CN103135414B - 图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像形成设备。该图像形成设备包括：图像承载部件；转印部件，转印电压要被施加给所述转印部件以便将图像承载部件上的调色剂图像转印到记录介质；转印电压施加单元，被配置为向转印部件施加转印电压以使得流过转印部件的电流的值成为设定电流值；以及控制单元，被配置为通过根据转印部件的电阻阶梯式地改变设定电流值来控制转印电压施加单元，其中控制单元在目标电压值大于预设的阈值电压值时将设定电流值设定为比目标电流值小，目标电流值是根据转印部件的电阻设定的，目标电压值是为了流动目标电流值的电流而被施加的。

Description

图像形成设备

技术领域

本发明涉及图像形成设备，诸如被配置为通过电子照相方法或者静电记录方法来形成图像的复印机、打印机和传真机。

背景技术

在采用电子照相方法或者静电记录方法的图像形成设备中，感光鼓的表面上形成的调色剂图像被转印到作为记录介质的片材上，使得图像被记录在片材上。通常，关于调色剂图像的转印，在片材通过在感光鼓和转印辊之间被压合来被传送时，通过向转印辊施加偏置来将感光鼓的表面上的调色剂静电转印到片材上。

向转印辊施加偏置的方法包括恒定电压控制方法和恒定电流控制方法。恒定电压控制方法是施加转印偏置以使得要施加的电压被维持在恒定值的方法。恒定电压控制方法已经在传统上被广泛地使用。然而，根据恒定电压控制方法，在小尺寸片材的情况下，电流强烈地流过转印辊与感光鼓直接接触的区域，并且因此电流不能被充分地供应给小片材，使得可能发生转印失效。

与之相对，根据恒定电流控制方法，转印偏置被施加为使得不管片材尺寸如何，都是恒定电流流过片材，并且在片材尺寸小时补偿电流。在该情形下，近年来，恒定电流控制方法已经被更广泛地用作施加转印偏置的方法。在恒定电流控制方法中，必须设定用于使恒定电流通过转印辊的电压。因此，传统地，应当在转印时流动的恒定电流在非图像形成时、具体而言在开始图像形成操作之前流过转印辊，并且在那时施加的电压在图像形成时被维持并且施加（日本专利申请公开No.H07-146619）。

然而，转印辊的电阻根据其中安装有图像形成设备的环境（温度和湿度）以及长期使用而变化。在极端情况下，电阻的值可能波动达一个数量级或更大。因此，当转印辊的电阻比正常值高时，为了流动目标电流而要施加的电压也增大。当要被施加的电压超过预定值时，在感光鼓和转印辊之间的压合部（nip）附近发生分离放电现象。当感光鼓与片材之间的电场的强度E1以及转印辊与片材之间的电场的强度E2的和超过放电开始电场的强度Em时，发生分离放电。特别地，当高电压被施加到转印辊时易于发生分离放电。当发生分离放电时，转印在片材上的调色剂被飞散，使得飞散的调色剂可能造成沾污图像形成设备的主体内部的问题。

然而，当要被施加的电压被保持为尽可能低以便防止发生分离放电时，在转印时流过片材的电流变小，这可能导致调色剂的转印失效。

发明内容

鉴于上述问题提出了本发明。本发明提供了如下的图像形成设备，即该图像形成设备被配置为即使转印部件的电阻变化时也在不仅抑制分离放电现象的发生而且抑制转印失效的发生的同时施加转印偏置。

根据本发明的示例性实施例，提供了一种图像形成设备，其包括：图像承载部件，调色剂图像将被形成在所述图像承载部件上；转印部件，转印电压将被施加给所述转印部件使得图像承载部件上的调色剂图像被转印到记录介质上；转印电压施加单元，被配置为向转印部件施加转印电压使得流过转印部件的电流的值达到设定电流值；以及控制单元，被配置为通过根据转印部件的电阻改变设定电流值来控制转印电压施加单元，其中控制单元在目标电压值大于预设的阈值电压值时将设定电流值设定为比目标电流值小的值，目标电流值是根据转印部件的电阻设定的电流值，目标电压值是为了流动目标电流值的电流而施加的电压的值。

