图像形成设备、用于图像形成设备的偏置电压控制方法

摘要

一种图像形成设备，包括：充电电源，其用于向充电单元施加充电电压用于静电潜像形成的目的以及在清洁操作期间施加充电偏置电压；显影电源，其能够输出正极性和负极性的显影偏置电压到显影单元；恒压生成-保持单元，其用于生成和保持充电单元和显影单元之间的恒定电势差；显影电力控制单元，其执行针对显影单元的显影偏置电压的输出控制；以及充电电力控制单元，其在显影电力控制单元执行控制以输出与充电单元相反极性的显影偏置电压时，执行针对充电电源的预定电平的充电偏置电压的输出控制。

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年9月9日在日本提交的日本专利申请第 2013-186679号的优先权，并通过引用合并其全部内容。

技术领域

本发明涉及图像形成设备、用于图像形成设备的偏置电压控制方法以及 计算机程序产品。

背景技术

在图像形成设备中，为了实现减少高压电源板的成本的目标，已知一种 其中设置成像序列和输出约束并且使用公共变压器用于充电和显影目的技 术；或者已知一种其中在输出之间配置恒压元件、并且将输出偏置电势差维 持在恒定电平从而减少高压输出单元的端子的技术。

例如，在日本专利申请公开号2012-53350中，公开了一种其中为了实 现减少高压电源的成本的目标、使用公共变压器用于充电网和显影输出的技 术。此外，公开了一种其中将恒压元件连接在显影设备的调节输出和显影输 出之间、并且将那些输出之间的电势差维持在恒定电平的技术。那样的话， 在高压输出单元中，变得可以使用相同的端子用于调节输出和显影输出而不 使得电路复杂(例如，见日本专利第3507571号)。

然而，在上述传统技术中，在为了清洁感光组件的目的要输出与充电的 极性相反的极性的显影的情况下，在恒压元件之间不能获得期望的电势差。 因此，不能以稳定的方式来执行感光组件清洁。

考虑到上述问题，需要使得能够在不使电路复杂的情况下以稳定的方式 清洁感光组件。

发明内容

本发明的目标是至少部分地解决传统技术中的问题。

根据本发明，提供了一种图像形成设备，包括：充电电源，其用于向充 电单元施加充电电压用于静电潜像形成的目的以及在清洁操作期间施加充 电偏置电压；显影电源，其能够输出正极性和负极性的显影偏置电压到显影 单元；恒压生成-保持单元，其用于生成和保持充电单元和显影单元之间的 恒定电势差；显影电力控制单元，其执行针对显影单元的显影偏置电压的输 出控制；以及充电电力控制单元，其在显影电力控制单元执行控制以输出与 充电单元相反极性的显影偏置电压时，执行针对充电电源的预定电平的充电 偏置电压的输出控制。

本发明还提供了一种用于图像形成设备的偏置电压控制方法，该图像形 成设备包括：充电电源，其用于向充电单元施加充电电压用于静电潜像形成 的目的以及在清洁操作期间施加充电偏置电压，显影电源，其能够输出正极 性和负极性的显影偏置电压到显影单元，以及恒压生成-保持单元，其用于 生成和保持充电单元和显影单元之间的恒定电势差，所述用于图像形成设备 的偏置电压控制方法包括：显影电力控制，其包括执行针对显影单元的显影 偏置电压的输出控制；以及充电电力控制，当在所述显影电力控制向充电单 元输出相反极性的显影偏置电压时，该充电电力控制包括执行针对充电电源 的预定电平的充电偏置电压的输出控制。

本发明还提供了一种包括具有通过计算机执行的计算机程序的非瞬时 计算机可读介质的计算机程序产品，其中所述计算机包括：充电电源，其用 于向充电单元施加充电电压用于静电潜像形成的目的以及在清洁操作期间 施加充电偏置电压，显影电源，能够输出正极性和负极性的显影偏置电压到 显影单元，以及恒压生成-保持单元，其用于生成和保持充电单元和显影单 元之间的恒定电势差，并且所述程序使得计算机执行：显影电力控制，其包 括执行针对显影单元的显影偏置电压的输出控制；以及充电电力控制，当在 所述显影电力控制向充电单元输出相反极性的显影偏置电压时，该充电电力 控制包括执行针对充电电源的预定电平的充电偏置电压的输出控制。

