JP2005292651A

JP2005292651A - 定着装置および画像形成装置

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Publication number: JP2005292651A
Application number: JP2004110182A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Hashimoto; 樹明橋本; Takashi Yano; 崇史矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: US7486902B2; EP1582940A2; US20050220505A1; CN1677275A; US20080232869A1; EP1582940A3; US7389062B2; EP1582940B1; CN100437384C; JP4250556B2

Abstract

【課題】プロダクティビティに影響のない、安定したシートの搬送を可能にする。
【解決手段】複数の定着器２０、２１と、それら複数の定着器２０、２１のうち、いずれかの定着器を迂回するバイパスＰｂと、該バイパスＰｂが迂回する定着器２１を経由するタンデムパス２０とから成る定着装置について、分岐点Ｓｐから合流点Ｍｐまでの両搬送路Ｐｂ、Ｐｔの搬送時間を略等しくする。
【選択図】図６

Description

本発明は、シート上に画像を定着する定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、一般的にトナーよってシート上に描かれた未定着画像を、定着器において熱加圧することでシート面に定着させる。定着器は、内部のヒータによって加熱されており、通過するシートに奪われる熱量を補いつつ、定着に必要な温度を維持するように制御される。

さて、画像形成装置で搬送されるシートマテリアルの種類は年々増加してきており、一つの定着器で画像定着を行う構成では、全てのマテリアルに対して安定した定着性、定着画像の画質、プロダクティビティを両立させる事が困難になっている。これに対応する為、複数の定着器を搬送路中に直列に並べて配置し、熱量不足を始めとした定着器１個構成に起因する問題を回避する手法が取られるようになった（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特開平０６−３４８１５９特開平０７−２７１２２６

ところで、例えば、普通紙と呼ばれる坪量の小さな用紙や、厚紙の２面目（水分含有量が低下し、シート温度も上昇している）など、１つの定着器で定着性を満足でき、過剰な熱量を加えるとカールや定着ローラへの巻き付きといった問題を発生するマテリアルがある。このようなマテリアルに対応するために、複数の定着器を通過する主搬送路から分岐し、複数の定着器のうちのいくつかの定着器を迂回するための迂回搬送路を別途に設け、２つ以上の定着器を通過させると問題の発生するマテリアルは迂回搬送路を通過させることが考えられる。なお、この場合、１面目の厚紙や、定着画像に光沢感が要求されるコート紙などは、それ相当の熱量が必要となる為、主搬送路によって搬送されて２つの定着器の両方を通過させる。

このような構成においては、主搬送路と迂回搬送路との分岐部に入る時点までは均等なシート間隔で整然と搬送されてきたシートが、主搬送路と迂回搬送路の合流部の下流ではバラバラの間隔になってしまう恐れがある。このように不均一な間隔でのシート搬送は、下流側に位置するシート反転機構や両面パス、後処理装置などの動作制御に支障をきたし、誤動作の原因となる。また、パス長の相対差と紙間距離の関係次第では、主搬送路と迂回搬送路との合流部で先行紙と後続紙が衝突してジャムが発生する恐れもある。

また、シートが主搬送路と迂回搬送路のいずれを通過しても制御上必要な最小シート間隔が確保されるよう、定着器突入前の初期シート間隔を広く取ってしまうと、主搬送路と迂回搬送路の混合ジョブの際には、画像形成装置としてのプロダクティビティが低下するという問題を生じてしまう。

上記目的を達成するため本出願の発明における定着装置は、シート上に形成されたトナー画像をシートに定着させるための複数の定着手段と、前記複数の定着手段のうち、少なくとも１つ以上の定着手段を迂回してシートを搬送する迂回搬送路と、前記迂回搬送路で迂回する少なくとも１つ以上の定着手段を経由してシートを搬送する主搬送路と、前記主搬送路と前記迂回搬送路との分岐部において、シートをいずれかの搬送路へ導くかを切換えるな搬送路切換え手段と、を有し、前記主搬送路と前記迂回搬送路とが合流部において合流し、前記分岐部から前記主搬送路を経由して前記合流部にシートを搬送する時間と、前記分岐部から前記迂回搬送路を経由して前記合流部にシートを搬送する時間とが、略等しいことを特徴とする。

また、画像形成装置であって、シートに画像を転写する転写手段と、前記転写手段によって転写された画像をシートに定着するための上記の定着装置と、を備えている。

本発明を用いることにより、１つのジョブ中に主搬送路と迂回搬送路の両方を用いた場合であっても、搬送タイミングのズレを解消する事が可能になる。即ち、両搬送路の合流後、シートがいずれの搬送路を通過してきたかに関わらず、分岐部の前と同じシート間隔で、シート搬送を継続する事ができ、合流した後の搬送動作制御に支障をきたして誤動作を引き起こすことや先行シートと後行シートとが衝突してジャムが発生することなど防止できる。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施形態の一例であり、限定されるものではない。

（第１実施例）
図１、２、３および図６を用いて、本発明の第１実施例を説明する。図６は本発明を適用した画像形成装置の概略断面である。１はプリンタ本体であり、プリンタ本体１の上部には、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの計４色の一次画像を形成する為のエンジン部分Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫが配置されている。パソコン等の外部機器から送信されてきた印刷データは、プリンタ本体１を制御するコントローラ３で受信され、書き込み画像データとして各色のレーザースキャナ１０へ出力される。

