(57)【要約】【課題】様々な種類の記録媒体に対して、当接圧力を最適化できるようにする。【解決手段】カム６１を少なくとも１回転させることで、カム６１の回転角度と負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得する。そして、負荷プロファイルに基づいて、所定の当接圧力を得るためのカム６１の回転角度を演算し、演算された回転角度にカム６１を回転させる。【選択図】図６
2019082596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に転写されたトナー像を加熱及び加圧することで該記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記記録媒体に加える当接圧力を、カムの回転角度によって調整する当接圧力調整部と、
前記カムを回転駆動させるカム駆動部と、
前記カム駆動部を駆動する際の負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、
前記カム駆動部によって前記カムを少なくとも１回転させたときの、該カムの回転角度と前記負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得する取得プログラムと、前記当接圧力調整部において所定の当接圧力を得るための該カムの回転角度を、該負荷プロファイルに基づいて演算する演算プログラムとを有する演算部と、
前記演算部で演算された回転角度に前記カムを回転駆動させるように、前記カム駆動部の動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、電源起動時又はスリープ復帰時に、前記負荷プロファイルを新たに取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、前記カム駆動部によって前記カムを複数回回転させたときの、該カムの回転角度と、該カムの回転角度に対して前記負荷トルク検出部で複数検出される負荷トルクの平均値との関係を示す負荷プロファイルを取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
前記演算部は、前記演算プログラムによって、前記記録媒体の厚みに応じた当接圧力を、前記カムの回転角度と前記負荷プロファイルに基づいて演算することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記当接圧力調整部において所定の当接圧力を得るための前記カムの回転角度が複数存在する場合に、前記負荷トルクの変化率が最も小さい回転角度に該カムを回転駆動させるように、前記カム駆動部の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１つにおいて、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、前記負荷プロファイルを複数回取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１つにおいて、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、前記カムを第１の方向に少なくとも１回転させた場合と、該第１の方向とは逆の第２の方向に少なくとも１回転させた場合とについて、それぞれ前記負荷プロファイルを取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうち何れか１つにおいて、
前記負荷トルク検出部で検出された負荷トルクが、所定の上限値よりも大きい又は所定の下限値よりも小さい場合に、所定の報知動作を行う報知部を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、像担持体に形成された潜像を現像して記録媒体上に転写されたトナー像を、熱や圧力により記録媒体上に定着させる定着器を備えた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、定着器の加圧ローラと加熱ローラとの当接圧力が一定の値に設定されていると、例えば、厚い用紙では、定着性の悪化を招いたり、薄い用紙では、皺が発生するおそれがある。そのため、記録媒体の種類やその厚みによって当接圧力を最適な値に調整するのが好ましい。
【０００４】
