JP2003252509A - 両面印字画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カールがなく印字品位の高い印刷物を出力でき
る構成が簡易な両面印字画像形成装置を提供する。 【解決手段】用紙搬送経路中にスイッチバック手段を有
し第１面印字終了用紙を装置外に排出することなく反転
搬送を行うことによって両面印字が可能な画像形成装置
において、スイッチバック手段を構成する可逆回転可能
な搬送ローラ対２０を、定着手段４２と排紙手段の間に
配置し、かつ、その配置位置を、定着手段４２の直近で
搬送路中の用紙排出用搬送路とスイッチバック搬送路１
６の分岐位置Ｂの近傍に設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、用紙搬送経路中に
スイッチバック手段を設けて用紙を装置本体外に排出す
ることなく両面印字を可能とした両面印字画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置に用いられる記録用紙は印
字工程を通過することによって、用紙の表面にトナーが
付着し、印字工程の定着機構でそのトナーが定着機構の
熱で固着されて、ユーザに提供される。しかし、定着機
構を通過した用紙は初期（印字工程を通過する直前）に
比べ、通常は変形している場合が多く（カールと呼ばれ
る）、このようにカールした排紙用紙を積載した状態で
は、用紙の変形が大きく画像形成装置に配置される排紙
トレイに設定した枚数分の排出を行えなかったり、排出
用紙のスタッキング性に問題が生じたりすることがあ
る。

【０００３】さらに、近年開発が進んでいる両面印字画
像形成装置においては、装置のコンパクト性を追求する
ため用紙のスイッチバック搬送（表面印字の後用紙をス
イッチバックして裏面印字を行う手法、すなわち用紙を
装置外に排出せずに１回の搬送路通過で表裏の印字を行
う手法）が多く用いられている。この様な両面印字方法
で、上記のように定着機構を通過してカールした用紙が
スイッチバック搬送路を通り印字工程に搬送されると、
カールした用紙の先端部は印字工程中の感光体および定
着ローラ等からの剥離性が低下し、カールした用紙の後
端部は印字工程中の転写ローラにおいて剥離不良が発生
し、用紙の後端部に印字乱れが発生する。さらに、カー
ルした用紙を搬送すると前記スイッチバック搬送路にお
いては、用紙の変形により搬送ガイド板との接触が生
じ、搬送ＪＡＭが発生する虞がある。

【０００４】このような問題が発生する主な原因は、前
記定着機構が有する加熱ローラと加圧ローラの温度差に
よるところが大きい。すなわち、前記トナーを溶融し、
用紙に固着するために、加熱ローラは設定温度でコント
ロールされていて、前記加圧ローラに較べ高い温度とな
っている。このような定着機構を用紙が通過すると、加
熱ローラ側の用紙表面の水分蒸発量と加圧ローラ側用紙
表面の水分蒸発量に差異が生じ、１枚の用紙の表裏で熱
収縮が異なり加熱ローラ側に向けてカールが発生する。
また、その他の要因としては、用紙の吸湿状態、印字の
連続枚数、定着機構からスイッチバック機構部までの搬
送路形状等々があげられる。

【０００５】そのため、従来、定着機構からスイッチバ
ック機構部までの搬送路に、「デカーラ」と呼ばれるカ
ール矯正ローラを配置する手法が用いられていた。その
「デカーラ」とは、図示は省略するが、用紙搬送方向に
直交する様に配置される搬送ローラの上下対の何れか一
方（用紙のカール方向）のローラの形状を変化させ、上
下ローラの周速度を変化させることで搬送される用紙を
扱く（しごく）効果を発揮させようとするものである。
しかし、搬送される用紙のカールの状態は、上記の要因
によっても区々に変化するため、一定の「デカーラ」を
用いて全てのカールを一様に矯正することは不可能であ
った。

