成像裝置的制作方法

專利名稱：成像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種成像裝置，如復印機、激光印刷機等，所述裝置使用一種電子照相制版術。
更特別地，本發明涉及一種成像裝置，其包括數個具有顯影劑承載元件的顯像設備，所述顯影劑承載元件用于將顯影劑承載且運輸到顯影位置，圖像承載元件上形成的靜電影像在該位置處顯影；移動裝置，能夠容納數個顯像設備并將數個顯像設備中特定的顯像設備移動到顯影位置；以及調色劑濃度檢測裝置，用于檢測顯像設備的顯影劑承載元件上承載的顯影劑的調色劑濃度，所述顯像設備位于與顯影位置不同的顯影劑濃度檢測位置。
背景技術：
在電子照相成像裝置領域中，特別是，在用于形成彩色圖像的成像裝置中，一般慣例是采用兩組份顯影系統，即該系統使用非磁性調色劑和磁載體的混合物作為顯影劑。在圖像質量穩定性和裝置耐久性方面，兩組份顯影系統優于目前提出的其他顯影系統。但是，由于成像只消耗調色劑，因此，必須根據需要向每個顯像設備中的兩組份顯影劑供應調色劑以使調色劑濃度(調色劑與顯影劑總重量的重量比)保持在適當范圍內。使調色劑濃度保持在適當范圍內對于保持顯像設備圖像質量的穩定來說是極其重要的要求之一。因此，已經提出各種控制顯影劑中調色劑濃度的方法，其中一些已經投入實際應用。
例如，已經提出光學檢測系統、電感檢測系統、片檢測系統、影像計數系統等作為調色劑濃度檢測系統，其中的一些已經投入實際應用。
在用于檢測調色劑濃度的上述各種方法或系統中，片檢測系統因為其成本優勢而已經得到廣泛使用。更特別地，根據片檢測系統，在作為圖像承載元件的電子照相感光元件上形成參考調色劑圖像。該調色劑圖像通過設置在與圖像承載元件的圖像承載圓周表面相對的光源來照射，調色劑圖像的密度由傳感器讀出，傳感器也設置在與圖像承載元件的圖像承載圓周表面相對的位置，從而截取由調色劑圖像反射的光。然后，根據傳感器的輸出值向顯像設備供應調色劑。這樣，不需要向每個顯像設備提供一個傳感器，從而使該方法在成本方面具有優勢。
但是，由于片檢測系統根據感光元件上形成的片(調色劑圖像)的密度來控制調色劑濃度，因此，具有下面的問題。即，片的圖像密度不僅受調色劑濃度的影響，而且受顯影劑性能的影響，這些性能因環境的變化、使用或儲存的長度等而變化。因此，僅僅根據片的圖像密度實際上不可能非常精確地控制調色劑濃度。換句話說，如果根據現有技術的片檢測系統來控制調色劑濃度，那么調色劑濃度可能變得過高或過低。
關于上述問題的解決方案，所有必需的是提供一種具有調色劑濃度傳感器(光學傳感器，電感傳感器等)的顯像設備，所述傳感器能夠直接檢測顯像設備中的調色劑濃度。但是，這種裝置在成本方面是不利的，特別是，在這種成像裝置作為具有數個顯像設備的全色成像裝置的情況下，這是因為用于檢測調色劑濃度的傳感器的數量必須與顯像設備的數量相匹配。
關于這一問題的解決方案，已經提出下面的方法，其中的一些已經投入實際應用(日本公開專利申請5-313495)。根據這些方法，利用位于顯像設備外面的單一光學傳感器，通過檢測顯影劑承載元件圓周表面所反射的光的量(顯影劑承載元件的顯影劑承載表面上承載的顯影劑層所反射的光的量)來檢測給定顯像設備中兩組份顯影劑的調色劑濃度，所述承載元件在顯像設備中承載和輸送兩組份顯影劑。
這些方法可以被稱為用于成像裝置的非常優秀的調色劑濃度檢測方法(例如，成像裝置包括能夠容納數個顯像設備且能夠旋轉的轉子，從而使其容納的數個顯像設備中的給定顯像設備置于面對著感光元件圓周表面的位置處)，包括具有顯影劑承載元件的數個顯像設備，所述承載元件用于將調色劑承載和輸送到顯影位置，圖像承載元件上形成的靜電影像在該位置處顯影，顯影劑是調色劑和載體的混合物；顯像設備移動裝置，其能夠容納數個顯像設備，并將數個顯像設備中的特定顯像設備移動到顯影位置；以及用于檢測顯影劑中調色劑濃度的調色劑濃度傳感器，所述顯影劑承載在顯像設備的顯影劑承載元件上，并位于與顯影位置不同的調色劑濃度檢測位置，這是因為，隨著給定顯像設備移動到顯影位置，顯像設備的其他顯影劑承載元件自動地移動到面對調色劑濃度傳感器的位置，使其可以直接檢測該顯像設備中的調色劑濃度。換句話說，這些調色劑濃度檢測方法的任一種都結構布置簡單、成本低，而且非常精確。因此，對于如上所述的這種成像裝置來說，它們是極好的調色劑濃度檢測方法。
