JP4850928B2 - 転写装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電圧に重畳した交番電圧を印加することにより、中間転写体に形成されたトナー像を記録用紙に転写する転写装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像担持体（たとえば、感光体）の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視化（現像）を行う現像方法が採用されている。

このような現像方法としては、一般的に、トナーを含む１成分系の現像剤、キャリアとトナーとを含む２成分系の現像剤を用い、該トナーを摩擦帯電させて静電潜像担持体表面における静電潜像による静電気力で吸引させることで、該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像方法が使用されている。

そして、静電潜像担持体上に形成されたトナー像は、ドラム状またはベルト状の中間転写部材上に再度静電気力によって転写される。中間転写部材上に転写されたトナー像は、さらに記録用紙上に静電気力によって転写されることになる。

最終的には、この記録用紙は定着装置へと搬送され、熱と圧力を加えられることによって転写されたトナー像を用紙表面に定着し、画像が印刷された用紙として得られる。

このような画像形成装置においては、ざらつきが少なく滑らかな画質の画像を形成することが望まれている。

また、常温下だけでなく、高温高湿条件、低温低湿条件であっても同様の画質を得ることが望まれており、普通紙だけでなく厚紙や凹凸のあるエンボス紙など様々な種類の記録用紙に対しても同様の画質を得ることが望まれている。

しかしながら、たとえば、２成分系の現像剤を用いる場合、トナーに保持される帯電量は周辺環境や使用状況によって変化しやすく、静電気力を利用した転写性能としては不安定であり、中間転写部材上のトナー像を１００％の割合で記録用紙上に転写することは困難である。

このため、従来からこのような転写性の改善に対して、様々な手法がとられてきた。たとえば、中間転写体上に転写された一次転写画像に対して、直流バイアスと交流バイアスとを重ねたものを二次転写バイアスとして印加し、記録用紙上に転写する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平９−１４６３８１号公報

特許文献１記載の画像形成装置では、中間転写体のクリーニング性および中間転写体から記録用紙への転写効率に優れ、特に虫食いを発生しないとされているが。用いられるバイアス波形としては、単に直流成分に一定の交流成分を重畳したのみであり、十分に高画質な画像を形成することができない。

本発明の目的は、濃度むらを抑制し、濃度むらが少なく滑らかな画質の画像を形成することができる転写装置および画像形成装置を提供することである。

本発明は、トナー像を担持するトナー像担持体と、
前記トナー像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写部と、
前記トナー像を転写するための転写バイアス電圧を印加するバイアス印加部とを備える転写装置において、
前記バイアス印加部は、直流電圧に交番電圧が重畳された転写バイアス電圧を印加し、
前記交番電圧は、前記トナー像に対して前記トナー像担持体から前記記録媒体に向かう力を及ぼす転写側電位と、前記トナー像に対して前記記録媒体から前記トナー像担持体に向かう力を及ぼす逆転写側電位とが交互に切り替わるように印加される交番電圧波形を有するとともに、第１のピーク・ツー・ピーク電圧を印加する第１の期間と、第１のピーク・ツー・ピーク電圧よりも低い第２のピーク・ツー・ピーク電圧を印加する第２の期間とを交互に繰り返し、前記第１の期間の周波数をｆ１とし、前記第２の期間の周波数をｆ２としたとき、ｆ１＝ｆ２であることを特徴とする転写装置である。

また本発明は、前記交番電圧は、前記第１の期間において最後に印加する電位を、前記転写側電位とすることを特徴とする。

また本発明は、前記交番電圧は、前記第１の期間に含まれる周期の数が、２または３であることを特徴とする。

また本発明は、前記交番電圧は、前記第２の期間に含まれる周期の数が、２または３であることを特徴とする。

また本発明は、前記交番電圧は、前記第１の期間のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐ（１）、前記第２の期間のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐ（２）としたとき、
２＜Ｖｐｐ（１）／Ｖｐｐ（２）＜１７．８
であることを特徴とする。

