JP2008170567A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラム表面に発生する結露を効果的に予防または解消することができ、且つ、そのための電力消費が少なくてすむ画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、両面印刷に用いられる両面搬送路７２を利用して、定着装置２０を通過した用紙を画像形成部４０に複数回再搬送することにより感光体ドラム４１上の水分を蒸発させる両面リフレッシュモードを実行可能である。制御手段９０は、機内温度センサ９７で検知される装置内部の温度と機外湿度センサ９８で検知される装置外部の湿度とに基づいて両面リフレッシュモードの実行の要否を決定する
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置が低温環境下に置かれ、画像形成装置が冷えきった後、画像形成装置を起動して比較的短い時間の間に画像形成を行うと、画像形成装置内で結露が生ずる場合がある。例えば、冬期において業務終了の際に画像形成装置の電源を切り、翌日の朝一番に画像形成装置を起動し画像形成を行った場合などが挙げられる。

結露が生ずる原因を説明すると、まず、画像形成装置の起動後できる限り早く使用できるように、電子写真方式の画像形成装置では、定着装置が急速に暖められる（一般に２００℃程度まで）。なお、ここでいう定着装置とは、トナー像が載せられた用紙を加熱し、トナーを溶融定着させるためのものである。

そして、定着装置がヒータにより定着可能温度にまで暖められれば、画像形成装置の使用自体は可能である。しかし、画像形成装置内の定着装置以外の部分は、冷え切ったままの状態である。この状態で画像形成を行うと、定着装置を通過するときに用紙に含まれる水分が蒸発するが、その水分が、十分暖められていない冷たいままの部材で冷却されるため結露として現れる。

また、結露が生ずる原因は、定着装置との関係だけで生ずるものではない。一般に、冬期では室内が暖房されるが、この暖かく湿った空気が、例えば冷却用の吸気ファンなどにより画像形成装置内に入り込むことによっても結露が生ずる。画像形成装置内は冷えたままであるから、暖かく湿った空気によって、例えば、用紙搬送路、像担持体、現像装置等において結露が生ずる。そして、画像形成装置全体が暖められ、搬送される用紙と画像形成装置内の温度差が小さくなるまで、結露しやすい状態は続く。

電子写真プロセスを用いた従来の画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムを帯電させる帯電器として、コロナ帯電装置や、帯電ローラ或いは帯電ブラシ等の接触帯電装置が一般に用いられていた。しかし、これらの帯電方式は大部分が帯電装置と感光体との間の空気を電離する「コロナ放電現象」を用いた方式であるため、帯電を繰り返し行うことにより放電生成物が生成されて感光体表面に付着する。これらの放電生成物は水溶性であることにより、大気中の水分を取り込むことで感光体ドラム表面の抵抗が低下する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で表面電荷がドラム表面方向に流れ、その結果、いわゆる「像流れ」と呼ばれる画質欠陥が発生することが知られている。

上述したような原因により、画像形成装置内、特に感光体ドラムの表面に結露が発生すると、ドラム表面の低抵抗化によって感光体ドラムの表面に形成される静電潜像の電荷が横方向に移動してしまい、「像流れ」が発生し易くなる。

そこで、画像形成装置内部における結露の発生を防止する方法が種々提案されており、例えば特許文献１には、定着装置、定着装置を加熱するヒータ、ヒータ作動回路、ヒータ制御用温度センサ、ジョブ時・スタンバイモード時・ローパワーモード時・スリープモード時におけるヒータの温度に関する目標温度設定値記憶手段、各モード時においてヒータの温度が目標温度となるようにヒータの温度を制御するヒータ制御手段、結露しやすい環境であるか否か判別するための温度を記憶する環境温度記憶手段、環境温度センサ、結露しやすい環境であるか否か判別する環境判別手段等の多数の要素を備えた画像形成装置が提案されている。

このような構成とすることで、画像形成装置の置かれている環境が結露しやすい環境であるか否かを判断し、結露しやすい環境では、非ジョブ時のスタンバイモード時・ローパワーモード時にヒータのオン・オフを制御し結露を防ぐ。一方、スリープモード時はヒータをオフにして定着装置への加熱を制御することで、省電力も達成しようとするものである。

しかしながら、特許文献１の方法では、スリープモードが異常に長くなった場合や、画像形成装置の電源がオンされた直後のような装置が低温環境下に置かれていた場合、画像形成装置内部は冷え切っているから、画像形成装置の起動時に生ずる結露による用紙の濡れや、しわ、波打ち、紙詰まりの発生等の問題に対応できなかった。また、この方法では、ヒータからの熱によって定着装置の温度を一定以上とし、画像形成装置内の温度を高め、結露を防止しているが、単に定着装置からの放熱が次第に画像形成装置内を伝達されていくことを待つのみであるから、画像形成装置内全体が暖められるまで長時間を必要とし、一旦結露が発生してしまうと結露が迅速に解消されないという問題があった。

更に、特許文献１の制御を行うためには、画像形成装置本体の電源を常にオン状態にしておく必要がある。これでは、全く画像形成装置を使用しないような夜間でも、一定の電力は消費され続ける。即ち、定着装置の加熱をオフするスリープモード等の各モードが存在するが、制御を行うためには、少なくとも定着装置の温度制御に関する部分の一部は電力を消費し続けなければならず、低消費電力化の妨げとなっていた。

