JPH11202692A - 両面画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２組のプロセスユニット（像形成体）によ
り、両面画像を形成する装置において１組のプロセスユ
ニットが使用不能の場合残る１組のプロセスユニットに
よって表裏両面の画像形成を行う。 【解決手段】 第１のプロセスユニット２０Ａに裏面画
像の画像データを入力してその１回目の使用により感光
体ドラム２１Ａに形成した裏面のトナー像を１周目の中
間転写体１０上に一旦転写し、引続いて表面画像の画像
データを入力してその２回目の使用により感光体ドラム
２１Ａに形成した表面のトナー像を給紙経路１６を経て
２周目の中間転写体１０上に給紙される記録紙Ｐの上面
に転写器１４Ａにより転写したのちその下面に中間転写
体１０上に担持された裏面のトナー像を転写器１４Ｄに
より再転写することの出来るプロセスモードを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像形成体の周辺に
帯電手段、像露光手段と現像手段を設けたプロセスユニ
ットを複数配置して像形成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、プリンタ、ＦＡＸ
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、像形成体
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、再び像形成
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
ャム等を引き起こす原因となっていた。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４−２１
４５７６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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の両面反転給紙装
置を用いて両面画像を形成する画像形成装置は、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
理時間がかかり、また転写材が画像定着のため２度加熱
を受けることから紙質を傷める等の問題があった。

【０００５】そこで本発明者は先に、２つの像形成手段
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、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は、定着装置による１度の
加熱処理により両面のトナー像が同時に定着されるの
で、転写材の紙質を傷めるおそれがなく、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】本発明者はさらにコピーの処理時間の短縮
について研究を続け、先に提案した両面画像形成装置に
２組の画像形成ユニットと中間転写体とを使用していわ
ゆるタンデム方式化することにより、コピースピードを
著しく早めることの出来る画像形成装置を実現した。

【０００８】本発明は、さらに前記の機能に加えて、２
組の画像形成ユニット内、何れか一方が使用不能の場合
にも両面画像の形成を可能とする機能も併せもつ、機能
性において優れた両面画像形成装置の提供を目的とした
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、第１の像形
成体に形成したトナー像を転写材の一方の面に転写し、
第２の像形成体に形成したトナー像を一旦中間転写体に
転写した後前記転写材の両方の面に転写する両面画像形
成装置において、第１と第２の各像形成体の使用と中間
転写体の１回転により両面画像形成を行う第１のプロセ
スモードと、第１と第２の何れか一方の像形成体の複数
回の使用と中間転写体の複数回転ならびに前記中間転写
体に対するクリーニング部材の当接および当接解除作用
とにより両面画像形成を行う第２のプロセスモードとを
有することを特徴とする両面画像形成装置によって達成
される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限
定するものではなく、以下における断定的な説明はベス
トモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技
術的範囲を限定するものではない。なお以下の実施形態
の説明において、転写域において像担持体に対向する側
の転写材の面を表面、転写材の他方の側の面すなわち中
間転写体に対向する側の転写材の面を裏面といい、転写
材の表面に転写する画像を表面画像、転写材の他方の側
の面に転写する画像を裏面画像という。

【００１１】本発明の画像形成装置の構成と機能を図１
によって説明する。

【００１２】中間転写体１０は、周面上にトナー像の保
持を可能とした無端状のベルトであり、例えば厚さ０．
５〜２．０ｍｍ、体積抵抗率１０⁸〜１０¹⁴Ω・ｃｍの
シリコンゴム或いはウレタンゴムからなる半導電性のゴ
ムベルト基体の外側に、トナーフィルミング防止層とし
て厚さ５μｍ〜５０μｍの半導電性のフッ素コーティン
グを行った２層構成とされる。ゴムベルト基体の代わり
に、厚さ０．１〜０．５ｍｍ、体積抵抗率１０⁸〜１０
¹⁴Ω・ｃｍの半導電性のポリエステル、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、変性ポリイミドやＥＴＦＥ（エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体）等を使用することもできる。

【００１３】前記の中間転写体１０は、駆動ローラ１１
Ａと従動ローラ１１Ｂとさらに上部に設置された案内ロ
ーラ１２Ａと１２Ｂの間にテンションローラ１３の付勢
により水平方向に張設された状態で、駆動ローラ１１Ａ
に伝達される動力により反時計方向に循環して搬送され
る。

