(57)【要約】【課題】簡単な構成で、容易に生成できる電圧波形で２次転写バイアスを出力し、記録材表面の凹凸部で十分な画像濃度を得ながら白点の発生を抑えられる画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像形成装置は、像担持体のトナー像を担持している面に当接して２次転写ニップを形成する転写部材と、２次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圧を出力する２次転写バイアス電源とを備える。  ２次転写バイアス電源は、波形が基本波形である交流電圧を複数重ね合わせて出力するように構成され、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、像担持体側から記録材側にトナー像を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、が交互に切り替わり、電圧の波形は、転写方向に偏っている。【選択図】図５
2016080812.tif 000002
【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面に当接して２次転写ニップを形成する転写部材と、前記２次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電圧を出力する２次転写バイアス電源とを備えた画像形成装置において、
前記２次転写バイアス電源は、波形が基本波形である交流電圧を複数重ね合わせて出力するように構成され、
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、前記像担持体側から前記記録材側に前記トナー像を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、が交互に切り替わり、
前記電圧の波形は、前記転写方向に偏っていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の交流電圧のうち、第１の電圧に対し第２の電圧は、角周波数が１．９〜２．１倍の範囲にあり、かつ位相遅れが０．２２π〜０．２９πの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数の交流電圧のうち、第１の電圧に対し第２の電圧は、振幅が０．３〜１．０倍の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の交流電圧の波形は、正弦波であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の交流電圧の波形は、三角波であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の交流電圧の波形は、矩形波及びインターバルのある矩形波であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記２次転写バイアス電源は、直流成分と交流成分を重畳した電圧を出力し、前記直流成分は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請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
印刷速度の情報を取得する情報取得手段と、前記情報取得手段による取得結果に応じて、予め設定された前記直流成分の出力電流の目標値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体と転写部材とが当接する２次転写ニップにおいて、像担持体上のトナー像を記録材に転写する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像担持体の表面上のトナー像を記録材に転写する画像形成装置として、特許文献１に記載のものが知られている。その画像形成装置は、周知の電子写真プロセスより、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である無端状の中間転写ベルトを当接させ、１次転写ニップを形成している。次に、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。
【０００３】
中間転写ベルトには、転写部材である２次転写ローラを当接させ、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、この２次転写対向ローラと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。２次転写対向ローラはアースに接続されているのに対し、２次転写ローラは２次転写バイアス（電圧）が電源から印加されている。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の２次転写ニップに、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。
【０００４】
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まれた記録紙に対して、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。
【０００５】
かかる構成において、記録材として、和紙のような表面が凹凸に富んだものを用いると、表面の凹凸にならった濃淡パターンが画像中に発生し易くなる。この濃淡パターンは、紙表面の凹部に十分な量のトナーが転写されず、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。
【０００６】
