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技術 画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 田中真也
出願日 2014年12月19日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2014-257118
公開日 2016年6月30日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-118605
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における制御・管理・保安 電子写真における帯電・転写・分離
主要キーワード 往復移動回数 両端箇所 影響要因 直流電圧回路 厚み値 電位差発生 加重センサ スクリュウ軸
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年6月30日)のものです。
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図面 (20)

課題

環境や記録シートの特性にかかわらず、記録シートの表面凹凸にならった濃淡パターンの発生を抑え、トナー散りの発生も抑える事ができる画像形成装置を提供する。

解決手段

中間転写ベルト31とニップ形成ローラ36との当接による2次転写ニップにおけるベルトから記録シートへのトナー像転写性に影響を及ぼす要因となる温湿度の情報を取得する温度センサ湿度センサを設けた。逆極性バイアス印加される時間をA、交流バイアスの1周期の時間をB、重畳バイアス時間平均値をVaveとしたとき、センサによる取得結果に応じて交流バイアスのA/Bの値を変化させることができ、且つ、A/Bの値が大きくなるほどVaveの値を小さくする処理を実施するように、2次転写電源39を構成した。

概要

背景

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ってドラム状の感光体の表面に形成したトナー像中間転写ベルト転写した後、ベルトと2次転写ローラとの当接による2次転写ニップ記録シートに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、交流バイアス直流バイアスとを重畳した重畳バイアスを2次転写ローラに印加するようになっている。2次転写バイアスとして重畳バイアスを用いることで、記録シート表面の凹部において十分な画像濃度を得て濃淡パターンの発生を抑えることができている。

概要

環境や記録シートの特性にかかわらず、記録シートの表面凹凸にならった濃淡パターンの発生を抑え、トナー散りの発生も抑える事ができる画像形成装置を提供する。中間転写ベルト31とニップ形成ローラ36との当接による2次転写ニップにおけるベルトから記録シートへのトナー像の転写性に影響を及ぼす要因となる温湿度の情報を取得する温度センサ湿度センサを設けた。逆極性バイアスが印加される時間をA、交流バイアスの1周期の時間をB、重畳バイアスの時間平均値をVaveとしたとき、センサによる取得結果に応じて交流バイアスのA/Bの値を変化させることができ、且つ、A/Bの値が大きくなるほどVaveの値を小さくする処理を実施するように、2次転写電源39を構成した。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

自らの表面にトナー像担持する像担持体と、前記表面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交番電界からなる転写電界を形成するための転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを備え、前記転写バイアス出力手段によって、前記像担持体上の正規帯電されたトナー像を前記転写ニップにて記録シート側に転写させる転写方向バイアス、及び前記転写方向のバイアスとは逆極性のバイアスとが交互に切り替わる交流バイアスと、直流バイアスとを重畳した重畳バイアス印加する画像形成装置において、前記転写ニップにおける前記像担持体から前記記録シートへのトナー像の転写性に影響を及ぼす要因となる転写影響要因の情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記逆極性のバイアスが印加される時間をA、前記交流バイアスの1周期の時間をB、前記重畳バイアスの時間平均値をVaveとしたとき、前記情報取得手段による取得結果に応じて前記交流バイアスのA/Bの値を変化させることができ、且つ、前記A/Bの値が大きくなるほど前記Vaveの値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項2

請求項1に記載の画像形成装置において、前記Vaveを定電流制御によって出力し、且つ前記A/Bの値を大きくするほど前記Vaveの定電流制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項3

請求項1に記載の画像形成装置において、前記Vaveを定電圧制御によって出力し、且つ前記A/Bの値を大きくするほど前記Vaveの定電圧制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記情報取得手段として、前記転写影響要因の情報たる温度情報を取得するものを用いるとともに、前記温度情報によって示される温度値が高くなるほど、前記A/Bの値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記情報取得手段として、前記転写影響要因の情報たる湿度情報を取得するものを用いるとともに、前記湿度情報によって示される湿度値が高くなるほど、前記A/Bの値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項6

請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記情報取得手段として、前記転写影響要因たる前記転写ニップに送り込まれる記録シートの厚み情報を取得するものを用いるとともに、前記厚み情報によって示される厚み値が小さくなるほど、前記A/Bの値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項7

請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記情報取得手段として、前記転写影響要因の情報たる、前記転写ニップに送り込まれる記録シートの表面凹凸における凹部の深さ情報を取得するものを用いるとともに、前記深さ情報によって示される深さ値が小さくなるほど、前記A/Bの値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項8

請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記交流バイアスを定電圧制御で出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項9

請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記交流バイアスの周波数f[Hz]と、前記転写ニップの像担持体表面移動方向の長さであるニップ幅d[mm]と、前記像担持体の表面移動速度v[mm/s]とについて「f>(4/d)×v」という条件を具備することを特徴とする画像形成装置。

請求項10

自らの表面にトナー像を担持する像担持体と、前記表面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交番電界からなる転写電界を形成するための転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを備え、前記転写バイアス出力手段によって、前記像担持体上の正規に帯電されたトナー像を前記転写ニップにて記録シート側に転写させる転写方向のバイアス、及び前記転写方向のバイアスとは逆極性のバイアスとが交互に切り替わる交流バイアスと、直流バイアスとを重畳した重畳バイアスを印加する画像形成装置において、温度、湿度、前記転写ニップに送り込まれる記録シートの厚み、及び、前記転写ニップに送り込まれる記録シートの表面凹凸における凹部の深さのうちの少なくとも1つの情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記逆極性のバイアスが印加される時間をA、前記交流バイアスの1周期の時間をB、前記重畳バイアスの時間平均値をVaveとしたとき、前記情報取得手段による取得結果に応じて前記交流バイアスのA/Bの値を変化させることができ、且つ、前記A/Bの値が大きくなるほど、前記Vaveの出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項11

請求項10に記載の画像形成装置において、前記Vaveを定電流制御によって出力し、且つ前記A/Bの出力値を大きくするほど、前記Vaveの定電流制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項12

請求項11に記載の画像形成装置において、前記Vaveを定電圧制御によって出力し、且つ前記A/Bの出力値を大きくするほど、前記Vaveの定電圧制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

請求項13

請求項11又は12に記載の画像形成装置において、前記交流バイアスを定電圧制御で出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、像担持体ニップ形成部材との当接による転写ニップ転写電界を形成するための転写バイアスとして、交流バイアス直流バイアスとを重畳した重畳バイアスからなるものを出力する転写バイアス出力手段を備える画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

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ってドラム状の感光体の表面に形成したトナー像中間転写ベルト転写した後、ベルトと2次転写ローラとの当接による2次転写ニップ記録シートに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、交流バイアスと直流バイアスとを重畳した重畳バイアスを2次転写ローラに印加するようになっている。2次転写バイアスとして重畳バイアスを用いることで、記録シート表面の凹部において十分な画像濃度を得て濃淡パターンの発生を抑えることができている。

発明が解決しようとする課題

0003

しかし、本発明者らは実験により、2次転写バイアスの交流成分の1周期の時間Bのうち、トナー像を記録シート側に転写させる転写方向とは逆極性電圧が印加される時間Aの割合を転写影響要因に応じて適切にコントロールしないと、不具合が生じることを見出した。具体的には、記録シート表面の凹部で十分な画像濃度が得られずに濃淡パターンが発生したり、記録シートの過剰な帯電によってトナー像が散ったりしてしまうことを見出した。転写影響要因は、2次転写ニップ内における中間転写ベルトから記録シートへのトナー像の転写性に影響を与える要因であり、温度、湿度、記録シートの厚み(電気抵抗)、シート表面の凹部の深さなどが挙げられる。

