JP3675151B2 - 両面画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体の周辺に帯電手段、像露光手段と現像手段を配置して像担持体に形成されたトナー像を転写材の両面に転写、定着する複写機等の電子写真方式の両面画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、両面コピーにおいては、像担持体上に形成された一方の面の画像を転写材上に転写、定着し、これを一旦両面反転給紙装置に収納し、再び像担持体上に形成された画像とタイミングを合わせて両面反転給紙装置より転写材を給送し、転写材上に他方の面の画像を転写、定着する方法がとられている。
【０００３】
この両面コピー装置は、上記の如く、両面反転給紙装置への給送や定着装置を２度通す等の転写材の搬送が行われるので、転写材搬送の信頼性が低く、ジャムや転写材のシワ等を引き起こす原因となっていた。また周知の如く転写材の搬送距離が長くなるためコピーに多くの処理時間がかかるという問題もあった。
【０００４】
これに対し、特公昭４９−３７５３８号公報、特公昭５４−２８７４０号公報、特開平１−４４４５７号公報、特開平４−２１４５７６号公報等により転写材の両面にトナー像を形成後、１回で定着を行うものが提案されている。
【０００５】
また本出願人は、２つの像担持手段と２つの転写手段を設けることにより、転写材の両面に対しトナー像を転写し、両面にトナー像を有した転写材を同時に定着する装置について研究を行い、転写材搬送の信頼性が高く、ジャムやシワの発生がなく、また両面コピーの処理速度を著しく早めることの出来る両面画像形成装置の実現を可能とした。
【０００６】
前記の両面画像形成装置においては、表裏にトナー像を転写した転写材を、定着装置に１度通すだけで済むため、転写材搬送の信頼性が高く、また転写材の搬送路を短縮してコピーの処理速度も早められるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
かかる優れた特徴を用いている半面問題点をも有していた。後に詳述するように本発明の画像形成装置にあっては、像形成体上に形成した裏面画像を中間転写体上に転写を行い、再び像形成体上に形成した表面画像と中間転写体上の裏面画像とを記録紙の表裏に転写を行い、これを一括して定着を行うこととなるが、この場合、記録紙上の表面画像は１回の転写によって得られた画像であるのに対し、裏面画像は２回の転写によって得られた画像となる。
【０００８】
トナー像の転写は１００％の転写は不可能で、像形成体又は中間転写体には転写に際して数％の転写残のトナーが残留することとなる。従って表面画像について１回の転写、裏面画像については２回の転写が行われるので、同じ原稿画像について画像形成を行い、記録紙の表面と裏面とに転写を行うと、裏面に付着したトナー付着量は表面のトナー付着量より少なくなる。同じ原稿画像のトナー像を記録紙の両面に形成し、定着を行うと本来は同じであるべき画像は、裏面画像は表面画像に較べて濃度が低い（淡い）画像となる。
【０００９】
かかる現象は決して好ましいことではない。本発明者らは、かかる現象を解消するため裏面画像形成時の感光体電位や露光量をあげ、或いは画像処理過程において裏面に付着するトナー量を表面に付着するトナー量より多くなるよう処理を行い、下記問題を解決する研究を行って来た。しかし転写前に付着したトナー量が適当とする量よりも多くなると、堆く盛り上がったようになり転写に際してトナー像の周縁部が広がり、２回転写を行う場合にはこの現象は強調されて画像のニジミやボケになる。
【００１０】
本発明は画像形成工程或いは画像処理工程で裏面画像のトナー付着量を特に多くなるよう処理することなく、定着後の画像が表面と裏面とが同じ反射濃度として観察されるような両面画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、像形成体に形成されたトナー像を転写材の第１の面へ転写する第１工程と、像形成体に形成されたトナー像を中間転写体を介して第２の面へ転写する第２工程とから転写材の両面にトナー像を形成後、定着を行う両面画像形成装置において、転写材の両面に付着した同一画像データに対応したトナー付着量は第１の面より第２の面が少ないと共に、前記転写材の第２の面に対する定着温度は第１の面に対する定着温度より高く設定されていて、同一トナー付着量に対応した定着による画像濃度は第１の面より第２の面が高くなることを特徴とする両面画像形成装置、により達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の画像形成装置の実施の形態の説明を行う。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、像形成体に形成されたトナー像を転写材の第１の面（表面）に転写する第１工程と、像形成体に形成されたトナー像を中間転写体を介して第２の面（裏面）へ転写する第２工程とから記録紙の両面にトナー像を形成した後、定着を行う両面画像形成装置であって、同一画像データに対応したトナー付着量が裏面の方が少ないことを、定着工程において表面と裏面との定着条件を異なるようにして、定着後の表面の画像濃度と裏面の画像濃度とが同じになるような定着処理を行うようにした画像形成装置である。
