JP6519158B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ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。

近年では、例えば、カラー画像の画像形成において、通常のＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の有色トナー以外に、さらに白トナーを用いる画像形成装置がある。

例えば、特開２０１２−１８９９２９号公報（特許文献１）には、白トナーを用いて黒紙や透明フィルム等の特殊な記録媒体へ画像形成することが記載されている。

また近年は、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、金属光沢感を備えたメタリック紙や様々な色紙の中でも黒紙などが市販されている。このような用紙では、金属光沢感を出すため、アルミなどの金属を用いたり、鮮やかな黒を出すためにカーボンを用いたりしている。

上記のようなメタリック紙や黒紙は紙の抵抗が極端に低いため、分離バイアス印加時に転写バイアスと干渉し、リーク放電などにより横縞状ムラの異常画像を発生する場合がある。

本発明は、黒紙やメタリック紙を用いる場合の異常画像の発生を防止し、通紙条件によらず画像を良好に転写することのできる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するため、本発明は、像担持体に担持された可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、該転写手段により可視像が転写された記録媒体を前記像担持体から分離させる分離手段とを備える画像形成装置において、記録媒体として黒紙またはメタリック紙を通紙する場合に、前記転写手段に印加する転写バイアスとして直流バイアスを印加し、前記分離手段に印加する分離バイアスとして直流成分と交流成分とを含む重畳バイアスを印加するとともに、前記黒紙またはメタリック紙がカーボンあるいは金属層を含有する場合、および、前記黒紙またはメタリック紙がカーボンあるいは金属層を含有しない場合、前記分離バイアスを普通紙を通紙する場合より小さくすることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、記録媒体として黒紙またはメタリック紙を通紙する場合に分離手段に印加する分離バイアスを小さくするので、異常画像やリーク放電を防止して、通紙条件によらず画像を良好に転写することができる。

本発明に係るカラー画像形成装置の基本構成を示す断面構成図である。 種々の用紙について抵抗を測定した結果を示すグラフである。 メタリック紙の構成例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明を適用した画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置の基本的な構成について説明する。

図１に示す画像形成装置１は、タンデム型の画像形成部（以下、作像部という）によってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であり、画像読取部１０、作像部１１、給紙部１２、転写部１３、定着部１４、排紙部１５から構成される。

画像読取部１０は、原稿の画像を読み取り、画像情報を生成するためのものである。コンタクトガラス１０１及び読取センサ１０２から構成される。画像読取部１０では、原稿に光を照射し、その反射光をＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＩＳ（密着型イメージセンサ）等のセンサで受光し、光の３原色であるＲＧＢ各色の電気的な色分解信号を読み込む。

作像部１１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に加え、無色透明（クリア）や白色といった特色（Ｓ）のトナー像を形成・出力する５つの作像ユニット１１０Ｓ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋから構成されている。

５つの作像ユニット１１０Ｓ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋは、画像形成材料として、互いに異なる色のＳ、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。各作像ユニット１１０Ｓ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋは、装置本体に対して着脱可能に構成されていて、所謂プロセスカートリッジを構成している。

なお、作像部１１における各色作像ユニット１１０の並び順（色順）は一例であり、例えば、特色（Ｓ）のトナー像を最下流（二次転写位置に最も近い位置）としても良い。その場合、メタリック紙や黒紙を使用するときに、下地の白色と色画像を一括転写することができる。

以下、共通する構成については、Ｋトナー像を形成するための作像ユニット１１０Ｋを例にとって説明する。
作像ユニット１１０Ｋは、帯電装置１１１Ｋ、像担持体ないしは潜像担持体としての感光体１１２Ｋ、現像装置１１４Ｋ、除電装置１１５Ｋ、感光体クリーニング装置１１６Ｋ等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されていて、装置本体に対して一体的に着脱することで、それらを同時に交換できるようになっている。

感光体１１２Ｋは、基板の表面上に有機感光層が形成された外径６０ｍｍのドラム形状であり、図１において図示しない駆動手段により反時計回り方向に回転駆動される。帯電装置１１１Ｋは、帯電チャージャ（帯電器）の帯電電極である帯電ワイヤに帯電バイアスを印加することで、帯電ワイヤと感光体１１２Ｋの外周表面との間に放電を発生させ、感光体１１２Ｋの表面を一様に帯電させる。本実施形態では、トナーの帯電極性と同じマイナスの極性に帯電させている。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。尚、帯電チャージャに代えて、感光体１１２Ｋに接触あるいは近接して設けられる帯電ローラを用いる方式を採用してもよい。

一様に帯電された感光体１１２Ｋの表面には、後述する露光装置１１３から照射されるレーザ光により光走査されて、Ｋ用の静電潜像が形成される。感光体１１２Ｋの一様帯電した表面の全域のうち、レーザ光が照射された箇所は電位が減衰し、レーザ照射箇所の電位が、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。このＫ用の静電潜像は、後述するＫトナーを用いる現像装置１１４Ｋ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１３１上に１次転写される。