レーザースキャナは感光ドラム１２上へとレーザを発光し、書き込み画像データに従った光像を描く。

各色の一次画像形成部は、感光ドラム１２と、感光ドラム１２の表面に均一な帯電を施すための帯電器１３、帯電器１３により帯電された感光ドラム１２の表面に前記レーザースキャナ１１が光像を描く事で作成された静電潜像を、中間転写ベルトへと転写すべきトナー像へと現像するための現像器１４と、感光ドラム１２の表面に現像されたトナー像を中間転写ベルト１６に転写するための一次転写ローラ１９と、トナー像を転写した後、感光ドラム１２に残留したトナーを除去するためのクリーナ（図示せず）とから構成される。中間転写ベルト１６に一次転写されたトナー像は、２次転写ローラ１７においてシート上へと再転写される。２次転写ローラ１７で転写されずに残留したトナーは、クリーナ１８によって回収される。

給紙部３０は、シート搬送の最上流に位置し、本実施例のプリンタでは、装置下部に２段設けられている（３０ａ，ｂ）。給紙部から給紙されたシートは、縦搬送パス３６を通って下流側へと搬送される。縦搬送パス３６の最下流位置には、レジストローラ対４０があり、ここで最終的なシートの斜行補正と、画像形成部での画像書き込みとシート搬送のタイミング合わせが行われる。

画像形成部の下流側には、シートＳ上のトナー像を永久画像として定着するための第１定着器２０、そして、第１定着器２０を通過したシートに対し、要求に応じて追加定着を行うための第２定着器２１が設けられている。第１定着器２０と第２定着器２１は共に回転体対によってシートを狭持してシートを搬送しながら、発熱体からの熱と回転体対の狭持圧とによってトナーをシート上に定着する。搬送パスは、第１定着器２０の下流で、第２定着器２１へ向う本発明の主搬送路であるタンデムパスＰｔと第２定着器２１を迂回する本発明の迂回搬送路であるバイパスＰｂとに分岐点Ｓｐにおいて分岐し、第２定着器２１の下流の合流点Ｍｐで再び合流する。分岐部である分岐点Ｓｐには、パスを切換え可能な搬送路切換え手段であるフラッパＦが備えられており、コントローラ３からの要求信号に応じて、両搬送パスを選択可能になっている。

合流部である合流点Ｍｐの下流には、トナー像が定着されたシートＳをプリンタ本体１から排出するための排出ローラ２２が設けられ、プリンタ本体１の外側には、排出ローラ２２で排出されたシートＳを受け取るための排紙トレイ２３が構成されている。なお、両搬送路の合流後、排紙トレイ２３へ導く搬送路から分岐してシートを反転させ反転したシートを再度画像形成部へ導く両面反転搬送路を設け、シートの第２面に画像を形成できるようにしてもよい。また排紙トレイ２３を取り除きステープルや穴あけ等の後処理を施すための後処理装置を設けてもよい。

そして、普通紙や厚紙の２面目等の、1つの定着器で定着性を満足でき、２つ以上の定着器を通過させて過剰な熱量を加えるとカールや定着ローラへの巻き付きといった問題を発生するようなマテリアルの場合にはバイパスＰｂを通過させて第２定着器２１を迂回させる。第１定着器２０と第２定着器２０を通過させて定着性を向上させたいマテリアルはタンデムパスＰｔを通過させる。

以下において、本発明に基づく定着装置Ｔの詳細を説明する。本実施例での定着装置Ｔの概略断面を図１に示す。第１定着器２０、第２定着器２１、タンデムパスＰｔ、バイパスＰｂから成る定着構成は先に概略を説明した通りである。

これに加え、分岐点Ｓｐから合流点Ｍｐまでのシートの到達時間を、ほぼ等しくなるように、タンデムパスＰｔ、バイパスＰｂの搬送シーケンスが設定されている。ここで合流点Ｍｐへの、シートの到達タイミングのバラツキを考慮して、例えばシートの到達時間を検知する検知手段の、検知余裕を見込んで、シートの到達時間のずれが１００ｍｓ以内になるように設定されていればよい。

また分岐点Ｓｐから合流点Ｍｐまでのパス長をそれぞれ比較すると、バイパスＰｂ側のパス長さＬｐｂとタンデムパスＰｔの長さＬｐｔはほぼ等しくなるように構成されている。ここで、シートの到達タイミングのバラツキの許される範囲を考慮して、ＬｐｂとＬｐｔの差を搬送スピードが２００〜４００ｍｍ／ｓ程度の場合では、２０ｍｍ以内になるように構成されていればよい。

そのため例えば図２で示すように、タンデムパスＰｔのみを用いて搬送する場合の、先行するシートＳ１と次に搬送されるシートＳ２の紙間距離をＬ１とすると、図３で示すように、タンデムパスＰｔを先行して搬送されるシートＳ１と、バイパスＰｂを搬送されるシートＳ２との紙間距離Ｌ２は、両搬送パスとも同じ速度でシートを搬送することによりＬ１とＬ２は略等しくなり、シートが合流点へ到達するタイミングはそれぞれ略等しくなる。