0004

また、本発明者らは、次のような構成では、低温低湿環境下において、記録シートの凹部で十分な画像濃度が得られなくなることを見出した。即ち、前記転写方向とは逆極性の電圧が印加される時間Aの割合を所定の出力目標値と同じ値にするように交流バイアスを定電圧制御又は定電流制御し、その出力目標値を温度などの転写影響要因に応じて変化させ、且つ直流成分を定電流制御又は定電圧制御で出力する構成である。かかる構成においてシート表面の凹部で十分な画像濃度が得られなくなる原因は、次のようなものであることもわかった。即ち、低温低湿環境下では、2次転写バイアスの転写方向のピーク電圧値送りピーク値Vt)が大きくなり過ぎて、2次転写ニップ内の記録シート表面の凹部内で放電によるトナー粒子の逆帯電を引き起こすからである。逆帯電により、画像におけるシート表面の凹部の箇所に白点状の白抜けが発生して、シート表面における凹部上での画像濃度不足の原因になっていたのである。

0005

さらに、本発明者らは、記録シートとして電気抵抗が高いものが用いられた場合、直流成分が高い転写電流を出力すると、記録シートが過剰に帯電してしまい、トナー散り等の異常画像が発生することを見出した。

0006

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、環境や記録シートの特性にかかわらず、記録シートの表面凹凸にならった濃淡パターンの発生を抑え、トナー散りの発生も抑える事ができる画像形成装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本発明は、自らの表面にトナー像を担持する像担持体と、前記表面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交番電界からなる転写電界を形成するための転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを備え、前記転写バイアス出力手段によって、前記像担持体上の正規に帯電されたトナー像を前記転写ニップにて記録シート側に転写させる転写方向のバイアス、及び前記転写方向のバイアスとは逆極性のバイアスとが交互に切り替わる交流バイアスと、直流バイアスとを重畳した重畳バイアスを印加する画像形成装置において、前記転写ニップにおける前記像担持体から前記記録シートへのトナー像の転写性に影響を及ぼす要因となる転写影響要因の情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記逆極性のバイアスが印加される時間をA、前記交流バイアスの1周期の時間をB、前記重畳バイアスの時間平均値をVaveとしたとき、前記情報取得手段による取得結果に応じて前記交流バイアスのA/Bの値を変化させることができ、且つ、前記A/Bの値が大きくなるほど前記Vaveの値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

発明の効果

0008

本発明においては、A/B値を、温湿度・記録シート特性などの転写影響要因に応じて変化させつつ、転写ニップ内で像担持体と記録シートとの間に流れる直流電流の量を適切に制御する。
このような制御により、厚みの厚い凹凸紙などでは、A/B値を小さくすることで、大きな戻り電位ピーク値Vrと重畳バイアスの時間平均値Vave(オフセット電圧Voff)を確保しつつ、送りピーク値Vtを小さく抑える事ができる。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。
一方、非常に抵抗が高い樹脂の記録シートなどでは、重畳バイアスの時間平均値Vaveが大きいと記録シートが強く帯電してしまい、その上に転写されたトナー像が、搬送されていく中で飛散してしまう。だが、A/B値を大きくしVaveを小さくすることでトナー散りの発生を抑える事ができる。
以上のように、本発明では、環境にかかわらず、記録シートの表面凹凸にならった濃淡パターンの発生を抑えることができる

図面の簡単な説明

0009

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。
同プリンタにおけるK用画像形成ユニットを拡大して示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第2例を示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第3例を示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第4例を示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第5例を示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第6例を示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第7例を示す拡大構成図である。
同プリンタにおける2次転写バイアスの供給形態の第8例を示す拡大構成図である。
同プリンタの2次転写バイアス電源から出力される重畳電圧からなる2次転写バイアスの波形を示す波形図である。
実験に使用された転写実験装置を示す概略構成図である。
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である。
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である。
2次転写ニップにおける転写後期段階のトナーの挙動を示す拡大模式図である。
実施形態に係るプリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。
第1変形例に係るプリンタにおける画像形成ユニット1の一部を示す構成図である。
第2変形例に係るプリンタにおける画像形成ユニット1の一部と、紙搬送ベルトユニットとを示す構成図である。
第3変形例に係るプリンタにおける各色の作像ユニットの一部と、転写ユニットとを示す構成図である。
第4変形例に係るプリンタの要部を示す要部構成図である。

実施例

0010

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式カラープリンタ(以下、単にプリンタという)の実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、実施形態に係るプリンタは、イエロー(Y),マゼンダ(M),シアン(C),ブラック(K)のトナー像を形成するための4つの画像形成ユニット1Y,M,C,Kを備えている。また、転写装置としての転写ユニット30、光書込ユニット80、定着装置90、給紙カセット100、レジストローラ対101等も備えている。

0011

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、寿命到達時交換される。Kトナー像を形成するための画像形成ユニット1Kを例にすると、これは、図2に示すように、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1Y,M,C,Kは、それらの装置を共通の保持体に保持してプリンタ本体に対して一体的に脱着されることで、それらの装置が同時に交換されるようになっている。

0012

感光体2Kは、ドラム基体の表面上に有機感光層が形成された外径60[mm]程度のドラム形状のものであって、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。

0013

帯電装置6Kによって一様帯電せしめられた感光体2Kの表面は、後述する光書込ユニットから発せられるレーザー光によって光走査されてK用の静電潜像を担持する。このK用の静電潜像は、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。

0014

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。そして、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。

0015

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。

0016

現像装置8Kは、現像ロール9Kを内包する現像部12Kと、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。

0017

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K現像剤を、回転駆動に伴って回転方向撹拌しながら、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。

0018

第1スクリュウ部材10Kの図中手側端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。

0019

第2搬送室内において、ケーシング下壁には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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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,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。

0024

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、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。

0025

画像形成ユニット1Y,M,C,Kの下方には、無端状の中間転写ベルト31を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写装置としての転写ユニット30が配設されている。転写ユニット30は、像担持体たる中間転写ベルト31の他に、駆動ローラ32、2次転写裏面ローラ33、クリーニングバックアップローラ34などを有している。また、4つの1次転写ローラ35Y,M,C,K、ニップ形成部材たるニップ形成ローラ36、ベルトクリーニング装置37、電位センサ38なども有している。

0026

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、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。

0027

中間転写ベルト31としては、次のような特性を有するものを用いている。即ち、厚みは20[μm]〜200[μm]、好ましくは60[μm]程度である。また、体積抵抗率は6.0〜13[LogΩcm]、好ましくは7.5〜12.5[LogΩ]である(三菱化学ハイレスタ−UPMCPHT450にて、HRSプローブ使用、印加電圧100V、10msec値の条件で測定)。また、表面抵抗は、9.0〜13.0[LogΩ/□]、好ましくは10.0〜12.0[LogΩ/□]である(三菱化学製ハイレスタ−UP MCP HT450にて、HRSプローブ使用、印加電圧500V、10msec値の条件で測定)。

0028

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、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。

0029

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スポンジ層とを具備している弾性ローラから構成されている。1自転車ローラ35Y,M,C,Kは、感光体2Y,M,C,Kの軸心に対し、それぞれの軸心を約2.5[mm]ずつベルト移動方向下流側にずらした位置に配設されている。このような1次転写ローラ35Y,M,C,Kに対して、1次転写バイアスが定電流制御によって印加される。なお、1次転写ローラ35Y,M,C,Kに代えて、転写チャージャー転写ブラシなどを採用してもよい。

0030

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N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。

0031

転写ユニット30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て、記録シート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。

