JP6798142B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来から、プリンターや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置は、定着部材と加圧部材によって形成されたニップ部（定着ニップ部）に未定着トナー像を載せた記録媒体を通過させ、そこでトナー像を溶融し転写材上に定着させている。

しかしながら、トナーには定着部材と分離させるためのワックスが内包されており、記録媒体上における未定着トナー像が熱と圧力によって溶融変形したとき、トナーからワックスが染み出て、定着部材表面側に付着することが確認されている。次の未定着画像の溶融時には、前ページの画像が存在する箇所ではワックス付着量が多くなり、前ページの画像が存在しない箇所ではワックス付着量が少なくなるため、それぞれの箇所で画像光沢が異なる現象（以下、光沢残像と言う）が発生する場合がある。

そこで、定着部材と加圧部材の間で生じる剪断力を変えることにより、定着部材との離型性を高め、ワックス量の大小に関わらず光沢残像が発生することを回避する方法がある。例えば、剪断力を変える方法として定着部材と加圧部材に線速差を与える方法が知られている。

特許文献１は、光沢残像の抑制のために、定着部材と加圧部材に速度差を設定する手段を有し、定着部材及び加圧部材が設定された速度差で回転する定着装置を開示している。しかし、定着部材と加圧部材に速度差をつけるために外部からトルクを付加するため、駆動トルクが増加し、定着装置の寿命が短くなってしまう。

光沢残像の発生回避のために最適な剪断力は、定着ニップ部に搬送される記録媒体によって異なっている。しかし前述のように、従来の方法は、定着部材と加圧部材の間で剪断力を変えるために定着部材と加圧部材との間で線速差を付与するため、駆動トルクが大幅に増加し、定着装置の寿命が短くなるという問題があった。

そこで本発明は、駆動トルクを増大させることなく記録媒体が定着ニップ部で受ける剪断力を変化させ、光沢残像による画像不良の発生を低減することを目的とする。

この課題を解決するため、所定方向に走行してトナー像を加熱・溶融する定着部材と、前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送される定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材を駆動させる第１駆動入力源と、前記加圧部材を駆動させる第２駆動入力源と、前記第１駆動入力源と前記第２駆動入力源の駆動を切り替える切り替え手段と、を有する定着装置において、前記切り替え手段は、前記第１駆動入力源と前記定着部材の間に接続した第１トルクリミッタ、及び、前記第２駆動入力源と前記加圧部材の間に接続した第２トルクリミッタを有し、前記切り替え手段は、記録媒体が定着ニップ部で受ける剪断力が変えられるように、前記第１駆動入力源による前記定着部材の駆動と、前記第２駆動入力源による前記加圧部材の駆動を切り替えることを特徴とする定着装置を発案した。

定着部材の駆動と加圧部材の駆動を切り替えることで、低いトルクを維持しつつ、記録媒体が定着ニップ部で受ける剪断力を変化させて、光沢残像による画像不良の発生を低減することができる。

本発明の実施形態にかかる画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 定着装置の概略構成を示す側面図である。 駆動入力源、用紙種類、定着装置の使用履歴及び光沢残像レベルの関係を示す図である。 コート紙の通紙枚数及び光沢残像レベルの関係（経時変化）と、定着装置の寿命を示す図である。 定着ニップ部で生じる剪断力について説明するための図である。 第１実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。 第２実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。ここに示した画像形成装置は、画像形成装置本体としての装置本体１００と、装置本体１００の下部に配置され装置本体１００を載せる給紙テーブル２００とから構成されている。

装置本体１００の内部には、４つの画像形成手段としての画像形成ユニット１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ（以下、「１８Ｙ〜Ｋ」とも略記する）を横に並べて配置してタンデム型画像形成部２０が構成されている。上記の各画像形成ユニット１８Ｙ〜Ｋの符号に付けた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色をそれぞれ表している。

各画像形成ユニット１８Ｙ〜Ｋは、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色トナー画像（以下、「トナー像」ともいう）を担持する像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ（以下、「４０Ｙ〜Ｋ」とも略記する）を有している。

以下、各画像形成ユニット１８Ｙ〜Ｋの構成は、同様であるため、この画像形成ユニット１８Ｙ〜Ｋ及び感光体４０Ｙ〜Ｋのみにトナー色を表す添字符号を付すこととする。

タンデム型画像形成部２０の下方であって装置本体１００の略中央部には、中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０は、複数の支持ローラ１４、１５、１５’、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能である。この図示例では、支持ローラ１６の左に、中間転写ベルト用のクリーニング装置１７を設けている。クリーニング装置１７は、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する。

