JP6641617B2 - 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、転写ニップ内に進入した記録シートに対して像担持体の表面上のトナー像を転写するための重畳電圧からなる転写バイアスを、記録シートの先端部用と本体部用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、像担持体たる中間転写ベルトと二次転写ローラとの当接による転写ニップに進入した記録シートに対して中間転写ベルト上のトナー像を二次転写するために、二次転写ローラに二次転写バイアスを印加する。そして、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、転写バイアスとして、交流電圧のピークツウピーク値を比較的大きな値にした先端部用転写バイアスを用いる。これに対し、記録シートの先端部に続く本体部を転写ニップに進入させているときには、転写バイアスとして、交流電圧のピークツウピーク値を先端部用転写バイアスよりも小さな値にした本体部用転写バイアスを用いる。かかる構成によれば、記録シートの先端部については、交流電圧による除電を促進して電荷に起因する中間転写ベルトへの巻き付きによるジャムの発生を抑えることができる。この一方で、記録シートの本体部については、交流電圧によってトナーを過剰に除電してしまうことによる画像濃度低下を抑えることができるとされている。

ところが、この画像形成装置においては、記録シートの先端部で画像濃度低下が生じてしまうことが解った。

上述した課題を解決するために、本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、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、前記転写ニップ内に進入した記録シートに対して前記表面上のトナー像を転写するための転写バイアスとして直流電圧と交流電圧との重畳による重畳電圧からなるものを出力する電源と、前記電源から出力される転写バイアスを、前記記録シートの先端部にトナー像を転写するための先端部用転写バイアスと、前記記録シートにおける前記先端部に続く本体部にトナー像を転写するための本体部用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、前記先端部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を前記本体部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値よりも大きくし、且つ、前記先端部用転写バイアスの直流電圧を前記本体部用転写バイアスの直流電圧よりも大きくするように、前記電源及び前記制御手段を構成し、前記直流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングを、交流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングよりも前にずらすように、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、ジャムの発生を抑えつつ、転写ニップでトナーを除電してしまうことによる記録シートの本体部での画像濃度低下を抑えることができる。更には、記録シートの先端部の画像濃度低下を抑えることもできる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタにおけるＫ用の作像ユニットを拡大して示す拡大構成図。 同プリンタの中間転写ベルトの横断面を部分的に示す拡大断面図。 同中間転写ベルトを部分的に拡大して示す拡大平面図。 同プリンタにおける二次転写電源の電気回路の要部を、二次転写裏面ローラや二次転写ニップ裏打ちローラなどともに示すブロック図。 中間転写ベルトとして、同プリンタのものとは異なり、単層構造のものを用いた構成における二次転写ニップ及びその周囲を示す拡大構成図。 実施形態に係るプリンタにおける二次転写ニップ及びその周囲構成を示す拡大断面図。 同二次転写電源から出力される二次転写バイスの波形を示すグラフ。 交流電圧のピークツウピーク値の切り替えと、直流電圧の切り替えとを同時に実施する場合における二次転写バイアスの電位の経時変化を示すグラフ。 実施形態に係るプリンタにおける二次転写バイアスの電位の経時変化を示すグラフ。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラープリンタ（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つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えている。また、転写ユニット３０、光書込ユニット８０、定着装置９０、給送カセット１００、レジストローラ対１０１なども備えている。

４つの作像ユニット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、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するための作像ユニット１Ｋを例にすると、これは、図２に示されるように、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。これらの装置が共通の保持体に保持されてプリンタ本体に対して一体的に脱着することで、それらを同時に交換できるようになっている。

感光体２Ｋは、ドラム基体の表面上に有機感光層が形成されたものであって、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。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、直流電圧と交流電圧とを重畳したものを採用している。帯電ローラ７Ｋは、金属製の芯金の表面に導電性弾性材料からなる導電性弾性層が被覆されたものである。帯電ローラ等の帯電部材を感光体２Ｋに接触あるいは近接させる方式に代えて、帯電チャージャーによる方式を採用してもよい。

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上に一次転写される。

ドラムクリーニング装置３Ｋは、一次転写工程（後述する一次転写ニップ）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。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。

上記除電装置は、ドラムクリーニング装置３Ｋによってクリーニングされた後の感光体２Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。

現像装置８Ｋは、現像剤担持体たる現像部材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スクリュー部材１０Ｋを収容する第１搬送室と、第２スクリュー部材１１Ｋを収容する第２搬送室とを有している。それらスクリュー部材は、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。

第１スクリュー部材１０Ｋを収容している第１搬送室と、第２スクリュー部材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。但し、仕切壁におけるスクリュー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スクリュー部材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に撹拌しながら、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スクリュー部材１０Ｋと、後述する現像部材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、現像部材９Ｋの回転軸線方向に沿った方向でもある。そして、第１スクリュー部材１０Ｋは、現像部材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。

第１スクリュー部材１０Ｋの図中手前側端部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搬送室内に進入した後、第２スクリュー部材１１Ｋの螺旋羽根内に保持される。そして、第２スクリュー部材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。

第２搬送室内において、ケーシングの下壁にはトナー濃度センサーが設けられており、第２搬送室内のＫ現像剤のＫトナー濃度を検知する。Ｋトナー濃度センサーとしては、透磁率センサー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、透磁率センサーは、Ｋトナー濃度を検知していることになる。

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ーからの出力電圧値の目標値であるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のＶｔｒｅｆを記憶している。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー濃度検知センサー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。

現像部１２Ｋ内に収容されている現像部材９Ｋは、第１スクリュー部材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、現像部材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と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スクリュー部材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。

現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体２Ｋの静電潜像の電位よりも絶対値が大きく、且つ感光体２Ｋの一様帯電電位よりも絶対値が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。

図１において、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにおいても、Ｋ用の作像ユニット１Ｋと同様にして、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ上にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成される。作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの上方には、潜像書込手段たる光書込ユニット８０が配設されている。この光書込ユニット８０は、パーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光により、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。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。

作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの下方には、無端状の中間転写ベルト３１を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写手段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、二次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、４つの一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋなどを有している。また、ベルトクリーニング装置３７なども有している。

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、二次転写裏面ローラ３３、クリーニングバックアップローラ３４、及び４つの一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ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。

４つの一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋは、無端移動せしめられる中間転写ベルト３１を感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋとの間に挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト３１のおもて面と、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋには、一次転写電源によってそれぞれ一次転写バイアスが印加されている。これにより、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像と、一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ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用の一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上に一次転写される。このようにしてＹトナー像が一次転写せしめられた中間転写ベルト３１は、その後、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップを順次通過する。そして、感光体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、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。なお、一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。

転写ユニット３０の下方には、二次転写ニップ裏打ちローラ３６、シート搬送ベルト（一般的には二次転写ベルトや転写部材などとも呼称される）４１などを具備するシート搬送ユニット３８が配設されている。無端状のシート搬送ベルト４１は、そのループ内側に配設された二次転写ニップ裏打ちローラ３６などの複数のローラによって張架された状態で、二次転写ニップ裏打ちローラ３６の回転駆動によって図中時計回り方向に回転せしめられる。そして、二次転写ニップ裏打ちローラ３６により、中間転写ベルト３１の周方向における全域のうち、二次転写裏面ローラ３３に対する掛け回し領域に当接して二次転写ニップを形成している。

