JP2004109669A

JP2004109669A - 画像形成装置および画像形成システム

Info

Publication number: JP2004109669A
Application number: JP2002273811A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kikuchi; 菊地　俊幸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】記録媒体の搬送手段を不用とし、しかも、未定着の画像の乱れを防止でき、１回の定着で記録媒体の両面に高品質の画像形成を可能とする。
【解決手段】記録媒体Ｐの一側の面には感光体１から、他側の面には感光体１から中間転写ベルト１０に転写された画像を再度転写して記録媒体Ｐの両面に画像を形成する画像形成装置において、記録媒体Ｐを中間転写ベルト１０から定着（加熱）装置３０に直接受け渡すとともに、定着装置３０の記録媒体Ｐの搬送速度を中間転写ベルト１０の搬送速度以下の速度に設定し、また、受け渡す部位の中間転写ベルト１０と定着装置３０との距離を６０ｍｍ以下に設定する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体の両面に画像を形成する画像形成装置及びこの画像形成装置を使用した画像形成システムに係り、特に、両面画像形成時の画像定着に特徴のある画像形成装置及び画像形成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、一度定着装置を通過させた用紙を反転させ、再度用紙の別の面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。この方式は、用紙の搬送方向を切り換えや、一度定着された用紙の加熱によるカールなどのため、搬送時の信頼性に問題があった。
【０００３】
そこで、例えば特開平１―２０９４７０号公報には、記録媒体（用紙）Ｐの両面にトナー像を形成した後、定着を１回で済ませてしまうという発明が開示されている。この発明は、感光体上に形成した第１画像を第１の転写手段で転写ベルトに転写し、次に感光体上に形成した第２画像を第１の転写手段で転写紙の一面に転写した後、転写ベルト上の第１画像を第２の転写手段で転写紙の他面に転写することによって転写紙の両面に画像を転写し、定着するようにしている。
【０００４】
また、特開平１０−１４２８６９号公報には、用紙の両面にトナー像を転写した後、定着装置に用紙を搬送するが、その搬送路に拍車を設置し、未定着の画像の乱れを防止するようにした発明が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１―２０９４７０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−１４２８６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平１０−１４２８６９号公報開示の発明では、未定着のトナーを保持した用紙を定着装置まで搬送する拍車が、経時的にトナーで汚れ、画像にそのトナーが移り、画像品質を劣化させる恐れがある。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、前記拍車のような搬送手段を不用とし、しかも、未定着の画像の乱れを防止することができ、１回の定着で記録媒体の両面に高品質の画像形成が可能な画像形成装置及び画像形成システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、記録媒体の一側の面には第１の像担持体から、他側の面には第１の像担持体から第２の像担持体に転写された画像を再度転写して記録媒体の両面に画像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体を前記第２の像担持体から定着手段に直接受け渡すとともに、前記定着手段の記録媒体の搬送速度を前記第２の像担持体の搬送速度以下の速度に設定したことを特徴とする。
【００１０】
このように構成すると、第２像担持体と定着（加熱）手段間に他の搬送手段がないので、加熱手段の転写紙搬送速度が速いと像担持体から転写紙を引っ張り、転写が正常に行われず異常画像が発生するが前記定着手段の記録媒体の搬送速度を前記第２の像担持体の搬送速度以下の速度に設定し手いるので、以上画像が発生することなく品質の良い画像を得ることができる。
【００１１】
第２の手段は、第１の手段において、前記第２の像担持体の搬送速度以下の速度に設定された定着手段の搬送速度が、第２の像担持体の搬送速度の９０〜１００％の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