但是，即使上述調色劑濃度檢測方法也有如下問題，這是因為，顯影劑顯像元件的顯影劑承載表面所反射的光的量受調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像的影像比的影響，或者受成像模式不同的影響；換句話說，即使在第一時間點檢測到的顯像設備中顯影劑的實際調色劑濃度與在第二時間點檢測到的顯影劑的實際調色劑濃度實質上相同，在第二時間點檢測到的調色劑濃度往往也變得與第一時間點的調色劑濃度非常不同。
例如，當調色劑濃度被檢測之前立即形成的圖像完全黑暗時，顯像設備中顯影劑的調色劑濃度有時被確定為過份低于調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像充滿白色區域時的調色劑濃度，這是因為，當形成全部暗的圖像時，顯影劑中調色劑消耗的量本質上大于形成充滿白色區域的圖像時調色劑消耗的量。
此外，當檢測調色劑濃度之前在單色模式下連續操作旋轉式全色成像裝置時，不用于連續的單色圖像形成操作所用的顯像設備根本不用于顯影，并且隨著轉子移回到其原始位置，僅僅移動途徑面對著感光元件的顯影位置。這樣，當它們移動通過其對著感光鼓的顯影位置時，由于轉子重復移回到原始位置，因此只有不用于顯影的顯像設備中每個顯影套筒圓周表面上的顯影劑層的調色劑逐漸轉印到感光元件上。因此，如果在這種現象發生之后立即檢測調色劑濃度，那么顯像設備中的調色劑濃度有時被確定為低于顯像設備中的實際調色劑濃度。

發明內容
因此，本發明的主要目的是提供一種成像裝置，其能夠可靠地檢測顯影劑的調色劑濃度，而不管調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像的密度和成像模式如何。
根據本發明的一個方面，提供了一種成像裝置，其包括用于承載靜電潛像的圖像承載元件；顯像裝置，利用包括調色劑和載體顆粒的顯影劑在顯影位置使所述圖像承載元件上的靜電潛像顯影，所述顯像裝置包括，用于承載顯影劑的顯影劑承載元件，包含顏色彼此不同的調色劑顆粒的數個顯像設備；以及移動裝置，用于承載所述顯像設備，從而將選定的一種所述顯像設備移動到所述顯影位置，所述裝置進一步包括密度檢測裝置，其用于檢測所述顯像設備的所述顯影劑承載元件上的調色劑密度，所述顯像設備設置在與所述顯影位置不同的位置處；控制裝置，對所述密度檢測裝置的輸出做出響應，用于控制所述顯像設備中的調色劑含量，其中，當所述密度檢測裝置在一種操作模式中影響其密度檢測操作時，在該模式中只使用一個所述顯像設備，所述控制裝置在顯影劑承載元件轉動預定時間之后影響所述密度檢測操作，因為顯像設備經過顯影位置來到檢測位置。
本發明的這些和其他目的、特征和優點在考慮到結合附圖對本發明優選實施例的下列描述之后將更加顯而易見。


圖1是本發明第一實施例中成像裝置的截面示意圖，其中示出其總體結構。
圖2是本發明第一實施例中一個顯像設備的截面示意圖，其中示出其總體結構。
圖3是本發明第一實施例中光學傳感器的截面示意圖，其中示出其總體結構。
圖4是顯示顯影劑的實際調色劑濃度與光學傳感器輸出值之間相互關系的曲線圖。
圖5是用于根據調色劑濃度檢測的結果來調整片型調色劑濃度檢測方法的參考值的流程圖。
圖6是顯示調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像的影像比與利用現有技術的結構布置而檢測到的調色劑濃度(Vdec)之間相互關系的曲線圖。
圖7是顯示利用現有技術構成的成像裝置，在調色劑濃度檢測之前立即進行的單色圖像形成操作的重復次數與檢測到的調色劑濃度(Vdec)之間相互關系的曲線圖。
圖8是顯示利用本發明構成的成像裝置，在調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像的影像比與檢測到的調色劑濃度(Vdec)之間相互關系的曲線圖。
圖9是顯示利用本發明構成的成像裝置，在調色劑濃度檢測之前立即進行的單色圖像形成操作的重復次數與檢測到的調色劑濃度(Vdec)之間相互關系的曲線圖。
圖10是本發明第三實施例中成像裝置數個部分的截面示意圖(No.1)，直接與本發明相關。
圖11(a)、(b)、(c)是本發明第三實施例中成像裝置數個部分的截面示意圖(No.2)，直接與本發明相關。
