(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持ベルトと、前記像担持ベルトの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、前記ニップ形成部材と自らとの間に前記像担持ベルトを挟み込む転写対向部材と、前記像担持ベルトと前記ニップ形成部材との間に転写電界を形成するために前記ニップ形成部材又は前記転写対向部材に印加する転写バイアスとして交流電圧に直流電圧を重畳した重畳バイアスからなるものを出力する電源とを備え、前記像担持ベルト上のトナー像を前記転写ニップに挟み込んだ記録シートに転写する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、あるいは、トナー像を転写する前の記録シートの電気抵抗を検知する抵抗検知手段を設けるとともに、
前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合と、前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知されない場合とのそれぞれで、前記重畳バイアスとして、極性を交互に反転させ且つ前記交流電圧の周波数をゼロよりも大きくしたものを前記電源から出力させ、前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合における前記交流電圧の周波数を、比較的高湿又は高温が検知されない場合における前記周波数よりも高くするか、あるいは、前記抵抗検知手段によって比較的低抵抗が検知された場合における前記周波数を、比較的低抵抗が検知されない場合における前記周波数よりも高くする処理をする制御手段を設け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、
前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合における前記交流電圧のピークツウピーク電圧を、比較的高湿又は高温が検知されない場合における前記ピークツウピーク電圧よりも低くするか、あるいは、前記抵抗検知手段によって比較的低抵抗が検知された場合における前記ピークツウピーク電圧を、比較的低抵抗が検知されない場合における前記ピークツウピーク電圧よりも低くする処理を実施するように、前記制御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１又は２の画像形成装置において、
前記転写バイアスとして、単位時間あたりの平均電位を、前記重畳バイアスの最大値と最小値との中心値よりもトナー転写極性側にシフトさせた値にするものを前記電源から出力させる処理を実施するように、前記制御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３の画像形成装置において、
前記転写バイアスとして、前記交流電圧の１周期にて、トナー転写極性とは反対の極性になる時間の１周期に対する比を５０［％］よりも低くしたものを前記電源から出力させる処理を実施するように、前記制御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１乃至４の何れかの画像形成装置において、
前記転写バイアスとして、単位時間あたりの平均電位と、前記重畳バイアスの最大値と最小値との中心値とを等しくし、且つ前記交流電圧のピークツウピーク電圧を前記中心値の絶対値の４倍よりも大きくしたものを前記電源から出力させる制御を実施するように、前記制御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１乃至５の何れかの画像形成装置において、
前記転写バイアスとして、前記交流電圧の周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップにおける前記像担持ベルトの表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、前記像担持ベルトの表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］とについて「ｆ＞（２／ｄ）×ｖ」という関係を具備するものを前記電源から出力させる制御を実施するように、前記制御手段を構成し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、電源から転写バイアスを出力することで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転写電界を形成しながら、転写ニップに挟み込んだ記録シートに像担持体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】
従来、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シートに対して、２次転写電界の作用により、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、記録シートとして、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。かかる構成では、２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを用いる場合とは異なり、記録シートの表面の凹部で十分な画像濃度を得ることができる。
【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、かかる構成の画像形成装置であっても、記録シートの表面の凹部で画像濃度を不足させてしまう場合があった。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、次のようなことが判明した。即ち、図１は、転写実験装置の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。同図において、記録シートたる記録シート２１４は、おもて面に微妙な凹凸を具備している。この記録シート２１４のおもて面には、マイナス極性に帯電したトナー粒子の集合からなるトナー層２１６を担持している透明基板２１０が密着している。また、記録シート２１４の裏面には、図示しない金属板が密着している。この金属板に対して、交流電圧にプラス極性の直流電圧を重畳した重畳バイアスからなる転写バイアスが印加されると、トナー層２１６を形成しているトナー粒子の一部がトナー層２１６と、記録シート２１４の凹部内との間で往復移動する。
【０００５】
この往復周期は、転写バイアスの交流電圧の周期と同期している。そして、初めの１周期では、まず、図示のように、トナー層２１６を形成しているトナー粒子のうち、トナー層２１６の表面側に存在しているトナー粒子だけがトナー層２１６から離脱する。そして、記録シート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、トナー層２１６のトナー粒子のトナー層２１６からの離脱が促される。すると、往復移動の次の１周期では、図２に示されるように、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、記録シート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、後者のトナー粒子のトナー層２１６からの離脱を促す。これにより、更に次の１周期では、図３に示されるように、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、トナー粒子を往復移動させる毎に、記録シート２１４の凹部内に転移させるトナー粒子の数を増やしていくことで、記録シート２１４の凹部において十分な画像濃度が得られていることがわかった。
【０００６】
ところが、高湿環境下では、重畳バイアスからなる転写バイアスを採用しているにもかかわらず、シート表面の凹部において十分な画像濃度が得られなかった。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、次のような現象を引き起こしていることがわかった。即ち、転写ニップ内に進入した記録シートには、トナーの帯電極性とは逆極性の電荷が蓄積していき、それに従ってトナーを像担持体側から記録シート側に引き寄せる方向の静電気力を強めていく。記録シートの電荷蓄積量がある程度まで増加すると、転写ニップ内でシート表面の凹部に転移したトナー粒子を像担持体の表面に逆戻りさせなくなるレベルまで、その静電気力が強くなる。常湿の環境下では、記録シートがあまり吸湿しておらず、記録シートの電気抵抗が比較的高くなっていることから、転写ニップに進入した記録シートに対しては電荷が比較的ゆっくりとした速度で蓄積していく。このため、記録シートの電荷蓄積量が凹部内のトナー粒子の逆戻りを阻止する値まで増加する前に、トナー粒子がシート表面の凹部と像担持体との間を繰り返し往復移動して、凹部へのトナー転移量を十分に増加させることができる。ところが、高湿環境下では、吸湿した記録シートの電気抵抗が比較的低くなっていることから、転写ニップに進入した記録シートに対しては電荷が急速に蓄積していく。すると、トナー粒子が必要な回数だけ往復移動する前に、記録シートの電荷蓄積量が凹部内のトナー粒子の逆戻りを阻止する値まで増加して、トナー粒子の往復移動をできなくしてしまう。このため、転写ニップ内でシート表面の凹部に転移するトナー量が不足して、凹部で画像濃度不足を引き起こしていたのである。
【０００７】
また、本発明者らは、更なる実験により、転写バイアスの交流電圧の周波数を比較的高くすることで、吸湿によって電気抵抗が低下している記録シートであっても、凹部で十分な画像濃度を得ることができるようになることも見出した。交流電圧の周波数を比較的高くしてトナー粒子の往復移動周期を短くすることで、転写ニップ内で記録シートの電荷蓄積量が凹部内のトナー粒子の逆戻りを阻止する値まで増加する前に、トナー粒子を十分な画像濃度が得られる回数だけ往復移動させるようになるからである。
【０００８】
しかしながら、交流電圧の周波数を高くして転写ニップ内におけるトナー粒子の往復移動回数を増加させると、画像部の周囲にトナー粒子をチリ状に付着させる転写チリと呼ばれる現象を悪化させてしまう。このため、周波数を環境にかかわらず一律に高い値に設定すると、周波数を高くする必要のない低吸湿量の記録シートにおいても転写チリを悪化させてしまうことになる。
【０００９】
これまで、像担持体たる中間転写体とニップ形成部材との当接による転写ニップで発生する問題について説明してきたが、次のような構成においても、同様の問題が生じ得る。即ち、特許文献２に記載の画像形成装置のように、像担持体たる感光体と、ニップ形成部材たる転写ローラとの当接による転写ニップに挟み込んだ記録シートに対して感光体上のトナー像を転写する構成である。かかる構成の転写ニップにおいても、特許文献１に記載の画像形成装置の転写ニップと同様の問題が生じ得るのである。
【００１０】
