CN107390486B - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明的图像形成装置中，控制器(31)执行下述(a)～(d)的处理，即：(a)确定校准时的感光鼓(1a～1d)的明电势；(b)调整显影偏压，从而确定基于传感器(8)的输出的调色剂浓度变为低于目标浓度的中间基准浓度时的显影偏压值，并将其作为中间基准显影偏压值；(c)确定中间基准显影偏压值与校准时的明电势之差、即中间基准有效电势；(d)通过根据假定零浓度有效电势和中间基准有效电势进行线性插补而确定与目标浓度对应的显影偏压值，其中，假定零浓度有效电势为假定透射浓度为零时的显影偏压与感光鼓的明电势之差。

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

在打印机、多功能复合机等的图像形成装置中，由于装置内的温度和湿度的变化、感光鼓在使用中的磨耗、放置环境下的调色剂的带电性的变动、感光鼓以外的其他部件的劣化等原因，即使设定为相同的处理条件进行图像形成，感光鼓上的调色剂附着量也会发生变化，所形成的图像中的调色剂浓度并不固定。因此，在图像形成装置中，为了调整调色剂的附着量而实施校准。

通常，在校准时，通过在中间转印带上形成与作为目标的调色剂附着量对应的全面的调色剂补丁(补丁内的浓度固定的调色剂图案)，使用反射型光学传感器向该调色剂补丁照射光并接收其反射光，从而以光学方式检测出调色剂补丁上的调色剂附着量，根据该检测结果而调整带电电压、显影偏压、曝光量等的处理条件，以使调色剂附着量达到目标值。

但是，在如上所述使用反射型光学传感器进行校准的情况下，有时无法高精度地检测出高浓度下的调色剂附着量。这是因为：调色剂补丁的浓度越高，则调色剂颗粒仅在高度方向上堆积的趋势越强，在高浓度区域内，即使浓度变高，来自调色剂补丁的反射光的光量也几乎不会增加。尤其是，由于射入黑色调色剂的光被吸收，因而该趋势明显。

在将高浓度区域内的特定浓度调整为目标浓度时，大多数情况下是对显影偏压进行调整，但是，如上所述，反射型光学传感器无法高精确地检测出调色剂附着量，因而存在如下问题，即：作为处理条件而设定的显影偏压的波动变大，从而导致图像质量不稳定。

在某种图像形成装置中，使用非全面的调色剂补丁，在维持每单位面积的调色剂量的同时检测反射光，从而高精度地测量高浓度区域的调色剂浓度。

发明内容

但是，在上述装置中，因为使用的是非全面的调色剂补丁，因此，感光鼓的表面电势的波动所引起的调色剂附着量的变动相比全面的调色剂补丁更大。另外，在上述装置中，当温度和湿度等的使用环境发生变化、因为感光鼓的膜厚在使用中发生变化等而导致感光鼓的静电电容发生变化时，对于非全面的调色剂补丁中的边缘电场的影响相比全面的调色剂补丁更大。由此，上述装置有时无法高精度地测量调色剂浓度。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到一种能够适当地设定显影偏压的图像形成装置。

本发明涉及的图像形成装置具备：感光鼓、用于向所述感光鼓上的静电潜像供给调色剂的显影辊、用于承载从所述感光鼓转印的调色剂补丁的图像载体、向所述调色剂补丁照射光并接收来自所述调色剂补丁的反射光的反射型光学传感器、以及设定施加于所述显影辊上的显影偏压的控制器。而且，所述控制器执行下述(a)～(d)的处理，即：(a)确定校准时的所述感光鼓的明电势；(b)调整所述显影偏压，从而确定基于所述反射型光学传感器的输出的调色剂浓度变为低于目标浓度的中间基准浓度时的所述显影偏压的值，并将其作为中间基准显影偏压值；(c)确定中间基准有效电势，所述中间基准有效电势为所述中间基准显影偏压值与校准时的所述明电势之差；(d)通过根据假定零浓度有效电势和所述中间基准有效电势进行线性插补，从而确定与所述目标浓度对应的显影偏压值，其中，所述假定零浓度有效电势为假定透射浓度为零时的显影偏压与所述感光鼓的明电势之差。

