JP2005010499A - Image forming apparatus and method for controlling transfer bias - Google Patents

Image forming apparatus and method for controlling transfer bias Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus by which image output is realized without stopping image forming operation even in the case of performing image forming under the environment of low temperature. <P>SOLUTION: The image forming apparatus is provided with an image carrier 10 to carry a toner image, a transfer means 21 to transfer the toner image on the image carrier 10 to a transfer material 25, a transfer bias applying means 100 to apply a specified first transfer bias value T1 to the transfer means 21, an electric current value detecting means 102 and a voltage value detecting means 103 to detect an electric current value made to flow through the transfer means 21 and a voltage value applied to it and a transfer bias value controlling means 101 for controlling a transfer bias value by a specified second transfer bias value T2 in the case that a transfer bias value T0 applied by the transfer bias applying means 100 does not reach the specified first transfer bias value T1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、第一の像担持体(以下感光体)上に形成されたトナー画像を紙などの第二の像担持体(以下転写材)に転写し、その後転写材上のトナー画像を定着器によって加熱圧着を行い定着する画像形成装置が知られている。
また、フルカラー画像を形成する画像形成装置としては、転写材を転写ドラムなどの転写材担持体に保持させた状態で、感光体に現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を転写材担持体上の転写材に順次転写し、その後転写材担持体から剥離させた転写材を定着器によって加熱圧着して定着し、フルカラー画像を得るものが公知である。
一方、トナー画像を転写材担持体上の転写材に転写するのではなく、例えば、特許文献1に開示されるように、感光体に現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を中間転写体上に順次重ねあわせ(以下、一次転写と呼ぶ)、中間転写体上に形成された4色のトナー画像を転写材に一括転写(以下、二次転写と呼ぶ)した後、定着器によって定着する画像形成装置も既に市場で稼動しており公知となっている。
上述のカラー画像形成装置は、転写材を従来の画像形成装置のように転写材担持体に保持させる必要が無いため、薄紙(40g/m)や厚紙(200g/m)、はがき、封筒などさまざまな種類の転写材に転写可能であり、転写材汎用性が高いという利点を有する。
さらに近年では上述したような画像形成装置において、複写機能だけでなく、プリンタ機能、FAX機能、スキャナー機能等を搭載した所謂複合機も市場で稼動し始めている。このような複合機は多機能化だけでなく、機械本体の小型化も同時に進められている。
【0003】
しかしながら、係る画像形成装置が、本体電源が切られた状態、もしくは本体電源は入っているが定着器が無通電となるような省電力状態にある状態で、低温環境(例えば氷点下5℃環境)に長時間置かれた場合には、直後の画像形成動作時に転写バイアスが所定の値に到達せず、自己診断機能によって異常と判断し機械動作を停止させてしまう場合のあることが判明した。
これは画像形成装置が上述したような非常に低い温度の環境に放置されると、転写バイアス経路の各部材(例えば転写ローラや中間転写体等)が高抵抗化し、転写電流が流れにくくなってしまうためである。
画像形成装置が上述したような転写電流の流れ難い状態になり、高圧電源の出力上限値に到達してしまうと、例えば転写バイアスが定電流で制御される場合には所定の電流値に制御できないため、異常状態、若しくは高圧電源の故障回避要と判断し画像形成動作を停止させてしまう。
一般的に上述したような低温環境で従来のカラー画像形成装置が使用される可能性はほとんど皆無であった。しかしながら、前述したように画像形成装置の多機能化及び小型化が推進された結果、様々な地域や様態で使用されることとなり、非常に温度の低い低温環境下においても画像形成動作を行う必要が出てきた。
特にFAX受信機能のように室温が制御されない深夜の無人環境でも稼動する必要のある場合には、画像形成動作が停止してしまうと操作者による対処ができないため、確実に画像形成を行う必要がある。
このような、低温環境での不具合を解消するために、特許文献2では、低温低湿環境においてトナー量を低減させ転写性を保持しようとする技術が提案されている。また、特許文献3記載の技術は、定電流制御で転写を行った際の転写電圧から目標電流の補正を行うようにしたものである。さらに特許文献4では、相対湿度または絶対湿度を測定するセンサを設け、その検出結果から転写バイアスを制御する技術が提案されている。
【特許文献1】特開平05−323704号公報
【特許文献2】特開2000−75572公報
【特許文献3】特開平07−146619号公報
【特許文献4】特開2000−147923公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開2000−75572公報記載の技術ではフルカラー画像において色味が変化してしまうという問題が残る。また、上記特開平07−146619号公報記載の技術においても高圧電源の上限電圧に到達した場合には目標電流を流すことができないため、転写バイアスの制御不能状態になり転写不良画像を出力してしまう。また、特開2000−147923公報記載の技術においても、氷点下5℃等の非常に低い温度環境では検出不能となるため、転写バイアスの制御ができないという問題があった。
本発明は前記課題を解決し、低温環境にて画像形成を行う場合にも、画像形成動作を停止させることなく画像出力を実現することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段に所定の第一の転写バイアスTを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流値及び印加される電圧値を検出する電流値検出手段及び電圧値検出手段と、前記転写バイアス印加手段によって印加された転写バイアス値Tが所定の第一の転写バイアス値Tに到達しない場合には、転写バイアス値を所定の第二の転写バイアス値Tにて制御する転写バイアス値制御手段とを備えた画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項2記載の発明では、前記所定の第二の転写バイアス値Tで制御された時に、所定の転写電流しきい値Iに到達しない場合には画像形成動作を停止させ、且つ使用者に通知する請求項1記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項3記載の発明では、前記所定の第一、第二の転写バイアス値及び転写電流しきい値は転写材種類、色数モードから決定される請求項2記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項4記載の発明では、前記転写バイアス値は定電流制御される請求項1乃至3のいずれか記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項5記載の発明では、前記転写バイアス値は定電流と定電圧とを切り替えて制御される請求項1乃至3のいずれか記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項6記載の発明では、前記像担持体は複数色のトナー像を担持しフルカラー画像を形成する中間転写体である請求項1乃至5のずれか記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項7記載の発明では、トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段に所定の第一の転写バイアスTを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流値及び印加される電圧値を検出する電流値検出手段及び電圧値検出手段とを備えた画像形成装置の転写バイアス制御方法であって、前記転写バイアス印加手段によって印加された転写バイアス値Tが所定の第一の転写バイアス値Tに到達しない場合には、転写バイアスは所定の第二の転写バイアス値Tにて制御され、前記所定の第二の転写バイアス値Tで制御された時に、所定の転写電流しきい値Iに到達しない場合には画像形成動作を停止させ、且つ使用者に通知する転写バイアス制御方法を最も主要な特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。矢印の方向に回転する感光体ベルト1は、一次転写対向ローラ16、感光体駆動ローラ17、感光体テンションローラ18で張架されており、この感光体ベルト1の回りには感光体クリーニングユニット2、帯電器4、露光手段5、中間転写ベルト10、などが配置されている。現像手段はイエロー現像器6、マゼンタ現像器7、シアン現像器8、ブラック現像器9の4個の現像器から構成される。
フルカラー画像形成時はイエロー現像器6、マゼンタ現像器7、シアン現像器8、ブラック現像器9の順で可視像を形成し、各色の可視像が中間転写ベルト10に順次重ね転写されることでフルカラー画像が形成される。なお、感光体ベルト1の周速(所謂プロセススピード)は180mm/secに設定されている。なお、符号3は感光体クリーニングユニット2のブレードである。
中間転写ベルト10は、一次転写バイアスローラ11、二次転写対向ローラ12、駆動ローラ13、テンションローラ14、ベルトクリーニング対向ローラ15により張架されており、図示しない駆動モータによって駆動されるようになっている。なお、一次転写バイアスローラ11は圧接バネ27により感光体ベルト1方向に押圧されている。また、各ローラは図示しない中間転写ベルトユニット側版によって中間転写ベルト10の両側より支持されている。