【０００６】また、特開平５−２１６３６１号報には、
一旦、排出工程に搬出された用紙を再度定着機構を通過
させることによって表裏両面を加熱することで、カール
を矯正するようにした手法が開示されている。しかし、
この手法では、定着機構の逆回転のみならず感光体を含
むプロセス全体の可逆回転機構が必要となるため、むし
ろ、プロセス部を逆回転させることによるディメリット
（感光体クリーニング部からの廃トナーのこぼれ、現像
部でのトナー、キャリアのこぼれ等々による機内飛散の
虞がある）の発生による弊害が懸念される。しかるに、
その対策については何ら言及されていなかった。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、カールがなく印字品位の高い印刷物を出力できる構
成が簡易な両面印字画像形成装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための手段を以下のように構成している。

【０００９】（１）用紙搬送経路中にスイッチバック手
段を有し第１面印字終了用紙を装置外に排出することな
く反転搬送を行うことによって両面印字が可能な画像形
成装置において、前記スイッチバック手段を構成する可
逆回転可能な搬送ローラ対を、定着手段と排紙手段の間
に配置し、かつ、その配置位置を、前記定着手段の直近
で搬送路中の用紙排出用搬送路とスイッチバック搬送路
の分岐位置近傍に設定したことを特徴とする。

【００１０】定着装置によってカールした用紙を前記ス
イッチバック手段の搬送ローラ対で矯正する時には、搬
送される用紙の表面温度が高いほど矯正効果が大とな
り、低温になるほどカールした用紙のコシが強くなるた
め矯正効果が減少する。

【００１１】従って、この構成のように、スイッチバッ
ク手段を構成する可逆回転可能な搬送ローラ対を、定着
手段の直近に設定すれば、定着工程で受けた熱量が用紙
に残存する間にカール矯正を行うことができ良好な矯正
効果が得られる。

【００１２】なお、表面印字が終了した用紙をカール矯
正することなくスイッチバック搬送路（副搬送路）に導
くと以下の問題が発生する。 ：スイッチバック搬送路中で用紙ＪＡＭ、斜行が発生
する。

【００１３】：反転された用紙先端が、次印字工程で
の感光体／転写ローラとの剥離性が低下し印字文字抜
け、ニジミが発生する。 ：反転された用紙後端が、次印字工程での感光体／転
写ローラと剥離する際、転写ローラ側に付着し用紙後端
への転写電圧印加時間が長くなり、未定着現像剤が用紙
上で移動し、用紙エッジの汚れ、印字の乱れが派生す
る。 本発明では、上記問題点を解決するために、上述のよう
に、定着手段直近で、且つ用紙搬送の分岐点近傍に、ス
イッチバック機構の搬送ローラ対を配置することで、カ
ールを矯正し、そのカールの状態を、図２に示すような
形状にすることで上記各問題の解決を図ることができ
る。さらに、分岐部に配置されていた用紙搬送ナビゲー
ト用の分岐爪が不要となり機構、制御面の簡略化も可能
となる。

【００１４】（２）前記搬送ローラ対は、対を成す各ロ
ーラの硬度が異なり、前記定着手段によって定着される
用紙上の現像剤と接触する側のローラの方が、他方のロ
ーラよりも硬度が低く設定されていることを特徴とす
る。

【００１５】通常、定着手段を通過した直後の用紙のカ
ールは、現像剤が固着した方が凹形状となる。従って、
この構成のように、搬送ローラに硬度差を設けることに
よって、搬送ローラ中のニップ圧力、並びにニップ幅で
カールが矯正され、平滑な用紙に戻る。また、両ローラ
のニップ部における形状より、反転搬送する用紙先端は
硬度の硬い方にナビゲートされ、前記分岐位置近傍でス
イッチバック搬送路にスムーズに進行することが可能と
なる。

【００１６】（３）前記搬送ローラ対の内の前記定着手
段によって定着される用紙上の現像剤と接触する側のロ
ーラの硬度はＪＩＳアスカー硬度２０〜４０に設定され
ていることを特徴とする。

