专利名称：彩色图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过电子照相处理形成图像的彩色图像形成装置，例如复印机，打印机，传真装置等。
在传统的通过电子照相处理形成一幅彩色图像的图像形成装置中，使调色剂吸附在静电潜像上的图像承载部件通常是由带有一感光层的金属鼓或金属带构成的，此感光层包括一电荷产生层和一电荷传送层。
在这种图像形成装置中，响应于一打印开始信号，以预定方向驱动该图像承载部件，随即由一充电装置(一电晕充电器，一充电辊或一带磁微粒部件等等)施以一个偏置电压，从而对图像承载部件的表面充电，即经历电荷注入而达到一预定电位。
由此得到的表面电位被称为一VD电位。然后图像承载部件的表面由根据来自控制器的信号而通/断受控的一激光器或一发光二极管(LED)发出的光照射(曝光)，被所述光照射部分的电位减小，由此在图像承载部件上形成一幅静电潜像。如此曝光部分的电位被称为一VL电位。
然后把一个偏压(显影偏压)加在与图像承载部件正对且充满调色剂的显影装置上，以将带有预定电荷的调色剂转印到图像承载部件的静电潜像上，由此使所述静电潜像显现出来(显影)。以此显影而沉积在图像承载部件上的调色剂量是由上述VL电位和所述显影偏压之间的关系决定的。
然后一个与在图像承载部件上调色剂的电位极性相反的偏压被加在一转印部件上，例如一转印辊或一转印带，此转印部件靠近图像承载部件并以相同的方向运动，其运动速度与图像承载部件实质相同，则在转印部件和图像承载部件之间通过的一转印材料被转印出来，由此使图像承载部件上的调色剂转印到转印材料上。
在上述图像形成的操作中，图像承载部件上的感光层受照射光的曝光记忆效果影响很大。更具体地说，是曝光后的VL电位随图像承载部件的使用过程而波动。这种波动变化导致了沉积的调色剂量的波动，其结果是打印图像的浓度难以保持。
为了避免这种曝光记忆效果，传统的方法是在装置中配备一个适当的光源(预曝光光源)，并进行所谓预曝光，在预曝光中图像承载部件的表面在图像承载部件的充电操作之前被预曝光光源发出的光进行曝光。然而，由于近年来装置的小型化，在装置中可能并不配置这种光源(预曝光光源)。
因此，提出一种在一区域中采用所获电位差作为用于这种任意表面电位的最大潜像对比电位差的方洗，所述区域中以0.1(μJ/cm2)曝光改变量所曝光部分中的电位衰减相对于由感光器充电所获任意表面电位变为50V或更低，并选择图像形成条件，例如显影电位在曝光量的一定范围之内，其中电位差变为这种最大潜像对比电位差的60％至90％，以实现一不需要预曝光装置但至少有一个可移动的电子照相感光器的结构紧凑的图像形成装置，对电子照相感光器的表面充电的充电装置，对由充电装置充电的电子照相感光器的表面曝光的曝光装置，并由此形成一幅静电潜像。
然而，上述减少曝光量的方法，是为了减少潜像对比电位差，并由此校正显影条件例如感光器的充电电位或显影偏压电位，使之与普通的图像形成条件相同，从而可以得到图像形成装置的与标准条件下相同的最大浓度。但是，由于图像形成的执行是在感光器充电电位和曝光量之间的关系(E-V特性)不同于标准条件的情况下，其结果是，由于相对于曝光量的电位衰减中的差异所引起的中间浓度区域的电位改变而产生中间浓度的改变。
为此，本发明的一个目的是提供一种彩色图像形成装置和一种控制方法，可以避免上述的缺点。
本发明的另一目的是提供一种彩色图像形成装置和一种控制方法，能够根据电位衰减中的差异改变包括中间浓度在内的输出图像的浓度，从而提供与标准条件下相同的图像质量。
本发明的又一目的是提供一种彩色图像形成装置和一种控制方法，能够自动校正中间浓度区域从而使用户毫不费力就可得到稳定而高质量的图像。
本发明的其他目的和特点，将在以下结合附图和权利要求而进行的描述中变得更为明显。
