專利名稱：圖像形成裝置和控制其圖像密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像形成裝置，該圖像形成裝置通過用光束使光電導(dǎo)體的表面曝光來形成靜電潛像，通過使用調(diào)色劑(toner)使靜電潛像顯現(xiàn)(visualize)，并且通過調(diào)色劑在記錄紙張上定影靜電潛像；并且本發(fā)明還涉及用于控制該圖像形成裝置的圖像密度的方法。特別地，本發(fā)明涉及穩(wěn)定高密度圖像的附著調(diào)色劑的量或者密度的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
在圖像形成裝置中，附著到圖像的調(diào)色劑的量的變化取決于各個(gè)裝置、光電導(dǎo)體和調(diào)色劑隨時(shí)間的變化或疲勞(fatigue)、裝置附近的溫度和/或濕度的變化、或者其他因素?？紤]到這種情況，用于獲得充電偏壓(bias)和顯影偏壓的最優(yōu)值以穩(wěn)定圖像密度的傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)被提出(例如，日本未經(jīng)審查的公開專利No.Hei 10-239924)。
日本未經(jīng)審查的公開專利No.2002-214852公開了用于在寬的密度范圍內(nèi)穩(wěn)定調(diào)色劑圖像的圖像密度的技術(shù)。按照該技術(shù)，在各種用于準(zhǔn)備塊(patch)的條件下形成實(shí)地塊圖像(solid patch image)，通過塊傳感器測量各個(gè)塊圖像的光密度，并且從測量數(shù)據(jù)中收集與較高密度側(cè)目標(biāo)密度相匹配的較高密度側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)和與較低密度側(cè)目標(biāo)密度相匹配的較低密度側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)。然后獲得屬于較高密度側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)和較低密度側(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的積集(product set)的一條相關(guān)數(shù)據(jù)。從該相關(guān)數(shù)據(jù)確定最優(yōu)的曝光能量和最優(yōu)的顯影偏壓。
日本未經(jīng)審查的公開專利No.2006-003816公開一種技術(shù)，用于解決由于在測試圖案(test pattern)的圖像數(shù)據(jù)上的點(diǎn)和密度的變化而不能獲得合適的密度補(bǔ)償數(shù)據(jù)的問題，這種變化由基于測試圖案的層次表示的改變所引起。根據(jù)這個(gè)技術(shù)，通過表示單個(gè)像素的點(diǎn)陣列和/或點(diǎn)尺寸的梯度表示所表示的參考測試圖案在圖像載體(image carrier)上形成，參考測試圖案的圖像密度被檢測，并且基于檢測到的密度準(zhǔn)備密度補(bǔ)償數(shù)據(jù)。
在上述公開文本(日本未經(jīng)審查的公開專利No.Hei 10-239924和No.2002-214852)中的兩種技術(shù)，均在光電導(dǎo)體上形成黑色實(shí)地塊并且檢測黑色實(shí)地塊的密度。在日本未經(jīng)審查的公開專利No.2006-003816中，將多個(gè)具有相同密度的長方形圖像進(jìn)行排列以形成梯度圖像，并且各個(gè)梯度圖像的密度逐漸變化以形成作為密度圖案的圖像。
然而，當(dāng)黑色實(shí)地塊形成時(shí)，黑色實(shí)地塊吸收光并且導(dǎo)致傳感器的靈敏度的降低。當(dāng)它到達(dá)中等密度的黑色實(shí)地塊(其通過調(diào)制曝光的脈沖寬度形成，并且由密度傳感器檢測該中等密度的實(shí)地塊的密度形成中等密度)時(shí)，由于在傳感器上的污點(diǎn)或者諸如傳感器的使用壽命的傳感器的長期使用，黑色實(shí)地塊的密度被改變。而且，黑色實(shí)地塊消耗了大量的調(diào)色劑，并且它們是存在問題的。關(guān)于日本未經(jīng)審查的公開專利No.2006-003816，已經(jīng)被確認(rèn)的另外一個(gè)問題是參考測試圖案的種類有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上面描述的問題，本發(fā)明提供了一種用于通過設(shè)計(jì)測試塊的形狀穩(wěn)定高密度圖像的圖像密度的圖像形成裝置，和一種用于控制圖像形成裝置的圖像密度的方法。
本發(fā)明提供了一種圖像形成裝置，包括測試圖案圖像創(chuàng)建單元，用于通過將調(diào)色劑附著到多個(gè)各自具有不同的100％或者更少的線區(qū)域比率的測試塊來創(chuàng)建測試圖案圖像；檢測單元，用于檢測附著到所述測試圖案圖像的調(diào)色劑的量；計(jì)算單元，用于基于由所述檢測單元檢測的附著調(diào)色劑的量，計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量；以及控制單元，用于控制處理?xiàng)l件以便由所述計(jì)算單元獲得的附著調(diào)色劑的量達(dá)到預(yù)定的值。通過這樣做，高密度圖像的附著調(diào)色劑的量可以被準(zhǔn)確地控制和穩(wěn)定。此外，可以減少調(diào)色劑的消耗。
