JP2012042832A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録紙表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】図示しない中間転写ベルトのループ内側でベルトを張架している２次転写裏面ローラに対するベルト掛け回し箇所と、ループ外側に配設されたニップ形成ローラとの当接により２次転写ニップを形成する構成において、２次転写裏面ローラに印加する２次転写バイアスの交流成分として、図示のように、矩形状の立ち上がりパルスと矩形状の立ち下がりパルスとの繰り返しからなるものであって、且つ、マイナス帯電性のトナーをベルト側からニップ形成ローラ側に移動させる立ち下がりパルスの持続時間を、立ち上がりパルスの持続時間よりも長くしたものを出力するようにした。
【選択図】図１０

Description

本発明は、像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップにおいて、ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持体の表面上のトナー像を転写する転写装置、及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。

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。

かかる構成において、記録紙として、和紙のような表面凹凸に富んだものを用いると、表面凹凸にならった濃淡パターンを画像中に発生させ易くなる。この濃淡パターンは、紙表面における凹部に対して十分量のトナーが転写されずに、凹部の画像濃度が凸部よりも薄くなることによって生じるものである。そこで、特許文献１に記載の画像形成装置においては、２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものではなく、交流電圧に対して直流電圧を重畳した重畳バイアスを印加するようになっている。特許文献１には、このような２次転写バイアスを印加することで、直流電圧だけからなる２次転写バイアスを印加する場合に比べて、濃淡パターンの発生を抑えることができる。

しかしながら、本発明者らは実験により、かかる構成においては、紙表面の凹部上に形成された画像箇所に複数の白点を発生させ易くなることを見出した。そこで、本発明者らは、白点を発生させる原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことがわかってきた。即ち、図１は、２次転写ニップの一例を示す拡大構成図である。同図において、中間転写ベルト５３１は、その裏面に当接している２次転写裏面ローラ５３３により、ニップ形成ローラ５３６に向けて押圧されている。この押圧により、中間転写ベルト５３１のおもて面とニップ形成ローラ５３６とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ニップに送り込まれた記録紙Ｐには、中間転写ベルト５３１上のトナー像が２次転写せしめられる。トナー像を２次転写するための２次転写バイアスは、同図に示される２つのローラのうち、何れか一方に印加され、他方のローラは接地されている。どちらのローラに転写バイアスを印加しても、トナー像を記録紙Ｐに転写することが可能であるが、２次転写裏面ローラ５３３に２次転写バイアスを印加する場合であって、且つトナーとしてマイナス極性のものを用いる場合を例にして説明する。この場合、２次転写ニップ内のトナーを２次転写裏面ローラ５３３側からニップ形成ローラ５３６側に移動させるためには、重畳バイアスからなる２次転写バイアスとして、電位の時間平均値がトナーの極性と同じマイナス極性の電位になるものを印加する。

図２は、２次転写裏面ローラ５３３に印加される重畳バイアスからなる２次転写バイアスの波形の一例を示す波形図である。同図において、オフセット電圧Ｖｏｆｆ［Ｖ］は、２次転写バイアスの時間平均値を表している。図示のように、重畳バイアスからなる２次転写バイアスは正弦波状の形状をしており、プラス側のピーク値と、マイナス側のピーク値とを具備している。Ｖｔという符号が付されているのは、それら２つのピーク値のうち、２次転写ニップ内でトナーをベルト側からニップ形成ローラ５３６側に移動させる方（本例ではマイナス側）のピーク値である（以下、送りピーク値Ｖｔという）。また、Ｖｒという符号が付されているのは、トナーをニップ形成ローラ５３６側からベルト側に戻す方（本例ではプラス側）のピーク値である（以下、戻しピーク値Ｖｒという）。図示のような重畳バイアスの代わりに、交流成分だけからなる交流バイアスを印加しても、２次転写ニップにおいてトナーをベルトと記録紙との間で往復移動させることは可能である。しかし、交流バイアスでは、トナーを単に往復移動させるだけで、記録紙上に転移させることはできない。直流成分を含む重畳バイアスを印加してその時間平均値であるオフセット電圧Ｖｏｆｆ［Ｖ］をトナーと同じマイナス極性にすることで、トナーを往復移動させながら、相対的にはベルト側から記録紙側に移動させて記録紙上に転移させることが可能になる。

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。即ち、２次転写バイアスの印加を開始すると、まず始めに、中間転写ベルト５３１上でトナー層の表面に存在しているごく僅かなトナー粒子だけがトナー層から離脱して、記録紙表面の凹部内に向かう。しかし、トナー層中の殆どのトナー粒子は、トナー層中に留まったままである。トナー層から離脱したごく僅かなトナー粒子は、記録紙表面の凹部内に進入した後、電界の向きが逆になると、凹部内からトナー層に逆戻りする。このとき、逆戻りしたトナー粒子は、トナー層中に留まっていたトナー粒子に衝突して、そのトナー粒子のトナー層（あるいは記録紙）に対する付着力を弱める。すると、次に電界が記録紙Ｐに向かう方向に反転したときには、最初よりも多くのトナー粒子がトナー層中から離脱して、記録紙表面の凹部に向かう。このような一連の挙動を繰り返していくことで、トナー層中から離脱して記録紙表面の凹部内に進入するトナー粒子の数を徐々に増やしていって、凹部内に十分量のトナー粒子を転移させていることがわかった。

