大，则显影效率越高。但是，当该比率过大时，出现诸如调色剂分散和显影剂劣化的问题。因此，希望在上述的范围内设定该比率。

此外，在显影容器20中的开口(连通部分)26中，作为用于检测涉及显影器件中的温度的信息的温度检测装置，设置带隙温度传感器4T。带隙温度传感器4T被设置在显影器件中以被埋入显影剂中，并且直接检测显影剂的温度。为了提高检测精度，会希望显影容器20中的温度传感器的设置位置为传感器表面被埋入显影剂中的位置，但是不限于此。虽然精度多少有些降低，但是，也能够采用通过使用设置在图像形成设备主体中的温度传感器检测显影器件中的温度的构成。

这里，将更具体地描述温度传感器4T。在本实施例中，作为温度传感器4T，使用温度/湿度传感器(“SHT1X系列”，由Sensiron Co.，Ltd制造)。如图6所示，温度传感器4T包含作为湿度检测器件的静电电容聚合物的感测元件1001，并且包含作为温度检测器件的带隙温度传感器1002。温度传感器4T是具有如下规格的CMOS器件，通过14位A/D转换器1003耦合感测元件1001和带隙温度传感器1002的输出并且通过数字接口1004执行串行输出。作为温度检测器件的带隙温度传感器1002使用电阻值随温度线性变化的热敏电阻，并且从电阻值计算温度。此外，作为湿度检测器件的静电电容聚合物的感测元件1001是插入聚合物作为电介质部件的电容器。静电电容聚合物的感测元件1001通过利用如下特性来检测湿度，即，由聚合物吸收的水分的量根据湿度变化的性能将静电电容转换成湿度并且结果，电容器的静电电容随湿度线性变化。

在本实施例中使用的温度传感器4T可检测温度和湿度两者。但是，实际上，只利用温度的检测结果，使得只能检测温度的其它传感器的使用也是足够的。

<显影器件中的显影剂>

这里，将更具体地描述在本实施例中使用的包含调色剂和载体的二成分显影剂，该二成分显影剂被存放在显影器件4的显影容器20中。

调色剂主要包含粘接剂树脂和着色剂。如果必要的话，可以从外部向调色剂添加包含其它添加剂的着色树脂的颗粒和具有诸如胶质硅石的微粒的外部添加剂的着色颗粒。调色剂是可带负电的基于聚酯的树脂，并且希望其体积平均颗粒尺寸不小于4μm且不大于10μm，优选不大于8μm。

关于载体的材料，优选可使用表面被氧化或没被氧化的铁、镍、钴、锰、铬、稀土金属、这些金属的合金和氧化物铁氧体的颗粒。制造这些磁性颗粒的方法不被特别限制。载体的重量平均颗粒尺寸可以为在20～60μm、优选30～50μm的范围内。载体的电阻率可不小于10⁷ohm.cm、优选不小于10⁸ohm.cm。在本实施例中，使用具有10⁸ohm.cm的电阻率的载体。

顺便说一句，通过使用以下的设备和方法测量在本实施例中使用的调色剂的体积平均颗粒尺寸。作为测量设备，使用Coulter CounterT-II(由Coulter Co.，Ltd.制造)、用于输出数量平均分布和体积平均分布的接口(由Nikkaki Bios Co.，Ltd.制造)和个人计算机(型号“CX-1”，可从Canon K.K.得到)。作为电解溶液，使用试剂级别的氯化钠的1％水溶液。

测量方法如下。向100～150ml的电解溶液添加0.1ml的作为分散剂的表面活性剂，优选烷基苯磺酸盐(alkylbenzenesulfonic acid salt)，并且，向该混合物添加0.5～50mg的测量样品。

然后，其中悬浮样品的电解溶液在超声分散设备中被放置约1～3分钟，以使样品分散。然后，通过使用配有100μm孔径的上述CoulterCounter TA-II测量尺寸在2～40μm的范围内的样品的颗粒尺寸分布，并且获得体积平均分布。然后，从由此获得的体积平均分布获得体积平均颗粒尺寸。

此外，通过使用测量电极面积为4cm²并且两个电极之间的间隙为0.4cm的夹心型单元(cell)测量在本实施例中使用的载体的电阻率。在向电极中的一个施加1kg的重量(负载)的同时在两个电极之间施加电压E(V/cm)，以从流过电路的电流的量获得载体的电阻率。

