JP6331261B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体と転写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画像形成装置に関する。

像担持体のトナー像を担持している面に当接して転写ニップを形成する二つの転写部材と、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持体上のトナー像を転写するための電圧又は電流を出力する電源を備えた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。特許文献１に記載の画像形成装置は、周知の電子写真プロセスにより、像担持体となるドラム状の感光体の表面にトナー像を形成する。感光体には、像担持体であり中間転写体でもある無端状の中間転写ベルトを当接させて転写ニップを形成している。そして、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転写する。中間転写ベルトに対しては、二つの転写部材の内の一方の転写部材となるニップ形成ローラ（２次転写ローラ）を当接させている。中間転写ベルトのループ内には、二つの転写部材の内の今一つの転写部材となる２次転写裏面ローラ（２次転写対向ローラ）を配設し、この２次転写裏面ローラとニップ形成ローラとの間に中間転写ベルトを挟み込んで、転写ニップを形成している。一般にループ内側の２次転写裏面ローラはアース接続されているのに対し、ループ外のニップ形成ローラに対しては電源から電圧または電流の供給している。これにより、２次転写裏面ローラとニップ形成ローラとの間、すなわち転写ニップに、トナー像を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転写ニップ内に送り込んだ記録材に対して、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転写する。

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では、転写電界を形成するために、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転写バイアスとして印加するように構成されている。特許文献１では、このような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ている。
しかしながら、特許文献１のように転写バイアスを印加すると、転写ニップにおいて、放電による異常画像やリークが発生することがある。

本発明は、転写ニップにおける放電による異常画像やリークの発生を防止することを、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は、ベルト状の像担持体と、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転写部材と、転写部材に対向するとともに、像担持体の裏面に接触して設けられる裏面部材と、転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して像担持体上のトナー像を転写するために極性が交互に切り替わるバイアスを裏面部材に供給する電源と、裏面部材よりも像担持体移動方向上流側において像担持体の裏面に接触するとともに、像担持体をおもて面側へ突き出すように配置された押出し部材とを有し、押出し部材は金属からなるローラであって、アースに接続されていて、裏面部材の電気抵抗は、転写部材の電気抵抗よりも大きいことを特徴としている。

本発明によれば、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転写部材に対向するとともに、像担持体の裏面に接触して設けられ極性が交互に切り替わるバイアスを印加する裏面部材の電気抵抗を、転写部材の電気抵抗よりも大きくすることで、転写部材の表面電位を下げることができるため、転写ニップ入口における転写部材の表面から転写材への放電による異常画像を防止することができる。また、転写部材の表面の電位を下げることができるため、転写部材の表面から裏面部材へ電流がリークするのを防止することができる。

本発明にかかる画像形成装置の第１の実施形態の概略構成図。 画像形成装置における２次転写ニップ近傍の構成を示す拡大図。 ２次転写ニップを形成する２つの転写部材の電気抵抗を変更した際の異常画像の発生状態の評価結果を示す図。 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次転写ニップの一例の構成を示す拡大図。 重畳バイアスからなる２次転写バイアスの波形を説明する図。 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願のトナーの挙動を示す拡大模式図。 比較例１における電源より出力される２次転写バイアスの波形を示す図。 実施例１における電源より出力される２次転写バイアスの波形を示す図。 実施例２における電源より出力される２次転写バイアスの波形を示す図。 実施例３における電源より出力される２次転写バイアスの波形を示す図。 実施例４における電源より出力される２次転写バイアスの波形を示す図。 比較例１の効果を示す図であり、戻し時間５０％の条件における記録材上の画像評価を示す図。 実施例１−２の効果を示す図であり、戻し時間４０％の条件における記録材上の画像評価を示す図。 実施例３の効果を示す図であり、戻し時間１６％の条件における記録材上の画像評価を示す図。 実施例４の効果を示す図であり、戻し時間１６％の条件における記録材上の画像評価を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第１の実施形態の概略構成図。 ２次転写ニップを形成する２つの転写部材の電気抵抗を変更した際の異常画像の発生状態の評価結果を示す図。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお各図面及び形態において、同一部材又は同一機能を有する部材には、基本的には同一の符号を付し、重複説明は適宜省略する。
各実施形態に共通の構成
図１は、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つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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、制御手段となる制御部６０とを備えている。

