JP5142545B2

JP5142545B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5142545B2
Application number: JP2007028594A
Authority: JP
Inventors: 岳志冨澤
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Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2013-02-13
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Description

本発明は、トナー像を転写された記録材が複数の加熱部を通過してトナー像が定着される画像形成装置に関する。特に、裏面印刷等で、トナー像が定着された記録材に、再びトナー像を転写する時の転写電圧の制御に関する。

感光ドラムや中間転写体と言った像担持体に担持させたトナー像を、転写電圧が印加された転写手段を配置した転写部で記録材に転写し、その後に、記録材が加熱部を通過して、トナー像が定着される画像形成装置が広く用いられている。

特許文献１には、圧接・離間が可能な複数の加熱部を記録材の搬送方向へ直列に配列し、定着時に記録材が通過する加熱部の数を変更できる画像形成装置が示される。

特開２０００−２２１８２１号公報

特許文献１に示される画像形成装置では、定着時に通過する加熱部の数によって、定着後の記録材の抵抗が変化する。このため、再度、転写部へ供給してトナー像を転写した際に、定電圧で印加される転写電圧が不適正なものとなり、良好な転写結果が得られない不具合が生ずる。

本発明は、複数の加熱部を通過してトナー像が定着された記録材を転写部へ再供給してトナー像を良好に転写できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、転写電圧が印加され、転写部において、前記像担持体上のトナー像を記録材へ転写する転写手段と、前記転写部より記録材進行方向下流側に連続して配置され、トナー像が転写された記録材を加熱する上流側加熱部と下流側加熱部との２つの加熱部と、前記加熱部を通過してトナー像が定着された記録材へトナー像を転写するために、記録材を前記転写部へ再供給する再供給手段と、前記加熱部の各々の圧接と離間とを行うことで、トナー像の定着のために記録材が通過する前記加熱部の数を１つと２つとの間で相互に変更可能な変更手段と、操作者が、画像形成が行われる普通紙とコート紙とを含む記録材の種類を設定可能な操作パネルと、を有するものである。そして、前記操作パネルで設定された種類の記録材が通過した前記加熱部の数が２つの場合の方が１つの場合より、再供給された記録材へトナー像を転写する際の前記転写電圧の絶対値が大きくなるように前記転写手段に印加する電圧を調整する電圧調整手段を有し、前記電圧調整手段は、再供給された記録材へトナー像を転写する際の前記転写電圧について、前記記録材が通過した前記加熱部の数が２つの場合の前記転写電圧と１つの場合の前記転写電圧との差の絶対値が、前記加熱部の数が１つの場合は前記上流側加熱部と前記下流側加熱部とのいずれか１つについて比較した場合に、前記操作パネルで設定された記録材の種類が普通紙の場合よりもコート紙の場合の方が大きくなるように前記転写手段に印加する電圧を調整する。

本発明によれば、トナー像を記録材へ定着するために通過する加熱部の数を変更可能としたので、記録材の種類、画像に必要な光沢度、定着速度等に適合させて定着条件を変更できる。そして、記録材が通過した加熱部の数が多くなるほど再給送時の転写電圧の絶対値を大きく設定するので、トナー像が定着された記録材へ更にトナー像を転写する際に、適切な転写電圧を用いて、良好な転写結果を得られる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、中間転写体を含む像担持体から記録材へトナー像を転写する際の転写電圧を設定する限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本発明は、タンデム型フルカラー画像形成装置のみならず、１つの感光体に複数の現像装置を付設した画像形成装置、中間転写体又は記録材搬送体に付設した感光体が３つ以下の画像形成装置でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献1に示される画像形成装置の構成部材、電源、材料、プロセス制御等の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は定着条件を設定する操作パネルの説明図、図３は定着装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、記録材Ｐが通過した加熱部（ＮＡ、ＮＢ）の数に応じて、再供給された記録材Ｐへトナー像を転写する際の前記転写電圧を調整する電圧調整手段（６０）を有する。電圧調整手段（６０）は、記録材Ｐの種類に応じて転写電圧を調整する（表２）。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１の直線区間に、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列に配列されている。中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５２、テンションローラ５４、二次転写内ローラ５６に掛け渡して支持され、不図示の駆動モータによって駆動される駆動ローラ５２に駆動されて矢印Ａ方向に循環する。中間転写ベルト５１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムのような導電性あるいは誘電体樹脂によって構成される無端状のベルト部材である。第１実施形態では、中間転写ベルト５１は導電性ポリイミドを採用している。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに充填されるトナーの色がマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックと異なる以外は同様に構成されている。従って、以下ではマゼンタの画像形成部Ｐａを中心に説明し、残りの画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、画像形成部Ｐａの各構成の符号のａをｂ、ｃ、ｄと読み替えて理解されるものとする。

画像形成部Ｐａは、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体である感光体ドラム１ａを備える。像担持体の一例である感光体ドラム１ａの周囲には、一次帯電器２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、転写ローラ５３ａ、クリーニング装置５ａが配置される。第１実施形態では、後述するように、片面印刷モード、両面印刷モード、低グロス設定、中グロス設定、高グロス設定の区別によらず、プロセススピード（感光ドラム１ａ、中間転写ベルトの周速度）は、３００ｍｍ／ｓｅｃの一定値とした。