また、特許文献２には、転写材に含まれる水分量を転写材水分量検知センサによって検知し、その出力信号に応じて帯電バイアスや現像バイアス、定着温度を制御することで像流れを防止する方法が開示されている。さらに特許文献３には、画像記録装置内の結露を検知する結露検知手段の検知結果によってインスタントオン定着手段を動作させる制御手段を設けたり、感光体表面の摺擦動作を実行したりすることにより、感光体表面の結露による像流れを防止する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献２の方法では、転写材の水分量検知センサが別途必要となる上、例えば定着温度を下げて水蒸気の発生を抑える場合、定着性能を満足できる下限温度まで下げても装置内部の湿度上昇を防ぎ切れないことがあった。また、帯電バイアスをＤＣのみとして感光体上の放電量を抑えることにより放電生成物の生成を抑える場合は、本来のＡＣバイアスによる帯電電位の均一化効果がなくなって帯電むらが生じ、濃度むらや地肌かぶり等の画像不良の原因となるおそれがあった。また、特許文献３の方法では、特許文献１の場合と同様に定着装置の熱を感光体へ伝達するのに時間を要するため、予熱時間を必要とせず省エネルギーであるという本来のインスタントオン定着の特徴が失われるという弊害があった。
特開２００４−２０５９１号公報 特開２０００−８９５２７号公報 特開２００４−３２５６４２号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、画像形成装置内で結露が発生した場合、或いは発生し易い条件の場合に、画像形成装置内、特に感光体を迅速に暖めることにより像流れの発生を抑制可能であり、且つ電力消費の少ない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は、感光体ドラムと現像装置とを含む画像形成部と、該画像形成部において形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に形成されたトナー像を溶融定着させるために記録媒体を加熱する定着装置と、該定着装置を通過した記録媒体を前記画像形成部の搬送方向上流側に再搬送するための両面搬送路と、装置内部の温度を検知する温度検知手段と、装置内部または外部の湿度を検知する湿度検知手段と、該温度検知手段及び湿度検知手段により検知された温度及び湿度に応じて、前記定着装置を通過した記録媒体を感光体ドラムに複数回再搬送することにより前記感光体ドラム表面を加温する両面リフレッシュモードを実行するか否かを判断する制御手段と、を備えた画像形成装置である。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記温度検知手段及び前記湿度検知手段により検知された温度及び湿度に応じて両面リフレッシュモード実行時の記録媒体の再搬送回数を変化させることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、両面リフレッシュモード実行時の定着温度が、画像形成時の定着温度よりも高く設定されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、両面リフレッシュモード実行時の記録媒体の搬送速度が、画像形成時の搬送速度よりも速く設定されることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、定着装置を通過した用紙が画像形成部に複数回再搬送されて感光体ドラム表面を加温する両面リフレッシュモードの要否が、装置内部の温度と装置内部又は外部の湿度とに基づいて決定されるため、結露の発生し易い条件を検知して両面リフレッシュモードが自動的に実行される。従って、ユーザ自身が両面リフレッシュモードを設定する必要がなくなり、モード設定ミスや設定忘れを回避することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、温度検知手段及び湿度検知手段により検知された温度及び湿度に応じて両面リフレッシュモード実行時の記録媒体の再搬送回数を変化させることにより、周囲環境に応じて結露を発生させない必要最低限の回数だけ用紙を再搬送することができ、両面リフレッシュモードの継続時間を短縮することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、両面リフレッシュモード実行時の定着温度を高くすることにより、再搬送１回当たりの感光体ドラムに与える熱量も増加するため、感光体ドラム表面をより効率良く加温することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の画像形成装置において、両面リフレッシュモード実行時の記録媒体の搬送速度を速くすることにより、画像形成部に再搬送されるまでに両面搬送路に奪われる熱量が減少して用紙の温度が高く維持されるため、再搬送１回当たりの感光体ドラムに与える熱量も増加して感光体ドラム表面をより効率良く加温することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の内部構造を示す概略断面図である。図１に示すように、画像形成装置１００の装置本体１内部には、定着装置２０、給紙トレイ３０、３１、３２、３３、画像形成部４０、操作部５０、画像読取部６０、用紙搬送路７０等の種々の装置が内蔵されており、装置本体１の上部には、載置された複数の原稿を連続的に自動搬送できる原稿自動搬送装置１０が搭載されている。一方、装置本体１の側面には、図１の右方に手差しトレイ８１が、左方に排出トレイ８２が設けられている。

定着装置２０は、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２の２つのローラを備えた熱ローラ方式のものを用いている。加熱ローラ２１は、例えば、熱伝導性に優れた金属から成る円筒形状の芯金内に、電源に接続されたヒータ２３を内蔵し、その芯金の外周に弾性層が形成される。一方、加圧ローラ２２は、芯金の外周に弾性層が形成されていて、補助的に芯金内にヒータ２３が内蔵されることがある。また、これらの加熱ローラ２１、加圧ローラ２２の表面には、例えばフッ素樹脂による被膜が設けられ、離型性が高められている。

そして、これらのローラは圧接されてニップ（定着ニップ部）を形成している。そして、後述する画像形成部４０でトナー像が転写された用紙Ｐが定着ニップ部を通過すると、トナー及び用紙Ｐが加圧・加熱され、トナー像が用紙Ｐに定着する。定着装置２０における加熱ローラ２１と加圧ローラ２２は駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで回転駆動される。なお、２つのローラのうち一方が他方に従動するようにしてもよい。また、熱ローラ方式の定着装置２０に代えて、定着ベルトを用いるベルト式の定着装置を採用してもよい。

