JP2006350263A - 両面画像形成装置および両面画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録材の両面に画像を形成する際に、記録材の裏面側(第二の面側)における画質欠陥の発生を抑制する。
【解決手段】 画像形成装置は、中間転写ベルト１５上のトナー像を用紙Ｐに転写するための二次転写部２０、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を加熱・加圧定着する定着装置６０、定着装置６０を通過した用紙Ｐの表裏を反転させて再度二次転写部２０へと搬送する用紙反転搬送機構７０とを備えている。用紙反転搬送機構７０に設けられた戻し経路７３には、この戻し経路７３を搬送される用紙Ｐに給水を行う水分調整部８０が設けられる。そして、両面モードが選択された場合には、水分調整部８０に設けられた超音波加湿器８２を動作させ、水分調整部８０を通過する用紙Ｐを高湿環境下に晒すことで、この用紙Ｐを所望とする含水量とした後、再度二次転写部２０へと送り込む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シートの両面に画像を形成する両面画像形成装置に係り、特に、記録材の一方の面に画像を形成した後、同じ記録材の他方の面に画像を形成するタイプの両面画像形成装置に関する。

従来における画像形成装置として、トナー像が形成担持される像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像を用紙等の記録材に静電転写する転写装置と、用紙上に転写されたトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置とを備えたものが知られている。このような画像形成装置では、用紙の抵抗値がトナー像を静電転写する際に大きな影響を及ぼす。すなわち、用紙の抵抗値が許容される範囲よりも高すぎると、静電転写時に放電等が生じることによって画質欠陥を招いてしまう。一方、用紙の抵抗値が許容される範囲よりも低すぎると、十分な転写電界が形成されなくなってしまい、転写不良が生じてしまう。

用紙の抵抗値には、用紙の含水率が大きな影響を及ぼすことが知られている。そこで、転写装置に用紙を供給する給紙装置内に、用紙の含水率を低減させる(用紙の抵抗値を高くする)ためのヒータおよび用紙の含水率を増加させる(用紙の抵抗値を低くする)ための加湿器を取り付け、用紙を所望とする含水率(抵抗値)に設定することが可能な画像形成装置が提案されている(特許文献１参照。)。

特開平４−３４５４４７号公報(第４頁、図１２)

ところで、画像形成装置の中には、像担持体上のトナー像を用紙の表面(第一面)に静電転写してこの表面用画像を用紙上に定着した後、用紙反転搬送機構を介して用紙を反転させて再度搬送し、像担持体上の別のトナー像を用紙の裏面(第二面)に二次転写し、この裏面用画像を定着装置にて定着した後に排出する両面画像形成装置も存在する。特に最近では、環境保護の観点から用紙の消費量を抑制することが要請されており、このような両面画像形成のニーズは高くなっている。

両面画像形成を行う場合は、上述したように、一度定着装置を通過した用紙が再度転写装置に供給されることになる。定着装置では、用紙上のトナー像を加熱・加圧しているため、定着装置を通過した用紙は通過前よりもその含水率が低くなってしまう。したがって、用紙の表面にトナー像を静電転写する場合に比べ、同じ用紙の裏面にトナー像を静電転写する場合には、用紙の含水率すなわち抵抗値が著しく低下し、放電等による画質欠陥を招きやすいという問題があった。
かかる問題に対し、上記特許文献１に記載の技術では、給紙装置内でしか用紙の含水率を調整できないため、一度定着装置を通過した用紙の含水率を調整することができず、上述した問題を解決することは不可能であった。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、記録材の両面に画像を形成する際に、記録材の裏面側(第二の面側)における画質欠陥の発生を抑制することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される両面画像形成装置は、像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写手段で転写し、記録材に転写されたトナー像を定着手段で定着し、 定着手段によりトナー像が定着された記録材を表裏反転し反転搬送手段によって転写手段に向けて搬送し、反転搬送手段によって搬送される記録材の水分を水分調整手段で調整する。

このような画像形成装置において、定着手段は、記録材に転写されたトナー像を加熱して定着することができる。また、周囲の環境を環境検知手段で検知し、環境検知手段による環境検知結果に基づいて水分調整手段による記録材の水分調整を行うか否かを判断手段にて判断することができる。さらに、モード判別手段によって記録材の片面にのみトナー像を形成する片面モードか、記録材の両面にトナー像を形成する両面モードかを判別し、このモード判別手段による判別結果に基づいて水分調整手段による記録材の水分調整を行うか否かを判断手段によって判断することができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される両面画像形成装置は、トナー像を担持搬送する像担持搬送体と、像担持搬送体に担持されたトナー像を記録材に転写する転写部と、記録材に転写されたトナー像を定着する定着部と、定着部によりトナー像が定着された記録材を転写部へと戻す戻し経路と、戻し経路中に設けられ、戻し経路を搬送される記録材に水分を供給する水分供給部とを含むことができる。