このようにしてトナー粒子を往復移動させる構成では、図２に示した戻しピーク値Ｖｒをある程度大きな値に設定しないと、記録紙表面の凹部内に進入したトナー粒子をベルト上のトナー層に十分に引き戻すことができず、凹部上で画像濃度不足を引き起こしてしまう。また、オフセット電圧Ｖｏｆｆをある程度大きな値に設定しないと、記録紙表面の凸部に対して十分量のトナーを転移させることができずに、凸部上で画像濃度不足を発生させてしまう。記録紙表面における凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度を得るには、オフセット電圧Ｖｏｆｆと戻しピーク値Ｖｒとをそれぞれある程度の大きな値にするために、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを比較的大きな値に設定する必要がある。すると、必然的に送りピーク値Ｖｔも比較的大きな値にすることになる。送りピーク値Ｖｔは、接地しているニップ形成ローラ５３６と、２次転写バイアスを印加している２次転写裏面ローラ５３３との最大電位差に相当するため、その値が大きくなるとローラ間の放電を発生させ易くなる。特に、ベルトと記録紙表面の凹部との間に形成される微小空隙で放電を発生させて、凹部上の画像箇所に白点を引き起こし易くなる。記録紙紙表面の凸部と凹部とでそれぞれ十分な画像濃度を得るために、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを比較的大きな値に設定することにより、記録紙表面の凹部上の画像箇所で白点を発生させ易くなっていたことがわかった。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、記録材表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑えることができる転写装置及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、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バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを有する転写装置において、前記交流成分として、矩形状の立ち上がりパルスと矩形状の立ち下がりパルスとの繰り返しからなるものであって、且つ、前記立ち上がりパルスと前記立ち下がりパルスとのうち、正規の極性に帯電しているトナーを像担持体側からニップ形成部材側に移動させる方向の電界を前記ニップ内に形成する方のパルスの持続時間を、他方のパルスの持続時間よりも長くしたものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の転写装置において、前記交流成分として、前記立ち上がりパルスの持続時間と前記立ち下がりパルスの持続時間との和に対する前記他方のパルスの持続時間の割合を１０［％］よりも高く且つ５０［％］よりも低くしたものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の転写装置において、前記交流成分として、前記他方のパルスの持続時間を０．２［ｍｓ］以上にしたものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの転写装置において、前記交流成分として、周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップの像担持体表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、前記像担持体の表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］とについて「ｆ＞（４／ｄ）×ｖ」という関係を具備するものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの転写装置において、前記直流成分を定電流制御で出力する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の転写装置において、前記交流成分のピークツウピーク電流の出力値を定電流制御する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面上のトナー像を記録材に転写する転写装置とを備える画像形成装置において、前記転写装置として、請求項１乃至６の何れかの転写装置を用いたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、転写バイアスの交流成分として、矩形状の立ち上がりパルスと矩形状の立ち下がりパルスとの繰り返しからなるものを用いることで、従来のように正弦波状のものを用いる場合に比べて、より低いピークツウピーク電圧でトナーを往復移動させる。具体的には、従来のような正弦波状の交流成分では、図２に示したように、交流成分の電圧がプラス側に立ち上がり始めてからプラス側のピークに達するまでに、ある程度のタイムラグがある。また、電圧がマイナス側に立ち下がり始めてからマイナス側のピークに達するまでにも、ある程度のタイムラグがある。これらの結果、電圧波形の１周期内において、電圧がプラス側のピーク値に達している時間や、マイナス側のピーク値に達している時間は、ごく僅かでしかない。一方、本発明のように、矩形状の立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとの繰り返しからなる交流成分を用いると、電圧がプラス側に立ち上がり始めた瞬間にプラス側のピークに達し、且つマイナス側に立ち下がり始めた瞬間にマイナス側のピークに達することから、正弦波に比べて、ピークに達している時間が大幅に長くなる。この結果、より低いピークツウピーク電圧でトナーを往復移動させることが可能になるのである。
また、本発明においては、立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとのうち、正規の極性に帯電しているトナーを像担持体側からニップ形成部材側に移動させる方のパルス（以下、送りパルスという）の持続時間を、他方のパルス（以下、戻しパルスという）の持続時間よりも長くしていることで、それら持続時間の長さを互いに同じにする場合に比べて、送りパルスのピーク値をより低くすることが可能になる。具体的には、送りパルスについては、ベタ画像出力時など、多量のトナーを転写ニップに進入させた場合であっても、その多量のトナーを像担持体からニップ形成部材側の記録材に良好に転移させ得る条件に設定する必要がある。送りパルスの持続時間を比較的短くした場合、多量のトナーを像担持体から記録材に短時間で転移させ得る条件にしなければならないことから、送りパルスのピーク値を比較的大きくする必要がある。これに対し、送りパルスの持続時間を比較的長くした場合、多量のトナーを像担持体上から記録材に転移させるのに十分な時間がとれることから、送りパルスのピーク値を比較的小さくすることが可能になる。このため、送りパルスの持続時間を戻しパルスの持続時間よりも長くすることで、両者を同じ長さにする場合に比べて、送りパルスのピーク値をより低くすることが可能になるのである。戻しパルスについては、両パルスの持続時間を互いに同じにする場合に比べて、ピーク値を高くする必要が生ずるが、その量は、送りパルスのピーク値を低減する量よりも少なくて済む。送りパルスによって記録材に転移したトナーについては、戻しパルスによってその全量を像担持体上のトナー層に戻す必要はなく、ある程度の量をトナー層に衝突させれば足りるからである。このため、送りパルスの持続時間を戻しパルスの持続時間よりも長くすることで、送りピーク値と戻しピーク値との和であるピークツウピーク電圧をより小さくすることが可能になる。
以上のように、本発明においては、従来に比べて、ピークツウピーク電圧をより小さくすることが可能になるので、記録材表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑えることができる。

２次転写ニップの一例を示す拡大構成図。 重畳バイアスからなる転写バイアスの波形の一例を示す波形図。 実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 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。 実験に使用された観測実験装置を示す概略構成図。 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。 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。 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。 同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。 同プリンタの２次転写電源から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す波形図。 戻し時間比＝２０［％］の条件におけるオフセット電圧Ｖｏｆｆと紙表面凸部上の画像濃度との関係を示すグラフ。 戻し時間比＝５０［％］の条件におけるオフセット電圧Ｖｏｆｆと紙表面凸部上の画像濃度との関係を示すグラフ。 戻し時間比＝２０［％］の条件におけるオフセット電圧Ｖｏｆｆと紙表面凹部上の画像濃度との関係を示すグラフ。 戻し時間比＝５０［％］の条件におけるオフセット電圧Ｖｏｆｆと紙表面凹部上の画像濃度との関係を示すグラフ ＩＤｍａｘ値と交流成分の周波数ｆとの関係を示すグラフ。 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次転写バイアスの電圧波形を示す波形図。 オーバーシュートやアンダーシュートを改善し得る２次転写バイアスの電圧波形を示す波形図。

