JP2009192956A

JP2009192956A - 定着装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2009192956A
Application number: JP2008035352A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Katsura; 典史桂; Tadashi Taniguchi; 匡谷口; Masahiko Fujita; 正彦藤田; Masaharu Kimura; 正治木村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: CN101510069B; JP4512645B2; US20090208236A1; US7853163B2; CN101510069A

Abstract

【課題】定着ローラに対する駆動負荷が変動したときに記録媒体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。
【解決手段】定着ユニット７において、定着ローラ７１は、定着ローラ駆動ギア２２０を介して駆動手段２１０の排紙ユニット側ギア２１１から伝達される駆動力によって回転駆動され、加圧ローラとともにニップ部で記録媒体を挟持して搬送する。制御手段によって加速条件を満たすと判断されると、駆動手段２１０は、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速して、加速前の回転速度よりも高い回転速度で、予め定める高速回転時間、排紙ユニット側ギア２１１を回転する。加速条件には、たとえば、ニップ部と記録媒体との位置関係が、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点における記録媒体とニップ部との位置関係であることが含まれる。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録媒体に形成されたトナー像を記録媒体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。

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Ｔが転写された記録媒体たとえば記録用紙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。

定着装置７は、記録媒体を搬送するために、ヒートローラ７１よりも記録媒体の搬送方向後流側、すなわち搬送方向下流側に、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、記録媒体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、記録媒体２０２を搬送する。

ヒートローラ７１は、後述する本発明を説明するための図４に示すように、定着ローラ側歯車である定着ローラ駆動ギア２２０に形成されるキー２２２が、ローラ本体２０１から延出する軸頸部２００に形成されるキー溝２２１に嵌合されることによって定着ローラ駆動ギア２２０とローラ本体２０１とが連結され、一体的に回転する。

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、後述する本発明を説明するための図３に示すように、定着ローラ駆動ギア２２０に噛合される駆動歯車である排紙ローラ側ギア２１１が不図示のモータによって回転されて、定着ローラ駆動ギア２２０が回転される。モータからの駆動力は、排紙ユニット側ギア２１１から定着ローラ駆動ギア２２０を介して、ヒートローラ７１へと伝動する。定着後ローラ７５は、定着ローラ駆動ギア２２０から第１連結ギア２３０、第２連結ギア２３１および定着後ローラ駆動ギア２３２を介して伝動されて回転する。

図２に戻って、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、記録媒体２０２が光沢紙および厚紙などのある程度厚みを持つ記録媒体である場合、記録媒体２０２がニップ部２０３を通過するときに記録媒体２０２によってヒートローラ７１および加圧ローラ７２が弾性変形して、両ローラ７１，７２に弾性エネルギがたまる。この弾性エネルギは、記録媒体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７１および加圧ローラ７２は加速する。このときのヒートローラ７１の加速された回転によって、図３に示す定着ローラ駆動ギア２２０が一瞬加速して回転し、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１との間で歯飛びが起こる。

定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１とが再び噛合うことで、記録媒体２０２は、歯飛びが起こる前の搬送状態に戻るが、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ローラ側ギア２１１とが噛合うまでの間、記録媒体２０２は、後述する図６に示すように搬送方向Ａの上流側の端部（以下「後端部」という）２０２ｂ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。

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。

特開平９−２８６５２９号公報

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ローラ駆動ギアの歯飛びを防止するために駆動軸を空転させると、記録媒体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。

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媒体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。

本発明は、記録媒体に形成されるトナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、
定着ローラ側歯車を有し、定着ローラ側歯車を介して伝達される駆動力によって、予め定める回転軸線まわりに回転駆動される定着ローラと、
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媒体を、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、
定着ローラ側歯車に噛合う駆動歯車を有し、駆動歯車を回転することによって定着ローラを回転駆動する駆動手段と、
ニップ部と記録媒体との位置関係が予め定める加速位置関係であることを含む加速条件を満たすと判断すると、駆動歯車の回転速度を加速して、加速前の回転速度よりも高い回転速度で、予め定める高速回転時間、駆動歯車を回転するように駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする定着装置である。

また本発明は、加速位置関係は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点における記録媒体とニップ部との位置関係であることを特徴とする。

また本発明は、高速回転時間は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点から、前記端部がニップ部全体を通過するまでの時間の予測値に設定されることを特徴とする。

また本発明は、制御手段は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部を通過する間の駆動歯車の回転速度のうち、前記端部が記録媒体の搬送方向におけるニップ部の両端部間の中央部を通過する時点での駆動歯車の回転速度が最も高くなるように、駆動手段を制御することを特徴とする。

