JP2005242169A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 転写紙の裏表でそれぞれ表面特性が異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 転写紙Pの表面粗さRaを検知する表面特性検知手段たる光学センサユニット60を設けるとともに、転写紙の第1面における表面粗さRaに基づいて両面加熱定着装置35による第1面に対する加熱温度を制御し、且つ転写紙の第2面における表面粗さRaに基づいて両面加熱定着装置35による第2面に対する加熱温度を制御する加熱定着温度制御手段たる制御部E1を設けた。これにより、両面加熱定着装置35による第1面、第2面に対する加熱温度を、それぞれ表面粗さRaに見合った値に制御することで、定着性の差や、ホットオフセットを抑える。
【選択図】 図1
【解決手段】 転写紙Pの表面粗さRaを検知する表面特性検知手段たる光学センサユニット60を設けるとともに、転写紙の第1面における表面粗さRaに基づいて両面加熱定着装置35による第1面に対する加熱温度を制御し、且つ転写紙の第2面における表面粗さRaに基づいて両面加熱定着装置35による第2面に対する加熱温度を制御する加熱定着温度制御手段たる制御部E1を設けた。これにより、両面加熱定着装置35による第1面、第2面に対する加熱温度を、それぞれ表面粗さRaに見合った値に制御することで、定着性の差や、ホットオフセットを抑える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、転写紙等の記録体の両面に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
従来、トナーによって転写紙等の記録体の両面に画像を形成する方式としては、スイッチバック方式やワンパス方式などが知られている。スイッチバック方式は、記録体を転写手段と定着手段とに通してその一方の面に画像を記録した後、反転搬送路で記録体を反転させる。そして、転写手段及び定着手段にスイッチバックさせて、もう一方の面にも画像を記録する。これに対し、ワンパス方式は、両面転写手段によって両面にトナー像を転写した記録体を定着手段に通す方式で、記録体をスイッチバックさせることなくその両面に画像を記録することができる。ワンパス方式は、次の点でスイッチバック方式よりも優れている。即ち、スイッチバック用の複雑な機構を設けることによるコストアップ、スイッチバックによる画像形成時間の長時間化、定着手段による加熱でカールさせた記録体をスイッチバックさせることによるジャムを、何れも回避し得る点である。ワンパス方式で画像を形成する画像形成装置としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
スイッチバック方式、ワンパス方式の何れであっても、記録体として裏表で表面粗さが異なるものを用いると、トナー像の定着性に差が出たり、何れか一方の面でトナー像のホットオフセットを引き起こしたりすることがあった。このホットオフセットとは、定着装置内において、記録体を加熱しながら押圧する加熱部材にトナー像を転移させて、記録体の画像に白抜けを発生させてしまう現象である。本発明者らは、このようなホットオフセットや、定着性の差が生ずる原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことを見出した。即ち、未定着トナー像は、記録体の表面粗さに応じて、定着処理に最適な加熱温度が異なってくる。例えば、表面粗さの比較的大きな記録体では、未定着トナー像が定着装置の加熱ローラ等の加熱部材に押圧された際、記録体表面に存在する微妙な凹部に食い込む。そして、この食い込みにより、食い込まない場合に比べて加熱部材との接触面積が小さくなって加熱部材から熱が伝わり難くなったり、記録体との接触面積が大きくなって記録体に熱が奪われ易くなったりする。このため、通常の加熱温度では十分に軟化することができず、定着不良を引き起こし易くなる。これに対し、表面粗さの比較的小さな記録体では、未定着トナー像を食い込ませるような微妙な凹部が記録体表面にあまりないため、通常の加熱温度において未定着トナー像が過剰に加熱されてホットオフセットを起こし易くなる。
定着処理における加熱温度は最もプリント需要が高い普通紙に合わせて設定されるのが一般的である。このため、表面粗さの比較的大きなザラ紙で定着不良が生じ易くなる一方で、表面粗さの比較的小さなコート紙でホットオフセットが生じ易くなる。それでも、記録体の片面だけに画像を形成する場合には、その面の表面粗さに合わせて加熱温度を変更することで、定着不良やホットオフセットを抑えることができる。しかしながら、裏表で表面粗さの異なる記録体の両面に画像を形成する場合には、どちらかの面に加熱定着温度を合わせてしまうと、もう一方の面で定着不良を引き起こしたり、ホットオフセットを引き起こしたりしまう。
なお、上記特許文献1に記載の画像形成装置は、定着手段として、記録体を挟み込みながら加熱する定着ローラ対を備えている。そして、この定着ローラ対からの記録体の分離性を向上せしめることで、記録体の裏表で光沢性に差が出るといった事態を抑えている。何れか一方の定着ローラに記録体がいつまでもくっついて分離されないと、どちらかの面が過剰に加熱されて光沢性に差が出てしまうので、分離性を向上させているのである。これにより、裏表で表面粗さに差のない記録体であれば、分離性の向上によって光沢性の差を抑えることができる。しかしながら、表面粗さに差のある記録体であれば、何れかの面の加熱温度が不適切となって光沢性に差が出てしまうことになる。
また、これまで、記録体の表面粗さが裏表で異なる場合に生ずる問題について説明してきたが、表面材質など、表面粗さとは異なる表面特性が裏表で異なる場合にも同様の問題が生じ得る。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置を提供することである。即ち、記録体の裏表でそれぞれ表面特性が異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる画像形成装置である。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を記録体に転写する転写手段と、該トナー像を該記録体に加熱定着せしめる加熱定着手段とを備え、該記録体を該転写手段と該加熱定着手段とに通して、該記録体の両面に画像を形成する画像形成装置において、上記記録体の表面特性を検知する表面特性検知手段を設けるとともに、該記録体の第1面における該表面特性に基づいて上記加熱定着手段による該第1面に対する加熱温度を制御し、且つ該記録体の第2面における該表面特性に基づいて該加熱定着手段による該第2面に対する加熱温度を制御する加熱定着温度制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記表面特性検知手段として、上記表面特性たる表面粗さを検知するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記表面特性検知手段として、上記記録体の表面光反射に基づいて上記表面粗さを検知するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3の画像形成装置において、上記転写手段に送られる前の記録体を収容する記録体収容手段と、上記加熱定着手段を経由した後の記録体を画像形成装置の筺体外に排出せしめる排出手段とを設け、且つ、該記録体収容手段から該排出手段に至るまでの記録体搬送路内における上記加熱定着手段よりも上流側で上記表面特性を検知させるように、上記表面特性検知手段を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の画像形成装置において、上記記録体搬送路内における上記転写手段よりも上流側で上記表面特性を検知させるように、上記表面特性検知手段を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5の画像形成装置において、上記転写手段として、上記像担持体上に形成されたトナー像を上記加熱定着手段に送られる前の記録体の両面に転写する両面転写手段を用いるとともに、上記加熱定着手段として、該両面転写手段によって両面にトナー像が転写せしめられた記録体を両面側からそれぞれ加熱する両面加熱定着手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、上記表面特性検知手段として、上記第1面における上記表面特性を該第1面の側から検知する第1面用検知部、及び上記第2面における上記表面特性を該第2面の側から検知する第2面用検知部を有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項6又は7の画像形成装置において、上記像担持体として、上記第1面に転写されるトナー像を専用に担持する第1像担持体と、上記第2面に転写されるトナー像を専用に担持する第2像担持体とを用いるとともに、該トナー像を外第1像担持体上から第1中間転写ベルトの表面に中間転写した後に上記第1面に転写する一方で、トナー像を該第2像担持体上から第2中間転写ベルトの表面に中間転写した後に上記第2面に転写するように上記両面転写手段を構成し、且つ該第1中間転写ベルトと該第2中間転写ベルトとを互いに非接触に配設したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成装置において、上記第1像担持体として、互いに色の異なる上記トナー像を担持する複数のものを用いるとともに、上記第2像担持体として、互いに色の異なる上記トナー像を担持する複数のものを用い、且つ、複数の該第1像担持体上のトナー像をそれぞれ上記第1中間転写ベルトに重ね合わせて転写する一方で、複数の該第2像担持体上のトナー像をそれぞれ上記第2中間転写ベルトに重ね合わせて転写するように、上記両面転写手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項8又は9の画像形成装置において、上記記録体収容手段の記録体排出部と、上記両面転写手段の記録体受入部とを鉛直方向で同じ高さにしたことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記両面転写手段の記録体排出部と、上記排出手段の記録体受入部とを同じ高さにしたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記表面特性検知手段として、上記表面特性たる表面粗さを検知するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記表面特性検知手段として、上記記録体の表面光反射に基づいて上記表面粗さを検知するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3の画像形成装置において、上記転写手段に送られる前の記録体を収容する記録体収容手段と、上記加熱定着手段を経由した後の記録体を画像形成装置の筺体外に排出せしめる排出手段とを設け、且つ、該記録体収容手段から該排出手段に至るまでの記録体搬送路内における上記加熱定着手段よりも上流側で上記表面特性を検知させるように、上記表面特性検知手段を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の画像形成装置において、上記記録体搬送路内における上記転写手段よりも上流側で上記表面特性を検知させるように、上記表面特性検知手段を配設したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5の画像形成装置において、上記転写手段として、上記像担持体上に形成されたトナー像を上記加熱定着手段に送られる前の記録体の両面に転写する両面転写手段を用いるとともに、上記加熱定着手段として、該両面転写手段によって両面にトナー像が転写せしめられた記録体を両面側からそれぞれ加熱する両面加熱定着手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、上記表面特性検知手段として、上記第1面における上記表面特性を該第1面の側から検知する第1面用検知部、及び上記第2面における上記表面特性を該第2面の側から検知する第2面用検知部を有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項6又は7の画像形成装置において、上記像担持体として、上記第1面に転写されるトナー像を専用に担持する第1像担持体と、上記第2面に転写されるトナー像を専用に担持する第2像担持体とを用いるとともに、該トナー像を外第1像担持体上から第1中間転写ベルトの表面に中間転写した後に上記第1面に転写する一方で、トナー像を該第2像担持体上から第2中間転写ベルトの表面に中間転写した後に上記第2面に転写するように上記両面転写手段を構成し、且つ該第1中間転写ベルトと該第2中間転写ベルトとを互いに非接触に配設したことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成装置において、上記第1像担持体として、互いに色の異なる上記トナー像を担持する複数のものを用いるとともに、上記第2像担持体として、互いに色の異なる上記トナー像を担持する複数のものを用い、且つ、複数の該第1像担持体上のトナー像をそれぞれ上記第1中間転写ベルトに重ね合わせて転写する一方で、複数の該第2像担持体上のトナー像をそれぞれ上記第2中間転写ベルトに重ね合わせて転写するように、上記両面転写手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項8又は9の画像形成装置において、上記記録体収容手段の記録体排出部と、上記両面転写手段の記録体受入部とを鉛直方向で同じ高さにしたことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の画像形成装置において、上記両面転写手段の記録体排出部と、上記排出手段の記録体受入部とを同じ高さにしたことを特徴とするものである。
