JP5930371B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

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及び画像形成方法に関するものである。

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。

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。

しかしながら、かかる構成の画像形成装置において、低温低湿の環境下にて、記録シートの表面の凹部で十分な画像濃度を得ようとすると、放電に起因する白点を発生させてしまうことがわかった。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。この金属板を接地した状態で、透明基板２１０に対して、図２に示される転写バイアスを印加した。

図２の転写バイアスは、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐの交流電圧に、オフセット電圧Ｖｏｆｆの直流電圧が重畳されることによって得られるものである。オフセット電圧Ｖｏｆｆは、正弦波状の転写バイアスにおける山側のピーク値と谷側のピークとの間の中心値と同じ値になり、図示の例ではマイナス極性になっている。また、波形がデューティ比５０［％］の正弦波であるので、１周期における平均電位はオフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値になっている。このような２次転写バイアスを、図１における透明基板２１０に印加すると、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。

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３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４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。

転写実験装置では、図示のように透明基板２１０の方面にトナー層２１６を形成したが、実機では、透明基板２１０の代わりに、樹脂製で中抵抗の中間転写ベルトの表面にトナー像を担持させている。この中間転写ベルトは、低温低湿環境下では、中温中湿環境下に比べて、電気抵抗を上昇させる。このため、低温低湿環境下では、中温中湿環境下に比べて、転写バイアスのピークツウピーク電圧の値を大きくしないと、中間転写ベルトの表面と記録シートとの間に有効な転写電界を形成することができない。そこで、ピークツウピーク電圧の値を大きくすることで、低温低湿環境下でもシート表面の凹部で十分な画像濃度を得ようとしたところ、放電に起因する白点を発生させてしまったのである。

かかる白点は、次のようにして発生したものである。即ち、図２に示される転写バイアスは、中間転写ベルトの裏面に当接している２次転写ローラに印加される。実機の２次転写ニップでは、ベルト裏面に当接している２次転写ローラと、ベルトおもて面に当接しているニップ形成ローラとの間に中間転写ベルトが挟み込まれている。そして、図２に示される転写バイアスの値はそのまま、転写バイアスが印加される２次転写ローラと、接地されているニップ形成ローラとの間の電位差となる。図２において、送りピーク値Ｖｔは、転写バイアスがトナー粒子をベルト側から記録シート側に送り出す極性（実験例ではマイナス極性）になっているときの最大値（絶対値）である。これに対し、同図に示される戻しピーク値Ｖｒは、転写バイアスがトナー粒子を記録シート側からベルト側に引き戻す極性（実験例ではプラス極性）になっているときの最大値である。図示のように、転写バイアスとして正弦波のものを用いる場合には、トナーを最終的にベルト側から記録シート側に転移させるために、送りピーク値Ｖｔの絶対値を戻しピーク値Ｖｒの絶対値よりも大きくする必要がある。このため、２次転写ローラとニップ形成ローラとの電位差の最大値が、送りピーク値Ｖｔと同じ値になる。低温低湿環境下において２次転写ニップ内で有効な転写電界が得られる値までピークツウピーク電圧Ｖｐｐを大きくすると、送りピーク値Ｖｔが大きくなり過ぎて、中間転写ベルトと記録シートとの間で放電が発生する。そして、画像における放電発生箇所が白く抜けて白点になってしまうのである。

本発明者らは、更なる研究により、転写バイアスとして、図２に示される正弦波状のものに代えて、図５に示される矩形波状のものを採用することで、低温低湿環境下においても、白点を発生させることなく、シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られることを見出した。図５において、送り時間Ｔｔは、転写バイアスが１周期内で２次転写ニップ内のトナー粒子をベルト側から記録シート側に送る極性（実験例ではマイナス極性）になっている時間である。また、戻し時間Ｔｒは、転写バイアスがトナー粒子を記録シート側からベルト側に引き戻す極性（実験例ではプラス極性）になっている時間である。図示のように、送り時間Ｔｔを戻し時間Ｔｒよりも長くすると、２次転写ニップ内のトナー粒子を１周期内でベルト側から記録シート側に向けて移動させる時間がより長くなる。これにより、トナーの転写効率がより高まることから、より小さなピークツウピーク電圧でトナーを２次転写することが可能になる。このような矩形波からなる転写バイアスを採用することで、白点を発生させない程度の値にピークツウピーク電圧を留めつつ、シート表面の凹部で十分な画像濃度を得ることができた。

ところが、このような矩形波からなる転写バイアスを採用しても、低画像面積率の画像を連続出力すると、シート表面の凹部の画像濃度を徐々に低下させていき、やがて凹部の画像濃度不足を引き起こしてしまうことがわかった。

そこで、本発明者らは、更なる研究を行ったところ、その画像濃度不足は次のようにして発生していることがわかった。即ち、低画像面積率の画像を連続出力すると、現像装置内において、トナーの消費量が少ない状態でトナーの撹拌が長期間に渡って繰り返されるため、トナー粒子が徐々に劣化してくる。劣化したトナーは、中間転写ベルトとの付着力を高めるため、ベルトから記録シートに転移し難くなる。但し、低画像面積率の連続出力中であっても、シート表面の凸部では良好な画像濃度が得られていることから、凹部の画像濃度不足は、電界強度の不足によるものではない。シート表面の凹部から中間転写ベルトの表面に逆戻りしたトナー粒子がベルト上のトナー層にぶつかって、新たにトナー層から離脱するようになるトナー粒子の数がごく少量になることから、最終的な凹部へのトナー転移量が不足してしまうのである。

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、次のような画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。即ち、低温低湿環境下で低画像面積率の画像を連続出力しても、記録シート表面の凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度を得るとともに、白点の発生を抑えることができる画像形成装置等である。

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、前記像担持体に当接して転写ニップを形成するニップ形成部材と、前記像担持体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の転写バイアスとして、前記像担持体に担持されたトナー像中のトナー粒子を、前記転写ニップ内で前記像担持体とこれに密着している記録シートとの間で往復移動させつつ、相対的に像担持体側から記録シート側に移動させるように、出力値を周期的に変動させるものを出力する電源とを備え、前記転写ニップ内で前記像担持体上のトナー像を前記記録シートに転写する画像形成装置において、前記転写バイアスとして、電位を示す縦軸と時間を示す横軸との２次元平面に表される電位波形の１周期波形が、前記転写ニップ内でトナー粒子を像担持体側から記録シート側に向かう方向である正方向に移動させ続けるための第１波形部と、自らの１周期内出現時間が前記第１波形部の１周期内出現時間よりも短くなるように、前記第１波形部に続いて出現する第２波形部とからなり、且つ、前記第２波形部が、少なくとも、前記転写ニップ内でトナー粒子を記録シート側から像担持体側に向けて逆方向に移動させるための第１逆方向部、これに続いて出現し、前記転写ニップ内でトナー粒子を前記正方向に移動させるための第１正方向部、及びこれに続いて出現し、前記転写ニップ内のトナー粒子を前記逆方向に向けて移動させるための第２逆方向部を具備するもの、を出力させるように、前記電源を構成したことを特徴とするものである。

