JP3595894B2 - 画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

【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、及び画像形成装置の制御方法に係わり、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、及び画像形成装置の制御方法に関する。
【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り、転写材搬送の信頼性が低く、ジャム等を引き起こす原因となっていた。これに対し、特公昭４９−３７５３８号公報、特公昭５４−２８７４０号公報、特開平１−４４４５７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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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は容易ではない。後に説明するように、像担持体上に形成したトナー像を転写材の両面に転写する過程において、片面のトナーの電荷はマイナス、他面のトナーの電荷はプラスとなっている。
【０００５】
一方、定着のための定着ローラの表面材質としてはフッ素系樹脂やシリコン系樹脂が多く用いられ、摩擦帯電系列としてはマイナス帯電性が強く、オイル塗布部材やクリーニング部材等との摩擦帯電により通常はマイナスに帯電している。従って転写材表面に付着したプラス帯電しているトナーがマイナス帯電しているローラと接触すると、その間のクーロン力によりローラ上にトナーが強く付着することとなる。トナーは通常定着ローラにより加熱されて溶融状態となると物理的な付着力の増加により定着ローラに付着するいわゆるオフセット現象を発生して画像を汚染してしまうが、更に前述したクーロン力による電気的付着性の増加は一層ローラへの付着性を強める結果となり、通常適用されているローラとトナーとの付着性を低減する方法としてのローラへのシリコンオイル塗布による離型性の付与、離型性の良好なローラ表面材質の選定、トナーの溶融弾性率の増加による離型性の付与等での改善のみではもはやトナーのローラへの付着を解消できなくなり、オフセットを解消できなくなってしまう。
【０００６】
上記オフセットを解消するために本発明者らは、電気的付着性を有した転写材表面のプラス帯電しているトナーと同極性の帯電をローラに付与して電気的反発力を高めることによりオフセットを解消する検討を行ったところ、片面のみにトナー像を有する転写材の定着においてはオフセットを解消することができて良好な結果を得ることができた。しかし両面にトナー像を有する転写材の場合は、転写材の表面のオフセットの解消には有効であったが、反面、裏面においてはこれまでより顕著なオフセットを発生することとなった。
【０００７】
これは上側ローラをプラスに帯電すると下側ローラは上側ローラと圧接して回動しているため、上側ローラに付与されたプラスの電荷が下側ローラへ転移して下側ローラもプラスに帯電することとなり、転写材の裏面のマイナスに帯電しているトナーとの間で電気的付着力が発生し、上側ローラにおいて発生していたと同様の問題が下側ローラにおいて発生してしまうためであると考えられる。
【０００８】
本発明は上記の検討をふまえてなされたもので、▲１▼画像形成によって両面にトナー像を保持した転写材を一括転写しても、表面裏面の両面においてオフセットが生じることのない画像形成装置、及び▲２▼オフセットが生じないで片面・両面の画像形成を可能とする画像形成装置の制御方法の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は、
像担持体上に形成したトナー像を転写材の表面に直接転写する第１の画像形成工程と、像担持体上に形成したトナー像をトナー像の保持を可能とする中間転写体を介して前記転写材に転写する第２の画像形成工程とにより、転写材の両面にトナー像を形成した後に一括して加熱定着する定着手段と、画像形成および定着を制御する制御部とを設けた画像形成装置の制御方法において、前記定着手段は、上側定着ローラと下側定着ローラを有し、前記上側定着ローラおよび前記下側定着ローラには転写材との間に電界を形成するそれぞれの第１電界形成手段および第２電界形成手段が設けられ、転写材の片面にトナー像を形成して定着する第１のモードと、転写材の両面にトナー像を形成して定着する第２のモードとを有し、前記第１及び第２のモードからモードを指定する指定手段を設け、前記制御部は、前記指定手段により前記第１のモードが指定された場合は、前記定着手段に設けた第１電界形成手段を作動させ第２電界形成手段を作動させないで定着し、前記指定手段により前記第２のモードが指定された場合は、前記定着手段に設けた第１電界形成手段および第２電界形成手段を作動させて定着する画像形成の制御を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法
により達成される。
【００１２】
なお、上記発明において、前記電界形成手段が上側定着ローラと下側定着ローラの表面に電荷を付与する帯電部材、又は定着部材に電圧を印加するバイアス手段であることが好ましい実施態様である。
【００１３】
【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の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、カラートナー像の転写材への転写の際に、転写域において像担持体に対向する側の転写材の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。以下説明する実施例の形態は何れもカラー画像を形成するカラー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。
【００１４】
本発明のカラー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、本発明のカラー画像形成装置の実施形態の断面構成図であり、図２は、図１の像担持体の側断面図であり、図３は、実施形態にかかわる両面のトナー像形成状態を示す図である。
【００１５】
像担持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を内側に設け、透明の導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を該基体の外周に形成したものであり、接地された状態で図１の矢印で示す時計方向に回転される。
【００１６】
