JPH112981A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両面にトナー像を保持した転写材を一括定着
しても、最大消費電力の少ない消費電力で良好な定着の
行われる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 感光体ドラムと、この感光体ドラム上に
トナー像を形成する手段と、前記感光体ドラム上のトナ
ー像をトナー像受像体又は記録紙Ｐの表面に転写する第
１転写器と、トナー像受像体上に転写されたトナー像を
記録紙Ｐの裏面に再転写する第２転写器と、記録紙Ｐ上
に転写されたトナー像を定着する定着装置３０とを有す
る画像形成装置において、定着装置３０は、少なくとも
記録紙Ｐの表面に対向する第１定着ローラ３１０と記録
紙Ｐの裏面に対向する第２定着ローラ３２０はそれぞれ
複数の加熱手段を有していて、片面画像形成時には、第
１定着ローラ３１０内の加熱手段を多く作動させ、両面
画像形成時には第２定着ローラ３２０内の加熱手段を多
く作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
って画像形成を行う画像形成装置に係わり、特に転写材
の両面にトナー像を形成して、これを一括して加熱定着
して両面画像形成を行う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１−４４４
５７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】また本発明者は、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】しかし、上記の両面画
像形成装置では、両面にトナー像を有した転写材を一括
して定着を行うことになるが、このことは容易ではな
い。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加熱手段を有することが必要で、
該加熱手段の両方に電力を供給するため、定着手段での
消費電力は必然的に大となる。消費電力の増大は装置の
温度上昇を招き感光体の特性の変化その他の不具合が発
生し良好な画像が形成できなくなり、更に装置の運転費
を増加させるという問題がある。

【０００８】また、画像形成装置の電源コードを接続す
る電源コード差込口はそれぞれ許容される最大電気量が
定められているところから、動作時にもその許容値を越
さないことが必要である。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決し、両面にト
ナー像を保持した転写材を一括定着しても、少ない消費
電力で良好な定着が行われ、また片面にトナー像を保持
した転写材に対しても同様に少ない消費電力で良好な定
着の行われる画像形成装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体
と、像形成体上にトナー像を形成する手段と、像形成体
上のトナー像を転写可能でありかつ転写材を搬送する手
段である中間転写体と、像形成体上および中間転写体上
のトナー像と同期して転写材を供給する転写材供給手段
と、転写材を帯電して中間転写体に静電吸着させる転写
材帯電手段と、像形成体上のトナー像を中間転写体また
は転写材の表面に転写する第１の転写手段と、中間転写
体上のトナー像を転写材の裏面に転写する第２の転写手
段と、転写材上のトナー像を定着する定着手段とを有す
る画像形成装置において、前記定着手段は、それぞれに
複数の加熱手段を有した、前記転写材の表面に対向する
第１定着ローラと、前記転写材の裏面に対向する第２定
着ローラとからなり、前記転写材の表面のみにトナー像
を有した片面画像の定着時には第１定着ローラは第２定
着ローラに較べより多くの加熱手段を作動させ、前記転
写材の両面にトナー像を有した両面画像の定着時、また
は前記転写材の裏面にのみにトナー像を有した片面画像
の定着時には第２定着ローラは第１定着ローラに較べよ
り多くの加熱手段を作動させることを特徴とする画像形
成装置によって達成される。

【００１１】なお、上記発明において、第１定着ローラ
はローラ表面に弾性体層を設けないハードローラであ
り、第２定着ローラはローラ表面に弾性体層を設けたソ
フトローラであることが好ましい実施態様である。

【００１２】

【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。

【００１３】本発明の画像形成装置の実施形態の画像形
成プロセスおよ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の像形成体の側
断面図であり、図３は転写材の両面に画像形成を行うと
きのトナー像の形成状態と転写材の供給を示す図であ
る。

【００１４】像形成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の外周に、透明の導電層、ａ−
Ｓｉ層あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を形成
したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で
示す時計方向に回転される。

【００１５】感光体ドラム１０は図２に示す如く、それ
を係合固定する両端面のフランジ部材１０ａ及び１０ｂ
が装置本体に架設固定されるドラム軸１１０に対し両端
面のフランジ部材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。

【００１６】帯電手段としてのスコロトロン帯電器１
１、像露光手段としての露光ユニット１２、現像手段と
しての現像器１３は、それぞれ、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、図１の矢印にて示す感光体
ドラム１０の回転方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に
配置される。

