图像形成装置的制作方法

专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含用于使感光构件充电的充电(charging)器件的图像形成装置。
背景技术：
近年来，在电子照相型的图像形成装置中，为了使感光构件充电，已使用使辊型或 刀片型的充电构件与感光构件接触以使感光构件充电的方法。为了通过这种接触充电方法 使感光构件充电，两种方法是公知的。一种是AC(交流)充电方法，用于通过向充电构件施 加DC (直流)电压和AC电压的叠加电压来使感光构件充电，另一种是DC充电方法，用于通过向充电构件仅施加DC电压来使感光构件充电。在AC充电方法中，施加AC电压，从而使 得与DC充电方法相比，可以相对均勻地使感光构件表面充电。另一方面，在AC充电方法中，与DC充电方法相比，关于感光构件的放电量增加，因 此，感光构件的表面易于被磨损。出于这个原因，当通过AC充电方法使感光构件充电时，与 通过DC充电方法使感光构件充电的情况相比，感光构件的寿命缩短。这样，DC充电方法具 有可以抑制寿命的缩短和放电产物的产生量的优点。但是，DC充电方法在感光构件表面电 势的均勻性(充电均勻性)方面差于AC充电方法。具体而言，在AC充电方法中，可通过施 加用AC电压偏置(与AC电压叠加)的DC电压的形式的充电偏压(bias)，使感光构件充电 直至DC电压值，其中所述AC电压具有超过放电开始电压的两倍的峰间(peak-to-peak)电 压。这里，在DC充电方法中，感光构件不能被充电直至施加的DC电压值(图6)。此 夕卜，使感光构件充电至希望的电势所需的DC电压取决于图像形成装置的环境条件、充电辊 的材料、制造期间的电阻变化和连续图像形成的状态而改变。出于这个原因，很难控制要被 施加给充电辊的DC电压值。因此，日本公开专利申请(JP-A) 2004-347751公开了下述构造为了通过DC充电 方法将感光构件的表面电势设在希望的值，设置用于测量感光构件表面的电势的电势传感 器。具体而言，为了使感光构件的电势为希望的电势，基于电势传感器对表面电势的检测结 果而改变要被施加给充电辊的DC电压值。近年来，市场上需要紧凑的(compact)图像形成装置。为了使图像形成装置紧凑， 需要减小各构成元件的尺寸并以高密度设置构成元件。为了使图像形成装置紧凑，难以确 保用于允许电势传感器测量感光构件表面的电势的空间。例如，当感光鼓(感光构件)的直 径约为60mm时，除了充电器件、显影器件、转印器件和清洁刀片以外，还可以在感光构件周 围设置电势传感器。但是，在使用直径约为30mm的感光鼓的图像形成装置中，不能确保其 中设置电势传感器的空间。出于这个原因，当使采用能够增加感光构件寿命的DC充电方法 的图像形成装置紧凑时，不设置电势传感器，因此，难以使感光构件的电势为希望的电势。

发明内容
本发明的主要目的是，提供能够在不使用电势传感器的情况下，通过使用DC充电方法使感光构件充电至希望的电势(VD)的图像形成装置。根据本发明的一个方面，提供一种图像形成装置，该图像形成装置包括可旋转的感光构件；充电部件，用于通过被供给充电偏压而使感光构件充电；电流检测部件，用于检测当用预定AC电压偏置的预定DC电压的形式的试验偏压 被施加给充电部件从而使得在感光构件和充电部件之间放电时流动的DC电流；以及控制部件，用于基于电流检测部件的输出来控制充电偏压。当结合附图考虑对本发明优选实施例的以下描述时，本发明的这些和其它目的、 特征和优点将变得更加明显。


图1是实施例1中的图像形成装置的示意性结构图。图2是实施例1中的图像形成装置中的感光鼓和充电辊的层结构的示意性截面图。图3是用于示出图像形成装置的操作的序列图。图4是充电偏压施加系统的电路框图。图5是关于实施例1中的充电控制的流程图。图6是表示实施例1中施加的DC电压和感光构件表面电势之间的关系的曲线图。图7是表示实施例1中峰间电压和充电电势之间的关系的曲线图。图8是表示实施例1中峰间电压和DC电流值之间的关系的曲线图。图9包含实施例2中的充电部分和紧接充电部分之前的部分处的电势的关系图。图10是实施例2中的图像形成装置的示意性结构图。图11是关于实施例2中的充电控制的流程图。图12是表示实施例2中峰间电压和充电电势之间的关系的曲线图。图13是表示实施例2中峰间电压和DC电流值之间的关系的曲线图。图14是表示实施例3中DC电流值和感光构件表面电势之间的关系的曲线图。图15是表示实施例4中施加的DC电压值和DC电流值之间的关系的曲线图。图16是表示常规图像形成装置中充电循环(cycle)次数和感光构件表面处水的 接触角之间的关系的例子的曲线图。图17是表示常规图像形成装置中受到连续图像形成的片材数和充电电势之间的 关系的例子的曲线图。图18是实施例5中的图像形成装置的示意性结构图。图19是关于实施例5中的充电控制的流程图。
