JP5541096B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

例えば、特許文献１は、加熱定着部材の表面に圧接し、加熱定着部材の表面を外部から加熱する複数本の外部加熱ロールを備えた定着装置において、複数本の外部加熱ロールを加熱定着部材の表面に圧接及び離間させる接離手段と、複数本の外部加熱ロールを加熱定着部材の表面に均一に圧接させる調整手段とを備えたことを特徴とする定着装置を開示している。
また、例えば、特許文献２は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材上の画像をニップ部にて加熱する画像加熱手段と、この画像加熱手段の表面性を回復させる回復手段と、を有する画像形成装置において、操作者からの指示に基づき回復手段の回復動作を実行させるための実行手段を有することを特徴とする画像形成装置を開示している。

特開２００４−３７５５５号公報 特開２００８−２０７９０号公報

ここで、定着装置において用紙に圧接する部材の表面の状態が良好でなければ、用紙に転写された画像を定着した後に均一な画質を確保することが困難になる。

本発明は、用紙に転写された画像の定着後の画質を均一に確保することが可能な定着装置等を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、加熱部を備える加熱部材と、前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して熱を供給する外部加熱部材と、前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して当該加熱部材を研磨する研磨部材と、モータを備え、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作を当該モータで行う駆動機構部と、前記外部加熱部材が前記加熱部材に接触して前記研磨部材が当該加熱部材と離間する第１の状態と当該外部加熱部材が当該加熱部材と離間して前記研磨部材が当該加熱部材に接触する第２の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御する制御部と、を含む定着装置である。
請求項２に記載の発明は、前記駆動機構部は、単一の前記モータを備え、前記モータの回転方向が異なると、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作が異なることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記駆動機構部は、前記単一のモータが一方向に回転すると前記外部加熱部材と前記研磨部材の両方が前記加熱部材に対する接離動作を行い、当該単一のモータが他方向に回転すると当該外部加熱部材と当該研磨部材のいずれか一方が当該加熱部材に対する接離動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記制御部は、前記第１の状態と前記第２の状態と前記外部加熱部材及び前記研磨部材が前記加熱部材と離間する第３の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置である。

請求項５に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、前記定着手段は、加熱部を備える加熱部材と、前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して熱を供給する外部加熱部材と、前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して当該加熱部材を研磨する研磨部材と、モータを備え、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作を当該モータで行う駆動機構部と、前記外部加熱部材が前記加熱部材に接触して前記研磨部材が当該加熱部材と離間する第１の状態と当該外部加熱部材が当該加熱部材と離間して前記研磨部材が当該加熱部材に接触する第２の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御する制御部と、を含む画像形成装置である。
請求項６に記載の発明は、前記駆動機構部は、単一の前記モータを備え、前記モータの回転方向が異なると、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作が異なることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。
請求項７に記載の発明は、前記駆動機構部は、前記単一のモータが一方向に回転すると前記外部加熱部材と前記研磨部材の両方が前記加熱部材に対する接離動作を行い、当該単一のモータが他方向に回転すると当該外部加熱部材と当該研磨部材のいずれか一方が当該加熱部材に対する接離動作を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置である。
請求項８に記載の発明は、前記制御部は、前記第１の状態と前記第２の状態と前記外部加熱部材及び前記研磨部材が前記加熱部材と離間する第３の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置である。

請求項１によれば、本発明を採用しない場合に比べて、用紙に転写された画像の定着後の画質を均一に確保することが可能になる。
請求項２によれば、本発明を採用しない場合に比べて、装置の小型化およびコストの低減化を実現することが可能になる。
請求項３によれば、本発明を採用しない場合に比べて、制御の内容を簡素化することが可能になる。
請求項４によれば、請求項１の場合に比べて、用紙に転写された画像の定着後の画質を均一に確保することが可能になる。
請求項５によれば、本発明を採用しない場合に比べて、用紙に転写された画像の定着後の画質を均一に確保することが可能になる。
請求項６によれば、本発明を採用しない場合に比べて、装置の小型化およびコストの低減化を実現することが可能になる。
請求項７によれば、本発明を採用しない場合に比べて、制御の内容を簡素化することが可能になる。
請求項８によれば、請求項５の場合に比べて、用紙に転写された画像の定着後の画質を均一に確保することが可能になる。

