专利名称：图像形成设备及图像形成方法
技术领域：
本发明涉及一种用于可以去除附着在转印件上的色调剂的电子照相复印机和彩色打印机的图像形成设备。
背景技术：
一些复印机和打印机的图像形成设备具有与相对的图像承载件接触以转印形成在图像承载件上的色调剂(toner，也称墨粉)图像的转印件。这些设备在图像承载件和转印件之间传送纸张，并在图像承载件和转印件之间形成电场，以将图像承载件上的色调剂图像转印至纸张上。
然而，在这种转印系统中，在图像承载件和转印件之间没有纸张的情况下，转印件直接与图像承载件接触，从而导致色调剂附着至转印件上，这样就会弄脏转印件的表面。具体地，由于卡纸而附着的色调剂、图像承载件上的雾状色调剂(fog toner)、或诸如光刻胶(resist)标记的测试图像的色调剂都可能附着至转印件上，从而弄脏转印件的表面。附着至转印件上的色调剂在连续转印过程中将弄脏纸张的背面，或者(对于双面打印)弄脏图像的表面。
因此，一些已知的设备在处理卡纸的过程中，向图像承载件或转印件施加偏置电压，以在图像承载件和转印件之间形成电场，从而将附着至转印件上的色调剂回收至图像承载件上。用于这些设备的图像承载件和转印件的电阻随着环境的变化而变化。因此，为了向图像承载件或转印件施加更合适的偏置电压，已知的设备根据温度和湿度传感器的测量结果来控制将施加至图像承载件或转印件的偏置电压。
然而，图像承载件和转印件的电阻不仅受温度和湿度的影响，而且受设备的使用频率或条件的影响。例如，图像承载件或转印件的表面特性会由于连续转印、双面转印等改变，从而导致电阻变化。因此，即使在根据温度和湿度传感器的测量结果控制偏置电压时，也存在着不能获得用于将附着至转印件上的色调剂回收至图像承载件上必要的偏置电压的可能性。因此，有可能不能充分回收附着至转印件的表面上的色调剂，从而导致弄脏纸张背面或图像。
因此，需要一种通过使图像承载件和转印件相互接触来转印图像，以通过顺利回收附着至转印件上的色调剂而无误地防止弄脏记录介质背面或图像的图像形成设备。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种图像形成设备，其在图像承载件和转印件之间传送记录介质，从而将图像承载件上的色调剂图像转印至记录介质上，其中，将附着至转印件上的色调剂无误地回收至图像承载件上。通过这样的设备，防止了记录介质背面或图像上的污迹，从而保证了高质量的色调剂图像。
根据本发明实施例的图像形成设备包括图像承载件；转印件，与图像承载件相对；偏压施加件，用于向转印件或图像承载件施加清洁偏压；以及控制件，用于根据图像承载件和转印件的合成电阻来控制清洁偏压。
图1是根据本发明实施例的彩色复印机的示意图；图2是根据本发明实施例的二次转印部及其控制系统的示意图；图3是根据本发明实施例的清洁偏压控制系统的示意性框图；图4是根据本发明实施例的清洁偏压控制的流程图；图5是根据本发明实施例的校正控制的时序图；以及图6是根据本发明实施例的清洁偏压表。
具体实施例方式
参照附图，具体描述本发明的实施例。图1是四级级联(four-connection tandem)系统的彩色复印机1的示意图，其中，四串联连接系统是根据本发明实施例的图像形成设备。彩色复印机1包括位于上部的扫描器2和机器内输出部3。彩色复印机1还包括黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、和黑色(K)的四个图像形成单元11Y、11M、11C、和11K，这四个图像形成单元沿环状中间转印带10的下侧并列设置。
