JP2008089769A - 画像形成装置及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】記録体の両面にワンパス方式で画像を形成し、しかも、片面処理を実施する場合の無駄なエネルギ消費を抑える画像形成装置及び画像形成装置システムを提供する。
【解決手段】可視像を担持する像担持体１Ｙと、この像担持体１Ｙ上の可視像を記録体Ｐの両面に転写せしめる両面転写手段１５、２５と、この両面転写手段１５、２５を経由した後の前記記録体Ｐを加熱してその両面に可視像を定着せしめる定着手段３０と、この定着手段３０の前記記録体Ｐに対する加熱温度を制御する加熱温度制御手段６２とを備え、前記記録体Ｐの第１面及び第２面に画像を形成する両面処理と、前記記録体Ｐの片面として前記第２面だけに画像を形成する片面処理とが切り換え可能になっている画像形成装置において、前記両面処理の場合と前記片面処理の場合に関わりなく前記第１面及び第２面に同じ値の定着熱量を付与する。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるワンパス方式で記録体の両面に画像を形成する画像形成装置及び画像形成システムに関するものである。

従来、用紙、転写紙等の記録体の両面に画像を形成する方式として、いわゆるスイッチバック方式と、ワンパス方式とが知られている。スイッチバック方式は、転写手段と定着手段とを通過して一方の面に画像が形成された記録体を反転させた後、転写手段と定着手段とにスイッチバックさせて、そのもう一方の面にも画像を形成する方式である。
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画像が転写された記録体を定着手段に一度だけ通す方式である。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。すなわち、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期化、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等の何れも回避し得る点である。
かかるワンパス方式を実現する画像形成装置は、従来から多数研究され、具体的な構成が一般に開示されかつ知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１の画像形成装置は、像担持体であるドラム状の感光体に静電潜像を形成した後、これを可視像であるトナー像に現像する。このようにして得たトナー像を、前段転写部、後段転写部に順次通していく。具体的には、まず、感光体と中間転写ベルトとが対向する前段転写部で、感光体上のトナー像を中間転写ベルト上に静電的に中間転写する。
次いで、このトナー像を中間転写ベルトの無端移動に伴って再び前段転写部に進入させるタイミングに同期させるように、感光体上に別のトナー像を形成する。また、このタイミングに合わせて、記録体を前段転写位置に送り込む。送り込まれた記録体は、その第１面に中間転写ベルト上のトナー像を接触させた状態で、その第２面に感光体上のトナー像が静電的に転写される。

この時、中間転写ベルト上のトナー像は、感光体側からベルト表面側に向かう静電力を受けるため、記録体の第１面に転写されることはない。前段転写部を通過した記録体は、転写されなかった方のトナー像に接触した状態で、中間転写ベルトの無端移動に伴って後段転写部に進入する。そして、中間転写ベルトと所定の間隙を介して対向している転写チャージャによって第２面にチャージが掛けられることで、それまで転写されずにいた中間転写ベルト上のトナー像が第１面に転写される。
この転写により、記録体に対する両面転写が完了する。両面転写後の記録体は、互いに当接しながら順方向に回転する定着ローラ対を有する定着手段を通過する際に加熱されて、両面のトナー像がそれぞれ定着せしめられる。以上のようなプロセスを経ることで、記録体を定着手段にスイッチバックさせることなく、その両面に画像を形成することができる。

また、特許文献２によれば、記録体の一方の面（第２面）だけに画像を形成する片面処理を実施する場合に、定着手段による加熱エネルギを無駄に消費するおそれがある。具体的には、片面処理では、トナー像を記録体の一方の面だけに定着させればよく、両面に定着させる場合に比べて少ない加熱量で足りる。それにも拘わらず、記録体の両面に画像を形成する両面処理と同じ条件で定着を実施すると、加熱エネルギを過剰に消費することになる。
特開平０１−２０９４７０号公報 特開２００４−７７８４３公報

しかしながら、片面複写の場合、画像のない側の温度を下げるのであるが、画像のある側は温度を下げる分の１／２〜１／４の温度を上昇させなければならないので、あまり省エネルギにならない。さらに、温度の低下には時間が掛かるために両面から片面複写への切り換えに時間が掛ってしまい複写終了までの時間が長くなってしまう。
また、表裏面で定着の与える熱量が大幅に異なるため転写紙の変形が大きくなり、搬送不良が発生し易くなる。すなわち、転写紙の繊維の伸び・縮みが表裏で違うために変形が大きくなる。さらに、ジャムが発生すると転写紙及び複写工程に要したエネルギが無駄になってしまい、却って多くのエネルギが浪費されることになる。

そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、記録体の両面にワンパス方式で画像を形成し、しかも、片面処理を実施する場合の無駄なエネルギ消費を抑える画像形成装置及び画像形成装置ステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、可視像を担持する像担持体と、この像担持体上の可視像を記録体の両面に転写する両面転写手段と、この両面転写手段を経由した後の前記記録体を加熱してその両面に可視像を定着する定着手段と、この定着手段の前記記録体に対する加熱温度を制御する加熱温度制御手段とを備え、前記記録体の第１面及び第２面に画像を形成する両面処理と、前記記録体の片面として前記第２面に画像を形成する片面処理とが切り換え可能になっている画像形成装置において、前記両面処理の場合と前記片面処理の場合に関わりなく前記第１面及び第２面に同じ値の定着熱量を付与することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記第１面及び第２面の可視像を定着する前記定着手段の表面材質を同材質とすると共に、同温度となるように制御する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記第１面及び第２面に定着熱量を与える加熱部材の材質を異なる材質で構成し、材質による熱伝導性に応じて表面温度を変え、前記第１面及び第２面に与える定着熱量が同一になるように制御する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記温度検知部材を前記加熱部材の何れか一方に設置し、両加熱部材の温度制御を行う請求項３記載の画像形成装置を特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記第１面に転写する可視像については、少なくとも１つの中間転写体を介在させることで、前記第２面に転写する可視像よりも多くの転写工程を経由させる請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、加熱部を主電源装置及び補助電源に接続するモードと主電源装置のみに接続するモードとを選択的に切り換え可能な制御手段を備える請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置と通信手段を介して接続された情報処理装置とを含む画像形成システムにおいて、前記情報処理装置から前記画像形成装置に対して作像データの送信を含む作像制御が実行される画像形成システムを特徴とする。

本発明によれば、記録体の両面にワンパス方式で画像を形成し、しかも、両面処理や片面処理において、第１定着ローラ及び第２定着ローラで転写紙に与える定着熱量を同量に制御することで、転写紙の変形が小さくなり、搬送不良が抑えられ、安定した搬送品質が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。図２はＹ画像を生成するためのプロセスカートリッジを示す概略図である。図３はパーソナルコンピュータ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画像形成システムを示す概略図である。
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）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。図において、このプリンタＡ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、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。

これらは、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、後述の第１中間転写ベルト８と１次転写ローラ９Ｙに対向して、像担持体であ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、現像装置５Ｙ等を備えている。
感光体１Ｙは、例えば、直径１０〜１００［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たものである。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の表面を一様に帯電せしめる。一様に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用の静電潜像は、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、１次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の表面が初期化せしめられて次の画像形成が可能になる。他のプロセスカートリッジ６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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。

図１において、上記プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中下方には露光装置７が配設され、そのさらに下方には画像データ処理装置Ｅ１が配設されている。この画像データ処理装置Ｅ１は、図３に示すように、パーソナルコンピュータＢ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。
潜像形成手段である露光装置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、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおけるそれぞれの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに照射する。この照射を受けて露光された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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。また、露光装置７の筐体には、その上方に配設された各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから落下してくるトナーによる内部部品の汚染を防止するために、図示しないシール部材が設けられている。
画像データ処理装置Ｅ１の図中下側には、第１紙収容カセット２６ａ、第２紙収容カセット２６ｂ、これらのカセット２６ａ、２６ｂにそれぞれ個別に組み込まれた給紙ローラ２７ａ、２７ｂ、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配設されている。

レジストローラ対２８は、第１レジストローラ２８ａと第２レジストローラ２８ｂとを有している。記録体収容手段である２つの紙収容カセット（２６ａ、２６ｂ）は、記録体である転写紙Ｐを複数枚重ねた転写紙束の状態で収容しており、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７ａ、２７ｂが当接するようになっている。
これら給紙ローラ２７ａ、２７ｂが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転させられると、一番上の転写紙Ｐが記録体供給路である給紙路３５に向けて送られる。そして、給紙路３５の最下流側に配設されているレジストローラ対２８のローラ間に至る。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動させるが、挟み込んですぐに回転をいったん停止させる。
そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。なお、プリンタＡの下方には、多量の転写紙Ｐをストックしている給紙バンク６０が設けられており、ここからも転写紙Ｐが給紙ローラ６１を介して給紙路３５に向けて送り出されるようになっている。

