(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体のトナー像を担持しているおもて面に当接して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電圧を転写ニップに印加する転写電圧印加手段とを有する転写装置において、
前記転写電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、該トナー像を該像担持体側から該記録材側に転写させる転写方向の極性をもった送り電圧と該送り電圧とは逆極性の戻し電圧とが交互に切り替わる交番電圧であり、
前記転写電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）は、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、該転写電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも送り電圧のピーク値（Ｖｔ）寄りに設定されたものであり、
前記戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値は、前記時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値よりも大きく設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項２】
請求項１の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期中における前記送り電圧の印加期間が一周期中における前記戻し電圧の印加期間と同じか又は長くなるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項３】
請求項２の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期中における前記戻し電圧の印加期間の割合が８［％］以上
となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項４】
請求項３の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期中における前記戻し電圧の印加期間が０．０３［ｍｓ］以上となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期中における前記戻し電圧の印加期間の割合が２４［％］以下となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項６】
請求項１の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期のなかで、前記中心値（Ｖｏｆｆ）を挟んで前記転写方向側とは逆方向側の電圧となる期間（Ｂ）の割合が８［％］以上となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項７】
請求項１の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期のなかで、前記中心値（Ｖｏｆｆ）を挟んで前記転写方向側とは逆方向側の電圧となる期間（Ｂ）の割合が１２［％］以上となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項８】
請求項１の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期のなかで、前記中心値（Ｖｏｆｆ）を挟んで前記転写方向側とは逆方向側の電圧となる期間（Ｂ）の割合が１６［％］以上となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項９】
請求項１、６、７又は８のいずれか１項に記載の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期のなかで、前記中心値（Ｖｏｆｆ）を挟んで前記転写方向側とは逆方向側の電圧となる期間（Ｂ）の割合が４５［％］以下となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項１０】
請求項１、６、７又は８のいずれか１項に記載の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期のなかで、前記中心値（Ｖｏｆｆ）を挟んで前記転写方向側とは逆方向側の電圧となる期間（Ｂ）の割合が４０［％］以下となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項１１】
請求項１、６、７又は８のいずれか１項に記載の転写装置において、
前記転写電圧は、一周期のなかで、前記中心値（Ｖｏｆｆ）を挟んで前記転写方向側とは逆方向側の電圧となる期間（Ｂ）の割合が３２［％］以下となるように設定されていることを特徴とする転写装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の転写装置において、
前記転写電圧は、前記交流成分の周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップの像担持体表面移動方向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］との関係が、下記の式（１）の関係を満たすように、設定されていることを特徴とする転写装置。
ｆ  ＞  （４／ｄ）×ｖ  ・・・（１）
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の転写装置において、
前記転写電圧印加手段は、前記直流成分を定電流制御で出力することを特徴とする転写装置。
【請求項１４】
像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して、該像担持体の表面に担持されるトナー像を転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
前記転写手段として、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の転写装置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転写装置、及びこれを用い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次転写電圧を印加している。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２次転写対向ローラ側から２次転写ローラ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。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の画像形成装置においては、２次転写電圧として、直流成分だけからなるものではなく、直流成分に交流成分を重畳させた交流電圧を印加するようになっている。特許文献１によれば、具体的な理由は開示されていないものの、このような２次転写電圧を用いることで、記録材の表面凹部と像担持体との間でトナーが往復運動し、記録材の表面凹部にトナーが接触することができるようになり、記録材の表面凹部へのトナーの転写不良を抑制できるとしている。また、特許文献１には、このような２次転写電圧を印加することで、直流電圧だけからなる２次転写電圧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】
【０００５】
しかしながら、本発明者らは実験により、上記特許文献１に開示の構成では、記録紙表面の凹部において十分な画像濃度を得ることができない場合があることが判明した。そこで、本発明者らは、その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。以下、図面を参照して詳述する。
【０００６】
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次転写対向ローラ５３３により、２次転写ローラ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２次転写ローラ５３６とが当接する２次転写ニップが形成されている。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次転写電圧は、２次転写対向ローラ５３３及び２次転写ローラ５３６のうちのいず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電圧を印加しても、トナー像を記録紙Ｐに転写することが可能であるが、２次転写対向ローラ５３３に２次転写電圧を印加する場合であって、かつ、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次転写対向ローラ５３３側から２次転写ローラ５３６側に移動させるためには、交番電圧である２次転写電圧として、その時間平均値がトナーの極性と同じマイナス極性となるものを印加する。
【０００７】
図２は、２次転写対向ローラ５３３に印加される２次転写電圧の波形の一例を示す波形図である。
２次転写電圧の波形は、図示のように正弦波であり、図中符号「Ｖａｖｅ」は２次転写電圧の時間平均値を表している。また、図中符号「Ｖｔ」は、２次転写ニップ内でトナーを中間転写ベルト５３１側から記録紙Ｐ側に転写させる転写方向の極性（プラス極性）をもった電圧（以下「送り電圧」という。）のピーク値である。また、図中符号「Ｖｒ」は、２次転写ニップ内でトナーを記録紙Ｐ側から中間転写ベルト５３１側へ戻す方向の極性（マイナス極性）をもった電圧（以下「戻し電圧」という。）のピーク値である。
【０００８】
仮に、２次転写電圧として、直流成分を含まない交流成分だけの交流電圧を用いた場合、２次転写ニップ内において、トナーを中間転写ベルト５３１と記録紙との間で往復移動させることは可能である。しかしながら、直流成分を含まない交流電圧では、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。そのため、２次転写電圧としては、直流成分に交流電圧を重畳させた電圧を用い、その時間平均値Ｖａｖｅがトナーを中間転写ベルト５３１側から記録紙Ｐ側に転写させる転写方向の極性（マイナス極性）に設定されることが必要となる。これにより、中間転写ベルト５３１と記録紙との間でトナーを往復移動させつつ、２次転写ニップを抜けたときにはトナーを記録紙Ｐ側に転移させた状態にすることが可能になる。