图1是彩色图像形成装置的结构图；图2是表示湿气量和所需显影对比电位之间的关系的图表；图3是表示当外部环境的绝对湿气量改变时感光器充电电位Vd和曝光单元电位V1之间的关系的图表；图4是电子照相感光器的结构图；图5是表示曝光量和鼓A的电位之间的关系的图表；图6是表示曝光量与鼓A，B的电位(比较第一和第二圈(旋，转))之间的关系的图表；图7是表示感光器A的曝光量和其上的电位之间的关系(E-V特性)的图表；图8是当所述鼓上的电位VD改变时VL不变的曝光量区域和VL电位的区域的图表；图9是在标准模式下和当曝光量减少时所述鼓上的电位的图表；图10是在标准模式下和当曝光量减少时所述鼓上的电位的图表(图9已根据表面电位标准进行了标准化)；图11是在标准图像形成条件和在曝光量减少的情况下输入信号的图像浓度的差异的图表；图12是打印机的γ特性和标准图像形成中的LUT(设为线性浓度)之间的关系的图表；图13是当曝光量减少时打印机的γ特性其线性浓度被标准图像形成中的LUT校正的图表；图14是在标准图像形成的曝光量下打印机的γ特性在环境中的变化的图表；图15表示图13所示的打印机的γ特性的一个LUT。
现在将参照附图结合优选实施例对本发明作进一步详述。(实施例1)图1是应用一LED曝光装置的一个电子照相彩色复印装置的结构图。然而本发明同样适用于使用一激光束曝光装置的单色复印装置。
所述彩色图像形成装置包含其上面部分的一数字图像读取单元和其下面部分的一数字彩色图像打印机单元。在读取单元中，一原件9被放在一放置原件的玻璃板10上并被一CCD感测器11扫描以得到彩色分离图像信号。彩色分离图像信号是由一未示出的电路提供，然后被一未示出的视频处理单元进行处理并传送至打印机单元。
在打印机单元中，组成图像承载部件的感光鼓1Y至1K(以下统称为感光(感光性的)鼓1)被可转动地支撑着，从而能以箭头所示的方向转动，在感光鼓1周围是由充电器2Y至2K(以下统称为充电器2)组成的一图像形成单元，显影基点4Y至4K(以下统称为显影基点4)，一转印带5等等。
感光鼓1是由充电器2进行统一充电，并被已由LED曝光装置构成的曝光装置3Y至3K(以下统称为曝光装置3)色彩分离的光图像12Y至12K(以下统称为光图像12)或相应的光图像照射，从而在外部设备上形成潜像。然后在感光鼓1上的静电潜像随着显影基点的显影变为可视的带调色剂的图像。
当输入(通常是按下一复印键)一原始读取命令或当图像形成装置作为打印机工作(例如响应一PC发出的一打印操作的命令)时，环境感测器CS1的温度/湿度信息被读取并由图像形成装置中一未示出的内部CPU的命令计算绝对湿气量。
根据此绝对湿气量，所述CPU计算在此环境下所需的显影电位Vcont。由于显影基点中使用的调色剂的物理性质，例如充电能力，会随着环境的湿气量变化，所述显影电位Vcont也随环境而变化。显影电位Vcont的计算是由一线性内差装置，根据测量的湿气量，基于图2所示的湿气含量和所需的显影电位Vcont之间的关系来计算的，并作为一个表格预先储存起来。
以下将参照图3说明，一种计算潜像电位和显影基点的显影管电位的方法。例如，如果图1中的环境感测器CS1提供的温度/湿度信息为23C/5％，则湿气量变为约1.0(g/kg)。
在这种情况下，基于如表格1所示的湿气量和显影电位Vcont之间的关系，则选择所需的显影电位Vcont为280V。表格1
感光器1表层上形成潜像所需的电位Vcont可通过将所需显影电位Vcont加上一个用于防止背景模糊的电位Vback来确定。可以表示为所需潜像电位Vcont＝所需显影电位Vcont+Vback＝280V+200V＝480V…(1)以下将说明设置感光器的充电电位和曝光部分的电位的步骤。
正如所需显影电位Vcont会随环境状况而变化，感光器1的曝光灵敏度会依外部环境的相对湿度或湿气量而变化，因此感光器1的曝光部分的电位也将根据环境来确定。图3表示在本实施例的感光器中，充电电位和曝光部分电位之间的关系依据环境湿气量而变化的试验结果。图像形成装置将图3的数据以表格形式存储起来。
为了在由环境感测器得到的湿气量为1.0(g/kg)的条件下得到计算的潜像电位Vcont＝480V，根据图3所示的结果选择一充电电位Vd＝700V，由此可得一曝光部分电位V1＝220V且所需潜像电位Vcont＝480V。
从而，通过将充电电位Vd＝700V减去无图像区域的电位Vback＝200V，显影电位被设为500V，由此可准确地得到计算的所需显影电位Vcont＝280V。
本发明中的充电是通过一种注入方式实现的，其中由碾碎或聚合而制备的粉末状的磁载体(阻抗系数是104到107Ωcm)被布满在磁辊上，并与感光器1的表面保持一个预定的距离例如500至600μm，从而在一直流偏置电压上叠加一交流分量(1kz，Vpp＝约400V)时，可形成一个与感光器表面接触的磁刷。