【００１７】この構成においては、用紙上の現像剤と接
触する側のローラの硬度を比較的に低く設定しているこ
とで、そのローラと接触する面に与える摩擦力が少なく
なり、これにより、その面が凹状にカールするのが抑制
される。

【００１８】（４）前記搬送ローラ対の内の前記定着手
段によって定着される用紙上の現像剤と接触する側と反
対側のローラは、金属ローラであることを特徴とする。

【００１９】この構成においては、用紙上の現像剤と接
触する側と反対側のローラを金属ローラとしているた
め、その硬度が比較的に高い。従って、そのローラと接
触する面に与える摩擦力が大となり、これにより、その
面が凸状にカールするのが抑制される。

【００２０】（５）前記搬送ローラ対の内の前記定着手
段によって定着される用紙上の現像剤と接触する側と反
対側のローラは、その硬度がＪＩＳアスカー硬度６０〜
７０に設定されていることを特徴とする。

【００２１】この構成においては、用紙上の現像剤と接
触する側と反対側のローラの硬度を比較的に高く設定し
ていることで、そのローラと接触する面に与える摩擦力
が大となり、これにより、その面が凸状にカールするの
が抑制される。

【００２２】（６）前記定着手段の用紙搬送速度は、前
記スイッチバック手段の用紙搬送速度の９８〜９９％に
設定されていることを特徴とする。

【００２３】この構成においては、定着手段のローラの
周速度を、それより下流側に配設されるスイッチバック
手段のローラの周速度よりも若干低く設定することで、
定着手段とスイッチバック手段との間における用紙のタ
ルミをなくし、定着終了直後の用紙を変形させずに搬送
できるようにしている。

【００２４】また、通常、ローラ対に用紙を搬送する時
は、用紙先端がローラのニップ部に噛み込むまでにタイ
ミングズレが発生する。このような状態で近接した搬送
ローラ対を配置すると用紙の斜行、シワ等の発生が生じ
る。この構成においては、下流側のスイッチバック手段
の搬送速度を定着手段よりも若干速く設定することで、
上述のようなトラブルを解消している。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態にかか
る両面印字画像形成装置について図面を参照しつつ詳細
に説明する。

【００２６】（装置全体の動作説明）図１は、両面印字
可能な画像形成装置１の一例を示し、２は原稿自動送り
部で、原稿給紙トレー３１から給紙された原稿３を、原
稿読み取り部４へ自動送りして、原稿３の両面の画像情
報を読み取る。そして、この原稿自動送り部２で、原稿
３の表面（片面）だけを読み取る場合には、原稿給紙ト
レー３１から給紙した原稿３を、原稿搬送経路５を介し
て原稿読み取り部４で読み取らせた後、ローラ３３を介
して原稿排紙トレー３４に搬出する。

【００２７】また、原稿の両面を読み取る場合には、原
稿３の表面を原稿読み取り部４で読み取らせた後、原稿
３の裏面を、原稿読み取り部４で読み取らせるために、
ローラ３３を逆転させる。そして、原稿３の表裏を反転
する原稿搬送経路３５に、矢印で示すように搬送し、原
稿３の裏面を、再び原稿読み取り部４に送って読み取ら
せ、その後、ローラ３３を介して原稿排紙トレー３４に
搬出する。

【００２８】６は印字工程を示し、この印字工程６は、
表面に静電潜像を形成するドラム状の感光体８と、該感
光体８の静電潜像をトナーにより可視像に現像する現像
部９と、感光体８のトナーによる可視像を記録用紙７に
転写する転写部１０と、感光体表面の残留トナーを除去
するクリーニングユニット１１と、感光体８を所定の電
位に帯電させる帯電部１２と、記録用紙７に転写したト
ナー像を熱により定着させる一対の定着ローラ１３と、
を備え、原稿読み取り部４で読み取った原稿３の画像情
報を、破線で示すように、図外の画像処理ユニットを介
して、レーザー光として感光体８の表面に照射すること
で、感光体８の表面に静電潜像を形成し、これを記録用
紙搬送経路３０を搬送される記録用紙７に転写し、記録
用紙７上に画像を形成する。