【０００９】
本発明者らは、その往復移動の様子を実験装置で観測したところ、次のようなことを見出した。
２次転写電圧の印加を開始すると、まず始めに、送り電圧印加時の電界の作用で、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へ向かって移動する。この時点では、トナー層中の殆どのトナー粒子が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、今度は、戻し電圧印加時の電界の作用で、凹部内からトナー層へ逆戻りする。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、トナー層中のトナー粒子の付着力が弱まる。すると、次に、送り電圧が印加されたときには、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とができる。このような一連の挙動が繰り返されることで、トナー層中から離脱して記録紙Ｐの表面凹部内に進入するトナー粒子の数を徐々に増やしていく。その結果、記録紙Ｐの表面凹部内に十分量のトナー粒子が転移し、記録紙Ｐの表面凹凸にならった濃淡パターンが画像中に発生するのを抑制できていることを見出した。
【００１０】
更に、本発明者らは、種々の記録材を用いて実験を行った結果、凹部への転写性は戻り電圧のピーク値Ｖｒとの相関関係が高いことを見出した。すなわち、凹部でも十分な画像濃度を得ようとする場合、戻り電圧のピーク値Ｖｒがある程度大きい値でないと、戻り電圧のピーク値Ｖｒを印加する時間を長くとるなどの他の工夫を施しても、凹部に対する十分な転写性が得られず、凹部の画像濃度が不十分となる。その理由は、以下のとおりである。
【００１１】
凹部で高い転写性を得るには、記録材側に移動したトナーを戻り電圧で像担持体側へ逆戻りさせるだけでは不十分で、逆戻りしたトナーを像担持体上のトナー層に衝突させてトナー層内のトナーの付着力を弱める必要がある。そうでないと、同じトナー粒子が往復移動するだけで、トナー層中から離脱して記録材の表面凹部内に進入できるトナー粒子の数を徐々に増やしていくことができないからである。すなわち、凹部で高い転写性を得るのに重要なのは、記録材から逆戻りさせるトナーで像担持体上のトナー層内のトナーの付着力を弱めることができるほどの衝突を発生させることである。そして、その衝突の大きさは、戻り電圧のピーク値Ｖｒに依存し、戻り電圧のピーク値Ｖｒがある程度大きくものでないと、そのような衝突を発生させることができない。
以上の理由は、上述した往復移動の様子を実験装置で観測して初めて判明したものである。
【００１２】
本出願人は、特願２０１０−１８３３０１号（以下「先願」という。）において、２次転写電圧の交流成分のピークツウピーク電圧を、直流成分の絶対値の４倍よりも大きな値とする発明を提案した。このような２次転写電圧であれば、戻り電圧のピーク値Ｖｒが十分に大きくなるので、記録材上の凹部に対しても十分な転写性が得られ、凹部の画像濃度を十分に高めることができる。
【００１３】
ところが、本発明者らの更なる研究の結果、上述した先願に開示の構成では、記録材上に形成された画像に複数の白点を発生させる場合があるが判明した。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、以下のことがわかった。
【００１４】
表面に凹凸がある記録材に対して高い画質の画像を形成するには、凹部と凸部の両方の箇所で十分な転写性を得ることが必要である。凸部の転写性は、直流成分に交流成分を重畳させた２次転写電圧を用いる場合、その２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅに依存することがわかっている。すなわち、２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅの絶対値を大きくして、トナーを像担持体側から記録材側に転写させる極性側へ十分に大きく設定しないと、凸部に対する高い転写性を得ることができず、凸部で十分な画像濃度が得られない。
【００１５】
一方、上記先願に開示の構成によれば、凹部での高い転写性を得るために、２次転写電圧の交流成分のピークツウピーク電圧を直流成分の絶対値の４倍よりも大きな値とする。この構成で用いている２次転写電圧の波形は正弦波であるため、２次転写電圧の直流成分は２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅに一致する。したがって、上記先願に開示の構成においては、凸部で高い転写性を得るために２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅの絶対値（直流成分の絶対値）を大きく設定すると、これに応じて、交流成分のピークツウピーク電圧も大きくなる。
【００１６】
ここで、交流成分のピークツウピーク電圧は、送り電圧のピーク値Ｖｔと戻り電圧のピーク値Ｖｒとの差分値と一致するので、このピークツウピーク電圧が大きくなれば、戻り電圧のピーク値Ｖｒが十分に大きな値となり、凹部での高い転写性を得ることはできる。しかしながら、ピークツウピーク電圧が大きくなるほど、送り電圧のピーク値Ｖｔも大きなものとなる。特に、上記先願に開示の構成のように２次転写電圧が直流成分に正弦波からなる交流成分を重畳させたものである場合、送り電圧のピーク値Ｖｔは、交流成分のピークツウピーク電圧を１／２にした値と直流成分の絶対値との和である。そのため、直流成分の絶対値を大きくし、これに応じて交流成分のピークツウピーク電圧も大きくして、十分に大きな戻り電圧のピーク値Ｖｒを得ようとすると、送り電圧のピーク値Ｖｔの絶対値が非常に大きな値を示すことになる。
【００１７】
送り電圧のピーク値Ｖｔの絶対値が大きな値を示すと、その送り電圧の印加期間中に転写ニップ内で放電が発生してしまう。このような放電が発生した場合、その放電発生箇所では、放電を受けたトナーが正規帯電極性とは逆極性に帯電する等の原因で、記録材上にトナーが付着しないので、その箇所に対応する画像上では白点となって現れる。したがって、上記先願に開示の構成では、記録材上の凸部と凹部の両方で十分な画像濃度を得ることが難しいという問題がある。
【００１８】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表面凹凸に富んだ記録材に画像を形成する際、画像中に白点（白抜け）を発生させることなく、その記録材表面の凹部と凸部の両方で十分な画像濃度を得ることができる転写装置及び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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明は、像担持体のトナー像を担持しているおもて面に当接して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電圧を転写ニップに印加する転写電圧印加手段とを有する転写装置において、前記転写電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、該トナー像を該像担持体側から該記録材側に転写させる転写方向の極性をもった送り電圧と該送り電圧とは逆極性の戻し電圧とが交互に切り替わる交番電圧であり、前記転写電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）は、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、該転写電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも送り電圧のピーク値（Ｖｔ）寄りに設定されたものであり、前記戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値は、前記時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明者らの実験の結果、戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値が少なくとも時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値よりも大きく設定されていれば、上記先願に開示の構成と同様、記録材の凹部に対して十分な転写性が得られる。少なくとも、時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値を大きくする分だけ、戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値も大きくすれば、記録材の凹部に対する十分な転写性が確保される。これは、次の理由による。すなわち、転写電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）は、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ているので、転写ニップを抜けるまでの間、トナーには、像担持体側へ移動する戻り側の電界よりも、記録材側へ移動する送り側の電界の方が、相対的に大きく作用することになる。そのため、仮に、戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値を維持したまま、時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値だけを大きくすると、像担持体側へ移動する戻り側の電界の作用と記録材側へ移動する送り側の電界の作用との格差が広がり、記録材側へ移動したトナーを像担持体上のトナー層に対して十分に衝突させることが困難となり、記録材の凹部に対する十分な転写性が得られないおそれがある。本発明のように、戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値が時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値よりも大きく設定される構成であれば、時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値を大きくするにつれて戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値も大きくなるので、時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値を大きくしても記録材の凹部に対する十分な転写性を確保できる。その結果、本発明によれば、記録材の凸部に対して十分な転写性を得るために時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値を大きく設定しても、凹部に対する十分な転写性を確保できる。よって、記録材の凸部と凹部の両方で高い画像濃度を得ることができる。
