(57)【要約】      （修正有）【課題】ローラの位置を検知するセンサを設けることなく、精度よくローラの接離制御を可能とする仕組みを提供する。【解決手段】画像形成装置のモータ制御部は、定着器における定着ローラと加圧ローラの接離量を調整するカムを駆動するモータの回転子の目標位相を表す指令位相θ_refと、加圧ローラ接離モータの巻線に発生する誘起電圧から決定された回転子の回転位相との偏差が小さくなるように、モータの巻線に流れる駆動電流を制御する。また、システムコントローラは、電流検出器により検出されたモータの巻線に流れる駆動電流を座標変換器でｄｑ変換したｑ軸電流iqを所定周期で取得し、取得したiqの値と所定時間前のタイミングで取得したiqの値との差分値に基づいて、接離量を制御する（Ｓ７０１〜Ｓ７０８）。【選択図】図７
2019053194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転体と第２回転体との接離量を調整する接離装置であって、
前記接離量を調整するカムと、
前記カムを回転駆動するモータと、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記モータの回転子の回転位相を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分に基づいて、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出される駆動電流の前記トルク電流成分の値を所定周期で取得し、取得した第１のトルク電流成分の値と前記第１のトルク電流成分の値を取得するタイミングよりも所定時間前のタイミングで取得した第２のトルク電流成分の値との差分値に基づいて、前記接離量を制御することを特徴とする接離装置。
【請求項２】
前記差分値は、前記第１のトルク電流成分の値から前記第２のトルク電流成分の値が減算された値であり、
前記制御手段は、前記差分値の絶対値が所定の値より大きく且つ前記差分値が負の値である状態から前記差分値の絶対値が前記所定の値より小さい値である状態になるまで前記モータを駆動させることによって、前記第１回転体及び前記第２回転体の状態を、前記第１回転体と前記第２回転体との圧接力が第１圧接力である第１状態から前記圧接力が前記第１圧接力よりも小さい第２圧接力である第２状態に遷移させることを特徴とする請求項１に記載の接離装置。
【請求項３】
前記第２状態は、前記第１回転体と前記第２回転体とが離間した状態であることを特徴とする請求項２に記載の接離装置。
【請求項４】
前記第２のトルク電流成分の値は、前記第１のトルク電流成分の値が取得される直前のタイミングで取得された値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の接離装置。
【請求項５】
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
熱源を有する第１ローラ及び前記第１ローラに対して接離可能な第２ローラを備え、前記画像形成手段によって前記記録媒体に形成された画像を当該記録媒体に定着させる定着手段と、
第１ローラと第２ローラとの接離量を調整するカムと、
前記カムを回転駆動するモータと、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記モータの回転子の回転位相を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分に基づいて、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出される駆動電流の前記トルク電流成分の値を所定周期で取得し、取得した第１のトルク電流成分の値と前記第１のトルク電流成分の値を取得するタイミングよりも所定時間前のタイミングで取得した第２のトルク電流成分の値との差分値に基づいて、前記接離量を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記差分値は、前記第１のトルク電流成分の値から前記第２のトルク電流成分の値が減算された値であり、
前記制御手段は、前記差分値の絶対値が所定の値より大きく且つ前記差分値が負の値である状態から前記差分値の絶対値が前記所定の値より小さい値である状態になるまで前記モータを駆動させることによって、前記第１ローラ及び前記第２ローラの状態を、前記第１ローラと前記第２ローラとの圧接力が第１圧接力である第１状態から前記圧接力が前記第１圧接力よりも小さい第２圧接力である第２状態に遷移させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２状態は、前記第１ローラと前記第２ローラとが離間した状態であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第２のトルク電流成分の値は、前記第１のトルク電流成分の値が取得される直前のタイミングで取得された値であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてモータを用いたローラ等の接離制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から複写機、プリンタ等の画像形成措置には、記録材上に転写されたトナー像を加熱加圧により記録材に定着させる定着装置が設けられている。定着装置は、発熱体により熱せられ、トナー像を加熱する定着ローラと、当該定着ローラと圧接する加圧ローラとを有する。トナー像が転写された記録材が両ローラのニップ部を通過することにより、記録材にトナー像が定着される。
