(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体のおもて面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記像担持体のおもて面に当接して前記像担持体との間で転写ニップを形成するニップ形成部材と、
前記転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写するために、直流成分と交流成分とを含む転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを有する画像形成装置において、
前記像担持体の全領域のうち、前記転写ニップに進入する直前の領域であって且つ前記像担持体の表面移動方向に所定の大きさに区切った領域、に対するトナー付着量を把握する付着量把握手段を設けるとともに、
前記直流成分及び交流成分のうち、少なくとも交流成分を定電圧制御又は定電流制御で出力し、且つ、前記付着量把握手段による把握結果に応じて、前記定電圧制御又は定電流制御における前記交流成分の出力目標値を変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記直流成分と前記交流成分とをそれぞれ定電圧制御又は定電流制御で出力し、且つ、前記定電圧制御又は定電流制御における前記交流成分の出力目標値に加えて、前記直流成分の出力目標値も、前記把握結果に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
前記トナー付着量についての前記把握結果がより大きな値を示すのに従って、前記直流成分の出力目標値と、前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ大きくする処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２又は３の何れかの画像形成装置において、
前記交流成分の出力目標値を変更する処理を、前記直流成分の出力目標値を変更する処理よりも先行して行う処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
前記２次転写ニップの像担持体移動方向の長さを、前記付着量把握手段によるトナー付着量の把握対象となった領域の像担持体表面移動方向の長さよりも大きくし、
且つ、前記領域の後端が前記転写ニップの入口付近に進入するタイミングで前記領域についての前記把握結果に応じた前記交流成分の出力目標値の変更を行う一方で、前記領域の先端が前記転写ニップの出口付近に進入するタイミングで前記領域についての前記把握結果に応じた前記直流成分の出力目標値の変更を行う処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
前記転写バイアスとして、前記交流成分の周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップにおける像担持体表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、前記像担持体の表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］と、前記領域の像担持体表面移動方向の長さＬとについて「ｆ≧２／（（ｄ−Ｌ）／ｖ）」という関係を具備するもの、を出力する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
上記転写バイアスとして、前記直流成分だけからなるものを出力するモードと、前記交流成分及び直流成分を含むものを出力するモードとを、ユーザーの命令に基づいて切り替える処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
記録材表面の凹凸の度合いに関する情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記転写バイアスとして、前記直流成分だけからなるものを出力するモードと、前記交流成分及び直流成分を含むものを出力するモードとを、前記情報取得手段による取得結果に基づいて切り替える処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７又は８の画像形成装置において、
前記転写バイアス出力手段として、前記直流成分を発生させる第１電源と、前記交流成分を発生させる第２電源とを個別に有するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９の画像形成装置において、
前記像担持体の裏面に当接する裏面当接部材と、前記ニップ形成部材とのうち、何れか一方に対して前記第１電源からの出力を印加し、且つ他方に対して前記第２電源からの出力を印加したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れかの画像形成装置において、
前記直流成分だけからなる前記転写バイアスを出力するモードにて、前記直流成分の出力目標値を前記把握結果に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項２乃至６の何れかの画像形成装置において、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電流制御し、且つ、前記定電流制御における前記直流成分の出力目標値を、前記把握結果に加えて、前記像担持体の表面移動速度にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１の何れかの画像形成装置において、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御し、且つ、前記交流成分の周波数を前記像担持体の表面移動速度に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２の何れかの画像形成装置において、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電流制御し、且つ、前記交流成分の周波数と、前記定電流制御における前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ前記像担持体の表面移動速度に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れかの画像形成装置において、
前記像担持体の表面上のトナー層の電位を検知する電位検知手段を設けるとともに、
前記把握結果に加えて、前記電位検知手段による検知結果にも応じて、前記定電圧制御又は定電流制御における前記交流成分の出力目標値を変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項２乃至６の何れかの画像形成装置において、
記録材の電気抵抗又は厚みに関する情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記定電圧制御における前記直流成分の出力目標値を、前記把握結果に加えて、前記情報取得手段による取得結果にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１１の何れか、又は、請求項１３もしくは１６、の画像形成装置において、
記録材表面の凹凸の度合いに関する情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記定電圧制御における前記交流成分の出力目標値を、前記把握結果に加えて、前記情報取得手段による取得結果にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項２、３、４、５、６又は１６の画像形成装置において、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記画像面積率が１００［％］を超える場合にのみ、前記定電圧制御における前記直流成分の出力目標値と前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ、前記把握結果に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項２、３、４、５、６、１６又は１８の画像形成装置において、
温度又は湿度を検知する環境検知手段を設けるとともに、
前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記定電圧制御における前記直流成分の出力目標値と前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ、前記把握結果に加えて、前記環境検知手段による検知結果にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れかの画像形成装置であって、
潜像を担持する潜像担持体に当接して１次転写ニップを形成する中間転写体を具備しており、
前記像担持体が、前記潜像担持体の表面上で現像されたトナー像を前記１次転写ニップで自らのおもて面に１次転写せしめられる前記中間転写体であり、
且つ、前記ニップ形成部材が、前記中間転写体のおもて面に当接して２次転写ニップを形成する２次転写ニップ形成部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項２０の画像形成装置において、
前記中間転写体として、引っ張り弾性率が２［ＧＰａ］以上である無端状の中間転写ベルトを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップにおいて、ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持体の表面上のトナー像を転写する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この画像形成装置は、周知の電子写真プロセスにより、ドラム状の感光体の表面にトナー像を形成する。感光体には、像担持体としての無端状の中間転写ベルトを当接させて１次転写ニップを形成している。そして、１次転写ニップにおいて、感光体上のトナー像を中間転写ベルトに１次転写する。中間転写ベルトに対しては、ニップ形成部材としての２次転写ローラを当接させて２次転写ニップを形成している。また、中間転写ベルトのループ内には、２次転写対向ローラを配設しており、この２次転写対向ローラと、前述した２次転写ローラとの間に中間転写ベルトを挟み込んでいる。ループ内側の２次転写対向ローラに対してはアースを接続しているのに対し、ループ外の２次転写ローラに対しては２次転写バイアスを印加している。これにより、２次転写対向ローラと２次転写ローラとの間に、トナー像を前者側から後者側に静電移動させる２次転写電界を形成している。そして、中間転写ベルト上のトナー像に同期させるタイミングで２次転写ニップ内に送り込んだ記録紙に対して、２次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト上のトナー像を２次転写する。
【０００３】
かかる構成において、記録紙として、和紙のような表面凹凸に富んだものを用いると、表面凹凸にならった濃淡パターンを画像中に発生させ易くなる。この濃淡パターンは、紙表面における凹部に対して十分量のトナーが転写されずに、凹部の画像濃度が凸部よりも薄くなることによって生じるものである。そこで、特許文献１に記載の画像形成装置においては、２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものではなく、交流電圧に対して直流電圧を重畳した重畳バイアスを印加するようになっている。特許文献１には、このような２次転写バイアスを印加することで、直流電圧だけからなる２次転写バイアスを印加する場合に比べて、濃淡パターンの発生を抑え得ることを示す実験結果が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは実験により、２次転写バイアスとして重畳バイアスを印加しても、紙表面の凹部で十分な画像濃度を得ることができない場合があることを見出した。また、凹部で十分な画像濃度を得ることができても、凹部の画像箇所に複数の白点を発生させる場合もあった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、紙表面の凹部で画像濃度不足や白点を発生させる原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことがわかってきた。図１は、２次転写ニップの一例を示す拡大構成図である。同図において、中間転写ベルト５３１は、その裏面に当接している２次転写裏面ローラ５３３により、ニップ形成ローラ５３６に向けて押圧されている。この押圧により、中間転写ベルト５３１のおもて面とニップ形成ローラ５３６とが当接する２次転写ニップが形成されている。この２次転写ニップに送り込まれた記録紙Ｐには、中間転写ベルト５３１上のトナー像が２次転写せしめられる。トナー像を２次転写するための２次転写バイアスは、同図に示される２つのローラのうち、何れか一方に印加され、他方のローラは接地されている。どちらのローラに転写バイアスを印加しても、トナー像を記録紙Ｐに転写することが可能であるが、２次転写裏面ローラ５３３に２次転写バイアスを印加する場合であって、且つトナーとしてマイナス極性のものを用いる場合を例にして説明する。この場合、２次転写ニップ内のトナーを２次転写裏面ローラ５３３側からニップ形成ローラ５３６側に移動させるためには、重畳バイアスからなる２次転写バイアスとして、電位の時間平均値がトナーの極性と同じマイナス極性の電位になるものを印加する。
【０００６】
図２は、２次転写裏面ローラ５３３に印加される重畳バイアスからなる２次転写バイアスの波形の一例を示す波形図である。同図において、オフセット電圧Ｖｏｆｆ［Ｖ］は、２次転写バイアスの時間平均値を表している。図示のように、重畳バイアスからなる２次転写バイアスは正弦波状の形状をしており、プラス側のピーク値と、マイナス側のピーク値とを具備している。Ｖｔという符号が付されているのは、それら２つのピーク値のうち、２次転写ニップ内でトナーをベルト側から記録紙側に移動させる方（本例ではマイナス側）のピーク値である（以下、送りピーク値Ｖｔという）。また、Ｖｒという符号が付されているのは、トナーを記録紙側からベルト側に戻す方（本例ではプラス側）のピーク値である（以下、戻しピーク値Ｖｒという）。図示のような重畳バイアスの代わりに、交流成分だけからなる交流バイアスを印加しても、２次転写ニップにおいてトナーをベルトと記録紙との間で往復移動させることは可能である。しかし、交流バイアスでは、トナーを単に往復移動させるだけで、記録紙上に転移させることはできない。直流成分を含む重畳バイアスを印加してその時間平均値であるオフセット電圧Ｖｏｆｆ［Ｖ］をトナーと同じマイナス極性にすることで、トナーを往復移動させながら、相対的にはベルト側から記録紙側に移動させて記録紙上に転移させることが可能になる。
【０００７】
本発明者らは、かかる構成における２次転写ニップ内でのトナーの挙動を観測したところ、次のようなことを見出した。即ち、重畳バイアスからなる２次転写バイアスの印加を開始すると、まず始めに、中間転写ベルト５３１上でトナー層の表面に存在しているごく僅かなトナー粒子だけがトナー層から離脱して、記録紙表面の凹部内に向かう。しかし、トナー層中の殆どのトナー粒子は、トナー層中に留まったままである。トナー層から離脱したごく僅かなトナー粒子は、記録紙表面の凹部内に進入した後、電界の向きが逆になると、凹部内からトナー層に逆戻りする。このとき、逆戻りしたトナー粒子は、トナー層中に留まっていたトナー粒子に衝突して、そのトナー粒子のトナー層（あるいは記録紙）に対する付着力を弱める。すると、次に電界が記録紙Ｐに向かう方向に反転したときには、最初よりも多くのトナー粒子がトナー層中から離脱して、記録紙表面の凹部に向かう。このような一連の挙動を繰り返していくことで、トナー層中から離脱して記録紙表面の凹部内に進入するトナー粒子の数を徐々に増やしていって、凹部内に十分量のトナー粒子を転移させていることがわかった。