本發(fā)明的圖像形成裝置優(yōu)選地提供包括兩個(gè)或者更多個(gè)各自具有不同的50％或更少的線區(qū)域比率的測試塊。通過這樣做，可以計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量。此外由于線區(qū)域比率為50％或者更少，可以確保附著調(diào)色劑的量和附著調(diào)色劑量的傳感器輸出的線性度，以防止由于傳感器輸出的線性度惡化導(dǎo)致的差的精確度。
此外，在本發(fā)明的圖像形成裝置中，優(yōu)選的是組成測試塊的線方向?yàn)榻蒲刂鴪D像形成裝置的副掃描方向。通過這樣做，測試圖案可以精確地補(bǔ)償圖像密度，而不受頂端和底端破片(chipping)的影響。
進(jìn)一步，在本發(fā)明的圖像形成裝置中，優(yōu)選的是組成測試塊的線在寬度方向包括兩個(gè)到十個(gè)點(diǎn)。通過這樣做，可以減少調(diào)色劑的消耗。測試塊的線優(yōu)選為在寬度方向上包括五個(gè)或者更少的點(diǎn)。
此外，在本發(fā)明的圖像形成裝置中，優(yōu)選的是多個(gè)所述測試圖案圖像被安排以對應(yīng)于多個(gè)用于附著調(diào)色劑的量的傳感器、并且被放置在所述光電導(dǎo)體的寬度方向上。通過這樣做，附著到測試圖案圖像的調(diào)色劑的量可以被準(zhǔn)確地測量。
此外，在本發(fā)明的圖像形成裝置中，優(yōu)選的是所述計(jì)算單元基于由所述檢測單元檢測的附著調(diào)色劑的量、通過線性近似計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量。通過這樣做，線性近似簡單且準(zhǔn)確，并且可以被執(zhí)行來控制高密度圖像的附著調(diào)色劑的量。
另外，在本發(fā)明的圖像形成裝置中，優(yōu)選的是所述處理?xiàng)l件是顯影偏壓、光電導(dǎo)體充電電勢、曝光能量、和圖像轉(zhuǎn)印電流中的至少一個(gè)。通過這樣做，圖像形成裝置可以準(zhǔn)確地補(bǔ)償圖像密度。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于圖像形成裝置的用于控制圖像密度的方法，包括創(chuàng)建步驟，通過將調(diào)色劑附著到多個(gè)各自具有不同的100％或者更少的線區(qū)域比率的測試塊來創(chuàng)建測試圖案圖像；檢測步驟，檢測附著到所述測試圖案圖像的調(diào)色劑的量；計(jì)算步驟，基于所述檢測步驟的結(jié)果來計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量；以及控制步驟，控制處理?xiàng)l件以便由所述計(jì)算步驟獲得的附著調(diào)色劑的量達(dá)到預(yù)定的值。通過這樣做，高密度圖像的附著調(diào)色劑的量或者圖像密度可以被準(zhǔn)確地控制和穩(wěn)定。此外，可以減少調(diào)色劑的消耗。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的用于控制圖像形成裝置的圖像密度的方法在處理控制的時(shí)候被執(zhí)行。通過這樣做，可以穩(wěn)定圖像密度。
本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序是可從計(jì)算機(jī)訪問來實(shí)現(xiàn)上面的每個(gè)步驟的計(jì)算機(jī)程序。
通過使用本發(fā)明的圖像形成裝置，高密度圖像的附著調(diào)色劑的量可以被高度準(zhǔn)確地穩(wěn)定。此外，根據(jù)本發(fā)明，高密度圖像的附著調(diào)色劑的量可以被控制以達(dá)到預(yù)定的值。此外，用于測試圖案的調(diào)色劑消耗可以被減少。
本申請的這些和其他的目的從在下文中給出的具體描述將變得更加容易地清楚。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)的描述和特定的例子，在指示該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的同時(shí)，僅僅以解釋的方式給出，因?yàn)樵诒景l(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種改變和修改將從這些詳細(xì)的描述對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見。


圖1是本發(fā)明的圖像形成裝置的配置；圖2是本發(fā)明的圖像形成裝置的框圖；圖3(a)到圖3(c)是用于解釋本發(fā)明的測試塊的制圖；圖4(a)和圖4(b)分別是示出本發(fā)明的在測試塊的線區(qū)域比率(line arearate)和附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出之間的關(guān)系的曲線圖和表格；圖5是示出在附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值和用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑量之間的關(guān)系的曲線圖；圖6是示出當(dāng)采用本發(fā)明的測試塊時(shí)，由線區(qū)域比率對(vs.)