专利名称：充电装置、图像形成装置以及充电控制方法
技术领域：
本发明涉及充电装置、图像形成装置以及充电控制方法。
背景技术：
日本已公布未经审查专利申请No.2004-333789公开了一种图像形成装置，该装置通过将对应于饱和DC电流值的AC电流点乘以预定比率来确定对感光体充电的充电偏压。日本已公布未经审查专利申请No.2001-201919公开了一种图像形成装置，该装置改变输出AC电压的峰间电压，从而保持如下两个电流积分值之间的差值恒定，即，通过将产生放电电流时的整个电流波形积分而获得的电流积分值，以及根据电流波形的峰值和施加电压波形获得的电流积分值。在这些现有技术中为了控制充电装置，通常的做法是检测将要施加给充电部件的输出电压，并且将该输出电压用作控制的基准信号。
发明内容
本发明的目的是提供这样的充电装置、图像形成装置以及存储充电控制程序的计算机可读介质，其能够通过对放电电流进行积分来预测从放电部件向被充电体放电的电量，并且减小在执行充电控制时由于积分的开始和结束时刻与实际放电周期不同相(out of phase)而引起的积分误差。
为了达到上述目的，本发明的第一方面涉及一种充电装置，包括充电部件，其对被充电体充电；检测器，其检测流过所述充电部件的电流的AC分量；积分部分，其对所述检测器所检测的电流的AC分量进行积分；控制器，其根据所述积分部分的积分结果控制流过所述充电部件的电流；周期信号生成部分，其生成具有与所述AC分量的周期对应的周期的周期信号；以及积分时段调节部分，其参照所述周期信号调节所述积分部分的积分时段。
本发明的第二方面涉及根据第一方面的充电装置，其中，所述积分时段调节部分可以调节所述积分时段的开始时刻或结束时刻。
本发明的第三方面涉及根据第二方面的充电装置，其中，所述积分时段调节部分可以通过与下述高频周期信号相对应地设定相对于所述周期信号生成部分生成的周期信号的延迟时间来调节所述积分时段，所述高频周期信号具有比所述周期信号更高的频率。
本发明的第四方面涉及根据第三方面的充电装置，其中，所述高频周期信号可以用于确定施加给所述充电部件的AC分量的特征参数。
本发明的第五方面涉及一种充电装置，包括充电部件，其对被充电体充电；检测器，其检测流过所述充电部件的电流的AC分量；积分部分，其对所述检测器所检测的AC分量的正值和负值进行积分；电流控制器，其根据所述积分部分积分的正的绝对值和负的绝对值之差控制供应给所述充电部件的电流的AC分量的大小；周期信号生成部分，其生成周期与所述AC分量的周期对应的周期信号；以及积分时段调节部分，其通过与下述高频周期信号对应地设定相对于所述周期信号生成部分生成的周期信号的延迟时间来调节所述积分部分的积分时段和所述积分时段的开始时刻或结束时刻，所述高频周期信号具有比所述周期信号更高的频率，并且用于确定施加给所述充电部件的AC分量的特征参数。
本发明的第六方面涉及一种图像形成装置，包括图像载体；充电部件，其对所述图像载体充电；电源部分，其向所述充电部件供应包括AC分量的电流；检测器，其检测由所述电源部分供应给所述充电部件的电流的AC分量；积分部分，其对所述检测器所检测的电流的AC分量进行积分；电流控制器，其根据所述积分部分的积分结果控制流过所述充电部件的电流；周期信号生成部分，其生成具有与所述AC分量的周期对应的周期的周期信号；积分时段调节部分，其参照所述周期信号调节所述积分部分的积分时段；光学写入部分，其将潜像写入所述充电部件所充电的图像载体上；显影装置，其对写入所述图像载体上的潜像施加显影剂，从而使所述潜像可视化；转印装置，其将所述显影装置可视化的显影剂图像转印到记录介质上；以及定影装置，其将所述转印装置转印的显影剂图像熔融并定影在所述记录介质上。
本发明的第七方面涉及根据第六方面的图像形成装置，其中，所述积分时段调节部分可以调节所述积分时段的开始时刻或结束时刻。
本发明的第八方面涉及根据第七方面的图像形成装置，其中，所述积分时段调节部分可以通过与下述高频周期信号相对应地设定相对于所述周期信号生成部分生成的周期信号的延迟时间来调节所述积分时段，所述高频周期信号具有比所述周期信号更高的频率。
本发明的第九方面涉及根据第八方面的图像形成装置，其中，所述高频周期信号可以用于确定施加给所述充电部件的AC分量的特征参数。
本发明的第十方面涉及根据第九方面的图像形成装置，其中，所述积分部分可以对所述检测器检测的AC分量的正值和负值进行积分，所述电流控制器可以根据积分的正的绝对值和负的绝对值之差控制供应给所述充电部件的电流的AC分量的大小。
本发明的第十一方面涉及根据第八至第十方面的任一方面的图像形成装置，还包括环境条件检测器，其检测环境条件；以及设定部分，其针对所述环境条件检测器所检测的环境条件适当地设定所述积分时段调节部分设定的延迟时间的初始值。
本发明的第十二方面涉及一种计算机可读介质，其存储使计算机执行如下步骤的充电控制程序根据流过对被充电体充电的充电部件的电流的AC分量的积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻或结束时刻；以及根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
本发明的第十三方面涉及一种计算机可读介质，其存储使计算机执行如下步骤的充电控制程序对流过为被充电体充电的充电部件的电流的AC分量进行积分；根据积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻或结束时刻；以及根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
