JP2014240880A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーセーブモードを実行するときにおける濃淡パターンの発生を抑える。
【解決手段】中間転写ベルト３１とニップ形成ローラ３６との当接による２次転写ニップ内に交番電界からなる転写電界を生起せしめながら、２次転写ニップ内に挟み込んだ記録紙Ｐに対して中間転写ベルト３１上のトナー像を２次転写する構成において、中間転写ベルト３１上に形成されるトナー像の１ドットあたりのトナー付着量を通常よりも少なくするトナーセーブモード実行時に、交番電界の周波数を通常モード実行時に比べて高くするようにした。これにより、２次転写ニップ内でトナー粒子をより多くベルトと紙表面凹部との間で往復移動させることで、凹部で十分な画像濃度が得られるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体上のトナー像を像担持体と当接部材との当接による転写ニップに挟み込んだ記録シートに転写する際に、トナー像中のトナーを記録シートの表面と像担持体の表面との間で往復移動させる画像形成装置に関するものである。

従来、この種の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。この画像形成装置は、周知の電子写真プロセスによって感光体の表面に形成したトナー像を、感光体と中間転写ベルトとの当接による１次転写ニップで中間転写ベルトの表面に１次転写する。その後、中間転写ベルトとニップ形成ローラとの当接による２次転写ニップに挟み込んだ記録シートに対して中間転写ベルト上のトナー像を２次転写することで、記録シートにトナー像を形成する。

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、シート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は、２次転写電界として、２次転写ニップ内における中間転写ベルトと記録シートの表面との間でトナーを何度も往復移動させる交番電界からなるものを形成することで、濃淡パターンの発生を抑えるようになっている。

特許文献１で説明されているように、交番電界からなる２次転写電界を形成することで濃淡パターンの発生が抑えられる理由は次の通りである。即ち、２次転写ニップにおけるトナーの往復移動の周期は、交番電界の周期と同期している。トナー像が２次転写ニップに進入した後における交番電界の初めの１周期では、中間転写ベルトの表面上でトナー層を形成している複数のトナー粒子のうち、ごく一部のトナー粒子だけがトナー層から離脱して記録シートの表面に向かう。そして、記録シートの表面の凹部内に進入した後、電界の極性の反転に伴ってＵターンして、中間転写ベルト上のトナー層に戻る。このとき、戻ったトナー粒子が、トナー層内で停止しているトナー粒子に衝突することで、そのトナー粒子のトナー層からの離脱を促す。すると、次の１周期では、先に１往復したトナー粒子に加えて、このトナー粒子によって離脱が促されたトナー粒子もトナー層から離脱して往復移動するようになる。更に、それらトナー粒子がトナー層に再び戻ってきた際に、トナー層内で停止している別のトナー粒子に衝突して、そのトナー粒子のトナー層からの離脱を促す。このように、トナー粒子を往復移動させる毎に、往復移動するトナー粒子の数を増やしていくことで、最終的に記録シート表面の凹部内に十分量のトナー粒子を転移させて、凹部において十分な画像濃度を得る。これにより、濃淡パターンの発生が抑えられるのである。

しかしながら、かかる構成においても、トナー像の単位面積あたりのトナー付着量を比較的少なくする場合には、濃淡パターンの発生を十分に抑えられなくなるおそれがあることが、本発明者らの実験によって判明した。具体的には、近年の画像形成装置においては、例えば、トナー消費量を節約するためのトナーセーブモードを実施したり、１ドット毎に多値階調表現を行ったりなどの狙いで、トナー像のトナー付着量を調整する機能を備えるものが知られている。トナー付着量を通常のベタ画像よりも少なくした場合でも、２次転写ニップ内でトナー粒子を往復移動させる毎に、記録シート表面の凹部内に進入するトナー粒子の数（凹部進入トナー数）を増やしていくことが可能である。ところが、初めに往復移動を開始するトナーの数が通常よりも少ないことから、往復移動回数の増加に伴う凹部進入トナー数の増加率が通常よりも低くなる。このため、２次転写ニップ内で凹部進入トナー数を十分に増加させることができずに、濃淡パターンを発生させてしまうのである。

