(57)【要約】【課題】記録用紙の加熱ローラへの巻きつきを防止できる定着機構を提供すること。【解決手段】定着機構は、互いに圧接しながら回転する１対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接しながら回転する１対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されることを特徴とする定着機構。
【請求項２】
加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、アスカーＣ硬度で１〜１０°の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１に記載の定着機構。
【請求項３】
加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定されたニップ部の幅に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着機構。
【請求項４】
加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、ニップ部の幅が長く設定されるにしたがって小さく設定されることを特徴とする請求項３に記載の定着機構。
【請求項５】
加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定された加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着機構。
【請求項６】
加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがって小さく設定されることを特徴とする請求項５に記載の定着機構。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着機構を備えた画像形成装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着機構を備えた両面印字機能を有するカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着機構に関し、詳しくは記録用紙に転写された未定着トナー像に熱を与えて記録用紙上にトナー像を定着させるための定着機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明に関連する従来技術としては、内部にハロゲンヒータランプを有する加熱ローラと、加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ、加圧ローラ間に未定着トナー像が転写された記録用紙を通過させ、トナー像を記録用紙に熱定着させる定着装置であって、加熱ローラは材質がアルミニウム、鉄のうちのいずれかで、肉厚が２．０ｍｍ以下の円筒状の芯金を有し、加圧ローラの材質をシリコンゴムとし、表面硬度（アスカーＣ硬度）を３５〜７５°とし、加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ圧を０．２ｋｇｆ／平方ｃｍ、ニップ通過時間を２０〜４０ｍｓｅｃとした定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−４２６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、モノクロおよびカラーの画像形成機能を備え、さらに記録用紙の片面および両面に画像形成が可能なカラー画像形成装置の開発が進んでいる。
このようなカラー画像形成装置において、カラー画像は記録用紙上に、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像を重ねて転写することにより形成される。
このため、カラー画像形成装置の定着機構では、記録用紙上に転写されたＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４層のトナー像を溶融させ定着させる必要がある。
つまり、カラー画像形成装置の定着機構には、従来のモノクロ画像形成装置の定着機構よりも、トナー像を定着させるにあたってより多くの熱を与えることが求められる。
【０００４】
このような事情から、従来の一般的なカラー画像形成装置では、搬送速度を低下させることなく多くの熱を与えるために、加熱ローラと加圧ローラとが記録用紙を挟持する幅、すなわちニップ幅を従来のモノクロ画像形成装置よりも長く設定するのが一般的である。
ニップ幅を長く設定するには、（１）加熱ローラを金属からなる円筒状の芯金とし、加熱ローラに圧接する加圧ローラのゴム硬度を下げることにより、加圧ローラの周面が加熱ローラの周面に沿って凹状に窪むようにするか、あるいは、（２）加熱ローラおよび加圧ローラの両方の周面に同硬度の弾性体を設けることによりニップ幅を稼ぐ手法が一般的である。
【０００５】
記録用紙上に形成される画像がモノクロ画像である場合には、トナー像がブラックの１層となりトナー層の層厚が薄いため、上記の（１）および（２）のいずれの手法においても、溶融したトナーの粘性等に起因する加熱ローラへの巻付きは少なく、仮に巻付いても加熱ローラに接するように設けられる剥離爪で記録用紙が加熱ローラから強制的に剥がされるので特に問題は生じない。
しかし、記録用紙上に形成される画像がカラー画像である場合には、トナー像がＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４層となり層厚が厚くなるため、上記（１）の手法では記録用紙が加熱ローラの周面に沿ってカールすることに加え、溶融したトナーの粘性による加熱ローラへの巻付きが生じ、剥離爪で剥がされる際にトナー層の表層が加熱ローラ側に残るため、得られたカラー画像は本来出力されるべきカラー画像の色合いとは異なったものとなってしまう。