また本発明は、制御手段は、記録媒体の搬送方向上流側の端部が、記録媒体の搬送方向におけるニップ部の両端部間の中央部を通過したと判断すると、駆動歯車の回転速度を減速するように駆動手段を制御することを特徴とする。

また本発明は、ニップ部よりも記録媒体の搬送方向上流側に設けられ、記録媒体を検出する検出手段を備え、
制御手段は、検出手段によって記録媒体が検出された時点からの経過時間が、予め定める加速待機時間以上であると、ニップ部と記録媒体との位置関係が加速位置関係であると判断することを特徴とする。

また本発明は、加速待機時間は、検出手段によって記録媒体が検出された時点から、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達するまでの時間の予測値に設定されることを特徴とする。

また本発明は、加速条件は、記録媒体の厚み寸法が、予め定める加速厚み寸法以上であることを含むことを特徴とする。

また本発明は、記録媒体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媒体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。

本発明によれば、駆動手段によって駆動歯車が回転されて、駆動歯車に噛合う定着ローラ側歯車を介して定着ローラに駆動力が伝達され、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媒体が挟持されて搬送され、トナー像が記録媒体に定着される。制御手段によって加速条件を満たすと判断されると、制御手段によって制御される駆動手段によって、駆動歯車の回転速度が加速され、加速前の回転速度よりも高い回転速度で、高速回転時間、駆動歯車が回転される。加速条件は、ニップ部と記録媒体との位置関係が予め定める加速位置関係であることを含むので、ニップ部と記録媒体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とき、たとえば定着ローラ側歯車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って定着ローラが加速されるときに、駆動歯車を加速することができる。これによって、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びを防ぐことができるので、記録媒体の搬送が滞ることを防ぐことができる。したがって、たとえばニップ部よりも記録媒体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媒体に残ることを防ぐことができる。

また本発明によれば、加速位置関係は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点における記録媒体とニップ部との位置関係である。これによって、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達したときに、駆動手段によって駆動歯車の回転速度を加速することができる。したがって、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部を通過するときに、加速前の回転速度よりも高い回転速度で駆動歯車を回転することができるので、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びを防ぐことができる。これによって、記録媒体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媒体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媒体に残ることを防ぐことができる。

また本発明によれば、高速回転時間は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点から、前記端部がニップ部全体を通過するまでの時間の予測値に設定される。これによって、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部を通過していると予測される間に、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達する前よりも高い回転速度で、駆動歯車を回転することができる。したがって、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びをより確実に防ぐことができるので、記録媒体の搬送が滞ることをより確実に防ぐことができる。

また本発明によれば、駆動手段は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部を通過する間の駆動歯車の回転速度のうち、記録媒体の搬送方向上流側の端部が、記録媒体の搬送方向におけるニップ部の両端部間の中央部を通過する時点での駆動歯車の回転速度が最も高くなるように、制御手段によって制御される。これによって、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びをより確実に防ぐことができるので、記録媒体の搬送が滞ることをより確実に防ぐことができる。

また本発明によれば、制御手段によって、記録媒体の搬送方向上流側の端部が、記録媒体の搬送方向におけるニップ部の両端部間の中央部を通過したと判断されると、駆動手段によって、駆動歯車の回転速度が減速される。これによって、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部を通過した後に、駆動歯車の回転速度を加速前の回転速度に戻す場合、駆動歯車の回転速度の変化を緩やかにすることができるので、記録媒体の搬送を円滑に行うことができる。

また本発明によれば、ニップ部よりも記録媒体の搬送方向上流側に設けられる検出手段によって記録媒体が検出される。この検出手段によって記録媒体が検出された時点からの経過時間が加速待機時間以上であると、制御手段によってニップ部と記録媒体との位置関係が加速位置関係であると判断され、駆動手段によって駆動歯車の回転速度が加速される。加速待機時間を適宜に選択することによって、記録媒体の予め定める部分がニップ部に到達したときに、駆動歯車の回転速度を加速することができるので、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。したがって、記録媒体の搬送が滞ることをより確実に防ぐことができる。

また本発明によれば、加速待機時間は、検出手段によって記録媒体が検出された時点から、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達するまでの時間の予測値に設定される。これによって、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達したと予測されるときに、駆動手段によって駆動歯車の回転速度を加速することができるので、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。したがって、記録媒体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媒体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媒体に残ることを防ぐことができる。

