(57)【要約】【課題】２つの回転体を加圧しているときは、スリップしにくく、加圧してないときも、所望の速度で回転できる定着装置を提供する。【解決手段】回転体１を駆動する駆動手段１５と、回転体２を駆動する駆動手段２１と、速度検出手段１２で検出した検出速度とその目標速度を比較して一致するように駆動手段１５の駆動量を上げ下げする比較制御手段１４と、速度検出手段１８で検出した検出速度とその目標速度を比較して一致するように駆動手段２１の駆動量を上げ下げする比較制御手段２０と、トルク検出手段２４で検出した検出トルクとその目標トルクを比較して一致するように駆動手段２１の駆動量を上げ下げする比較制御手段２２と、加圧時は比較制御手段２２を有効にして比較制御手段２０を無効にし、加圧解除時は比較制御手段２０を有効にして比較制御手段２２を無効にする制御切り替え手段と、を備えた定着装置により、前記課題を解決する。【選択図】図１
2007163946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体１と、回転体２と、前記回転体１と前記回転体２を接触させて圧力をかける加圧手段と、前記回転体１と前記回転体２を分離して圧力を解除する加圧解除手段と、前記回転体１を回転駆動する駆動手段１と、前記回転体２を回転駆動する駆動手段２と、前記回転体１の速度を検出する速度検出手段１と、前記回転体２の速度を検出する速度検出手段２と、前記駆動手段２のトルクを検出するトルク検出手段２と、前記速度検出手段１で検出した検出速度とその目標速度を比較して一致するように駆動手段１の駆動量を上げ下げする比較制御手段１と、前記速度検出手段２で検出した検出速度とその目標速度を比較して一致するように駆動手段２の駆動量を上げ下げする比較制御手段２と、前記トルク検出手段２で検出した検出トルクとその目標トルクを比較して一致するように駆動手段２の駆動量を上げ下げする比較制御手段３と、前記加圧手段による加圧時は比較制御手段３を有効にして比較制御手段２を無効にし、前記加圧解除手段による加圧解除時は比較制御手段２を有効にして比較制御手段３を無効にする制御切り替え手段と、を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記トルク検出手段２は、前記駆動手段２の駆動電流によってトルクを検出することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において、
前記駆動手段１の駆動電流によってトルクを検出するトルク検出手段１を有し、前記トルク検出手段１の検出する駆動トルクに基づいて前記目標トルクを決めることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置において、
前記トルク検出手段１の検出する駆動トルクに所定の比率を乗じた値を前記目標トルクとすることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンターなどで用いられる、未定着のトナー画像の載った用紙を相互に圧力を加えた２つの回転体の間に通過させて定着された画像を得る定着装置に関し、特にその回転体の駆動に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着装置では、その上下の回転体に相互に圧力を加えることで効率的にトナーの定着が行えるようになっている。またプリント中だけでなく、熱を均等にするためにスタンバイ中にも回転を行うものがある。
【０００３】
そのスタンバイ中の回転では、回転体の相互の圧力を解除して、部品の疲労を少なくして耐久性をアップするようにしているものもある。ある定着駆動では上下の回転体のうち一方の回転体にモーターから駆動力を伝えて、もう一方は、駆動力の与えられた回転体から摩擦で駆動力を得て従動するようにしている。但し、それでは回転体の相互の圧力を解除したときには、従動する側が停止してしまうので、１ウェイクラッチにより、従動の速度のより少し遅い速度で前記モーターから従動する側に駆動力が伝達されるようにしてある。