プロセスカートリッジ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中上方には、第１中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる第１転写ユニット１５が配設されている。この第１転写ユニット１５は、第１中間転写ベルト８の他、４つの１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、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させられる。

１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、このように無端移動させられる第１中間転写ベルト８を感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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。これらは第１中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えば、プラス極性）の１次転写バイアスを印加する方式のものであるが、電極から放電させるチャージャ方式のものであってもよい。
第１中間転写ベルト８は、１次転写バイアスによる静電転写を実現するのに適した電気抵抗条件になっている。具体的には、樹脂フィルムやゴムなどからなる５０〜５００［μｍ］の厚みのベルト基体に、低表面エネルギの材料からなる表面層がコートされ、全体の体積抵抗値が１０Ｅ６〜１０Ｅ１４［Ωｃｍ］になっている。
また、表面抵抗率は、１０Ｅ５〜１０Ｅ１５［Ω／ｃｍ］の範囲に調整されている。１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを除くローラは、図示してないが、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、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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次転写ニップは、ワンパス方式の両面転写を実現するための前段転写部である。第１中間転写ベルト８上に形成された可視像である４色トナー像は、２次転写ニップにおいて第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、その表面（ループ外面）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、その裏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、表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。

かかる構成の第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、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）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。これらトナーボトルの図中右側方には、プリンタ本体内の空気を外部に排出する冷却ファンＦ１が配設され、本体内の温度の過度の上昇を防いでいる。
また、第１転写ユニット１５の図中右側方には、第２中間転写ベルト１６を張架しながら無端移動せしめる第２転写ユニット２５が配設されている。この第２転写ユニット２５は、第２中間転写ベルト１６の他、第２クリーニング装置１８、転写チャージャ２３、廃トナー収容器２４などを備えている。
また、ニップ拡張ローラ１９、２次転写ローラ１７、テンションローラ２０、第２クリーニングバックアップローラ２１、３次転写バックアップローラ２２なども備えている。第２中間転写ベルト１６は、これら５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させられる。

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、ニップ拡張ローラ１９と２次転写ローラ１７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次転写バイアスが印加される。第２転写ユニット２５におけるこれ以外のローラは全て接地されている。
上述したレジストローラ対２８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。ただし、この４色トナー像が、転写紙Ｐの第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。

従って、この時、第１中間転写ベルト８上の第１トナー像は、２次転写ニップにおいてニップ圧や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、レジストローラ対２８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次転写ニップにおいて転写紙Ｐの第２面に２次転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。この時、２次転写ニップで転写紙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る第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。このため、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。

第２中間転写ベルト１６は、このような静電的な２次転写を実現するのに適した電気抵抗条件になっている。具体的には、ポリイミドやポリアミドイミドなどからなる厚み５０〜５００［μｍ］のベルト基体に、フッ素などの低表面エネルギの材料からなる表面層がコートされ、全体の体積抵抗値が１０Ｅ６〜１０Ｅ１４になっている。また、表面抵抗率が１０Ｅ５〜１０Ｅ１５［Ω／ｃｍ］に調整されている。
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、その移動方向がほぼ反転す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。
従って、２次転写ニップの出口では、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中間転写ベルト１６の無端移動に伴って、後段転写部である３次転写部に送られる。

この３次転写部では、第２中間転写ベルト１６の３次転写バックアップローラ２２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、この３次転写部を通過する際に、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。これにより、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。
以上のようにして両面転写を実現する本プリンタＡでは、第１転写ユニット１５と第２転写ユニット２５との組合せにより、記録体である転写紙Ｐの両面に可視像である４色トナー像を静電転写する両面転写手段が構成されている。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。

３次転写バックアップローラ２２は、第２中間転写ベルト１６をほぼ９０°に折り曲げるような形状で張架している。このような張架形状では、３次転写部を通過した転写紙Ｐの先端側が第２中間転写ベルト１６の折れ曲がり地点付近でベルトから離間して、ベルトの折れ曲がり前の移動方向（図中矢印Ｅ方向）に延出する。この移動方向側には、定着手段である定着装置３０が配設されている。よって、第２中間転写ベルト１６から離間した転写紙Ｐは、定着装置３０内に送られる。
定着装置３０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３０ａ、第２定着ローラ３０ｂを有している。表面の材質はシリコンゴム（厚さ１ｍｍ）、芯金はアルミ合金で両定着ローラは同一形状のローラで構成されている。