具體實施例[具體實施例1]1)成像裝置的實施例圖1是在該實施例中的成像裝置的截面示意圖，圖中示出其總體結構。首先，對成像裝置的整體結構進行描述。在該實施例中的成像裝置是一種彩色激光打印機，該打印機使用電子照相制版術，旋轉顯影方法，和采用轉印鼓的中間轉印系統(intermediary transfersystem)。
成像裝置包括作為圖像承載元件的電子照相感光元件(在下文稱作感光鼓)28，其呈可旋轉的鼓形，并以預定的圓周速度沿順時針方向或者箭頭標志所指的方向被旋轉驅動；主充電設備21，用于使感光鼓28的圓周表面均勻帶電，達到預定的極性和電勢水平；基于激光的曝光裝置22，用于通過使均勻帶電的感光鼓28圓周表面暴露到以掃描圓周表面的方式投射到圓周表面上的激光束中，而在均勻帶電的感光鼓28圓周表面上形成靜電潛像；旋轉式顯影單元17，用于將感光鼓28圓周表面上的靜電潛像顯影為可見影像(調色劑圖像，或者調色劑形成的圖像)；中間轉印鼓24，以預定的圓周速度沿順時針或者箭頭標志所指的方向被旋轉驅動；主轉印充電設備23a，用于將調色劑圖像從感光鼓28的圓周表面轉印到中間轉印鼓24上；二次轉印充電設備23b，用于將調色劑圖像從中間轉印鼓24轉印到記錄紙(轉印紙)27上；定影裝置26，用于將記錄紙27上的調色劑圖像定影到記錄紙27上，等。
附圖標記18表示的是旋轉式顯影單元17的轉子。該轉子18容納用于將靜電潛像顯影成為黑色調色劑圖像的顯像設備1K、用于將靜電潛像顯影成為黃色調色劑圖像的顯像設備1Y、用于將靜電潛像顯影成為品紅調色劑圖像的顯像設備1M、用于將靜電潛像顯影成為青色調色劑圖像的顯像設備1C，并且該轉子18可由未示出的電動機旋轉。為了顯影，使轉子18轉動，以便將特定的顯像設備移動到其顯影套筒3對著感光鼓28的顯影位置，然后保持靜止，從而使特定的顯像設備保持在該顯影位置。盡管特定的顯像設備通過轉子18而保持在顯影位置，但也可以通過未示出的控制部分用機械或用電力來控制該顯像設備。
當在感光鼓28的圓周表面上形成黑色調色劑圖像時，旋轉轉子18，使黑色顯像設備1K移動到顯影位置，在該位置處，黑色顯像設備對著感光鼓28，從而使感光鼓28圓周表面上形成的靜電潛像顯影。為了在感光鼓28的圓周表面上形成黃色調色劑圖像，使轉子18旋轉90°，將黃色顯像設備1Y移動到顯影位置，在該位置處，黃色顯像設備對著感光鼓28，從而使感光鼓28圓周表面上形成的靜電潛像顯影。為了形成品紅合青色調色劑圖像，轉子18的旋轉與上述相同。
現在，描述該成像裝置在全色模式下的操作。在成像裝置的下面說明中，顯像設備1是黑色顯像設備1K、黃色顯像設備1Y、品紅顯像設備1M和青色顯像設備1C的通稱。當通過主充電設備21而均勻帶電的感光鼓28圓周表面由基于激光的曝光裝置22曝光時，在感光鼓28圓周表面上形成靜電潛像。該靜電潛像通過包含所需顏色的調色劑的顯像設備1而顯影為所需顏色的調色劑圖像。通過主轉印充電設備23a提供的主轉印偏壓將該調色劑圖像轉印到中間轉印元件24上。當形成全色圖象時，首先，通過黑色顯像設備1K在感光鼓28的圓周表面上形成黑色調色劑圖像，并將其轉印(主轉印)到中間轉印元件24上。接著，轉子18旋轉90°，使黃色顯像設備1K置于顯影位置，在該顯影位置處，感光鼓28的圓周表面上形成黃色調色劑圖像。將該黃色調色劑圖像轉印(主轉印)到前述調色劑形成步驟中已經轉印到中間轉印元件24上的黑色調色劑圖像的數個層中。利用品紅顯像設備1M和青色顯像設備1C的這些步驟也順序地執行。結果，在中間轉印元件24上形成預期的全色調色劑圖像(黑色、黃色、品紅和青色調色劑圖像的分層組合)。此后，通過二次轉印充電設備23b提供的二次轉印偏壓，將全色調色劑圖像或者分層的四種顏色調色劑圖像同時轉印(二次轉印)到記錄紙傳送帶25上的記錄紙27上。然后，將記錄紙27與記錄紙傳送帶25分開。之后，通過定影裝置26將壓力和熱作用于記錄紙27及其上的調色劑圖像，產生永久拷貝，或者帶有永久全色調色劑圖像的記錄紙27。留在感光鼓28圓周表面上的調色劑由主清潔器29a除去，而留在中間轉印元件24上的調色劑在二次轉印24之后由二次清潔器29b除去，從而使成像裝置為下一次成像操作做準備。