特許文献１には、カムをモータで回転させ、カムとエンコーダにより停止位置を規定して当接圧力を調整する機構を備え、モータに掛かる負荷トルクの大きさから当接圧力を検知して、この検知した当接圧力と所望の当接圧力との比較結果に基づいてカムの停止位置の調整を行うようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２６７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、記録媒体に実際に加わる当接圧力を検出しているのではなく、カムとエンコーダにより停止位置を制御することで当接圧力を規定しているから、例えば、製品の寸法誤差やカムの形状等にばらつきが生じていると、カムを所定の停止位置に位置付けたとしても、本来の最適な当接圧力を得ることができないおそれがある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、様々な種類の記録媒体に対して、当接圧力を最適化できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱及び加圧することで該記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、第１の発明は、前記記録媒体に加える当接圧力を、カムの回転角度によって調整する当接圧力調整部と、
前記カムを回転駆動させるカム駆動部と、
前記カム駆動部を駆動する際の負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、
前記カム駆動部によって前記カムを少なくとも１回転させたときの、該カムの回転角度と前記負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得する取得プログラムと、前記当接圧力調整部において所定の当接圧力を得るための該カムの回転角度を、該負荷プロファイルに基づいて演算する演算プログラムとを有する演算部と、
前記演算部で演算された回転角度に前記カムを回転駆動させるように、前記カム駆動部の動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
第１の発明では、カムを少なくとも１回転させることで、カムの回転角度と負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得するようにしている。そして、負荷プロファイルに基づいて、所定の当接圧力を得るためのカムの回転角度を演算し、演算された回転角度にカムを回転させるようにしている。
【００１１】
これにより、様々な種類の記録媒体に対して、当接圧力を最適化することができる。具体的に、負荷トルクの最大値と最小値とを含めた負荷プロファイルを取得し、この負荷プロファイルから最適なカムの停止位置を演算することで、様々な記録媒体に対して、最適な当接圧力となる位置でカムを停止させることができる。
【００１２】
また、製品の寸法誤差やカムの形状等にばらつきが生じていたり、カムの当接圧力調整部の構成部品が経時的に形状変化した場合でも、演算部の取得プログラムによって取得した最新の負荷プロファイルに基づいてカムの回転角度を演算することで、記録媒体に対して常に最適な当接圧力を加えることができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、電源起動時又はスリープ復帰時に、前記負荷プロファイルを新たに取得することを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明では、電源起動時又はスリープ復帰時に負荷プロファイルを新たに取得するようにしたから、常に最新の負荷プロファイルに基づいて当接圧力を調整することができる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、前記カム駆動部によって前記カムを複数回回転させたときの、該カムの回転角度と、該カムの回転角度に対して前記負荷トルク検出部で複数検出される負荷トルクの平均値との関係を示す負荷プロファイルを取得することを特徴とするものである。
【００１６】
第３の発明では、カムを複数回回転させたことで複数検出された負荷トルクの平均値とカムの回転角度との関係を示す負荷プロファイルが取得される。
【００１７】
これにより、負荷トルクの検出誤差を抑えた精度の高い負荷プロファイルを取得することができる。
【００１８】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記演算部は、前記演算プログラムによって、前記記録媒体の厚みに応じた当接圧力を、前記カムの回転角度と前記負荷プロファイルに基づいて演算することを特徴とするものである。
【００１９】
第４の発明では、カムの回転角度と負荷プロファイルとに基づいて記録媒体の厚みに応じた当接圧力を演算することで、当接圧力を最適化することができる。
【００２０】
第５の発明は、第１乃至第４の発明のうち何れか１つにおいて、
前記制御部は、前記当接圧力調整部において所定の当接圧力を得るための前記カムの回転角度が複数存在する場合に、前記負荷トルクの変化率が最も小さい回転角度に該カムを回転駆動させるように、前記カム駆動部の動作を制御することを特徴とするものである。
【００２１】
第５の発明では、所定の当接圧力を得るためのカムの回転角度が複数存在する場合、負荷トルクの変化率が最も小さい回転角度にカムを回転駆動させるようにしている。これにより、負荷トルクの変動を抑えながら、所定の当接圧力が得られる回転角度にカムを回転駆動させることができる。