この構成によれば、シート毎に要求される光沢性の違いによる、定着装置を通過させるべき回数が異なるシートを混載したシート束から搬送する場合に、タンデムパスとバイパスを適宜切り替えて搬送しても、合流点へ到達するシートのタイミングは常に略等しくなるため、タンデムパス・バイパスのどちらか一方のみを利用する連続ジョブの時と、両パスを１つのジョブ中に交互に使用するような混合ジョブの時とを問わず、装置の最大プロダクティビティでの画像形成動作が可能になる。また、定着後のシート搬送間隔が均一化されるため、下流に配置される後処理装置の動作制御も、安定して行う事ができる。即ち、１つのジョブ中において、１つの定着器にだけ通過する普通紙および厚紙の２面目と、２つの定着器を通過させる厚紙の１面目やコート紙が混合していて主搬送路と迂回搬送路との両方を用いる場合に、シートがいずれの搬送路を通過してきたかに関わらず、分岐部の前と略同じ間隔で、シート搬送を継続する事ができ、合流した後の搬送動作制御に支障をきたして誤動作を引き起こすことを防止できる。

図４は定着装置における駆動機構を説明するための断面配置図である。図４においてＭは第２定着器２１を駆動するための駆動モータ。１０１、１０２はバイパスＰｂに設けられた搬送ローラ対。１０１ａ，１０２ａは、搬送ローラ１０１、１０２に設けられたプーリ。２１ａは第２定着２１に設けられたプーリ。１０１ｂ、１０２ｂ、２１ｂはそれぞれのプーリに懸架され、駆動モータＭの駆動を伝達するための駆動伝達ベルトである。

１０３は駆動モータＭの駆動をプーリ１０２を介して搬送ローラ対１０１に駆動を伝達するタイミングベルトである。

駆動モータＭの駆動により、搬送ローラ対１０１，１０２、第２定着２１が駆動される。モータＭを一定の回転数で回転させることで、タンデムパスＰｔとバイパスＰｂの搬送速度を一定になるように、各プーリの減速比が設定されている。

このように、タンデムパスＰｔはバイパスＰｂとパス長が等しいので、一つの駆動モータで、両方のパス部の搬送ローラを駆動することが可能であり、第一の実施例の効果に加え、より簡単で、安価な構成のタンデム定着装置の提供が可能となる。

（第１実施例の変形例）
図５は第１実施例の変形例である定着装置における断面配置図を示す。同図において、第１定着器９２０の下流には、高光沢性を実現するための第２定着器９２１を通過するパスＰ１と、さらにハイレベルな光沢性を実現するためのベルト加圧部９０１ａを備えた第３定着９０１を通過するパスＰ２と、特に光沢性を要求されない場合のシートを通過させる、定着器の無いパスＰ３とを備えている。

また、それぞれのパスに分岐する分岐点Ｓｐと、パスＰ１とパスＰ２が合流する第１の合流点Ｍ１と、第１の合流点Ｍ１の下流側のパスＰ４と、パスＰ３とパスＰ４が合流する第２の合流点Ｍ２を備えている。

かつそれぞれのパスには搬送ローラ対１１０〜１１７と、それぞれの分岐点には図示しないパス切り替え手段を備えている。

この構成において、分岐点Ｓｐから第１の合流点Ｍ１までのパスＰ１およびＰ２のパス長Ｌｐ１、Ｌｐ２は略等しくなっている。さらにパスＰ４のパス長をＬｐ２３とすると、
Ｌｐ３≒Ｌｐ１＋Ｌｐ２３≒Ｌｐ２＋Ｌｐ２３
が成り立つ構成になっている。

この構成によれば、それぞれのパス長が略等しく、どのパスを経由しても合流点へ到達するシートのタイミングは常に略等しくなるため、第一の実施例と同様の効果が得られるうえ、シート毎に要求される光沢性の幅がさらに広い場合でも、光沢性のレベルが異なる定着器を各々のパスに配置して、２回目の定着を最適な定着器で行うようにパスを切り替えるか、または２回目の定着を行わないようにパスを選択することで、最適なレベルの光沢性を実現することが可能である。

ここで、合流点Ｓｐから第１定着器までのパス長と、第３定着器までのパス長も略等しくしてもよい。それにより非常に高いレベルの光沢性を要求されたときに、第１定着器を等速Ｖで搬送されたシートを、パスＰ１、Ｐ２で減速させ、第２定着器、または第３定着器のニップを抜けた後で増速させる等、複雑な制御を行う場合でも、いずれのパスも等しい制御にすることができ、かつどちらのパスを搬送されても、合流部への到達タイミングが同じにできるという効果がある。

（第１実施例におけるその他の変形例）
第１実施例におけるその他の変形例についても言及しておく。

上記の実施例では定着器が２、３台のケースに関して説明したが、本発明は定着器の数に限定されるものではない。更に、先の実施例では定着器を有するタンデムパスと有さないバイパスを持つ構成について説明したが、例えば全ての搬送路内に別の定着器を持つ構成に対しても、本発明を同様に適用できる。これにより、シート材質に応じて設定の異なる定着器にシートを導くような搬送路構成に対しても、先の実施例と同等の効果が得られる。

本実施例を用いることにより、両パスの合流点近傍において、タンデムパスとバイパス長が異なる場合における、搬送タイミングのズレを解消する事が可能になる。これにより、両パスの下流側においても、シートがいずれのパスを通過したかに関わらず、定着部に進入する前と同じ均等な間隔で、シート搬送を継続する事ができる。

この効果により、タンデムパス・バイパスのどちらか一方のみを利用する連続ジョブの時と、両パスを不連続で交互に使用するような混合ジョブの時とを問わず、装置の最大プロダクティビティでの画像形成動作が可能になる。また、定着後のシート搬送間隔が均一化されるため、下流に配置される後処理装置の動作制御も、安定して行う事ができる。

（第２実施例）
図７、図８および図１２を用いて、本発明の第２実施例を説明する。図１２は本発明を適用した画像形成装置の概略断面である。第１実施例と同様の構成については同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。