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、トナー像のトナー付着量を比較的少なくするときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる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、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記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と、交番電界からなる転写電界を前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に形成する転写電界形成手段とを備え、前記像担持体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際に、トナー像中のトナーを記録シートの表面と像担持体の表面との間で往復移動させる画像形成装置において、前記トナー像形成手段によって形成されるトナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量を調整する付着量調整処理と、前記トナー像のトナー付着量を少なくするにつれて、前記転写ニップ内でのトナーの往復移動回数に影響を与える制御パラメータの変更によって前記往復移動回数を増加させる移動回数調整処理とを実施する制御手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明においては、トナー像のトナー付着量を比較的少なくするときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

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。 同プリンタの２次転写バイアス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。 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 凸部トナー転写性の評価結果がランク１、２、３、４、５となる画像をそれぞれ示す図。 凹部トナー転写性の評価結果がランク１、２、３、４、５となる画像をそれぞれ示す図。 白点出現性の評価結果がランク１、２、３、４、５となる画像をそれぞれ示す図。

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１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を備えている。また、転写装置としての転写ユニット３０、光書込ユニット８０、定着装置９０、給紙カセット１００、レジストローラ対１０１等も備えている。

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２に示されるように、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。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。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。

図１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３０は、像担持体たる中間転写ベルト３１の他に、駆動ローラ３２、２次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４などを有している。また、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、濃度センサ３８なども有している。

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。中間転写ベルト３１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、引っ張り弾性率は、２．６［ＧＰａ］である。また、材料は、カーボン分散ポリイミド樹脂からなる。

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、次に説明される抵抗Ｒは、約３Ｅ７Ωである。即ち、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である。このような１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して、１次転写バイアスを定電流制御で印加する。なお、１次転写ローラ３５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。

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、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。

また、ニップ形成ローラ３６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。

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。そして、直流電圧については、定電流制御によって出力する。

ニップ形成ローラ３６よりも紙搬送方向の下流側には、用紙分離補助のための分離装置１５０が配設されている。この分離装置１５０は、２次転写ニップから送り出されてくる記録紙Ｐに対して鋸歯状の除電針の先端を接触せながら、交流電圧に直流電圧を重畳した分離バイアスを印加することで、ニップ形成ローラ３６からの記録紙Ｐの分離を促す。

２次転写バイアス電源３９の出力端子は、ニップ形成ローラ３６の芯金に接続されている。ニップ形成ローラ３６の芯金の電位は、２次転写バイアス電源３９からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。また、２次転写裏面ローラ３３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次転写裏面ローラ３３の芯金に印加しつつ、ニップ形成ローラ３６の芯金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の芯金に印加しつつ、２次転写裏面ローラ３３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。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、次のようにする。即ち、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。交流電圧としては、後に図３を用いて説明するように、正弦波状の波形のものを採用しているが、矩形波状の波形のものを用いてもよい。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。

濃度センサ３８は、中間転写ベルト３１のループ外側に配設されている。そして、中間転写ベルト３１の周方向における全域のうち、接地された駆動ローラ３２に対する掛け回し箇所に対して、約４［ｍｍ］の間隙を介して対向している。この状態で、中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像が自らとの対向位置に進入した際に、そのトナー像の単位面積あたりのトナー付着量（画像濃度）を測定する。

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。

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。

図３は、２次転写バイアス電源３９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の一例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次転写裏面ローラの芯金に印加される。電圧出力手段たる２次転写バイアス電源３９は、転写バイアスを印加する転写バイアス印加手段として機能している。また、上述したように、２次転写裏面ローラの芯金に２次転写バイスが印加されると、第１部材たる２次転写裏面ローラの芯金と、第２部材たるニップ形成ローラの芯金との間に、電位差が発生する。よって、２次転写バイアス電源３９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次転写裏面ローラの芯金の電位から、ニップ形成ローラ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、実施形態のように、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、次のようになる。即ち、ニップ形成ローラの電位を２次転写裏面ローラの電位よりもトナーの帯電極性とは逆極性側（本例ではプラス側）に大きくすることになる。よって、トナーを２次転写裏面ローラ側からニップ形成ローラ側に静電移動させることになる。

