CN102221802B - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种图像形成装置，其包括：显影设备，该显影设备包括用于承载并且传送显影剂的显影剂承载构件，并且被配置为使用显影剂对图像承载构件上形成的潜像进行显影；偏压施加单元，被配置为将至少AC偏压施加到所述显影剂承载构件；积分单元，被配置为对所述偏压施加单元施加的AC偏压的施加时间进行积分；以及确定单元，被配置为基于所述积分单元的积分值确定所述显影设备的更换定时。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种包括显影设备的图像形成装置，所述显影设备包含用于在其表面上承载显影剂并且传送显影剂的显影剂承载构件，使用电子照相方法以用于对图像承载构件上形成的潜像进行显影。

背景技术

常规地，已经公知如下这样的显影设备，该显影设备用于在显影剂承载构件的表面上承载显影剂，将显影剂传送并且提供至其上承载有静电潜像的图像承载构件的表面的附近，并且在图像承载构件与显影剂承载构件之间施加交变(交变电流)电场的同时将静电潜像显影并可视化。

由于因重复执行图像形成而导致的显影剂的劣化或显影剂承载构件的劣化，显影设备达到其寿命终止(lifetime end)。当显影剂劣化时，出现诸如空白部分上的蒙雾(fogging)和调色剂发散(scattering)的缺陷。在执行图像形成时显影剂承载构件被驱动旋转，从而由于表面磨损等而出现诸如稀的图像浓度、图像不均匀以及空白部分上的蒙雾的缺陷。

日本专利申请特开No.9-190142讨论一种用于对显影剂承载构件的驱动时间进行积分并且基于驱动时间的积分值确定显影设备的寿命终止的技术。

表面磨损由于在驱动时的物理压力而发生。因此，如在日本专利申请特开No.9-190142中讨论的那样，通过对驱动时间积分可以进行一定程度的预测。然而，当显影剂承载构件达到其寿命终止时发生的性能的劣化包括表面磨损导致的劣化和显影剂的表面粘附导致的劣化。在表面磨损之前，显影设备可能由于显影剂粘附到显影剂承载构件的表面而达到其寿命终止。在此情况下，不能正确地检测寿命终止，导致图像缺陷。

发明内容

本发明针对如下这样的图像形成装置，即使当在表面磨损之前该图像形成装置由于显影剂粘附到显影剂承载构件的表面而达到其寿命终止时，仍可确定该图像形成装置达到其寿命终止。

根据本发明方面，一种图像形成装置包括：显影设备，所述显影设备包括用于承载并且传送显影剂的显影剂承载构件，并且被配置用于使用显影剂对图像承载构件上形成的潜像进行显影；偏压施加单元，被配置用于至少将AC偏压施加到所述显影剂承载构件；积分单元，被配置用于对所述偏压施加单元施加的AC偏压的施加时间进行积分；以及确定单元，被配置用于基于所述积分单元的积分值确定所述显影设备的更换定时。

结合附图从以下示例性实施例的详细描述，本发明的进一步的特征和方面将变得清晰。

附图说明

合并到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出本发明的示例性实施例、特征和方面，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明第一至第五示例性实施例中的每一个的图像形成单元的示意性截面图。

图2是根据本发明第一至第五示例性实施例中的每一个的图像形成装置的示意性截面图。

图3是根据本发明第一至第五示例性实施例中的每一个的显影设备的示意性截面图。

图4是根据本发明第一和第三至第五示例性实施例中的每一个的显影设备周围的框图。

图5是根据本发明第一至第五示例性实施例中的每一个的图像形成时的时序图。

图6是根据本发明第一示例性实施例的控制流程图。

图7是根据本发明第二示例性实施例的显影设备周围的框图。

图8是根据本发明第三示例性实施例的控制流程图。

图9是根据本发明第四示例性实施例的控制流程图。

图10是根据本发明第五示例性实施例的控制流程图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的各个示例性实施例、特征和方面。

图2是根据本发明第一示例性实施例的图像形成装置的示意性截面图。图像形成装置包括多个图像形成单元1(1K、1C、1M和1Y)。黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的图像形成单元1被并排布置。

在本示例性实施例中，除非另外指明，否则黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的图像形成单元1具有相似的配置。因此，以下将描述图像形成单元1中的一个作为代表。图像形成单元1K、1C、1M和1Y的注脚K、M、C和Y分别表示用于图像形成的显影剂的颜色，但在描述时被省略。以下将描述图像形成单元1。图1是示出图像形成单元1的示意性截面图。包括图1所示的图像形成单元1的电子照相图像形成装置100在其中可旋转地设置有感光鼓3，该感光鼓充当图像承载构件。首先，充当充电单元4的一次充电器(primary charger)使感光鼓3均匀地带电。例如，曝光(exposure)单元5将感光鼓3暴露于信息信号以在感光鼓3上形成静电潜像。

显影设备10使用显影剂将感光鼓3上形成的静电潜像显影和可视化。充当转印单元6的转印充电器然后将可视图像(调色剂图像)转印在记录介质7(例如片材)上。此外，充当定影单元的定影设备8对可视图像进行定影，以获得永久图像。充当清洁单元9的清洁设备移除感光鼓3上的残余转印调色剂。图像形成装置可以是不包括清洁设备9的无清洁器的图像形成装置。如图1所示，图像形成单元1可以包括感光鼓3、作用于感光鼓3上的一次充电器4、显影设备10、清洁设备9和曝光单元5。

