JP6663581B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関するものである。

従来より、像担持体上のトナー像を記録シートに転写するための転写バイアスを、直流電圧だけからなる直流転写バイアスと、直流及び交流の重畳電圧からなる重畳転写バイアスとで切り替える画像形成装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、転写ニップ内で和紙のような表面凹凸に富んだ記録シートにトナー像を転写するときには、シート表面の凹部に十分量のトナーを転移させるために重畳転写バイアスを用いる。重畳転写バイアスの交流成分によってトナーを往復運動させることにより、記録シートの凹部内に十分量のトナーを転移させることが可能になる。一方、普通紙のような表面平滑性に優れた記録シートにトナー像を転写するときには、トナーを往復運動させなくても十分量のトナーをシート表面に転移させることが可能であることから、直流転写バイアスを用いる。

しかしながら、かかる構成では、表面凹凸に富んだ記録シート、表面平滑性に優れた記録シートの何れにおいても、シートの先端部で画像濃度不足を引き起こし易いという課題があった。

上述した課題を解決するために、本発明は、像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップ内に進入した記録シートに前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを出力する転写電源と、前記転写電源から出力される転写バイアスを直流電圧だけからなる直流転写バイアスと直流及び交流の重畳電圧からなる重畳転写バイアスとで切り替える制御を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、トナー像を記録シートの先端部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である先端部用電圧と、トナー像を記録シートの先端部よりも後側の本体部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である本体部用電圧とについて、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧よりも高くし、且つ、前記重畳転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧で除算した値を、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧で除算した値よりも小さくする制御を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、表面凹凸に富んだ記録シート、表面平滑性に優れた記録シートの何れにおいても、シートの先端部の画像濃度不足を抑えることができるという優れた効果がある。

第一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す概略構成図。 同画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図。 同画像形成装置の二次転写電源の回路を示す回路図。 同二次転写電源から出力される重畳二次転写バイアスの波形の一例を示す波形図。 直流成分の先端部用電圧を比較的高い値に設定した重畳二次転写バイアスの一例を示す波形図。 直流成分の出力制御方式として定電流制御だけを採用した重畳二次転写バイアスにおける定電流制御の出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフ。 同画像形成装置における直流二次転写バイアスの定電圧制御や定電流制御における出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフ。 同画像形成装置における重畳二次転写バイアスの定電圧制御や定電流制御における出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフ。 変形例に係る画像形成装置における直流二次転写バイアスの定電圧制御や定電流制御における出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフ。 同画像形成装置における重畳二次転写バイアスの定電圧制御や定電流制御における出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフ。 第二実施形態に係る画像形成装置の重畳二次転写バイアスにおける先端部用の波形を、比較例に係る構成の重畳二次転写バイアスにおける先端部用の波形とともに示す波形図。 矩形波状の交流成分を採用した重畳二次転写バイアスの波形の一例を示す波形図。

以下、本発明を適用した画像形成装置の第一実施形態について説明する。
まず、第一実施形態に係る画像形成装置の基本的な構成について説明する。図１は、第一実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す概略構成図である。同図において、画像形成装置１００は、記録シートＳにトナー像を転写するための中間転写体たる転写ベルト３、用紙Ｐを転写ベルト３に向けて供給する給紙装置１、転写ベルト３上にトナー像を形成する画像形成部４などを備えている。また、画像形成部４の感光体４０を光走査する光走査装置５、転写ベルト３上のトナー像を二次転写ニップＮ２に当接する二次転写ニップＮ２で記録シートＳに二次転写するための転写搬送装置６なども備えている。また、熱と圧力とを利用して記録シートＳトナー像を定着させる定着装置７、二次転写ニップＮ２で記録シートＳに転写されずに転写ベルト３上に残留したトナーをベルトから除去するベルトクリーニング装置８なども備えている。更には、記録シートＳを二次転写ニップＮ２に向けて送り出すレジストローラ対１２なども備えている。

画像形成部４は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）のトナー像を作像するための作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有している。これらの作像ユニットは使用するトナーの色が異なる点の他は、ほぼ同様の構成になっている。以下、Ｋトナー像を作像する作像ユニット４Ｋについて説明を行うが、他色用の作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃも同様の構成になっている。

作像ユニット４Ｋは、図中矢印Ａ方向に回転する潜像担持たる感光体４０、感光体４０を一様に負極性に帯電させる帯電部４１、感光体４０を除電する除電部となどを有している。また、光走査装置５によって感光体４０に書き込まれた静電潜像を現像してトナー像を得る現像部４２も有している。更には、転写ベルト３と感光体４０との当接による一次転写ニップＮを通過した後の感光体４０に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置４３も有している。

画像形成部４の上方に配置された光走査装置５は、画像情報に応じて変調したレーザー光を感光体４０に向けて照射することで、感光体４０の表面に静電潜像を書き込む。

感光体４０は、除電部による除電で表面電位が初期化された後、帯電部４１によって負極性に一様に帯電される。一様に帯電した感光体４０の表面は、光走査装置５によって光走査されて静電潜像を担持する。

現像部４２は、感光体４０の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させることで静電潜像を現像してＫトナー像を得る。感光体４０の回転に伴って現像部４２との対向位置を通過したＫトナー像は、感光体４０と転写ベルト３との当接による一次転写ニップＮに進入する。そして、一次転写ニップＮには、感光体４０との間に転写ベルト３を挟み込んでいる一次転写ローラ４２１にプラス極性の一次転写バイアスが印加されていることで、転写電界が形成されている。この転写電界とニップ圧の作用により、感光体４０上のＫトナー像が転写ベルト３のおもて面に一次転写される。

クリーニング装置４３は、一次転写ニップＮを通過した後の感光体４０の表面に付着している転写残トナーを感光体４０の表面から除去する。

転写ベルト３は、そのループ内側に配設された駆動ローラ３１、テンションローラ３２、支持ローラ３４及び斥力ローラ３５によって張架された状態で、図中矢印Ｂ方向い無端移動する無端状のベルトである。なお、駆動ローラ３１、テンションローラ３２、支持ローラ３４及び斥力ローラ３５のそれぞれは、アルミニウム製の円筒状の芯と、円筒外周に形成されたシリコーンゴム層とを有している。

駆動ローラ３１が駆動源によって回転駆動されるのに伴って図中矢印Ｂ方向に無端移動する転写ベルト３の構造は、多層構造、単層構造の何れでも構わないが、第一実施形態では表面層とベース層とを有する多層構造を採用している。多層構造であればベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシート、ポリイミド系樹脂で構成し、記録シートＳと二次転写ニップＮ２において当接する側の面に、表面層としてフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層を設けることが好ましい。また、単層であればＰＶＤＦ、ＰＣ、ポリイミド等の材質を用いるのが好ましい。

給紙装置１は、トレイ上に収納して保持された記録シートＳを、レジストローラ対１２に向けて搬送する給紙ローラ１１を有している。

レジストローラ対１２は、給紙装置１から供給された記録シートＳをローラ間に挟み込むと駆動を一旦停止した後、記録シートＳを二次転写ニップＮ２内で転写ベルト３上のトナー像と同期させるタイミングで駆動を再開して記録シートＳを送り出す。

転写搬送装置６は、無端状の二次転写ベルト６０、二次転写ベルト６０のループ内側でベルトを張架する二次転写ローラ６２及び分離ローラ６１、二次転写ベルト６０の寄りを戻すように修正するための寄り修正手段などを有している。二次転写ベルト６０の材質などのその他の構成は、転写ベルト３と同様である。

二次転写ベルト６０のループ内側に配設された二次転写ローラ６２は、転写ベルト３のループ内側に配設された斥力ローラ３５との間にそれら二つのベルトを挟み込みながら回転駆動することで二次転写ベルトを図中矢印Ｃ方向に無端移動させる。前述の挟み込みによって二つのベルトが当接している領域が二次転写ニップＮ２である。

円筒状のローラからなる分離ローラ６１は、二次転写ベルト６０に連れ回るようになっており、二次転写ベルト６０の進行方向を自らの曲率によって急激に変化させることで、二次転写ベルト６０のおもて面に保持される記録シートＳをベルトから分離する。分離された記録シートＳは、定着装置７へ向けて移送される。