そのため、特許文献１に記載の画像形成装置は、２次転写バイアスとして、直流電圧と交流電圧とを重畳した重畳バイアスを印加することで、濃淡パターンの発生を抑えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡単な構成で、容易に生成できる電圧波形で２次転写バイアスを出力し、記録材表面の凹凸部で十分な画像濃度を得ながら白点の発生を抑えられる画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は、像担持体のトナー像を担持している面に当接して２次転写ニップを形成する転写部材と、前記２次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電圧を出力する２次転写バイアス電源とを備えた画像形成装置において、前記２次転写バイアス電源は、波形が基本波形である交流電圧を複数重ね合わせて出力するように構成され、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、前記像担持体側から前記記録材側に前記トナー像を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、が交互に切り替わり、前記電圧の波形は、前記転写方向に偏っていることを特徴とする画像形成装置によって、解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、交流電圧を複数重ね合わせ、転写方向に偏った２次転写バイアスを出力するので、記録材表面の凹凸部で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る。また、交流電圧の波形は基本波形であるので、２次転写バイアス電源は簡単な構成で、容易に２次転写バイアスを出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】２次転写バイアスの波形の一例を示すグラフである。
【図２】画像形成装置の実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【図３】Ｋトナー像を形成する画像形成ユニットを示す概略構成図である。
【図４】２次転写バイアス電源の構成を示すブロック図である。
【図５】２次転写バイアス電源で出力される電圧波形を示すグラフである。
【図６】第３の電圧波形を規格化した波形を示すグラフである。
【図７】角周波数の倍率と規格化電圧の積分値の関係を示すグラフである。
【図８】位相遅れと規格化電圧の積分値の関係を示すグラフである。
【図９】振幅の倍率と規格化電圧の積分値の関係を示すグラフである。
【図１０】三角波の電圧波形を示すグラフである。
【図１１】図１１は、インターバルのある矩形波を示すグラフである。
【図１２】矩形波の電圧波形を示すグラフである。
【図１３】矩形波の電圧波形を示すグラフの変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１２】
本発明者らは、特許文献２において、前述の２次転写バイアスを印加した場合、紙面の凹部上に形成された画像に放電による複数の白点が発生し易くなることを、実験により明らかにしている。その上で、本発明者らは、記録材表面の凹部と凸部とで十分な画像濃度を得ながら放電による白点の発生を抑え、良好な画像を得られる画像形成装置を開示している。
【００１３】
続いて、特許文献２に記載の２次転写バイアスについて説明する。図１は、２次転写バイアスの波形の一例を示すグラフである。図において、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は出力電圧（Ｖ）である。出力電圧のプラス側は、トナー像を記録材側から像担持体側に戻す方向（戻し方向）の電圧である。一方、出力電圧のマイナス側は、トナー像を像担持体側から記録材側に転写する方向（転写方向）の電圧である。また、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）は、電圧波形の１周期にわたる積分値を１周期の時間で割った値であり、中心電圧値（Ｖｏｆｆ）は、２次転写バイアスの最大値と最小値の中心値である。
【００１４】
特許文献２における２次転写バイアスは、転写方向の電圧と戻し方向の電圧と、が交互に切り替わり、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が転写方向の極性に設定され、かつ、中心電圧値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されていることを特徴としている。
【００１５】
そのため、転写方向の電圧と逆方向の電圧（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）が得られる。すなわち、放電の原因である転写方向の電圧のピーク値（Ｖｔ）を小さく抑えることで、白点の発生を抑えられる。また、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を転写方向寄りに設定することで、相対的にはトナー像を像担持体側から記録材側に転写する方向に移動させ、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ることができる。
【００１６】
しかしながら、２次転写バイアスの電圧波形を図１のような波形とするには、電圧の立ち上がりや立ち下がりの傾きを変更したり、転写方向側の時間Ａよりも戻し時間Ｂを短くしたりするといった煩雑な出力電圧の制御が必要となる。そのため、２次転写バイアスの出力電源回路が複雑になり、コスト増となってしまう。
【００１７】
以下の実施形態では、簡単な構成で、かつ容易に生成できる電圧波形で２次転写バイアスを出力し、記録材表面の凹凸部で十分な画像濃度を得ながら白点の発生を抑えられる画像形成装置について説明する。
【００１８】
（実施形態）
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。
【００１９】
図２は、画像形成装置の実施形態であるプリンタの概略構成図である。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４つの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、転写装置である転写ユニット３０と、光書込ユニット８０と、定着装置９０と、給紙カセット１００などを備える。
