(57)【要約】【課題】紙種に関係なく、転写効率を落とさず高画質な両面プリントを得る。【解決手段】第１像担持体（１）、第２像担持体（１０）及び第３像担持体（１００）を備え、第１像担持体から第２像担持体へ可視像を転写する工程と、第２像担持体から記録媒体の片面に可視像を斥力静電転写する工程と、第２像担持体から第３像担持体へ可視像を斥力静電転写する工程と、第３像担持体から記録媒体の他面に可視像を斥力静電転写する工程とを実行する画像形成装置において、記録媒体の両面に同時期に斥力静電転写するのに適したニップを第２像担持体と第３像担持体の間で確保するよう、第２像担持体と第３像担持体を相互押圧する構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１像担持体、第２像担持体及び第３像担持体を備え、第１像担持体から第２像担持体へ可視像を転写する工程と、第２像担持体から記録媒体の片面に可視像を斥力静電転写する工程と、第２像担持体から第３像担持体へ可視像を斥力静電転写する工程と、第３像担持体から記録媒体の他面に可視像を斥力静電転写する工程とを実行する画像形成装置において、
記録媒体の両面に同時期に斥力静電転写するのに適したニップを第２像担持体と第３像担持体の間で確保するように、第２像担持体と第３像担持体を相互押圧する構成としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
所定のニップ幅を、ニップ確保部材の突き当てにより確保することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記ニップ確保部材がコロで構成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記ニップ確保部材がベアリングで構成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記ニップ確保部材が絶縁性であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
上記第２像担持体、第３像担持体がそれぞれ中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記各転写工程を実行する手段がローラであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
上記第２像担持体の表面抵抗（Ω／□）が１０５〜１０１２Ωの範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】
上記第２像担持体の厚みが５０〜１５００μｍであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
上記第３像担持体の表面抵抗（Ω／□）が１０５〜１０１２Ωの範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
上記第３像担持体の厚みが５０〜６００μｍであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
上記第３像担持体の表面粗さが１μ（Ｒｚ）以下であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
上記第３像担持体の材質がポリイミドであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
第１像担持体から第２像担持体へ第１可視像を転写する工程と、第２像担持体から第３像担持体へ上記第１可視像を斥力静電転写する工程と、第１像担持体から第２像担持体へ第２可視像を転写する工程とを経た後、第２像担持体から記録媒体の片面に上記第２可視像を斥力静電転写する工程と、第３像担持体から記録媒体の他面に上記第１可視像を斥力静電転写する工程とを、第２像担持体と第３像担持体の間で適正な転写ニップを確保しながら、同時期に行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、及び該画像形成装置で実行される画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、片面にトナーを載置した用紙をいったん定着装置を通過させた上で反転させ、再度用紙の別面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。この方式は、用紙の搬送方向切り換えや、一度定着された用紙がカールぐせを有しているため、搬送の信頼性確保に多くの課題を有している。
【０００３】
そのような不具合を改善する方法が、例えば特許文献１に開示されている。この方法では、記録媒体（用紙）の両面にトナー像を形成した後、１回で定着を行う。詳細には、感光体上に形成した第１画像を第１の転写手段で転写ベルトに転写し、次に感光体上に形成した第２画像を第１の転写手段で用紙の一面に転写する。その後、転写ベルト上の第１画像を第２の転写手段で用紙の他面に転写することで用紙の両面に画像を転写でき、定着するものである。
【特許文献１】
特開平１―２０９４７０号公報
【０００４】
