CN107092172B

CN107092172B - 图像形成装置

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Publication number: CN107092172B
Application number: CN201710070574.XA
Authority: CN
Inventors: 新藤刚; 内藤顺仁; 望月正贵; 内山明彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: EP3208660A1; US20170235249A1; CN107092172A; EP3208660B1; US10018939B2

Abstract

本发明公开了图像形成装置。改变圆周速度比，使得每单位面积的显影剂量改变，这使得检测单元能够以足够的精度检测显影剂量。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及电子照相型或静电记录型的图像形成装置。

背景技术

包括沿着中间转印构件的旋转方向排列的多个图像形成站的直列式彩色图像形成装置被称为图像形成装置，诸如激光束打印机。这种图像形成装置的每个图像形成站包括图像承载构件并且通过使用显影单元使在其上形成的静电潜像显影。然后，每个图像形成站主要将显影的显影剂图像从图像承载构件转印到中间转印构件上。多个图像形成站重复上述过程以在中间转印构件上形成彩色显影剂图像。随后，彩色显影剂图像被二次转印到诸如纸的记录材料上，并且定影单元将彩色显影剂图像定影到记录材料上。

需要把在一系列图像形成操作中将被生成在记录材料上的图像以满足用户期望的图像和浓度的方式输出。对于由多个图像形成站生成的全彩色图像(彩色显影剂图像)需要色彩再现性和稳定性。

日本专利申请特开No.11-38750讨论了这样的技术：在显影套筒的旋转速度变化的同时在充当图像承载构件的感光鼓上形成多个斑块、从多个斑块中检测已经达到需要的浓度的斑块、并确定显影套筒的旋转速度。

日本专利申请特开No.8-227222讨论了这样的技术：改变显影偏压并改变显影剂承载构件(诸如显影辊)的旋转速度以扩展颜色选择范围。

在日本专利申请特开No.8-227222中讨论的发明被配置为增大从显影剂承载构件(诸如显影辊)供给到图像承载构件(诸如感光构件)的显影剂的量以扩展颜色选择范围。

通过增大这种图像承载构件上的每单位面积的显影剂量(developer amount)来扩展颜色选择范围的情况下，用于检测显影剂量的检测单元在一些情况下不能以足够的精度来检测显影剂量。

发明内容

根据本发明的一方面，提供能够在图像形成模式下或检测模式下操作的图像形成装置，该图像形成装置包括被配置为承载显影剂图像的图像承载构件，被配置为承载显影剂的显影剂承载构件和被配置为检测图像承载构件上的显影剂量的检测单元。在图像形成模式下，通过将由显影剂承载构件承载的显影剂供给到图像承载构件而将显影剂图像形成在图像承载构件上。在检测模式下，用于检测的检测显影剂图像被形成在图像承载构件上并且由检测单元对检测显影剂图像的显影剂量进行检测。在检测模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v11)和图像承载构件的圆周速度(v12)之间的圆周速度比(v11/v12)由Δv1表示、并且在图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v21)和图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示的情况下，在Δv1<Δv2的状态下，基于在检测模式下在图像承载构件上的显影剂量的检测结果来估计在图像形成模式下在图像承载构件上的显影剂量。

根据本发明的另一方面，提供能够在图像形成模式或检测模式下操作的图像形成装置，该图像形成装置包括被配置为承载显影剂图像的图像承载构件、图像承载构件上的显影剂图像被转印到其上的中间转印构件、被配置为承载显影剂的显影剂承载构件、被配置为检测中间转印构件上的显影剂量的检测单元。在图像形成模式下，通过将从显影剂承载构件供给到图像承载构件的显影剂转印到中间转印构件而将显影剂图像形成在中间转印构件上。在检测模式下，用于检测的检测显影剂图像被形成在图像承载构件上，并且由检测单元对检测显影剂图像的显影剂量进行检测。在检测模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v11)和图像承载构件的圆周速度(v12)之间的圆周速度比(v11/v12)由Δv1表示、并且在图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v21)和图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示的情况下，在Δv1<Δv2的状态下，基于在检测模式下在图像承载构件上的显影剂量的检测结果来估计在图像形成模式下在中间转印构件上的显影剂量。

根据下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的另外的特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据第一示例性实施例的图像形成装置的示意图。

图2是示出根据第一示例性实施例和第二示例性实施例的处理盒的示意图。

图3是示出根据第一示例性实施例和第二示例性实施例的光学传感器单元的示意图。

图4示出了根据第一示例性实施例和第二示例性实施例的在从光学传感器单元的输出和调色剂量(toner amount)之间的关系。

图5是示出根据第一示例性实施例的用于检测感光鼓上的调色剂量的检测模式的流程图。

图6是示出根据第一比较示例的用于检测感光鼓上的调色剂量的检测模式的流程图。

图7是示出根据第二示例性实施例的图像形成装置的示意图。

具体实施方式

将在下面参考附图详细描述用于实现本发明的示例性实施例。但是，在示例性实施例中描述的元件的尺寸、材料、形状和相对布置不限于此，并且应该依赖于根据本发明的装置的配置和其他各种条件随着需要而修改。本发明的范围不限于下面描述的示例性实施例。

在本说明书中将使用以下术语。

图像形成装置指的是用于在记录材料上形成图像的装置。

处理盒指的是包括至少图像承载构件的盒。在许多情况下，处理盒指的是将带电单元、显影单元、清洁单元和图像承载构件一体化、并且附接到图像形成装置的主体并且能够从该主体拆卸的盒。

显影装置指的是包括至少显影剂承载构件的装置。在许多情况下，显影装置指的是使显影剂承载构件、用于支撑显影剂承载构件的显影框架和相关部分一体化、并且能够附接到图像形成装置的主体并能够从该主体拆卸的装置。

图像形成装置的主体指的是从图像形成装置的配置中排除至少处理盒的、装置的构成部件。作为单个单元的显影装置可以被配置为能够附接到装置的主体并能够从该主体拆卸。在这种情况下，装置的主体指的是从图像形成装置的配置中排除显影装置的、装置的构成部件。