<将显影剂供给到显影器件中的供给方法>

下面，将参照图4和图5，描述用于将显影剂供给(补给)到本实施例中的显影器件中的方法。

显影器件4在其上部具有储料器31，该储料器容纳包含调色剂和载体的混合物的用于供给的二成分显影剂。在图5中，为了便于解释，储料器31在它位于显影器件4的侧面侧的位置上被示出。构成调色剂供给装置的储料器31具有设置在储料器31的下部的供给部件，即供给螺旋桨32。供给螺旋桨32的一端延伸到位于显影器件4的前端附近的显影容器20的显影剂供给开口30。

通过供给螺旋桨32的旋转力以及显影剂自身的重量，通过显影剂供给开口30从储料器31以等于图像形成消耗的调色剂的量的量向显影容器20供给调色剂。这样，用于供给的显影剂从储料器31被供给到显影器件4中。

可大致地由供给螺旋桨32的转数确定用于供给的显影剂的供给量，并且，可基于上述的图像数据的视频计数值和图2所示的用于通过将基准潜像显影成调色剂图像来检测调色剂图像的浓度的斑块(patch)检测传感器11的检测结果，通过未示出的调色剂供给量控制装置确定转数。

<调色剂强制消耗的控制方法>

以下，将详细描述作为本发明的特定特征的调色剂强制消耗(调色剂排出)动作的控制方法。

首先，在具有上述构成的图像形成设备中继续低印刷率的图像形成的情况下，从显影容器20传送到感光鼓1上的调色剂的比例是小的。出于这种原因，显影容器20中的调色剂长时间地经受第一馈送螺旋桨22a和第二馈送螺旋桨22b的搅拌并在穿过修整部件25时经受摩擦。结果，调色剂的上述外部添加剂从调色剂上脱落或被埋入调色剂表面中，使得调色剂的流动性或充电性能劣化，并由此使图像质量劣化。

因此，在常规上提出如下方法，即，提供停机时间，并且显影器件4中的劣化的调色剂被用于非图像区域中的显影并由此被强制排出(消耗)。在该常规的方法中，通过关注根据印刷率的调色剂劣化进展的程度差异(即，印刷率越低，劣化调色剂比例越大)，因调色剂排出动作的停机时间的长度或调色剂排出频率根据印刷率改变。顺便说一句，印刷率意味着在最大图像形成区域中形成的调色剂图像的面积，并且，对于纯黑图像为100％，对于纯白图像为0％。在本实施例中，还关注根据显影剂温度或放置图像形成设备的环境中的环境温度的调色剂劣化进展程度的差异。即，不仅根据印刷率，而且根据显影剂温度检测装置4T的检测结果，改变单位时间的显影剂的排出量。特别地，根据显影剂温度检测装置4T的检测结果，因调色剂排出动作的停机时间的长度(即，调色剂排出动作的执行时间)或调色剂排出频率变化。

以下，在本实施例中，将首先描述依赖于显影剂温度的调色剂劣化进展程度的差异，然后将描述如何根据温度确定调色剂强制消耗的动作条件以及如何执调色剂排出动作。

<调色剂劣化的温度依赖性>

如上所述，在传送到感光鼓上的调色剂的比例小并且供给到显影容器20中的调色剂供给量小的情况下，即，在印刷率低的情况下，调色剂劣化已发生。此外，调色剂劣化进展的速度根据放置显影器件的环境改变。本发明的发明人进行以下的实验。即，显影器件4被放置在各种恒定环境中，并且，在恒定环境中的每一个中，在改变各颜色印刷率(从0％到5％)的同时实现10000张A4尺寸片材上的连续的单面图像形成，使得连续图像形成前后的图像质量的变化被调查。在图7的表中仅对黑色表示该实验的结果。在图7中，温度意味着作为设置在显影器件4中的温度检测装置4T的检测结果的温度。“○”代表不出现图像质量劣化，“×”代表在雾状程度、调色剂分散和粒状感的劣化中的至少一个方面出现图像质量劣化。

从表示实验的结果的图7可以理解以下的方面。即，在温度低的情况下(例如，在20℃)，调色剂劣化进展慢，使得即使当印刷率在一定程度上低时(即使当印刷率在20℃为2％时)，也不出现图像质量劣化。另一方面，在温度高的情况下(例如，在50℃)，调色剂劣化进展迅速，使得除非印刷率较高(除非印刷率为5％或更高)，否则，出现图像质量劣化。

