专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如激光打印机的图像形成装置。
背景技术：
已经提出了采用非磁性、单一组分的显影剂的类型的各种电子照相图像形成装置。通常，显影盒以可脱卸方式安装于这种类型的图像形成装置中。该显影盒包括色粉容纳室、供给辊、显影辊、以及层厚调节刮片。
显影盒中，搅拌器设置于色粉容纳室中。供给辊设置为朝向显影辊。供给辊处于与该显影辊相接触的状态。层厚调节刮片压靠于显影辊的表面上。
色粉容纳室中的色粉靠搅拌器提供给该供给辊。随着该供给辊的旋转，色粉便从供给辊提供至显影辊的表面。当色粉处于该供给辊和显影辊两者之间时，色粉因该供给辊和显影辊两者之间的摩擦而带上电荷。随着显影辊的旋转，该显影辊表面上的色粉便进入到层厚调节刮片和显影辊两者之间的间隙。色粉处于该层厚调节刮片和显影辊两者之间的间隙时，色粉因该层厚调节刮片和显影辊两者之间的摩擦而进一步带上电荷。色粉形成为或呈现为具有一定厚度的色粉层，并由显影辊表面所承载。
显影盒安装于图像形成装置中时显影辊朝向图像形成装置中的感光鼓。该感光鼓上形成静电潜像。该显影辊加上某一数量的显影偏置电压。从而，当该显影辊上的色粉层面向感光鼓时，色粉层将静电潜像显影成为可视的色粉图像。将该色粉图像转印到纸上，这样便有与静电潜像相对应的可视图像最终形成于纸上。
通常，采用非磁性、单一组分的显影剂的图像形成装置给出如图1所示的有效显影偏置电压和透射密度两者之间的关系。
“有效显影偏置电压”是显影辊和感光鼓上形成的静电潜像两者之间的电位差。换言之，“有效显影偏置电压”是加到显影辊上的显影偏置电压和感光鼓上形成静电潜像的各部位的电位其两者之差。
“透射密度”是与附着于单位面积纸上的色粉量成比例关系的数量。
如图1所示，当有效显影偏置电压相对低时，透射密度的变化与该有效显影偏置电压成比例关系。但有效显影偏置电压相对高时，该透射密度便饱和，保持在一固定不变的数值上而不论有效显影偏置电压如何变化。
日本特开2003-43761号公报提出了一种图像形成装置，其显示出图1的显影特性，并通过将有效显影偏置电压设定为具有足够高的数值以允许透射密度在固定不变的数值上饱和来稳定其显影。
发明内容
本发明目的在于提供一种可以按更为稳定的图像密度形成图像的改进的图像形成装置。
为了达到上述以及其他目的，本发明提供的图像形成装置包括图像承载体、显影剂承载体以及控制器。该图像承载体在其上形成潜像。该显影剂承载体设置为朝向该图像承载体，并处于与该图像承载体相接触的状态。该显影剂承载体在其上承载非磁性、单一组分的显影剂。该控制器对潜像的电位和显影剂承载体的电位两者之间建立的有效显影偏压的数值进行控制，由此利用该非磁性、单一组分的显影剂进行该潜像的显影。该控制器将目标透射密度设定在该显影剂的透射密度与有效显影偏压成比例关系的区域内，并基于该目标透射密度以及该透射密度和该有效显影偏压两者之间的比例关系控制有效显影偏压的数值。
此方案确保将基本固定量的显影剂转送到图像承载体上来进行潜像的显影，而不论形成当前图像之前刚形成过任何图像。因而，可以按稳定密度形成图像。
本发明的上述以及其他目的、特征和优点将通过理解下文结合下列附图给出的对于优选实施例的说明而更为清楚。下列附图中图1示出的是采用非磁性、单一组分的显影剂的类型的图像形成装置中有效显影偏置电压和透射密度两者之间的关系；图2示出根据本发明的第一实施例的彩色激光打印机各主要元件的侧向剖视图；图3示出图2中的处理单元的各主要元件的侧向放大剖视图；图4示出图2中彩色激光打印机中有效显影偏置电压和透射密度两者之间关系的曲线图；图5(a)示出图2中彩色激光打印机中用于控制有效显影偏置电压数值的控制系统的框图；图5(b)示出的是图5(a)中的透射密度换算表；图6示出有效显影偏置电压和透射密度两者之间关系并给出默认的有效显影偏置电压和目标有效显影偏置电压的曲线图；
图7示出的是透射密度和反射密度两者之间的关系；图8(a)是由图2的彩色激光打印机执行的密度修正处理过程的流程图的一部分；图8(b)是该密度修正处理过程的流程图的余下部分；图9是根据本发明的第二实施例的用于基于温度/湿度表对有效显影偏置电压的数值进行控制的控制系统的框图；图10示出的是图9中的温度/湿度表的细节内容；图11示范的是对于温度和相对湿度的多个不同组合的有效显影偏置电压和透射密度两者之间的多个关系以表明如何生成图9中的温度/湿度表；图12是根据第三实施例的用于基于累积驱动时间表对有效显影偏置电压的数值进行控制的控制系统的框图；图13示出的是图12中的累积驱动时间表的细节内容；图14示范的是对于多个不同长度的累积驱动时间的有效显影偏置电压和透射密度两者之间的多个关系以表明如何生成图12中的累积驱动时间表；图15(a)是第四实施例中用于基于累积驱动时间/消耗量表对有效显影偏置电压的数值进行控制的控制系统的框图；图15(b)示出的是图15(a)中的累积驱动时间/消耗量表的细节内容。
具体实施例方式
下面参照
根据本发明的优选实施例的图像形成装置，附图中对相同的组成部分和元件注上相同标号以避免重复说明。
<第一实施例>
参照图2至图6说明根据第一实施例的彩色激光打印机1。
彩色激光打印机1属于水平级联型，其中多个处理单元16按水平方向直线排列。激光打印机1具有一主机箱2，其中设置纸张供给部4、图像形成部5、以及纸张排出部6。
纸张供给部4用于提供作为记录介质的纸张3。图像形成部5用于在纸张供给部4所提供的纸张3上形成图像。纸张排出部6用于将图像形成部5形成图像的纸张3排出。
主机箱2起到彩色激光打印机1壳体的作用。该主机箱2呈盒子形状，其顶部开口由顶盖7所覆盖。该顶盖7以可绕铰链8转动的方式支撑于主机箱2上，并可以如虚线所示相对于主机箱2开闭。
下面说明中的各表述“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、以及“右”用于定义按其使用状态的方位放置彩色激光打印机1时的各个部位。具体来说，“后侧”指铰链8所处的那一侧，而“前侧”则是就水平(前后)方向而言与后侧相反的另一侧。
顶盖7限定纸张排出口9。顶盖7包括排出盘10和一对排出辊11。纸张排出口9用于将纸张3排出到主机箱2的外部。排出盘10呈内凹形状，其接近纸张排出口9的后侧深于其前侧。这样，纸张3可堆叠于排出盘10上。各排出辊11均处于纸张排出口9中排出盘10的后部边缘位置。当顶盖7打开或闭合时，纸张排出口9、排出盘10、以及排出辊11均以与顶盖7一体的方式活动。
纸张供给部4处于主机箱2的下部。该纸张供给部4包括纸张供给盘12、纸张供给辊13、一对转印辊14、以及导向构件15。纸张供给盘12可脱卸地安装于主机箱2中。纸张供给盘12可从主机箱2的前侧相对于主机箱2水平安装或脱卸。纸张供给辊13处于纸张供给盘12前部边缘的上方位置。转印辊14处于纸张传送方向上纸张供给辊13的下游侧位置。导向构件15处于纸张供给辊13和转印辊14两者之间的位置。该导向构件15在纸张供给辊13和转印辊14两者之间按纸张传送方向基本垂直地延伸。
纸张3堆叠于纸张供给盘12中。纸张供给盘12包括一压板(未图示)，该压板使纸张供给盘12中堆叠的最上面的纸张处于与纸张供给辊13相接触的状态，并压靠到纸张供给辊13上。
纸张供给辊13旋转时，纸张供给盘12中的最上面的纸张从纸张供给盘12提供给转印辊14。纸张供给盘12所提供的纸张3由导向构件15导向并传送至转印辊14。此后，随着转印辊14的旋转，纸张3传送至下面将说明的处于传送带67和感光鼓56两者之间的各个转印位置。
图像形成部5包括多个处理单元16、转印部17以及定影部18。所设置的各处理单元16与多个不同色彩的色粉一一对应。
具体来说，处理单元16包括4个处理单元黄色处理单元16Y、品红色处理单元16M、青色处理单元16C、以及黑色处理单元16K。上述处理单元16Y、16M、16C、以及16K依这样的次序从前侧排列到后侧。上述处理单元16Y、16M、16C、以及16K彼此间按预定距离分开设置。上述处理单元16Y、16M、16C、以及16K设置于彼此相同的垂直位置。换言之，上述处理单元16Y、16M、16C、以及16K按水平方向彼此重叠的方式设置。
每一处理单元16包括扫描单元19、显影单元20、以及感光鼓单元21。
扫描单元19在垂直方向上设置为和传送带67分离。每一扫描单元19以固定方式安装于主机箱2中。各扫描单元19处于彼此相同的垂直位置。换言之，各扫描单元19按水平方向彼此重叠的方式设置。
如图3所示，扫描单元19包括扫描器壳体22。扫描器壳体22中，扫描单元19具有激光发射部分(未图示)、多角镜23、透镜24和25、以及反射镜26、27和28。