【０００４】
また別の定着駆動では、所定速度で回転する一つのモーターからギヤを介して上下の回転体の両方に駆動力を与えるものがある、この場合は上下の回転体の面速度が同じになるようにギヤ比を考慮している。
【０００５】
また別の定着駆動として、二つのモーターで上下の回転体のそれぞれに駆動力を与えるものが考えられる、この場合は、上下の回転体の面速度が同じになるように二つのモーターの回転速度とギヤ比を考慮する。
【０００６】
また、ブライドルロールの制御装置として、複数のモーターのトルク分担比率を決めて全体の速度を制御するものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平７−３３０１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上下の回転体のうち一方にのみ所定速度で回転するモーターで駆動力を与えて、もう一方は、駆動力の与えられた回転体から摩擦で駆動力を得て従動するものでは、スリップが起こらないときは上下の回転体の面速度が同じである。しかし回転体間の摩擦で駆動力を伝達するのでスリップが起こりやすく、スリップをすると当然速度に差が生じる。この速度差で未定着のトナー画像が擦れてしまう。
【０００８】
また一つの所定速度で回転するモーターからギヤを介して上下の回転体の両方に駆動力を与えるもので、上下の回転体の面速度が同じになるようにギヤ比を考慮してあっても、回転体の熱膨張や成形の誤差が生じると、上下の回転体の面速度に差が生じる。この現象は、二つのモーターで上下の回転体のそれぞれに駆動力を与えるもので、上下の回転体の面速度が同じになるように二つのモーターの回転速度とギヤ比を考慮してあるものにも同様に発生する。
【０００９】
複数のモーターのトルク分担比率を決めて全体の速度を制御する場合、摩擦で常に全体の駆動が連結されているなら速度制御は成り立つ。しかし、複写機の定着器では、先の説明のように圧力を解除することがあるので、そのときは、駆動が連結されないので速度を監視していない部分の速度が無制御になる。
【００１０】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、２つの回転体を加圧しているときは、スリップしにくく、加圧してないときも、所望の速度で回転できる定着装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明では、定着装置を次の（１）のとおりに構成する。
【００１２】
（１）回転体１と、回転体２と、前記回転体１と前記回転体２を接触させて圧力をかける加圧手段と、前記回転体１と前記回転体２を分離して圧力を解除する加圧解除手段と、前記回転体１を回転駆動する駆動手段１と、前記回転体２を回転駆動する駆動手段２と、前記回転体１の速度を検出する速度検出手段１と、前記回転体２の速度を検出する速度検出手段２と、前記駆動手段２のトルクを検出するトルク検出手段２と、前記速度検出手段１で検出した検出速度とその目標速度を比較して一致するように駆動手段１の駆動量を上げ下げする比較制御手段１と、前記速度検出手段２で検出した検出速度とその目標速度を比較して一致するように駆動手段２の駆動量を上げ下げする比較制御手段２と、前記トルク検出手段２で検出した検出トルクとその目標トルクを比較して一致するように駆動手段２の駆動量を上げ下げする比較制御手段３と、前記加圧手段による加圧時は比較制御手段３を有効にして比較制御手段２を無効にし、前記加圧解除手段による加圧解除時は比較制御手段２を有効にして比較制御手段３を無効にする制御切り替え手段と、を備えた定着装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転体同士を加圧しているときは、回転体間の摩擦で駆動力を伝える量が小さいのでスリップしにくく、加圧してないときも、所望の速度で回転できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態を、定着装置の実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１５】