図１に示すように、画像形成装置１００には給紙トレイ３０、３１、３２、３３の計４つの給紙用トレイが備え付けられており、それぞれの給紙トレイ３０、３１、３２、３３は、例えば、Ａ判、Ｂ判のような異なるサイズの用紙Ｐを収納する。また、それぞれの給紙トレイ３０、３１、３２、３３には、ピックアップローラ３４が備え付けられている。ピックアップローラ３４は、駆動装置（不図示）によって、図１において反時計回りに回転駆動される。そして、このピックアップローラ３４と接する最上位の用紙Ｐが１枚ずつ用紙搬送路７０に向けて送り出されるようになっている。

次に、画像形成部４０を構成するそれぞれの部分について説明する。画像形成部４０は、像担持体としての感光体ドラム４１、帯電器４２、露光器４３、現像装置４４、クリーニング部４５、転写ローラ４６等から構成されている。感光体ドラム４１は、ドラムの外周表面がアモルファスシリコン感光体や、ＯＰＣ感光体からなる光導電層を有しており、駆動装置（不図示）により所定の回転速度で図１の時計回りに回転駆動される。

帯電器４２は、感光体ドラム４１の上部に設けられ、感光体ドラム４１表面を所定電位に均一に帯電させる。また、露光器４３は、感光体ドラム４１及び現像装置４４の上方に設けられ、帯電器４２で帯電された感光体ドラム４１表面を走査露光することにより、画像読取部６０で読み取った原稿画像データや、画像形成装置１００と接続されているコンピュータから入力される画像、文字等の画像情報に基づく静電潜像を感光体ドラム４１上に形成する。

現像装置４４は、感光体ドラム４１の側部に設けられ、静電潜像が形成された感光体ドラム４１にトナーを供給して、静電潜像をトナー像として現像する役割を果たす。また、クリーニング部４５は、感光体ドラム４１の正面視左側に設けられ、感光体ドラム４１の表面の残留トナーを除去し回収するものであり、例えばドラムクリーニングローラや、弾性体をブレード上に形成したクリーニングブレードで構成される。図１では、ドラムクリーニングローラを用いた例を示している。

転写ローラ４６は、感光体ドラム４１の直下に設けられ、例えば、アルミ軸の外周に導電性の素材を巻き付けて形成されている。転写ローラ４６は、感光体ドラム４１とニップを形成している。用紙Ｐがこのニップを通過する時に、転写ローラ４６にトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム４１上のトナー像が用紙Ｐに転写される。転写ローラ４６は、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで反時計方向に回転駆動されている。

ここで、画像形成部４０における画像形成動作について述べる。まず、感光体ドラム４１は、帯電器４２により所定の極性及び電位に帯電させられる。次に、形成すべき画像データに基づき制御されるレーザ光が露光器４３から感光体ドラム４１に向けて照射され、感光体ドラム４１の表面上に画像データに基づく静電潜像が形成される。次に、現像装置４４から感光体ドラム４１側にトナーが飛翔し、ドラム上の静電潜像がトナー像に現像される。

次に、トナー像が転写ローラ４６と感光体ドラム４１のニップ部で用紙Ｐに転写される。その後、上述の定着装置２０にて、用紙Ｐのトナー像が、加熱ローラ２１及び加圧ローラ２２により加圧、加熱されて定着される。定着装置２０から排出された用紙Ｐは、搬送手段により装置外に排出される。トナー像を転写した後の感光体ドラム４１は、ドラムクリーニング部４５により感光体ドラム４１表面の残留トナーが除去され、次の画像形成に備える。

なお、図１においては、画像形成部４０は、１つしか設けられていないが、カラー対応の画像形成装置１００では、画像形成部４０はトナーの色数に応じて複数設けられる。カラー画像形成装置の構成としては、例えば複数の画像形成部４０を並列に配置する、いわゆるタンデム方式を採用することができる。また、１つのロータリー式現像ユニット内に各色の現像装置４４を収め、この現像ユニットを回転させることにより各色の現像装置４４が順次感光体ドラム４１に対向するようにしてトナーを感光体ドラム４１に供給する、いわゆるロータリー方式を採用することもできる。

操作部５０は、画像形成装置１００の上方に設けられており、本実施形態では、液晶表示部５１、ＬＥＤ５２、テンキー５３等から構成されている（図２参照）。ユーザは、この操作部５０に入力して、印刷部数や所望する画像形成装置１００の機能（両面印刷機能等）を用いるなど、画像形成装置１００の操作を行う。

画像読取部６０は、複写される原稿画像を読み取るものであり、装置本体１の最上部に設けられたコンタクトガラス６１とその下部に設けられた光学系ユニット６２から構成されている。コンタクトガラス６１は、原稿自動送り装置１０から送られてくる原稿を読み取る画像読み取り位置に配置されたコンタクトガラス６１ａと、ユーザが原稿自動送り装置１０を上方に開閉して原稿を載置するコンタクトガラス６１ｂとからなっている。そして、光学系ユニット６２は、コンタクトガラス６１ａを通過する原稿、またはコンタクトガラス６１ｂに載置された原稿に対し光を照射し、その反射光が、光学系ユニット６２内のミラー及び結像レンズ等を介してＣＣＤ（Charge Coupled Device）に入力され、読み取った原稿画像をデータ化する。