【００２９】又、片面印字時の記録用紙７はカセット４
８もしくは手差しトレーに積載された記録用紙７は印字
信号がＯＮされると、各記録用紙搬送経路を通過し記録
用紙７の先端が第３のローラ手段１８まで搬送される
と、前記印字工程６の感光体８に形成された画像先端と
記録用紙７の先端が合致するタイミングまで第３のロー
ラ手段１８で一時停止する。

【００３０】その後、前記画像先端と記録用紙先端が合
致するタイミングにおいて第３の搬送ローラ手段１８が
回転し、記録用紙７は印字工程６に搬送され、感光体８
上のトナー像が転写機構１０によって記録用紙７に転写
される。更に記録用紙は印字工程６の定着手段４２に搬
送され記録用紙７上の未定着トナーは定着装置４２によ
って記録用紙７上に固着される。更に記録用紙７は、ス
イッチバック手段を構成する可逆回転可能な搬送ローラ
対２０および第１のローラ手段１４を介して排紙トレー
１５上に排紙され、印字された記録用紙７はユーザーに
提供される。

【００３１】他方、両面印字の際には、上記片面印字の
定着後、記録用紙７は、搬送ローラ対２０を通過して、
第１のローラ手段１４に記録用紙７の後端部が挟まれた
状態で搬送が停止し、上記原稿の裏面、もしくは次ペー
ジが読み込まれた後、印字工程が開始する直前に第１の
ローラ手段１４および搬送ローラ対２０は記録用紙排出
のための回転とは逆の方向に回転し、記録用紙７は両面
印字用搬送経路１６に導かれ、前記第３のローラ手段１
８まで搬送された後は、片面印字の時と同一タイミング
で記録用紙７の裏面に印字され、定着手段４２を通過し
た後に搬送ローラ対２０および第１のローラ手段１４を
介して排紙トレー１５上に排出される。

【００３２】（カール矯正のための構成）そして、本実
施形態では、特に、両面印字のためのスイッチバック手
段を、第１のローラ手段１４と搬送ローラ対２０とで構
成し、その搬送ローラ対２０でカールの矯正をおこなう
ようにしている。すなわち、この搬送ローラ対２０を、
定着手段４２と排紙手段（この場合、第１のローラ手段
１４が排紙手段をも兼ねる）の間に配置し、かつ、その
配置位置を、定着手段４２の直近で搬送路中の用紙排出
用搬送路と両面印字用搬送経路（スイッチバック搬送
路）１６の分岐位置（用紙反転分岐部）Ｂ近傍に設定
し、かつ、図２に示すように、定着手段４２によって定
着される用紙上の現像剤と接触する側のローラ２０１の
硬度を、他方のローラ２０２よりも低く設定している。

【００３３】このように、搬送ローラ対２０を、定着手
段４２の直近位置に配置することで、表面印字の終了し
た直後の用紙の温度が高い中に、カールの矯正を効果的
におこなうことができる。すなわち、定着手段４２で
は、加熱ローラの方が加圧ローラよりも温度が高い。従
って、加熱ローラに接する用紙の画像形成側からの水分
蒸発量が大となるため、画像定着後の用紙は、表面側
（画像形成面側）の収縮量が大となり、表面側に凹状に
カールしている。これに対して、上述のように、用紙の
表面側に接する一方のローラ２０１の硬度を、他方のロ
ーラ２０２の硬度よりも高く設定しているので、用紙が
搬送ローラ対２０を通過すると、硬度の高い方のローラ
２０１と接触している表面側がより大きく引き延ばされ
るため、硬度の低い方のローラ２０２に向けて（表面側
が凸状となるように）カールし、結果として、上述の定
着手段４２によるカールが打ち消されることとなる。

