图像形成装置和图像形成方法

专利名称：图像形成装置和图像形成方法
图像形成装置和图像形成方法
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本申请基于并要求2009年9月16日提交的美国临时申请第No.61/242,992号的 优先权和权益，其全部内容结合于此作为参考。技术领域
本发明主要涉及图像处理装置及图像处理方法。
技术背景
复印机或打印机等图像形成装置使用了各种显影装置。例如，使用通过双组分 显影剂来进行显影的显影装置。通常，使用色调剂与载体的双组分显影剂的显影装置会 补给因显影操作而耗费的色调剂。然而，即使补给色调剂，在载体性能降低时，使色调 剂带电的性能也会下降。
日本专利申请公开特开平6-348134号公报中披露了一种用于抑制因载体性能下 降而引起色调剂的带电性能下降的滴流显影方式。在滴流显影方式中，对显影容器内的 色调剂补给新的载体并将过剩的显影剂从排出口排出。这样，新载体便渐渐替换劣化的 载体。
然而，在上述显影装置中，对显影容器内的载体的补给量要根据耗费的色调剂 量来决定。因此，尽管载体的劣化显著，还是会存在未补给足量的载体的情况。载体的 补给量不充分就会引起色调剂带电不足。色调剂带电不足时，显影的色调剂图像的画质 便会下降，或者产生图像模糊等不合宜状态的可能性更高。相反，过剩地补给载体时， 排出的是劣化程度低的载体，从而无谓地耗费了载体。
因此，若能对应载体的劣化恰当地向显影容器内补给载体，就不会无谓地耗费 载体，且能在得到清晰的显影图像的同时，防止图像模糊等不合宜状态，实现对画质的提尚。发明内容
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显影 器，使用由色调剂与载体组成的显影剂；色调剂附着量检测部，检测感光体上或中间转 印体上形成的色调剂的附着量；显影电压变更部，变更包含显影对比电压在内的多种电 压，以使检测到的色调剂的附着量变为规定范围的值；补给时间校正部，对应于变更的 上述显影对比电压的值，校正载体补给时间；以及载体补给部，在规定的定时下，按校 正后的载体补给时间补给载体。
根据本发明的另一方面，提供一种图像形成方法，该图像形成方法包括使用 含有色调剂和载体的显影剂检测感光体上或中间转印体上形成的色调剂的附着量；变更 包括显影对比电压的多种电压，以使检测出的色调剂的附着量变为规定范围内的值；与 变更的上述显影对比电压的值相对应地校正载体补给时间；以及在规定的定时下，按校正后的载体补给时间补给载体。
根据本发明的又一方面，提供一种图像形成装置，该图像形成装置包括显影 单元，使用含有色调剂与载体的显影剂；色调剂附着量检测单元，检测感光体上或中间 转印体上形成的色调剂的附着量；显影电压变更单元，变更包括显影对比电压在内的多 个电压，以使检测出的色调剂的附着量变为规定范围的值；载体补给时间校正单元，对 应于变更的上述显影对比电压的值，校正载体补给时间；以及载体补给单元，在规定的 定时下按校正后的载体补给时间补给载体。


图1是一实施方式中作为图像形成装置的彩色打印机的一例概略结构图。
图2是一实施方式的各处理单元的一例详细结构图。
图3是一实施方式的显影装置的一例立体图。
图4是一实施方式的显影装置的一例纵截面图。
图5是一实施方式的显影装置的一例横截面图。
图6是一实施方式的显影剂补给单元与显影装置的一例纵截面图。
图7是一实施方式的用于控制对各显影装置补给新载体的控制系统的一例框 图。
图8是一实施方式的图像形成装置中控制系统的一例示意性功能结构图。
图9是一实施方式的显影对比电压与色调剂带电量的关系的示例图。
图10是一实施方式的显影对比电压与校正系数的关系的示例图。
图11是一实施方式的概略画质维持控制处理步骤的示例流程图。
图12是一实施方式的栅偏压、未曝光部电位、曝光部电位、显影偏压的关系的 示例图。
图13是一实施方式的感光鼓上的图型区域与色调剂附着量测量部44的关系的示 例图。
图14是一实施方式的校正系数数据库中管理的一例载体补给时间校正系数数据 库的示意图。
图15是一实施方式的载体补给时间控制部的操作步骤的示例流程图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。
图1是一实施方式的作为图像形成装置的彩色打印机1的一例概略结构图。彩 色打印机1采用4串联式。处理速度为150mm/s。
彩色打印机1在上方具有排纸部3。彩色打印机1在中间转印带10的下侧具有 图像形成单元11。图像形成单元11包括沿着中间转印带10并列配置的4组处理单元 11Y、11M、IlC及11K。处理单元11Y、11M、IlC及IlK分别形成黄色(Y)、品红色 (M)、青色(C)、黑色(K)的色调剂图像。
图2是一实施方式中的各处理单元11Y、11M、IlC及IlK的详细结构例示图。 各处理单元11Y、11M、IlC及IlK分别具有作为图像载体的感光鼓12Y、12M、12C及12K。各感光鼓12Y、12M、12C及12K能沿箭头m方向旋转。在各感光鼓12Y、12M、 12C及12K的周围，沿着旋转方向分别配置了充电器13Y、13M、13C及13K、显影装置 14Y、14M、14C及14K以及感光体清洁器16Y、16M、16C及16K。各充电器13Y、 13M、13C及13K使各感光鼓12Y、12M、12C及12K均勻地带负(-)电。
