(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置の定着システムであって、
定着部材と圧力部材であって、これらの間にニップが形成され、このニップの幅が、その仕様範囲内に設定されるように当該圧力部材が当該定着部材に圧力を加える、定着部材および圧力部材と、
前記定着部材を駆動する駆動システムと、
前記駆動システムのトルクをモニタするセンサと、
前記センサと通信し、前記センサからトルクデータを受信するプロセッサであって、当該トルクデータから、現在の、ニップの幅の方向に直交する方向におけるニップ圧の均一性を検出し、当該現在のニップ圧の均一性をその仕様範囲と比較するプロセッサと、
前記プロセッサと通信し、前記現在のニップ圧の均一性がその仕様範囲内になるように、前記圧力部材が前記定着部材に加える圧力を、これらの部材の、ニップの幅の方向に直交する方向における両端において独立して調整するニップ圧調整装置と、
を有する定着システム。
【請求項２】
前記ニップ圧調整装置は、前記圧力部材および前記定着部材をお互いに係合するように支持する装着構造体の中にある、請求項１に記載の定着システム。
【請求項３】
定着部材および圧力部材の組と関連するニップ幅の閉ループ制御を行う方法であって、前記定着部材と前記圧力部材との間にニップが形成され、このニップの幅が、その仕様範囲内に設定されるように当該圧力部材が当該定着部材に圧力を加えるようにする方法において、
前記定着部材、前記圧力部材、前記ニップを通過する媒体の内の少なくとも１つの速度をモニタし、
前記速度をプロセッサに提供し、前記プロセッサは、前記速度から現在のニップ幅を検出し、前記現在のニップ幅をその仕様範囲と比較し、
前記現在のニップ幅がその仕様範囲から外れている場合に、前記現在のニップ幅をその仕様範囲内になるように調整し、
前記定着部材および前記圧力部材の内の少なくとも１つに適用されたトルクをモニタし、
前記トルクを前記プロセッサに提供し、前記プロセッサは前記トルクから、現在の、ニップの幅の方向に直交する方向におけるニップ幅の均一性を検出し、前記現在のニップ幅の均一性をその仕様範囲と比較し、
前記現在のニップ幅の均一性がその仕様範囲から外れている場合に、前記現在のニップ幅の均一性をその仕様範囲内になるように、前記圧力部材が前記定着部材に加える圧力を、これらの部材の、ニップの幅の方向に直交する方向における両端において独立して調整する、方法。
【請求項４】
前記調整を、前記現在のニップ幅の均一性がその仕様範囲内になり、前記現在のニップ幅がその仕様範囲内になることの両方が満たされるまで繰り返すことを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
印刷機械のための固定ステーションであって、
定着部材と圧力部材であって、これらの間にニップが形成され、このニップの幅が、その仕様範囲内に設定されるように当該圧力部材が当該定着部材に圧力を加える定着部材および圧力部材と、
前記定着部材を駆動する駆動システムと、
前記駆動システムのトルクをモニタするセンサと、
前記センサと通信し、前記センサからトルクデータを受信するプロセッサであって、当該トルクデータから、現在の、ニップの幅の方向に直交する方向におけるニップ圧の均一性を検出し、当該現在のニップ圧の均一性をその仕様範囲と比較するプロセッサと、
前記プロセッサと通信し、前記現在のニップ圧の均一性がその仕様範囲内になるように、前記圧力部材が前記定着部材に加える圧力を、これらの部材の、ニップの幅の方向に直交する方向における両端において独立して調整するニップ圧調整装置と、
を有する固定ステーション。
【請求項６】
前記ニップ圧調整装置は、前記圧力部材および前記定着部材をお互いに係合するように支持する装着構造体の中にある、請求項５に記載の固定ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の定着システムに関し、特に定着器のニップ圧力を制御する閉ループ制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の技術またはその他の類似する画像再生技術では、静電潜像を電荷保持面、すなわち光伝導体または光受容体の上に形成する。画像を電荷保持面上に形成するためには、まずこの表面を均一に帯電し、その後、再生対象である原稿の光画像またはその他の適切な画像により露光する。このように形成された静電潜像はその後、この目的のために特別に設計された多数のトナーの内の任意の１つを適用することによって目に見える状態にされる。
【０００３】
