JPH11219065A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両面コピーモード及び片面コピーモードでの
画像形成を可能とする画像形成装置で、定着の省エネを
図るとともに、表面と裏面とで画質差のない両面画像を
得る。 【解決手段】 表面に対向する上ローラ３１０はハード
ローラ、裏面に対向する下ローラ３２０はソフトローラ
とし、連続コピー時の画像形成動作を禁止又は変更する
両面連続時の上ローラ３１０の禁止温度をＴ₁₁、下ロー
ラ３２０の禁止温度をＴ₁₂、片面連続時の上ローラ３１
０の禁止温度をＴ₂₁、下ローラ３２０の禁止温度をＴ₂₂
とするとき下記の関係とする。 Ｔ₂₂＜Ｔ₂₁≦Ｔ₁₂＜Ｔ₁₁

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー像形成手段
により像担持手段上に形成したトナー像を転写材に転
写、定着して画像を得る、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等
の電子写真方式の画像形成装置に関し、更に詳しくは、
第１および第２の像担持手段を有し、第１の像担持手段
上に形成したトナー像を一旦第２の像担持手段に転写
し、続いて第１の像担持手段に形成したトナー像を転写
材の表面に、第２の像担持手段上に転写したトナー像を
転写材の裏面にそれぞれ転写、定着して両面画像を得る
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の両面画像形成装置においては、像
担持手段上に形成した一方の面の画像を転写材上に転
写、定着し、転写材を一旦両面反転給送装置に収納し、
つぎに像担持手段上に形成する他方の面の画像とタイミ
ングを合わせて転写材を両面反転給送装置より給送し、
転写材の他方の面に画像を転写、定着する方法がとられ
ている。

【０００３】この両面画像形成装置では、転写材を一旦
両面反転給送装置に収納した後再度給送するという転写
材の搬送が行われることから、転写材の搬送距離が長く
なり、両面画像形成に多くの処理時間がかかるという問
題があった。また１度定着手段を通過してカールしやす
くなった転写材を再び給送するため、転写材搬送の信頼
性が低く、転写材のジャムやシワ等を引き起こす原因と
なっていた。

【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１−４４４
５７号公報や特開平４−２１４５７６号公報等により、
第１および第２の像担持手段を用いて転写材の両面にト
ナー像を転写し、１回の定着で両面画像を得る画像形成
装置や画像形成方法が提案されている。

【０００５】また本願発明者らは、第１の像担持手段の
周りに帯電手段、像露光手段、現像手段等よりなるトナ
ー像形成手段を複数組配置するとともに、第１の像担持
手段に対向して第２の像担持手段を設け、まず第１の像
担持手段上に裏面画像となる重ね合わせカラートナー像
を形成してこれを一旦第２の像担持手段に一括して転写
した後、つぎに表面画像となる重ね合わせカラートナー
像を第１の像担持手段上に形成し、第１の像担持手段上
のトナー像を転写材の表面に、第２の像担持手段上のト
ナー像を転写材の裏面にそれぞれ転写した後、転写材上
のトナー像を定着して両面カラー画像を形成する画像形
成装置を作製し、転写材両面へのカラー画像形成や片面
のみのカラー画像形成等について検討を行っている。例
えば特開平９−２５８５１８号はこれに関する技術開示
を行ったものである。

【０００６】かかる画像形成装置において、両面画像形
成に当たって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
早められる特長を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】かかる画像形成装置に
おいては、図７に示すように片面（表面）画像形成時は
連続して給紙が行われ、両面画像形成時は間欠的に給紙
が行われる。このため、単位時間当たりの給紙枚数は
（片面時）＝（両面時）×２となる。

【０００８】両面にトナー像を有した転写材を一括して
定着を行うには転写材の両面に対向して加熱手段を有す
ることが必要である。またかかる定着手段として転写材
の表裏に接するローラを使用する場合には、両ローラの
当接するニップ部を長くすることが必要で、一方をハー
ドローラ、他方をローラ周面に弾性体層を設けたソフト
ローラとする必要がある。弾性体層は金属ローラに較べ
て熱伝導性が低く、ソフトローラにあたってはローラ表
面の温度変化に対しての復帰に時間を多く要し、熱応答
性が悪いことから、転写材の表面に接する上ローラをハ
ードローラ、転写材の裏面に接する下ローラをソフトロ
ーラとすることが好ましく用いられる。

【０００９】片面（表面）コピー時は、裏面画像を定着
する必要がないため、下ローラ温度を制御する必要がな
く、上下ローラの温度差が大きくなっても（下ローラ温
度が低下しても）構わない。

