JP2011090136A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ショートブレーキによる制動動作であっても、シートが十分に視認可能な位置で停止可能となる制動補助動作を行う定着装置を提供する。
【解決手段】巻き付き発生が検出されると、ＣＰＵ１００は、定着駆動モータ１１０のブレーキ制御を実行し（Ｓ３３）、さらに、ブレーキ補助動作制御を行うブレーキ補助制御処理を実行する（Ｓ３４）。ブレーキ補助制御を実行する場合、圧解除モータ１０２の駆動量、つまり、停止パルス数によりブレーキ補助制御が行われる。ＣＰＵ１００は、設定された補助動作パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇに基づき、加圧動作処理を実行し（Ｓ４５）、ＨＰセンサのエッジが検出されると、加圧動作の停止処理を行う（Ｓ４７）。これにより、加圧ユニット２１は、最大加圧位置となるように制御される。定着駆動モータ１１０にかかる負荷トルクは、その加圧量に比例して増加する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、ニップ部に搬送されたシートに形成された画像を加熱して定着させる定着装置に関する。

電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置は、シート状の記録用紙の上にトナー画像を形成し、そのトナー画像を定着装置により加熱・加圧して記録用紙上に定着させる。

従来、この種の定着装置として、ローラ定着方式のものや、ベルト定着方式のものが採用されている。

ローラ定着方式の定着装置は、内部にヒータを有する定着ローラに、加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、その定着ニップにおいて、トナー像を記録材上に定着させる。

ここで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、定着ニップを長くすることによりトナーを十分に溶融させることが好ましいが、ローラ定着方式の場合、装置が大型化してしまう傾向にある。

そこで、ローラ定着方式に比べ、装置の小型化を図りつつ定着ニップを長くすることができるベルト定着方式の定着装置が望まれている（特許文献１参照）。この定着装置は、定着ベルトと加圧ベルトにより定着ニップを形成することで、定着ニップを長くしている。

このように、ベルト定着方式は、定着ニップを容易に長くできることから、高速化に際しても十分なトナーの定着性が図れるという特徴を持った方式であり、画像形成装置の高速化に寄与する。

その反面、高速化に伴う、駆動源であるモータの回転速度の高速化だけでなく、定着ニップを長くできるという長所に対し、駆動トルクが増加するという短所も併せ持つ。このため、小型化のために減速比を大きくとってモータの高速化が必要となる、あるいは出力トルクが取れるようにアウターロータ型としてロータ径もしくは積厚を延ばすことで出力増加対策などが必要となる。

ところで、熱定着方式を採用する複写機においては、その定着部がローラ定着方式、ベルト定着方式のいずれの場合でも、記録用紙がトナー溶融時に定着部へ巻き付いてしまうといった現象が発生するおそれがある。特に、記録用紙が薄い場合、また、薄くなくても用紙にコシがない場合などでは、溶融したトナー材により、記録用紙がローラ表面もしくはベルト表面間に吸着して分離できなくなる様な状況が起こる。

このような現象が発生した場合、記録用紙は高温環境下にさらされてしまう。従って、速やかに、この現象の発生の通知を表示し、記録用紙を定着部から確実に除去する処理が行えるように、定着部において記録用紙を確実に視認できる構成となっていることが、機器の安全性の面から必須とされている。

従来より、定着装置の入力部および出力部には、記録用紙の搬送タイミングを検出するためのセンサがそれぞれ配置されていた。そして、これらのセンサを用いて搬送入力タイミングと搬送出力タイミング等を監視し、所定時間内に記録用紙が排出されない場合、駆動モータに対して制動動作を行わせ、緊急に停止させる構成が採られていた（例えば、特許文献２参照）。

一般的に、定着部における駆動モータには、長寿命・高速・高トルクであるブラシレスＤＣモータが採用されている。また、制動動作として、いわゆる「ショートブレーキ」もしくは「逆転ブレーキ」の何れかの方式が採用されている。

前者の「ショートブレーキ」は、モータ巻線を全相ショートし、モータ巻線の抵抗で回転エネルギーを消費させながら、電磁誘導効果により発生するトルクにより制動動作を行う。一方、後者の「逆転ブレーキ」は、逆回転トルクが発生するように、巻き線電流を半導体素子により制御することで、制動動作を行う（非特許文献１参照）。

当然、後者の方が制動時間の短縮を図れるが、巻き線電流の電源側への回生により電源電圧の上昇を招くので、周辺の回路部品（半導体スイッチ素子、電解コンデンサ等）の耐電圧を大きなものにする必要が生じた。また、制動時間を適切に制御しない場合、逆回転動作に至ってしまうなどの問題があった。

特開平１１−１９４６４７号公報 特開２００４−３５４９８３号公報

萩野弘司著 「ブラシレスＤＣモータの使い方」 オーム社出版 ｐ．１０３

しかしながら、上記従来の定着装置には、つぎのような問題があった。ベルト定着方式により高速化された定着装置においては、駆動源としての出力増加の必要性も生じている。このため、前述したように、モータの高出力化には、減速比を大きくしてモータを高速化させる対応、あるいはモータのロータのサイズアップにより出力トルクを増加させる対応がとられる。

前者の場合、モータ側の慣性モーメントの影響度が大きくなるとともに、回転速度の増加は減速時間を増加させる要因となる。また、後者の場合、ロータのサイズアップは、同様に、慣性モーメントの増加および減速時間の増加を招く。

このように、ベルト定着方式の定着装置を搭載した画像形成装置では、高速化が可能である。その反面、定着装置における記録用紙の巻き付き発生時の対応として、安価に対応可能なショートブレーキによる制動では、記録用紙が確実に視認できる位置で停止できない状況を招いていた。

また、ベルト定着方式を採用した定着装置では、ベルトの張力変化は、駆動ローラ部における屈曲率を変化させ、結果としてベルト寿命に影響する要因であることも知られている。つまり、「ブレーキによるベルト張力への影響も極力与えない」ことも必要とされていた。