現像装置１１４Ｋは、Ｋトナーとキャリアを含む２成分現像剤が収容される容器（図示せず）を有し、この容器内に具備される現像スリーブ内部のマグネットローラ（図示せず）の磁力によって現像剤を現像スリーブ表面に担持する。上記現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体１１２Ｋの静電潜像よりも大きく、感光体１１２Ｋの帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加される。上記現像スリーブと感光体１１２Ｋの静電潜像との間には、上記現像スリーブから静電潜像に向かう現像ポテンシャルが作用する。また、上記現像スリーブと感光体１１２Ｋの地肌部との間には、上記現像スリーブ上の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。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、上記現像スリーブ上のＫトナーが感光体１１２Ｋの静電潜像に選択的に付着され現像されることで、感光体１１２Ｋ上にＫ色のトナー像が形成される。

除電装置１１５Ｋは、中間転写ベルト１３１にトナー像が１次転写された後の感光体１１２Ｋの表面を除電する。感光体クリーニング装置１１６Ｋは、図示しないクリーニングブレードとクリーニングブラシとを備えており、除電装置１１５Ｋによって除電された感光体１１２Ｋの表面に残った転写残トナー等を除去する。

図１において、作像ユニット１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙ、１１０Ｓにおいても、作像ユニット１１０Ｋと同様にして、各感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ上にＳ、Ｙ、Ｍ、Ｃトナー像が形成される。

作像ユニット１１０Ｓ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋの上方には、潜像書込手段ないしは露光手段としての露光装置１１３が配置されている。露光装置１１３は、画像読取部１０や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ダイオードから発したレーザ光により、感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ１１２Ｃ、１１２Ｋを光走査する。

露光装置１１３は、光源から発せられたレーザ光をポリゴンモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって主走査方向に偏光させながら複数の光学レンズやミラーを介して感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋに照射するものである。レーザ光に代えて、複数のＬＥＤから発せられるＬＥＤ光によって光書込み、照射する構成を採用してもよい。

給紙部１２は、転写部１３に対して記録媒体の一例である用紙を供給するものであり、用紙収容部１２１、給紙ピックアップローラ１２２、給紙ベルト１２３、及びレジストローラ１２４を備えている。給紙ピックアップローラ１２２は、用紙収容部１２１に収容されている用紙（図示せず）を給紙ベルト１２３の方へ移動させるために回転するように設けられている。このように設けられている給紙ピックアップローラ１２２は、収容されている用紙のうち最上段にある用紙を一枚ずつ取り出し、給紙ベルト１２３に載置する。給紙ベルト１２３は、給紙ピックアップローラ１２２によって取り出された用紙を転写部１３に搬送する。レジストローラ１２４は、中間転写ベルト１３１上のトナー像が形成されている部分が転写部１３の転写ニップとしての二次転写ニップ１３９に到達されるタイミングで用紙を送り出すものである。

転写部１３は、作像ユニット１１０Ｓ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋの下方に配置されている。転写部１３は、駆動ローラ１３２、従動ローラ１３３、中間転写ベルト１３１、１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋ、二次転写ローラ１３５、二次転写対向ローラ１３６、トナー付着量センサ１３７、ベルトクリーニング装置１３８を備えている。

中間転写ベルト１３１は、無端状の中間転写体として機能し、そのループの内側に配設された駆動ローラ１３２、従動ローラ１３３、二次転写対向ローラ１３６、１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋ等によって張架されている。尚、配設とは、配置して設けること、あるいは位置を決めて設けることを、張架とは、張力がかかった状態で掛け渡すことを、それぞれ意味する。

図示しない駆動手段により図中時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ１３２によって、中間転写ベルト１３１は同方向に無端移動・走行し、感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋに接しながら移動する。

中間転写ベルト１３１としては、厚み２０〜２００［μｍ］、好ましくは６０［μｍ］程度のものを用いている。また、実施形態で用いているベルト１３１の表面抵抗率は１１±０．５［logΩ／□］、体積抵抗率は８．５±１［logΩ・ｃｍ］である。

駆動ローラ１３２に巻き掛けられている中間転写ベルト１３１近傍上には、トナー付着量センサ１３７が配置されている。トナー付着量センサ１３７は、中間転写ベルト１３１上に転写されたトナー像の量を検出するトナー量検出手段として機能する。トナー付着量センサ１３７は、光反射型のフォトセンサからなる。トナー付着量センサ１３７は、中間転写ベルト１３１上に付着・形成されているトナー像（特色トナーを含む）からの反射光量を検出する事により、トナー付着量を測定するものである。

尚、トナー付着量センサ１３７としては、上記機能から、従来から一般的に使用されているトナー濃度を検出・測定するトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサなどを兼ねて用いても良い。その場合、新規なトナー量検出手段を配設することが回避できるので、部品点数を減らしてコストダウンに寄与できる。なお、トナー付着量センサ１３７は感光体１１２上のトナー像を検出する位置に配置してもよい。

１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋは、中間転写ベルト１３１を挟んで、それぞれ感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋと対向して配置され、中間転写ベルト１３１を移動させるように従動回転する。これにより、中間転写ベルト１３１の表の面と、感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋとが当接（突き当てた状態に接することを意味する）する１次転写ニップが形成される。