【００１０】また片面コピー時は、定着時における上ロ
ーラ温度が連続コピーに伴って本来は熱低下することは
好ましくないが、たとえ徐々に低下したとしても、定着
不良にならない限り、画質差（連続コピー時の最初と最
後の光沢度差）は問題とはならない（目視ではほとんど
区別がつかない）。

【００１１】両面コピー時は、表面画像と裏面画像とを
同時に定着するため、上下ローラの温度差が大きく異な
ってしまうと、表面画像と裏面画像の画質（光沢度）が
違ってしまう。このため、上下ローラの温度差が大きく
ならないように制御する必要がある。

【００１２】両面コピー時にも省エネ（定着消費電力低
減）を図るためには、上下ローラとも定着可能温度の下
限ぎりぎりに温度制御すればよいが、下ローラは熱応答
性が悪いため、下ローラを下限ぎりぎりに制御するのは
困難である。

【００１３】両面コピー時は元々片面コピー時に比べて
単位時間当たりの定着消費電力が少なく、省エネはあま
り考えなくてよいので、上下ローラの温度差による画質
差（表面と裏面の光沢度差および連続コピー時の最初と
最後の光沢度差）を優先すればよい。すなわち両面コピ
ー時は、上下ローラともあまり温度低下しない（設定温
度に近づける）ように制御し、上下ローラの温度差を小
さくすることが必要である。

【００１４】本発明は両面画像の表裏の画質差（光沢度
差）をなくし、定着消費電力低減をはかった画像形成装
置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、トナー像形
成手段により形成されたトナー像を担持する第１の像担
持手段と、該第１の像担持手段に担持されたトナー像が
転写され、転写された該トナー像を担持する第２の像担
持手段と、前記第１の像担持手段に担持されたトナー像
を前記第２の像担持手段または転写材の表面に転写する
第１の転写手段と、前記第２の像担持手段に担持された
トナー像を転写材の裏面に転写する第２の転写手段と、
転写材に転写されたトナー像を定着する定着手段とを有
し、転写材の両面に画像を形成する第１の画像形成モー
ドと、転写材の表面のみに画像を形成する第２の画像形
成モードとを有する画像形成装置において、前記定着手
段は、転写材の表面に対向する第１の定着部材と、該第
１の定着部材を加熱する第１の加熱手段と、前記第１の
定着部材の表面温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第１の定着部材よりも断面方向の熱伝導が低い転写
材の裏面に対向する第２の定着部材と、該第２の定着部
材を加熱する第２の加熱手段と、前記第２の定着部材の
表面温度を検出する第２の温度検出手段とを有し、前記
第１の定着部材と前記第２の定着部材とにより転写材を
挟持搬送して転写材上のトナー像を定着するものであっ
て、前記第１の画像形成モードにより転写材の両面に連
続して画像を形成する際に、画像形成動作を禁止又は変
更する前記第１の定着部材の表面温度の上限をＴ
₁₁（℃）、前記第２の定着部材の表面温度の上限をＴ₁₂
（℃）とし、前記第２の画像形成モードにより転写材の
表面のみに連続して画像を形成する際に、画像形成動作
を禁止又は変更する前記第１の定着部材の表面温度の上
限をＴ₂₁（℃）、前記第２の定着部材の表面温度の上限
をＴ₂₂（℃）とするとき、 Ｔ₂₂＜Ｔ₂₁≦Ｔ₁₂＜Ｔ₁₁ とすることを特徴とする画像形成装置、により達成され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の説明に先だって本発明が
適用される両面にトナー像を形成し一括して定着を行う
ようにした画像形成装置に共通する一実施の形態につい
て説明する。なお、本発明は以下に述べる実施の形態に
限定されるものではない。また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い。また、
以下の実施形態の説明において、トナー像の転写材への
転写の際に、転写域において第１の像担持手段に対向す
る側の転写材の面を表面、転写材の他方の側の面すなわ
ち第２の像担持手段に対向する側の面を裏面といい、転
写材の表面に転写する画像を表面画像、転写材の裏面に
転写する画像を裏面画像という。以下説明する実施の形
態は何れもカラー画像を形成する画像形成装置の実施例
であるが、本発明はモノクロ用の画像形成装置について
も適用される。

【００１７】本発明の画像形成装置の実施形態の画像形
成プロセス及び各機構について、図１〜図３を用いて説
明する。図１は本発明の一実施形態を示すカラー画像形
成装置の断面構成図であり、図２は図１の第１の像担持
手段の側断面図であり、図３は実施形態に係わるトナー
像形成状態と転写材の供給を示す図である。

