JP2008158242A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体Ｐの両面画像形成時におけるカールの発生及び定着性低下の双方を同時に防止することを可能とする。
【解決手段】記録媒体Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側の領域に対して低い加熱処理温度で定着を行うことにより当該低温の加熱処理を施した領域におけるカール発生量を抑制すると同時に、その低温の加熱処理を施した領域を除いた領域を通常の加熱処理温度で定着を行うことより定着性の低下を防止するとともに、上述した低温の加熱処理を施した領域に対して第２面（裏側面）の定着時に高い温度の加熱処理を施して低温加熱処理領域における定着不良の発生を防止する定着温度制御手段を備えたもの。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録媒体の表裏両面にトナー像を順次形成するようにした画像形成装置に関する。

従来より、複写機やレーザービームプリンタ等の各種画像形成装置において、紙等からなるシート状の記録媒体の表側面及び裏側面の両面に対して画像形成を自動的に行わせるようにした両面画像形成装置が知られている。このような両面画像形成装置においては、まず感光ドラム等の像担持体を備えた画像形成部において、記録媒体の第１面（表側面）にトナー像を形成し、そのトナー像に対して定着手段で第１回目の加熱処理を行って記録媒体上に定着させる。次いで、その第１面（表側面）にトナー像が定着された記録媒体を両面用搬送手段に送り込んでスイッチバック動作等により表裏を反転させ、その反転された記録媒体を再び画像形成部に供給して当該記録媒体の第２面（裏側面）にトナー像を形成し、そのトナー像に対して定着手段で第２回目の加熱処理を行って記録媒体上に定着させる。このようにして記録媒体の表裏両面に対する画像形成を自動的に行うようにしている。

ところが、上述したようにして記録媒体の表裏両面に画像形成を行う場合には、記録媒体の第１面（表側面）に対する第１回目の高温による定着加熱処理により記録媒体に発生するカール（巻き癖）のために、記録媒体の第２面（裏側面）の画像形成時に感光ドラム等の像担持体に記録媒体が巻き付いて分離しにくくなることがある。すなわち、まず記録媒体の第１面（表側面）上の未定着トナーに対する定着時の加熱処理によって記録媒体の被加熱側、つまり当該記録媒体の第１面（表側面）が第２面（裏側面）に対して大きく熱膨張する傾向となることから、定着後の記録媒体の全体が第２面（裏側面）側に湾曲状に反った形状のカールが発生することとなる。そして、その第２面（裏側面）側にカールした記録媒体を、再度画像形成部に供給して画像形成を行った際には、上述したようにして記録媒体に発生したカール部位が感光ドラム等の像担持体の外周面に巻き付いた状態になってしまう。その結果、本来は像担持体から分離されながら画像形成部から出ていこうとする記録媒体が搬送不能になってジャム状態に陥るおそれもある。

このような記録媒体の両面画像形成時におけるカール発生に基づく搬送不良の問題に対して従来では、記録媒体の第１面（表側面）に対する定着時の加熱処理温度（定着温調）を一律に低下させることによってカールの発生量を低減させる対策が採られる場合もあるが、その場合には、第１面（表側面）の画像形成領域全体の定着性が著しく低下してしまうおそれがある。これに対して、記録媒体の第１面（表側面）の搬送方向における後端側領域のみに対する加熱処理温度（定着温調）を低下させ、それよって第２面（裏側面）において搬送方向の先端側となる領域のカール発生量を抑制しつつ画像形成領域全体の定着性低下を防ぐようにした提案もなされている（例えば、下記の特許文献１参照）。しかしながら、当該提案においても、定着時の加熱処理温度が低下された領域、すなわち第１面（表側面）の搬送方向後端側の領域において定着性の低下を防止することができないという問題がある。

特開平１０−１０９１５号公報

そこで本発明は、記録媒体の両面画像形成時におけるカール発生現象に基づく搬送不良及び定着不良の双方を同時に防止することができるようにした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明にかかる画像形成装置では、所望の方向に搬送される記録媒体の表側面に形成されたトナー像に対して第１回目の加熱処理を行った後に、前記記録媒体の裏側面に形成されたトナー像に対して第２回目の加熱処理を行う定着手段と、その定着手段における第１回目及び第２回目の各加熱処理温度を適宜に制御する定着温度制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記定着温度制御手段は、前記第１回目の加熱処理時には前記記録媒体の搬送方向後端側の領域に対する加熱処理温度を他の領域よりも低く制御し、その第１回目の加熱処理時に低い加熱処理温度とした領域を、前記第２回目の加熱処理時に他の領域よりも高い加熱処理温度で加熱処理を行うようにしている。

このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、記録媒体の第１面（表側面）の搬送方向後端側の領域に対して低い加熱処理温度で定着が行われることにより、当該低温の加熱処理が施された領域におけるカール発生量が抑制されると同時に、その低温の加熱処理が施された領域については通常の加熱処理温度での定着が行われるために良好な定着性が得られる。また、低温の加熱処理が施された領域に対しては、第２面（裏側面）の定着時に高い温度での加熱処理が施されるため、上述した低温加熱処理領域における定着不良の発生が防止されることとなる。その結果、記録媒体の両面画像形成時におけるカールの発生及び定着性低下の双方が同時に防止される。