また本発明によれば、加速条件には、記録媒体の厚み寸法が加速厚み寸法以上であることが含まれる。制御手段によって、記録媒体の厚み寸法が加速厚み寸法以上であると判断されると、駆動手段によって、駆動歯車の回転速度が加速される。これによって、記録媒体の厚み寸法が加速厚み寸法以上である場合、記録媒体がニップ部を通過するときに、駆動歯車を加速前よりも高い回転速度で回転することができるので、定着ローラ側歯車と駆動歯車との間の歯飛びを防ぐことができる。したがって、記録媒体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媒体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媒体に残ることを防ぐことができる。

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媒体にトナー像が形成され、本発明の定着装置によって記録媒体に定着される。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、記録媒体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媒体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媒体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。

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、所定の記録媒体、たとえば記録用紙などのシート状の記録媒体（以下「記録シート」ということがある）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。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および定着ユニット７を含んで、印字部１１７が構成される。印字部１１７は、後述する図８に示す画像形成部１１６に含まれる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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、後述する図８に示す機器制御部１１８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。

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軸頸部２００とを有する。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。

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。

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Ａ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Ａを紙面に向かって右側に傾けて記載する。

定着ユニット７は、検出手段である検出部２０４をさらに備える。検出部２０４は、定着ユニット７のニップ部２０３の手前、すなわちニップ部２０３よりも記録シート２０２の搬送方向Ａの上流側に配置され、記録シート２０２、より詳細には記録シート２０２の搬送方向Ａの下流側の端部である先端部を検出する。検出部２０４は、オン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）センサによって実現され、記録シート２０２がレバー２０４ａを押すことによって、オン状態、すなわち検出部２０４に対向する位置を記録シート２０２が通過したことを検出する。

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。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ユニット側ギア２１１を不図示のモータによって回転させて、定着ローラ側歯車である定着ローラ駆動ギア２２０を回転させる。図３では、理解を容易にするために、ヒートローラ７１の軸頸部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。

図４はヒートローラ７１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を軸線方向一方側から見た側面図である。図５では、ヒートローラ７１の軸頸部２００を、ハッチングを付して示し、また定着ギア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と軸頸部２００とを有し、さらに定着ローラ駆動ギア２２０を有する。ヒートローラ７１の軸線方向一方側の軸頸部２００には、軸線に平行な直線状の切欠き部として、キー溝２２１が形成される。定着ローラ駆動ギア２２０は、略円筒状に形成され、その外周面部に歯を有し、内周面部にキー溝２２１に嵌合するキー２２２を有する。

定着ローラ駆動ギア２２０と軸頸部２００とは、定着ローラ駆動ギア２２０に形成されるキー２２と、軸頸部２００に形成されるキー溝２２１とを嵌合させることによって連結される。ローラ本体２０１は、軸頸部２００と一体的に形成されるので、軸頸部２００を介して定着ローラ駆動ギア２２０に連結される。定着ローラ駆動ギア２２０に伝達された駆動力は、定着ローラ駆動ギア２２０を介して軸頸部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。

図３に戻って、定着ローラ駆動ギア２２０は、排紙ユニット側ギア２１１から矢符Ｂ方向に伝動され、これによって軸頸部２００が矢符Ｃ方向に伝動され、ヒートローラ７１が回転駆動される。排紙ユニット側ギア２１１と定着ローラ駆動ギア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、定着ローラ駆動ギア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に回転駆動される。

定着ローラ駆動ギア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は定着ローラ駆動ギア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に含まれる。定着後ローラ７５は、ヒートローラ７１と同様にローラ本体と軸頸部とを有し、この軸頸部に定着後ローラ駆動ギア２３２が定着ローラ駆動ギア２２０と同様にして連結される。

定着後ローラ７５は、定着ローラ駆動ギア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、定着ローラ駆動ギア２２０は反時計回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が反時計まわりに従動回転する。

記録シート２０２が、いわゆる薄紙のように坪量が４０ｇ／ｍ^２以下と薄い場合には、たとえば図３に示すように、排紙ユニット側ギア２１１から定着ローラ駆動ギア２２０へと矢符Ｂ方向に伝動し、さらに定着ローラ駆動ギア２２０から定着ローラ７１の軸頸部２００へと矢符Ｃ方向に伝動する。つまり、排紙ユニット側ギア２１１から定着ローラ駆動ギア２２０に動力が伝わり、この動力がヒートローラ７１を回転させる。このように伝動方向が、排紙ユニット側ギア２１１、定着ローラ駆動ギア２２０、定着ローラ７１の軸頸部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。

記録シートが、いわゆる光沢紙および厚紙などのように秤量が１００ｇ／ｍ^２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。

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り、図７は伝動方向が逆転した場合の駆動力の伝達機構を説明するための図である。図７では、理解を容易にするために、ヒートローラ７１の軸頸部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。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Ａ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。