そこで、本発明は、周辺の回路部品に影響を与えずに済む、安価なショートブレーキによる制動動作であっても、シートが十分に視認可能な位置で停止可能となる制動補助動作を行う定着装置を提供することを目的とする。また、本発明は、ベルトの寿命の低下を抑制することができる定着装置を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、ローラを駆動するモータと、前記ローラに対して加圧動作を行い、前記ローラとの間でニップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ部にシートを搬送し、前記ニップ部に搬送されたシートに形成された画像を加熱して定着させる定着装置であって、前記ニップ部から搬送されるシートの遅延を検出する搬送遅延検出手段と、前記シートの遅延が検出された場合、前記モータを制動するとともに、前記加圧手段の加圧量を増加させることにより、前記モータの制動を補助する制動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項１に係る定着装置によれば、ニップ部に搬送されるシートの遅延が検出された場合、モータを制動するとともに、加圧手段の加圧量を増加させることにより、モータの制動を補助する。これにより、周辺回路部品への影響を与えずに済む、安価なショートブレーキによる制動動作であっても、シートが十分に視認可能な位置で停止可能である制動補助動作を行うことができる。

請求項２に係る定着装置によれば、加圧手段の位置と所定の加圧位置との差に基づいて加圧手段の位置を変更するので、正確な制動補助動作を行うことができる。

請求項３に係る定着装置によれば、検出された負荷トルクに応じて、加圧手段の位置を変更するので、負荷トルクに適した制動補助動作を行うことができる。

請求項４に係る定着装置によれば、負荷系の経時劣化などにより負荷トルクが所定値以上の値となり、制動補助動作の必要性がなくなった場合、制動補助動作は行われない。これにより、ローラに懸架されるベルトへのストレスの付加、つまりベルト屈曲率変化を抑制することになり、ベルトの寿命の低下を抑制することができる。

請求項５に係る定着装置によれば、稼働時間により制動補助動作の必要性の有無を判断するので、負荷トルクを検出する構成を設けなくて済む。

実施の形態におけるベルト定着方式の定着装置が搭載された画像形成装置の一例である電子写真フルカラー複写機の概略構成を示す縦断面図である。 ベルト定着方式の定着装置１２の構成を示す断面図である。 ベルト定着方式の定着装置１２の構成を示す断面図である。 定着装置が搭載された画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 定着動作シーケンスを示すタイミングチャートである。 着動作時における圧解除モータ１０２の制御手順を示すフローチャートである。 ステップＳ５における圧調整動作処理手順を示すフローチャートである。 圧解除モータ１０２の駆動量（回転角θ）と、偏心カム４４による加圧ユニット３１の変位量との関係を示すグラフである。 ブレーキ補助動作シーケンスを示すタイミングチャートである。 定着駆動モータへの入力電流と負荷トルクの関係を示すグラフである。 巻き付けＪＡＭ検出処理手順を示すフローチャートである。 図１１につづく巻き付けＪＡＭ検出処理手順を示すフローチャートである。 ステップＳ３４におけるブレーキ補助制御処理手順を示すフローチャートである。

本発明の定着装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の定着装置は、画像形成装置に搭載されたベルト定着方式の定着装置に適用される。

（画像形成部）
図１は実施の形態におけるベルト定着方式の定着装置が搭載された画像形成装置の一例である電子写真フルカラー複写機の概略構成を示す縦断面図である。電子写真フルカラー複写機は、デジタルカラー画像リーダ部１およびデジタルカラー画像プリンタ部５から構成される。

デジタルカラー画像リーダ部１は、原稿台ガラス２に載置されたカラー画像原稿の画像をフルカラーセンサ（ＣＣＤ）３により色分解画像信号として読み取る。この色分解画像信号は、画像処理部４によって信号処理が施された後、デジタルカラー画像プリンタ部５の制御回路部（以下、ＣＰＵと記す）１００に送出される。

プリンタ部５は、タンデム式に配置された４つの画像形成部である第１〜第４の画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＫを有する。各画像形成部は、それぞれレーザ露光方式の電子写真プロセス機構を有する。各画像形成部において回転する電子写真感光ドラムの面には、画像処理部４からＣＰＵ１００に送出された色分解画像信号に基づき、それぞれ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。

即ち、第１の画像形成部ＵＹでは、イエロートナー像が形成される。第２の画像形成部ＵＭでは、マゼンタトナー像が形成される。第３の画像形成部ＵＣでは、シアントナー像が形成される。第４の画像形成部ＵＫでは、ブラックトナー像が形成される。 なお、各画像形成部における電子写真プロセス機構や画像形成動作は、周知の技術であるので、その説明を省略する。

各画像形成部で形成された各色のトナー像は、それぞれ一次転写部６で、時計方向に回転する中間転写ベルト７の上に順次重なるように転写される。これにより、中間転写ベルト７には、未定着のフルカラートナー像が形成される。

その後、二次転写部８において、カセット給紙機構部９、デッキ給紙部１０あるいは手差し給紙部１１から、所定の制御タイミングで給送されてきた記録材Ｐに対し、フルカラートナー像が一括して二次転写される。

そして、記録材Ｐは、中間転写ベルト７から分離され、定着装置としての定着装置１２に導入されると、定着ニップ部で挟持・搬送される。定着ニップ部で挟持・搬送される過程で、未定着のフルカラートナー像は、熱と圧力により溶融して混色し、記録材Ｐの面にフルカラーの固着画像として定着する。

記録材Ｐは、定着装置１２を出ると、フラッパ１３によってその進路が切り換えられ、ＦＵ（フェイスアップ）排紙トレイ１４あるいはＦＤ（フェイスダウン）排紙トレイ１５に排出される。これにより、一連の画像形成動作が終了する。