一次帯電器２ａは、感光ドラム１ａの表面を一様な電位に帯電させる。露光装置３ａは、原稿のマゼンタ成分色による画像信号で光源を駆動し、射出光をポリゴンミラーで走査して、一様に帯電された感光体ドラム１ａの表面を露光して静電潜像を形成する。

現像装置４ａは、帯電したトナーを現像スリーブＳ４に担持させ、現像スリーブＳ４に現像電圧を印加することにより、現像スリーブＳ４から感光ドラム１ａの静電潜像へトナーを電気的に移動させてトナー像に現像する。

転写手段の一例である転写ローラ５３ａは、転写電源Ｄ５から転写電圧を印加されて転写部Ｔ１に転写電界を形成し、像担持体上の一例である感光ドラム１ａ上の転写電界に応答したトナー像を中間転写ベルト５１へ転写させる。

クリーニング装置５ａは、クリーニングブレードＢ５を感光ドラム１ａの表面に摺擦させて、中間転写ベルト５１へ転写されることなく転写部Ｔ１を通過した感光ドラム１ａ上のトナー像を掻き落とす。

感光ドラム１ａに形成されたマゼンタトナー像は、転写ローラ５３ａによって中間転写ベルト５１に一次転写される。中間転写ベルト５１の移動に伴ってマゼンタトナー像は感光ドラム１ｂの転写部Ｔ１へ搬送される。このときまでに感光ドラム１ｂ上にはシアントナー像がマゼンタトナー像と同様の手順で形成されており、シアントナー像は中間転写ベルト５１上のマゼンタトナー像に位置を重ねて一次転写される。同様にして、感光ドラム１ｃの転写部Ｔ１ではイエロートナー像、感光ドラム１ｄの転写部Ｔ１ではブラックトナー像が位置を重ねて一次転写される。このようにして形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写部Ｔ２に搬送されて記録材Ｐに一括二次転写される。

なお、第１実施形態では、トナーを負極性に帯電させて、反転現像方式でトナー像を形成している。例えば、一次帯電器２ａによって感光ドラム１ａの表面を負極性の−５００Ｖに帯電させた後、露光装置３ａによって露光された部分が−１５０Ｖまで帯電解除される。現像スリーブＳ４に３５０Ｖの現像電圧を印加して、感光ドラム１ａの帯電解除された部分に負極性に帯電したトナーを付着させる。そして、転写電源Ｄ５は、３００Ｖを転写ローラ５３ａに出力して、負極性に帯電したトナー像を中間転写ベルト５１へ転写させる。

中間転写ベルト５１上のトナー像とタイミングを合わせて記録材Ｐが二次転写部Ｔ２へ送り込まれる。記録材Ｐは、給送カセット８に蓄積され、ピックアップローラ８１および分離ローラ８２を用いて１枚ずつ分離して取り出され、搬送ローラ８３を経てレジストローラ８４で待機する。レジストローラ８４は、中間転写ベルト５１のトナー像と先頭を一致させて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送出する。

中間転写ベルト５１を介して二次転写内ローラ５６に二次転写外ローラ５７が圧接することによって、二次転写外ローラ５７と中間転写ベルト５１との間に二次転写部Ｔ２が形成される。二次転写外ローラ５７の外径はΦ２４ｍｍ、Φ１２ｍｍの芯金に肉厚６ｍｍの半導電のゴム層を被せて構成され、抵抗値は１×１０^７〜３×１０^７Ω（２ｋV印加；温度２３℃、湿度５０％環境下）である。

二次転写内ローラ５６が接地電位に接続される一方、二次転写外ローラ５７には転写電源Ｄ５７からトナー像の帯電極性と逆極性の転写電圧（第１実施形態では＋３３００〜４６００Ｖ）を印加される。二次転写外ローラ５７に転写電圧が印加されると、二次転写部Ｔ２によって挟持搬送される記録材Ｐとトナー像との重なりに転写電界が作用し、転写電界に応答した４色のトナー像が中間転写ベルト５１から記録材Ｐへ一括二次転写される。転写電圧は、後述するように、制御部（電圧調整手段）６０で設定される定電圧である。電流検知回路Ａ５７は、転写電源Ｄ５７から二次転写部Ｔ２へ流れ込む電流値を検知する。制御部６０は、非転写時に転写電源Ｄ５７から抵抗測定用の定電圧を出力させて二次転写部Ｔ２の抵抗値を検知する（図７参照）。記録材Ｐへ転写されることなく二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト５１上の転写残トナーは、クリーニング装置５５へ搬送されてクリーニングブレードＢ５５によって掻き落とされる。

二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、続いて定着装置７へ搬送される。定着装置７では、熱と圧力によってトナーを記録材Ｐの表面に定着させる。定着装置７は、それぞれ圧接・離間が可能な２つの定着ニップＮＡ、ＮＢを縦列に配置している。加熱部の一例である定着ニップＮＡ、ＮＢの間と、定着ニップＮＢの下流には、不図示のフラッパ機構によって直進方向と下向き方向（反転パス８６、８７方向）とに搬送経路を切り替え可能な搬送ガイド機構が配置される。

片面印刷モードが設定されている場合、制御部６０は、搬送ガイド機構を制御して、トナー像を定着された記録材Ｐをそのまま排出ローラ８８から不図示の積載トレイへ排出させる。

＜両面印刷モード＞
画像形成装置１００は、再供給手段の一例である反転パス８６、８７および搬送ローラ８５を有する。両面印刷モードが設定されている場合、制御部６０は、定着装置７で表面のトナー像を定着された記録材Ｐを、反転パス８６（又は８７）でスイッチバック搬送して搬送ローラ８５へ送り込む。記録材Ｐは、表裏反転状態でレジストローラ８４から二次転写部Ｔ２へ給送されて裏面にもトナー像が転写される。