本発明の目的のために静電潜像を形成することは、静電気的に帯電した感光性部材を原稿の光画像により露光する以外の手段によって行ってもよい。例えば、電気的に保存または生成された情報から静電潜像を生成し、デジタル形式であるこの情報を画像生成電子機器または光学機器によって文字や数字の画像に変換してもよい。画像を形成する特定の方法は、本発明にとっては決定的なものではなく、任意の適切な方法を用いてもよい。
【０００４】
典型的な電子写真装置では、形成したトナー画像を紙等の画像受容基体に転送または転写する。画像を画像受容基体に転送した後、この画像を定着装置を用いて基体に接着させる。現在のところ、熱と接触圧力との両方を用いてトナー画像を定着させることは商業的に最も広く受け入れられている。その最も一般的なものは、１対の圧力係合ロールを用いるシステムである。
【０００５】
圧力係合ロールを用いてトナー画像を固定することは当業において周知である。例えば、米国特許第６，２８９，５８７号、第５，９９８，７６１号、第４，０４２，８０４号、および第３，９３４，１１３号を参照できる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，２８９，５８７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９９８，７６１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，０４２，８０４号明細書
【特許文献４】米国特許第３，９３４，１１３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電子写真装置を初期設定する際に、例えばドウェル時間（ニップ幅／処理速度）、紙速度、クリープ等について、定着システムを、ある仕様範囲内に設定する。ドウェル時間は、画像の定着および品質についてより重要な要因の１つである。紙速度は、紙の取り扱いにおいて重要な１要因である。ニップ内においてリリース面が延びる現象であるクリープは、紙が定着ロールから自ら剥がれて離れるようにするために重要である。これらの仕様は、例えば紙速度についてはロール回転速度を、ドウェル時間やクリープについてはニップ幅を設定することによって設定される。
【０００８】
これらの初期設定を一旦行うと、通常の定着器においては、電子写真装置の動作中にニップ幅やニップ均一性が変わることはない。しかし、不幸にも幾つかの内的外的要因のために、定着システムが設計された仕様から外れてしまうことがあり得る。例えば、駆動ロールに柔らかいロールを用いている典型的なソフトオンハードロール対の場合、例えば時間の経過と共にロール物質が硬化することにより、定着システムは仕様外で動作するようになるかもしれない。典型的な定着ロールシステムは、時間の経過と共に予測できない速度で硬化する傾向があるシリコン物質等の物質を含む。このような硬化により、ドウェル時間とクリープの両方が大幅に減り、これは早期の故障になる（例えば、ニップ幅が小さくなるとトナー画像の固定が不十分になったり、および／または画像品質が貧弱になったりし、また、画像受容媒体の剥ぎ取りが上手くできなくなる）。
【０００９】
こうした故障モードに加えて、定着器におけるニップ幅やニップ均一性を要求によって変更することが望ましい場合がある。例えば、厚い紙の上で定着する際の品質はニップ幅が大きい場合に改善され、薄い紙の上で定着する際の品質はニップ幅が小さい場合に改善されることが多々ある。したがって、媒体や画像を変化させた場合の定着許容範囲は、ニップ幅を正確に設定し、制御できれば、改善される。
【００１０】
通常、定着許容度を改善したり、システムが仕様を外れたことによる故障を補償するためにニップ幅を再設定する場合、（ａ）技術者に現場でニップを再設定させる、および／または（ｂ）工場で、ニップ幅を仕様よりかなり上に設定することによって装置が仕様から外れるまでの作動期間を長くする、ことの何れかによって対処してきた。しかし、これらの「解決方法」はいずれも重大な問題を有している。つまり、技術者にニップを再設定させるためには、技術者が現場を訪問する必要があり、装置が使用できない時間が生じる。最初にニップ幅を仕様より上に設定することは通常、紙の取り扱いや剥ぎ取りの問題を生じる。この問題は特に軽い紙の場合に生じる。
【００１１】
ニップ幅の均一性を維持することは、平均的なニップ幅を維持することと同様に、重要である。ニップ幅の均一性が仕様から外れてしまうと、２つの大きな故障モードを引き起こすためである。第１は、ニップ幅および圧力が軸方向にバラつくと、トナー接着／固着が軸方向にバラつき、トナーの艶も軸方向にバラつく。これにより、定着器は印刷品質要求を満たせなくなる可能性がある。第２は、軸方向のニップ均一性によって定着器の紙の送りや皺になる特性を制御しているので、均一性がそのように変化すると、皺、不適切な剥ぎ取り、その他の紙の取り扱いに関する原因によって定着器が故障する可能性がある。