本発明においては、第１波形部、及びこれに続く第２波形部の繰り返しからなる転写バイアスの１周期が、第１波形部の出現時間と第２波形部の出現時間とを合算した値になる。この１周期において、転写ニップ内でトナー粒子を像担持体側から記録シート側に向けて正方向に移動させ続けるための第１波形部の出現時間は、第２波形部の出現時間よりも長くなっている。このような転写バイアスは、立ち下がり矩形パルスの送り時間Ｔｔを、立ち上がり矩形パルスの戻し時間Ｔｒよりも長くした図５の矩形波からなる転写バイアスと同様に、２つの波形部の出現時間を等しくする場合に比べてより小さなピークツウピーク電圧でトナーを転写することが可能になる。これにより、ピークツウピーク電圧を比較的小さな値に留めて白点の発生を抑えつつ、有効な強度の転写電界を転写ニップ内に形成することで、シート表面の凸部で十分な画像濃度を得ることができる。

また、この発明においては、少なくとも、第１逆方向部、第１正方向部、及び第２逆方向部を具備している第２波形部が、転写ニップ内でシート表面の凹部内に転移しているトナー粒子を、第１逆方向部によって像担持体表面上のトナー層に戻した後、第１正方向部によってシート表面の凹部内に再転移させてから、第２逆方向部によって像担持体表面上のトナー層に再び戻す。これにより、シート表面の凹部内に転移しているトナー粒子を、像担持体表面上のトナー層に対して少なくとも２回ぶつける。よって、シート表面の凹部内に転移しているトナー粒子を像担持体表面上のトナー層に対して１回しかぶつけることができない図５の立ち上がり矩形パルスに比べて、２倍以上のトナー粒子をシート表面の凹部内に転移させるようになることから、後述する実験で本発明者らが明らかにしたように、低画像面積率の画像を連続出力しても、シート表面の凹部において十分な画像濃度を得ることができる。

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。 正弦波状の重畳バイアスからなる転写バイアスの波形を示す波形図。 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。 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。 １周期波形が立ち下がり矩形パルス及び立ち上がり矩形パルスからなり、且つ送り時間Ｔｔを戻し時間Ｔｒよりも長くした矩形波状の転写バイアスの波形を示す波形図。 実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタのＫ用の画像形成ユニットを示す拡大構成図。 転写実験装置を示す概略構成図。 ２次転写バイアスとして、正弦波からなるものを採用した場合における凹部濃度再現性、凸部濃度再現性、及び白点抑制性の評価結果を示す表。 ２次転写バイアスとして、戻し時間比が５０％未満である矩形波からなるものを採用した場合における凹部濃度再現性、凸部濃度再現性、及び白点抑制性の評価結果を示す表。 実施形態に係るプリンタの２次転写バイアスの波形を示す波形図。 変形例の２次転写バイアスの波形を示す波形図。 実施例に係るプリンタの２次転写バイアスの波形を示す波形図。 同波形の第２波形部における第１正方向部の出現タイミングにおける２次転写ニップ内でのトナーの挙動を示す拡大模式図。 同波形の第２波形部における第２逆方向部の出現タイミングにおける２次転写ニップ内でのトナーの挙動を示す拡大模式図。

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６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７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］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。本実施形態では、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る。感光体２Ｋの表面のうち、レーザー光の照射を受けた部分は電位を減衰させることで、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。

先に示した図６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、電位センサ３８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。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６０［μｍ］である。また、体積抵抗率は１ｅ９［Ωｃｍ］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。

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、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、約３Ｅ７Ω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、記録シート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シート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、その記録シート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シート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、挟み込んだ記録シート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、記録シート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シート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シートＰ上に一括２次転写され、記録シート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シート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１ｅ６［Ω］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。

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、心金の径は約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、２次転写バイアスとして、所定の周期で繰り返される複数のパルス波からなるものを出力することができる。２次転写バイアス電源３９の出力端子は、２次転写裏面ローラ３３の芯金に接続されている。２次転写裏面ローラ３３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、ニップ形成ローラ３６については、その芯金を接地（アース接続）している。

なお、２次転写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を接地してもよい。２次転写バイアスを２次転写裏面ローラ３３の芯金に印加する場合には、２次転写バイアスの波形の１周期における平均電位を、トナーの帯電極性と同じ極性（実施形態ではマイナス極性）にする。かかる極性の平均電位により、トナー粒子を２次転写裏面ローラ３３に対して静電的に反発させて、２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に送る。これに対し、実施形態とは異なり、２次転写バイアスをニップ形成ローラ３６の芯金に印加する場合には、平均電位を、トナーの帯電極性とは逆極性にする。かかる極性の平均電位により、トナー粒子をニップ形成ローラ３６に向けて引き寄せて、２次転写裏面ローラ３３側からニップ形成ローラ３６側に送る。

記録シート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、繰り返しパルスからなるもの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、記録シート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シート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シート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。

次に、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、実施形態にかかるプリンタと同様の構成のプリンタ試験機を用意した。このプリンタ試験機における２次転写電源３９としては、直流電圧のみならず、様々な波形の繰り返しパルスも出力可能とするように、トレック社製交直両用アンプリファイア（１０/４０ａ）、とエヌエフ回路ブロック社製任意波形発生装置（ＷＦ１９７４）１１０Ｂとを組み合わせたものを用いた。

実験においては、現像剤として、平均粒径が６．８［μｍ］である一般的な不定形トナー粒子（ポリエステル系）からなるマイナス帯電性のトナーと、平均粒径が５５［μｍ］であるキャリア粒子からなるキャリアとを混合したものを使用した。また、記録シートとしては、特殊製紙株式会社製の「レザック６６」２６０ｋｇ紙（凹凸差の最大値が約１５０μｍ）を使用した。感光体２Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ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、２８２［ｍｍ／ｓ］に設定した。

［第１プリントテスト］
２次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを２次転写裏面ローラ３３に印加しながら、黒ベタ画像を出力した。直流電圧の値を徐々に大きくしていきながら、それぞれの電圧値の条件で出力した黒ベタ画像の画像濃度を測定した。すると、直流電圧を大きくしていくに従って画像濃度も増加したが、直流電圧を大きくし過ぎると、２次転写ニップ内で激しい放電が発生して画像が得られなくなった。また、得られた黒ベタ画像は、何れもシート表面の凸部は黒く視認できるものの、凹部には殆どトナーが付着していなかった。つまり、シート表面の凹部において著しい画像濃度不足が認められた。