この画像形成装置において、水分供給部は、戻し経路の一部を覆うように設けられるハウジングと、ハウジング内に配設される加湿器とを有することができる。また、戻し経路に設けられ、戻し経路を搬送される記録材を搬送する搬送部材を更に含み、水分供給部は、搬送部材に水を塗布することで、搬送部材を介して戻し経路を搬送される記録材に水分を供給する供給部材を備えることができる。この場合に、水分供給部は、搬送部材に塗布された水のうち過剰な分を取り除く除去部材を更に備えることができる。

また、本発明を方法のカテゴリから捉えると、本発明が適用される両面画像形成方法は、転写部にて像担持体から記録材の第一の面にトナー像を静電転写するステップと、定着部にて記録材の第一の面に転写されたトナー像を加熱定着するステップと、第一の面にトナー像が定着された記録材の表裏を反転して転写部に向けて搬送するとともに、記録材を搬送する間に記録材に水分を供給するステップと、転写部にて像担持体から記録材の第二の面にトナー像を静電転写するステップと、定着部にて記録材の第二の面に転写されたトナー像を加熱定着するステップとを含んでいる。
このような両面画像形成方法において、記録材に水分を供給するステップでは、搬送される記録材に直接水を塗布するか、あるいは、搬送される記録材を高湿環境下に晒すかによって、記録材に水分を供給することができる。

本発明によれば、記録材の一方の面にトナー像を転写、定着した後、この記録材に対して再び転写を行う前に、この記録材の水分を適宜調整するようにしたので、記録材の水分量すなわちその抵抗値を所定の範囲内に抑えることが可能となり、記録材の裏面側(第二の面側)における画質欠陥の発生を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。図１に示す画像形成装置は、所謂タンデム型、所謂中間転写型の画像形成装置であって、電子写真方式にて各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)して保持させる中間転写ベルト１５、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材である用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、この画像形成装置は、各装置(各部)の動作を制御する制御部４０およびユーザによる操作指示を行うためのユーザインターフェース(ＵＩ)４１を有している。

各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を有している。この感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像が書き込むレーザ露光器１３(図中露光ビームを符号Ｂｍで示す)、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１０は、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー(Ｙ色)、マゼンタ(Ｍ色)、シアン(Ｃ色)、黒(Ｋ色)の順に、略直線状に配置されている。なお、各現像器１４では、各色成分トナーとして負極性に帯電するものを用いている。

像担持体あるいは像担持搬送体としての中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０.１ｍｍ程度のフィルム状の無端ベルトで構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図に示す矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト１５を循環駆動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持するアイドルロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５を有している。

各感光体ドラム１１に対向し、略直線状に延びる中間転写ベルト１５の内側に設けられる各一次転写ロール１６には、トナーの帯電極性と逆極性(本実施の形態では正極性)の電圧が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成される。

転写手段あるいは転写部としての二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される無端状の二次転写搬送ベルト２１と、バックアップロール２５等とによって構成される。バックアップロール２５は、表面にカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムからなり、その表面抵抗率が７〜１０logΩ／□でロール径が２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°(アスカーＣ)に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写搬送ベルト２１の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。

一方、二次転写搬送ベルト２１は、駆動ロール２２と剥離ロール２３とによって張架された、例えば体積抵抗率が１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍの半導電性の無端ベルトである。この二次転写搬送ベルト２１は、駆動ロール２２によって駆動され、剥離ロール２３によって所定のテンションが与えられている。駆動ロール２２は、二次転写搬送ベルト２１および中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、二次転写搬送ベルト２１上に搬送される用紙Ｐに二次転写を行う二次転写ロールとして機能している。そして、給電ロール２６には、所定の負の二次転写バイアスを印加するための二次転写バイアス電源２７が接続され、駆動ロール２２は接地されている。なお、剥離ロール２３は、所定の曲率で二次転写搬送ベルト２１を張架することにより、二次転写搬送ベルト２１上に担持された用紙Ｐを剥離する機能も併せ持っている。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、中間転写ベルト１５を挟んで駆動ロール３１に対向して配置され、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングするベルトクリーナ３５が取り付けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１０Ｙよりも上流側の中間転写ベルト１５の内側には、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)における画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)４２が配置されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の内側(像担持面の裏側)に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は画像形成を開始するように構成されている。また、黒の画像形成ユニット１０Ｋよりも下流側の中間転写ベルト１５外側には、画質調整を行う際に使用される画像濃度センサ４３が配設されている。

