(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録シートに形成されるトナー像を記録シートに定着させる定着装置であって、
予め定める回転軸線まわりに回転可能に設けられる定着ローラと、
定着ローラに圧接して従動回転可能に設けられ、トナー像が形成された記録シートを、定着ローラと当接するニップ部で定着ローラとともに挟持して搬送する加圧ローラと、
定着ローラに連結されて、定着ローラを回転駆動する定着ギアと、
定着ギアに噛合う駆動ギアを有し、駆動ギアを回転することによって定着ギアを回転駆動する駆動手段とを備え、
定着ローラと定着ギアとは、同心配置され、定着ギアの内周面部に形成されるキーが、定着ローラの軸線方向一方側の端部に形成されるキー溝に挿入されて連結され、
キー溝を規定するキー溝部とキーとは、キーに関して定着ローラの回転方向一方側の一方側当接部分および、キーに関して定着ローラの回転方向他方側の他方側当接部分で互いに当接可能に形成され、
キー溝は、定着ローラの回転方向に沿う方向へのキーの移動を許容するように形成され、定着ローラの回転軸線に垂直な断面において、キー溝部の一方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分と、キー溝部の他方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分との成す角度のうちでキー溝を含む側のキー溝幅角度βが、記録シートがニップ部を通過するときの記録シートと定着ローラとの２つの交点をそれぞれ定着ローラの回転軸線と結んだ２つの線分の成す角度のうちでニップ部を含む側のニップ角度θ１と、キーの一方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分と、キーの他方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分とが成す角度のうちでキーを含む側のキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）以上になるように、定着ローラの回転方向に沿って延び、かつ定着ローラの軸線方向に沿って延びる切欠きを形成することによって形成され、
前記ニップ角度θ１は、使用が予想される記録シートのうち、最も厚み寸法の大きい記録シートが前記ニップ部を通過している状態で求められる角度であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
駆動手段は、連結ギアを有し、
駆動ギアは、連結ギアを介して他のローラに連結されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
記録シートは、厚紙であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
記録シートは、光沢紙であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
記録シートにトナー像を形成するトナー像形成手段と、
形成されたトナー像を記録シートに定着する請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置とを備えることを特徴する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録シートに形成されたトナー像を記録シートに定着させる定着装置およびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法に基づいて画像を形成する複写機およびプリンタなどの電子写真式画像形成装置は、定着装置を備える。定着装置としては、後述する本発明を説明するための図２に示すように、加熱手段によって加熱されるヒートローラ７１と、ヒートローラ７１に所定の接触圧力をもって圧接する加圧ローラ７２とを備える定着装置７が知られている。この定着装置７は、前段の転写装置において画像面であるヒートローラ７１側の面２０２ａに未加熱現像剤たとえばトナーが転写された記録シートたとえば記録用紙２０２を、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との間に通紙することによって、未加熱現像剤を記録用紙２０２に定着させる。
【０００３】
定着装置７は、記録シート２０２を搬送するために、ヒートローラ７１よりも記録シート２０２の搬送方向Ｐの後流側、すなわち搬送方向Ｐの下流側に、定着後ローラ７５と、定着後ローラ７５に従動する定着後従動コロ７６とを備える。定着後ローラ７５と定着後従動コロ７６とは、記録シート２０２を挟んだ状態で定着後ローラ７５が回転することによって、記録シート２０２を搬送する。
【０００４】
図１３は従来技術の定着装置４００に備わるヒートローラ３００を分解して示す分解斜視図であり、図１４はヒートローラ３００を軸線方向一方側から見た側面図である。図１４では、ヒートローラ３００のローラ本体３０１から軸線方向一方側に延出する回転軸である一方側回転軸３０２を、ハッチングを付して示す。ヒートローラ３００は、定着ギア３１０に形成されるキー３１１が、ヒートローラ３００の一方側回転軸３０２に形成されるキー溝３０３に嵌合されることによって定着ギア３１０に連結され、一体的に回転する。キー溝３０３は、ヒートローラ３００の回転方向に沿う方向へのキー３１１の移動を阻止するように形成されている。具体的には、キー溝３０３は、軸線方向に直線状に延びて形成され、ヒートローラ３００の回転方向におけるキー溝３０３の寸法とキー３１１の寸法とは略等しい。
【０００５】
図１５は、従来技術によるヒートローラ３００および定着後ローラへの駆動力の伝達機構を説明するための図である。ヒートローラ３００および定着後ローラは、駆動手段３２１によって回転駆動される。駆動手段３２１は、ヒートローラ３００および定着後ローラを回転させるために、定着ギア３１０に噛合される排紙ローラ側ギア３２０を不図示のモータによって回転させて、定着ギア３１０を回転させる。モータからの駆動力は、排紙ローラ側ギア３２０から定着ギア３０１へと矢符Ｂ方向に伝動し、さらに定着ギア３１０を介して、ヒートローラ３００へと矢符Ｃ方向に伝動する。定着後ローラは、定着ギア３１０から第１連結ギア３２２、第２連結ギア３２３および定着後ローラ駆動ギア３２４を介して伝動されて回転する。
【０００６】
後述する図２に示すように、ヒートローラおよび加圧ローラは弾性ローラであるので、記録シート２０２が光沢紙および厚紙などのある程度厚みを持つ記録シートである場合、記録シート２０２がニップ部２０３を通過するときに記録シート２０２によってヒートローラおよび加圧ローラが弾性変形して、両ローラに弾性エネルギが溜まる。この弾性エネルギは、記録シート２０２がニップ部２０３を通り抜けるときに解放されるので、それに伴ってヒートローラおよび加圧ローラは加速する。このときのヒートローラの加速された回転によって、モータからの伝動方向が逆転する。
【０００７】
図１６は、伝動方向が逆転する機構を説明するための図である。図１６に示すように、ヒートローラ３００が加速すると、ヒートローラ３００から定着ギア３１０のキー３１１に力が加わるので、伝動方向が逆転して、ヒートローラ３００の一方側回転軸３０２から定着ギア３１０へと矢符Ｄ方向に伝動される。これによって定着ギア３１０が一瞬加速して回転し、定着ギア３１０から排紙ローラ側ギア３２０へと矢符Ｅ方向に伝動される。排紙ローラ側ギア３２０は、モータによって回転駆動されており、矢符Ｅとは反対方向に伝動するように構成されているので、前述のように伝動方向の逆転が生じると、定着ギア３１０と排紙ローラ側ギア３２０との間で歯飛びが起こる。
【０００８】
定着ギア３１０と排紙ローラ側ギア３２０とが再び噛合うことで、記録シートは、歯飛びが起こる前の搬送状態に戻るが、定着ギア３１０と排紙ローラ側ギア３２０とが噛合うまでの間、記録シートは、後述する本発明を説明するための図６に示すように、搬送方向の下流側の端部（以下「後端部」という）がニップ部２０３を通り抜けた直後の位置で停止している。その間、画像面２０２ａに接触している定着後従動コロ７６の影響によって、画像に跡が残る。
【０００９】
定着装置に関する技術ではないが、ギアの歯飛びを防止するための技術が特許文献１に開示される。特許文献１はシート給紙装置を開示する。特許文献１に開示のシート給紙装置は、給紙ローラに所定以上の負荷が加わった場合、給紙ローラと駆動軸との係合を解除して、駆動軸のみを回転させる、すなわち駆動軸を空転させることで、駆動ギアにかかる負荷を低減させて、駆動ギアの歯飛びを防止する。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２８６５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
定着装置において、特許文献１に開示の技術のように、駆動ギアに相当する定着ギアの歯飛びを防止するために駆動軸を空転させると、記録シートの搬送が停止するので、前述の歯飛びが生じた場合と同様に、画像面に定着後従動コロの跡が発生する。したがって特許文献１に開示の技術を定着装置に適用することはできない。
【００１２】
本発明の目的は、定着ローラに対する駆動負荷が変動したときに記録シートの搬送が滞ることを防ぐことのできる定着装置およびそれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、記録シートに形成されるトナー像を記録シートに定着させる定着装置であって、