(发明效果)

根据本发明的图像形成装置，能够适当地设定显影偏压。

本发明的上述或者其他目的、特征以及优势，通过结合附图和下述详细说明将变得更加清楚。

附图说明

图1是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的内部机械构成的一部分的侧视图。

图2是表示图1中的显影装置3a的一例的剖视图。

图3是表示图1中的传感器8的构成例的图。

图4是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的电气构成的一部分的框图。

图5是表示CTD相对于显影偏压的特性的一例的图。

图6是表示透射浓度TD相对于显影偏压的特性的图。

图7是表示多个条件下透射浓度TD相对于有效电势(显影偏压与感光鼓1a的明电势之差)的特性的例子的图。

图8是表示多个条件下的校准结果的图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的内部机械构成的一部分的侧视图。图1所示的图像形成装置是打印机、传真装置、复印机、多功能复合机等具有电子照相方式的印刷功能的装置。

本实施方式的图像形成装置具有串联方式的彩色显影装置。该彩色显影装置具有感光鼓1a～1d、曝光装置2a～2d以及各种颜色的显影装置3a～3d。感光鼓1a～1d是青色、品红色、黄色以及黑色这四种颜色的感光鼓。曝光装置2a～2d是向感光鼓1a～1d照射激光从而形成静电潜像的装置。曝光装置2a～2d具有作为激光光源的激光二极管、将该激光引导至感光鼓1a～1d的光学元件(透镜、反射镜、多面反射镜等)。

进而，感光鼓1a～1d的周围配置有带电装置、清洁装置、除电器等。带电装置通过单电晕管方式等使感光鼓1a～1d带电。另外，清洁装置用于在一次转印后除去感光鼓1a～1d上残留的调色剂，除电器用于在一次转印后对感光鼓1a～1d进行除电。

显影装置3a～3d中安装有填充青色、品红色、黄色以及黑色这四种颜色调色剂的调色剂盒。显影装置3a～3d分别被施加显影偏压，并且，基于显影装置3a～3d与感光鼓1a～1d之间的电势差，显影装置3a～3d使从调色剂盒供给的调色剂附着在感光鼓1a～1d上的静电潜像上，从而形成调色剂图像。例如，调色剂与载体一起构成显影剂。

通过感光鼓1a、曝光装置2a以及显影装置3a进行品红色的显影，通过感光鼓1b、曝光装置2b以及显影装置3b进行青色的显影，通过感光鼓1c、曝光装置2c以及显影装置3c进行黄色的显影，通过感光鼓1d、曝光装置2d以及显影装置3d进行黑色的显影。

图2是表示图1中的显影装置3a的一例的剖视图。另外，图2中图示出的是显影装置3a，但显影器3b～3d的构成与此相同。

如图2所示，显影装置3a具有框体11、搅拌螺杆12、磁辊13以及显影辊14。

显影装置3a与未图示的调色剂盒连接，从调色剂盒经由未图示的补给口向框体11内补给调色剂。在框体11内，通过搅拌螺杆12搅拌含有调色剂和载体的双成分显影剂。载体使用磁性材料。

磁辊13将双成分显影剂呈刷子状保持在其表面上。双成分显影剂中的调色剂根据磁辊13与显影辊14之间的电压、即输送偏压而向显影辊14移动。

显影辊14将从磁辊13移动来的调色剂以调色剂薄层的方式保持在其表面上。显影辊14被施加显影偏压，显影辊14的表面上形成的调色剂层，根据感光鼓1a相对于显影辊14的电势(显影偏压与感光鼓1a的表面电势之差)而向感光鼓1a移动。由此，显影辊14向感光鼓1a上的静电潜像供给调色剂。