扫描器壳体22呈盒子形状，从其侧面观察基本上呈长条的矩形形状。扫描器壳体22以固定方式安装于主机箱2中。扫描器壳体22的取向使其纵向方向与垂直方向平行。扫描器壳体22的壁部上形成的照射窗29朝向感光鼓单元21。激光光束通过该照射窗29从扫描器壳体22出射。
扫描单元19中，根据表示所要形成的图像的图像数据从发射部分(未图示)发出激光光束。该激光光束由多角镜23反射，经过透镜24，由反射镜26反射，再由反射镜27反射，经过透镜25，由反射镜28反射，才通过照射窗29射出扫描器壳体22。如下面将要说明的那样，用从该照射窗29输出的激光光束照射感光鼓56。
显影单元20包括显影壳体30。该显影壳体30呈盒子形状，从其侧面观察基本上具有长条的矩形形状。该显影壳体30其底部开放。该显影壳体30的内部在上部限定色粉容纳室31。该显影壳体30的内部在下部则限定显影室47。因而，该显影室47处于色粉容纳室31的下方位置。显影单元20包括供给辊32、显影辊33、以及层厚调节刮片34，它们全部安装于显影室47内。
色粉容纳室31中存放有色粉。根据本实施例，色粉是具有正向充电性质的非磁性、单一组分的聚合体色粉，起到显影剂的作用。具体来说，黄色处理单元16Y中的色粉容纳室31中存放黄色色粉，品红色处理单元16M中的色粉容纳室31中存放品红色色粉，青色处理单元16C中的色粉容纳室31中存放青色色粉，而黑色处理单元16K中的色粉容纳室31中存放黑色色粉。
具体来说，色粉是一种基本上呈球形的颗粒，其直径基本上均匀的聚合体色粉。聚合体色粉包括粘合树脂作为其主要组分。每一粘合树脂都采用诸如悬浮聚合的公知的聚合方法通过对聚合单体进行共聚制成。聚合单体的例子包括诸如苯乙烯的苯乙烯单体和诸如丙烯酸、烃基(C1-C4)丙烯酸酯、烃基(C1-C4)偏丙烯酸酯的丙烯酸单体。
主色粉颗粒通过向粘合树脂加入着色剂、电荷调节剂、以及石蜡形成。本实施例中，着色剂是黄色、品红色、青色、以及黑色着色剂。可用于本实施例的电荷调节剂的例子包括通过使离子单体与共聚单体共聚合在一起得到的电荷调节树脂。在该情况下，该离子单体可以是铵盐或具有离子功能团的其他单体。该共聚单体可以与该离子单体共聚合在一起，可以是苯乙烯单体、丙烯酸单体、或其他单体。
将诸如硅石的外部添加剂加入到主色粉颗粒中用以提高各种色粉的流动性。各种无机材料的粉体可用作外部添加剂。举例来说，金属氧化物、碳化物或金属盐的粉体可用作外部添加剂。可用作外部添加剂的金属氧化物粉体的例子包括硅石、氧化铝(矾土)、氧化钛、钛酸锶、氧化铈、以及氧化镁。
本实施例中，色粉由添加电荷调节树脂的苯乙烯丙烯酸树脂制成。该电荷调节树脂用作电荷调节剂来赋予苯乙烯-丙烯酸树脂正向充电性质。因而，本实施例中的色粉是具有正向充电性质的非磁性、单一组分的聚合体色粉。
色粉容纳室31内部的下部设置搅拌器48。该搅拌器48用于搅拌色粉容纳室31中的色粉。该搅拌器48包括转轴49和搅拌构件50。该转轴49以可旋转方式支撑于显影壳体30的两个侧壁51上。搅拌构件50由从该转轴49起在半径方向上延伸的薄膜所形成。
转轴49由从电动机(未图示)所输入的动力驱动而旋转。这使得搅拌构件50如图中箭头所示以顺时针方向旋转。当搅拌构件50与显影壳体30的壁内表面接触时，该搅拌构件50的自由端部抵靠住显影壳体30的壁内表面摩擦，并朝向该搅拌构件50旋转方向的下游侧弯曲。该搅拌构件50使色粉容纳室31中的色粉流向显影室47一侧。
侧壁51中在面对色粉容纳室31的位置设置检测窗90。该检测窗90能够检测何时色粉容纳室的色粉量低于一预定量。检测窗口90的外侧设置色粉用完传感器91(图5(a))。当色粉容纳室31内的色粉低于该预定量时，该色粉用完传感器91便输出色粉用完信号给下面将会说明的CPU 71(图5(a))。当色粉补充到色粉容纳室31内或显影单元20用新的显影单元20更换时将该色粉用完信号取消。
显影壳体30在显影室47的前上部中具有供给辊上侧壁部38。该显影壳体30还具有从该供给辊上侧壁部38往下延伸的供给辊前侧弯曲壁部40。供给辊32安装于显影室47中时其外周表面沿着该供给辊前侧弯曲壁部40延伸。
供给辊32具有由辊体部包覆的辊轴32a。该辊轴32a由金属制成，而该辊体部则由导电的海绵材料制成。
辊轴32a以可旋转方式由显影壳体30的两个侧壁51支撑。该辊轴32a由电动机(未图示)提供能量，按图中箭头所示的逆时针方向旋转来执行显影操作。在供给辊32和显影辊33两者之间的辊隙部位，供给辊32和显影辊33彼此按相反方向运动。
显影辊33处于显影室47的前下部位置。显影辊33从下面面对供给辊32。供给辊32和显影辊33彼此压靠在一起。显影辊33的下表面通过显影壳体30的底部开口外露。
显影辊33具有由辊体部包覆的辊轴33a。该辊轴33a由金属制成，而该辊体部则由诸如导电的橡胶材料的弹性材料制成。具体来说，该显影辊33的辊体部为具有辊体部分和包覆层的双层结构。该辊体部分由诸如含碳颗粒的聚氨酯橡胶、硅橡胶、或EPDM橡胶的导电橡胶制成。包覆层覆盖辊体部分表面。该包覆层由聚氨酯橡胶、聚氨酯树脂、或聚酰亚胺树脂作为主要组分制成。
辊轴33a以可旋转方式由显影壳体30的两个侧壁51支撑。该辊轴33a由电动机(未图示)提供能量，按图中箭头所示的逆时针方向旋转来执行显影操作。在显影辊33和感光鼓56两者之间的辊隙部位，显影辊33和感光鼓56彼此按相同方向运动。显影辊33外周表面运动的圆周速度为感光鼓56外周表面运动的圆周速度的1.5倍或以上。为了执行显影操作，下面将会说明该显影辊33由直流(DC)电源75(图5(a))加上显影偏置电压。
色粉容纳室31中设置一个薄膜构件52。该薄膜构件52靠压力与显影辊33的表面保持接触。该薄膜构件52防止色粉通过显影辊33的前表面和色粉容纳室31的前壁两者之间的间隙漏出。
层厚调节刮片34相对于显影辊33的旋转方向处于显影辊33和供给辊32两者之间辊隙部位的下游侧。该层厚调节刮片34在显影壳体30的整个宽度范围内延伸。该层厚调节刮片34包括主刮片53和按压部54。该主刮片53由金属片簧形成。
显影壳体30包括刮片支撑壁部45。主刮片53的根基端与该刮片支撑壁部45的上表面结合。该主刮片53从该刮片支撑壁部45延伸到前侧时其前侧自由端朝向显影辊33的上侧表面。
按压部54设置于主刮片53其自由端位置的底部表面上。该按压部54具有半圆形的截面。该按压部54由电绝缘的硅橡胶制成。
该按压部54处于与显影辊33的上表面相接触的状态，并依靠主刮片53所产生的弹性作用力压靠显影辊33的上表面。
显影辊33的上侧表面在显影辊33的前侧与供给辊32相接触，以形成显影辊33和供给辊32两者之间的辊隙。显影辊33的上侧表面还在显影辊33和供给辊32两者之间辊隙部位的后侧与按压部54相接触。显影辊33与按压部54接触的位置与显影辊33和供给辊32两者之间的辊隙部位离开一定的长度量。显影辊33的上侧表面在其限定在与供给辊相接触的位置(辊隙部位)和与按压部54相接触的位置两者之间的区域接触色粉。
当搅拌构件50搅拌容纳室31中的色粉时，色粉便流入到显影室47中。随着供给辊32的旋转，色粉由供给辊32提供给显影辊33。色粉因供给辊32和显影辊33两者之间部位的摩擦而带有电荷。供给辊32的表面相对于显影辊33的表面按相反方向移动。因而，色粉从供给辊32提供给显影辊33时有效率地带上电荷。
随着显影辊33的旋转，显影辊33表面所承载的带有正电荷的色粉便进入按压部54和显影辊33两者之间的间隙。层厚调节刮片34将色粉的厚度调节为一预定量。这样，显影辊33所承载的色粉便成为具有该预定厚度量的色粉层。
各感光鼓单元21安装于主机箱2中。各感光鼓单元21均可单独从该主机箱2上脱卸。该感光鼓单元21包括鼓壳体55。感光鼓56和栅控式电晕充电器57安装于该鼓壳体55中。当将某一种色彩的感光鼓单元21和显影单元20安装于主机箱2中时，感光鼓56定位于朝向显影辊33。
鼓壳体55包括鼓容纳框架58和背板59。该鼓容纳框架58和背板59彼此形成为一体。该鼓容纳框架58基本上呈中空四方棱柱形状，其顶部和底部均开放。背板59从该鼓容纳框架58中的前壁的上边缘向上延伸。该背板59在其上接纳显影壳体30。
感光鼓56是由诸如铝的金属制成的圆柱管，其外表面覆盖感光层。该感光层由包含聚碳酸酯作为其主要组分的有机感光材料制成。该感光鼓56的外径大于显影辊33的外径。该感光鼓56具有转轴60，并通过该转轴60以可旋转方式由鼓容纳框架58的两个侧壁支撑。该感光鼓56的转轴60由电动机(未图示)提供能量，按图中箭头所示的顺时针方向旋转来接收来自显影辊33的色粉图像。这样，该感光鼓56的表面在该感光鼓56和传送带67两者之间的辊隙部位按和传送带67相同的方向移动。
注意到，来自扫描单元19的激光光束可到达该感光鼓56表面上预定区域内的位置。该预定区域将称为该感光鼓56表面上的潜像可形成区域。