具体实施例方式以下，将参照附图描述根据本发明的图像形成装置的实施例。首先，将描述AC充电方法和DC充电方法的特征。(AC充电方法)AC充电方法可通过施加振荡电压以在正侧和在负侧交替地导致放电，来实现均勻的充电。例如，已知施加用AC电压偏置的DC电压(DC偏移偏压)的形式的振荡电压，所述 AC电压具有不小于施加DC电压时待充电构件的放电开始阈值电压(充电开始电压)的两 倍的峰间电压。结果，能实现待充电构件的充电被均勻化的效果，以实现均勻充电。振荡电压的波形不限于正弦波，而是还可以是矩形波、三角波或脉冲波。并且，振 荡电压可包含通过周期性地接通和关断DC电压而形成的矩形波的电压、以及通过周期性 地改变DC电压的值而提供与AC电压和DC电压的叠加电压相同输出的电压。然而，在AC充电方法中，与DC充电方法相比，关于感光构件的放电量增加，使得诸 如感光构件磨损(磨耗)的感光构件劣化被加速，并且，在一些情况下，导致出现高温和高 湿度环境中放电产物所造成的诸如图像流动(image flow)的异常图像。图16是显示充电 次数和感光构件表面处水的接触角之间的关系的例子的曲线图。在AC充电方法中，与DC充电方法相比，感光构件表面处水的接触角的减小程度 大。这可归因于这样的结果，即通过充电产生的放电产物的影响，感光构件表面关于水的 可润湿性(wettability)程度增大。即，在AC充电方法中，与DC充电方法的情况相比，感 光构件处的电阻的降低程度大。(DC充电方法)如图6所示，在AC充电方法中，作为待充电构件的感光构件的表面电势基本上等 于施加的DC电压。另一方面，在DC充电方法中，作为待充电构件的感光构件的表面电势根 据Paschen定律从放电开始阈值(Vth)增大，使得感光构件表面电势的收敛(convergence) 性能劣于AC充电方法中的感光构件表面电势的收敛性能。特别是，在关于充电构件或感光 构件的电阻存在差异的情况下，在DC充电方法中，电阻差导致电势差。当导致了充电电势 (Vd)的电势不均勻性且用相同的光量实现曝光时，曝光之后的显影对比度(contrast)也 导致电势差。结果，导致图像浓度差的问题。图17是显示当在DC充电方法中和在AC充电 方法中同一感光构件被接触充电构件进行充电以具有-500V的充电电势时，感光构件表面 电势随时间的变化的曲线图。具体而言，在DC充电方法中，施加-1100V的DC电压。在AC 充电方法中，施加-500V的DC电压和1600Vpp的AC电压(峰间电压)。在电子照相图像形 成装置中，在将初始充电电势设置在-500V之后，通过连续的图像形成来测量表面电势随 时间的变化。由图17的结果可理解，在AC充电方法中，-500V的充电电势不随时间变化，但在 DC充电方法中，当设置在-500V的初始充电电势下的施加的偏压被连续使用时，-500V的充 电电势被改变。这是因为，在连续的图像形成期间，感光构件或接触充电构件的电阻增大， 因此在DC充电方法中充电性能下降。在AC充电方法中，充电电势收敛于施加的DC偏压， 使得感光构件表面电势被保持在-500V。因此，即使当初始充电电势可被设置在预定值时， 在DC充电方法的情况下，也难以在相同的施加的DC偏压下长期保持充电电势。<实施例1>1.图像形成装置的一般结构图1是用于示出图像形成装置的一般结构的示意图。在本实施例中，图像形成装 置是激光束打印机，其利用转印型电子照相处理，为接触充电型和反转显影型，并且以A3 尺寸为最大片材通过尺寸。
在本实施例中，图像形成装置包含作为第一图像承载构件的可旋转鼓型电子照相 感光构件1 (以下称为感光鼓)。在感光鼓1周围，沿着感光鼓1的旋转方向(逆时针方 向)，设置包含表征本发明的充电器件2A的图像处理部件。即，设置具有作为接触充电构件 的充电辊2的充电器件(辊充电器)2A、显影器件4、作为接触转印构件的转印辊5和清洁 器件7。在充电辊2和显影器件4之间的空间之上，设置曝光器件3。此外，在形成在感光 鼓1和转印辊5之间的转印部分d的相对于转印材料传输方向的下游侧，设置定影器件6。(感光鼓)感光鼓1在本实施例中是外直径为30mm的可充负电的有机光电导体(OPC)感光 构件，并且，通过驱动器件(未示出)的驱动，沿由箭头Rl指示的方向(逆时针方向)以 210mm/sec的处理速度(外周(peripheral)速度)被旋转驱动。如图2所示，通过在铝制 柱体(导电性鼓基板)Ia的表面上依次涂敷由用于在抑制光的干涉的同时改善对于上层的 附着性的底涂层lb、光电荷产生层Ic和电荷输运层Id构成的三个层，构成感光鼓1。(充电器件)充电辊2在其芯金属2a的两个端部处被轴支撑构件(未示出)可旋转地保持，并 且被设置为通过被推压弹簧(urging spring) 2e向着感光鼓1的中心方向推压而与感光鼓 1的表面接触，从而以预定的推压力与感光鼓1压接。因此，充电辊2通过感光鼓1的旋转 驱动沿箭头R2指示的方向旋转。感光鼓1和充电辊2之间的压接部分是充电部分(充电 压合部(nip))a。顺便提及，图1所示的位置g是紧接充电部分之前的位置。在预定的条件下从电源Sl向充电辊2的芯金属2a施加充电偏压，使得感光鼓1的 外周表面被接触充电至预定的极性和预定的电势。在本实施例中，施加给充电辊2的充电 偏压在图像形成期间仅为DC偏压，而在用于确定非图像形成期间的DC偏压值的控制期间 是作为试验偏压的DC偏压和AC偏压的组合。更具体而言，通过DC偏压，感光鼓1的外周 表面被均勻地接触充电至_500V(暗电势Vd)。此外，控制期间施加的AC的频率为2kHz。此外，充电辊2关于其纵向具有320mm的长度。