2)顯影單元17和顯像設備1(K、Y、M和C)圖2是可安裝在旋轉式顯影單元17的轉子18中的顯像設備1(K，Y，M和C)的截面示意圖，圖中示出其總體結構。顯像設備1包含兩組份顯影劑、，顯影劑是非磁性調色劑和磁載體的混合物。將初始的調色劑濃度(調色劑相對于顯影劑總重的重量比)調整為7％。調色劑濃度的這一值應根據調色劑的電容量、載體顆粒直徑、成像裝置的結構等因素來調整；換句話說，不一定將顯影劑的調色劑濃度調整為上述值。
顯像設備1具有面對感光鼓28的開口。顯影套筒3由顯像設備1的外殼可旋轉地支撐，同時通過顯像設備1的該開口部分地暴露出來。顯影套筒3由非磁性基底形成，并在其中空部分中包含作為磁場產生裝置的固定磁鐵4。在顯影過程中，顯影套筒3沿著圖2中箭頭標志A所指的方向旋轉。當顯影套筒3旋轉時，在顯影套筒3圓周表面上攜帶顯像設備1的外殼2中的一層兩組份顯影劑，并將其傳送到顯影區，在顯影區中，顯影套筒3的圓周表面對著感光鼓28的圓周表面，從而使感光鼓28圓周表面上的靜電潛像顯影。不用于顯影的那部分顯影劑層通過顯影套筒3的進一步旋轉而返回到顯像設備1的外殼2。顯像設備1還包括第一攪拌螺桿2a(更接近于顯影套筒3的螺桿)和第二攪拌螺桿2b(更遠離顯影套筒3的螺桿)，這兩個螺桿置于顯像設備1的外殼2中，從而使外殼2中的顯影劑循環，并且也使外殼2中的顯影劑與來自調色劑盒5的調色劑的新鮮供應混合，其中調色劑盒5作為調色劑儲存器。
調色劑盒5中儲存的調色劑通過調色劑盒5的調色劑供應出口6輸送到顯像設備1的外殼2的調色劑供應入口9，并且在調色劑供應螺旋8轉動時，通過作為調色劑供應元件的調色劑供應螺旋8移動到外殼中。調色劑移動到外殼2中的量可通過調色劑供應螺旋8轉動的持續時間粗略地進行控制。因此，更詳細地描述用于控制調色劑供應螺旋8轉動的持續時間(在下文簡單地稱作調色劑供應螺旋8的轉動時間)的調色劑供應控制裝置。
3)調色劑供應控制裝置隨著成像操作的重復，顯像設備1外殼2中顯影劑的調色劑濃度因其消耗而降低，需要向外殼2供應適當數量的調色劑以使外殼2中顯影劑的調色劑濃度保持在所需范圍內。基本上，在該實施例中，基于參考片的一種調色劑濃度檢測方法(下文稱作片檢測法)用于控制調色劑濃度。根據片檢測法，每次進行成像操作時，就在感光鼓28的圓周表面上形成一個片或參考調色劑圖像，該參考調色劑圖像的密度由作為密度檢測傳感器的第一光學傳感器90(圖1)來檢測。然后，來自光學傳感器90的密度信號通過未示出的控制部分與預先存儲的初始參考信號相比較。之后，根據比較的結果，對驅動調色劑供應部分的持續時間進行控制。
為了更詳細地描述片檢測，將用于形成預定尺寸的參考調色劑圖像的靜電潛像在感光鼓28上形成，通過施加預定的顯影對比電壓使該靜電潛像顯影。然后，通過與感光鼓28的圓周表面相對放置的光學傳感器90來檢測參考調色劑圖像的密度。之后，將光學傳感器90輸出的信號(密度信號)Vsig與未示出的控制部分的存儲器中預先存儲的初始參考信號Vref相比較當Vsig-Vref＜0時片(調色劑圖像)確定為低密度，也就是說，調色劑濃度被確定為低。那么，根據Vref和Vsig之間的差來確定要供應的調色劑的量，以及相應的調色劑供應螺旋8要轉動的持續時間。
另一方面，當Vsig-Vref＝0時，片(調色劑圖像)確定為高密度，也就是說，調色劑濃度確定為高。換句話說，確定不需要向外殼2供應調色劑。因此，調色劑供應螺旋8保持靜止。
但是，只借助于如上所述的片檢測法來控制調色劑濃度是有問題的，即由于顯影步驟中涉及的各種因素的變化，調色劑濃度可能得不到適當地控制。例如，如果利用初始條件下的大量顯影劑來連續形成相當大量的圖像，那么顯影劑的摩擦電荷(triboelectric charge)逐漸增加，從而減小了片(參考調色劑圖像)的密度。這樣，片檢測法錯誤地確定調色劑濃度太低，并沿著增大調色劑濃度的方向進行控制。結果，外殼2中的調色劑濃度脫離適當的范圍，有時導致形成模糊的圖像，或者導致顯影劑分散。
因此，在該實施例中，將作為圖像密度傳感器的第二光學傳感器91置于旋轉式顯影單元17的顯像設備1的外面，并鄰近轉子18，以便通過該傳感器91檢測顯像設備中的調色劑濃度來解決上述問題。