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），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のトナー像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと、転写装置としての転写ユニット３０と、光書込ユニット８０と、定着装置９０と、給紙カセット１００と、レジストローラ対１０１とを備えている。

４つの画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するための画像形成ユニット１Ｋを例にすると、これは、図４に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｋ、ドラムクリーニング装置３Ｋ、除電装置（不図示）、帯電装置６Ｋ、現像装置８Ｋ等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されてプリンタ本体に対して一体的に脱着することで、それらを同時に交換できるようになっている。

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。

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。

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。

上記除電装置は、ドラムクリーニング装置３Ｋによってクリーニングされた後の感光体２Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。

現像装置８Ｋは、現像ロール９Ｋを内包する現像部１２Ｋと、図示しないＫ現像剤を撹拌搬送する現像剤搬送部１３Ｋとを有している。そして、現像剤搬送部１３Ｋは、第１スクリュウ部材１０Ｋを収容する第１搬送室と、第２スクリュウ部材１１Ｋを収容する第２搬送室とを有している。それらスクリュウ部材は、それぞれ、軸線方向の両端部がそれぞれ軸受けによって回転自在に支持される回転軸部材と、これの周面に螺旋状に突設せしめられた螺旋羽根とを具備している。

第１スクリュウ部材１０Ｋを収容している第１搬送室と、第２スクリュウ部材１１Ｋを収容している第２搬送室とは、仕切り壁によって仕切られているが、仕切壁におけるスクリュウ軸線方向の両端箇所には、それぞれ両搬送室を連通させる連通口が形成されている。第１スクリュウ部材１０Ｋは、螺旋羽根内に保持している図示しないＫ現像剤を、回転駆動に伴って回転方向に撹拌しながら、図中の紙面に直交する方向の奥側から手前側に向けて搬送する。第１スクリュウ部材１０Ｋと、後述する現像ロール９Ｋとは互いに向かい合う姿勢で平行配設されているため、このときのＫ現像剤の搬送方向は、現像ロール９Ｋの回転軸線方向に沿った方向でもある。そして、第１スクリュウ部材１０Ｋは、現像ロール９Ｋの表面に対してＫ現像剤をその軸線方向に沿って供給していく。

第１スクリュウ部材１０Ｋの図中手前側端部付近まで搬送されたＫ現像剤は、仕切壁の図中手前側端部付近に設けられた連通開口を通って、第２搬送室内に進入した後、第２スクリュウ部材１１Ｋの螺旋羽根内に保持される。そして、第２スクリュウ部材１１Ｋの回転駆動に伴って、回転方向に撹拌されながら、図中手前側から奥側に向けて搬送されていく。

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。

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。

現像部１２Ｋ内に収容されている現像ロール９Ｋは、第１スクリュウ部材１０Ｋに対向しているとともに、ケーシングに設けられた開口を通じて、感光体２Ｋにも対向している。また、現像ロール９Ｋは、回転駆動される非磁性パイプからなる筒状の現像スリーブと、これの内部にスリーブと連れ回らないように固定されたマグネットローラとを具備している。そして、第１スクリュウ部材１０Ｋから供給されるＫ現像剤をマグネットローラの発する磁力によってスリーブ表面に担持しながら、スリーブの回転に伴って、感光体２Ｋに対向する現像領域に搬送する。

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。

先に示した図３において、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃにおいても、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋと同様にして、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ上にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成される。

画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上方には、潜像書込手段たる光書込ユニット８０が配設されている。この光書込ユニット８０は、パーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。具体的には、感光体２Ｙの一様帯電した表面の全域のうち、レーザー光が照射された箇所は、電位を減衰せしめる。これにより、レーザー照射箇所の電位が、それ以外の箇所（地肌部）の電位よりも小さい静電潜像となる。なお、光書込ユニット８０は、光源から発したレーザー光Ｌを、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって光書込を行うものを採用してもよい。

画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、無端状の中間転写ベルト３１を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写装置としての転写ユニット３０が配設されている。転写ユニット３１は、像担持体たる中間転写ベルト３１の他に、駆動ローラ３２、２次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、４つの１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ニップ形成ローラ３６、ベルトクリーニング装置３７などを有している。

中間転写ベルト３１は、そのループ内側に配設された駆動ローラ３２、２次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、及び４つの１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ３２の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。

４つの１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、無端移動せしめられる中間転写ベルト３１を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面と、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像と、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ表面に形成されたＹトナーは、感光体２Ｙの回転に伴ってＹ用の１次転写ニップに進入する。そして、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２Ｙ上から中間転写ベルト３１上に１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト３１は、その後、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過する。そして、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト３１上には４色重ね合わせトナー像が形成される。

１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、金属製の芯金と、これの表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備している弾性ローラからなる。感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの軸心に対し、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの軸心を約２．５［ｍｍ］ずつベルト移動方向下流側にずらした位置にするように、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを配設している。このような１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して、１次転写バイアスを定電流制御で印加する。なお、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。

転写ユニット３０のニップ形成ローラ３６は、中間転写ベルト３１のループ外側に配設されており、ループ内側の２次転写裏面ローラ３３との間に中間転写ベルト３１を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面と、ニップ形成ローラ３６とが当接する２次転写ニップが形成されている。ニップ形成ローラ３６は接地されているのに対し、２次転写裏面ローラ３３には、２次転写バイアス電源３９によって２次転写バイアスが印加される。これにより、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６との間に、マイナス極性のトナーを２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。

転写ユニット３１の下方には、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット１００が配設されている。この給紙カセット１００は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ１００ａを当接させており、これを所定のタイミングで回転駆動させることで、その記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。給紙路の末端付近には、レジストローラ対１０１が配設されている。このレジストローラ対１０１は、給紙カセット１００から送り出された記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙Ｐを２次転写ニップ内で中間転写ベルト３１上の４色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた中間転写ベルト３１上の４色重ね合わせトナー像は、２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、ニップ形成ローラ３６や中間転写ベルト３１から曲率分離する。