これらの発明においては、加熱定着手段による記録体の第1面、第2面に対する加熱温度を、加熱定着温度制御手段がそれぞれ表面特性に見合った値に制御することで、記録体の裏表でそれぞれ表面特性が異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本プリンタの概略構成図であり、プリンタをその正面方向から示している。図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスカートリッジ6Y,M,C,Kを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Yトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ6Yを例にすると、図2に示すように、像担持体たるドラム状の感光体1Y、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置3Y、帯電装置4Y、現像手段たる現像装置5Y等を備えている。感光体1Yは、直径30〜100[mm]のアルミ製円筒に、光導電性物質である有機半導体の表面層が被覆されている。アモルファスシリコン性の表面層が被覆されたものであってもよい。また、ドラム状ではなく、ベルト状のものであってもよい。帯電装置4Yは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体1Yの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体1Yの表面は、レーザ光Lによって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。このYの静電潜像は、Yトナーを用いる現像装置5YによってYトナー像に現像される。そして、後述の第1中間転写ベルト8上に1次転写される。ドラムクリーニング装置2Yは、中間転写工程を経た後の感光体1Y表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置3Yは、クリーニング後の感光体1Yの残留電荷を除電する。この除電により、感光体1Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ6M,C,Kにおいても、同様にして感光体1M,C,K上にM,C,Kトナー像が形成され、第1中間転写ベルト8上に1次転写される。なお、現像装置は、トナーと磁性キャリアとを含有する2成分現像剤を用いるものでも、トナー粉体だけを用いるものでもよい。また、トナーは、粉砕法によって製造された粉砕トナーでも、球形に形成されたトナーでもよい。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本プリンタの概略構成図であり、プリンタをその正面方向から示している。図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスカートリッジ6Y,M,C,Kを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Yトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ6Yを例にすると、図2に示すように、像担持体たるドラム状の感光体1Y、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置3Y、帯電装置4Y、現像手段たる現像装置5Y等を備えている。感光体1Yは、直径30〜100[mm]のアルミ製円筒に、光導電性物質である有機半導体の表面層が被覆されている。アモルファスシリコン性の表面層が被覆されたものであってもよい。また、ドラム状ではなく、ベルト状のものであってもよい。帯電装置4Yは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体1Yの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体1Yの表面は、レーザ光Lによって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。このYの静電潜像は、Yトナーを用いる現像装置5YによってYトナー像に現像される。そして、後述の第1中間転写ベルト8上に1次転写される。ドラムクリーニング装置2Yは、中間転写工程を経た後の感光体1Y表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置3Yは、クリーニング後の感光体1Yの残留電荷を除電する。この除電により、感光体1Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ6M,C,Kにおいても、同様にして感光体1M,C,K上にM,C,Kトナー像が形成され、第1中間転写ベルト8上に1次転写される。なお、現像装置は、トナーと磁性キャリアとを含有する2成分現像剤を用いるものでも、トナー粉体だけを用いるものでもよい。また、トナーは、粉砕法によって製造された粉砕トナーでも、球形に形成されたトナーでもよい。
上記プロセスカートリッジ6Y,M,C,Kの図中下方には露光装置7が配設され、その図中左側方には画像データ処理装置E1が配設されている。画像データ処理装置E1は、パーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報信号に基づいて、露光走査制御信号を生成して露光装置7に送る。潜像形成手段たる露光装置7は、この露光走査制御信号に基づいて発したレーザ光Lを、プロセスカートリッジ6Y,M,C,Kにおけるそれぞれの感光体に照射する。この照射を受けて露光された感光体1Y,M,C,K上には、Y,M,C,K用の静電潜像が形成される。なお、露光装置7は、光源から発したレーザ光(L)を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。かかる構成の露光装置7に代えて、LEDアレイからのLED光を照射する露光手段を採用しても良い。
以上の構成においては、4つのプロセスカートリッジ6Y,M,C,Kと露光装置7との組合せにより、像担持体たる感光体1Y,M,C,K上にトナー像を形成するトナー像形成手段が構成されている。
上記露光装置7の図中下側には、第1給紙ローラ28を有する第1紙カセット25と、第2給紙ローラ29を有する第2紙カセット26とが、鉛直方向に重なるように配設されている。これらカセットはそれぞれ内部には記録体たる転写紙Pを複数枚重ねた転写紙束の状態で収容している。第2紙カセット26の図中右側方には、手差し給紙ローラ30を有する手差しトレイ27が、プリンタ本体の筐体内でなく、筐体の側面から延出するように設けられており、この上にも転写束が載置される。
記録体収容手段たる2つの給紙カセット(25,26)と、上記手差しトレイ27との間には、レジストローラ対31を有する給紙路32や、これに合流する給紙案内路33が配設されている。給紙案内路33は、搬送ローラ対34を有している。第1給紙ローラ28、第2給紙ローラ29は、それぞれ上記第1紙カセット25、第2紙カセット26内に収容されている転写紙束の一番の転写紙Pに当接している。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、その一番上の転写紙Pを給紙路32に向けて送り出す。送り出された転写紙Pは、給紙路32の末端付近に配設されたレジストローラ対の第1レジストローラ31aと第2レジストローラ31bとの間に挟まれる。レジストローラ対31は、転写紙Pを挟み込むべく両ローラを互いに順方向に回転駆動させるが、ローラ間に記録体を挟み込むとすぐに両ローラの回転を一旦停止させる。そして、適切なタイミングで回転を再開して転写紙Pを後述の2次転写ニップに向けて送り出す。タイミングローラ対として機能しているのである。一方、手差し給紙ローラ30は、上記手差しトレイ27に載置されている転写紙束の一番上の転写紙Pに当接している。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、その一番上の転写紙Pを給紙案内路33に向けて送り出す。送り出された転写紙Pは、図示しない駆動手段によって互いに当接しながら順方向に回転せしめられる搬送ローラ対34のローラ間を経由して給紙路32の末端付近に至る。そして、第1レジストローラ31aと第2レジストローラ31bとの間に挟まれる。
各感光体1Y,M,C,K上に形成されたY,M,C,K用の静電潜像は、両面転写手段たる両面転写装置による転写工程を経る。この両面転写装置は、第1転写ユニット15と第2転写ユニット24とを有している。第1転写ユニット15は、上述のプロセスカートリッジ6Y,M,C,Kの図中上方に配設されており、第1中間転写ベルト8、4つの1次転写ローラ9Y,M,C,K、第1クリーニング装置10などを備えている。また、2次転写バックアップローラ12、第1クリーニングバックアップローラ13、テンションローラ14なども備えている。第1中間転写体たる第1中間転写ベルト8は、これら3つのローラに張架されながら、少なくとも何れか1つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。転写バイアスローラたる4つの1次転写ローラ9Y,M,C,Kは、このように無端移動せしめられる第1中間転写ベルト8を感光体1Y,M,C,Kとの間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。そして、図示しない電源の供給を受けて、トナーとは逆極性(例えばプラス)の1次転写バイアスを第1中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)に印加する。これら4つの1次転写ローラ9Y,M,C,Kの他に配設された上述の3つのローラは、全て電気的に接地されている。第1中間転写ベルト8は、その無端移動に伴ってY,M,C,K用の1次転写ニップを順次通過していく。各1次転写ニップでは、感光体1Y,M,C,K上のY,M,C,Kトナー像がニップ圧や1次転写バイアスの作用によって第1中間転写ベルト8条に重ね合わせて1次転写される。これにより、第1中間転写ベルト8上に4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
第1中間転写ベルト8を張架している2次転写バックアップローラ12は、後述の第2中間転写ベルト16に食い込むような配設位置になっている。このような食い込み配置により、第1中間転写ベルト8と第2中間転写ベルト16とをそれぞれ周長方向に広く当接させる2次転写ニップが形成されている。この2次転写ニップでは、第1転写ベルト8と第2中間転写ベルト16とが、それぞれ互いの表面を同方向に移動させながら当接させる。第1中間転写ベルト8上に形成された可視像たる4色トナー像は、2次転写ニップで第2中間転写ベルト16あるいは転写紙Pに2次転写される。
2次転写ニップを通過した後の第1中間転写ベルト8には、第2中間転写ベルト16あるいは転写紙Pに2次転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、第1クリーニング装置10によってクリーニングされる。具体的には、第1中間転写ベルト8は、そのループ外面(おもて面)側に当接するように配設された第1クリーニング装置10と、そのループ内面側に配設された第1クリーニングバックアップローラ13との間に挟まれる。そして、おもて面上の転写残トナーが第1クリーニング装置10に機械的あるいは静電的に回収されてクリーニングされる。なお、バイアス印加方式の4つの1次転写ローラ9Y,M,C,Kに代えて、電極から放電させるチャージャ方式のものを用いてもよい。
上記両面転写装置の第2転写ユニット24は、上記第1転写ユニット15の図中右側方に配設されており、第2中間転写ベルト16、第2クリーニング装置18、転写チャージャ23などを備えている。また、2次転写ローラ17、ニップ拡張ローラ19、テンションローラ20、バックアップローラ21なども備えている。第2中間転写ベルト16は、これら4つのローラに張架されながら、少なくとも何れか1つのローラの回転駆動によって図中時計回りに無端移動せしめられる。上述した第1転写ユニット15の2次転写バックアップローラ12は、2次転写ローラ17とニップ拡張ローラ19との間の第2中間転写ベルト16架橋部分に食い込んで2次転写ニップを形成している。2次転写ローラ17は、金属製ローラか、あるいは芯金に導電性のゴム層が被覆されたローラで、図示しない電源によってトナーと反対極性(例えばプラス極性)の2次転写バイアスが供給される。第2転写ユニット24におけるこれ以外のローラは全て接地されている。
上述のレジストローラ対31は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを、第1中間転写ベルト8上に1次転写された上記4色トナー像に密着させ得るタイミングで上記2次転写ニップに向けて送り出す。但し、この4色トナー像が、転写紙Pの一方の面である第1面(後述のスタック部40上で上を向く面)に転写されるべき第1トナー像である場合には、転写紙Pを送り出さない。よって、このとき、第1中間転写ベルト8上の第1トナー像は、ニップたる2次転写ニップでニップ圧や2次転写バイアスの作用を受けて第2中間転写ベルト16上に2次転写される。これに対し、第1中間転写ベルト8上の4色トナー像が転写紙Pの第2面(スタック部40上で下を向く面)に転写されるべき第2トナー像である場合には、レジストローラ対31は、この第2トナー像に同期させて転写紙Pを送り出す。よって、第2トナー像は、2次転写ニップで転写紙Pのもう一方の面である第2面に2次転写され、転写紙Pの白色と相まってフルカラー画像となる。このとき、先に第2中間転写ベルト16に転写されていた第1トナー像は、2次転写ニップに送り込まれた転写紙Pの第1面に密着せしめられる。但し、この第1トナー像は、2次転写バイアスの作用によってベルト側に引き寄せられるため、転写紙Pの第1面に密着しているが、そこに2次転写されるわけではない。
上述の第1転写ユニット15において、2次転写バックアップローラ12は、第1中間転写ベルト8を、その移動方向をほぼ反転させるような形状で張架している。そして、移動方向を反転させつつある第1中間転写ベルト部分を第2中間転写ベルト16に当接させて2次転写ニップを形成している。かかる構成では、2次転写ニップの出口において、第1中間転写ベルト8が転写紙Pから離間し、転写紙Pが第2中間転写ベルト16の表面だけに保持されて搬送されるようになる。そして、第2転写ユニット24内において、第2中間転写ベルト16の無端移動に伴って、3次転写部に送られる。第2転写ユニット24の3次転写部では、第2中間転写ベルト16のバックアップローラ21による張架部分に対し、転写チャージャ23が所定の間隙を介して配設されている。第2中間転写ベルト16上の転写紙Pは、転写チャージャ23によって第2面側にトナーと反対極性(例えばプラス極性)の電荷が付与される。この電荷の付与により、転写紙Pの第1面と第2中間転写ベルト16との間に挟まれていた第1トナー像が転写紙Pの第1面に3次転写されてフルカラー画像になる。2つの転写ユニット(15,24)からなる両面転写装置は、転写紙Pに対して上記2次転写ニップでその第2面に第2トナー像を前段転写した後、上記3次転写部でその第1面に第1トナー像を後段転写するのである。なお、1次転写バイアスや2次転写バイアスが印加される部材として、ローラ(9,17)ではなく、ブラシなど他の形状のものを用いてもよい。また、転写バイアスを部材に印加する静電転写方式ではなく、非接触放電式を採用してもよい。
上記第2転写ユニット24において、3次転写によって両面転写が完了した転写紙Pは、第2中間転写ベルト16から分離されて後述の両面加熱定着装置35に送られる。上記3次転写部を通過した後の第2中間転写ベルト16は、バックアップローラ21と第2クリーニング装置18との間に挟み込まれて、表面の転写残トナーが機械的又は静電的にクリーニングされる。この第2クリーニング装置18が第2中間転写ベルト16に常に当接していると、第2中間転写ベルト16上に2次転写された第1トナー像もクリーニングしてしまうことになる。そこで、第2クリーニング装置18は、図示しない揺動機構によって揺動軸18aを中心に図中矢印方向に揺動せしめられることで、第2中間転写ベルト16に接離するようになっている。そして、少なくともそのクリーニング位置を第1トナー像が通過する間は、第2中間転写ベルト16から離間して、第1トナー像のクリーニングを回避する。
第2転写ユニット24の図中上方には、両面加熱定着手段たる両面加熱定着装置35が配設されている。この両面加熱定着装置35は、互いに順方向に回転しながら当接して定着ニップを形成する第1定着ローラ35a、第2定着ローラ35bを有している。これら第1定着ローラ35a、第2定着ローラ35bは、何れも図示しないハロゲンランプ等の発熱手段を有しており、定着ニップに挟み込まれた転写紙Pを両面側から加熱する。この加熱により、転写紙Pの両面にそれぞれ形成されたフルカラー画像が、これを構成するトナーの軟化によって転写紙Pに定着せしめられる。定着後の転写紙Pは、反転ガイド部材36に沿って反転せしめられた後、排出手段たる排紙ローラ対37を経て機外へと排出される。そして、プリンタ本体の筺体の上面に形成されたスタック部40にスタックされる。