このような問題は、記録用紙の面積に対する画像形成面積の比率、すなわち印字率によっても生じ、印字率が高いほど溶融したトナーの粘性によって巻きつきが生じ易くなる。
【０００６】
一方、上記（２）の手法では、同硬度の弾性体によってニップ部が形成されるため、ニップ部は平坦なものとなり記録用紙が加熱ローラの周面に沿ってカールし難くなるため、上記（１）の手法よりも加熱ローラへの巻付きは生じ難くなるが、やはり印字率が高い場合には上記したのと同様の問題が生じ、問題を完全に解決することはできない。
【０００７】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、記録用紙の加熱ローラへの巻きつきを防止できる定着機構を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、互いに圧接しながら回転する１対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されることを特徴とする定着機構を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は、加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されるので、加熱ローラの弾性層はニップ部において加圧ローラの周面に沿うように凹状に窪むこととなる。
このため、記録用紙はニップ部を通過する際に加圧ローラの周面に沿ってカールし、ニップ部を通過した記録用紙の先端は加圧ローラ側に搬送されるので、記録用紙の加熱ローラへの巻きつきが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明による定着機構は、互いに圧接しながら回転する１対の加熱ローラと加圧ローラを備え、加熱ローラと加圧ローラはそれらの周面に弾性層がそれぞれ設けられて搬送されてくる記録用紙を挟持しながら加熱するための所定幅のニップ部を形成し、加熱ローラの弾性層と加圧ローラの弾性層は加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定されることを特徴とする。
【００１１】
この発明による定着機構において、加熱ローラとは、加熱ローラと圧接しながら回転し、両ローラの圧接箇所において搬送されてくる記録用紙を挟持し、圧接箇所に形成されたニップ部で記録用紙上の未定着トナーに熱を与えるものを意味する。加熱ローラを加熱する熱源は加熱ローラの内部または外部のいずれに設けられていてもよい。
加圧ローラとは、加熱ローラに圧接し、加熱ローラと共にニップ部を形成するものを意味する。加圧ローラは、加熱ローラから熱を奪わないようにその内部または外部に熱源を備えていてもよい。
ニップ部とは加熱ローラと加圧ローラとの圧接箇所に形成された記録用紙の挟持部分を意味し、加圧ローラと加熱ローラの弾性層が互いに潰れることにより所定の幅（搬送方向の上流側から下流側へ沿った所定の長さ）を有する。
ニップ部は、その幅が長いほど記録用紙上の未定着トナーに多くの熱を与えることができ、トナーを確実に溶融させることができるが、ニップ幅が長過ぎると溶融したトナーの粘性によって加熱ローラへの巻付きを生じさせることになる。
このため、ニップ部の幅は定着機構に求められる性能、すなわち記録用紙に与えられる熱が最適な熱量となるように設定される。
【００１２】
弾性層には、例えば、シリコンゴムなどの各種ゴムを用いることができ、製造工程において原料となるゴム材料、増量剤および連結剤等の混合比率や、製造工程中の処理方法を変更することにより、所望の硬度を有するゴムを得ることができる。
【００１３】
この発明による定着機構において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、アスカーＣ硬度で１〜１０°の範囲内に設定されることが好ましい。
というのは、硬度差が１°未満の場合には、ニップ部が従来の定着機構と同様に平坦なものとなり、加熱ローラ側の印字率が高い場合には溶融したトナーの粘性によって加熱ローラへの巻付きが生じ易くなるからである。
一方、硬度差が１０°を超える場合、記録用紙が加圧ローラの周面に沿って過剰にカールし、両面印字において加圧ローラ側の印字率が高い場合には、加熱ローラからの熱伝導等によってある程度の熱を有している加圧ローラへの巻付きが生じる可能性があるからである。
なお、アスカーＣ硬度とは、ＳＲＩＳ０１０１（日本ゴム協会標準規格）に規定されたデュロメータ（スプリング式硬度計）で測定した硬度のことである。
【００１４】
この発明による定着機構において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定されたニップ部の幅に基づいて設定されることが好ましい。
というのは、加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高く設定されるこの発明において、ニップ部の幅の長短は、記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用に影響を及ぼすからである。上記構成のように、ニップ部の幅に基づいて加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることが可能となる。
【００１５】
また、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差がニップ部の幅に基づいて設定される上記構成において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、ニップ部の幅が長く設定されるにしたがって小さく設定されることが好ましい。
というのは、ニップ部の幅が長く設定されると、記録用紙がニップ部を通過する距離と時間も自ずと長くなり、この状態で加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差が大きく設定された場合、記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用が過剰に働く恐れがあるからである。
