CN102402154A - 能够提供稳定的图像质量的图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能够提供稳定的图像质量的图像形成设备。所述图像形成设备能够使得图像质量比现有技术的更稳定。基于图像信号，在感光部件的表面上形成静电潜像。显影器件通过调色剂来显影感光部件上的静电潜像，以由此形成斑块图像。光学传感器检测斑块图像的浓度。根据由光学传感器检测的浓度计算调色剂电荷量，并且，基于调色剂电荷量的多个计算结果来预测调色剂电荷量的变化。图像形成设备基于预测的调色剂电荷量的变化来产生用于校正图像信号与浓度之间的关系的γLUT。

Description

能够提供稳定的图像质量的图像形成设备

技术领域

本发明涉及使用电子照相术的图像形成设备。

背景技术

大致地，通过以下的过程执行使用电子照相术的图像形成。首先，作为图像承载部件的感光部件通过静电带电器而带电，并且，通过经由曝光器件用光照射而在带电的感光部件的表面上形成不可见的静电潜像，然后，通过使用有色的调色剂颗粒作为显影剂将不可见的静电潜像可视化来产生调色剂图像。通过借助于静电力移动和放置带电的调色剂颗粒，实现用于产生调色剂图像的所谓的显影过程。然后，在感光部件的表面上形成的调色剂图像通过静电力直接地或者经由转印部件被转印到打印片材上，并最终通过定影器件在打印片材上被定影。

在被配置为通过以静电的方式(electrostatically)使调色剂附着于感光部件上而形成图像的设备中，带电的调色剂的量(以下，称为“调色剂电荷量”)的变化直接导致色调和浓度的变化。例如，调色剂电荷量根据字符和图像的打印量、调色剂补给(replenishment)率和环境等随着时间而改变，因此，即使在连续打印同一图像的情况下，色调和浓度也可能在第一复制品和最终的复制品之间不同。为了应对该问题，准确地掌握调色剂电荷量的变化(即，电荷-显影特性)是重要的。

为了提高图像质量(即，在打印片材等上进行的打印的质量)的稳定性，提出了这样的技术：在该技术中，在图像形成之前或之后或者在图像形成期间形成预定的灰度斑块(patch)，并且校正所形成的灰度斑块从要形成的适当的灰度斑块的偏离。例如，在完成图像形成设备的暖机(warm-up)之后，在图像承载部件上形成预定的图像图案，并且，检测图像图案的浓度。然后，改变用于改变图像形成条件的诸如伽马校正电路的电路的配置以提高图像质量的稳定性(参见例如日本专利公开公布No.H04-343573)。

但是，常规的用于提高图像质量的稳定性的技术存在各种问题。将参照图18A～18D描述这些问题。图18A～18D是示意性地表示使用电子照相术来形成图像的图像形成设备的电荷-显影特性的示图。

图18A示意性地表示在启动图像形成设备之后经过的时间与调色剂电荷量之间的关系。当图像形成设备被启动时，显影器件开始操作(旋转)，并且，调色剂电荷量向着饱和的电荷量上升。依赖于在调色剂电荷量上升期间获取电荷特性(调色剂电荷量)的定时，可能在获取电荷特性时的调色剂电荷量和实际打印时的调色剂电荷量之间出现差异(偏离)。该差异(偏离)严重影响图像质量。

更具体而言，如图18B中示意性地示出的那样，当对于实际打印所设定的调色剂电荷量高时，附着于基于所获得的电荷特性而形成的静电潜像上的调色剂颗粒的量减少，这使得输出的图像浓度(打印浓度)低。另一方面，当实际的调色剂电荷量低时，附着于基于所获得的电荷特性而形成的静电潜像上的调色剂颗粒的量增多，这使得输出的图像浓度高。注意，图18B中的纵轴表示感光部件的表面电势，并且，“V1”表示光电势(曝光区域中的电势)，“Vcont”表示显影对比度电势，“Vdev”表示显影偏压电势，“Vback”表示雾(fog)去除电势，“Vd”表示暗电势。

如图18C所示，当在不校正调色剂电荷量的差异(偏离)的状态下设定图像形成条件时，从最佳灰度特性偏离的控制被执行，使得从目标浓度的浓度变化增大，这导致控制稳定性的严重劣化。因此，如图18D所示，随着打印片材的数量增加，目标浓度和输出图像浓度之间的差异增大，这使得颜色非常不稳定。

发明内容

本发明提供能够使得图像质量比现有技术稳定的图像形成设备。

在本发明的第一方面中，提供一种图像形成设备，所述图像形成设备包括：图像承载部件，被配置为使得基于图像信号的静电潜像在其表面上被形成；显影单元，被配置为通过使用调色剂来显影图像承载部件上的静电潜像以由此形成斑块图像；检测单元，被配置为检测斑块图像的浓度；预测单元，被配置为根据检测单元所检测的浓度来计算调色剂电荷量，并且基于调色剂电荷量的多个计算结果来预测调色剂电荷量的变化；以及产生单元，被配置为基于预测单元所预测的调色剂电荷量的变化来形成用于校正图像信号与浓度之间的关系的灰度校正表。