【００２１】
しかも、本発明においては、転写電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、当該転写電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）（以下「オフセット電圧」という。）よりも送り電圧のピーク値（Ｖｔ）寄りに設定されている。これにより、記録材の凸部に対して十分な転写性を得るために時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値を大きく設定する際、送り電圧のピーク値（Ｖｔ）を所定の上限値以下に制限した状態で、戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値を大きくすることができる。その結果、送り電圧のピーク値（Ｖｔ）の上限値を、放電が発生させる放電開始電圧値に応じて適切に設定することで、放電を発生させずに、戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値を大きくすることができる。よって、本発明によれば、時間平均値（Ｖａｖｅ）の絶対値及び戻し電圧のピーク値（Ｖｒ）の絶対値の両方を大きく設定して、記録材の凸部と凹部の両方で高い画像濃度を得ることを実現しつつ、送り電圧のピーク値（Ｖｔ）の絶対値の大きさを抑えて放電の発生を阻止し、放電による白点（白抜け）の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上より、本発明によれば、表面凹凸に富んだ記録材に画像を形成する際、画像中に白点（白抜け）を発生させることなく、その記録材表面の凹部と凸部の両方で十分な画像濃度を得ることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】２次転写ニップの一例を示す拡大構成図である。
【図２】直流成分に交流成分を重畳させた転写電圧の波形の一例を示す波形図である。
【図３】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。
【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である。
【図５】実験に使用された観測実験装置を示す概略構成図である。
【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である。
【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である。
【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である。
【図９】同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。
【図１０】同プリンタの２次転写電源から出力される２次転写電圧の電圧波形を示す波形図である。
【図１１】（ａ）は、戻し時間比が５０［％］、周波数が５００［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが８［ｋＶ］である２次転写電圧を用いて、その時間平均値Ｖａｖｅを変化させたときの凸部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）における凹部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、戻し時間比が１６［％］、周波数が５００［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが１０［ｋＶ］である２次転写電圧を用いて、その時間平均値Ｖａｖｅを変化させたときの凸部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）における凹部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
【図１３】（ａ）は、戻し時間比が３２［％］、周波数が５００［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが１０［ｋＶ］である２次転写電圧を用いて、その時間平均値Ｖａｖｅを変化させたときの凸部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）における凹部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
【図１４】戻し時間比が５０［％］である２次転写電圧を用いたときの２次転写電圧の交流成分の周波数ｆと最大画像濃度ＩＤｍａｘとの関係を示すグラフである。
【図１５】オーバーシュートやアンダーシュートを引き起こしている２次転写電圧の電圧波形を示す波形図である。
【図１６】オーバーシュートやアンダーシュートを改善し得る２次転写電圧の電圧波形を示す波形図である。
【図１７】波形例１における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図１８】波形例２における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図１９】波形例３における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２０】波形例４における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２１】波形例５における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２２】波形例６における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２３】波形例７における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２４】波形例８における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２５】波形例９における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【図２６】波形例１０における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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）の実施形態について説明する。
まず、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、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、実施形態に係るプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（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とを備えている。
【００２５】
４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【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。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。
【００２９】
前記除電装置は、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。そして、現像剤搬送部１３Ｋは、第１スクリュー部材１０Ｋを収容する第１搬送室と、第２スクリュー部材１１Ｋを収容する第２搬送室とを有している。それらスクリュー部材は、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。
【００３１】
第１スクリュー部材１０Ｋを収容している第１搬送室と、第２スクリュー部材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ー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スクリュー部材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スクリュー部材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スクリュー部材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スクリュー部材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スクリュー部材１１Ｋの螺旋羽根内に保持される。そして、第２スクリュー部材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】
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。
【００３５】
現像部１２Ｋ内に収容されている現像ロール９Ｋは、第１スクリュー部材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スクリュー部材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、かつ感光体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】
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，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トナー像が形成される。
【００３８】
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。
【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次転写対向ローラ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，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ、２次転写ローラ３６、ベルトクリーニング装置３７などを有している。
【００４０】