また本発明は、前記交番電圧は、前記第１の期間の周波数ｆ１を１０ｋＨｚ以下とすることを特徴とする。

また本発明は、前記交番電圧は、前記第１の期間のピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐ（１）が、
Ｖｐｐ（１）≦５ｋＶ
であることを特徴とする。

また本発明は、前記バイアス印加部は、前記転写バイアス電圧を前記転写部に印加することを特徴とする。

また本発明は、前記バイアス印加部は、前記転写バイアス電圧を前記トナー像担持体に印加することを特徴とする。

また本発明は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
前記静電潜像を現像して、トナー像担持体に転写するためトナー像を形成する現像装置と、
前記転写装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、前記バイアス印加部は、直流電圧に交番電圧が重畳された転写バイアス電圧を印加し、前記交番電圧は、前記トナー像に対して前記トナー像担持体から前記記録媒体に向かう力を及ぼす転写側電位と、前記トナー像に対して前記記録媒体から前記トナー像担持体に向かう力を及ぼす逆転写側電位とが交互に切り替わるように印加される交番電圧波形を有する。さらに、前記交番電圧は、第１のピーク・ツー・ピーク電圧を印加する第１の期間と、第１のピーク・ツー・ピーク電圧よりも低い第２のピーク・ツー・ピーク電圧を印加する第２の期間とを交互に繰り返し、前記第１の期間の周波数をｆ１とし、前記第２の期間の周波数をｆ２としたとき、ｆ１＝ｆ２とする。

比較的大きな第１のピーク・ツー・ピーク電圧を印加することで画像濃度を向上させ、比較的小さな第２のピーク・ツー・ピーク電圧を印加することで画像濃度を維持しつつ、濃度むらを減少させることができ、滑らかな画質の画像を形成することができる。さらに、ｆ１＝ｆ２とすることで、バイアス印加部の回路構成を単純化することができる。

また本発明によれば、前記第１の期間において最後に印加する電位を、前記転写側電位とすることで濃度むらを減少させることができる。

また本発明によれば、前記第１の期間に含まれる周期の数を、２または３とすることで、画像濃度の向上と濃度むらの現象を両立させることができる。

また本発明によれば、前記第２の期間に含まれる周期の数を、２または３とすることで、画像濃度の向上と濃度むらの現象を両立させることができる。

また本発明によれば、前記第１の期間のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐ（１）、前記第２の期間のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐ（２）としたときに、２＜Ｖｐｐ（１）／Ｖｐｐ（２）＜１７．８とすることで、画像濃度の向上と濃度むらの現象を両立させることができる。

また本発明によれば、前記第１の期間の周波数ｆ１を１０ｋＨｚ以下とすることで、飛び散りと呼ばれる微小なトナー付着を抑えることができる。

また本発明によれば、前記第１の期間のピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐ（１）をＶｐｐ（１）≦５ｋＶとすることで、逆転写を抑制して画像濃度を向上させることができる。

また本発明によれば、前記バイアス印加部は、前記転写バイアス電圧を前記転写部に印加するか、または前記トナー像担持体に印加することにより、簡単な構成で画像濃度を維持しつつ、画像濃度むらを減少させることができる。

また本発明によれば、静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像装置が現像し、現像されたトナー像がトナー像担持体に転写されて担持される。前記バイアス印加部が前記転写バイアス電圧を印加することで、転写部によってトナー像担持体から記録媒体へとトナー像が転写される。

これにより、画像濃度を維持しつつ、濃度むらを減少させることができ、滑らかな画質の画像を形成することができる。

第１実施形態である画像形成装置１００の全体構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 二次転写体部７０の拡大図である。 本発明の転写バイアス電圧波形を示す図である。 最終電位を逆転写側電位とした場合の転写バイアス電圧波形を示す図である。 従来技術の転写バイアス電圧波形を示す図である。 第２実施形態の二次転写体部９２の拡大図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、第１の実施形態である画像形成装置１００の全体構成の概略を模式的に示す縦断面図である。なお、図１は、本実施形態の画像形成装置１００の主な構成要素を中心に簡略化して記載された一例であって、本発明に係る転写装置を備える画像形成装置の構成を何ら限定するものではない。

