JP7395380B2 - 駆動装置及び定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源の駆動を伝達する駆動装置、及び、このような駆動装置を備えた定着装置に関する。

定着装置として、２つの回転体により形成されるニップ部に記録材を挟持することで、記録材にトナー像を定着させる構成が従来から知られている。また、２つの回転体の加圧を解除する加圧解除機構を有する構成で、加圧解除機構の駆動と、回転体を駆動させるための駆動とを、一方向クラッチユニットにより、駆動源の回転方向を変えることで切り替える構成も提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載の構成の場合、一方向クラッチユニットは、入力ギアと、出力ギアと、入力ギアと出力ギアとの間に配置された駆動伝達部材とを有する。駆動伝達部材は、駆動源の正回転時に入力ギア及び出力ギアと係合して、入力ギアの駆動を出力ギアに伝達する。一方、駆動伝達部材は、駆動源の逆回転時に出力ギアとの係合が外れることで、入力ギアと出力ギアとの間の駆動伝達を解除する。また、駆動伝達部材は、出力ギアの内周面に弾性的に当接する弾性当接部を有する。この弾性当接部が出力ギアの内周面と当接していることで、駆動源が逆回転から正回転に切り替わった際に、駆動伝達部材が入力ギアと連れ回らないようにして、駆動伝達部材と出力ギアとの係合を可能としている。

特開２０１９－２３６９５号公報

特許文献１に記載の構成の場合、入力ギア及び出力ギアをはすばギアとしており、駆動源の正回転時にスラスト力が発生する。ここで、このスラスト力が、駆動源の正回転時に入力ギアと出力ギアが互いに離れる方向に生じると、弾性当接部と出力ギアの内周面との掛かり量が浅くなる虞がある。この場合、弾性当接部による付勢力が低下したり、或いは、弾性当接部が出力ギアの内周面から外れてしまったりして、駆動伝達部材が出力ギアと十分に係合できずに、入力ギアと出力ギアとの間の駆動伝達が適切に行えなくなる虞がある。

一方、入力ギアと出力ギアとに互いに向き合う方向にスラスト力を発生させるようにしたとしても、そのスラスト力の合力が所定方向に大き過ぎると、次のような問題が発生する虞がある。即ち、入力ギアと出力ギアのうちの所定方向にあるギアの端面と、このギアのスラスト方向の移動を規制する規制部との摺動抵抗が大きくなったり、ギアの端面が規制部との摺動により摩耗してしまう虞がある。ギアの端面が摩耗すると摩耗粉が生じ、周辺にある部材（例えばギア）に付着して、作動不良が生じ易くなる。

本発明は、上述のような一方向クラッチユニットを有する構成で、入力ギアと出力ギアとの間の駆動伝達を適切に行え、ギアの端面の摩耗の発生を抑制できる構成を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、正逆回転可能な駆動源により駆動される第１ギアと、第２ギアと、前記第１ギアと前記第２ギアとの間の駆動伝達経路に設けられた一方向クラッチユニットと、を備え、前記一方向クラッチユニットは、入力側係合部を有し、前記第１ギアから駆動が入力される入力ギアと、出力側係合部を有し、前記第２ギアに駆動を出力する出力ギアと、前記入力ギアと前記出力ギアとの間に配置され、前記入力側係合部と係合可能な第１係合部と、前記出力側係合部と係合可能な第２係合部と、を有し、前記駆動源の正回転時に前記第１係合部と前記入力側係合部とが係合すると共に前記第２係合部と前記出力側係合部とが係合することで前記入力ギアの駆動を前記出力ギアに伝達し、前記駆動源の逆回転時に前記第２係合部と前記出力側係合部との係合が外れることで前記入力ギアと前記出力ギアとの間の駆動伝達を実質的に解除する駆動伝達部材と、前記出力ギアと前記駆動伝達部材との何れか一方の部材に設けられ、他方の部材に対して弾性的に当接する弾性当接部と、を有し、前記入力ギアと前記出力ギアは、それぞれはすばギアであり、前記駆動源の正回転時に前記入力ギア及び前記出力ギアに生じるスラスト力の方向が互いに向き合う方向となるように、前記入力ギア及び前記出力ギアの歯のねじれ方向が規定されており、且つ、前記入力ギアのピッチ円直径をＤ１、前記出力ギアのピッチ円直径をＤ２、前記入力ギアの歯のねじれ角をβ１、前記出力ギアの歯のねじれ角をβ２とした場合に、Ｄ１＞Ｄ２、且つ、β１＞β２、又は、Ｄ１＜Ｄ２、且つ、β１＜β２を満たすように、前記入力ギア及び前記出力ギアのピッチ円直径及び歯のねじれ角が規定されていることを特徴とする。

また、本発明の駆動装置は、正逆回転可能な駆動源により駆動される第１ギアと、第２ギアと、前記第１ギアと前記第２ギアとの間の駆動伝達経路に設けられた一方向クラッチユニットと、を備え、前記一方向クラッチユニットは、入力側係合部を有し、前記第１ギアから駆動が入力される入力ギアと、出力側係合部を有し、前記第２ギアに駆動を出力する出力ギアと、前記入力ギアと前記出力ギアとの間に配置され、前記入力側係合部と係合可能な第１係合部と、前記出力側係合部と係合可能な第２係合部と、を有し、前記駆動源の正回転時に前記第１係合部と前記入力側係合部とが係合すると共に前記第２係合部と前記出力側係合部とが係合することで前記入力ギアの駆動を前記出力ギアに伝達し、前記駆動源の逆回転時に前記第２係合部と前記出力側係合部との係合が外れることで前記入力ギアと前記出力ギアとの間の駆動伝達を実質的に解除する駆動伝達部材と、前記出力ギアと前記駆動伝達部材との何れか一方の部材に設けられ、他方の部材に対して弾性的に当接する弾性当接部と、を有し、前記入力ギアと前記出力ギアは、それぞれはすばギアであり、前記駆動源の正回転時に前記入力ギア及び前記出力ギアに生じるスラスト力の方向が互いに向き合う方向となるように、前記入力ギア及び前記出力ギアの歯のねじれ方向が規定されており、且つ、前記駆動源の正回転時に前記入力ギアに生じるスラスト力をＦａ１、前記駆動源の正回転時に前記出力ギアに生じる力をＦａ２とした場合に、０．５×Ｆａ２＞Ｆａ２－Ｆａ１≧０を満たすように、前記入力ギア及び前記出力ギアの歯のねじれ角が規定されていることを特徴とする。

本発明によれば、一方向クラッチユニットを有する構成で、入力ギアと出力ギアとの間の駆動伝達および駆動伝達の解除を適切に行え、ギアの端面の摩耗の発生を抑制できる。

（ａ）第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図、（ｂ）開閉扉を開いた状態を示す画像形成装置の概略構成断面図。 第１の実施形態に係る定着装置の概略構成断面図。 第１の実施形態に係る定着装置の加圧解除機構を示す図。 第１の実施形態に係る定着装置が装置本体に装着されている状態を示す図。 第１の実施形態に係る定着装置を駆動側から見た図。 （ａ）第１の実施形態に係る駆動切替装置の斜視図、（ｂ）同じく駆動カバーを省略した状態で示す斜視図。 （ａ）第１の実施形態に係る一方向クラッチユニットの分解斜視図、（ｂ）（ａ）と反対側から見た分解斜視図。 （ａ）第１の実施形態に係る駆動伝達カムの斜視図、（ｂ）（ａ）と反対側から見た斜視図。 （ａ）第１の実施形態に係る一方向クラッチユニットの平面図、（ｂ）（ａ）のＡ－Ａ断面図。 （ａ）第１の実施形態に係る一方向クラッチユニットの平面図、（ｂ）（ａ）のＢ－Ｂ断面図。 （ａ）第１の実施形態に係る振り子ギアの分解斜視図、（ｂ）同じく断面図。 （ａ）第１の実施形態に係る振り子ギアがアイドラギアと噛み合った状態を示す図、（ｂ）この状態の突起部と規制溝との関係を示す図。 （ａ）第１の実施形態に係る振り子ギアがアイドラギアと噛み合ってない状態を示す図、（ｂ）この状態の突起部と規制溝との関係を示す図。 （ａ）第１の実施形態に係る一方向クラッチユニットの平面図、（ｂ）（ａ）のＣ－Ｃ断面図。 第１の実施形態に係る一方向クラッチユニットの側面図。 第２の実施形態に係る一方向クラッチユニット及びモータの側面図。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１５を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置５００の概略構成について、図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置５００は、それぞれ像担持体としての感光ドラム２を有する４つの画像形成部（カートリッジ）１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋを備えた電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置５００は、装置本体５００Ａに接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は装置本体５００Ａに対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材に形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。また、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