このとき、図７に示すようにヒートローラ７１の軸頸部２００のキー溝２２０を規定する部分のうち、ヒートローラ７１の回転方向上流側で定着ローラ駆動ギア２２０のキー２２２と接する部分２２１ａから、キー２２２に力が加わるので、ヒートローラ７１に対する駆動負荷が変動する。このキー２２２に加わる圧力によって伝動方向が逆転し、ヒートローラ７１の軸頸部２００から定着ローラ駆動ギア２２０へと矢符Ｄ方向に伝動されて、定着ローラ駆動ギア２２０が回転される。この回転によって、定着ローラ駆動ギア２２０から排紙ユニット側ギア２１１へと矢符Ｅ方向に伝動される。つまり、ヒートローラ７１の加速によって、伝動方向がヒートローラ７１、定着ローラ駆動ギヤ２２０、排紙ユニット側ギア２１１の順に向かう方向になる。

排紙ユニット側ギア２１１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３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、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間、すなわち参照符２４０で示される定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との噛合せ部分で歯飛びが起こる。

ヒートローラ７１の加速が終了し、再び排紙ユニット側ギア２１１と定着ローラ駆動ギア２２０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Ａの上流側の端部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Ａの上流側の端部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。

そこで、本実施の形態では、後述するように機器制御部８によって駆動手段２１０を制御することによって、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア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。

図８は、本実施形態の画像形成装置１００の電気的構成を示すブロック図である。本実施形態の画像形成装置１００は、デジタル複合機である。デジタル複合機１００では、原稿の画像を読み取って記録用紙に印刷する複写モード、外部の端末装置５００からの画像を受信して記録用紙に記録するプリンタモード、原稿の画像を読み取って、外部の端末装置５００に送信するスキャナーモード、及び原稿の画像を読み取って送信したり、原稿の画像を受信して記録用紙に印刷したりするファクシミリモード等を選択的に行うことができる。外部の端末装置５００には、たとえば、ネットワーク端末装置５０１、ファクシミリ装置５０２、インターネットファクシミリ装置５０３および外部パーソナルコンピュータ（略称ＰＣ）５０４が含まれる。

このデジタル複合機１００は、その構成を大別すると、画像読取部９０、操作部１１４、画像形成部１１６、機器制御部１１８、通信部１０１、ＨＤ（ハードディスク）装置１２１、管理部１４１、画像処理部１１９、消去手段１２２、音声部１２３およびファクシミリ用モデム（以下「ＦＡＸモデム」という）１２４を備えている。画像形成部１１６は、前述の図１に示す印字部１１７と、メモリ１１６ａと、暗号化複合化部１１６ｂとを含む。画像読取部９０は、電荷結合素子（Charge Coupled Device；略称ＣＣＤ）１１２ａと、原稿検知センサ１１２ｂと、信号発生回路１１２ｃとを含む。デジタル複合機１００は、ローカルエリアネットワーク網５１０を介してネットワーク端末装置５０１に接続され、またローカルエリアネットワーク網５１０およびインターネット網５１２を介して、インターネットファクシミリ装置５０３および外部ＰＣ５０４に接続され、またＦＡＸモデム１２４および電話回線網５１１を介して、外部のファクシミリ装置５０２に接続される。

この様なデジタル複合機１００において、機器制御部１１８は、統合的な制御を行うものであり、操作部１１４のタブレット、キー群等によって実現される入力部１１４ａの操作による入力指示を監視したり、外部の端末装置５００から通信部１０１を通じての入力指示を監視し、これらの入力指示に応答して各種のモードのいずれかを適宜に実行し、画像読取部９０、画像形成部１１６、及び通信部１０１等を制御する。また、機器制御部８は、モードの実行に際し、デジタル複合機１００の状態に関する情報、使用者に通知すべき情報等を操作部１１４の表示部１１４ｂに的確に案内表示する。管理部１４１は、機器制御部１１８により制御される各部に関する情報を管理しており、これらの情報をもとに、機器制御部１１８がデジタル複合機１００全体の動作を制御する。機器制御部１１８は、定着ユニット７の駆動手段２１０を制御する制御手段として機能する。また機器制御部１１８は、計時手段として機能し、検出部２０３によって記録シート２０２が検出された時点からの経過時間を計時する。

図９は、機器制御部１１８の処理手順を示すフローチャートである。機器制御部１１８による処理は、デジタル複合機である画像形成装置１００の電源が投入されるとステップＳ０で開始され、ステップＳ１に進む。