【００１８】図１において、１０は第１の像担持手段で
ある感光体ドラム、１１は各色毎の帯電手段であるスコ
ロトロン帯電器、１２は各色毎の像露光手段である露光
ユニット、１３は各色毎の現像手段である現像器、１４
ａは第２の像担持手段であるトナー像受像体、１４ｃは
第１の転写手段である１次転写器、１４ｇは第２の転写
手段である２次転写器、１５ｃは転写材供給手段である
タイミングローラ、３０は定着手段である定着装置であ
る。

【００１９】第１の像担持手段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の外周に、透明の導電
層、ａ−Ｓｉ層或いは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層
を形成したものであり、図１の矢印で示す時計方向に回
転される。

【００２０】感光体ドラム１０は、図２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１０
ｂが、装置本体に架設固定されるドラム軸１１０に対し
両端のフランジ部材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。

【００２１】各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器１１、各色毎の像露光手段である露光ユニット１２及
び各色毎の現像手段である現像器１３は、これらを１組
として、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用と
して４組設けられ、図１の矢印にて示す感光体ドラム１
０の回転方向に対して、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に配置され
る。

【００２２】各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器１１は、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と
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。

【００２３】各色毎の像露光手段である露光ユニット１
２は、感光体ドラム１０上での露光位置が、各色毎のス
コロトロン帯電器１１に対して感光体ドラム１０の回転
方向下流側に位置するようにして感光体ドラム１０の内
部に配置される。露光ユニット１２は、感光体ドラム１
０の軸と平行に主走査方向に配列された発光素子として
のＬＥＤ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べた
線状の発光素子１２ａと、等倍結像素子としてのセルフ
ォックレンズ１２ｂと、ホルダとから構成される。保持
部材２０に、各色毎の露光ユニット１２の他に、一様露
光器１２ｃ及び転写同時露光器１２ｄが取付けられ、一
体となって感光体ドラム１０の基体内部に収容される。
別体の画像読み取り装置によって読み取られ、メモリに
記憶された各色の画像データがメモリより順次読み出さ
れて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。発光素子としては、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、通常Ｙ，Ｍ，Ｃのトナーに対して透過性の
高い６８０〜９００ｎｍの範囲のものが良好であるが、
感光体ドラム１０の内側（裏面）から像露光を行うこと
からカラートナーに透明性を十分に有しないこれより短
い波長でもよい。

【００２４】各色毎の現像手段としての現像器１３は、
感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保ち、感光
体ドラム１０の回転方向と順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と、現像ケーシング１３８を有し、内部にイエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色
（Ｋ）の一成分或いは二成分現像剤を収容している。そ
れぞれの現像器１３は不図示の突き当てコロにより感光
体ドラム１０と所定の間隙、例えば１００〜１０００μ
ｍをあけて非接触に保たれており、現像スリーブ１３１
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）の直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス
を印加することにより、非接触の反転現像を行い、感光
体ドラム１０上にトナー像を形成する。

【００２５】第２の像担持手段であるトナー像受像体１
４ａ（中間転写体ともいう）は体積抵抗率１０⁸〜１０
¹⁵Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えばシリコンゴム或
いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜
２．０ｍｍの半導電性ゴムベルト基体の外側に、好まし
くは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層構成のシームレス
ベルトである。ベルトの基体としては、この他に、変性
ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオ
ロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン
アロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を
分散した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム
を使用することもできる。トナー像受像体１４ａは、駆
動ローラ１４ｄと従動ローラ１４ｅとに内接して張架さ
れ、図１の矢印で示す反時計方向に回転される。

【００２６】第１の転写手段である１次転写器１４ｃ
は、トナー像受像体１４ａを挟んで感光体ドラム１０に
対向して設けられ、トナー像受像体１４ａと感光体ドラ
ム１０との間に転写域１４ｂを形成する。１次転写器１
４ｃにはトナーと反対極性（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、転写域１４ｂに転写電
界を形成することにより、感光体ドラム１０上のトナー
像をトナー像受像体１４ａ上または転写材である記録紙
Ｐの表面に転写する。

【００２７】第２の転写手段である２次転写器１４ｇ
は、トナー像受像体１４ａを挟んで接地された導電性ロ
ーラに対向して設けられ、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、トナ
ー像受像体１４ａ上のトナー像を記録紙Ｐの裏面に転写
する。

【００２８】転写材供給手段であるタイミングローラ１
５ｃは、感光体ドラム１０上の表面画像のカラートナー
像またはトナー像受像体１４ａ上の裏面画像のカラート
ナー像と同期して、転写材である記録紙Ｐを転写域１４
ｂへ給送する。

【００２９】定着手段である定着装置３０は、内部にヒ
ータを有する第１定着ローラ３１０と第２定着ローラ３
２０との２本のローラ状の定着部材を有し、第１定着ロ
ーラ３１０と第２定着ローラ３２０との間で熱と圧力と
を加えることにより記録紙Ｐ上のトナー像を定着する。

