(57)【要約】【課題】  自動両面装置の簡略化、小型化。【解決手段】  定着が別駆動で逆転可能、且つ自動両面を備える装置において、再搬送路の入口を転写定着間に設け、定着を逆回転させスイッチバックさせる。【選択図】  図１
2008275885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの両面に画像形成及び定着を行い、装置外に排出する画像形成装置であって、
所定の搬送経路の上流側から引き込まれたシートにトナー画像を形成するとともに、そのシートを上記搬送経路の下流側に送り出す画像形成手段と、
該画像形成手段より送り出されたシート上のトナー画像をそのシートに定着させる定着手段と、
上記搬送方向を反転されたシートを上記搬送経路の上流側から上記画像形成手段に再搬送する再搬送経路を有してなり、
上記再搬送経路への導入部が上記画像形成手段と上記定着手段の間に有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項1の画像形成装置において、上記画像形成手段を駆動する第１の駆動手段と、
上記定着手段を駆動する第２の駆動手段とを有してなり、
上記定着手段を駆動する回転駆動源が正逆転自在に回転することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項1の画像形成装置において、シートの進行方向を変更させるスイッチバック手段として上記定着手段を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項1の画像形成装置において、上記定着手段にシートを導入する可動式の案内部材を有し、定着手段の回転方向もしくはシートの進行方向により、その位置又は角度を可変としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１の画像形成装置において、上記定着手段の上記画像形成手段に対する角度が可動であり、上記定着手段の回転方向により、所定の角度とできることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項1の画像形成装置において、上記定着手段を通過後、上記再搬送手段に導入し、上記画像形成手段を通過せずに再度定着手段を通過させることを特徴とした画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真を応用した複写機やレーザープリンター、ファクシミリ等のシート反転機構を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式プリンタなどの画像形成装置において、記録紙等のシート（記録シート）の両面に自動印字を行うためのシート搬送パスを有するものがある。この種の装置は一般に、シートの片面に印字した後に、シートを反転させて再び画像形成部へ搬送することによって二面目に印字を行うように構成されている。
【０００３】
シートの両面に印字可能な画像形成装置として、図６に示すような電子写真式プリンタが従来より用いられている。
【０００４】
以下、図６を参照して、この従来の画像形成装置について、その基本構成及び機能等を説明する。
【０００５】
同図６に示すに、画像形成装置Ｄは、得られた画像情報に基づいたレーザーＬをレーザースキャナー１によって発射し、プロセスカートリッジ２に内蔵された感光ドラム３上にレーザーＬを照射する。すると感光ドラム３上には潜像が形成され、プロセスカートリッジ２によって、この潜像がトナーにより現像化される。
【０００６】
一方、シート積載板５上に積載された記録紙（シート）Ｓが、給紙ローラー６、および分離パッド７によって１枚づつ分離されながら給紙され、中間ローラー８と搬送ローラー９によって、さらに下流側に搬送され、この搬送されたシート上に、上述の感光ドラム３上に形成されたトナーによる顕像が転写ローラー４によって転写される。
【０００７】
そして、シートＳはさらに下流側に搬送され、同シートＳ上の未定着のトナー像が、内部に熱源を有する定着器１２によって定着される。その後、片面のみ印字する場合は、中間排紙ローラー１３ａを経て、排出ローラー１４によって装置外に排出される。
【０００８】