0032

2次転写裏面ローラ33は、芯金と、これの表面に被覆された導電性弾性層とを具備するものである。そして、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20〜24[mm]である。また、芯金の径は約16[mm]である。芯金の表面に被覆された導電性弾性層の抵抗Rは1E6[Ω]〜2E7[Ω]である。抵抗Rは、1次転写ローラと同様の方法によって測定された値である。また、2次転写裏面ローラ33の抵抗は、6.0〜12.0[LogΩ]、好ましくは4.0[LogΩ]である。なお、2次転写裏面ローラ33として、導電性弾性層を設けていないステンレスローラを使用してもよい。2次転写裏面ローラ33の抵抗については、次のようにして測定する。即ち、ローラの長手方向の両端部にそれぞれ5[N]の荷重をかけながら、ローラ軸に1[kV]の電圧を印加する。そして、ローラを1分間で1回転させている間に抵抗を複数回測定して平均値を求める。

0033

また、ニップ形成ローラ36は、次のような特性を有している。即ち、外径は約24[mm]である。また、芯金の径は約14[mm]である。芯金の表面には、導電性のNBR系ゴム層が被覆されており、その抵抗Rは1E6Ω以下である。抵抗Rは、1次転写ローラと同様の方法によって測定された値である。また、ニップ形成ローラ36の抵抗は、6.0〜8.0[LogΩ]、好ましくは7.0〜8.0[LogΩ]である。この抵抗は、2次転写裏面ローラ33と同様の方法によって測定されたものである。

0034

2次転写バイアス電源39は、転写ニップたる2次転写ニップNに転写電界を形成するための2次転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段である。図示の例では、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からなるものを出力するようになっている。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。

0035

2次転写バイアス電源39は、2次転写バイアスの直流電圧として、トナーの帯電極性と同極性のものを出力するようになっており、2次転写バイアス電源39から出力された2次転写バイアスは、2次転写裏面ローラ33の芯金に印加される。2次転写裏面ローラ33とニップ形成ローラ36との間では、中間転写ベルト31上のトナーが2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に静電移動して、記録シートPに一括2次転写される。

0036

2次転写バイアスの供給形態は、図1に示される形態に限定されるものではない。例えば図3に示されるように、2次転写バイアス電源39から出力される2次転写バイアスをニップ形成ローラ36の芯金に印加する一方で、2次転写裏面ローラ33を接地してもよい。この場合、2次転写バイアスにおける直流電圧として、その極性がトナーの帯電極性とは逆極性のものを出力させる。図3では、トナーの帯電極性がマイナス極性であり、且つ2次転写バイアスの直流電圧がトナーの帯電極性とは逆の+極性である例を示している。

0037

また、図4に示されるように、2次転写バイアス電源39から出力される交流電圧を2次転写裏面ローラ33の芯金に印加する一方で、2次転写バイアス電源39から出力される直流電圧をニップ形成ローラ36の芯金に印加してもよい。この場合、図3に示される例と同様に、直流電圧として、その極性がトナーの帯電極性とは逆極性のものを2次転写バイアス電源39から出力させる。

0038

また、図5に示されるように、2次転写バイアス電源39から出力される交流電圧をニップ形成ローラ36の芯金に印加する一方で、2次転写バイアス電源39から出力される直流電圧を2次転写裏面ローラ33の芯金に印加してもよい。この場合、直流電圧として、その極性がトナーの帯電極性と同極性のものを2次転写バイアス電源39から出力させる。

0039

また、図6に示されるように、交流電圧に直流電圧を重畳した重畳電圧を出力する回路と、直流電圧だけを出力する回路とを2次転写バイアス電源39に設けて、次のようにしてもよい。即ち、それら2つの回路のうち、何れか一方をスイッチング回路によって選択して2次転写裏面ローラ33に印加するようにしてもよい。この場合、2つの回路における直流電圧としては何れも、トナーの帯電極性と同極性のものを出力させる。

0040

また、図7に示されるように、前述の2つの回路のうち、何れか一方をスイッチング回路によって選択してニップ形成ローラ36に印加するようにしてもよい。この場合、2つの回路における直流電圧としては何れも、トナーの帯電極性とは逆極性のものを出力させる。

0041

このように、2次転写バイアスの供給形態としては様々なものを採用することが可能であるが、記録シートPとして表面凹凸のない普通紙を用いる場合には、直流電圧だけからなる2次転写バイアスを用いても画像濃度ムラを引き起こすことがない。そこで、本プリンタにおいては、2次転写バイアス電源39として、直流電圧だけを出力する第1モードと、直流電圧及び交流電圧の両方を出力する第2モードとを切り替え可能なものを用いている。切り替えのための構成としては、例えば図8図9に示されるように、直流電圧、交流電圧それぞれについてリレースイッチによって出力のオンオフを制御する構成を例示することができる。

0042

図8に示される例では、2次転写バイアス電源39が、2次転写裏面ローラ33に印加される重畳電圧を出力するための重畳電圧回路と、ニップ形成ローラ36に印加される直流電圧を出力するための直流電圧回路とを有している。2次転写裏面ローラ33に接続されているリレースイッチは、接点の切り替えにより、重畳電圧回路とアースとの何れか一方だけを導通させる。また、ニップ形成ローラ36に接続されているリレースイッチは、接点の切り替えにより、直流電圧回路とアースとの何れか一方だけを導通させる。但し、前者のリレースイッチと後者のリレースイッチとは互いに連動しており、前者のリレースイッチが2次転写裏面ローラ33に対して重畳電圧回路を導通させているときには、後者のリレースイッチがニップ形成ローラ36に対してアースを導通させる。重畳電圧回路が出力する重畳電圧の直流成分は、トナーの帯電極性と同極性のものである。また、前者のリレースイッチが2次転写裏面ローラ33に対してアースを導通させているときには、後者のリレースイッチがニップ形成ローラ36に対して直流電圧回路を導通させる。直流電圧回路から出力される直流電圧は、トナーの帯電極性とは逆極性のものである。

0043

図9に示される例では、2次転写バイアス電源39が、2次転写裏面ローラ33に印加される直流電圧を出力するための直流電圧回路と、ニップ形成ローラ36に印加される重畳電圧を出力するための重畳電圧回路とを有している。2次転写裏面ローラ33に接続されているリレースイッチは、接点の切り替えにより、直流電圧回路とアースとの何れか一方だけを導通させる。また、ニップ形成ローラ36に接続されているリレースイッチは、接点の切り替えにより、重畳電圧回路とアースとの何れか一方だけを導通させる。但し、前者のリレースイッチと後者のリレースイッチとは互いに連動しており、前者のリレースイッチが2次転写裏面ローラ33に対して直流電圧回路を導通させているときには、後者のリレースイッチがニップ形成ローラ36に対してアースを導通させる。直流電圧回路が出力する直流電圧は、トナーの帯電極性と同極性のものである。また、前者のリレースイッチが2次転写裏面ローラ33に対してアースを導通させているときには、後者のリレースイッチがニップ形成ローラ36に対して重畳電圧回路を導通させる。重畳電圧回路から出力される重畳電圧の直流成分は、トナーの帯電極性と同極性のものである。

0044

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ではなく、普通紙のような表面凹凸の小さなものが用いられる場合には、凹凸パターンにならった濃淡パターンが出現しない。そこで、この場合、2次転写バイアス電源39は、第1モードを実施して、2次転写バイアスとして、直流電圧だけからなるものを出力する。これに対し、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が用いられる場合には、第2モードを実施して、2次転写バイアスとして、直流電圧及び交流電圧の両方からなるものを出力する。

0045

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。

0046

2次転写ニップN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。

0047

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,M,Cを支持している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。

0048

図10は、2次転写バイアス電源39から出力される重畳電圧からなる2次転写バイアスの波形を示す波形図である。この2次転写バイアスは、2次転写裏面ローラ33の芯金に印加されるものであり、ニップ形成ローラ36は接地されている(図1又は図8の態様)。2次転写裏面ローラの芯金にこの2次転写バイスが印加されると、2次転写裏面ローラ33の芯金と、ニップ形成ローラの芯金との間に、電位差が発生する。

