CN108508720B - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

公开了图像形成装置。该图像形成装置包括：用于承载显影剂的感光鼓；以不同的速度与感光鼓接触并使感光鼓带电的带电辊；将感光鼓上的显影剂图像转印到记录材料的转印辊；向感光鼓供给显影剂并且回收转印之后在感光鼓上的显影剂的显影套筒；用于检测与注入带电有关的信息的检测设备；以及基于所述信息控制雾化显影剂的量的控制器，其中，控制器根据由检测设备检测的信息控制图像形成期间的雾化显影剂的量，同时抑制在显影套筒中回收的显影剂的量。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及诸如复印机和打印机之类的图像形成装置，其通过应用图像形成处理来执行图像形成，所述图像形成处理包括使得诸如电子照相感光体和静电记录电介质之类的图像承载构件带电以表现出规定的极性或电位的步骤。

背景技术

传统上，使用电子照相***的许多图像形成装置采用处理盒***。在处理盒***中，可旋转的感光构件和作用于感光构件的处理设备被集成到盒中，从而可附接到图像形成装置的装置主体并从装置主体可分离(detachable)。

根据处理盒***，由于用户可以自身执行装置的维护而不必依靠维修人员，因此可以显著提高可操作性。因此，处理盒***被广泛用于电子照相图像形成装置中。

采用电子照相***的诸如激光束打印机和复印机之类的图像形成装置最初通过用与图像信息相对应的光(诸如激光)照射通过带电辊均匀带电的感光构件来形成静电潜像。随后，通过显影装置将显影剂(调色剂)供给到静电潜像，以将静电潜像可视化为显影剂图像(调色剂图像)。此外，通过将图像从感光构件转印到诸如纸之类的记录材料，图像被形成在记录材料上，并且在记录材料上形成的图像被输出。

使用这种转印***的图像形成装置包括使用清洁器(清洁装置)从感光构件的表面去除在转印之后残留在感光构件上的未转印的显影剂以获得废显影剂的图像形成装置。从包括环境保护在内的多方面来看，期望不要产生这种废显影剂。考虑到这一点，存在这样的装置配置，在该装置配置中，清洁器被消除，并且在转印之后在感光构件上的未转印的显影剂使用显影装置通过“同时显影和清洁”被从感光构件去除，以由显影装置收集和再使用。换句话说，图像形成装置可以采用显影剂回收处理。

同时显影和清洁指的是在下一和随后步骤的显影期间通过剩余调色剂回收偏压来回收在转印之后残留在感光构件上的显影剂的方法。换句话说，使用作为施加到显影装置的DC电压与感光构件的表面电位之间的电位差的雾化去除电位差Vback。根据该方法，由于未转印的显影剂被显影装置回收并在下一和随后步骤中再使用，因此可以消除废显影剂，并且可以减少维护的麻烦。另外，通过显影装置回收未转印的显影剂的所谓的无清洁器的图像形成装置在空间方面也是有利的。换句话说，由于不需要提供清洁装置，所以具有显著缩小图像形成装置的优点。

同时，通过使用接触带电构件(带电辊)的图像记录装置，与图像承载构件接触的带电构件可以拾取图像承载构件的表面上的剩余显影剂，并使得剩余显影剂附着到带电构件的表面。结果，随着长时间重复执行打印(通过重复操作)，带电性能可能由于到带电构件上的显影剂的附着量而下降。

特别地，当用无清洁器的图像形成装置来执行图像形成时，未转印的显影剂倾向于进入作为接触带电构件和图像承载构件之间的接触部分的带电辊隙(nip)部分，并因此显影剂附着到接触带电构件的表面。当显影剂存在于接触带电构件上时，图像承载构件的带电电位依赖于所附着的显影剂的量而变化。该现象可能表现为表示半色调的半色调图像浓度的波动。

发明内容

为了解决这样的问题，提出了如下的配置，其中在接触带电构件和感光构件之间设置圆周速度差，通过带电构件和感光构件之间的摩擦使显影剂带电，并且附着到接触带电构件的表面的显影剂返回到感光构件(日本专利申请特开No.2016-14863)。另一方面，利用在接触带电构件和感光构件之间设置圆周速度差的上述配置，在高湿度下，可能与放电导致的带电分离地发生由到感光构件的在与接触带电构件的辊隙内的表面的电荷注入导致的带电。注入带电的这种行为不仅可能产生感光构件的表面电位根据湿度环境的变化而变化的问题，而且由于注入量根据介于感光构件和带电辊之间的显影剂的量而改变，而可能对图像造成不利影响(诸如重像)。