本第２実施例の定着装置Ｔ２は、画像形成部の下流側に設けられている。定着装置Ｔ２には、シートＳ上のトナー像を永久画像として定着するための第１定着器２２０、そして、第１定着器２２０を通過したシートに対し、要求に応じて追加定着を行うための第２定着器２２１が設けられている。搬送パスは、第１定着器２２０の下流で、第２定着器２２１へ向うタンデムパスＰｔ２と第２定着器２２１を迂回するバイパスＰｂ２とに分岐し、第２定着器２２１の下流で再び合流する。この分岐点Ｓｐには、パスを切換え可能なフラッパＦが備えられており、コントローラ３からの要求信号に応じて、両搬送パスを選択可能になっている。

合流点Ｍｐの下流には、両面印刷用の両面搬送パス４６への入口を兼ねたシート反転部４５と、像が定着されたシートＳをプリンタ本体１から排出するための排出ローラ２２が設けられ、プリンタ本体１の外側には、排出ローラ２２で排出されたシートＳを受け取るための排紙トレイ２３が構成されている。

以下において、本第２実施例に基づく定着装置の詳細を説明する。本実施例での定着装置Ｔ２の概略断面を図２に示す。第１定着器２２０、第２定着器２２１、タンデムパスＰｔ２、バイパスＰｂ２から成る定着構成は先に概略を説明した通りであり、これに加え、通過するシートの後端を検知する為のシート検知センサＳＮが第１定着器２２０の下流側近傍に設けられている。分岐点Ｓｐから合流点Ｍｐまでのパス長を比較すると、本実施例ではバイパスＰｂ２の方がタンデムパスＰｔ２よりも長い。そのため、シートを両搬送パスとも同じ速度で搬送すると、バイパスＰｂ２を通って搬送された時の方が、合流点へシートが到達するタイミングが遅れ、この遅れをそのまま下流まで引きずる事になる。パスの選択によってシートの搬送タイミングが乱れると、下流に位置する両面搬送ユニットや後処理装置の動作制御の混乱や、シート間隔が狭くなりすぎる事によるＪＡＭなどの問題が生じる為、本実施例では、本発明に基づく搬送制御によって、これを解消している。

図７は、本実施例における搬送タイミングチャートである。ここで、タンデムパスＰｔ２の搬送速度をＶｔ、バイパスＰｂ２の搬送速度をＶｂと定める。転写部から搬送されてくるシートは、通常搬送速度Ｖ０で第１定着器２２０を通過し、この速度のまま、コントローラ３からの信号に応じてタンデムパスＰｔ２・バイパスＰｂ２のいずれかに進入する（９０）。タンデムパスＰｔ２に入ったシートは、シートの後端が第１定着器２２０を抜けた後もＶ０で搬送され（９１）、そのまま合流点Ｍｐに到達する（９４）。（つまり、この区間ではＶｔ＝Ｖ０で一定。）一方、バイパスＰｂ２に入ったシートは、シートが第１定着器２２０を通過するまでの間は搬送速度Ｖ０で搬送されるが、シートが第１定着器２２０を通過し終えると、同シートの後端がシート検知センサＳＮの位置を抜けるのをトリガとして、Ｖ０よりも速いＶ１へ増速される（９２）。そして、タンデムパスＰｔとバイパスＰｂのパス長差△Ｌ分のリカバリが完了すると、元の搬送速度Ｖ０に減速する（９３）。

速度Ｖ１は任意に設定可能なパラメータであるが、画像形成装置の生産性を極力高める為には、次のような条件を満たす必要がある。先行紙がバイパス、後続紙がタンデムパスを通過してきた場合、先行紙の後端が合流点Ｍｐを抜ける前に増速リカバリ動作が完了していないと、合流点における両シートのシート間隔が瞬間的に縮まり、場合によっては衝突ジャムを発生する。これを防止する為に、バイパスＰｂ２を通過した紙の増速搬送は、同シートの後端がタンデムパスとバイパスの合流点Ｍｐを抜ける前に完了している事が望ましい。第１定着器２０からバイパスＰｂ２経由、合流点Ｍｐまでの距離をＬｂ、第１定着器２２０からシート検知センサＳＮまでの距離をＬｓ、増速搬送する時間Ｔとすると、シートの後端が合流点を抜ける前に増速リカバリが完了する条件式は、
Ｖ１＊Ｔ≦（Ｌｂ−Ｌｓ）
となる。

タンデムパスＰｔとバイパスＰｂ２の相対パス長差を△Ｌとすると、増速搬送時間Ｔは、
Ｔ＝△Ｌ／（Ｖ１−Ｖ０）
であるから、これを代入してＶ１についてまとめると、
Ｖ１≧（（Ｌｂ−Ｌｓ）／（Ｌｂ−Ｌｓ−△Ｌ））＊Ｖ０
となる。この条件を満たしていれば、理想的な制御を実現できる。

なお、本実施例のように、シートの後端位置基準で加減速制御を行う場合、搬送するシートサイズによって増速搬送区間が異なる為、各搬送ローラの駆動をなるべく独立させ、個々に速度制御可能にすること望ましい。これにより、搬送するシート間隔を詰めて生産性を高める制御が行い易くなり、大きな搬送余裕を持って、効率良くリカバリ制御を行うことができる。