支持ローラ１４と支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、上記した４つの画像形成ユニット１８Ｙ〜Ｋを横に並べて配置してタンデム型画像形成部２０を構成している。

タンデム型画像形成部２０の上方には、２つの露光装置２１が配置されている。各露光装置２１は、それぞれ２つの画像形成ユニット（１８Ｙと１８Ｍ、１８Ｃと１８Ｋ）に対応して配置されている。各露光装置２１は、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置である。イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像情報に応じて各色の感光体４０Ｙ〜Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。

各画像形成ユニット１８Ｙ〜Ｋの感光体４０Ｙ〜Ｋの周囲には、上記の露光に先立って各感光体を均一に帯電する帯電装置、上記の露光装置２１によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置、各感光体４０Ｙ〜Ｋ上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置が設けられている。

また、各感光体４０Ｙ〜Ｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する１次転写位置には、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ〜Ｋに対向するように１次転写手段の構成要素としての１次転写ローラ６２が設けられている。

中間転写ベルト１０を支持する複数の支持ローラのうち、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラであり、公知の駆動伝達機構（ギヤ、プーリ、ベルト等）を介してモータと接続されている。また、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、公知の移動機構により、駆動ローラである支持ローラ１４以外の支持ローラ１５、１５’を移動させて、イエロー、シアン、マゼンタの感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを中間転写ベルト１０から離間させることが可能である。

タンデム型画像形成部２０と反対の側の中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２を備えている。この２次転写装置２２は、図示の例では、２次転写対向ローラ１６に２次転写ローラ１６’を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１０上のトナー像を記録媒体の一例としての用紙Ｓに転写する。

また、２次転写装置２２の左側には、用紙Ｓ上の転写画像（未定着画像）を定着する定着装置２５が配置されている。

２次転写装置２２で画像が転写された用紙Ｓは、２つのローラ２３に支持された搬送ベルト２４により上記定着装置２５へと搬送される。もちろん、搬送ベルト２４の部分は、固定されたガイド部材でもよく、また、搬送ローラや搬送コロ等でもよい。なお、図示の例では、２次転写装置２２及び定着装置２５の下方に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、用紙Ｓの両面に画像を記録すべく用紙Ｓを反転して搬送するシート反転装置２８を備えている。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンターの基本的動作について説明する。
画像形成動作を行うときは、公知のコンピュータとしてのパソコンからの画像情報に基づいて、画像形成動作が行われる。以下、「画像形成」と同意義で「印刷」という用語も用いる。パソコンの操作部で設定されているモード設定に従い、フルカラーモード又は白黒モードで画像形成動作を開始する。

フルカラーモードが選択された場合には、各感光体４０Ｙ〜Ｋが図１に示す矢印方向（反時計回り）にそれぞれ回転する。そして、その各感光体４０Ｙ〜Ｋの表面が帯電装置により一様に帯電される。その後、各色の感光体４０Ｙ〜Ｋには露光装置２１から各色の画像に対応する露光光（レーザ光等）がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した静電潜像がそれぞれ形成される。各静電潜像は感光体４０Ｙ〜Ｋが回転することにより各色の現像装置で各色のトナーが現像される。各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、中間転写ベルト１０上に順次転写されて中間転写ベルト上にフルカラー画像が形成される。転写後の感光体４０Ｙ〜Ｋは除電ランプにより光除電され、感光体用クリーニング装置により転写残のトナーが除去される。したがって、帯電装置、露光装置２１及び現像装置は、感光体４０Ｙ〜Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像（トナー像）を形成する画像形成ユニットを構成している。

一方、給紙テーブル２００内に複数配設（配置して設けることを意味する。以下同じ）されている給紙ローラ４２の１つを選択回転する。そして、給紙テーブル２００のペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから用紙を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して装置本体１００内の給紙路４８に導き、その先端をレジストローラ（位置合わせローラ）４９に突き当てて止める。または、手差し給紙の場合には、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の用紙を送り出し、手差し給紙路５３に入れ、同じくその先端をレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に用紙を送り込み、２次転写装置２２で転写して用紙上にトナー像を転写する。