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１０ｂが装置本体に架設固定されるドラム軸１１０に対し両面端のフランジ部材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。
【００１７】
帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１はイエロー（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、像担持体である感光体ドラム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、放電電極１１ａとして、例えば鋸歯状電極を用い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。
【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上での露光位置を、スコロトロン帯電器１１の放電電極１１ａと現像器１３の現像位置との間で、現像スリーブ１３１に対して感光体ドラムの回転方向上流側に設けた状態で配置される。
【００１９】
露光ユニット１２は、感光体ドラム１０の軸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。保持部材２０に、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が取付けられて感光体ドラム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。
【００２０】
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），ＬＥＤ（発光ダイオード）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のトナーの透過性の高い６８０〜９００ｎｍ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。
【００２１】
画像形成される色順序と、回転される感光体ドラムに、該色順序に従って設けられる現像器１３は、本実施形態においては、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の現像器１３が感光体ドラム１０の左側に、また、Ｃ，Ｋの現像器１３が感光体ドラム１０の右側に配置され、Ｙ，Ｍの現像器１３の現像ケーシング１３８の下方にＹ，Ｍのスコロトロン帯電器１１が、また、Ｃ，Ｋの現像器１３の現像ケーシング１３８の上方にＣ，Ｋのスコロトロン帯電器１１が配置される。
【００２２】
各色毎の現像手段としての現像器１３は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分あるいは二成分の現像剤をそれぞれ収容し、それぞれ感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保って、現像位置において感光体ドラム１０の回転方向と同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を備えている。
【００２３】
現像器１３が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、各色毎の現像器１３による現像作用に際しては、現像スリーブ１３１に対し直流電圧あるいはさらに交流電圧ＡＣを加えた現像バイアスが印加され、現像器の収容する一成分或いは二成分現像剤によるジャンピング現像が行われて、透明な導電層を接地する負荷電の感光体ドラム１０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）の直流バイアスを印加して、露光部にトナーを付着させる非接触の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。
【００２４】
上記の各色毎の現像器１３は、前述したスコロトロン帯電器１１による帯電と露光ユニット１２とによる像露光によって形成される感光体ドラム１０上の静電潜像を現像バイアス電圧の電圧印加による非接触現像法により非接触の状態で帯電極性と同極性のトナー（本実施形態においては感光体ドラムは負帯電であり、マイナス極性のトナー）により反転現像する。
【００２５】
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し格納される。
【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駆動用の歯車Ｇ１を通して感光体ドラム１０の後フランジ１０ｂに設けられた歯車１０Ｇ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、同時に感光体ドラム１０の左方でイエロー（Ｙ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の下方に配置された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】
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が開始されドラム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。
【００２８】
前記の潜像はＹの現像器１３により現像スリーブ上の現像剤が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。
【００２９】
次いで感光体ドラム１０は前記イエロー（Ｙ）のトナー像の上に、さらに感光体ドラム１０の左方、イエロー（Ｙ）の上部でマゼンタ（Ｍ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の下方に配置されたマゼンタ（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）のトナー像が順次重ね合わせて形成される。
【００３０】
同様のプロセスにより感光体ドラム１０の右方でシアン（Ｃ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の上方に配置されたシアン（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、また感光体ドラム１０の右方、Ｃの下部で黒色（Ｋ）の現像器１３の現像ケーシング１３８の上方に配置された黒色（Ｋ）のスコロトロン帯電器１１、露光ユニット１２および現像器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。