しかし、上記構成のようにニップ部の幅が長く設定されるにしたがって加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を相対的に小さく設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることができ、記録用紙が加圧ローラへ巻付く可能性を極力排除できる。
【００１６】
この発明による定着機構において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、設定された加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて設定されることが好ましい。
というのは、加圧ローラの表面硬度が加熱ローラの表面硬度よりも高く設定されるこの発明において、加熱ローラおよび加圧ローラの直径はニップ部の幅の長短に影響を及ぼし、これがひいては記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用に影響を及ぼすからである。上記構成のように、加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることが可能となる。
【００１７】
また、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差が加熱ローラおよび加圧ローラの直径に基づいて設定される上記構成において、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差は、加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがって小さく設定されることが好ましい。
というのは、加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがってニップ部の幅は長くなり、記録用紙がニップ部を通過する距離と時間も自ずと長くなるため、この状態で加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差が大きく設定された場合、記録用紙を加圧ローラの周面に沿ってカールさせる作用が過剰に働く恐れがあるからである。
しかし、上記構成のように加熱ローラおよび加圧ローラの直径が大きく設定されるにしたがって加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度との硬度差を相対的に小さく設定すれば、記録用紙を加圧ローラの周面に沿って適度にカールさせることができ、記録用紙が加圧ローラへ巻付く可能性を極力排除できる。
【００１８】
この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による定着機構を備えた画像形成装置を提供するものでもある。
ここで、画像形成装置としては、トナーを用いて画像を形成する方式のものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタなどを挙げることができる。
【００１９】
また、この発明は更に別の観点からみると、上述のこの発明による定着機構を備えた両面印字機能を有するカラー画像形成装置を提供するものでもある。
なお、ここで、カラー画像形成装置としては、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等のトナーを用いてカラー画像を形成する方式のものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、カラー複写機、カラーファクシミリ、カラープリンタなどを挙げることができる。
【００２０】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
実施例
図１〜５に基づいて、この発明の実施例によるカラー画像形成装置について説明する。図１は、実施例によるカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【００２２】
カラー画像形成装置の全体構成とその動作
図１に示されるように、この発明の実施例による定着ユニット（定着機構）１２が組み込まれたカラー画像形成装置１００は、原稿をスキャンして得られた画像データ、又は外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録用紙に多色（カラー）または単色の画像を形成するものである。
カラー画像形成装置１００は、露光ユニット１、現像器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、帯電器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、クリーナユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２、用紙搬送路Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３、複数の給紙カセット１０および排紙トレイ１５とから主に構成されている。
【００２３】
なお、カラー画像形成装置１００おいて扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。
したがって、現像器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、帯電器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、クリーナユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられている。