【００２０】
図３は、Ｋトナー像を形成する画像形成ユニットを示す概略構成図である。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である。そのため、画像形成ユニット１Ｋを代表して説明する。
【００２１】
図３に示すように、画像形成ユニット１Ｋは、潜像担持体であるドラム状の感光体２Ｋと、ドラムクリーニング装置３Ｋと、帯電装置６Ｋと、現像装置８Ｋなどを備えている。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である。
【００２２】
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り、図示しない駆動手段によって図中矢印の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に接触又は近接させて、帯電ローラ７Ｋと感光体２Ｋとの間に放電を発生させる。これにより、感光体２Ｋの表面は一様に帯電される。本プリンタでは、感光体２Ｋの表面はトナーの正規帯電極性と同じマイナス極性に一様に帯電される。なお、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用いている。
【００２３】
ドラムクリーニング装置３Ｋは、１次転写工程を経た後の感光体２Ｋの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と、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などを備える。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の表面から掻き取り、クリーニングブレード５Ｋで転写残トナーを感光体２Ｋの表面から掻き落とす。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の残留電荷は、不図示の除電装置により除電される。この除電により感光体２Ｋの表面は初期化され、次の画像形成に備える。
【００２４】
現像装置８Ｋは、現像ロール９Ｋを内包する現像部１２Ｋと、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搬送室とを有する。これら第１、第２スクリュウ部材１０Ｋ、１１Ｋは、軸線方向の両端部が軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材と、周面に螺旋状に突設した螺旋羽根とを備える。
【００２５】
第１搬送室と第２搬送室とは仕切り壁によって仕切られているが、仕切壁の両端箇所に両搬送室を連通する連通口が形成されている。第１スクリュウ部材１０Ｋは、螺旋羽根内が保持しているＫ現像剤（不図示）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と現像ロール９Ｋとは互いに向かい合って平行に配設されているため、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。そのため、第１スクリュウ部材１０Ｋは軸線方向に沿って、現像ロール９Ｋの表面にＫ現像剤を供給していく。
【００２６】
第１スクリュウ部材１０Ｋの図中手前側の端部付近まで搬送されたＫ現像剤は、仕切壁の連通口を通って、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る。
【００２７】
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備える。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、現像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。
【００２８】
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の一様な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。
【００２９】
先に示した図２において、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋと同様に、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにも、それぞれＹ，Ｍ，Ｃのトナー像が感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ上に形成される。
【００３０】
図２に示すように、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの上方には、潜像書込手段である光書込ユニット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、レーザ光が照射された箇所は、電位が減衰される。これにより、レーザ照射箇所の電位が、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用いてもよい。
【００３１】
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、像担持体である中間転写ベルト３１と、駆動ローラ３２と、裏面当接部材である２次転写裏面ローラ３３と、クリーニングバックアップローラ３４と、４つの１次転写部材である１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋとを備えている。また、転写ユニット３０は、転写部材であるニップ形成ローラ３６と、ベルトクリーニング装置３７などを備えている。
【００３２】
中間転写ベルト３１は無端状であり、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３Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋによって張架されている。そして、不図示の駆動手段によって回転駆動される駆動ローラ３２により、中間転写ベルト３１は、図中矢印の方向に回転駆動される。
