(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、前記像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、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面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源とを有し、
前記電圧は、前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、前記転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、
前記電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りに設定されていて、
前記トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、前記電源から出力される電圧の周期回数を変更するモードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、前記像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、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面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源と、
前記トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報を出力するトナー劣化判定手段を備え、
前記電圧は、前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、前記転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、
前記電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りに設定されていて、
前記トナー劣化判定手段からのトナー劣化情報に基づき、前記電源から出力される電圧の周期回数を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記トナー劣化判定手段は、前記トナー像の画像濃度を検出し、その検出結果が所定の閾値以下であるときに、トナーが劣化したと判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の画像形成装置において、
潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記潜像担持体上のトナー像を前記像担持体である中間転写体に転写する一次転写手段を備え、
前記トナー劣化判定手段は、前記一次転写手段による転写率を検出し、その転写率の変化からトナーの劣化を判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１に記載の画像形成装置において、
前記トナー劣化情報がある場合の電圧の周期回数を、前記トナーの劣化情報がない場合の電圧の周期回数よりも多くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１に記載の画像形成装置において、
前記電圧の周期回数の変更は、前記電源の周波数を変更することである特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、前記像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、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面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源とを有し、
前記電圧は、前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、前記転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、
前記電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りに設定されていて、
前記トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更するモードを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、前記像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、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面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源と、
前記トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報を出力するトナー劣化判定手段を備え、
前記電圧は、前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、前記転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、
前記電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りに設定されていて、
前記トナー劣化判定手段からのトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、
前記トナー劣化判定手段は、前記トナー像の画像濃度を検出し、その検出結果が所定の閾値以下であるときに、トナーが劣化したと判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の画像形成装置において、
潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記潜像担持体上のトナー像を前記像担持体である中間転写体に転写する一次転写手段を備え、
前記トナー劣化判定手段は、前記一次転写手段による転写率を検出し、その転写率の変化からトナーの劣化を判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１０の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記トナー劣化情報がある場合の前記プロセス線速を、前記トナーの劣化情報がない場合の前記プロセス線速よりも遅くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記電圧は、前記中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りの値の電圧の出力時間をＡ、前記中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向とは逆極性寄りの値の電圧の出力時間をＢとしたとき、
Ａ＞Ｂとなるように設定されている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１つに記載の画像形成装置において、
前記電圧が前記転写方向の電圧のピーク値から前記中心値（Ｖｏｆｆ）へと移行するまでの時間をｔ１、
前記電圧が前記中心値（Ｖｏｆｆ）から前記転写方向の電圧と逆極性の電圧のピーク値へと移行するまでの時間をｔ２としたとき、
ｔ２＞ｔ１であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像形成装置において、
前記電圧は、Ｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）としたとき、０．０５＜Ｘ＜０．４５となるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１4に記載の画像形成装置において、
前記電圧は、Ｘ＝Ｂ／（Ａ＋Ｂ）としたとき、０．１０＜Ｘ＜０．４０となるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１5の何れか１つに記載の画像形成装置において、
前記電源は、直流成分と交流成分を重畳したものを前記電圧として出力するものであり、前記直流成分を定電流制御で出力するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
トナーで現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、前記像担持体の像担持面に転写部材を当触させて転写ニップを形成し、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面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力する画像形成方法において、
前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と前記転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を前記電源から出力するとともに、前記トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、前記電源から出力される電圧の周期回数を変更することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１８】
トナーで現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、前記像担持体の像担持面に転写部材を接触させて転写ニップを形成し、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面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力し、
前記トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報をトナー劣化判定手段から出力する画像形成方法において、
前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と前記転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を電源から出力するとともに、前記トナー劣化判定手段からのトナー劣化状態に基づき、前記電源から出力される電圧の周期回数を変更することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１９】
トナーにより現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、前記像担持体の像担持面に転写部材を当接させて転写ニップを形成し、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面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力する画像形成方法において、
前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、前記転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を前記電源から出力するとともに、前記トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更するモードでプロセス線速を変更することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２０】
トナーで現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、前記像担持体の像担持面に転写部材を接触させて転写ニップを形成し、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面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力し、
前記トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報をトナー劣化判定手段から出力する画像形成方法において、