本実施の形態に係るカラー画像形成装置を示す概略構成図である。 定着装置が有する一対のロールを説明する図である。 定着装置の定着ロール周りの構成を説明する図である。 外部加熱ロールおよびリフレッシュロールを駆動する駆動機構部を説明する図である。 外部加熱ロールおよびリフレッシュロールを駆動する駆動機構部を説明する図である。 外部加熱ロールとカム軸との間における駆動機構部を説明する図である。 外部加熱ロールとカム軸との間における駆動機構部を説明する図である。 リフレッシュロールとカム軸との間における駆動機構部を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係るカラー画像形成装置を示す概略構成図である。
本実施の形態に係るカラー画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転可能に配設される像保持体としての感光体ドラム１１と、矢印Ｂ方向に回転可能に配設され、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を順次転写（一次転写）して保持させる転写材としての中間転写ベルト２０と、を備えている。また、このカラー画像形成装置は、中間転写ベルト２０上に転写された重ねトナー像を記録材である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部３０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着部５０と、カラー画像形成装置の各機構部を制御する制御部６０と、を備えている。

感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１が帯電される接触帯電部材としての帯電ロール１２、感光体ドラム１１上に静電潜像が書込まれる潜像形成部としてのレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像部としての現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを矢印Ｃの方向に回転可能に取り付けた回転式現像装置１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト２０に転写する転写部としての一次転写ロール１５、感光体ドラム１１上の残留トナーを一時的に回収するリフレッシャ１６などの電子写真用デバイスが順次配設されている。付言すると、本実施の形態に係る回転式現像装置１４は、円周方向に６等分された６つの収容部を備え、これら６つの収容部の各々に現像器を取り付け可能に構成されている。そして、本実施の形態に係る回転式現像装置１４では、４個の現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋが取り付けられているが、残り２つの収容部に例えば特色等の現像器を取り付けることも考えられる。

ここで、帯電ロール１２は、金属製シャフト表面にエピクロルヒドリンゴム層を形成し、さらにこのエピクロルヒドリンゴム層の表面に酸化錫の導電粉を含有させたポリアミドを３μｍほどコートしたものからなる。

さらに、感光体ドラム１１は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したものからなり、有機感光層が負極性に帯電する材料で構成されている。そして、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋによる現像は反転現像方式にて行われる。従って、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋで使用されるトナーは負極性帯電タイプのものである。帯電ロール１２には帯電バイアスを印加するための不図示の帯電バイアス電源が、回転式現像装置１４には各現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋに現像バイアスを印加するための不図示の現像バイアス電源が、一次転写ロール１５には一次転写バイアスを印加するための不図示の一次転写バイアス電源が、それぞれ接続されている。また、回転式現像装置１４には、回転により現像器を感光体ドラム１１に対向させるための不図示の現像装置駆動モータが取り付けられている。なお、感光体ドラム１１は接地されている。

中間転写ベルト２０は、複数（本実施の形態では６つ）のロール２１〜２６に掛け渡されるようになっている。これらのうち、ロール２１、２５は従動ロール、ロール２２は中間転写ベルト２０の位置決めや平坦な一次転写面の形成に用いられる金属製のアイドルロール、ロール２３は中間転写ベルト２０の張力を一定とするために用いられるテンションロール、ロール２４は中間転写ベルト２０の駆動ロール、ロール２６は後述する二次転写用のバックアップロールである。また、中間転写ベルト２０は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、塩化ビニル等の樹脂または各種ゴム等に導電剤としてカーボンブラックを適量含有させたものからなり、その表面抵抗率を１０^１１Ω／□、体積抵抗率を１０^１１Ω・ｃｍ、厚みを１５０μｍとしたものを用いている。

二次転写部３０は、中間転写ベルト２０のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール３１と、バックアップロール２６等とによって構成される。バックアップロール２６は、表面にカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムからなり、その表面抵抗率が７〜１０ｌｏｇΩ／□となるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカＣ）に設定される。このバックアップロール２６には二次転写バイアスを印加するための不図示の二次転写バイアス電源が接続され、一方、二次転写ロール３１は接地されている。また、二次転写部３０の上流側には、搬送されてくる用紙Ｐを二次転写部３０に案内する用紙搬送ガイド３２が取り付けられている。

一方、二次転写部３０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト２０上に付着する残留トナーを除去するクリーナとしてのベルトクリーナ２７が設けられており、中間転写ベルト２０を挟んでベルトクリーナ２７に対向する位置には、中間転写ベルト２０の内面に沿って板金部材２８が配置されている。このベルトクリーナ２７は、ステンレスプレート等で構成され中間転写ベルト２０の像保持面側に配設されるスクレーパ４１と、このスクレーパ４１が収容されるクリーナハウジング４２とを有している。また、スクレーパ４１の一端側はブロック４３に挟み込まれることで固定されており、このブロック４３は軸４４ａを中心に揺動するホルダ４４に取り付けられている。さらに、ホルダ４４の下端側に設けられた凹部４４ｂとクリーナハウジング４２下部に設けられた膨出部との間には、スクレーパ４１を中間転写ベルト２０に向けて付勢するバネ４５が取り付けられ、スクレーパ４１からみて中間転写ベルト２０の移動方向上流側には、除去した異物の外部への飛び散りを抑制するためのフィルムシール４６が取り付けられている。