また、本発明に係る画像形成装置では、前記記録媒体の搬送方向における先端と後端とを反転搬送させて搬送するスイッチバック手段を備え、前記定着温度制御手段は、前記第２回目の加熱処理時に前記記録媒体の搬送方向先端側の領域に対する加熱処理温度を他の領域よりも高く制御することができる。

このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、記録媒体の搬送方向における先端と後端とを反転搬送させるスイッチバック手段を備えた場合において、記録媒体の第１面（表側面）に対する定着の加熱処理時に、第２面（裏側面）の搬送方向先端側の領域が低温で加熱処理され、それによってカールの発生が抑制されるとともに、その低温の加熱処理が施された搬送方向先端側の領域が、第２面（裏側面）に対する定着の加熱処理時に高温で加熱処理され、それによって定着性の低下が防止されることから、記録媒体の両面画像形成時におけるカールの発生及び定着性低下の双方が同時に防止されるようになっている。

さらに、本発明に係る画像形成装置では、前記定着温度制御手段により加熱処理温度を低く制御される前記第１回目の加熱処理時における前記記録媒体の後端側領域と、前記第２回目の加熱処理時における前記記録媒体の先端側領域とは、前記記録媒体において互いに略一致する領域に設定されることができる。

このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、記録媒体の第１面（表側面）に対して低温の加熱処理で定着が行われる領域そのものが、第２面（裏側面）に対する定着の加熱処理時に高温で加熱処理が施されるようになっている。

さらにまた、本発明に係る画像形成装置では、前記記録媒体上のトナー像は、像担持体から転写されることにより形成され、その像担持体からトナー像を転写された記録媒体が、前記像担持体における外周表面の曲率を利用して該像担持体の外周表面から分離される構成になされることができる。

また、本発明に係る画像形成装置では、前記定着温度制御手段は、前記加熱処理温度の増減又その位置の変更を、使用環境の温度及び湿度の少なくとも一方に対応して制御する構成を備えることができる。

このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、使用環境の温度又は湿度に対応して変動するカール発生量に対応して、定着の加熱処理時における加熱処理温度の増減又はその位置の変更が適宜に調整されるため、使用環境にかかわらず常時良好な画像形成が行われる。

さらに、本発明に係る画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像を、適宜の媒体搬送手段により所望の方向に搬送される記録媒体の表側面に対して第１回目の転写処理を行った後に、前記記録媒体の裏側面に対して第２回目の転写処理を行う転写手段を備えた画像形成装置において、前記記録媒体の搬送方向において前記転写手段よりも上流側に配置された前記媒体搬送手段に、前記第２回目の転写処理時に前記像担持体から前記記録媒体を離反させる適宜の極性の分離電圧を印加する分離バイアス印加手段が設けられている。

このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、記録媒体の第１面（表側面）に対する定着によってカールが発生しても、記録媒体の第２面（裏側面）に対する転写時に分離バイアス印加手段から出力される分離電圧によって像担持体から記録媒体が良好に分離されるようになっている。

また、本発明にかかる画像形成装置では、前記媒体搬送手段は、前記記録媒体の裏面側に対して画像形成を行う際に使用される両面用搬送手段であることができる。

さらに、本発明にかかる画像形成装置では、前記分離バイアス印加手段は、前記記録媒体の搬送方向先端側の領域における非画像形成域に対して前記分離電圧を印加するように構成されることかできる。

このような構成を有する本発明にかかる画像形成装置によれば、分離バイアス印加手段から出力される分離電圧によるトナー像への影響が完全に回避される。

さらにまた、本発明にかかる画像形成装置では、前記分離バイアス印加手段は、直流の分離電圧を出力する構成とすることができる。

また、本発明にかかる画像形成装置では、前記分離電圧は、前記転写手段に印加される転写電圧と逆極性に設定されることができる。

以上述べたように本発明にかかる画像形成装置は、記録媒体の第１面（表側面）の搬送方向後端側の領域に対して低い加熱処理温度で定着を行うことにより当該低温の加熱処理を施した領域におけるカール発生量を抑制すると同時に、その低温の加熱処理を施した領域を除いた領域を通常の加熱処理温度で定着を行うことより定着性の低下を防止するとともに、上述した低温の加熱処理を施した領域に対して第２面（裏側面）の定着時に高い温度の加熱処理を施して低温加熱処理領域における定着不良の発生を防止することにより、記録媒体の両面画像形成時におけるカールの発生及び定着性低下の双方を同時に防止する定着温度制御手段を備えたものであるから、記録媒体に対する両面画像形成を極めて良好に行わせることができ、画像形成装置の信頼性を低廉かつ大幅に向上させることができる。