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は、既に述べたように、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、既に述べたように、２次転写バイアスを２次転写裏面ローラの芯金に印加し、且つニップ形成ローラの芯金を接地している（０Ｖ）。よって、２次転写裏面ローラの芯金の電位は、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と、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐと同じ値の交流成分とから構成される。

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次転写裏面ローラ３３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次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６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、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。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。

本プリンタでは、２次転写バイアスの交流電圧として、正弦波状の特性のものを採用しているが、交流電圧の波形は正弦波に限定されるものではない。矩形波、三角波、台形状波形など、正弦波とは異なる波形のものを採用してもよい。更に、デューティ比を変化させた波形を用いても良い。交流電圧によって所定周期で極性を反転させる交番電界からなる２次転写電界を２次転写ニップに形成することで、２次転写ニップ内でトナー粒子が中間転写ベルト３１表面と記録紙Ｐ表面との間で往復移動する。

次に、トナー像のトナー付着量とトナー粒子の往復移動回数との関係について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４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。

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、記録用紙２１４とトナー層２１６との間に一定の空隙を設けるまで金属板２１５を接近させる。空隙幅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の一部が記録用紙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。

まず、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］にした条件にて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、図５に示されるように、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６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７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。

次に、トナー像の単位面積あたりのトナー付着量と、転写ニップ内で往復移動するトナー粒子の数との関係について、本発明者らが行った実験について説明する。
現像直後のトナー層２１６を構成しているトナーや、往復移動している最中のトナーの重さを測定することは困難であるため、往復移動している最中のトナーの割合を調べる指標として、観察領域内における透明電極２１２上のトナーの被覆平面積を採用した。まず、観察領域の面積を領域面積Ａ_０とし、透明電極２１２上に現像された直後のトナー層２１６の領域面積Ａ_０内におけるトナーの被覆面積を初期被覆面積Ａ_ｉとして測定した。

透明電極２１２は、感光体におけるベタ静電潜像の役割を果たしているため、トナー層２１６はベタトナー像と同様のものであるが、初期被覆面積Ａ_ｉは、領域面積Ａ_０よりもかなり小さくなる。つまり、ベタであるにもかかわらず、トナー粒子を付着させていない領域が存在している。実際のプリンタにおいても、ベタ静電潜像を現像して得られたベタトナー像を定着前に顕微鏡観察すると、トナー粒子を付着させていない領域（以下、トナー未着領域という）が存在する。通常のトナー付着量であれば、定着工程において、トナー粒子が潰されることで、トナー未着領域までトナー粒子の付着領域が広がる。これに対し、トナー付着量を少なくすると、定着工程を経ても、一部のトナー未着領域が残る。残ったトナー未着領域の面積に応じて、トナー像の画像濃度が変化する。

初期被覆面積Ａ_ｉを測定したら、次に、金属板２１５に転写バイアスを印加してトナー層２１６の一部を記録用紙２１４上に転写した。なお、転写バイアスとしては、周波数ｆ＝５００［Ｈｚ］、Ｖｐｐ＝１．２［ｋＶ］、Ｖｏｆｆ＝０［Ｖ］のものを採用した。転写後、透明電極２１２上に残ったトナーによる領域面積Ａ_０における被覆面積を残留被覆面積Ａ_ｒとして測定した。その後、次に掲げる式に基づいて、現像直後のトナー層の初期被覆率θ_ｉ［％］と、転写ニップ内で往復移動しているトナーの割合である活動トナー率Ｒ_ｍ［％］とを算出した。
θ_ｉ＝（Ａ_ｉ／Ａ_０）×１００
Ｒ_ｍ＝［（Ａ_ｉ−Ａ_ｒ）／Ａ_ｉ］×１００

現像バイアスの調整によってトナー付着量を互いに異ならせた複数のトナー層２１６についてそれぞれ、このようにして活動トナー率Ｒ_ｍを調べた。この結果を次の表１に示す。