从各感光鼓12Y、12M、12C及12K周围的充电器13Y、13M、13C及13K到显 影装置14Y、14M、14C及14K之间，由激光曝光装置17照射各自的曝光光。通过照射 曝光光在各感光鼓12Y、12M、12C及12K上形成静电潜像。各充电器13Y、13M、13C 及13K以及激光曝光装置17构成潜像形成部。
各显影装置14Y、14M、14C及14K使感光鼓12Y、12M、12C及12K上的静电 潜像显影。各显影装置14Y、14M、14C及14K使用作为显影剂的具有黄色(Y)、品红 (M)、青色(C)、黑色(K)各色色调剂与载体的双组分显影剂来进行显影。
中间转印带10架设在支承辊21、从动辊20及第一 第三张力辊22 M上并沿着箭头s方向旋转。
中间转印带10与感光鼓12Y、12M、12C及12K对置并接触。在中间转印带10 的与感光鼓12Y、12M、12C及12K对置的位置处设置有一次转印辊18Y、18M、18C及 18K。各一次转印辊18Y、18M、18C及18K将各感光鼓12Y、12M、12C及12K上形成 的色调剂图像一次转印到中间转印带10。
各感光体清洁器16Y、16M、16C及16K在一次转印后将各感光鼓12Y、12M、 12C及12K上残留的表面电荷去除。各感光体清洁器16Y、16M、16C及16K清除并回 收各感光鼓12Y、12M、12C及12K上的残留色调剂。
在中间转印带10的由支承辊21支撑的转印位置、即二次转印部处配置有二次转 印辊27。在二次转印部处，向支承辊21施加规定的二次转印偏压。当纸片穿过中间转 印带10与二次转印辊27之间时，中间转印带10上的色调剂图像二次转印到纸片上。纸 片P从供纸盒4或手动送纸结构31提供。二次转印结束后，由净带器IOa对中间转印带 10进行清洁。另外，在与张力辊22相对的位置上设置了用于测量中间转印带上的色调剂 附着量的色调剂附着量计39。
从供纸盒4到二次转印辊27之间设置有搓纸辊如、分离辊^a、传送辊2 及 对位辊对36。从手动送纸机构31的手动送纸托盘31a到对位辊对36之间设置有手动送 纸搓纸辊31b、手动送纸分离辊31c。而且，沿着纵传送路径34方向，在二次转印部的 下游设置有定影装置30。定影装置30将在二次转印部转印到纸片P上的色调剂图像定 影在纸片P上。在定影装置30的下游设置有用于将纸片分配到排纸辊41方向或再传送 单元32方向的闸门33。被引导至排纸辊41的纸片排出至排纸部3。被引导至再传送单 元32的纸片再次被引导至二次转印辊27方向。
接下来，参照图2至图7详述显影装置14Y、14M、14C及14K。显影装置14Y、 14M、14C及14K构造相同，因而使用共同的符号来说明。各显影装置14Y、14M、14C 及14K包括作为显影容器的壳体50、显影辊58、作为传送部的第一螺旋部56及第二螺旋 部57、限制叶片60、色调剂浓度传感器61。
图7是一实施方式中控制向各显影装置补给新载体的控制系统的一例框图。在 CPU 80的输入侧连接有控制面板8、色调剂浓度传感器61、检测色调剂盒63用净(用空)的色调剂用净传感器68、检测显影辊58的旋转数的光电耦合器77、累加计数彩色打 印机1的印刷张数(印刷页数)的页计数器81、检测图像的印字率的像素计数器82、计 时器83与环境传感器84，CPU 80是控制彩色打印机1全体的同时控制载体的补给量的控 制部。需要说明的是，印字率(印刷率)定义为印字对象的面积与被印字的面积之比。
在CPU 80的输出侧连接有第一 第三电机驱动器86 88。第一电机驱动器86 驱动显影辊58、第一螺旋部56及第二螺旋部57。第二电机驱动器87驱动色调剂供给螺 旋钻66。第三电机驱动器88驱动载体供给螺旋钻67。
壳体50存储具有色调剂及载体的显影剂51。各显影装置14Y、14M、14C及 14K的显影剂51颜色各异。在壳体50前侧的上部形成有显影剂补给口 52。在壳体50前 侧设置有显影剂补给单元62。显影剂补给单元62具有一体的色调剂盒63与载体盒64。 色调剂盒63是色调剂补给部，存储补给用的新色调剂。载体盒64是载体补给部，存储 补给用的新载体。在色调剂盒63的底部设置有向显影剂补给口 52供给新色调剂的色调 剂供给螺旋钻66。在载体盒64的底部设置有向显影剂补给口 52供给新载体的载体供给 螺旋钻67。
色调剂供给螺旋钻66根据色调剂浓度传感器61的检测结果进行旋转以供给规定 量的色调剂。另外，如后所详述，在本实施方式中检测壳体50内的显影剂51的劣化特 性。载体供给螺旋钻67根据壳体50内的显影剂51的特性变化进行旋转以供给规定量的 载体。限制叶片60大致均勻地控制双组分显影剂的高度。
色调剂浓度传感器61配置于第一螺旋部56后侧的下方。优选色调剂浓度传感 器61在壳体50内与显影剂补给口 52分开配置。通过这样的配置，提高色调剂浓度传感 器61对显影剂51中色调剂浓度的测量准确性。色调剂浓度传感器61例如可使用透磁率 传感器等。作为色调剂浓度传感器61的输出的检测结果被表示成电压值。壳体50内的 显影剂51的色调剂浓度变化时，色调剂浓度传感器61的输出值也发生变化。另外，显 影剂51的色调剂带电量变化时，色调剂浓度传感器61的输出值也发生变化。