图像形成单元11Y、11M、11C、和11K分别具有直径为30mm的感光鼓12Y、12M、12C、和12K。在每个感光鼓12Y、12M、12C、和12K的周围，在沿箭头m的旋转方向，分别设置有充电器13Y、13M、13C、和13K，显影单元14Y、14M、14C、和14K，以及感光鼓清洁单元16Y、16M、16C、和16K。来自激光曝光单元17的激光被照射到从充电器13Y、13M、13C、13K到感光鼓12Y、12M、12C、12K周围的显影单元14Y、14M、14C、14K的空隙中，以在感光鼓12Y、12M、12C、和12K上形成静电潜像。
充电器13Y、13M、13C、和13K分别将感光鼓12Y、12M、12C、和12K的表面均匀充电至(例如)大约-600V。显影单元14Y、14M、14C、和14K分别具有包含黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、和黑色(K)色调剂的双构件(dual-component)显影器以及支架，并为感光鼓12Y、12M、12C、和12K上的静电潜像提供用于反向显影的负极性色调剂。
激光曝光单元17扫描沿感光鼓12Y、12M、12C、和12K的轴的半导体激光器件发射的激光束，以通过成像透镜系统在感光鼓12K、12Y、12M、和12C上形成图像。
中间转印带10环绕作为支撑件的支撑辊21、用于驱动的驱动辊20、以及第一至第三张力辊(tension roller)22至24伸展。中间转印带10与相对的感光鼓12Y、12M、12C、和12K接触。一次转印辊18Y、18M、18C、和18K分别设置在与感光鼓12Y、12M、12C、和12K相对的中间转印带10的一次转印位置中。一次转印辊18Y、18M、18C、和18K首先通过顺次施加大约+1000V、+1200V、+1400V、和+1600V的一次转印电压，将感光鼓12Y、12M、12C、和12K上的色调剂图像转印到中间转印带10上。
作为转印件的二次转印辊27设置在由中间转印带10的支撑辊21支撑的二次转印部处。中间转印带10和支撑辊21构成图像承载件。二次转印辊27可以与中间转印带10接触或脱离接触。通过支撑辊21将预定的二次转印偏压施加给二次转印部。从而在中间转印带10和二次转印辊27之间的二次转印部处形成转印电场，进而将中间转印带10上的色调剂图像二次转印到通过中间转印带10和二次转印辊27之间的纸张P上。
带清洁器10a设置在中间转印带10的二次转印辊27的下游。中间转印带10由例如其中均匀散布有碳的厚度为100μm的聚酰亚胺形成。中间转印带10具有109Ωcm的电阻和半导电性。
中间转印带10的材料优选的是具有108至1011Ωcm的体积电阻率的半导体；例如，可以用包含散布的导电粒子(诸如，碳)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚四氟乙烯(polytetrafluoro ehtylene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)来替代包含散布的碳的聚酰亚胺。可选地，可以使用具有通过改变成分来控制而不是使用导电粒子来控制的电阻率的聚合膜。此外，可以使用包含离子导电材料或具有相对较低的电阻率的橡胶材料的聚合膜，例如，可以使用硅或聚氨酯橡胶。
例如，二次转印辊27是外径为28mm的涂覆有表氯橡胶管(epichloro rubber tube)的表氯橡胶海绵。二次转印辊27具有25到30度(asker C，C型橡胶硬度计)的橡胶硬度以及107Ω的体积电阻率。支撑辊21是(例如)电接地铝辊。如图2所示，支撑辊21连接至电源36。电源36构成偏压施加件。电源36包括第一施加部36a，用于施加负清洁偏压；以及第二施加部36b，用于施加正清洁偏压。