また、ホルダ４４は、不図示のクリーナ駆動モータに接続された図示しないカムによりバネ４５の付勢方向とは逆方向に付勢あるいは付勢解除できるようになっており、これによりスクレーパ４１が中間転写ベルト２０に対して接離できるようになっている。そして、本実施の形態では、複数色からなるカラー画像が形成される場合には、最終色前のトナー像が二次転写ロール３１およびベルトクリーナ２７を通過するまで、これら二次転写ロール３１およびベルトクリーナ２７が中間転写ベルト２０から離間するようになっている。

さらに、定着部５０は、ハロゲンランプ等の加熱源を内蔵する定着ロール（加熱ロール）５１と、この定着ロール５１に圧接配置される加圧ロール５２とを備えており、これら定着ロール５１と加圧ロール５２との間に形成される定着ニップ域にトナー像が転写された用紙Ｐを通過させることで、定着を行うようになっている。

次に、本実施の形態で用いたトナーおよび現像剤について詳細に説明する。本実施の形態で使用したトナーは、上述したように負極性に帯電する極性を有するものであって、懸濁重合法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法等により、ポリエステルやスチレンアクリルなどのバインダ樹脂に着色剤、ワックスを内添してなる微粒子である。粒径は、コールターカウンター（コールター社製）による測定結果で体積平均粒径が約５μｍであり、粒度分布指標（ＧＳＤ）は１．２３であった。トナー形状（球形の度合）は形状係数で表し、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ：ニコン社製）で得たトナーの拡大写真を、イメージアナライザＬｕｚｅｘ３（ニレコ社製）により画像解析を行い、次の式で算出した。

この式は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積との比で表しており、真球の場合に１００となり、形状が球形から離れるにつれて数字が大きくなっていく。形状係数が小さければ、転写の際に転写されずに残るトナー（残留トナー）の量が減少していくため、トナーの形状係数は１００〜１４０程度であることが望ましく、本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分トナーの形状係数は１２９〜１３４の範囲であった。そして、このトナーに、平均粒径５〜２００ｎｍのシリカおよびチタニア等の無機微粒子を外添剤として外添し、平均粒径３５μｍのフェライトビーズからなるキャリアと混合して二成分現像剤とした。

次に、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の作像プロセスについて説明する。図示外のスタートスイッチがオンされると、作像プロセスが実行される。まず、帯電ロール１２により感光体ドラム１１表面が予め定められた電位に帯電され、次いでレーザ露光器１３により画像に対応した静電潜像が書き込まれ、対応する現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋのいずれかによってこの静電潜像が現像される。例えば、この感光体ドラム１１上に書き込まれた静電潜像がイエローに対応したものであれば、この静電潜像はイエローのトナーを内包するイエローの現像器１４Ｙで現像され、感光体ドラム１１上にはイエローのトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置において一次転写ロール１５に印加される一次転写バイアスにより感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に一次転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム１１上に残留したトナーはリフレッシャ１６によって機械的に均される。本実施の形態では、所謂球形トナーを用いているために転写効率が非常に高く、残留トナーはほとんど発生しないことから、ドラムクリーナを配設しなくても、良好な画像を形成することが可能となっている。

このとき、単色画像を形成する際には、中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像を直ちに用紙Ｐに二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１１上でのトナー像の形成並びに感光体ドラム１１上に形成されたトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、四色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラム１１上には順次イエロー、マゼンタ、シアンおよび黒のトナー像が形成され、これら各色のトナー像は順次中間転写ベルト２０に一次転写される。一方、中間転写ベルト２０は、一次転写されたトナー像を保持したまま感光体ドラム１１と同一周期で回転し、中間転写ベルト２０上にはその一回転毎にマゼンタ、シアンおよび黒のトナー像が転写され、重ねられる。

このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Ｐは、図示しないレジストロールにて予め定められたタイミングで用紙搬送ガイド３２を介して二次転写位置へと供給され、中間転写ベルト２０（バックアップロール２６）に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐをニップする。すると、二次転写位置では、二次転写部３０である二次転写ロール３１とバックアップロール２６との間に働く二次転写電界の作用で、中間転写ベルト２０に保持されたトナー像が用紙Ｐに静電転写（二次転写）される。その後、トナー像が転写された用紙Ｐは定着部５０へと搬送されて用紙Ｐ上のトナー像が加熱加圧定着され、一方、二次転写位置を通過した中間転写ベルト２０上に残留した残留トナーは、ベルトクリーナ２７によって除去される。