実施例１である“定着装置”について、図１ないし図１０を用いて説明する。
【００１６】
図２はプリント中の定着器の状態を示す図で、１がモーターで、ローラー３を矢印の方向に駆動している。またローラー３の駆動はベルト５に伝達されてベルト５も回転している。また７はローラーでベルト５にテンションをかけていて、ベルト５から駆動力をもらって連れまわりしている。また２がモーターで、ローラー４を矢印の方向に駆動している。またローラー４の駆動はベルト６に伝達されてベルト６も回転している。また８はローラーでベルト６にテンションをかけていて、ベルト６から駆動力をもらって連れまわりしている。またローラー３とローラー４の間には圧力がかけてある。またローラー７とローラー８の間にも圧力がかけてある。また９と１０は加圧パッドで、ベルト５とベルト６の内面に対向するように配置され、圧力が加えてある。これらの圧力によりベルト５とベルト６の間には、圧力が発生している。またベルト５とベルト６は高温に加熱されている。ここに未定着のトナー画像の載った記録紙１１が右から左に矢印の方向に通過すると、トナー画像が熱と圧力で記録紙１１に定着される。
【００１７】
図３はプリント中でないとき、スタンバイのときもしくはジャムが発生したときの定着器の状態を示す図である。図２では圧力がかかっていたのに比較して、図３ではベルト５とベルト６が分離されて圧力が解除されている。
【００１８】
図１は本実施例の制御系の構成を示すブロック図である。モーター１は速度検知回路１２で速度が検知され、目標速度１３と一致するように比較器１４で比較されて駆動回路１５で駆動される。またＯＮ／ＯＦＦ信号１６により駆動と停止を制御される。また駆動回路１５の駆動電流を電流検知器１７が検知する。検知電流はモーター１のトルクに比例する。
【００１９】
モーター２は切り替え器２６のＳＷ１がＯＮ、ＳＷ２がＯＦＦのとき、速度検知回路１８で速度が検知され、目標速度１９と一致するように比較器２０で比較されて駆動回路２１で駆動される。また切り替え器２６のＳＷ１がＯＦＦ、ＳＷ２がＯＮのときは、電流検知器１７で検出した電流に乗算ブロック２５で一定のゲインを乗じたものと、駆動回路２１の駆動電流を電流検知器２４で検知したものを比較して、それが一致するように駆動回路２１でモーター２が駆動される。電流検知器２４で検知された電流値はモーター２のトルクに比例する。つまりモーター２はモーター１のトルクの一定のゲインを乗じたトルクに制御される。またＯＮ／ＯＦＦ信号２３により駆動と停止を制御される。
【００２０】
図４の２７がマイコンで、マイコン２７が図１のブロックに信号を出力しているのを示している。まず目標速度１３を出力している。またＯＮ／ＯＦＦ信号１６を出力している。また目標速度１９を出力している。またＯＮ／ＯＦＦ信号２３を出力している。また切り替え器２６のＳＷ１とＳＷ２の状態を切り替えている。これらがどのように出力されるかは次のフローで説明する。
【００２１】
図５はマイコン２７のメインのフローである。ステップ１０２（Ｓ１０２と略記する、以下同様）が初期設定で、その中で動作モードをスタンバイ１にしている。Ｓ１０３が動作モードの遷移を処理していて、スタンバイ１、スタンバイ２、プリントの３つの動作モードの切り替えを行っている。Ｓ１０４が本発明の説明上最も関係するシーケンス制御の一部である。Ｓ１０５がその他の処理である。
【００２２】
図６は、本発明の説明上最も関係するシーケンスの一部Ｓ１０４の詳細のフローで、プリント中であるか判断し（Ｓ２０２）、次にスタンバイ１であるか判断し（Ｓ２０３）、次にスタンバイ２もしくはジャムであるか判断する（Ｓ２０４）。
【００２３】
ここでスタンバイ１とは定着加熱がしてあってプリントの要求に対して待ち時間が短くプリントできる状態の待機で、スタンバイ２とは定着加熱がしてなくプリントの要求に対して長い待ち時間の後にようやくプリントできる待機である。