0049

同図において、オフセット電圧Voff(Vave)は、重畳電圧の直流成分の値であって、重畳電圧の印刷時の時間平均値である。また、Vppは、重畳電圧の交流成分のピークツウピーク電圧値である。この重畳電圧の波形は正弦波であるため、交流成分のデューティは50[%]である。このため、重畳電圧の時間平均値は、オフセット電圧Voffと同じ値になる。同図では、オフセット電圧Voffがトナーの帯電極性と同じマイナス極性になっている。本プリンタでは、2次転写裏面ローラ33に印加される2次転写バイアスのオフセット電圧Voffの極性がマイナス極性であることから、2次転写ニップN内において、トナー粒子が2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に相対的に押し出される。但し、トナーは押し出される一方ではなく、2次転写裏面ローラ33側に引き戻されるときもあるが、時間平均電位がマイナス極性であることから、トナー粒子は相対的にニップ形成ローラ36側に押し出されていく。

0050

同図において、戻り電位ピーク値Vrは、2次転写バイアスにおけるトナーとは逆極性であるプラス側のピーク値を示している。また、送りピーク値Vtは、2次転写バイアスにおけるトナーと同極性であるマイナス側のピーク値を示している。

0051

次に、本発明者らが行った転写実験について説明する。
引用文献1には、2次転写バイアスとして重畳バイアスからなるものを用いることで記録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る原理については記載されていない。そこで、本発明者らはその原理を解明するための転写実験を行った。そのために、2次転写バイアスとして、2次転写ニップNに交番電界を形成するものを用いた。そして、記録シート表面の凹部で十分な画像濃度を得て紙面凹凸にならった濃淡パターンを目立たなくすることができる原因を明らかにするために、特殊な転写実験装置を作製した。

0052

図11は、その転写実験装置を示す概略構成図である。この転写実験装置は、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、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、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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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、透明基板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。

0057

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、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。

0058

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。

0059

図11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、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。記録シート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。転写実験装置では、記録シート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、トナーを記録シート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)。重畳電圧からなる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]、直流電圧(本例ではオフセット電圧Voffに該当し、時間平均値を同じ値)を200[V]、ピークツウピーク電圧値Vppを1000[V]に設定した。そして、記録シート214に対して0.4〜0.5[mg/cm2]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。

0060

そのとき、顕微鏡242の焦点を透明基板210上のトナー層216に合わせて、トナーの挙動を撮影した。すると、次のような現象が観察された。即ち、トナー層216中のトナー粒子は、転写バイアスの交流成分によって形成される交番電界により、透明基板210と記録シート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。

0061

具体的には、転写ニップにおいては、転写バイアス(実機では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1回往復移動する。初めの1周期では、図12に示されるように、トナー層216のうち、層の表面に存在しているトナー粒子だけが層から離脱する。そして、記録シート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、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13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14に示されるように、前の1周期よりも更に多くのトナー粒子がトナー層216から離脱する。このように、トナー粒子は往復移動する毎に、その数を徐々に増やしていく。すると、ニップ通過時間が経過したときには(転写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)、記録シート214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。

0062

次に、直流電圧を200[V]に設定し、且つ交流電圧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シート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。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シート214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、記録シート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。

0063

本発明者らは、更なる観測実験を行った。そして、初めの1周期で、トナー層216から記録シート214の凹部内に進入したトナー粒子を、再びトナー層216に引き戻すことが可能な戻しピーク値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を見出した。透明基板210上におけるトナー付着量が多くなるほど、記録シート214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。

0064

このように、2次転写バイアスとして、交流成分と直流成分とを具備するものを用いることで、記録シート214の凹部上で十分な画像濃度を得ることができる。しかしながら、2次転写バイアスの交流成分の1周期の時間Bのうち、トナー像を記録シート側に転写させる転写方向とは逆極性の電圧が印加される時間Aの割合を転写影響要因に応じて適切にコントロールしないと、記録シート214表面の凹部で十分な画像濃度が得られずに濃淡パターンを発生させてしまうこともわかった。転写影響要因は、2次転写ニップ内における中間転写ベルトから記録シートへのトナー像の転写性に影響を与える要因であり、温度、湿度、記録シートの厚み、シート表面の凹部の深さなどが挙げられる。

0065

A/Bの値を転写影響要因に応じて適切にコントロールしなければならないのは、以下に説明する理由による。先に示した図10において、2次転写バイアスは、0Vを中心にしてプラス側、マイナス側にそれぞれ等しい振幅振れる交流バイアスに対し、トナーの帯電極性とは逆のマイナス極性の直流バイアスからなるオフセット電圧Voffが重畳されたものである。交流成分の1周期のうち、2次転写バイアスがマイナス極性になっている期間では、2次転写ニップ内でトナー粒子がベルト表面上のトナー層から離脱して記録シートに向けて移動する。そして、2次転写バイアスが送りピーク値Vtになったタイミングで、トナー粒子をベルト表面側から記録シート側に向けて移動させる方向(以下、送り方向という)の電界強度が最大になる。このときの電界強度をある程度大きくしないと、ベルト表面から記録シートに向けてトナー粒子を良好に転移させることができず、記録シート表面の凹部だけでなく、凸部でも十分な画像濃度が得られなくなってしまう。このため、送り方向の電界強度については、少なくとも記録シート表面の凸部において十分な画像濃度が得られる値まで大きくする必要がある(以下、その値を「送り方向必要電界強度」という)。

0066

一方、2次転写バイアスがプラス極性になっている期間(時間A)では、トナー粒子が記録シート側からベルト表面側に向けて逆戻りする。そして、2次転写バイアスが戻しピーク値Vrになったタイミングで、トナー粒子を記録シート側から中間転写ベルト側に向けて逆戻りさせる方向(以下、戻り方向という)の電界強度が最大になる。このとき、記録シートの凹部内に転移しているトナー粒子に対して半周期内でトナー層に逆戻りさせるだけの静電気力を付与しないと、凹部内のトナー粒子をトナー層に逆戻りさせることができなくなることから、凹部で十分な画像濃度が得られなくなってしまう。このため、戻し方向の電界強度については、少なくとも、記録シート表面の凹部内に転移したトナー粒子に対して半周期内でトナー層に逆戻りさせる静電気力を付与する値まで大きくする必要がある(以下、その値を「戻し方向必要電界強度」という)。

0067

送り方向の電界強度は送りピーク値Vtに依存し、戻り方向の電界強度は戻しピーク値Vrに依存し、且つ、それらピーク値の合計は交流成分のピークツウピーク電圧値Vppと同じ値である。よって、ピークツウピーク電圧値Vppを増減させるA/Bの値とVaveについては、送り方向の電界の強度をちょうど「送り方向必要電界強度」にしつつ、次のようにする必要がある。即ち、戻し方向の電界の強度をちょうど「戻し方向必要電界強度」にする値と同じか、その値よりも大きくする必要がある(以下、その値を「必要値」という)。そして、その「必要値」は、転写影響要因の状態によって異なってくる。

0068

ピークツウピーク電圧値Vppを増減させるA/Bの値とVaveについて、転写影響要因に応じて適切にコントロールしなければならない理由について、転写影響要因の1つである温度を例にして説明した。だが、湿度などにも応じてピークツウピーク電圧値Vppを増減させるA/Bの値とVaveをコントロールすることが望ましい。