换句话说，在本实施例中的图像形成设备中，除非以一定的印刷率或更高的印刷率(即，以一定或更大的值的视频计数)实现图像形成，否则，出现由于调色剂劣化导致的诸如雾状程度、调色剂分散或粒状感的劣化的图像质量劣化。此外，作为出现图像质量劣化的阈值的印刷率(即，作为阈值的视频计数)根据显影器件中的显影剂的温度改变。

在本实施例中，为了不导致出现由于调色剂劣化导致的图像质量劣化，与调色剂消耗的最小必要量对应的视频计数被定义为“调色剂劣化阈值视频计数Vt”。调色剂劣化阈值视频计数Vt是上述的根据显影剂温度改变的值，并且还是可通过上述的实验等计算的值。这里，在图8(b)中，示出各颜色的各温度下的调色剂劣化阈值视频计数Vt的值。顺便说一句，调色剂劣化阈值视频计数Vt根据显影剂(调色剂和载体)的颜色和材料以及显影器件的构成等改变，因此可被适当地计算和设定。例如，在调色剂的熔点不同的情况下，较低的熔点可使得相同温度下的调色剂劣化阈值较高。结果，根据用于各颜色的显影器件，可以改变强制排出动作的执行定时或执行时间(长度)。

<调色剂强制消耗的控制方法>

下面，将描述调色剂强制消耗动作(强制调色剂消耗动作)的控制方法和动作条件。首先，作为前提，各颜色的调色剂强制消耗和控制方法的概念是相同的。因此，在一些情况下从沿以下流程图的描述中省略颜色，但在这些情况下对于颜色中的每一种实现共同的控制。在本实施例中，作为容易理解的例子，考虑如下情况，即，在A4尺寸片材上连续形成对于颜色Y、M、C和K的每(一张)片材的印刷率为对于Y的5％、对于M的5％、对于C的5％并且对于K的3％的图像(以下，该图像被称为“黑色低占空(duty)图像图”)。沿图9所示的流程图描述这种情况下的调色剂排出控制。

当开始图像形成时，如上面参照图3描述的那样，视频信号计数部分207计算各颜色的视频计数V(Y)、V(M)、V(C)和V(K)(步骤S1)。在本实施例中，一定颜色的A4尺寸片材的一个表面上的整个(全部)表面纯色图像(solid image)(具有100％的印刷率的图像)的视频计数为512。“黑色低占空图像图”的视频计数为V(Y)＝26、V(M)＝26、V(C)＝26和V(K)＝15。这里，当计算各视频计数时，数量的分数部分被舍入到最近的整数。

然后，从温度检测装置4T的检测结果和调色剂劣化阈值视频计数Vt的表(图8(b))计算当前温度下的调色剂劣化阈值视频计数Vt(步骤S2)。这里，如上面参照图4～6描述的那样，本实施例中的温度检测装置4T是能够直接测量显影容器中的显影剂的温度的带隙温度传感器。作为温度检测装置4T的替代，还能够使用一般设置在图像形成设备主体中的环境传感器。但是，为了通过增加调色剂劣化阈值视频计数Vt的(计算)精度来优化调色剂排出控制，从而实现生产率和图像质量之间的最大兼容性，本实施例那样的用于直接检测显影容器中的显影剂的温度的温度检测装置是所希望的。

这里，在图10中表示在A4尺寸片材上连续形成上述的“黑色低占空图像图”的情况下的设置在黑色的显影器件内的温度检测装置4T(K)的检测结果的进展。在这种情况下，图像形成设备被放置在室温为23℃并且相对湿度为50％RH的固定环境中。在图10中，横轴表示经受连续图像形成的片材的数量，纵轴表示温度检测装置4T的检测结果(显影剂温度)。从图10的曲线图可以理解，即使当图像形成设备的设置环境保持恒定(23℃的室温和50％RH的相对湿度)时，温度检测装置47的检测结果(即，显影剂的温度)也逐渐增加。但是，显影剂温度在约45℃饱和。该温度上升可归因于由显影器件中的显影套筒或馈送螺旋桨的旋转导致的自身温度上升或诸如电动机的图像形成设备中的其它部件的自身温度上升。因此，用于计算调色剂排出控制的调色剂劣化阈值视频计数Vt根据经受连续图像形成的片材的数量而改变。