附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出所確定的屬性的曲線圖；圖7是示出基于圖6的用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值和顯影偏壓屬性之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是用于本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的圖像形成裝置被用于諸如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)或者具有那些功能的復(fù)合設(shè)備(multiple device)的圖像形成裝置以通過電子照相(electrophotograph)處理形成圖像。本發(fā)明的圖像形成裝置也適用于彩色圖像形成設(shè)備和單色圖像形成設(shè)備。
圖1是示出本發(fā)明的圖像形成裝置的圖像形成單元100的配置。圖像形成裝置包括光電導(dǎo)體1和放置在光電導(dǎo)體外圍的充電裝置2、曝光裝置3、顯影裝置4、圖像轉(zhuǎn)印裝置5和清潔裝置6，并且也提供有定影裝置7。記錄紙張8從饋紙器(sheet feeder)(未示出)經(jīng)由傳遞路徑與由圖像轉(zhuǎn)印裝置5轉(zhuǎn)印的圖像同步地被傳輸。然后，調(diào)色劑被定影裝置7定影到記錄紙張8上，并且記錄紙張8被排出到圖像形成裝置外部。在圖1中，盡管為了說明的方便，記錄紙張8被說明為類似長的連續(xù)的紙張，傳遞裝置可傳遞的合適尺寸的薄介質(zhì)(sheet)也可以被使用。
充電裝置2是用預(yù)定的電勢(例如，-400V到-800V，優(yōu)選為-500V到-700V)為光電導(dǎo)體1的表面均勻地充電的設(shè)備，并且被提供有充電偏壓控制單元2a和充電器2b。充電裝置2通過使用充電偏壓控制單元2a控制光電導(dǎo)體1的表面電勢。作為充電器，可以使用scorotron充電器。其他的充電器可以包括輥式或者刷式的接觸式充電設(shè)備。本實(shí)施例采用這樣的系統(tǒng)其中，充電裝置2被連接到電源裝置11，并且從電源裝置11提供電源偏壓。由在電源裝置11中的柵偏壓生成單元向充電裝置2提供柵偏壓電壓，并且光電導(dǎo)體1的表面通過充電偏壓控制單元2a被充有和柵偏壓電壓相似的表面電勢。
曝光裝置3在光電導(dǎo)體的軸向方向掃描并且選擇性地將通過充電裝置2均勻地充電的光電導(dǎo)體1的表面暴露于對應(yīng)于圖像信息的光。通過這樣做，暴露在光下的區(qū)域的表面電勢變?yōu)榕e例來說-75V或者更少以形成靜電潛像。應(yīng)該注意到本發(fā)明可以應(yīng)用于常規(guī)顯影方法和反向顯影方法兩者，并且下面的是后者的方法。
曝光裝置3沿著軸向方向掃描光電導(dǎo)體1并且將光電導(dǎo)體1暴露在光下。即，曝光裝置3使用控制信號將光電導(dǎo)體暴露在被調(diào)制為脈沖寬度的光下。曝光裝置3的控制信號以下面的方式生成放置在原稿讀取臺上的原稿被照亮；從原稿反射的光通過諸如鏡子和透鏡的光學(xué)部件被引導(dǎo)到CCD上；CCD讀取原稿的圖像以產(chǎn)生圖像信號；然后圖像信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；并且數(shù)字信號經(jīng)過圖像處理以產(chǎn)生控制信號。或者，可以使用從個(gè)人計(jì)算機(jī)或者因特網(wǎng)獲得的圖像信號。激光器、LED陣列或者燈可以作為曝光光源被使用。曝光裝置3被提供有用于控制曝光能量以便控制曝光功率的控制單元(未示出)。
因?yàn)殪o電潛像在光電導(dǎo)體1的表面以負(fù)顯影或者正顯影方式被顯現(xiàn)，顯影裝置4用于提供調(diào)色劑來形成調(diào)色劑圖像。為了顯影圖像，一種干式兩組件顯影方法被使用。顯影裝置4被提供有鄰接光電導(dǎo)體1的顯影套(developing sleeve)4a(圖1指示了顯影套)，并且還提供有用于混合在顯影部分內(nèi)部的調(diào)色劑和載體以便通過摩擦將調(diào)色劑負(fù)充電的混合器。在顯影部分的內(nèi)部，包含調(diào)色劑供應(yīng)輥、調(diào)色劑供應(yīng)進(jìn)口、和調(diào)色劑供應(yīng)瓶。顯影套4a通過在電源裝置11中的顯影偏壓生成單元被提供有顯影偏壓。因此，當(dāng)包含調(diào)色劑的顯影套4a接觸或者靠近形成靜電潛像的光電導(dǎo)體1時(shí)，由于在光電導(dǎo)體1和顯影套4a之間的電勢差，顯影套4a的表面上的調(diào)色劑被轉(zhuǎn)印到靜電潛像。因此完成靜電潛像的顯現(xiàn)。
圖像轉(zhuǎn)印裝置5與光電導(dǎo)體1相對放置，并且記錄紙張8被夾在圖像轉(zhuǎn)印裝置5和光電導(dǎo)體1之間。圖像轉(zhuǎn)印裝置5從電源裝置11中的圖像轉(zhuǎn)印電流生成單元接收作為例子的+5μA的電源。當(dāng)光電導(dǎo)體1表面的調(diào)色劑圖像靠近圖像轉(zhuǎn)印裝置5時(shí)，由于在光電導(dǎo)體1和圖像轉(zhuǎn)印裝置5之間的電勢差，由靜電作用附著在光電導(dǎo)體1的表面的調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印到圖像轉(zhuǎn)印裝置5的方向。在這種情況下，記錄紙張8由套準(zhǔn)調(diào)節(jié)輥(register roller)與從光電導(dǎo)體1轉(zhuǎn)印到圖像轉(zhuǎn)印裝置5的調(diào)色劑圖像同步地在光電導(dǎo)體1和圖像轉(zhuǎn)印裝置5之間被傳送。在這種方式下，調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印到記錄紙張8。