【００１４】
本発明の定着工程をもった定着装置の説明に先だって、上記の第１工程と第２工程とによって記録紙の両面にトナー像を形成するようにした両面画像形成装置の２つの実施形態について説明を行う。
【００１５】
先ず第１の実施形態について説明を行う。図１に示すのは両面画像形成を可能とするディジタル方式によるカラー画像形成装置におけるハードウェアの全体構成を示す図である。本発明は転写材両面にカラー画像形成を可能とする画像形成装置に限定するものではなく、両面画像形成を可能とする白黒ディジタル複写機であってもよい。
【００１６】
この図１において、カラー画像形成装置は、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ（図示省略）、画像形成部Ｃで構成され、前記画像読取り部Ａが読取り手段に、画像処理部Ｂが画像処理手段に、また、前記画像形成部Ｃが画像形成手段に相当する。
【００１７】
画像読取り部Ａは原稿の両面に記録された画像読取りを可能とするもので、画像読取り部Ａにおいて、原稿６０は表面を下向きとして下側よりページ順に積層されていて、搬出ベルト５１とさばきローラ５２の作動により最下層の原稿Ｄが搬送路５３に向け搬出される。搬出された原稿６０は実線にて示す位置に付勢されているガイド板６１を排除して破線にて示す位置に退避させ、搬送ベルト５４を介して透明体のプラテンガラス５５上に給紙されて、裏面を下向きにした状態で原稿読取位置に一時停止される。
【００１８】
プラテンガラス５５上の原稿６０の裏面画像は、走査光学系を構成する照明ランプと第１ミラーから成る第１ミラーユニット５６と、Ｖ字状に位置した第２ミラーと第３ミラーから成る第２ミラーユニット５７の、第１ミラーユニット５６の速度Ｖによる読み取り動作と、第２ミラーユニットによる同方向への速度Ｖ／２による移動露光により読み取られて、投影レンズ６２とダイクロイックプリズム６３を通して３個のラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像される。色分離して撮像素子ＣＣＤ上に結像したライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換される。
【００１９】
画像読取り部Ａでは裏面画像の読み取りが終了すると、原稿６０は搬送ベルト５４の一時的な逆回転により反転給紙路５８を経て表裏を反転し、再び搬送路５３を経て搬送ベルト５４を介してプラテンガラス５５上に給紙され、表面を下向きにした状態で原稿読取位置に一時停止される。
【００２０】
プラテンガラス５５上の原稿６０は表面画像を前記の走査光学系によって読み取られ、色分離して撮像素子ＣＣＤによって電気信号に光電変換される。
【００２１】
プラテンガラス５５上での画像の読み取りを終了した原稿６０は、搬送ベルト５４の作動により排紙ローラ５９を介してトレイ６４上に表面が下向きの状態で下側よりページ順に積み重なるように排紙される。
【００２２】
前記画像読取り部Ａで読み取られた原稿画像の画像信号（画像データ）は、後述する画像処理部Ｂにおいて、濃度変換、フィルタ処理、変倍処理、γ補正、表／裏画像の補正処理などの各種画像処理が施された後、画像形成部Ｃに出力される。
【００２３】
画像形成部Ｃは、電子写真技術を用いたレーザプリンタであって、入力された画像信号に応じて記録紙上に画像形成を行う。
【００２４】
画像形成部Ｃにおいて、第１の像担持体である感光体ドラム１０は、例えば、光学ガラスや透明アクリル樹脂の透明部材によって形成される円筒状の基体を内側に設け、透明の導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を該基体の外周に形成したものであり、接地された状態で図１の矢印で示す時計方向に回転される。
【００２５】
感光体ドラム１０は図２の側断面図に示す如く、それを係合固定する両面端のフランジ部材１０ａ及び１０ｂが装置本体に架設固定されるドラム軸１１０に対し両面端のフランジ部材１０ａ及び１０ｂに嵌込まれたベアリング１１０ａ，１１０ｂにより軸受けされて回転自在に支持され、フランジ部材１０ｂの一体とする歯車Ｇが装置本体側の駆動歯車と噛合して駆動されることにより所定の方向に定速で回転される。
【００２６】
帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の各色の画像形成プロセスに用いられ、像形成体である感光体ドラム１０の移動方向に対して直交する方向に感光体ドラム１０と対峙して取り付けられ、感光体ドラム１０の前述した有機感光層に対し所定の電位に保持された制御グリッドと、例えば鋸歯状電極からなる放電電極１１ａとを有し、トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用（本実施形態においてはマイナス帯電）を行い、感光体ドラム１０に対し一様な電位を与える。放電電極１１ａとしては、その他ワイヤ電極を用いることも可能である。
【００２７】
各色毎の像露光手段としての露光ユニット１２は、感光体ドラム１０上での露光位置が、スコロトロン帯電器１１の放電電極１１ａと現像器１３の現像位置との間に位置するように配置される。
【００２８】
露光ユニット１２は、感光体ドラム１０の軸１１０と平行に主走査方向に配列された像露光光発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べた線状の露光素子１２ａと、等倍結像素子としてのセルフォックレンズ１２ｂとが、不図示のホルダに取付けられた露光用ユニットとして構成される。保持部材２０に、各色毎の露光ユニット１２、一様露光器１２ｃ及び転写同時露光器１２ｄが取付けられて感光体ドラム１０の基体内部に収容される。画像読取り部Ａによって読み取られ、画像処理部Ｂで画像処理がなされた画像データは、各色毎の露光ユニット１２にそれぞれ電気信号として入力される。
【００２９】
露光素子としては、その他ＦＬ（蛍光体発光）、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、ＰＬ（プラズマ放電）等の複数の発光素子をアレイ状に並べたものが用いられる。この実施形態で使用される発光素子の発光波長は、外部から像露光を行う際は通常Ｙ，Ｍ，Ｃのトナーの透過性の高い７８０〜９００ｎｍの範囲のものが用いられるが、裏面から像露光を行う方式であることからカラートナーに対して透光性を十分に有しないこれより短い４００〜７８０ｎｍの波長でもよい。
【００３０】
画像形成される色順序と、回転される感光体ドラムに、該色順序に従って設けられる現像器１３は、本実施形態においては、図１の感光体ドラム１０に対してＹ，Ｍの現像器１３が感光体ドラム１０の左側に、また、Ｃ，Ｋの現像器１３が感光体ドラム１０の右側に配置され、Ｙ，Ｍの現像器１３の現像ケーシング１３８の下方にＹ，Ｍのスコロトロン帯電器１１が、また、Ｃ，Ｋの現像器１３の現像ケーシング１３８の上方にＣ，Ｋのスコロトロン帯電器１１が配置される。
【００３１】
各色毎の現像手段としての現像器１３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分あるいは二成分の現像剤をそれぞれ収容し、それぞれ感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保って、現像位置において感光体ドラム１０の回転方向と同方向に回転する例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１３１を備えている。
【００３２】
現像器１３が不図示の突き当てコロにより感光体ドラム１０と所定の値の間隙、例えば１００〜１０００μｍをあけて非接触に保たれ、各色毎の現像器１３による現像作用に際しては、現像スリーブ１３１に対し直流電圧あるいはさらに交流電圧を加えた現像バイアスが印加され、現像器の収容する一成分或いは二成分現像剤によるジャンピング現像が行われて、負荷電の感光体ドラム１０に対してトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の直流バイアスを印加して、露光部にトナーを付着させる非接触の反転現像が行われる。この時の現像間隔精度は画像ムラを防ぐために２０μｍ程度以下が必要である。
【００３３】
上記の各色毎の現像器１３は、前述したスコロトロン帯電器１１による帯電と露光ユニット１２による像露光によって形成される感光体ドラム１０上の静電潜像を、現像バイアスの印加による非接触現像法により非接触の状態で帯電極性と同極性のトナー（本実施形態においては感光体ドラムは負帯電であり、マイナス極性のトナー）を反転現像する。
【００３４】
画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動により駆動用の歯車を通して感光体ドラム１０の後フランジ１０ｂに設けられた歯車Ｇが回動され感光体ドラム１０を図１の矢印で示す時計方向へ回転し、同時に感光体ドラム１０の左方でイエロー（Ｙ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の下方に配置されたＹのスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体ドラム１０に電位の付与が開始される。
【００３５】