本发明的第十四方面涉及一种计算机可读介质，其存储使计算机执行如下步骤的充电控制程序获取环境条件；针对检测到的环境条件适当地设定初始值；根据所设定的初始值对流过对被充电体充电的充电部件的电流的AC分量进行积分；根据积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻或结束时刻；以及根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
本发明的第十五方面涉及一种充电控制方法，所述方法包括根据流过对被充电体充电的充电部件的电流的AC分量的积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻或结束时刻；以及根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
本发明的第十六方面涉及一种充电控制方法，所述方法包括对流过为被充电体充电的充电部件的电流的AC分量进行积分；根据积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻或结束时刻；以及根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
本发明的第十七方面涉及一种充电控制方法，所述方法包括获取环境条件；针对检测到的环境条件适当地设定初始值；根据所设定的初始值，对流过为被充电体充电的充电部件的电流的AC分量进行积分；根据积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻或结束时刻；以及根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
根据本发明的第一方面，与根据充电部件的输出波形确定积分开始和结束时刻的情况相比，可以减小与由充电部件充电时施加给被充电体的电荷量对应的电流值的积分误差。
根据本发明的第二方面，除了本发明第一方面中的效果之外，与不改变相对于周期信号的延迟时间的情况相比，即使放电电压和环境已经变化，也可以准确地检测与施加给被充电体的电荷量对应的电流值。
根据本发明的第三方面，除了本发明第二方面中的效果之外，可以在比供应给充电部件的电流的AC分量的周期更小的时间步长内偏移地设定积分时段。
根据本发明的第四方面，除了本发明第三方面中的效果之外，可以利用现有的高频周期信号而无需提供新的信号生成部件。
根据本发明的第五方面，与不具有这样的构造的类似装置相比，可以准确地检测放电量与放电电流之间的关系。
根据本发明的第六方面，与根据充电部件的输出波形确定积分开始和结束时刻的情况相比，可以减小与由充电部件充电时施加给被充电体的电荷量对应的电流值的积分误差。
根据本发明的第七方面，除了本发明第六方面中的效果之外，与不改变相对于周期信号的延迟时间的情况相比，即使放电电压和环境已经变化，也可以准确地检测与施加给被充电体的电荷量对应的电流值。
根据本发明的第八方面，除了本发明第七方面中的效果之外，可以在比供应给充电部件的电流的AC分量的周期更小的时间步长内偏移地设定积分时段。
根据本发明的第九方面，除了本发明第八方面中的效果之外，可以利用现有的高频周期信号而无需提供新的信号生成部件。
根据本发明的第十方面，与不具有这样的构造的类似装置相比，可以准确地检测放电量与放电电流之间的关系。
根据本发明的第十一方面，除了本发明第八至第十方面的任一方面中的效果之外，即使放电条件已经因为环境条件而变化，也可以在较短的时间内调节积分时段。
根据本发明的第十二方面，与不具有这样的构造的类似装置相比，可以准确地调节流过充电部件的电流的AC分量的大小。
根据本发明的第十三方面，与不包括对流过充电部件的电流的AC分量进行积分的类似程序相比，可以容易地调节流过充电部件的电流的AC分量的大小。
根据本发明的第十四方面，与不包括针对环境条件适当设定初始值的类似程序相比，可以准确地调节流过充电部件的电流的AC分量的大小。
根据本发明的第十五方面，与不具有这样的构造的类似程序相比，可以准确地调节流过充电部件的电流的AC分量的大小。
根据本发明的第十六方面，与不包括对流过充电部件的电流的AC分量进行积分的类似程序相比，可以容易地调节流过充电部件的电流的AC分量的大小。
根据本发明的第十七方面，与不包括针对环境条件适当设定初始值的类似程序相比，可以准确地调节流过充电部件的电流的AC分量的大小。