如图2所示，充电辊2在芯金属 (支撑构件)2a周围具有三层结构，所述三层结构由依次相继层叠的下层2b、中间层2c和 表面层2d构成。下层2b是用于降低充电噪声的泡沫海绵(foam sponge)层，表面层2d是 被设置用于即使当在感光鼓1上存在诸如针孔的缺陷时也防止发生泄漏的保护层。更具体而言，本实施例中的充电辊2具有以下规格。芯金属2a 直径为6mm的不锈钢棒下层2b 碳分散的泡沫EPDM (比重0. 5g/cm3,体积电阻率102-109ohm · cm，层厚 度3. Omm)中间层2c 碳分散的NBR橡胶(体积电阻率102-105ohm · cm，层厚度700 μ m)表面层2d 其中设置有氧化锡和碳粒子的氟化“Torejin”树脂(体积电阻率 IO7-IO10Ohm · cm,表面粗糙度(JIS十点平均表面粗糙度Ra) 1. 5 μ m，层厚度=IOym)(DC电流值测量电路)如图4的框图所示，图像形成装置包含用于测量在感光鼓1和充电辊2之间通过 的DC电流值的DC电流值测量电路14。在本实施例中，DC电流值测量电路14被设置在电 源Sl和充电辊2之间。结果，DC电流值测量电路14可检测从电源Sl流向充电辊2的电流的量。顺便提及，可仅要求DC电流值测量电路14可测量感光鼓1和充电辊2之间的DC电流值，因此DC电流值测量电路14也可被设置在感光鼓1和地之间。后面将描述DC电流 值测量电路和另一电路之间的连接关系。(图像形成部分处的其它构件)在本实施例中，曝光器件3是使用半导体激光器的激光束扫描仪。激光束扫描仪3 输出与从未示出的主机处理设备(诸如图像读取设备)输入的图像信号对应地被调制的激 光(束)，并且，在曝光位置b处使感光鼓1的均勻充电表面受到对于光L的扫描曝光(图 像曝光)。通过对于光L的这种扫描曝光，已被激光L照射的感光鼓1的表面的电势下降， 使得与通过对于光L的扫描曝光获得的图像信息对应地在感光鼓1表面上相继形成静电潜 像。显影器件4在本实施例中是二组分磁刷显影型的反转显影器件，向感光鼓1表面 的曝光部分(亮部分)供给调色剂。调色剂沉积于静电潜像上，使得静电潜像被反转显影 (可视化)。显影器件4包含显影容器4a、设置在显影容器4a的开口处并且可沿箭头R4 指示的方向旋转的非磁性显影套筒4b、以及包含于显影套筒4b中的固定磁体辊4c。显影 容器4a中的显影剂(调色剂)4e以薄层被涂敷于显影套筒4b上，并且被传输到显影套筒 4b与感光鼓1相对的显影部分C。显影容器4a中的显影剂4e是调色剂和磁性载体的混合 物，在通过两个显影剂搅拌构件4f的旋转被均勻搅拌的同时被向着显影套筒4b传输。在 本实施例中，磁性载体具有约IO13Ohm -cm的电阻率和40 μ m的粒子尺寸，并且，调色剂通过 与磁性载体的摩擦而被摩擦充电至负极性。由浓度传感器(未示出)检测显影容器4a中 的调色剂含量(浓度)。基于该检测信息，从调色剂储槽4g适量地将调色剂供给至显影容 器4a，使得调色剂含量被调整在恒定的水平。显影套筒4b在显影部分c处将相对于感光鼓1的最近距离保持在300 μ m的同 时，被靠近感光鼓1并与感光鼓1相对地设置。在显影部分C处，沿与感光鼓1的旋转方向 (逆时针方向)相反的方向旋转地驱动显影套筒4b。从电源S2向显影套筒4b施加预定的 偏压。在本实施例中，施加给显影套筒4b的显影偏压是用AC电压(Vac)偏置的DC电压 (Vdc)的形式的振荡电压。更具体而言，在本实施例中，显影偏压是用AC电压(频率8kHz， 峰间电压1800Vpp)偏置的DC电压(-320V)的形式的振荡电压。转印辊5以预定的推压力与感光鼓1压接而形成转印部分d，并且可沿由箭头R5 指示的方向旋转。此外，向转印辊5施加(与作为调色剂的正常充电极性的负极性相反的 正极性的)转印偏压(在本实施例中为+500V)。结果，在转印部分d处，感光鼓1表面上的 转印图像被转印到作为第二图像承载构件的转印材料P(诸如片材(纸))上。定影器件6包含可沿由箭头指示的方向旋转的定影辊6a和加压辊6b，并且在定影 辊6a和加压辊6b之间的定影压合部处压合传输转印材料P的同时，热压在转印材料P的 表面上被转印的调色剂图像，从而对调色剂图像热定影。将调色剂图像转印到转印材料P上之后的感光鼓1的表面被用清洁器件7的清洁 刀片7a摩擦，以从其去除未被转印的调色剂，从而被清洁。然后，使感光鼓1重复地进行图 像形成。在图1中，附图标记e表示清洁刀片7a的感光鼓表面压接部分。2.图像形成装置的操作序列图3示出上述打印机(图像形成装置)的操作序列。以下将参照图3来描述图像形成装置的操作。
a.初始旋转操作(预多次旋转步骤)在打印机致动期间的致动操作时段(预热(warm-up)时段)中，通过接通(主) 电源开关而旋转地驱动感光鼓，并且执行诸如将定影器件预热到预定温度的预定处理器件 (设备)的预备操作。b.用于打印的预备旋转操作(预旋转步骤)在从打印信号被输入直到实际执行图像形成(打印)步骤操作的、图像形成之前 的预备旋转操作时段中，当在初始旋转操作期间输入打印信号时，继初始旋转操作之后执 行该预备旋转操作。当打印信号未被输入时，在完成初始旋转操作之后，主马达的驱动一度 被中断，以使感光鼓的旋转驱动停止，从而打印机保持在待机(等待)状态，直到打印信号 被输入。当打印信号被输入时，执行用于打印的预备旋转操作。在本实施例中，在用于打印 的该预备旋转操作时段中，执行对于在打印步骤中的充电处理中施加的DC偏压值的算术 计算和确定程序。将在后面更加具体地描述这一点。c.打印步骤(图像形成步骤)当完成了用于打印的预备旋转操作时，实施关于旋转的感光鼓的图像形成处理， 然后，形成在旋转的感光鼓表面上的调色剂图像被转印到转印材料上并且被定影器件定 影，使得打印出形成了图像的产品。在连续打印模式的情况下，相应于预设的片材数(η张片材)重复执行上述打印步