【００３３】
中間転写ベルト３１は、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋと、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋとの間に挟み込まれている。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とが当接して、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成される。１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋには、不図示の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。
【００３４】
１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋは、金属製の芯金と、その表面上に固定された導電性のスポンジ層とを備え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。本プリンタでは、このような１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ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，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを１次転写部材として用いてもよい。
【００３５】
転写ユニット３０の２次転写裏面ローラ３３は、芯金と、その表面に被覆された導電性のＮＢＲ系ゴム層とを備える。また、ニップ形成ローラ３６も、芯金と、その表面に被覆された導電性のＮＢＲ系ゴム層とを備える。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とが当接して２次転写ニップＮが形成される。
【００３６】
図２に示すように、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次転写バイアス電源３９によって２次転写バイアスが印加される。これにより、２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に向けて、マイナス極性のトナーを静電移動させる２次転写電界が形成される。
【００３７】
図４は、２次転写バイアス電源の構成を示すブロック図である。図４に示すように、２次転写バイアス電源３９は、第１、第２の交流電圧発生器４０、４１と、直流電圧発生器４２と、オペアンプ４５、４６と、パワーアンプ４８とを備える。第１、第２の交流電圧発生器４０、４１から出力される２つの交流電圧がオペアンプ４５、４６を通して重ね合わせられた後、パワーアンプ４８にて直流電圧発生器４２の直流電圧に重畳され、２次転写バイアスとなる。すなわち、本実施形態に係る２次転写バイアス電源３９は、直流成分と交流成分とを重畳したものを２次転写バイアスとして出力する。
【００３８】
なお、図４に示した２次転写バイアス電源３９は３つ以上の交流電圧発生器を備え、それらの出力を重ねあわせて出力できる構成としてもよい。
【００３９】
また、本発明者らは、２次転写バイアスにおいて、直流成分を定電圧制御すると一般的な厚みの記録紙から厚紙まで転写電流が流れやすくなることを実験により明らかにしている。そこで、本実施形態では、２次転写バイアスの直流成分を定電流制御で出力する。
【００４０】
再度図２に戻り、本プリンタの説明を続ける。ベルトクリーニング装置３７は、中間転写ベルト３１のおもて面に当接しており、中間転写ベルト３１に残った転写残トナーをクリーニングする。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支持している。
【００４１】
転写ユニット３０の下方には、記録材である記録紙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は給紙ローラ１００ａを備え、給紙ローラ１００ａは紙束の一番上の記録紙Ｐに当接している。給紙ローラ１００ａが所定のタイミングで回転駆動されることで、その記録紙Ｐは給紙路に向けて送り出される。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。
【００４２】
２次転写ニップＮよりも記録紙搬送方向の下流側には、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。
【００４３】
次に、本プリンタにおける画像形成動作について説明する。図２及び図３において、まず、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが図示しない駆動源により図中矢印の方向に回転駆動される。このとき感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの表面は不図示の除電装置により除電される。次に、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの表面は、帯電装置６Ｋによって一様に帯電され、次いで、光書込ユニット８０からのレーザ光によって光走査される。これにより感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ表面に静電潜像が形成される。そして、形成された静電潜像は、現像装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋから各トナーが付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。
【００４４】