第1定着ローラ35a、第2定着ローラ35bは、それぞれ図示しない第1温度検知手段、第2温度検知手段によって表面温度が検知される。第1温度検知手段、第2温度検知手段は、それぞれ、プリンタ本体の筺体内の最上部に配設された制御部E2に送信する。制御部E2は、これら温度検知手段から送られてくる表面温度の検知結果に基づいて、第1定着ローラ35a、第2定着ローラ35bの上記発熱手段に対する電源供給をそれぞれ個別にON/OFF制御する。この制御により、第1定着ローラ35a、第2定着ローラ35bの表面温度が一定範囲(目標範囲)に維持される。但し、転写紙Pの片面にだけ画像を形成する片面プリントモードが実行されている場合には、両面プリントモードの場合に比べて少ない熱量で画像を定着させることができる。片面にしか画像が形成されていないため、両面のときよりも転写紙P上のトナー量が少なくなるからである。よって、片面プリントモードのときには、後述する理由により、転写紙Pの第2面にしか画像が形成されないので、第2面に接触する第2定着ローラ35bの発熱手段に対する電源供給だけON/OFF制御する。これにより、省エネルギー化を図ることが可能になる。
以上のようにして、本プリンタは、転写紙Pを2次転写ニップからこれよりもベルト移動方向下流側に搬送する過程で、転写紙Pに対して上記両面転写装置によってその両面側からトナー像の転写処理を施す。よって、転写紙Pの両面に対してワンパス方式での画像形成を行うことができる。また、転写紙Pを像担持体たる感光体(1Y,M,C,K)に直接接触させることがないので、感光体への紙粉の付着を抑えることができる。なお、本プリンタのように、感光体等の像担持体を複数並べて配設し、それぞれで形成した可視像を連続的に重ね合わせ転写して多色画像等の重ね合わせ画像を形成する方式をタンデム方式という。これに対し、1つの像担持体に可視像を形成して中間転写体に転写した後、再び像担持体に可視像を形成して中間転写体上の可視像に重ね合わせ転写する工程を繰り返して重ね合わせ画像を形成する方式もある。この方式では、可視像の形成、転写という工程を繰り返し行わなくてはならない。一方、タンデム方式では、重ね合わせ転写すべき複数の可視像をそれぞれに対応する像担持体上でほぼ同時に形成することができるので、画像形成時間を大幅に短縮することができる。
上述したように、上記第1トナー像は上記第2トナー像に先行して形成される。そして、2次転写ニップで第1中間転写ベルト8から第2中間転写ベルト16に2次転写された後、上記3次転写部で転写紙の第1面に3次転写される。この第1面とは、上記スタック部40で上方を向く面である。よって、スタック部40にスタックされる転写紙Pは、先行して形成された第1トナー像を上に向け、且つその後に形成された第2トナー像を上に向けた状態で順次スタックされていく。本プリンタは、このようにスタックされていく転写紙Pの頁番号を小さい方から順に揃えるべく、奇数、偶数と連続する2つの頁番号の画像について、頁番号の大きい方を先に上記第1トナー像として形成する。例えば1頁目の画像に先行して2頁目の画像を第1トナー像として形成するのである。そうすると、数頁にわたる原稿を連続して出力しても、スタック部40において、頁番号を下から順に揃えることが可能になる。但し、転写紙Pの第2面だけに画像を形成する片面プリントモードを実行する際には、頁番号の小さい画像から順に形成していき、それぞれ転写紙Pの第2面に2次転写せしめる。このことにより、片面プリントモードにおいても、スタック部40で頁番号を下から順に揃えることができる。
4つの感光体1Y,M,C,Kにおいて、上記第2トナー像用に形成される各色トナー像は非鏡像(以下、正像という)として形成される。これは、形成された各色トナー像が、1次転写、2次転写という2回の転写工程を経て転写紙Pに至る過程で鏡像、正像と変化するからである。各感光体上で正像として形成されることで、転写紙Pの第2面においても正像になるのである。これに対し、第1トナー像用に形成される各色トナー像は、3次転写まで行われるため、第2トナー像よりも転写工程が1回多くなる。よって、各感光体上で鏡像として形成される。このことにより、転写毎に正像、鏡像、正像と変化して、転写紙Pの第1面において正像となることができる。
上述の第1転写ユニット15の図中上方には、ボトル収容器54が配設されている。このボトル収容器54内には、各プロセスカートリッジ(6Y,M,C,K)内の現像器に補給するためのトナーを内包するトナーボトルBY,BM,BC,BKが収められている。
本プリンタは、図3に示すように、パーソナルコンピュータ(以下、パソコンという)PCなどから送られてくる画像情報信号に基づいて画像を形成する。図3では、パソコンPCとプリンタとを通信ケーブルによって接続した画像形成システムの例を示したが、無線方式による接続を採用してもよい。プリンタ本体の前面左隅には、タッチパネル等からなる操作表示器51が固定されている。ユーザーは、この操作表示器51のディスプレイに現れるガイド表示に従って、作像プロセス条件や用紙条件等の各種パラメータを入力することができる。上述の片面プリントモードと、両面プリントモードとの切替については、この操作表示器51に用意されているモード切替ボタンを操作することによって行う。また、紙種の選択(紙収容カセットの選択)も、この操作表示器51に対する操作によって行う。但し、これらモードの切替や紙種の選択については、パーソナルコンピュータPCから設定信号を送信させることによっても行うことができる。
プリンタ本体の前面には、前扉52が開閉自在に設けられている。前扉52が開かれると、図示しない上記第1転写ユニット(15)を支持する支持体53が大きく露出する。この支持体53は、図示しないガイドレール上をプリンタ本体の前後方向にスライド移動可能に構成され、プリンタ本体内から前面側に向けて引き出されることで、上記第1転写ユニット(15)を露出させる。そして、この露出により、上記第1転写ユニットの保守点検作業を容易にしている。また、前扉52が開かれると、支持体53の上方に配設されたボトル収容器54内のトナーボトルBY、BM、BC、BKの端面が露出する。それぞれ端面を露出させたトナーボトルBY、BM、BC、BKは、ボトル収容器54に対してプリンタ前後方向に着脱可能される。前扉52を開けば、プリンタ本体に対するトナーボトルBY、BM、BC、BKの前後方向への着脱が可能になる構成である。スタック部40が形成されているプリンタ本体上面を開閉自在な上扉とし、これを開いてトナーボトルBY、BM、BC、BKを上下方向に着脱するといった構成ではない。このため、オプションの図示しないスキャナ装置をプリンタの上方に配設してコピー機を構成する場合でも、トナーボトルBY、BM、BC、BKを着脱することができる。上述の第1紙カセット25、第2紙カセット26は、前扉52の下方に配設され、前後方向のスライド移動によってプリンタ本体から着脱されるように構成されている。前扉52を開いても、第1紙カセット25、第2紙カセット26の着脱や、操作表示器51への入力の操作性を損ねることはない。
次に、本実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
先に示した図1において、本プリンタは、表面特性検知手段たる光学センサユニット60を、レジストローラ対31と上述の2次転写ニップとの間に備えている。図4は、光学センサユニット60と上述のレジストローラ対31とを示す拡大構成図である。同図において、レジストローラ対31から図示しない2次転写ニップに向けて送り出された転写紙Pは、2次転写ニップに進入する前に、光学センサユニット60内を通過する。光学センサユニット60内では、転写紙Pが光学センサユニット60における第1センサユニット61と第2センサユニット62との対向領域を通過する。第1センサユニット61は、図示しない発光素子が設けられた第1発光部61aと、図示しない複数の受光素子がアレイ状に設けられた第1受光部61bとを有している。そして、第1発光部61aから発した光を、光学センサユニット60内に進入した転写紙Pの第1面(図中右側の面)に対して斜めに照射する。第1発光部61aから転写紙Pの第1面に到達した光は、第1面上で乱反射した後、第1受光部61bにおける複数の受光素子の幾つかに受光される。第1受光部61bは、各受光素子から、それぞれ受光量に応じた電圧を出力する。一方、第2センサユニット62は、図示しない発光素子が設けられた第2発光部62aと、図示しない複数の受光素子がアレイ状に設けられた第2受光部62bとを有している。これら第2発光部62a、第2受光部62bは、転写紙Pの第2面側にて、第1発光部62a、第1受光部61bと同様にして発光、受光を行う。
先に示した図1において、本プリンタは、表面特性検知手段たる光学センサユニット60を、レジストローラ対31と上述の2次転写ニップとの間に備えている。図4は、光学センサユニット60と上述のレジストローラ対31とを示す拡大構成図である。同図において、レジストローラ対31から図示しない2次転写ニップに向けて送り出された転写紙Pは、2次転写ニップに進入する前に、光学センサユニット60内を通過する。光学センサユニット60内では、転写紙Pが光学センサユニット60における第1センサユニット61と第2センサユニット62との対向領域を通過する。第1センサユニット61は、図示しない発光素子が設けられた第1発光部61aと、図示しない複数の受光素子がアレイ状に設けられた第1受光部61bとを有している。そして、第1発光部61aから発した光を、光学センサユニット60内に進入した転写紙Pの第1面(図中右側の面)に対して斜めに照射する。第1発光部61aから転写紙Pの第1面に到達した光は、第1面上で乱反射した後、第1受光部61bにおける複数の受光素子の幾つかに受光される。第1受光部61bは、各受光素子から、それぞれ受光量に応じた電圧を出力する。一方、第2センサユニット62は、図示しない発光素子が設けられた第2発光部62aと、図示しない複数の受光素子がアレイ状に設けられた第2受光部62bとを有している。これら第2発光部62a、第2受光部62bは、転写紙Pの第2面側にて、第1発光部62a、第1受光部61bと同様にして発光、受光を行う。
図5は、本プリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、両面加熱定着装置35は、上述の第1定着ローラ35aや第2定着ローラ35bの他、第1温度検知手段35c、第1発熱手段35e、第2温度検知手段35f、第2発熱手段35d等を有している。第1温度検知手段35c、第2温度検知手段35fは、それぞれ、第1定着ローラ35a、第2定着ローラ35bの表面温度を検知して、デジタル温度信号を制御部E1に出力する。制御部E1は、第1温度検知手段35c、第2温度検知手段からそれぞれ送られてくるデジタル温度信号の値についての目標値である第1温度目標値、第2温度目標値を図示しないRAM等の記憶手段に記憶している。そして、第1温度検知手段35cから送られてくるデジタル温度信号の値が第1温度目標値よりも所定値以上低い場合には、第1発熱手段35eへの電源供給をONして、第1定着ローラ35aの表面温度を第1目標値まで昇温せしめる。また、第2温度検知手段35fから送られてくるデジタル温度信号の値が第2温度目標値よりも処置値以上低い場合には、第2発熱手段35dへの電源供給をONにして、第2定着ローラ35bの表面温度を第1目標値まで昇温せしめる。このような制御により、第1定着ローラ35aや第2定着ローラ35bの表面温度が、それぞれ第1温度目標値、第2温度目標値の付近に維持される
光学センサユニット60における第1受光部61bの複数の受光素子からそれぞれ発せられた出力電圧のアナログデータは、データ変換回路65にてデジタル変換される。そして、反射光の広がり具合を示す光反射分布曲線データに一括変換されてから、制御部E1に送られる。第2受光部62bの複数の受光素子からそれぞれ発生られた出力電圧のアナログデータも、同様にして、光反射分布曲線データに一括変換されて制御部E1に送られる。制御部E1は、これら光反射分布曲線データの分散値をそれぞれ求める。具体的には、第1受光部61bの複数の受光素子における受光量に由来する光反射分布曲線データの分散値である第1面分散値と、第2受光部62bの複数の受光素子における受光量に由来する光反射分布曲線データの分散値である第2面分散値とを求める。これら分散値は、転写紙Pの第1面、第2面における表面粗さRa(算術平均粗さ)と相関関係にあるので、これら分散値から、第1面、第2面の表面粗さRaを把握することができる。よって、光学センサユニット60の第1センサユニット61は、転写紙Pの第1面における表面特性である表面粗さを第1面の側から検知する第1面用検知部として機能している。また、第2センサユニット62は、転写紙Pの第2面における表面特性である表面粗さを第2面の側から検知する第2面用検知部として機能している。そして、これら第1センサユニット61、第2センサユニット62を有する光学センサユニット60は、転写紙Pの表面特性として表面粗さを検知する表面特性検知手段として機能している。
制御部E1の図示しないRAM等の記憶手段には、表面粗さRaと相関関係にある上述の分散値と、定着温度適正値とを関連付けた定着温度データテーブルが記憶されている。この定着温度適正値は、ある分散値(即ち、表面粗さRa)の転写紙P表面において、トナー像を最も良好に定着することができる加熱定着温度の値であり、予めの試験によって分散値毎に調査されたものである。そして、分散値が大きくなるほど、即ち、表面粗さRaが大きくなるほど、高い温度値となる。これは、既に述べたように、表面粗さRaが大きくなるほど、転写紙P上のトナー像が昇温され難くなるからである。
制御部E1は、転写紙Pの転写紙Pが光学センサユニット60を通過したことに基づいて算出した上述の第1面分散値、第2面分散値に対応する定着温度適正値を特定する。具体的には、算出した第1面分散値に対応する第1面定着温度適正値や、第2面分散値に対応する第2面定着温度適正値を、上述の定着温度データテーブルから特定する。そして、第1定着ローラ(35a)、第2定着ローラ(35b)の表面温度制御の際に用いる上述の第1温度目標値、第2温度目標値を、それぞれこの第1面定着温度適正値、第2面定着温度適正値と同じ値に変更する。すると、2次転写ニップを通過して両面加熱定着装置35に送られた転写紙Pの第1面、第2面が、それぞれ変更後の第1温度目標値、第2温度目標値に合わせて加熱される。即ち、本プリンタは、両面加熱定着装置35による転写紙Pの第1面、第2面に対する加熱温度を、加熱定着温度制御手段たる制御部E1がそれぞれ表面粗さRaに見合った値に制御するのである。そして、このような制御により、転写紙Pの裏表でそれぞれ表面粗さRaが異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる。
なお、両面転写装置を用いたワンパス方式で転写紙Pの両面に画像を形成するプリンタの例について説明したが、スイッチバック方式で転写紙Pの両面に画像を形成する画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。スイッチバック方式の場合には、スイッチバック前の1回目における定着処理のときと、スイッチバック後の2回目における定着処理のときとで、それぞれ転写紙Pの定着面における表面粗さRaに応じた加熱温度に制御すればよい。
光学センサユニット60については、本プリンタのように、給紙カセット(25,26)や手差しトレイ27から、排出手段たる排紙ローラ対37に至る紙搬送路内の転写紙Pの表面粗さRaを検知させるように配設することが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、本プリンタにおいては、紙搬送経路内あるいは給紙カセット等の記録体収容手段内の転写紙Pを、光学センサユニット60による被検対象とする必要がある。このうち、転写紙Pを複数枚重ねた転写紙束の状態で収容する記録体収容手段内の転写紙Pを被検対象とする場合には、転写紙束の一番上又は一番下の転写紙Pしか、被検対象にすることができない。しかも、何れの転写紙Pも、転写紙束の他の転写紙Pに接していない方の面しか、被検対象にすることができない。つまり、裏表の何れか一方の面しか、表面粗さRaを検知することができないのである。これに対し、紙搬送経路内では、1枚の転写紙Pが裏表の両方を露出させながら搬送されるので、何れの面の表面粗さRaも光学センサユニット60で検知することができる。