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次転写対向ローラ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、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。
【００４１】
４つの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、図示しない転写電圧電源によってそれぞれ１次転写電圧が印加されている。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，２Ｃ，２Ｋ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。
【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している弾性ローラからなる。感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの軸心に対し、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ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，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋを配設している。このような１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋに対して、１次転写電圧を定電流制御で印加する。なお、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ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。
【００４３】
転写ユニット３０の２次転写ローラ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次転写対向ローラ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、２次転写ローラ３６とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ３６は接地されているのに対し、２次転写対向ローラ３３には、２次転写電源３９によって２次転写電圧が印加される。これにより、２次転写対向ローラ３３と２次転写ローラ３６との間に、マイナス極性のトナーを２次転写対向ローラ３３側から２次転写ローラ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。
【００４４】
転写ユニット３０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、２次転写ローラ３６や中間転写ベルト３１から曲率分離する。
【００４５】
２次転写対向ローラ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、２次転写ローラ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。転写電圧印加手段としての２次転写電源３９は、直流電源と交流電源とを有しており、２次転写電圧として、直流電圧（直流成分）に交流電圧（交流成分）を重畳せしめた交番電圧を２次転写ニップに印加することができる。
【００４６】
このような交番電圧からなる２次転写電圧を２次転写対向ローラ３３に印加し、かつ、２次転写ローラ３６を接地するという構成に代えて、交番電圧からなる２次転写電圧を２次転写ローラ３６に印加し、かつ、２次転写対向ローラ３３を接地するという構成を採用してもよい。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かつ２次転写ローラ３６を接地した条件で、２次転写対向ローラ３３に２次転写電圧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、２次転写電圧の時間平均値をトナーと同じマイナス極性にする。これに対し、２次転写対向ローラ３３を接地し、かつ２次転写電圧を２次転写ローラ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、２次転写電圧の時間平均値をトナーとは逆のプラス極性にする。
【００４７】
また、このような交番電圧からなる２次転写電圧を２次転写対向ローラ３３や２次転写ローラ３６のいずれか一方に印加する代わりに、直流電圧をいず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するという構成を採用してもよい。
【００４８】
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、転写電圧として、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、２次転写電圧を、直流電圧だけからなるものから、上述した交番電圧に切り替える必要がある。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
本プリンタにおいて、２次転写電圧は、記録紙Ｐに対して中間転写ベルト３１上のトナー像を２次転写する際に、当該トナー像を中間転写ベルト３１側から記録紙Ｐ側に転写させる転写方向の極性（マイナス極性）をもった送り電圧と、当該送り電圧とは逆極性（プラス極性）の戻し電圧とが交互に切り替わる交番電圧である。この２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅは、トナー像を中間転写ベルト３１側から記録紙Ｐ側に転写させる転写方向の極性（マイナス極性）に設定されている。本実施形態においては、このような２次転写電圧が印加されることで、２次転写電圧の極性がトナーと同じマイナス極性になっているとき（すなわち送り電圧が印加されているとき）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次転写対向ローラ３３側から２次転写ローラ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、２次転写電圧の極性がトナーとは逆のプラス極性になっているとき（すなわち戻し電圧が印加されているとき）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次転写ローラ３６側から２次転写対向ローラ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。
【００５４】
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。
【００５５】
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になっており、スクリュー部材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。
【００５６】
透明基板２１０が基板支持手段の移動により、現像装置２３１の真上でかつ現像ロール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。
【００５７】
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電圧が入力され、金属板２１５には電圧増幅器２１７によって増幅された転写電圧が印加される。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の上昇を停止させる。圧力を所定値にした状態で、金属板２１５に転写電圧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。
【００５８】
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２１２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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。すなわち、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に転写電圧を印加して、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。
【００６１】
図５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、転写電圧が同じであっても、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電圧条件を調べてみた。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）の裏面に転写電圧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電圧の極性が、実施形態に係るプリンタとは逆になっている（すなわち、プラス極性）。２次転写電圧からなる転写電圧の交流成分として、後述の図１０に示す波形のものを採用した。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に相当する。）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。
【００６２】
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。すなわち、トナー層２１６中のトナー粒子は、転写電圧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、転写電圧の交流成分の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。
【００６３】
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２１４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２１４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。
【００６４】