參考圖3，光學傳感器91具有作為發光元件的LED92，和作為光接收元件的光電二極管。從LED向顯影套筒3上的顯影劑31發射的光被顯影劑漫射，一部分漫射光進入光電二極管93。傳感器的輸出值對應顯影劑31漫射的光的量，與調色劑濃度成比例，如圖4所示；調色劑濃度越高輸出值就越大。但是，黑色調色劑吸收光。換句話說，黑色調色劑不能使光漫射，很難檢測黑色調色劑的濃度。因此，在該實施例中，僅僅根據黃色、品紅和青色顯影劑的調色劑濃度的檢測值來控制調色劑濃度。
接下來，更詳細地描述該實施例中的調色劑濃度檢測方法。
在該實施例中，控制裝置50配有計數器，用于統計成像裝置形成的圖像的數量。每次形成小尺寸的圖像，計數器的值就增加1，而每次形成大尺寸的圖像，計數器的值就增加2。當計數器的累計值N達到50，在形成下一個圖像時就進行調色劑檢測操作。在該實施例中，如圖1所示，設置光學傳感器91，從而當用于給定顏色的顯像設備1位于與感光鼓28相對的位置以使感光鼓28上的潛像顯影時，可以檢測另一顯像設備1的調色劑濃度。如上所述，定位光學傳感器91使其不需要用時間進行調色劑濃度的檢測，因此，在成像效率方面消除了停機時間。
更特別地，當黑色顯像設備1K移動到與感光鼓28對著的顯影位置以使感光鼓28上的潛像顯影時，品紅顯像設備1M移到與光學傳感器91對著的位置，從而通過輸出密度信號Vdec的光學傳感器91檢測由品紅顯像設備1M的顯影套筒3的圓周表面所反射的光，所述密度信號的值與通過顯影套筒3的圓周表面反射的光的量相對應。光學傳感器91輸出的密度信號Vdec連同參考信號Vint和調色劑濃度敏感度Vrate由未示出的控制部分使用，以計算調色劑濃度TD，所述參考信號與控制部分的存儲器中預先存儲的初始調色劑濃度(在該實施例中是7％)相對應。
TD(％)＝(Vdec-Vint)/Vrate+7(1)當從上述方程式得到的TD的值不小于4％且不大于10％時，可確定顯像設備中調色劑濃度在適當的范圍內，繼續進行基于片檢測法的調色劑供應控制。
反之，當TD的值不大于4％或不小于10％時，確定調色劑濃度不在適當的范圍。因此，對上述基于調色劑供應控制的片檢測進行調整，以便將調色劑濃度調回到適當的范圍。更特別地，如果TD的值超過10％，那么進行調整使用于片檢測法的初始參考信號Vref的值降低，以便減少供應調色劑的量。例如，將初始參考信號Vref的值減少45級(level)，建立新的參考信號級Vref-adj，此后，參考新的Vref-adj來控制調色劑供應量。
Vref-adj＝Vref-45(2)然后，執行控制，從而僅僅當Vig-Vref-adj＜0時，向外殼2供應調色劑，由此減少外殼2中調色劑的量。結果，減小了調色劑濃度。
另一方面，當TD的值不大于4％時，建立新的參考信號Vref-adj，該信號比初始參考信號Vref大45級，此后，參考新的Vref-adj來控制調色劑供應量。
Vref-adj＝Vref+45(3)然后，執行控制，從而當Vsig-Vref-adj＜0時，供應調色劑，由此增加外殼2中調色劑的量。結果，增大了調色劑濃度。
當上述調整之后得到的TD的值不大于4％或者不小于10％時，保持通過調整而建立的新的參考信號Vref-adj。但是，如果該TD值不小于4％且不大于10％時，刪除新的參考信號Vref-adj，將用于片檢測法的參考值恢復為初始值，或Vref。每當檢測調色劑濃度時都將計數器重置為0。
順便提及，在該實施例中，方程式(2)和(3)用于計算為調整片檢測法的參考值而使用的值。但是，這些值根據裝置所用顯影劑的性質，顯像設備的結構等因素進行設置。換句話說，它們不一定限制為上述值。
通過如上所述控制調色劑供應量，可以消除當利用片檢測法控制調色劑供應量時使調色劑濃度移出適當范圍的可能性。圖5是用于上述補償方法的流程圖。
在依照現有技術的片檢測法的情況下，其中顯像設備1中的調色劑濃度根據由顯像設備1中顯影套筒3圓周表面上的顯影劑層所反射的光的量來計算，利用預定的定時(timing)來檢測，如在該實施例中，在檢測調色劑濃度之前立即形成的圖像的影像比影響這種檢測，導致錯誤地檢測出調色劑濃度。例如，調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像的影像比不小于50％，檢測到的濃度低于實際值；即使當顯像設備中實際調色劑濃度為7％，檢測到的調色劑濃度也低于7％，如圖6所示。影像比越高，則這種現象越明顯，因為，當形成高影像比的圖像時，在短的持續時間內消耗大量在顯影套筒3上顯影劑層中的調色劑，使顯影套筒3上顯影劑層的調色劑濃度基本上低于顯像設備1的外殼2中顯影劑的調色劑濃度。此外，在短的持續時間內消耗大量在顯影套筒3上顯影劑層中的調色劑時，顯影套筒3上顯影劑層的調色劑濃度可能變得不均勻。這就是在調色劑濃度檢測之前立即形成的圖像的影像比越大，則調色劑濃度檢測結果的誤差越大這一趨勢的原因，如圖6所示。