中間転写ベルト10は、PVDF(フッ化ビニルデン)、ETFE(エチレン−四フッ化エチレン共重合体)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネート)等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させ、その体積抵抗率を10〜1012Ωcm、かつ表面抵抗率を10〜1015Ωcmの範囲となるよう調整されている。なお、必要に応じ中間転写ベルト10の表面に離型層をコートしても良い。
コートに用いる材料としては、ETFE(エチレン−四フッ化エチレン共重合体)、PTFE(ポリ四フッ化エチレン)、PVDF(フッ化ビニルデン)、PEA(パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂)、FEP(四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体)、PVF(フッ化ビニル)等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。
【0007】
中間転写ベルト10の製造方法は注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。中間転写ベルト10の体積抵抗率及び表面抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写材剥離工程などで中間転写ベルト10の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。
また、体積抵抗率及び表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。従って、本発明における中間転写ベルト10の体積抵抗率及び表面抵抗率は上記範囲内でなければならない。
なお、体積抵抗率及び表面抵抗率の測定は、デジタル超高抵抗微少電流計(アドバンテスト社製:R8340A)にプローブ(内側電極直径50mm、リング電極内径60mm:JIS−K6911準拠)を接続し、中間転写ベルト10の表裏に500V(表面抵抗率は500V)の電圧を印加してdischarge5sec、charge 10secで測定を行い、その測定時の環境は22℃55%RHに固定した。上記中間転写ベルト10の抵抗値環境変動については後述する。
ベルトクリーニングユニット19は中間転写ベルト10に接離可能で、中間転写ベルト10に対して接離させる接離機構26などで構成されており、1色目のイエロー画像をベルト転写したあとの、2、3、4色目をベルト転写している間は、接離機構26によって中間転写ベルト10面から離間させられ、二次転写が行われると所定のタイミングで圧接され、残トナーのクリーニングを行う。
中間転写ベルト10の端部にはベルト位置検出マーク23が設けられており、マークセンサ24によってマークが検出されたタイミングで各色の画像形成プロセスを開始することにより、各色画像の正確な色重ねが可能となる。
二次転写ユニット20は、二次転写バイアスローラ21、及び該二次転写バイアスローラ21をベルト10に対して接離させる接離機構22などで構成されている。二次転写バイアスローラ21はSUS等の金属製芯金上に、導電性材料によって10〜1010Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成されている。
【0008】
ここで、二次転写バイアスローラ21の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加するため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。逆に、二次転写バイアスローラ21の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部(例えば3色重ね像)と単色画像部との転写性が両立できなくなる。
これは、二次転写バイアスローラ21の抵抗値が低いため、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招くためである。
なお、二次転写バイアスローラ21の抵抗値は、導電性の金属製板に二次転写バイアスローラ21を設置し、芯金両端部に片側4.9N(両側で合計9.8N)の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に1000Vの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。なお、二次転写バイアスローラ21の抵抗測定時も、環境を22℃55%RHに固定した。上記二次転写バイアスローラ21の抵抗値環境変動については後述する。
また、二次転写バイアスローラ21は駆動ギヤ(図示しない)によって駆動力が与えられており、その周速は中間転写ベルト10の周速に対して、略同一となるよう調整されている。
二次転写バイアスローラ21は通常中間転写ベルト10面から離間しているが、中間転写ベルト10面に形成された4色の重ね画像を転写材25に一括転写するときにタイミングを取って接離機構22で押圧され、所定のバイアス電圧を印加することにより転写材25への転写を行う。
転写材25はピックアップローラ28、給紙搬送ローラ29、レジストローラ30によって、中間転写ベルト10面の4色重ね画像の先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。転写材25に転写された4色重ね画像は定着手段31で定着されたあと排紙ローラ32によって排紙される。
【0009】
ここで、フルカラー画像形成について詳述する。まず感光体ベルト1は帯電器4により一様に表面電位−500Vに帯電され、その後露光手段5により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト1上の静電潜像がイエロー現像器6によりイエロートナーからなる一成分現像剤で顕像化されてイエロー画像(イエロートナー像)となる。この時イエロー現像器6に印加される現像バイアスは−300Vである。
一次転写バイアスローラ11は図示しない高圧電源から二次転写バイアスが印加されて中間転写ベルト10の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト1上のイエロー画像を中間転写ベルト10に転移させる。この時の一次転写バイアスは700Vと設定した。感光体ベルト1はイエロー画像の転写後に感光体クリーニングユニット2により転写残トナーをクリーニングされる。
次に感光体ベルト1は再度帯電器4により一様に表面電位−500Vに帯電され、その後露光手段5により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト1上の静電潜像がマゼンタ現像器7によりマゼンタトナーからなる一成分現像剤で顕像化されてマゼンタ画像(マゼンタトナー像)となる。このマゼンタ現像器7に印加される現像バイアスは−300Vである。
一次転写バイアスローラ11は高圧電源から転写バイアスが印加されて中間転写ベルト10の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト1上のマゼンタ画像を中間転写ベルト10に転移させる。この時の一次転写バイアスは800Vと設定した。感光体ベルト1はマゼンタ画像の転写後に感光体クリーニングユニット2によりクリーニングされる。
【0010】
次に感光体ベルト1は再度帯電器4により一様に表面電位−500Vに帯電され、その後に露光手段5により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト1上の静電潜像がシアン現像器8によりシアントナーからなる一成分現像剤で顕像化されてシアン画像(シアントナー像)となる。この時シアン現像器8に印加される現像バイアスは−300Vである。
一次転写バイアスローラ11は高圧電源から転写バイアスが印加されて中間転写ベルト10の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト1上のシアン画像を中間転写ベルト10にイエロー画像、マゼンタ画像と重ね合わせて転写させる。この時の一次転写バイアスは900Vと設定した。感光体ベルト1はシアン画像の転写後に感光体クリーニングユニット2によりクリーニングされる。
さらに感光体ベルト1は帯電器4により一様に表面電位−500Vに帯電され、その後に露光手段5により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト1上の静電潜像がブラック現像器9によりブラックトナーからなる一成分現像剤で顕像化されてブラック画像(ブラックトナー像)となる。この時ブラック現像器9に印加される現像バイアスは−300Vである。
一次転写バイアスローラ11は高圧電源から転写バイアスが印加されて中間転写ベルト10の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト1上のブラック画像を中間転写ベルト10にイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像と重ね合わせて転写させる。この時の一次転写バイアスは900Vと設定した。感光体ベルト1はブラック画像の転写後に感光体クリーニングユニット2によりクリーニングされる。
中間転写ベルト10上のフルカラー画像(4色重ね画像)は、給紙装置からピックアップローラ28、給紙搬送ローラ29、レジストローラ30によって給紙されてきた転写材25へ二次転写バイアスローラ21により転写され、転写材25は中間転写ベルト10から転移されてきた画像が定着手段31で定着された後に排紙される。
【0011】
また、本実施形態はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか1色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか2色の画像を重ねて形成する2色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか3色の画像を重ねて形成する3色モード、上述のような4色重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードが操作部にて指定可能である。
単色モード、2色モード、3色モードのいずれかが指定された時には、上述にようなフルカラーモードにおいて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を感光体ベルト1上に形成して中間転写ベルト10に転写する動作の代わりに、単色モードに応じた単色に画像を感光体ベルト1上に形成して中間転写ベルト10に転写する動作、または2色モードに応じた2色の画像を感光体ベルト1上に形成して中間転写ベルト10に転写する動作、まては3色モードに応じた3色の画像を感光体ベルト1上に形成して中間転写ベルト10に転写する動作が行われ、中間転写ベルト10上の単色画像または2色重ね画像または3色重ね画像が二次転写バイアスローラ21により転写材25に転写されて定着手段31によって定着された後に排紙される。