図示していない温度検知部材が第２定着ローラ３０ｂ表面に当接されていて両定着ローラの表面温度の検出を行っていて、同一の温度に保たれるように制御されている。第１定着ローラ３０ａには温度検出部材は設置されていない。これらは、何れも図示しないハロゲンランプ等の同一Ｗ数の発熱手段を有している。
この場合、第１定着ローラ３０ａは、転写紙Ｐの第１面に接触しながら回転して第１面を加熱する。また、第２定着ローラ３０ｂは、転写紙Ｐの第２面に接触しながら回転して第２面を加熱する。転写紙Ｐが加熱されると、転写紙Ｐの第１面、及び第２面に保持されている第１トナー像、及び第２トナー像中のトナーが軟化して、それぞれ紙面の微妙な凹凸に馴染んでいく。
そして、その後の冷却によって硬化して転写紙Ｐ上に定着する。定着装置３０は、転写紙Ｐを２つの定着ローラ３０ａ、３０ｂ間に挟み込んで両面側から加熱することで、片面側だけから加熱してその両面を昇温せしめる場合に比べ、トナー像を効率良く両面に定着させることができる。片面定着を２回繰り返すのと比較すると３０〜４０％の効率アップ（消費電力が減少）になることが確かめられている。

上記第１定着ローラ３０ａ、第２定着ローラ３０ｂの線速については、給紙路３５から第２転写ユニット２５外への通紙速度であるプロセス線速よりも、５［％］程度遅い速度に設定されている。
このことにより、先端側が２つの定着ローラ３０ａ、３０ｂ間に挟み込まれた転写紙Ｐを定着ローラの回転に伴って引っ張って、その後端側を第２中間転写ベルト１６上で引きずってしまうことによる第１トナー像の乱れを抑えることができる。また、転写紙Ｐをプロセス線速よりも遅い線速で定着ニップに通過させて、第１トナー像及び第２トナー像をより確実に定着させることができる。
定着装置３０を通過した転写紙Ｐは、反転ガイド部材３１に沿って移動して反転した後、排紙ローラ対３２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３０ａ、及び第２定着ローラ３０ｂは、図示しない温度検知手段によって表面温度が検知される。この温度検知手段は、前述したボトル収容器５４の図中右側方に配設された制御部Ｅ２に送信する。
制御部Ｅ２では、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、各定着ローラ３０ａ、３０ｂの上述した発熱手段に対する電源供給をオン／オフ制御して、それぞれの表面温度を一定範囲（目標範囲）に維持する。よって、本プリンタＡでは、定着手段の記録体に対する加熱温度を制御する加熱温度制御手段が構成されている。

３次転写部を通過した後の第２中間転写ベルト１６は、第２クリーニング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。クリーニングによって第２クリーニング装置１８に回収された転写残トナーは、スクリュウ部材等によって廃トナー収容器２４に落とし込まれる。廃トナー収容器２４を第２クリーニング装置１８とは別に設けることで、廃トナーの取り扱い性を向上させることができる。
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１中間転写ベルト８を定着装置３０からの放射熱によって昇温させてしまう場合には、第１中間転写ベルト８を冷却する冷却手段を設けることが望ましい。この冷却手段の配設位置については、第１ベルトクリーニング装置３０によってクリーニングされた後、各１次転写ニップに進入する前のベルト部分をクリーニングできる位置にする。
このような位置にすることで、定着装置３０の熱を、第１中間転写ベルト８を介して各感光体に伝えてしまうことによる感光体劣化や画質劣化を抑えることができる。なお、冷却手段としては、第１中間転写ベルト８に接触しながらそれを冷却する冷却部材を用いる方法や、送風によって冷却する方法などが挙げられる。
ただし、後者の方法では、送風によって生じせしめた乱流によって未定着のトナー像を乱すおそれがあるので、装置内部での気流について考慮する必要がある。また、冷却部材としては、ヒートパイプを用いるとよい。