在本實(shí)施例中，已經(jīng)描述了在其中通過圖像轉(zhuǎn)印裝置5將調(diào)色劑圖像直接轉(zhuǎn)印到記錄紙張8的系統(tǒng)，并且這種系統(tǒng)在形成單色圖像的情況下是有效的。在形成彩色圖像的情況下，可以使用另外一種系統(tǒng)，在圖1示出的圖像形成單元100為YMCK的每一種顏色提供，并且由圖像形成單元100形成的各個(gè)YMCK調(diào)色劑圖像在中間轉(zhuǎn)印帶上一個(gè)重疊在另一個(gè)之上以便創(chuàng)建全彩色調(diào)色劑圖像。
清潔裝置6收集殘留在光電導(dǎo)體1的表面上的調(diào)色劑，并且它由清潔刮板(cleaning blade)組成，該清潔刮板是由聚氨酯橡膠(urethane rubber)制成的，具有平板(plate)的形狀，其以鄰接光電導(dǎo)體1的表面的方式形成。或者，它也可以由一對帶清潔輥組成。
定影裝置7通過加熱和加壓調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印到的記錄紙張來熔化和加壓調(diào)色劑以將調(diào)色劑圖像定影在記錄紙張上。
電源裝置11被提供有作為例子的變壓器、整流器和轉(zhuǎn)換器，并且還被提供有用于提供放電電流和柵偏壓到充電裝置2的放電電流生成單元、柵偏壓生成單元、用于提供顯影偏壓到顯影裝置4的顯影偏壓生成單元、和用于提供圖像轉(zhuǎn)印電流到圖像轉(zhuǎn)印裝置5的圖像轉(zhuǎn)印電流生成單元。電源裝置11可以被提供有用于提供電功率到定影裝置7中的加熱輥的加熱器的電源和用于提供電力到光電導(dǎo)體中的內(nèi)部加熱器的電源。
為了獲得可以影響電子照相處理的信息，本發(fā)明的圖像形成裝置包含如下所描述的傳感器。
表面電位計(jì)21被放置在曝光裝置3和顯影裝置4之間，同時(shí)鄰接光電導(dǎo)體1的表面來測量電勢，諸如充電單元電勢Vd、曝光單元電勢VL、殘留電勢Vs和其他的在光電導(dǎo)體1上的電勢。盡管可以放置單個(gè)電位計(jì)21，也可以在光電導(dǎo)體1的寬度方向放置多個(gè)電位計(jì)以便當(dāng)光電導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)以預(yù)定的時(shí)間間隔沿著光電導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)方向測量電勢。對于表面電位計(jì)21，使用具有振動吸收力(vibration capacity)類型的表面電位計(jì)。這種儀表通過將探針傳感器電極靠近光電導(dǎo)體1，使用在探針中的音叉(tuning fork)感應(yīng)從AC調(diào)節(jié)探針傳感器電極和光電導(dǎo)體1兩端的電容而獲得的信號。
多個(gè)用于檢測附著調(diào)色劑的量的傳感器22沿著光電導(dǎo)體的寬度方向被放置在顯影裝置4的下游側(cè)(downstream side)和圖像轉(zhuǎn)印裝置5的上游側(cè)(upstream side)。傳感器22基于以如下的方式獲得的光的量來測量附著調(diào)色劑的量光發(fā)射元件用紅外線或可見光照射光電導(dǎo)體1，從該光電導(dǎo)體反射的光被光接收元件接收，并且該光接收元件獲得光的量。它是所謂的光阻(photo-interrupter)類型的光電元件。
當(dāng)使用中間轉(zhuǎn)印帶時(shí)，在中間轉(zhuǎn)印帶上的附著調(diào)色劑的量可以通過反射類型光學(xué)傳感器測量，該光學(xué)傳感器位于對于原始轉(zhuǎn)印的轉(zhuǎn)印流的下游側(cè)。
此外，提供了溫度傳感器23和濕度傳感器24來檢測圖像形成單元的溫度和濕度。傳感器23和傳感器24可以測量圖像形成單元所位于的區(qū)域的大氣，并且優(yōu)選的是將傳感器放置在光電導(dǎo)體1的附近。
在這里，電子照相處理中反向顯影方法的電勢間的關(guān)系如下首先，通過充電裝置2將光電導(dǎo)體1均勻地充有表面電勢Vo，然后通過曝光裝置3將充電區(qū)域暴露在光下，并且曝光區(qū)域帶有曝光單元電勢VL。在曝光單元電勢VL和顯影偏壓電壓Vb之間的差(Vb-VL)被稱為顯影電勢，并且在顯影被執(zhí)行之前，和顯影電勢的值成比例的調(diào)色劑量附著到光電導(dǎo)體1的表面。當(dāng)附著到光電導(dǎo)體1的表面的調(diào)色劑被轉(zhuǎn)印到記錄紙張8上時(shí)，在記錄紙張8上形成圖像。在這樣的情況下，附著調(diào)色劑的量根據(jù)顯影電勢的值改變。換句話說，在光電導(dǎo)體的表面電勢、充電調(diào)色劑的量、和光電導(dǎo)體1的附著調(diào)色劑的量之間的關(guān)系是附著到光電導(dǎo)體1的表面的調(diào)色劑的量和顯影電勢(Vb-VL)的值成正比，并且附著調(diào)色劑的量和充電調(diào)色劑的量成反比。