［第２プリントテスト］
次に、２次転写バイアスとして、図２に示されるような正弦波状の波形が得られる重畳バイアスからなるものを２次転写バイアス電源３９から出力しながら、黒ベタ画像を形成した。重畳バイアスの直流成分であるオフセット電圧Ｖｏｆｆについては、−２０００［Ｖ］に設定した。また、交流成分の周波数については、５００［Ｈｚ］に設定した。また、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐについては、１０００、２０００、３０００、４０００［Ｖ］の４通りを採用した。何れの場合においても、オフセット電圧Ｖｏｆｆが−２０００［Ｖ］であることから、転写バイアスの１周期内において、極性がプラスになることはない。転写バイアスの値は、マイナス極性の値であるか、あるいは０になる。このような２次転写バイアスでは、２次転写ニップのトナー粒子に対して、ベルト側からシート表面側に向かう静電気力のみを付与し、シート表面側からベルト側に向かう静電気力を付与することはない。

それぞれのピークツウピーク電圧Ｖｐｐの条件で黒ベタ画像を出力したが、何れにおいても、シート表面の凹部における画像濃度不足はほとんど改善されなかった。

［第３プリントテスト］
２次転写バイアスの波形や周波数については、第２プリントテストと同様に設定した。オフセット電圧Ｖｏｆｆについては、第２プリントテストよりも小さい−１０００［Ｖ］に設定した。また、ピークツウピーク電圧については、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００、１００００［Ｖ］の８通りを採用した。何れの場合においても、ピーク値の絶対値よりもオフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値（１０００）が小さいことから、１周期内において、２次転写バイアスの値がマイナス極性とプラス極性とで切り替わる。よって、１周期内において、２次転写ニップのトナー粒子に対して、ベルト側からシート表面側に向かう静電気力と、シート表面側からベルト側に向かう静電気力との両方を切り替えて付与することになる。１周期内における平均電位は、オフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ−１０００になり、これはマイナス極性の値であることから、１周期全体としては、トナーに対して、ベルト側からシート表面側に向かう静電気力を付与する。これにより、トナー粒子がベルト表面からシート表面に転移する。

それぞれのピークツウピーク電圧の条件で黒ベタ画像を出力したところ、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを５０００［Ｖ］以下に設定した条件では、シート表面の凹部が画像濃度不足となった。これに対し、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを６０００、７０００［Ｖ］に設定した条件では、シート表面の凹部において十分な画像濃度が得られた。但し、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを８０００、９０００、１００００［Ｖ］に設定した条件では、凹部内で十分な画像濃度が得られるものの、２次転写ニップ内で局所的な放電を発生させることに起因する白点（局所放電痕）を発生させてしまった。

シート表面の凹部で画像濃度不足を引き起こしたピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝５０００［Ｖ］という条件では、戻しピーク値Ｖｒ＝１５００［Ｖ］、送りピーク値Ｖｔ＝−３５００［Ｖ］になる。そして、シート表面の凸部では十分な画像濃度が得られていることから、−３５００［Ｖ］という送りピーク値Ｖｔであっても、トナー粒子をベルト側からシート側に移動させる電界の強度は十分であることになる。

一方、シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られたピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝６０００［Ｖ］という条件では、戻しピーク値Ｖｒ＝２０００［Ｖ］、送りピーク値Ｖｔ＝−４０００［Ｖ］になる。Ｖｐｐ＝５０００［Ｖ］の場合と比較すると、戻しピーク値Ｖｒが５００［Ｖ］だけプラス側にシフトし、且つ送りピーク値Ｖｔが５００［Ｖ］だけマイナス側にシフトしている。２つのシフトのうち、少なくとも何れか一方が、凹部濃度再現性に有利に働いたことになる。

先の第２プリントテストに着目すると、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを４０００［Ｖ］に設定した条件では、送りピーク値Ｖｔを−４０００［Ｖ］にしている。この条件でもシート表面の凹部で十分な画像濃度が得られなかったことから、第３プリントテストにおいて、戻しピーク値Ｖｒが１５００［Ｖ］から２０００［Ｖ］に５００［Ｖ］だけプラス側にシフトしたことが、凹部で十分な画像濃度が得られた原因になっていることになる。つまり、シート表面の凹部で十分な画像濃度を得るためには、戻しピーク値Ｖｒをある程度大きくしなければならないことがわかった。

［転写実験］
本発明者らは、特殊な転写実験装置を作製した。図８は、この転写実験装置を示す概略構成図である。同図において、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。

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。

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。

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。

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、シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られる転写バイアス条件を調べてみた。トナーとしては、平均粒径６．８［μｍ］のＹトナーで、Ｋトナーを少量混入したものを用いた。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。

転写実験装置では、記録シート２１４の裏面に当接している金属板２１５に対して転写バイアスを印加しているため、トナー粒子をシート表面に転移させるバイアス極性が、実施形態に係るプリンタとは逆のプラス極性になる。

転写バイアスの直流成分であるオフセット電圧Ｖｏｆｆを２００［Ｖ］に設定した。また、正弦波状の波形の交流成分における周波数を５００［Ｈｚ］に設定した。交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐを、４００〜２６００［Ｖ］の範囲において、２００［Ｖ］ずつシフトさせた。それぞれのピークツウピーク電圧Ｖｐｐの条件で、トナー付着量＝０．４〜０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］のベタ画像を記録シート２１４に転写した。すると、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００［Ｖ］未満に設定した条件では、シート表面の凹部において画像濃度不足が生じた。これに対し、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００〜２２００［Ｖ］に設定した条件では、シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られた。また、ピークツウピーク電圧を２４００［Ｖ］以上に設定した条件では、局所放電による白点が発生してしまった。

シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られ、且つ白点が発生しないピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１６００［Ｖ］の条件において、顕微鏡２４２の焦点をガラス基板２１０上のトナーに合わせ、記録シート２１４の表面の凹部におけるトナーの挙動を観察した。すると、図１に示したように、交流成分の１周期目において、交番電界がトナー粒子を透明基板２１０側から記録シート２１４側に静電移動させる向きになると、トナー層２１６からシート表面の凹部に少量のトナー粒子が転移した。

次に、交番電界がシート表面の凹部内のトナー粒子を透明基板２１０側に逆戻りさせる向きになると、図３に示されるように、凹部内のトナー粒子が透明基板２１０上のトナー層２１６にぶつかる。その後、交流成分の２周期目において、交番電界がトナー粒子を透明基板２１０側から記録シート２１４側に静電移動させる向きになると、図４に示されるように、１周目よりも多くのトナー粒子がトナー層２１６からシート表面の凹部内に転移する。同様にして、トナー粒子の往復移動が繰り返される毎にシート表面の凹部内に転移するトナー粒子の量が増加していく。

ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１６００［Ｖ］よりも大きな値に設定した条件についても、トナーの挙動を同様にして観察したところ、同様にして、トナー粒子がシート表面の凹部内とトナー層２１６との間で往復移動を繰り返す毎に、凹部内に転移するトナー粒子が増加していく現象が確認された。白点が発生するほどピークツウピーク電圧Ｖｐｐを大きくした条件でも同様であった。これに対し、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００［Ｖ］未満に設定した条件では、シート表面の凹部とトナー層２１６との間でのトナー粒子の往復移動が観察されなかった。