用紙搬送路７０は、給紙トレイ３０、３１、３２、３３からピックアップされた用紙Ｐが、画像形成部４０、定着装置２０を通過して、画像形成装置１００の側面に形成された排出部７１から排出トレイ８２に排出されるように形成されている。更に、本発明の画像形成装置１００における用紙搬送路７０は、定着装置２０を通過した用紙Ｐが、再び定着装置２０の用紙搬送上流側に搬送され周回できるように両面搬送路７２を含んでいる。具体的にいうと、定着装置２０を通過した用紙Ｐが画像形成部４０の用紙搬送上流側に再搬送される。このような用紙Ｐを周回させることのできる両面搬送路７２は、例えば、両面印刷機能を有する画像形成装置１００に見ることができる。

そして、用紙Ｐを排出トレイ８２にそのまま排出するか、或いは両面搬送路７２を用いて周回させるかの選択は、定着装置２０の搬送方向下流側であって排出部７１との間に設けられた切替ガイド７３に制御信号が送信されることによって行われる。また、用紙搬送路７０及び両面搬送路７２に沿って複数の搬送ローラ対７４が配置されており、搬送ローラ対７４は、駆動装置（不図示）により、所定の方向に用紙Ｐを搬送するように回転駆動される。

また、用紙Ｐを周回させる両面搬送路７２の途中には、両面印刷用トレイ７５が設けられている。両面印刷をする際に、この両面印刷用トレイ７５上で用紙Ｐがスイッチバックされる。具体的には、切替ガイド７３により両面搬送路７２に導かれた用紙Ｐは、両面印刷用トレイ７５の一側端部に近接して設けられ、駆動装置（不図示）によって正逆自在に回転駆動可能なスイッチバック用ローラ対７６によって、両面印刷用トレイ７５上に押し出される。

しかし、スイッチバック用ローラ対７６は、用紙Ｐを完全に両面印刷用トレイ７５に押し出すのではなく、用紙Ｐの後端部を保持した状態で逆回転する。この逆回転により、用紙Ｐが両面印刷用トレイ７５から引き出されると、用紙Ｐは、当初と表裏が反転された状態で画像形成部４０方向に搬送される。なお、排出部７１に設けられた搬送ローラ対７４が正逆回転可能な複写機であれば、排出部７１でスイッチバックがなされるようにしてもよい。

一方、装置本体１の外部に設けられている構成について述べると、手差しトレイ８１は、用紙Ｐを載置できるようになっており、給紙トレイ３０〜３３と同様にピックアップローラ３４が設けられている。そして、この手差しトレイ８１に載置された用紙Ｐを画像形成部４０の用紙搬送上流側に用紙Ｐを送り込むことができるようになっている。また、排出トレイ８２は、用紙搬送路７０の末端に設けられた排出部７１から排出される画像形成済みの用紙Ｐを受けるためのものである。

本発明は、両面印刷に用いられる両面搬送路７２を利用して、定着装置２０を通過した用紙を画像形成部４０に複数回再搬送することにより感光体ドラム４１上の水分を蒸発させる工程（以下、両面リフレッシュモードという）の実行を、装置内部の温度と装置内部又は外部の湿度とに基づいて制御することを特徴としている。

定着装置２０は、その装置内のヒータ２３により加熱されているから、定着装置２０を通過する用紙Ｐには熱が加えられ、用紙Ｐが暖められる。そして、暖められた用紙Ｐが画像形成装置１００内を周回するように搬送することで、装置本体１内部が暖められていくことになる。

このように、暖められた用紙Ｐが装置本体１内部、特に感光体ドラム４１が配置された画像形成部４０を複数回周回されるようにすれば、定着装置２０内のヒータ２３の熱が次第に装置本体１内部を伝わって感光体ドラム４１を暖める場合に比べ、遙かに早く感光体ドラム４１を暖めることができる。従って、両面リフレッシュモードを実行することにより、感光体ドラム４１表面に発生した結露を迅速に解消して印刷開始直後の像流れを効果的に防止可能となる。

また、装置内部の温度と装置内部又は外部の湿度とに基づいて両面リフレッシュモードの要否が決定されるため、結露の発生し易い条件を検知して両面リフレッシュモードが自動的に実行される。これにより、ユーザ自身が両面リフレッシュモードを設定する必要がなくなり、モード設定ミスや設定忘れを回避することができる。また、連続印刷によって給紙された新たな用紙により感光体ドラムの表面から熱が奪われた場合は、再び自動的に両面リフレッシュモードが実行されるため、連続印刷中における像流れの発生も効果的に抑制可能となる。

また、結露防止のために画像形成装置１００の電源を継続して入れておく必要もないから、消費電力も削減できる。さらに、両面リフレッシュモード実行時の用紙の再搬送回数を、装置内部の温度と装置内部又は外部の湿度とに基づいて最適値に自動設定するようにしておけば、画像処理効率を大幅に低下させることなく両面リフレッシュモードを実行可能となる。

次に、両面リフレッシュモード時の用紙の再搬送動作について説明する。なお、用紙Ｐの搬送方向については図１に矢印で示す。まず、用紙の周回を行うためには、用紙搬送路７０を周回させるための用紙Ｐが必要となるから、各給紙トレイ３０、３１、３２、３３のうちいずれかのピックアップローラ３４が動作して、用紙Ｐを用紙搬送路７０に送り込む。なお、結露を解消・防止するために画像形成装置１００内を周回させた用紙Ｐは、しわが入ったり、波打ったり、汚れが付着したりする等、基本的に以後使用不可となる。そこで、例えば、手差しトレイ８１にミスコピー紙など不要な用紙Ｐを載置しておき、手差しトレイ８１から両面リフレッシュモード用の用紙Ｐが用紙搬送路７０に送り込まれるようにしてもよい。