【００２４】
すなわち、現像器２ａ、感光体ドラム３ａ、帯電器４ａおよびクリーナユニット５ａによってブラック用の画像ステーションが構成され、現像器２ｂ、感光体ドラム３ｂ、帯電器４ｂおよびクリーナユニット５ｂによってシアン用の画像ステーションが構成され、現像器２ｃ、感光体ドラム３ｃ、帯電器４ｃおよびクリーナユニット５ｃによってマゼンタ用の画像ステーションが構成され、現像器２ｄ、感光体ドラム３ｄ、帯電器４ｄおよびクリーナユニット５ｄによってイエロー用の画像ステーションが構成されている。
【００２５】
感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、カラー画像形成装置１００の上部にそれぞれ配置されている。
帯電器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、対応する感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの表面をそれぞれ所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、この実施例ではチャージャー型のものを用いているが、ブラシ型や接触ローラ型の帯電器を用いることもできる。
また、この実施例では、露光ユニット１として、レーザ照射部８０および反射ミラー８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いているが、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ書き込みヘッドやＬＥＤ書き込みヘッドを用いることもできる。
【００２６】
帯電器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって帯電された感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを入力された画像データに応じて露光ユニット１によって露光することにより、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの表面に画像データに応じた静電潜像がそれぞれ形成される。
現像器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれの感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された静電潜像を（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）のトナーにより顕像化するものである。クリーナユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、現像・画像転写後における感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの表面に残留したトナーをそれぞれ除去・回収するものである。
【００２７】
感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの上方に配置されている中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンションローラ７３、中間転写ベルト従動ローラ７２、中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄおよび中間転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
中間転写ベルト駆動ローラ７１、中間転写ベルトテンションローラ７３、中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、中間転写ベルト従動ローラ７２等は、中間転写ベルト７を張架し、矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。
【００２８】
中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、中間転写ベルト７を介して感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとそれぞれ対向する位置に回転可能に支持されており、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのトナー像を、中間転写ベルト７上に転写するための転写バイアスを与えるものである。
中間転写ベルト７は、それぞれ感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに接触するように設けられている。そして、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに形成された各色のトナー像を中間転写ベルト７に順次重ねて転写することによって、中間転写ベルト７上にカラーのトナー像（多色トナー像）が形成される。この中間転写ベルト７は、厚さ１００〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００２９】
感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７の裏側に接触している中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって行われる。中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄには、中間転写ベルト７へトナー像を転写するために、高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。