在壳体50内的显影剂51的色调剂浓度降低的情况下，色调剂浓度传感器61将 检测结果输入至CPU 80。CPU 80根据检测结果驱动色调剂供给螺旋钻66补给色调剂盒 63内的新色调剂。由此将壳体50内的显影剂51的色调剂浓度保持为一定。
在壳体50前侧的侧面部形成有作为排出部的显影剂排出口 53。将壳体50内因新 色调剂及载体的供给而体积超出的部分即过剩的显影剂从显影剂排出口 53排出并回收。 由此，在壳体50内显影剂51的量维持一定。同时，在壳体50内的显影剂51中劣化的 旧载体被一点点地替换成新载体。
显影辊58可自如旋转地设置在壳体50内。显影辊58向在各感光鼓12Y、12M、 12C及12K上形成的静电潜像供给色调剂并形成色调剂图像。用分隔板70沿着各感光鼓 12Y、12M、12C及12K的轴向在壳体50内进行分隔。壳体50内通过分隔板70被分隔 为搅拌传送室71与搅拌供给室72。搅拌传送室71中，从显影剂补给口 52补给的新色调 剂、新载体及壳体50内的显影剂51被第一螺旋部56搅拌并沿箭头χ方向传送。因此使 显影剂51的色调剂带电。
被第一螺旋部56搅拌传送的显影剂51通过分隔板70后侧的第一导通部73供给 至搅拌供给室72。搅拌供给室72中，显影剂51被第二螺旋部57沿箭头y方向搅拌传送并供给至显影辊58。
在第二螺旋部57的前侧形成有排出螺旋部76。排出螺旋部76如图4所示，直 径较小且螺旋部的间距狭窄，可减速显影剂51的流速。因此，如实线γ所示，沿箭头 y方向传送的显影剂51的表面成山型地隆起。壳体50内的显影剂51的体积若为规定量 以下，则即使排出螺旋部76使显影剂51隆起也达不到显影剂排出口 53的高度。这样的 状态下从载体盒64补给载体，则显影剂51的体积增加。随后，通过排出螺旋部76隆起 的显影剂51达到显影剂排出口 53的高度。达到显影剂排出口 53的显影剂51从显影剂 排出口 53排出。显影剂排出口 53被配置成通过排出螺旋部76隆起的显影剂51的山型 顶点与显影剂排出口 53的长边方向的大致中央部一致。因此，因补给载体而过剩的显影 剂从显影剂排出口 53排出。经过了排出螺旋部76的显影剂51通过分隔板70前侧的第 二导通部74循环传送至搅拌传送室71。
本实施方式的彩色打印机1中，在执行图像形成的期间，根据色调剂浓度传感 器61的检测结果在各显影装置14Y、14M、14C及14K中从色调剂盒63向壳体50补给 新色调剂。另外，根据显影剂51的载体的劣化的检测结果，在各显影装置14Y、14M、 14C及14K中从载体盒64向壳体50补给新载体。
接下来详述检测载体的劣化并向壳体50内补给新载体的方法。在图像形成装置 中，使用所谓画质维持控制的方法来确定实际的图像形成时所用的显影偏压VD、栅偏压 VG。在本实施方式中，使用画质维持控制中确定的显影对比电压VC推测显影剂的劣化 状态。然后，基于此推测值校正新载体的补给量。
图8是一实施方式的图像形成装置中的控制系统的一例概略功能结构图。如图 8所示，控制装置41上连接了输入部42、色调剂附着量测量部44、环境检测部45。
而且，控制装置41具有主控制部51、印刷关联数据获取部52、存储部53、画 质维持控制部M、载体补给时间控制部55及输入输出接口 57。输入输出接口 57将主控 制部51、印刷关联数据获取部52、存储部53、画质维持控制部M、载体补给时间控制部 55连接至控制装置41。
主控制部51 包括 CPU (Central Processing Unit,中央处理单元)或 MPU (Micro Processing Unit,微处理单元)、ROM (Read Only Memory,只读存储器)以及 RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)等。主控制部51通过生成、供给各种控制信号来整体控制图像形成装置1。
印刷关联数据获取部52通过用户操作显示面板或按钮等从输入部42或通过电缆 等从外部装置(未予图示)获取印刷关联数据。然后，印刷关联数据获取部52将获取的 印刷关联数据供给至存储部53的数据存储部58。
存储部53包括数据存储部58及校正系数数据库59。数据存储部58获取印刷关 联数据获取部52供给的印刷关联数据并存储获取的印刷关联数据。另外，数据存储部58 根据主控制部51的指示，适当地向图像形成装置1的各部供给存储的各种数据。在校正 系数数据库59中预先对应地记录了相对湿度等环境条件、电压等操作条件与载体补给时 间的校正系数。
画质维持控制部M包括计算部60、比较判定部61以及显影电压变更部62。
计算部60根据作为预先已知数据的存储于数据存储部58中的系数Kl至K4算出标准的显影对比电压VC与背景电压VBG。这里，系数Kl至K4是用栅偏压VG表示 曝光部电位VL及未曝光部电位VO时的常数。计算部60使用曝光部电位VL及未曝光 部电位VO算出显影对比电压VC与背景电压VBG。然后，计算部60算出对应于算出的 显影对比电压VC与背景电压VBG的栅偏压VG和显影偏压VD。
比较判定部61比较并判定从色调剂附着量测量部44供给的色调剂附着量的测量 数据以及数据存储部58中存储的与色调剂附着量的标准值相关的数据，并将此比较判定 结果提供至计算部60。