以下将更详细地描述显影设备10。图3是显影设备10的示意图。如图3所示，显影设备10包括用于承载并且传送显影剂的显影剂承载构件(下文中称为显影套筒)20。用于搅动并且传送显影剂的搅动/传送构件31和32被可旋转地设置。显影设备10包括显影套筒20、搅动/传送构件31和32以及显影叶片33。

虽然未示出，但单个驱动单元驱动显影设备10和感光鼓3，并且机械离合器控制旋转驱动定时。近年来，出于小型化和成本降低的目的，单个驱动单元驱动多个驱动构件的配置已经被频繁使用。基于用于感测显影设备10中的调色剂浓度的传感器(未示出)，控制用于补充显影剂的补充设备40的补充操作，从而显影设备10中的调色剂与载体的比率(调色剂/载体比率)是预定比率。

以下将参照图3、图4和图5描述显影设备10的操作的细节。

搅动/传送构件31和32在显影设备10中循环并且传送显影剂。已经来到显影套筒20的附近的显影剂粘附于显影套筒20。显影叶片33调节已经粘附于显影套筒20的显影剂的厚度。当显影叶片33调节显影剂的层厚度时，显影剂与另一显影剂之间的压力增加，并且来自显影剂的压力被施加到显影套筒20。其层厚度被显影叶片33调节的显影剂被传送到与感光鼓3相对的部分，并且用于显影。显影套筒20在其表面上具有预定表面粗糙度。

图4是示出当图像形成单元1操作时显影设备10周围的配置的框图。如图4所示，分别经由离合器207Y、207M和207C将第一驱动单元205的驱动发送到图像形成单元1Y、1M和1C。经由离合器207K将第二驱动单元206的驱动发送到图像形成单元1K。驱动单元205和206连接到驱动电路204。此外，CPU 201经由驱动电路204控制驱动单元205和206的定时等。其中单个驱动单元驱动多个显影设备的配置对于成本降低和小型化是有用的。

用于施加AC分量作为显影偏压(bias)的AC分量施加单元209以及用于施加DC分量作为显影偏压的DC分量施加单元208连接到图像形成单元1中的每一个，从而可以施加显影偏压。AC分量施加单元209和DC分量施加单元208连接到高电压驱动电路210，并且连接到CPU 201，从而执行通/断(ON/OFF)定时控制和操作控制。此外，CPU 201包括用于测量并且记录如下这样的时间段以及它们的设定值的定时器202，在该时间段期间驱动电路204和高电压驱动电路210操作。CPU 201还包括用于对定时器202所测量并且记录的值进行计数的用于各颜色的计数器203。此外，CPU 201存储用于从计数器203对显影设备10的寿命终止进行计数的数据库200。数据库200还存储用于除了计算寿命终止之外还显示并且警告寿命终止的数据库。

在常温和常湿环境下的感光鼓3和显影套筒20的具体电势如下。通过充电单元4使在感光鼓3的纯白部分处的表面电势变为-700伏特，并且通过曝光单元5使在其纯黑部分处的表面电势变为-250伏特。高电压施加单元208和209分别施加-520伏特的DC分量和1700伏特的AC分量作为待施加到显影套筒20的显影偏压。这些电势条件被视为示例，并且根据诸如图像形成单元1的安装环境和片材的耐用数量的条件根据需要被改变。

图像形成装置被如上所述地配置。计数器203对AC分量的施加时间进行计数。计数器203的值总是被传递到CPU 201并且反映在控制中。以下将描述控制的细节。

图5是从驱动显影设备10以在感光鼓3上执行显影时直到停止显影的时序图。如图5所示，首先驱动感光鼓3。然后，DC分量施加单元208将DC分量施加到显影套筒20，从而在相同定时在显影套筒20处的电势与在感光鼓3处的电势之间出现预定电势差。离合器207然后开始驱动显影设备10。当开始显影设备10的驱动时，显影套筒20和搅动/传送构件31和32通过传动装置等相互连接，并且被相互同步地驱动。在开始显影套筒20的驱动之后，AC分量施加单元209施加AC分量。

然而，由于机械离合器接通和关断旋转，显影套筒20的驱动偏离其目标数百微秒。当在显影套筒20停止的情况下施加AC分量时，仅将AC分量长时间施加到与感光鼓3相对的部分。AC分量的局部施加导致图像条纹(image streak)和浓度不均匀。因此，需要在开始显影套筒20的驱动之后始终施加AC分量。

显影设备10可能由于显影剂对于显影套筒20的表面的粘附(下文中表示为熔合(fusion))而达到其寿命终止。当错误地确定显影设备10的寿命终止时，可输出具有缺陷(诸如图像不均匀或蒙雾)的图像。可能比寿命终止更早地更换显影设备10，从而运营成本变高。如果不能准确地确定寿命终止，则这是严重的问题。

已分析并且检查了与显影套筒20的表面上的熔合有关的机理。在分析和检查时，使用包括调色剂和载体的显影剂。当分析显影套筒20的表面上的熔合时，调色剂主要在熔合状态下粘附到显影套筒20的表面。固有地，显影剂包括调色剂和载体，调色剂粘附到载体。

