JP2009053656A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特に低温・高湿環境下において片面大量印刷直後の両面印刷時であっても結露による記録媒体不良や画像劣化を特別な吸水部材を追加することなく、また記録媒体を無駄にせずに防止し、両面生産性も最小限のロスで食い止め、安定した画像形成とユーザーの使い勝手の向上を図る。
【解決手段】始めに画像形成した側と反対側である裏面側に通常の印刷処理を行う第１の両面印刷モードと、給紙１枚目の裏面側に転写を行う前にいったん定着装置を通過させる第２の両面印刷モードとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の内部における結露による影響を防止する技術に関し、とりわけ特殊環境下、特に低温・高湿環境下における印刷時に結露による画像欠陥をファンや特別な吸水部材を追加することなく防止するものである。

画像形成装置は筐体内にモータや定着装置といった発熱部材を有するものであり、筐体内外の温度差によって結露を生じることが避けられない。特に定着装置では通紙する記録媒体に加熱・加圧作用を加えるが、このような記録媒体には水分が含まれているため、加熱によって含有水分が蒸発し、それによって所定の低温・高湿環境下では定着装置近傍に結露が生じ、記録媒体搬送路に水滴がつくとジャムやスキューといった記録媒体の搬送に支障が生じる。また記録媒体に移った水滴のために黒スジ等の誤像を発生して画像品質が劣化する。

記録媒体搬送路における結露の問題に関して、これまでも提案がなされている。例えば特許文献１では、結露除去モードの選択後に画像形成装置をスタートさせることで、静電潜像の現像や、給紙装置から送られる記録媒体に対する画像の転写を行わずに、感光体ドラムの回転と記録媒体の搬送動作のみを行って、感光体ドラムの表面の結露を記録媒体で取り除くことが提案されている。

また特許文献２では、複数枚の記録媒体が積載される記録媒体供給部から一枚ずつ記録媒体を取り出して、この記録媒体を搬送して画像を形成する画像形成装置であって、記録媒体の搬送路に生じる結露を検出する結露センサと、結露センサからの出力結果に応じて記録媒体の搬送を制御する制御部とを備え、制御部が、装置始動時のウォームアップ期間に結露センサが結露の発生を検出した場合に、記録媒体供給部に積載された記録媒体のうち、最上層を含む少なくとも１枚の記録媒体を搬送路に沿って搬送させることが提案されている。

更に特許文献３では、定着装置の下流に第一の用紙搬送経路と第二の用紙搬送経路とを備え、当該第二の用紙搬送経路を経由する両面印刷モードと当該第二の用紙搬送経路を経由しない片面印刷モードとが切り替わる用紙搬送装置において、前記第二の用紙搬送経路に含まれる用紙搬送ロール（インバータロール９）を、片面印刷モードのときに空転させることで、用紙搬送ロール（インバータロール９）の周囲に気層を形成し、定着装置から立ち昇る水蒸気をシャットアウトして、結露の発生を防止することが提案されている。

近年では、重力方向と逆向きに記録媒体を搬送する形態のものが増えており、水平搬送タイプのものより結露には有利であるが、そのような垂直搬送タイプであっても、完全に結露を防ぐことは不可能で、気流設計、ガイド設計、材料等の検討が必要である。

特開平８−２３４６４９号公報 特開２００６−２０６２３６号公報 特開２００５−２７４８３５号公報

結露が発生した場合に結露を取り除く特許文献１や特許文献２の提案では、白紙の記録媒体を通紙することで搬送路・感光体に生じた結露を記録媒体に付着・吸着させて除去するので、記録媒体に無駄が発生する。本発明は、特に低温・高湿環境下において片面大量印刷直後の両面印刷時であっても結露による記録媒体不良や画像劣化を特別な吸水部材を追加することなく、また記録媒体を無駄にせずに防止し、両面生産性も最小限のロスで食い止め、安定した画像形成とユーザーの使い勝手の向上を図ることを課題とする。