【００３１】
これ等Ｙ，Ｍ，Ｃ及び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。従って第２，第３および第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。
【００３２】
上記の画像形成プロセスによって像担持体としての感光体ドラム１０（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が形成され、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転写器１４ｃにより、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に近接あるいは接触して設けられたトナー像受像体１４ａ（中間転写体）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。
【００３３】
転写後の感光体ドラム１０の周面上に残ったトナーは像担持体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、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による露光による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表面画像のカラー画像形成が行われる。
【００３４】
トナー像受像体１４ａ上に形成されている裏面画像と転写域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、重ね合わせカラートナー像の表面画像が感光体ドラム１０上に形成される。この時に形成される表面画像は、像担持体上では裏面画像形成とは、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。
【００３５】
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。
【００３６】
記録紙Ｐは、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、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、トナー像受像体上のトナー像や像担持体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、トナー像受像体に当接及び当接解除可能な導通ローラやブラシ帯電器等を用いることも可能である。
【００３７】
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の上面側（表面側）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。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裏面転写器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の下面側（裏面側）に転写する。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。
【００３８】
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、像担持体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。
【００３９】
像担持体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、像担持体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。
【００４０】
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。
【００４１】
トナー像受像体１４ａは厚さ０．５〜２．０ｍｍの無端状のゴムベルトで、シリコンゴム或いはウレタンゴムの１０^８〜１０^１２Ω・ｃｍの抵抗値をもつ半導電性基体と、ゴムの基体の外側に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層構成とされる。この層も同様な半導電性が好ましい。ゴムベルト基体の代わりに厚さ０．１〜０．５ｍｍの半導電性のポリエステルやポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等を使用することもできる。
【００４２】
両面にカラートナー像が形成された記録紙Ｐが、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ヒータを有する２本の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は上側定着ローラ３１０と、下側定着ローラ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。
【００４３】
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としての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像担持体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装置１９内に掻き落とされ、スクリュウ１９ｂによって図示せぬ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。
【００４４】
ここで転写材上に付着するトナーの電位について考察する。ここで像担持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。
【００４５】
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の画像形成工程で、定着装置３０に進入して行く際の記録紙Ｐ上のトナーの電位は、図４の説明図に示すようになる。即ち、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４（ｂ））。
【００４６】