下面将描述本发明的第一示例性实施例。下面将围绕这样的情况详细描述本示例性实施例：其中通过使用正反射型(normal reflection type)光学传感器单元作为检测单元而以足够的精度预测和检测图像承载构件上的显影剂量(每单位面积的显影剂的重量)。特别是，即使在将多层调色剂作为显影剂形成在作为图像承载构件的感光鼓上的情况下也能够以足够的精度预测和检测显影剂量。

在本示例性实施例中，图像形成装置具有检测模式，该检测模式用于检测被形成在图像承载构件(例如，感光鼓)上、并且用于由检测单元进行显影剂量检测的显影剂图像(例如，调色剂图像)。

在本示例性实施例中，图像形成装置预测作为在图像形成时的感光鼓上的显影剂量的调色剂量。在显影辊和感光鼓之间的圆周速度比指的是显影辊的移动速度与感光鼓的移动速度之比。为了预测调色剂量，使检测模式下的圆周速度比小于图像形成时的圆周速度比。在本示例性实施例中，显影辊的移动速度降低，而感光鼓的移动速度不变，以降低圆周速度比。移动速度例如指的是显影辊的表面移动的速度。根据本示例性实施例，移动速度指的是显影辊的外表面围绕旋转轴旋转的移动速度。

充当检测单元的光学传感器单元在减小的圆周速度比的情况下检测感光鼓上每单位面积的调色剂量。在检测模式下，因为圆周速度比被减小，所以感光鼓上每单位面积的调色剂量小于在图像形成时感光鼓上每单位面积的调色剂量。从而，图像形成装置比较[1]图像形成时在图像形成模式下的圆周速度比与[2]检测模式下的圆周速度比，并且[3]基于检测模式下感光鼓上每单位面积的调色剂量来预测图像形成时的感光鼓上每单位面积的调色剂量。控制圆周速度比使得在检测模式下的感光鼓上每单位面积的调色剂量落入能够由检测单元以足够的精度检测的每单位面积的调色剂量的范围内。该配置使得能够以比直接测量图像形成时每单位面积的调色剂量的精度更高的精度来检测调色剂量。

当图像形成装置的电源接通时或在应该检查图像形成条件的合适的时间执行检测模式。可以使用在检测模式下获得的关于感光鼓上每单位面积的调色剂量的信息而在需要的范围内改变各种设定条件。例如，基于关于感光鼓上每单位面积的调色剂量的信息，可以计算纸上的调色剂量和改变定影温度、可以使用用于颜色匹配的图像处理、并且可以预测显影辊上每单位面积的调色剂量。在下文中，将用于检测感光鼓上调色剂量的检测模式简称为检测模式。

在本示例性实施例中，检测单元检测感光鼓上每单位面积的调色剂量。可替代地，检测单元可以检测转印到中间转印构件的每单位面积的调色剂量(在下文描述)。

下面将详细描述根据本示例性实施例的处理盒和图像形成装置。图1是示意性地示出根据本示例性实施例的图像形成装置200的截面图。根据本示例性实施例的图像形成装置200是采用直列方式和中间转印方式的全彩色激光束打印机。图像形成装置200能够根据图像信息在记录材料(例如，记录纸)上形成全彩色图像。从主机装置(未示出)(诸如能通信地连接到与图像形成装置200相连的图像读取装置或图像形成装置的个人计算机)发送作为图像信息的信号。发送的信号被输入到充当控制单元的中央处理单元(CPU)215，中央处理单元215被包括在图像形成装置200的引擎控制器214中。

图像形成装置200包括多个图像形成单元：第一图像形成单元SY、第二图像形成单元SM、第三图像形成单元SC和第四图像形成单元SK，分别用于形成四种不同颜色的图像，黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)。每个图像形成单元包括处理盒208和经由中间转印带205面对处理盒208部署的一次转印辊212。根据本示例性实施例，第一至第四图像形成单元SY、SM、SC和SK沿着与竖直方向相交的方向(在相对于水平方向倾斜的方向上)排列。根据本示例性实施例，除了它们形成不同颜色的图像之外，第一至第四图像形成单元的配置和操作基本相同。因而，在下文中，除非特别需要区分，否则将在下面统一描述每个图像形成装置而不使用用于表示相应颜色的下标Y、M、C和K。但是，每个图像形成单元的形状、配置和操作可以依赖于配置而不同。例如，可以增大黑色调色剂的容量。在这种情况下，用于黑色的处理盒的外部尺寸变得比其他处理盒大，并且结果，用于黑色的图像形成单元在尺寸上变大。

根据本示例性实施例的图像形成装置200包括沿着与竖直方向相交的方向(在相对于水平方向倾斜的方向上)排列的四个鼓形电子照相感光构件(在下文中称为感光鼓201)，如图1中所示。当充当驱动力传递单元的齿轮从驱动单元(驱动源)接收在由箭头A示出的方向(顺时针方向)上的驱动力时，驱动力被传输到感光鼓201以能旋转地驱动它。可以在感光鼓201的旋转驱动速度(移动速度)所需要的范围内控制驱动单元。在感光鼓201周围，部署充当用于使感光鼓201的表面均匀地带电的带电单元的带电辊202。部署了充当用于基于图像信息而使用激光照射感光鼓201以在其上形成静电图像(静电潜像)的曝光单元的扫描仪单元(曝光装置)203。在感光鼓201周围，部署了用于将静电图像显影为调色剂图像的显影单元(显影装置)204和作为用于检测感光鼓201上调色剂量的检测单元的光学传感器单元220。此外，部署了作为用于移除在转印之后残余在感光鼓201的表面上的调色剂(残留转印调色剂)的清洁单元的清洁构件(清洁刮刀)206和用于使感光鼓201上的电位去静电的预曝光发光二极管(LED)216。此外，面对四个感光鼓201部署了充当用于将形成在感光鼓201上的调色剂图像转印到记录材料207上的中间转印构件的中间转印带205。处理盒208包括一体化形成的感光鼓201、充当感光鼓201的处理单元的带电辊202、显影单元204和清洁构件(清洁刮刀)206。处理盒208能附接到图像形成装置200并能从该装置拆卸。根据本示例性实施例，用于四个颜色的处理盒208的全部具有相同的形状并且存储相应颜色黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的调色剂。根据本示例性实施例，下面将描述具有负带电特性的调色剂作为显影剂。但是，依赖于配置，正带电特性是适用的，并且磁性和非磁性调色剂也是适用的。依赖于配置，双组分显影剂也是适用的。