また、中間転写ベルト３１は、図中矢印の方向に回転駆動させられる一方、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋには、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の１次転写バイアスが印加される。これにより、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと中間転写ベルト３１との間に転写電界が形成され、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のトナー像が、中間転写ベルト３１上に静電的に一次転写される。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。
【００４５】
一方、画像形成される記録紙Ｐは、給紙カセット１００に積載された用紙束から給紙ローラ１００ａによってレジストローラ対１０１まで一枚ごと分離されて給送される。
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。次いで、中間転写ベルト３１上のトナー像に同期するタイミングでレジストローラ対１０１は回転駆動を再開し、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、中間転写ベルト３１上の４色重ね合わせトナー像は記録紙Ｐに密着され、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次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラートナー像となる。
【００４６】
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。次いで、トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置９０まで搬送される。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される。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。
【００４７】
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２８０（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、高画質モード及び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。
【００４８】
本プリンタにおいて、モノクロ画像を形成する場合には、１次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃを支持する揺動自在な支持板（不図示）を移動させて、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のおもて面は感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから引き離され、Ｋ用の感光体２Ｋだけに当接される。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だけを駆動すれば、Ｋトナー像を感光体２Ｋ上に形成することができる。
【００４９】
続いて、本発明の特徴である２次転写バイアスの波形について詳細に説明する。
【００５０】
図５は、２次転写バイアス電源で出力される電圧波形を示すグラフである。図において、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は出力電圧（Ｖ）である。出力電圧のプラス側は、トナー像を記録材側から像担持体側に戻す方向（戻し方向）の電圧である。一方、出力電圧のマイナス側は、トナー像を像担持体側から記録材側に転写する方向（転写方向）の電圧である。これ以降、同じ形式のグラフにはグラフの説明を省略する。
【００５１】
第１の電圧波形Ｖ１、第２の電圧波形Ｖ２及び第３の電圧波形Ｖ３は、それぞれ下記の式（１）、（２）、（３）のように定義される。
Ｖ１＝Ｖ０ｓｉｎ（ωｔ）・・・（１）
Ｖ２＝０．５×Ｖ０ｓｉｎ（２ωｔ−π／４）・・・（２）
Ｖ３＝Ｖ０ｓｉｎ（ωｔ）＋０．５×Ｖ０ｓｉｎ（２ωｔ−π／４）・・・（３）
ここで、ｔは時間、Ｖ０は振幅、ωは角周波数を表す。
【００５２】
第３の電圧波形Ｖ３は、第１の電圧波形Ｖ１と第２の電圧波形Ｖ２とを重ね合わせた波形である。第１の電圧波形Ｖ１に対し第２の電圧波形Ｖ２は、振幅が０．５倍であり、角周波数が２倍であり、位相がπ／４遅れている。なお、２次転写バイアスには直流成分も重畳されるが、説明を簡単にするために直流成分は０（Ｖ）とする。また、以下よりＶ０＝１、ω＝１として説明する。
【００５３】
次に、第３の電圧波形Ｖ３を規格化する。関数Ｆ（ｔ）を規格化するとは、下記の式（４）のようにして求められる。
【００５４】
【数１】
2016080812.tif 000003
ただし、Ｍａｘ（）は最大値を算出する関数であり、Ｍｉｎ（）は最小値を算出する関数である。
【００５５】
式（４）から分かるように、関数Ｆ（ｔ）を規格化するとは、関数Ｆ（ｔ）を中心値が０であり、振幅が１である関数ｆ（ｔ）に変換することである。
【００５６】
図６は、第３の電圧波形を規格化した波形を示すグラフである。この波形を電圧波形Ｖｎｏｒｍと呼ぶ。グラフから明らかなように、規格化した波形はＶ＝０の線で上下非対称になっている。ここで、規格化した電圧波形Ｖｎｏｒｍを１周期にわたり積分した値を、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）と定義すると、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は−０．３３（Ｖｓ）となる。すなわち、第３の電圧波形Ｖ３は、１周期において戻し方向よりも転写方向において、出力電圧の時間積分値が大きい。このように、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）が０でない電圧波形を偏っていると表現する。そうすると、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）が転写方向寄りにある第３の電圧波形Ｖ３は、転写方向に偏っているといえる。