更に、本実施の形態では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送経路５５に搬送するピックアップロール５１を備えている。また、ピックアップロール５１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写搬送ベルト２１によって二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５４(５４ａ、５４ｂ)を備えている。なお、画像形成装置の内部には、温度および速度を測定する環境検知手段としての温度／湿度センサ５７が配設されている。

また、定着手段あるいは定着部としての定着装置６０は、図示しない加熱源を内蔵し回転可能に配設される加熱ロール６１と、この加熱ロール６１に回転可能に圧接配置される加圧ベルト６２と、加熱ロール６１に接触してこの加熱ロール６１表面に離型剤としてのオイル(シリコーンオイル)を供給するオイル供給部６３とを備えている。これら加熱ロール６１および加圧ベルト６２の表面には、離型性のよいフッ素ゴム層が形成されている。なお、本実施の形態では、シリコーンオイルとして、フッ素ゴムとの親和性がよく高剥離性を示すアミン変性シリコーンオイルが用いられる。なお、加圧ベルト６２は、複数のロールに回動可能に張架された状態で加熱ロール６１に圧接配置されており、加熱ロール６１との間には広範な定着ニップ領域が形成されるようになっている。

さらに、本実施の形態では、用紙Ｐの片面にのみトナー像を形成する片面モードの他、用紙Ｐの両面にトナー像を形成する両面モードを実行することも可能となっている。このため、この画像形成装置では、両面モード選択時に、定着装置６０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度二次転写部２０へと戻す用紙反転搬送機構７０が設けられている。反転搬送手段としての用紙反転搬送機構７０は、定着装置６０からの排出経路５６に対して下方に分岐する分岐経路７１を設け、この分岐経路７１にはさらに右側方に向かって反転経路７２を延設すると共に、この反転経路７２から湾曲形成されて用紙トレイ５０からの搬送経路５５へと戻る戻し経路７３を連通接続したものである。そして、これらの経路には必要に応じて適宜数の搬送ロール７４が設けられている。なお、搬送ロール７４は、プラスチック、ゴム、金属等の材料にて適宜構成することができる。また、定着装置６０の出口側には、定着後の用紙Ｐの搬送方向を排出経路５６または分岐経路７１に切り替える第１のゲート７５が設けられ、分岐経路７１と戻し経路７３との分岐点には反転前後の用紙Ｐの搬送方向を切り替える第２のゲート７６が設けられている。さらに、反転経路７２には、正逆回転可能に配設されるスイッチバックロール７７が取り付けられている。

そして、本実施の形態に係る画像形成装置では、戻し経路７３に、戻し経路７３を介して反転搬送される用紙Ｐの水分量を調整するための水分調整部８０が配設されている。水分調整手段あるいは水分供給部として機能する水分調整部８０は、戻し経路７３の用紙搬送方向上流側および下流側に用紙Ｐを搬入および排出するための開口が形成されたハウジング８１を有している。また、ハウジング８１内には、超音波を用いて水蒸気(ミスト)を発生させる超音波加湿器８２が配設されている。ここで、本実施の形態では、ハウジング８１の用紙入口および用紙出口に対応する部位に搬送ロール７４が配設されており、超音波加湿器８２によって発生した水蒸気がハウジング８１の外部すなわち画像形成装置内に漏れ出すのを抑制している。