このように加熱手段の搬送速度（Ｖ１）、記録媒体の搬送速度（Ｖ２）、両者の速度差を（ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１）とすると、ΔＶは０〜１０（％）に設定されることになる。加熱側が遅すぎると第２の像担持体と定着手段間に転写紙のたるみができ、正常な転写が行われず異常画像が発生するが、前記速度差に設定することにより、たるみが発生することがなく、品質の良い画像を得ることができる。
【００１３】
第３の手段は、第１の手段において、前記第２の像担持体は耐熱性を有するベルト状部材からなることを特徴とする。
【００１４】
このように構成すると、第２の像担持体が耐熱性を備えているので、第２の像担持体を定着（加熱）手段に近づけることが可能となり、定着装置との間に搬送手段を設けなくとも第２の像担持体から定着手段側へ搬送することができ、これにより、画像汚れがなくなる。
【００１５】
第４の手段は、第１または第３の手段において、前記第２の像担持体をポリイミドから形成したことを特徴とする。
【００１６】
このように第２の像担持体にポリイミドを用いると、ポリイミドは耐熱性を有するので、第３の手段と同様の作用を奏する。
【００１７】
第５の手段は、第１または第３の手段において、前記第２の像担持体を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする。
【００１８】
第６の手段は、第５の手段において、前記冷却手段はヒートパイプであることを特徴とする。
【００１９】
加熱手段に近づけることによって蓄熱した第２の像担持体をヒートパイプで冷却することによって感光体体に熱を伝えることがない。
【００２０】
この第５及び第６の手段のように冷却手段を設けると、定着（加熱）手段に近づけることによって蓄熱した第２の像担持体を冷却するので感光体に熱を伝えることがなく、画質の劣化を招くこともない。
【００２１】
第７の手段は、第１の手段において、前記第２の像担持体上の残留トナーを溶融中にクリーニングするクリーニング手段を設けたことを特徴とする。
【００２２】
このようにクリーニング手段を設けると、定着（加熱）手段によって溶融した残留トナーがクリーニングされるので、次の作像に備えることができる。
【００２３】
第８の手段は、第７の手段において、前記クリーニング手段は前記第２の像担持体の表面粗さより粗いローラを備え、当該ローラを前記第２の像担持体に当接させることを特徴とする。
【００２４】
第９の手段は、第８の手段において、前記第２の像担持体の表面粗さを３．５μ以下であり、前記ローラの表面粗さを３．５μ以上にしたことを特徴とする。
【００２５】
この第８及び第９の手段のように表面粗度を設定すると、ローラを第２の像担持体に押し付けたときに、定着（加熱）手段によって加熱され、溶融した残留トナーがローラと第２の像担持体の表面状態の違いでローラに付着する。これにより、第２の像担持体表面のクリーニングが可能になる。
【００２６】
第１０の手段は、第７または第８の手段において、前記クリーニング手段は第２の像担持体に対して接離させる手段を備え、記録媒体へ転写していない画像が第２の像担持体に存在する時、前記クリーニング手段は前記第２の像担持体から離れていることを特徴とする。
【００２７】
このようにクリーニングが必要な時のみクリーニング装置を作動させるので、余計な負荷がかからず第２の像担持体の劣化が防止できる。
【００２８】
第１１の手段は、第１の手段において、前記第１の像担持体は電子写真感光体であり、前記第２の像担持体は表面抵抗が（Ω／□）が１０５〜１０１２Ωの範囲にある材料からなるベルトであることを特徴とする。
【００２９】
このようにベルトに抵抗を持たせることによりトナー像の保持が可能になり、中間転写体として機能することができる。
【００３０】
第１２の手段は、第１の手段において、前記第２の像担持体にトナー離型層が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
このように前記第２の像担持体にトナー離型層を形成することにより、トナーが離れ易くなり、クリーニング性が向上する。
【００３２】
第１３の手段は、第１２の手段において、前記トナー離型層はテフロン（登録商標）層からなることを特徴とする。
【００３３】
このようにトナー離型層にテフロン（登録商標）（登録商標）をコーティングすることによりトナーが離れ易くなり、クリーニング性が向上する。
【００３４】
第１４の手段は、第１の手段において、前記第２の像担持体と前記定着手段との距離を６０ｍｍ以下に設定したことを特徴とする。
【００３５】
このように定着（加熱）手段と第２の像担持体との間隔を６０ｍｍ程度まで近づけることによって搬送手段を必要としないで用紙を加熱手段まで搬送できる。そのため画像形成装置本体がコンパクトにできる。
【００３６】
第１５の手段は、前記画像形成装置の記録媒体の搬送経路は縦方向に設置されていることを特徴とする。
【００３７】
このように構成すると、定着の熱が上方に逃がせるのでベルトへの熱の伝わりが少ない。また、用紙のコシで定着手段側への進入が安定する。
【００３８】