从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。

附图说明

图1是根据本发明实施例的图像形成设备的示意性结构视图。

图2是转印偏置控制系统的框图。

图3是示出转印偏置控制过程的流程图。

图4是阈值的表。

图5是指示转印辊的寿命终点的阈值的表。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本发明实施例的图像形成设备。

图1是根据本发明实施例的图像形成设备的示意性结构视图。根据实施例的图像形成设备是电子照相式激光束打印机。

<图像形成设备的总体结构>

将与图像形成操作一起描述图像形成设备的总体结构。关于图像形成，作为图像承载部件的鼓形的电子照相感光部件（在下文中称为“感光鼓”）1被驱动以便在图1中由箭头A指示的方向（顺时针方向）上旋转。通过带电辊2使电子照相感光部件的表面均匀地带电。然后，感光鼓1的带电表面暴露于来自曝光装置3的激光束使得形成根据输入图像信息的静电潜像。通过显影装置4将静电潜像显影成调色剂图像。

与调色剂图像形成同步地，作为记录介质的片材S被馈送单元从盒子（未示出）馈送，并且被传送辊对5传送到转印部中。转印部是通过感光鼓1和作为转印部件的转印辊6形成的压合部。当片材S被感光鼓1和转印辊6压合和传送时，转印偏置被施加到转印辊6，使得感光鼓1的表面上的调色剂图像被转印到片材S上。

然后，调色剂图像已经被转印于其上的片材S被传送到定影装置7，在定影装置7中通过热定影来使调色剂图像定影。其后，片材S被传递到传递部8上。此外，在调色剂图像被转印之后留在感光鼓1的表面上的未转印的残余调色剂被清洁装置9去除和收集。

<转印系统>

接下来，将具体地描述根据实施例的转印系统。

（转印辊）

通过加压弹簧（未示出）以预定压力使转印辊6与感光鼓1的表面接触以便形成转印压合部。利用从作为偏置施加单元的用于转印的高压源10施加的转印偏置，感光鼓1的表面上的调色剂图像在感光鼓1与转印辊6之间的转印压合部处被转印到片材S上。由用于转印的高压源10执行的偏置施加由作为控制单元的控制器11驱动和控制。

根据实施例的转印辊6包括橡胶辊，该橡胶辊由围绕由铁或不锈钢（SUS）制成的芯施加的三元乙丙（EPDM）橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶（NBR）或者聚氨酯橡胶制成的实心的（填充肉质的）或泡沫海绵状的中等电阻的弹性层形成。此外，在实施例中使用的转印辊6具有从25到70的辊硬度（在500g的负载之下的Asker-C硬度）以及从10⁵Ω到10¹⁰Ω的电阻。

（如何控制转印偏置的施加）

接下来，将描述如何控制向转印辊6的转印偏置的施加。图2是被配置为向转印辊6施加转印偏置的控制系统的框图。

在图2中，控制器11控制整个设备。具体地，控制器11控制图像形成操作、转印偏置以及图像的浓度。当通过控制器11控制转印偏置时，从OUT端子输出具有与期望的转印输出电压对应的脉冲宽度的脉宽调制（PWM）信号。实际上，与脉冲宽度对应的转印输出表（未示出）被预先存储（记忆）在控制器11中。经由D/A转换器12将PWM信号输入到用于转印的高压源10。与PWM信号的值对应的电压被输出作为要被施加到转印辊6的转印电压。在这时候流动的电流的值由电流检测电路13检测，并且随后由A/D转换器14转换为数字信号。其后，数字信号被输入到控制器11的IN端子。以这种方式，确定流过转印辊6的电流的值。