予め定める回転軸線まわりに回転可能に設けられる定着ローラと、
定着ローラに圧接して従動回転可能に設けられ、トナー像が形成された記録シートを、定着ローラと当接するニップ部で定着ローラとともに挟持して搬送する加圧ローラと、
定着ローラに連結されて、定着ローラを回転駆動する定着ギアと、
定着ギアに噛合う駆動ギアを有し、駆動ギアを回転することによって定着ギアを回転駆動する駆動手段とを備え、
定着ローラと定着ギアとは、同心配置され、定着ギアの内周面部に形成されるキーが、定着ローラの軸線方向一方側の端部に形成されるキー溝に挿入されて連結され、
キー溝を規定するキー溝部とキーとは、キーに関して定着ローラの回転方向一方側の一方側当接部分および、キーに関して定着ローラの回転方向他方側の他方側当接部分で互いに当接可能に形成され、
キー溝は、定着ローラの回転方向に沿う方向へのキーの移動を許容するように形成され、定着ローラの回転軸線に垂直な断面において、キー溝部の一方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分と、キー溝部の他方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分との成す角度のうちでキー溝を含む側のキー溝幅角度βが、記録シートがニップ部を通過するときの記録シートと定着ローラとの２つの交点をそれぞれ定着ローラの回転軸線と結んだ２つの線分の成す角度のうちでニップ部を含む側のニップ角度θ１と、キーの一方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分と、キーの他方側当接部分と定着ローラの回転軸線とを結んだ線分とが成す角度のうちでキーを含む側のキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）以上になるように、定着ローラの回転方向に沿って延び、かつ定着ローラの軸線方向に沿って延びる切欠きを形成することによって形成され、
前記ニップ角度θ１は、使用が予想される記録シートのうち、最も厚み寸法の大きい記録シートが前記ニップ部を通過している状態で求められる角度であることを特徴とする定着装置である。
【００１８】
また本発明は、駆動手段は、連結ギアを有し、
駆動ギアは、連結ギアを介して他のローラに連結されることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、記録シートは、厚紙であることを特徴とする。
また本発明は、記録シートは、光沢紙であることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、記録シートにトナー像を形成するトナー像形成手段と、
形成されたトナー像を記録シートに定着する前記本発明の定着装置とを備えることを特徴する画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、駆動手段によって駆動ギアが回転されて、駆動ギアに噛合う定着ギアが回転駆動され、定着ギアに連結される定着ローラが回転軸線まわりに回転駆動される。この定着ローラの回転駆動に伴って、定着ローラに圧接する加圧ローラが従動回転する。この定着ローラと加圧ローラとが当接するニップ部で、トナー像が形成された記録シートが挟持されて搬送され、トナー像が記録シートに定着される。定着ローラと定着ギアとは同心配置され、定着ギアの内周面部に形成されるキーが、定着ローラの軸線方向一方側の端部に形成されるキー溝に挿入されて連結される。キー溝は、定着ローラの回転方向に沿う方向へのキーの移動を許容するように形成されるので、定着ローラと定着ギアとは、定着ローラの回転方向に沿う方向にキーが移動することによって連結が解除される。ニップ部と記録シートとの相互作用によって定着ローラに対する駆動負荷が変動する、たとえば定着ギアを介して駆動手段から伝達される駆動力以外の力が定着ローラに加わると、定着ローラは加速されるが、キーはキー溝に対して定着ローラの回転方向に沿う方向に移動するので、定着ローラと定着ギアとの連結が解除される。これによって、定着ローラから定着ギアに力が加わることを防ぐことができるので、定着ギアと駆動ギアとの間の歯飛びを防ぐことができる。したがって、記録シートの搬送が滞ることを防ぐことができるので、画像の乱れを防ぐことができる。たとえばニップ部よりも記録シートの搬送方向下流側に定着後従動コロが設けられる場合、定着後従動コロの跡が記録シートに残ることを防ぐことができる。
また、キー溝は、定着ローラの回転軸線に垂直な断面において、キー溝幅角度βが、使用が予想される記録シートのうち、最も厚み寸法の大きい記録シートがニップ部を通過している状態で求められるニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）以上になるように、定着ローラの回転方向に沿って延び、かつ定着ローラの軸線方向に沿って延びる切欠きを形成することによって形成される。これによって、記録シートがニップ部を通過するときに定着ローラに定着ギアからの駆動力以外の力が加わる場合に、キーをキー溝に対して定着ローラの回転軸線まわりにニップ角度θ１以上の角度変化量で定着ローラの回転方向に沿う方向に移動させることができるので、キーが移動した位置で定着ローラと定着ギアとが当接することをより確実に防ぐことができる。したがって、定着ローラから定着ギアに力が加わることをより確実に防ぐことができるので、定着ギアと駆動ギアとの間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。
【００２６】
また本発明によれば、駆動ギアは、連結ギアを介して他のローラに連結される。これによって、駆動手段によって定着ローラと他のローラとを回転駆動することができる。したがって、他のローラを回転駆動するための駆動手段を、定着ローラを回転駆動するための駆動手段として機能させることができるので、定着装置の構成を簡単化することができる。
【００２７】
また本発明によれば、記録シートとして厚紙が、定着ローラと加圧ローラとが当接するニップ部で挟持されて搬送される。定着ローラと定着ギアとを連結するキーが挿入されるキー溝は、定着ローラの回転方向に沿う方向へのキーの移動を許容するように形成されるので、厚紙がニップ部を通過するときに定着ローラに定着ギアからの駆動力以外の力が加わった場合、キーがキー溝に対して定着ローラの回転方向に沿う方向に移動して、定着ローラと定着ギアとの連結が解除される。これによって、定着ローラから定着ギアに力が加わることを防ぎ、定着ギアと駆動ギアとの間の歯飛びを防ぐことができるので、記録シートが厚紙である場合に好適な定着装置を実現することができる。
【００２８】
また本発明によれば、記録シートとして光沢紙が、定着ローラと加圧ローラとが当接するニップ部で挟持されて搬送される。定着ローラと定着ギアとを連結するキーが挿入されるキー溝は、定着ローラの回転方向に沿う方向へのキーの移動を許容するように形成されるので、光沢紙がニップ部を通過するときに定着ローラに定着ギアからの駆動力以外の力が加わった場合、キーがキー溝に対して定着ローラの回転方向に沿う方向に移動して、定着ローラと定着ギアとの連結が解除される。これによって、定着ローラから定着ギアに力が加わることを防ぎ、定着ギアと駆動ギアとの間の歯飛びを防ぐことができるので、記録シートが光沢紙である場合に好適な定着装置を実現することができる。
【００２９】
また本発明によれば、トナー像形成手段と本発明の定着装置とを備えて画像形成装置が構成され、トナー像形成手段によって記録シートにトナー像が形成され、本発明の定着装置によって記録シートに定着される。本発明の定着装置は、前述のように定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びを防ぎ、記録シートの搬送が滞ることを防ぐことができるので、たとえばニップ部よりも記録シートの搬送方向下流側に定着後従動コロが設けられる場合、定着後従動コロの跡が記録シートに残ることを防ぐことができる。したがって、本発明の定着装置を備えて画像形成装置が構成されることによって、定着後従動コロのようなローラの跡のない高品質の画像を形成することのできる画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の一形態の定着装置である定着ユニット７を備える画像形成装置１００を示す概略構成図である。画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の記録シート、たとえば記録用紙などのシート状の記録媒体に対して、多色または単色の画像を形成するものであり、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とを含んで構成される。装置本体１１０は、画像読取部９０、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、手差し給紙カセット８２および排紙トレイ９１を含んで構成される。露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５および中間転写ベルトユニット６は、トナー像形成手段として機能する。
【００３１】