次に、定着部５０（以下、定着装置ということがある）について説明する。
図２は、定着装置５０が有する一対のロールを説明する図である。
図２に示すように、定着装置５０は、定着ロール５１と加圧ロール５２とを備えた２ロールタイプである。定着ロール５１は、コア５１ａと、このコア５１ａを覆う弾性体層５１ｂと、この弾性体層５１ｂをさらに覆う離型層５１ｃと、コア５１ａの中心部に設けられたヒータ（熱源）５１ｄとを備えている。また、加圧ロール５２は、コア５２ａと、このコア５２ａを覆う弾性体層５２ｂと、この弾性体層５２ｂをさらに覆う離型層５２ｃと、コア５２ａの中心部に設けられたヒータ（熱源）５２ｄとを備えている。

すなわち、定着ロール５１および加圧ロール５２は、例えば厚さ４ｍｍ、長さ３５０ｍｍのアルミニウムのコア５１ａ，５２ａ表面に、耐熱性シリコンゴムからなる弾性体層５１ｂ，５２ｂを被覆し、さらに弾性体層５１ｂ，５２ｂの表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）チューブからなる離型層５１ｃ，５２ｃを被覆して形成されている。
そして、定着ロール５１および加圧ロール５２は、例えば、概略外径５０ｍｍである。定着ロール５１の内部には、例えば５７０Ｗのハロゲンランプ等のヒータ５１ｄが設けられている。また、加圧ロール５２の内部には、４７０Ｗのハロゲンランプ等のヒータ５２ｄが設けられている。定着ロール５１および加圧ロール５２の表面温度がそれぞれ予め定められた温度（トナーの溶融温度に依存し、本実施形態においては約１００〜１９０℃）となるように内部から加熱する。
定着ロール５１の弾性体層５１ｂのゴムを硬度３３°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さ３ｍｍにしている。加圧ロール５２の弾性体層５２ｂのゴム硬度を４５°で厚さを２ｍｍにしている。これにより、定着（一次定着）ニップは、定着ロール５１に加圧ロール５２が食い込む形状となる。このため、定着時にトナー画像が定着ロール５１に溶融して接触しても剥離しやすくなる。

このように構成された定着ロール５１および加圧ロール５２は、次のような作用を有する。すなわち、搬送ベルト５７により搬送されてきた用紙Ｐは、加圧ロール５２により定着ロール５１に、例えば０．１〜０．８ＭＰａの圧力で押圧される。そして、用紙Ｐに保持されているトナー像のトナー樹脂が加熱溶融され、用紙Ｐに定着される。

図３は、定着装置５０の定着ロール５１周りの構成を説明する図である。同図の（ａ）は、定着ロール５１に対して外部加熱ロール５３が接触する一方でリフレッシュロール５４が離間している状態であり、第１の状態の一例である。（ｂ）は、定着ロール５１に対して外部加熱ロール５３が離間する一方でリフレッシュロール５４が接触している状態であり、第２の状態の一例である。（ｃ）は、定着ロール５１に対して外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４が離間している状態であり、第３の状態の一例である。また、定着ロール５１は加熱部材の一例であり、加圧ロール５２は加圧部材の一例であり、外部加熱ロール５３は外部加熱部材の一例であり、リフレッシュロール５４は研磨部材の一例である。
同図に示すように、定着ロール５１は、定着ロール５１に対して接離可能な外部加熱ロール５３と、定着ロール５１に対して接離可能なリフレッシュロール５４と、を備えている。
後述するように、外部加熱ロール５３とリフレッシュロール５４のいずれもが同時に定着ロール５１に接触するものではなく、外部加熱ロール５３とリフレッシュロール５４のいずれか一方が定着ロール５１に接触するものである。本実施の形態では、後述するように、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４の定着ロール５１に対する接離動作を単一の駆動源で実現している。

外部加熱ロール５３は、定着ロール５１の弾性体層５１ｂの熱伝達速度が遅いことから、必要に応じて定着ロール５１へ熱補給を行うためのものである。すなわち、未定着転写紙が定着ロール５１を通過する際に、定着ロール５１の表面の熱が未定着転写紙に奪われる速さに対して、定着ロール５１のヒータ５１ｄからの熱補給が定着ロール５１の表面に供給される速度が遅く、定着ロール５１の表面が一時的に温度低下するおそれがある。そこで、本実施の形態では、未定着転写紙が定着ニップに進入したら外部加熱ロール５３を定着ロール５１に圧接させ、定着ロール５１に熱を外側から供給している。これにより、定着ロール５１の表面温度が一定に保たれて、均一な画質を生成することが可能になる。