计算部60基于从比较判定部61供给的比较判定结果算出偏差，并基于算出的偏 差算出显影对比电压VC、标准背景电压VBG、栅偏压VG及显影偏压VD。
显影电压变更部62基于计算部60的计算结果，变更显影对比电压VC、背景电 压VBG、栅偏压VG及显影偏压VD。显影电压变更部62将与实际施加的显影对比电压 VC、背景电压VBG、栅偏压VG以及显影偏压VD相关的数据提供至数据存储部58。
色调剂附着量测量部44例如由图1的色调剂附着量计39等组成，响应主控制部 51的指示测量感光鼓12或中间转印带10上附着的色调剂附着量，并将色调剂附着量的测 量数据提供至画质维持控制部M。
环境检测部45例如由图1的环境传感器38等组成，响应主控制部51的指示检 测图像形成装置1内的温度、相对湿度等，基于检测出的温度、相对湿度生成环境检测 信号。环境检测部45将环境检测信号提供至控制装置41的各部。另外，此环境检测信 号中包含图像形成装置1内的温度、相对湿度等环境数据。
载体补给时间控制部55包括载体补给时间计算部64、载体补给时间校正系数设 定部65、载体补给时间变更部66。载体补给时间控制部55基于画质维持控制部M中的 操作结果变更载体的补给时间。载体补给时间控制部阳的操作细节将在后面描述。
图9是一实施方式的显影对比电压与色调剂带电量的关系的示例图。如图9的 实线a所示，显影对比电压VC与色调剂带电量之间虽有规定的幅度，但也可看到存在线 性的相关关系。也就是说，对于色调剂带电量小的情况，低显影对比电压VC是足够的。 相反，对于色调剂带电量大的情况，高显影对比电压VC是必要的。
在画质维持控制处理中，求出用于得到规定的色调剂附着量的显影对比电压 VC。于是，使用如图9所示的显影对比电压VC与色调剂带电量的相关关系，可预测由 画质维持控制处理算出的显影对比电压VC较低的情况下色调剂带电量小，显影对比电压 VC高的情况下色调剂带电量大。因此，掌握了显影对比电压VC就能掌握色调剂带电 量、即色调剂的劣化程度。因此，在通过画质维持控制处理算出的显影对比电压VC较 大地偏离规定标准值的情况下能够判定色调剂带电量也较大地偏离规定的标准值范围， 并能够基于此判定结果来校正载体补给时间。
对于根据与色调剂带电量的大小相关的判定结果校正载体补给时间的情况，具 体地说，可进行以下的校正。即，施加了一定的电压时，若色调剂的带电量变大则一般 地色调剂的附着量就减少。因此，为维持色调剂的附着量在一定的范围，有必要与色调 剂的带电量大小对应地控制电压。
因此，如图10所示，例如预先将可视为色调剂带电量在规定值范围的显影对比 电压VC的下限阈值与上限阈值设定为200 (V)与400 (V)。而且，根据显影对比电压VC的值将控制区间分成3个区间(适当带电区域、低带电区域以及高带电区域)。
适当带电区域是可视为色调剂带电量在规定值范围的区域，设定显影对比电压 VC的范围(a-b区间)为200 (V)至400 (V)的范围。低带电区域是色调剂的带电量低于 规定值范围的区域，设定显影对比电压VC的范围(A区间)为不足200(V)的范围。高 带电区域是色调剂的带电量超出规定值范围的区域，设定显影对比电压VC的范围(B区 间)为大于400 (V)的范围。
载体的劣化分为多种，比如有载体表面的涂层剂剥落的情况、因附着有色调剂 中包含的钛氧化物那样的低电阻外添剂而使色调剂带电下降的情况、附着有色调剂中含 有的高电阻树脂或外添剂而使色调剂的带电量上升的情况等。
以下的实施例中说明因载体的劣化而带电量下降的情况。
在图10的环境条件的情况下，视作为适当带电领域的a-b区间以及作为高带电 区域的B区间中载体没有劣化。因而载体补给时间校正系数为1.0。按在通常的载体补 给时间上乘以载体补给时间校正系数1.0所得的补给时间进行载体的补给。因而，此情况 下，在补给时补给的载体量没有变化。
在作为低带电区域的A区间中视载体已经劣化。因而，载体补给时间校正系数 设为大于1.0的值，例如1.5。按在通常的载体补给时间上乘以载体补给时间校正系数1.5 所得的补给时间补给载体。因此，此情况下，在补给时补给的载体量增至通常的1.5倍。
在载体劣化的情况下，由于新载体比通常补给得更多，所以可改善劣化程度并 维持良好的显影剂性能。另外，载体补给时间校正系数是根据温度或、相对湿度等环境 条件变化的值。
以下，说明使用此显影对比电压VC与色调剂带电量的相关关系的载体补给时间 控制处理。
图11是画质维持控制处理步骤的概略流程图。画质维持控制处理在图像形成装 置1到达规定定时(timing)时执行。规定定时是指图像形成装置1启动并完成定影器达 到规定温度的预热处理时，或是图像形成装置1从上次进行画质维持控制处理已进行了 规定张数例如1000张的印刷时。
在动作Sl中，主控制部51以用于测量感光鼓12上的色调剂附着量的高浓度与 低浓度两种灰度(卩皆調)图型，曝光激光曝光装置17。图12是一实施方式的栅偏压VG、 未曝光部电位VO、曝光部电位VL、显影偏压VD的关系例示图。栅偏压VG从充电器 13的栅极输出。未曝光部电位VO是感光鼓12的表面电位。曝光部电位VL是通过激 光曝光装置17以一定光量全面曝光而衰减的感光鼓12的表面电位。另外，图12的例子 的情况下，由于是反转显影所以电压的极性为负。
