(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のトナー像が形成される第１の感光体と、
この第１の感光体上のトナー像を記録シートの一方の面に静電的に転写する第１の転写手段と、
この第１の転写手段による転写が終了した後の記録シートを、転写された第１のトナー像がベルト面に接するような状態で搬送するベルト方式のシート搬送手段と、
このシート搬送手段のベルト面に接した状態で配設され、第１のトナー像の形成に使用されるトナーと同一の極性のトナーを用いて第２のトナー像が形成される第２の感光体と、
この第２の感光体上のトナー像を前記シート搬送手段により搬送される記録シートの他方の面に静電的に転写する第２の転写手段と、
この第２の転写手段による転写が終了した後に、第１トナー像の極性と同一の極性で前記シート搬送手段のベルトを除電する除電手段と、この除電手段による除電後に記録シートの第２トナー像転写面側から第１トナー像の極性と反対の極性の電荷を与えてそのトナー像が記録シート側に引き寄せられる転写電界を形成する電界形成手段とで構成される転写補正手段と
を有する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、電子写真方式を利用した複写機、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、シート表裏面を反転させることなく搬送される記録シートの両面に各トナー像をそれぞれ転写することにより両面画像を形成することが可能な画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の両面画像を形成することが可能な画像形成装置は、一般に、感光体上に形成する第１のトナー像を記録シートの一方の面に転写・定着した後、その記録シートを反転させて前記感光体の転写部に再給送し、次いで、その感光体上に形成する第２のトナー像を記録シートの他方の面に転写・定着して両面画像を形成する方式を採用している。
【０００３】
しかし、この方式の場合には、トナー像の転写及び定着を２度行わなければならないため、記録シート１枚当たりの生産性（画像形成効率）が片面の画像形成時に比べてほぼ半減してしまうこと、１度目の定着時に記録シートにヒートカールが生じ、このカールが起因して２度目の転写・定着時に転写不良や記録シートの搬送不良が発生しやすいこと、記録シートを反転させて再給送するための搬送路を装置内に配設しなければならないこと、その反転・再給紙の際に動作騒音が発生しやすいこと等の種々の問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するため特開平３−２５３８８１号公報には、新たな両面画像形成方式を採用した画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、図４に示すように、１つの感光体１０１と中間転写体１０２を備え、その感光体１０１上で形成する第１のトナー像Ｔ１を中間転写体１０２に静電転写器１０３の作用により転写させた後、そのトナー像Ｔ１が中間転写体１０２の回転により再度感光体１０１の転写器１０３と対向する転写部に再来するまでの間にタイミングをあわせて、感光体１０１上に第２のトナー像Ｔ２を形成するとともにその第２のトナー像Ｔ２の極性を逆極性帯電手段１０４により第１のトナー像Ｔ１と反対の極性に切り換え、次いで、感光体１０１と中間転写体１０２との間に挿通させる記録シート１０５の表裏両面に対し、中間転写体１０２上の第１のトナー像Ｔ１と感光体１０１上の第２のトナー像Ｔ２を転写器１０３により一括して転写した後に、定着装置１０６により同時に定着するようにしたものである。
【０００５】