本プリンタＡ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、画像形成速度を大幅に速めることができる。

上述したように、第１トナー像は第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。
従って、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、かつその後に形成された第２トナー像を下に向けた状態で順次スタックされていく。本プリンタＡ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。
ただし、転写紙Ｐの第２面だけに画像を形成する片面処理を実行する際には、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、片面処理においても、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、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて、上記第２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、形成された第２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１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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。

プリンタＡの筺体の一部は、側方カバー５０となっている。この側方カバー５０は、回動軸５０ａを中心に回動自在に構成され、第２転写ユニット２５と廃トナー収容器２４と、定着装置３０とを内包している。そして、回動軸５０ａを中心に図中時計回りに回転せしめられることで、プリンタ本体から見開かれた状態になる。
この状態では、側方カバー５０とともに回転した第２転写ユニット２５がプリンタ本体側に固定された第１転写ユニット１５から大きく離間し、２次転写ニップを形成しなくなる。また、２つの紙収容カセット２６ａ、２６ｂから排紙ローラ対３２に至るまでの紙搬送路が縦方向に２分して大きく露出する。
このことにより、紙搬送路内で発生したジャム紙の処理作業や、紙搬送路周りの各装置の保守点検作業が容易になる。また、第２クリーニング装置１８や廃トナー収容器２４の交換も可能になる。

本プリンタＡ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）Ｂ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ＢとプリンタＡとを通信ケーブルＣ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。上述の片面処理と、両面処理との切り換えについては、この操作表示器５１に用意されているモード切り換えボタンを操作することによって行う。

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、図示してない第１転写ユニットを支持する支持体５３が大きく露出する。この支持体５３は、図示して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、第１転写ユニットを露出させる。
この露出により、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てないスキャナ装置をプリンタＡの上方に配設して複写装置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。２つの紙収容カセット２６ａ、２６ｂ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、紙収容カセット２６ａ、２６ｂ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、本実施の形態に係るプリンタＡの特徴的な構成について説明する。両面処理又は片面処理に拘わらず、第２加熱手段である第２定着ローラ３０ｂは、これに接触する転写紙Ｐの第２面に担持されている第２トナー像のトナーを十分に軟化させ得る値にその表面温度が制御される。また、第１加熱手段である第１定着ローラ３０ａも同温度に保たれ、これに接触する転写紙Ｐの第１面に担持されている第１トナー像のトナーを十分に軟化させ得る表面温度に制御される。
なお、片面処理においては、上記３次転写部における第１トナー像の３次転写が不要になる。そこで、本プリンタＡは、片面処理の場合に第２転写ユニット２５の転写チャージャ２３を不作動にするように構成されている。
これにより３次転写部で転写紙Ｐに無駄なチャージを掛けないことによって、片面処理における無駄なエネルギ消費を抑えることができる。また、転写紙Ｐを第１定着ローラ３０ａ、及び第２定着ローラ３０ｂによって両面側から加熱する例について説明したが、同温度なのでどちらが画像面であっても構わない。

転写紙Ｐを加熱部材である第１定着ローラ３０ａや第２定着ローラ３０ｂとの接触によって加熱する例について説明したが、光照射や熱風照射によって非接触方式で加熱するようにしてもよい。ただし、加熱部材を接触させる直接方式を採用することで、非接触方式よりも消費エネルギ量を少なくし得るのが一般的である。
また、直接方式では、加熱部材を無端移動させるなどして、転写紙Ｐに搬送力を付与しながら加熱処理を施すことができるので、搬送力付与部材と加熱手段とを別々に設ける場合に比べて省スペース化を図ることができる。
両面処理において、第１定着ローラ３０ａの表面温度と、第２定着ローラ３０ｂの表面温度との差を大きくし過ぎると、転写紙Ｐの第１面と第２面とで画像の光沢性の違いを目立たせるなど、画質に大きな差が生じてしまう。よって、互いの表面温度差をある程度小さくすることが望ましい。

なお、本発明者らの鋭意研究によれば、転写紙Ｐとして普通紙を用いた場合に、第１面と第２面とに２０［℃］よりも大きな加熱温度差を設けると、両面の画像間に光沢性の差が認められるようになることがわかった。よって、両面処理において、第１定着ローラ３０ａ、及び第２定着ローラ３０ｂの表面温度差を２０［℃］以下に留めることが望ましい。
本プリンタＡは、上述のように、転写紙Ｐの第１面に転写する第１トナー像に対して、転写紙Ｐの第２面に転写する第２トナー像よりも１回多く転写工程を経由させている。このように第１トナー像に転写工程を多く経由させることで、同一のプロセスユニット群（６Ｙ〜６Ｋ）で形成した第１トナー像、及び第２トナー像を、それぞれ転写紙Ｐの反対側の面に対向せしめて転写することができる。よって、それぞれを形成するための専用のプロセスユニット群（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）を設けることによるコストアップを回避することができる。