马聚οd.片材间隔步骤该步骤对应于非片材通过状态时段，该非片材通过状态时段从转印材料的后端通 过转印部分d之后，直到随后的转印材料的前端到达转印部分d。e.后旋转操作在预定时段中，即使在完成了用于最后的转印材料的打印步骤之后，也以主马达 驱动被继续一定时间的方式来执行后旋转操作，以旋转驱动感光鼓，由此执行预定的后操作。f.待机当完成了预定的后操作时，主马达驱动被停止以停止感光鼓的旋转驱动，然后，打印机保持在待机状态，直到输入了随后的打印开始信号。在仅在一张片材上打印的情况下， 在完成打印之后，打印机在完成了后旋转操作之后处于待机状态。在待机状态中，当打印开 始信号被输入时，打印机进入到预旋转步骤。在上述的C.打印步骤期间对应于在图像形成期间。此外，在上述的a.初始旋转 操作、b.用于打印的预备旋转操作、d.片材间隔步骤和e.后旋转操作期间对应于在非图像 形成期间。3.框4是关于充电辊2的充电偏压施加系统的框图。借助于通过芯金属2a从电源 Sl向充电辊2施加DC电压，旋转的感光鼓1的外周表面被充电至预定的电势。此外，借助 于通过芯金属2a从电源Sl向充电辊2施加预定的振荡电压，旋转的感光鼓1的外周表面 被充电至预定的电势，其中所述预定的振荡电压采用下述形式用具有频率f的AC电压偏 置的DC电压(S卩，偏压Vdc+Vac)。作为对于充电辊2的电压施加部件的电源Sl包含DC电源11和AC电源12。作为控制部件的控制电路13具有下述功能对电源Sl进行控制，使得通过实现 DC电源11和AC电源12的开/关(0N/0FF)控制，充电辊2被供给DC电压或用AC电压偏 置的DC电压的形式的振荡(叠加)电压。控制电路13还具有下述功能控制要被从DC电 源11向充电辊2施加的DC电压的值、以及要被从AC电源12向充电辊2施加的AC电压的 峰间电压或AC电流的值。作为用于测量(检测)从感光鼓1流向充电辊2的DC电流的值 的电流检测部件，设置DC电流值测量电路14。关于测量的DC电流值的信息从该电路14被 输入到上述的控制电路13中。此外，控制电路13具有下述功能基于从DC电流值测量电 路14输入的DC电流值信息，执行要在图像形成步骤中的充电处理中施加给充电辊2的DC 偏压的算术计算和确定程序。4.关于控制的流程图下面，将基于流程图描述打印期间要向充电辊2施加的DC偏压的控制方法。图5 示出用于确定充电偏压的控制的流程图的例子。在本实施例中，在非图像形成期间实施用 于确定充电偏压的控制。在本实施例中，作为要在充电偏压控制期间向充电辊施加的充电偏压的值，使用等于图像形成期间的充电偏压的值的值。以下将具体描述该控制方法中的各步骤。作为控制部件的控制电路13如图5的流程图所示的那样控制图像形成装置的各 部分。作为控制部件的控制电路13取决于处理的定时是否为充电偏压控制定时来改变 处理。控制电路13在充电偏压控制定时的情况下执行S102的处理，而在处理定时不是充 电偏压控制定时的情况下执行S105的处理(SlOl)。在SlOl中，在处理定时被判断为充电偏压控制定时的情况下，控制电路13将充电 DC偏压设为-500V，并且将充电AC偏压的峰间电压(Vpp)设为放电开始电压(Vth)的两倍 的值。并且，控制电路13将显影偏压设为-320V，并将转印偏压设为+500V(S102)。这里， 将用充电AC偏压偏置的充电DC偏压的形式的、用于充电偏压控制的偏压称为试验偏压。在S102中设定的条件下，测量在感光鼓和充电辊之间流动的电流的值之中的充 电DC电流值(DC电流分量)(S103)。控制电路基于当施加了试验偏压时流动的DC电流的值，确定在图像形成期间要 向充电辊施加的充电DC偏压的值(S104)。在S104中确定了充电DC偏压的情况下，基于所确定的DC偏压来实现图像形成。 并且，在处理定时不是充电偏压控制定时的情况下，通过施加由前面的充电偏压控制确定 的充电DC偏压，实现图像形成(S105)。将使用特定的例子来进行解释。在本实施例中，如图5所示，充电DC偏压(施加 的DC电压)为-500V，显影偏压为-320V，转印偏压为+500V。因此，这些偏压被设定在恒定 的值。并且，作为充电AC偏压(施加的AC电压)，施加不小于如图6所示的在例如温度为 23°C和湿度为50% RH的环境下测量的DC充电方法中的放电开始电压Vth的两倍的峰间 电压(Vpp)。在图6中，-600V为Vth。并且，图7是示出在上述条件(23°C /50% RH ；施加 的DC:-500V)下AC偏压的峰间电压和感光构件表面电势之间的关系的曲线图。作为Vth 的两倍的值为1200Vpp，并且，在等于或大于1200Vpp的峰间电压下，感光构件表面电势恒定为-500V。在本实施例中，施加1500Vpp。