JP5729403B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、あらかじめ一様に帯電された感光体等の像担持体上に光学的な画像情報を形成することによって得た帯電潜像を、現像装置からのトナーによって可視化し、この可視像を転写紙等の記録媒体上に直接又は中間転写ベルト等の中間転写体を介して転写し、記録媒体上に定着することによって画像形成を行っている。

このような画像形成装置において、従来、ＤＣ電源を用いて転写手段に印加する直流転写バイアスを定電流制御する方法が広く採用されている。
ところで、近年、画像形成装置において用いられる記録媒体として、多種多様な用紙が用いられるようになり、高級感を備えた皮革模様をイメージしたものや和紙調のものなどが市販されている。このような用紙では、高級感を出すため、エンボス加工等により表面に凹凸が存在している。凹部は凸部に比べてトナーが転写しにくく、特に凹凸の大きい記録用紙にトナーを転写させる場合、凹部にトナーが充分に転写せず画像の抜けが発生する場合がある。

かかる用紙凹部への転写不良に関しては、直流電圧に交流電圧を重畳することで転写率の向上や中抜けなどの異常画像を改善できることが知られており、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４等において提案されている。

したがって、通紙する用紙に応じて転写モードを直流転写モード又は直流交流重畳転写モード（以下、重畳転写モードという）に切り替えることで、多様な用紙に対しても良好な転写性を得ることが可能となる。

本発明では、直流転写モードと重畳転写モードとを切り替え可能に有する画像形成装置において放電画像の発生を抑えることを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、中間転写体と、前記像担持体上のトナー像を１次転写バイアスによって前記中間転写体へ転写する１次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を２次転写バイアスによって記録媒体へ転写する２次転写体とを有する画像形成装置において、前記２次転写バイアスとして、直流成分のみからなる直流バイアスを印加してトナー像を記録媒体へ転写する直流転写モードと、前記２次転写バイアスとして、直流成分に交流成分が重畳され、その極性が記録媒体に転写する極性と逆極性とで交互に切り替わる重畳バイアスを印加してトナー像を記録媒体へ転写する重畳転写モードと、を切り替え可能に有し、前記重畳転写モード時の前記重畳バイアスの前記直流成分が、前記重畳転写モード時と同一環境、同一記録媒体、同一トナー像での前記直流転写モード時の前記直流バイアスの前記直流成分よりも、絶対値で小さいことを特徴とするものである。

本発明によれば、直流転写モードと重畳転写モードとを切り替え可能に有する画像形成装置において、重畳転写モード時の重畳バイアスの直流成分を、同一環境、同一記録媒体、同一トナー像での直流転写モード時の直流バイアスの直流成分よりも絶対値で小さくすることで、放電画像の発生を抑えることができる。

従来の転写バイアスの波形の変化を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置としてプリンタの構成を示す断面構成図である。 図２の画像形成ユニットを拡大して示す断面構成図である。 モード切り替え時の２次転写バイアスの切り替えを示す説明図である。 本発明の交流電源から出力される２次転写バイアス（重畳バイアス）の波形の一例を示す波形図である。 モード切り替え時の２次転写バイアスの切り替えをリレーで行う回路図である。 低Ｄｕｔｙ波形の例を示す図である。 モード切り替え時の２次転写バイアスの切り替えを行う他の例を示す説明図である。 実施例１と実施例２の直流転写モード時と重畳転写モード時の２次転写バイアスの波形を示す図である。 実施例３のプリンタを示す断面構成図である。 実施例１と実施例４の２次転写バイアスの波形を示す図である。 実施例５のカラープリンタを示す断面構成図である。 従来例の２次転写バイアスの波形を示す図である。 図２とは別の２次転写装置を示す説明図である。 図２とはさらに別の２次転写装置を示す説明図である。 適用可能なプリンタの例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
まず、本発明を適用した画像形成装置の第１実施形態として、中間転写方式を採用した画像形成装置について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態である画像形成装置としてのプリンタ１の概略を示す断面構成図である。この図に示すプリンタ１は、中間転写体としての無端状ベルトである中間転写ベルト２を有しており、その中間転写ベルト２の上部走行辺に沿って、単色、例えばブラック（Ｋ）のトナー画像を形成するための画像形成ユニット３が配置されている。