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、次のような画像形成装置を提供することである。即ち、高湿環境下でも記録シート表面の凹部で良好な画像濃度を得るとともに、低吸湿量の記録シートを用いる場合に交流電圧の周波数を高め過ぎることによる転写チリの発生を回避することができる画像形成装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、トナー像を担持する像担持ベルトと、前記像担持ベルトの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、前記ニップ形成部材と自らとの間に前記像担持ベルトを挟み込む転写対向部材と、前記像担持ベルトと前記ニップ形成部材との間に転写電界を形成するために前記ニップ形成部材又は前記転写対向部材に印加する転写バイアスとして交流電圧に直流電圧を重畳した重畳バイアスからなるものを出力する電源とを備え、前記像担持ベルト上のトナー像を前記転写ニップに挟み込んだ記録シートに転写する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、あるいは、トナー像を転写する前の記録シートの電気抵抗を検知する抵抗検知手段を設けるとともに、前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合と、前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知されない場合とのそれぞれで、前記重畳バイアスとして、極性を交互に反転させ且つ前記交流電圧の周波数をゼロよりも大きくしたものを前記電源から出力させ、前記環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合における前記交流電圧の周波数を、比較的高湿又は高温が検知されない場合における前記周波数よりも高くするか、あるいは、前記抵抗検知手段によって比較的低抵抗が検知された場合における前記周波数を、比較的低抵抗が検知されない場合における前記周波数よりも高くする処理をする制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、高湿環境下で吸湿した記録シートの電気抵抗が比較的低くなったことにより、転写ニップ内で記録シートに対して電荷が急速に蓄積するようになった場合に、交流電圧の周波数を上昇させて転写ニップ内でトナー粒子をより高速で往復移動させる。これにより、転写ニップ内で記録シートの電荷蓄積量が凹部内のトナー粒子の逆戻りを阻止する値まで増加する前に、トナー粒子を十分な画像濃度が得られる回数だけ往復移動させる。よって、高湿環境下でも転写ニップ内でトナー粒子を十分に往復移動させて、記録シート表面の凹部で良好な画像濃度を得ることができる。
また、交流電圧の周波数を比較的低くした条件でも記録シート表面の凹部で良好な画像濃度を得ることができる非高湿環境下では、交流電圧の周波数を比較的低くすることで、交流電圧の周波数を高め過ぎることによる転写チリの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】転写実験装置の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２】同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３】同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４】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図５】同プリンタにおけるＫ用の画像形成ユニットを示す拡大構成図。
【図６】同プリンタの２次転写電源から出力される重畳バイアスからなる２次転写バイアスの波形を示す波形図。
【図７】第２プリントテストの結果に基づいて作成されたオフセット電圧Ｖｏｆｆと、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐと、凹部濃度再現性と、凸部濃度再現性と、白点出現性との関係を示すグラフ。
【図８】転写実験装置を示す概略構成図。
【図９】吸湿した記録シートを２次転写ニップ内に進入させてからの経過時間と、重畳バイアスからなる２次転写バイアスの印加によって形成される転写電界が記録シート上のトナーに及ぼす静電気力との関係を示すグラフ。
【図１０】同プリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図。
【図１１】同プリンタの制御部によって実施される制御の処理フローを示すフローチャート。
【図１２】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第１例の波形を示すグラフ。
【図１３】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第２例の波形を示すグラフ。
【図１４】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第３例の波形を示すグラフ。
【図１５】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第４例の波形を示すグラフ。
【図１６】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第５例の波形を示すグラフ。
【図１７】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第６例の波形を示すグラフ。
【図１８】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第７例の波形を示すグラフ。
【図１９】オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも平均電位Ｖａｖｅをトナー転写極性側にシフトさせた転写バイアスの第８例の波形を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を画像形成装置としてのタンデム型の画像形成部によってカラー画像を形成するカラープリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した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４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、転写装置としての転写ユニット２０、図示しない光書込ユニット、タンデム画像形成部１０、転写ユニット２０、紙搬送ユニット３９、定着装置４０、再送装置５０などを備えている。
【００１５】
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５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５Ｋ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｋ、現像装置４Ｋ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。
【００１６】
感光体２Ｋは、ドラム基体の表面上に有機感光層が形成された外径６０［ｍｍ］程度のドラム形状のものであって、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。帯電装置４Ｋは、帯電バイアスが印加される帯電ローラを感光体２Ｋに接触あるいは近接させながら、帯電ローラと感光体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。実施形態では、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。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。
【００１７】
一様帯電せしめられた感光体２Ｋの表面は、図示しない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。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３Ｋ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２１上に１次転写される。
【００１８】
ドラムクリーニング装置５Ｋ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、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などを有している。回転するクリーニングブラシローラ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。
【００１９】
上記除電装置は、ドラムクリーニング装置５Ｋ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。
【００２０】
現像装置３Ｋは、感光体２Ｋに対向する現像ロール３ａＫを内包する現像部と、図示しないＫ現像剤を撹拌搬送するための第１スクリュウ部材３ｂＫ、及び第２スクリュウ部材３ｃＫを内包する現像剤搬送部とを有している。そして、現像剤搬送部は、第１スクリュウ部材３ｂＫを収容する第１搬送室と、第２スクリュウ部材３ｃＫ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。
【００２１】
第１スクリュウ部材３ｂＫを収容している第１搬送室と、第２スクリュウ部材３ｃＫ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３ｂＫ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３ｂＫと、現像ロール３ａＫ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３ａＫ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３ｂＫは、現像ロール３ａＫ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。
【００２２】
第１スクリュウ部材３ｂＫ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３ｃＫの螺旋羽根内に保持される。そして、第２スクリュウ部材３ｃＫ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、データ記憶手段としての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。
【００２５】
