图像形成设备及其控制方法

专利名称：图像形成设备及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种诸如复印机或打印机等的使用电子照相术的图像形成设备及其控制方法。
背景技术：
电子照相图像形成设备设置有用于对图像承载体(例如感光鼓)的感光表面均匀充电的充电装置、用于根据图像信息在充电感光表面上形成静电潜像的潜像形成装置以及用于显影静电潜像的显影装置。另外，这些图像形成设备还设置有用于将利用显影剂所显影的静电潜像转印到记录纸上并在转动感光鼓的感光表面的同时连续进行图像形成处理的转印装置。对于这种图像形成设备，由于受到设备安装环境的变化和设备内部环境的变化所导致的短期变化的影响、以及感光鼓和显影剂随时间的改变(随时间的劣化)所导致的长期变化的影响，因而图像的浓度和灰度级再现属性发生变化。换而言之，为了输出具有均匀浓度和灰度级再现属性的图像，需要适当考虑这些变化来进行校正。 为了解决上述问题，日本特开2007-298949提出了一种考虑激光的点大小来控制光量和发光持续时间的图像形成设备。通过该结构，可以在不改变充电偏压和显影偏压的情况下在短时间内获得显影对比度与多个浓度斑纹之间的关系，这种关系能真实地表示图像形成设备的显影特性。因此，在日本特开2007-298949中，根据所获得的关系来获得充电偏压和显影偏压的合适值，使得能以较高精度对高浓度区域进行控制。然而，上述技术具有以下问题。例如，根据日本特开2007-298949公开的技术，当根据浓度斑纹与显影对比度之间的关系来获得充电偏压和显影偏压的合适设置值时，如果调色剂电荷量低于期望水平，则以高于预定水平的浓度形成图像。因而，控制装置控制对比度从而抑制调色剂的显影量。当调色剂电荷量没有处于期望水平时，如果用户在进行获得了充电偏压和显影偏压的合适设置值的浓度稳定控制之后开始打印，则由于调色剂与载体之间的摩擦，调色剂电荷量发生改变。当调色剂消耗量较低时，调色剂电荷量增加，由此浓度降低。因此，不能获得针对期望电荷量的充电偏压和显影偏压的合适设置值。如上所述，对于基于调色剂浓度来设置对比电位的方法，由于调色剂电荷量的改变，可能无法输出具有期望浓度的图像。

发明内容
本发明能够实现一种不仅考虑了静电潜像的对比电位与显影图像的浓度值之间的关系、而且考虑了用于显影静电潜像的调色剂电荷量来确定最终对比电位的图像形成设备及其控制方法。本发明的一个方面提供一种图像形成设备，其包括用于对图像承载体充电的充电部件、用于对充电后的图像承载体进行曝光以形成静电潜像的曝光部件、以及用于利用调色剂对所述静电潜像进行显影的显影部件，其中，所述图像形成设备还包括检测部件，用于检测所述静电潜像的对比电位和所述显影部件显影得到的调色剂图像的浓度；以及确定部件，用于利用所述检测部件所检测到的所述静电潜像的对比电位与调色剂图像的浓度之间的关系、以及饱和调色剂电荷量与当前调色剂电荷量之间的比率，确定用于图像形成的最终对比电位，其中，所述饱和调色剂电荷量是收敛于给定值的调色剂电荷量，所述当前调色剂电荷量是用于图像形成的当前的调色剂电荷量。本发明的另一方面提供一种用于控制图像形成设备的方法，所述图像形成设备包括用于对图像承载体充电的充电部件、用于对充电后的图像承载体进行曝光以形成静电潜像的曝光部件、以及用于利用调色剂对所述静电潜像进行显影的显影部件，所述方法包括检测步骤，用于通过检测部件检测所述静电潜像的对比电位和所述显影部件显影得到的调色剂图像的浓度；以及确定步骤，用于利用在所述检测步骤中所检测到的所述静电潜像的对比电位与调色剂图像的浓度之间的关系、以及饱和调色剂电荷量与当前调色剂电荷量之间的比率，通过确定部件确定用于图像形成的最终对比电位，其中，所述饱和调色剂电荷量是收敛于给定值的调色剂电荷量，所述当前调色剂电荷量是用于图像形成的当前的调色剂电荷量。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。