なお、両面プリントモードが選択されている場合、定着装置１２を通過した記録材Ｐは、フラッパ１３で排紙トレイ１５に通じるシートパスに送り込まれる。そして、その記録材Ｐは、スイッチバックで搬送されると、再び搬送シートパス１６に導入され、表裏反転された状態になり、再度、二次転写部８に導入される。

これにより、記録材Ｐの２面目にトナー像が二次転写される。この後、記録材Ｐは、定着装置１２に導入され、その２面目の定着動作が行われると、両面プリント済みの記録材となり、ＦＵ排紙トレイ１４またはＦＤ排紙トレイ１５に排出される。

（定着装置）
図２および図３はベルト定着方式の定着装置１２の構成を示す断面図である。定着装置１２は、互いに圧接して回転するエンドレス状の第１のベルトおよび第２のベルトを備えた、ツインベルト方式のベルト搬送装置を有する。

ここで、以下の説明において、定着装置１２に関し、「正面」とは、記録材入口側から見た場合の装置の面を指す。また、「左右」とは、定着装置１２を正面から見た場合の左右を指す。また、「上流側」と「下流側」は、それぞれ記録材搬送方向において上流側と下流側を指す。また、「幅方向」と「幅」とは、それぞれ記録材搬送路面において記録材搬送方向に直交する方向に平行な方向とその方向の寸法を指す。

定着装置１２は、上下に配置された定着ユニット２１と加圧ユニット３１を有する。定着ユニット２１は、ケーシング２２の内側に、エンドレス状（無端）の第１のベルトとしての定着ベルト２７、駆動ローラ２４、支持部材としてのステアリングローラ２６、加圧パッド２８、誘導加熱コイル２９などを組み込んだアセンブリである。

駆動ローラ２４（ベルト懸架部材）は、定着ベルト２７を懸架するとともに、これを回転・駆動する機能を有する。駆動ローラ２４は、その左右の両端軸部がそれぞれケーシング２２の左右の側板間に設けられた軸受を介して、回転自在に支持されている。

ステアリングローラ２６（支持部材）は、定着ベルト２７を回動自在に支持するとともに、その幅方向の位置を制御する機能を有する。このステアリングローラ２６は、その左右の両端軸部がそれぞれケーシング２２の左右の側板間に設けられた軸受を介して、回転自在に支持されている。

定着ベルト２７は、これら２本の駆動ローラ２４およびステアリングローラ２６間に懸け回されている。本実施形態では、定着ベルト２７は、加熱源としての誘導加熱コイル２９による電磁誘導によって加熱される。定着ベルト２７には、例えば、厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのニッケル金属層もしくはステンレス層などの磁性金属層をベルト基層とし、その外面に、厚さ３００μｍのシリコンゴム層をコーティングしたものが用いられる。

加圧パッド２８は、定着ベルト２７の内面に接触するように配置され、その左右の両端部がそれぞれケーシング２２の左右の側板間に支持されたものである。この加圧パッド２８は、駆動ローラ２４側に寄せた位置において、定着ベルト２７をその内側から加圧ベルト３２に向けて加圧する機能を有する。

誘導加熱コイル２９は、長円状に扁平巻きされたリッツ線コイルと板状の磁性コアを組み合わせたものである。この誘導加熱コイル２９は、隙間を介して定着ベルト２７の外面と対向し、ケーシング２２に支持される。

一方、加圧ユニット３１は、ケーシング３５の内側に、エンドレス状の第２のベルト（他のエンドレスベルト）としての加圧ベルト３２、駆動ローラ３３、支持部材としてのステアリングローラ３４、加圧パッド３８などを組み込んだアセンブリである。

駆動ローラ３３（ベルト懸架部材）は、加圧ベルト３２を懸架するとともに、これを回転・駆動する機能を有する。この駆動ローラ３３は、その左右の両端軸部がそれぞれケーシング３５の左右の側板間に設けられた軸受を介して、回転自在に支持される。

支持部材としてのステアリングローラ３４は、加圧ベルト３２を回動自在に支持するとともに、その幅方向の位置を制御する機能を有する。このステアリングローラ３４は、その左右の両端軸部がそれぞれケーシング３５の左右の側板間に設けられた軸受を介して、回転自在に支持される。加圧ベルト３２は、これら２本の駆動ローラ３３およびステアリングローラ３４間に懸け回されている。

加圧パッド３８は、加圧ベルト３２の内面に接触するように配置され、その左右の両端部がそれぞれケーシング３５の左右の側板間に支持されたものである。この加圧パッド３８は、駆動ローラ３３側に寄せた位置において、加圧ベルト３２の内側から定着ベルト２７に向けて加圧する機能を有する。

加圧ユニット３１は、着脱軸部４３を中心に上下方向に揺動自在であり、ケーシング３５の下面が偏心カム４４により受け止められるように支持されたものである。偏心カム４４は、圧解除モータ１０２により駆動される着脱機構により半回転駆動され、大径カム部が上向きとなった第１回転角姿勢と、小径カム部が上向きとなった第２回転角姿勢とに切り換えられる。

偏心カム４４が第１回転角姿勢に切り換えられることで、加圧ユニット３１は着脱軸部４３を中心に上方に移動する。これにより、図２に示すように、駆動ローラ３３は、ユニット２１側の駆動ローラ２４との間で、加圧ベルト３２と定着ベルト２７を挟み込んだ状態となる。また、このとき、加圧パッド３８は、定着ユニット２１側の加圧パッド２８との間で、加圧ベルト３２と定着ベルト２７を挟み込んだ状態となる。

このように、図２の状態は、定着ユニット２１と加圧ユニット３１との「着」状態である。この着状態において、定着ベルト２７と加圧ベルト３２とが、駆動ローラ２４・加圧パッド２８と駆動ローラ３３・加圧パッド３８との部分において圧接することで、記録材搬送方向において幅の広い定着ニップ部Ｎが形成される。この状態は、定着動作が可能な状態である。