在二次转印过程中，电源36向支撑辊21施加预定转印偏压，以在中间转印带10和二次转印辊27之间形成电场，用于将中间转印带10上的色调剂图像二次转印至纸张P上。另一方面，在清洁过程中，电源36向支撑辊21施加其极性在正极性和负极性之间交替切换的预定清洁偏压。从而，可以将附着至充有正极性或负极性的电的二次转印辊27上的色调剂回收至中间转印带10上。
向二次转印辊27供应纸张P的供纸部4设置在激光曝光单元17下方。用于手动供应纸张P的手动供应机构30设置在彩色复印机1的右侧。在供纸部4和二次转印辊27之间设置捡拾辊4a、分离辊28a、进料辊(feed roller)28b、以及阻尼辊(resist roller)28c。定影单元(fusing unit)30设置在从二次转印辊27开始的前进方向的下游，在该方向，纸张P被从供纸部4传送至二次转印辊27。
门33设置在定影单元30的下游，其将纸张P分发至机器内输出部3或再供纸单元32。再供纸单元32再次将通过定影单元30的纸张P传送至二次转印辊27。
图像形成单元11Y包括其中集成有感光鼓12Y和处理装置的处理单元，并且可从图像形成设备的主体上拆卸下来。该处理装置是指充电器13Y、显影单元14Y、以及感光鼓清洁单元16Y中的至少一个。图像形成单元11M、11C、和11K也具有和图像形成单元11Y相同的结构，且与处理单元一样可以从图像形成设备上拆卸下来。
接下来将描述操作。一旦启动图像形成处理，就从扫描器2、计算机终端等输入图像信息。从而使感光鼓12Y、12M、12C、和12K旋转以通过图像形成单元11Y、11M、11C、和11K顺序启动图像形成步骤。
在黄色图像形成单元11Y中，由充电器13Y对感光鼓12Y的表面进行均匀充电。然后，用对应于曝光位置17Y处的黄色图像信息的激光束照射感光鼓12Y，以形成静电潜像。然后，显影单元18Y在感光鼓12Y上显影色调剂图像。感光鼓12Y与以箭头s方向旋转的中间转印带10接触，以通过一次转印辊18Y将色调剂图像初次转印到中间转印带10上。
品红色图像形成单元11M、青色图像形成单元11C、和黑色图像形成单元11K也执行与形成黄色色调剂图像的图像形成处理一样的色调剂图像图像形成处理。将形成在感光鼓12M、12C、和12K上的色调剂图像依次转印到形成了黄色色调剂图像的中间转印带10上的相同位置处。然后，经过多次转印而转印到中间转印带10上的黄色、品红色、青色、和黑色的全色色调剂图像到达与二次转印辊27相对的二次转印部。
此时，与全色色调剂图像同步，在中间转印带10和二次转印辊27之间传送纸张P。从而，由于施加到支撑辊21上的转印偏压，将中间转印带10上的全色色调剂图像一起二次转印到纸张P上。然后，通过定影单元30对纸张P进行加热和挤压以完成色调剂图像。定影后，纸张P通过门33，并且对于单面打印，将纸张P输出至机器内输出部3；而对于双面打印，通过再供应单元32将纸张再次传送至二次转印辊27的位置。
另一方面，在完成二次转印之后，通过带清洁器10a来清洁中间转印带10上的残留色调剂。在将色调剂图像初次转印到中间转印带10上之后，通过感光鼓清洁单元16Y、16M、16C、和16K分别去除感光鼓12Y、12M、12C、和12K上的残留色调剂，以进行下一次图像形成处理。
当在图像形成处理过程中卡住纸张P时(在中间转印带10和二次转印辊27之间的转印位置处没有纸张P的情况下)，电源36向支撑辊21施加预定转印偏压。然后，将中间转印带10上的全色色调剂图像转印到二次转印辊27上。附着至二次转印辊27上的色调剂在下一次转印过程中将会弄脏纸张P的背面，或在双面打印的过程中将会弄脏图像，从而降低图像质量。在该实施例中，大多数附着至二次转印辊27上的色调剂都具有负极性。
在清除了卡纸之后，彩色复印机1在前盖(未示出)关闭后执行用于清洁二次转印辊27的返回操作。返回操作是用于将附着至二次转印辊27上的色调剂回收至中间转印带上的清洁操作。下面将具体描述二次转印部上的清洁操作。通过将其极性在正极性和负极性之间交替切换的电源36施加至支撑辊21上的预定清洁偏压来进行二次转印部处的清洁操作。从而，将充有正极性或负极性的电的二次转印辊27上附着的色调剂都回收至中间转印带10上。