トナー像が転写された用紙は、２次転写装置２２及び搬送ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて用紙に定着される。その後、公知の切換爪で切り換え案内されて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、公知の切換爪でその搬送方向が切り換えられてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写装置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５、１５’が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃから離間させる。感光体４０Ｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、感光体４０Ｋの表面が帯電装置により一様に帯電され、Ｋの画像に対応する露光光（レーザ光等）が照射され、静電潜像が形成され、現像装置のＫのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、現像装置３８は停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。

一方、給紙カセット４４から用紙が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。トナー像が転写された用紙は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。

図２は、定着装置の概略構成を示す側面図である。
図２に示すように、定着装置２５は、所定方向に走行してトナー像を加熱・溶融する定着部材である定着ベルト２６と、定着ベルトに圧接して用紙Ｓが搬送される定着ニップ部を形成する加圧部材である加圧ローラ２７を有している。定着ベルト２６は、ＰＩ（ポリイミド）樹脂からなる層厚９０μｍのベース層上に、シリコーンゴムなどの弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルトの弾性層は、層厚が２００μｍ程度であって、シリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルトの離型層は、層厚が２０μｍ程度であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等で形成されている。定着ベルトの表層に離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保され、トナー像を有する用紙を良好に定着し、且つ用紙を定着ベルト２６から良好に分離することができる。

定着装置２５は、その定着ベルト２６の内側に定着ローラ２９と、定着ベルト２６を加熱する加熱手段である加熱ローラ３１を有している。定着ローラ２９は、芯金の上層に厚さ５〜３０ｍｍのシリコーンゴム層を有し、これが定着ベルト２６を介して加圧ローラ２７と圧接されることにより、ニップが形成される。

加熱ローラ３１は、アルミニウム、ＳＵＳ、銅などの金属でできており、熱源は、ハロゲンヒータ又はＩＨ加熱装置などである。通常、熱源がハロゲンヒータの場合は、ハロゲンヒータは加熱ローラ３１の内側に配置され、ＩＨ加熱装置の場合には、ＩＨ加熱装置は定着ベルト２６の外側に配置される。さらに、この加熱ローラ３１には、軸方向の温度均一化を目的としてヒートパイプが圧入されてもよい。

また定着装置２５は、加圧ローラ２７に空気を吹き付けて冷却する冷却ファン３５を内蔵している。

図３は、駆動入力源、用紙種類、定着装置の使用履歴及び光沢残像レベルの関係を示す図である。
図示のように、定着装置の使用履歴に依存して、すなわち定着装置が長く使用され劣化するほど、光沢残像レベルが悪化する。具体的には、ニップ内剪断力が小さい定着ローラ駆動では、定着装置が新品か経時劣化しているかにかかわらず厚い普通紙（厚紙）やコート紙の光沢残像レベルは良好だが、薄い普通紙（薄紙）の光沢残像レベルは悪いとの結果が得られた。また、ニップ内剪断力が大きい加圧ローラ駆動では、定着装置が新品の時は紙種にかかわらず光沢残像レベルが良好だが、定着装置が経時劣化するに連れて光沢残像レベルが悪化する傾向が見られた。そのため、光沢残像を発生させないためには、用紙情報（紙種）や定着装置の使用履歴に応じて駆動入力源を切り替えることが必要である。また、従来のように、定着ローラと加圧ローラの定着ニップ部で生じる剪断力の大きさを変えると、その分の剪断力は定着ローラ又は加圧ローラにかかることになるため、定着装置の寿命が短くなってしまう。ここで、薄紙の坪量は１２８ｇ／ｍ^２未満、厚紙の坪量は１２８ｇ／ｍ^２以上であるが、坪量の境界値は定着装置の構成等により異なるため、この値に限られない。

図４は、コート紙の通紙枚数及び光沢残像レベルの関係（経時変化）と、定着装置の寿命を示す図である。
上図から分かるように、ニップ内剪断力の大きな加圧ローラ駆動では、定着装置が経時劣化すると光沢残像レベルが許容できないレベルに低下する。一方で、定着ローラ駆動では、定着装置が経時劣化しても光沢残像レベルは悪化しない。ただし、定着ローラ駆動では剪断力が定着ローラ芯金部に生じるため、定着装置（定着ローラ）が傷みやすく、その寿命が短くなる。そこで、光沢残像レベルを一定以上に維持しつつ、定着装置の寿命を伸ばすために、加圧ローラ駆動時の光沢残像レベルが許容範囲内から範囲外に移行する境界部である通紙枚数Ａまでは加圧ローラ駆動を行い、通紙枚数Ａ以降では加圧ローラ駆動から定着ローラ駆動へと変更する。

