(57)【要約】【課題】脱調現象を回避するとともに安価で回転体のニップにおける位置制御を行う。【解決手段】画像形成装置は、移動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、端子間電圧に基づいて他方の回転体の位置を検出し、当該検出結果に基づいて前記他方の回転体の位置を制御する位置制御手段とを具備する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧接状態でニップを形成する一対の回転体を有する画像形成装置であって、
ＤＣブラシモータであり、一方の回転体に圧接する圧接位置と前記一方の回転体から離間する離間位置との間で、他方の回転体を移動させる移動モータと、
前記移動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、
前記端子間電圧に基づいて前記他方の回転体の位置を検出し、当該検出結果に基づいて前記他方の回転体の位置を制御する位置制御手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記位置制御手段は、前記他方の回転体を圧接位置に移動させる際に、前記他方の回転体が圧接位置に到達したことを示す電圧（圧接電圧）に前記端子間電圧が所定時間経過してもならない場合には、異常を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記位置制御手段は、前記他方の回転体を離間位置に移動させる際に、前記他方の回転体が離間位置に到達したことを示す電圧（離間電圧）に前記端子間電圧が所定時間経過してもならない場合には、異常を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記位置制御手段は、通常の範囲を超える前記端子間電圧が検出された場合には、異常を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、帯電状態の感光体ドラム上にレーザーなどを走査させて静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を現像する。そして、このトナー画像は、記録用紙に転写され、定着部において、一対のローラのニップ（圧接部）を通過することにより加圧及び加温されて記録用紙に定着する（例えば、下記特許文献１参照）。このような定着部では、記録用紙の種類などの様々な条件に応じてローラのニップにおける圧力を調整しており、その圧力の調整のためにローラの位置制御が行われている。位置制御の機構としては、ステッピングモータが採用され、インデックスを用いて、所定のステップ数での位置制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術において、ステッピングモータは負荷変動に弱く、最悪の場合には脱調現象が発生してしまうため、位置制御機構に障害が発生してしまう。このような脱調現象を回避するために、高価な高トルクのモータを採用することも考えられるが、生産コストなどを鑑みると高価なモータを採用することは難しい。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、脱調現象を回避するとともに安価で回転体のニップにおける位置制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、圧接状態でニップを形成する一対の回転体を有する画像形成装置であって、ＤＣブラシモータであり、一方の回転体に圧接する圧接位置と前記一方の回転体から離間する離間位置との間で、他方の回転体を移動させる移動モータと、前記移動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、前記端子間電圧に基づいて前記他方の回転体の位置を検出し、当該検出結果に基づいて前記他方の回転体の位置を制御する位置制御手段とを具備するという手段を採用する。
【０００７】
本発明では、画像形成装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記位置制御手段は、前記他方の回転体を圧接位置に移動させる際に、前記他方の回転体が圧接位置に到達したことを示す電圧（圧接電圧）に前記端子間電圧が所定時間経過してもならない場合には、異常を検知するという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、画像形成装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記位置制御手段は、前記他方の回転体を離間位置に移動させる際に、前記他方の回転体が離間位置に到達したことを示す電圧（離間電圧）に前記端子間電圧が所定時間経過してもならない場合には、異常を検知するという手段を採用する。