図３は画像形成ユニット３の拡大図であって、画像形成ユニット３は、像担持体としての感光体ドラム４、感光体ドラム４の表面を帯電する帯電装置としての帯電ローラ５、感光体ドラム４上の潜像を可視化する現像装置６、感光体ドラム４から中間転写ベルト２にトナー像を転写させる１次転写手段としての転写ローラ７、感光体ドラム４表面をクリーニングするクリーニング装置８等を備えている。本実施形態では、画像形成ユニット３は、プリンタ１の本体に対して脱着可能に設けられている。

本実施形態の像担持体は、ドラム基体の表面上に有機感光層が形成された外径６０ｍｍ程度のドラム形状のものであって、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動される。帯電装置は、帯電バイアスが印加される帯電ローラ５感光体ドラム４に接触あるいは近接させながら、帯電ローラ５と感光体１１との間に放電を発生させることで、感光体表面を一様帯電せしめる。本実施形態では、トナーの正規帯電極性と同じマイナス極性に一様帯電せしめる。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。なお、帯電装置は帯電ローラ５を用いる方式に変えて、帯電チャージャによる方式を採用しても良い。

現像装置６は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤が収容される収容容器内に、現像剤担持体としての現像スリーブ６ａ及び現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材としての２本のスクリュー部材６，６ｃを備えている。なお、１成分現像剤を用いる現像装置を採用することも可能である。

クリーニング装置８は、クリーニングブレード８ａと、クリーニングブラシ８ｂを備えている。クリーニングブレード８ａは、感光体ドラム４の回転方向に対してカウンタ方向から感光体ドラム４と当接している状態で、クリーニングブラシ８ｂは感光体ドラム４と逆方向に回転しながら接触している状態で感光体ドラム４表面に残留するトナー等をクリーニングする。

図２に戻り、画像形成ユニット３の上方には、潜像書込手段たる光書込ユニット９が配設されている。この光書込ユニット９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Ｌにより、感光体ドラム４表面を光走査する。この光走査により、感光体ドラム４上に静電潜像が形成される。具体的には、感光体ドラム４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９は、光源から発したレーザー光Ｌを、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって光書込を行うものを採用してもよい。

画像形成ユニット３の下方には、無端状の中間転写ベルト２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１０が配設されている。転写ユニット１０は、中間転写体たる中間転写ベルト２の他に、駆動ローラ１１、２次転写裏面ローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、１次転写ローラ７、ニップ形成ローラ１４、ベルトクリーニング装置１５、電位センサ１６などを有している。

中間転写ベルト２は、そのループ内側に配設された駆動ローラ１１、２次転写裏面ローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、及び１次転写ローラ７によって張架されており、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１２の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。中間転写ベルト２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６．０ｌｏｇ［Ωｃｍ］〜１３．０ｌｏｇ［Ωｃｍ］、好ましくは７．５ｌｏｇ［Ωｃｍ］〜１２．５ｌｏｇ［Ωｃｍ］、より好ましくは約９．０ｌｏｇ［Ωｃｍ］程度である（三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ ＭＣＰ ＨＴ４５、ＨＲＳプローブにて、印加電圧１００Ｖ、１０ｓｅｃ値の条件で測定）。また、材料は、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を単層または複数層に構成したものを使用することも可能である。なお、必要に応じてベルトの表面に離型層をコートしても良い。

コートに用いる材料としては、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、 ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＰＥＡ（パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。

ベルト製造方法は注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。また、ベース層、弾性層及びコート層の３層構造となっているベルト材（無端ベルト）を用いても良い。３層構造のベルトの場合、ベース層は、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や、伸びの大きなゴム材料に帆布などの伸びにくい材料を組み合わせた材料で構成されている。また、弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで構成され、ベース層の上に形成される。また、コート層は、弾性層の表面に、例えばフッ素系樹脂がコーティングされることで形成される。なお、抵抗率はカーボンブラック等の導電性材料を分散させて調整している。

１次転写ローラ７は、無端移動せしめられる中間転写ベルト２を感光体ドラム４との間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト２の表面と、感光体ドラム４とが当接する１次転写ニップが形成されている。１次転写ローラ７には、１次転写バイアス電源７ａによって１次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体ドラム４上のトナー像と、１次転写ローラ７との間に転写電界が形成され、転写電界やニップ圧の作用により、感光体１１上から中間転写ベルト２上にトナー像が１次転写される。