２次転写裏面ローラ３３は、芯金と、これの表面に被覆された導電性のＮＢＲ系ゴム層とを具備するものである。また、ニップ形成ローラ３６も、芯金と、これの表面に被覆された導電性のＮＢＲ系ゴム層とを具備するものである。

転写バイアス出力手段としての２次転写バイアス電源３９は、直流電源と交流電源とを有しており、２次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳せしめたものを出力することができる。なお、重畳バイアスを２次転写裏面ローラ３３に印加しつつ、ニップ形成ローラ３６を接地する代わりに、重畳バイアスをニップ形成ローラ３６に印加しつつ、２次転写裏面ローラ３３を接地してもよい。この場合、直流電圧の極性を異ならせる。具体的には、図示のように、マイナス極性のトナーを用い且つニップ形成ローラ３６を接地した条件で、２次転写裏面ローラ３３に重畳バイアスを印加する場合には、直流電圧としてトナーと同じマイナス極性のものを用いて、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。これに対し、２次転写裏面ローラ３３を接地し、且つ重畳バイアスをニップ形成ローラ３６に印加する場合には、直流電圧としてトナーとは逆のプラス極性のものを用いて、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーとは逆のプラス極性にする。重畳バイアスを２次転写裏面ローラ３３やニップ形成ローラ３６に印加する代わりに、直流電圧を何れか一方のローラに印加するとともに、交流電圧を他方のローラに印加してもよい。なお、記録紙Ｐとして、ザラ紙のような表面凹凸の大きなものを用いずに、普通紙のような表面凹凸の小さなものを用いる場合には、凹凸パターンにならった濃淡パターンが出現しないので、転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを印加してもよい。但し、ザラ紙のような表面凹凸の大きなものを用いるときには、転写バイアスを、直流電圧だけからなるものから、重畳バイアスに切り替える必要がある。

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。

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。

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。

モノクロ画像を形成する場合には、転写ユニット３０におけるＹ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃを支持している図示しない支持板を移動せしめて、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃから遠ざける。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃから引き離して、中間転写ベルト３１をＫ用の感光体２Ｋだけに当接させる。この状態で、４つの画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋだけを駆動して、Ｋトナー像を感光体２Ｋ上に形成する。

２次転写バイアス電源３９は、直流成分と交流成分とからなる２次転写バイアスを出力する。本プリンタにおいて、２次転写バイアスの直流成分は、直流成分の電圧たるオフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値である。２次転写バイアスを２次転写裏面ローラ３３に印加し、且つニップ形成ローラ３６を接地した本プリンタでは、２次転写バイアスの極性がトナーと同じマイナス極性になっているときには、２次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーを２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に静電的に押し出す。これにより、中間転写ベルト３１上のトナーを記録紙Ｐ上に転移させる。一方、重畳バイアスの極性がトナーとは逆のプラス極性になっているときには、２次転写ニップ内において、マイナス極性のトナーをニップ形成ローラ３６側から２次転写裏面ローラ３３側に向けて静電的に引き寄せる。これにより、記録紙Ｐに転移させたトナーを中間転写ベルト３１側に再び引き寄せる。

次に、本発明者らが行った観測実験について説明する。
本発明者らは、２次転写ニップ内におけるトナーの挙動を観測するために、特殊な観測実験装置を製造した。図５は、その観測実験装置を示す概略構成図である。この観測実験装置は、透明基板２１０、現像装置２３１、Ｚステージ２２０、照明２４１、顕微鏡２４２、高速度カメラ２４３、パーソナルコンピュータ２４４などを備えている。透明基板２１０は、ガラス板２１１と、これの下面に形成されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極２１２と、透明電極２１２の上に被覆された透明材料からなる透明絶縁層２１３とを具備している。この透明基板２１０は、図示しない基板支持手段によって所定の高さ位置で支持されている。この基板支持手段は、図示しない移動機構によって図中上下左右方向に移動することが可能である。図示の例では、透明基板２１０が金属版２１５を載置したＺステージ２２０の上に位置しているが、基板支持手段の移動により、Ｚステージ２２０の側方に配設された現像装置２３１の真上に移動することも可能である。なお、透明基板２１２の透明電極２１２は、基板支持手段に固定された電極に接続され、この電極は接地されている。

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。

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。

トナー層２１６が形成された透明基板２１０は、平面状の金属板２１５上に導電性接着剤で貼り付された記録紙２１４との対向位置まで平行移動せしめられる。金属板２１５は、加重センサが設けられた基板２２１上に設置され、基板２２１はＺステージ２２０上に設置されている。また、金属板２１５は、電圧増幅器２１７に接続されている。電圧増幅器２１７には、波形発生装置２１８によって直流電圧及び交番電圧からなる転写バイアスが入力され、金属板２１５には電圧増幅器２１７によって増幅された転写バイアスが印加される。Ｚステージ２２０を駆動制御して金属板２１５を上昇させると、記録用紙２１４がトナー層２１６と接触し始める。金属板２１５を更に上昇させると、トナー層２１６に対する圧力が増加するが、加重センサからの出力が所定の値になるように金属板２１５の上昇を停止させる。圧力を所定値にした状態で、金属板２１５に転写バイアスを印加してトナーの挙動を観察する。観察後は、Ｚステージ２２０を駆動制御して金属板２１５を下降させて、記録用紙２１４を透明基板２１０から離間させる。すると、トナー層２１６は記録用紙２１４上に転写されている。

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。

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。

透明基板２１０上におけるトナーの挙動を、次のようにして撮影した。即ち、まず、照明２４１によってトナーの挙動の観察位置に照明光を照射して、顕微鏡２４２の焦点を調整する。次に、金属板２１５に転写バイアスを印加して、透明基板２１０の下面に付着しているトナー層２１６のトナーを、記録紙２１４に向けて移動させる。このときのトナーの挙動を、高速度カメラ２４３で撮影した。