当结合附图考虑时，通过阅读下面的本发明的目前优选的实施例的详细 描述，将更好地理解此发明的以上和其他目标、特征、优点以及技术和产业 重要性。

附图说明

图1是示出根据实施例的图像形成设备的相关部分的配置的说明性示 图；

图2是示出图像形成设备的相关部分的功能配置的框图；

图3是示出传统控制序列的时序图；

图4A是示出关于图3的用于感光组件清洁的电流路径的电路图；

图4B是示出关于图3的用于执行图像形成的电流路径的电路图；

图5是用于说明作为恒压元件的齐纳二极管的特性的说明性示图；

图6是示出根据本实施例的控制序列的时序图；

图7A是示出关于图6的用于感光组件清洁的电流路径的电路图；

图7B是示出关于图6的用于执行图像形成的电流路径的电路图；

图8A是示出包括在本实施例的图像形成设备中的感光组件的配置的示 意图；以及

图8B是感光组件表面电势相对于充电电压特性的曲线图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述根据本发明的图像形成设备、用于图像形成设备 的偏置电压控制方法和计算机程序产品的示范性实施例。

实施例

在为了清洁感光组件的目的输出与充电的极性相反的极性的显影的图 像形成设备中，本发明具有下面的特征。因而，施加充电偏置电压，以在与 充电的极性相反的极性的显影输出期间感光组件不被充电的方式调整该充 电偏置电压。结果，为恒压元件创建电流路径，使得显影辊、调节(regulating) 刀片和馈送辊的电势差变得稳定。这使得能够在不使电路复杂的情况下以稳 定的方式清洁感光组件。下面给出的是特定示例的说明。

图1是示出根据本实施例的图像形成设备的相关部分的配置的说明性示 图。诸如复印机、传真机或打印机的图像形成设备包括感光组件1，该感光 组件1充当基于电信息形式的图像信息在诸如纸张的记录介质上形成图像所 需要的图像形成配置中的图像载体。在此图像形成设备中，根据已知的电子 照相制版工艺来配置图像形成系统。即，在静电潜像形成于其上的感光组件 1周围，布置一种机构来执行各种操作，诸如图像形成期间的充电、曝光、 显影、转印和清洁。在图1中，图示了感光组件1被充电辊2、显影单元3、 转印辊4和清洁单元5围绕。同时，在图1中，虽然仅示出单个感光组件1； 但是彩色图像形成设备包括与调色剂颜色的数量对应的多个感光组件。此 外，虽然在此说明的图像形成装置具有根据电子照相制版工艺配置的图像形 成系统，但是没有给出关于涉及曝光系统的配置的说明。

图像形成装置还包括向充电辊2和显影单元3供应预定的高压电力的高 压电源10；并且包括使用控制信号控制高压电源10的输出时序的控制单元 20。高压电源10还包括电路，诸如向充电辊施加高电压的充电电源11；向 显影单元3的构成元件施加偏置电压的显影电源12；充当恒压生成-保持单 元的齐纳二极管13和14；以及电阻R。

充当充电单元的充电辊2与感光组件1进行接触，并且以使得能够在感 光组件1上形成静电潜像的充电电压来均匀地对感光组件1的表面充电。此 外，如稍后描述，充电辊2被配置为在控制单元20的控制下以预定的时序 从高压电源10被施加充电电压和充电偏置电压(稍后描述)。同时，虽然在 此对于其中充电辊2充当充电单元的示例给出说明，但是也可以使用另一充 电单元，诸如静电充电器。