然而，将被施加以用于显影的DC和AC偏压施加用于使调色剂朝向感光鼓3或显影套筒20移动的力。换句话说，它们施加力以分离调色剂和载体，这是因为调色剂和载体分别具有相反的带电特性。特别地，AC偏压包括交替施加的显影方向上的偏压和非显影方向上的偏压。显影方向上的偏压使得调色剂朝向感光鼓3移动，并且非显影方向上的偏压使得调色剂朝向显影套筒20移动。

理想地，可以施加DC和AC偏压，从而将显影套筒20上的全部显影剂(调色剂)显影在感光鼓上。然而，在实际图像形成操作中，图像比不十分高，并且调色剂具有颗粒大小分布且对偏压具有不同的反应。因此，几乎不存在全部显影剂被用于显影的可能性。因此，显影剂的一部分残留在显影套筒20上，而不用于显影。

在显影剂中，单独的(single)调色剂可在非显影方向上的偏压被施加时与载体分离，并且被吸引到显影套筒20的表面。AC偏压包括交替施加的显影方向和非显影方向上的偏压。因此，不仅调色剂移动，而且载体移动。当施加非显影方向上的偏压时，在载体上施加沿离开显影套筒20的方向的力。另一方面，在调色剂上施加沿将被吸引到显影套筒20的方向的力，从而调色剂和载体彼此分离。

结果，在显影套筒20的表面上形成包括经分离的调色剂的层，并且在该层上形成包括调色剂和载体的混合的正常层。因而，上层中存在的调色剂用于显影，并且仅包括调色剂的下层不容易用于显影。

因此，仅包括调色剂的下层不容易与显影套筒20的表面分离。在此状态下，进一步施加AC偏压，从而调色剂接收沿将被吸引到显影套筒20的方向的力。此外，当显影套筒20由导体(例如铝)组成时，由于通过调色剂的带电特性生成镜像力(mirroring force)，所以调色剂更不容易与显影套筒20的表面分离。当显影剂包括载体并且显影套筒20包括磁体时，载体根据磁力移动。因此，上层中的粘附到载体的调色剂移动。然而，仅包括调色剂的层由于其不对于磁力作出反应而不容易在显影套筒20的表面上移动。因为如上所述调色剂不容易与显影套筒20的表面分离，所以调色剂长期间停留在显影套筒20的表面上。通过重复接收AC偏压和显影叶片部分中的物理压力，已停留在显影套筒20的表面上的调色剂逐渐进入熔融状态。特别地，当重复形成在被显影时不使用调色剂的图像(例如纯白图像)时，调色剂可长期间停留在显影套筒20的表面上。

已检查AC偏压的施加的存在或缺少对于显影套筒20上的熔合的实际影响的程度。该检查通过如下操作进行，即在存在和缺少对于显影套筒20的AC偏压的施加的情况下输出纯白图像，并且每1000个片材确认显影套筒20的表面状态。作为检查的结果，在缺少AC偏压的施加(存在DC偏压的施加)的条件下，显影套筒20上的熔合在第53000个片材上首次出现。另一方面，在AC偏压的施加存在的条件下，显影套筒20上的熔合在第33000个片材上首次出现。在此检查中，满足除了AC偏压的存在或缺少之外的条件以了解AC偏压的影响程度。因此，从上述结果确认AC偏压大大地影响显影套筒20上的熔合。

进一步分析的结果示出，特别地，AC偏压对如上所述的下调色剂层的形成和显影套筒20的熔合做出很大贡献(contribute to)。

在本示例性实施例中，通过将对于显影套筒20的AC偏压的施加时间进行积分来确定显影设备10的寿命终止。首先，充当控制控制器的运算CPU单元控制AC偏压的通/断。图6示出从AC偏压的施加时间到显影设备10的寿命终止的确定的控制流程图。将参照图5和图6描述本示例性实施例中的用于确定寿命终止的控制流。在步骤S801中，运算CPU单元输入用于图像形成的信号。在步骤S802中，运算CPU对于用于图像形成的信号在预定定时将AC分量施加到显影套筒20。在步骤S803中，与AC分量的施加同时地，运算CPU单元对AC分量的施加时间进行积分。

运算CPU单元存储用于针对AC分量的施加时间确定显影设备10的寿命终止的数据库。在步骤S804中，运算CPU单元读取AC分量的积分时间。在步骤S805中，运算CPU单元根据数据库计算显影设备10的劣化水平X1。数据库还存储寿命终止告警数量(基于其将给出寿命终止告警的输出片材的数量)以及寿命终止达到数量(基于其确定达到寿命终止的输出片材的数量)。在步骤S806中，运算CPU单元确定所计算的劣化水平X1(计算值)是否达到寿命终止告警数量W1(预定值)。如果劣化水平X1达到寿命终止告警数量W1(步骤S806中的“是”)，则处理进入步骤S807。在步骤S807中，运算CPU单元将寿命终止告警(提示用户更换显影设备10的显示)显示在充当通知单元的显示单元上。如果劣化水平X1未达到寿命终止告警数量W1(步骤S中的“否”)，则图像形成结束，而不显示寿命终止。当然，对于每一颜色执行该控制流，从而确定寿命终止。

[比较示例1]

实际上，通过与当通过对驱动时间进行积分以确定寿命终止时的效果比较来检查本示例性实施例的效果。其中通过对AC分量进行积分以确定显影设备10的寿命终止的本示例性实施例和其中通过对显影套筒20的驱动时间进行积分以确定显影设备10的寿命终止的比较示例1相互比较。显影设备10和图像形成单元1各自的配置是相似的，并且通过仅改变寿命终止的确定的控制来相互比较。在比较示例1和本示例性实施例中，在第38000和后续片材上首次生成由于显影套筒20上的熔合所导致的缺陷图像。