【００３０】次に画像形成プロセスを説明する。

【００３１】本装置とは別体の画像読み取り装置におい
て、撮像素子により読み取られた原稿画像の画像デー
タ、或いはコンピュータで編集された画像の画像データ
は、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）及
びＫ（黒色）の各色別の画像信号として一旦メモリに記
憶・格納される。

【００３２】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不図示の駆動用の歯車を通して
感光体ドラム１０の奥側フランジ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、同時にイエロー（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。

【００３３】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の色信号即ち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。

【００３４】前記の潜像はＹの現像器１３により非接触
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。

【００３５】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上から、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の色信号即ち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。

【００３６】同様のプロセスによりシアン（Ｃ）のスコ
ロトロン帯電器１１、Ｃの露光ユニット１２及びＣの現
像器１３によって更に第３の色信号に対応するシアン
（Ｃ）のトナー像が重ね合わせて形成され、さらにその
上に、黒色（Ｋ）のスコロトロン帯電器１１、Ｋの露光
ユニット１２及びＫの現像器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。

【００３７】これ等Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＫの露光ユニット１
２による感光体ドラム１０の感光層に対する露光は感光
体ドラム１０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及び第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。

【００３８】上記の画像形成プロセスによって第１の像
担持手段である感光体ドラム１０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、この感光体ドラム
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１次転写器１
４ｃにより、第２の像担持手段であるトナー像受像体１
４ａ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。

【００３９】転写後の感光体ドラム１０の周面上に残っ
たトナーは感光体ドラムＡＣ除電器１６により除電を受
けた後、クリーニング装置１９に至り、感光体ドラム１
０に当接したゴム材から成るクリーニングブレード１９
ａ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による露光によって感
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カラー画像形成が行われる。

【００４０】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、引き続きトナー像受像体１４ａ上の裏面画像と転
写域１４ｂにおける同期がとられて、上記のカラー画像
形成プロセスと同様にして、表面画像となる重ね合わせ
カラートナー像が感光体ドラム１０上に形成される。な
おこの時に形成される表面画像は、感光体ドラム１０上
では裏面画像とは、互いに鏡像になる様に画像データを
変更する必要がある。

【００４１】また転写材である記録紙Ｐが転写材収納手
段である給紙カセット１５より、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。

【００４２】記録紙Ｐは、転写材供給手段であるタイミ
ングローラ１５ｃの駆動によって、感光体ドラム１０上
に形成される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。このと
きトナー像受像体１４ａに担持されている裏面画像及び
感光体ドラム１０上に形成される表面画像のトナー像形
成状態とこれらと同期して供給される記録紙Ｐを図３に
示す。

【００４３】記録紙Ｐが転写域１４ｂへ給送される際、
記録紙Ｐは、トナー像受像体１４ａに当接及び当接解除
可能な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、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トナー像受像体１４ａに
非接触のコロナ放電器等を用いることも可能である。

【００４４】転写域１４ｂではトナーと反対極性（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１次転写器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の表面
（上面）に転写される。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。

【００４５】表面にカラートナー像が転写された記録紙
Ｐは次に、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２
次転写器１４ｇへと搬送され、２次転写器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の裏面（下面）に転写する。

【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、第１の転写手段と第２の転写手段を別々に設け、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】両面にカラートナー像が形成された転写材
である記録紙Ｐが、トナー像受像体１４ａを挟んで接地
された導電性の駆動ローラ１４ｄに対物して設けられる
転写材分離用としての紙分離ＡＣ除電器１４ｈにより除
電され、トナー像受像体１４ａから分離され、後に説明
する上下両方のローラの内部に加熱手段（ヒータ）を有
する２本の定着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。記録紙Ｐは上側の第１定着
ローラ３１０と、下側の第２定着ローラ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は排紙ローラ１８により送られて、装置外部のトレイ
へ排出される。

【００５０】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で
ある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感光体ドラムＡＣ除
電器１６により除電を受けた後、クリーニング装置１９
に至り、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１
９内に掻き落とされ、スクリュウ１９ｂによって不図示
の排トナー容器に回収される。クリーニング装置１９に
より残留トナーを除去された感光体ドラム１０は一様露
光器１２ｃによる露光によって感光体周面の除電がなさ
れた後、Ｙのスコロトロン帯電器１１によって一様帯電
を受け、次の画像形成サイクルにはいる。