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、転写バイアスが同じであっても、トナーに作用する転写電界は異なる。適切な観察条件を調べるために、観測実験装置でも、良好な凹部濃度再現性が得られる転写バイアス条件を調べてみた。記録紙２１４としては、（株）ＮＢＳリコー社製のＦＣ和紙タイプ「さざ波」と呼ばれるものを使用した。トナーとしては、平均粒径６．８［μｍ］のＹトナーに、Ｋトナーを少量混入したものを用いた。観測実験装置では、記録紙（さざ波）の裏面に転写バイアスを印加する構成になっているため、トナーを記録紙に転写し得る転写バイアスの極性が、実施形態に係るプリンタとは逆になっている（即ち、プラス極性）。重畳バイアスからなる転写バイアスの交流成分として、波形が正弦波であるものを採用した。交流成分の周波数ｆを１０００［Ｈｚ］、直流成分（本例ではオフセット電圧Ｖｏｆｆに該当）を２００［Ｖ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００［Ｖ］に設定し、記録紙２１４に対して０．４〜０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］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。

そのとき、顕微鏡２４２の焦点を透明基板２１０上のトナー層２１６に合わせ、トナーの挙動を撮影した。すると、次のような現象が観察された。即ち、トナー層２１６中のトナー粒子は、転写バイアスの交流成分によって形成される交番電界により、透明基板２１０と記録紙２１４との間を往復移動するが、その往復移動回数の増加とともに、往復移動するトナー粒子の量が増加した。具体的には、転写ニップにおいては、転写バイアスの交流成分の１周期（１／ｆ）が到来する毎に、交番電界が１回作用してトナー粒子が１回往復移動する。初めの１周期では、図６に示すように、トナー層２１６のうち、層の表面に存在しているトナー粒子だけが層から離脱する。そして、記録紙２１６の凹部に進入した後、再びトナー層２１６に戻ってくる。このとき、戻ったトナー粒子が、トナー層２１６のトナー粒子に衝突することで、後者のトナー粒子とトナー層２１６や透明基板２１０との付着力を弱める。これにより、次の１周期には、図７に示すように、前の１周期よりも多くのトナー粒子がトナー層２１６から離脱する。そして、記録紙２１６の凹部に進入した後、再びトナー層２１６に戻ってくる。このとき、戻ったトナー粒子が、トナー層２１６中にまだ残っていたトナー粒子に衝突することで、後者のトナー粒子とトナー層２１６や透明基板２１０との付着力を弱める。これにより、更に次の１周期には、図８に示すように、前の１周期よりも更に多くのトナー粒子がトナー層２１６から離脱する。このように、トナー粒子は往復移動する毎に、その数を徐々に増やしていく。すると、ニップ通過時間が経過したときには（観測実験装置ではニップ通過時間に相当する時間が経過したとき）、記録紙Ｐの凹部内に十分量のトナーが転移していることがわかった。

次に、直流電圧（本例ではオフセット電圧Ｖｏｆｆに該当する）を２００［Ｖ］に設定し、且つピークツウピーク電圧Ｖｐｐを８００［Ｖ］にした条件で、トナーの挙動を撮影したところ、次のような現象が観察された。即ち、トナー層２１６中のトナー粒子のうち、層の表面に存在しているものが、初めの１周期で層から離脱して記録紙Ｐの凹部内に進入する。ところが、進入したトナー粒子は、その後、トナー層２１６に向かうことなく、凹部内に留まった。次の１周期が到来したとき、トナー層２１６から新たに離脱して記録紙Ｐの凹部内に進入したトナー粒子は、ごく僅かであった。よって、ニップ通過時間が経過した時点で、記録紙Ｐの凹部内には少量のトナー粒子しか転移していない状態であった。本発明者らは、更なる実験を行ったところ、始めの一周期で、トナー層２１６から記録紙Ｐの凹部内に進入させたトナー粒子を、再びトナー層２１６に引き戻すことができる戻しピーク値Ｖｒの値は、透明基板２１０上における単位面積あたりのトナー付着量に左右されることがわかった。透明基板２１０上におけるトナー付着量が多くなるほど、記録紙Ｐの凹部内のトナー粒子をトナー層２１６に引き戻すことが可能な戻しピーク値Ｖｒが大きくなるのである。

次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図９は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、転写バイアス出力手段の一部を構成する制御部６０は、演算手段たるＣＰＵ６０ａ（Central Processing Unit），不揮発性メモリたるＲＡＭ６０ｃ（Random Access Memory），一時記憶手段たるＲＯＭ６０ｂ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ６０ｄ等を有している。装置全体の制御を司る制御部６０には、様々な機器やセンサが接続されているが、本プリンタの特徴的な構成に関連する機器やセンサだけを示している。

１次転写電源８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに印加するための１次転写バイアスを出力するものである。また、２次転写電源３９は、２次転写裏面ローラ３３に印加するための２次転写バイアスを出力するものであり、制御部６０とともに転写バイアス出力手段を構成している。また、オペレーションパネル５０は、図示しないタッチパネルや複数のキーボタンなどから構成され、タッチパネルの画面に画像を表示したり、タッチパネルやキーボタンによって操作者による入力操作を受け付けたりする。制御部６０から送られてくる制御信号に基づいて、タッチパネルに画像を表示することができる。

図１０は、図３に記載の２次転写電源３９から出力される２次転写バイアスの電圧波形を示す波形図である。同図において、オフセット電圧Ｖｏｆｆ［Ｖ］は、２次転写バイアスの電圧の時間平均値を表している。図示のように、重畳バイアスからなる２次転写バイアスにおいて、交流成分は、矩形状の立ち上がりパルスと矩形状の立ち下がりパルスとの繰り返しからなるものである。立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとのうち、立ち上がりパルスは、正規極性（本例ではマイナス）に帯電しているトナーをニップ形成ローラ３６側からベルト側に移動させる方向の電界を２次転写ニップ内に形成する。これに対し、立ち下がりパルスは、マイナスに帯電しているトナーをベルト側からニップ形成ローラ３６側に移動させる方向の電界を２次転写ニップ内に形成する。図示の交流成分は、立ち下がりパルスの持続時間である立ち下がり時間ｔ２が、立ち上がりパルスの持続時間である立ち上がり時間ｔ１よりも長くなっている。