另外，作为注入带电成分的已知性质，当由于感光构件和带电构件之间的接触面积的减小而导致感光构件上的雾化显影剂量增加时，注入带电量下降。因此，在可能发生这种注入带电的***中，可以通过增加要供给到白色背景的雾化显影剂量来避免由于注入带电而产生的不利影响。然而，如上所述，利用采用同时显影和回收的图像形成装置，由于雾化显影剂也由显影装置回收以被再使用，因此可能发生雾化显影剂量的增加促进显影剂劣化的问题。

抑制显影剂劣化和由于注入带电而对图像造成的不利影响二者是正要解决的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的图像形成装置是如下的图像形成装置，包括：

图像承载构件，用于承载显影剂；

带电构件，在接触部分中以与图像承载构件相同的方向移动，并且以不同的速度与图像承载构件接触并使得图像承载构件带电；

转印设备，用于将图像承载构件上的显影剂图像转印到被转印体；

显影剂承载构件，向图像承载构件供给显影剂，并且回收在转印之后残留在图像承载构件上的显影剂；

检测设备，用于检测与注入带电有关的信息，在注入带电中，电荷被从带电构件注入到图像承载构件；以及

控制设备，用于基于所述信息控制在图像形成期间要被供给到图像承载构件的非图像形成部分的显影剂的量，其中

控制设备根据由检测设备检测的信息来控制在图像形成期间要供给到图像承载构件的非图像形成部分的显影剂的量。

根据本发明，在其中在图像承载构件和带电构件之间设置速度差的配置中，在抑制显影剂劣化的同时，可以抑制由于注入带电造成的对图像的不利影响。

从以下参考附图对示例性实施例的描述中，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出了作为本发明解决的问题的注入带电的图；

图2是示出了根据第一实施例的图像形成装置的图；

图3是示出了根据第一实施例的图像形成装置的一部分的放大图；

图4是表示雾化调色剂量和注入带电之间的关系的图；和

图5是表示雾化显影剂量与雾化去除电位差Vback之间的关系的图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图给出对本发明的实施例的描述。然而，可以根据应用本发明的装置的配置、各种条件等适当地改变实施例中描述的组件的尺寸、材料、形状、它们的相对布置等。因此，在实施例中描述的组件的尺寸、材料、形状、它们的相对布置等不意在将本发明的范围限制到以下实施例。

第一实施例

图像形成装置和无清洁器的图像形成处理

图2是示出了作为根据本发明的图像形成装置的实施例的打印机100的示意性配置的图。图2是在正常安装状态下沿着图像承载构件的轴向观察的截面图。假设图上的上下表示垂直方向，并且左右表示水平方向。

现在将参考图2和图3描述图像形成操作。

当图像形成操作开始时，作为图像承载构件的感光鼓1通过驱动感光鼓1的驱动马达在图2中箭头的方向上以150mm/sec的圆周速度被旋转驱动。

带电辊2被用作使感光鼓1的表面带电的带电构件。在下面描述的图像形成操作开始时，已经执行了稳定带电电位的处理。-1500V的电压(Vpri)在规定的定时处被从带电电源2a(图3)施加到带电辊2，因此，感光构件的表面在-800V下均匀带电。

作为使带电的感光鼓1曝光的曝光装置的激光曝光单元3根据图像数据使用激光束使感光鼓1曝光。当在主扫描方向(感光构件的旋转轴的方向)上重复执行曝光时，激光束也在副扫描方向(感光构件的表面的移动方向)上执行曝光以形成静电潜像。

作为显影设备的显影设备4被布置成可附接到图像形成装置主体并从图像形成装置主体可分离，并且一旦其产品寿命终止，可用新的显影设备4代替。显影设备4使用已经从显影偏压电源4a(图3)施加了-500V的显影偏压(Vdc)的显影套筒对形成在感光构件上的静电潜像进行显影。

现在将描述显影设备4。显影套筒41由显影设备4可旋转地支撑，并且相对于感光鼓1以140％的圆周速度旋转驱动。显影套筒41包括设置在中空铝管周围的导电弹性橡胶层，并且为了输送显影剂的目的，导电弹性橡胶层的表面具有1.0μm至2.0μm的表面粗糙度Ra。作为磁体的磁辊43被固定和布置在显影套筒41的内部。作为显影设备4中的显影剂的磁性单组分显影剂(负带电特性)T被显影剂容器中的搅拌构件44搅拌，由于搅拌，显影剂T在显影设备4的内部通过磁辊43的磁力被供给到显影套筒41的表面。当供给到显影套筒41的表面的显影剂T通过作为调节显影剂层的厚度的调节构件的显影刮板42时，显影剂T变成均匀的薄层并且通过摩擦带电被带电为负极性。相对于显影套筒41的-800V的负偏压(Vbld)被施加到显影刮板42，以与显影辊产生-300V的电位差(△Vbld)。随后，显影剂T被输送到显影套筒41与感光鼓1接触的显影位置，并且静电潜像被显影。