１次転写ローラ７は、金属製の芯金と、これの表面上に固定された導電性のスポンジ層とを具備している弾性ローラからなり、本例では次のような特性を有している。
外形は１６［ｍｍ］である。また、心金の径は１０［ｍｍ］である。また、体積抵抗は下記の条件でローラ１回転の抵抗測定し、その平均値とする。
測定方法：回転測定
加重：５Ｎ／片側，
バイアス印加：転写ローラ軸に１ＫＶ印加
測定時間：１ｍｉｎ
オームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）に基づいて算出したスポンジ層の抵抗Ｒは、６．０ｌｏｇΩ〜９．０ｌｏｇΩ、好ましくは約７．５ｌｏｇΩである。

このような１次転写ローラ７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次転写は転写ローラに代えて、転写チャージャや転写ブラシなどを採用してもよい。

転写ユニット１０のニップ形成ローラ１４は、中間転写ベルト２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１２との間に中間転写ベルト２を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト２のおもて面と、ニップ形成ローラ１４とが当接する２次転写ニップが形成されている。ニップ形成ローラ１４は接地されているのに対し、２次転写裏面ローラ１２には、２次転写バイアス電源２０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１２とニップ形成ローラ１４との間に、トナーを２次転写裏面ローラ１２側からニップ形成ローラ１４側に向けて静電移動させる２次転写電界が形成される。

転写ユニット１０の下方には、記録媒体としての記録紙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３０が配設されている。この給紙カセット３０は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ３１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、その記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。給紙路の２次転写ニップの手前には、送り出しのタイミングをとるタイミングローラ対３２が配設されている。このタイミングローラ対３２は、給紙カセット３０から送り出された記録紙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、挟み込んだ記録紙Ｐを２次転写ニップ内で中間転写ベルト２上の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、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた中間転写ベルト２上のトナー像は、２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写される。このようにして表面にトナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、ニップ形成ローラ１４や中間転写ベルト２から曲率分離する。

２次転写裏面ローラ１２は、ステンレスやアルミニウム等からなる芯金に抵抗層を積層したものである。抵抗層は、ポリカーボネート，フッ素系ゴム，シリコン系ゴム等にカーボンや金属錯体等の導電粒子を分散させたもの、あるいはＮＢＲやＥＰＤＭ等のゴム、ＮＢＲ／ＥＣＯ共重合のゴム、ポリウレタンの半導電性ゴム等よりなる。その体積抵抗は６．０ｌｏｇΩ、望ましくは７．０ｌｏｇΩ〜９．０ｌｏｇΩである。また、硬度２０度〜５０度の発泡タイプでも、ゴム硬度３０度〜６０度のゴムタイプでもよいが、中間転写ベルト２を介してニップ形成ローラ１４と接触するので、小さな接触圧力でも非接触部分が生じないスポンジタイプが望ましい。これは中間転写ベルト２と２次転写裏面ローラ１２の接触圧力が大きいほど、文字や細線の中抜けが生じ易いので、それを防止するためである。

また、ニップ形成ローラ１４は、ステンレスやアルミニウム等からなる芯金上に導電性ゴム等からなる抵抗層と表層を積層して形成してある。本例では、ローラの外径は２０［ｍｍ］、芯金は直径１６［ｍｍ］のステンレスである。抵抗層はＮＢＲ／ＥＣＯの共重合体よりなる硬度４０〜６０度［ＪＩＳ−Ａ］のゴムである。表層は、含フッ素ウレタンエラストマーからなり、その厚みは８〜２４［μｍ］が望ましい。その理由としては、ローラの表層は塗装工程により製造されることが多いので、表層の厚みが８μｍ以下では、塗布ムラによる抵抗ムラの影響が大きく、抵抗の低い箇所でリークが発生する可能性があり好ましくない。また、ローラ表面にシワが生じて、表層がひび割れるという問題も生じ易い。一方、表層の厚みが２４μｍ以上に厚くなると抵抗が高くなり、体積抵抗率が高い場合には２次転写裏面ローラ１２の芯金に定電流を印加したときの電圧が上昇することがあり、定電流電源の電圧可変範囲を超えるので目標の電流以下の電流になったり、電圧可変範囲が十分高い範囲の場合には定電流電源から２次転写裏面ローラ芯金までの高圧経路や２次転写裏面ローラ芯金が高電圧になることによるリークが発生し易くなる。また、ニップ形成ローラ１４の表層の厚みが２４μｍ以上に厚いと硬度が高くなり、記録媒体（紙等）や中間転写ベルトとの密着性が悪くなるという問題もある。ニップ形成ローラ５６の表面抵抗は１０６．５［Ω］以上であり、ニップ形成ローラ１４の表層の体積抵抗は１０．０ｌｏｇΩｃｍ以上、より好ましくは、１２．０ｌｏｇΩｃｍ以上である。