【００１７】各色毎の帯電手段としてのスコロトロン帯
電器１１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１１ａと、感光体ドラム１０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と対峙し近接して取り付け
られる。スコロトロン帯電器１１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１０に対し一様な電位を与える。

【００１８】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
方向下流側になるようにして、感光体ドラム１０の内部
に配置される。

【００１９】各色毎の露光ユニット１２は、それぞれ、
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。これら各色毎の露光ユニット１２は、一
様露光器１２ｃ及び転写同時露光器１２ｄとともに保持
部材２０に取付けられ、保持部材２０を装置本体に固定
することにより、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が一体となって感光
体ドラム１０の基体内部に収容される。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１２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各色の画像データに基づいて感
光体ドラム１０に像露光を行い、感光体ドラム１０上に
潜像を形成する。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のトナーの透過性の高い６
８０〜９００ｎｍの範囲のものが良好であるが、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。

【００２０】各色毎の現像手段としての現像器１３は、
それぞれ、例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２５
ｍｍ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１３
８とを備え、内部にＹ、Ｍ、ＣおよびＫの一成分あるい
は二成分の現像剤を収容している。現像スリーブ１３１
は、不図示の突き当てコロにより感光体ドラム１０と所
定の値の間隙、例えば１００〜１０００μｍをあけて非
接触に保たれ、感光体ドラム１０の回転方向と順方向に
回転しており、現像スリーブ１３１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１０の露光部に対して非接触の状
態で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。

【００２１】中間転写体としてのトナー像受像体１４ａ
は、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に接触して設けられた無端状のベ
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０．１〜０．５ｍ
ｍ、体積抵抗率１０⁸〜１０¹⁴Ω・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ＥＴ
ＦＥ（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。

【００２２】転写材帯電手段としての紙帯電器１４ｆは
トナー像受像体１４ａに当接及び当接解除可能な帯電ブ
ラシであり、トナー像受像体１４ａを張架する接地され
た従動ローラ１４ｅに対向して配置される。紙帯電器１
４ｆは転写材としての記録紙Ｐの通過にともない記録紙
Ｐに当接状態とされ、記録紙Ｐは、紙帯電器１４ｆによ
りトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極
性）に帯電され、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１
４ａ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。転写材帯電手段としては、その他に、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導電性
フィルム等を用いることも可能である。

【００２３】第１の転写手段としての転写器１４ｃ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コロトロン帯電器であり、トナー像
受像体１４ａを介して感光体ドラム１０に対向して配置
される。転写器１４ｃはトナー像受像体１４ａの背面を
トナーと反対極性に帯電することにより感光体ドラム１
０との間に転写域１４ｂを形成し、感光体ドラム１０上
の裏面画像のトナー像をトナー像受像体１４ａに転写
し、また感光体ドラム１０上の表面画像のトナー像を記
録紙Ｐの表面に転写する。

【００２４】第２の転写手段としての裏面転写器１４ｇ
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コロトロン帯電器であり、接地
された駆動ローラ１４ｄに対向してトナー像受像体１４
ａ上を搬送される記録紙Ｐの表面側に配置される。裏面
転写器１４ｇは記録紙Ｐの表面をトナーと反対極性に帯
電し、トナー像受像体１４ａ上の裏面画像のトナー像を
記録紙Ｐの裏面に転写する。

【００２５】定着手段としての定着装置３０は、後に詳
しく説明するがともに内部にヒータを有する２本の第１
定着ローラ３１０と第２定着ローラ３２０とで構成され
る熱ローラ定着器であり、トナー像受像体１４ａから分
離され両面にトナー像を有する記録紙Ｐを第１定着ロー
ラ３１０と第２定着ローラ３２０との間で挟持搬送する
ことにより熱と圧力とを加え、記録紙Ｐ上のトナー像を
定着する。

【００２６】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感光体ドラム１０が図１の矢印
で示す時計方向へ回転され、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。

【００２７】また原稿画像として、本装置とは別体の画
像読取装置の撮像素子により読み取られた画像あるいは
コンピュータで編集された画像が、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫ
の各色別の画像データとして一旦メモリに記憶され格納
される。

【００２８】感光体ドラム１０は電位を付与された後、
Ｙの露光ユニット１２によって第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走査が開始
され、感光体ドラム１０の表面に原稿画像のＹの画像に
対応する静電潜像が形成される。