４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーを用いるが、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を例に説明すると、このユニットは、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。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、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の表面を一様帯電させる。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。本形態において、帯電バイアスには直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。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、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。中間転写ベルト３１は、無端のベルト部材で構成されている。

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などを有している。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で転写残トナーを感光体２Ｋ表面から掻き落とす。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、現像剤担持体となる現像ロール９Ｋを内包する現像部と、図示しないＫ現像剤を撹拌搬送する現像剤搬送部とを有している。現像剤搬送部には、複数の搬送部材としてのスクリュウ部材が配置されていて、各スクリュウ部材が回転することで、Ｋトナーを撹拌しながら、現像ロール９Ｋの回転軸線方向に沿って移動させて、現像ロール９Ｋの表面に対してＫ現像剤を供給する。
現像装置８Ｋには、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、Ｋ現像剤中のＫトナーの濃度を検知する。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所謂二成分の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。

このプリンタには、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像装置内にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の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用の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６０は、そのＲＡＭに、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の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用のトナー濃度検知センサからの各出力電圧値と、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用のＶｔｒｅｆとの差がそれぞれ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用のトナー補給手段を駆動する。これにより、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像装置内にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーが補給される。

現像ロール９Ｋは、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ものである。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１において、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のトナー像がそれぞれ形成される。
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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。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しながら、複数の光学レンズやミラーを介して各感光体に照射するものである。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、無端状の中間転写ベルト３１を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動させる転写ユニット３０が配設されている。転写ユニット３０は、像担持体たる中間転写ベルト３１の他に、駆動ローラ３２、転写部材としての２次転写裏面ローラ３３と、クリーニングバックアップローラ３４、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。そして、本形態では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、図１において反時計回り方向に無端移動せしめられる。

１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋは、無端移動せしめられる中間転写ベルト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、図示しない１次転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されている。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。
このようにしてＹトナー像が１次転写された中間転写ベルト３１は、その後、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過する。そして、感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上のＭ、Ｃ、Ｋのトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト３１上には４色重ね合わせのトナー像が形成される。

１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ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する弾性ローラで構成されている。１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋは、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの軸心に対し、それぞれの軸心を、約２．５［ｍｍ］づつベルト移動方向下流側にずらした位置を占めるように配設されている。本プリンタでは、このような１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋに対して、１次転写バイアスを定電流制御で印加する。なお、１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを１次転写部材として採用してもよい。

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とが当接する２次転写ニップ（転写ニップ）Ｎが形成されている。図１、図２に示す例では、ニップ形成ローラ３６は接地（アース）されているのに対し、２次転写裏面ローラ３３は、電源３９によって直流電圧に交流電圧を重畳せしめた重畳バイアスからなる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。
電源３９が出力する重畳バイアスの交流成分および直流成分は、それぞれ定電流制御してもよいし、定電圧制御してもよい。

２次転写ニップＮは、図２に白抜き矢印で示した接合ニップｎ１（軸間位置）と、これよりも比較的離れた位置でギャップを形成するように、接合ニップｎ１（軸間位置）よりもベルト移動方向上流側で中間転写ベルト３１をニップ形成ローラ３６に強制的に巻き掛けるようにした巻き掛けニップｎ２とで構成されている。この強制的な巻き掛けは、中間転写ベルト３１のループ内側において２次転写裏面ローラ３３よりもベルト移動方向（像担持体移動方向）の上流側に配設された押出し部材を成す入口ローラ５８によって行われている。入口ローラ５８は、ベルト移動方向上流側において中間転写ベルト３１の裏面に接触するとともに、中間転写ベルト３１をおもて面側へ突き出すように配置されている。入口ローラ５８は金属からなるローラであって、樹脂層やゴム層を有しておらず、これによりコストを削減できる。入口ローラ５８はアース接続されている。
２次転写ニップＮよりもベルト移動方向の上流側には、２次転写ニップＮのニップ入口Ｐ１に転写材としての記録材Ｐを案内する案内部材６５が配置されている。案内部材６５は平板状の可撓性部材から構成されていて、転写ユニット３０の基枠側と一体のカバー部材６６に固定され、片持ち支持されている。このように、案内部材６５が平板状で片持ち支持されるので、取り付けスペース確保が容易となるとともに、撓み変形を容易化することができる。