なお、画像形成装置５００が備える４つの画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、代表して画像形成部１Ｙについて説明し、その他の画像形成部については説明を省略する。

画像形成部１Ｙには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム２が配設されている。感光ドラム２は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム２の周囲には帯電手段としての帯電ローラ３、現像装置４、転写手段としての一次転写ローラ５、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が配置されている。感光ドラム２の図中下方には露光手段としての露光装置（本実施形態ではレーザースキャナ）７が配置されている。

各画像形成部の図１の上方には、中間転写装置８０が配置されている。中間転写装置８０は、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト８が二次転写対向ローラ９とテンションローラ１０に張設されて、矢印方向に周回移動（回転）するように構成されている。そして、中間転写ベルト８は、後述するように中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像を担持して搬送する。二次転写対向ローラ９と中間転写ベルト８を挟んで対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ１１が配置され、中間転写ベルト８上のトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置２０が配置される。本実施形態では、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ、露光装置７、中間転写装置８０により、記録材にトナー像を形成する画像形成ユニット５１０を構成している。画像形成ユニット５１０や定着装置２０は、装置本体内に配置されている。

画像形成装置５００の下部には、記録材Ｐが収容されたカセット１３Ａ～１３Ｃが配置されている。カセット１３Ａ～１３Ｃは、画像形成装置５００の装置本体５００Ａから着脱自在に構成されている。ユーザはカセット１３Ａ～１３Ｃを引き抜き、装置本体５００Ａから取り外した後、各カセット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃに大小各種幅サイズの記録材Ｐをセットし装置本体５００Ａへ挿入することで記録材Ｐの補給が完了する。

カセット１３Ａ～１３Ｃに収納された記録材Ｐのうち、選択されたカセットの最上位に位置する記録材Ｐには、給送ローラ１４が圧接して駆動するので、記録材Ｐが１枚ずつ分離給送される。また手差し給送が選択されているときは、手差しトレイ１７にセットされた記録材Ｐが給送ローラ１８によって１枚ずつ分離給送される。そして、カセット１３Ａ～１３Ｃの何れか、或いは、手差しトレイ１７から搬送された記録材Ｐは、搬送経路１５を通り、レジストローラ対１６によって二次転写部Ｔ２に搬送される。

上述のように構成される画像形成装置５００により、例えば４色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム２の表面が帯電ローラ３によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム２は、露光装置７から発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム２上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム２上の静電潜像は、現像装置４内に収容された現像剤としてのトナーによって顕像化され、可視像（トナー像）となる。

感光ドラム２上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト８を挟んで配置される一次転写ローラ５との間で構成される一次転写部にて、中間転写ベルト８に一次転写される。この際、一次転写ローラ５には一次転写バイアスが印加される。一次転写後に感光ドラム２表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６によって除去される。除去されたトナーは、廃トナー搬送路（不図示）を通過し、廃トナー回収容器（不図示）で回収される。

このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、中間転写ベルト８上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット１３Ａ～１３Ｃに収容された記録材Ｐ又は手差しトレイ１７に積載された記録材Ｐが二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、二次転写ローラ１１に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト８上の４色のトナー像を、記録材Ｐ上に一括で二次転写する。二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト８に残留したトナーは、中間転写ベルトクリーナ１２により除去される。除去されたトナーは、廃トナー搬送路（不図示）を通過し、廃トナー回収容器（不図示）で回収される。

次いで、記録材Ｐは、二次転写部Ｔ２から搬送経路１９を通って定着装置２０に搬送される。記録材Ｐ上のトナー像は、記録材Ｐが定着装置２０で加熱、加圧されることで溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｐに定着される。その後、記録材Ｐは、搬送経路２１を通って排出ローラ対２２により排出トレイ２３に排出される。記録材Ｐの両面に画像を形成する両面画像形成時は、記録材Ｐが排出ローラ対２２によって排出トレイ２３上に送られていき、後端部が排出ローラ対２２を通過する直前で排出ローラ対２２の回転を逆転する。これにより、記録材Ｐがスイッチバックされて両面搬送経路２４に導入される。そして、表裏反転状態になって再びレジストローラ対１６まで搬送され、その後は前述したように二次転写部Ｔ２、定着装置２０、排出ローラ対２２を通って排出トレイ２３に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。

なお、本実施形態の画像形成装置５００は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。

［開閉扉］
画像形成装置５００は、記録材Ｐを装置本体５００Ａの片側で装置の下方から上方に縦方向に搬送する。このため、装置本体５００Ａの片側に開閉扉２５を設け、搬送経路で記録材が詰まるジャムが発生した場合には、この開閉扉２５を開くことで搬送経路を開放して、ジャム処理を可能としている。図１（ａ）は、画像形成装置５００において開閉扉２５が閉じている状態の図であり、図１（ｂ）は、画像形成装置５００において開閉扉２５が開いている状態の図である。

開閉扉２５は、装置本体５００Ａの下方に設けられた回動軸２６を中心に回動可能に設けられ、搬送経路１５、１９、２１にアクセス可能な開位置と、搬送経路１５、１９、２１にアクセス不能な閉位置との間で開閉可能である。ここで、搬送経路にアクセス可能とは、搬送経路が開放されて、例えば記録材がジャムしている場合には、記録材を抜き取ることが可能な状態である。一方、搬送経路にアクセス不能とは、外部から搬送経路内の記録材に触れることができない状態である。したがって、画像形成中の記録材Ｐがジャムした場合には、開閉扉２５を開くことによってジャムした記録材Ｐに対して、ユーザが簡単にアクセスすることが可能となる。

［定着装置］
次に、定着装置２０について、図２及び図３を用いて説明する。本実施形態の定着装置２０は、フィルム加熱方式の定着装置である。定着装置２０は、第１回転体としての定着フィルム（エンドレスベルト）２０４と、第２回転体としての加圧ローラ２０１とを備える。定着装置２０は、定着フィルム２０４と加圧ローラ２０１との間で記録材を挟持搬送して、記録材にトナー像を定着させるニップ部Ｎを形成する。具体的には、定着フィルム２０４は、後述するように定着フィルムユニット２０２を構成する。そして、加圧ローラ２０１に対して定着フィルムユニット２０２が加圧されることによりニップ部Ｎを形成し、記録材をニップ部Ｎで挟持搬送することによりトナー像を加熱する。

定着フィルムユニット２０２は、加熱部材であるセラミックヒータ２０３と、略円筒状の定着フィルム２０４と、ヒータホルダ２０５と、定着フランジ２０６と、加圧ステイ２０７とを備える。ヒータホルダ２０５は、セラミックヒータ２０３を保持する。定着フランジ２０６は、定着フィルム２０４の回転方向と交差する長手方向（幅方向）の両端部の位置を規制すると共に、定着フィルム２０４の回転を案内する。加圧ステイ２０７は、ヒータホルダ２０５の強度を確保するために定着フィルム２０４の内面側に配置される。また、ニップ部Ｎは、加圧解除機構２０８（図３）により加圧解除可能となっている。

定着装置２０について、詳細を以下に説明する。セラミックヒータ２０３は、細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とする。そして、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。セラミックヒータ２０３は、ヒータホルダ２０５の下面（定着フィルム２０４側の面）に長手方向に沿って形成された嵌め込み溝２０５ａ内に嵌め込まれて支持される。