第１６の手段は、第１ないし１５のいずれかの手段に係る画像形成装置と、前記画像形成装置と通信手段を介して接続された情報処理装置とからなり、前記情報処理装置から前記画像形成装置に対して作像データの送信を含む作像制御が実行されることを特徴とする。
【００３９】
このように構成すると、画像形成装置から離れたところからでもホストコンピュータなどの情報処理装置から作像条件が設定できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４１】
〈全体構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。同図において、ドラム状の第１の像担持体（以下、感光体と称す）１は回転可能に支持され、図示矢印方向に回転する。感光体１の外周部には、クリーニング装置２、帯電装置３、及び現像装置５等が配備されている。帯電装置３と現像装置５の間には、露光装置４より発せられるレーザ光４ａが照射される光書き込み部が設けられている。
前記感光体１の一部は、第２の像担持体（以下、中間転写ベルトと称す）１０に接している。中間転写ベルト１０は回転ローラ１１，１２，１３によって移動可能に支持、張架されている。中間転写ベルト１０の裏側（ループの内側）の感光体１の近傍には、第１の転写装置２０が配置され、さらに裏当てローラ１４，１５、冷却装置１６などが配置されている。中間転写ベルト１０は耐熱性の、例えばポリイミド製ベルトからなり、かつ、トナーを転写することができるだけの電気的抵抗を備えている。また、中間転写ベルト１０の外周部には、第２の転写装置２１、中間転写ベルト用クリーニング装置２５が設けられている。
【００４２】
加熱装置３０はヒータ等の熱源を内蔵したローラ等を使用したもので、中間転写体ベルト１０に接近して配置されている。記録媒体（用紙）Ｐが搬送されて定着の工程で、熱源に通電が行われる。このように中間転写ベルト１０と加熱装置３０に接近させると、例えば従来例のように拍車等の他の搬送手段を用いないで未定着像を加熱装置３０側に搬送できるため、画像乱れのない良好な画像品質が得られる。
【００４３】
本実施形態では中間転写ベルト１０に耐熱ベルトを使用することにより、加熱装置３０近傍まで中間転写ベルト１０を配しても、問題が生じることはない。
【００４４】
実験で確認した結果、Ａ４サイズの用紙を搬送する際、加熱装置３０内の定着ローラ１８の外周と中間転写ベルト１０の搬送ローラ径の外周との距離が６０ｍｍまで離しても搬送性能が確認できた。そこで、本実施形態では、小サイズの用紙の搬送性を考慮し、図２に示すように前記距離を３０ｍｍに設定した。また、定着ローラ１８の紙搬送速度を第２の像担持体１０の紙搬送速度よりも５％減とした。その結果　異常画像のない良好な画像を得られている。
【００４５】
図２に示すようにこの実施形態では、定着装置３０の定着ローラ１８，１９の直径はφ３０ｍｍで、中間転写ベルト１０を駆動するローラ１１の直径はφ２０ｍｍに設定されている。このような状態で、中間転写ベルト１０に静電的に付着した記録媒体（用紙）Ｐはローラ１１の曲率に追従できずに記録媒体（用紙）Ｐの先端部が中間転写ベルト１０から剥離し、定着ローラ１８，１９のニップに導かれ、銜え込まれる。このようなことから定着ローラ１８，１９に前記ローラ１１すなわち中間転写ベルト１０が近接している方が搬送性は良いが、定着ローラ１８，１９からの熱の影響がある。そこで、搬送性と熱環境を考慮して前記間隔に設定している。なお、図２では、記録媒体（用紙）Ｐは水平方向に搬送されるように見えるが、図１に示すように中間転写ベルト１０から定着装置３０への搬送経路は垂直方向に形成され、重力による用紙への影響が最小限に抑えられ、定着の熱も上方に逃がせるのでベルトへの熱の伝わりも少なくなる。
【００４６】
クリーニング装置２５は、第２の像担持体１０が加熱手段３０に接近しているため、残留トナーは溶融した状態になる。そこで、本実施形態では、ローラクリーニング方式を採用した。ローラクリーニング方式のクリーニング装置２５では、内部にローラ２５ａ、ブレード２５ｂ、トナー搬送手段２５ｃ等を備えている。ローラ２５Ａは中間転写ベルト１０に対し接離できる構成になっている。また、本実施形態ではローラ２５ａは表面粗さ５μの金属ローラを使用している。中間転写ベルト１０の表面粗さは３．４μである。さらに、感光体１、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５などをユニット化し、プロセスカートリッジとして、寿命到来時に交換できるように構成することができる。
【００４７】
装置本体の下部の筐体には、第１の給紙装置ＰＳが設けられている。第１の給紙装置ＰＳは給紙カセット２６及び給紙ローラ２７を含み、当該給紙カセット２６は紙面に対し直角で、手前側に引き出せるように配されている。また、給紙ローラ２７が回転することにより、給紙カセット２６に収納された記録媒体Ｐは、最上のものから１枚ずつ送り出され、レジストローラ２８に至る。
【００４８】
記録済みの記録媒体は、加熱装置３０の搬送方向下流側に設けられたローラ３２ａ、ガイド３１ａ、３１ｂ、ローラ３２ｂを経て、排紙スタック部４０に載置される。