通常而言，當(dāng)顯影劑(developing agent)使用了相當(dāng)長的一段時(shí)間時(shí)，由于在顯影劑和在顯影部分中的調(diào)色劑之間的摩擦產(chǎn)生負(fù)充電，圖像形成裝置容易在充電時(shí)有困難。因此，當(dāng)顯影劑被使用了相當(dāng)長的一段時(shí)間并且它的疲勞變得相當(dāng)大時(shí)，充電調(diào)色劑的量降低并且附著調(diào)色劑的量增加。相反地，當(dāng)充電調(diào)色劑的量增加時(shí)，附著調(diào)色劑的量降低。由于在顯影部分中的摩擦產(chǎn)生負(fù)充電，濕度和附著調(diào)色劑量之間的關(guān)系是較低的濕度增加充電調(diào)色劑的量，而較高的濕度降低充電調(diào)色劑的量。
此外，由于顯影套4a和清潔裝置6鄰接光電導(dǎo)體1的表面，光電導(dǎo)體1的表面被刮掉，從而導(dǎo)致薄的覆蓋薄膜。具體而言，充電傳輸層的覆蓋薄膜變薄。因?yàn)檫@個(gè)原因，光衰減特征被改變，曝光能量和顯影偏壓偏離了最優(yōu)值。結(jié)果，密度降低。
進(jìn)一步，轉(zhuǎn)印密度的改變?nèi)Q于圖像轉(zhuǎn)印裝置5的圖像轉(zhuǎn)印電流，并且圖像密度隨著定影裝置7的加熱溫度和壓力而改變。
如上所述，附著調(diào)色劑的量由光電導(dǎo)體充電電勢、顯影偏壓、曝光能量、顯影電勢、充電調(diào)色劑的量、圖像轉(zhuǎn)印電流、用于定影調(diào)色劑的溫度、用于加壓調(diào)色劑的壓力、大氣溫度和濕度等等所確定。
圖2是本發(fā)明的圖像形成裝置的框圖。
在圖2中的充電單元31對應(yīng)于在圖1中的充電裝置2，并且通過充電偏壓控制單元2a被連接到總線32。在圖2中的曝光單元33對應(yīng)于在圖1中的曝光裝置3，并且通過曝光功率控制單元34被連接到總線32。在圖2中的顯影單元35對應(yīng)于在圖1中的顯影裝置4，其向顯影套4a提供顯影偏壓，并且通過顯影偏壓控制單元4b被連接到總線32。
總線32被連接到CPU 36，CPU 36基于存儲在存儲器37中的用于處理控制的順序程序38以順序的方式控制各個(gè)組成元件、執(zhí)行形成圖像、并且實(shí)施本發(fā)明的用于控制圖像密度的方法的每個(gè)步驟。存儲器37被提供有測試塊數(shù)據(jù)貯存器39、圖像存儲器40、和用于每個(gè)模式的黑色實(shí)地密度數(shù)據(jù)存儲器41。表面電位計(jì)21、用于檢測附著調(diào)色劑的量的傳感器22、溫度傳感器23、和濕度傳感器24的輸出被指示為傳感器組42的輸出，并且被饋入到總線32。此外，本發(fā)明的圖像形成裝置被提供有線性近似裝置43和比較器44。
下面將給出測試塊數(shù)據(jù)貯存器39、用于每個(gè)模式的黑色實(shí)地密度數(shù)據(jù)存儲器41、線性近似裝置43和比較器44的詳細(xì)描述。
在下文中，將描述用于本發(fā)明的圖像形成裝置的參考測試圖案。通過讀取存儲在存儲器37中的測試塊數(shù)據(jù)貯存器39中的測試塊數(shù)據(jù)而產(chǎn)生本發(fā)明的用于補(bǔ)償密度的參考測試圖案?；诖鎯υ跍y試塊數(shù)據(jù)貯存器39中的測試塊數(shù)據(jù)，對曝光光源進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制以在光電導(dǎo)體1上形成參考測試圖案的靜電潛像，然后通過使用調(diào)色劑將靜電潛像顯現(xiàn)為測試圖案圖像。用于以上面的方式創(chuàng)建測試圖案圖像的單元在權(quán)利要求中被稱為測試圖案圖像創(chuàng)建單元。通過傳感器22檢測附著到測試圖案圖像的調(diào)色劑的量。
在圖3(a)到圖3(c)中示出了用于本發(fā)明的參考測試圖案。這個(gè)測試圖案由在預(yù)定的測試圖案區(qū)域上所畫的線組成。該參考測試圖案包括在測試圖案區(qū)域內(nèi)分別具有不同的10％、30％和50％的線區(qū)域比率的多個(gè)測試塊。這些線區(qū)域比率是作為示例被介紹，并且任何比率均可被用于該參考測試圖案。然而，優(yōu)選的是50％或者更少的線區(qū)域比率，因?yàn)檎{(diào)色劑消耗更少，從參考測試圖案反射的光更強(qiáng)，并且傳感器的靈敏度好。如果存在兩個(gè)或者更多分別具有不同的線區(qū)域比率的參考測試圖案，如下面所述，就能夠計(jì)算出用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量。然而，優(yōu)選的是有更多的分別具有不同的線區(qū)域比率的參考測試圖案，因?yàn)橛糜?00％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量能夠以更高的準(zhǔn)確度被計(jì)算。
圖3(a)示出了具有10％的線區(qū)域比率的測試塊，圖3(b)示出了具有30％的線區(qū)域比率的測試塊，并且圖3(c)示出了具有50％的線區(qū)域比率的測試塊。在測試塊中，線區(qū)域比率意味著畫有線r的區(qū)域?qū)τ谡麄€(gè)測試圖案區(qū)域s的比率。因此，黑色實(shí)地圖像指的是100％的線區(qū)域比率，并且完全無色的圖像指的是0％的線區(qū)域比率。