【０００８】
しかしながら、トナー層中のトナー付着量が比較的多い場合には、図２に示した戻しピーク値Ｖｒでは、記録紙表面の凹部内に転移したトナー粒子をベルト上のトナー層に引き戻すことができなくなって、凹部内の画像濃度を不足させてしまうことがわかった。この一方で、トナー層中のトナー付着量が比較的少ない場合には、２次転写バイアスが送りピーク値Ｖｔになったときに記録紙表面の凹部上の画像箇所に白点を発生させ易くなることもわかった。より詳しくは、図１に示した２次転写裏面ローラ５３３とニップ形成ローラ５３６との間の電位差は、２次転写バイアスが送りピーク値Ｖｔになったときに最も大きくなる。このとき、記録紙表面の凹部において２次転写裏面ローラ５３３側からニップ形成ローラ５３６側に向けて放電を発生させ易くなる。但し、このとき、トナー層中のトナーの付着量が比較的多い場合には、送りピーク値Ｖｔとは逆極性のトナー粒子が２次転写裏面ローラ５３３と記録紙との間に介在することから、前述の放電の発生が抑えられる。しかし、トナー層中のトナーの付着量が比較的少ない場合には、送りピーク値Ｖｔとは逆極性のトナー粒子が２次転写裏面ローラ５３３と記録紙との間に少量しか存在しないことから、前述の放電が発生してしまう。すると、その放電によって逆帯電したトナー粒子が記録紙表面の凹部内に全く転移しなくなって、凹部上の画像箇所に多数の白点を発生させてしまうのである。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、記録材表面の凹部上で十分な画像濃度を得つつ、凹部上の画像箇所における白点の発生を抑えることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体のおもて面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体のおもて面に当接して前記像担持体との間で転写ニップを形成するニップ形成部材と、前記転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写するために、直流成分と交流成分とを含む転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の全領域のうち、前記転写ニップに進入する直前の領域であって且つ前記像担持体の表面移動方向に所定の大きさに区切った領域、に対するトナー付着量を把握する付着量把握手段を設けるとともに、前記直流成分及び交流成分のうち、少なくとも交流成分を定電圧制御又は定電流制御で出力し、且つ、前記付着量把握手段による把握結果に応じて、前記定電圧制御又は定電流制御における前記交流成分の出力目標値を変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記直流成分と前記交流成分とをそれぞれ定電圧制御又は定電流制御で出力し、且つ、前記定電圧制御又は定電流制御における前記交流成分の出力目標値に加えて、前記直流成分の出力目標値も、前記把握結果に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、前記把握結果が、トナー付着量について大きな値を示すのに従って、前記直流成分の出力目標値と、前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ大きくする処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２又は３の何れかの画像形成装置において、前記交流成分の出力目標値を変更する処理を、前記直流成分の出力目標値を変更する処理よりも先行して行う処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、前記２次転写ニップの像担持体移動方向の長さを、前記付着量把握手段によるトナー付着量の把握対象となった領域の像担持体表面移動方向の長さよりも大きくし、且つ、前記領域の後端が前記転写ニップの入口付近に進入するタイミングで前記領域についての前記把握結果に応じた前記交流成分の出力目標値の変更を行う一方で、前記領域の先端が前記転写ニップの出口付近に進入するタイミングで前記領域についての前記把握結果に応じた前記直流成分の出力目標値の変更を行う処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、前記転写バイアスとして、前記交流成分の周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップにおける像担持体表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、前記像担持体の表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］と、前記領域の像担持体表面移動方向の長さＬとについて「ｆ≧２／（（ｄ−Ｌ）／ｖ）」という関係を具備するもの、を出力する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、上記転写バイアスとして、前記直流成分だけからなるものを出力するモードと、前記交流成分及び直流成分を含むものを出力するモードとを、ユーザーの命令に基づいて切り替える処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、記録材表面の凹凸の度合いに関する情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記転写バイアスとして、前記直流成分だけからなるものを出力するモードと、前記交流成分及び直流成分を含むものを出力するモードとを、前記情報取得手段による取得結果に基づいて切り替える処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７又は８の画像形成装置において、前記転写バイアス出力手段として、前記直流成分を発生させる第１電源と、前記交流成分を発生させる第２電源とを個別に有するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、前記像担持体の裏面に当接する裏面当接部材と、前記ニップ形成部材とのうち、何れか一方に対して前記第１電源からの出力を印加し、且つ他方に対して前記第２電源からの出力を印加したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項８乃至１０の何れかの画像形成装置において、前記直流成分だけからなる前記転写バイアスを出力するモードにて、前記直流成分の出力目標値を前記把握結果に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項２乃至６の何れかの画像形成装置において、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電流制御し、且つ、前記定電流制御における前記直流成分の出力目標値を、前記把握結果に加えて、前記像担持体の表面移動速度にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１乃至１１の何れかの画像形成装置において、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御し、且つ、前記交流成分の周波数を前記像担持体の表面移動速度に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１乃至１２の何れかの画像形成装置において、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電流制御し、且つ、前記交流成分の周波数と、前記定電流制御における前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ前記像担持体の表面移動速度に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１乃至１４の何れかの画像形成装置において、前記像担持体の表面上のトナー層の電位を検知する電位検知手段を設けるとともに、前記把握結果に加えて、前記電位検知手段による検知結果にも応じて、前記定電圧制御又は定電流制御における前記交流成分の出力目標値を変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項２乃至６の何れかの画像形成装置において、記録材の電気抵抗又は厚みに関する情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記定電圧制御における前記直流成分の出力目標値を、前記把握結果に加えて、前記情報取得手段による取得結果にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１乃至１１の何れか、又は、請求項１３もしくは１６、の画像形成装置において、記録材表面の凹凸の度合いに関する情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記定電圧制御における前記交流成分の出力目標値を、前記把握結果に加えて、前記情報取得手段による取得結果にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項２、３、４、５、６又は１６の画像形成装置において、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記画像面積率が１００［％］を超える場合にのみ、前記定電圧制御における前記直流成分の出力目標値と前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ、前記把握結果に応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項２、３、４、５、６、１６又は１８の画像形成装置において、温度又は湿度を検知する環境検知手段を設けるとともに、前記交流成分及び直流成分をそれぞれ定電圧制御で出力し、且つ前記定電圧制御における前記直流成分の出力目標値と前記交流成分の出力目標値とをそれぞれ、前記把握結果に加えて、前記環境検知手段による検知結果にも応じて変更する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１乃至１９の何れかの画像形成装置であって、潜像を担持する潜像担持体に当接して１次転写ニップを形成する中間転写体を具備しており、前記像担持体が、前記潜像担持体の表面上で現像されたトナー像を前記１次転写ニップで自らのおもて面に１次転写せしめられる前記中間転写体であり、且つ、前記ニップ形成部材が、前記中間転写体のおもて面に当接して２次転写ニップを形成する２次転写ニップ形成部材であることを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項２０の画像形成装置において、前記中間転写体として、引っ張り弾性率が２［ＧＰａ］以上である無端状の中間転写ベルトを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
これらの発明においては、付着量把握手段による把握結果に基づいて、像担持体の全領域のうち、転写ニップに進入している領域に対するトナー付着量について比較的多いと判断した場合には、転写バイアスの交流成分の出力値を比較的大きくすることで、転写ニップ内に比較的多量のトナーが存在していてもそれらに対し、転写ニップ内で記録材表面の凹部と像担持体の表面との間を往復移動させるのに十分な電界を作用させて、記録材表面の凹部上で十分な画像濃度を得ることができる。また、転写ニップ内に比較的少量のトナーしか存在していない場合には、転写バイアスの交流成分の出力値を比較的小さくすることで、交流成分の送りピーク値を小さくする。これにより、記録紙表面の凹部内における放電の発生を抑えて、凹部上の画像箇所における白点の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】２次転写ニップの一例を示す拡大構成図。
【図２】重畳バイアスからなる転写バイアスの波形の一例を示す波形図。
【図３】第１実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図４】同プリンタにおけるＫ用の画像形成ユニットを拡大して示す拡大構成図。
【図５】実験に使用された観測実験装置を示す概略構成図。
【図６】２次転写ニップにおける転写初期段階のトナーの挙動を示す拡大模式図。
【図７】２次転写ニップにおける転写中期段階のトナーの挙動を示す拡大模式図。
【図８】２次転写ニップにおける転写後期段階のトナーの挙動を示す拡大模式図。
【図９】同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。
【図１０】中間転写ベルトの５０ライン区画を説明するための模式図。
【図１１】Ａ３サイズの記録紙Ｐと、これの上に形成されたトナー像の第１例とを示す模式図。
【図１２】Ａ３サイズの記録紙Ｐと、これの上に形成されたトナー像の第２例とを示す模式図。
【図１３】同プリンタの２次転写電源から出力される２次転写バイアスの電流波形を示す波形図。
【図１４】２次転写ニップ内において、トナーを記録紙Ｐの表面上に保持するために必要な電流値であるトナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒを説明するための模式図。
【図１５】２次転写ニップに進入するトナー量に対して送りピーク値Ｉｔが不適切に大きいことに起因して、記録紙表面の凹部上で多数の白点を発生させてしまった画像を拡大して示す写真画像。
【図１６】２次転写ニップに進入するトナー量に対して戻しピーク値Ｉｒが不適切に小さいことに起因して、記録紙表面の凹部上の画像箇所に画像濃度不足を引き起こしてしまった画像を拡大して示す写真画像。
【図１７】２次転写ニップに進入するトナー量に対して送りピーク値Ｉｔも戻しピーク値Ｉｒが適切であったために、凹部に対応する画像箇所に白点も画像濃度不足も発生させていない良好な画像を拡大して示す写真画像。
【図１８】ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値を変更するタイミングと、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値を変更するタイミングとを説明するための説明図。
【図１９】第１実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とオフセット電流Ｉｏｆｆとの関係を示すグラフ。
【図２０】第１実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とピークツウピーク電流Ｉｐｐとの関係の第１例を示すグラフ。
【図２１】第２実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とオフセット電圧Ｖｏｆｆとの関係の第１例を示すグラフ。
【図２２】第２実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とピークツウピーク電圧Ｖｐｐとの関係を示すグラフ。
【図２３】第１実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とピークツウピーク電流Ｉｐｐとの関係の第２例を示すグラフ。
【図２４】第２実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とオフセット電圧Ｖｏｆｆとの関係の第２例を示すグラフ。