難以精確檢測調色劑濃度的另一因素(為什么在檢測到的調色劑濃度和實際調色劑濃度之間存在差值的原因)是在調色劑濃度檢測之前立即進行成像操作的成像模式。在該實施例中的這種旋轉式顯影單元的情況下，當成像裝置在單色模式時，僅僅用于顯影選定顏色的顯像設備1移到其對著感光鼓28的位置，并且僅僅借助于該顯像設備1連續形成圖像。因此，在其他顯像設備1中的顯影套筒根本不旋轉，當單色圖像形成操作結束時，轉子18轉動回到原始位置，并保持在該位置，直到下一個成像操作，同時該轉子18保持所有顯像設備1脫離它們對著感光鼓28的位置。在該實施例中，根據轉子18的旋轉方向，將轉子18的原始位置設置為使黑色顯像設備1K保持在顯影位置上游28°處，或者對著感光鼓28的位置處。
在每一次成像操作之后使轉子18移動到原始位置是強制執行的。因此，當重復進行特定顏色的單色圖像形成操作時，與操作所用的顯影套筒不同的顯像設備的顯影套筒根本不轉動，但是，由于轉子18在每次單色操作的結尾移回到原始位置，因此，不轉動的顯影套筒會移動經過其對著感光鼓28的顯影位置。因此，當與操作所用的顯影套筒不同的顯像設備的顯影套筒移動通過它們對著感光鼓28的顯影位置時，顯影套筒上的調色劑有很少量轉印到感光鼓28上。因此，隨著單色圖像形成操作的重復，與單色操作所用顯影套筒不同的顯像設備的顯影套筒上的調色劑逐漸減少。因此，如果在重復單色操作完成之后立即對顯影套筒進行調色劑濃度檢測，那么檢測到的調色劑濃度低于實際的調色劑濃度。如上所述的這種錯誤的調色劑濃度檢測的結果示于圖7中，其中示出在黑色的單色圖像形成操作重復之后立即檢測到的青色顯像設備的調色劑濃度與單色圖像形成操作的重復次數之間的關系。
因此，在該實施例中，為了防止上述現象以保證精確地檢測調色劑濃度，在調色劑濃度檢測之前立即使顯影套筒空轉預定的一段時間。
如果在計數器所計算的復制累計次數達到50之后立即進行的成像操作是在全色模式下，那么每個顯影套筒在完成顯影步驟之后空轉5秒，所述計數器用于累計成像裝置進行復制的次數。然后，使轉子18旋轉，從而將下一個顯像設備置于顯影位置中。在顯影套筒空轉過程中，施加DC電壓，該電壓與顯影過程中施加的作為顯影偏壓的DC電壓相同。在本文中，當不檢測調色劑濃度時，在完成顯影之后立即操作顯像設備開關。如上所述，在該實施例中，顯像設備空轉預定的一段時間之后，通過顯像設備開關將每個顯像設備移動到調色劑濃度檢測位置。
在顯影套筒3空轉5秒之后，顯影套筒3圓周表面上的顯影劑是在顯像設備中完全攪拌之后在顯影套筒3圓周表面上攜帶的這種顯影劑。換句話說，是這樣一種顯影劑，以前形成的圖像的效果已經完全從該顯影劑中擦除。因此，即使在檢測調色劑濃度之前立即形成的圖像的影像比很高，如圖8所示，調色劑濃度檢測的誤差也非常小。
比較起來，如果在用于計算成像裝置復制次數的計數器所計算的復制累計次數達到50之后立即進行的成像操作是在單色模式下，那么用于單色圖像形成操作的顯影套筒在其對著感光鼓28的顯影位置空轉5秒，同時，套筒3通過轉子18為返回到原始位置進行的旋轉而移動通過該顯影位置。換句話說，如果計數器的累計值達到50，并且在執行調色劑濃度之前立即進行成像操作的模式是單色模式，那么用于單色操作的顯影套筒在檢測其上顯影劑的調色劑濃度之前被如上所述地轉動。然后，在檢測所有顯像設備的顯影套筒上顯影劑的調色劑濃度之后，轉子18最后移回到原始位置。通過采用上述過程，不管在調色劑濃度檢測之前立即進行成像操作的模式，都可以使調色劑濃度檢測中的誤差極其小(圖9)。
順便提及，在該實施例中，從顯影套筒3圓周表面上的顯影劑層所反射的光的檢測量計算得到的調色劑濃度被用于調整片檢測中的參考值。但是，調色劑供應量可直接根據該反射光的檢測量來控制。