このときの転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅは−２００［Ｖ］であり、戻り電圧Ｖｒは＋３００［Ｖ］であるので、前記戻し電圧のピーク値Ｖｒの絶対値は、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値よりも大きく設定されている。すなわち、|Ｖｒ|＞|Ｖａｖｅ|の条件を満たしている。
【００６５】
次に、直流電圧（本例では時間平均値Ｖａｖｅに相当する。）を２００［Ｖ］に設定し、かつ、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。すなわち、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。
【００６６】
このときの転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅは−２００［Ｖ］であり、戻り電圧Ｖｒは＋２００［Ｖ］であるので、前記戻し電圧のピーク値Ｖｒの絶対値は、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値と一致しており、|Ｖｒ|＞|Ｖａｖｅ|の条件を満たしていない。
【００６７】
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、転写電圧印加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。
【００６８】
１次転写電源８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋは、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋに印加するための１次転写電圧を出力するものである。また、２次転写電源３９は、２次転写対向ローラ３３を介して２次転写電圧を２次転写ニップに印加するものであり、制御部６０とともに転写電圧印加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。
【００６９】
図１０は、本実施形態における２次転写電源３９から出力される２次転写電圧の電圧波形を示す波形図である。
本実施形態の２次転写電圧は、図示のような矩形波で構成され、その時間平均値Ｖａｖｅは、当該２次転写電圧の最大値（すなわち戻り電圧のピーク値Ｖｒ）と最小値（すなわち送り電圧のピーク値Ｖｔ）の中心値であるオフセット電圧Ｖｏｆｆよりも送り電圧のピーク値Ｖｔ寄りに設定されている。２次転写電圧の送り電圧印加期間ｔ２は、正規極性（本例ではマイナス極性）に帯電しているトナーを中間転写ベルト３１側から記録紙Ｐ側に移動させる転写方向に作用する電界が２次転写ニップ内に形成される。これに対し、２次転写電圧の戻り電圧印加期間ｔ１は、マイナス極性に帯電しているトナーを記録紙Ｐ側から中間転写ベルト３１側に戻す方向に作用する電界が２次転写ニップ内に形成される。図示の２次転写電圧は、その交流成分として、戻し電圧印加期間ｔ１が送り電圧印加期間ｔ２よりも短くなるようにデューティ比を設定した矩形波の交流成分を採用することで、２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅをオフセット電圧Ｖｏｆｆよりも送り電圧のピーク値Ｖｔ寄りに設定している。
【００７０】
２次転写電圧の波形は、図１０に示すような矩形波でなくてもよく、２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅがオフセット電圧Ｖｏｆｆよりも送り電圧のピーク値Ｖｔ寄りに設定されるような非対称波形であれば、三角波でも、台形波でもよい。特に、２次転写電圧が図１０に示すような矩形波の場合、プラス極性側に立ち上がった瞬間にプラス極性側のピーク値に達し、また、マイナス極性側に立ち上がった瞬間にマイナス極性側のピーク値に達する。このような波形では、瞬間的に大きな電流が流れ、このときに白点を生じさせる放電が発生しやすいことが発明者らの実験でわかった。このため、できるだけ瞬間的に大電流が流れにくいような波形（正弦波を崩した波形、三角波、台形波等）を用いることが好ましい。
【００７１】
また、本プリンタにおいては、２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅがオフセット電圧Ｖｏｆｆよりも送り電圧のピーク値Ｖｔ寄りに設定される必要があり、本実施形態では、そのような非対称波形を得るために、対称な矩形波のデューティ比を変更して、送り電圧の印加期間ｔ２が戻し電圧の印加期間ｔ１よりも長くなるようにしている。このような非対称波形は、両時間ｔ１，ｔ２を互いに同じに設定したままでも得ることは可能であるが、送り電圧の印加期間ｔ２が戻し電圧の印加期間ｔ１よりも長くなるように両時間ｔ１，ｔ２を調整することで、両時間ｔ１，ｔ２を互いに同じに設定する場合に比べて、送りピーク値Ｖｔをより低くすることができる。
【００７２】
本実施形態においては、表面凹凸に富んだ記録紙Ｐに対して画像形成するときに交番電圧からなる２次転写電圧を用いることで凹凸にならった濃淡が生じるのを抑制する際、その時間平均値Ｖａｖｅを高く設定して記録紙Ｐ上の凸部に対する十分な画像濃度を確保するとともに、戻り電圧のピーク値Ｖｔの絶対値を時間平均値Ｖａｖｅの絶対値よりも大きいという十分な大きさの値に設定することで、記録紙Ｐ上の凹部に対しても十分な画像濃度を確保できる。
しかも、２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅはオフセット電圧Ｖｏｆｆよりも送り電圧のピーク値Ｖｔ寄りに設定されていることから、記録紙Ｐ上の凸部に対する十分な画像濃度を確保するために時間平均値Ｖａｖｅを大きく設定し、かつ、これに合わせて戻り電圧のピーク値Ｖｔの絶対値も大きく設定しても、送り電圧Ｖｔのピーク値の絶対値を過剰に大きく設定せずに済む。その結果、送り電圧Ｖｔの印加期間ｔ２において２次転写ニップ中に放電開始電圧以上の大きな電圧が印加されるのを回避することができる。よって、２次転写ニップ中に放電が発生することによる画像中の白点（白抜け）の発生を抑制できる。
その結果、本実施形態によれば、表面凹凸に富んだ記録紙Ｐに対して画像形成する際、凹凸にならった濃淡が抑制され、かつ、白点（白抜け）の発生も抑制された高い濃度の高品質画像を形成することができる。
【００７３】
次に、本発明者らが行った実験について説明する。
〔実験１〕
本発明者らは、上述した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、１７３［ｍｍ／ｓ］に設定した。また、２次転写電圧の交流成分の周波数ｆは１０００［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。この「レザック６６」は、上述した「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色のベタ画像とＣ色のベタ画像との重ね合わせによる青ベタ画像を、様々な２次転写電圧の条件で、それぞれレザック６６に出力した。そして、出力された青ベタ画像のＭ成分の画像濃度（ＩＤ）と、Ｃ成分の画像濃度（ＩＤ）とを、それぞれＸ−Ｒｉｔｅ社製Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８によって測定した。なお、本実験１における温湿度条件は、２７℃、８０％である。そして、それら２つの画像濃度の和を、青色の画像濃度として求めた。青色は、画像濃度（ＩＤ）が２．７以上で、殆どの観察者が十分な色合いであると認識する。そこで、青色の画像濃度（ＩＤ）の目標値を２．７以上とした。すると、青色の画像濃度を目標の２．７以上にすることができる２次転写電圧の条件は、比較的限られてしまうことがわかった。
【００７４】
本実験１では、２次転写電圧の交流成分における一周期中の戻し電圧の印加期間ｔ１の割合（以下「戻し時間比」という。）を、８［％］、１２［％］、１６［％］、３２［％］、４０［％］、４５［％］、５０［％］とした７通りの条件について、それぞれ、青色の画像濃度が目標濃度（２．７以上）になるように、２次転写電圧の直流成分の値（すなわち）を調整した。この結果、これら７通りの条件について、青色の画像濃度を目標濃度（２．７以上）にすることができる直流成分の値は、これらの条件間で大きく異なることがわかった。
【００７５】
〔実験２〕
次に、上記実験１の結果を踏まえて行った実験２について説明する。
戻し時間比が８［％］、１２［％］、１６［％］、３２［％］、４０［％］、４５［％］、５０［％］である７通りの条件において、それぞれ、上記実験１のテストプリントで最も高い画像濃度（青色のＩＤ）を得ることができた直流成分を用いたときの２次転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅを中心にして、その時間平均値Ｖａｖｅを１［ｋＶ］までの範囲内で細かく変化させ、それぞれの条件で青ベタ画像を出力した。本実験２における温湿度条件も、２７℃、８０％である。そして、上記実験１と同様に、それぞれの青ベタ画像について青色の画像濃度（ＩＤ）を測定した。このときの測定では、紙表面の凸部上での画像濃度と、凹部上での画像濃度とをそれぞれ測定した。
【００７６】
本実験２では、青ベタ画像の紙表面の凹部および凸部における画像濃度を、次のようにして評価した。ランク５が理想であるが、ランク３．５以上であれば許容できる。
ランク５    ：凸部、凹部内が完全にムラのない青色になっている。
ランク４．５：凸部、凹部内がほぼ均一な青色になっているが、凹部の深さが大きい箇所では僅かに凸部よりも薄い青色になっている。
ランク４    ：凸部、凹部内がほぼ均一な青色になっているが、凹部の深さが大きい箇所および凸部でも一部、僅かに薄い青色になっている箇所がある。
ランク３．５：凸部、凹部内ともに、一部わずかに薄い青色になっているところがランク４より多くあるが、全体としてはほぼ均一な青色になっており、許容できる限界レベル。
ランク３    ：凹部の深さが大きい箇所で明らかに紙の地肌が見える。
ランク２    ：ランク３より悪く、かつ、後述するランク１よりは良い。
ランク１    ：凹部にトナーが全く付着していない。
【００７７】
本実験２を行った結果、各戻し時間比の条件において、もっとも評価ランクが良かったときの２次転写条件及び評価ランクを表１に示す。なお、表１中、「１Ｃランク」とは、単色トナーについての評価ランクであり、「２Ｃランク」とは、２色重ねトナーについての評価ランクである。
【表１】
0005936109.tif 000002
【００７８】
上記表１の結果において、凸部と凹部の両方の青色画像濃度を目標濃度の２．７以上にすることができる２次転写電圧の条件は、すべての場合において、|Ｖｒ|＞|Ｖａｖｅ|を満たしていることがわかる。
【００７９】