定着ユニット２１内の定着ベルト２７は、記録材上の画像をニップ部で加熱するためのエンドレスベルトである。また、加圧ユニット３１内の加圧ベルト３２は、定着ベルト２７との間でニップ部を形成する部材であり、定着ベルト２７と圧接し、回動自在な他のエンドレスベルトである。

一方、偏心カム４４が第２回転角姿勢に切り換えられることで、加圧ユニット３１は着脱軸部４３を中心に下方に移動する。これにより、駆動ローラ３３と加圧パッド３８による、駆動ローラ２４と加圧パッド２８への加圧がそれぞれ解除され、図３に示すように、加圧ベルト３２が定着ベルト２７から離間した状態になる。

図３の状態は、定着ユニット２１と加圧ユニット３１との「脱」状態である。この脱状態は、定着動作を行うことができない、スタンバイ状態である。

ＣＰＵ１００は、定着装置１２の稼動時、すなわち記録材を定着ニップ部で挟持・搬送する際、圧解除モータ１０２により駆動される着脱機構により偏心カム４４を第１回転角姿勢に切り換え、定着ユニット２１と加圧ユニット３１を着状態に保持する。

また、ＣＰＵ１００は、定着装置１２の非稼動時、圧解除モータ１０２により駆動される着脱機構により偏心カム４４を第２回転角姿勢に切り換え、定着ユニット２１と加圧ユニット３１を脱状態に保持する。非稼動時とは、記録材を定着ニップ部で挟持・搬送する際を除く場合である。これにより、定着ユニット２１と加圧ユニット３１との間に不要な圧力がかかることを防止し、部材の損耗を防ぐことができる。

また、駆動ローラ２４を駆動する定着駆動ローラ機構１０３と、駆動ローラ３３を駆動する加圧駆動ローラ機構１０４とは、定着駆動モータ１１０を駆動源とし、ギア等の伝達機構（図示せず）を介して、伝達される。

定着装置１２の稼動時、ＣＰＵ１００が定着駆動モータ１１０の駆動制御信号をＯＮにすることで、定着駆動モータ１１０は回転を開始し、定着駆動ローラ機構１０３と加圧駆動ローラ機構１０４の駆動が開始される。

これにより、駆動ローラ２４と駆動ローラ３３は、互いに反対向きに所定の速度で回転する。従って、定着ベルト２７は、駆動ローラ２４の回転により、図中矢印で示す時計方向に回転する。また、加圧ベルト３２は、駆動ローラ３３の回転により、図中矢印で示す反時計方向に回転する。

ここで、定着ベルト２７の回転速度と加圧ベルト３２の回転速度とは、略同じになるように、両駆動ローラ２４、３３の周速は設定されている。

なお、定着駆動モータ１１０への入力電流は、モータ電流検出回路１１１により動作時電流として常時検出されている。このとき、既定値以上の電流が検出された場合、保護動作が行われる。

また、ＣＰＵ１００は、励磁回路１０５をオンにし、誘導加熱コイル２９に高周波電流を供給する。これにより、定着ベルト２７の金属層が電磁誘導により発熱し、定着ベルト２７が加熱される。

定着ベルト２７の表面温度は、サーミスタ等の温度検知素子ＴＨにより検知される。定着ベルト２７の温度に関する電気的情報はＣＰＵ１００に入力される。ＣＰＵ１００は、温度検知素子ＴＨから入力された温度情報に基づき、定着ベルト２７が所定の定着温度となるように、励磁回路１０５から誘導加熱コイル２９への供給電力を制御する。

このように、定着ベルト２７が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着装置１２に、二次転写部８側から、未定着トナー画像を担持した記録用紙Ｐが導入される。記録用紙Ｐは、未定着トナー画像が坦持された面を、定着ベルト２７側に向けて導入される。

そして、記録用紙Ｐが定着ベルト２７と加圧ベルト３２との圧接部である定着ニップ部Ｎで挟持・搬送されることにより、未定着トナー画像が熱と圧力により記録用紙Ｐに定着する。すなわち、定着ベルト２７は、記録用紙Ｐの画像を担持した面と接触して画像担持面側から加熱するように設置されており、記録材上の画像を定着ニップ部で加熱する。

（制御回路部（ＣＰＵ）１００）
図４は定着装置が搭載された画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ１００には、操作部１０１、モータ電流検出回路１１１、定着駆動モータ１１０、ベルト圧解除モータ（圧解除モータ）１０２、励磁回路１０５および各種センサが接続されている。各種センサとして、ホームポジション（ＨＰ）センサ５３、定着入口センサ５１、内排紙センサ５２などが接続されている。

ＣＰＵ１００は全体の制御を行う。操作部１０１は、液晶タッチパネルやボタン等によって構成される。画像形成装置は、操作部１０１からのユーザの入力によって、動作を開始する。

また、ＣＰＵ１００は、前述したベルト着脱機構（駆動源：圧解除モータ１０２）、定着駆動ローラ機構１０３、加圧駆動ローラ機構１０４、励磁回路１０５および定着ステアリング制御機構１０６を制御する。また、ＣＰＵ１００は、加圧ステアリング制御機構１０７、定着駆動モータ１１０等を制御する。

また、ＣＰＵ１００は、温度検知素子ＴＨから入力される電気的温度情報に基づき、励磁回路１０５から誘導加熱コイル２９への給電をオンまたはオフに制御する。

つぎに、上記構成を有する画像形成装置の複写動作時における定着動作について説明する。

（定着動作）
図５は定着動作シーケンスを示すタイミングチャートである。操作部１０１からのユーザ入力により、画像形成装置がコピー動作を開始すると、定着装置１２は、つぎのような動作を行う。すなわち、定着装置１２は、まず、定着ユニット２１、加圧ユニット３１内でそれぞれベルト駆動を行う定着駆動ローラ機構１０３、加圧駆動ローラ機構１０４の駆動源となる、定着駆動モータ１１０の駆動を開始する（ｔ１参照）。この動作開始と同時に、定着装置１２は、圧解除モータ１０２により、加圧ユニット３１を所定の加圧位置に移動させる着動作を開始するために、圧解除モータ１０２の駆動を開始する。