さて、以下において、本実施例と同様の設計思想に基づく応用的な制御構成について、簡単に言及しておく。

上記の実施例では、シートの後端を検出する為のシート検知センサＳＮを、第１定着器２２０と分岐点Ｓｐの間に配置したが、これは分岐点Ｓｐの下流であっても良い。また、シート検知センサを第１定着器の上流に配置し、シートの後端が同センサを通過した所定時間後（シートが第１定着器２２０を通過し終えるまでに必要な時間後）に増速を開始する構成であっても構わない。

また、上記実施例ではシートの後端を検知する手法を取ったが、例えばシート検知センサの耐熱性の問題で、定着器の下流側に離して配置しなければならない場合は、別の構成も可能である。例えばシートの先端を検出した後、コントローラが認識している搬送中のシート長さ情報を元に、シート後端が第１定着器を抜ける時間を算出して増速を開始すれば、上記実施例と同様の効果を得る事ができる。

更には、簡易的な類似構成として、図９に示すように、シート検知センサＳＮを第１定着器の十分下流（画像形成装置の仕様に含まれる最長シートの長さＬｍａｘ以上）に配置し、シート先端が同センサに到達した事をトリガに増速搬送を開始しても良い。この構成では、先にも述べた生産性を高める為のＶ１の設定条件が厳しくなり、画像形成装置の仕様に含まれる最短シート（長さＬｍｉｎ）を基準として、この最短シートの増速搬送が、同シートの後端が合流点を抜ける前に完了するようにＶ１を設定する必要がある。これは合流点での後続紙との衝突回避を条件にした場合、最短シートの時が最も増速搬送可能距離が短くなる為である。しかしその一方で、シートを増速搬送させる区間がシートサイズによらずに一定区間に限定できる事によるメリットも得られる。具体的には、シートが増速区間内に存在する時に最下流に位置し得る搬送ローラＲ２，Ｒ３のみを、搬送速度Ｖ０、Ｖ１の２速駆動できるように構成し、上流側の他の搬送ローラＲ１は、ワンウェイクラッチを設けて搬送速度Ｖ０で１速駆動するように構成すれば、単純な駆動構成でリカバリ動作を実現できる。搬送センサから合流点までの距離をＬｓ２と仮定すると、Ｖ１の条件は、
Ｖ１＊Ｔ≦Ｌｓ２＋Ｌｍｉｎより、
Ｖ１≧（（Ｌｓ２＋Ｌｍｉｎ）／（Ｌｓ２＋Ｌｍｉｎ−△Ｌ））＊Ｖ０
となる。

（第２実施例の第１変形例）
上記の第２実施例では、タンデムパスＰｔ２よりもバイパスＰｂ２が長い定着構成に対して本発明を適用したが、図１０に示している本第２実施例の第１変形例のように、バイパスＰｂ２よりもタンデムパスＰｔ２が長い定着装置に対しても、同様の効果を得る事ができる。この場合、タンデムパスＰｔ２を通過したシートの後端が第２定着器２２１を抜けた後に、同シートの増速搬送を行う制御となる。その為、バイパスＰｂ２よりもタンデムパスＰｔ２が長い場合と比較すると、増速を開始できる位置が下流側にシフトしてしまう。なお、構成によっては、増速を開始できる位置が合流点よりも下流になることもありえる。シートの後端が合流点Ｍｐを抜ける前にリカバリを完了させる為には、よりＶ１を高速に設定するか、もしくはこれを補助する目的で、タンデムパスを長めに構成し、合流点Ｍｐを極力下流側に設定する必要がある。以上より、タンデムパスの方が長い構成でも同様に本発明の効果は得られるが、特に制約がない場合は、タンデムパスＰｔ２よりもバイパスＰｂ２が長くなるように設計する方が、余裕度の面で推奨される。

なお、もし第１定着器２２０〜第２定着器２２１間の距離が、最大シート長さＬｍａｘに対して余裕あるものであった場合は、第１定着器２２０はＶ０、第２定着器２２１はＶ１で搬送駆動し、両定着器間に増速開始ポイントを設定する事も可能である。

（第２実施例の第２変形例）
第１定着器の後方でタンデムパスとバイパスに分岐する構成の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分岐点が第１定着器の上流にある構成（バイパスによる迂回対象が第１定着器である構成）に対しても適用可能である（図１１参照）。この場合、タンデムパスＰｔ２は第１定着器２２０にシートが入るまで、バイパスＰｂ２は合流点下流で第２定着器２２１にシートが入るまで、それぞれ未定着画像の載ったシートを搬送する必要がある為、搬送手段としては、シートを吸引吸着させて搬送することのできる吸引搬送ベルトを採用している。また、分岐点での分岐手段としては、位置制御モータ（図示せず）によって搬送方向を揺動切換え可能な分岐搬送ベルト５０が設けられている。シート検知センサＳＮは、第１定着器２２０から最大シート長さ以上下流の、タンデムパスＰｔ２内に配置されており、既述の第２実施例の構成で説明した制御方法と同様に、シート先端が同センサに到達した事をトリガとして増速搬送を開始し、該シート先端が第２定着器２１に到達するまでの区間内で、リカバリ動作を完了させる。

