JP2016156956A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電圧の転写方向への電圧の時間と、転写方向と逆方向の電圧の時間とを変更する場合でも、転写不良を低減して記録材上での良好な画像を得る。
【解決手段】像担持体３１と転写部材３６との当接で形成された転写ニップＮにおいて像担持体上のトナー像を記録材Ｐへ転写するために電圧を出力する転写バイアス出力手段３９と、転写バイアス出力手段を制御する制御部６０を有し、転写バイアス出力手段から出力される電圧は、少なくとも像担持体上のトナー像を記録材へ転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の戻し方向の電圧とが交互に切り替わるものであり、制御部は、電圧の１周期中における戻し方向の電圧が印加される時間をＡ、電圧の１周期の時間をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値を変更するとともに、Ａ／Ｂの値を小さくするほど、切り替わる電圧の周波数を小さくする。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、像担持体と対向する位置に形成される転写ニップに転写材を搬送し、転写バイアスを印加することで、像担持体の表面上のトナー像を転写材に転写している。かかる構成において、記録材として、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してしまう。この濃淡パターンは、記録材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、転写バイアスとして、交流電圧に対して直流電圧を重畳した重畳バイアスを転写バイアスとして印加する場合に、交流電圧の転写方向への電圧を転写方向と逆方向の電圧よりも長く印加することで、転写性を向上させることが知られている（例えば特許文献１）。

しかしながら、交流電圧の転写方向への電圧の時間と、転写方向と逆極性の戻し方向の電圧の時間とを変更する場合、すなわち、転写方向への電圧の時間と、交流電圧の１周期中における逆極性の戻し方向の電圧が印加される時間を変更する場合、周波数を考慮しないと、転写不良が発生する場合があるがわかった。
本発明は、転写方向への電圧の時間と、交流電圧の１周期中における逆極性の戻し方向の電圧が印加される時間を変更する場合でも、転写不良を低減して記録材上での良好な画像を得ることを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置では、トナー像を担持する像担持体と、像担持体に当接して転写ニップを形成する転写部材と、像担持体上のトナー像を転写ニップで記録材へ転写するために電圧を出力する転写バイアス出力手段と、転写バイアス出力手段を制御する制御部を有し、転写バイアス出力手段から出力される電圧は、少なくとも像担持体上のトナー像を記録材へ転写する際に、トナー像を像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧と、転写方向の電圧と逆極性の戻し方向の電圧とが交互に電圧切り替わるものであり、制御部は、電圧の１周期中における戻し方向の電圧が印加される時間をＡ、電圧の１周期の時間をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値を変更するとともに、Ａ／Ｂの値を小さくするほど、切り替わる電圧の周波数を小さくするように転写バイアス出力手段を制御することを特徴としている。

本発明によれば、電圧の１周期中における戻し方向の電圧が印加される時間Ａと電圧の１周期の時間Ｂを変更する場合でも、周波数を考慮するので、転写不良を低減して記録材上での良好な画像を得ることができる。

本発明にかかる画像形成装置の一形態であるプリンタの概略構成図。 図１のプリンタにおけるＫ用の画像形成ユニットの概略構成を示す拡大図。 図１に示すプリンタの制御系の一形態を示すブロック図。 ２次転写バイアスの周波数を変更する一構成例を示すブロック図。 制御部によって制御されて転写バイアス出力手段から出力される２次転写バイアスの電圧波形の一形態を示す図。 逆極性の電圧時間／電圧１周期時間の変化と転写バイアスの周波数を変化させたときの比較例と実施例１，２の内容を示す図。 逆極性の電圧時間／電圧１周期時間の変化と転写バイアスの周波数を変化させたときの比較例と実施例１，２の転写性の評価結果を示す図。 逆極性の電圧時間だけを変化させたときの記録材の凹部での転写性の確認結果を示す図。 画像形成装置で用いる２次転写用の転写バイアス出力手段と電圧供給の別な形態を示す拡大図。 画像形成装置で用いる転写用の転写バイアス出力手段と電圧供給の別な形態を示す拡大図。 画像形成装置で用いる転写用の転写バイアス出力手段と電圧供給の別な形態を示す拡大図。 画像形成装置で用いる転写用の転写バイアス出力手段と電圧供給の別な形態を示す拡大図。