図６は着動作時における圧解除モータ１０２の制御手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＣＰＵ１００内の記憶媒体に格納されており、ＣＰＵ１００によって実行される。

ＣＰＵ１００は、圧解除モータ１０２のドライバに対し、速度プロファイルが図５の符号ａに示すような台形駆動となるように初期設定を行い、圧解除モータ１０２の駆動を開始する（ステップＳ１）。この初期設定では、速度Ｖｓ／Ｖｒ・加速度設定α、基準位置停止パルス数設定Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｒｅｆが設定される。ここで、圧解除モータ１０２は、ステッピングモータである。ドライバへのパルス指令に基づき、圧解除モータ１０２は、その速度と位置が制御されながら、駆動される。

ＣＰＵ１００は、圧解除モータ１０２の駆動開始後、着位置を所定位置とするために基準位置検出用のＨＰセンサ５３の信号（ＨＰセンサ信号）を監視する（ステップＳ２）。図５の符号ｂに示すように、ＨＰセンサ信号が変化することが確認（ここでは、立ち上がりエッジ検知）されると、ＣＰＵ１００は、つぎのような動作を行う。すなわち、ＣＰＵ１００は、予め設定された基準位置停止パルス数設定Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｒｅｆに基づき、圧解除モータ１０２が規定位置（基準位置）で停止するように、減速を開始して停止動作を行う（ステップＳ３、図５の符号ｃ参照）。

この後、ＣＰＵ１００は、画像形成装置として使用するように設定された記録用紙に応じて、圧調整動作の実行・非実行を判断するための圧調整モードレジスタＰｃｏｎ＿ｍｏｄｅの確認を行う（ステップＳ４）。

ここで確認される圧調整モードレジスタＰｃｏｎ＿ｍｏｄｅには、使用する記録用紙に応じて複数のモード（例えば、普通紙＝０、厚紙＝１、薄紙＝２等）が設定される。なお、この設定は、画像形成装置が用紙格納部で記録用紙の種類を自動判別することにより行われてもよいし、ユーザが操作部から使用する用紙の設定を行うことで設定されてもよい。

そして、圧調整モードレジスタＰｃｏｎ＿ｍｏｄｅに設定された値が“０”の場合（ここでは、普通紙設定）、圧調整動作は行われない。すなわち、ＣＰＵ１００はそのまま本処理を終了する。

一方、圧調整モードレジスタＰｃｏｎ＿ｍｏｄｅに設定された値が“０”でない場合、ＣＰＵ１００は、設定されたモード値別に、圧調整停止位置設定パルス数に応じて動作するように、圧調整動作処理を実行する（ステップＳ５）。この後、ＣＰＵ１００は本処理を終了する。

図７はステップＳ５における圧調整動作処理手順を示すフローチャートである。この圧調整動作処理は、加圧動作と同様の動作である。ただし、圧調整のため、この処理は、加圧動作の回転方向とは、逆の回転方向で実行される。

ＣＰＵ１００は、圧解除モータ１０２のドライバに対し、回転方向反転指令と、速度プロファイルが図５の符号ｄに示すような台形駆動となるように、初期設定を行う（ステップＳ１１）。この初期設定では、速度Ｖｓ／Ｖｒ・加速度設定α、圧調整停止パルス数設定Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｃｏｍｐが設定される。

また、圧調整モードでの加圧動作であることを示すために、ＣＰＵ１００は、圧調整稼働レジスタＰｃｏｎ＿ｅｎｇに“１（＝Ｈｉ）”をセットする（ステップＳ１２）。この圧調整稼働レジスタＰｃｏｎ＿ｅｎｇは、定着巻き付きＪＡＭ発生時のブレーキ補助制御処理において、加圧量再調整時に利用される。

また、ＣＰＵ１００は、定着巻き付きＪＡＭ発生時を想定し、圧調整量としての戻り量Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｃｍｐに対し、数式（１）に従って、ブレーキ補助動作としての加圧量再調整動作時の停止パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇを設定する（ステップＳ１３）。

停止パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇ ＝ 最大停止パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｍａｘ − 戻り量Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｃｍｐ …… （１）
なお、戻り量Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｃｍｐは、ステップＳ１１で設定された停止パルス数である。そして、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１３において、圧調整駆動を開始する。

これ以降の処理は、前述した加圧動作時と同様である。すなわち、ＣＰＵ１００は、停止位置を所定位置とするために、基準位置検出用のＨＰセンサ信号を監視する（ステップＳ１４）。ＨＰセンサ信号が変化することが確認されると、ＣＰＵ１００は、図５の符号ｅに示すように、予め設定された停止パルス数に基づき、規定位置で停止させる停止動作を行う（ステップＳ１５）。この後、ＣＰＵ１００は、本処理を終了し、元の処理に復帰する。

図８は圧解除モータ１０２の駆動量（回転角θ）と、偏心カム４４による加圧ユニット３１の変位量との関係を示すグラフである。加圧ユニット３１の変位量は、定着ユニット２１と当接することで形成されるニップ部での加圧量にほぼ比例する。

図８で示される圧解除モータ１０２の回転角と加圧ユニット３１の変位量の関係は、偏心カム４４が真円で偏心カムである場合のものである。偏心カムの変位と角度の関係は正弦波となるので、ここでは、線形近似可能な範囲を圧調整範囲（圧調整領域）としている。

なお、圧調整範囲は、図８に示すように、通常の加圧位置（基準位置停止パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｒｅｆで規定）として、線形変化範囲の最大付近となるように設定されている。また、ブレーキ補助動作時、圧調整範囲は、カム変位の最大位置（最大停止パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｍａｘとして規定）となるように設定されている。

