JP2004109883A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】カラー画像の両面印刷が可能な画像形成方法であって、画像形成の生産性、記録媒体搬送の信頼性、容易な紙詰まり処理、良好なクリーニング性能、部品省略による装置の簡略化、小型化、コストダウン、省電力化を可能とした優れた画像形成方法を提供する。
【解決手段】第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とにより形成される転写ニップ部で、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能とする。また、第３の像担持体１００に対する第３クリーニング装置２５０の巻き付け長さと巻き付け角とを可変可能とする。
【選択図】 図１
【解決手段】第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とにより形成される転写ニップ部で、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能とする。また、第３の像担持体１００に対する第３クリーニング装置２５０の巻き付け長さと巻き付け角とを可変可能とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙の反転搬送をさせることなく、一度の用紙搬送工程で、用紙の両面にカラー画像を得る画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護のために資源節約が要求される今日では、用紙の表裏を使用する、両面印刷機能を備える画像形成装置が多く製品化されている。
両面印刷機能を備える画像形成装置は、用紙の片面に画像を形成した後、反転ユニットによって用紙を反転させて、裏面に画像を形成する構成のものがある。しかし、反転ユニットを備えることで装置が大型化してしまうため、近年では、反転ユニットを用いずに両面に画像を形成する画像形成装置の技術が提案されている。
例えば、１個の感光体（第１の像担持体）と、２個の中間転写ベルト（第２の像担持体）とを用い、同時に両面カラー記録を可能にした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。工程としては、１個の感光体周囲に複数のカラートナーによる現像器を配置し、一色づつ顕像化して第１の中間転写ベルト表面に転写して重ね、全色重ね終えた後一括して第２の中間転写ベルトに転写する。もう一度同様に第１の中間転写ベルト表面に一色づつトナーを転写して重ねた後、第１、第２の中間転写ベルトから一括して用紙の両面にトナー像を転写する。
しかし、４色のフルカラー画像を得るとき、感光体の１回転で１色のトナー像を形成する毎に第１の中間転写ベルトに転写させ、合計４回の回転で用紙の片面分の画像を形成するので、作像に多大な時間を要し生産効率が低いという不具合がある。
【０００３】
また、１個の感光体と２個の中間転写ベルトを用いた技術であって、前記技術と異なる構成の技術が提案されている（特許文献２参照）。工程としては、４色のトナー像を感光体表面に重ね、全色重ね終えた部分から第１の中間転写ベルトに転写し、さらに第２の中間転写ベルトに転写する。もう一度感光体表面に４色のトナー像を重ね、第１の中間転写ベルトに一括転写し、第１、第２の中間転写ベルトから一括して用紙の両面にトナー像を転写する。
この技術は、露光ユニット、帯電装置をそれぞれ４個備えており、感光体表面にトナーを４色重ねつつ中間転写ベルトに一括転写するので、時間的には有利である。しかし、感光体内部に露光ユニットを収めるので、透光性感光体の特性やドラム形状に格別の条件が必要であり、感光体をコンパクトにすることができない。また中間転写ベルトの周りにムダなスペースがあり、装置全体が大きくなってしまう。さらに、トナーの存在する所に帯電、現像を繰り返すので、作像プロセスの安定性確保に困難を伴うという不具合がある。
【０００４】
さらに、タンデム型の感光体と２個の中間転写ベルトを用い、感光体に第１の中間転写ベルトを接触させ、これに第２の中間転写ベルトを接離可能に構成して一括転写する技術もある（特許文献３参照）。
この技術は、時間的には有利であるが、加熱手段が多く省電力効果が弱いという不具合がある。また、第１の中間転写ベルトのクリーニングが、用紙への転写後には無く、環境の変化等で転写効率が悪いとき、次のサイクルで色あいが悪くなる恐れがある。
【０００５】
タンデム型の感光体を用いる技術としては、中間転写ベルトを１個のみ用いる技術も提案されている（特許文献４参照）。これは、中間転写ベルトのベルトループ内に加圧ローラを有し、ベルトを介して定着装置を備える構成である。中間転写ベルト上にトナー像を形成した後、それぞれの感光体上にトナー像を形成し、搬送ベルトの上で転写し、定着させる技術である。
この技術は、装置の小型化を図ることは可能であるが、用紙が感光体に接しながら搬送されるので、紙粉が感光体に付着したり現像器に入り込んだりして、画像抜けが発生しやすい。また、用紙の上面側は、搬送しながら感光体からトナーを重ねられるので、色ずれが発生しやすいという不具合がある。
【０００６】
また、上述したような両面印刷機能を有する画像形成装置は、構成が複雑であり、用紙の搬送経路途中で紙詰まりが発生した際に除去処理を行うことが困難である。さらに、紙詰まりによって作像動作が停止してしまうため、中間転写ベルト等の像担持体がクリーニングされないまま次のサイクルになってしまい、画像汚れを発生させてしまうという不具合がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１６０７０３号公報
【特許文献２】
特開平９−２５８５１８号公報（実施形態３、図６）
【特許文献３】
特開２０００−２５０２７２号公報
【特許文献４】
特開２０００−２９３０６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不具合を解消し、カラー画像の両面印刷が可能な画像形成方法であって、画像形成の生産性と、記録媒体搬送の信頼性を高めた画像形成方法を提供することを目的とする。
また、紙詰まりが発生した際に紙の除去処理を行いやすく、且つ、除去処理後にもクリーニング性能の良好な画像形成方法を提供する。
さらに、転写工程と定着工程を一括して行い、装置の簡略化、小型化、部品省略によるコストダウン、省電力化を図った画像形成方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、顕像を形成、担持する複数の第１の像担持体にて、それぞれ異なる色のトナーで表面に第１の顕像を形成させ、それらの顕像を重ね合わせるように、第１の転写手段によってベルト状の第２の像担持体へ転写した後、第２の転写手段によって第２の像担持体からベルト状の第３の像担持体へ一度に転写し、担持させ、次いで第２の顕像を複数の第１の像担持体で形成し、それぞれの顕像を重ね合わせるように第２の像担持体へ転写し、担持させ、第２、第３の像担持体の間に記録媒体を搬送手段で搬送させ、該第２の顕像と前記第１の顕像とを、第２の転写手段と第３の転写手段との押圧により第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部にて、記録媒体の各面に転写するとともに、熱を印加して定着させる工程を含む画像形成方法において、第２の像担持体と第３の像担持体とが接離可能であって、第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部は、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能であることを特徴とする画像形成方法である。
請求項２に記載の本発明は、第２の転写手段及び第３の転写手段が熱転写手段であり、両面転写時は、片面転写時よりもニップ幅を大きくし、ニップ部温度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法である。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、第３の像担持体のクリーニング手段が、前記転写ニップ部下流に配置され、且つ第３の像担持体と所定の巻付け角を確保して移動可能であり、第３の像担持体とクリーニング手段との巻付け長さが、片面転写時と両面転写時で可変可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成方法である。
請求項４に記載の本発明は、片面転写時には、第３の像担持体とクリーニング手段とを離間させ、前記巻付け長さが無いことを特徴とする請求項３に記載の画像形成方法である。
請求項５に記載の本発明は、前記巻付け長さが、記録媒体の種類によって可変可能であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成方法である。
請求項６に記載の本発明は、前記巻付け長さが、画像モードによって可変可能であることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の画像形成方法である。