上記課題は、本発明にしたがって、トナー像を転写し、定着を行う画像形成装置にして、記録媒体を反転して両面画像形成を行うことが可能な画像形成装置において、始めに画像形成した側と反対側である裏面側に通常の印刷処理を行う第１の両面印刷モードと、給紙１枚目の裏面側に転写を行わずに定着装置を通過させる行程を含む第２の両面印刷モードとを備えることで、解決される。

トナー像を転写し、定着を行う画像形成装置にして、記録媒体を反転して複数の記録媒体を機内循環させるインターリーフ制御にて両面画像形成を行うことが可能な画像形成装置において、給紙順１枚目の記録媒体の第２面を画像形成する前に、転写を行うことなく定着装置を通過させて、その後に通常のインターリーフ制御を行うことでも、上記課題は解決される。トナー像を転写し、定着を行う画像形成装置にして、記録媒体を反転して２枚の記録媒体を機内循環させるＢＢＡＡ制御にて両面画像形成を行うことが可能な画像形成装置において、給紙順１枚目の記録媒体を画像形成する前に、転写を行うことなく定着装置を通過させて、その後に通常の制御を行うことでも、上記課題は解決される。

定着装置の上方に、片面印刷経路と反転経路の分岐点があるように構成されていれば、好適である。温度又は湿度に関するセンサを設け、当該センサによる検知値を所定値と比較した結果に基づいて、あるいは両面印刷指令以前の片面通紙カウント数が予め設定された所定値を超える場合に、前記両モードの切替選択を行うのが、好ましい。前記両モードの切替選択は、手動操作により若しくは自動で行うことができる。前記第２の両面印刷モードにて、反転経路内に設けられたローラの線速を他の記録媒体搬送ローラよりも遅くしたり、前記第２の両面印刷モードでの定着装置の記録媒体搬送速度、定着装置の温度設定、若しくは転写バイアス設定を、前記第１の両面印刷モードでのものと異ならせることが効果的である。

本発明によれば、第２の両面印刷モードにおいて、両面印刷搬送路に存する水滴を定着装置で蒸発させることができ、画像形成時の水滴付着による画像劣化をコストアップすることなく、またユーザーの使い勝手を落とすことなく防止することができる。

図１において、本発明に係るプリンタの基本構成とその動作について説明し、その後に本発明特有の構成と作用について説明する。このプリンタは、その基部となる画像形成装置本体１の下部に、記録媒体としての用紙２９が収納される給紙カセット２が配設され、その上方に画像形成部３を配置した構成となっている。画像形成部３には、像担持体を備えた複数の作像手段としての４個の作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫを備えた作像部８と、複数のローラ４，５，６と、これらローラに巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された中間転写ベルト７ａとを有する中間転写ユニット７と、各像担持体に光書き込みを行う光書き込みユニット１５と、用紙２９にトナー像を定着する定着装置２２とが設けられている。作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫと中間転写ユニット７は、装置本体１に対して着脱自在とされている。給紙部２から定着装置２２までの間には、用紙２９を搬送する搬送経路Ｒが形成されている。ローラ６は搬送経路Ｒに臨んで配置されている。本態様において、中間転写ユニット７、作像部８、光書き込みユニット１５及び定着装置２２は、装置内部の構成要素を成し、装置本体１内の略中央に配置されている。

中間転写ベルト７ａのローラ４とローラ５間は、このベルトの下部側ベルト走行辺に相当している。中間転写ベルト７ａには、ローラ６と対向する部位に２次転写装置となる２次転写ローラ２０が搬送経路Ｒに臨むように配設され、ローラ４と対向する部位にベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置２１が配設されている。

作像部８は、ベルトの下側走行辺に対向するように配置することで、中間転写ベルト７ａの下方に配設されている。各作像ユニットは、中問転写ベルト７ａに接する像担持体としての感光体ドラム１０をそれぞれ具備している。各感光体ドラム１０の周りには、帯電装置１１、現像装置１２、クリーニング装置１３がそれぞれ配置されている。各感光体ドラム１０が中間転写ベルト７ａに接する位置における中間転写ベルト内側には、１次転写を行う転写ローラ１４がそれぞれ設けられている。