また、本発明にかかる画像形成装置は、記録媒体の第１面（表側面）に対する定着によってカールが発生しても記録媒体の第２面（裏側面）に対する転写時に分離バイアス印加手段から出力する分離電圧によって像担持体から記録媒体を良好に分離するように構成したものであるから、記録媒体の両面画像形成時におけるカール発生現象に基づく搬送不良及び定着不良の双方を同時に防止することができ、画像形成装置の信頼性を低廉かつ大幅に向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明するが、まず図１に示されている自動両面画像形成機構（スイッチバック方式の反転手段）を備えた画像形成装置の全体構造をその作用とともに概説する。

装置本体の最下部に配置された給紙カセット１内には、シート状記録媒体として記録用紙Ｐが積層状に収容されており、それらの記録用紙Ｐの各々が給紙ローラ２の回転によって給紙側搬送路に向かって順次送り出された後に、給紙側搬送路に配置されたレジストローラ対３に突き当たるように搬送されて斜行状態を補正されてから、適宜のタイミングで画像形成部を構成する円筒状の感光ドラム４と転写ローラ５とが対向配置されたニップ部である転写領域内に搬送され、そこで記録用紙Ｐの第１面（表側面）に対する第１回目の画像形成（印字）が行われる。

すなわち、上述した感光ドラム４の外周表面が帯電装置６により均一に帯電され、均一帯電後の感光ドラム４の外周表面に対して露光装置７により画像書込が行われて静電潜像が形成される。この静電潜像には、現像装置８からトナーが供給されて現像が行われて顕像化されてトナー像が形成される。その感光ドラム４上に形成されたトナー像は、上述した転写ローラ５に印加された転写バイアスにより記録用紙Ｐ上に転写され、当該記録用紙Ｐの第１面（表側面）に対する第１回目の画像形成（印字）が行われる。また、記録用紙Ｐ上に転写しきれないで感光ドラム４上に残った残留トナーはクリーナ９によって感光ドラム４上から除去される。

一方、トナー像を転写された記録用紙Ｐは、分離除電針１０を通して印加される分離バイアスの電界作用と、上述した略円筒状の感光ドラム４の外周表面における曲率分離作用との双方によって、上記感光ドラム４の外周表面から分離されて搬送が継続される。このようにして第１面（表側面）上に未定着トナー像が担持された記録用紙Ｐは、定着手段を構成する定着器１１に設けられた定着フィルム１１ａと加圧ローラ１１ｂとのニップ部に搬送されていき、その定着器１１における加熱処理により上記未定着トナー像の定着処理が行われる。

トナー像を定着された記録用紙Ｐは、通常時（片面画像形成モード時）には排出ローラ対１２によって機外に向かってそのまま排出されることとなるが、両面画像形成モードが設定されている場合には、当該記録用紙Ｐの第２面（裏側面）に対する画像形成（印字）が行われる。すなわち、上記定着器１１の下流側には片面画像形成モード時と両面画像形成モード時とで記録用紙Ｐの搬送路を振分ける揺動フラッパ１３が配置されており、その揺動フラッパ１３が図１の実線位置に切り替えられることによって、上述したように第１面（表側面）にトナー像を定着された記録用紙Ｐが、スイッチバック反転方式の自動両面搬送ユニットに設けられた反転ローラ対１４に向かって搬送される。

上記反転ローラ対１４の回転駆動によって記録用紙Ｐは一旦下流側に搬送され、当該記録用紙Ｐの後端部分が抜けきらないうちに停止されて逆回転される。これによって記録用紙Ｐは、それまでの後端側が先端側に反転されるとともに、上述した画像形成部に対して表裏が反転された状態になされて両面第１搬送ローラ対１５及び両面第２搬送ローラ対１６により給紙側に向かって再度搬送される。

その後、上述した第１面（表側面）に対する画像形成のときと同様に、レジストローラ対３に記録用紙Ｐが供給されて画像形成部に再搬送され、感光ドラム４上に形成された第２面（裏側面）に対応するトナー像が転写ローラ５により記録用紙Ｐの第２面（裏側面）上に転写される。第２面（裏側面）にトナー像を転写された記録用紙Ｐは、前述した第１面（表側面）と同様に定着器１１に搬送され、そこで当該第２面（裏側面）上のトナー像に対する加熱処理が行われて定着された後に、前記揺動フラッパ１３が図１中の破線位置に切り替えられることよって排出側に搬送され、排紙ローラ対１２の搬送作用によって機外への排出が行われる。

このように両面画像形成モードが設定されている場合には、記録用紙（記録媒体）Ｐの表裏両面（第１面及び第２面）に対して画像形成（印字）がそれぞれ行われ、その記録用紙Ｐの表裏両面に形成される各トナー像の定着を行うために上述した定着器１１において２回の加熱処理が順次実行される。そして、その定着器１１における記録用紙Ｐの表裏両面（第１面及び第２面）に対する２回の定着における加熱処理温度は、図示を省略した定着温度制御手段（コントローラ）により好適に制御される構成になされている。