【００１４】回動する中間転写体１０上面に下流側と上
流側に配設した第１及び第２の像形成体である各プロセ
スユニット２０Ａおよび２０Ｂは、それぞれ共通の像形
成体たる感光体ドラム２１、スコロトロン帯電器２２、
現像器２３およびクリーニング装置２４とから構成さ
れ、図示しないガイド部材を介して装置本体の上方から
各感光体ドラム２１の周面か前記の中間転写体１０に所
定の当接圧をもって接するよう位置規制して装着され
る。

【００１５】前記の感光体ドラム２１は円筒状のアルミ
ニウム基体の外周に、導電層と有機感光層（ＯＰＣ）を
形成したもので、導電層を接地した状態で装置本体の動
力により時計方向に前記中間転写体１０の周速度と同速
度をもって駆動回転される。

【００１６】前記のスコロトロン帯電器２２は、鋸歯状
電極或いはワイヤ電極からなるコロナ放電電極と、感光
体ドラム２１の前述した有機感光体層に対し所定の電位
に保持された制御グリッドとで構成され、感光体ドラム
２１の移動方向に対して直交する方向に感光体ドラム２
１と対峙し近接して取り付けられる。スコロトロン帯電
器２２は、トナーと同極性のコロナ放電（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２１に対
し一様な電位を与える。

【００１７】また前記の各プロセスユニットに併設され
る露光ユニット３０は、感光体ドラム２１の軸と平行に
主走査方向に配列された像露光光発光素子としてのＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べた線状の
露光素子と、等倍結像素子としてのセルフォックレンズ
から構成される。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
た線状のものが用いられる。露光ユニット３０は、別体
の画像読み取り装置によって読み取られメモリに記憶さ
れた画像データに基づいて感光体ドラム２１に像露光を
行い、感光体ドラム２１上に潜像を形成する。

【００１８】さらに前記の現像器２３は、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２３０を備え、内部に一成分あるいは二成分の現像剤
を収容している。現像スリーブ２３０は、感光体ドラム
２１の回転方向と順方向に回転しており、現像スリーブ
２３０に対しトナーと同極性（本実施形態においてはマ
イナス極性）の直流電圧あるいはさらに交流を加えた現
像バイアスを印加することにより、感光体ドラム２１の
露光部に対して非接触又は接触状態で反転現像が行われ
る。

【００１９】転写器１４Ａおよび１４Ｂは、前記の中間
転写体１０にトナーと反対極性の電圧をベルト背面より
印加して感光体ドラム２１との間にトナー像の転写域を
形成するもので、それぞれの感光体ドラム２１の周面に
対向して配置され、転写器１４Ａは感光体ドラム２１Ａ
のトナー像を供給される転写材の上面に、一方転写器１
４Ｂは感光体ドラム２１Ｂのトナー像を中間転写体１０
上にそれぞれ転写する。

【００２０】紙帯電器１４Ｃはブラシ状をなした帯電器
で、第１プロセスユニット２０Ａと第２プロセスユニッ
ト２０Ｂとの間に位置していて、中間転写体１０に接離
を可能とし、転写材の中間転写体１０への搬送時には摺
接し供給される転写材をトナーと同一極性に帯電し、転
写材は中間転写体１０に吸着して転写域へと搬送され
る。なお紙帯電器１４Ｃはコロナ帯電器であってもよ
い。

【００２１】また転写器１４Ｄは、中間転写体１０上の
転写材にトナーと反対極性の電圧を印加することによっ
て中間転写体１０上のトナー像を転写材の下面に転写す
るもので、接地した駆動ローラ１１Ａの周面に対向して
配置される。

【００２２】さらに定着装置１８は、共に内部にヒータ
を有する第１ローラ１８Ａと第２ローラ１８Ｂとから構
成される熱ローラ方式の定着器であり、除電器１４Ｅで
中間転写体１０から分離した転写材を挟着搬送すること
により上下の各面に転写したトナー像を同時に圧着加熱
して定着する。

【００２３】画像記録のスタートにより、前述した画像
形成装置の各機能の作動と、別体の画像読取装置からの
原稿の画像データの入力が開始される。原稿表裏の各画
像データは画像読取装置により読み取られたあと一旦メ
モリに格納されていて画像形成のプロセスに対応して表
面と裏面の画像データは鏡像関係に処理されて順次前述
した露光ユニット３０に入力される。