上記提案方法は、しかしながら、ベルト状の中間転写体を用いて用紙の両面に画像を形成するものであり、転写の回数が１回多くなり、また用紙の厚みが画像に大きく影響するため、高画質化が達成できない欠点を有する。また第二の転写手段としてチャージャーを使用することで、オゾンを発生し、ワイヤーを汚す欠点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記した従来の方法における欠点に鑑みて、転写効率を落とすことなく高画質な両面プリントを得ることができるようにすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、第１像担持体、第２像担持体及び第３像担持体を備え、第１像担持体から第２像担持体へ可視像を転写する工程と、第２像担持体から記録媒体の片面に可視像を斥力静電転写する工程と、第２像担持体から第３像担持体へ可視像を斥力静電転写する工程と、第３像担持体から記録媒体の他面に可視像を斥力静電転写する工程とを実行する画像形成装置において、記録媒体の両面に同時期に斥力静電転写するのに適したニップを第２像担持体と第３像担持体の間で確保するように、第２像担持体と第３像担持体を相互押圧する構成としたことにより解決される。斥力転写方式の両面画像形成において適正な転写ニップを確保することで紙種に関係なく高画質の両面印刷を得るものである。所定のニップ幅を、ニップ確保部材の突き当てにより確保する。
【０００７】
上記ニップ確保部材がコロ又はベアリングで構成されているのが好適で、絶縁性であれば好ましい。上記第２像担持体、第３像担持体がそれぞれ中間転写ベルトであって、上記各転写工程を実行する手段がローラである場合、第２像担持体あるいは第３像担持体の表面抵抗（Ω／□）は１０５〜１０１２Ωの範囲にあるのがよい。上記第２像担持体の厚みが５０〜１５００μｍで、上記第３像担持体の厚みが５０〜６００μｍであるのが好都合である。上記第３像担持体の表面粗さは１μ（Ｒｚ）以下であるのがよい。上記第３像担持体の材質は例えばポリイミドである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、記録媒体（以下、用紙という）の両面にほぼ同時に画像を形成することが可能である本発明に係る画像形成装置の構成を示すものである。回転可能に支持され、矢印方向に回転する第１の像担持体たる感光体１の外周には、除電装置Ｌ、クリーニング装置２、帯電装置３、現像装置５が配されている。帯電装置３と現像装置５の間には、露光装置４から発せられた光情報の入るスペースが確保されている。感光体１は４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられた画像形成用の部品構成は同じで、現像装置５が扱う色材（トナー）の色のみが異なる。
【０００９】
感光体１は、直径が３０〜１００ｍｍ程度のアルミニウム製円筒表面に、光導電性物質である有機半導体の層を設けた感光体である。その一部が、第２の像担持体たる中間転写ベルト１０に接している。中間転写ベルト１０は矢印方向に移動可能に、回転するローラ１１（１１Ａ・１１Ｂ）、１２、１３間に支持・張架されていて、裏側（ループの内側）には、第１の転写手段２０が感光体１の近傍に配され、第２の転写手段１１Ａが第３の像担持体たる第２中間転写ベルト１００に中間転写ベルト１０を介して接するように配されている。
【００１０】
第１中間転写ベルト（第２の像担持体）１０は、樹脂を基体にした５０〜１５００μｍ厚のベルトで、感光体１からトナーを転写可能とする抵抗値を備えたベルト、例えば表面抵抗（Ω／□）として１０５〜１０１２Ωの範囲にあるベルトである。また樹脂フィルムとゴム層との二層構成としてもよい。例えばポリイミド層とウレタンゴム層である。
【００１１】
第１の転写手段２０は不図示の押圧機構により第１中間転写ベルト１０を感光体１に押しつけて転写ニップを形成している。
第１中間転写ベルト１０のベルトループの外側に、第１中間転写ベルト用クリーニング装置２５が配されている。第１中間転写ベルト１０から転写した（二次転写）後に、その表面に残留する不要のトナーを拭い去るものである。
【００１２】
露光装置４は公知のレーザ方式で、フルカラー画像形成に対応した光情報を、一様帯電した感光体表面に潜像として照射する。ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用可能である。
【００１３】
図１の右方に配された第２中間転写ベルト（第３の像担持体）１００は、矢印方向に移動可能に、回転ローラ１１１、１１２、１１３間に支持・張架されていて、裏側（ループの内側）には、第３の転写手段１１Ｃが配されている。ベルトループの外側に、第２中間転写ベルト用クリーニング装置２５０が配されている。クリーニング装置２５０は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーをベルト上から拭い去るものである。第３転写手段１１Ｃ、ローラ１１Ｄ、第１中間転写ベルト１０を支持するローラ１１Ａ（第２転写手段を兼ねる）、１１Ｂにより、第１中間転写ベルト１０と第２中間転写ベルト１００は接触し、あらかじめ定められた転写ニップを形成する。
【００１４】
