专利名称：图像形成装置及图像形成方法
技术领域：
本发明涉及打印机、复印机或传真装置等电子照相方式的图像形成技术，特别涉及显影方式采用湿式显影的电子照相方式的图像形成技术。
背景技术：
以往，下述电子照相方式的图像形成装置已被实用化用曝光部件对带电的感光体进行曝光而在该感光体上形成静电潜像，用显影部件使调色剂附着到感光体上而对静电潜像进行显影来形成调色剂像，将该调色剂像转印到转印介质上。这里，显影部件的显影方式已知有湿式显影方式，它使用将调色剂分散到液体载体中所得的显影液。该湿式显影方式具有以下优点调色剂的平均粒径小至0.1～2μm，所以能得到高分辨率的图像；由于是液体，所以流动性高，因此能得到均匀的图像等。
众所周知，在这种图像形成装置中，通过使图像形成条件变化可以控制图像浓度等图像质量，其中，所述图像形成条件由向装置各部分施加的偏压和各种因素组成。同时，由于装置的个体差异、经时变化或温度湿度等装置的周围环境的变化等原因，调色剂像的图像浓度有时会不同。于是，现在已提出有通过对上述要素中影响图像浓度的图像形成条件进行调整来控制图像浓度的浓度控制技术。例如日本专利特开平8-292622号公报中所述的装置，形成测试用的补丁图像，向该补丁图像照射光，检测来自该补丁图像反射的光，从而检测出补丁图像的图像浓度，并基于该检测结果来控制感光体的表面电位或显影液的调色剂浓度等图像形成条件。
因此，在现有的图像形成装置中，使用调色剂浓度比较低的显影液，然而，近年来，由于一些原因而使用调色剂浓度比较高的显影液。其原因如下，即当调色剂浓度低时，为了确保得到充足的调色剂量需要大量的显影液，很难使装置小型化，而且，为了防止常被用作液体载体的挥发性溶剂向装置外泄漏，装置结构也变得复杂。此外，若使显影液的浓度变高，则其粘度也变高。于是，对于在日本专利特开平8-292622号公报中所记载的、其前提是使用调色剂浓度比较低的显影液的浓度控制技术，很难适用于使用调色剂浓度比较高而且是高粘度显影液的图像形成装置。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的是提供一种图像形成装置及图像形成方法，其中，使用高浓度、高粘度的显影液对潜像承载体上的潜像进行显影来形成调色剂像，之后，将该调色剂像转印到转印介质上，从而稳定地形成质量良好的调色剂像。
为了达成上述目的，本发明的图像形成装置，使用调色剂颗粒分散在液体载体中的、调色剂的浓度大约为5～40重量百分比的显影液来显影潜像承载体上的潜像，从而形成调色剂像，之后，把该调色剂像转印到转印介质上，其特征是，该图像形成装置包括光传感器，该光传感器包括发光部分和光检测部分，其中，所述发光部分向在所述潜像承载体上形成的作为补丁图像的调色剂像照射光，所述光检测部分检测来自所述补丁图像的光；以及控制部件，基于来自所述光检测部分的光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
此外，为了达成上述目的，本发明的图像形成方法，使用调色剂颗粒分散在液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液来显影潜像承载体上的潜像，从而形成调色剂像，之后，把该调色剂像转印到转印介质上，其特征是，包括以下工序照射工序，向在所述潜像承载体上形成的作为补丁图像的调色剂像照射光；光检测工序，检测来自所述补丁图像的光；以及控制工序，基于该光检测信号对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
根据这种结构，向在潜像承载体上形成的作为补丁图像的调色剂像照射光，检测来自所述补丁图像的光，并基于来自所述光检测部分的光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
然而，在调色剂颗粒分散在液体载体中的显影液中，在潜像承载体上，通过潜像电位(对比电位)将调色剂颗粒附着在潜像承载体的表面而形成下层，在该表层上形成了液体载体层。同样的，在转印介质上，通过转印偏压将调色剂颗粒附着在转印介质的表面而形成下层，在该表层上形成液体载体层。于是，几乎所有的调色剂颗粒都被转印到转印介质上，而对于液体载体来说，其一部分留在潜像承载体上，残余部分转印到转印介质上。于是，当调色剂像从潜像承载体转印到转印介质上时，在转印前后，显影液中含有的液体载体量减少，另一方面，显影液中含有的调色剂量几乎没有变化。结果，调色剂浓度大约为5～40重量百分比的高浓度、高粘度的显影液由于转印调色剂像的原因其浓度、粘度变得越来越高。
承载在潜像承载体等上的显影液的表面在粘度比较低时，由于其表面张力的作用认为是平滑的。形成潜像承载体上的补丁图像的显影液与转印介质上的补丁图像相比粘度低，其含有的液体载体量多。于是，形成潜像承载体上的补丁图像的显影液的表面与转印介质上的补丁图像相比凹凸少、大体平滑。结果，向潜像承载体上的补丁图像照射光时，显影液表面上的光的折射方向几乎一定，与转印介质上的补丁图像相比不会产生折射方向的散乱。
于是，在向潜像承载体上的补丁图像照射光的上述结构中，因为能够稳定地得到光检测信号，所以可以适宜地控制图像形成条件。于是，能够稳定地得到质量良好的调色剂像。