図４はプリンタの定着装置に温度検知部材を配置する第１の実施の形態を示す概略図である。次に、上述した実施の形態に係るプリンタＡに、より特徴的な構成を付加した実施の形態について説明する。
図４を参照して、定着装置３０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３０ａ、及び第２定着ローラ３０ｂを有している。表面の材質はシリコンゴム（厚さ１ｍｍ）、芯金はアルミ合金で両定着ローラは同一形状のローラで構成されている。
図４では、温度検知部材６２が第２定着ローラ３０ｂ表面に当接され、これによって両定着ローラ３０ａ、３０ｂの表面温度の検出を行って、同一の温度に保たれるように制御されている。第１定着ローラ３０ａには温度検出部材は設置されていない。これらは、何れも図示しないハロゲンランプ等の同一Ｗ数の発熱手段を有している。

そして、第１定着ローラ３０ａは、転写紙Ｐの第１面に接触しながら回転して第１面を加熱する。また、第２定着ローラ３０ｂは、転写紙Ｐの第２面に接触しながら回転して第２面を加熱する。転写紙Ｐが加熱されると、転写紙Ｐの第１面、及び第２面に保持されている第１トナー像、及び第２トナー像中のトナーが軟化して、それぞれ紙面の微妙な凹凸に馴染んでいく。
その後の冷却によって硬化して転写紙Ｐ上に定着する。定着装置３０は、転写紙Ｐを２つの定着ローラ３０ａ、３０ｂ間に挟み込んで両面側から加熱することで、片面側だけから加熱してその両面を昇温せしめる場合に比べ、トナー像を効率良く両面に定着させることができる。片面定着を２回繰り返すのと比較すると３０〜４０％の効率アップ（消費電力が減少）になることが確かめられている。

図５はプリンタの定着装置に温度検知部材を配置する第２の実施の形態を示す概略図である。図５において、定着装置３０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３０ａ及び第２定着ローラ３０ｂを有している。第１定着ローラ３０ａ表面の材質はシリコンゴム（厚さ１ｍｍ）、第２定着ローラ３０ｂ表面はテフロン（登録商標）コートされている。
第１定着ローラ３０ａ及び第２定着ローラ３０ｂは温度検知部材６３、６４によりそれぞれの表面温度の検出を行っていて、所定の温度に保たれるように制御されている。テフロン（登録商標）表面の第２定着ローラ３０ｂの方が第１定着ローラ３０ａよりも転写紙に熱を与え易いので転写紙表裏面に同量の定着熱量を与えるように１０％程度低い温度に設定されている。

第１定着ローラ３０ａ及び第２定着ローラ３０ｂは、何れも内部にハロゲンランプ等の発熱手段を有している。そして、第１定着ローラ３０ａは、転写紙Ｐの第１面に接触しながら回転して第１面を加熱する。また、第２定着ローラ３０ｂは、転写紙Ｐの第２面に接触しながら回転して第２面を加熱する。
転写紙Ｐが加熱されると、転写紙Ｐの第１面、及び第２面に保持されている第１トナー像、及び第２トナー像中のトナーが軟化して、それぞれ紙面の微妙な凹凸に馴染んでいく。その後の冷却によって硬化して転写紙Ｐ上に定着する。表裏面で定着の与える熱量が同量になるため転写紙の変形が小さくなり搬送不良が抑えられ安定した搬送品質が得られる。

図６は図５の第２の実施の形態の変形例を示す要部構成概略図である。定着装置３０は、上記第１定着ローラ３０ａの代わりに、第１定着ベルトユニット３０ａ’を有している。この第１定着ベルトユニット３０ａ’は、加熱ベルトを複数の張架ローラによって張架しながら無端移動させる。
これら張架ローラのうち、何れか１つは図示しない第１発熱手段を内包しており、加熱ベルトを張架しながら昇温せしめる。第２定着ローラ３０ｂは、互いに隣り合う２つの張架ローラ間を架橋している加熱ベルト部分に食い込んでベルト長さ方向に大きく延在する定着ニップを形成している。