感光体ドラム１０は電位を付与されたあと、Ｙの露光ユニット１２において第１の色信号すなわちＹの画像データに対応する電気信号による露光が開始され、感光体ドラム１０の回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像を形成する。
【００３６】
前記の潜像はＹの現像器１３により現像スリーブ上の現像剤が非接触の状態で反転現像され感光体ドラム１０の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。
【００３７】
次いで感光体ドラム１０は前記イエロー（Ｙ）のトナー像の上に、さらに感光体ドラム１０の左方、イエロー（Ｙ）の上部でマゼンタ（Ｍ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の下方に配置されたマゼンタ（Ｍ）のスコロトロン帯電器１１の帯電作用により電位が付与され、Ｍの露光ユニット１２の第２の色信号すなわちＭの画像データに対応する電気信号による露光が行われ、Ｍの現像器１３による非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わせて形成される。
【００３８】
同様のプロセスにより感光体ドラム１０の右方でシアン（Ｃ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の上方に配置されたシアン（Ｃ）のスコロトロン帯電器１１、Ｃの露光ユニット１２およびＣの現像器１３によってさらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、また感光体ドラム１０の右方、Ｃの下部で黒色（Ｋ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の上方に配置された黒色（Ｋ）のスコロトロン帯電器１１、露光ユニット１２および現像器１３によって第４の色信号に対応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される（トナー像形成手段）。
【００３９】
これ等Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＫの露光ユニット１２による感光体ドラム１０の有機感光層に対する露光はドラムの内部より前述した透明の基体を通して行われる。従って第２、第３および第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成されたトナー像の影響を全く受けることなく行われ、第１の色信号に対応する画像と同等の静電潜像を形成することが可能となる。
【００４０】
上記の画像形成プロセスによって像形成体としての感光体ドラム１０（像形成体）上に裏面画像となる重ね合わせカラートナー像が形成され、感光体ドラム１０上の裏面画像の重ね合わせカラートナー像が転写域１４ｂにおいて、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が印加される転写器１４ｃ（第１の転写手段）により、駆動ローラ１４ｄ及び従動ローラ１４ｅ間に張架され、感光体ドラム１０に近接あるいは接触して設けられた第２の像担持手段であるトナー像受像体１４ａ（中間転写体）上に一括して転写される。この際、良好な転写がなされるように、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた転写同時露光器１２ｄによる一様露光が行われる。
【００４１】
転写後の感光体ドラム１０の周面上に残ったトナーは像形成体ＡＣ除電器１６により除電を受けた後、クリーニング装置１９にいたり、感光体ドラム１０に当接したゴム材から成るクリーニングブレード１９ａによってクリーニングされ、更に、前プリントまでの感光体の履歴をなくすために、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた帯電前の一様露光器１２ｃによる露光による感光体周面の除電がなされ、前回プリント時の帯電が除去されて引き続き次の表面画像のカラー画像形成が行われる。
【００４２】
以上のようにしてトナー像受像体１４ａ上に裏面画像となる重ね合わせカラートナー像が形成された後、感光体ドラム１０上には引き続き表面画像となる重ね合わせトナー像が上記のカラー画像形成プロセスと同様にして形成される。このとき、トナー像受像体１４ａ上に形成されている裏面画像と感光体ドラム１０上に形成される表面画像とは転写域１４ｂにおける同期がとられ、図３に示すようなトナー像の形成状態となる。なお、この時に形成される表面画像は、感光体ドラム１０上では裏面画像形成とは互いに鏡像になる様に後に説明する画像処理部Ｂによって画像データの変更が行われる。
【００４３】
転写材である記録紙Ｐが転写材収納手段である各サイズ毎にストックされた給紙カセット１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃより、記録紙サイズの指示に従って対応した記録紙が送り出しローラ１５ａにより送り出され、給送ローラ１５ｂにより給送されてタイミングローラ１５ｃへ搬送される。