【００５１】上記の画像形成装置において、第１の像担
持手段或いは第２の像担持手段による片面のみのコピー
もなされ得ることは勿論であり、片面コピーとしては感
光体ドラム１０による表面のみの片面コピー（片面画像
形成）が多く用いられる。この場合、感光体ドラム１０
による表面のみの片面画像形成時に定着装置３０を通過
する記録紙Ｐは連続的に行われるが、両面画像形成時に
定着装置３０を通過する記録紙Ｐは、一旦トナー像受像
体１４ａに裏面画像を形成した後感光体ドラム１０に表
面画像を形成する工程を繰返すので間欠的に行われる。

【００５２】本発明の画像形成装置に用いられる定着装
置３０は、表面トナー像に対向する第１定着ローラ３１
０（以後上ローラともいう）も、裏面トナー像に対向す
る第２定着ローラ３２０（以後下ローラともいう）も共
に加熱手段を有して記録紙Ｐの両面から加熱定着するこ
とが必要で、また第１定着ローラ３１０と第２定着ロー
ラ３２０との当接部では記録紙の搬送方向に数ｍｍのニ
ップ部が形成されることが定着を行う上では必要で、ニ
ップ部を形成するには何れかのローラにシリコンゴム等
の弾性体から成る弾性体層を設けることが必要である。
弾性体層は金属材に較べて熱伝導性が低いので、弾性体
層を設けた定着ローラは記録紙Ｐが通過する際記録紙Ｐ
に熱を奪われて低下したローラ表面温度は復帰するのに
多くの時間を必要とすることとなる。従ってプリント速
度が速い表面のみの片面画像形成を担当する第１定着ロ
ーラ３１０を第２定着ローラ３２０に較べて熱伝導率の
大きいハードローラとし、第２定着ローラ３２０に弾性
体層を設けたソフトローラとする。

【００５３】図４は本画像形成装置に用いられる定着装
置の実施形態を示す断面構成図である。

【００５４】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第１の定着部材である上
ローラ３１０と、下側にあって記録紙Ｐの裏面トナー像
の定着を担当する第２の定着部材である下ローラ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。

【００５５】上ローラ３１０は内側芯部にはハロゲンラ
ンプ等から成る第１の加熱手段である第１ヒータ３１１
（本実施形態では８００Ｗのハロゲンランプ）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。

【００５６】下ローラ３２０は内側芯部にはハロゲンラ
ンプ等から成る第２の加熱手段である第２ヒータ３２１
（本実施形態では３００Ｗのハロゲンランプ）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（本実施形態においては５ｍｍ）のゴム硬度
アスカーＣ５５度程度のシリコンゴム等の弾性体から成
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。

【００５７】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溜まった吸収し
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３
１３，３２３はそれぞれ上、下ローラ３１０，３２０に
圧着して従動回転する。

【００５８】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の温度検出手段である第１温度センサ３１
４、第２温度センサ３２４が設けられていて、ローラの
表面温度が検出され、この検出信号に基づいて後述する
ように第１ヒータ３１１，第２ヒータ３２１の通電制御
が行われ、所定の温度範囲内に保持される。

【００５９】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。

【００６０】この画像形成装置１００では、定着手段で
ある定着装置３０は上，下ローラ３１０，３２０の各々
と、その間に挟持搬送される記録紙Ｐとの間に電界を形
成するため不図示のコロナ帯電器又は導電性でスポンジ
状の従動回転を可能とするローラ帯電器等の電界形成手
段を設けるか、或いは、上，下ローラ３１０，３２０の
表面層３１０ｂ，３２０ｃ、及び弾性体層３２０ｂに例
えばカーボンブラック又は酸化チタンを含有させて導電
性を付与した導電性材料で構成し、不図示のバイアス電
源とローラの芯金３１０ａ，３２０ａとをそれぞれに安
全抵抗を介して接続することによって、上ローラ３１０
には＋２００Ｖ、下ローラ３２０には−２００Ｖのバイ
アス電圧を印加する等の電界形成手段により、上ローラ
３１０には表面トナー像のトナー電荷と同極性の帯電を
行い、下ローラ３２０には裏面トナー像のトナー電荷と
同極性の帯電を行ってトナーとローラとの間で電気的反
発力を高めることによって、両面トナー像を一括して定
着を行う画像形成装置において、電気的な静電オフセッ
トを完全に解消するようにしている。

【００６１】上記画像形成装置１００は第２の画像形成
モードとして転写材の片面（表面）のみにトナー像を形
成して定着を行う片面（表面）コピーモードと、第１の
画像形成モードとして転写材の両面にトナー像を形成し
て一括して定着を行う両面コピーモードとを有し、コピ
ーモード設定ボタンによりモードを設定すると、そのモ
ードに応じた画像形成及び定着について優れた制御がさ
れて、良好な画像記録がなされる。

