JP2002014568A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002014568A
JP2002014568A JP2000198439A JP2000198439A JP2002014568A JP 2002014568 A JP2002014568 A JP 2002014568A JP 2000198439 A JP2000198439 A JP 2000198439A JP 2000198439 A JP2000198439 A JP 2000198439A JP 2002014568 A JP2002014568 A JP 2002014568A
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Yotaro Sato
洋太郎 佐藤
Kunio Shigeta
邦男 重田
Hisayoshi Nagase
久喜 永瀬
Satoru Haneda
哲 羽根田
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 両面にトナー像を保持した転写材を一括定着
する画像形成装置において、良好な画質を得ることので
きる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 転写材である記録紙Pの両面にトナー像
を転写後、第1定着ローラ17a及び第2定着ローラ1
7bにより一度で定着を行う画像形成装置において、前
記第1定着ローラ17a表面は前記第2定着ローラ17
b表面より硬いローラとするとともに、前記第1定着ロ
ーラ17a表面温度は前記第2定着ローラ17b表面温
度より高い温度に制御して、裏面画像の最大濃度を表面
画像の最大濃度と略同一にすることを特徴とする画像形
成装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体の周辺に
帯電手段と画像書込み手段と現像手段とを配置して像担
持体上に形成したトナー像を転写材上に転写、定着する
複写機、プリンタ、FAX等の電子写真方式の画像形成
装置に関し、特に転写材の両面に画像を形成する事がで
きる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、両面画像形成においては、像担持
体上に形成した一方の面の画像を転写材上に転写、定着
し、これを一旦両面反転給送装置に収納し、再び像担持
体上に形成された画像とタイミングを合わせて両面反転
給送装置より転写材を給送し、転写材の他方の面に画像
を転写、定着する方法がとられている。
【0003】この両面画像形成装置では、上記のよう
に、転写材を一旦両面反転給送装置に収納した後再度給
送することや、定着装置を2度通す等の転写材の搬送が
行われるので、転写材搬送の信頼性が低く、転写材のジ
ャムや転写材のしわ等を引き起こす原因となっていた。
【0004】これに対し、特公昭49−37583号公
報、同54−28740号公報、特開平1−44457
号公報や同4−214576号公報等により、像担持体
と中間転写体とを用いて転写材の両面にトナー像を形成
後、1回の定着で両面画像を得る画像形成装置が提案さ
れている。
【0005】また本願発明者らは、像担持体の周りに帯
電手段、像露光手段、現像手段等よりなるトナー像形成
手段を複数組配置し、像担持体上に形成した重ね合わせ
カラートナー像を一旦ベルト状の中間転写体に一括して
転写したのち、再度像担持体上に重ね合わせカラートナ
ー像を形成し、像担持体上のトナー像及び中間転写体上
のトナー像とタイミングを合わせて給送され、中間転写
体により搬送される転写材の両面にそれぞれ、像担持体
上のトナー像を表面画像として転写し、また中間転写体
上のトナー像を裏面画像として転写したのち、中間転写
体から転写材を分離し、転写材上のトナー像を定着して
両面カラー像を形成する画像形成装置や画像形成方法を
特開平9−258492号公報や特開平9−25851
6号公報にて開示した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる画像形成装置に
おいては、両面にトナー像を有した転写材を一括して定
着を行うため転写材の両面に対向して加熱手段を有して
いる。またかかる定着手段として転写材の表裏に接する
ローラを使用する場合には、両ローラの当接するニップ
部を長くすることが必要で、一方をハードローラ、他方
をソフトローラとする必要がある。
【0007】また、前記の画像形成装置においては、裏
面のトナー像は2回転写が行われるため、転写材上の裏
面トナー像のトナー付着量は表面のトナー像より少なく
なる。従って、トナー付着量の調整をしないで両面コピ
ーを行うと、表面画像と裏面画像とを同時に定着するた
め、通常の定着では表面画像と裏面画像の光沢度、画像
最大濃度等の画質が違ってしまうという問題点があっ
た。また、両面コピー時には、裏面のトナー像は画像形
成装置の諸部材に接触し易く裏面のトナー像が乱れ易い
という問題点があった。
【0008】本発明は上記の問題点を解決し、表裏の画
質の差や、裏面画像の乱れがない良好な画質を得ること
のできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、転写材の両
面にトナー像を転写後、表面画像に対向する第1定着ロ
ーラ及び裏面画像に対向する第2定着ローラにより一度
で定着を行う画像形成装置において、前記第1定着ロー
ラ表面は前記第2定着ローラ表面より硬いローラとする
とともに、前記第1定着ローラ表面温度は前記第2定着
ローラ表面温度より高い温度に制御して、裏面画像の最
大濃度を表面画像に対し略同一にすることを特徴とする
画像形成装置によって達成される。
【0010】また、前記裏面画像の光沢度を表面画像の
光沢度より高く制御すること、さらに前記第1定着ロー
ラ表面温度と前記第2定着ローラ表面温度との温度差は
10℃〜30℃とすることを特徴とする前記の画像形成
装置、さらに、前記第1定着ローラ表面のゴム硬度は3
0°(JISA)以上とし、前記第2定着ローラ表面の
ゴム硬度は10°〜40°(JISA)とすることを特
徴とする前記の画像形成装置、さらにまた、前記表面画
像と前記裏面画像の最大濃度差は0.1以下とするこ