【図２５】参考形態に係るプリンタにおける画像面積率と２次転写バイアス出力目標値との関係を示すグラフ。
【図２６】第１実施形態に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図。
【図２７】第５実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図。
【図２８】第６実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図。
【図２９】第７実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図。
【図３０】第８実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図。
【図３１】第９実施例に係るプリンタの２次転写バイス電源を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図。
【図３２】第１変形例に係るプリンタを示す概略構成図。
【図３３】第２変形例に係るプリンタを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラープリンタ（以下、単にプリンタという）の第１実施形態について説明する。
まず、第１実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図３は、第１実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、第１実施形態に係るプリンタは、イエロー（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のトナー像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、転写装置としての転写ユニット３０と、光書込ユニット８０と、定着装置９０と、給紙カセット１００と、レジストローラ対１０１とを備えている。
【００１４】
４つの画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するための画像形成ユニット１Ｋを例にすると、これは、図４に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｋ、ドラムクリーニング装置３Ｋ、除電装置（不図示）、帯電装置６Ｋ、現像装置８Ｋ等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されてプリンタ本体に対して一体的に脱着することで、それらを同時に交換できるようになっている。
【００１５】
感光体２Ｋは、ドラム状の基体の表面上に有機感光層が形成されたものであって、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。その直径は６０［ｍｍ］であり、静電容量は９．５Ｅ−７［Ｆ／ｍ２］である。帯電装置６Ｋは、帯電バイアスが印加される帯電ローラ７Ｋを感光体２Ｋに接触あるいは近接させながら、帯電ローラ７Ｋと感光体２Ｋとの間に放電を発生させることで、感光体２Ｋの表面を一様帯電せしめる。本プリンタでは、トナーの正規帯電極性と同じマイナス極性に一様帯電せしめる。より詳しくは、約−６５０［Ｖ］に一様に帯電せしめる。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。帯電ローラ７Ｋは、金属製の芯金の表面に導電性弾性材料からなる導電性弾性層が被覆されたものである。帯電ローラ等の帯電部材を感光体２Ｋに接触あるいは近接させる方式に代えて、帯電チャージャーによる方式を採用してもよい。
【００１６】
一様帯電せしめられた感光体２Ｋの表面は、後述する光書込ユニットから発せられるレーザー光によって光走査されてＫ用の静電潜像を担持する。Ｋ用の静電潜像の電位は約１００［Ｖ］である。このＫ用の静電潜像は、図示しないＫトナーを用いる現像装置８Ｋによって現像されてＫトナー像になる。そして、後述する中間転写ベルト３１上に１次転写される。なお、全面ベタ画像を現像した場合における全面ベタ画像に対する単位面積当たりのトナー付着量Ｍ／Ａは、０．５５〜０．６５［ｍｇ／ｃｍ２］である。
【００１７】
ドラムクリーニング装置３Ｋは、１次転写工程（後述する１次転写ニップ）を経た後の感光体２Ｋ表面に付着している転写残トナーを除去する。回転駆動されるクリーニングブラシローラ４Ｋ、片持ち支持された状態で自由端を感光体２Ｋに当接させるクリーニングブレード５Ｋなどを有している。回転するクリーニングブラシローラ４Ｋで転写残トナーを感光体２Ｋ表面から掻き取ったり、クリーニングブレードで転写残トナーを感光体２Ｋ表面から掻き落としたりする。なお、クリーニングブレードについては、その片持ち支持端側を自由端側よりもドラム回転方向下流側に向けるカウンタ方向で感光体２Ｋに当接させている。
【００１８】
上記除電装置は、ドラムクリーニング装置３Ｋによってクリーニングされた後の感光体２Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
【００１９】
現像装置８Ｋは、現像ロール９Ｋを内包する現像部１２Ｋと、図示しないＫ現像剤を撹拌搬送する現像剤搬送部１３Ｋとを有している。そして、現像剤搬送部１３Ｋは、第１スクリュウ部材１０Ｋを収容する第１搬送室と、第２スクリュウ部材１１Ｋを収容する第２搬送室とを有している。それらスクリュウ部材は、それぞれ、軸線方向の両端部がそれぞれ軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材と、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを具備している。
【００２０】
第１スクリュウ部材１０Ｋを収容している第１搬送室と、第２スクリュウ部材１１Ｋを収容している第２搬送室とは、仕切り壁によって仕切られているが、仕切壁におけるスクリュウ軸線方向の両端箇所には、それぞれ両搬送室を連通させる連通口が形成されている。第１スクリュウ部材１０Ｋは、螺旋羽根内に保持している図示しないＫ現像剤を、回転駆動に伴って回転方向に撹拌しながら、図中の紙面に直交する方向の奥側から手前側に向けて搬送する。第１スクリュウ部材１０Ｋと、後述する現像ロール９Ｋとは互いに向かい合う姿勢で平行配設されているため、このときのＫ現像剤の搬送方向は、現像ロール９Ｋの回転軸線方向に沿った方向でもある。そして、第１スクリュウ部材１０Ｋは、現像ロール９Ｋの表面に対してＫ現像剤をその軸線方向に沿って供給していく。
【００２１】
第１スクリュウ部材１０Ｋの図中手前側端部付近まで搬送されたＫ現像剤は、仕切壁の図中手前側端部付近に設けられた連通開口を通って、第２搬送室内に進入した後、第２スクリュウ部材１１Ｋの螺旋羽根内に保持される。そして、第２スクリュウ部材１１Ｋの回転駆動に伴って、回転方向に撹拌されながら、図中手前側から奥側に向けて搬送されていく。
【００２２】
第２搬送室内において、ケーシングの下壁には図示しないトナー濃度センサが設けられており、第２搬送室内のＫ現像剤のＫトナー濃度を検知する。Ｋトナー濃度センサとしては、透磁率センサからなるものが用いられている。Ｋトナーと磁性キャリアとを含有するＫ現像剤の透磁率は、Ｋトナー濃度と相関関係があるため、透磁率センサは、Ｋトナー濃度を検知していることになる。
【００２３】
本プリンタには、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置の第２収容室内にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーをそれぞれ個別に補給するための図示しないＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー補給手段が設けられている。そして、プリンタの制御部は、ＲＡＭに、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー濃度検知センサからの出力電圧値の目標値であるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆを記憶している。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー濃度検知センサからの出力電圧値と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆとの差が所定値を超えた場合には、その差に応じた時間だけＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー補給手段を駆動する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置における第２搬送室内にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーが補給される。
【００２４】
現像部１２Ｋ内に収容されている現像ロール９Ｋは、第１スクリュウ部材１０Ｋに対向しているとともに、ケーシングに設けられた開口を通じて、感光体２Ｋにも対向している。また、現像ロール９Ｋは、回転駆動される非磁性パイプからなる筒状の現像スリーブと、これの内部にスリーブと連れ回らないように固定されたマグネットローラとを具備している。そして、第１スクリュウ部材１０Ｋから供給されるＫ現像剤をマグネットローラの発する磁力によってスリーブ表面に担持しながら、スリーブの回転に伴って、感光体２Ｋに対向する現像領域に搬送する。
【００２５】
現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体２Ｋの静電潜像よりも大きく、且つ感光体２Ｋの一様帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加されている。これにより、現像スリーブと感光体２Ｋの静電潜像との間には、現像スリーブ上のＫトナーを静電潜像に向けて静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体２Ｋの地肌部との間には、現像スリーブ上のＫトナーをスリーブ表面に向けて移動させる非現像ポテンシャルが作用する。それら現像ポテンシャル及び非現像ポテンシャルの作用により、現像スリーブ上のＫトナーが感光体２Ｋの静電潜像に選択的に転移して、静電潜像をＫトナー像に現像する。
【００２６】
先に示した図３において、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃにおいても、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋと同様にして、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ上にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成される。
【００２７】
画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上方には、潜像書込手段たる光書込ユニット８０が配設されている。この光書込ユニット８０は、パーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。具体的には、感光体２Ｙの一様帯電した表面の全域のうち、レーザー光が照射された箇所は、電位を減衰せしめる。これにより、レーザー照射箇所の電位が、それ以外の箇所（地肌部）の電位よりも小さい静電潜像となる。なお、光書込ユニット８０は、光源から発したレーザー光Ｌを、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって光書込を行うものを採用してもよい。
【００２８】
画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、無端状の中間転写ベルト３１を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写装置としての転写ユニット３０が配設されている。転写ユニット３１は、像担持体たる中間転写ベルト３１の他に、駆動ローラ３２、２次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、４つの１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ニップ形成ローラ３６、ベルトクリーニング装置３７、電位センサ３８などを有している。
【００２９】
中間転写ベルト３１は、そのループ内側に配設された駆動ローラ３２、２次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、及び４つの１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ３２の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。中間転写ベルト３１としては、次のような特性を有するものを用いている。即ち、厚みは６０［μｍ］である。また、体積抵抗率は１ｅ９［Ωｃｍ］である（三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ  ＭＣＰ  ＨＴ４５０にて、印加電圧１００Ｖの条件で測定）。また、引っ張り弾性率は、２．６［ＧＰａ］である。また、材料はカーボン分散ポリイミド樹脂からなる。
【００３０】
４つの１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、無端移動せしめられる中間転写ベルト３１を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面と、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像と、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ表面に形成されたＹトナーは、感光体２Ｙの回転に伴ってＹ用の１次転写ニップに進入する。そして、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２Ｙ上から中間転写ベルト３１上に１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト３１は、その後、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過する。そして、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト３１上には４色重ね合わせトナー像が形成される。
【００３１】
１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、金属製の芯金と、これの表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備している弾性ローラからなる。感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの軸心に対し、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの軸心を約２．５［ｍｍ］ずつベルト移動方向下流側にずらした位置にするように、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを配設している。このような１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して、１次転写バイアスを定電流制御で印加する。なお、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