图I是示出根据第一实施例的图像形成设备100的结构的示例的截面图。图2是示出根据第一实施例驱动半导体激光器的激光器驱动脉冲与在感光鼓上形成的静电潜像之间的关系的图。图3是示出根据第一实施例变形例的图像形成设备300的截面图。图4是示出根据第一实施例的显影处理的图。图5是示出根据第一实施例在感光鼓上形成的静电潜像的图。图6是示出根据第一实施例的256级的灰度级再现(O到255级)的示例的图。图7是示出当进行控制以确定获得高浓度图像的对比电位时的图像的图。图8A和图SB是示出根据第一实施例的求出对比电位的过程的流程图。图9是示出根据第一实施例的对比电位(V)与图像浓度之间的关系的图。图10是示出搅拌所导致的调色剂电荷量的改变的示例的图。图11是示出Τ/D比率与饱和调色剂电荷量之间的关系的图。图12是示出调色剂浓度与感应检测传感器的输出值之间的关系的图。图13是示出根据第一实施例的计算调色剂电荷量的过程的流程图。图14是示出根据第一实施例的用于计算调色剂电荷量的结构的示例的图。图15是示出根据第二实施例的对比电位与激光功率之间的关系的图。图16是示出当采用根据本发明的浓度校正时以及当采用传统浓度校正时的图像浓度变化的图。
具体实施例方式以下将参考附图来详细说明本发明的实施例。需要注意的是，除非特别说明，这些实施例中所述的组件相对配置、数值表达式和数值并不限制本发明的范围。实施例I
图像形成设备的结构以下将参考图I到14来说明第一实施例。使用将本发明应用于具有一个感光鼓的复印机的示例来说明本实施例，但是本发明的应用并不局限于具有一个感光鼓的复印机。本发明也能应用于例如图3所示的图像形成设备，其中沿着记录薄片输送方向设置有Y、M、C和BK图像形成单元。以下将首先参考图I来说明根据本实施例的图像形成设备100的结构的示例。通过透镜32将图I所示的图像形成设备100要复印的原稿31的图像作为光学图像投影至诸如CXD的图像传感器33。图像传感器33将原稿31的图像分解为600d pi的像素(一个像素单位)，并通过光电转换生成与各像素浓度相对应的电信号。将图像传感器33输出的光电转换信号(模拟图像信号)输入至图像信号处理电路34。图像信号处理电路34以像素为单位将该信号转换成具有与像素浓度相对应的输出水平的像素图像信号(数字信号)，并将该信号输出至脉冲宽度调制器电路35。脉冲宽度调制器电路35根据基准图像信号生成器电路72所生成的图像信号来形成并输出具有与各输入像素图像信号水平相对应的宽度(时长)的激光器驱动脉冲。以下将参考图2来详细说明用于驱动半导体激光器的激光器驱动脉冲与在感光鼓上形成的静电潜像之间的关系。附图标记201表示激光器驱动脉冲。附图标记202表示从时钟脉冲振荡器输出的用于驱动半导体激光器36的基准时钟。附图标记203表示基于基准时钟202利用激光器驱动脉冲201而形成的时钟脉冲数。附图标记204表示根据激光器驱动脉冲201在感光鼓40上形成的静电潜像。在204中，L、M和H各自表示在感光鼓40上具有低、中和高浓度的像素的静电潜像。如图2所示，针对表示高浓度水平的像素图像信号形成宽驱动脉冲W，针对低浓度的像素图像信号形成窄驱动脉冲S，针对中浓度的像素图像信号形成中宽度驱动脉冲I。回到图1，将从脉冲宽度调制器电路35输出的激光器驱动脉冲供给至半导体激光器36,并且半导体激光器36在与脉冲宽度相对应的时长内发光。因此，对于高浓度的像素，针对每个像素驱动半导体激光器36长的时间，而对于低浓度的像素，针对每个像素驱动半导体激光器36短的时间。具体地，对于高浓度的像素，针对每个像素通过下述的光学系统沿作为感光鼓40的长度方向的主扫描方向,在长的范围内对用作图像承载体的感光鼓40进行曝光。另一方面，对于低浓度的像素，针对每个像素沿着主扫描方向在短的范围内对感光鼓40进行曝光。换而言之，基于原稿31的图像浓度信息，形成具有与记录像素的浓度相对应的点大小(在一个像素内的显影大小)的静电潜像。因此，自然针对高浓度的像素的调色剂消耗量大于针对低浓度的像素的调色剂消耗量。接下来将说明图像形成设备100的光学系统。来自半导体激光器36的激光束36a入射到多面镜37。以恒定的角速度转动多面镜37。作为多面镜37的转动结果，将入射的激光束36a转换成能持续改变角度并随后被反射的偏转光束。另外，f/ Θ透镜组38会聚激光束36a。f/ Θ透镜组38也对激光束36a进行失真校正，从而能同时确保感光鼓40上的扫描时间的线性。固定镜39将激光束36a导向至感光鼓40。因此，结合激光束36a并以恒定速度在感光鼓40上扫描激光束36a。由此以与感光鼓40的转动轴大致平行的方向(感光鼓40的长度方向，与主扫描方向相对应)来扫描激光束36a,并形成静电潜像。