以下、本発明を適用した画像形成装置となる、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図面を用いて説明する。図１は、本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、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つの作像部となる画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。プリンタは、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、制御部６０を備えている。

４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、Ｋは、画像形成物質となる互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のトナーを用いる以外は同様の構成になっている。このため、Ｋトナー像を形成するための画像形成ユニット１Ｋを例に画像形成ユニットの構成を説明する。図２に示すように、画像形成ユニット１Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２Ｋ、ドラムクリーニング装置３Ｋ、帯電装置６Ｋ、現像装置８Ｋ等を備えている。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とされていて、それら構成要素を同時に交換可能に構成されている。

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、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の表面を一様帯電させるものである。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させる。より詳しくは、約−６５０［Ｖ］に一様に帯電させる。本実施形態において、帯電バイアスには直流電圧（直流成分）に交流電圧（交流成分）を重畳したものを採用している。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、帯電チャージャによる帯電方式を採用してもよい。

帯電装置６Ｋで一様帯電せしめられた感光体２Ｋの表面は、光書込ユニット８０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、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、後述する中間転写体でありベルト状の像担持体たる中間転写ベルト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表面から掻き取り、クリーニングブレード５Ｋで転写残トナーを感光体２Ｋ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は、除電装置で残留電荷が除電されることで初期化されて次の画像形成に備えられる。

現像装置８Ｋは、現像剤担持体としての現像ローラ９Ｋと現像剤撹拌部材としての第１スクリュー部材１０Ｋと第２スクリュー部材１１Ｋを主に備えていている。現像装置８Ｋは、現像ローラ９Ｋと第１スクリュー部材１０Ｋと第２スクリュー部材１１Ｋとがケーシング１２Ｋによって支持されていて、回転駆動するように構成されている。
現像ローラ９Ｋは、ケーシング１２Ｋに設けられた開口を通じて、感光体２Ｋと対向していて、第１スクリュー部材１０Ｋから供給されるＫトナーを感光体２Ｋとの対向位置にある現像領域に搬送する。現像ローラ９Ｋ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、現像ローラ９Ｋ上のＫトナーは感光体２Ｋの静電潜像に転移して、静電潜像をＫトナー像に現像する。
図１に示すＹ、Ｍ、Ｃ用の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃにおいても、Ｋ用の画像形成ユニット１Ｋと同様にして、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ上にＹ、Ｍ、Ｃのトナー像をそれぞれ形成する。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には、潜像書込手段としての光書込ユニット８０が配設されている。光書込ユニット８０は、パーソナルコンピュータ等の外部端末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ー光により、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。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採用してもよい。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの下方には、転写ユニット３０が配設されている。転写ユニット３０は、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次転写部材となる１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ、転写部材としてのニップ形成ローラ３６、ベルトクリーニング装置３７等を備えている。
無端状の中間転写ベルト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、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋによって張架されている。本実施形態において、中間転写ベルト３１は、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、図１において反時計回り方向に無端移動する。

１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋは、無端移動する中間転写ベルト３１をそれぞれ感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋとの間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面と、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋとが当接する部位にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋには、１次転写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、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。Ｙ用の感光体２Ｙの表面に形成された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上に移動して１次転写される。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。この４色重ね合わせのトナー像は、あるカラー印刷時に形成され、単色印刷の場合には、特定の色のトナー像だけが特定の感光体から中間転写ベルト３１上に転写される。
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、転写チャージャや転写ブラシなどを１次転写部材として採用してもよい。

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の表面とが当接する部位に転写ニップとして２次転写ニップＮが形成されている。図１に示す例では、ニップ形成ローラ３６が接地されていて、２次転写裏面ローラ３３には転写バイアス出力手段としての２次転写用の電源３９によって電圧としての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３０の下方には、記録材Ｐを複数枚重ねた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、最上位の記録材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、その記録材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。レジストローラ対１０１は、中間転写ベルト３１上の４色重ね合わせトナー像又は特定色のトナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動され、記録材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で記録材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又は特定色のトナー像は、２次転写電界やニップ圧の作用によって記録材Ｐ上に一括２次転写されて、記録材Ｐの白色と相まってフルカラートナー像又は特定色のトナー像となる。