在感光鼓1上(在图像承载构件上)可视化的显影剂图像被进一步发送到与作为转印设备的转印辊5的接触部分，并被转印到以同步的定时输送的、作为被转印体的记录材料R上。转印偏压通过电源5a(图3)被施加在转印辊5和感光鼓1之间。此外，被转印体不限于上述记录材料，而是可以采用诸如无端(endless)转印带之类的中间转印构件。

已经转印了显影剂图像的记录材料R被输送到定影装置7。记录材料R在定影装置7处经受加热和加压，以将转印的显影剂图像定影到记录材料R。

控制器8是控制图像形成装置100的操作的控制设备，并且控制器8通过控制各种电信息信号的发送和接收、驱动定时等来控制规定的图像形成序列等。

另一方面，在转印后残留在感光鼓1上而未被转印的未转印的显影剂被朝向带电辊2输送。此时，用于使感光鼓1带电的电压(-1500V)已经被施加到带电辊2。当未转印的显影剂被输送到辊隙部分C的附近时，由于来自带电辊2的放电，大部分未转印的显影剂与感光鼓1一起被带负电。换句话说，由于大部分未转印的显影剂被强制带负电，因此显影剂由于带电辊2和带负电的感光鼓1的电场通过带电辊2而不会附着到带电辊2。虽然大部分显影剂如上所述地通过来自带电辊2的放电而带负电，但是少量不带负电的显影剂残留下来并且可能附着到带电辊2。为了减少这种显影剂附着，带电辊2被设置成使用齿轮以相对于感光鼓1在相同方向上以110％的圆周速度旋转，这意味着带电辊2具有比感光鼓1更高的圆周速度。换句话说，采用其中带电辊2与感光鼓1以不同的速度接触的配置。在这种情况下，在作为接触部分的辊隙部分C处，感光鼓1的表面和带电辊2的表面在相同的方向上旋转。因此，显影剂通过带电辊2和感光鼓1之间的摩擦而带负电，并且显影剂通过电场返回到感光鼓1。带电辊2的圆周速度有利地为感光鼓1的圆周速度的110％至140％。因此，由于显影剂通过来自带电辊2的放电而带负电以及通过由圆周速度差造成的摩擦而带负电，附着于带电辊2的显影剂的量减少。

随后，已经通过带电辊2的未转印的显影剂随着感光鼓1的旋转被输送到显影位置。在该状态下，在非图像形成部分中，在感光鼓1的表面的-800V的暗部电位(Vd)和-500V的显影偏压(Vdc)之间存在-300V的电位差(Vback)。结果，未转印的显影剂附着到显影套筒41，以在显影装置4中被回收。这被称为同时显影和清洁。在这种情况下，显影套筒41构成显影剂承载构件，其将显影剂供给到感光鼓1，并且回收在转印之后残留在感光鼓1上的显影剂。在图像形成部分中，由于感光鼓1的表面的-100V的亮部电位(V1)和-500V的显影偏压(Vdc)之间的电场，未转印的显影剂不附着到显影套筒41。但是，由于该部分是要执行图像形成的部分，因此显影剂残留在感光鼓1上以被随后转印。通过重复这些步骤来执行图像形成操作。

在带电辊2和感光鼓1之间设置圆周速度差的配置中，如图1所示，特别是在高湿度下，不仅可能由于放电，而且还可能由于向感光鼓1注入电荷而发生感光鼓1的表面的暗部电位的带电。注入带电的这种行为不仅可能产生感光鼓1的表面电位根据湿度环境的变化而变化的问题，而且由于注入量根据介于感光鼓1和带电辊2之间的显影剂的量而改变，从而对图像造成不利影响(诸如重像)。

本实施例的配置

考虑到这一点，本实施例的特征在于控制显影偏压，使得在可能发生上述注入带电的温度和湿度条件下，作为要供给到感光鼓1的非图像形成部分(白色背景)的显影剂的雾化显影剂的量增加。因此，在本实施例中，带电装置附近的温度和湿度必须作为图像承载构件附近的环境信息被检测，因此，温度/湿度传感器9被安装到装置主体。湿度不限于相对湿度和绝对湿度，或者也可以采用绝对含水量。在上述本实施例的配置的情况下，如表1所示，在高温高湿环境下产生注入带电成分。

