CN106483788A - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像形成装置，包括：向带电辊施加电压以使感光鼓带电的电源；在感光鼓上形成调色剂图像的调色剂图像形成单元；检测从带电辊流向感光鼓的DC电流的检测部件；以预先确定的速度驱动感光鼓的驱动源；和执行单元，在将调色剂图像形成于感光鼓上的时段以外的时段中，当在感光鼓旋转的状态下施加电压时，执行单元执行通过检测部件检测DC电流的检测模式，执行单元在以第二速度执行检测模式时设定驱动源的速度，第二速度比第一速度快，第一速度在形成调色剂图像的时段中最快。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及通过使用例如电子照相图像形成系统在记录介质上形成图像的图像形成装置，所述电子照相图像形成系统诸如为电子照相复印机、电子照相打印机(例如，激光束打印机和LED打印机)以及传真装置。

背景技术

关于用于电子照相类型的图像形成装置中的感光部件，具有由设置在由金属制成的支撑部上的感光层(有机感光层)的有机电子照相感光部件由于具有低成本和高生产率的优点而变得普及，所述感光层由作为光导电性材料(电荷产生材料和电荷输送材料)的有机材料制成。关于有机电子照相感光部件，具有层叠型感光层的电子照相感光部件是主流，在所述层叠型感光层中，包含作为光导电性聚合物或光导电性低分子化合物的电荷输送材料的电荷输送层被层叠于包含作为光导电性染料或光导电性颜料的电荷产生材料的电荷产生层上。由此，实现高的灵敏度和材料设计的多样性。

在图像形成处理中，对该感光部件的表面施加电气外力和机械外力。因此，需要针对在表面上出现源自这些外力的刮擦和磨损的耐久性，换句话说，需要耐刮性和耐磨性。为了增强这些耐刮性和耐磨性，近年来，建立了通过对感光部件的表面层使用硬化层增强表面层的机械强度的技术。例如，存在对表面层包含由硬化树脂制成的硬化层作为粘接剂树脂的感光部件。

但是，即使使用以硬化层为表面层的感光部件，也不能完全防止表面的磨损。当硬化层随着感光鼓被长期使用而磨损时，存在于硬化层的下层中的感光层被露出，并且，感光层的磨损开始。该感光层抵抗机械外力的能力弱并且从露出的部分迅速磨损。当作为绝缘体的感光层的磨损进展时，导致电荷在磨损部分中向由金属制成且存在于感光层的下层中的支撑部移动，并且感光层变得不能保持电荷。结果，在磨损部分中出现图像缺陷(imagefailure)。

出于这种原因，在常规上提出了检测感光部件的膜厚的方法。例如，在日本专利申请公开No.H05-223513中，检测当向用于使感光部件带电的带电部件施加电压以使得感光部件带电到预先确定的电势时流向感光部件的DC电流。从检测的电流值计算感光部件的膜厚。

在日本专利申请公开No.H05-223513的配置中，当不带电的感光部件的表面通过带电部件被带电时，产生要在检测膜厚时检测的DC电流。因此，在检测膜厚时检测到的DC电流依赖于进入用于使感光部件带电的带电部分中的感光部件的单位时间段的面积。进入带电部分的感光部件的面积依赖于感光部件的旋转速度。

因此，如图7所示，当感光部件的旋转速度为例如比400mm/s慢的200mm/s时，相对于感光部件的膜厚，检测的DC电流变小。如果膜厚随着感光鼓被长时间使用而减小，那么与膜厚的减小量相比，检测的DC电流的增加量变小。在这种情况下，如果存在DC电流的检测误差，那么当计算膜厚时，计算容易受误差影响。