定着フィルム２０４は、記録材Ｐに熱を伝達する耐熱性の円筒状部材であり、ヒータホルダ２０５に外嵌させてある。定着フィルム２０４は、離形層、弾性層、基層、内面コート層の４層複合構造のフィルムである。離型層は厚さ１００μｍ以下、好ましくは２０～７０μｍのフッ素樹脂材料である。フッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡなどが挙げられる。弾性層は、熱容量を小さくするために、厚さとしては１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下のゴム材料である。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。基層は厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料である。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムやポリイミドなどの樹脂材料である。内面コート層は、耐熱性を持つ樹脂層である。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。

加圧ステイ２０７は、ヒータホルダ２０５の裏面（セラミックヒータ２０３が配置された側と反対側の面）に押し当てることで、ヒータホルダ２０５に長手方向の強度を持たせ、且つ、ヒータホルダ２０５を矯正させるための部材である。

ヒータホルダ２０５は、定着フィルム２０４の内側に設けられている耐熱性・断熱性の部材である。ヒータホルダ２０５の材料としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＬＣＰ樹脂等の絶縁性及び耐熱性の良い材料が用いられる。また、ヒータホルダ２０５は、上述したように、セラミックヒータ２０３を支持できるように嵌め込み溝２０５ａが設けられ、定着フィルム２０４を介して、加圧ローラ２０１と圧接することでニップ部Ｎを形成する。

定着フランジ２０６は、加圧ステイ２０７の長手方向両端に嵌め込まれ、定着フィルム２０４の回転を案内すると共に、定着フィルム２０４の抜け出しを阻止している。また、定着フランジ２０６は、定着装置２０の側板２０９（図３）に嵌合保持される。

加圧ローラ２０１は、芯金と、芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層とで構成されており、表層に離型層を設けてある。離型層は厚さ１００μｍ以下、好ましくは２０～７０μｍのフッ素樹脂材料である。フッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡなどが挙げられる。芯金の両端部には、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＬＣＰ等の耐熱性樹脂よりなる軸受部材２１０を装着することで、加圧ローラ２０１は、側板２０９に軸受部材２１０を介して回転自由に支持されている（図３）。

また、本実施形態の場合、図３に示すように、定着フィルム２０４（図２）を加圧部材２１１によって、加圧ローラ２０１に加圧することで、ニップ部Ｎを形成している。このような加圧部材２１１は、加圧弾性部材としてのバネ２１２を張架して、バネ２１２の弾性力により定着フランジ２０６を加圧ローラ２０１方向に加圧する（押し付ける）ものである。

［加圧解除機構］
加圧解除機構２０８は、加圧部材２１１を移動させて、ニップ部Ｎを加圧状態と加圧解除状態とに切り替えるものである。このような加圧解除機構２０８は、回転カム３０１と、加圧部材２１１に形成され、回転カム３０１のカム面と接触するカム接触面２１１ａとを備える。回転カム３０１は、画像形成装置５００に設けられた後述する駆動源としてのモータ３０２により駆動切替装置３０３を介して駆動される（図６（ａ）、（ｂ））。そして、カム面を加圧部材２１１のカム接触面２１１ａに接触、又は、離間させることで、ニップ部Ｎの加圧と加圧解除とを行う。

図３に示すように、ニップ部Ｎの加圧時において、回転カム３０１の位相は、加圧部材２１１のカム接触面２１１ａと接触しないようにしている。これにより、加圧部材２１１がバネ２１２の弾性力により定着フランジ２０６を加圧して、ニップ部Ｎが加圧される。

一方、加圧解除時は、回転カム３０１の位相が図３の状態から略１８０°回転し、回転カム３０１が加圧部材２１１のカム接触面２１１ａと接触して、加圧部材２１１をバネ２１２の弾性力に抗して押し上げる。これにより、ニップ部Ｎの圧が解除される。

このように構成される定着装置２０は、図４に示すように、画像形成装置５００の装置本体５００Ａに装着され、駆動切替装置３０３により駆動される。駆動切替装置３０３は、装置本体５００Ａに装着された定着装置２０の長手方向片側に備えられ、定着装置２０の装置本体５００Ａへの着脱に伴い、定着装置２０に設けられた各駆動部としてのギアと接続又は分離する。

定着装置２０は、図５の定着装置２０の駆動切替装置３０３側の側面図に示すように、各駆動部としての加圧ローラギア３０４、カムギア３０５を備えている。回転体ギアとしての加圧ローラギア３０４は、ニップ部Ｎで記録材を搬送する部材としての加圧ローラ２０１に駆動を伝達する搬送駆動部である。具体的には、加圧ローラギア３０４は、加圧ローラ２０１の芯金に固定され、加圧ローラ２０１と共に回転する。

また、カムギア３０５は、加圧解除機構２０８の回転カム３０１に駆動を伝達する加圧解除駆動部である。具体的には、カムギア３０５は、回転カム３０１の回転軸に固定され、回転カム３０１と共に回転する。これら各ギア３０４、３０５は、次述する駆動切替装置３０３の各駆動経路によって、それぞれ駆動伝達可能に接続され、駆動切替装置３０３の動作に応じてそれぞれ駆動が伝達される。

［駆動切替装置］
次に、駆動切替装置３０３について、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）は、駆動切替装置３０３全体の斜視図である。図６（ｂ）は、駆動切替装置３０３の駆動列が分かりやすいように駆動カバー３０６を省略し、定着装置２０の加圧ローラギア３０４、及び、カムギア３０５とともに表している斜視図である。

駆動切替装置３０３は、駆動源としてのモータ３０２の駆動を加圧ローラ２０１（図２）に駆動伝達する駆動伝達機構としての第１駆動伝達部３００Ａと、モータ３０２の駆動を回転カム３０１（図３）に駆動伝達する第２駆動伝達部３００Ｂとを備える。

モータ３０２は、正逆回転可能なＤＣブラシレスモータであり、駆動支持フレーム３０７の背面側に対して位置決め固定されている。モータ３０２は、不図示の電源から給電されることで回転駆動する。なお、モータ３０２は、ＤＣブラシレスモータに限らず、正逆回転できるものであれば、例えばステッピングモータなど他のモータであっても良い。

第１駆動伝達部３００Ａは、モータギア３０２ａ、加圧ローラギア３０４、揺動ギア３１０を含む揺動ユニット３０８、揺動ギア加圧バネ３２５、一方向クラッチユニット１００を備える。第２駆動伝達部３００Ｂは、一方向クラッチユニット１００の入力ギア１０１、アイドラギア３１１、カムギア３０５、振り子ギア３１２、アイドラギア３１３、３１４、３１５を備える。

まず、第１駆動伝達部３００Ａの各構成について説明する。駆動ギア及び第１ギアとしてのモータギア３０２ａは、モータ３０２により駆動されるギアである。モータギア３０２ａは、後述する入力ギア１０１と噛み合うように配置されており、モータギア３０２ａと入力ギア１０１とが噛み合う位置の片側がモータ３０２に支持され、この噛み合う位置の他側が支持されていない片持ちのギアである。回転体ギアとしての加圧ローラギア３０４は、上述したように加圧ローラ２０１と共に回転するギアである。揺動ユニット３０８は、揺動ギア３１０が加圧ローラギア３０４と噛み合う第１位置と、揺動ギア３１０と加圧ローラギア３０４との噛み合いが解除される第２位置との間で、揺動軸３２６を中心に揺動可能に配置されている。付勢手段としての揺動ギア加圧バネ３２５は、揺動ユニット３０８を第１位置に向けて付勢する。一方向クラッチユニット１００は、モータギア３０２ａと揺動ギア３１０との間の駆動伝達経路に設けられている。

モータ３０２及びモータギア３０２ａは、駆動支持フレーム３０７に取り付けられ、一方向クラッチユニット１００の入力ギア１０１に駆動が伝達されている。一方向クラッチユニット１００から加圧ローラギア３０４への駆動伝達経路として、揺動ユニット３０８内に揺動中心ギア３０９と揺動ギア３１０を備える。具体的には、モータ３０２が正回転した場合には、モータギア３０２ａと噛み合う入力ギア１０１が回転し、後述するように、入力ギア１０１の駆動が一方向クラッチユニット１００を構成する出力ギア１０３に伝達される。出力ギア１０３は第２ギアとしての揺動中心ギア３０９と噛み合っており、揺動中心ギア３０９は揺動ギア３１０と噛み合っている。このため、出力ギア１０３の駆動は、揺動中心ギア３０９を介して揺動ギア３１０に伝達される。第１位置では揺動ギア３１０が加圧ローラギア３０４と噛み合っているので、加圧ローラギア３０４に駆動が伝達される。即ち、揺動ユニット３０８が、一方向クラッチユニット１００の出力ギア１０３から加圧ローラギア３０４に駆動を伝達する定着駆動伝達部に相当する。揺動ユニット３０８及び一方向クラッチユニット１００の詳しい構成については後述する。