充当显影设备的显影单元3包括显影辊6、馈送辊7和调节刀片8用于 容纳(house)调色剂并将它供应给形成在感光组件1的表面上的静电潜像。 显影辊6被布置在距感光组件1的表面预定的小距离处。在显影辊6的表面 上，通过馈送辊7供应的显影剂通过调节刀片8被调节到预定厚度。因而， 为了在显影辊6的表面上形成调色剂层的目标，调节刀片8被配置为与显影 辊6之间具有小距离或小压力地与显影辊6接触。显影辊6、馈送辊7和调 节刀片8以预定的时序被施加预定的偏置电压(稍后描述)。

转印辊4向其上已经形成调色剂图像的感光组件1施加预定的压力，并 且将调色剂图像转印到记录纸张上。在此，虽然对于转印辊4充当转印单元 的示例给出说明，但是也可以使用另一转印单位，诸如转印充电器。

清洁单元5具有在转印辊4已转印调色剂图像之后从感光组件1的表面 移除并收集残留调色剂的机构。在此示例中，清洁刀片紧靠感光组件1的表 面，并且从感光组件1的表面移除并收集转印后的残留调色剂。

在执行用于形成静电潜像的操作、显影操作和清洁操作的时候；控制单 元20控制以预定时序的控制信号[1]到[3]的输出，使得对于每个构成元件偏 置由高压电源10生成的期望电压。

为了将偏置电压施加到调节刀片8和馈送辊7，连接恒压元件(在此， 齐纳二极管13和14)，其充当恒压生成-保持单元15(见图2)。利用这样的 配置，使用从显影输出流动到充电输出的电流，相对于显影辊6、调节刀片 8和馈送辊7获得需要并期望的电势差。

利用从控制单元20输出的控制信号来控制来自高压电源10的输出。关 于充电，使用控制信号[1](PWM)来调整输出电压。关于显影，控制信号 [3](偏置控制)被接通，使得输出偏置上升到正极性，并且正极性和负极性 之间的切换可以使用控制信号[2](PWM)来进行。同时，PWM代表脉冲宽 度调制。

图2是示出功能配置的框图。控制单元20包括微型计算机系统，微型 计算机系统包括中央处理单元(CPU)21、只读存储器(ROM)22和随机 存取存储器(RAM)23。CPU 21还充当充电电力控制单元25和显影电力控 制单元26。

显影电力控制单元26执行针对显影单元3的显影偏置电压的输出控制。 即，显影电力控制单元26输出控制信号到显影电源12，并且以预定的时序 将预定的偏置电压施加到显影辊6、馈送辊7和调节刀片8。

在显影电力控制单元26输出与充电辊2的极性相反极性的显影偏置电 压时，充电电力控制单元25执行预定充电偏置电压的输出控制。即，充电 电力控制单元25将控制信号输出到充电电源11，并且以预定的时序将预定 的偏置电压施加到充电辊2。

此外，充电电力控制单元25输出与恒压生成-保持单元15的后端输出 的电势不同电势的偏置电压。此外，充电电力控制单元25输出充电偏置电 压，利用该充电偏置电压，感光组件1不被充电。此外，充电电力控制单元 25根据显影偏置电压的值改变充电输出。

同时，代替以通过CPU 21执行的软件(计算机程序)的形式来实现上 述功能，还可以使用硬件电路来实现那些功能的一些或全部。即，可以使用 硬件电路部分地或全部地实现充电电力控制单元25和显影电力控制单元 26。

下面给出的是传统控制序列和根据本实施例的控制序列的说明。图3是 示出传统控制序列的时序图。图4A是示出关于图3的用于感光组件清洁的 电流路径的电路图。图4B是示出关于图3的用于执行图像形成的电流路径 的电路图。在此，图3是以等效电路的形式以简化的方式示出感光组件1的 配置、显影单元3的配置、高压电源10的配置和控制信号[1]至[3]的示图。

在图3中，(A)表示在PWM控制期间控制信号[1]的高/低时序；(B)表示 在PWM控制期间控制信号[2]的高/低时序；并且(C)表示执行显影偏置的控 制信号[3]的高/低时序。此外，(D)表示充电偏置Vc的输出时序；(E)表示显 影辊6的显影偏置Vdv的输出时序；(F)表示调节刀片8的偏置Vb的输出时 序；并且(G)表示馈送辊7的偏置Vs的输出时序。