画像形成装置１００は、静電潜像担持体となる感光体５１を複数備えるカラー画像を形成可能とするタンデム方式のカラー画像形成装置であり、本実施形態では、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、および黒色画像用の４つの感光体５１を備える。画像形成装置１００は、ネットワークなどを介してデータ通信可能に接続されたＰＣ（
Personal Computer）などの各種端末装置から送信される画像データや、スキャナなどの原稿読み取り装置によって読み取られた画像データに基づいて、被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐに対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタ機能を有するものである。

画像形成装置１００は、図１に示すように、用紙Ｐに画像を形成する機能を有する画像形成ステーション部５０（５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂ）、当該画像形成ステーション部５０で形成されたトナー像を転写する一次転写体部６０、一次転写体部６０に形成されたトナー像を用紙Ｐ表面に転写する二次転写体部７０、用紙Ｐ表面に形成されたトナー像を定着させる機能を有する定着装置４０などを備える。

画像形成ステーション部５０は、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用および黒色画像用のそれぞれ４つの画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂから構成されている。

具体的には、一次転写体部６０に沿って、二次転写体部７０に向かってイエロー画像形成ステーション５０Ｙ、マゼンタ画像形成ステーション５０Ｍ、シアン画像形成ステーション５０Ｃ、および黒色画像形成ステーション５０Ｂがこの順に並設されている。

これら各色の画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂは、それぞれ、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色の画像を形成して、最終的に被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐ上に転写するものである。

本実施形態の画像形成ステーション部５０では、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色の４色の画像を形成する構成であるが、特にこれら４色に限定せず、たとえばシアンおよびマゼンタと同一の色相で濃度がより低いライトシアン（ＬＣ）およびライトマゼンタ（ＬＭ）を加えた６色の画像を形成する構成であっても良い。

各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂは、それぞれ静電潜像が形成される潜像担持体となる感光体５１を備え、これらの感光体５１の周囲には、周方向に帯電装置５２、現像装置１およびクリーニング装置５６がそれぞれ配置されている。

感光体５１は、ＯＰＣ（Organic Photoconductor；有機光導電体）等の感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、駆動手段と制御手段によって、所定方向に回転駆動するように制御されている。

帯電装置５２は、感光体５１の表面を所定の電位に均一に帯電するための帯電手段であって、感光体５１の外周面に近接して配置されている。本実施の形態では、非接触のチャージャー型帯電装置が使用されているが、イオン放出帯電方式や、ローラ方式、ブラシ方式など接触型の帯電装置を使用してもよい。

露光装置は、画像処理部から出力された画像データに基づいて、帯電装置５２によって表面が帯電された感光体５１にレーザ光を照射して露光することにより、当該表面に画像データに応じた静電潜像を書込み形成する機能を有する。露光装置は、各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色に対応する画像データが入力されることにより、対応する色に応じた静電潜像を形成するようになっている。露光装置５３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）や、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（たとえば、書込みヘッド）を使用することができる。

現像装置１は、現像剤を担持する現像剤担持体となる現像ローラ３を有している。現像ローラ３は、トナーが感光体５１へと移動する現像領域へ現像剤を搬送するように構成されている。この現像装置１は、本実施の形態では、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を用いて、露光装置にて感光体５１表面に形成された静電潜像を当該トナーにて反転現像してトナー像（可視像）を形成する。

現像装置１には、各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色の現像剤がそれぞれ収容されている。この現像剤は、帯電された感光体５１の表面電位と同極性に帯電されるトナーを含む。なお、帯電された感光体５１の表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、本実施形態では、何れもマイナス（負極性）としている。

一次転写体部６０は、感光体５１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６３上に転写して担持するトナー像担持体であり、トナーの帯電極性と逆極性（本実施形態では、プラス（正極性））のバイアス電圧が印加される転写ローラ６５を有している。