【００３２】
転写ユニット３０のニップ形成ローラ３６は、中間転写ベルト３１のループ外側に配設されており、ループ内側の２次転写裏面ローラ３３との間に中間転写ベルト３１を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面と、ニップ形成ローラ３６とが当接する２次転写ニップが形成されている。ニップ形成ローラ３６は接地されているのに対し、２次転写裏面ローラ３３には、２次転写バイアス電源３９によって２次転写バイアスが印加される。これにより、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６との間に、マイナス極性のトナーを２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００３３】
転写ユニット３１の下方には、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット１００が配設されている。この給紙カセット１００は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ１００ａを当接させており、これを所定のタイミングで回転駆動させることで、その記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。給紙路の末端付近には、レジストローラ対１０１が配設されている。このレジストローラ対１０１は、給紙カセット１００から送り出された記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙Ｐを２次転写ニップ内で中間転写ベルト３１上の４色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた中間転写ベルト３１上の４色重ね合わせトナー像は、２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、ニップ形成ローラ３６や中間転写ベルト３１から曲率分離する。
【００３４】
２次転写裏面ローラ３３は、芯金と、これの表面に被覆された導電性のＮＢＲ系ゴム層とを具備するものであり、その抵抗Ｒは１ｅ６［Ω］〜１ｅ１２［Ω］、好ましくは約４Ｅ７［Ω］である。抵抗Ｒは、１次転写ローラと同様の方法によって測定された値である。
【００３５】
また、ニップ形成ローラ３６は、芯金と、これの表面に被覆された導電性のＮＢＲ系ゴム層とを具備するものであり、その抵抗Ｒは１Ｅ６Ω以下である。抵抗Ｒは、１次転写ローラと同様の方法によって測定された値である。
【００３６】
転写バイアス出力手段としての２次転写バイアス電源３９は、直流電源と交流電源とを有しており、２次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳せしめたものを出力することができる。なお、重畳バイアスを２次転写裏面ローラ３３に印加しつつ、ニップ形成ローラ３６を接地する代わりに、重畳バイアスをニップ形成ローラ３６に印加しつつ、２次転写裏面ローラ３３を接地してもよい。この場合、直流電圧の極性を異ならせる。具体的には、図示のように、マイナス極性のトナーを用い且つニップ形成ローラ３６を接地した条件で、２次転写裏面ローラ３３に重畳バイアスを印加する場合には、直流電圧としてトナーと同じマイナス極性のものを用いて、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。これに対し、２次転写裏面ローラ３３を接地し、且つ重畳バイアスをニップ形成ローラ３６に印加する場合には、直流電圧としてトナーとは逆のプラス極性のものを用いて、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーとは逆のプラス極性にする。重畳バイアスを２次転写裏面ローラ３３やニップ形成ローラ３６に印加する代わりに、直流電圧を何れか一方のローラに印加するとともに、交流電圧を他方のローラに印加してもよい。交流電圧としては、正弦波状の波形のものを採用しているが、矩形波状の波形のものを用いてもよい。なお、記録紙Ｐとして、ザラ紙のような表面凹凸の大きなものを用いずに、普通紙のような表面凹凸の小さなものを用いる場合には、凹凸パターンにならった濃淡パターンが出現しないので、転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを印加してもよい。但し、ザラ紙のような表面凹凸の大きなものを用いるときには、転写バイアスを、直流電圧だけからなるものから、重畳バイアスに切り替える必要がある。
【００３７】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト３１には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト３１のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置３７によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト３１のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ３４は、ベルトクリーニング装置３７によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。
【００３８】
電位センサ３８は、中間転写ベルト３１のループ外側に配設されている。そして、中間転写ベルト３１の周方向における全域のうち、接地された駆動ローラ３２に対する掛け回し箇所に対して、約４［ｍｍ］の間隙を介して対向している。そして、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像が自らとの対向位置に進入した際に、そのトナー像の表面電位を測定する。なお、電位センサ３８としては、ＴＤＫ（株）社製のＥＦＳ−２２Ｄを用いている。
【００３９】
２次転写ニップの図中右側方には、定着装置９０が配設されている。この定着装置９０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ９１と、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ９２とによって定着ニップを形成している。定着装置９０内に送り込まれた記録紙Ｐは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ９１に密着させる姿勢で、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。定着装置９０内から排出された記録紙Ｐは、定着後搬送路を経由した後、機外へと排出される。
【００４０】
本プリンタにおいて、標準モードにおけるプロセス線速（感光体や中間転写ベルトの線速）は、約２８０［ｍｍ／ｓ］である。但し、プリント速度よりも高画質化を優先する高画質モードにおけるプロセス線速は、標準モードよりも遅い値に設定されている。また、画質よりもプリント速度を優先する高速モードにおけるプロセス線速は、標準モードよりも速い値に設定されている。標準モード、高画質モード、高速モードの切り替えは、ユーザーの操作パネルに対するキー操作、あるいはパーソナルコンピュータにおけるプリンタプロパティメニューによって行われる。
【００４１】
モノクロ画像を形成する場合には、転写ユニット３０におけるＹ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃを支持している図示しない支持板を移動せしめて、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃから遠ざける。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃから引き離して、中間転写ベルト３１をＫ用の感光体２Ｋだけに当接させる。この状態で、４つの画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋだけを駆動して、Ｋトナー像を感光体２Ｋ上に形成する。
【００４２】
２次転写バイアス電源３９は、先に図２に示した重畳バイアスからなる２次転写バイアスを出力する。本プリンタにおいて、２次転写バイアスの直流成分は、オフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値である。２次転写バイアスを２次転写裏面ローラ３３に印加し、且つニップ形成ローラ３６を接地した本プリンタでは、２次転写バイアスの極性がトナーと同じマイナス極性になっているときには、２次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーを２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に静電的に押し出す。これにより、中間転写ベルト３１上のトナーを記録紙Ｐ上に転移させる。一方、重畳バイアスの極性がトナーとは逆のプラス極性になっているときには、２次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーをニップ形成ローラ３６側から２次転写裏面ローラ３３側に向けて静電的に引き寄せる。これにより、記録紙Ｐに転移させたトナーを中間転写ベルト３１側に再び引き寄せる。
【００４３】
次に、本発明者らが行った観測実験について説明する。
本発明者らは、２次転写ニップ内におけるトナーの挙動を観測するために、特殊な観測実験装置を製造した。図５は、その観測実験装置を示す概略構成図である。この観測実験装置は、透明基板２１０、現像装置２３１、Ｚステージ２２０、照明２４１、顕微鏡２４２、高速度カメラ２４３、パーソナルコンピュータ２４４などを備えている。透明基板２１０は、ガラス板２１１と、これの下面に形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極２１２と、透明電極２１２の上に被覆された透明材料からなる透明絶縁層２１３とを具備している。この透明基板２１０は、図示しない基板支持手段によって所定の高さ位置で支持されている。この基板支持手段は、図示しない移動機構によって図中上下左右方向に移動することが可能である。図示の例では、透明基板２１０が金属版２１５を載置したＺステージ２２０の上に位置しているが、基板支持手段の移動により、Ｚステージ２２０の側方に配設された現像装置２３１の真上に移動することも可能である。なお、透明基板２１２の透明電極２１２は、基板支持手段に固定された電極に接続され、この電極は接地されている。
【００４４】
現像装置２３１は、第１実施形態に係るプリンタの現像装置と同様の構成になっており、スクリュウ部材２３２、現像ロール２３３、ドクターブレード２３４などを有している。現像ロール２３３は、電源２３５によって現像バイアスが印加された状態で回転駆動される。
【００４５】
透明基板２１０が基板支持手段の移動により、現像装置２３１の真上で且つ現像ロール２３３に対して所定のギャップを介して対向する位置まで所定の速度で移動せしめられると、現像ロール２３３上のトナーが透明基板２１０の透明電極２１２上に転移する。これにより、透明基板２１０の透明電極２１２上には所定の厚みのトナー層２１６が形成される。トナー層２１６に対する単位面積あたりのトナー付着量は、現像剤のトナー濃度、トナーの帯電量、現像バイアス値、基板２１０と現像ロール２３３とのギャップ、透明基板２１０の移動速度、現像ロール２３３の回転速度などによって調整することができる。
【００４６】
トナー層２１６が形成された透明基板２１０は、平面状の金属板２１５上に導電性接着剤で貼り付された記録紙２１４との対向位置まで平行移動せしめられる。金属板２１５は、加重センサが設けられた基板２２１上に設置され、基板２２１はＺステージ２２０上に設置されている。また、金属板２１５は、電圧増幅器２１７に接続されている。電圧増幅器２１７には、波形発生装置２１８によって直流電圧及び交番電圧からなる転写バイアスが入力され、金属板２１５には電圧増幅器２１７によって増幅された転写バイアスが印加される。Ｚステージ２２０を駆動制御して金属板２１５を上昇させると、記録用紙２１４がトナー層２１６と接触し始める。金属板２１５を更に上昇させると、トナー層２１６に対する圧力が増加するが、加重センサからの出力が所定の値になるように金属板２１５の上昇を停止させる。圧力を所定値にした状態で、金属板２１５に転写バイアスを印加してトナーの挙動を観察する。観察後は、Ｚステージ２２０を駆動制御して金属板２１５を下降させて、記録用紙２１４を透明基板２１０から離間させる。すると、トナー層２１６は記録用紙２１４上に転写されている。
【００４７】
トナーの挙動の観察については、基板２１０の上方に配設されている顕微鏡２４２及び高速度カメラ２４３を用いて行う。基板２１０は、ガラス板２１１、透明電極２１２、及び透明絶縁層２１３という各層が全て透明材料からなるので、透明電極２１０の上方から、透明基板２１０を介して、透明基板２１０の下側にあるトナーの挙動を観察することができる。
【００４８】
顕微鏡２４２としては、キーエンス社製のズームレンズＶＨ−Ｚ７５からなるものを用いた。また、高速度カメラ２４３としては、フォトロン社製のＦＡＳＴＣＡＭ−ＭＡＸ  １２０ＫＣを用いた。フォトロン社ＦＡＳＴＣＡＭ−ＭＡＸ  １２０ＫＣは、パーソナルコンピュータ２４４によって駆動制御される。顕微鏡２４２及び高速度カメラ２４３は、図示しないカメラ支持手段によって支持されている。このカメラ支持手段は、顕微鏡２４２の焦点を調整できるように構成されている。
【００４９】
透明基板２１０上におけるトナーの挙動を、次のようにして撮影した。即ち、まず、照明２４１によってトナーの挙動の観察位置に照明光を照射して、顕微鏡２４２の焦点を調整する。次に、金属板２１５に転写バイアスを印加して、透明基板２１０の下面に付着しているトナー層２１６のトナーを、記録紙２１４に向けて移動させる。このときのトナーの挙動を、高速度カメラ２４３で撮影した。
【００５０】
図５に示した観測実験装置と、第１実施形態に係るプリンタとでは、トナーを記録紙に転写する転写ニップの構造が異なるため、転写バイアスが同じであっても、トナーに作用する転写電界は異なる。適切な観察条件を調べるために、観測実験装置でも、良好な凹部濃度再現性が得られる転写バイアス条件を調べてみた。記録紙２１４としては、（株）ＮＢＳリコー社製のＦＣ和紙タイプ「さざ波」と呼ばれるものを使用した。トナーとしては、平均粒径６．８［μｍ］のＹトナーに、Ｋトナーを少量混入したものを用いた。観測実験装置では、記録紙（さざ波）の裏面に転写バイアスを印加する構成になっているため、トナーを記録紙に転写し得る転写バイアスの極性が、第１実施形態に係るプリンタとは逆になっている（即ち、プラス極性）。重畳バイアスからなる転写バイアスの交流成分として、波形が正弦波であるものを採用した。交流成分の周波数ｆを１０００［Ｈｚ］、直流成分（本例ではオフセット電圧Ｖｏｆｆに該当）を２００［Ｖ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００［Ｖ］に設定し、記録紙２１４に対して０．４〜０．５［ｍｇ／ｃｍ２］のトナー付着量でトナー層２１６を転写した。その結果、「さざ波」の表面の凹部上で十分な画像濃度を得ることができた。
【００５１】