と、また、前記表面画像と前記裏面画像の光沢度差は5
以下とすることを特徴とする前記の画像形成装置、さら
にまた、像担持体上の表面トナー像形成時と、前記像担
持体上の裏面トナー像形成時とのトナー付着量は同じと
することを特徴とする前記の画像形成装置は好ましい実
施態様である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例である
両面に画像形成して定着を行うようにした画像形成装置
について説明する。なお、以下の本発明の実施の形態の
説明は、ベストモードを示すものであって、請求項の技
術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、
以下の実施の形態の説明において、転写域において像担
持体に対向する側の転写材の面を表面、転写材の他方の
面すなわち中間転写体に対向する側の転写材の面を裏面
といい、転写材の表面に転写される画像を表面画像、転
写材の裏面に転写される画像を裏面画像という。以下説
明する実施の形態は何れもカラー画像を形成する画像形
成装置の実施例であるが、本発明はモノクロ用の画像形
成装置についても適用される。
【0012】本発明にかかわる画像形成装置の一実施形
態の画像形成プロセスおよび各機構について、図1〜図
4を用いて説明する。図1は本発明にかかわる画像形成
装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成
図であり、図2は、図1の像担持体の側断面図であり、
図3は、本発明にかかわる画像形成装置における転写材
の両面へのトナー像形成状態を示す図であり、図4は、
転写材の表面(片面)へのトナー像形成状態を示す図で
ある。
【0013】図1において、10は像担持体である感光
体ドラム、11は各色毎の帯電手段であるスコロトロン
帯電器、12は各色毎の画像書込み手段である露光ユニ
ット、13は各色毎の現像手段である現像器、14aは
中間転写体である中間転写ベルト、14cは像担持体上
のトナー像を中間転写ベルト14aに転写する手段及び
像担持体上のトナー像を転写材の表面に転写する手段で
ある1次転写器、14gは中間転写ベルト14a上のト
ナー像を転写材の裏面に転写する手段である2次転写
器、14mは除電手段である除電器、150は転写材帯
電手段である紙帯電器、14hは転写材分離手段である
紙分離AC除電器、160は爪部材である分離爪210
と拍車部材である拍車162とを有する搬送部、17は
定着手段である定着装置である。
【0014】像担持体である感光体ドラム10は、例え
ば、光学ガラスや透明アクリル樹脂等の透明部材によっ
て形成される円筒状の基体の外周に、透明の導電層、a
−Si層あるいは有機感光層(OPC)等の感光層を形
成したものであり、導電層を接地した状態で図1の矢印
で示す時計方向に、例えば80〜400mm/secの
線速度にて回転される。
【0015】感光体ドラム10は、図2に示すように、
それを係合固定する両端面のフランジ部材10A及び1
0Bに嵌込まれたベアリングB1、B2により、装置本
体に架設固定されるドラム軸30に対し軸受けされて回
転自在に支持され、フランジ部材10Bの一体とする歯
車Gが装置本体側の不図示の駆動歯車と噛合して駆動さ
れることにより所定の方向に定速で回転される。
【0016】感光体ドラム10上にトナー像を形成する
手段は、各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電器1
1、各色毎の画像書込み手段である露光ユニット12及
び各色毎の現像手段である現像器13からなり、これら
を1組として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シア
ン(C)及び黒色(K)の各色の画像形成プロセス用と
して4組設けられ、図1の矢印にて示す感光体ドラム1
0の回転方向に対して、Y、M、C、Kの順に配置され
る。
【0017】各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器11は、それぞれ所定の電位に保持された制御グリッ
ドと例えば鋸歯状電極からなる放電電極11aとを有
し、感光体ドラム10の感光層と対峙して取付けられ、
トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用(本実施
形態においてはマイナス帯電)を行い、感光体ドラム1
0に対し一様な電位を与える。放電電極11aとして
は、その他ワイヤ電極や針状電極を用いることも可能で
ある。
【0018】各色毎の画像書込み手段である露光ユニッ
ト12は、感光体ドラム10上での露光位置が、前述し
た各色毎のスコロトロン帯電器11に対して感光体ドラ
ム10の回転方向下流側に位置するようにして感光体ド
ラム10の内部に配置される。図2に示すように、それ
ぞれの露光ユニット12は、ドラム軸30と平行に主走
査方向に配列された像露光光(画像書込み光)の発光素
子としてのLED(発光ダイオード)を複数個アレイ状
に並べた線状の露光素子12aと、結像素子としての光
収束性光伝送体(商品名:セルフォックレンズアレイ)
12bと、レンズホルダ12cとで構成される露光用の
ユニットであり、保持部材20に取付けられる。保持部
材20には各色毎の露光ユニット12の他に転写同時露
光器12d及び一様露光器12eが取付けられ、一体と
なって感光体ドラム10の透光性の基体内部に収容され
る。各色毎の露光ユニット12は、別体の画像読取り装
置によって読み取られメモリに記憶された各色の画像デ
ータに従って感光体ドラム10の感光層を裏から画像書
込みし、感光体ドラム10上に静電潜像を形成する。露
光素子12aとしては、LEDの他にFL(蛍光体発
光)、EL(エレクトロルミネッセンス)、PL(プラ
ズマ放電)等の複数の発光素子をアレイ状に並べたもの
が用いることも可能である。像露光光(画像書込み光)
の露光素子12aの発光波長は、通常Y、M、Cのトナ
ーに対して透過性の高い780〜900nmの範囲のも
のが用いられるが、本実施の形態においては裏面から画
像書込みを行う方式であるため、カラートナーに対して
透光性を十分に有しないこれより短い400〜780μ
mの波長でもよい。また、像露光光の80%以上は感光
体ドラム10の感光層で吸収されることから、感光体ド