此外，因为在所述潜像承载体上形成的补丁图像中，采用了液体载体层的平均厚度比调色剂颗粒层的平均厚度厚的结构，所以在该调色剂颗粒层的表层上可以确保具有该调色剂颗粒层的厚度以上的液体载体层，由此，可以使形成补丁图像的显影液的表面保持大体平滑。结果，可以使在形成补丁图像的显影液表面上的光的折射方向几乎保持一定。这里，调色剂颗粒层的平均厚度等于潜像承载体上的调色剂的单位面积质量除以调色剂颗粒的密度。液体载体层的平均厚度等于潜像承载体上的液体载体的单位面积质量除以液体载体的密度。
而且，所述光检测部分采用了检测由所述发光部分照射的、在所述补丁图像上正反射的正反射光的结构，所以正反射光的检测光量根据形成补丁图像的显影液表面的折射方向的散乱而存在很大变动。但是，如上所述，因为形成潜像承载体上的补丁图像的显影液表面，与转印到转印介质上的补丁图像相比凹凸少、大体平滑，所以显影液表面上的光的折射方向几乎一定。于是，能够稳定地得到光检测部分的光检测信号。
此外，为了实现上述目的，本发明的图像形成装置的特征是，包括潜像承载体，具有能够在其表面上承载潜像的结构；显影液承载体，调色剂分散到液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液，被承载在其表面上，并被传输到与所述潜像承载体相对的显影位置上，通过在该显影位置上使所述显影液接触所述潜像承载体向所述潜像承载体提供所述显影液；像形成部件，将从所述显影液承载体提供到所述潜像承载体的显影液中的调色剂附着在所述潜像承载体上，显影所述潜像从而形成调色剂像；转印部件，在规定的位置上把所述潜像承载体上的调色剂像转印到转印介质上；光传感器，该光传感器包括发光部分和光检测部分，其中，所述发光部分向转印到所述转印介质上的作为补丁图像的调色剂像照射光，所述光检测部分检测来自所述补丁图像的光；以及控制部件，基于来自所述光检测部分的光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
而且，为了实现上述目的，本发明的图像形成方法的特征是，包括以下工序显影液供给工序，调色剂分散到液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液，被承载在显影液承载体的表面上，并被传输到与所述潜像承载体相对的显影位置上，通过在该显影位置上使所述显影液接触所述潜像承载体来向所述潜像承载体提供所述显影液；像形成工序，使从所述显影液承载体提供到所述潜像承载体的显影液中的调色剂附着在所述潜像承载体上，显影所述潜像承载体上承载的潜像从而形成调色剂像；转印工序，在规定的位置上把所述潜像承载体上的调色剂像转印到转印介质上；照射工序，向转印到所述转印介质上的作为补丁图像的调色剂像照射光；光检测工序，检测来自所述补丁图像的光；以及控制工序，基于来自所述光检测部分的光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
根据这种结构，向作为转印介质上的补丁图像的调色剂像照射光，检测来自所述补丁图像的光，并基于该光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
然而，在调色剂颗粒分散到液体载体中而形成的显影液中，在潜像承载体上，通过潜像电位(对比电位)将调色剂颗粒附着在潜像承载体的表面而形成下层，在该表层上形成了液体载体层。同样的，在转印介质上，通过转印偏压将调色剂颗粒附着在转印介质的表面而形成下层，在该表层上形成了液体载体层。于是，几乎所有的调色剂颗粒都被转印到转印介质上，而对于液体载体来说，其一部分液体载体留在潜像承载体上，残余部分转印到转印介质上。于是，当调色剂像从潜像承载体转印到转印介质上时，在转印前后，显影液中所含有的液体载体量减少。
通过使显影液承载体上所承载的显影液在显影位置上与潜像承载体相接触而完成从显影液承载体向潜像承载体提供显影液。然后，通过在其接触过程中施加潜像电位而使调色剂附着在潜像承载体的表面，形成调色剂像(显像)。然后，对于与显影液承载体及潜像承载体双方都接触的显影液，分离为附着到显影液承载体上而残留下来的显影液和移动到潜像承载体上的显影液。
此外，通过使显影液承载体上所承载的显影液在显影位置上与转印介质接触而完成从显影液承载体向转印介质的调色剂转印，通过在其接触过程中施加转印偏压而使调色剂附着在转印介质的表面。然后，对于与潜像承载体及转印介质双方都接触的显影液，分离为附着到潜像承载体上而残留下来的显影液和移动到转印介质上的显影液。
在这些情况下，当显影液例如是调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液那样的高粘度显影液时，显影液从与显影液承载体及潜像承载体双方接触的状态开始分离，此时，不容易分离而产生拉丝现象，即一时呈拉丝状态后分离。若产生了这种拉丝现象，则由于显影液粘度高而不会还原为原来的平滑状态，拉出丝的部分凸出而形成凹凸的显影液表面。
在液体载体量多的时候容易产生这种拉丝现象，而且，产生时的凸的尺寸很大。即，在显影位置上，当显影液分离到显影液承载体和潜像承载体时，因为液体载体量多，很容易产生拉丝现象。于是，形成潜像承载体上的补丁图像的显影液的表面很容易形成凹凸。
与之相对，在转印位置上，当显影液分离到潜像承载体和转印介质上时，因为与显影位置相比，液体载体的量少，所以很难产生拉丝现象。于是，形成转印介质上的补丁图像的显影液表面，与潜像承载体上的补丁图像相比凹凸少、大致平滑。结果，当向转印介质上的补丁图形照射光时，显影液表面上的光的折射方向几乎一定，与潜像承载体上的补丁图像相比不会生成折射方向的散乱。