前記記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写する際に、前記トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、前記転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りに設定した電圧を前記電源から出力するとともに、前記トナー劣化判定手段からのトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式には多様な方法が知られており、一般的には潜像担持体の表面を帯電させ、帯電させた潜像担持体を露光して静電潜像を形成する。次いで、静電潜像にトナーを現像し、潜像担持体上にトナー像を形成する。像担持体として機能する中間転写体を介して、または直接的に潜像担持体上のトナー像を紙等の転写材上に転写し、この転写されたトナー像を定着装置で加熱、圧力もしくはこれらの併用によって定着することにより、転写材上に画像が形成された記録物が得られる。なお、トナー像転写後の潜像担持体や像担持体上に残ったトナーは、ブレード、ブラシ、ローラ等の既知のクリーニング手段によりクリーニングされる。
【０００３】
画像が形成される転写材に凹凸がある場合、トナーの転写過程において、凸部は中間転写体または潜像担持体上のトナーと接触するが、凹部では中間転写体または潜像担持体上のトナーと転写材の凹部間に空隙ができる。トナーに作用する転写電界は、空隙があると低下するため、凹部は凸部に較べて転写電界が低下し、転写画像のムラが生じやすい。転写材の凹凸が大きくなると、凹部の転写電界が極端に低下するため、凹部にトナーを転写させることが困難となり、凹部にトナーが無い画像（白抜け画像）が発生する。
【０００４】
そこで、特許文献１では、転写材の種別情報を取得し、データベースより転写材の表面粗さのデータを取得し、表面粗さが大きいほどトナー付着量が増加するように現像手段への印加量、露光装置による露光量等を制御している。  
特許文献２では、異なる２種以上の用紙判別手段から転写材の凹凸を検知し、表面凹凸に応じて適切なトナー付着量を制御している。  
特許文献１に記載の構成では、データベース内に存在しない転写材を扱ったときに対応できないといった問題がある。特許文献１，２では、トナーの付着量を制御しているが、付着量を制御することで記録材上のトナー付着量を増やすことはできても、転写率自体は改善されないため、画像の濃度ムラを改善することは難しく、また潜像担持体である感光体或いは中間転写体上に多量のトナーが残ってしまい、効率的では無いといった課題がある。
【０００５】
直流電圧に交番電圧を重畳することで転写率を向上させようとする構成が特許文献３，４で提案されている。特許文献３では、転写バイアスとして直流電圧に交番電圧を重畳したものを用い、また転写前に記録用紙の表面を凹凸に応じてトナーの極性と逆極性に帯電させることで凹部にトナーを転写させるよう制御を行っている。特許文献４では、転写バイアスとして直流電圧に交番電圧を重畳したものを用い、交番電圧のＰＰ値（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｐｅａｋ）が、直流電圧の２倍以下になるように交番電圧を重畳している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３、４に記載の構成によると、重畳している交番電圧が小さく、同文献の実施例のように電圧を印加しても記録材の凹部へトナーがあまり転写せず効果が薄いことを、本発明者らは実験によって確認した。さらに、特許文献４に記載の構成では、記録材表面の凹部上に形成された画像箇所に複数の白点を発生させ易くなることを見出した。  
また、トナーが画像形成に消費されずに画像形成装置内に長時間留まっていると、様々なストレスによってトナーの帯電性の変化、トナー表面に付着している外添剤の埋もれや分離による流動性の低下等、トナーの劣化が生じてしまう。通常の直流電圧による転写では、トナーが劣化していない場合でも凹凸のある記録材の転写性が悪いが、トナーが劣化すると転写性が大幅に低下してしまう。  
本発明は、記録材表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑え、かつトナーが劣化した場合でも凹凸のある転写材の転写性を向上させて、画像のムラや白抜け画像の無い高品質な画像を得られる画像形成装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源とを有し、電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されていて、トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、電源から出力される電圧の周期回数を変更するモードを有することを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源と、トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報を出力するトナー劣化判定手段を備え、電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、トナー像を前記像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されていて、トナー劣化判定手段からのトナー劣化情報に基づき、電源から出力される電圧の周期回数を変更することを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置において、トナー劣化情報がある場合の電圧の周期回数を、トナーの劣化情報がない場合の電圧の周期回数よりも多くすることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係る画像形成装置において、電圧の周期回数の変更は、電源の周波数を変更することを特徴としている。
本発明に係る画像形成装置は、トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源とを有し、電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されていて、トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更するモードを有することを特徴としている。
本発明に係る画像形成装置は、トナーにより現像されたトナー像を像担持面で担持する像担持体と、前記像担持面に当接して転写ニップを形成する転写部材と、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電圧を出力する電源と、トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報を出力するトナー劣化判定手段を備え、電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧と、が交互に切り替わるものであり、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定され、かつ電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されていて、トナー劣化判定手段からのトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更することを特徴としている
【００１１】
本発明に係る画像形成装置において、トナー劣化判定手段は、トナー像の画像濃度を検出し、その検出結果が所定の閾値以下であるときに、トナーが劣化したと判定することを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る画像形成装置において、潜像が形成される潜像担持体と、潜像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、潜像担持体上のトナー像を像担持体である中間転写体に転写する一次転写手段を備え、トナー劣化判定手段は、一次転写手段による転写率を検出し、その転写率の変化からトナーの劣化を判定することを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置において、電圧は、中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りの値の電圧の出力時間をＡ、中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向とは逆極性寄りの値の電圧の出力時間をＢとしたとき、Ａ＞Ｂとなるように設定されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置において、電圧が前記転写方向の電圧のピーク値から前記中心値（Ｖｏｆｆ）へと移行するまでの時間をｔ１、電圧が中心値（Ｖｏｆｆ）から転写方向の電圧と逆極性の電圧のピーク値へと移行するまでの時間をｔ２としたとき、ｔ２＞ｔ１であることを特徴としている。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置において、電圧は、Ｘ＝Ｂ／（Ａ+Ｂ）としたとき、０．０５＜Ｘ＜０．４５となるように設定されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置において、電圧は、Ｘ＝Ｂ／（Ａ+Ｂ）としたとき、０．１０＜Ｘ＜０．４０となるように設定されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置において、電源は、直流成分と交流成分を重畳したものを電圧として出力するものであり、直流成分を定電流制御で出力するように構成されていることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る画像形成方法は、トナーで現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、像担持体の像担持面に転写部材を接触させて転写ニップを形成し、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力する画像形成方法であって、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を電源から出力するとともに、トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、電源から出力される電圧の周期回数を変更することを特徴としている。
【００１９】
本発明に係る画像形成方法は、トナーで現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、像担持体の像担持面に転写部材を接触させて転写ニップを形成し、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力し、トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報をトナー劣化判定手段から出力する画像形成方法であって、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を電源から出力するとともに、トナー劣化判定手段からのトナー劣化状態に基づき、電源から出力される電圧の周期回数を変更することを特徴としている。
本発明に係る画像形成方法は、トナーにより現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、像担持体の像担持面に転写部材を当接させて転写ニップを形成し、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力する画像形成方法であって、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を前記電源から出力するとともに、トナーの劣化状態を判断するトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更するモードでプロセス線速を変更することを特徴としている。
本発明に係る画像形成方法は、トナーで現像されたトナー像を像担持体の像担持面で担持し、像担持体の像担持面に転写部材を接触させて転写ニップを形成し、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持面のトナー像を転写するために電源から電圧を出力し、トナーが劣化したか否かを判定し、劣化時にトナー劣化情報をトナー劣化判定手段から出力する画像形成方法であって、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧とを交互に切り替え、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を設定し、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定した電圧を電源から出力するとともに、トナー劣化判定手段からのトナー劣化情報に基づき、プロセス線速を変更することを特徴とする画像形成方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持体上のトナー像を転写するために電源から出力される電圧を、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧とに交互に切り替え、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の極性に設定し、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定したので、従来のように中心値（Ｖｏｆｆ）と時間平均値（Ｖａｖｅ）が等しい正弦波や対称矩形波状の電圧を用いる場合に比べて、転写方向の電圧と逆極性の電圧（Ｖｔ）を小さく抑えたまま、必要な転写方向の電圧（Ｖｒ）と十分な時間平均値（Ｖａｖｅ）が得られ、記録材表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑えることができ、良好な画像をえることができる。