中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は導電性の弾性材（例えば、ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト７に対して均一に高電圧を印加することができる。
なお、この実施例では、ローラ形状の中間転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを転写電極として使用しているが、ブラシ型のものなども用いることができる。
【００３０】
上述のように各感光体３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト７上に積層され、中間転写ベルト７の回転によって、後述の記録用紙と中間転写ベルト７の接触位置に配置される転写ベルト１１によって記録用紙上に転写される。
この時、中間転写ベルト７と転写ベルト１１は転写ローラ１１ａによって所定のニップ幅で圧接されると共に、転写ローラ１１ａにはトナーを記録用紙に転写させるための電圧が印加される（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）。
さらに、転写ローラ１１ａと中間転写ベルト駆動ローラ７１は、上記のニップ幅を定常的に得るために、転写ローラ１１ａ若しくは中間転写ベルト駆動ローラ７１の何れか一方が硬質材料（金属等）とされ、他方が弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等）で構成される。
【００３１】
また、上記のように、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとの接触により中間転写ベルト７に付着したトナー、若しくは、転写ベルト１１によって記録用紙上に転写が行われず中間転写ベルト７上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように設定されている。
中間転写ベルトクリーニングユニット９には、中間転写ベルト７に接触するクリーニング部材としてクリーニングブレード９ａが備えられており、クリーニングブレード９ａが接触する中間転写ベルト７は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ７２で支持されている。
【００３２】
複数の給紙カセット１０は、画像形成に使用する記録用紙を蓄積しておくための開閉可能なカセットであり、カラー画像形成装置１００の画像形成部および露光ユニット１の下側に設けられている。
また、カラー画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、画像形成済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
【００３３】
カラー画像形成装置１００には、各給紙カセット１０の記録用紙を転写ローラ１１や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓ１が設けられている。
さらに、各給紙カセット１０から排紙トレイ１５までの用紙搬送路Ｓ１の近傍には、ピックアップローラ１６−１、搬送ローラ２５−１、レジストローラ１４、転写ローラ１１、定着ユニット１２等が配されている。
【００３４】
各搬送ローラ２５−１は、記録用紙の搬送を促進・補助するためのローラであり、各ピックアップローラ１６−１の下流側に設けられている。ピックアップローラ１６−１は、各給紙カセット１０の端部に備えられ、各給紙カセット１０から記録用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｓ１に供給する呼び込みローラである。
また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓ１を搬送されている記録用紙をいったん保持するものである。そして、中間転写ベルト７上に形成された多色トナー像の先端と記録用紙の先端を合わせるタイミングで記録用紙を転写ベルト１１に搬送する機能を有している。
【００３５】
定着ユニット１２は、１対の加熱ローラ３１および加圧ローラ３２等を備えており、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２は、記録用紙を挟んで回転するようになっている。
また、加熱ローラ３１は、温度検出器３４（図２参照）からの信号に基づく制御部の制御によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ３２と共に記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、記録用紙に対して熱定着させる機能を有している。
なお、多色トナー像が定着された後の記録用紙は排紙路Ｓ３に搬送され、排紙ローラ２５−２よって反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。
【００３６】
次に、記録用紙搬送経路について詳細に説明する。このカラー画像形成装置１００には上述のとおり予め記録用紙を収納する給紙カセット１０が設けられると共に、ユーザが少数枚の印字を行う時に前記給紙カセット１０内の記録用紙を用いなくてもよい手差部２０が設けられている。
いずれの給紙方法によっても、給紙カセット１０の端部に配置されたピックアップローラ１６−１、或いは、手差部２０の端部に配置されたピックアップローラ１６−２によって１枚ずつ用紙搬送路Ｓ１又はＳ２に導かれるようになっている。
【００３７】
給紙カセット１０から給紙された記録用紙は、用紙搬送路Ｓ１中の搬送ローラ２５−１によってレジストローラ１４まで搬送され、記録用紙の先端と中間転写ベルト７上の多色トナー像の先端が整合するタイミングで転写ローラ１１に搬送され、記録用紙上に多色トナー像が転写される。
その後、記録用紙は定着ユニット１２を通過することによって記録用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、排紙ローラ２５−２によって排紙トレイ１５上に排出される（片面印字要求の場合）。