发明内容

本发明提供一种图像形成装置，所述图像形成装置包括：旋转的感光鼓；被布置为接触或者接近感光鼓的带电辊；向带电辊施加电压以使感光鼓带电的电源；调色剂图像形成单元，调色剂图像形成单元基于图像信号在带电的感光鼓上执行图像曝光并然后通过在其上面沉积调色剂而在感光鼓上形成调色剂图像；检测从带电辊流向感光鼓的DC电流的检测部件；驱动感光鼓按预先确定的速度旋转的驱动源；和执行单元，在将调色剂图像形成于感光鼓上的时段以外的时段中，当在感光鼓旋转的状态下向带电辊施加电压时，执行单元执行通过检测部件检测从带电辊流向感光鼓的DC电流的检测模式，执行单元在以第二速度执行检测模式时设定驱动源的速度，第二速度比在通过调色剂图像形成单元形成调色剂图像的时段中最快的第一速度更快。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是图像形成装置的示意性截面图。

图2是用于解释感光鼓的层结构的示图。

图3是示出图像形成装置的系统的配置的框图。

图4是膜厚检测序列的流程图。

图5A和图5B是示出AC带电电压、鼓电势与DC带电电流之间的关系的示图。

图6是示出感光鼓的膜厚与DC带电电流之间的关系的示图。

图7是示出感光鼓的膜厚、DC带电电流与感光鼓的旋转速度之间的关系的示图。

具体实施方式

(实施例)

<图像形成装置>

以下，将参照附图，与形成图像时的动作一起描述根据本发明的第一实施例的图像形成装置A的整体配置。

如图1所示，图像形成装置A包括：将调色剂图像转印到片材上的图像形成部分；将片材馈送到图像形成部分的片材馈送部分；和将调色剂图像定影到片材上的定影部分。

图像形成部分具有感光鼓1(1Y、1M、1C和1K)，这些感光鼓1(1Y、1M、1C和1K)是被可旋转地设置为图像承载部件的旋转鼓型有机电子照相型感光部件。另外，图像形成部分包含作为带电部件的使感光鼓1的表面均匀带电的接触带电型带电辊2(2Y、2M、2C和2K)。另外，图像形成部分具有由聚氨酯橡胶(urethane rubber)制成的板状清洁刮刀6(6Y、6M、6C和6K)、激光扫描器单元3(3Y、3M、3C和3K)、显影设备4(4Y、4M、4C和4K)和中间转印单元。

通过在用作导电性基体的铝筒的表面上涂敷底层以及由有机材料制成的电荷产生层、电荷输送层和硬化层，形成感光鼓1。如图2所示，依次从最前面的层涂敷这些层。在本实施例中，作为感光鼓1的表面硬化处理，使用由作为粘接剂树脂的硬化树脂制成的硬化层。但是，硬化层不限于以上的硬化层，也可使用由例如通过热或光学能量通过聚合作用硬化的具有碳-碳双键的单体和电荷输送单体形成的电荷输送硬化层作为硬化层。另外，可以使用由在同一分子内具有链可聚合官能团且通过电子束的能量通过聚合作用硬化的空穴输送化合物形成的电荷输送硬化层作为表面层。

带电辊2包含由不锈钢制成的芯杆和在芯杆的外周形成的导电橡胶层。该芯杆的两端分别可旋转地被轴承部件保持，并且通过加压弹簧与感光鼓1的表面压力接触。

中间转印单元包含一次转印辊5(5Y、5M、5C和5K)、中间转印带15、驱动辊16、张力辊17、二次转印辊7、二次转印相对辊8和清洁设备9。中间转印带15是无端圆筒状带，并且通过驱动辊16、张力辊17和二次转印辊7被悬挂。

当形成图像时，图3所示的控制单元100发出打印信号，然后，层叠和存放于片材层叠单元11中的片材通过馈送辊12被馈送到片材传输路径。馈送的片材通过传输辊14被传输到图像形成部分。

在图像形成部分中，感光鼓1通过从诸如马达(未示出)的驱动源接收驱动力而旋转，并且，带电辊2通过感光鼓1的旋转被驱动以旋转。此时，通过图3所示的带电电源104向带电辊2施加预先确定的带电电压。关于图像形成时的带电电压，在本实施例中，DC电压被设定为-500V，并且，AC电压被设定为感光鼓1在图像形成的环境中开始放电时的放电开始电压的两倍或以上的值。由此，通过利用在带电辊2与感光鼓1之间的微间隙中出现的放电现象，感光鼓1的表面在约-500V下带电。在本实施例中，图像形成时的感光鼓1以200mm/s的圆周速度围绕中心支撑轴旋转。通过感光鼓1的旋转，带电辊2被驱动为以300mm/s的圆周速度旋转。