【００１１】
請求項７に記載の本発明は、一定の記録媒体枚数通過後に、第２の像担持体と第３の像担持体とを一周分空回転し、その後に第３像担持体をクリーニングすることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成方法である。
請求項８に記載の本発明は、記録媒体の搬送経路のうち、前記転写ニップ部の前工程で紙詰まりした時は、第２の像担持体と第３の像担持体とが離間せず、前記転写ニップ部の後工程で紙詰まりした時は、第２の像担持体と第３の像担持体とが離れることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像形成方法である。
請求項９に記載の本発明は、紙詰まりの処理をした後で再動作する前に、第３の像担持体が、第２の像担持体と離間した状態で第３の像担持体１周分空回転した後、第２の像担持体と接触した状態で第２の像担持体１周分空回転することを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法である。
請求項１０に記載の本発明は、紙詰まりの処理をした後で再動作する前に、第３の像担持体を空回転するとき、第３の像担持体とクリーニング手段との巻き付け角を大きくすることを特徴とする請求項９に記載の画像形成方法である。
請求項１１に記載の本発明は、第３の像担持体のクリーニング手段が、第３の像担持体と順方向且つ等速度で回転することを特徴とする請求項３乃至１０の何れかに記載の画像形成方法である。
【００１２】
請求項１２に記載の本発明は、第１の像担持体と、第２の像担持体と、第３の像担持体と、第１の像担持体上に形成される顕像を第２の像担持体上に転写する第１の転写手段と、第２の像担持体上の顕像を第３の像担持体上に転写する第２の転写手段と、第３の像担持体上の顕像を記録媒体上に転写する第３の転写手段と、第３の像担持体をクリーニングするクリーニング手段とを備え、第２の転写手段と第３の転写手段との押圧により第２の像担持体と第３の像担持体との間に転写ニップ部を形成する構成の画像形成装置において、第２の像担持体と第３の像担持体とが接離可能であって、第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部は、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１３に記載の本発明は、前記画像形成装置は、請求項２乃至１１の何れかに記載の画像形成方法を用いることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置である。
請求項１４に記載の本発明は、前記第３の像担持体のクリーニング手段は、冷却機能と加熱機能とを備えるクリーニングベルトであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置である。
請求項１５に記載の本発明は、前記第３の像担持体のクリーニング手段は、表面粗さが第３像担持体表面粗さよりも粗いことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れかに記載の画像形成装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の略中央断面図である。
図１において、第１の像担持体（感光体）１は、回転可能に支持され、矢印方向に回転する。第１の像担持体１の外周部には除電装置Ｌ、第１クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５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から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。第１の像担持体１は４個（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じであり、現像装置５が扱う色材（トナー）の色がそれぞれ異なる。
第１の像担持体１は、一部が、第２の像担持体（中間転写ベルト）１０に接している。第１の像担持体１は、直径が３０から１００ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に、光導電性物質である有機半導体の層を設けた感光体である。アモルファスシリコンの表面層を有した感光体も採用できる。なお、図１ではドラム状の感光体を用いているが、ベルト状の感光体も採用可能である。
露光装置４は公知のレーザ方式で、カラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された第１の像担持体１表面に潜像として照射する。ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。
【００１４】
第２の像担持体１０は矢印方向に移動可能であり、回転するローラ１１、１２、１３間に支持、張架されていて、ベルトループの内側には、第１の転写手段２０が第１の像担持体１の近傍に配備されている。上記ローラの１本、或いは別に設けるローラに、ベルトに張力を与えるためのテンション手段を適宜設ける。本実施形態では、第１の転写手段２０は、高電圧を印加するローラのタイプであるが、電極から放電するチャージャを採用することもできる。転写手段２０を除く上記ローラは接地してある。ローラ１１は第２の転写手段であり、発熱体を内包するローラである。
第２の像担持体１０は、基体の厚みが２０μｍ乃至６００μｍの樹脂フィルム、あるいはゴムを基体にした耐熱性のベルトで、第１の像担持体１からトナーを静電的に転写可能とする抵抗値を備える。トナーとの接触角が１１０度で、表面粗さＲｚは１〜４μｍ程度が好ましい。
【００１５】
第２の像担持体１０のベルトループ外側には、第２クリーニング装置２５が配備されており、第２の像担持体１０の表面に残留する不要のトナーを拭い去る。本実施形態では、第２クリーニング装置２５は、クリーニングローラ２５Ａに一旦移し、ブレード２５Ｂでかきとり、回収手段２５Ｃで不図示の収納部に搬送する構成である。クリーニングローラ２５Ａは、内部に発熱体を設けている。第２の像担持体１０表面に残存するトナーを溶かし、クリーニングローラ２５Ａ表面に移す、第２の像担持体１０の表面粗さより粗い表面のクリーニングローラである。
ローラ材質としては、熱伝導の良い銅やアルミが採用できる。
第２の像担持体１０を屈曲させるように配備されたローラ１４は、冷却手段で、ヒートパイプである。第１の像担持体１周辺が高温にならないよう、第２の像担持体１０を冷却する。
【００１６】
図１右方には第３の像担持体（中間転写ベルト）１００が配備されている。第３の像担持体１００は、矢印方向に移動可能であり、回転するローラ１１０、１１１、１１２、１１３間に支持、張架されていて、ベルトループの内側には、第３の転写手段としての弾性体ローラ３０が配備されている。第３の像担持体１００は、第２の像担持体１０と同様に、基体の厚みが２０μｍ乃至６００μｍの樹脂フィルム、あるいはゴムを基体にした耐熱性のベルトである。トナーとの接触角が９０度で、表面粗さＲｚは５〜１０μｍ程度が好ましい。
第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とは、ローラ１１と弾性体ローラ３０とで転写ニップを形成し、加熱ローラ１１３により巻き付け角を設けている。ローラ１１は、押し圧を可変に構成されており、これによりニップ幅を可変することができる。
【００１７】
次に、本発明の画像形成方法に関する、画像形成装置の転写動作について説明する。
本発明では、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００との間で行われる転写は、熱転写方式である。
電子写真方式では一般的には静電転写方式が用いられている。この場合、記録媒体Ｐと像担持体とが密着しているところで転写する場合は良いが、転写領域で密着していない部分では、接触時、剥離時の放電や電界の影響でチリやニジミが発生し画像劣化となる。
そこで、本発明のように、電界を印加せずに直接像担持体上に記録媒体Ｐを搬送し、ずれないように重ね、像担持体上のトナーを熱により像担持体や転写紙に転移することで、転写による画像の劣化を防止し、高画質を得ることができる。
【００１８】
トナーのガラス転移点から軟化温度までの間の温度を、像担持体とトナーに一定の圧と同時に加えると、トナーは塑性変形して像担持体の凹凸部に食い込む。そのとき、上記特性でトナーの接触角で表されるベルトの離型性とベルトの表面粗さにより、離型性が低く、粗さが大きい方にトナーは転移する。
記録媒体Ｐに対しての転写定着も同じように、トナーは溶けて記録媒体Ｐ表面の繊維の隙間に入り込み、アンカー効果で付着する。離型性が良く粗さの小さいベルトには付着しない。なお、記録媒体Ｐの表面粗さＲｚは３０〜５０μｍ程度である。
【００１９】