在本发明的第二方面中，提供一种图像形成设备，所述图像形成设备包括：图像承载部件，被配置为使得基于图像信号的静电潜像在其表面上被形成；曝光单元，被配置为通过基于图像信号对图像承载部件执行曝光而在图像承载部件的表面上形成静电潜像；显影单元，被配置为通过使用显影剂来显影在图像承载部件上形成的静电潜像以由此形成调色剂图像；转印单元，被配置为将调色剂图像转印到打印片材上；定影单元，被配置为定影被转印到打印片材上的调色剂图像；以及检测单元，被配置为在显影单元开始操作之后经过调色剂电荷量的上升时间常数之前，或者在定影单元启动之后显影单元的内部温度由于定影单元的启动而急剧上升之前，检测斑块图像的调色剂图像的图像浓度。

根据本发明，能够基于所获取的电荷-显影特性而适当地估计实际打印的调色剂电荷量。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的图像形成设备的示意图。

图2A和图2B是表示图像信号与图像浓度之间的关系的曲线图。

图3是表示反射光量信号与浓度信号之间的关系的曲线图。

图4包括图4A和图4B，图4A和图4B是由根据第一实施例的图像形成设备执行的用于获取调色剂电荷量的上升特性的过程的流程图。

图5是用于解释在图4A和图4B的过程的步骤中执行的处理的示意图。

图6是表示事先准备的基于其数据的反射光量与调色剂电荷量之间的关系的曲线图。

图7A和图7B是分别表示在图4A和图4B的过程的步骤中测量的反射光量与显影器件的旋转时间时段之间的关系和图4A和图4B的过程的另一步骤中计算的调色剂电荷量与显影器件的旋转时间时段之间的关系的示图。

图8是表示显影器件的旋转时间时段与调色剂电荷量之间的一般关系的曲线图。

图9是表示在图4A和图4B的过程的步骤中获得的显影器件的旋转时间时段与调色剂电荷量之间的关系的曲线图。

图10是用于解释用于使用方程来计算饱和调色剂电荷量和上升系数的过程的示意图，所述方程表示显影器件的旋转时间时段的单位时间的调色剂电荷量的变化率。

图11是表示单位面积的调色剂重量与图像浓度之间的关系的曲线图。

图12是表示在第一实施例和现有技术之间进行比较时所打印的打印片材的数量和打印浓度之间的关系的示图。

图13是表示图像形成设备的实际调色剂电荷量上升特性和在经过了上升时间常数之后通过形成斑块图像所估计的该图像形成设备的调色剂电荷量上升特性之间的比较的示图。

图14A～14C是示意性地组织(organize)第一实施例的特征的示图。

图15是示意性地表示用于获得根据本发明的第二实施例的图像形成设备中的调色剂电荷量上升特性的时间时段的示图。

图16包括图16A和图16B，图16A和图16B是由根据第二实施例的图像形成设备执行的、用于获取调色剂电荷量上升特性的过程的流程图。

图17是示意性地表示由根据本发明的第三实施例的图像形成设备执行的灰度校正方法的示图。

图18A～18D是示意性表示使用电子照相术来执行图像形成的有关技术(related art)的图像形成设备的电荷-显影特性的示图。

具体实施方式

现在将参照表示本发明的实施例的附图在下面详细地描述本发明。具体地，本发明适用于诸如各种打印机和复印机的图像形成设备，并且，除了本发明的图像形成设备的构成要素包含后面描述的用于获取和控制电荷-显影特性的单元和序列作为本发明的中心组成要素以外，本发明的图像形成设备的组成要素与常规的图像形成设备的组成要素是同样的(identical)。因此，与常规的图像形成设备类似，以下描述的本发明的图像形成设备被配置为扫描原稿(original)图像(原稿上的图像)，执行图像处理，并且将图像数据打印到打印片材等上。该过程也基本上与由常规的图像形成设备执行的过程是同样的。

图1是根据本发明的第一实施例的图像形成设备的示意图。图1基本上提供了与在作为图像承载部件的感光部件上形成静电潜像、然后通过将调色剂附着于静电潜像而形成调色剂图像、并且将调色剂图像转印到打印片材等上的过程相关联的构成部分的示意例示。

图像形成设备的操作由控制器20控制。在控制器20中，CPU 201将存储于ROM 202中的程序加载到RAM 203中并通过执行该程序而产生控制信号。然后，根据来自控制器20的控制信号来操作和控制图像形成设备的预定的构成要素，由此实现由图像形成设备执行的一系列过程。注意，在本实施例中，如图1所示，设置后面描述的用于γLUT校正的LUT校正部分204作为独立于CPU 201的构成要素。以下，将根据由图像形成设备执行的图像形成过程的各步骤(潜像形成步骤、显影步骤(调色剂图像形成步骤)、转印步骤和定影步骤、以及灰度校正步骤)来描述图像形成设备的在图1中出现的构成要素。