然而，二次转印部处的合成电阻(支撑辊21的电阻+中间转印带10的电阻+二次转印辊27的电阻)基于彩色复印机1的使用条件或环境的变化而变化。由于使用条件而发生的合成电阻的变化包括在连续转印过程中，由于构件的温度升高而发生的变化；以及由于构件特性的变化而发生的变化。因此，在清洁操作中，必须根据二次转印部的合成电阻的变化来控制清洁偏压。
接下来将描述对将施加至支撑辊21上的清洁电压的控制。图3示出了用于控制将施加至支撑辊21上的清洁偏压的控制框图。与控制器37共同构成控制单元的二次转印变压器136具有三个输入端和两个输出端。这些输入端的输入是用于二次转印变压器136的接通/切断信号、用于控制二次转印变压器136的输出电平的电压控制信号、以及用于在恒电流控制和恒电压控制之间切换的切换信号。这些输出端的输出是将施加至支撑辊21上的清洁偏压或电流、以及清洁偏压监控电压。
图4的控制流程图和图5的时序图示出了检测由于二次转印部的合成电阻的变化而造成的电压的变化的控制。首先，准备用于在计算清洁偏压中进行参考的清洁偏压表。准备的清洁偏压表用于二次转印部的各种的合成电阻。当以预定合成电阻驱动中间转印带10时，以及当确认二次转印辊27与中间转印带10接触时，接通二次转印变压器136，以启动控制(T100)。响应于控制切换信号，将二次转印变压器136切换至恒电流输出。设置控制电压，以提供预定的电流，并将预定的恒电流输出(例如，+30μA)从二次转印变压器136施加至支撑辊21(T101)。从二次转印变压器136输出此时产生的作为监控电压的电压。通过二次转印部的合成电阻来确定监控电压。
当从二次转印变压器136施加至支撑辊21的恒电流输出变得稳定时，测量监控电压。在施加恒电流输出之后到测量出监控电压的时间大约为50msec。优选地，测量监控电压的间隔是二次转印辊27旋转一周或多周的时间间隔。但是，测量监控电压的间隔并不限于此。例如，假设二次转印辊27的直径为28mm，处理速度为150mm/sec，且采样周期为24msec，则二次转印辊27旋转一周的测量间隔期间的采样个数大约为24。
将采样监控电压平均为测量电压(T102)。为预定的六个合成电阻执行步骤T101和T102。在清洁偏压表中示出了在T102中得到的六个测量电压和清洁偏压之间的关系，其中，清洁偏压是为了在T 101中得到预定电流而设置的控制电压。图6示出了清洁偏压表的实例。图6示出，当根据监控电压得到的测量电压为300V时，清洁偏压为400V；当测量电压为700V时，清洁偏压为933V；当测量电压为1000V时，清洁偏压为1333V；当测量电压为2000V时，清洁偏压为2667V；当测量电压为3000V时，清洁偏压为4000V；以及当测量电压为4000V时，根据二次转印部的合成电阻的清洁偏压为5333V。清洁偏压表预先存储在控制器37的ROM 37b中。
然后，控制器37在处理卡纸之后，对返回操作进行控制。首先，在图4的T101中，将恒电流输出施加至支撑辊21。从二次转印变压器136输出此时产生的作为监控电压的电压。以类似于准备清洁偏压表的方式对监控电压进行采样。将对监控电压的采样结果与图6的清洁偏压表中的测量电压进行比较。通过对来自存储在ROM 37b中的图6的清洁偏压表的两个点进行线性内插，来计算对应于测量结果的清洁偏压(T103)。尽管图6是用于150mm/sec的处理速度的清洁偏压表，但可以使用用于其他处理速度的其他清洁偏压表。