一個(gè)測試圖案區(qū)域s的合適的尺寸為每邊10到20mm，并且副掃描方向是從測試圖案區(qū)域的頂部到底部。如在圖3所示，沿著圖像形成裝置的副掃描方向，即，沿著光電導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)方向或者被傳輸?shù)募埖姆较虍嬀€r。分別具有不同的線區(qū)域比率的多個(gè)參考測試圖案對應(yīng)于傳感器22被均勻地分布在光電導(dǎo)體的整個(gè)表面。換句話說，分別具有不同的10％、30％、和50％的線區(qū)域比率的多個(gè)測試圖案對應(yīng)于傳感器22沿著光電導(dǎo)體的寬度方向被放置，并且3到10個(gè)測試塊還被以均勻的間隔沿著光電導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)方向。對于這個(gè)情況，如果分別具有不同的線區(qū)域比率的測試塊被放置在光電導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)方向，圖像密度控制也能在它的旋轉(zhuǎn)方向上實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)包含在主掃描方向上所畫的線的參考測試圖案被使用時(shí)，由于光電導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)速度的改變直接影響到在頂端或底端的圖像密度的降低，即所謂的在頂端或底端的破片(chipping)。然而，通過采用包含在副掃描方向上所畫的線的參考測試圖案能夠極大地減弱這種影響。換句話說，當(dāng)頂端或底端破片發(fā)生并且在副掃描方向畫線時(shí)，線r的頂端或底端只有部分會被破片并且它的其他部分以通常的方式被畫出；因此，它的其他部分可以被檢測到。另一方面，當(dāng)線在主掃描方向被畫出時(shí)，整個(gè)線r被破片并且不能被檢測到。
因此，盡管優(yōu)選的是沿著副掃描方向形成線r，這些線可能需要沿著一致的方向被畫出。例如，線可以相對于副掃描方向以5°到30°的角度傾斜，并且更優(yōu)選的傾斜角度為5°到10°。
在圖3中的線r的寬度為10個(gè)點(diǎn)或者更少，優(yōu)選為5個(gè)點(diǎn)或者更少，當(dāng)考慮到精細(xì)線(fine line)的再現(xiàn)性時(shí)該寬度優(yōu)選為2個(gè)點(diǎn)。如果線的寬度是10個(gè)點(diǎn)或者更多，像在實(shí)地塊的情況下那樣，調(diào)色劑的消耗增加。此外，來自線部分的反射光顯著地降低并且傳感器的靈敏度惡化。
在圖4(a)中，示出了在線區(qū)域比率和用于具有10％、30％和50％的線區(qū)域比率的三個(gè)測試塊的每一個(gè)的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出之間的關(guān)系。在圖4(a)中，當(dāng)光電導(dǎo)體的表面電勢Vo被固定為-600V并且顯影偏壓Vb作為參數(shù)從-275V、-300V、-325V、-350V到-375V變化時(shí)，在曲線圖上使用鉆石形、方形、三角形、圓形和星形符號標(biāo)記附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的測量結(jié)果。在圖4(a)中，水平軸指示線區(qū)域比率而垂直軸指示在沒有附著調(diào)色劑被標(biāo)記為100的任意刻度上的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出。線a指示對于在-275V的顯影偏壓下具有10％、30％和50％的線區(qū)域比率的三個(gè)測試塊的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的線性近似線。從線a的這條線性近似線，可以獲得用于線區(qū)域比率為100％的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值6.6。
相似地，從線b、c、d和e的線性近似線，獲得用于線區(qū)域比率為100％的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值-18.1、-41.3、-51.0和-64.5。
以這樣的方式獲得的近似值在圖4(b)的表1中列出。在表1中，用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量(mg/cm2)與顯影偏壓和傳感器輸出的近似值一起被指示。
如上面所描述的線性近似線a到e作為例子被介紹，并且能夠獲得對應(yīng)于具有各個(gè)不同的線區(qū)域比率和各個(gè)不同的顯影偏壓的測試塊的不同的線性近似線。
如在圖4(b)中所示，用于100％的線區(qū)域比率(即實(shí)地圖像)的每單位面積的附著調(diào)色劑的量在顯影偏壓電壓為-275V、-300V、-325V、-350V和-375V情況下的測量結(jié)果分別為0.15、0.40、0.53、0.66和0.80mg/cm2。
概括來說，可以理解的是，如在圖5中所示，在用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值和附著調(diào)色劑的量之間幾乎為線性關(guān)系。因此，圖5示出了在附著調(diào)色劑的量的目標(biāo)傳感器輸出和附著調(diào)色劑的目標(biāo)量之間的關(guān)系。