このことから、シート表面の凹部とトナー層２１６との間でトナー粒子を往復移動させることが、凹部で十分な画像濃度を得るための条件になっていることがわかった。往復移動を繰り返す毎に、凹部内に転移するトナー粒子の数が増加するのは、次に説明する理由によるものと考えられる。即ち、まず、トナー層２１６からシート表面の凹部に少量のトナー粒子が転移する。その後、交番電界の向きの反転により、凹部内のトナー粒子がトナー層２１６上に戻り、トナー層２１６中のトナー粒子に対して衝突やファンデルワールス力や静電気力を変化させる作用を及ぼし、これにより、そのトナー粒子をトナー層２１６中に拘束する力が弱まる。その後、交番電界の向きが更に反転したときに、拘束力の低下したトナーがトナー層２１６中から離脱してシート表面の凹部内に転移する。その後、交番電界の向きが更に反転すると、先の周期よりも多くのトナー粒子が凹部内からトナー層２１６に逆戻りして、それぞれがトナー層２１６中のトナー粒子に対してトナー層２１６中に拘束する力を弱めるため、その後に交番電界が更に反転すると、更に多くのトナー粒子がトナー層２１６中からシート表面の凹部に転移する。このように、シート表面の凹部とトナー層２１６との間をトナー粒子が往復移動する毎に、凹部内に転写するトナー粒子の数が増えていく。実機においても、同様の原理で、ベルト表面とシート表面の凹部との間でトナー粒子が往復移動する毎に、凹部内に転移するトナー粒子の数が増加していると考えられる。

このようにしてシート表面の凹部で十分な画像濃度を得るためには、シート表面の凹部内に転移したトナー粒子をトナー層２１６に戻す必要がある。そして、そのためには、戻しピーク値Ｖｒをある程度大きな値にしなければならない。第３プリントテストにおいて、戻しピーク値Ｖｒを１５００［Ｖ］以下に設定した条件では、シート表面の凹部内のトナー粒子をベルト表面のトナー層に戻すことができていなかったのである。

これに対し、第３プリントテストにおいて、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを８０００［Ｖ］以上に設定した場合、即ち、送りピーク値Ｖｔの絶対値を５０００［Ｖ］以上に設定した場合には、シート表面の凹部内に十分量のトナー粒子を転移させる代わりに、次のような現象を発生させてしまったのである。即ち、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６との間で５０００［Ｖ］以上という高い電位差を発生させたことで、シート表面とベルト表面との間で局所放電を引き起こして白点を発生させてしまったのである。

［第４プリントテスト］
２次転写バイアスとして直流電圧だけからなるものを採用した第１プリントテストでは、マイナス極性の直流電圧の絶対値を徐々に大きくしていく過程で、絶対値を２０００まで大きくした時点で（直流電圧＝−２０００Ｖ）、シート表面の凸部の画像濃度が許容レベルまで上昇した。即ち、シート表面の凸部で十分な画像濃度を得るためには、直流電圧の絶対値を２０００［Ｖ］以上にする必要があった。これに対し、２次転写バイアスとして重畳バイアスを採用した第３プリントテストでは、直流成分であるオフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値を２０００［Ｖ］の半分である１０００［Ｖ］（Ｖｏｆｆ＝−１０００Ｖ）にした条件であっても、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られている。これは、シート表面の凸部においても、トナー粒子の往復移動に伴ってトナー層から凸部に転移するトナー粒子の数が増加していくからだと考えられる。

重畳バイアスを採用した場合に、凸部で十分な画像濃度が得られる最小限のオフセット電位Ｖｏｆｆの値を調べるために、第４プリントテストでは、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを一定にした条件で、オフセット電圧Ｖｏｆｆを変化させた。具体的には、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを７０００［Ｖ］に設定した。また、オフセット電圧Ｖｏｆｆを、０〜−２０００［Ｖ］の範囲で−２５０［Ｖ］ずつ変化させた。それぞれのオフセット電圧Ｖｏｆｆの条件で、黒ベタ画像を出力してシート表面の凸部の画像濃度を測定した。

すると、オフセット電圧Ｖｏｆｆを０〜−７５０［Ｖ］に設定した条件では、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られなかった。また、オフセット電圧Ｖｏｆｆを−１０００〜−１５００［Ｖ］に設定した条件では、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られた。また、オフセット電圧Ｖｏｆｆを−１５００〜−２０００［Ｖ］に設定した条件でも、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られた。但し、シート表面の凹部では十分な画像濃度が得られなかった。戻しピーク値Ｖｒが小さくなったことから、トナー粒子をシート表面の凹部とベルト上のトナー層との間で往復移動させることができなくなったせいだと考えられる。より詳しくは、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝７０００［Ｖ］で、オフセット電圧Ｖｏｆｆを−１５００［Ｖ］から−２０００［Ｖ］にすると、戻しピーク値Ｖｒが２０００［Ｖ］から１５００［Ｖ］に減少する。これにより、トナー粒子の往復移動が発生しなくなったのである。

以上の実験から、シート表面の凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度を得つつ、白点の発生を抑えるためには、次に列記する条件を具備させる必要があることがわかった。
（１）シート表面の凸部で十分な画像濃度を得るために、オフセット電圧Ｖｏｆｆの絶対値をある程度大きくする。
（２）シート表面の凹部で十分な画像濃度を得るために、戻しピーク値Ｖｒの絶対値をある程度大きくする。
（３）送りピーク値Ｖｔの絶対値を、白点を発生させない程度の小さな値にする。

［第５プリントテスト］
これまで説明してきた第１プリントテスト〜第４プリントテストは、中温中湿環境（温度２３℃、湿度５０％）で行ったが、第５プリントテストは、低温低湿環境（温度１０℃、湿度１５％）で行った。第４プリントテストと同様に、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られるオフセット電圧Ｖｏｆｆを調べた。具体的には、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを７０００Ｖに設定した。また、オフセット電圧Ｖｏｆｆを、０〜−６０００［Ｖ］の範囲で、−５００［Ｖ］ずつ変化させ、それぞれの条件で黒ベタ画像を出力してその画像濃度を測定した。

すると、オフセット電圧Ｖｏｆｆを０〜−４５００［Ｖ］に設定した条件では、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られなかった。また、オフセット電圧Ｖｏｆｆを−５０００〜−７０００［Ｖ］に設定した条件では、シート表面の凸部で十分な画像濃度が得られたが、シート表面の凹部の画像濃度が不足し、且つ白点が発生した。