１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋ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る。これにより、感光体１１２Ｓ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋ上のＳ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像と、１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋとの間に１次転写バイアスが形成される。そして、中間転写ベルト１３１に対して順次、各色トナー像が転写される。

Ｓ用の感光体１１２Ｓ表面に形成されたＳトナー像は、感光体１１２Ｓの回転に伴ってＳ用の１次転写ニップに進入する。そして、転写バイアスやニップ圧の作用により、感光体１１２Ｓ上から中間転写ベルト１３１上に１次転写される。このようにしてＳトナー像が１次転写された中間転写ベルト１３１は、その後、Ｙ、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１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が、Ｓ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１３１上にはカラートナー像とクリアトナーなどの特色トナー像とを具備する重ね合わせトナー像が形成される。

１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋは、金属製の芯金と、こ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からなり、外径１６［ｍｍ］、芯金径１０［ｍｍ］で構成されている。また、接地された外径３０［ｍｍ］の金属ローラを１０［Ｎ］の力でスポンジ層に押し当てた状態で、１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋの芯金に１０００［Ｖ］の電圧を印加したときに流れる電流Ｉから、スポンジ層の抵抗値Ｒを算出した。具体的には、上記芯金に１０００［Ｖ］の電圧を印加したときに流れる電流Ｉから、オームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）に基づいて算出したスポンジ層の抵抗値Ｒは、約３×１０^７［Ω］である。このような１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋに対して、図示しない１次転写バイアス電源から定電流制御で出力される１次転写バイアスが印加される。尚、１次転写ローラ１３４Ｓ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、１３４Ｋに代えて、転写チャージャや転写ブラシ等を採用してもよい。

二次転写ローラ１３５は、二次転写対向ローラ１３６との間に中間転写ベルト１３１と紙を挟み込んで回転する。これにより、中間転写ベルト１３１の表の面と、二次転写ローラ１３５とが当接する二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１３５は、図示しない駆動手段により回転駆動し、ニップ形成部材及び転写部材として機能し、二次転写対向ローラ１３６は、ニップ形成部材及び対向部材として機能する。二次転写ローラ１３５は接地されているのに対し、二次転写対向ローラ１３６には、二次転写バイアス電源１３０によって二次転写バイアスが印加される。

二次転写バイアス電源１３０は、直流電源と交流電源とを有しており、二次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したもの（重畳バイアス）を出力することができる。あるいは、二次転写バイアスとして、直流電圧（直流バイアス）を出力することもできる。二次転写バイアス電源１３０の出力端子は、二次転写対向ローラ１３６の芯金に接続されている。二次転写対向ローラ１３６の芯金の電位は、二次転写バイアス電源１３０からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。

二次転写バイアスを二次転写対向ローラ１３６に印加することで、二次転写対向ローラ１３６と二次転写ローラ１３５との間に、マイナス極性のトナーを二次転写対向ローラ１３６側から二次転写ローラ１３５側に向けて静電移動させる電界が形成される。これにより、中間転写ベルト１３１上のマイナス極性のトナーを二次転写対向ローラ１３６側から二次転写ローラ１３５側へ移動させることができる。

二次転写バイアス電源１３０には、直流バイアスを用いる場合は、トナーと同じマイナス極性のものを用いる。また、重畳バイアスを用いる場合は、直流成分としてトナーと同じマイナス極性のものを用い、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。尚、重畳バイアスを二次転写対向ローラ１３６に印加しつつ、二次転写ローラ１３５を接地する代わりに、重畳バイアスを二次転写ローラ１３５に印加しつつ、二次転写対向ローラ１３６の芯金を接地してもよく、その場合は直流電圧・直流成分の極性を異ならせる。

エンボス加工が施された用紙等、表面の凹凸が大きい紙を用いる場合には、前述の重畳バイアスを印加することによりトナーを往復移動させつつ相対的には中間転写ベルト１３１側から紙側に移動させて紙上に転移させる。これにより、用紙凹部への転写性を向上させて転写率の向上や中抜け等の異常画像を改善することができる。一方、通常の転写紙等の凹凸の小さい紙を用いる場合には、凹凸パターンにならった濃淡パターンが出現しないので、直流成分のみによる二次転写バイアスを印加することで十分な転写性を得ることができる。

二次転写対向ローラ１３６（裏面ローラ）は次のような特性を有している。すなわち、外径は約２４［ｍｍ］である。また、芯金の径は約１６［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いる。実施形態で用いている対向ローラ１３６の体積抵抗率は７．７５±０．２５［logΩ・ｃｍ］である。

また、二次転写ローラ１３５（ニップ形成ローラ）は次のような特性を有している。すなわち、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いる。実施形態で用いている二次転写ローラ１３５の表面抵抗率は８．２±０．８［logΩ／□］、体積抵抗率は６．１〜７．３［logΩ・ｃｍ］である。