【００２２】
第６の発明は、第１乃至第５の発明のうち何れか１つにおいて、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、前記負荷プロファイルを複数回取得することを特徴とするものである。
【００２３】
第６の発明では、負荷プロファイルを複数回取得することで、複数の負荷プロファイルを比較して異常判定を行ったり、負荷プロファイルの経時変化を確認することができる。
【００２４】
第７の発明は、第１乃至第６の発明のうち何れか１つにおいて、
前記演算部は、前記取得プログラムによって、前記カムを第１の方向に少なくとも１回転させた場合と、該第１の方向とは逆の第２の方向に少なくとも１回転させた場合とについて、それぞれ前記負荷プロファイルを取得することを特徴とするものである。
【００２５】
第７の発明では、カムを正回転させたときの負荷プロファイルと、逆回転させたときの負荷プロファイルとを取得するようにしている。これにより、取得した負荷プロファイルのうち、負荷トルクの変化率が小さい方向にカムを回転駆動させることで、負荷トルクの変動を抑えながら、所定の当接圧力が得られる回転角度にカムを回転駆動させることができる。
【００２６】
第８の発明は、第１乃至第７の発明のうち何れか１つにおいて、
前記負荷トルク検出部で検出された負荷トルクが、所定の上限値よりも大きい又は所定の下限値よりも小さい場合に、所定の報知動作を行う報知部を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
第８の発明では、負荷トルクが所定の上限値よりも大きい場合には、カム駆動部に異常な負荷が加わっていると判断して、報知動作を行うようにすればよい。また、負荷トルクが所定の下限値よりも小さい場合には、カム駆動部や当接圧力調整部に不具合が生じて、当接圧力の調整ができていないと判断して、報知動作を行うようにすればよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、様々な種類の記録媒体に対して、当接圧力を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】定着ユニットの概略構成を示す側面図である。
【図３】カムを回転させてニップ幅Ｎipを０にしたときの図２相当図である。
【図４】定着ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】カムを回転させたときのニップモータの駆動トルクとレバーを押し上げる力との関係を示す図である。
【図６】カムの回転角度と負荷トルクとの関係を示すグラフ図である。
【図７】負荷プロファイルに基づいて、用紙の種類に応じたカムの回転角度を演算する手順を説明するグラフ図である。
【図８】負荷トルクの変化率を考慮してカムの回転角度を取得する手順を説明するグラフ図である。
【図９】当接圧力を調整する手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下に説明する各実施形態、変形例、その他の例等の各構成は、本発明を実施可能な範囲において互いに組み合わせてもよい。
【００３１】
〈画像形成装置の全体構成〉
図１に示すように、画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色のトナーカートリッジ１５を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、記録媒体としての用紙Ｐに画像を形成する。
【００３２】
より詳細には、画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着ユニット５０とを備えている。
【００３３】
記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容され、給紙ローラによりピックアップされて搬送される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。
【００３４】
現像装置２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整される。現像装置２０では、トナーが均一に分散され、最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
【００３５】
転写ユニット３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３とを備えている。
【００３６】
転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３１ｄを押圧するように設けられる。
【００３７】