在比较示例1中，没有基于AC偏压的施加时间的积分时间检测寿命终止。因此，不能以高准确度检测归因于熔合的寿命终止。因此，归因于熔合的寿命终止也依照驱动时间与AC分量的施加时间之间的差而变化。

认为用于确定寿命终止的因素归因于这样的事实：不是显影套筒20的驱动时间，而是对于显影套筒20的显影偏压的施加时间是支配性的(dominant)。例如，当已长期间未使用的图像形成单元1执行图像形成时，显影剂由于按原状留下而带电量减少。因此，显影套筒20被空转(idle)驱动。在此情况下，没有施加AC分量。空转驱动时间根据图像形成装置的使用的状况改变。因此，在运算CPU单元中的数据库与寿命终止的确定之间出现差异。可能花费时间将从信息处理设备发送的图像信息光栅化为用于执行图像形成的图像信号。在该情况下，在驱动显影套筒20的同时，可能不向显影套筒20施加AC分量。因此，在驱动时间和AC分量的施加时间之间出现差异。如上所述，由于归因于配置控制的各种因素以及约束在驱动时间和AC分量的施加时间之间出现差异。

更具体地说，在将用于固有地确定由显影套筒20上的熔合所导致的寿命终止的AC分量的施加时间和驱动时间之间出现差异。因此，寿命终止的确定在根据比较示例1的配置中不同。本发明不仅可应用于根据本示例性实施例的配置的控制，而且如果在AC分量的施加时间与驱动时间之间出现差异，还可应用于均包括驱动单元的配置的控制。虽然甚至在控制流中已经描述显影设备10的寿命终止的告警，但本发明也可应用于寿命终止的达到的显示和图像形成单元1的更换的显示。

虽然在本示例性实施例中已经描述了用于使用包括调色剂和载体的二成分显影剂执行显影的显影设备10，但本发明不限于此。例如，本发明也可应用于使用包括磁调色剂或非磁调色剂的单成分显影剂的显影设备。

虽然使用仅AC偏压的施加时间的积分值来检测寿命终止，但可以基于AC偏压和DC偏压的各自的施加时间来检测寿命终止。在此情况下，AC偏压对融合的贡献可以比DC偏压对熔合的贡献更大。

将描述在驱动单元的配置方面与第一示例性实施例不同的修改示例。在第一示例性实施例中，可通过离合器和多个驱动单元对于颜色控制驱动。图7是示出当根据本发明第二示例性实施例的图像形成单元操作时显影设备周围的配置的框图。在第二示例性实施例中，单个驱动单元205驱动图像形成单元1，如图7所示。第一示例性实施例中存在的用于驱动图像形成单元1K的驱动单元206被统一到驱动单元205中。为了成本降低和小型化，不存在机械离合器207，并且同时接通并且关断所有颜色的图像形成单元。其它配置与第一示例性实施例中图4所示的框图的配置相似，因此不重复其描述。

在图7所示的配置中，当输出单色图像时，Y、M和C颜色的图像形成单元1被驱动而没有被施加AC分量。在此配置中，将描述常规技术中通过对显影套筒的驱动时间进行积分的寿命终止的确定。例如，单色图像与彩色图像的比率(单色/彩色比率)是7∶3。

在K颜色的显影套筒的积分驱动时间Tk达到其寿命终止时，Y、M和C颜色的显影套筒的积分驱动时间Ty、Tm和Tc是Tkx3/10。更具体地说，在预先假定的单色/彩色比率下，Y、M和C颜色的图像形成单元分别在实际寿命终止的十分之三的时间点显示寿命终止告警。在没有达到固有寿命终止的一半的情况下显示寿命终止告警。这对于用户是很大的缺点。如果单色/彩色比率是0∶10，则没有产生误差。然而，考虑到实际用户的使用，不可能以0∶10的单色/彩色比率使用图像形成单元1。

如果在此配置中还通过AC分量的积分施加时间还确定显影设备的寿命终止，则也可以解决上述的在单色/彩色比率的误差。在该情况下的控制流可以与第一示例性实施例中的图6所示的控制流相似。准确地确定显影设备的寿命终止，从而可以防止生成缺陷图像。使得更换定时适当，并且降低不必要的成本，从而可使得图像形成装置的主体小型化并且使得成本低。

发明人分析作为本发明中的问题的限制显影设备的寿命终止的显影套筒上的熔合。当分析在显影套筒上熔合的成分时，主要是显影剂中的调色剂被熔合。具有小颗粒直径的调色剂(小颗粒直径调色剂)被以高速率熔合。在本发明第三示例性实施例中，使用包括调色剂和载体的混合物的显影剂。使用平均颗粒直径为5.9μm的调色剂。观测被熔合或者几乎熔合的具有小于3.5μm的颗粒直径的大量调色剂。如上所述，在显影套筒的附近的调色剂上施加镜像力。特别地，小颗粒直径调色剂容易被摩擦电带电，从而由于镜像力很大，它们容易地停留在显影套筒的表面上。