【００１２】
したがって、装置がニップ幅およびニップ均一性を測定して自己調整することで定着システムを動作仕様内に維持する改善されたインラインの方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の電子写真装置の定着システムは、定着部材と圧力部材との間に、仕様ニップ幅の範囲内に設定されたニップ幅を有するニップを形成するように前記圧力部材が前記定着部材に圧力を加えるようにさせる定着部材および圧力部材と、少なくとも１つの前記定着部材を駆動する駆動システムと、前記駆動システムのトルクをモニタするセンサと、前記センサと通信し、前記センサからトルクデータを受信するプロセッサであって、当該トルクデータから現在のニップ圧の均一性を検出し、当該現在のニップ圧の均一性を仕様ニップ圧均一性の範囲と比較するプロセッサと、前記プロセッサと通信し、前記現在のニップ圧の均一性が前記仕様ニップ圧均一性の範囲内になるように調整するニップ圧力調整装置と、を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上述のように、典型的な電子写真装置は、少なくともトナー画像形成ステーションと、トナー画像を画像受容基体に転写する転写ステーションと、トナー画像を画像受容基体に固定または定着する定着システムとを有する。トナー画像形成ステーションでは、通常は光伝導体または光受容体の表面において、原画の潜像を適切なトナー物質を使って現像する。次に、転写ステーションにおいて、現像されたトナー画像を紙や透明物といった受容基体に転写する。画像受容基体への転写に続いて、トナー画像を画像受容基体に固定または定着しなければならない。これは、その上にトナー画像を有する基体に熱および圧力を適用する定着システムによって行う。
【００１５】
本発明の定着システムは、例えば定着ロール、または１個以上のロールの周りを取り巻く定着ベルトを有する定着部材を含む。本明細書で使用する「定着部材」という用語は、定着器において、トナー画像を画像受容基体に固定する際にトナー画像に接触するどんな構造体をも含む意味に用いる。同様に、本発明の定着システムは、例えば圧力ロール、または１個以上のロールの周りを取り巻く圧力ベルトを有する圧力部材を含む。本明細書で使用する「圧力部材」という用語は、定着部材に接して設けられ、画像や、定着部材と圧力部材との間を通過する媒体に圧力を加えるどんな媒体をも含む意味に用いる。
【００１６】
定着システムは、少なくとも１対の定着部材、好適には定着ロールと、圧力部材、好適にはロールとの１組を有することが好適である。本発明の定着システムの１組のロールを図１に示す。定着システムは、１組以上の定着および圧力ロールを有する。２組の定着および圧力ロールを使用するシステムが米国特許第５，４３６，７１１号（参照して引用する）に開示されている。図示および説明を簡単にするために、本発明を、ロールのみの（ベルト無し）定着システムにおける１組の定着および圧力ロールについて説明する。
【００１７】
この定着システムにおいて、圧力ロール２０を以て定着ロール１０に圧力を加えるようにさせることで、圧力ロールと定着ロールとの間にニップ幅「ａ」を有するニップ３０が形成される。トナー画像を載せた画像受容基体４０を、そのトナー画像が定着ロール面に接触するように、このニップの間を通過させる。このトナー画像は熱および圧力によって画像受容基体に固定される。画像受容基体が定着システムから排出されると、画像受容基体が定着ロールから剥ぎ取られる。従来例において周知なように剥ぎ取りフィンガやその他の剥ぎ取り装置を用いて剥ぎ取り処理を助けてもよいが、剥ぎ取り処理は、これらの助けなしで行われることが好適である。
【００１８】
本発明の定着部材には制限がなく、任意の構造または設計を有してもよい。但し、本発明は、寿命の間、ニップ幅および均一速度を制御することに関するので、時間の経過と共に硬化または軟化する傾向がある物質による１枚以上の層から成る定着部材に適用するのが最も効果的である。例えば、そのような物質はシリコン物質を含んでもよいので、本発明は１枚以上のシリコン物質の層から成る定着部材に適用するのが最も効果的である。
【００１９】