感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３とが設けられている。
【００３８】
帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を、用紙Ｐに形成する画に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナーカートリッジ１５から供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナーカートリッジ１５内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。
【００３９】
定着ユニット５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１を押圧する加圧ローラ５２と、を備えている。加熱ローラ５１及び加圧ローラ５２は円筒状に形成されており、加熱ローラ５１は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト３１に残存するトナーは、ベルトクリーニング装置によって回収される。
【００４０】
また、画像形成装置１には、定着ユニット５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ５３，５４が設けられている。
【００４１】
〈印刷動作〉
次に、画像形成装置１の印刷動作について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１は、給紙ローラを回転させて、カセットＫに積層された用紙Ｐをピックアップして搬送する。そして、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ４１により感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、露光ユニット４２により感光体ドラム４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。
【００４２】
現像装置２０では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３１ｄと二次転写ローラ３３とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
【００４３】
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット５０へ搬送される。用紙Ｐを加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ５３，５４によって画像形成装置１の外部へ排出される。
【００４４】
〈定着ユニットの詳細な構成〉
図２に示すように、定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１を押圧する加圧ローラ５２と、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間を通過する用紙Ｐに加える当接圧力を調整する当接圧力調整部６０とを備えている。
【００４５】
当接圧力調整部６０は、カム６１と、カム６１を回転駆動させるニップモータ６２（カム駆動部）と、カム６１の回転角度に応じて回動するレバー６３とを備えている。
【００４６】
レバー６３の一端部（図２で左端部）には、支持軸６４が設けられている。レバー６３は、支持軸６４を中心に回動可能に支持されている。レバー６３の他端部（図２で右端部）には、カム６１の周面に当接する当接板６５が設けられている。加圧ローラ５２は、ローラ取付部６６を介してレバー６３に取り付けられている。
【００４７】
図２では、カム６１が当接板６５から離れている状態であり、付勢スプリング６７からの全トルクがローラ取付部６６にかかる。そのため、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間の押し付け圧力は最大となり、同時にニップ幅Ｎipも最大になる。
【００４８】
そして、ニップモータ６２によってカム６１を回転駆動させると、カム６１の周面にレバー６３の当接板６５が当接し、カム６１からのトルクが発生するので、付勢スプリング６７からのトルクは、ローラ取付部６６とカム６１に分散してかかるようになる。ローラ取付部６６にかかるトルクは、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２が離れるほど減少していき、同時にニップ幅Ｎipも減少していく。逆に、カム６１にかかるトルクは増大していく。
【００４９】
さらにカム６１を回転駆動させると、図３のように、付勢スプリング６７からの全トルクは、カム６１にかかるようになる。つまり、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とが離れ、押し付け圧力、及びニップ幅Ｎipは０になる。