定着装置７は、記録シートＳを加熱するために内部にヒーターなどの熱源を備えた加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と当接して定着ニップを形成する加圧ローラ７２とを有している。また、加熱ローラ７１は、アルミニウム製の円筒ローラと、円筒外周に形成されたシリコーンゴム層と、円筒内部に配設された発熱器としてのハロゲンヒータとを有している。加圧ローラ７２の構成は、その他の駆動ローラ３１、テンションローラ３２、支持ローラ３４及び斥力ローラ３５などのローラと同様であるため説明を省略する。

ベルトクリーニング装置８は、二次転写ニップＮ２を通過した後の転写ベルト３上に付着している転写残トナーを除去する。ベルトクリーニング装置８に具備されるウレタン等で構成されたブレード形状のクリーニングブレード２１は、転写ベルト３に付着した転写残トナーを掻き取るものである。クリーニング部材として、クリーニングブレード２１に代えて例えば導電性ファーブラシを用いて、転写残トナーを静電クリーニング方式で除去するようにしてもよい。

画像形成装置１００に接続された端末から画像情報が与えられると、光走査装置５がその画像情報に基づいてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体４０を光走査して静電潜像を形成する。それらの静電潜像は、現像部４２によって現像されてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像になった後、一次転写ニップＮで転写ベルト３のおもて面に重ね合わせて一次転写される。なお、モノクロモードの場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の感光体４０から離間するように転写ベルト３の張架姿勢が変更された状態で、Ｋ用の作像ユニット４Ｋだけが駆動して、転写ベルト３のおもて面にＫトナー像だけが形成される。

転写ベルト３のおもて面にトナー像が形成されるのと並行して、給紙トレイに格納された記録シートＳが給紙ローラ１１の回転によってレジストローラ対１２まで搬送される。レジストローラ対１２は、記録シートＳを転写ベルト３上のトナー像に同期させる適切なタイミングで二次転写ニップＮ２に向けて送り出す。

二次転写ニップＮ２には、斥力ローラ３５に印加される二次転写バイアスによって二次転写電界が形成されている。転写ベルト３上のトナー像は、二次転写電界やニップ圧の作用により、二次転写ニップＮ２内に送り込まれた記録シートＳ上に二次転写される。二次転写ニップＮ２を通過した記録シートＳは、分離ローラ６１によって二次転写ベルト６０から剥離されると、搬送路に沿って定着装置７へと搬送される。

定着装置７内に送り込まれた記録シートＳは、定着ニップ内で加熱ローラ７１と加圧ローラ７２とによって加熱されるとともに加圧される。かかる加圧・加熱工程により、記録シートＳの表面に保持されたトナー像が画像として定着される。

画像を定着された記録シートＳは、排紙ローラによって画像形成装置１００の機外へと排紙される。なお、画像形成装置１００は、定着後の記録シートＳを裏表反転させ、レジストローラ対１２へと再送するための両面印刷用の搬送路を設けても良い。

図２は、第一実施形態に係る画像形成装置１００の電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、制御手段たる制御部１５０は、演算手段たるＣＰＵ１５０ｂ（Central Processing Unit）や、記憶手段たるＲＡＭ１５０ｃ（Random Access Memory）を有している。また、記憶手段たるＲＯＭ１５０ａ（Read Only Memory）や、フラッシュメモリ１５０ｄ等も有している。画像形成装置全体の制御を司る制御部１５０には、光走査装置５、一次転写電源１５１Ｙ，１５１Ｍ，１５１Ｃ，１５１Ｋ、オペレーターパネル１５２、環境センサー１５３、二次転写電源２００などが接続されている。それらの他にも、制御部１５０には様々な構成機器やセンサー類が電気的に接続されているが、同図においては、主要なものだけを示している。

一次転写電源１５１Ｙ，１５１Ｍ，１５１Ｃ，１５１Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ローラに印加するための一次転写バイアスを個別に出力するものである。

オペレーターパネル１５２は、タッチパネルや各種入力キーなどから構成され、タッチパネルに画像を表示させたり、ユーザーのパネルタッチ操作やキー入力操作等により、ユーザーの命令を受け付けることができる。制御部１５０は、市販されている様々な記録シートＳの銘柄（商品名）と、凹凸紙なのか平滑紙なのかを示す種別と、表面の平滑度（ＪＩＳ Ｐ８１５５）とを関連付けるシートデータテーブルを記憶している。凹凸紙は、和紙調の用紙やエンボス加工が施された用紙などである。ユーザーは、オペレーターパネル１５２のタッチパネルに表示される記録シートＳの銘柄のうち、給紙装置１にセットした記録シートＳの銘柄をタッチすることで、制御部１５０にその銘柄を通知することができる。また、制御部１５０は、前述のシートデータテーブルを用いて、ユーザーのタッチ操作によって把握した記録シートＳの銘柄について、凹凸紙なのか平滑紙なのかを特定したり、その表面の平滑度を特定したりすることができる。よって、オペレーターパネル１５２と制御部１５０との組み合わせは、記録シートＳの表面平滑性の情報を取得する情報取得手段として機能している。

図３は、第一実施形態に係る画像形成装置１００の二次転写電源２００の回路を示す回路図である。同図において、直流電源２１０には、電源制御部３４２からＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号及び切替信号が入力され、切替回路２２９に入力される。切替回路２２９は、切替信号が定電圧制御（ＣＶ）への切り替えを指示する場合（第一実施形態では、切替信号がＨｉｇｈの場合）、ＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号を電流制御回路２２２（コンパレータ）に出力する。また、切替回路２２９は、切替信号が定電流制御（ＣＣ）への切り替えを指示する場合（切替信号がＬｏｗの場合）、ＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号を電圧制御回路２２１（コンパレータ）に出力する。

電流制御回路２２２に出力されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号は、積分されて電流制御回路２２２に入力される。積分されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号の値は、電流制御回路２２２における基準電圧となる。また、直流電流検出回路２２８は、二次転写電源２００の出力ライン上で直流電源２１０が出力した直流電流を検出し、検出した直流電流の出力値を電流制御回路２２２に入力する。そして電流制御回路２２２は、基準電圧に対し直流電流が小さい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路２２３を積極的に駆動させ、基準電圧に対し直流電流が大きい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路２２３の駆動を規制する。これにより、直流電源２１０は、定電流性を確保している。

電圧制御回路２２１に出力されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号は、積分されて電圧制御回路２２１に入力される。積分されたＤＣ（−）＿ＰＷＭ信号の値は、電圧制御回路２２１における基準電圧となる。また、直流電圧検出回路２２６は、直流電源２１０が出力した直流電圧を検出し、検出した直流電圧の出力値を電圧制御回路２２１（コンパレータ）に入力する。そして電圧制御回路２２１は、基準電圧に対し直流電圧の出力値が小さい場合には直流高圧トランスの直流駆動回路２２３を積極的に駆動させ、直流電圧の出力値が基準電圧（上限）に達した際には、直流高圧トランスの直流駆動回路２２３の駆動を規制する。これにより、直流電源２１０は、定電圧性を確保している。また、直流電圧検出回路２２７は、直流電圧検出回路２２６により検出された直流電圧の出力値をＦＢ＿ＤＣ（−）信号として電源制御部３４２にフィードバックする。

電流制御回路２２２及び電圧制御回路２２１の制御に従った直流駆動回路２２３の駆動により、直流高圧トランスの１次側巻線Ｎ１＿ＤＣ（−）２２４及び直流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＤＣ（−）２２５にて出力が生成される。この出力は、ダイオード及びコンデンサによって平滑された後、直流電圧として交流電源入力部２５７から交流電源２４０に入力され、交流高圧トランスの２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ２５６に印加される。

交流電源２４０には、電源制御部３４２からＡＣ＿ＰＷＭ信号が入力され、電圧制御回路２５１（コンパレータ）に入力される。入力されたＡＣ＿ＰＷＭ信号の値は、電圧制御回路２５１における基準電圧となる。また、交流電圧検出回路２６２は、交流高圧トランスの１次側巻線Ｎ３＿ＡＣ２５５によって生じる相互誘導電圧から交流電圧の出力値を予測し、予測した交流電圧の出力値を電圧制御回路２５１に入力する。これは、交流電圧は直流電圧と重畳されるため、交流電源２４０自身の出力（交流電圧）のみを二次転写電源２００の出力ライン上で検出することが困難なためである。そして電圧制御回路２５１は、基準電圧に対し交流電圧が小さい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路２５３を積極的に駆動させ、基準電圧に対し交流電圧が大きい場合には交流高圧トランスの交流駆動回路２５３の駆動を規制する。これにより、交流電源２４０は、定電圧性を確保している。