下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例，其中 图1是示出与本发明的示例性实施例相关的图像形成装置的概况的侧视图； 图2是示出包括充电部件、控制器及其周边部件的配置方式的第一实例的框图； 图3A和3B是示出AC电流Iac的积分时段与积分器输出的积分值之间的关系的曲线图； 图4是示意性示出由积分时段调节信号生成器生成的积分时段调节信号的时序图； 图5A和5B是当改变AC电压的峰间电压Vpp(V)从而改变AC电流Iac的大小时图像载体的表面电势以及从充电部件向图像载体放电的放电量的示意图，其中图5A是示出图像载体的表面电势的变化与峰间电压Vpp的变化之间关系的曲线图，图5B是示出放电量的变化与峰间电压Vpp的变化之间关系的曲形图； 图6A和6B是当改变AC电流Iac的大小时从充电部件向图像载体放电的放电量的示意图，其中图6A是示出放电的正负电量的变化与AC电流Iac的变化之间关系的曲线图，图6B是示出差分电荷的变化与AC电流Iac的变化之间关系的曲线图； 图7A、7B和7C是当改变AC电流Iac的大小时电荷量的各相位的示意图，其中图7A是示出在初始环境下没有发生放电的区域中的相位的示意图，图7B是示出随着环境变化没有发生放电的区域中的相位的示意图，图7C是示出发生放电的区域中的相位的示意图； 图8是示出AC电流Iac的积分值(电荷量)相对于周期信号不同相的时序图； 图9A和9B示出相对于周期信号的电荷量的延迟时间值与环境条件之间的关系，其中图9A是示出延迟时间的变化与图像形成装置内的温度之间关系的曲线图，图9B是将图9A所示的环境细节与延迟时间值相关联的图表； 图10是示出包括充电部件、控制器及其周边部件的配置方式的第二实例的框图； 图11是示出采用适当的充电电流对图像载体充电的过程(S10)的流程图，该过程根据图10中提到的MCU执行的程序来进行； 图12是示出检测AC电流Iac的积分值(电荷量)相对于周期信号不同相的过程的时序图； 图13是示出包括充电部件、控制器及其周边部件的配置方式的第三实例的框图；以及 图14是示出采用适当的充电电流对图像载体充电的过程(S20)的流程图，该过程根据图13中提到的MCU执行的程序来进行。
具体实施例方式 现在参照附图描述本发明的示例性实施例。
图1示出与本发明的示例性实施例相关的图像形成装置10的概况。图像形成装置10具有图像形成装置主体12。在图像形成装置主体12内部安装有图像形成部分14，在图像形成装置主体12的顶部设置输出托盘16(后面将描述)。在图像形成装置主体12的下部设置有例如两级供纸单元18a、18b。此外，在图像形成装置主体12的最下部设置有可以任意地安装或拆卸的两级供纸单元18c、18d。
各供纸单元18a至18d具有供纸器主体20和内部放置纸张的纸盒22。纸盒22可滑动地安装在供纸器主体20上，并且可以朝向前方(朝向图1中的右边)拉出。在纸盒22的顶部并且靠近其后端设置有供纸辊24。在供纸辊24的前方设置有用于将一张纸与另一张纸分离的阻滞辊26和用于将纸张移动到纸张通道的输送辊28。此外，各可选的供纸单元18c、18d设置有一对传送辊30。
传送路径32是从最下面的供纸单元18d的传送辊30到出口34的纸张通道。该传送路径32设置得更靠近图像形成装置主体12的背面(图1中的左侧面)，并且具有从最下面的供纸单元18d的传送辊30到定影装置36(后面将描述)的大致竖直地形成的一部分。在传送路径32上的定影装置36的上游设置有转印装置42和图像载体44(后面将描述)。此外，在转印装置42和图像载体44的上游设置有用于位置调整的定位辊38。此外，在传送路径32的出口34附近设置有排出辊40。
这样，由供纸辊24从供纸单元18a至18d的一个纸盒22送出的记录介质由阻滞辊26和输送辊28分离地输送，被引导到传送路径32，并且由定位辊38暂时停止。通过使介质在转印装置42和图像载体44(后面将描述)之间以接触方式准确定时地通过，将显影剂图像转印到记录介质上。如此转印到记录介质上的显影剂图像由定影装置36定影之后，记录介质由排出辊40从出口34排出到输出托盘16。
但是，在双面打印的情况下，介质返回到反转路径。具体地说，在传送路径32上的排出辊40之前有双向分叉，在该分叉处设置有切换爪46。反转路径48形成为从分叉到定位辊38而返回。沿着反转路径48设置有传送辊50a至50c。在双面打印的情况下，将切换爪46置于开启反转路径48的位置中，并且在记录介质的后端进入排出辊40之前，排出辊40抓住记录介质，然后反向旋转。然后，将记录介质引导到反转路径48中，并且记录介质返回到定位辊38。让记录介质的另一面在转印装置42和图像载体44之间以接触方式通过，接着经过定影装置36，然后记录介质从出口34排出到输出托盘16。
输出托盘16具有可以相对于图像形成装置主体12转动的倾斜板52。倾斜板52在出口下方位置较低，并且朝向前方(朝向图1中的右方)逐渐升高从而倾斜，也就是说，倾斜板52具有出口下方的较低的底端以及较高的顶端。倾斜板52被支撑在图像形成装置主体12上，以使其可以围绕其底端转动。如图1中双点划线所示，当倾斜板52朝上转动为打开时，形成开口54并且可以通过开口54安装和拆卸处理盒64。
图像形成部分14是例如电子照相式并且包括如下部分图像载体44，其由感光体构成；充电部件56，其例如由充电辊形成，该充电辊将与其压力接触的图像载体44均匀地充电；光学写入装置58，其通过光照射将潜像写入由充电部件56充电的图像载体44上；显影装置60，其对通过光学写入装置58形成在图像载体44上的潜像应用显影剂，从而使潜像可见；转印装置42，其例如由转印辊形成，该转印辊将显影装置60产生的显影剂图像转印到纸张上；清洁装置62，其例如由刮板形成，该刮板从图像载体44上清除残留的显影剂颗粒；以及定影装置36，其例如由加压辊和加热辊构成，这些辊将转印装置42转印到纸张上的显影剂图像熔融并定影在纸张上。光学写入装置58例如由扫描型激光照射装置构成，与上述供纸单元18a至18d平行地设置，并且更靠近图像形成装置主体12的前方，光学写入装置58发出穿过显影装置60并且照射图像载体44的光。图像载体44上的光照位置是写入潜像的位置P。尽管这里使用扫描型激光照射装置作为光学写入装置58，但是在其它示例性实施例中可以使用LED、表面发光激光器等。