２次転写ニップＮよりも記録材搬送方向下流側となる図１中右側方には、定着装置９０が配設されている。定着装置９０は、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。フルカラー又は特定色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９０内に送り込まれ、定着ニップに搬送されることで、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れて、フルカラー画像または特定色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材Ｐは、定着後搬送路を経由した後、機外へと排出される。

２次転写ニップＮを通過した後の中間転写ベルト３１には、記録材Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは中間転写ベルト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。

電源３９は、２次転写ニップＮ内に挟み込んだ記録材Ｐに対して中間転写ベルト３１上のトナー像を転写するために電圧である２次転写バイアスを出力するものである。電源３９は、少なくとも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（直流成分）に交流電圧（交流成分）を重畳せしめた重畳バイアスと、直流電流（直流成分）のみの２次転写バイアスを出力する構成とされている。
２次転写バイアスの供給形態としては、図１に示す形態に限定されるものではなく、電源３９からの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。すなわち、図１に示すように、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。

２次転写バイアス（重畳バイアス）の供給形態としては、２次転写裏面ローラ３３やニップ形成ローラ３６の何れか一方に印加するものに限定されるものではない。例えば、個別に設けた２つの電源の一方から直流電圧を何れか一方のローラに印加するとともに、他方の電源から交流電圧を他方のローラに印加するようにしてもよい。
２次転写バイアスの供給形態としては、「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」とを２次転写裏面ローラ３３またはニップ形成ローラ３６の一方のローラに切替えて供給可能としても良い。
２次転写バイアスの供給形態としては、「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」とを切替える場合は、次のようにする。個別に設けた一方の電源から「直流電圧＋交流電圧」を何れか一方のローラに供給可能とし、個別に設けた他方の電源から「直流電圧」を他方のローラに供給可能として、適宜電圧供給を切替えるようにしてもよい。
２次転写ニップＮに対する２次転写バイアスの供給形態としては様々あるが、この場合の電源としては、図１に示す電源３９のように「直流電圧＋交流電圧」を供給できるものや、「直流電圧」と「交流電圧」とを個別に供給できるもの、「直流電圧＋交流電圧」と「直流電圧」を１つの電源で切替えて供給できるものなど、その供給形態に対応させて適宜選択して用いればよい。

電源３９から出力される２次転写バイアスとしては、定電圧制御あるいは、定電流制御をして出力するようにしてもよい。定電圧制御とは、電源３９が出力する電圧の大きさを一定にする制御である。定電流制御とは、電源３９が出力する電流の大きさを一定にする制御である。これら定電圧制御及び定電圧制御は、例えば制御部６０によって電源３９の出力を制御することで達成することができる。
電源３９は、直流電圧だけからなる電圧を出力して第１のモードとしての直流転写モードと、直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を出力する第２のモードとしての交流転写モードに切替え可能な構成としている。プリンタは、電源３９の交流電圧の出力をオン／オフすることでモード切替えが可能とされている。この電源３９のオン／オフ制御は、制御部６０によって行われる。
たとえば、記録材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。このため、直流転写モードにして、２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを印加する。また、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、交流転写モードにして、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。すなわち、使用する記録材Ｐの種類（記録材Ｐの表面凹凸の大きさ）に応じて、２次転写バイアスを直流転写モードと交流転写モードに切替え可能としてもよい。

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Ｎ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上のトナーを記録材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Ｎ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、記録材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。

本プリンタにおいて、２次転写バイアスの直流成分は、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）、すなわち、直流成分の電圧たる時間平均電圧値（時間平均値Ｖａｖｅ）と同じ値である。電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）とは、電圧波形の１周期にわたる積分値を、１周期の長さで割った値である。