本実施形態では表層を積層したニップ形成ローラ１４を使用しているが、芯金に抵抗層のみを積層したタイプでもよい。
ニップ形成ローラ１４は表層を積層しない発泡タイプのローラとすることも可能である。この場合のニップ形成ローラの体積抵抗は６.０lｏｇΩ〜８.０lｏｇΩ、好ましくは７.０lｏｇΩ〜８.０lｏｇΩとなる。

このとき、２次転写裏面ローラは発泡タイプ、ゴムタイプ、もしくはＳＵＳなどの金属ローラを使用することも可能であり、その体積抵抗はニップ形成ローラより低い、６.０lｏｇΩ以下とすることが好ましい。なお、ニップ形成ローラ１４、２次転写裏面ローラ１２の体積抵抗測定は１次転写ローラ７と同様の方式で測定されたものである。

電位センサ１６は、中間転写ベルト２のループ外側に配設されている。そして、中間転写ベルト２の周方向における全域のうち、接地された駆動ローラ１１に対する掛け回し箇所に対して、約４ｍｍの間隙を介して対向している。そして、中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像が自らとの対向位置に進入した際に、そのトナー像の表面電位を測定する。なお、電位センサ１６としては、ＴＤＫ（株）社製のＥＦＳ−２２Ｄを用いている。

また、電位センサ１６は、トナー像検知センサとすることも可能である。トナー像検知センサは、１発光２受光タイプの光学センサであり、受光した出力を付着量に換算することで、中間転写ベルト２上に１次転写されたトナー像の付着量検知を行う。

２次転写ニップを抜けた記録紙Ｐは、定着装置３３によって転写画像が記録紙Ｐに定着される。この定着装置３３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３４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３５とによって定着ニップを形成している。定着装置３３内に送り込まれた記録紙Ｐは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ３４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、トナー画像が定着せしめられる。定着装置３３内から排出された記録紙Ｐは、定着後搬送路を経由した後、機外へと排出される。

本実施形態のプリンタが備える２次転写バイアス出力手段としての２次転写バイアス電源２０は、図４に示すように、直流成分を出力する直流電源２１と、直流成分に交流成分を重畳したものを出力する交流電源である重畳電源２２とから構成されており、２次転写バイアスとして、直流電圧（以下、直流バイアスと称す）と、直流電圧に交流電圧を重畳せしめたもの（以下、重畳バイアスと称す）とを出力することができる。図４に示した２次転写バイアス電源２０は、直流バイアスと重畳バイアスとを切り替えて２次転写部（本例では２次転写裏面ローラ１２）に印加することができるものである。

さて、図４（ａ）では直流電源２１から直流バイアスを印加し、図４（ｂ）では交流電源２２から重畳バイアスを印加する様子を示している。なお、図４では直流電源２１と交流電源２２の切り替えを概念的に示すためにスイッチで切り替えるように示しているが、本実施形態では図６に示すように、２つのリレーを用いて切り替えるように構成している。なお、図６では制御手段２４が直流電源２１と交流電源２２及びリレー駆動を制御している。

図５は、交流電源２２から出力される重畳バイアスの波形の一例を示す波形図である。
図５において、Ｏｆｆで示すオフセット電圧Ｖｏｆｆは、重畳バイアスの直流成分の値である。また、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐは、重畳バイアスの交流成分のピークツウピーク電圧である。重畳バイアスは、オフセット電圧Ｖｏｆｆとピークツウピーク電圧Ｖｐｐとを重畳したものであり、その時間平均値（Ｖａｖｅ）はオフセット電圧Ｖｏｆｆと同じ値になる。図示のように、重畳バイアスは正弦波状の形状をしており、プラス側のピーク値と、マイナス側のピーク値とを具備している。Ｖｔで示されているのは、それら２つのピーク値のうち、２次転写ニップ内でトナーをベルト側から記録紙側に移動させる方（本例ではマイナス側）のピーク値である。また、Ｖｒで示されているのは、トナーを記録紙側からベルト側に戻す方（本例ではプラス側）のピーク値である。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オフセット電圧Ｖｏｆｆをトナーと同じ極性（本例ではマイナス）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紙側に移動させて記録紙上に転移させることが可能になる。交流電圧としては、正弦波形状の波形のものを採用しているが、矩形波状の波形のものを用いても良い。