本実施形態では、一方の転写部材となる２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωは、もう一方（他方）の転写部材となるニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωよりも相対的に高く設定されている。すなわち、２次転写裏面ローラ３３は、芯金３３ａと、芯金３３ａ上にソリッドゴム層３３ｂが形成されたソリッドゴムローラとして構成されている。ソリッドゴム層３３ｂには、カーボンが分散されている。本形態において、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗は、７．５［ｌｏｇΩ］とされている。ニップ形成ローラ３６は、ローラ芯金３６ａ上に発泡ゴム層が形成された発泡ゴムローラとして構成されている。本形態において、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗は７．０［ｌｏｇΩ］とされている。２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６の材質及び、電気抵抗の値は上述のものに限定されるものではない。
ニップ形成ローラ３６は、装置本体側に設けられた箱状の支持枠６３を介して離脱可能に支持されている。支持枠６３の上面は案内部材６５に下方からと対向するように配置されている。当該対向部位は、２次転写ニップNのニップ入口Ｐ１に接近する平板状であって、下方案内部材６３１構成している。
２次転写裏面ローラ３３は、中間転写ベルト３１を介してもう一方の転写部材となるニップ形成ローラ３６に対向するとともに、中間転写ベルト３１の裏面に接触して設けられている。

図２において、電源３９によって直流電圧に交流電圧を重畳せしめた重畳バイアスが２次転写バイアスとして印加される２次転写裏面ローラ３３と、接地されているニップ形成ローラ３６との間には、中間転写ベルト３１を介して２次転写電流が流れる。この２次転写電流は、両ローラの軸間を結ぶ経路、即ち、図中白抜きの矢印を付した接合ニップｎ１と対向する位置で主に流れる。このため、中間転写ベルト３１から記録材Ｐへのトナー像の２次転写は、軸間を結ぶ位置（以下、軸間位置Ｐ０という）と重なる接合ニップｎ１で行われる。この軸間位置よりも僅かにベルト移動方向上流側において、中間転写ベルト５１のおもて面と、２次転写ローラ５６との間にギャップが形成されていると、ギャップ間で放電が発生する。これにより、２次転写ニップ（接合ニップｎ１に相当する）に進入する前のベルト領域にいたるトナー像中のトナーが散って転写チリを引き起こしてしまう。

しかし、本形態では、入口ローラ５８が、ベルトループ内側から中間転写ベルト３１をニップ形成ローラ３６に向けて押し下げることで、中間転写ベルト３１を案内部材６５へと近づけ、その中間転写ベルト３１を２次転写ローラ５６に強制的に巻き掛けて巻き掛けニップｎ２を形成しているのである。かかる巻き掛けニップｎ２により、２次転写電流の及ばない位置までギャップを遠ざけることで、転写チリの発生を有効に抑えている。
本形態において、ベルト状の像担持体となる中間転写ベルト３１は、２次転写ニップＮよりも上流の位置で入口ローラ５８によっておもて面側へ突き出されるので、２次転写ニップＮに搬送される転写材とベルトおもて面との距離を近づけることができ、中間転写ベルト３１と記録材Ｐとの間で放電が発生するのを抑制できる。