回到图1，中间转印带4是承载从感光鼓1a～1d转印的调色剂图像的图像载体，且是无终端(即环状)的中间转印带。中间转印带4以绷紧的状态架设在驱动辊5上，并在驱动辊5的驱动力作用下从与感光鼓1d接触的位置朝向与感光鼓1a接触的位置转动。

校准时，在感光鼓1a～1d上形成全面的调色剂补丁(补丁内的浓度固定的调色剂图案)，并将该调色剂补丁转印至中间转印带4上，从而由中间转印带4承载。

转印辊6使输送来的纸张与中间转印带4接触，从而将中间转印带4上的调色剂图像二次转印至纸张上。另外，转印有调色剂图像的纸张被输送至定影器9，从而将调色剂图像定影在纸张上。

辊子7具有清洁刷，并通过使清洁刷与中间转印带4接触，从而除去将调色剂图像转印至纸张上之后残留在中间转印带4上的调色剂。另外，也可以使用清洁板来代替具有清洁刷的辊子7。

传感器8是反射型光学传感器，其在校准时向中间转印带4照射光并检测其反射光，以便检测调色剂浓度。具体而言，传感器8向形成于中间转印带4上的测试调色剂图案(上述调色剂补丁)所通过的规定区域照射光并检测该光的反射光，根据该检测出的光量而输出电信号。

图3是表示图1中的传感器8的构成例的图。

图3所示的传感器8具备基板8a和传感器盖8b，传感器盖8b安装在基板8a上。基板8a的表面上安装有芯片状的发光元件21以及受光元件22、23，传感器盖8b上形成有三个孔，在该孔中，以与发光元件21以及受光元件22、23分别对应的方式配置有聚光透镜24、25、26。

发光元件21通经由聚光透镜24而向中间转印带4的表面、或者中间转印带4上的调色剂图案101照射光。受光元件22接收由发光元件21照射的光经中间转印带4的表面或者中间转印带4上的调色剂图案101反射后的反射光中的漫反射光。受光元件23接收由发光元件21照射的光经中间转印带4的表面或者中间转印带4上的调色剂图案101反射后的反射光中的正反射光。例如，发光元件21为发光二极管，受光元件22、23为光检测器。

另外，传感器8并不限定为图3所示的构成，也可以是将反射光的P成分和S成分分离，并检测出各成分的光量这一类型的反射型光学传感器。

图4是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的电气构成的一部分的框图。在图4中，控制器31用于对驱动上述辊子等的未图示的驱动源、施加一次转印偏压的偏压电路、显影装置3a～3d、曝光装置2a～2d等进行控制，从而执行调色剂图像的显影、转印以及定影、供纸、印刷以及排纸。一次转印偏压分别施加于感光鼓1a～1d与中间转印带4之间。控制器31例如是包含根据控制程序进行工作的计算机、ASIC(ApplicationSpecificIntegrated Circuit、专用集成电路)等的处理电路。存储装置32是闪存器等的非易失性存储装置，用于存储上述控制程序以及各种数据。

另外，控制器31定期或者在规定的时间进行浓度等级或者最大浓度等的校准。另外，控制器31的输出部中根据需要而设有D/A(数/模)转换器、放大器等。控制器31的输入部中根据需要而设有放大器、A/D(模/数)转换器等。

控制器31具备图案形成部41、浓度确定部42、中间基准显影偏压确定部43以及显影偏压设定部44。

另外，存储装置32中存储有中间基准浓度数据51、假定零浓度有效电势数据52以及转换表53。中间基准浓度数据51是表示中间基准浓度的数据。假定零浓度有效电势数据52是表示假定零浓度有效电势的数据，其中，假定零浓度有效电势是假定透射浓度为零时的显影偏压与感光鼓1a～1d的明电势之差。另外，假定零浓度有效电势预先通过实验等进行测量。转换表53是用于将各显影偏压中的透射浓度和CTD的一方转换为另一方的表格。另外，也可以取代转换表53而使用表示用于将各显影偏压中的透射浓度和CTD的一方转换为另一方的转换式的数据。