例えば、定着装置においてジャムが発生した場合に定着ローラと加圧ローラとが圧接したまま（加圧状態）であると、ジャム処理時にニップ部に挟まった記録材を取り除きにくい。また、加圧状態が長時間継続するとローラが変形し、記録材へのトナー像の定着を適切に行うことができなくなる可能性がある。
そこで、特許文献１では、定着ローラから加圧ローラを離間する為の接離装置が記載されている。
【０００３】
定着ローラから加圧ローラを離間する際には、ローラの位置を把握する必要がある。ローラの位置は、例えば、接離装置に設けられた位置検知センサによって検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２５９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ローラの位置を検知するセンサが接離装置に設けられる場合、装置が大型化したりコストが増大したりしてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものである。本発明は、ローラの位置を検知するセンサを設けることなく、精度よくローラの接離制御を可能とする仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１回転体と第２回転体との接離量を調整する接離装置であって、前記接離量を調整するカムと、前記カムを回転駆動するモータと、前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、前記モータの回転子の回転位相を決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分に基づいて、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記検出手段により検出される駆動電流の前記トルク電流成分の値を所定周期で取得し、取得した第１のトルク電流成分の値と前記第１のトルク電流成分の値を取得するタイミングよりも所定時間前のタイミングで取得した第２のトルク電流成分の値との差分値に基づいて、前記接離量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ローラ等の位置を検知するセンサを設けることなく、精度よくローラ等の接離制御を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の画像形成装置の断面図
【図２】本実施形態の画像形成装置の定着ユニットの断面図
【図３】本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図
【図４】本実施形態に係るベクトル制御のブロック図
【図５】本実施形態に係るモータとｄｑ軸の関係を示す図
【図６】本実施形態に係るカム位置と負荷トルク及びｑ軸電流の関係を示す図
【図７】本実施形態に係る接離制御のホームポジションサーチのフローチャート
【図８】本実施形態に係る接離制御のホームポジションサーチ後のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための形態について説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態を示す接離装置を含む画像形成装置の全体構成を例示する断面図である。
図１において、プリンタ１は、本実施形態の接離装置を含む画像形成装置である。プリンタ1は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナー像を形成する４個の画像形成部が並列配置された電子写真方式のフルカラープリンタである。それぞれの画像形成部は、形成するトナー像の色が異なるのみで構成は同一である。
【００１２】
各色の感光ドラム2a〜2dは帯電器3a〜3dによって一様に帯電され、半導体レーザーを光源とする各々のレーザー走査ユニット5a〜5dにより感光ドラム2a〜2dの外周面に静電潜像（IMG-Y，IMG-M，IMG-C，IMG-K）が形成される。各色の静電潜像は、各々の現像器7a〜7dによりトナー等の現像剤を用いて現像される。感光ドラム2a〜2dの外周面上に現像された各色のトナー画像は、転写ブレード6a〜6dにより転写ベルト8等の中間転写部に転写される。転写ベルト8上に転写されたトナー画像は、二次転写ローラ22によって記録紙（記録媒体）に転写される。記録紙に転写されたトナー画像は、定着ローラ及び加圧ローラを備えた定着器23によって記録紙に定着される。その後、記録紙は排紙ローラ24によって排紙トレイ25に排紙される。
【００１３】
感光ドラム2a〜2d上の残存トナーは、クリーナ4a〜4dにより回収される。また、転写ベルト8上の残存トナーは、クリーナ12により回収される。
【００１４】