【００３４】具体的には、一方のローラ２０１の硬度
を、ＪＩＳアスカー硬度６０〜７０程度に設定し、他方
のローラ２０２の硬度をＪＩＳアスカー硬度２０〜４０
程度に設定するのが好ましい。また、一方のローラ２０
１を金属材等の硬度の高い材料で形成し、他方のローラ
２０２を樹脂材等の硬度の低い材料で形成してもよい。

【００３５】このように、搬送ローラ対２０に硬度差を
設けることによって、搬送ローラ中のニップ圧力、並び
にニップ幅で定着後の用紙のカールが能率よく矯正され
平滑な用紙に戻る。また、両ローラ２０１，２０２のニ
ップ部における形状より、反転搬送する用紙先端は硬度
の硬い方にナビゲートされるため、分岐位置Ｂからスイ
ッチバック搬送路１６にスムーズに進行することが可能
となる。そのため、本発明の実施形態では、その分岐位
置Ｂに従来設けていた分岐爪が不要となる（図１，２参
照）。

【００３６】さらに、本実施形態では、定着手段４２の
用紙搬送速度を、スイッチバック手段を構成する搬送ロ
ーラ対２０の用紙搬送速度の９８〜９９％に設定してい
る。このように、定着手段４２のローラの周速度を、そ
れより下流側に配設される搬送ローラ対２０の周速度よ
りも若干低く設定することで、定着手段４２と搬送ロー
ラ対２０との間における用紙のタルミをなくし、定着終
了直後の用紙を変形させずに搬送できるようにしてい
る。

【００３７】また、通常、ローラ対２０に用紙を搬送す
る時は、用紙先端がローラのニップ部に噛み込むまでに
タイミングズレが発生する。このような状態で近接した
搬送ローラ対２０を配置すると用紙の斜行、シワ等の発
生が生じる。この構成においては、下流側の搬送ローラ
対２０の搬送速度を定着手段４２よりも若干速く設定す
ることで、カールの矯正効果と併せて、上述のようなト
ラブルをより効果的に解消している。

【００３８】このようなカールの矯正状況を従来と比較
して段階的に説明すると、図３（ａ）〜（ｋ）のように
なる。すなわち、本発明では、搬送ローラ対２０を通過
中にカールが矯正され（ｅ）、平滑な状態でスイッチバ
ック搬送路１６中を搬送される（ｆ）が、従来では、カ
ールしたままの状態でスイッチバック搬送路１６中を搬
送されることとなる。

【００３９】従って、従来では、スイッチバック搬送路
中で用紙ＪＡＭ、斜行が発生しやすく、裏面印字の際に
は、特に、カールした用紙先端や後端で転写不良（文字
抜け、ニジミ）が発生しやすく、また、用紙エッジの汚
れ、印字の乱れも発生していたが、本発明では、このよ
うなトラブルの発生を回避することができる（ｇ）
（ｈ）。

【００４０】さらに、用紙が排出された段階では、従来
は、カールしたままであるため平滑な印字物を提供でき
なくなったり、用紙のスタック性に問題が生じ、所定の
枚数を排出できなくなったりすることがあったが、本発
明では、平滑な状態で用紙が排出されるため、印字品位
も向上し、このようなトラブルの発生を懸念するには及
ばなくなった（ｋ）。

【００４１】以上のように、本発明では、定着手段の直
近位置で、かつ、用紙搬送路の分岐位置の近傍でスイッ
チバック手段として硬度差を有する搬送ローラ対を配設
することで、用紙の温度が高い間にカールを効果的に矯
正し、かつ、用紙搬送ナビゲート用の分岐爪を不要とし
て構成の簡素化を図ると共に、爪操作が不要となるた
め、両面印字時における制御面での簡略化も可能となっ
た。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明
は、以下の効果を奏する。

【００４３】（１）スイッチバック手段を構成する可逆
回転可能な搬送ローラ対を、定着手段の直近に設定する
ので、定着工程で受けた熱量が用紙に残存する間にカー
ル矯正を行うことができ良好な矯正効果が得られる。さ
らに、分岐部に配置されていた用紙搬送ナビゲート用の
分岐爪が不要となり機構、制御面の簡略化も可能とな
る。