ところで、記録材Ｐとして、ザラ紙の１つである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を画像中に発生させ易くなる。このため、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ことが既に知られている。
しかし重畳バイアスを２次転写バイアスとして印加する場合に、記録材表面の凹部上に形成された画像箇所に複数の白点が発生し易くなることを本発明者は発見した。このため、特許文献１において、２次転写バイアスの交流バイアスの像担持体側から記録材側に転写させる転写方向の電圧を、転写方向の電圧と逆極性の戻し方向の電圧（以下「逆極性の電圧」よりも長く印加することで、凹凸紙における転写性が向上することを提案している。すなわち、逆極性の電圧が印加される時間をＡ、交互に印加される電圧の１周期の時間をＢとしたとき、Ａ／Ｂを変化させることを提案している。
白点発生の検証については、特許文献１の段落００５７〜００６１において明らかにされ、Ａ／Ｂを変更することで白点の発生を抑えられる点については、特許文献１の段落００６２〜００７３において既に明らかにされている周知なことなので、ここでの説明は省略する。本実施形態において、Ａ／Ｂの値はデューティー比である。
ここで、本発明者は、Ａ／Ｂを変化させる実験を行っていたところ、Ａ／Ｂを変化させる際に、周波数を適切な値にしないと記録材Ｐの凹部への転写不良を起こすことを見出した。
そこで、本実施形態に係るプリンタでは、中間転写ベルト３１上のトナー像を記録材Ｐへ転写する際に、トナー像を中間転写ベルト３１側から記録材Ｐ側に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戻し方向の電圧とが交互に切り替わる交流電圧を用いる２次転写バイアスの周波数を変更するようにした。すなわち、２次転写バイアスの１周期中における逆極性の電圧が印加される時間をＡ、２次転写バイアスの１周期の時間をＢとしたとき、Ａ／Ｂ（デューティー比）の値を変更するとともに、Ａ／Ｂの値を小さくするほど、切り替わる２次転写バイアスの周波数を小さくするように構成した。

図３は、プリンタの制御系の一部を示すブロック図である。同図において、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。プリンタ全体の制御を司る制御部６０には、様々な構成機器やセンサ類が通信可能に信号線を介して接続されているが、図３においては、本プリンタの特徴的な構成に関連する構成機器だけを示している。
操作パネル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ていて、タッチパネルの画面に画像表示可能であり、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付け、入力情報を制御部６０に送信する機能を備えている。
１次転写電源８１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ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。２次転写用の電源３９は、２次転写ニップＮに供給する２次転写バイアスを出力するものである。本実施形態では、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。この電源３９は、制御部６０によってその出力が制御される。なお、ここでは、電源３９の出力制御にプリンタ全体の動作を制御する制御部６０を用いているが、制御部の形態としては、プリンタ全体の動作の制御部とは個別に、電源３９の出力制御用の制御部を設けた形態であっても良い。

本実施形態においては、２次転写バイアスの交流成分における電圧の時間平均値Ｖａｖｅが、同じく交流成分の最大値と最小値の中心電圧値（電圧の最大値と最小値の中心値）Ｖｏｆｆよりも転写側であることを前提としている。それを実現するためには、交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆを挟んで転写方側の面積よりも、戻し方向側の面積の方が小さい波形にする必要がある。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周期の長さで割った値である。使用する電源３９からの電圧の最大値を戻しピーク値Ｖｒ、最小値を転写方向ピーク値Ｖｔとしたとき、転写に用いる電圧の最大値Ｖｒと最小値Ｖｔの差をピークツウピーク電圧値Ｖｐｐとする。

図４は、２次転写バイアスの周波数を変更する一構成例を示すブロック図である。プリンタは、電源３９から出力される電圧の周波数を変更可能な周波数変更手段６１を備え、ている。電源３９は、直流電源３９Ａと交流電源３９Ｂを備えている。交流電源３９Ｂは、インバータなどの周波数変更手段６１を介して直流電源３９Ａの出力側と接続されている。直流電源３９Ａと交流電源３９Ｂと周波数変更手段６１はそれぞれ信号線を介して制御部６０と接続されていて、制御部６０によって制御されるように構成されている。制御部６０は、電源３９を制御することで、２次転写バイアスである「直流電圧」又は「直流電圧＋交流電圧」を切替るとともに、周波数変更手段６１を制御することで、２次転写バイアスの「交流電圧」の周波数を変化する。