表面具有非晶娃、砸或OPC等的感光层的感光鼓40为沿着图I所不箭头所指的方向转动的感光构件。除电器41对感光鼓40进行均匀除电，然后主充电器42对感光鼓40进行均匀充电。其后，利用被调制为与上述图像信息信号相对应的激光束36a来对感光鼓40进行曝光和扫描，从而在感光鼓40上形成与图像信号相对应的静电潜像。用于储存混合了调色剂颗粒和载体颗粒的双组分显影剂的显影单元43对静电潜像进行反转显影，形成可见图像(调色剂图像)。以下将说明本实施例中所使用的调色剂和载体。在本实施例中，使用了调色剂侧带有负电荷而载体侧带有正电荷的负调色剂。显影剂为包含绝缘性非磁性调色剂和磁性颗粒(载体)的双组分显影剂。非磁性调色剂优选具有大于或等于4μπι并且小于或等于ΙΟμπι的重均粒径。在本实施例中，使用用于彩色复印机的重均粒径为7μπι的调色剂。另一方面，磁性颗粒(载体)的重均粒径为30 μ m到80 μ m,优选为40 μ m到60 μ m。在本实施例中，使用了重均粒径为50μπι的磁性颗粒。磁性颗粒的电阻值大于或等于IO7Qcm,优选大于或等于IO8Qcm,更优选为IO9到IO12 Ω cm。该载体颗粒可以例如为铁氧体颗粒(最大磁化系数为60emu/g)，或者可以有效地使用具有薄树脂涂层的铁氧体颗粒。在本实施例中，使用了诸如黄色、品红色或青色的彩色调色剂，并利用苯乙烯基共聚物树脂作为粘合剂来分散彩色调色剂的色材，从而形成图像。另一方面，在本实施例中，黑色调色剂也是双组 分显影剂，但是使用炭黑作为色材来产生纯黑色。这里所使用的反转显影是指一种显影方法，其中，使用与潜像相同的极性来对显影材料(调色剂)进行充电，将该显影材料附着至感光鼓40的被激光曝光的区域并使该显影材料可见。通过转印充电器49的动作而将调色剂图像转印至被保持在两个辊45和46之间延伸的转印材料运送带47上的转印材料48,其中沿着图I箭头所示方向环状地驱动该转印材料运送带47。在已经转印了调色剂图像的转印材料48与转印材料运送带47相分离，将转印材料48输送至定影单元(未示出)并将其定影。其后，清洁器50移除在图像转印之后残留在感光鼓40上的残余调色剂28。图像形成设备的变形例接下来将参考图3来说明根据本实施例的变形例的图像形成设备300的主要结构。下文将对与图像形成设备100的组件相同的组件使用同样的附图标记，并省略对其的说明。在图像形成设备300中，例如，在中间转印带52上沿着其移动方向依次设置了诸如青色、品红色、黄色和黑色的图像形成单元。在每个图像形成站的感光鼓40上形成了通过原稿图像的颜色分离所获得的相应颜色的静电潜像，然后用于储存相应颜色调色剂的显影单元43对静电潜像进行显影，在中间转印带52上依次转印所有的颜色。其后，二次转印棍53在转印材料48上总地转印所有的颜色，从而获得全色图像。也可将本发明应用到上述图像形成设备300。除了复印原稿的功能外，本发明的图像形成设备还可具有在诸如纸张的转印材料上形成从通过网络线缆与图像形成设备相连接的个人计算机所传送的图像的打印机功能和传真功能。换而言之，本发明的图像形成设备也可基于非纸张原稿的图像浓度信息来形成图像。显影处理接下来将参考图4来说明根据本实施例的显影处理。主充电器42将感光鼓40均匀充电到401所示的-700V(Vd)，并且402所示的_200V(V1)的静电潜像形成于激光束36a所照射的部分。这里所使用的Vd表示主充电器42充电后的感光鼓40的电位，Vl表示通过激光束36a的照射进行衰减后的感光鼓40的电位。然后，在将_550V(Vs)的直流电压施加到显影单元43的显影套筒的情况下，利用带有负电荷的调色剂对在感光鼓40上形成的静电潜像进行反转显影，并形成403所示的调色剂图像。对比电位(V)是指显影偏压Vs与图I所示用作对比电位检测部件的电位传感器51所读取的值之间的差。转印充电器49对转印材料48的下面给予正电荷，将调色剂图像转印至转印材料48上，从而在转印材料48上获得期望图像。这里所述的转印材料48与图像形成设备300中的中间转印带52相对应。本实施例的图像形成设备100和300设置有根据随显影剂体积密度而改变的磁性特征所得到的磁性传感器。作为所谓的磁性传感器，感应检测传感器7被安装至显影单元43中的第二室(搅拌室)R2的侧壁。在本实施例中，将感应检测传感器7安装于显影单元43中的第二室(搅拌室)R2的侧壁，但是安装位置可为不同的位置，只要显影剂可不停留地稳定地流动并且位置不会受到显影剂表面变化的影响即可。以下将说明在本实施例中用作显影剂磁性传感器的感应检测传感器7。