また、紙搬送経路内であっても、両面加熱定着装置35よりも上流側で表面粗さRaを検知させるように、光学センサユニット60を配設することが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、両面加熱定着手段35よりも下流側では、既に両面加熱定着手段35を通過して、両面に対する加熱定着処理が既に終わっている転写紙Pを被検対象することになる。すると、加熱定着処理に先立って転写紙Pの表面粗さRaを知得することができず、表面粗さRaに応じた加熱温度制御ができなくなってしまう。これに対し、両面加熱定着手段35よりも上流側の転写紙Pを被検対象にするように光学センサユニット60を配設すれば、加熱定着処理に先立って、その転写紙Pの表面粗さRaを知得させることができる。なお、スイッチバック方式を採用した場合にも、同様の理由により、加熱定着手段よりも上流側で表面粗さRaを検知させるように、光学センサユニット60等の表面特性検知手段を配設することが望ましい。
更に、両面加熱定着装置35よりも上流側であっても、特に、両面転写装置よりも上流側で表面粗さRaを検知させるように、光学センサユニット60を配設することが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、両面加熱定着装置35よりも上流側であっても、両面転写装置よりも下流側では、両面転写装置によってトナー像が転写された転写紙Pを被検対象にすることになる。すると、転写紙面上のトナー像が邪魔になって、無垢の転写紙面の表面粗さRaを検知させることができなくなる。そこで、紙面にトナー像がまだ転写されていない転写紙Pの表面粗さRaを検知させるように、両面転写装置よりも上流側に光学センサユニットを配設するのである。なお、スイッチバック方式を採用した場合にも、同様の理由により、転写手段よりも上流側で表面粗さRaを検知させるように、光学センサユニット60等の表面特性検知手段を配設することが望ましい。
本プリンタにおいては、上述したように、転写手段として、像担持体たる感光体上に形成されたトナー像を両面加熱定着装置35に送られる前の転写紙Pの両面に転写する両面転写手段たる両面転写装置を用いている。また、加熱定着手段として、この両面転写装置によって両面にトナー像が転写せしめられた転写紙Pを両面側からそれぞれ加熱する両面加熱定着手段たる両面加熱定着装置35を用いている。かかる構成では、転写手段として両面転写装置を用いることで、ワンパス方式で転写紙Pの両面に画像を形成することができる。また、ワンパス方式を採用したことによって転写紙Pを加熱定着手段に1回しか通さない場合であっても、両面加熱定着装置35を用いることで、転写紙Pの第1面、第2面に対してそれぞれ個別に加熱定着処理を施すことが可能になる。そして、それぞれの面に対する加熱温度を異ならせて、それぞれ表面粗さRaに応じた加熱定着処理を施すことができる。
また、本プリンタにおいては、上述したように、表面特性検知手段たる光学センサユニット60として、転写紙Pの両面側から表面粗さRaを検知するものを用いている。具体的には、転写紙Pの第1面における表面粗さRaを第1面の側から検知する第1面用検知部たる第1センサユニット61と、第2面における表面粗さRaを第2面の側から検知する第2面検知部たる第2センサユニット62とを有するものを用いている。このように両面側から検知することで、ワンパス方式を採用したことによって転写紙Pを光学センサユニット60による検知位置に1回しか通さない場合であっても、転写紙Pの第1面、第2面の表面粗さRaをそれぞれ検知させることができる。
図6は本実施形態に係るプリンタの第1変形例装置を示す概略構成図である。この第1変形例装置100においては、第1転写ユニット115に対する各プロセスカートリッジ106Y,M,C,Kや露光装置107の位置関係が、図1に示したプリンタと逆になっている。具体的には、第1転写ユニット115の上方に各プロセスカートリッジ106Y,M,C,Kが配設され、その更に上方に露光装置107が配設されている。第1転写ユニット115においては、第1中間転写ベルト108を張架する複数のローラとして、第2テンションローラ160と、3次転写バックアップローラ161とが増設されている。
本第1変形例装置100では、第2中間転写ベルト116を張架する複数のローラのうち、ニップ拡張ローラ(図1の19)と、バックアップローラ(図1の21)とが無くなっている。また、第2中間転写ベルト16を介してバックアップローラに対向配設された転写チャージャ(図1の23)も無くなっている。その代わりに、3次転写ローラ162、分離ローラ163、第2テンションローラ164が増設されている。3次転写ローラ162は、第1転写ユニット115内の3次転写バックアップローラ161との間に2つの中間転写ベルトを挟み込んで3次転写ニップを形成している。この3次転写ニップは、これよりも上流側にて、2次転写バックアップローラ112と2次転写ローラ117との間に2つの中間転写ベルトが挟み込まれて形成されている2次転写ニップに連続している。
分離ローラ163は、図1に示したプリンタのバックアップローラに代わるもので、その曲率にならって移動方向を約90[°]変える第2中間転写ベルト116上から転写紙Pを分離せしめて、両面加熱定着装置35に送る。第2クリーニング装置118は、テンションローラ120によってバックアップされながら、第2中間転写ベルト116上の転写残トナーをクリーニングする。
図7は、本第1変形例装置100における2次転写ニップとその周囲を示す拡大構成図である。第1中間転写ベルト108の裏面から2つの中間転写ベルトを2次転写ローラ117に向けて押圧している2次転写バックアップローラ112は、アース接続されている。これに対し、2次転写ローラ117には、電源によってトナーと逆極性(図示の例ではプラス極性)の2次転写バイアスが印加されている。第1中間転写ベルト108上の上記第1トナー像は、この2次転写バイアスの影響により、2次転写ローラ117側に静電的に引き寄せられて、第2中間転写ベルト116上に静電転写される。2次転写においては、トナーを2次転写ローラ17に向けて静電的に引き寄せる転写方式を採用しているのである。
図8は、本第1変形例装置100における3次転写ニップとその周囲を示す拡大構成図である。第1中間転写ベルト108の裏面から2つの中間転写ベルトを3次転写ローラ162に向けて押圧している3次転写バックアップローラ161は、2次転写バックアップローラと同様にアース接続されている。これに対し、3次転写ローラ162には、電源によってトナーと同極性(図示の例ではマイナス極性)の3次転写バイアスが印加されている。上記2次転写ニップで第2中間転写ベルト116上に2次転写された上記第1トナー像は、この3次転写バイアスの影響により、3次転写バックアップローラ161側に向けて静電的に押し出される。そして、2つの中間転写ベルトに挟まれている転写紙Pの第1面に3次転写される。3次転写ローラ162側から転写紙Pに向けてトナーを静電的に押し出す静電押し出し転写方式を採用しているのである。従来、かる転写方式では、3次転写の際、先に2次転写ニップで転写紙Pの第2面に2次転写された第2トナー像も、第1トナー像と同様に静電的に押し出して第1中間転写ベルト108に逆戻りさせると本発明者らは考えていた。ところが、実際に試験してみたところ、驚いたことに、第2トナー像については静電的に押し出すことなく、転写紙Pの第2面上に留めることができた。かかる3次転写方式では、図1に示したプリンタの転写チャージャとは異なり、第1トナー像、第2トナー像ともに転写紙Pに密着させながら、第1トナー像を3次転写することができる。よって、露出させた転写紙Pの第2面にチャージをかけることによるトナーチリを回避して、より品質の良い画像を形成することができる。また、コロナチャージに伴うオゾンの発生を回避することもできる。
なお、同図中の3次転写バックアップローラ161にトナーと逆極性の3次転写バイアスを印加し、3次転写ローラ162をアース接続して3次転写バックアップローラ161に引き寄せる方法では、逆転写が起こってしまった。第2中間転写ベルト116上の第1トナー像を転写紙Pの第1面に静電的に引き寄せると同時に、第2トナー像を転写紙Pの第2面から第1中間転写ベルト108上に引き寄せて逆戻りさせてしまったのである。よって、3次転写ニップにおける3次転写については、押し出し方式の静電転写で行う必要がある。つまり、2次転写ニップ、3次転写ニップにおける2つの転写バイアス部材のうち、両中間転写ベルトの表面移動方向のより下流側に配設する方に対しては、トナー像をその転写バイアス部材側から転写紙Pに向けて遠ざけるように静電移動させる極性の転写バイアスを印加するのである。
図6において、レジストローラ対131と2次転写ニップとの間に配設された光学センサユニット160は、図1に示したもの(60)と同様の構成になっている。そして、レジストローラ対131から2次転写ニップに向けて送り出された転写紙Pの第1面、第2面の表面粗さRaをそれぞれ検知する。制御部E1は、これらの検知結果に応じて、実施形態に係るプリンタと同様に第1温度目標値、第2温度目標値を設定する。これにより、第1面、第2面に対してぞれぞれ表面粗さRaに適した温度で加熱定着処理が施される。
以上のように構成した本第1変形例装置100においても、転写紙Pを2次転写ニップからこれよりも下流側に搬送する過程で、転写紙Pに対してその両面側からトナー像の転写処理を施す。よって、転写紙Pの両面に対してワンパス方式での画像形成を行うことができる。また、転写紙Pを各感光体(1Y,M,C,K)に直接接触させることがないので、感光体への紙粉の付着を抑えることができる。更に、転写紙Pの裏表でそれぞれ表面粗さRaが異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる。
図9は、実施形態に係るプリンタの第2変形例装置200を示す概略構成図である。この第2変形例装置200においては、第1転写ユニット215、第2転写ユニット224が、それぞれ、第1中間転写ベルト208、第2中間転写ベルト216を横長の形状で張架している。そして、第1中間転写ベルト208と、これの図中下方に配設された第2中間転写ベルト216とを、互いに横長の張架箇所で当接させて2次転写ニップを形成している。
本第2変形例装置200は、各色についてプロセスカートリッジを2つずつ備えている。第1系統用のものと、第2系統用のものである。これらのうち、第1系統用のプロセスカートリッジ206Y,M,C,Kは、第1転写ユニット215の図中上方にて、それぞれ第1中間転写ベルト208に感光体201Y,M,C,Kを当接させるように配設されている。そして、第1中間転写ベルト208に重ね合わせ1次転写するためのY,M,C,Kトナー像を形成する。この重ね合わせ1次転写によって得られた4色トナー像は、実施形態に係るプリンタにおける第1トナー像に相当する。そして、第1中間転写ベルト208の図中時計回りの無端移動に伴って、第1中間転写ベルト208と第2中間転写ベルト216とが当接する2次転写ニップに送られる。
一方、第2系統用のプロセスカートリッジ276Y,M,C,Kは、第2転写ユニット224の図中下方にて、それぞれ第2中間転写ベルト216に感光体271Y,M,C,Kを当接させるように配設されている。そして、第2中間転写ベルト216に重ね合わせ1次転写するためのY,M,C,Kトナー像を形成する。この重ね合わせ1次転写によって得られた4色トナー像は、実施形態に係るプリンタにおける第2トナー像に相当する。そして、第2中間転写ベルト216の図中反時計回りの無端移動に伴って上述の2次転写ニップに送られる。なお、第2系統用のプロセスカートリッジ276Y,M,C,Kの感光体271Y,M,C,Kに対する光書込は、第2系統用の露光装置277によってなされる。この露光装置277は、第2系統用のプロセスカートリッジ276Y,M,C,Kの図中下方に配設されている。一方、第1系統用の露光装置207は、第1系統用のプロセスカートリッジ206Y,M,C,Kの図中上方に配設されている。
本第2変形例装置200は、転写紙P上に画像をプリントするためのプリンタ部290と、このプリンタ部に供給するための転写紙Pを収容する記録体収容手段たる給紙部291とが別体で構成されている。給紙部291は、内部に収容している転写紙束の一番上の転写紙Pに押し当てている給紙ローラ292を所定のタイミングで回転駆動させることで、その転写紙Pをプリンタ部290の給紙路288に向けて送り出す。
この給紙路288には、光学センサユニット260が配設されている。この光学センサユニット260は、図1に示したもの(60)と同様の構成になっている。そして、転写紙Pの第1面、第2面の表面粗さRaをそれぞれ検知する。制御部E1は、これらの検知結果に応じて、実施形態に係るプリンタと同様に第1温度目標値、第2温度目標値を設定する。これにより、第1面、第2面に対してぞれぞれ表面粗さRaに適した温度で加熱定着処理が施される。
給紙路288内に配設された光学センサユニット260によって両面の表面粗さRaが検知された転写紙Pは、給紙路288の末端付近に配設されたレジストローラ対231のローラ間に挟まれる。そして、第1転写ユニット215の第1中間転写ベルト208上の第1トナー像や、第2転写ユニット224の第2中間転写ベルト216上の第2トナー像に同期するように、2次転写ニップに向けて送り出される。
図10は、本第2変形例装置200における2次転写ニップとその周囲構成とを示す模式図である。第1転写ユニット215は、第1中間転写ベルト208を張架する複数の張架ローラのうちの2本として、上流側2次転写対向ローラ282と、下流側2次転写対向ローラ284とを有している。また、第2転写ユニット224は、第2中間転写ベルト216を張架する複数の張架ローラのうちの2本として、上流側2次転写ローラ281と、下流側2次転写ローラ284とを有している。2次転写ニップは、第1中間転写ベルト208における両2次転写対向ローラ(282、284)間の展張部分が、第2中間転写ベルト216における両2次転写ローラ(281、283)間の展張部分に形成されている。なお、両2次転写対向ローラ(282、284)は、何れも接地されている。
本第2変形例装置200においては、2次転写ニップ内にて、上流側2次転写、下流側2次転写という2段階の2次転写が行われる。具体的には、2次転写ニップに送り込まれた転写紙Pは、ニップ内において、まず上流側2次転写部を通過する。この上流側2次転写部においては、両中間転写ベルト(208、216)が、上流側2次転写対向ローラ282と上流側2次転写ローラ284との間に挟み込まれている。そして、両ローラ間に形成される上流側2次転写電界の影響を受けて、いずれか一方の中間転写ベルト上のトナー像が、転写紙Pの何れか一方の面に2次転写される。図示の例では、上流側2次転写部において、第2中間転写ベルト216の裏面に当接している上流側2次転写ローラ281に、トナーの帯電極性とは逆極性のプラスの上流側2次転写バイアスが印加されている。よって、第1中間転写ベルト208上の第1トナー像が、上流側2次転写ローラ281に向けて静電的に引き寄せられて、転写紙Pの第1面(図中上を向く面)に2次転写される。図示の例では、上流側2次転写の方式として、静電引き寄せ転写方式が採用されているのである。