２次転写バイアスの交流成分として、図示のような矩形パルスを用いると、電圧をプラス側に立ち上げた瞬間にプラス側のピークに達し、且つマイナス側に立ち下げた瞬間にマイナス側のピークに達することから、正弦波に比べて、ピークに達している時間を大幅に長くする。この結果、従来のような正弦波を用いる場合に比べて、より低いピークツウピーク電圧Ｖｐｐでトナーをベルトと記録紙表面の凹部との間で往復移動させることが可能になる。

また、本プリンタにおいては、交流成分の立ち上がりパルスと立ち下がりパルスとのうち、正規極性であるマイナスに帯電しているトナーをベルト側から記録紙側に移動させる方である立ち下がりパルスの立ち下がり時間ｔ２を、立ち上がり時間ｔ１よりも長くしている。これにより、両時間を互いに同じにする場合に比べて、送りピーク値Ｖｔをより低くしている。具体的には、送りピーク値については、ベタ画像出力時など、多量のトナーを２次転写ニップに進入させた場合であっても、その多量のトナーをベルト側から記録紙側に良好に転移させ得る条件に設定する必要がある。立ち下がり時間ｔ２を比較的短くした場合、多量のトナーをベルト表面から記録紙Ｐに短時間で転移させ得る条件にしなければならないことから、送りピーク値Ｖｔを比較的大きくする必要がある。これに対し、立ち下がり時間ｔ２間を比較的長くした場合、多量のトナーを転移させるのに必要な時間が十分にとれることから、送りピーク値Ｖｔを比較的小さくすることが可能になる。このため、立ち下がり時間ｔ２を立ち上がり時間ｔ１よりも長くすることで、両時間を同じにする場合に比べて、送りピーク値Ｖｔをより低くすることが可能になるのである。戻しピーク値Ｖｒについては、両時間を同じにする場合に比べて、より高くする必要が生ずるが、その量は、送りピーク値Ｖｔを低減する量よりも少なくて済む。記録紙Ｐに転移したトナーについては、立ち上がりパルスによってその全量をベルト上のトナー層に戻す必要はなく、ある程度の量をトナー層に衝突させれば足りるからである。このため、立ち下がり時間ｔ２を立ち上がり時間ｔ１よりも長くすることで、送りピーク値ｖｔと戻しピーク値ｖｒとの和であるピークツウピーク電圧Ｖｐｐをより小さくすることができる。

以上の結果、本プリンタにおいては、従来に比べて、より低いピークツウピーク電圧Ｖｐｐで２次転写ニップ内のトナーを往復移動させることで、記録紙表面の凹部と凸部とでそれぞれ十分な画像濃度を得ながら、白点の発生を抑えることができる。

次に、本発明者らが行った実験と、実施形態に係るプリンタの更なる特徴的な構成とについて説明する。
［実験１］
本発明者らは、実施形態に係るプリンタと同様の構成のプリント試験機を用意した。そして、このプリント試験機を用いて各種のプリントテストを行った。感光体や中間転写ベルト３１の線速であるプロセス線速については、１７３［ｍｍ／ｓ］に設定した。また、２次転写バイアスの交流成分の周波数ｆについては周波数を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。レザック６６は、「さざ波」よりも紙表面の凹凸の度合いが大きい紙である。紙表面の凹部の深さは最大で１００［μｍ］程度である。Ｍベタ画像とＣベタ画像との重ね合わせによる青ベタ画像を、様々な２次転写バイアスの条件でそれぞれレザック６６に出力した。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。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次転写バイアスの条件は、比較的限られてしまうことがわかった。

２次転写バイアスの交流成分の戻し時間比としては、２０［％］、５０［％］の２通りの条件を採用したが、それぞれの戻し時間比で、青色で目標の画像濃度が得られるオフセット電圧Ｖｏｆｆの値が大きく異なることがわかった。なお、戻し時間比とは、立ち上がり時間ｔ１と立ち下がり時間ｔ２との和に対する、戻しピーク値Ｖｒを具備する方のパルスの持続時間の割合のことである。本例では、前記和に対する立ち上がり時間ｔ１の割合であり、「ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）×１００［％］」という式によって求められる。

［実験２］
戻し時間比＝２０［％］、戻し時間比＝５０［％］の２通りの条件において、それぞれ、先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オフセット電圧Ｖｏｆｆを中心にして、オフセット電圧Ｖｏｆｆを１［ｋＶ］の範囲で細かく変化させ、それぞれの条件で青ベタ画像を出力した。そして、先の実験１と同様にして、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。画像濃度（ＩＤ）としては、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。この結果を、図１１、図１２、図１３、図１４に示す。

これらの図からわかるように、凹部上の画像濃度、凸部上の画像濃度はともに、戻し時間比＝５０［％］の条件よりも、戻し時間比＝２０［％］の条件の方が、ＩＤ＝２．７以上を実現するオフセット電位Ｖｏｆｆの範囲が広くなることがわかる。戻し時間比＝４０［％］でも同様の実験を行ったところ、同様に、戻し時間比＝４０［％］の条件の方が、２．７以上の画像濃度を実現するオフセット電位Ｖｏｆｆの範囲が広くなった。但し、戻し時間比＝１０［％］にすると、紙表面の凹部内に進入させたトナーを良好に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。

そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写バイアスの交流成分として、戻し時間比が１０［％］よりも高く且つ５０［％］よりも低いものを出力するように、転写バイアス出力手段としての２次転写電源３９を構成している。

［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ベルト上に有効に戻すことができる立ち上がり時間ｔ１の最小値を調べた。具体的には、戻し時間比＝２０［％］、５０［％］の条件にてそれぞれ、２次転写バイアスの交流成分の周波数ｆ、オフセット電圧Ｖｏｆｆ、及びピークツウピーク電圧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を測定した。この実験によって得られたＩＤｍａｘ値と交流成分の周波数ｆとの関係を、図１５に示す。