【0012】
ここで、複数色の重ね画像を転写材25上に形成する画像形成動作を操作部による設定枚数分だけ連続して行う時には、転写材25後端が二次転写バイアスローラ21を十分に通過するタイミングで後述する高圧電源100から二次転写バイアスローラ21への二次転写バイアス電圧がオフされ、その後中間転写ベルト10上の次ページのトナー像を二次転写バイアスローラ21へ付着させないために、接離機構22によって二次転写バイアスローラ21を中間転写ベルト10から離間させる。
ところで、トナー粒径は体積平均粒径で4〜10μmの範囲であることが望ましい。これよりも小粒径の場合には現像時に地汚れの原因となったり、流動性が悪化し、さらに凝集しやすくなるので中抜けが発生しやすくなる。逆にこれよりも大粒径の場合にはトナー飛び散りや、解像度悪化により高精細な画像を得ることができない。
本実施形態では、トナー粒径の体積平均粒径7.5μmのものを用いた。なお、本画像形成装置にてコピーを行う場合にはスキャナ部33より読取りを行い、各種操作及び表示は操作表示部34にて行う。
【0013】
【実施例1】
次に本発明の実施例について詳細に説明する。図2は二次転写部の回路図である。転写材25が中間転写ベルト10上に形成されたトナー画像に合せ、中間転写ベルト10と二次転写バイアスローラ21とで構成される二次転写部に搬送されると、高圧電源100と転写バイアス値制御手段101とによって所定の第一の転写バイアス値が印加される。
本実施例では転写バイアスを定電流制御としている。さらに電流値検出手段102、電圧値検出手段103によって電流値及び電圧値の検出が可能となっている。ここで本実施例における高圧電源100の出力上限値は8KVである。8KV以上の出力も可能ではあるが、放電による白ポチ等の異常画像の発生、また絶縁耐圧や沿面距離といった安全面への配慮を行うと8KV以下であることが望ましい。
中間転写ベルト10及び二次転写バイアスローラ21の抵抗値環境変動について説明する。本実施例で用いた中間転写ベルト10はその材質をPVDFにカーボンを添加して抵抗調整したものを用い、22℃55%RH環境下での抵抗値を前述した方法で測定したところ
・体積抵抗率:11.9[LogΩ・cm]
であった。この中間転写ベルト10の体積抵抗率温度変動を調べた結果を図3に示す。図3からも分かるように低温になるほど抵抗の上昇が見られる。
【0014】
一方、本実施例で用いた二次転写バイアスローラ21はその材質をポリウレタンフォームとし、電解質(本実施例ではアルキル硫酸の4級アンモニウム塩)を混入させて導電性を得たローラを用いた。このローラの抵抗値を22℃55%RH環境下で前述した方法で測定したところ、
・体積抵抗値:7.7[LogΩ]
であった。この二次転写バイアスローラ21の体積抵抗値温度変動を調べた結果を図4に示す。図4からも分かるように低温になるほど抵抗の上昇が見られる。上述したように、二次転写に関わる中間転写ベルト10及び二次転写バイアスローラ21の抵抗値が低温環境になるほど上昇するため、より電流が流れ難くなる。ところで所定の第一の転写電流値については、転写材種類や、両面印字時のような同一転写材への転写回数、雰囲気環境等によりあらかじめ設定されている。
一例を示すと、22℃55%RHの環境にて普通紙に4色モードで転写する場合には所定の第一の転写電流値T=26μAで定電流制御を行い、その時の印加電圧値は2.3KVであった。なお、温湿度の検出は図示しない環境検出センサにより検出を行うようにしており、検出された温湿度から転写電流値を決定する。
【0015】
一方、上述した同じ画像形成条件にて10℃15%RH環境下では所定の第一の転写電流値T=24μAで定電流制御を行い、その時の印加電圧値は4.1KVであった。さらに上述した同じ画像形成条件にて0℃環境下で画像形成を行ったところ、所定の第一の転写電流値Tは10℃15%RH環境下と同様に24μAであるが、その時の印加電圧値は8KVの上限に到達しており、電流値Tも21μAしか流れていなかった。
このため従来の画像形成装置であれは制御電流値に到達しておらず異常状態と判断されて、機械の動作を停止させる等のエラー動作が発動していた。これに対し、本実施例では印加電圧値が上限に到達したことを電圧値検出手段103により検出した場合には、所定の第二の印加電圧値T(本実施例では上限値の8KV)で印加を行う。
この時、電流値検出手段102によって転写電流値の検出を行い、該検出された電流値Tを所定の電流しきい値Iと比較し、Iより大きければ転写工程を継続させる。電流しきい値Iは転写電流値の使用可能範囲のほぼ下限に設定し、本実施例ではその値を13μAとした。この転写電流値が電流しきい値Iを下回ったことを検出した場合には転写電流値の不足による転写不良が発生することから、使用者に温度が低すぎる旨の通知を発するようにしてある。具体的には操作表示部34に通知表示を行うようにした。
本実施例では上述したような0℃の他に、氷点下5℃、氷点下10℃での実験も行ったが、電流値はそれぞれ21μA、16μA、10μAとなり、本実施例の制御によって非常に低い温度環境においても画像出力が可能となり、−10℃のように転写不良の発生する条件で使用される場合には使用者に通知を発することで室温環境の改善を促すことが可能となる。以上の一連の動作について図5にフローチャートを示す。S1〜S7において上記の処理が実行される。
【0016】
一方、単色画像やFAX受信の場合においては、上述したフルカラー画像の場合と異なり転写バイアスは低くて構わない。これは転写材25に中間転写ベルト10上のトナーを転写させる際に複数色のトナーが重なったフルカラー画像の方がより強い電界が必要になるからである。本実施例では単色画像に対する転写電流値はフルカラーのそれに対して50%相当を印加するように設定した。
低温環境下での単色画像における所定の転写電流値Tは、フルカラー画像の24μAの50%、即ち12μAとなる。また、所定の電流しきい値Iは単色画像の下限、本実施例では4μAとした。このような設定として上述したような各低温環境にて実験したところ、−10℃環境下でも単色画像及びFAX受信については問題無く動作可能であることが確認できた。なお、本実施例における紙種、色数モード別のT、T、Iの各設定値を図6に示す。
本実施例によれば、転写に関わる各部品が高抵抗化する低温環境において所定の転写電流値に制御できない場合にも画像形成動作を停止させることなく画像出力が可能となる。
【0017】
【実施例2】
本実施例は、転写バイアスの制御を定電流と定電圧で切り替え可能な制御としたものである。実施例1では高圧電源の上限電圧に到達した場合には常に上限電圧で出力させていたが、本実施例では高圧電源の寿命及び故障を回避するようにしたものである。
具体的には転写バイアスを所定の転写電流値Tで定電流制御している時に、高圧電源の上限電圧に到達したことを検出した場合には、上限電圧よりも低く設定された所定の第二の印加電圧値Tにて定電圧制御させるようにしたものである。それ以外は実施例1と同様である。
本実施例では上記所定の第二の印加電圧値Tを7KVに設定し、長時間に亘る連続出力が行われた場合でも高圧電源の故障や、寿命低下を防止できる。また、転写に関わる各部品が高抵抗化する低温環境において所定の転写電流値に制御できない場合にも高圧電源の故障を回避し、且つ画像形成動作を停止させることなく画像出力が可能となる。
図7は本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。第2の実施形態は、感光体ドラム40を使用した単色の画像形成装置である。このような単色の画像形成装置においても本発明は適用可能である。
なお以上説明した実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するものではない。たとえば、上述した実施例では、像担持体として中間転写ベルトを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属筒形状の表面に中抵抗のゴム等を設けた中間転写ドラム等、全ての像担持体に適用可能である。
さらに、一次転写手段及び二次転写手段として転写ローラを用いたが、回転型転写ブラシなどの回転型接触転写方式はもちろんのこと、転写ベルト、転写ブラシ、転写ブレード、転写プレートなどの接触転写方式を用いた画像形成装置であっても本発明を適用可能である。
【0018】
【発明の効果】
請求項1記載の発明では、トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段に所定の第一の転写バイアスTを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流値及び印加される電圧値を検出する電流値検出手段及び電圧値検出手段と、前記転写バイアス印加手段によって印加された転写バイアス値Tが所定の第一の転写バイアス値Tに到達しない場合には、転写バイアス値を所定の第二の転写バイアス値Tにて制御する転写バイアス値制御手段とを備えたことで、低温環境下でも画像形成動作を停止させることなく画像出力を行うことができる。
請求項2記載の発明では、前記所定の第二の転写バイアス値Tで制御された時に、所定の転写電流しきい値Iに到達しない場合には画像形成動作を停止させ、且つ使用者に通知するようにしたことで、転写不良画像の出力を防止でき、且つ操作者に通知して画像形成装置の使用環境の改善を促すことができる。
請求項3記載の発明では、前記所定の第一、第二の転写バイアス値T、T及び転写電流しきい値Iは転写材種類、色数モードから決定されるようにしたことで、前記各値を条件による最適な設定値とすることができ、低温環境下でも良好な画像を出力することができる。
請求項4記載の発明では、前記転写バイアス値は定電流制御されるようにしたことで、最適な範囲の電荷量を供給でき、良好な画像を出力することができる。
請求項5記載の発明では、前記転写バイアス値は定電流と定電圧とを切り替えて制御されるようしたことで、高圧電源の出力上限電圧で長時間印加されるのを回避でき、高圧電源の長寿命化を図り、且つ故障の発生を低減することができる。
請求項6記載の発明では、前記像担持体は複数色のトナー像を担持しフルカラー画像を形成する中間転写体としたことで、転写材種類を選ばずにフルカラー画像から単色画像まで良好な画像出力が可能である。
請求項7記載の発明では、トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段に所定の第一の転写バイアスTを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流値及び印加される電圧値を検出する電流値検出手段及び電圧値検出手段とを備えた画像形成装置の転写バイアス制御方法であって、前記転写バイアス印加手段によって印加された転写バイアス値Tが所定の第一の転写バイアス値Tに到達しない場合には、転写バイアスは所定の第二の転写バイアス値Tにて制御され、前記所定の第二の転写バイアス値Tで制御された時に、所定の転写電流しきい値Iに到達しない場合には画像形成動作を停止させ、且つ使用者に通知することで、低温環境下でも画像形成動作を停止させることなく画像出力を行うことができ、且つ転写不良の発生してしまうような転写条件になった場合には使用者に通知して温度環境の改善を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図2】二次転写部の回路図である。