在感光鼓1带电之后，激光扫描器单元3从设置在激光扫描器单元3中的未示出的光源发射激光束，并且用激光束照射感光鼓1。由此，在感光鼓1的表面上形成静电潜像。

通过使得设置在显影设备4中的显影套筒(未示出)与感光鼓1接触，该静电潜像在感光鼓1上被显影为调色剂图像。为了增强将调色剂给予静电潜像的比率，从未示出的显影电源向显影套筒施加显影电压。在本实施例中，施加通过在DC电压上叠加AC电压产生的振荡电压作为显影电压。AC电压为矩形波电压，并且具有8.0kHz的频率和1.8kV的峰-峰电压。关于本实施例中的用于显影的调色剂，使用具有约6μm的平均粒子尺寸的调色剂。通过揉合颜料与主要包含聚酯的树脂粘接剂并且将得到的颜料粉碎和分级，获得调色剂。沉积于感光鼓1上的调色剂的平均电荷量为约-30μC/g。

在通过一次转印辊5(转印部件)和感光鼓1形成的一次转印压合部中，从未示出的转印电源(转印电压施加单元)向一次转印辊5施加一次转印电压。由此，在各感光鼓1上形成的调色剂图像分别被一次转印到中间转印带15(转印对象)上。在本实施例中，形成图像时的一次转印电压被设定为600V。

通过接收来自驱动源的旋转功率，显影辊16旋转，由此，中间转印带15旋转。一次转印到中间转印带15上的调色剂图像到达沿中间转印带15的旋转方向位于下游且由二次转印辊7和二次转印相对辊8形成的二次转印压合部。然后，调色剂图像在二次转印部分中被转印到片材上。

上面转印了调色剂图像的片材被发送到定影设备10，在该定影设备10中，调色剂图像通过加热和加压被定影在片材上，然后，片材被排出到排出部分13。

<控制单元>

下面将描述图像形成装置A的系统配置，诸如用于施加到带电辊2的带电电压的控制配置。如图3所示，图像形成装置A具有包含CPU105、ROM 106和RAM 107的控制单元100。该控制单元100关于图像形成执行各种控制，诸如感光鼓1的旋转速度的控制、带电电源104、显影电源和转印电源的控制以及后面将描述的控制。ROM 106和RAM 107可以是图像形成装置A中的基板中的存储器或者安装于鼓盒中的标签中的存储器。

控制单元100与用于施加带电电压的带电电源104(电压施加单元)连接。该带电电源104包含向带电辊2施加AC带电电压的AC带电电源104a和向其施加DC带电电压的DC带电电源104b。

另外，控制单元100与在感光鼓1与接地电势之间形成的电流检测单元101连接。该电流检测单元101具有测量由于由AC带电电源104施加的AC带电电压而从带电辊2流向感光鼓1的AC带电电流的AC带电电流测量电路101a。另外，电流检测单元101具有测量由于由DC带电电源104b施加的DC带电电压而从带电辊2流向感光鼓1的DC带电电流I的DC带电电流测量电路101b。

DC带电电流测量电路101b具有电阻R和电容器C，测量电阻R的端子之间的电压，并且从测量值计算DC带电电流I。电容器C绕过AC带电电流。

另外，控制单元100与用户用于执行片材尺寸和基重等的各种设定的操作面板102连接，并且与检测放置图像形成装置A的环境(例如，温度或湿度)的环境传感器103连接。控制单元100控制操作面板102和环境传感器103。另外，控制单元100与纸通过计数器108连接，并由此检测上面分别形成了图像的片材的数量。