并且，图8是示出在上述条件(23°C /50% RH ； 施加的DC:-500V)下AC偏压的峰间电压和DC电流值之间的关系的曲线图。在不小于作 为Vth的两倍的1200Vpp的峰间电压下，施加DC+AC期间(施加试验偏压期间)的DC电 流值是恒定的。因此，在本实施例中，即使当施加比1200Vpp大的1500Vpp时也为恒定值 的-35 μ A的DC电流值被取作设定的充电电流值。在标准环境中，Vth为600V，Vth的两倍 的值为1200V。在本实施例中，出于安全原因施加1500Vpp。也可通过设置用于检测在感光 构件和充电辊之间通过的AC电流的值的AC安培计，实现放电电流值控制。在图像形成期间，S卩，在正常操作期间，实现所谓的恒流控制，其中，通过使用DC 充电偏压作为施加的偏压、并使用如上所述被设定在-35 μ A的恒定值的DC电流值，确定施 加的DC偏压。这样，通过在非图像形成期间在施加AC+DC充电偏压作为试验偏压下在恒定的充 电电势时仅获得一个DC电流值Ia，可以容易地获得在各充电条件是相同条件的图像形成 期间仅为DC充电所需的DC电流值la。顺便提及，在本实施例中，通过用-35 μ A的DC电流 值实现恒流控制，感光构件表面电势在图像形成期间稳定在Vd(-500V)。这是因为感光构件(感光鼓)的表面电势主要由DC电流分量确定。S卩，通过施 加用AC电流偏置的DC电流的形式的试验偏压，可以检测当充电电压VD为施加的DC电压 (-500V)时流动的DC电流分量。然后，在图像形成期间，要向充电辊施加的充电偏压可被控 制，以提供在施加试验偏压时检测的DC电流值。结果，即使在图像形成期间仅施加DC偏压的情况下，也可以在不使用用于测量感 光鼓的表面电势的电势传感器的情况下，使得感光鼓的表面电势为希望的值。因此，通过在图像形成期间实现DC充电，与AC+DC充电的情况相比，可以减少放电 产物的产生量。出于这个原因，即使当实现连续的图像形成时，也可以长期地降低诸如感光 构件磨损的感光构件劣化的程度。并且，还可以抑制高温和高湿度环境中放电产物所导致 的诸如图像流动的异常图像的出现。并且，不需要用电势传感器等测量感光构件表面电势， 使得能够在节省空间的图像形成装置中设定并保持稳定的充电电势。〈实施例2>在本实施例中，采用图像形成装置具有预曝光器件的构造。1.图像形成装置的一般结构图9示出非图像形成期间和图像形成期间的充电部分a(图1)和紧接充电部分之 前的部分(位置)g(图1)处的感光构件表面电势的测量结果。如图9所示，在非图像形成 (没有曝光)期间的情况下，转印之后的感光构件表面电势是平的。但是，在图像形成(具 有曝光)的情况下，在一些场合中，与非曝光部分相比，转印之后的感光构件表面电势在曝 光部分处在本实施例中导致2V的轻微电势差。在本实施例中，感光构件表面被充电成负极性，并且，通过曝光在感光构件内部产 生正电荷，使得表面电势被消除以形成静电潜像。但是，在一些情况下，取决于感光鼓的材 料、曝光量等，不能消除感光构件中的正电荷，从而导致正的存储(memory)。在该存储在转 印部分处未被均勻化的情况下，在紧接充电部分之前的部分g处，导致出现曝光部分和非 曝光部分之间的电势差(以下称为幻影(ghost)电势)。因此，在图像形成期间和在非图像形成期间，当导致出现充电部分a和紧接充电部分之前的部分g之间的电势差时，即使如实施例1那样在图像形成期间施加在非图像形 成期间获得的充电DC电流值Ia时，也导致出现充电电势的轻微误差。鉴于这个问题，在本实施例中，如图10所示，在感光鼓1的转印部分d和充电部分 a之间设置预曝光器件8。即使当在转印之后导致出现幻影电势时，感光鼓的纵向表面也通 过预曝光器件8再次被均勻曝光，从而使得幻影电势可被均勻地变平(level off)。2.关于控制的流程11表示非图像形成期间的充电偏压控制的流程图的例子。与实施例1类似，作 为控制部件的控制电路如流程图所示的那样控制图像形成装置的各部分。控制电路用充电 偏压控制定时执行以下的S202的处理到S204的处理。控制电路确定是否应在S201中实 现充电偏压控制。控制电路在充电偏压控制定时的情况下执行S202的处理，而在处理定时 不是充电偏压控制定时的情况下执行S205的处理。在充电偏压控制定时的情况下，控制电路将充电DC偏压设为-500V，并且将充电 AC偏压设为放电开始电压值(Vth)的两倍的值。并且，控制电路将显影偏压设为-320V，并 将转印偏压设为+500V，以实现预曝光(S202)。在充电偏压控制定时的情况下，如S202所 示，DC偏压与AC偏压叠加(试验偏压)。在施加试验偏压时流动的电流的值之中，测量DC 电流的值(S203)。控制电路基于在S203中测量的当施加试验偏压时流动的DC电流的值， 确定充电DC偏压的值(S204)。当在S204中确定了充电DC偏压的情况下，基于确定的DC偏压来实现图像形成。 并且，在处理定时不是充电偏压控制定时的情况下，通过施加由前面的充电偏压控制确定 的充电DC偏压，实现图像形成(S205)。将使用特定的例子来进行解释。非图像形成期间的偏压条件和操作条件与图像形 成期间的那些相同。在本实施例中，如图11所示，充电DC偏压为-500V，显影偏压为-320V， 转印偏压为+500V。因此，这些偏压被设为恒定的值。