【００５７】
このことから、第３の電圧波形Ｖ３は次の２つの特徴を有する。まず、転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の電圧（戻し方向の電圧）と、が交互に切り替わる。そして、第３の電圧波形Ｖ３が転写方向に偏っていることは、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が転写方向の極性に設定され、かつ、中心電圧値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されていることと同値である。したがって、第３の電圧波形Ｖ３は、特許文献２に記載の２次転写バイアスと同じ特徴を有する。よって、第３の電圧波形Ｖ３を２次転写バイアスとして用いれば、記録材表面の凹凸部で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る。
【００５８】
第１の電圧波形Ｖ１と第２の電圧波形Ｖ２は、それぞれ式（１）、（２）のように定義されたが、これらの式に限定されない。第１の電圧波形Ｖ１に対する第２の電圧波形Ｖ２の角周波数、位相遅れ及び振幅は、次に示すような範囲をとることができる。
【００５９】
図７は、角周波数の倍率と規格化電圧の積分値の関係を示すグラフである。横軸は、第１の電圧波形Ｖ１に対する第２の電圧波形Ｖ２の角周波数の倍率である。縦軸は、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）である。グラフより、角周波数の倍率が１．９〜２．１倍付近であれば、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は特に小さくなる。（転写方向への偏りが大きくなる）
【００６０】
図８は、位相遅れと規格化電圧の積分値の関係を示すグラフである。横軸は、第２の電圧波形Ｖ２の位相遅れであり、縦軸は、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）である。グラフより、位相遅れが０．２２π〜０．２９π付近であれば、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は特に小さくなる。（転写方向への偏りが大きくなる）
【００６１】
角周波数と位相遅れは、第３の電圧波形Ｖ３の時間軸を定めるパラメータである。そのため、第１の電圧波形に対し第２の電圧波形は、角周波数が１．９〜２．１倍の範囲にあり、かつ位相遅れが０．２２π〜０．２９πの範囲にあることが望ましい。
【００６２】
図９は、振幅の倍率と規格化電圧の積分値の関係を示すグラフである。横軸は、第１の電圧波形Ｖ１に対する第２の電圧波形Ｖ２の振幅の倍率である。縦軸は、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）である。グラフより、振幅の倍率が０．３〜１．０倍付近であれば、規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は特に小さくなる。（転写方向への偏りが大きくなる）
【００６３】
振幅は、第３の電圧波形Ｖ３の出力電圧を定めるパラメータである。そのため、第１の電圧波形に対し第２の電圧波形は、振幅が０．３〜１．０倍の範囲にあることが望ましい。
【００６４】
以上、ｓｉｎ波（正弦波）の電圧波形について説明したが、電圧波形を重ねあわせて転写方向に偏った波形を生成できる例として、三角波及び矩形波（方形波）がある。これらについて説明する。
【００６５】
（三角波）
図１０は、三角波の電圧波形を示すグラフである。第１の電圧波形Ｖｔｒｉ１に対し第２の電圧波形Ｖｔｒｉ２は、振幅が０．５倍であり、角周波数が２倍であり、位相がπ／４周期遅れている。第３の電圧波形Ｖｔｒｉ３は、第１の電圧波形Ｖｔｒｉ１と第２の電圧波形Ｖｔｒｉ２とを重ね合わせた波形である。第３の電圧波形Ｖｔｒｉ３の規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は正となるので、第３の電圧波形Ｖｔｒｉ３は、戻し方向に偏っている。
【００６６】
（矩形波）
通常、２レベル（ＨｉｇｈとＬｏｗ）の間を規則的に変化する波形を矩形波と呼ぶ。ここでは、更に３レベル（Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗ）の間を規則的に変化する波形をインターバルのある矩形波と呼ぶ。
【００６７】
図１１は、インターバルのある矩形波を示すグラフである。波形は３レベル（Ｈｉｇｈ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｌｏｗ）の間を規則的に変化している。出力がＨｉｇｈになる立ち上がり時点から、次のＨｉｇｈになる立ち上がりまでの時間は周期である。ここで、出力がＭｉｄｄｌｅである時間をインターバルと呼ぶ。
【００６８】
図１２は、矩形波の電圧波形を示すグラフである。第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１は、振幅がＶ０に対し、第２の電圧波形Ｖｓｑｒ２は、振幅がＶ０又は−Ｖ０である。また、第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１に対して第２の電圧波形の周期は２倍である。さらに第２の電圧波形は、出力が０であるインターバルがある。
【００６９】
第３の電圧波形Ｖｓｑｒ３は、第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１と第２の電圧波形Ｖｓｑｒ２とを重ね合わせた波形である。第３の電圧波形Ｖｓｑｒ３の規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は正となるので、第３の電圧波形Ｖｔｒｉ３は、戻し方向に偏っている。
【００７０】