クリーニング装置５６は、中間転写ベルト６３へのトナー像転写後に、感光体５１の外周面上に残存しているトナーを除去、回収するものである。

一次転写体部６０は、駆動ローラ６１、従動ローラ６２、および中間転写ベルト６３を備え、各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂによって、各色のトナー像が転写されるものである。中間転写ベルト６３は、駆動ローラ６１と従動ローラ６２とに張架された構成となっており、トナー像が転写される表面が、各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂに対向するように配置される。

各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂとの対向位置において、中間転写ベルト６３を挟んで配置された転写ローラ６５による転写電界の作用によって、各感光体５１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト６３上に転写される。その後、二次転写体部７０において各色のトナー像が用紙Ｐ上に重なるように二次転写され、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー像が形成される。こうしてトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置４０によってトナー像が熱定着され、排紙トレイに送出される。

定着装置４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備え、これらのニップ部に用紙Ｐを搬送することで、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱圧着して当該用紙Ｐ上に定着させるものである。

図２は、二次転写体部７０の拡大図である。転写ローラ６５は、上記のように中間転写ベルト６３を挟んで感光体５１に対向する位置に設けられ、導電性軸受に回転自在に支持されている。導電性軸受は、圧縮スプリングに接続されており、転写ローラ６５は、導電性軸受を介して圧縮スプリングから感光体５１に圧接するように力が付加される。転写ローラ６５は、ステンレスや鉄系の棒材からなる芯金と、この芯金の外周に形成される導電性の発泡弾性層とで構成される。発泡弾性層は、ウレタンゴムやＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合ゴム）などで構成されている。また、発泡弾性層の体積抵抗値は、約１０^７Ω・ｃｍ程度であり、硬度はＪＩＳ−Ｃ（アスカーＣ）で４５〜６０度に設定されている。

さらに、転写ローラ６５は、圧縮スプリングおよび導電性軸受を介して高圧電源に接続されている。このため、転写時において、転写ローラ６５に対して高圧電源から現像剤と逆極性の転写バイアスが印加される。本実施形態では、現像剤としてのトナーがマイナスに帯電しているため、転写バイアス印加時において転写ローラ６５にはプラスの転写バイアスが与えられる。

転写ローラ６５より中間転写ベルト６３の搬送方向の下流側には、駆動ローラ６１が配置される。駆動ローラ６１は、回転駆動手段により、紙面向かって反時計回りに回転駆動される。また、駆動ローラ６１は、転写ローラ６５と同様に、ステンレスや鉄系の棒材からなる芯金と、この芯金の外周に形成される導電性の発泡弾性層とで構成される。さらに、駆動ローラ６１の芯金は、接地されている。

中間転写ベルト６３は、ポリイミドを主材料として、遠心成型等によって無端状に形成される。また、中間転写ベルト６３は、導電性を有しており、厚さが約６０μｍ〜１４０μｍである。なお、中間転写ベルト６３の体積抵抗値は、１０^８〜１０^１２Ω・ｃｍである。

二次転写体部７０は、二次転写ローラ７１、駆動ローラ７２、二次転写ベルト７３、テンションローラ７４を含む転写部である。二次転写ローラ７１は、二次転写ベルト７３を挟んで駆動ローラ６１に対向する位置に配置され、導電性軸受に回転自在に支持されている。なお各ローラ、およびベルトの構造、材質については、一次転写体部６０と同様である。

二次転写ローラ７１は、圧縮スプリングおよび導電性軸受を介して転写バイアス印加部８０に接続される。このため、転写時において、二次転写ローラ７１に対して転写バイアス印加部８０から現像剤と逆極性の二次転写バイアスが印加される。本実施形態では、現像剤としてのトナーがマイナスに帯電しているため、二次転写バイアス印加時において二次転写ローラ７１にはプラスの二次転写バイアスが与えられる。本実施形態では、転写バイアス印加部８０は、直流電源８１と交流電源８２とが直列的に接続されて設けられ、二次転写バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳している。