次に、第２駆動伝達部３００Ｂの各構成について説明する。カムギア３０５は、上述したように回転カム３０１（図３）と共に回転するギアである。カム駆動伝達部としての振り子ギア３１２は、モータギア３０２ａとカムギア３０５との間の駆動伝達経路に設けられている。振り子ギア３１２は、詳しくは後述するが、モータ３０２の正回転時にモータギア３０２ａとカムギア３０５との間の駆動伝達を解除し、モータ３０２の逆回転時にモータギア３０２ａの駆動をカムギア３０５に伝達する。アイドラギア３１１は、一方向クラッチユニット１００の入力ギア１０１と振り子ギア３１２との間に配置され、入力ギア１０１の駆動を振り子ギア３１２に伝達する。

アイドラギア３１３、３１４、３１５は、振り子ギア３１２とカムギア３０５との間に配置され、振り子ギア３１２からカムギア３０５まで駆動を伝達する。一方向クラッチユニット１００からカムギア３０５への駆動伝達経路には、順にアイドラギア３１１、振り子ギア３１２、アイドラギア３１３、３１４、３１５が配置される。上述の第１駆動伝達部３００Ａ及び第２駆動伝達部３００Ｂを構成する各ギアは、駆動支持フレーム３０７と駆動カバー３０６により軸方向の両側が支持されている。

［一方向クラッチユニット］
一方向クラッチユニット１００について、図７（ａ）ないし図８を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、一方向クラッチユニット１００は、入力ギア１０１、駆動伝達部材としての駆動伝達カム１０２、出力ギア１０３を有する。入力ギア１０１と出力ギア１０３は、軸１０４に嵌合されており、駆動伝達カム１０２は軸１０４にクリアランスを持って挿通されている。これら入力ギア１０１、出力ギア１０３及び駆動伝達カム１０２は、軸１０４に対してそれぞれ相対回転自在に支持されている。これにより、入力ギア１０１、出力ギア１０３及び駆動伝達カム１０２がそれぞれ互いに相対回転可能である。特に、駆動伝達カム１０２は、軸１０４に対して軸方向に移動可能なようにクリアランスを持って挿通されている。

入力ギア１０１は、環状リブにより凹形状に形成されており、環状リブの外周にはモータギア３０２ａ（図６（ｂ））と噛み合うギア歯１０１ｂが形成されている。即ち、入力ギア１０１は、モータギア３０２ａから駆動が入力されるギアである。なお、モータギア３０２ａと入力ギア１０１との間にアイドラギアを配置し、アイドラギアを介して入力ギア１０１に駆動が入力されていても良い。

入力ギア１０１には、ギア歯１０１ｂと軸方向に隣接してアイドラギア３１１（図６（ｂ））と噛み合うギア歯１０１ｃも形成されている。即ち、入力ギア１０１の回転は、アイドラギア３１１にも伝達される。

また、入力ギア１０１の環状リブに囲まれた空間ＳＰには、入力側係合部として複数（図示の例では３つ）の係合リブ１０１ａが設けられており、後述する駆動伝達カム１０２の入力側正転時係合部１０２ｂとの係合面となる。

出力ギア１０３は、環状リブにより凹形状に形成されており、環状リブの外周には揺動中心ギア３０９（図６（ｂ））と噛み合うギア歯１０３ｃが形成されている。即ち、出力ギア１０３は、揺動中心ギア３０９を介して揺動ギア３１０に駆動を出力するギアである。なお、出力ギア１０３と揺動中心ギア３０９との間にアイドラギアを配置し、アイドラギアを介して揺動中心ギア３０９に駆動が出力されても良い。

出力ギア１０３は、一部に形成された円筒部としての環状リブの内周面１０３ａを、後述する駆動伝達カム１０２に配置された弾性当接部１０２ａが弾性的に当接する面としている。詳しくは後述するが、駆動伝達カム１０２は、弾性当接部１０２ａの付勢力により、入力ギア１０１の回転方向の切り替えによる、駆動伝達カム１０２の移動方向の切り替えを可能にしている。

また、出力ギア１０３の環状リブの内周には、駆動伝達カム１０２の出力側正転時係合部１０２ｃと係合する、出力側係合部としてのカム部１０３ｂが設けられている。カム部１０３ｂは、周方向一方の面（端面）を軸方向に沿った平面部と、この平面部の軸方向頂点から周方向他方に軸方向の突出量が少なくなるように傾斜した傾斜面とからなるカム形状を周方向に複数配置することで形成されている。

駆動伝達カム１０２は、入力ギア１０１と出力ギア１０３との間に移動可能に配置されている。図８（ａ）に示すように、駆動伝達カム１０２の入力ギア１０１に対向する面には、入力ギア１０１側に突出する複数（図示の例では３つ）の突出部１０２ｇが設けられている。そして、突出部１０２ｇの周方向片側の端面を第１係合部としての入力側正転時係合部１０２ｂ、突出部１０２ｇの周方向他側の端面を入力側逆転時係合部１０２ｅとしている。また、隣り合う突出部１０２ｇの間には、入力側正転時係合部１０２ｂに向かう程、入力ギア１０１側に傾斜した第３係合部としての入力側傾斜面１０２ｄを設けている。入力側傾斜面１０２ｄは、入力側正転時係合部１０２ｂと滑らかに接続している。

入力側正転時係合部１０２ｂは、モータ３０２（図６（ａ）、（ｂ））の正回転時に入力ギア１０１の係合リブ１０１ａに係合する。これにより、駆動伝達カム１０２は、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１の駆動が伝達される。また、入力側逆転時係合部１０２ｅは、モータ３０２の逆回転時に入力ギア１０１の係合リブ１０１ａに係合する。これにより、駆動伝達カム１０２は、モータ３０２の逆回転時にも入力ギア１０１の駆動が伝達される。更に、入力側傾斜面１０２ｄは、係合リブ１０１ａと係合可能である。入力側傾斜面１０２ｄは、後述するように、モータ３０２の回転が逆回転から正回転に切り替わった時に入力側傾斜面１０２ｄと係合リブ１０１ａとの係合により駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かう方向（所定方向）に移動する。

図８（ｂ）に示すように、駆動伝達カム１０２の出力ギア１０３に対向する面には、第２係合部としての出力側正転時係合部１０２ｃと、第４係合部としての出力側傾斜面１０２ｆとが設けられている。即ち、駆動伝達カム１０２の出力ギア１０３に対向する面には、出力ギア１０３のカム部１０３ｂと同様のカム形状を周方向に複数形成している。カム形状の数もカム部１０３ｂと同じとしている。但し、駆動伝達カム１０２と出力ギア１０３とが対向して配置された状態で、カム形状の向きが反対となるように形成されており、カム形状同士が互いに噛み合い可能となっている。

したがって、駆動伝達カム１０２のカム形状の周方向他方の面（端面）を軸方向に沿った平面部とし、この平面部を出力側正転時係合部１０２ｃとしている。また、この平面部の軸方向頂点から周方向一方に軸方向の突出量が少なくなるように傾斜した傾斜面を出力側傾斜面１０２ｆとしている。

このように出力側正転時係合部１０２ｃは、周方向に複数形成されており、それぞれ出力ギア１０３のカム部１０３ｂの平面部と係合可能である。また、出力側傾斜面１０２ｆは、複数の出力側正転時係合部１０２ｃの間に周方向一方から他方に向かって出力ギア１０３に向かう方向に傾斜した面であり、それぞれ出力ギア１０３のカム部１０３ｂの傾斜面と係合可能である。