また、交流電流検出回路２６０は、二次転写電源２００の出力ラインである交流バイパス用コンデンサ２５９の低圧側で交流電流を検出し、検出した交流電流の出力値を電流制御回路２５２（コンパレータ）に入力する。そして電流制御回路２５２は、交流電流の出力値が上限に達した際には、交流高圧トランスの交流駆動回路２５３の駆動を規制する。また、交流電流検出回路２６１は、検出した交流電流の出力値をＦＢ＿ＡＣ信号として電源制御部３４２にフィードバックする。

交流高圧トランスの交流駆動回路２５３は、電源制御部３４２から入力されるＡＣ＿ＣＬＫ信号と電圧制御回路２５１及び電流制御回路２５２とのＡＮＤ論理に従って駆動し、ＡＣ＿ＣＬＫと同一の周期を持つ出力を生成する。

交流駆動回路２５３の駆動により、交流高圧トランスの１次側巻線Ｎ１＿ＡＣ２５４にて交流電圧が生成される。この交流電圧は、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ２５６に印加されている直流電圧に重畳されて、高圧出力部２５８から重畳二次転写バイアスとして出力されて斥力ローラ３５に印加される。但し、交流電源２４０が駆動していない場合は、２次側巻線Ｎ２＿ＡＣ２５６に印加されている直流電圧がそのまま高圧出力部２５８から直流二次転写バイアスとして出力されて斥力ローラ３５に印加される。

出力異常検出回路２７１は、二次転写電源２００の出力ライン上で電線の地絡等による出力異常を検知し、ＳＣ信号を電源制御部３４２に出力する。

このような回路構成により、二次転写電源２００は、二次転写バイアスを直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで切り替えることができる。また、直流二次転写バイアスの直流電圧や、重畳二次転写バイアスの直流成分の出力制御を、定電圧制御と定電流制御とで切り替えることもできる。なお、第一実施形態に係る画像形成装置１００では、トナー像を記録シートＳに二次転写するときには、直流二次転写バイアスの直流電圧や、重畳二次転写バイアスの直流成分を二次転写電源２００から定電流制御で出力させるようになっている。

図２に示される制御部１５０は、ユーザーのタッチ操作によって把握した記録シートＳの銘柄に基づいて、給紙装置１にセットされている記録シートＳについて凹凸紙であるのか、平滑紙であるのかを把握することが可能である。そして、給紙装置１にセットされている記録シートＳが平滑紙である場合には、二次転写時に二次転写電源２００から直流二次転写バイアスを出力させる。これ対し、凹凸紙である場合には、二次転写時に二次転写電源２００から重畳二次転写バイアスを出力させる。

図４は、二次転写電源２００から出力される重畳二次転写バイアスの波形の一例を示す波形図である。同図において、オフセット電圧Ｖｏｆｆは、重畳二次転写バイアスの直流成分の値である。また、ピークツウピーク値Ｖｐｐは、重畳二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。図示のような正弦波の波形の重畳二次転写バイアスでは、オフセット電圧Ｖｏｆｆが交流一周期内における電圧の平均値（平均電位）になる。

図示のように交流成分の一周期内で極性を一回反転させる重畳二次転写バイアスを斥力ローラ３５に印加すると、二次転写ニップ内でトナー粒子を往復運動させる。具体的には、重畳二次転写バイアスの極性をトナーの帯電極性と同じマイナス極性にしているときに、二次転写ニップ内で転写ベルト３の表面上のトナー粒子を記録シートＳの表面の凹部内に転移させる。これに対し、トナー粒子の帯電極性とは逆のプラス極性にしているときに、二次転写ニップ内で記録シートＳの表面の凹部内に転移していたトナー粒子をベルト表面に戻す。

同図において、送りピーク値Ｖｔは、二次転写ニップ内でトナー粒子をベルト表面側からシート表面側に送る方向に静電移動させるマイナス極性におけるピーク値である。また、戻しピーク値Ｖｒは、二次転写ニップ内でトナー粒子をシート表面側からベルト表面側に戻す方向に静電移動させるプラス極性におけるピーク値である。

二次転写ニップ内において、最初に転写ベルト３の表面から記録シートＳの表面の凹部内（シート表面凹部）に転移するトナー粒子の数はそれほど多くなく、転移せずに転写ベルト３の表面に留まっているトナー粒子の数の方が圧倒的に多い。その後、シート表面凹部内のトナー粒子が転写ベルト３の表面に戻る際、同表面に残留しているトナー粒子にぶつかることで、そのトナー粒子の付着力を弱める。これにより、次の交流周期では、最初よりも多くのトナー粒子がシート表面凹部内に転移する。トナー粒子が往復運動を繰り返すにつれて、シート表面凹部内に転移するトナー粒子の数が増えていき、最終的に二次転写ニップを通過したシート表面凹部には十分量のトナー粒子が転移している。これにより、凹凸紙からなる記録シートＳを用いた場合の画像濃度ムラを抑えることができる。

なお、二次転写ニップ内でトナー粒子を往復運動させると、画像部の周囲にトナー粒子を飛び散らせる転写チリと呼ばれる現象を引き起こし易くなる。凹凸紙からなる記録シートＳを用いる場合、転写チリによる画質劣化よりも、シート表面凹部に十分量のトナー粒子が転移せずに画像濃度ムラを引き起こすことによる画質劣化の方が深刻になる。このため、凹凸紙からなる記録シートＳが用いられる場合には、重畳二次転写バイアスを用いて二次転写ニップ内でトナーを往復運動させるようにしている。一方、表面凹部のない平滑紙からなる記録シートＳが用いられる場合には、十分量のトナー粒子が凹部に転移しないことによる画像濃度ムラが発生しない。このため、直流二次転写バイアスを用いて転写チリの発生を抑えるようにしている。交流電圧を出力しないことで、省エネルギー化を図ったり、交流回路の長寿命化を図ったりすることもできる。

ところが、かかる構成においては、平滑紙からなる記録シートＳ、凹凸紙からなる記録シートＳの何れにおいても、記録シートＳの先端部で画像濃度不足を発生させ易くなることが本発明者らの実験によって判明した。

次に、第一実施形態に係る画像形成装置１００の特徴的な構成について説明する。
本発明者らは、平滑紙からなる記録シートＳの先端部で画像濃度不足を発生させ易くなる原因について鋭意研究を行ったところ、次のような現象を見出した。即ち、記録シートＳの先端部を二次転写ニップに進入させるときには、二次転写ニップ内において記録シートＳの先端部を挟み込んでいる領域と、挟み込んでいない領域とが発生し、電気抵抗のより低い後者の領域に電流が集中して流れ込む。この流れ込みにより、記録シートＳの先端部に流れる二次転写電流が不足して画像濃度不足を引き起こし易くなることがわかった。

そこで、プリンタ試験機を用いて、トナー像を記録シートＳの先端部に二次転写するときと、先端部よりも後側の本体部に二次転写するときとで、二次転写バイアスの直流電圧の値を異ならせる実験を行った。この実験において、トナー像を記録シートＳの先端部に二次転写するときの直流電圧である先端部用電圧を、トナー像を記録シートＳの本体部に二次転写するときの直流電圧である本体部用電圧よりも高くした。すると、平滑紙からなる記録シートＳにおいて、先端部の画像濃度不足を有効に抑えることができた。

ところが、意外なことに、凹凸紙からなる記録シートＳでは、先端部の画像濃度不足を抑えることができなかった。そこで、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、凹凸紙からなる記録シートＳを用いる場合には、既に説明したように、重畳二次転写バイアスを用いることで、二次転写ニップ内においてトナー粒子をベルト表面とシート表面凹部との間で往復運動させる。このとき、ベルト表面とシート表面凸部との間においても、微小な往復運動を発生させている。それらの往復運動により、トナー粒子同士やトナー粒子とベルト表面との付着力を弱めている。このため、記録シートＳの先端部にトナーを転写するための先端部用電圧をそれほど大きくしなくても、トナーをシート表面凹部やシート表面凸部に転移させることが可能である。にもかかわらず、先端部用電圧を直流二次転写バイアスのものと同等の値まで高めると、トナー粒子の往復運動不良により、シート表面凹部及びシート表面凸部の両方でシート先端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。