定着温度制御手段による制御動作を説明するに先立って、上述した定着器１１の構造を説明しておく。図２に示されているように、上記定着器１１の内部には、加熱体の一部を構成する定着フィルム（加熱体）１１ａが設けられているとともに、その定着フィルム１１ａの図示下面側に対して加圧ローラ１１ｂが図示を省略したバネ等の適宜の付勢手段により圧接するように配置されている。そして、それらの定着フィルム１１ａと加圧ローラ１１ｂとの圧接部位に形成された定着ニップ領域内を、被加熱体としての記録用紙（記録媒体）Ｐが通過させられ、その定着ニップ領域内において付与される加熱・加圧作用によって前記記録用紙Ｐ上の未定着トナー像に対する加熱定着処理が行われるようになっている。

ここで、上述した定着器１１内に設けられた定着フィルム１１ａは、剛性・耐熱性を有する加圧ステーに取り付けられた加熱支持部材としてのフィルムガイド１１ｃの外周表面に沿って環状に摺動可能となるように支持されており、そのフィルムガイド１１ｃの図示下面側に形成された摺動表面の一部には、細長板状のセラミックヒータ１１ｄの加熱表面が下方側に露出するようにして取り付けられている。このセラミックヒータ１１ｄは、前記加圧ローラ１１ｂと定着フィルム１１ａとの圧接部位に形成された定着ニップ領域に対して定着プロセスに必要な熱を付与する加熱体を構成するものであって、当該セラミックヒータ１１ｄの図示下面側の加熱表面に対して、前記定着フィルム１１ａの内周表面が摺動可能に密着された配置関係になされている。

なお、本実施形態における定着フィルム１１ａは、耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミドイド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の熱容量の小さい材質から形成されており、オフセット防止や記録材の分理性を確保するために当該定着フィルム１１ａの表層には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性の良好な耐熱樹脂が、混合又は単独で被覆されている。また、前記加熱支持部材としてのフィルムガイド１１ｃは、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されていて、上述したようにセラミックヒータ１１ｄを下端部に保持しているとともに、ニップ領域と反対方向への放熱を防ぐ断熱部材として構成されたものであり、上記定着フィルム１１ａが、前記記録用紙（記録媒体）Ｐの搬送方向（図２の右から左方向）に余裕を持って移動可能なような形状と大きさを備えている。

さらに、上述したセラミックヒータ１１ｄとしては、例えば特開平４−４４０７５号〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０号〜２０４９８４号公報等に開示された、いわゆるテンションレスタイプのものが採用されており、記録用紙Ｐの搬送方向に対して直交する長手方向に沿って細長状に延在する耐熱性・絶縁性・良熱伝導性を有するヒータ基板を備えているとともに、そのヒータ基板の長手方向（画像形成幅方向）に沿って抵抗発熱体が配置されている。そして、前記抵抗発熱体の長手方向両端部に配置された給電用電極（図示省略）から加熱用の電力が供給されて当該セラミックヒータ１１ｄの加熱が行われるとともに、そのときの加熱処理温度が、前記ヒータ基板の直上部に配置されたサーミスタ（検温素子）により検知されるようになっている。

一方、上述した加圧ローラ１１ｂとしては、アルミニウム等の金属部材からなる芯金の外周側に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム又はシリコンゴムの発泡体等からなる弾性層を介してプライマー層が形成されており、その表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のチューブからなる離型層が形成されたものが採用されている。上述したプライマー層は、導電性を有するように形成されており、乾燥紙などの高抵抗紙を通紙した場合に表面がマイナスに摩擦帯電する構成になされていることによって、トナーが摩擦電荷と反発して定着フィルム１１ａ側に再度付着する静電オフセットの発生が防止される構成になされている。

このような加圧ローラ１１ｂは、図示を省略した定着駆動制御手段（コントローラ）により駆動制御される適宜の定着モータを含む駆動手段により回転駆動される構成になされており、その加圧ローラ１１ｂの回転駆動に追従して前記定着フィルム１１ａを環状に摺動させつつ移動させるとともに、定着ニップ領域内に導入された記録用紙（記録媒体）Ｐを定着フィルム１１ａと密着させた状態に押圧させながら搬送（移動）させるように構成されている。このようにして記録用紙Ｐが定着ニップ領域内に搬送されることで、記録用紙Ｐ上に担持された未定着のトナー像が、上述したセラミックヒータ１１ｄからの熱と加圧ローラ１１ｂによるニップ圧とで定着処理されるようになっている。

また、上述したように定着フィルム１１ａは、その内部側に配置されたセラミックヒータ１１ｄの加熱表面及びフィルムガイド（加熱支持体）１１ｃの摺動表面に対して摺擦しながら回転移動を行うため、それらセラミックヒータ１１ｄの加熱表面及びフィルムガイド１１ｃの摺動表面と、前記定着フィルム１１ａの内周表面との間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため、それらセラミックヒータ１１ｄの加熱表面及びフィルムガイド１１ｃの摺動表面に対して定着フィルム１１ａが密着している部分には、当該定着フィルム１１ａの追従駆動性および摺動性を良好に維持するための耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてあり、それによって前記定着フィルム１１ａの円滑な回転移動を可能としている。