在此，配置为使得高压电源10可以输出负输出(下文中，-输出)作为 充电输出，并且可以输出正输出和负输出(下文中，分别为+输出和-输出) 作为显影输出。在清洁感光组件1时，显影输出被设置为+输出。此外，在 使用形成在感光组件1上的静电潜像来形成图像时，充电输出和显影输出被 设置为-输出。在下面的说明，施加到充电辊2的电压被写作充电Vc，而施 加到馈送辊7的电压被写作供应Vs。此外，施加到显影辊6的电压被写作 Vdv，而施加到调节刀片8的电压被写作Vb。

在此配置中，充电Vc和供应Vs经由电阻R连接，并且电路为使得电 流Ir在充电Vc和供应Vs之间流动，以便电流流到作为恒压元件的齐纳二 极管13和14。

图5是用于说明作为恒压元件的齐纳二极管的特性的说明性示图。在图 5中所示的齐纳二极管13和14具有下述特征：除非在它们之间达到某一电 流值，否则不能以稳定的方式获得某一电势差。由于该原因，流到电阻R的 电流值Ir呈现重要性。

在图4B中所示的[2]图像形成期间，因为在正常充电和显影之间存在大 的输出差异。因此，在图像形成期间，获得期望的电流Ir，并且获得齐纳二 极管13和14之间的电势差。然而，在传统配置中，如图3中的(D)所示， 在[1]感光组件1的清洁期间，设置充电Vc＝0。这样做以避免感光组件1的 充电。

在感光组件1的清洁期间，如果将偏置电压施加到充电辊2，那么感光 组件1被充电并且静电潜像被形成于其上。因而，在过去，由于关于出现在 感光组件1的表面上的残留调色剂的考虑，在感光组件1的清洁期间不执行 输出。

因此，传统地，在如图4A中所示满足Vd＝ΔV1+ΔV2的情况下，供应 Vs和充电Vc具有相同的电势(0V)。出于该原因，电流Ir不流向电阻R。 从而，电流Ir停止流向齐纳二极管13和14。因此，存在没有以稳定的方式 在显影辊6、调节刀片8和馈送辊7之间获得恒定的电势差的时间。结果， 不能以稳定的方式来执行感光组件1的清洁。

为此，在本实施例中，以下面的方式来控制偏置电力电压的施加。图6 是示出根据本实施例的控制序列的时序图。图7A是示出关于图6的用于感 光组件清洁的电流路径的电路图。图7B是示出关于图6的用于执行图像形 成的电流路径的电路图。关于图6中所示的时序图，(A)至(G)与图3一样。 即，(A)表示在PWM控制期间控制信号[1]的高/低时序；(B)表示在PWM控 制期间控制信号[2]的高/低时序；并且(C)表示执行显影偏置的控制信号[3]的 高/低时序。此外，(D)表示充电偏置Vc的输出时序；(E)表示显影辊6的显 影偏置Vdv的输出时序；(F)表示调节刀片8的偏置Vb的输出时序；并且(G) 表示馈送辊7的偏置Vs的输出时序。然而，关于(A)至(G)，如图6中所示， 各个输出时序与图3中所示的输出时序不同，并且控制单元20执行以下控 制。同时，关于图6中的(E)，-Vα表示用于感光组件清洁的偏置电压(见图 8B)。

在本实施例中，如示图中所示，配置为使得即使在感光组件1的清洁期 间，控制信号[1]至[3]也用于将不具有与作为经由电阻R的输出的供应Vs相 同的电势的偏置电压-Vα施加到充电Vc(见图6中的(D))。结果，如图7A 中所示，在充电Vc的偏置和供应Vs的偏置之间发生电势差，从而使得能够 生成电流Ir。同时，假定充电电力控制单元25根据显影偏置电压的电压值 来改变充电偏置电压的输出值。

如之前所述，作为在电阻R中生成电流Ir的结果，电流流向作为恒压 元件的齐纳二极管13和14。从而，齐纳二极管13和14在恒定的电势差变 得稳定。因此，变得能够稳定显影单元3的显影辊6、调节刀片8和馈送辊 7之间的电势差。那样，感光组件1的清洁可以以稳定的方式来执行。