ラム10の表面のカラートナーによる反射や吸収の影響
は無視することができる。一般にカラートナーの現像順
はトナー像や現像器13への混色の関係からY、M、
C、Kの順が好ましい。なお図2において、WAは像露
光光の露光素子12a(LED)よりのリード線であ
る。
【0019】各色毎の現像手段である現像器13は、感
光体ドラム10の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体
ドラム10の回転方向と順方向に回転する例えば厚み
0.5〜1mm、外径15〜25mmの円筒状の非磁性
のステンレス鋼あるいはアルミニウム材で形成された現
像スリーブ131と、現像ケーシング138とを有し、
現像ケーシング138内部には、各々イエロー(Y)、
マゼンタ(M)、シアン(C)および黒色(K)の一成
分あるいは二成分の現像剤を収容している。それぞれの
現像器13の現像スリーブ131は、不図示の突き当て
コロにより感光体ドラム10と所定の間隙、例えば10
0〜500μmをあけて非接触に保たれており、現像ス
リーブ131に対しトナーと同極性(本実施形態におい
てはマイナス極性)の直流電圧に交流電圧を重畳した現
像バイアス電圧を印加することにより、非接触の反転現
像を行い、感光体ドラム10上にトナー像を形成する。
【0020】中間転写体である中間転写ベルト14aは
体積抵抗率が108〜1012Ω・cmで表面抵抗が109
〜1012Ω/cm2の無端ベルトであり、例えば変性ポ
リイミド、熱硬化性ポリイミド、エチレンテトラフルオ
ロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン
アロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を
分散した、厚さ0.1〜1.0mmの半導電性フィルム
基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層と
して厚さ5〜50μmのフッ素コーティングを行った2
層構成のシームレスベルトである。中間転写ベルト14
aの基体としては、この他に、シリコンゴムあるいはウ
レタンゴム等に導電材料を分散した厚さ0.5〜2.0
mmの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。中
間転写ベルト14aは、それぞれローラ部材である駆動
ローラ14dとアースローラ14jと従動ローラ14e
とガイドローラ14fとテンションローラ14iとに張
架され、図1の矢印で示す反時計方向に回転される。ガ
イドローラ14f、従動ローラ14e、アースローラ1
4j及び駆動ローラ14dは固定して回転され、テンシ
ョンローラ14iは不図示のバネ等の弾力により移動可
能に支持されて回転される。不図示の駆動モータよりの
駆動を受けて駆動ローラ14dが回転され、中間転写ベ
ルト14aを駆動して回転させる。中間転写ベルト14
aの回転によりアースローラ14j、従動ローラ14
e、ガイドローラ14f及びテンションローラ14iが
従動して回転される。回転中の中間転写ベルト14aの
ベルト弛みがテンションローラ14iにより緊張され
る。中間転写ベルト14aが従動ローラ14eに張架さ
れる位置に転写材である記録紙Pが供給され、中間転写
ベルト14aによって搬送される。駆動ローラ14dに
張架される中間転写ベルト14aの定着装置17側の端
部の曲率部KTにおいて中間転写ベルト14aから記録
紙Pが分離される。
【0021】感光体ドラム10上のトナー像を中間転写
ベルト14aに転写する手段及び感光体ドラム10上の
トナー像を記録紙Pの表面に転写する手段である1次転
写器14cは、中間転写ベルト14aを挟んで感光体ド
ラム10に対向して設けられるコロナ放電器であり、中
間転写ベルト14aと感光体ドラム10との間に転写域
14bを形成する。1次転写器14cにはトナーと反対
極性(本実施の形態においてはプラス極性)の直流電圧
が印加され、感光体ドラム10上のトナー像を中間転写
ベルト14a上又は記録紙Pの表面に転写する。
【0022】中間転写ベルト14a上のトナー像を記録
紙Pの裏面に転写する2次転写手段である2次転写器1
4gは好ましくはコロナ放電器により構成され、中間転
写ベルト14aを挟んで1次転写器14cとの駆動ロー
ラ14dとの間に設けられるアースローラ14jに対向
して設けられ、トナーと反対極性(本実施の形態におい
てはプラス極性)の直流電圧が印加され、中間転写ベル
ト14a上のトナー像を記録紙Pの裏面に転写する。
【0023】除電手段である除電器14mはコロナ放電
器により構成され、中間転写ベルト14aの移動方向に
対し、1次転写器14cの下流側に、1次転写器14c
と並列して設けられ、交流電圧が印加され、1次転写器
14cの電圧印加により荷電される中間転写ベルト14
aの電荷を除電する。
【0024】転写材帯電手段である紙帯電器150は好
ましくは鋸歯状電極により構成され、中間転写ベルト1
4aを挟んで接地された従動ローラ14eと対向して設
けられ、トナーと同極性(本実施の形態においてはマイ
ナス極性)の直流電圧が印加され、記録紙Pを帯電して
中間転写ベルト14aに吸着させる。紙帯電器150と
しては鋸歯状電極の他に、コロナ放電器や中間転写ベル
ト14aに当接及び当接解除可能な紙帯電ブラシや紙帯
電ローラ等を用いることも可能である。
【0025】転写材分離手段である紙分離AC除電器1
4hは好ましくはコロナ放電器により構成され、中間転
写ベルト14aの定着装置17側端部に中間転写ベルト
14aを挟んで接地された駆動ローラ14dに対向して
設けられ、後述するように、2次転写器14gに印加す
る直流電圧と同極性(本実施の形態においてはプラス極
性)の直流電圧を重畳した交流電圧が印加され、中間転
写ベルト14aにより搬送される記録紙Pを除電して中
間転写ベルト14aから分離する。
【0026】搬送部160は爪部材である分離爪210
と拍車部材である拍車162とを有し、中間転写ベルト
14aの定着装置17側の端部の曲率部KTと定着装置
17との間に設けられる。搬送部160は、定着装置1
7からの熱により、中間転写ベルト14aが変形した
り、中間転写ベルト14aに担持されるトナー像が融着
気味になって転写しにくくなったり、中間転写ベルト1