表１における初期被覆率θ_ｉ［％］は、トナー像を構成している各ドットの１ドットあたりにおけるトナー付着量を反映している。つまり、ベタ画像は、１ドットあたりのトナー付着量が多くなるほど、初期被覆率θ_ｉが高くなる。表１に示されるように、初期被覆率θ_ｉが低くなるにつれて、活動トナー率Ｒ_ｍが低くなる。これは、記録紙Ｐ表面の凹部に同じ量のトナー粒子を転移させる場合、１ドットあたりのトナー付着量を少なくするにつれて、転写ニップ内で必要なトナー粒子の往復移動回数が多くなることを意味している。にもかかわらず、例えばトナーセーブモードなどの実施により、１ドットあたりのトナー付着量を通常よりも少なくした際に、通常と同じ回数だけしかトナー粒子を往復移動させないとする。すると、記録紙Ｐ表面の凹部に十分量のトナーを転移させることができずに、濃淡パターンを発生させてしまうおそれがある。

実際に、本発明者らが、プリンタ試験機により、１ドットあたりのトナー付着量を通常よりも少なくしたベタトナー像を和紙タイプの記録紙Ｐに２次転写してみると、通常のトナー付着量では発生しなかった濃淡パターンを発生させてしまった。

次に、本発明者らが行った「第１転写実験」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。プリントテストでは、２次転写バイアスの交流電圧について、Ｖｏｆｆ＝−０．８［ｋＶ］、Ｖｐｐ＝５．０［ｋＶ］に設定した。また、交流電圧の周波数ｆ［Ｈｚ］や、プロセス線速（中間転写ベルト３１や感光体２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紙Ｐ（紙表面の凹凸が殆どない）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を、目視によって２段階で評価した。具体的には、交流電圧の周波数ｆ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×として評価した。この結果を次の表２に示す。

表２に示されるように、プロセス線速ｖを２８２［ｍｍ／ｓ］に設定した場合には、交流電圧の周波数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、交流電圧の周波数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。つまり、プロセス線速ｖ＝２８２［ｍｍ／ｓ］、１４１［ｍｍ／ｓ］のときにおいて、それぞれ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］、２００［Ｈｚ］である。このことから、周波数ｆ［Ｈｚ］は、プロセス線速ｖ［ｍｍ／ｓ］の２００／１４１≒１．４２倍が必要となることがわかった。よって、ピッチムラのない良好な画像を得るためには、「ｆ≧１．４２×ｖ」という式を満足させるように周波数ｆを設定する必要がある。以下、この式を「周波数条件式」という。

次に、本発明者らが行った「第２転写実験」について説明する。
プリンタ試験機において、２次転写バイアスの直流成分（直流電圧）、交流成分（交流電圧）の何れも、定電圧制御で印加した。具体的には、直流成分については−１．２［ｋＶ］で定電圧制御した。また、交流成分については、Ｖｐｐ＝７．２［ｋＶ］で定電圧制御した。

プロセス線速を３５２［ｍｍ／ｓ］に設定した。この設定において、交流成分の周波数ｆに同期する濃度ムラの発生を回避するためには、上述した「周波数条件式」によれば、周波数ｆを５００［Ｈｚ］にする必要があることになる。そこで、交流成分の周波数ｆについては、５００［Ｈｚ］、１０００［Ｈｚ］の２通りを採用した。

記録紙Ｐとして、特殊製紙株式会社製のレザック（商品名）１７５ｋｇ（厚みが約２２０μｍ、紙表面の凹凸の落差が最大で約１００μｍ）を用意した。そして、この記録紙Ｐを用いて、ＦＣベタ画像の連続出力を行った。この連続出力については、通常のトナー付着量（１ドットあたり）が得られる通常モードと、トナー付着量（１ドットあたり）が通常よりも低減されるトナーセーブモードとでそれぞれ行った。

次に、得られたプリント紙におけるＦＣベタ画像の画質を評価した。画質としては、紙表面の凸部（平滑部）へのトナー転写性、紙表面の凹部へのトナー転写性、及び放電に起因する白点の出現性、の３項目とした。

凸部（平滑部）へのトナー転写性については、次のようにして評価した。即ち、凸部において十分な画像濃度が得られているレベルをランク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レベルをランク４とした。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になってしまうレベルをランク３とした。また、ランク３に比べてさらに薄いレベルをランク２とした。また、凸部が全体的に白っぽいレベルや、それよりも薄いレベルをランク１として評価した。参考までに、凸部へのトナー転写性についての各ランクの黒ベタ画像を図８に示す。