＜操作パネル＞
画像形成装置１００は、操作パネル６１を通じて、ユーザーが、主に記録材Ｐの表面性から表現される紙種、紙の厚み（紙の単位面積あたりの重さ）を表す坪量、および定着された画像に所望する光沢度をそれぞれ選択設定できる。紙種、坪量、光沢度の設定内容は、操作パネル６１から制御部６０に取り込まれて、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおける画像形成条件、二次転写部Ｔ２における転写条件（転写電源Ｄ５７の出力設定）、定着装置７における定着条件に反映される。紙種、坪量、光沢度の設定は、画像形成ジョブに付加して制御部６０へ入力することも可能である。

図２に示すように、操作パネル６１を操作して、紙種は、普通紙、片面グロスコート紙、片面マットコート紙、両面グロスコート紙、両面マットコート紙の５通りに設定可能である。また、坪量は、５０ｇ／ｍ^２未満、５０〜６４ｇ／ｍ^２未満、６４〜８２ｇ／ｍ^２未満、８２〜１２８ｇ／ｍ^２未満、１２８〜１５０ｇ／ｍ^２未満、１５１〜１８１ｇ／ｍ^２未満、１８１〜２１０ｇ／ｍ^２未満、２１０〜２５７ｇ／ｍ^２未満、２５７〜３０１ｇ／ｍ^２未満、３０１ｇ／ｍ^２以上の１０通りに設定可能である。さらに、光沢度（ターゲットグロス）は、低グロス、中グロス、高グロスの三段階に設定可能である。

図２は、ユーザーが操作パネル６１を操作して、片面グロスコートの坪量１５１ｇ／ｍ^２以上１８１ｇ／ｍ^２未満を設定し、かつ所望の光沢度として、高グロスを選択した場合の操作パネル６１上の表示例である。

＜定着装置＞
図１に示すように、画像形成装置１００の定着装置７は、複数の加熱部の一例である２つの定着ニップＮＡ、ＮＢを有する。設定手段の一例である制御部６０は、操作パネル６１を通じた設定内容に応じて、２つの定着ニップＮＡ、ＮＢを使用する組み合わせを３通りに決定する。定着ローラ７１と加圧ローラ７２とを圧接・離間が切り替え可能に配置した定着ニップＮＡは、低グロス設定時および高グロス設定時に圧接され、中グロス設定時には離間される。定着ローラ７３と加圧ローラ７４とを圧接・離間が切り替え可能に配置した定着ニップＮＢは、中グロス設定時および高グロス設定時に圧接され、低グロス設定時には離間される。したがって、低グロス設定時には定着ニップＮＡ、中グロス設定時には定着ニップＮＢで定着を行う。高グロス設定時には、定着ニップＮＡでトナー像を定着または半定着された記録材Ｐを定着ニップＮＢでも加熱加圧して画像の光沢度を増したり、定着を確実にしたりする。

制御部６０は、操作パネル６１を通じた光沢度の選択に応じて、使用される定着ニップＮＡ、ＮＢの組み合わせを選択する。このような構成をとることにより、特許文献１に示されるような転写速度および定着速度の変更を伴うことなく、ユーザーの選択した光沢度に応じた画像出力を実現できる。

図３に示すように、定着装置７は、定着ニップＮＡと定着ニップＮＢとを直線配列したタンデム定着方式の定着装置である。定着装置７は、定着ローラ７１と加圧ローラ７２とが定着ニップＮＡを形成する定着ユニットＡと、定着ローラ７３と加圧ローラ７４とが定着ニップＮＢを形成する定着ユニットＢとを有する。定着ニップＮＡは、温調手段（１５、１６、２５、１４、２４、２６）によって温度制御され、定着ニップＮＢは、温調手段（３５、３６、４５、３４、４４、４６）によって温度制御される。離間機構２６は、制御部６０に制御されて、定着ローラ７１に対する加圧ローラ７２の圧接・離間を作動させることにより、定着ユニットＡを使用する／しないを設定する。離間機構４６は、制御部６０に制御されて、定着ローラ７３に対する加圧ローラ７４の圧接・離間を作動させることにより、定着ユニットＢを使用する／しないを設定する。

定着ローラ７１は、厚み１．０ｍｍのアルミニウムの芯金１１の上に厚み５００μｍのシリコンゴムの弾性層１２を設け、更にその上に厚み２０μｍのＰＦＡチューブの離型層１３を設けて、直径４５ｍｍである。定着ローラ７１の内部には、加熱源としてのハロゲンヒータ１４が配置され、定着ローラ７１の外部には、定着ローラ７１の表面温度を非接触で検知するサーミスタ１５が配置される。

加圧ローラ７２は、厚み１．０ｍｍのアルミニウムの芯金２１の上に厚み５００μｍのシリコンゴムの弾性層２２を設け、更にその上に厚み２０μｍのＰＦＡチューブの離型層２３を設けて直径３０ｍｍである。加圧ローラ７２の内部には、加熱源としてのハロゲンヒータ２４が配置され、加圧ローラ７２の外部には、加圧ローラ７２の表面温度を非接触で検知するサーミスタ２５が配置される。