感应检测传感器7检测显影剂的体积密度的变化作为表观导磁率的变化。在本实施例中，将感应检测传感器7在室温室里所检测到的针对初始显影剂的体积密度的信号设置为用于控制显影剂体积密度的基准值，该室温室里的空气在23度和60%的状态下具有10. 5g的水分。如果例如确定了所检测到的信号高于基准值且显影剂的表观磁导率大，则这意味着在给定体积内的显影剂中载体颗粒占有大的比例，或换而言之，体积密度高。相反地，如果确定了所检测到的信号低于基准值且表观磁导率小，则这意味着在给定体积内的显影剂中载体颗粒占有小的比例，或换而言之，体积密度低。图12示出了调色剂浓度与感应检测传感器7的输出值之间的关系。由此可见，例如，如果调色剂与载体的比率(Τ/D比率)从基准值5%改变至4%，则感应检测传感器7的输出从Vl改变为V2。静电潜像图5和图6接下来将参考图5和图6来说明根据本实施例的静电潜像。图5是示出根据本实施例在感光鼓上形成的静电潜像的图。为了表示各图像浓度(低浓度图像、中浓度图像、高浓度图像)，改变激光器驱动脉冲的时间段(每英寸激光发出数量，以下用单位dpi来表示)和激光束36a的点大小。通常地，对于低浓度图像，由图5所示的孤立点和线形成静电潜像。随着浓度向着中浓度增大，形成较大的孤立点，因而这些点与邻接点相接触，线也被表现为粗线。另外，在高浓度图像中，不能辨认孤立点和线。作为示例，图6示出了当形成本实施例中的256级(O到255级)的灰度级再现的85灰度级潜像时的细节。假定本实施例的图像形成设备100和300可形成分辨率为600dpi (主扫描方向)X600dpi (副扫描方向)的图像。最小正方形601和602各自表示具有42μπιΧ42μπι大小的单位像素(本示例中为600dpi的一个像素)。在各单位像素中，半导体激光器36可在0%到100%的时间内发光，但是不能超过两次地重复打开和关闭半导体激光器36。换而言之,例如,不能在30%的时间内打开半导体激光器36,然后在50%的时间内关闭半导体激光器36，再在剩余的20%的时间内针对像素再次打开半导体激光器36。这里所用的单位像素是指激光只能被打开一次的最小区域(在本示例中是600dpi的一个像素，其大小为42 μ mX42 μ m)。假定所使用的半导体激光器36的点大小为43 μ mX50 μ m。在602中示出了每单位像素的半导体激光器36发光的时间百分比。来自半导体激光器36的激光束36a沿着图中右方向(感光鼓40的长度方向)进行扫描，并且如果在给定像素的整个扫描过程中持续发出(完全发出)激光束，则写入100%。在601中，发光时间用黑色阴影区域表示以使其可见。换而言之，基于上述数据形成85灰度级潜像。在O级，所有的最小正方形表示0%，而在255级，所有的最小正方形表示100%。对比电位的假设确定以下将说明对比电位的假设确定。在本实施例中，如下所述，首先，针对预定调色剂电荷量而形成具有多个浓度水平的斑纹图像，并测量此时的对比电位以及所形成的斑纹图像的浓度。这里将该过程统称为“对比电位的假设确定”。图7是示出当进行控制以确定能获得高浓度图像的对比电位时的图像的图。701表示概念图，而702表示图像信号水平。图像信号是每个像素的激光信号水平且表示激光发光宽度(发光持续时间)。设置最大发光宽度为F，并同样地设置其它水平使得光量为线性。这里的一个像素为600dpi。在本实施例中，即使在F水平，也不需要针对一个像素在所 有时间内持续激光照射，而是可以在70%的时间内持续激光照射。这是出于对关闭延迟的考虑而得到的，但是取值并不局限于此。 接下来将参考图8A和图8B来说明对比电位的确定过程。图I所示的CPU 101对下述处理进行整体控制。在图像形成设备300中，CPU(未示出)也以类似方式进行控制。该流程图开始于当用户希望调整图像浓度时的用户指令。具体地，该流程图开始于CPU 101通过安装于图像形成设备100的触摸面板(未示出)而接收到来自用户的调整浓度指令。在SI，CPU 101从各种引擎状况预测下述调色剂电荷量。这里将在此时获得的调色剂电荷量定义为QMp。下文将该控制称为“控制A”。随后，在S2，作为调整用设置，CPU101将主充电偏压、显影偏压和激光功率设置为高于正常图像形成时的水平。