記録紙Sは、給紙カセット17もしくは手差しトレイ13などから給紙され、トナー像が記録紙Sに転写されるタイミングに合わせてレジストレーションローラ16によって二次転写ローラ22へ搬送される。その際、ピックアップローラ18，19、縦パスローラ20、レジストレーションローラ16や、ピックアップローラ14，15などの用紙搬送部は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモータにより駆動される。なお、ピックアップローラ18，19は、給紙カセット17から記録紙Sを給紙するためのものである。ピックアップローラ14，15は、手差しトレイ13から記録紙Sを給紙するためのものである。
【００１５】
また、両面印刷時には、定着器23、排紙ローラ24を通った記録紙は両面反転パス27の方向に導かれて逆方向に反転搬送され、両面パス28へ搬送される。両面パス28を通った記録紙は再び縦パスローラ20を通り、1面目と同様に2面目の画像を作像、転写、定着されて排出される。
【００１６】
なお、本実施形態における定着器23には、ステッピングモータを駆動源とするローラ接離装置が実装されている。以下、定着器23の構成及び動作について詳しく説明する。
【００１７】
図２は、定着器23の構成を例示する断面図である。
図２に示すように、定着器23は、定着ローラ255、加圧ローラ254、カム260、カム260の回転により加圧ローラ254を上下移動可能にする揺動アーム252、カム260の駆動を行うモータ250を有する。なお、定着ローラ255は、定着ヒーター161（ハロゲンヒータ等の熱源）を内蔵しトナー像を加熱して溶解する定着部材である。加圧ローラ254は、定着部材に圧接してニップ部251を形成する加圧部材であり、定着ローラ255に対して接離可能に対向する。
【００１８】
定着器23は、上記の他にも、定着ローラ255を回転駆動するための駆動部、記録材Pをガイドするためのガイド部材等、その他、多くの部材も有するが、ここでは詳しい説明は省略する。
【００１９】
定着器23では、駆動源であるモータ250を駆動することで、アイドルギア253を介し、カム駆動ギア256を駆動する。カム駆動ギア256に連結されたカム260を回転させることで揺動アーム252に接続された加圧ローラ254の接離動作（接離量の調整）が可能となる。加圧ローラ254の離間量やニップ部251の加圧量は、モータ250によりカム260の停止位置が制御されることによって調整される。
【００２０】
次に、加圧ローラの接離動作について説明する。
定着ローラ255と加圧ローラ254の接離動作やホームポジションサーチは、後述する図３に示すシステムコントローラ151（図３）によって行われる。
具体的には、電源投入時や、定着装置のジャム処理時に開閉されるドアの開閉時には、モータ250を駆動し、加圧ローラ254のホームポジションサーチが行われ、図２（Ａ）のように定着ローラ255と加圧ローラ254とが非接触となり、加圧ローラ254が離間位置に移動する。
【００２１】
また、システムコントローラ151がジョブを受け付けた際は、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、加圧ローラ254が定着ローラに255押圧され、定着ローラ255と加圧ローラ254の接触部にはニップ251が形成される。なお、図２（Ｂ）と図２（Ｃ）とでは、加圧量が異なるが、これは記録材Ｐの材質等に応じてニップ圧が調整されるためである。
そして、ジョブ終了時、或いはジャム検知時、エラー検知時には、加圧ローラ254が定着ローラ２５５から離間され、図２（Ａ）の状態へと戻る。
【００２２】
次に、プリンタ1を統括的に制御するシステムコントローラ151の動作とプリンタ1の各部との関係について図３を用いて説明する。
図３は、プリンタ1の制御構成を例示するブロック図である。
システムコントローラ151は、プリンタ1を統括的に制御し、主にプリンタ1内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集解析、及び画像処理部102の制御に加えて、操作部152（ユーザインタフェース）とのデータの交換の役割を担っている。
【００２３】
システムコントローラ151には、上述した役割を担うために、ＣＰＵ151aが搭載されている。ＣＰＵ151aは、同様にシステムコントローラ151に搭載されたＲＯＭ151bに格納されたプログラムによって、予め決められた画像形成シーケンスに係わる様々なシーケンスを実行する。また、システムコントローラ151には、ＣＰＵ151aによるシーケンスの実行の際、一次的又は恒久的に保存することが必要な書き換え可能なデータを格納するために、ＲＡＭ151cも搭載されている。ＲＡＭ151cには、例えば高圧制御部155への高圧設定値、各種データ、操作部152からの画像形成指令情報等が保存される。
【００２４】
システムコントローラ151は、画像処理部102に対し、画像処理部102に必要な各部の仕様設定値データを送出する。また、システムコントローラ151は、各部からの信号、例えば原稿画像濃度信号等を受信して、高圧制御部155や画像処理部102を制御して最適な画像形成を行うための設定を行う。
【００２５】
なお、プリンタ1は、内部に単数或いは複数のモータ、クラッチ／ソレノイド等のＤＣ負荷及び、フォトインターラプタやマイクロスイッチ等のセンサを配置している。プリンタ1では、モータや各ＤＣ負荷を適宜駆動させることで、記録紙Sの搬送や各ユニットの制御を行っており、各種センサ類159により、その動作を監視している。システムコントローラ151は、各種センサ類159からの信号を基に、モータ制御部157に各モータをコントロールさせたり、ＤＣ負荷制御部158にクラッチ／ソレノイドを動作させたりして画像形成動作を円滑に進めている。また、システムコントローラ151は、高圧制御部155に各種高圧制御信号を送出することで、高圧ユニット156を構成する各種帯電器である一次帯電器、補助帯電器、転写帯電器、及び現像器内の現像ローラ等に適切な電圧を印加させている。