図示のように、基本的には、周波数ｆを高くするほど、画像のＩＤｍａｘ値（最大画像濃度）が高くなる。これは、周波数ｆを高くするほど、２次転写ニップ内におけるトナーの往復移動回数を増加させるからである。戻し時間比＝５０［％］の条件では、２００〜１５００［Ｈｚ］の帯域の全領域にて、周波数ｆを高くするほどＩＤｍａｘ値を高くするという現象が認められている。周波数ｆを高くするほど、立ち上がり時間ｔ１を短くすることになる。戻し時間比＝５０［％］、且つ周波数ｆ＝１５００［Ｈｚ］という条件においては、図示のように、目標の２．７よりも大幅に大きい３というＩＤｍａｘ値が得られている。この条件における立ち上がり時間ｔ１は、０．３３［ｍｓ］（１／１．５×０．５）であり、これは、２次転写ニップ内で紙表面の凹部内のトナーをベルト側に戻すのに有効な２次転戻すことに対して有効な値であると言える。

一方、戻し時間比＝２０［％］の条件では、図示のように、２００〜１０００［Ｈｚ］の帯域では、周波数ｆを増加させるに従ってＩＤｍａｘ値を増加させるが、周波数ｆを１０００［Ｈｚ］より高くすると、ＩＤｍａｘ値を却って低下させてしまう。戻し時間比＝５０［％］、且つ周波数ｆ＝１０００［Ｈｚ］という条件における立ち上がり時間ｔ１は、０．２［ｍｓ］（１／１×０．２）である。これに対し、戻し時間比＝５０［％］、且つ周波数ｆ＝１５００［Ｈｚ］という条件における立ち上がり時間ｔ１は、０．１３［ｍｓ］（１／１．５×０．２）である。立ち上がり時間ｔ１が０．１３［ｍｓ］しか確保できないと、その時間内で紙表面の凹部内のトナーがベルト表面に十分に戻ることができないために、ＩＤｍａｘ値が低下したと思われる。よって、戻しピーク値Ｖｒを具備する方のパルスの持続時間（本例では立ち上がり時間ｔ１）については、０．２［ｍｓ］以上確保する必要がある。

そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、交流成分として、立ち上がり時間ｔ１を０．２［ｍｓ］以上にしたものを出力するように、２次転写電源３９を構成している。

［実験４］
交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝２５００［Ｖ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−８００［Ｖ］、戻し時間比＝２０［％］の条件にて、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ｆ及びｖ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を発生させ易くなり、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を発生させ易くなることがわかった。これらの結果は、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Ｎという）だけベルトと紙表面の凹部との間で往復移動させないと、ピッチムラを発生させてしまうことを示している。ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］且つｆ＝４００［Ｈｚ］という条件では、ピッチムラは認められなかったが、Ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］で且つｆ＝３００［Ｈｚ］という条件ではピッチムラが認められた。２次転写ニップのベルト移動方向の長さである２次転写ニップ幅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Ｎは約４回（３×４００／２８２）と計算され、この値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。また、ｖ＝１４１［ｍｍ／ｓ］で且つｆ＝２００［Ｈｚ］という条件では、ピッチムラは認められなかったが、Ｖ＝１４１［ｍｍ／ｓ］で且つｆ＝１００［Ｈｚ］という条件ではピッチムラが認められた。ｖ＝１４１［ｍｍ／ｓ］で且つｆ＝２００［Ｈｚ］という条件も、ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］で且つｆ＝４００［Ｈｚ］という条件と同様に、ニップ内往復回数Ｎは約４回（３×２００／１４１と計算される。よって、「周波数ｆ＞（４／ｄ）＊ｖ」という条件を具備することで、ピッチムラのない画像を得ることができると言える。

そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、交流成分として、「ｆ＞（４／ｄ）×ｖ」という関係を具備するものを出力するように、２次転写電源３９を構成している。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、低速モードの何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。

［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次転写バイアスをどのように制御すれば、それを実現するのに有利であるのかを調べるために、実験５を行った。

２次転写電源３９として、交流成分のピークツウピークＶｐｐと、オフセット電圧Ｖｏｆｆとをそれぞれ定電圧制御で出力するものを用いた。その他の各種条件は次の通りである。
・プロセス線速ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］。
・記録紙：レザック６６の１７５ｋｇ紙。
・テスト画像：Ａ４版サイズの黒ベタ画像。
・戻し時間比＝４０［％］。
・オフセット電圧Ｖｏｆｆ：８００〜１８００［Ｖ］
・ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ：３〜８［ｋＶ］
・周波数ｆ＝５００［Ｈｚ］

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、且つ後述するランク１より良い。
・ランク１：凹部にトナーが全く付着していない。

また、黒ベタ画像の紙表面の凸部上における画像濃度を次のようにして評価した。
・ランク５：濃度ムラが全くなく、良好な画像濃度が得られている。
・ランク４：僅かに濃度ムラがあるものの、薄い箇所でも問題ない画像濃度が得られている。
・ランク３：濃度ムラがあり、薄い箇所の画像濃度が許容レベルを超えて不足している。
・ランク２より悪く、且つ後述するランク１より良い。
・ランク１：全体的に画像濃度不足。

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。
・●：凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク５以上。
・○：凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク４以上。
・▲：凹部の画像濃度の評価結果だけがランク３以下。
・△：凸部の画像濃度の評価結果だけがランク３以下。
・×：凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク３以下。

次に、記録紙Ｐを、レザック６６の１７５ｋｇ紙ではなく、それよりも厚いレザック６６の２１５ｋｇ紙に代えて、同様の実験を行った。そして、オフセット電圧Ｖｏｆｆとピークツウピーク電圧Ｖｐｐとの組合せについて、実験に適用した全ての組合せの中から、レザック６６（１７５ｋｇ紙）とレザック６６（２１５ｋｇ紙）との両方で、●（凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク５以上）という結果が得られたものや、○（凹部、凸部の画像濃度の評価結果が何れもランク４以上）という結果が得られたものを抽出した。その結果、両方の紙で●という結果が得られる前記組合せは存在しなかった。また、両方の紙で○という結果が得られる前記組合せは、Ｖｐｐ＝６［ｋＶ］、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１１００±１００［Ｖ］（中心値±９％）というものであった。