次に、オフセット電圧Ｖｏｆｆをシート表面の凸部で十分な画像濃度が得られた値のうちの最小値である−５０００［Ｖ］に設定した。そして、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを７０００〜１５０００［Ｖ］の範囲で、１０００［Ｖ］ずつ変化させ、それぞれの条件で黒ベタ画像を出力し、その画像濃度を調べた。すると、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１４０００［Ｖ］以上にした条件で、シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られたが、白点が発生してしまった。つまり、低温低湿環境下では、図２に示されるような正弦波状の２次転写バイアスを採用しても、凹部濃度再現性と白点抑制性とを両立させることができないのである。これは、正弦波状の２次転写バイアスでは、低温低湿環境下において、シート表面の凸部や凹部でそれぞれ十分な画像濃度を得るために上記（１）及び（２）の条件を具備させると、上記（３）の条件を具備させることができなくなることを意味している。

［第６プリントテスト］
そこで、本発明者らは、２次転写バイアスとして、図５のような矩形波を採用してみた。この矩形波は、立ち上がり矩形パルスと、これの立ち上がり量と同じ立ち下がり量で立ち下がる立ち下がり矩形パルスとからなる交流成分に対して、直流成分であるオフセット電圧Ｖｏｆｆを重畳することによって得られたものである。立ち上がり及び立ち下がりの組み合わせからなる１周期における立ち下がり矩形パルスのデューティ比が５０［％］を超えていることから、５０［％］の場合とは異なり、オフセット電圧Ｖｏｆｆは、１周期における平均電位にはならない。平均電位Ｖａｖｅは、オフセット電圧Ｖｏｆｆよりも、マイナス極性側にシフトしている。デューティ比が５０［％］を超える立ち下がり矩形パルスの極性がマイナス極性だからである。

トナー粒子をシート表面からベルト表面に戻す立ち上がり矩形パルスの出現時間である戻し時間Ｔｒが、１周期Ｔに対して占める割合（戻し比率［％］）が小さくなるほど、平均電位Ｖａｖｅの絶対値が大きくなる。このような矩形波では、戻しピーク値Ｖｒや送りピーク値Ｖｔを変化させることなく、送り時間Ｔｔと戻し時間Ｔｒとの比率の調整により、ベルト表面からシート表面へのトナー粒子の転写性を変化させることができる。このような特性の波形としては、図５に示される矩形波に限らず、様々な波形がある。例えば、三角波や台形波などでも、送り時間Ｔｔと戻し時間Ｔｒとの比率の調整により、ベルト表面からシート表面へのトナー粒子の転写性を変化させることができる。なお、同転写性は、厳密には、送り時間Ｔｔと戻し時間Ｔｒとの比率よりも、０［Ｖ］を境にしたプラス側波形箇所の面積と、マイナス側波形箇所の面積との比率に対して良好な相関を示す。

低温低湿環境下（１０℃１５％）において、プリンタ試験機のプロセス線速を１７３［ｍｍ／ｓ］に設定した。また、交流の周波数を５００［Ｈｚ］に設定した。記録シートとしては、特殊製紙株式会社製の「レザック６６」１７５Ｋｇ紙（凹凸差の最大値が約１００μｍ）を使用した。マゼンタベタ画像とシアンベタ画像を重ね合わせた青ベタ画像を、オフセット電圧Ｖｏｆｆ、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ、及び平均電位Ｖａｖｅの組み合わせを様々に変化させながら、それぞれの条件でマゼンタベタ画像とシアンベタ画像を重ね合わせた青ベタ画像を出力した。そして、青ベタ画像の凸部の画像濃度、凹部の画像濃度、及び白点を、○：問題ない、△：やや問題がある、×：問題があるの３段階で評価した。

２次転写バイアスとして、正弦波からなるものを採用した場合と、図５に示される矩形波からなるものを採用した場合とで、前述のような評価をそれぞれ行った。正弦波を採用した場合の評価結果を、図９に示す。また、矩形波を採用した場合の評価結果を、図１０に示す。なお、これらの図における電圧の単位は［ｋＶ］である。また、矩形波としては、戻し時間比を４０［％］に設定したものを用いた。

図９に示されるように、低温低湿環境下において、正弦波からなる２次転写バイアスを採用した場合には、凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度が得られ、且つ白点を許容範囲に留め得る、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐと平均電位Ｖａｖｅとの組み合わせが、ごく僅かな組み合わせに限られてしまう。

これに対し、図５の矩形波からなる２次転写バイアスを採用した場合には、図１０に示されるように、凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度が得られ、且つ白点を許容範囲に留め得る、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐと平均電位Ｖａｖｅとの組み合わせが、非常に多くなる。このように、低温低湿環境下であっても、図５の矩形波を用いれば、凸部及び凹部の両方で十分な画像濃度を得つつ、白点の発生を抑えることができる。

ところが、図５の矩形波からなる２次転写バイアスを採用していても、画像面積率（記録シートの面積に対する画像面積の割合）＝５［％］という低画像面積率のテスト画像を連続出力したところ、シート表面の凹部の画像濃度が徐々に低下していき、やがて凹部の画像濃度不足を引き起こしてしまった。低画像面積率の画像を連続出力していると、現像に寄与することなく現像装置内で長期間に渡って滞留しながら撹拌されることによって劣化してしまうトナーの割合が増える。この劣化は、トナー粒子表面に添加された外添剤がトナー粒子内部に埋もれたり、トナー粒子表面から離脱したりすることによるものである。劣化したトナー粒子は、外添剤による表面微小突起が少なくなって、ベルト表面との接触面積を増大させることから、ベルト表面との付着力が大きくなってベルト表面から離脱し難くなる。このため、転写不良を起こし易くなる。但し、シート表面の凸部では十分な画像濃度が得られていたことから、凸部では転写不良を起こしておらず、且つ転写電界の強度不足も起こっていない。凹部の画像濃度だけ不足したのは、凹部とベルト表面との間のトナー粒子の往復移動が活発に行われなくなったからである。

ピークツウピーク電圧Ｖｐｐや平均電位Ｖａｖｅを様々な値に変更してみたが、どの電圧条件でも、凹部の画像濃度不足は改善されなかった。

［第７プリントテスト］
第７プリントテストでは、図１１に示される波形の２次転写バイアスと似た特性の２次転写バイアスを採用した。図１１に示される２次転写バイアスの一周期波形は、第１波形部Ｐｓ１と第２波形部Ｐｓ２とからなる。第１波形部Ｐｓ１は、送りピーク値Ｖｔを送り時間Ｔｔ１だけ持続させる波形であり、２次転写ニップ内でトナー粒子をベルト側から記録シート側に向けて正方向に移動させ続けるためのものである。また、第２波形部Ｐｓ２は、周期Ｔ内において、第１波形部Ｐｓ１よりも短い時間で出現する。