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記録紙Ｐ上のトナーの電位は、図５の説明図に示すようになる。即ち、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１４ａの背後から転写器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保持した状態で、記録紙Ｐは紙分離ＡＣ除電器１４ｈによってトナー像受像体１４ａから分離し、定着装置３０へと進入する（図５（ｄ））。
【００４７】
図６〜図８はいずれも定着装置３０の実施例を示す構成断面図である。同一機能の部材については同一符号をもって示し、説明を省略する。
【００４８】
上側定着ローラ３１０及び下側定着ローラ３２０は、いずれも内側芯部にハロゲンランプ等からなる加熱ヒータ３１１，３２１が設けられ、ほぼ同一構造の定着用回転体である。定着ローラ３１０，３２０のローラ部分は金属パイプから成る芯金３１０ａ，３２０ａの上側に厚さ０．８〜２．２ｍｍのシリコンゴム層から成る中間層３１０ｂ，３２０ｂを設け、表層３１０ｃ，３２０ｃとして厚さ０．０５〜０．２５ｍｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）層を設けている。なお表層３１０ｃ，３２０ｃとしてはＰＦＡ以外にも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、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耐熱性の高離型層が用いられる。
【００４９】
定着ローラ３１０，３２０の表面には、表面上に付着したトナーや紙粉等をクリーニングするために、例えば不織布からなるウェブクリーニング器３１２，３２２が軽く当接するよう構成されている。
【００５０】
また定着ローラ３１０，３２０の離型性を高めるために、ジメチルシリコンオイルや変性シリコンオイル等の離型剤をローラ表面に塗布するスポンジ状でオイルを含浸したオイル塗布ローラ３１３，３２３が設けられている。
【００５１】
更に上側定着ローラ３１０、下側定着ローラ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温度センサ３１４，３２４が設けられていて、ローラの周囲温度が検知され、この検知信号に基づいて加熱ヒータ３１１，３２１の点滅制御が行われ、所定の温度範囲内に保持される。
【００５２】
上側定着ローラ３１０と下側定着ローラ３２０との間は図示しない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表面の硬度によって異なるがほぼ２〜７ｍｍとなっている。上側定着ローラ３１０と下側定着ローラ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。
【００５３】
（実施の形態１）
本発明（請求項１）の画像形成装置では、定着手段である定着装置３０は定着部材である上側および下側定着ローラ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電界形成手段を設けたものであって、図６は第１の実施例の構成を示す断面図である。図において３１６は電界形成手段として設けたコロナ帯電器で、上側定着ローラ３１０に対向して設けられ、絶縁性のローラ表面に記録紙Ｐの上面トナー像のトナー電荷と同極性のプラスの電荷を付与する帯電手段として設けたコロナ帯電器である。また３２６は下側定着ローラ３２０に対向して設けたコロナ帯電器で、絶縁性のローラ表面に記録紙Ｐの下面トナー像のトナー電荷と同極性のマイナスの電荷が付与される。このように電界形成手段としてコロナ帯電器を用い、上側定着ローラ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、下側定着ローラ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で、電気的な静電オフセットは完全に解消することができた。
【００５４】
図７は第２の実施例の構成を示す断面図である。図において、３１７，３２７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である。上側定着ローラ３１０の絶縁性をもったローラ表面に対して、＋２００Ｖの電圧が印加されたローラ帯電器３１７を当接回転させ、また下側定着ローラ３２０の絶縁性をもったローラ表面に対しては−２００Ｖの電圧が印加されたローラ帯電器３２７を当接回転させてローラ表面をトナーと同極性とし、第１の実施例と同様、定着時における静電オフセットの発生を解消している。
【００５５】
図８には第３の実施例を示している。この実施例では上側及び下側の定着ローラ３１０，３２０の表層３１０ｃ，３２０ｃ、及び中間層３１０ｂ，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たローラとし、バイアス電源３１８，３２８とそれぞれに安全抵抗を介してローラの芯金３１０ａ，３２０ａに接続することによって、上側定着ローラ３１０には＋２００Ｖ、下側定着ローラ３２０には−２００Ｖのバイアス電圧を印加するようにしたもので、かかる構成で両面画像を有した多数枚の記録紙Ｐについて一括定着を行ったところ、電気的な静電オフセットは表面・裏面の何れについても全く認められなかった。なお上記実施例ではトナーと同極性の絶対値が２００Ｖのバイアス電圧を印加したが絶対値が５０〜３００Ｖの電圧を印加することによって効果が得られる。
【００５６】
更に別の実施態様として、下側定着ローラを導電性としてアースに接続し、上側定着ローラを絶縁性としてローラ表面にコロナ帯電器又はローラ帯電器によってプラス帯電を付与することがなされる。かかる構成で両面にトナー像を有した転写材について一括定着を行ったところ、電気的な静電オフセットは転写材の表面および裏面の何れにも認められなかった。これは上側定着ローラに圧接している下側定着ローラが接地されているため、上側定着ローラから下側へプラス電荷が転移してもアースに流れて下側定着ローラの帯電が解消されるためと考えられる。
【００５７】
また他の実施態様として、下側定着ローラは導電性としてアースに接地し、上側定着ローラは導電性とて安全抵抗を介してバイアス電源から＋２００Ｖのバイアスを印加したところ電気的な静電オフセットは転写材の表面および裏面の何れにも認められなかった。これは上側定着ローラと下側定着ローラとが圧接して回転している状態においては上側定着ローラに印加したバイアス電圧はリークしてしまうが、転写材がローラ間に進入してくると上側定着ローラの転写材の通過部分には転写材の絶縁性によりプラスのバイアス電圧が印加されることとなり静電オフセットが防止されると考えられる。
【００５８】
以上、定着ローラと転写材との間に電界を形成する電界形成手段を設けることによって静電オフセットを解消する実施例について説明したが、本発明は定着部材として定着ローラの他にベルトを用いた定着装置についても同様の効果が得られる。