然后，在实施例中，通过恒定电流控制来控制转印偏置的施加。通过持续逐渐增大从控制器11输出的PWM信号的脉冲宽度直到输入到控制器11的IN端子的信号达到与期望的设定电流值（恒定电流值）对应的值并且使得电压（脉冲宽度）跟随电流值的后续变化，来执行恒定电流控制。

接下来，将描述设定用于执行恒定电流控制的设定电流值的过程。为了通过恒定电流控制施加转印偏置，在转印时要流动的目标电流值的电流流过转印辊6，并且在这时候施加的电压被维持并且施加到转印辊6作为在转印时的偏置电压。然而，如上所述，转印辊6的电阻根据其中安装有图像形成设备的环境（温度和湿度）以及长期使用而变化。

这里，在不管转印辊6的电阻如何都要流过转印辊6以便将调色剂图像转印到片材S上的电流的目标值为目标电流值并且为了流动目标电流值的电流而要被施加到转印辊6的电压的目标值为目标电压值的前提下，在目标电流值被保持恒定时，目标电压值根据转印辊6的电阻的变化而波动。

然而，如上所述，当过度高的电压被施加到转印辊6时，发生分离放电，这可能导致调色剂飞散。同时，当过度低的电压被施加到转印辊6时，要流过转印辊6的电流较小，这可能导致转印失效。

作为对策，在实施例中，当与转印辊6的电阻对应的目标电压值大于预设的阈值时，控制器11将被设定作为要流动以用于执行恒定电流控制的恒定电流的设定电流值控制为以阶梯式的（stepwise）方式变得小于目标电流值。

将参考图3的流程图具体地描述对设定电流值进行设定的过程。

根据实施例的图像形成设备包括环境检测传感器15（参考图1），该环境检测传感器15被配置为检测设备中的温度和湿度。此外，图像形成设备包括设定表，该设定表包含与目标电压值相比较的阶梯式的阈值电压值。设定表限定与以阶梯式的方式设定的阈值电压值（阈值A到D）相应地设定的设定电流值，如例如图4中所示出的，并且与下列设备环境中的每一种相应地设定那些设定电流值：低温和低湿度环境（例如，15°C的温度和10%的湿度）；正常环境（例如，23°C的温度和50%的湿度）；以及高温和高湿度环境（例如，30°C的温度和80%的湿度）。

设定电流值被设定如下。首先，通过环境检测传感器15检测的图像形成设备中的温度和湿度被分类为：（1）高温和高湿度环境，（2）正常环境，以及（3）低温和低湿度环境。然后，基于通过与每种环境相应地设定的电压的施加流动的电流来计算转印辊6的电阻。然后，基于该电阻，计算用于流动目标电流值I_o的电流的目标电压值V_o（步骤S1）。

然后，目标电压值V_o与设定表中限定的阈值电压值V_S相比较，并且目标电流值I_o被调节为根据对应阈值电压值限定的设定电流值I_s。

例如，参考图4中示出的设定表，在根据实施例的图像形成设备中，在正常环境中，通过恒定电流控制方法要流过转印辊6的电流的目标电流值I_o为20(μA)。此外，在实施例中，用于产生分离放电开始电场的转印偏置被设定为稍微大于1700V，并且因此即使在1700V的电压被施加作为转印偏置时也不发生分离放电。

因此，当为了使20(μA)的目标电流值I_o的电流流过具有如上所述计算的电阻的转印辊6而要施加的电压的目标电压值V_o满足V_o≤1700(V)时，设定电流值I_s被设定为20(μA)，使得与目标电流值I_o对应的电流原样地流动（步骤S2和S3）。

同时，当转印辊6的电阻高，并且为了流动20(μA)的目标电流值I_o的电流而要施加的电压的目标电压值V_o落入1700(V)<V_o≤1900(V)的范围内时，如果施加没有改变的与目标电压值V_o对应的电压，则可能发生分离放电。作为对策，在那个情况下，设定电流值I_s被设定为比目标电流值I_o小1(μA)，也就是说，被设定为19(μA)（步骤S4和S5）。