【００５０】
このような図２の状態から図３の状態までの間で、加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との押し付け圧力、及びニップ幅Ｎipを制御することができる。また、その間にカム６１にかかるトルクも変動するので、カム６１にかかるトルクを計測することによって加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との押し付け圧力、及びニップ幅Ｎipを計算することが可能となる。
【００５１】
つまり、カム６１の回転角度を調整することで、ニップ幅Ｎipを調整することができる。
【００５２】
ここで、レバー６３は、付勢スプリング６７によって、加圧ローラ５２を加熱ローラ５１に対して押し付ける方向に付勢されている。そのため、ニップモータ６２を駆動する際の負荷トルクは、カム６１の形状に応じて変動することとなる。
【００５３】
図４に示すように、負荷トルクは、ニップモータ６２に接続されたトルクセンサ６８（負荷トルク検出部）によって検出される。トルクセンサ６８は、ニップモータ６２に入力される電流値を検出する電流検出部６８ａと、ローパスフィルタ６８ｂ（ＬＰＦ）と、Ａ／Ｄコンバータ６８ｃとで構成されている。つまり、ニップモータ６２の負荷トルクが大きくなると、トルクセンサ６８で検出される電流値が大きくなり、ニップモータ６２の負荷トルクが小さくなると、トルクセンサ６８で検出される電流値が小さくなる。トルクセンサ６８で検出された負荷トルクの値は、制御部７０に送信される。
【００５４】
制御部７０には、取得プログラムと演算プログラムとを有する演算部７２が設けられている。演算部７２は、取得プログラムによって、ニップモータ６２によってカム６１を少なくとも１回転させたときの、カム６１の回転角度と負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得する。また、演算部７２は、演算プログラムによって、当接圧力調整部６０において所定の当接圧力を得るためのカム６１の回転角度を、負荷プロファイルに基づいて演算する。
【００５５】
制御部７０は、演算部７２で演算された回転角度にカム６１を回転駆動させるように、ニップモータ６２の動作を制御する。具体的に、ニップモータ６２と制御部７０との間には、駆動回路７５が接続されている。駆動回路７５は、制御部７０から出力されたニップモータ６２のオンオフを制御する信号やニップモータ６２の回転方向を制御する信号を受信して、ニップモータ６２を駆動させる。
【００５６】
制御部７０には、ニップモータ６２やトルクセンサ６８の他に、記憶部７３と、報知部７４とが接続されている。演算部７２で取得された負荷プロファイルは、記憶部７３に記憶される。記憶部７３には、演算部７２でカム６１の回転角度を演算するために用いる負荷テーブルや、所定のエラー内容を示すエラーテーブルが記憶されている。
【００５７】
報知部７４は、装置に異常が生じた場合に、ユーザーに対して所定の報知動作を行うものである。例えば、報知部７４を表示モニタで構成して、表示モニタにエラーメッセージを表示するようにすればよい。
【００５８】
図５は、カム６１を回転させたときの、ニップモータ６２の駆動トルクとレバー６３を押し上げる力との関係を示している。図５に示すように、カム６１が原点０を中心に回転するとし、レバー６３の当接板６５とカム６１とが接触する点の座標を（ｘｃ，ｙｃ）とすれば、この作用点には、レバー６３を押し上げる力の反力である当接板６５の面抗力Ｎと、レバー６３の当接板６５とカム６１との間の動摩擦力μＮとが作用する。μは、レバー６３の当接板６５とカム６１との間の動摩擦係数である。
【００５９】
上述したように、カム６１にかかるトルクを計測することによって加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との押し付け圧力、及びニップ幅Ｎipを計算することが可能となるが、カム６１にかかるトルク、つまり、ここでいう面抗力Ｎを直接求めることはできない。そこで、以下のように、本実施例で計測できる量である、ニップモータ６２の負荷駆動トルクＴから計算により求める。
【００６０】
ここで、カム６１が等角速度で回転すると仮定すると、モーメントのつり合いから、下記の（１）式が得られる。
【００６１】
Ｔ＝μＮ・ｙｃ−Ｎ・ｘｃ  ・・・（１）
したがって、レバー６３を押し上げる力は、下記の（２）式として求めることができる。
【００６２】
Ｎ＝Ｔ／（μ・ｙｃ−ｘｃ）  ・・・（２）
ここで、作用点（ｘｃ，ｙｃ）は、一般に、カム６１の回転角度から計算により求めることが可能である。そして、動摩擦力μは、事前に計測しておき、カム６１の回転角度に対応するテーブルとして、記憶部７３に記憶しておく。
【００６３】
レバー６３は、付勢スプリング６７によって加圧ローラ５２を加熱ローラ５１に押し付ける方向に付勢されているため、カム６１の形状によって、ニップモータ６２の負荷トルクＴが変動する。カム６１の回転角度と負荷トルクＴとの関係を示す負荷プロファイルは、図６に示すようなグラフ図として取得される。