また、リフレッシュロール５４は、定着ロール５１の表面に接触回転させて表面の亀裂を研磨するためのものである。すなわち、厚紙を多数走行させると、用紙Ｐの裁断時のバリが原因となって定着ロール５１の表面に亀裂が入ることで、用紙Ｐの定着画像に筋が現れてしまうおそれがある。このような現象を防止するための方策として、用紙バリ取り装置を画像形成装置内の定着装置上流側に配置することも考えられるが、装置が大型化し、コストの上昇にもつながってしまう。そこで、本実施の形態では、定着ロール５１にリフレッシュロール５４を圧接させて磨くことで凹凸を滑らかにして画像に筋が入らないようにする外部加熱ロール５３を備えることで、上述の現象を装置の大型化およびコスト上昇を抑制しつつ防止している。
かかるリフレッシュロール５４によるリフレッシュ動作の制御は、規定枚数走行後のプリント終了時点で自動的に行う場合と、ユーザが手動ボタンを押して起動する場合と、がある。

さらに説明すると、外部加熱ロール５３は、未定着転写紙が定着ニップに進入する場合に図３の（ａ）に示すように定着ロール５１に接触するものであり、それ以外の場合には、図３の（ｂ）に示すように外部加熱ロール５３の部品としての寿命を考慮して、定着ロール５１から離間している。
また、リフレッシュロール５４は、定着ニップに進入しない場合言い換えるとプリントジョブが終了した場合に図３の（ｂ）に示すように、待機等の停止している定着ロール５１に接触してリフレッシュ動作を行うものである。そして、リフレッシュ動作が終了した場合には図３の（ａ）に示すように、リフレッシュロール５４は、定着ロール５１の弾性体層５１ｂの塑性変形を防止すべく、定着ロール５１から離間する。
このような定着ロール５１に対する外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４の離間動作を実行することにより、上述したように、外部加熱ロール５３の部品としての寿命が短くなるのを防止する。また、定着ロール５１の塑性変形による定着ニップの安定的な確保が困難になって振動や定着不良を誘発するおそれを防止し、さらには、定着ロール５１の表面の円周方向の温度を均一に保てなくなって均一な画質を達成することが困難になることを防止する。

なお、図３の（ｃ）に示す状態（ホームポジション）に切り換えるタイミングとしては、プリント終了後にプリント指示を待つ待機状態である場合が考えられる。そのほかに、例えば電源オンされた場合も考えられる。すなわち、画像形成装置の電源がＯＦＦからＯＮになったときには、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４を定着ロール５１から離間させる動作（イニシャライズ動作）を行う。かかる動作により、図３の（ｃ）に示すように、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４がホームポジションにセットされる。

次に、定着装置５０における駆動伝達系について説明する。
図４及び図５は、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４を駆動する駆動機構部７０を説明する図である。図４は概略平面図であり、図５は、図４のステッピングモータ７１の側から見た概略正面図であり、ステッピングモータ７１の図示を省略している。
図４及び図５に示すように、駆動機構部７０は、制御部６０により駆動制御される単一のステッピングモータ７１と、ステッピングモータ７１の駆動軸７１ａに同軸に固定して取り付けられたモータ軸ギア７２と、モータ軸ギア７２と噛み合って配置されるアイドラーギア７３と、アイドラーギア７３の軸部材に同軸に固定して取り付けられたアイドラーギア７４と、を備えている。また、駆動機構部７０は、アイドラーギア７４と噛み合って配置されるアイドラーギア７５と、アイドラーギア７５と噛み合って配置されるカム軸ギア７６と、アイドラーギア７４と噛み合って配置されるカム軸ギア７８と、を備えている。
カム軸ギア７６は、外部加熱ロール５３へ駆動力を伝達するためのカム軸７７に同軸に固定して取り付けられている。また、カム軸ギア７８は、リフレッシュロール５４へ駆動力を伝達するためのカム軸７９に同軸に固定して取り付けられている。

ステッピングモータ７１は、パルス電力に同期して動作するものであり、正回転の方向と逆回転の方向の双方向に切り替え可能に回転可能である。モータ軸ギア７２、アイドラーギア７３，７４，７５およびカム軸ギア７６，７８は、平歯車で構成されている。ステッピングモータ７１の駆動軸７１ａ、アイドラーギア７３の軸部材及びカム軸７７，７９は互いに平行に配置されている。
ステッピングモータ７１が回転すると、モータ軸ギア７２、アイドラーギア７５およびカム軸ギア７８は、ステッピングモータ７１の回転方向と同じ方向に回転する一方で、アイドラーギア７３，７４及びカム軸ギア７６は、ステッピングモータ７１の回転方向とは反対の方向に回転する。
外部加熱ロール５３用のカム軸ギア７６とリフレッシュロール５４用のカム軸ギア７８とは、互いに逆の方向に回転する。