[潜像形成步骤]

在图像形成设备中，通过未示出的扫描仪读取原稿图像，并且，基于所获取的图像数据开始打印操作。沿由箭头A指示的方向驱动作为图像承载部件的感光部件(感光鼓)2以使其旋转，使得感光部件(感光鼓)2通过静电带电器1而均匀地带电。然后，基于图像信号，通过曝光器件9用光照射感光部件2。因此，在感光部件2的表面上形成不可见的静电潜像。注意，在图1中出现的附图标记“5”表示表面电势传感器。如后面描述的那样，表面电势传感器5被用于测量感光部件2的表面电势。

[显影步骤(调色剂图像形成步骤)]

在感光部件2的表面上形成的静电潜像通过显影器件3被显影成可见的调色剂图像。显影器件3例如通过使用二成分显影剂的显影方法来产生调色剂图像，所述二成分显影剂是通过以预定的比率混合磁性载体颗粒和非磁性调色剂颗粒而形成的。通过摩擦而静电地带电的包含调色剂颗粒的显影剂被保持在显影套筒8上并被传送到显影压合部，其中在所述显影压合部处，显影套筒8和感光部件2相互接近。

通过施加到显影套筒8上的显影偏压，使被传送到显影压合部的调色剂颗粒附着于静电潜像上，使得用调色剂颗粒的电荷静电地填充静电潜像。因此，静电潜像被显影，由此产生调色剂图像。要附着于静电潜像上的调色剂颗粒的量(即，显影调色剂量)依赖于调色剂颗粒的单位重量的电荷量，因此，当例如由于温度和湿度的变化或材料特性的老化(aging)变化而出现调色剂颗粒的电荷量的变化时，显影调色剂量变化。具体地，随着调色剂颗粒的单位重量的电荷量减少，显影调色剂的量增加以填充静电潜像，这使得输出图像浓度(打印浓度)变高。另一方面，当调色剂颗粒的单位重量的电荷量增加时，能够以减少的显影调色剂的量填充静电潜像，因此，显影调色剂的量减少，这使得输出图像浓度变低。

[转印步骤和定影步骤]

当向经由中间转印带4与感光部件2相对的转印辊7施加转印电压时，在感光部件2上形成的调色剂图像通过静电力从感光部件2的表面被转印到中间转印带4的表面上。被转印到中间转印带4的表面上的调色剂图像沿中间转印带4的旋转方向(即，由箭头B指示的方向)被传送，并且被转印到沿由箭头C指示的方向被传送的诸如打印片材的介质上。上面被转印有调色剂图像的打印片材等被传送到定影器件10，在该定影器件10中，调色剂图像通过热和压力被定影于打印片材等上。

[灰度校正步骤]

图2A和图2B是表示图像信号与图像浓度之间的关系的曲线图。一般地，在启动图像形成设备之后输出多灰度斑块图像，并且，各图像的浓度被测量，由此产生表示图像信号与图像浓度之间的关系的曲线图(γ曲线)(图2A中的“实际灰度特性”)。然后，γ曲线被逆变换，使得γ曲线变得等于表示目标浓度的直线，由此产生表示该关系的灰度校正表(γLUT)。注意，γLUT被存储于诸如非易失性存储器的存储介质中。

在产生γLUT之后，要被打印的图像数据使用γLUT来经受γ变换，由此获得希望的输出图像浓度。但是，例如由于环境变化或材料变化，γLUT在打印期间可能变得不可靠，这使得不能获得希望的输出图像浓度。

为了避免这一点，作为用于校正灰度的控制，执行用于校正γLUT的控制。在非打印区域中(例如，在打印片材之间)在感光鼓2的表面上时段性地形成各个预定的斑块图像的静电潜像，并且，在显影之后，检测在感光鼓2的表面上形成的各调色剂图像(图像部分)的图像浓度。具体地，通过使用光学传感器6(参见图1)测量反射光量来检测图像浓度。例如，通过被配置为以45度的入射角用红外光照射调色剂图像并且接收以45度的反射角反射的光的反射型光学传感器来实现光学传感器6。

图3是表示反射光量信号与浓度信号之间的关系的曲线图。在本曲线图中，灰度级的数量为256。从图3所示的曲线图获得浓度信号(浓度值)，并且，基于浓度值与目标浓度之间的差异来校正γLUT。注意，图3的曲线图表示反射光量信号与浓度信号之间的一般对应关系。因此，例如，当反射光量信号与浓度信号之间的关系(依赖性)在颜色之间不同时，可以与各颜色相关联地准备曲线图，以获得基于颜色的浓度值。

在常规的图像形成设备中，第一γLUT是在假定调色剂电荷量已达到饱和调色剂电荷量的情况下产生的。但是，如果调色剂电荷量实际上没有达到饱和调色剂电荷量并且调色剂电荷量在打印期间增大，那么出现从希望的输出图像浓度的偏离。为了解决该问题，在根据本发明的图像形成设备中，如以下描述的那样，基于电荷-显影特性来校正灰度，由此获得希望的输出图像浓度，其中所述电荷-显影特性是基于在启动图像形成设备之后计算的斑块图像的浓度值而获得的。