Ｋ用の現像装置１Ｋの現像部内に収容されている現像ロール３ａＫは、第１スクリュウ部材３ｂＫ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３ａＫ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３ｂＫ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。
【００２６】
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。
【００２７】
図４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。
【００２８】
画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上方には、潜像書込手段たる図示しない光書込ユニットが配設されている。この光書込ユニットは、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。
【００２９】
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２１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２０が配設されている。転写ユニット２１は、像担持体たる中間転写ベルト２１の他に、駆動ローラ２２、従動ローラ２３、２次転写対向ローラ２４、４つの１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ニップ形成部材たる２次転写ローラ２６、図示しないベルトクリーニング装置などを有している。
【００３０】
中間転写ベルト２１は、そのループ内側に配設された駆動ローラ２２、従動ローラ２３、２次転写対向ローラ２４、及び４つの１次転写ローラ２５Ｙ，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時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ２２の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
【００３１】
中間転写ベルト２１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２０［μｍ］〜２００［μｍ］、好ましくは６０［μｍ］程度である。また、体積抵抗率は１ｅ６［Ωｃｍ］〜１ｅ１２［Ωｃｍ］、好ましくは約１ｅ９［Ωｃｍ］程度である（三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ  ＭＣＰ  ＨＴ４５にて、印加電圧１００Ｖの条件で測定）。また、材料は、カーボン分散ポリイミド樹脂からなる。
【００３２】
４つの１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、無端移動せしめられる中間転写ベルト２１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２１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２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、１次転写電源８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにより、トナーの帯電極性とは逆極性の１次転写バイアスが印加される。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２５Ｙ，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２１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２１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２１上には４色重ね合わせトナー像が形成される。
【００３３】
１次転写ローラ２５Ｙ，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り、次のような特性を有している。即ち、外形は１６［ｍｍ］である。また、心金の径は１０［ｍｍ］である。また、接地された外径３０［ｍｍ］の金属ローラを１０［Ｎ］の力でスポンジ層に押し当てた状態で、１次転写ローラ心金に１０００［Ｖ］の電圧を印加したときに流れる電流Ｉから、オームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）に基づいて算出したスポンジ層の抵抗Ｒは、概ね１〜２Ｅ７［Ω］である。この抵抗Ｒは、ローラが新品の状態のときの値であり、ローラが数十万枚の印刷に寄与して劣化した状態のときには、約６Ｅ７［Ω］になる。このような１次転写ローラ２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して、１次転写電源８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから定電流制御で出力した１次転写バイアスを印加する。
【００３４】
転写ユニット２０の２次転写ローラ２６は、中間転写ベルト２１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２４との間に中間転写ベルト２１を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト２１のおもて面と、ニップ形成部材たる２次転写ローラ２６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２６は接地されているのに対し、２次転写対向ローラ２４には、２次転写電源８２によって２次転写バイアスが印加される。これにより、２次転写対向ローラ２４と２次転写ローラ２６との間に、マイナス極性のトナーを２次転写対向ローラ２４側から２次転写ローラ２６側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００３５】
本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えている。この給紙カセット内には、記録シートとしての記録シートが複数枚重ねられた紙束の状態で収容されており、一番上の記録シートには、給紙ローラが当接している。給紙ローラが図示しない駆動手段によって回転駆動すると、給紙カセット内の一番上の記録シートが、給紙路に向けて送り出される。
【００３６】
給紙路の末端には、レジストローラ対３２が配設されている。レジストローラ対３２は、記録シートをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録シートを中間転写ベルト２１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２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト２１上の４色重ね合わせトナー像は、２次転写バイアスやニップ圧の作用により、２次転写ニップ内で記録シートＰに一括して２次転写される。そして、記録シートの白色と相まって、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シートは、２次転写ニップを通過すると、２次転写ローラ２６や中間転写ベルト２１から曲率分離する。
【００３７】
２次転写対向ローラ２４は、次のような特性を有している。即ち、外径は約２４［ｍｍ］である。また、芯金の径は約１６［ｍｍ］である。芯金の表面には、導電性のＮＢＲ系ゴム層が被覆されており、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。
【００３８】
また、２次転写ローラ２６は、次のような特性を有している。即ち、外径は約２４［ｍｍ］である。また、芯金の径は約１４［ｍｍ］である。芯金の表面には、導電性のＮＢＲ系ゴム層が被覆されており、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。
【００３９】
２次転写電源８２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。２次転写電源８２の出力端子は、２次転写対向ローラ２４の芯金に接続されている。２次転写対向ローラ２４の芯金の電位は、２次転写電源８２からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。また、２次転写ローラ２６については、その芯金を接地（アース接続）している。なお、重畳バイアスを２次転写対向ローラ２６の芯金に印加しつつ、２次転写ローラ２６の芯金を接地する代わりに、重畳バイアスを２次転写ローラ２６の芯金に印加しつつ、２次転写対向ローラ２４の芯金を接地してもよい。この場合、直流電圧の極性を異ならせる。
【００４０】
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２次転写ローラ２６を接地した条件で、２次転写対向ローラ２４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次転写対向ローラ２４を接地し、且つ重畳バイアスを２次転写ローラ２６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次転写対向ローラ２４や２次転写ローラ２６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、後述するような非正弦波を用いてもよい。
【００４１】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト２１には、記録シート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、図示しないベルトクリーニング装置によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニング装置は、クリーニングローラを中間転写ベルト２１のおもて面に当接させており、ベルト上の転写残トナーをクリーニングローラに静電転移させて除去するものである。
【００４２】
２次転写ニップの出口の近くには、無端状の紙搬送ベルト３９ａを、駆動ローラ３９ｂと従動ローラ３９ｃとによって水平方向に延在する横長の姿勢で張架しながら、駆動ローラ３９ｂの回転駆動に伴って図中反時計回り方向に無端移動させる紙搬送ユニット３９が配設されている。２次転写ニップを通過した記録シートは、紙搬送ベルト３９ａの表面に吸着された状態で、ベルトの移動に伴って図中右側から左側に向けて搬送される。そして、駆動ローラ３９ｂによるベルト掛け回し領域に到達すると、ローラ周面に沿って進むベルトに追従することなく、ベルトから分離されて、定着装置４０に受け渡される。