【００４９】
装置本体内部には、電装・制御装置Ｅ１、Ｅ２が収納されている。ファンＦ１は機内の温度過昇防止のために稼働する。
【００５０】
〈動作〉
《記録媒体（用紙）Ｐの両面に画像を得る場合》
露光装置４のレーザ光源（不図示）からの光は、帯電装置３で一様に帯電された感光体１上に至り、書き込み情報に対応した潜像を形成する。感光体１上の潜像は現像装置５で現像され、トナーによる顕像が感光体１の表面に形成・保持される。感光体１上のトナー像は、中間転写ベルト１０の裏側にある第１の転写装置２０により、感光体１と同期して移動する中間転写ベルト１０表面に転写される。
【００５１】
感光体１表面は、クリーニング装置２で残存するトナーがクリーニング装置２でクリーニングされ、次の作像サイクルに備える。中間転写ベルト１０上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１０と共に矢印の方向に移動する。このトナー像が乱されないよう第２の転写装置２１、クリーニング装置２５は非作動状態（電気入力断或いは離間）を保持するように制御される。
【００５２】
中間転写ベルト１０が所定のところまで移動すると、記録媒体（用紙）Ｐの別の面に作成されるべきトナー画像が感光体１上に前述したような工程で形成され始め、給紙装置から給紙が開始される。給紙カセット２６内の最上部に在る記録媒体（用紙）Ｐは、給紙ローラ２７が矢印方向に回転することによって引き出され、レジストローラ対２８のニップ部に搬送される。レジストローラ対２８を経て中間転写ベルト１０と感光体１の間に送られる記録媒体（用紙）Ｐにまず感光体１表面のトナーが、第１の転写装置２０により転写されるが、転写に際して、記録媒体（用紙）Ｐと画像の位置が正規のものとなるよう、レジストローラ対２８の停止、回転によりタイミングがとられて搬送される。
【００５３】
感光体１から記録媒体（用紙）Ｐにトナーが転写されている間、記録媒体（用紙）Ｐの他面は中間転写ベルト１０の上に乗っているトナーと共に移動する。第２の転写装置２１の領域を通過するとき、この第２の転写装置２１に電圧が印加され、中間転写ベルト１０上のトナーは記録媒体（用紙）Ｐに転写される。
【００５４】
第１の転写装置２０と第２の転写装置２１の作用で、その両面にトナー像が転写された記録媒体（用紙）Ｐは、その後、中間転写ベルト１０から離れ、定着手段３０のある領域に送られ、定着ローラ１８，１９との協働で記録媒体（用紙）Ｐ上のトナー像（両面）が一度に定着され、その後、排出部に搬送される。この実施形態では、定着ローラ１８，１９の記録媒体（用紙）Ｐ搬送速度を中間転写ベルト１０の記録媒体（用紙）Ｐ搬送速度よりも５％低い速度としている。これにより、用紙は適正な速度で搬送される。
【００５５】
なお、中間転写ベルト１０から記録媒体（用紙）Ｐに転写される画像は、感光体１表面で正像にし、感光体１から記録媒体（用紙）Ｐに直接転写されるトナー像は、感光体１表面で逆像になるように露光される。このような頁揃えのための作像順は画像データを一旦メモリに格納し、画像形成時に読み出して書き込み側に転送する公知の技術で、また正、逆像に切り換える露光も、公知の画像処理技術により実現される。
【００５６】
中間転写ベルト１０から離れていたクリーニング装置２５は、中間転写ベルト１０から記録媒体（用紙）Ｐに画像が転写された後に接触し、記録媒体（用紙）Ｐに転写した後の残留トナーをクリーニングローラ２５ａの表面に移し、クリーニングローラ２５ａ表面のトナーはブレード２５ｂで掻き取られる。掻き取られたトナーはトナー搬送手段２５ｃにより、不図示の収納部に集められる。
【００５７】
クリーニング領域を通過した中間転写ベルト１０は、冷却装置１６の作動によりを冷却される。冷却装置には、各種の放熱方式の冷却手段が採用できる。例えば、空気を流通させる方式では、中間転写ベルト１０上に保持されたトナー像を乱すことがないよう、記録媒体（用紙）Ｐに転写した後に空気を流通させるなどの考慮をすることが好ましい。また、中間転写ベルト１０のループ内面に直接接触させて熱を奪う、ヒートパイプによる冷却手段を採用することもできる。
【００５８】
《記録媒体（用紙）Ｐの片面に画像を得る場合》
記録媒体を排紙スタック部４０に排紙する場合には、中間転写ベルト１０にトナーを転写する工程を省くことができ、感光体１の表面に形成されたトナー像を記録媒体（用紙）Ｐに直接転写する。すなわち、図１において、感光体１上に形成されたトナー像との位置合わせのため同期をとって、録媒媒体（用紙）Ｐは感光体１１と中間転写ベルト１０の間に送られ、第１の転写装置２０によって記録媒体（用紙）Ｐにトナーが感光体１から転写される。第２の転写装置２１は作動することなく、記録媒体（用紙）Ｐは中間転写ベルト１０とともに移動し、その後、記録媒体（用紙）Ｐは中間転写ベルト１０から離れ、加熱装置３０側に送り込まれてトナーが定着される。この場合も、定着ローラ１８，１９の記録媒体（用紙）Ｐ搬送速度を中間転写ベルト１０の記録媒体（用紙）Ｐ搬送速度よりも５％低い速度に設定することにより　用紙を適正な速度で搬送している。