如上所述，根據該實施例，按上述方式控制成像裝置，在該成像裝置中，根據顯影套筒3圓周表面上的顯影劑層所反射的光的量來計算顯像設備中的調色劑濃度，并通過位于顯像設備外面的光學傳感器92進行檢測，根據上述計算得到的值來對調色劑濃度進行控制。因此，不管檢測調色劑濃度之前立即進行成像操作的條件和/或模式如何，都能夠可靠地檢測調色劑濃度。因此，可以提供比依照現有技術的成像裝置保持本質上更長時間可靠性的成像裝置。
該實施例中的成像裝置的結構與第一實施例中的成像裝置相同，除了該實施例特性化的下列特征。即，在該實施例中，當借助于密度傳感器檢測顯影套筒圓周表面上顯影劑層所反射的光的量時，在調色劑不能附著于感光鼓28的條件下，第一和第二攪拌螺栓2a和2b隨顯影套筒3一起旋轉預定的一段時間，該第一和第二攪拌螺栓2a和2b作為向顯影套筒3供應顯像設備2中存儲的顯影劑的顯影劑供應裝置。換句話說，在該實施例中，在檢測顯影套筒3圓周表面上顯影劑層所反射的光的量之前，使感光鼓28旋轉不少于一個整圈，同時清除電荷。然后，顯影套筒3以及第一和第二攪拌螺栓2a和2b空轉預定的一段時間。在旋轉過程中，不對顯影套筒3施加顯影偏壓。
當檢測給定顏色的顯像設備中的調色劑濃度，同時另一顯像設備用于顯影時，為了防止載體粘著，也為了使停機時間長度減到最小，希望使顯影套筒空轉，同時施加顯影偏壓，并保持感光鼓28帶電，如第一實施例中。利用上述結構，在感光鼓28和顯影套筒3之間存在電勢差，根據顯影劑條件，有時導致出現所謂的影像模糊，即，顯影套筒3上的調色劑偏移少量轉印到感光鼓28上的現象。影像模糊的量受被環境影響的顯影劑條件、顯影劑顯影的圖像的累計數量、顯影劑的調色劑濃度等等的影響。因此，存在這樣一種可能，即錯誤地檢測顯影劑的調色劑濃度，盡管非常輕微。
因此，在該實施例中，為了消除這一問題，在檢測調色劑濃度以前顯影套筒空轉之前，使感光鼓28旋轉不小于一個整圈，同時清除感光鼓28的電荷，并且不施加顯影偏壓。結果，消除了感光鼓28和顯影套筒3之間的電勢差，使進一步減小調色劑濃度檢測中的誤差成為可能。
該實施例中的成像裝置的結構在圖10中示出。在該實施例中的成像裝置的特征在于，在其數個顯像設備中黑色顯像設備1K的調色劑盒5大于其他顯像設備的調色劑盒5。
一般來說，由成像裝置的普通用戶形成的單色圖像數量，或者由該普通用戶復制的單色原物(original)的數量，本質上大于由該用戶形成的全色圖像的數量，或者由該用戶復制的全色原物的數量。因此，黑色調色劑消耗的量可能大于其他顏色消耗的量。這樣，如果使所有調色劑盒5尺寸相等，那么黑色調色劑盒更換的頻率大于其他調色劑盒更換的頻率；用戶需要更頻繁地進行調色劑盒更換步驟。此外，頻繁地更換調色劑盒從操作成本的觀點來看也是不利的。
解決上述問題所必需的是，使黑色調色劑盒大于其他顏色的調色劑盒，以便增大黑色調色劑盒的調色劑容量。但是，這種解決方案增大了黑色顯像設備1K的總體尺寸。因此，如果轉子18是其中四個調色劑盒分隔室尺寸相等的這樣一種轉子，那么黑色調色劑盒對于調色劑盒分隔室來說太大了。
因此，在該實施例中，將轉子18的調色劑盒容納空間如圖10所示不均等地分開，從而提供能夠適應黑色顯像設備1K的調色劑盒分隔室。但是，這種結構布置使得為調色劑濃度檢測而設置的給定顯像設備的位置不同于為調色劑濃度檢測而設置的另一顯像設備的位置。因此，在另一顯像設備用于如在第一實施例中的顯影時，不可能檢測給定的調色劑濃度。
因此，除了普通的成像模式之外，該實施例中的成像裝置配有調色劑濃度檢測模式，專門用于檢測顯影套筒3圓周表面上的顯影劑層所反射的光的量，在該專用的調色劑濃度檢測模式中檢測調色劑濃度。
更特別地，隨著給定成像操作過程中的復印張數計數器達到50，上述專用的調色劑濃度檢測模式在當前作業的轉動周期之后(在所述周期中連續驅動主電動機，從而在完成該作業之后，使有關的處理設備進行其打印作業之后的操作。在完成預定轉動之后的步驟以后，停止驅動主電動機，成像裝置保持待機，直到輸入下一打印作業的起始信號)的過程中執行。在專用的調色劑濃度檢測模式中，首先，使感光鼓旋轉不小于一個整圈同時清除電荷，然后，將黃色顯像設備1Y移動到其對著感光鼓28的顯影位置。在該顯影位置中，顯影套筒在切斷顯影偏壓的情況下空轉5秒。然后，將品紅顯像設備1M移動到其對著感光鼓28的顯影位置，在該顯影位置中，顯影套筒空轉5秒。類似地，青色顯像設備的顯影套筒空轉5秒。在黃色、品紅和青色顯像設備1Y、1M和1C的顯影輥都空轉5秒之后，顯像設備1Y、1M和1C順序移動到它們對著光學傳感器91的位置，分別如圖11(a)-11(c)所示，并在該位置檢測每個顯像設備顯影套筒上的顯影劑層所反射的光的量。最后，轉子18旋轉到原始位置，并在該位置保持待機。然后，根據從顯影劑層所反射的光的檢測量計算得到的調色劑濃度來調整片檢測法的參考值，或者控制調色劑供應過程。