本発明の好適な実施形態では、定着部材はシリコン物質を含む少なくとも１枚の層を有する定着ロールである。定着ロール１０は、外層１５と、適切なベース部材１２の上にある選択的な中間層１４とを有することが好適である。ベース部材１２は、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、スチール、ニッケル、銅等の適切な金属によって作られた中実または中空のシリンダまたは芯でもよい。中空のシリンダまたは芯は、シリンダまたは芯の内部から加熱できるので好適である。例えば、適切な加熱要素１８をシリンダまたは芯の中空部分に配置してもよい。あるいは、任意の適切な外部加熱オプションを用いてもよい。
【００２０】
定着部材の外層１５は、当業において従来の通り、フルオロエラストマ（fluoroelastomer）から成ることが好適である。フルオロエラストマはその内にシリコン物質を有してもよい。
【００２１】
適切なフルオロエラストマは、ＦＦＫＭエラストマ（FFKM elastomer）と、ハイドロフルオロエラストマ（hydrofluoroelastomer）とを含む。実例となるＦＦＫＭエラストマは、フルオロ（fluoro）、ペルフルオロアルキル（perfluoroalkyl）、またはペルフルオロアルコキシ(perfluoroalkoxy）グループの何れかの重合体鎖の上に全ての置換基グループを有するポリメチレンタイプのペルフルオロラバー（perfluororubbers）である。ハイドロフルオロエラストマ（hydrofluoroelastomer）（ＦＫＭエラストマとしても周知）は、 ＡＳＴＭ  ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ  Ｄ１４１８−９０において規定されたものであって、重合体鎖の上に置換基フルオロおよびペルフルオロアルキルまたはペルフルオロアルコキシグループを有するポリメチレンタイプのフルオロラバーに関する。
【００２２】
フルオロエラストマは、米国特許第４，２５７，６９９号、第５，０１７，４３２号、第５，０６１，９６５号に詳細に説明された物等でもよい。これらに記載された通り、これらのフルオロエラストマ、特にフッ化ビニリデン六フッ化プロピレン（vinylidenefluoride hexafluoropropylene）、テトラフルオロエチレン（tetrafluoroethylene）、およびキュアサイトモノマ（cure site monomer）（臭素を含むと考えられている）、共重合体、ターポリマ、テトラポリマの種類からのフルオロエラストマは、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．からフルオロエラストマのＶＩＴＯＮ（登録商標）系列として商業的に入手できる。他に商業的に入手可能な物質は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるフルオロエラストマのＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）系列である。更に商業的に入手可能な物質は、ＡＦＬＡＳ（登録商標）ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）共重合体、ＦＬＵＯＲＥＬ  ＩＩ（登録商標）ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン）ターポリマであって、これらは両方とも３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる。
【００２３】
例えば、アルミナの充填物、熱安定材等の充填物は、外層に含まれても良い。これは、従来から周知の通りである。例えば、米国特許第４，７１１，８１８号および第５，７２９，８１３号を参照のこと。
【００２４】
定着部材の外面層は、約１〜約９ミル（ｍｉｌ）の厚さを有することが好適である。
【００２５】
１枚以上の中間層を、基板と、外側のフッ化重合体／シリコン層との間に追加して配置してもよい。中間層は、整合的な層を形成する厚さのシリコンラバーを有することが好適である。適切なシリコンラバーは、室温加流（ＲＴＶ）シリコンラバー、高温加流（ＨＴＶ）シリコンラバー、低温加流（ＬＴＶ）シリコンラバーを含む。これらのラバーは周知であって、Ｄｏｗ  ＣｏｍｉｎｇからのＳＩＬＡＳＴＩＣ（登録商標）系列や、Ｇｅｎｅｒａｌ  ＥｌｅｃｔｒｉｃからのＲＴＶシリコンラバー系列等として商業的に容易に入手できる。その他の適切なシリコン物質は、フルオロシリコンやジメチルシリコン等のシロキサン（好適にはポリジメチルシロキサン）、ビニル架橋熱硬化ラバーまたはシラノール室温架橋物質等の流体シリコンラバー等を有する。任意の適切な充填物は、中間層の中に含まれてもよい。通常、中間層は、約０．０５〜約１０ｍｍ、好適には約０．１〜約７ｍｍ、より好適には約１〜約５ｍｍの厚さを有することが好適である。