図２は、上述した水分調整部８０の動作を制御する動作制御部１００を示すブロック図である。判断手段あるいはモード判別手段として機能する動作制御部１００は、制御部４０の一機能を構成している。動作制御部１００のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ１０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。この動作制御部１００には、入出力インタフェース１０４を介して、ＵＩ４１より入力された画像形成モード(片面モード、両面モード)情報および温度／湿度センサ５７で測定された温度／湿度が入力されるようになっている。一方、この動作制御部１００は、入出力インタフェース１０４を介して、超音波加湿器８２を動作させるか否かを制御している。なお、この画像形成装置を例えばプリンタとして使用する場合には、図示しないＰＣより、動作制御部１００に画像形成モード(片面モード、両面モード)が入力されることになる。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示すような画像形成装置に入力される。画像形成装置では、図示しない画像処理装置(ＩＰＳ)にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１０等によって作像作業が実行される。画像処理装置(ＩＰＳ)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋにて、各現像器１４によってイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ(図１参照)の感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１６にて中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧を付加され、未定着トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト１５の回転に伴って二次転写部２０に搬送される。なお、中間転写ベルト１５への転写後に感光体ドラム１１上に残った残留トナーは、感光体ドラム１１の回転に伴ってドラムクリーナ１７との対向部まで搬送され、ドラムクリーナ１７によって感光体ドラム１１上から除去される。

一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせてピックアップロール５１(図１参照)が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送経路５５を搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写部２０では、半導電性の二次転写搬送ベルト２１および中間転写ベルト１５を介して、駆動ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写搬送ベルト２１との間に挟み込まれる。そして、給電ロール２６にトナーの帯電極性と同極性の電圧(本実施の形態では負極性)が印加されると、二次転写搬送ベルト２１(駆動ロール２２)を対向電極として転写電界が形成され、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、駆動ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写位置にて、用紙Ｐに静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写搬送ベルト２１によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写搬送ベルト２１の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５４まで搬送される。ここで、本実施の形態では、二次転写搬送ベルト２１を用いているために、二次転写位置を通過した用紙Ｐは、中間転写ベルト１５側に貼り付くことなく、二次転写搬送ベルト２１側に吸着した状態で搬送される。また、二次転写搬送ベルト２１上を搬送される用紙Ｐは、剥離ロール２３の近傍で、二次転写搬送ベルト２１を張架する剥離ロール２３の曲率によって二次転写搬送ベルト２１から剥離され、さらに下流側に向けて搬送されていく。搬送ベルト５４(５４ａ、５４ｂ)では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせるように速度制御を行い、定着装置６０まで用紙Ｐを搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして、片面モードの場合には、定着画像を担持した用紙Ｐが第１のゲート７５によって排出経路５６側へ向けられ、用紙Ｐは排出ロール(図示せず)によって装置の外部に排出される。また、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってベルトクリーナ３５との対向部まで搬送され、ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面モードの場合には、定着装置６０を通過した用紙Ｐの先端が第１のゲート７５によって分岐経路７１に進入し、分岐経路７１を搬送された後に第２のゲート７６によって反転経路７２に進入する。反転経路７２において、用紙Ｐはスイッチバックロール７７によって一旦奥側に向けて搬送された後、用紙Ｐの後端が第２のゲート７６を抜けた直後のタイミングで一旦停止し、その後所定のタイミングでスイッチバックロール７７を逆回転させることにより今度は逆方向に向けて搬送される。その際、用紙Ｐは第２のゲート７６によって今度は戻し経路７３に進入する。戻し経路７３を搬送される用紙Ｐは、水分調整部８０を通過した後、搬送経路５５へと戻される。このとき、用紙Ｐは最初に搬送経路５５にあったときとは異なり、表裏が反転された状態となっている。そして、上述したプロセスによって今度は用紙Ｐの裏面に未定着トナー像が静電転写され、定着装置６０によって定着された後、排出経路５６を介して装置の外部に排出される。

次に、戻し経路７３に設けられた水分調整部８０の動作について詳細に説明する。図３は、戻し経路７３に設けられた水分調整部８０の動作可否の決定を説明するためのフローチャートである。なお、この判断プロセスは、上述した動作制御部１００(図２参照)において行われる。なお、この説明では、初期状態(画像形成動作の開始前)において、水分調整部８０に設けられた超音波加湿器８２がオフに設定されているものとする。

ＵＩ４１あるいは図示しないＰＣ等から画像形成動作開始の指示が受け付けられると、まず、これから実行する画像形成動作のモードが両面モードであるか否かが判断される(ステップ１０１)。ステップ１０１において両面モードであると判断された場合、次に、温度／湿度センサ５７にて測定される温度／湿度情報に基づき、相対湿度が３０％ＲＨ以下であるか否かが判断される(ステップ１０２)。ステップ１０２において、相対湿度が３０％ＲＨ以下である場合、すなわち、低湿度環境であると判断された場合は、水分調整部８０の超音波加湿器８２に動作を開始させるための指示信号を出力する(ステップ１０３)。そして、画像形成動作が開始される(ステップ１０４)。なお、ステップ１０１において両面モードではない(片面モードである)と判断された場合、および、両面モードであってもステップ１０２において相対湿度が３０％ＲＨを超えていると判断された場合には、そのままステップ１０４に進み、画像形成動作が開始される。