シート搬送ベルト４１のループ内に配設された二次転写ニップ裏打ちローラ３６は接地されているのに対し、中間転写ベルト３１のループ内に配設された二次転写裏面ローラ３３には、二次転写電源３９から出力される二次転写バイアスが印加される。これにより、二次転写裏面ローラ３３と、二次転写ニップ裏打ちローラ３６との間に、マイナス極性のトナーを二次転写裏面ローラ３３側から二次転写ニップ裏打ちローラ３６側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。なお、ニップ形成部材として、シート搬送ベルト４１の代わりに、二次転写ローラを用い、これを中間転写ベルト３１に直接当接させてもよい。

転写ユニット３１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送カセット１００が配設されている。この給送カセット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を給送路に向けて送り出す。給送路の末端付近には、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、給送カセット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を二次転写ニップ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を二次転写ニップに向けて送り出す。

二次転写ニップで記録シート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、二次転写電界やニップ圧の作用によって記録シートＰ上に一括二次転写され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、二次転写ニップを通過すると、中間転写ベルト３１から曲率分離する。更に、シート搬送ベルト４１を掛け回している分離ローラ４２の曲率によってシート搬送ベルト４１から曲率分離する。

なお、ニップ形成部材たるシート搬送ベルト４１を中間転写ベルト３１に当接させて二次転写ニップを形成する構成に代えて、次のような構成を採用してもよい。即ち、ニップ形成部材たるニップ形成ローラを中間転写ベルト３１に当接させて二次転写ニップを形成する構成である。

二次転写ニップ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。

二次転写ニップよりもシート搬送方向の下流側には、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。

実施形態に係るプリンタは、モノクロ画像を形成する場合に、転写ユニット３０におけるＹ，Ｍ，Ｃ用の一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃを支持している支持板の姿勢をソレノイド等の駆動によって変化させる。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ用の一次転写ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃを、感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから遠ざけて、中間転写ベルト３１のおもて面を感光体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから離間させる。このようにして、中間転写ベルト３１をブラック用の感光体２Ｋだけに当接させた状態で、４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋのうち、Ｋ用の作像ユニット１Ｋだけを駆動して、Ｋトナー像をＫ用の感光体２Ｋ上に形成する。なお、本発明は、カラー画像を形成する画像形成装置に限らず、モノクロ画像だけを形成する画像形成装置にも適用が可能である。

図３は、中間転写ベルト３１の横断面を部分的に示す拡大断面図である。中間転写ベルト３１は、ある程度の屈曲性を有し且つ剛性の高い材料からなる無端ベルト状の基層３１ａと、これのおもて面上に積層された柔軟性に優れた弾性材料からなる弾性層３１ｂとを具備している。弾性層３１ｂには、粒子３１ｃが分散せしめられていて、それらの粒子ｃが自らの一部を弾性層３１ｂの表面から突出させた状態で、図４に示されるように、ベルト面方向に密集して並んでいる。それら複数の粒子３１ｃにより、複数の凹凸がベルト面に形成されている。

基層３１ａの材料としては、樹脂中に、電気抵抗を調整するための充填材や添加材などからなる電気抵抗調整材を分散させたものを例示することができる。その樹脂としては、難燃性の観点からすると、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン共重合体）などのフッ素系樹脂や、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂等が好ましい。また、機械強度（高弾性）や耐熱性の観点からすると、特にポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂が好適である。

樹脂中に分散せしめる電気抵抗調整材としては、金属酸化物やカーボンブラック、イオン導電剤、導電性高分子材料などを例示することができる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素等が挙げられる。分散性を向上させるために、前記金属酸化物に予め表面処理を施したものを用いても良い。カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ガスブラック等が挙げられる。また、イオン導電剤としては、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩が挙げられる。アルキルサルフェート、グルセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アルコールエステル、アルキルベタイン、過塩素酸リチウム等でもよい。それらのイオン導電剤を二種類以上混合して使用してもよい。なお、本発明を適用可能な電気抵抗調整材は、これまで例示したものに限られるものではない。

基層３１ａの前駆体となる塗工液（硬化前の液体の樹脂中に電気抵抗調整材を分散せしめたもの）には、必要に応じて、分散助剤、補強材、潤滑材、熱伝導材、酸化防止剤などを添加してもよい。中間転写ベルト３１として好適に装備されるシームレスベルトの基層３１ａに含有される電気抵抗調整材の添加量は、好ましくは表面抵抗で１×１０^８〜１×１０^１３［Ω／□］、体積抵抗で１×１０^６〜１×１０^１２［Ω・ｃｍ］となる量とされる。但し、機械強度の観点から、成形膜が脆く割れやすくならない範囲の量を選択して添加することが必要である。つまり、樹脂成分（ポリイミド樹脂前駆体、ポリアミドイミド樹脂前駆体など）と電気抵抗調整材との配合率を適正に調整した塗工液を用いて、電気特性（表面抵抗及び体積抵抗）と機械強度のバランスがとれたシームレスベルトを製造して用いることが好ましい。電気抵抗調整材の含有量は、カーボンブラックの場合には、塗工液中の全固形分の１０〜２５［ｗｔ％］がよく、更に好ましくは１５〜２０［ｗｔ％］である。また、金属酸化物の場合の含有量は、塗工液中の全固形分の１５０［ｗｔ％］がよく、更に好ましくは１０〜３０［ｗｔ％］である。含有量が前述した範囲よりも少ないと十分な効果が得られず、また含有量が前述した範囲よりも多いと中間転写ベルト３１（シームレスベルト）の機械強度が著しく低下するので、実使用上好ましくない。

基層３１ａの厚みは、特に制限されるものではなく、状況に応じて適宜選択することができるが、３０μｍ〜１５０μｍが好ましく、４０μｍ〜１２０μｍがより好ましく、５０μｍ〜８０μｍが特に好ましい。基層３１ａの厚みが、３０μｍ未満であると、亀裂によりベルトが裂けやすくなり、１５０μｍを超えると、曲げによってベルトが割れることがあることがある。一方、基層３１ａの厚みが前述した特に好ましい範囲であると、耐久性の点で有利になる。

ベルト走行安定性を高めるためには、基層３１ａの層厚ムラをできるだけ少なくすることが好ましい。基層３１ａの厚みを調整する方法は、特に制限されるものではなく、状況に応じて適宜選択することができる。例えば、接触式や渦電流式の膜厚計での計測や膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定する方法が挙げられる。