4a上にトナーが固着することを防止する。
【0027】分離爪210は中間転写ベルト14aの曲
率部KTに近接し、中間転写ベルト14aと所定の間
隔、好ましくは0.1〜2.0mmを空けて支持軸22
1に固定されて設けられ、記録紙Pが中間転写ベルト1
4aより分離される際に、中間転写ベルト14a方向へ
曲がって搬送されようとする記録紙Pの先端部を当接さ
せ、記録紙Pの分離を補助する。
【0028】拍車162は、周面に複数の突起部162
aを有し、回転支持軸165を中心として回転自在に設
けられる。拍車162は、記録紙Pの裏面側をガイドし
て記録紙Pを搬送するが、本発明においては後述するよ
うに定着装置17にニップ部を設けることによって、記
録紙Pは定着装置17へ進入直前では上方へ凸状をなす
ループを形成するので、両面にトナー像を有する記録紙
Pの裏面は拍車162に触れることが少なくトナー像の
乱れを良く防止するとともに、記録紙Pの定着装置17
への進入方向を一定にしながら記録紙Pを安定して定着
装置17へと搬送する。
【0029】分離爪210と拍車162は、中間転写ベ
ルト14a上の転写材搬送面あるいはその延長面に対
し、感光体ドラム10の反対側に配設される。転写材搬
送面あるいはその延長面の両側に拍車162を設けるこ
とも可能である。
【0030】定着手段である定着装置17は、内部にヒ
ータを有する第1定着ローラ17aと第2定着ローラ1
7bとの2本のローラ状の定着部材で構成され、第1定
着ローラ17aと第2定着ローラ17bとの間のニップ
部Tで記録紙Pを挟持搬送し、熱と圧力を加えることに
よりニップ部Tを搬送される記録紙P上のトナー像を定
着する。
【0031】次に両面画像形成プロセスについて説明す
る。画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モー
タの始動により不図示の駆動用の歯車を通して感光体ド
ラム10の奥側フランジ10Bに設けられた歯車Gが回
動され、感光体ドラム10は図1の矢印で示す時計方向
へ回転され、同時にイエロー(Y)のスコロトロン帯電
器11の帯電作用により感光体ドラム10に電位の付与
が開始される。
【0032】感光体ドラム10は電位を付与されたあ
と、Yの露光ユニット12によって裏面画像についての
第1の色信号すなわちYの画像データに対応する電気信
号による画像書込み(露光)が開始され、感光体ドラム
10の表面の感光層に原稿画像のYの画像に対応する静
電潜像が形成される。
【0033】前記の潜像はYの現像器13により非接触
の状態で反転現像され、感光体ドラム10上にイエロー
(Y)のトナー像が形成される。
【0034】次いで感光体ドラム10は、Yのトナー像
の上からマゼンタ(M)のスコロトロン帯電器11の帯
電作用により電位が付与され、Mの露光ユニット12に
よって第2の色信号すなわちMの画像データに対応する
電気信号による画像書込み(露光)が行われ、Mの現像
器13による非接触の反転現像によって前記のイエロー
(Y)のトナー像の上にマゼンタ(M)のトナー像が重
ね合わせて形成される。
【0035】同様のプロセスにより、シアン(C)のス
コロトロン帯電器11、Cの露光ユニット12及びCの
現像器13によって、さらに第3の色信号に対応するシ
アン(C)のトナー像が重ね合わせて形成され、さらに
その上に黒色(K)のスコロトロン帯電器11、Kの露
光ユニット12及びKの現像器13によって第4の色信
号に対応する黒色(K)のトナー像が順次重ね合わせて
形成され、感光体ドラム10の一回転以内にその周面上
にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び
黒(K)の4色の重ね合わせカラートナー像が形成され
る。
【0036】これらY、M、C及びKの露光ユニット1
2による感光体ドラム10の感光層に対する画像書込み
(露光)は感光体ドラム10の内部より前述した透明の
基体を通して行われる。従って第2,第3及び第4の色
信号に対応する画像の書込みは何れも先に形成されたト
ナー像の影響を全く受けることなく行われ、第1の色信
号に対応する画像と同等の静電潜像を形成することが可
能となる。
【0037】上記の画像形成プロセスによって像担持手
段である感光体ドラム10上に形成された裏面画像とな
る重ね合わせカラートナー像は転写域14bにおいて、
1次転写器14cによって、中間転写手段である中間転
写ベルト14a上に一括して転写される(図3
(A))。この際、良好な転写がなされるように、感光
体ドラム10の内部に設けた転写同時露光器12dによ
る一様露光が行われるようにしてもよい。また、1次転
写器14cにより荷電された中間転写ベルト14aの電
荷は除電器14mにより除電される。
【0038】転写後の感光体ドラム10の周面上に残っ
たトナーは感光体ドラムAC除電器16により除電を受
けたのち、像担持体クリーニング手段であるクリーニン
グ装置19に至り、感光体ドラム10に当接したゴム材
から成るクリーニングブレード19aによってクリーニ
ングされ、スクリュー19bによって不図示の廃トナー
容器に回収される。また、感光体ドラム10の周面は、
例えば発光ダイオードを用いた帯電前の一様露光器12
eによる露光によって先の画像形成における感光体ドラ
ム10の履歴が解消される。
【0039】以上のようにして中間転写ベルト14a上
に裏面画像となる重ね合わせカラートナー像が形成され
たのち、感光体ドラム10上には上記のカラー画像形成
プロセスと同様にして、引続き表面画像となる重ね合わ
せカラートナー像が形成される(図3(B))。この
際、感光体ドラム10上に形成される表面画像に対し
て、前記感光体ドラム10上に形成した裏面画像は鏡像
となるように画像データは変更される。
【0040】感光体ドラム10上への表面画像形成にと
もなって転写材である記録紙Pが転写材収納手段である
給紙カセット15より、送り出しローラ15aにより送
り出され、タイミングローラ15bへ搬送され、タイミ
ングローラ15bの駆動によって、感光体ドラム10上
に形成される表面画像のカラートナー像と、中間転写ベ
ルト14aに担持されている裏面画像のカラートナー像
との同期がとられて転写域14bへ給送される。この
際、給送される記録紙Pは、記録紙Pの表面側に設けら
れる転写材帯電手段である紙帯電器150によりトナー