本発明では、画像形成装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記位置制御手段は、通常の範囲を超える前記端子間電圧が検出された場合には、異常を検知するという手段を採用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＤＣブラシモータであり、一方の回転体に圧接する圧接位置と前記一方の回転体から離間する離間位置との間で、他方の回転体を移動させる移動モータと、前記移動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出手段と、前記端子間電圧に基づいて前記他方の回転体の位置を検出し、当該検出結果に基づいて前記他方の回転体の位置を制御する位置制御手段とを具備する。このように、ＤＣブラシモータを用いるので、脱調現象を回避するとともに安価で回転体のニップにおける位置制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る複合機Ａの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る複合機Ａの定着ローラ４８の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る複合機Ａの移動モータ４８３と演算／制御部６との接続関係を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態に係る複合機Ａの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る複合機Ａの移動モータ４８３の逆起電圧Ｅｃ（ａ）とトルク（ｂ）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る複合機（画像形成装置）Ａは、コピー機能、プリント機能、スキャン機能、ファクシミリ送信／受信機能及び電子メール送信機能を併せ持つ。複合機Ａは、図１に示すように、操作表示部１、画像読取部２、画像データ記憶部３、用紙搬送／画像形成部４、通信部５及び演算／制御部（端子間電圧検出手段、位置制御手段）６を備える。
【００１２】
操作表示部１は、操作キー及びタッチパネルを備えており、ユーザと複合機Ａとを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作表示部１は、押下された操作キーまたはタッチパネルに表示された操作ボタンの操作指示を演算／制御部６に出力するとともに、演算／制御部６の制御信号に基づいてタッチパネルに種々の画面を表示する。
【００１３】
画像読取部２は、演算／制御部６から入力される制御信号に基づいてＤＰ（Document Processor：自動原稿送り装置）により自動給紙される原稿またはプラテンガラス上に載置された原稿の画像（原稿画像）をラインセンサで読み取って原稿画像データに変換し、この原稿画像データを画像データ記憶部３に出力する。
【００１４】
画像データ記憶部３は、半導体メモリまたはハードディスク装置などであり、演算／制御部６から入力される制御信号に基づいて原稿画像データ、プリント画像データ及びファクシミリ画像データ（通信部５が外部から受信）を記憶し、これら画像データを用紙搬送／画像形成部４に出力する。
【００１５】
用紙搬送／画像形成部４は、演算／制御部６から入力される制御信号に基づいて給紙カセット４４（図１参照）から記録用紙を搬送し、画像データ記憶部３から入力された画像データに基づくトナー画像を記録用紙に形成するものであり、図１に示すように、各色（Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ）に対応するトナー画像を形成する画像形成ユニット４１、中間転写ベルト４２、１次転写ローラ４３、給紙カセット４４、ピックアップローラ４５、搬送ローラ４６、２次転写ローラ４７、定着ローラ４８、排紙ローラ４９及び排紙トレイ５０から構成されている。
【００１６】
各画像形成ユニット４１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色に対応するトナー画像を形成するものであり、複合機Ａの正面から視て水平方向に所定間隔で配置され、図１に示すようにそれぞれトナー画像が周面に形成される感光体ドラムなどから構成されている。
【００１７】
中間転写ベルト４２は、画像形成ユニット４１に接するように設けられ、画像形成ユニット４１に形成されたトナー画像が１次転写される記録媒体である。