中間転写ベルト３１の弾性層３１ｂは、上述したように、分散せしめられた複数の粒子３１ｃによる凹凸形状を表面に有している。弾性層３１ｂを形成するための弾性材料としては、汎用の樹脂・エラストマー・ゴムなどを例示することができる。特に、柔軟性（弾性）に優れた弾性材料を用いることが好ましく、エラストマー材料やゴム材料が好適である。エラストマー材料としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリエーテル系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリアクリル系、ポリジエン系、シリコーン変性ポリカーボネート系などを例示することができる。フッ素系共重合体系等の熱可塑性エラストマーなどでもよい。また、熱硬化性の樹脂としては、ポリウレタン系、シリコーン変性エポキシ系、シリコーン変性アクリル系の樹脂等を例示することができる。また、ゴム材料としては、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム等を例示することができる。更には、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等を例示することもできる。これまで例示した材料の中から、所望の性能が得られる材料を適宜選択することが可能である。特に、表面に凹凸のある記録シート、例えばレザック紙などの表面凹凸に追従させるためには、できるだけ柔らかい材料を選択することが好ましい。また、粒子３１ｃを分散せしめることから、熱可塑性のものよりも熱硬化性のものの方が好ましい。熱硬化性のものの方が、その硬化反応に寄与する官能基の効果により樹脂粒子との密着性に優れ確実に固定化することが可能だからである。加硫ゴムも同様の理由により好ましい材料の１つである。

弾性層３１ｂを構成する弾性材料の中でも、耐オゾン性、柔軟性、粒子との接着性、難燃性付与、耐環境安定性などの観点から、アクリルゴムが最も好ましい。アクリルゴムは一般的に市販されているものでよく、特定の製品に限定されるものではない。しかし、アクリルゴムの各種架橋系（エポキシ基、活性塩素基、カルボキシル基）の中ではカルボキシル基架橋系のものがゴム物性（特に圧縮永久歪み）及び加工性の点で優れているので、カルボキシル基架橋系のものを選択することが好ましい。カルボキシル基架橋系のアクリルゴムに用いられる架橋剤としては、アミン化合物が好ましく、多価アミン化合物が最も好ましい。このようなアミン化合物として、具体的には脂肪族多価アミン架橋剤、芳香族多価アミン架橋剤などを例示することができる。更に、脂肪族多価アミン架橋剤としては、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンカーバメイト、Ｎ，Ｎ’−ジシンナミリデン−１，６−ヘキサンジアミンなどを例示することができる。また、芳香族多価アミン架橋剤としては、４，４’−メチレンジアニリン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−（ｍ−フェニレンジイソプロピリデン）ジアニリン等が挙げられる。４，４’−（ｐ−フェニレンジイソプロピリデン）ジアニリン、２，２’−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、４，４’−ジアミノベンズアニリド等でもよい。更には、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、１，３，５−ベンゼントリアミン、１，３，５−ベンゼントリアミノメチル等でもよい。

架橋剤の配合量の適正範囲は、アクリルゴム１００重量部に対し、好ましくは０．０５〜２０重量部、より好ましくは０．1〜５重量部である。架橋剤の配合量が少なすぎると、架橋が十分に行われないため、架橋物の形状維持が困難になる。これに対し、含有量が多すぎると、架橋物が硬くなりすぎて、架橋ゴムとしての弾性などが損なわれる。

弾性層３１ｂに用いるアクリルゴムには、上述した架橋剤の架橋反応を促進する狙いで、架橋促進剤を配合してもよい。架橋促進剤の種類は特に限定されるものではないが、前述した多価アミン架橋剤と組み合わせて用いることができるものであることが好ましい。このような架橋促進剤としては、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、第四級オニウム塩、第三級ホスフィン化合物、弱酸のアルカリ金属塩などが挙げられる。グアニジン化合物としては、１，３−ジフェニルグアニジン、１，３−ジオルトトリルグアニジンなどが挙げられる。イミダゾール化合物としては、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾールなどが挙げられる。第四級オニウム塩としては、テトラｎ−ブチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリ―ｎ−ブチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。多価第三級アミン化合物としては、トリエチレンジアミン、１，８−ジアザ‐ビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）などが挙げられる。第三級ホスフィン化合物としては、トリフェニルホスフィン、トリ−ｐ−トリルホスフィンなどが挙げられる。弱酸のアルカリ金属塩としては、ナトリウムまたはカリウムのリン酸塩、炭酸塩などの無機弱酸塩あるいはステアリン酸塩、ラウリル酸塩などの有機弱酸塩が挙げられる。

架橋促進剤の使用量の適正範囲は、アクリルゴム１００重量部あたり、好ましくは０．１〜２０重量部、より好ましくは０．３〜１０重量部である。架橋促進剤が多すぎると、架橋時に架橋速度が早くなりすぎたり、架橋物表面ヘの架橋促進剤のブルームが生じたり、架橋物が硬くなりすぎたりする場合がある。これに対し、架橋促進剤が少なすぎると、架橋物の引張強さが著しく低下したり、熱負荷後の伸び変化または引張強さ変化が大きすぎたりする場合がある。

アクリルゴムの調製にあたっては、ロール混合、バンバリー混合、スクリュー混合、溶液混合などの適宜の混合方法を採用することが可能である。配合順序は特に限定されないが、熱で反応や分解しにくい成分を充分に混合した後、熱で反応しやすい成分あるいは分解しやすい成分として、例えば架橋剤などを、反応や分解が起こらない温度で短時間に混合すればよい。

アクリルゴムは、加熱することによって架橋物とすることができる。好ましい加熱温度は、１３０〜２２０℃であり、より好ましくは１４０℃〜２００℃である。また、好ましい架橋時間は、３０秒〜５時間である。加熱方法としては、プレス加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱などのゴムの架橋に用いられる方法を適宜選択すればよい。また、一度架橋した後に、架橋物の内部まで確実に架橋させるために、後架橋を行ってもよい。後架橋の時間は、加熱方法、架橋温度、形状などによって異なるが、好ましくは１〜４８時間である。後架橋を行う際の加熱方法、加熱温度については、適宜選択することが可能である。選択した材料に、電気特性を調整するための電気抵抗調整剤、難燃性を得るための難燃剤、必要に応じて、酸化防止剤、補強剤、充填剤、架橋促進剤などの材料を適宜含有させてもよい。さらに、電気特性を調整するための電気抵抗調整剤として、すでに述べた各種材料を使用することができる。但し、カーボンブラックや金属酸化物などは柔軟性を損なうため、使用量を抑えることが好ましく、イオン導電剤や導電性高分子を用いることも有効である。また、それらを併用しても構わない。

ゴム１００重量部に対しは、種々の過塩素酸塩やイオン性液体を０．０１部〜３部添加するのが好ましい。イオン導電剤の添加量が０．０１部以下であると、抵抗率を下げる効果が得られない。また、添加量が３部以上であると、ベルト表面へ導電剤がブルーム又はブリードする可能性が高くなってしまう。

電気抵抗調整材の添加量については、弾性層３１ｂの抵抗値を、表面抵抗で１×１０^８〜１×１０^１３［Ω／□］、体積抵抗で１×１０^６〜１×１０^１２［Ω・ｃｍ］の範囲にするように調整することが好ましい。また、近年の電子写真方式の画像形成装置に求められるような、凹凸シートへの高いトナー転写性を得るために、弾性層３１ｂの２３℃５０％ＲＨ環境下でのマイクロゴム硬度値を３５以下にするように柔軟性を調整することが好ましい。マルテンス硬度、ビッカース硬度など、いわゆる微小硬度での計測は、測定部位のバルク方向の浅い領域、すなわち表面近傍のごく限られた領域の硬度しか測定していなのでベルト全体としての変形性能は評価できない。このため、例えば中間転写ベルト３１全体としての変形性能が低い構成のものに、最表面に柔軟な材料を用いた場合、微小硬度値を低くしてしまう。このような中間転写ベルト３１は変形性能が低い、すなわち凹凸シートへの追従性が悪いので、結果として近年の画像形成装置に求められる凹凸シートへの転写性能を十分に発揮することができなくなってしまう。よって、中間転写ベルト３１全体の変形性能を評価することが可能なマイクロゴム硬度を測定して中間転写ベルト３１の柔軟性を評価することが好ましい。