さらに説明すると、カム軸ギア７８は、一方向にのみ駆動力を伝達し他方向には駆動力を伝達せずに遮断するワンウェイクラッチ７８ａを介して、カム軸７９に取り付けられている。より具体的には、ステッピングモータ７１が正回転すると、その駆動力がカム軸ギア７８からワンウェイクラッチ７８ａを介してカム軸７９に伝達され、これにより、カム軸ギア７８およびカム軸７９は、ステッピングモータ７１の回転方向と同じ方向に回転する。しかしながら、ステッピングモータ７１が逆回転すると、その駆動力はカム軸ギア７８からワンウェイクラッチ７８ａを介してカム軸７９に伝達されず、したがって、カム軸ギア７８は、ステッピングモータ７１の回転方向と同じ方向に回転するものの、カム軸７９は回転しない。なお、本明細書においては、ステッピングモータ７１の駆動力がカム軸ギア７８からワンウェイクラッチ７８ａを介してカム軸７９に伝達される場合におけるステッピングモータ７１の回転方向を正回転とし、ステッピングモータ７１の駆動力がワンウェイクラッチ７８ａの作用によりカム軸７９に伝達されない場合におけるステッピングモータ７１の回転方向を逆回転とする。
したがって、ステッピングモータ７１が正回転すると、外部加熱ロール５３用のカム軸７７は、ステッピングモータ７１の回転方向とは反対の方向に回転し、リフレッシュロール５４用のカム軸７９は、ステッピングモータ７１の回転方向と同じ方向に回転する。ところが、ステッピングモータ７１が逆回転すると、外部加熱ロール５３用のカム軸７７は、ステッピングモータ７１の回転方向とは反対の方向に回転するものの、リフレッシュロール５４用のカム軸７９は、回転しない。

図６及び図７は、外部加熱ロール５３とカム軸７７との間における駆動機構部７０を説明する図である。図６は縦断面図であり、図７は斜視図である。
図６及び図７に示すカム軸７７には、上述したように、外部加熱ロール５３用のカム軸ギア７６（図４又は図５参照）が固定して取り付けられている。また、このカム軸７７には、外部加熱ロール５３用のカム８１が固定して取り付けられている。
このカム８１は、回転中心から円周面までの距離がカム８１の円周面の位置により変わる偏心の板カム(cam)である。そして、カム８１には、外部加熱ロール５３と同軸に配置されている円形部材８２が圧接している。円形部材８２として、例えばベアリングを用いることが考えられる。
このように構成されていることから、円形部材８２は、カム８１の回転に追従してカム軸７７に対して変位する。言い換えると、カム８１がカム軸７７によって回転すると、円形部材８２が圧接するカム８１の円周面における位置に応じて、円形部材８２は定着ロール５１に対して変位する。そして、円形部材８２の変位と連動して、外部加熱ロール５３は変位する。したがって、カム８１が回転すると、その位置に合わせて円形部材８２が変位し、これにより、外部加熱ロール５３は、定着ロール５１に対して変位する。
なお、外部加熱ロール５３の位置は、図示しない位置センサにより検出され、検出結果が制御部６０に出力される。図６及び図７は、外部加熱ロール５３が定着ロール５１に接触している場合の状態を図示している。

図８は、リフレッシュロール５４とカム軸７９との間における駆動機構部７０を説明する図である。図８は斜視図である。
図８に示すカム軸７９には、上述したように、リフレッシュロール５４用のカム軸ギア７８が固定して取り付けられている。また、このカム軸７９には、リフレッシュロール５４用のカム８３が固定して取り付けられている。このカム８３は、カム８１と同じく、板カムであり、回転中心と円周面までの距離が短い円周面の部分に凹部を形成することで偏心量が大きくなるように構成している。そして、カム８３には、例えばベアリング等の円形部材８４が圧接している。この円形部材８４は、リフレッシュロール５４が取り付けられている板状部材８５に取り付けられている。板状部材８５では、一端部（下端部）８５ａが支点として装置本体側に保持され、他端部（上端部）８５ｂが、円形部材８４がカム８３に圧接される方向に圧縮コイルバネで付勢されている。
このように構成されていることから、カム８３がカム軸７９によって回転すると、円形部材８４が圧接するカム８３の円周面における位置に応じて、円形部材８４は定着ロール５１に対して移動する。円形部材８４が定着ロール５１に対して移動すると、板状部材８５がそれに連動して移動し、これにより、リフレッシュロール５４は定着ロール５１に対して変位する。
なお、リフレッシュロール５４の位置は、図示しない位置センサにより検出され、検出結果が制御部６０に出力される。図８は、リフレッシュロール５４が定着ロール５１に接触している場合の状態を図示している。