つまり、この装置では、同一のトナー極性からなる第１のトナー像Ｔ１と第２のトナー像Ｔ２とを転写前においてその極性が互いに逆の関係になるように極性切り換え処理を行い、極性が異なった第１及び第２のトナー像を記録シート１０５の表裏両面に一括して転写した後、同時に定着することにより両面画像を形成する方式を採用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この提案による画像形成装置は、１度の転写及び定着により両面画像を得ることができる反面、次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、感光体１０１上で現像して形成される第２のトナー像Ｔ２に対してコロナ放電器等の逆極性帯電手段１０４により極性切り換えを行うため、そのトナー像Ｔ２の最上層側と最下層側との間において電荷量が不均一となり、この結果、第２のトナー像Ｔ２の転写効率が第１のトナー像Ｔ１に比べて異なるため、得られる記録シート両面の画像どうしが画質上異なってしまうことがある。
【０００８】
また、感光体１０１が逆極性帯電手段１０４により逆極性に帯電されるため、感光体の特性設定が困難であることに加え、感光体の内部に逆極性のキャリアがトラップされて感光体の感度低下を招くおそれがあり、この感度低下により潜像ゴースト等が発生しやすくなることがある。
【０００９】
ちなみに、上記の画像形成装置では、第１と第２のトナー像を互いに逆極性に帯電させる手段として第１のトナー像を形成する現像器と第２のトナー像を形成する現像器に正負逆の極性からなるトナーをそれぞれ使用する構成を適用してもよいとされているが、この場合には、同一の画像形成装置において２種類のトナーを使用しなければならないため取り扱いが面倒になり、また、その極性の異なった各トナーに対応する互いに異なった現像方式により現像を行うことになるため、第１と第２のトナー像の画像品質を互いに同じレベルにすることがむずかしくなる。
【００１０】
本発明の目的は、シート表裏面を反転させることなく搬送される記録シートの両面に各トナー像をそれぞれ転写した後に定着することにより両面画像を形成し得る画像形成装置として、感光体上でのトナー極性の切り換えを行うことなく、記録シートの両面間において画質差のない両面画像を容易にかつ効率よく安定して形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、第１のトナー像が形成される第１の感光体と、この第１の感光体上のトナー像を記録シートの一方の面に静電的に転写する第１の転写手段と、この第１の転写手段による転写が終了した後の記録シートを、転写された第１のトナー像がベルト面に接するような状態で搬送するベルト方式のシート搬送手段と、このシート搬送手段のベルト面に接した状態で配設され、第１のトナー像の形成に使用されるトナーと同一の極性のトナーを用いて第２のトナー像が形成される第２の感光体と、この第２の感光体上のトナー像を前記シート搬送手段により搬送される記録シートの他方の面に静電的に転写する第２の転写手段と、この第２の転写手段による転写が終了した後に、記録シートの第２トナー像転写面側から第１トナー像の極性とは逆極性の電荷を与え、記録シートと前記シート搬送手段のベルトとの間にある第１のトナー像が記録シート側に引き寄せられる転写電界を形成する転写補正手段とを有するものである。
【００１２】
このような構成の装置では、記録シートが第１の転写手段による転写部と第２の転写手段による転写部をこの順に通過することにより、その記録シートの両面に第１のトナー像と第２のトナー像がそれぞれ転写される。そして、この第２のトナー像の転写が終了した時点では、第１のトナー像は第２の転写手段による転写作用の影響をうけてシート搬送手段のベルト側に静電的に引き寄せられた状態になる。しかし、この第１のトナー像は、第２の転写手段による転写が終了した段階で転写補正手段によって形成される転写電界により記録シート側に引き寄せられる。即ち、転写補正手段によって記録シートの第２トナー像転写面側から第１トナー像の極性とは逆極性の電荷が与えられることにより、第１トナー像にはシート搬送手段のベルト側から記録シート側に向かう方向の静電気力が作用し、これにより第１トナー像が記録シート側へ再び転写される。この結果、第１のトナー像と第２のトナー像が記録シートの両面にそれぞれ静電的に付着する。なお、この転写補正手段を通過した後の第１及び第２のトナー像は、定着手段により例えば同時に定着される。
【００１３】