<膜厚检测序列>

下面将描述检测感光鼓1的膜厚的膜厚检测序列。

在描述膜厚检测序列之前，以下将描述感光鼓1的膜厚的计算方法。关于感光鼓1的膜厚，膜厚d被定义为感光层的表面与导电性基体的表面之间的距离。此时，当给予感光层的每单位面积的电荷量由Q表示、由带电辊2给予的感光鼓1的表面电势由V表示、感光层的每单位面积的电容由C表示、真空中的介电常数由ε0表示且感光层的相对介电常数由εr表示时，下式1的关系成立。

Q＝CV＝ε0×εr×1/d×V…(式1)

从上述式1可以理解，电荷量Q与膜厚d成反比。这里，真空中的介电常数ε0和感光层的相对介电常数εr是恒定的。因此，如果获得当由带电辊2给予的感光鼓1的表面电势V被设定为预先确定的电势时给予感光层的每单位面积的电荷量Q，那么可计算膜厚d。具体而言，可通过测量当通过施加DC带电电压用带电辊2使感光鼓1带电时流向感光鼓1的DC带电电流I(电流值)来计算膜厚d。

为了以更高的精度检测感光鼓1的膜厚，还能够根据在感光鼓1的初始使用阶段中检测的DC带电电流I与在执行膜厚检测序列时检测的DC带电电流I之间的差值ΔI检测感光鼓1的膜厚。这是从膜关于确定的膜厚磨损多深的观点估计膜厚的方法。

然后，下面将参照图4的流程图描述膜厚检测序列。如图4所示，当膜厚检测序列开始时，首先，控制单元100确定借助于纸通过计数器108检测的上面分别形成了图像的片材的数量是否小于阈值α(S1)。这里，当上面分别形成了图像的片材的数量小于阈值α时，不检测膜厚，并且，膜厚检测序列结束。

当上面分别形成了图像的片材的数量为阈值α或更大时，控制单元100将感光鼓1的旋转速度的设定依次改变为比形成图像时的旋转速度快的旋转速度(S2)。感光鼓1的旋转速度可以是当向带电辊2施加DC带电电压时带电辊2能够使感光鼓1的表面充分带电的旋转速度。在本实施例中，所述旋转速度从形成图像时的200mm/s变为400mm/s。

然后，由于后面将描述的原因，控制单元100改变当检测DC带电电流I时施加到带电辊2的带电电压的设定。具体而言，控制单元100从形成图像时的设定改变DC带电电压和AC带电的设定(S3)。不总是需要为了检测DC带电电流I施加AC带电电压。但是，由于后面将描述的原因，可以施加通过在DC带电电压上叠加AC带电电压而产生的带电振荡电压。因此，在本实施例中，当检测DC带电电流I时，应施加振荡电压。

图5A和图5B是示出AC带电电压、感光鼓1的带电电势(以下，称鼓电势)与DC带电电流I之间的关系的示图。如图5A所示，如果不施加AC带电电压，那么不能在鼓电势中充分反映施加到带电辊2的DC带电电压。具体而言，当施加AC带电电压时，带电辊2向感光鼓1施加比带电辊2开始作为AC电流的AC带电电流的放电的放电开始电压大的AC带电电压。由此，可在鼓电势中反映施加到带电辊2的DC带电电压。施加比放电开始电压大的AC带电电压，因此，如图5B所示，DC带电电压与DC带电电流I之间的关系也稳定化。因此，施加通过在DC带电电压上叠加比放电开始电压大的AC带电电压而产生的带电振荡电压。由此，在DC带电电流I中精确地反映DC带电电压，并且，可以更精确地计算膜厚。

当感光鼓1的旋转速度增加时，需要施加更大的AC带电电压，否则AC带电电流变得不被放电。因此，为了使施加的DC带电电压与DC带电电流I之间的关系稳定化并且精确地计算膜厚，当感光鼓1的旋转速度增加时，在检测DC带电电流I时施加的AC带电电压需要被复位以变得更大。