ステップＳ１において、機器制御部１１８は、印字要求があったか否かを判断し、印刷要求があったと判断すると、ステップＳ２に進む。ステップＳ１における印字要求があったか否かの判断は、印字要求があったと判断されるまで続けられる。すなわち機器制御部１１８は、印字要求があるまで待機状態にある。機器制御部１１８は、ステップＳ２において、印刷処理の実行を開始し、ステップＳ３に進む。ステップＳ３において、機器制御部１１８は、記録シート２０２が定着ユニット７に到達したか否か、より詳細には検出部２０３によって記録シート２０２が検出されたか否かを判断し、検出部２０３によって記録シート２０２が検出され、記録シート２０２が定着ユニット７に到達したと判断するとステップＳ４に進み、検出部２０３によって記録シート２０２が検出されず、記録シート２０２が定着ユニット７に到達していないと判断するとステップＳ３に戻る。

ステップＳ４において、機器制御部１１８は、記録シート２０２の厚み寸法が予め定める加速厚み寸法以上であるか否かを判断し、加速厚み寸法以上であると判断するとステップＳ５に進み、加速厚み寸法以上でない、すなわち加速厚み寸法未満であると判断するとステップＳ６に進む。この記録シート２０２の厚み寸法が、加速厚み寸法以上であることは、後述するステップＳ５において、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速する加速条件の１つである。

本実施形態では、加速厚み寸法は、厚紙の厚み寸法に選ばれる。記録シート２０２の厚み寸法は、１ｍ^２あたりの記録シート２０２の重量で表わされ、「厚紙」とは、秤量が１００ｇ／ｍ^２以上である記録シートをいう。すなわち機器制御部１１８は、ステップＳ４において、記録シート２０２が厚紙であるか否かを判断し、記録シート２０２が厚紙であると判断するとステップＳ５に進み、厚紙でないと判断するとステップＳ６に進む。

記録シート２０２が厚紙であるか否かを判断する方法としては、使用者が給紙カセットに記録シート２０２を収容するとき、または画像形成動作の開始を指示するときに、予め紙の種類、たとえば厚紙であるか、または薄紙であるかを登録するようにしておけばよい。これに限定されず、シート搬送路にセンサを設けて、記録シート２０２の厚み寸法を測定させてもよい。この場合、記録シート２０２の厚み寸法は、秤量ではなく、実際の厚み寸法で求められる。センサとしては、たとえば超音波センサを用いることができる。シート搬送路に、記録シート２０２の重送を検知する重送検知センサとして超音波センサが設けられる場合には、重送検知センサを、記録シート２０２の厚み寸法を測定するセンサとして使用することができる。重送検知センサは、たとえば、画像形成速度の速い画像形成装置である、いわゆる高速機に搭載されている。

ステップＳ５において、機器制御部１１８は、記録シート２０２の後端部、すなわち搬送方向Ａの上流側の端部２０２ｂがニップ部２０３に挿入されるタイミングを見計らって、検出部２０３によって記録シート２０２が検出された時点から予め定める加速待機時間経過後に、排紙ユニット側ギア２１１を加速させ、予め定める高速回転時間だけ、加速前よりも高い回転速度で排紙ユニット側ギア２１１を回転させる。記録シート２０２が検出された時点からの経過時間である加速待機時間は、記録シート２０２の後端部がニップ部２０３に到達するまでの時間の予測値に選ばれる。すなわち機器制御部１１８は、前述の図２に示すニップ部２０３と記録シート２０２との位置関係が、予め定める加速位置関係、本実施形態では記録シート２０２の後端部がニップ部２０３に到達した時点における記録シート２０２とニップ部２０３との位置関係であると判断すると、排紙ユニット側ギア２１１を加速させる。このニップ部２０３と記録シート２０２との位置関係が、予め定める加速位置関係であることは、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速する加速条件の１つである。

このようにして排紙ユニット側ギア２１１を加速させて回転させるとステップｓ６に進み、ステップＳ６において、定着ユニット７を通過した記録シート２０２を排出トレイ９１に排出して印刷処理を終了し、ステップＳ７に進み、処理を終了する。ステップＳ１〜Ｓ６の処理は、画像形成装置１００の電源が投入されている間、繰返し実行される。

ステップＳ５において、排紙ユニット側ギア２１１を加速前の回転速度よりも高い回転速度で回転させる時間である高速回転時間は、記録シート２０２の後端部がニップ部２０３全体を通過する時間の予測値に選ばれる。すなわち機器制御部１１８は、記録シート２０２の後端部がニップ部２０３全体を通過する時間だけ、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を通常のシート搬送状態における回転速度よりも速くする。