また、図７に示すように交流成分のトナーをベルト側から記録紙側に移動させる時間（本例ではマイナス側）とトナーを記録紙側からベルト側に戻す時間（本例ではプラス側）を異なる時間とすることも可能である。

本例では、トナーをベルト側から記録紙側に移動させる時間を、トナーを記録紙側からベルト側に戻す時間より長くすることで、重畳バイアスの交流成分の時間平均値（Ｖａｖｅ）を、トナー像をベルト側から記録紙側に転写させる転写方向の極性を設定させている。これにより重畳バイアスの交流成分は、重畳バイアスの直流成分（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りに設定されることとなる。

和紙調の用紙やエンボス加工が施された用紙など、表面の凹凸の大きい記録用紙を用いる場合には、重畳バイアスを印加することにより、上述のように、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紙側に移動させて記録紙上に転移させることで、用紙凹部への転写性を向上させ、転写率の向上や中抜けなどの異常画像を改善させることができる。一方、通常の転写紙など、凹凸の小さい記録用紙を用いる場合には、直流成分のみによる２次転写バイアスを印加することで、充分な転写性が得られる。

本実施形態では、２次転写バイアスとして、直流バイアスを印加して画像転写を行なう直流転写モードと、直流に交流を重畳せしめた重畳バイアスを印加して画像転写を行なう重畳転写モードとを有しており、両者を切替可能に構成している。そして、通紙する用紙の種類に応じて、転写モードを直流転写モード又は重畳転写モードに切り替えることで、凹凸の小さい用紙および凹凸の大きい用紙のどちらにも良好な画像転写を行なうことができる。転写モードの切り替えは、用紙種類の設定により自動的にモードが切り替わるようにしても良い。あるいは、ユーザが転写モードを指定できるようにしても良い。これらの設定は、画像形成装置の操作パネル上から設定可能に設ける。

また本実施形態では直流電源と直流と交流を重畳した電源の二つを有し、リレーで切り替えているが、図８のように直流電源２１と交流電源２２のみを配置し、制御手段２４が交流電源の出力有無で重畳モードと直流モードを切り分ける方式としてもよい。

また、２次転写バイアスは２次転写裏面ローラ１２に印加しているが、ニップ形成ローラ１４に直流、交流ともに印加することや、直流と交流をそれぞれ異なるローラに印加する方式をとってもよい。

次に、上記プリンタに用い、放電画像の発生を抑え、良好な転写性を得る本発明の実施例について説明する。
本発明は同一環境、同一記録媒体、同一トナー像における重畳転写モードと直流転写モードの違いに特徴を有していることから、以下に述べる各例は、いずれも同一環境、同一記録媒体、同一トナー像における説明となる。
また、各例ではマイナス帯電のトナーを使用しており、１次転写ではプラス極性のバイアス、２次転写ではマイナス極性のバイアスを印加することでトナーを転写している。

先ず、本発明の理解を容易にするため、従来例について簡単に説明する。

表７は従来例の設定値および２次転写前のトナー帯電量を示す。また、このときの２次転写バイアスの波形を図１３に示す。
直流転写モードと重畳転写モードの１次転写電流が同じ設定であるため、２次転写前のトナー帯電量は同じとなる。また、２次転写電流も直流転写モードと重畳転写モードで同じ値に設定していた。
ここで、トナー像の凹部への埋まり具合に影響する交流電圧のトナー転写側極性と逆極性とで成分が一定である必要があるため（図１（ａ）、（ｂ）のＶｒを参照）、交流電圧のピークツウピーク電圧（図１（ａ）、（ｂ）のＶｐｐを参照）を大きくすることとなる。そのため、下記の実施例１に比べて、２次転写電圧（Ｖｐｐ）は大きく設定されていた。その結果、交流電圧のトナー転写側極性（図１（ａ）、（ｂ）のＶｔを参照）も大きくなることから、ある電圧以上になると放電現象が起こり、凹部の埋まりの悪化や、凸部に放電画像（所謂白ポチ画像）が発生した。