なお、図２では一次転写体部６０と二次転写体部７０との間に間隔が設けられているように記載されているが、これは各転写部の構成および一次転写体部６０から用紙Ｐへの二次転写を分かりやすくするための図であって、実際には、一次転写体部６０と二次転写体部７０とは当接して転写ニップ部が形成される。用紙Ｐが、一次転写体部６０と二次転写体部７０との転写ニップ部を通過することで、中間転写ベルト６３上のトナー像が用紙Ｐ上へと転写される。

二次転写ベルト７３を用いることで、転写ニップ幅を広くし、用紙の転写体部からの剥離性を向上させている。

ところで、中間転写ベルト６３から用紙Ｐへのトナー像の転写効率は様々な要因により、１００％とならないので数％分のトナーが中間転写ベルト６３に残ってしまう。この残留トナーは、二次転写位置よりも下流に設けられたクリーニング装置９０によって除去される。本実施形態では、ブレード部材９１を用いて残留トナーを除去しているが、ブラシ部材などを用いることもできる。

本発明で用いる現像剤に含まれるトナーとしては、トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１６０およびトナーの形状係数ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲のトナーを用いることができるが、より好ましくはＳＦ−１が１１０〜１５０、ＳＦ−２が１１０〜１４０である。

ここで、トナーの形状係数ＳＦ−１は、トナー粒子の丸さの度合を示し、形状係数ＳＦ−２は、トナー粒子表面の凹凸の度合を示す。形状係数は、たとえば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いて、倍率５００倍に拡大して撮影したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報を、たとえばニレコ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）で解析を行い求めた値である。

ＳＦ−１＜１１０の場合は、トナーが球形に近いこともあり、感光体から無端状の搬送ベルトへトナーを転写する際に、無端状の搬送ベルト上でトナーがスリップして転写画像が乱れる場合がある。ＳＦ−１＞１５０の場合は、トナーの異形性が大きくなり、トナー表面の角ばった箇所が、撹拌によってトナー表面から離脱し、微粉となってトナー飛散やキャリア表面または現像スリーブ表面に固着し、トナーとの充分な摩擦帯電を阻害する場合がある。

またＳＦ−２＜１１０の場合は、トナー表面の平滑性が大きく、ＳＦ−１＜１１０の場合と同様に無端状の搬送ベルト上でトナーがスリップして転写画像が乱れる場合がある。ＳＦ−２＞１４０の場合は、トナー表面の凹凸が大きくなり、トナー個々の帯電量にバラツキが生じ、画像濃度が安定せずかぶりが発生するといった場合がある。

また、転写画像の画像面積率１００％の画像領域におけるトナー重量は、０．２０〜０．５０ｍｇ／ｃｍ^２の範囲であり、プロセスブラック（イエロー、シアン、マゼンタの３色重ね合わせてブラックを形成した状態）の転写画像である場合には、転写画像の画像面積率１００％の画像領域におけるトナー重量が、０．６０〜１．５ｍｇ／ｃｍ^２の範に調整することが好ましい。

トナー重量＜０．２０ｍｇの場合は、紙面をトナーで覆い尽くすことができないため、均一かつ充分な画像濃度が得られない。トナー重量＞０．５０ｍｇでは、特に３色重ね合せの場合にトナー層が厚くなり、定着工程での温度マージンが非常に厳しくなってしまう。

本発明で用いるトナーは、公知の製造方法、たとえば粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法、エステル伸張重合法等を用いることができる。キャリアは、体積平均径４０μｍのフェライト系樹脂コートキャリアを用いた。特にフェライト系樹脂コートキャリアでなくともフェライト系で樹脂コート無しキャリア、鉄粉型、バインダー型のキャリアでも用いることができる。

トナーの帯電量は、電気的にシールドされた筐体の中で金属メッシュ５００メッシュ上に２成分現像剤を約２００ｍｇ載せ、金属メッシュを介してエアーでトナーを吸引した場合のキャリアに残留する鏡像電荷を市販のクーロンメーターで測定し求めた結果、約−３０μＣ／ｇであった。