定着ローラ７１と加圧ローラ７２とは、離間機構２６によって圧接・離間の２つの状態を設定可能である。離間機構２６が定着ローラ７１と加圧ローラ７２とを圧接させると、定着ユニットＡ側の定着ニップＮＡが形成される。定着ローラ７１と加圧ローラ７２とは矢印の方向に不図示の駆動機構により回転駆動される。

ハロゲンヒータ１４、２４のＡＣ１００Ｖ印加時のワッテージは、ハロゲンヒータ１４は８００Ｗ、ハロゲンヒータ２４は４００Ｗのものを用いた。温調回路１０Ａは、サーミスタ１５、２５と、電源回路１６を介してハロゲンヒータ１４、２４と電気的に接続される。温調回路１０Ａは、通常時、サーミスタ１５の検知結果をもってハロゲンヒータ１４を、サーミスタ２５の検知結果をもってハロゲンヒータ２４をそれぞれ制御し、定着ローラ７１と加圧ローラ７２の温度制御を行う。温調回路１０Ａは、定着ニップＮＡの温度を定着ニップＮＢの温度よりも低い１７０度に制御して加熱量を相対的に小さくする。

定着ローラ７３は、厚み１．０ｍｍのアルミニウムの芯金３１の上に厚み５００μｍのシリコンゴムの弾性層３２を設け、更にその上に厚み２０μｍのＰＦＡチューブの離型層３３を設けて、直径４５ｍｍである。定着ローラ７３の内部には、加熱源としてのハロゲンヒータ３４が配置され、定着ローラ７３の外部には、定着ローラ７３の表面温度を非接触で検知するサーミスタ３５が配置される。

加圧ローラ７４は、厚み１．０ｍｍのアルミニウムの芯金４１の上に厚み５００μｍのシリコンゴムの弾性層４２を設け、更にその上に厚み２０μｍのＰＦＡチューブの離型層４３を設けて直径３０ｍｍである。加圧ローラ７４の内部には、加熱源としてのハロゲンヒータ４４が配置され、加圧ローラ７４の外部には、加圧ローラ７４の表面温度を非接触で検知するサーミスタ４５が配置される。

定着ローラ７３と加圧ローラ７４とは、離間機構４６によって圧接・離間の２つの状態を設定可能である。離間機構４６が定着ローラ７３と加圧ローラ７４とを圧接させると、定着ユニットＢ側の定着ニップＮＢが形成される。定着ローラ７３と加圧ローラ７４とは矢印の方向に不図示の駆動機構により回転駆動される。

ハロゲンヒータ３４、４４のＡＣ１００Ｖ印加時のワッテージは、ハロゲンヒータ３４は８００Ｗ、ハロゲンヒータ４４は４００Ｗのものを用いた。温調回路１０Ｂは、サーミスタ３５、４５と、電源回路３６を介してハロゲンヒータ３４、４４と電気的に接続される。温調回路１０Ｂは、通常時、サーミスタ３５の検知結果をもってハロゲンヒータ３４を、サーミスタ４５の検知結果をもってハロゲンヒータ４４をそれぞれ制御し、定着ローラ７３と加圧ローラ７４の温度制御を行う。温調回路１０Ｂは、定着ニップＮＢの温度を定着ニップＮＡの温度よりも高い１９５度に制御して加熱量を相対的に大きくする。

片面印刷モード、高グロス設定の場合、制御部６０は、定着ユニットＡの定着ニップＮＡを挟持搬送させた記録材Ｐを、定着ユニットＢの定着ニップＮＢでも挟持搬送させる。

片面印刷モード、中グロス設定の場合、制御部６０は、定着ユニットＡのハロゲンヒータ１４、２４への電力供給を停止し、定着ニップＮＡを離間して通過させた記録材Ｐを、定着ユニットＢの定着ニップＮＢで挟持搬送させる。

片面印刷モード、低グロス設定の場合、制御部６０は、定着ユニットＡの定着ニップＮＡで挟持搬送させた記録材Ｐを、定着ユニットＢの離間させた定着ニップＮＢに通過させる。このとき、定着ユニットBのハロゲンヒータ３４、４４への電力供給は停止される。

＜両面印刷モード時の転写電圧制御＞
図４は定着条件の異なる記録材における転写電圧と画像濃度との関係を示す線図である。

両面印刷モード、高グロス設定の場合、定着ニップＮＡ、ＮＢの両方を通過して加熱された記録材Ｐが反転パス８７を経由して二次転写部Ｔ２へ再供給される。

両面印刷モード、低グロス設定の場合、定着ニップＮＡを通過して加熱された記録材Ｐが反転パス８６を経由して二次転写部Ｔ２へ再供給される。このとき、定着ユニットBのハロゲンヒータ３４、４４への電力供給は停止される。

両面印刷モード、中グロス設定の場合、定着ローラ７１のハロゲンヒータ１４及び加圧ローラ７２のハロゲンヒータ２４への電力供給が停止し、ニップ部ＮＡが離間される。定着ローラ７１と加圧ローラ７２の間を素通りして定着ニップ部ＮＢを通過して加熱された記録材Ｐが、反転パス８７を経由して、二次転写部Ｔ２へ再供給される。

なお、本発明における加熱部とは、少なくとも定着ローラ又は加圧ローラのヒータ等に電力が投入されている定着ニップ部を示している。従って、両面印刷モード、低グロス設定の場合のように、定着ローラ及び加圧ローラのヒータ等に電力が実質的に入力されていない（加熱定着状態とは言えない）定着ニップ部は、加熱部ではない。