図１１（ａ）は、戻し時間比が５０［％］、周波数が５００［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが８［ｋＶ］である２次転写電圧を用いて、その時間平均値Ｖａｖｅを変化させたときの凸部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における凹部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
各グラフには、戻り電圧のピーク値Ｖｒの絶対値も合わせて表示してある。
【００８０】
時間平均値Ｖａｖｅの絶対値と画像濃度ＩＤとの関係を見ると、凸部については、図１１（ａ）に示すように、時間平均値Ｖａｖｅが−１［ｋＶ］付近以上である場合（時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１［ｋＶ］付近以下である場合）、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達せず、画像濃度不足である。ただし、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．２［ｋＶ］付近以上であれば、十分な転写性が得られ、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達している。この結果、凸部においては、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１［ｋＶ］付近以下では小さすぎて十分な転写性が得られず、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．２［ｋＶ］付近以上であれば十分な転写性が得られることがわかる。
【００８１】
一方、凹部については、図１１（ｂ）に示すように、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１［ｋＶ］付近以下である場合、凸部と同様、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達せず、画像濃度不足である。時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１［ｋＶ］付近以下では、凹部より転写性が得やすい凸部であっても図１１（ａ）に示すように画像濃度が不足していたので、凹部でも、凸部と同じく、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が小さすぎて十分な転写性が得られない。
【００８２】
また、凹部については、図１１（ｂ）に示すように、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．２［ｋＶ］付近であれば、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達しているが、−１．４［ｋＶ］付近以上になると、再び画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）を下回り、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が大きくなるにつれて画像濃度（ＩＤ）が低下する傾向を示す。このように、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が凸部で十分な転写性が得られる十分な大きさの値に設定しても、凹部では、十分な転写性が得られず、画像濃度が不十分となる場合がある。
【００８３】
ここで、図１１（ｂ）において、戻り電圧のピーク値Ｖｒと画像濃度（ＩＤ）との関係を見ると、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値を凸部で十分な転写性が得られる十分な大きさに設定した場合（すなわち、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．４［ｋＶ］付近以上である場合）、戻り電圧のピーク値Ｖｒが大きくなるほど、画像濃度（ＩＤ）が高くなるという傾向が見て取れる。
【００８４】
図１２（ａ）は、戻し時間比が１６［％］、周波数が５００［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが１０［ｋＶ］である２次転写電圧を用いて、その時間平均値Ｖａｖｅを変化させたときの凸部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における凹部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
各グラフには、戻り電圧のピーク値Ｖｒの絶対値も合わせて表示してある。
【００８５】
凸部については、図１２（ａ）に示すように、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．７［ｋＶ］付近以下である場合、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達せず、画像濃度が不足しているが、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．８［ｋＶ］付近以上であれば、十分な転写性が得られ、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達している。
【００８６】
凹部についても、図１２（ｂ）に示すように、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が１．７［ｋＶ］付近以下である場合には、凸部と同様、画像濃度（ＩＤ）が目標濃度（２．７）に達せず、画像濃度不足である。また、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が２．２［ｋＶ］付近以上の範囲を見ると、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値が大きくなるにつれて画像濃度（ＩＤ）が低下する傾向が見て取れる。一方、この範囲について、戻り電圧のピーク値Ｖｒと画像濃度（ＩＤ）との関係を見ると、図１２（ｂ）に示すように、戻り電圧のピーク値Ｖｒが大きくなるほど、画像濃度（ＩＤ）が高くなるという傾向が見て取れる。すなわち、図１２に示す例でも、時間平均値Ｖａｖｅの絶対値を凸部で十分な転写性が得られる十分な大きさに設定した場合には、戻り電圧のピーク値Ｖｒが大きくなるほど、画像濃度（ＩＤ）が高くなるという傾向が現れる。
【００８７】
図１３（ａ）は、戻し時間比が３２［％］、周波数が５００［Ｈｚ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが１０［ｋＶ］である２次転写電圧を用いて、その時間平均値Ｖａｖｅを変化させたときの凸部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における凹部の画像濃度（ＩＤ）をランク評価した結果を示すグラフである。
図１３の例でも、図１２の例とほぼ同様の傾向が見て取れる。
【００８８】
また、図１１に示した戻し時間比が５０［％］の例と、図１２及び図１３に示した戻し時間比が１６［％］及び３２［％］の例とを比較すると、凹部上の画像濃度と凸部上の画像濃度の両方がともに目標濃度（２．７）以上となる時間平均電位Ｖａｖｅの範囲は、戻し時間比が低いほど広くなることがわかる。戻し時間比が８［％］の条件についても同様の実験を行ったが、凹部上の画像濃度と凸部上の画像濃度の両方がともに目標濃度（２．７）以上となる時間平均電位Ｖａｖｅの範囲は、更に広くなった。ただし、戻し時間比が６［％］になると、紙表面の凹部内に進入させたトナーを良好に中間転写ベルト側に戻すことができなくなることから、凹部上で十分な画像濃度が得られなくなった。
以上より、本実施形態のプリンタにおいて、戻し時間比が少なくとも８［％］以上で５０［％］以下の範囲内で設定された２次転写電圧を用いるのが好ましい。
【００８９】
下記の表２は、温湿度条件を、２３℃、５０％に変更して同様の実験を行ったときの実験結果を示す表である。ただし、この実験で用いた戻し時間比の条件は、４［％］、８［％］、１２［％］、１６［％］、２０［％］、３２［％］、５０［％］の７通りである。
【表２】
0005936109.tif 000003
【００９０】
上記表２に示すように、２３℃、５０％の温湿度条件下においても、凸部と凹部の両方で青色の画像濃度を目標ランクの３．５以上にすることができる２次転写電圧の条件は、すべての場合において、|Ｖｒ|＞|Ｖａｖｅ|を満たしていることがわかる。
【００９１】
下記の表３は、温湿度条件を、１０℃、１５％に変更して同様の実験を行ったときの実験結果を示す表である。ただし、この実験で用いた戻し時間比の条件は、８［％］、１２［％］、１６［％］、２４［％］、３２［％］、５０［％］の６通りである。
【表３】
0005936109.tif 000004
【００９２】
上記表３に示すように、１０℃、１５％の温湿度条件下においては、凸部と凹部の両方で青色の画像濃度を目標ランクの３．５以上にすることができる２次転写電圧の条件は、戻し時間比が８[％]、１２[％]、１６[％]、２４[％]の条件のときであり、これらの条件のときには|Ｖｒ|＞|Ｖａｖｅ|を満たしていることがわかる。戻し時間比が３２[％]、５０[％]の条件では、ランクが３以下となり、求める画質を満足することができていない。このときの戻し電圧のピーク値Ｖｒの絶対値と時間平均値Ｖａｖｅの絶対値との関係は、|Ｖｒ|≦|Ｖａｖｅ|となっている。
【００９３】
〔実験３〕
本発明者らは、２次転写ニップ内で、紙表面の凹部内に進入したトナーを中間転写ベルト上に有効に戻すことができる戻し電圧の印加期間ｔ１の最小値を調べる実験を行った。具体的には、戻し時間比が５０［％］の条件にて、それぞれ、２次転写電圧の交流成分の周波数ｆ、時間平均値Ｖａｖｅ及びピークツウピーク電圧Ｖｐｐをそれぞれ適宜変化させて、それぞれの条件における青ベタ画像の凹部上の画像濃度（ＩＤ）を測定した。この実験によって得られた最大画像濃度ＩＤｍａｘの値と交流成分の周波数ｆとの関係を、図１４に示す。
【００９４】
周波数ｆが１５０００［Ｈｚ］付近よりも高くなると、図１４に示すように、最大画像濃度ＩＤｍａｘは、目標の画像濃度（ＩＤ）である２．７よりも大幅に小さい値になっている。これは戻し時間が余りにも小さいため、トナーの往復運動が行なわれなくなっているためだと考えられる。このときの戻し電圧印加期間ｔ１は、０．０３３［ｍｓ］（＝１／１５０００［Ｈｚ］×５０［％］）であるため、少なくとも戻し電圧印加期間ｔ１が０．０３［ｍｓ］以上であることが必要である。