由环形带形成的、充当中间转印构件的中间转印带205与所有感光鼓201接触，并且在由箭头B示出的方向(逆时针方向)上旋转。中间转印带205跨越如下多个支撑构件定位：驱动辊209、二次转印对辊210和驱动辊211。在中间转印带205的内周侧，充当一次转印单元的四个一次转印辊212被排列以面对对应的感光鼓201。将具有与调色剂的正常带电极性(在上述示例性实施例中的负极性)相反极性的偏压从一次转印偏压电源(未示出)施加到相应的一次转印辊212。该偏压将感光鼓201上的调色剂图像转印到中间转印带205上。在中间转印带205的外周侧，作为二次转印单元的二次转印辊213被部署在面对二次转印对辊210的位置处。将具有与调色剂的正常带电极性相反极性的偏压从二次转印偏压源(未示出)施加到二次转印辊213。该偏压将中间转印带205上的调色剂图像转印到记录材料207上。具有转印到其上的调色剂图像的记录材料207穿过定影单元230以经受热定影，并且然后被排出到装置的外部。这样，获得最终的打印(其上带有调色剂图像的记录材料207)。

虽然，在本示例性实施例中，一次转印辊212被部署在每个图像形成单元中，但是可以使用一个共用一次转印辊212代替四个一次转印辊212。此外，一次转印辊212本身可以被移除。在这种情况下，通过使用来自二次转印辊213的电流，由在面对中间转印构件的表面的感光鼓201的表面上产生的电位差转印调色剂图像。

下面将参考图2描述要附接到根据本示例性实施例的图像形成装置200的处理盒208的整体配置。图2是示意性地示出当从感光鼓201的纵向方向(旋转轴线的方向)看时根据本示例性实施例的处理盒208的截面图。根据本示例性实施例，除了其中存储的显影剂的类型(颜色)之外，用于每个颜色的处理盒208的配置和操作是相同的。处理盒208包括包含感光鼓201的感光单元301和包含显影辊302的显影单元204。感光单元301包括充当支撑感光单元301中各种元件的框架的清洁框架303。感光鼓201经由轴承(未示出)能旋转地附接到清洁框架303。当作为驱动单元(驱动源)的驱动马达(未示出)的驱动力被传输到设置在感光单元301中的齿轮时，根据图像形成操作在由箭头A指示的方向(顺时针方向)上能旋转地驱动感光鼓201。充当图像形成处理的中心的感光鼓201采用包括铝圆筒的有机感光体，该铝圆筒具有按顺序涂布在其表面上的作为功能膜的底涂层、载流子生成层和载流子传送层。感光单元301包括与感光鼓201的圆周表面接触地部署的清洁构件206和带电辊202。由清洁构件206从感光鼓201的表面移除的残留转印调色剂掉落并被存储在清洁框架303中。

当充当带电单元的带电辊202的导电橡胶辊部分与感光鼓201压力接触时，能旋转地驱动带电辊202。在带电处理中，对带电辊202的金属核施加针对感光鼓201的预定的直流(DC)电压。因而，在感光鼓201的表面上形成均匀的暗部分电位(Vd)。感光鼓201被暴露于由上述扫描仪单元203对应于图像数据而发射的激光。曝光的感光鼓201的表面上的电荷由于来自载流子生成层的载流子而消失，并且电位下降。结果，在感光鼓201上形成静电潜像(静电图像)，其中曝光部分被设定为预定的亮部分电位(Vl)，并且未曝光部分被设定为预定的暗部分电位(Vd)。显影单元204包括作为显影剂承载构件的显影辊302(在箭头D的方向上旋转)、作为限制构件的显影刮刀309、作为显影剂供给构件的调色剂供给辊304(在箭头E的方向上旋转)和作为显影剂的调色剂305。显影单元204还包括也充当输送调色剂305的构件的搅拌构件307和用于存储调色剂305的调色剂容器306。调色剂305通过搅拌构件307的运动(在箭头G的方向上旋转)而在调色剂容器306中移动并且调色剂的一部分从调色剂容器306被输送到显影室308。显影辊302的旋转驱动速度可以被控制在需要的范围内。根据本示例性实施例，将预定的显影偏压Vdc(显影电压或显影电位)施加到显影辊302。当将偏压(电压)施加到显影辊302时，通过在感光鼓201和显影辊302彼此接触的位置的显影部分201a和302a处的电位差而仅将调色剂转印到亮部分电位的部分，并且将感光鼓201上的静电潜像可视化，因而形成调色剂图像。

下面将参考图3描述充当用于检测感光鼓201上的调色剂量的检测单元的光学传感器单元(在下文中被称为光学传感器)220。光学传感器220包括包含使用光照射检测调色剂斑块的LED 221的光发射系统和通过使用透镜(未示出)、针孔(未示出)和光电二极管222形成在感光鼓201上的光斑(optical spot)直径为0.8mm的图像的光接收系统。根据本示例性实施例，使用光通过透镜照射感光鼓201，并且作为光接收元件的光电二极管222接收经过该部分的来自检测调色剂斑块(调色剂图像)的正反射光量，并且基于接收的光量来检测调色剂量。图4示出了在使用正反射型光学传感器220的情况下感光鼓201上每单位面积的调色剂重量(kg/m²)与检测到的信号输出之间的关系。在没有调色剂(图像承载构件的表面没有调色剂存在)的情况下背景部分的输出信号的绝对值随着光学传感器220的附接精度和图像承载构件(诸如感光鼓201)的表面属性而改变。从而，使用通过将在存在多层调色剂的情况下的输出信号除以背景部分的输出信号然后进行归一化而获得的值使得能够以足够的精度检测调色剂浓度(调色剂重量)，而不管这些干扰因素如何。因为输出信号随着光学传感器220的附接精度和图像承载构件的表面属性而改变，所以不需要在每次设置检测模式时对检测单元本身(诸如光学传感器220)进行输出信号校正。在许多情况下，在合适的定时(诸如在新盒的最初的图像形成之前(最初的显影之前))对检测单元进行一次输出信号校正即可。在将新处理盒附接到图像形成装置之后，在进行最初的图像形成之前，由检测单元检测的信号可以用作在检测模式下将由检测单元检测的信号的校正值。在处理盒被附接到图像形成装置的主体之后，在进行最初的图像形成操作之前，控制单元可以在处理盒的检测模式下校正检测单元的检测信号。更具体地，可以在例如用户输入校正浓度的指令或选择高浓度模式时校正检测信号。