２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωは、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωよりも相対的に高く設定しているので、２次転写裏面ローラ３３の表面電位を下げることができる。このため、２次転写裏面ローラ３３に印加された２次転写バイアスが中間転写ベルト３１上を伝わって入口ローラ５８に流れる（リークする）のを抑制することができるとともに、２次転写ニップ入口における２次転写裏面ローラ３３の表面から記録材Ｐへの放電による異常画像を防止することが可能である。また、２次転写裏面ローラ３３の表面の電位を下げることができるため、２次転写裏面ローラ３３の表面からニップ形成ローラ３６へ電流がリークするのを防止することが可能である。
（第１の実施形態）
本発明者らは、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの差（抵抗比率）を変更して、２次転写ニップ入口での放電による異常画像と、小サイズ紙を用いた場合の異常画像の発生の有無について実験を行った。電源３９が出力する二次転写バイアスは、直流成分に交流成分を重畳した重畳バイアスである。この重畳バイアスは、トナー像を小サイズ紙に転写する際に、トナー像を中間転写ベルト側から小サイズ紙側に転写させる転写方向の極性（マイナス極性）のバイアスと、逆極性（プラス極性）のバイアスと、が交互に切り替わるものとした。この実験による評価結果を図３（ａ）に示す。図３（ａ）において、×、○、◎は評価内容を示す。×は異常画像の発生が多く許容範囲外を示し、○は異常画像の発生はあるが軽微であり許容範囲内を示し、◎は異常画像の発生のない状態を示す。
２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの差（抵抗比率）は、図３（ａ）に示すように、０．８、１、３、５、１０、２０、３０の７段階とした。評価結果から、２次転写ニップ入口での放電による異常画像と小サイズ紙の異常画像の双方を満たすのは、電気抵抗Ωの差１〜２０までの範囲であった。このため、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωは、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗よりも大きく、２０倍以下の構成であるのが好ましいといえる。

図１に示すように、転写ユニット３０の下方には、記録材Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット１００が配設されている。給紙カセット１００は、紙束の一番上の記録材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、給紙カセット１００から送り出された記録材Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止する。そして、挟み込んだ記録材Ｐを２次転写ニップＮ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、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、記録材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材Ｐは、２次転写ニップＮを通過すると、ニップ形成ローラ３６や中間転写ベルト３１から曲率分離する。

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２次転写バイアスを出力する電源３９は、直流電源と交流電源とを有している。電源３９は、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重畳バイアスを出力する構成とされている。本形態では、図１に示すように、２次転写バイアスを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を接地している。本形態において、電源３９は、直流電圧に交流電圧を重畳せしめた重畳バイアスを２次転写裏面ローラ３３へ出力する。

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、電源形態としては、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。

このように、本形態では、２次転写バイアスが直流成分に交流成分を重畳したものであるので、直流成分が無い場合に比べて、交流成分が所定極性にシフトされるため、２次転写バイアスの電圧（電流）のピークの絶対値が大きくなる。このため２次転写ニップ入口における放電が起き易くなる。しかし、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωを、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωよりも相対的に高く設定しているので、２次転写ニップ入口における放電を防止することができる。

２次転写バイアス用の電源３９は、直流電圧だけからなるものを出力する第一のモードと、直流電圧に交流電圧を重畳せしめたもの（重畳電圧）を出力する第二のモードとに切替え可能な構成とされていて、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。
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、第一のモードにして、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、第２のモードにして、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次転写バイアスを第一のモードと第二モードで切り替え可能としてもよい。

図１に示すように、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。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ものである。

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、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材Ｐは、未定着トナー像の担持面を定着ローラ９１に密着させる姿勢で、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧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。

本プリンタでは、標準モード、高画質モード、高速モードが制御部６０に設定されている。標準モードにおけるプロセス線速（感光体や中間転写ベルトの線速）は、約２８０［ｍｍ／ｓ］と設定されている。但し、プリント速度よりも高画質化を優先する高画質モードにおけるプロセス線速は、標準モードよりも遅い値に設定されている。また、画質よりもプリント速度を優先する高速モードにおけるプロセス線速は、標準モードよりも速い値に設定されている。標準モード、高画質モード、高速モードの切り替えは、プリンタに設けられた図４に示す操作パネル５０に対するユーザーのキー操作、あるいはプリンタに接続されているパーソナルコンピュータ側でのプリンタプロパティメニューによって行われる。