【図3】中間転写ベルトの体積抵抗率の温度特性を示す図である。
【図4】二次転写バイアスローラの体積抵抗値の温度特性を示す図である。
【図5】本発明の制御動作のフローチャートである。
【図6】各設定値の一覧を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【符号の説明】
1 感光体ベルト(像担持体)
10 中間転写ベルト(像担持体)
21 二次転写ローラ(転写手段)
25 転写材
40 感光体ドラム(像担持体)
100 高圧電源(転写バイアス印加手段)
101 転写バイアス値制御手段
102 電流値検出手段
103 電圧値検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a toner image formed on a first image carrier (hereinafter referred to as a photoconductor) is transferred to a second image carrier (hereinafter referred to as a transfer material) such as paper, and then the toner image on the transfer material is transferred to a fixing device. There is known an image forming apparatus in which fixing is performed by thermocompression bonding.
In addition, as an image forming apparatus that forms full-color images, the transfer material is held on a transfer material carrier such as a transfer drum, and each color of yellow, magenta, cyan, and black developed on the photoconductor is supported on the transfer material. It is known to obtain a full-color image by sequentially transferring to a transfer material on the body and then fixing the transfer material peeled off from the transfer material carrier by thermocompression bonding with a fixing device.
On the other hand, instead of transferring the toner image to the transfer material on the transfer material carrier, for example, as disclosed in Patent Document 1, yellow, magenta, cyan, and black colors developed on the photoconductor are intermediately transferred. The images are sequentially superimposed on the body (hereinafter referred to as primary transfer), and the four color toner images formed on the intermediate transfer body are collectively transferred to the transfer material (hereinafter referred to as secondary transfer) and then fixed by a fixing device. Such image forming apparatuses are already in the market and are well known.
Since the above-described color image forming apparatus does not require the transfer material to be held on the transfer material carrier unlike the conventional image forming apparatus, it is thin paper (40 g / m 2 ) And cardboard (200 g / m 2 ), Postcards and envelopes can be transferred to various types of transfer materials, and has the advantage of high versatility of transfer materials.
Further, in recent years, in the image forming apparatus as described above, not only a copying function but also a so-called multi-function machine equipped with a printer function, a FAX function, a scanner function and the like has begun to operate in the market. Such multifunction devices are not only multifunctional, but are also being reduced in size.
[0003]
However, the image forming apparatus is in a low temperature environment (for example, an environment of 5 ° C. below freezing) in a state where the main body is turned off or in a power saving state where the main body is turned on but the fixing device is not energized. When the image forming operation is performed for a long time, the transfer bias does not reach a predetermined value during the immediately subsequent image forming operation, and it is determined that the self-diagnostic function may determine that there is an abnormality and stop the machine operation.
This is because if the image forming apparatus is left in an environment of a very low temperature as described above, each member of the transfer bias path (for example, a transfer roller, an intermediate transfer member, etc.) becomes highly resistant and the transfer current does not flow easily. It is because it ends.
When the image forming apparatus becomes in a state where the transfer current hardly flows as described above and reaches the output upper limit value of the high-voltage power supply, for example, when the transfer bias is controlled with a constant current, it cannot be controlled to a predetermined current value. For this reason, it is determined that an abnormal state or a failure avoidance of the high voltage power supply is necessary, and the image forming operation is stopped.
In general, there is almost no possibility that the conventional color image forming apparatus is used in the low temperature environment as described above. However, as described above, as a result of the promotion of multifunction and miniaturization of the image forming apparatus, the image forming apparatus is used in various regions and modes, and it is necessary to perform the image forming operation even in a very low temperature environment. Came out.
In particular, when it is necessary to operate even in an unattended environment where the room temperature is not controlled, such as a FAX reception function, if the image forming operation stops, the operator cannot deal with it, so it is necessary to perform image formation reliably. is there.