【００２４】
先の判断Ｓ２０２でプリント中であったときは、定着器を図２の加圧の状態にして（Ｓ２０５）、定着器を加熱しながら（Ｓ２０６）、高速にモーター１を回転させる、つまり目標速度１３を高速にして、ＯＮ／ＯＦＦ１６をＯＮにする（Ｓ２０７）。そしてモーター２は電流制御になるように、切り替え器２６のＳＷ１をＯＦＦ、ＳＷ２をＯＮにし、ＯＮ／ＯＦＦ２３をＯＮにする（Ｓ２０８）。これによりモーター１のトルクに比例してモーター２のトルクが制御される。このときに、目標速度１９はＳＷ１がＯＦＦなのでモーターの駆動に影響を与えない。
【００２５】
また先の判断Ｓ２０３でスタンバイ１であった場合は、加圧を図３のように解除して（Ｓ２０９）、定着器を加熱しながら（Ｓ２１０）、低速にモーター１を回転させる。つまり目標速度１３を低速にして、ＯＮ／ＯＦＦ１６をＯＮにする（Ｓ２１１）。そしてモーター２は速度制御になるように、切り替え器２６のＳＷ１をＯＮ、ＳＷ２をＯＦＦにして、ＯＮ／ＯＦＦ２３をＯＮにし、目標速度１９を低速に設定する（Ｓ２１２）。これによりモーター１は目標速度１３で、モーター２は目標速度１９で、それぞれ独立に駆動されることになる。
【００２６】
先の判断Ｓ２０４でスタンバイ２もしくはジャムであった場合は、加圧を図３のように解除して（Ｓ２１３）、定着器の加熱をＯＦＦして（Ｓ２１４）、モーター１を停止するようにＯＮ／ＯＦＦ１６をＯＦＦにし（Ｓ２１５）、モーター２を停止するようにＯＮ／ＯＦＦ２３をＯＦＦにする（Ｓ２１６）。これにより定着器は過熱も回転駆動もしない状態になる。このようにプリント中はプリントに必要な紙搬送速度になるように高速にモーター１，２は動作するが、スタンバイ１では、温度の分布が均一になる程度の低速な状態でモーター１，２は動作する。またスタンバイ１では紙搬送および、紙上のトナーへの圧力も不要なので加圧も解除されている。
【００２７】
図７は動作モードの遷移を処理するフローで、現在の動作モードがスタンバイ１であるか（Ｓ３０２）、プリントであるか（Ｓ３０３）、スタンバイ２であるか（Ｓ３０４）を判断する。先の判断Ｓ３０２でスタンバイ１であった場合、スタンバイ１である状況が一定時間経過したら（Ｓ３０５）、動作モードをスタンバイ２に移行する（Ｓ３０６）、これは省エネモードへの移行である。先の判断Ｓ３０５で、一定時間の経過がなかった場合は、プリント要求があるか判断し（Ｓ３０７）、要求があるならさらに温度が１８０℃を越えているか判断する。つまりはプリントするに十分な温度かを判断し（Ｓ３０８）、１８０℃を越えているなら動作モードをプリントに移行する（Ｓ３０９）。先の判断Ｓ３０７、Ｓ３０８がそうでないとき、現在の動作モードを維持したまま終了する（Ｓ３１４）。
【００２８】
先の判断Ｓ３０３で、現在の動作モードがプリントであるとき、プリントが終了したら（Ｓ３１０）モードをスタンバイ１に移行する（Ｓ３１１）。先の判断Ｓ３１０でそうでなかった場合は、現在の動作モードを維持したまま終了する（Ｓ３１４）。先の判断Ｓ３０４で動作モードがスタンバイ２であるとき、プリント要求があると（Ｓ３１２）、動作モードをスタンバイ１に移行する（Ｓ３１３）、先の判断Ｓ３１２でそうでないとき現在の動作モードを維持したまま終了する（Ｓ３１４）。
【００２９】
図８はモーター１とモーター２の駆動電流とトルクの関係であって、比例関係にあることを示している。
【００３０】
図９はプリント中のモーター１とモーター２の駆動電流の変化の一例を示していて、トルクが変わるとモーター１の駆動電流とモーター２の駆動電流が変化するが、その比率は常に同じになるように制御されている様子を示している。時刻Ｔ１におけるモーター１の駆動電流Ｉａ１とモーター２の駆動電流Ｉｂ１の比率は２：１であるし、時刻Ｔ２におけるモーター１の駆動電流Ｉａ２とモーター２の駆動電流Ｉｂ２の比率も２：１である。
【００３１】