本プリンタにおいて、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、３５Ｍ、３５Ｃを支持している図示しない揺動自在な支持板を移動せしめて、１次転写ローラ３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃを、感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃから遠ざける。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面を感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ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、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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。

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。

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。

ところで、記録材Ｐ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ため、特許文献１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２次転写バイアスとして印加している。

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５は、２次転写ニップＮの一例を模式的に示す概念図である。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Ｎが形成されている。２次転写ニップＮに送り込まれた記録材Ｐには、中間転写ベルト５３１上のトナー像が２次転写される。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、トナー像を記録材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Ｎ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６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図である。同図において、時間平均電圧（以下「時間平均値」という）Ｖａｖｅ［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、図６に示すように、正弦波状の形状を示しており、戻し方向側のピーク値と、転写方向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Ｎ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（転写方向側）のピーク値である（以下、「転写方向ピーク値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（戻し方向側）のピーク値である（以下、戻しピーク値Ｖｒという）。また、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Ｎにおいてトナーをベルトと記録材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、記録材Ｐ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時間平均電圧Ｖａｖｅ［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材側に移動させて記録材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、記録材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、記録材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（あるいは記録材）に対する付着力を弱める。すると、次に電界が記録材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、記録材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材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６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、記録材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、２次転写バイアスの時間平均値Ｖａｖｅ［Ｖ］をある程度大きな値に設定しないと、記録材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。記録材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、時間平均値Ｖａｖｅ［Ｖ］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、電圧の最大値と最小値の幅となる戻しピーク値Ｖｒから転写方向ピーク値Ｖｔまでの電圧（以下。「ピークツウピーク電圧」と記す）Ｖｐｐを比較的大きな値に設定する必要がある。すると、必然的に転写方向ピーク値Ｖｔも比較的大きな値にすることになる。転写方向ピーク値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が発生し易くなる。特に、中間転写ベルトと記録材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。記録材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、記録材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。

次に、本発明者らが行った観測実験について詳細に説明する。
本発明者らは、２次転写ニップＮ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７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７中上下左右方向に移動可能に構成されている。図示の例では、透明基板２１０が金属板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とされていて、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材２１４との対向位置まで平行移動せしめられる。金属板２１５は、図示しない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、記録材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の上昇を制御して停止させる。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、記録材２１４を透明基板２１０から離間させる。すると、トナー層２１６は記録材２１４上に転写されている。

トナーの挙動の観察については、透明基板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。透明基板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、記録材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７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、トナーを記録材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。記録材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、記録材（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、トナーを記録材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２次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（本例では時間平均値Ｖａｖｅに該当）を２００［Ｖ］、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１０００［Ｖ］に設定し、記録材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と記録材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、２次転写ニップにおいては、２次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透明基板２１０と記録材２１４との間を１回往復移動する。初めの１周期では、図８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、記録材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９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、記録材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１０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）、記録材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（本例では時間平均値Ｖａｖｅに該当）を２００［Ｖ］に設定し、且つ１周期当たりのバイアスのプラス側とマイナス側（本例では戻し方向と転写方向側）でのピークツウピーク電圧値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材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。そして次の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材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、記録材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、更なる観測実験を行ったところ、始めの一周期で、トナー層２１６から記録材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。すなわち、透明基板２１０上におけるトナー付着量が多くなるほど、記録材２１３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。

図４は、図１に示した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、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。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電気的に接続されているが、図４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。

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とともに転写バイアス出力手段を構成している。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。オペレーションパネル５０は、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もできる。

本発明においては、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必須としている。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ほうが小さい波形にする必要がある。時間平均値とは、電圧の時間平均値であり、これは電圧波形の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。

これを達成するための一形態として、例えば図１１に示すように、戻し方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きを、転写方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きよりも小さくする形態が考えられる。また、中心電圧値Ｖｏｆｆと電圧の時間平均値Ｖａｖｅとの関係を示す値として、交流波形全体に占める中心電圧値Ｖｏｆｆよりも戻し方向側の面積の割合を、戻し時間［％］と設定した。

次に、本発明者らが行った実験と、２次転写バイアスについて説明する。
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各機器構成を下記の設定として各種のプリントテストを行った。