つぎに、定着巻き付きＪＡＭ検知動作を示す。まず、ブレーキ補助動作の概略について説明する。図９はブレーキ補助動作シーケンスを示すタイミングチャートである。

前述したように、定着装置１２では、着脱自在な加圧ユニット３１によって加圧量が調整可能である。この加圧量は、図８に示すように、着脱自在な加圧ユニット３１を駆動する圧解除モータ１０２の回転による変位量に比例する。

また、この加圧量は、定着ベルトと加圧ベルトが当接することにより形成されるニップ部により発生する摩擦トルクとも比例する。つまり、加圧量の増減制御を行うことは、定着駆動モータに印加される負荷トルクの増減制御を行うことと同義となる。

ここで、定着駆動モータ１１０の回転駆動中に蓄積されているエネルギー量（回転エネルギーＥ）は、数式（２）で表される。

回転エネルギー： Ｅ＝１／２・Ｊ・ω＾２ …… （２）
ただし、Ｊ［ｋｇｍ^２］：慣性モーメント（モータロータ＋負荷系／減速比＾２分含）、ω：角速度［ｒａｄ／ｓ］である。

この回転エネルギーが、定着駆動モータが停止するまでに負荷トルクＴＬだけによって消費されるとした場合、停止までの駆動量（駆動角θ）は数式（３）で表される。

停止までの駆動角： θ＝Ｅ／ＴＬ …… （３）
このような関係と、前述したように「加圧量制御≒定着駆動モータに印加される負荷トルク制御」とすることができることとから、定着駆動モータにかかる負荷トルク制御を加圧量制御で行い、停止時間の制御が可能となることが分かる。

図１０は定着駆動モータへの入力電流と負荷トルクの関係を示すグラフである。定着駆動モータへの入力電流と負荷トルクの関係は、図１０に示すように、速度が一定である場合、比例関係を示す。また、速度間においても、定着駆動モータへの入力電流または負荷トルクは、速度比に比例した関係を示す。このように、定着駆動モータへの電流を監視することで、負荷トルクの検出が可能となる（負荷トルク検出手段）。

従って、停止までの駆動量の規定を行うことで、回転速度毎に必要とされる負荷トルクが算出可能となる。また、逆に検出された負荷トルクが既に停止駆動量の規定を満足できる値である場合、トルク制御を行う必要がないことも判別可能となる。

このような関係を基に、定着巻き付きＪＡＭ発生時の加圧量増加により行われるブレーキ補助制御について説明する。

定着巻き付き検知は、概略、つぎのように行われる。図２に示すように、定着装置１２の入口と出口には、定着入口センサ５１および内排紙センサ５２が配置されており、これらセンサ間距離と記録用紙の搬送速度で決定される搬送時間に基づき、定着巻き付き検知が判断される。

また、定着装置１２の入口部においては、機械的なフラグへの用紙の当接によってセンサが検出する場合、記録用紙の浮きなどにより、検出漏れが発生する場合がある。このため、本実施形態では、搬送開始基準となるレジＯＮタイミングを基準として、搬送タイミングの検出も併せて行われる。

図１１および図１２は巻き付けＪＡＭ検出処理手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＣＰＵ１００内の記憶媒体に格納されており、ＣＰＵ１００によって実行される。コピー動作開始後、ＣＰＵ１００は、記録用紙の搬送基準となるレジＯＮタイミングを検出するまで待つ（ステップＳ２１）。

レジＯＮタイミングを検出すると、ＣＰＵ１００は、遅延判断基準として、画像形成装置の動作を制御するための基準タイマカウンタ値に従って、開始基準時間Ｔｓｔａｒｔをセットする（ステップＳ２２）。開始基準時間Ｔｓｔａｒｔのセット後、ＣＰＵ１００は、定着入口センサ５１がオンになったか否かを監視する（ステップＳ２３）。

定着入口センサ５１の監視中、ＣＰＵ１００は、開始基準時間Ｔｓｔａｒｔに基づく経過時間を計測し、この経過時間が記録用紙の定着入口センサ５１への到着規定時間Ｔｆｉｘ＿ｉｎ＿ｒｅｆを超えたか否かを判別する（ステップＳ２４）。この経過時間は、現在時刻Ｔｎｏｗ−開始基準時間Ｔｓｔａｒｔで得られる。

到着規定時間Ｔｆｉｘ＿ｉｎ＿ｒｅｆを超えていない場合、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２３の処理に戻る。

一方、ステップＳ２４で到着規定時間Ｔｆｉｘ＿ｉｎ＿ｒｅｆを超えた場合、ＣＰＵ１００は、入口センサ未検知として、エラーフラグＦｉｘ＿ｉｎ＿Ｅｒｒを“Ｏｎ”に設定する（ステップＳ２５）。この後、ＣＰＵ１００はステップＳ２６の処理に進む。

一方、ステップＳ２３で、正常に、定着入口センサ５１に記録用紙が当接し、センサ信号の変化が検出された場合、ＣＰＵ１００は、定着入口センサ５１への到達時間Ｔｆｉｘ＿ｉｎを記録する（ステップＳ２６）。この到達時間Ｔｆｉｘ＿ｉｎは、現在時刻Ｔｎｏｗ−開始基準時間Ｔｓｔａｒｔで得られる。

そして、ＣＰＵ１００は、内排紙センサ５２においても、同様に、内排紙センサ５２がオンになったか否かを判別し、記録用紙の搬送タイミングを監視する（ステップＳ２７）。内排紙センサ５２がオンになった場合、つまり、規定時間内に記録用紙の到達が検出できた場合、ＣＰＵ１００は、搬送が正常であるとし（ステップＳ２８）、本処理を終了する。