凹部へのトナー転写性については、次のようにして評価した。即ち、紙表面凹凸の凹部内に対して十分量のトナーを転移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レベルをランク５として評価した。また、凹部内のごく僅かな領域だけを白く抜けた領域にしているか、あるいは、凹部の画像濃度が凸部よりも僅かに低い状態になっているレベルを、ランク４とした。また、ランク４よりも、白抜けの領域が大きいレベル、あるいは濃度低下が目立つレベルを、ランク３とした。また、ランク３に比べて白抜けの領域が大きいレベル、あるいは濃度低下が目立つレベルをランク２とした。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レベルや、さらに悪いレベルをランク１とした。参考までに、凹部へのトナー転写性についての各ランクの黒ベタ画像を図９に示す。

紙表面とベルト表面との間の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レベルをランク５とした。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とした。また、ランク４に比べて白点が多く認められて問題あるほど目立つレベルをランク３とした。また、ランク３に比べて白点が多く認められるレベルをランク２とした。また、白点が画像全体に認められ、ランク２よりも更に悪いレベルをランク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。参考までに、白点の出現性についての各ランクの黒ベタ画像を図１０に示す。

以上の「第２転写実験」の結果を、次の表３に示す。なお、何れの評価においても、ユーザーに提供できる画質の許容レベルは、ランク４以上である。
表３の実験番号１に示されるように、１ドットあたりのトナー付着量が十分な量になる通常モードでは、交流電圧の周波数ｆを５００［Ｈｚ］にした条件で、紙表面の凹部へのトナー転写性が十分に発揮されている（ランク４．５）。これに対し、実験番号３に示されるように、１ドットあたりのトナー付着量が少なくなるトナーセーブモードにおいて、５００［Ｈｚ］の周波数ｆの条件では凹部へのトナー転写性が十分に発揮されなくなる（ランク３）。周波数ｆ＝５００［Ｈｚ］の条件で実現される２次転写ニップ内のトナーの往復移動回数では、凹部に転移するトナー粒子の数を十分な量まで増加させることができないからである。

表３における実験番号３に示されるように、トナーセーブモードであっても、周波数ｆを１０００［Ｈｚ］にすると、紙表面の凹部へのトナー転写性が十分に発揮されるようになる（ランク４）。周波数ｆを５００［Ｈｚ］から１０００［Ｈｚ］に増加させると、単位時間あたりにおけるトナー粒子の往復移動回数が２倍になる。このように往復移動回数を増加させたことで、少ないトナー付着量であっても、２次転写ニップ内で凹部内に転移するトナー粒子の数を十分な量まで増加させることができるようになるのである。

なお、周波数ｆについては、上述した「周波数条件式」を満足させつつ、十分な凹部へのトナー転写性が得られる範囲で、できるだけ小さな値に留めることが望ましい。

次に、本発明者らが行った「第３転写実験」について説明する。
「第２転写実験」では、２次転写バイアスの直流成分を−１．２［ｋＶ］の定電圧制御で出力したが、「第３転写実験」では、かかる定電圧制御と、直流成分を−４０［μＡ］で一定にする定電流制御との２通りを採用した。また、周波数ｆについては、通常モードでは５００［Ｈｚ］に設定した。また、トナーセーブモードでは、５００［Ｈｚ］、１０００［Ｈｚ］の２通りを採用した。そして、常温常湿度環境下（以下、ＭＭ環境という）と、低温低湿環境下（以下、ＬＬ環境という）とでそれぞれ、通常モードやトナーセーブモードでの連続プリントテストを実施した。

この結果を、次の表４に示す。
表４の実験番号４と実験番号５との比較からわかるように、通常モードのＭＭ環境では、定電圧制御と定電流制御とでそれぞれ、凹部トナー転写性としてランク４．５という良好な結果が得られた。但し、実験番号６と実験番号７との比較からわかるように、通常モードであっても、ＬＬ環境になると、直流成分の制御方式によっては凹部トナー転写性が許容範囲を外れてしまう。具体的には、定電流制御ではランク４．５という良好な凹部トナー転写性が得られるのに対し、定電圧制御では凹部トナー転写性がランク２．５と非常に悪化してしまう。