【００２６】
粘着性層やその他の適切な層等の他の層を、実施形態において外層と中間層との間、または実施形態において基板と中間層との間に含んでもよい。
【００２７】
選択的に、リリース剤を含む液溜めを有する分配システムを定着ロールと関連させて、リリース剤を定着ロールの外面に適用できるようにしてもよい。
【００２８】
バックアップまたは圧力ロール２０が定着ロール１０と協働してニップ３０を形成する。圧力ロールは、その上に柔らかい面の層２２を有する硬直な中空スチール（または、適切な硬い物質）芯２５を有することが好適である。
【００２９】
定着部材は、最初のショアＡ硬度が約３０〜約１００、好適には約４０〜約９０を示すことが好適である。シリコン物質等の定着部材の物質は時間の経過と共に硬化または軟化する傾向がある。この硬化により、硬さがショアＡ硬度で２０単位以上で増加するかもしれない。これは、定着部材の硬さが僅か５単位で変化すると定着部材が仕様から外れてしまうので、問題である。これは、定着部材の硬さがニップ幅に直接的に影響するためである。定着部材が硬くなるとニップ幅は減少し、画像の固定や剥ぎ取りの不具合となる。
【００３０】
定着システムを含む電子写真装置を最初にセットアップする際に、定着システムにおいて多くの仕様を実行する。定着システムにおいて重要な仕様はドウェル時間（ニップ幅および処理速度）、紙速度、クリープを含む。定着システムに対する動作仕様ニップ幅の範囲は、定着システムの結合構造（geometry）によって変わるが、適切な動作範囲は、システムの結合構造を知る当業者によって容易に決定できるだろう。例えば、ニップ幅は約１３．０〜約１７．５ｍｍの動作仕様範囲を有するようにできる。
【００３１】
上述のようにニップ幅は時間の経過と共に変化する可能性があるので、ニップ幅は、定着部材の物質の硬化／軟化によって仕様範囲から外れてしまうかもしれない。また、クリープはニップ内でリリース面が延びることなので、これも時間の経過と共に、定着部材の物質が硬化／軟化することによって変化し、仕様から外れてしまい、画像受容基体を定着ロールから剥ぎ取る際に不具合が生じるかもしれない。
【００３２】
更に、内部または外部の要因のために動作定着器のニップ幅を調整して、新たな仕様範囲内にする必要があるかもしれない。例えば、厚い紙を定着するには動作仕様範囲を約１３〜約１７．５ｍｍから約１７〜約２１ｍｍに変えるかもしれない。
【００３３】
本発明では、ニップ幅および／またはニップ幅を求めることができる特性をモニタする。モニタ装置がその特性についての測定値をプロセッサに供給する。次にプロセッサは定着部材の測定／検出された現在のニップ幅を、求められる仕様の幅と比較する。現在の仕様ニップ幅が許容可能な仕様範囲から外れていれば、次にプロセッサはニップ幅調整装置に信号を送って、圧力ロールによって定着部材に適用される圧力を適切に調整し、それによってニップ幅が適切な仕様範囲内に戻るように調整する。
【００３４】
モニタ装置は、定着システム内の多数の数値の内の任意の数値、例えばニップ幅を直接的にモニタするセンサでもよいし、定着システムから排出される紙の速度、定着システムに供給される前の紙の歪み（buckle）、ロールの中心から中心へ分布するように圧力を加える定着ロール等といったニップ幅の指標を間接的にモニタするセンサでもよいが、本発明では、センサが、それからニップ幅を求めることができるシステム内での速度を測定することが好適である。この点について、圧力部材または定着部材等の定着システムの被駆動部材の速度、および／または定着システムのニップから排出される媒体の速度等を測定する。最も好適な実施形態では、定着システムの動作中に圧力部材が定着部材によって駆動され、センサがその圧力部材の速度を測定する。ニップ幅を直接的に検出することは非常に困難であって、不正確になりやすい。
【００３５】
圧力部材速度は、所定の定着器に対するニップ幅と直接的な関係を有するので、圧力部材の速度を測定することは、定着システムの現在のニップ幅を間接的に検出するために最も信頼できる効率的な方法である。ニップ幅が減少すると、定着部材の劣化、または設定点の仕様の変化のいずれかのために、圧力部材速度も減少する。
【００３６】
モニタセンサ、圧力ロール、プロセッサ、およびニップ幅調整装置の間の関係を図２に示す。モニタセンサは図１において４５の参照番号を付ける。
【００３７】
検知技術において周知である適切な任意のセンサを使用して、速度をモニタすることができる。この速度は、例えば圧力ロール（被駆動部材）の速度および／または定着システムから排出される媒体の速度としてよい。圧力ロールの速度を測定するセンサについて、このセンサは圧力ロールの内部または圧力ロールの外部の何れかに配置してもよい。メンテナンスや交換を容易にするために、センサを圧力ロールの外部に配置することが好適である。