栅控式电晕充电器57固定于鼓容纳框架58的后壁。该栅控式电晕充电器57处于感光鼓58的后侧位置，并与该感光鼓58分开一定的距离量。该栅控式电晕充电器57属于正向充电类型，具有由例如钨制成的充电线用于产生电晕放电。栅控式电晕充电器57由电源(未图示)加上电压来使感光鼓56的表面带上正电荷。
随着感光鼓56的旋转，栅控式电晕充电器57使该感光鼓56的整个表面以正极性均匀充电。结果，该感光鼓56表面上的潜像可形成区域以正极性得到均匀充电。因而，整个潜像可形成区域具有预定正值的表面电位。
随着感光鼓56的进一步旋转，潜像可形成区域有选择地暴露于来自扫描单元19的激光光束的高速扫描。激光光束照射到的部位其电荷便从感光鼓56的表面上消除。在潜像可形成区域内的激光照射区中，该感光鼓56表面上的电位便降低。这样形成的潜像可形成区域内的各低电位区便在感光鼓56的表面上形成静电潜像。因为激光光束的强度在本实施例中是固定的，因而潜像可形成区域内的各低电位区便具有预定的表面电位。
随着感光鼓56的旋转，显影辊33表面上承载的带正电荷的色粉便与感光鼓56上形成的静电潜像相接触。结果，该带正电荷的色粉便从显影辊33提供给感光鼓56表面上的各低电位区。这样，色粉便有选择地承载于感光鼓56上，从而静电潜像通过反转显影法显影成为可视的色粉图像。
注意到，静电潜像电位定义为感光鼓56上经激光光束照射因而电荷从其上消除所形成的静电潜像的表面电位。根据本实施例，该静电潜像电位具有一预定值。有效显影偏置电压定义为该静电潜像电位和从DC电源75加到显影辊33上的显影偏置电压两者之间的差值。
根据本实施例，上述反转显影发生于4个处理单元6中的每一个当中。因而，由4个处理单元16分别形成4种色彩色粉的各可视图像。
下面回过来参照图2详细说明转印部17。
转印部17设置于主机箱2中相对于各感光鼓单元21来说各显影单元20的相对侧位置。因为各显影单元20在垂直方向上处于各感光鼓单元21的上方，因而转印部17在垂直方向上处于各感光鼓单元21的下方。该转印部17面对各感光鼓单元21中的各感光鼓56。
转印部17包括驱动辊65、从动辊66、传送带67、以及多个(本例中为4个)转印辊68。
驱动辊65设置于黄色处理单元16Y中的感光鼓56的前侧。从动辊66则设置于黑色处理单元16K中的感光鼓56的后侧。
传送带67是具有传导性的环形带。该传送带67由其中分散有诸如碳的导电颗粒的聚碳酸酯或聚酰亚胺树脂制成。该传送带67环绕于驱动辊65和从动辊66上。该驱动辊65和该从动辊66上环绕的传送带67其外侧表面处于与全部处理单元16中的各感光鼓56面对并接触的状态。
当驱动辊65按逆时针方向旋转时，传送带67其外周环绕驱动辊65和从动辊66移动，从而按逆时针方向旋转。因而，在传送带67的上侧部位与各感光鼓相接触的其各图像转印位置，传送带67的上侧部位以与各感光鼓56相同的方向移动。
驱动辊65和从动辊66上环绕的传送带67的循环圈中设置4个转印辊68，通过传送带67的上侧部位与各感光鼓56相面对。每个转印辊68包括由辊体部包覆的金属辊轴，该辊体部由诸如导电橡胶的弹性材质制成。上述各转印辊67均可按逆时针方向旋转。因而，在各转印辊68与传送带67相接触的各位置上各转印辊68与传送带67按相同方向移动。各转印辊68由电源(未图示)加上一转印偏压，来使色粉图像从各感光鼓56转印到传送带67上。
纸张3从纸张供给部4输送至转印辊14。当传送带67在驱动辊65和从动辊66的旋转带动下移动时，纸张3接连通过传送带67和各感光鼓56两者之间的各辊隙部位。结果，4种色彩的色粉图像分别按重叠方式从各处理单元6中的各感光鼓56上转印到该纸张3上。这样，该纸张3上便形成多色彩的图像。
具体来说，通过先将黄色处理单元16Y中的感光鼓56表面上承载的黄色色粉图像转印到纸张3上，接着将品红色处理单元16M中的感光鼓56表面上承载的品红色色粉图像转印到该纸张3上当前承载的黄色色粉图像上，再同样将青色处理单元16C中的感光鼓56表面上承载的青色色粉图像、以及黑色处理单元16K中的感光鼓56表面上承载的黑色色粉图像转印到其上先前的各色粉图像上，从而在该纸张3上形成多色彩的图像。
反射率传感器74设置于传送带67后端上方以及纸张3进给方向上黑色处理单元16K的下游侧。该反射率传感器74用于对由传送带67传送到面对该反射率传感器74的位置的对象检测其反射率I的数值。该反射率I定义为由该对象反射的光量相对于入射到该对象的总光量的比值。
以下列公式对纸张上所形成的色粉图像定义反射密度。
＝-log10{[纸张未形成色粉图像的背景部分的反射率]-[纸张形成色粉图像的部分的反射率]}注意到，对象的透射率定义为通过该对象的光量相对于入射到该对象的总光量的比值。以下列公式对纸张上所形成的色粉图像定义透射密度。
＝-log10{[纸张形成色粉图像的部分的透射率]}该透射密度所具有的数值与单位面积纸张上所附着的色粉量成比例关系。
彩色激光打印机1属于包括4种色彩的感光鼓56的级联型。每一种色彩的图像基本上按和形成单色图像时相同的速度形成。这样，该彩色激光打印机1便可实现迅速的彩色图像形成。
下面说明定影部18。
该定影部18设置于各处理单元16和转印部17的后侧以及纸张输送方向上各处理单元16和转印部17的下游侧。
定影部18包括加热辊70以及加压辊69。
该加热辊70由其表面上形成释放层的金属管构成。加热辊70其中置放一个在该加热辊70的轴向上延伸的卤素灯。该卤素灯将该加热辊70表面加热到固定温度。加压辊69利用压力与该加热辊70接触。
定影部18中，其上形成多色彩色粉图像的记录纸3从加热辊70和加压辊69两者之间通过，利用压力使该多色彩色粉图像热固定于纸张3上。
纸张排出部6包括纸张排出口9、排出盘10、以及排出辊11。来自定影部18的纸张3由排出辊11通过纸张排出口9排出到主机箱2的外面，并堆叠于排出盘10上。
当某色彩的感光鼓56上的潜像可形成区域的全部面积得到激光光束的均匀照射时，静电潜像形成于整个潜像可形成区域。在该情况下，当潜像可形成区域面对显影辊33时，便由对应的色粉在感光鼓56的整个潜像可形成区域上形成均质的色粉图像，并转印到纸张上。
另一方面，当感光鼓56上的潜像可形成区域中没有任何区域得到激光光束的照射时，无静电潜像形成于该潜像可形成区域中。在该情况下，当潜像可形成区域面对显影辊33时，便由对应的色粉在感光鼓56的潜像可形成区域上形成有空白色粉图像，并转印到纸张上。
如图3中所示，位置A按显影辊33的旋转方向定义在该显影辊33的表面上。该位置A处于该显影辊33与按压部54相接触点的下游位置，以及该显影辊33与感光鼓56相接触点的上游位置。
根据本实施例，添加到色粉(本例中为苯乙烯丙烯酸树脂)中的电荷调节剂(本例中为电荷调节树脂)的数量调节为满足下列条件(1)(1)感光鼓56上形成均质色粉图像后紧接着显影辊33的表面上在位置A承载的色粉单位质量的电荷量(q/m)，和感光鼓56上形成空白色粉图像后紧接着显影辊33的表面上在位置A承载的色粉单位质量的电荷量(q/m)彼此相等，并且所具有的数值为10μC/g或以上。
注意到，通过提高电荷调节剂的添加量，色粉更有可能带上电荷。最好是从有可能以相同极性(本实施例中为正极性)带上电荷的材料来形成包括树脂(主要组分)和外部添加剂在内的色粉的全部组分。最好是该外部添加剂经过表面处理以便经处理后结果的色粉更有可能带上电荷。这样，便可通过选择色粉各组分的材料，通过控制电荷调节剂的数量，并通过根据需要使外部添加剂经过表面处理来达到条件(1)。
也注意到，色粉将可能具有这样的特性，即色粉的电荷量将随色粉重复用于图像形成操作而减少。该情况下，当色粉使用了相对较长时间而造成电荷量低于10μC/g时，必须对色粉容纳室31补充新色粉来满足条件(1)。
此外，色粉中外部添加剂的添加量也调节为满足下列条件(2)(2)感光鼓56上形成均质色粉图像后紧接着显影辊33的表面上在位置A承载的色粉单位面积的质量(m/a)小于感光鼓56上形成空白色粉图像后紧接着显影辊33的表面上在位置A承载的色粉单位面积的质量(m/a)。
举例来说，可通过增加粒径为50nm或以上的外部添加剂的数量，同时减少粒径为50nm以下的其他外部添加剂的数量，由此减小色粉的流动性来满足条件(2)。
由于满足上述条件(1)和(2)，由显影辊33和感光鼓56组成的显影系统达到如图4所示的有效显影偏置电压和透射密度两者之间的关系。
具体来说，当显影系统形成均质色粉图像(第一均质色粉图像)后紧接着形成另一均质色粉图像(第二均质色粉图像)时，该第二均质色粉图像具有如图4中均质-均质曲线SS所示的有效显影偏置电压和透射密度两者之间的关系。另一方面，当显影系统形成空白色粉图像后紧接着形成均质色粉图像时，该均质色粉图像具有如图4中空白-均质曲线BS所示的有效显影偏置电压和透射密度两者之间的关系。