【００６２】かかる定着装置３０を設けた画像形成装置
では図５に示すブロック図で、本体操作盤には両面・片
面コピーモード選択手段５１が設けられていて、ユーザ
は片面コピーモード又は両面コピーモードの選択を行
う。この他に自動選択を行う自動コピーモードを設け、
不図示の原稿読取装置で原稿の画像読み取りを行う際、
原稿裏面について画像の有無を検出し、裏面画像が検出
されない場合には片面コピーモード、裏面画像が検出さ
れた場合には両面コピーモードを自動選択し、画像形成
及び定着を行うこともなされる。

【００６３】片面コピーモードが選択されたときは、制
御部５０はＲＯＭ（１）５３より片面プリントプログラ
ムを呼出して、メモリより或いは原稿読取装置から表面
の画像情報を呼び出して、表面画像のトナー像を感光体
ドラム１０上に形成し、感光体ドラム１０上の表面画像
のトナー像を１次転写器１４ｃによって同期して給送さ
れる記録紙Ｐ上に転写する（第１の画像形成工程）。上
面にトナー像を保持し、定着装置３０へと搬送された記
録紙Ｐに対して定着装置３０では表面画像の定着がなさ
れ、定着を終えた記録紙Ｐは排紙ローラ１８により送ら
れて、装置外部のトレイに排出される。

【００６４】両面コピーモードが選択されたときは、制
御部５０はＲＯＭ（１）５３より両面プリントプログラ
ムを呼出して先ずメモリより或いは原稿読取装置から裏
面の画像情報を呼び出して、裏面画像のトナー像を感光
体ドラム１０上に形成したのち、１次転写器１４ｃによ
り裏面トナー像をトナー像受像体１４ａ上に転写を行
う。次いで転写・清掃を終えた感光体ドラム１０上に表
面画像のトナー像を形成する。そして同期して給送され
る記録紙Ｐの表面（上面）には１次転写器１４ｃによっ
て表面画像のトナー像を転写し（第１の画像形成工
程）、記録紙Ｐの裏面（下面）に２次転写器１４ｇによ
ってトナー像受像体１４ａ上の裏面画像のトナー像を転
写する（第２の画像形成工程）。両面にトナー像を保持
し、定着装置３０へと搬送された記録紙Ｐに対して定着
装置３０では、両面画像の定着がなされ、定着を終えた
記録紙Ｐは排紙ローラ１８によって装置外部のトレイに
排出される。

【００６５】本発明の画像形成装置にあっては、第１の
画像形成モードである両面コピーモードが選択されてい
るときは、第１の定着部材である上ローラ３１０の第１
ヒータ３１１と、第２の定着部材である下ローラ３２０
の第２ヒータ３２１とを共に作動状態とし、第１温度セ
ンサ３１４と第２温度センサ３２４によるローラ表面の
検知温度を設定定着温度Ｔｓと比較することによってＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御がなされて、両面にトナー像を保持した
記録紙の定着が行われる。なお設定定着温度Ｔｓについ
ては上ローラ３１０と下ローラ３２０とは同温度に設定
する必要はなく、上ローラ３１０に対しては２００℃、
下ローラ３２０に対しては１９０℃に設定している。

【００６６】また第２の画像形成モードである片面コピ
ーモードが選択されているときは、記録紙裏面について
の定着を必要としないことから消費電力の節減をも兼ね
て上ローラ３１０の第１ヒータ３１１のみを作動状態と
し、第１温度センサ３１４によるローラ表面の検知温度
を設定定着温度Ｔｓと比較することによってＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御がなされて、表面にトナー像を保持した記録紙の
定着が行われる。

【００６７】本実施形態の定着装置３０にあっては、最
大の消費電力を低減し、熱応答性の悪いソフトローラの
下ローラ３２０に対しては内部の第２ヒータ３２１を消
費電力の少ない３００Ｗのハロゲンランプとし、下ロー
ラ３２０の表面温度は内部加熱による一方、定着がなさ
れる記録紙の給紙間隔において接触回転する上ローラ３
１０からの熱伝導によって定着温度を保持するように構
成し、第１ヒータ３１１には８００Ｗのハロゲンランプ
を用いている。

【００６８】連続コピー時の定着電力の大半は記録紙が
持ち去る熱量であることからも片面コピーモードでの連
続定着を行う第１ヒータ３１１には本実施形態において
は第１ヒータ３１１について８００Ｗの電力を適当とし
ている。