用紙搬送路７０の上流部に送り込まれた用紙Ｐは、まず、画像形成部４０を通過する。ここで、用紙Ｐは単に結露を解消し、または防止するためのものであるから、画像形成部４０において、基本的に現像等の画像形成動作はなされない。但し、用紙Ｐは用紙搬送路７０に沿って搬送される必要があるから、感光体ドラム４１及び転写ローラ４６は回転させておく必要がある。

次に、画像形成部４０を通過した用紙Ｐは、定着装置２０を通過する。なお、電源投入直後等のように、定着装置２０が未だ十分暖まっていない状態で用紙Ｐを通過させても用紙Ｐは十分に暖められないので、用紙Ｐが定着装置２０を通過するのは、定着装置２０が所定温度まで加熱された後となるように制御される。

そして、定着装置２０を通過して暖められた用紙Ｐは、切替ガイド７３により両面搬送路７２方向に搬送される。なお、ここでは両面印刷を行うために両面搬送路７２に用紙Ｐを搬送しているものではないから、スイッチバック用ローラ対７６では、用紙Ｐをスイッチバックさせてもさせなくてもいずれでもよい。しかし、スイッチバック動作を行うと、その分だけ用紙の搬送が遅れてしまうため、用紙Ｐが十分に暖かい状態で画像形成部４０に再搬送するためにはスイッチバックを行わない方が好ましい。

その後、両面搬送路７２を暖めつつ用紙Ｐは搬送され、画像形成部４０の上流側にまで再搬送される。そのまま用紙Ｐは画像形成部４０に向けて搬送され、画像形成部４０内の感光体ドラム４１を暖める。画像形成部４０を通過した用紙Ｐは、再び定着装置２０を通過して再び暖められる。そして、定着装置２０を通過し、再び暖められた用紙Ｐが切替ガイド７３により再び両面搬送路７２方向に搬送される。

以下、同様にして用紙Ｐは所定回数だけ画像形成装置１００内を周回した後、切替ガイド７３により排出部７１方向にガイドされ、排出部７１から排出トレイ８２に排出される。なお、用紙Ｐの周回回数のカウントは、用紙搬送路７０上のいずれかの場所に設けられた用紙検知スイッチ若しくはセンサを用いて用紙Ｐの通過を検知し、回数をカウントすればよい。

次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図２は、本発明の画像形成装置に用いられる制御手段の一実施形態を説明するためのブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御手段９０自体は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御手段９０のうち、本発明の実施に必要となる部分についてのみ説明する。

制御手段９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御手段９０は、装置本体１内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＯＭ９２（或いはＲＡＭ９３）には、機内温度及び機外湿度と両面リフレッシュモード実行時の再搬送回数とを関連づけて記憶した環境補正テーブル（図示せず）が備えられている。

カウンタ９５は、印刷枚数をカウントする他、例えば、両面リフレッシュモードを実行する際には、用紙検知スイッチやセンサからの検知信号を受信して用紙の周回回数をカウントするのに用いられる。なお、カウンタ９５を別途設けなくても、例えばＲＡＭ９３でその回数を記憶するようにしてもよい。

また、制御手段９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や、入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。本実施形態における制御手段９０が制御する各部分、装置としては、例えば、操作部５０、定着装置２０、定着装置２０内部のヒータ２３、画像形成部４０、各搬送ローラ対７４、ピックアップローラ３４（給紙トレイ３０、３１、３２、３３）、切替ガイド７３等が挙げられる。なお、本実施形態における用紙Ｐの周回制御の内容は後述する。

操作部５０には、液晶表示部５１、各種の状態を示すＬＥＤ５２、テンキー５３が設けられており、ユーザは操作部５０を操作して指示を入力することで、画像形成装置１００の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。液晶表示部５１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したり、タッチパネルとして、両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行えるようになっている。テンキー５３は、印刷部数の設定や、画像形成装置１００がＦＡＸ機能も有する場合に相手方のＦＡＸ番号を入力等するためのものである。

その他、操作部５０には、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。

機内温度センサ９７は、装置内部の温度、特に感光体ドラム４１の表面若しくは周辺の温度を検知するものであり、感光体ドラム４１の近傍に配置される。機外湿度センサ９８は、装置外部の湿度を検知するものであり、例えば発熱部分の影響を受けにくい図１の給紙トレイ３０側方の吸気ダクト（図示せず）近辺に設置されるが、装置外部の湿度を正確に検出可能な他の場所に設置することもできる。

機内温度センサ９７及び機外湿度センサ９８は、装置内部の温度及び装置外部の湿度を所定の時間毎に常に検出している。操作部５０からＣＰＵ９１に画像出力が指示されると、機内温度センサ９７及び機外湿度センサ９８により検出された装置内部の温度及び装置外部の湿度がＩ／Ｆ９６を介してＣＰＵ９１に送出され、装置内部の温度及び装置外部の湿度を用いて環境補正テーブルにより両面リフレッシュモードの実行の要否及び用紙の再搬送回数（周回回数）を選定してＣＰＵ９１に出力する。