由图4可知，该均质-均质曲线SS表明，当有效显影偏置电压相对低时透射密度的增加与该有效显影偏置电压成比例关系，而当有效显影偏置电压相对高时则透射密度饱和为数值Dss。同样，该空白-均质曲线BS表明，当有效显影偏置电压相对低时透射密度的增加与该有效显影偏置电压成比例关系，而当有效显影偏置电压相对高时则透射密度饱和为数值Dbs。
由于满足上述条件(1)和(2)，均质-均质曲线SS的比例常数等于空白-均质曲线BS的比例常数Pbs。换言之，该均质-均质曲线SS和该空白-均质曲线BS如图4所示相对于有效显影偏置电压具有相同的透射密度的斜率(1/dV)。
注意到，色粉的显影可由公式Q＝C×V来近似，其中Q是从显影辊33转移到感光鼓56的单位面积的总电荷量，C是感光鼓56的感光层的电容，而V是有效显影偏置电压。因而知道，若有某一固定量的有效显影偏置电压加在感光鼓56上的静电潜像部分和显影辊33两者之间，转移到感光鼓56上的单位面积的色粉质量便随着单位质量的色粉电荷量(q/m)的增加而减小。因而，图4中每一曲线的比例常数将随着单位质量的色粉电荷量(q/m)的增加而减小，随着单位质量的色粉电荷量(q/m)的减小而增加。换言之，如果单位质量的色粉电荷量(q/m)固定，图4中每一曲线的比例常数便不会变化。根据本实施例，由于满足条件(1)，均质-均质曲线SS的比例常数等于空白-均质曲线BS的比例常数。
可从显影辊33提供给感光鼓56的色粉量的确定取决于显影辊33上承载的单位面积的色粉量和显影辊33的圆周速度相对于感光鼓56的圆周速度的比率两者之积。若能从显影辊33提供给感光鼓56足够大的色粉量的话，即便是有效显影偏置电压提高到高数值，每一曲线SS、BS也会保持其有效显影偏置电压和透射密度两者之间的比例关系。但如果不能的话，当有效显影偏置电压提高到相对高数值，每一曲线SS、BS都会饱和。
根据本实施例，显影辊33的圆周速度设定为感光鼓56圆周速度的1.5倍或以上以增加可从显影辊33提供给感光鼓56的色粉量，并尽可能拓宽曲线SS、BS具有比例特性的范围。还有，当有效显影偏置电压提高到某一相对高数值时，每一曲线SS、BS仍然会饱和。
由于满足条件(2)，感光鼓56上形成均质色粉图像后显影辊33上承载的色粉量小于感光鼓56上形成空白色粉图像后显影辊33上承载的色粉量。这确保形成均质色粉图像后显影辊33上承载的色粉将会比形成空白色粉图像后显影辊33上承载的色粉更容易带上电荷。这确保条件(1)将会得到满足，因而均质-均质曲线SS的比例常数将会等于空白-均质曲线BS的比例常数。此外，由于满足条件(2)，均质-均质曲线SS中的饱和透射密度数值Dss低于空白-均质曲线BS中的饱和透射密度数值Dbs。
根据本实施例，目标透射密度Dr设定在对于均质-均质曲线SS和空白-均质曲线BS两者来说透射密度均与有效显影偏置电压成比例关系的区域内。根据有效显影偏置电压和透射密度两者之间的比例关系，即根据透射密度相对于有效显影偏置电压的斜率，对有效显影偏置电压的数量进行控制来达到该目标透射密度Dr。
这确保将有基本上固定不变数量的色粉转移到感光鼓56上形成色粉图像，而不论所提及色粉图像形成之前刚形成过何种色粉图像(例如是空白色粉图像、均质色粉图像)。结果，可以稳定地按目标透射密度Dr在纸张3上形成图像。
如图5(a)中所示，彩色激光打印机1配备CPU 71用于控制有效显影偏置电压的数值。
反射率传感器74与该CPU 71连接。该反射率传感器74生成输入至该CPU 71的检测信号。该检测信号表示处于与该反射率传感器74正对位置的对象的反射率I。举例来说，当没有形成任何图像的纸张与该反射率传感器74正对时，反射率传感器74生成表示该纸张本身反射率Ib的检测信号。该反射率Ib下面称为“本底反射率Ib”。另一方面，当纸张上以某一种色彩形成的某一均质图像(斑点)与反射率传感器74正对时，该反射率传感器74生成表示该斑点反射率Ip的检测信号。该反射率Ip下面称为“斑点反射率Ip”。
CPU 71配备ROM 72和RAM 73。该ROM 72在其中存储用于控制有效显影偏置电压数值的程序(图8(a)和图8(b))。该ROM 72其中还存储有与全部4种色彩一一对应的4个透射密度换算表T；与全部4种色彩一一对应的4个目标透射密度Dr的数据；与全部4种色彩一一对应的4个默认的有效显影偏置电压Vta的数据；以及与全部4种色彩一一对应的4个默认的有效显影偏置电压Vtb的数据。
如图5(b)所示，透射密度换算表T对每一种色彩列出与本底反射率Ib和斑点反射率Ip两者之间的差的多个差值一一对应的多个透射密度数值D。
图8(a)和图8(b)的程序、透射密度换算表T、目标透射密度Dr、以及默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb都对每一种色彩事先进行存储。
RAM 73起到CPU 71执行ROM 72中存储的程序时用于暂时保存诸如数字数值的数据的工作区的作用。
DC电源75与CPU 71连接。该DC电源75用于生成显影偏置电压，并对显影辊33加上该显影偏置电压。CPU 71将该DC电源75作为控制目标进行控制。也就是说，CPU 71根据ROM 72中存储的程序执行图8(a)和图8(b)的密度修正处理过程，对DC电源75进行控制以便对显影辊33加上经过控制的显影偏置电压。
下面说明如何对每一种色彩确定透射密度换算表T、目标透射密度Dr、以及默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb。
彩色激光打印机1装运出厂前，就每一种色彩确定了透射密度换算表T、目标透射密度Dr、以及默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb，并将其存储于ROM 72中。
注意到，对全部色彩来说均是按相同方式确定透射密度换算表T、目标透射密度Dr、以及默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb。因而，下列说明将针对某一种色彩(下面称为“目标色彩”)而言。
首先通过用反射率传感器74来测定预定种类的标准用纸的反射率Ib。
接着，控制某一目标色彩的处理单元16来执行斑点形成操作，以便在该标准用纸上形成多个均质图像(诸多斑点)，同时将有效显影偏置电压改变为各种不同数值。其他色彩的处理单元16控制为不执行任何图像形成操作。
接下来，执行透射密度确定操作，以通过测定各斑点的透射率并通过运算公式[透射密度]＝-log10[透射率]来确定各斑点的透射密度。注意到，各斑点的透射率是通过使用与彩色激光打印机1分开准备的透射率测定设备来测定的。通过绘制透射密度相对于有效显影偏置电压的曲线来如图6所示确定电压-透射密度曲线。
接着，执行反射密度确定操作，以通过测定各斑点的斑点反射率Ip并运算公式[反射密度]＝-log10[Ib-Ip]来确定各斑点的反射密度。通过绘制反射密度相对于透射密度的曲线来如图7所示确定透射密度-反射密度曲线。
根据图6中的曲线图确定目标透射密度Dr以及默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb，并将其存储于ROM 72中。具体来说，确定默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb，使得相应的透射密度Dma和Dmb处于透射密度饱和的范围以外。目标透射密度Dr也确定为处于该饱和范围以外。这样，默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb以及目标透射密度Dr均被确定在透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的范围内。注意到，默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb以及目标透射密度Dr被确定为使该目标透射密度Dr处于对于该默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb的透射密度Dma和Dmb两者之间。
此外，根据图7中的曲线图，并根据反射密度和反射率差值(Ib-Ip)两者之间的关系([反射密度]＝-log10[Ib-Ip])确定该差值(Ib-Ip)和透射密度两者之间的关系。这样确定的该差值(Ib-Ip)和透射密度两者之间的关系作为如图5(b)所示的透射密度换算表T存储于ROM 72中。
用户购得彩色激光打印机1后，每次开始图像形成操作前CPU 71都对每一种色彩执行密度修正处理过程。
下面参照图8(a)和图8(b)说明本实施例的密度修正处理过程。
注意到，密度修正处理过程对于全部色彩而言均相同。因而，下面就某一种色彩(下面称为“目标色彩”)说明该密度修正处理过程。