二次転写ニップの下流側（用紙搬送方向の下流側＝図１で右側）には、用紙分離補助の分離装置２００が設置されている。本実施例ではニップ形成ローラ５６の軸方向に延設された鋸歯状の除電針を使用し、分離バイアス出力電源２１０から分離バイアスが印加される。分離バイアス出力電源２１０は二次転写バイアス電源１３０と同じ構成の高圧電源を使用している。

分離バイアスとして重畳バイアスを用いる場合、そのＡＣ成分（交流成分）は、用紙の帯電を中和するとともに用紙を振動させる（交番電流により）ことで、用紙と中間転写ベルトとの付着力を低下させる機能がある。また、ＤＣ成分（直流成分）は、トナーと逆極性によって、用紙と中間転写ベルトとを引き離す力を加える機能がある。なお、実施形態における分離バイアスの制御値は、チリやハニカムなどの異常画像が発生しない程度の小さい値、例えば１μＡとしている。また、本実施形態では、分離バイアスの交流成分を定電圧制御、直流成分を定電流制御している。

電位センサ１３７は、中間転写ベルト１３１のループ外側に配設されている。そして、中間転写ベルト１３１の周方向における全域のうち、接地された駆動ローラ１３２に対する掛け回し箇所に対して、約４［ｍｍ］の間隙を介して対向している。そして、中間転写ベルト１３１上に一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。

二次転写ニップを通過した二次転写後の中間転写ベルト１３１上には、紙に転写されなかった転写残トナーが残留している。これは、中間転写ベルト１３１の表面に当接しているクリーニングブレードを備えたベルトクリーニング装置１３８によって中間転写ベルト１３１表面から除去・クリーニングされる。

定着部１４は、ベルト定着方式であり、無端状のベルトである定着ベルト１４１に加圧ローラ１４２を押し当てて構成されている。定着ベルト１４１は、定着ローラ１４３と加熱ローラ１４４とに掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない熱源・加熱手段（ヒータ、ランプ、あるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。定着ベルト１４１は、定着ローラ１４３と加圧ローラ１４２との間に挟持・押し付けられる状態で、定着ベルト１４１と加圧ローラ１４２との間に定着ニップを形成している。

定着部１４に送り込まれた紙は、その未定着トナー像担持面を定着ベルト１４１に密着させる姿勢で、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧によってトナー像中のトナーが軟化するため、トナー像が定着され、紙は機外へと排出される。また、紙のトナー像を転写した面の反対側の面にも画像を形成する場合には、トナー像を定着させた後に、図示しない紙反転機構に搬送させ、同紙反転機構により紙を反転させる。その後は、上述した画像形成工程と同様にして、反対面にもトナー像が形成される。

定着部１４でトナーが定着された紙は、排紙部１５を構成する図示しない排紙ローラを経由して画像形成装置本体２から機外へ排出され、排紙トレイなどの用紙収容部１５１に収容される。

ところで、従来の画像形成装置においては、記録媒体としてメタリック紙や黒紙など、使用する用紙によっては横縞状ムラの異常画像を発生する場合があった。
横縞のピッチが発生する主な理由として、二次転写バイアスと分離バイアスの関係及び用紙特性の影響が上げられる。分離バイアスが大きくなると、記録用紙裏面や中間転写ベルト表面に電荷が充電される。電荷が充電されることにより、一定周期で放電が発生することでトナーの逆帯電が起こり、横縞状のピッチムラが発生する。あるいは、用紙の抵抗が低いため二次転写バイアスと分離バイアスが干渉、リーク放電し、放電された箇所の転写率が著しく低下することで横縞状のピッチムラが発生する。

上記の現象は、特に用紙抵抗の低いメタリック紙や黒紙などでより顕著に発生する。これは、用紙抵抗が低いことで、交流電圧を印加した際に流れる電流が大きくなるためである。

本願発明者は研究を重ねた結果、上記のような現象を防止するには、上記のような現象を発生し易い用紙を使用する場合には、分離バイアスを小さくすればピッチムラの発生しない良好な画像を得ることができる、という知見を得た。

図２は、種々の用紙について抵抗を測定した結果を示すグラフである。この図に例示するように、用紙の抵抗は紙によって大きく異なり、高くて２乗程度の違いがある。
従来の装置でこれらの用紙を用いて実験を行ったところ、用紙の表面抵抗が約１０［logΩ／□］未満、体積抵抗が約９．２［logΩ・ｃｍ］以下であると横縞状のピッチムラが発生した。なお、表面抵抗の測定は、ＪＩＳ測定法（ＪＩＳ−Ｋ６９１１）を用い、５００Ｖ印加、１０［ｓｅｃ］値を取っている。用紙は２３℃、相対湿度５０％の環境下に１０時間おいたものである。

図２の用紙番号９は体積抵抗：９．１８［logΩ・ｃｍ］，表面抵抗・表：９．９２［logΩ／□］，表面抵抗・裏：９．８９［logΩ／□］であり、用紙番号１０は体積抵抗：９．１２［logΩ・ｃｍ］，表面抵抗・表：９．７５［logΩ／□］，表面抵抗・裏：９．７１［logΩ／□］であるが、用紙番号９ではピッチムラは発生せず、用紙番号１０以下ではピッチムラが発生した。