【００２１】
また、トナーが劣化している場合には劣化度合いに応じて電圧の周期回数が変更されるため、トナーが劣化した場合でも劣化していない場合と同様に記録材の凹部での高転写性が得られ、かつ白点の発生を抑制することができ、凹凸の大きな記録材でも平滑な記録材と同様に高画質な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の一形態であるプリンタの概略構成図。
【図２】図１のプリンタにおけるＫ用の画像形成ユニットの概略構成を示す拡大図。
【図３】図１に示す画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の一形態を示す拡大図。
【図４】画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の別な形態を示す拡大図。
【図５】画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の別な形態を示す拡大図。
【図６】画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の別な形態を示す拡大図。
【図７】画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の別な形態を示す拡大図。
【図８】画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の別な形態を示す拡大図。
【図９】画像形成装置で用いる２次転写用の電源と電圧供給の別な形態を示す拡大図。
【図１０】２次転写ニップの一例を示す拡大構成図。
【図１１】重畳バイアスからなる電圧の波形を説明する波形図。
【図１２】実験に使用された観測実験装置を示す概略構成図。
【図１３】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１４】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１５】２次転写ニップにおける転写後期段願のトナーの挙動を示す拡大模式図。
【図１６】図１に示すプリンタの制御系の一形態を示すブロック図。
【図１７】比較例１における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図１８】実施例１における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図１９】実施例２における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２０】実施例３における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２１】実施例４における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２２】実施例５における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２３】実施例６における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２４】実施例７における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２５】実施例８、９における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２６】実施例１０における電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す図。
【図２７】比較例１の効果を示す図であり、戻し時間５０％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図２８】実施例１−２の効果を示す図であり、戻し時間４０％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図２９】実施例４の効果を示す図であり、戻し時間４５％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３０】実施例５の効果を示す図であり、戻し時間４０％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３１】実施例６の効果を示す図であり、戻し時間３２％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３２】実施例７の効果を示す図であり、戻し時間１６％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３３】実施例８の効果を示す図であり、戻し時間８％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３４】実施例９の効果を示す図であり、戻し時間４％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３５】実施例１０の効果を示す図であり、戻し時間１６％の条件における記録材上の画像評価を示す図。
【図３６】トナー劣化判定に基づく交番電界変更の制御系の一形態を示すフロック図。
【図３７】トナー劣化判定に基づく交番電界変更の制御処理の一形態を示すフローチャート。
【図３８】トナー劣化判定に基づく交番電界変更の制御処理の別な形態を示すフローチャート。
【図３９】トナー劣化判定に基づく交番電界変更の制御系の別な形態を示すフロック図。
【図４０】トナー劣化判定に基づく交番電界変更の制御処理の別な形態を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて、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）の実施形態について説明する。図１は、本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、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，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ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、制御手段となる制御部６０と、トナーの劣化状態を判定するトナー劣化判定手段７０を備えている。
【００２４】
４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，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を例に説明すると、このユニットは、図２に示すように、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。画像形成ユニット１Ｋは、これら構成要素が共通のケーシングに保持されてプリンタ本体に対して一体的に脱着可能とされていて、それら構成要素を同時に交換可能に構成されている。
【００２５】
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。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の表面を一様帯電させる。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させる。より詳しくは、約−６５０［Ｖ］に一様に帯電させる。本形態において、帯電バイアスに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帯電方式を採用してもよい。
【００２６】
帯電装置６Ｋで一様帯電せしめられた感光体２Ｋの表面は、光書込ユニット８０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、後述する中間転写体でありベルト状の像担持体たる中間転写ベルト３１上に１次転写される。
【００２７】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ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等の光源から発したレーザー光により、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ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しながら、複数の光学レンズやミラーを介して各感光体に照射するものである。光書込ユニット８０としては、ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に光書込を行うものを採用してもよい。
【００２８】
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ものである。ドラムクリーニング装置３Ｋは、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。ドラムクリーニング装置３Ｋは、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表面から掻き落とす。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。これらスクリュウ部材は、それぞれ軸線方向の両端部が軸受けによってそれぞれ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した螺旋羽根とを具備している。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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所謂二成分の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。
【００３４】
このプリンタには、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置の第２収容室内にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の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用の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６０は、そのＲＡＭに、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の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用のトナー濃度検知センサからの各出力電圧値と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆとの差がそれぞれ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用のトナー補給手段を駆動する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置のる第２搬送室内にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナーが補給される。
【００３５】
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。現像ロール９Ｋは、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。
【００３６】
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。
【００３７】
現像装置８Ｋよりも感光体２Ｋの回転方向下流側には、感光体２Ｋ上に現像されたトナー像の画像濃度を計測する画像濃度センサ１３Ｋが配置されている。画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃにも感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ上に現像されたトナー像の画像濃度を計測する画像濃度センサ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃが配置されている。