于是，在向转印介质上的补丁图像照射光的上述结构中，因为能够得到稳定的光检测信号，所以可以适宜地控制图像形成条件。于是，能够稳定地得到质量良好的调色剂像。
而且，所述光检测部分采用了检测由所述发光部分照射的、被所述补丁图像正反射的正反射光的结构，所以正反射光的检测光量根据形成补丁图像的显影液表面的折射方向的散乱而存在很大的变动。但是，如上所述，因为形成潜像承载体上的补丁图像的显影液表面，与转印到转印介质上的补丁图像相比凹凸少、大体平滑，所以显影液表面上的光的折射方向几乎一定。于是，能够稳定地得到光检测部分的光检测信号。
而且，所述液体载体的粘度优选5～3000mPa·s。因为如果粘度大约在3000mPa·s以上，粘度过高，则很容易产生拉丝现象，另一方面，若粘度大约在5mPa·s以下，则因为液体载体的挥发性高，所以，有必要设置成用于防止液体载体向装置外泄漏的结构，使装置的结构复杂化。此外，尽管这里的液体载体的粘度大约为5～3000mPa·s，但是含有调色剂的显影液的粘度也可以大约为50～6000mPa·s。
图1是本发明第一实施方式的打印机内部结构示意图。
图2是与感光体相对配置的补丁传感器的示意图。
图3是同一打印机的电气结构框图。
图4是在显影液表面形成的凹凸的示意图。
图5是显影液表面上的光的折射方向的偏差的说明图。
图6是形成感光体上的补丁图像的显影液层的示意图。
图7是补丁处理例程的流程图。
图8是打印处理例程的流程图。
图9是本发明第二实施方式的打印机内部结构示意图。
图10是与中间转印辊相对配置的补丁传感器的示意图。
图11是同一打印机的电气结构框图。
图12是拉丝现象说明图。
图13是在显影液表面形成的凹凸的示意图。
图14是显影液表面上的光的折射方向的偏差的说明图。
图15是从感光体向中间转印辊的补丁图像的转印状态示意图。
图16是形成中间转印辊上的补丁图像的显影液层示意图。
图17是补丁处理例程的流程图。
图18是打印处理例程的流程图。
具体实施例方式
(第一实施方式)图1是本发明图像形成装置的第一实施方式的打印机内部结构示意图，图2是与感光体相对配置的补丁传感器的示意图，图3是同一打印机的电气结构框图。该打印机是使用包含黑(K)色调色剂的显影液形成单色图像的湿式显影方式的图像形成装置，在从主计算机等外部设备将包含图像信号的打印指令信号提供给主控制部分100后，引擎控制部分110按照来自该主控制部分100的控制信号控制引擎部分1的各部分，向从装置主体2的下部配设的送纸盒3传输的转印纸、复印纸及专用纸(以下称为“记录介质”)4上打印输出与上述图像信号对应的图像。
上述引擎部分1包括感光体单元10、曝光单元20、显影单元30、转印单元40等。在这些单元中，感光体单元10包括感光体11、充电部分12、消电部分13及清洁部分14。此外，显影单元30包括显影辊31等。再者，转印单元40包括中间转印辊41等。
在感光体单元10中，感光体11被设置成可沿图1的箭头方向15(在图中为顺时针方向)自由旋转。而且，在该感光体11的周围，沿其旋转方向15，配设有充电部分12、显影辊31、中间转印辊41、消电部分13及清洁部分14。此外，充电部分12和显影辊31之间的表面区域成为来自曝光单元20的光束21的照射区域。充电部分12在本实施方式中由充电辊构成，由充电偏压产生部分111施加充电偏压，用于将感光体11的外周表面均匀地充电到规定的表面电位Vd(例如Vd＝DC+600V)，所以具有充电部件的功能。
从曝光单元20向由该充电部分12均匀充电过的感光体11的外周表面照射例如由激光形成的光束21。因为该曝光单元20按照从曝光控制部分112提供的控制指令用光束21对感光体11进行曝光，在感光体11上形成与图像信号对应的静电潜像，所以具有曝光部件的功能。例如，从主计算机等外部设备经接口102向主控制部分100的CPU 101提供包含图像信号的打印指令信号后，CPU 113按照来自主控制部分100的CPU 101的指令，按规定的时序向曝光控制部分112输出与图像信号对应的控制信号。然后，按照来自该曝光控制部分112的控制指令，从曝光单元20向感光体11照射光束21，在感光体11上形成与图像信号对应的静电潜像。此外，根据需要形成补丁图像时，从CPU113向曝光控制部分112提供对应预先设定的规定图形(例如实图像)的补丁图像信号的控制信号，在感光体11上形成对应该图形的静电潜像。这样，在本实施方式中，感光体11相当于本发明的“潜像承载体”。
这样形成的静电潜像通过从显影单元30的显影辊31提供的调色剂被显影。显影单元30除显影辊31以外，还包括罐33，贮留显影液32；涂敷辊34，汲取罐33中贮留的显影液32并将其涂敷到显影辊31上；限制刮板35，限制涂敷辊34上的显影液层的厚度使其均匀；清洁刮板36，在向感光体11供给调色剂后除去显影辊31上残留的显影液；调色剂浓度调整部分37及后述的存储器38(图3)。显影辊31沿从动于感光体11的方向(在图1中为逆时针方向)以与感光体11相等的圆周速度旋转。涂敷辊34沿与显影辊31相同的方向(在同一图中为逆时针方向)以约为其2倍的圆周速度旋转。