図１０は、排紙ユニット側ギア２１１および排紙ユニット側ギア２１１を回転するモータの回転速度の時間経過を示すタイミングチャートである。時刻ｔ１において、検出部２０４によって記録シート２０２が検出されると、機器制御部１１８は、検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時点からの経過時間の計時を開始する。検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時刻ｔ１から加速待機時間ａが経過した時刻ｔ２において、モータの回転速度の加速が開始され、これによって排紙ユニット側ギア２１１の加速が開始される。

モータの加速が開始された時刻ｔ２から、予め定める加速時間ｂが経過した時刻ｔ３において、モータの回転速度の減速が開始され、排紙ユニット側ギア２１１の減速が開始される。排紙ユニット側ギア２１１の減速が開始された時刻ｔ３から、予め定める減速時間ｃが経過した時刻ｔ４において、排紙ユニット側ギア２１１の減速が停止される。

本実施の形態では、排紙ユニット側ギア２１１の減速は、時刻ｔ４において、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度が、通常のシート搬送状態における排紙ユニット側ギア２１１の回転速度に戻るように行われる。つまり、本実施の形態では、加速時間ｂと減速時間ｃとの和が、加速前の回転速度である通常のシート搬送状態における排紙ユニット側ギア２１１の回転速度よりも高い回転速度で排紙ユニット側ギア２１１を回転させる高速回転時間である。高速回転時間である加速時間ｂと減速時間ｃとの和は、本実施の形態では、記録シート２０２の後端部がニップ部２０３全体を通過する時間の予測値に選ばれる。したがって時刻ｔ４は、記録シート２０２の後端部が、ニップ部２０３の記録シート２０２の搬送方向下流側の端部を通過する時刻となる。

高速回転時間における排紙ユニット側ギア２１１の回転速度Ｖ１の最大値（以下「最大回転速度」という）Ｖ１ｍａｘは、加速前の回転速度である通常のシート搬送状態における排紙ユニット側ギア２１１の回転速度Ｖ０に対して、２〜３割加速された値に選ばれる。つまり高速回転時間における排紙ユニット側ギア２１１の最大回転速度Ｖ１ｍａｘは、加速前の回転速度Ｖ０の１．２倍以上１．３倍以下に選ばれる。

また本実施の形態では、加速時間ｂと減速時間ｃとは、等しい時間に選ばれる。つまり加速時間ｂおよび減速時間ｃは、記録シート２０２の後端部がニップ部２０３全体を通過する時間の予測値の半分の時間に設定される。したがって排紙ユニット側ギア２１１の加速を開始した時刻ｔ２から加速時間ｂが経過した時刻ｔ３は、記録シート２０２の後端部２０２ｂが、記録シート２０２の搬送方向Ａにおけるニップ部２０３の両端部間の中央部を通過する時刻となり、この時刻ｔ３において、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度はピークとなる。つまり、機器制御部１１８は、時刻ｔ３における排紙ユニット側ギア２１１の回転速度がピークになるように、すなわち記録シート２０２がニップ部２０３の中央部を通過する時点である時刻ｔ３での排紙ユニット側ギア２１１の回転速度Ｖ１が最も高くなるように駆動手段２１０を制御してモータの回転速度を調整する。

加速待機時間ａは、検出部２０４とニップ部２０３の記録シート２０２の搬送方向Ａの上流側の端部との距離（以下「検出部２０４とニップ部２０３との距離」という）、および記録シート２０２の搬送方向Ａにおける寸法から求められる。具体的には、検出部２０４とニップ部２０３との距離に基づいて、検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時点から、記録シート２０２の先端部がニップ部２０３に到達する時点までの時間（以下「先端部ニップ到達時間」）の予測値を求める。また記録シート２０２の搬送方向Ａにおける寸法に基づいて、記録シート２０２の先端部がニップ部２０３に到達した時点から、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達する時点までの時間（以下「後端部ニップ到達時間」）の予測値を求める。このようにして求められる先端部ニップ到達時間の予測値と、後端部ニップ到達時間の予測値との和が、検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時点から、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達する時点までの時間の予測値である加速待機時間ａとなる。

以上のように本実施の形態によれば、機器制御部１１８によって加速条件を満たすと判断される、すなわちニップ部２０３と記録シート２０２との位置関係が加速位置関係であり、記録シート２０２の厚み寸法が加速厚み寸法以上であると判断されると、機器制御部１１８によって制御される駆動手段２１０によって、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度が加速され、加速前の回転速度よりも高い回転速度で、高速回転時間、排紙ユニット側ギア２１１が回転される。