また、実験番号９に示されるように、トナーセーブモードで且つＬＬ環境という非常に条件の悪い場合であっても、定電流制御を採用し且つ周波数ｆを１０００［Ｈｚ］まで引き上げることで、ランク４という良好な凹部転写性が得られている。よって、１ドットあたりのトナー付着量に応じて周波数ｆを設定するとともに、直流成分の制御方式として定電流制御を採用することで、トナー付着量や環境にかかわらず、紙表面の凹凸に起因する濃淡パターンの発生を抑えることができる。

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。
実施形態に係るプリンタは、図示しない制御装置がプリンタ内の各機器の駆動を制御したり、各種の演算処理を行ったりする。そして、制御装置は、ユーザーからの命令に基づいて、通常モードと、１ドットあたりのトナー付着量を通常モードよりも少なくするトナーセーブモードとを切り替えて実施するようになっている。

トナーセーブモードにおいて、１ドットあたりのトナー付着量を通常モードよりも少なくする方法としては、感光体の静電潜像と、現像装置の現像ロールとの電位差である現像ポテンシャルを通常モードよりも小さくする方法が挙げられる。また、現像ポテンシャルを小さくする方法としては、現像ロールに印加する現像バイアスを小さく方法や、感光体に対する潜像書込強度（露光量）を小さくする方法が挙げられる。

制御装置は、通常モードの実行時には、２次転写バイスの直流成分を定電流制御で出力しつつ、交流成分を５００［Ｈｚ］の周波数ｆで出力する。これに対し、トナーセーブモードの実行時には、２次転写バイアスの直流成分を定電流制御で出力しつつ、交流成分を１０００［Ｈｚ］の周波数ｆで出力する。直流成分の電流値や交流成分のＶｐｐは、例えば「第３転写実験」と同様である。

かかる構成では、周波数ｆを比較的高くすることによる転写チリの発生を抑えつつ、トナーセーブモードを実施するときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

なお、２次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方法として、交流成分の周波数ｆを高くする方法を採用した例について説明したが、往復移動回数に影響を及ぼすパラメータとして、周波数ｆとは異なるものを採用してもよい。例えば、同じ周波数ｆであっても、プロセス線速ｖを低下させるほど、往復移動回数を増加させることが可能である。よって、トナー付着量を少なくするほど周波数ｆを高くする方法に代えて、トナー付着量を少なくするほどプロセス線速ｖを遅くする方法を採用してもよい。この場合、プロセス線速ｖを遅くすることに起因する画像形成時間の長期化を抑えつつ、トナーセーブモードを実施するときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

つまり、往復移動回数に影響を与える制御パラメータの変更によって往復移動回数を増加させる移動回数調整処理を実施することで、次のような効果を奏することができる。即ち、往復移動回数を比較的高くするように制御パラメータを設定することによる不具合を抑えつつ、トナーセーブモードを実施するときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

また、１ドットあたりのトナー付着量を調整する付着量調整処理として、通常モードとトナーセーブモードとの切り替え処理を行う例について説明したが、付着量調整処理として、かかる切り替え処理とは別のものを実施するようにしてもよい。例えば、中間調の表現方法として、いわゆる面積階調ではなく、１ドット毎の多値階調を採用することが挙げられる。１ドットあたりのトナー付着量を調整することで、複数の階調を表現する方法である。

また、単位面積あたりのトナー付着量として、１ドットあたりのトナー付着量を調整する例について説明したが、１〜数ドットというかなり狭い領域であれば、その領域単位でのトナー付着量を調整する構成にも、本発明の適用が可能である。例えば、トナーセーブモードにおいて、ベタトナー像について１ドット飛ばしでドットを間引くことで、２ドットユニット領域におけるトナー付着量を減らす構成にも、本発明の適用が可能である。