在本实施方式中，显影液32是将调色剂分散到液体载体中形成的，其中，所述调色剂由着色颜料、粘结该着色颜料的环氧树脂等粘结剂、向调色剂施加规定电荷的充电控制剂、使着色颜料均匀分散的分散剂等构成。在本实施方式中，液体载体例如使用聚二甲基硅氧烷油等硅油，并将调色剂浓度设为5～40重量百分比，浓度高于湿式显影方式中广泛使用的低浓度显影液(调色剂浓度为1～2重量百分比)。其中，液体载体的种类并不局限于硅油。并且显影液32的粘度由使用的液体载体和构成调色剂的各组分、调色剂浓度等来决定，在本实施方式中，例如将粘度设为100～10000mPa·s，优选50～6000mPa·s，与低浓度显影液相比为高粘度。
感光体11和显影辊31之间的间隔(显影间隙＝显影液层的厚度)在本实施方式中例如设定为5～40μm，显影夹持距离(显影液层接触感光体11及显影辊31两者的圆周方向的距离)在本实施方式中例如设定为5mm。在上述低浓度显影液的情况下，为了获取调色剂量，需要100～200μm的显影间隙，与其相比，在使用高浓度显影液的本实施方式中，能够缩短显影间隙。因此，通过电泳现象使显影液中移动的调色剂的移动距离缩短，并且即使施加同样的显影偏压也可产生更高的电场，所以能够提高显影效率，高速地进行显影。
调色剂浓度调整部分37包括补给罐371，贮留有比罐33中贮留的显影液32的调色剂浓度更高的显影液；及补给罐372，贮留有上述液体载体。若调色剂补给泵373动作，则高浓度显影液从补给罐371被供给到罐33内，显影液32的调色剂浓度上升，另一方面，若载体补给泵374动作，则液体载体从补给罐372被供给到罐33内，显影液32的调色剂浓度下降。泵373、374由泵驱动部分118、119驱动。通过控制这些泵373、374的动作来调整罐33内的显影液32的调色剂浓度。
在这种结构的显影单元30中，通过涂敷辊34汲取罐33中贮留的显影液32，由限制刮板35限制涂敷辊34上的显影液层的厚度使其均匀，该均匀的显影液32附着到显影辊31的表面上，随着显影辊31的旋转被传输到与感光体11相对的显影位置16上。通过充电控制剂等的作用，调色剂例如带正电，在显影位置16上通过从显影偏压产生部分114施加到显影辊31上的显影偏压Vb(例如Vb＝DC+400V)，调色剂从显影辊31移动到感光体11上，对静电潜像进行显影。
如上所述，在感光体11上形成的调色剂像随着感光体11的旋转被传输到与中间转印辊41相对的一次转印位置44上。中间转印辊41沿从动于感光体11的方向(在图1中为逆时针方向)以与感光体11大致相等的圆周速度旋转，从转印偏压产生部分115施加一次转印偏压(例如DC-400V)时，感光体11上的调色剂像被一次转印到中间转印辊41上。一次转印后的感光体11上的残留电荷被由LED等构成的消电部分13除去，残留显影液被清洁部分14除去。于是，在本实施方式中，中间转印辊41相当于本发明的“转印介质”。
在中间转印辊41的适当位置上(在图1中为中间转印辊41的垂直下方)与其相对配置有二次转印辊42，一次转印到中间转印辊41上的一次转印调色剂像随着中间转印辊41的旋转被传输到与二次转印辊42相对的二次转印位置45上。另一方面，送纸盒3中容纳的记录介质4与一次转印调色剂像的传输同步由传输驱动部分(未图示)传输到二次转印位置45上。然后，二次转印辊42沿从动于中间转印辊41的方向(在图1中为顺时针方向)以与中间转印辊41相等的圆周速度旋转，从转印偏压产生部115施加二次转印偏压(例如在恒流控制下为-100mA)时，中间转印辊41上的调色剂像被二次转印到记录介质4上。二次转印后的中间转印辊41上的残留显影液由清洁部分43除去。这样二次转印了调色剂像的记录介质4沿规定的转印纸传输路径5(在图1中为点划线)被传输，由定影单元6对调色剂像进行定影，排出到装置主体2的上部所设的出纸托盘中。此外，在装置主体2的顶面上，例如配设有由液晶显示器及触摸屏构成的操作显示面板7，用于接受用户的操作指示，并且显示规定的信息来通知给用户。
此外，补丁传感器17与感光体11相对配置在感光体11周围的显影辊31和中间转印辊41之间。如图2及图3所示，该补丁传感器17是反射型光传感器，包括例如由LED构成的发光部分171和例如由发光二极管构成的光检测部分172。如图2所示，发光部分171的光轴和感光体11表面的法线所形成的倾斜角θ1与光检测部分172的光轴和感光体11表面的法线所形成的倾斜角θ1相等，发光部分171和光检测部分172均分别配置在沿着其光轴所穿设的细孔的底部。通过这种结构，来自于发光部分171的照射光在感光体11上的补丁图像正反射，其反射的正反射光由光检测部分172检测。如图3所示，发光部分171基于来自CPU113的控制信号动作，向在感光体11上形成的补丁图像18(图4)照射光，光检测部分172检测该正反射光，向CPU113传送对应图像浓度的光检测信号。于是，在该实施方式中，补丁传感器17相当于本发明的“光传感器”。
在图3中，主控制部分100包括图像存储器103，用于存储经接口102从外部设备提供的图像信号，CPU 101经接口102从外部设备接收到包含图像信号的打印命令信号后，将其变换为适合指示引擎部分1动作形式的作业数据，送到引擎控制部分110。引擎控制部分110的存储器116由ROM和RAM等构成，其中，所述ROM存储包含预先设定的固定数据的CPU 113的控制程序，所述RAM暂时存储引擎部分1的控制数据和CPU 113的运算结果等。CPU 113将经CPU 101从外部设备送来的与图像信号有关的数据保存到存储器116中。