このような構成の第１定着ベルトユニット３０ａ’では、次に説明する理由により、上述した第１定着ローラ３０ａよりも熱容量を小さくすることができる。すなわち、互いに当接する２つの加熱部材によって形成された定着ニップに転写紙Ｐを通してそれに両面定着を施す場合、或る程度の加熱時間を確保し得るように、定着ニップを或る程度長く形成する必要がある。
そして、２つの加熱部材として実施の形態のような第１定着ローラ３０ａ、及び第２定着ローラ３０ｂを用いる場合、少なくとも何れか一方のローラの表面を大きな厚みの弾性材料（例えば、ゴム）で被覆する必要がある。弾性材料をもう一方との当接によって柔軟に変形させて、定着ニップを所望の長さにするためである。

このように大きな厚みの弾性材料には、多くの熱を蓄積させてしまうため、熱容量が或る程度大きくなってしまう。これに対し、定着ベルトユニット３０ａ’と、これに当接する定着ローラ３０ｂとを用いる場合には、定着ベルトユニット３０ａ’の加熱ベルトを定着ローラ３０ｂ周面の一部に巻き付けることで定着ニップの長さを確保することができる。
このため、定着ローラ３０ｂに弾性材料を被覆する必要がなく、被覆するにしてもその厚みを大幅に低減することができる。また、加熱ベルトを昇温せしめる張架ローラについても同様である。加熱ベルトに対しては蓄熱させることになるが、或る程度厚みの小さいものを用いることで、２つの定着ローラを当接させる場合に比べ、熱容量を小さくすることができるのである。

なお、図６では、２つの加熱部材のうち、転写紙Ｐの第１面を加熱する方を定着ベルトユニットに構成した例を示したが、両方を定着ベルトユニットにしてもよい。また、一方を定着ベルトユニットにする場合には、図６に示したように、第１面を加熱する第１定着ベルトユニット３０ａ’を設けることが望ましい。
片面処理と両面処理とで加熱部材の表面温度の切り換えが必要になる方をより熱容量の小さな定着ベルトユニットにすることで、より迅速に表面温度を変化させることができるからである。以上のようなベルトタイプの定着装置においても本発明を適用することは可能である。

これまで、像担持体としてドラム状の感光体を用いたプリンタＡや実施の形態について説明したが、ベルト状の感光体など、他の方式のものを用いてもよい。また、中間転写体については、ベルト方式のものに限られず、ローラ方式などのものでも良い。また、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、フルカラー画像を形成する例について説明したが、１つの感光体（像担持体）を用いて単色画像を形成する画像形成装置でもよい。また、電子写真方式のプリンタについて説明したが、直接記録方式の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。本発明に係る画像形成装置の直接記録方式では、トナー飛翔装置から飛翔したトナーが付着せしめられる中間転写体が像担持体としての機能を発揮することになる。

以上、実施の形態に係るプリンタＡや各実施の形態においては、転写紙Ｐの第１面に対する加熱温度である第１定着ローラ（又は加熱ベルト）表面温度を、次のようにする制御が実施される。すなわち、両面処理や片面処理において、第１定着ローラ及び第２定着ローラで転写紙に与える定着熱量を同量にする制御である。このような制御を実施することで、転写紙の変形が小さくなり搬送不良が抑えられ安定した搬送品質得られる。
片面処理の場合には、両面処理の場合よりも転写工程が少なくなるため、ＣＰＭ（処理速度）を増加することが可能となる。高速になると商用電力では温度低下をきたす場合があるため補助電源を予め設置しておくと良い。定着ローラ表面温度、複写枚数等をトリガとして補助電源からの電力供給を行うことにより安定した定着熱量供給が可能となる。

図７は本発明による加熱装置（定着装置）の電源装置の実施の形態を示す概略図である。図７に示すように、加熱装置（定着装置）６５は、加熱部６６と、主電源装置６７と、補助電源装置６８と、切り換え装置６９とを備えている。加熱部６６は、主電源装置６７と補助電源装置６８とから供給される電力により発熱する。
主電源装置６７は、画像形成装置の設置場所に備えられているコンセントなどに接続されている。補助電源装置６８は、充放電可能なコンデンサを有している。切り換え装置６９は、主電源装置６７を加熱部６６に接続し、主電源装置６７から所定の電力を加熱部６６に供給して、この加熱部６６を所定の温度に加熱する。