次に、シートの両面に印字する場合の装置の動作態様について説明する。
【０００９】
排出ローラー１４は、正逆転可能に構成されている。ここで、シートＳ’の後端が中間排紙ローラー１３ａと中間排紙コロ１３ｂで形成されるニップを抜けて、図６の実線の位置まで来た時に、排出ローラー１４は逆転動作（逆回転）を始める。すなわち、これまで回転していた矢印Ｙの向きとは逆向きに回転する。
【００１０】
なおシートの通過に関して、センサアーム１９とセンサアーム１９の動きを検知する周知のフォトインタラプタ（図示略）によって行う。すなわち、シートがセンサアームを通過する際には、センサアーム１９は図６中における実線の位置にあり、そうでない時は破線の位置にある。この位置の違いをフォトインタラプタによって検出することでシートの後端位置を検出し、排出ローラー１４の逆転動作開始のタイミングを決定する。
【００１１】
この逆転動作によって、シートはガイド１６に沿って下方へ搬送され、スイッチコロ１５と中間排紙ローラー１３ａで形成されるニップに導かれる。この後、シートは中間排紙ローラー１３ａに搬送され、両面搬送ローラー１７を経て中間ローラー８に到達する。そして、１面目に画像形成が行われたときと同様の態様で転写ローラー４にて画像を転写され、定着ローラー１２ａ、中間排紙ローラー１３ａを経て排出ローラー１４によって装置外に排出される。
【００１２】
このように、画像形成装置Ｄは、シートＳの給紙から排出までに亘る搬送経路に沿って形成された感光ドラム３、転写ローラー４等の各画像形成手段や定着器１２をそれぞれ回転駆動し、シートＳの片面或いは両面に画像形成及びその定着を行い、装置外へ排出する。
【００１３】
ここで定着器１２の構成について、詳細に説明する。図７に定着器１２の断面についての拡大図を示す。図６及び図７に示される定着器１２は、加圧部材駆動式・テンションレスタイブのフィルム加熱方式の加熱装置である（例えば特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等を参照）。
【００１４】
図7に示すように、定着器１２は、定着ローラー１２ａ及び定着加圧ローラー１２ｄをその主要構成部材として備え、両部材１２ａ、１２ｄ間で定着を行いつつシートを挟持搬送するように構成されている。定着ローラー１２ａは、加熱体（ヒータ）１２ｃを備えた耐熱樹脂製のステイ１２ａａを内面ガイド部材として、同ステイ１２ａａを覆うエンドレス耐熱性フィルム（定着フィルム）１２ｂを有して構成されている。定着フィルム１２ｂは、ヒータ１２ｃを含む上記ステイ１２ａａに外嵌させてある。この定着フィルム１２ｂの内周長とヒータ１２ｃを含むステイ１２ａの外周長は、定着フィルム１２ｂの方を大きくしてあり、従って、定着フィルム１２ｂはステイ１２ａａに対して周長が余裕を持つようルーズに接している。定着加圧ローラー１２ｄは、ヒ−タ１２ｃとの間でフィルム１２ｂを挟んで圧接ニップである定着部Ｎを形成する。定着加圧ローラー１２ｄは、金属軸と、金属軸に外装したシリコンゴムから構成されており、定着ローラー１２ａに圧接されつつ回転可能に設けられ、定着ローラー１２ａの駆動回転に伴って回転する。
【００１５】
ここでヒーター１２ｃの加熱に伴って、定着加圧ローラー１２ｄは時間の経過とともに温度上昇するため、この際にゴム部の熱膨張により外径が大きくなる。定着加圧ローラーは通常一定回転数で回転駆動されているため、定着加圧ローラーが高温の時には低温の時よりも熱膨張が大きくなって回転周速度が増加し、シート搬送速度が速くなってしまう。
【００１６】
さて、図６の装置では装置をより小型化するための方策として、転写ローラーから定着器に至る距離ＬＬが短く設定されている。こうした装置では、転写ローラーから定着器にかけてのシートのたるみが少ないために、転写から定着の間で上記シート搬送速度変動によって、転写ローラーから定着器にかけてのシートのテンションがより変動しやすく、画像の伸び、乱れといった問題を生ずることがあった。
【００１７】
こうした問題に対し、特開平７−２６１５８４号公報に記載された画像形成装置では、主に定着器を駆動するモータ（定着系モータ）と、画像形成部を中心とする他の被駆動部を駆動するモータとを独立に設け、定着系モータの駆動速度をコントロールすることによって、転写ローラーから定着器にかけてのシートのテンションが変動しないように制御するように装置を構成して上記問題の解決を図っている。