画像形成装置１００では、記録材の表面に転写したトナー像を定着する際に使用する定着ユニットＡ、Ｂの組み合わせによって表面画像の光沢度のコントロールが可能である。しかし、使用する定着ユニットＡ、Ｂの組み合わせによって定着後の記録材Ｐの水分量が変化するため、記録材Ｐの表面の転写時と裏面の転写時とでは記録材Ｐの水分量が違ってくる。記録材Ｐの水分量の変化は、記録材Ｐの抵抗が上がる他、記録材Ｐの空隙（ボイド）で発生する異常放電が両面印刷モードにおける裏面の転写画像に影響を与えることが判明した。

したがって、裏面でも最適な画像を得るためには、表面転写時とは異なる適正な絶対値の転写電圧が必要になる。表１は、４種類５品種の記録材について調べた定着前後の水分量と定着後の光沢度（グロス）との測定結果である。以下の各表および説明において、記録材Ａは、代表的な２種類の普通紙であって、弊社標準紙である日本製紙（登録商標）社製のＣＬＣ用紙（登録商標）であって、坪量は、１０５ｇ／ｍ^２、１５７ｇ／ｍ^２の２種類である。記録材Ｂは、日本製紙（登録商標）社製のノイジドラ（登録商標）であって坪量２５０ｇ／ｍ^２である。記録材Ｃは、日本製紙（登録商標）社製の両面コート紙である４ＣＣアート紙（登録商標）であって坪量１７０ｇ／ｍ^２である。記録材Ｄは、日本製紙（登録商標）社製のＯＫトップコート紙（登録商標）であって坪量１０５ｇ／ｍ^２である。

表１中、記録材の水分量は、Ｉｎｆｒａｒｅｄ＿Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（登録商標）社製のＭＸ５０００（登録商標）を用いて測定した。光沢度（グロス）は、日本電色工業（登録商標）社製のハンディ光沢計（登録商標）を用いて、シアンの単色ベタ画像をＰＧ１入射角６０度で測定した。

図４は、坪量１５７ｇ／ｍ^２の記録材Ａを使って、定着ユニットAを１個使用した場合と、定着ユニットAと Bを使用した場合とで、片面画像の定着後に記録材Ｐの裏面にトナー像を二次転写した際の二次転写電圧と定着後の画像濃度との関係を示している。図４に示すように、表面画像を定着された記録材Ａの水分量は、定着に使用した定着ユニットＢの個数に依存するため、画像濃度が最大となる（転写効率が最大となる）二次転写電圧が異なる。このため、定着器を１つ使用した場合と２つ使用した場合、つまり、通過した定着ニップが１つの場合と２つの場合で、二次転写電圧を変更する必要がある。更に、記録材が乾燥してくると、ハーフトーンの一部が白く抜ける放電異常画像が発生する場合があるので、二次転写電圧の適正値は、記録材Ａの種類、品種毎に設定しなければならない。特に、非コート紙では、表面の起伏に起因する放電異常画像が顕著であるため、記録材の表面性に応じて二次転写電圧の設定を可能にする必要がある。

表２は、低湿度環境（２３度Ｃ相対湿度５％）での、両面印刷モード表面転写時（片面印刷モードと同じ）と両面印刷モード裏面転写時とにおける各種記録材での転写電圧の設定値である。記録材の坪量が高いほど、定着条件に応じた転写電圧の変化量を小さくし、また表面性のよいコート紙ほど転写電圧の変化量を大きくすることにより、ほぼ等しい転写品質を確保できた。このため、表２に示すように、坪量と表面性とに応じたテーブルを設定する必要がある。

以上のように、表面定着時の定着ユニットＡ、Ｂの組み合わせに応じて変化する紙の水分量に応じて、裏面転写時の転写電圧の設定値を変更した。これにより、ユーザーの設定した光沢度設定によって発生しうる『ボソ画像』や『白抜け画像』等の不良画像を防止し、裏面でも最適な画像形成を提供できた。

＜環境条件に基づく転写電圧の補正＞
画像形成装置１００は、環境を検知する環境センサ６２を有する。電圧調整手段（６０）は、環境センサ６２の検知結果に応じて転写電圧を調整する（表３）。

記録材の水分量は、温湿度（環境）条件によっても異なるため、裏面転写時の転写電圧の設定は、表２に示すような記録材の表面性や坪量だけでなく、温湿度条件も含んだテーブルにしてさらに好適な効果が得られた。表３は、坪量１５７ｇ／ｍ^２の記録材Ａに画像形成する場合の環境（温湿度）条件と定着条件に応じて、変更される二次転写電圧の設定テーブルである。

＜定着ユニットを３台用いる変形例＞
第１実施形態では、２つの定着ニップＮＡ、ＮＢを有する画像形成装置１００について説明してきた。しかし、特許文献１に示されるような定着ニップを３つ以上有する画像形成装置でも、両面印刷モードの裏面転写時の二次転写電圧の設定を表面画像の定着に使用した定着ニップの個数や組み合わせに応じて設定する必要がある。

そこで、第１実施形態の定着ユニットＡを３台直列配置した定着装置を試作して、１台、２台、３台の３条件で表面画像を定着した際の裏面転写時の二次転写電圧を表４のように設定した。表４は、坪量１０５ｇ／ｍ^２と坪量１５７ｇ／ｍ^２の記録材Ａに対して、定着ユニットを１個、２個、３個使用した場合のテーブル（温湿度２３度Ｃ相対湿度５％環境下）である。