これにより、両面リフレッシュモードを実行するか否かを機内温度センサ９７及び機外湿度センサ９８の検知結果に基づいて決定することができるため、結露の発生し易い条件下においては両面リフレッシュモードを実行して像流れの発生を防止しつつ、結露の発生しない条件では不要な両面リフレッシュモードの実行を抑制することができる。なお、両面リフレッシュモードの制御はなるべく実行直前の検出温度及び湿度を用いて行うことが好ましいが、他のタイミングで検出した温湿度を用いて制御を行ってもよい。また、所定の回数温湿度の検出を行い、各検出値の平均値を用いることもできる。

また、両面リフレッシュモード実行時には周囲環境に応じて最適な用紙の再搬送回数を設定し、結露を発生させない必要最低限だけ用紙を再搬送することにより、画像形成効率を最大限に高めることができる。ここで、最適な再搬送回数は感光体ドラム４１の熱容量によって変化するため、感光体ドラム４１のドラム径、ドラム厚、及び材質等に応じて適宜設定すれば良い。本発明に用いられる環境補正テーブルの一例を表１に示す。

表１において、環境補正テーブルの各行には機内温度（ドラム周辺温度）Ｔが０℃から４５℃まで５℃間隔で割り当てられ、各列には機外湿度Ｈが８％から８８％まで８％間隔で割り当てられている。機内温度センサ９７及び機外湿度センサ９８により機内温度Ｔ及び機外湿度Ｈが検知されると、検知された温度及び湿度に対応する行及び列の交差する位置の再搬送回数が選定される。機内温度Ｔが２０℃を超える場合は機外湿度Ｈに関係なく結露が発生するおそれはない。従って、両面リフレッシュモードの実行は不要であるため再搬送回数は０回に設定されている。

また、機内温度Ｔが２０℃以下の場合は機外湿度Ｈによって結露が発生する場合があるため、機内温度及び機外湿度に応じて結露の防止または解消に必要な用紙の再搬送回数が設定されている。例えば機内温度Ｔが１５℃、機外湿度Ｈが５０％であった場合、４８＜Ｈ≦５６の行と１０＜Ｔ≦１５の列とが交差する位置の再搬送回数４回が選定される。

また、両面リフレッシュモード実行時の定着装置２０の温度を、通常の画像形成時の定着温度よりも高く設定しておくことにより、画像形成部４０に再搬送される用紙の温度が高くなり、再搬送１回当たりの感光体ドラム４１に与える熱量も増加するため、感光体ドラム４１表面をより効率良く加温することができる。定着温度を高く設定した場合の環境補正テーブルの一例を表２に示す。

表２は、両面リフレッシュモード実行時の定着温度を通常の定着温度（１８０℃）よりも３０℃高い２１０℃に設定した場合に用いる環境補正テーブルである。表１と同様に、環境補正テーブルの各行には環境温度Ｔが０℃から４５℃まで５℃間隔で割り当てられ、各列には機外湿度Ｈが８％から８８％まで８％間隔で割り当てられており、機内温度センサ９７及び機外湿度センサ９８により温度及び湿度が検知されると、検知された温度及び湿度に対応する行及び列の交差する位置の再搬送回数が選定される。例えば機内温度Ｔが１５℃、機外湿度Ｈが５０％であった場合、４８＜Ｈ≦５６の行と１０＜Ｔ≦１５の列とが交差する位置の再搬送回数３回が選定される。

前述したように、定着温度を高く設定すると用紙Ｐに与えられる熱量が増加し、感光体ドラム４１表面はより効率良く加温されるため、より少ない再搬送回数で結露の防止及び解消が可能となり、ユーザの印刷待ち時間も低減される。表２のテーブルでは、ドラム温度Ｔ及び機外湿度Ｈが同条件であるとき、表１と比べて再搬送回数が２割程度少なくなっている。

また、両面リフレッシュモード中の用紙の再搬送速度を速くすることで、画像形成部４０に再搬送されるまでに両面搬送路７２等に奪われる熱量が減少し、用紙の温度が高く維持される。これにより、再搬送１回当たりの感光体ドラム４１に与える熱量が増加するため、感光体ドラム４１表面をより効率良く加温することができる。再搬送速度を速くした場合の環境補正テーブルについては図示を省略するが、定着温度の上昇と組み合わせることにより、表２よりも更に大幅に再搬送回数を低減可能となる。

次に、本実施形態の画像形成装置の動作について説明する。図３は、本発明の画像形成装置の画像出力動作を示すフローチャートである。図１及び図２を参照しながら、図３のステップに従い画像出力時の両面リフレッシュモードの制御について説明する。

先ず、ユーザが操作パネル５０を操作することにより、印刷が開始されると（ステップ３）、機内温度センサ９７及び機外湿度センサ９８により検出された機内温度及び機外湿度データがＣＰＵ９１に送信される（ステップＳ２）。一方、ＣＰＵ９１から定着装置２０に制御信号が送信され、ヒータ２３の昇温も同時に開始する。

次いで、送信された温湿度データに基づいて両面リフレッシュモードを実行するか否かが判断される（ステップＳ３）。この判断は、環境補正テーブル（表１参照）により再搬送回数が０回であるか否かで決定される。両面リフレッシュモードを実行する場合は、温湿度データに対応する再搬送回数が選定され（ステップＳ４）、定着温度が所定温度まで上昇するのを待って（ステップＳ５）、手差しトレイ８１からリフレッシュモード用の用紙Ｐ（ミスコピー紙等）が給送される（ステップＳ６）。