接着，CPU 101在S3以600dpi设置图像信号为O水平，在S4形成静电潜像，并在S5利用电位传感器51来测量感光鼓40的电位。随后，CPU 101在S6设置图像信号为I水平，在S7形成静电潜像，并在S8利用电位传感器51来测量感光鼓40的电位。如上所述，对于图像信号的各水平重复从S3到S5的处理，并且通过从S9到Sll的处理，依次形成从O到F水平的静电潜像，电位传感器51读取各电位。将主充电偏压、显影偏压和激光功率设置为高于正常图像形成时的水平的原因是为了根据该控制所获得的图像来确实地获得目标浓度(在该示例中为1.6)。具体地，在本实施例中，对比电位比平常时高出100V，并且将激光功率设置为Max (最大值)。其后，CPU 101在S12使得在转印材料48上形成图7所示图像并将该图像输出，然后在S13通过透镜32利用诸如CXD的图像传感器33来读取原稿31上的图像。在S14，CPU 101根据读取结果来检测图像浓度。因此，从S13到S14的处理为浓度检测部件的处理的示例。图9示出了对比电位(V)与图像浓度之间的关系。CPU 101在S15计算感光鼓40的电位与浓度之间的关系，并在S16计算变为目标浓度的对比电位。通过利用电位传感器51来测量静电潜像的电位，可获得对比电位，并且通过利用扫描器等读取上述图像并将其转换成浓度值，可获得浓度。根据浓度与对比电位之间的关系可确定能获得期望浓度的对比电位。用于设置主充电偏压和显影偏压以获得对比电位的方法可使用已知方法。这里获得的对比电位(Vcontp)并不总是最佳的，这是因为通过图8A和图SB的流程图而获得的对比电位为针对预定调色剂电荷量而设立的对比电位。调色剂电荷量为用于稳定图像质量的另一重要因素。电子照相术和静电记录方法利用静电力来创建图像，因而当调色剂电荷量变化时图像浓度值也随之变化。引起调色剂电荷量变化的因素包括图像形成设备的安装位置的温度和湿度、未使用时间、调色剂消耗量和调色剂供给量。换而言之，当调色剂电荷量在执行图8A和图SB的流程图之后变化时，图像浓度随之变化。因此，所需对比电位可能并不合适。将在图8A和图8B的流程图中所设置的对比电位定义为Vcontp。上述根据浓度与对比电位之间的关系来确定对比电位的处理仅仅为示例，本发明并不局限于此。下面将介绍比上述方法简单但精确度低的三个方法示例。第一种方法为利用单个斑纹而不是多个斑纹来预测斑纹浓度附近的浓度和对比电位从而确定满浓度和对比电位的方法。第二种方法为根据半色调斑纹浓度和对比电位来预测满浓度和此时所需的对比电位从而预测对比电位的方法。第三种方法为利用光学传感器读取在图像承载体而不是纸张上的未定影的调色剂斑纹并将读取结果定义为浓度的方法。在本实施例中，不将控制A (图8A和图8B的流程图)所获得的对比电位设置为最 终对比电位。换而言之，在本实施例中，即使所获得的斑纹浓度相同，也根据此时的调色剂电荷量来设置不同的对比电位。在针对具有大的调色剂消耗量的作业的给纸之后通过执行控制A而确定的对比电位不同于在针对具有小的调色剂消耗量的作业的给纸之后通过执行控制A而确定的对比电位。在本实施例中，根据从引擎状况预测的饱和调色剂电荷量QMmax来设置最终确定的最终对比电位(Vcontb)，并且对浓度进行校正。以下将说明如何确定从引擎状况预测的调色剂电荷量。求出饱和调色剂电荷量接下来将参考图10和图11说明如何确定饱和调色剂电荷量。下述饱和调色剂电荷量的计算处理为第一计算部件的处理的示例，具体地，该处理由CPU 101的控制来实现。已知地，在双组分显影剂中，调色剂电荷量受到向着显影剂潜像的力的大小的影响，并且为用于稳定图像质量的非常重要的因素。调色剂电荷量主要受到显影单元43内的调色剂与载体的比率(Τ/D比率)、显影单元43周围的温度和湿度(运行环境)以及搅拌显影剂的次数所导致的显影剂劣化的影响。以下将参考图10来首先说明搅拌所导致的调色剂电荷量改变的示例。通过在显影单元43内搅拌并与载体摩擦，使在很长时间段内未被使用的调色剂获得摩擦电荷。如图10所示，随着时间流逝，调色剂电荷量收敛于恒定值。在本实施例中，将该收敛值定义为饱和调色剂电荷量。与调色剂电荷量一样，饱和调色剂电荷量主要也受到显影单元43内的调色剂与载体的比率(Τ/D比率)、显影单元43周围的温度和湿度以及搅拌显影剂的次数所导致的显影剂劣化的影响。对于本实施例中使用的调色剂和载体，在运行环境即显影单元43周围的温度和湿度为高的高温度/高湿度侧，调色剂电荷量低。