JP2018159852A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材と加圧部材とを圧接または離間させる際に、加圧部材を回転させる駆動部から取得される電流値に基づいて、偏芯カムの回転により加圧部材を移動させる移動機構を制御することができる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】駆動部により回転される加圧部材と、加圧部材の回転に伴って回転する定着部材とを備え、加圧部材と定着部材との間に画像が形成された記録媒体を挟んで加圧することにより画像を定着する定着部と、偏芯カムを備え、偏芯カムの回転により加圧部材を、加圧方向及び定着部材から離間する離間方向に移動させる移動機構と、駆動部に流れる電流を検出する検出部と、定着部が定着動作を行うように駆動部を制御すると共に、検出部で検出された電流の大きさに基づいて、加圧方向及び離間方向に移動するように移動機構を制御する制御部と、を備えた定着装置とする。【選択図】図４

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、トナー像を加熱して溶融する定着部材と、前記定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、カムの回転位置を変化させて前記定着部材に対する前記加圧部材の相対的な加圧力を可変する可変手段と、前記カムを回転駆動する駆動モータと、を備え、前記カムを回転駆動したときに前記駆動モータに流れる電流値の変動を検知して前記カムの回転位置を検出することを特徴とする定着装置が開示されている。

特開２００８−１３９８１７号公報

加圧部材は、画像形成を行う場合に定着部材に圧接させられ、画像形成が終わると定着部材から離間される。

本発明の目的は、定着部材と加圧部材とを圧接または離間させる際に、加圧部材を回転させる駆動部から取得される電流値に基づいて、偏芯カムの回転により加圧部材を移動させる移動機構を制御することができる定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、駆動部により回転される加圧部材と、前記加圧部材の回転に伴って回転する定着部材とを備え、前記加圧部材と前記定着部材との間に画像が形成された記録媒体を挟んで加圧することにより前記画像を定着する定着部と、偏芯カムを備え、前記偏芯カムの回転により前記加圧部材を、加圧方向及び前記定着部材から離間する離間方向に移動させる移動機構と、前記駆動部に流れる電流を検出する検出部と、前記定着部が定着動作を行うように前記駆動部を制御すると共に、前記検出部で検出された電流の大きさに基づいて、前記加圧部材が前記加圧方向及び前記離間方向に移動するように前記移動機構を制御する制御部と、を備えた定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記制御部は、前記加圧部材が前記加圧方向に移動するように前記移動機構を制御した後、前記検出部で検出された電流の大きさの単位時間当たりの平均値が、第１閾値以上になった場合に、前記偏芯カムの回転が停止するように前記移動機構を制御する、請求項１に記載の定着装置である。

請求項３に記載の発明は、利用者に情報を表示する表示部を更に備え、前記制御部は、前記検出部で検出された電流の大きさの単位時間当たりの平均値が、前記第１閾値以上にならず且つ前記第１閾値より小さい第２閾値未満の場合は、前記表示部を制御して利用者に前記加圧部材の交換時期が到来した旨のメッセージを表示する、請求項２に記載の定着装置である。

請求項４に記載の発明は、前記制御部は、前記加圧部材が前記離間方向に移動するように前記移動機構を制御した後、前記検出部で検出された電流の大きさの単位時間当たりの平均値が、前記第１閾値及び前記第２閾値より小さい第３閾値以下になった場合に、前記偏芯カムの回転が停止するように前記移動機構を制御する、請求項２または請求項３に記載の定着装置である。

請求項５に記載の発明は、前記制御部は、前記検出部で検出された電流の大きさが前記第１閾値以上となった場合に、前記加圧部材が前記定着部材に圧接された圧接状態を検知する、請求項２に記載の定着装置である。

請求項６に記載の発明は、前記制御部は、前記検出部で検出された電流の大きさが前記第３閾値以下となった場合に、前記加圧部材が前記定着部材から離間された離間状態を検知する、請求項４に記載の定着装置である。

請求項７に記載の発明は、駆動部により回転される加圧部材と、前記加圧部材の回転に伴って回転する定着部材とを備え、前記加圧部材と前記定着部材との間に画像が形成された記録媒体を挟んで加圧することにより前記画像を定着する定着部と、偏芯カムを備え、前記偏芯カムの回転により前記加圧部材を、加圧方向及び前記定着部材から離間する離間方向に移動させる移動機構と、前記駆動部に流れる電流を検出する検出部と、前記定着部が定着動作を行うように前記駆動部を制御すると共に、前記検出部で検出された電流の大きさに基づいて、前記加圧部材が圧接位置か離間位置かのいずれに位置するかを判定する判定部と、を備えた定着装置である。

請求項８に記載の発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の定着装置と、を備えた画像形成装置である。