図１１に示される２次転写バイアスにおいて、第２波形部Ｐｓ２は、２次転写ニップ内でトナー粒子を記録シート側からベルト側に向けて逆方向に移動させるための第１逆方向部（値は戻しピーク値Ｖｒ）、これに続いて出現し、２次転写ニップ内でトナー粒子を正方向に移動させるための第１正方向部（値は送りピーク値Ｖｔ）、及びこれに続いて出現し、２次転写ニップ内のトナー粒子を逆方向に向けて移動させるための第２逆方向部（値は戻しピーク値Ｖｒ）を具備している。また、第２逆方向部に続いて出現し、２次転写ニップ内のトナー粒子を正方向に向けて移動させるための第２正方向部、及びこれに続いて出現し、２次転写ニップ内のトナー粒子を逆方向に向けて移動させるための第３正方向部も具備している。以下、図１１に示される２次転写バイアスのように、第１波形部Ｐｓ１及び第２波形部Ｐｓ２の組み合わせを１周期とし、且つ、第２波形部Ｐｓ２に逆方向部を少なくとも２つ具備する波形を、「基本特殊波形」という。

低温低湿環境下（１０℃１５％）において、プリンタ試験機のプロセス線速を１７３［ｍｍ／ｓ］に設定した。記録シートとしては、特殊製紙株式会社製の「レザック６６」１７５Ｋｇ紙を使用した。２次転写バイアスとして、まず、図５の矩形波からなるものを採用した。この２次転写バイアスにおいて、周波数＝５００［Ｈｚ］、戻し比率＝４０［％］、ピークツウピークＶｐｐ＝［１２ｋＶ］、平均電位Ｖａｖｅ＝５［ｋＶ］に設定した。画像面積率＝５％のテスト画像を連続出力したところ、凹部の画像濃度が徐々に低下していき、やがて凹部の画像濃度不足を引き起こしてしまった

次に、２次転写バイアスとして、第２波形部Ｐｓ２に逆方向部を２つだけ具備する「基本特殊波形」のものを採用した。かかる２次転写バイアスにおける第１波形部Ｐｓ１及び第２波形部Ｐｓ２からなる１周期波形の周期を、２［ｍｓ］に設定した。これは、周波数＝５００［Ｈｚ］に相当する。また、２次転写バイアスのピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１２［ｋＶ］、平均電位Ｖａｖｅ＝５［ｋＶ］に設定した。第２波形部Ｐｓ２の２つの逆方向部における戻し時間Ｔｒをそれぞれ０．４［ｍｓ］に設定した。これにより、１周期に対する戻し総時間（Ｔｒ×２）の比率である戻し比率を４０［％］にした。

画像面積率＝５％以下のテスト画像を連続出力したところ、多量の連続出力の過程で、シート表面の凹部における画像濃度低下は認められず、凹部において十分な画像濃度を長期に渡って安定して得ることができた。また、第２波形部Ｐｓ２に逆方向部を２つだけ具備する「基本特殊波形」の代わりに、第２波形部Ｐｓ２に逆方向部を４つだけ具備する「基本特殊波形」を採用して（戻し比率＝４０％）同様にテスト画像を連続出力したところ、凹部の画像濃度を更に濃くすることができた。また、第２波形部Ｐｓ２に逆方向部を８つだけ具備する「基本特殊波形」を採用して（個々の逆方向部の戻し時間Ｔｒを０．１［ｍｓ］ずつにして戻し比率を４０［％］した）同様のテスト画像を連続出力したところ、逆方向部を４つ設けた「基本特殊波形」と同様の画像濃度をシート表面の凹部で得ることができた。

このように、低温低湿環境下で低画像面積率を連続出力する場合であっても、シート表面の凹部において十分な画像濃度が得られるようになったのは、次の理由による。即ち、「基本特殊波形」では、第１波形部Ｐｓ１、及びこれに続く第２波形部Ｐｓ２からなる１周期波形における周期Ｔが、第１波形部Ｐｓ１の出現時間と、第２波形部の出現時間とを合算した値になる。この周期Ｔにおいて、２次転写ニップ内でトナー粒子をベルト側から記録シート側に向けて正方向に移動させ続けるための第１波形部Ｐｓ１の出現時間は、第２波形部Ｐｓ２の出現時間よりも長くなっている。このような２次転写バイアスは、立ち下がり矩形パルスの送り時間Ｔｔを、立ち上がり矩形パルスの戻し時間Ｔｒよりも長くした図５の矩形波からなる転写バイアスと同様に、２つの波形部の出現時間を等しくする場合に比べてより小さなピークツウピーク電圧Ｖｐｐでトナーを転写することが可能になる。これにより、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを比較的小さな値に留めて白点の発生を抑えつつ、有効な強度の２次転写電界を２次転写ニップ内に形成することで、シート表面の凸部で十分な画像濃度を得ることができる。

また、「基本特殊波形」の第２波形部Ｐｓ２は、少なくとも、第１逆方向部、第１正方向部、及び第２逆方向部を具備している。このような第２波形部Ｐｓ２が、２次転写ニップ内でシート表面の凹部内に転移しているトナー粒子を、第１逆方向部によってベルト表面上のトナー層に戻した後、第１正方向部によってシート表面の凹部内に再転移させてから、第２逆方向部によってベルト上のトナー層に再び戻す。これにより、シート表面の凹部内に転移しているトナー粒子を、ベルト表面上のトナー層に対して少なくとも２回ぶつける。よって、シート表面の凹部内に転移しているトナー粒子をベルト上のトナー層に対して１回しかぶつけることができない図５の立ち上がり矩形パルスに比べて、低画像面積率の画像を連続出力しても、シート表面の凹部において十分な画像濃度を得ることができる。

なお、図１１に示される波形のように、逆方向部が矩形波になっている「基本特殊波形」を採用する代わりに、図１２に示されるように、逆方向部が三角波になっている「基本特殊波形」を採用しても、同様の効果を得ることができる。

特許文献２には、２次転写バイアスとして、トナー粒子を、中間転写ベルトから記録シートに向けて正方向に静電移動させるパルス波と、逆方向に静電移動させるパルス波とを繰り返す交番電圧として、周期的に振幅を変動させるものを採用した画像形成装置が記載されている。かかる構成では、前者のパルス波の面積を増やして転写効率を高めるためにはオフセット電圧を大きくする必要があるため、放電による白点を発生させ易くなってしまう。よって、低温低湿環境下で低画像面積率の画像を連続出力する場合には、シート表面の凹部で画像不足を引き起こしたり、白点を引き起こしたりする。

［第８プリントテスト］
「基本特殊波形」の２次転写バイアスであってもにおいても、１周期内における平均電位Ｖａｖｅについては、トナーをベルト側からシート側に移動させる極性（実験例ではマイナス極性）にする必要がある。オフセット電圧Ｖｏｆｆとピークツウピーク電圧Ｖｐｐとの組み合わせを変えることなく平均電位Ｖａｖｅを大きくするためには、戻し比率を小さくする必要がある。そして、戻し比率は、第２波形部Ｐｓ２内における戻し時間Ｔｒの累積によって決まる。個々の逆方向部の戻し時間が互いに同じである場合には、第２波形部Ｐｓ２内の逆方向部の数をｎと定義すると、戻し比率は「ｎ×戻し時間Ｔｒ／周期Ｔ」という式で求められる。この式からわかるように、一定の送り時間Ｔｔ（Ｔｔ＝Ｔ−戻し時間Ｔｒ）を確保しつつ、トナーの戻し回数ｎを増やすには、戻し時間Ｔｒを短くする必要がある。