相反地，在低温度/低湿度侦牝调色剂电荷量高。并且，随着显影单元43内的调色剂与载体的比率(Τ/D比率)变高，调色剂电荷量变低，而随着显影单元43内的调色剂与载体的比率(Τ/D比率)变低，调色剂电荷量变高。在本实施例中，在图像形成设备100或300中安装的温度/湿度传感器和感应检测传感器7读取显影单元43周围的温度和湿度(相对湿度RH)以及显影单元43内的调色剂与载体的比率(Τ/D比率)。然后，利用这些传感器的读取结果，通过以下等式I来确定饱和调色剂电荷量。等式I :QMmax=QMtop/ (1+ (ARH+ATD) X TD)其中，ATD表示根据相对湿度的TD依赖系数，而TD表示感应检测传感器7所确定的Τ/D比率。作为示例，图11示出了在低温度/低湿度状态和高温度/高湿度状态下的VD比率与饱和调色剂电荷量之间的关系。ARH为表示温度/湿度传感器所确定的运行环境的变量。在本实施例中，值根据相对湿度在O. 0008与O. 0392之间变化。ATD为TD依赖系数并在本实施例中将其设置为O. 11。ARH值越小，Τ/D比率增大所导致的QMmax的降低越小。图11示出了在ARH值变小时载体更有可能地对调色剂充电，而在ARH值变大时载体更少可能地对调色剂充电。基于TD=O的假设将QMtop设置为57 μ C/g。如图11所示，饱和调色剂充电量根据Τ/D比率而变化。求出当前调色剂电荷暈 接下来将参考图13到图14来说明如何确定当前调色剂电荷量。下述当前调色剂电荷量的计算处理为第二计算部件的处理的示例，具体地，该处理由CPU 101的控制来实现。首先，以下将参考图14来说明用于求出当前调色剂电荷量的结构。CPU 101用作用于检测所使用的调色剂的消耗量的调色剂消耗量检测单元、用于检测显影剂的搅拌量的搅拌检测单元、用于检测供给至显影剂的调色剂的量的调色剂供给量检测单元以及用于检测显影剂未搅拌状态的未搅拌检测单元。CPU 101也根据各个检测单元所获得的信息来计算显影剂中的调色剂电荷量。如图14所示，CPU 101接收来自用于检测所使用的调色剂的消耗量的调色剂消耗量计数器132的输出的输入以及用于检测显影剂的搅拌量的搅拌电动机134的打开/关闭信号的输入。另外，CPU 101也接收用于检测向显影剂供给的调色剂的供给量的供给电动机131的打开/关闭信号的输入以及用于检测未搅拌状态的计时器的每个信号的输入。CPU101与用于利用各个输入信号来计算当前调色剂电荷量的工作缓冲器RAM 102以及包含计算所需的表的ROM 103相连接。根据以下等式2，计算在紧接着从料斗(用于将调色剂供给至显影单元43的调色剂供给装置)供给调色剂之后的调色剂电荷量QMhopper。等式2 :QMhopper=aX QMmax其中，a表示从料斗供给的调色剂的量。接着，计算在显影单元43中的总调色剂量Ttotal。一般地，根据诸如显影单元43的容量以及从感应检测传感器7获得的调色剂浓度的信息可以容易地计算总调色剂量。在下述的浓度灰度级校正处理中，使用上述处理所获得的饱和调色剂电荷量QMmax、紧接在调色剂供给之后的调色剂电荷量QMhopper以及总调色剂量Ttotal。接下来将参考图13来说明图像形成设备100或300的当前调色剂电荷量的计算过程。CPU 101进行对下述处理的整体控制。这里假定针对各个输出页而进行浓度灰度级校正，并且每次进行输出时也执行下述处理过程。首先，在S1301中，当计算第η页的调色剂电荷量时，CPU 101计算在计算第η_1页(前次)的调色剂电荷量的时间与进行当前校正处理的时间之间的时间内供给的调色剂的量。这里所使用的调色剂供给量由CPU 101通过某方法来确定，并且对该方法没有任何限制。例如日本特开平05-323791提出了一种确定调色剂供给量的方法。在S1302，CPU 101计算在计算第n_l页的调色剂电荷量的时间与进行当前校正处理的时间之间的时间内消耗的调色剂的量。这里假定累计了第η-i页的输入图像数据的像素值(视频计数值)从而预测调色剂消耗量。将出于非图像形成的目的而消耗的调色剂，比如用于调整显影单元43内的调色剂浓度的调色剂，也视为消耗。换而言之，计算从显影单元43移除的调色剂的量。将调色剂消耗量从调色剂消耗量计数器132输出至CPU 101。在S1303，CPU 101计算在计算第n_l页的调色剂电荷量的时间与计算第η页的调色剂电荷量的时间之间的时间内在显影单元43内进行的调色剂的搅拌量。这里假定显影单元43内的螺杆以恒定的速度转动，并且将螺杆的转动时间定义为调色剂搅拌量。利用来自搅拌电动机134的打开/关闭信号来计算螺杆的转动时间。