【００２９】感光体ドラム１０上に形成されたＹの静電
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上にイエロー（Ｙ）のトナー像
が形成される。

【００３０】次いで感光体ドラム１０は、前記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１
２によって第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の静電潜像が形成
される。Ｍの静電潜像は、Ｍの現像器１３により非接触
の状態で反転現像され、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。

【００３１】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、また黒色（Ｋ）のスコロトロ
ン帯電器１１、Ｋの露光ユニット１２および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Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合
わせカラートナー像が形成される（トナー像形成手
段）。

【００３２】これらＹ、Ｍ、Ｃおよび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
るため、第２，第３および第４の色信号に対応する画像
の露光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。

【００３３】上記の画像形成プロセスによって感光体ド
ラム１０（像形成体）の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、転写域１４ｂにおいて、転
写器１４ｃ（第１の転写手段）により、トナー像受像体
１４ａ（中間転写体）の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
露光を行ってもよい。

【００３４】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、感光体ドラム１０のクリーニング手段としての
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、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。また感光体ドラム１０
の周面は、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による露光によって除電され、
先の画像形成における感光体ドラム１０の履歴が解消さ
れる。

【００３５】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
る重ね合わせカラートナー像が、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。なお感光体ドラム１
０上に形成する表面画像は、先に形成した裏面画像に対
して鏡像になる様に、画像データを変更する必要があ
る。

【００３６】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
転写材供給手段たるタイミングローラ１５ｃへ搬送され
る。

【００３７】記録紙Ｐは、タイミングローラ１５ｃの駆
動によって、図３に示すように、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、紙帯電器１４ｆによりトナーと同極性
に帯電され、トナー像受像体１４ａ上に担持されている
裏面画像のカラートナー像を介してトナー像受像体１４
ａに吸着され、トナー像受像体１４ａの移動とともに給
送される。

【００３８】転写域１４ｂでは、転写器１４ｃ（第１の
転写手段）により感光体ドラム１０上の表面画像のカラ
ートナー像が一括して記録紙Ｐの表面に転写される。こ
の際、トナー像受像体１４ａ上に担持されている裏面画
像のカラートナー像は記録紙Ｐに転写されないでトナー
像受像体１４ａ上に存在する。なお転写器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１
２ｄにより一様露光を行うようにしてもよい。

【００３９】表面にカラートナー像が転写された記録紙
Ｐは、次に裏面転写器１４ｇ（第２の転写手段）へと搬
送され、裏面転写器１４ｇによりトナー像受像体１４ａ
上に担持されている裏面画像のカラートナーが記録紙Ｐ
の裏面に一括して転写される。

【００４０】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。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にくく転写不良となるので、好
ましくない。

【００４１】即ち、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。

【００４２】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。

【００４３】以上のようにして両面にカラートナー像が
転写された記録紙Ｐは、接地された駆動ローラ１４ｄに
対向して裏面転写器１４ｇの下流側に配置される転写材
分離用としての紙分離ＡＣ除電器１４ｈ（以後分離極と
もいう）により除電されてトナー像受像体１４ａから分
離され、定着手段としての定着装置３０へと搬送され
て、熱と圧力によって表面および裏面に付着したトナー
が定着された後、排紙ローラ１８を経て、装置外部のト
レイへ排出される。

【００４４】裏面画像のトナー像を記録紙Ｐへ転写した
後にトナー像受像体１４ａ上に残ったトナーは、従動ロ
ーラ１４ｅと対向して設けられ、トナー像受像体１４ａ
に当接及び当接の解除可能なブレード部材を有する、ト
ナー像受像体のクリーニング手段とあいてのトナー像受
像体クリーニング装置１４ｉによりクリーニングされ
る。また、表面画像のトナー像を記録紙Ｐへ転写した後
に感光体ドラム１０上に残ったトナーは、裏面画像形成
時と同様に、感光体ドラムＡＣ除電器１６により除電を
受けた後、感光体ドラムクリーニング装置１９によって
残留トナーを除去される。残留トナーを除去された感光
体ドラム１０の周面は、帯電前の一様露光器１２ｃによ
る露光によって除電され、引き続き、次の画像形成サイ
クルにはいる。

【００４５】上記の画像形成装置においては、以上のよ
うにして重ね合わせカラートナー像を一括転写して記録
紙Ｐの両面にカラー画像を形成するので、トナー像受像
体１４ａ上のカラー画像の色ズレやトナーの散りやこす
れ等が起こりにくく、画像劣化が少ない良好な両面カラ
ー画像を形成することができる。