此外，当目标电压值V_o落入1900(V)<V_o≤2100(V)的范围内，并且没有改变的与目标电压值V_o对应的电压被施加时，分离放电更易于发生。作为对策，设定电流值I_s被设定为比目标电流值I_o小2(μA)，也就是说，被设定为18(μA)（步骤S6和S7）。

类似地，当目标电压值V_o落入2100(V)<V_o≤2300(V)的范围内时，设定电流值I_s被设定为比目标电流值I_o小3(μA)，也就是说，被设定为17(μA)（步骤S8和S9）。

注意，当上述步骤S3、S5、S7和S9中的每一个步骤中设定的设定电流值I_s小于已经被预设为下限值的下限电流值I_min时，可能发生转印失效。作为对策，确定设定电流值I_s是否小于下限电流值I_min（步骤S10）。当I_s<I_min成立时，设定电流值I_s被重置为等于下限电流值I_min（步骤S11）。设定电流值I_s不被设定为小于下限电流值I_min。换句话说，设定电流值I_s被设定为等于或大于下限电流值I_min。注意，在实施例中，下限电流值I_min被设定为等于16(μA)。

此外，当目标电压值V_o满足2300(V)<V_o时，设定电流值I_s被设定为比目标电流值I_o小4(μA)，也就是说，被设定为等于下限电流值I_min的16(μA)（步骤S11）。

然后，当设定电流值I_s被设定为下限电流值I_min时，确定转印辊6的电阻高于预设值，结果辨别出转印辊6已经达到其寿命的终点。在该情况下，如下所述，通过警告单元发出关于转印辊6的寿命终点的警告（步骤S12）。

如上所述，当为了流动目标电流值I_o的电流而要施加的电压的目标电压值V_o由于转印辊6的电阻的增大而大于预设的阈值电压值时，用于恒定电流控制的设定电流值被调节为小于目标电流值I_o。利用此，可以在感光鼓1与转印辊6之间的压合部附近有效地抑制分离放电，由此防止图像形成设备的内部被飞散的调色剂沾污。另外，当设定电流值被设定为等于或大于下限电流值I_min时，还可以抑制转印失效，低于下限电流值I_min则可能发生调色剂图像的转印失效。

（对设定电流值进行设定的定时）

为了使如上所述计算的设定电流值I_s的电流流过转印辊6而施加的电压的值被存储在存储器中，使得在图像形成时施加所存储的值的转印偏置。在根据实施例的图像形成设备中，在图像形成设备中的后处理（后旋转）操作时存储设定电流和对应的电压的设定。当在图像形成之后的后处理操作时执行设定时，已经在后续的图像形成的开始处设定根据转印辊6的电阻的转印偏置。因此，减少第一印出（printout）时间。此外，在后处理操作时，在完成图像形成之后可以保证一定的时间段，并且因此可以以较多个阶梯来设定阈值电压值使得更精细地设定设定电流值I_s。

可替代地，阈值电压值可以线性地或者作为曲线地变化。设定电流值可以根据线性地或者作为曲线地变化的阈值电压值而线性地或者作为曲线地变化。

注意，可以在图像形成设备中的预处理（预旋转）操作时、换言之在紧挨着图像形成的开始之前的预处理操作时存储设定电流和对应的电压的设定。在该情况下，第一印出时间稍微长，但是设定电流可以根据图像形成时的设备环境（基本上与图像形成时相等的转印辊6的电阻）来设定。当在预处理操作时对设定电流进行设定时，减少要设定的阈值电压值V_S的阶梯的数量是合适的。具体地，通过不如该实施例中的那样将设定电流值I_s减少1(μA)而是减少3(μA)来减少处理步骤的数量是合适的，由此减少第一印出时间的延迟。

在后处理操作时存储设定电流和对应的电压的设定的情况下，存储的转印偏置值被用于后续的图像形成。在该背景下，当图像形成的完成与后续的图像形成之间逝去较长时间段时，在设定被存储时的设备环境可能不同于在后续的图像形成时的设备环境。