图案形成部41在校准时对曝光装置2a～2d、显影装置3a～3d等进行控制，从而在中间转印带4上形成各种颜色调色剂的测试调色剂图案(即上述调色剂补丁)。

浓度确定部42根据传感器8的受光元件22、23的输出而确定调色剂浓度。浓度确定部42作为调色剂浓度而计算出覆盖率、CTD(Color TonerDensity、彩色调色剂浓度)等。

覆盖率M由下式表示。

M＝1-{(R-Rd)-(D-Dd)｝/{(Rg-Rd)-(Dg-Dd)}

在此，Rd是正反射光受光元件(例如上述受光元件23)的暗电势，Dd是漫反射光受光元件(例如上述受光元件22)的暗电势，Rg是来自图像载体表面部的正反射光的检测电压(例如上述受光元件23的输出电压)，Dg是来自图像载体表面部的漫反射光的检测电压(例如上述受光元件22的输出电压)，R是来自调色剂部的正反射光的检测电压，D是来自调色剂部的漫反射光的检测电压。

另外，CTD是使覆盖率M标准化为0～1000的范围内的数据。

中间基准显影偏压确定部43对于显影偏压进行调整，确定基于传感器8的输出的调色剂浓度(CTD等)变为低于目标浓度的中间基准浓度时的显影偏压的值，并将其作为中间基准显影偏压值。

图5是表示CTD相对于显影偏压的特性的一例的图。如图5所示，在使用反射型的传感器8的情况下，即使使显影偏压增大从而使调色剂附着量增加，而在高浓度区域中CTD也达到饱和。

在这样的特性中，目标浓度被设定为饱和区域内的浓度。中间基准浓度被设定为不包含在饱和区域内且接近饱和区域的浓度。中间基准浓度是比基于传感器8的输出的调色剂浓度(CTD、覆盖率M等)相对于显影偏压的特性中的饱和区域低的规定浓度。例如，在图5所示的特性的情况下，目标浓度被设定为CTD＝885左右的浓度，中间基准浓度被设定为例如CTD＝820左右的浓度。即，中间基准浓度被设定为CTD对于显影偏压的变化的灵敏度良好的区域内的浓度。

例如，中间基准显影偏压确定部43在其他处理条件固定不变的基础上变更显影偏压，并且使用图案形成部41以不同的显影偏压形成多个调色剂补丁，使用浓度确定部42确定各调色剂补丁的浓度(CTD等)，并根据与所确定的多个调色剂补丁的浓度(CTD等)对应的显影偏压，通过插补等而确定与根据中间基准浓度数据51指定的中间基准浓度对应的显影偏压值，并将其作为中间基准显影偏压值。

另外，在根据中间基准浓度数据51指定的中间基准浓度以透射浓度TD表示的情况下，根据转换表53而将根据中间基准浓度数据51指定的中间基准浓度从透射浓度TD转换为CTD等。

显影偏压设定部44执行下述(a)～(c)的处理，即：(a)确定校准时的感光鼓1a～1d的明电势；(b)确定中间基准有效电势，该中间基准有效电势是指所确定的中间基准显影偏压值与校准时的明电势之差；(c)通过根据假定零浓度有效电势(即，透射浓度为零时的有效电势)和该中间基准有效电势(即，透射浓度为中间基准浓度时的有效电势)进行线性插补，从而确定与目标浓度对应的显影偏压值(即，与透射浓度为目标浓度时的有效电势对应的显影偏压值)，其中，该假定零浓度有效电势根据假定零浓度有效电势数据52而获得。