このように、加圧ローラ駆動と定着ローラ駆動を併用することにより、加圧ローラ駆動時の光沢残像未発生及び長寿命の利点と、定着ローラ駆動時の光沢残像未発生の利点が得られる。これにより、良好な光沢残像レベルの維持と寿命拡大が可能になる。

言い換えれば、光沢残像未発生のためには定着ローラ駆動を使用することが望ましいが、定着装置寿命の観点では加圧ローラ駆動が望ましい。そのため、光沢残像が未発生である定着装置の新品状態では加圧ローラ駆動を使用するが、定着装置が経時劣化して光沢残像レベルが悪化するタイミングで定着ローラ駆動に切り替える。これにより、光沢残像未発生を維持しつつ、定着装置の長寿命化を実現することができる。つまり、光沢残像の発生レベルに応じて、駆動入力源を切り替えて定着ニップ部で生じる剪断力を変えることで、光沢残像の抑制と定着装置の長寿命化の両方を実現できる。

定着装置の寿命を示す下図から分かるように、加圧ローラ駆動のみを用いた場合の寿命は定着ローラ駆動のみを用いた場合の寿命よりも長い。そして、加圧ローラ駆動と定着ローラ駆動を併用した場合の寿命は、定着ローラ駆動のみを用いた場合の寿命よりも長く、加圧ローラ駆動のみを用いた場合の寿命よりも短い。

なお図３に示したように、薄紙の場合は、加圧ローラ駆動では光沢残像レベルは悪化しないため、通紙枚数Ａ以降でも加圧ローラ駆動を使用することで、良好な光沢残像レベルと高寿命を維持することができる。

次に、図５を用いて定着ニップ部で生じる剪断力について説明する。図５（ａ）は加圧ローラ駆動の際に生じる剪断力、図５（ｂ）は定着ローラ駆動の際に生じる剪断力を示す。
図５（ｂ）に示すように、定着ローラ２９に駆動力を与えて定着装置２５を駆動させると、定着ニップ部で生じる剪断力は小さくなる。これは、被駆動部材である加圧ローラ２７の変形量が小さいため、加圧ローラ２７を回転する際の負荷は回転負荷のみとなるためである。言い換えれば、加圧ローラ２７は殆ど変形せず、ウェブ以外ほぼ無負荷のため、定着ローラ２９のゴム圧縮負荷と定着ローラ駆動力は定着ローラ２９の芯金２９ａの界面にかかるからである。

逆に、図５（ａ）に示すように、加圧ローラ２７に駆動力を与えて定着装置２５を駆動させると、被駆動部材である定着ローラ２９は弾性層２９ｂが大きく変形量も大きくなるため、定着ローラ２９の回転に必要な負荷は、定着ローラ２９の回転負荷と変形分の負荷となる。そのため、加圧ローラ駆動の場合では定着ニップ部で生じる剪断力が大きくなる。
そこで、これらを踏まえて定着装置を以下のように構成した。

図６は、第１実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。
この定着装置２５は、定着ローラ２９、加圧ローラ２７、定着ローラ２９及び定着ベルト２６を駆動させる第１駆動入力源である第１モータ１０１、加圧ローラ２７を駆動させる第２駆動入力源である第２モータ１０２、第１駆動入力源、第２駆動入力源をそれぞれ切り替える切り替え部材である第１トルクリミッタ１０３、第２トルクリミッタ１０４などを有する。第１軸１０５を介して第１モータ１０１が、表面に厚いゴムを備えた定着ローラ２９に接続されており、第１モータ１０１と定着ローラ２９の間には第１トルクリミッタ１０３が接続している。同様に、第２軸１０６を介して第２モータ１０２が、表面のゴム厚が小さく剛体に近い加圧ローラ２７に接続されており、第２モータ１０２と加圧ローラ２７の間には第２トルクリミッタ１０４が接続している。