画像形成装置１００が水平面に設置される状態において、装置本体１１０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９２の上に自動で原稿を搬送する。また原稿処理装置１２０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を操作者が手置きで置くことができるようになっている。
【００３２】
本実施形態の画像形成装置１００に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。従って、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４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、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。
【００３３】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、本実施形態では、非接触型であるチャージャ型の帯電器によって実現されるが、本発明の他の実施形態では、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器であってもよい。
【００３４】
露光ユニット１は、光走査装置、より詳細には画像書込み装置であり、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（略称ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット１は、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。本発明の他の実施形態では、露光ユニット１は、発光素子、たとえばエレクトロルミネッセンス（略称ＥＬ）素子また発光ダイオード（略称ＬＥＤ）をアレイ状に並べた書込みヘッドとして構成されてもよい。
【００３５】
露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（ＹＭＣＫ）のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去・回収する。
【００３６】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。上記中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。
【００３７】
中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。
【００３８】
中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３９】
感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス、より詳細にはトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧、たとえばトナーの帯電極性がマイナス（−）の場合にはプラス（＋）の高電圧が印加されている。中間転写ローラ６４は、たとえば直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（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６１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００４０】
上述の様に各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化された静電潜像であるトナー像は中間転写ベルト６１で積層される。このようにして積層された、画像情報に応じたトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、記録シートと中間転写ベルト６１との接触位置に移動し、この接触位置に配置される転写ローラ１０によって記録シート上に転写される。
【００４１】
このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０とは、所定の寸法を有するニップ部で圧接されると共に、転写ローラ１０にはトナーを記録シートに転写させるための電圧、より詳細にはトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧、たとえばトナーの帯電極性がマイナス（−）の場合にはプラス（＋）の高電圧が印加される。さらに、転写ローラ１０は上記ニップ部を定常的に得るために、転写ローラ１０もしくは前記中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を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々）としたものが用いられる。
【００４２】
また、上記のように、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１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ので、中間転写ベルトクリーニングユニット６５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６５には、中間転写ベルト６１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が備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。
【００４３】
給紙カセット８１は、画像形成に使用する記録シート、たとえば記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置１００が水平面に設置される状態において、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用する記録シートを置くことができる。また、装置本体１１０の上方に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済み、すなわち画像形成済みの記録シートを、フェイスダウン、すなわちトナー像が形成された面が下向きとなる状態で集積するためのトレイである。
【００４４】
また装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２の記録シートを、転写ローラ１０および定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状のシート搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１または手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までのシート搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ，レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。
【００４５】
搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、記録シートの搬送を促進および補助するための小型のローラであり、シート搬送路Ｓに沿って複数設けられている。搬送ローラ１２ａ〜１２ｄのうち、排紙ローラ１２ｂは、定着ユニット７よりも記録シートの搬送方向下流側であって、排紙トレイ９１の近傍に設けられ、定着ユニット７から送出された記録シートを排紙トレイ９１に排出する。またピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から記録シートを１枚ずつピックアップしてシート搬送路Ｓに供給する。同様にまたピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から記録シートを１枚ずつピックアップしてシート搬送路Ｓに供給する。
【００４６】
また、レジストローラ１３は、シート搬送路Ｓを搬送されている記録シートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端と記録シートの先端を合わせるタイミングで記録シートを転写ローラ１０に搬送する機能を有している。
【００４７】
このように画像形成装置１００には、予め記録シートを収納する給紙カセット８１、及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これら給紙カセット８１，８２から記録シートを給紙するために、各々ピックアップローラ１１ａ，１１ｂが配置され、記録シートを１枚ずつ搬送路Ｓに導くようになっている。
【００４８】
各給紙カセット８１，８２から搬送される記録シートは、シート搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、記録シートの先端と中間転写ベルト６１上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１０に搬送され、記録シート上に画像情報が書き込まれる。その後、記録シートは定着ユニット７を通過することによって記録シート上の未定着トナーが熱で溶融および固着され、その後に配された搬送ローラ１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。