本態様において、作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫは、基本的には同一構造に構成されており、図１では代表して作像ユニット８ＢＫの構成にのみ符号を付している。各作像ユニットにおいて異なるのは、各現像装置１２に収納されている現像剤としてのトナーの色だけである。作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８ＢＫの各現像装置１２には、それぞれイエロー，シアン，マゼンタ、ブラックのトナーが収納されている。各現像装置１２には、トナーが減ると、装置本体１の上部に配設されたトナー補給ボトルＴ１，Ｔ３，Ｔ３，Ｔ４から補給用のトナーがそれぞれ供給される。

光書き込みユニット１５は、光変調されたレーザ光Ｌを各感光体ドラムの表面に照射して、感光体表面に色毎の潜像を形成するものであり、本態様では、作像部８の下方に配置されている。

トナー補給ボトルＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４、中間転写ユニット７、作像部８、光書き込みユニット１５は、同一方向に傾斜して装置本体１に内に配設されていて、これら要素を装置本体１内に水平に配置する場合に比して、その設置面積が小さくなっている。

画像形成動作が開始されると、各作像ユニット８の感光体ドラム１０が不図示の駆動装置によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラムの表面が帯電装置１１によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラムの表面には、光書き込みユニット１５からレーザ光Ｌがそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラムに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体と現像装置１２の間を通るとき、各現像装置１２のトナーによってトナー像として可視像化される。

中間転写ベルト７ａが巻きかけられた複数のローラ４，５，６のうち、１つのローラが不図示の駆動装置によって反時計方向に回転駆動され、これにより中間転写ベルト７ａが矢印で示す反時計方向に走行駆動され、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト７ａには、イエローのトナーを有する現像装置１２を具備する作像ユニット８Ｙで形成されたイエロートナー像が転写ローラ１４によって転写される。その転写されたイエロートナー像には、作像ユニット８Ｃ，８Ｍ及び８ＢＫで形成されたシアントナー像、さらにマゼンタトナー像及びブラックトナー像が転写ローラ１４によって順次重ね転写され、かくして中問転写ベルト７ａはその表面にフルカラーのトナー像を担持する。

トナー像が転写された後の各感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置１３によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が不図示の除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

給紙部２から給紙される用紙２９は、搬送経路Ｒに送り込まれ、２次転写ローラ２０よりも給紙側に配設されたレジストローラ対２４によって給紙タイミングを計られて、ローラ６と２次転写ローラ２０との対向部に給送される。このとき、２次転写ローラ２０には、中問転写ベルト表面のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト７ａの表面のトナー像が用紙２９上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙２９は、定着装置２２へと搬送され、定着装置２２を通過する際に熱と圧が加えられてトナー像が熔融されて定着される。トナー像が定着されたプリント物２９Ａは、搬送経路Ｒの終端に位置し、装置本体１の上部により構成された排出部（排出兼スイッチバックローラ２３）へと搬送され、装置本体１の上部に構成された積載部３６へと排出される。トナー像を用紙２９に転写後の中間転写ベルト７ａは、このベルトに残留したトナーがクリーニング装置２１より除去される。

このように構成されたプリンタは、４個の作像ユニット８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ及び８ＢＫを中間転写ベルト７ａに対向して設け、中間転写ベルト７ａに順次各色のトナー像を重ね転写するため、作像手段が１つで４色の現像装置を持ち、中間転写ベルト上にトナー像を重ね転写し、その後用紙に転写する形式のものと比べて作像時間を大幅に短縮することができる。また、装置本体１の上部に積載部３６が構成されているので、装置本体１から積載部３６が周囲に飛び出ることがなく、設置面積や占有面積が小さくなる。

以上の説明は、用紙２９上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、作像部８の作像ユニットのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。また、本態様のプリンタを用いてモノクロ印刷をする場合には、作像ユニット８ＢＫの感光体ドラム上にのみ静電潜像を形成して同ユニットによって現像して用紙２９に転写し、定着装置２２で定着すればよい。