また、上記の画像形成装置において、転写補正手段は、第１トナー像の極性と同一の極性で前記シート搬送手段のベルトを除電する除電手段と、この除電手段による除電後に記録シートの第２トナー像転写面側から第１トナー像の極性と反対の極性の電荷を与えてそのトナー像が記録シート側に引き寄せられる転写電界を形成する電界形成手段とで構成することができる。
【００１４】
このような構成の装置では、除電手段によりシート搬送手段のベルトが除電されるため、そのベルト側に静電的に引き寄せられる第１のトナー像のベルトとの静電的な付着力が弱まる。これにより、その後の電界形成手段により形成される転写電界の作用が第１のトナー像に対してより的確におよぶことになる結果、そのトナー像が記録シート側により確実に引き寄せられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の態様について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施態様例に係る画像形成装置を示すものである。この画像形成装置は、矢印方向に回転する第１の感光ドラム１と、感光ドラム１と同速度で矢印方向に回転する第２の感光ドラム２と、複数の支持ロール（又はドラム）３ａ，３ｂに張架されて感光ドラム１，２とほぼ同速度で矢印方向に回転する、シート搬送機能及び中間転写機能を兼ね備えた転写ベルト３と、第１の感光ドラム１と転写ベルト３の当接部近傍のベルト内側に配設される第１の一次転写コロトロン４と、第１の感光ドラム１と第２の感光ドラム３のほぼ中間位置となる転写ベルト３の内側に配設される第１の二次転写コロトロン５と、第２の感光ドラム２と転写ベルト３の当接部近傍のベルト内側に配設される第２の転写コロトロン６と、この第２の転写コロトロン６の下流側でベルト内側に配設される転写補正手段７の一部を構成する除電コロトロン８と、この除電コロトロン８の下流側でベルト外側に配設される転写補正手段７の一部を構成する再転写コロトロン９と、記録シートＰが転写ベルト３から剥離しやすいように除電する剥離コロトロン１０と、ロール方式の加熱加圧定着装置１１とでその主要部が構成されている。支持ロール３ａ，３ｂのうち３ａが駆動ロール、３ｂがテンションロールである。
【００１７】
また、図１において、１２は第１の感光ドラム１の周囲に配設される現像装置、１３は第２の感光ドラム２の周囲に配設される現像装置、１４は記録シートＰを収容するシート収容トレイ、１５は吸引式のシート搬送ベルトである。なお、第１及び第２の感光ドラム１，２の周囲には、図示しない電子写真方式によるトナー像形成のための帯電器、像露光装置等が同様に配設されている。また、像露光装置は、この画像形成装置を複写機として使用する場合には原稿読み取り装置からの画像情報に基づいて動作するものが使用され、プリンターとして使用する場合には外部機器や記録媒体等から入力される画像情報に基づいて動作するものが使用される。
【００１８】
上記のシート搬送機能及び中間転写機能を兼ね備えた転写ベルト３としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）、ポリイミド、アクリル、塩化ビニル、ポリカーボネート等の合成樹脂又は各種ゴムにカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させて、その体積抵抗率が１０9 〜１０16Ω・ｃｍ、その厚みが例えば７５μｍとなるように調整しながら無端状のベルト形態に形成したものが使用される。
【００１９】
そして、この画像形成装置においては、第１の一次転写コロトロン４に所定の直流電流（例えば＋５５０μＡ）を印加し、第１の二次転写コロトロン５に所定の直流電流（例えば＋５００μＡ）を印加し、第２の転写コロトロン６に電源装置６ａ（図２参照）から所定の直流電流（例えば＋５５０μＡ）を印加し、剥離コロトロン１０に所定の交流電圧（例えば８ｋＶP-P ／６００Ｈｚ）に直流電流（例えば−２０μＡ）を重畳して印加するようになっている。括弧内の数値事項は、現像装置１２，１３に共に負帯電トナーを使用する場合の具体的な例示である（以後の括弧書きの場合も同様である）。
【００２０】