弾性層３１ｂの層厚は、２００μｍ〜２ｍｍが好ましく、４００μｍ〜１０００μｍがより好ましい。層厚が２００μｍよりも小さいと、記録シートの表面凹凸への追従性や転写圧力の低減効果を低くしてしまうので好ましくない。また、層厚が２ｍｍよりも大きいと、弾性層３１ｂが自重によって撓み易くなって走行性を不安定にしたり、ベルトを張架しているローラへの掛け回しでベルトに亀裂を発生させ易くなったりするので好ましくない。なお、層厚の測定方法としては、断面を走査型顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することによって測定する方法を例示することができる。

弾性層３１ｂの弾性材料に分散せしめる粒子３１ｃとしては、平均粒子径が１００μｍ以下であり、真球状の形状をしており、有機溶剤に不溶であり、且つ３％熱分解温度が２００℃以上である樹脂粒子を用いる。粒子３１ｃの樹脂材料に特に制限はないが、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ゴムなどを例示することができる。これらの樹脂材料からなる粒子の母体表面を異種材料で表面処理してもよい。ゴムからなる球状の母体粒子の表面に硬い樹脂をコートしてもよい。また、母体粒子として、中空のものや、多孔質のものを用いてもよい。

これまで例示した樹脂材料の中でも、滑性、トナーに対しての離型性、耐磨耗性などに優れているという観点から、シリコーン樹脂粒子が最も好ましい。樹脂材料を重合法などによって球状の形状に仕上げた粒子であることが好ましく、真球に近いものほど好ましい。また、粒子３１ｃとしては、体積平均粒径が１．０μｍ〜５．０μｍであり、且つ単分散粒子であるものを用いることが望ましい。単分散粒子は、単一粒子径の粒子ではなく、粒度分布が極めてシャープな粒子である。具体的には、±（平均粒径×０．５μｍ）以下の分布幅の粒子である。粒子３１ｃの粒径が１．０μｍ未満であると、粒子３１ｃによる転写性能の促進効果が十分に得られなくなる。これに対し、粒径が５．０μｍよりも大きいと、粒子間の隙間が大きくなってベルト表面粗さを大きくしてしまうことから、トナーを良好に転写できなくなったり、中間転写ベルト３１のクリーニング不良を発生させ易くなったりする。更には、樹脂材料からなる粒子３１ｃは一般に絶縁性が高いことから、粒径が大きすぎると粒子３１ｃの電荷により、連続プリント時にこの電荷の蓄積による画像乱れを引き起こし易くなる。

粒子３１ｃとしては、特別に合成したものを用いても良いし、市販品を用いてもよい。粒子３１ｃを弾性層３１ｂに直接塗布して、ならすことにより容易に均一に整列させることができる。このようにすることで、粒子３１ｃ同士のベルト厚み方向の重なり合いをほぼなくすことができる。粒子３１ｃの弾性層３１ｂの表面方向における断面の径は、できるだけ均一であることが望ましく、具体的には、±（平均粒径×０．５μｍ）以下の分布幅にすることが好ましい。このため、粒子３１ｃの粉末として、粒径分布の小さなものを用いることが好ましいが、特定の粒径の粒子３１ｃだけを選択的に弾性層３１ｂ表面に塗布することを実現する方法を採用すれば、粒径分布の比較的大きな粉末を用いることも可能である。なお、粒子３１ｃを弾性層３１ｂ表面に塗布するタイミングは特に限定されず、弾性層３１ｂの弾性材料の架橋前、架橋後の何れであってもよい。

粒子３１ｃが分散せしめられた弾性層３１ｂの表面方向において、粒子３１が存在している部分と、弾性層３１ｂの表面が露出している部分との投影面積比については、粒子３１ｃが存在している部分の投影面積率を６０％以上にすることが望ましい。６０％に満たない場合には、トナーと弾性層３１ｂの無垢の表面とを直接接触させる機会を増加させて良好なトナー転写性が得られなくなったり、ベルト表面からのトナークリーニング性を低下させたり、ベルト表面の耐フィルミング性を低下させたりする。なお、中間転写ベルト３１として、弾性層３１ｂに粒子３１ｃを分散させていないものを用いることも可能である。

図５は、二次転写電源の電気回路の要部を、二次転写裏面ローラ３３や二次転写ニップ裏打ちローラ３６などともに示すブロック図である。二次転写電源３９は、直流電源１１０、着脱可能に構成された交流電源１４０、電源制御部２００などを有している。直流電源１１０は、中間転写ベルト３１の表面上のトナーに対して二次転写ニップ内でベルト側から記録シート側に向かう静電気力を付与するための直流電圧を出力するための電源である。そして、直流出力制御部１１１、直流駆動部１１２、直流電圧用トランス１１３、直流出力検知部１１４、出力異常検知部１１５、電気接続部２２１などを具備している。

交流電源１４０は、二次転写ニップ内に交番電界を形成するための交流電圧を出力する電源である。そして、交流出力制御部１４１、交流駆動部１４２、交流電圧用トランス１４３、交流出力検知部１４４、除去部１４５、出力異常検知部１４６、電気接続部２４２と、電気接続部２４３などを具備している。

電源制御部２００は、直流電源１１０及び交流電源１４０を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを有する。直流出力制御部１１１には、電源制御部２００から、直流電圧の出力の大きさを制御するＤＣ＿ＰＷＭ信号が入力される。更に、直流出力検知部１１４によって検知された直流電圧用トランス１１３の出力値も入力される。そして、直流出力制御部１１１は、入力されたＤＣ＿ＰＷＭ信号のデューティ比及び直流電圧用トランス１１３の出力値に基づいて、次のような制御を行う。即ち、直流電圧用トランス１１３の出力値をＤＣ＿ＰＷＭ信号で指示された出力値にするように、直流駆動部１１２を介して直流電圧用トランス１１３の駆動を制御する。

直流駆動部１１２は、直流出力制御部１１１からの制御に従って、直流電圧用トランス１１３を駆動する。また、直流電圧用トランス１１３は、直流駆動部１１２によって駆動され、負極性の直流の高電圧出力を行う。なお、交流電源１４０が接続されていない場合には、電気接続部２２１と二次転写裏面ローラ３３とがハーネス３０１によって電気的に接続されるので、直流電圧用トランス１１３は、ハーネス３０１を介して二次転写裏面ローラ３３に直流電圧を出力（印加）する。一方、交流電源１４０が接続されている場合、電気接続部２２１と電気接続部２４２とがハーネス３０２によって電気的に接続されるので、直流電圧用トランス１１３は、ハーネス３０２を介して交流電源１４０に直流電圧を出力する。