これにより、第１実施形態と同様に、ユーザーの設定した光沢度設定によって発生しうる『ボソ画像』や『白抜け画像』等の不良画像を防止し、裏面でも最適な画像形成を提供できた。ここで、『ボソ画像』は、転写電流の不足に起因するいわゆる弱抜け現象であり、『白抜け画像』は、転写電流の過剰（放電）に伴ういわゆる強抜け現象に含まれる。そして、これらは、定電圧の転写電圧を適正に設定して二次転写部Ｔ２における実質的な転写電流を最適化することで解消される。

＜裏面印刷ではない変形例＞
第１実施形態では、表面にトナー像を転写・定着した後に表裏反転して裏面にトナー像を転写する際の二次転写電圧の設定について説明してきた。しかし、２回目のトナー像の転写は１回目のトナー像転写時と同一の記録材であれば、裏面には限定されない。高温で定着されるトナー像を転写して定着させた後に、低温で定着されるトナー像を同一面に転写する場合の転写電圧の設定でもよい。

また、記録材の片面に複数レベルの光沢度の画像を形成する際に、第１回目の定着条件に応じて、第２回目の画像形成時の転写バイアスを同じような方法によって実現してもよい。複数レベルの光沢度の画像は、記録材の片面に２回画像形成することによって実現され、グロスの高い出力を第１回目の画像形成に行い、グロスの低い画像出力を第２回目の画像形成で実行する。

これらの場合でも、第１実施形態と同様に、ユーザーの設定した光沢度設定によって発生しうる『ボソ画像』や『白抜け画像』等の不良画像を防止し、裏面でも最適な画像形成を提供できる。

ユーザーが選択した光沢度に応じて使用する定着ユニットの個数が変更される画像形成装置において、第１面の画像形成で使用した定着ユニットの個数に応じて、第２面のトナー像の転写電圧が変更されることにより、第２面の転写不良が防止される。

なお、第１実施形態では、必要転写電流Ｉｂ（第３実施形態で説明）は定着条件に依存していない。しかし、画像形成装置の特性（中間転写ベルトの抵抗値や２次転写ローラの抵抗、トナー物性）に応じて、各設定値をさらに細かく設定しても構わない。

＜第２実施形態＞
図５は第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図６は上流側の定着装置の構成の説明図である。第２実施形態の画像形成装置２００は、図１の定着装置７を２台の定着装置７Ａ、７Ｂに置き換えた以外は第１実施形態と同様に構成される。従って、図５中、第１実施形態と共通する構成には、図１と共通の符号を付して、重複する説明を省略する。また、各表中、定着装置７Ａは上流定着器（下ベルト定着器）を意味し、定着装置７Ａ、７Ｂは定着器２個と略記している。

図５に示すように、画像形成装置２００は、定着ニップが離間しない２台の定着装置７Ａ、７Ｂを備え、下流側の定着装置が記録材Ｐの搬送経路から退去することで定着条件を切り替える。

高グロス設定の場合、制御部６０は、定着装置７Ａでトナー像を定着させた記録材Ｐを、定着装置７Ｂに受け渡して定着ニップＮＢで光沢処理して、排出ローラ８８Ａから排出する。

低グロス設定の場合、制御部６０は、定着装置７Ａでトナー像を定着させた記録材Ｐを、定着装置７Ｂに受け渡すことなく迂回させて、排出ローラ８８Ｂから排出する。

光沢処理に用いる下流側の定着装置７Ｂは、定着ローラ７３に加圧ローラ７４を圧接して定着ニップＮＢを形成する。定着ローラ７３は、外径φ７８ｍｍの鉄系のパイプ状芯金上に、シリコンゴム弾性層を１ｍｍ成形し、更にその表面を厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ離型層で被覆している。定着ローラ７３の内側には、ハロゲンヒータが配置され、ハロゲンヒータは、定着ローラ７３の表面温度が１７０度Ｃとなるように出力調整されている（図３参照）。

加圧ローラ７４は、外径φ２０ｍｍの鉄系の棒状芯金の周囲にシリコンゴムから成るスポンジ層を設けて外径φ８０ｍｍとし、その表面を厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ離型層で被覆している。加圧ローラ７４は、定着ローラ７３に対して総圧７００Ｎで加圧されて、定着ローラ７３に従動回転する。

図６に示すように、定着処理に用いる上流側の定着装置７Ａは、回転自在に配設された定着ローラ７１に、複数のローラ９５、９６、９７に張架されて循環するエンドレスベルト９２を圧接して定着ニップ（ＮＡ：図５）を形成する。定着ローラ７１とエンドレスベルト９２との圧接位置には、加圧パッド支持部９１に支持された加圧パッド９０が配置されて、エンドレスベルト９２を定着ローラ７１へ加圧している。

定着ローラ７１は、アルミニウム、鉄等から成るパイプ状の芯金１１にシリコンゴム、フッ素ゴム等の弾性体層１２を被覆した構成になっている。エンドレスベルト９２は、ポリイミド等の樹脂又はニッケル等の金属から成るベルト基材の表面にシリコンゴム、フッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。

定着ローラ７１の内側には、ハロゲンランプ等のヒータが配設され、定着ローラ７１の表面には、不図示のサーミスタが接触又は非接触に配設される（図３参照）。不図示の温度調節回路は、サーミスタの出力に基づいてヒータへの電圧を制御することにより、定着ローラ７１の表面の温度調節を行っている。