0069

一方、トナー像をベルト表面から記録シートに良好に転写するためには、ベルト表面と記録シートとの間に適切な量の直流電流を流す必要がある。そして、適切な量の直流電流を流すことが可能なVave(オフセット電圧Voff)の値は、記録シートの厚みや絶対湿度によって異なってくる。記録シートの厚みが大きくなったり、絶対湿度が低くなったりするほど、記録シートの電気抵抗が高くなって記録シートに直流電流が流れ難くなる。このため、記録シートの厚みが大きくなったり、絶対湿度が低くなったりするほど、Vave(オフセット電圧Voff)を大きくしないとベルト表面と記録シートとの間に流れる直流電流の量が不足して画像濃度不足を引き起こしてしまう。

0070

そこで、本発明者らは、次のような交流バイアス出力部と、直流バイアス出力部とを転写電源に設けた。即ち、転写方向とは逆極性の電圧が印加される時間Aの割合を所定の出力目標値と同じ値にするように交流バイアスを定電圧制御で出力し、且つその出力目標値を温度などの転写影響要因に応じて変化させる交流バイアス出力部、及び直流バイアスを定電流制御で出力する直流バイアス出力部である。かかる構成においては、転写方向とは逆極性の電圧が印加される時間Aの割合を転写影響要因に応じた適切な値に変化させるとともに、直流バイアスを定電流制御で出力して記録シートの電気抵抗にかかわらずベルト表面と記録シートとの間に一定量の直流電流を流す。本発明者らは、かかる構成により、転写影響要因にかかわらず記録シートの表面の凹部で十分な画像濃度が得られるようになると考えていた。

0071

ところが、低温低湿環境下において、記録シートの凹部で十分な画像濃度を得ることができなかった。そして、その原因には、放電によるトナーの逆帯電が関与していることがわかった。この逆帯電により、画像におけるシート表面の凹部の箇所に白点状の白抜けが発生して、シート表面における凹部上での画像濃度不足の原因になっていたのである。トナーが全く付着していない白点状の白抜けは非常に目立つ現象であるので、凹凸にならった濃淡パターンがより顕著になってしまう。

0072

そこで、本発明者らは、以下のような更なるプリント実験を行った。前記したように、A/B値を転写影響要因に応じて適切にコントロールする必要があるため、A/B値と、重畳バイアスの時間平均値Vaveの値を変化させながら、凹凸紙における凹部の濃度と平滑部の濃度などを評価した。

0073

プリント実験において使用されるプリント試験機は、実施形態に係るプリンタと同様の基本的な構成を備えているものである。また、2次転写バイアス電源39としては、ファンクションジェネレーター(横河電機FG300)で重畳電圧の波形を作り、それをアンプ(Trek High Voltage Amplifir Model10/40)で増幅して出力するものを用いた。

0074

プリント試験機の各種パラメータを次のように設定した。
プロセス線速v=282[mm/s]
・2次転写バイアスの交流成分のピークツウピーク電圧値Vpp=8[kV]で定電圧制御
・交流成分の周波数f=500[Hz]

0075

記録シートとして、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)を使用した。レザック66の紙表面の凹部の深さは最大で100[μm]程度である。実験室については、温度=23[℃]、湿度=50[%]と、温度=10[℃]、湿度=15[%]と、温度=27[℃]、湿度=80[%]に設定した。以上の条件で、A4サイズの全黒ベタ画像を、レザック66 175kg紙にプリントした。

0076

表1は、温度=23[℃]、湿度=50[%]における、紙表面の凹部へのトナー転写性を示し、表2は、同条件における平滑部へのトナー転写性を示す。
それぞれ、紙表面の凹部へのトナー転写性及び平滑部へのトナー転写性について目視で評価した。紙表面の凹部へのトナー転写性は、凹部にトナー粒子を転移させる性能である。凹部へのトナー転写性については、凹部に対して十分な画像濃度が得られるほどに良好にトナー粒子を転移させている場合を○として評価した。また、凹部に対して不十分な量のトナー粒子しか転移させていない場合を×として評価した。

0077

また、紙表面の平滑部へのトナー転写性は、ベルト表面上のトナー粒子を平滑部に転移させる性能である。平滑部へのトナー転写性については、平滑部に対して十分な画像濃度が得られるほどに良好にトナー粒子を転移させている場合を○として評価した。また、平滑部に対して不十分な量のトナー粒子しか転移させていない場合を×として評価した。

0078

0079

0080

表1(温度=23[℃]、湿度=50[%])より、A/B値が小さい又はVaveが小さい方が、凹部へのトナー転写性が良いことが分かる。言い換えれば、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくすると、凹部へのトナー転写性が良くなる。これは、図10においてVaveが必要以上に大きくなって戻り電位ピーク値Vrがある値以下になると、2次転写ニップ内のシート表面と中間転写ベルト表面との間のトナーの往復移動回数が不足し、凹部へトナーが十分転写しないためである。逆に、厚みの厚い凹凸紙では、A/B値を小さくすることで、大きな戻り電位ピーク値VrとVaveを確保しつつ、送りピーク値Vtを小さく抑える事ができる。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。

0081

また表2より、A/B値が小さい方が、平滑部へのトナー転写性が良いことが分かる。しかし、平滑部へのトナー転写性のためにVaveを大きくする必要があり、A/B値が大きい場合にはトナー転写性が悪化している。これは、送りピーク値Vtが放電の閾値を超えて印加されて放電が発生するためである。
表2においてA/B値が15[%]の場合、Vaveが−3[kV]及び−4[kV]で、良好な平滑部へのトナー転写性が得られている。しかし、A/B値が30[%]の場合、Vaveが−3[kV]でのみ、良好な平滑部へのトナー転写性が得られている。よって、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくすると、凹部へのトナー転写性が良くなると言える。

0082

次に、表3は、温度=10[℃]、湿度=15[%]における、紙表面の凹部へのトナー転写性を示し、表4は、同条件における平滑部へのトナー転写性を示す。

0083

0084

0085

表3(温度=10[℃]、湿度=15[%])から、A/B値が小さい方が、凹部へのトナー転写性が良く、またA/B値が大きくなるほどVaveを小さくすると、凹部へのトナー転写性が良くなることが分かる。
一方、表4より、このような低温低湿環境においては、常温常湿環境より大きいVave(−5[kV])が必要となるが、大きいVaveを用いると放電も発生しやすくなるため、A/B値はより小さく(15[%])設定する必要があることが分かる。

0086

次に、表5は、温度=27[℃]、湿度=80[%]における、紙表面の凹部へのトナー転写性を示し、表6は、同条件における平滑部へのトナー転写性を示す。

0087

0088

0089

表5より、高温高湿環境においても、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくすると、凹部へのトナー転写性が良くなることが分かる。だが、A/B値が小さく(15[%])、Vaveが小さめの条件(−1〜−3[kV])では凹部へのトナー転写性が悪化している。これは、図10において戻り電位ピーク値Vrが必要以上に印加されることでトナーとは逆極性であるプラス側に放電し、トナーがシートに十分転写されなくなるためである。
表6より、A/B値が小さい方が、平滑部へのトナー転写性が良いが、必要なVaveは小さくなっており、結果としてA/B値をある程度大きくしたほうが転写性が良くなっている。

0090

例えば、表1から表5の推移や表4、表2、表6の推移を見ると、温度値が高くなるほど、2次転写バイアス電源39によってA/Bの値を大きくする処理を実施することが好ましいことが分かる。
同様に、表1から表5の推移や表4、表2、表6の推移を見ると、湿度値が高くなるほど、2次転写バイアス電源39によってA/Bの値を大きくする処理を実施することが好ましいことが分かる。

0091

次に、非常に電気抵抗が高い記録シートであるダイニック株式会社製の印刷用フィルムOZKを使用した場合のプリント実験結果を示す。この用紙では凹凸が少ないため、表7にトナー散りを、表8に画像濃度を示す。トナー散りについては、画像品質に影響を与えない程度のトナー散りしか発生しない場合を○として評価し、画像品質に影響を与える程度のトナー散りが発生した場合を×として評価した。画像濃度については、十分な画像濃度が得られるほどに良好にトナー粒子を転移させている場合を○として評価し、不十分な量のトナー粒子しか転移させていない場合を×として評価した。