【００６９】最大消費電力を制限し、本実施形態におい
ては１１００Ｗ（８００Ｗ＋３００Ｗ）に制限した定着
装置３０においては、連続して定着を行う際単位時間当
たりに通過する記録紙の量が多くなって来ると、上ロー
ラ及び下ローラは共に供給される熱量よりも記録紙によ
って持ち去られる熱量の方が多くなってローラ表面温度
は初期の設定定着温度Ｔｓより低下する。例えばＡ４サ
イズの連続コピーに対するＡ３サイズの連続コピーがこ
れに該当する。ローラ表面の温度低下が甚だしいと定着
不良をおこし、また両面コピーモードにおいては上ロー
ラ３１０と下ローラ３２０とのローラ表面の温度差が大
きいと定着後の表面画像と裏面画像の画質（光沢度）に
差異が生じることとなる。また片面（表面）コピーモー
ドにおいても、下ローラ３２０については裏面の定着を
必要としないことから第２ヒータ３２１は不作動とする
が、過度に下ローラ３２０表面が温度低下したときは両
面コピーモードに切換えたとき、多くの待ち時間が必要
となる。本発明はかかる状況にふまえて次のような制御
を行い、両面コピーモードにおいても片面コピーモード
においても連続コピー状態で良好な画像が得られること
を特徴としている。

【００７０】（１）両面コピーモードによって記録紙の
両面に連続して画像を形成する際に上ローラ３１０の表
面温度がＴ₁₁（℃）以下、下ローラ３２０の表面温度が
Ｔ₁₂（℃）以下となったときは、画像形成動作を禁止し
又は変更（例えばコピー間隔を通常の画像間隔よりも広
くするような変更）するよう制御部５０は制御を行う。

【００７１】そして禁止状態となった画像形成動作はロ
ーラ表面温度が設定定着温度Ｔｓまで温度上昇した時点
で再稼動を行い、変更状態にある画像形成動作ではロー
ラ表面温度が設定定着温度Ｔｓまで温度上昇した時点で
通常の画像形成動作に復帰する。

【００７２】ここで禁止温度Ｔ₁₁（℃）とＴ₁₂（℃）と
の間ではＴ₁₂＜Ｔ₁₁の関係にあって、５℃≦Ｔ₁₁−Ｔ₁₂
≦２０℃の間にあることが好ましい。

【００７３】本実施形態においては禁止温度Ｔ₁₁＝１８
５℃，Ｔ₁₂＝１７０℃に設定している。この設定温度は
上記条件を満たしている。

【００７４】（２）片面コピーモードによって記録紙の
表面に連続して画像を形成する際に上ローラ３１０の表
面温度がＴ₂₁（℃）以下、下ローラ３２０の表面温度が
Ｔ₂₂（℃）以下になったときは、画像形成動作を禁止し
又は変更（例えばコピー間隔を通常の画像間隔よりも広
くするような変更）するよう制御部５０は制御を行う。
そして禁止状態となった画像形成動作はローラ表面温度
が設定定着温度Ｔｓまで復帰した時点で再稼動を行い、
変更状態にある画像形成動作では通常の画像形成動作に
復帰する。

【００７５】ここで禁止温度Ｔ₂₁（℃）とＴ₂₂（℃）と
の間ではＴ₂₂＜Ｔ₂₁の関係にあって、２０℃≦Ｔ₂₁−Ｔ
₂₂≦８０℃の間にあることが好ましい。

【００７６】本実施態様においては禁止温度をＴ₂₁＝１
６５℃，Ｔ₂₂＝９５℃に設定している。この設定温度は
上記条件を満たしている。なおこのＴ₂₂はオフセット限
界温度Ｔｃ（１５０℃）を下回っている。

【００７７】（３）両面コピーモードにおける禁止温度
Ｔ₁₁（℃），Ｔ₁₂（℃）と、片面コピーモードにおける
禁止温度Ｔ₂₁（℃），Ｔ₂₂（℃）との間では Ｔ₂₂＜Ｔ₂₁≦Ｔ₁₂＜Ｔ₁₁ の関係にあることを必要としている。本実施形態の禁止
温度Ｔ₂₂＝９５℃，Ｔ₂₁＝１６５℃，Ｔ₁₂＝１７０℃，
Ｔ₁₁＝１８５℃は上記条件を満たしている。

【００７８】図６には両面及び片面のコピーモードにお
ける上ローラ３１０及び下ローラ３２０のローラ表面温
度と禁止温度との関係を示している。かかる禁止モード
を設けて各コピーモードにおけるローラ表面温度を管理
制御を行うことによって、両面及び片面のコピーモード
において、何れについても連続コピー時において良好な
定着画像が得られることとなる。