・各感光体や中間転写ベルト３１の線速であるプロセス線速 １７３［ｍｍ／ｓ］
・２次転写バイアスの交流成分の周波数ｆ 周波数を５００［Ｈｚ］
・記録材Ｐ 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）
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を凹部・凸部ともに○と●を○、□と△を△、×を×として、様々なピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ及び時間平均値Ｖａｖｅにおける評価結果を図１６から図１９に示した。

試験環境は、温度１０℃／湿度１５％の環境で行なった。
バイアス印加手段となる電源は、ファンクションジェネレーター（横河電機ＦＧ３００）で波形を作り、それをアンプ（Ｔｒｅｋ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ａｍｐｌｉｆｉｒ Ｍｏｄｅｌ１０／４０）で１０００倍に増幅して図５の２次転写裏面ローラ５３３に印加した。
〔比較例１〕
図６で説明した交流成分として従来の正弦波を使用したもので、図６は比較例の波形を示す。比較例１では、戻し時間（デューティー比）は５０％とし、この時の効果を図１６に示す。このとき図６に示す全てのピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ及び時間平均値Ｖａｖｅにおいて、交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆ＝時間平均値Ｖａｖｅであった。なお、本形態において、戻し時間（デューティー比）が５０未満を低デューティー波とする。
〔実施例１〕
交流成分としては、戻し方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きを、転写方向側の電圧の立ち上がり及び立下りの傾きよりも小さくした。すなわち、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向寄りの値の電圧の出力時間となる転写方向側の時間をＡ、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向とは逆極性寄りの値の電圧の出力時間となる戻り時間をＢとしたとき、Ａ＞Ｂとなるように設定した。このときの波形を図１２に示す。戻し時間は４０％として低デューティー波形とし、その評価効果を図１７に示す。

このとき図１７の
ピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ＝１２ｋＶ
電圧の時間平均値Ｖａｖｅ＝−５．４ｋＶのとき
交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆ＝−４．０ｋＶ であった。
〔実施例２〕
交流成分の中心電圧値Ｖｏｆｆを挟んで転写方向側の面積よりも、戻し方向側の面積のほうが小さい波形にするもう別な手段としては、図１３に示すように戻し方向側の時間Ｂを、転写方向側の時間Ａよりも短くする手法がある。この方法によって、転写方向側の時間Ａに対する戻し時間Ｂを小さくすることができる。
〔実施例３〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くした。このときの波形は図１４に示す。戻し時間は１６％とし、その効果を図１８に示す。
〔実施例４〕
交流成分として、戻し時間Ｂを転写方向側の時間Ａよりも短くし、波形を丸くしたもの。このときの波形は図１５に示す。戻し時間は１６％とし、その効果を図１９に示す。

このとき図１９において
ピークツウピーク電圧値Ｖｐｐ＝１２ｋＶ
電圧の時間平均値Ｖａｖｅ＝−５．４ｋＶのとき
中心電圧値Ｖｏｆｆ＝−２．４ｋＶであった。

このような実験の結果によると、比較例１と実施例１との比較からみても、電圧としての２次転写バイアスの最大値と最小値の中心値となる中心電圧値Ｖｏｆｆよりも、２次転写バイアスの時間平均値Ｖａｖｅが転写方向側にあることで、凹凸のある記録材への転写性の成立範囲が格段に広がっている。成立範囲が広がっていることで、様々な紙種や画像パターン、使用環境などの各種パラメータが変化した場合でも、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、良好な画像を得られる。

これは、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも時間平均値Ｖａｖｅが転写方向側にあることで、必要な戻しピーク値Ｖｒを確保しつつ、放電の原因となる転写方向ピーク値Ｖｔを大きくせずに、時間平均値Ｖａｖｅのみを大きくすることができるため効果が得られていると考えられる。

実施例１〜４の結果より、戻し時間を転写時間よりも短くすることで、さらに戻し時間を小さくすることができるため、より良好な画質が得られる。つまり、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向寄りの値の電圧の出力時間をＡ、中心電圧値Ｖｏｆｆよりも転写方向とは逆極性寄りの値の電圧の出力時間をＢとしたとき、Ａ＞Ｂとなるように電源３９の出力を設定することで、より良好な画質が得られる。