【００３８】
モニタセンサは、センサによって測定されたデータをプロセッサに送信できるようにプロセッサに接続される。ワイヤレス通信も可能であるが、プロセッサが確実にモニタセンサからデータを受信できるように、センサとプロセッサとの間に従来のケーブルを使用することが一般的に適切である。
【００３９】
プロセッサは受信したデータを評価して、定着システムの測定された、つまり現在のニップ幅を検出する。このデータが圧力部材の速度であれば、このデータをプロセッサによってニップ幅値に変換する。これは適切な手段、例えばプロセッサに保存されたルックアップテーブルを用いる等によって行うことができる。このようなルックアップテーブルには、定着システムの所定の結合構造に対する様々な圧力ロール速度に対応するニップ幅を収録できる。プロセッサは、プロセッサに保存された適切な関数を用いて、圧力ロール速度データから現在のニップ幅値を算出してもよい。
【００４０】
一旦、現在のニップ幅を検出したら、定着システムが故障なく適切に動作するために求められるニップ幅の仕様範囲と比較する。現在のニップ幅がニップ幅の仕様範囲から外れていることが検出されれば、プロセッサはニップ幅調整装置に信号を送って、定着システムにおける負荷を調整、すなわち圧力ロールによって定着部材に加えられる圧力の量を適切に調整する。
【００４１】
例えば、定着部材の物質が硬化したために現在のニップ幅が減少してニップ幅の仕様範囲から外れた場合、ニップ幅調整装置に信号が送られて、システムにおける負荷を増加させ、それによって、圧力ロールによって定着部材に加えられる圧力を増加させてニップ幅を増加させ、所望の動作仕様範囲内に再び戻るようにする。負荷を増加することにより、ニップ幅およびドウェルを増加させて仕様範囲内になるようにできる。これは、紙速度がずれた場合にこれを訂正するという利点もある。こうしたずれが生じる可能性がある。
【００４２】
ニップ幅調整装置を、適切な任意の手段によって、本発明の閉ループ処理内の定着負荷を現場で調整する、例えば増加させる、ように設計することができる。負荷は、負荷機構における総カムリフト、スプリングプリロード、またはその他の任意の物理的な変位を変化させることによって調整できることが好適である。負荷機構は、定着システムの圧力ロールに対する装着構造体に関連することが好適である。
【００４３】
ニップの均一性を第２の手段を用いて制御できる。この制御方法は、１）上述のように圧力ロール速度を測定し、２）駆動モータトルクを測定し、３）装着構造体を機械化（mechanize）して、定着器の両端における負荷を独立して調整し、４）制御アルゴリズムによって、達成される。
【００４４】
出願人は、ロール−ロール（または、ベルト等）ニップを駆動するために必要なトルクは、ニップへこみ（indentation）とニップ幅の強い関数であることを発見した。例えば、図４は、定着器を多様な定着ニップ幅において作動させるために必要な駆動トルクに対するデータおよびモデル推定値を含む。ニップ幅とトルクとの間に強い関連性があることが分かるだろう。
【００４５】
類似の実験または数値手段を用いて、ニップの均一性が一方の側から他方の側に変化するシステムについてのトルク要求を検出できる。図５は、多様な非均一ニップ条件に対して定着ロール／圧力ロールニップを駆動するために求められる予測されたトルクを含む。このトルクは、ニップの非均一性の強い関数であって、ニップを均一にするためには、最小の駆動トルクとなることが必要であることが分かるだろう。
【００４６】
したがって、ニップの平均幅および均一性を制御するための極端に単純化された制御機構は、広い範囲にわたって一方の側対他方の側（side-to-side）の負荷比率を調整し、各点におけるトルク（またはトルクのためのモータの代理物）を測定し、トルクが最小である負荷比率になるように自己設定を再度行う機構である。このセットアップ手順は完全に自動化することができ、ニップ幅を設定するために現在用いられている手動による方法に比べて遙かに少ない時間しかかからない。時間が短いので、生産性を損なうことなく、印刷機械の任意のサイクルアップまたはサイクルダウン条件において自動的に行うことができる。
【００４７】
ａ）圧力ロール速度を計測することによって平均的なニップ幅を制御し、ｂ）モータトルク（または、モータを駆動して一定の速度にするための電流変化等の代理物）を計測することによってニップ均一性を制御するという上記の２つの自己制御アルゴリズムを組み合わせるプロセッサは、定着器が、人の介在なしに、ニップを完全に自己設定し、多くのサービス時間およびお金を節約できるようにする。