显影单元30的存储器38用于存储与该显影单元30的制造批次、使用历史、内含调色剂的特性、显影液32的余量或调色剂浓度等有关的数据。该存储器38与通信部分39电气连接，通信部分39例如被安装在罐33上。显影单元30被安装到装置主体2上后，通信部分39与引擎控制部110的通信部分117在规定距离以内、例如10mm以内相对配置，从而能够通过红外线等无线通信相互在非接触状态下发送接收数据。由此，通过CPU 113进行与显影单元30有关的消耗品管理等各种信息的管理。其中，在本实施方式中使用无线通信等电磁手段非接触地进行数据发送接收，但是也可以例如在装置主体2及显影单元30上分别设置连接器，在装置主体2上安装显影单元30后，通过两个连接器机械配合来相互进行数据发送接收。此外，存储器38最好是非易失性存储器，即使在电源切断状态或显影单元30从装置主体2被拆下的状态下也能够保存其数据，这种非易失性存储器例如可以使用闪存存储器等EEPROM或强电介质存储器等。
这里，对在感光体等潜像承载体上或中间转印辊等转印介质上所承载着的显影液的表面形状进行说明。图4是显影液表面上所形成的凹凸示意图。图5是在显影液表面上的光的折射方向的偏差说明图。
在调色剂颗粒分散到液体载体而形成的显影液中，在潜像承载体上，通过潜像电位(对比电位)使调色剂颗粒附着在潜像承载体的表面形成下层，在该表层上形成液体载体层。同样，在转印介质上，通过转印偏压将调色剂颗粒附着在转印介质的表面形成下层，在该表层上形成了液体载体层。于是，几乎所有的调色剂颗粒都被转印到转印介质上，而对于液体载体来说，其一部分留在潜像承载体上，残余部分转印到转印介质上。于是，当调色剂像从潜像承载体转印到转印介质上时，在转印前后，显影液中所含有的液体载体量减少，而显影液中含有的调色剂量则几乎没有变化。其结果是，调色剂浓度大约为5～40重量百分比的高浓度、高粘度的显影液由于转印调色剂像的原因其粘度、浓度变得越来越高。
当粘度比较低时，由于表面张力的作用，认为承载在潜像承载体等上的显影液的表面是平滑的。但是，例如，如图4所示，随着液体载体321的量减少，表层的液体载体321的层变薄，同时显影液32变为高粘度，在显影液32的表面形成了对应固体成分的调色剂颗粒322形状的凹凸。即，在形成转印介质上的补丁图像的显影液表面上形成凹凸，不再平滑。若在形成补丁图像的显影液的表面上形成凹凸，例如，如图5所示，则当向该补丁图像323照射光(图中为箭头)时，对应其凹凸形状在显影液32的表面上的光的折射方向(图中为虚线)完全散乱。若该光的折射方向散乱，则不能通过光检测部分得到稳定的光检测信号。
与之相对，形成潜像承载体上的补丁图像的显影液与转印介质上的补丁图像相比粘度低，其所含有的液体载体量也比较多。于是，形成潜像承载体上的补丁图像的显影液表面与转印介质上的补丁图像相比凹凸少、大体平滑。结果，当向潜像承载体上的补丁图像照射光时，显影液表面上的光的折射方向几乎一定，与转印介质上的补丁图像相比几乎不会产生折射方向的散乱。
图6是本实施方式中形成感光体上的补丁图像的显影液层示意图。补丁图像18的形成过程除了不是基于来自外部装置的打印指令信号而是预先已设定有图像图形外，其他的和普通的调色剂像一样。即，调色剂颗粒322分散在液体载体321中的显影液32在显影辊31表面承载的同时被传输到显影位置16。另一方面，通过充电部分12将感光体11均匀地带上电位Vd，通过曝光单元20的光束21进行曝光使调色剂颗粒322附着在电荷已被中和的区域内。在本实施方式中，因为补丁图像18是作为实图像的，所以如图6所示，调色剂颗粒322密布在感光体11上形成实图像。
在同一图中，设在感光体11上形成的补丁图像18中的显影液32层的平均厚度t1大约是调色剂颗粒322层的平均厚度t2的两倍。即t1≈2×t2变形为(t1-t2)≈t2其中，液体载体321层的平均厚度(t1-t2)等于感光体11上的液体载体321的单位面积质量除以液体载体321的密度。而且，调色剂颗粒322层的平均厚度t2等于感光体11上的调色剂颗粒322的单位面积质量除以调色剂颗粒322的密度。通过限制刮板35来限制设定上述厚度，对涂敷辊34上的显影液层的厚度、上述显影间隙及上述显影夹持距离等进行调整。
图7是第一实施方式的补丁图像处理例程流程图。在引擎控制部分110的存储器116中存储有第1补丁处理的控制程序。然后，CPU 113根据该程序控制装置各部分，进行以下的补丁处理。首先，在感光体11上形成补丁图像18(#10)，从发光部分171向补丁图像18照射光(#12)，向CPU 113中输入来自于检测补丁图像18的反射光的光检测部分172的光检测信号(#14)。然后，判断输入的光检测信号是否在预先设定允许范围内(#16)，如果在允许范围内(在#16中为是)，则终止该例程，如果不在允许范围内(在#16中为否)，则通过控制图像形成条件并把该控制后的图像形成条件写入存储器116中来更新存储器116内所存储的图像形成条件(#18)。
下面，对控制图像形成条件的一例进行说明，在步骤#16中，如果光检测部分172的光检测信号超出允许范围，则因为补丁图像18浓度不足，而例如降低表面电位Vd，增大曝光能量，增大显影偏压Vb，增大罐33内的调色剂浓度。另一方面，如果光检测部分172的光检测信号未达到允许范围，则因为补丁图像18的浓度过剩而使所述各条件反向变化。
此外，这样控制的图像形成条件可以写入显影单元30的存储器38内。然后，通过适当的时序，例如可以通过打印指令信号的接收时序，把存储器38中的图像形成条件写入到存储器116内。于是，在该实施方式中，CPU 113相当于本发明的“控制部件”。