そのとき、顕微鏡２４２の焦点を透明基板２１０上のトナー層２１６に合わせ、トナーの挙動を撮影した。すると、次のような現象が観察された。即ち、トナー層２１６中のトナー粒子は、転写バイアスの交流成分によって形成される交番電界により、透明基板２１０と記録紙２１４との間を往復移動するが、その往復移動回数の増加とともに、往復移動するトナー粒子の量が増加した。具体的には、転写ニップにおいては、転写バイアスの交流成分の１周期（１／ｆ）が到来する毎に、交番電界が１回作用してトナー粒子が１回往復移動する。初めの１周期では、図６に示すように、トナー層２１６のうち、層の表面に存在しているトナー粒子だけが層から離脱する。そして、記録紙２１６の凹部に進入した後、再びトナー層２１６に戻ってくる。このとき、戻ったトナー粒子が、トナー層２１６のトナー粒子に衝突することで、後者のトナー粒子とトナー層２１６や透明基板２１０との付着力を弱める。これにより、次の１周期には、図７に示すように、前の１周期よりも多くのトナー粒子がトナー層２１６から離脱する。そして、記録紙２１６の凹部に進入した後、再びトナー層２１６に戻ってくる。このとき、戻ったトナー粒子が、トナー層２１６中にまだ残っていたトナー粒子に衝突することで、後者のトナー粒子とトナー層２１６や透明基板２１０との付着力を弱める。これにより、更に次の１周期には、図８に示すように、前の１周期よりも更に多くのトナー粒子がトナー層２１６から離脱する。このように、トナー粒子は往復移動する毎に、その数を徐々に増やしていく。すると、ニップ通過時間が経過したときには（観測実験装置ではニップ通過時間に相当する時間が経過したとき）、記録紙Ｐの凹部内に十分量のトナーが転移していることがわかった。
【００５２】
次に、直流電圧（本例ではオフセット電圧Ｖｏｆｆに該当する）を２００［Ｖ］に設定し、且つピークツウピーク電圧Ｖｐｐを８００［Ｖ］にした条件で、トナーの挙動を撮影したところ、次のような現象が観察された。即ち、トナー層２１６中のトナー粒子のうち、層の表面に存在しているものが、初めの１周期で層から離脱して記録紙Ｐの凹部内に進入する。ところが、進入したトナー粒子は、その後、トナー層２１６に向かうことなく、凹部内に留まった。次の１周期が到来したとき、トナー層２１６から新たに離脱して記録紙Ｐの凹部内に進入したトナー粒子は、ごく僅かであった。よって、ニップ通過時間が経過した時点で、記録紙Ｐの凹部内には少量のトナー粒子しか転移していない状態であった。本発明者らは、更なる実験を行ったところ、始めの一周期で、トナー層２１６から記録紙Ｐの凹部内に進入させたトナー粒子を、再びトナー層２１６に引き戻すことができる戻しピーク値Ｖｒの値は、透明基板２１０上における単位面積あたりのトナー付着量に左右されることがわかった。透明基板２１０上におけるトナー付着量が多くなるほど、記録紙Ｐの凹部内のトナー粒子をトナー層２１６に引き戻すことが可能な戻しピーク値Ｖｒが大きくなるのである。
【００５３】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図９は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、転写バイアス出力手段の一部を構成する制御部６０は、演算手段たるＣＰＵ６０ａ（Central Processing Unit），不揮発性メモリたるＲＡＭ６０ｃ（Random Access Memory），一時記憶手段たるＲＯＭ６０ｂ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ６０ｄ等を有している。装置全体の制御を司る制御部６０には、様々な機器やセンサが接続されているが、本プリンタの特徴的な構成に関連する機器やセンサだけを示している。
【００５４】
電位センサ３８は、中間転写ベルト３１上に転写された重ね合わせトナー像のトナー像電位Ｖｔｏｎｅｒを測定することができる。制御部６０は、電位センサ３８によるトナー像電位Ｖｔｏｎｅｒの測定結果をフラッシュメモリ６０ｄに記憶する。
【００５５】
環境検知手段としての温湿度センサ８５は、プリンタ筺体内の温度及び湿度を検知してその検知結果を制御部６０に出力する。制御部６０は、温度検知データや湿度検知データに基づいて、様々な処理を行うが、その処理については後述する。
【００５６】
１次転写電源８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに印加するための１次転写バイアスを出力するものである。また、２次転写電源３９は、２次転写裏面ローラ３３に印加するための２次転写バイスを出力するものであり、制御部６０とともに転写バイアス出力手段を構成している。また、オペレーションパネル５０は、図示しないタッチパネルや複数のキーボタンなどから構成され、タッチパネルの画面に画像を表示したり、タッチパネルやキーボタンによって操作者による入力操作を受け付けたりする。制御部６０から送られてくる制御信号に基づいて、タッチパネルに画像を表示することができる。
【００５７】
制御部６０は、ＲＡＭ６０ｃやＲＯＭ６０ｂ内に記憶している制御プログラムに基づいて、各種の機器の駆動を制御したり、各種のデータ処理を行ったりする。データ処理の１つとして、外部のパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに基づいて、各色トナー像の画像面積率を演算したり、中間転写ベルト３１における２次転写ニップに進入する直前の領域の画像面積率したりする。また、演算した画像面積率に基づいて，１次転写電源８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋからの目標出力値を演算して１次転写電源８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに出力したり、画像面積率に基づいて２次転写電源３９からの目標出力値とを演算して２次転写電源３９に出力したりする。なお、それらの出力目標値は、ＰＷＭ信号として出力される。また、制御部６０は、光書込ユニット８０におけるレーザー書き込み信号に基づいて、画像面積率を演算する。
【００５８】
２次転写電源３９は、２次転写バイアスを定電流制御で出力するものである。具体的には、制御部６０から出力される電流目標値と同じ電流を出力する。制御部６０は、中間転写ベルト３１における周方向の全領域のうち、２次転写ニップに進入する区画、に付着しているトナー量を把握する付着量把握手段として機能している。具体的には、ニップ進入領域における重ね合わせトナー像の画像面積率は、ニップ進入領域に付着している単位面積あたりのトナー量と相関関係にある。よって、ニップ進入領域における重ね合わせトナー像の画像面積率を演算することで、ニップ進入領域に付着している単位面積あたりのトナー量を把握しているのである。そして、２次転写電源３９からの電流目標値を、前記画像面積率に応じて変更する。具体的には、中間転写ベルト３１の表面は、副走査方向（感光体やベルトの表面移動方向）において、ページの先頭を基準にして、図１０に示すように、５０画素分ずつの領域毎に理論上の区分けがなされる。そして、その区分けによる各区画（以下、「５０ライン区画」という）には、それぞれ主走査方向に一直線上に並ぶ画素の集合からなる画素ラインが５０ラインずつ含まれている。それぞれの画素ラインについては、全画素数に対する画像部（重ね合わせトナー像）の画素数の割合が画像面積率として求められる。そして、５０個の画素ラインの画像面積率の平均値が、「５０ライン区画」における画像面積率として求められる。２次転写電源３９の電流目標値については、複数の「５０ライン区画」のうち、２次転写ニップを通過中の「５０ライン区画」の画像面積率に応じたものに設定される。
【００５９】
より詳しくは、中間転写ベルト３１の全領域のうち、２次転写ニップに進入する直前の領域であって、ベルト移動方向に５０画素の大きさで区切った領域である「５０ライン区画」の先端が、２次転写ニップの入口に所定の距離まで近づいたタイミング（以下、算出基準タイミングという）で、制御部６０はその「５０ライン区画」の画像面積率を算出する。より詳しくは、前記算出基準タイミングに対し、所定の第１時間だけ遡ったタイミングから所定の第２時間だけ遡ったタイミングの間で光書込ユニットの８０によってＹ用の感光体２Ｙに対して書き込まれたドット数に基づいて、その「５０ライン区画」のＹの画像面積率を算出する。また、前記算出基準タイミングに対し、所定の第３時間だけ遡ったタイミングから所定の第４時間だけ遡ったタイミングの間で光書込ユニットの８０によってＭ用の感光体２Ｍに対して書き込まれたドット数に基づいて、その「５０ライン区画」のＭの画像面積率を算出する。また、前記算出基準タイミングに対し、所定の第５時間だけ遡ったタイミングから所定の第６時間だけ遡ったタイミングの間で光書込ユニットの８０によってＣ用の感光体２Ｃに対して書き込まれたドット数に基づいて、その「５０ライン区画」のＣの画像面積率を算出する。また、前記算出基準タイミングに対し、所定の第７時間だけ遡ったタイミングから所定の第８時間だけ遡ったタイミングの間で光書込ユニットの８０によってＫ用の感光体２Ｋに対して書き込まれたドット数に基づいて、その「５０ライン区画」のＫの画像面積率を算出する。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの画像面積率を累積した値を、その「５０ライン区画」の画像面積率とする。このようにして画像面積率が求められた「５０ライン区画」のベルト移動方向下流側には、次の「５０ライン区画」が隣接している。次の「５０ライン区画」の画像面積率については、次の「５０ライン区画」の先端が、２次転写ニップの入口に所定の距離まで近づいたタイミング、即ち、次の「５０ライン区画」についての算出基準タイミングで、画像面積率の算出を開始する。
【００６０】
図１１は、Ａ３サイズの記録紙Ｐと、これの上に形成されたトナー像の第１例とを示す模式図である。２次転写ニップにおいて、記録紙Ｐは、図中の矢印の方向に搬送される。第１実施形態に係るプリンタにおいて、中間転写ベルト３１の幅方向のサイズは、Ａ３サイズの記録紙Ｐの短手方向サイズ（２９７ｍｍ）よりも少し大きい。２次転写ニップは、中間転写ベルト３１と、ニップ形成ローラ３６とが当接している領域であり、ニップ形成ローラ３６のローラ部の長さは、中間転写ベルト３１の幅よりも大きくなっている。よって、２次転写ニップのベルト幅方向の長さは、中間転写ベルト３１の幅と同じであり、これは上述したようにＡ３サイズの記録紙Ｐの短手方向サイズよりも少し大きい。但し、第１実施形態に係るプリンタの制御部５０は、便宜的に、２次転写ニップのベルト幅方向の長さを、Ａ３サイズの記録紙Ｐの短手方向サイズと同じであるとみなして、ベルト上の５０ライン区画の画像面積率を演算するようになっている。なお、２次転写ニップのベルト移動方向の長さである２次転写ニップ幅は、３［ｍｍ］である。
【００６１】
同図の記録紙Ｐには、記録紙搬送方向に延在する短冊状のトナー像が形成されている。その記録紙搬送方向の長さは、２２０［ｍｍ］程度であり、図示のように、記録紙Ｐの長手方向の概ね半分くらいの領域に渡って延在している。トナー像は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のうち、何れか１色のトナーだけからなるベタ画像である。このトナー像の短手方向の長さは２９．７［ｍｍ］であり、これは２次転写ニップのベルト幅方向の長さ（便宜上、２９７ｍｍとみなしている）の１／１０の値である。よって、記録紙搬送方向において、このトナー像が延在している領域の５０ライン区画の画像面積率は１０［％］である。中間転写ベルト３１の周方向における全域のうち、図示のトナー像を担持している領域が２次転写ニップに進入する際には、５０ライン区画の画像面積率が１０［％］であると制御部６０によって算出され、２次転写電源３９からの電流目標値が１０［％］の画像面積率に応じた値に設定される。
【００６２】
図１２は、Ａ３サイズの記録紙Ｐと、これの上に形成されたトナー像の第２例とを示す模式図である。同図の記録紙Ｐには、記録紙搬送方向に延在する短冊状のトナー像が、搬送方向と直交する方向に所定の距離をおいて２つ形成されている。それらトナー像の記録紙搬送方向の長さは、それぞれ２２０［ｍｍ］程度であり、図示のように、互いに記録紙Ｐの長手方向の同じ領域内に延在している。２つのトナー像は、互いに異なる１色のトナーだけからなるベタ画像である。また、それらトナー像の短手方向の長さはそれぞれ２９．７［ｍｍ］である。よって、記録紙搬送方向において、それらトナー像が延在している領域の５０ライン区画の画像面積率は２０［％］である。中間転写ベルト３１の周方向における全域のうち、図示のトナー像を担持している領域が２次転写ニップに進入する際には、５０ライン区画の画像面積率が２０［％］であると制御部６０によって算出され、２次転写電源３９からの電流目標値が２０［％］の画像面積率に応じた値に設定される。
【００６３】
なお、本プリンタにおいて、５０ライン区画の画像面積率は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ個別に算出したものの合計として求められる。よって、例えば、同図の２つのトナー像が、図示のように互いに独立しているものではなく、完全に重ね合わされた２色重ね合わせトナー像であったとしても、その２色重ね合わせトナー像についての５０ライン区画の画像面積率は、１０［％］ではなく、２０［％］となる。
【００６４】
図１３は、２次転写電源３９から出力される２次転写バイアスの電流波形を示す波形図である。同図において、オフセット電流Ｉｏｆｆ［Ａ］は、２次転写バイアスの電流の時間平均値を表している。図示のように、重畳バイアスからなる２次転写バイアスの電流波形は正弦波状の形状をしており、プラス側のピーク値と、マイナス側のピーク値とを具備している。Ｉｐｐという符号が付されているのは、ピークツウピーク電流であり、これは交流成分の波高と同じ値である。また、Ｉｔという符号が付されているのは、２つのピーク値のうち、２次転写ニップ内でトナーを２次転写裏面ローラ３３側（ベルト側）からニップ形成ローラ３６側（記録紙側）に移動させる方（本例ではマイナス側）のピーク値である（以下、送りピーク値Ｉｔという）。また、Ｉｒという符号が付されているのは、記録紙Ｐに転写したトナーを記録紙側からベルト側に戻す方（本例ではプラス側）のピーク値である（以下、戻しピーク値Ｖｒという）。
【００６５】
本プリンタにおいては、既に述べたように、中間転写ベルト３１の裏面に当接している２次転写裏面ローラ３３と、中間転写ベルト３１のおもて面に当接して２次転写ニップを形成しているニップ形成ローラ３６とのうち、前者に対して２次転写バイアスを印加している。そして、ニップ形成ローラ３６を接地している。かかる構成において、同図に示すオフセット電流Ｉｏｆｆの極性が図示のようにマイナス極性であるということは、２次転写裏面ローラ３３の平均電位がマイナス極性になることを意味している。このように２次転写裏面ローラ３３の平均電位がマイナス極性になることで、マイナス極性のトナーが２次転写ニップ内で２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に相対的に移動して、ベルト上のトナーが記録紙Ｐ上に転移する。本第１実施形態では、オフセット電流Ｉｏｆｆは、２次転写バイアス電源３９から出力される直流成分の電流値と同じである。
【００６６】
なお、第１実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写バイアス電源３９として、直流成分や交流成分を定電流制御で出力するものを用いているので、直流成分と交流成分とにおいて、図１３に示した波形の電流出力が得られる。これに対し、２次転写バイアス電源３９として、直流成分や交流成分を定電圧制御で出力するものを用いる場合には、直流成分と交流成分とにおいて、図２に示したような波形の電圧出力が得られる。
【００６７】