次に、画像形成装置１００の二次転写体部７０で実行される転写動作について、図面を使用しながら説明する。

転写バイアス印加部８０は、トナー像に対して中間転写ベルト６３から用紙Ｐに向かう力を及ぼす転写側電位、およびトナー像に対して用紙Ｐから中間転写ベルト６３に向かう力を及ぼす逆転写側電位が周期的に入れ替わる交番電圧である振動バイアス電圧として、図３に示すような波形の転写バイアス電圧を二次転写体部７０の二次転写ローラ７１に印加する。

図３の波形に示すように、本実施形態では、転写バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧（以降、Ｖｐｐと表記）の大きい第１の期間に続いて、Ｖｐｐの小さい第２の期間を設けたバイアス電圧波形を繰り返し印加する。さらに、第１の期間の周波数ｆ１と第２の期間の周波数ｆ２はｆ１＝ｆ２とし、トナーを中間転写ベルト６３から用紙Ｐに移行させる転写側電位を印加する時間をｔ１とし、トナーを用紙Ｐから中間転写ベルト６３に移行させる逆転写側電位を印加する時間をｔ２としたとき、ｔ１＝ｔ２とする。

大きなＶｐｐであるＶｐｐ（１）を印加する第１の期間を設けることで、この第１の期間においては、トナーに大きな電界が作用し、トナーが中間転写ベルト６３から離れやすくなり、トナーが中間転写ベルト６３から用紙Ｐへと飛翔する。

さらに、図３に示すように、第１の期間において最後に印加する電位（最終電位）を、転写側電位とすることが好ましい。詳細については後述するが、図４に示すような転写バイアス波形、すなわち、第１の期間において最後に印加する電位を、逆転写側電位とした場合、濃度むらが顕著となる。

大きなＶｐｐが印加される第１の期間では、最後に転写側電位を印加した状態で終了し、トナーが用紙Ｐへと向かった状態で第２の期間に移行してＶｐｐを小さくすることが重要である。そうすることで、トナーが用紙Ｐに転写されやすくなると同時に、逆転写が生じにくくなる。

これとは逆に、図４に示すように、第１の期間で、最後に逆転写側電位を印加した状態で終了してしまうと、トナーが中間転写ベルト６３に戻る方向に電界がかかった状態で第２の期間に移行し、Ｖｐｐが小さくなるので、トナーは用紙Ｐへと向かいにくく、画像濃度が低下する。

第１態様について、より詳細に検討するために以下のような実験を行った。
なお以降に示す実験データは特に断りが無い限り、画像形成装置としてシャープ株式会社製複合機ＭＸ−７００１Ｎを用いた。ただし、各種の転写バイアス波形は、任意波形発生器（商品名：ＨＩＯＫＩ ７０７５、日置電機株式会社製）とアンプ（商品名：ＨＶＡ４３２１、株式会社エヌエフ回路設計ブロック製）を用いて出力した。実験に用いたトナーは、コールターカウンター社製ＴＡ−ＩＩで測定した体積平均径が７μｍであった。

また、画像濃度は、ベタ画像濃度をポータブル分光測色濃度計（商品名：Ｘ−Ｒｉｔｅ
９３９、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）にて測定した。

まず、検討例１として、転写バイアスに直流成分のみを印加した。このとき、直流電圧ＤＣＶ＝１ｋＶとした。電流値はＩ＝９μＡであった。さらに検討例２として、ＤＣＶを１．７ｋＶ、検討例３として、ＤＣＶを２．５ｋＶまで上昇させたが、検討例２で画像濃度の上昇はあるもののそれ以上の電圧値からは逆転写現象が起こり始め、検討例３では濃度低下が起こった。なお、濃度むら（画像のがさつき）は直流電圧を上昇させても改善されなかった。すなわち、直流成分のみを印加し、直流電圧を上昇させるでは画質を改善することができないことがわかった。以上の評価結果を表１に示す。