【００４３】
定着装置４０内では、記録シートが、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱定着ローラ４１と、これに向けて押圧される加圧ローラ４２との当接による定着ニップに挟み込まれる。そして、定着ニップ内で加圧や加熱によるトナー像の定着処理が施される。このとき、加熱定着ローラ４１の表面温度である定着温度が概ね１６５［℃］で一定になるように、前記発熱源への電源供給がオンオフ制御される。定着装置４０によってトナー像が定着せしめられた記録シートは、図示しない排出ローラ対を経由して機外へと排出される。
【００４４】
定着装置４０から排出された記録シートについては、そのまま排紙ローラ対に送る場合と、排紙ローラ対に送らずに、再送装置５０に送る場合とがある。具体的には、記録シートの第１面だけに画像を形成する片面モードのプリントジョブを実施する際には、定着装置４０から排出された記録シートを例外なく排紙ローラ対に送る。これに対し、記録シートの両面に画像を形成する両面モードのプリントジョブを実施する際において、定着装置４０から排出された記録シートが第１面だけにトナー像を担持するものである場合には、それを排紙ローラ対に送らずに、再送装置５０に送る。但し、両面モードであっても、定着装置４０から排出された記録シートが両面にトナー像を担持するものである場合には、それを排紙ローラ対に送る。定着装置４０を通過した後の記録シートを排紙ローラ対に送るのか、再送装置５０に送るのかの切り換えは、図示しない切り換え爪による記録シート搬送先の切り換えによって行われる。
【００４５】
再送装置５０は、定着装置４０から送られてくる記録シートをスイッチバック路５１でスイッチバック搬送することで、その上下を反転させる。その後、記録シートをスイッチバック路５２に送る。スイッチバック路５２を通過した記録シートは、図示しない給紙カセットから２次転写ニップに搬送するための給紙路の途中に送り込まれる。これにより、記録シートは、上下を反転させた状態で、２次転写ニップに再送される。
【００４６】
なお、給紙路の後半領域では、記録シートは、後述する抵抗測定ローラ対３１とレジストローラ対３２とを順次通過する。再送装置５０は、記録シートを給紙路における抵抗測定ローラ対３１よりも上流側の位置に送り込む。記録シートは、給紙カセットから送り出された直後のものであるか、再送装置５０によって再送されたものであるかにかかわらず、給紙路内において、抵抗測定ローラ対３１とレジストローラ対３２とを必ず経由することになる。
【００４７】
図６は、２次転写電源８２から出力される重畳バイアスからなる２次転写バイアスの波形を示す波形図である。同図において、２次転写バイアスは、上述したように、２次転写対向ローラ（２４）の芯金に印加される。上述したように、２次転写対向ローラの芯金に２次転写バイスが印加されると、２次転写対向ローラの芯金と、ニップ形成部材たる２次転写ローラ（２６）の芯金との間に、電位差が発生する。よって、２次転写電源８２は、電位差発生手段としても機能している。なお、電位差は、絶対値として取り扱われることが一般的であるが、本稿では、極性付きの値として取り扱うものとする。より詳しくは、２次転写対向ローラ（２４）の芯金の電位から、２次転写ローラ（２６）の芯金の電位を差し引いた値を、電位差として取り扱うことにする。かかる電位差の時間平均値は、トナーとしてマイナス極性のものを用いる構成では、その極性がマイナスになった場合に、２次転写対向ローラの電位を２次転写ローラの電位よりもトナーの帯電極性側（本例ではマイナス側）に大きくすることになる。よって、トナーを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ことになる。
【００４８】
同図において、オフセット電圧Ｖｏｆｆは、２次転写バイアスの直流成分の値である。また、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐは、２次転写バイアスの交流成分のピークツウピーク電圧である。実施形態に係るプリンタにおいて、２次転写バイアスは、オフセット電圧Ｖｏｆｆとピークツウピーク電圧Ｖｐｐとを重畳したものであり、その時間平均値はオフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値になる。また、実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写対向ローラ（２４）の芯金の電位は、そのまま両芯金の電位差となる。そして、両芯金の電位差は、オフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値の直流成分（Ｅｏｆｆ）と、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐと同じ値の交流成分（Ｅｐｐ）とから構成される。
【００４９】
同図に示されるように、実施形態に係るプリンタでは、オフセット電圧Ｖｏｆｆとして、マイナス極性のものを採用している。２次転写対向ローラ２４に印加される２次転写バイアスのオフセット電圧Ｖｏｆｆの極性をマイナスにすることで、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２４側から２次転写ローラ２６側に相対的に押し出すことが可能になる。２次転写バイ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次転写対向ローラ２４側から２次転写ローラ２６側に静電的に押し出す。これにより、中間転写ベルト２１上のトナーを記録シート上に転移させる。一方、２次転写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２次転写ローラ２６側から２次転写対向ローラ２４側に向けて静電的に引き寄せる。これにより、記録シートに転移させたトナーを中間転写ベルト２１側に再び引き寄せる。但し、２次転写バイアスの時間平均値（本例ではオフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値）がマイナス極性であるので、相対的には、トナーは２次転写対向ローラ２４側から２次転写ローラ２６側に静電的に押し出されるのである。なお、同図において、戻り電位ピーク値Ｖｒは、トナーとは逆極性であるプラス側のピーク値を示している。
【００５０】
次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
まず、本発明者らが行った実験について説明する。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、種々のプリントテストを実施した。各種のプリントテストにおいては、現像剤としては、平均粒径が６．８［μｍ］であるポリエステル系の粉砕法によるトナーと、平均粒径が５５［μｍ］である表面に樹脂層を被覆した磁性キャリアとからなるものを使用した。
【００５１】
［第１プリントテスト］
オフセット電圧Ｖｏｆｆとして、−０．８［ｋＶ］を採用した。具体的には、プリントテストでは、２次転写ローラ２６を接地しているので、重畳バイアスからなる２次転写バイアスの直流成分を−０．８［ｋＶ］に設定した。また、交流成分として、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが２．５［ｋＶ］であるものを採用した。交流成分の周波数ｆ［Ｈｚ］や、プロセス線速（中間転写ベルトや感光体の線速）については、適宜変更した。互いに異なる周波数ｆやプロセス線速の条件下で、普通紙からなる記録シートＰにテスト用の黒ベタ画像を出力した。そして、出力された黒ベタ画像の質を、目視によって２段階で評価した。交流成分の周波数に同期する濃度ムラ（ピッチムラ）が視認されない場合を○、視認される場合を×とした。この結果を次の表１に示す。
【表１】
0005967465.tif 000002
【００５２】
表１に示すように、プロセス線速ｖを２８２［ｍｍ／ｓ］に設定した場合には、交流成分の周波数ｆを４００［Ｈｚ］以上に設定することで、ピッチムラの発生を回避することができた。また、プロセス線速ｖを１４１［ｍｍ／ｓ］に設定した場合には、交流成分の周波数ｆを２００［Ｈｚ］以上に設定することで、ピッチムラの発生を回避することができた。プロセス線速ｖに応じて、ピッチムラの発生を回避し得る周波数ｆの下限値が異なるのは、プロセス線速ｖに応じて、２次転写ニップ内でトナーに作用させる交番電界の回数が変化するからである。具体的には、以下、記録シートＰを進入させていない状態における、中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２６との直接当接による２次転写ニップのローラ表面移動方向の長さであるニップ幅をｄ［ｍｍ］と定義する。２次転写ニップ通過に要する時間であるニップ通過時間［ｓ］は、「ニップ幅ｄ／プロセス線速ｖ」という式で表される。一方、周波数ｆ［Ｈｚ］の条件下において、重畳バイアスの交流成分の周期［ｓ］は、「１／周波数ｆ」という式で表される。よって、ニップ通過時間においては、交流成分の１周期分の波形が、「ｄ×ｆ／ｖ」回分だけ印加されることとなる。プリント試験機におけるニップ幅ｄは３［ｍｍ］である。表１に示したように、プロセス線速ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］のとき、ピッチムラの発生を回避し得る周波数ｆの下限値は４００［Ｈｚ］であることから、必要な波形数を約４．２６回分（３×４００／２８２）と計算することができる。これは、２次転写ニップ内において、約４．２６回の交番電界をトナーに作用させることで、ピッチムラの発生を回避し得ることを示している。また、プロセス線速ｖ＝１４１［ｍｍ／ｓ］のとき、ピッチムラの発生を回避し得る周波数ｆの下限値は２００［Ｈｚ］であることから、必要な波形数を約４．２６回分（３×２００／１４１）と計算することができる。４００［Ｈｚ］のときと同じ値である。これらのことから、２次転写ニップ通過中に交番電界を約４回作用させることで、ピッチムラのない良好な画像を得ることができると言える。つまり、ピッチムラのない良好な画像を得るためには、「４＜ｄ×ｆ／ｖ」という条件が必要になるのである。なお、図１〜図３に示される現象を生起せしめるためには、転写ニップ内で最低でもトナー粒子を２往復させる必要がある。このため、ニップ通過時間については、交流成分の周期の２倍以上に設定する必要がある。望ましくは、既に述べたように、転写ニップ内で交番電界を４回以上作用させることが望ましい（ｆ＞（４／ｄ）×ｖ）。
【００５３】
［第２プリントテスト］
記録シートＰとして、普通紙の代わりに、株式会社ＮＢＳリコー社製のＦＣ和紙タイプ  さざ波（商品名）を使用した。和紙のような表面凹凸を具備する紙である。このような紙を用いると、表面凹凸にならった濃淡パターンを発生させ易くなる。縦７０［ｍｍ］、横５５［ｍｍ］の大きさの黒ベタ画像を、出力するテスト画像として採用した。そして、記録シートＰに出力されたテスト画像について、凹部の濃度再現性、凸部（平滑部）の濃度再現性、及び放電に起因する白点の出現性の３項目を評価した。なお、実験室の環境は、温度２３［℃］、湿度５０［％］にコントロールされている。