そこで、実施例１における２次転写バイアスを表１のように設定する。また、図９は、その設定における２次転写バイアスの波形である。

直流転写モードの場合、２次転写電流は−４０μＡの定電流制御としている。これに対し、重畳転写モードの場合、２次転写電流を−３２μＡ、２次転写電圧を８ｋＶｐｐの正弦波としている。２次転写電流は、各モードの２次転写バイアスの直流成分であることから、重畳転写モードにおける２次転写バイアスの直流成分は直流転写モードにおける２次転写バイアスより絶対値で小さい値となり、図９に示す２次転写バイアスの波形のように、直流成分であるＶｏｆｆは絶対値で小さい。これによって図９（ｂ）に示す交流電圧のＶｐｐは表７の従来例と比較して小さく抑えられ、重畳転写モードにおいて放電画像等の異常画像の発生がなく、直流転写モード、重畳転写モードいずれにおいても良好な転写性を得ることができる。
なお、本実施例では２次転写バイアスを定電流制御としているが、定電圧制御することも可能であり、例えば表２に示すように重畳転写モードにおける直流電圧を直流転写モードの直流電圧より絶対値で小さくすることで、同様の効果を得ることができる

また、放電現象の発生は、２次転写前のトナー帯電量が直流転写モードと重畳転写モードで同一で、重畳転写モードではトナー帯電量が過剰気味であったことに起因していることも、発明者らの実験より明らかとなった。
そこで、実施例２は実施例１で用いるプリンタの構成に対して、２次転写前のトナー帯電量の違いについても着目したものであり、実施例２における１次転写電流及び２次転写バイアスを表３のように設定する。また、図９は、その設定における２次転写バイアスの波形である。

表３は本実施例における設定値および２次転写前のトナー帯電量である。直流転写モードの場合、１次転写電流は３３μＡの定電流制御、２次転写電流は−４０μＡの定電流制御とし、２次転写前のトナー帯電量は−３２μＣ／ｇとなっている。これに対し、重畳転写モードの場合、１次転写電流を３０.５μＡとすることで、２次転写前のトナー帯電量は−３０μＣ／ｇとなり、２次転写前のトナー帯電量は直流転写モードに対して絶対値で小さい値となっている。

このように、直流転写モード時の２次転写前帯電量より重畳転写モード時の２次転写前トナー帯電量を下げることでトナー間およびトナーと中間転写体の静電付着力が小さくなる。２次転写バイアスの波形は実施例１と同様で図９に示すように、２次転写バイアスを絶対値で小さくすることができる。これによって図９（ｂ）に示す交流電圧のＶｐｐを後述する表７の従来例と比較して小さく抑えることができるため、重畳転写モードにおいて放電画像等の異常画像の発生がなく、直流転写モード、重畳転写モードいずれにおいても良好な転写性を得ることができる。重畳転写モードにおける２次転写前のトナー帯電量は、直流転写モード時より絶対値で小さくする割合は、好ましくは５％以上である。

実施例３は実施例１で用いるプリンタの構成に対して２次転写前に帯電装置およびその対抗電極を設け、２次転写前のトナー帯電量を変更する方式であり、その構成を図１０に示す。なお、２次転写前の帯電装置２５以外におけるプリンタの構成については実施例１と同構成であり、同一部材には同一符号を付している。

本実施例における２次転写前の帯電装置２５は非接触方のコロトロン方式で、重畳転写モード時にワイヤ電圧が印加されるよう制御している。なお、符号２６は帯電装置２５に対向する電極である。

表４に実施例３での設定値および２次転写前のトナー帯電量を示す。
１次転写電流は直流転写モード、重畳転写モードともに３３μＡで、重畳転写モード時は帯電装置に５００Ｖの電圧が印加され、２次転写前のトナー帯電量を変化させている。これにより、直流転写モード時の２次転写前帯電量：−３２μＣ／ｇに対し、重畳モード時の２次転写前帯電量は−３０μＣ／ｇとなり絶対値で小さい帯電量となることからトナー間およびトナーと中間転写体の静電付着力が小さくなる。これにより、実施例１同様、重畳モード時に交流電圧（図９（ｂ）のＶｐｐ）を表７の従来例と比較して小さく抑えることができるため、重畳転写モードにおいて放電画像等の異常画像の発生がなく、直流転写モード、重畳転写モードいずれにおいても良好な転写性を得ることができる。