と同極性に帯電され、中間転写ベルト14aに吸着され
て転写域14bへ搬送される。トナーと同極性に紙帯電
を行うことにより、中間転写ベルト14a上のトナー像
や感光体ドラム10上のトナー像と引き合うことを防止
して、トナー像の乱れを防止している。
【0041】転写域14bではトナーと反対極性(本実
施形態においてはプラス極性)の電圧が印加される1次
転写器14cにより感光体ドラム10の周面上の表面画
像が一括して記録紙Pの表面に転写される。このとき、
中間転写ベルト14a上の裏面画像は記録紙Pに転写さ
れないで中間転写ベルト14a上に存在する。この際、
良好な転写がなされるように、転写域14bと対向して
感光体ドラム10の内部に設けられた、例えば発光ダイ
オードを用いた転写同時露光器12dによる一様露光が
なされるようにしてもよい。また、1次転写器14cに
より荷電された中間転写ベルト14aの電荷は除電器1
4mにより除電される。
【0042】表面にカラートナー像が転写された記録紙
Pは、トナーと反対極性(本実施の形態においてはプラ
ス極性)の電圧を印加した2次転写器14gへと搬送さ
れ、2次転写器14gにより中間転写ベルト14aの周
面上の裏面画像を一括して記録紙Pの裏面に転写する
(図3(C))。
【0043】両面にカラートナー像が転写された記録紙
Pは、中間転写ベルト14aの曲率部KTの曲率と、中
間転写ベルト14aの端部に設けられる、中間転写ベル
ト14aを挟んで接地された導電性の駆動ローラ14d
に対向して設けられる転写材分離用としての紙分離AC
除電器14hによる除電作用と、中間転写ベルト14a
と所定の間隔を空けて搬送部160に設けられる分離爪
210とにより、中間転写ベルト14aから分離され、
搬送部160に設けられた拍車162を経て後に説明す
る第1定着ローラ及び第2定着ローラを有する定着装置
17へと搬送される。記録紙Pは上側の第1定着ローラ
17aと下側の第2定着ローラ17bとの間のニップ部
Tで熱と圧力とを加えるられることにより記録紙Pの表
裏面のトナー像が定着される。両面画像記録がなされた
記録紙Pは表裏を反転されて送られ、排紙ローラ18に
より装置外部のトレイへ排出される。
【0044】転写後の中間転写ベルト14a上に残った
トナーは、中間転写ベルト14aを挟んでガイドローラ
14fに対向して設けられ、支軸142を回転支点とし
て中間転写ベルト14aに当接及び当接解除可能な中間
転写体クリーニングブレード141を有する中間転写体
クリーニング手段である中間転写ベルトクリーニング装
置140によりクリーニングされる。
【0045】また、転写後の感光体ドラム10の周面上
に残ったトナーは、感光体ドラムAC除電器16により
除電を受けたのち、クリーニング装置19によりクリー
ニングされ、帯電前の一様露光器12eにより先の画像
形成における感光体ドラム10の履歴が解消されて、次
の画像形成サイクルにはいる。
【0046】上記の方法を用いることにより、重ね合わ
せカラートナー像を一括転写するので、中間転写ベルト
14a上のカラー画像の色ズレやトナーの散りやコスレ
等が起こりにくく画像劣化が少ない良好な両面カラー画
像形成がなされる。
【0047】次に表面(片面)画像形成プロセスについ
て説明する。画像記録のスタートにより不図示の感光体
駆動モータの始動により前記と同様に、感光体ドラム1
0は図1の矢印で示す時計方向へ回転され、同時にイエ
ロー(Y)のスコロトロン帯電器11の帯電作用により
感光体ドラム10に電位の付与が開始される。
【0048】感光体ドラム10は電位を付与されたあ
と、Yの露光ユニット12によって表面画像についての
第1の色信号すなわちYの画像データに対応する電気信
号による画像書込み(露光)が開始され、感光体ドラム
10の表面の感光層に原稿画像のYの画像に対応する静
電潜像を形成される。
【0049】前記の潜像はYの現像器13により非接触
の状態で反転現像され、感光体ドラム10上にイエロー
(Y)のトナー像が形成される。
【0050】次いで感光体ドラム10は、Yのトナー像
の上からマゼンタ(M)のスコロトロン帯電器11の帯
電作用により電位が付与され、Mの露光ユニット12に
よって第2の色信号すなわちMの画像データに対応する
電気信号による画像書込み(露光)が行われ、Mの現像
器13による非接触の反転現像によって前記のイエロー
(Y)のトナー像の上にマゼンタ(M)のトナー像が重
ね合わせて形成される。
【0051】同様のプロセスにより、シアン(C)のス
コロトロン帯電器11、Cの露光ユニット12及びCの
現像器13によって、さらに第3の色信号に対応するシ
アン(C)のトナー像が重ね合わせて形成され、さらに
その上に黒色(K)のスコロトロン帯電器11、Kの露
光ユニット12及びKの現像器13によって第4の色信
号に対応する黒色(K)のトナー像が順次重ね合わせて
形成され、感光体ドラム10の一回転以内にその周面上
にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び
黒(K)の4色の重ね合わせカラートナー像が形成され
る(図4(A))。
【0052】これらY、M、C及びKの露光ユニット1
2による感光体ドラム10の感光層に対する画像書込み
(露光)は感光体ドラム10の内部より前述した透明の
基体を通して行われる。従って第2,第3及び第4の色
信号に対応する画像の書込みは何れも先に形成されたト
ナー像の影響を全く受けることなく行われ、第1の色信
号に対応する画像と同等の静電潜像を形成することが可
能となる。
【0053】上記の画像形成プロセスによって感光体ド
ラム10上への表面画像形成にともなって記録紙Pが給
紙カセット15より、送り出しローラ15aにより送り
出され、タイミングローラ15bへ搬送され、タイミン
グローラ15bの駆動によって、感光体ドラム10上に
形成される表面画像のカラートナー像と同期がとられて
転写域14bへ給送される。この際、給送される記録紙
Pは、記録紙Pの表面側に設けられた紙帯電器150に
よりトナーと同極性に帯電され、中間転写ベルト14a
に吸着されて転写域14bへ搬送される。トナーと同極
性に紙帯電を行うことにより、感光体ドラム10上のト
ナー像と引き合うことを防止して、トナー像の乱れを防
止している。
【0054】転写域14bではトナーと反対極性(本実
施形態においてはプラス極性)の電圧が印加される1次