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】特開平４−４４０７６号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７７号公報
【特許文献４】特開平４−４４０７８号公報
【特許文献５】特開平４−４４０７９号公報
【特許文献６】特開平４−４４０８０号公報
【特許文献７】特開平４−４４０８１号公報
【特許文献８】特開平４−４４０８２号公報
【特許文献９】特開平４−４４０８３号公報
【特許文献１０】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献１１】特開平４−２０４９８１号公報
【特許文献１２】特開平４−２０４９８２号公報
【特許文献１３】特開平４−２０４９８３号公報
【特許文献１４】特開平４−２０４９８４号公報
【特許文献１５】特開平７−２６１５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、このような従来の画像形成装置においては、図６に示すように、自動両面搬送機構のシート搬送路（反転搬送路）が装置本体内の定着装置の外側（後方）に設置され、電装基板等の外側を大きく回りこむ形になるため装置全体が大きくなるうえ、シート搬送路が長くなるため、途中に搬送ローラを幾つか設けなければならなくなるためそのローラ自身、および駆動装置当により高価なものになってしまっていた。
【００１９】
また定着装置へシートを案内導入する入り口ガイドを反転搬送路への切り替えフラッパーおよびセンサーとすると複雑な反転装置の必要が無く、定着装置および一部のローラの逆回転のみでシートのスイッチバックが行える。
【００２０】
本発明の目的は、自動両面搬送機構を設けながら、装置全体としてのコンパクト化が図られ、占有面積の縮小化を実現し、更にコストの安い画像形成装置を提供することにある。
【００２１】
また本発明は、定着性の悪いメディアの定着性の改善を容易に行ったり、カラー画像形成装置においてグロス（光沢）の調整やOHTを用いた場合の混色、透過性の改善を図ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明は、シートの両面に画像形成及び定着を行い、所定の搬送経路の上流側から引き込まれたシートにトナー画像を形成するとともに、そのシートを上記搬送経路の下流側に送り出す画像形成手段と、画像形成手段より送り出されたシート上のトナー画像をそのシートに定着させる定着手段とを有し、定着後のシートの搬送方向を反転させるスイッチバック搬送として、定着手段自体を逆回転させ画像形成手段と定着手段の間にシートを搬送経路の上流側から画像形成手段に再搬送する再搬送経路入り口を有することを要旨とする。
【００２３】
また上記構成をとることにより、カラー画像形成装置においては、一度定着手段を通過、加熱処理したシートを定着手段を逆回転し、再搬送路に導入し、再び定着手段を順回転することによりシートを複数回定着手段で加熱処理することにより、従来フィルム加熱方式の定着装置の欠点とされてきたOHTでの混色や透過性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、自動両面印字可能な画像形成装置を低コストにて提供することができるようになる。
【００２５】
またその構成を用い、定着性の悪いラフ紙の定着性を比較的簡単に向上できたり、カラー画像形成装置においてはグロスや透過性の調整といったことも行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照して詳しく説明する。
【００２７】
ただし、これら実施例について適用する構成部材の寸法、材質、形状、及びそれらの相対配置等は、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれら記載事項のみに限定する趣旨のものではない。
【００２８】
（第１の実施例）
本発明の画像形成装置をレーザービームプリンタに適用した第１の実施例について説明する。
【００２９】