【００４４】
記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆動によって、感光体ドラム１０上に担持された表面画像のカラートナー像と、トナー像受像体１４ａに担持されている裏面画像のカラートナー像と、の同期がとられて転写域１４ｂへ給送される。この際、記録紙Ｐは、転写材帯電手段としての紙帯電器１４ｆによりトナーと同極性に紙帯電され、トナー像受像体１４ａに吸着されて転写域１４ｂへ給送される。トナーと同極性に紙帯電を行うことにより、記録紙Ｐが転写部以外でトナー像受像体１４ａ上のトナー像や感光体ドラム１０上のトナー像と引き合うことを防止して、トナー像の乱れを防止している。また、転写材帯電手段としては、トナー像受像体１４ａに当接及び当接解除可能な導通ローラやブラシ帯電器等を用いることも可能である。
【００４５】
トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の電圧が印加される第１の転写手段としての転写器１４ｃにより感光体ドラム１０の周面上の表面画像が一括して記録紙Ｐの上面側（表面側）に転写される（第１工程）。この際、トナー像受像体１４ａの周面上の裏面画像は記録紙Ｐに転写されないでトナー像受像体１４ａに存在する。次に、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の電圧を印加した第２の転写手段としての裏面転写器１４ｇによりトナー像受像体１４ａの周面上の裏面画像を一括して記録紙Ｐの下面側（裏面側）に転写する（第２工程）。転写器１４ｃによる転写の際、良好な転写がなされるように、転写器１４ｃと対向して感光体ドラム１０の内部に設けられた、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた転写同時露光器１２ｄによる一様露光が行われる。
【００４６】
各色のトナー像は互いに重なり合うことから、一括転写を可能とするにはトナー層の上層と下層のトナーとが同様の帯電量で同一極性に帯電していることが好ましい。このことから、トナー像受像体１４ａ上に形成したカラートナー像をコロナ帯電により極性反転を行ったり、感光体ドラム１０上に形成したカラートナー像をコロナ帯電により極性反転を行う両面画像形成では、下層のトナーが同極性に十分帯電されないことから、転写が不良となるので好ましくない。
【００４７】
感光体ドラム１０上で反転現像を繰り返し、重ね合わせて形成した同極性のカラートナー像を極性を変えずにトナー像受像体１４ａに一括転写し、次に、極性を変えずに記録紙Ｐに一括転写することが、裏面画像形成の転写性の向上に寄与するので好ましい。表面画像形成に対しても、感光体ドラム１０上に反転現像を繰り返し、重ね合わせて形成した同極性のカラートナー像を極性を変えずに記録紙Ｐに一括転写することが、表面画像形成の転写性の向上に寄与するので好ましい。
【００４８】
以上のことからカラー画像形成においては、上記の表面や裏面の画像形成法を用いて、第１の転写手段を動作させて転写材の表面にカラートナー像を形成し、次に、第２の転写手段を動作させて転写材の裏面にカラートナー像を形成する両面画像形成法が好ましく採用される。
【００４９】
トナー像受像体１４ａは厚さ０．５〜２．０ｍｍの無端状のゴムベルトで、シリコンゴム或いはウレタンゴムの１０⁸〜１０¹⁴Ω・ｃｍの抵抗値をもつ半導電性基体と、ゴムの基体の外側にトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成とされる。この層も同様な半導電性が好ましい。ゴムベルト基体の代わりに厚さ０．１〜０．５ｍｍの半導電性のポリエステルやポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等を使用することもできる。
【００５０】
両面にカラートナー像が形成された記録紙Ｐが、転写材分離用としての紙分離ＡＣ除電器１４ｈ（以後分離極ともいう）により除電され、トナー像受像体１４ａから分離され、後に詳しく説明する両方のローラの内部にヒータを有する２本のローラで構成される定着手段としての定着装置３０へと搬送される。上ローラ３１０と、下ローラ３２０との間で熱と圧力とを加えられることにより記録紙Ｐ上の表裏の付着トナーが定着され、両面画像記録がなされた記録紙Ｐが排紙ローラ１８により送られて、装置外部のトレイへ排出される。
【００５１】
転写後のトナー像受像体１４ａの周面上に残ったトナーは、トナー像受像体のクリーニング手段としてのトナー像受像体クリーニング装置１４ｉに設けられトナー像受像体１４ａに当接及び当接解除可能なブレードによりクリーニングされる。また、転写後の感光体ドラム１０の周面上に残ったトナーは像形成体ＡＣ除電器１６により除電を受けた後、クリーニング装置１９にいたり、感光体ドラム１０に当接したゴム材から成るクリーニングブレード１９ａによってクリーニング装置１９内に掻き落とされ、次の画像形成の待機がなされる。