发明人然后检查小颗粒直径调色剂与其在显影套筒上的熔合之间的关系。通过在相同数量的片材上使用包含20％小颗粒直径调色剂的调色剂和包含50％小颗粒直径调色剂的调色剂执行图像形成进行检查。包含50％小颗粒直径调色剂的调色剂的在显影套筒上的熔合水平比包含20％小颗粒直径调色剂的调色剂的熔合水平低两倍。通过使用光学显微镜观测显影套筒的表面并且计算每预定面积的熔合面积来确定显影套筒上的熔合水平。

此外，发明人使用包含50％小颗粒直径调色剂的调色剂分别以5％的图像比率和50％的图像比率在相同数量的片材上执行图像形成，以比较并且检查它们的熔合水平。结果是在50％的图像比率的熔合水平比在5％的图像比率的熔合水平低。更具体地说，即使在相同数量的片材上(在相同驱动时间)并且在相同的AC分量的施加时间执行图像形成，在高图像比率(大的调色剂消耗量)的熔合水平比在低图像比率(小的调色剂消耗量)的熔合水平更大地劣化。在该示例性实施例l中，运算CPU单元校正劣化水平(显影套筒的劣化程度)，以随着调色剂消耗量的积分值增加而增加。

前面的结果示出，除了AC分量的施加时间之外，小颗粒直径调色剂的达到比率也影响显影套筒上的熔合。小颗粒直径调色剂的达到比率指的是对于AC分量的单位施加时间将被提供给显影套筒的小颗粒直径调色剂的量。

由于其与调色剂消耗量成比例，因此可以基于图像信息计算将被提供给套筒的小颗粒直径调色剂的量。因而，通过不仅考虑AC分量的积分时间而且还考虑调色剂消耗量来确定显影设备的寿命终止。更具体地说，在本示例性实施例中，图像比率越高，将被提供给显影套筒的小颗粒直径调色剂的量变得越大，从而显影设备的寿命终止变得越短。如果发现，则将小颗粒直径调色剂与将被补充的调色剂的比率取作数据，从而可以更准确地确定寿命终止。在第三示例性实施例中，将在认为小颗粒直径调色剂与将被补充的调色剂的比率恒定的情况下描述控制流。

图8是根据第三示例性实施例的控制流程图。将参照图8描述本示例性实施例中的用于确定寿命终止的控制流。除控制流之外的配置与第一示例性实施例中的配置相似。

在步骤S901中，运算CPU单元首先输入用于图像形成的信号。在步骤S902中，运算CPU单元针对用于图像形成的信号在预定定时将AC分量施加到显影套筒。在步骤S903中，运算CPU单元与从图像形成的先前终止到图像形成的当前终止的施加同时地对AC分量的施加时间进行积分。运算CPU单元存储用于针对AC分量的施加时间和在显影时的调色剂消耗量确定显影设备的寿命终止的数据库。

在步骤S904中，运算CPU单元读取被施加的AC分量的迄今为止的积分时间。在步骤S905中，运算CPU单元然后基于从充当图像信息获取单元的图像信息计数(count)211输入到CPU 201的视频计数数量计算每片材的调色剂消耗量。在步骤S906中，运算CPU单元读取调色剂消耗量的积分值。通过对用于各像素的图像信号处理电路的输出信号的水平进行计数获得视频计数数量。将与包含文档片材大小的像素对应的计数数量进行积分，以发现每文档片材的视频计数数量。例如，文档片材大小是A4，每文档片材的最大视频计数数量是400dpi，在256灰度级下像素的数量是3884×106。在步骤S907中，运算CPU单元根据数据库计算显影设备的劣化水平X2。

充当计算值的劣化水平X2被如在以下公式中那样具体计算。更具体地说，基于对显影套筒的寿命终止的影响程度高的AC分量的积分时间和调色剂消耗量的积分值计算显影设备10的劣化水平X2：

劣化水平X2＝(AC偏压的施加时间)+(k0×调色剂消耗量)

在此，k0是调色剂消耗量的积分值对寿命终止的影响程度的因子，并且是依赖于图像形成装置改变的常数。

数据库还存储寿命终止告警数量和寿命终止达到数量。寿命终止告警数量指的是这样的劣化水平，即在该劣化水平告警显影设备更接近于其寿命终止(促使更换显影套筒)并且图像形成可以继续。寿命终止达到数量指的是这样的劣化水平，即在该劣化水平通知显影设备达到其寿命终止并且图像形成被禁止。在步骤S908中，运算CPU单元确定计算的劣化水平X2是否达到寿命终止告警数量W2。如果劣化水平X2达到寿命终止告警数量W2(步骤S908中的“是”)，则处理进入步骤S909。在步骤S909中，运算CPU单元在显示单元上显示寿命终止告警。如果劣化水平X2未达到寿命终止告警数量W2(步骤S908中的“否”)，则图像形成结束，不执行对于寿命终止的显示。当在本示例性实施例中将显影设备的实际寿命终止与通过上述配置控制检测的寿命终止相互比较时，它们之间的误差可被抑制为近似3％。

以上述方式，通过不仅考虑对于显影套筒的AC分量的施加时间而且还考虑调色剂消耗量，可以更准确地确定显影设备的寿命终止。

虽然各个显影设备中使用的小颗粒直径调色剂与调色剂的比率可以作为相同的比率处理，但可在彼此不同时考虑小颗粒直径调色剂的比率。更具体地说，可以将k0的值设为随着小颗粒直径调色剂的比率增加而增加。