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においては、トナー像を担持する像担持体（例えば中間転写ベルト３１）と、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段（例えば画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、及び光書込ユニット８０）と、前記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（例えばニップ形成ローラ３６）と、交番電界からなる転写電界を前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に形成する転写電界形成手段（例えば２次転写バイアス電源３９）とを備え、前記像担持体上のトナー像を前記転写ニップ（例えば２次転写ニップ）に挟み込んだ記録シート（例えば記録紙Ｐ）に転写する際に、トナー像中のトナーを記録シートの表面と像担持体の表面との間で往復移動させる画像形成装置において、前記トナー像形成手段によって形成されるトナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量を調整する付着量調整処理と、前記トナー像のトナー付着量を少なくするにつれて、前記転写ニップ内でのトナーの往復移動回数に影響を与える制御パラメータの変更によって前記往復移動回数を増加させる移動回数調整処理とを実施する制御手段（例えば制御装置）を設けたことを特徴とするものである。

かかる構成においては、トナー像のトナー付着量を比較的少なくする場合に、制御パラメータの変更によって転写ニップ内でのトナーの往復移動回数を増加させることで、転写ニップ内で記録シート表面の凹部内に転移するトナー粒子の数をより増加させる。これにより、トナー像のトナー付着量を比較的少なくするときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

なお、既に述べたように、転写ニップ内でのトナーの往復移動回数を比較的多くするように制御パラメータを変更した場合、それに伴って不具合を引き起こすことがある。例えば、往復移動回数に影響を及ぼす制御パラメータとして、転写バイアスの交流成分の周波数ｆを採用した場合、周波数ｆを高くするほど、転写チリを引き起こし易くなる。また、制御パラメータとして、プロセス線速ｖを採用した場合、プロセス線速ｖを遅くして往復移動回数を増加させるほど、画像形成時間を長期化させてしまう。そこで、本発明においては、往復移動回数を比較的高くする値で制御パラメータを固定するのではなく、トナー像のトナー付着量を少なくするにつれて往復移動回数を増加させるように制御パラメータを変更する。これにより、制御パラメータを前述のように固定することによる不具合を抑えつつ、トナー像のトナー付着量を比較的少なくするときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記トナー付着量を少なくするにつれて、前記移動回数調整処理にて、前記制御パラメータとしての前記交番電界の周波数を高くすることで、前記往復移動回数を増加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ものである。かかる構成では、交番電界の周波数を比較的高くすることに起因する転写チリの発生を抑えつつ、トナー像のトナー付着量を比較的少なくするときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、前記付着量調整処理にて、トナー付着量を基準付着量に調整したり、トナー節約モード（例えばトナーセーブモード）実行時の節約用付着量に調整したり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ものである。かかる構成では、トナーセーブモードを実行するときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの何れかにおいて、前記転写電界形成手段として、転写電源（例えば２次転写バイアス電源３９）から直流電圧と交流電圧とを出力することで前記転写電界を形成し、且つ前記直流電圧を定電流制御で出力するもの、を用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、環境にかかわらず、トナー像のトナー付着量を比較的少なくするときにおける濃淡パターンの発生を抑えることができる。

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：画像形成ユニット（トナー像形成手段の一部）
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次転写バイアス電源（転写電界形成手段）
８０：光書込ユニット（トナー像形成手段の一部）
Ｐ：記録紙（記録シート）

特開２０１２−６３７４６号公報

Claims (4)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記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と、交番電界からなる転写電界を前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に形成する転写電界形成手段とを備え、前記像担持体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際に、トナー像中のトナーを記録シートの表面と像担持体の表面との間で往復移動させる画像形成装置において、
   前記トナー像形成手段によって形成されるトナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量を調整する付着量調整処理と、前記トナー像のトナー付着量を少なくするにつれて、前記転写ニップ内でのトナーの往復移動回数に影響を与える制御パラメータの変更によって前記往復移動回数を増加させる移動回数調整処理とを実施する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記トナー付着量を少なくするにつれて、前記移動回数調整処理にて、前記制御パラメータとしての前記交番電界の周波数を高くすることで、前記往復移動回数を増加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。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   前記付着量調整処理にて、トナー付着量を基準付着量に調整したり、トナー節約モード実行時の節約用付着量に調整したり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。
4. 請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、
   前記転写電界形成手段として、転写電源から直流電圧と交流電圧とを出力することで前記転写電界を形成し、且つ前記直流電圧を定電流制御で出力するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。