再次参照图9的流程图，判断视频计数V和调色剂劣化阈值视频计数Vt之间的差值，即(Vt-V)的符号(正或负)(步骤S3)。首先，在(Vt-V)为负的情况下，印刷率为高，由此调色剂处于调色剂劣化不发生的状态中，使得在调色剂劣化积分值X上加上0(零)(步骤S4)。另一方面，在(Vt-V)为正的情况下，印刷率为低，并且，由此调色剂处于调色剂劣化发生的状态中，使得在调色剂劣化积分值X上加上(Vt-V)。这里，调色剂劣化积分值是表示当前的调色剂劣化状态的指数，并且是由(Vt-V)计算的视频计数值的积分值。

此外，关于在以上的步骤中对于每次图像形成计算和更新的调色剂劣化积分值X，计算调色剂劣化积分值X与排出执行阈值的差值(A-X)(步骤S6)。这里，排出执行阈值A是可任意设定的印刷率值。即使在相同的印刷率下的连续图像形成中，排出执行阈值A越小，调色剂排出动作的执行频率越高。排出执行阈值A在本实施例中被设为512。当排出执行阈值A的设定值过大时，直到执行调色剂排出动作为止的调色剂劣化发生的时间较长，使得希望设定值大致等于A4尺寸片材到A3尺寸片材的一个表面上的整个表面纯色图像(具有100％的印刷率的图像)的视频计数值。此外，例如，对于可保持在显影容器20中的较大体积的显影剂，存在可以将调色剂排出执行阈值A设置在较大值的趋势。

最后，判断在前一步骤中计算的调色剂劣化积分值X和排出执行阈值A之间的差值(A-X)的符号(正或负)(步骤S7)。这里，在(A-X)为正的情况下，调色剂被判断为调色剂劣化没有发生到需要立即执行调色剂排出的程度，使得图像形成继续(步骤S8)。另一方面，在(A-X)为负的情况下，调色剂被判断为调色剂劣化显著地发生并因此需要立即执行调色剂排出，使得图像形成中断并然后执行调色剂排出动作(步骤S9)。

这里，将参照图11描述调色剂排出动作。在前面的步骤中，在(A-X)为负值的情况下，作为控制装置的控制器(CPU)1007(图15)中断图像形成并执行调色剂排出动作。首先，作为一次转印偏压，施加极性与正常图像形成期间的极性相反的转印偏压(即，极性与感光鼓上的调色剂图像的电荷极性相同的转印偏压)(步骤S101)。然后，将与等于排出执行阈值A的视频计数对应的量的调色剂排出到感光鼓上(步骤S102)。顺便说一句，在排出动作期间(在强制消耗动作期间)，可优选控制排出动作，使得显影套筒至少旋转一整圈或更多。为了使由于排出导致的停机时间最小化，可能希望用于调色剂排出的感光鼓上的潜像为关于感光鼓的纵向的整个表面纯色图像。此外，由于一次转印偏压具有与调色剂相同的极性，因此在感光鼓上排出的调色剂不被传送到中间转印带上，并且通过感光鼓清洁器被收集(步骤S103)。这里，调色剂劣化积分值X被复位为0(零)(步骤S104)。最后，一次转印偏压返回正常图像形成期间的(正)极性的一次转印偏压(步骤S105)，完成调色剂排出动作并且重新开始正常图像形成动作。

这里，在上述的调色剂排出控制方法中，将具体考虑上述的“黑色低占空图像图”在10000张片材上经受连续图像形成的情况。

首先，在图12中示出，在一张片材上形成“黑色低占空图像图”的情况下，如何在本实施例中的调色剂排出控制中对于各颜色计算调色剂劣化积分值X。如图12所示，在“黑色低占空图像图”的图像形成中，关于Y(黄色)、M(品红色)和C(青色)，印刷率总是足够高，因此，调色剂劣化积分值总是为0(零)。