出力側正転時係合部１０２ｃは、モータ３０２の正回転時に出力ギア１０３のカム部１０３ｂの平面部と係合する。これにより、駆動伝達カム１０２は、モータ３０２の正回転時に出力ギア１０３に駆動を伝達する。また、出力側傾斜面１０２ｆは、カム部１０３ｂの傾斜面と係合可能である。出力側傾斜面１０２ｆは、後述するように、モータ３０２の回転が正回転から逆回転に切り替わった時に出力側傾斜面１０２ｆとカム部１０３ｂとの係合により駆動伝達カム１０２が入力ギア１０１に向かう方向（所定方向と逆方向）に移動する。

また、駆動伝達カム１０２の外周には、周方向に等間隔に設けられた複数（図示の例では３つ）の弾性当接部１０２ａが設けられている。複数の弾性当接部１０２ａは、それぞれ先端部が駆動伝達カム１０２の径方向外方に突出している。そして、駆動伝達カム１０２を入力ギア１０１と出力ギア１０３との間に配置した状態で、複数の弾性当接部１０２ａが出力ギア１０３の環状リブの内周面１０３ａに弾性的に当接する。

駆動伝達カム１０２は、複数の弾性当接部１０２ａが出力ギア１０３の内周面１０３ａに弾性的に当接していることで、モータ３０２の回転が逆回転から正回転に切り替わった時に出力ギア１０３側に移動可能となる。仮に、弾性当接部１０２ａがない場合、モータ３０２の回転が逆回転から正回転に切り替わった時に、駆動伝達カム１０２は、入力ギア１０１に連れ回って回転してしまい、係合リブ１０１ａが入力側傾斜面１０２ｄと係合しない。係合リブ１０１ａが入力側傾斜面１０２ｄと係合しなければ、駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かって移動する力が発生しない。駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かって移動しなければ、駆動伝達カム１０２と出力ギア１０３との間で動力が伝達されない。

一方、弾性当接部１０２ａを備える構成では、モータ３０２の回転が逆回転から正回転に切り替わった時に弾性当接部１０２ａと出力ギア１０３の内周面１０３ａとの摩擦力により駆動伝達カム１０２が入力ギア１０１の回転に対してその場に留まろうとする。これにより、駆動伝達カム１０２と入力ギア１０１とが相対回転して、係合リブ１０１ａが入力側傾斜面１０２ｄと係合し、駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かう力が発生する。そして、駆動伝達カム１０２と出力ギア１０３との間で動力伝達が可能となる。

［正逆回転時の一方向クラッチユニットの動作］
次に、正逆回転時の一方向クラッチユニット１００の動作について、図９及び図１０を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、モータ３０２の回転が逆回転から正回転に切り替わって、一方向クラッチユニット１００が連結解除から連結になる過程を説明する図である。即ち、入力ギア１０１と出力ギア１０３との駆動伝達が解除された状態から駆動伝達される状態を示す図である。

連結解除状態においてモータ３０２が正回転して入力ギア１０１が図９（ａ）の矢印Ｃ方向に回転すると、入力ギア１０１に設けられた係合リブ１０１ａが、駆動伝達カム１０２の入力側傾斜面１０２ｄを押す。そして、駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３の方向（図９（ｂ）の矢印方向）に付勢される。これにより、図９（ｂ）に示すように入力ギア１０１の係合リブ１０１ａと駆動伝達カム１０２の入力側正転時係合部１０２ｂ（図７（ａ））が係合すると共に、出力ギア１０３のカム部１０３ｂと駆動伝達カム１０２の出力側正転時係合部１０２ｃが係合する。この結果、入力ギア１０１と出力ギア１０３との駆動連結が完了する。

次に、駆動連結解除に関して説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は、モータ３０２の回転が正回転から逆回転に切り替わって、連結状態から連結解除になる過程を説明する図である。即ち、入力ギア１０１と出力ギア１０３との駆動伝達状態から駆動伝達が解除される状態を示す図である。

連結状態においてモータ３０２が逆回転して入力ギア１０１が図１０（ａ）の矢印Ｄ方向に回転すると、入力ギア１０１に設けられた係合リブ１０１ａが、駆動伝達カム１０２の入力側逆転時係合部１０２ｅ（図７（ａ））を押す。そして、駆動伝達カム１０２を同方向（矢印Ｄ方向）に回転させる。矢印Ｄ方向に回転した駆動伝達カム１０２は、出力ギア１０３のカム部１０３ｂの傾斜面と駆動伝達カム１０２の出力側傾斜面１０２ｆ（図８（ｂ））との係合により、入力ギア１０１の方向（図１０（ｂ）の矢印方向）に移動する。この結果、駆動伝達カム１０２の出力側正転時係合部１０２ｃと出力ギア１０３のカム部１０３ｂとの係合がずれ、入力ギア１０１と出力ギア１０３との駆動連結解除の動作が完了する。

［振り子ギア］
次に、モータ３０２の駆動を回転カム３０１（図３）に駆動伝達する第２駆動伝達部３００Ｂ（図６（ｂ））が有する振り子ギア３１２の構成及び動作について、図１１（ａ）ないし図１３（ｂ）を用いて説明する。なお、図１２（ａ）、図１３（ａ）は、主に振り子ギア３１２の位置について示している。図１２（ｂ）、図１３（ｂ）では突起部３１９ｃと駆動カバー３０６に設けられた規制溝３１７との位置関係を示している。

振り子ギア３１２は、図１１（ａ）に示すように、ギア部材３１８と、ホルダ部材３１９と、弾性部材３２０で構成されている。ギア部材３１８は、円筒状に形成され、外周面にギア歯が形成されており、図１２（ａ）に示すように、アイドラギア３１１、３１３と噛み合う。ホルダ部材３１９は、複数の円形のリブ３１９ａがギア部材３１８の内周面３１８ａに挿入されることで内嵌され、ギア部材３１８を回転自在に支持する。

弾性部材３２０は、板バネにより構成され、図１１（ｂ）に示すように、ホルダ部材３１９に固定すると共に、ギア部材３１８の大径部の内周面３１８ｂに矢印Ｆ方向に弾性的に当接している。そして、ギア部材３１８を揺動させる際にギア部材３１８に回転負荷を与えることで、振り子ギア３１２に揺動力を発生させる。

また、ホルダ部材３１９には、ギア部材３１８の軸方向に貫通し、この軸方向に直交する方向に長い長孔部３１９ｂが形成されている。そして、図６（ｂ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）に示すように、長孔部３１９ｂに駆動支持フレーム３０７に突設された軸３２１を通すことで、ホルダ部材３１９が駆動支持フレーム３０７に対して移動可能に保持される。したがって、振り子ギア３１２は、軸３２１が長孔部３１９ｂ内で移動可能な範囲で揺動可能である。

モータ３０２が逆回転し、モータギア３０２ａから入力ギア１０１（図６（ｂ））を介してアイドラギア３１１が、図１２（ａ）の矢印Ｇ方向に回転すると、このアイドラギア３１１と噛み合う振り子ギア３１２内のギア部材３１８に回転駆動力が伝達される。振り子ギア３１２は、弾性部材３２０による回転負荷とギア部材３１８がアイドラギア３１１から受ける駆動力により、図１３（ａ）の位置に振り子ギア３１２があっても、図１２（ａ）の位置に移動する。そして、ギア部材３１８とアイドラギア３１３とが噛み合い、アイドラギア３１１からの駆動が振り子ギア３１２を介してアイドラギア３１３に伝達される。この結果、アイドラギア３１３の駆動が、図６（ｂ）に示したように、アイドラギア３１４、３１５を介してカムギア３０５に伝達され、回転カム３０１が回転する。

また、ホルダ部材３１９には、突起部３１９ｃが備えられていて、図１２（ｂ）に示すように、駆動カバー３０６に形成された規制溝３１７に突起部３１９ｃが侵入するようにしている。この規制溝３１７は、突起部３１９ｃとの係合により振り子ギア３１２の揺動範囲を規制するものである。振り子ギア３１２は、突起部３１９ｃが規制溝３１７の一部に突き当たることで、それ以上揺動しなくなる。その後は、ギア部材３１８は、その位置で、弾性部材３２０の回転負荷に拘らず、ホルダ部材３１９に設けられたリブ３１９ａを回転軸として回転する。