ここで、ステッピングモータ７１が正回転すると、その駆動力により、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４が定着ロール５１に対して変位する。すなわち、正回転するステッピングモータ７１の駆動力により、外部加熱ロール５３用のカム８１（図６又は図７参照）が回転して円形部材８２が定着ロール５１に対して変位し、外部加熱ロール５３が定着ロール５１に対して変位する。また、正回転するステッピングモータ７１の駆動力は、ワンウェイクラッチ７８ａ（図４参照）で遮断されることなくリフレッシュロール５４用のカム８３（図８参照）に伝達され、さらには円形部材８４が定着ロール５１に対して変位することで、板状部材８５は、一端部８５ａを中心として回転し、リフレッシュロール５４が定着ロール５１に対して変位する。

その一方で、ステッピングモータ７１が逆回転するときには、その駆動力により、外部加熱ロール５３が定着ロール５１に対して変位し、リフレッシュロール５４は定着ロール５１に対して変位しない。逆回転するステッピングモータ７１の駆動力は、ワンウェイクラッチ７８ａ（図４参照）で遮断され、リフレッシュロール５４用のカム軸７９には伝達されない。

このように、ステッピングモータ７１を正回転させると、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４は定着ロール５１に対する位置関係を変える。このため、正回転の場合には、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４が定着ロール５１に対する接触および離間を繰り返す。また、ステッピングモータ７１を逆回転させると、外部加熱ロール５３が定着ロール５１に対して位置関係を変えるものの、リフレッシュロール５４は定着ロール５１に対して変位しない。このため、逆回転の場合には、外部加熱ロール５３は定着ロール５１に対する接触および離間を繰り返すものの、リフレッシュロール５４は定着ロール５１に対する位置関係を維持する。
ステッピングモータ７１が正回転する場合と逆回転する場合とで、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４の定着ロール５１に対する接離動作が互いに異なる。

制御部６０（図１参照）は、ステッピングモータ７１を制御して、第１の状態の一例としての図３の（ａ）の状態、第２の状態の一例としての図３の（ｂ）の状態および第３の状態の一例としての図３の（ｃ）の状態を相互に変更させる。
次に、制御部６０（図１参照）によるステッピングモータ７１の制御について説明する。
制御部６０は、電源オンの当初には、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４の定着ロール５１に対する接離状態を把握しておらず、図３の（ａ）の状態であるのか図３の（ｂ）の状態であるのか、さらには図３の（ｃ）の状態であるのかが不明である。そこで、制御部６０は、電源オン時には、定着装置５０の初期動作として、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４をホームポジションにセットする（図３の（ｃ）参照）。すなわち、制御部６０は、リフレッシュロール５４が定着ロール５１から離間する位置であることを示す図示しない位置センサからの信号を受けるまで、ステッピングモータ７１を正回転させる。
制御部６０は、リフレッシュロール５４が定着ロール５１から離間する位置にあることの信号を受信すると、ステッピングモータ７１の回転をいったん停止させ、その後に、ステッピングモータ７１を逆回転させる。制御部６０は、外部加熱ロール５３が定着ロール５１から離間する位置であることを示す図示しない位置センサからの信号を受けるまで、ステッピングモータ７１を逆回転させる。このときには、リフレッシュロール５４は、ワンウェイクラッチ７８ａ（図４参照）の作用により、定着ロール５１に対して離間する位置のままである。
制御部６０は、外部加熱ロール５３が定着ロール５１から離間する位置にあることの信号を受信すると、ステッピングモータ７１の回転を停止させる。これにより、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４はホームポジション（図３の（ｃ）参照）にセットされる。

制御部６０は、ホームポジション（図３の（ｃ）参照）の状態から、外部加熱ロール５３を定着ロール５１に接触させると共にリフレッシュロール５４を定着ロール５１から離間させる状態（図３の（ａ）参照）にするときには、ステッピングモータ７１を逆回転させる。
また、制御部６０は、ホームポジション（図３の（ｃ）参照）の状態から、外部加熱ロール５３を定着ロール５１から離間させると共にリフレッシュロール５４を定着ロール５１に接触させる状態（図３の（ｂ）参照）にするときには、まずステッピングモータ７１を正回転させてリフレッシュロール５４を定着ロール５１に接触させた後に、外部加熱ロール５３が定着ロール５１から離間するまでステッピングモータ７１を逆回転させる。