１次転写ローラ４３は、中間転写ベルト４２を挟むように画像形成ユニット４１に対向配置されており、演算／制御部６の制御の下、回転駆動されながら電圧を中間転写ベルト４２に印加することにより画像形成ユニット４１から中間転写ベルト４２にトナー画像を１次転写させる。
【００１８】
給紙カセット４４は、トナー画像が形成される記録用紙の束を収容する容器である。
ピックアップローラ４５は、給紙カセット４４上において所定の高さで軸支され、モータ（不図示）等の駆動源により回転駆動され、給紙カセット４４に収容される記録用紙束の最上部に接触され、最上部の記録用紙をピックアップして搬送ローラ４６に搬送する。
搬送ローラ４６は、モータ（不図示）等の駆動源により回転駆動され、ピックアップローラ４５によりピックアップされた記録用紙を２次転写ローラ４７に搬送するものである。
２次転写ローラ４７は、演算／制御部６の制御の下、駆動源によって回転駆動されながら電圧を記録用紙に印加することにより中間転写ベルト４２と２次転写ローラ４７との間に搬送される記録用紙に中間転写ベルト４２上のトナー画像を２次転写させる。
【００１９】
定着ローラ４８は、図２に示すように、内部にヒータを備えた加熱ローラ４８１と、加熱ローラに圧接される圧接ローラ４８２とから構成され、２つのローラでトナー画像が転写された記録用紙を挟持搬送することで記録用紙を加熱及び加圧して、トナー画像を記録用紙上に定着させる。また、定着ローラ４８は、上記圧接ローラ４８２を移動させる移動モータ４８３を備えている。移動モータ４８３は、ＤＣブラシモータであり、演算／制御部６の制御の下、加熱ローラ（一方の回転体）４８１に圧接する圧接位置と、加熱ローラ４８１から離間する離間位置との間で、圧接ローラ（他方の回転体）４８２を移動させる。つまり、移動モータ４８３は、圧接ローラ４８２を、図２の実線で示す圧接位置と、図２の点線で示す離間位置との間で移動させる。
【００２０】
移動モータ４８３は、例えば、画像形成の最中に用紙詰まり（ＪＡＭ）が発生して、カバー（図示略）が開かれると、圧接ローラ４８２を離間位置に移動することによって加熱ローラ４８１と圧接ローラ４８２とのニップを解除し、またＪＡＭが解消された後にカバーが閉じられると、圧接ローラ４８２を圧接位置に移動することによって加熱ローラ４８１と圧接ローラ４８２とにニップを形成させる。
排紙ローラ４９は、モータ（不図示）により回転駆動され、定着ローラ４８から搬送された記録用紙を排紙トレイ５０に排出する。
排紙トレイ５０は、排紙ローラ４９により排出された記録用紙を受け取るトレイである。
【００２１】
通信部５は、演算／制御部６による制御の下に、ＬＡＮ（Local Area Network）や電話回線を用いて外部の複合機、ファクシミリ装置あるいはクライアントコンピュータ等と通信を行うものである。すなわち、この通信部５は、イーサネット（登録商標）等のＬＡＮ規格に準拠した通信機能とＧ３等のファクシミリ規格に準拠した通信機能とを兼ね備えたものである。この通信部５により、例えば、電子メールの送受信を行うことができる。
【００２２】
演算／制御部６は、内部メモリに記憶された制御プログラム及び上記操作表示部１から入力される操作指示に基づいて、複合機Ａの全体動作を制御する。このような演算／制御部６とリフトモータ４４３との接続関係は、図３に示すようになっている。つまり、トランジスタ６１は、エミッタ端子が電源（図示略）に接続され、コレクタ端子が移動モータ４８３の入出力端子Ｔ１に接続され、ソース端子がＣＰＵ（Central Processing Unit）６２に接続され、ＣＰＵ６２からの制御信号に基づいて電源電圧Ｖｂを移動モータ４８３に供給する。
【００２３】
抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とは直列に接続され、抵抗Ｒ１の一端は、トランジスタ６１のコレクタ端子及び移動モータ４８３の入出力端子Ｔ１に接続され、抵抗Ｒ２の一端は、グランドに接続されている。抵抗Ｒ３は、一端が移動モータ４８３の入出力端子Ｔ２に接続され、他端がグランドに接続されている。差動増幅回路６３は、非反転入力端子が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点Ｃ１に接続され、反転入力端子が移動モータ４８３の入出力端子Ｔ２と抵抗Ｒ３との接続点Ｃ２に接続され、接続点Ｃ１と接続点Ｃ２との電位差を示す端子間電圧Ｖ１をＣＰＵ６２に入力させる。また、移動モータ４８３の等価回路は、巻線抵抗Ｒａと逆起電圧Ｅｃとによって表される。
【００２４】
次に、上記構成の本実施形態に係る複合機Ａの動作について、図４を参照して詳しく説明する。
まず、複合機Ａによって原稿を複写しようとするユーザは、画像読取部２に原稿をセットし、操作表示部１のスタートキーを押下することにより複合機Ａにコピーを開始させる。