另一方面，关于K(黑色)，在连续图像形成的前一半中，每张片材的调色剂劣化积分值X为零，但是，如上所述，在连续图像形成的后一半中，显影剂温度随着后面的阶段增加(图10)。调色剂劣化阈值视频计数Vt随着温度的升高而变大(图8)，使得调色剂劣化积分值X从0增加到+11。即，这意味着在连续图像形成的前一半中没有发生黑色调色剂劣化，但在连续图像形成的后一半中发生黑色调色剂劣化。

具体而言，从图8(a)、图8(b)和图10，在10000张A4尺寸片材上的“黑色低占空图像图”的连续图像形成中，不在0～3000片材的范围中执行调色剂排出动作。然后，在3001～6000片材的范围中，每一张片材的调色剂劣化积分值X为+5，使得执行调色剂排出。由于排出执行阈值A为512，因此，执行频率为每512/5＝103张片材(舍入到下一整数)。此外，在6001～10000片材的范围中，每一张片材的调色剂劣化积分值X为+11，使得执行调色剂排出。由于排出执行阈值A为512，因此，执行频率为每512/11＝47张片材(舍入到下一整数)。

基于温度检测装置4T的检测结果，控制器1007控制动作条件，使得显影器件中的温度比预定温度高的情况下的执行频率比显影器件中的温度比预定温度低的情况下高。即，控制器1007控制动作条件，使得在以相同的印刷率连续形成图像的情况下单位图像形成所排出的调色剂的量满足以下的关系。即，控制器1007控制动作条件，使得显影器件中的温度比预定温度高的情况下的单位图像形成所排出的调色剂的量比在显影器件中的温度比预定温度低的情况下大。这里，连续图像形成动作意味着用于连续在多张记录材料上形成图像的一系列图像形成动作。

此外，在图15中示出简单的控制框图。如图15所示，关于温度检测装置1005的检测结果和视频计数1006的结果的各条信息被发送到CPU 1007，并且，根据参照图9和图11的流程图描述的调色剂排出控制1008，控制器1007向图像形成部分1009提供指令以执行调色剂排出动作。

以上述的方式，在根据本发明的本实施例中，在10000张A4尺寸片材上的“黑色低占空图像图”的连续图像形成中，在中断图像形成约115次的同时执行调色剂排出。此外，通过一个调色剂排出动作，消耗与512的视频计数对应的量的调色剂。这里，在常规的调色剂排出控制中，由温度导致的调色剂劣化阈值的变化没有被考虑，使得在例如10000张片材上的连续图像形成期间的每一张片材的调色剂劣化积分值X总是为+11，并由此需要将调色剂排出执行约214次。因此，通过采用根据本发明的本实施例，可以将调色剂排出动作的频率减半，另外，还可以将调色剂消耗量减半。

根据本实施例中的构成，在用于在多张记录材料上连续形成图像的连续图像形成期间，动作条件是可控的，使得对于单位数量的经受图像形成的片材执行的排出动作的频率随着显影器件中的温度的升高而变高。因此，可以在实现调色剂劣化的抑制的同时实现停机时间的减少。

顺便说一句，在本实施例中，排出动作的执行频率基于显影器件中的温度改变，但是，也可改变一个排出动作中的排出量(执行时间)。

(实施例2)

在上述的实施例中1中，通过关注在每一张片材的印刷率低的情况下(即，在视频计数小的情况下)发生调色剂劣化的事实和调色剂劣化进展的程度根据温度改变的事实，提出执行有效的调色剂排出动作的控制方法。在本实施例中，将描述关注显影剂中的调色剂的劣化对于(1)显影套筒的驱动时间、(2)单位时间的调色剂消耗量和(3)此时的显影剂温度的依赖性并然后控制调色剂排出动作的方法。

<调色剂强制消耗的控制方法>

首先，作为前提，各颜色的调色剂强制消耗和控制方法的概念是相同的。因此，在一些情况下在沿以下流程图的描述中省略颜色，但在这些情况下对于颜色中的每一种实现共同的控制。同样，在本实施例(实施例2)中，为了便于理解描述，考虑在A4尺寸片材上连续形成对于颜色Y、M、C和K的每(一张)片材的印刷率为对于Y的5％、对于M的5％、对于C的5％并且对于K的3％的“黑色低占空图像图”的情况。沿图13所示的流程图描述这种情况下的调色剂排出控制。