このようにして上流側2次転写が施された転写紙Pは、次に、下流側2次転写部に進入する。この下流側2次転写部においては、両中間転写ベルト(208、216)が、下流側2次転写対向ローラ284と下流側2次転写ローラ283との間に挟み込まれている。そして、両ローラ間に形成される下流側2次転写電界の影響を受けて、何れか一方の中間転写ベルト上のトナー像が、転写紙Pの何れか一方の面に2次転写される。図示の例では、下流側2次転写部において、第2中間転写ベルト216の裏面に当接している下流側2次転写ローラ283に、トナーの帯電極性と同じマイナスの下流側2次転写バイアスが印加されている。よって、第2中間転写ベルト216上の第2トナー像が、下流側2次転写ローラ283側から下流側2次転写対向ローラ284側に向けて静電的に押し出されて、転写紙Pの第2面(図中下を向く面)に2次転写される。図示の例では、下流側2次転写の方式として、静電押し出し転写方式が採用されているのである。本発明者らは、図示のような二段階の次転写を採用した場合に、次のような逆転写を引き起こさないことを実験によって確かめた。即ち、先に転写紙Pの第1面に転写しておいた第1トナー像を、下流側2次転写の際に、第1面から第1中間転写ベルト208に向けて逆転写してしまうといった現象である。
上記2次転写ニップで両面にトナー像が2次転写された転写紙Pは、両中間転写ベルト(208、216)の無端移動に伴って図中右側から左側に移動して、両面加熱定着装置235に受け渡される。そして、両面加熱定着装置235によって定着処理が施された転写紙Pは、排紙ローラ対237を経由した後、プリンタの図中左側面に固定されたスタック部240上に排出される。
上記2次転写ニップよりもベルト移動方向上流側では、第1中間転写ベルト208と第2中間転写ベルト216とが非接触で対向しており、2次転写ニップに向けて互いのベルトが徐々に近づいていくように移動する。給紙路288は、このように両中間転写ベルトが非接触で対向している領域に配設されている。給紙路288の末端付近に配設されたレジストローラ対231から排出された転写紙Pは、両中間転写ベルトが2次転写ニップにむけて互いに近づくように移動する領域を経由することで、2次転写ニップに向けて確実且つ円滑に案内される。よって、転写紙Pとして薄厚で腰の著しく弱いものが用いられても、ジャム等が発生し難くなっている。
一方、2次転写ニップよりもベルト移動方向下流側においても、両中間転写ベルトが非接触で対向しており、互いに徐々に遠ざかって行くように移動する。両面加熱定着装置235は、このように両中間転写ベルトが非接触で対向している領域に転写紙受入側の端部を進入させるように配設されている。2次転写ニップから送り出される転写紙Pは、かかる領域に進入している両面加熱定着装置235に確実且つ円滑に案内される。よって、このことによっても、ジャム等が発生し難くなっている。
本第2変形例装置200のように、上流側2次転写、下流側2次転写という二段階の2次転写をそれぞれニップ内で行う場合においては、2次転写ニップやその周囲構成として図11に示す構成を採用してもよい。図10に示した構成と比較すると、第1転写ユニット215における2本の2次転写対向ローラ(282、284)と、第2転写ユニット224における2本の2次転写ローラ(281、283)とが、ユニット間で置き換わっていることがわかる。上流側2次転写部では、第1中間転写ベルト208の裏面に当接している上流側2次転写ローラ281に、トナーの帯電極性とは逆極性の上流側2次転写バイアスが印加されている。そして、第2中間転写ベルト216上の第2トナー像が、上流側2次転写ローラ81に向けて静電的に引き寄せられて転写紙Pの第2面に2次転写される(静電引き寄せ転写方式)。これに対し、下流側2次転写部では、第1中間転写ベルト208の裏面に当接している下流側2次転写ローラ283に、トナーの帯電極性と同じマイナスの下流側2次転写バイアスが印加されている。そして、第1中間転写ベルト208上の第1トナー像が、下流側2次転写ローラ283側から下流側2次転写対向ローラ284側に向けて静電的に押し出されて、転写紙Pの第1面に2次転写される(静電押し出し転写方式)。本発明者らは、図示のような二段階の2次転写を採用した場合に、次のような逆転写を引き起こさないことを実験によって確かめた。即ち、先に転写紙Pの第2面に転写しておいた第2トナー像を、下流側2次転写の際に、第2面から第2中間転写ベルト216に向けて逆転写してしまうといった現象である。
また、2次転写ニップやその周囲構成として図12に示す構成を採用してもよい。同図においては、上流側2次転写ローラ281が第2中間転写ベルト216を張架しているのに対し、下流側2次転写ローラ283が第1中間転写ベルト208を張架している。上流側2次転写部では、第2中間転写ベルト216の裏面に当接している上流側2次転写ローラ281に、トナーの帯電極性と同じマイナスの上流側2次転写バイアスが印加されている。そして、第2中間転写ベルト216上の第2トナー像が、上流側2次ローラ281側から上流側2次転写対向ローラ282側に向けて静電的に押し出されて、転写紙Pの第2面に2次転写される(静電押し出し転写方式)。これに対し、下流側2次転写部では、第1中間転写ベルト208の裏面に当接している下流側2次転写ローラ283に、トナーの帯電極性と同じマイナスの下流側2次転写バイアスが印加されている。そして、第1中間転写ベルト208上の第1トナー像が、下流側2次転写ローラ283側から下流側2次転写対向ローラ284側に向けて静電的に押し出されて、転写紙Pの第1面に2次転写される(静電押し出し転写方式)。本発明者らは、図示のような二段階の2次転写を採用した場合に、次のような逆転写を引き起こさないことを実験によって確かめた。即ち、先に転写紙Pの第2面に転写しておいた第2トナー像を、下流側2次転写の際に、第2面から第2中間転写ベルト216に向けて逆転写してしまうといった現象である。
また、2次転写ニップやその周囲構成として図13に示す構成を採用してもよい。同図においては、上流側2次転写ローラ281が第1中間転写ベルト208を張架しているのに対し、下流側2次転写ローラ283が第2中間転写ベルト216を張架している。上流側2次転写部では、第1中間転写ベルト208の裏面に当接している上流側2次転写ローラ281に対し、トナーの帯電極性と同じマイナスの上流側2次転写バイアスが印加されている。そして、第1中間転写ベルト208上の第1トナー像が、上流側2次転写ローラ281側から上流側2次転写対向ローラ282側に向けて静電的に押し出されて、転写紙Pの第1面に2次転写される(静電押し出し方式)。これに対し、下流側2次転写部では、第2中間転写ベルト216の裏面に当接している下流側2次転写ローラ283に対し、トナーの帯電極性と同じマイナスの下流側2次転写バイアスが印加されている。そして、第2中間転写ベルト216上の第2トナー像が、下流側2次転写ローラ283側から下流側2次転写対向ローラ284側に向けて静電的に押し出されて、転写紙Pの第2面に2次転写される(静電押し出し転写方式)。本発明者らは、図示のような二段階の2次転写を採用した場合に、次のような逆転写を引き起こさないことを実験によって確かめた。即ち、先に転写紙Pの第1面に転写しておいた第1トナー像を、下流側2次転写の際に、第1面から第1中間転写ベルト208に向けて逆転写してしまうといった現象である。
図10から図13までを用いて、転写バイアス部材として、ローラ(281、283)を採用した例について説明したが、非ローラ状のものを採用してもよい。また、転写バイアス部材に対向する対向電極部材として、ローラ(282、284)を採用した例について説明したが、非ローラ状の対向電極部材を採用してもよい。
二段階の2次転写では、上流側で第1中間転写ベルト208上から転写紙Pの第2面への転写を行った後に、下流側で第2中間転写ベルト216上から転写紙Pの第2面への転写を行う場合と、その逆の順序で行う場合との2通りが成立する。また、上流側、下流側にて、それぞれ静電引き寄せ方式又は静電押し出し方式という2通りの転写方式が成立する。よって、これらを組み合わせると、8通りの二段階2次転写方法が成立し得る。本発明者らは、これら8通りの二段階2次転写方法を全て試験して、下流側の2次転写時における逆転写の有無を調べてみた。次に示す表1は、これら8通りの二段階2次転写方法と、下流側の2次転写時における逆転写の有無との関係を示している。
表1に示すように、8通りの二段階2次転写方法において、下流側の2次転写時における2次転写が発生しなかったのは、実験番号3、4、7、8の4通りだけであった。これらに着目すると、下流側2次転写が全て静電押し出し方式で行われていることがわかる。一方、逆転写が発生した実験番号1、2、5、6に注目すると、これらは全て下流側2次転写が静電引き寄せ方式で行われていることがわかる。よって、二段階2次転写方法を行う場合、下流側2次転写に静電押し出し転写方式を採用しないと、逆転写を引き起こしてしまうことが判明した。なお、先に説明した第1変形例100においても、ニップ内における連続転写(「2次、3次」又は「3次、2次」)に、同様の8通りの方法が成立する。本発明者らは、これら8通りについても全て試験した結果、連続転写における後段の転写時に押し出し静電転写方式を採用しないと、逆転写を引き起こしてしまうという同様の結果を得た。
図14は、実施形態に係るプリンタの第3変形例装置を示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、プリンタ部300A、操作・表示装置390、給紙装置340、自動画像読取装置300B、紙補給装置300C等を有している。
プリンタ部300Aは、紙搬送路343Aを境にして、その上方に配設された第1画像形成部320と、下方に配設された第2画像形成部330とを有している。第1画像形成部320は図中矢印方向に無端移動する第1中間転写ベルト321を有している。また、第2画像形成部330は図中矢印方向に無端移動する第2中間転写ベルト331を有している。第1中間転写ベルト321の上部張架面の上方には、4個の第1トナー像形成部380Y,M,C,Kが配置されている。一方、第2中間転写ベルト331の側部張架面の側方には、4個の第2トナー像形成手段である第2トナー像形成部381Y,M,C,Kが配置されている。
各トナー像形成部(380Y,M,C,K、381Y,M,C,K)は、それぞれ像担持体たる感光体(301Y,M,C,K)を有している。第1トナー像形成部380Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kは等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第1中間転写ベルト321の上部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第1受像面という。
一方、第2トナー像形成部381Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kも等間隔に配設され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ第2中間転写ベルト321の上部張架面に接触する。以下、このように接触するベルト面を第2受像面という言う。
第1中間転写ベルト321は、複数のローラにより、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢であり、且つその第1受像面をほぼ水平に延在させる姿勢で張架されている。第1トナー像形成部380Y,M,C,Kは、このようなほぼ水平の第1受像面に接するように、互いにほぼ水平な状態で並列配設されている。
一方、第2中間転写ベルト331は、図中左上から右下にかけて傾斜するような姿勢で張架されている。第2トナー像形成部381Y,M,C,Kは、このように斜めの姿勢で張架される第2中間転写ベルト331の第2受像面に接するように、第2中間転写ベルト331の図中右側方にて、図中左上から右下にかけての斜めの配列になるように並列配設されている。
図15は、4つの第1トナー像形成部380Y,M,C,Kのうちの1つを示す拡大構成図である。4つの第1トナー像形成部380Y,M,C,Kは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「380」に付すY,M,C,Kという添字を省略している。同図において、感光体301は、プリンタ部(300A)の動作時に、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。かかる感光体301の周囲には、帯電手段であるスコロトロンチャージャ303、露光装置304、現像装置305、ベルトクリーニング装置320A、光除電装置Q等の作像部材や、電位センサS1、画像センサS2等が配設されている。
ドラム状の感光体301は、例えば直径30〜120[mm]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感光層(OPC)が被覆されたものである。アモルファスシリコン(a−Si)層を被覆したものであってもよい。また、ドラム状ではなく、ベルト状のものであってもよい。
感光体クリーニング装置302は、クリーニングブラシ、クリーニングブレード、回収部材等を有し、後述の1次転写ニップを通過した後の感光体表面に残留する転写残トナーを除去、回収する。
スコロトロンチャージャ303は、回転駆動される感光体301の表面を例えばマイナス極性に一様帯電せしめるものである。かかる一様帯電を行う帯電手段として、スコロトロンチャージャの代わりに、コロトロンチャージャを用いても良い。また、帯電バイアスが印加される帯電バイアス部材を感光体1の表面に接触させる方式のものでもよい。
露光装置304は、各色のうちの1色に対応する画像データに基づいて生成した光で、一様帯電後の感光体1の表面を光走査して、感光体1の表面に静電潜像を形成する。図示の例では、露光装置304として、LED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなるものを用いている。レーザー光源やポリゴンミラー等を用いて、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザースキャン方式のものでもよい。
現像装置305は、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を用いて感光体301上の静電潜像を現像する二成分現像方式のものである。かかる二成分現像剤を2つの搬送スクリュウ305cによって攪拌しながら、図中奥行き方向に搬送する。これら2つの搬送スクリュウ305cの現像剤搬送方向は互いに逆方向である。例えば、図中左側の搬送スクリュウ305cの現像剤搬送方向が図中奥側から手前側であれば、図中右側の搬送スクリュウ305cの現像剤搬送方向は図中手前側から奥側である。前者の搬送スクリュウ305cによって現像装置5の図中奥行き方向端部まで搬送された二成分現像剤は、後者の搬送スクリュウ305cに受け渡される。そして、その端部から反対側の端部に向けて攪拌搬送される過程で、一部が後述の現像ロール305bに担持される。また、担持されなかったり、現像ロール305bから右側の搬送スクリュウ305cに戻されたりした二成分現像剤は、上記反対側の端部で左側の搬送スクリュウ305cに受け渡される。このようにして、二成分現像剤が現像装置305内で循環搬送される。なお、現像装置305として、磁性キャリアを含まずにトナーを主成分とする一成分現像剤による一成分現像方式のものを用いてもよい。
現像ロール305aは、ステンレスやアルミニュウム等からなる非磁性円筒であって図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられるスリーブと、これに連れ回らないように内部固定されたマグネットローラとを有している。マグネットローラは、スリーブの内部にて、その周方向に分かれる複数の磁極を有している。図中右側の搬送スクリュウ305cによって搬送される二成分現像剤は、このマグネットローラの発する磁力によって引き寄せられて、回転駆動されるスリーブの表面で汲み上げられる。そして、スリーブ表面に連れ回って感光体301に対向する現像領域に搬送されるのに先立ち、ブレード305bとの対向位置である規制位置を通過する。