図１は、第１の実施例に係る画像形成装置（レーザービームプリンタ）Ａについての概略断面図であり、図2にその定着器12の概略断面図を示す。
【００３０】
図１において、20は定着入口ガイド（以下入口ガイド）である。上記入口ガイド20は、軸21を中心に揺動可能であり、通常時には不図示のバネにより実線の状態にあり、シートが有るときには破線の状態になる。さらに上記入口ガイド20はセンサーアームとしての機能も持ち不図示のフォトインタラプタによってシート通過の検知を行う。
【００３１】
なお、同図１に示す本実施例の画像形成装置において、他の基本構成については、図６で説明した従来の装置と同等であるため、同従来の装置と同等の構成及び機能を有する各種構成部材については、図６と同一の符号を付し、ここでの重複する説明は省略する。
【００３２】
シートＳに自動両面プリントを行う場合の再給紙動作について説明する。
【００３３】
シートＳが入口ガイド20を抜けて図１に示す位置まで到達すると、センサーを兼ねた入口ガイド20はシートSの通過を検知し、不図示の定着器駆動用モータが逆回転し、定着器12および排出ローラー１４は図1において示された矢印X、Yとは逆方向に回転を始める。センサーを兼ねた入口ガイド20上をシートSの後端を過ぎた時点では、完全にシートSが定着器12を通過したわけではないので、そのプロセススピード等と入口ガイド２０から定着ニップ後端までの距離から時間差を計算して逆転を開始しなければならない。ただし近年の画像形成装置のプロセススピードが早いこと、モータ等の慣性モーメント等により発明者達の実験に寄れば入口ガイド20が検知した瞬間に逆回転を始めても問題なかった。
【００３４】
ここで、シートSが抜けた入口ガイド20はバネにより図1の実線の状態つまり再給紙パスへの入口が開いた状態になり、シートSは再給紙パスへ導入されていく。
【００３５】
以上の動作によって、シートＳはスイッチバックを略定着器12のみで行うことができ、その後再給紙パスに設けられた両面搬送ローラー１７を経て再給紙センサ１８に到達する。再給紙センサ１８によってシートＳの通過を検知すると、定着器駆動用モータは再度回転方向を変え、図1に示す向きに回転する。これに伴って定着器12、排出ローラー１４も図1に示す向き（シートを排出する回転方向）に回転する。この後、シートＳは中間ローラーを経て転写ローラー４に到達する。転写ローラー４にて２面目に画像を転写され、定着ローラー１２ａ、中間排紙ローラー１３ａを経て排出ローラー１４によって装置外に排出される。
【００３６】
以上説明してきたように本実施例をとることにより、再給紙パスが従来に比べ大幅に短くでき装置を小型化できるうえ、再給紙パスが短いため両面搬送ローラの数も減らせるため、低コストにて自動両面プリント可能な画像形成装置を提供することができる。
【００３７】
なお、本実施例において、定着器駆動用モータは、スピードコントロール及び正逆両方向の回転が可能となっている構成としたが、このスピードコントロールは、周知の制御回路等によって電気的に制御すればよい。ここで、そのスピードコントロール制御は、とくに図示はしないが、これも周知の温度センサ等によって測定した加熱体12ｃの温度や温度上昇速度、加熱時間等からから類推した加圧ローラ12ｄの温度から加圧ローラ１２ｄの熱膨張の度合いを認識するとともに、この熱膨張により転写ローラーから定着器にかけてのシートのテンションが変動しないよう加圧ローラー１２ｄ及び転写ローラー間の相対的な回転速度を制御するよう装置を構成すればよい。
【００３８】
このとき、処理スピードを上げるために通常の回転方向に回転しているときは、上記の処理によりスピードをコントロールし、スイッチバック後の逆回転では、定着処理が終わっているためシートSに熱を供給する必要が無いため回転速度を大幅に上げ、次のシートの処理までの時間を短縮することも可能である。
【００３９】
また本実施例での入口ガイド20は可動式であり、センサーも兼ねていたが、取り付け位置、角度等によっては可動式の必要は無く、またサンサーを別に設けても問題ない。
【００４０】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例について、先の第１の実施例と異なる点を中心に説明する。
【００４１】