［実験６］
２次転写電源３９として、オフセット電圧Ｖｏｆｆをそれぞれ定電流制御で出力するものを用いた。その出力の目標値（オフセット電流Ｉｏｆｆ）については、−３０〜−６０μＡに設定した。これら以外の条件の他は、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何れもランク５以上という結果（●）が得られるＶｐｐとオフセット電流Ｉｐｐとの組合せは、Ｖｐｐ＝７ｋＶ、Ｉｏｆｆ＝−４２．５±７．５［μＡ］（中心値±１８％）というものであった。また、両方の紙で○という結果が得られる前記組合せは、Ｖｐｐ＝７ｋＶ、オフセット電流Ｉｏｆｆ＝−４７．５±１２．５［μＡ］（中心値±２６％）。

このように、実験５では、両方の紙で●という結果が得られた組合せがなかったのに対し、実験６では、両方の紙で●という結果が得られた組合せが存在した。しかも、○という結果が得られた組合せに着目すると、実験５では、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝−１１００±１００［Ｖ］（中心値±９％）であるのに対し、実験６では、Ｖｐｐ＝７ｋＶ、オフセット電流Ｉｏｆｆ＝−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。

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を用いている。なお、この２次転写電源３９は、交流成分についても、ピークツウピーク電流を定電流制御で出力するようになっている。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。

なお、２次転写バイアスの電圧波形に、図１６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、戻しピーク値Ｖｒや送りピーク値Ｖｔ（定電流制御の場合には電流の戻しピーク値Ｉｒや送りピーク値Ｉｔ）を本来よりも大きくしてしまう。これにより、僅かな白点を発生させてしまうおそれがある。そこで、図１７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を構成することが望ましい。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、戻しピーク値や送りピーク値を所望の値よりも低く抑えることができるからである。本発明において、矩形波とは、立ち上がりパルス、立ち下がりパルスにおいてそれぞれ、ピーク値になっている時間が全体の６０［％］以上であるパルスのことを言う。

以上、実施形態に係るプリンタにおいては、交流成分として、立ち上がり時間ｔ１と立ち下がり時間ｔ２との和に対する「他方のパルスの持続時間の割合」である戻し時間比を１０［％］よりも高く且つ５０［％］よりも低くしたものを出力するように、転写バイアス出力手段たる２次転写電源３９を構成している。かかる構成では、戻し時間比を５０［％］以上にする場合に比べて、次のメリットを得ることができる。即ち、オフセット電圧Ｖｏｆｆを定電圧制御する場合における出力電圧目標値や、オフセット電流Ｉｏｆｆを定電流制御する場合における出力電流目標値として、十分な画像濃度を実現する値を設定する際の設定値の余裕度を大きくすることができる。しかも、戻し時間比を１０［％］よりも大きくすることで、紙表面の凹部上で十分な画像濃度を得ることもできる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、交流成分として、立ち上がり時間ｔ１を０．２［ｍｓ］以上にしたものを出力するように、２次転写電源３９を構成している。かかる構成では、既に説明したように、立ち上がり時間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。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、交流成分として、周波数ｆ［Ｈｚ］と、２次転写ニップ幅ｄ［ｍｍ］と、プロセス線速ｖ［ｍｍ／ｓ］とについて「ｆ＞（４／ｄ）×ｖ」という関係を具備するものを出力するように、２次転写電源３９を構成している。かかる構成では、既に説明したように、２次転写ニップ内でトナーを４回以上往復移動させて、ピッチムラの発生を回避することができる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、記直流成分を定電流制御で出力する処理を実施するように、２次転写電源３９を構成している。かかる構成では、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。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、交流成分のピークツウピーク電流の出力値を定電流制御する処理を実施するように、２次転写バイアス電源３９を構成している。かかる構成では、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。

３０：転写ユニット（転写装置）
３１：中間転写ベルト（像担持体）
３６：ニップ形成ローラ（ニップ形成部材）
３９：２次転写電源（転写バイアス出力手段）

特開２００６−２６７４８６号公報

Claims (7)

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バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを有する転写装置において、
   前記交流成分として、矩形状の立ち上がりパルスと矩形状の立ち下がりパルスとの繰り返しからなるものであって、且つ、前記立ち上がりパルスと前記立ち下がりパルスとのうち、正規の極性に帯電しているトナーを像担持体側からニップ形成部材側に移動させる方向の電界を前記ニップ内に形成する方のパルスの持続時間を、他方のパルスの持続時間よりも長くしたものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする転写装置。
2. 請求項１の転写装置において、
   前記交流成分として、前記立ち上がりパルスの持続時間と前記立ち下がりパルスの持続時間との和に対する前記他方のパルスの持続時間の割合を１０［％］よりも高く且つ５０［％］よりも低くしたものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする転写装置。
3. 請求項２の転写装置において、
   前記交流成分として、前記他方のパルスの持続時間を０．２［ｍｓ］以上にしたものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする転写装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの転写装置において、
   前記交流成分として、周波数ｆ［Ｈｚ］と、前記転写ニップの像担持体表面移動方向の長さであるニップ幅ｄ［ｍｍ］と、前記像担持体の表面移動速度ｖ［ｍｍ／ｓ］とについて「ｆ＞（４／ｄ）×ｖ」という関係を具備するものを出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする転写装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの転写装置において、
   前記直流成分を定電流制御で出力する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする転写装置。
6. 請求項５の転写装置において、
   前記交流成分のピークツウピーク電流の出力値を定電流制御する処理を実施するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする転写装置。
7. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の表面上のトナー像を記録材に転写する転写装置とを備える画像形成装置において、
   前記転写装置として、請求項１乃至６の何れかの転写装置を用いたことを特徴とする転写装置。

Images