并且，执行预曝光(“开(ON)”)。并 且，作为充电AC偏压，施加不小于如图6所示的在例如温度为23°C和湿度为50% RH的环 境下测量的DC充电方法中的放电开始电压Vth的两倍的峰间电压(Vpp)。在图6中，-600V 为Vth。并且，图12是示出在以上条件(23°C /50% RH;施加的DC :_500V ；预曝光开) 下AC偏压的峰间电压和感光构件表面电势之间的关系的曲线图。作为Vth的两倍的值为 1200Vpp，在等于或大于1200Vpp的峰间电压下，感光构件表面电势恒定为-500V。在本实施 例中，施加1500Vpp。并且，图13是示出在以上条件(23°C /50% RH ；施加的DC :_500V ；预 曝光开)下AC偏压的峰间电压和DC电流值之间的关系的曲线图。在不小于作为Vth的 两倍的1200Vpp的峰间电压下，施加DC+AC期间(即，施加试验偏压期间)的DC电流值是 恒定的。因此，在本实施例中，即使当施加比1200Vpp大的1500Vpp时也为恒定值的_38 μ A 的DC电流值被取作设定的充电电流值。在图像形成期间，实现所谓的恒流控制，其中，通过使用DC充电偏压作为施加的 偏压、并使用如上所述被设定为-38 μ A的恒定值的DC电流值，确定施加的DC偏压。这样，通过执行预曝光，即使在由于感光构件材料、曝光量等的变化而导致出现幻影电势的情况下，也能够容易地获得图像形成期间的所需的充电DC电流值。〈实施例3>在实施例1和2中，描述了下述情况图像形成期间的感光构件表面电势与非图像形成期间的控制期间的感光构件表面电势彼此相等。图14是示出充电DC电流值和感光构件表面电势之间的关系的曲线图。充电DC 电流值和感光构件表面电势之间的关系是正比关系，使得当在一个点处(例如，在本实施 例中在-500V的感光构件表面电势处)的-35 μ A的充电DC电流值可被测量时，也可以根 据下式来设置所希望的感光构件表面电势所需的充电DC电流值[感光构件表面电势]=(500/35)X [充电DC电流值]。这样，在非图像形成期间仅在一个点处由DC+AC充电方法获得使预定的感光构件 表面电势稳定的范围中的充电DC电流值，并且，从充电DC电流值和预定的感光构件表面电 势，还可以计算对于另一感光构件表面电势需要设定的充电DC电流值(I)。S卩，当在非图像 形成期间施加AC电压的情况下DC电流值为la、提供DC电流值Ia的DC电压值为Va、并且 用于获得在图像形成期间所需的感光构件表面电势的DC电压值和DC电流值分别为V和I 时，满足下式充电DC电压值(V) = (Va/Ia) X充电DC电流值(I)，即，I = (V/Va) XIa。这里，当计算非图像形成期间的控制期间施加的DC电压Va和图像形成期间施加 的DC电压V之间的比(V/Va)时，该比由预定的常数D表示。即，在图像形成期间，通过实现恒流控制以使得DC电流值为IaXD，感光构件表面 电势可被设为希望的电势V。〈实施例4>图15是表示当从电源Sl (图1)施加的DC电压在几个水平(level)上增大或减 小时DC电流值的变化的曲线图。当从DC电压和DC电流之间的关系获得所需的DC电流值 Ia时，还可以从图15的曲线图获得所需的施加DC电压Va。例如，在本实施例中，当所需的DC电流Ia为-35 μ A时，所需的施加DC电压Va 为-1100V。通过使该DC电压Va经受恒压控制并且在图像形成期间施加DC电压Va，也可 以将充电电势保持在预定电势(水平)。但是，当获得如图15所示的DC电压和DC电流之间的关系时，在显影器件中，在控 制期间存在出现诸如载体沉积或雾(fog)的问题的可能性。因此，如实施例1中所述，可能 希望以恒定的电流进行控制。顺便提及，在本实施例(实施例4)中，以上描述了图像形成期间的感光构件表面 电势与非图像形成期间的控制期间的感光构件表面电势相同的情况。但是，也可采用下述 修改的实施例。如从图15理解的那样，当在非图像形成期间的控制期间施加预定的AC电压以获 得充电DC电流值la、并且此时施加的DC电压为Va时，DC电压Va和图像形成期间施加的 DC电压值V之间的比(V/Va)为预定的常数D。S卩，在图像形成期间，通过实现恒流控制使得DC电压值为Va X D，感光构件表面电 势可被设为希望的电势(水平)。在以上实施例中，在与打印机的非图像形成期间对应的用于打印的预备旋转操作 时段中，对于打印步骤的充电处理中的适当的施加DC电流值的算术计算和确定程序的执 行时段不限于如在以上实施例中的打印机的情况中用于打印的预备旋转操作时段。也可在其它的非图像形成操作期间，即，在初始旋转操作期间、在片材间隔步骤期间和在后旋转操 作期间执行该程序，还可在多个非图像形成操作期间执行该程序。并且，在以上实施例中， 为了消除幻影电势，预曝光器件被取作例子，但是，作为预曝光器件以外的另一器件，也可 使用用于在通过转印器件施加偏压之后将偏压施加到感光构件上的放电(电荷去除)器 件。在实施例4中，通过使用被增大或减小的几个DC电压值，获得用于提供恒定DC电 流值的DC电压值，但是，也可通过一度实现恒流控制以提供DC电流值、然后通过读取恒流 控制时的DC电压值，实现恒压控制。