【００５９】
（実施の形態２）
本発明の画像形成装置は、転写材の片面（表面）にトナー像を形成して定着を行う第１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、画像形成およ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。以下この制御方法について説明する。
【００６０】
図９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モード又は第２モードの選択を行う。この他に自動選択を行う第３モードを設け、図示しない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モード、裏面画像が検出された場合には第２モードに自動選択し、画像形成および定着を行うこともなされる。
【００６１】
第１モードが選択されたときは、制御部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転写器１４ｃによって同期して給紙される記録紙Ｐ上に転写を行う（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では上側定着ローラ３１０に対してマイナスの電界を形成するよう電界形成手段（コロナ帯電器３１６、ローラ帯電器３１７、バイアス電源３１８）を作動させる。一方、下側定着ローラ３２０に対しては電界形成手段（コロナ帯電器３２６、ローラ帯電器３２７、バイアス電源３２８）を作動させない。このような制御によって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。
【００６２】
第２モードが選択されたときは、制御部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、裏面トナー像を中間転写体のトナー像受像体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。そして同期して給紙される記録紙Ｐの上面には表面画像のトナー像は転写器１４ｃにより転写を行い（第１の画像形成工程）、トナー像受像体１４ａ上の裏面画像のトナー像は裏面転写器１４ｇによって記録紙Ｐの下面に転写を行う（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、上側定着ローラ３１０に対してプラスの電界を形成するよう電界形成手段（コロナ帯電器３１６、ローラ帯電器３１７、バイアス電源３１８）を作動させる。一方、下側定着ローラ３２０に対してマイナスの電界を形成するよう電界形成手段（コロナ帯電器３２６、ローラ帯電器３２７、バイアス電源３２８）を作動させる。なお下側定着ローラ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。このような制御によって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。
【００６３】
【発明の効果】
【００６４】
本発明によるときは、従来転写材の両面にトナー像を形成して一括定着を行う画像形成装置の制御方法では、電気的な静電オフセットは完全に解消し、長期に亘って良好な画像記録が行われると共に、片面画像については一般の画像形成装置に較べて画像品質が劣る傾向にあったことを改善し、片面画像記録においても両面画像記録においてもモード切り替えを行うことによって、電気的な静電オフセットが解消し、長期に亘って良好な画像記録が行われるよう画像形成の制御が行われることとなった。
【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の像担持体の側断面図。
【図３】両面のトナー像形成状態を示す説明図。
【図４】転写材片面に画像形成時のトナー電荷の状態を示す説明図。
【図５】転写材両面に画像形成時のトナー電荷の状態を示す説明図。
【図６】定着装置（実施例１）の構成を示す断面図。
【図７】定着装置（実施例２）の構成を示す断面図。
【図８】定着装置（実施例３）の構成を示す断面図。
【図９】片面及び両面の切り替え制御を示すブロック図。
【符号の説明】
１０ 感光体ドラム
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 転写器
１４ｇ 裏面転写器
１４ｈ 紙分離ＡＣ除電器
３０ 定着装置
３１０ 上側定着ローラ
３２０ 下側定着ローラ
３１０ａ，３２０ａ 芯金
３１０ｂ，３２０ｂ 中間層
３１０ｃ，３２０ｃ 表層
３１１，３２１ 加熱ヒータ
３１２，３２２ ウェブクリーニング器
３１３，３２３ オイル塗布ローラ
３１４，３２４ 温度センサ
３１６，３２６ コロナ帯電器
３１７，３２７ ローラ帯電器
３１８，３２８ バイアス電源

Claims (3)

1. 像担持体上に形成したトナー像を転写材の表面に直接転写する第１の画像形成工程と、像担持体上に形成したトナー像をトナー像の保持を可能とする中間転写体を介して前記転写材に転写する第２の画像形成工程とにより、転写材の両面にトナー像を形成した後に一括して加熱定着する定着手段と、画像形成および定着を制御する制御部とを設けた画像形成装置の制御方法において、
   前記定着手段は、上側定着ローラと下側定着ローラを有し、前記上側定着ローラおよび前記下側定着ローラには転写材との間に電界を形成するそれぞれの第１電界形成手段および第２電界形成手段が設けられ、転写材の片面にトナー像を形成して定着する第１のモードと、転写材の両面にトナー像を形成して定着する第２のモードとを有し、前記第１及び第２のモードからモードを指定する指定手段を設け、
   前記制御部は、前記指定手段により前記第１のモードが指定された場合は、前記定着手段に設けた第１電界形成手段を作動させ第２電界形成手段を作動させないで定着し、前記指定手段により前記第２のモードが指定された場合は、前記定着手段に設けた第１電界形成手段および第２電界形成手段を作動させて定着する画像形成の制御を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
2. 前記電界形成手段が前記定着部材の表面に電荷を付与する帯電部材であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の制御方法。
3. 前記電界形成手段が前記定着部材に電圧を印加するバイアス付与手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の制御方法。

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