図１０は、動作モードと加圧状態と加熱状態とモーター１の動作状態とモーター２の動作状態が変化する一連の動作の一つの例をタイムチャートで示している。電源がＯＮになると、動作モードがスタンバイ１になり、そのときに、加圧は解除され、加熱され、モーター１は低速に回転し、モーター２は速度制御で低速に回転している。プリント要求があってプリントが開始すると、動作モードはプリントに移行し、加圧され、加熱され、モーター１は高速に回転し、モーター２は電流がモーター１の所定比率（本実施例では半分）になるように制御される。プリントが終了すると動作モードがスタンバイ１に移行し、そのときに、加圧は解除され、加熱され、モーター１は低速に回転し、モーター２は速度制御で低速に回転している。そしてスタンバイ１の状態が一定時間経過すると省エネに移行し動作モードはスタンバイ２になり、そのときに、加圧は解除され、加熱はＯＦＦし、モーター１とモーター２は停止する。
【００３２】
以上説明したように、本実施例によれば、回転体同士を加圧しているプリント中は、回転体１のみ速度制御され、回転体２の面速度は回転体間の摩擦で回転体１の面速度と同じになる。この場合、回転体１と回転体２の両方に駆動源をもつので、回転体間の摩擦で駆動力を伝える量が小さくなる。また回転体間の加圧が解除されているスタンバイのときに、それぞれのモーターを速度制御するので、一方の回転体の速度が無制御になることもなく、速度が安定する。
すなわち、プリント中は、回転体間の摩擦で駆動力を伝える量が小さいのでスリップしにくく、加圧してないスタンバイのときも、所望の速度で回転できる。
【実施例２】
【００３３】
図１１は実施例２である“定着装置”の制御系の構成を示すブロック図である。図１１により、実施例１との差分を説明する。図１１は実施例１の図１の置き換えの図で、プリント中の加圧時に切り替え回路ＳＷ２がＯＮで、ＳＷ１がＯＦＦである。このとき駆動回路２１の電流を電流検知器２４で検出したものを、目標電流２０１と比較して一致するように動作する点が異なる。また図１２は実施例１の図４の置き換えの図で、先の目標電流２０１は、図１２に示すようにマイコン２７が出力している。
【００３４】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１の制御系の構成を示すブロック図
【図２】加圧時の定着器の状態を示す図
【図３】加圧解除時の定着器の状態を示す図
【図４】マイコンまわりのブロック図
【図５】マイコンのメインのフローを示すフローチャート
【図６】メインフローにおけるＳ１０４の詳細フローを示すフローチャート
【図７】動作モードの遷移を処理するフローを示すフローチャート
【図８】モーターの駆動電流とトルクの関係を示す図
【図９】プリント中のモーター１とモーター２の駆動電流の変化の一例を示す図
【図１０】動作モードと加圧状態と加熱状態とモーター１の動作状態とモーター２の動作状態が変化する一連の動作の一つの例を示すタイムチャート
【図１１】実施例２の制御系の構成を示すブロック図
【図１２】実施例２のマイコンまわりのブロック図
【符号の説明】
【００３６】
１、２  モーター
１２、１８  速度検知回路
１３、１９  目標速度インターフェース回路
１４、２０、２２  比較器
１５、２１  駆動回路
１６、２３  ＯＮ／ＯＦＦ信号インターフェース回路
１７、２４  電流検知器
２５  ゲイン調整器
２６  切り替え器
２０１  目標電流インターフェース回路
【図１】
2007163946.tif 000003
【図２】
2007163946.tif 000004
【図３】
2007163946.tif 000005
【図４】
2007163946.tif 000006
【図５】
2007163946.tif 000007
【図６】
2007163946.tif 000008
【図７】
2007163946.tif 000009
【図８】
2007163946.tif 000010
【図９】
2007163946.tif 000011
【図１０】
2007163946.tif 000012
【図１１】
2007163946.tif 000013
【図１２】
2007163946.tif 000014