In order to eliminate such problems in a low temperature environment, Patent Document 2 proposes a technique for reducing the amount of toner and maintaining transferability in a low temperature and low humidity environment. The technique described in Patent Document 3 corrects a target current from a transfer voltage when transfer is performed with constant current control. Further, Patent Document 4 proposes a technique for providing a sensor for measuring relative humidity or absolute humidity and controlling the transfer bias from the detection result.
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 05-323704
[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2000-75572
[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-146619
[Patent Document 4] Japanese Patent Laid-Open No. 2000-147923
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-75572 still has a problem that the color tone changes in a full color image. In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-146619, the target current cannot be passed when the upper limit voltage of the high voltage power source is reached, so that the transfer bias cannot be controlled, and a defective transfer image is output. End up. Further, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-147923 also has a problem that the transfer bias cannot be controlled because detection becomes impossible in a very low temperature environment such as 5 ° C. below freezing point.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of solving the above-described problems and realizing image output without stopping an image forming operation even when image formation is performed in a low temperature environment. is there.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an image carrier that carries a toner image, a transfer unit that transfers a toner image on the image carrier to a transfer material, First transfer bias T 1 Transfer bias applying means for applying current, current value detecting means and voltage value detecting means for detecting the current value and voltage value applied to the transfer means, and transfer bias value T applied by the transfer bias applying means. 0 Is a predetermined first transfer bias value T 1 Is not reached, the transfer bias value is set to a predetermined second transfer bias value T. 2 The image forming apparatus provided with the transfer bias value control means to be controlled in the above is the main feature.
According to the second aspect of the present invention, the predetermined second transfer bias value T 2 A predetermined transfer current threshold I when 0 The main feature of the image forming apparatus is that the image forming apparatus stops the image forming operation and notifies the user when it does not reach.
According to a third aspect of the present invention, the predetermined first and second transfer bias values and the transfer current threshold value are determined from a transfer material type and a color number mode. And
According to a fourth aspect of the present invention, the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects is characterized in that the transfer bias value is constant current controlled.
According to a fifth aspect of the invention, the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects is characterized in that the transfer bias value is controlled by switching between a constant current and a constant voltage.
According to a sixth aspect of the present invention, the image carrier is an intermediate transfer member that carries a plurality of color toner images and forms a full-color image. .
According to the seventh aspect of the present invention, an image carrier that carries a toner image, a transfer unit that transfers the toner image on the image carrier to a transfer material, and a predetermined first transfer bias T on the transfer unit. 1 A transfer bias control method for an image forming apparatus, comprising: a transfer bias applying unit that applies voltage; a current value detecting unit that detects a current value flowing through the transfer unit and a voltage value to be applied; and a voltage value detecting unit. Transfer bias value T applied by the transfer bias applying means 0 Is a predetermined first transfer bias value T 1 Is not reached, the transfer bias is a predetermined second transfer bias value T. 2 And the predetermined second transfer bias value T 2 A predetermined transfer current threshold I when 0 The transfer bias control method for stopping the image forming operation and notifying the user when it does not reach is the most important feature.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. The photosensitive belt 1 rotating in the direction of the arrow is stretched by a primary transfer counter roller 16, a photosensitive member driving roller 17, and a photosensitive member tension roller 18, and around the photosensitive belt 1, a photosensitive member cleaning unit 2. A charger 4, an exposure unit 5, an intermediate transfer belt 10, and the like are disposed. The developing means includes four developing units, a yellow developing unit 6, a magenta developing unit 7, a cyan developing unit 8, and a black developing unit 9.
When a full color image is formed, a visible image is formed in the order of the yellow developing unit 6, the magenta developing unit 7, the cyan developing unit 8, and the black developing unit 9, and the visible images of the respective colors are sequentially superimposed and transferred onto the intermediate transfer belt 10. Thus, a full color image is formed. The peripheral speed (so-called process speed) of the photosensitive belt 1 is set to 180 mm / sec. Reference numeral 3 denotes a blade of the photoconductor cleaning unit 2.
The intermediate transfer belt 10 is stretched by a primary transfer bias roller 11, a secondary transfer counter roller 12, a drive roller 13, a tension roller 14, and a belt cleaning counter roller 15, and is driven by a drive motor (not shown). ing. The primary transfer bias roller 11 is pressed in the direction of the photoreceptor belt 1 by a pressure contact spring 27. Each roller is supported from both sides of the intermediate transfer belt 10 by an intermediate transfer belt unit side plate (not shown).
The intermediate transfer belt 10 is composed of PVDF (vinylidene fluoride), ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), PI (polyimide), PC (polycarbonate) or the like in a single layer or a plurality of layers, such as carbon black. Conductive material is dispersed and its volume resistivity is 10 8 -10 12 Ωcm and surface resistivity of 10 8 -10 15 It is adjusted to be in the range of Ωcm. If necessary, a release layer may be coated on the surface of the intermediate transfer belt 10.
Materials used for the coating include ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), PTFE (polytetrafluoroethylene), PVDF (vinylidene fluoride), PEA (perfluoroalkoxy fluorocarbon resin), FEP (four-fluorocarbon). Fluorine resin such as ethylene fluoride-propylene hexafluoride copolymer) or PVF (vinyl fluoride) can be used, but is not limited thereto.
[0007]
The method of manufacturing the intermediate transfer belt 10 includes a casting method, a centrifugal molding method, and the like, and the surface thereof may be polished if necessary. If the volume resistivity and surface resistivity of the intermediate transfer belt 10 exceed the above-described ranges, the bias necessary for transfer increases, which increases the power supply cost, which is not preferable. Further, since the charging potential of the intermediate transfer belt 10 becomes high and the self-discharge becomes difficult in the transfer process, the transfer material peeling process, and the like, it is necessary to provide a static eliminating unit.
Also, if the volume resistivity and surface resistivity are below the above ranges, the charge potential decays faster, which is advantageous for static elimination by self-discharge, but toner scattering occurs because the current during transfer flows in the surface direction. End up. Accordingly, the volume resistivity and surface resistivity of the intermediate transfer belt 10 in the present invention must be within the above ranges.
The volume resistivity and surface resistivity were measured by connecting a probe (inner electrode diameter 50 mm, ring electrode inner diameter 60 mm: JIS-K6911 compliant) to a digital ultra-high resistance microammeter (manufactured by Advantest: R8340A). A voltage of 500 V (surface resistivity is 500 V) was applied to the front and back of the transfer belt 10 and measurement was performed at a discharge of 5 sec and a charge of 10 sec. The environment during the measurement was fixed at 22 ° C. and 55% RH. The resistance environment fluctuation of the intermediate transfer belt 10 will be described later.
The belt cleaning unit 19 includes a contact / separation mechanism 26 that can contact and separate from the intermediate transfer belt 10 and that contacts and separates from the intermediate transfer belt 10. While the third and fourth colors are being transferred onto the belt, the contact / separation mechanism 26 separates the belt from the surface of the intermediate transfer belt 10, and when the secondary transfer is performed, it is pressed against the toner at a predetermined timing to clean the remaining toner.
A belt position detection mark 23 is provided at the end of the intermediate transfer belt 10, and an image forming process for each color is started at the timing when the mark is detected by the mark sensor 24, so that each color image is accurately overlaid. It becomes possible.
The secondary transfer unit 20 includes a secondary transfer bias roller 21 and a contact / separation mechanism 22 that contacts and separates the secondary transfer bias roller 21 from the belt 10. The secondary transfer bias roller 21 is made of a conductive material on a metal core such as SUS. 6 -10 10 It is configured by covering an elastic body such as urethane adjusted to a resistance value of Ω.