用于计算清洁偏压的施加至支撑辊21的恒电流输出的极性可以是正的也可以是负的。然而，当设置恒电流输出的极性以回收更多地附着至二次转印辊27上的色调剂时，在计算清洁偏压的过程中也可以有效清洁二次转印辊27。在该实施例中，在计算清洁偏压时，将+30μA的恒电流施加至支撑辊21。因此，即使在计算清洁偏压的过程中，也可以有效地将更多地附着至二次转印辊27上的负极性色调剂回收至中间转印带10。
将在T103中计算的清洁偏压确定为根据二次转印部的合成电阻控制的清洁偏压(T104)。将在T104中确定的清洁偏压从电源36施加至支撑辊21，其中，电源36具有在正极性和负极性之间交替切换的极性。在中间转印带10的每一个周期中，清洁偏压的极性都会切换。通过向支撑辊21施加来自第一施加部36a的负极性偏压，将附着至二次转印辊27的正极性色调剂回收至中间转印带10。通过向支撑辊21施加来自第二施加部36b的正极性偏压，将附着至二次转印辊27的负极性色调剂回收至中间转印带10。
当执行彩色复印机1的返回操作时，以在中间转印带10的二十个周期中将正极性清洁偏压和负极性清洁偏压交替施加至支撑辊21。因此，将正极性清洁偏压施加至支撑辊21十次(10组)，而且将负极性清洁偏压至支撑辊21十次(10组)。从而将附着至二次转印辊27的正极性和负极性色调剂都回收至中间转印带10。当完成了向支撑辊21施加10组清洁偏压时，就完成了清洁操作或返回操作。因此，彩色复印机1返回到图像形成处理的可能状态。
在该实施例中，不仅在卡纸处理后的返回操作过程中，而且在正常的图像处理序列中都可以执行清洁二次转印辊27的操作。在正常的图像形成处理结束时和对来自手动供应机构30的不规律的纸张供应的一页纸的图像形成处理结束时，以及在测试图像形成处理(其中，在没有用于稳定图像质量的纸张P的情况下，形成碎片或线段图像)结束时，进行清洁操作。
因此，可以将诸如散布的色调剂、雾状色调剂、或由于中间转印带10和二次转印辊27彼此邻近而附着的色调剂等附着至二次转印辊27上的色调剂回收至中间转印带10。在清洁操作中，由于附着至二次转印辊27上的色调剂少于发生纸张P卡住时所附着的色调剂，因此可以将向支撑辊21施加的清洁偏压的数量减少至例如大约5组。
根据该实施例，用于二次转印部的六个合成电阻的清洁偏压表预先存储在ROM 37b中。在返回彩色复印机1的操作中，将恒电流输出从二次转印变压器136施加给支撑辊21，并监控此时产生的电压。将监控电压的采样结果与清洁偏压表进行比较，以根据二次转印部的合成电阻计算清洁偏压。将计算出来的正极性和负极性的清洁偏压从电源36交替施加至支撑辊21，从而将附着至二次转印辊27上的色调剂回收至中间转印带10。
因此，根据二次转印部的合成电阻校正将施加至支撑辊21上的清洁偏压，其中，合成电阻不仅随彩色复印机1的环境而变化，而且随使用条件和其他因素而变化。从而，可以通过适当校正的清洁偏压，无误地将附着至二次转印辊27上的色调剂回收至中间转印带10。因此，可以防止由于二次转印辊27的污迹而造成纸张P的背面的污迹或图像的污迹，从而可以提供清洁的复制品或印刷品。
在测量用于计算清洁偏压的电压时施加+30μA的恒电流，从而将更多地附着至二次转印辊27上的负极性色调剂有效地回收至中间转印带10。因此，即使在测量电压的过程中，也可以基本清洁二次转印辊27。
也可以设置检测支撑辊的电压和电流的检测部件。可基于该检测部件的检测结果控制使转印部件的色调剂移动到图像承载件的偏压值。
进而还可以设置检测附着在转印部件上的色调剂状态的色调剂检测部件。可基于该检测部件的检测结果控制使转印部件的色调剂移动到图像承载件的偏压值。
应该理解，本发明不限于上述实施例，在本发明的范围内可以做各种改变。例如，清洁转印件的时间不限于文中所述。可以根据附着在转印件上的色调剂的量，把将施加至转印件的具有可以切换的极性的清洁偏压的数目设置为任意数目组。此外，可以将清洁偏压施加至图像承载件或转印件。用于清洁偏压表的合成电阻的数量不限于六个。此外，在控制用于任意合成电阻的清洁偏压的过程中，可以使用用于控制件的转换公式等来代替清洁偏压表。