二次転写のための転写ニップは、第２の転写手段１１Ａに対向したバックアップローラ１１Ｄを、不図示の押圧機構により第２中間転写ベルト１００を第１中間転写ベルト１０に押しつけるようにして形成している。転写ニップの幅は１ｍｍ〜５ｍｍが望ましく（図２）、ニップ幅の確保はニップ確保部材を突き当てるやり方で確保している。ニップ確保部材は、第２の転写手段１１Ａに付設されているコロＡ８１と、バックアップローラ１１Ｄに付設されているコロＢ８２であり、これらを突き当てることによって適正なニップを確保し、ニップ幅が大きい場合の紙シワ、ニップ幅が小さい場合の転写不良を防いでいる。本例ではニップ確保部材として樹脂製のコロＡ８１とコロＢ８２を使用している（図３）。ベアリングで構成することも可能である。
【００１５】
第２の転写手段１１Ａとバックアップローラ１１Ｄは導電性ローラである。本例では第２の転写手段１１Ａに導電性ゴムローラ、バックアップローラ１１Ｄに金属製のものを使用している。また導電性ローラとして金属ローラ同士を使用する場合は、図４に示すように第１中間転写ベルト１０を、ゴムを基体とした二層構造とすることでニップを確保する。
【００１６】
第２中間転写ベルト１００は、基体の厚みが５０μｍ乃至６００μｍの樹脂フィルムであり、第１中間転写ベルト１０からトナーを転写可能とする抵抗値を備えたベルト、例えば表面抵抗（Ω／□）が１０５〜１０１２Ωの範囲にあるベルトである。表面粗さは１μ（Ｒｚ）で、例えばポリイミドである（図４）。第３の転写手段１１Ｃも第２の転写手段１１Ａと同様な構成である。
【００１７】
用紙Ｐは、図１の下方の給紙装置（給紙カセット）２６−１、２６−２に収納されており、最上の用紙が給紙ローラ２７で１枚ずつ、複数のガイド２９を経てレジストローラ対２８に搬送される。図の上方には、定着用加熱手段３０、排紙ガイド対３１、排紙ローラ対３２、排紙スタック部４０が配されている。
【００１８】
第１中間転写ベルト１０の上方で且つ排紙スタック部４０の下方には、補給用トナーを収納する収納部ＴＳが設けてある。トナーの色はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの四色であり、カートリッジＴＣの形態にしてある。粉体ポンプ等により対応する色の現像装置に適宜補給される。
【００１９】
本体の一部のフレーム５０（図右側）は、開閉支軸５０Ａを中心として、回動・開放が可能な構造となっているので、記録媒体の搬送路は大きく開き、ジャムした用紙の処理を容易にしている。
【００２０】
次に用紙の両面に画像を得る場合における動作を説明する。
先ず感光体（第１の像担持体）１による、作像が行われる。露光装置４の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置３で一様に帯電された感光体１のうち、ａと記した感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。感光体１上の潜像は現像装置５で現像され、トナーによる顕像が感光体１の表面に形成・保持される。このトナー像は、第１の転写手段２０により、感光体１と同期して移動する第１中間転写ベルト１０の表面に転写される。感光体１の表面は、残存するトナーがクリーニング装置２でクリーニングされ、除電装置Ｌで除電されて、次の作像サイクルに備えられる。
【００２１】
第１中間転写ベルト１０は、表面に転写されたトナー像を担持し、矢印の方向（反時計回り）に移動する。ｂと記された感光体１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像されて顕像となる。この像は、すでに第１中間転写ベルト２に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に４色重ねられる。このとき同期して第２中間転写ベルト１００は矢印方向（時計回り）に移動していて、第２の転写手段１１Ａの作用で、第２中間転写ベルト１００の表面に第１中間転写ベルト１０の表面に作られた画像が転写される。
【００２２】
所謂タンデム形式である４個の感光体（第１像担持体）上で画像を形成しながら、第２、第３の像担持体（第１中間転写ベルト、第２中間転写ベルト）が移動し、作像が進められるので、その時間を短縮できる。第１中間転写ベルト１０が、所定個所まで移動すると、用紙の別面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再び感光体１により作像され、給紙が開始される。
【００２３】
給紙ローラ２７が反時計方向に回転すると、給紙装置（給紙カセット）２６内の最上部にある用紙Ｐが引き出され、レジストローラ対２８に搬送される。レジストローラ対２８を経て、第１中間転写ベルト１０と第２中間転写ベルト１００の間に送られる用紙の片側の面に、第１中間転写ベルト１０表面のトナー像が、第２の転写手段１１Ａにより転写される。
【００２４】
更に用紙は上方に搬送され、第２中間転写ベルト１００表面のトナー像が、第３の転写手段１１Ｃにより用紙のもう一方の面に転写される。転写に際して、用紙は画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。
【００２５】
本例では、感光体１に作像されるトナーの極性はマイナスである。第１の転写手段２０にプラスの電荷を与えることで、感光体に作像されたトナーは第１中間転写ベルト１０に転写される。第２の転写手段１１Ａにマイナスの電荷を与えることで、第１中間転写ベルトに作像されたトナーは第１中間転写ベルトから押し出されて、第２中間転写ベルト１００に転写される。また第１中間転写ベルト表面のトナーも、用紙の片側の面に転写される（図５参照）。第３の転写手段１１Ｃからマイナス極性の電荷与えることで、第２中間転写ベルト１００表面のマイナス極性のトナーは反発して、用紙の他の面に転写される（図６参照）。このような斥力を使った転写方式は紙の厚さに左右されないため紙種に関係なく高画質化が達成される。