【００２４】前記の第１及び第２の像形成体である各プ
ロセスユニット２０Ａおよび２０Ｂはそれぞれの作動状
況を検知するセンサを内蔵していて、画像形成の開始に
当たりその双方が使用可能と判断されると第１のプロセ
スモード、何れか一方が使用不能と判断されると第２の
プロセスモードが選択され同時に図２に示す装置外部の
表示部に表示される。

【００２５】プロセスモードが選択されると制御部のＲ
ＯＭに記憶されたそれぞれのプロセスモードに対応した
作動プログラムにより画像形成が行われる。

【００２６】以下第１のプロセスモードによる画像形成
のプロセスについて説明する。

【００２７】先ず原稿裏面の画像データが第２のプロセ
スユニット２０Ｂの露光ユニット３０Ｂに入力され、第
２のプロセスユニット２０Ｂにおいては前述した帯電器
２２、現像器２３の作用により感光体ドラム２１Ｂの周
面上に原稿裏面のトナー像が形成され、このトナー像は
転写器１４Ｂにより中間転写体１０の周面上に一旦転写
される。

【００２８】原稿裏面のトナー像の形成および転写に並
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１６を経由してタイミングローラ１７に給送
される。

【００２９】次いで前述した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表面の画像データが第１
のプロセスユニット２０Ａの露光ユニット３０Ａに入力
され、第１のプロセスユニット２０Ａにおいては前述し
た帯電器２２、現像器２３の作用により感光体ドラム２
１Ａの周面上に原稿表面のトナー像が形成される。なお
感光体ドラム２１Ａの周面上に形成される表面トナー像
は先に形成した裏面トナー像に対し鏡像となるよう予め
画像データが変換される。

【００３０】第１のプロセスユニット２０Ａにおける感
光体ドラム２１Ａの周面上の原稿表面のトナー像の形成
と、前述した中間転写体１０上に転写した原稿裏面のト
ナー像の位置の双方に同期してタイミングローラ１７の
作動が開始され、記録紙Ｐが原稿表裏の各トナー像に位
相を合致して、表裏の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中間転写体１０上に給紙される。

【００３１】記録紙Ｐは前記の紙帯電器１４Ｃの帯電に
より中間転写体１０と一体で搬送されて、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２１Ａ
の担持する原稿表面のトナー像を転写器１４Ａにより転
写され、次いでその下面に第２のプロセスユニット２０
Ｂの感光体ドラム２１Ｂより転写された中間転写体１０
上の原稿裏面のトナー像を転写器１４Ｄにより再転写さ
れる。

【００３２】かくして上下すなわち表裏両面にトナー像
を転写された記録紙Ｐは除電器１４Ｅの放電により除電
されて中間転写体１０の周面より分離され、定着装置１
８においてトナー像を溶着したのち排紙ローラ１９Ａを
経てトレイ１９Ｂに排出される。なお、曲率分離を利用
する場合、除電器１４Ｅは省略することができる。一方
トナー像の転写を終えた各感光体ドラム２１および中間
転写体１０は常時当接状態にあるそれぞれの備えるクリ
ーニング装置２４あるいは当接および当接解除を可能と
し第１のプロセスモードにあっては当接状態にあるクリ
ーニング装置１４０によって残留トナーを除去、清掃さ
れて、続くトナー像の形成と転写に備える。

【００３３】このように本発明の画像形成装置において
は原稿表裏の各トナー像が僅かな時間間隔で形成され、
記録紙Ｐの表裏への転写が中間転写体１０の一回転中に
行われることとなるので、両面画像の記録に要する時間
が著しく短縮されることとなる。

【００３４】次に第１のプロセスユニット２０Ａのみを
使用する第２のプロセスモードによる画像形成のプロセ
スについて説明する。かかる第２のプロセスモードは第
２のプロセスユニット２０Ｂが機能的に使用不能の場合
に好ましく用いられる。

【００３５】この場合、第２のプロセスユニット２０Ｂ
は中間転写体１０から離間した状態となっていて、原稿
裏面の画像データは第１のプロセスユニット２０Ａの露
光ユニット３０Ａに入力され、第１のプロセスユニット
２０Ａにおいては感光体ドラム２１Ａの１回転目にその
周面上に裏面のトナー像が形成され、転写器１４Ａによ
り中間転写体１０上に一旦転写される。転写された中間
転写体１０上のトナー像は当接を解除されたクリーニン
グ装置１４０を通過して中間転写体１０と共に２周目の
回転に入る。