【００５４】
凹部の濃度再現性については、次のようにして評価した。即ち、表面凹凸の凹部内に対して十分量のトナーを進入させていることから、凹部において十分な画像濃度が得られている場合をランク５として評価した。また、凹部内のごく僅かな領域を白く抜けた領域にしているか、あるいは、凹部の画像濃度が平滑部よりも僅かに低い状態になっている場合を、ランク４として評価した。また、ランク４よりも、白抜けの領域が大きい場合、あるいは濃度低下が目立つ場合を、ランク３として評価した。また、ランク３に比べ、さらに白抜けの領域が大きい場合、あるいは濃度低下が目立つ場合をランク２として評価した。また、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や、さらに悪い場合をランク１として評価した。
【００５５】
凸部（平滑部）の濃度再現性については、次のようにして評価した。即ち、平滑部において十分な画像濃度を得られている場合をランク５とした。また、ランク５に比べてやや薄いが、問題のない濃さが得られている場合を、ランク４として評価した。また、ランク４に比べてさらに薄く、ユーザーに提供する画質としては問題となる場合をランク３として評価した。また、ランク３に比べてさらに薄い場合をランク２とし、平滑部が全体的に白っぽい場合やそれよりも薄い場合をランク１として評価した。
【００５６】
２次転写バイアスによっては、２次転写ニップ内において、記録シートの表面凹部と、中間転写ベルト２１との間の微小空隙で放電が発生して、画像に白点を出現させることがある。放電に起因する白点の出現性については、次のようにして評価した。即ち、放電に起因するものと考えられる白点が認められない状態をランク５として評価した。また、白点が僅かに認められるものの、認められる数が少なく且つ大きさも小さいことから、ユーザーに提供する画質として問題ないレベルをランク４として評価した。また、ランク４に比べて白点が多く認められ、問題あるほど目立つ状態をランク３として評価した。また、ランク３に比べてさらに白点が多く認められる場合をランク２として評価した。また、白点が画像全体に認められ、ランク２よりも更に悪い状態をランク１として評価した。なお、放電に起因する白点は点状に発生するのに対し、凹部の濃度が非常に薄い場合は凹部全体が白くなる。また、参考までに、各ランクの黒ベタ画像を図７に示す。ユーザーに提供できる画質の許容レベルとしては、ランク４以上である。
【００５７】
第２プリントテストについては、次のようにして行った。即ち、まず、２次転写ニップで交番電界を全く作用させない場合を基準として評価するために、２次転写バイアスとして、直流成分だけからなるものを採用してテスト用の黒ベタ画像を出力して上記３項目を評価した。この結果を次の表２に示す。
【表２】
0005967465.tif 000003
【００５８】
表２に示されるように、２次転写バイアスとして直流成分だけからなるものを採用した場合、直流電圧の増加に伴って凸部の画像濃度も増加していくが、凹部においては必要な画像濃度を得ることができない。直流電圧の値にかかわらず、凹部の濃度再現性はランク１である。また、直流電圧が増加するにつれて、放電に起因する白点の発生が目立ってくる。マイナス極性の直流電圧の絶対値を２［ｋＶ］よりも大きくすると、白点の出現性が許容レベルであるランク４を下回ってしまう。
【００５９】
次に、２次転写バイアスとして、重畳バイアスを採用してテスト用の黒ベタ画像を出力した。重畳バイアスの交流成分の周波数ｆについては、５００［Ｈｚ］に固定した。また、プロセス線速ｖについては、２８２［ｍｍ／ｓ］に固定した。また、直流成分（オフセット電位Ｖｏｆｆ）については、−０．６［ｋＶ］〜−２．０［ｋＶ］の範囲内で適宜変更した。また、交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐについては、１．０［ｋＶ］〜９．０［ｋＶ］の範囲内で適宜変更した。このような条件で出力した黒ベタ画像の凹部濃度再現性を評価した結果を、次の表３に示す。
【表３】
0005967465.tif 000004
【００６０】
表３に示されるように、２次転写バイアスとして、重畳バイアスを採用すると、バイアス条件によっては、凹部濃度再現性のランクを４以上にし得ることがわかる。凹部濃度再現性については、交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐを大きくするほど、ランクを向上させ、且つ、オフセット電位Ｖｏｆｆの絶対値を小さくするほど、ランクを向上させる傾向にある。
【００６１】
上記黒ベタ画像の凸部濃度再現性を評価した結果を、次の表４に示す。
【表４】
0005967465.tif 000005
【００６２】
オフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値を大きくするほど、凸部（平滑部）の画像濃度を増加させる傾向にあることがわかる。オフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値をある程度まで大きくすることで、凸部濃度再現性を許容レベルのランク４以上にすることができる。ここで注目すべき点は、２次転写バイアスとして重畳バイアスを採用した場合、直流成分だけからなるものを採用する場合に比べて（表２に比べて）、凸部濃度再現性を許容レベルのランク４以上にするオフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値を小さくすることができている点である。
【００６３】
上記黒ベタ画像の白点出現性を評価した結果を、次の表５に示す。
【表５】
0005967465.tif 000006
【００６４】
交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐを小さくするほど、放電に起因する白点の発生を抑える傾向にあることがわかる。これに対し、オフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値を小さくするほど、放電に起因する白点の発生を抑える傾向にあることがわかる。
【００６５】
図７は、第２プリントテストの結果に基づいて作成されたオフセット電圧Ｖｏｆｆと、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐと、凹部濃度再現性と、凸部濃度再現性と、白点出現性との関係を示すグラフである。このグラフは、図示のように、ｙ軸にオフセット電圧Ｖｏｆｆの値をとるとともに、ｘ軸にピークツウピーク電圧Ｖｐｐの値をとった２次元座標上に作成されたものである。２次元座標上には、実線で示される直線Ｌ１、点線で示される直線Ｌ２、及び一点鎖線で示される直線Ｌ３、という３つの直線が描かれている。図示の２次元座標において、直線Ｌ１の線上の領域や、直線Ｌ１に比べて同じｘ座標でｙ座標が大きくなる領域では、凹部濃度再現性のランクが許容レベルの４を下回る３以下という結果になった（凹部の薄さが目立った）。このため、プロット点を×として示している。また、直線Ｌ２の線上の領域や、直線Ｌ２に比べて同じｙ座標が大きくなる領域では、凸部濃度再現性のランクが許容レベルの４を下回る３以下という結果になった（凸部の薄さが目立った）。このため、プロット点を×として示している。また、直線Ｌ３の線上の領域や、直線Ｌ３に比べて同じｘ座標でｙ座標が大きくなる領域では、白点出現性のランクが許容レベルを下回る３以下という結果になった（放電に起因する白点が目立った）。このため、プロット点を×として示している。なお、直線Ｌ１よりも図中上側で且つ直線Ｌ２よりも図中下側の領域では、凹部濃度再現性のランクが４を下回るとともに、凸部濃度再現性のランクが４を下回った。また、直線Ｌ１よりも図中上側で且つ直線Ｌ３よりも図中上側の領域では、凹部濃度再現性のランクが４を下回るとともに、白点出現性のランクが４を下回った。また、直線Ｌ２よりも図中下側で且つ直線Ｌ３よりも図中上側の領域では、凸部濃度再現性が４を下回るとともに、白点出現ランクが４を下回った。
【００６６】
同図では、凹部濃度再現性、凸部濃度再現性、及び白点出現性という３つの項目について、全て許容レベルのランク４以上になった実験結果のみ、プロット点を丸で示している。３つの項目ではなく、凹部濃度再現性だけに着目すると、直線Ｌ１よりも図中下側の座標となるオフセット電圧Ｖｏｆｆ及びピークツウピーク電圧の組合せを採用すればよいことになる。直線Ｌ１は、「Ｖｐｐ＝−４×Ｖｏｆｆ」という式で表される。よって、「１／４×Ｖｐｐ＞｜Ｖｏｆｆ｜」という条件を満たす２次転写バイアスを採用することで、紙表面の凹部で十分な画像濃度を得ることができる。
【００６７】
なお、既に説明しているように、プリンタ試験機においては、２次転写対向ローラ２４の芯金に対して２次転写バイアスを印加するとともに、２次転写ローラ２６の芯金を接地しているので、両ローラ間における電位差の時間平均値である直流成分電位差Ｅｏｆｆが、２次転写バイアスの直流成分であるオフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値になる。２次転写ローラ２６の芯金を接地する代わりに、ニップ形成ーラ３６の芯金に直流電圧を印加した場合、２次転写対向ローラ２４の芯金に印加する直流電圧と、２次転写ローラ２６の芯金に印加する直流電圧との重畳値を、オフセット電圧Ｖｏｆｆとして取り扱うものとする。つまり、２次転写ローラ２６の芯金を接地する代わりに、ニップ形成ーラ３６の芯金に直流電圧を印加した場合であっても、Ｅｏｆｆとオフセット電圧Ｖｏｆｆとは同じ値になる。
【００６８】
また、プリントテストや実施形態に係るプリンタのように、交流バイアスとして正弦波からなるものを用いる場合には、オフセット電圧Ｖｏｆｆが、重畳バイアスからなる２次転写バイアスの単位時間あたりの平均電位Ｖａｖｅと同じ値になる。
【００６９】
２次転写ローラ２６等のニップ形成部材と、２次転写対向ローラ２４等の電極部材との間に、直流成分と交流成分とを含む電位差を発生させる方法としては、次の６通りを例示することができる。
(1)ニップ形成部材に重畳バイアスを印加し、且つ、電極部材をアース接続する。
(2)ニップ形成部材に重畳バイアスを印加し、且つ、電極部材に直流バイアスを印加する。
(3)ニップ形成部材に交流成分だけからなる交流バイアスを印加し、且つ、電極部材に直流バイアスを印加する。
(4)ニップ形成部材をアース接続し、且つ、電極部材に重畳バイアスを印加する。
(5)ニップ形成部材に直流バイアスを印加し、且つ、電極部材に重畳バイアスを印加する。
(6)ニップ形成部材に直流バイアスを印加し、且つ、電極部材に交流成分だけからなる交流バイアスを印加する。
【００７０】
次に、本発明者らが行った転写実験について説明する。
本発明者らは、「１／４×Ｖｐｐ＞｜Ｖｏｆｆ｜」という条件にすることで、凹部で十分な画像濃度を得て紙面凹凸にならった濃淡パターンを従来よりも目立たなくすることができた原因を明らかにするために、特殊な転写実験装置を作製した。