处理盒64是一体化有图像载体44、显影装置60和清洁装置62的盒子。处理盒64直接安装在输出托盘16的倾斜板52下方，并且通过如上所述打开倾斜板52时形成的开口54安装和拆卸处理盒64。
在图像形成装置主体12中还设置有控制器66，该控制器控制构成图像形成装置10的各装置和单元。
图2是示出包括充电部件56、控制器66及其周边部件的配置方式的第一实例的框图。
高频周期信号生成器72生成并向分频器74和积分时段调节信号生成器82输出高频周期信号，例如5MHz(周期为0.2μs)的周期信号。高频周期信号生成器72输出的高频周期信号用于确定施加给充电辊56的AC电压的特征参数，例如峰间电压、占空比和频率。分频器74对从高频周期信号生成器72输入的高频周期信号进行分频，例如以5000分频，从而生成与高频周期信号同步的1KHz(周期为1ms)的周期信号，并且将该周期信号向高压供给单元76、积分时段调节信号生成器82和控制器66输出。这里，分频器74用作这样的周期信号生成器，其生成将要由高压供给单元76用于设定给充电辊56充电的电流周期的周期信号(充电周期信号)。
高压供给单元76中的周期根据从分频器74输入的周期信号设定，电流值根据从控制器66输入的电流值调节信号设定，高压供给单元76生成例如1000V或更高的高压，以便给充电部件56充电。高压供给单元76使得如下电流(充电电流)能够流过充电部件56，该电流中的AC分量具有与从分频器74输入的周期信号基本上相同的周期，该AC分量叠加在DC分量上。电流检测器78检测高压供给单元76允许流过充电部件56的电流，并且将检测到的电流的AC分量输出到积分器80。
积分器80从积分时段调节信号生成器82接收积分时段调节信号(后面将利用图4和其它图进行描述)，在积分时段调节信号确定的每个积分时段内对例如图3A所示从电流检测器78输入的电流(AC电流Iac)的AC分量进行积分，并且将积分值(电荷量)输出到控制器66。如果AC电流Iac超出预定值，则与高压供给单元76生成的电压周期相应地发生放电，除了AC电流Iac之外，还流过图3A中粗虚线所示的放电电流。如图3B中粗虚线所示，放电电荷也加到积分器80输出的积分值上。
控制器66实现为具有CPU 68和存储器70的计算机。控制器66将从积分器80输入的多个积分值的相位与从分频器74输入的周期信号的相位进行比较，生成并向积分时段调节信号生成器82输出积分时段控制信号，该积分时段控制信号用于控制积分器80进行积分的相对于周期信号合适的开始和结束时刻。这里，控制器66适于例如通过以高频周期信号脉冲为单位指定相对于从分频器74输入的周期信号的上升沿的延迟时间，而生成分别表示积分器80的积分开始和结束时刻的积分时段控制信号。
控制器66还适于将相对于从分频器74输入的周期信号的上升沿的延迟时间从0逐渐增加，从积分器80接收多个积分值，并且生成积分时段控制信号。控制器66还适于保持相对于周期信号的合适的积分开始和结束时刻，这些时刻根据预先进行的实验的结果而获得。
积分时段调节信号生成器82包括计数器(未示出)，其用于对从高频周期信号生成器72输入的高频周期信号的脉冲进行计数。积分时段调节信号生成器82接收来自高频周期信号生成器72的高频周期信号、来自分频器74的周期信号以及来自控制器66的积分时段控制信号，当已经计数到某一数量的高频周期信号脉冲时生成积分时段调节信号(后面将描述)，并将该积分时段调节信号向积分器80输出。
图4是示意性示出由积分时段调节信号生成器82生成的积分时段调节信号的时序图。
积分时段调节信号生成器82与从分频器74输入的周期信号的上升沿同步地开始计数从高频周期信号生成器72输入的高频周期信号。当计数的高频周期信号脉冲数已经等于与从控制器66输入的积分时段控制信号表示的积分开始时刻之前的延迟时间(延迟1)对应的高频周期信号脉冲数时，积分时段调节信号生成器82向积分器80输出积分开始时刻信号作为积分时段调节信号脉冲的上升沿，该积分开始时刻信号表示积分器80应该开始积分的时刻。
例如，如果与延迟1对应的高频周期信号脉冲数为1000，那么在积分开始时刻之前的延迟时间为0.2μs×1000＝200μs。当高频周期信号脉冲的计数已经达到1000时，积分时段调节信号生成器82输出积分开始时刻信号作为积分时段调节信号的上升沿。
当计数的高频周期信号脉冲数已经等于与从控制器66输入的积分时段控制信号表示的积分结束时刻之前的延迟时间(延迟2)对应的高频周期信号脉冲数时，积分时段调节信号生成器82向积分器80输出积分结束时刻信号作为积分时段调节信号脉冲的上升沿，该信号表示积分器80应该结束积分的时刻。各信号缘不限于上升沿，作为选择也可以为下降沿。
这样，根据周期与AC电流Iac基本相同的周期信号确定积分器80的积分时段(积分开始时刻和结束时刻)。
接下来描述控制器66改变AC电流Iac的大小的操作。
控制器66适于检测多个AC电流Iac积分值(电荷量)的相位，确定获得准确电荷量的积分时段，并且通过在所确定的积分时段中改变AC电流Iac的大小来确定对用于图像载体44充电的合适的AC电流Iac的大小。