【００５９】
その後、ガイド３１ａ，３１ｂ、排紙ローラ対３２ａ，３２ｂを経て矢印Ａの方向に排出され、画像面が下になった状態（フェースダウン）で排紙スタック部４０に載置される。
【００６０】
図３は前記画像形成装置としてのプリンタとホストコンピュータＨＣとからなる画像形成システムの一例を示す図である。プリンタ４０の前面上部には操作パネルＯＰが設けられている。操作パネルＯＰはプリンタ４０自体のモード設定や操作に使用される。作像する画像データ及び制御情報はホストコンピュータＨＣからプリンタ４０側に送信され、プリンタ４０側では、送られてきた画像情報及び制御情報に基づいてカラー画像を出力する。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、記録媒体の搬送手段を不用とし、しかも、未定着の画像の乱れを防止することが可能で、１回の定着で記録媒体の両面に高品質の画像形成が可能な画像形成装置及び画像形成システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の定着装置と中間転写ベルト部の要部を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像形成システムを示す図である。
【符号の説明】
１　第１の像担持体（感光体）
１０　第２の像担持体（中間転写ベルト）
１１，１２　ローラ
１３，１６　冷却装置
１８、１９　定着ローラ
２０　第１の転写装置
２１　第２の転写装置
２５　クリーニング装置
３０　定着（加熱）装置
Ｐ　記録媒体（用紙）

Claims

記録媒体の一側の面には第１の像担持体から、他側の面には第１の像担持体から第２の像担持体に転写された画像を再度転写して記録媒体の両面に画像を形成する画像形成装置において、
前記記録媒体を前記第２の像担持体から定着手段に直接受け渡すとともに、前記定着手段の記録媒体の搬送速度を前記第２の像担持体の搬送速度以下の速度に設定したことを特徴とする画像形成装置。
前記第２の像担持体の搬送速度以下の速度に設定された定着手段の搬送速度が、第２の像担持体の搬送速度の９０〜１００％の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体は耐熱性を有するベルト状部材からなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体はポリイミドからなることを特徴とする請求項１または３記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１または３記載の画像形成装置。
前記冷却手段はヒートパイプからなることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体上の残留トナーを溶融中にクリーニングするクリーニング手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記クリーニング手段は前記第２の像担持体の表面粗さより粗いローラを備え、当該ローラを前記第２の像担持体に当接させることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体の表面粗さは３．５μ以下であり、前記ローラの表面粗さは３．５μ以上であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
前記クリーニング手段は第２の像担持体に対して接離させる手段を備え、記録媒体へ転写していない画像が第２の像担持体に存在する時、前記クリーニング手段は前記第２の像担持体から離れていることを特徴とする請求項７または８記載の画像形成装置。
前記第１の像担持体は電子写真感光体であり、前記第２の像担持体は表面抵抗が（Ω／□）が１０５〜１０１２Ωの範囲にある材料からなるベルトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体にトナー離型層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記トナー離型層はテフロン（登録商標）層からなることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
前記第２の像担持体から定着手段に記録媒体を受け渡す部位の両者間の距離が、６０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成装置の記録媒体の搬送経路は縦方向に設置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の画像形成装置と、
前記画像形成装置と通信手段を介して接続された情報処理装置と、
からなり、前記情報処理装置から前記画像形成装置に対して作像データの送信を含む作像制御が実行されることを特徴とする画像形成システム。