前述のトナー粒子の往復運動不良について詳述する。先に示した図４において、戻しピーク値Ｖｒの絶対値と、送りピーク値Ｖｔの絶対値とを同じ値にしたとする。すると、二次転写ニップ内で単純にトナー粒子を往復運動させるだけで、記録シートＳの表面にトナー粒子を転移させることができなくなる。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ことで、トナー粒子を往復運動させつつ、相対的にはベルト表面側からシート表面側に静電移動させて記録シートＳの表面に転移させることが可能になる。ベルト表面からシート表面にトナー粒子を転移させるためには、送りピーク値Ｖｔの絶対値をある程度大きくする必要があるが、逆もまた然りである。即ち、シート表面からベルト表面にトナー粒子を戻すためには、戻しピーク値Ｖｒの絶対値をある程度大きくする必要がある。図４に示される重畳二次転写バイアスのように、送りピーク値Ｖｔ、戻しピーク値Ｖｒのそれぞれについて絶対値を比較的大きく確保していれば、二次転写ニップ内においてベルト表面とシート表面との間でトナー粒子を良好に往復運動させることができる。

ところが、記録シートＳの先端部にトナーを二次転写するときの直流電圧（Ｖｏｆｆ）である先端部用電圧については、本体部にトナーを二次転写するときの直流電圧である本体部用電圧よりも絶対値を大きくしている。このような先端部用電圧を交流電圧に重畳した重畳二次転写バイアスでは、図５に示されるように、送りピーク値Ｖｔの絶対値をかなり大きくする代わりに、戻しピーク値Ｖｒの絶対値をかなり小さくする。このような戻しピーク値Ｖｒでは、シート表面凹部に転移したトナー粒子や、シート表面凸部に転移したトナー粒子を、ベルト表面に戻すことができず、トナー粒子の往復運動不良を引き起こしてしまう。このため、記録シートＳの先端部において、シート表面凸部、シート表面凹部の両方で画像濃度不足を引き起こしていたことがわかった。

そこで、重畳二次転写バイアスの先端部用電圧を、直流二次転写バイアスの先端用電圧よりも小さくしてみた。具体的には、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件にしてみた。この式において、Ｖｘ_１’は、重畳二次転写バイアスの先端部用電圧である。また、Ｖｘ_２’は、重畳二次転写バイアスの本体部用電圧である。また、Ｖｘ_１は、直流二次転写バイアスの先端部用電圧である。また、Ｖｘ_２は、直流二次転写バイアスの本体部用電圧である。このような条件を採用したところ、凹凸紙からなる記録シートＳにおいても、先端部の画像濃度不足を有効に抑えることができた。

この実験結果に鑑みて、第一実施形態に係る画像形成装置１００の制御部１５０は、直流二次転写バイアスにおける先端部用電圧を本体部用電圧よりも高くする制御を実施して、平滑紙からなる記録シートＳの先端部の画像濃度不足を抑えるようになっている。また、重畳二次転写バイアスについては、その「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’」を、直流二次転写バイアスの「Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」よりも小さくする制御を実施して、凹凸紙からなる記録シートＳの先端部の画像濃度不足を抑えるようになっている。このように、第一実施形態に係る画像形成装置１００は、凹凸紙からなる記録シートＳ、平滑紙からなる記録シートの何れにおいても、シートの先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

第一実施形態に係る画像形成装置１００とは異なり、二次転写電源として、直流二次転写バイアスのための直流電源回路と、重畳二次転写バイアスのための重畳電源回路とを個別に設けたものを用いるとする。かかる構成において、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させるためには、単純にそのような条件になるように定電流制御の目標値を設定すればよい。具体的には、重畳二次転写バイアスの本体部用電圧Ｖｘ_２’と、直流二次転写バイアスの本体部用電圧Ｖｘ_２とについては、定電流制御の目標値を互いに同じにする。そして、重畳二次転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１’については、その定電流制御の目標値を、直流二次転写バイアスにおける先端部用電圧Ｖｘ_１の定電流制御の目標値よりも小さくすればよい。

しかしながら、第一実施形態に係る画像形成装置１００のように、二次転写電源２００として、直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで直流電源回路を共用するものにおいては、次のような不具合がある。即ち、先端部用電圧（Ｖｘ_１’，Ｖｘ_１）や本体部用電圧（Ｖｘ_２’，Ｖｘ_２）を定電流制御で出力する際の目標値の設定だけで、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させることが難しいという課題である。

以下、その理由について説明する。
図３において、交流バイパス用コンデンサ２５９は、交流電源２４０から出力された交流出力が直流電源２１０に回り込むことを防止するために交流出力を一部蓄電するものである。また直流出力に対しては非常に高いインピーダンスを有するため交流電源２４０に低損失で直流出力を重畳させることが出来る。但し、直流電源２１０の起動時には、交流バイパス用コンデンサ２５９内に電荷が蓄積されていない。このため、交流バイパス用コンデンサ２５９のインピーダンスは非常に低く、直流電源２１０から出力された直流電圧は、交流バイパス用コンデンサ２５９に流れ込んでしまう。このため、直流電源２１０は、交流バイパス用コンデンサ２５９内に電荷が蓄積されるまで、二次転写部対向ローラ６３に十分な電力を供給することができず、電圧の立ち上がり速度が比較的遅くなってしまう。

このような二次転写電源２００において、記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる前に、直流電圧の定電流制御の目標値を、記録シートＳの本体部用の目標値よりも値の大きな先端部用の目標値に変更したとする。このとき、記録シートＳはまだ二次転写ニップＮ２に進入しておらず、二次転写ニップＮ２において導電性の転写ベルト３と導電性の二次転写ベルト６０とが互いに直接接触している状態であることから、両者間で良好に電流が流れる。このため、二次転写電源２００からの出力電圧値をそれほど大きくしなくても、先端部用の目標値と同じ値の二次転写電流を二次転写ニップＮ２に流すことができる。その後、高抵抗の記録シートＳの先端部が二次転写ニップＮ２に進入する。すると、ベルト間の電気抵抗が急激に高まることから、二次転写電源２００からの出力電圧値をそれまでよりもかなり大きくしないと、先端部用の目標値と同じ値の二次転写電流を流すことができなくなる。ところが、二次転写電源２００の出力電圧の立ち上がり速度が遅いことから、図６に示されるように、記録シートＳの先端部を二次転写ニップＮ２に通す間に、出力電圧値を先端部で必要な値まで立ち上げることができなくなる。これにより、記録シートＳの先端部で画像濃度不足を発生させてしまう。

そこで、制御部１５０は、図７に示されるように、記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる前の基準時点で、直流二次転写バイアスの直流電圧を定電圧制御で立ち上げる処理を実施する。このとき、定電圧制御における出力電圧の目標値については、直流電源２１０が出力可能な最大電圧である−１０［ｋＶ］にする。これにより、制御可能な最大速度で直流電圧を立ち上げる。なお、基準時点は、記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる時点よりも５０［ｍｓ］だけ早い時点である。

また、制御部１５０は、基準時点にて定電圧制御による直流電圧の立ち上げを開始してから、直流二次転写バイアス用の切り替え時間である第一切り替え時間Ｔ_１が経過した時点で、直流電圧の出力制御を定電圧制御から定電流制御に切り替える。その時点では、二次転写電源２００からの直流電圧の出力値はまだ目標値（−１０［ｋＶ］）には達していない。このとき、制御部１５０は、定電流制御による出力電流の目標値を、後述する本体部用の出力目標値よりも高い先端部用の出力目標値に設定する。直流電圧の制御が定電圧制御から定電流制御に切り替えられたことで、図示のように、二次転写電源２００からの直流電圧の出力値が急激に立ち下がり始める。その後、記録シートＳの先端が二次転写ニップＮ２に進入した直後に、前記出力値が記録シートＳの先端部で必要な電圧値とほぼ同じ値まで立ち下がり、以降はその値に維持される。これにより、記録シートＳの先端部における画像濃度不足が有効に抑えられる。