ブレード305bは、所定の間隙を介してその先端をスリーブ表面に近接させるように配設されている。そして、スリーブ表面上の二成分現像剤がその直下である規制位置を通過する際に、二成分現像剤の厚みを所定の大きさに規制する。
このようにして層厚が規制された二成分現像剤は、スリーブの回転に伴って感光体301との対向位置である現像領域に搬送される。マイナス極性に一様帯電せしめられた感光体301の表面に対する光走査によって電荷が減衰せしめられて形成された静電潜像は、現像領域にてスリーブ表面上の二成分現像剤に摺擦せしめられる。そして、潜像と同極性であるマイナス帯電性のトナーの付着によって、Y,M,C,Kの何れかの色に現像される。第1トナー像形成部380においては、いわゆる反転現像が行われるのである。これにより、感光体301上には、Y,M,C,Kの何れかの色のトナー像が形成される。
トナーとしては、従来から公知の方法で得られる球形や不定形のトナーが用いられる。体積平均粒径が20[μm]以下、好ましくは10[μm]以下、4[μm]以上のものがよい。また、磁性キャリアも従来から公知の方法で得られるものが用いられる。体積平均粒径が25[μm]〜60[μm]程度のものがよい。
上記現像領域でトナーを消費した二成分現像剤は、上記スリーブの回転に伴って現像装置305内に戻る。そして、上記マグネットローラの互いに同極で隣り合う磁極によって形成される反発磁界の影響を受けて、スリーブ表面から離脱して、図中右側の搬送スクリュウ305c上に戻された後、図中左側の搬送スクリュウ305cに受け渡される。
図中左側の搬送スクリュウ305cの下方には、トナー濃度センサ305eが配設されており、左側の搬送スクリュウ305cによって搬送される二成分現像剤の透磁率を検知する。
制御部395は、このトナー濃度センサ305eからの出力信号に基づいて二成分現像剤のトナー濃度を所定の閾値未満であると判断すると、図示しない8つのトナー供給手段のうち、その二成分現像剤に対応するものを所定時間駆動する。これら8つのトナー供給手段は、それぞれ、第1トナー像形成部(380Y,M,C,K)の4つの現像装置、あるいは、第2トナー像形成部(381Y,M,C,K)の4つの現像装置の何れか1つに対応するものである。プリンタ部(300A)の上部のボトル収納部385に着脱可能にセットされた4つのY,M,C,Kトナーボトル(図14の386Y,M,C,K)の何れかに接続されている。そして、接続されたトナーボトルから、対応する現像装置内における図中左側の搬送スクリュウ305c上に、所定色のトナーを供給する。これにより、現像によってトナーを消費した二成分現像剤のトナー濃度が回復する。かかる構成のトナー供給手段としては、従来から公知のモーノポンプによる吸引力で、トナーボトル内のトナーを吸引して現像装置内まで搬送する方式のものがよい。この方式によれば、トナーボトルの設置場所の制約が少ないため、プリンタ部(300A)内部のスペース配分に有利である。またトナーが適時補給できるため、現像装置305に大きなトナー貯留スペースを設けなくてすみ、現像装置305の小型化を図ることができる。
図16は、4つの第2トナー像形成部(381Y,M,C,K)のうちの1つを示す拡大構成図である。4つの第2トナー像形成部(381Y,M,C,K)も、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図においてもY,M,C,Kの添字を省略している。第2トナー像形成部381は、第1トナー像形成部(380)と構成部材が同じであるが、感光体301の回転方向が異なっている。互いに、感光体301の回転軸301aを通るy軸に対し対象の形をしている。この形状は、感光体301の周囲に設ける部材の配置にも関係するが、重要な事項である。具体的には、プリンタ部本体との結合部、たとえば駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー供給部、トナー排出部の結合方法を配慮している。これにより、第1トナー像形成部(380Y,M,C,K)と、第2トナー像形成部(381Y,M,C,K)とに互換性をもたせることができる。従って第1トナー像形成部と第2トナー像形成部用に個別に現像装置、ベルトクリーニング装置、部品を製造する必要がなく、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体のコスト低減化を図ることができる。
先に示した図14において、プリンタ部300Aは、転写装置たる第1転写ユニット320と、転写装置たる第2転写ユニット330とを有する両面転写装置を備えている。第1転写ユニット320は、第1中間転写ベルト321を複数のローラ323,324,325,326(2個),327,328,329によって張架して、第1トナー像形成部380Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kに接触させている。この接触により、第1画像形成部320では、感光体301Y,M,C,K上のY,M,C,Kトナー像を、第1中間転写ベルト321上に重ね合わせて転写するY,M,C,K用の1次転写ニップが形成される。第1中間転写ベルト321は、これら4つの1次転写ニップを形成しながら、図中時計回りに無端移動せしめる。各1次転写ニップでは、図示しない電源によって1次転写バイアスが印加される4つの1次転写ローラ322の何れかが、感光体301Y,M,C,Kとの間に第1中間転写ベルト321を挟み込んでいる。この1次転写バイアスやニップ圧の影響により、各1次転写ニップで各色のトナー像が第1中間転写ベルト321に重ね合わせて1次転写される。
第1中間転写ベルト321の外周部には、ローラ323に対向する位置にベルトクリーニング装置320Aが設けられている。このローラ323は第1クリーニングバックアップローラとして機能している。ベルトクリーニング装置320Aは、各1次転写ニップを通過した後の第1中間転写ベルト321の表面に残留する転写残トナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第1中間転写ベルト321に関連する部材は、第1画像形成部320として一体的に構成してあり、プリンタ部300Aに対し着脱が可能となっている。
一方、第2転写ユニット330は、第2中間転写ベルト331を複数のローラ333,334,335,336(2つ)に張架して感光体301Y,M,C,Kに接触させている。この接触により、第2画像形成部330では、感光体301Y,M,C,K上のY,M,C,Kトナー像を、第2中間転写ベルト331上に重ね合わせて転写するY,M,C,K用の1次転写ニップが形成される。第2中間転写ベルト331は、これら4つの1次転写ニップを形成しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。各1次転写ニップでは、図示しない電源によって1次転写バイアスが印加される4つの1次転写ローラ332の何れかが、感光体301Y,M,C,Kとの間に第2中間転写ベルト331を挟み込んでいる。この1次転写バイアスやニップ圧の影響により、各1次転写ニップで各色のトナー像が第2中間転写ベルト331に重ね合わせて1次転写される。
第2中間転写ベルト331の外周部には、ローラ333に対向する位置にベルトクリーニング装置330Aが設けられている。このローラ333は、第2クリーニングバックアップローラとして機能している。ベルトクリーニング装置330Aは、各1次転写ニップを通過した後の第2中間転写ベルト331の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。第2中間転写ベルト31に関連する部材も、第2画像形成部330として一体的に構成してあり、プリンタ部300Aに対し着脱が可能となっている。
中間転写ベルト(321、331)としては、例えば、厚さが50〜600[μm]の樹脂又はゴム製のベルト基体を有するもので、転写バイアスの印加によってトナー像を静電転写し得る電気抵抗値のものを用いることができる。より詳しくは、ポリアミド等の素材にカーボンを分散せしめることにより、体積抵抗値が106〜1012[Ωcm]に調整されたものを例示することができる。中間転写ベルト(312、331)のベルト幅方向の両端又はこの付近には、ベルト寄り止め用の突起がベルト全周に渡って延在するように設けられている。この突起が張架ローラの側面に突き当たることによって、ベルトの片寄り走行が防止されるのである。
第1ベルトユニットの転写手段たる4つの1次転写ローラ322や、第2ベルトユニットの転写手段たる4つの1次転写ローラ332としては、例えば次のような構成のものを用いることができる。即ち、芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴム材料を被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加されるものである。本実施形態では、導電性ゴム材料として、ウレタンゴムにカーボンを分散したものを用い、体積抵抗を105Ωcm程度に調整している。
プリンタ部300Aは、Kトナーだけによるモノクロ画像の出力も可能である。モノクロ画像を出力する場合には、第1ベルトユニットにおけるY,M,C用のトナー像形成部380Y,M,Cを使用しない。そして、トナー像形成部380Y,M,Cを稼動させないだけでなく、これらと中間転写ベルトとを非接触に保つための機構を備えている。ローラ326と1次転写ローラ322を支持する内部フレーム(不図示)を設けておき、ある点を中心に回動可能に支持している。そして、感光体から遠ざかる方向に回動させることにより、感光体301Kだけを第1中間転写ベルト321と接触させて、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。かかる構成では、感光体の寿命向上の点で有利である。なお、第2ベルトユニットも同様に、モノクロ画像出力時にトナー像形成部381Y,M,Cを第2中間転写ベルト331から待避させるようになっている。
第1中間転写ベルト321の外周で、支持ローラ328の近傍には、転写手段たる2次転写ローラ346が配設されており、支持ローラ328との間に第1中間転写ベルト321を挟み込んで2次転写ニップを形成している。2次転写ローラ346は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴムを被覆したもので、芯金部に対して、図示しない電源から2次転写バイアスが印加される。導電性ゴムはカーボンの分散によって体積抵抗が107Ωcm程度に調整されたものである。
2次転写ニップの図中右側方には、レジストローラ対345が配設されている。このレジストローラ対345は、後述の給紙装置340から送られて来る転写紙をローラ間に挟み込んだ後、両ローラの回転を一時中断する。そして、第1中間転写ベルト321上の重ね合わせトナー像である4色トナー像に同期させ得るタイミングで、転写紙を2次転写ニップに向けて送り出す。送り出された転写紙は、2次転写ニップでその一方の面である第1面(図中上側を向く面)に4色トナー像が密着せしめられる。そして、2次転写バイアスやニップ圧の影響により、第1中間転写ベルト321上の4色トナー像がその第1面に一括2次転写されながら、2次転写ニップを通過する。
2次転写ニップを通過した転写紙は、第1中間転写ベルト321から離れて、第2中間転写ベルト331の上部張架面上に受け渡される。この上部張架面の上方には、転写チャージャ347が上部張架面と所定の間隙を介して対向するように配設されている。この転写チャージャ347と第2中間転写ベルト331との間が、第2中間転写ベルト331上の4色トナー像を転写紙の他方の面である第2面(図中下側を向く面)に転写するためのチャージャ転写位置となる。転写チャージャ347は公知のタイプで、タングステンや金の細い線を放電電極とし、ケーシングで保持し、放電電極に不図示の電源から転写電流が印加される。第2中間転写ベルト331と転写チャージャ347の間に転写紙Pを通過させながら、その第1面に転写チャージャ347から発せられる電荷を付与することで、第2中間転写ベルト331上の4色トナー像を転写紙の第2面に一括2次転写する。上述の2次転写バイアスや、転写チャージャ347による付与電荷は、何れもトナーの極性と逆のプラス極性である。
プリンタ部300Aの図中右側方には転写紙を供給可能に収納した給紙装置340が配備されている。複数段、例えば上段に大量の転写紙を収納した給紙装置340a、その下方に3段の給紙カセット340b,c、dがそれぞれ紙面に対し直角手前側(操作面側)に引出し可能に配設されている。これらの給紙トレイ340aや給紙カセット340b,c、d内にそれぞれ異なる種類の転写紙が収納されている。このうち、最上位置の転写紙は、対応する給紙・分離手段341A〜Dにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対342Bにより紙搬送路343Bや343Aに送られる。
紙搬送路343Aには、2次転写ニップへ転写紙を送り出す給送タイミングをとるため、一対のレジストローラ345が設けられている。さらに転写紙の搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするための横レジ補正機構344が、紙搬送路343Aに設けてある。横レジ補正機構344としては、次に説明するようなものがある。即ち、図示しない横方向の基準ガイドと斜行コロ対から構成され、転写紙の横方向端部を該基準ガイドに押付けるように転写紙をスライド搬送する。そして、転写紙を所定の位置に整合させる。この基準ガイドは転写紙のサイズにより、所定の位置に移動、配置される。なお、横レジ補正機構344は転写紙の搬送方向に対し転写紙の両方の横方向から、転写紙の両辺を短時間及び複数回押し、転写紙を所定の位置に整合させる規制部材から構成されるジョガー方式でもよい。
転写紙は、レジストローラ対345から、第1中間転写ベルト321と二次転写ローラ346とが当接する第3転写位置たる2次転写ニップに向けて搬送される。その後、第2中間転写ベルト331と転写チャージャ347とが対応する第4転写位置に向けて搬送される。
搬送ローラ対342Cを有する紙搬送路343Cには、その搬送方向上流に設置可能な別の給紙装置300Cから、転写紙が供給可能となっている。給紙トレイ340aの最上位の転写紙が給紙され、その後曲げられることなく、ほぼ水平に真直ぐ搬送されるように、給紙トレイ340aの上部給紙面が配備してある。そのため厚い転写紙、剛性の高い板紙でも確実に給紙できる。なお給紙トレイ340aには、多様な特性の転写紙が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用すると好都合である。図示していないが、紙搬送路の要所には転写紙を検知するためのセンサが具備させていて、転写紙の存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。