評価基準としては、Ａ４サイズでマゼンタとシアンの２色混合のべた画像を印字し、９箇所で測定した濃度の平均値が１．０未満をＸ、１以上１．４未満を△、１．４以上を○とした。また、濃度むら（がさつき）は印字された画像を目視し、評価基準としては、むらがはっきり目立つ場合をＸ，やや目立ち、気になる程度を△、ほとんど目立たず気にならない程度を○とした。

次に検討例４，５，６として、直流成分に図５に示すような交流成分を重畳した。図５に示す一般的な従来の交流成分は、転写側電位および逆転写側電位を印加する１サイクルの印加時間に対する、転写側電位を印加する印加時間の比率（デューティ比）が５０％の矩形波である。

直流電圧ＤＣＶ＝１ｋＶとし、交流成分のＶｐｐをそれぞれ０．５６ｋＶ、２．５ｋＶ、５ｋＶとした。交流成分の周波数はすべて１０ｋＨｚとした。１０（ｋＨｚ）を超えると、文字画像やライン画像の周りに、飛び散りと呼ばれる微小なトナー付着が多く見られるようになるため、周波数を１０（ｋＨｚ）以下とすることが望ましい。評価結果を表２に示す。

交流成分のＶｐｐを０．５６ｋＶから５ｋＶまで上昇させてみたが、画像濃度および濃度むらともに改善はするものの良好な結果（評価が○）とはならなかった。ここで直流電圧を１ｋＶに固定したのは、表１に示した結果より直流電圧を上昇させても濃度むらを改善することができないからである。また、交流成分のＶｐｐを５kＶまでしか上昇させなかったのは、実際の製品では、高圧トランスの容量アップがコストアップとなるため、５ｋＶ以上のＶｐｐは実現性に乏しいためである。

次に検討例７として、Ｖｐｐ（１）を１ｋＶ、Ｖｐｐ（２）を５６０Ｖ、第１の期間の周波数ｆ１を１０ｋＨｚ、第２の期間の周波数ｆ２を１０ｋＨｚ、第１の期間の周期数を２回、第２の期間の周期数を３回とした。第１の周期数とは、第１の期間に含まれる周期の数を示し、第２の周期数とは、第２の期間に含まれる周期の数を示す。

さらに検討例８，９として、Ｖｐｐ（１）を２．５ｋＶおよび５ｋＶと上昇させた。評価結果を表３に示す。

検討例９では、画像濃度と濃度むらの評価が○となった。以上の結果から、画像濃度を高くし、かつ濃度むらを減少させるにはＶｐｐ（１）を高くし、Ｖｐｐの大きい第１の期間に続いて、Ｖｐｐの小さい第２の期間を設けたバイアス電圧を印加することが好ましいことがわかった。

表３に示す評価結果より、Ｖｐｐ（１）≦５ｋＶとすることが好ましいことがわかる。
さらに、検討例１０，１１，１２として、Ｖｐｐ（１）を５ｋＶに固定し、Ｖｐｐ（２）を２８０Ｖ、１．１ｋＶ、２．５ｋＶと上昇させた。評価結果を表４に示す。

Ｖｐｐ（２）がＶｐｐ（１）よりも小さすぎると濃度むらが悪化し、Ｖｐｐ（２）がＶｐｐ（１）に近づくと逆転写が起こり、画像濃度の低下が起こる。また、検討例１３として、検討例９の最終電位を逆転写側電位とした場合、濃度むらが悪化した。

表４に示す評価結果より、Ｖｐｐ（１）とＶｐｐ（２）との比であるＶｐｐ（１）／Ｖｐｐ（２）は、２＜Ｖｐｐ（１）／Ｖｐｐ（２）＜１７．８とすることが好ましいことがわかる。