0092

0093

0094

表7から、Vaveが大きいと記録シートが強く帯電してしまい、その上に転写されたトナー像が、搬送されていく中で飛散してしまうが、少なくともA/B値を大きくしVaveを小さくすることでトナー散りの発生を抑える事ができることが分かる。表7から分かるように、記録シートとして電気抵抗が高いものが用いられた場合、直流成分が大きい転写電流を出力すると、記録シートが過剰に帯電してしまい、トナー散り等の異常画像が発生する。
表8から、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくすると、画像濃度が良くなることが分かる。

0095

表1〜表8から、総じて、2次転写バイアス電源39により、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくする処理を実施することで、記録シート表面の凸部と凹部で十分な画像濃度を得て、凹凸にならった画像の濃淡パターンとトナー散りの発生を抑えられることが分かった。

0096

次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
図15は、実施形態に係るプリンタ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、制御部60は、演算手段たるCPU(Central Processing Unit)60a、データ記憶手段たるRAM(Random Access Memory)60c、ROM(Read Only Memory)60b、フラッシュメモリFM)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、様々な機器センサが接続されているが、同図では、本プリンタの特徴的な構成に関連するものだけを示している。

0097

次転写電源81Y,M,C,Kは、1次転写ローラ35Y,M,C,K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。また、2次転写バイアス電源39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ものである。また、オペレーションパネル50は、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を表示したり、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受け付けたりすることができる。操作者は、オペレーションパネル50に対する入力操作により、給紙カセット100に対してどのような種類の記録シートをセットしたのかを入力することができる。以下、記録シートの種類をシート種という。なお、シート種とは、「さざ波」や「レザック66」などの紙表面の状態に着目した種類に加えて、175kg紙など、シートの厚みに着目した種類をも反映した概念である。

0098

2次転写バイアス電源39は、2次転写バイアスの交流成分のピークツウピーク電圧値Vppを定電圧制御で出力する一方で、直流成分のオフセット電流Ioffを定電流制御で出力するようになっている。なお、定電流制御のためには、オフセット電流Ioffの実際の出力値電流計によって測定し、その結果を出力目標値と同じ値にするように直流電圧の値を増減する処理を実施する必要がある。オフセット電流Ioffの実際の出力値を電流計によって測定する位置については、図1において、2次転写バイアス電源39の内部であって、2次転写バイアス電源39の出力端子よりも上流側の位置を例示することができる。また、2次転写バイアス電源39の外部であって、2次転写裏面ローラ33の芯金に対して摺擦している電極端子の付近でもよい。

0099

ROM60bは、様々なシート種についてそれぞれ、温湿度環境などと、適切なA/Bの値とVaveの組み合わせとの関係を示すデータテーブルを記憶している。かかる構成では、温湿度や記録シートの電気抵抗などの転写影響要因に応じて交流バイアスのA/Bの値を変化させる。更に、オフセット電流Ioffを定電流制御で出力して転写ニップ内でベルト表面と記録シートとの間に流れる直流電流の量を適切に制御する。このような制御により、高温高湿環境、常温常湿環境、低温低湿環境などの転写影響要因に応じて交流バイアスのA/Bの値を変化させる。更に、ベルト表面と、記録シート表面の凸部や凹部との間に有効な2次転写電界を形成する。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。

0100

次に、実施形態に係るプリンタにおける一部の構成を他の構成に変更した各変形例に係るプリンタについて説明する。なお、以下に特しない限り、各変形例に係るプリンタの構成は実施形態と同様である。
[第1変形例]
図16は、第1変形例に係るプリンタにおける画像形成ユニット1の一部を示す構成図である。このプリンタは、単色のトナー像を作像するための画像形成ユニット1を1つだけ備えている単色機である。同図において、像担持体としての感光体2は、駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。

0101

感光体2の周囲には、実施形態に係るプリンタと同様の構成の、ドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置、現像装置等が配設されている。また、感光体2の下方には、ニップ形成部材としての転写ローラ235が配設されており、付勢手段によって感光体2に向けて付勢されながら感光体2に当接して転写ニップを形成している。この転写ニップには、記録シートPが送り込まれる。そして、感光体2上のトナー像が転写ニップで記録シートP上に転写される。

0102

転写ローラ235としては、回転軸部材の周面上に導電性発泡体からなる導電性発泡層が被覆されたものや、芯金上に導電性弾性層が被覆されたものを例示することができる。

0103

転写ニップを通過して第1面にトナー像が形成された記録シートPは、定着装置を経由して第1面にトナー像が定着せしめられる。そして、必要に応じて、反転再送装置によって転写ニップに再送されて、第2面にもトナー像が転写及び定着される。

0104

転写ローラ235には、転写バイアス出力手段たる転写バイアス電源240によって転写バイアスが印加される。電位差発生手段としての転写バイアス電源240は、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアス電源39と同様に、直流電源交流電源とを有している。そして、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアスと同様に、転写バイアス電源240によって、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくする処理を実施する。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。また、トナー散りの発生も抑える事ができる。

0105

実施形態に係るプリンタでは、2次転写バイアスが印加される2次転写裏面ローラ33に対してマイナス極性のトナーを静電的に反発させることで、トナー像を2次転写裏面ローラ33側からニップ形成ローラ36側に静電移動させていた。これに対し、第1変形例に係るプリンタでは、転写バイアスが印加される転写ローラ235に対して、感光体2上のマイナス極性のトナーを静電的に引き寄せることで、トナー像を感光体2側から転写ローラ235側に静電移動させる。このため、転写バイアス電源240は、転写バイアスとして、図10と同様の波形のものを出力するようになっている。

0106

[第2変形例]
図17は、第2変形例に係るプリンタにおける画像形成ユニット1の一部と、紙搬送ベルトユニット210とを示す構成図である。このプリンタは、単色のトナー像を作像するための画像形成ユニット1を1つだけ備えている単色機である。同図において、像担持体としての感光体2は、駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。

0107

感光体2の周囲には、第1実施形態に係るプリンタと同様の構成の、ドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置、現像装置等が配設されている。また、感光体2の下方には、紙搬送ベルトユニット210が配設されている。

0108

紙搬送ベルトユニット210は、無端状の紙搬送ベルト211を、そのループ内側に配設された駆動ローラ212と従動ローラ213とによって張架しながら、駆動ローラ212の回転駆動に伴って図中反時計回りに無端移動せしめる。ニップ形成部材としての紙搬送ベルト211は、感光体2に当接して転写ニップを形成している。転写ニップの付近では、紙搬送ベルト211のループ内側に配設された転写ブラシ215や転写ローラ214がそれぞれ紙搬送ベルト211の裏面に当接している。それら転写ブラシ215や転写ローラ214には、電位差発生手段としての転写バイアス電源240によって転写バイアスが印加される。

0109

感光体2と紙搬送ベルト211との当接による転写ニップには、レジストローラ対102によって記録シートが送り込まれる。そして、感光体2上のトナー像が転写ニップで記録シートP上に転写される。

0110

転写ローラ214としては、回転軸部材の周面上に導電性発泡体からなる導電性発泡層が被覆されたものや、芯金上に導電性弾性層が被覆されたものを例示することができる。また、転写ブラシ215としては、導電性支持体の表面上に複数の導電性繊維の直毛によるブラシ部を設けたものを例示することができる。

0111

転写ニップを通過して第1面にトナー像が形成された記録シートPは、定着装置を経由して第1面にトナー像が定着せしめられる。そして、必要に応じて、反転再送装置によって転写ニップに再送されて、第2面にもトナー像が転写及び定着される。