另外，感光鼓1a～1d的明电势是在使感光鼓1a～1d带电后利用曝光装置2a～2d曝光的部位的下限电势。

另外，在目标浓度以CTD等基于传感器8的输出的调色剂浓度指定时，根据转换表53将目标浓度从CTD等转换为透射浓度TD。

图6是表示透射浓度TD相对于显影偏压的特性的一例的图。如图6所示，与显影偏压相对应的透射浓度TD的特性与CTD不同，其并非饱和特性，即使在目标浓度附近，其特性也呈线性近似。另外，与各显影偏压相对应的透射浓度TD通常无法通过实机进行测量，因而通过实验进行测量。

图7是表示多个条件下的透射浓度TD相对于感光鼓的有效电势(显影偏压与感光鼓1a的明电势之差)的特性的例子的图。在图7中，示出了三个特性(以一连串黑色圆点表示的特性、以一连串黑色方形点表示的特性以及以一连串黑色三角表示的特性)。在图7所示的多个条件中，温度、湿度以及感光鼓的带电特性中的至少一个互不相同。

各条件下的透射浓度相对于有效电势的特性，可以根据该条件下测出的感光鼓的明电势、和与该条件下测出的多个显影偏压值相对应的透射浓度的值而得到。

在透射浓度的特性中，通过使上述目标浓度和中间基准浓度附近的特性呈线性近似而确定一次近似式(图7中以虚线表示的各直线)，并使用该一次近似式而确定假定透射浓度为零时的有效电势(图7中以双重四方形表示的点P0)，并将其作为假定零浓度有效电势。

由此，假定零浓度有效电势是指：通过线性插补从某一条件下的透射浓度相对于有效电势的特性而得到的、假定透射浓度为零时的有效电势。

在本实施方式中，假定零浓度有效电势是指：通过至少根据上述透射浓度的特性中的、目标浓度与中间基准浓度之间的区间进行线性插补而得到的、假定透射浓度为零时的有效电势。即，例如在至少包含目标浓度与中间基准浓度之间区间的区间内，利用最小二乘法等求出一次近似式，并根据该一次近似式求出透射浓度为零时的有效电势。

如图7所示，即使在互不相同的条件下(即，即使感光鼓的明电势变动)，假定零浓度有效电势也大致固定不变。例如，将在多个条件下分别得到的假定零浓度有效电势的平均值作为假定零浓度有效电势数据52加以存储，并将其用作假定零浓度有效电势。

因此，如上所述，预先确定基准状态(初期状态)下假定透射浓度为零时的有效电势(图7中的点P0)，并将其作为假定零浓度有效电势数据52加以准备，而在校准时，测出感光鼓1a～1d的明电势和中间基准显影偏压值，并由此确定中间基准有效电势，通过以从基于假定零浓度有效电势数据52的点P0和基于测出的中间基准有效电势的点P1通过的直线进行线性插补，从而确定与目标浓度对应的有效电势(图7中的点P2)，将该有效电势与校准时的明电势相加，从而确定与目标浓度对应的显影偏压值。

接下来，对上述图像形成装置的动作进行说明。

当规定的校准时间到来时，控制器31执行校准。

此时，首先由中间基准显影偏压确定部43使用图案形成部41和浓度确定部42，确定与根据中间基准浓度数据51指定的中间基准浓度相对应的中间基准有效电势。

另外，显影偏压设定部44测量感光鼓1a～1d的明电势，另外读出假定零浓度有效电势数据52，从而确定假定零浓度有效电势(即，假定调色剂补丁的透射浓度为零时的有效电势)。

然后，如图7所示，显影偏压设定部44通过根据该假定零浓度有效电势(点P0)和所确定的中间基准有效电势(点P1)进行线性插补(即外插)，而确定与目标浓度对应的有效电势(点P2)，将所确定的有效电势与测出的明电势相加而确定与目标浓度对应的显影偏压值，并将显影装置3a～3d设定为所确定的显影偏压值。