图4A和图4B是在启动图像形成设备之后执行的、用于获取调色剂电荷量的上升特性的过程的流程图。当图像形成设备的电源被接通(步骤S101)时，定影器件10的电源被接通(步骤S102)，并且，开始显影器件3的空转(步骤S103)。此外，开始显影套筒8的旋转(步骤S104)。

基本上可以通过掌握调色剂电荷量的时间(temporal)变化来获取显影剂的电荷-显影特性。出于掌握调色剂电荷量的时间变化的目的，首先，在启动显影器件3的旋转之后经过调色剂电荷量上升时间常数τ之前，同一灰度级(同一图像信号值)的多个斑块图像被输出到感光部件2的表面上，由此形成各斑块图像的静电潜像(步骤S105)。

显影器件3的从开始显影器件3的空转到步骤S105中输出斑块图像的旋转时间时段t被获得并被存储于存储器(例如，控制器20的RAM 203)中(步骤S106)。然后，使用表面电势传感器5来测量感光部件2的表面上的斑块图像部分(即，其中形成了各斑块图像的静电潜像的区域)的电势(步骤S107)。

然后，静电潜像被显影成调色剂图像，并且，使用光学传感器6测量来自形成在感光部件2的表面上的斑块图像的调色剂图像(来自其中形成了斑块图像的调色剂图像的区域)的反射光的量(步骤S108)。图5是用于解释在步骤S108中执行的处理的示意图。在本实施例中，如上面提到的那样，通过被配置为以45度的入射角用红外光照射调色剂图像并且接收以45度的反射角反射的光的反射型光学传感器来实现光学传感器6，但是这不是限制性的。

通过下式(1)、使用在步骤S107中测量的电势V和从在步骤S108中测量的反射光量转换的浓度值D来计算调色剂电荷量Y(步骤S109)：

Y＝aV/D    …(1)

其中，“a”表示由调色剂类型、显影器件3的特性等确定的系数。

注意，可事先提供指示反射光量与调色剂电荷量之间的关系的数据，并且，可通过使用该数据、根据在步骤S108中测量的反射光量计算调色剂电荷量。图6是表示事先准备的基于其数据的反射光量与调色剂电荷量之间的关系的曲线图。例如，可从图6确定下式(2)。当反射光量I等于0.8时，能够使用下式(2)将调色剂电荷量Y确定为值-19.5[μC/g]：

Y＝-15.6/I    …(2)。

通过在偏移(shift)显影器件3的旋转时间时段t的同时执行步骤S105～S107和步骤S108及S109，能够获得指示关于显影器件3的在启动图像形成设备之后的旋转时间时段的调色剂电荷量的变化的实际测量数据，如图7A和图7B所示的那样。图7A和图7B是分别表示在步骤S108中测量的反射光量与显影器件3的旋转时间时段之间的关系的示图和在步骤S109中计算的调色剂电荷量与显影器件3的旋转时间时段之间的关系的示图。

顺便说一句，随着调色剂通过调色剂颗粒与载体颗粒之间的摩擦生电而带电，调色剂电荷量增加。因此，如果在不补给或消耗调色剂颗粒的情况下旋转显影器件3，那么调色剂电荷量变大。图8是表示显影器件3的旋转时间时段t与调色剂电荷量之间的一般关系的曲线图。如图8所示，调色剂电荷量随着显影器件3的旋转时间时段t变长而增大，并且在固定值处变得饱和。此时的调色剂电荷量Y的曲线一般可由下式(3)表达：

Y＝A(1-e^-pt)    …(3)。

在式(3)中，“A”表示饱和调色剂电荷量，并且，“p”表示调色剂电荷量的上升系数。式(3)包含在步骤S105～S109中不能直接确定的两个未知数“A”和p”，因此，在偏移旋转时间时段t的同时，执行步骤S105～S109，以确定未知数“A”和p”。

然后，确定调色剂电荷量是否已被计算两次或更多次(步骤S110)。如果调色剂电荷量被计算了少于两次(步骤S110的“否”)，那么过程返回步骤S105。如果调色剂电荷量已被计算两次或更多次(步骤S110的“是”)，那么过程前进到步骤S111。在步骤S111中，使用通过执行步骤S105～S109两次或更多次而确定的调色剂电荷量Y和旋转时间时段t来求解联立方程(simultaneous equation)。

更具体而言，获得与旋转时间时段t₁对应的调色剂电荷量Y₁和与旋转时间时段t₂对应的调色剂电荷量Y₂，并且，所获得的两个值被代入式(3)中。由此，获得联立方程(4)，并且，从联立方程(4)，从式(5)和(6)计算“A”和p”的值(步骤S111)：