図２は定着装置２２と用紙反転経路の拡大図である。定着装置乃至ユニットは前述のように、高温・高圧でトナーを用紙に定着させるため、図２に示すように、定着装置下流側の片面搬送経路５０と両面搬送経路５１の分岐点５２が定着装置２２の上方にある場合、機内温度が低い状態から起動すると、用紙の水分、トナーの水分により発生する水蒸気により結露を生じる。片面搬送経路５０は通常印字でも両面印字でも用紙の搬送経路であるため、高温の用紙によって昇温され、また用紙が水分を機外に運び出すという２点の理由から水滴付着量が少ない。しかしながら、両面搬送経路５１には連続片面通紙をすればするほど、搬送経路に水滴が付着しやすい。片面大量印字後の最初の両面印刷時には特に、それまでに溜まった搬送経路表面の水滴６０が用紙面（両面印刷時の裏面側）に付着し、次の画像形成時に転写部にて転写不良を起こし、画像欠陥を発生することがある。

先ず、図２に示す構成における通常の両面印字動作を説明する。１枚の用紙に着目すると、給紙装置２（図１）から搬送された用紙はレジストローラ対２４にてスキュー補正され、トナー像を転写する２次転写部５４にて転写された後、定着ニップ５６にて定着された後、片面搬送路５０を通過してスイッチバック経路５７に搬送される、その後、排出兼スイッチバックローラ２３の反転動作により両面搬送路５１に搬送され、両面搬送ローラ５８により再びトナー像転写前であるレジストローラ対２４に運ばれ、第２面（この場合の第２面は１枚の用紙の最初に画像形成が終了した面の裏面を指す）のトナー像転写がされ、その後に定着ニップ５６を通過して、排紙口５９から機外に排出される。このような両面印字動作に関して、低温起動条件で、まだ機内が暖まっていない状態で多量に印刷すると、両面印刷動作時に両面搬送経路５１内の水滴６０を第２面先端部で拾うことにより、第２面の転写不良画像が発生するリスクがある。

そこで、このような条件での転写不良画像を防止するための用紙搬送を、１枚の用紙（水滴が付着する給紙順１枚目）に着目して例示的に説明する。給紙順１枚目の第２面についた水滴を除去するために、両面搬送経路５１を通って２次転写部５４にくる用紙第２面には画像形成をせずに白紙面のままとし、定着ニップ通過後に再びスイッチバック経路５７へ搬送、スイッチバックさせ両面搬送路５１に入れる。そうすると既に画像形成されている面（第１面）が画像形成側に来るので、再び画像形成せず、スイッチバック経路５７を使い用紙を反転させてから、画像形成を行う。これにより、水滴を定着ニップ５６で蒸発させることができ、コストアップせず、用紙も無駄にせず、ユーザーの使い勝手を落とすことなく、上記条件下でも最適な画像形成が可能となる。

次に図３にて、ノンスタックインターリーフ両面印刷での、第１の両面インターリーフ制御（通常の両面印刷モード）と第２のインターリーフ制御（水分除去のため言わば空通紙を含む両面印刷モード：例は２つ）を説明する。図３（ａ）が従来のインターリーフ両面制御（第１モード）である。この図３における語句の定義を先に述べる。四角内の「１面ウラ」等の語句はイメージ順を表し、四角自体は画像形成順を表している。四角の下の「給紙１」等の語句は給紙装置から送り出される順番を表している。四角の上の「排紙１」等の語句は排紙される順番を表している。

図３を見て分かるように、１面の表が転写不良を発生する面である。この箇所を白紙形成する場所と、向きを変える作業を入れたのが図３（ｂ）、（ｃ）である（第２モード）。この違いは、前述の２つの作業をいつ行うかであるが、７個目の四角から同一になっていることで分かるように、それ以降は通常のインターリーフ制御となる。

上記モードに変更するかどうかの必要性は例えば、機内温湿度センサの情報、ジョブカウンタ数等により決定し、ユーザーに選択させても良いし、制御で自動的に判断してもよい。また、水分を確実に用紙に付着させるために、第２モードの際に、両面搬送ローラ５８（図２）を遅くして、用紙をたるませてガイド板に擦らせれば、確実に水滴を除去できる。