图8是打印处理例程的流程图。通过主控制部分100使来自外部装置的打印指令信号输入后，首先，对存储器116中存储的充电偏压Vd、曝光能量、显影偏压Vb等图像形成条件进行设定(#20)。然后，按照该设定的图像形成条件实施打印处理(#22)。于是，因为按照通过补丁处理来控制的图像形成条件进行打印动作，所以可以形成高质量的图像。
于是，在本实施方式中，因为在感光体11上形成补丁图像18，所以可以使形成补丁图像18的显影液32的表面大体平滑，结果，在该显影液32的表面上的光的折射方向不散乱而几乎一定。另一方面，因为光检测部分172检测被补丁图像18正反射的、由发光部分171照射的光的正反射光，所以正反射光的检测光量根据形成补丁图像18的显影液表面的折射方向的散乱而存在很大变动。但是，在本实施方式中，因为形成补丁图像18的显影液32表面的光的折射方向不散乱而几乎保持一定，所以，光检测部分172可以准确地检测由发光部件171照射的、来自补丁图像18的正反射光，于是，通过光检测部分172可以得到稳定的光检测信号。从而，基于来自光检测部分172的光检测信号对图像形成条件进行控制，可以设定最合适的图像形成条件，于是，对应于由经时恶化等引起的装置状态的变化，通常可以形成高质量的图像。
而且，在本实施方式中，因为设显影液32层的平均厚度t1大约是调色剂颗粒322层的平均厚度t2的两倍，所以在调色剂颗粒322层的表层，可以确保具有该调色剂颗粒322层厚度的液体载体321层，由此，可以使形成补丁图像18的显影液32的表面大体保持平滑。
此外，本发明并不只局限于上述实施方式，在不脱离于上述主旨的范围内可以对上述实施方式追加各种变形，例如，在上述第一实施方式中，包括中间转印辊41，感光体11的调色剂像在一次转印位置44上一次转印到中间转印辊41上后，在二次转印位置45上通过二次转印辊42而二次转印到记录介质4上，但是并不只局限于此，例如，也可以采用省略中间转印辊41、把二次转印辊42配置在一次转印位置44上、将感光体11的调色剂像直接转印到记录介质4上的结构。在该方式中，记录介质4相当于转印介质。
而且，显影液32层的平均厚度t1也可以超过调色剂颗粒322层的平均厚度t2的两倍。即，也可以使t1＞2×t2。在该方式中，因为(t1-t2)＞t2，所以，在调色剂颗粒322层的表层上，能够确保具有其厚度超过该调色剂颗粒322层厚度的液体载体层321，于是，可以使显影液32的表面保持大体平滑。
(第二实施方式)图9是本发明图像形成装置的第二实施方式的内部结构示意图，图10是与中间转印辊相对配置的补丁传感器示意图，图11是同一打印机的电气结构框图。在该第二实施方式中，除了包括用来代替与感光体11相对配置的补丁传感器17的、与中间转印辊41相对配置的补丁传感器46外，其他的结构与第一实施方式相同。其中，对于实现与第一实施方式同一功能的部分用同一标号标记，并省略其说明。
补丁传感器46与中间转印辊41相对配置在中间转印辊41周围的感光体11和二次转印辊42之间。如图10及图11所示，该补丁传感器46是反射型光传感器，包括例如由LED形成的发光部分461和例如由发光二极管形成的光检测部分462。如图10所示，发光部分461的光轴和中间转印辊41表面的法线所形成的倾斜角θ2与光检测部分462的光轴和中间转印辊41表面的法线所形成的倾斜角θ2相等，发光部分461和光检测部分462均分别配置在沿着该光轴所穿设的细孔的底部。通过这种结构，来自发光部分461的照射光在中间转印辊41上的补丁图像正反射，其反射的正反射光由光检测部分462检测。如图11所示，发光部分461基于来自CPU113的控制信号动作，向转印到中间转印辊41上的补丁图像47(图16)照射光，光检测部分462检测该正反射光，向CPU113传送对应图像浓度的光检测信号。
其中，第二实施方式的显影液32的液体载体的粘度为5～3000mpa·s。显影液32的粘度由使用的液体载体和构成调色剂的各组分、调色剂浓度等来决定，在本实施方式中，例如将粘度设为50～6000mPa·s。
于是，在该实施方式中，显影辊31相当于本发明的“显影液承载体”，显影偏压产生部分114相当于本发明的“像形成部件”，中间转印辊41相当于本发明的“转印介质”，转印偏压产生部分115相当于本发明的“转印部件”，补丁传感器46相当于本发明的“光传感器”。
这里，对在感光体等潜像承载体上或中间转印辊等转印介质上所承载着的显影液的表面形状进行说明。图12是拉丝现象说明图。图13是在显影液表面上形成的凹凸示意图。图14是显影液的表面上的光的折射方向的偏差说明图。
在调色剂分散到液体载体而形成的显影液中，在潜像承载体上，通过潜像电位(对比电位)将调色剂附着在潜像承载体的表面形成下层，在该表层上形成了液体载体层。同样，在转印介质上，通过转印偏压将调色剂附着在转印介质的表面形成下层，在该表层上形成了液体载体层。于是，几乎所有的调色剂颗粒都被转印到转印介质上，而对于液体载体来说，其一部分留在潜像承载体上，残余部分转印到转印介质上。于是，当调色剂像从潜像承载体转印到转印介质上时，在转印前后，显影液中所含有的液体载体量减少。
通过使显影液承载体所承载的显影液在显影位置上与潜像承载体相接触而完成从显影辊等显影液承载体向潜像承载体提供显影液。然后，通过在其接触过程中施加潜像电位而使调色剂附着在潜像承载体的表面上，形成调色剂像(显影)。然后，对于与显影液承载体及潜像承载体双方都接触的显影液，分离为附着在显影液承载体上而残留下来的显影液和移动到潜像承载体上的显影液。