図１４は、２次転写ニップ内において、トナーを記録紙Ｐの表面上に保持するために必要な電流値であるトナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒを説明するための模式図である。同図においては、便宜上、中間転写ベルトの図示を省略している。２次転写ニップにおいて、トナーを記録紙Ｐの表面上に保持するためのトナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒは、直流成分によって交流される。第１実施形態に係るプリンタでは、オフセット電流Ｉｏｆｆの一部が、トナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒとして作用する。２次転写ニップに進入するトナー量が多くなるほど、２次転写ニップに進入するトナーの電荷量も多くなるもで、それらトナーを記録紙Ｐの表面上で保持させるためには、より大きなトナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒが必要になる。よって、２次転写ニップに進入するトナー量が多くなるほど、オフセット電流Ｉｏｆｆを大きくする必要がある。
【００６８】
多量のトナーを２次転写ニップに進入させたとしても、十分なトナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒを供給できるように、オフセット電流Ｉｏｆｆを比較的大きな値に設定したとする。すると、２次転写ニップに対して少量のトナーしか進入させないときには、２次転写ニップ内においてトナー像に過剰な電流を流してしまうことから、トナー像の周囲にトナーを飛び散らせてしまうトナー散りという現象を発生させてしまう。
【００６９】
そこで、制御部６０は、５０ライン区画のトナー付着量と相関関係にある５０ライン区画の画像面積率に応じて、２次転写バイアス電源３９の直流成分であるオフセット電流Ｉｏｆｆの目標値を変更する処理を実施するようになっている。これにより、画像面積率にかかわらず、２次転写ニップの出口で適切なトナー保持電流Ｉｔｏｎｅｒをトナー像に供給して、トナー像の転写不良や転写チリの発生を抑えることができる。
【００７０】
一方、図１３に示した戻しピーク値Ｉｒは、２次転写ニップに進入する中間転写ベルト３１に対する単位面積あたりのトナー付着量によって適正値が異なってくる。トナー付着量が多くなるほど、それらトナーを記録紙表面の凹部内からベルトに向けて戻すことができる戻しピーク値Ｉｒ（の絶対値）が大きくなるからである。トナー付着量にかかわらず、２次転写電源３９の交流成分の電流目標値、即ちピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値を一定にすると、トナー付着量の比較的大きなベルト領域を２次転写ニップに進入させたときに、戻しピーク値Ｉｒが適正値よりも小さくなって、記録紙表面の凹部内のトナーを十分にベルトに戻すことができなくなって、記録紙表面の凹部上で画像濃度を不足させるおそれがある。２次転写ニップに進入するトナー量が多くなると、トナー層自身の表面電位（例えば、接地された金属上では、トナー層の体積電荷密度ρ×トナー層の厚さｄ×厚さｄ／（２×誘電率ε）で表される電位が大きくなり、その分、トナーを往復移動させるために必要な電圧や電流も大きくなるためだと考えられる。
【００７１】
一方、記録紙表面の凹部上での画像濃度不足の発生を回避するために、トナー付着量にかかわらず十分な戻しピーク値Ｉｒとなるように、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの値を比較的大きく設定すると、トナー付着量の比較的小さなベルト領域が２次転写ニップに進入したときに白点を引き起こし易くなる。具体的には、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６との間の電位差は、２次転写バイアスが送りピーク値Ｉｔになったときに最も大きくなる。このとき、２次転写ニップ内に挟み込まれた記録紙表面の凹部において２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に向けて放電を発生させ易くなる。但し、このとき、ニップ内のトナー量が比較的多い場合には、送りピーク値Ｉｔとは逆極性のトナー粒子が２次転写裏面ローラ３３と記録紙との間に介在することから、前述の放電の発生が抑えられる。しかし、トナー量が比較的少ない場合には、送りピーク値Ｖｔとは逆極性のトナー粒子が２次転写裏面ローラ３３と記録紙との間に少量しか存在しないことから、前述の放電が発生してしまう。すると、その放電によって逆帯電したトナー粒子が記録紙表面の凹部内に全く転移しなくなって、凹部上の画像箇所に多数の白点を発生させてしまう。特に、本プリンタのように、中間転写ベルト３１として、平滑性、耐延び性などの観点から、ポリイミド製のものを用いるものにおいては、ベルト表面を２次転写ニップ内で記録紙の表面の凹凸に追従させて柔軟に変形させることができないことから、ベルト表面と記録紙表面の凹部との間に空隙を形成し易いので、放電（白点）を発生させ易くなる。具体的には、トナー付着量の比較的大きなベルト領域を２次転写ニップに進入させたときに、戻しピーク値Ｉｒが適正値よりも小さくなって、記録紙表面の凹部内のトナーを十分にベルトに戻すことができなくなって、記録紙表面の凹部上で画像濃度を不足させるおそれがある。また、かかる画像濃度不足の発生を回避するために、トナー付着量にかかわらず十分な戻しピーク値Ｉｒとなるように、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの値を比較的大きく設定すると、トナー付着量の比較的小さなベルト領域が２次転写ニップに進入したときに白点を引き起こし易くなる。具体的には、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６との間の電位差は、２次転写バイアスが送りピーク値Ｉｔになったときに最も大きくなる。このとき、２次転写ニップ内に挟み込まれた記録紙表面の凹部において２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に向けて放電を発生させ易くなる。但し、このとき、ニップ内のトナー量が比較的多い場合には、送りピーク値Ｉｔとは逆極性のトナー粒子が２次転写裏面ローラ３３と記録紙との間に介在することから、前述の放電の発生が抑えられる。しかし、トナー量が比較的少ない場合には、送りピーク値Ｖｔとは逆極性のトナー粒子が２次転写裏面ローラ３３と記録紙との間に少量しか存在しないことから、前述の放電が発生してしまう。すると、その放電によって逆帯電したトナー粒子が記録紙表面の凹部内に全く転移しなくなって、凹部上の画像箇所に複数の白点を発生させてしまうのである。
【００７２】
図１５は、２次転写ニップに進入するトナー量に対して送りピーク値Ｉｔが不適切に大きいことに起因して、記録紙表面の凹部上で多数の白点を発生させてしまった画像を拡大して示す写真画像である。記録紙表面の凹部上で多数の白点を発生させてしまったことから、記録紙表面の凹部上に位置する画像箇所の大部分が、白く抜けたようになっている。
【００７３】
図１６は、２次転写ニップに進入するトナー量に対して戻しピーク値Ｉｒが不適切に小さいことに起因して、記録紙表面の凹部上の画像箇所に画像濃度不足を引き起こしてしまった画像を拡大して示す写真画像である。記録紙表面の凹部の上に位置する画像箇所の濃度が、凸部の上に位置する画像箇所の濃度よりも薄くなっていることがわかる。
【００７４】
図１７は、２次転写ニップに進入するトナー量に対して送りピーク値Ｉｔも戻しピーク値Ｉｒも適切であったために、凹部に対応する画像箇所に白点も画像濃度不足も発生させていない良好な画像を拡大して示す写真画像である。送りピーク値Ｉｔ、戻しピーク値Ｉｒを何れもトナー量に見合った値にすることで、紙表面の凹部上で白点も画像濃度不足も発生させない図示のような良好なベタ画像を得ることができる。なお、図１５〜図１７に示した画像は、何れも１辺が約２．５ｃｍ四方の大きさであり、特殊製紙株式会社製の商品名レザック６６（２６０ｋｇ紙）と呼ばれる和紙タイプの紙に出力されたものである。
【００７５】
そこで、制御部６０は、中間転写ベルト３１における２次転写ニップに進入する５０ライン区画の画像面積率に応じて、２次転写バイアス電源３９の交流成分の電流目標値（Ｉｐｐの目標値）を変更する処理を実施するようになっている。これにより、画像面積率にかかわらず、適切な値の戻しピーク値Ｉｒをトナー像に供給してトナー像中のトナーを確実にベルトと紙表面凹部との間で往復移動させるとともに、適切な値の送りピーク値Ｉｔをトナー像に供給して白点の発生を抑えることができる。
【００７６】
図１８は、２次転写バイアスの交流成分の電流目標値（Ｉｐｐの目標値）を変更するタイミングと、直流成分の電流目標値（Ｉｏｆｆの目標値）を変更するタイミングとを説明するための説明図である。制御部６０は、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値を変更するタイミングと、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値を変更するタイミングとを異ならせている。具体的には、ピークツウピーク電流の目標値については、中間転写ベルト３１の５０ライン区画の先端が２次転写ニップの入口に進入するタイミングで変更する。これに対し、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値については、中間転写ベルト３１の５０ライン区画の先端が２次転写ニップの出口に進入するタイミングで変更する。
【００７７】
本プリンタは、６００［ｄｐｉ］の解像度で画像を形成するようになっているため、１画素の径は約４２．３［μｍ］であり、５０ライン区画のベルト移動方向の長さは約２．１２［ｍｍ］である。また、標準モードのプロセス線速は既に述べたように２８０［ｍｍ／ｓ］である。よって、標準モードでは、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値を、それぞれ、約７．６［ｍｓ］の時間間隔で変更している。但し、それぞれの変更のタイミングにはタイムラグがある。中間転写ベルト３１におけるある特定の５０ライン区画に着目すると、その５０ライン区画の後端が２次転写ニップの入口に進入したときに、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値がその５０ライン区画の画像面積率に応じた値に変更される。ニップ幅ｄは、５０ライン区画のベルト移動方向の長さＬよりも大きな値に設定されているので、このとき、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値はまだ変更されない。５０ライン区画の後端が２次転写ニップの入口に進入してから、５０ライン区画の先端が２次転写ニップの出口を通過するまでの移動距離は、０．８８［ｍｍ］であり（３−２．１２）、その移動に要する時間は３．１［ｍｓ］である（０．８８／２８０＊１０００）。よって、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値が変更された後、約３．１［ｍｓ］経過した後に、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値が前述の５０ライン区画の画像面積率に応じた値に変更される。
【００７８】
ニップ幅（２次転写ニップのベルト移動方向の長さ）ｄを５０ライン区画の長さＬよりも大きくし、且つ、中間転写ベルト３１の５０ライン区画の後端が２次転写ニップの入口に進入するタミングで、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値をその５０ライン区画の画像面積率に応じた値に変更するのは、次に説明する理由による。即ち、本来であれば、中間転写ベルト３１の移動に伴う２次転写ニップ内のトナー量の変化については、できるだけ細かい時間間隔で把握することが望ましい。中間転写ベルト３１が僅かに１画素分移動しただけでも、２次転写ニップ内のトナー量が大きく変化することがあるので、理想的には、ベルトが１画素移動する毎に、２次転写ニップ内のトナー量を新たに把握し直すことが望ましいからである。しかしながら、そのようにするためには、制御部６０として、ＣＰＵ速度の極めて速いものを用いる必要があり、一般的な画像形成装置の制御部６０としては現実的ではない。そこで、本プリンタにおいては、一般的な画像形成装置に搭載される制御部６０の処理速度に鑑みて、中間転写ベルト３１が５０ライン区画移動する毎に、２次転写ニップ内のトナー量の変化を把握するようにしている。
【００７９】
画像面積率の算出対象となった５０ライン区画が２次転写ニップ内に存在しているときには、その５０ライン区画に応じたＩｐｐをかけ続けるのが理想的である。しかし、５０ライン区画の長さは約２．１２［ｍｍ］であるのに対し、ニップ幅は約３［ｍｍ］であるので、２次転写ニップ内においては、先行する５０ライン区画の後端側と、後続の５０ライン区画の先端側とを進入させているときがある。このとき、どちらに対応する目標値にするのかが問題となる。２次転写バイアスの交流成分であるピークツウピーク電流Ｉｐｐは、上述したように、２次転写ニップ内でトナーをベルトと紙との間で複数回に渡って往復移動させるためのものである。トナーが２次転写ニップ内で１往復する毎に、紙表面の凹部内に転移するトナー量を増加させていくという上述したトナーの挙動から、交流成分の効果を十分に得るためには、２次転写ニップ内において、有効な交流成分（Ｉｐｐ）を５０ライン区画内の全てのトナーに対して２往復以上作用させる必要がある。ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値を変更するタイミングとして、５０ライン区画の先端を２次転写ニップの入口に進入させたタイミングを採用したとする。すると、場合によっては、５０ライン区画の後端に対しては、交番電界を１回しか作用させることができず、前述の効果を得ることができなくなるおそれがある。一方、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値を変更するタイミングとして、５０ライン区画の後端を２次転写ニップの入口に進入させたタイミングを採用したとする。このとき、５０ライン区画の先端はまだ２次転写ニップ内に存在している。その先端を２次転写ニップの出口に到達させるまでの間に、その先端のトナーを２往復以上させることができれば、先端のみならず、先端から後端までの全ての領域においてトナーを２往復以上させることになる。そこで、本プリンタにおいては、ニップ幅ｄを５０ライン区画の長さＬよりも大きくし、且つ、中間転写ベルト３１の５０ライン区画の後端が２次転写ニップの入口に進入するタミングで、ピークツウピーク電流Ｉｐｐの目標値をその５０ライン区画の画像面積率に応じた値に変更するようになっている。
【００８０】
一方、中間転写ベルト３１の５０ライン区画の先端が２次転写ニップの出口に進入するタイミングで、オフセット電流Ｉｏｆｆの目標値をその５０ライン区画の画像面積率に応じた値に変更するようにしたのは、次に説明する理由による。即ち、２次転写ニップの入口でトナー像に対して十分なオフセット電流Ｉｏｆｆを供給したとしても、２次転写ニップの出口でオフセット電流Ｉｏｆｆを不足させると、結果として、転写不良を引き起こしてしまう。換言すれば、２次転写ニップの出口で十分なオフセット電流Ｉｏｆｆを供給すれば、トナー像を記録紙Ｐに良好に転写することができる。よって、前述のタイミングでオフセット電流Ｉｏｆｆの目標値を変更するのである。
【００８１】
５０ライン区画の後端が２次転写ニップの入口に進入してＩｐｐの目標値が変更されたとき、５０ライン区画の先端は、まだ２次転写ニップ内に位置している。２次転写バイアスの周波数をｆ［Ｈｚ］、ニップ幅をｄ［ｍｍ］、プロセス線速をｖ［ｍｍ／ｓ］、５０ライン区画のベルト移動方向の長さをＬ［ｍｍ］で示すと、５０ライン区画の先端が前記タイミングから２次転写ニップの出口に至るまでに要する時間は「（ｄ−Ｌ）／ｖ」で表される。この時間内において、トナーを２往復以上させる必要がある。そのためには、「ｆ×（（ｄ−Ｌ）／ｖ）≧２」という条件を具備させる必要がある。この式を変形すると、周波数ｆは、「２／（（ｄ−Ｌ）／ｖ）」と同等以上である必要があることになる。そこで、本プリンタでは、２次転写バイアスの交流成分として、周波数ｆが「ｆ≧２／（（ｄ−Ｌ）／ｖ）」という条件を具備するものを出力するように、２次転写バイアス電源３９を構成している。より詳しくは、標準モードでは、交流成分の周波数ｆを１０００［Ｈｚ］に設定している。標準モードでは、ｄ＝３［ｍｍ］、ｖ＝２８０［ｍｍ／ｓ］、Ｌ＝２．１２［ｍｍ］であるので、（（ｄ−Ｌ）／ｖ）は、約３．１［ｍｓ］であり、この間の交流成分の振動数は、（ｆ×（ｄ−Ｌ）／ｖ）より、約３．１回と求めることができる。