【００７９】

【発明の効果】本発明によるときは、両面及び片面モー
ドでの画像形成を行う画像形成装置について、定着装置
における最大消費電力量を大幅に制限して良好な定着画
像が得られることとなった。そして定着条件が悪くなる
連続コピーにおいても定着画像が目視によって画質低下
が認められる以前に、画像形成の動作を禁止し、或いは
画像形成動作の変更を行うことによって、画像処理を終
えて排出される記録紙については良好な画質が保証され
ることとなり、省電力型の画像形成装置が提供されるこ
ととなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施形態の一例を示す
断面構成図。

【図２】図１の第１の像担持手段の側断面図。

【図３】トナー像形成状態と転写材の供給を示す説明
図。

【図４】本発明で用いられる定着装置の断面構成図。

【図５】本発明の画像形成装置の制御系のブロック図。

【図６】ローラ表面温度と禁止温度との関係を示す説明
図。

【図７】両面及び片面画像形成時の給紙状態を示す説明
図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム（第１の像担持手段） １１ スコロトロン帯電器 １２ 露光ユニット １３ 現像器 １４ａ トナー像受像体（第２の像担持手段） １４ｃ １次転写器 １４ｇ ２次転写器 １４ｈ 紙分離ＡＣ除電器 ３０ 定着装置（定着手段） ３１０ 上ローラ（第１定着ローラ） ３２０ 下ローラ（第２定着ローラ） ３１１ 第１ヒータ ３２１ 第２ヒータ ３１４ 第１温度センサ ３２４ 第２温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽根田 哲 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像形成手段により形成されたトナ
   ー像を担持する第１の像担持手段と、該第１の像担持手
   段に担持されたトナー像が転写され、転写された該トナ
   ー像を担持する第２の像担持手段と、前記第１の像担持
   手段に担持されたトナー像を前記第２の像担持手段また
   は転写材の表面に転写する第１の転写手段と、前記第２
   の像担持手段に担持されたトナー像を転写材の裏面に転
   写する第２の転写手段と、転写材に転写されたトナー像
   を定着する定着手段とを有し、転写材の両面に画像を形
   成する第１の画像形成モードと、転写材の表面のみに画
   像を形成する第２の画像形成モードとを有する画像形成
   装置において、 前記定着手段は、 転写材の表面に対向する第１の定着部材と、 該第１の定着部材を加熱する第１の加熱手段と、 前記第１の定着部材の表面温度を検出する第１の温度検
   出手段と、 前記第１の定着部材よりも断面方向の熱伝導が低い転写
   材の裏面に対向する第２の定着部材と、 該第２の定着部材を加熱する第２の加熱手段と、 前記第２の定着部材の表面温度を検出する第２の温度検
   出手段とを有し、前記第１の定着部材と前記第２の定着
   部材とにより転写材を挟持搬送して転写材上のトナー像
   を定着するものであって、 前記第１の画像形成モードにより転写材の両面に連続し
   て画像を形成する際に、画像形成動作を禁止又は変更す
   る前記第１の定着部材の表面温度の上限をＴ₁₁（℃）、
   前記第２の定着部材の表面温度の上限をＴ₁₂（℃）と
   し、 前記第２の画像形成モードにより転写材の表面のみに連
   続して画像を形成する際に、画像形成動作を禁止又は変
   更する前記第１の定着部材の表面温度の上限をＴ
   ₂₁（℃）、前記第２の定着部材の表面温度の上限をＴ₂₂
   （℃）とするとき、 Ｔ₂₂＜Ｔ₂₁≦Ｔ₁₂＜Ｔ₁₁ とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第１の画像形成モードにより転写材
   の両面に連続して画像を形成する際に、画像形成動作を
   禁止又は変更する前記第１の定着部材の表面温度の上限
   Ｔ₁₁と、前記第２の定着部材の表面温度の上限Ｔ₁₂との
   差を、 ５℃≦Ｔ₁₁−Ｔ₁₂≦２０℃ とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記第２の画像形成モードにより転写材
   の表面のみに連続して画像を形成する際に、画像形成動
   作を禁止又は変更する前記第１の定着部材の表面温度の
   上限Ｔ₂₁と、前記第２の定着部材の表面温度の上限Ｔ₂₂
   との差を、 ２０℃≦Ｔ₂₁−Ｔ₂₂≦８０℃ とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１の画像形成モードにより転写材
   の両面に画像を形成するときは、前記第１の温度検出手
   段による検出結果及び前記第２の温度検出手段による検
   出結果に応じて、前記第１の加熱手段と前記第２の加熱
   手段とを制御し、 前記第２の画像形成モードにより転写材の表面のみに画
   像を形成するときは、前記第１の温度検出手段による検
   知結果に応じて前記第１の加熱手段を制御し、前記第２
   の加熱手段は動作させないことを特徴とする請求項１〜
   ３の何れか１項に記載の画像形成装置。