一方、内排紙センサ５２がオンになっていない場合、ＣＰＵ１００は、内排紙センサ５２の監視中も時間計測を随時行う（ステップＳ２９）。ここでは、レジＯＮ基準である時間Ｔｆｉｘ＿ｏｕｔ（= Ｔｎｏｗ−Ｔｓｔａｒｔ）、および入口基準である時間ｄＴ＿ｆｉｘ（= Ｔｆｉｘ＿ｏｕｔ − Ｔｆｉｘ＿ｉｎ）が計測される。

ＣＰＵ１００は、内排紙センサ５２の変化が検出できず、時間Ｔｆｉｘ＿ｏｕｔが開始基準時間Ｔｓｔａｒｔに対する規定時間Ｔｆｉｘ＿ｏｕｔ＿ｒｅｆよりも遅延しているか否かを判別する（ステップＳ３０）。また、ステップＳ３０では、ＣＰＵ１００は、時間ｄＴ＿ｆｉｘが定着入口センサ基準時間Ｔｆｉｘ＿ｉｎに対する規定時間ｄＴ＿ｆｉｘ＿ｒｅｆよりも遅延しているか否かを判別する。

いずれの場合も遅延していないと判断された場合、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２７の処理に戻る。

一方、ステップＳ３０で少なくとも一方が遅延していると判断された場合、ＣＰＵ１００は、定着入口センサ５１のエラーフラグＦｉｘ＿ｉｎ＿ｅｒｒがＯｎであるか否かを判別する（ステップＳ３１）。すなわち、ＣＰＵ１００は、定着入口センサ５１のエラーフラグＦｉｘ＿ｉｎ＿ｅｒｒである場合、現時点での定着入口センサ５１の値に基づき、搬送遅延判断を行う。２つの値がともに“真（Ｏｎ）”である場合、ＣＰＵ１００は、搬送遅延であることのフラグをセットし（ステップＳ３２）、本処理を終了する。

一方、ステップＳ３１で搬送遅延でないと判断された場合、ＣＰＵ１００は、巻き付き発生が検出されたとして、定着駆動モータ１１０のブレーキ制御を実行する（ステップＳ３３）。さらに、ＣＰＵ１００は、ブレーキ補助動作制御を行うブレーキ補助制御処理を実行する（ステップＳ３４）。この後、ＣＰＵ１００は、本処理を終了する。なお、ステップＳ３０でＹＥＳかつステップＳ３１でＮＯである場合の処理は搬送遅延検出手段の一例である。また、ステップＳ３３、Ｓ３４の処理は制動制御手段の一例である。

図１３はステップＳ３４におけるブレーキ補助制御処理手順を示すフローチャートである。巻き付き発生検出により処理の呼び出しが行われると、ＣＰＵ１００は、まず、圧調整稼働レジスタＰｃｏｎ＿ｅｎｇを用い、圧調整モード下にあるか、つまり圧調整稼働レジスタＰｃｏｎ＿ｅｎｇが“Ｈ”であるか否かを判別する（ステップＳ４１）。

圧調整モード下にない場合、ＣＰＵ１００は、基準位置停止パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｒｅｆに基づき、ブレーキ補助動作パルス数の演算を実行する（ステップＳ４２）。すなわち、ＣＰＵ１００は、前述した数式（１）に従い、ブレーキ補助動作パルス数（再調整動作時の停止パルス数）Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇを算出する。この後、ＣＰＵ１００は、ステップＳ４３の処理に進む。

一方、ステップＳ４１で圧調整モード下にある場合、ステップＳ１３で圧調整動作時に設定されたブレーキ補助動作パルスＰｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇがそのまま利用される。

ＣＰＵ１００は、規定電流量以下として検出された場合（負荷トルクが所定値以下の場合）に“ＯＮ”に設定されるトルクチェックレジスタＦｉｘ＿ｔｒｑ＿ｕｎｄｅｒにより、ブレーキ補助制御の実行可否を判断する（ステップＳ４３）。なお、定着駆動モータ１１０の駆動電流が負荷トルクに比例する特性に基づき、モータ電流検出回路１１１で検出された電流を基に、トルクチェックが別タスク（図示せず）で常時行われている。

トルクチェックレジスタＦｉｘ＿ｔｒｑ＿ｕｎｄｅｒが“ＯＦＦ”であって、ブレーキ補助動作の必要がない場合、ＣＰＵ１００は、定着駆動モータ１１０の停止を確認するまで待つ（ステップＳ４８）。定着駆動モータ１１０の停止確認を行った後、ＣＰＵ１００は、圧解除動作を実行する（ステップＳ４９）。このように、定着装置１２に巻き付いた記録用紙をユーザが処理しやすい状態にして、ＣＰＵ１００は、本処理を終了する。

一方、ステップＳ４３でブレーキ補助制御を実行する場合、前述したように、圧解除モータ１０２の駆動量、つまり、停止パルス数によりブレーキ補助制御が行われることになる。ＣＰＵ１００は、まず、停止パルス数を、圧調整動作実行時にステップＳ１３で設定、もしくはステップＳ４２で設定されたブレーキ補助動作パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇに設定する（ステップＳ４４）。

ＣＰＵ１００は、この設定された補助動作パルス数Ｐｌｓ＿ｓｔｐ＿ｅｍｇに基づき、加圧動作処理を実行する（ステップＳ４５）。この場合の加圧動作は、停止パルス数の設定が異なるのみで、前述した加圧動作と同じである。

ＣＰＵ１００は、同様に、ＨＰセンサのエッジ検出を行い（ステップＳ４６）、エッジが検出されると、加圧動作の停止処理を行う（ステップＳ４７）。この後、ＣＰＵ１００は、ステップＳ４８の処理に進む。

これにより、加圧ユニット２１は、図８で示すように、最大加圧位置となるように加圧量が増加される。そして、定着駆動モータ１１０にかかる負荷トルクは、その加圧量に比例して、図９の符号ｆに示すように増加することになる。