首先，计算片材的每个印刷率数量(A)、总套筒旋转时间积分值St和总调色剂消耗量视频计数Vall(步骤S201)。这里，片材的印刷率数量(A)是本实施例中的图像形成设备中的任意确定的值，并且希望其为约100张片材。此外，总套筒旋转时间积分值St是从图像形成的开始到在印刷率数量(A)的片材上完成图像形成的套筒旋转时间的总积分值，并且包含在片材间隔和预旋转等中的套筒旋转时间。此外，总调色剂消耗量视频计数Vall是表示从图像形成的开始到完成在印刷率数量(A)的片材上的图像形成的总调色剂消耗量。除了在原稿上的正常图像形成期间由图3所示的上述视频信号计算部分207计算的视频计数，该值还包含由用于浓度控制、调色剂供给控制和不对准校正等的斑块消耗的调色剂的量。这里，可根据要应用本发明的图像形成设备，适当地设定由上述的用于控制的斑块导致的调色剂消耗量。例如，在本实施例中，用于浓度控制的斑块是面积为20mm×20mm的正方形斑块，并且，(单位面积)调色剂量为纯色图像的一半。因此，用于浓度控制的斑块的一次施加的视频计数为512×0.5(浓度校正)×〔(20×20)/(297×210)〕(面积校正)＝2。

然后，从总套筒旋转时间积分值St和总调色剂消耗量视频计数Vall计算单位驱动时间的调色剂消耗量(Vall/St)，该单位驱动时间的调色剂消耗量(Vall/St)是表示调色剂劣化程度的值。

此外，将考虑发生调色剂劣化的单位驱动时间的调色剂消耗量的阈值T(依赖于温度)。可通过调查上面参照图7描述的实验(即在放置显影器件4的各种恒定环境的每一个中执行的并且以对于各颜色的印刷率(从0％到5％变化)执行的在10000张A4尺寸片材上形成连续的单面图像)前后的图像质量的变化，计算阈值T。即，从印刷率获得正常图像形成的视频计数，并且，从经受图像形成的片材的数量获得由用于控制的斑块导致的调色剂消耗量的视频计数，使得可通过计算这些视频计数的总和来计算总调色剂消耗量视频计数Vall。此外，可测量总套筒旋转时间积分值St。因此，能够确认单位驱动时间的调色剂消耗量(Vall/St)和图像质量之间的相关性。这里，关于本实施例中的图像形成设备中的各颜色和各温度在图14的表中示出发生调色剂劣化的单位驱动时间的调色剂消耗量的阈值T的值。顺便说一句，阈值T根据显影剂(调色剂和载体)的颜色和材料以及显影器件的构成等改变，并因此可被适当地计算和设定。但是，阈值T的单位为(视频计数/秒)。这里，再次参照图13的流程图，从图14的表计算在T1(图像形成前)和T2(图像形成后)的平均温度下的阈值T(步骤S203)，所述T1和T2是在印刷率数量(A)的片材上进行图像形成前后的温度检测装置4T的检测结果。

在随后的步骤(步骤S204)中，判断上述的单位驱动时间的调色剂消耗量(Vall/St)和在步骤S203中计算的调色剂消耗量的阈值T之间的差值即T-(Vall/St)的符号(正或负)。即，控制器基于在印刷率数量的片材上形成图像形成前后由温度检测装置4T检测的结果的平均值，控制强制消耗动作。

首先，在T-(Vall/St)为负的情况下，单位驱动时间的调色消耗量足够大，使得不发生调色剂劣化。因此，在T-(Vall/St)为负的情况下，不执行调色剂排出动作，并且，总套筒旋转时间积分值St和总调色剂消耗量视频计数Vall两者均被复位为零(步骤S206)并然后继续图像形成。

另一方面，在T-(Vall/St)为正的情况下，单位驱动时间的调色消耗量小，因此，发生调色剂劣化。出于这种原因，在T-(Vall/St)为正的情况下，执行调色剂排出动作，使得消耗与通过Vall-(T×St)计算的视频计数对应的量的调色剂(步骤S205)。即，对于每印刷率数量的经受图像形成的片材，控制器判断是否应执行调色剂排出动作(强制消耗动作)。这里，调色剂排出动作自身的动作流程图与以上在实施例1中描述的图11类似。然后，如图13所示，总套筒旋转时间积分值St和总调色剂消耗量视频计数Vall两者均被复位为零(步骤S206)并且继续图像形成。