[表1]

温度/湿度和注入带电量

如前所述，注入带电成分的已知特性是注入带电量随着雾化显影剂量增加而减少。在本实施例中，注入带电成分和雾化调色剂量之间的关系如图4所示。因此，例如，如果感光鼓1上的雾化显影剂量是20％，则可以消除在40度、95％湿度的环境中的注入带电成分30V。另一方面，如图5所示，雾化显影剂量与雾化去除电位差Vback显著相关。在本实施例中，当正常图像形成期间的Vback为-300V时，在前述的正常图像形成期间在感光鼓1上的雾化显影剂量在所有温度和湿度范围内为大约2％。考虑到这一点，施加到显影套筒41的显影偏压(Vdc)从通常的-500V改变△100V成为-400V。感光鼓1的表面的-800V的暗部电位(Vd)和-400V的显影偏压(Vdc)之间的差(Vback)变成-400V。结果，雾化显影剂增加到20％，并且在40度温度、95％湿度的环境中的注入带电成分被消除。因此，虽然上述显影偏压可以被应用于所有的环境，但是雾化显影剂量的增加可能会促进采用同时显影和回收的图像形成装置中的显影剂的劣化。因此，雾化显影剂的量希望被控制为最小。

考虑到这一点，在本实施例中，为了消除表1中所示的注入带电成分，执行表2中所示的偏压控制。具体来说，执行控制以根据由温度/湿度传感器9检测的温度和湿度来改变显影偏压，同时通过使显影剂附着到显影套筒41来抑制在显影设备4中回收的显影剂的量。更具体地，当由温度/湿度传感器9检测的温度和湿度二者增大时，显影偏压被改变，以使得雾化显影剂的量增加。

[表2]

显影偏压改变控制

在本实施例中，作为存储设备，存储器45a被设置在装置主体中，存储器45b被设置在带电装置中，并且可以根据需要将数据写入存储器中和从存储器读取数据。即使当主体的电源被关断，非易失性存储器也能够保持存储的数据。在本实施例中，非易失性存储器45b将上述表2中所示的温度和湿度下的显影偏压的控制值存储为信息，并且当主体的电源被接通或待机时，偏压信息被存储在主体存储器45a中。换句话说，将温度和湿度与显影偏压相关联的第一控制信息被存储在作为第一存储设备的存储器45b中。另外，检测带电装置周围的温度和湿度的温度/湿度传感器被安装在图像形成装置主体中。这两条信息使得能够进行消除带电装置的注入带电量所需的显影偏压的控制。在本实施例中，每次向装置主体发送打印信号时控制显影偏压，在这种情况下，表2中所示的显影偏压是根据当时的温度/湿度信息确定的。

本实施例的特征在于，以这种方式，基于来自安装在图像形成装置主体中的温度/湿度传感器的信息和预先存储在存储器中的相应环境下的注入带电成分的值来改变显影偏压以增加雾化显影剂。执行根据本实施例的控制使得能够以最佳方式消除所需环境中的注入带电，并且进一步地，可以抑制注入带电对图像的不利影响。

变形例

虽然在本实施例中通过改变显影偏压来控制用于消除注入带电成分的最佳雾化显影剂量，但是只要可以控制雾化显影剂量，可以使用任何手段。

例如，可以通过减小施加到显影刮板42和显影套筒41的偏压的差(调节构件偏压)△Vbld的绝对值，增加雾化显影剂。甚至可以利用该方法控制注入带电成分，并且在本变形例的情况下，可以如表3所示地改变上述表2。具体而言，通过改变显影套筒41和显影刮板42之间的电位△Vbld，可以控制雾化显影剂的量。

即使在本变形例中，将温度和湿度与显影套筒41和显影刮板42之间的电位△Vbld相关联的第二控制信息也可以存储在作为第二存储设备的存储器45b中。

[表3]

显影刮板偏压改变控制

第二实施例

在本实施例中，测量并控制注入带电成分。

如图1所示，当将放电开始电压(Vth)或者在本实施例中的600V施加到带电辊2作为偏压(Vpri)时，可以测量注入带电成分。测量方法包括使用安装在装置主体中的表面电位计测量感光鼓的表面电位，并使用电流计测量流经带电辊的电流值。在本实施例中，使用安装在装置主体中的表面电位计，在正向旋转期间设置用于测量的时间。具体而言，执行控制，以根据由表面电位计或电流计检测的注入带电成分来改变显影偏压，同时通过使显影剂附着到显影套筒41来抑制在显影设备4中回收的显影剂的量。更具体地说，当注入带电成分增加时，改变显影偏压，使得雾化显影剂的量增加。另外，如在第一实施例的变形例中所示的，通过改变显影套筒41和显影刮板42之间的电位△Vbld，可以控制雾化显影剂的量。