【００９５】
〔実験４〕
２次転写電圧の交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐが２５００［Ｖ］であり、オフセット電圧Ｖｏｆｆが−８００［Ｖ］であり、戻し時間比が２０［％］である条件にて、交流成分の周波数ｆとプロセス線速ｖとを変化させながら、それぞれの条件で青ベタ画像を普通紙に出力した。出力されたベタ画像を目視で観察した。そして、２次転写ニップ内の交番電界の影響と思われる画像濃度ムラ（ピッチムラ）の有無を評価した。すると、同じ周波数ｆの条件では、プロセス線速ｖを速くするほどピッチムラが発生し易くなり、同じプロセス線速ｖの条件では、周波数ｆを低くするほどピッチムラが発生し易くなることがわかった。この実験の結果は、２次転写ニップ内で、トナーをある程度の回数（以下「ニップ内往復回数」という。）以上、中間転写ベルトと紙表面との間で往復移動させないと、交番電圧である２次転写電圧によって生じる交番電界の影響によるピッチムラを発生させてしまうことがわかる。
【００９６】
詳しく見ると、プロセス線速ｖが２８２［ｍｍ／ｓ］で、かつ、周波数ｆが４００［Ｈｚ］という条件では、ピッチムラが認められなかった。しかしながら、プロセス線速ｖが２８２［ｍｍ／ｓ］で、かつ、周波数ｆが３００［Ｈｚ］という条件ではピッチムラが認められた。本実施形態における２次転写ニップの中間転写ベルト移動方向長さである２次転写ニップ幅ｄは３［ｍｍ］である。よって、前記条件におけるニップ内往復回数は約４回（＝３［ｍｍ］×４００［Ｈｚ］／２８２［ｍｍ／ｓ］）と計算され、ニップ内往復回数がこの回数以上であれば、ピッチムラをギリギリで回避することができることになる。
【００９７】
また、プロセス線速ｖが１４１［ｍｍ／ｓ］で、かつ、周波数ｆが２００［Ｈｚ］という条件では、ピッチムラは認められなかったが、プロセス線速ｖが１４１［ｍｍ／ｓ］で、かつ、周波数ｆが１００［Ｈｚ］という条件ではピッチムラが認められた。プロセス線速ｖが１４１［ｍｍ／ｓ］で、かつ、周波数ｆが２００［Ｈｚ］という条件も、上述したプロセス線速ｖが２８２［ｍｍ／ｓ］で、かつ、周波数ｆが４００［Ｈｚ］という条件の場合と同様に、ニップ内往復回数は約４回（３［ｍｍ］×２００［Ｈｚ］／１４１［ｍｍ／ｓ］）と計算される。
【００９８】
以上より、「周波数ｆ＞（４／２次転写ニップ幅ｄ）×プロセス線速ｖ」という条件を具備することで、２次転写電圧として交番電圧を採用しても、２次転写ニップ内の交番電界の影響に起因したピッチムラが発生しない画像を得ることができる。
なお、かかる条件を具備させるために、本プリンタにおいては、情報取得手段たるオペレーションパネル５０や、外部から送られてくるプリンタドライバ設定情報を通信によって取得する通信手段を具備しており、それらによって取得した情報に基づいて、高速モード、標準モード、低速モードのいずれでプリント動作を行うのかを把握する。そして、その把握結果に基づいて、プロセス線速ｖを把握している。
【００９９】
〔実験５〕
２次転写ニップにおいては、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次転写電圧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５を行った。
【０１００】
本実験５では、２次転写電源３９として、交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐと直流成分の両方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［％］。
・直流成分：８００〜１８００［Ｖ］
・交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐ：３〜８［ｋＶ］
・交流成分の周波数ｆ＝５００［Ｈｚ］
【０１０１】
以上の条件で出力した黒ベタ画像の紙表面の凹部上おける画像濃度を、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、かつ後述するランク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。
【０１０２】
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、かつ後述するランク１より良い。
ランク１：全体的に画像濃度不足。
【０１０３】
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。
ランクＡ：凹部、凸部の画像濃度の評価結果がいずれもランク５以上。
ランクＢ：凹部、凸部の画像濃度の評価結果がいずれもランク４以上。
ランクＣ：凹部の画像濃度の評価結果だけがランク３以下。
ランクＤ：凸部の画像濃度の評価結果だけがランク３以下。
ランクＥ：凹部、凸部の画像濃度の評価結果がいずれもランク３以下。
【０１０４】
また、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、直流成分と交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐとの組み合わせについて、実験に適用したすべての組み合わせの中から、レザック６６（１７５ｋｇ紙）とレザック６６（２１５ｋｇ紙）との両方で、ランクＡ（凹部、凸部の画像濃度の評価結果がいずれもランク５以上）という結果が得られたものと、ランクＢ（凹部、凸部の画像濃度の評価結果がいずれもランク４以上）という結果が得られたものを抽出した。その結果、両方の紙でランクＡという結果が得られる組み合わせは存在しなかったが、両方の紙でランクＢという結果は、交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐが６［ｋＶ］で、直流成分の値が−１１００±１００［Ｖ］（中心値±９％）の組み合わせで得られた。
【０１０５】
〔実験６〕
本実験６では、２次転写電源３９として、２次転写電圧の直流成分を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〜−６０μＡに設定した。これ以外の条件は、実験５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いずれもランク５以上というランクＡは、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが７［ｋＶ］でオフセット電流Ｉｏｆｆが−４２．５±７．５［μＡ］（中心値±１８％）という組み合わせで得られた。また、両方の紙でランクＢという結果が得られた組み合わせは、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが７［ｋＶ］で、オフセット電流Ｉｏｆｆが−４７．５±１２．５［μＡ］（中心値±２６％）であった。
【０１０６】
このように、実験５では、両方の紙でランクＡという結果が得られた組み合わせが存在しなかったのに対し、実験６では、両方の紙でランクＡという結果が得られた組み合わせが存在した。しかも、ランクＢという結果が得られた組み合わせに着目すると、実験５では、直流成分が−１１００±１００［Ｖ］（中心値±９％）であるのに対し、実験６では、オフセット電流Ｉｏｆｆが−４７．５±１２．５［μＡ］（中心値±２６％）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。
【０１０７】
そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写電源３９として、直流成分を定電流制御で出力するものが好ましい。なお、２次転写電源３９は、交流成分のピークツウピーク電圧を定電流制御で出力するようにしてもよい。これにより、環境変動にかかわらず、ピークツウピーク電流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。
【０１０８】
なお、２次転写電圧の電圧波形に、図１５に示すようなオーバーシュートやアンダーシュートを発生させると、一瞬だけ、戻し電圧のピーク値Ｖｒや送り電圧のピーク値Ｖｔ（定電流制御の場合には戻し電流のピーク値Ｉｒや送り電流のピーク値Ｉｔ）が本来よりも大きくなってしまう。これにより、オーバーシュートやアンダーシュート時に放電が発生して僅かな白点を発生させるおそれがある。そこで、図１６に示すような、矩形の角を面取りしたような波形を出力させるように、２次転写電源３９を構成することが好ましい。このようにすることで、たとえオーバーシュートやアンダーシュートを引き起こしたとしても、戻し電圧のピーク値や送り電圧のピーク値を、放電を生じさせる値よりも低く抑えることができるからである。なお、本明細書において、矩形波とは、戻し電圧や送り電圧の印加期間中において、それぞれピーク値になっている期間が全体の６０［％］以上である波形をもったものを意味する。
【０１０９】
〔２次転写電圧の波形例１〕
２次転写電圧の波形は、図１０に示したものに限らず、種々の波形のものが採用できる。
図１７は、波形例１における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、戻し電圧の立ち上がり及び立ち下がりの傾きを、送り電圧の立ち上がり及び立ち下がりの傾きよりも小さくした台形波形状である。
【０１１０】
〔２次転写電圧の波形例２〕
図１８は、波形例２における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧は、図１０に示した実施形態の波形と同様、交流成分のオフセット電圧Ｖｏｆｆを挟んでマイナス極性側の面積よりも、プラス極性側の面積の方が小さいパルス波である。別の言い方をすれば、戻し電圧印加期間ｔ１が送り電圧印加期間ｔ２よりも短いパルス波である。この波形例２は、図１０に示した実施形態の波形よりも、戻し時間比が小さいものである。
【０１１１】
〔２次転写電圧の波形例３〕
図１９は、波形例３における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、図１７に示した波形例１の波形と同様に台形波形状であるが、交流成分のオフセット電圧Ｖｏｆｆを挟んでマイナス極性側の期間Ａよりも、プラス極性側の期間Ｂの方が短いものである。なお、上記波形例１の波形は、交流成分のオフセット電圧Ｖｏｆｆを挟んでマイナス極性側の期間Ａとプラス極性側の期間Ｂとが同じ長さであった。本波形例３は、１周期（期間Ａ＋期間Ｂ）中における期間Ｂの割合が４５％である。
【０１１２】
〔２次転写電圧の波形例４〕