【００４６】次に、感光体ドラム１０上に形成されたト
ナー像が記録紙Ｐの両面或いは片面に転写されて定着装
置へ進入するまでのトナー像の状態について、図４〜図
５を用いて説明する。ここで像形成体である感光体ドラ
ム１０はマイナスに帯電し、感光体ドラム１０上の潜像
はマイナスの電荷をもったトナーによって反転現像がな
されて、マイナスの電荷をもったトナー像が感光体ドラ
ム１０上に形成された場合について説明する。

【００４７】図４は、感光体ドラム１０上に形成した表
面画像のトナー像を記録紙Ｐ上に直接転写する第１の画
像形成工程によって、記録紙Ｐの表面のみにトナー像が
付着した状態で定着装置３０に進入して行く際の説明図
である。感光体ドラム１０上に形成されたマイナス極性
の表面画像のトナー像は、記録紙Ｐと更にその背後の中
間転写体であるトナー像受像体１４ａを介して第１転写
器１４ｃによってプラス極性の電圧が印加され、記録紙
Ｐに転写がなされる（図４（ａ））。マイナス極性の表
面画像のトナー像を上面に保持した記録紙Ｐは、紙分離
ＡＣ除電器１４ｈによって除電がなされてトナー像受像
体１４ａから分離し、第１定着ローラ３１０及び第２定
着ローラ３２０を有する定着装置３０へと進入する（図
４（ｂ））。

【００４８】また図５は、感光体ドラム１０上に形成し
た表面画像のトナー像を記録紙Ｐ上に直接転写する第１
の画像形成工程と、感光体ドラム１０上に形成した裏面
画像のトナー像を中間転写体を介して記録紙Ｐ上に転写
する第２の画像形成工程によって、記録紙Ｐの両面にト
ナー像が付着した状態で、定着装置３０に進入して行く
際の説明図である。感光体ドラム１０上に形成されたマ
イナス極性の裏面画像のトナー像は、トナー像受像体１
４ａの背後から第１転写器１４ｃによってプラス極性の
電圧が印加されて、トナー像受像体１４ａ上に転写され
る（図５（ａ））。引き続いて、感光体ドラム１０上に
はマイナス極性の表面画像のトナー像が形成される。表
面画像のトナー像は、記録紙Ｐと更にその背後の裏面画
像のトナー像を保持したトナー像受像体１４ａを介して
第１転写器１４ｃによってプラス極性の電圧が印加さ
れ、記録紙Ｐの上面に転写される（図５（ｂ））。つい
でトナー像受像体１４ａ上に付着した裏面画像のトナー
像は、記録紙Ｐの上側から第２の転写手段である裏面転
写器１４ｇによってプラス極性の電圧が印加されること
によって記録紙Ｐの下面に転写がなされる。この際、記
録紙Ｐ上面の表面画像のトナー像の電位は、直上から裏
面転写器１４ｇによりプラス極性の電圧が印加されるこ
とによってマイナス極性からプラス極性に転換する（図
５（ｃ））。記録紙Ｐの上面にプラス極性の表面画像の
トナー像を保持し、下面にマイナス極性の裏面画像のト
ナー像を保持した状態で、記録紙Ｐは紙分離ＡＣ除電器
１４ｈによって除電がなされてトナー像受像体１４ａか
ら分離し、定着装置３０へと進入する（図５（ｄ））。

【００４９】次に本発明の定着手段である定着装置につ
いて説明する。図６は本発明の定着装置３０の実施形態
を示す構成図である。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第１定着ローラ
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定着ローラ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。

【００５０】第１定着ローラ３１０は内側芯部にはハロ
ゲンランプ等から成る複数の加熱手段（本実施形態では
５００Ｗと３００Ｗの２本のハロゲンランプ）である第
１（Ａ，Ｂ）ヒータ３１１Ａ，３１１Ｂを有している。
第１定着ローラ３１０はこの第１（Ａ，Ｂ）ヒータ３１
１Ａ，３１１Ｂ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。

【００５１】第２定着ローラ３２０は内側芯部にはハロ
ゲンランプ等から成る複数の加熱手段（本実施形態では
５００Ｗと３００Ｗの２本のハロゲンランプ）である第
２（Ａ，Ｂ）ヒータ３２１Ａ，３２１Ｂを有している。
第２定着ローラ３２０はこの第２（Ａ，Ｂ）ヒータ３２
１Ａ，３２１Ｂ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０．８〜５ｍｍ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。