【００５２】
次に画像処理部Ｂの回路構成を図４のブロック図に従って説明する。
【００５３】
画像読取り部Ａにおいて、撮像素子ＣＣＤから出力される色分離した３色のアナログ画像信号はＡ／Ｄ変換器Ｂ１１によってディジタル画像信号に変換されたのち、画像処理（Ｉ）Ｂ１２において画像形成装置の特性に応じたγ補正処理と、原稿の有効画像領域の抽出の他、枠消し、折り目消しなどの領域加工を行う画像領域処理が行われて、画像データはメモリＢ１４にストアされる。
【００５４】
メモリＢ１４にはより多くの画像データを記憶させることから、画像圧縮Ｂ１３で画像データを圧縮処理して記憶させ、メモリＢ１４からの読み出し時には画像伸長Ｂ１５によって伸長処理して出力する構成となっている。
【００５５】
画像処理部Ｂでは制御部Ｂ１０からの指令によって画像処理が行われる。制御部Ｂ１０には表／裏判定手段Ｂ２０からの情報によって、画像形成に当たってメモリＢ１４から出力される画像データが表面画像であるか裏面画像であるかの判断を行い、メモリＢ１４から出力される画像データが裏面であるときには、裏面画像対応の画像処理が行われる。
【００５６】
本画像形成装置の操作盤には、片面原稿から両面画像、両面原稿から両面画像等の選択釦があって、この選択釦により入力情報と画像読取り部Ａでの原稿読取り順序情報とから表／裏判定手段Ｂ２０によって、メモリから伸長される画像データの表／裏画像の判定が行われる。
【００５７】
図５は画像処理（II）Ｂ１６とデータセレクタＢ１９との詳細を示したもので、メモリＢ１４から出力する１ページ分のディジタル画像信号は色処理Ｂ１６１でマスキング・墨入れ・ＵＣＲ等の色処理が行われ、ついで裏面処理Ｂ１６２においては当該ディジタル画像信号が裏面画像であるときはフィルタ処理及びγ補正が行われる。但し本実施形態においては裏面画像に対してトナー付着量を多くするような処理は行わない。
【００５８】
裏面処理Ｂ１６２が行われたのち、スクリーン角、ディザや誤差拡散等の多値化処理Ｂ１６３がなされたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色のディジタル信号はデータセレクタＢ１９に出力される。
【００５９】
データセレクタＢ１９内には表面出力用メモリＢ１９２Ａと裏面出力用メモリＢ１９２Ｂとが設けられていて、制御部Ｂ１０から画像出力の指示がなされると、メモリＢ１４から呼出された表面の画像データは画像処理（II）Ｂ１６による処理がなされて、セレクタ（Ｉ）Ｂ１９１によって先ず表面出力用メモリＢ１９２Ａに入力され、ついで裏面の画像データは裏面出力用メモリＢ１９２Ｂに入力される。裏面出力用メモリＢ１９２Ｂに入力される際はセレクタ（Ｉ）Ｂ１９１によって画像データは鏡像となるよう反転された形での入力がなされる。
【００６０】
そして、画像形成装置での両面画像形成のタイミングに合わせて、セレクタ（II）Ｂ１９３によって先ず裏面出力用メモリＢ１９２Ｂから裏面画像データが露光ユニット１２に出力され感光体ドラム１０上に裏面画像の形成が行われる。ついでセレクタ（II）Ｂ１９３によって表面出力用メモリＢ１９２Ａからの表面画像データが露光ユニット１２に出力され、表面画像の形成が行われる。
【００６１】
なお上記説明においては画像データの鏡像変換処理はデータセレクタＢ１９において行う構成となっているが、裏面処理Ｂ１６２において行う回路構成とすることも可能である。
【００６２】
次に第２実施形態について説明を行う。この実施形態は図６に示す如く、２つの像形成手段を用いて第１工程と第２工程とによって記録紙の両面にトナー像を形成するようにした両面画像形成装置である。なお第１の実施形態と同じ機能をもった部材に対しては同一符号をもって示している。
【００６３】
本実施形態においては、中間転写体たるトナー像受像体１４ａ上面の搬送下流側と上流側には第１及び第２の像形成体たる共通の感光体ドラム１０の周面にそれぞれ複数のスコロトロン帯電器１１、露光ユニット１２と現像器１３とを配置した第１及び第２のプロセスユニット２０Ａ及び２０Ｂが配設されている。
【００６４】
先ず原稿裏面の画像データが前記の第２のプロセスユニット２０Ｂの各露光ユニット１２に入力され、第２のプロセスユニット２０Ｂにおいては各帯電器１１、各現像器１３の作用により感光体ドラム１０は１回転中にその周面上にイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の各トナー像の重ね合わせによりカラートナー像が形成される。このカラートナー像は転写器１４ｃにより前記のトナー像受像体１４ａの周面上に一旦転写される。
【００６５】
原稿裏面のカラートナー像の形成及び転写に並行して給紙カセット１５から転写材として記録紙Ｐが搬出ローラ１５ａの作動により給紙を開始され、記録紙Ｐは給紙経路１５ｄを経由してタイミングローラ１５ｃに給送される。