次に電源３９から出力される波形パターンについて説明する。図５は、２次転写バイアスの波形パターンの一例を示す。図５に示す波形パターンは、矩形波であって、中間転写ベルト３１上のトナー像を記録材Ｐへ転写する際に、トナー像を中間転写ベルト３１側から記録材Ｐ側に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戻し方向の電圧とが交互に切り替わるものである。そして、電圧の１周期中における戻し方向の電圧が印加される時間をＡ、電圧の１周期の時間をＢとしたとき、Ａを変更することで、Ａ／Ｂ（デューティー比）の値を変更可能にしたものである。

（実験１）
以下、図５に示す波形パターンを用いた実験について説明する。
この実験には、株式会社リコー製、ＩｍａｇｉｏＭＰＣ７５００の構成を使用した。この実験では、装置の電源は用いずに外部の電源から２次転写バイアス（２次転写用の電圧）を印加するようにした。なお、２次転写バイアスの電源３９としては、ファンクションジェネレーター（横河電機ＦＧ３００）で重畳電圧の波形を作り、それをアンプ（Ｔｒｅｋ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ａｍｐｌｉｆｉｒ Ｍｏｄｅｌ１０／４０）で増幅して出力するものを用いた。中間転写ベルト３１にトナー像を転写する記録材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）と、レザック６６ ２１５ｋｇ紙（四六版連量）とを使用した。レザック６６は、（株）ＮＢＳリコー社製のＦＣ和紙タイプ「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。

実施例１，２と比較例の内容を図６に示す。比較例と実施例１，２においてＡ／Ｂの値の変化は同一としている。
（比較例）
比較例はＡ／Ｂの値を変化させるとともに、Ａ／Ｂの値に関わらず周波数を一定にしたものである。ここでは周波数を１０００Hzとした。
実施例１では、Ａ／Ｂの値を変化させるとともに周波数も変更した。具体的には、Ａ／Ｂの値が小さくなるにつれて周波数を１０００Hzから段階的に小さくし、最終的には５００Ｈｚまで下げた。
実施例２は、Ａ／Ｂの値を変化させるとともに周波数も変更した。具体的には、Ａ／Ｂの値が小さくなるにつれて、実施例１よりも小さい周波数帯において周波数を小さくした。ここでは、５００Ｈｚ〜４００Ｈｚまで段階的に下げた。
図７は、比較例と実施例１，２における凹凸状の記録材での転写性の評価結果を示す。
◎と○は転写不良なし、△は一部転写不良の発生あり、×は許容範囲外の転写不良ありの状態を示す。

図７から、実施例１，２において、Ａ／Ｂの値は小さい方が良好な画像が得られる傾向にあるが、比較例はＡ／Ｂがある値以下の場合に転写性が逆に悪化している。実施例１，２の条件においては、Ａ／Ｂの値が小さい方が転写性は向上し、比較例で破綻している条件Ａ／Ｂの値（０．１、０．０５）であっても良好な転写性が得られている。
すなわち、重畳バイアスからなる２次転写バイアス（電圧）の１周期中における逆極性の電圧が印加される時間であるＡと、電圧の１周期の時間であるＢの割合である、Ａ／Ｂの値を変更する場合、Ａ／Ｂの値を小さくするほど、切り替わる電圧の周波数を周波数変更手段６１で小さくするように周波数変更手段６１と電源３９とを制御することで、転写不良を低減して記録材Ｐ上での良好な画像を得ることができる。また、Ａ／Ｂの値を変更させたとき、Ａの値の変化が小さくなるように周波数を変化させるように制御部６０で電源３９と周波数変更手段６１の出力を制御するとよい。

Ａ／Ｂの値を変更のさせる方法としては、Ａを変更するのではなく、Ａ／Ｂの値を変更する際に、Ａの値を一定に保つように、周波数を小さくするように周波数変更手段６１と電源３９を制御部６０で制御してもよい。つまり、電圧の１周期中における戻し方向の電圧が印加される時間であるＡを一定にして、電圧の１周期の時間であるＢを延ばす、あるいは、１周期中における転写方向の電圧の印加時間を延ばすように電源３９を制御部６０で制御すればよい。