このような動作により、定着巻き付き発生が検出された場合、速やかに定着駆動モータ１１０のブレーキ動作、および圧解除モータ１０２によるブレーキ補助動作が実行される。

ＣＰＵ１００は、定着駆動モータを停止させ、モータの回転検出信号ＦＧによる回転停止検知、もしくは定着駆動モータの停止可能時間を基準とした所定時間後、定着駆動モータの停止判断を行う（ステップＳ４８）。定着駆動モータ１１０が停止した時点で、定着装置１２に巻き付いた記録用紙の排除性を確保するために、ＣＰＵ１００は、加圧ユニット２１を再度「脱」位置に戻す（ステップＳ４９）。この後、ＣＰＵ１００は、本処理を終了する。

前述したように、本実施形態では、定着駆動モータとして高速・高出力が対応可能なブラシレスＤＣモータを採用しているので、モータの駆動電流と負荷トルクが比例する特性（図１０参照）を利用し、モータ電流値によって負荷トルクの判断が行われる。なお、トルク変化の主要因が経時劣化によるものである場合、稼働時間を負荷トルクの判断基準としてもよい。

また、ブレーキ補助動作パルス数の設定では、図８に示すように、最大加圧位置への移動に必要な駆動パルス数を算出することが行われる。しかし、このモータ電流検出回路１１１で検出された定着駆動モータ１１０への電流量から負荷トルクを算出した結果に基づき、ブレーキ補助動作パルス数を適時制御する構成であってもよい。

本実施形態の画像形成装置によれば、上記ブレーキ補助動作を実行することで、周辺回路部品への影響を与えずに済む、安価なショートブレーキによる制動動作であっても、記録用紙が十分に視認可能な位置で停止可能である制動補助動作を行うことができる。

すなわち、どのような記録用紙を用いた画像形成動作時においても、定着駆動モータに印加される負荷トルクの状態に応じて、定着装置における巻き付きＪＡＭ発生を検知した場合、確実に記録用紙の視認性を確保できる状態で、停止動作が可能となる。

また、加圧ローラの位置と最大加圧位置との差に基づいて加圧ローラの位置を変更するので、正確な制動補助動作を行うことができる。また、検出された負荷トルクに応じて、加圧ローラの位置を変更するので、負荷トルクに適した制動補助動作を行うことができる。

また、負荷系の経時劣化などにより負荷トルクが所定値以上の値となり、制動補助動作の必要性がなくなった場合、制動補助動作は行われない。これにより、定着ローラに懸架されるベルトへのストレスの付加、つまりベルト屈曲率変化を抑制することになり、ベルトの寿命の低下を抑制することができる。また、稼働時間により制動補助動作の必要性の有無を判断するので、負荷トルクを検出する構成を設けなくて済む。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

また、定着駆動モータに印加される負荷トルクの状態に応じて動作制御が可能となるので、負荷系が経時劣化などにより負荷トルクが所定値以上の値となり、ブレーキ補助動作の必要性がなくなった場合、ブレーキ補助動作は行われない。従って、経時劣化などによる負荷トルクの判断に際して、装置の稼動時間が所定値以上である場合、ブレーキ補助動作を行わず、稼働時間が所定値未満である場合、ブレーキ補助動作を行うようにしてもよい。これにより、定着ベルトへのストレスの付加、つまり駆動ローラ部におけるベルト屈曲率変化を抑制することになり、ベルト寿命の低下の抑制も可能となる。

また、本発明の定着装置が適用される画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が挙げられる。このような画像形成装置として、本来の印刷装置、印刷機能を有するファクシミリ装置、印刷機能、コピー機能、スキャナ機能等を有する複合機（ＭＦＰ）であってもよいことは勿論である。

また、上記実施形態では、電子写真方式の画像形成装置として、カラー画像形成装置について説明したが、モノクロ画像形成装置に適用されてもよい。

また、上記実施形態に記載されている構成部品の形状、それらの相対配置などは、本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、本発明の範囲は上記例示するもののみに限定されものではない。

また、シートのマテリアル（材質）としては、紙媒体、ＯＨＰシート、厚紙用紙など、特に限定されない。また、シートの形状はタブ紙など特に限定されない。

１２ 定着装置
２１ 定着ユニット
２７ 定着ベルト
３１ 加圧ユニット
５１ 定着入口センサ
５２ 内排紙センサ
１０２ 圧解除モータ
１１０ 定着駆動モータ
１１１ モータ電流検出回路

Claims (5)

1. ローラを駆動するモータと、前記ローラに対して加圧動作を行い、前記ローラとの間でニップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ部にシートを搬送し、前記ニップ部に搬送されたシートに形成された画像を加熱して定着させる定着装置であって、
   前記ニップ部から搬送されるシートの遅延を検出する搬送遅延検出手段と、
   前記シートの遅延が検出された場合、前記モータを制動するとともに、前記加圧手段の加圧量を増加させることにより、前記モータの制動を補助する制動制御手段と、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記ニップ部に搬送されるシートの遅延が検出された場合、前記制動制御手段は、前記加圧手段の位置と所定の加圧位置との差に基づいて前記加圧手段の位置を変更し、前記加圧量を制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記モータの電流を検出するモータ電流検出手段と、
   前記モータ電流検出手段によって検出された電流から負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段とを備え、
   前記制動制御手段は、前記負荷トルク検出手段によって検出された負荷トルクに応じて、前記加圧手段の位置を変更することを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 前記制動制御手段は、前記負荷トルク検出手段によって検出された負荷トルクが所定値以下である場合、前記加圧量の増加を行い、前記負荷トルク検出手段によって検出された負荷トルクが所定値を超える場合、前記加圧量の増加を行わないことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 前記制動制御手段は、前記定着装置の稼働時間が所定値未満である場合、前記加圧量の増加を行い、前記定着装置の稼働時間が所定値以上である場合、前記加圧量の増加を行わないことを特徴とする請求項１記載の定着装置。