また、表３および表４に示す結果より、Ｖｐｐ（２）は、０．５６ｋＶ≦Ｖｐｐ（２）≦１．１ｋＶとすることが好ましいことがわかる。

第１の周期数および第２の周期数は、２回または３回とすることが好ましい。周期数が１回の場合は、トナーを中間転写ベルト６３から用紙Ｐに移行させる能力が不足するために、画像濃度が低くなる。また、４回以上になると、逆にトナーを中間転写ベルト６３から用紙Ｐに移行させる能力が強すぎるため、濃度むらが悪化する。このことから、第１の周期数および第２の周期数は、２回または３回とすることが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、二次転写体部７０が二次転写ベルト７３を備え、二次転写ローラ７１から二次転写ベルト７３を介して用紙Ｐへと転写バイアスを印加している。第２実施形態では、転写ベルトではなく転写ローラを用いる。図６は、本実施形態の二次転写体部９２の拡大図である。二次転写体部９２は、二次転写ローラ９３を備える。二次転写ローラ９３は、二次転写体部７０の二次転写ローラ７１と同じ構成である。

また、転写バイアスは、二次転写ローラ９３ではなく、駆動ローラ６１に印加してもよい。

なお、上記の第１および第２実施形態では、二成分現像を用いた場合について説明したが、本発明はトナーを用紙Ｐへと転写させる転写バイアスに特徴を有するものであるから、二成分現像剤に限定されるものではなく、一成分現像剤を用いた場合であっても同様の効果が得られる。

１ 現像装置
３ 現像ローラ
５０ 画像形成ステーション部
５１ 感光体
５２ 帯電装置
５３ 露光装置
６０ 一次転写体部
６１ 駆動ローラ
６２ 従動ローラ
６３ 中間転写ベルト
６５ 転写ローラ
７０ 二次転写体部
７１ 二次転写ローラ
７２ 駆動ローラ
７３ 二次転写ベルト
７４ テンションローラ
８０ 転写バイアス印加部
８１ 直流電源
８２ 交流電源
１００ 画像形成装置

Claims (10)

1. トナー像を担持するトナー像担持体と、
   前記トナー像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写部と、
   前記トナー像を転写するための転写バイアス電圧を印加するバイアス印加部とを備える転写装置において、
   前記バイアス印加部は、直流電圧に交番電圧が重畳された転写バイアス電圧を印加し、
   前記交番電圧は、前記トナー像に対して前記トナー像担持体から前記記録媒体に向かう力を及ぼす転写側電位と、前記トナー像に対して前記記録媒体から前記トナー像担持体に向かう力を及ぼす逆転写側電位とが交互に切り替わるように印加される交番電圧波形を有するとともに、第１のピーク・ツー・ピーク電圧を印加する第１の期間と、第１のピーク・ツー・ピーク電圧よりも低い第２のピーク・ツー・ピーク電圧を印加する第２の期間とを交互に繰り返し、前記第１の期間の周波数をｆ１とし、前記第２の期間の周波数をｆ２としたとき、ｆ１＝ｆ２であることを特徴とする転写装置。
2. 前記交番電圧は、前記第１の期間において最後に印加する電位を、前記転写側電位とすることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記交番電圧は、前記第１の期間に含まれる周期の数が、２または３であることを特徴とする請求項１または２記載の転写装置。
4. 前記交番電圧は、前記第２の期間に含まれる周期の数が、２または３であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の転写装置。
5. 前記交番電圧は、前記第１の期間のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐ（１）、前記第２の期間のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐ（２）としたとき、
   ２＜Ｖｐｐ（１）／Ｖｐｐ（２）＜１７．８
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の転写装置。
6. 前記交番電圧は、前記第１の期間の周波数ｆ１を１０ｋＨｚ以下とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の転写装置。
7. 前記交番電圧は、前記第１の期間のピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐ（１）が、
   Ｖｐｐ（１）≦５ｋＶ
   であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の転写装置。
8. 前記バイアス印加部は、前記転写バイアス電圧を前記転写部に印加することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の転写装置。
9. 前記バイアス印加部は、前記転写バイアス電圧を前記トナー像担持体に印加することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の転写装置。
10. 静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
    前記静電潜像を現像して、トナー像担持体に転写するためトナー像を形成する現像装置と、
    請求項１〜９のいずれか１つに記載の転写装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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