【００３８】
一方、ユーザによって手差部２０に供給された記録用紙は、ピックアップローラ１６−２によって用紙搬送路Ｓ２に導かれた後、搬送ローラ２５−３によって搬送され用紙搬送路Ｓ１に合流した後、レジストローラ１４に到達し、それ以降は上述の給紙カセット１０から給紙される記録用紙と同様の過程を経て排紙トレイ１５に排出される（片面印字要求の場合）。
【００３９】
なお、両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着部１２を通過した記録用紙の後端が排紙ローラ２５−２でチャックされ、排紙ローラ２５−２が逆回転することによって反転用用紙搬送路Ｓ４に導かれる。
反転用用紙搬送路Ｓ４に導かれた記録用紙は、再び用紙搬送路Ｓ１に合流し、レジストローラ１４を経て裏面印字が行われた後に排紙トレイ１５に排出される。
【００４０】
定着ユニットの構成と動作
上述のカラー画像形成装置に組み込まれる定着ユニット１２について図２〜５に基づいて説明する。図２は実施例によるカラー画像形成装置に組み込まれた定着ユニット（定着機構）の概略的な構成を示す説明図、図３〜５は比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。
【００４１】
図２に示されるように、実施例によるカラー画像形成装置１００に組み込まれた定着ユニット１２は、互いに圧接しながら回転する１対の加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とを備えている。
加熱ローラ３１と加圧ローラ３２の周面には厚さ３ｍｍ程度の弾性層３１ａ，３２ａがそれぞれ設けられ、加熱ローラと加圧ローラの圧接箇所には、多色トナー像が転写された後に搬送されてくる記録用紙Ｐを挟持しながら加熱するためのニップ部Ｎが形成されている。
加熱ローラ３１と加圧ローラ３２の周面にそれぞれ設けられた弾性層３１ａ，３２ａはそれらの硬度が互いに相違しており、加圧ローラ３２側の弾性層３２ａの硬度が加熱ローラ３１側の弾性層３１ａの硬度よりも高く設定されている。
【００４２】
加熱ローラ３１はステンレス、アルミニウム又は鉄などからなる円筒状の芯金３１ｂの周面に上述の弾性層３１ａが設けられ、芯金３１ｂの内部にはハロゲンヒータランプからなるメインヒータ３１ｃおよびサブヒータ３１ｄが内蔵されている。
また、加熱ローラ３１の周囲には加熱ローラ３１に対して外部から熱を供給するための外部加熱ローラ３３、加熱ローラ３１の表面温度を検知するための非接触サーミスターからなる温度検出器３４、加熱ローラ３１の表面に残留したトナーを除去するクリーニングユニット３５、溶融したトナーの粘性によって加熱ローラ３１に記録用紙Ｐが巻付いた際に記録用紙Ｐを強制的に剥離する剥離爪３６が設けられている。
【００４３】
一方、加圧ローラ３２はステンレス、アルミニウム又は鉄などからなる円筒状の芯金３２ｂの周面に上述の弾性層３２ａが設けられ、芯金３２ｂの内部にはハロゲンランプからなる加圧ローラ用ヒータ３２ｃが内蔵され、加圧ローラ３２の周面には加熱ローラ３１と同様に記録用紙Ｐが巻付いた際に記録用紙Ｐを強制的に剥離する剥離爪３６が設けられている。
加圧ローラ３２は、加熱ローラ３１に圧接して記録用紙Ｐを挟持するニップ部Ｎを形成することをその主な目的とするが、加圧ローラ３２自体も内部に加圧ローラ用ヒータ３２ｃを備えることにより、加熱ローラ３１から熱を奪うことがないよう、適度な温度に維持される。
【００４４】
加熱ローラ３１と加圧ローラ３２の弾性層３１ａ，３２ａはそれぞれシリコンゴムからなり、加圧ローラ３２の表面硬度が加熱ローラ３１の表面硬度よりも高くなるようにそれぞれ硬度が設定され、表面には記録用紙Ｐの剥離性を良好に保つためにフッ素樹脂などによる薄い剥離層が形成されている。
このため、図２に示されるように、ニップ部Ｎにおいて、加熱ローラ３１の弾性層３１ａは加圧ローラ３２の周面に沿って凹状に窪んだ状態となっており、ニップ部Ｎを通過した記録用紙Ｐは加圧ローラ３２の周面に沿って適度にカールし、先端が加熱ローラ３１側ではなく加圧ローラ３２側に搬送され、溶融したトナーの粘性等に起因する加熱ローラ３１への記録用紙Ｐの巻付きや、巻付きに起因する用紙詰まり（ジャム）が防止される。
【００４５】
なお、硬度の異なるシリコンゴムは、例えば、日東工業株式会社等のゴムメーカーに所望の硬度のものを仕様に応じて発注することにより入手することができる。
【００４６】
以下に、加熱ローラ３１の表面硬度と加圧ローラ３２の表面硬度とを意図的に変更し、記録用紙Ｐの巻付きや用紙詰まり（ジャム）の発生状況を検討した実験の結果を以下の表１に示す。なお、以下の表１に示す実験例のうちＮｏ．１のケースは、加熱ローラとして弾性層を設けていないものを用いた。また、加熱ローラと加圧ローラは、いずれもその直径が５０ｍｍのものを用い、いずれのケースでも弾性層の厚さは上述のとおり約３ｍｍである（Ｎｏ．１の加熱ローラを除く）。ニップ幅は各ケースによって若干異なるがおよそ５〜８ｍｍである。
【００４７】
【表１】
2007206555.tif 000003
【００４８】
上記表１のＮｏ．１の実験例では、図３に示されるように加熱ローラ３１０の表面硬度が加圧ローラ３２０の表面硬度よりも高いため、ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ３２０の弾性層３２０ａが加熱ローラ３１０の周面に沿って凹状に窪む。このため、ニップ部Ｎを通過する際に記録用紙Ｐが加熱ローラ３１０の周面に沿ってカールし、さらに溶融したトナーの粘性も手伝って記録用紙Ｐの加熱ローラ３１０への巻付きが発生する。
【００４９】
Ｎｏ．２の実験例では、図４に示されるように、加熱ローラ３１１の表面硬度と加圧ローラ３２１の表面硬度が同一であるため、ニップ部Ｎは平坦なものとなり、印字率の変化に伴って、溶融したトナーの粘性に起因する記録用紙Ｐの加熱ローラ３１１や加圧ローラ３２１への巻付き発生する。