【００４９】
上記のシート搬送経路は、記録シートに対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して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ユニット７を通過した記録シートの後端が最終の搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって記録シートを搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。そして、レジストローラ１３を経て記録シートの裏面に印字が行われた後に、記録シートが排紙トレイ９１に排出される。
【００５０】
定着ユニット７は、定着ローラであるヒートローラ７１と、加圧ローラ７２とを備えており、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、記録シートを挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７１は、温度検出器７４からの信号に基づいて、後述する制御部によって、外周面部の温度が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７２とともにトナーを記録シートに熱圧着することにより、記録シートに転写された多色トナー像を溶融、混合および圧接し、記録シートに対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７１を外部から加熱するための外部加熱ベルト７３が設けられている。
【００５１】
図２は、定着ユニット７の構成を簡略化して示す概略構成図である。図２では、理解を容易にするために、図１に示す外部加熱ベルト７３および温度検出器７４は記載を省略する。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、弾性ローラによって実現される。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２はそれぞれ、円筒状のローラ本体２０１と、ローラ本体２０１から軸線方向両側に延出し、ローラ本体２０１よりも外径が小さい円筒状に形成される回転軸２００とを有する。ヒートローラ７１の軸線方向両側の回転軸２００のうち、軸線方向一方側の回転軸２００は後述する定着ギア２２０などのギアに連結され、軸線方向他方側の回転軸は不図示の軸受けに支持される。加圧ローラ７２の軸線方向両側の回転軸２００は、それぞれ不図示の軸受けに支持される。ローラ本体２０１は、図示しないが、円筒状の芯金と、芯金を半径方向外方側から覆う弾性層と、弾性層を半径方向外方側から覆う離型層とを含む。たとえば、芯金の外径寸法は５ｍｍであり、弾性層の厚み寸法は５ｍｍであり、離型層の厚み寸法は３０μｍである。回転軸２００は、芯金の軸線方向両端部が絞り加工されて形成される。
【００５２】
ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、弾性ローラであるので、互いに圧接することによって、その表面部が弾性変形する。記録シート２０２は、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２とが当接する部分であるニップ部２０３で挟持され、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２が回転することによって搬送される。記録シート２０２は、トナー像が形成された面、すなわち転写ローラ１０によってトナー像が転写された面である画像面２０２ａが、ヒートローラ７１に接するように供給される。
【００５３】
定着ユニット７は、ニップ部２０３を通過した記録シート２０２を搬送するために、ニップ部２０３よりも記録シート２０２の搬送方向Ｐの下流側に、定着後ローラ７５と、それに従動する定着後従動コロ７６とを有している。定着後ローラ７５および定着後従動コロ７６は、定着後ローラ７５および定着後従動コロ７６で記録シート２０２を挟んで回転することによって、記録シート２０２を搬送する。図２では、理解を容易にするために、定着後ローラ７５と定着後従動コロ７６との当接部分７７を通過した後の記録シート２０２の搬送方向Ｐを紙面に向かって右側に傾けて記載する。
【００５４】
図３は、ヒートローラ７１および定着後ローラ７５への駆動力の伝達機構を説明するための図である。ヒートローラ７１および定着後ローラ７５は、駆動手段２１０によって回転駆動される。ヒートローラ７１には定着ギア２２０が連結され、定着ギア２２０を介して駆動手段２１０からの駆動力が伝達されて、ヒートローラ７１が回転駆動される。定着ギア２２０には第１および第２連結ギア２３０，２３１を介して定着後ローラ駆動ギア２３２が連結され、この定着後ローラ駆動ギア２３２に定着後ローラ７２が連結される。
【００５５】
定着ギア２２０は、搬送ローラの１つである図１に示す排紙ローラ１２ｂを回転させるモータに数個の連結ギアで連結されて駆動をもらっている。つまり駆動手段２１０は、不図示のモータと連結ギアとを有し、モータは、連結ギアを介して定着ギア２２０に連結される。定着ギア２２０とモータとを連結する連結ギアの中でも、定着ギア２２０に直接連結されている連結ギアが、排紙ローラ側ギア２１１である。駆動手段２１０は、ヒートローラ７１および定着後ローラ７５を回転させるために、図３に示すように、駆動歯車である排紙ローラ側ギア２１１を不図示のモータによって回転させて、定着ギア２２０を回転させる。定着ギア２２０は、ヒートローラ７１の回転軸２００に連結される。図３では、理解を容易にするために、ヒートローラ７１の回転軸２００にハッチングを付して示し、また各ギア２１１、２２０、２３０、２３１、２３２の一部の歯の記載を省略する。
【００５６】
図４はヒートローラ７１と定着ギア２２０とを分解して示す分解斜視図であり、図５はヒートローラ７１の回転軸２００に定着ギア２２０が装着された状態における軸直断面図である。すなわち図５は、ヒートローラ７１の軸線方向に垂直な仮想平面における断面図に相当する。図５では、定着ギア２２０の一部の歯の記載を省略する。ヒートローラ７１は、前述のようにローラ本体２０１と、ローラ本体２０１から軸線方向両側に延出する回転軸２００とを有する。ヒートローラ７１の軸線方向一方側の端部である、軸線方向一方側に延出する回転軸（以下「一方側回転軸」という）２００の遊端部には、定着ギア２２０が外嵌される。ヒートローラ７１と定着ギア２２０とは同心配置される。ヒートローラ７１の一方側回転軸２００には、キー溝２２１が形成される。定着ギア２２０は、断面が略円環状のリング状に形成され、その外周面部に歯を有し、内周面部にキー溝２２１に挿入されるキー２２２を有する。
【００５７】
定着ギア２２０とヒートローラ７１とは、定着ギア２２０に形成されるキー２２２が、ヒートローラ７１の一方側回転軸２００に形成されるキー溝２２１に挿入されて連結される。ローラ本体２０１は、一方側回転軸２００と一体的に形成されるので、一方側回転軸２００を介して定着ギア２２０に連結される。定着ギア２２０に伝達された駆動力は、定着ギア２２０を介して一方側回転軸２００およびローラ本体２０１に伝達される。この駆動力によって、ヒートローラ７１が回転軸線まわりに回転駆動される。このヒートローラ７１の回転駆動に伴って、前述の図２に示す加圧ローラ７２が従動回転する。加圧ローラ７２は、ヒートローラ７１とは反対方向に従動回転する。
【００５８】
キー溝２２１は、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向へのキー２２２の移動を許容するように形成される。より詳細には、キー溝２２１は、キー溝２２１に対して、キー２２２がヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向に相対的に移動可能に形成される。キー溝２２１は、ヒートローラ７１の軸線方向一方側の端部である一方側回転軸２００の遊端部に、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿って延びるように切欠きを形成することによって形成される。つまりキー溝２２１は、ヒートローラ７１の軸線方向に垂直な仮想平面における断面形状が円弧状となるように、具体的には円環の一部分を構成するように形成される。さらに具体的に述べると、キー溝２２１は、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿って延び、かつヒートローラ７１の軸線方向に沿って延びて形成される。
【００５９】