发明人还检查作为本发明中的问题的显影设备的寿命终止(显影套筒上的熔合)。如上所述，显影套筒的熔合水平依赖于是否施加AC分量而不同。如果不施加AC分量，则熔合比在施加AC分量时更缓慢地进行。当在没有施加AC分量的情况下长期间驱动显影套筒时，熔合逐渐发生。更具体地说，虽然其贡献率不同于AC分量的施加时间的贡献率，但显影套筒的驱动自身也对显影套筒上的熔合做出贡献。在本发明第四示例性实施例中，基于显影套筒的驱动时间改变劣化水平。更具体地说，显影套筒的驱动时间变得越长，劣化水平变得越高。因为调色剂处于熔融状态，所以发明人期望显影套筒在其下操作的温度和湿度也对显影套筒上的熔合做出贡献。通过在相同条件下重复地执行图像形成来相互比较并且检查在高温度和高湿度(30℃、70％)下的图像形成环境以及在常温和常湿(23℃、45％)下的图像形成环境。结果是在高温度和高湿度下的显影套筒上的熔合水平低于在常温和常湿下的显影套筒上的熔合水平。在另外的检查中，在执行图像形成操作时，显影设备的温度增加。归因于显影设备的温度和湿度，显影套筒上的熔合劣化。在第四示例性实施例中，运算CPU单元校正劣化水平，以随着在图像形成期间的平均温度增加而增加。

从前文，需要从在其中安装显影设备的环境、显影套筒的AC分量的施加时间、驱动时间以及调色剂消耗量确定显影设备的寿命终止。在本示例性实施例中，准备并且在运算CPU单元的数据库中存储对于显影设备的寿命终止的操作环境、显影套筒的AC分量的施加时间、驱动时间以及调色剂消耗量的数据库。

图9是根据第四示例性实施例的控制流程图。将参照图9描述本示例性实施例中的用于确定寿命终止的控制流。虽然除了控制流之外的配置与第一示例性实施例中的配置相似，但在本示例性实施例中，充当用于识别操作环境的环境检测单元(温度检测单元)的环境传感器212可以检测环境信息(显影设备周围的温度信息)。

在步骤S501中，运算CPU单元首先输入用于图像形成的信号。在步骤S502中，运算CPU单元然后识别操作环境。在步骤S503中，运算CPU单元对于用于图像形成的信号在预定定时将AC分量施加到显影套筒，并且计算AC分量的施加时间的积分值。运算CPU单元基于来自定时器202的输入，计算从图像形成的先前终止到图像形成的当前终止施加的AC分量的施加时间。运算CPU单元然后基于从充当图像信息输入单元的视频计数211输入的图像信号计算调色剂消耗量。在步骤S504中，运算CPU单元计算当前图像形成中的调色剂消耗量的积分值。在步骤S505中，CPU 201还使用充当驱动检测单元的定时器202计算显影套筒的驱动时间的积分值。

运算CPU单元存储如下这样的数据库，该数据库用于针对AC分量的施加时间、调色剂消耗量、显影套筒的驱动时间以及环境(温度)确定显影设备的寿命终止。在步骤S506中，运算CPU单元根据该数据库从在步骤S502到步骤S505的处理中测量的或计算的值计算显影设备的劣化水平X3。通过包括多个项(诸如AC分量的施加时间、调色剂消耗量、显影套筒的驱动时间以及环境)的以下运算公式计算劣化水平X3：

劣化水平X3＝(k1×AC偏压的施加时间)+(k2×调色剂消耗量)+(k3×显影套筒的驱动时间)+(k4×环境信息)+先前计算中的劣化水平X3’

(k1至k4是与对劣化水平的影响程度有关的因子以及依赖于图像形成装置确定的常数，并且被存储在数据库中)。

环境传感器212的检测结果(平均温度)越高，劣化水平变得越高。因此，与当驱动显影套筒时的环境是低温度时相比，当驱动显影套筒时的环境是高温度时劣化水平更高。虽然在本示例性实施例中仅使用温度信息，但可以使用湿度信息或温度信息和湿度信息二者。

检查例如AC偏压和调色剂消耗量的因素中的每一个对寿命终止的影响程度，以生成数据库k1至k4。在每一图像形成中计算劣化水平。特别地，通过添加在先前图像形成中计算的劣化水平，在考虑了以时间顺序改变的调色剂消耗量和环境对劣化水平的影响的情况下计算劣化水平。

运算公式是示例，并且不限于用于添加因子的系统。此外，可以添加例如DC偏压的施加时间的项。

数据库还存储寿命终止告警数量和寿命终止达到数量。在步骤S507中，运算CPU单元确定计算的劣化水平X3是否达到寿命终止告警数量W3。如果劣化水平X3达到寿命终止告警数量W3(步骤S507中的“是”)，则处理进入步骤S508。在步骤S508中，运算CPU单元在显示单元上显示寿命终止告警。如果劣化水平X3未达到寿命终止告警数量W3(步骤S507中的“否”)，则图像形成结束，而不执行对于寿命终止的显示。

当在本示例性实施例中将显影设备的实际寿命终止与通过上述配置控制检测的寿命终止相互比较时，它们之间的误差可被抑制为近似2％。通过上述方式，可以更准确地确定显影设备10的寿命终止。

显影设备不仅可由于显影套筒上的熔合达到其寿命终止，而且可由于显影套筒的表面磨损和显影剂的劣化达到其寿命终止。因此，运算CPU单元中存储的数据库不仅存储与熔合有关的数据，而且存储与显影套筒的表面磨损和显影剂的劣化有关的数据库。从在步骤S503至S505中发现的值计算显影设备的寿命终止。如果值中的任何一个达到寿命终止，则显影设备达到其寿命终止。