また、この値は装置構成によって変化するため、それぞれの構成においてピッチムラが発生する抵抗の閾値は異なる。その為、抵抗が一定の値より低い用紙の場合に分離バイアスを小さくする（一例として、分離バイアスの交流成分をＯＦＦする）ことで良好な画像を得られることが分かった。特に、用紙おもて面の表面抵抗率が一定の値より低い用紙の場合に分離バイアスを小さくすることで良好な画像を得られる。なお、用紙裏面の表面抵抗率または用紙の体積抵抗率が一定の値より低い用紙の場合に分離バイアスを小さくすることでも、良好な画像を得られる。

しかし単純に分離バイアスを小さくした場合、坪量の低い薄紙を通紙した場合、用紙が転写ニップ内を出る際に、中間転写ベルト、又は二次転写ローラ（図１の実施形態では二次転写ローラ１３５）から分離出来ず用紙詰りが発生する可能性がある。

そのため、抵抗の低いメタリック紙や黒紙に対してのみ分離バイアスを小さくする制御を行うことでメタリック紙、黒紙では良好な画像を、それ以外の用紙では分離バイアス小さくしない（通常値のままとする）ことで良好な画像と分離性を確保することが出来る。

ここで、分離バイアスを制御する方法について説明する。
まず、分離バイアスとして重畳バイアス（ＡＣ成分にＤＣ成分を重畳したもの）を用いている（ＡＣ成分にＤＣ成分を重畳したものを印加する）場合は、
（1）: ＡＣ成分の値を小さくする、又は、ＡＣ成分をゼロにする
（2）:ＤＣ成分の値を小さくする、又は、ＤＣ成分をゼロにする
（3）:ＡＣ成分及びＤＣ成分を共に小さくする、又は、ＡＣ成分及びＤＣ成分を共にゼロにする
方法がある。

そのほか、分離バイアスとしてＡＣバイアスを用いている（ＡＣ成分のみを印加する）場合は、そのＡＣバイアスの値を小さくする、又は、ゼロにする方法がある。
また、分離バイアスとしてＤＣバイアスを用いている（ＤＣ成分のみを印加する）場合は、そのＤＣバイアスの値を小さくする、又は、ゼロにする方法がある。

本実施形態では、分離バイアスとして重畳バイアスを用いており、上記（1）の ＡＣ成分の値を小さくする、又は、ＡＣ成分をゼロにする、制御を行うものとする。ただし、分離バイアスの制御はこれに限らず、上記のいずれでも、本発明の効果は得られる。

次に、本願発明者らが実施した実験について説明する。
プリント試験機として、図１に示す実施形態と同様の構成のものを用意した。そして、そのプリント試験機を用いて、種々のプリントテストを実施した。二次転写バイアス及び分離バイアスは、直流成分を定電流、交流成分を定電圧で印加する。なお、交流成分を定電圧で印加するのは、交流成分のＶｐｐ（電圧の振幅値）を定電流制御するのは難しい（定電圧で制御した方が振幅値を制御しやすい）ためである。

基準となる直流電流の値は以下の値を用いる。
（比較例１）二次転写バイアス、直流電流：−８２［μＡ］，分離バイアス、直流電流：１［μＡ］，交流電圧：Ｖｐｐ９．０［ｋＶ］，周波数１［ｋＨｚ］
なお、周波数１［ｋＨｚ］の電源は汎用品で低コストである。
実験においてはプロセス線速４１５ｍｍ／ｓで通紙を行った。

記録用紙として以下の紙を用いた。
黒紙Ａ：北越紀州製紙 紀州の色上質（特厚口）黒：１２４．５ｇｓｍ
メタリック紙：五條製紙 SPECIALITIES No301-FS：３１５ｇｓｍ
普通紙Ａ：リコー タイプ６０００：８０ｇｓｍ
コート紙Ａ：王子製紙 ＰＯＤグロスコート：１２８ｇｓｍ

上記の４種類を用意し、それぞれにハーフトーン画像を出力し、横縞状ピッチムラ等の異常画像発生の有無について目視による画像評価を行った。
印加する二次転写バイアス及び分離バイアスとして、上記した比較例１と、二次転写バイアスは上記比較例１と同じで分離バイアスは交流電圧をオフした（Ｖｐｐ＝０ｋＶ）（直流成分のみ）もの（実施例１）、を用いてそれぞれ通紙を常温常湿環境にて行った。

評価サンプルについては、現像剤の状態を均一に保つため、画像面積率が各色９％程度からなる画像を２５０枚印刷した後に、ハーフトーン画像を５枚出力し、画像評価を行った。なお、評価基準に関しては、異常画像が発生しない場合を○、横縞状ピッチムラ等の異常画像が発生した場合を×とした。評価結果を次の表１に示す。