此外，从潜像承载体向转印介质的调色剂像转印是这样进行的，即，使潜像承载体上的显影液在转印位置与转印介质相接触，通过在其接触过程中施加转印偏压将调色剂附着在转印介质的表面。然后，与潜像承载体及转印介质双方都接触的显影液，分离为附着到潜像承载体上而残留下来的显影液和移动到转印介质上的显影液。
在这些情况下，当显影液例如是调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液那样的高粘度显影液时，如图12所示，显影液200从与显影液承载体201及潜像承载体202双方接触的状态开始分离，此时，不容易分离而产生拉丝现象，即，一时形成结丝的状态后才分离。若产生了拉丝现象，则如图13所示，由于显影液200粘度高而不会还原为平滑的形状，在显影液200的表面上，拉出丝的部分203形成凸起而产生凹凸。若形成补丁图像的显影液的表面形成了凹凸，则如图14所示，当向补丁图像204照射光(图中为箭头)时，对应其凹凸形状，在显影液200的表面上的光的折射方向(图中为虚线)完全散乱。若该光的折射方向散乱，则不能由光检测部分得到稳定的光检测信号。
在液体载体量多的时候容易产生这种拉丝现象，而且，产生时的凸的尺寸很大。即，在显影位置上，当显影液分离到显影液承载体和潜像承载体上时，因为液体载体量多，所以很容易产生拉丝现象。因此，形成潜像承载体上的补丁图像的显影液的表面上很容易形成凹凸。
与之相对，在转印位置上，当显影液分离到潜像承载体和转印介质上时，因为与显影位置上的液体载体量相比少，所以很难产生拉丝现象。于是，形成转印介质上的补丁图像的显影液的表面，与潜像承载体上的补丁图像相比凹凸少、大致平滑。结果，当向转印介质上的补丁图像照射光时，显影液表面上的光的折射方向几乎一定，与潜像承载体上的补丁图像相比，几乎不产生折射方向的散乱。
图15是从感光体到中间转印辊的补丁图像的转印状态示意图，图16是形成中间转印辊上的补丁图像的显影液层示意图。补丁图像并不是基于来自外部装置的打印指令信号生成图形，而是已预先设定有图像图形，除此之外，和普通的调色剂像一样在感光体11上生成，并被转印到中间转印辊41上。即，如图15所示，调色剂颗粒322附着在感光体11的表面，在其表层上液体载体呈层积状态，被传输到一次转印位置44上。然后，通过从转印偏压产生部分115施加的一次转印偏压，调色剂颗粒322从感光体11移动并被附着在中间转印辊41的表面。然后，随着感光体11和中间转印辊41的旋转，液体载体321分离，因为与显影位置16上的相比，一次转印位置44上的液体载体量少，所以，如图15所示，分离时不会产生拉丝现象。结果，如图16所示，形成中间转印辊41上的补丁图像47的显影液32的表面大体平滑。在本实施方式中，因为补丁图像47是作为实图像的，所以如同一图所示，调色剂颗粒322密布在中间转印辊41上形成实图像。
图17是第二实施方式的补丁处理例程的流程图。在引擎控制部分110的存储器116中存储有第2补丁处理的控制程序。而且，CPU 113按照该控制程序对装置各部分进行控制，进行以下的补丁处理。首先，在感光体11上形成补丁图像47(#30)，其补丁图像47从感光体11转印到中间转印辊41上(#32)。然后，向该中间转印辊41上的补丁图像47照射来自发光部分461的光(#34)，检测来自补丁图像47的反射光的光检测部分462所发出的光检测信号被输入到CPU 113内(#36)。然后，判断输入的光检测信号是否在允许范围内(#38)，若在允许范围内(在#38中为是)，则终止例程，若不在允许范围内(在#38中为否)，则控制图像形成条件，并把该控制的图像形成条件写入到存储器116内，通过这样来更新存储器116内存储的图像形成条件(#40)。
下面，对控制图像形成条件的一例进行说明，在步骤#38中，如果光检测部分462的光检测信号超出允许范围，则因为补丁图像47浓度不足而例如降低表面电位Vd，增大曝光能量，增大显影偏压Vb，增大罐33内的调色剂浓度。另一方面，如果光检测部分462的光检测信号没达到允许范围，那么，因为补丁图像47的浓度过剩，所以使所述各条件反向变化。
而且，这样控制的图像形成条件可以写入显影单元30的存储器38内。然后，以适当的时序，例如可以按照打印指令信号的接收时序，将存储器38中的图像形成条件写入到存储器116内。于是，在该实施方式中，CPU 113相当于本发明的“控制部件”。
图18是打印处理例程的流程图。通过主控制部分100使来自外部装置的打印指令信号输入后，首先，对存储器116中存储的充电偏压Vd、曝光能量、显影偏压Vb等图像形成条件进行设定(#50)。然后，按照该设定的图像形成条件实施打印处理(#52)。于是，因为按照通过补丁处理来控制的图像形成条件进行打印动作，所以可以形成高品质的图像。
于是，在本实施方式中，因为向中间转印辊41上的补丁图像47照射来自发光部分461的光，所以可以使形成补丁图像47的显影液32的表面大体平滑，结果，在该显影液32表面上的光的折射方向不散乱、几乎一定。另一方面，因为光检测部分462检测被补丁图像47正反射的、由发光部分461照射的光的正反射光，所以正反射光的检测光量根据形成补丁图像47的显影液表面的折射方向的偏差而存在很大变动。但是，在该实施方式中，因为在形成补丁图像47的显影液32表面的光的折射方向不散乱而几乎保持一定，所以，光检测部分462可以准确地检测由发光部件461所照射的、来自补丁图像47的正反射光，于是，通过光检测部分462可以得到稳定的光检测信号。从而，基于来自光检测部分462的光检测信号对图像形成条件进行控制，可以设定最合适的图像形成条件，于是，对应于由经时恶化等引起的装置状态的变化，通常可以形成高品质的图像。