【００６４】
図６に示すように、カム６１の回転角度が０［ｒａｄ］、２π［ｒａｄ］のときに、負荷トルクＴが最小となっている。このとき、レバー６３の当接板６５には、カム６１の周面が当接しておらず、付勢スプリング６７からの全トルクがローラ取付部６６にかかるため、最大ニップ幅Ｎipとなっている。
【００６５】
一方、カム６１の回転角度がπ［ｒａｄ］に到達する少し手前側の位置のときに、負荷トルクＴが最大となっている。
【００６６】
記憶部７３には、用紙Ｐの種類に応じて、最大ニップ位置とニップ解除位置とから規定される負荷トルクの割合が予め定められたテーブルが記憶されている。具体的に、トナー像を定着させるためには、用紙Ｐを加熱する必要があるが、例えば、用紙Ｐの紙厚が厚い場合には、十分に加熱するためには、当接圧力を高める必要がある。
【００６７】
そこで、図７に示すように、カム回転角度＝０［ｒａｄ］の最大ニップ幅を１００％としたときに、プリント対象となる用紙Ｐに応じたニップ幅を、最大ニップ幅に対する割合として、記憶部７３に予めテーブルとして記憶しておく。これにより、用紙Ｐにトナー像を定着させるのに最適な当接圧力を得るのに必要なニップ幅をテーブルから取得することで、このニップ幅に相当する負荷トルクを得るためのカム６１の回転角度を、負荷プロファイルに基づいて演算することができる。
【００６８】
例えば、厚紙の用紙Ａに最適な当接圧力を得るためのニップ幅が、最大ニップ幅のａ％であれば、負荷プロファイルに基づいて、このニップ幅に相当する負荷トルクＴを得るためのカム６１の回転角度θａが分かる。
【００６９】
また、用紙Ｂよりも紙厚の小さな普通紙の用紙Ｂに最適な当接圧力を得るためのニップ幅が、最大ニップ幅のｂ％であれば、負荷プロファイルに基づいて、このニップ幅に相当する負荷トルクＴを得るためのカム６１の回転角度θｂが分かる。
【００７０】
そして、負荷プロファイルから演算されたカム６１の回転角度に基づいて、ニップモータ６２を停止させることで、用紙Ｐの種類に応じた最適な当接圧力を得ることができる。
【００７１】
これにより、製品の寸法誤差やカム６１の形状等にばらつきが生じていたり、カム６１の当接圧力調整部６０の構成部品が経時的に形状変化した場合でも、演算部７２の取得プログラムによって取得した最新の負荷プロファイルに基づいてカム６１の回転角度を演算することで、用紙Ｐに対して常に最適な当接圧力を加えることができる。
【００７２】
ここで、図８に示すように、厚紙の用紙Ａに対して、最適な当接圧力を得るためのカム６１の回転角度が、負荷トルクが最大となるニップ解除位置の前後に２つ存在している。
【００７３】
そこで、本実施形態では、所定の当接圧力を得るためのカム６１の回転角度が複数存在する場合、負荷トルクの変化率が最も小さい回転角度にカム６１を回転駆動させるようにしている。
【００７４】
具体的には、負荷プロファイルの曲線上に、用紙Ａに応じたニップ幅の割合に相当する負荷トルクＰ１，Ｐ２が存在している。そこで、Ｐ１，Ｐ２を通る接線の傾きθ１，θ２をそれぞれ求め、θ１とθ２を比較する。図８に示す例では、傾きθ２の方が小さいので、負荷トルクの変化率は、負荷トルクＰ２に対応するカム６１の回転角度の方が小さくなっており、この回転角度にカム６１を回転駆動させるようにすればよい。
【００７５】
〈当接圧力の調整について〉
以下、用紙Ｐに加える当接圧力を調整するための手順について説明する。図９に示すように、まず、ステップＳ１０１では、電源起動又はスリープ復帰が行われ、ステップＳ１０２に進む。このように、電源起動時又はスリープ復帰時に、以下の手順で負荷プロファイルを新たに取得すれば、常に最新の負荷プロファイルに基づいて当接圧力を調整できる。
【００７６】
ステップＳ１０２では、ニップモータ６２を回転駆動させ、ステップＳ１０３に進む。
【００７７】
ステップＳ１０３では、カム６１の回転角度と負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得して記憶部７３に記憶し、ステップＳ１０４に進む。このとき、カム６１は１回転以上回転させ、カム６１の回転動作中に、ニップモータ６２を駆動させる際の負荷トルクをトルクセンサ６８で取得するものとする。これにより、最大ニップ位置からニップ解除位置までの負荷変動を負荷プロファイルとして取得することができる。
【００７８】
ステップＳ１０４では、負荷トルクの検出値が所定の範囲内にあるかを判定する。具体的には、所定の下限値よりも負荷トルクが大きく、且つ所定の上限値よりも負荷トルクが小さいかを判定する。ステップＳ１０４での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０６に分岐する。ステップＳ１０４での判定が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１０５に分岐する。