転写器14cにより感光体ドラム10上の表面画像が一
括して記録紙Pの表面に転写される。このとき、中間転
写ベルト14a上にはトナー像は存在しない。この際、
良好な転写がなされるように、転写域14bと対向して
感光体ドラム10の内部に設けられた、例えば発光ダイ
オードを用いた転写同時露光器12dによる一様露光が
なされるようにしてもよい。また、1次転写器14cに
より荷電された中間転写ベルト14aの電荷は除電器1
4mにより除電される(図4(B))。
【0055】表面にカラートナー像が転写された記録紙
Pは、中間転写ベルト14aの曲率部KTの曲率と、中
間転写ベルト14aの端部に設けられた紙分離AC除電
器14hによる除電作用と、中間転写ベルト14aと所
定の間隔を空けて搬送部160に設けられる分離爪21
0とにより、中間転写ベルト14aから分離され、搬送
部160に設けられた拍車162を経て後に説明する第
1定着ローラ及び第2定着ローラを有する定着装置17
へと搬送され、第1定着ローラ17aと第2定着ローラ
17bとの間のニップ部Tで熱と圧力とを加えるられる
ことにより記録紙P上のトナー像が定着される。表面画
像記録がなされた記録紙Pは表裏を反転されて送られ、
排紙ローラ18により装置外部のトレイへ排出される。
【0056】転写後の感光体ドラム10の周面上に残っ
たトナーは、感光体ドラムAC除電器16により除電を
受けたのち、クリーニング装置19によりクリーニング
され、帯電前の一様露光器12eにより先の画像形成に
おける感光体ドラム10の履歴が解消されて、次の画像
形成サイクルにはいる。
【0057】上記の両面又は表面(片面の画像形成がな
される)画像形成装置に用いられる定着手段である定着
装置17に設けられる2本のロール状の定着部材である
第1定着ローラ17aと第2定着ローラ17bの構造
は、図5又は図7に示すように、記録紙P上の上側(表
面側)のトナー像を定着するための第1定着ローラ17
aと下側(裏面側)のトナー像を定着するための第2定
着ローラ17bとはそれぞれ内部中心に例えばハロゲン
ランプ等からなる第1ヒータHL1、第2ヒータHL2
を設けた略同一構造の回転体である。
【0058】第1定着ローラ17aと第2定着ローラ1
7bの当接部では数mmのニップ部Tが形成されること
が定着を行う上では必要で、ニップ部Tを形成するには
何れか一方のローラにシリコンゴム等の弾性体から成る
弾性体層を他方に対し硬くしハードローラとすることが
必要である。ハードローラに比べソフトローラは熱伝導
率が低くなり、ソフトローラとした定着ローラは記録紙
Pが通過する際記録紙Pに熱を奪われて低下したローラ
表面温度は復帰するのに多くの時間を必要とすることと
なる。従ってプリント速度が速い表面のみの片面画像形
成を担当する第1定着ローラ17aを第2定着ローラ1
7bに較べて熱伝導率の大きいハードローラとし、第2
定着ローラ17bの弾性体層は硬度が低くあるいは厚さ
を厚くしたソフトローラとする。
【0059】第1定着ローラ17aは、例えばアルミニ
ューム材を用いた円筒状の金属パイプ171aと、該金
属パイプ171aの外周面に厚さ0.5〜5mm(本実
施形態においては2mm)のゴム硬度アスカーC80°
度程度のシリコンゴム等にカーボンその他の導電材料を
混合した導電性の弾性体から成る弾性体層172aを設
け、さらにその外周面に、例えば厚さ0.02〜0.2
5mmで体積抵抗率が、前述した中間転写ベルト14a
の体積抵抗率(108〜1012Ω・cm)や記録紙Pの
体積抵抗率(中間転写ベルト14aと略同じ108〜1
12Ω・cm)より高い1014Ω・cm以上のPFA
(パーフルオロアルキルビニルエーテル)やPTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂やシリ
コン樹脂の耐熱性と高離型性とを有する樹脂でコーティ
ングした高抵抗層173aを形成したハードローラであ
る。
【0060】第2定着ローラ17bは、例えばアルミニ
ューム材を用いた円筒状の金属パイプ171bと、該金
属パイプ171bの外周に厚さ2〜8mm(本実施形態
においては5mm)のゴム硬度アスカーC55度程度の
シリコンゴム等にカーボンその他の導電材料を混合した
導電性の弾性体から成る弾性体層172bを設け、さら
にその外周面に例えば厚さ0.02〜0.20mmで体
積抵抗率が1014Ω・cm以上のPFAやPTFE等の
フッ素樹脂やシリコン樹脂の耐熱性と高離型性を有する
樹脂でコーティングした高抵抗層173bを形成したソ
フトローラである。
【0061】定着装置17の定着部材に記録紙Pや中間
転写ベルト14aより高い体積抵抗率を有する高抵抗層
173a,173bを設けることにより、定着部材の抵
抗が低かったり、定着部材が接地したりしている場合に
生じる、定着部材を通しての記録紙Pや中間転写ベルト
14aからの電荷のリークが防止され、定着装置17の
近くに配置される2次転写器14gによる裏面トナー像
の転写不良を防止する。
【0062】第1及び第2の定着ローラ17a,17b
のそれぞれに当接し或いは極く近接した位置にサーミス
タ等からなる温度検知手段である第1温度センサS1、
第2温度センサS2が設けられていて、ローラの表面温
度が検知され、この検知信号に基づいて第1ヒータHL
1,第2ヒータHL2の通電制御が行われ、所定の温度
範囲内に保持される。
【0063】第1定着ローラ17aと第2定着ローラ1
7bとの間は不図示のバネなどの付勢部材によって線圧
0.8〜1.8kg/cmで圧接されるようになってい
て、この時のニップ部Tの長さは線圧やローラの硬度に
よって異なるがほぼ5〜10mmとなっている。第1定
着ローラ17aと第2定着ローラ17bとはニップ部T
においてスリップが生じないよう同一の駆動源によって
駆動され、同じ線速(本実施例では160mm/se
c)で回転し、ニップ部Tにおいて両面定着又は片面定
着が行われる。
【0064】ニップ部Tは硬度の低い第2定着ローラ1
7b側に突出した円弧状の断面形状となっているので、
ニップ部Tへと搬入される記録紙Pは上方へ膨らんだ形
のループを形成し、拍車162から離間して定着装置1
7へと搬入される記録紙Pの両面画像は汚れることがな
い。
【0065】図5は両面画像形成時の電荷の状態を示し
たもので、記録紙Pが感光体ドラム10上に形成される