【００３８】
先に示した図１において、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ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，２Ｍ，２Ｃ上にＹ，Ｍ，Ｃのトナー像がそれぞれ形成される。
【００３９】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ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させる転写ユニット３０が配設されている。転写ユニット３０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次転写部材となる１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ、転写部材としてのニップ形成ローラ３６、ベルトクリーニング装置３７などを備えている。
【００４０】
無端の中間転写ベルト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，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋによって張架されている。そして、本形態では駆動手段となる駆動モータ４０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、図１において反時計回り方向に無端移動せしめられる。中間転写ベルト３１は、厚さが４０μｍ〜２００μｍ、好ましくは６０μｍ程度で、体積抵抗率が１Ｅ６Ωｃｍ〜１Ｅ１２Ωｃｍ、好ましくは約１Ｅ９Ωｃｍ（三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ  ＭＣＰ  ＨＴ４５０印加電圧１００Ｖ測定値）の、無端状カーボン分散ポリイミド樹脂で構成されている。
【００４１】
１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋは、無端移動せしめられる中間転写ベルト３１をそれぞれ感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ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，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ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，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋには、図示しない１次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，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各トナー像と、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙの表面に形成された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上に移動して１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写さ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，２Ｃ，２Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋのトナー像が、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色重ね合わせのトナー像が形成される。
【００４２】
１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ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する弾性ローラで構成されている。１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋは、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの軸心に対し、それぞれの軸心を、約２．５［ｍｍ］ずつベルト移動方向下流側にずらした位置を占めるように配設されている。
【００４３】
１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの外形は１６ｍｍで、芯金径は１０ｍｍであり、スポンジ層の抵抗Ｒは、接地された外径３０ｍｍの金属ローラを１０Ｎで押し当てた状態で、一次転写ローラの芯金に電圧Ｖを１０００Ｖ印加したときに流れる電流Ｉからオームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）を使って算出した値が約３〜１０×１０７Ωである。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。
【００４４】
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Ｎが形成されている。図１、図２に示す例では、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は、２次転写バイアスの電源３９によって電圧としての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。
【００４５】
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。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。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する。そして、挟み込んだ記録紙Ｐを２次転写ニップＮ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、記録紙Ｐを２次転写ニップＮに向けて送り出す。２次転写ニップＮ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Ｎ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。
【００４６】
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る。また、ニップ形成ローラ３６も、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る。
【００４７】
２次転写裏面ローラ３３の外形は約２４ｍｍで、芯金径は１６ｍｍであり、導電性のＮＢＲ系ゴム層（一次転写ローラと同じ測定方法で約１×１０６〜5×１０７Ω）である。また、駆動ローラ３２に対向する位置には、中間転写ベルト３１のトナー画像の濃度を検出する画像濃度センサ３８が配置されている。中間転写ベルト３１上に転写されたトナー像は、駆動ローラ３２上を通過した時に、画像濃度センサ３８で画像濃度が計測される。
【００４８】
２次転写ニップＮ内に挟み込んだ記録材Ｐに対して中間転写ベルト３１上のトナー像を転写するために電圧（以下「２次転写バイアス」と記す）を出力する電源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重畳バイアスを出力する構成とされている。本形態では、図１に示すように、２次転写バイアスを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を接地している。
【００４９】
２次転写バイアスの供給形態としては、図１の形態に限定されるものではなく、図３に示すように電源３９からの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。すなわち、図１に示すように、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。
【００５０】
これに対し、図３に示す形態のように、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。
【００５１】
２次転写バイアスとなる重畳バイアスの供給形態としては、２次転写裏面ローラ３３やニップ形成ローラ３６の何れか一方に印加するのではなく、図４、図５に示すように、電源３９から直流電圧を何れか一方のローラに印加するとともに、電源３９から交流電圧を他方のローラに印加するようにしてもよい。
【００５２】
２次転写バイアスの供給形態としては、上記の形態だけでなく、図６、図７に示すように、「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」とを一方にローラに切替えて供給可能としても良い。図６に示す形態では、２次転写裏面ローラ３３に電源３９から「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」を切替えて供給し、図７に示す形態では、ニップ形成ローラ３６に電源３９から「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」を切替えて供給可能としている。
【００５３】
２次転写バイアスの供給形態としては、「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」とを切替える場合、図８、図９に示すように、「直流電圧＋交流電圧」を何れか一方のローラに供給可能とし、「直流電圧」を他方のローラに供給可能として、適宜電圧供給を切替えるようにしてもよい。図８に示す形態では、２次転写裏面ローラ３３に「直流電圧＋交流電圧」を供給可能とし、ニップ形成ローラ３６に直流電圧を供給可能としている。図９に示す形態では、２次転写裏面ローラ３３に「直流電圧」を、ニップ形成ローラ３６に「直流電圧＋交流電圧」をそれぞれ供給可能としている。
【００５４】
このように２次転写ニップＮに対する２次転写バイアスの供給形態としては様々あるが、この場合の電源としては、電源３９のように「直流電圧＋交流電圧」を供給できるものや、「直流電圧」と「交流電圧」とを個別に供給できるもの、「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」を１つの電源で切替えて供給できるものなど、その供給形態に対応させて適宜選択して用いればよい。２次転写バイアス用の電源３９は、直流電圧だけからなるものを出力する第一のモードと、直流電圧に交流電圧を重畳せしめたもの（重畳電圧）を出力する第二のモードとに切替え可能な構成としている。また、図１、図３〜図５の形態では、交流電圧の出力をオン／オフすることでモード切替えが可能となる。図６〜図９に示す形態では、リレーなどからなる切替え手段を用いて使用する２つの電源とし、これら２つの電源を選択的に切替えることでモード切替えを行えるようにすれば良い。
【００５５】
たとえば、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、第一のモードにして、２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを印加する。また、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、第２のモードにして、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。すなわち、使用する記録紙Ｐの種類（記録紙Ｐの表面凹凸の大きさ）に応じて、２次転写バイアスを第一のモードと第二モードで切り替え可能としてもよい。
【００５６】
２次転写ニップＮ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。この転写残トナーは中間転写ベルト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ものである。
【００５７】
２次転写ニップＮよりも記録紙搬送方向下流側となる図１中右側方には、定着装置９０が配設されている。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、未定着トナー像の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。
【００５８】
本プリンタでは、標準モード、高画質モード、高速モードが制御部６０に設定されている。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３５２［ｍｍ／ｓ］と設定されている。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、プリンタに設けられた操作パネル５０（図１６参照）に対するユーザーのキー操作、あるいはプリンタに接続されているパーソナルコンピュータ側でのプリンタプロパティメニューによって行われる。