そして、このような構成を有する定着器１１のセラミックヒータ１１ｄに対する通電制御が、上述した定着温度制御手段（コントローラ）により好適に制御されるように構成されており、それによって記録用紙Ｐ上の未定着トナー像に対する定着時の加熱処理温度が適宜に調整される構成になされている。これは、定着時の加熱処理によって記録用紙Ｐの搬送方向後端側に発生するカール量が、当該記録用紙Ｐに対する加熱源である前記セラミックヒータ１１ｄの加熱温度によって左右されるからであるが、以下、その定着温度制御手段による温度制御（温調制御）の一実施形態を説明する。

定着温度制御手段による温度制御（温調）は、例えば図３に示されているように実行される。すなわち、まず上述した定着器１１内に送り込まれた第１枚目の記録用紙Ｐの第１面である表側面に対する加熱処理時に定着温度制御手段による温度制御（温調）が実行され、次に同じく第１枚目の記録用紙Ｐの第２面である裏側面に対する加熱処理時に実行される構成になされており、同様な温度制御が、第２枚目、第３枚目の記録用紙Ｐに対して繰り返される。

より具体的には、上述した定着器１１内に送り込まれた記録用紙Ｐの第１面（表側面）の温度制御（温調）においては、当該記録用紙Ｐの搬送方向後端側の領域（後端縁から約６０ｍｍの幅領域）に対する加熱処理温度（温調温度）を、その他の領域に対する通常の加熱処理温度（１９０℃）より低い温度（１６０℃）に低下させる制御が行われ、これによって第１回目の低温による加熱処理が実行される。これに対して、次の記録用紙Ｐの第２面（裏側面）に対する加熱処理温度（温調温度）の制御では、記録用紙Ｐの搬送方向先端側の領域（先端縁から約６０ｍｍの幅領域）、すなわち前回の第１面（表側面）の低温加熱領域に対応する領域に対して、上述した低温の加熱処理による温度不足分を補うように、通常の加熱処理温度（１９０℃）よりも高い加熱処理温度（２２０℃）に制御されて第２回目の高温による加熱処理が実行される。

このように本実施形態では、定着温度制御手段により、第１回目の定着時に加熱処理温度を低く制御される記録用紙Ｐの搬送方向後端側の領域と、次の第２回目の定着時に加熱処理温度を高く制御される記録用紙Ｐの搬送方向先端側の領域とが、互いに一致する領域となるように設定されている。

図４には、温度４０℃、湿度９０％の使用環境下でのヒータ温度（横軸）と、記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側の領域に発生する後端カール量（縦軸）との関係の一例が表されている。このとき、例えば記録用紙Ｐの第１面（表側面）の定着時に発生した後端カール量を２０ｍｍよりも小さく抑えることとすれば、記録用紙Ｐの第２面（裏側面）のドラム巻き付きによる紙詰まりが防止されることとが判明しているが、後端カール量を２０ｍｍより小さく抑えるためには、加熱処理温度（温調温度）を例えば１６５℃未満に設定しなければならない。しかしながら、記録用紙Ｐ上のトナー像を確実に定着させるためには１８０℃以上の加熱温度が必要であり、少なくとも、定着された記録用紙Ｐ上のトナー像を軽く擦ってもトナーが落ちない程度の仮定着を行うためには１６０℃の加熱処理温度が必要である。

従って、記録用紙Ｐの全域にわたって１６０℃の加熱処理温度で定着を行えば、カールの発生量は良好な程度まで小さく抑えられることとなるが、反面、記録用紙Ｐの全域において定着性が悪化して仮定着状態となる。このことから本実施形態では、上述した記録用紙Ｐの第２面（裏側面）のドラム巻き付きによる紙詰まりに関与する領域、すなわち当該記録用紙Ｐの搬送方向後端縁から約６０ｍｍの幅領域に対して、通常の１９０℃の加熱処理温度よりも約３０℃下げた１６０℃の加熱処理温度に制御することとして後端カールの発生を抑制するようにしている。一方、その他の領域である搬送方向先端縁から約６０ｍｍ幅領域に対しては、通常の１９０℃の加熱処理温度となるように制御することによって充分な定着性を確保している。

以上のような定着温度制御手段の制御動作によって記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側領域に発生するカール量は低減されることとなるが、上述したように同領域における定着性は仮定着程度となっている。そのため、スイッチバック反転動作後における記録用紙Ｐの第２面（裏側面）のトナー像に対する定着時には、上述した第１面（表側面）において後端側の領域となっていた第２面（裏側面）の先端側の領域（先端縁から約６０ｍｍの幅領域）に対する定着加熱処理温度を、前述したように第１面（表側面）において３０℃下げた分だけ、通常の加熱処理温度より３０℃上げて約２２０℃の加熱処理温度に制御することとし、それによって充分な定着性を確保するようにしている。

このように本実施形態では、記録用紙Ｐの第１面（表側面）における搬送方向後端側の領域に対してのみ低い加熱処理温度で定着が行われることによって、当該低温加熱処理が施された後端側領域におけるカール発生量が抑制されると同時に、その低温加熱処理された搬送方向後端側の領域を除いた画像形成領域全体の定着性の低下が防止されることとなる。そして、上述したように低温加熱処理された搬送方向後端側の領域、すなわちスイッチバック反転動作された後の記録用紙Ｐの第２面（裏側面）の先端側の領域に対して、より高い加熱処理温度による定着が行われるために、当該第２面（裏側面）の先端側の領域における定着不良の発生が防止されることとなり、その結果、記録媒体の両面画像形成時におけるカールの発生及び定着性低下の双方が同時に防止されるようになっている。