0112

同図では、紙搬送ベルト211の周方向における全域のうち、転写ニップのベルト移動方向の中心よりも下流側にずれた位置であって、且つ感光体2との間にベルトを挟み込む位置に、転写ブラシ215を当接させているが、転写ニップの中心に当接させてもよい。また、転写ブラシ215を転写ローラ214よりもベルト移動方向の上流側に配設しているが、両者の位置関係を逆にしてもよい。また、転写ブラシ215と転写ローラ214とのうち、何れか一方だけを配設してもよい。

0113

転写ブラシ215や転写ローラ214には、転写バイアス電源240によって転写バイアスが印加される。転写バイアス出力手段たる転写バイアス電源240は、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアス電源39と同様に、直流電源と交流電源とを有している。そして、転写バイアスとして、直流電圧だけからなる直流バイアスを出力したり、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したりすることができる。

0114

転写ローラ214には、転写バイアス電源240によって転写バイアスが印加される。転写バイアス電源240は、第1変形例に係るプリンタの2次転写バイアスと同様に、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくする処理を実施する。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。また、トナー散りの発生も抑える事ができる。

0115

第2変形例に係るプリンタでは、転写バイアスが印加される転写ローラ214に対して、感光体2上のマイナス極性のトナーを静電的に引き寄せることで、トナー像を感光体2側から転写ローラ235側に静電移動させる。このため、前述した重畳バイアスとしては、第1変形例に係るプリンタと同様の波形のものを採用している。この重畳バイアスは、単位時間あたりにおける平均の絶対値が、上述した直流電圧だけからなる直流バイアスの絶対値よりも小さい値になっている。

0116

[第3変形例]
図18は、第3変形例に係るプリンタにおける各色の作像ユニットの一部と、転写ユニット300とを示す構成図である。同図では、各色について、作像ユニットとして、感光体(2Y,M,C,K)だけを示しているが、感光体の周りには、図2で示されている作像ユニットと同様に、ドラムクリーニング装置、除電装置、帯電装置K、現像装置等が配設されている。

0117

各色の感光体2Y,M,C,Kの下方には、転写ユニット300が配設されている。この転写ユニット300は、像担持体としての無端状の転写搬送ベルト301を、そのループ内側に配設された次の部材によって張架している。即ち、4つの転写ローラ302Y,M,C,K、分離ローラ307、駆動ローラ303、第1従動ローラ304、第2従動ローラ305、入口ローラ306などである。そして、転写搬送ベルト301を駆動ローラ303の回転駆動に伴って図中反時計回り方向に無端移動させる。

0118

転写ローラ302Y,M,C,Kは、感光体2Y,M,C,Kとの間に、転写搬送ベルト301を挟み込んでいる。これにより、ニップ形成部材としての転写搬送ベルト301のおもて面と、感光体2Y,M,C,Kとが当接して、Y,M,C,K用の転写ニップを形成している。

0119

転写搬送ベルト301のループの外では、紙吸着ローラ308が、転写搬送ベルト301における入口ローラ306に対する掛け回し箇所に当接して紙吸着ニップを形成している。また、ベルトクリーニング装置311が、転写搬送ベルト301における駆動ローラ303に対する掛け回し箇所に当接してクリーニングニップを形成している。

0120

転写ローラ302Y,M,C,Kとしては、回転軸部材の周面上に導電性発泡体からなる導電性発泡層が被覆されたものや、芯金上に導電性弾性層が被覆されたものを例示することができる。転写ローラ302Y,M,C,Kには、転写バイアス電源310Y,M,C,Kによって転写バイアスが印加されている。これにより、転写ローラ302Y,M,C,Kと、感光体2Y,M,C,Kにおける静電潜像との間に、トナーを感光体側から転写ローラ側に静電移動させる転写電界が形成される。

0121

また、紙吸着ローラ308には、吸着バイアス電源により、紙吸着バイアスが印加される。この紙吸着ローラ308の付近には、レジストローラ対102が配設されており、記録シートを所定のタイミングで紙吸着ニップに向けて送り出す。紙吸着ニップに挟み込まれた記録シートは、静電気力によって転写搬送ベルト301のおもて面に吸着される。そして、転写搬送ベルト301の無端移動に伴って、Y,M,C,K用の転写ニップを順次通過する。これにより、記録シートの第1面に4色重ね合わせトナー像が形成される。

0122

Y,M,C,K用の転写ニップのうち、転写工程が最後になるK用の転写ニップを通過した記録シートは、転写搬送ベルト301の無端移動に伴って、分離ローラ307との対向位置にさしかかる。この対向位置では、転写搬送ベルト301が大きな巻き付き角で分離ローラ307に巻き付いているため、移動方向を急転換させる。転写搬送ベルト301の表面に静電吸着された記録シートは、その急転換に追従することができず、ベルト表面から曲率分離される。

0123

このようにして転写搬送ベルト301から分離された記録シートは、定着装置を経由して第1面にトナー像が定着せしめられる。そして、必要に応じて、反転再送装置によってレジストローラ対102に再送されて、第2面にも4色重ね合わせトナー像が転写及び定着される。

0124

転写バイアス出力手段たる転写バイアス電源310Y,M,C,Kは、それぞれ、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアス電源39と同様に、直流電源と交流電源とを有している。そして、転写バイアスとして、直流電圧だけからなる直流バイアスを出力したり、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したりすることができる。

0125

転写バイアス電源310Y,M,C,Kは、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアス電源39と同様に、直流電源と交流電源とを有している。そして、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアスと同様に、転写バイアス電源310Y,M,C,Kによって、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくする処理を実施する。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。また、トナー散りの発生も抑える事ができる。

0126

第3変形例に係るプリンタにおいても、転写バイアスが印加される転写ローラ302Y,M,C,Kに対して、感光体2Y,M,C,K上のマイナス極性のトナーを静電的に引き寄せる。これにより、トナー像を感光体2Y,M,C,K側から転写ローラ302Y,M,C,K側に静電移動させる。このため、前述した重畳バイアスとしては、第1変形例に係るプリンタと同様の波形のものを採用している。この重畳バイアスは、単位時間あたりにおける平均の絶対値が、上述した直流電圧だけからなる直流バイアスの絶対値よりも小さい値になっている。

0127

[第4変形例]
図19は、第4変形例に係るプリンタの要部を示す要部構成図である。同図において、K用の画像形成ユニット1Kは、感光体2Kの周りに、除電ランプ14K、ドラムクリーニング装置3K、帯電装置6K、潜像書込ユニット15K、現像装置8Kなどを有している。潜像書込ユニット15Kは、LEDアレイを用いて、感光体2Kの表面に静電潜像を光書込するものである。Y,M,C用の画像形成ユニット1Y,M,Cも、K用の画像形成ユニット1Kと同様の構成になっている。

0128

転写ユニット30の像担持体としての中間転写ベルト31は、図中時計回り方向に無端移動せしめられながら、Y,M,C,K用の1次転写ニップを順次通過する。これにより、中間転写ベルト31のおもて面に4色重ね合わせトナー像が形成される。

0129

転写ユニット30の下方には、無端状の紙搬送ベルト401を無端移動させる紙搬送ベルトユニット400が配設されている。紙搬送ベルト401は、そのループ内側に配設された駆動ローラ402と、2次転写押圧ローラ403とによって張架された状態で、駆動ローラ402の回転駆動に伴って、図中反時計回り方向に無端移動せしめられる。紙搬送ベルトユニット400は、紙搬送ベルト401の周方向における全域のうち、2次転写押圧ローラ403に対する掛け回し箇所を、中間転写ベルト31の周方向における全域のうち、2次転写裏面ローラ33に対する掛け回し箇所に当接させている。これにより、中間転写ベルト31のおもて面と、ニップ形成部材たる紙搬送ベルト401のおもて面との当接による2次転写ニップが形成されている。