【００２６】
定着器23に含まれる定着ヒーター161は、ＡＣドライバ160によりＯＮ／ＯＦＦおよび通電量の制御が行われる。定着ローラ255には、定着ローラの表面温度を測定するための温度検知体としてのサーミスタ154が設けられている。サーミスタ154は、定着ローラ255の温度変化に従って変化するサーミスタの抵抗値を表すアナログ信号（電圧値）をＡＤ変換器153へ出力する。ＡＤ変換器153は、サーミスタ154からのアナログ信号をデジタル値へ変換し、定着ローラ255の検知温度データとしてのデジタル値をシステムコントローラ151へ出力する。システムコントローラ151は、検知温度データとしてのデジタル値をもとにＡＣドライバ160を制御する。
【００２７】
システムコントローラ151は、操作部152から、ユーザにより設定された複写倍率、濃度設定値等の情報を得る。また、システムコントローラ151は、操作部152に対して、画像形成装置の状態、例えば、画像形成枚数や画像形成中か否かの情報、ジャムの発生やその箇所等をユーザに示すためのデータを送出している。また、システムコントローラ151と操作部152との間で、記録材に対する各種設定や記録材設定ミスに対する警告表示を行うためのやり取りが行われる。
【００２８】
以上のように、プリンタ1における動作シーケンスは、システムコントローラ151により行われる。なお、モータ２５０の制御は、システムコントローラ151からの指令に基づいてモータ制御部157によって行われる。
【００２９】
次に、図４、図５を用いて、モータ250を制御するモータ制御部157の構成、及び動作について説明する。
図４は、モータ制御部157の概略構成を説明する図である。
図５は、モータ250の概略構成を説明する模式図であり、作動原理を説明するために簡略化されたものである。
図５に示すように、モータ250は、不図示の出力軸（シャフト）に取り付けられた回転子（ロータ）402と、この回転子402と対向するように配置された４つの固定子（ステータ）401a、401b、401c、401dと、を有する。
【００３０】
図４に示すように、ＣＰＵ151aは、回転子402の目標位相を表す指令位相θ_refをモータ制御部157へ出力する。モータ制御部157は、この指令位相値（θ_ref）に基づきベクトル制御による位相制御を行う。なお、実際には、ＣＰＵ151aはモータ制御部157及に対してパルス信号を出力しており、パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数が回転子402の目標速度を表す指令速度に対応する。
【００３１】
モータ制御部157は、モータ250のＡ相、Ｂ相の巻線に流れる電流に対応する電流ベクトルを、Ａ相方向をα軸、Ｂ相方向をβ軸とする静止座標系（α-β座標系）から、回転子402の磁極方向をｄ軸、ｄ軸から90度進んだ方向をｑ軸と定義される回転座標系（ｄ-ｑ座標系）に変換する。
モータ制御部157によるモータ250の制御は、大きく分けて、電流制御器503、504と、位相制御器502の２つの制御ループで構成される。
【００３２】
まず、位相制御器502の制御ループについて説明する。
位相制御器502は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、後述する位相決定器５１３から出力される回転子402の回転位相θと、ＣＰＵ151aから出力される指令位相θ_refとの偏差が小さくなるように電流指令iq_ref、id_refを出力する。具体的には、位相制御器５０２は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて当該偏差が０になるように、電流指令iq_ref、電流指令id_refを生成して出力する。即ち、モータ制御部157は、回転子の目標位相を表す指令位相（θ_ref）と位相決定器５１３から出力される回転位相（θ）との偏差が小さくなるように、モータ250の巻線に流れる駆動電流を制御する。ここで、電流指令iq_ref、id_refは、静止座標系（α-β座標系）から回転座標系（ｄ-ｑ座標系）へと変換された後の電流指令値である。なお、本実施形態における位相制御器502は、ＰＩＤ制御に基づいて電流指令iq_ref、電流指令id_refを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器502は、ＰＩ制御に基づいて電流指令iq_ref、電流指令id_refを生成しても良い。なお、回転子402に永久磁石を用いる場合、通常は巻線を貫く磁束の強度に影響する電流指令id_refは０に設定されるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
静止座標系（α-β座標系）でモータ250に流れる電流を式（１）としたとき、回転座標系（ｄ-ｑ座標系）における電流値は式（２）のように表わされる。
【００３４】
【数１】
2019053194.tif 000003
【００３５】
【数２】
2019053194.tif 000004
【００３６】