一方、記録用紙Ｐのカール発生量は、例えば図５に示されているように高温高湿の環境下において増大する傾向があることから、上述した定着温度制御手段による温度制御（温調制御）は、特に高温高湿の環境下において必要となる。そこで、本発明の第２実施形態においては、使用環境を検知する手段、例えば各環境下における最適な転写バイアス制御（ＡＴＶＣ制御）の結果から高温高湿の程度を検知し、記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側の領域に対する加熱処理温度の低下量及び低下位置、並びに記録用紙Ｐの第２面（裏側面）の搬送方向先端側の領域に対する加熱処理温度の上昇量及び上昇位置を使用環境に合せて可変する構成としている。

上述した転写バイアス制御であるＡＴＶＣ制御は、環境により電気抵抗値が変化するイオン導電転写ローラに対して、前多回転や前回転時などに定電流５μＡを流し、その際の電圧を読み取ることで環境を検知するものであるが、高温高湿の環境下では定電流５μＡを流すと例えば２５０Ｖの電圧が転写ローラから検知され、常温常湿の環境下においては５００Ｖの電圧、低温低湿の環境下では１０００Ｖの電圧が検知される。すなわち、転写ローラの電気特性によって定電流５μＡに対する各環境下の電圧の関係が決定され、それにより使用環境が検知される。

そこで、例えば図６に示されているように、上述した環境検知によって温度３０℃／湿度８０％が検知された際には、最初の記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側領域に対する加熱処理温度の低下量を−２５℃、次の第２面（裏側面）の搬送方向先端側領域に対する加熱処理温度の上昇量を＋２５℃にそれぞれ設定するとともに、最初の記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側領域に対する加熱処理温度を低下させる開始位置を後端縁から５０ｍｍ、次の第２面（裏側面）の搬送方向先端側領域に対しては先端縁から５０ｍｍの位置まで加熱処理温度を上昇させるように制御する。

これに対して、上述した環境検知により温度４０℃／湿度９０％が検知された際には、最初の記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側領域に対する加熱処理温度の低下量を−３５℃、次の第２面（裏側面）の搬送方向先端側領域に対する加熱処理温度の上昇量を＋３５℃にそれぞれ設定するとともに、最初の記録用紙Ｐの第１面（表側面）の搬送方向後端側領域に対する加熱処理温度を低下させる開始位置を後端縁から６０ｍｍ、次の第２面（裏側面）の搬送方向先端側領域に対しては先端縁から６０ｍｍの位置まで加熱処理温度を上昇させるように制御する。

このように第２実施形態における定着温度制御手段は、定着時における加熱処理温度の増減又は加熱位置の変更を、使用環境の温度及び湿度の少なくとも一方に対応して制御する構成になされていることから、カールの発生量の増減の原因となっている使用環境の温度又は湿度に対応して定着時の加熱処理温度の増減又はその加熱位置の変更が適宜に調整されることから、使用される環境にかかわらず常時良好な画像形成が行われるようになっている。

一方、上述した記録用紙Ｐにおけるカールの発生には静電的な要因がある。例えば、感光ドラム４上に形成された（−）マイナス極性のトナー像を記録用紙Ｐに転写させるにあたっては、転写ローラ５に対して（＋）プラス極性のバイアスが印加される。そのため、転写後の記録用紙Ｐが静電的な要因で感光ドラム４に吸着しやすくなる。そこで、感光ドラム４から記録用紙Ｐを静電的に引き剥がすために前記転写ローラ５の下流側直後の位置に分離除電針１０（図１参照）を設けて直接的に接地させたり、（−）マイナス極性の分離除電バイアスを分離除電電源２０から印加することによって、感光ドラム４から記録用紙Ｐを分離させやすくした構成が従来から採用されている。しかしながら、転写バイアスと分離除電バイアスとは逆極性となるため、転写バイアスに影響を与えてトナー像の転写抜け画像等の問題が発生することがある。

そこで、上述した図１に表された実施形態と同一の構成物に対して同一の符号を付した図８にかかる実施形態では、スイッチバック反転方式の自動両面搬送ユニットの記録媒体搬送路にカール取りローラ２１が配置されているとともに、そのカール取りローラ２１に（−）マイナス極性バイアスを給電する分離用電源２２が設けられており、その分離用電源２２から上記カール取りローラ２１に対して前記感光ドラム４から記録用紙Ｐを分離させる方向の（−）マイナス極性の電圧が印可されるようになっている。この分離用電源２２から出力されるマイナス極性の電圧印加は、両面画像形成時にスイッチバック反転された記録用紙Ｐの第２面（裏側面）に対して、画像に影響を及ぼさない搬送方向先端側の領域における余白相当部位に対してのみ行われ、例えば転写用電源２３から上述した転写ローラ５に印加される電位よりも大きくかつ逆極性であるマイナス電位として−５００Ｖが印加されるようになっている。