（第２実施例のその他の変形例）
第２実施例のその他の変形例について説明する。

既述の第２実施例において、長い方のパスにおいてのみ増速搬送を行い、パス長差のリカバリ完了後に再び通常搬送速度へと減速させる制御を行ったが、本発明はこの速度制御に限定されるものではない。例えば、定着器の下流側にシートの表裏を反転させて排紙する反転排紙機構が配置されている場合、タンデムパスとバイパスのいずれを通過する場合でも、後続紙と衝突させずに反転する為に、反転排紙機構へ進入する段階から搬送速度を増速しておく必要がある。このような構成の場合は、タンデムパスとバイパスのうちパス長の長い方について、短い方のパスよりも増速開始タイミングを早めることで、両搬送パスのパス長差に起因するタイミングずれを解消できる。この時の増速開始タイミングの差分を△Ｔとすると、
△Ｔ＝△Ｌ／（Ｖ１−Ｖ０）
となる。（長い方のパスの増速開始タイミングを、短い方のパスのそれより△Ｔだけ早く設定すれば、△Ｌのパス長差をリカバリできる。）

また、先の実施例では、増速搬送する時間は、タンデムパスとバイパスのパス長差と搬送速度差から決定される固定値であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、長い方のパス中にあるシート検知センサがＯＮするタイミングを、理論上のＯＮタイミングと比較し、そのズレを元に最適な増速時間を決定する可変制御であっても構わない。この制御方法を用いれば、定着器の温調条件や耐久劣化、シートマテリアルの特性などといった外乱で、定着器通過時のシート搬送速度がばらついた場合に対しても、ケース毎の遅延量に柔軟に対応してリカバリ動作を行える。

また、先の実施例では、短い方のパスの搬送速度を、その全域に渡って第１定着器の搬送速度Ｖ０と等速にしているが、本発明の趣旨は所定時間内に両パスのパス長差を解消する点にあり、この目的を妨げない範囲であれば、複数の搬送速度を持っても構わない。

また、先の実施例では定着器が２つのケースに関して説明したが、本発明は定着器の数に限定されるものではなく、３つ以上の定着器からなる定着構成に対しても、同様に適用可能である。

本第２実施例を用いることにより、タンデムパスとバイパスの長さが異なる複数定着器構成の画像形成装置においても、両パスの合流点近傍においてパス長差に起因する搬送タイミングのズレを回復する事が可能になる。これにより、両パスの下流側においても、シートがいずれのパスを通過したかに関わらず、定着部に進入する前と同じ均等な間隔で、シート搬送を継続する事ができる。

したがって、タンデムパス・バイパスのどちらか一方のみを利用する連続ジョブの時と、両パスを不連続で交互に使用するような混合ジョブの時とを問わず、装置の最大プロダクティビティでの画像形成動作が可能になる。また、定着後のシート搬送間隔が均一化されるため、下流に配置されるシート反転機構や両面パス、ステイプラ等の後処理装置の動作制御も、安定して行う事ができる。

（第３実施例）
図１３、図１４および図１７を用いて、本発明の第３実施例を説明する。図１７は本発明を適用した画像形成装置の概略断面である。第１実施例と同様の構成については同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。

本第３実施例の定着装置Ｔ３は、画像形成部の下流側に設けられている。定着装置Ｔ３には、シートＳ上のトナー像を永久画像として定着するための第１定着器３２０、そして、第１定着器３２０を通過したシートに対し、要求に応じて追加定着を行うための第２定着器３２１が設けられている。搬送パスは、第１定着器３２０の下流で、第２定着器３２１へ向うタンデムパスＰｔ３と第２定着器３２１を迂回するバイパスＰｂ３とに分岐し、第２定着器３２１の下流で再び合流する。この分岐点Ｓｐには、パスを切換え可能なフラッパＦが備えられており、コントローラ３からの要求信号に応じて、両搬送パスを選択可能になっている。

以下において、本発明に基づく定着装置Ｔ３の詳細を説明する。本実施例での定着装置Ｔ３の概略断面を図１４に示す。第１定着器３２０、第２定着器３２１、タンデムパスＰｔ３、バイパスＰｂ３から成る定着構成は、先に概略を説明した通りである。分岐点Ｓｐから合流点Ｍｐまでのパス長を比較すると、本実施例ではタンデムパスＰｔ３の方がバイパスＰｂ３よりも長い。そのため、シートを両搬送パスとも同じ速度で搬送すると、シートがいずれのパスを通過したかに依存して、合流点への到達タイミングが異なり、この影響をそのまま下流まで引きずる事になる。パスの選択によってシートの搬送タイミングが乱れると、下流に位置する両面搬送ユニットや後処理装置などの誤動作や、シート間隔が狭くなりすぎる事によるＪＡＭなどに代表される問題が生じる為、本実施例では、本発明に基づく搬送制御によって、これを解消している。

図１３は、第３実施例におけるシートの搬送タイミングチャートである。転写部から速度Ｖ０、搬送インターバルＴｉで連続搬送されてくるシートは、第１定着器３２０を通過した後、分岐点において、コントローラ３からの信号に従って、タンデムパスＰｔ３とバイパスＰｂ３とのいずれかに導かれる（９０）。両搬送パスとも、シートは引き続き速度Ｖ０で搬送される。タンデムパスＰｔ３とバイパスＰｂ３のパス長差を△Ｌに起因する搬送タイミングのばらつきを防ぐ為、パスの長いタンデムパスを通過した時の搬送タイミングを正とし、バイパス側を通過するシートに対して、以下に詳細を説明するタイミング補正制御を行う。