【００７１】
図８は、転写実験装置を示す概略構成図である。この転写実験装置は、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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シート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、記録シート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、記録シート２１４を透明基板２１０から離間させる。すると、トナー層２１６は記録シート２１４上に転写されている。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
トナーの挙動については、次のようにして撮影する。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、記録シート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で撮影する。
【００７８】
図８に示される転写実験装置と、実施形態に係るプリンタとでは、トナーを記録シート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、転写実験装置でも、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。記録シート２１４としては、特殊製紙株式会社製のレザック６６（商品名）  ２６０ｋｇ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。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。転写実験装置では、記録シート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、トナーを記録シート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５００［Ｈｚ］、直流電圧（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４００［Ｖ］から２６００［Ｖ］まで２００［Ｖ］単位で変化させていきながら、記録シート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、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを８００［Ｖ］以下に設定した条件では、凹部濃度再現性がレベル４未満になったが、Ｖｐｐを９００〜２２００［Ｖ］の範囲に設定した条件では、凹部濃度再現性がレベル４以上になった。転写試験装置でも、プリンタ試験機と同様に、「１／４×Ｖｐｐ＞Ｖｏｆｆ」という条件で、凹部濃度再現性を許容レベルまで良好にすることができたのである。なお、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを２４００［Ｖ］に設定した条件では、凹部濃度再現性は許容レベルであるものの、許容レベルを超える白点が発生してしまった。
【００７９】
次に、顕微鏡２４２の焦点を透明基板２１０上のトナー層２１６に合わせ、直流電圧（本例ではオフセット電圧Ｖｏｆｆに該当）を２００［Ｖ］に設定し、且つピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００［Ｖ］にした条件、即ち、「１／４×Ｖｐｐ＞｜Ｖｏｆｆ｜」という条件で、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と記録シート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する。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、先に図１に示したように、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、記録シート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２に示されるように、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、記録シート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３に示されるように、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（転写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）、記録シート表面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。
【００８０】
一方、直流電圧を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、即ち、「１／４×Ｖｐｐ＞｜Ｖｏｆｆ｜」を満足しない条件で、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シート表面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シート表面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、記録シート表面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。
【００８１】
以上のように、「１／４×Ｖｐｐ＞｜Ｖｏｆｆ｜」という条件を具備することで、図１〜図３に示される現象を生起せしめて、記録シート表面の凹部内に十分量のトナーを転移させ得ることがわかった。
【００８２】
しかしながら、更なる実験により、前記条件を具備していても、記録シートが多湿環境下で吸湿して電気抵抗を低下させると、記録シート表面の凹部内へのトナー転移量を不足させてしまうことがわかった。これは次に説明する理由による。図９は、吸湿した記録シートを２次転写ニップ内に進入させてからの経過時間と、重畳バイアスからなる２次転写バイアスの印加によって形成される転写電界が記録シート上のトナーに及ぼす静電気力との関係を示すグラフである。この例では、トナーに働く静電気力がプラス極性側に大きくなるほど、トナー粒子を記録シート側からベルト側（像担持体側）に戻す力が弱くなる。吸湿した記録シートが２次転写ニップに進入すると、図示のように、記録シート上のトナーに対して交番電界からなる転写電界による静電気力が付与される。前記経過時間が長くなるにつれて、この静電気力はプラス側に徐々に大きくなっていく。これは、吸湿によって電気抵抗を低下させている記録シートが２次転写ニップに進入した後に急速に電荷を蓄えていき、電荷量の上昇に伴って凹部内のトナー粒子をベルト側に戻し難くなるからである。
【００８３】
吸湿していない記録シートでは、電気抵抗が比較的高いことから、転写ニップ内で電荷を蓄える速度が非常に遅い。このため、トナー粒子を記録シート表面の凹部と中間転写ベルトとの間で活発に往復移動させて、記録シート表面の凹部内に十分量のトナーを転移させることができる。しかし、吸湿した記録シートでは、図示のように、２次転写ニップに進入した直後に急速に電荷を蓄えてトナー粒子を往復移動させなくなってしまうため、記録シート表面の凹部に対するトナー転移量を不足させてしまうのである。
【００８４】
［第３プリントテスト］
次の表６、表７に示される条件で、第３プリントテストを実施した。なお、表６、表７に特に示されていない条件については、第２プリントテストと同じにした。
【表６】
0005967465.tif 000007
【表７】
0005967465.tif 000008
【００８５】
表６に示されるように、実験１においては、温度１０［℃］、湿度１５［％］という低温低湿環境下にてテストを行った。また、実験２においては、温度２３［℃］、湿度５０［％］という中温中湿環境下にてテストを行った。また、実験３においては、温度２７［℃］、湿度８０［％］という高温高湿環境下にてテストを行った。また、表７に示されるように、出力したテスト画像については、凹部濃度ランク、及び転写チリランクを評価した。転写チリランクは、転写チリの度合いを示すもので、値が大きいほど、転写チリが認められなくなることを表している。ランク３以上が許容レベルである。転写チリは、記録シートの非画像部にトナーがチリ状に付着してしまう現象である。転写バイアスの交流成分の周波数が高くなるほど、２次転写ニップにおけるベルトと紙面との間のトナーの往復移動回数が増加するため、転写チリが発生し易くなる。
【００８６】
温度１０［℃］、湿度１５［％］という低温低湿環境下で行った実験１では、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１０［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−２［ｋＶ］という条件にて、凹部濃度ランクを許容レベルの４以上にすることができる周波数帯域が、５００〜１２５０［Ｈｚ］という広い帯域になった。また、転写チリランクを許容レベルの３以上にする周波数帯域が、５００〜１０００［Ｈｚ］という広い帯域になった。凹部濃度ランクを許容レベルの４にしつつ、転写チリランクを許容下限の３よりも大きな４にする周波数＝５００［Ｈｚ］が好適である。以下、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１０［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−２［ｋＶ］、周波数＝５００［Ｈｚ］という条件を具備する２次転写バイアスを、低湿用バイアスという。
【００８７】
温度２３［℃］、湿度５０［％］という中温中湿環境下で行った実験２では、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝７［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１［ｋＶ］という条件にて、凹部濃度ランクを許容レベルの４以上にする周波数帯域が、７５０〜１２５０［Ｈｚ］になった。また、転写チリランクを許容レベルの３以上にする周波数帯域が、５００〜１０００［Ｈｚ］になった。凹部濃度ランクに着目してみると、実験１では、許容レベルにする周波数帯域の下限が５００［Ｈｚ］であったのに対し、実験２では、下限が７５０［Ｈｚ］に上昇している。中温中湿環境下において、周波数が５００［Ｈｚ］だと２次転写ニップ内のベルト表面と記録シートとの間におけるトナー粒子の往復移動回数が不足してしまうからである。
【００８８】