（第２の実施形態）
本形態に係る画像形成装置は、図２０に示すように、第１の実施形態の画像形成装置の構成に、２次転写ニップＮの下流側に、記録材Ｐを中間転写ベルト３１から分離するためのバイアスを印加する分離手段２００を追加したものである。分離手段２００は、２次転写ニップＮを挟んで中間転写ベルト３１と反対側に配置されている。分離手段２００は、詳しくは記録材Ｐを中間転写ベルト３１から分離する際の補助するためのものである。本第２の実施形態では、分離装置２００としてニップ形成ローラ３６の軸方向に延設された鋸歯状の除電針を使用し、除電針に対して分離バイアス出力電源２０１から分離バイアスが印加されるように構成されている。分離バイアス出力電源２０１は、直流成分に交流成分が重畳された分離バイアスを分離手段（除電針）２００に出力する。
このように、２次転写ニップＮを挟んで中間転写ベルト３１と反対側に分離手段２００を配置すると、分離手段２００の分離バイアスが２次転写ニップＮを挟んで中間転写ベルト３１と反対側（転写材裏面側）で記録材Ｐ材に印加される。その際に、２次転写バイアスが供給される２次転写ニップＮを挟んで像担持体側（転写材おもて面側）の２次転写裏面ローラ３３の抵抗が小さいと、分離バイアスが２次転写ニップＮを通って記録材Ｐのおもて面側に流れやすくなり、２次転写ニップＮにおける転写バイアスと干渉して２次転写ニップＮに十分なバイアスが印加されなくなる。

しかし２次転写ニップＮを挟んで像担持体側（転写材おもて面側）に配置された２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωをニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωよりも大きくすることで、分離手段２００による分離バイアスの干渉を防止して良好な画像を得ることができる。
本発明者らは、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの差（抵抗比率）を変更して、分離手段２００による分離バイアスの干渉による異常画像と、小サイズ紙を用いた場合の異常画像の発生の有無について実験を行った。電源３９が出力する二次転写バイアスは、直流成分に交流成分を重畳した重畳バイアスである。重畳バイアスは、トナー像を小サイズ紙に転写する際に、トナー像を中間転写ベルト側から小サイズ紙側に転写させる転写方向の極性（マイナス極性）のバイアスと、逆極性（プラス極性）のバイアスと、が交互に切り替わるものとした。その実験による評価結果を図２１に示す。図２１において、×、○、◎は評価内容を示す。×は異常画像の発生が多く許容範囲外を示し、○は異常画像の発生はあるが軽微であり許容範囲内を示し、◎は異常画像の発生のない状態を示す。
２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの差（抵抗比率）は、図２１に示すように、０．８、１、３、５、１０、２０、３０の７段階とした。評価結果から分離バイアスの干渉による異常画像と小サイズ紙の異常画像の双方を満たすのは、電気抵抗Ωの差１〜２０までの範囲であった。このため、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωは、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗よりも大きく、２０倍以下の構成であるのが好ましいといえる。

このように２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωをニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの２０倍以下とすると、分離バイアスの干渉による異常画像を防止しながら小サイズ紙を使用した際に２次転写電流が非画像部へ流れて転写不良を防止することができる。分離バイアスの干渉による異常画像を防止しながら小サイズ紙を使用した際に２次転写電流が非画像部へ流れ転写不良を防止することができる電気抵抗Ωの差としては、双方において異常画像がまったく発生しない３倍以上１０倍以下であるのがより好ましいといえる。また、分離バイアスの干渉による異常画像のみを防止する点だけを考慮した場合、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωは、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの３倍以上３０倍以下であってもよい。