上記転写方式を採用するとき、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とに求められる特性は、以下の通りである。
第２の像担持体１０としては、
１）伸縮しないこと、抵抗値（表面、体積抵抗）が適切で、第１の像担持体１からトナーを静電的に転写したとき、担持できること。
２）トナーとの接触角が適切（例えば、１１０度程度）で、表面粗さＲｚが第３の像担持体１００の表面粗さよりも小さい（例えば、１〜４μｍ程度）こと。
例えば、シームレスポリイミド２０〜５０μｍにＰＦＡチューブ２０〜３０μｍを張り合わせたものを用いることができる。
第３の像担持体１００としては、
１）トナーとの接触角が適切（例えば、９０度程度）で、表面粗さＲｚが記録媒体Ｐの表面粗さよりも小さい（例えば、５〜１０μｍ程度）こと。
例えば、シームレスポリイミド２０〜５０μｍにＥＴＦＥを２０〜１００μｍコートしたものを用いることができる。
【００２０】
記録媒体Ｐの両面に画像を得る場合は、まず第１の像担持体１による作像が行われる。
露光装置４の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置３で一様に帯電された第１の像担持体（感光体）１のうち、ａと記した感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。
第１の像担持体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第１の像担持体１の表面に形成・保持される。このトナー像は、第１の転写手段２０により、第１の像担持体１と同期して移動する第２の像担持体１０の表面に転写される。
本実施形態では、第１の像坦持体１に作像されるトナーの極性はマイナスである。第１の転写手段２０にプラスの電荷を与えることで、第１の像坦持体に作像されたトナーは第２の像坦持体１０に転写される。
第１の像担持体１の表面は、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、除電装置Ｌで除電され次の作像サイクルに備える。
【００２１】
第２の像担持体１０は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印の方向に移動する。ｂと記された第１の像担持体１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第２の像担持体１０上に担持されている前の色の顕像に重ねられる。このような工程を繰り返し、最終的に４色重ねられる。
このとき同期して第３の像担持体１００は矢印方向に移動していて、第２の像担持体１０表面に作られた画像が第３の像担持体１００の表面に熱転写される。このときの転写は、記録媒体Ｐが介在しないので、ローラ１１、３０、１１３の加熱は、トナーが溶融しベルト間で移動する条件とする。
第２の像担持体１０が所定のところまで移動すると、記録媒体Ｐの別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度第１の像担持体１により作像されるとともに、給紙が開始される。
【００２２】
給紙ローラ２７が反時計方向に回転すると、給紙装置２６内の最上部にある記録媒体Ｐが引き出され、レジストローラ対２８に搬送される。レジストローラ対２８では、記録媒体Ｐへの転写に際し、画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。記録媒体Ｐは、レジストローラ対２８を経て第２の像担持体１０と第３の像担持体１００の間に送られると、片側の面に、第２の像担持体１０表面のトナー像を熱転写される。
さらに、第３の像担持体１００表面のトナー像が、記録媒体Ｐのもう一方の面に熱転写される。
このときの転写は、記録媒体Ｐが介在するので、ローラ１１、３０、１１３の加熱は、先の条件より熱を多く与えるよう制御するのがよい。加熱制御を行うことで、常に高い温度で転写するより、省電力となる。
第３の像担持体１００から記録媒体Ｐに転写した後、第３クリーニング装置２５０は、第３の像担持体１００表面に残留する不要のトナーを除去する。
【００２３】
両面にトナー像が転写された記録媒体Ｐは、図１に示す搬送経路上方に送られ、ローラ１１０のところで曲率分離され、ガイド対３１を経て、排紙ローラ対３２により本体フレーム上部の排紙スタック部４０に排出される。
なお、図１のように排紙部４０を構成した場合、両面画像のうち後から記録媒体Ｐに転写される面、すなわち第２の像担持体１０からに直接転写される面が下面となって、排紙スタック部４０に載置されるから、スタック部で頁揃えをするためには、２頁目の画像を先に作成し、第３の像担持体１００にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに直接転写するようにすればよい。
また、第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに転写されるトナー像は、第１の像担持体表面で正像にし、第３の像担持体１００から記録媒体Ｐに転写されるトナー像は、第１の像担持体１表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。
このような頁揃えのための作像順は、画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で制御することができる。画像を正、逆像（鏡像）に切り換える露光も、公知の画像処理技術により実現できる。
【００２４】
記録媒体Ｐの片面に画像を得る場合は、第２の像担持体１０から直接転写する方法と、第３の像担持体１００から転写する方法との、２通りがある。
ここでは、第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに転写する場合を説明する。
第１の像担持体１の表面に形成された各色のトナー像を、第２の像担持体１０に順次転写して重ねつつ、同期をとって記録媒体Ｐを搬送する。記録媒体Ｐは第２の像担持体１０と第３の像担持体１００との間に送られ、ローラ１１の加熱によりトナー像が第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに転写され、同時にトナー像が定着される。
記録媒体Ｐは、第３の像担持体１００とともに移動し、その後記録媒体Ｐは第３の像担持体１００から離れ、ガイド対３１、排紙ローラ対３２を経て、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に排出される。
このような構成であると、数頁にわたる原稿を１頁から順に処理しても、排紙スタック部４０から取り出したとき、プリント物は頁順になっている。
【００２５】
図２はローラ１１の押し圧を可変する機構の構成図である。
加圧モータ３０５が回転することにより、カム３０３が回転する。それにより、図２（ａ）に示すように、レバー３０２が支点３０１を中心に押されてローラ１１を第３像担持体へ押す。これによって弾性体ローラ３０とでニップ幅を形成する。また加圧モータ３０５の回転数によってニップ幅を任意に変えることができる。
また、加熱手段を内部に有する加熱ローラ１１３は、任意に設定温度を変えることができる。第２の像担持体１０に形成されたトナー像は、加熱ローラ１１３によって加熱された第３の像担持体１００と前記ニップ幅にて接して溶融され、第３の像担持体１００へ転移する。
ここで、片面転写時と両面転写時とではトナー全体量が異なるため、これに応じて前記ニップ部でのニップ幅と温度をそれぞれ調整する。すなわち、両面転写時には片面転写時よりもニップ幅を大きくし、温度を高くするよう設定する。
なお、加熱ローラ１１３の内部に発熱ヒータを設置しておくと、トナーへの加熱がより増え、転写、定着の効果を上げることができる。
【００２６】
第３の像担持体１００のベルトループ外側には、第３クリーニング装置２５０が配備されている。第３クリーニング装置２５０は、用紙にトナー像を転写した後、第３の像担持体１００表面に残留する不要のトナーを拭い去る。本実施形態は、クリーニングベルト２５０Ｂに一旦移し、ブレード２５０Ｄでかきとり、回収して図示せぬ収納部に搬送する。クリーニングベルト２５０Ｂは、内部に発熱部材を有する押し圧ローラ２５０Ａによって第２像担持体１００へ押付けられて巻き付けられており、第３の像担持体と順方向に、且つ等速で回転する。クリーニングベルト２５０Ｂの巻き付けられた部分では、第３の像担持体１００表面に残存するトナーが押し圧ローラ２５０Ａによって液状化し、クリーニングベルト２５０Ｂへ転移し易くしている。クリーニングベルト２５０Ｂ上の液状化したトナーは、冷却機能を有する冷却手段２５０Ｃにより固化され、ブレード２５０Ｄで剥がされる。
クリーニングベルト２５０Ｂの表面粗さは、第３の像担持体１００の表面粗さよりも粗くすることが好ましい。これにより、第３の像担持体１００に付着するトナーをクリーニングベルト２５０Ｂ側に付き易くする。冷却手段２５０Ｃは、冷却手段を兼ねたヒートパイプを用いることができる。
【００２７】