しかも、この画像形成装置では、除電コロトロン８に電源装置８ａから所定の周波数からなる交流電流値（例えば５００Ｈｚ，５５０μＡ）と所定の直流電圧（例えば−１．５ｋＶ）とを重畳して印加し、再転写コロトロン９に電源装置９ａから所定の直流電流（例えば＋５５０μＡ）を印加するようになっている（図２参照）。
【００２１】
次に、この画像形成装置により両面画像を形成するときの動作について説明する。
【００２２】
まず、第１の感光ドラム１には公知の電子写真プロセスにより静電潜像が形成された後、その潜像が現像装置１２から供給される負帯電トナーにより現像されて第１のトナー像Ｔ１が形成される。この第１のトナー像Ｔ１は、第１の一次転写コロトロン４にて形成される転写電界により感光ドラム１から転写ベルト３に静電転写された後、その転写ベルト３の回転により第２の二次転写コロトロン４と対向する二次転写位置に搬送される。
【００２３】
続いて、転写ベルト３上のトナー像Ｔ１は、二次転写位置において、シート収容トレイ１４からシート搬送ベルト１５を介して所定のタイミングで給送される記録シートＰの一方の面に、第１の二次転写コロトロン５にて形成される転写電界により静電転写される。この二次転写後の記録シートＰは、そのトナー像Ｔ１が転写ベルト３のベルト面に触れるような状態で搬送ベルト３上にそのまま吸着され、第２の感光ドラム２と第２の転写コロトロン６が対向する第２の転写位置まで搬送される。図１において一点鎖線は記録シートＰの搬送経路を示す。
【００２４】
一方、この第１のトナー像Ｔ１の形成及び転写が行われている間、第２の感光ドラム２には公知の電子写真プロセスにより静電潜像が形成された後、その潜像が現像装置１３から供給される負帯電トナーにより現像されて第２のトナー像Ｔ２が形成される。この第２のトナー像Ｔ２は、第２の転写コロトロン６にて形成される転写電界により、感光ドラム２から転写ベルト３にて搬送される記録シートＰの他方の面に静電転写される。
【００２５】
この転写後、除電コロトロン８により転写ベルト３の内側が除電され、その直後に、再転写コロトロン９にて形成されるトナー像Ｔ２側からの転写電界により第１のトナー像Ｔ１が記録シート９側に静電的に引き寄せられる。これにより、記録シートＰにはその片面に第１のトナー像Ｔ１が、その反対面に第２のトナー像Ｔ２がそれぞれ転写される。
【００２６】
両面にトナー像Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ形成された記録シートＰは、転写ベルト３により剥離コロトロン１０の位置まで搬送された後、その剥離コロトロン１０による除電作用により転写ベルト３から剥離されてから定着装置１１に送り込まれ、定着装置１１によりシート両面のトナー像Ｔ１，Ｔ２が同時に定着される。以上のようにして両面画像が形成される。
【００２７】
特に、この画像形成装置では、第２の転写コロトロン６による転写が行われた後に、転写ベルト３に保持された記録シートＰを（定着処理前に）転写補正手段７としての除電コロトロン８及び再転写コロトロン９を通過させることにより、記録シート両面間で画質差のない両面画像を得ることができる。
【００２８】
図２は、この画像形成装置における第２の転写動作時及びそれ以後の経時的状態を模式的に示したものである。
【００２９】
第１のトナー像Ｔ１は、図２の右側半分に図示されるように、矢印Ａ方向に回転移動する転写ベルト３とこのベルト３に吸着された記録シートＰに挟まれた状態で第２の転写領域まで搬送される。第１のトナー像Ｔ１は、第２の転写が実行されるまでの段階では、記録シートＰ側に静電的に付着している。
【００３０】
第２の転写が実行されると、第２の転写コロトロン６から正極性の電荷が転写ベルト３の内側に与えられるため、負帯電トナーにより感光ドラム２上に形成される第２のトナー像Ｔ２には矢印Ｂ方向の静電気力が作用し、この結果、第２のトナー像Ｔ２は記録シートＰ側に転写される。しかし、この際、記録シートＰにすでに転写されている第１のトナー像Ｔ１も負帯電トナーにより形成されたものであるため、第１のトナー像Ｔ１にも矢印Ｂ方向の静電気力が作用してしまい、この結果、第１のトナー像Ｔ１が転写ベルト３側に静電的に付着してしまう。図中のＴ１ａが転写ベルト３側に付着した第１のトナー像部分を示す。
【００３１】