（実験２）
本実施形態の効果を発揮する原因解析のために以下の実験も行った。
この実験では、実試１で用いた株式会社リコー製、ＩｍａｇｉｏＭＰＣ７５００をプリンタとして使用し、記録材Ｐとしては、レザック１７５ｋｇに画像面積率１００％のベタ画像を、Ａを変更しながら転写し、同レザック紙の凹部のみの転写性を確認した。図８は、転写性の確認結果を示す。図８では、転写性を１−５の数値で段階的に評価している。評価内容は、１から５に向かう従い転写ランクが良い評価としている。

図８では、戻し方向の電圧が印加される時間であるＡの値がある値（時間０．０５）以下から凹部での転写ランクが低下し始めている。この原因はＡＣ交流バイアスにおける凹部転写性向上のメカニズムと関係する。すなわち、凹部の転写性向上のメカニズムは、特許文献１に既に記載されているように、一旦転写したトナーを逆電界によって再び中間転写ベルト３１に戻し、その他のトナーに衝突させて付着量を低減させるというものである。ここでＡの値が短い場合は、逆電界がかかる時間が短く、トナーが中間転写ベルト３１側に戻りきる前に転写方向の電界が印加されてしまい、トナー同士の衝突が発生しない。
一方、特許文献１に記載のようにＡ／Ｂの値は基本的に小さい方の転写性が良くなるため、できるだけ小さく設定したいが、それによってＡの値が小さくなりすぎると凹部に転写しない。このため上述したように交流電圧の周波数を小さくすることでＡの値を確保することができる。図８の評価結果から、Ａの長さは０．１ｍｓｅｃ以上するのが好ましいといえる。

本発明が適用される画像形成装置の形態としては、図１に示すものに限定されるものではない。本発明は、中間転写ベルト３１に代えて、ドラム形状の中間転写ドラムを用いる画像形成装置にも適用可能である。また、ニップ形成ローラ３６に代えて、転写部材としてベルト形状のニップ形成ベルトを用いる画像形成装置にも適用可能である。また、本発明は、感光体ドラムに当接して転写ニップを形成する転写ローラと、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して感光体ドラム上のトナー像を転写するために電圧を出力する電源と、電源からの出力を制御する制御部とを有する画像形成装置、いわゆる直接転写方式の画像形成装置にも適用可能である。

本発明が適用される画像形成装置の別な形態について説明する。図９に示す転写装置としての転写ユニット３０Ａは、転写ユニット３０に換えて画像形成装置に搭載可能なものである。この転写ユニット３０Ａでは、画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向配置した像担持体である中間転写ベルト３１の内側ループ内に配置された２次転写裏面ローラ３３に、転写部材として２次転写搬送ベルト３６Ｃを対向配置して接触させたものである。この形態では中間転写ベルト３１の移動方向が図１とは逆方向となっている。
２次転写搬送ベルト３６Ｃは駆動ローラ３６Aと従動ローラ３６Ｂに巻き掛けられていて、２次転写搬送手段３６０を構成している。中間転写ベルト３１と２次転写搬送ベルト３６Ｃは２次転写裏面ローラ３３と駆動ローラ３６Ａとの対向部において当接していて、２次転写ニップＮを形成している。２次転写搬送ベルト３６Ｃはレジストローラ対１０１によって２次転写ニップＮに向かって給紙された記録紙Ｐを受け取り搬送するものである。

本実施形態において、駆動ローラ３６Ａ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次転写バイアスを供給する電源３９によって２次転写バイアスが印加されている。この電源３９から供給される２次転写バイアスにより、２次転写ニップＮにおいて、中間転写ベルト３１に転写されたトナー像を中間転写ベルト３１から２次転写ベルト３６Ｃ側に向けて静電移動させる転写電界が形成される。中間転写ベルト３１上のトナー像は、２次転写電界やニップ圧の作用によって、２次転写ニップＮに進入した記録紙Ｐに転写される。
２次転写バイアスの印加形態としては、２次転写裏面ローラ３３に印加するものではなく、２次転写裏面ローラ３３を接地し、２次転写搬送手段３６０の構成としてバイアス供給ローラ３６Ｄを２次転写ベルト３６Ｃのループ内側に２次転写ベルト３６Ｃと当接させて配置し、バイアス供給ローラ３６Ｄと電源３９とを接続して、バイアス供給ローラ３６Ｄに２次転写バイアスを印加するようにしてもよい。