この変換によって、Ａ相Ｂ相に流れる交流電流iα、iβは直流電流で表現される。ここで、ｄ軸電流は磁束量を制御可能な成分であり、トルクには寄与しない。一方、ｑ軸電流はモータ250の発生トルクを支配する成分（トルク電流成分）であり、負荷トルクに比例した値となる。したがって、このｑ軸電流iqの値を監視することで、モータの負荷トルクの大きさを監視することができる。なお、ｑ軸電流iqは、モータ制御部157からシステムコントローラ151に入力され、システムコントローラ151により監視される。
【００３７】
次に、電流制御器503、504の制御ループについて説明する。
モータの各相に流れる電流は、電流検出器507及び508によって検出され、Ａ／Ｄコンバータ510により、ＣＰＵもしくはＦＰＧＡなどのプログラミングデバイスに取り込み可能な状態（iα、iβ）に変換される。そして、Ａ／Ｄコンバータ510は、変換後の電流値iα、iβを所定の周期で座標変換器511に出力する。
座標変換器511は、入力された電流値iα、iβを、上記式（２）によってｑ軸電流iq及びｄ軸電流idに変換して出力する。
電流制御器503、504には、ｑ軸電流iq、ｄ軸電流idと、上述した位相制御器502から出力された電流指令値iq_ref、id_refとの偏差が入力される。なお、ｑ軸電流iqはＣＰＵ151aにも入力される。即ち、ｑ軸電流iqは所定の時間周期でＣＰＵ151aに入力される。
電流制御器503、504は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差がそれぞれ小さくなるように駆動電圧Vq及びVdを生成する。具体的には、電流制御器503、504は、入力される偏差がそれぞれ０になるように駆動電圧Vq及びVdを生成して座標変換器505に出力する。なお、本実施形態における電流制御器503、504は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器503、504は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Vq及びVdを生成しても良い。
座標変換器505ではvq、vdを静止座標系の駆動電圧vα、vβに逆変換する。この逆変換は以下の式（３）で計算される。
【００３８】
【数３】
2019053194.tif 000005
【００３９】
座標変換器505で変換された駆動電圧vα、vβは、ＰＷＭインバータ506に入力される。ＰＷＭインバータ506は、フルブリッジ回路を有し、フルブリッジ回路は座標変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって駆動される。その結果、駆動電圧vα、vβに対応する電流iα、iβが巻線に流れる。
このようにモータ制御部157では、電流検出器507、508で検出された駆動電流iα、iβが、ｄ軸電流idとｑ軸電流iqに変換され、該変換された電流id、iqに基づきモータ250の駆動が制御される。
【００４０】
次に、回転位相θを決定する方法について説明する。
Ａ／Ｄコンバータ510によってデジタル値に変換されたiα、iβと、モータ250の駆動電圧vα、vβは誘起電圧決定部512に入力される。誘起電圧決定部512では、入力された電流値iα、iβと駆動電圧vα、vβに基づいて、以下の電圧方程式（４）によりモータ250の各相の巻線に発生する誘起電圧Eα、Eβを推定（決定）する。
【００４１】
【数４】
2019053194.tif 000006
【００４２】
ここで、巻線レジスタンスＲと巻線インダクタンスＬの値は、予めＲＯＭ151bに記憶されている。
算出されたEα、Eβは、位相決定器513に入力される。位相決定器513では、以下の式（５）に基づいてモータ250の回転子402の回転位相θを計算（決定）する。
【００４３】
【数５】
2019053194.tif 000007
【００４４】
位相決定器513により計算されたθは、上述した通り、位相制御器502にフィードバックされる。また、回転位相θは、座標変換器505、511にも入力される。
このようなフィードバック系を構築することで、ベクトル制御では、負荷に応じた必要最低限の駆動電流をモータに印加することができ、脱調回避のための余剰電流（トルクマージン）が必要なオープン制御駆動よりも省電力、低騒音を実現することができる。また、ｑ軸電流iqを検出することで、モータの回転子にかかる負荷トルクを検出することができる。
【００４５】
次に、本実施形態におけるカム260位置とモータの回転子にかかる負荷トルクに対応するｑ軸電流iqとの関係について説明する。
図６は、本実施形態に係るカム位置とｑ軸電流iqとの関係を示す図である。なお、図６は、横軸にカム位置、縦軸にｑ軸電流iqを取ったものである。
【００４６】
カム位置が220°〜270°の領域は、加圧ローラ254が定着ローラ２５５から離間した、圧解除ポジション601であり、本実施形態におけるカム260のホームポジション位置である。
また、カム位置が320°〜360°の領域は、定着ローラ255と加圧ローラ254とが接し、所定の圧が加わった、加圧２ポジション602である。
そして、カム位置が110°〜150°の領域は、加圧２ポジション602よりも更にニップ圧が増大した、加圧１ポジション603である。
【００４７】