ローラ９６は、金属から成る分離ローラであって、エンドレスベルト９２を介して定着ローラ７１に食い込むように加圧して、定着ローラ７１の弾性体を変形させて記録材Ｐを定着ローラ７１の表面から分離させる。

２種類の定着装置７Ａ、７Ｂを用いた第２実施形態の画像形成装置２００は、表５に示すように、表面画像の定着に用いる定着装置７Ａ、７Ｂの組み合わせに応じて、裏面画像のトナー像二次転写における転写電圧値を設定する。

これにより、第１実施形態と同様に、ユーザーの設定した光沢度設定によって発生しうる『ボソ画像』や『白抜け画像』等の不良画像を防止し、裏面でも最適な画像形成を提供できる。

なお、定着に用いる定着装置７Ａ、７Ｂの組み合わせを変更する方法としては図５に示される迂回経路（８８Ａ、８８Ｂ）には限定されない。矢印Ｄで示すように、定着装置７Ａ、７Ｂ全体を記録材Ｐの搬送経路から退避させることにより、退避させた定着装置（７Ａ、７Ｂ）を使用しない組み合わせを設定してもよい。

＜第３実施形態＞
図７は転写部の抵抗値測定を含む転写電圧設定の説明図、図８は必要転写電流に応じて設定される転写電圧の説明図である。第３実施形態は、第２実施形態の画像形成装置２００で実施される転写電圧の設定方法に関する。従って、図５を参照して説明し、画像形成装置２００の構成については重複する説明をしない。

図５に示すように、制御部６０は、記録材Ｐが無い状態で転写電源Ｄ５７を制御して二次転写部Ｔ２の電圧電流特性を実測する。制御部６０は、定着に用いる定着器の組み合わせと実測した電圧電流特性とに応じて、再供給された記録材Ｐに対する転写電圧を設定する。転写電圧は、二次転写外ローラ５７と二次転写内ローラ５６と記録材Ｐの直列回路に印加されるため、二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材へ印加される実効的な転写電圧は、実測した電圧電流特性（抵抗）の分圧を差し引いた電圧である。このため、転写前の二次転写部Ｔ２の電圧電流特性を実測することで、記録材へ印加される実効的な転写電圧をより精密に制御できる。

画像形成装置２００は、両面印刷モードが設定されている場合、定着装置７Ａ、７Ｂを用いてトナー像を定着された記録材Ｐを、反転パス８６（又は８７）でスイッチバック搬送して搬送ローラ８５へ送り込む。記録材Ｐは、表裏反転状態でレジストローラ８４から二次転写部Ｔ２へ再度給送されて裏面にもトナー像が転写される。そして、制御部６０は、表面画像の定着に用いた定着装置７Ａ、７Ｂの組み合わせに応じて、裏面画像の二次転写に際して転写電源Ｄ５７から出力させる転写電圧を設定する。

制御部６０には、記録材Ｐの種類ごとに、表６に示すように、必要転写電流Ｉｂがデータとして蓄積されている。

制御部６０には、記録材Ｐの種類ごとに(温湿度環境毎にも分けられている)、表７に示すように、記録材分の電圧Ｖｐがデータとして蓄積されている。

ユーザーがコピーボタンを押したり、あるいは端末画面上でジョブを設定してプリンタ動作を開始させたりすると、画像形成装置２００は、実際の画像形成動作に先立たせて数秒間、画像形成装置２００を空動作させて、各種設定を実行する。この空回転を前回転と呼ぶ。二次転写外ローラ５７にとっては、ユーザーがコピーボタンを押したり、あるいはプリンタ動作を開始させたりしてから、記録材Ｐと中間転写ベルト５１上のトナー像とが二次転写部Ｔ２に到達するまでの空回転が前回転である。

図５を参照して図７に示すように、この前回転時に、制御部６０は、転写電源Ｄ５７から電圧を３段階に切り替えて出力させ、電流検知回路Ａ５７を用いて、各々の電圧ステップに対する電流値を検知する。第３実施形態では、３段階に電圧を切り替えて、電圧−電流特性（通称Ｖ−Ｉ特性）を導き出している。図８に示すように、測定ポイント以外は線形補完した。

まず、第１電圧Ｖ１を二次転写外ローラ５７の１周分印加し、そのときの電流値を検知して平均化処理された値をＩ１とする。同様にして、第２電圧Ｖ２に対する電流値Ｉ２、第３電圧Ｖ３に対する電流値Ｉ３を求める。第３実施形態では、Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ１とした。

制御部６０は、実測されたＶ−Ｉ特性と必要転写電流Ｉｂのデータ（表６）とに基づいて、二次転写外ローラ５７に、必要転写電流Ｉｂを流すために必要な基準電圧Ｖｂを演算する。

例えば、ある記録材にトナー像を転写する際の必要転写電流Ｉｂは、図８に示すＩｂとＩ２との関係からＶ−Ｉ特性を比例演算して、
Ｉｂ＜Ｉ２⇒Ｖｂ＝（Ｖ２−Ｖ１）（Ｉｂ−Ｉ１）/（Ｉ２−Ｉ１）＋Ｖ１
Ｉｂ≧Ｉ２⇒Ｖｂ＝（Ｖ３−Ｖ２）（Ｉｂ−Ｉ２）/（Ｉ３−Ｉ２）＋Ｖ２
のように求められる。