このような実施形態にかかる構成においては、まず自動両面搬送ユニットの記録媒体搬送路にカール取りローラ２１が配置されていることによって、カールが発生した記録用紙Ｐの矯正が行われ、それによって記録用紙Ｐにおける感光ドラム４からの分離性が向上されることに加えて、両面画像形成時にスイッチバック反転された記録用紙Ｐの第２面（裏側面）に対して搬送方向先端側領域の余白相当部位に対して分離用電源２２から（−）マイナス極性バイアス−５００Ｖが印加され、それによって、記録用紙Ｐにおける感光ドラム４からの分離が良好に行われるようになっている。

このとき、記録用紙Ｐの第２面（裏側面）のトナー像を転写させるために上述した転写ローラ５に対してトナー像の転写に必要な（＋）プラス極性バイアス＋３００Ｖが印加されるが、上述した分離用電源２２からの−５００Ｖの（−）マイナス極性バイアスによって、記録用紙Ｐの搬送方向先端側の領域がマイナス電位−２００Ｖになり、その結果、記録用紙Ｐの第２面（裏側面）の搬送方向先端側領域における感光ドラム４からの分離能力が向上されるようになっている。

次の表１には、記録用紙Ｐの水分量及び感光ドラム４に対する巻付き搬送不良率の関係を、本実施形態を適用しない場合、本実施形態の場合、分離除電針１０のマイナス極性バイアスを上げた場合の三者を比較した結果が示されている。この［表１］に関する測定は、高温高湿の環境下において坪量６４ｇ／ｃｍ^２の再生紙を放置して、記録用紙Ｐの水分量ごとに感光ドラム４に対する記録用紙Ｐの巻付きに不利となる横送りの状態で通紙を行った場合のものである。

この［表１］からわかるように従来技術の場合には、記録用紙Ｐの水分量が６．０％以上では感光ドラム４に対する記録用紙Ｐのドラム巻付き搬送不良率が５０％となるが、本実施形態によれば水分量が７．４％となるまでは搬送不良なく通紙できる。

さらに、本実施形態では、記録用紙Ｐの搬送方向先端側の領域における余白相当部位にのみに転写バイアスと逆のバイアスを印加するために画像域に弊害を生じることはなかった。これに対して、分離除電バイアス値を上げたり、転写バイアス値を下げるようにした従来技術における手段では、記録用紙Ｐの水分量が６．０％から例えば画像抜け等の画像弊害が起きた。このように、感光ドラム４に対する記録用紙Ｐの巻付きによる搬送不良の発生原因となるカール発生の機械的要因及び静電的要因の双方をなくすためには、カール取りローラ１４において記録用紙Ｐの搬送方向先端側領域における余白相当部位に（−）マイナス極性バイアスを印加することが効果的である。

一方、上述した実施形態のようにカール取りローラ２１に対して（−）マイナス極性バイアスを印加する場合には、記録用紙Ｐを感光ドラム４から分離させる位置までの搬送距離が長くなるために、カール取りローラ２１を通して記録用紙Ｐの余白相当部位に印加した（−）マイナス電荷が逃げてしまい、記録用紙Ｐを分離させる静電作用がやや低下するおそれがある。そのような静電作用を向上させるために図９に示された実施形態では、転写ローラ５に対して記録用紙Ｐの搬送方向上流側に最も近接して配置された搬送手段であるレジストローラ対３に対して（−）マイナス極性バイアスを給電する分離用電源２４が設けられている。

この分離用電源２４は、記録用紙Ｐの先端側領域の余白相当部位に対して（−）マイナス極性バイアス−５００Ｖ印加するように構成されており、上述した記録用紙Ｐの第２面（裏側面）に対してトナー像を転写させるにあたって転写ローラ５にトナー像の転写に必要な（＋）プラス極性バイアス＋３００Ｖが印加されても、記録用紙Ｐの搬送方向先端側領域はマイナス電位−２００Ｖとなるため、記録用紙Ｐの第２面（裏側面）の搬送方向先端側領域が感光ドラム４から円滑に分離されることとなる。

次の表２には、記録用紙Ｐの水分量及び感光ドラム４に対する巻付き搬送不良率の関係を、本実施形態を適用しない場合、本実施形態の場合、分離除電針１０のマイナス極性バイアスを上げた場合の三者を比較した結果が示されている。この［表２］に関する測定は、上述した表１の場合と同様に、高温高湿の環境下において坪量６４ｇ／ｃｍ^２の再生紙を放置して、記録用紙Ｐの水分量ごとに感光ドラム４に対する記録用紙Ｐの巻付きに不利となる横送りの状態で通紙を行った場合のものである。

この［表２］からわかるように従来技術の場合には、記録用紙Ｐの水分量が６．０％以上では感光ドラム４に対する記録用紙Ｐのドラム巻付き搬送不良率が５０％となるが、本実施形態によれば水分量が７．９％となるまでは搬送不良なく通紙できる。