Y₁＝A(1-e^-pt1)，Y₂＝A(1-e^-pt2)    …(4)

p＝log((Y₁-Y₂)/(e^-t2-e^-t1))    …(5)

A＝(1-e^-pt1)/Y₁    …(6)

上升系数p的倒数等于调色剂电荷量的上升时间常数τ，由此在步骤S111中，计算上升系数p并且从下式(7)计算调色剂电荷量的上升时间常数τ。调色剂电荷量的上升时间常数τ表示调色剂电荷量达到饱和调色剂电荷量的约63％所需要的时间时段。

τ＝1/p    …(7)

通过执行步骤S105～S111，能够获得表示显影器件3的旋转时间时段t与调色剂电荷量Y之间的关系的图9的曲线图。在本实施例中，调色剂电荷量的计算次数被设为两次，但是，随着计算次数增大，可以更准确地确定旋转时间时段t与调色剂电荷量Y之间的关系。

注意，式(3)可被下式(8)(即，表示显影器件3的旋转时间时段的单位时间的调色剂电荷量的变化量的式子)替代。

β_n＝α(Y_n-Y_n+1)/(t_n-t_n+1)[n：自然数]    …(8)

其中，“α”表示事先设定的校正系数。

图10是用于解释使用式(8)来计算饱和调色剂电荷量A和上升系数p的过程的示意图。例如，首先，计算梯度β₁和β₂并对其相互比较。在增大n的值的同时，比较彼此相邻的梯度β_n和β_n+1，并且，当β_n值变得最小时所获得的Y_n+1的值被设为饱和调色剂电荷量A。然后，在达到饱和调色剂电荷量A之前所花费的时间时段的63％被设为调色剂电荷量上升时间常数τ。

接着，相互比较在步骤S106中获得的显影器件3的旋转时间时段t和在步骤S111中计算的调色剂电荷量上升时间常数τ，由此确定是否满足“t＞τ”的关系(步骤S112)。

如果不满足“t＞τ”的关系(步骤S112的“否”)，这意味着超过了用于计算调色剂电荷量上升系数p和饱和调色剂电荷量A并且产生γLUT的时间时段，那么本过程终止，并且，对于图像打印序列的执行使用存储于存储器中的γLUT、调色剂电荷量上升系数p及饱和调色剂电荷量A。如果满足“t＞τ”的关系(步骤S112的“是”)，那么过程前进到步骤S113。在步骤S113中，在步骤S111中计算的调色剂电荷量上升系数p及饱和调色剂电荷量A被存储于存储器(例如，存储γLUT的存储器)中，并且被运用于式(3)，由此形成用于在启动时预测调色剂电荷量Y的上升预测式。在执行图像打印序列之前(即，在打印片材上打印图像之前)使用如上面所述的那样产生的上升预测式，以预测调色剂电荷量的变化。

然后，通过使用在步骤S113中形成的上升预测式来估计调色剂电荷量Y，并且，根据由下式(9)表示的调色剂电荷量与单位面积的调色剂重量M之间的关系来计算单位面积的调色剂重量M(步骤S114)：

M ＝k/Y    …(9)，

其中，“k”代表指示调色剂电荷量与调色剂重量之间的关系的比例常数。

此外，使用图11所示的单位面积调色剂重量与图像浓度之间的关系，由在步骤S114中获得的单位面积调色剂重量来计算图像浓度(步骤S115)。然后，使用在步骤S115中计算的图像浓度，通过校正事先存储于存储器中的γLUT来产生新的γLUT，并然后将新的γLUT存储于存储器中(步骤S116)。

在执行图像打印序列期间，使用如上面描述的那样计算的调色剂电荷量上升系数p和饱和调色剂电荷量A来预测调色剂电荷量Y，并且，通过执行步骤S114～S116对于每张打印片材等产生γLUT，由此在该打印片材等上执行打印。如上所述，根据本实施例，在其它条件改变之前的时间时段以及反映显影剂的电荷特性和显影特性的时间时段期间获取显影剂的电荷特性和显影特性，使得从在第一张打印片材上的打印开始便能够适当地控制输出图像浓度。

图12是表示在第一实施例与现有技术之间进行比较时所打印的打印片材的数量和打印浓度的示图。在现有技术中，如图12所示，实际打印的图像的浓度急剧变化。将参照图13来解释其原因。

图13是表示图像形成设备的实际调色剂电荷量上升特性与在经过了上升时间常数τ之后通过形成斑块图像在现有技术中估计的其调色剂电荷量上升特性之间的比较的示图。当使用现有技术的方法来估计调色剂电荷量时，不可能精确地计算上升系数。出于这种原因，与实际上升特性(实际测量值)的不同表现为大的上升估计曲线(虚线)，并且，饱和调色剂电荷量也大大地偏离实际测量值。