图5A和5B是当改变AC电压的峰间电压Vpp(V)从而改变AC电流Iac的大小时图像载体(感光体)44的表面电势以及从充电部件56向图像载体44放电的电量的示意图。图5A是示出图像载体(感光体)的表面电势的变化与峰间电压Vpp的变化之间关系的曲线图。图5B是示出放电电量的变化与峰间电压Vpp的变化之间关系的曲线图。
如图5A所示，当通过控制器66的控制使得施加给充电部件56的AC电压的峰间电压Vpp从大约800V增加到大约1400V时，图像载体44的表面电势基本上成比例地增大。同时，当AC电压的峰间电压Vpp超过大约1400V时，发生放电，并且图像载体44的表面电势饱和，即使进一步增大峰间电压Vpp，图像载体44的表面电势也不会变化，并且保持在实际上恒定的值。
也就是说，大约1400V是图像载体44的表面电势的变化相对于峰间电压Vpp的变化的拐点。在图5A中，在上升到大约1400V的峰间电压Vpp的区域中，不发生放电，并且对图像载体44没有例如磨损等损坏。然而在标有Δ的区域中，用于对图像载体44充电的电荷量不够。因此，例如白点等图像缺陷会出现在将要形成于纸上的图像中，因此，该区域中的电压不能用作形成纸张上图像的AC电压。不过，在标有Δ的区域中，不发生放电，图像载体44的表面电势与峰间电压Vpp的变化基本上成比例。于是，该区域中的电压用于确定AC电流Iac的合适大小的控制，后面将描述。
在图5A中，在标有×的区域中峰间电压Vpp超过大约1400V以上的给定电压，该区域中的电压导致图像载体44的磨损等，因此也不能用于形成纸张上图像以及用于控制。
于是，峰间电压Vpp在标有O的区域中从大约1400V到大约1500V，该区域为作为拐点的大约1400V加上给定电压值的裕度(容差)，该区域中的电压是与适合于形成纸张上图像的AC电流Iac的大小对应的AC电压。
如图5B所示，在通过控制器66的控制使得施加给充电部件56的峰间电压Vpp从大约800V到大约1400V的区域中，没有如图3A所示的放电电流流过，并且即使增大峰间电压Vpp，AC电流Iac的正负放电量也没有变化。在图5B中，负放电量包括依赖于DC分量的电量。
同时，当AC电压的峰间电压Vpp超过大约1400V时，发生放电，并且随着峰间电压Vpp增大，AC电流Iac的正负放电量的绝对值都增大。
因此，与图5A的情况一样，峰间电压Vpp在标有O的区域中从大约1400V到大约1500V，该区域是作为拐点的大约1400V加上给定电压值的裕度(例如，100V)，该区域中的电压是与适合于形成纸张上图像的AC电流Iac的大小对应的AC电压。
图6A和6B是当改变AC电流Iac的大小时从充电部件56向图像载体44放电的放电量的示意图。图6A是示出正负放电量的变化与AC电流Iac的变化之间关系的曲线图。图6B是示出差分电荷的变化与AC电流Iac的变化之间关系的曲线图。
如图6A所示，在通过控制器66的控制而允许流过的AC电流Iac上升到大约0.85mA的区域中，没有如图3A所示的放电电流流过，并且即使增大AC电流Iac，AC电流Iac的电荷量上增加的正负放电量(Qa、Qb)也没有太大变化。在图6A中，负放电量包括依赖于DC分量的电量。
同时，当AC电流超过大约0.85mA时，发生放电，并且随着AC电流Iac增大，正负放电量的绝对值增大。
这里，假定差分电荷ΔQ＝|Qa|-|Qb|，如图6B所示，在AC电流Iac达到大约0.85mA之前，即使增大AC电流Iac，差分电荷ΔQ也不会变化，但是在AC电流Iac超过大约0.85mA之后，随着AC电流Iac增大，差分电荷ΔQ会变化。也就是说，大约0.85mA是放电量的变化相对于AC电流Iac的变化的拐点。
因此，0.85mA加上给定值的裕度的区域中的电流与适合于形成纸张上图像的AC电流Iac的大小对应。
图7A、7B和7C是当改变AC电流Iac的大小时电荷量(AC电流Iac的积分值)的相位的示意图。图7A是示出在初始环境下没有发生放电的区域(AC电流Iac的大小)中的相位的示意图。图7B是示出随着环境变化没有发生放电的区域中的相位的示意图，图7C是示出发生放电的区域中的相位的示意图。
如图7A所示，当在初始环境下没有发生放电的区域中AC电流Iac的大小变化时，电荷量与AC电流Iac的大小相应地变化，但是电荷量的相位没有变化。
同时，如图7B所示，在环境已经从初始环境变化的情况下，当在没有发生放电的区域中AC电流Iac的大小变化时，电荷量与AC电流Iac的大小相应地变化，并且电荷量的相位根据环境的变化而变化。然而，即使AC电流Iac的大小变化，电荷量的相位也不变化。
与上述两副图相比，如图7C所示，当在发生放电的区域中AC电流Iac的大小变化时，电荷量与AC电流Iac的大小相应地变化，并且电荷量的相位也与AC电流Iac的大小相应地变化。
因此，控制器66通过如下方式可以确定对图像载体44充电合适的AC电流Iac的大小，该方式即，检测没有发生放电的区域中电荷量的基准相位，改变AC电流Iac的大小，并且寻找电荷量的相位从基准相位开始变化时AC电流Iac的大小(拐点)。
控制器66适于根据分频器74输出的周期信号的上升沿确定电荷量的相位。
图8是示出AC电流Iac的积分值(电荷量)相对于周期信号不同相的的时序图。
假如T表示周期信号的周期，该周期与AC电流Iac的周期基本上相同，AC电流Iac的积分值(电荷量)在周期T中变化，并且相对于周期信号延迟。当确定电荷量的相位时，首先使AC电流Iac的大小在没有发生放电的区域中变化，并且根据相对于周期信号的延迟时间确定不依赖于AC电流Iac的大小的相位。