直流出力検知部１１４は、直流電圧用トランス１１３からの直流高電圧の出力値を検知し、直流出力制御部１１１に出力する。また、直流出力検知部１１４は、検知した出力値をＦＢ＿ＤＣ信号（フィードバック信号）として電源制御部２００に出力する。これは、環境や負荷によって転写性が落ちないように、電源制御部２００においてＤＣ＿ＰＷＭ信号のデューティを制御させるためである。本プリンタでは、二次転写電源３９の本体に対して交流電源１４０が着脱可能であるため、交流電源１４０が接続されている場合と接続されていない場合とで、高電圧出力の出力経路のインピーダンスが変化する。このため、直流電源１１０が定電圧制御を行って直流電圧を出力した場合、交流電源１４０の有無に応じて出力経路中のインピーダンスが変化することにより分圧比が変化する。更に、二次転写裏面ローラ３３に印加される高電圧が変化してしまうので、交流電源１４０の有無に応じて転写性が変化してしまう。

そこで、本プリンタでは、直流電源１１０が定電流制御を行って直流電圧を出力し、交流電源１４０の有無に応じて出力電圧を変化させるようになっている。これにより、出力経路中のインピーダンスが変化しても、二次転写裏面ローラ３３に印加される高電圧を一定に保つことができ、交流電源１４０の有無によらず転写性を一定に保つことができる。更に、ＤＣ＿ＰＷＭ信号の値を変更せずに交流電源１４０を着脱することが可能になる。このように本プリンタでは、直流電源１１０を定電流制御するようになっているが、次のような構成を採用してもよい。即ち、交流電源１４０の着脱時にＤＣ＿ＰＷＭ信号の値を変更するなどして、二次転写裏面ローラ３３に印加される高電圧を一定に保つことができれば、直流電源１１０を定電圧制御する構成を採用してもよい。

出力異常検知部１１５は、直流電源１１０の出力ライン上に配置されており、電線の地絡等によって出力異常が発生した際には、リークなどの出力異常を示すＳＣ信号を電源制御部２００に出力する。これにより、電源制御部２００による直流電源１１０からの高圧出力を停止するための制御を実施することが可能になる。

交流出力制御部１４１には、電源制御部２００から、交流電圧の出力の大きさを制御するＡＣ＿ＰＷＭ信号や、交流出力検知部１４４によって検知された交流電圧用トランス１４３の出力値が入力される。そして、交流出力制御部１４１は、入力されたＡＣ＿ＰＷＭ信号のデューティ比、及び交流電圧用トランス１４３の出力値に基づいて、次のような制御を行う。即ち、交流電圧用トランス１４３の出力値がＡＣ＿ＰＷＭ信号で指示された出力値となるように、交流駆動部１４２を介して交流電圧用トランス１４３の駆動を制御する。

交流駆動部１４２には、交流電圧の出力周波数を制御するＡＣ＿ＣＬＫ信号が入力される。そして、交流駆動部１４２は、交流出力制御部１４１からの制御及びＡＣ＿ＣＬＫ信号に基づいて、交流電圧用トランス１４３を駆動する。交流駆動部１４２は、ＡＣ＿ＣＬＫ信号に基づいて交流電圧用トランス１４３を駆動することで、交流電圧用トランス１４３によって生成される出力波形を、ＡＣ＿ＣＬＫ信号で指示された任意の周波数に制御することができる。

交流電圧用トランス１４３は、交流駆動部１４２によって駆動されて交流電圧を生成し、生成した交流電圧と直流電圧用トランス１１３から出力された直流の高電圧とを重畳して重畳電圧を生成する。交流電源１４０が接続されている場合、即ち、電気接続部２４３と二次転写裏面ローラ３３とがハーネス３０１で電気的に接続されている場合、交流電圧用トランス１４３は、生成した重畳電圧を、ハーネス３０１を介して二次転写裏面ローラ３３に印加する。なお、交流電圧用トランス１４３は、交流電圧を生成しない場合には、直流電圧用トランス１１３から出力された直流の高電圧を、ハーネス３０１を介して二次転写裏面ローラ３３に出力（印加）する。二次転写裏面ローラ３３に出力された電圧（重畳電圧又は直流電圧）は、その後、二次転写ニップ裏打ちローラ３６を介して直流電源１１０内に帰還する。

交流出力検知部１４４は、交流電圧用トランス１４３の交流電圧の出力値を検知して交流出力制御部１４１に出力する。また、検出した出力値をＦＢ＿ＡＣ信号（フィードバック信号）として電源制御部２００に出力する。これは、環境や負荷によって転写性を低下させないように、電源制御部２００においてＡＣ＿ＰＷＭ信号のデューティを制御するためである。なお、交流電源１４０は、定電圧制御を行うものであるが、定電流制御を行うものを用いてもよい。また、交流電圧用トランス１４３（交流電源１４０）が生成する交流電圧の波形については、正弦波、矩形波の何れであってもよいが、本プリンタでは、短パルス状矩形波を採用している。交流電圧の波形を短パルス状矩形波にすることで、より画像品質の向上を図ることが可能になるからである。

図６は、中間転写ベルト３１として、本プリンタのものとは異なり、単層構造のものを用いた構成における二次転写ニップ及びその周囲を示す拡大構成図である。中間転写ベルト３１として単層構造のものを用いた場合には、二次転写裏面ローラ３３と二次転写ニップ裏打ちローラ３６との間において、二次転写電流が次のように流れる。即ち、図中矢印で示されるように、二次転写電流がニップ中心位置（ベルト移動方向の中心位置）に集中して一直線状に流れることから、ニップ入口付近やニップ出口付近では二次転写電流がそれほど流れない。二次転写電流がこのように流れることで、二次転写ニップにおいて、トナーに二次転写電流を作用させている時間は比較的短時間になる。このため、トナーに対して、二次転写電流によって正規極性とは逆極性の電荷を過剰に注入してしまうことは殆どない。

図７は、実施形態に係るプリンタにおける二次転写ニップ及びその周囲構成を示す拡大断面図である。実施形態に係るプリンタにおいては、既に述べたように、中間転写ベルト３１として、多層構造のものを用いている。かかる構成では、二次転写裏面ローラ３３と二次転写ニップ裏打ちローラ３６との間において、二次転写電流が次のように流れる。即ち、基層３１ａと弾性層３１ｂとの界面で、二次転写電流がベルト周方向に広がりながら、ベルト厚み方向に流れる。これにより、二次転写電流がニップ中心位置だけでなく、ニップ入口やニップ出口の付近にまで回り込むようになることから、二次転写ニップにおいて、トナーに二次転写電流を作用させる時間が長時間になる。そして、トナーに対して、二次転写電流によって正規極性とは逆極性の電荷を過剰に注入してしまい易くなることで、トナーの正規極性の帯電量を大きく低下させたり、トナーを逆帯電させてしまったりして、二次転写性を阻害してしまう。この結果、画像濃度不足を引き起こし易くなってしまうことが解った。なお、本プリンタで用いられているような二層構造のベルトに限らず、三層以上の多層構造のベルトにおいても、同様の二次転写電流の回り込みにより、二次転写電流を阻害してしまうことも解った。