請求項１、請求項８に記載の発明によれば、定着部材と加圧部材とを圧接または離間させる際に、加圧部材を回転させる駆動部から取得される電流値に基づいて、偏芯カムの回転により加圧部材を移動させる移動機構を制御することができる。

請求項２に記載の発明によれば、必要な圧接圧力が得られる位置で偏芯カムの回転を停止させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、利用者に加圧部材の交換時期を知らせることができる。

請求項４に記載の発明によれば、定着部材と加圧部材とが離間した状態で、偏芯カムの回転を停止させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、加圧部材を回転させる駆動部から取得される電流値に基づいて、加圧部材が定着部材に圧接した圧接状態を検知することができる。

請求項６に記載の発明によれば、加圧部材を回転させる駆動部から取得される電流値に基づいて、加圧部材が定着部材から離間された離間状態を検知することができる。

請求項７に記載の発明によれば、加圧部材を回転させる駆動部から取得される電流値に基づいて、加圧部材の位置を判定することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置（離間状態）の構成の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置（圧接状態）の構成の他の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 電流値の時系列データの一例を示すグラフである。 カム曲線の一例を示すグラフである。 偏芯カムの構成の一例を示す模式図である。 接離制御プログラムの処理の手順の一例を示すフローチャートである。 加圧ロールが経時劣化した場合の電流値の時系列データの一例を示すグラフである。 加圧ロールが経時劣化した場合の電流値の時系列データの他の一例を示すグラフである。 「劣化診断処理」の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。図２は本発明の実施の形態に係る定着装置（離間状態）の構成の一例を示す概略断面図である。図３は本発明の実施の形態に係る定着装置（圧接状態）の構成の他の一例を示す概略断面図である。

図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成を説明する。なお、以下では、黄色をＹ、マゼンタ色をＭ、シアン色をＣ、黒色をＫで表すと共に、各構成部品及びトナー画像（画像）を色毎に区別する必要がある場合には、符号の末尾に各色に対応する色の符号（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を付して説明する。また、以下では、各構成部品及びトナー画像を色毎に区別せずに総称する場合には、符号の末尾の色の符号を省略して説明する。

（全体構成）
図１に示すように、画像形成装置１０の装置本体１０Ａの内部には、入力される画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の階調データに変換する画像処理を行う画像処理部１２が設けられている。

また、装置本体１０Ａの中央側には、各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１６が、水平方向に対して傾斜する方向に間隔をおいて配置されている。また、各色の画像形成ユニット１６の鉛直方向の上方には、各色の画像形成ユニット１６で形成されたトナー画像が多重に転写される一次転写ユニット１８が設けられている。

さらに、一次転写ユニット１８の側方（図１の左側）には、後述する供給搬送ユニット３０によって搬送経路６０に沿って搬送された記録媒体の一例としての用紙Ｐに、一次転写ユニット１８に多重に転写されたトナー画像を転写する二次転写ロール２２が設けられている。

二次転写ロール２２に対して用紙Ｐの搬送方向（以下、「用紙搬送方向」という。）の下流側には、定着手段の一例としての定着装置２４が設けられている。また、定着装置２４は、用紙Ｐに転写されたトナー画像を熱及び圧力によって用紙Ｐに定着させる。

また、定着装置２４に対して用紙搬送方向の下流側には、トナー画像が定着された用紙Ｐを画像形成装置１０の装置本体１０Ａの上部に設けられた排出部２６に排出する排出ロール２８が設けられている。

一方、画像形成ユニット１６の鉛直方向の下方及び側方には、用紙Ｐを供給し搬送する供給搬送ユニット３０が設けられている。また、一次転写ユニット１８の鉛直方向の上方には、装置本体１０Ａの正面から装置本体１０Ａに対して着脱可能とされ、現像器３８に補給されるトナーが充填されるトナーカートリッジ１４が色別に４個（１４Ｋ〜１４Ｙ）装置幅方向に並んで配置されている。各色のトナーカートリッジ１４は、装置奥行方向に延びる円柱状とされ、各色の現像器３８と図示しない補給管を介して接続されている。

（画像形成ユニット）
図１に示すように、各色の画像形成ユニット１６は、すべて同様に構成されている。そして、画像形成ユニット１６は、回転する円柱状の像保持体３４と、像保持体３４の表面を帯電させる帯電器３６と、を備えている。

また、画像形成ユニット１６は、帯電した像保持体３４の表面に露光光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド３２を備えている。また、画像形成ユニット１６は、ＬＥＤヘッド３２による露光光の照射によって形成された静電潜像を現像剤（本実施の形態では、負極に帯電したトナー）で現像してトナー画像として可視化する現像器３８を備えている。また、画像形成ユニット１６は、像保持体３４の表面を清掃する図示しない清掃ブレードを備えている。