例如，假如Q1表示相对于周期信号的上升沿延迟的电荷量的极性变化点(不依赖于DC的电荷量变为0的点；时间轴上的位置)处的电荷，从周期信号的上升沿直到Q1＝0的时间与相对于周期信号的电荷量的延迟时间(CCP)相对应，通过该延迟时间可以确定电荷量的相位。假如Q2表示相对于Q1＝0的点延迟T/2的点处的电荷，Q2也是电荷量的极性变化点(不依赖于DC的电荷量变为0的点)。
因此，从没有发生放电的区域到发生放电的区域改变AC电流Iac的大小，同时寻找在时间轴上位置Q1和Q2处的电荷量开始变化时AC电流Iac的大小，这样可以确定多大的AC电流Iac导致在正侧(正值)和负侧(负值)开始放电。假如差分电荷ΔQ＝|Qa|-|Qb|，可以找到导致开始放电的AC电流Iac的大小作为拐点。
通过这样检测时间轴上位置Q1和Q2处的电荷量的变化，可以找到导致开始放电的AC电流Iac的大小作为拐点。下面，在没有放电电流流过的情况下，时间轴上Q1＝0的位置称为采样点1(SP1)，时间轴上Q2＝0的位置称为采样点2(SP2)。
图9A和9B示出相对于周期信号的电荷量的延迟时间(CCP)值与环境条件之间的关系。图9A是示出延迟时间的变化与图像形成装置10内的温度(装置内部温度)之间关系的曲线图，图9B是将图9A所示的环境细节与延迟时间值相关联的图表。
如上所述，电荷量的相位与环境变化相关地变化。这里，在延迟时间(CCP)值已经增大或减小5或更多的环境变化的情况下，如图9A中箭头所示，如果采样点SP1、SP2没有随着环境变化而变化，那么电荷量的检测精度降低，并且确定AC电流Iac的合适大小的精度降低。已经发现这将影响图像形成装置10形成的图像的质量。
接下来讨论包括充电部件56、控制器66及其周边部件的配置方式的第二实例。
图10是示出包括充电部件56、控制器66及其周边部件的配置方式的第二实例的框图。高压供给单元84包括可变DC电源86和可变AC电源88。
可变DC电源86生成大小与从PWM生成器102(后面将描述)输入的控制信号(电流值调节信号)相应的DC电压。可变AC电源88生成AC电压，以生成周期与从周期信号生成器100(后面将描述)输入的周期信号基本相同的AC电流。AC电流的大小(幅值)根据从PWM生成器102输入的控制信号(电流值调节信号)而变化。可变AC电源88生成的AC电压被叠加到可变DC电源86生成的DC电压上，从而使得其中AC分量叠加到DC分量上的给定充电电流供应到充电部件56。
DC电流检测器90通过可变DC电源86生成的DC电压检测供应到充电部件56的DC电流，并且将检测到的DC电流输出给MCU98(后面将描述)。AC电流检测器92通过可变AC电源88生成的AC电压检测供应到充电部件56的AC电流，并且将检测到的AC电流输出给积分器94。积分器94对从AC电流检测器92输入的AC电流进行积分，并且将结果作为电荷量输出给MCU 98。
MCU(微控制器单元)98包括CPU 106、存储器108和多个A/D转换器(未示出)，并且构成控制器66的一部分。例如，存储器108存储第一关联表(见图9B)，该表将相对于从周期信号生成器100(后面将描述)输入的周期信号的电荷量的延迟时间的初始值(CCP值、高频周期信号脉冲数等)与环境条件关联起来；以及第二关联表，该表将防止图像载体44形成磨损的裕度与各环境条件下导致开始放电的AC电流Iac的大小关联起来。
第一和第二关联表包括根据通过实验等预先计算得到的结果判断为对各环境条件合适的标准值。
MCU 98适于根据存储器108中存储的信息为积分器94设定相对于周期信号的延迟时间的初始值，并且根据环境条件检测器104(后面将描述)的检测结果调节积分器94执行积分的时段，使得可变AC电源88为充电部件56供应合适的AC电流Iac。
根据MCU 98的控制，周期信号生成器100生成并且向可变AC电源88和MCU输出周期与可变AC电源88生成的AC电流基本相同的周期信号。PWM生成器102生成幅值由MCU 98的控制确定的脉冲，并且控制可变AC电源88生成的AC电压的大小和可变DC电源86生成的DC电压的大小。环境条件检测器104检测并且向MCU98输出例如图像形成装置10内的温度和湿度。
图11是示出采用适当的充电电流对图像载体44充电的过程(S10)的流程图，该过程根据图10中提到的MCU 98执行的程序来进行。
如图11所示，在步骤100(S100)中，当装置开启时MCU 98获得环境条件检测器104检测到的图像形成装置10内的温度和湿度(环境条件)。
在步骤102(S102)中，MCU 98读取存储在存储器108中的第一关联表(见图9B)，并且针对环境条件检测器104检测到的环境条件适当地设定相对于周期信号生成器100生成的周期信号的电荷量的延迟时间(CCP)的初始值。这里，MCU 98设定的初始值可以存储在存储器108中。
在步骤104(S104)中，MCU 98通过控制电源使得高压供给单元84将没有发生放电的区域中的AC电流Iac供给到充电部件56，以检测在由设定的延迟时间确定的采样点SP1、SP2处从积分器94输入的电荷量，从而检测电荷量的相位。
例如，如图12所示，MCU检测在由设定的延迟时间(CCP)的初始值初始确定的采样点SP1、SP2从积分器94输入的电荷量(Q1、Q2)。