図８は、実施形態に係るプリンタの二次転写電源３９から出力される二次転写バイスの波形を示すグラフである。本プリンタのように、二次転写裏面ローラ３３に対して二次転写バイアスを印加する構成において、二次転写ニップで中間転写ベルト３１上のトナー像を記録シートＰに二次転写するためには、二次転写バイアスとして次のような特性のものを採用する必要がある。即ち、時間平均の極性がトナーの帯電極性と同極性になるバイアスである。具体的には、二次転写バイアスは、直流電圧と交流電圧との重畳により、周期的に極性を反転させる交番電圧からなるものであるが、時間平均では、極性がトナーと同じマイナス極性になるバイアスになっている。このように、時間平均の極性がマイナス極性になる二次転写バイアスを採用することで、トナーを相対的に二次転写裏面ローラ３３に対して反発させてベルト側から記録シートＰ側に静電移動させることが可能になる。なお、二次転写ニップ裏打ちローラ３６に対して二次転写バイアスを印加する構成を採用した場合には、時間平均がトナーと逆極性になる二次転写バイアスを採用すればよい。かかる二次転写バイアスにより、トナーを相対的に二次転写ニップ裏打ちローラ３６に向けて静電的に引き寄せることで、ベルト側から記録シートＰ側に移動させることが可能になるからである。

同図において、Ｔは、周期的に極性を反転させる二次転写バイアスの一周期を示している。同図において、Ｖｔは、二つのピーク値のうち、トナーをベルト側から記録シート側へより強く静電移動させる方の転写ピーク値である。また、Ｖｒは、転写ピーク値とは逆の逆ピーク値である。また、Ｖｏｆｆは、二次転写バイアスの直流成分の値としてのオフセット電圧である。

図示の二次転写バイスは、周期Ｔ内におけるデューティが５０［％］を超える波形になっている。具体的には、デューティは、次のような定義のもとで表される。即ち、逆ピーク値を転写ピーク値に向けてピークツウピーク値の３０［％］の値だけシフトさせた位置を波形の基線と定義する。また、波形が基線よりも逆ピーク値Ｖｒ側になる時間を逆時間Ｂとして定義する。より詳しくは、波形が基線から逆ピーク値Ｖｒに向けて立ち上がり又は立ち下がり始めた時点から、基線まで立ち下がる又は立ち上がる直前までの時間を逆時間Ｂとして定義する。デューティは、逆時間Ｂの周期Ｔにおける割合である。

同図におけるＶａｖｅは、二次転写バイアスの平均電位を示しており、「逆ピーク値Ｖｒ×デューティ／１００＋転写ピーク値Ｖｔ×（１−デューティ）／１００」の解と同じ値である。なお、同図におけるＡは、周期Ｔから逆時間を減じた順時間である。

図示のように、二次転写バイアスにおいて、逆時間Ｂは周期Ｔの半分よりも大きくなっている、即ち、デューティが５０［％］を超えている。このような二次転写バイアスを採用すると、周期Ｔ内において、トナーに対してその帯電極性とは逆のプラス極性の電荷を注入する可能性のある時間を短くすることから、二次転写ニップ内での電荷注入によるトナー帯電量Ｑ／Ｍの低下を抑えることが可能になる。これにより、トナー帯電量Ｑ／Ｍの低下に起因する二次転写性の低下による画像濃度不足の発生を抑えることができる。

具体的には、本プリンタのように、中間転写ベルト３１として、最上層（弾性層３１ｂ）の素材に粒子３１ｃを分散せしめたものを用いと、二次転写ニップ内におけるベルト表面とトナーとの接触面積を低減する。これにより、ベルト表面からのトナー離型性を向上させて、二次転写効率を高めることができる。しかしながら、規則的に並ぶ絶縁性の粒子３１ｃの粒子間において、集中的に二次転写電流を流すことで、トナーに対して逆極性の電荷を注入し易くなる。このため、二次転写効率を高める狙いで粒子３１ｃを分散させているにもかかわらず、却って二次転写効率を悪くしてしまうことになり兼ねない。そこで、高デューティの二次転写バイアスを採用することで、粒子３１ｃによる二次転写効率の向上効果を確実に得ることが可能になるのである。

粒子３１ｃとしては、トナーの正規帯電極性とは逆極性の帯電性能を有するものを用いることができる。本プリンタでは、正帯電性のメラミン樹脂からなる粒子などである。かかる構成では、粒子３１ｃの電荷により、粒子間で二次転写電流が集中する現象の発生を抑えて、トナーへの逆電荷の注入量をより低減することができる。

また、粒子３１ｃとして、トナーの正規帯電極性と同極性の帯電性能を有するものを用いてもよい。本プリンタでは、負帯電性のシリコーン樹脂粒子（商品名：トスパール）などである。

中間転写ベルト３１として、最上層としてウレタンやテフロン（登録商標）などからなる表面層を設けたものを用いてもよい。また、ポリイミドやポリアミドイミドなどの樹脂からなる層を複数積層したものを用いてもよい。何れのベルトを用いる場合であっても、高デューティの二次転写バイアスを採用することで、画像濃度不足の発生を抑えることができる。

同図に示される二次転写バイアスは、逆ピーク値Ｖｒの極性が順ピーク値Ｖｔの極性と同じになっているが、逆ピーク値Ｖｒの極性を順ピーク値Ｖｔの極性とは逆にした二次転写バイアスを採用してもよい。

電源制御部２００は、プリンタ内の各機器の駆動を制御するメイン制御部に接続されている。そして、メイン制御部は、レジストローラ対１０１の駆動を開始して記録シートＰを二次転写ニップに向けて送り出し始めた瞬間に、レジスト信号を電源制御部２００に送信する。電源制御部２００は、メイン制御部からレジスト信号が送られてくると、その時点を基準にして計時処理を開始し、所定時間が経過した時点を、記録シートＰが二次転写ニップよりも所定距離だけ上流側の位置にさしかかった時点（以下、上流到達時点という）であるとみなす。そして、この上流到達時点で、二次転写電源３９から出力される二次転写バイアスを、後端側用転写バイアスから本体部用転写バイアスに切り替えるための制御信号を二次転写電源３９に出力する。これにより、ニップ前位置到達時点が到来すると、二次転写裏面ローラ３３に印加される二次転写バイアスが後端側用転写バイアスから本体部用転写バイアスに切り替えられる。

また、電源制御部２００は、上流到達時点から所定時間が経過した時点を、記録シートＰの先端部が二次転写ニップを通過した時点（以下、先端部通過時点という）であるとみなす。そして、その先端部通過時点の付近で、二次転写電源３９から出力される二次転写バイアスを、先端部用転写バイアスから本体部用転写バイアスに切り替えるための制御信号を二次転写電源３９に出力する。これにより、先端部通過時点の付近で、二次転写裏面ローラ３３に印加される二次転写バイアスが先端部用転写バイアスから本体部用転写バイアスに切り替えられる。

このような制御により、記録シートＰの先端部が二次転写ニップに進入しているときには、先端部用転写バイアスを用いる条件で二次転写が行われる。これに対し、記録シートＰの先端部に続く本体部が二次転写ニップに進入しているときには、本体部用バイアスを用いる条件で二次転写が行われる。