キー溝２２１を規定するキー溝部２２１ａとキー２２２とは、キー２２２に関してヒートローラ７１の回転方向Ｑの一方Ｑ１側の一方側当接部分２４０ａ，２４０ｂおよび、キー２２２に関してヒートローラ７１の回転方向Ｑの他方Ｑ２側の他方側当接部分２４１ａ，２４１ｂで互いに当接可能に形成される。本実施形態では、キー２２２に関してヒートローラ７１の回転方向一方Ｑ１側のキー溝部２２１ａの表面部全体が、キー溝部２２１ａの一方側当接部分２４０ａを構成し、キー２２２に関してヒートローラ７１の回転方向他方Ｑ２側のキー溝部２２１ａの表面部全体が、キー溝部２２１ａの他方側当接部分２４１ａを構成する。またキー２２２のヒートローラ７１の回転方向一方Ｑ１側の側面部全体が、キー２２２の一方側当接部分２４０ｂを構成し、キー２２２のヒートローラ７１の回転方向他方Ｑ２側の側面部全体が、キー２２２の他方側当接部分２４１ａを構成する。
【００６０】
キー溝部２２１ａおよびキー２２２の一方側当接部分２４０ａ，２４０ｂは、キー溝部２２１とキー２２２との当接面のうち、定着ギア２２０による回転方向である回転方向一方Ｑ１の下流側の当接面、すなわち定着ギア２２０による回転方向とは逆の逆回転方向である回転方向他方Ｑ２の上流側の当接面を構成する。またキー溝部２２１ａおよびキー２２２の他方側当接部分２４１ａ，２４１ｂは、キー溝部２２１とキー２２２との当接面のうち、回転方向一方Ｑ１の上流側の当接面、すなわち回転方向他方Ｑ２の下流側の当接面を構成する。
【００６１】
キー２２２は、ヒートローラ７１の軸線方向に沿って延びて、略四角柱状に形成される。より詳細には、キー２２２は、ヒートローラ７１の軸線方向に垂直な仮想平面における断面形状が円弧状になるように、具体的にはキー溝部２２１ａとともに円環の一部分を構成するように形成される。図示しないが、定着ギア２２０よりもヒートローラ７１の軸線方向一方側には、ギア止めとして、シーリングが設けられる。このギア止めによって、ヒートローラ７１の回転軸２００からの定着ギア２２０の脱落を防止することができる。またヒートローラ７１の軸線方向他方側に延出する不図示の回転軸の遊端部には、シーリングが設けられる。このシーリングによって、軸受けからの回転軸の脱落を防止することができる。
【００６２】
図３に戻って、定着ギア２２０は、排紙ローラ側ギア２１１から矢符Ｂ方向に伝動され、これによってヒートローラ７１の回転軸２００が伝動され、ヒートローラ７１が回転駆動される。排紙ローラ側ギア２１１と定着ギア２２０とは、互いに逆方向に回転駆動される。本実施形態では、排紙ユニット側ギア２２１は時計まわり方向に回転駆動され、定着ギア２２０は反時計まわり方向に回転駆動される。これによってヒートローラ７１が反時計まわり方向である回転方向一方Ｑ１に回転駆動される。このように定着ギア２２０によってヒートローラ７１が回転駆動されるとき、キー２２２とキー溝部２２１ａとは、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１の下流側で接触して、一体化して回転する。
【００６３】
定着ギア２２０は、第１連結ギア２３０および第２連結ギア２３１を介して、定着後ローラ駆動ギア２３２に連結される。第１連結ギア２３０は定着ギア２２０に噛合わされ、第２連結ギア２３１は第１連結ギア２３０に噛合わされ、定着後ローラ駆動ギア２３２は第２連結ギア２３１に噛合わされる。定着後ローラ駆動ギア２３２は、前述の図２に示す定着後ローラ７５に連結される。定着後ローラ７５は、ヒートローラ７１と同様にローラ本体７５ａと回転軸７５ｂとを有し、この回転軸７５ｂに定着後ローラ駆動ギア２３２が定着ギア２２０と同様にして連結される。
【００６４】
定着後ローラ７５は、定着ギア２２０から第１連結ギア２３０、第２連結ギア２３１、定着後ローラ駆動ギア２３２と伝動されて、回転駆動される。本実施形態では、定着ギア２２０は反時計まわり方向に回転駆動されるので、定着後ローラ駆動ギア２３２は時計まわり方向に回転駆動される。これによって、定着後ローラ７５が時計まわり方向に回転駆動され、この定着後ローラ７５の回転駆動に伴って、前述の図２に示す定着後従動コロ７６が反時計まわり方向に従動回転する。
【００６５】
記録シート２０２が、いわゆる薄紙のように坪量が４０ｇ／ｍ２以下であって、厚み寸法が０．１ｍｍ以下と薄い場合には、たとえば図３に示すように、排紙ローラ側ギア２１１から定着ギア２２０へと矢符Ｂ方向に伝動し、さらに定着ギア２２０からヒートローラ７１の回転軸２００へと矢符Ｃ方向に伝動する。つまり、排紙ローラ側ギア２１１から定着ギア２２０に動力が伝わり、この動力が回転軸２００を介してヒートローラ７１を回転させる。このように伝動方向が、排紙ローラ側ギア２１１、定着ギア２２０、ヒートローラ７１の回転軸２００の順に向かう方向であるときの記録シート２０２の搬送状態を、以下では「通常の記録シート搬送状態」という。
【００６６】
記録シート２０２が、いわゆる光沢紙および厚紙などのように厚み寸法が０．３ｍｍ以上であって、ある程度厚みを持つ場合には、図３において符号ＢおよびＣで表わされる伝動方向が逆転するおそれがある。「厚紙」とは、厚み寸法が０．３ｍｍ以上である記録シートをいう。また「光沢紙」とは、紙などの基材シートの表面に樹脂などの薬剤を塗布してなり、印画紙のような質感を有する記録シートをいう。光沢紙の厚み寸法は、たとえば０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり、厚紙に属する。
【００６７】
図６は伝動方向が逆転する機構を説明するための図である。前述のようにヒートローラ７１および加圧ローラ７２は弾性ローラであるので、記録シート２０２がニップ部２０３を通過するときには、記録シート２０２によってヒートローラ７１および加圧ローラ７２が弾性変形し、両ローラ７１，７２に弾性エネルギが溜まる。この溜まった弾性エネルギは、記録シート２０２がニップ部２０３を抜けるとき、すなわち記録シート２０２の搬送方向Ｐの上流側の端部２０２ｂがニップ部２０３を通過するときに解放される。これによって両ローラ、すなわちヒートローラ７１および加圧ローラ７２は加速する。
【００６８】
このとき、前述の図１３および図１４に示す従来技術のようにキー溝３０３がヒートローラ３００の回転方向に沿う方向へのキー３１１の移動を阻止するように形成されている場合、ヒートローラ３００に対する駆動負荷が変動し、ヒートローラ３００が加速すると、前述の図１６に示すようにヒートローラ３００の一方側回転軸３０２のキー溝３０３を規定するキー溝部のうち、ヒートローラ３００の回転方向上流側で定着ギア３１０のキー３１１と接する部分３０３ａから、キー３１１に力が加わる。このキー３１１に加わる圧力によって伝動方向が逆転し、ヒートローラ３００の一方側回転軸３０２から定着ギア３１０へと矢符Ｄ方向に伝動されて、定着ギア３１０が回転される。この回転によって、定着ギア３１０から排紙ローラ側ギア３２０へと矢符Ｅ方向に伝動される。つまり、ヒートローラ３００の加速によって、伝動方向がヒートローラ３００、定着ギア３１０、排紙ローラ側ギア３２０の順に向かう方向になる。
【００６９】
排紙ローラ側ギア３２０は、モータによって回転駆動されており、矢符Ｅとは反対方向、すなわち前述の図１５に示す伝動方向Ｂに伝動するように構成されているので、前述のように伝動方向の逆転が生じると、定着ギア３１０と排紙ローラ側ギア３２０との間、すなわち参照符３３０で示される定着ギア３１０と排紙ローラ側ギア３２０との噛合せ部分で歯飛びが起こる。
【００７０】
歯飛びが起こると、ヒートローラ３００の加速が終了して、再び排紙ローラ側ギア３２０と定着ギア３１０とが噛合って、通常の記録シート搬送状態に戻るまでの間、記録シート２０２は、図６に示すように、記録シート２０２の搬送方向Ｐの下流側の端部２０２ｂがニップ部２０３に到達した位置で停止している。つまり、記録シート２０２は、記録シート２０２の搬送方向Ｐの下流側の端部２０２ｂがニップ部２０３に到達した位置で、一瞬停止する。記録シート２０２が停止している間、記録シート２０２の画像面２０２ａには、定着後従動コロ７６が接触しているので、この定着後従動コロ７６の影響によって、画像面２０２ａの画像に定着後従動コロ７６の跡が残る。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、前述のようにキー溝２２１を、ヒートローラ７１の回転方向に沿う方向へのキー２２２の移動を許容するように形成することによって、具体的にはキー溝２２１に対するキーの最大移動可能角度αを後述するように規定することによって、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との歯飛びを防ぎ、記録シート２０２の搬送が滞ることを防ぐ。
【００７２】
図７Ａ〜図７Ｃは、キー２２２とキー溝２２０との関係を説明するための図である。図７Ａ（ａ）は、定着ギア２２０を軸線方向一方側から見た側面図であり、図７Ｂ（ｂ）は、ヒートローラ７１を軸線方向一方側から見た側面図であり、図７Ｃ（ｃ）は、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２とのニップ部２０３を記録シート２０２が通過するときのヒートローラ７１と記録シート２０２との関係を模式的に示す図である。図７Ｃ（ｃ）は、ヒートローラ７１の回転軸２００に定着ギア２２０が装着された状態において、ヒートローラ７１および定着ギア２２０を軸線方向一方側から見た側面図である。図７Ｃ（ｃ）では、定着ギア２２０の一部を切欠いて、ニップ部２０３を示す。また図７Ａ（ａ）および図７Ｃ（ｃ）では、定着ギア２２０の一部の歯の記載を省略する。
【００７３】
本実施形態では、図７Ｃ（ｃ）に示すニップ部２０３を記録シート２０２が通過するときのヒートローラ７１と記録シート２０２との関係に基づいて、キー溝２２１の幅、すなわちヒートローラ７１の回転方向に沿う方向におけるキー溝２２１の寸法を規定する。