図１０に示す転写装置としての転写ユニット３０Ｂは、転写ユニット３０に換えて画像形成装置に搭載可能なものである。この転写ユニット３０Ｂは、画像形成ユニット１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｋに対向配置して、転写部材たる転写搬送ベルト３１０を複数のローラ部材に巻きけて配置したものである。転写搬送ベルト３１０は、図示しないレジストローラによって給紙された記録紙Ｐを吸着して後述の転写ニップＮ１に搬送するものであり、図中反時計周りに回転移動走行するように構成されている。転写搬送ベルト３１０のループの内側には、転写バイアスが電源３９からそれぞれ供給される転写ローラ３５０Ｍ、３５０Ｃ、３５０Ｙ、３５０Ｋが各色の感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋと対向するように配置されている。転写ローラ３５０Ｍ、３５０Ｃ、３５０Ｙ、３５０Ｋは、転写搬送ベルト３１０を各色の感光体にそれぞれ当接している。本実施形態では、各感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋと転写搬送ベルト３１０の当接部が転写ニップＮ１として形成されている。

本実施形態では、各感光体は接地されているのに対し、転写ローラ３５０Ｍ、３５０Ｃ、３５０Ｙ、３５０Ｋには、それぞれ電源３９によって転写バイアスが印加される。これにより、転写ニップＮ１においてトナー像を感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋから転写ローラ側に向けて静電移動させる転写電界が形成される。
記録紙Ｐは図右下側から搬送され、バイアスを印加された紙吸着ローラ３５１と転写搬送ベルト３１０の間を通過することで転写搬送ベルト３１０に吸着した後、各色の転写ニップＮ１へ搬送される。各感光体上の各色のトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって、転写ニップＮ１へ搬送された記録紙Ｐに順次転写され、記録紙Ｐにフルカラートナー像又は特定色のトナー像が形成される。
本実施形態では、転写ローラ３５０Ｍ、３５０Ｃ、３５０Ｙ、３５０Ｋにそれぞれ個別な電源３９から転写バイアスを印加するようにしたが、１つの電源３９から転写ローラ３５０Ｍ、３５０Ｃ、３５０Ｙ、３５０Ｋに分配するようにしてもよい。

上記実施形態では、本発明が適用される画像形成装置としてフルカラー画像を形成するものを前提に説明したが、本発明はカラー画像を形成するものに限定されるものではない。例えば、図１１に示すように単色、例えばブラックの画像形成ユニット１Ｋが備えるブラックの感光体２Ｋに対して転写部材として転写ローラ３５２を対向配置したモノクロの画像形成装置に適用することもできる。
転写ローラ３５２は、ステンレスやアルミニウム等からなる芯金上に導電性のスポンジからなる抵抗層が積層されて構成されている。抵抗層の表面にフッ素樹脂等からなる表層を設けてもよい。
転写ローラ３５２と感光体２Ｋとは当接していて、両者の間に転写ニップＮが形成されている。感光体２Ｋは接地されているのに対し、転写ローラ３５２には、電源３９によって転写バイアスが印加される。これにより、転写ローラ３５２と感光体２Ｋとの間に、感光体２Ｋに形成されているトナー像を感光体２Ｋから転写ローラ３５２側に向けて静電移動させる転写電界が形成される。感光体２上のトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって転写ニップＮ２に向けて送り出された記録紙Ｐに転写される。