如图8(a)所示，该密度修正处理过程期间，首先在S1中，CPU 71控制从纸张供给盘12将纸张3送出，同时控制全部处理单元16不执行图像形成操作。当纸张3到达反射率传感器74时，该反射率传感器74对纸张3的本底反射率Ib进行检测。
接着，在S2中，CPU 71对DC电源75进行控制，对目标色彩的显影辊33加上一个通过向预定的静电潜像电位增加第一默认的有效显影偏置电压Vta所确定的第一默认的显影偏置电压。纸张3被进给，并且目标色彩的均质图像(斑点)打印在该纸张3上。注意到，其他色彩的各处理单元16被控制为不执行任何图像形成操作。
纸张3通过各处理单元16，直到该纸张3到达反射率传感器74的检测位置为止(S3中为肯定YES)。接着，在S4中，反射率传感器74检测斑点的斑点反射率Ipa。
然后，在S5中，CPU 71运算本底反射率Ib和斑点反射率Ip两者之间的差值(Ib-Ipa)。该CPU 71接着在参照透射密度换算表T的同时根据该差值(Ib-Ipa)确定该斑点的透射密度Dma。
接着，如图8(b)所示，CPU 71在S6中对DC电源75进行控制，对目标色彩的显影辊33加上一个通过对预定的静电潜像电位增加第二默认的有效显影偏置电压Vtb所确定的第二默认的显影偏置电压。纸张3被进给，并且目标色彩的均质图像(斑点)打印在该纸张3上。其他色彩的各处理单元16被控制为不执行任何图像形成操作。
纸张3通过各处理单元16，直到该纸张3到达反射率传感器74的检测位置为止(S7中为肯定YES)。接着，在S8中，反射率传感器74检测斑点的斑点反射率Ipb。
然后，在S9中，CPU 71运算本底反射率Ib和斑点反射率Ip两者之间的差值(Ib-Ipb)。该CPU 71接着在参照透射密度换算表T的同时根据该差值(Ib-Ipb)确定该斑点的透射密度Dmb。
接着，在S10中，CPU 71通过运算下列公式(3)来确定斜率(1/dV)的倒数(dV)。
dV＝(Vta-Vtb)/(Dma-Dmb)…(3)接下来，在S11中，CPU 71根据下列公式(4)确定目标有效显影偏置电压VbVb＝(Dr-Dma)*dV+Vta…(4)如图6所示，与透射密度Dma和目标透射密度Dr相对应的两个点处于电压/透射密度曲线中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的部分中。乘积“(Dr-Dma)*dV”表示水平轴方向上两点间的距离。这样，对于目标透射密度Dr的目标有效显影偏置电压Vb便可通过向该乘积“(Dr-Dma)*dV”加上达到了透射密度Dma的默认的有效显影偏置电压Vta来确定。
确定该目标有效显影偏置电压Vb以后，CPU 71通过向预定的静电潜像电位加上该目标有效显影偏置电压Vb确定对于目标色彩的将要加到显影辊33上的显影偏置电压的数值。
CPU 71对全部色彩中的每一种色彩执行上述密度修正处理过程来确定每一种色彩的显影偏置电压。此后，CPU 71对DC电源75进行控制，以便对每一种色彩的显影辊33加上所确定的显影偏置电压，并且开始对图像形成操作的执行。这确保彩色激光打印机1在纸张3上按其相应的目标透射密度Dr形成每一种色彩的图像。
综上所述，根据本实施例，色粉因供给辊32和显影辊33两者之间的摩擦而带上电荷，从而所具有的电荷至少为10μC/g。这样，显影辊33表面上承载的色粉可稳定地转移到感光鼓56的表面上。由于此原因，纸张3上形成的图像其密度可确保稳定。
另外，显影辊33的圆周速度设定为感光鼓56圆周速度的至少1.5倍。利用该构造，显影辊33表面上承载的色粉可更为顺利地转移到感光鼓56的表面上。由于此原因，纸张3上形成的图像其密度可确保更加稳定。
由于对于各处理单元16分别进行有效显影偏置电压的控制，因而能够以各自彩色的稳定图像密度形成图像。
<修改>
如图7所示，反射密度随透射密度的提高而提高，最终当透射密度达到某一阈值Th时在一固定数值上饱和。将目标透射密度Dr设定在反射密度饱和区域内的措施，确保形成稳定密度的各图像而不受纸张3底色的影响。
根据本修改，为了以更为稳定的密度形成图像，所以将目标透射密度Dr设定在图6中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内，还设定在图7中反射密度饱和的区域内。具体来说，目标透射密度Dr设定为大于阈值Th以及在图6中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内。
同样，将第一和第二默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb设定在图6中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内，还设定在图7中反射密度饱和的区域内。具体来说，第一和第二默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb设定为大于阈值Th以及在图6中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内。
<第二实施例>
下面参照图9至图11说明第二实施例。
图9中示出根据第二实施例的控制系统，如下面所述不同于第一实施例中的控制系统(图5(a))。图9中，与图5(a)中各元件相对应的部分以与图5(a)中所用的参照标号相同的标号标注。
根据本实施例，彩色激光打印机1中未设置反射率传感器74，ROM 72中未存储图8(a)和图8(b)的程序、透射密度换算表T、目标透射密度Dr、或默认的有效显影偏置电压Vta和Vtb。而是在彩色激光打印机1中安装温度/湿度传感器76，并将其与CPU 71连接。该温度/湿度传感器76用于检测该彩色激光打印机1周围的环境温度和相对湿度。该温度/湿度传感器76的检测信号输入至CPU 71。
根据本实施例，ROM 72在其中存储与全部4种色彩一一对应的4个温度/湿度表77。全部色彩的温度/湿度表77均事先存储于ROM 72中。
如图10所示，每一种色彩的温度/湿度表77列出与温度和相对湿度的多个不同组合一一对应的多个目标有效显影偏置电压。本例中，多个不同的温度/湿度组合包括温度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、以及35℃、而相对湿度为0％、20％、40％、60％、80％、以及100％这样的36个不同组合。
下面参照图11说明如何生成温度/湿度表77。彩色激光打印机1装运出厂前，对每一种色彩生成了温度/湿度表77，并将其存储于ROM 72中。
全部色彩的温度/湿度表77均按相同方式生成。因而，下列说明将针对某一种色彩(下面称为“目标色彩”)而言。
在温度和相对湿度的多个不同组合其中之一种组合的条件下执行斑点形成操作以便在标准用纸上形成多个斑点，同时将有效显影偏置电压改变为各种不同数值。执行透射密度确定操作以便确定各斑点的透射密度。斑点形成操作和透射密度确定操作与图6中第一实施例期间确定电压/透射密度曲线所执行的各操作相同。上述操作对于温度和相对湿度的全部多个不同组合重复执行。
图11给出36个不同温度/湿度组合当中3个不同的温度/湿度组合的电压/透射密度曲线。具体来说，图11给出的是温度为30℃、而相对湿度为80％的高温度/湿度组合的电压/透视密度曲线HH；温度为20℃、而相对湿度为60％的常态温度/湿度组合的电压/透视密度曲线NN；以及温度为10℃、而相对湿度为20％的低温度/湿度组合的电压/透视密度曲线LL。
在全部36个温度/湿度组合的各电压/透视密度曲线中，在透射密度轴(垂直轴)上透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内确定目标透射密度Dr。
接着，根据每一温度/湿度组合的电压/透射密度曲线，对每一温度/湿度组合确定与目标透射密度Dr相对应的目标有效显影偏置电压。这样确定的目标有效显影偏置电压与相应的温度/湿度组合一一对应记录于温度/湿度表77中。
举例来说，如图11所示，分别对高温度/湿度组合、常态温度/湿度组合、以及低温度/湿度组合确定目标有效显影偏置电压VHH、VNN、以及VLL。目标有效显影偏置电压VHH、VNN、以及VLL在温度/湿度表77中分别与高、常态、以及低温度/湿度组合相对应地列出。
用户购得彩色激光打印机1后，CPU 71每次开始图像形成操作之前均就每一种色彩执行本实施例的密度修正处理过程。
下面说明本实施例的密度修正处理过程。
注意到，对于全部色彩而言该密度修正处理过程均相同。因而，下面就某一种色彩(下面称为“目标色彩”)说明密度修正处理过程。