制御部６０は、この基準電圧Ｖｂに記録材分の電圧Ｖｐ（表７）を加算して、転写電源Ｄ５７が二次転写外ローラ５７に印加すべき実際の転写電圧Ｖｔｒを演算する。
Ｖｔｒ＝Ｖｂ＋Ｖｐ

第３実施形態では、記録材分の電圧Ｖｐについて、表７のようなテーブルをもつことによって、二次転写に係る二次転写部Ｔ２の系のインピーダンスが通算使用時間や温湿度等で変化する画像形成装置２００の場合にも、常に適正な転写電圧を定電圧設定できる。

第３実施形態では、二次転写に係る二次転写部Ｔ２のインピーダンス（紙無し時の抵抗）から求められる電圧Ｖｂと記録材分の電圧Ｖｐとを分けてデータ化する。これにより、二次転写部Ｔ２のインピーダンスの環境変動や耐久変動が発生しても、常に適切な二次転写電圧を設定できる。

＜その他の実施形態＞
記録材を吸着担持して搬送する記録材搬送ベルトに沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部を配列したタンデム方式のフルカラー画像形成装置でも本発明を実施できる。４色の表面画像を順次転写し、記録材を記録材搬送ベルトから分離して定着装置で定着処理した後に、表裏反転状態で再び記録材搬送ベルトに吸着担持させて、４色の表面画像を順次転写する画像形成装置が知られている。

このような画像形成装置でも、複数の定着装置を備えて表面画像の定着に用いる定着装置の組み合わせが変更可能であれば、裏面画像のトナー像を転写する際の転写電圧を組み合わせに応じて最適に設定できる。

なお、本明細書における定着装置とは、既に説明したように、未定着トナー像を記録材に定着させる定着装置と、半定着トナー像を記録材に完全定着させる定着装置と、定着済みトナー像を加熱加圧して光沢処理する仕上げ加熱装置とを含んでいる。

そして、複数段に定着を行うことは、光沢付与を目的とする以外にも、熱容量の大きな記録材、水分量の大きな記録材への定着を確実にする目的でも有り得る。その他の目的も有り得る。いずれにせよ、１回目の定着に用いた定着装置（定着ニップ）の組み合わせに対応して、同じ記録材の２回目のトナー像転写における転写電圧を、演算または参照テーブルに基づいて設定できるからである。

以上の各実施形態によれば、同一種類の記録材に対して、複数の光沢度を選択可能なモードを有し、かつ複数の定着ニップを有する画像形成装置において、印刷スピードを変更することなく、所望の光沢度を有して転写不良の無い良好な画像出力が可能となる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。定着条件を設定する操作パネルの説明図である。定着装置の構成の説明図である。定着条件の異なる記録材における転写電圧と画像濃度との関係を示す線図である。第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。上流側の定着装置の構成の説明図である。第３実施形態の転写部の抵抗値測定を含む転写電圧設定の説明図である。必要転写電流に応じて設定される転写電圧の説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ一次帯電器
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ現像装置
７定着装置
８給送カセット
７Ａ、７Ｂ定着装置
５１像担持体（中間転写ベルト）
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ転写ローラ
５６、５７転写手段（二次転写内ローラ、二次転写外ローラ）
６０電圧調整手段、変更手段（制御部）
６２環境センサ
８３、８４搬送経路（搬送ローラ、レジストローラ）
８５、８６、８７再供給手段（搬送ローラ、反転パス）
Ａ、Ｂ定着ユニット
Ｄ５７電源手段（転写電源）
ＮＡ、ＮＢ加熱部（定着ニップ）
Ｐ記録材
Ｔ２転写部

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
転写電圧が印加され、転写部において、前記像担持体上のトナー像を記録材へ転写する転写手段と、
前記転写部より記録材進行方向下流側に連続して配置され、トナー像が転写された記録材を加熱する上流側加熱部と下流側加熱部との２つの加熱部と、
前記加熱部を通過してトナー像が定着された記録材へトナー像を転写するために、記録材を前記転写部へ再供給する再供給手段と、
前記加熱部の各々の圧接と離間とを行うことで、トナー像の定着のために記録材が通過する前記加熱部の数を１つと２つとの間で相互に変更可能な変更手段と、
操作者が、画像形成が行われる普通紙とコート紙とを含む記録材の種類を設定可能な操作パネルと、を有する画像形成装置において、
前記操作パネルで設定された種類の記録材が通過した前記加熱部の数が２つの場合の方が１つの場合より、再供給された記録材へトナー像を転写する際の前記転写電圧の絶対値が大きくなるように前記転写手段に印加する電圧を調整する電圧調整手段を有し、
前記電圧調整手段は、再供給された記録材へトナー像を転写する際の前記転写電圧について、前記記録材が通過した前記加熱部の数が２つの場合の前記転写電圧と１つの場合の前記転写電圧との差の絶対値が、前記加熱部の数が１つの場合は前記上流側加熱部と前記下流側加熱部とのいずれか１つについて比較した場合に、前記操作パネルで設定された記録材の種類が普通紙の場合よりもコート紙の場合の方が大きくなるように前記転写手段に印加する電圧を調整することを特徴とする画像形成装置。
環境を検知する環境センサを有し、
前記電圧調整手段は、前記環境センサの検知結果に応じて前記転写電圧を更に調整することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記電圧調整手段は、記録材の種類に応じて前記転写電圧を更に調整することを特徴とする請求項２の画像形成装置。