給送された用紙Ｐは定着装置２０を通過して加温され（ステップＳ７）、両面搬送路７２を経由して画像形成部４０の上流側に再搬送される（ステップＳ８）。そして、ステップＳ４で選定された所定回数だけ再搬送されたか否かが判断され（ステップＳ９）、所定回数に到達していない場合はステップＳ７に戻り、定着装置２０の通過及び画像形成部４０の上流側への再搬送動作を繰り返す。

ステップＳ９において所定回数の再搬送が終了している場合は、再搬送した用紙を排出トレイ８２に排出し（ステップＳ１０）、給紙トレイ３０〜３３のいずれかより印刷用の用紙Ｐを給送する（ステップＳ１２）。そして、画像形成部４０において形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写し、定着装置２０を通過してトナー像を用紙Ｐに定着させて印刷を行う（ステップＳ１３）。その後、印刷が終了しているか否かが判断され（ステップＳ１４）、連続印刷中の場合はステップＳ２に戻り、温湿度データの送信（ステップＳ２）及び両面リフレッシュモード実行の要否判断（ステップＳ３）を行う。

用紙Ｐの連続通紙によってドラム表面の熱が奪われ、機内温度センサ９７の検知温度が低下して両面リフレッシュモードが必要であると判断された場合はステップＳ４に進み、再び両面リフレッシュモード（ステップＳ４〜Ｓ１０）を実行した後、用紙Ｐの給送及び印刷動作を繰り返す（ステップＳ１２〜Ｓ１３）。一方、両面リフレッシュモードを実行する必要なしと判断された場合は、そのまま用紙Ｐの給送及び印刷動作を繰り返す（ステップＳ１２〜Ｓ１３）。そして、印刷が終了した時点で処理を終了する。

また、ステップＳ３で再搬送回数が０回、即ち両面リフレッシュモードを実行しない場合は、定着温度の上昇（ステップＳ１１）を待って印刷用の用紙Ｐを給送する（ステップＳ１２）。以下、同様にして温湿度データの送信から用紙Ｐの給送及び印刷動作までを印刷終了まで繰り返す（ステップＳ２〜Ｓ１４）。

なお、図３では、表１の環境補正テーブルを用いて両面リフレッシュモードを制御しているが、表２の環境補正テーブルを用いて両面リフレッシュモード実行時の定着温度を上昇させて制御を行う場合、及び両面リフレッシュモード実行時の再搬送速度を速くする場合についても図３と全く同様の手順により行われる。即ち、両面リフレッシュモード実行時の定着温度を上昇させる場合は、図３のステップＳ５における定着温度をステップＳ１１における印刷時の定着温度よりも高く設定すれば良い。また、再搬送速度を速くする場合は、ステップＳ７、Ｓ８における再搬送速度をステップＳ１３における印刷時の搬送速度よりも速く設定すれば良い。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態においては、機内温度及び機外湿度に対応した環境補正テーブルを用いて両面リフレッシュモードを制御しているが、機外湿度センサに代えて装置内部の湿度を検知する機内湿度センサを設け、機内温度及び機内湿度に対応した環境補正テーブルを用いて両面リフレッシュモードを制御することも可能である。

また、本発明は図１に示したようなモノクロ画像形成用の画像形成装置に限られるものではなく、画像形成部を複数備えたタンデム方式やロータリー方式のカラー複写機、ファクシミリ、モノクロ及びカラープリンタ等の、両面印刷機能をもつ種々の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。

本発明の画像形成装置を用いて画像形成を行った場合の像流れ現象の防止効果を調査した。定着温度１８０℃、再搬送速度１４５ｍｍ／ｓに設定し、表１の環境補正テーブルを用いて両面リフレッシュモードを実行した場合を本発明１、定着温度を２１０℃に設定し、表２の環境補正テーブルを用いて両面リフレッシュモードを実行した場合を本発明２、両面リフレッシュモード時の定着温度を２１０℃、再搬送速度を２９０ｍｍ／ｓに設定した場合を本発明３とした。一方、両面リフレッシュモードを実行せずに連続印刷を行った場合を比較例として同様に調査した。

試験機の設定としては、感光体ドラムとしてａ−Ｓｉ感光体を用い、回転速度を１４５ｍｍ／ｓとした。帯電器はイオン系導電剤を用いた帯電ローラで構成し、帯電ローラ表面に付着するトナー外添剤や紙粉を除去するためのブラシクリーナを接触させた。現像装置は１成分ジャンピング現像方式を採用し、現像バイアスは直流バイアス（Ｖｄｃ）に周波数２．６ｋＨｚ、ピーク間電圧（Ｖｐｐ）１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ６０％の交流バイアス(Ｖａｃ)を重畳したＡＣバイアス制御とした。トナーは、酸化チタンから成る感光体ドラムの表面研磨剤や複数のシリカから成る帯電制御剤が外添された、スチレンアクリル系の粉砕トナーを用いた。また、クリーニング部はブレードクリーニング方式を用いた。

転写ローラはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製とし、抵抗値は１０⁷〜１０^7.5とした。定着装置は、０．７ｍｍ厚のアルミニウム製の芯金にテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）コートを施した加熱ローラと、シリコンゴムローラにＰＦＡチューブを被覆した加圧ローラとを用いた熱ローラ定着方式を採用した。定着温度は、加熱ローラの通紙領域中央に非接触サーミスタを、非通紙領域に接触式サーミスタを配置して温度制御を行った。また、本発明１〜３においては、手差しトレイ上に両面リフレッシュモード用の用紙を載置した。