第２の実施形態において、転写方向の電圧と電圧又は電流（バイアス）とが交互に切り替わる波形は、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、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極性に設定され、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されている波形であると好ましい。これは、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られるからである。
すなわち、２次転写裏面ローラ３３に供給される波形が、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、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極性に設定され、かつ、電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されている低Ｄｕｔｙ波とすることで、凹凸紙の転写性が向上する利点がある。
一方で、このとき低Ｄｕｔｙ波は図６の正弦波に比べて急峻に電圧が立ち上がるため、図２０に示す分離手段２００の分離バイアスの影響を受けやすくなる。

具体的には、図１２に示す波形では、電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）を電圧の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄り（図の例ではマイナス寄り）の値とするため、電圧の中心値（Ｖｏｆｆ）から「転写方向の電圧のピーク値」までの電圧の立ち上がり、および、「転写方向の電圧のピーク値」から電圧の中心値（Ｖｏｆｆ）までの電圧の立下りを急峻にする必要があり、分離手段２００の分離バイアスの影響を受けやすくなる。
図１３の波形は矩形波であり、電圧の立ち上がりおよび立下りが急峻となるため分離手段２００の分離バイアスの影響を受けやすくなる。
図１４および図１５の波形では、「転写方向の電圧のピーク値」から「逆極性の電圧のピーク値」へ、また「逆極性の電圧のピーク値」から「転写方向の電圧のピーク値」へ、電圧を切り替えるための時間が図１１の正弦波に比べて短く、電圧の立ち上がりおよび立下りが急峻となるため、分離手段２００の分離バイアスの影響を受けやすくなる。
しかし、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωをニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωよりも大きくすることで、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、白点の発生を抑えつつも、分離手段２００による分離バイアスの干渉による異常画像を防止することができる。
このような低Ｄｕｔｙ波などの波形のバイアスを印加する場合、２次転写裏面ローラ３３とニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの差（抵抗比率）は、小サイズ紙を用いた場合の異常画像および分離バイアスの干渉による異常画像が発生しないように、３倍以上１０倍以下であるのがより好ましいといえる。また、分離バイアスの干渉による異常画像のみを防止する点だけを考慮した場合、２次転写裏面ローラ３３の電気抵抗Ωは、ニップ形成ローラ３６の電気抵抗Ωの３倍以上３０倍以下であってもよい。
なお、分離手段２００と低Ｄｕｔｙ波とを組合せて２次転写バイアスとすることは、第２実施形態に限定するものではなく、第１実施形態に適用しても構わない。

３１ 像担持体（中間転写ベルト）
３３ ２次転写裏面ローラ（転写部材）
３６ ニップ形成ローラ（転写部材）
３９ 電源
５８ 押出し部材
２００ 分離手段
Ｎ 転写ニップ
Ｐ 記録材
Ｖａｖｅ 電圧の時間平均値
Ｖｏｆｆ 電圧の最大値と最小値の中心値
Ｘ 電圧

特開２００６−２６７４８６号公報

Claims (6)

1. ベルト状の像担持体と、
   前記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転写部材と、
   前記転写部材に対向するとともに、前記像担持体の裏面に接触して設けられる裏面部材と、
   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極性が交互に切り替わるバイアスを前記裏面部材に供給する電源と、
   前記裏面部材よりも前記像担持体移動方向上流側において前記像担持体の裏面に接触するとともに、前記像担持体をおもて面側へ突き出すように配置された押出し部材とを有し、
   前記押出し部材は金属からなるローラであって、アースに接続されていて、
   前記裏面部材の電気抵抗は、前記転写部材の電気抵抗よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記バイアスは、直流成分に交流成分を重畳したものであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の転写装置において、
   前記裏面部材の抵抗は、前記転写部材の抵抗より大きく、２０倍以下であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、
   前記裏面部材の抵抗は、前記転写部材の抵抗の３倍以上１０倍以下であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、
   前記バイアスの電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、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極性に設定され、かつ、前記電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも前記転写方向寄りに設定されている波形であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置において、
   前記転写部材を前記像担持体から分離するためのバイアスを印加する分離手段を備え、
   前記分離手段は、前記転写ニップを挟んで前記像担持体と反対側に配置されたことを特徴とする画像形成装置。

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