図３は、押し圧ローラ２５０Ａの押し圧を可変する機構の構成図である。クリーニングモータ（図示せず）にてカム２７０が回転し、レバー２７１が支点２７２を中心に回転して押し圧ローラ２５０Ａを第３の像担持体１００へ押付ける。カム２７０の回転角度で押し圧ローラ２５０Ａの移動距離が変り、クリーニングベルト２５０Ｂが第３の像担持体１００に巻き付く巻き付け長さが変化する。
ここで、片面転写時と両面転写時とでは第３像担持体上に付着するトナー量が異なるため、これに応じて巻付け長さを調整する。図４は片面転写時と両面転写時の押し圧ローラ２５０Ａの動作を示すフローチャートである。
また、片面転写時には基本的に記録媒体の裏側にトナーが無いので、押し圧ローラ２５０Ａを第３の像担持体１００から離間させ、クリーニングベルト２５０Ｂの巻付け長さを無くしてよい。
また、記録媒体の種類でも付着トナー量は異なる。図５は記録媒体の違いによる押し圧ローラ２５０Ａの動作を示すフローチャートである。
さらに、画像モードでも、白黒モード、カラーモード等で付着トナー量が異なるため、それぞれに応じた巻き付け長さにする。図６は白黒モード時とカラーモード時の押し圧ローラ２５０Ａの動作を示すフローチャートである。
このように押し圧ローラを調整して巻き付け長さを可変することで、第３クリーニング装置２５０のクリーニング性能を向上し、第３の像担持体１００の寿命を向上することができる。
【００２８】
また、第３の像担持体１００のクリーニング装置としては、上述したようなベルトタイプではなく、ローラタイプのクリーニング装置を用いても良い。
図７はローラタイプの第３クリーニング装置２６０を用いた画像形成装置の断面図である。この場合、クリーニングベルト２５０Ｂの代わりとして、内部に発熱機能を有するクリーニングローラ２６０Ａを用い、第３の像担持体１００表面上の残留トナーを液状化させ、転移させる。クリーニングローラ２６０Ａ上の液状化したトナーは、弾性体からなるブレード２６０Ｂによって剥がされ、回収手段２６０Ｃへ送られる。ブレード２６０Ｂは、ヒートパイプからなる冷却手段２６０Ｄによって冷却されており、液状化したトナーを固化させ、クリーニングローラ２６０Ａから剥がれ易くしている。
【００２９】
なお、第２クリーニング装置２５が劣化或いは故障して第２の像担持体１０を清掃できなくなった時、第２の像担持体１０を画像一周分空回転して残存するトナーを第３の像担持体１００へ転移させ、第３クリーニング装置２５０でクリーニング代行することもできる。これにより、第２クリーニング２５が故障することがあっても機械使用不可にせずに画像形成動作を提供することができる。また、最初から第２クリーニング装置２５を無くして構成することも可能である。
【００３０】
次に、本発明の画像形成装置による紙詰まり処理（以下ジャム処理と記す）の動作について説明する。
記録媒体（用紙）Ｐは、図１下方の給紙装置２６に備えられる給紙カセット２６Ａ、２６Ｂに収納されており、最上の記録媒体Ｐから１枚づつ給紙ローラ２７によって繰り出され、複数のガイド２９を経てレジストローラ対２８に搬送される。
記録媒体Ｐは、レジストローラ対２８でタイミングをとって、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００との転写ニップ部へ搬送される。
まず、転写ニップ部へ到達する前に紙詰まりした場合は、搬送センサ３００によって紙未到着の信号が発せられ、ジャム検知手段が作動し、機械が停止する。この時、記録媒体Ｐは転写ニップ部に挟まれていないので、詰まった紙の除去には支障が生じない。従って第２の像担持体１０と第３の像担持体１００は接触したままでジャム処理が実行される。ジャム処理後は、加熱ローラ１１３により、転写ニップ部を通常より大きいニップ幅且つ高い温度に設定されることで、第２の像担持体１０から第３の像担持体１００へ未転写トナーが転移しクリーニングされる。
前記転写ニップ部を通過後、排紙ローラ対３２までの間に紙詰まりした場合は、搬送センサ３０１によって紙未到着の信号が発せられ、ジャム検知手段が作動し、機械が停止する。この時、記録媒体Ｐが転写ニップ部に挟まれているので、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００が離間しなければジャム処理ができない。従って前述したように、図２のモータ３０５が作動してローラ１１を移動することで第２の像担持体１０と第３の像担持体１００は離れ、ジャム処理が実行される。
【００３１】
ジャム処理後、第３の像担持体１００は第２の像担持体と離間したまま１周分空回転して第３像担持体自体のクリーニングをし、その後第２像担持体と接触して更に１周分空回転して第２クリーニングの残留トナーをクリーニングする。これは、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とを一度に清掃すると、残留トナー量が多すぎてトナー落下を起こし、機械内部を汚したり記録媒体に付着して画像不良を発生させるので、これを防止するためである。
以上の本実施形態では、複数色のトナーを使った、カラー画像の作像に関して述べたが、本発明はこれに限定されず、単色画像の作成にも適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カラー画像の両面印刷が可能な画像形成方法であって、記録媒体搬送の信頼性が高く、画像形成の生産性が高く、転写・定着手段の簡素化を図り、高品質な画像を得ることが可能な画像形成方法を提供することができる。
また、画像形成の省電力化と、熱や圧等による部品のダメージを低減した長寿命化により、コストの低減だけでなく、環境保護を鑑みた画像形成方法を提供することができる。
さらに、紙詰まりの処理を容易に行うことができ、紙詰まり処理後のクリーニング性能も良好な画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の略中央断面図である。
【図２】第２の像担持体と第３の像担持体とのニップ部を可変するための機構を示す構成図であり、（ａ）押し当て時、（ｂ）離間時である。
【図３】押し圧ローラの押し圧を可変する機構の構成図である。
【図４】片面転写時と両面転写時の押し圧ローラの動作を示すフローチャートである。
【図５】記録媒体の違いによる押し圧ローラの動作を示すフローチャートである。
【図６】白黒モード時とカラーモード時の押し圧ローラの動作を示すフローチャートである。
【図７】ローラタイプの第３クリーニング装置を用いた画像形成装置の断面図である。
【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 ローラ
３０ 弾性体ローラ
１００ 第３の像担持体（中間転写ベルト）
１１３ 加熱ローラ
２５０ 第３クリーニング装置（ベルトタイプ）
２５０Ａ 押し圧ローラ
２５０Ｂ クリーニングベルト
２５０Ｃ 冷却手段
２５０Ｄ ブレード
２６０ 第３クリーニング装置（ローラタイプ）
２６０Ａ クリーニングローラ
２６０Ｂ ブレード
２６０Ｃ 回収手段
２６０Ｄ 冷却手段
２７０ カム
２７１ レバー
２７２ 支点
３００ 搬送センサ
３０１ 支点
３０２ レバー
３０３ カム
３０５ 加圧モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙の反転搬送をさせることなく、一度の用紙搬送工程で、用紙の両面にカラー画像を得る画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境保護のために資源節約が要求される今日では、用紙の表裏を使用する、両面印刷機能を備える画像形成装置が多く製品化されている。
両面印刷機能を備える画像形成装置は、用紙の片面に画像を形成した後、反転ユニットによって用紙を反転させて、裏面に画像を形成する構成のものがある。しかし、反転ユニットを備えることで装置が大型化してしまうため、近年では、反転ユニットを用いずに両面に画像を形成する画像形成装置の技術が提案されている。
例えば、１個の感光体（第１の像担持体）と、２個の中間転写ベルト（第２の像担持体）とを用い、同時に両面カラー記録を可能にした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。工程としては、１個の感光体周囲に複数のカラートナーによる現像器を配置し、一色づつ顕像化して第１の中間転写ベルト表面に転写して重ね、全色重ね終えた後一括して第２の中間転写ベルトに転写する。もう一度同様に第１の中間転写ベルト表面に一色づつトナーを転写して重ねた後、第１、第２の中間転写ベルトから一括して用紙の両面にトナー像を転写する。
しかし、４色のフルカラー画像を得るとき、感光体の１回転で１色のトナー像を形成する毎に第１の中間転写ベルトに転写させ、合計４回の回転で用紙の片面分の画像を形成するので、作像に多大な時間を要し生産効率が低いという不具合がある。
【０００３】
また、１個の感光体と２個の中間転写ベルトを用いた技術であって、前記技術と異なる構成の技術が提案されている（特許文献２参照）。工程としては、４色のトナー像を感光体表面に重ね、全色重ね終えた部分から第１の中間転写ベルトに転写し、さらに第２の中間転写ベルトに転写する。もう一度感光体表面に４色のトナー像を重ね、第１の中間転写ベルトに一括転写し、第１、第２の中間転写ベルトから一括して用紙の両面にトナー像を転写する。