在表1中示出了使用在本示例性实施例和比较示例中使用的正反射型光学传感器220的情况下，使用感光鼓201上的、不同的每单位面积的调色剂重量(kg/m²)获得的检测精度。通过确定在[1]每单位面积的调色剂重量(kg/m²)的检测结果和[2]实际重量测量(kg/m²)的结果之间的重量差异是否落入小于等于0.0005的范围内来确定检测精度在实用范围内还是在实用范围之外。为了进行该确定，确定是否能区分如下的每单位面积的调色剂重量，对于根据本示例性实施例和比较示例的记录材料207上的调色剂的二次颜色，定影温度应该随该每单位面积的调色剂重量而改变。

[表1]感光鼓201上的调色剂量和光学传感器的检测精度

A:好

B:低于A,在实用范围内

C:在实用范围外

通过使用光学显微镜观察发现，在每单位面积的调色剂重量在0至0.0030(kg/m²)的情况下，在感光鼓201上形成一个调色剂层。通过类似的观察发现，在每单位面积的调色剂重量大于等于0.0045(kg/m²)的情况下在感光鼓201上形成多个调色剂层。正反射型光学传感器220基于被调色剂隐藏的来自目标表面的镜面反射光所引起的光量的降低来检测调色剂量。从而，光学传感器220在近似一个调色剂层的范围内提供高检测精度，在一至两个调色剂层的范围内能够近似地检测，并且可以依赖于三个调色剂层的调色剂层浓度而实现检测。但是，光学传感器220对大于等于四个调色剂层提供低检测精度。使用近似一个调色剂层而不是一个调色剂层的原因是，即使当在一个调色剂层上方稍微施加调色剂时，调色剂颗粒之间的空间也被填充。这减小了来自目标表面的镜面反射光，从而提供了在有利的范围内的检测精度。

下面将描述提供高检测精度的范围的每单位面积的调色剂重量。假设对应于一个调色剂层的每单位面积的最大调色剂重量由M(kg/m²)表示，调色剂的平均半径由R(m)表示，调色剂的比重(specific gravity)由ρ(kg/m³)表示，并且平面最密充填(closest-packing)面积比由H表示。平面最密充填面积比H指的是在所有调色剂颗粒是具有相同尺寸的球体的前提下，可以部署在某一平面上的一个调色剂层中的最大投影面积与该平面的面积的比。球形布置被称为六边形充填布置，并且面积比H等于π/12(≈0.9069)。在假设调色剂是每个都具有平均半径的颗粒的集合的情况下，可以充填在单位平面中的调色剂颗粒的最大数目等于H/(πR²)。更具体地，在一个调色剂层的情况下，理论上的每单位面积的最大调色剂重量由以下公式定义：M＝(调色剂的体积)xρx(可以充填在单位平面中的调色剂颗粒的最大数目)＝(4/3xπR³)xρx(H/(πR²))＝4/3x R xρx H。实际上，因为调色剂具有半径分布，所以平面上的充填面积比小于平面最密充填面积比H。从而，期待小于等于一个的调色剂层的每单位面积的调色剂重量小于4/3x R xρx H。作为实际检查的结果，至少在每单位面积的调色剂重量小于等于4/3x R xρx H的情况下以高精度检测了调色剂量。因而发现，可以以高精度检测小于等于一个调色剂层的调色剂量。此外发现，因为实际的调色剂平面上的充填面积比小于平面最密充填面积比H，所以即使在可能形成多于一个调色剂层的情况下也能在某一范围内进行高精度检测。因而，获得了以下公式：(能够具有高检测精度的每单位面积的调色剂重量)≤4/3x R xρx H。根据本示例性实施例，4/3x Rxρx H等于0.00302。根据本示例性实施例，平均半径是2.5um(2.5x10^-6[m])并且比重是1x 10³(kg/m³)。通过使用来自BECKMAN COULTER的Multisizer 3来测量平均颗粒直径，并且通过使用真密度计来测量比重。

虽然在上述配置中进行图像形成，但是将被显影的调色剂量可能由于电位变化而波动。在调色剂量波动的情况下，在一些情况下出现具有浓度不均匀性或颜色不均匀性的图像。为此，在本示例性实施例中，相对于在显影辊302上形成的、被给予电荷的调色剂的电荷量而生成足够的潜像电场，使得在高浓度图像模式(诸如实心黑色图像)下，全部(或几乎全部)调色剂从显影辊302被显影到感光鼓201上，换言之，采用“100％显影设定”。结果，在显影之后几乎没有调色剂残余在显影辊302上。即使在显影属性由于诸如电位波动的因素而变化的情况下，形成足够的潜像也可以提供作为稳定的调色剂图像的显影图像。

使用最近的彩色激光束打印机(LBP)，需要增大图像浓度、扩展颜色选择范围和增加颜色数目以获得各种图像。为了实现这一点，除了用于获得通常图像浓度的模式之外，已经提出了通过改变感光鼓和显影辊之间的圆周速度比来增加要显影的调色剂量的技术以增加浓度和颜色数目。由来自充当控制单元的CPU的信号来控制圆周速度比。在下文中，与在正常图像形成(正常图像形成模式)中的每单位面积的调色剂量相比，通过改变感光鼓201和显影辊302之间的圆周速度比而使每单位面积的调色剂量增大的模式被称为“高浓度模式”。高浓度模式也是图像形成模式。这里，圆周速度比被定义如下：(感光鼓和显影辊之间的圆周速度比[％])＝{(显影辊表面的旋转速度)/(感光鼓表面的旋转速度)})x 100[％]。在下文中，感光鼓201和显影辊302之间的圆周速度比被简称为“圆周速度比”。