一方、モータ３０２が正回転し、モータギア３０２ａから入力ギア１０１（図６（ｂ））を介してアイドラギア３１１が、図１３（ａ）の矢印Ｈ方向に回転すると、振り子ギア３１２は図１２（ａ）に示す位置から図１３（ａ）に示す位置に移動する。これにより、振り子ギア３１２にギア部材３１８とアイドラギア３１３との噛み合いが外れ、振り子ギア３１２からアイドラギア３１３への駆動伝達が解除される。その時の突起部３１９ｃと規制溝３１７の位置関係は、図１３（ｂ）に示すようになり、この位置で振り子ギア３１２の移動が規制されている。

以上のように、本実施形態では、一方向クラッチユニット１００と、振り子ギア３１２により、モータ３０２の正逆回転によって加圧ローラ２０１の駆動と加圧解除機構２０８の駆動を切り替えている。

［入力ギアと出力ギアに生じるスラスト力について］
前述したように、一方向クラッチユニット１００では、モータ３０２の回転が逆回転から正回転に切り替わった時に、駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かう力が発生し、駆動伝達カム１０２と出力ギア１０３との間で動力伝達が可能となる。この際、駆動伝達カム１０２の弾性当接部１０２ａと出力ギア１０３の内周面１０３ａとの摩擦力によって、駆動伝達カム１０２が入力ギア１０１と連れ回らないようにして、駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かうようにしている。

ここで、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、入力ギア１０１と出力ギア１０３が離れてしまうと、弾性当接部１０２ａと出力ギア１０３の内周面１０３ａとの掛かりが浅くなったり、もしくは外れてしまったりする可能性がある。そうなると弾性当接部１０２ａによって必要な摩擦力を発生させることができず、駆動伝達カム１０２が出力ギア１０３に向かって移動することができなくなる。

このために本実施形態では、入力ギア１０１と出力ギア１０３をはすばギアにして、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１及び出力ギア１０３に発生するスラスト力が、互いに向き合う方向となるように、はすばギアの歯のねじれ方向を規定している。即ち、モータ３０２の正回転時にモータギア３０２ａから入力ギア１０１に駆動が入力されると、上述のように、入力ギア１０１の駆動が駆動伝達カム１０２を介して出力ギア１０３に伝達される。この際、入力ギア１０１には、モータギア３０２ａとの噛み合いにより、出力ギア１０３に近づく方向のスラスト力が作用するように、入力ギア１０１のギア歯１０１ｂのねじれ方向が規定されている。一方、出力ギア１０３には、揺動中心ギア３０９との噛み合いにより、入力ギア１０１に近づく方向のスラスト力が作用するように、出力ギア１０３のギア歯１０３ｃのねじれ方向が規定されている。

このように本実施形態では、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１及び出力ギア１０３に発生するスラスト力が互いに向き合う方向となるように、言い換えれば、互いに近づく方向となるように、はすばギアの歯のねじれ方向を規定している。これにより、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１と出力ギア１０３が離れることなく、弾性当接部１０２ａが出力ギア１０３の内周面１０３ａに、より確実に付勢されるようにしている。

一方、入力ギア１０１と出力ギア１０３とに互いに向き合う方向にスラスト力を発生させるようにしたとしても、そのスラスト力の合力が所定方向に大き過ぎると、次のような問題が発生する虞がある。例えば、スラスト力の合力が図１４（ｂ）の右方に発生した場合、入力ギア１０１と出力ギア１０３のうちの右側の入力ギア１０１の端面１０１ｄと、このギアのスラスト方向の移動を規制する規制部１０４ａとの当接力が大きくなる。本実施形態の場合、規制部１０４ａは、軸１０４の外周面から径方向外方に突出したフランジ部である。

入力ギア１０１の端面１０１ｄと規制部１０４ａとの当接力が大きくなると、端面１０１ｄと規制部１０４ａとの摺動抵抗が大きくなったり、端面１０１ｄが規制部１０４ａとの摺動により摩耗してしまう虞がある。なお、前述したように、入力ギア１０１、出力ギア１０３及び駆動伝達カム１０２は、軸１０４に対してそれぞれ相対回転自在に支持されている。

したがって、スラスト力の合力は、できるだけ小さい方が望ましい。例えば、互いに向き合う方向に生じる入力ギア１０１と出力ギア１０３のスラスト力が、互いに同程度ならば、スラスト合力は小さくなる。但し、どちらか一方のスラスト力の方が大幅に大きいと、スラスト合力が一方向に大きく生じてしまう。

そこで、本実施形態では、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１及び出力ギア１０３に生じるスラスト力の方向が互いに向き合う方向となるようにすると共に、入力ギア１０１及び出力ギア１０３のピッチ円直径及びねじれ角を、次のように規定している。

即ち、図１５に示すように、入力ギア１０１のピッチ円直径をＤ１、出力ギア１０３のピッチ円直径をＤ２、入力ギア１０１のギア歯１０１ｂのねじれ角をβ１、出力ギア１０３のギア歯１０３ｃのねじれ角をβ２とする。この場合に、
Ｄ１＞Ｄ２、且つ、β１＞β２
又は、
Ｄ１＜Ｄ２、且つ、β１＜β２
を満たすように、Ｄ１、Ｄ２、β１、β２の関係を規定している。

本実施形態では、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１と出力ギア１０３にかかる軸１０４上のトルクは同じであるため、ピッチ円直径が小さいはすばギアの方がスラスト力が大きくなる。また、はすばギアの歯のねじれ角が小さい方が発生するスラスト力が小さくなる。したがって、ピッチ円直径が小さい方のはすばギアのねじれ角を小さくすることで、スラスト力の差を小さくしている。本実施形態では、入力ギア１０１の方がピッチ円直径が大きいため、Ｄ１＞Ｄ２、且つ、β１＞β２を満たすようにしている。

このようにＤ１、Ｄ２、β１、β２の関係を規定することで、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１と出力ギア１０３に生じるスラスト力の差を小さくでき、スラスト合力が一方向に大きくなることを抑制できる。

特に、本実施形態では、入力ギア１０１及び出力ギア１０３に生じるスラスト力の合力が略０となるように、入力ギア１０１及び出力ギア１０３のピッチ円直径及び歯のねじれ角を規定している。即ち、図１５に示すように、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１に生じるスラスト力をＦａ１、モータ３０２の正回転時に出力ギア１０３に生じる力をＦａ２とする。この場合に、スラスト力の合力Ｆａ２－Ｆａ１が略０となるようにしている。なお、図１５では、便宜上、Ｆａ２の方向を正方向としている。また、本実施形態の場合、略０とは、１．２≧Ｆａ２／Ｆａ１≧１を満たす範囲としている。

具体的に説明する。まず、入力ギア１０１及び出力ギア１０３の軸１０４上に発生するトルクをＴ（ｍＮｍ）とする。また、入力ギア１０１の歯数をＺ１、モジュールをｍ１、ピッチ円直径Ｄ１（ｍｍ）、ねじれ角をβ１、発生するスラスト力をＦａ１（Ｎ）とする。また、出力ギア１０３の歯数をＺ２、モジュールをｍ２、ピッチ円直径Ｄ２（ｍｍ）、ねじれ角をβ２、発生するスラスト力をＦａ２（Ｎ）とする。この場合に、それぞれのギアのピッチ円直径Ｄ１、Ｄ２は、次のように表される。
Ｄ１＝Ｚ１×ｍ１／ｃｏｓ（β１）［ｍｍ］
Ｄ２＝Ｚ２×ｍ２／ｃｏｓ（β２）［ｍｍ］

また、スラスト力Ｆａ１、Ｆａ２は、次のように表される。
Ｆａ１＝Ｔ×（Ｄ１／２）×ｔａｎ（β１）［Ｎ］
Ｆａ２＝Ｔ×（Ｄ２／２）×ｔａｎ（β２）［Ｎ］

そして、２つのギアのスラスト合力Ｆａが、
Ｆａ＝Ｆａ２－Ｆａ１＝０
となるように、ねじれ角β１、β２の値を設定すれば良い。

例えば、軸１０４上に発生するトルクＴを５８０ｍＮｍ、入力ギア１０１の歯数Ｚ１を６７、モジュールｍ１を０．６、ねじれ角をβ１として、出力ギア１０３の歯数Ｚ２を２７、モジュールｍ２を０．８、ねじれ角をβ２とする。