「基本特殊波形」の２次転写バイアスにおいて、周波数を高くしていくと、第２波形部Ｐｓ２において、戻し時間Ｔｒの時間が、トナー粒子をシート表面の凹部内からベルト表面のトナー層に戻すのに必要な値よりも短くなって、トナー粒子をトナー層にぶつけることができなくなってしまう。すると、シート表面の凹部で画像濃度不足を引き起こしてしまう。

そこで、第８プリントテストでは、図１３に示されるような波形の２次転写バイアスを採用した。この波形も、少なくとも２つの逆方向部を第２波形部Ｐｓ２に具備する「基本特殊波形」であるが、第７プリントテストで採用された「基本特殊波形」とは、次に説明する点が異なる。即ち、第２波形部Ｐｓ２における１つ目の逆方向部である第１逆方向部の出現時間（Ｔｒ１）が、他の逆方向部の出現時間よりも長くなっている。また、第１逆方向部のピークの絶対値が、他の逆方向部におけるピークの絶対値よりも大きくなっている。

低温低湿環境下（１０℃１５％）において、プリンタ試験機のプロセス線速を１７３［ｍｍ／ｓ］に設定した。記録シートとしては特殊製紙株式会社製の「レザック６６」１７５Ｋｇ紙を使用した。そして、まず、比較対象として、図５の波形の２次転写バイアスを採用した。周波数＝５００［Ｈｚ］、戻し比率＝４０［％］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１２［ｋＶ］、平均電位Ｖａｖｅ＝５［ｋＶ］に設定した。そして、画像面積率＝５％以下のテスト画像を連続出力したところ、シート表面の凹部の画像濃度が徐々に低下していき、やがて凹部の画像濃度不足を引き起こした。

次に、２次転写バイアスとして、図１１の波形とは、次に説明する点だけが異なる波形のものを採用した。即ち、周期Ｔ＝２［ｍｓ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１２［ｋＶ］、平均電位Ｖａｖｅ＝５［ｋＶ］、逆方向部の数であるｎを４にし、それら逆方向部の戻し時間Ｔｒを０．０２［ｍｓ］に設定した。これにより、戻し比率を４０［％］にした。画像面積率＝５％以下のテスト画像を連続出力したところ、シート表面の凹部の画像濃度が徐々に低下していき、やがて凹部の画像濃度不足を引き起こした。

次に、２次転写バイアスとして、図１３の波形のものを採用した。Ｖｔ１＝−１０［ｋＶ］、Ｖｔ２＝−１．８［ｋＶ］、Ｖｒ１＝Ｖｒ２＝２［ｋＶ］、周期Ｔ＝２［ｍｓ］、Ｔｒ１＝０．２［ｍｓ］、Ｔｒ２＝０．０１ｍｓ、ｎ（第１逆方向部を除く逆方向部の数）＝４に設定した。画像面積率＝５％以下のテスト画像を連続出力したところ、長期間に渡ってシート表面の凹部で十分な画像濃度が得られた。

また、Ｖｔ２を−２．５［ｋＶ］に変更して、Ｖｔ２の絶対値をＶｒ２の絶対値よりも大きくした条件で同様のテストを行ったところ、シート表面の凹部の画像濃度がやや低下した。凹部内のトナー粒子をベルト上のトナー層に戻す静電力が減少したためである。

図１３の波形の２次転写バイアスを採用した場合、１周期における第２波形部Ｐｓ２の第１逆方向部が出現したタイミングでは、それまでシート表面の凹部内に転移していたトナー粒子がベルトに向けて逆戻りして、ベルト上のトナー層にぶつかる。そして、第２波形部Ｐｓ２の第１正方向部が出現したタイミングでは、図１４に示されるように、トナー層から離脱したトナー粒子がシート表面の凹部に向けて移動するが、完全に凹部内に進入する前に、波形が第１正方向部から第２逆方向部に切り替わる。第１正方向部の持続時間が第１逆方向部の持続時間よりも大幅に短いことから、トナー粒子が完全に凹部内に移行する前に、第１正方向部の持続が終了しまうのである。

第１正方向部から第２逆方向部に切り替わると、シート表面の凹部の途中まで進入していたトナー粒子が、図１５に示されるように、ベルトに向けて逆戻りしてベルト上のトナー層にぶつかる。このように、正方向に向けて静電移動したトナー粒子をシート表面の凹部内に完全に移行させる前に、電界の向きを正方向から逆方向に切り替えることで、ごく短時間のうちにトナー粒子をトナー層に繰り返しぶつけることができるようになる。

［第９プリントテスト］
低温低湿環境下（１０℃１５％）において、プリンタ試験機のプロセス線速を１７３［ｍｍ／ｓ］に設定した。記録シートとしては、特殊製紙株式会社製の「レザック６６」１７５Ｋｇ紙を使用した。２次転写バイアスとして、図１１の波形とは、次に説明する点だけが異なるものを採用した。即ち、第２波形部Ｐｓ２に逆方向部を４つだけ具備する点である。この２次転写バイアスにおいて、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１２［ｋＶ］、平均電位Ｖａｖｅ＝５［ｋＶ］に設定した。そして、戻し比率＝４０［％］、且つｎ＝４を満足させるという条件で、周期Ｔや戻し時間Ｔｒを様々に変化させて、テスト画像をテスト画像を出力した。すると、周期Ｔを５［ｍｓ］以上に設定した条件ではシート表面の凸部に周期的な濃度ムラが発生したが、周期Ｔを４［ｍｓ］以下に設定した条件ではシート表面の凸部に周期的な濃度ムラは発生しなかった。

中間転写ベルト３１の線速をｖ（ｍｍ／ｓ）、２次転写ニップのベルト移動方向の長さであるニップ幅をｄ（ｍｍ）で表すと、画像が２次転写ニップを通過する時間は「ｄ／ｖ（ｓ）」である。また、画像が２次転写ニップを通過する間に、２次転写バイアスの周期は、「ｄ／（ｖ×Ｔ）」回だけ発生する（以下、周期回数Ｎという）。線速ｖ＝１７３［ｍｍ／ｓ］、ニップ幅ｄ＝３ｍｍ、周期Ｔ＝５［ｍｓ］という条件では、周期回数Ｎは３．５［回］になる。そして、上述したように、この条件ではシート表面の凸部に周期的な濃度ムラが発生した。これに対し、周期Ｔ＝４［ｍｓ］という条件では、周期回数Ｎは４．３回となる。そして、この条件ではシート表面の凸部に周期的な濃度ムラが発生していない。よって、図１１のような波形の２次転写バイアスを採用した場合、周期回数Ｎが４回以上となるように周期Ｔを設定する必要があることがわかった。