上述したステップ１０３では、超音波加湿器８２が動作を開始することによってハウジング８１内に水蒸気が放出される。これに伴い、ハウジング８１内は、周囲の雰囲気よりも湿度が高い環境(高湿度環境)が作り出される。両面モードでは、定着装置６０を一度通過することによって加熱され、乾燥した(含水率が低下した)用紙Ｐが戻し経路７３に搬入されてくる。しかしながら、本実施の形態では、戻し経路７３を反転搬送される用紙Ｐが、水分調整部８０を通過する。つまり、用紙Ｐが水分調整部８０を通過する際にハウジング８１の雰囲気が高湿度であることから吸水し、ある程度の含水率にまで回復した状態で再度二次転写位置へと搬送されることになる。これにより、用紙Ｐの裏面にトナー像を二次転写する際にも、放電等の発生が抑制されることになる。つまり、両面モードにおいて用紙Ｐの裏面にトナー像を転写する際にも、用紙Ｐの含水率をある程度のレベルまで上げることで、用紙Ｐの抵抗値が著しく高くなるのを抑えることが可能となり、良好な転写性能を得ることができる。

このように、本実施の形態では、戻し経路７３中に水分調整部８０を配設することにより、両面モードにおいて、一度定着装置６０を通過することによって含水量が低下した用紙Ｐの含水量を増加させることができる。そして、一度定着装置６０を通過した用紙Ｐの含水量を増加させることにより、用紙反転搬送機構７０によって二次転写位置に再度搬送される用紙Ｐの抵抗値を初期状態(用紙トレイ５０に格納される状態)と略同じレベルに再設定することができる。これにより、両面モードにおいて、用紙Ｐの裏面側にトナー像を転写する際にも、放電等の発生に伴う画質欠陥の発生を抑制することが可能となる。

また、本実施の形態では、画像形成モードが片面モードであるか両面モードであるかを予め判別し、片面モードの場合には超音波加湿器８２を動作させないようにした。これにより、常時超音波加湿器８２を動作させる場合と比較して無駄な消費電力を低減することができる。
さらに、本実施の形態では、画像形成モードが両面モードの場合であっても、温度／湿度センサ５７によって検知された温度／湿度に基づき、例えば高湿度環境下である場合には超音波加湿器８２を動作させないようにした。これにより、両面モードにおいて戻し経路７３を搬送される用紙Ｐが過剰に吸湿するのを抑制することができ、用紙Ｐの水分過多に伴う転写不良の発生を抑えることができる。
そして、本実施の形態では、画像形成装置機内全体の湿度調整を行うのではなく、戻し経路７３中の一部領域における湿度調整を行うだけでよいので、超音波加湿器８２として大型の機器を使用する必要がなく、画像形成装置自体をコンパクトにできるという利点もある。

＜実施の形態２＞
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、図４に示すように、戻し経路７３に、水分調整部８０に代えて水分供給部９０を配設するようにしたものである。水分調整手段として機能する水分供給部９０は、戻し経路７３に設けられる複数の搬送ロール７４のうち、少なくともいずれか一つに設けられていればよいが、本実施の形態では、用紙トレイ５０の下部に設けられた搬送部材としての搬送ロール７４(以下の説明では特に搬送ロール７４Ｘと呼ぶことにする)に水分供給部９０が装着されているものとする。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５(ａ)(ｂ)は、本実施の形態にかかる水分供給部９０の構成を示す図である。なお、搬送ロール７４Ｘは、画像形成装置の上部側に設けられて回転駆動される駆動ロール７４ａと、この駆動ロール７４ａに圧接配置されて駆動される駆動ロール７４ａに従動して回転する従動ロール７４ｂとを備えている。水分供給部９０は、水Ｗを貯留する水槽９１と、この水槽９１内の水Ｗを吸い上げて従動ロール７４ｂに供給する供給部材としてのスポンジ９２と、スポンジ９２からみて従動ロール７４ｂの回転方向下流側に設けられ、スポンジ９２を介して従動ロール７４ｂに供給された水Ｗのうち過剰な水分を除去する除去部材としての除去ブレード９３とを備えている。また、水分供給部９０は、水槽９１の下部に回動可能に取り付けられ、軸９４ａを中心に回動可能なカム９４と、このカム９４を駆動するカム駆動モータ９５とを備えている。ここで、スポンジ９２および除去ブレード９３は、図示しないブラケット等を介して水槽９１に取り付けられている。つまり、本実施の形態では、カム駆動モータ９５を介してカム９４を回動させることにより、例えば図５(ａ)に示すように水槽９１が上昇し、これに伴ってスポンジ９２および除去ブレード９３が従動ロール７４ｂに当接する状態(水分を供給できる状態)に設定することができる。また、カム駆動モータ９５を介してカム９４を回動させることにより、例えば図５(ｂ)に示すように水槽９１が下降し、これに伴ってスポンジ９２および除去ブレード９３が従動ロール７４ｂから離間する状態(水分を供給できない状態)に設定することもできる。