在这种情况下，与第一实施例不同，不需要将温度/湿度传感器9安装到图像形成装置主体。在本实施例中，表4中所示的用于显影偏压控制的数据被存储在作为存储设备的存储器45a中，并且基于测量的注入带电量来直接控制对显影偏压的反馈量。换句话说，将注入带电成分(注入带电量)与显影偏压相关联的第三控制信息被存储在作为第三存储设备的存储器45a中。另外，如在第一实施例的变形例中所示的，将注入带电成分(注入带电量)与在显影套筒41和显影刮板42之间的电位△Vbld相关联的第四控制信息可以被存储在作为第四存储设备的存储器45a中。

[表4]

注入带电量和显影偏压控制

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。

Claims (14)

1.一种图像形成装置，其特征在于，包括：

图像承载构件，用于承载显影剂；

带电构件，在接触部分中以与图像承载构件相同的方向移动，并且以不同的速度与图像承载构件接触并使得图像承载构件带电；

转印设备，用于将图像承载构件上的显影剂图像转印到被转印体；

显影剂承载构件，向图像承载构件供给显影剂，并且回收在转印之后残留在图像承载构件上的显影剂；

检测设备，用于检测与注入带电有关的信息，在注入带电中，电荷被从带电构件注入到图像承载构件；以及

控制设备，用于基于所述信息控制在图像形成期间要被供给到图像承载构件的非图像形成部分的显影剂的量，其中

控制设备根据由检测设备检测的信息来控制在图像形成期间要供给到图像承载构件的非图像形成部分的显影剂的量。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中

由检测设备检测的信息是包括图像承载构件附近的绝对湿度、相对湿度以及绝对含水量中的任一个和温度的环境信息，以及

控制设备执行控制，使得在图像承载构件附近的绝对湿度、相对湿度以及绝对含水量中的任一个和温度都增大时，在图像形成期间供给到图像承载构件的非图像形成部分的显影剂的量增加。

3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，控制设备改变施加到显影剂承载构件的显影偏压，使得当图像承载构件附近的绝对湿度、相对湿度以及绝对含水量中的任一个和温度都增大时，显影偏压的绝对值减小。

4.根据权利要求1所述的图像形成装置，包括：

第一存储设备，用于存储将由检测设备检测的信息与施加到显影剂承载构件的显影偏压相关联的第一控制信息，其中

控制设备基于存储在第一存储设备中的第一控制信息来控制显影偏压。

5.根据权利要求2所述的图像形成装置，包括：

调节构件，调节由显影剂承载构件承载的显影剂，其中

相对于显影剂承载构件的调节构件偏压被施加到调节构件，以及

控制设备改变调节构件偏压，使得当图像承载构件附近的绝对湿度、相对湿度以及绝对含水量中的任一个和温度都增大时，调节构件偏压的绝对值减小。

6.根据权利要求5所述的图像形成装置，包括：

第二存储设备，用于存储将由检测设备检测的信息与调节构件偏压相关联的第二控制信息，其中

控制设备基于存储在第二存储设备中的第二控制信息来改变显影剂承载构件与调节构件之间的电位。

7.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，由检测设备检测的信息是图像承载构件的电位中的注入带电量。

8.根据权利要求7所述的图像形成装置，其中，控制设备执行控制，使得当注入带电量增加时，在图像形成期间供给到图像承载构件的非图像形成部分的显影剂的量增加。

9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其中，控制设备改变施加到显影剂承载构件的显影偏压，使得当注入带电量增加时，显影偏压的绝对值减小。

10.根据权利要求9所述的图像形成装置，包括：

第三存储设备，用于存储将注入带电量与显影偏压相关联的第三控制信息，其中

控制设备基于存储在第三存储设备中的第三控制信息来控制显影偏压。

11.根据权利要求8所述的图像形成装置，包括：

调节构件，调节由显影剂承载构件承载的显影剂，其中

相对于显影剂承载构件的调节构件偏压被施加到调节构件，以及

控制设备改变调节构件偏压，使得当注入带电量增加时，调节构件偏压的绝对值减小。

12.根据权利要求11所述的图像形成装置，包括：

第四存储设备，用于存储将注入带电量与调节构件偏压相关联的第四控制信息，其中

控制设备基于存储在第四存储设备中的第四控制信息来控制调节构件偏压。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的图像形成装置，其中，被转印体是记录材料。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的图像形成装置，其中，被转印体是中间转印构件。

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