[0008]
Here, since the current hardly flows when the resistance value of the secondary transfer bias roller 21 exceeds the above range, it is necessary to apply a higher voltage in order to obtain a required transfer property, which increases the power supply cost. Invite. In addition, since a high voltage is applied, a discharge occurs in the gap before and after the transfer portion nip, and white spots are lost due to the discharge on the halftone image. On the contrary, if the resistance value of the secondary transfer bias roller 21 is below the above range, the transferability between the multi-color image portion (for example, three-color superimposed image) and the single-color image portion existing on the same image cannot be achieved.
This is because the resistance value of the secondary transfer bias roller 21 is low, so that a sufficient current flows to transfer the monochrome image portion at a relatively low voltage. However, it is optimal for the monochrome image portion to transfer the multiple color image portion. This is because a voltage value higher than the required voltage is required, and if the voltage is set to a voltage at which the multi-color image portion can be transferred, the transfer current becomes excessive in the single-color image and the transfer efficiency is reduced.
The resistance of the secondary transfer bias roller 21 is set such that the secondary transfer bias roller 21 is installed on a conductive metal plate, and a load of 4.9 N on one side (total of 9.8 N on both sides) is applied to both ends of the core metal. It calculated from the value of the electric current which flows when a voltage of 1000 V is applied between the cored bar and the metal plate in the applied state. Note that the environment was fixed at 22 ° C. and 55% RH when measuring the resistance of the secondary transfer bias roller 21. Variations in the resistance value environment of the secondary transfer bias roller 21 will be described later.
The secondary transfer bias roller 21 is given a driving force by a driving gear (not shown), and its peripheral speed is adjusted to be substantially the same as the peripheral speed of the intermediate transfer belt 10.
The secondary transfer bias roller 21 is usually separated from the surface of the intermediate transfer belt 10, but when the four color superimposed images formed on the surface of the intermediate transfer belt 10 are collectively transferred to the transfer material 25, the secondary transfer bias roller 21 contacts and separates at a timing. The image is transferred to the transfer material 25 by being pressed by the mechanism 22 and applying a predetermined bias voltage.
The transfer material 25 is fed by a pickup roller 28, a paper feeding / conveying roller 29, and a registration roller 30 at the timing when the leading end of the four-color superimposed image on the surface of the intermediate transfer belt 10 reaches the secondary transfer position. The four-color superimposed image transferred to the transfer material 25 is fixed by the fixing unit 31 and then discharged by a discharge roller 32.
[0009]
Here, full color image formation will be described in detail. First, the photosensitive belt 1 is uniformly charged to a surface potential of -500 V by the charger 4, and then exposed by the exposure means 5 to form an electrostatic latent image, and image writing is performed. The electrostatic latent image on 1 is visualized with a one-component developer made of yellow toner by the yellow developing device 6 to become a yellow image (yellow toner image). At this time, the developing bias applied to the yellow developing device 6 is −300V.
The primary transfer bias roller 11 is applied with a secondary transfer bias from a high-voltage power supply (not shown) to contact the back surface of the intermediate transfer belt 10 and apply a charge to transfer the yellow image on the photosensitive belt 1 to the intermediate transfer belt 10. Let The primary transfer bias at this time was set to 700V. The photoreceptor belt 1 is cleaned of residual toner by a photoreceptor cleaning unit 2 after the yellow image is transferred.
Next, the photosensitive belt 1 is again uniformly charged to a surface potential of -500 V by the charger 4, and then exposed by the exposure means 5 to form an electrostatic latent image, and image writing is performed. The electrostatic latent image on the body belt 1 is visualized with a one-component developer made of magenta toner by a magenta developing device 7 to form a magenta image (magenta toner image). The developing bias applied to the magenta developing device 7 is −300V.
The primary transfer bias roller 11 is applied with a transfer bias from a high-voltage power source and contacts the back surface of the intermediate transfer belt 10 to apply a charge, thereby transferring the magenta image on the photosensitive belt 1 to the intermediate transfer belt 10. The primary transfer bias at this time was set to 800V. The photoreceptor belt 1 is cleaned by the photoreceptor cleaning unit 2 after the magenta image is transferred.
[0010]
Next, the photosensitive belt 1 is again charged uniformly to a surface potential of -500 V by the charger 4, and then exposed by the exposure means 5 to form an electrostatic latent image, whereby an image is written. The electrostatic latent image on the photosensitive belt 1 is visualized with a one-component developer made of cyan toner by a cyan developing device 8 to become a cyan image (cyan toner image). At this time, the developing bias applied to the cyan developing device 8 is −300V.
The primary transfer bias roller 11 is applied with a transfer bias from a high-voltage power supply and is brought into contact with the back surface of the intermediate transfer belt 10 to apply a charge, whereby a cyan image on the photosensitive belt 1 is transferred to the intermediate transfer belt 10 as a yellow image and a magenta image. And superimpose and transfer. The primary transfer bias at this time was set to 900V. The photoreceptor belt 1 is cleaned by the photoreceptor cleaning unit 2 after the cyan image is transferred.
Further, the photoreceptor belt 1 is uniformly charged to a surface potential of -500 V by the charger 4, and thereafter exposed by the exposure means 5 to form an electrostatic latent image, whereby an image is written. The electrostatic latent image on the belt 1 is visualized with a one-component developer made of black toner by the black developing device 9 to become a black image (black toner image). At this time, the developing bias applied to the black developing device 9 is −300V.
The primary transfer bias roller 11 is applied with a transfer bias from a high-voltage power supply and is brought into contact with the back surface of the intermediate transfer belt 10 to apply a charge, thereby transferring a black image on the photoreceptor belt 1 to the intermediate transfer belt 10 as a yellow image and a magenta image. The image is transferred with being superimposed on the cyan image. The primary transfer bias at this time was set to 900V. The photoreceptor belt 1 is cleaned by the photoreceptor cleaning unit 2 after the transfer of the black image.
A full-color image (4-color superimposed image) on the intermediate transfer belt 10 is transferred by the secondary transfer bias roller 21 to the transfer material 25 fed from the sheet feeding device by the pickup roller 28, the sheet feeding / conveying roller 29, and the registration roller 30. After the image is transferred, the transfer material 25 is discharged after the image transferred from the intermediate transfer belt 10 is fixed by the fixing unit 31.
[0011]
In the present embodiment, a single color mode for forming an image of any one color of yellow, magenta, cyan, and black, a two-color mode for forming an image of two colors of yellow, magenta, cyan, and black, and yellow , Magenta, cyan, and black, a three-color mode that forms an image with three colors superimposed, and a full-color mode that forms a four-color superimposed image as described above. These modes can be specified on the operation unit. is there.
When any one of the single color mode, the two color mode, and the three color mode is designated, in the full color mode as described above, images of each color of yellow, magenta, cyan, and black are formed on the photosensitive belt 1 and intermediate transfer is performed. Instead of the operation of transferring to the belt 10, the image is formed on the photoreceptor belt 1 in a single color corresponding to the single color mode and transferred to the intermediate transfer belt 10, or the two color image corresponding to the two color mode is exposed. An operation of forming the image on the body belt 1 and transferring it to the intermediate transfer belt 10, or an operation of forming an image of three colors corresponding to the three-color mode on the photosensitive belt 1 and transferring it to the intermediate transfer belt 10 is performed. After the single-color image, the two-color superimposed image, or the three-color superimposed image on the intermediate transfer belt 10 is transferred to the transfer material 25 by the secondary transfer bias roller 21 and fixed by the fixing unit 31. It is discharged.