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。
二次転写電源３９は、先端部用転写バイアスや本体部用転写バイアスとして、次のようなものを出力するように構成されている。即ち、先端部用転写バイアスの直流電圧を本体部用転写バイアスの直流電圧よりも大きくし、且つ先端部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を本体部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値よりも大きくしたものである。直流電圧の値については、定電流制御における出力電流目標値を先端部用転写バイアスと本体部用転写バイアスとで異ならせることで、前述のような電圧の大小関係を実現する。

かかる構成においては、記録シートＰの先端部を二次転写ニップに進入させているとき（以下、先端部進入時という）には、二次転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を比較的大きくして先端部の除電を促すことで、ジャムの発生を抑えることができる。また、ニップ内電気抵抗の急激な変化によって二次転写電界の強度が不足し易くなる先端部進入時には、二次転写バイアスの直流電圧を比較的大きくして二次転写電界の強度不足の発生を抑える。これにより、ニップ内電気抵抗の急激な変化による記録シートＰの先端部の画像濃度低下を抑えることもできる。また、記録シートＰの先端部に続く本体部を二次転写ニップに進入させているとき（以下、本体部進入時という）には、二次転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を比較的小さくして交流電圧による除電能力を低下させる。これにより、二次転写ニップ内でトナーを除電してしまうことによる記録シートＰの本体部における画像濃度低下を抑えることができる。

直流電源１１０と交流電源１４０とを具備する二次転写電源３９においては、交流電圧の出力応答性が比較的速いのに対し、直流電圧の出力応答性が比較的遅くなるのが一般的である。実施形態に係るプリンタでは、交流電圧のピークツウピーク値の変更制御を開始してから実際の出力を狙いの値に到達させるまでに、例えば１０［ｍｓｅｃ］ほどしか必要としない。これに対し、直流電圧の変更制御を開始してから実際の出力を狙いの値に到達させるまでに、例えば２７［ｍｓｅｃ］も要する。

図９は、交流電圧のピークツウピーク値の切り替えと、直流電圧の切り替えとを同時に実施する場合における二次転写バイアスの電位の経時変化を示すグラフである。同図においては、記録シートＰの先端が二次転写ニップの入口から１６［ｍｍ］だけ上流にシフトした位置に到達した時点を上流側到達時点とし、この上流側到達時点を基準（時間＝０）にして電圧の経時変化を示している。なお、感光体２や中間転写ベルト３１の線速であるプロセス線速は６００［ｍｍ／ｓｅｃ］である。

上流側到達時点の直前では、二次転写電源３９から二次転写バイアスとして本体部用バイアスが出力されている。その交流電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐは６．４［ｋＶ］である。また、直流電圧は−３．８［ｋＶ］である。この値は、電源制御部２００からの制御信号に基づいて二次転写電源３９が直流電圧の出力電流値を本体部用バイアスの出力目標値と同じ値にするように直流電源１１０からの出力電圧値を制御したことによって実現された値である。上流側到達時点が到来すると、電源制御部２００は、交流電圧のピークツウピーク値をより大きくするように交流電源１４０を制御する。また、直流電圧の出力目標値をより大きなものに変更する。すると、交流電源１４０から出力される交流電圧のピークツウピーク値や、直流電源１１０から出力される直流電圧がより大きな値に変化し始める。そして、１０［ｍｓｅｃ］後には、交流電圧のピークツウピーク値が狙いの９．０［ｋＶ］まで上昇して落ち着く。これに対し、直流電圧は、出力応答性が比較的悪いことから、ゆっくりと値が上昇していき、変更制御開始時点から２７［ｍｓｅｃ］後に漸く、狙いの−５．８［ｋＶ］まで上昇している。

このように出力応答性に差があると、先端進入時点よりも前には、図示のように、平均電位Ｖａｖｅが狙いの−２．１５［ｋＶ］よりも大幅に低くなるが、記録シートＰがまだ二次転写ニップ内に進入していないので、二次転写性には影響しない。先端進入時点には、図示のように、直流電圧が狙いの５．８［ｋＶ］まで上昇して、平均電位Ｖａｖｅが狙いの−２．１５［ｋＶ］で落ち着く。よって、二次転写ニップ内の電気抵抗の急激な変化による記録シートＰの先端部における画像濃度低下を抑えることができる。

しかしながら、二次転写バイアスを先端部用バイアスから本体部用バイアスに切り替えるときには、次のような不具合が生じる。即ち、記録シートＰの先端部が二次転写ニップを通過する先端部通過時点が到来すると、交流電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐが先端部用の９．０［ｋＶ］から本体部用の６．４［ｋＶ］に切り替えられる。同時に、直流電圧の定電流制御における出力目標値が先端部用のものから本体部用のものに切り替えられる。そして、先端部通過時点から１０［ｍｓｅｃ］後には、交流電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐが狙いの６．４［ｋＶ］まで低下する。一方、この時点では、直流電圧はまだ出力目標値に対応する−３．８［ｋＶ］まで低下していない。−３．８［ｋＶ］まで低下するのは、更に１７［ｍｓｅｃ］経過した時点である。このような出力応答性の差により、図示のように、先端部通過時点からある程度の時間（２７ｍｓｅｃ）が経過するまで、二次転写バイアスの平均電位Ｖａｖｅが狙いよりも大きくなる。すると、記録シートの本体部における先端部との境界付近のトナーに対して電荷を注入して、同境界付近において中間調画像濃度不足を引き起こしてしまう。

本発明者らは、実施形態に係るプリンタと同様の構成を備え、６００［ｍｍ／ｓｅｃ］のプロセス線速で画像を形成するプリンタ試験機を用意した。そして、直流電圧を先端部用の値から本体部用の値に切り替えるタイミングを、交流電圧を先端部用の値から本体部用の値よりも早くする条件で、中間調のテスト画像を出力して、本体部の画像濃度を調べる実験を行った。この結果を次の表１に示す。

表１に示されるように、プリンタ試験機では、次のような条件において、記録シートの本体部における先端部との境界付近における中間調画像濃度不足の発生を抑えて、同境界付近を良好な画像濃度で記録シートに転写することができた。即ち、記録シートの先端部の後端（先端から２２ｍｍ）よりも１６［ｍｍ］だけ先端側にシフトした箇所が二次転写ニップに進入した時点で直流電圧を先端部用から本体部用に切り替える条件である。

そこで、電源制御部２００は、先端部通過時点で交流電圧のピークツウピーク値を先端部用の値（９．０ｋＶ）から本体部用の値（６．４ｋＶ）に切り替えるのに先立って、直流電圧の出力目標値と先端部用のものから本体部用のものに切り替える制御を実施する。
図１０は、実施形態に係るプリンタにおける二次転写バイアスの電位の経時変化を示すグラフである。なお、実施形態に係るプリンタにおいて、上流側到達時点から先端進入時点における電位の経時変化は、図９と同様であるので、図１０では、先端進入時点からの電位の経時変化を示している。同図において、オフセット電圧Ｖｏｆｆ（狙い）は、オフセット電圧Ｖｏｆｆの理想的な挙動を示している。これに対し、オフセット電圧Ｖｏｆｆ（実際）は、オフセット電圧Ｖｏｆｆの実際の挙動を示している。図示のように、理想的な挙動（狙い）は、先端部通過時点で−５．３［ｋＶ］から−３．８［ｋＶ］に一気に低下する波形である。これに対し、実際の制御は、先端部通過時点よりも２７［ｍｓｅｃ］前の時点に先端部用の−５．８［ｋＶ］から本体部用の−３．８［ｋＶ］に切り替えられるが、実際の挙動は、同時点から徐々に低下していき、先端部通過時点で−３．８［ｋＶ］になる。これにより、平均電位Ｖａｖｅ（実際）が、狙いに近い波形になっている。かかる構成では、記録シートの本体部における先端部との境界付近の領域に対して転写電界を過剰に作用させることによる同領域の中間調画像濃度過多の発生を抑えることができる。