首先，CPU 71从温度/湿度传感器76接收表示所检测出的温度和相对湿度的组合的检测信号。该CPU 71接着参照目标色彩的温度/湿度表77，并读出和其温度和相对湿度等于所检测出的温度和相对湿度的某一组合相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
有可能会有这种情形，温度/湿度传感器76所检测的温度和湿度中至少有一个不同于温度/湿度表77中存储的全部温度数值和全部相对湿度数值。
在该情况下，从温度/湿度表77中的各温度数值当中选择与所检测出的温度最为接近的温度数值，并从温度/湿度表77中的各相对湿度数值当中选择与所检测出的相对湿度最为接近的相对湿度数值。接着，从温度/湿度表77当中选择和由所选定温度和所选定相对湿度组成的组合相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
举例来说，现假定温度/湿度传感器76所检测出的温度和相对湿度分别为22℃和35％。在该情况下，CPU 71从温度/湿度表77当中读出与温度为20℃、而相对湿度为40％的组合相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
或者，CPU 71可以从温度/湿度表77当中读出若干个目标有效显影偏置电压数值，根据所读出的若干个目标有效显影偏置电压数值执行内插运算来确定与所检测出的温度和相对湿度的组合适当对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
举例来说，若温度/湿度传感器76所检测出的温度和相对湿度分别如上所述为22℃和35％的话，CPU 71可以从温度/湿度表77当中读出与下列4个组合相对应的4个目标有效显影偏置电压数值，其中包括温度为20℃、而相对湿度为20％的组合；温度为20℃、而相对湿度为40％的组合；温度为25℃、而相对湿度为20％的组合；以及温度为25℃、而相对湿度为40％的组合。通过使所读出的4个目标有效显影偏置电压数值经过内插运算来确定对于该温度为22℃、而相对湿度为35％的目标有效显影偏置电压。
CPU 71接着通过对预定的静电潜像电位加上该确定的目标有效显影偏置电压，就目标色彩确定将要加到显影辊33上的显影偏置电压的数值。
CPU 71对全部色彩中的每一种色彩执行上述密度修正处理过程来确定对于每一种色彩的显影偏置电压。此后，CPU 71对DC电源75进行控制以便对每一种色彩的显影辊33加上所确定数值的显影偏置电压。这确保纸张3上稳定地以其相应的固定不变的目标透射密度Dr形成每一种色彩的图像，而不论色彩激光打印机1周围的温度和相对湿度如何变化。
<第三实施例>
下面参照图12至图14说明第三实施例。
图12中示出根据第三实施例的控制系统，如下面所述不同于第二实施例中的控制系统(图9)。图12中，与图9中各元件相对应的部分以与图9中所用的参照标号相同的标号标注。
根据本实施例，彩色激光打印机1中未设置温度/湿度传感器76。ROM 72中未存储温度/湿度表77。而是在RAM 73中配备与全部4种色彩一一对应的4个累积驱动时间计数器78。
每一种色彩的累积驱动时间计数器78用于测定自色粉最新引进到相应的色粉容纳室31中起对相应的显影辊33加上显影偏置电压以进行显影操作的累积驱动时间的长度。
当来自某一种色彩的色粉用完传感器91的色粉用完信号消除时，CPU 71确定所提及色彩的色粉新引进到相应的色粉容纳室31中，并使该目标色彩的累积驱动时间计数器78复位。复位后，当相应的显影辊33工作时，该累积驱动时间计数器78便开始计数并对驱动时间进行累积。
根据本实施例，ROM 72在其中存储与全部4种色彩一一对应的4个累积驱动时间表79。ROM 72事先保存全部色彩的累积驱动时间表79。
如图13所示，每一种色彩的累积驱动时间表79列出与多个不同长度的累积驱动时间一一对应的多个目标有效显影偏置电压数值。
本例中，每一种色彩的累积驱动时间表79列出了与其中包括0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒的5个不同长度的累积驱动时间一一对应的目标有效显影偏置电压数值Vt0、Vt1、Vt2、Vt3、和Vt4。
下面参照图14说明如何生成累积驱动时间表79。色彩激光打印机1装运出厂前，对每一种色彩生成该累积驱动时间表79，并将其存储于ROM 72中。
全部色彩的累积驱动时间表79均按相同方式生成。因而，下列说明将针对某一种色彩(下面称为“目标色彩”)而言。
累积驱动时间计数器78复位后紧接着执行斑点形成操作以便在纸张3上形成多个斑点，同时将有效显影偏置电压改变为各种不同数值。执行透射密度确定操作来确定各斑点的透射密度。斑点形成操作和透射密度确定操作与第一实施例期间所执行的各操作相同。透射密度和有效显影偏置电压两者之间的关系如图14所示确定为其累积驱动时间为0秒的电压/透射密度曲线。
接下来，重复、连续地在各纸张上形成其打印面积比为4％的特征图形的图像。该打印面积比是图像形成部分(打印部分)相对于纸张3表面面积的比例。每当累积驱动时间达到1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒，就再度执行斑点形成操作以便在纸张3上形成诸多斑点，同时将有效显影偏置电压改变为各种不同数值，并执行透射密度确定操作来确定各斑点的透射密度。斑点形成操作和透射密度确定操作与上面所述各操作相同。透射密度和有效显影偏置电压两者之间的关系如图14所示确定为其累积驱动时间分别为1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒的电压/透射密度曲线。
在0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒全部5个累积驱动时间的各电压/透视密度曲线中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内确定目标透射密度Dr。
接着，根据每一累积驱动时间的电压/透射密度曲线，对于相应的累积驱动时间确定与目标透射密度Dr相对应的目标有效显影偏置电压。这样确定的目标有效显影偏置电压与相应的累积驱动时间长度一一对应记录于累积驱动时间表79中。
本例中，如图14所示，分别对于0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒的累积驱动时间长度确定目标有效显影偏置电压Vt0、Vt1、Vt2、Vt3、和Vt4。目标有效显影偏置电压Vt0、Vt1、Vt2、Vt3、和Vt4如图13所示，在累积驱动时间表79中分别与0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒这种累积驱动时间长度相对应地列出。
用户购得彩色激光打印机1后，每当色粉新引进到色粉容纳室31中时，累积驱动时间计数器78便开始对显影辊33工作期间的时间长度进行累积。
每次开始图像形成操作之前，CPU 71均就每一种色彩执行根据本实施例的密度修正处理过程。
下面说明根据本实施例的密度修正处理过程。
注意到，对于全部色彩而言该密度修正处理过程均相同。因而，下面就某一种色彩(下面称为“目标色彩”)说明密度修正处理过程。
首先，CPU 71检查目标色彩的累积驱动时间计数器78中当前存储的累积驱动时间，参照目标色彩的累积驱动时间表79，并读出一个和等于当前累积驱动时间数值的一个累积驱动时间数值相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
具体来说，假定当开始进行图像形成操作时存储于累积驱动时间计数器78中的累积驱动时间长度达到0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒其中任何一个时间长度。在该情况下，CPU 71读出相应的目标有效显影偏置电压数值Vt0、Vt1、Vt2、Vt3、或Vt4。
有可能会有这种情形，图像形成操作开始时累积驱动时间计数器78所存储的累积驱动时间长度不同于累积驱动时间表79中所保存的0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒其中任何一个时间长度。
在该情况下，CPU 71可以从0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒的累积驱动时间当中选择某一与当前累积驱动时间最为接近的累积驱动时间。接着，CPU 71读出和从累积驱动时间表79中选定的累积驱动时间相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