なお、実験２において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを実験２よりも小さくした理由は、次の通りである。即ち、シート表面の凹部で十分な画像濃度を得るためには、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐをできるだけ大きくすることが望ましいが、大きくし過ぎると、２次転写ニップ内におけるベルト表面と記録シートとの間で放電を発生させて、放電に起因する画像の白抜け（白点）を引き起こしてしまう。実験２のような中温中湿環境下では、実験１のような低温低湿環境下に比べて記録シートの電気抵抗が低下することから、２次転写ニップ内におけるベルト表面と記録シートとの間の放電が発生し易くなる。実験２では、白点を許容レベルに留めるために、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを実験１よりも低くしているのである。
【００８９】
実験２において、転写チリランクに着目してみると、許容レベルにする周波数帯域は実験１と同様に５００〜１０００［Ｈｚ］になっている。中でも５００［Ｈｚ］では、転写チリランク＝４という好成績になるが、凹部濃度ランクが許容レベルの４を下回ってしまう。凹部濃度再現性は転写チリよりも優先されるべき事項であるので、凹部濃度ランクを許容レベルの４にしつつ、転写チリランクを許容レベルの３にする周波数＝７５０〜１０００［Ｈｚ］という条件が好適である。以下、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝７［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１［ｋＶ］、周波数７５０［Ｈｚ］という条件を具備する２次転写バイアスを、中湿用バイアスという。
【００９０】
温度２７［℃］、湿度８０［％］という高温高湿環境下で行った実験３では、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝５［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１［ｋＶ］という条件にて、凹部濃度ランクを許容レベルの４以上にする周波数帯域が、１０００〜１２５０［Ｈｚ］になった。実験２では、凹部濃度ランクを許容レベルにする周波数帯域の下限が７５０［Ｈｚ］であったのに対し、実験３では、下限が１０００［Ｈｚ］に上昇している。高温高湿環境下において、周波数が７５０［Ｈｚ］だと２次転写ニップ内のベルト表面と記録シートとの間におけるトナー粒子の往復移動回数が不足してしまうからである。なお、実験３において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを実験２よりも小さくした理由は、高温高湿環境下で白点を許容レベルに留めるためである。
【００９１】
実験３において、転写チリランクに着目してみると、許容レベルにする周波数帯域は実験１、２と同様に５００〜１０００［Ｈｚ］になっている。中でも５００［Ｈｚ］では、転写チリランク＝４という好成績になるが、凹部濃度ランクが許容レベルの４を下回ってしまう。凹部濃度再現性は転写チリよりも優先されるべき事項であるので、凹部濃度ランクを許容レベルの４にしつつ、転写チリランクを許容レベルの３にする周波数＝１０００［Ｈｚ］という条件が好適である。以下、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝５［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１［ｋＶ］、周波数Ｖｐｐ＝１０００［Ｈｚ］という条件を具備する２次転写バイアスを、高湿用バイアスという。
【００９２】
図１０は、実施形態に係るプリンタにおける電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、制御手段たる制御部２００は，演算手段たるＣＰＵ２００ａ（Central Processing Unit）、不揮発性メモリたるＲＡＭ２００ｃ（Random Access Memory）、一時記憶手段たるＲＯＭ２００ｂ（Read Only Memory）等を有している。制御部２００は，装置全体の制御を司るものである。制御部２００は、ＲＡＭ２００ｃやＲＯＭ２００ｂ内に記憶している制御プログラムに基づいて、各機器の駆動を制御する。また、２次転写電源８２に対して２次転写バイアスを制御するための制御信号を出力する。２次転写電源８２は、制御信号に応じた値の２次転写バイアスを出力する。
【００９３】
図１１は、制御部２００によって実施される制御の処理フローを示すフローチャートである。この処理フローにおいて、制御部２００は、まず、プリントジョブ命令が発生するまで待機する（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。プリントジョブ命令が発生すると（Ｓ１でＹ）、記録シートの種類について、和紙タイプであるか否かを判断する。この判断は、予めユーザーによる操作部に対する入力操作で記憶しておいた紙種情報、あるいは、和紙モードの設定の有無に基づいて判断される。紙種情報が和紙タイプの紙種を示す情報であるか、あるいは、和紙モードが設定されている場合に、和紙タイプの紙種であると判断される。
【００９４】
紙種が和紙タイプでない場合には、記録シートが表面凹部を有していないため、凹部画像濃度不足は発生しない。そこで、紙種が和紙タイプでない場合には（Ｓ２でＮ）、２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなる通常用バイアスを選択した後（Ｓ３）、記録シートを２次転写ニップに送り込んで２次転写を行う（Ｓ４）。
【００９５】
一方、紙種が和紙タイプである場合には（Ｓ２でＹ）、紙表面の凹部画像濃度不足を発生させるおそれがある。そこで、まず、温湿度センサ８５による湿度検知結果に基づいて、中湿環境であるか否かを判断する（Ｓ５）。具体的には、湿度の検知結果が所定の範囲内にある場合に、中湿環境であると判断する。この場合（Ｓ５でＹ）、２次転写バイアスとして、中湿用バイアスを選択した後（Ｓ６）、２次転写処理を実行する（Ｓ４）。
【００９６】
また、中湿環境でない場合には（Ｓ５でＮ）、高湿環境であるか否かを判断する（Ｓ７）。具体的には、湿度の検知結果が所定の閾値を超えている場合に、高湿環境であると判断する。この場合（Ｓ７でＹ）、２次転写バイアスとして、高湿用バイアスを選択した後（Ｓ８）、２次転写処理を実行する（Ｓ４）。
【００９７】
また、高湿環境でない場合には（Ｓ７でＮ）、低湿環境であるので、２次転写バイアスとして低湿用バイアスを選択した後（Ｓ９）、２次転写処理を実行する（Ｓ４）。
【００９８】
なお、中湿環境であるか否か、高湿環境であるか否か、低湿環境であるか否かの判断に、湿度検知結果を用いる代わりに、温度検知結果を用いてもよい。また、湿度環境を判断する代わりに、抵抗測定ローラ対３１による記録シートの抵抗検知結果を判断して、２次転写バイアスを選択してもよい。この場合、比較的低い抵抗値である場合には高湿用バイアスを選択させ、中程度の抵抗値である場合には中湿用バイアスを選択させ、比較的高い抵抗値である場合には低湿用バイアスを選択させるようにすればよい。電気抵抗については、次のように測定する。即ち、抵抗測定ローラ対３１の一方のローラから記録シートを介して他方のローラに流れる電流量に基づいて、抵抗を演算するのである。
【００９９】
制御部２００は、２次転写バイアスとして、中湿用バイアスを選択する場合、その２次転写バイアスに次のような条件を具備させる。即ち、単位時間あたりの平均電位Ｖａｖｅと、重畳バイアスの最大値と最小値との中心値であるオフセット電圧Ｖｏｆｆとを等しくし、且つ前記交流電圧のピークツウピーク電圧を前記中心値の絶対値の４倍よりも大きくするという条件である。
【０１００】
また、制御部２００は、２次転写バイアスとして、重畳バイアスからなるものを選択する場合、その２次転写バイアスに次のような条件を具備させる。即ち、交流電圧の周波数ｆ［Ｈｚ］と、２次転写ニップにおけるベルト表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、ベルト表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］とについて「ｆ＞（２／ｄ）×ｖ」という関係を具備させる条件である。
【０１０１】
また、制御部２００は、２次転写バイアスとして、低湿用バイアスや乾燥用バイアスを選択する場合には、その２次転写転写バイアスに次のような条件を具備させる。即ち、単位時間あたりの平均電位Ｖａｖｅを、重畳バイアスの最大値と最小値との中心値であるオフセット電圧Ｖｏｆｆよりもトナー転写極性側にシフトさせた値にするという条件である。本例では、トナー転写極性側はプラス極性側である。このようなバイアスとしては、図１２〜図１８に示される波形のものを例示することができる。
【０１０２】
何れの波形も、０［Ｖ］を境にして、トナー転写極性側とは反対極性であるプラス極性になっている時間の１周期に対する比が５０［％］よりも低くなっている。このような波形では、比が５０［％］である波形に比べて、送り時間が長くなる。送り時間は、１周期内においてトナー転写極性になっている時間であり、１周期から戻し時間を減じた値である。また、戻し時間は、１周期内において、反対極性（本例ではプラス極性）になっている時間である。送り時間内には、上述した送りピーク値Ｖｔ（図６参照）が発生する。この送りピーク値Ｖｔは、１周期内において０Ｖとの電位差が最大になる値であり、このときに、放電による白点が発生し易い。送りピーク値Ｖｔを小さくするほど、白点の発生を抑えることが可能になる。上記比を５０［％］よりも高くして送り時間を長くすると、より低い送りピーク値Ｖｔで良好な凹部濃度再現性を実現できることから、白点の発生をより抑えることが可能になる。
【０１０３】
［第４プリントテスト］
本発明者らは、図１９に示した特殊波形の２次転写バイアスを採用し、且つ次の表８に示される条件で、第４プリントテストを実施した。なお、表８に特に示されていない条件については、第３プリントテストと同じにした。先に説明した第３プリントテストの実験１では、表６に示されるように、温度１０［℃］、湿度１５［％］の環境において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１０［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−２［ｋＶ］という条件の２次転写バイアスを使用しているので、その戻しピーク値Ｖｒは３［ｋＶ］であり、送りピーク値Ｖｔは−７［ｋＶ］である。これに対し、第４プリントテストにおける実験４では、表８に示されるように、温度１０［℃］、湿度１５［％］の環境において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１２［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝０［ｋＶ］という条件の２次転写バイアスを使用しているので、その戻しピーク値Ｖｒは６［ｋＶ］であり、送りピーク値Ｖｔは−６［ｋＶ］である。図１９に示される特殊波形の２次転写バイアスを採用したことで、正弦波の２次転写バイアスを採用する場合に比べて、戻しピーク値Ｖｒを３［ｋＶ］大きくするとともに、送りピーク値Ｖｔを絶対値で１［ｋＶ］小さくすることができている。戻しピーク値Ｖｒを大きくしたことで、２次転写ニップ内でシート表面の凹部に進入したトナー粒子をより強い力でベルト表面上のトナー層に戻すことで、トナー層からのトナー粒子の離脱をより活発に促して、シート表面の凹部の画像濃度をより濃くすることができた。また、送りピーク値Ｖｔを小さくしたことで、白点の発生をより抑えることができた。