【００３６】これに並行して給紙カセット１５からの記
録紙Ｐの給紙が開始され、感光体ドラム２１Ａのクリー
ニング終了をまって第１のプロセスユニット２０Ａには
原稿表面の画像データが入力され、裏面画像の形成と同
様のプロセスを経て感光体ドラム２１Ａは２回転目にそ
の周面上に原稿表面のトナー像が形成される。なおこの
原稿表面のトナー像は先に形成した原稿裏面のトナー像
とは鏡像関係となるよう予め画像データが変換される。

【００３７】第１のプロセスユニット２０Ａにおける感
光体ドラム２１Ａの周面上の原稿表面のトナー像の形成
と、前述した中間転写体１０上に転写した原稿裏面のト
ナー像の双方の位置に同期してタイミングローラ１７の
作動が開始され、記録紙Ｐが各トナー像の位相に同期し
表裏のトナー像先端位置と記録紙Ｐの先端位置が合致す
るよう中間転写体１０上に給紙される。

【００３８】記録紙Ｐは紙帯電器１４Ｃの帯電により２
周目の回転に入った中間転写体１０と一体で搬送され
て、先ずその上面に第１プロセスユニット２０Ａの感光
体ドラム２１Ａの担持する原稿表面のトナー像を転写器
１４Ａにより転写され、次いでその下面に中間転写体１
０の担持する原稿裏面のトナー像を転写器１４Ｄにより
再転写され、以下前述した第１のプロセスモードによる
場合と同様のプロセスを経て定着され、一方中間転写体
１０はクリーニング装置１４０の当接状態への復帰によ
り中間転写体１０周面上の残留トナーは除去、清掃され
る。

【００３９】さらに第２のプロセスユニット２０Ｂのみ
を使用した第２のプロセスモードによる画像形成のプロ
セスについて説明する。

【００４０】前記の画像形成装置は、中間転写体１０の
前記の第２のプロセスユニット２０Ｂの搬送上流側に該
当する装置本体側面に給紙手段としての給紙台７０を設
けている。

【００４１】前記の給紙台７０は前記の給紙カセット１
５から給紙経路１６を経て給紙の困難な厚紙等を含めた
転写材の給紙に使用されるもので、転写材はタイミング
ローラ１７Ａにより給紙経路１６の交差部１６Ａを直進
して中間転写体１０の周面に給紙され、従動ローラ１１
Ｂに対向して設けた紙帯電器１４Ｃ′によって転写材は
中間転写体１０に密着して搬送される。なおこの場合前
記の紙帯電器１４Ｃは一点鎖線にて示す位置に移動され
て転写材との摺接を回避される。また第１のプロセスユ
ニット２０Ａも中間転写体１０から離間した状態となっ
ている。

【００４２】原稿裏面の画像データは第２のプロセスユ
ニット２０Ｂの露光ユニット３０Ｂに入力され、第２の
プロセスユニット２０Ｂにおいては感光体ドラム２１Ｂ
の１回転目にその周面上に原稿裏面のトナー像が形成さ
れ、転写器１４Ｂにより中間転写体１０の周面上に一旦
転写される。中間転写体１０上に転写されたトナー像は
当接を解除されたクリーニング装置１４０を通過して中
間転写体１０と共に２周目の回転に入る。

【００４３】感光体ドラム２１Ｂのクリーニング終了を
まって第２のプロセスユニット２０Ｂには原稿表面の画
像データが入力され、裏面画像の形成と同様のプロセス
を経て感光体ドラム２１Ｂには２回転目の周面上に原稿
表面のトナー像が形成される。なおこの原稿表面のトナ
ー像は先に形成した原稿裏面のトナー像とは鏡像関係と
なるよう予め画像データが変換される。

【００４４】第２プロセスユニット２０Ｂにおける感光
体ドラム２１Ｂの周面上の原稿表面のトナー像の形成
と、前述した中間転写体１０上に転写した原稿裏面のト
ナー像の双方の位置に同期してタイミングローラ１７の
作動が開始され、前もって給紙された給紙台７０上の記
録紙が各トナー像の位相に同期し中間転写体１０上に給
紙される。