正如已经详细描述的，本发明允许适当地控制清洁偏压，而不考虑图像承载件和转印位置的转印件的特性由于各种因素的变化，从而允许向图像承载件或转印件施加适当的清洁偏压。因此，可以无误地将附着至转印件上的色调剂回收至图像承载件，从而可以清洁转印件。因此，可以在下一个图像形成位置提供没有由于附着的色调剂而造成的背面上或图像上的污迹的清洁图像。
权利要求
1.一种图像形成设备，包括图像承载件；转印件，与所述图像承载件相对；偏压施加件，用于向所述转印件或所述图像承载件施加清洁偏压；以及控制件，用于根据所述图像承载件和所述转印件的合成电阻控制所述清洁偏压。
2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中，所述控制件包括恒流源，用于向所述图像承载件或所述转印件施加预定恒电流；以及测量部，用于测量当施加了所述恒电流时所述转印件和所述图像承载件中产生的电压，并根据所述测量部的测量结果控制所述清洁偏压。
3.根据权利要求2所述的图像形成设备，其中，在转印位置处没有记录介质的情况下，所述恒流源向所述图像承载件或所述转印件施加所述预定恒电流。
4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中，所述图像承载件包括环状带件和支撑所述带件的支撑件。
5.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中，在交替切换所述极性的情况下，所述偏压施加件向所述图像承载件或所述转印件施加所述清洁偏压。
6.根据权利要求5所述的图像形成设备，其中，在交替切换所述极性的情况下，所述偏压施加件向所述图像承载件或所述转印件施加所述清洁偏压的次数是可变的。
7.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中，所述图像承载件包括中间转印带，其上转印有形成在多个图像形成单元的感光鼓上的色调剂图像；以及支撑辊，支撑所述中间转印带，其中，所述转印件是二次转印辊。
8.根据权利要求1所述的图像形成设备，进一步包括处理单元，所述处理单元包括光敏电阻和用于处理所述光敏电阻的处理装置，所述处理单元可以从所述图像形成设备的主体上拆卸下来。
9.根据权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述处理装置是充电器、显影单元、以及用于处理所述光敏电阻的光敏电阻清洁单元中的至少一种。
10.一种图像形成方法，包括以下步骤向图像承载件或与所述图像承载件相对的转印件施加预定恒电流；在施加所述恒电流时，测量所述转印件和所述图像承载件中产生的电压；根据所述测量结果控制清洁偏压；以及向所述图像承载件或所述转印件施加所述经过控制的清洁偏压，以将附着在所述转印件上的色调剂转移到所述图像承载件上。
全文摘要
根据本发明，将恒电流输出施加至支撑辊或二次转印件，并根据通过监控此时产生的电压而得到的测量结果来控制清洁偏压。将正极性和负极性的清洁偏压交替施加至支撑辊，以将附着在二次转印辊上的色调剂回收至中间转印带。根据二次转印部的合成电阻控制清洁偏压，以无误地将附着在二次转印辊上的色调剂回收至中间转印带上，从而防止纸张背面上的污迹或图像上的污迹，其中，二次转印部的合成电阻不仅随着图像形成设备的环境而改变，而且随着使用条件和各种因素而改变。
文档编号G03G21/10GK101030063SQ20071008007
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者泉贵雄, 小笠原真人 申请人:株式会社东芝, 东芝泰格有限公司