各ポジションは、揺動アーム252がカムの平坦部に接しており、モータの回転子にかかる負荷トルクがほぼ一定となる安定領域である。カム260が時計方向に回転することで、定着ローラ255と加圧ローラ254との圧接状態が圧解除、加圧２、加圧１、圧解除、・・・の順に変更される。本実施形態におけるカムは、圧解除ポジション601、加圧２ポジション602、加圧１ポジション603のうち、圧解除ポジション601におけるｑ軸電流iqが最も小さく、加圧１ポジション603におけるｑ軸電流iqが最も大きくなる形状となっている。
【００４８】
前述したように、本実施形態では、圧解除ポジション601がホームポジションに設定される。したがって、加圧ローラ254を定着ローラ255から離間させるためには、カム260をホームポジションに位置させる必要がある。以下に、カム260がホームポジションに位置したか否かを検出する（ホームポジションサーチを行う）方法について説明する。本実施形態では、カム260を回転させる期間におけるモータ250のｑ軸電流iqに基づいてホームポジションサーチが行われる。
【００４９】
図７は、本実施形態に係る接離制御のホームポジションサーチの処理を例示するフローチャートである。なお、図７及び後述する図８のフローチャートに示す処理は、システムコントローラ151に搭載されたＣＰＵ151aがＲＯＭ151bに格納されたプログラムを実行することにより実現される。
【００５０】
まず、S701において、システムコントローラ151（ＣＰＵ151a）は、指令位置信号θ_refとして１パルスをモータ制御部157に出力する。この結果、モータ制御部157は１パルス分モータ２５０を駆動する。なお、モータ２５０の駆動量は１パルス分に限定されるわけではない。
次に、S702において、システムコントローラ151は、ｑ軸電流iqを取得する。
次に、S703において、システムコントローラ151は、S702で取得したｑ軸電流iqと当該ｑ軸電流iqを取得する直前に（前回）取得したｑ軸電流iq´との差分Δiq（＝iq-iq´）の絶対値が所定値iqth（例えば100mA）以下かどうかを判定する。
【００５１】
S703において、Δiqの絶対値が所定値iqth以下である場合（S703でYesの場合）、システムコントローラ151はS701に処理を戻す。なお、差分Δiqの絶対値が所定値iqth以下であることはカムの位置が安定領域に対応する位置であることを意味する。
一方、S703において、Δiqの絶対値が所定値iqthより大きい場合（S703でNoの場合）、システムコントローラ151はS704に処理を進める。なお、差分Δiqの絶対値が所定値iqthより大きいことは負荷トルクが増大又は減少している（即ち、カムの位置が安定領域に対応する位置ではない）ことを意味する。
【００５２】
S704において、システムコントローラ151は、Δiqが負の数かどうかの判定を行う。Δiqが正の数の場合は、負荷トルクが増大したことを意味しており、カム260の位置が圧解除ポジション601から加圧２ポジション602あるいは加圧２ポジション602から加圧１ポジション603へ移行中である。また、Δiqが負の数の場合は、負荷トルクが減少したことを意味しており、カム260の位置が加圧１ポジション603から圧解除ポジション601へ移行中である。
【００５３】
S704において、Δiqが負の数でない場合（S704でNoの場合）、システムコントローラ151はS701に処理を戻す。
一方、S704において、、Δiqが負の数である場合（S704でYesの場合）、システムコントローラ151はS705に処理を進める。
【００５４】
S705において、システムコントローラ151は、指令位相θ_refとして１パルスをモータ制御部157に出力する。この結果、モータ制御部157は１パルス分モータ250を駆動する。なお、モータ250の駆動量は１パルス分に限定されるわけではない。
その後、S706において、システムコントローラ151は、ｑ軸電流iqを取得する。
次に、S707において、システムコントローラ151は、S706で取得したｑ軸電流iqと前回取得したｑ軸電流iq´との差分Δiqの絶対値が所定値iqth以下かどうかを判定する。
【００５５】
S707において、Δiqの絶対値が所定値iqthより大きい場合（S707でNoの場合）、システムコントローラ１５１はS705に処理を戻す。
一方、上記S707において、Δiqの絶対値が所定値iqth以下である場合（S707でYesの場合）、システムコントローラ１５１はS708に処理を進める。
【００５６】
S708において、システムコントローラ151は、ｎパルスに相当するθ_refをモータ制御部157に出力する。モータ制御部157はｎパルス分（ｎは正の整数）モータ250を駆動する。なお、S708においてシステムコントローラ151から出力されるパルス数ｎは、ｎパルス分モータが駆動された後のカムの位置が圧解除ポジション601であるような値に設定される。
【００５７】
このようにＣＰＵ151aは、回転位相（θ）を基準とした回転座標系において表される、回転子402にトルクを発生させるトルク電流成分（ｑ軸電流iq）に基づいてモータ250を制御する。ＣＰＵ151aは、モータ駆動電流の値iqを所定周期で取得し、取得したiqと所定時間前のタイミングで取得したiq´との差分値（iqからiq´が減算された値Δiq）に基づいて、定着ローラ255と加圧ローラ254の接離量を制御する。例えば、Δiqの絶対値が所定の値iqthより大きく且つ前記差分値が負の値である状態から前記差分値の絶対値が前記所定の値iqthより小さい値である状態になるまでモータ250を駆動させる。これによって、カム260をホームポジションに位置させ、定着ローラ255及び加圧ローラ254の状態を、定着ローラ255と加圧ローラ254との圧接力が第１圧接力である第１状態（接触した状態）から前記圧接力が前記第１圧接力よりも小さい第２圧接力である第２状態（離間した状態）に遷移させる。このような制御によって、ローラの位置を検知するセンサを用いることなく加圧ローラを定着ローラから離間させることができる。