作为对策，当图像形成的完成与后续的图像形成之间逝去预定时间段或者更长时间段时，在先前图像形成的完成之后的后处理操作时存储的设定的数据可以被删除，并且可以在后续的图像形成中的预处理操作时存储新设定。

（转印辊的寿命终点的辨别）

根据实施例的图像形成设备包括警告单元，该警告单元被配置为发出关于转印辊6的寿命终点的警告。

如上所述，根据实施例的转印辊6是由施加在芯上的硅橡胶或者聚氨酯橡胶制成的橡胶辊。因此，电阻不仅根据设备环境而变化，而且随着随时间的劣化而变得更高。结果，当转印辊6的电阻高于与转印辊6的寿命终点对应的电阻时，在对设定电流值I_s进行设定的过程中，为了流动目标电流值I_o的电流而施加的目标电压值V_o显著地较大。因此，当目标电压值V_o大于设定作为寿命阈值的阈值电压值V_S时，可以辨别出转印辊6已经达到其寿命终点。

在实施例中，如例如图5中所示出的，提供了要与为了在检测到基于其根据设备环境辨别转印辊6已经达到其寿命终点的电阻时流动目标电流值I_o的电流而施加的电压的目标电压值V_o相比较的阈值电压值的寿命辨别表。当在设定转印偏置值时检测到比寿命阈值电压值大的目标电压值V_o时，警告单元发出关于转印部件6的寿命终点的警告。

警告单元包括显示单元，该显示单元被配置为显示转印辊6已经达到其寿命终点。注意，当图像形成设备与网络连接时，可以发送转印辊6需要维护的通知。

根据实施例的图像形成设备包括设定表，在该设定表中根据设备中的温度和湿度阶梯式地设定阈值电压值。然而，本发明不限于此。图像形成设备可以包括设定表，在该设定表中阈值根据设备中的温度和湿度线性地或者作为曲线地变化。

当与转印辊的电阻对应的目标电压值大于阈值电压值时，控制器将被设定作为要流动以用于执行恒定电流控制的恒定电流的设定电流值控制为线性地或者作为曲线地变得小于目标电流值。

根据实施例，要在转印时流过转印部件的电流的值根据转印部件的电阻而变化。利用此，可以设定用于施加在其处不发生分离放电现象或者转印失效的电压的电流值。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims (5)

1.一种图像形成设备，包括：

图像承载部件，调色剂图像将被形成在所述图像承载部件上；

转印部件，转印电压将被施加给所述转印部件以使得图像承载部件上的调色剂图像被转印到记录介质上；

转印电压施加单元，被配置为向转印部件施加转印电压使得流过转印部件的电流的值达到设定电流值；以及

控制单元，被配置为通过根据转印部件的电阻改变设定电流值来控制转印电压施加单元，

其特征在于：在图像形成之前的预处理操作时或者在图像形成之后的后处理操作时，控制单元在目标电压值大于预设的阈值电压值时将设定电流值设定为比目标电流值小的值，目标电流值是根据转印部件的电阻设定的电流值，目标电压值是为了流动目标电流值的电流而施加的电压的值。

2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中，控制单元将设定电流值设定为等于或者大于预设为下限值的值。

3.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中控制单元包括设定表，所述设定表包含与目标电压值相比较的设定阈值电压值，并且控制单元根据目标电压值并且基于设定表来改变设定电流值。

4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中控制单元根据图像形成设备中的温度和湿度的变化再次设定所述设定电流值，所述设定电流值已被设定为比目标电流值小的值。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的图像形成设备，还包括警告单元，其中控制单元控制警告单元，以便当为了流动根据转印部件的电阻设定的目标电流值的电流而施加到转印部件的目标电压值比作为寿命阈值的预设的阈值电压值高时，警告转印部件已经达到转印部件的寿命终点。