并且，使用清洁(清洁器)构件的图像形成装置被用 作例子，但是，对于使用所谓的无清洁器系统(其中，未设置清洁构件，并且通过显影器件 来实现同时的显影和清洁)的图像形成装置中的充电控制部件，也可以实现类似的效果。在上述各实施例中，采用了将充电辊用作柔性接触充电构件的构造，但是，作为另 一柔性接触充电构件，可使用具有诸如毛刷、毡制品(felt)和布的形状或材料的那些构 件。并且，通过组合各种材料，可得到具有适当的弹性、导电性、表面性质和耐久性的那些构 件。作为上述实施例中向充电辊2和显影套筒4b施加的振荡电场的AC电压分量(AC 分量；电压值周期性改变的电压)的波形，可以适当地使用正弦波、矩形波、三角波等。并 且，也可以使用通过周期性接通和关断DC电源而形成的矩形波。并且，从成本的角度看， 下述方法是有效的手段其中，电源对于施加给充电辊和显影套筒的振荡电场是公用的，并 且，脉宽调制被执行，以在用于充电和显影的振荡电场之间分割频率和波形。并且，在上述 实施例中，使用曝光器件，所述曝光器件是作为对于感光鼓1的充电表面的曝光部件(信 息写入部件)和预曝光部件的激光扫描部件，但是，也可使用数字曝光部件，所述数字曝光 部件使用诸如LED的固体发光元件。此外，也可使用作为原稿照明光源的使用卤素灯、荧 光灯等的模拟型图像曝光部件。此外，在上述实施例中，执行使用转印辊作为转印部件的 辊转印，但是，也可以采用诸如刀片转印和带转印的其它接触转印充电方法、以及使用电晕 (corona)充电器的非接触转印充电方法。此外，在上述实施例中，使用其中形成在感光鼓上 的单一颜色(单色)调色剂图像被直接转印到转印材料上的图像形成装置。但是，本发明 也可应用于下述图像形成装置其中，通过使用诸如转印鼓或转印带的中间转印构件，通过 多次转印等，不仅形成单一颜色图像，而且形成多色或全色图像。〈实施例5>以下，将描述用于实现图像形成装置中的AC电源的共用化的构造。在本实施例 中，采用这样的构造用于用黑色(Bk)调色剂形成图像的Bk站不具有AC电源，但是彩色站 (Y、M和C)具有AC电源。在该构造中，当确定Bk站的充电DC偏压时，通过使用开关来使 用彩色站的AC电源。对于所有的彩色站，AC电源也可是单个AC电源。并且，不仅对于用 于充电的那些部件，而且对于用于显影的那些部件，AC电源可是共用的。下面将描述一般 结构，然后将沿着流程图描述充电偏压控制。1.图像形成装置的一般结构图18是表示全色图像形成装置的例子的示意性结构图。该图像形成装置包含四个站，所述四个站由用于形成黄色图像的图像形成部分Y、用于形成品红色图像的图像形成 部分M、用于形成青色图像的图像形成部分C、和图像形成部分Bk构成。以规则的间隔将这四个图像形成部分(站)设置在一条线上(所谓的级联型图像形成装置)。这里，将通过关 注C (青色)站和Bk (黑色)站来进行解释。在图像形成部分C和Bk处，分别设置感光鼓IOlc和101d。在感光鼓IOlc和IOld 周围，分别设置充电辊102c和102d、曝光器件103c和103d、显影器件104c和104d、转印 辊105c和105d、以及鼓清洁器件106c和106d。在显影器件104c和104d中，分别容纳青 色调色剂和黑色调色剂。在由上述图像形成装置进行的对于记录材料的全色图像形成方法中，通过电子照 相处理分别形成在感光鼓IOlC和IOld上的彩色调色剂图像被各自的转印辊相继转印到中 间转印带107上。此后，由未示出的二次转印器件将调色剂图像转印到记录材料上，并由未 示出的定影器件将调色剂图像定影在记录材料上。从高压供电电路(充电偏压电源)200 向充电辊102c和102d施加充电偏压，使得感光鼓IOlc和IOld的表面被均勻充电至预定 的电势。高压供电电路200通过组合使用AC电压电路201、DC电压产生电路202和DC电 压放大电路203来产生偏压。在本实施例中，在彩色站和黑色站处，基于使用频率关系，分别地使用用于彩色的 电源和用于黑色的电源。在上述全色图像形成装置中，存在输出全色图像的情况和输出 Bk(单一颜色)图像的情况。在市场上，全色对Bk (单一颜色)的输出比为1 5，因此，Bk 站的使用频率较大。在这种情况下，当形成全色图像时，使各站处的感光鼓相似地进行充电，从而各彩 色站处的感光鼓和黑色站处的感光鼓之间的寿命差增大。即，在Bk(单一颜色)模式中，不 在彩色站处执行充电，使得仅增大Bk站处的感光鼓的磨损量。因此，在本实施例中，为了减少全色模式和Bk (单一颜色)模式中的感光鼓使用频 率之间的磨损量的差异，在图像形成期间，使各彩色站处的充电辊进行AC+DC充电，使Bk站 处的充电辊进行DC充电。在图18中，由DC电压产生电路202中的DC电压产生电路206c施加要施加给C 站处的充电辊102c的DC电压。DC电压值的幅度由DC电压放大电路203中的DC电压放 大电路207c调整。并且，由AC电压电路201中的AC电压产生电路204c施加要施加给充 电辊102c的AC电压。AC电压值的幅度由AC电压电路201中的AC电压放大电路205c调整。并且，由DC电压产生电路202中的DC电压产生电路206d施加要施加给Bk站处 的充电辊102d的DC电压。DC电压值的幅度由DC电压放大电路203中的DC电压放大电 路207d调整。附图标记30表示用于在由Bk站的DC电压产生电路施加的DC电压上叠加 来自C站的AC电压电路201的AC电压的开关。