本実施例における帯電装置および帯電装置に印加する電圧は一例であり、なんら限定するものではない。

実施例４は実施例１の構成に対し、重畳転写モードにおける交流電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、トナー像を中間転写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、交流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した方式であり、プリンタの構成については実施例１と同様である。

図１１（ｂ）は本実施例での２次転写バイアスの波形を示す。戻し時間（交流電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりトナーを戻す側（転写方向と反対側）の割合）は１０％に設定した。戻し時間については４〜４５％が好適である。なお、図１１（ａ）は実施例１の２次転写バイアスの波形（正弦波）であり、戻し時間５０％に相当する。
これにより、交流電圧の時間平均値（Ｖａｖｅ）が、トナー像を中間転写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、交流電圧の最大値と最小値の中心値（Ｖｏｆｆ）よりも転写方向寄りとなる。

なお、本発明の実施例では交流波形として角の丸まった波形を用いているが、図７に示す波形や三角波や台形波などの矩形波としてもよい。

表５に実施例４での設定値および２次転写前のトナー帯電量を示す。
直流転写モードは実施例１と同様である。重畳転写モードは１次転写電流については実施例２と同様３０.５μＡで２次転写前のトナー帯電量は−３０μＣ／ｇであるが、交流波形の違いから２次転写電流が−３０μＡ、交流電圧が６ｋＶｐｐと表７の従来例ならびに実施例１、２より小さく設定できる。これにより、重畳転写モードにおいて放電画像等の異常画像の発生がなく、直流転写モード、重畳転写モードいずれにおいても良好な転写性を得ることができる。

実施例５は実施例１のプリンタと構成が異なり、図１２に示すカラープリンタの構成であり、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色トナー画像を形成するために４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを並設され、タンデム作像部を構成したものでる。画像形成ユニット３が複数配置されている点以外は実施例１と同様の構成であり、同一部位には同一符号を付している。

実施例５では、各画像形成ユニット３で形成されたトナー像は、４つの１次転写ローラ７に、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体ドラム４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色トナー像と、各色１次転写ローラ７との間に転写電界が形成され、転写電界やニップ圧の作用により、感光体ドラム４上から中間転写ベルト２上にトナー像が１次転写される。Ｙトナー像上にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、順次重ね合わせて１次転写されることにより、中間転写ベルト２上には４色重ね合わせトナー像が形成される。

表６に本実施例のフルカラーモードにおける設定値および２次転写前のトナー帯電量を示す。
各色の重畳転写モードの１次転写電流は直流転写モードの場合と比較し、小さく設定されており、このときの２次転写前のトナー帯電量はいずれも重畳転写モードの方が絶対値で小さい値となっていることからトナー間およびトナーと中間転写体の静電付着力が小さくなる。これより重畳転写モードの２次転写電流も直流転写モードに比べ絶対値で小さくすることができ（Ｖｏｆｆ）、このため交流電圧（Ｖｐｐ）を表７の従来例と比較し小さく抑えることができるため、重畳転写モードにおいて放電画像等の異常画像の発生がなく、直流転写モード、重畳転写モードいずれにおいても良好な転写性を得ることができる。

従来例と実施例１〜４の構成および設定値を用いて重畳転写モード通紙実験を行った。
環境：気温２３℃ 湿度５０％
用紙：特殊製紙 レザック６６ 連量：１３０ｋｇ
画像：Ｋ色 全面ベタ画像 片面通紙
モード：重畳転写モード
評価項目：凹部転写性、凸部転写性、放電画像

表８に評価結果を示す。表中の記号は下記のとおりである。
×・・・異常画像あり、△・・・僅かに異常画像あり（許容レベル）、○・・・異常画像なし、◎・・・異常画像なし、かつ○より良好