第2転写ユニット330の第2ベルトユニットの図中左側方には、紙搬送装置350が配設されている。また、その更に左側方には、2つの定着ローラを有する両面加熱定着装置365が設けられている。ローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。転写紙両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、定着ローラの材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、転写紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、制御部395により制御される。定着の終了した転写紙を冷却し、不安定なトナーの状態を早期に安定させるため、冷却機能を有した冷却ローラ対370を定着後の搬送路に備えている。この冷却ローラ対370としては、放熱部を有するヒートパイプ構造のローラが採用できる。冷却された転写紙は、排紙ローラ対371により、プリンタ部300Aの左側に設けた排紙スタック部375に排紙、スタックさせる。この排紙スタック部は、大量の転写紙をスタック可能にするため、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。なお排紙スタック部75を通過させ、別の後処理装置に向けて転写紙を搬送させることもできる。別の後処理装置としては、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置が接続できる。
未使用のトナーが収納された各色のトナーボトル386Y,M,C,Kが、着脱可能にボトル収納部385に収納される。このボトル収容部385は、プリンタ部300A上面で操作方向から見て奥側にあって、プリンタ部300A上面の手前側は平面部分が確保されているため、作業台として利用できる。上述のトナー供給手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。本実施形態では、上下に配設した第1画像形成部320と第2画像形成部330とで、互いに同色のトナーを扱う現像装置に対しては、共通のトナーボトルからトナーを供給するようになっているが、別々にすることもできる。消耗の多いブラックトナー用のトナーボトル386Kは、特に大容量としておくことも可能である。
プリンタ部300Aの上面に設けられた操作・表示ユニット390には、キーボード等を設けてあり、画像形成のための条件などをインプットすることができる。また、ディスプレイ等からなる表示部に各種の情報を表示することもでき、操作者とプリンタ部300Aとの情報交換を容易なものとする。
プリンタ部300A内部に設けられた廃トナー収納部387は、感光体のクリーニング装置302、中間転写ベルトのベルトクリーニング装置320A,330A、紙搬送装置350のベルトクリーニング装置350Aなどと連結されている。そして、これらから送られる廃トナーや紙粉等の異物を一括して回収して収納する。これらのクリーニング装置(302,320A、330A、350A)に大容量の廃トナー収納部を備えないため、ベルトクリーニング装置が小型にでき、さらに廃トナーの廃棄の操作性も良好となっている。満杯センサ(不図示)を使って廃トナー収納部387内のトナー廃棄、あるいは容器交換などの警告を発する。
プリンタ部300A内部に設けられた制御部395には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。両面加熱定着装置365による熱や電装装置からの発熱により、画像形成装置内部は高温になるが、その対策としてファン396を設けて、内部部材の熱による機能低下を防止している。またこのファン396は冷却ローラ対370の放熱部と結合してあり、冷却ローラ対370の冷却効果を確実にしている。
給紙装置340の上部には、周知の技術によって原稿を自動搬送しながらその原稿の画像を読み取る自動画像読取装置(ADF)300Bが設けられており、これによる読取情報が制御部395に送られる。送られた読取情報に基づいて、プリンタ部300Aが駆動制御されて、原稿と同じ画像が出力される仕組みである。また、プリンタ部300Aに対しては、図示しないパーソナルコンピュータ等からの画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。更に、図示しない電話回線から送られてくる画像情報を送って、その画像情報に対応する画像を出力させることもできる。給紙装置340の図中右側方には、給紙装置340に転写紙を補給する紙補給装置300Cが配設されている。
次にプリンタ部300Aにおいて、転写紙の片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
片面記録の方法は基本的に2種類あって、選択が可能となっている。2種類のうちの1つは、第1中間転写ベルト321に転写した4色トナー像を転写紙の第1面に一括2次転写する方法である。また、もう1つの方法は、第2中間転写ベルト331に転写した4色トナー像を転写紙の第2面に一括2次転写する方法である。画像データが複数の頁になるケースでは、排紙スタック部375上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。そこで、最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせることができる、前者の方法について説明する。
片面記録の方法は基本的に2種類あって、選択が可能となっている。2種類のうちの1つは、第1中間転写ベルト321に転写した4色トナー像を転写紙の第1面に一括2次転写する方法である。また、もう1つの方法は、第2中間転写ベルト331に転写した4色トナー像を転写紙の第2面に一括2次転写する方法である。画像データが複数の頁になるケースでは、排紙スタック部375上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。そこで、最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせることができる、前者の方法について説明する。
プリンタ部300Aを稼動させると、第1中間転写ベルト321と第1トナー像形成部380Y,M,C,Kにおける感光体301Y,M,C,Kが回転する。同時に第2中間転写ベルト331が無端移動するが、第2トナー像形成部381Y,M,C,Kにおける感光体301Y,M,C,Kは第2中間転写ベルト331と離間されるとともに不回転状態にされる。そして、第1トナー像形成部380Yによる画像形成が開始される。LED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなる露光装置304の作動により、LEDから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置303によって一様帯電された感光体301Yの表面に照射されて静電潜像が形成される。
この静電潜像は、Y用の第1トナー像形成部381Yの現像装置によってYトナー像に現像され、Y用の1次転写ニップで第1中間転写ベルト321上に静電的に1次転写される。このような潜像形成、現像、1次転写動作が感光体301M,C,K側でもタイミングをとって順次同様に行われる。そして、第1中間転写ベルト321上のYトナー像に対して、M,C,K用の1次転写ニップでM,C,Kトナー像が順次重ね合わせて1次転写される。この重ね合わせの1次転写により、第1中間転写ベルト321上に4色トナー像が形成される。
一方、給紙装置340は、内部の給紙トレイ340aあるいは給紙カセット340b,c,dから、画像データに対応する転写紙を給紙・分離手段341A,B,C,Dの何れか1つによって送り出す。そして、搬送ローラ対342B,Cによってプリンタ部300Aの給紙路343Aに向けて搬送する。
プリンタ部300Aの給紙路343Aに送られた転写紙は、光学センサユニット360を経由した後、横レジ補正機構344に送られる。この光学センサユニット360は、図1に示したもの(60)と同様の構成になっている。給紙路343A内に送られた転写紙Pの第1面、第2面の表面粗さRaをそれぞれ検知する。制御部395は、これらの検知結果に応じて、実施形態に係るプリンタと同様に第1温度目標値、第2温度目標値を設定する。これにより、第1面、第2面に対してぞれぞれ表面粗さRaに適した温度で加熱定着処理が施される。
横レジ補正機構344は、記録体供給手段たる給紙装置340から両面転写装置(第1、第2転写ユニット)に向けて搬送されている途中の転写紙における搬送方向からの姿勢の傾きを補正する傾き補正手段である。レジストローラ対345よりも搬送方向上流側で、搬送方向に直交する紙面方向に並べられたガイド板対を、転写紙の搬送方向に直交する両端に突き当てることで、転写紙の姿勢の傾きを補正する。ガイド板対の2つのガイド板は、搬送方向に直交する紙面方向に移動可能になっており、給紙された転写紙の幅に合わせて移動することで、板間距離を転写紙の幅に合わせることができる。
横レジ補正機構344によって姿勢の傾きを補正された転写紙は、レジストローラ対345のローラ間に至り、そこでタイミングが計られて2次転写ニップに送り出される。そして、2次転写ニップにて、第1中間転写ベルト321上の4色トナー像が第1面に一括2次転写される。2次転写ニップを通過した第1中間転写ベルト321のおもて面は、ベルトクリーニング装置320Aによって転写残トナーがクリーニングされる。
各第1トナー像形成部380Y,M,C,Kでは、それぞれ、1次転写ニップを通過した後の感光体301Y,M,C,K上に残留する転写残トナーが、ベルトクリーニング装置(320A)によってクリーニングされる。このベルトクリーニング装置(320A)は、先に説明したように、クリーニングブラシやクリーニングブレードによって第1中間転写ベルト321から転写残トナーを除去するものである。除去したトナー等の異物については、回収手段によって回収部387に送る。なおセンサS1、S2は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。また、クリーニング後の感光体301の表面は除電装置Qによって残留電荷が除電されて初期化せしめられる。
先に示した図14において、2次転写ニップで第1面に4色トナー像が2次転写された転写紙は、第2転写ユニットの第2中間転写ベルト331に受け渡された後、紙搬送装置350を経由して両面加熱定着装置365に送られる。この際、両面加熱定着装置365への受け渡しに先立って、転写紙に対して除電・分離チャージャ358による電荷が付与される。この付与により、ベルト部材351に静電吸着していた転写紙がベルト部材351から容易に分離されるようになる。
両面定着装置365内では、転写紙の第1面(図中上方を向く面)のフルカラー画像中の各色トナーが、加熱によって溶融、混色される。転写紙はその第1面だけにトナーを有しているので、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギは少なくて済む。制御部395が画像に応じて両面加熱定着装置365の使用する電力を最適に制御する。定着されたトナーも転写紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するため、両面加熱定着装置365を通過した転写紙は、冷却手段である冷却ローラ対370に受け渡される。そして、そこでトナーが完全に固着せしめられた後、排紙ローラ371によって排紙スタック部375に排紙される。
排紙スタック部375で若い頁の転写紙が順次上に重ねられるように、作像順序がプログラムされているので、スタック部375で頁順が揃う。排紙スタック部375は、排紙される転写紙の増加に従って、下降するので、転写紙は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの転写紙を排紙スタック部375に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施したり、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
転写紙の片面に画像を形成させる他の方法では、第1トナー像形成部380Y,M,C,Kでの画像の形成をおこなわないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なる。しかし、基本的には上述の片面記録の工程と同じなので、説明を省略する。
次に転写紙の両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。
プリンタ部300Aに画像信号が入力されると、片面記録の動作で説明した第1トナー像形成部380Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kに、Y,M,C,Kトナー像が形成される。そして、これらは、Y,M,C,K用の1次転写ニップで第1中間転写ベルト321に順次重ね合わせて1次転写される。この工程とほぼ並行して、第2トナー像形成部381Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kに、Y,M,C,Kトナー像が形成される。そして、これらは、Y,M,C,K用の1次転写ニップで第2中間転写ベルト331に順次重ね合わせて1次転写される。このようにして、第1中間転写ベルト321、第2中間転写ベルト331上に、それぞれ4色トナー像が形成される。
プリンタ部300Aに画像信号が入力されると、片面記録の動作で説明した第1トナー像形成部380Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kに、Y,M,C,Kトナー像が形成される。そして、これらは、Y,M,C,K用の1次転写ニップで第1中間転写ベルト321に順次重ね合わせて1次転写される。この工程とほぼ並行して、第2トナー像形成部381Y,M,C,Kの感光体301Y,M,C,Kに、Y,M,C,Kトナー像が形成される。そして、これらは、Y,M,C,K用の1次転写ニップで第2中間転写ベルト331に順次重ね合わせて1次転写される。このようにして、第1中間転写ベルト321、第2中間転写ベルト331上に、それぞれ4色トナー像が形成される。
第2トナー像形成部381Y,M,C,Kのユニット間隔は、第1トナー像形成部380Y,M,C,Kのユニット間隔よりも小さくなっている。第2転写ユニットでは、第1転写ユニットよりも速く重ね合わせ1次転写が終了する。
タイミングが計られてレジストローラ対345から2次転写ニップに送られた転写紙は、その第1面に第1中間転写ベルト321上の4色トナー像が2次転写された後、第2中間転写ベルト331上に受け渡される。そして、第2中間転写ベルト331と転写チャージャ347とが所定の間隙を介して対向する第4転写位置にて、第2中間転写ベルト331上の4色トナー像が第2面に2次転写される。
このようにして両面にフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送装置350に送られる。この紙搬送装置350は、ベルト部材351と、これを張架する複数の張架ローラとを有するベルト装置を備えている。複数の張架ローラとは、具体的には、入口ローラ352、支持ローラ分離ローラ354、クリーニングバックアップローラ355、テンションローラ356である。紙搬送装置350は、かかる構成のベルト装置の他、ベルトクリーニング装置350Aや、分離チャージャ358、駆動手段などを備えている。そして、駆動手段によってクリーニングバックアップローラ355を回転駆動させることで、ベルト部材351を図中反時計回りに無端移動せしめる。第2転写ユニット330から紙搬送装置350に受け渡された転写紙は、ベルト部材351の表面に保持されながら両面加熱定着装置365に向けて搬送される。そして、分離チャージャ358からの電荷の付与によってベルト表面からの分離が促されながら、分離ローラ354によるベルト支持位置でベルト表面から分離されて、両面加熱定着装置365に受け渡される。その後、両面加熱定着装置365内で加熱や加圧による定着処理が行われて、両面のトナー画像がそれぞれ溶融、混合される。更に、冷却ローラ対370と排紙ローラ371とを経た後、排紙スタック部375上に排紙される。