【００５２】第１、第２定着ローラ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３１２，３２
２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、さらに第１、第２定着ロー
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はそれぞれ第１、第２定着ローラ３１０，３２０
に圧着して従動回転する。

【００５３】更に第１定着ローラ３１０、第２定着ロー
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。

【００５４】第１定着ローラ３１０と第２定着ローラ３
２０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。第１定着ロ
ーラ３１０と第２定着ローラ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。

【００５５】この画像形成装置では、定着手段である定
着装置３０は第１，第２定着ローラ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、第１，第２定着ローラ３１
０，３２０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、第
１定着ローラ３１０には＋２００Ｖ、第２定着ローラ３
２０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、第１定着ローラ３１０には上側トナー
像のトナー電荷と同極性の帯電を行い、第２定着ローラ
３２０には下側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。

【００５６】上記画像形成装置は転写材の片面（表面）
のみにトナー像を形成して定着を行う第１コピーモード
と、転写材の両面にトナー像を形成して一括して定着を
行う第２コピーモードとを有し、指定手段によりモード
指定を行うと、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。なお、本実施形態
においては、転写材の裏面のみにトナー像を形成した片
面画像の定着を行う場合にも、第２コピーモードとして
の制御がなされる。以下この制御方法について説明す
る。

【００５７】図７は本発明の制御を示すブロック図であ
る。画像形成装置本体の操作盤にはモード選択釦が設け
られていて、ユーザは第１コピーモード又は第２コピー
モードの選択を行う。この他に自動選択を行う第３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第１コピーモー
ド、裏面画像が検出された場合には第２コピーモードに
自動選択し、画像形成及び定着を行うこともなされる。

【００５８】第１コピーモードが選択されたときは、制
御部５０は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
ナー像を第１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では第１定着ローラ３１０に対
してマイナスの電界を形成するよう前記不図示の電界形
成手段を作動させる。一方、第２定着ローラ３２０に対
しては前記不図示の電界形成手段を作動させない。

【００５９】本発明の画像形成装置で第１コピーモード
が選択されたときは、第１定着ローラ３１０の加熱手段
の方が第２定着ローラ３２０の加熱手段に較べより多く
の加熱手段を作動させるもので、本実施形態においては
図８に示すように第１定着ローラ３１０の加熱手段であ
る第１（Ａ，Ｂ）ヒータ３１１Ａ（５００Ｗ），３１１
Ｂ（３００Ｗ）の２本のハロゲンランプを作動（点灯）
し、第２定着ローラ３２０の加熱手段である第２（Ａ，
Ｂ）ヒータ３２１Ａ（５００Ｗ），３２１Ｂ（３００
Ｗ）については、第２（Ｂ）ヒータ３２１Ｂ（３００
Ｗ）の１本のハロゲンランプを作動（点灯）し、第２
（Ａ）ヒータ３２１Ａ（５００Ｗ）は不作動（不点灯）
とする。このような加熱手段の作動制御を行うことによ
って、第１コピーモード中は最大の消費電気量も１１０
０Ｗに抑えられて、制限とする消費電気量をオーバーす
ることはない。

【００６０】本発明の画像形成装置にあっては、画像形
成プロセスからも明らかなように、第１コピーモードと
第２コピーモードでは記録紙Ｐの搬送速度は同じであっ
ても、搬送される１枚のコピーと次のコピーとの間隔
（コピー間隔）は第１コピーモードの方が第２コピーモ
ードに較べ遥かにつまった形で画像形成が行われる。定
着装置３０では記録紙Ｐが通過し定着が行われると、熱
は記録紙によって奪われ、定着装置３０の温度は下がる
こととなる。第１コピーモードでは記録紙の表面画像に
対向した第１定着ローラ３１０は記録紙通過によってロ
ーラ表面温度は低下するが、次の記録紙が到達するまで
の短時間の間にはローラ表面温度ははじめの表面温度ま
で復帰していることが必要となる。本実施形態において
は第１定着ローラ３１０の内部に設けた複数の加熱手段
の多く（正確には第２定着ローラ３２０内部の作動加熱
手段の数より多く）を作動することによって、時間当た
り多くの発熱量が発生するようにする一方、第１定着ロ
ーラ３１０のローラをハードローラとすることによっ
て、ローラ部分での熱伝導性を良くし、搬送と定着によ
って低下したローラの表面温度を短時間のコピー間隔の
間に元の温度に復帰するよう構成している。このような
構成と制御によって短時間のコピー間隔をもって搬送さ
れる記録紙上の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。なお本実施形態においては第１定
着ローラ３１０をハードローラとしたので、ニップ部を
形成するため第２定着ローラ３２０をソフトローラとし
ている。