この技術は、露光ユニット、帯電装置をそれぞれ４個備えており、感光体表面にトナーを４色重ねつつ中間転写ベルトに一括転写するので、時間的には有利である。しかし、感光体内部に露光ユニットを収めるので、透光性感光体の特性やドラム形状に格別の条件が必要であり、感光体をコンパクトにすることができない。また中間転写ベルトの周りにムダなスペースがあり、装置全体が大きくなってしまう。さらに、トナーの存在する所に帯電、現像を繰り返すので、作像プロセスの安定性確保に困難を伴うという不具合がある。
【０００４】
さらに、タンデム型の感光体と２個の中間転写ベルトを用い、感光体に第１の中間転写ベルトを接触させ、これに第２の中間転写ベルトを接離可能に構成して一括転写する技術もある（特許文献３参照）。
この技術は、時間的には有利であるが、加熱手段が多く省電力効果が弱いという不具合がある。また、第１の中間転写ベルトのクリーニングが、用紙への転写後には無く、環境の変化等で転写効率が悪いとき、次のサイクルで色あいが悪くなる恐れがある。
【０００５】
タンデム型の感光体を用いる技術としては、中間転写ベルトを１個のみ用いる技術も提案されている（特許文献４参照）。これは、中間転写ベルトのベルトループ内に加圧ローラを有し、ベルトを介して定着装置を備える構成である。中間転写ベルト上にトナー像を形成した後、それぞれの感光体上にトナー像を形成し、搬送ベルトの上で転写し、定着させる技術である。
この技術は、装置の小型化を図ることは可能であるが、用紙が感光体に接しながら搬送されるので、紙粉が感光体に付着したり現像器に入り込んだりして、画像抜けが発生しやすい。また、用紙の上面側は、搬送しながら感光体からトナーを重ねられるので、色ずれが発生しやすいという不具合がある。
【０００６】
また、上述したような両面印刷機能を有する画像形成装置は、構成が複雑であり、用紙の搬送経路途中で紙詰まりが発生した際に除去処理を行うことが困難である。さらに、紙詰まりによって作像動作が停止してしまうため、中間転写ベルト等の像担持体がクリーニングされないまま次のサイクルになってしまい、画像汚れを発生させてしまうという不具合がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１６０７０３号公報
【特許文献２】
特開平９−２５８５１８号公報（実施形態３、図６）
【特許文献３】
特開２０００−２５０２７２号公報
【特許文献４】
特開２０００−２９３０６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不具合を解消し、カラー画像の両面印刷が可能な画像形成方法であって、画像形成の生産性と、記録媒体搬送の信頼性を高めた画像形成方法を提供することを目的とする。
また、紙詰まりが発生した際に紙の除去処理を行いやすく、且つ、除去処理後にもクリーニング性能の良好な画像形成方法を提供する。
さらに、転写工程と定着工程を一括して行い、装置の簡略化、小型化、部品省略によるコストダウン、省電力化を図った画像形成方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、顕像を形成、担持する複数の第１の像担持体にて、それぞれ異なる色のトナーで表面に第１の顕像を形成させ、それらの顕像を重ね合わせるように、第１の転写手段によってベルト状の第２の像担持体へ転写した後、第２の転写手段によって第２の像担持体からベルト状の第３の像担持体へ一度に転写し、担持させ、次いで第２の顕像を複数の第１の像担持体で形成し、それぞれの顕像を重ね合わせるように第２の像担持体へ転写し、担持させ、第２、第３の像担持体の間に記録媒体を搬送手段で搬送させ、該第２の顕像と前記第１の顕像とを、第２の転写手段と第３の転写手段との押圧により第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部にて、記録媒体の各面に転写するとともに、熱を印加して定着させる工程を含む画像形成方法において、第２の像担持体と第３の像担持体とが接離可能であって、第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部は、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能であることを特徴とする画像形成方法である。
請求項２に記載の本発明は、第２の転写手段及び第３の転写手段が熱転写手段であり、両面転写時は、片面転写時よりもニップ幅を大きくし、ニップ部温度を高くすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法である。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、第３の像担持体のクリーニング手段が、前記転写ニップ部下流に配置され、且つ第３の像担持体と所定の巻付け角を確保して移動可能であり、第３の像担持体とクリーニング手段との巻付け長さが、片面転写時と両面転写時で可変可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成方法である。
請求項４に記載の本発明は、片面転写時には、第３の像担持体とクリーニング手段とを離間させ、前記巻付け長さが無いことを特徴とする請求項３に記載の画像形成方法である。
請求項５に記載の本発明は、前記巻付け長さが、記録媒体の種類によって可変可能であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成方法である。
請求項６に記載の本発明は、前記巻付け長さが、画像モードによって可変可能であることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の画像形成方法である。
【００１１】
請求項７に記載の本発明は、一定の記録媒体枚数通過後に、第２の像担持体と第３の像担持体とを一周分空回転し、その後に第３像担持体をクリーニングすることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成方法である。
請求項８に記載の本発明は、記録媒体の搬送経路のうち、前記転写ニップ部の前工程で紙詰まりした時は、第２の像担持体と第３の像担持体とが離間せず、前記転写ニップ部の後工程で紙詰まりした時は、第２の像担持体と第３の像担持体とが離れることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像形成方法である。
請求項９に記載の本発明は、紙詰まりの処理をした後で再動作する前に、第３の像担持体が、第２の像担持体と離間した状態で第３の像担持体１周分空回転した後、第２の像担持体と接触した状態で第２の像担持体１周分空回転することを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法である。
請求項１０に記載の本発明は、紙詰まりの処理をした後で再動作する前に、第３の像担持体を空回転するとき、第３の像担持体とクリーニング手段との巻き付け角を大きくすることを特徴とする請求項９に記載の画像形成方法である。
請求項１１に記載の本発明は、第３の像担持体のクリーニング手段が、第３の像担持体と順方向且つ等速度で回転することを特徴とする請求項３乃至１０の何れかに記載の画像形成方法である。
【００１２】
請求項１２に記載の本発明は、第１の像担持体と、第２の像担持体と、第３の像担持体と、第１の像担持体上に形成される顕像を第２の像担持体上に転写する第１の転写手段と、第２の像担持体上の顕像を第３の像担持体上に転写する第２の転写手段と、第３の像担持体上の顕像を記録媒体上に転写する第３の転写手段と、第３の像担持体をクリーニングするクリーニング手段とを備え、第２の転写手段と第３の転写手段との押圧により第２の像担持体と第３の像担持体との間に転写ニップ部を形成する構成の画像形成装置において、第２の像担持体と第３の像担持体とが接離可能であって、第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部は、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１３に記載の本発明は、前記画像形成装置は、請求項２乃至１１の何れかに記載の画像形成方法を用いることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置である。
請求項１４に記載の本発明は、前記第３の像担持体のクリーニング手段は、冷却機能と加熱機能とを備えるクリーニングベルトであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置である。
請求項１５に記載の本発明は、前記第３の像担持体のクリーニング手段は、表面粗さが第３像担持体表面粗さよりも粗いことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れかに記載の画像形成装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の略中央断面図である。