顺便说一句，在本实施例中，描述显影套筒的旋转速度恒定的情况，但是，在采用多个旋转速度的情况下，这些旋转速度也可被考虑。特别地，在步骤S202中，除了总套筒旋转时间积分值St和总调色剂消耗量视频计数Vall以外，通过使用显影套筒速度Vsl，计算单位驱动量的调色剂消耗量Vall/(St×Vsl)。在这种情况下，阈值T的单位为〔视频计数/(秒·旋转速度)〕，并且，执行类似的流程。例如，基于T-(Vall/(St×Vsl))的符号(正或负)，可判断是否应执行排出动作。在T-(Vall/(St×Vsl))为正的情况下，可消耗与由Vall-(T×St×Vsl)计算的视频计数对应的量的调色剂。

沿上述的图13的流程图，将只具体考虑在10000张A4尺寸片材上连续形成“黑色低占空图像图”的情况下的黑色。由温度检测装置4T得到的显影剂温度的检测结果与图10所示的类似。此外，在图13的流程图中，片材的印刷率数量(A)为100张。在这种情况下，在本实施例中，100张片材的印刷率数量(A)下的总套筒旋转时间积分值St为70秒。此外，由于每一个图像片材的视频计数为15并且在连续图像形成期间对于每10张片材实现的用于浓度控制的斑块的一次施加的视频计数为2，因此100张片材的印刷率数量(A)下的总调色剂消耗量视频计数Vall为1520。但是，在本实施例中，用于供给控制的斑块和用于不对准控制的斑块被忽略，原因是这些颗粒的斑块形成频率低并且调色剂消耗量因此非常小。因此，单位驱动时间的调色剂消耗量(Vall/St)为22(舍入到下一整数)。

这里，将在印刷率数量(A)的100张片材上的图像形成期间计算的单位驱动时间的调色剂消耗量(Vall/St)22与图14的表中所示的发生调色剂劣化的单位驱动时间的调色剂消耗量的阈值T相比较。在这种情况下，可以理解，直到温度为35℃或更高为止，不执行调色剂排出。从表示温度变化的图10的曲线图可以看出，在2000张片材上的图像形成期间显影剂温度低于35℃，使得可以理解不执行调色剂排出。此外，当在图像形成的后一半中的后段中片材的数量为8000张时，对于每印刷率数量(A)的100张片材执行调色剂排出。即，由调色剂排出导致的图像形成的中断次数在实施例2中为80次。

另一方面，作为常规的实施例，在对于每印刷率数量的片材执行调色剂排出的情况下，在图像形成的前一半中的2000张片材上的图像形成期间，调色剂排出被执行20次(＝2000/100)，使得除非调色剂排出总共被执行100次，否则不能防止图像质量的劣化。此外，与实施例1类似，还根据图15的控制框图实现实施例2中的调色剂强制消耗(排出)控制。如上所述，在根据本发明的实施例2中，通过关注调色剂劣化的温度依赖性，也可比常规的实施例更有效地执行调色剂排出。

根据本发明，能够提供包括上述的显影器件和用于防止调色剂劣化的调色剂排出装置的图像形成设备，该图像形成设备能够通过根据显影器件内的温度改变调色剂排出动作，在防止调色剂劣化的同时抑制生产率的降低。

虽然已参照这里公开的结构说明了本发明，但它不限于阐述的细节，并且，本申请意图在于可能覆盖出于改进目的提出的修改或变化或以下权利要求的范围。

Claims

1.一种图像形成设备，包括：

2.根据权利要求1的设备，其中，所述控制器能够当在多张转印材料上连续形成图像的连续图像形成期间控制强制消耗动作，使得由所述温度检测装置检测的温度比预定温度高时的强制消耗动作的频率比由所述温度检测装置检测的温度比预定温度低时的高。

3.根据权利要求1的设备，其中，由所述图像形成设备形成的图像具有相同的印刷率。

4.根据权利要求1的设备，其中，所述温度检测装置被设置在所述显影器件中以被埋入显影剂中。

5.根据权利要求1的设备，其中，所述控制器基于在印刷率数量张的转印材料上形成图像前后由所述温度检测装置检测温度的检测结果的平均值，控制是否对于每印刷率数量张的经受图像形成的转印材料执行强制消耗动作。

6.一种图像形成设备，包括：

7.一种图像形成设备，包括：