図１３は、矩形波の電圧波形を示すグラフの変形例である。第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１は、振幅がＶ０に対し、第２の電圧波形Ｖｓｑｒ２は、振幅がＶ０又は−Ｖ０である。また、第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１に対して第２の電圧波形の周期は２倍である。第３の電圧波形Ｖｓｑｒ３は、振幅が２Ｖ０であり、第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１に対して第３の電圧波形の周期は４倍である。さらに、第２の電圧波形Ｖｓｑｒ２及び第３の電圧波形Ｖｓｑｒ３には、出力が０であるインターバルがある。
【００７１】
第４の電圧波形Ｖｓｑｒ４は、第１の電圧波形Ｖｓｑｒ１と第２の電圧波形Ｖｓｑｒ２と第３の電圧波形Ｖｓｑｒ３とを重ね合わせた波形である。第４の電圧波形Ｖｓｑｒ４の規格化電圧の積分値（Ｖｎｏｒｍ＿ｉｎｔ）は正となるので、第４の電圧波形Ｖｔｒｉ４は、戻し方向に偏っている。
【００７２】
電圧波形において、その波形を正弦波、三角波、矩形波といったものとすることは慣用技術であり、生成も容易である。本実施形態で用いる電圧波形は、正弦波、三角波及び矩形波に限定されない。容易に生成でき、複数重ね合わせることにより、偏りが生じるものであればよい。その様な波形も含め、正弦波、三角波、矩形波といった波形を基本波形と呼ぶ。
【００７３】
なお、本実施形態では、出力電圧のマイナス側が転写方向の電圧としたが、トナーの極性により、出力電圧のプラス側を転写方向の電圧としてもよい。また、２次転写裏面ローラ３３を接地させ、ニップ形成ローラ３６に２次転写バイアスが印加される構成であってもよい。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置は波形が基本波形である交流電圧を複数重ねあわせ、転写方向に偏った２次転写バイアスを出力できるので、記録材表面の凹凸部で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る。
【００７５】
また、波形が基本波形である交流電圧は簡単な構成で容易に生成できるので、本実施形態の２次転写バイアス電源の構成は簡単であり、低コストである。
【００７６】
ところで、本発明者らは、画像濃度品質を向上するために、感光体や中間転写ベルトの線速であるプロセス線速ｖと定電流制御で出力する直流電流との関係を調べ、次の知見を得ている。それは、プロセス線速に応じて直流電流の出力を増減させないと、放電画像又は濃度不足が発生するということである。プロセス線速度と直流電力に対する画像品質の結果を表に示す。
【００７７】
【表１】
2016080812.tif 000004
【００７８】
表１から分かるように、比較例１の場合、線速が遅くなると電流過多により放電画像が発生する。一方、比較例２の場合、線速が速くなると電流不足で濃度が不足する。そのため、実施例の様に、線速が速い場合は直流電流を多く出力し、逆に線速が遅い場合は直流電流を少なく出力する。これにより、良好な画像品質が得られる。
【００７９】
そこで、本実施形態に係るプリンタは、情報取得手段である操作パネル５０で高速モード、標準モード又は低速モードの何れかを取得し、変更手段である制御部６０でモードに応じてプロセス線速度を変更する。すなわち、操作パネル５０は印刷速度の情報を取得する。また、制御部６０は操作パネル５０による取得結果に応じて、予め設定された直流成分の出力電流の目標値を変更する。このように、本プリンタはプロセス線速度に応じた直流電力を出力するので、良好な画像品質を得ることができる。なお、操作パネルと併用して、外部からのプリンタドライバ設定情報を通信により取得する通信手段を備えてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  画像形成ユニット
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  感光体
３Ｋ  ドラムクリーニング装置
４Ｋ  クリーニングブラシローラ
５Ｋ  クリーニングブレード
６Ｋ  帯電装置
７Ｋ  帯電ローラ
８Ｋ  現像装置
９Ｋ  現像ロール
１０Ｋ  第１スクリュウ部材
１１Ｋ  第２スクリュウ部材
１２Ｋ  現像部
１３Ｋ  現像剤搬送部
３０  転写ユニット
３１  中間転写ベルト（像担持体）
３２  駆動ローラ
３３  ２次転写裏面ローラ（裏面当接部材）
３４  クリーニングバックアップローラ
３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ  １次転写ローラ
３６  ニップ形成ローラ（転写部材）
３７  ベルトクリーニング装置
３９  ２次転写バイアス電源
４０  第１の交流電圧発生器
４１  第２の交流電圧発生器
４２  直流電圧発生器
４５、４６  オペアンプ
４８  パワーアンプ
６０  制御部
８０  光書込ユニット
９０  定着装置
９１  定着ローラ
９２  加圧ローラ
１００  給紙カセット
１００ａ  給紙ローラ
１０１  レジストローラ対
Ｐ  記録紙
Ｎ  ２次転写ニップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２０１２−２６７４８６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２７５９２号公報
【図１】
2016080812.tif 000005
【図２】
2016080812.tif 000006
【図３】
2016080812.tif 000007
【図４】
2016080812.tif 000008
【図５】
2016080812.tif 000009
【図６】
2016080812.tif 000010
【図７】
2016080812.tif 000011
【図８】
2016080812.tif 000012
【図９】
2016080812.tif 000013
【図１０】
2016080812.tif 000014
【図１１】
2016080812.tif 000015
【図１２】
2016080812.tif 000016
【図１３】
2016080812.tif 000017