【００８２】
本発明者らは、第１実施形態に係るプリンタと同様の構成のプリント試験機を用意した。そして、このプリント試験機を用いて、次のような第１プリントテストを行った。即ち、出力画像としては、記録紙Ｐの全面において、５０ライン区画の画像面積率が５０［％］になるもの、１００［％］になるもの、及び２００［％］になるもの、の３種類を採用した。また、記録紙Ｐとしては、特殊製紙株式会社製の商品名レザック６６（２６０ｋｇ紙）を用いた。２次転写バイアスの条件としては、次の４通りを採用した。
【００８３】
即ち、４通りのうちの１つは、第１実施形態に係るプリンタと同様に、オフセット電流Ｉｏｆｆとピークツウピーク電流Ｉｐｐとをそれぞれ５０ライン区画の画像面積率に応じて変更するという条件である。オフセット電流Ｉｏｆｆについては、５０ライン区画の画像面積率に応じて図１９のグラフに示すような関係で変化させるようにした。また、ピークツウピーク電流Ｉｐｐについては、５０ライン区画の画像面積率に応じて図２０のグラフに示すような関係で変化させるようにした。
【００８４】
４通りのうちの他の１つ（比較例１）は、オフセット電流Ｉｏｆｆを画像面積率にかかわらず−１４［μＡ］で定電流制御し、且つ、ピークツウピーク電流Ｉｐｐを画像面積率にかかわらず１．５［ｍＡ］で定電流制御する条件である。また、４通りのうちの他の１つ（比較例２）は、オフセット電流Ｉｏｆｆを画像面積率にかかわらず−１８［μＡ］で定電流制御し、且つ、ピークツウピーク電流Ｉｐｐを画像面積率にかかわらず１．５［ｍＡ］で定電流制御する条件である。また、４通りのうちの残りの１つ（比較例３）は、オフセット電流Ｉｏｆｆを画像面積率にかかわらず−３６［μＡ］で定電流制御し、且つ、ピークツウピーク電流Ｉｐｐを画像面積率にかかわらず２．７［ｍＡ］で定電流制御する条件である。
【００８５】
それぞれの条件で出力した画像を、肉眼で観察して、紙表面の凹部上の画像箇所における白点や画像濃度不足のランクを評価した。この結果を次の表１に示す。なお、表１において、○という結果は、白点も画像濃度不足も殆ど認められなかったことを示している。また、△という結果は、許容レベルを僅かに超える白点あるいは画像濃度不足が発生したことを示している。また、×という結果は、著しい白点あるいは画像濃度不足が発生したことを示している。
【表１】
0005585870.tif 000002
【００８６】
第１実施形態に係るプリンタでは、画像面積率にかかわらず、白点及び画像濃度不足（凹部上）も何れも良好に抑えていることがわかる。これに対し、比較例１においては、画像面積率５０［％］の画像で良好な結果が得られているものの、画像面積率１００［％］の画像では紙表面の凹部上で許容レベルを超える画像濃度不足が発生している。しかも、画像面積率２００［％］の画像では、著しい画像濃度不足（凹部上）が発生してしまう。また、比較例２においては、画像面積率１００［％］の画像で良好な結果が得られているものの、画像面積率５０［％］の画像では許容レベルを超える白点が発生する。また、画像面積率２００［％］の画像では著しい画像濃度不足（凹部上）が発生してしまう。また、比較例３においては、画像面積率２００［％］の画像で良好な結果が得られているものの、画像面積率１００［％］の画像や画像面積率２００［％］の画像では、著しい白点が発生してしまう。
【００８７】
なお、上述したように、本プリンタは、標準モードにおいて２８０［ｍｍ／ｓ］のプロセス線速を採用しているが、高画質モードでは標準モードよりもプロセス線速を遅くする。また、高速モードでは、標準モードよりもプロセス線速を速くする。プロセス線速が変わると、単位時間当たりに２次転写ニップに供給されるトナーの量や、２次転写ニップ内でトナー像に供給される電流量などが変化する。プロセス線速が変化すると、適切な出力目標値（Ｉｏｆｆの目標値）が変化する。プロセス線速が遅くなるほど、オフセット電流Ｉｏｆｆの出力目標値の絶対値を小さくする必要がある。定電圧制御を行う場合も同様に、プロセス線速が遅くなるほど、オフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値を小さくする必要があるが、この場合、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐも同様に、線速の低下に応じて絶対値を小さくすることが望ましい。
【００８８】
また、単位質量あたりのトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）が変化すると、トナー像に対する単位面積当たりのトナー付着量が同じであっても、そのトナー像の帯電量は異なってくる。すると、トナー付着量が同じであっても、２次転写ニップ内におけるトナーの電位が行ってくることから、記録紙表面の凸部における転写チリ及び画像濃度不足の発生を抑え得る適切なオフセット電流Ｉｏｆｆの値や、記録紙表面の凹部における白点及び画像濃度不足の発生を抑え得る適切なピークツウピーク電流Ｉｐｐの値が異なってくる。トナー像の電位（絶対値）が大きくなるほど、ＩｏｆｆやＩｐｐの適正値（絶対値）も大きくなる。このことは、定電圧制御を採用する場合におけるオフセット電圧Ｖｏｆｆやピークツウピーク電圧についても、同様のことが言える。
【００８９】
そこで、第１実施形態に係るプリンタの制御部６０は、オフセット電流Ｉｏｆｆやピークツウピーク電流の目標値を、５０ライン区画の画像面積率（トナー付着量）に応じて変更することに加えて、プロセス線速やトナー像の電位にも応じて変更する処理を実施するようになっている。トナー像の電位については、上述した電位センサ３８による検知結果によって把握する。各種のプロセス線速やトナー像の電位についてそれぞれ、図１９や図２０に示したグラフを表す関数式（あるいはデータテーブル）を専用に記憶させてもよいが、かかる構成ではデータ記憶量が非常に大きくなってしまう。そこで、第１実施形態では、５０ライン区画の画像面積率に応じた目標値を関数式によって求めた後、その結果をプロセス線速及びトナー像の電位に基づいて補正するようになっている。補正のための補正式は、予めの実験によって求めておき、制御部６０に記憶させておく。
【００９０】
なお、第１実施形態では、トナー付着量の把握対象とするベルト領域を、５０ライン区画ずつに区切っているが、区切る大きさは５０ライオンに限定されるものではない。また、交流成分として、正弦波のものに代えて、矩形波、三角波、台形状波形など、種々の波形のものを採用してもよい。
【００９１】
次に、第２実施形態に係るプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、第２実施形態に係るプリンタの構成は、第１実施形態と同様である。
第１実施形態に係るプリンタの制御部６０は、２次転写バイアスの直流成分や交流成分をそれぞれ定電圧制御するようになっている。直流成分の電圧目標値（オフセット電圧Ｖｏｆｆ（図２参照）の目標値）や、交流成分の電圧目標値（ピークツウピーク電圧Ｖｐｐの目標値）については、第１実施形態と同様に、５０ライン区画の画像面積率に応じて変更する。
【００９２】
図２１は、第２実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とオフセット電圧Ｖｏｆｆとの関係を示すグラフである。また、図２２は、第２実施形態に係るプリンタにおける画像面積率とピークツウピーク電圧Ｖｐｐとの関係を示すグラフである。本発明者らは、このような関係でオフセット電圧Ｖｏｆｆとピークツウピーク電圧Ｖｐｐとを変化させる点の他は、先の第１プリントテストと同様の条件にした第２プリントテストを行った。この結果を次の表２に示す。
【表２】
0005585870.tif 000003
【００９３】
第２実施形態に係るプリンタでは、画像面積率にかかわらず、白点及び画像濃度不足（凹部上）も何れも良好に抑えていることがわかる。つまり、２次転写バイアスの直流成分や交流成分の出力を定電流制御する代わりに、定電圧制御する場合であっても、出力目標値を画像面積率に応じて変更することで、画像面積率にかかわらず、白点及び画像濃度不足（凹部上）も何れも良好に抑え得ること立証された。これに対し、比較例４、５、６に示すように、出力目標値を変更せずに画像面積率にかかわらず一定にすると、白点や画像濃度不足（凹部上）を発生させてしまうことがわかる。
【００９４】
しかしながら、直流成分の出力を定電圧制御する構成では、記録紙Ｐとして、電気抵抗や厚さの異なるものを用いると、直流成分として同じ電圧を出力していても、２次転写電流の値が異なってくることから、良好な結果が得られなくなってしまう。記録紙Ｐによっては、記録紙表面の凸部で転写チリや画像濃度不足が発生してしまうのである。例えば、記録紙Ｐたる特殊製紙株式会社製の商品名レザック６６として、２６０ｋｇ紙の代わりに、１７５ｋｇ紙を用いて第２プリントテストと同様のテストを行ったところ、画像面積率に応じて直流成分の電圧の出力目標値を変更しても、記録紙表面の凸部上で、転写チリや画像濃度不足（凸部上）を発生させることがあった。一方、１７５ｋｇ紙であっても、直流成分を定電流制御する構成では（紙が異なる点の他は第１テストプリントと同じ）、記録紙表面の凸部上で転写チリや画像濃度不足（凸部上）を発生させることはなかった。よって、直流成分の出力を定電流制御する構成の方が、定電圧制御する構成よりも優れていると言える。
【００９５】
また、同じ記録紙Ｐであっても、その電気抵抗は、温湿度によって変化するため、記録紙Ｐの種類だけを参照しただけでは、その記録紙Ｐの電気抵抗を正確に把握することはできない。よって、記録紙Ｐの種類だけを参照しただけでは、その記録紙Ｐに適した直流成分の電圧出力（Ｖｏｆｆ）の適正値を把握することはできない。より詳しくは、記録紙Ｐの電気抵抗が環境変動に伴って小さくなるほど、直流成分の電圧出力の適正値が小さくなる。なお、交流成分の電圧出力（Ｖｐｐ）については、特に周波数が数百ヘルツ以上の場合には、時定数の関係上、記録紙Ｐの電気抵抗や温湿度によらず、適正値はほぼ一定となる。
【００９６】
また、第１実施形態で述べたように、オフセット電圧Ｖｏｆｆやピークツウピーク電圧の適正値は、プロセス線速やトナー像の電位によっても変化する。
【００９７】
そこで、第２実施形態に係るプリンタにおいては、記録紙Ｐの電気抵抗及び厚みに関する情報を取得する情報取得手段を設けている。より詳しくは、情報取得手段として、操作パネル５０と制御部６０との組合せを採用している。制御部５０は、予め、複数の紙種の情報を一覧形式で記憶している。そして、ユーザーの操作に基づいて、それらの紙種を操作パネル５０に一覧形式で表示させ、ユーザーに対して、どの紙種を使用するのかを選択してもらう処理を実施する。これにより、ユーザーの使用する紙種を特定して、その紙の電気抵抗及び厚みの情報を取得することができる。
【００９８】
制御部６０は、５０ライン区画の画像面積率だけでなく、操作パネル５０に対するユーザーの操作によって取得した紙種情報、温湿度センサ８５による検知結果、プロセス線速、及びトナー像の電位にも基づいて、オフセット電圧Ｖｏｆｆを変更する処理を実施するようになっている。また、５０ライン区画の画像面積率だけでなく、プロセス線速、及びトナー像の電位にも基づいて、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを変更する処理を実施するようになっている。
【００９９】
５０ライン区画の画像面積率と、オフセット電圧Ｖｏｆｆの目標値との関係を示す関数式（又はデータテーブル）については、紙種毎に固有のものをそれぞれ制御部６０に記憶させている。例えば、商品名レザック６６の１７５ｋｇ紙については、図２３や図２４に示すような出力目標値と画像面積率との関係式を記憶させている。そして、画像面積率と紙種とに応じて特定させたオフセット電圧Ｖｏｆｆの目標値を、温湿度の検知結果、プロセス線速、及びトナー像の電位に応じて補正させるようにしている。
【０１００】
なお、第１実施形態や第２実施形態において、交流成分と直流成分との両方についてそれぞれ出力目標値を５０ライン区画の画像面積率に応じて変更する例について説明したが、交流成分だけを変更するようにしてもよい。本発明者らの実験によれば、図２５に示すように、直流成分の出力目標値（ＶｏｆｆやＩｏｆｆの目標値）については、二色からなる全面ベタ画像を転写する際に必要となる値か、それよりもやや低めの値に一律に設定しておき、交流成分の出力目標値（ＶｐｐやＩｐｐの目標値）だけを、画像面積率に応じて変更する構成でも、効果が得られた。
【０１０１】
次に、第１実施形態あるいは第２実施形態に係るプリンタに、より特徴的な構成を付加した各実施例のプリンタについて説明する。なお、以下に説明しない限り、各実施例に係るプリンタの構成は、第１実施形態や第２実施形態と同様である。
［第１実施例］
第１実施例に係るプリンタの構成は、基本的には第１実施形態あるいは第２実施形態と同様である。第１実施形態あるいは第２実施形態と異なる点は、制御部６０が、プロセス線速に応じて、２次転写バイアスの交流成分の周波数ｆを変更するための制御信号を、２次転写バイアス電源３９に出力する処理を実施する点である。具体的には、プロセス線速が変更されたことで、上述した「ｆ≧２／（ｄ／ｖ）」という条件を具備しなくなるときには、具備する値に周波数ｆを補正するための制御信号を出力する。２次転写バイアス電源３９は、制御部６０からの制御信号に従って、交流成分の周波数ｆを補正する。
【０１０２】
かかる構成では、プロセス線速を変更しても、線速にかかわらず、「ｆ≧２／（ｄ／ｖ）」という条件を具備させて、２次転写ニップ内でトナーを確実に所望の回数だけベルトと紙凹部との間で往復移動させることができる。
【０１０３】
［第２実施例］
第２実施例に係るプリンタは、第２実施形態に係るプリンタと同様に、操作パネル５０に対するユーザーの操作により、紙種情報を取得する。また、２次転写バイアスについては、定電流制御あるいは定電圧制御で２次転写バイアス電源３９から出力する。
【０１０４】
第１実施形態あるいは第２実施形態に係るプリンタと異なる点は、取得した紙種情報に基づいて、紙表面の凹凸の度合いを把握し、凹凸の度合いがそれほど大きくない紙種（例えば普通紙）である場合には、２次転写バイアスとして、重畳バイアスからなるもの出力する代わりに、直流成分だけからなるものを出力する。凹凸の度合いがそれほど大きくない紙種の場合には、凹部上での白点や画像濃度不足が発生しないからである。かかる構成では、凹凸の度合いがそれほど大きくない紙種が用いられる場合、即ち、紙表面の凹部上での白点や画像濃度不足を発生させるおそれがない場合には、直流成分だけからなる２次転写バイアスを採用して電力消費を抑えることができる。
【０１０５】
なお、直流成分については、出力目標値（Ｉｏｆｆ又はＶｏｆｆの目標値）を５０ライン区画の画像面積率に応じて変更するようになっている。これにより、画像面積率にかかわらず、転写チリや画像濃度不足の発生を抑えることができる。
【０１０６】
［第３実施例］
第３実施例に係るプリンタでは、操作パネル５０に対する操作によって取得した紙種情報に基づいて、直流成分だけからなる２次転写バイアスを出力するモードにするか否かを決定するのではなく、ユーザーの操作に基づいて決定するようになっている。ユーザーが、直流成分だけからなる２次転写バイアスを出力するモードにするか否かを設定するのである。
【０１０７】
かかる構成において、ユーザーは、凹凸の度合いがそれほど大きくない紙種を用いる場合には、操作パネル５０に対する操作によって前述のモードに設定することで、直流成分だけからなる２次転写バイアスを採用して電力消費を抑えることができる。