如上所述，在现有技术中，在紧接在启动图像形成设备之后所获得的调色剂电荷量与实际调色剂电荷量之间的误差大，并且，使用具有这种大的误差的值来设定图像形成条件，以致输出图像浓度大大地偏离目标浓度。换句话说，在经过了上升时间常数τ之后形成斑块图像以估计包含于电荷-显影特性中的调色剂电荷量上升系数p和饱和调色剂电荷量A的情况下，不能精确地估计调色剂电荷量的变化(即，上升特性)。

与之对照，可以理解，在本实施例中，如图12所示，从第一张打印片材上的打印开始，从目标浓度的浓度偏离减小。图14A～14C是示意性地组织本实施例的特性的示图。如上所述，在本实施例中，在开始显影器件3的旋转之后，在经过调色剂电荷量上升时间常数τ之前执行步骤S105～S116。这使得能够适当地估计将在经过上升时间常数τ之后获得的调色剂电荷量上升特性和饱和调色剂电荷量的值。换句话说，能够在估计的调色剂电荷量上升特性基本上匹配实际测量的调色剂电荷量上升特性的状态下适当地预测调色剂电荷量。因此，可以适当地估计调色剂电荷量，使得即使当调色剂电荷量在从图像形成设备的启动到实际的图像打印的时间时段期间还没有达到饱和调色剂电荷量时，也能够从开始第一张打印片材上的打印起，在考虑调色剂电荷量的变化的同时，适当地设定图像形成条件。

根据本实施例，如图14B所示，由于可以逐个打印片材地设定最佳图像形成条件，因此大大地提高了颜色稳定性，这使得能够如图12和图14C所示的那样稳定地打印高图像质量的图像。此外，根据本实施例，由于可以基于调色剂电荷量的上升特性来适当地估计饱和调色剂电荷量，因此，在实际打印之前，能够减少使调色剂电荷量饱和所需要的时间(显影器件3的空转时间)，由此提高用于在打印片材上进行打印的处理性能。

接着将描述根据本发明的第二实施例的图像形成设备。在本实施例中，图像形成设备具有与第一实施例的硬件配置相同的硬件配置，因此省略对其的详细描述。

在第一实施例中，在启动图像形成设备并且开始显影套筒8的旋转之后，在经过调色剂电荷量上升时间常数τ之前，形成具有同一灰度的多个斑块图像，并且，在反映显影剂的电荷特性的时间时段内确定调色剂电荷量上升特性。但是，调色剂电荷量上升时间常数τ和饱和调色剂电荷量A有时例如由于环境变化而改变。例如，当启动图像形成设备并且定影器件10开始操作时，可能出现诸如定影器件10的环境温度升高的环境变化，从而影响调色剂电荷量上升特性。当显影器件3内的环境在测量调色剂电荷量上升特性期间发生改变时，由于环境变化的影响，导致无法精确地确定调色剂电荷量的上升特性。

为了解决该问题，在本发明的第二实施例中，在启动图像形成设备之后，在从开始显影套筒8的旋转到紧接在显影器件3中的温度由于启动定影器件10而急剧地升高之前的时间时段(在该时间时段期间，环境是稳定的)内，确定调色剂电荷量上升特性。图15是示意性地表示用于确定第二实施例中的调色剂电荷量上升特性的时间时段的示图。

图16A和图16B是由根据第二实施例的图像形成设备执行的用于确定调色剂电荷量上升特性的过程的流程图。此外，将仅简要地描述图16A和图16B中的与第一实施例中的参照图4A和图4B描述的步骤同样的步骤，并且，其详细的描述被省略。

当图像形成设备的电源被接通(步骤S201)时，定影器件10的电源被自动接通(步骤S202)。然后，获得接通定影器件10的电源的开始时间tt₀和定影器件10在所述开始时间tt₀处的初始温度T₀，并将它们存储于存储器中(步骤S203)。

然后，当开始显影器件3的空转(步骤S204)并且开始显影套筒8的旋转(步骤S205)时，具有同一灰度级(同一图像信号值)的多个斑块图像被输出到感光部件2的表面上，由此形成静电潜像(步骤S206)。然后，获得显影器件3的从开始显影器件3的空转到步骤S206中输出斑块图像的旋转时间时段t并将其存储于存储器中(步骤S207)。然后，使用表面电势传感器5来测量感光部件2的表面上的斑块图像部分的电势(步骤S208)。此外，静电潜像被显影成调色剂图像，并且，使用光学传感器6测量来自在感光部件2的表面上形成的斑块图像的调色剂图像的反射光的量(步骤S209)。

然后，使用在步骤S208中测量的电势V和从在步骤S209中获得的反射光量转换的浓度值D，计算调色剂电荷量Y(步骤S210)。然后，确定调色剂电荷量是否已被计算两次或更多次(步骤S211)。如果调色剂电荷量被计算了少于两次(步骤S211的“否”)，那么过程返回步骤S206。如果调色剂电荷量已被计算两次或更多次(步骤S211的“是”)，那么过程前进到步骤S212。在步骤S212中，基于通过执行步骤S206～S210所确定的旋转时间时段t和调色剂电荷量Y来计算饱和调色剂电荷量A和调色剂电荷量上升系数p，并且，使用由此计算的饱和调色剂电荷量A和调色剂电荷量上升系数p来计算调色剂电荷量上升时间常数τ。