当开关30位于位置(a)处时，不施加要向 Bk站施加的AC电压(关断(OFF))。当开关30位于位置(b)处时，施加要向Bk站施加的 AC电压(接通(ON))。控制电路50具有下述功能对电源200进行控制，使得通过实现电源200的开/ 关(0N/0FF)控制，充电辊102c和102d被供给DC电压或用AC电压偏置的DC电压的形式 的振荡(叠加)电压。控制电路50还具有下述功能控制要向充电辊102d施加的DC电压 的值、和要向充电辊102d施加的AC电压的峰间电压或AC电流的值。作为用于测量从感光 鼓IOld流向充电辊102d的DC电流的值的部件，设置DC电流值测量电路40。关于测量的DC电流值的信息从该电路40输入到上述控制电路50中。并且，控制电路50具有下述功 能基于从DC电流值测量电路40输入的DC电流值信息，执行在图像形成步骤中的充电处 理中要向充电辊102施加的DC偏压的算术计算和确定程序。2.关于电源共用化期间的控制的流程图下面，将描述在打印期间向充电辊102d施加的DC偏压的控制方法。图19是非图 像形成期间的充电偏压控制的流程图的例子。以下将沿着流程图描述通过控制电路来控制 各图像形成部分的过程。控制电路50判断处理定时是否为充电偏压控制定时(S301)。在充电偏压控制定 时的情况下，控制电路50执行S302的处理，而在处理定时不是充电偏压控制定时的情况 下，控制电路执行S307的处理。当处理定时是充电偏压控制定时(在非图像形成期间)时，控制电路50接通开关 30。即，在图18中，开关30被移到位置(b) (S302)。然后，在Bk站处，使得转印和显影偏压条件的值与图像形成期间的值相同，并且， 为了使得充电电势值与图像形成期间的值相等，施加下述充电偏压所述充电偏压包含等 于充电电势值的施加DC电压值、和不小于Vth的两倍的作为施加AC电压值的峰间电压。 作为充电AC偏压，施加不小于如图6所示的在例如温度为23°C和湿度为50% RH的环境下 测量的DC充电方法中的放电开始电压Vth的两倍的峰间电压(Vpp)。在图6中，-600V为 Vth0并且，图7是表示在以上条件下AC偏压的峰间电压和感光构件表面电势之间的关系 的曲线图。作为Vth的两倍的值为1200Vpp，并且，在等于或大于1200Vpp的峰间电压下， 感光构件表面电势恒定为-500V。在本实施例中，向充电辊102d施加1500Vpp的AC偏压。 并且，施加-500V的DC偏压。并且，在Bk站处，显影偏压恒定为-320V，转印偏压恒定为 +500V(S303)。因此，在Bk站处，与从C站的AC电源供给的AC偏压叠加的DC偏压的形式 的试验偏压被施加到充电辊。由DC电流值测量电路40测量当向充电辊施加试验偏压时通过充电辊102d的DC 电流(S304)。在本实施例中，测量的DC电流值为-35μΑ。该电流值被确定为图像形成期 间的DC电流值(S305)。控制电路50关断开关30。S卩，在图18中，开关30返回位置(a) (S306)。然后，过程进行到图像形成操作(S307)。当在S301中处理定时不是充电偏压控制 定时时，过程照原样进行到图像形成操作(S307)。因此，在充电偏压控制定时上，由来自另一站的AC偏压确定所需DC电流值，并且， 通过在图像形成期间实现DC充电，与AC+DC充电的情况相比，可以减少放电产物的产生量。 结果，即使当实现连续的图像形成时，也可以长期降低诸如感光构件磨损的感光构件劣化 的程度。并且，还可以抑制高温和高湿度环境中放电产物所引起的诸如图像流动的异常图 像的出现。并且，不需要用电势传感器等测量感光构件表面电势，从而能够在节省空间的图 像形成装置中设定并保持稳定的充电电势。尽管已参照这里公开的结构描述了本发明，但本发明不限于所阐述的细节，并且，本申请意图在于涵盖可进入改进目的或随附权利要求的范围之内的这种修改或变化。
权利要求
一种图像形成装置，包括可旋转的感光构件；充电部件，用于通过被供给充电偏压而使所述感光构件充电；电流检测部件，用于检测当向所述充电部件施加用预定交流电压偏置的预定直流电压的形式的试验偏压以使得在所述感光构件和所述充电部件之间放电时流动的直流电流；以及控制部件，用于基于所述电流检测部件的输出来控制所述充电偏压。
2.根据权利要求1的图像形成装置，其中，所述试验偏压的所述预定交流电压的峰间 电压不小于当向所述充电部件施加直流电压时关于所述感光构件的放电开始电压的两倍。
3.根据权利要求2的图像形成装置，其中，所述控制部件以恒定电流控制所述充电偏
全文摘要
本发明涉及一种图像形成装置。该图像形成装置包括可旋转的感光构件；充电器件，用于通过被供给充电偏压而对感光构件充电；电流检测器件，用于检测当向充电器件施加用预定AC电压偏置的预定DC电压的形式的试验偏压以使得在感光构件和充电器件之间放电时流动的DC电流；和控制器件，用于基于电流检测器件的输出来控制充电偏压。
文档编号G03G15/02GK101840179SQ20101013577
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月16日 优先权日2009年3月17日
发明者渋谷健一 申请人:佳能株式会社