如图12所示，栅偏压VG增加时(朝图的左方变化)，未曝光部电位VO及曝光 部电位VL的绝对值分别减少(朝图的上方变化)。曝光部电位VL与未曝光部电位VO 相对于栅偏压VG近似线性，可用式(1)及式(2)表示
VO(VG) = KlX VG+K2 式(1)
VL(VG) = K3XVG+K4 式 O)。
这里，符号Kl至K4为系数。VO、VL及VG为绝对值。VO (VG)、VL(VG)表示VO与VL通过变量VG来表示。
一般地，色调剂附着量(显影浓度)随着显影偏压VD、曝光部电位VL以及未 曝光部电位VO三个值的关系变化。显影对比电压VC与背景电压VBG可用式(3)、式 (4)来表示
VC = VD (VG) -VL (VG)
= VD (VG) -K3 X VG-K4 式(3)
VBG = VO (VG) -VD (VG)
=KlX VG+K2-VD (VG)式 。
这里，VD (VG)表示相对于任意的栅偏压VG的显影偏压VD的大小。
显影对比电压VC主要干预花纹(《夕部)的浓度，背景电压VBG在使用脉宽 调制的多色调方式中主要干预低浓度部的浓度。因此，可通过显影对比电压VC与背景 电压VBG改变色调剂附着量。
这里，对式(3)和式(4)的两边相加求VG可得到式(5)。从式(4)求VD可得 到式(6)
VG= (VC+VBG-K2+K4)/(K1-K3)式(5)
VD = K1XVG+K2-VBG 式(6)。
根据式(5)、式(6)，栅偏压VG与显影偏压VD都用显影对比电压VC与背景电 压VBG来表示。
这样，如果表示曝光部电位VL、未曝光部电位VO相对于栅偏压VG的关系的 例如系数Kl至K4为已知，那么确定显影对比电压VC与背景电压VBG便能够使用式(5) 和式(6)无疑义地算出与其相应的栅偏压VG和显影偏压VD。
因此，基于作为预先已知数据存储于数据存储部58中的表示曝光部电位VL与 未曝光部电位VO相对于栅偏压VG的关系的系数Kl至K4，确定显影对比电压VC和背 景电压VBG。
在图11的动作幻中，图像维持控制部M的计算部60读出数据存储部58中作 为预先已知的数据存储的系数Kl至K4。动作S3中，计算部60在基于读出的系数Kl至 K4算出标准的显影对比电压VC和背景电压VBG的同时，算出对应于算出的标准显影对 比电压VC与标准背景电压VBG的栅偏压VG和显影偏压VD。
主控制部51控制图像形成装置1的各部，并基于算出的标准的显影对比电压VC 与背景电压VBG，以及与之对应的栅偏压VG与显影偏压VD执行显影处理。也就是说， 主控制部51使感光鼓12上形成对应于高浓度图型的灰度数据的高浓度图型区域(高浓度 斑纹(patch))与对应于密度低于高浓度图型的低浓度灰度数据的低浓度图型区域(低浓度 斑纹(patch))。
图13是感光鼓上的图型区域与色调剂附着量测量部44的关系图。
图11的动作S4中，在感光鼓12上曝光的高浓度与低浓度灰度图案通过显影装 置14显影后，色调剂附着量测量部44与移至可测量灰度图案的位置同步，测量感光鼓12 上的色调剂附着量并将色调剂附着量的测量数据供给至比较判定部61。
动作S5中，比较判定部61在获取色调剂附着量测量部44供给的色调剂附着量 的测量数据的同时，读出数据存储部58中预先存储的色调剂附着量的规定标准值。比 较判定部61参照读出的色调剂附着量的规定标准值，基于获取的色调剂附着量的测量数据进行比较，判定色调剂容许量是否在可容许的范围内。例如，判定色调剂的高浓度图 型、低浓度图型的色调剂附着量的测量值是否分别在规定的范围内。比较判定部61在基 于获取的色调剂附着量的测量数据判定色调剂附着量的测量值不在可容许的范围内的情 况下，将此比较判定结果提供至计算部60。
在动作S6中，计算部60基于从比较判定部61提供的比较判定结果算出偏差。 在动作S7中，计算部60基于算出的偏差算出校正显影对比电压AVC与校正背景电压 AVBG。算出的校正显影对比电压AVC与校正背景电压Δ VBG例如如图12所示。在 动作S8中，计算部60基于标准的显影对比电压VC与背景电压VBG以及算出的校正显 影对比电压AVC与校正背景电压AVBG算出施加的显影对比电压VC与背景电压VBG 的同时，算出与其对应的栅偏压VG与显影偏压VD。这里，施加的显影对比电压与背景 电压的组合设为(VC、VBG)还是(VCX、VBGx)根据偏差值而不同。
之后，回到动作S4，重复执行动作S4以后的处理。也就是说，主控制部51控 制图像形成装置1的各部，基于算出的显影对比电压VC与背景电压VBG、与之对应的栅 偏压VG与显影偏压VD进行显影处理，在感光鼓12上形成高浓度图型区域(高浓度斑纹 (patch))与低浓度图型区域(低浓度斑纹(patch))。通过色调剂附着量测量部44测量色 调剂附着量并重复同样的处理直至与规定的标准值比较判定在可容许的范围内。由此可 算出合适的显影对比电压VC与背景电压VBG、与之对应的栅偏压VG与显影偏压VD。
在动作S5中为Yes的情况、即基于获取的色调剂附着量的测量数据判定为在可 容许的范围的情况下，比较判定部61将此比较判定结果提供至计算部60。计算部60基于 从比较判定部61提供的比较判定结果，知道与规定的标准值相比较在可容许的范围内， 从而将当前的显影对比电压VC与背景电压VBG、与之相对应的栅偏压VG与显影偏压 VD的计算结果供给至显影电压变更部63。