表面画像のカラートナー像(本実施の形態においてはマ
イナス極性)と、中間転写ベルト14a上に担持されて
いる裏面画像のカラートナー像(本実施の形態において
はマイナス極性)との同期がとられて転写域14bへ給
送され、転写域14bにおいてトナーと反対極性(本実
施の形態においてはプラス極性)の直流電圧が印加され
る1次転写器14cによって感光体ドラム10の表面画
像が一括して記録紙Pの表面に転写される。この際中間
転写ベルト14a(体積抵抗率108〜1012Ω・c
m)を挟んで記録紙P上の表面トナー像が転写されるた
め、記録紙P上の表面トナー像は極性変換されずマイナ
ス極性のままに保たれる。また、交流電圧が印加される
除電器14mにより1次転写器14cによりプラス極性
に荷電された中間転写ベルト14aの電荷が除電された
のち、さらに中間転写ベルト14a上の裏面トナー像を
トナーと反対極性(本実施の形態においてはプラス極
性)の直流電圧が印加される2次転写器14gにより記
録紙Pの裏面に転写するが、2次転写器14gを通過後
の、図5の点線円(a)位置での表裏のトナー像と記録
紙Pとの荷電状態は、図6に示すように、記録紙P上の
裏面トナー像は極性変換されずマイナス極性のままに保
たれるが、記録紙P上のマイナス極性の表面トナー像
は、2次転写器14gによるプラス極性の放電により極
性変換されてプラス極性とされる。また、2次転写器1
4gによるプラス極性の放電により記録紙Pの表面側も
プラス荷電され、記録紙Pの体積抵抗率は低いのでプラ
ス電荷が記録紙Pの内部の中心部あるいは裏側(裏面
側)にも回っている。このとき記録紙Pの電位は中間転
写ベルト14aを挟んで2次転写対向ローラ14j上で
プラス極性で1〜2kVまで荷電される。
【0066】両面にカラートナー像が形成された記録紙
Pは、中間転写ベルト14aの曲率部Tの曲率と、中間
転写ベルト14aの端部に設けられ、2次転写器14g
に印加される直流電圧と同極性(図6にて前述したよう
に本実施の形態においてはプラス極性)の直流電圧プラ
ス500Vを重畳した交流電圧Vp-p10kV,1kH
zが印加される転写材分離手段としての紙分離AC除電
器14hによる除電作用と、分離爪210とにより、中
間転写ベルト14aから分離され、拍車部材である拍車
162を通して定着装置17へと搬送され、そののちニ
ップ部Tで熱と圧力とを加えられることにより記録紙P
上のトナー像が定着されるが、紙分離AC除電器14h
の除電作用により、前述した2次転写器14gによる2
次転写対向ローラ14j上でプラス極性の1〜2kVの
記録紙Pの電位は中間転写ベルト14aを挟んで駆動ロ
ーラ14d上でプラス極性で200〜700V程度まで
除電される。これによってトナーとローラとの間で電気
的反発力を高め、両面トナー像を一括して定着を行う両
面画像形成装置において、電気的な静電オフセットを完
全に解消するようにしている。また、記録紙Pは第1定
着ローラ17aと第2定着ローラ17bとの間のニップ
部Tで挟持され上に凹に曲げられるので、記録紙Pは定
着装置17の進入側で上方に膨らんだループが形成され
ることとなる。なお図7は片面画像形成時の電荷の状態
を示し、図8は記録紙上での電荷の状態を示している。
【0067】上記定着装置17を備えた両面画像形成装
置は、第1の画像形成モードとして転写材の両面にトナ
ー像を形成して一括して定着を行う両面コピーモード
と、第2の画像形成モードとして転写材の片面(表面)
のみにトナー像を形成して定着を行う片面(表面)コピ
ーモードとを有し、不図示のコピーモード設定ボタンに
よりモードを設定すると、そのモードに応じた画像形成
及び定着について優れた制御がされて、良好な画像記録
がなされる。不図示の本体操作盤には両面・片面コピー
モード選択手段が設けられていて、ユーザは両面コピー
モード又は片面コピーモードの選択を行う。この他に自
動選択を行う自動コピーモードを設け、不図示の原稿読
取装置で原稿の画像読み取りを行う際、原稿裏面につい
て画像の有無を検出し、裏面画像が検出された場合には
両面コピーモード、裏面画像が検出されない場合には片
面コピーモードを自動選択し、画像形成及び定着を行う
こともなされる。
【0068】本実施の形態の定着装置17にあっては、
装置の最大消費電力である定着装置の消費電力を低減
し、熱応答性の悪いソフトローラの第2定着ローラ17
bに対しては内部の第2ヒータHL2を消費電力の少な
い300Wのハロゲンランプとし、第2定着ローラ17
bの表面温度は内部加熱による一方、定着がなされる記
録紙Pの給紙間隔において接触回転する第1定着ローラ
17aからの熱伝導によって定着温度を保持するように
構成し、第1ヒータHL1には800Wのハロゲンラン
プを用いている。
【0069】連続コピー時の定着電力の大半は記録紙が
持ち去る熱量であることからも片面画像形成時の連続定
着を行う第1ヒータHL1には本実施形態においては8
00Wの電力を適当としている。
【0070】定着部材である第1及び第2定着ローラ1
7a,17bはハードローラであるかソフトローラであ
るかによってローラ表面温度が同一であっても定着され
た画像に画質差が生じる。図9(A)は前記の第1定着
ローラ17aの方が第2定着ローラ17bより高い表面
硬度を有する第1及び第2定着ローラ17a,17bの
ローラ表面温度と定着画像の光沢度との関係を示すグラ
フ、図9(B)は前記ローラ表面温度と定着画像の最大
濃度との関係を示すグラフである。
【0071】図9(A)、図9(B)に示すように、ロ
ーラ表面温度が高くなるに従い定着画像の光沢度、最大
濃度ともに高くなり、またローラ表面温度が同一であっ
ても、ソフトローラの場合はハードローラに比べ光沢
度、最大濃度ともに高くなるという性質がある。
【0072】前記両面画像形成において、裏面画像は転
写が2回繰り返されるためトナー付着量は表面画像のト
ナー付着量より5%〜15%低くなる。このため同一の
定着ローラを使用して同時定着を行うと、定着裏面画像
の光沢度と最大濃度は定着表面画像より低くなるという
問題点がある。
【0073】本実施の形態では第1定着ローラ17aは
ハードローラであり、第2定着ローラ17bはソフトロ
ーラであるので、図9に示す性質を利用して第1温度セ
ンサS1で検知される第1定着ローラ17aの表面温度
を第2温度センサS2で検知される第2定着ローラ17