ここで、定着ローラ２９と加圧ローラ２７の間の定着ニップ部に搬送される用紙の情報及び／又は定着装置の情報に基づき、用紙Ｓが定着ニップ部で受ける剪断力が変えられるように、第１モータ１０１による定着ローラ２９及び定着ベルト２６の駆動と、第２モータ１０２による加圧ローラ２７の駆動を切り替える。具体的には、定着ローラ２９を駆動させ、被駆動部材である加圧ローラ２７を従動回転させる場合、第１モータ１０１は駆動され、第２モータ１０２は停止される。このとき、加圧ローラ側の第２モータ１０２が停止していることにより加圧ローラ側の負荷が加わることを第２トルクリミッタ１０４によって回避し、第２モータ１０２の停止の影響を受けないようにしている。第２トルクリミッタ１０４により外部から回転負荷が与えられないため、定着装置全体での駆動トルクは使用する駆動入力源によって変わらない。そのため、光沢残像を抑制するために定着装置の負荷（駆動トルク）が増大する等の副作用は生じない。

また、加圧ローラ２７を駆動させ、被駆動部材である定着ローラ２９及び定着ベルト２６を従動回転させる場合は、第１モータ１０１は停止され、第２モータ１０２は駆動される。このときも、定着ローラ側の第１モータ１０１が停止していることにより定着ローラ側の負荷が加わることを第１トルクリミッタ１０３によって回避し、第１モータ１０１の停止による影響は生じない。

なお、用紙情報は、ユーザーが画像形成装置のパネルから入力したり、画像形成装置に接続したパーソナルコンピュータからユーザーが入力したり、画像形成装置内に設けられたセンサによって取得したりできる。画像形成装置内に設けられた制御部が用紙情報を記憶し、第１モータ１０１と第２モータ１０２の駆動を切り替える。定着装置の情報は、定着ニップ部を通過した用紙の枚数、及び／又は、定着ローラ又は加圧ローラの走行距離である。用紙枚数は画像形成装置内に設けられたカウンタによって取得でき、走行距離は定着装置内に設けられたセンサによって取得できる。制御部としてはＣＰＵ等を用いることができる。制御部は切り替え手段を構成し、用紙情報及び／又は定着装置の情報に基づいて、用紙Ｓが定着ニップ部で受ける剪断力が変えられるように、第１モータ１０１による定着ベルト２６の駆動と、第２モータ１０２による加圧ローラ２７の駆動を切り替える。切り替え手段は、前記制御部、第１トルクリミッタ１０３及び第２トルクリミッタ１０４を有する。

図３に示したように、光沢残像の発生有無は用紙の種類や坪量、厚みや定着装置の情報等により異なる。そのため、定着ニップ部を通過する用紙の情報（例えば、ＯＨＰシート等の用紙種類）及び／又は定着装置の情報に応じて駆動入力源の切り替え行い、光沢残像が発生しない駆動入力源を用いて、定着装置２５を駆動させる。
本実施形態では、定着装置２５はローラ−ローラ構成の定着装置であるが、ベルト−ローラ構成等の別構成の定着装置であってもよく、別の定着器構成でも同様の効果が得られる。

図７は、第２実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。
この定着装置２５は、定着ローラ２９、加圧ローラ２７、定着ローラ２９及び定着ベルト２６又は加圧ローラ２７を駆動させる１つの駆動入力源であるモータ１０１、第１ギア１０８、第２ギア１０９、第３ギア１１０、モータ１０１の駆動伝達を切り替える切り替え手段としての可動ギア１１１などを有する。定着ローラ２９、加圧ローラ２７、モータ１０１はそれぞれ、第１ギア１０８、第２ギア１０９、第３ギア１１０を備えた第１軸１０５、第２軸１０６、第３軸１０７を有している。切り替え手段は、前記制御部及び可動ギア１１１を有する。

可動ギア１１１は円弧状に可動なギアであり、可動ギア１１１の位置はカム等で制御されている。可動ギア１１１は、用紙情報及び／又は定着装置の情報に基づいて、用紙Ｓが定着ニップ部で受ける剪断力が変えられるように、モータ１０１による定着ベルト２６の駆動と、モータ１０１による加圧ローラ２７の駆動を切り替える。そのために、可動ギア１１１は、定着ニップ部を通過する用紙の情報及び／又は定着装置の情報に応じて、第１ギア１０８及び第３ギア１１０の間と、第２ギア１０９及び第３ギア１１０の間を移動し、モータ１０１の駆動伝達を切り替えるようになっている。可動ギア１１１が第１ギア１０８及び第３ギア１１０の間にあるとき、モータ１０１と定着ローラ２９が接続され、可動ギア１１１が第２ギア１０９及び第３ギア１１０の間にあるとき、モータ１０１と加圧ローラ２７が接続される。