【００２５】
演算／制御部６は、操作表示部１のスタートキーが押下されると、画像読取部２に原稿を読み取らせるとともに原稿画像データを作成させ、当該原稿画像データを画像データ記憶部３に記憶させ、原稿画像データに基づいて用紙搬送／画像形成部４に画像形成させる。その際、演算／制御部６は、用紙搬送／画像形成部４からＪＡＭ検出信号が入力されると、用紙搬送／画像形成部４においてＪＡＭが発生したことを認識する。そして、演算／制御部６は、ユーザにカバーを開けて詰まった記録用紙を取り除くように促す画面を操作表示部１に表示させる。
【００２６】
演算／制御部６は、カバーが開けられると、詰まった記録用紙を取り除き易いように、定着ローラ４８の移動モータ４８３に逆回転させて加熱ローラ４８１と圧接ローラ４８２とのニップを解除する。演算／制御部６は、移動モータ４８３に逆回転させる際、移動モータ４８３における端子間電圧Ｖ１を図３に示す回路によって検出し、その端子間電圧Ｖ１に基づいて逆起電圧Ｅｃを検出する（ステップＳ１）。
【００２７】
ここで、ステップＳ１における逆起電圧Ｅｃの検出について詳細に説明する。
接続点Ｃ１の電圧Ｖｐ１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と電源電圧Ｖｂとによって下記式（１）で表され、また接続点Ｃ２の電圧Ｖｐ２は、抵抗Ｒ３，Ｒａと電源電圧Ｖｂと逆起電圧Ｅｃとによって下記式（２）で表される。
Ｖｐ１＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖｂ  …  （１）
Ｖｐ２＝Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒａ）×（Ｖｂ−Ｅｃ）  …  （２）
【００２８】
接続点Ｃ１の電圧Ｖｐ１は差動増幅回路６３の非反転入力端子に入力され、また接続点Ｃ２の電圧Ｖｐ２は反転入力端子に入力されるので、端子間電圧Ｖ１は、記式（３）で表される。
Ｖ１＝Ｖｐ１−Ｖｐ２＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖｂ｝−｛Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒａ）×（Ｖｂ−Ｅｃ）｝＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖｂ｝−｛Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒａ）×Ｖｂ｝＋｛Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒａ）×Ｅｃ｝  …  （３）
【００２９】
抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒａを、Ｒ１：Ｒａ＝Ｒ２：Ｒ３という関係になるように設けると、端子間電圧Ｖ１は下記式（４）で表される。
Ｖ１＝Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒａ）×Ｅｃ＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｅｃ    …（４）
逆起電圧Ｅｃは、上記式（４）から以下式（５）で表される。
Ｅｃ＝Ｖ１／｛Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒａ）｝＝Ｖ１／｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝  …（５）
つまり、演算／制御部６は、端子間電圧Ｖ１を上記式（５）に代入することで、逆起電圧Ｅｃを検出することができる。
【００３０】
図４に戻り、演算／制御部６は、ステップＳ１の後に、圧接ローラ４８２が離間位置に到達したことを示す電圧（離間電圧）に端子間電圧Ｖ１がなったことを検出すると、圧接ローラ４８２が離間位置に到達したと認識し、移動モータ４８３の逆回転を停止する（ステップＳ２）。
【００３１】
圧接ローラ４８２の位置に応じた逆起電圧Ｅｃについて図５を参照して説明する。逆起電圧Ｅｃは、図５（ａ）に示すように、圧接ローラ４８２が離間位置にある場合には高くなり、圧接ローラ４８２が圧接位置にある場合には低くなる。また、逆起電圧Ｅｃと逆比例関係にある移動モータ４８３のトルクは、圧接ローラ４８２の位置に応じて図５（ｂ）に示すグラフになる。演算／制御部６は、図５（ａ）に示す離間電圧を検出すると、移動モータ４８３の逆回転を停止して、圧接ローラ４８２の移動を停止させる。これにより、圧接ローラ４８２は離間位置に到達して、加熱ローラ４８１と圧接ローラ４８２とのニップが解除される。