記録シートＰが二次転写ニップに進入する際の電気抵抗の変化量は、記録シートＰの坪量や含水量（環境）によって異なる。このことに関連して、装置構成によっては、二次転写バイアスの先端部用の値から本体部用の値への切り替えタイミングの適正値が記録シートＰの坪量や環境に応じて異なってくる場合もあり得る。よって、例えば次の表２のように坪量や環境に応じて切り替えタイミングを補正してもよい。なお、表２におけるＨＨ環境は、例えば２７［℃］、８０［％］ＲＨである。また、ＭＭ環境は、例えば２３［℃］、５０［％］ＲＨである。また、ＬＬ環境は、例えば１０［℃］、１５［％］ＲＨである。温度センサーによる温度検知結果と、湿度センサーによる湿度検知結果との組み合わせから、ＨＨ環境、ＭＭ環境、ＬＬ環境の何れに該当するのかを特定する方法としては、それら検知結果に基づいて絶対湿度を算出する方法を例示することができる。例えば、絶対湿度が所定の下限値を下回る場合をＬＬ環境とし、絶対湿度が下限値以上、上限値以下である場合をＭＭ環境とし、絶対湿度が上限値を超える場合をＨＨ環境とすればよい。

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は、像担持体（例えば中間転写ベルト３１）と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段（例えば作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、転写ユニット３０、光書込ユニット８０等からなるもの）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（例えばシート搬送ベルト４１）と、前記転写ニップ内に進入した記録シートに対して前記表面上のトナー像を転写するための転写バイアスとして直流電圧と交流電圧との重畳による重畳電圧からなるものを出力する電源（例えば二次転写電源３９）と、前記電源から出力される転写バイアスを、前記記録シートの先端部にトナー像を転写するための先端部用転写バイアスと、前記記録シートにおける前記先端部に続く本体部にトナー像を転写するための本体部用転写バイアスとで切り替える制御を実施する制御手段（例えば電源制御部２００）とを備える画像形成装置において、前記先端部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を前記本体部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値よりも大きくし、且つ前記先端部用転写バイアスの直流電圧を前記本体部用転写バイアスの直流電圧よりも大きくするように、前記電源及び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、先端部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を本体部用転写バイアスよりも大きくすることで、ジャムの発生を抑えつつ、転写ニップでトナーを除電してしまうことによる記録シートの本体部における画像濃度低下を抑えることができる。また、次に説明する理由により、記録シートの先端部の画像濃度低下を抑えることもできる。即ち、像担持体とニップ形成部材とが直接接触している転写ニップに記録シートが進入する瞬間には転写ニップの電気抵抗が急激に上昇する。すると、記録シートの先端部において、転写バイアスの直流電圧が不足して十分な強度の転写電界が形成されなくなることから、画像濃度低下を引き起こし易くなってしまう。そこで、態様Ａでは、先端部用転写バイアスの直流電圧を本体部用転写バイアスよりも大きくすることで、記録シートの先端部に対して本体部よりも強い転写電界を付与する。これにより、転写ニップへのシート進入時におけるニップ内電気抵抗の急激な変化による記録シートの先端部の画像濃度低下を抑えることができるのである。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記直流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングと、前記交流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングとをずらす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、直流電圧と交流電圧とで出力応答性が異なることによる転写電界強度の狙いからのずれを抑えることができる。

［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、前記直流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングを、交流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングよりも前にずらすように、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、記録シートの本体部における先端部との境界付近のトナーに対して電荷を注入することによる本体部における中間調画像濃度不足の発生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、前記像担持体として、少なくとも弾性層を含む複数の層を具備する多層構造のものを用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、像担持体として弾性層を含む多層構造のものを用いることで、表面凹凸シートに対するトナー像の転写性を高めることができる。

［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ｄにおいて、前記弾性層として複数の微粒子が分散せしめられた材料からなるものを用い、表層を前記弾性層として構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、弾性層の表面における粒子の存在により、転写ニップ内で弾性層の表面とトナーとの接触面積を低減することで像担持体表面からのトナー離型性を高めて転写効率を向上させることができる。

［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ｅにおいて、前記微粒子として、トナーの正規帯電極性とは逆極性の帯電性能を有するものを用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、粒子の電荷により、粒子間で転写電流が集中する現象の発生を抑えて、トナーへの逆電荷の注入量をより低減することができる。

［態様Ｇ］
態様Ｇは、態様Ａ〜Ｆの何れかにおいて、前記トナー像形成手段として、潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、前記潜像担持体上のトナー像を前記像担持体たる無端状の中間転写ベルトに転写した後に前記記録シートに転写する前記転写手段とを有するものを用いたことを特徴とするものである。

Ｐ：記録シート
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：作像ユニット（トナー像形成手段の一部）
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ：感光体（潜像担持体）
８Ｋ：現像装置（現像手段）
３０：転写ユニット（トナー像形成手段の一部）
３１：中間転写ベルト３１（像担持体）
３９：二次転写電源（電源）
４１：シート搬送ベルト（ニップ形成部材）
８０：光書込ユニット（トナー像形成手段の一部）
２００：電源制御部（制御手段）

特開２０１２−１１３２７９号公報

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、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、前記転写ニップ内に進入した記録シートに対して前記表面上のトナー像を転写するための転写バイアスとして直流電圧と交流電圧との重畳による重畳電圧からなるものを出力する電源と、前記電源から出力される転写バイアスを、前記記録シートの先端部にトナー像を転写するための先端部用転写バイアスと、前記記録シートにおける前記先端部に続く本体部にトナー像を転写するための本体部用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、
   前記先端部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値を前記本体部用転写バイアスの交流電圧のピークツウピーク値よりも大きくし、且つ、前記先端部用転写バイアスの直流電圧を前記本体部用転写バイアスの直流電圧よりも大きくするように、前記電源及び前記制御手段を構成し、
   前記直流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングを、交流電圧を前記先端部用転写バイアスの値から前記本体部用転写バイアスの値に切り替えるタイミングよりも前にずらすように、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、
   前記像担持体として、少なくとも弾性層を含む複数の層を具備する多層構造のものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記弾性層として複数の微粒子が分散せしめられた材料からなるものを用い、表層を前記弾性層として構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記微粒子として、トナーの正規帯電極性とは逆極性の帯電性能を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   前記トナー像形成手段として、潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を得る現像手段と、前記潜像担持体上のトナー像を前記像担持体たる無端状の中間転写ベルトに転写した後に前記記録シートに転写する転写手段とを有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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