用紙情報及び／又は定着装置の情報から定着ローラ駆動によって定着装置２５を稼働する場合は、可動ギア１１１を、定着ローラ２９の第１ギア１０８とモータ１０１の第３ギア１１０の間に移動させる。また加圧ローラ駆動によって定着装置２５を稼働する場合は、可動ギア１１１を、加圧ローラ２７の第２ギア１０９とモータ１０１の第３ギア１１０の間に移動させる。このように用紙情報及び／又は定着装置の情報によって移動する可動ギア１１１を使うことにより、１つのモータ１０１で２つの駆動入力源を切り替えることができる。これによって、光沢残像の発生を抑制することができる。

また、図６，７の定着装置では、用紙情報や定着装置の情報に基づいて切り替え手段により駆動入力源の切り替えを行ったが、これに限られない。つまり、定着ニップ部に搬送される用紙情報、サービス対応情報、画像パターン情報、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、切り替え手段による駆動の切り替えが行われてもよい。

ここで、定着装置の情報は定着装置の使用履歴であり、使用履歴は、定着装置が新品か劣化しているかなどの情報である。上述したように、定着装置の使用履歴は、定着ニップ部を通過した用紙の枚数、及び／又は、定着ローラ又は加圧ローラの走行距離である。

図３に示したように、用紙情報は例えば用紙の坪量である。所定値以上の坪量を有する用紙の定着時には、被駆動部材（加圧ローラ２７）を回転させるのに必要な負荷が小さくなるように（図５（ｂ）参照）、また所定値未満の坪量を有する用紙の定着時には、被駆動部材（定着ベルト２６）を回転させるのに必要な負荷が大きくなるように（図５（ａ）参照）、切り替え手段により定着ローラ２９と加圧ローラ２７の駆動が切り替えられる。すなわち、坪量が所定値以上の場合には定着ローラ駆動に切り替え、坪量が所定値未満の場合には加圧ローラ駆動に切り替える。

ここでの回転負荷は定着装置全体にかかる負荷ではなく、被駆動部材を回転させるのに必要な負荷である。例えば、金属のような変形量の少ない剛体によって変形量の多い弾性体を回転させた場合（図５（ａ）参照）、被駆動部材を回転させるために剛体にかかる回転負荷は、弾性体の回転負荷と弾性体の変形量分の負荷となる。すなわち回転負荷は大きくなる。逆に、弾性体によって剛体を回転させる場合（図５（ｂ）参照）、被駆動部材を回転させるためにかかる負荷は、剛体の回転負荷のみとなる。

また、用紙情報は例えば用紙の剛度（ＪＩＳ−８１４３によるクラーク剛度）である。クラーク剛度が小さい用紙はコシが弱く、定着ベルトからの分離性が悪くなる。そして定着ローラ駆動では、加圧ローラ駆動に比べて用紙の分離性が悪くなる。分離性が悪いと、光沢残像が生じやすくなるため、剛度が小さい用紙の定着時には、加圧ローラ駆動に切り替える。

また、サービス対応情報とは、例えばユーザーなどにより変更された線速や変更された定着温度の情報である。具体的には、定着温度を高くした場合には、切り替え手段により定着ローラ駆動に切り替える。

例えば、線速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上の場合、定着ローラ駆動に切り替える必要がある。これは、線速が小さくなると定着ローラと加圧ローラ間で生じる剪断力が低下し、剪断力が小さければ光沢残像は発生しにくくなるが、線速がある大きさ以上になった場合には剪断力を小さくするために定着ローラ駆動への切り替えが必要となるからである。通常、線速によって加圧ローラ駆動に切り替える必要はないが、定着装置の構成やトナー種類等によっては加圧ローラ駆動に切り替えてもよい。

また、画像パターン情報は、感光体や中間転写ベルト上に形成された後用紙上に形成されるトナー像の情報である。定着ベルト上の或る部分が１周目にトナー像を定着し、２周目にも別なトナー像を定着した場合には、光沢残像が発生するため、画像パターン情報に応じて駆動入力源を切り替える必要がある。切り替え方法としては、定着ベルト上の或る部分が２周目にも別なトナー像を定着した場合には、定着ローラ駆動に切り替えればよい。