所定の温度に加熱され待機状態になると、切り換え装置６９は、主電源装置６７と加熱部６６との接続を遮断するとともに、主電源装置６７を補助電源装置６８に接続し、この補助電源装置６８のコンデンサを充電する。
具体的には、加熱部６６は、２本の加熱ローラを有しており、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置で記録媒体に転写されたトナー像を加熱・加圧して記録媒体に固着させる定着装置からなる。
加熱部６６の加熱ローラは加熱ヒータを内蔵しており、主電源装置６７と補助電源装置６８とから供給される電力により発熱する。主電源装置６７は、加熱部６６に応じた電圧の調整及び交流と直流の整流等の機能を有している。

切り換え装置６９は、加熱部６６を主電源装置６７及び補助電源装置６８に接続するモードと主電源装置６７のみに接続するモードとを選択的に切り換え可能な制御手段である。
補助電源装置６８は、前述したように充放電可能なコンデンサを有しており、このコンデンサとしては、例えば日本ケミコン（株）の開発した電気二重層コンデンサ等を挙げることができ、２０００Ｆ程度の静電容量を有し、数十秒の電力供給には充分な容量を備えている。

本発明を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。 Ｙ画像を生成するためのプロセスカートリッジを示す概略図である。 パーソナルコンピュータ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画像形成システムを示す概略図である。 プリンタの定着装置に温度検知部材を配置する第１の実施の形態を示す概略図である。 プリンタの定着装置に温度検知部材を配置する第２の実施の形態を示す概略図である。 図５の第２の実施の形態の変形例を示す要部構成概略図である。 本発明による加熱装置（定着装置）の電源装置の実施の形態を示す概略図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置（プリンタ）
Ｂ 情報処理装置（パソコン）
Ｃ 通信手段（通信ケーブル）
Ｅ２ 制御部
Ｐ 記録体（転写紙）
１Ｙ 感光体（像担持体）
８ 中間転写体（第１中間転写ベルト）
１５ 両面転写手段（第１転写ユニット）
１６ 中間転写体（第２中間転写ベルト）
２５ 両面転写手段（第２転写ユニット）
３０ 定着手段（定着装置）
３０ａ 加熱部材（第１定着ローラ、第１加熱手段）
３０ｂ 加熱部材（第２定着ローラ、第２加熱手段）
６２ 加熱温度制御手段（温度検知部材）
６３ 加熱温度制御手段（温度検知部材）
６４ 加熱温度制御手段（温度検知部材）
６５ 加熱装置（定着装置）
６６ 加熱部（加熱部材）
６７ 主電源装置
６８ 補助電源装置
６９ 制御手段（切り換え装置）

Claims (7)

1. 可視像を担持する像担持体と、この像担持体上の可視像を記録体の両面に転写する両面転写手段と、この両面転写手段を経由した後の前記記録体を加熱してその両面に可視像を定着する定着手段と、この定着手段の前記記録体に対する加熱温度を制御する加熱温度制御手段とを備え、前記記録体の第１面及び第２面に画像を形成する両面処理と、前記記録体の片面として前記第２面に画像を形成する片面処理とが切り換え可能になっている画像形成装置において、前記両面処理の場合と前記片面処理の場合に関わりなく前記第１面及び第２面に同じ値の定着熱量を付与することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１面及び第２面の可視像を定着する前記定着手段の表面材質を同材質とすると共に、同温度となるように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１面及び第２面に定着熱量を与える加熱部材の材質を異なる材質で構成し、材質による熱伝導性に応じて表面温度を変え、前記第１面及び第２面に与える定着熱量が同一になるように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記温度検知部材を前記加熱部材の何れか一方に設置し、両加熱部材の温度制御を行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記第１面に転写する可視像については、少なくとも１つの中間転写体を介在させることで、前記第２面に転写する可視像よりも多くの転写工程を経由させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 加熱部を主電源装置及び補助電源に接続するモードと主電源装置のみに接続するモードとを選択的に切り換え可能な制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置と通信手段を介して接続された情報処理装置とを含む画像形成システムにおいて、前記情報処理装置から前記画像形成装置に対して作像データの送信を含む作像制御が実行されることを特徴とする画像形成システム。

Images