図１において、第１の像担持体（感光体）１は、回転可能に支持され、矢印方向に回転する。第１の像担持体１の外周部には除電装置Ｌ、第１クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５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から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。第１の像担持体１は４個（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じであり、現像装置５が扱う色材（トナー）の色がそれぞれ異なる。
第１の像担持体１は、一部が、第２の像担持体（中間転写ベルト）１０に接している。第１の像担持体１は、直径が３０から１００ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に、光導電性物質である有機半導体の層を設けた感光体である。アモルファスシリコンの表面層を有した感光体も採用できる。なお、図１ではドラム状の感光体を用いているが、ベルト状の感光体も採用可能である。
露光装置４は公知のレーザ方式で、カラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された第１の像担持体１表面に潜像として照射する。ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。
【００１４】
第２の像担持体１０は矢印方向に移動可能であり、回転するローラ１１、１２、１３間に支持、張架されていて、ベルトループの内側には、第１の転写手段２０が第１の像担持体１の近傍に配備されている。上記ローラの１本、或いは別に設けるローラに、ベルトに張力を与えるためのテンション手段を適宜設ける。本実施形態では、第１の転写手段２０は、高電圧を印加するローラのタイプであるが、電極から放電するチャージャを採用することもできる。転写手段２０を除く上記ローラは接地してある。ローラ１１は第２の転写手段であり、発熱体を内包するローラである。
第２の像担持体１０は、基体の厚みが２０μｍ乃至６００μｍの樹脂フィルム、あるいはゴムを基体にした耐熱性のベルトで、第１の像担持体１からトナーを静電的に転写可能とする抵抗値を備える。トナーとの接触角が１１０度で、表面粗さＲｚは１〜４μｍ程度が好ましい。
【００１５】
第２の像担持体１０のベルトループ外側には、第２クリーニング装置２５が配備されており、第２の像担持体１０の表面に残留する不要のトナーを拭い去る。本実施形態では、第２クリーニング装置２５は、クリーニングローラ２５Ａに一旦移し、ブレード２５Ｂでかきとり、回収手段２５Ｃで不図示の収納部に搬送する構成である。クリーニングローラ２５Ａは、内部に発熱体を設けている。第２の像担持体１０表面に残存するトナーを溶かし、クリーニングローラ２５Ａ表面に移す、第２の像担持体１０の表面粗さより粗い表面のクリーニングローラである。
ローラ材質としては、熱伝導の良い銅やアルミが採用できる。
第２の像担持体１０を屈曲させるように配備されたローラ１４は、冷却手段で、ヒートパイプである。第１の像担持体１周辺が高温にならないよう、第２の像担持体１０を冷却する。
【００１６】
図１右方には第３の像担持体（中間転写ベルト）１００が配備されている。第３の像担持体１００は、矢印方向に移動可能であり、回転するローラ１１０、１１１、１１２、１１３間に支持、張架されていて、ベルトループの内側には、第３の転写手段としての弾性体ローラ３０が配備されている。第３の像担持体１００は、第２の像担持体１０と同様に、基体の厚みが２０μｍ乃至６００μｍの樹脂フィルム、あるいはゴムを基体にした耐熱性のベルトである。トナーとの接触角が９０度で、表面粗さＲｚは５〜１０μｍ程度が好ましい。
第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とは、ローラ１１と弾性体ローラ３０とで転写ニップを形成し、加熱ローラ１１３により巻き付け角を設けている。ローラ１１は、押し圧を可変に構成されており、これによりニップ幅を可変することができる。
【００１７】
次に、本発明の画像形成方法に関する、画像形成装置の転写動作について説明する。
本発明では、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００との間で行われる転写は、熱転写方式である。
電子写真方式では一般的には静電転写方式が用いられている。この場合、記録媒体Ｐと像担持体とが密着しているところで転写する場合は良いが、転写領域で密着していない部分では、接触時、剥離時の放電や電界の影響でチリやニジミが発生し画像劣化となる。
そこで、本発明のように、電界を印加せずに直接像担持体上に記録媒体Ｐを搬送し、ずれないように重ね、像担持体上のトナーを熱により像担持体や転写紙に転移することで、転写による画像の劣化を防止し、高画質を得ることができる。
【００１８】
トナーのガラス転移点から軟化温度までの間の温度を、像担持体とトナーに一定の圧と同時に加えると、トナーは塑性変形して像担持体の凹凸部に食い込む。そのとき、上記特性でトナーの接触角で表されるベルトの離型性とベルトの表面粗さにより、離型性が低く、粗さが大きい方にトナーは転移する。
記録媒体Ｐに対しての転写定着も同じように、トナーは溶けて記録媒体Ｐ表面の繊維の隙間に入り込み、アンカー効果で付着する。離型性が良く粗さの小さいベルトには付着しない。なお、記録媒体Ｐの表面粗さＲｚは３０〜５０μｍ程度である。
【００１９】
上記転写方式を採用するとき、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とに求められる特性は、以下の通りである。
第２の像担持体１０としては、
１）伸縮しないこと、抵抗値（表面、体積抵抗）が適切で、第１の像担持体１からトナーを静電的に転写したとき、担持できること。
２）トナーとの接触角が適切（例えば、１１０度程度）で、表面粗さＲｚが第３の像担持体１００の表面粗さよりも小さい（例えば、１〜４μｍ程度）こと。
例えば、シームレスポリイミド２０〜５０μｍにＰＦＡチューブ２０〜３０μｍを張り合わせたものを用いることができる。
第３の像担持体１００としては、
１）トナーとの接触角が適切（例えば、９０度程度）で、表面粗さＲｚが記録媒体Ｐの表面粗さよりも小さい（例えば、５〜１０μｍ程度）こと。
例えば、シームレスポリイミド２０〜５０μｍにＥＴＦＥを２０〜１００μｍコートしたものを用いることができる。
【００２０】
記録媒体Ｐの両面に画像を得る場合は、まず第１の像担持体１による作像が行われる。
露光装置４の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置３で一様に帯電された第１の像担持体（感光体）１のうち、ａと記した感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。
第１の像担持体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第１の像担持体１の表面に形成・保持される。このトナー像は、第１の転写手段２０により、第１の像担持体１と同期して移動する第２の像担持体１０の表面に転写される。
本実施形態では、第１の像坦持体１に作像されるトナーの極性はマイナスである。第１の転写手段２０にプラスの電荷を与えることで、第１の像坦持体に作像されたトナーは第２の像坦持体１０に転写される。
第１の像担持体１の表面は、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、除電装置Ｌで除電され次の作像サイクルに備える。
【００２１】
第２の像担持体１０は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印の方向に移動する。ｂと記された第１の像担持体１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第２の像担持体１０上に担持されている前の色の顕像に重ねられる。このような工程を繰り返し、最終的に４色重ねられる。
このとき同期して第３の像担持体１００は矢印方向に移動していて、第２の像担持体１０表面に作られた画像が第３の像担持体１００の表面に熱転写される。このときの転写は、記録媒体Ｐが介在しないので、ローラ１１、３０、１１３の加熱は、トナーが溶融しベルト間で移動する条件とする。
第２の像担持体１０が所定のところまで移動すると、記録媒体Ｐの別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度第１の像担持体１により作像されるとともに、給紙が開始される。
【００２２】
給紙ローラ２７が反時計方向に回転すると、給紙装置２６内の最上部にある記録媒体Ｐが引き出され、レジストローラ対２８に搬送される。レジストローラ対２８では、記録媒体Ｐへの転写に際し、画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。記録媒体Ｐは、レジストローラ対２８を経て第２の像担持体１０と第３の像担持体１００の間に送られると、片側の面に、第２の像担持体１０表面のトナー像を熱転写される。