或者，CPU 71可以从0秒、1×104秒、2×104秒、3×104秒、和4×104秒的累积驱动时间当中选择与当前累积驱动时间最接近的第一和第二两个累积驱动时间，其中该当前累积驱动时间落在这两个累积驱动时间之间。接着，CPU 71读出和从累积驱动时间表79当中选定的两个累积驱动时间相对应的两个目标有效显影偏置电压数值。CPU 71根据所读出的两个目标有效显影偏置电压数值执行内插运算来确定与当前累积驱动时间适当对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
CPU 71接着通过对这样确定的目标有效显影偏置电压加上预定的静电潜像电位来就目标色彩确定将要加到显影辊33上的显影偏置电压的数值。
CPU 71对全部色彩中的每一种色彩执行上述密度修正处理过程，来确定全部色彩中的每一种色彩的显影偏置电压。
此后，CPU 71对DC电源75进行控制以便对每一种色彩的显影辊33加上所确定数值的显影偏置电压，并且开始执行图像形成操作。这确保纸张3上稳定地以其相应的固定不变的目标透射密度Dr形成每一种色彩的图像，而不论自色粉最新引进到色粉容纳室31中起该显影辊33已经工作了如何长的时间。
根据本实施例，与第一实施例不同之处在于，即便是色粉具有色粉的电荷量随着该色粉重复用于图像形成操作而减少这种特性，仍然无需向该色粉容纳室31补充新色粉。
<第四实施例>
下面参照图15(a)和图15(b)说明第四实施例。
图15(a)中示出根据第四实施例的控制系统，如下面所述不同于第三实施例中的控制系统(图12)。图15(a)中，与图12中各元件相对应的部分以与图12中所用的参照标号相同的标号标注。
根据本实施例，RAM 73还配备与全部4种色彩一一对应的4个累积消耗量测定部80。每一种色彩的累积消耗量测定部80用于测定并累积在色粉新引进到相应的色粉容纳室31中以后所消耗的该相应色粉的数量。
当来自某一种色彩的色粉用完传感器91的色粉用完信号消除时，CPU 71确定所提及色彩的色粉新引进到相应的色粉容纳室31中，并使所提及色彩的累积驱动时间计数器78和累积消耗量测定部80复位。复位后，当相应的显影辊33工作时该累积驱动时间计数器78便开始计数并累积驱动时间，同时，该累积消耗量测定部80便开始测定并累积色粉消耗量。累积消耗量测定部80在其中存储累积消耗量。
具体来说，每一种色彩的累积消耗量测定部80运算自色粉新引进到相应的色粉容纳室31中起纸张3上的总计打印面积或纸张3上形成的总计点数。该累积消耗量测定部80根据自色粉新引进到相应的色粉容纳室31中起由相应的扫描单元19执行高速扫描所用的图像数据来进行其运算。接着，根据所运算出的总计打印面积，该累积消耗量测定部80运算自色粉新引进到色粉容纳室31中起已经消耗的、基本上与该总计打印面积成比例关系的色粉累积消耗量。
根据本实施例，ROM 72并不保存累积驱动时间表79，而保存与全部4种色彩一一对应的4个累积时间/消耗量表81。ROM 72事先保存全部色彩的累积时间/消耗量表81。
如图15(b)所示，每一种色彩的累积时间/消耗量表81列出与累积驱动时间长度和累积色粉消耗量的多个不同组合一一对应的多个目标有效显影偏置电压。
下面说明如何生成累积时间/消耗量表81。彩色激光打印机1装运出厂前，对每一种色彩生成该累积时间/消耗量表81，并将其存储于ROM 72中。
全部色彩的累积时间/消耗量表81均按相同方式生成。因而，下列说明将针对某一种色彩(下面称为“目标色彩”)而言。
累积驱动时间计数器78和累积消耗量测定部80复位后紧接着执行斑点形成操作以便在纸张3上形成多个斑点，同时将有效显影偏置电压改变为各种不同数值。执行透射密度确定操作来确定各斑点的透射密度。斑点形成操作和透射密度确定操作与第一实施例期间所执行的各操作相同。透射密度和有效显影偏置电压两者之间的关系如图14所示确定为其累积驱动时间为0秒的电压/透射密度曲线。
接下来，重复、连续地在各纸张上形成其打印面积比为1％的特征图形的图像。当累积驱动时间达到1×104秒时，累积消耗量测定部80根据直到累积驱动时间达到1×104秒为止总共已经打印的总计打印面积来运算累积的色粉消耗量。而且，再度执行斑点形成操作在纸张3上形成诸多斑点，同时将有效显影偏置电压改变为各种不同数值。执行透射密度确定操作来确定各斑点的透射密度。斑点形成操作和透射密度确定操作与上面所述各操作相同。透射密度和有效显影偏置电压两者之间的关系确定为对于当前累积驱动时间(1×104秒)和当前累积色粉消耗量的组合的电压/透射密度曲线。
进一步重复、连续地在各纸张上形成其打印面积比为1％的特征图形的图像。每当累积驱动时间达到2×104秒、3×104秒、和4×101秒，就执行与累积驱动时间达到1×104秒时所执行的各操作相同的操作，以确定对于相应的累积驱动时间(2×104秒、3×104秒、和4×104秒)和相应的累积色粉消耗量的组合的电压/透射密度曲线。这样，可对各累积驱动时间和各累积色粉消耗量两者的组合确定多个电压/透射密度曲线。
从0秒到4×104秒以1％的打印面积比连续打印特征图形的图像的同时执行上述操作。从0秒到4×104秒以3％的打印面积比连续打印特征图形的图像的同时执行与上述操作相同的操作。同样，从0秒到4×104秒以4％、6％、以及8％中之一的打印面积比连续打印特征图形的图像的同时进一步执行与上述操作相同的操作。这样，便可与各累积驱动时间长度和各累积色粉消耗量两者的多个不同组合相对应确定多个电压/透射密度曲线。
在透射密度轴(垂直轴)上全部多个电压/透视密度曲线中透射密度与有效显影偏置电压成比例关系的区域内确定目标透射密度Dr。
接着，根据累积驱动时间和累积消耗量的每一组合的电压/透射密度曲线，对该累积驱动时间和该累积消耗量的相应组合确定与目标透射密度Dr相对应的目标有效显影偏置电压。这样确定的目标有效显影偏置电压与该累积驱动时间和该累积消耗量的相应组合一一对应记录于累积时间/消耗量表81中。
用户购得彩色激光打印机1后，每当色粉新引进到某一种色彩的色粉容纳室31中时，相应的累积驱动时间计数器78便开始对相应显影辊33工作期间的时间长度进行累积，而累积消耗量测定部80则开始对被消耗的相应色粉的消耗量进行累积。
每次开始图像形成操作之前，CPU 71均就每一种色彩执行根据本实施例的密度修正处理过程。
下面说明本实施例的密度修正处理过程。
注意到，对于全部色彩而言该密度修正处理过程均相同。因而，下面就某一种色彩(下面称为“目标色彩”)说明密度修正处理过程。
首先，CPU 71检查目标色彩的累积驱动时间计数器78中当前存储的累积驱动时间和目标色彩的累积消耗量测定部80中当前存储的累积消耗量，参照目标色彩的累积时间/消耗量表81，并读出和等于当前累积驱动时间和当前累积消耗量的累积驱动时间和累积消耗量的一个组合相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
有可能会有这种情形，累积驱动时间计数器78中当前存储的累积驱动时间长度和累积消耗量测定部80当前存储的累积消耗量其中的至少一个不同于累积时间/消耗量表81中存储的全部累积驱动时间长度和全部累积消耗量数值。
在该情况下，从累积时间/消耗量表81中的累积驱动时间长度当中选择与当前累积驱动时间长度最为接近的累积驱动时间长度，并从累积时间/消耗量表81中的累积消耗量数值当中选择与当前累积消耗量最为接近的累积消耗量数值。接着，从累积时间/消耗量表81当中选择和所选定的累积驱动时间长度和所选定的累积消耗量的组合相对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
或者，CPU 71可以从累积时间/消耗量表81当中读出若干个目标有效显影偏置电压数值，并根据所读出的若干个目标有效显影偏置电压数值执行内插运算来确定与当前累积驱动时间长度和当前累积消耗量的组合适当对应的一个目标有效显影偏置电压数值。
CPU 71接着通过对这样确定的目标有效显影偏置电压加上预定的静电潜像电位，就目标色彩确定将要加到显影辊33上的显影偏置电压的数值。
CPU 71对全部色彩中的每一种色彩执行上述密度修正处理过程来确定全部色彩中的每一种色彩的显影偏置电压。此后，CPU 71对DC电源75进行控制以便对每一种色彩的显影辊33加上所确定数值的显影偏置电压，并开始执行图像形成操作。这确保纸张3上稳定地以其相应的固定不变的目标透射密度Dr形成每一种色彩的图像，而不论自色粉最新引进到色粉容纳室31中起该显影辊33已经工作了如何长时间和已经消耗了多少色粉。
虽然参考其具体实施例对本发明作了详细的说明，但本领域熟练的技术人员将会清楚，可以在不背离本发明的精神的情况下进行各种变化和修改。