【００５９】
本プリンタにおいて、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，３５Ｍ，３５Ｃを支持している図示しない揺動自在な支持板を移動せしめて、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃを、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ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，２Ｍ，２Ｃ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，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ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。
【００６０】
本プリンタにおいて、２次転写バイアスの直流成分は、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）、すなわち、直流成分の電圧たる時間平均電圧値（時間平均値）Ｖａｖｅと同じ値である。電圧の時間平均値Ｖａｖｅとは、電圧波形の１周期にわたる積分値を、１周期の長さで割った値である。
【００６１】
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Ｎ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Ｎ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。
【００６２】
ところで、記録紙Ｐ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ため、特許文献１では、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２次転写バイアスとして印加している。
【００６３】
しかしながら、本発明者らは実験により、かかる構成においては、紙表面の凹部上に形成された画像箇所に複数の白点を発生させ易くなることを見出した。そこで、本発明者らは、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。即ち、図１０は、２次転写ニップＮの一例を模式的に示す概念図である。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Ｎが形成されている。２次転写ニップＮ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次転写される。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Ｎ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。
【００６４】
図１１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図である。同図において、時間平均電圧（以下「時間平均値」という）Ｖａｖｅ［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、図１１に示すように、正弦波状の形状を示しており、戻し方向側のピーク値と、転写方向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Ｎ内でトナーをベルト側からニップ形成ローラ５３６側に移動させる方（転写方向側）のピーク値である（以下、「転写方向ピーク値Ｖｔ」という）。また、Ｖｒという符号が付されているのは、トナーをニップ形成ローラ５３６側からベルト側に戻す方（戻し方向側）のピーク値である（以下、戻しピーク値Ｖｒという）。また、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Ｎ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Ｐ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時間平均電圧Ｖａｖｅ［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。
【００６５】
本発明者らは、その往復移動の様子を観測したところ、次のようなことを見出した。即ち、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。
【００６６】
このようにしてトナー粒子を往復移動させる構成では、図１１に示した戻しピーク値Ｖｒをある程度大きな値に設定しないと、記録紙表面の凹部内に進入したトナー粒子をベルト上のトナー層に十分に引き戻すことができず、凹部上で画像濃度不足を引き起こしてしまう。また、２次転写バイアスの時間平均値Ｖａｖｅ［Ｖ］をある程度大きな値に設定しないと、記録紙表面の凸部に対して十分量のトナーを転移させることができずに、凸部上で画像濃度不足を発生させてしまう。記録紙表面における凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度を得るには、時間平均値Ｖａｖｅ［Ｖ］と戻しピーク値Ｖｒとをそれぞれある程度の大きな値にするために、電圧の最大値と最小値の幅となる戻しピーク値Ｖｒから転写方向ピーク値Ｖｔまでの電圧（以下。「ピークツウピーク電圧」と記す）Ｖｐｐを比較的大きな値に設定する必要がある。すると、必然的に転写方向ピーク値Ｖｔも比較的大きな値にすることになる。転写方向ピーク値Ｖｔは、接地しているニップ形成ローラ５３６と、２次転写バイアスを印加している２次転写裏面ローラ５３３との最大電位差に相当するため、その値が大きくなるとローラ間の放電が発生し易くなる。特に、中間転写ベルトと記録紙表面の凹部との間に形成される微小空隙で放電を発生させて、凹部上の画像箇所に白点を引き起こし易くなる。記録紙表面の凸部と凹部とでそれぞれ十分な画像濃度を得るために、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを比較的大きな値に設定することにより、記録紙表面の凹部上の画像箇所で白点を発生させ易くなっていたことがわかった。
【００６７】
次に、本発明者らが行った観測実験について詳細に説明する。  
本発明者らは、２次転写ニップＮ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１２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１２中上下左右方向に移動可能に構成されている。図示の例では、透明基板２１０が金属板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２１０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。
【００６８】
現像装置２３１は、実施形態に係るプリンタの現像装置と同様の構成とされていて、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、図示しない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の上昇を制御して停止させる。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は記録紙２１４上に転写されている。
【００７１】
トナーの挙動の観察については、透明基板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。透明基板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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
図１２に示した観測実験装置と、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、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２次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（本例では時間平均値Ｖａｖｅ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。
【００７５】
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。
【００７６】
具体的には、転写ニップにおいては、２次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透明基板２１０と記録紙２１４との間を１回往復移動する。初めの１周期では、図１３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１４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１５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。
【００７７】
次に、直流電圧（本例では時間平均値Ｖａｖｅに該当）を２００［Ｖ］に設定し、且つ１周期当たりのバイアスのプラス側とマイナス側（本例では戻し方向と転写方向側）でのピークツウピーク電圧値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。そして次の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。
【００７８】
本発明者らは、更なる観測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。すなわち、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２１３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。
【００７９】
本プリンタの特徴的な構成について説明する。  
図１６は、図１に示したプリンタの制御系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。プリンタ全体の制御を司る制御部６０には、様々な構成機器やセンサ類が通信可能に電気的に接続されているが、図１６においては、本プリンタの特徴的な構成に関連する構成機器だけを示している。
【００８０】
１次転写用の電源８１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ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。２次転写用の電源３９は、２次転写ニップＮに供給する電圧を出力するものである。本形態では、２次転写裏面ローラ３３に印加するための電圧となる２次転写バイアスを出力する。この電源３９は、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。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ていて、タッチパネルの画面に画像表示可能であり、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付け、入力情報を制御部６０に送信する機能を備えている。オペレーションパネル５０は、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もできる。
【００８１】
次に、本実施形態を用いて本発明者らが行った研究結果について添付図面を参照しながら説明する。本実施形態において使用する現像剤は、粒径平均が６．８μｍのトナー（ポリエステル系）と、平均粒径５５μｍの樹脂キャリアを使用している。
【００８２】
凹凸紙へのＡＣ転写条件設定
凹凸紙で良好な画像を得るのに必要な転写バイアス条件は、上述のように下記１〜３を満たす条件である。
１．必要最低限のピーク値Ｖｒ
２．絶対値が十分大きい、時間平均電圧Ｖａｖｅ
３．放電開始電圧以下の送りピーク値Ｖｔ
この３つの条件の中で十分絶対値の大きな２次転写バイアスの交流成分における電圧の時間平均値Ｖａｖｅを確保することがもっとも重要となる。その理由としては、凹凸をもつ記録材にトナーを転写させる場合、凹部、凸部両方にトナーをより多く転写させる転写性は時間平均値Ｖａｖｅに依存し、必要最低限のピーク値Ｖｒと送りピーク値Ｖｔは直接影響しないことが発明者らの実験により明らかとなっている。一方で、記録材の凹部にトナーをより多く転写させる転写性は、中間転写ベルト３１と凹部との空隙が大きいため、必要最低限のピーク値Ｖｒがある値以上なければ転写性は著しく悪化するが、必要最低限のピーク値Ｖｒがある値以上確保できた場合には転写性は凸部と同じく電圧の時間平均値Ｖａｖｅに依存するという特性があるためである。