然后，控制单元100检测当施加AC带电电压时流向感光鼓1的AC带电电流。控制单元100将AC带电电流充分流动的AC带电电压设定为当检测DC带电电流I时施加的AC带电电压。在本实施例中，AC带电电压被设定，使得AC带电电流变为40μA。由此，在DC带电电流I中精确地反映所施加的DC带电电压，并且可更精确地计算膜厚。

在本实施例中，DC带电电压被设定为当检测DC带电电流I时施加到带电辊2的-700V。该DC带电电压可基本上为任何电压。但是，当DC带电值较大时，DC带电电流I也增加，因此，DC带电电压可增加到不导致诸如泄漏的有害效果的这样的电压。

然后，控制单元100从形成图像时的设定改变当检测DC带电电流I时施加到一次转印辊5的一次转印电压的设定(S4)。在本实施例中，为了复位鼓电势，向一次转印辊5施加极性与带电电压相反的一次转印电压。当感光鼓1的旋转速度增加时，复位鼓电势所需要的一次转印电压也增加。因此，该一次转印电压也需要被重新复位。在本实施例中，用于复位一次转印电压的控制被称为一次转印ATVC控制。

一次转印ATVC控制可以是任何控制，只要所述控制能够确定用于形成这样的转印电势以能够复位感光鼓1的带电电势的一次转印电压就可以。在本实施例中，当带电的感光鼓1的区域进入一次转印压合部中时，检测通过鼓电势与一次转印辊5的电势之间的差值产生的一次转印电流。一次转印电压被设定为一次转印电流变为预先确定的值的这样的电压。具体而言，在本实施例中，一次转印电压被设定为一次转印电流变为30μA的DC电压。

当完成带电电压和一次转印电压的设定时，然后，控制单元100旋转感光鼓1，并且开始带电电压和一次转印电压的施加(S5)。

然后，控制单元100通过DC带电电流测量电路101b检测DC带电电流I(S6)。关于用于检测DC带电电流I的方法，存在仅检测DC带电电流I一次的方法和以预先确定的时间间隔多次检测DC带电电流I以取平均值的方法。

在检测DC带电电流I之后，控制单元100停止感光鼓1的旋转，并且停止施加带电电压和一次转印电压(S7)。然后，为了为图像形成做准备，控制单元100使感光鼓1的旋转速度返回到作为形成图像时的速度的200mm/s的设定。另外，控制单元100使带电电压和一次转印电压的设定值返回到形成图像时的设定(S8)。

下面，控制单元100根据事先描述的计算方法从检测的DC带电电流I的值计算感光鼓1的膜厚(S9)。

在感光鼓1的旋转速度增加之后，检测DC带电电流I，由此，每单位时间进入带电压合部中的感光鼓1的面积增加。因此，与感光鼓1的膜厚的减小量相比，检测的DC带电电流I变得相对大(参见图7)。因此，尽管装置具有旋转速度在形成图像时慢以保持输出图像的质量的感光鼓1，但是当计算膜厚时，DC带电电流I的检测误差的影响减小，并且可更精确地检测膜厚。另外，可基于计算的膜厚更精确地预测或检测感光鼓1的寿命。

在实验中，当执行本序列时检测的DC带电电流I的值在旋转速度为200mm/s的情况下为30μA，并且在旋转速度为400mm/s的情况下为60μA。在图6中示出曲线图以供参照，该曲线图示出本实施例的配置中的DC带电电流I与感光鼓1的膜厚之间的关系。

不仅能够从感光鼓1的检测膜厚预测或检测感光鼓1的寿命，而且能够根据检测的膜厚反馈到与感光鼓1相邻的部件(处理部件)的各设定值。

例如，执行当形成图像时施加到带电辊2的AC带电电压每当感光鼓1的膜厚减小1μm时下降10V的控制。这是由于，随着膜厚减小，感光鼓1的电容增加，因此，尽管AC带电电压下降，感光鼓1也可充分带电到希望的水平。由此，感光鼓1可抵抗磨损。