この第２の転写が終了すると、図２の左半分に図示されるように、まず除電コロトロン８から負極性の電荷が転写ベルト３の内側に与えられる結果、転写ベルト３内側の表面電荷が除電されるため、この転写ベルト３側に付着した第１のトナー像Ｔ１ａと転写ベルト３との静電的な付着力が弱まる。また、引き続いて再転写コロトロン９から第１トナー像Ｔ１とは逆極性（この場合には正極性）の電荷が記録シートＰの第２トナー像転写面側から与えられる結果、第１のトナー像Ｔ１（ａ）には矢印Ｃ方向の静電気力が作用するため、第１のトナー像Ｔ１は記録シートＰ側へ再び転写する。なお、記録シートＰ上の第２トナー像は、図２の左半分に図示されるように、その極性が再転写コロトロン９を通過することにより逆の極性に変化する。
【００３２】
これにより、第１のトナー像Ｔ１は、第２の転写時に転写ベルト３側に一部付着した状態になるが、転写補正手段７としての除電コロトロン８及び再転写コロトロン９を通過することにより、再び記録シートＰ側に戻る。この結果、記録シートＰには第１のトナー像Ｔ２と第２のトナー像Ｔ２の双方が確実に転写されることになる。
【００３３】
このように、第１のトナー像Ｔ１と第２のトナー像Ｔ２は、記録シートＰの表裏各面に確実に転写される結果、記録シート両面間で画質差のない両面画像を得ることができる。
【００３４】
図３は、本発明の他の実施態様例に係る画像形成装置を示すものである。この画像形成装置は、第１のトナー像Ｔ１を感光ドラム１から記録シートＰの一方の面に直接転写した後、その転写後の記録シートＰを第２の転写位置までベルト搬送させるように構成した以外は前記した実施形態例に係る装置と同じ構成からなるものである。図３において、２０は記録シートＰを感光ドラム１から剥離させるための剥離コロトロン、２１は感光ドラム１から剥離された記録シートＰを第２の転写領域に送る転写ベルト３まで搬送するためのシート搬送ベルト、２２は記録シートＰを転写ベルト３に静電的に吸着させるための吸着コロトロンである。転写ベルト３を支持するテンション用の支持ロール３ｂは導電性材料にて形成されているとともに接地されている。
【００３５】
また、この画像形成装置においては、現像装置１２，１３に共に負帯電トナーを使用する場合には、例えば、第１の一次転写コロトロン４に＋５５０μＡの直流電流を印加し、剥離コロトロン２０にＡＣ電圧４．０ｋＶPMS ，周波数６００Ｈｚの交流電圧に−１５μＡの直流電流を印加し、吸着コロトロン２２に−２５０μＡの直流電流を印加し、第２の転写コロトロン６に＋５５０μＡの直流電流を印加し、剥離コロトロン１０に８ｋＶP-P ／６００Ｈｚの交流電圧に−２０μＡの直流電流を重畳して印加するようになっている。しかも、この場合、除電コロトロン８には周波数５００Ｈｚからなる５５０μＡの交流電流値と−１．５ｋＶの直流電圧とを重畳して印加し、再転写コロトロン９には＋５５０μＡの直流電流を印加するようになっている。
【００３６】
次に、この画像形成装置により両面画像を形成するときの動作について説明する。
【００３７】
まず、第１の感光ドラム１において負帯電トナーからなる第１のトナー像Ｔ１が形成され、そのトナー像Ｔ１は、感光ドラム１と第１の一次転写コロトロン４の対向する転写位置に給送される記録シートＰに静電転写される。この転写後の記録シートＰは、剥離コトロトン２０の剥離作用により感光ドラム１から剥離された後、トナー像Ｔ１がベルト面に触れるような状態でシート搬送ベルト２１により転写ベルト３まで運ばれ、しかる後、吸着コロトロン２２による吸着作用によりベルト面に吸着された状態で転写ベルト３により第２の転写位置まで搬送される。
【００３８】
この第１のトナー像Ｔ１の形成、転写及び搬送が行われている間、第２の感光ドラム２において負帯電トナーからなる第２のトナー像Ｔ２が形成される。この第２のトナー像Ｔ２は、第２の転写コロトロン６にて形成される転写電界により、転写ベルト３にて搬送される記録シートＰの他方の面に静電転写される。
【００３９】
この転写後は、前記した実施形態例の装置と同様に、除電コロトロン８により転写ベルト３の内側が除電され、その直後に、再転写コロトロン９にて形成されるトナー像Ｔ２側からの転写電界により第１のトナー像Ｔ１が記録シート９側に静電的に引き寄せられる。これにより、記録シートＰにはその片面に第１のトナー像Ｔ１が、その反対面に第２のトナー像Ｔ２がそれぞれ転写される。その後、記録シートＰは、剥離コロトロン１０による除電作用により転写ベルト３から剥離されてから定着装置１１に送り込まれ、トナー像Ｔ１，Ｔ２の定着が同時に行われる。以上のようにして両面画像が形成される。