但是发现，在高浓度模式下进行调色剂量检测的情况下，检测精度可能劣化。从而，进行了密集的检查，并且发现了即使使用在高浓度模式(构成根据本发明的“图像形成模式”)下进行图像形成的图像形成装置也能以足够的精度检测调色剂量的检测方法。将在下面描述该检测方法。

检测方法包括通过使用检测模式(构成根据本发明的“检测模式”)下检测感光鼓201上的调色剂量的结果来预测(估计)高精度模式(图像形成模式)下感光鼓201上每单位面积的调色剂量。

在本示例性实施例中，由控制单元执行图像形成模式和检测模式。

下面将参考图5描述检测模式的操作。在步骤S101中，在从引擎控制器214发出执行检测模式的请求的情况下，执行检测模式。在步骤S102中，在检测模式下，控制单元开始以80％的圆周速度比来旋转感光鼓201和显影辊302。在本示例性实施例中，通过改变显影辊302的旋转速度同时维持感光鼓201的旋转速度等于正常图像形成时(非高浓度模式下)的旋转速度、即同时保持感光鼓201的旋转速度不变来设定圆周速度比。下面将详细描述在检测模式下的圆周速度比、显影偏压和潜像设定。在检测模式下的圆周速度比是80％，这小于正常图像形成时(非高浓度模式下)和高浓度模式下的值。例如，在正常图像形成时的圆周速度比被设定为150％并且在高浓度模式下的圆周速度比被设定为250％(Δv2)的情况下，在检测模式下的圆周速度比是80％(Δv1)，这小于在非高浓度模式和高浓度模式下的值。换言之，满足关系Δv1<Δv2。从概念上，在检测模式下显影剂承载构件和图像承载构件之间的圆周速度比(将上述显影剂承载构件的移动速度除以上述图像承载构件的移动速度)由Δv1表示。

根据本示例性实施例，在正常图像形成时感光鼓201上每单位面积的调色剂量被设定为0.0028(kg/m²)。如上所述，因为需要使感光鼓201上每单位面积的调色剂量小于等于4/3x R xρx H＝0.00302，所以在本示例性实施例中圆周速度比被设定为80％。在圆周速度比由Δv表示并且显影辊302上每单位面积的调色剂量是G(kg/m²)的情况下，圆周速度比需要满足条件Δv≤(4/3x R xρx H)/G。因而，在检测模式下圆周速度比由Δv1表示的情况下，满足条件Δv1≤(4/3x R xρxH)/G。换言之，设定Δv1使得感光鼓201上每单位面积的调色剂量在理论上对应于小于等于一个调色剂层。至于圆周速度比的最小值，圆周速度比需要大于等于与感光鼓201上每单位面积的调色剂量对应的值，该值大于等于能够由光学传感器单元220检测到的最小量。根据本示例性实施例，在正常打印时的圆周速度比被设定为150％，并且在高浓度模式下的圆周速度比被设定为250％。在高浓度模式下，在圆周速度比由Δv2表示的情况下，满足关系Δv2>(4/3x R xρx H)/G。检测模式下的显影对比度被设定为-200V。显影对比度指的是(显影偏压Vdc)-(感光鼓201上的亮部分电位Vl)，并且意味着调色剂从显影辊302显影到感光鼓201上所需要的电位差。在检测模式下，将几乎全部实心黑色调色剂部分设定为从显影辊302被显影到感光鼓201上。显影对比度在正常打印时被设定为-200V，并且在高浓度模式下被设定为-350V。如在检测模式下那样，将几乎全部调色剂设定为显影到感光鼓201上。

下面将描述几乎全部调色剂被显影到感光鼓201上的条件。通过在感光鼓201上形成的静电潜像和被施加到显影辊302的显影偏压而在显影压合(NIP)部分处形成的显影对比度使显影辊302上的调色剂显影到感光鼓201上。相对于供给的调色剂的电荷的总电荷量，通过显影对比度能显影的调色剂量由感光鼓201的电容(C)和显影对比度(ΔVc)的积确定。更具体地，C(电容)xΔVc(显影对比度)表示在显影压合部分处能从显影辊302显影到感光鼓201上的每单位面积的调色剂的电荷的总电荷量。供给到感光鼓201的调色剂的电荷的总电荷量由显影辊302上每单位面积的电荷的电荷量Q/S和相对于感光鼓201的圆周速度比Δv确定。因而，总电荷量由Q/S和Δv的积表示为(Q/S xΔv)。

如上所述，能通过显影对比度显影的调色剂量由以下公式表示：Q/S(电荷量)xΔv(圆周速度比)＝C(电容)xΔVc(显影对比度)。更具体地，在满足条件Q/S xΔv≤C xΔVc的情况下，从显影辊302供给的调色剂的总电荷量小于能由感光鼓201接收的电荷量。从而，在该条件下，显影辊302上的几乎全部或全部调色剂被显影到感光鼓201上。

在实际的检查中，在ΔVc等于-200[V]的情况下，在Δv＝210[％]的条件下感光鼓201上的M/S降低。Q/S xΔv约是-0.32x 10^-3(Q/S＝-0.15x 10^-3q/m²)。基于上述结果和关系Q/S xΔv＝C xΔVc，感光鼓的电容C＝1.6x 10^-6[F]。通过使用来自TREK的模型212HS电荷质量比系统测量Q/S。

在步骤S103中，控制单元在上述显影设定下在感光鼓201上形成用于调色剂检测的静电潜像，并且将调色剂从显影辊302显影到静电潜像上以形成检测调色剂斑块。在步骤S104中，控制单元通过使用光学传感器220读取检测调色剂斑块以检测调色剂量。在步骤S105中，当完成检测时，控制单元将检测到的信息记录在非易失性存储器901中。在步骤S106中，控制单元结束用于检测感光鼓201上的调色剂量的检测模式的操作。