また、転写作業をせずに搬送させる場合に、定着装置の温度や、通過速度を変更し、蒸発を促進させたり、また画像をより最適なものにするために、用紙の含水率がその他の給紙順の紙より低いのに合わせて、転写バイアスを変更することを合わせて行えば、より最適な画像形成が出来る。

以上の例は、３枚以上を出力するインターリーフ両面制御であり、順番狂いを考慮して空通紙を２回入れている。これに対して、図３（ｄ）は、２枚出力（ＢＢＡＡ出力）の例である。この場合、空通紙（白紙通紙）を先頭にもってくることで、空通紙は１回で済む。３枚目以降の両面印刷をこの後に続けてもよい。それによって空通紙が１回で済むとともに、３枚目以上の両面印刷も可能である。

これらを組み合わせたフローを図４にて示す。先ず、第１モードと第２モードの切替選択を、温度又は湿度センサによって温度／湿度を検知して所定値と比較し、行うようにする。またモードの切替選択を、両面印刷指令以前の片面通紙カウント数をもって所定値と比較し、所定値を超える場合に行うようにする。モード選択を、ユーザーの操作により決定するようにしてもよく、あるいは自動で決定する制御手段を備えるようにしてもい。これらは独立しても使用可能である。

画像形成装置の概略構成図である。 定着装置と用紙反転経路を示す図である。 両面印刷のインターリーフ制御を説明するための概念図であり、ａは従来のインターリーフ両面制御であり、ｂ，ｃは本発明に係るインターリーフ制御であり、ｄは本発明に係るＢＢＡＡ制御である。 本発明に係るインターリーフ制御でのフローである。

符号の説明

２２ 定着装置
２３ 排出兼スイッチバックローラ
２４ レジストローラ対
５０ 片面搬送経路
５１ 両面搬送経路
５２ 分岐点
５４ ２次転写部
５６ 定着ニップ
５７ スイッチバック経路
５８ 両面搬送ローラ
５９ 排紙口
６０ 水滴

Claims (12)

1. トナー像を転写し、定着を行う画像形成装置にして、記録媒体を反転して両面画像形成を行うことが可能な画像形成装置において、
   始めに画像形成した側と反対側である裏面側に通常の印刷処理を行う第１の両面印刷モードと、給紙１枚目の裏面側に転写を行わずに定着装置を通過させる行程を含む第２の両面印刷モードとを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. トナー像を転写し、定着を行う画像形成装置にして、記録媒体を反転して複数の記録媒体を機内循環させるインターリーフ制御にて両面画像形成を行うことが可能な画像形成装置において、
   給紙順１枚目の記録媒体の第２面を画像形成する前に、転写を行うことなく定着装置を通過させて、その後に通常のインターリーフ制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. トナー像を転写し、定着を行う画像形成装置にして、記録媒体を反転して２枚の記録媒体を機内循環させるＢＢＡＡ制御にて両面画像形成を行うことが可能な画像形成装置において、
   給紙順１枚目の記録媒体を画像形成する前に、転写を行うことなく定着装置を通過させて、その後に通常の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 定着装置の上方に、片面印刷経路と反転経路の分岐点があることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 温度又は湿度に関するセンサを設け、当該センサによる検知値を所定値と比較した結果に基づいて前記両モードの切替選択を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 両面印刷指令以前の片面通紙カウント数が予め設定された所定値を超える場合に、前記両モードの切替選択を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記両モードの切替選択を手動操作により行うことができるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記両モードの切替選択を自動で行うことができるように構成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記第２の両面印刷モードにて、反転経路内に設けられたローラの線速を他の記録媒体搬送ローラよりも遅くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記第２の両面印刷モードでの定着装置の記録媒体搬送速度を、前記第１の両面印刷モードでの速度と異ならせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記第２の両面印刷モードでの定着装置の温度設定を、前記第１の両面印刷モードでの設定と異ならせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記第２の両面印刷モードでの転写バイアス設定を、前記第１の両面印刷モードでの設定と異ならせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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