その後、制御部１５０は、記録シートＳの先端部の後端が二次転写ニップＮ２から排出されるタイミングで、直流電圧の定電流制御の目標値を、先端部用の出力目標値から、それよりも低い本体部用の出力目標値に切り替える。これにより、記録シートＳの本体部を二次転写ニップＮ２内に進入させているときに、直流電圧の出力値（電圧出力値）を不要に高くすることによる無駄なエネルギー消費を回避することができる。

図７を用いて、直流二次転写バイアスの直流電圧の出力制御について説明したが、重畳二次転写バイアスの直流成分についても、図８に示されるように、基準時点で定電圧制御にて立ち上げを開始するようになっている。重畳二次転写バイアスの直流成分の出力制御についても、直流二次転写バイアスの直流電圧の出力制御の場合と同じく、基準時点は記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる時点よりも５０［ｍｓ］だけ早い時点である。その後、重畳二次転写バイアス用の切り替え時間である第二切り替え時間Ｔ_２が経過した時点で、直流電圧の出力制御を定電圧制御から定電流制御に切り替える。その時点では、二次転写電源２００からの直流電圧の出力値はまだ目標値（−１０［ｋＶ］）には達していない。この時点で、定電流制御による出力電流の目標値を重畳二次転写バイアスの先端部用の出力目標値に設定する。その値は、後述する重畳二次転写バイアスの本体部用の出力目標値よりも高く、且つ直流二次転写バイアスにおける先端部用の出力目標値よりも低い値である。

前述の第二切り替え時間Ｔ_２は、第一切り替え時間Ｔ_１よりも短いことから、定電圧制御から定電流制御に切り替わった時点において、直流成分は直流二次転写バイアスの場合に比べてより低い値で立ち下がり始める。すると、直流成分の出力電圧値が記録シートＳの先端部に必要な値よりも立ち下がって時点で、記録シートＳの先端が二次転写ニップＮ２に進入する。但し、この時点における出力電圧値はある程度大きな値になっていることから、その後、出力電圧値はすぐに、記録シートＳの先端部に必要な値まで立ち上がる。

その後、制御部１５０は、記録シートＳの先端部の後端が二次転写ニップＮ２から排出されるタイミングで、直流成分の定電流制御の目標値を、先端部用の出力目標値から、それよりも低い本体部用の出力目標値に切り替える。これにより、記録シートＳの本体部を二次転写ニップＮ２内に進入させているときに、直流成分の出力値（電圧出力値）を不要に高くすることによる無駄なエネルギー消費を回避することができる。

制御部１５０は、環境がほぼ一定であれば、直流二次転写バイアスの直流電圧を定電流制御で出力するときにおける本体部用の出力目標値と、直流二次転写バイアスの直流成分を定電流制御で出力するときにおける本体部用の出力目標値をほぼ同じ値に設定する。これに対し、直流二次転写バイアスの直流電圧を定電流制御で出力するときにおける先端部用の出力目標値については、直流二次転写バイアスの直流成分を定電流制御で出力するときにおける先端部用の出力目標値よりも高い値に設定する。

以上のように、第一実施形態に係る画像形成装置１００では、直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで、直流電圧の出力を定電圧制御から定電流制御に切り替えるタイミングや、定電流制御における先端部用の出力目標値を変えている。これにより、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させている。第一実施形態においては、直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで、その切り替え時間を異ならせるという比較的簡易な制御により、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させることができる。また、定電流制御における先端部用の出力目標値を調整することにより、より確実に、狙いの電圧値Ｖｘ_１’およびＶｘ_１をシート先端部で出力することができる。

なお、第二切り替え時間Ｔ２が比較的短い値（例えば５ｍｓｅｃ）であると、定電圧制御から定電流制御に切り替わる時点で直流成分の電圧値が比較的低い値から立ち下がり始める。このため、記録シートＳの先端が二次転写ニップＮ２に進入する前に、直流成分の電圧値がシート先端部で必要な値まで下がることが多くなる。すると、記録シートＳの先端部を二次転写ニップＮ２に進入させている際の直流成分の電圧値は、主に定電流制御の先端部用の出力目標値に依存する。一方、第二切り替え時間Ｔ２が比較的長い値（例えば４０ｍｓｅｃ）であると、定電圧制御から定電流制御に切り替わる時点で直流成分の電圧値が比較的高い値から立ち下がり始める。このため、記録シートＳの先端が二次転写ニップＮ２に進入する時点で、直流成分の電圧値がシート先端部で必要な値よりも少し高くなっていることが多くなる。

次に、第一実施形態に係る画像形成装置における一部の構成を他の構成に置き換えた変形例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、変形例に係るプリンタの構成は第一実施形態と同様である。
［変形例］
図９は、変形例に係る画像形成装置における直流二次転写バイアスの定電圧制御や定電流制御における出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフである。また、図１０は、同画像形成装置における重畳二次転写バイアスの定電圧制御や定電流制御における出力目標値の経時変化と、直流成分の出力値の経時変化とを示すグラフである。変形例に係る画像形成装置は、直流二次転写バイアス、重畳二次転写バイアスともに、直流成分の定電流制御における先端部用の出力目標値と本体部用の出力目標値とを互いに同じ値にしている。そして、直流二次転写バイアス用の切り替え時間である第一切り替え時間Ｔ１と、重畳二次転写バイアス用の切り替え時間である第二切り替え時間Ｔ２とを互いに異ならせることで、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させるようになっている。直流二次転写バイアス、重畳二次転写バイアスともに、基準時点を第一実施形態よりも早い時点に設定している。なお、直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで、互いに基準時点を同じにしているが、直流成分の立ち上がりや立ち下がりの特性によっては、互いの基準時点を異ならせてもよい。

記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させた時点から、記録シートＳの先端部と本体部との境界を二次転写ニップＮ２に進入させる時点までは、直流電圧を経時的に低下させていくが、後者の時点で先端部に必要な電圧が確保されていればよい。図９や図１０に示されるように、直流二次転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１や、重畳二次転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１’については、何れも記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させた時点の値とする。また、直流二次転写バイアスの本体部用電圧Ｖｘ_２や、重畳二次転写バイアスの本体部用電圧Ｖｘ_２’については、何れも記録シートＳの先端部と本体部との境界を二次転写ニップＮ２に進入させた時点の値とする。記録シートＳの先端が二次転写ニップＮ２へ進入した後には、電圧値が先端部用の値から本体部用の値に向けて一定の割合で減衰する。よって、先端進入時の電圧（Ｖｘ_１、Ｖｘ_１’）を境界進入時の電圧（Ｖｘ_２、Ｖｘ_２’）で除算した値について、直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで比較して、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させればよい。こうすることで、重畳二次転写バイアスにおける先端部用電圧Ｖｘ_１’の時間平均値を本体部用電圧Ｖｘ_２’で除算した値を、直流転写バイアスにおける先端部用電圧Ｖｘ_１の時間平均値を本体部用電圧Ｖｘ_２で除算した値よりも小さくすることが可能になる。

次に、第一実施形態に係る画像形成装置１００に、より特徴的な構成を付加した各実施例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に係る画像形成装置の構成は、第一実施形態と同様である。

［第一実施例］
本発明者らは、第一実施形態に係る画像形成装置１００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複数のプリントテストを行った。複数のプリントテストにおいて、記録シートＳの種類、切り替え時間（Ｔ_１又はＴ_２）、及び環境（温湿度）の組み合わせを互いに異ならせた。記録シートＳの種類としては、平滑紙、凹凸紙の二種類を採用した。また、切り替え時間としては、５［ｍｓｅｃ］、１０［ｍｓｅｃ］、２０［ｍｓｅｃ］、４０［ｍｓｅｃ］の四通りを採用した。また、環境としては、２３℃５０％と、１０℃１５％との二通りを採用した。

なお、平滑紙にブルーベタ画像を二次転写するための直流二次転写バイアスの直流電圧を定電流制御で出力する際の先端部用の出力目標値については、本体部用の出力目標値よりも大きくしている。但し、直流二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける先端部用の出力目標値については、直流二次転写バイアスを用いる複数のプリントテストのそれぞれで同じ値にした。また、直流二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける本体部用の出力目標値についても、直流二次転写バイアスを用いる複数のプリントテストのそれぞれで同じ値にした。