本發(fā)明的圖像形成裝置被提供有用于每個(gè)模式的黑色實(shí)地密度數(shù)據(jù)存儲器41，其存儲用于正常模式和調(diào)色劑節(jié)省模式的目標(biāo)傳感器輸出值。也就是說，用于正常模式的附著調(diào)色劑的目標(biāo)量是0.50mg/cm2，而用于該模式的目標(biāo)傳感器輸出值是-32.8。用于調(diào)色劑節(jié)省模式的附著調(diào)色劑的目標(biāo)量是0.40mg/cm2，而用于該模式的目標(biāo)傳感器輸出值是-21.6。可以指定除了上述模式之外的任何模式，諸如超精細(xì)模式、照片模式和混合模式。
基于在圖4和圖5示出的關(guān)系，處理控制以下面的方式被執(zhí)行。
當(dāng)光電導(dǎo)體的表面電勢Vo被固定為-600V時(shí)，通過傳感器測量附著調(diào)色劑的量，創(chuàng)建三個(gè)分別具有不同的10％、30％和50％的線區(qū)域比率的測試塊，并且顯影偏壓Vb作為參數(shù)從-275V、-325V、到-375V變化。如在圖6中所示，從上面的測量結(jié)果獲得由線區(qū)域比率相對于附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出所確定的屬性。通過對參數(shù)的每個(gè)輸出進(jìn)行近似獲得用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出值x、y和z。
在示出用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出值相對于顯影偏壓的圖7中的曲線圖上標(biāo)記傳感器輸出值x、y和z。然后，畫出近似地連接x、y和z的線h。
由于在本發(fā)明的圖像形成裝置中在正常模式的情況下對于顯影偏壓為600V的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出被確定為-32.8，并且被存儲在用于每個(gè)模式的黑色實(shí)地密度數(shù)據(jù)存儲器41中，從圖7中的線h可以得到顯影偏壓Vb為-309V。類似的，在調(diào)色劑節(jié)省模式的情況下，由于附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出被確定為-21.6，從圖7中的線h可以得到顯影偏壓Vb為-295V。
根據(jù)上面的結(jié)果，即使在不同的附著黑色實(shí)地調(diào)色劑的量的情況下，能夠通過使用具有各自不同的10％、30％、和50％的線區(qū)域比率的測試塊基于線性近似來估計(jì)顯影偏壓Vb。換句話說，能夠基于兩個(gè)具有各自不同的線區(qū)域比率的測試塊的密度畫出線h，并且如果存在3個(gè)測試塊，則能夠更精確地畫出線h。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的圖像形成裝置。當(dāng)圖像形成裝置處于工作狀態(tài)時(shí)，在步驟S1確定處理控制執(zhí)行密度補(bǔ)償?shù)亩〞r(shí)條件是否被滿足。對于密度補(bǔ)償?shù)亩〞r(shí)為在從工廠運(yùn)輸之前；在光電導(dǎo)體替換時(shí)；在顯影劑替換時(shí)；在正常維護(hù)時(shí)；在解決諸如卡紙問題時(shí)；在對于一天的最初的上電時(shí)；當(dāng)完成預(yù)定數(shù)目的紙張的操作時(shí)(例如，每1000張紙或者10000張紙)；每周一次；每月一次；每次溫度或者濕度增加或者降低5°時(shí)。當(dāng)服務(wù)人員在進(jìn)行檢查、修理或者替換，諸如光電導(dǎo)體替換、顯影劑替換的替換、常規(guī)維護(hù)、解決卡紙問題時(shí)，并且當(dāng)檢測上電檢測信號、指示由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的打印紙張的數(shù)目的計(jì)數(shù)值信號、和來自溫度傳感器或者濕度傳感器的輸出信號時(shí)，具體地執(zhí)行處理控制。密度補(bǔ)償可以在上面提到的所有定時(shí)被執(zhí)行，或者可以在處理控制的過程中選擇性地被執(zhí)行在對于一天的最初的上電的時(shí)刻，當(dāng)完成預(yù)定數(shù)目的紙張打印時(shí)，或者如果溫度或者濕度變化超過預(yù)定的值。S1被重復(fù)地執(zhí)行直到檢測到上面的定時(shí)。
當(dāng)確定對于密度補(bǔ)償?shù)亩〞r(shí)條件被滿足時(shí)，在步驟S2中CPU 36從存儲器37中的測試塊數(shù)據(jù)貯存器39中讀取測試塊數(shù)據(jù)以便創(chuàng)建參考測試圖案。然后，三個(gè)各自具有不同的10％、30％、和50％的線區(qū)域比率的測試圖案被創(chuàng)建。在步驟S3中，CPU 36使充電裝置2運(yùn)行來均勻地對光電導(dǎo)體1充電，曝光裝置3將參考測試圖案圖像暴露在光下，并且顯影裝置4形成參考測試圖案圖像。在步驟S4中，通過傳感器23檢測附著到在光電導(dǎo)體1上形成的參考測試圖案圖像的調(diào)色劑的量。由此獲得的輸出為用于10％、30％、和50％的線區(qū)域比率的圖像密度值。
在步驟S5中，基于用于10％、30％、和50％的線區(qū)域比率的密度值計(jì)算黑色實(shí)地密度。由線性近似裝置43基于用于10％、30％、和50％的線區(qū)域比率的密度值為100％的線區(qū)域比率執(zhí)行計(jì)算。明確而言，由線區(qū)域比率相對于附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出所確定的屬性被畫在如圖6所示的曲線圖上，并且計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量。然而，線性近似裝置43進(jìn)行為此的實(shí)際計(jì)算。