【００４０】
そして、この画像形成装置においても、第２の転写コロトロン６による転写が行われた後に、転写ベルト３に保持された記録シートＰを（定着処理前に）転写補正手段７としての除電コロトロン８及び再転写コロトロン９を通過させることにより、記録シート両面間で画質差のない両面画像が得られる。
【００４１】
なお、前記した実施形態例では、いずれも転写補正手段７として除電コロトロン８と再転写コロトロン９とで構成したものを例示したが、本発明は除電コロトロン８の代わりに導電性ロール、例えば金属ロールや導電性ブラシを転写ベルト３の裏面側に当接するように設けたり、或いは、転写補正手段７を再転写コロトロン９のみで構成してもよい。これらの場合にも、前記実施形態例の場合とほぼ同様の効果が得られる。
【００４２】
また、前記した実施形態例では、いずれも負帯電性のトナーを使用する場合について説明したが、正帯電性のトナーを使用することも可能である。この場合には、各コロトロンに印加するバイアス極性を反転させるように構成することにより、同様の効果が得られる。また、本発明は、前記した各感光ドラム１，２上でカラー画像をそれぞれ形成し、その各カラー画像を記録シートの両面に転写させるように構成してもよい。
【００４３】
さらに、前記した実施形態例におけるコロナ放電式の転写手段（コロトロン４，５，６）に代えてロール式の転写手段を使用するように構成してもよい。この場合、その転写ロールとしては、例えば、転写電流（バイアス）を印加する金属シャフトに、ＥＰＤＭ、ポリウレタン、シリコーンゴム等にカーボンブラック、アルミニウム、スズ等の導電性粒子やＬｉＣＬ4 等のイオン導電化剤を分散させて体積抵抗率１０5 〜１０9 程度とした被覆層を形成してなる半導電性のロールを使用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、シート表裏面を反転させることなく搬送される記録シートの両面に各トナー像をそれぞれ転写した後に同時に定着することにより両面画像を形成する場合に、その記録シートの両面間において画質差のない両面画像を容易にかつ効率よく安定して形成することができる。また、この両面画像を形成する場合、従来技術のように感光体上でのトナー極性の切り換えを行うことがないため、その極性切り換えのために感光体に対して行うコロナ帯電により感光体の感度が低下して潜像ゴーストやトナー散りが発生することもない。
【００４５】
また、転写補正手段をシート搬送手段のベルトを除電する除電手段と、この除電手段による除電後に第１のトナー像を記録シート側に引き寄せる転写電界を形成する電界形成手段とで構成した場合には、第１のトナー像をより確実に記録シートに引き寄せることができるため、記録シート両面間において画質差のない両面画像をより一層安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施態様例に係る画像形成装置の主要部の構成を示す概略図である。
【図２】  第２の転写動作時及びそれ以後の経時的状態を模式的に示した説明図である。
【図３】  本発明の他の実施態様例に係る画像形成装置の主要部の構成を示す概略図である。
【図４】  従来の両面画像形成可能な画像形成装置の主な構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…第１の感光ドラム、２…第２の感光ドラム、４，５…第１の転写コロトロン、３…転写ベルト、６…第２の転写コロトロン、７…転写補正手段、８…除電コロトロン（除電手段）、９…再転写コロトロン（電界形成手段）、１１…定着装置、Ｐ…記録シート、Ｔ１…第１のトナー像、Ｔ２…第２のトナー。
【図１】
0003852170.tif 000002
【図２】
0003852170.tif 000003
【図３】
0003852170.tif 000004
【図４】
0003852170.tif 000005