在S1304，CPU 101基于调色剂供给量Tsup、调色剂消耗量Tused以及调色剂搅拌量来计算调色剂电荷量。根据所记录的针对第η-i页所计算的调色剂电荷量QM、饱和调色剂电荷量QMmax和调色剂搅拌量，CPU 101计算在未消耗或未供给调色剂的情况下第η页的调色剂电荷量QMstir。这里，针对增加量，使用写入了预先获得的调色剂电荷量QM、饱和调色剂电荷量QMmax、调色剂搅拌量Tstir以及搅拌后的调色剂电荷量QMstir之间的关系的表。接着，利用等式3，根据搅拌后的调色剂电荷量QMstir、调色剂供给量Tsup、调色剂消耗量Tused、紧接在调色剂供给之后的调色剂电荷量QMhopper以及总调色剂量Ttotal来计算第η页的浓度灰度级校正时的当前调色剂电荷量QMpresent。等式3 :QMpresent= (QMst ir X (Ttotal-Tused)+QMhopper X Tsup) /(Ttotal-Tused+Tsup)可以以上述方式确定当前调色剂电荷量QMpresent。综上所述，本实施例的图像形成设备针对预定调色剂电荷量预先测量静电潜像的对比电位以及该对比电位下的调色剂图像的浓度。另外，当形成图像时，图像形成设备基于当前调色剂电荷量和饱和调色剂电荷量而对预先测量出的对比电位与浓度之间的关系进行调整，并且形成图像。从而本实施例的图像形成设备可考虑调色剂电荷量的变化来进行浓度校正。确定对比电位接下来将说明最终确定的对比电位Vcontb。最终确定的对比电位Vcontb为与给纸所导致的调色剂电荷量的变化相对应的对比电位，使得能获得与浓度变化相对应的目标Vcont0为了即使在用户开始给纸从而导致调色剂电荷量改变时也获得期望浓度，使用以下等式4来设置目标Vcont。等式4 Vcontb=Vcontp X QMmax/QMp其中，QMp表示当前调色剂电荷量。从而设置目标Vcont使得在假定饱和调色剂电荷量时获得期望浓度。也可将对比电位设置为作为最终确定的Vcont的Vcontb，使用已知方法确定主充电偏压和显影偏压，然后形成灰度级斑纹，并且针对灰度级对查找表等进行校正。通过以上述方式基于饱和调色剂充电量来设置对比电位，可以无需根据给纸所导致的调色剂电荷量的改变而调整对比度设置。如上所述，通过本实施例的图像形成设备，可进行激光功率控制从而根据调色剂电荷量获得目标Vcont，将浓度变化减少到约一半。并且，基于饱和调色剂充电量来设置对比电位，从而无需根据给纸所导致的调色剂电荷量的改变而调整对比度设置，也减少了用户进行调整的频率。第二实施例以下将参考图15来说明第二实施例。本实施例的特征在于通过将对比电位设置为作为目标Vcont的Vcontb以及基于预测的调色剂电荷量QMpresent进行激光功率控制以追随显影目标浓度的Vcontp来进行浓度校正。需要注意的是，下文将省略对与第一实施例相同的组件和技术的说明。基于以下等式5来确定打印时设置的对比电位Vcont。等式5 :Vcont=Vcontb X QMp/QMmax控制A预先确定对比电位与激光功率之间的关系。图15示出了对比电位与激光功率之间的关系。将激光功率调整为成为通过控制A而确定的Vcont的Vcontp。换而言 之，调整激光功率使得Vcontb/QMmax恒定，并将其设置为期望的Vcont。这里将说明根据本实施例的浓度校正过程。首先，CPU 101在进行控制A时计算Vcontb X QMp=230 X 30=6900。此时将激光功率设置为200。其后，作为用户给纸的结果，调色剂电荷量变为25。接着，CPU 101计算6900/25=276。另外，CPU 101将激光功率从200变为230使得Vcont变为276。执行结果图16示出了当执行根据本发明的浓度校正时的浓度变化以及当执行传统浓度校正时的浓度变化。在图16中，在水平轴上示出所形成的图像的数量，而在垂直轴上示出浓度。这些结果是当以同一浓度在多个记录纸张上形成图像时所获得的。如图16所示，当执行传统浓度校正时浓度变化为O. 08，而当执行根据本实施例的浓度校正时浓度变化为