在本实施例的注入方法中，磁辊的偏压中的直流分量变为与感光器充电电位Vd大致相等，从而可得到一关系式Vdc＝Vd。
本实施例中的感光器1，如图4所示，是由通过在铝柱1a上涂一层感光层(一电荷产生层1b，一电荷传送层1c和一电荷注入层1d)而构成的。
所述感光层的一个特性是，通常条件下是电绝缘的，当被特定波长的光照射时，就变为可导电的。这是因为光照射产生了作为电荷流动载体的正的空穴-电子对。
显影装置4是由四个显影基点4Y至4K构成的，它们分别包含黄色显影剂，红色显影剂，青色显影剂和黑色显影剂，并以一个预定的距离，例如300至600μm，固定在与感光器1的外部设备正对的预定位置上，并使用双分量的显影剂使潜像显现出来。在本实施例中，除了上述双分量显影以外，也可以使用其它的显影方法，例如磁性单分量显影或接触单分量显影。
另一方面，一纸张盒13A(13B)上的转印材料P由校准辊14在一适当的时间送至转印带5上，并以箭头指示的方向传送，同时，位于转印带5下的转印电压供应部件6Y至6K(以下统称6)提供转印电压，从而将感光鼓1上的调色剂图像转印到转印材料P上。
转印带5是由，例如，一绝缘板构成的，转印材料P通过半导体充电辊15和一导电辊的吸引力被吸附在其上。调色剂图像由感光器1Y上的黄调色剂图像至感光器1K上的黑调色剂图像被连续地转印出去。带有转印的调色剂图像的转印材料P，由转印带5传送至一定影单元7通过加热和加压将调色剂图像定影，然后被传送至一出送槽8。
在上述图像形成装置中，通过感光鼓1Y至1K被曝光装置3Y至3K进行的光照射，在电荷产生层产生正的空穴-电子对。正的空穴穿过电荷产生层并在电荷注入层与负的电荷相结合。结果感光器表层(电荷注入层)的负电荷减少，从而表面电位的绝对值减少。在这种情况下感光器的表面电位变为与VL电位大致相等。
然而，随感光器曝光而衰减的VL电位是依据曝光量和表面电位的大小而变化的。图5示出了感光器A的曝光量E(μJ/cm2)和其上的电位(V)之间的关系。如图5所示，鼓上的电位随着曝光量的增加而非线性衰减。
图6也示出了在同等曝光下对鼓进行两轮测量而得到的这种E-V特性的测量结果。图6表明，如果曝光量很小，随着在感光器表层上的曝光量的增加，已曝光部分中的VL电位(第二轮中的VL电位)比第一轮中的VL电位小，但如果曝光量达到某一个值。就会变得比第一轮中的VL电位大。VL电位的这种波动将导致低浓度的劣质图像对于感光层(电荷产生层，电荷传送层和电荷注入层)特性不同的另一个感光鼓B所作的类似试验，也得出与感光鼓A得到的结果类似的结果，虽然它们的E-V特性差异很大。
图7也示出了在感光器上的表面电位(VD)变化时的E-V特性。图7表明，在第二轮的VL电位变得比第一轮的VL电位大时，曝光值将随VD电位的增加而增加。
图7还表明还存在一个VL值并不随曝光记忆效果而改变的区域。同样，随着VD电位的增加，VL几乎不随曝光量的变化而改变的区域。向着更高的曝光量转移，并且VL电位不随曝光记忆效果而改变的区域变得更大。
基于以上的结果，可发现VL电位随曝光滞后的变化可能增加或减少，这依赖于曝光量和鼓的表面电位。还可发现，不论感光器是什么类型，总是会出现所述VL电位不随曝光记忆效果而改变的区域。
根据以上的实验结果，图8示出了VL电位稳定的一个区域。
通过测定曝光量E和图8中表面电位V之间的关系，并将曝光部分的电位几乎不变的区域作为最大潜像对比电位差，同时将电位改变相对于0.1(μJ/cm2)的曝光量变化的为50V或更少的电位改变集中区域得到的电位差作为一任意表面电位的最大潜像对比电位差，由此可发现VL电位不随曝光滞后而改变的稳定区域会在这种最大潜像对比电位差的70％至90％的范围内出现。
基于以上结果，本发明的图像形成装置，为防止感光器在标准曝光量下，在图像形成过程中由于曝光滞后而产生一个重影，通过改变潜像对比电位至标准条件下的60％至90％的方式来改变曝光量。例如，在图像形成装置的操作面板上，设置一个将潜像对比电位减少至标准设置的约70％的选择开关(重影减少模式)。然而，在操作面板选择了这种重影减少模式时，仅仅减少曝光量将减少显影对比度从而减少图像浓度。