さらに、本実施形態では、記録用紙Ｐの搬送方向先端側の領域における余白相当部位にのみに転写バイアスと逆のバイアスを印加するために画像域に弊害を生じることはなかった。これに対して、分離除電バイアス値を上げたり、転写バイアス値を下げるようにした従来技術における手段では、記録用紙Ｐの水分量が６．０％から例えば画像抜け等の画像弊害が起きた。

以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態は、プリンタに対して本発明を適用したものであるが、複写機やファクシミリなどの他の画像形成装置に対しても本発明は同様に適用することができる。

以上述べたように本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの多種多様な両面画像形成を行うようにした画像形成装置に対して広く適用することが可能なものである。

本発明を適用する画像形成装置としてのプリンタの要部を表した模式的説明図である。 図１に示されたプリンタに配置された定着器の構造を模式的に表した縦断面説明図である。 本発明の一実施形態における定着温度制御手段による定着器に対する加熱温度制御（定着温調）シーケンスを示すタイミング図である。 両面画像形成における記録用紙の第１面（表側面）の定着時に特定の環境下で発生する後端カール量とヒータ温度との関係を示した線図である。 両面画像形成における記録用紙の第１面（表側面）の定着時に発生する後端カール量と環境温湿度との関係を示した線図である。 本発明の他の実施形態における定着温度制御手段による特定の使用環境下での加熱温度制御（定着温調）シーケンスを示すタイミング図である。 図６に表された本発明の他の実施形態における定着温度制御手段による他の使用環境下での加熱温度制御（定着温調）シーケンスを示すタイミング図である。 本発明の他の実施形態における要部を表した模式的説明図である。 本発明の更に他の実施形態における要部を表した模式的説明図である。

符号の説明

１ 給紙カセット
Ｐ 記録用紙（記録媒体）
２ 給紙ローラ
３ レジストローラ対
４ 感光ドラム
５ 転写ローラ
６ 帯電装置
７ 露光装置
８ 現像装置
９ クリーナ
１０ 分離除電針
１１ 定着器
１１ａ 定着フィルム
１１ｂ 加圧ローラ
１１ｃ フィルムガイド
１１ｄ セラミックヒータ
１２ 排出ローラ対
１３ 揺動フラッパ
１４ 反転ローラ対
１５ 両面第１搬送ローラ対
１６ 両面第２搬送ローラ対
２０ 分離除電電源
２１ カール取りローラ
２２ 分離用電源
２３ 転写用電源
２４ 分離用電源

Claims (10)

1. 所望の方向に搬送される記録媒体の表側面に形成されたトナー像に対して第１回目の加熱処理を行った後に、前記記録媒体の裏側面に形成されたトナー像に対して第２回目の加熱処理を行う定着手段と、
   その定着手段における第１回目及び第２回目の各加熱処理温度を適宜に制御する定着温度制御手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記定着温度制御手段は、前記第１回目の加熱処理時には前記記録媒体の搬送方向後端側の領域に対する加熱処理温度を他の領域よりも低く制御し、その第１回目の加熱処理時に低い加熱処理温度とした領域を、前記第２回目の加熱処理時に他の領域よりも高い加熱処理温度で加熱処理を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録媒体の搬送方向における先端と後端とを反転搬送させて搬送するスイッチバック手段を備え、
   前記定着温度制御手段は、前記第２回目の加熱処理時に前記記録媒体の搬送方向先端側の領域に対する加熱処理温度を他の領域よりも高く制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着温度制御手段により加熱処理温度を低く制御される前記第１回目の加熱処理時における前記記録媒体の後端側領域と、前記第２回目の加熱処理時における前記記録媒体の先端側領域とは、前記記録媒体において互いに略一致する領域に設定されていることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記記録媒体上のトナー像は、像担持体から転写されることにより形成され、
   その像担持体からトナー像を転写された記録媒体が、前記像担持体における外周表面の曲率を利用して該像担持体の外周表面から分離される構成になされていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記定着温度制御手段は、前記加熱処理温度の増減又その位置の変更を、使用環境の温度及び湿度の少なくとも一方に対応して制御する構成を備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 像担持体上に形成されたトナー像を、適宜の媒体搬送手段により所望の方向に搬送される記録媒体の表側面に対して第１回目の転写処理を行った後に、前記記録媒体の裏側面に対して第２回目の転写処理を行う転写手段を備えた画像形成装置において、
   前記記録媒体の搬送方向において前記転写手段よりも上流側に配置された前記媒体搬送手段に、前記第２回目の転写処理時に前記像担持体から前記記録媒体を離反させる適宜の極性の分離電圧を印加する分離バイアス印加手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記媒体搬送手段は、前記記録媒体の裏面側に対して画像形成を行う際に使用される両面用搬送手段であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記分離バイアス印加手段は、前記記録媒体の搬送方向先端側の領域における非画像形成域に対して前記分離電圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置
9. 前記分離バイアス印加手段は、直流の分離電圧を出力する構成を有していることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置
10. 前記分離電圧は、前記転写手段に印加される転写電圧と逆極性に設定されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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