図3は、第2の実施例に係る画像形成装置（レーザービームプリンタ）Bについての概略断面図である。
【００４２】
本実施例では、上記実施例と略同様の画像形成装置であるが、定着入口ガイドは固定され、定着器12の定着フィルム12aやステイ12aaやヒータ12eといった定着器の上ユニット12ｆが加圧ローラ12ｄの中心軸を中心として角度ωの範囲で回転可能となっている。上記定着器12の加圧方法及び画像形成装置への固定方法を図4に示す。図4において29は板金製の定着上フレームであり、同じく板金製の定着横フレーム30とビス等により固定されている。この定着横フレーム30に加圧ローラ26の芯金26aを受けるU字型の滑り軸受け33を付けてある。ヒータ20を支持するステイ12aaの端部にフランジ35を固定し、フランジ35と上記上フレーム29の間にバネ36を設置することにより、定着フィルム25を介してヒータ20を加圧ローラ26に加圧している。一方31は、板金製の定着下フレームであり、O字型の滑り軸受け34で加圧ローラ芯金26aを受けている。そして上記定着下フレーム31をビス等により、画像形成装置本体へ固定してある。
【００４３】
上記のような構成をとることによりヒータホルダ12aaは、定着上フレーム29や定着横フレーム30と共に加圧ローラ12ｄに対し、一定の圧力を保ちながら、加圧ローラ芯金12ddの中心軸Aを中心に加圧ローラ12eの回転方向に遥動することが可能となっている。
【００４４】
揺動する角度は、装置前方（図面左側）に動いたときは、定着器ニップNの接線方向か再給紙パスに向かい、装置後方（図面右側）に傾いたときには、画像形成部を向く設定になる。
【００４５】
ここで本実施形態でのシートＳに自動両面プリントを行う場合の再給紙動作について説明する。
【００４６】
１面目を画像形成するとき、定着器12の加圧ローラ12ｄが図３のX方向に回転している。このとき定着上ユニット12ｆは加圧ローラ12ｄとの摩擦から加圧ローラ12ｄの回転方向下流側、つまり装置後方側に力が加わり固定され、そのニップは画像形成部に向かう。これによりシートSはスムーズに定着ニップNに導入される。
【００４７】
次にシートＳが定着器12を抜けて図3に示す位置まで到達すると、センサー22がシートSの定着器12の通過を検知し、不図示の定着器駆動用モータが逆回転し、定着器12および排出ローラー１４は図3において示された矢印X、Yとは逆方向に回転を始める。
【００４８】
定着器が逆回転をすると今度は、定着上ユニットｆは、加圧ローラ12ｄとの摩擦から加圧ローラ12ｄの逆回転方向下流側、つまり装置前方側に力が加わり固定され、そのニップは再給紙パスに向かう。これによりシートSはスムーズに再給紙パスに導入される。この後は上記実施例と同様に、再給紙パスに設けられた両面搬送ローラー１７を経て再給紙センサ１８に到達する。この後、シートＳは中間ローラーを経て転写ローラー４に到達する。転写ローラー４にて２面目に画像を転写され、定着ローラー１２ａ、中間排紙ローラー１３ａを経て排出ローラー１４によって装置外に排出される。
【００４９】
本実施例を用いることにより、本発明に不可欠な定着器の回転方向の変更に伴い、シートSの搬送方向を適切に切り替えることができるため、非常に簡単な構成により本発明の利点を得ることができる。
【００５０】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例について、先の第１の実施例と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
本実施例では、画像形成装置としては実施例１と同じものを使用しその制御を変更する。
【００５２】
本実施例では、本発明の画像形成装置の特徴を自動両面に用いるのではなく、定着性の改善に用いる。
【００５３】
例えば定着が困難な表面の平滑性が悪いシートS（以下ラフ紙）などを定着するとき、従来は定着器12の制御温度を高めたり、プロセススピードを落としたりして対応してきた。しかし、制御温度を高めるためには定着器12に使用する部品の耐熱性を高めるために高価な材料を用いなければならなかったり、プロセススピードを落とすためにはスキャナー1の走査スピードを変更したり、現像や帯電といった部分で高圧バイアスの設定を変更するなど複雑な制御が必要とされた。
【００５４】