【００７９】
ステップＳ１０５では、エラー動作として装置を停止するとともに、報知部７４によってユーザーに報知動作を行い、処理を終了する。具体的に、負荷トルクが所定の上限値よりも大きい場合には、ニップモータ６２に異常な負荷が加わっていると判断して、報知動作を行うようにすればよい。また、負荷トルクが所定の下限値よりも小さい場合には、ニップモータ６２や当接圧力調整部６０に不具合が生じて、当接圧力の調整ができていないと判断して、報知動作を行うようにすればよい。
【００８０】
ステップＳ１０６では、ニップ解除位置でカム６１を停止させ、ステップＳ１０７に進む。このように、加圧ローラ５２と加熱ローラ５１とを離間させたニップ解除位置にカム６１を位置付けることで、加圧ローラ５２及び加熱ローラ５１の変形を抑制するようにしている。
【００８１】
ステップＳ１０７では、プリントコマンドが出力されたかを判定する。ステップＳ１０７での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１０８に分岐する。ステップＳ１０７での判定が「ＮＯ」の場合には、スリープモードに入り、ステップＳ１０１に分岐する。
【００８２】
ステップＳ１０８では、プリント対象の用紙Ｐの種類を取得して、ステップＳ１０９に進む。
【００８３】
ステップＳ１０９では、演算部７２において、用紙Ｐの種類に対応した最適な当接圧力を得られるカム６１の回転角度を演算し、ステップＳ１１０に進む。カム６１の回転角度の演算は、記憶部７３に記憶された負荷プロファイルの相対値又は絶対値で行う。
【００８４】
ステップＳ１１０では、演算部７２で演算されたカム６１の回転角度となるようにニップモータ６２を回転駆動させ、ステップＳ１１１に進む。
【００８５】
ステップＳ１１１では、用紙Ｐに対してプリント動作を行い、ステップＳ１１２に進む。
【００８６】
ステップＳ１１２では、用紙Ｐに対するプリント処理を終了し、ステップＳ１１３に進む。
【００８７】
ステップＳ１１３では、ニップモータ６２を回転駆動させ、ステップＳ１１４に進む。
【００８８】
ステップＳ１１４では、ニップ解除位置でカム６１を停止させ、ステップＳ１０７に戻る。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、負荷トルクの最大値と最小値とを含めた負荷プロファイルを取得し、この負荷プロファイルから最適なカム６１の停止位置を演算することで、様々な用紙Ｐに対して、最適な当接圧力となる位置でカム６１を停止させることができる。
【００９０】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００９１】
本実施形態では、カム６１を１回転させたときの、カム６１の回転角度と負荷トルクとの関係を示す負荷プロファイルを取得するようにしたが、例えば、カム６１を複数回回転させたときの、カム６１の回転角度と、カム６１の回転角度に対して複数検出される負荷トルクの平均値との関係を示す負荷プロファイルを取得するようにしてもよい。
【００９２】
また、負荷プロファイルを複数回取得して記憶部７３に記憶しておき、複数の負荷プロファイルを比較して異常判定を行ったり、負荷プロファイルの経時変化を確認するようにしてもよい。
【００９３】
また、本実施形態では、カム６１を正回転させたときの負荷プロファイルのみを取得しているが、この形態に限定するものではない。例えば、カム６１を正回転させたときの負荷プロファイルと、逆回転させたときの負荷プロファイルとを取得するようにしてもよい。これにより、取得した負荷プロファイルのうち、負荷トルクの変化率が小さい方向にカム６１を回転駆動させることで、負荷トルクの変動を抑えながら、所定の当接圧力が得られる回転角度にカム６１を回転駆動させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明は、様々な種類の記録媒体に対して、当接圧力を最適化することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００９５】
１    画像形成装置
５０    定着ユニット（定着装置）
６０    当接圧力調整部
６１    カム
６２    ニップモータ（カム駆動部）
６８    トルクセンサ（負荷トルク検出部）
７０    制御部
７２    演算部
７４    報知部
Ｐ    用紙（記録媒体）
【図１】
2019082596.tif 000003
【図２】
2019082596.tif 000004
【図３】
2019082596.tif 000005
【図４】
2019082596.tif 000006
【図５】
2019082596.tif 000007
【図６】
2019082596.tif 000008
【図７】
2019082596.tif 000009
【図８】
2019082596.tif 000010
【図９】
2019082596.tif 000011