【００５０】
Ｎｏ．３およびＮｏ．４の実験例では、図５に示されるように、加圧ローラ３２の表面硬度が加熱ローラ３１の表面硬度よりも高くなるように１０°の硬度差を設定している。このためニップ部Ｎにおいて加熱ローラ３１の弾性層３１ａは加圧ローラ３２の周面に沿って凹状に大きく窪み、記録用紙Ｐはニップ部Ｎを通過する際に加圧ローラ３２の周面に沿って比較的強くカールし、先端が加圧ローラ３２側へ搬送される。
加熱ローラ３１側の印字率が高く、加圧ローラ３２側の印字率が低い場合には、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２のいずれについても巻付きは発生しない。
しかし、硬度差が１０°と比較的大きいため、記録用紙Ｐを加圧ローラ３２の周面に沿ってカールさせる作用が強く、加圧ローラ３２側の印字率が高い場合にはトナーの粘性によって加圧ローラ３２への巻付きが発生する恐れがある。
【００５１】
Ｎｏ．５およびＮｏ．６の実験例では、図２に示されるように、加圧ローラ３２の表面硬度が加熱ローラ３１の表面硬度よりも高くなるように５°の硬度差を設定している。このため、ニップ部Ｎにおいて加熱ローラ３１の弾性層３１ａは加圧ローラ３２の周面に沿って凹状に適度に窪み、記録用紙Ｐはニップ部Ｎを通過する際に加圧ローラ３２の周面に沿って適度にカールし、先端が加圧ローラ３２側へ搬送される。
このため、加熱ローラ３１側の印字率が高く加圧ローラ３２側の印字率が低い場合、および加熱ローラ３１側の印字率が低く加圧ローラ３２側の印字率が高い場合のいずれにおいても加熱ローラ３１および加圧ローラ３２への巻付きは発生しない。
【００５２】
以上の実験例から分かるように、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２の両方に弾性層３１ａ，３２ａを設け、かつ、加圧ローラ３２の表面硬度が加熱ローラ３１の表面硬度よりも高くなるように弾性層３１ａ，３２ａの硬度をそれぞれ適切に設定することにより、記録用紙Ｐを加圧ローラ３２に沿って適度にカールさせることができ、加熱ローラ３１および加圧ローラ３２への巻付きを防止できる。
【００５３】
なお、上記の実験例では加熱ローラ３１の表面硬度と加圧ローラ３２の表面硬度に５°の硬度差を設定したＮｏ．５およびＮｏ．６の実験例が最も良い結果を示したが、硬度差は設定されたニップ部Ｎの幅、すなわち弾性層３１ａ，３２ａの厚さや設定された加熱ローラ３１および加圧ローラ３２の直径によって最適な値が変化するので、必ずしも５°の硬度差が最適というわけではなく、設定された弾性層３１ａ，３２ａの厚さや加熱ローラ３１および加圧ローラ３２の直径に基づいて最適となる硬度差に設定する必要がある。
【００５４】
上述の実施例では、カラー画像形成装置について説明したが、もちろん、この発明による定着機構は、モノクロの画像形成装置においても加熱ローラへの記録用紙の巻付きを防止するうえで有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施例によるカラー画像形成装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図２】実施例によるカラー画像形成装置に組み込まれた定着ユニット（定着機構）の概略的な構成を示す説明図である。
【図３】比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。
【図４】比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。
【図５】比較例に係る定着ユニットの概略的な構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・露光ユニット
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・現像器
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ・・・感光体ドラム
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ・・・帯電器
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ・・・クリーナユニット
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ・・・中間転写ローラ
７・・・中間転写ベルト
８・・・中間転写ベルトユニット
９・・・中間転写ベルトクリーニングユニット
９ａ・・・クリーニングブレード
１０・・・給紙カセット
１１・・・転写ベルト
１１ａ・・・転写ローラ
１２・・・定着ユニット
１４・・・レジストローラ
１５・・・排紙トレイ
２０・・・手差部
１６−１，１６−２・・・ピックアップローラ
２５−１，２５−３・・・搬送ローラ
２５−２・・・排紙ローラ
３１・・・加熱ローラ
３２・・・加圧ローラ
３１ａ，３２ａ・・・弾性層
３１ｂ，３２ｂ・・・芯金
３１ｃ・・・メインヒータ
３１ｄ・・・サブヒータ
３２ｃ・・・加圧ローラ用ヒータ
３３・・・外部加熱ローラ
３４・・・温度検出器
３５・・・クリーニングユニット
３６・・・剥離爪
７１・・・中間転写ベルト駆動ローラ
７２・・・中間転写ベルト従動ローラ
８０・・・レーザ照射部
８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ・・・反射ミラー
１００・・・カラー画像形成装置
Ｎ・・・ニップ部
Ｐ・・・記録用紙
Ｓ１，Ｓ２・・・用紙搬送路
Ｓ３・・・排紙路
Ｓ４・・・反転用用紙搬送路
【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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