また、凹凸紙にブルーベタ画像を二次転写するための重畳二次転写バイアスの直流成分を定電流制御で出力する際の先端部用の出力目標値についても、本体部用の出力目標値よりも大きくしている。但し、重畳二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける先端部用の出力目標値については、重畳二次転写バイアスを用いる複数のプリントテストのそれぞれで同じ値にした。また、重畳二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける本体部用の出力目標値についても、重畳二次転写バイアスを用いる複数のプリントテストのそれぞれで同じ値にした。更に、重畳二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける本体部用の出力目標値と、直流二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける本体部用の出力目標値とについては、互いに同じ値にした。また、重畳二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける先端部用の出力目標値を、直流二次転写バイアスを用いるプリントテストにおける先端部用の出力目標値よりも低い値にした。

それぞれのプリントテストにおいて、Ｍベタトナー像とＣベタトナー像との重ね合わせによるブルーベタ画像を作像し、そのブルーベタ画像におけるシート先端部の画像濃度を評価した。シート本体部と同じ画像濃度である場合を○と評価した。また、シート本体部よりも僅かに薄いものの、ぎりぎり許容範囲内である場合を△と評価した。また、シート本体部よりも薄く、画像濃度不足が視認されてしまう場合を×と評価した。このプリントテストの結果を、次の表１に示す。

表１に示されるように、直流二次転写バイアスを用いて平滑紙に画像を二次転写する場合には、環境にかかわらず、第一切り替え時間Ｔ_１を長くするほど、記録シートＳの先端部の画像濃度不足を抑えることができた。これは、第一切り替え時間Ｔ_１を長くするほど、記録シートＳの先端部を二次転写ニップＮ２に進入させているときの直流電圧の出力値を高くするからである。

直流二次転写バイアスを用いて平滑紙に画像を二次転写する場合において、環境と第一切り替え時間Ｔ_１との関係に着目すると、次のようなことが解る。即ち、２３℃５０％の環境の方が、１０℃１５％の環境に比べて、先端部で十分な画像濃度が得られる切り替え時間Ｔ_１の値が短くなる。具体的には、その値は、２３℃５０％で２０［ｍｓｅｃ］、１０℃１５％で４０［ｍｓｅｃ］である。このような差が生ずるのは、２３℃５０％の環境の方が１０℃１５％の環境よりも平滑紙の電気抵抗値が低くなることから、より低い値の直流電圧でシート先端部に十分量の二次転写電流を流すことができるからである。

一方、重畳二次転写バイアスを用いて凹凸紙に画像を二次転写する場合には、直流二次転写バイアスを用いる場合とは逆に、環境にかかわらず、第二切り替え時間Ｔ_２を長くするほど、記録シートＳの先端部の画像濃度を薄くしてしまう。これは、第二切り替え時間Ｔ_２を長くするほど、記録シートＳの先端部を二次転写ニップＮ２に進入させているときの戻しピーク値Ｖｒを低くしてしまうからである。

重畳二次転写バイアスを用いて凹凸紙に画像を二次転写する場合において、環境と第二切り替え時間Ｔ_２との関係に着目すると、次のようなことが解る。即ち、２３℃５０％の環境の方が、１０℃１５％の環境に比べて、先端部で十分な画像濃度が得られる切り替え時間Ｔ_２の値が長くなる。具体的には、その値は、２３℃５０％で１０［ｍｓｅｃ］、１０℃１５％で５［ｍｓｅｃ］である。１０℃１５％の環境では、２３℃５０％の環境に比べて凹凸紙の電気抵抗値が高くなることから、定電流制御が有効に機能した状態では、直流成分の出力電圧値が比較的高い値になって戻しピーク値Ｖｒの不足を引き起こし易くなる。このため、１０℃１５％の環境では、２３℃５０％の環境に比べて、第二切り替え時間Ｔ_２を短くして、記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる瞬間の出力電圧値をより低くする必要があるのである。

このプリントテストの結果に鑑みて、制御部１５０は、次のような制御を実施するように構成されている。即ち、低温低湿になるにつれて直流二次転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１を高くする一方で、低温低湿になるにつれて重畳転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１’を低くする制御を実施するように構成されている。具体的には、低温低湿化することを把握するために、温度の検知結果及び湿度の検知結果に基づいて絶対湿度を算出し、その算出結果が小さくなるにつれて先端部用電圧Ｖｘ_１を高くしたり、先端部用電圧Ｖｘ_１’を低くしたりする。そのために、絶対湿度が小さくなるにつれて、第一切り替え時間Ｔ_１を長くするとともに、第二切り替え時間Ｔ_２を短くする。

かかる構成では、環境変動にかかわらず、平滑紙や凹凸紙の先端部における画像濃度不足の発生を抑えることができる。

なお、環境センサー１５３に代えて、温度センサーを設け、低温になるにつれて、重畳転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１’を低くする制御を実施するように制御部１５０を構成してもよい。また、環境センサー１５３に代えて、湿度センサーを設け、低湿になるにつれて、重畳転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１’を低くする制御を実施するように制御部１５０を構成してもよい。

［第二実施例］
本発明者らは、上述したプリント試験機を用いて複数の第二プリントテストを行った。複数の第二プリントテストにおいて、記録シートＳの種類、及び切り替え時間（Ｔ_１又はＴ_２）の組み合わせを互いに異ならせた。記録シートＳの種類としては、表面の平滑度＝２２［ｓｅｃ］の凹凸紙Ａ、平滑度＝１０［ｓｅｃ］の凹凸紙Ｂ、及び平滑度＝６［ｓｅｃ］の凹凸紙Ｃの三種類を採用した。また、切り替え時間としては、５［ｍｓｅｃ］、１０［ｍｓｅｃ］、１５［ｍｓｅｃ］、２０［ｍｓｅｃ］、３０［ｍｓｅｃ］、４０［ｍｓｅｃ］の六通りを採用した。環境については、２３℃５０％に固定した。

なお、凹凸紙の平滑度については、ＪＩＳ Ｐ８１５５に従って、水柱型王研式平滑度試験機を用いて測定した。また、環境については、２３℃５０％に固定した。また、それぞれの凹凸紙にブルーベタ画像を二次転写するための重畳二次転写バイアスの直流成分を定電流制御で出力する際の先端部用の出力目標値を、本体部用の出力目標値よりも大きくした。

それぞれの第二プリントテストにおいて、Ｍベタトナー像とＣベタトナー像との重ね合わせによるブルーベタ画像を作像し、そのブルーベタ画像におけるシート先端部の画像濃度を上述したプリントテストと同様に○、△、×の三水準で評価した。この第二プリントテストの結果を、次の表２に示す。

表２に示されるように、重畳二次転写バイアスを用いて凹凸紙にトナー像を二次転写する場合には、紙表面の平滑度が高くなるにつれて、シート先端部で十分な画像濃度を得ることが可能な第二切り替え時間Ｔ_２の値が長くなる。平滑度が高くなるにつれて、凹凸紙の性質が平滑紙に近づいていくことから、シート先端部で必要な直流成分の電圧値が高くなるからである。換言すると、平滑度が低くなるにつれて、凹凸紙としての性質がより際だってくることから、シート先端部で必要な直流成分の電圧値が低くなる。このため、凹凸紙を用いる場合には、その表面の平滑度が低くなるにつれて、第二切り替え時間Ｔ_２を短くする必要がある。

この第二プリントテストの結果に鑑みて、制御部１５０は、次のような制御を実施するように構成されている。即ち、オペレーターパネル１５２に対するユーザーの入力操作によって取得した記録シートＳの銘柄に対応する平滑度を、上述したシートデータテーブルの中から特定する。そして、その平滑度（表面平滑性）が低くなるにつれて、重畳二次転写バイアスの直流成分の先端部用電圧を低くする制御である。具体的には、平滑度が低くなるにつれて、第二切り替え時間Ｔ_２を短くすることで、前記先端部用電圧を低くしている。かかる構成では、凹凸紙からなる記録シートＳを用いる場合に、その記録シートＳの表面平滑性にかかわらず、シート先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

なお、第一実施形態、変形例、及び各実施例において、記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる直前で二次転写バイアスの直流電圧を定電圧制御で出力することは、本発明の必須の構成ではない。記録シートＳの先端を二次転写ニップＮ２に進入させる直前で、二次転写バイアスの直流電圧を定電流制御で立ち上げてもよい。このとき、定電流制御における出力電流の目標値を十分に大きな値に設定すればよい。こうすることで、シート先端部を二次転写ニップＮ２に進入させる時点で十分に大きな直流電圧を出力させることが可能になるので、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させることが可能である。