然后，相互比较在步骤S207中获得的显影器件3的旋转时间时段t和在步骤S212中计算的调色剂电荷量上升时间常数τ，由此确定是否满足“t＞τ”的关系(步骤S213)。如果不满足“t＞τ”的关系(步骤S213的“否”)，那么本过程终止，并且，使用存储于存储器中的调色剂电荷量上升时间常数τ及饱和调色剂电荷量A。如果满足“t＞τ”的关系(步骤S213的“是”)，那么过程前进到步骤S214，在该步骤S214中，形成用于在启动时预测调色剂电荷量Y的上升预测式。注意，步骤S201、S202和S204～S214与参照图4A和图4B描述的相应步骤S101、S102和S103～S113对应。

在执行步骤S214之后，获得当前时间tt_i和定影器件10的当前温度T_i(步骤S215)。使用在步骤S215中获得的值以及存储于存储器中的开始时间tt₀和定影器件10的温度T₀，计算关于时间的温度变化率dTe。注意，已事先通过例如借助于实验来准备环境表并测量显影器件3的内部温度而形成用于计算关于定影器件10的温度的上升的显影器件3的内部温度的转换表，并且将其存储于存储器(例如，控制器20的ROM 202)中。

使用所述转换表，在步骤S203中获得的初始温度T₀和在步骤S215中获得的当前温度T_i被转换成相应的内部温度Td₀和Td_i，并且，通过下式(10)来计算显影器件3的内部温度的温度变化率dTe：

dTe＝(Td_i-Td₀)    …(10)。

注意，可基于事先通过例如在接通显影器件3之后借助于实验来测量显影器件3的内部温度的变化特性而获得的数据来计算温度变化率dTe，并且以表格的形式将其存储于存储器(例如，控制器20的ROM 202)中。作为替代方案，可以在显影器件3中设置温度和湿度传感器等以便直接测量温度变化率dTe，并且，可以使用如此通过测量获得的值。

在步骤S216中，进一步确定所获得的温度变化率dTe是否具有“dTe＜5.0”的关系。如果“dTe＜5.0”成立(步骤S216的“是”)，那么将在步骤S212中计算的调色剂电荷量上升时间常数τ及饱和调色剂电荷量A存储于存储器中(步骤S217)，然后终止本过程。另一方面，如果“dTe≥5.0”成立(步骤S216的“否”)，那么本过程终止，以致使用存储于存储器中的调色剂电荷量上升时间常数τ及饱和调色剂电荷量A。

如上所述，根据第二实施例，在显影器件3的内部温度由于定影器件10的启动而上升之前的稳定环境中，在紧接在图像形成设备的启动之后，估计调色剂电荷量上升特性。这使得能够以高精度计算调色剂电荷量上升时间常数τ及饱和调色剂电荷量A。

接着，将描述根据本发明的第三实施例的图像形成设备。在本实施例中，图像形成设备具有与第一实施例中的硬件配置相同的硬件配置，因此，其详细的描述被省略。在第一和第二实施例中，使用γLUT来执行灰度校正。与之对照，在第三实施例中，通过校正对感光部件2执行曝光的曝光器件9的激光强度，执行灰度校正。

在启动图像形成设备之后，如果调色剂电荷量在设定在感光部件2的表面上执行曝光的曝光器件9的激光强度的初始值之前还没有达到饱和调色剂电荷量，那么无法处置开始实际打印之后的调色剂电荷量的变化，这导致打印图像的输出图像浓度偏离目标浓度。为了避免这种不便，在第三实施例中，预测调色剂电荷量，并且，根据所预测的调色剂电荷量来校正曝光器件9的激光强度的设定。

首先，例如，通过使用遵循第一实施例中的步骤S101～S111而计算的调色剂电荷量上升系数p及饱和调色剂电荷量A的调色剂电荷量上升预测式，预测开始打印之前的调色剂电荷量Y_i。然后，使用下式(11)，从预测的调色剂电荷量Y_i估计与和255的最大灰度级值对应的输入图像信号相关联的单位面积调色剂重量M_es：

M_es＝k/Y_i    …(11)，

其中，“k”代表表示调色剂电荷量与调色剂重量之间的关系的比例常数。

使用下式(12)，从这样估计的调色剂重量M_es和作为与和255的最大灰度级值对应的输入图像信号相关联的单位面积调色剂重量M_es的目标值存储于存储器(例如，控制器20的ROM 202)中的目标单位面积调色剂重量M_tar计算激光强度校正系数q：

q＝M_tar/M_es    …(12)。

控制器20的CPU 201将输入信号乘以校正系数q并且将得到的输入信号传送到用于驱动曝光器件9的激光驱动器205。因此，在感光部件2的表面上形成的静电潜像的电势改变，使得可通过适量的调色剂来显影静电潜像，这使得能够稳定地控制输出图像浓度。