この表１より、比較例１に比べて、本発明の実施例１では、それぞれピッチむら等の異常画像が生じず、発明の効果があることが示されている。

次に、それぞれの薄紙を通紙して、用紙詰まりが発生することなく出力できるかどうか、分離性の評価を行った。使用する用紙は、以下の用紙を用いた。なお、現状ではメタリック紙の薄紙は無いので除外している。
黒紙Ｂ：北越紀州製紙 紀州の色上質（薄口）黒：６０．５ｇｓｍ
普通紙Ｂ：王子製紙 ＯＫプリンス上質：５２．３ｇｓｍ
コート紙Ｂ：王子製紙 ＯＫトップコート＋：７３．３ｇｓｍ

印加する二次転写バイアス及び分離バイアスとして、上記した比較例１と、二次転写バイアスは上記比較例１と同じで分離バイアスは交流電圧をオフした（Ｖｐｐ＝０ｋＶ）（直流成分のみ）もの（実施例１）、を用いてそれぞれ通紙を常温常湿環境にて行った。

評価サンプルについては、白紙を２５枚通紙し、用紙詰まりが発生しなかった場合を○、発生した場合を×として評価した。
評価結果を次の表２に示す。

この表２より、普通紙やコート紙の通紙時に分離バイアスを小さくすると用紙詰まりが発生することがわかる。一方、分離バイアスを小さくしないとメタリック紙、黒紙において異常画像が発生する可能性がある。したがって、用紙の形態に合わせて条件を設定することで、用紙詰まりが発生せず且つ異常画像の発生しない良好な出力を行なうことができる。

これらのことから、転写バイアスとして直流成分と交流成分を重畳した重畳バイアスを印加する際に分離バイアスを変化させる（制御する）ことによって、ピッチムラ等の異常画像が発生せず、常に良好な画像を得ることができる。

本実施形態のプリンタにおいては、普通紙を通紙する場合、二次転写バイアスとして直流バイアスを印加し、分離バイアスとして重畳バイアスを印加することで、必要充分な転写性を得ながら確実な分離により紙詰まりを防止するようにしている。

また、メタリック紙、黒紙を通紙する場合、二次転写バイアスとして直流バイアスを印加し、分離バイアスを小さくする（例えば重畳バイアスの交流電圧を下げる又はＯＦＦする）ことで、分離性を良好にしつつ、ピッチムラ等の異常画像の発生を防止することができる。

なお、二次転写バイアスは直流バイアスに限定されるものではなく、二次転写バイアスとして重畳バイアスを用いる場合も、本発明の効果は得られる。
また、メタリック紙、黒紙はもともと分離性が良いので、分離バイアスを小さくしても紙詰まりの可能性は小さい。これは、メタリック紙、黒紙は抵抗が低いため、中転ベルトと紙との吸着力が普通紙ほど強くないため、二次転写部の局率分離のみで分離が可能となるためである。

本実施形態のプリンタは、図1には示していないが、表示手段と入力手段を備えた操作パネルを有しており、その操作パネルを用いてユーザが行う紙種選択の中に、「黒紙」と「メタリック紙」とをそれぞれ指定可能に設けている。そして、「黒紙」あるいは「メタリック紙」が指定された場合に上記のように分離バイアスを小さくすることで（実施形態の装置では分離バイアスの交流電圧をゼロにしている）、ピッチムラ等の異常画像の発生を防止することができる。

ここで、メタリック紙は通常、金属光沢を出すためにアルミなどの金属を紙に用いている。例えば図３に示すような層構成となっている。また、黒紙は通常、鮮やかな黒を表現するためにカーボンを含有している。

上記のようなメタリック紙や黒紙は紙の抵抗が極端に低いため、分離バイアス印加時に二次転写バイアスと干渉し、リーク放電などにより横縞状ムラの異常画像を発生してしまう。しかし、本発明によれば、上記のような用紙を通紙するときは分離バイアスを小さくすることで異常画像やリーク放電を防止する。なお、通常、黒紙やメタリック紙は分離性は有利なので、分離バイアスを小さくしても分離可能である。

現在市販されている黒紙の抵抗値の一例を表３に示す。表中の各抵抗率は、常温・常湿環境の実験室で、ハイレスタ（商品名）計測器を用いて実測した値であり、測定時の印加電圧を１０Ｖ，１００Ｖ，５００Ｖ，１０００Ｖに振って測定したものである。なお、電圧印加時間は１０秒である。

表３の中で、抵抗値が「ｕｎｄｅｒ」と記載されたものが、上記した紙の抵抗が極端に低い黒紙である。このような抵抗が極端に低いものを含め、表３に示した黒紙において、本発明の効果を確認できた。

ところで、上記したように、一般的な黒紙はカーボンを含有しており、一般的なメタリック紙はアルミなどの金属を含んでいる。しかし、一般のユーザが用紙の成分や構造などを知っている場合は少ない。

ユーザに対して用紙の成分や構造などを含めて紙種選択を行うように設定する場合には、より決めの細かい制御が可能となるが、一般ユーザの負担が大きくなる。そこで、本実施形態では、カーボンを含有するか否かに関わらず、見た目の色が黒い用紙を「黒紙」として指定するものとし、その場合に上記のように分離バイアスを通常値よりも小さくする制御を行うものとする。