図６は、上述した水分供給部９０の動作を制御する動作制御部１００を示すブロック図である。この動作制御部１００は、制御部４０(図１参照)の一機能を構成している。この動作制御部１００には、入出力インタフェース１０４を介して、ＵＩ４１より入力された画像形成モード(片面モード、両面モード)情報および温度／湿度センサ５７で測定された温度／湿度が入力されるようになっている。一方、この動作制御部１００は、入出力インタフェース１０４を介して、水分供給部９０のカム駆動モータ９５の動作を制御している。なお、この画像形成装置を例えばプリンタとして使用する場合には、図示しないＰＣより、動作制御部１００に画像形成モード(片面モード、両面モード)が入力されることになる。

画像形成動作については実施の形態１と同様であるため、その詳細な説明については省略し、次に、図５に示す戻し経路７３に設けられた水分供給部９０の動作について詳細に説明する。図７は、戻し経路７３に設けられた水分供給部９０の動作可否の決定を説明するためのフローチャートである。なお、この判断プロセスは、上述した動作制御部１００(図６参照)において行われる。なお、この説明では、初期状態(画像形成動作の開始前)において、カム駆動モータ９５によってカム９４が回動され、水分供給部９０が図５(ｂ)に示す状態(スポンジ９２および除去ブレード９３が従動ロール７４ｂから離間した状態)に設定されているものとする。

ＵＩ４１あるいは図示しないＰＣ等から画像形成動作開始の指示が受け付けられると、まず、これから実行する画像形成動作のモードが両面モードであるか否かが判断される(ステップ２０１)。ステップ２０１において両面モードであると判断された場合、次に、温度／湿度センサ５７にて測定される温度／湿度情報に基づき、相対湿度が３０％ＲＨ以下であるか否かが判断される(ステップ２０２)。ステップ２０２において、相対湿度が３０％ＲＨ以下である場合、すなわち、低湿度環境であると判断された場合は、水分供給部９０のカム駆動モータ９５を回動させるための指示信号を出力する(ステップ２０３)。このような指示を受け付けることにより、カム駆動モータ９５はカム９４を９０°だけ回動させ、図５(ａ)に示す状態(スポンジ９２および除去ブレード９３が従動ロール７４ｂに圧接した状態)に移行させる。そして、画像形成動作が開始される(ステップ２０４)。なお、ステップ２０１において両面モードではない(片面モードである)と判断された場合、および、両面モードであってもステップ２０２において相対湿度が３０％ＲＨを超えていると判断された場合には、そのままステップ２０４に進み、画像形成動作が開始される。

上述したステップ２０３では、カム９４(図５参照)を介して水槽９１、スポンジ９２および除去ブレード９３が上部側に向けて移動し、スポンジ９２および除去ブレード９３が搬送ロール７４Ｘの従動ロール７４ｂに当接する。このとき、従動ロール７４ｂは、駆動ロール７４ａの回転に伴って従動回転している。すると、スポンジ９２によって吸い上げられた水槽９１内の水Ｗが、接触する従動ロール７４ｂに転移・付着する。そして、従動ロール７４ｂに転移・付着した水Ｗは、従動ロール７４ｂの回転に伴って除去ブレード９３との当接部まで移動する。このとき、従動ロール７４ｂに付着した水Ｗのうち過剰な分については、除去ブレード９３によって掻き取られ、水槽９１内へと戻される。その後、除去ブレード９３との当接部を通過した水Ｗは、従動ロール７４ｂと駆動ロール７４ａとが当接するニップ部に到達し、水Ｗの一部は駆動ロール７４ａ側に転移する。