複数の頁の転写紙に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部375にスタックされるように作像順序を制御する。これにより排紙スタック部375から取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に1頁、その裏に2頁、2枚目が3頁、その裏が4頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、両面加熱定着装置365に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御部395によって実行される。
片面記録動作、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。メンテナンスや部品交換等の必要性が生じた場合には、不図示の外装カバー等を開放し、メンテナンスを行う。
本第3変形例装置は、これまで説明してきたように、像担持体たる感光体として、2種類のものを用いている。転写紙の第1面(図中上方を向く面)に転写されるトナー像を専用に担持する第1像担持体として機能するものと、第2面に転写されるトナー像を専用に担持する第2像担持体として機能するものである。第1像担持体として機能する4つの感光体は、第1トナー像形成部380Y,M,C,Kに配設されたものである。また、第2像担持体として機能する4つの感光体は、第2トナー像形成部381Y,M,C,Kに配設されたものである。このように第1面、第2面のぞれぞれに対応する専用の感光体を別々に用いることにより、実施形態に係るプリンタや第1変形例装置(100)のように第1像担持体及び第2像担持体の機能を兼用させた感光体だけを用いる場合とは異なり、次のことが可能になる。即ち、第2面に転写するための第2トナー像を感光体上に形成して第1中間転写ベルト321に1次転写してから、第1面に転写するための第1トナー像を感光体上に形成するといったことを行う必要がなくなる。そして、第1トナー像、第2トナー像を、第1像担持体として機能する感光体、第2像担持体として機能する感光体に、並行して形成することが可能になる。このことにより、第1像担持体及び第2像担持体の機能を兼用させた感光体だけを用いる場合に比べて、画像形成速度を速めることができる。
また、本第3変形例装置は、既に説明したように、第1中間転写ベルト321と第2中間転写ベルト331とを互いに非接触に配設している。このように配設することにより、両ベルトを接触させながらその接触部に転写紙を挟み込んで搬送する場合における両中間転写ベルトの微妙な線速差による未定着トナー像の擦れを回避して、更に乱れのないトナー像を形成することができる。また、何れか一方の中間転写ベルトを停止させる必要のある故障が発生しても、片面プリントモードであれば、もう一方の中間転写ベルトを作動させて、片面プリントを実施することができる。
なお、粉体トナーではなく、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤を用いる画像形成装置にも本発明の適用が可能である。また、電子写真方式ではなく、直接記録方式によって画像を形成する画像形成装置にも本発明の適用が可能である。この直接記録方式とは、潜像担持体によらず、トナー飛翔装置からドット状に飛翔させたトナー群を中間転写体や記録体に直接付着させて画素像を形成することで、画像を直接形成する方式である。
以上、実施形態に係るプリンタや各変形例装置においては、表面特性検知手段として、表面特性たる表面粗さRaを検知する光学センサユニットを用いているので、転写紙の裏表でそれぞれ表面粗さRaが異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる。
また、実施形態に係るプリンタや各変形例装置においては、表面特性検知手段として、転写紙の表面光反射に基づいて表面粗さRaを検知するものを用いているので、両面画像を撮影した映像を解析して表面粗さRaを検知するものを用いる場合に比べて、表面特性検知手段の構成を簡素化することができる。
また、実施形態に係るプリンタや各変形例装置においては、転写手段に送られる前の転写紙を収容する記録体収容手段たる給紙カセット又は給紙装置と、両面加熱定着装置を経由した後の転写紙をプリンタの筺体外に排出せしめる排出手段たる排紙ローラ対とを設け、給紙カセットや給紙装置から排紙ローラ対に至るまでの紙搬送路内における両面加熱定着装置よりも上流側で転写紙の表面粗さRaを検知させるように、光学センサユニットを配設している。かかる構成では、上述した理由により、両面加熱定着装置による加熱定着処理に先立って転写紙の表面粗さRaを知得することができず、表面粗さRaに応じた加熱温度制御ができなくなるといった事態を回避することができる。
また、実施形態に係るプリンタや各変形例装置においては、紙搬送路内における両面転写装置よりも上流側で転写紙の表面粗さRaを検知させるように、光学センサユニットを配設している。かかる構成では、上述した理由により、転写紙面上に転写されたトナー像が邪魔になって、無垢の転写紙面の表面粗さRaを検知させることができなくなることによる表面粗さRaの検知誤差を回避する。そして、このことにより、検知誤差による転写紙の裏表の定着性の差やホットオフセットを回避することができる。
また、実施形態に係るプリンタや各変形例装置においては、転写手段として、像担持体たる感光体上に形成されたトナー像を、両面加熱定着装置に送られる前の転写紙の両面に転写する両面転写装置を用いるとともに、加熱定着手段として、両面転写装置によって両面にトナー像が転写せしめられた転写紙を両面側からそれぞれ加熱する両面加熱定着装置を用いている。かかる構成では、転写手段として両面転写装置を用いることで、ワンパス方式で転写紙Pの両面に画像を形成することができる。また、ワンパス方式を採用したことによって転写紙Pを加熱定着手段に1回しか通さない場合であっても、両面加熱定着装置を用いることで、転写紙Pの第1面、第2面に対してそれぞれ個別に加熱定着処理を施すことが可能になる。そして、それぞれの面に対する加熱温度を異ならせて、それぞれ表面粗さRaに応じた加熱定着処理を施すことができる。
また、実施形態に係るプリンタや各変形例装置においては、光学センサユニットとして、転写紙の第1面における表面粗さRaを第1面の側から検知する第1面用検知部たる第1センサユニットと、第2面における表面粗さRaを第2面の側から検知する第2面用検知部たる第2センサユニットとを有するものを用いている。このように両面側から検知することで、ワンパス方式を採用したことによって転写紙を光学センサユニットによる検知位置に1回しか通さない場合であっても、転写紙Pの第1面、第2面の表面粗さRaをそれぞれ検知させることができる。
また、第2変形例装置200や第3変形例装置においては、第1像担持体として、互いに色の異なるトナー像を担持する4つの感光体を用いるとともに、第2像担持体として、互いに色の異なるトナー像を担持する4つの感光体を用いている。そして、4つの第1像担持体上のトナー像をそれぞれ第1中間転写ベルト321に重ね合わせて転写する一方で、4つの第2像担持体上のトナー像をそれぞれ第2中間転写ベルト331に重ね合わせて転写するように、両面転写装置を構成している。かかる構成では、上述した理由により、第1トナー像、第2トナー像を、第1像担持体として機能する感光体、第2像担持体として機能する感光体に、並行して形成することが可能になる。そして、このことにより、第1像担持体及び第2像担持体の機能を兼用させた感光体だけを用いる場合に比べて、画像形成速度を速めることができる。
また、第2変形例装置200や第3変形例装置においては、第1像担持体として、互いに色の異なるトナー像を担持する4つの感光体を用いるとともに、第2像担持体として、互いに色の異なるトナー像を担持する4つの感光体を用い、且つ、第1像担持体として機能する4つの感光体のトナー像をそれぞれ第1中間転写ベルトに重ね合わせて転写する一方で、第2像担持体として機能する他の4つの感光体上のトナー像をそれぞれ第2中間転写ベルトに重ね合わせて転写するように、両面転写装置を構成している。かかる構成では、単色トナー像よりも転写紙面上のトナー量が多くなる多色トナー像を形成する場合であっても、転写紙の裏表でそれぞれ表面粗さRaが異なることによって画像の定着性に差が出たり、表裏の何れかで画像のホットオフセットが生じたりといった事態を抑えることができる。
また、第2変形例装置100や第3変形例装置においては、記録体収容手段たる給紙装置(291、340)の紙排出部と、両面転写装置の紙受入部たる2次転写ニップ入り口とを鉛直方向で同じ高さにしている。かかる構成では、図9や図14に示したように、給紙装置から2次転写ニップ入口に至るまでの給紙路(288、343A)を鉛直方向に曲がりのない直線状の形状にして、給紙路内における転写紙のジャムを抑える。そして、このことにより、高速な給紙を可能にして画像形成速度を速めることができる。
また、第2変形例装置200や第3変形例装置においては、図9や図14に示したように、両面転写装置の記録体排出部である2次転写ニップ出口やチャージャ転写位置出口と、排出手段たる排紙ローラ対の記録体受入部であるニップ部とを同じ高さにしている。紙搬送路のうち、かかる構成では、両面転写装置の記録体排出部から、排紙ローラ対に至るまでの経路においても、鉛直方向に曲がりのない直線状の形状にして、この経路内における転写紙のジャムを抑える。そして、このことにより、更に高速な給紙を可能にして画像形成速度を速めることができる。
1Y,M,C,K 感光体(像担持体)
101Y,M,C,K 感光体(像担持体)
201Y,M,C,K 感光体(第1像担持体)
271Y,M,C,K 感光体(第2像担持体)
301Y,M,C,K 感光体(像担持体)
35、135、235、365 両面加熱定着装置
60、160、260、360 光学センサユニット(表面特性検知手段)
E1、395 制御部(加熱定着温度制御手段)
P 転写紙(記録体)
101Y,M,C,K 感光体(像担持体)
201Y,M,C,K 感光体(第1像担持体)
271Y,M,C,K 感光体(第2像担持体)
301Y,M,C,K 感光体(像担持体)
35、135、235、365 両面加熱定着装置
60、160、260、360 光学センサユニット(表面特性検知手段)
E1、395 制御部(加熱定着温度制御手段)
P 転写紙(記録体)
Claims (11)
- 表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を記録体に転写する転写手段と、該トナー像を該記録体に加熱定着せしめる加熱定着手段とを備え、該記録体を該転写手段と該加熱定着手段とに通して、該記録体の両面に画像を形成する画像形成装置において、
上記記録体の表面特性を検知する表面特性検知手段を設けるとともに、該記録体の第1面における該表面特性に基づいて上記加熱定着手段による該第1面に対する加熱温度を制御し、且つ該記録体の第2面における該表面特性に基づいて該加熱定着手段による該第2面に対する加熱温度を制御する加熱定着温度制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記表面特性検知手段として、上記表面特性たる表面粗さを検知するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
上記表面特性検知手段として、上記記録体の表面光反射に基づいて上記表面粗さを検知するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2又は3の画像形成装置において、
上記転写手段に送られる前の記録体を収容する記録体収容手段と、上記加熱定着手段を経由した後の記録体を画像形成装置の筺体外に排出せしめる排出手段とを設け、且つ、該記録体収容手段から該排出手段に至るまでの記録体搬送路内における上記加熱定着手段よりも上流側で上記表面特性を検知させるように、上記表面特性検知手段を配設したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
上記記録体搬送路内における上記転写手段よりも上流側で上記表面特性を検知させるように、上記表面特性検知手段を配設したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4又は5の画像形成装置において、
上記転写手段として、上記像担持体上に形成されたトナー像を上記加熱定着手段に送られる前の記録体の両面に転写する両面転写手段を用いるとともに、上記加熱定着手段として、該両面転写手段によって両面にトナー像が転写せしめられた記録体を両面側からそれぞれ加熱する両面加熱定着手段を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6の画像形成装置において、
上記表面特性検知手段として、上記第1面における上記表面特性を該第1面の側から検知する第1面用検知部、及び上記第2面における上記表面特性を該第2面の側から検知する第2面用検知部を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6又は7の画像形成装置において、
上記像担持体として、上記第1面に転写されるトナー像を専用に担持する第1像担持体と、上記第2面に転写されるトナー像を専用に担持する第2像担持体とを用いるとともに、該トナー像を外第1像担持体上から第1中間転写ベルトの表面に中間転写した後に上記第1面に転写する一方で、トナー像を該第2像担持体上から第2中間転写ベルトの表面に中間転写した後に上記第2面に転写するように上記両面転写手段を構成し、且つ該第1中間転写ベルトと該第2中間転写ベルトとを互いに非接触に配設したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8の画像形成装置において、
上記第1像担持体として、互いに色の異なる上記トナー像を担持する複数のものを用いるとともに、上記第2像担持体として、互いに色の異なる上記トナー像を担持する複数のものを用い、且つ、複数の該第1像担持体上のトナー像をそれぞれ上記第1中間転写ベルトに重ね合わせて転写する一方で、複数の該第2像担持体上のトナー像をそれぞれ上記第2中間転写ベルトに重ね合わせて転写するように、上記両面転写手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8又は9の画像形成装置において、
上記記録体収容手段の記録体排出部と、上記両面転写手段の記録体受入部とを鉛直方向で同じ高さにしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10の画像形成装置において、
上記両面転写手段の記録体排出部と、上記排出手段の記録体受入部とを同じ高さにしたことを特徴とする画像形成装置。
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JP2008083595A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Sharp Corp | 画像形成装置 |
JP2009139561A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置 |
EP2607964A3 (en) * | 2011-12-22 | 2017-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device |
-
2004
- 2004-02-27 JP JP2004054250A patent/JP2005242169A/ja active Pending
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