カーボンを含有しない黒紙の場合、紙の抵抗値はカーボンを含有する黒紙のように極端に低くはないが、一般ユーザが用紙抵抗についての知識を有してはいないことを考えると、ユーザに負担を強いることなく横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することが可能となる。分離バイアスを小さくすることによって通常よりも分離性は低下するが、カーボンを含有していないものでも、黒紙は通常の白い紙（普通紙）に比べて分離性は有利なので、特に問題はない。

また、メタリック紙においても、アルミなどの金属層を有しておらず、見た目がメタリック調に見えるだけのものも存在するが、こちらの場合も、本実施形態では、金属層を有しているか否かに関わらず、見た目がメタリックであれば「メタリック紙」として指定するものとし、その場合に上記のように分離バイアスを小さくする制御を行うものとする。

金属層を有していないメタリック紙の場合、紙の抵抗値は金属層を有するメタリック紙のように極端に低くはないが、一般ユーザが用紙抵抗についての知識を有してはいないことを考えると、ユーザに負担を強いることなく横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することが可能となる。分離バイアスを小さくすることによって通常よりも分離性は低下するが、金属層を有していないものでも、メタリック紙は通常の白い紙（普通紙）に比べて分離性は有利なので、特に問題はない。

ただし、「黒紙」と「メタリック紙」の紙種選択に関してはこの限りではなく、より決めの細かい制御を可能とするため、極端に抵抗値の低い黒紙・メタリック紙と、それ以外の（抵抗値がそれほど低くない）黒紙・メタリック紙とを別個に紙種選択可能なように設けても良い。

次に、通紙する記録媒体の抵抗値が所定値以下の場合に分離バイアスを小さくする制御を行う実施例について説明する。
メタリック紙や黒紙以外の用紙でも抵抗値が小さい紙（例えば１０乗Ω未満の紙）は異常画像やリーク放電の可能性がある。そこで、この実施例では、操作パネルから、「低抵抗値の用紙」を選択可能に設け、これが指定された場合に分離バイアスを小さくする制御を行う。一例として、重畳分離バイアスを用いる場合に、ＡＣ成分の電圧値をゼロにする。

本実施例においては、メタリック紙や黒紙を含め、他の用紙でも抵抗値が小さい紙の場合においてリーク放電や横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することができる。よって、通紙条件によらず、画像を良好に転写することが可能となる。

次に、黒紙又はメタリック紙が選択され、かつ特色モードが選択されたときに、二次転写バイアスを大きくするとともに、分離バイアスを小さくする、実施例について説明する。なお、特色モードとは特色のトナー像を含む画像を用紙へ転写するモードのことである。特色のトナーは、図１の画像形成装置において、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ以外のトナーであり、図の左端の作像ユニット１１０Ｓで扱うものである。

特色トナーの一例としては白色トナーがあり、例えば白色トナーを用いて黒紙やメタリック紙に部分的に白地を形成して、その白地の上にＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのトナーで文字や画像を形成することなどができる。そのほか、光沢感を出すためのクリアトナーなども特色トナーの一例である。

特色モードでは、通常モードに比べて用紙へ転写させるトナー量が多くなる。そこで、二次転写バイアスを大きくすることで、用紙への転写性を確保する。二次転写バイアスを大きくすると、抵抗値の小さな用紙へ画像転写する際に、電流リークや放電がおき易くなるが、本実施例では分離バイアスを小さくすることで、この問題を防止することができる。

以下では、用紙として「黒紙」を用いた場合を例にとってより具体的に説明する。
操作パネルからの紙種選択によって「黒紙」が選択され、さらにカラーモードとしてフルカラー・特色（以下、ＦＣＳと記す）モードが選択された場合、紙種選択で普通紙が選択されカラーモードでフルカラー（以下、ＦＣと記す）モードが選択された場合よりも、二次転写バイアスのレベルを大きくするとともに、分離バイアスを小さくする（ここでは重畳バイアスにおける交流電圧をゼロにする）。
なお、ＦＣモードはＣＭＹＫ色によるフルカラーモード、ＦＣＳモードはＣＭＹＫ＋白色のフルカラー・特色モードとする。

本実施例での画質評価を実施した際の条件を以下に記す。
・普通紙の銘柄：リコー製タイプ６０００：８０ｇｓｍ（比較のための普通紙）
・黒紙の銘柄：ルミナカラー（王子エフテックス株式会社製）、紀州色上質（北越紀州製紙株式会社製） の２種
・紙種の選択およびカラーモードの選択：ユーザが操作パネルから選択可能
・ＦＣモードとＦＣＳモードの二次転写バイアス
ＦＣモード：−８２μＡ
ＦＣＳモード：−１０２μＡ

・ＦＣモードとＦＣＳモードのトナー付着量のめやす
ＦＣモード：総量規制で２６０％ 最大０．８９５ｍｇ／ｃｍ^２
ＦＣＳモード：３６０％（ＦＣ２６０％＋Ｓ１００％） 最大０．８９５＋１．１５５ｍｇ／ｃｍ^２