【００７４】
ヒートローラ７１の回転軸線に垂直な断面において、記録シート２０２がニップ部２０３を通過するときのヒートローラ７１と記録シート２０２との２つの交点（以下「シートローラ交点」という）Ａ１，Ｂ１とヒートローラ７１の回転中心Ｏ１とで形成される角∠Ａ１Ｏ１Ｂ１をθ１とし、定着ギア２２０の回転方向における定着ギア２２０のキー２２２の両端部Ａ２，Ｂ２と定着ギアの回転中心Ｏ２とで形成される角∠Ａ２Ｏ２Ｂ２をθ２とする。以下、２つのシートローラ交点Ａ１，Ｂ１のうち、記録シート２０２の搬送方向Ｐの上流側のシートローラ交点Ｂ１を上流側シートローラ交点といい、記録シート２０２の搬送方向Ｐの下流側のシートローラ交点Ａ１を下流側シートローラ交点という。
【００７５】
θ１で表わされる角∠Ａ１Ｏ１Ｂ１は、２つのシートローラ交点Ａ１，Ｂ１をそれぞれヒートローラ７１の回転軸線と結んだ２つの線分Ｌ１，Ｌ２の成す角度のうちでニップ部２０３を含む側の角度であるニップ角度に相当する。定着ギア２２０とヒートローラ７１とは同心配置されるので、定着ギア２２０の回転中心Ｏ２とヒートローラ７１の回転中心Ｏ１とは一致する。またヒートローラ７１は、定着ギア２２０によって回転駆動されるので、ヒートローラ７１の回転方向と定着ギア２２０の回転方向とは一致する。したがって、θ２で表わされる角∠Ａ２Ｏ２Ｂ２は、キー２２２の一方側当接部分２４０ｂとヒートローラ７１の回転軸線とを結んだ線分Ｌ３と、キー２２２の他方側当接部分２４１ｂとヒートローラ７１の回転軸線とを結んだ線分Ｌ４とが成す角度のうちでキー２２２を含む側の角度であるキー幅角度に相当する。
【００７６】
キー溝２２１の幅は、以下のようにして決定される。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２に溜まった弾性エネルギは、記録シート２０２の後端部２０２ｂが上流側シートローラ交点Ｂ１を抜けるときから解放され始める。それによって、ヒートローラ７１には回転のスピード、すなわち回転速度を上げる方向、すなわち定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１に力Ｆが発生する。ニップ部２０３の中心、すなわち記録シート２０２の搬送方向Ｐにおける両端部間の中央部Ｎになるにつれて、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２の変形量が大きくなるので、ヒートローラ７１に発生する回転速度を上げる方向の力Ｆは徐々に大きくなっていき、ニップ部２０３の中心Ｎ、具体的にはヒートローラ７１の回転中心Ｏ１と加圧ローラ７２の回転中心Ｏ３とを結ぶ線分Ｌ５を含む部分Ｎを通過するときに最大となる。
【００７７】
このヒートローラ７１の回転方向一方Ｑ１に発生する力Ｆは、記録シート２０２の後端部２０２ｂが上流側シートローラ交点Ｂ１を通過してからニップ部２０３の中心Ｎを通過するまでの間に、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１とは逆向きの回転方向他方Ｑ２に働く摩擦力等の力Ｒよりも大きくなると考えられる。また記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３の中心Ｎを通過してから下流側シートローラ交点Ａ１を通過するまでの間に、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１に働く力Ｆは、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向Ｑ１とは逆向きの回転方向他方Ｑ２に働く力Ｒよりも小さくなり、ヒートローラ７１の加速度は負になると考えられる。
【００７８】
簡単のために、記録シート２０２の後端部２０２ｂが上流側シートローラ交点Ｂ１を通過するとき、ヒートローラ７１の回転速度が定着ギア２２０の回転速度を超え、記録シート２０２の後端部２０２ｂが下流側シートローラ交点Ａ１を通過するとき、ヒートローラ７１の回転速度が定着ギア２２０の回転速度と等しくなっていると考える。
【００７９】
キー溝２２１のヒートローラ７１の回転方向Ｑにおける両端部Ａ３，Ｂ３とヒートローラ７１の回転中心Ｏ２との成す角∠Ａ３Ｏ２Ｂ３をキー溝２２１の幅を表す角度であるキー溝幅角度βとして、ヒートローラ７１の加速によってもキー２２２にぶつからないキー溝形状を決定する。つまりキー溝幅角度βは、ヒートローラ７１が加速されたときに、キー溝部２２１ａが、キー２２２にぶつからない範囲に選ばれる。具体的には、キー溝幅角度βは、ニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１+θ２）以上に選ばれる。図７Ｃ（ｃ）では、キー溝幅角度βが加算角度（θ１＋θ２）に等しい場合を示す。キー溝幅角度βは、キー溝部２２１ａの一方側当接部分２４０ａとヒートローラ７１回転軸線とを結んだ線分Ｌ６と、キー溝部２２１ａの他方側当接部分２４１ａとヒートローラ７１の回転軸線とを結んだ線分Ｌ７との成す角度のうちでキー溝２２１を含む側の角度である。
【００８０】
キー溝幅角度βはキー幅角度θ２を含むが、キー幅角度θ２は、キー２２２の寸法が一定であれば一定であるので、キー溝２２１の幅は、キー溝２２１に対するキー２２２の最大移動可能角度αで見積もることができる。このキー２２２の最大移動可能角度αがニップ角度θ１以上になるようにキー溝２２１を形成すれば、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との歯飛びを防ぎ、記録シート２０２の搬送が滞ることを防ぐことができる。
【００８１】
図８は、キー２２２およびキー溝２２１の寸法の実例を示す図である。図８は、前述の図７Ｃ（ｃ）と同様に、ヒートローラ７１の回転軸２００に定着ギア２２０が装着された状態において、ヒートローラ７１および定着ギア２２０を軸線方向一方側から見た側面図であり、定着ギア２２０の一部を切欠いて、ニップ部２０３を示す。図８では、定着ギア２２０の一部の歯の記載を省略する。
【００８２】
図９は、ニップ幅角度θ１の求め方を説明するための図である。図９（ａ）は記録シート２０２がニップ部２０３を通過していない状態におけるヒートローラ７１および加圧ローラ７２のローラ本体２０１を示す側面図であり、図９（ｂ）は記録シート２０２がニップ部２０３を通過している状態におけるヒートローラ７１および加圧ローラ７２のローラ本体２０１を示す側面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）では、回転軸２００は記載を省略する。ヒートローラ７１と加圧ローラ７２とは、回転軸線に垂直な方向（以下「重なり方向」という）Ｘにおいて互いに圧接されて圧縮され、ニップ部２０３を形成する。この重なり方向Ｘにおけるヒートローラ７１と加圧ローラ７２との重なり部分の幅を、以下では「ニップ部の幅Ｗ」という。また重なり方向Ｘにおけるニップ部２０３の両端部間の中央部Ｎを「ニップ中心Ｎ」といい、このニップ中心Ｎを含み、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との当接面に平行な面を「ニップ当接面ＮＰ」という。この当接面ＮＰに平行であって、重なり方向Ｘに垂直な方向を「ニップ当接方向Ｙ」という。
【００８３】
図９（ａ）に示すように記録シート２０２がニップ部２０３を通過していない状態では、重なり方向Ｘにおけるヒートローラ７１の回転中心Ｏ１とニップ中心Ｎとの距離、すなわちヒートローラ７１の回転中心Ｏ１からニップ当接面ＮＰに下ろした垂線の長さＴ１は、加圧ローラ７２との圧接によってヒートローラ７１に生じる弾性変形量Ｚ１、すなわちニップ部２０３の幅Ｗの２分の１を、ヒートローラ７１の半径ｒから差し引いた値ｒ−（Ｗ／２）になる。
【００８４】
図９（ｂ）に示すように記録シート２０２がニップ部２０３を通過するとき、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、記録シート２０２によって重なり方向Ｘにさらに圧縮される。記録シート２０２は、当接方向Ｙに沿ってニップ部２０３を通過する。このときの重なり方向Ｘにおけるヒートローラ７１の回転中心Ｏ１と記録シート２０２との距離Ｔ２は、前述のヒートローラ７１の回転中心Ｏ１とニップ中心Ｎとの距離Ｔ１から、記録シート２０２の厚み寸法Ｔ３の２分の１を差引いた値Ｔ１−（Ｔ３／２）になる。
【００８５】
したがって、たとえばヒートローラ７１および加圧ローラ７２のローラ本体２０１の外径ｄ０が５０ｍｍであり、ニップ部２０３の幅Ｗが０．５ｍｍであり、記録シート２０２の厚み寸法Ｔ３が０．３ｍｍである場合、ニップ幅角度θ１は、以下の式（１）で求められ、具体的には２０．５°となる。
θ１＝２×〔１８０°／π×ｃｏｓ−１｛（ｒ−Ｗ／２−Ｔ３／２）／ｒ｝〕
＝２×〔１８０°／π×ｃｏｓ−１｛（２５−０．５／２−０．３／２）
／２５｝〕
≒２０．５
【００８６】
図８に戻って、前述のようにニップ幅角度θ１が２０．５°であり、キー幅角度θ２が１５．５°であるとき、ニップ幅角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）は３６°となる。したがってキー溝２２１は、キー溝幅角度βが３６°以上になるように形成すればよい。キー溝幅角度βが３６°である場合、キー溝２２１の半径方向外方側の円弧部分の寸法は、９．４ｍｍとなる。図８に示す例では、定着ギア２２０の内径およびヒートローラ７１の一方側回転軸２０１の外径を３０ｍｍとし、一方側回転軸２０１の内径を２４ｍｍとしている。