【００５８】
なお、所定値iqthは、例えば、揺動アーム252の表面性や当該揺動アーム252と当接するカム260の表面性に起因して変動するｑ軸電流iqの変動量以上の値に設定される。更に、所定値iqthは、負荷トルクが増大又は減少している（即ち、カムの位置が安定領域に対応する位置ではない）場合における差分Δiqの絶対値よりも小さい値に設定される。このような所定値iqthと差分Δiqとに基づいてカムの位置が検知されることによって、揺動アーム２５２の表面性及びカム260の表面性に起因するｑ軸電流iqの変動によるカムの位置の誤検知を抑制することができる。
【００５９】
図８は、本実施形態に係る接離制御のホームポジションサーチ終了後の処理を例示するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、例えば、カム260がホームポジションに位置する状態において開始される。
システムコントローラ151は、ジョブを受け付けると、S801に処理を進める。
S801において、システムコントローラ151は、記録材の種類に応じて加圧２ポジションへ移動するか、あるいは加圧１ポジションへ移動するか判定する。具体的には、例えば、システムコントローラ151は、記録材の坪量が所定値以上である場合はカムを加圧１ポジションへ移動させ、記録材の坪量が所定値より小さい場合はカムを加圧２ポジションへ移動させるようにカムを移動させるポジションを判定する。
【００６０】
S801において、カムを加圧２ポジションへ移動させる場合（S801でYesの場合）、S802において、システムコントローラ151は、ｍパルス（ｍは正の整数）に相当するθ_refをモータ制御部157に出力する。モータ制御部157はｍパルス分モータ250を駆動する。なお、パルス数ｍは、ホームポジションから加圧２ポジションまでカムを回転させるために必要な最小パルス数より大きく、ｍパルス分モータ250が駆動することによってカムの位置が加圧２ポジションを超えてしまわないような値に設定される。
【００６１】
次にS803において、システムコントローラ151は、カムを圧解除ポジション601に移動させるか否かを判定する。なお、カムを圧解除ポジション601に移動させるのは、例えば、ジョブ実行中にジャムやエラーが発生したときやジョブが終了したときである。カムを圧解除ポジション601に移動させない場合、システムコントローラ151は、加圧２ポジションを維持する。
【００６２】
一方、S803において、カムを圧解除ポジション601に移動させる場合、システムコントローラ151はS804に処理を進める。
S804において、システムコントローラ151は、ｍ´パルス（ｍ´は正の整数）に相当するθ_refをモータ制御部157に出力する。モータ制御部157はｍ´パルス分モータ250を駆動する。なお、パルス数ｍ´は、（ｍ＋ｍ´）パルス分モータ250が駆動することによってカムが１周（即ち、360°回転）するような値に設定される。この結果、カムを圧解除ポジションへ移動させることができる。
【００６３】
また、S801において、カムを加圧１ポジションへ移動させる場合（S801でNoの場合）、システムコントローラ１５１はS805に処理を進める。
S805において、システムコントローラ151は、ｋパルス（ｋは正の整数）に相当するθ_refをモータ制御部157に出力する。モータ制御部157はｋパルス分モータ250を駆動する。なお、パルス数ｋは、ホームポジションから加圧２ポジションまでカムを回転させるために必要な最小パルス数より大きく、ｋパルス分モータ250が駆動することによってカムの位置が加圧１ポジションを超えてしまわないような値に設定される。
【００６４】
次にS806において、システムコントローラ151は、カムを圧解除ポジション601に移動させるか否かを判定する。なお、カムを圧解除ポジション601に移動させるのは、例えば、ジョブ実行中にジャムやエラーが発生したときやジョブが終了するときである。カムを圧解除ポジション601に移動させない場合、システムコントローラ151は、加圧１ポジションを維持する。
【００６５】
一方、S806において、カムを圧解除ポジション601に移動させる場合、システムコントローラ151は、S807に処理を進める。
S807において、システムコントローラ151は、ｋ´パルス（ｋ´は正の整数）に相当するθ_refをモータ制御部157に出力する。モータ制御部157はｋ´パルス分モータ250を駆動する。なお、パルス数ｋ´は、（ｋ＋ｋ´）パルス分モータ250が駆動することによってカムが１周（即ち、360°回転）するような値に設定される。この結果、カムを圧解除ポジションへ移動させることができる。
【００６６】
以上説明した通り、本実施形態のプリンタ1は、モータ250のｑ軸電流iqをモニタし、カム位置を検知することで、加圧ローラ254の接離状態を検知する構成を有する。この構成により、加圧ローラ254の接離状態を検知するセンサを設けることなく、精度よくローラの接離位置制御が可能であり、装置の小型化及びセンサの汚れや故障による誤検知を防止できる。