両面モードでは、定着装置６０を一度通過することによって加熱され、乾燥した(含水率が低下した)用紙Ｐが戻し経路７３に搬入されてくる。しかしながら、本実施の形態では、戻し経路７３を反転搬送される用紙Ｐが、搬送ロール７４Ｘを通過する。つまり、用紙Ｐが搬送ロール７４Ｘを通過する際に搬送ロール７４Ｘが水Ｗによって濡らされていることから吸水し、ある程度の含水率にまで回復した状態で再度二次転写位置へと搬送されることになる。これにより、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、用紙Ｐの裏面にトナー像を二次転写する際にも、放電等の発生が抑制されることになる。つまり、両面モードにおいて用紙Ｐの裏面にトナー像を転写する際にも、用紙Ｐの含水率をある程度のレベルまで上げることで、用紙Ｐの抵抗値が著しく高くなるのを抑えることが可能となり、良好な転写性能を得ることができる。

このように、本実施の形態では、戻し経路７３中に水分供給部９０を配設することにより、両面モードにおいて、一度定着装置６０を通過することによって含水量が低下した用紙Ｐの含水量を増加させることができる。そして、一度定着装置６０を通過した用紙Ｐの含水量を増加させることにより、用紙反転搬送機構７０によって二次転写位置に再度搬送される用紙Ｐの抵抗値を初期状態(用紙トレイ５０に格納される状態)と略同じレベルに再設定することができる。これにより、両面モードにおいて、用紙Ｐの裏面側にトナー像を転写する際にも、放電等の発生に伴う画質欠陥の発生を抑制することが可能となる。

また、本実施の形態では、画像形成モードが片面モードであるか両面モードであるかを予め判別し、片面モードの場合には水分供給部９０のスポンジ９２および除去ブレード９３を従動ロール７４ｂから離間させるようにした。これにより、水Ｗが無駄に消費されるのを抑えることができる。
さらに、本実施の形態では、画像形成モードが両面モードの場合であっても、温度／湿度センサ５７によって検知された温度／湿度に基づき、例えば高湿度環境下である場合には水分供給部９０のスポンジ９２および除去ブレード９３を従動ロール７４ｂから離間させるようにした。これにより、両面モードにおいて戻し経路７３を搬送される用紙Ｐが過剰に吸湿するのを抑制することができ、用紙Ｐの水分過多に伴う転写不良の発生を抑えることができる。

さらにまた、実施の形態１、２では、定着装置６０として加熱ロール６１および加圧ベルト６２を用いた所謂ベルトニップ方式を採用しているため、定着ニップ領域を通過する用紙Ｐが十分な熱を受けることが可能となっている。これは、逆に定着装置６０を通過した用紙Ｐの含水率が低下しやすいことを意味する。そこで、戻し経路７３に実施の形態１における水分調整部８０や実施の形態２における水分供給部９０を配設することにより、定着装置６０を通過した用紙Ｐを必要なだけ含水させることができる。

なお、実施の形態１、２では、中間転写型の両面画像形成装置を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、感光体ドラム１１から直接用紙Ｐに転写を行うタイプの両面画像形成装置に対しても、同様に適用できる。また、実施の形態１、２では、所謂タンデム型の両面画像形成装置を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、所謂４サイクル型と呼ばれる両面画像形成装置に対しても、同様に適用できる。さらに、本実施の形態では、フルカラー用の両面画像形成装置を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、モノクロ用の両面画像形成装置に対しても、同様に適用できる。

また、実施の形態１、２では、相対湿度が３０％ＲＨを超えるか否かに基づいて、戻し経路７３を搬送される用紙Ｐに対する水分供給を行うか否かを決定していたが、これに限られるものではなく、その閾値は両面画像形成装置の構成に応じて適宜設計変更することが可能である。

さらに、実施の形態１、２では、戻し経路７３に水分調整部８０あるいは水分供給部９０を設けていたが、用紙反転搬送機構７０によって用紙Ｐが搬送される部位であれば、いずれの場所に取り付けても構わない。但し、例えば分岐経路７１や反転経路７２では用紙Ｐが湾曲するパスがあり、また、反転経路７２では用紙Ｐが一時的に停止せしめられることになるため、用紙Ｐの搬送速度が変わってしまう可能性がある。このように用紙Ｐの搬送速度が変わってしまった場合には、用紙Ｐの含水量が用紙Ｐ内の位置によって変動するおそれがある、そこで、比較的直線状の搬送パスを有する戻し経路７３に水分調整部８０あるいは水分供給部９０を配置することが好ましいといえる。