【００４８】
ロールが何らかの変化をした後に行う基本的な自動化手順は以下の通りである。つまり、ａ）測定された圧力ロール速度が所望のニップ幅によって生じる速度と等しくなるまでシステムにおける総負荷を増加し、ｂ）トルクセンサが最小トルク位置を見つける、つまり均一ニップ条件であることが示されるまで、範囲を通してその一方の側対他方の側の負荷率を変化させ、ｃ）平均的な圧力ロール速度と最小トルク条件の両方が同時に満たされるまで、ａ）およびｂ）を繰り返す。
【００４９】
したがって、本発明の電子写真装置の定着システムは、プロセッサと通信するニップ幅調整装置を有する。プロセッサは、定着システムにおける負荷を調整することによって現在のニップ幅を調整できる。定着システムにおける負荷を調整できるようにするためには、ニップ幅調整装置が圧力ロールと関連していることが最も好適である。例えば、ニップ幅調整装置は、電子写真装置内の圧力ロールの装着構造体と関連してもよい。
【００５０】
実施形態では、ニップ幅調整装置は、圧力ロールによって定着部材に加えられる圧力が、例えばシリコンが硬化したことによってニップ幅が減少したことを検出すると、圧力ロールによって加えられる圧力が増加するように調整されるような方法で圧力ロールに関連していることが好適である。
【００５１】
実施形態では、圧力ロールによって定着部材に加えられる圧力は、圧力ロールの装着構造体におけるカムおよびカムフォロワによって調整できる。圧力ロールは圧力ロールの両端にある２つの同一のカムおよびカムフォロワを有する。単純にするために、図３には１端だけを示す。図示するように、圧力ロール２０の外側にあるカム５０はカムフォロワ５５に連結している。カムフォロワは、圧力ロールに直接、またはバネを含むかもしれない装着構造体を介して、連結している。モータを介してカムが適切に回転すると、カムフォロワがより多くの負荷を圧力ロールに加えるようにされ、これによって圧力ロールに、定着部材１０に加える圧力の量を増加させる。カムとカムフォロワとの間の連結は図３に示すように直接的である必要はなく、追加的なアームを介し、この追加的なアームに関連するバネの有無にかかわらず、なされてもよい。カムの回転はプロセッサによって簡単に制御できる。これは当業者には簡単に理解される通りである。
【００５２】
当業者に周知であるその他の負荷調整の実施形態がある。例えば、負荷調整は、ニップに負荷を適用するバネの高さを増減することによって行うことができる。または、カム以外の手段を用いて負荷を物理的に調整することもできる。
【００５３】
したがって、本発明は、定着器のニップ幅およびニップの均一性の調整を自動化した結果、定着許容度を増加し、定着器の寿命を長くし、定着器のメンテナンスを軽減することができる。ニップ幅は、寿命の間、定着性能を最大化するように調整され、例えば定着器が時間の経過や使用と共に硬化すると、電子写真装置自身によってニップ幅を適切に調整し、それによって画像品質や剥ぎ取り等に問題が生じないように、モニタされる。
【００５４】
本発明の好適な実施形態（例示のためであって、これに限定する意図はない）を説明してきたが、当業者によれば、上記の記載に照らして、その変形や異形を作ることができることに注意する。したがって、添付の請求項によって規定されるような本発明の範囲内で、開示した本発明の特定の実施形態における変更を行うことができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】電子写真装置のため１組の定着ロールおよび圧力ロールを示す図である。
【図２】センサ、圧力ロール、プロセッサ、およびニップ幅調整装置の間の協働関係を示す図である。
【図３】定着部材に加えられる圧力がカムおよびカムフォロワによって調整できる、圧力ロールのための装着構造体を示す図である。
【図４】定着器を様々な定着ニップ幅において動作させるために必要な駆動トルクに対するデータおよびモデル推定値を示す図である。
【図５】様々な不均一のニップ条件に対する、定着ロール／圧力ロールニップを駆動するために必要な予測されたトルクを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  定着ロール、１２  ベース部材、１４  中間層、１５  外層、１８  加熱要素、２０  圧力ロール、２５  コア、３０  ニップ、４０  画像受容基体、４５  モニタセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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