図１２に示す形態は、１つの感光体２Ｋに対向配置されて接触する転写部材として転写搬送ベルト３５３を用いたものである。転写搬送ベルト３５３は駆動ローラ３５４と従動ローラ３５５との間に巻き掛けられて支持され、駆動ローラ３５４によって図中矢印で示す方向に移動するように構成されている。転写搬送ベルト３５３は、駆動ローラ３５４と従動ローラ３５５との間の位置で感光体２Ｋとその一部が当接していて、転写ニップＮ３を形成している。転写搬送ベルト３５３は、転写ニップＮ３に向かって給紙された記録紙Ｐを受け取り搬送するものである。
転写搬送ベルト３５３のループ内側には、転写バイアスローラ３５６とバイアスブラシ３５７とが配置されている。これら転写バイアスローラ３５６とバイアスブラシ３５７は、転写ニップＮ３よりもベルト移動方向の下流側の位置で、転写搬送ベルト３５３の内側に当接するように配置されている。

本実施形態では、感光体２Ｋは接地されているのに対し、転写バイアスローラ３５６とバイアスブラシ３５７には、電源３９によって転写バイアスが印加されている。これにより、転写ニップＮ３においてトナー像を感光体２Ｋから転写搬送ベルト３５３側に向けて静電移動させる転写電界が形成される。感光体２Ｋ上のトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって、転写搬送ベルト３５３により搬送されて転写ニップＮ３に進入した記録紙Ｐに転写される。
本実施形態では、転写バイアスローラ３５６とバイアスブラシ３５７の両方を備え、それぞれ転写搬送ベルト３５３に接触するように設けたが、これら転写バイアスローラ３５６とバイアスブラシ３５７は必ずしも両方必要なわけではなく、いずれか一方だけを設ける形態であってもよい。また、転写バイアスローラ３５６またはバイアスブラシ３５７は転写ニップＮ３の直下に設けてもよい。

このように図９から図１２に示した形態においても、画像形成装置の制御部６０によって２次転写バイアス、あるいは転写バイアスを、電圧としての重畳バイアスからなる２次転写バイアス（転写バイアス）の１周期中における逆極性の電圧が印加される時間であるＡと、電圧の１周期の時間であるＢの割合である、Ａ／Ｂの値を変更する場合、Ａ／Ｂの値を小さくするほど、切り替わる電圧の周波数を小さくするように電源３９を制御することで、転写不良を低減して凹凸のある記録紙Ｐ上での良好な画像を得ることができる。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、画像形成装置としては、プリンタではなく、複写機、ファクシミリ単体、あるいは、複写機、プリンタ、ファクシミリ、スキャナのうちの少なくとも２つの機能を備えた複合機であってもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

２Ｋ、３１、３１０ 像担持体
３６、３６Ｃ、３５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）３５２、３５６、３５７ 転写部材
３９ 転写バイアス出力手段（電源）
６０ 制御部
６１ 周波数変更手段
Ａ 転写方向の電圧と逆極性の戻し方向の電圧が印加される時間
Ｂ ２次転写バイアス（電圧）の１周期の時間
Ｎ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３ 転写ニップ
Ｐ 記録材

特開２０１３−１２７５９２号公報

Claims (6)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に当接して転写ニップを形成する転写部材と、
   前記像担持体上のトナー像を前記転写ニップで記録材へ転写するための電圧を出力する転写バイアス出力手段と、
   前記転写バイアス出力手段を制御する制御部を備え、
   前記転写バイアス出力手段から出力される電圧は、少なくとも前記像担持体上のトナー像を前記記録材へ転写する際に、前記トナー像を前記像担持体側から記録材側に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戻し方向の電圧とが交互に切り替わるものであり、
   前記制御部は、前記電圧の１周期中における前記戻し方向の電圧が印加される時間をＡ、前記電圧の１周期の時間をＢとしたとき、Ａ／Ｂの値を変更するとともに、Ａ／Ｂの値を小さくするほど、前記切り替わる電圧の周波数を小さくする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記Ａ／Ｂの値を変更したとき、前記Ａの値の一定に保つように、前記周波数を小さくする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記Ａ／Ｂの値を変更させたとき、Ａの値の変化が小さくなるように前記周波数を変化させる請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記Ａの長さは、０．１ｍｓｅｃ以上である請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記転写バイアス出力手段から出力される電圧の周波数を変更可能な周波数変更手段を備え、
   前記制御部は、前記周波数変更手段を制御して前記切り替わる電圧の周波数を変化させる請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記転写バイアス出力手段から出力される電圧は、直流成分と交流成分を重畳したものである請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。

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