【００８３】
本発明においては、２次転写バイアスの交流成分における電圧の時間平均値Ｖａｖｅが、同じく交流成分の最大値と最小値の中心電圧値（電圧の最大値と最小値の中心値）Ｖｏｆｆよりも転写側であることを必須としている。それを実現するためには、交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆを挟んで転写方側の面積よりも、戻し方向側の面積のほうが小さい波形にする必要がある。時間平均値とは、電圧の時間平均値であり、これは電圧波形の１周期にわたる積分値を、１周期の長さで割った値である。
【００８４】
このように、凹凸をもつ記録材にトナーを良好に転写させる場合は、必要最低限のピーク値Ｖｒと、十分な時間平均値Ｖａｖｅが求められるが、中心電圧値Ｖｏｆｆと時間平均値Ｖａｖｅが等しい正弦波や対称矩形波を用いた場合、時間平均値Ｖａｖｅとピーク値Ｖｒを設定した時点で送りピーク値Ｖｔの絶対値が大きい値に決定されてしまい、白点が発生してしまう。
【００８５】
そこで時間平均値Ｖａｖｅが中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写側（本例の場合は−側に大きい）波形を用いることで送りピーク値Ｖｔを小さく抑えたまま、必要なピーク値Ｖｒと十分な時間平均値Ｖａｖｅが得られる。
【００８６】
これを達成するための一形態として、例えば図１７に示すように、戻し方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きを、転写方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きよりも小さくする形態が考えられる。また、中心電圧値Ｖｏｆｆと電圧の時間平均値Ｖａｖｅとの関係を示す値として、交流波形全体に占める中心電圧値Ｖｏｆｆよりも戻し方向側の面積の割合を、戻し時間[％]と設定した。
【００８７】
次に、本発明者らが行った実験と、実施形態に係るプリンタの更なる特徴的な構成とについて説明する。
［実験１］
本発明者らは、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各種のプリントテストを行った。感光体や中間転写ベルト３１の線速であるプロセス線速については、１７６［ｍｍ／ｓ］に設定した。また、２次転写バイアスの交流成分の周波数ｆについては周波数を５００［Ｈｚ］に設定した。また、記録紙Ｐとしては、特殊製紙株式会社製のレザック６６（商品名）  １７５ｋｇ紙（四六版連量）を使用した。レザック６６は、「さざ波」よりも紙表面の凹凸の度合いが大きい紙である。紙表面の凹部の深さは最大で１００［μｍ］程度である。Ｍベタ画像とＣベタ画像との重ね合わせによる青ベタ画像を、様々な２次転写バイアスの条件でそれぞれレザック６６に出力した。２次転写バイアスの実験条件を下記に示す。なお、試験環境は、１０℃１５％の環境で行なった。
【００８８】
なお、電源３９は、ファンクションジェネレーター（横河電機  ＦＧ３００）で波形を作り、それをアンプ（Ｔｒｅｋ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｒ  Ｍｏｄｅｌ１０／４０）で１０００倍に増幅している。
そして出力された青ベタ画像を凹部・凸部ともに下記評価基準で評価した。表１に示すような様々なピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ及び時間平均値Ｖａｖｅにおける評価結果を図２７から図３５に示した。
【００８９】
【表１】
0005957981.tif 000002
【００９０】
以上の条件で出力した青ベタ画像の紙表面の凹部上における画像濃度を、次のようにして評価した。
ランク５：凹部内が完全にトナーで埋まっている。  
ランク４：凹部内がほぼトナーで埋まっているが、凹部における深さの大きい箇所では僅かに紙地肌が見える。  
ランク３：凹部における深さの大きい箇所で明らかに紙地肌が見える。  
ランク２：ランク３より悪く、且つ後述するランク１より良い。  
ランク１：凹部にトナーが全く付着していない。  
また、黒ベタ画像の紙表面の凸部上における画像濃度を次のようにして評価した。  
ランク５：濃度ムラが全くなく、良好な画像濃度が得られている。  
ランク４：僅かに濃度ムラがあるものの、薄い箇所でも問題ない画像濃度が得られている。  
ランク３：濃度ムラがあり、薄い箇所の画像濃度が許容レベルを超えて不足している。  
ランク２より悪く、且つ後述するランク１より良い。  
ランク１：全体的に画像濃度不足。  
【００９１】
そして、次のようにして、凹部上における画像濃度の評価結果と、凸部上における画像濃度の評価結果とを統合した。
【００９２】
●：凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク５以上。  
○：凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク４以上。  
△：凹部と凸部のどちらかの画像濃度の評価結果がランク３以下。
×：凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク３以下。  
【００９３】
試験環境は、温度１０℃／湿度１５％の環境で行なった。  
バイアス印加手段となる電源は、ファンクションジェネレーター（横河電機ＦＧ３００）で波形を作り、それをアンプ（Ｔｒｅｋ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｒ  Ｍｏｄｅｌ１０／４０）で１０００倍に増幅して図１０の２次転写裏面ローラ３３に印加した。なお凹部・凸部ともに○と●を○、□と△を△、×を×として、様々なピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ及び時間平均値Ｖａｖｅにおいて図２７から図３５に示した。
（ＡＣ波形の説明）
〔比較例１〕
図１１で説明した交流成分として従来の正弦波を使用したもので、図１７は比較例の波形を示す。比較例１では、戻し時間は５０％とし、この時の効果を図２７に示す。このとき図１７に示す全てのピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ及び時間平均値Ｖａｖｅにおいて、交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆ＝時間平均値Ｖａｖｅであった。
〔実施例１〕
交流成分としては、戻し方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きを、転写方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きよりも小さくした。すなわち、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向寄りの値の電圧の出力時間となる転写方向側の時間をＡ、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向とは逆極性寄りの値の電圧の出力時間となる戻り時間をＢとしたとき、Ａ＞Ｂとなるように設定した。このときの波形を図１８に示す。戻し時間は４０％とし、その効果は図２８に示す。
【００９４】
このとき図２８の
ピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ＝１２ｋＶ
電圧の時間平均値Ｖａｖｅ＝−５．４ｋＶのとき
交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆ＝−４．０ｋＶ  であった。
〔実施例２〕
交流成分として、戻し側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きを、転写側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きよりも小さくした。このとき出力電圧の波形は、電圧が転写方向の電圧のピーク値から中心電圧値Ｖｏｆｆへと移行するまでの時間をｔ１、電圧が中心電圧値Ｖｏｆｆから転写方向の電圧と逆極性の電圧のピーク値へと移行するまでの時間をｔ２としたとき、ｔ２＞ｔ１である。このときの波形は図１９に示す。戻し比率は４０％とし、その効果は図２８に示す。この方法によって、電圧の時間平均値Ｖａｖｅを、電圧の最大値と最小値の中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向寄りに設定できる。
〔実施例３〕
交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆを挟んで転写方向側の面積よりも、戻し方向側の面積のほうが小さい波形にするもう別な手段としては、図２０に示すように戻し方向側の時間Ｂを、転写方向側の時間Ａよりも短くする手法がある。この方法によって、転写方向側の時間Ａに対する戻し時間Ｂを小さくすることができる。
〔実施例４〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図２１に示す。戻し時間は４５％とし、その効果は図２９に示す。
〔実施例５〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図２２に示す。戻し時間は４０％とし、その効果は図３０に示す。
〔実施例６〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図２３に示す。戻し時間は３２％とし、その効果を図３１に示す。
〔実施例７〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図２４に示す。戻し時間は１６％とし、その効果を図３２に示す。
〔実施例８〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図２５に示す。戻し時間は８％とし、その効果を図３３に示す。
〔実施例９〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図２５と同様であるので省略する。戻し時間は４％とし、その効果を図３４に示す。
〔実施例１０〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くし、波形を丸くしたもの。このときの波形は図２６に示す。戻し時間は１６％とし、その効果を図３５に示す。
【００９５】
このとき図３５において
ピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ＝１２ｋＶ
電圧の時間平均値Ｖａｖｅ＝−５．４ｋＶのとき
中心電圧値Ｖｏｆｆ＝−２．４ｋＶであった。
【００９６】
但しこれら電圧条件は、中間転写ベルト３１、ニップ形成ローラ３６、２次転写裏面ローラ３３、転写紙、温湿度条件など、転写ニップに介在するものの抵抗により変動するため、評価結果は図２７から図３５よりずれが生じる場合がある。
【００９７】
また、直流電圧に交流電圧を重畳した２次転写バイアスによって転写した場合に、交流電圧による周期的な画像ムラが発生しない条件がある。これは、交流電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］、中間転写ベルト３１の線速をｖ［ｍｍ／ｓ］、二次転写部の転写ニップ幅をｄ［ｍｍ］とすると、画像が転写ニップ部を通過する時間はニップ幅を線速で割った値ｄ／ｖ［ｓ］で、交番電圧の周期が１／ｆ［ｓ］とすると、ニップ通過時間中に印加される交番電圧の周期回数はｄ×ｆ／ｖとなる。周期的な画像ムラが発生しない条件は、この周期回数が４回以上となるように周波数を設定することで、交番電圧の周波数ｆの条件としては以下の（式１）のようになる。
【００９８】
ｆ＞（４／ｄ）×ｖ・・・（式１）
本実施例においては周波数５００Ｈｚで画像評価を行ない、周期的な画像ムラは発生しなかった。
［実験２］
２次転写ニップＮにおいては、記録紙Ｐに対してある程度の転写電流が流れないと、トナーを良好に転写することができない。そして、当然ながら、厚紙に対しては、一般的な厚みの紙よりも転写電流が流れ難い。普通の厚みの和紙に対しても、肉厚の和紙に対しても、紙表面の凸部や凹部にそれぞれトナーを良好に付着させることが望ましい。２次転写バイアスをどのように制御すれば、それを実現するのに有利であるのかを調べるために、実験２を行った。
【００９９】
２次転写用の電源３９として、交流成分のピークツウピークＶｐｐと、オフセット電圧（中心電圧値）Ｖｏｆｆとをそれぞれ定電圧制御で出力するものを用いた。その他の各種条件は次の通りである  
プロセス線速ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］  
記録紙：レザック６６の１７５ｋｇ紙  
テスト画像：Ａ４版サイズの黒ベタ画像  
戻し時間比＝４０［％］  
オフセット電圧（中心電圧値）Ｖｏｆｆ：８００〜１８００［Ｖ］  
ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ：３〜８［ｋＶ］  
周波数ｆ＝５００［Ｈｚ］
環境条件：２３℃５０％    