举例来说，上述实施例中对加到显影辊33上的显影辊偏置电压进行控制来控制有效显影偏置电压，但可以以其他方式控制该有效显影偏置电压。例如，可以控制栅控式电晕充电器57来调节感光鼓56表面的电位。或者，可以控制激光发射部分来调节照射在感光鼓56上的激光光束的强度，由此调节感光鼓56上激光光束照射部位的电位。
在第二实施例中，温度传感器可以被安装在彩色激光打印机1中，代替温度/湿度传感器76。在这种情况下，每个温度/湿度表77(图10)被修改为只包括一栏用于参考相对湿度(例如60％)。用于参考相对湿度的栏，列出了与多个不同的温度值一一对应的多个目标有效显影偏置电压。在本实施例中，用于参考相对湿度的栏列出了六个目标有效显影偏置电压，一一对应六个温度值10℃、15℃、20℃、25℃、30℃以及35℃。在密度修正处理过程中，CPU71接收来自温度传感器的指示检测到的温度的检测信号。CPU71从修改的温度/湿度表77选择对应于检测温度的一个目标有效显影偏置电压值。或者CPU71从修改的温度/湿度表77可选择对应该检测温度的若干目标有效显影偏置电压值，并且在所选择的目标有效显影偏置电压值的基础上进行内插计算。温度传感器可以用比温度/湿度传感器76低的成本被制造。少量的存储区足够保存只有一栏的温度/湿度表77。
同样，在第二实施例中，湿度传感器可以被安装在彩色激光打印机1中，代替温度/湿度传感器76。在这种情况下，每个温度/湿度表77(图10)被修改为只包括一行用于参考温度(例如20℃)。用于参考温度的行，列出了与多个不同的相对湿度值一一对应的多个目标有效显影偏置电压。在本实施例中，用于参考温度的行列出了六个目标有效显影偏置电压，一一对应六个相对湿度值0％、20％、40％、60％、80％以及100％。在密度修正处理过程中，CPU71接收来自湿度传感器的指示检测到的相对湿度的检测信号。CPU71从修改的温度/湿度表77选择对应于检测的相对湿度的一个目标有效显影偏置电压值。或者CPU71可从修改的温度/湿度表77选择对应于检测的相对湿度的若干目标有效显影偏置电压值，并且在选择到的目标有效显影偏置电压值的基础上进行内插计算。湿度传感器可以用比温度/湿度传感器76低的成本被制造。少量的存储区足够保存只有一行的温度/湿度表77。
权利要求
1.一种图像形成装置，其特征在于，该图像形成装置包括在其上形成潜像的图像承载体；显影剂承载体，该显影剂承载体设置为朝向该图像承载体，并处于与该图像承载体相接触的状态，该显影剂承载体在其上承载非磁性、单一组分的显影剂；以及控制器，该控制器对所述潜像的电位和所述显影剂承载体的电位两者之间建立的有效显影偏压的数值进行控制，由此利用所述非磁性、单一组分的显影剂进行所述潜像的显影，所述控制器将目标透射密度设定在所述显影剂的透射密度与有效显影偏压成比例关系的区域内，并基于所述目标透射密度和所述透射密度和所述有效显影偏压两者之间的比例关系控制所述有效显影偏压的数值。
2.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，该图像形成装置还包括检测显影剂的透射密度的密度检测器，其中所述控制器根据所述密度检测器检测出的数值来控制所述有效显影偏压的数值。
3.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，该图像形成装置还包括检测温度和湿度的温度/湿度检测器，其中所述控制器包括在其中存储温度/湿度表的存储器，该温度/湿度表在其中记录与温度和湿度的多个不同组合相对应的所述有效显影偏压的多个数值，所述控制器基于所述温度/湿度表控制所述有效显影偏压的数值。
4.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，该图像形成装置还包括驱动时间测定装置，该驱动时间测定装置对自所述显影剂最新引进到所述显影剂承载体中起该显影剂承载体加上有效显影偏压的驱动时间的累积长度进行测定，其中所述控制器包括在其中存储时间表的存储器，该时间表在其中记录与多个不同的累积驱动时间长度相对应的所述有效显影偏压的多个数值，所述控制器基于所述时间表控制所述有效显影偏压的数值。
5.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，该图像形成装置还包括驱动时间测定装置，该驱动时间测定装置对自所述显影剂最新引进到所述显影剂承载体中起使显影剂承载体工作以进行所述潜像的显影的累积驱动时间的长度进行测定；以及消耗量时间测定装置，该消耗量时间测定装置对自所述显影剂最新引进到所述显影剂承载体中起所消耗的显影剂的累积消耗量进行测定，其中所述控制器包括在其中存储时间/消耗量表的存储器，该时间/消耗量表在其中记录与所述累积驱动时间长度和所述累积消耗量的多个不同组合相对应的所述有效显影偏压的多个数值，所述控制器基于所述时间/消耗量表控制所述有效显影偏压的数值。
6.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述图像承载体的全部预定区域被显影后紧接着承载于所述显影剂承载体的表面上的所述显影剂的单位质量的电荷量，等于所述图像承载体的该预定区域无任何部分被显影后紧接着承载于所述显影剂承载体的表面上的所述显影剂的单位质量的电荷量。
7.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述图像承载体的全部预定区域被显影后紧接着承载于所述显影剂承载体的表面上的所述显影剂的单位面积的质量，小于所述图像承载体的该预定区域无任何部分被显影后紧接着承载于所述显影剂承载体的表面上的所述显影剂的单位面积的质量。
8.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述控制器将目标透射密度设定在所述显影剂的反射密度相对于所述透射密度饱和的区域内。
9.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述控制器通过控制加到所述显影剂承载体上的外加电压的数值来控制所述有效显影偏压的数值。
10.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述显影剂承载体的运动速度为所述图像承载体的运动速度的1.5倍或以上。
11.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述显影剂的电荷量为10μC/g或以上。
12.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述显影剂为带正电荷的色粉，其包括苯乙烯-丙烯酸树脂，并被添加对其赋予正向充电性质的电荷调节树脂。
13.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，其中所述图像承载体包括与多个不同色彩一一对应的多个图像承载体，每一个图像承载体在其上形成对应的潜像；所述显影剂承载体包括与多个不同色彩一一对应的多个显影剂承载体，每一个显影剂承载体设置为朝向相对应的图像承载体，并处于与相对应的图像承载体相接触的状态，每一个显影剂承载体在其上承载相对应色彩的非磁性、单一组分的显影剂；以及所述控制器以彼此独立的方式控制多个色彩的所述有效显影偏压的数值，每一种色彩的所述有效显影偏压的数值建立于相对应图像承载体上的潜像的电位和相对应显影剂承载体的电位两者之间以进行所提及色彩的潜像的显影。
14.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，进一步包括检测温度的温度检测器，所述控制器包括在其中存储温度表的存储器，该温度表中记录对应于多个不同的温度值的多个用于有效显影偏置电压的值，所述控制器在温度表的基础上控制有效显影偏置值。
15.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，进一步包括检测湿度的湿度检测器，所述控制器包括在其中存储湿度表的存储器，该湿度表中记录对应于多个不同的湿度值的多个用于有效显影偏置电压的值，所述控制器在湿度表的基础上控制有效显影偏置值。
全文摘要
在本发明的图像形成装置中，控制器对图像承载体上形成的潜像的电位和显影剂承载体的电位两者之间建立的有效显影偏压的数值进行控制，由此利用非磁性、单一组分的显影剂进行该潜像的显影。该控制器将目标透射密度设定在该显影剂的透射密度与该有效显影偏压成比例关系的区域内，并基于该目标透射密度以及该透射密度和该有效显影偏压两者之间的比例关系控制该有效显影偏压的数值。
文档编号G03G15/01GK1755545SQ20051010889
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月30日
发明者柄泽稔 申请人:兄弟工业株式会社