图17是示意性地表示在第三实施例中使用的上述的灰度校正方法的示图。注意，在图17中的纵轴上出现的诸如Vdev的电势与在图18A～18D中出现的那些相同。图17示出了以下这样的示例性情况：在该情况下，当调色剂电荷量高时，曝光区域的电势降低以增加显影所需要的调色剂的量，以防止用减少了的调色剂颗粒的量显影静电潜像而导致输出图像浓度降低，由此确保使得能够获得目标浓度的调色剂量。

本发明不限于上述实施例。例如，只要图像形成设备配有用于检测显影剂的电荷-显影特性的单元和序列作为本发明的核心，则图像形成设备可具有与上述的图像形成设备不同的构造。

也可通过读出并执行记录在存储装置上的程序以执行上述的实施例的功能的系统或设备的计算机(或诸如CPU或MPU的装置)，以及通过由系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储装置上的程序以执行上述的实施例的功能执行其各个步骤的方法，实现本发明的各方面。出于这种目的，例如经由网络或从用作存储装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)向计算机提供程序。

虽然已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应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

本申请要求在2010年9月14日提交的日本专利申请No.2010-205641的优先权，在此以引入方式将其全部内容并入本文。

Claims (9)

1.一种图像形成设备，包括：

图像承载部件，被配置为使得在其表面上形成基于图像信号的静电潜像；

显影单元，被配置为通过使用调色剂来显影所述图像承载部件上的静电潜像以由此形成斑块图像；

检测单元，被配置为检测所述斑块图像的浓度；

预测单元，被配置为根据由所述检测单元检测的浓度来计算调色剂电荷量并且基于对调色剂电荷量的多个计算结果来预测调色剂电荷量的变化；以及

产生单元，被配置为基于通过所述预测单元预测的调色剂电荷量的变化来形成用于校正图像信号与浓度之间的关系的灰度校正表。

2.根据权利要求1的图像形成设备，其中，所述预测单元被配置为根据由所述检测单元检测的浓度来计算调色剂电荷量并且产生调色剂电荷量的上升预测式，以及

所述产生单元被配置为使用所述上升预测式产生用于校正图像信号与浓度之间的关系的灰度校正表。

3.根据权利要求1的图像形成设备，其中，所述检测单元被配置为在所述显影单元开始操作之后经过了调色剂电荷量的上升时间常数之前检测斑块图像的浓度。

4.根据权利要求3的图像形成设备，其中，调色剂电荷量的上升时间常数是调色剂电荷量达到饱和调色剂电荷量的63％所需的时间时段。

5.根据权利要求1的图像形成设备，还包括：

转印单元，被配置为将在所述图像承载部件上形成的调色剂图像转印到打印片材上；以及

定影单元，被配置为将被转印到打印片材上的调色剂图像定影到打印片材上，以及

其中，在所述定影单元启动之后，所述检测单元被配置为在所述显影单元的内部温度由于所述定影单元的启动而急剧地上升之前检测斑块图像的调色剂图像的图像浓度。

6.根据权利要求2的图像形成设备，其中，所述预测单元被配置为通过将与由t₁表示的旋转时间时段对应的、由Y₁表示的调色剂电荷量和与由t₂表示的旋转时间时段对应的、由Y₂表示的调色剂电荷量代入下式来计算饱和调色剂电荷量及调色剂电荷量的上升时间常数：

p＝log((Y₁-Y₂)/(e^-t2-e^-t1))

A＝(1-e^-pt1)/Y₁

τ＝1/p，

其中，A表示饱和调色剂电荷量，τ表示所述上升时间常数。

7.根据权利要求6的图像形成设备，其中，所述预测单元被配置为通过将表示饱和调色剂电荷量的A和表示所述上升时间常数的τ代入下式来产生所述显影单元的与由t表示的旋转时间时段对应的由Y表示的调色剂电荷量的上升预测式：

Y＝A(1-e^-pt)。

8.根据权利要求2的图像形成设备，还包括计算单元，所述计算单元被配置为计算所述显影单元的温度变化值，以及

其中，当所述温度变化值不小于预定值时，所述预测单元被配置为不产生调色剂电荷量的上升预测式。

9.一种图像形成设备，包括：

图像承载部件，被配置为使得在其表面上形成基于图像信号的静电潜像；

曝光单元，被配置为通过基于图像信号对所述图像承载部件执行曝光在所述图像承载部件的表面上形成静电潜像；

显影单元，被配置为通过使用显影剂来显影在所述图像承载部件上形成的静电潜像以由此形成调色剂图像；

转印单元，被配置为将调色剂图像转印到打印片材上；

定影单元，被配置为定影被转印到打印片材上的调色剂图像；以及

检测单元，被配置为在所述显影单元开始操作之后经过了调色剂电荷量的上升时间常数之前，或者在所述定影单元启动之后所述显影单元的内部温度由于所述定影单元的启动而急剧地上升之前，检测斑块图像的调色剂图像的图像浓度。

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