在动作S9中，显影电压变更部62基于从计算部60供给的计算结果，变更显影 对比电压VC、背景电压VBG、栅偏压VG以及显影偏压VD。显影电压变更部62将与 变更的显影对比电压VC、背景电压VBG、栅偏压VG以及显影偏压VD相关的数据供给 至数据存储部58。
图14是一实施方式所涉及的在校正系数数据库59中管理的一例载体补给时间校 正系数数据库。图14的载体补给时间校正系数数据库的第1列至第5列中记录有“相对 湿度(％ ) ”、“下限阈值(V)，，、“上限阈值(V)，，、"α，，以及“ β ”。 “相对湿 度(％ ) ”是图像形成装置1内的相对湿度的值。“下限阈值(V) ”是可将色调剂的带 电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的下限阈值。“上限阈值(V)，，是可将色调 剂的带电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的上限阈值。“ α，，是低带电区域中 载体补给时间的校正系数。“ β ”是高带电区域中载体补给时间的校正系数。
图14的数据库的第1行的情况下，“相对湿度(％)”为“ 四.9(%)”， 表示图像形成装置1内的相对湿度的值为“ 四.9(%)”。 “下限阈值(V)”为"200 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的下限阈 值为"OO(V)"。 “上限阈值(V)”为“400 (V)”，表示可将色调剂的带电量视为在规 定值范围的显影对比电压VC的上限阈值为“400(V)”。 “α”为“1.2”，表示低带 电区域中载体补给时间的校正系数为“1.2”。 “β”为“1.0”，表示高带电区域中载体补给时间的校正系数为“1.0'
图14的数据库的第2行的情况下，“相对湿度(％)”为“30.0 49.9(%)”， 表示图像形成装置1内的相对湿度的值为“30.0 49.9(% )，，。 “下限阈值(V)，，为"ISO(V)"，表示可将色调剂的带电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的下限阈 值为"ISO(V)"。 “上限阈值(V)”为"380 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在 规定值范围的显影对比电压VC的上限阈值为‘‘380(V)”。 ‘‘α”为“1.5”，表示低 带电区域中载体补给时间的校正系数为“1.5”。 “β”为“1.0”，表示高带电区域中 载体补给时间的校正系数为“1.0”。
图14的数据库的第3行的情况下，“相对湿度(％)”为“45.0 59.9(%)”， 表示图像形成装置1内的相对湿度的值为“45.0 59.9(% )，，。 “下限阈值(V)，，为"160 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的下限阈 值为‘‘160(V)”。 “上限阈值(V)”为“360(V)”，表示可将色调剂的带电量视为在 规定值范围的显影对比电压VC的上限阈值为“360(V)”。 “α”为“1.5”，表示低 带电区域中载体补给时间的校正系数为“1.5” “β”为“1.0”，表示高带电区域中载 体补给时间的校正系数为“1.0”。
图14的数据库的第4行的情况下，“相对湿度(％)”为“60.0 74.9(%)”， 表示图像形成装置1内的相对湿度的值为“60.0 74.9(% )，，。 “下限阈值(V)，，为"140 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的下限阈 值为"140 (V)"。 “上限阈值(V)”为"40 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在规 定值范围的显影对比电压VC的上限阈值为‘‘340(V)”。 ‘‘α”为“1.7”，表示低带 电区域中载体补给时间的校正系数为“1.7”。 “β”为“1.0”，表示高带电区域中载 体补给时间的校正系数为“1.0”。
图14的数据库的第5行的情况下，“相对湿度(％ ) ”为“75.0 (％)”， 表示图像形成装置1内的相对湿度的值为“75.0 (％)”。 “下限阈值(V)”为"120 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在规定值范围的显影对比电压VC的下限阈 值为"120 (V)"。 “上限阈值(V)”为"320 (V)"，表示可将色调剂的带电量视为在 规定值范围的显影对比电压VC的上限阈值为‘‘320(V)”。 ‘‘α”为“2.0”，表示低 带电区域中载体补给时间的校正系数为“2.0”。 “β”为“1.0”，表示高带电区域中 载体补给时间的校正系数为“1.0”。
图15是一实施方式的载体补给时间控制部55的操作步骤的流程例示图。
动作S16中，载体补给时间校正系数设定部65读出数据存储部58中存储的与显 影对比电压VC相关的数据。在动作S17中，环境检测部45响应主控制部51的指示，检 测图像形成装置1内的环境(温度、相对湿度等)，并生成环境检测信号供给至载体补给 时间校正系数设定部65。此环境检测信号包含与图像形成装置1内的环境相关的数据。