图像形成单元可以具有通过集成显影设备、包括感光鼓的充电单元以及清洁单元备而获得的处理盒的配置。处理盒的配置具有如下优点，即当其达到寿命终止或者具有任何缺陷时，用户可以简单地更换图像形成单元。因此，处理盒配置是可用性高的并且在通用图像形成装置中频繁使用的技术。

当不仅显影设备而且感光鼓、充电单元和清洁单元中的任一个达到其寿命终止时，更换处理盒配置。因此，需要运算CPU单元不仅积分并且控制显影设备的寿命终止，而且积分并且控制感光鼓、充电单元和清洁单元的所有寿命终止。当在通过该控制确定它们中的任一个达到其寿命终止的时间点发出寿命终止告警和更换显示时，可以防止生成缺陷图像。自然地，本发明也可应用于处理盒配置。

作为本发明第五示例性实施例，通过上述控制确定显影设备的寿命终止，并且基于确定结果延长(extend)缺陷图像的生成。更具体地说，基于寿命终止的确定结果改变用于执行图像形成的调色剂补充量和高电压设定，以延长缺陷图像的生成。

当显影套筒上的熔合劣化时，出现缺陷(诸如蒙雾、稀图像浓度、图像不均匀、以及调色剂发散)。调色剂发散和蒙雾是由于显影剂的带电量低而出现的现象。显影剂通过与另一显影剂的摩擦以及与显影套筒的表面的摩擦而带电。当熔合时通过调色剂覆盖显影套筒的表面。因此，没有执行通过显影套筒的表面的摩擦带电。如果显影套筒上的熔合发生，则显影剂的带电量减少，从而容易出现缺陷(诸如调色剂发散和蒙雾)。作为缺陷，去往并且来自显影套筒的表面的传送特性可被劣化，并且显影套筒上的显影剂的量可以从预定量改变，以导致浓度变化。

在本示例性实施例中，将调色剂显影到曝光电势，并且在预定范围中控制感光鼓的带电电势(在非图像部分处的电势)与施加到显影套筒的DC分量之间的电势差。该电势差下文中称为蒙雾移除电势。在本示例性实施例中，充当电势控制单元的CPU单元控制蒙雾移除电势。更具体地说，在显影设备的使用的开始将蒙雾移除电势控制为150伏特。当显影设备更接近于其寿命终止从而蒙雾劣化时，通过增加蒙雾移除电势可以防止被蒙雾的图像的生成。

与当调色剂与载体的重量比(下文中称为TC比)高时相比，显当调色剂与载体的重量比(下文中称为TC比)低时，影套筒上的熔合更容易不发生。

随着TC比减小，小颗粒直径调色剂达到显影套筒的速率减小。确定可对于载体中的一个被保持的调色剂的量。TC比越低，在调色剂粘附到显影套筒的表面之前载体保持调色剂的概率变得越高。因此，在调色剂粘附到显影套筒的表面之前载体保持调色剂，以防止显影套筒上的熔合。如果显影套筒上的熔合开始劣化，则充当补充控制单元的CPU单元控制调色剂补充，从而显影设备中的TC比减小。

因此，可以减慢显影套筒上的熔合的进行。用于检测TC比的诸如永磁传感器或光学传感器的单元使得能够进行更准确的控制。

出于一些原因在中途(in the middle)控制上述的蒙雾移除电势和调色剂补充。首先，将描述蒙雾移除电势。感光鼓上形成的通过曝光单元和充电单元形成的潜像电势可以较小。当使用曝光单元和充电单元直至感光鼓的电容量的限界附近形成潜像电势时，在不被稳定化的情况下电势变得不稳定。施加到充电单元的电压也增加，使得感光鼓被损坏。在显影设备更接近于其寿命终止的状态下，例如，由于显影剂的劣化带电量减少，从而显影所需的电势差减小。即使蒙雾移除电势增加，潜像电势也不增加。因此，可以在中途增加蒙雾移除电势。

以下将描述调色剂补充。首先，显影剂的带电量(charge amount)可以恒定。当带电量改变时，显影特性改变，从而输出图像的色泽(tint)改变。例如，带电量由调色剂与载体之间的摩擦带电确定。当显影剂劣化时，带电量减少。为了保持带电量恒定并且增加调色剂与载体之间的摩擦带电的次数，减小TC比。

通过显影套筒的表面摩擦带电也影响带电量。因此，减小TC比，以防止显影套筒上的熔合，并且维持与显影套筒的正常表面的摩擦带电。当从开始减小TC比时，在显影剂劣化时带电量不能保持恒定，因此在中途被控制。以下将描述本示例性实施例中的具体控制。

图10是第五示例性实施例中的控制流程图。将参照图10描述本示例性实施例中的用于确定寿命终止的控制流。虽然除了控制流之外的配置与第一示例性实施例中的配置相似，但在本示例性实施例中还安装用于识别操作环境的环境传感器(未示出)。

在步骤S401中，运算CPU单元首先输入用于图像形成的信号。在步骤S402中，运算CPU单元然后识别操作环境。在步骤S403中，运算CPU单元对于用于图像形成的信号在预定定时将AC分量施加到显影套筒，并且计算AC分量的施加时间的积分值。在步骤S404中，运算CPU单元基于输入图像信号计算调色剂消耗量，并且计算调色剂消耗量的积分值。在步骤S405中，运算CPU单元还计算显影套筒的驱动时间的积分值。