下面将描述在高浓度模式下的感光鼓201上的调色剂量的预测。根据本示例性实施例，在高浓度模式下的圆周速度比被设定为250％，并且在检测模式下的圆周速度比被设定为80％。从而，控制单元将在用于检测感光鼓201上的调色剂量的检测模式下获得的调色剂量信息乘以3.125(250％/80％)以预测在高浓度模式下的感光鼓201上的每单位面积的调色剂量。实际上，充当控制单元的CPU 215通过使用记录在非易失性存储器901中的调色剂量信息来进行计算。如上所述，通过减小感光鼓201和显影辊302之间的圆周速度比以及以高精度检测感光鼓201上的每单位面积的调色剂量，能够以高精度预测高浓度模式下的调色剂量。根据本示例性实施例，在正常打印时(在非高浓度模式下)，通过改变显影辊302的旋转速度(驱动速度)而不改变感光鼓201的旋转速度(驱动速度)来设定圆周速度比。但是，圆周速度比设定不限于此。可以改变感光鼓201的旋转速度同时保持显影辊302的恒定旋转速度恒定。此外，可以通过改变显影辊302和感光鼓201两者的旋转速度来改变圆周速度比设定。设定在正常打印时(在非高浓度模式下)感光鼓201的旋转速度(驱动速度)使得感光鼓201的表面的移动速度变成200mm/sec。从而，在本示例性实施例中，显影辊302的表面的移动速度在80％圆周速度比的情况下是160mm/sec，并且在250％圆周速度比的情况下是500mm/sec。

在检测模式下的显影剂承载构件的圆周速度(v11)与图像承载构件的圆周速度(v12)之间的圆周速度比(v11/v12)由Δv1表示。在图像形成模式下的显影剂承载构件的圆周速度(v21)与图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示。在这种情况下，在Δv1<Δv2的条件下，可以基于在检测模式下图像承载构件上的显影剂量的检测结果来估计在图像形成模式下图像承载构件上的显影剂量。

第一比较示例

下面将参考图6描述在比较示例中在高浓度模式下的检测模式的操作。在步骤S201中，在执行检测模式的请求从引擎控制器214发出的情况下，控制单元执行检测模式。在步骤S202中，在高浓度模式的检测模式下，控制单元以250％的圆周速度比(＝在高浓度模式下的圆周速度比)开始旋转感光鼓201和显影辊302。在高浓度模式的检测模式下的显影对比度被设定为-350V。如在第一示例性实施例中那样，几乎全部实心黑色调色剂部分被设定为从显影辊302显影到感光鼓201上。如在第一示例性实施例中那样，在步骤S203中，控制单元形成检测调色剂斑块，并且在步骤S204中，检测单元通过使用光学传感器220来检测调色剂量。在步骤S205中，当完成检测时，控制单元将检测到的信息记录在非易失性存储器901中。在步骤S206中。控制单元结束高浓度模式的检测模式下的操作。

<检测精度考虑>

在第一示例性实施例和第一比较示例中，多次改变圆周速度比以检查检测精度。作为测量调色剂量的方法，通过在感光鼓201上形成静电潜像来准备用于检测的检测调色剂斑块。然后对实际上附着在感光鼓上的调色剂进行采样和测量以确定感光鼓201上每单位面积的调色剂重量(kg/m²)。并且然后，通过测量结果和检测结果之间的比较，使用以下指标来评价结果：

A：检测结果和测量结果之间的差异小于等于0.0005(kg/m²)。

B：检测结果和测量结果之间的差异超过0.0005(kg/m²)。

<检测精度结果>

表2示出了相对于数个圆周速度比的、根据比较示例的检测精度(预测精度)和根据本示例性实施例的检测精度之间的比较结果。在150％圆周速度比的情况下感光鼓201上每单位面积的调色剂量(kg/m²)是0.0043。在200％圆周速度比的情况下感光鼓201上每单位面积的调色剂量(kg/m²)是0.0057。在250％圆周速度比的情况下感光鼓201上每单位面积的调色剂量(kg/m²)是0.0075。

[表2]根据第一示例性实施例和第一比较示例的圆周速度比和检测精度的结果

圆周速度比	150％	200％	250％
				检测精度(第一示例性实施例)	A	A	A
检测精度(第一比较示例)	A	B	B

在第一示例性实施例中，在从150％至250％的圆周速度比的范围内获得了有利的检测精度。即使在高浓度模式下，例如在200％或250％的圆周速度比的情况下，通过在检测模式下减小感光鼓201和显影辊302之间的圆周速度比，检测单元也以高精度检测了感光鼓201上每单位面积的调色剂量。这使得能够以高精度预测高浓度模式下的调色剂量。

在第一比较示例中，当即使在检测模式下圆周速度比也是200％或250％时，在感光鼓201上形成大于等于三个调色剂层并且光学传感器220的检测精度降低，导致检测精度的降低。

用这种方式，可以通过采用本示例性实施例来改善高浓度模式下的预测精度。根据本示例性实施例，在检测时，对于大约小于等于一个层使用80％的圆周速度比。但是，如果圆周速度比可以减小到其中检测单元能够以足够的精度检测调色剂量的范围，则通过提供比图像形成时的圆周速度比小的圆周速度比，能够进行近似检测。

根据本示例性实施例，在确定用于获得所需要的浓度的圆周速度比时，可以基于显影辊302上的调色剂量以足够的精度来预测所需要的圆周速度比。这是因为显影辊302上几乎全部调色剂量被转印到感光鼓201上，并且显影辊302上的调色剂量被维持近似恒定。结果，不需要在将圆周速度变化为多个值的情况下进行多次斑块检测。因而，与在将圆周速度变化为多个值的情况下进行多次斑块检测的方法相比，可以减小检测时间和调色剂消耗。

在本示例性实施例中，通过改变显影辊302的驱动速度改变了圆周速度比，这是因为已经确认显影辊302上每单位面积的调色剂量不依赖于旋转速度(驱动速度)。在单组分非磁性显影方式的接触型显影刮刀309的限制中，在许多情况下，显影辊302上的调色剂量不依赖于旋转速度(驱动速度)。为了以更高精度检测高浓度模式下感光鼓201上的调色剂量，一些方法在高浓度模式下改变感光鼓201的驱动速度以便相对于显影辊302的驱动速度实现期望的圆周速度比。