【表８】
0005967465.tif 000009
【０１０４】
また、第３プリントテストの実験２では、表６に示されるように、温度２３［℃］、湿度５０［％］の環境において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝７［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１［ｋＶ］という条件の２次転写バイアスを使用しているので、その戻しピーク値Ｖｒは２．５［ｋＶ］であり、送りピーク値Ｖｔは−４．５［ｋＶ］である。これに対し、第４プリントテストにおける実験５では、表８に示されるように、温度２３［℃］、湿度５０［％］の環境において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝８［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝０［ｋＶ］という条件の２次転写バイアスを使用しているので、その戻しピーク値Ｖｒは４［ｋＶ］であり、送りピーク値Ｖｔは−４［ｋＶ］である。図１９に示される特殊波形の２次転写バイアスを採用したことで、正弦波の２次転写バイアスを採用する場合に比べて、戻しピーク値Ｖｒを１．５［ｋＶ］大きくするとともに、送りピーク値Ｖｔを０．５［ｋＶ］小さくすることができている。戻しピーク値Ｖｒを大きくしたことで、２次転写ニップ内でシート表面の凹部に進入したトナー粒子をより強い力でベルト表面上のトナー層に戻すことで、トナー層からのトナー粒子の離脱をより活発に促して、シート表面の凹部の画像濃度をより濃くすることができた。また、送りピーク値Ｖｔを小さくしたことで、白点の発生をより抑えることができた。
【０１０５】
また、第３プリントテストの実験３では、表６に示されるように、温度２７［℃］、湿度８０［％］の環境において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝５［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１［ｋＶ］という条件の２次転写バイアスを使用しているので、その戻しピーク値Ｖｒは１．５［ｋＶ］であり、送りピーク値Ｖｔは−３．５［ｋＶ］である。これに対し、第４プリントテストにおける実験６では、表８に示されるように、温度２７［℃］、湿度８０［％］の環境において、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝６［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝０［ｋＶ］という条件の２次転写バイアスを使用しているので、その戻しピーク値Ｖｒは３［ｋＶ］であり、送りピーク値Ｖｔは−３［ｋＶ］である。図１９に示される特殊波形の２次転写バイアスを採用したことで、正弦波の２次転写バイアスを採用する場合に比べて、戻しピーク値Ｖｒを１．５［ｋＶ］大きくするとともに、送りピーク値Ｖｔを０．５［ｋＶ］小さくすることができている。戻しピーク値Ｖｒを大きくしたことで、２次転写ニップ内でシート表面の凹部に進入したトナー粒子をより強い力でベルト表面上のトナー層に戻すことで、トナー層からのトナー粒子の離脱をより活発に促して、シート表面の凹部の画像濃度をより濃くすることができた。また、送りピーク値Ｖｔを小さくしたことで、白点の発生をより抑えることができた。
【０１０６】
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］
態様Ａは、トナー像を担持する像担持体（例えば中間転写ベルト２１）と、像担持体に当接して転写ニップを形成するニップ形成部材（例えば２次転写ローラ２６）と、像担持体とニップ形成部材との間に転写電界を形成するための転写バイアスとして交流電圧に直流電圧を重畳した重畳バイアスからなるものを出力する電源（例えば２次転写電源）とを備え、像担持体上のトナー像を転写ニップに挟み込んだ記録シートに転写する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（例えば温湿度センサ８５）、あるいは、トナー像を転写する前の記録シートの電気抵抗を検知する抵抗検知手段（例えば抵抗測定ローラ対３１）を設けるとともに、環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合における交流電圧の周波数を、比較的高湿又は高温が検知されない場合における周波数よりも高くするか、あるいは、抵抗検知手段によって比較的低抵抗が検知された場合における周波数を、比較的低抵抗が検知されない場合における周波数よりも高くする処理をする制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【０１０７】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、環境検知手段によって比較的高湿又は高温が検知された場合における交流電圧のピークツウピーク電圧を、比較的高湿又は高温が検知されない場合におけるピークツウピーク電圧よりも低くするか、あるいは、抵抗検知手段によって比較的低抵抗が検知された場合におけるピークツウピーク電圧を、比較的低抵抗が検知されない場合におけるピークツウピーク電圧よりも低くする処理を実施するように、制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、環境変動にかかわらず、白点を低減する適切な値にピークツウピーク電圧を制御することができる。
【０１０８】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、、転写バイアスとして、単位時間あたりの平均電位を、前記重畳バイアスの最大値と最小値との中心値よりもトナー転写極性側にシフトさせた値にするものを電源から出力させる制御を実施するように、制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成においては、平均電位を中心値と同じにする場合に比べて、交流電圧１周期内におけるトナー送り時間を長くして送りピーク値Ｖｔをより低くすることが可能になるので、白点の発生をより抑えることができる。
【０１０９】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｃにおいて、転写バイアスとして、交流電圧の１周期にて、トナー転写極性とは反対の極性になる時間の１周期に対する比を５０［％］よりも低くしたものを電源から出力させる処理を実施するように、制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成においては、平均電位を前記中心値よりもトナー転写極性側にシフトさせた値にするという条件を容易に具備することができる。
【０１１０】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、転写バイアスとして、単位時間あたりの平均電位と、前記重畳バイアスの最大値と最小値との中心値とを等しくし、且つ前記交流電圧のピークツウピーク電圧を前記中心値の絶対値の４倍よりも大きくしたものを電源から出力させる制御を実施するように、制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、優れた凹部濃度再現性、凸部濃度再現性、及び白点抑制性を実現することができる。
【０１１１】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｅの何れかにおいて転写バイアスとして、交流電圧の周波数ｆ［Ｈｚ］と、転写ニップにおける像担持体の表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、像担持体の表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］とについて「ｆ＞（２／ｄ）×ｖ」という関係を具備するものを電源から出力させる制御を実施するように、制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、トナー像を転写ニップに通す際に、トナー像に対して交番電界を２回以上作用させることで、像担持体と記録シートの凹部との間を４回以上往復移動させて、像担持体側から凹部に転移するトナーの量を確実に増加させることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
２０：転写ユニット（転写装置）
２１：中間転写ベルト（像担持体）
３１：抵抗測定ローラ対
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）
４０：定着装置（高抵抗化手段）
８２：２次転写電源（電源）
８５：温湿度センサー（環境検知手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１３】
【特許文献１】特開２００６−２６７４８６号公報
【特許文献２】特開２００８−０５８５８５号公報
【図１】
0005967465.tif 000010
【図２】
0005967465.tif 000011
【図３】
0005967465.tif 000012
【図４】
0005967465.tif 000013
【図５】
0005967465.tif 000014
【図６】
0005967465.tif 000015
【図７】
0005967465.tif 000016
【図８】
0005967465.tif 000017
【図９】
0005967465.tif 000018
【図１０】
0005967465.tif 000019
【図１１】
0005967465.tif 000020
【図１２】
0005967465.tif 000021
【図１３】
0005967465.tif 000022
【図１４】
0005967465.tif 000023
【図１５】
0005967465.tif 000024
【図１６】
0005967465.tif 000025
【図１７】
0005967465.tif 000026
【図１８】
0005967465.tif 000027
【図１９】
0005967465.tif 000028