动作S18中，载体补给时间校正系数设定部65参照读出的校正系数数据库59中 管理的载体补给时间校正系数数据库，基于读出的与显影对比电压VC相关的数据和从环 境检测部45供给的环境检测信号设定载体补给时间校正系数。
具体地说，在相对湿度为35(% )且显影对比电压VC为160 (V)时，对应于图 14的数据库中的第2行。因此，由于显影对比电压VC在低带电区域，故载体补给时间校正系数为“1.5”。由此，可设定与色调剂带电量及环境相应的载体补给时间的校正系数。
载体补给时间校正系数设定部65将设定的载体补给时间校正系数的数据供给至 载体补给时间计算部64。
在动作S19中，载体补给时间计算部64获取从载体补给时间校正系数设定部65 供给的载体补给时间校正系数数据，并基于获取的载体补给时间校正系数数据与载体补 给时间，算出相应于色调剂带电量的校正后的载体补给时间。也就是说，载体补给时间 计算部64算出载体补给时间乘以载体补给时间校正系数的值，并将计算结果供给至载体 补给时间变更部66。在动作S20中，载体补给时间变更部66根据从载体补给时间计算 部64供给的计算结果变更载体补给时间。
在上述的例子中，说明了因载体的劣化而带电量下降的情况，但也适用因载体 劣化而带电量上升的情况。这种情况下，进行控制，使得根据与高带电量区域相对应的 载体补给时间校正系数变更载体补给时间。
此外，在上述的例子中，将对应于低带电量区域的载体补给时间校正系数设定 为与1.0不同的值，但也可将对应于低带电量区域及高带电量区域的载体补给时间校正系 数设为与1.0不同的值。
另外，色调剂附着量计也可如图1所示测量中间转印带10上的色调剂附着量， 也可测量感光鼓12上的色调剂附着量。
进而，显影对比电压VC的值偏离规定的界限值(上限值、下限值)时，也可输 出表示有必要维护的信息并停止该图像形成装置。
另外，在上述例子中，为校正载体补给时间使用了校正系数进行乘法运算，但 也可以用校正值进行加减法运算。
在本实施方式所示的图像形成装置1中，参照校正系数数据库59中管理的载体 补给时间校正系数数据库，基于与通过画质维持控制处理变更的显影对比电压VC相关的 数据以及从环境检测部45供给的环境检测信号中包含的环境数据(与温度、相对湿度相 关的数据)设定载体补给时间校正系数。由此，色调剂带电量较大地偏离规定的标准值 范围时，可基于设定的载体补给时间校正系数校正载体补给时间。因此，总能维持良好 的显影剂性能。
另外，在本发明的实施方式所示的图像形成装置1中，根据显影对比电压VC的 值分成3个区间(适当带电领域、低带电区域以及高带电区域)，对每个区间将校正系数 设定为不同的值，但不限于此种情况，也可分成两个或4个以上区间，还可以根据显影 对比电压VC的值算出并设定适当的校正系数。这时，至少将1个区间设定为适当带电 区域。
本实施例中，在彩色打印机1进行图像形成的期间，页计数器81对图像形成张 数进行累积计数并输入至CPU 80。CPU 80在页计数器81的检测结果达到规定的图像形 成张数时控制第三电机驱动器88。第三电机驱动器88以规定量驱动载体供给螺旋钻67， 从而向壳体50内补给规定量的载体盒64内的载体。本实施例中，壳体50内的显影剂的 容量为400g，每当打印张数达到1000张时，通常需要以4g的比例补给载体，此补给所 需的时间大约为8秒。对于此补给时间，进行上述的校正，用校正后的补给时间补给载体。
载体补给后量超出部分的过剩显影剂从显影剂排出口 53排出。因此，壳体50 内的显影剂51新替换了大约4g的载体。因此，各显影装置14Y、14M、14C及14K中 抑制了壳体50内的载体的劣化。结果，载体总是维持良好的特性，并可使色调剂充分带 H1^ ο
另外，上述实施方式中说明的各功能可用硬件来构成，还可以使用软件将记录 了各功能的程序读入计算机来实现。另外，各功能也可选择适当的软件、硬件中任一来 构成。
而且，各功能还可以通过将存储于未图示的记录介质中的程序读入计算机来实 现。这里，只要本实施方式中的记录介质可记录程序且是能被计算机读取的记录介质， 其记录形式可以是任一形式。
虽然对本发明的实施方式进行了说明，但是，这些实施方式仅是为了说明本发 明的实例，并不是用于限定本发明的范围。这里描述的新方法以及装置可以通过多种其 他方式来体现；而且，在不超出本发明宗旨的范围内，当然可进行一些省略、替代和变 形。随附的权利要求书及其等同范围涵盖落入本发明的范围和宗旨的这些方式或变形。
权利要求
1.一种图像形成装置，包括显影器，使用含有色调剂与载体的显影剂；色调剂附着量检测部，检测感光体上或中间转印体上形成的色调剂的附着量； 显影电压变更部，变更包括显影对比电压在内的多个电压以使检测出的色调剂的附 着量变为规定范围的值；载体补给时间校正部，对应于变更的所述显影对比电压的值，校正载体补给时间；以及载体补给部，在规定的定时下按校正后的载体补给时间补给载体。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，还包括 环境条件检测部，检测包括相对湿度的环境条件；以及数据库，与环境条件和显影对比电压相对应地保存校正载体补给时间的校正值， 所述载体补给时间校正部从所述数据库提取与检测出的所述环境条件和检测出的显 影对比电压相对应的所述校正值，并使用此校正值来校正载体补给时间。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中， 所述校正值是校正系数，所述载体补给时间校正部将从所述数据库提取的校正系数与所述载体补给时间相 乘，从而算出校正的载体补给时间。