在步驟S6中，由附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值相對于顯影偏壓所確定的屬性被畫在如圖7中所示的曲線圖上。實(shí)際上，在圖像形成裝置中的CPU 36計(jì)算該處理。在步驟S7中，圖像形成裝置從在存儲器37中的黑色實(shí)地密度數(shù)據(jù)存儲器41中讀取用于在工作模式指定的黑色實(shí)地密度的目標(biāo)傳感器輸出值。在步驟S8中，由在步驟S6中創(chuàng)建的用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量的傳感器輸出的近似值相對于顯影偏壓所確定的屬性，通過使用在步驟S7中讀取的目標(biāo)傳感器輸出值被引用，以便獲得顯影偏壓，然后獲得新的顯影偏壓。根據(jù)新的顯影偏壓，在步驟S9中調(diào)整顯影偏壓電壓，并且整個(gè)處理結(jié)束。
盡管在上面的實(shí)施例中已經(jīng)描述調(diào)整顯影偏壓的情形，在其他的實(shí)施例中，通過調(diào)整充電器的柵偏壓或者曝光的量獲得附著調(diào)色劑的目標(biāo)量。
權(quán)利要求
1.一種圖像形成裝置，包括測試圖案圖像創(chuàng)建單元，用于通過將調(diào)色劑附著到多個(gè)各自具有不同的100％或者更少的線區(qū)域比率的測試塊來創(chuàng)建測試圖案圖像；檢測單元，用于檢測附著到所述測試圖案圖像的調(diào)色劑的量；計(jì)算單元，用于基于由所述檢測單元檢測的附著調(diào)色劑的量，計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量；以及控制單元，用于控制處理?xiàng)l件以便由所述計(jì)算單元獲得的附著調(diào)色劑的量達(dá)到預(yù)定的值。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中，所述測試塊包括兩個(gè)或者更多個(gè)各自具有不同的50％或更少的線區(qū)域比率的測試塊。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中，組成所述測試塊的線方向是近似地沿著副掃描的方向。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中，組成所述測試塊的線在寬度方向上包括兩個(gè)到十個(gè)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中，多個(gè)所述測試圖案圖像被安排成對應(yīng)于多個(gè)用于附著調(diào)色劑的量的傳感器，沿著所述光電導(dǎo)體的寬度方向被放置。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中，所述計(jì)算單元基于由所述檢測單元檢測的附著調(diào)色劑的量、通過線性近似計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中，所述處理?xiàng)l件是顯影偏壓、光電導(dǎo)體充電電勢、曝光能量、和圖像轉(zhuǎn)印電流中的至少一個(gè)。
8.一種用于控制圖像形成裝置的圖像密度的方法，包括創(chuàng)建步驟，通過將調(diào)色劑附著到多個(gè)各自具有不同的100％或者更少的線區(qū)域比率的測試塊來創(chuàng)建測試圖案圖像；檢測步驟，檢測附著到所述測試圖案圖像的調(diào)色劑的量；計(jì)算步驟，基于所述檢測步驟的結(jié)果，來計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量；以及控制步驟，控制處理?xiàng)l件以便在所述計(jì)算步驟中獲得的附著調(diào)色劑的量達(dá)到預(yù)定的值。
9.一種用于控制圖像形成裝置的圖像密度的方法，該圖像形成裝置在處理控制的時(shí)候執(zhí)行權(quán)利要求8的用于控制圖像密度的方法。
10.一種可從計(jì)算機(jī)訪問的計(jì)算機(jī)程序，用來實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求8中的每個(gè)步驟。
全文摘要
提供了一種用于通過設(shè)計(jì)測試塊的形狀穩(wěn)定高密度圖像的圖像密度的圖像形成裝置。通過將調(diào)色劑附著到多個(gè)各自具有不同的100％或者更少的線區(qū)域比率的測試塊來創(chuàng)建測試圖案圖像。通過檢測附著到測試圖案圖像的調(diào)色劑的量計(jì)算用于100％的線區(qū)域比率的附著調(diào)色劑的量。然后，控制處理?xiàng)l件以便計(jì)算出的附著調(diào)色劑量到達(dá)預(yù)定的值。通過這樣做，高密度圖像的附著調(diào)色劑的量被精確地控制。
文檔編號G03G15/00GK101075104SQ20071010258
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
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