【００８７】
図１０は、ヒートローラ７１が加速された状態におけるヒートローラ７１と定着ギア２２０との関係を示す図である。図１０では、定着ギア２２０の一部の歯の記載を省略する。以上のように規定されたキー溝２２１が形成されたヒートローラ７１は、通常の記録シート搬送状態では、前述の図３に示すように定着ギア２２０と一体化して回転する。ヒートローラ７１が加速されたときには、図１０に示すようにヒートローラ７１のみが加速し、定着ギア２２０に影響を与えないので、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びがなくなる。
【００８８】
以上のように本実施の形態によれば、キー溝２２１は、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向へのキー２２２の移動を許容するように形成されるので、ヒートローラ７１と定着ギア２２０とは、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１にキー溝２２１が移動することによって、換言すれば、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向であって、定着ギア２２０による回転方向Ｑ１とは反対の回転方向他方Ｑ２にキー２２２が移動することによって連結が解除される。ニップ部２０３と記録シート２０２との相互作用によってヒートローラ７１に対する駆動負荷が変動する、たとえば前述の図１０に示すように定着ギア２２０を介して駆動手段２１０から伝達される駆動力以外の力がヒートローラ７１に加わると、ヒートローラ７１は加速される。
【００８９】
このとき、定着ギア２２０に形成されるキー２２２は、ヒートローラ７１に形成されるキー溝２２１に対してヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向に移動、より詳細にはキー溝２２１に対してヒートローラ７１の回転方向他方Ｑ２に相対的に移動するので、ヒートローラ７１と定着ギア２２０との連結が解除される。これによって、ヒートローラ７１から定着ギア２２０に力が加わることを防ぐことができるので、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びを防ぐことができる。つまり本実施の形態では、ヒートローラ７１が加速されたときに、定着ギア２２０が加速されないようにすることができるので、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びを防ぐことができる。したがって、記録シート２０２の搬送が滞ることを防ぐことができるので、画像の乱れを防ぐことができる。たとえば本実施の形態のようにニップ部２０３よりも記録シート２０２の搬送方向Ｐの下流側に定着後従動コロ７６が設けられる場合、定着後従動コロ７６の跡が記録シート２０２に残ることを防ぐことができる。
【００９０】
特に記録シート２０２が厚紙または光沢紙であって、厚み寸法が０．３ｍｍ以上と大きい場合、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２に蓄えられる弾性エネルギが大きく、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１に加わる力Ｆが大きいが、本実施の形態では、ヒートローラ７１から定着ギア２２０に力が加わることを防いで、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びを防ぐことができる。したがって記録シート２０２が厚紙または光沢紙である場合に好適な定着ユニット７を実現することができる。
【００９１】
また本実施の形態によれば、キー溝２２１は、キー溝２２１に対するキー２２２の最大移動可能角度αが、ニップ角度θ１以上になるように形成される。これによって、記録シート２０２がニップ部２０３を通過するときに定着ギア２２０からの駆動力以外の力がヒートローラ７１に加わる場合に、ヒートローラ７１の回転軸線まわりにニップ角度θ１以上の角度変化量で、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向にキー２２２をキー溝２２１に対して移動させることができる。これによって、ヒートローラ７１の加速などによってキー２２２がキー溝２２１に対して相対的に移動したときに、キー２２２が移動した位置でヒートローラ７１と定着ギア２２０とが当接することを防ぐことができる。したがって、ヒートローラ７１から定着ギア２２０に力が加わることをより確実に防ぐことができるので、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。
【００９２】
換言すれば、キー溝２２１は、キー溝幅角度βが、ニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）以上になるように形成される。これによって、記録シート２０２がニップ部２０３を通過するときに定着ギア２２０からの駆動力以外の力がヒートローラ７１に加わる場合に、ヒートローラ７１の回転軸線まわりにニップ角度θ１以上の角度変化量で、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向にキー２２２をキー溝２２１に対して移動させることができる。これによって、ヒートローラ７１の加速などによってキー２２２がキー溝２２１に対して相対的に移動したときに、キー２２２が移動した位置でヒートローラ７１と定着ギア２２０とが当接することを防ぐことができる。したがって、ヒートローラ７１から定着ギア２２０に力が加わることをより確実に防ぐことができるので、定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。
【００９３】
前述の図７Ｃ（ｃ）に示すように、記録シート２０２の後端部２０２ｂが、上流側シートローラ交点Ｂ１から下流側シートローラ交点Ａ１を抜けるまでの間は、弾性エネルギが解放され、ヒートローラ７１が加速していると考えられる。前述のように記録シート２０２の後端部２０２ｂが下流側シートローラ交点Ａ１を通過するときに、ヒートローラ７１の回転速度と定着ギア２２０回転速度とが等しくなると仮定した場合、ヒートローラ７１の加速によってキー溝部２２１ａがキー２２２に当たることを確実に防ぐためには、記録シート２０２の後端部２０２ｂが、上流側シートローラ交点Ｂ１から下流側シートローラ交点Ａ１に一瞬で移動したとしても、キー２２２がキー溝２２１に当たらないようにする必要がある。
【００９４】
記録シート２０２の後端部２０２ｂが上流側シートローラ交点Ｂ１から下流側シートローラ交点Ａ１に一瞬で移動すると仮定した場合、キー２２２は、記録シート２０２の移動に伴って、最大でニップ角度θ１の分だけ、ヒートローラ７１の回転軸線まわりに円弧運動して、キー溝２２１に対して相対的に移動する可能性がある。実際には、記録シート２０２の後端部２０２ｂが上流側シートローラ交点Ｂ１から下流側シートローラ交点Ａ１に移動するのには時間がかかるので、記録シート２０２が移動している間、キー２２２は、一定の速度でキー溝部２２１ａから逃げている、つまりキー溝部２２１ａに当接せずにいることになる。
【００９５】
したがって本実施の形態のように、キー溝２２１を、キー溝２２１に対するキー２２２の最大移動可能角度αがニップ角度θ１以上になるように、換言すれば、キー溝幅角度βが、ニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）以上になるように形成することによって、キー２２２とキー溝部２２１ａとの間、より詳細には、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向である回転方向一方Ｑ１の上流側におけるキー２２２とキー溝部２２１ａとの間にマージンを確保することができる。これによって、ヒートローラ７１の加速によってキー２２２がキー溝２２１に対して相対的に移動したときに、キー２２２が移動した位置でヒートローラ７１と定着ギア２２０とが当接することを確実に防ぐことができる。つまり、ヒートローラ７１の加速によるキー溝部２２１ａとキー２２２との不所望な接触、より詳細には、定着ギア２２０によるヒートローラ７１の回転方向Ｑ１の上流側におけるキー溝部２２１ａとキー２２２との接触である、逆接触を防ぐことができる。
【００９６】
キー溝幅角度βの上限値は、特に制限されないが、キー溝幅角度βによっては、キー溝２２１が形成される部材、本実施形態ではヒートローラ７１の回転軸２００の強度が充分に確保できないおそれがある。したがってキー溝幅角度βは、キー溝２２１が形成される部材の材質および形状などを考慮して、キー溝２２１が形成される部材の強度が充分に確保できるように選ばれることが好ましい。キー溝２２１に対するキー２２２の最大移動可能角度αは、キー溝幅角度βとキー幅角度θ２とによって決まるので、最大移動可能角度αの上限値は、キー溝幅角度βの上限値と同様に選ばれる。
【００９７】