実施の形態１が適用される画像形成装置を示した図である。 水分調整部の動作を制御する動作制御部を示すブロック図である。 動作制御部による水分調整部の動作可否の決定を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２が適用される画像形成装置を示した図である。 (ａ)(ｂ)は、水分供給部の構成を説明するための図である。 水分供給部の動作を制御する動作制御部を示すブロック図である。 動作制御部による水分供給部の動作可否の決定を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、２０…二次転写部、４０…制御部、４１…ＵＩ(User Interface)、５０…用紙トレイ、５５…搬送経路、５６…排出経路、５７…温度／湿度センサ、６０…定着装置、７０…用紙反転搬送機構、７１…分岐経路、７２…反転経路、７３…戻し経路、７４(７４Ｘ)…搬送ロール、８０…水分調整部、８１…ハウジング、８２…超音波加湿器、９０…水分供給部、９１…水槽、９２…スポンジ、９３…除去ブレード、９４…カム、９５…カム駆動モータ、１００…動作制御部

Claims (10)

1. 像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、
   前記記録材に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
   前記定着手段によりトナー像が定着された前記記録材を表裏反転し前記転写手段に向けて搬送する反転搬送手段と、
   前記反転搬送手段によって搬送される前記記録材の水分を調整する水分調整手段と
   を含む両面画像形成装置。
2. 前記定着手段は、前記記録材に転写されたトナー像を加熱して定着することを特徴とする請求項１記載の両面画像形成装置。
3. 周囲の環境を検知する環境検知手段と、
   前記環境検知手段による環境検知結果に基づいて前記水分調整手段による前記記録材の水分調整を行うか否かを判断する判断手段と
   をさらに含む請求項１記載の両面画像形成装置。
4. 前記記録材の片面にのみトナー像を形成する片面モードか、当該記録材の両面にトナー像を形成する両面モードかを判別するモード判別手段と、
   前記モード判別手段による判別結果に基づいて前記水分調整手段による前記記録材の水分調整を行うか否かを判断する判断手段と
   をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の両面画像形成装置。
5. トナー像を担持搬送する像担持搬送体と、
   前記像担持搬送体に担持されたトナー像を記録材に転写する転写部と、
   前記記録材に転写されたトナー像を定着する定着部と、
   前記定着部によりトナー像が定着された前記記録材を前記転写部へと戻す戻し経路と、
   前記戻し経路中に設けられ、当該戻し経路を搬送される前記記録材に水分を供給する水分供給部と
   を含む両面画像形成装置。
6. 前記水分供給部は、
   前記戻し経路の一部を覆うように設けられるハウジングと、
   前記ハウジング内に配設される加湿器と
   を有することを特徴とする請求項５記載の両面画像形成装置。
7. 前記戻し経路に設けられ、当該戻し経路を搬送される前記記録材を搬送する搬送部材を更に含み、
   前記水分供給部は、前記搬送部材に水を塗布することで、当該搬送部材を介して前記戻し経路を搬送される前記記録材に水分を供給する供給部材を備えることを特徴とする請求項５記載の両面画像形成装置。
8. 前記水分供給部は、前記搬送部材に塗布された水のうち過剰な分を取り除く除去部材を更に備えることを特徴とする請求項７記載の両面画像形成装置。
9. 転写部にて像担持体から記録材の第一の面にトナー像を静電転写するステップと、
   定着部にて前記記録材の前記第一の面に転写されたトナー像を加熱定着するステップと、
   前記第一の面にトナー像が定着された前記記録材の表裏を反転して前記転写部に向けて搬送するとともに、当該記録材を搬送する間に当該記録材に水分を供給するステップと、
   前記転写部にて前記像担持体から前記記録材の第二の面にトナー像を静電転写するステップと、
   前記定着部にて前記記録材の前記第二の面に転写されたトナー像を加熱定着するステップと
   を含む両面画像形成方法。
10. 前記記録材に水分を供給するステップでは、搬送される前記記録材に直接水を塗布するか、あるいは、搬送される当該記録材を高湿環境下に晒すかによって、当該記録材に水分を供給することを特徴とする請求項９記載の両面画像形成方法。

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