而且，在本实施方式中，因为显影液32的液体载体的粘度优选5～3000mPa·s。于是，如果粘度大约在3000mPa·s以上，则因为粘度过高，所以很容易产生拉丝现象，另一方面，若粘度大约在5mPa·s以下，则因为液体载体的挥发性变高，所以，有必要设置成用于防止液体载体向装置外泄漏的结构，使装置结构复杂化。此外，尽管本实施方式的液体载体的粘度大约为5～3000mPa·s，但是含有调色剂的显影液32的粘度也可以大约为50～6000mPa·s。
权利要求
1.一种图像形成装置，使用调色剂颗粒分散在液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液来显影潜像承载体上的潜像，从而形成调色剂像，之后，将该调色剂像转印到转印介质上，其特征是，该图像形成装置包括光传感器，该光传感器包括发光部分和光检测部分，其中，所述发光部分向在所述潜像承载体上形成的作为补丁图像的调色剂像照射光，所述光检测部分检测来自所述补丁图像的光；及控制部件，基于来自所述光检测部分的光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
2.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，在所述潜像承载体上形成的补丁图像中，液体载体层的平均厚度比调色剂颗粒层的平均厚度厚。
3.一种图像形成装置，其特征是，该图像形成装置包括潜像承载体，具有能够在其表面上承载潜像的结构；显影液承载体，调色剂分散到液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液，被承载在其表面上，并被传输到与所述潜像承载体相对的显影位置上，通过在该显影位置上使所述显影液接触所述潜像承载体来向所述潜像承载体提供所述显影液；像形成部件，使从所述显影液承载体提供到所述潜像承载体的显影液中的调色剂附着在所述潜像承载体上，显影所述潜像从而形成调色剂像；转印部件，在规定的转印位置上将所述潜像承载体上的调色剂像转印到转印介质上；光传感器，该光传感器包括发光部分和光检测部分，其中，所述发光部分向转印到所述转印介质上的作为补丁图像的调色剂像照射光，所述光检测部分检测来自所述补丁图像的光；及控制部件，基于来自所述光检测部分的光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
4.如权利要求3所述的图像形成装置，其中，所述液体载体的粘度大约为5～3000mPa·s。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的图像形成装置，其中，所述光检测部分检测从所述发光部分照射的、在所述补丁图像上正反射的正反射光。
6.一种图像形成方法，使用调色剂颗粒分散在液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液来显影潜像承载体上的潜像，从而形成调色剂像，之后，将该调色剂像转印到转印介质上，其特征是，包括照射工序，向在所述潜像承载体上形成的作为补丁图像的调色剂像照射光；光检测工序，检测来自所述补丁图像的光；及控制工序，基于该光检测信号对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
7.一种图像形成方法，其特征是，包括显影液供给工序，调色剂分散到液体载体中的、调色剂浓度大约为5～40重量百分比的显影液，被承载在显影液承载体的表面，并被传输到与所述潜像承载体相对的显影位置上，通过在该显影位置上接触所述潜像承载体来向所述潜像承载体提供所述显影液；像形成工序，使从所述显影液承载体提供到所述潜像承载体的显影液中的调色剂附着在所述潜像承载体上，显影所述潜像承载体上形成的潜像从而形成调色剂像；转印工序，在规定的转印位置上把所述潜像承载体上的调色剂像转印到转印介质上；照射工序，向转印到所述转印介质上的作为补丁图像的调色剂像照射光；光检测工序，检测来自所述补丁图像的光；控制工序，基于该光检测信号，对影响调色剂像浓度的图像形成条件进行控制。
全文摘要
本发明提供一种图像形成装置，其中，CPU(113)通过实施存储在存储器(116)内的控制程序，在感光体单元(10)的感光体上形成补丁图像，向该补丁图像照射来自发光部分(171)的光，通过光检测部分(172)检测来自补丁图像的光，判断来自光检测部分(172)的光检测信号是否在允许范围内，若在允许范围内则控制图像形成条件，并存储到存储器(116)内。然后，当通过主控制部分(100)从外部装置输入打印指令信号时，按照存储器(116)内存储的图像形成条件进行打印动作，从而可以稳定地形成质量良好的调色剂像。
文档编号G03G15/10GK1499308SQ20031010335
公开日2004年5月26日 申请日期2003年10月29日 优先权日2002年11月1日
发明者中村昌英, 古贺欣郎, 郎, 宪, 藤田彻, 北泽淳宪 申请人:精工爱普生株式会社