【００６６】
前述した第２のプロセスユニット２０Ｂへの原稿裏面の画像データの入力に所定の時間差を置いて原稿裏面の画像データが前記の第１のプロセスユニット２０Ａに入力され、第２のプロセスユニット２０Ｂにおけると同様のプロセスを経て感光体ドラム１０は１回転中に重ね合わせによりカラートナー像が形成される。なお第１のプロセスユニット２０Ａの感光体ドラム１０上に形成される原稿表面の各トナー像は先に形成した原稿裏面のカラートナー像に対し鏡像関係となるよう前もって画像データが変換される。
【００６７】
第１のプロセスユニット２０Ａにおける感光体ドラム１０の周面上の原稿表面のカラートナー像の形成と、前述したトナー像受像体１４ａ上に転写した原稿裏面のカラートナー像の位置の双方に同期して前記のタイミングローラ１５ｃの作動が開始され、記録紙Ｐが原稿表裏の各カラートナー像に位相を合わせて、表裏のカラートナー像先端位置と記録紙Ｐの先端位置が合致するようトナー像受像体１４ａ上に給紙される。
【００６８】
記録紙Ｐは紙帯電器１４ｆの帯電によりトナー像受像体１４ａと密着した状態で搬送されて、先ずその上面に第１のプロセスユニット２０Ａの感光体ドラム１０の担持する原稿表面のカラートナー像を転写器１４ｃ′により転写され（第１工程）、次いでその下面に第２のプロセスユニット２０Ｂの感光体ドラム１０より転写されたトナー像受像体１４ａ上の原稿裏面のカラートナー像を転写器１４ｇにより再転写される（第２工程）。
【００６９】
かくして、上下すなわち表裏両面にカラートナー像を転写された記録紙Ｐは除電器１４ｈの放電により除電されてトナー像受像体１４ａの周面より分離され、次に説明する定着装置３０においてトナーを記録紙Ｐ上に溶着したのち排紙ローラ１８を経てトレイ上に排出される。
【００７０】
一方カラートナー像の転写を終えた各感光体ドラム１０とトナー像受像体１４ａはそれぞれの備えるクリーニング装置１９並びにトナー像受像体クリーニング装置１４ｉによって残留トナーを除去、清掃されて続くカラートナー像の形成並びに転写に備える。
【００７１】
以上の説明した第１及び第２の実施形態において、同一画像データに対応した記録紙Ｐの裏面に付着したトナー付着量は２回転写がなされる関係から表面のトナー付着量の８０〜９５％である。次に説明する定着装置３０は、上記の記録紙Ｐを定着する際裏面の反射濃度が表面の反射濃度に比較すると高くなって、定着後の表面と裏面が少なくとも最大濃度が略同じになるような定着が行われる。
【００７２】
図７は本発明の両面画像形成装置に用いる定着装置３０の実施形態を示す断面構成図である。定着装置３０は、上側にあって記録紙Ｐの表面トナー像の定着を担当する上ローラ３１０と、下側にあって記録紙Ｐの裏面トナー像の定着を担当する下ローラ３２０とが対向して圧接・加熱し、その間を通過する記録紙Ｐの保持するトナー像の定着を行う。
【００７３】
上ローラ３１０は内側芯部にはハロゲンランプ等から成る加熱手段（本実施形態では７００Ｗのハロゲンランプ）である第１ヒータ３１１を有している。上ローラ３１０はこの第１ヒータ３１１を内蔵した薄肉の金属パイプから成る芯金３１０ａの外周を、例えば３０〜２００μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂やシリコン樹脂等の耐熱性で高離型層でコーティングした表面層３１０ｂを有するハードローラである。
【００７４】
下ローラ３２０は内側芯部にはハロゲンランプ等から成る加熱手段（本実施形態では３００Ｗのハロゲンランプ）である第２ヒータ３２１を有している。下ローラ３２０はこの第２ヒータ３２１を内蔵した薄肉の金属パイプから成る芯金３２０ａの外周に厚さ２〜８ｍｍのゴム硬度アスカーＣ５５度程度のシリコンゴム等の耐熱性を有した弾性体から成る弾性体層３２０ｂを設け、その外周を表面層３２０ｃとして厚さ３０〜２００μｍのＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂やシリコン樹脂等の耐熱性で高離型層でコーティングしたソフトローラである。
【００７５】
上下のローラ３１０，３２０の周面には、それぞれ周面上に付着したトナーや紙粉等を吸着除去するためにクリーニングローラ３１２，３２２と、オフセット防止のために離型剤であるシリコンオイルを塗布するオイル塗布ローラ３１３，３２３が設けられている。クリーニングローラ３１２，３２２の表面には例えば発泡シリコンゴムのようなオイルに対して非吸収性の材料を使用する。吸収性の材料を使用すると吸収して溜まったオイルを吐き出すこととなり、オイルむらになる。従ってクリーニングローラ３１２，３２２に非吸収性の材料を使用し、オイル塗布量のバラツキを抑える。またトナー等の異物除去性能を良くするため、離型性の低いものとし、更に上、下ローラ３１０，３２０からの熱を吸収しないよう熱容量の小さいものが選択使用され、クリーニングローラ３１２，３２２及びオイル塗布ローラ３１３，３２３はそれぞれ上、下ローラ３１０，３２０に圧着して従動回転する。