如上所述，根據該實施例，除了普通的成像模式之外，還提供專用于檢測由顯影套筒圓周表面上顯影劑層所反射的光的量的模式，在顯影套筒空轉之后檢測調色劑濃度。因此，即使在成像裝置采用轉子18的情況下，也能夠可靠地檢測調色劑濃度，所述轉子18的內部空間分成數個尺寸不等的顯像設備分隔室。
1)為了切換顯影位置處的顯像設備和另一顯像設備，用于移動數個顯像設備的結構布置是任選的；不需要將其限制為在前實施例中的轉子18。例如，該結構布置可以是使數個顯像設備平行堆疊在可沿垂直或水平方向移動的元件中，從而可以通過垂直或水平地移動可移動元件使顯影位置處的顯像設備與另一顯像設備切換。
2)用于在圖像承載元件上形成圖像的原理或方法不需要限制為在前實施例中采用中間轉印元件的電子照相制版術。例如，本發明也適合于轉印或直接成像方法。此外，本發明也適合于靜電記錄方法、磁記錄方法等。
盡管已經參考這里公開的結構對本發明進行了描述，但是本發明并不限于所闡述的細節，本申請意在覆蓋如下面權利要求的范圍或改進的目的范疇內的這些修改或改變。
權利要求
1.一種成像裝置，其包括用于承載靜電潛像的圖像承載元件；顯像裝置，利用包括調色劑和載體顆粒的顯影劑在顯影位置使所述圖像承載元件上的靜電潛像顯影，所述顯像裝置包括用于承載顯影劑的顯影劑承載元件，包含顏色彼此不同的調色劑顆粒的數個顯像設備，以及移動裝置，用于承載所述顯像設備，從而將選定的一所述顯像設備移動到所述顯影位置，所述裝置進一步包括密度檢測裝置，用于檢測所述顯像設備的所述顯影劑承載元件上的調色劑密度，所述顯像設備設置在與所述顯影位置不同的位置處；控制裝置，對所述密度檢測裝置的輸出做出響應，用于控制所述顯像設備中的調色劑含量，其中，當所述密度檢測裝置在一種操作模式中進行其密度檢測操作時，在該模式中只使用一個所述顯像設備，所述控制裝置在顯影劑承載元件為顯影設備而轉動預定時間之后進行所述密度檢測操作，該顯像設備經過顯影位置來到檢測位置。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述控制裝置移動進行密度檢測操作的一個所述顯像設備至顯影位置，并在該顯影位置旋轉所述顯影劑承載元件，然后，將所述一個顯像設備移動到檢測位置，之后，進行密度檢測操作。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中，每個所述顯像設備包括用于向所述顯影劑承載元件供應顯影劑的供應裝置；所述控制裝置在所述圖像承載元件旋轉所述預定時間時起動所述供應裝置。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中，當所述圖像承載元件旋轉所述預定時間時，所述控制裝置防止調色劑從顯像設備轉印到所述圖像承載元件。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中，所述防止調色劑轉印受顯影偏壓的影響，所述偏移不施加于具有已經放電的圖像承載元件的顯像設備。
全文摘要
一種成像裝置，包括密度檢測裝置，用于檢測設備的顯影劑承載元件上的調色劑密度，所述顯像設備設置在與顯影位置不同的位置處；控制裝置，對密度檢測裝置的輸出做出響應，用于控制設備中的調色劑含量，其中當密度檢測裝置在一種操作模式中影響其密度檢測操作時，在該模式中只使用一個顯像設備，控制裝置在顯影劑承載元件轉動預定時間之后進行密度檢測操作，因為顯像設備經過顯影位置來到檢測位置。本發明的成像裝置可以可靠地檢測顯影劑的調色劑濃度。
文檔編號G03G15/08GK1601393SQ20041001170
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月22日 優先權日2003年9月22日
發明者鈴木秀明, 石田祐介, 西山和重 申請人:佳能株式會社