【００４４】（２）搬送ローラに硬度差を設けることに
よって、搬送ローラ中のニップ圧力、並びにニップ幅で
定着工程で発生したカールが矯正され、平滑な用紙に戻
る。また、両ローラのニップ部における形状より、反転
搬送する用紙先端は硬度の硬い方にナビゲートされ、前
記分岐位置近傍でスイッチバック搬送路にスムーズに進
行することが可能となる（分岐爪が不要となる）。

【００４５】（３）定着手段によって定着される用紙上
の現像剤と接触する側のローラの硬度をＪＩＳアスカー
硬度２０〜４０に設定するので、そのローラと接触する
面に与える摩擦力が少なくなり、これにより、その面が
凹状にカールするのが抑制される。

【００４６】（４）搬送ローラ対の中の前記定着手段に
よって定着される用紙上の現像剤と接触する側と反対側
のローラを金属ローラとしたので、そのローラと接触す
る面に与える摩擦力が大となり、これにより、その面が
凸状にカールするのが抑制される。

【００４７】（５）定着手段によって定着される用紙上
の現像剤と接触する側と反対側のローラの硬度をＪＩＳ
アスカー硬度６０〜７０に設定しているので、そのロー
ラと接触する面に与える摩擦力が大となり、これによ
り、その面が凸状にカールするのが抑制される。

【００４８】（６）定着手段のローラの周速度を、それ
より下流側に配設されるスイッチバック手段のローラの
周速度よりも若干低く設定するので、定着手段とスイッ
チバック手段との間における用紙のタルミをなくし、定
着終了直後の用紙を変形させずに搬送することができ、
用紙の斜行、シワ等の発生を防止して、印字品位のより
一層の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成
説明図である。

【図２】同要部構成図である。

【図３】同カール矯正過程を従来と比較して段階的に解
説した説明図である。

【符号の説明】

１６−スイッチバック搬送路 ２０−搬送ローラ対 ４２−定着手段 ２０１，２０２−ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩倉 良恵 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 ED19 ED25 EE03 EF09 FA13 2H028 BA06 BA09 2H033 AA15 AA46 BA02 BA10 CA36 3F053 BA05 BA12 LA03 LB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 用紙搬送経路中にスイッチバック手段を
   有し第１面印字終了用紙を装置外に排出することなく反
   転搬送を行うことによって両面印字が可能な画像形成装
   置において、 前記スイッチバック手段を構成する可逆回転可能な搬送
   ローラ対を、定着手段と排紙手段の間に配置し、 かつ、その配置位置を、前記定着手段の直近で搬送路中
   の用紙排出用搬送路とスイッチバック搬送路の分岐位置
   近傍に設定したことを特徴とする両面印字画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記搬送ローラ対は、対を成す各ローラ
   の硬度が異なり、前記定着手段によって定着される用紙
   上の現像剤と接触する側のローラの方が、他方のローラ
   よりも硬度が低く設定されていることを特徴とする請求
   項１に記載の両面印字画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記搬送ローラ対の内の前記定着手段に
   よって定着される用紙上の現像剤と接触する側のローラ
   の硬度は、ＪＩＳアスカー硬度２０〜４０に設定されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の両面印字画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 前記搬送ローラ対の内の前記定着手段に
   よって定着される用紙上の現像剤と接触する側と反対側
   のローラは、金属ローラであることを特徴とする請求項
   １に記載の両面印字画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記搬送ローラ対の内の前記定着手段に
   よって定着される用紙上の現像剤と接触する側と反対側
   のローラは、その硬度がＪＩＳアスカー硬度６０〜７０
   に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の両
   面印字画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記定着手段の用紙搬送速度は、前記ス
   イッチバック手段の用紙搬送速度の９８〜９９％に設定
   されていることを特徴とする請求項１に記載の両面印字
   画像形成装置。