运算CPU单元存储如下这样的数据库，该数据库用于对于AC分量的施加时间、调色剂消耗量、显影套筒的驱动时间以及环境确定显影设备的寿命终止。在步骤S406中，运算CPU单元根据该数据库从在步骤S402到步骤S405的处理中测量的或计算的值来计算显影设备的劣化水平X4。

在步骤S407中，运算CPU单元根据计算的显影设备的劣化水平X4，如下所述地在图像形成中执行高电压控制。在本示例性实施例中，将上述蒙雾移除电势设为随着显影设备的劣化水平X4增加而增加。在本示例性实施例中，虽然其通常是150伏特，但蒙雾移除电势可被设为最大180伏特。

因此，即使由于显影套筒上的熔合和显影剂的劣化显影剂的带电量减少，仍可以防止蒙雾。在步骤S408中，运算CPU单元然后根据计算的显影设备的劣化水平X4，如下所述地设定在图像形成时调色剂补充的量。在正常时间，补充调色剂以使得TC比变为10％。随着显影设备的劣化水平X4增加，运算CPU单元控制TC比以减小到9％、8％和7％。

常规地，已通过如上所述旨在使带电量恒定以使得图像浓度恒定，来控制TC比。然而，即使图像浓度恒定，显影套筒上的熔合也可能发生。如果生成具有由于显影套筒上的熔合的缺陷(例如调色剂发散或蒙雾)的图像，则这将是无意义的。

根据本示例性实施例，基于显影设备的劣化水平X4控制TC比以减小，以便防止显影套筒上的熔合。因此，可以防止生成具有缺陷(例如蒙雾或调色剂发散)的图像。此外，当TC比改变时，显影剂的带电量改变，从而图像浓度可以改变。根据TC比的改变，执行用于使得图像浓度恒定的控制，例如调整用于执行显影的电势差。这使得能够在防止显影套筒上的熔合的同时使得图像浓度恒定。

在步骤S407和S408中的处理中，在减慢显影套筒上的熔合的进行的同时，可防止生成具有当显影设备达到其寿命终止时出现的缺陷的图像。在高电压控制中，用于优先使用小颗粒直径调色剂进行高电压设定的控制对于防止显影套筒上的熔合是有效的。

在步骤S409中，运算CPU单元然后确定计算的劣化水平X4是否达到寿命终止告警数量W4。用于确定寿命终止的数据库存储了还考虑在步骤S407和S408中的功能的数据库。如果劣化水平X4达到寿命终止告警数量W4(步骤S409中的“是”)，则处理进入步骤S410。在步骤S410中，运算CPU单元在显示单元上显示寿命终止告警。如果劣化水平X4未达到寿命终止告警数量W4(步骤S409中的“否”)，则图像形成结束，不执行对于寿命终止的显示。

当在本示例性实施例中将显影设备的实际寿命终止与上述配置控制检测的寿命终止相互比较时，它们之间的误差能够被抑制为近似3％。通过介绍上述控制，显影设备的寿命终止能够增加到1.2倍。如上所述，通过延长显影设备的寿命终止并且准确地确定显影设备的寿命终止，可以降低运行成本并且可以提高生产力和可用性。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围与最宽泛的解释一致，从而包括所有修改和等同物结构以及功能。

Claims (6)

1.一种图像形成装置，包括：

显影设备，所述显影设备包括用于承载并且传送显影剂的显影剂承载构件，并且所述显影设备被配置用于使用所述显影剂对图像承载构件上形成的潜像进行显影；

偏压施加单元，被配置用于至少将AC偏压施加到所述显影剂承载构件；

积分单元，被配置用于对所述偏压施加单元施加的AC偏压的施加时间进行积分；以及

确定单元，被配置用于基于所述积分单元的积分值确定所述显影设备的更换定时。

2.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述确定单元确定所述显影设备的更换定时，使得随着所述积分值增加，所述更换定时变得更早。

3.如权利要求1所述的图像形成装置，还包括：图像信息获取单元，所述图像信息获取单元被配置用于获取与在显影期间消耗的显影剂的量的积分值有关的信息，

其中，所述确定单元确定所述显影设备的更换定时，使得随着在显影期间消耗的显影剂的量的积分值增加，所述更换定时变得更早。

4.如权利要求1所述的图像形成装置，还包括：驱动检测单元，所述驱动检测单元被配置用于检测与所述显影剂承载构件的驱动时间的积分值有关的信息，

其中，所述确定单元确定所述显影设备的更换定时，使得随着所述显影剂承载构件的驱动时间的积分值增加，所述更换定时变得更早。

5.如权利要求1所述的图像形成装置，还包括温度检测单元，所述温度检测单元被配置用于检测所述显影设备周围的温度，

其中，所述确定单元确定所述显影设备的更换定时，使得随着在所述显影剂承载构件的驱动期间所述温度检测单元的检测结果指示较高的温度，更换定时变得更早。

6.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述偏压施加单元将AC偏压和DC偏压施加到所述显影剂承载构件，

其中，所述确定单元确定所述显影设备的更换定时，使得随着加权的AC偏压的施加时间和DC偏压的施加时间的积分值的和增加，更换定时变得更早，以及

其中，所述AC偏压的施加时间的权重大于所述DC偏压的施加时间的权重。

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