在步骤106(S106)中，MCU 98判断采样点SP1、SP2处的Q1和Q2之间是否匹配。如果匹配，过程进入步骤110；如果不匹配，过程进入步骤108。
例如，如图12所示，在初始设定的采样点SP1、SP2处的Q1和Q2为不同值的情况下，过程进入步骤108。
在进行调节例如改变延迟时间之后，当采样点SP1、SP2处的Q1和Q2之间匹配时，确定电荷量的相位，并且固定采样点SP1、SP2的位置作为对电荷量进行采样的点，以寻找导致开始放电的AC电流Iac的大小(见图12)。
在步骤108(S108)中，MCU 98改变初始或先前的延迟时间，并且重新设定相对于周期信号的延迟时间。也就是说，MCU 98重新设定对应于偏离采样点SP1、SP2的延迟时间，从而使Q1＝Q2。
在步骤110(S110)中，MCU 98通过从没有发生放电的区域到发生放电的区域逐渐增大AC电流Iac的大小并且顺次地计算差分电荷ΔQ来寻找导致开始放电的AC电流Iac的大小作为拐点(寻找拐点)。
在步骤112(S112)中，MCU 98获得图像形成装置10内的温度和湿度(环境条件)。也可以不执行步骤112，而是使用步骤100的结果。
在步骤114(S114)中，MCU 98读取存储在存储器108中的第二关联表，并且参考与获得的环境条件相关联的AC电流Iac的裕度。
在步骤116(S116)中，MCU 98通过将步骤114中参考的裕度加到步骤110中找到的AC电流Iac的大小中来计算AC电流Iac的合适值(或范围)。
在步骤118(S118)中，MCU 98设定步骤116中计算的AC电流Iac。
接下来讨论包括充电部件56、控制器66及其周边部件的配置方式的第三实例。
图13是示出包括充电部件56、控制器66及其周边部件的配置方式的第三实例。在图13所示的第三实例中，与图10所示第二实例的部件基本上相同的部件被分配相同的附图标记。
在第三实例中，MCU 98适于通过A/D转换器(未示出)执行从AC电流检测器92输入的AC电流的A/D转换，并且执行AC电流积分处理。
图14是示出采用适当的充电电流对图像载体44充电的过程(S20)的流程图，该过程根据图13中提到的MCU 98执行的程序来进行。
如图14所示，在步骤200(S200)中，当装置开启时MCU 98获得环境条件检测器104检测到的图像形成装置10内的温度和湿度(环境条件)。
在步骤202(S202)中，MCU 98读取存储在存储器108中的第一关联表(见图9B)，并且针对环境条件检测器104检测到的环境条件适当地设定相对于周期信号生成器100生成的周期信号的电荷量的延迟时间(CCP)的初始值。这里，MCU 98设定的初始值可以存储在存储器108中。
在步骤204(S204)中，MCU 98对从AC电流检测器92输入的AC电流进行积分。
在步骤206(S206)中，MCU 98通过控制电源使得高压供给单元84将没有发生放电的区域中的AC电流Iac供给到充电部件56，以检测在由设定的延迟时间确定的采样点SP1、SP2处从积分器94输入的电荷量，从而检测电荷量的相位。
在步骤208(S208)中，MCU 98判断采样点SP1、SP2(见图8)处的Q1和Q2之间是否匹配。如果匹配，过程进入步骤212；如果不匹配，过程进入步骤210。
当Q1和Q2之间匹配时，确定电荷量的相位，并且固定采样点SP1、SP2的位置作为对电荷量进行采样的点，以寻找导致开始放电的AC电流Iac的大小(见图12)。
在步骤210(S210)中，MCU 98改变初始或先前的延迟时间，并且重新设定相对于周期信号的延迟时间。
在步骤212(S212)中，MCU 98通过从没有发生放电的区域到发生放电的区域逐渐增大AC电流Iac的大小并且顺次地计算差分电荷ΔQ(见图6A和6B)来寻找导致开始放电的AC电流Iac的大小作为拐点(寻找拐点)。
在步骤214(S214)中，MCU 98获得图像形成装置10内的温度和湿度(环境条件)。也可以不执行步骤214，而是使用步骤200的结果。
在步骤216(S216)中，MCU 98读取存储在存储器108中的第二关联表，并且参考与获得的环境条件相关联的AC电流Iac的裕度。
在步骤218(S218)中，MCU 98通过将步骤216中参考的裕度加到步骤212中找到的AC电流Iac的大小中来计算AC电流Iac的合适值(或范围)。
在步骤220(S220)中，MCU 98设定步骤218中计算的AC电流Iac。
在上述示例性实施例中，说明了包括用于给一个图像载体44充电的一个充电部件56的图像形成装置10，然而，本发明不限于这样。例如，在包括四个图像载体的彩色图像形成装置中，可以将本发明用于控制供应给分别对图像载体充电的四个充电装置的各个AC电流Iac的大小。
控制器66执行的控制过程(由程序执行)可以通过通信方式提供，或者通过存储在例如CD-ROM等存储介质中来提供。
上面出于举例和说明的目的已经提供了对本发明的示例性实施例的说明。这并不表示上述实施例是排他性的或者本发明只限于所公开的准确形式。很显然，本领域的技术人员将会很清楚很多修改和变化形式。所选择和说明的示例性实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，由此使本领域的其它技术人员能够理解本发明的各种实施例以及适合于所设计的具体应用的各种修改形式。本发明的范围受下面权利要求书及其等同物的限定。
权利要求
1.一种充电装置，包括
充电部件，其对被充电体充电；