この場合に、入力ギア１０１に発生するスラスト力Ｆａ１［Ｎ］は、
Ｆａ１＝５８０／（６７×０．６／ｃｏｓβ１／２）×ｔａｎβ１
＝２８．８５６×ｃｏｓβ１×ｔａｎβ１
＝２８．８５６×ｓｉｎβ１［Ｎ］
となる。一方、出力ギア１０３に発生するスラスト力Ｆａ２［Ｎ］は、
Ｆａ２＝５８０／（２７×０．８／ｃｏｓβ２／２）×ｔａｎβ２
＝５３．７０４×ｃｏｓβ２×ｔａｎβ２［Ｎ］
＝５３．７０４×ｓｉｎβ２
となる。よってねじれ角β１とβ２が、
５３．７０４×ｓｉｎβ２－２８．８５６×ｓｉｎβ１＝０［Ｎ］
の関係を略満たすように形成すれば良い。例えば、ねじれ角β１を２０°に設定した場合は、ねじれ角β２は１０．６°にすれば良い。

これにより、モータ３０２が正回転時に入力ギア１０１と出力ギア１０３が離れることによる駆動連結不良を防ぎ、且つ、スラスト合力によるギア端面と規制部との摺動抵抗及びギア端面摩耗を抑制することが可能となる。即ち、上述のような一方向クラッチユニット１００を有する構成で、入力ギア１０１と出力ギア１０３との間の駆動伝達を適切に行え、ギアの端面の摺動抵抗の抑制及び端面の摩耗の発生を抑制できる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１６を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１及び出力ギア１０３に生じるスラスト力の合力が略０となるように、はすばギアの歯のねじれ方向などを規定した。これに対して本実施形態では、部品公差などを考慮して、スラスト力の合力が略０とならなくても、スラスト力の合力の方向がモータギア３０２ａ側に向くようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付し、図示及び説明を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

上述の第１の実施形態のように、入力ギア１０１及び出力ギア１０３に生じるスラスト力の合力が略０となるようにはすばギアの歯のねじれ方向などを規定したとしても、各ギアの部品公差などのばらつきがあるため、スラスト力を釣り合わせることは難しい。このため、実際には、部品ばらつきによりスラスト合力がどちらかに傾いて、入力ギア１０１及び出力ギア１０３は一方に寄ってしまう虞がある。

ここで、本実施形態においても、図１６に示すように、入力ギア１０１はモータギア３０２ａに接続している。モータギア３０２ａは、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１に生じるスラスト力の方向（図１６のＦａ１の方向）に関して、モータギア３０２ａと入力ギア１０１とが噛み合う位置よりも上流側を支持された片持ちのギアである。このようにモータギア３０２ａが片持ちとなっているギアの場合、軸倒れが発生した際に、噛み合うギアの位置が軸根元（支持されている側）から離れるほど、ギア同士の軸間が離れてしまい、歯飛びやギア破損など発生し易くなる。

そこで、本実施形態では、図１６に示すように、入力ギア１０１と出力ギア１０３のスラスト合力Ｆａが部品ばらつき等を考慮したうえで、最小のスラスト力で入力ギア１０１側（ギアの根元方向）に寄るようにはすばギアのねじれ角度を規定している。ここで、第１の実施形態と同様に、モータ３０２の正回転時に入力ギア１０１に生じるスラスト力をＦａ１、モータ３０２の正回転時に出力ギア１０３に生じる力をＦａ２とする。本実施形態では、Ｆａ１とＦａ２との関係を次のようにしている。即ち、０．５×Ｆａ２＞Ｆａ２－Ｆａ１≧０を満たすように、入力ギア１０１及び出力ギア１０３の歯のねじれ角を規定している。

即ち、本実施形態においても、Ｆａ２－Ｆａ１が略０となるように、入力ギア１０１の歯のねじれ角β１及び出力ギア１０３の歯のねじれ角β２を規定する。但し、ねじれ角のばらつきなどにより、スラスト力Ｆａ１、Ｆａ２にもばらつきが生じる。このため、このばらつきを考慮して、入力ギア１０１及び出力ギア１０３の歯のねじれ角を、０．５×Ｆａ２＞Ｆａ２－Ｆａ１≧０を満たすように規定している。なお、０．３×Ｆａ２＞Ｆａ２－Ｆａ１≧０を満たすことがより好ましい。

例えば、はすばギアのねじれ角度のばらつきが１．５°あるとする。これにはギア自身のねじれ角のばらつきの他、軸の傾きや嵌合ガタによるねじれ角の傾きも含まれる。この時、第１の実施形態で示した具体例の値は、入力ギア１０１のねじれ角β１が２０°、出力ギア１０３のねじれ角β２が１０．６°であった。これらの値にねじれ角度のばらつきが１．５°を考慮すると、ねじれ角β１は、１８．５°から２１．５°の範囲でばらつく可能性があり、ねじれ角β２は、９．１°から１２．１°の範囲でばらつく可能性がある。このとき、ねじれ角β１、β２の関係でばらつきが最大（公差最大）となるのは、ねじれ角β１が２１．５°、ねじれ角β２が９．１°の場合である。

このような公差最大時の入力ギア１０１のスラスト力をＦａ１［Ｎ］、公差最大時の出力ギア１０３のスラスト力をＦａ２［Ｎ］とする。この場合に、Ｆａ１、Ｆａ２は、
Ｆａ１＝２８．８５６×ｓｉｎ（２１．５°）＝１０．５７６［Ｎ］
Ｆａ２＝５３．７０４×ｓｉｎ（９．１°）＝８．４８４［Ｎ］
となる。そして、スラスト合力Ｆａ＝Ｆａ２－Ｆａ１は、
Ｆａ＝８．４８４－１０．５７６＝－２．０９［Ｎ］
となる。なお、図１６でも、便宜上、Ｆａ２の方向を正方向としている。

このように公差最大時には、入力ギア１０１と出力ギア１０３は、出力ギア１０３方向（図１６のマイナス方向）、つまりモータギア３０２ａの根元から離れる方向に寄ってしまう。

そこで、本実施形態では、このねじれ角のばらつきを考慮しても、入力ギア１０１側（モータギア３０２ａの根元側）に寄せるために、以下の式を満たすようにはすばギアのねじれ角の称呼値を規定する。
Ｆａ２－Ｆａ１≧０

また、スラスト合力Ｆａ（Ｆａ２－Ｆａ１）は、最大でもスラスト力Ｆａ２の５０％以下に抑えることが望ましいため、以下の式を満たすようにする。
０．５×Ｆａ２≧Ｆａ２－Ｆａ１≧０

具体的には、入力ギア１０１の称呼ねじれ角β１´を２０°とした場合、公差最大時（ねじれ角２１．５°）のスラスト荷重Ｆａ１′は１０．５７６［Ｎ］である。このスラスト荷重Ｆａ１′に対してスラスト合力Ｆａが上式を満たすための最小の出力ギア１０３のねじれ角β２は１１．４°となる（５３．７０４×ｓｉｎ（１１．４°）＝１０．６１５［Ｎ］）。更に、これに対してねじれ角β２の公差１．５°分を考慮しても、上式を満たすように、称呼値ねじれ角β２´を１２．９°にする。

これにより、スラスト合力Ｆａを最小限に抑えてギアの端面摩耗を抑えつつ、入力ギア１０１及び出力ギア１０３をモータギア３０２ａの根元方向に寄せることができるため、ギアの歯飛びや破損も抑制することが可能となる。

なお、モータ３０２の逆回転時には、軸１０４上にかかるトルクは正回転時と比較して低いトルクであるため、正回転時にモータギア３０２ａの根元方向に入力ギア１０１及び出力ギア１０３が寄るように設定することが望ましい。

［他の実施形態］
上述の説明では、弾性当接部１０２ａを一方の部材としての駆動伝達カム１０２に設け、他方の部材としての出力ギア１０３に弾性的に当接させた構成について説明した。但し、弾性当接部は、出力ギアに設け、駆動伝達部材としての駆動伝達カムに弾性的に当接させる構成であっても良い。この場合でも、モータ３０２の逆回転時に出力ギアと駆動伝達カムとの間に摩擦力が発生し、出力ギアが入力ギアに連れ回って回転し、同様の問題が発生し得る。