O.04。换而言之，由此可见，通过根据本实施例的浓度校正，可抑制相对于控制A的浓度变化。其它实施例还可以通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等的装置)以及如下方法来实现本发明的各方面，其中系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行该方法的各步骤。由于该目的，例如经由网络或者从用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)向计算机提供该程序。尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功倉泛。本申请要求2010年4月9日提交的日本专利申请2010-090917的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
权利要求
1.一种图像形成设备，其包括用于对图像承载体充电的充电部件、用于对充电后的图像承载体进行曝光以形成静电潜像的曝光部件、以及用于利用调色剂对所述静电潜像进行显影的显影部件， 其中，所述图像形成设备还包括 检测部件，用于检测所述静电潜像的对比电位和所述显影部件显影得到的调色剂图像的浓度；以及 确定部件，用于利用所述检测部件所检测到的所述静电潜像的对比电位与调色剂图像的浓度之间的关系、以及饱和调色剂电荷量与当前调色剂电荷量之间的比率，确定用于图像形成的最终对比电位，其中，所述饱和调色剂电荷量是收敛于给定值的调色剂电荷量，所述当前调色剂电荷量是用于图像形成的当前的调色剂电荷量。
2.根据权利要求I所述的图像形成设备，其中，所述检测部件包括 形成部件，用于以预定调色剂电荷量形成具有多个浓度水平的斑纹图像； 对比电位检测部件，用于检测在所述形成部件形成具有各浓度水平的斑纹图像时的各静电潜像的对比电位；以及 浓度检测部件，用于检测所述形成部件所形成的具有各浓度水平的斑纹图像的浓度。
3.根据权利要求I所述的图像形成设备，其中，还包括第一计算部件，所述第一计算部件用于基于储存在所述显影部件中的调色剂与载体的比率、以及作为所述图像形成设备的运行环境的变量的相对湿度，计算与当前运行环境相应的所述饱和调色剂电荷量。
4.根据权利要求I所述的图像形成设备，其中，还包括第二计算部件，所述第二计算部件用于基于调色剂供给量、调色剂消耗量和调色剂搅拌量，计算所述当前调色剂电荷量。
5.根据权利要求I所述的图像形成设备，其中，在形成预定浓度的调色剂图像时，所述确定部件利用Vcontb=Vcontp X QMmax/QMp来确定所述最终对比电位， 其中，Vcontp是所述检测部件所检测到的与所述预定浓度相对应的对比电位，QMmax是所述饱和调色剂电荷量，QMp是所述当前调色剂电荷量，Vcontb是所述最终对比电位。
6.一种用于控制图像形成设备的方法，所述图像形成设备包括用于对图像承载体充电的充电部件、用于对充电后的图像承载体进行曝光以形成静电潜像的曝光部件、以及用于利用调色剂对所述静电潜像进行显影的显影部件，所述方法包括 检测步骤，用于通过检测部件检测所述静电潜像的对比电位和所述显影部件显影得到的调色剂图像的浓度；以及 确定步骤，用于利用在所述检测步骤中所检测到的所述静电潜像的对比电位与调色剂图像的浓度之间的关系、以及饱和调色剂电荷量与当前调色剂电荷量之间的比率，通过确定部件确定用于图像形成的最终对比电位，其中，所述饱和调色剂电荷量是收敛于给定值的调色剂电荷量，所述当前调色剂电荷量是用于图像形成的当前的调色剂电荷量。
全文摘要
提供了一种不仅考虑了静电潜像的对比电位与显影图像的浓度值之间的关系而且考虑了用于显影静电潜像的调色剂电荷量来确定最终对比电位的图像形成设备及其控制方法。为了实现该目的，本发明的图像形成设备预先预测静电潜像的对比电位以及针对预定调色剂电荷量的对比电位的调色剂图像的浓度。另外，图像形成设备基于图像形成时的当前调色剂电荷量和饱和调色剂电荷量而调整预先测量的对比电位与浓度之间的关系来形成图像。
文档编号G03G21/00GK102834785SQ20118001832
公开日2012年12月19日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年4月9日
发明者田中澄斗 申请人:佳能株式会社