本実施例での、定着性のラフ紙を定着する際の動作を説明する。
【００５５】
先ずユーザによる設定もしくは何らかのメディア検知手段によりラフ紙を定着すると判断したとき、通常の手順で画像を形成し、シートＳが入口ガイド20を抜けて図１に示す位置まで到達すると、センサーを兼ねた入口ガイド20はシートSの通過を検知し、不図示の定着器駆動用モータが逆回転し、定着器12および排出ローラー１４は図1において示された矢印X、Yとは逆方向に回転を始める。シートSが抜けた入口ガイド20はバネにより図1の実線の状態つまり再給紙パスへの入口が開いた状態になり、シートSは再給紙パスへ導入されていく。
【００５６】
次にシートSの先端（逆回転時後端）が定着器12のニップNを抜ける直前に定着器12および排出ローラー１４の回転方向を再び図1の矢印X、Y方向へと変更する。このときシートのSの後端（逆回転時先端）が両面搬送ローラー１７に到達しているときはの両面搬送ローラー１７の回転方向も逆転させる。シートSの長さは例えばセンサを兼ねた入口ガイド20の通過時間等から類推できる。以上の動作をラフ紙の定着の困難さや定着器12の制御温度等さまざまな条件により２回、３回と反復させることも可能である。
【００５７】
そしてシートSは再び定着器12を通過し排出ローラー１４を経てそう違いへ排出される。
【００５８】
以上の動作により、シートSは、定着器12を合計３回通過することになり、比較的低い温度でも十分に熱量を供給できることになり、ラフ紙を定着することができる。従来の画像形成装置において本実施例のように定着器12を正逆回転させ、短時間で複数回定着器１２を通過させようとすると、シートSの後端（逆回転時先端）が画像形成部にまで及ぶ可能性が高いため、画像形成部と定着器の距離LLを大きく取らねばならず装置が大型化したり、画像形成部も逆回転させなければならなかった。画像形成部を逆回転させることは、その感光ドラム3のクリーニング方法や現像方式等に悪影響を及ぼすため困難なことである。
【００５９】
また、図5に示すようなカラー画像形成装置に本実施例を用いることにより、カラー画像に求められるグロス（光沢）の調整やOHTシートに画像形成したときの透過性の調整を行うこともできる。（本発明にカラー画像形成装置の構成は大きく影響しないので構成の説明は省略する）
以上説明してきたように、本実施例を用いることにより、上記実施例と同様にコンパクトで安価な自動両面装置を得られるばかりでなく、定着性の悪いラフ紙の定着性を比較的簡単に向上できたり、カラー画像形成装置においてはグロスや透過性の調整といったことも行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例1における画像形成装置を示す概略側断面図。
【図２】本発明の実施例1における定着器を示す概略側断面図。
【図３】本発明の実施例2における画像形成装置を示す概略側断面図。
【図４】実施例2における定着装置の加圧方法、固定方法を示す図。
【図５】実施例3におけるカラー画像形成装置を示す概略側断面図。
【図６】従来例の画像形成装置を示す概略側断面図。
【図７】従来例の定着器を示す概略側断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１  レーザースキャナ
２  プロセスカートリッジ
３  感光ドラム（画像形成手段）
４  転写ローラー（画像形成手段）
５  シート積載板
６  給紙ローラー
７  分離パッド
８  中間ローラー
９  搬送ローラー
１２  定着器（定着手段）
１３ａ  中間排紙ローラー
１４  排出ローラー
１５  スイッチコロ
１８  再給紙センサ
２０  入口ガイド
２９  定着上フレーム
３０  定着横フレーム
３１  定着下フレーム
３２  加圧ローラ駆動ギア
３３  軸受け
３４  軸受け
３５  フランジ
３６  加圧バネ
【図１】
2008275885.tif 000003
【図２】
2008275885.tif 000004
【図３】
2008275885.tif 000005
【図４】
2008275885.tif 000006
【図５】
2008275885.tif 000007
【図６】
2008275885.tif 000008
【図７】
2008275885.tif 000009