また、環境温度や環境湿度に応じて、切り替え手段による駆動の切り替えが行われてもよい。環境温度や環境湿度により用紙の剛度が変化するので、用紙の剛度に応じて切り替えが必要になるからである。そのため、高温や高湿下では定着ローラ駆動に切り替える必要がある。

本実施形態では、定着装置２５はローラ−ローラ構成の定着装置であるが、ベルト−ローラ構成等の別構成の定着装置であってもよく、別の定着器構成でも同様の効果が得られる。

以上のように、定着ローラにゴム厚の大きい部材（弾性体）、加圧ローラにゴム厚の小さい部材（剛体）を使用した場合、定着ローラのゴムの粘弾性により、回転負荷が発生する。しかし、その発生位置は駆動入力源により異なる。加圧ローラを駆動し定着ローラを従動させると、定着ローラのゴムの圧縮負荷と加圧ローラの駆動力は定着ニップ部に剪断力となり生じる。一方、定着ローラを駆動し加圧ローラを従動させると、定着ローラのゴムの圧縮負荷と定着ローラの駆動力は定着ローラの芯金部に剪断力となり生じ、定着ニップ部にかかる剪断力は小さくなる。
このように駆動入力源を切り替えることで剪断力を変化させ、外部からの負荷なしに光沢残像を抑制しつつ低トルクを実現することができる。また、光沢残像レベルに応じて、すなわち用紙情報（紙種）や定着装置の使用履歴に依存して、駆動入力源を切り替えて定着ニップ部で生じる剪断力を変化させることにより、光沢残像による画像不良の発生の低減と定着装置の長寿命化を両立することができる。

２６ 定着ベルト（定着部材）
２７ 加圧ローラ（加圧部材）
３１ 加熱ローラ（加熱手段）
１０１ 第１モータ（第１駆動入力源）
１０２ 第２モータ（第２駆動入力源）
１０３ 第１トルクリミッタ（切り替え手段）
１０４ 第２トルクリミッタ（切り替え手段）
１１１ 可動ギア（切り替え手段）
Ｓ （記録媒体）

特開２０１４−８１６１０号公報

Claims (11)

1. 所定方向に走行してトナー像を加熱・溶融する定着部材と、
   前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送される定着ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱手段と、
   前記定着部材を駆動させる第１駆動入力源と、
   前記加圧部材を駆動させる第２駆動入力源と、
   前記第１駆動入力源と前記第２駆動入力源の駆動を切り替える切り替え手段と、
   を有する定着装置において、
   前記切り替え手段は、前記第１駆動入力源と前記定着部材の間に接続した第１トルクリミッタ、及び、前記第２駆動入力源と前記加圧部材の間に接続した第２トルクリミッタを有し、
   前記切り替え手段は、記録媒体が定着ニップ部で受ける剪断力が変えられるように、前記第１駆動入力源による前記定着部材の駆動と、前記第２駆動入力源による前記加圧部材の駆動を切り替える、ことを特徴とする定着装置。
2. 定着装置の情報、定着ニップ部に搬送される記録媒体の情報、サービス対応情報、画像パターン情報、環境温度及び／又は環境湿度に応じて、前記切り替え手段による駆動の切り替えが行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着装置の情報が定着装置の使用履歴である、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記定着装置の使用履歴は、定着ニップ部を通過した記録媒体の枚数、及び／又は、前記定着部材又は前記加圧部材の走行距離である、ことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記記録媒体の情報が記録媒体の坪量である、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
6. 前記記録媒体の情報が記録媒体の種類である、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
7. 前記記録媒体の情報が記録媒体の剛度である、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
8. 前記サービス対応情報が線速である、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
9. 所定値以上の坪量を有する記録媒体の定着時には、前記定着部材又は前記加圧部材である被駆動部材を回転させるのに必要な負荷が大きくなるように、また所定値未満の坪量を有する記録媒体の定着時には、前記被駆動部材を回転させるのに必要な負荷が小さくなるように、前記切り替え手段により前記定着部材と前記加圧部材の駆動が切り替えられる、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の定着装置。
10. 前記第１駆動入力源と前記第２駆動入力源のうちの一方が駆動している場合、前記第２トルクリミッタ及び前記第１トルクリミッタによって、駆動していない他方の駆動入力源は定着装置に回転負荷を与えない、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の定着装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
    

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