上記の条件で評価した場合の用紙へのトナー付着量を次の表４に示す。なお、トナー付着量は現像バイアスの調整により制御した。

この表４において、ＦＣＳモード３６０％における白色トナーの用紙への付着量は０．６３６又は１．１５５ｍｇ／ｃｍ^２ であり、これがＦＣモード時のトナー量に上乗せされるので、ＦＣＳモードでは最大０．８９５＋１．１５５＝２．０５ｍｇ／ｃｍ^２ のトナー付着量となっている。

このように、本実施例において、ＦＣＳモード時に二次転写バイアスのレベルを大きくした（ここではＦＣモードでの−８２μＡから−１０２μＡにＵＰ）ことによって、トナー付着量が増大し、すなわち、転写性が向上していることが分かる。なお、分離バイアスを小さくしたことによって、電流リークや放電は発生せず、横縞状ムラなどの異常画像は確認されなかった。

ここまで説明したように、本発明においては、記録媒体として黒紙またはメタリック紙を通紙する場合に分離手段に印加する分離バイアスを小さくするので、異常画像やリーク放電を防止するとともに、通紙条件によらず画像を良好に転写することができる。

また、カーボン含有や金属層の有無などを判断せず、用紙の見た目で「黒紙」あるいは「メタリック紙」として分離バイアスを小さくする制御を行うことで、ユーザの負担を軽減して「黒紙」あるいは「メタリック紙」を使用する場合の異常画像発生を防止することができる。

また、通紙する記録媒体の抵抗値が所定値以下の場合に、前記分離手段に印加する分離バイアスを小さくすることで、メタリック紙や黒紙を含め、他の用紙でも抵抗値が小さい紙の場合においてリーク放電や横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することができ、通紙条件によらず、画像を良好に転写することが可能となる。

また、分離バイアスを、直流成分と交流成分とを含む重畳バイアスとすることで、用紙の分離性を高めることができる。
また、分離バイアスを小さくする場合に、交流成分を小さくすることによって、分離性を確保しつつ異常画像の発生を抑制することができる。

また、分離バイアスの交流成分が定電圧制御されることで、交流成分の振幅値を制御しやすく、制御が容易となる。
また、黒紙またはメタリック紙が選択され、かつ特色モードが選択されたとき、転写バイアスを大きくするとともに、分離バイアスを小さくすることで、用紙へのトナー付着量が大きくなる特色モードでの転写性を確保するとともに、リーク放電や横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することができる。

また、カーボンを含有する黒紙を使用する場合に分離バイアスを小さくすることで、紙の抵抗が極端に低い黒紙におけるリーク放電や横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することができる。

また、金属層を含むメタリック紙を使用する場合に分離バイアスを小さくすることで、紙の抵抗が極端に低いメタリック紙におけるリーク放電や横縞状ムラなどの異常画像の発生を防止することができる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。二次転写部や分離装置の構成は適宜な構成を採用可能である。また、転写バイアスあるいは分離バイアスを印加する電源の構成も適宜な構成を採用可能である。また、分離バイアスの値などは一例であって、適宜設定可能なものである。転写バイアスとしては直流バイアス、重畳バイアスのいずれでも、本発明の効果を得ることができる。

実施形態で例示した黒紙およびメタリック紙の組成や構造あるいは抵抗値などは一例であり、これに限定されるものではない。
また、本発明は中間転写方式（間接転写方式）に限らず、直接転写方式の装置にも適用可能である。

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る。また、５ステーション（作像ユニットが５つ）の装置に限らず、４ステーション（作像ユニットが４つ）の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。

１ 画像形成装置
２ 画像読取部
１０ 作像部
１３ 転写部
１１０ 作像ユニット
１３０ 二次転写バイアス電源
１３１ 中間転写ベルト（像担持体）
１３５ 二次転写ローラ
１３６ 二次転写対向ローラ
１３９ 二次転写ニップ
２００ 分離装置
２１０ 分離バイアス出力電源

特開２０１２−１８９９２９号公報

Claims (4)

1. 像担持体に担持された可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、該転写手段により可視像が転写された記録媒体を前記像担持体から分離させる分離手段とを備える画像形成装置において、
   記録媒体として黒紙またはメタリック紙を通紙する場合に、前記転写手段に印加する転写バイアスとして直流バイアスを印加し、前記分離手段に印加する分離バイアスとして直流成分と交流成分とを含む重畳バイアスを印加するとともに、
   前記黒紙またはメタリック紙がカーボンあるいは金属層を含有する場合、および、前記黒紙またはメタリック紙がカーボンあるいは金属層を含有しない場合、前記分離バイアスを普通紙を通紙する場合より小さくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記分離バイアスを小さくする場合に、前記交流成分を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. 前記分離バイアスの交流成分が定電圧制御されることを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 特色のトナー像を含む画像を形成して記録媒体に転写する特色モードを有し、
   記録媒体として黒紙またはメタリック紙が選択され、かつ前記特色モードが選択されたとき、前記転写手段に印加する転写バイアスを大きくするとともに、前記分離手段に印加する分離バイアスを小さくすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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