根据本示例性实施例的圆周速度比和偏压将被视为示例性的而不是限制为本示例性实施例。虽然在上面将定影温度和图像处理描述为通过使用关于感光鼓201上的调色剂量的信息来改变打印条件的示例因素，但是可以将该信息反馈以改变其他设定条件(诸如其他偏压、潜像设定、片材之间的距离和残留调色剂量检测)。

如上所述，根据第一示例性实施例，通过减小显影辊302与感光鼓201之间的圆周速度比并且以高精度检测感光鼓201上的调色剂量，能够以高精度预测高浓度模式下感光鼓201上的调色剂量。

下面描述根据本发明的第二示例性实施例。在第一示例性实施例中，使用充当检测单元的光学传感器220来检测“感光鼓201上”的调色剂量。

在第一示例性实施例中，将光学传感器220部署为面对每个图像形成站的感光鼓201。在第二示例性实施例中，仅将一个光学传感器220部署为面对充当中间转印构件的中间转印带205。换言之，使用充当检测单元的光学传感器220来检测“中间转印构件上”的调色剂量。根据本示例性实施例，可以减小光学传感器220的数目，从而导致成本降低。

许多其它要素与第一示例性实施例中的要素重复，并且在第二示例性实施例中将省略其冗余描述。

下面将详细描述根据本示例性实施例的处理盒和图像形成装置。图7是示意性地示出根据本示例性实施例的图像形成装置200的截面图。每个图像形成站包括处理盒208和部署为经由充当中间转印构件的中间转印带205面对处理盒208的一次转印辊212。根据本示例性实施例，光学传感器220更多地设置在中间转印带205的移动方向上处理盒208的下游侧，并且更多地设置在中间转印带205的移动方向上二次转印对辊210的上游侧。

<根据第二示例性实施例的调色剂量检测方法>

下面将描述根据第二示例性实施例的检测在高浓度模式下中间转印构件上的调色剂量的方法。打印条件(图像形成条件)类似于根据第一示例性实施例和第一比较示例的打印条件。更具体地，在正常图像形成时的圆周速度比被设定为150％而在高浓度模式下的圆周速度比被设定为250％。

在潜像设定中，在正常图像形成时的显影对比度被设定为-200V，并且在高浓度模式下的显影对比度被设定为-350V。在该显影对比度的情况下，几乎全部调色剂被设定为从显影辊302显影到感光鼓201上。

在本示例性实施例中，控制单元首先执行检测中间转印构件上每单位面积的调色剂量的模式(在下文中称为检测模式)。控制单元执行此检测模式以预测并检测高浓度模式下中间转印构件上每单位面积的调色剂量。下面将描述根据本示例性实施例的检测模式。在根据本示例性实施例的检测模式下，控制单元在感光鼓201上形成检测斑块潜像(使用-200V显影对比度)，并且以80％圆周速度比将调色剂从显影辊302供给到潜像以形成检测调色剂斑块。控制单元将形成的检测调色剂斑块一次转印到中间转印带205上以在中间转印带205上形成检测调色剂斑块。控制单元通过使用光学传感器220作为检测单元而对中间转印带205上的检测调色剂斑块进行检测。使用检测斑块潜像的显影对比度，几乎全部调色剂被设定为从显影辊302显影到感光鼓201上。在这种情况下，斑块潜像的潜像电位还没有被调色剂的电荷填充。根据本示例性实施例，一次转印效率是94至98％。因而，假设调色剂量被减小到96％，即在感光鼓201上的调色剂到中间转印带205上的转印中的一次转印效率的平均值。然后，控制单元将关于检测到的在中间转印带205上的调色剂量乘以转印效率的倒数以估计感光鼓201上的调色剂量，并且获得关于显影辊302上每单位面积的调色剂量的信息。然后控制单元通过使用与根据第一示例性实施例的方法类似的方法基于关于显影辊302上的调色剂量的信息来预测高浓度模式下感光鼓201上的调色剂量。表3示出了相对于数个圆周速度比的检测精度的结果。

[表3]根据第一比较示例和第二示例性实施例的圆周速度比和检测精度的结果

圆周速度比	150％	200％	250％
				检测精度(第一比较示例)	A	B	B
检测精度(第二示例性实施例)	A	A	A

表3表明本示例性实施例的使用可以改善大圆周速度比的情况下的预测精度。此外，因为可以将光学传感器220的数目从第一示例性实施例中的四个减小到一个，所以可以降低成本和主体空间。

根据本示例性实施例的圆周速度比和偏压将被视为示例性的并且不限于本示例性实施例。下面将描述通过使用关于中间转印构件上的每单位面积的调色剂量的信息来改变打印条件(图像形成条件)的示例。存在诸如显影和带电偏压、潜像、片材之间的距离和残留调色剂量检测等的设定条件。

如上所述，通过减小感光鼓201和显影辊302之间的圆周速度比以及以高精度检测中间转印带205上的调色剂量，能够以高精度预测高浓度模式下感光鼓201上的调色剂量。

更具体地，也在本示例性实施例中，在检测模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v11)和图像承载构件的圆周速度(v12)之间的圆周速度比(v11/v12)由Δv1表示，并且在图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v21)和图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示。在这种情况下，在Δv1<Δv2的条件下，控制单元可以基于在检测模式下在图像承载构件上的显影剂量的检测结果来估计在图像形成模式下在中间转印构件上的显影剂量。控制单元还可以基于在图像形成模式下在中间转印构件上的显影剂量的估计值来预测在图像承载构件上的显影剂量。

(其他实施例)

在上述示例性实施例中，在检测模式下的圆周速度比与在图像形成模式下的圆周速度比不同。但是，在提供多种图像形成模式的情况下，在图像形成模式中的一种中的圆周速度比可以等于在检测模式下的圆周速度比。例如，在提供两种不同的图像形成模式(第一图像形成模式和第二图像形成模式)的情况下，以下设定也是可能的：在第一图像形成模式下的250％圆周速度比(Δv2)、在第二图像形成模式下的80％圆周速度比(Δv3)和在检测模式下的80％圆周速度比(Δv1)。在这种情况下，满足关系Δv3<Δv2和Δv1＝Δv3。