【００４５】記録紙は紙帯電器１４Ｃ′の帯電により２
周目の回転に入った中間転写体１０と一体で搬送され
て、先ずその上面に第２のプロセスユニット２０Ｂの感
光体ドラム２１Ｂの担持する原稿表面のトナー像を転写
器１４Ｂにより転写され、次いでその下面に中間転写体
１０の担持する原稿裏面のトナー像を転写器１４Ｄによ
り再転写される。

【００４６】なお中間転写体１０の上部の周面を直線状
に保持する前記の案内ローラ１２Ａおよび１２Ｂは、そ
れぞれの両軸部がそれぞれ一対の枠状部材１２０により
回動自在に支持されていて、枠部に係合する偏心カム１
２１の２分の１回転により一点鎖線をもって示すように
垂直方向に所定の量下降されるようになっている。

【００４７】第１のプロセスモードが選択された場合に
は前記の各案内ローラは共に実線にて示す上部の位置を
占め、第２のプロセスモードが選択された場合には不使
用のプロセスユニット側の案内ローラが前記の偏心ロー
ラ１２１の回動により下降される。なお偏心カム１２１
回動の動力源としてはロータリソレノイド等が使用され
る。

【００４８】例えば前記の案内ローラ１２Ｂの下降によ
り、プロセスユニット２０Ｂに対向する中間転写体１０
の周面は感光体ドラム２１Ｂの周面より離間し、同時に
感光体ドラム２１Ｂに伝達される図示しない動力系の接
続も解除されて図２に示す如く装置外部の表示部Ｄに第
１のプロセスユニット２０Ａのスタンバイを示す表示ラ
ンプＬ１のみが点灯される。

【００４９】案内ローラ１２Ｂの下降に伴う中間転写体
１０のたるみは前記のテンションローラ１３の付勢によ
り自動的に吸収されて中間転写体１０は張設状態を維持
し、プロセスユニット２０Ａのトナー像の転写域の形成
と中間転写体１０による循環搬送の作動が支障なく継続
される。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、請求項１および３により両面
画像形成のスピードを著しく早めると共に、一方のプロ
セスユニットが使用不能の場合においてもモード切換え
を行うことによって両面画像の形成を可能とし、また請
求項２および５により中間転写体のクリーニング効果を
高めると共にその耐久性が保証されることとなり、さら
に請求項４により厚紙等の特殊紙への画像記録も可能と
する両面画像形成装置を提供することとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】両面画像形成装置の断面構成図。

【図２】両面画像形成装置の要部図。

【図３】両面画像形成装置の制御回路図。

【符号の説明】

１０ 中間転写体 １１Ａ 駆動ローラ １１Ｂ 従動ローラ １２Ａ，１２Ｂ 案内ローラ １４Ａ，１４Ｂ 転写器 １４Ｃ，１４Ｃ′ 紙帯電器 １４Ｄ （裏面）転写器 １４Ｅ 除電器 １５ 給紙カセット １６ 給紙経路 １６Ａ 交差部 １７，１７Ａ タイミングローラ １８ 定着装置 ２０Ａ 第１のプロセスユニット（第１の像形成体） ２０Ｂ 第２のプロセスユニット（第２の像形成体） ２１ 感光体ドラム ２２ スコロトロン帯電器 ２３ 現像器 ２４ クリーニング装置 Ｐ 記録紙

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の像形成体に形成したトナー像を転
   写材の一方の面に転写し、第２の像形成体に形成したト
   ナー像を一旦中間転写体に転写した後前記転写材の他方
   の面に転写する両面画像形成装置において、 第１と第２の各像形成体の使用と中間転写体の１回転に
   より両面画像形成を行う第１のプロセスモードと、 第１と第２の何れか一方の像形成体の複数回の使用と中
   間転写体の複数回転ならびに前記中間転写体に対するク
   リーニング部材の当接および当接解除作用とにより両面
   画像形成を行う第２のプロセスモードとを有することを
   特徴とする両面画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記中間転写体のクリーニング部材は、
   第１のプロセスモードの場合当接状態とされることを特
   徴とする請求項１に記載の両面画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記像形成体の何れか一方が使用不能の
   場合第２のプロセスモードが設定されることを特徴とす
   る請求項１に記載の両面画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記転写材が特殊紙の場合第２の像形成
   体による第２のプロセスモードが選択され、第２の像形
   成体の上流側より給紙され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。
5. 【請求項５】 前記中間転写体は各像形成体の備える像
   形成体に対し当接および当接解除可能であることを特徴
   とする請求項１に記載の両面画像形成装置。