画像評価方法は上記のランク１−５と●、○、△、×
次に、記録紙Ｐを、レザック６６の１７５ｋｇ紙ではなく、それよりも厚いレザック６６の２１５ｋｇ紙に代えて、同様の実験を行った。そして、オフセット電圧（中心電圧値）Ｖｏｆｆとピークツウピーク電圧Ｖｐｐとの組合せについて、実験に適用した全ての組合せの中から、レザック６６（１７５ｋｇ紙）とレザック６６（２１５ｋｇ紙）との両方で、●（凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク５以上）という結果が得られたものや、○（凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク４以上）という結果が得られたものを抽出した。その結果、両方の紙で●という結果が得られる前記組合せは存在しなかった。また、両方の紙で○という結果が得られる前記組合せは、ピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ＝６［ｋＶ］、オフセット電圧（中心電圧値）Ｖｏｆｆ＝−１２００±１００［Ｖ］（中心値±９％）というものであった。
［実験３］
電源３９として、オフセット電圧（中心電圧値）Ｖｏｆｆをそれぞれ定電流制御で出力するものを用いた。その出力の目標値（オフセット電流Ｉｏｆｆ）については、−３０〜−７０μＡに設定した。これら以外の条件の他は、実験２と同様にして実験を行った。この結果、凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク５以上という結果（●）が得られるピークツウピーク電圧値Ｖｐｐとオフセット電流Ｉｐｐとの組合せは、Ｖｐｐ＝７ｋＶ、Ｉｏｆｆ＝−４５±９［μＡ］（中心値±２０％）というものであった。また、両方の紙で○という結果が得られる前記組合せは、Ｖｐｐ＝７ｋＶ、オフセット電流Ｉｏｆｆ＝−４９±１４［μＡ］（中心値±２９％）。
【０１００】
このように、実験２では、両方の紙で●という結果が得られた組合せがなかったのに対し、実験３では、両方の紙で●という結果が得られた組合せが存在した。しかも、○という結果が得られた組合せに着目すると、実験２では、オフセット電圧（中心電圧値）Ｖｏｆｆ＝−１２００±１００［Ｖ］（中心値±９％）であるのに対し、実験３では、ピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ＝７ｋＶ、オフセット電流Ｉｏｆｆ＝−４９±１４［μＡ］（中心値±２９％）であり、後者の方が明らかに中心値からの数値範囲が広くなっている。これらの実験結果は、直流成分を定電圧制御する場合に比べて、定電流制御する場合の方が、一般の厚みの紙から厚紙までに対応可能な制御目標値の設定の余裕度を大きくし得ることを意味している。
【０１０１】
そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写用の電源３９として、直流成分を定電流制御で出力するものを用いている。なお、この２次転写用の電源３９は、交流成分についても、ピークツウピーク電流を定電流制御で出力するように構成されている。これにより、環境変動に関わらず、ピークツウピーク電流Ｖｐｐを一定にすることで、有効な戻しピーク電流や送りピーク電流を確実に生起せしめることができる。
【０１０２】
このような各実験の結果によると、比較例１と実施例１との比較からみても、電圧としての２次転写バイアスの最大値と最小値の中心値となる中心電圧値Ｖｏｆｆよりも、２次転写バイアスの時間平均値Ｖａｖｅが転写方向側にあることで、凹凸のある記録紙への転写性の成立範囲が格段に広がっている。成立範囲が広がっていることで、様々な紙種や画像パターン、使用環境などの各種パラメータが変化した場合でも、記録材表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑えることができ、良好な画像を得られる。
【０１０３】
これは、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも時間平均値Ｖａｖｅが転写方向側にあることで、必要な戻しピーク値Ｖｒを確保しつつ、放電の原因となる転写方向ピーク値Ｖｔを大きくせずに、時間平均値Ｖａｖｅのみを大きくすることができるため効果が得られていると考えられる。
【０１０４】
実施例１〜８の結果より、戻し時間を転写時間よりも短くすることで、さらに戻し時間を小さくすることができるため、より良好な画質が得られる。つまり、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向寄りの値の電圧の出力時間をＡ、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向とは逆極性寄りの値の電圧の出力時間をＢとしたとき、Ａ＞Ｂとなるように電源３９の出力を設定することで、より良好な画質が得られる。
【０１０５】
また、実施例９の結果より、戻し時間が小さくなりすぎると（正弦波よりは広いが）成立範囲が小さくなってしまうため、２次転写バイアスの電圧をＸとし、Ｘの範囲が、Ｘ＝Ｂ／（Ａ+Ｂ）としたとき、０．１０＜Ｘ＜０．４０となるように電源３９からの出力を設定するのが望ましい。
＜劣化トナーに関する実験＞
［実験４］
１０℃１５％環境において、記録材Ｐの凹凸部で均一な画像を得る条件として、周波数５００Ｈｚ、ｄｕｔｙ比（戻し時間Ｂ）１６％、Ｖａｖｅ＝−６．６ｋＶ、Ｖｐｐ＝１４ｋＶ、Ｖｒ＝５．２ｋＶ、Ｖｔ＝−８．８ｋＶ、Ｖｏｆｆ＝−１．８ｋＶを選択し、連続通紙を行なった。
【０１０６】
記録材Ｐにおける画像の占める面積の割合である画像面積率が５％以下の低画像面積率の画像を上記の転写条件で連続出力したところ、徐々に凸部、凹部両方の画像濃度が低下し、白抜け画像が発生した。低画像面積率の画像を連続出力していると、現像部でトナーが消費されずに画像形成装置内で様々なストレスを受けるため、トナー表面に添加された外添剤がトナー内部に埋もれたり、トナーから分離してトナーが劣化する。
【０１０７】
特にトナー表面が添加剤で被覆されている場合、中間転写ベルト３１は外添剤と接触するが、外添剤は粒径が非常に小さいので、トナーと中間転写ベルト３１の接触面積は小さい。一方、トナー表面の外添剤が埋没または遊離している場合は、中間転写ベルト３１はトナー表面と接触するが、トナーの粒径は外添剤に較べて十分大きいので、トナーと中間転写ベルト３１の接触面積は大きい。粉体と接触面間の付着力は、接触面積が大きいほど増大するため、劣化したトナーと中間転写ベルト３１間の付着力は、劣化していないトナーと中間転写ベルト３１間の付着力よりも大きくなる。トナーが劣化して付着力が増大すると、中間転写ベルト３１からトナーが分離しにくくなるために、転写性が悪化したと考えられる。
【０１０８】
そこで、前記「表１」の条件で再度最適な転写条件を調べたところ、ｄｕｔｙ比（戻し時間Ｂ）、Ｖｐｐ、Ｖａｖｅ、Ｖｒ、Ｖｔの変更では劣化トナーは良好に転写できず、周波数を高くしていくと転写性がよくなり２０００Ｈｚに変えたときのみ、良好に転写することができた。
【０１０９】
次に、転写バイアスは劣化していないトナーの時と同じｄｕｔｙ比（戻し時間Ｂ）１６％、Ｖａｖｅ＝−２．６ｋＶ、Ｖｐｐ＝１０．０ｋＶに設定し、周波数を４００Ｈｚから２０００Ｈｚまで２００Ｈｚ刻みで段階的に設定して記録材Ｐの凹部への転写性を評価した。
【０１１０】
転写性の評価としては、５段階の画像評価を行い、凹部にトナーが転写し十分な画像濃度を得られている場合をランク５とし、凹部が僅かに白く抜けているか、または凹部が白く抜けることは無いが凹部の画像濃度が僅かに落ちている状態で、製品として問題のないレベルをランク４、ランク４に比べ、凹部が白抜けしているか、または全体的に凹部濃度が落ちており、製品として問題がある場合をランク３、ランク３に比べ、さらに凹部の白抜けが多くあるか、または凹部の濃度が低い場合をランク２、凹部が全体的に白く、全体的に溝の状態がはっきりと認識できる場合をランク１とした。周波数の設定値による転写性評価の結果を表２に示す。
【０１１１】
【表２】
0005957981.tif 000003
【０１１２】
表２のように、周波数を上げていくと凹部の転写性が向上していき、周波数を８００Ｈｚ以上にするとランク４以上の問題の製品として問題のないレベルの画像が得られた。以上より、電圧となる交番電圧の周波数を増やすことにより、トナーが劣化した場合でも凹部の高転写性が得られることがわかった。
【０１１３】
周波数の増加は二次転写ニップＮ中における交番電圧の周期回数の増加に対応しており、上記の検討により劣化したトナーを転写するには周期回数を増加する必要があることが明らかとなった。
【０１１４】
この理由について考える。記録材Ｐに対して中間転写ベルト３１上のトナー像を転写する際に、トナー像を中間転写ベルト３１側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧とが交互に切り替わる交番電界によって凹部の高転写性が得られるメカニズムは、交番電界が印加されると、トナーが中間転写ベルト３１から被転写材となる記録材Ｐへ移動する向きの電界によって、中間転写ベルト３１上の一部のトナーが記録材Ｐの凹部へ転写する。トナーが記録材Ｐから中間転写ベルト３１へ移動する向きの電界によって、凹部へ転写したトナーが中間転写ベルト３１に戻り、中間転写ベルト３１上のトナーに対して衝突や接触等の機械的な力や静電気力等の相互作用を及ぼし、この相互作用によって中間転写ベルト上のトナーの付着状態が変化する。次の記録材Ｐから中間転写ベルト３１へ移動する向きの電界によって、中間転写ベルト３１から分離しやすくなったトナーが凹部へ転写するが、この凹部に転写したトナーの粒子数は、最初に転写したトナーの粒子数よりも増加する。このため、交番電界の周期回数が増えるほど往復運動に参加するトナーの粒子数が増加することになり、凹部の転写性が向上する。
【０１１５】
劣化していないトナーのようにトナー付着力が小さい場合は、容易に中間転写ベルト３１のトナーを転写しやすい状態にできるために、往復運動回数が少なくても転写するトナー数が十分増加するが、劣化トナーのようにトナー付着力が大きい場合は、中間転写ベルト３１のトナーを転写しやすい状態にするのが容易ではないため、転写するトナー数が十分増加するまでに多くの往復運動が必要になると考えられる。
【０１１６】
前記のように、転写ニップ中の交番電圧の周期回数は、ニップ幅、線速、交番電圧の周波数によって決まる。このため、周期回数を増減して調整する手段としては、画像形成装置の構成によって決まるニップ幅と交番電圧の周波数以外では、プロセス線速を遅くする方法が挙げられる。
【０１１７】
実際に、転写バイアスをＶａｖｅ＝−２．６ｋＶ、Ｖｐｐ＝１０．０ｋＶ、周波数を５００Ｈｚに設定し、プロセス線速となる中間転写ベルト３１の線速を１７６ｍｍ／ｓから、その半分の８８ｍｍ／ｓで転写性を評価した結果、ランク４の製品として問題のないレベルの画像が得られた。このため、トナー劣化判定手段７０により、駆動モータ４０の回転速度を制御することで、交番電界の周期回数を変更することができる。
【０１１８】
次に、二次転写ニップＮ中の交番電圧の周期回数を増加しても、トナーが劣化していない場合の画像に問題が無いかどうかを確認した。  
まず、転写バイアスを、Ｖｏｆｆ＝−２．６ｋＶ、Ｖｐｐ＝１０．０ｋＶ、周波数を４００Ｈｚ、線速を１７６ｍｍ／ｓに設定して、白抜け画像が見られなくなるまでベタ画像を連続出力した。次に、転写バイアスをＶｏｆｆ＝−２．６ｋＶ、Ｖｐｐ＝１０．０ｋＶ、線速を１７６ｍｍ／ｓのまま、周波数を４００Ｈｚから２０００Ｈｚまで２００Ｈｚ刻みで設定して、文字やライン、写真等が混在した画像の転写性を評価した。
【０１１９】
転写性の評価としては、文字やライン等の周囲にトナーが付着して画像が不鮮明になる転写チリと、凹部の画像濃度について５段階の画像評価を行った。凹部の画像濃度については前記と同様で、転写チリについては、画像が鮮明な場合をランク５とし、やや鮮明度が低下しているが製品として問題のないレベルをランク４、ランク４よりも鮮明度が低く、製品として問題がある場合をランク３、ランク３に比べ、さらに不鮮明な場合をランク２、画像が不鮮明で判別できない場合をランク１とする。周波数の設定値による転写性評価の結果を表３に示す。
【０１２０】
【表３】
0005957981.tif 000004
【０１２１】
表３のように、どの周波数でも凹部の転写性は問題が無いが、転写チリについては周波数の増加と共にレベルが低下していることがわかる。また、周波数が４００Ｈｚで、線速を１４１ｍｍ／ｓにした場合にも、周波数を増加した場合と同様に転写チリの悪化が見られた。さらに、線速を遅くして二次転写ニップＮ中における交番電圧の周期回数を増やす場合には、画像の生産性が低下するという問題がある。
【０１２２】
以上のように、二次転写ニップＮ中における交番電圧の周期回数を増やすと、トナーが劣化した場合でも凹部の転写性低下を抑制できるが、トナーが劣化していない場合の転写チリが悪化する等の副作用があることがわかった。本発明者らは、このような副作用を抑制しながら劣化したトナーでも凹部の高転写性が得られる方法を検討した結果、トナー劣化の判定基準に基づいて二次転写ニップＮ中の交流電界の周期回数の設定を変更する方法を考案した。
【０１２３】