評価方法としては、試験機を本発明１〜３及び比較例の条件に設定し、テスト画像を低温高湿環境（１５℃、湿度５０％）にて連続印刷し、像流れの発生の有無を目視により評価した。結果を表３に示す。

試験の結果、表１のテーブルを用いて両面リフレッシュモードを実行した本発明１では、手差しトレイに載置されていた両面リフレッシュモード用の用紙が空気中の水分を吸っていたため、再搬送１回目では定着装置を通過する際に水蒸気が発生して機内湿度が５％程度上昇した。しかし、再搬送２回目では水蒸気の発生は激減し、機内湿度の上昇は抑制された。

この用紙を計４回再搬送したところ、定着装置の熱量が用紙を介して感光体ドラムに伝達されて感光体ドラムの表面温度が上昇した。これにより、感光体ドラム表面の結露が抑制され、両面リフレッシュモードに続く印刷１枚目から像流れのない良好な画像が得られた。また、連続印刷によってドラム表面の熱量が奪われ、ドラム周辺温度が低下すると、再び両面リフレッシュモードが実行されて像流れの発生を防止できた。

また、両面リフレッシュモードの実行時に定着温度を２１０℃に設定した本発明２では、再搬送１回当たりの感光体ドラムに与える熱量が増加したので、３回の再搬送で像流れのない良好な画像が得られ、本発明１に比べて両面リフレッシュモードの継続時間を短縮でき、連続印刷中における両面リフレシュモードの実行頻度も低減された。さらに、用紙の再搬送速度を倍速の２９０ｍｍ／ｓに設定した本発明３では、感光体ドラムに再搬送される用紙の温度を高温に保持でき、１回当たりの感光体ドラムに与える熱量がさらに増加したので、１回の再搬送で像流れのない良好な画像が得られ、両面リフレッシュモードの継続時間及び実行頻度がより一層低減された。

一方、両面リフレッシュモードを実行しなかった比較例では、定着装置を通過した用紙からの水蒸気の発生により連続印刷５〜６枚目からドラム表面に結露が発生し、像流れが発生した。

本発明は、感光体ドラムと現像装置とを含む画像形成部と、該画像形成部において形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体上に形成されたトナー像を溶融定着させるために記録媒体を加熱する定着装置と、該定着装置を通過した記録媒体を画像形成部の搬送方向上流側に再搬送するための両面搬送路と、装置内部の温度を検知する温度検知手段と、装置内部または外部の湿度を検知する湿度検知手段と、該温度検知手段及び湿度検知手段により検知された温度及び湿度に応じて、定着装置を通過した記録媒体を感光体ドラムに複数回再搬送することにより感光体表面を加温する両面リフレッシュモードを実行するか否かを判断する制御手段と、を備えた画像形成装置である。

これにより、結露の発生し易い条件を検知して両面リフレッシュモードが自動的に実行されるため、ユーザ自身が両面リフレッシュモードを設定する必要がなくなり、モード設定ミスや設定忘れを回避できる画像形成装置を提供することができる。また、連続印刷によって給紙された新たな用紙により感光体ドラムの表面から熱が奪われた場合は、再び両面リフレッシュモードが実行されるため、印刷開始直後から連続印刷が終了するまで像流れの発生を効果的に抑制可能となる。

また、検知された温度及び湿度に応じて両面リフレッシュモード中の用紙の再搬送回数を変化させることとしたので、両面リフレッシュモードの継続時間を必要最低限に抑えてユーザの印刷待ち時間を短縮することができ、画像形成効率を最大限に高めた画像形成装置となる。

さらに、画像形成時に比べて両面リフレッシュモード実行時の定着温度を高く、再搬送速度を速く設定しておけば、用紙の再搬送１回当たりの感光体ドラムに与える熱量が大きくなって両面リフレッシュモードの継続時間及び実行頻度をより一層低減可能となる。

本発明の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。 本発明の画像形成装置の画像形成手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ 定着装置
３０〜３３ 給紙トレイ
４０ 画像形成部
４１ 感光体ドラム
４２ 帯電器
４３ 露光器
４４ 現像装置
４５ クリーニング部
４６ 転写ローラ（転写手段）
５０ 操作部
６０ 画像読取部
７０ 用紙搬送路
７２ 両面搬送路
９０ 制御手段
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９７ 機内温度センサ（温度検知手段）
９８ 機外湿度センサ（湿度検知手段）
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 感光体ドラムと現像装置とを含む画像形成部と、
   該画像形成部において形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
   記録媒体上に形成されたトナー像を溶融定着させるために記録媒体を加熱する定着装置と、
   該定着装置を通過した記録媒体を前記画像形成部の搬送方向上流側に再搬送するための両面搬送路と、
   装置内部の温度を検知する温度検知手段と、
   装置内部または外部の湿度を検知する湿度検知手段と、
   該温度検知手段及び湿度検知手段により検知された温度及び湿度に応じて、前記定着装置を通過した記録媒体を感光体ドラムに複数回再搬送することにより前記感光体ドラム表面を加温する両面リフレッシュモードを実行するか否かを判断する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記温度検知手段及び前記湿度検知手段により検知された温度及び湿度に応じて両面リフレッシュモード実行時の記録媒体の再搬送回数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 両面リフレッシュモード実行時の定着温度が、画像形成時の定着温度よりも高く設定されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 両面リフレッシュモード実行時の記録媒体の搬送速度が、画像形成時の搬送速度よりも速く設定されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。

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