检测器，其检测流过所述充电部件的电流的AC分量；
积分部分，其对所述检测器所检测的电流的AC分量进行积分；
控制器，其根据所述积分部分的积分结果控制流过所述充电部件的电流；
周期信号生成部分，其生成具有与所述AC分量的周期对应的周期的周期信号；以及
积分时段调节部分，其参照所述周期信号调节所述积分部分的积分时段。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其中，
所述积分时段调节部分调节所述积分时段的开始时刻和结束时刻中至少之一。
3.根据权利要求2所述的充电装置，其中，
所述积分时段调节部分根据下述高频周期信号设定相对于所述周期信号生成部分生成的周期信号的延迟时间来调节所述积分时段，所述高频周期信号具有比所述周期信号更高的频率。
4.根据权利要求3所述的充电装置，其中，
所述高频周期信号用于确定施加给所述充电部件的AC分量的特征参数。
5.根据权利要求4所述的充电装置，其中，
所述特征参数是施加给所述充电部件的AC电压的峰间电压、占空比和频率中至少之一。
6.根据权利要求4所述的充电装置，其中，
所述积分部分对所述检测器所检测的AC分量的正值和负值进行积分，所述控制器根据所述积分部分积分的正的绝对值和负的绝对值之差控制供应给所述充电部件的电流的AC分量的大小。
7.一种图像形成装置，包括
图像载体；
充电部件，其对所述图像载体充电；
电源部分，其向所述充电部件供应包括AC分量的电流；
检测器，其检测由所述电源部分供应给所述充电部件的电流的AC分量；
积分部分，其对所述检测器所检测的电流的AC分量进行积分；
控制器，其根据所述积分部分的积分结果控制流过所述充电部件的电流；
周期信号生成部分，其生成具有与所述AC分量的周期对应的周期的周期信号；
积分时段调节部分，其参照所述周期信号调节所述积分部分的积分时段；
光学装置，其将潜像写入所述充电部件所充电的图像载体上；
显影装置，其对所述图像载体上的潜像施加显影剂，从而形成显影剂图像；
转印装置，其将所述显影剂图像转印到记录介质上；以及
定影装置，其将所述转印装置转印的显影剂图像定影在所述记录介质上。
8.根据权利要求7所述的图像形成装置，其中，
所述积分时段调节部分调节所述积分时段的开始时刻和结束时刻中至少之一。
9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，
所述积分时段调节部分根据下述高频周期信号设定相对于所述周期信号生成部分生成的周期信号的延迟时间来调节所述积分时段，所述高频周期信号具有比所述周期信号更高的频率。
10.根据权利要求9所述的图像形成装置，其中，
所述高频周期信号用于确定施加给所述充电部件的AC分量的特征参数。
11.根据权利要求10所述的图像形成装置，其中，
所述特征参数是施加给所述充电部件的AC电压的峰间电压、占空比和频率中至少之一。
12.根据权利要求10所述的图像形成装置，其中，
所述积分部分对所述检测器所检测的AC分量的正值和负值进行积分，所述控制器根据积分的正的绝对值和负的绝对值之差控制供应给所述充电部件的电流的AC分量的大小。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的图像形成装置，还包括
环境条件检测器，其检测环境条件；以及
设定部分，其与所述环境条件检测器所检测的环境条件相对应地设定所述积分时段调节部分设定的延迟时间的初始值。
14.根据权利要求13所述的图像形成装置，其中，
所述环境条件是所述图像形成装置内的温度和湿度。
15.一种充电控制方法，所述方法包括
参照具有与流过充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻和结束时刻中至少之一，所述充电部件对被充电体充电；以及
根据开始时刻或结束时刻已经得到调节的积分结果，调节流过所述充电部件的电流的AC分量的大小。
16.根据权利要求15所述的充电控制方法，还包括
对流过为被充电体充电的充电部件的电流的AC分量进行积分，
其中，根据积分结果，参照具有与流过所述充电部件的电流的AC分量的周期对应的周期的周期信号，调节对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分的积分时段的开始时刻和结束时刻中至少之一。
17.根据权利要求15所述的充电控制方法，还包括
获取环境条件；以及
设定与获取的环境条件对应的初始值，
其中，根据设定的初始值对流过所述充电部件的电流的AC分量进行积分。
18.根据权利要求17所述的充电控制方法，其中，
所述环境条件是所述图像形成装置内的温度和湿度。
全文摘要
本发明公开一种充电装置，包括充电部件，其对被充电体充电；检测器，其检测流过所述充电部件的电流的AC分量；积分部分，其对所述检测器所检测的电流的AC分量进行积分；控制器，其根据所述积分部分的积分结果控制流过所述充电部件的电流；周期信号生成部分，其生成具有与所述AC分量的周期对应的周期的周期信号；以及积分时段调节部分，其参照所述周期信号调节所述积分部分的积分时段。
文档编号G03G15/02GK101169609SQ20071014291
公开日2008年4月30日 申请日期2007年8月9日 优先权日2006年10月27日
发明者井田明宽, 北野贺久, 萩原拓郎, 守屋秀树, 池田周穗, 山口英彦, 大森雅夫 申请人:富士施乐株式会社