bの表面温度より高めに温度制御することによって上記
の問題点を解決することができる。
【0074】すなわち、両面の画像形成モードである両
面コピーモードによって記録紙Pを定着する際には、第
1定着ローラ17aの表面温度を第2定着ローラ17b
の表面温度より若干高い温度に温度設定する。第1定着
ローラ17aの表面温度をT 1、第2定着ローラ17b
の表面温度をT2に温度設定して制御するとき、図9に
示す性質によって両者の表面温度差(T1−T2)を10
〜30℃とするのが好ましい。これにより、特に裏面画
像のトナー付着量を増大するなどの方法を行うことをし
なくても両面画像と裏面画像の光沢度差及び最大濃度差
を小さくし、光沢度の差は5以下、最大濃度差は0.1
以下とすることができる。なお視覚的には、画像の最大
濃度差は0.1、画像の光沢度差は5以下であれば許容
されることが判明している。
【0075】
【発明の効果】本発明によるときは、上記のように上の
第1定着ローラをハードローラ、下の第2定着ローラを
ソフトローラとしてニップ部を形成するようにしたの
で、定着装置に進入する前の転写材に上に凸のループを
形成することができ、トナー像を担持した転写材下面
(裏面)を搬送部材に接触しないようにすることができ
た。
【0076】また、トナー像を担持した転写材を定着す
る第1定着ローラ及び第2定着ローラの表面温度差を1
0〜30℃とすることにより、裏面トナー像のトナー付
着量を調整するという複雑な工程を必要とせず、表裏の
定着画像の光沢度の差は5以下、最大濃度差は0.1以
下とすることができ、両面画像形成時にも極めて良好な
画質を得ることの可能な画像形成装置が提供されること
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一例を示す断面構成図
である。
【図2】図1の像担持手段の側断面図である。
【図3】トナー像形成状態と転写材の供給を示す説明図
である。
【図4】表面(片面)画像のトナー像形成状態を示す説
明図である。
【図5】定着手段の構造と、両面画像形成時の帯電状態
を示す説明図である。
【図6】定着直前における両面にトナー像を保持した転
写材及びトナー像の荷電状態を示す説明図である。
【図7】定着手段の構造と、片面画像形成時の帯電状態
を示す説明図である。
【図8】定着直前における片面にトナー像を保持した転
写材及びトナー像の荷電状態を示す説明図である。
【図9】定着部材の表面温度と定着画像の光沢度及び最
大濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10 感光体ドラム(像担持手段) 11 スコロトロン帯電器 12 露光ユニット 13 現像器 14a 中間転写ベルト(中間画像担持手段) 14c 1次転写器(第1の転写手段) 14g 2次転写器(第2の転写手段) 14h 紙分離AC除電器 17 定着装置(定着手段) 17a 第1定着ローラ(第1の定着部材) 17b 第2定着ローラ(第2の定着部材) 171a,171b 金属パイプ 172a,172b 弾性体層 173a,173b 高抵抗層 HL1 第1ヒータ HL2 第2ヒータ S1 第1温度センサ(第1の温度検出手段) S2 第2温度センサ(第2の温度検出手段) P 記録紙(転写材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽根田 哲 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 Fターム(参考) 2H028 BA05 BB00 2H033 AA46 BA08 BA24 BA30 BB01 BB05 BB06 BB17 CA02 CA18 CA27

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転写材の両面にトナー像を転写後、表面
    画像に対向する第1定着ローラ及び裏面画像に対向する
    第2定着ローラにより一度で定着を行う画像形成装置に
    おいて、 前記第1定着ローラ表面は前記第2定着ローラ表面より
    硬いローラとするとともに、前記第1定着ローラ表面温
    度は前記第2定着ローラ表面温度より高い温度に制御し
    て、裏面画像の最大濃度を表面画像に対し略同一にする
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記裏面画像の光沢度を表面画像の光沢
    度より高く制御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. 【請求項3】 前記第1定着ローラ表面温度と前記第2
    定着ローラ表面温度との温度差は10℃〜30℃とする
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装
    置。
  4. 【請求項4】 前記第1定着ローラ表面のゴム硬度は3
    0°(JISA)以上とし、前記第2定着ローラ表面の
    ゴム硬度は10°〜40°(JISA)とすることを特
    徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像形成装
    置。
  5. 【請求項5】 前記表面画像と前記裏面画像の最大濃度
    差は0.1以下とすることを特徴とする請求項1〜4の
    何れか1項に記載の画像形成装置。
  6. 【請求項6】 前記表面画像と前記裏面画像の光沢度差
    は5以下とすることを特徴とする請求項1〜5の何れか
    1項に記載の画像形成装置。
  7. 【請求項7】 前記画像形成装置の像担持体上の表面ト
    ナー像形成時と、前記像担持体上の裏面トナー像形成時
    とのトナー付着量は同じとすることを特徴とする請求項
    1〜6の何れか1項に記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008089769A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Ricoh Co Ltd 画像形成装置及び画像形成システム

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