加速条件は、ニップ部２０３と記録シート２０２との位置関係が加速位置関係であることを含むので、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とき、たとえば定着ローラ駆動ギア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に加わってヒートローラ７１が加速されるときに、排紙ユニット側ギア２１１を加速することができる。これによって、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びを防ぐことができるので、記録シート２０２の搬送が滞ることを防ぐことができる。したがって、本実施形態のようにニップ部２０３よりも記録シートの搬送方向Ａ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。

また本実施の形態では、加速位置関係は、記録シート２０２の搬送方向Ａの上流側の端部である後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達した時点における記録シート２０２とニップ部２０３との位置関係に選ばれる。これによって、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達したときに、駆動手段２１０によって排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速することができる。したがって、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３を通過するときに、加速前の回転速度よりも高い回転速度で排紙ユニット側ギア２１１を回転することができるので、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びを防ぐことができる。加速位置関係は、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達した時点における記録シート２０２とニップ部２０３との位置関係に限定されず、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びが生じるような他の位置関係に選ばれてもよい。

また本実施の形態では、高速回転時間は、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達した時点から、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３全体を通過するまでの時間の予測値に設定される。これによって、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３を通過していると予測される間に、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達する前よりも高い回転速度で、排紙ユニット側ギア２１１を回転することができる。したがって、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びをより確実に防ぐことができるので、記録シート２０２の搬送が滞ることをより確実に防ぐことができる。

また本実施の形態では、駆動手段２１０は、図１０に示すように、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３を通過する間の排紙ユニット側ギア２１１の回転速度のうち、記録シート２０２の後端部２０２ｂが、記録シート２０２の搬送方向Ａにおけるニップ部２０３の両端部間の中央部を通過する時点での排紙ユニット側ギア２１１の回転速度が最も高くなるようにモータを駆動するように、機器制御部１１８によって制御される。これによって、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びをより確実に防ぐことができるので、記録シート２０２の搬送が滞ることをより確実に防ぐことができる。

また本実施の形態では、機器制御部１１８は、記録シート２０２の後端部２０２ｂが、記録シート２０２の搬送方向Ａにおけるニップ部２０３の両端部間の中央部を通過したと判断すると、駆動手段２１０を制御して、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を減速する。これによって、本実施の形態のように記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３を通過した後に、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速前の回転速度に戻す場合、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度の変化を緩やかにすることができるので、記録シート２０２の搬送を円滑に行うことができる。

また本実施の形態では、高速回転時間における排紙ユニット側ギア２１１の最大回転速度Ｖ１ｍａｘは、加速前の回転速度Ｖ０の１．２倍以上１．３倍以下に選ばれる。高速回転時間における排紙ユニット側ギア２１１の最大回転速度Ｖ１ｍａｘは、これに限定されないが、本実施の形態のように加速前の回転速度Ｖ０の１．２倍以上１．３倍以下であることが好ましい。高速回転時間における排紙ユニット側ギア２１１の最大回転速度Ｖ１ｍａｘを加速前の回転速度Ｖ０の１．２倍以上１．３倍以下にすることによって、急激な加速を避け、排紙ユニット側ギア２１１の回転を阻害することなく、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速することができる。

また本実施の形態では、機器制御部１１８は、検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時点からの経過時間が加速待機時間以上であると、ニップ部２０３と記録シート２０２との位置関係が加速位置関係であると判断する。加速待機時間を適宜に選択することによって、記録シート２０２の予め定める部分がニップ部２０３に到達したときに、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速することができるので、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。したがって、記録シート２０２の搬送が滞ることをより確実に防ぐことができる。

本実施形態では、加速待機時間は、検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時点から、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達するまでの時間の予測値に設定される。これによって、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達したと予測されるときに、駆動手段２１０によって排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速することができるので、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びをより確実に防ぐことができる。

このように本実施の形態では、機器制御部１１８は、記録シート２０２の後端部２０２ｂがニップ部２０３に到達したと予測される時点、すなわち検出部２０４によって記録シート２０２が検出された時点である時刻ｔ１からの経過時間が加速待機時間ａになる時点である時刻ｔ２において排紙ユニット側ギア２１１の加速を開始し、この時刻ｔ２からの経過時間が、加速を開始した時点から記録シート２０２がニップ部２０３の中央部を通過した時点までの時間の予測値ｂになる時点である時刻ｔ３において排紙ユニット側ギア２１１の減速を開始する。このように記録シート２０２が検出部２０４によって検出された時点からの経過時間を基準として、排紙ユニット側ギア２１１を加速するタイミングを見計らうことによって、排紙ユニット側ギア２１１を加速するタイミングを容易に調整することができる。本発明の他の実施形態では、センサを設けて、記録シート２０２の後端部２０２ｂの位置を実際に検出して、排紙ユニット側ギア２１１を加速するタイミングを見計らってもよい。