さらに、第３の像担持体１００表面のトナー像が、記録媒体Ｐのもう一方の面に熱転写される。
このときの転写は、記録媒体Ｐが介在するので、ローラ１１、３０、１１３の加熱は、先の条件より熱を多く与えるよう制御するのがよい。加熱制御を行うことで、常に高い温度で転写するより、省電力となる。
第３の像担持体１００から記録媒体Ｐに転写した後、第３クリーニング装置２５０は、第３の像担持体１００表面に残留する不要のトナーを除去する。
【００２３】
両面にトナー像が転写された記録媒体Ｐは、図１に示す搬送経路上方に送られ、ローラ１１０のところで曲率分離され、ガイド対３１を経て、排紙ローラ対３２により本体フレーム上部の排紙スタック部４０に排出される。
なお、図１のように排紙部４０を構成した場合、両面画像のうち後から記録媒体Ｐに転写される面、すなわち第２の像担持体１０からに直接転写される面が下面となって、排紙スタック部４０に載置されるから、スタック部で頁揃えをするためには、２頁目の画像を先に作成し、第３の像担持体１００にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに直接転写するようにすればよい。
また、第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに転写されるトナー像は、第１の像担持体表面で正像にし、第３の像担持体１００から記録媒体Ｐに転写されるトナー像は、第１の像担持体１表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。
このような頁揃えのための作像順は、画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で制御することができる。画像を正、逆像（鏡像）に切り換える露光も、公知の画像処理技術により実現できる。
【００２４】
記録媒体Ｐの片面に画像を得る場合は、第２の像担持体１０から直接転写する方法と、第３の像担持体１００から転写する方法との、２通りがある。
ここでは、第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに転写する場合を説明する。
第１の像担持体１の表面に形成された各色のトナー像を、第２の像担持体１０に順次転写して重ねつつ、同期をとって記録媒体Ｐを搬送する。記録媒体Ｐは第２の像担持体１０と第３の像担持体１００との間に送られ、ローラ１１の加熱によりトナー像が第２の像担持体１０から記録媒体Ｐに転写され、同時にトナー像が定着される。
記録媒体Ｐは、第３の像担持体１００とともに移動し、その後記録媒体Ｐは第３の像担持体１００から離れ、ガイド対３１、排紙ローラ対３２を経て、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に排出される。
このような構成であると、数頁にわたる原稿を１頁から順に処理しても、排紙スタック部４０から取り出したとき、プリント物は頁順になっている。
【００２５】
図２はローラ１１の押し圧を可変する機構の構成図である。
加圧モータ３０５が回転することにより、カム３０３が回転する。それにより、図２（ａ）に示すように、レバー３０２が支点３０１を中心に押されてローラ１１を第３像担持体へ押す。これによって弾性体ローラ３０とでニップ幅を形成する。また加圧モータ３０５の回転数によってニップ幅を任意に変えることができる。
また、加熱手段を内部に有する加熱ローラ１１３は、任意に設定温度を変えることができる。第２の像担持体１０に形成されたトナー像は、加熱ローラ１１３によって加熱された第３の像担持体１００と前記ニップ幅にて接して溶融され、第３の像担持体１００へ転移する。
ここで、片面転写時と両面転写時とではトナー全体量が異なるため、これに応じて前記ニップ部でのニップ幅と温度をそれぞれ調整する。すなわち、両面転写時には片面転写時よりもニップ幅を大きくし、温度を高くするよう設定する。
なお、加熱ローラ１１３の内部に発熱ヒータを設置しておくと、トナーへの加熱がより増え、転写、定着の効果を上げることができる。
【００２６】
第３の像担持体１００のベルトループ外側には、第３クリーニング装置２５０が配備されている。第３クリーニング装置２５０は、用紙にトナー像を転写した後、第３の像担持体１００表面に残留する不要のトナーを拭い去る。本実施形態は、クリーニングベルト２５０Ｂに一旦移し、ブレード２５０Ｄでかきとり、回収して図示せぬ収納部に搬送する。クリーニングベルト２５０Ｂは、内部に発熱部材を有する押し圧ローラ２５０Ａによって第２像担持体１００へ押付けられて巻き付けられており、第３の像担持体と順方向に、且つ等速で回転する。クリーニングベルト２５０Ｂの巻き付けられた部分では、第３の像担持体１００表面に残存するトナーが押し圧ローラ２５０Ａによって液状化し、クリーニングベルト２５０Ｂへ転移し易くしている。クリーニングベルト２５０Ｂ上の液状化したトナーは、冷却機能を有する冷却手段２５０Ｃにより固化され、ブレード２５０Ｄで剥がされる。
クリーニングベルト２５０Ｂの表面粗さは、第３の像担持体１００の表面粗さよりも粗くすることが好ましい。これにより、第３の像担持体１００に付着するトナーをクリーニングベルト２５０Ｂ側に付き易くする。冷却手段２５０Ｃは、冷却手段を兼ねたヒートパイプを用いることができる。
【００２７】
図３は、押し圧ローラ２５０Ａの押し圧を可変する機構の構成図である。クリーニングモータ（図示せず）にてカム２７０が回転し、レバー２７１が支点２７２を中心に回転して押し圧ローラ２５０Ａを第３の像担持体１００へ押付ける。カム２７０の回転角度で押し圧ローラ２５０Ａの移動距離が変り、クリーニングベルト２５０Ｂが第３の像担持体１００に巻き付く巻き付け長さが変化する。
ここで、片面転写時と両面転写時とでは第３像担持体上に付着するトナー量が異なるため、これに応じて巻付け長さを調整する。図４は片面転写時と両面転写時の押し圧ローラ２５０Ａの動作を示すフローチャートである。
また、片面転写時には基本的に記録媒体の裏側にトナーが無いので、押し圧ローラ２５０Ａを第３の像担持体１００から離間させ、クリーニングベルト２５０Ｂの巻付け長さを無くしてよい。
また、記録媒体の種類でも付着トナー量は異なる。図５は記録媒体の違いによる押し圧ローラ２５０Ａの動作を示すフローチャートである。
さらに、画像モードでも、白黒モード、カラーモード等で付着トナー量が異なるため、それぞれに応じた巻き付け長さにする。図６は白黒モード時とカラーモード時の押し圧ローラ２５０Ａの動作を示すフローチャートである。
このように押し圧ローラを調整して巻き付け長さを可変することで、第３クリーニング装置２５０のクリーニング性能を向上し、第３の像担持体１００の寿命を向上することができる。
【００２８】
また、第３の像担持体１００のクリーニング装置としては、上述したようなベルトタイプではなく、ローラタイプのクリーニング装置を用いても良い。
図７はローラタイプの第３クリーニング装置２６０を用いた画像形成装置の断面図である。この場合、クリーニングベルト２５０Ｂの代わりとして、内部に発熱機能を有するクリーニングローラ２６０Ａを用い、第３の像担持体１００表面上の残留トナーを液状化させ、転移させる。クリーニングローラ２６０Ａ上の液状化したトナーは、弾性体からなるブレード２６０Ｂによって剥がされ、回収手段２６０Ｃへ送られる。ブレード２６０Ｂは、ヒートパイプからなる冷却手段２６０Ｄによって冷却されており、液状化したトナーを固化させ、クリーニングローラ２６０Ａから剥がれ易くしている。
【００２９】
なお、第２クリーニング装置２５が劣化或いは故障して第２の像担持体１０を清掃できなくなった時、第２の像担持体１０を画像一周分空回転して残存するトナーを第３の像担持体１００へ転移させ、第３クリーニング装置２５０でクリーニング代行することもできる。これにより、第２クリーニング２５が故障することがあっても機械使用不可にせずに画像形成動作を提供することができる。また、最初から第２クリーニング装置２５を無くして構成することも可能である。
【００３０】
次に、本発明の画像形成装置による紙詰まり処理（以下ジャム処理と記す）の動作について説明する。
記録媒体（用紙）Ｐは、図１下方の給紙装置２６に備えられる給紙カセット２６Ａ、２６Ｂに収納されており、最上の記録媒体Ｐから１枚づつ給紙ローラ２７によって繰り出され、複数のガイド２９を経てレジストローラ対２８に搬送される。
記録媒体Ｐは、レジストローラ対２８でタイミングをとって、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００との転写ニップ部へ搬送される。