图像形成模式进一步包括第一图像形成模式和第二图像形成模式。在第一图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v21)和图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示。在第二图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v31)和图像承载构件的圆周速度(v32)之间的圆周速度比(v31/v32)由Δv3表示。在这种情况下，满足关系Δv3<Δv2和Δv1＝Δv3。

虽然，在上述示例性实施例中，使用了正反射型光学传感器，但是依赖于配置也能够使用漫反射型光学传感器。使用其照射浓度斑块的、来自光源的光作为散射光被散射到各个方向上，并且漫反射型光学传感器检测该散射光。从而，需要考虑到反射率由于弱反射光而随调色剂的光谱灵敏度而改变的事实。

相较而言，正如图3中所示，正反射型的上述光学传感器220检测镜面反射光，就镜面反射光而言，由目标表面和来自作为光源的LED的浓度斑块照射光的光轴形成的角度等于由目标表面和反射光的光轴形成的角度。在正反射光的检测中，光学传感器220基于由于被调色剂隐藏的、来自目标表面的镜面反射光而引起的光量的降低来检测调色剂量。因而，正反射光检测的特征在于调色剂的光谱灵敏度是不相关的，并且光强度的绝对值高。从而发现，在形成大于等于两个调色剂层的状态下，镜面反射光减弱，从而导致检测精度劣化。

虽然在显影辊302上的全部调色剂被转印到感光鼓201上的前提下描述了上述示例性实施例，但是装置配置不限于此。只要圆周速度比被改变使得每单位面积的调色剂量能够由检测单元检测，就能够适用本发明。

如上所述，根据本发明，能够通过改变圆周速度比以改变每单位面积的显影剂量来以足够的精度检测显影剂量。

根据本发明，能够通过改变圆周速度比以改变图像承载构件或中间转印构件上的每单位面积的显影剂量来以足够的精度检测显影剂量。此外，转印带205在本发明中是光学元件。

虽然参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被赋予最宽广的解释以便涵盖全部这样的修改和等同结构和功能。

Claims

1.一种图像形成装置，包括：

图像承载构件，被配置为承载显影剂图像；

显影剂承载构件，被配置为承载显影剂；以及

检测单元，被配置为检测在图像承载构件上形成的检测显影剂图像的显影剂量；

其中，在图像形成模式中，通过将显影剂从显影剂承载构件供给到图像承载构件而在图像承载构件上形成显影剂图像，以及

在检测模式中，用于检测的所述检测显影剂图像被形成在图像承载构件上并且由检测单元对检测显影剂图像的显影剂量进行检测，

其中，在检测模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v11)和图像承载构件的圆周速度(v12)之间的圆周速度比(v11/v12)由Δv1表示、并且在图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v21)和图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示的情况下，在Δv1<Δv2的状态下，基于检测显影剂图像的显影剂量的检测结果来估计在图像形成模式下检测显影剂图像的显影剂量，

其中，在检测模式下满足(i)(Q/S)xΔv1<C xΔVc，在图像形成模式下满足(ii)(Q/S)xΔv2>C xΔVc，其中图像承载构件的电容由C表示，由图像承载构件的亮部分电位和显影剂承载构件的显影电位形成的显影对比度由ΔVc表示，并且由显影剂承载构件承载的显影剂的每单位面积的电荷量由Q/S表示。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，在检测模式下满足Δv1≤(4/3x R xρxH)/G，其中在检测模式下由显影剂承载构件承载的显影剂的每单位面积的重量由G表示，显影剂的平均半径由R表示，显影剂的比重由ρ表示，并且平面最密充填面积比由H表示。

3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，在图像形成模式下满足Δv2>(4/3x R xρx H)/G。

4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，检测单元包括用于接收正反射光的光学传感器单元。

5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，设置Δv1使得图像承载构件上的每单位面积的显影剂图像的显影剂量理论上形成最多一层。

6.根据权利要求1所述的图像形成装置，

其中，图像形成模式包括第一图像形成模式和第二图像形成模式，及

其中，满足Δv3<Δv2，其中在第一图像形成模式下显影剂承载构件的圆周速度由v21表示，图像承载构件的圆周速度由v22表示，在显影剂承载构件的圆周速度(v21)和图像承载构件的圆周速度(v22)之间的圆周速度比(v21/v22)由Δv2表示，并且在第二图像形成模式下在显影剂承载构件的圆周速度(v31)和图像承载构件的圆周速度(v32)之间的圆周速度比(v31/v32)由Δv3表示。

7.根据权利要求6所述的图像形成装置，其中，在图像形成模式下满足Δv1＝Δv3。

8.根据权利要求1所述的图像形成装置，还包括处理盒，该处理盒包括图像承载构件和显影剂承载构件，该处理盒被配置为能附接到图像形成装置，

其中，基于在处理盒附接到图像形成装置的主体之后且在进行最初的图像形成操作之前的由检测单元检测到的信号，校正在检测模式下检测到的信号。

9.根据权利要求1所述的图像形成装置，还包括控制单元，该控制单元被配置为能够执行图像形成模式和检测模式。

10.一种图像形成装置，包括：

图像承载构件，被配置为承载显影剂图像；

中间转印构件，图像承载构件上的显影剂图像被转印到该中间转印构件上；

显影剂承载构件，被配置为承载显影剂；以及

检测单元，被配置为检测在中间转印构件上形成的检测显影剂图像的显影剂量；

其中，在图像形成模式下，通过将从显影剂承载构件供给到图像承载构件的显影剂转印到中间转印构件而在中间转印构件上形成显影剂图像；及

在检测模式下，用于检测的所述检测显影剂图像被形成在图像承载构件上，并且由检测单元对检测显影剂图像的显影剂量进行检测，

11.根据权利要求10所述的图像形成装置，其中，基于在图像形成模式下在中间转印构件上的显影剂量的估计值，预测在图像承载构件上的显影剂量。

12.根据权利要求10所述的图像形成装置，还包括控制单元，该控制单元被配置为能够执行图像形成模式和检测模式。