图8A是示出感光组件的配置的示意图。图8B是感光组件表面电势相 对于充电电压特性的曲线图。在图8B中，纵轴表示感光组件表面电势，而 横轴表示充电电压。感光组件1具有特性：由于来自充电辊2的电压的偏置， 感光组件1的表面从特定电压向上被充电。假定特定电压是-Vβ(充电开始 电压)。此外，-Vp表示感光组件1的表面电势，并且-Vc表示用于偏置充电 辊2的电压。

在图8B中，在(i)中示出的-Vc>-Vβ区域表示在清洁中使用但因为感光组 件1没有被充电所以不能用于静电潜像的电压。另一方面，在(ii)中示出的 -Vc≤-Vβ区域表示因为感光组件1被充电而在静电潜像的图像形成中使用的 电压。

如上所述，用于感光组件清洁的偏置电压-Vα用于在清洁感光组件1时 操作恒压元件(齐纳二极管13和14)。因此，当感光组件1被充电并且具有 表面电势时，调色剂被静电附着到感光组件1的表面从而导致失去清洁特性。 为了该原因，用于感光组件清洁的偏置电压-Vα在感光组件1未被充电的区 域(-Vc>-Vβ)中使用。

如果在(i)中所示的-Vc>-Vβ中设置在图8B中所示的用于感光组件清洁 的偏置电压-Vα，那么在感光组件1上不形成静电潜像，并且可以生成充电 电压。因此，恒压元件(齐纳二极管13和14)之间的电势差变得稳定。结 果，变得能够以稳定的方式来清洁感光组件1。

同时，施加到充电辊2并用于清洁感光组件1的目的的偏置电压-Vα可 以用在电压等于或小于感光组件1开始被充电处的电压-Vβ的区域中。因此， 偏置电压-Vα可以被设置为可变值而不是恒定值。

从而，根据上述实施例，配置为使得即使在与充电的极性相反的极性的 显影输出期间，也输出充电输出。因此，例如，即使显影是相反极性，来自 恒压元件的后端的输出也不具有与充电输出的电势相同的电势。因此，无论 正显影输出还是负显影输出，从充电生成电流都变得可能。出于该原因，在 电流路径中的恒压元件的电压变得稳定，并且可以获得稳定的电势差。

同时，为了清洁感光组件1的目的，如果显影输出的极性与充电的极性 相反；那么施加被调节为不对感光组件1充电的充电偏置。那样，变得能够 创建到恒压元件的电流路径，以稳定恒压元件之间的电势差，并且在不使电 路复杂的情况下执行感光组件1的稳定清洁操作。

同时，根据本实施例执行的计算机程序被预先存储在ROM 22中。然而， 那不是唯一可能的情况。替换地，根据本实施例执行的计算机程序可以作为 可安装或可运行文件被记录在计算机可读记录介质中，所述计算机可读记录 介质诸如致密盘只读存储器(CD-ROM)、软盘(FD)、只读致密盘(CD-R) 或数字多功能盘(DVD)。

仍可替换地，根据本实施例执行的计算机程序可以以可下载的方式保存 在连接至诸如因特网的网络的计算机上。仍可替换地，根据本实施例执行的 计算机程序可以分布在诸如因特网的网络上。

存储在ROM 22中并根据本实施例执行的计算机程序包含用于充电电力 控制单元25和显影电力控制单元26的模块。作为实际的硬件，例如，CPU 21(处理器)从上述记录介质读取计算机程序并且运行它，使得计算机程序 被加载在诸如RAM 23的主存储器件中。结果，在主存储器件中生成用于每 个构成元件的模块。

根据本发明的一方面，变得能够在不使得电路复杂的情况下执行感光组 件的稳定清洁操作。

虽然为了完整和清楚的公开已经相对于特定实施例描述了本发明，但是 所附权利要求不因而受限，而是将被解释为包含确定地落在这里阐述的基本 教导之内的、本领域技术人员可能想到的所有修改和替换构造。