0130

2次転写裏面ローラ33には、実施形態に係るプリンタと同様の構成の2次転写バイアス電源39により、2次転写バイスが印加される。これに対し、紙搬送ベルトユニット400の2次転写押圧ローラ403は接地されている。これにより、2次転写ニップやその周辺においては、2次転写裏面ローラ33と2次転写押圧ローラ403との間に2次転写電界が形成されている。

0131

レジストローラ対102から2次転写ニップに向けて送り出された記録シートPの第1面には、中間転写ベルト31上の4色重ね合わせトナー像が2次転写される。その後、記録シートPは、紙搬送ベルト401のおもて面に吸着された状態で、紙搬送ベルト401の無端移動に伴って2次転写ニップを通過する。そして、紙搬送ベルト401のループ内側に配設された駆動ローラ402との対向位置にさしかかる。この対向位置では、紙搬送ベルト401が大きな巻き付き角で駆動ローラ402に巻き付いているため、移動方向を急転換させる。紙搬送ベルト401の表面に静電吸着された記録シートPは、その急転換に追従することができず、ベルト表面から曲率分離される。

0132

このようにして紙搬送ベルト401から分離された記録シートPは、定着装置を経由して第1面にトナー像が定着せしめられる。そして、必要に応じて、反転再送装置によってレジストローラ対102に再送されて、第2面にも4色重ね合わせトナー像が転写及び定着される。

0133

転写バイアス出力手段たる2次転写バイアス電源39は、実施形態に係るプリンタと同様に、直流電源と交流電源とを有している。そして、実施形態に係るプリンタの2次転写バイアスと同様に、2次転写バイアス電源39によって、A/B値が大きくなるほどVaveを小さくする処理を実施する。これにより、記録シート表面の凸部と、凹部との両方において十分な画像濃度を得て、記録シート表面の凹凸にならった画像の濃淡パターンの発生を抑えることができる。また、トナー散りの発生も抑える事ができる。

0134

なお、2次転写裏面ローラ33を接地して、2次転写押圧ローラ403に対して2次転写バイアスを印加するようにしてもよい。

0135

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
[態様A]
態様Aにおいては、自らの表面にトナー像を担持する像担持体(例えば中間転写ベルト31)と、前記表面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、前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に交番電界からなる転写電界を形成するための転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段(例えば2次転写バイアス電源39)とを備え、前記転写バイアス出力手段によって、前記像担持体上の正規に帯電されたトナー像を記録シート側に転写させる転写方向のバイアス、及び前記転写方向のバイアスとは逆極性のバイアスとが交互に切り替わる交流バイアスと、直流バイアスとを重畳した重畳バイアスを印加する画像形成装置において、前記転写ニップにおける前記像担持体から前記記録シートへのトナー像の転写性に影響を及ぼす要因となる転写影響要因の情報を取得する情報取得手段(例えば、オペレーションパネル50、温度センサ51、湿度センサ52)を設けるとともに、前記逆極性のバイアスが印加される時間をA、前記交流バイアスの1周期の時間をB、前記重畳バイアスの時間平均値をVaveとしたとき、前記情報取得手段による取得結果に応じて前記交流バイアスの前記A/Bの値を変化させることができ、且つ、前記A/Bの値が大きくなるほど前記Vaveを小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0136

[態様B]
態様Bは、態様Aにおいて、前記Vaveを定電流制御によって出力し、且つ前記A/Bの値を大きくするほど前記Vaveの定電流制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力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、Vaveを定電流制御で出力することで、記録シートの電気抵抗が変化しても、記録シートに対して一定の直流電流を流すことができる。

0137

[態様C]
態様Cは、態様Aにおいて、前記Vaveを定電圧制御によって出力し、且つ前記A/Bの値を大きくするほど前記Vaveの定電圧制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0138

[態様D]
態様Dは、態様A〜Cの何れかにおいて、前記情報取得手段として、前記転写影響要因の情報たる温度情報を取得するものを用いるとともに、前記温度情報によって示される温度値が高くなるほど、前記A/Bの出力目標値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0139

[態様E]
態様Eは、態様A〜Dの何れかにおいて、前記情報取得手段として、前記転写影響要因の情報たる湿度情報を取得するものを用いるとともに、前記湿度情報によって示される湿度値が高くなるほど、前記A/Bの出力目標値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0140

[態様F]
態様Fは、態様A〜Eの何れかにおいて、前記情報取得手段として、前記転写影響要因たる前記転写ニップに送り込まれる記録シートの厚み情報を取得するものを用いるとともに、前記厚み情報によって示される厚み値が大きくなるほど、前記A/Bの出力目標値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0141

[態様G]
態様Gは、態様A〜Fの何れかにおいて、前記情報取得手段として、前記転写影響要因の情報たる、前記転写ニップに送り込まれる記録シートの表面凹凸における凹部の深さ情報を取得するものを用いるとともに、前記深さ情報によって示される深さ値が大きくなるほど、前記A/Bの出力目標値を大きくする処理を実施するように前記転写バイアス出力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、記録シートの表面の凹部深さが大きくなるのに伴って戻しピーク値Vrの適正値がより大きくなっても、転写ニップに必要な強度の交番電界を形成することができる。

0142

[態様H]
態様Hは、態様A〜Gにおいて、前記交流バイアスを定電圧制御で出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0143

[態様I]
態様Iは、態様A〜Gの何れかにおいて、前記交流バイアスの周波数f[Hz]と、前記転写ニップの像担持体表面移動方向の長さであるニップ幅d[mm]と、前記像担持体の表面移動速度v[mm/s]とについて「f>(4/d)×v」という条件を具備することを特徴とするものである。かかる構成では、転写ニップ内のシート表面と像担持体表面との間のトナーの往復移動回数が不足することによる周期的な濃度ムラの発生を回避することができる。

0144

[態様J]
態様Jは、自らの表面にトナー像を担持する像担持体と、前記表面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交番電界からなる転写電界を形成するための転写バイアスを出力する転写バイアス出力手段とを備え、前記転写バイアス出力手段によって、前記像担持体上の正規に帯電されたトナー像を前記転写ニップにて記録シート側に転写させる転写方向のバイアス、及び前記転写方向のバイアスとは逆極性のバイアスとが交互に切り替わる交流バイアスと、直流バイアスとを重畳した重畳バイアスを印加する画像形成装置において、温度、湿度、前記転写ニップに送り込まれる記録シートの厚み、及び、前記転写ニップに送り込まれる記録シートの表面凹凸における凹部の深さのうちの少なくとも1つの情報を取得する情報取得手段を設けるとともに、前記情報取得手段による取得結果に応じて前記交流バイアスのA/Bの値を変化させ、且つ、前記A/Bの値が大きくなるほど、前記Vaveの出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0145

[態様K]
態様Kは、態様Jにおいて、前記Vaveを定電流制御によって出力し、且つ前記A/Bの出力値を大きくするほど前記Vaveの定電流制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0146

[態様L]
態様Lは、態様Kにおいて、前記Vaveを定電圧制御によって出力し、且つ前記A/Bの出力値を大きくするほど前記Vaveの定電圧制御における出力目標値を小さくする処理を実施するように前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0147

[態様M]
態様Mは、態様K〜Lにおいて、前記交流バイアスを定電圧制御で出力するように、前記転写バイアス出力手段を構成したことを特徴とするものである。

0148

31:中間転写ベルト(像担持体)
36:ニップ形成ローラ(ニップ形成部材)
39:2次転写バイアス電源(転写バイアス出力手段)
50:オペレーションパネル(情報取得手段)
51:温度センサ(情報取得手段)
52:湿度センサ(情報取得手段)
P:記録シート

先行技術

0149

特開2006−267486号公報

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