まず、転写ニップ部へ到達する前に紙詰まりした場合は、搬送センサ３００によって紙未到着の信号が発せられ、ジャム検知手段が作動し、機械が停止する。この時、記録媒体Ｐは転写ニップ部に挟まれていないので、詰まった紙の除去には支障が生じない。従って第２の像担持体１０と第３の像担持体１００は接触したままでジャム処理が実行される。ジャム処理後は、加熱ローラ１１３により、転写ニップ部を通常より大きいニップ幅且つ高い温度に設定されることで、第２の像担持体１０から第３の像担持体１００へ未転写トナーが転移しクリーニングされる。
前記転写ニップ部を通過後、排紙ローラ対３２までの間に紙詰まりした場合は、搬送センサ３０１によって紙未到着の信号が発せられ、ジャム検知手段が作動し、機械が停止する。この時、記録媒体Ｐが転写ニップ部に挟まれているので、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００が離間しなければジャム処理ができない。従って前述したように、図２のモータ３０５が作動してローラ１１を移動することで第２の像担持体１０と第３の像担持体１００は離れ、ジャム処理が実行される。
【００３１】
ジャム処理後、第３の像担持体１００は第２の像担持体と離間したまま１周分空回転して第３像担持体自体のクリーニングをし、その後第２像担持体と接触して更に１周分空回転して第２クリーニングの残留トナーをクリーニングする。これは、第２の像担持体１０と第３の像担持体１００とを一度に清掃すると、残留トナー量が多すぎてトナー落下を起こし、機械内部を汚したり記録媒体に付着して画像不良を発生させるので、これを防止するためである。
以上の本実施形態では、複数色のトナーを使った、カラー画像の作像に関して述べたが、本発明はこれに限定されず、単色画像の作成にも適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カラー画像の両面印刷が可能な画像形成方法であって、記録媒体搬送の信頼性が高く、画像形成の生産性が高く、転写・定着手段の簡素化を図り、高品質な画像を得ることが可能な画像形成方法を提供することができる。
また、画像形成の省電力化と、熱や圧等による部品のダメージを低減した長寿命化により、コストの低減だけでなく、環境保護を鑑みた画像形成方法を提供することができる。
さらに、紙詰まりの処理を容易に行うことができ、紙詰まり処理後のクリーニング性能も良好な画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の略中央断面図である。
【図２】第２の像担持体と第３の像担持体とのニップ部を可変するための機構を示す構成図であり、（ａ）押し当て時、（ｂ）離間時である。
【図３】押し圧ローラの押し圧を可変する機構の構成図である。
【図４】片面転写時と両面転写時の押し圧ローラの動作を示すフローチャートである。
【図５】記録媒体の違いによる押し圧ローラの動作を示すフローチャートである。
【図６】白黒モード時とカラーモード時の押し圧ローラの動作を示すフローチャートである。
【図７】ローラタイプの第３クリーニング装置を用いた画像形成装置の断面図である。
【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 ローラ
３０ 弾性体ローラ
１００ 第３の像担持体（中間転写ベルト）
１１３ 加熱ローラ
２５０ 第３クリーニング装置（ベルトタイプ）
２５０Ａ 押し圧ローラ
２５０Ｂ クリーニングベルト
２５０Ｃ 冷却手段
２５０Ｄ ブレード
２６０ 第３クリーニング装置（ローラタイプ）
２６０Ａ クリーニングローラ
２６０Ｂ ブレード
２６０Ｃ 回収手段
２６０Ｄ 冷却手段
２７０ カム
２７１ レバー
２７２ 支点
３００ 搬送センサ
３０１ 支点
３０２ レバー
３０３ カム
３０５ 加圧モータ
Claims (15)
- 顕像を形成、担持する複数の第１の像担持体にて、それぞれ異なる色のトナーで表面に第１の顕像を形成させ、それらの顕像を重ね合わせるように、第１の転写手段によってベルト状の第２の像担持体へ転写した後、第２の転写手段によって第２の像担持体からベルト状の第３の像担持体へ一度に転写し、担持させ、
次いで第２の顕像を複数の第１の像担持体で形成し、それぞれの顕像を重ね合わせるように第２の像担持体へ転写し、担持させ、
第２、第３の像担持体の間に記録媒体を搬送手段で搬送させ、
該第２の顕像と前記第１の顕像とを、第２の転写手段と第３の転写手段との押圧により第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部にて、記録媒体の各面に転写するとともに、熱を印加して定着させる工程を含む画像形成方法において、
第２の像担持体と第３の像担持体とが接離可能であって、
第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部は、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能である
ことを特徴とする画像形成方法。 - 第２の転写手段及び第３の転写手段が熱転写手段であり、
両面転写時は、片面転写時よりもニップ幅を大きくし、ニップ部温度を高くする
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。 - 第３の像担持体のクリーニング手段が、前記転写ニップ部下流に配置され、且つ第３の像担持体と所定の巻付け角を確保して移動可能であり、
第３の像担持体とクリーニング手段との巻付け長さが、片面転写時と両面転写時で可変可能である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成方法。 - 片面転写時には、第３の像担持体とクリーニング手段とを離間させ、前記巻付け長さが無い
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成方法。 - 前記巻付け長さが、記録媒体の種類によって可変可能である
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成方法。 - 前記巻付け長さが、画像モードによって可変可能である
ことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の画像形成方法。 - 一定の記録媒体枚数通過後に、第２の像担持体と第３の像担持体とを一周分空回転し、その後に第３像担持体をクリーニングする
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像形成方法。 - 記録媒体の搬送経路のうち、
前記転写ニップ部の前工程で紙詰まりした時は、第２の像担持体と第３の像担持体とが離間せず、
前記転写ニップ部の後工程で紙詰まりした時は、第２の像担持体と第３の像担持体とが離れる
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像形成方法。 - 紙詰まりの処理をした後で再動作する前に、第３の像担持体が、第２の像担持体と離間した状態で第３の像担持体１周分空回転した後、第２の像担持体と接触した状態で第２の像担持体１周分空回転する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成方法。 - 紙詰まりの処理をした後で再動作する前に、第３の像担持体を空回転するとき、
第３の像担持体とクリーニング手段との巻き付け角を大きくする
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成方法。 - 第３の像担持体のクリーニング手段が、第３の像担持体と順方向且つ等速度で回転する
ことを特徴とする請求項３乃至１０の何れかに記載の画像形成方法。 - 第１の像担持体と、第２の像担持体と、第３の像担持体と、第１の像担持体上に形成される顕像を第２の像担持体上に転写する第１の転写手段と、第２の像担持体上の顕像を第３の像担持体上に転写する第２の転写手段と、第３の像担持体上の顕像を記録媒体上に転写する第３の転写手段と、第３の像担持体をクリーニングするクリーニング手段とを備え、第２の転写手段と第３の転写手段との押圧により第２の像担持体と第３の像担持体との間に転写ニップ部を形成する構成の画像形成装置において、
第２の像担持体と第３の像担持体とが接離可能であって、
第２の像担持体と第３の像担持体との間に形成される転写ニップ部は、ニップ幅とニップ部温度とを可変可能である
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、請求項２乃至１１の何れかに記載の画像形成方法を用いる
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。 - 前記第３の像担持体のクリーニング手段は、冷却機能と加熱機能とを備えるクリーニングベルトである
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。 - 前記第３の像担持体のクリーニング手段は、表面粗さが第３像担持体表面粗さよりも粗い
ことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れかに記載の画像形成装置。
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