また、制御部６０は、図３の（ａ）から（ｂ）へ変更する場合には、まずステッピングモータ７１を正回転させてリフレッシュロール５４を定着ロール５１に接触させた後に、ステッピングモータ７１を逆回転させて外部加熱ロール５３を定着ロール５１から離間させる。
また、制御部６０は、図３の（ｂ）から（ａ）へ変更する場合には、ステッピングモータ７１を正回転させてリフレッシュロール５４を定着ロール５１から離間させた後に、ステッピングモータ７１を逆回転させて外部加熱ロール５３を定着ロール５１に接触させる。
このように、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４の定着ロール５１に対する相対的位置関係を変更する際には、ワンウェイクラッチ７８ａ（図４参照）の作用により駆動力の伝達／遮断が可能なリフレッシュロール５４について位置を決めた後に、ステッピングモータ７１の正回転／逆回転に応じて変位する外部加熱ロール５３の位置を決める。

ここで、本実施の形態について種々の変形例が考えられる。すなわち、本実施の形態では、ワンウェイクラッチ７８ａ（図４参照）をリフレッシュロール５４側の駆動伝達系に配設しているが、その代わりに、外部加熱ロール５３側の駆動伝達系に配設するという変形例である。
また、他の変形例は、リフレッシュロール５４側の駆動伝達系に第１のワンウェイクラッチを配設すると共に、駆動力の伝達および遮断が第１のワンウェイクラッチとは反対になる第２のワンウェイクラッチを、外部加熱ロール５３側の駆動伝達系に配設する構成である。この場合には、ステッピングモータ７１を正回転させると、リフレッシュロール５４だけが定着ロール５１に対する相対的位置関係が変更され、また、ステッピングモータ７１を逆回転させると、外部加熱ロール５３に対する相対的位置関係が変更される。
また、本実施の形態では、外部加熱ロール５３およびリフレッシュロール５４の定着ロール５１に対する接離動作を行う単一のモータの一例としてのステッピングモータ７１を用いているが、製造コストの上昇や制御の複数化等の懸念があるものの複数のモータを用いる変形例も考えられる。

５０…定着装置、５１…定着ロール、５２…加圧ロール、５３…外部加熱ロール、５４…リフレッシュロール、６０…制御部、７０…駆動機構部、７１…ステッピングモータ、７１ａ…駆動軸、７２…モータ軸ギア、７３，７４，７５…アイドラーギア、７６，７８…カム軸ギア、７７，７９…カム軸、７８ａ…ワンウェイクラッチ、８１，８３…カム、８２，８４…円形部材、８５…板状部材

Claims (8)

1. 加熱部を備える加熱部材と、
   前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、
   前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して熱を供給する外部加熱部材と、
   前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して当該加熱部材を研磨する研磨部材と、
   モータを備え、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作を当該モータで行う駆動機構部と、
   前記外部加熱部材が前記加熱部材に接触して前記研磨部材が当該加熱部材と離間する第１の状態と当該外部加熱部材が当該加熱部材と離間して前記研磨部材が当該加熱部材に接触する第２の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御する制御部と、
   を含む定着装置。
2. 前記駆動機構部は、単一の前記モータを備え、前記モータの回転方向が異なると、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作が異なることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記駆動機構部は、前記単一のモータが一方向に回転すると前記外部加熱部材と前記研磨部材の両方が前記加熱部材に対する接離動作を行い、当該単一のモータが他方向に回転すると当該外部加熱部材と当該研磨部材のいずれか一方が当該加熱部材に対する接離動作を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記制御部は、前記第１の状態と前記第２の状態と前記外部加熱部材及び前記研磨部材が前記加熱部材と離間する第３の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段と、
   を含み、
   前記定着手段は、
   加熱部を備える加熱部材と、
   前記加熱部材に対峙して設けられ、用紙に転写されたトナー像を当該加熱部材と共に用紙に定着する加圧部材と、
   前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して熱を供給する外部加熱部材と、
   前記加熱部材に接離可能に配置され、当該加熱部材に接触して当該加熱部材を研磨する研磨部材と、
   モータを備え、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作を当該モータで行う駆動機構部と、
   前記外部加熱部材が前記加熱部材に接触して前記研磨部材が当該加熱部材と離間する第１の状態と当該外部加熱部材が当該加熱部材と離間して前記研磨部材が当該加熱部材に接触する第２の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御する制御部と、
   を含む画像形成装置。
6. 前記駆動機構部は、単一の前記モータを備え、前記モータの回転方向が異なると、前記外部加熱部材及び前記研磨部材の前記加熱部材に対する接離動作が異なることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記駆動機構部は、前記単一のモータが一方向に回転すると前記外部加熱部材と前記研磨部材の両方が前記加熱部材に対する接離動作を行い、当該単一のモータが他方向に回転すると当該外部加熱部材と当該研磨部材のいずれか一方が当該加熱部材に対する接離動作を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記第１の状態と前記第２の状態と前記外部加熱部材及び前記研磨部材が前記加熱部材と離間する第３の状態とを相互に変更するように前記駆動機構部の前記モータを制御することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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