図２０は、波形例４における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、上記波形例３と同様、交流成分のオフセット電圧Ｖｏｆｆを挟んでマイナス極性側の期間Ａよりも、プラス極性側の期間Ｂの方が短い台形波形状である。ただし、本波形例４は、１周期（期間Ａ＋期間Ｂ）中における期間Ｂの割合が４０％である。
【０１１３】
〔２次転写電圧の波形例５〕
図２１は、波形例５における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、交流成分のオフセット電圧Ｖｏｆｆを挟んでマイナス極性側の期間Ａよりもプラス極性側の期間Ｂの方が短い形状であり、マイナス極性側の期間Ａの波形が三角波形状であり、プラス極性側の期間Ｂの波形が台形波形状である。本波形例５は、１周期（期間Ａ＋期間Ｂ）中における期間Ｂの割合が３２％である。
【０１１４】
〔２次転写電圧の波形例６〕
図２２は、波形例６における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、上記波形例５と同様の波形であるが、１周期（期間Ａ＋期間Ｂ）中における期間Ｂの割合が１６％である。
【０１１５】
〔２次転写電圧の波形例７〕
図２３は、波形例７における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、上記波形例５及び６と同様の波形であるが、１周期（期間Ａ＋期間Ｂ）中における期間Ｂの割合が８％である。
【０１１６】
〔２次転写電圧の波形例８〕
図２４は、波形例８における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、交流成分のオフセット電圧Ｖｏｆｆを挟んでマイナス極性側の期間Ａよりもプラス極性側の期間Ｂの方が短い形状であり、その波形を丸くしたものである。なお、本波形例８では、１周期（期間Ａ＋期間Ｂ）中における期間Ｂの割合が１６％である。
【０１１７】
〔２次転写電圧の波形例９〕
２次転写ニップ内の記録紙Ｐの厚さや材質が異なったり、中間転写ベルト３１、２次転写対向ローラ３３、２次転写ローラ３６の抵抗値が経時的に変化するなどして、２次転写ニップにおける電気的容量が変化した場合、２次転写電圧の波形が変化することが考えられる。例えば、２次転写ニップの電気的容量が小さい場合、一旦印加した電荷が漏れ出すことで電圧降下が発生する。この場合を想定し、最大出力電流が低い電源で、２次転写ニップの電気的容量が低い場合と高い場合を想定して計算した電圧波形を求めるのが好ましい。
【０１１８】
図２５は、波形例９における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、２次転写ニップＮの電気的容量（静電容量）を１７０［ｐＦ］、抵抗値を１７［ＭΩ］と想定して得た電圧波形である。本波形例９では、戻し時間比が１２％であった。
【０１１９】
〔２次転写電圧の波形例１０〕
図２６は、波形例１０における２次転写電圧の波形を示すグラフである。
この２次転写電圧の波形は、２次転写ニップＮの電気的容量（静電容量）を１２０［ｐＦ］、抵抗値を１５［ＭΩ］と想定して得たものである。本波形例１０では、戻し時間比が１２％であった。
【０１２０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
中間転写ベルト３１等の像担持体のトナー像を担持しているおもて面に当接して２次転写ニップ等の転写ニップを形成する２次転写ローラ３６等のニップ形成部材と、前記転写ニップ内に挟み込んだ記録紙Ｐ等の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２次転写電圧等の転写電圧を転写ニップに印加する２次転写電源３９等の転写電圧印加手段とを有する転写装置において、前記転写電圧は、記録材に対して像担持体上のトナー像を転写する際に、該トナー像を該像担持体側から該記録材側に転写させる転写方向の極性（マイナス極性）をもった送り電圧と該送り電圧とは逆極性（プラス極性）の戻し電圧とが交互に切り替わる交番電圧であり、前記転写電圧の時間平均値Ｖａｖｅは、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（マイナス極性）に設定され、かつ、該転写電圧の最大値と最小値の中心値であるオフセット電圧Ｖｏｆｆよりも送り電圧のピーク値Ｖｔ寄りに設定されたものであり、前記戻し電圧のピーク値Ｖｒの絶対値は、前記時間平均値Ｖａｖｅの絶対値よりも大きく設定されていることを特徴とする。
これによれば、表面凹凸に富んだ記録材に画像を形成する際、画像中に白点（白抜け）を発生させることなく、その記録材表面の凹部と凸部の両方で十分な転写性を得ることができる。
【０１２１】
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記転写電圧は、一周期中における前記送り電圧の印加期間ｔ２が一周期中における前記戻し電圧の印加期間ｔ１と同じか又は長くなるように設定されていることを特徴とする。
これによれば、一周期中における前記送り電圧の印加期間ｔ２が一周期中における前記戻し電圧の印加期間ｔ１よりも短い場合と比較して、送り電圧のピーク値Ｖｔの絶対値を低く抑えることができる。よって、転写ニップ内で放電が発生するのを抑制しやすくなり、放電による画像中に白点（白抜け）の発生を効果的に抑制できる。
【０１２２】
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、前記転写電圧は、一周期中における前記戻し電圧の印加期間ｔ１の割合（戻し時間比）が８［％］以上となるように設定されていることを特徴とする。
上記実験２において述べたように、少なくとも戻し時間比を８［％］以上とすることで、紙表面の凹部内に進入させたトナーを良好に中間転写ベルト側に戻すことが可能となり、凹部上で十分な画像濃度を得やすくなる。
【０１２３】
（態様Ｄ）
上記態様Ｃにおいて、前記転写電圧は、一周期中における前記戻し電圧の印加期間ｔ１が０．０３［ｍｓ］以上となるように設定されていることを特徴とする。
上記実験３において述べたように、少なくとも戻し電圧の印加期間ｔ１を０．０３［ｍｓ］以上とすることで、戻し電圧の印加期間ｔ１が短すぎることに起因する紙表面の凹部上での画像濃度不足の発生を回避することができる。
【０１２４】
（態様Ｅ）
上記態様Ｂ〜Ｄのいずれかの態様において、前記転写電圧は、一周期中における前記戻し電圧の印加期間ｔ１の割合（戻し時間比）が２４［％］以下となるように設定されていることを特徴とする。
これによれば、上記表３に示したように、最も厳しい温湿度条件（１０℃、１５％）下においても、上述したランク３．５以上の評価を得ることが可能となる。
【０１２５】
（態様Ｆ）
上記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記転写電圧は、前記交流成分の周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップの像担持体表面移動方向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］との関係が、「ｆ＞（４／ｄ）×ｖ」の関係を満たすように、設定されていることを特徴とする。
これによれば、上記実験４で述べたように、２次転写電圧として交番電圧を採用しても、２次転写ニップ内の交番電界の影響に起因したピッチムラが発生しない画像を得ることができる。  
【０１２６】
（態様Ｇ）
上記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記転写電圧印加手段は、前記直流成分を定電流制御で出力することを特徴とする。
これによれば、既に説明したように、直流成分を定電圧制御する場合に比べて、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することができる。
【０１２７】
（態様Ｈ）
像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して、該像担持体の表面に担持されるトナー像を転写する転写手段を備えた画像形成装置において、前記転写手段として、上記態様Ａ〜Ｇのいずれかの態様に係る転写装置を用いたことを特徴とする。
これによれば、表面凹凸に富んだ記録材に画像を形成する際、画像中に白点（白抜け）を発生させることなく、その記録材表面の凹部と凸部の両方で十分な画像濃度を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  画像形成ユニット
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  感光体
３０  転写ユニット
３１  中間転写ベルト
３３  ２次転写対向ローラ
３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ  １次転写ローラ
３６  ２次転写ローラ
１００  給紙カセット
５３１  中間転写ベルト
５３３  ２次転写対向ローラ
５３６  ２次転写ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２９】
【特許文献１】特開２００６−２６７４８６号公報
【図１】
0005936109.tif 000005
【図２】
0005936109.tif 000006
【図３】
0005936109.tif 000007
【図４】
0005936109.tif 000008
【図５】
0005936109.tif 000009
【図６】
0005936109.tif 000010
【図７】
0005936109.tif 000011
【図８】
0005936109.tif 000012
【図９】
0005936109.tif 000013
【図１０】
0005936109.tif 000014
【図１１】
0005936109.tif 000015
【図１２】
0005936109.tif 000016
【図１３】
0005936109.tif 000017
【図１４】
0005936109.tif 000018
【図１５】
0005936109.tif 000019
【図１６】
0005936109.tif 000020
【図１７】
0005936109.tif 000021
【図１８】
0005936109.tif 000022
【図１９】
0005936109.tif 000023
【図２０】
0005936109.tif 000024
【図２１】
0005936109.tif 000025
【図２２】
0005936109.tif 000026
【図２３】
0005936109.tif 000027
【図２４】
0005936109.tif 000028
【図２５】
0005936109.tif 000029
【図２６】
0005936109.tif 000030