バイパスＰｂ３内に進入したシートは、やがて同パス内に配置されたシート検知センサＳＮに到達する。同センサがＯＮすると、コントローラは、その所定時間後に搬送ローラの駆動を停止する信号を出力し、シート搬送を一時停止する。この時の停止時間を△ｔとすると、△ｔは、既知のパス長差△Ｌと、搬送速度Ｖ０とから、
△ｔ＝△Ｌ／Ｖ０
のように、理論的に求める事ができる。なお、言うまでもないが、ステッピングモータで搬送ローラを駆動する場合には、モータ加減速時のシート移動も考慮して計算しなければならない。本実施例では、理論計算から得られた停止時間△ｔだけシートを一時停止させた後、搬送動作を再開する。この制御により、合流点到達以降は、分岐点通過時と同じく、均一な搬送インターバルＴｉでシートの搬送が行われる。

なお、一時停止によるタイミング補正制御で吸収できるタンデムパスＰｔ３とバイパスＰｂ３のパス長差△Ｌには上限があり、バイパスＰｂ３へ２枚続けて進入してくるシートが、一時停止制御の際に衝突しない事が条件となる。なお、ここでは、シート搬送間隔を一時的にマイナスに、即ち重ね合わせることが可能な機構を有する場合を除く。搬送中のシートの長さをＬｓとすると、先行紙と後続紙が衝突しない条件とは、一時停止制御前のシート間距離（（Ｔｉ＊Ｖ０）−Ｌｓ）が、一時停止によってパス長差△Ｌを解消している最中に、ゼロ以下にならないことである。

（（Ｔｉ＊Ｖ０）−Ｌｓ）−△Ｌ＞０
という条件式が立つ。これを書き換えると、
△Ｌ＜（Ｔｉ＊Ｖ０）−Ｌｓ
となり、△Ｌの上限値を求める事ができる。装置設計時には、この値を超えないように構成を決定する必要がある。

なお、本実施例では、理論的に求めた所定時間△ｔだけ用紙搬送を一時停止したが、このように停止時間を固定する制御ではなく、コントローラ３が管理している画像形成装置の動作タイミングに従い、所定のタイミングで搬送を再開するような制御方法であっても構わない。この制御方法を活用すれば、パスの長い方の搬送路を通過するシートの搬送タイミングずれを検出し、それに応じて一時停止中のシートの搬送再開トリガを与えるような柔軟な制御もできる。

（第３実施例における変形例）
上記の第３実施例では、タンデムパスＰｔ３内での一時停止ポイントを１箇所のみ設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数箇所で停止可能な構成にしても良い。以下において、一時停止ポイントを２箇所設定した第３実施例の変形例を説明する。

図１６は本変形例における定着部構成の概略断面、図１５は本変形例でのシートの搬送タイミングチャートである。バイパスＰｂ３内には第１シート検知センサＳＮ１と第２シート検知センサＳＮ２の２つのセンサが設けられている。シートが分岐点を通過して（９０）バイパスＰｂ３内に進入し、シートが各々のセンサに到達すると、それから所定時間後に搬送動作が一時停止され、停止からそれぞれ△ｔ１、△ｔ２後に搬送が再開される（９２，９３）。つまり、シートはバイパスＰｂ３に侵入してから合流点Ｍｐに到達するまでの間で２回一時停止し、これによる総停止時間△ｔ１＋△ｔ２のタイミング補正動作を通じて、パス長差△Ｌに起因する合流点以降（９１）の搬送タイミングのずれを解消する。

停止時間△ｔ１、△ｔ２と、タンデムパス・バイパスのパス長差△Ｌの間には、搬送速度をＶ０とした時、上記の第３実施例と同様に、
△ｔ１＋△ｔ２＝△Ｌ／Ｖ０
の関係がある。

シートの長さをＬｓとした時、タンデムパスへ２枚連続で進入したシートが、２回の一時停止制御において衝突しない為の条件式は、それぞれ
△ｔ１＜Ｔｉ−（Ｌｓ／Ｖ０）
△ｔ２＜Ｔｉ−（Ｌｓ／Ｖ０）
であることから、これらをまとめると、パス長差△Ｌの制約条件は、
△Ｌ＜２＊（（Ｔｉ＊Ｖ０）−Ｌｓ）
のように求まる。

以上の条件式より、一時停止ポイントを２箇所設定した効果として、タイミング補正制御で吸収可能なパス長差が２倍に増加した事がわかる。また、△ｔ１と△ｔ２の制約条件は同じであることから、基本的に両者の設定値は同じにすれば良いと言える。

なお、本変形例では、搬送するシートのサイズに応じて、２箇所で一時停止するか１箇所のみ一時停止するかを切り替えている。第２シート検知センサＳＮ２による停止位置でシートを一時停止させた際に、そのシートの後端が、第１シート検知センサＳＮ１による停止位置とオーバーラップしてしまうサイズ（もしくは、第１シート検知センサＳＮ１による停止位置でシートを停止させた場合に、同シートの後端がまだ第１定着器３２０を抜け切っていないサイズ）については、第２シート検知センサＳＮ２による停止位置でしかタイミング補正制御を行わない。当然、２箇所で停止する場合と同じシート間隔で搬送を行うと、パス長差△Ｌを吸収しきれない為、その分イニシャルのシート搬送間隔を広げて、マージンを確保している。

（第３実施例におけるその他の実施例）
第３実施例における代表的な実施例は、ここまでに説明した通りであるが、以下において別の実施例についても言及しておく。

既述の第３実施例および第３実施例の変形例では、タンデムパスよりもバイパスが短い定着構成について説明してきたが、これとは逆に、バイパスよりもタンデムパスが短い定着構成に対しても、本発明を同様に適用することができる。ただし、タンデムパス中の定着器からシートの後端が抜けた状態でなければ一時停止不可能である為、定着器から合流点までのパス長を十分に確保しなければならず、装置構成としては第３実施例やその変形例よりもスペース制約が厳しくなる。