[0012]
Here, when an image forming operation for forming a superimposed image of a plurality of colors on the transfer material 25 is continuously performed by the number set by the operation unit, the rear end of the transfer material 25 sufficiently passes through the secondary transfer bias roller 21. In order to prevent the secondary transfer bias voltage from the high-voltage power supply 100, which will be described later, from the high-voltage power source 100, which will be described later, from being turned off, and then prevent the toner image of the next page on the intermediate transfer belt 10 from being attached to the secondary transfer bias roller 21, The secondary transfer bias roller 21 is separated from the intermediate transfer belt 10 by the contact / separation mechanism 22.
Incidentally, it is desirable that the toner particle size is in the range of 4 to 10 μm in terms of volume average particle size. When the particle size is smaller than this, it becomes a cause of background stains during development, fluidity is deteriorated, and further, it tends to agglomerate. On the other hand, when the particle size is larger than this, it is impossible to obtain a high-definition image due to toner scattering or resolution deterioration.
In this embodiment, a toner having a volume average particle diameter of 7.5 μm is used. When copying is performed by the image forming apparatus, reading is performed by the scanner unit 33, and various operations and displays are performed by the operation display unit 34.
[0013]
[Example 1]
Next, examples of the present invention will be described in detail. FIG. 2 is a circuit diagram of the secondary transfer unit. When the transfer material 25 is aligned with the toner image formed on the intermediate transfer belt 10 and conveyed to a secondary transfer unit including the intermediate transfer belt 10 and the secondary transfer bias roller 21, the high-voltage power source 100 and the transfer bias are transferred. A predetermined first transfer bias value is applied by the value control means 101.
In this embodiment, the transfer bias is constant current control. Further, the current value and the voltage value can be detected by the current value detection means 102 and the voltage value detection means 103. Here, the output upper limit value of the high-voltage power supply 100 in the present embodiment is 8 KV. Although an output of 8 KV or more is possible, it is desirable that the output is 8 KV or less in consideration of the occurrence of abnormal images such as white spots due to discharge and safety considerations such as dielectric strength and creepage distance.
The resistance environment fluctuation of the intermediate transfer belt 10 and the secondary transfer bias roller 21 will be described. The intermediate transfer belt 10 used in this example is a material whose resistance is adjusted by adding carbon to PVDF, and the resistance value in an environment of 22 ° C. and 55% RH is measured by the method described above.
Volume resistivity: 11.9 [Log Ω · cm]
Met. The results of examining the volume resistivity temperature fluctuation of the intermediate transfer belt 10 are shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the resistance increases as the temperature decreases.
[0014]
On the other hand, the secondary transfer bias roller 21 used in this example is made of polyurethane foam, and a roller obtained by mixing an electrolyte (a quaternary ammonium salt of alkyl sulfuric acid in this example) to obtain conductivity. When the resistance value of this roller was measured by the method described above in an environment of 22 ° C. and 55% RH,
Volume resistance value: 7.7 [LogΩ]
Met. FIG. 4 shows the results of examining the volume resistance value temperature variation of the secondary transfer bias roller 21. As can be seen from FIG. 4, the resistance increases as the temperature decreases. As described above, since the resistance values of the intermediate transfer belt 10 and the secondary transfer bias roller 21 related to the secondary transfer increase as the temperature becomes lower, the current is less likely to flow. Incidentally, the predetermined first transfer current value is set in advance depending on the type of transfer material, the number of times of transfer to the same transfer material as in double-sided printing, the atmospheric environment, and the like.
As an example, when transfer is performed on plain paper in a four-color mode in an environment of 22 ° C. and 55% RH, a predetermined first transfer current value T 1 = Constant current control was performed at 26 μA, and the applied voltage value at that time was 2.3 KV. The temperature and humidity are detected by an environment detection sensor (not shown), and the transfer current value is determined from the detected temperature and humidity.
[0015]
On the other hand, the predetermined first transfer current value T under the same image forming conditions as described above under the environment of 10 ° C. and 15% RH. 1 = Constant current control was performed at 24 μA, and the applied voltage value at that time was 4.1 KV. Further, when image formation is performed in an environment of 0 ° C. under the same image formation conditions described above, a predetermined first transfer current value T 1 Is 24 μA as in the environment of 10 ° C. and 15% RH, but the applied voltage value at that time reaches the upper limit of 8 KV, and the current value T 0 However, only 21 μA was flowing.
For this reason, even in the conventional image forming apparatus, the control current value has not been reached and it is determined as an abnormal state, and an error operation such as stopping the operation of the machine has been activated. On the other hand, in this embodiment, when the voltage value detecting means 103 detects that the applied voltage value has reached the upper limit, a predetermined second applied voltage value T 2 (In this embodiment, the upper limit is 8 KV).
At this time, the current value detecting means 102 detects the transfer current value, and the detected current value T 0 A predetermined current threshold I 0 Compared to I 0 If it is larger, the transfer process is continued. Current threshold I 0 Is set to almost the lower limit of the usable range of the transfer current value, and in this embodiment, the value is set to 13 μA. This transfer current value is the current threshold I 0 When it is detected that the temperature is below the threshold value, a transfer failure occurs due to a shortage of the transfer current value, so that the user is notified that the temperature is too low. Specifically, notification display is performed on the operation display unit 34.
In this embodiment, in addition to 0 ° C. as described above, experiments were also performed at 5 ° C. and 10 ° C. below the freezing point. The current values were 21 μA, 16 μA, and 10 μA, respectively. It is possible to output an image even in an environment, and when used under conditions where transfer defects occur, such as −10 ° C., it is possible to prompt the user to improve the room temperature environment by issuing a notification. FIG. 5 is a flowchart showing the above series of operations. The above process is executed in S1 to S7.
[0016]
On the other hand, in the case of a monochrome image or FAX reception, the transfer bias may be low unlike the case of the full color image described above. This is because when the toner on the intermediate transfer belt 10 is transferred to the transfer material 25, a stronger electric field is required for a full-color image in which a plurality of color toners overlap. In this embodiment, the transfer current value for a single color image was set to apply 50% of the full color.
Predetermined transfer current value T in a monochromatic image in a low temperature environment 1 Is 50% of 24 μA of a full color image, that is, 12 μA. Further, a predetermined current threshold I 0 Is the lower limit of a monochromatic image, 4 μA in this embodiment. As a result of experiments in such a low temperature environment as described above, it has been confirmed that a monochrome image and FAX reception can be operated without problems even in a -10 ° C environment. In this embodiment, the T for each paper type and color number mode. 1 , T 2 , I 0 Each set value is shown in FIG.
According to the present embodiment, even when the parts involved in the transfer cannot be controlled to a predetermined transfer current value in a low temperature environment where the resistance increases, an image can be output without stopping the image forming operation.
[0017]
[Example 2]
In this embodiment, the control of the transfer bias can be switched between a constant current and a constant voltage. In the first embodiment, when the upper limit voltage of the high-voltage power supply is reached, the upper-limit voltage is always output. However, in this embodiment, the life and failure of the high-voltage power supply are avoided.
Specifically, the transfer bias is set to a predetermined transfer current value T. 1 When it is detected that the upper limit voltage of the high-voltage power source has been reached during constant current control at, a predetermined second applied voltage value T set lower than the upper limit voltage is detected. 2 The constant voltage control is performed at. The rest is the same as in the first embodiment.