また、上述の説明では、定着装置として、フィルム加熱方式の構成を説明した。但し、定着装置は、第１回転体、第２回転体が、それぞれローラであっても、複数のローラにより張架される無端状のベルトであっても良いし、一方の回転体がローラで他方の回転体がこのようなベルトであっても良い。

２０・・・定着装置／１００・・・一方向クラッチユニット／１０１・・・入力ギア／１０１ａ・・・係合リブ（入力側係合部）／１０１ｂ・・・ギア歯（歯）／１０２・・・駆動伝達カム（駆動伝達部材）／１０２ａ・・・弾性当接部／１０２ｂ・・・入力側正転時係合部（第１係合部）／１０２ｃ・・・出力側正転時係合部（第２係合部）／１０２ｄ・・・入力側傾斜面（第３係合部）／１０２ｆ・・・出力側傾斜面（第４係合部）／１０３・・・出力ギア／１０３ａ・・・内周面／１０３ｂ・・・カム部（出力側係合部）／１０３ｃ・・・ギア歯（歯）／２０１・・・加圧ローラ（第２回転体）／２０２・・・定着フィルムユニット／２０４・・・定着フィルム（第１回転体）／３００Ａ・・・第１駆動伝達部（駆動伝達機構）／３０１・・・回転カム／３０２・・・モータ（駆動源）／３０２ａ・・・モータギア（第１ギア）／３０４・・・加圧ローラギア（回転体ギア）／３０５・・・カムギア／３０８・・・揺動ユニット（定着駆動伝達部）／３０９・・・揺動中心ギア（第２ギア）／３１０・・・揺動ギア／３１２・・・振り子ギア（カム駆動伝達部）／Ｎ・・・ニップ部

Claims (8)

1. 正逆回転可能な駆動源により駆動される第１ギアと、
   第２ギアと、
   前記第１ギアと前記第２ギアとの間の駆動伝達経路に設けられた一方向クラッチユニットと、を備え、
   前記一方向クラッチユニットは、
   入力側係合部を有し、前記第１ギアから駆動が入力される入力ギアと、
   出力側係合部を有し、前記第２ギアに駆動を出力する出力ギアと、
   前記入力ギアと前記出力ギアとの間に配置され、前記入力側係合部と係合可能な第１係合部と、前記出力側係合部と係合可能な第２係合部と、を有し、前記駆動源の正回転時に前記第１係合部と前記入力側係合部とが係合すると共に前記第２係合部と前記出力側係合部とが係合することで前記入力ギアの駆動を前記出力ギアに伝達し、前記駆動源の逆回転時に前記第２係合部と前記出力側係合部との係合が外れることで前記入力ギアと前記出力ギアとの間の駆動伝達を実質的に解除する駆動伝達部材と、
   前記出力ギアと前記駆動伝達部材との何れか一方の部材に設けられ、他方の部材に対して弾性的に当接する弾性当接部と、を有し、
   前記入力ギアと前記出力ギアは、それぞれはすばギアであり、前記駆動源の正回転時に前記入力ギア及び前記出力ギアに生じるスラスト力の方向が互いに向き合う方向となるように、前記入力ギア及び前記出力ギアの歯のねじれ方向が規定されており、且つ、前記入力ギアのピッチ円直径をＤ１、前記出力ギアのピッチ円直径をＤ２、前記入力ギアの歯のねじれ角をβ１、前記出力ギアの歯のねじれ角をβ２とした場合に、
   Ｄ１＞Ｄ２、且つ、β１＞β２
   又は、
   Ｄ１＜Ｄ２、且つ、β１＜β２
   を満たすように、前記入力ギア及び前記出力ギアのピッチ円直径及び歯のねじれ角が規定されている、
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動源の正回転時に前記入力ギアに生じるスラスト力をＦａ１、前記駆動源の正回転時に前記出力ギアに生じる力をＦａ２とした場合に、
   １．２≧Ｆａ２／Ｆａ１≧１
   を満たすように、前記入力ギア及び前記出力ギアのピッチ円直径及び歯のねじれ角が規定されている、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
3. 正逆回転可能な駆動源により駆動される第１ギアと、
   第２ギアと、
   前記第１ギアと前記第２ギアとの間の駆動伝達経路に設けられた一方向クラッチユニットと、を備え、
   前記一方向クラッチユニットは、
   入力側係合部を有し、前記第１ギアから駆動が入力される入力ギアと、
   出力側係合部を有し、前記第２ギアに駆動を出力する出力ギアと、
   前記入力ギアと前記出力ギアとの間に配置され、前記入力側係合部と係合可能な第１係合部と、前記出力側係合部と係合可能な第２係合部と、を有し、前記駆動源の正回転時に前記第１係合部と前記入力側係合部とが係合すると共に前記第２係合部と前記出力側係合部とが係合することで前記入力ギアの駆動を前記出力ギアに伝達し、前記駆動源の逆回転時に前記第２係合部と前記出力側係合部との係合が外れることで前記入力ギアと前記出力ギアとの間の駆動伝達を実質的に解除する駆動伝達部材と、
   前記出力ギアと前記駆動伝達部材との何れか一方の部材に設けられ、他方の部材に対して弾性的に当接する弾性当接部と、を有し、
   前記入力ギアと前記出力ギアは、それぞれはすばギアであり、前記駆動源の正回転時に前記入力ギア及び前記出力ギアに生じるスラスト力の方向が互いに向き合う方向となるように、前記入力ギア及び前記出力ギアの歯のねじれ方向が規定されており、且つ、前記駆動源の正回転時に前記入力ギアに生じるスラスト力をＦａ１、前記駆動源の正回転時に前記出力ギアに生じる力をＦａ２とした場合に、
   ０．５×Ｆａ２＞Ｆａ２－Ｆａ１≧０
   を満たすように、前記入力ギア及び前記出力ギアの歯のねじれ角が規定されている、
   ことを特徴とする駆動装置。
4. 前記第１ギアは、前記入力ギアと噛み合うように配置されており、前記駆動源の正回転時に前記入力ギアに生じるスラスト力の方向に関して、前記第１ギアと前記入力ギアとが噛み合う位置よりも上流側を支持された片持ちのギアである、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載の駆動装置。
5. 前記一方の部材は、前記駆動伝達部材であり、
   前記他方の部材は、前記出力ギアであり、
   前記弾性当接部は、前記出力ギアの一部に形成された円筒部の内周面に弾性的に当接する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載の駆動装置。
6. 前記駆動伝達部材は、前記入力ギアと前記出力ギアとの間に移動可能に配置され、前記入力側係合部と係合可能な第３係合部と、前記出力側係合部と係合可能な第４係合部と、を有し、前記駆動源の回転が逆回転から正回転に切り替わった時に前記第３係合部と前記入力側係合部の係合により所定方向に移動して前記第２係合部が前記出力側係合部と係合し、前記駆動源の回転が正回転から逆回転に切り替わった時に前記第４係合部と前記出力側係合部との係合により前記所定方向と逆方向に移動して前記第２係合部と前記出力側係合部との係合が外れる、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５の何れか１項に記載の駆動装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載の駆動装置と、
   第１回転体と、
   前記第１回転体との間で記録材を挟持搬送して、記録材にトナー像を定着させるニップ部を形成する第２回転体と、
   前記第２回転体と共に回転する回転体ギアと、
   前記出力ギアから前記回転体ギアに駆動を伝達する定着駆動伝達部と、を備えた、
   ことを特徴とする定着装置。
8. 前記第１回転体と前記第２回転体との間の加圧を解除させる回転カムと、
   前記回転カムと共に回転するカムギアと、
   前記第１ギアと前記カムギアとの間の駆動伝達経路に設けられ、前記駆動源の正回転時に前記第１ギアと前記カムギアとの間の駆動伝達を解除し、前記駆動源の逆回転時に前記第１ギアの駆動を前記カムギアに伝達するカム駆動伝達部と、を備えた、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の定着装置。

Images