また、第３実施例および第３実施例の変形例では定着器が２つのケースに関して説明したが、本発明は定着器の数に限定されるものではなく、３つ以上の定着器からなる定着構成に対しても、同様に適用可能である。

また、第３実施例および第３実施例の変形例のように、必ずしも分岐点を第１定着器の下流に設定する必要はなく、最初の定着器がタンデムパス内に配置されているケース（言い換えると、上流側に設けられている第１定着器がバイパスの迂回対象に含まれるケース）についても、本発明を同様に適用することができる。この場合、タンデムパスについては第１定着器にシートが到達するまで、バイパスについては合流点を通過して最初の定着器にシートが到達するまでの区間、未定着画像の載ったシートを搬送する必要がある。よって、具体的には、本発明のタイミング補正制御が実現できるよう、いくつかに分割で構成された吸引搬送ベルトで搬送を行う構成などが要求される。

本第３実施例では、タンデムパスとバイパスの長さが異なる複数定着器構成の画像形成装置において、シートがいずれのパスを通過したかに関わらず、両パスの合流点下流においても、シートが定着部に進入する前と同じ均一な搬送間隔で、安定したシート搬送を行うことが可能となる。

第１実施例の定着装置における断面配置図。第１実施例の定着装置における動作説明のための断面配置図。第１実施例の定着装置における動作説明のための断面配置図。第１実施例における定着装置の駆動機構を示す断面配置図。第１実施例の変形例の断面配置図。第１実施例の画像形成装置の概略断面図。第２実施例の構成における速度制御のタイミングチャート。第２実施例の定着装置における断面配置図。第２実施例に類似した別構成の断面配置図。第２実施例における第１の変形例を示す断面配置図。第２実施例における第２の変形例を示す断面配置図。第２実施例における画像形成装置の概略断面。第３実施例の構成における搬送タイミングチャート。第３実施例の定着装置における断面配置図。第３実施例の変形例における搬送タイミングチャート。第３実施例の変形例の断面配置図。第３実施例における画像形成装置の概略断面。

符号の説明

２０第１定着器
２１第２定着器
Ｐｔタンデムパス
Ｐｂバイパス
Ｓｐ分岐点
Ｍｐ合流点
Ｍ駆動モータ

Claims

シート上に形成されたトナー画像をシートに定着させるための複数の定着手段と、
前記複数の定着手段のうち、少なくとも１つ以上の定着手段を迂回してシートを搬送する迂回搬送路と、
前記迂回搬送路で迂回する少なくとも１つ以上の定着手段を経由してシートを搬送する主搬送路と、
前記主搬送路と前記迂回搬送路との分岐部において、シートをいずれかの搬送路へ導くかを選択する搬送路切換え手段と、
を有し、
前記主搬送路と前記迂回搬送路とが合流部において合流し、
前記分岐部から前記主搬送路を経由して前記合流部にシートを搬送する時間と、前記分岐部から前記迂回搬送路を経由して前記合流部にシートを搬送する時間とが、略等しいことを特徴とする定着装置。
前記主搬送路における前記分岐部から前記合流点までの搬送路の長さと、前記迂回搬送路における前記分岐部から前記合流点までの搬送路の長さとが、略等しいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記分岐部以降の前記主搬送路におけるシート搬送速度を第一の搬送速度として、前記分岐部以降の前記迂回搬送路におけるシート搬送速度を第二の搬送速度とした場合、前記第一の搬送速度と、前記第二の搬送速度をほぼ等しく設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
前記迂回搬送路には、シートを搬送するための第一の搬送手段と、前記第一の搬送手段を駆動するための搬送駆動手段を備え、前記主搬送路には、シートを搬送するための第二の搬送手段を備え、前記第二の搬送手段を駆動する駆動手段を、前記搬送駆動手段が兼用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
前記主搬送路と前記迂回搬送路のうち、前記分岐部から前記合流部までのパス長が長い方の搬送路について、前記搬送路の少なくともある部分において、パス長が短い方の搬送路より速い速度でシートを搬送することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記分岐部におけるシート搬送速度を第一速度とするとき、前記主搬送路と前記迂回搬送路とを問わず、搬送されるシートは、その搬送路の途中から第一速度よりも速い第二速度で搬送され、
前記主搬送路と前記迂回搬送路のうち、前記分岐部から前記合流部までの搬送路の長さが長い方の搬送路が、搬送路の長さの短い方の搬送路よりも、シート先端が前記分岐部を通過してから第二速度へ増速するまでの時間が短いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記主搬送路と前記迂回搬送路のうち、前記分岐部から前記合流部までの搬送路長さが短い方の搬送路は、シートの搬送を一時停止する為の搬送停止手段を有し、
前記搬送停止手段によって、搬送路長さの短い方の搬送路内の前記合流部手前において、シートの搬送が一時停止させられることを特徴とする請求項１に定着装置。
前記搬送停止手段は、複数のシートの搬送を独立に一時停止させられることを特徴とする請求項７記載の定着装置。
前記迂回搬送路は定着手段を備えない、または前記主搬送路内に設けられた定着手段とは別の定着手段が前記迂回搬送路に設けられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定着装置。
シートに画像を転写する転写手段と、
前記転写手段によって転写された画像をシートに定着するための請求項１乃至９のいずれかに１項に記載の定着装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。