キー溝幅角度βは、ニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１＋θ２）以上に選ばれるので、キー幅角度θ２が一定である場合、ニップ角度θ１に応じて変化する。ニップ角度θ１は、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２を構成する材料、ならびに記録シート２０２の厚み寸法などによって変化する。したがってキー溝幅角度βは、たとえば定着ユニット７の製造工程において、製造しようとする定着ユニット７での使用が予想される記録シート２０２のうち、最も厚み寸法が大きい記録シート２０２を、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２とのニップ部２０３に供給して、その記録シート２０２がニップ部２０３を通過している状態でニップ角度θ１を求めて、求めたニップ角度θ１とキー幅角度θ２とに基づいて決定される。
【００９８】
また本実施の形態によれば、定着ギア２２０とヒートローラ７１とを連結するキー２２２は、定着ギア２２０の内周面部に形成され、このキー２２２が挿入されるキー溝２２１は、ヒートローラ７１の一方側回転軸２００の遊端部に形成される。これによって、たとえば定着ギアにキー溝が形成され、ヒートローラにキーが形成される場合に比べて、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向へのキー２２２の移動を許容するキー溝２２１およびキー２２２を容易に形成することができる。
【００９９】
また本実施の形態によれば、キー溝２２１は、ヒートローラ７１の一方側回転軸２００の遊端部に、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿って延びるように切欠きを形成することによって形成される。これによって、ヒートローラ７１の回転方向Ｑに沿う方向へのキー２２２の移動を許容するキー溝２２１をより容易に形成することができる。
【０１００】
また本実施の形態によれば、定着ギア２２０に連結される排紙ローラ側ギア２１１は、不図示の連結ギアを介して、他のローラである排紙ローラ１２ｂに連結されるので、駆動手段２１１によってヒートローラ７１と排紙ローラ１２ｂとを回転駆動することができる。したがって、排紙ローラ１２ｂを回転駆動するための駆動手段２１０を、ヒートローラ７１を回転駆動するための駆動手段として機能させることができるので、定着ユニット７の構成を簡単化することができる。
【０１０１】
また本実施の形態によれば、画像形成装置１００は、前述のように定着ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間の歯飛びを防いで、記録シート２０２の搬送が滞ることを防ぐことのできる、優れた定着ユニット７を備える。したがって、定着後従動コロ７６のようなローラの跡のない高品質の画像を形成することのできる、優れた画像形成装置１００を実現することができる。
【０１０２】
以上の実施の形態では、キー２２２は定着ギア２２０に形成され、キー溝２２１はヒートローラ７１に形成されるが、定着ギアにキー溝を形成し、ヒートローラにキーを形成してもよい。図１１および図１２は、定着ギア２２０Ａにキー溝２５０が形成され、ヒートローラ７１Ａにキー２５１が形成される構成の一例を示す図である。図１１はヒートローラ７１Ａと定着ギア２２０Ａとを分解して示す分解斜視図であり、図１２はヒートローラ７１Ａの回転軸２００Ａに定着ギア２２０Ａが装着された状態における軸直断面図である。図１２では、定着ギア２２０Ａの一部の歯の記載を省略する。
【０１０３】
図１１および図１２に示すように、定着ギア２２０Ａとヒートローラ７１Ａとは、ヒートローラ７１Ａの一方側回転軸２００Ａの外周面部に形成されるキー２５１が、定着ギア２２０Ａの内周面部に形成されるキー溝２５０に挿入されて連結されてもよい。この場合にも、キー溝２５０は、ヒートローラ７１の回転方向に沿う方向へのキー２５１の移動を許容するように、具体的にはキー２５１の最大移動可能角度αがニップ角度θ１以上になるように形成される。つまりキー溝幅角度βは、ニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１+θ２）以上に選ばれる。
【０１０４】
より詳細には、キー２５１は、ヒートローラ７１Ａの一方側回転軸２００Ａに半径方向外方に突出して、ヒートローラ７１Ａの軸線方向に延びて棒状に形成される。キー溝２５０は、定着ギア２００Ａの内周面部に、ヒートローラ７１Ａの回転方向に沿う定着ギア２００Ａの周方向に延びるように切欠きを形成することによって形成される。キー溝２５０は、定着ギア２００Ａを軸線方向一方側から他方側に向かって貫通して形成される。具体的には、キー溝２５０は、軸線方向に一様な形状であり、軸線方向に垂直な仮想平面における断面形状が円弧状となるように、具体的には円環の一部分を構成するように形成される。
【０１０５】
また本実施の形態では、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、いずれも弾性ローラであるが、本発明の実施の他の形態では、ヒートローラ７１および加圧ローラ７２のうち、いずれか一方は、剛体ローラによって実現されてもよい。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２のうち、いずれか一方が剛体ローラであっても、他方が弾性ローラであれば、互いに圧接することによって、弾性ローラの表面部が弾性変形する。したがって前述のように、ヒートローラの回転方向に沿う方向へのキーの移動を許容するように、具体的にはキーの最大移動可能角度αがニップ角度θ１以上になるように、すなわちキー溝幅角度βが、ニップ角度θ１とキー幅角度θ２とを加算した加算角度（θ１+θ２）以上になるようにキー溝を形成することによって、本実施形態と同様の効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の一形態の定着装置である定着ユニット７を備える画像形成装置１００を示す概略構成図である。
【図２】定着ユニット７の構成を簡略化して示す概略構成図である。
【図３】ヒートローラ７１および定着後ローラ７５への駆動力の伝達機構を説明するための図である。
【図４】ヒートローラ７１と定着ギア２２０とを分解して示す分解斜視図である。
【図５】ヒートローラ７１の回転軸２００に定着ギア２２０が装着された状態における軸直断面図である。
【図６】伝動方向が逆転する機構を説明するための図である。
【図７Ａ】定着ギア２２０を軸線方向一方側から見た側面図である。
【図７Ｂ】ヒートローラ７１を軸線方向一方側から見た側面図である。
【図７Ｃ】ヒートローラ７１と加圧ローラ７２とのニップ部２０３を記録シート２０２が通過するときのヒートローラ７１と記録シート２０２との関係を模式的に示す図である。
【図８】キー２２２およびキー溝２２１の寸法の実例を示す図である。
【図９】ニップ幅角度θ１の求め方を説明するための図である。
【図１０】ヒートローラ７１が加速された状態におけるヒートローラ７１と定着ギア２２０との関係を示す図である。
【図１１】定着ギア２２０Ａにキー溝２５０が形成され、ヒートローラ７１Ａにキー２５１が形成される構成の一例を示す図である。
【図１２】定着ギア２２０Ａにキー溝２５０が形成され、ヒートローラ７１Ａにキー２５１が形成される構成の一例を示す図である。
【図１３】従来技術の定着装置４００に備わるヒートローラ３００を分解して示す分解斜視図である。
【図１４】ヒートローラ３００を軸線方向一方側から見た側面図である。
【図１５】従来技術によるヒートローラ３００および定着後ローラへの駆動力の伝達機構を説明するための図である。
【図１６】伝動方向が逆転する機構を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０７】
７  定着ユニット
１２ｂ  排紙ローラ
７１  ヒートローラ
７２  加圧ローラ
７５  定着後ローラ
７６  定着後従動コロ
１００  画像形成装置
２００  回転軸
２０１  ローラ本体
２０２  記録シート
２０３  ニップ部
２１０  駆動手段
２１１  排紙ユニット側ギア
２２０  定着ギア
２２１  キー溝
２２１ａ  キー溝部
２２２  キー
２３０  第１連結ギア
２３１  第２連結ギア
２３２  定着後ローラ駆動ギア
【図１】
0004723603.tif 000002
【図２】
0004723603.tif 000003
【図３】
0004723603.tif 000004
【図４】
0004723603.tif 000005
【図５】
0004723603.tif 000006
【図６】
0004723603.tif 000007
【図７Ａ】
0004723603.tif 000008
【図７Ｂ】
0004723603.tif 000009
【図７Ｃ】
0004723603.tif 000010
【図８】
0004723603.tif 000011
【図９】
0004723603.tif 000012
【図１０】
0004723603.tif 000013
【図１１】
0004723603.tif 000014
【図１２】
0004723603.tif 000015
【図１３】
0004723603.tif 000016
【図１４】
0004723603.tif 000017
【図１５】
0004723603.tif 000018
【図１６】
0004723603.tif 000019