これまでのプリントテストに鑑みて、実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写バイアスとして、図１１に示される特殊矩形波のものを出力するように、２次転写バイアス電源３９を構成している。

また、同プリンタに対してより特徴的な構成を付加した実施例に係るプリンタにおいては、２次転写バイアスとして、図１３に示される特殊矩形波のものを出力するように、２次転写バイアス電源３９を構成している。更には、２次転写バイアスとして、２次転写ニップに進入したシート箇所がニップ通過に要する時間であるニップ通過時間内で、第１波形部Ｐｓ１及び第２波形部Ｐｓ２の組み合わせを４回以上出現させるものを出力させるように、２次転写バイアス電源３９を構成している。

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］
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、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、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、像担持体に担持されたトナー像中のトナー粒子を、転写ニップ内で像担持体とこれに密着している記録シートとの間で往復移動させつつ、相対的に像担持体側から記録シート側に移動させるように、出力値を周期的に変動させるものを出力する電源（例えば２次転写バイアス電源３９）とを備え、転写ニップ内で像担持体上のトナー像を記録シートに転写する画像形成装置において、転写バイアスとして、電位を示す縦軸と時間を示す横軸との２次元平面に表される電位波形の１周期波形が、転写ニップ内でトナー粒子を像担持体側から記録シート側に向かう方向である正方向に移動させ続けるための第１波形部と、第１波形部よりも短い時間で出現する第２波形部とからなり、且つ、第２波形部が、少なくとも、転写ニップ内でトナー粒子を記録シート側から像担持体側に向けて逆方向に移動させるための第１逆方向部、これに続いて出現し、前記転写ニップ内でトナー粒子を前記正方向に移動させるための第１正方向部、及びこれに続いて出現し、転写ニップ内のトナー粒子を前記逆方向に向けて移動させるための第２逆方向部を具備するもの、を出力させるように、電源を構成したことを特徴とするものである。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、第１波形部及び第２波形部の組み合わせにおける平均電位が転写ニップ内でトナー粒子を正方向に向けて移動させる値になるバイアスを、転写バイアスとして出力させるように、電源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、転写ニップ内でトナー粒子を像担持体とシート表面との間で往復移動させつつ、相対的に像担持体からシート表面に静電移動させることができる。

［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、第２波形部の第１逆方向部として、第１正方向部よりも長時間に渡って出現するものを出力させるように、電源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、図１３を用いて説明したように、第１逆方向部でシート表面の凹部内から像担持体上のトナー層に確実に逆戻りさせたトナー粒子を、シート表面の凹部に完全に移行させずに細かく凹部とトナー層との間で往復移動させることで、ごく短い戻し時間ｔｒの設定であっても、トナー粒子を確実に繰り返しトナー層にぶつけることができる。

［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｃにおいては、第２波形部として、第１逆方向部の絶対値が、他の逆方向部の絶対値や、正方向部の絶対値よりも大きいものを出力させるように、電源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も、ごく短い戻し時間ｔｒの設定であっても、トナー粒子を確実に繰り返しトナー層にぶつけることができる。

［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、転写ニップに進入したシート箇所がニップ通過に要する時間であるニップ通過時間内で、第１波形部及び前記第２波形部の組み合わせを４回以上出現させるものを出力させるように、電源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、既に説明したように、シート表面の凸部における周期的な濃度ムラ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
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体
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（電源）

特開２００６−２６７４８６号公報 特開２０１０−２８１９０７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ニップ形成部材と、前記像担持体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の転写バイアスとして、前記像担持体に担持されたトナー像中のトナー粒子を、前記転写ニップ内で前記像担持体とこれに密着している記録シートとの間で往復移動させつつ、相対的に像担持体側から記録シート側に移動させるように、出力値を周期的に変動させるものを出力する電源とを備え、前記転写ニップ内で前記像担持体上のトナー像を前記記録シートに転写する画像形成装置において、
   前記転写バイアスとして、電位を示す縦軸と時間を示す横軸との２次元平面に表される電位波形の１周期波形が、前記転写ニップ内でトナー粒子を像担持体側から記録シート側に向かう方向である正方向に移動させ続けるための第１波形部と、自らの１周期内出現時間が前記第１波形部の１周期内出現時間よりも短くなるように、前記第１波形部に続いて出現する第２波形部とからなり、且つ、前記第２波形部が、少なくとも、前記転写ニップ内でトナー粒子を記録シート側から像担持体側に向けて逆方向に移動させるための第１逆方向部、これに続いて出現し、前記転写ニップ内でトナー粒子を前記正方向に移動させるための第１正方向部、及びこれに続いて出現し、前記転写ニップ内のトナー粒子を前記逆方向に向けて移動させるための第２逆方向部を具備するもの、を出力させるように、前記電源を構成し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、
   前記第１波形部及び前記第２波形部の組み合わせにおける平均電位が前記転写ニップ内でトナー粒子を前記正方向に向けて移動させる値になるバイアスを、前記転写バイアスとして出力させるように、前記電源を構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記第２波形部の前記第１逆方向部として、前記第１正方向部よりも長時間に渡って出現するものを出力させるように、前記電源を構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記第２波形部として、前記第１逆方向部の絶対値が、他の逆方向部の絶対値や、正方向部の絶対値よりも大きいものを出力させるように、前記電源を構成したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の画像形成装置において、
   前記転写バイアスとして、転写ニップに進入したシート箇所がニップ通過に要する時間であるニップ通過時間内で、前記第１波形部及び前記第２波形部の組み合わせを４回以上出現させるものを出力させるように、前記電源を構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. トナー像を担持する像担持体と、ニップ形成部材との当接によって転写ニップを形成しながら、前記像担持体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の転写バイアスとして、前記像担持体に担持されたトナー像中のトナー粒子を、前記転写ニップ内で前記像担持体とこれに密着している記録シートとの間で往復移動させつつ、相対的に像担持体側から記録シート側に移動させるように、値を周期的に変動させるものを電源から出力した状態で、前記像担持体上のトナー像を前記転写ニップ内で前記記録シートに転写することで、記録シートに画像を形成する画像形成方法において、
   電位を示す縦軸と時間を示す横軸との２次元平面に表される電位波形の１周期波形が、前記転写ニップ内でトナー粒子を像担持体側から記録シート側に向かう方向である正方向に移動させ続けるための第１波形部と、自らの１周期内出現時間が前記第１波形部の１周期内出現時間よりも短くなるように、前記第１波形部に続いて出現する第２波形部とからなり、且つ、前記第２波形部が、少なくとも、前記転写ニップ内でトナー粒子を記録シート側から像担持体側に向けて逆方向に移動させるための第１逆方向部、これに続いて出現し、前記転写ニップ内でトナー粒子を前記正方向に移動させるための第１正方向部、及びこれに続いて出現し、前記転写ニップ内のトナー粒子を前記逆方向に向けて移動させるための第２逆方向部を具備するもの、を前記転写バイアスとして採用したことを特徴とする画像形成方法。

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