4.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中， 所述环境条件为相对湿度。
5.根据权利要求4所述的图像形成装置，其中， 所述校正值是校正系数，所述载体补给时间校正部将从所述数据库提取的校正系数与所述载体补给时间相 乘，从而算出校正的载体补给时间。
6.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，所述数据库内的所述显影对比电压被分割成至少三个区间，所述数据库对每个分割 的区间保存所述校正值。
7.根据权利要求6所述的图像形成装置，其中，所述数据库对应于所述至少三个区间中的至少一个区间保存不变更所述载体补给时 间的校正值。
8.根据权利要求6所述的图像形成装置，其中，所述数据库对应于所述至少三个区间中的至少一个区间保存变更所述载体补给时间 的校正值。
9.根据权利要求1所述的图像形成装置，还包括特殊处理部，在检测出的显影对比电压的值比规定的上限值高或比规定的下限值低 的情况下，所述特殊处理部输出表示该情况的信息，并停止所述图像形成装置的操作。
10.—种图像形成方法，包括使用含有色调剂和载体的显影剂检测感光体上或中间转印体上形成的色调剂的附着量；变更包括显影对比电压的多种电压，以使检测出的色调剂的附着量变为规定范围内的值；与变更的所述显影对比电压的值相对应地校正载体补给时间；以及 在规定的定时下，按校正后的载体补给时间补给载体。
11.根据权利要求10所述的图像形成方法，其中， 检测包括相对湿度的环境条件，并在数据库中与环境条件和显影对比电压相对应地保存校正载体补给时间的校正值， 在所述载体补给时间的校正中，从所述数据库提取与检测出的所述环境条件和检测 出的显影对比电压相对应的所述校正值，并使用此校正值校正载体补给时间。
12.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中， 所述校正值为校正系数，在所述载体补给时间的校正中，将从所述数据库提取的校正系数与所述载体补给时 间相乘，从而算出校正的载体补给时间。
13.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中， 所述环境条件是相对湿度。
14.根据权利要求13所述的图像形成方法，其中， 所述校正值是校正系数，在所述载体补给时间的校正中，将从所述数据库提取的校正系数与所述载体补给时 间相乘，从而算出校正的载体补给时间。
15.根据权利要求11所述的图像形成方法，其中，所述数据库内的所述显影对比电压被分割成至少三个区间，所述数据库对每个分割 的区间保存所述校正值。
16.根据权利要求15所述的图像形成方法，其中，所述数据库对应于所述至少三个区间中的至少一个区间保存不变更所述载体补给时 间的校正值。
17.根据权利要求15所述的图像形成方法，其中，所述数据库对应于所述至少三个区间中的至少一个区间保存变更所述载体补给时间 的校正值。
18.根据权利要求10所述的图像形成方法，还包括在检测出的显影对比电压的值比规定的上限值高或比规定的下限值低的情况下，所 述特殊处理部输出表示该情况的信息并停止用于图像形成的操作。
19.一种图像形成装置，包括显影单元，使用含有色调剂与载体的显影剂；色调剂附着量检测单元，检测感光体上或中间转印体上形成的色调剂的附着量； 显影电压变更单元，变更包括显影对比电压在内的多个电压，以使检测出的色调剂 的附着量变为规定范围的值；载体补给时间校正单元，对应于变更的所述显影对比电压的值，校正载体补给时 间；以及载体补给单元，在规定的定时下按校正后的载体补给时间补给载体。
20.根据权利要求19所述的图像形成装置，还包括环境条件检测单元，检测包括相对湿度的环境条件；以及 数据库，与环境条件和显影对比电压相对应地保存校正载体补给时间的校正值， 所述载体补给时间校正单元从所述数据库提取与检测出的所述环境条件和检测出的 显影对比电压相对应的所述校正值，并使用此校正值来校正载体补给时间。
全文摘要
本发明提供图像形成装置和图像形成方法，图像形成装置包括显影器，使用含有色调剂与载体的显影剂；色调剂附着量检测部，检测感光体上或中间转印体上形成的色调剂的附着量；显影电压变更部，变更包括显影对比电压在内的多个电压以使检测出的色调剂的附着量变为规定范围的值；载体补给时间校正部，对应于变更的上述显影对比电压的值，校正载体补给时间；以及载体补给部，在规定的定时下按校正后的载体补给时间补给载体。
文档编号G03G15/08GK102023518SQ20101026944
公开日2011年4月20日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年9月16日
发明者村田弘, 泉贵雄, 畠山隆至 申请人:东芝泰格有限公司, 株式会社东芝