In the present embodiment, the predetermined second applied voltage value T 2 Is set to 7 KV, and even when continuous output is performed for a long time, it is possible to prevent a failure of the high-voltage power source and a decrease in service life. In addition, even when the components involved in transfer cannot be controlled to a predetermined transfer current value in a low temperature environment where resistance increases, an image can be output without avoiding a failure of the high voltage power supply and stopping the image forming operation.
FIG. 7 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is a monochromatic image forming apparatus using a photosensitive drum 40. The present invention can also be applied to such a monochrome image forming apparatus.
The embodiments described above are described for easy understanding of the present invention and do not limit the present invention. For example, in the above-described embodiments, the intermediate transfer belt is used as the image carrier. However, the present invention is not limited to this, and the intermediate transfer in which a medium resistance rubber or the like is provided on the surface of a metal cylinder shape. It can be applied to all image carriers such as drums.
Furthermore, the transfer roller was used as the primary transfer means and the secondary transfer means, but not only the rotary contact transfer system such as the rotary transfer brush, but also the contact transfer system such as transfer belt, transfer brush, transfer blade, transfer plate, etc. The present invention can also be applied to an image forming apparatus using the image forming apparatus.
[0018]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an image carrier that carries a toner image, a transfer unit that transfers the toner image on the image carrier to a transfer material, and a predetermined first transfer bias T on the transfer unit. 1 Transfer bias applying means for applying current, current value detecting means and voltage value detecting means for detecting the current value and voltage value applied to the transfer means, and transfer bias value T applied by the transfer bias applying means. 0 Is a predetermined first transfer bias value T 1 Is not reached, the transfer bias value is set to a predetermined second transfer bias value T. 2 The image forming operation can be performed without stopping the image forming operation even in a low temperature environment.
According to the second aspect of the present invention, the predetermined second transfer bias value T 2 A predetermined transfer current threshold I when 0 In this case, by stopping the image forming operation and notifying the user, the output of a defective transfer image can be prevented, and the operator can be notified to improve the use environment of the image forming apparatus. Can be urged.
According to a third aspect of the invention, the predetermined first and second transfer bias values T 1 , T 2 And transfer current threshold I 0 Is determined from the transfer material type and the color number mode, so that each of the above values can be set to an optimum setting value according to conditions, and a good image can be output even in a low temperature environment.
According to the fourth aspect of the present invention, the transfer bias value is controlled at a constant current, so that a charge amount in an optimum range can be supplied and a good image can be output.
In the invention of claim 5, the transfer bias value is controlled by switching between a constant current and a constant voltage, so that it can be prevented from being applied for a long time at the output upper limit voltage of the high voltage power source, and It is possible to extend the service life and reduce the occurrence of failures.
According to the invention of claim 6, the image carrier is an intermediate transfer member that carries a plurality of color toner images and forms a full color image, so that a good image from a full color image to a single color image can be obtained regardless of the type of transfer material. Output is possible.
According to the seventh aspect of the present invention, an image carrier that carries a toner image, a transfer unit that transfers the toner image on the image carrier to a transfer material, and a predetermined first transfer bias T on the transfer unit. 1 A transfer bias control method for an image forming apparatus, comprising: a transfer bias applying unit that applies voltage; a current value detecting unit that detects a current value flowing through the transfer unit and a voltage value to be applied; and a voltage value detecting unit. Transfer bias value T applied by the transfer bias applying means 0 Is a predetermined first transfer bias value T 1 Is not reached, the transfer bias is a predetermined second transfer bias value T. 2 And the predetermined second transfer bias value T 2 A predetermined transfer current threshold I when 0 If not, the image forming operation is stopped and the user is notified, so that the image can be output without stopping the image forming operation even in a low temperature environment, and a transfer failure occurs. When such transfer conditions are met, the user can be notified to improve the temperature environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a secondary transfer unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating temperature characteristics of volume resistivity of an intermediate transfer belt.
FIG. 4 is a diagram illustrating a temperature characteristic of a volume resistance value of a secondary transfer bias roller.
FIG. 5 is a flowchart of the control operation of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a list of setting values.
FIG. 7 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoreceptor belt (image carrier)
10 Intermediate transfer belt (image carrier)
21 Secondary transfer roller (transfer means)
25 Transfer material
40 Photosensitive drum (image carrier)
100 High-voltage power supply (transfer bias application means)
101 Transfer bias value control means
102 Current value detection means
103 Voltage value detection means

Claims (7)

トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段に所定の第一の転写バイアスTを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流値及び印加される電圧値を検出する電流値検出手段及び電圧値検出手段と、前記転写バイアス印加手段によって印加された転写バイアス値Tが所定の第一の転写バイアス値Tに到達しない場合には、転写バイアス値を所定の第二の転写バイアス値Tにて制御する転写バイアス値制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。An image bearing member for bearing a toner image, a transfer unit that transfers to a transfer material the toner image on the image bearing member, a transfer bias applying means for applying a first transfer bias T 1 of the predetermined said transfer means, Current value detection means and voltage value detection means for detecting a current value flowing through the transfer means and an applied voltage value, and a transfer bias value T 0 applied by the transfer bias application means is a predetermined first transfer bias value. If you do not reach T 1, the image forming apparatus is characterized in that a transfer bias value control means for controlling the transfer bias value at a predetermined second transfer bias value T 2. 前記所定の第二の転写バイアス値Tで制御された時に、所定の転写電流しきい値Iに到達しない場合には画像形成動作を停止させ、且つ使用者に通知することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。The image forming operation is stopped and notified to the user if the predetermined transfer current threshold value I 0 is not reached when controlled by the predetermined second transfer bias value T 2. The image forming apparatus according to claim 1. 前記所定の第一、第二の転写バイアス値及び転写電流しきい値は転写材種類、色数モードから決定されることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the predetermined first and second transfer bias values and transfer current threshold values are determined from a transfer material type and a color number mode. 前記転写バイアス値は定電流制御されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer bias value is constant-current controlled. 前記転写バイアス値は定電流と定電圧とを切り替えて制御されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer bias value is controlled by switching between a constant current and a constant voltage. 前記像担持体は複数色のトナー像を担持しフルカラー画像を形成する中間転写体であることを特徴とする請求項1乃至5のずれか記載の画像形成装置。6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is an intermediate transfer member that carries a toner image of a plurality of colors and forms a full color image. トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上のトナー像を転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段に所定の第一の転写バイアスTを印加する転写バイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流値及び印加される電圧値を検出する電流値検出手段及び電圧値検出手段とを備えた画像形成装置の転写バイアス制御方法であって、前記転写バイアス印加手段によって印加された転写バイアス値Tが所定の第一の転写バイアス値Tに到達しない場合には、転写バイアスは所定の第二の転写バイアス値Tにて制御され、前記所定の第二の転写バイアス値Tで制御された時に、所定の転写電流しきい値Iに到達しない場合には画像形成動作を停止させ、且つ使用者に通知することを特徴とする転写バイアス制御方法。An image bearing member for bearing a toner image, the transfer means for transferring to a transfer material the toner image on the image bearing member, a transfer bias applying means for applying a first transfer bias T 1 of the predetermined said transfer means, A transfer bias control method for an image forming apparatus, comprising: a current value detection unit that detects a current value flowing through the transfer unit and a voltage value to be applied; and a voltage value detection unit, wherein the transfer bias is applied by the transfer bias application unit. When the transfer bias value T 0 does not reach the predetermined first transfer bias value T 1 , the transfer bias is controlled by the predetermined second transfer bias value T 2 , and the predetermined second transfer bias value A transfer bias control method characterized by stopping an image forming operation and notifying a user when a predetermined transfer current threshold value I 0 is not reached when controlled at T 2 .
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