为了消除这个缺陷，一个如图3所示表示在各种环境下表面电位和VL电位之间关系的表格，由于重影减少模式的曝光量而被存储起来，并在选择重影减少模式时，即刻改变感光器的充电电位和显影装置的显影电位，以得到一与标准曝光量下相同的图像浓度，由此可在不改变最大图像浓度的情况下得到一与标准条件下相同的图像输出。
以下将参照上述图像形成装置给出关于本发明的主题及其解决方法的更具体的描述。
图9示出了在标准条件及重影减少模式的曝光量下，图像信号电平和感光器表面电位之间的关系。同样图10示出了已关于Vd电位标准化后的电位变化。图10表明，在恒定的最大潜像对比电位差下的潜像形成中，中间浓度区域的潜像对比电位差变得比标准条件曝光量下的小。
这种电位改变导致了图11所示的中间浓度的改变。
同样，如图12所示，在标准图像形成中用于再现线性浓度的打印机的γ特性的LUT校正被用于图像信号中时，则如图13所示其影响会更大，结果是图像的浓度通常会变低本发明的图像形成装置存储一个LUT(图15)，用于在标准模式的曝光量下，在打印机的γ特性随环境变化时(图14)，实现线性浓度的输出图像，并提供一自动适应环境条件变化(绝对湿气量)的功能。
此LUT数据包含，在确保图像形成装置正常工作的范围内，相应于某种环境条件(绝对湿气量)下的多个LUT，并根据图像形成装置中环境感测器检测的信息执行内插，来计算与所述任意环境条件相匹配的一个LUT。
在本发明中，当选择曝光减少模式以减少由于曝光滞后造成的重影时，一相应于未经过LUT校正的图像信号的浓淡度模式被输出，且此输出图像的浓淡度浓度在图像形成装置是一复印机的情况下被原始读取装置测定，或在图像形成装置是一打印机的情况下被外部读取装置测定。
基于此测定数据，如图12所示的用于减少曝光量的一LUT被重新制定。此LUT是通过计算图12中所述线性浓度的线条和读取图像浓淡度浓度之间的差值来制定的。经过LUT校正量如此改变后，图像的形成可实现在减少曝光量的情况下也能再现线性的中间浓度。在前的描述中已经说明了一具有线性浓度关系的LUT，但本发明并不局限于这种具有线性浓度关系的LUT，本发明还适用于具有任何复制曲线的LUT。
进一步的，当曝光量回复到标准模式时，图像的形成可根据标准模式下的LUT来执行，且曝光减少模式的LUT数据被储存在一存储器中，此存储器与标准图像形成模式的存储器是相独立的。因此本发明的特征是，用于校正曝光减少模式中的浓淡度的LUT是独立于标准图像形成中浓淡度的再现而进行更新的，且仅用于曝光量减少时。(实施例2)在实施例2中，所述装置的基本结构与实施例1中相同。在实施例1中，LUT只是为了曝光减少模式中选择的环境条件而制定的。相反，实施例2是为了消除以下这种情况的缺点，即曝光减少模式在一段较长的时间内被连续选择，且图像形成装置的环境条件在这段时间内发生了变化，实施例1中显影条件的校正只校正最大图像浓度，但LUT并未随着这种环境的变化而改变。
本实施例中的图像形成装置其特征是，具有一个存储单元，用于计算并存储实施例1中确定的曝光减少模式的LUT数据和为了设置标准模式的曝光量基于图15的当前环境条件(绝对湿气量)而计算的LUT数据之间的差，并通过使用一校正的LUT，依环境条件的变化来维持中间浓度，此校正的LUT是通过将上述的LUT差值数据，加上在图像形成装置的环境条件相对于曝光减少模式确定LUT时的条件发生变化的情况下在标准模式中计算的LUT而得到的。
同样，所述差值数据的存储器允许在这种曝光减少模式被再次选择时，在曝光减少模式中形成图像，从而免除了浓淡度校正的麻烦。(实施例3)在实施例3中，所述装置的基本结构与实施例1相同。在实施例1和2中，曝光减少模式中LUT校正的浓淡度浓度模式使用图像读取装置来输出，然后打印机的γ特性通过图像形成装置本身或通过一外部图像读取装置来测定，且LUT是根据此测定结果来制定的。相反，实施例3是为了消除以下缺点，即在选择重影减少模式时，用户不得不执行一个浓淡度校正的操作。
实施例3中的图像形成装置其特征在于，通过将相应于环境变化的多个LUT，以与标准条件下相同的方式(图15)存储在曝光减少模式中，并在用户切换到图像形成模式时自动执行浓淡度校正。这种结构使得当切换到图像形成模式时，总能够得到理想的图像输出而不需要用户执行浓淡度校正的操作。(实施例4)在实施例4中，所述装置的基本结构与实施例1是相同的。如实施例1至3所述当执行重影减少模式时，近来的图像形成装置常常是通过一个网络来使用的，且其输出命令常常是从用户的一计算机发出的。