另外，关于各种颜色调色剂的显影装置3a～3d，均如上述那样分别独立地确定和设定显影偏压值。

如上所述，在上述实施方式中，控制器31执行下述(a)～(d)的处理，即：(a)确定校准时的感光鼓1a～1d的明电势；(b)调整显影偏压，确定基于传感器8的输出的调色剂浓度变为低于目标浓度的中间基准浓度时的显影偏压值，并将其作为中间基准显影偏压值；(c)确定中间基准有效电势，该中间基准有效电势为中间基准显影偏压值与校准时的明电势之差；(d)通过根据假定零浓度有效电势和中间基准有效电势进行线性插补，从而确定与目标浓度对应的显影偏压值，其中，假定零浓度有效电势为假定透射浓度为零时的显影偏压与感光鼓的明电势之差。

由此，即使因为使用环境(温度、湿度等)而使调色剂带电量产生波动、或者感光鼓1a～1d的膜厚在使用中减小，也可以在考虑到明电势的变动的基础上，在校准时适当地设定显影偏压。

图8是表示多个条件下的校准结果的图。在图8中的条件#1～#4中，显影装置为双成分显影方式，感光鼓是带正电单层有机感光鼓，处理线速为165mm/秒。进而，在条件#1中，鼓膜厚为30μm、温度为23℃、湿度为50％。另外，在条件#2中，鼓膜厚为30μm、温度为10℃、湿度为15％、鼓带电量设定为较高。另外，在条件#3中，鼓膜厚为30μm、温度为32℃、湿度为85％、鼓带电量设定为较低。另外，在条件#4中，鼓膜厚为14μm。通过如上所述那样进行校准，如图8所示，在多个条件下，调色剂浓度均被高精度地调整为目标浓度。

另外，关于上述实施方式，也可以在不脱离其主题的要旨和范围且不减弱其所期望的优点的范围内进行各种变更和修改，这些变更和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，因而这些变更和修改也应该包括在权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种图像形成装置，其特征在于，具备：

感光鼓；

显影辊，其用于向所述感光鼓上的静电潜像供给调色剂；

图像载体，其用于承载从所述感光鼓转印的调色剂补丁；

反射型光学传感器，其向所述调色剂补丁照射光，并接收来自所述调色剂补丁的反射光；

控制器，其设定施加于所述显影辊上的显影偏压；

所述控制器执行下述(a)～(d)的处理，即：

(a)确定校准时的所述感光鼓的明电势，其中，所述感光鼓的明电势是在使所述感光鼓带电后被曝光的部位的下限电势；

(b)调整所述显影偏压，从而确定基于所述反射型光学传感器的输出的调色剂浓度变为低于目标浓度的中间基准浓度时的所述显影偏压的值，并将其作为中间基准显影偏压值；

(c)确定中间基准有效电势，所述中间基准有效电势为所述中间基准显影偏压值与校准时的所述明电势之差；

(d)通过根据假定零浓度有效电势和所述中间基准有效电势进行线性插补，从而确定与所述目标浓度对应的显影偏压值，其中，所述假定零浓度有效电势为假定透射浓度为零时的显影偏压与所述感光鼓的明电势之差；

其中，

所述中间基准浓度是比基于所述反射型光学传感器的输出的调色剂浓度相对于所述显影偏压的特性中的饱和区域低的规定浓度，且所述中间基准浓度被设定为不包含在所述饱和区域内且接近所述饱和区域的浓度。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，

所述假定零浓度有效电势是通过线性插补从某一条件下的透射浓度相对于有效电势的特性而得到的、假定透射浓度为零时的有效电势；

所述有效电势为所述条件下的显影偏压与所述条件下的所述感光鼓的明电势之差。

3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其特征在于，

所述假定零浓度有效电势是通过至少根据所述特性中的所述目标浓度与所述中间基准浓度之间的区间进行线性插补而得到的、假定透射浓度为零时的有效电势。

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