【００６７】
なお、本実施形態では、定着器の加圧ローラ接離制御に特化して説明したが、本発明は定着器の加圧ローラの接離制御に限定したものではなく、カムを回転駆動することで、ローラあるいはベルトの接離制御を行うすべての構成において適応可能である。
【００６８】
なお、上記実施形態では、接離制御の対象が定着器の加圧ローラである場合について説明したが、接離制御の対象はローラに限定されるものではなく、ベルト等であってもよい。また、本実施形態の接離装置を有する画像形成装置は、プリンタに含まれるのものに限定されるものではなく、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等であってもよい。また、本実施形態の接離装置は、画像形成装置に設置されるものに限定されるものではなく、ローラやベルトの接離装置であればよい。
【００６９】
以上のように、上記実施例では、接離制御対象のローラ等の駆動源であるステッピングモータのｑ軸電流を検出することで、カム位置を算出し、位置検知センサ無しで、ローラの接離制御を行う構成を有する。このような構成により、ローラ等の位置を検知するセンサを設けることなく、精度よくローラ等の接離制御を可能とし、装置の小型化及びセンサの汚れや故障による誤検知を防止できる。
【００７０】
なお、本実施形態では、加圧ローラ254の定着ローラ255に対する加圧量は、圧解除ポジション601、加圧２ポジション602、加圧１ポジション603の３つのポジションにおける加圧量に限定されているが、この限りではない。例えば、加圧ローラ254の定着ローラ255に対する加圧量は、圧解除ポジション601における加圧量から加圧２ポジション602における加圧量までであれば可変であり、記録材の種類（坪量）によって複数ポジションを設定することも可能である。
【００７１】
また、本実施形態では、取得したｑ軸電流iqと直前のｑ軸電流iq´との差分に基づいてホームポジションサーチが行われたが、この限りではない。例えば、取得したｑ軸電流iqと、当該ｑ軸電流iqを取得したタイミングから所定時間前に取得したｑ軸電流ｉｑ´´との差分に基づいてホームポジションサーチが行われてもよい。
また、本実施形態では、ローラ接離装置の駆動源としてステッピングモータが用いられたが、ブラシレスＤＣモータ等のモータがローラ接離装置の駆動源として用いられてもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、カム260がホームポジションに位置する場合、定着ローラ255と加圧ローラ254とが非接触となるが、この限りではない。例えば、カム260がホームポジションに位置する状態における定着ローラ255と加圧ローラ254とのニップ圧（加圧量）が、カムが加圧２ポジションに位置する状態における加圧量よりも小さければよい。
また、上述した各種データの構成及びその内容はこれに限定されるものではなく、用途や目的に応じて、様々な構成や内容で構成されていてもよい。
また、本実施形態では、モータの巻線に誘起される誘起電圧に基づいて回転子の回転位相が決定されたが、この限りではない。例えば、巻線に供給される駆動電流に高周波電流が重畳され、当該高周波電流に基づいて回転子の回転位相が決定されてもよい。
また、本実施形態では、定着ローラ255と加圧ローラ254とのニップ圧（接離量）が制御される構成について説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、ローラとベルトとのニップ圧の制御やベルトとベルトとのニップ圧の制御等に、本実施形態の構成が適用されてもよい。即ち、本実施形態における構成は、第１回転体と第２回転体との接離量の制御（調整）に適用される。
以上、一実施形態について示したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
また、上記各実施形態を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
【００７３】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、1つの機器からなる装置に適用してもよい。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施形態の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、上述した各実施形態及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
1    プリンタ
23    定着器
151    システムコントローラ
157    モータ制御部
250    加圧ローラ接離モータ
254    加圧ローラ
255    定着ローラ
256    カム
【図１】
2019053194.tif 000008
【図２】
2019053194.tif 000009
【図３】
2019053194.tif 000010
【図４】
2019053194.tif 000011
【図５】
2019053194.tif 000012
【図６】
2019053194.tif 000013
【図７】
2019053194.tif 000014
【図８】
2019053194.tif 000015