また本実施の形態では、加速条件には、記録媒体の厚み寸法が加速厚み寸法以上であることが含まれる。すなわち機器制御部１１８は、記録シート２０２の厚み寸法が加速厚み寸法以上であると判断すると、駆動手段２１０によって、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速する。これによって、記録シート２０２の厚み寸法が加速厚み寸法以上である場合、たとえば記録シート２０２が、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びが生じやすい厚紙または光沢紙である場合に、記録シート２０２がニップ部２０３を通過するときに、排紙ユニット側ギア２１１を加速前よりも高い回転速度で回転することができる。これによって、定着ローラ駆動ギア２２０と排紙ユニット側ギア２１１との間の歯飛びを防ぐことができるので、記録シート２０２の搬送が滞ることを防ぐことができる。

また本実施の形態では、画像形成装置１００は、前述のような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画像形成装置１００を実現することができる。

以上の本実施の形態では、図９に示すステップＳ４において、記録シート２０２が厚紙であると判断されたときに、ステップＳ５に進んで排紙ユニット側ギア２１１の回転速度が加速されるが、これに限定されず、記録シート２０２が光沢紙であると判断されたときに、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速するように構成してもよく、記録シート２０２が厚紙および光沢紙のいずれかであると判断されたときに、排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速するように構成してもよい。光沢紙の場合も、たとえば操作者が給紙カセットに記録シート２０２を収容するときに、予め紙の種類として、光沢紙であることを登録しておけば、記録シート２０２が光沢紙であると判断することができる。

このように記録シート２０２の厚み寸法が加速厚み寸法以上であるかの判断は、記録シート２０２の実際の厚み寸法に基づいて行われてもよく、記録シート２０２の種類に基づいて行われてもよい。

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ので、前述のように排紙ユニット側ギア２１１の回転速度を加速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。

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。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。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を分解して示す分解斜視図である。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。伝動方向が逆転する機構を説明するための図である。伝動方向が逆転した場合の駆動力の伝達機構を説明するための図である。本実施形態の画像形成装置１００の電気的構成を示すブロック図である。機器制御部１１８の処理手順を示すフローチャートである。排紙ユニット側ギア２１１および排紙ユニット側ギア２１１を回転するモータの回転速度の時間経過を示すタイミングチャートである。

符号の説明

７定着ユニット
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軸頸部
２０１ローラ本体
２０２記録シート
２０３ニップ部
２０４検出部
２１０駆動手段
２１１排紙ユニット側ギア
２２０定着ローラ駆動ギア
２２１キー溝
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

Claims

記録媒体に形成されるトナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、
定着ローラ側歯車を有し、定着ローラ側歯車を介して伝達される駆動力によって、予め定める回転軸線まわりに回転駆動される定着ローラと、
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媒体を、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、
定着ローラ側歯車に噛合う駆動歯車を有し、駆動歯車を回転することによって定着ローラを回転駆動する駆動手段と、
ニップ部と記録媒体との位置関係が予め定める加速位置関係であることを含む加速条件を満たすと判断すると、駆動歯車の回転速度を加速して、加速前の回転速度よりも高い回転速度で、予め定める高速回転時間、駆動歯車を回転するように駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする定着装置。
加速位置関係は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点における記録媒体とニップ部との位置関係であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
高速回転時間は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達した時点から、前記端部がニップ部全体を通過するまでの時間の予測値に設定されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
制御手段は、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部を通過する間の駆動歯車の回転速度のうち、前記端部が記録媒体の搬送方向におけるニップ部の両端部間の中央部を通過する時点での駆動歯車の回転速度が最も高くなるように、駆動手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
制御手段は、記録媒体の搬送方向上流側の端部が、記録媒体の搬送方向におけるニップ部の両端部間の中央部を通過したと判断すると、駆動歯車の回転速度を減速するように駆動手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
ニップ部よりも記録媒体の搬送方向上流側に設けられ、記録媒体を検出する検出手段を備え、
制御手段は、検出手段によって記録媒体が検出された時点からの経過時間が、予め定める加速待機時間以上であると、ニップ部と記録媒体との位置関係が加速位置関係であると判断することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
加速待機時間は、検出手段によって記録媒体が検出された時点から、記録媒体の搬送方向上流側の端部がニップ部に到達するまでの時間の予測値に設定されることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
加速条件は、記録媒体の厚み寸法が、予め定める加速厚み寸法以上であることを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着装置。
記録媒体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媒体に定着する請求項１〜８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。