【００２６】
上記のステップで両面にトナー像が転写された用紙Ｐは、定着加熱手段３０に送られ、用紙上のトナー像（両面）が一度に溶融、定着され、ガイド対３１を経て排紙ローラ対３２により本体フレーム上部の排紙スタック部４０に排出される。
【００２７】
図１のように、排紙部４０を構成した場合、両面画像のうち後から用紙に転写される面（頁）、すなわち第１中間転写ベルト１０から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック部４０に載置されるから、頁揃えをしておくには２頁目の画像を先に作成し、第２中間転写ベルト１００にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第１中間転写ベルト１０から用紙に直接転写するようにする。
【００２８】
第１中間転写ベルト１０から用紙に転写される画像は、感光体表面で正像にし、第２中間転写ベルト１００から用紙に転写されるトナー像は、感光体表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順は画像データをメモリーに貯蔵する公知の技術で、また正、逆像（鏡像）に切り換える露光も、公知の画像処理技術により、実現できる。
【００２９】
第２中間転写ベルト１００から用紙に転写した後、内部に公知のブラシローラ、回収ローラ、ブレード等を備えたクリーニング装置２５０により、第２中間転写ベルトの表面に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。
【００３０】
次に用紙の片面に画像を得る場合における動作を説明する。片面の場合、二通りの方法があるが、第２中間転写ベルト１００にトナーを転写する工程を省き、第１中間転写ベルト１０から用紙に転写する場合を説明する。
【００３１】
感光体１の表面に形成されたトナー像を第１中間転写ベルト１０に転写しつつ用紙Ｐに転写する。図１において、第１中間転写ベルト１０上に形成されたトナー像との位置合わせのため同期をとって、用紙Ｐは第１中間転写ベルト１０と第２中間転写ベルト１００の間に送られ、第２の転写手段１１Ａにより用紙Ｐにトナーが第１中間転写ベルト１０から転写される。
【００３２】
第３の転写手段は作動することはなく、用紙Ｐは第２中間転写ベルト１００とともに移動し、定着加熱手段３０のある領域に送られ、トナーが定着される。その後に用紙は第２中間転写ベルト１００から離れ、ガイド対３１、排紙ローラ対３２を経て矢印Ａの方向に排出され、画像面が下になった状態（フェースダウン）で排紙スタック部４０に載置される。このような構成であると、数頁にわたる原稿を１頁から順に処理しても、排紙スタック部４０から取り出したとき、プリント物は頁順になっている。
【００３３】
以上の例では、複数色のトナーを用いたカラー画像の作像に関して述べたが、モノクロ画像の作成にも同じ技術思想を適用できるのは当然である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、記録媒体の両面に同時期に斥力静電転写するのに適したニップを第２像担持体と第３像担持体の間で確保するように、第２像担持体と第３像担持体を相互押圧する構成としたので、紙種にかかわらず、転写効率を落とさずに高画質な両面プリントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【図２】第１中間転写ベルトと第２中間転写ベルトの間でのニップを示す概念図である。
【図３】上記ニップを確保するための構成を示す詳細図である。
【図４】第１中間転写ベルトと第２中間転写ベルトの断面構成を示す部分図である。
【図５】第１中間転写ベルトから用紙への転写のモデル図である。
【図６】第２中間転写ベルトから用紙への転写のモデル図である。
【符号の説明】
Ａ  排紙方向、
Ｌ  除電ランプ、
Ｐ  記録媒体（用紙）、
ＴＳ  トナー収納部、
ＴＣ  トナー（カートリッジ）、
１  第１の像担持体（感光体）、
２  感光体用クリーニング装置、
３  帯電装置、
４  露光装置、
５  現像装置、
１０  第２の像担持体（中間転写ベルト）、
１１Ａ  第２の転写手段、
１１Ｃ  第３の転写手段、
１１Ｂ，１１Ｄ  バックアップローラ、
１２，１３  ローラ（第２の像担持体の支軸）、
２０  第１の転写手段、
２５  クリーニング装置、
２６−１、２６−２  給紙装置（給紙カセット）、
２７  給紙ローラ
２８  レジストローラ対、
２９  搬送ガイド、
３０  加熱装置、
３１  ガイド対、
３２  排紙ローラ対、
４０  排紙スタック部、
５０  開閉フレーム、
５０Ａ  開閉支軸、
８１  コロＡ、
８２  コロＢ、
１００  第３の像担持体（中間転写ベルト）、
１１１，１１２，１１３  ローラ（第３の像担持体の支軸）、
２５０  クリーニング装置（第３の像担持体用）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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