【００６１】第２コピーモードが選択されたときは、制
御部５０は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、第１転写器１４ｃにより
裏面トナー像を中間転写体であるトナー像受像体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の上面（表面）には第１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の下面に裏面転写器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、第１定着ローラ３１０に対してプラスの
電界を形成するよう不図示の電界形成手段（コロナ帯電
器、ローラ帯電器、バイアス電源）を作動させる。一
方、第２定着ローラ３２０に対してマイナスの電界を形
成するよう不図示の電界形成手段（コロナ帯電器、ロー
ラ帯電器、バイアス電源）を作動させる。なお第２定着
ローラ３２０に対しては、ローラを導電性ローラとして
接地するよう制御してもよい。

【００６２】本発明の画像形成装置で記録紙の裏面のみ
に画像形成を行う場合には、感光体ドラム１０上に形成
したトナー像を一旦トナー像受像体１４ａ上に転写した
のち、記録紙上に転写することとなるので、コピー間隔
は両面画像形成時と同じとなり、第２コピーモードによ
って定着処理がなされる。

【００６３】本発明の画像形成装置で第２コピーモード
が選択されたときは、第２定着ローラ３２０の加熱手段
の方が第１定着ローラ３１０の加熱手段に較べより多く
の加熱手段を作動させるもので、本実施形態においては
図８に示すように第１定着ローラ３１０については第１
（Ｂ）ヒータ３１１Ｂ（３００Ｗ）の１本のハロゲンラ
ンプだけが作動（点灯）し、ソフトローラである第２定
着ローラ３２０については第２（Ａ）ヒータ３２１Ａ
（５００Ｗ）と第２（Ｂ）ヒータ３２１Ｂ（３００Ｗ）
の２本のハロゲンランプを作動（点灯）する。このよう
な加熱手段の作動制御を行うことによって、第２コピー
モード中も最大の消費電気量も１１００Ｗに抑えられ
て、制限とする消費電気量をオーバーすることはない。

【００６４】本発明の画像形成装置にあっては、第２コ
ピーモードでは第１コピーモードに較べてコピー間隔は
広くなっている。従って第２コピーモードは第１コピー
モードに較べて時間当たり奪われる熱量も少なく、記録
紙通過によって奪われたローラ温度は初めの温度に復帰
しやすい条件にある。記録紙上の表面画像の定着を担当
する第１定着ローラ３１０については上記の第１（Ｂ）
ヒータ３１１Ｂ（３００Ｗ）１本のハロゲンランプの作
動だけで充分賄うことができる。一方、記録紙上の裏面
画像の定着を担当する第２定着ローラ３２０は、第１定
着ローラ３１０との間でニップ部を形成する必要がある
ことから、ローラには前記の弾性体層３２０ｂを設けた
ソフトローラである。従って第２定着ローラ３２０の熱
伝導率は低く、定着によって低下したローラ表面温度を
元の温度まで復帰させるのは容易ではない。本実施形態
の画像形成装置では、第２定着ローラ３２０内部の第２
（Ａ）ヒータ３２１Ａ（５００Ｗ）と第２（Ｂ）ヒータ
３２１Ｂ（３００Ｗ）の２本のハロゲンランプを点灯
し、ローラ内部と外部との間で温度勾配を急にすること
によって、ローラ表面温度の復帰を早める処理を行って
いる。この場合、弾性体層３２０ｂの弾性体には熱伝導
性を高める物質を添付或いは混入して熱伝導率を高める
ことも併せ行われる。このような加熱手段の作動制御を
行うことによって、第２コピーモード中も最大の消費電
気量は１１００Ｗに抑えられて、制限とする消費電気量
をオーバーすることはない。

【００６５】このような構成と制御によって搬送される
記録紙上の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。