また、第一実施形態、変形例、及び各実施例において、二次転写バイアスの先端部用の直流電圧や本体部用の直流電圧を定電圧制御で出力してもよい。

次に、本発明を適用した第二実施形態の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第二実施形態に係る画像形成装置の構成は、第一実施形態と同様である。

第二実施形態に係る画像形成装置の制御部１５０は、直流二次転写バイアスや重畳二次転写バイアスとして、次のようなものを二次転写電源２００から出力させる。即ち、互いの先端部用電圧を同じ値（Ｖｘ_１＝Ｖｘ_１’）にし、且つ互いの本体部用電圧を同じ値（Ｖｘ_２＝Ｖｘ_２’）にしたものを二次転写電源２００から出力させる。また、直流二次転写バイアスの第一切り替え時間Ｔ_１と、重畳二次転写バイアスの第二切り替え時間Ｔ_２とを互いに同じ値にする。即ち、直流二次転写バイアスと重畳二次転写バイアスとで、直流電圧（直流成分）の制御を定電圧制御から定電流制御に切り替えるタイミングを同じにする。直流電圧（直流成分）の定電流制御における制御目標値については、第一実施形態と同様に、「直流二次転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１＞重畳二次転写バイアスの先端部用電圧Ｖｘ_１’」という関係にしている。

このような構成だけでは、平滑紙の先端部に十分量の二次転写電流を流してその先端部での画像濃度不足を抑えることが可能であるが、凹凸紙の先端部では戻しピーク値Ｖｒ不足による画像濃度不足を引き起こしてしまう。

そこで、制御部１５０は、重畳二次転写バイアスの交流成分として、先端部用交流成分と、本体部用交流成分とを切り替えて二次転写電源２００から出力させる。先端部用交流成分については、直流成分の先端部用電圧と組み合わせて出力させる。また、本体部用交流成分については、直流成分の本体部用電圧と組み合わせて出力させる。

図１１は、第二実施形態に係る画像形成装置の重畳二次転写バイアスにおける先端部用の波形を、比較例に係る構成の重畳二次転写バイアスにおける先端部用の波形とともに示す波形図である。比較例に係る構成は、重畳二次転写バイアスについて先端部用交流成分と本体部用交流成分とを区別せずに、シート先端部、本体部とで同じピークツウピーク値Ｖｐｐの交流成分を用いる。これに対し、第二実施形態に係る画像形成装置は、既に述べたように、先端部用交流成分と本体部用交流成分とを繰り替えて二次転写電源２００から出力する。先端部用交流成分のピークツウピーク値Ｖｐｐ’は、本体部用交流成分のピークツウピーク値Ｖｐｐよりも大きくなっている。

比較例に係る構成では、直流成分の先端部用電圧Ｖｘ_１’を本体部用電圧Ｖｘ_２’よりも高くしているにもかかわらず、先端部と本体部とで同じピークツウピーク値の交流成分を用いている。このため、図示のように、凹凸紙の先端部で戻しピーク値Ｖｒが不足することから、先端部で画像濃度不足を発生させてしまう。

これに対し、第二実施形態に係る画像形成装置では、先端部用交流成分のピークツウピーク値Ｖｐｐ’を本体部用交流成分のピークツウピーク値Ｖｐｐよりも大きくしていることから、図示のように、先端部の戻しピーク値Ｖｒを必要な値まで大きくしている。このため、凹凸紙の先端部で十分な画像濃度を得て、先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

なお、第一実施形態や各実施例において、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させるために、第一切り替え時間Ｔ_１、第二切り替え時間Ｔ_２、定電流制御の出力目標値などを調整することに加えて、次のようにしてもよい。即ち、重畳二次転写バイアスの先端部用交流成分のピークツウピーク値Ｖｐｐ’を、本体部用交流成分のピークツウピーク値Ｖｐｐよりも大きくしてもよい。特に、かなりの低温低湿の環境下や、平滑度が著しく低い凹凸紙を用いる場合に、第二切り替え時間Ｔ２を比較的短くするだけでなく、ピークツウピーク値Ｖｐｐ’を比較的大きくすることで、先端部の画像濃度不足を有効に抑えることが可能になる。

また、重畳二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用いる例について説明したが、波形が矩形波状であるものを用いてもよい。この場合、交流成分の一周期において、トナーをベルト側からシート側に転移させる極性（本例ではマイナス）にしている時間と、トナーをシート側からベルト側に戻す極性（本例ではプラス側）にしている時間とを異ならせてもよい。

図１２は、矩形波状の交流成分を採用した重畳二次転写バイアスの波形の一例を示す波形図である。この例では、交流成分の一周期において、ベルト側からシート側に向かう転写方向の時間Ａを、シート側からベルト側に戻す戻し時間Ｂよりも大きくしている。但し、ここに示した波形は一例であり、転写方向の時間Ａと戻し時間Ｂとの比率を適宜設定可能である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、像担持体（例えば転写ベルト３）とニップ形成部材（例えば二次転写ベルト６０）との当接による転写ニップ（例えば二次転写ニップＮ２）内に進入した記録シート（例えば記録シートＳ）に前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアス（例えば二次転写バイアス）を出力する転写電源（例えば二次転写電源２００）と、前記転写電源から出力される転写バイアスを直流電圧だけからなる直流転写バイアス（例えば直流二次転写バイアス）と直流及び交流の重畳電圧からなる重畳転写バイアス（例えば重畳二次転写バイアス）とで切り替える制御を実施する制御手段（例えば制御部１５０）とを備える画像形成装置（例えば画像形成装置１００）において、トナー像を記録シートの先端部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である先端部用電圧と、トナー像を記録シートの先端部よりも後側の本体部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である本体部用電圧とについて、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧よりも高くし（例えばＶｘ_１＞Ｖｘ_２）、且つ、前記重畳転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧で除算した値を、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧で除算した値よりも小さくする（例えばＶｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２）制御を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。

かかる構成においては、表面平滑性に優れた記録シートにトナー像を転写する際に用いる直流転写バイアスとして、先端部用電圧を本体部電圧よりも大きくするものを転写電源から出力することで、その記録シートの先端部の画像濃度不足を抑えることができる。具体的には、記録シートの先端部を転写ニップに進入させているときには、転写ニップ内に、像担持体とニップ形成部材とを直接当接させている領域と、像担持体とニップ形成部材との間に電気抵抗の高い記録シートの先端部を介在させている領域とが生ずる。すると、電気抵抗のより低い前者の領域に転写電流の流れを集中させて、記録シートの先端部で転写電流の不足による画像濃度不足を起こし易くなる。そこで、直流転写バイアスについて、記録シートの先端部にトナー像を転写するときの先端部用電圧を、記録シートの本体部にトナー像を転写するときの直流電圧である本体部用電圧よりも高くする。これにより、記録シートの先端部を進入させた転写ニップ内において、像担持体とニップ形成部材とを直接当接させている領域だけでなく、記録シートの先端部を挟み込んでいる領域にも十分量の転写電流を流して、その先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