作为替代方案，在图像形成装置具有通过光照射消除鼓电势的预曝光设备(电荷消除单元)的情况下，当感光鼓1的膜厚减小时，由预曝光设备发射的光强度下降。这是由于，当膜厚减小时，对鼓电势进行电荷消除所需要的光强度下降。由此，功耗减少，这导致成本降低。

并且，每当感光鼓1的膜厚减小时，当形成图像时施加到一次转印辊5的一次转印电压被控制为下降。这是由于，当膜厚减小时，感光鼓1的电容增大，因此，尽管一次转印电压下降，也可执行希望的转印。由此，感光鼓1可抵抗磨损。

不仅可在上述的定时处，而且可在不形成图像的时间段中的另一定时处，执行膜厚检测序列。

在本实施例中，从当感光鼓1通过带电辊2带电时流动的DC带电电流I计算膜厚，但本发明不限于以上的方法。具体而言，部件可以是可使感光鼓1带电的任何部件。例如，也可从在向一次转印辊5施加一次转印电压以使感光鼓1带电时流向感光鼓的电流计算膜厚。

本发明不限于中间转印类型的图像形成装置A。具体而言，图像形成装置可以是用于将在感光鼓的表面上形成的调色剂图像直接转印到片材上的直接转印类型。另外，图像形成装置可以不是彩色类型，也可以是单色类型。

虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (6)

1.一种图像形成装置，其特征在于，包括：

旋转的感光鼓；

被布置为接触或者接近感光鼓的带电辊；

向带电辊施加电压以使感光鼓带电的电源；

调色剂图像形成单元，调色剂图像形成单元基于图像信号在带电的感光鼓上执行图像曝光并然后通过在其上面沉积调色剂而在感光鼓上形成调色剂图像；

检测从带电辊流向感光鼓的DC电流的检测部件；

驱动感光鼓按预先确定的速度旋转的驱动源；和

执行单元，在将调色剂图像形成于感光鼓上的时段以外的时段中，当在感光鼓旋转的状态下向带电辊施加电压时，执行单元执行通过检测部件检测从带电辊流向感光鼓的DC电流的检测模式，执行单元在以第二速度执行检测模式时设定驱动源的速度，第二速度比在通过调色剂图像形成单元形成调色剂图像的时段中最快的第一速度更快。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，

在将调色剂图像形成于感光鼓上的时段中，执行单元通过电源向带电辊施加通过叠加DC电压与大于当开始带电辊与感光鼓之间的放电时的放电开始电压的AC电压而产生的电压。

3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，

在检测模式中，执行单元设定由电源施加的AC电压，使得当驱动源的速度为第二速度时的AC电压大于当驱动源的速度为第一速度时的AC电压。

4.根据权利要求2所述的图像形成装置，还包括：

设定在将调色剂图像形成于感光鼓上的时段中通过电源施加到带电辊的AC电压的绝对值的控制单元，当在检测模式中所检测的DC电流的绝对值是第一电流时，该控制单元将AC电压的绝对值设定为小于当DC电流的绝对值是小于第一电流的第二电流时的AC电压的绝对值。

5.根据权利要求2所述的图像形成装置，还包括：

将在感光鼓上形成的调色剂图像转印到转印对象上的转印部件；

向转印部件施加转印电压的转印电源，转印电压的极性与通过电源施加到带电部件的电压的极性相反；和

在形成于感光鼓上的调色剂图像被转印到转印对象上的时段中设定通过转印电源施加到转印部件的转印电压的绝对值的控制单元，当在检测模式中所检测的DC电流的绝对值是第一电流时，该控制单元将转印电压的绝对值设定为小于当DC电流的绝对值是小于第一电流的第二电流时的转印电压的绝对值。

6.根据权利要求2所述的图像形成装置，还包括：

通过曝光消除感光鼓的电荷的电荷消除和曝光部件；和

设定在电荷消除和曝光部件消除感光鼓的电荷的时段中电荷消除和曝光部件曝光感光鼓的光的光强度的控制单元，当在检测模式中所检测的DC电流的绝对值是第一电流时，该控制单元将光强度设定为小于当DC电流的绝对值是小于第一电流的第二电流时的光强度。