【０１０８】
［第４実施例］
本発明者らは実験により、紙表面の凹部の深さに応じて、２次転写ニップ内において、ベルトと紙表面の凹部との間でトナーを確実に往復移動させ得るＩｐｐやＶｐｐの値が、紙表面の凹部の深さに応じて異なってしまうことを見出した。具体的には、凹部の深さが大きくなるほど、トナーを往復移動させるのに必要なＩｐｐやＶｐｐの値が大きくなるのである。
【０１０９】
そこで、第４実施例に係るプリンタにおいては、操作パネル５０に対するユーザーの操作によって取得した紙種の凹部の深さに応じて、適切なＩｐｐやＶｐｐを設定することができるように、紙種毎に、画像面積率とＩｐｐ又はＶｐｐの目標値との関係を示す関数式を変更するようになっている。かかる構成では、記録紙Ｐの表面の凹部深さにかかわらず、凹部上での白点の発生と画像濃度不足の発生とを抑えることができる。
【０１１０】
［第５実施例］
図２６は、第１実施形態に係るプリンタの２次転写バイアス電源３９の内部構成を、２次転写ニップのローラとともに示すブロック図である。なお、同図においては、便宜上、記録紙や中間転写ベルトの図示を省略している。第１実施形態に係るプリンタの２次転写バイアス電源３９においては、交流成分を出力するための交流電源回路と、直流成分を出力するための直流電源回路とが直列に接続され、それらの出力が、負荷となる２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６とに接続されている。２次転写バイアス電源３９を駆動する電源２４ＶとＧＮＤが、図示していないインタロックスイッチを介して、制御部６０から供給される。さらに起動信号のＡＣおよびＤＣが接続されている。交流電源回路と直流電源回路とには、異常検知手段が接続され、電源出力の異常検知信号ＳＣを制御部６０に出力している。この構成により負荷には、直流重畳された交流電圧が印加される。
【０１１１】
図２７は、第５実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図である。この図では、２次転写バイアス電源３９の動作に使われる電源入力や、異常検知の図示を省略している。交流成分を出力する回路が、交流駆動、交流高圧トランス、交流出力検出、及び交流制御部によって構成されている。また、直流成分を出力する回路が、直流駆動、直流高圧トランス、直流出力検出、及び直流制御部によって構成されている。制御部６０から交流電圧の周波数を設定する信号ＣＬＫが供給され、交流出力の電流または電圧を設定する信号ＡＣ＿ＰＷＭや、交流出力をモニターする信号ＡＣ＿ＦＢ＿Ｉが制御部６０に接続されている。直流成分の回路にも、重畳される直流出力の電流または電圧を設定する信号ＤＣ＿ＰＷＭと、直流出力をモニターする信号ＤＣ＿ＦＢ＿Ｉとが接続されている。交流および直流の制御に関しては、制御部６０からの指令に基づき、それぞれの出力検出ブロックからの検出信号が所定値となるように、交流駆動または直流駆動を介して各高圧トランスの駆動を制御する信号を出力している。
【０１１２】
交流制御では交流出力の電流および電圧を制御しており、定電流制御又は定電圧制御のどちらも可能になるように交流出力検出で出力電流および出力電圧も両方を検出している。これは直流制御でも同様である。交流、直流ともに、通常は定電流制御を行うように電流検出値を優先して制御するようにしている。出力電圧の検出値は上限電圧の抑制のために使っており、無負荷状態などでの最高電圧を制御する構成としている。また、制御部６０では交流および直流の各出力検出ブロックからのモニター信号を、負荷状態の監視のための情報として入力している。交流電圧の周波数を制御部６０からの信号ＣＬＫで設定しているが、交流電圧を出力する回路の内部で固定の周波数を生成してもよい。
【０１１３】
かかる構成においては、ユーザーの命令により、定電流制御と定電圧制御とを切り替えて実施することができる。また、直流電圧を出力する回路と、交流電圧を出力する回路とのうち、後者の出力を停止することで、直流成分だけからなる２次転写バイアスを出力するモードと、直流成分及び交流成分からなる２次転写バイアスを出力するモードとを切り替えることができる。
【０１１４】
図２８は、第６実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図である。この例では、直流成分だけを出力する第１電源回路３９ａと、直流成分及び交流成分を出力する第２電源回路３９ｂとを具備している。これにより、直流成分だけからなる２次転写バイアスを出力するモードと、直流成分及び交流成分からなる２次転写バイアスを出力するモードとを切り替えることができる。第１電源回路３９ａは、従来のプリンタには必ず備わっているものであるので、従来の第１電源回路３９ａに、第２電源回路３９ｂを追加するだけで、従来のプリンタの２次転写バイアス出力手段を、本発明に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段に改良することが可能である。
【０１１５】
［第７実施例］
図２９は、第７実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図である。図２７の２次転写バイアス出力手段と同じ機能を実現することができる。更に、直流成分だけからなる２次転写バイアスを出力する場合には、従来の電源だけを利用する一方で、直流成分及び交流成分からなる２次転写バイアスを出力する場合には、新設の電源だけを利用することで、両者のモードを切り替えることができる。２次転写裏面ローラ３３に印加する電圧をリレー１およびリレー２を使って切り替える構成である。第１電源３９ａで交流直流重畳電圧を生成し、第２電源３９ｂで従来の直流成分のみの電圧を生成している。リレーを使った出力電圧の切り替えは、制御部６０から出力される制御信号ＲＹ＿ＤＲＩＶによって行われる。
【０１１６】
なお、切り替え手段として、リレー１とリレー２の有接点の切り替え素子を使った例を示しているが、他の例えばＦＥＴなどの半導体のスイッチング素子を用いても、同様の機能を提供することができる。図示の例では、第１電源３９ａと第２電源３９ｂとが独立した回路構成となっているため、第１電源３９ａだけをオプションとして後付けすることが可能になる。
【０１１７】
［第８実施例］
図３０は、第８実施例に係るプリンタの２次転写バイアス出力手段を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図である。この例では、直流成分のみよる２次転写バイアスと、交流直流重畳電圧からなる２次転写バイアスとを、リレー１だけで切り替えるようになっている。リレー１の接点を閉じて第１電源３９ａから交流直流重畳電圧を出力する場合に、並列に接続された第２電源３９ｂにも電圧が印加される。これにより、第２電源３９ｂが第１電源３９ａの負荷となるが、第２電源３９ｂへの電流供給による悪影響が少ない場合には、この例を採用することで回路の簡素化及び低コスト化を図ることができる。
【０１１８】
図３１は、第９実施例に係るプリンタの２次転写バイス電源を２次転写ニップのローラとともに示すブロック図である。上半部の交流電圧回路と、下半部の直流電圧回路とは、ともに定電流制御を行うものである。交流電圧は、高圧トランスの出力に近似した低電圧を巻線Ｎ３＿ＡＣで取出し電圧制御で基準信号Ｖｒｅｆ＿ＡＣ＿Ｖと比較している。交流電流は直流電圧回路の出力と並列に接続した交流成分をバイアスするコンデンサＣ＿ＡＣ＿ＢＰと、接地間に設けた交流電圧検出器で取出し電流制御で基準信号Ｖｒｅｆ＿ＡＣ＿Ｉとを比較している。この基準信号Ｖｒｅｆ＿ＡＣ＿Ｉのレベルは、交流出力電流の設定信号ＡＣ＿ＰＷＭに応じて設定される。この電圧制御の出力は、出力電圧が所定以上に上がった時（例えば無負荷など）に有効になるように基準信号Ｖｒｅｆ＿ＡＣ＿Ｖのレベルを設定してある。一方、電流制御の出力は、通常の負荷で有効になるように基準信号Ｖｒｅｆ＿ＡＣ＿Ｉのレベルが設定してあり、負荷の状態（２次転写裏面ローラ３３やニップ形成ローラ３６の材質など）に応じて高圧出力電流を切替えられる構成としている。これら電圧／電流制御の出力は交流駆動部に入力し、そのレベルに応じて高圧トランスをドライブする。直流電圧発生手段でも、同様に出力電圧／電流の両方を検出している。電圧は高圧トランスの出力巻線Ｎ２＿ＤＣに設けた整流平滑回路と並列接続した直流電圧検出器で取出している。電流は出力巻線と接地間に直流電流検出器を接続し取出している。電圧／電流の各検出信号は交流場合と同じく重み付けされた基準信号Ｖｒｅｆ＿ＤＣ＿ＶとＶｒｅｆ＿ＤＣ＿Ｉと比較され、高圧出力の直流成分を制御している。
【０１１９】
次に、第１実施形態あるいは第２実施形態の各変形例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各変形例に係るプリンタの構成は、第１実施形態あるいは第２実施形態と同様である。
［第１変形例］
図３２は、第１変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、各色の感光体上のトナー像を直接記録用紙に転写する直接転写タンデム方式のカラープリンタである。この直接転写方式のカラープリンタは、記録用紙が給紙ローラ１０１により搬送ベルト１２１へ送られ、各色の感光体ドラムから記録紙へ各色トナー像が順次直接転写された後、各色トナー像が定着装置９０によって定着される。各色の１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに印加する１次転写バイアスとして、交流直流重畳電圧を採用している。これにより、凹凸の大きな和紙タイプの紙であっても、凹部に対してトナーを良好に１次転写することができる。１次転写バイアスの直流成分や交流成分の出力目標値については、感光体上の５０ライン区画の画像面積率に応じて変更する。
【０１２０】
［第２変形例］
図３３は、第２変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、ニップ形成部材として、中間転写ベルトの代わりに、無端状の紙搬送ベルト１２１を各色の感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに当接させている点が、第１実施形態や第２実施形態に係るプリンタと異なっている。紙搬送ベルト１２１は、その表面に保持した記録紙を、自らの無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ用の１次転写ニップに順次通していく。この過程で、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が、記録紙の表面に重ね合わせて転写されていく。
【０１２１】
画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面において、レーザー光Ｌの照射によって形成された静電潜像の電位を検知する電位センサ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが設けられている。これら電位センサ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、ＴＤＫ株式会社製の表面電位センサ（ＥＦＳ−２２Ｄ）からなり、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面に対して約４［ｍｍ］の間隙をもって対向するように配設されている。
【０１２２】
紙搬送ベルト１２１のループ内側では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが紙搬送ベルト１２１の裏面に当接して、紙搬送ベルト１２１を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧している。第２実施形態に係るプリンタにおいては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色において、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを一様帯電せしめる帯電装置（６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、一様帯電後の表面に光書込を行う図示しない光書込ユニットと、１次転写ローラ（２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とにより、感光体の静電潜像と、押圧部材たる１次転写ローラの芯金との間に、直流成分と交流成分とを含む電位差を生じせしめる電位差発生手段が構成されている。
【０１２３】
なお、紙搬送ベルト１２１を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに当接させる代わりに、１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに直接当接させて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを形成してもよい。この場合、１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋをニップ形成部材として機能させることになる。
【０１２４】
２次転写バイアス電源３９や制御部は、第１実施形態や第２実施形態と同様にして、直流成分や交流成分の出力目標値を、中間転写ベルト３１の５０ライン区画の画像面積率に応じて変更する。
【０１２５】
これまで、像担持体である中間転写ベルト３１とニップ形成部材であるニップ形成ローラ３６との当接による２次転写ニップにおいて、本発明を適用した例について説明したが、次のような１次転写ニップにおいて、本発明を適用することも可能である。即ち、像担持体たる無端ベルト状の感光体の裏面に裏面当接部材を当接させて、無端ベルト状の感光体をニップ形成部材に向けて押圧して、感光体とニップ形成部材とを当接させることで形成した１次転写ニップである。
【０１２６】
本発明を電子写真方式のプリンタに適用した例について説明したが、直接記録方式によってカラー画像を形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。この直接記録方式とは、潜像担持体によらず、トナー飛翔装置からドット状に飛翔させたトナー群を記録体や中間記録体に直接付着させて画素像を形成することで、記録紙や中間記録体に対してトナー像を直接形成する方式である。特開２００２−３０７７３７号公報に記載の画像形成装置などに採用されている。像担持体たる中間記録体から記録紙にトナー像を転写するための転写ニップにおいては、本発明の適用が可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：画像形成ユニット（トナー像形成手段の一部）
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
３０：転写ユニット（トナー像形成手段の一部）
３１：中間転写ベルト（像担持体）
３３：２次転写裏面ローラ（裏面当接部材）
３６：ニップ形成ローラ（ニップ形成部材）
３８：電位センサ（電位検知手段）
３９：２次転写バイアス電源（転写バイアス出力手段の一部）
５０：操作パネル（情報取得手段）
６０：制御部（転写バイアス出力手段の一部、付着量把握手段）
８０：光書込ユニット（トナー像形成手段の一部）
８５：温湿度センサ（環境検知手段）
Ｐ：記録紙（記録材）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２８】
【特許文献１】特開２００６−２６７４８６号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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