【００７６】
また、下ローラ３２０には導電性の薄肉金属ローラの内側に外部ヒータ３３１としてハロゲンランプ（本実施形態では５００Ｗのハロゲンランプ）を内蔵した外部加熱手段である外部加熱ローラ３３０が下ローラ３２０に圧着して従動回転する構成となっている。なお、外部加熱手段としては下ローラ３２０と非接触の棒状のハロゲンランプと樋状の反射鏡から成る加熱手段を用いることもできる。
【００７７】
更に上ローラ３１０、下ローラ３２０の各々に当接し或いは極く近接した位置にサーミスタ等からなる第１及び第２の温度検知手段である第１温度センサ３１４、第２温度センサ３２４が設けられていて、ローラの表面温度が検知され、この検知信号に基づいて第１ヒータ３１１，第２ヒータ３２１及び外部ヒータ３３１の通電制御が行われ、所定の温度範囲内に保持される。
【００７８】
上ローラ３１０と下ローラ３２０との間は不図示のバネなどの付勢部材によって線圧０．８〜１．８ｋｇ／ｃｍで圧接されるようになっていて、この時のニップ部の長さは線圧やローラの硬度によって異なるがほぼ２〜７ｍｍとなっている。上ローラ３１０と下ローラ３２０とはニップ部においてスリップが生じないよう同一の駆動源によって駆動され、同じ線速（本実施例では１６０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転し、ニップ部において両面定着が行われる。
【００７９】
本発明においては、両面にトナー像を保持した記録紙の定着に当たって、表面（第１面）の定着を行う上ローラ３１０の表面温度は設定定着温度Ｔ_S1（℃）に温度制御を行い、裏面（第２面）の定着を行う下ローラ３２０の表面温度は設定定着温度Ｔ_S2（℃）に温度制御が行われる。ここでＴ_S2＞Ｔ_S1であって、Ｔ_S2−Ｔ_S1＝（１０〜４０）℃の間に設定される。
【００８０】
本実施形態においては上ローラ３１０はハードローラとして設定定着温度Ｔ_S1＝１７０℃に設定し、下ローラ３２０はソフトローラとして設定定着温度Ｔ_S2＝２００℃に設定する。かかる条件での定着により裏面については表面に較べて反射濃度が高まり、本来はハードローラ側が光沢画像となったものが裏面側のトナーが高温によってつぶれて光沢画像となる。図８はこれを模式的に示したもので、かかる定着処理を行うことによって、２回転写を行った裏面画像についても表面画像と表裏の判別が困難な画像濃度をもった画像が得られることとなる。
【００８１】
【発明の効果】
１回の転写によって表面画像を、２回の転写によって裏面画像を記録紙の両面に保持して定着を行う両面画像形成装置で、裏面画像の方が画像濃度が低くなるという問題を解決する手段として画像形成時における感光体電位や露光量を上げて解決しようとする方法は感光体の劣化等が生じ、また過剰にトナーが付着した状態で転写を行うときは転写率が低いばかりでなく、転写時での画像の乱れが生じたのが、本発明によって定着時に表裏画像の差異を解消して、同一の原稿画像に対しては同じ画像濃度の両面画像が得られることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の画像形成装置の断面構成図。
【図２】像形成体の側断面図。
【図３】トナー像の形成状態を示す説明図。
【図４】実施形態の回路構成を示すブロック図。
【図５】画像処理部とデータセレクタ部の回路構成を示すブロック図。
【図６】第２の実施形態の画像形成装置の断面構成図。
【図７】定着装置の断面構成図。
【図８】定着前後のトナーの付着状態を示す模式図。
【符号の説明】
１０ 感光体ドラム
１１ スコロトロン帯電器
１２ 露光ユニット（像露光手段）
１３ 現像器
１４ａ トナー像受像体
１４ｃ 転写器
１４ｇ 裏面転写器
１４ｈ 分離極
３０ 定着装置
３１０ 上ローラ
３１１ 第１ヒータ
３１４ 第１温度センサ
３２０ 下ローラ
３２１ 第２ヒータ
３２４ 第２温度センサ
３３１ 外部ヒータ

Claims (2)

1. 像形成体に形成されたトナー像を転写材の第１の面へ転写する第１工程と、像形成体に形成されたトナー像を中間転写体を介して第２の面へ転写する第２工程とから転写材の両面にトナー像を形成後、定着を行う両面画像形成装置において、
   転写材の両面に付着した同一画像データに対応したトナー付着量は第１の面より第２の面が少ないと共に、
   前記転写材の第２の面に対する定着温度は第１の面に対する定着温度より高く設定されていて、
   同一トナー付着量に対応した定着による画像濃度は第１の面より第２の面が高くなることを特徴とする両面画像形成装置。
2. 前記転写材の第２の面に対する定着手段はソフト、第１の面に対する定着手段はハードであることを特徴とする請求項１に記載の両面画像形成装置。

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