それは、トナー劣化の判定基準によってトナーが劣化したと判定された場合には、二次転写ニップＮ中の交流電圧の周期回数をトナーが劣化した場合の設定値にし、トナー劣化の判定基準によってトナーが劣化していない判定された場合には、ニップ中の交流電圧の周期回数をトナーが劣化していない場合の設定値にする。この方法により、トナーが劣化したと判断された場合のみ２次転写バイアスとなる交流電圧の周期回数を増やし、トナーが劣化していないときは周期回数を必要最小限に設定しているので、転写チリの悪化等の副作用を抑えることができる。
【０１２４】
つまり、本実施形態では、トナー劣化判定手段７０によりトナーが劣化したと判定した場合のトナー劣化情報を出力して交番電界の周期回数を、トナー劣化判定手段７０によりトナーが劣化していないと判定した場合の交番電界の周期回数よりも多い設定に周期回数を変更し、当該周期回数となるように電源３９を制御する。また、交番電界の周期回数の変更は、電源３９が形成する交番電界の周波数を変更するように、トナー劣化判定手段７０で制御することで実施すればよい。
【０１２５】
図３６を用いて本形態にかかる制御系の構成について説明する。  
電源３９、画像濃度センサ３８、画像濃度センサ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ及び駆動モータ４０は、トナーが劣化したか否かを判定してトナー劣化情報を出力して周期回数の変更するトナー劣化判定手段７０に信号線を介して接続されている。トナー劣化判定手段７０は所謂、コンピュータ回路で構成されていて、画像濃度センサ３８や画像濃度センサ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋで測定したトナー濃度が入力され、入力されたトナー濃度からトナーの劣化状態を判定するとともに、その判定結果に基づいて二次転写ニップＮ中の交番電界の周期回数を変更するように機能する。トナー劣化判定手段７０には、予め劣化判定用の閾値Ｚ１と、交番電界の周期回数を変更する設定値Ｔ、Ｔ１が設定されている。設定値Ｔはトナーが劣化していないときに用いる設定値で有り、設定値Ｔ１はトナーが劣化しているときに用いる設定値で有る。設定値Ｔ１となると、設定値Ｔの時よりも交番電界の周期回数は増加するように設定されている。
【０１２６】
トナー劣化の判定は、トナーが劣化すると予測される条件を満たすかどうか、または画像形成装置内に設置された何らかのトナー劣化検出手段を用いる方法が挙げられる。トナーが劣化すると予測される条件としては、トナーが画像形成に消費されずに画像形成装置内で長時間ストレスを受ける条件で、具体的には、実施例で示したように画像占有面積が所定の値よりも低い画像の出力が所定時間以上連続した場合、または所定枚数以上連続した場合が挙げられる。
【０１２７】
しかし、実際には、低画像面積の連続出力枚数が所定枚数以下だが、高画像面積の出力を挟んで何度も低画像面積が連続出力される場合など、様々な画像出力状況があり、トナー劣化の予測は困難である。このため、画像形成装置内にトナー劣化検出手段を設け、その検出情報に基づいてトナーの劣化を判定する方が正確である。トナー劣化検出手段７１としては、これまでの特許文献で示された様々な例を適用することができる。例えば、以下の文献１〜５では、感光体上に転写率測定用の基準パターンの画像を現像し、一次転写における転写率を各種センサによって測定し、転写率の変化からトナーの劣化を検知している。また、トナーが劣化すると、トナーの現像能力が低下して感光体上の画像濃度が低下するため、現像バイアスを上げて画像濃度を確保するが、現像バイアスの上限まで上げても画像濃度を確保できない場合に、劣化したトナーを強制的に現像して排出する場合がある。  
（文献１）特開２００７‐３０４３１６号公報
（文献２）特開２００４‐２４０３６９号号公報
（文献３）特開平０６‐００３９１３号公報
（文献４）特開平０８‐２２７２０１号公報
（文献５）特開２００６‐２５１４０９号公報
そこで、本実施形態において、一次転写における転写率によってトナーの劣化を判定する方法を適用した場合について述べる。  
転写率によってトナーの劣化が判定され、交流電圧の周波数の設定を変更する制御のフローチャートを図３７に示す。この制御はトナー劣化判定手段７０によって行われる。
【０１２８】
図３７において、ステップＳ１では、周知のプロセスコントロール制御の最後に続けて、帯電装置６Ｙ、６Ｍ、６、６Ｋの電源を制御して帯電出力をオンし、ステップＳ２では、設定した画像濃度に対応する光量で画像パターンを各感光体上に書き込み、ステップＳ３において現像する。
【０１２９】
ステップＳ４では画像パターンを中間転写ベルト３１に転写し、ステップＳ５では転写画像の画像濃度Ａを画像濃度センサ３８で計測する。つまり、本形態において画像濃度センサ３８はトナー劣化検出手段として機能する。ステップＳ６では画像濃度Ａが所定の画像濃度下限値（閾値Ｚ１）以上であるか否かを判断し、この条件を満たしている場合には転写率が低下しておらずトナーは劣化していないと判断し、ステップＳ７に進んで交流電圧の周波数をトナーが劣化していない場合の設定値Ｔに設定し、この制御を終了する。一方、この条件を満たしていない場合は、転写率が低下しておりトナーが劣化していると判断し、トナー劣化情報を出力し、ステップＳ８に進んで交流電圧の周波数をトナーが劣化している場合の設定値Ｔ１に設定し、電源３９の周波数を高めて、この制御を終了する。
【０１３０】
次に、感光体２Ｋから２Ｙ上の画像濃度からトナーの劣化を判定する場合について述べる。この場合の制御のフローチャートを図３８に示す。この制御はトナー劣化判定手段７０によって行われる。なお、本形態においては、閾値Ｚ２、設定値Ｔ２、Ｔ３がトナー劣化判定手段７０に設定されているものとする。設定値Ｔ２はトナーが劣化していないときに用いる設定値で有り、設定値Ｔ３はトナーが劣化しているときに用いる設定値で有る。設定値Ｔ３となると、設定値Ｔ２の時よりも交番電界の周期回数は増加するように設定されている。
【０１３１】
図３８において、ステップＳ１１で、周知のプロセスコントロール制御の最後に続けて、帯電装置６Ｙ〜６Ｋの電源を制御して帯電出力をオンし、ステップＳ１２で設定した画像濃度に対応する光量で画像パターンを各感光体上に書き込み、ステップＳ１３において現像バイアスＶで現像する。ステップＳ１４で、現像画像の画像濃度Ｂを画像濃度センサ１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃで計測する。ステップＳ１５では、画像濃度Ｂが設定画像濃度（閾値Ｚ２）以下であるか否かを判断する。この条件を満たしていない場合にはトナーは劣化していないと判断し、ステップＳ１９で交流電圧の周波数をトナーが劣化していない場合の設定値Ｔ２に設定し、この制御を終了する。この条件を満たしている場合には、ステップＳ１６に進んで現像バイアスＶを、設定した増加バイアスΔＶだけ上げる。次に、ステップＳ１７において、このΔＶだけ上げた現像バイアスＶが現像バイアスの上限値として設定した電圧以上であるか否かを判断する。この条件を満たしていない場合にはステップＳ１２に戻り、再度画像パターンの現像及び画像濃度センサ１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃによる画像濃度の計測を実施する。この条件を満たしている場合には、トナーが劣化していると判断し、トナー劣化情報を出力してステップＳ１８で交流電圧の周波数をトナーが劣化している場合の設定値Ｔ３に設定し、電源３９の周波数を高めて、この制御を終了する。
【０１３２】
以上の制御フローは、既存のプロセス制御の後にするとして記載したが、出力状況等を考慮して既存のプロセス制御とは異なるタイミングで実施しても良い
このように、トナーが劣化している場合には劣化度合いに応じて電圧の周期回数が変更されるため、トナーが劣化した場合でも劣化していない場合と同様に記録材Ｐの凹部での高転写性が得られ、かつ白点の発生を抑制することができため、凹凸の大きな記録材Ｐでも平滑な記録材と同様に高画質な画像が得られる。
【０１３３】
図３７，図３８に示すトナー劣化制御では、トナー劣化判定用の閾値はそれぞれ閾値Ｚ１，Ｚ２とし、トナー劣化と判断されたときに用いる設定値もそれぞれ１つの場合で説明したが、これら判定用の閾値を複数設定し、各閾値に対応させてトナー劣化と判断されたときに用いる設定値もそれぞれ設定しても良い。このような複数の閾値と、それぞれの閾値に対応させた設定値を用いることで、トナー劣化状態を細かく判定できるとともに、よりトナー劣化状態に応じた電圧の周期回数の変更を行えるので、より凹凸の大きな記録材Ｐでも平滑な記録材と同様な高画質な画像が得られる。
【０１３４】
上記形態では、トナー劣化検知手段として画像濃度センサ１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃや画像濃度センサ３８を用い、それらの検知結果をトナー劣化判定手段７０で自動的にトナーの劣化状態を判定し、判定結果に応じて２次転写バイアス（交流電圧）の周波数を変更したが、本発明は、このように限定されるものではなく、オペレータが手動で変更するようにしても良い。
【０１３５】
トナー劣化度合いと転写特性の関係となる、２次転写バイアス（交流電圧）の周波数と転写特性との関係については、表２、表３に示す実験結果があるので、例えば表４に示すように、周波数と凹部転写性との関係に対して周波数の変更モードをそれぞれ割り当てて、図３９に示す制御部６０に記憶しておく。ここでは、モード１からモード９までを割り当てている。
【０１３６】
【表４】
0005957981.tif 000005
【０１３７】
本形態の場合、制御部６０には、駆動モータ４０、電源３９、オペレーションパネル５０を通信可能に接続し、例えばオペレーションパネル５０に周波数変更モードを設定するための設定キー５１と、変更操作するためのスイッチ５２を設ける。制御部６０は、設定キー５１が操作されると変更モードを有効とし、スイッチ５２の操作に応じた制御を実行可能とする。例えば、オペレータが画像形成動作によりプリントした画質を見て、画質に満足せずに画質変更の必要を感じ、設定キー５１を操作する。制御部６０は、図４０に示すステップＳ２１において、この設定キー５１のオン／オン状態を判断し、オンの場合にはステップＳ２２において操作キー５２の操作を有効とする。そして、ステップＳ２３においてオペレータの操作キー５２によりモード１からモード９が選択されるとトナー劣化情報を出力し、ステップＳ２４において、選択されたモードに対応した周波数となるように，例えば電源３９や駆動モータ４０を制御して周波数を変更する。
【０１３８】
本例では、初期状態においてはモード１が設定されていて、凹凸の強い転写材Ｐを選ぶ場合には転写性の高いモードを選択することで高画質なプリントを得ることができる。  
このような設定キー５１と操作キー５２の手動操作に応じて、周波数を変更するようにすると、オペレータの好みに応じた高画質なプリントを得ることができるともに、トナー劣化検知のためのセンサ類を不要となる。
【符号の説明】
【０１３９】
２Ｙ〜２Ｋ      潜像担持体
１３Ｙ〜１３Ｋ  トナー劣化検知手段
１８Ｙ〜１８Ｋ  画像形成手段
３１            像担持体
３５Ｙ〜３５Ｋ  一次転写手段
３６            転写部材
３８            トナー劣化検知手段
３９            電源
７０            トナー劣化判定手段
Ｎ              転写ニップ
Ｐ              記録材
Ｖａｖｅ        電圧の時間平均値
Ｖｏｆｆ        電圧の最大値と最小値の中心値
Ｘ              電圧
Ｚ、Ｚ１            閾値
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４０】
【特許文献１】特開２００４−２５８３９７号公報
【特許文献２】特開２００７−３０４４９２号公報
【特許文献３】特開２００６−２６７４８６号公報
【特許文献４】特開２００８−０５８５８５号公報
【図１】
0005957981.tif 000006
【図２】
0005957981.tif 000007
【図３】
0005957981.tif 000008
【図４】
0005957981.tif 000009
【図５】
0005957981.tif 000010
【図６】
0005957981.tif 000011
【図７】
0005957981.tif 000012
【図８】
0005957981.tif 000013
【図９】
0005957981.tif 000014
【図１０】
0005957981.tif 000015
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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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３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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