従来例では交流電圧が高いため、放電画像の発生があったが、実施例１〜４ではいずれも放電画像の発生はなく、本発明の効果を確認することができた。
実施例１の形態では凸部転写性が許容レベルではあるが従来例に比べ若干劣ることとなるが放電画像の発生が無いことから総合的に判断して従来例と比較して効果があるといえる。実施例４の形態では交流成分の波形を変えることで凹部転写性が特に向上している。これらから、重畳モードにおける２次転写バイアスの直流成分を直流モードにおける２次転写バイアスの直流成分より絶対値で小さくすることは放電画像の防止に効果があることがわかり、２次転写前のトナー帯電量を調整することで放電画像に加えて凹部、凸部転写性にも効果があり、交流成分波形を変えることで、凹部転写性により効果があることがわかる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明の構成および設定値はこれに限定されるものではない。転写部の構成は適宜な構成を採用可能であり、対向部材側をベルトで構成しても良い。また、転写手段としてはニップを形成する方式に限らず、図１４に示すようなチャージャ２７を用いた非接触方式や図１５に示すような２次転写ベルト２８を用いた方式とすることも採用可能である。２次転写ベルト方式場合の電圧の印加は２次転写ベルト２８を張架する張架ローラ２８Ａ、張架ローラに対向する２次転写裏面ローラのいずれでも良い。また張架ローラ２８Ａとは異なるバイアス印加ローラ２９を設けて印加することも可能であり、バイアス印加ローラは２次転写裏面ローラと対向しても良いし、用紙搬送方向の下流側や上流側にずらして設けても良い。

電源の構成も本発明の範囲内で適宜な構成を採用可能である。
また、画像形成装置の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの並び順などは任意であり、４色機に限らず、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいは図１６に示すような感光体ドラム４が１つの所謂１ドラム型のカラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。

もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

２ 中間転写ベルト
４ 感光体ドラム
７ 転写ローラ（１次転写手段）
１２ ２次転写裏面ローラ（２次転写部）
１４ ニップ形成ローラ
２０ ２次転写バイアス電源
２１ 直流電源
２２ 交流電源

特開２００６−２６７４８６号公報 特開２００８−０５８５８５号公報 特開平０９−１４６３８１号公報 特開平０４−０８６８７８号公報

Claims (8)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記静電潜像を現像してトナー像とする現像手段と、
   中間転写体と、
   前記像担持体上のトナー像を１次転写バイアスによって前記中間転写体へ転写する１次転写手段と、
   前記中間転写体上のトナー像を２次転写バイアスによって記録媒体へ転写する２次転写体とを有する画像形成装置において、
   前記２次転写バイアスとして、直流成分のみからなる直流バイアスを印加してトナー像を記録媒体へ転写する直流転写モードと、
   前記２次転写バイアスとして、直流成分に交流成分が重畳され、その極性が記録媒体に転写する極性と逆極性とで交互に切り替わる重畳バイアスを印加してトナー像を記録媒体へ転写する重畳転写モードと、を切り替え可能に有し、
   前記重畳転写モード時の前記重畳バイアスの前記直流成分が、前記重畳転写モード時と同一環境、同一記録媒体、同一トナー像での前記直流転写モード時の前記直流バイアスの前記直流成分よりも、絶対値で小さいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記重畳転写モード時の２次転写前におけるトナー像のトナー帯電量を、前記重畳転写モード時と同一環境、同一記録媒体、同一トナー像での直流転写モード時の２次転写前におけるトナー像のトナー帯電量よりも絶対値で小さくすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記重畳転写モード時の前記１次転写バイアスを、前記直流転写モード時よりも絶対値で小さくすることで、前記重畳転写モード時の２次転写前におけるトナー像の前記トナー帯電量を、前記直流転写モード時の２次転写前におけるトナー像の前記トナー帯電量より絶対値で小さくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. ２次転写前に帯電装置を有し、前記重畳転写モード時は前記帯電装置に電圧を印加することで、前記重畳転写モード時の２次転写前におけるトナー像の前記トナー帯電量を、前記直流転写モード時の２次転写前におけるトナー像の前記トナー帯電量よりも絶対値で小さくすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記重畳バイアスの波形は正弦波形状を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記重畳バイアスの時間平均値（Ｖａｖｅ）が、前記トナー像を前記中間転写体側から記録媒体側へ移動させる転写方向の極性に設定され、かつ、前記重畳バイアス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ことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
7. 前記２次転写バイアスの直流成分を定電流制御することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体を複数有し、複数の前記像担持体から前記中間転写体へとトナー像が順次重ねて転写されることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の画像形成装置。

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