【００３２】
図４に戻り、演算／制御部６は、ステップＳ２の後に、詰まった記録用紙が取り除かれ、カバーが閉じられると、定着ローラ４８の移動モータ４８３に正回転させて加熱ローラ４８１と圧接ローラ４８２とにニップを形成させる。演算／制御部６は、移動モータ４８３を正回転させる際、上記ステップＳ１と同様に、移動モータ４８３における端子間電圧Ｖ１を図３に示す回路によって検出し、その端子間電圧Ｖ１に基づいて逆起電圧Ｅｃを検出する（ステップＳ３）。
【００３３】
演算／制御部６は、ステップＳ３の後に、圧接ローラ４８２が圧接位置に到達したことを示す電圧（圧接電圧）に端子間電圧Ｖ１がなったことを検出すると、圧接ローラ４８２が圧接位置に到達したと認識し、移動モータ４８３の正回転を停止する（ステップＳ４）。演算／制御部６は、図５（ａ）に示す圧接電圧を検出すると、移動モータ４８３の正回転を停止して、圧接ローラ４８２の移動を停止させる。これにより、圧接ローラ４８２が圧接位置に到達して、加熱ローラ４８１と圧接ローラ４８２とのニップが形成される。
【００３４】
以上のように、本実施形態は、演算／制御部６は、ＤＣブラシモータの端子間電圧Ｖ１を検出し、当該端子間電圧Ｖ１に基づいて逆起電圧Ｅｃを検出し、当該逆起電圧Ｅｃに基づいて圧接ローラ４８２の位置を検出し、当該検出結果に基づいて圧接ローラ４８２の位置を制御する。このように、ＤＣブラシモータを用いて位置制御するので、脱調現象を回避するとともに安価でニップにおける位置制御を行うことができる。また、逆起電圧に基づく制御、つまりモータの軸負荷に基づく位置制御であるので、必要な機械的な負荷を満足できるモータトルクが発生したポイントに基づく制御が可能になるので、より機械性能として向上することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、演算／制御部６は、端子間電圧Ｖ１の検出結果に基づいて定着ローラ４８の位置制御を行っているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、複合機Ａには、定着ローラ４８以外にも、ニップが形成されている一対の回転体として、上記搬送ローラ４６など様々あり、それら各々の位置制御に本発明を適用するようにしてもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態は、端子間電圧Ｖ１から逆起電圧Ｅｃを検出し、当該逆起電圧Ｅｃに基づいて圧接ローラ４８２の位置を検出し、当該検出結果に基づいて圧接ローラ４８２の位置を制御したが、本発明はこれに限定されない。
端子間電圧Ｖ１と逆起電圧Ｅｃとは、比例関係にあり、演算／制御部６は、逆起電圧Ｅｃを検出しなくても、端子間電圧Ｖ１に基づいて圧接ローラ４８２の位置を検出し、当該検出結果に基づいて圧接ローラ４８２の位置を制御するようにしてもよい。
【００３７】
（３）上記実施形態において、演算／制御部６は、圧接ローラ４８２を圧接位置に移動させる際に、移動モータ４８３の軽負荷が連続する、すなわち、圧接電圧に逆起電圧Ｅｃ（または端子間電圧Ｖ１）が所定時間経過してもならない場合には、異常を検知するようにしてもよい。また、演算／制御部６は、圧接ローラ４８２を離間位置に移動させる際に、離間電圧に逆起電圧Ｅｃ（または端子間電圧Ｖ１）が所定時間経過してもならない場合には、異常を検知するようにしてもよい。さらに、演算／制御部６は、通常の範囲を超える逆起電圧Ｅｃ（または端子間電圧Ｖ１）、すなわち離間電圧を超える逆起電圧Ｅｃ（または端子間電圧Ｖ１）が検出された場合にも、異常を検知するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ…複合機、１…操作表示部、２…画像読取部、３…画像データ記憶部、４…用紙搬送／画像形成部、５…通信部、６…演算／制御部、４１…画像形成ユニット、４２…中間転写ベルト、４３…１次転写ローラ、４４…給紙カセット、４５…ピックアップローラ、４６…搬送ローラ、４７…２次転写ローラ、４８…定着ローラ、４９…排紙ローラ、５０…排紙トレイ、４８１…加熱ローラ、４８２…圧接ローラ、４８３…移動モータ、６１…トランジスタ、６２…ＣＰＵ、６３…差動増幅回路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒａ…抵抗、Ｅｃ…逆起電圧、Ｃ１，Ｃ２…接続点、Ｖｐ１…接続点Ｃ１の電圧、Ｖｐ２…接続点Ｃ２の電圧、Ｖｂ…電源電圧
【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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