また、態様Ａにおいては、次に説明する理由により、表面凹凸に富んだ記録シートの先端部においても、画像濃度不足の発生を抑えることができる。即ち、前述したように、表面平滑性に優れた記録シートを用いる場合には、直流転写バイアスの先端部用電圧を本体部用電圧よりも大きくすることで、記録シートの先端部の画像濃度不足を抑えることができる。このときの先端部用電圧をＶｘ１、本体部用電圧をＶｘ２で示すと、「Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」は１よりも大きな値になる。一方、表面凹凸に富んだ記録シートにトナー像を転写する際における重畳転写バイアスの直流成分の先端部用電圧と本体部用電圧との比率を直流転写バイアスと同じ値に設定したとする。このときの先端部用電圧をＶｘ_１’、本体部用電圧をＶｘ_２’で示すと、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’」を「Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」と同じ値にするのである。本発明者らは実験により、この条件では、表面凹凸に富んだ記録シートの先端部で画像濃度不足を発生させてしまうことを見出した。その原因は、転写ニップ内でトナーを十分に往復運動させることができなくなるからである。トナーを十分に往復運動させるためには、像担持体表面からシート表面に転移したトナーを、シート表面から像担持体表面に戻す必要がある。ところが、重畳転写バイアスの直流成分の先端部用電圧Ｖｘ_１’を直流転写バイアスと同様に比較的大きな値にすると、トナーをシート表面から像担持体表面に戻す方向の電界強度が不足してトナーを像担持体表面に良好に戻せなくなる。これにより、表面凹凸に富んだ記録シートにトナー像を転写する際に重要になるトナーの往復運動を十分に生起せしめることができずに、その記録シートの先端部で画像濃度不足を引き起こしてしまうことが解った。そこで、態様Ａでは、重畳転写バイアスの直流成分の先端部用電圧Ｖｘ_１’を比較的低い値にして、表面凹凸に富んだ記録シートを用いる場合の「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’」を、表面平滑性に優れた記録シートを用いる場合の「Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」よりも小さくする。かかる構成では、転写ニップ内で表面凹凸に富んだ記録シートの先端部にトナー像を転写する際に、像担持体とシート先端部との間におけるトナーの往復運動不良を抑えて、シート先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、環境を検知する環境検知手段（例えば環境センサー１５３）を設け、且つ、低温、低湿、又は低温低湿になるにつれて前記直流転写バイアスの前記先端部用電圧（例えばＶｘ_１）を高くする一方で、低温、低湿、又は低温低湿になるにつれて前記重畳転写バイアスの前記先端部用電圧（例えばＶｘ_１’）を低くする制御を実施するように、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、第一実施例で説明したように、環境にかかわらず、表面凹凸に富んだ記録シートの先端部や、表面平滑性に優れた記録シートの先端部で発生し易い画像濃度不足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、使用される記録シートの表面平滑性の情報を取得する情報取得手段（例えばオペレーターパネル１５２と制御部１５０との組み合わせ）を設け、且つ、前記重畳転写バイアスについて、使用される記録シートの表面平滑性が低くなるにつれて、前記先端部用電圧を低くする制御を実施するように、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、第二実施例で説明したように、表面凹凸に優れた記録シートを用いる場合に、その表面平滑性の程度にかかわらず、シート先端部の画像濃度不足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、前記直流転写バイアス、前記重畳転写バイアスのそれぞれについて、記録シートの先端を前記転写ニップに進入させるのに先立って直流電圧を定電圧制御で立ち上げた後、定電圧制御から定電流制御に切り替えて前記先端部用電圧や前記本体部用電圧を出力する制御を実施するように、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、実施形態で説明したように、転写電源として、直流電源回路の出力を直流転写バイアスと重畳転写バイアスとで併用したものを用いても、シート先端部を転写ニップに進入させる際に、直流電圧を必要な値まで十分に立ち上げることができる。

［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ｄにおいて、前記重畳転写バイアスの直流電圧の出力制御と前記直流転写バイアスの出力制御とで、定電圧制御によってバイアスの立ち上げを開始する時点を、記録シートの先端を前記転写ニップに進入させる時点から互いに同じ時間だけ遡った時点にし、且つ、前記立ち上げを開始した時点から出力制御を定電流制御に切り替える時点までの時間については、前記直流転写バイアスの前記時間よりも前記重畳転写バイアスの前記時間を短くするように、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、先端部用と本体部用とで定電流制御の出力目標値を異ならせなくても、前記時間の調整だけで、「Ｖｘ_１’／Ｖｘ_２’ ＜ Ｖｘ_１／Ｖｘ_２」という条件を満足させることが可能になる。

［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｅの何れかにおいて、前記重畳転写バイアスについて、前記先端部用電圧に重畳する交流電圧のピークツウピーク値を前記本体部用電圧に重畳する交流電圧のピークツウピーク値よりも大きくする制御を実施するように、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、著しい低温低湿の環境下である場合や、表面凹凸の度合いが著しい記録シートを用いる場合であっても、シート先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

［態様Ｇ］
態様Ｇは、像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップ内に進入した記録シートに前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを出力する転写電源と、前記転写電源から出力される転写バイアスを直流電圧だけからなる直流転写バイアスと直流及び交流の重畳電圧からなる重畳転写バイアスとで切り替える制御を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、トナー像を記録シートの先端部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である先端部用電圧と、トナー像を記録シートの先端部よりも後側の本体部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である本体部用電圧とについて、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧よりも高くし、且つ、前記重畳転写バイアスについて、前記先端部用電圧に重畳する交流成分のピークツウピーク値を前記本体部用電圧に重畳する交流成分のピークツウピーク値よりも大きくする制御を実施するように、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、態様Ａと同様の理由により、表面平滑性に優れた記録シートの先端部の画像濃度不足を抑えることができる。また、表面凹凸に富んだ記録シートを用いる場合に、シート先端部にトナー像を転写する際の重畳転写バイアスの交流成分のピークツウピーク値を、シート本体部にトナー像を転写する際の重畳転写バイアスの交流成分のピークツウピーク値よりも大きくする。これにより、転写ニップ内で像担持体表面からシート表面に転移したトナーを像担持体表面に戻す方向の電界強度を不足させ易い、シート先端部へのトナー像の転写の際にも、電界強度不足を抑えてトナーを像担持体表面とシート表面との間で良好に往復運動させる。このように、表面凹凸に富んだ記録シートにトナー像を転写する際に重要になる転写ニップ内におけるトナーの往復運動を、シート先端部でも良好に生起せしめることで、そのシート先端部の画像濃度不足を抑えることができる。

３：転写ベルト（像担持体）
６０：二次転写ベルト（ニップ形成部材）
１００：画像形成装置
１５０：制御部（制御手段、情報取得手段の一部）
１５２：オペレーターパネル（情報取得手段の一部）
２００：二次転写電源（転写電源）
Ｎ２：二次転写ニップ（転写ニップ）
Ｓ：記録シート

特開２０１４−２３２１２７号公報

Claims (6)

1. 像担持体とニップ形成部材との当接による転写ニップ内に進入した記録シートに前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを出力する転写電源と、前記転写電源から出力される転写バイアスを直流電圧だけからなる直流転写バイアスと直流及び交流の重畳電圧からなる重畳転写バイアスとで切り替える制御を実施する制御手段とを備える画像形成装置において、
   トナー像を記録シートの先端部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である先端部用電圧と、トナー像を記録シートの先端部よりも後側の本体部に転写するときの転写バイアスの直流電圧である本体部用電圧とについて、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧よりも高くし、且つ、前記重畳転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧で除算した値を、前記直流転写バイアスにおける前記先端部用電圧を前記本体部用電圧で除算した値よりも小さくする制御を実施するように、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。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   環境を検知する環境検知手段を設け、
   且つ、低温、低湿、又は低温低湿になるにつれて前記直流転写バイアスの前記先端部用電圧を高くする一方で、低温、低湿、又は低温低湿になるにつれて前記重畳転写バイアスの前記先端部用電圧を低くする制御を実施するように、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、
   使用される記録シートの表面平滑性の情報を取得する情報取得手段を設け、
   且つ、前記重畳転写バイアスについて、使用される記録シートの表面平滑性が低くなるにつれて、前記先端部用電圧を低くする制御を実施するように、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、
   前記直流転写バイアス、前記重畳転写バイアスのそれぞれについて、記録シートの先端を前記転写ニップに進入させるのに先立って直流電圧を定電圧制御で立ち上げた後、定電圧制御から定電流制御に切り替えて前記先端部用電圧や前記本体部用電圧を出力する制御を実施するように、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。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   前記重畳転写バイアスの直流電圧の出力制御と前記直流転写バイアスの出力制御とで、定電圧制御によってバイアスの立ち上げを開始する時点を、記録シートの先端を前記転写ニップに進入させる時点から互いに同じ時間だけ遡った時点にし、且つ、前記立ち上げを開始した時点から出力制御を定電流制御に切り替える時点までの時間については、前記直流転写バイアスの前記時間よりも前記重畳転写バイアスの前記時間を短くするように、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。
6. 請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
   前記重畳転写バイアスについて、前記先端部用電圧に重畳する交流電圧のピークツウピーク値を前記本体部用電圧に重畳する交流電圧のピークツウピーク値よりも大きくする制御を実施するように、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。

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