【００６６】以上説明したところによって、第１、第２
コピーモードにおける制御が行われるが、既に説明した
第１温度センサ３１４によって第１定着ローラ３１０の
表面温度の、また第２温度センサ３２４によって第２定
着ローラ３２０の表面温度の温度検知がなされ、所定の
温度範囲にあるよう作動中の加熱手段に対してＯＮ／Ｏ
ＦＦを行って温度制御がなされる。

【００６７】本実施形態の画像形成装置では、電源ＯＮ
に引き続くウォーミングアップの間には、第１（Ｂ）ヒ
ータ３１１Ｂ（３００Ｗ）と第２（Ａ）ヒータ３２１Ａ
（５００Ｗと第２（Ｂ）ヒータ（３００Ｗ）の３本のハ
ロゲンランプの作動によって行われる。またウェイティ
ングタイムについては第１（Ｂ）ヒータ３１１（Ｂ）
（３００Ｗ）と第２（Ｂ）ヒータ３２１（Ｂ）（３００
Ｗ）の作動によって行われる。上記のウォームアップ時
には第１温度センサ３１４と第２温度センサ３２４がそ
れぞれ所定温度に到達したことを検知することによっ
て、画像形成装置では「プリント動作可能」の表示が操
作盤に表示される。なお画像形成装置で、第１コピーモ
ードが選択されているときは、第１温度センサ３１４が
所定温度に到達したことを検知したことによって第２温
度センサ３２４の検知を待たずに直ちに「プリント動作
可能」の表示がなされる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によるときは、片面画像形成時も
両面画像形成時にも共に消費される最大消費電力は所定
の消費電力以下に管理され、効率良く第１及び第２定着
ローラの加熱手段に電力が供給されて、良好な加熱定着
が行われる、転写材の両面にトナー像を形成し、これを
一括定着を行う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
断面構成図である。

【図２】図１の像形成体の側断面図である。

【図３】両面のトナー像形成状態を示す説明図である。

【図４】転写材片面に画像形成する時のトナー像の状態
を示す説明図である。

【図５】転写材両面に画像形成する時のトナー像の状態
を示す説明図である。

【図６】定着装置の一実施形態の構成を示す断面図であ
る。

【図７】片面及び両面の切り替え制御を示すブロック図
である。

【図８】モード切換え時の加熱手段の作動を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム（像形成体） 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（中間転写体） １４ｃ 第１転写器（第１転写手段） １４ｇ 裏面転写器（第２転写手段） １４ｈ 紙分離ＡＣ除電器 ３０ 定着装置（定着手段） ３１０ 第１定着ローラ ３２０ 第２定着ローラ ３１０ａ，３２０ａ 芯金 ３２０ｂ 弾性体層 ３１０ｂ，３２０ｃ 表面層 ３１１Ａ 第１（Ａ）ヒータ ３１１Ｂ 第１（Ｂ）ヒータ ３２１Ａ 第２（Ａ）ヒータ ３２１Ｂ 第２（Ｂ）ヒータ ３１４ 第１温度センサ（第１温度検知手段） ３２４ 第２温度センサ（第２温度検知手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像形成体と、像形成体上にトナー像を形
   成する手段と、像形成体上のトナー像を転写可能であり
   かつ転写材を搬送する手段である中間転写体と、像形成
   体上および中間転写体上のトナー像と同期して転写材を
   供給する転写材供給手段と、転写材を帯電して中間転写
   体に静電吸着させる転写材帯電手段と、像形成体上のト
   ナー像を中間転写体または転写材の表面に転写する第１
   の転写手段と、中間転写体上のトナー像を転写材の裏面
   に転写する第２の転写手段と、転写材上のトナー像を定
   着する定着手段とを有する画像形成装置において、 前記定着手段は、それぞれに複数の加熱手段を有した、
   前記転写材の表面に対向する第１定着ローラと、前記転
   写材の裏面に対向する第２定着ローラとからなり、 前記転写材の表面のみにトナー像を有した片面画像の定
   着時には第１定着ローラは第２定着ローラに較べより多
   くの加熱手段を作動させ、 前記転写材の両面にトナー像を有した両面画像の定着
   時、または前記転写材の裏面のみにトナー像を有した片
   面画像の定着時には第２定着ローラは第１定着ローラに
   較べより多くの加熱手段を作動させることを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第１定着ローラはローラ表面に弾性
   体層を設けないハードローラであることを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記第２定着ローラはローラ表面に弾性
   体層を設けたソフトローラであることを特徴とする請求
   項１記載の画像形成装置。