同样，在输出时并不需要总选择这种减少模式，例如一低图像率的文字原件。因此根据用户的目的，也就是根据图像形成装置的功能例如打印功能，传真功能，复印功能等来选择模式更为方便。
同样，在用户认为可能产生重影的情况下，还有一种可为用户提供更多方便的结构，其中用户可以仅仅为PC上的一打印对话框之后的输出图像轻易地选择重影减少模式，从而可以得到此用户特殊设置的输出，而不论其他用户的设置如何。
本实施例4的图像形成装置其特征在于，除了多种图像输出功能之外，通过根据其目的独立执行减少模式的附加功能，可根据用户的使用条件自由选择这种减少模式，并在选择曝光减少模式时执行显影条件的改变，以及执行实施例3所述的自动LUT校正，由此，用户不需费力就可在任何需要的时候得到适当的图像输出。(实施例5)在实施例5中，所述装置的基本结构与实施例1是相同的。本实施例5比实施例4提供了更进一步的方便。在实施例4中已经描述了一种可由用户的使用环境选择曝光减少模式的系统。在实施例5中，通过一电话线，一LAN(局域网)，一以太网等建立用户使用环境的外部通信。用于从远程监测图像形成装置的状态，从而可对图像形成装置中产生的一故障或对用户的缺陷图像的一警告进行处理，例如从销售公司或制造厂家的服务中心。
由于这个目的，当选择重影减少模式时在用户查询中间浓度中的图像缺陷的情况下，所述减少模式可以从远程选择，例如通过网络通信，从而不需要用户工作就可实现图像质量的校正。
权利要求
1.一图像形成装置包括一图像承载部件用于承载一潜像；一充电器用于对所述图像承载部件充电；用于曝光的曝光装置，为了形成所述潜像，所述图像承载部件被所述充电器充电；一显影单元用于对所述图像承载部件上的潜像进行显影；切换装置用于切换通过所述曝光装置减少曝光量以执行图像形成的一曝光量减少模式和在标准曝光量下执行图像形成的一标准模式；以及修正装置用于在所述切换装置切换至所述曝光量减少模式时修正用于浓淡度矫正的查找表中的校正量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述修正装置还包含一用于所述曝光量减少模式的查找表。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述曝光量减少模式切换至用于得到在标准模式的曝光量下图像承载部件上所得潜像的最大电位差的60％至90％的一电位差的一曝光量。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述修正装置通过测定在曝光量减少的条件下形成的一预定检测模式图像的浓度来修正所述查找表的校正量。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述修正装置根据切换至所述曝光量减少模式时的环境条件来修正所述查找表的校正量。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述图像承载部件是一个表面上具有一电荷注入层的感光器，且所述充电装置使用一通过磁套上的磁微粒形成的刷来执行电荷注入。
7.一图像形成装置的控制方法，包括；一充电步骤用于对承载一潜像的图像承载部件充电；一曝光步骤用于曝光，以形成所述潜像，所述图像承载部件通过所述充电步骤充电；一显影步骤用于使所述图像承载部件上形成的潜像显影；一切换步骤用于切换通过减少所述曝光步骤中的曝光量以执行图像形成的一曝光量减少模式和在标准曝光量下执行图像形成的一标准模式；以及一修正步骤用于在所述切换步骤切换至所述曝光量减少模式时修正为用于浓淡度校正的查找表中的校正量。
全文摘要
本发明提供一图像形成装置,在从标准图像形成模式切换至减少曝光量以执行图像形成的一曝光量减少模式的情况下,为防止由于感光部件的曝光记忆效果而产生重影图像,校正用于中间浓度的浓淡度校正的查找表或提供一曝光量减少模式的查找表。
文档编号G03G15/02GK1356599SQ0113845
公开日2002年7月3日 申请日期2001年8月30日 优先权日2000年8月30日
发明者北岛健一郎, 丰原裕一郎 申请人:佳能株式会社