現像器３８には、像保持体３４と対向して現像ロール３９が配置されており、現像器３８は、現像ロール３９を用いて像保持体３４に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー画像として可視化する。

そして、帯電器３６、ＬＥＤヘッド３２、現像ロール３９、及び清掃ブレードは、像保持体３４の表面と対向して、像保持体３４の回転方向の上流側から下流側へ向けてこの順番で配置されている。

（転写部（一次転写ユニット・二次転写ロール））
一次転写ユニット１８は、無端状の中間転写ベルト４２と、中間転写ベルト４２が巻き掛けられ、図示しないモータにより回転駆動して中間転写ベルト４２を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロール４６と、を備えている。また、一次転写ユニット１８は、中間転写ベルト４２が巻き掛けられ、中間転写ベルト４２に張力を付与する張力付与ロール４８と、張力付与ロール４８の鉛直方向上方に配置されて中間転写ベルト４２と従動回転する補助ロール５０と、を備えている。また、一次転写ユニット１８は、中間転写ベルト４２を挟んで各色の像保持体３４の反対側に各々配置される一次転写ロール５２を備えている。

以上の構成により、各色の画像形成ユニット１６の像保持体３４上に順次形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像が、各色の一次転写ロール５２によって、中間転写ベルト４２上に多重に転写される。

さらに、中間転写ベルト４２の表面に接して中間転写ベルト４２の表面を清掃する清掃ブレード５６が、中間転写ベルト４２を挟んで駆動ロール４６の反対側に配置されている。

また、中間転写ベルト４２を挟んで補助ロール５０の反対側には、中間転写ベルト４２上に転写されたトナー画像を、搬送される用紙Ｐに転写する二次転写ロール２２が設けられている。そして、二次転写ロール２２は接地されており、補助ロール５０は二次転写ロール２２の対向電極を形成しており、補助ロール５０には、二次転写電圧が印加されることにより、用紙Ｐにトナー画像が転写される。

（供給搬送ユニット）
供給搬送ユニット３０は、装置本体１０Ａ内において、画像形成ユニット１６に対して鉛直方向の下方に配置され、複数の用紙Ｐが積載される給紙部材６２を備えている。

さらに、供給搬送ユニット３０は、給紙部材６２に積載された用紙Ｐを搬送経路６０へ送り出す給紙ロール６４と、給紙ロール６４によって送り出された用紙Ｐを１枚ずつ分離する分離ロール６６と、用紙Ｐの搬送タイミングを合わせる位置合わせロール６８と、を備えている。そして、各ロールが、用紙搬送方向の上流側から下流側に向けてこの順番で配置されている。

以上の構成により、給紙部材６２から供給された用紙Ｐは、回転する位置合わせロール６８によって中間転写ベルト４２と二次転写ロール２２との接触部（二次転写位置）へ定められたタイミングで送り出される。

（定着装置）
図２及び図３に示すように、本実施の形態に係る定着装置２４は、コイルユニット１００、ソフトフェライト等を含む外部磁性部材１０２、加熱ベルト１０４、及び加圧ロール１０６を備えている。なお、図２では、加圧ロール１０６が、加熱ベルト１０４と離間した離間位置に移動された離間状態の一例を示している。また、図３では、加圧ロール１０６が、加熱ベルト１０４と接触して、加熱ベルト１０４を加圧する加圧位置に移動された圧接状態の一例を示している。

コイルユニット１００の内部には、図示しない定着電源からの電力の供給によって磁界を発生する複数の励磁コイル１０８が設けられている。また、加熱ベルト１０４は、電磁誘導により発熱する発熱層を含んで形成された無端状のベルトである。また、加熱ベルト１０４の内周面より内側の領域には、液晶ポリマー等を含んで形成された押圧パッド１１０、及び感温磁性合金を含んで形成された内部磁性部材１１２が設けられている。

一方、加圧ロール１０６は、アルミニウム等の金属を含んで形成された芯金１１４、及び発泡シリコンゴム等のスポンジ弾性層１１６を備えている。また、加圧ロール１０６は、回転軸２４６の周りに回転する。さらに、加圧ロール１０６は、「移動機構」の一例であるラッチ機構により、離間位置（図２の位置）と加圧位置（図３の位置）との間で移動される。次に、ラッチ機構について説明する。

ラッチ機構は、回転軸２０２の周りに回転する偏芯カム２００、可動アーム２４８、及び第２モータ１３３を備えている。可動アーム２４８は、外側可動アーム２４８ａと内側可動アーム２４８ｂとを備えた二重構造である。外側可動アーム２４８ａと内側可動アーム２４８ｂとは、連結ピンで連結されており、回転軸２４９の周りに一緒に回転する。

外側可動アーム２４８ａは、加圧ロール１０６の回転軸２４６を支持する。内側可動アーム２４８ｂは、偏芯カム２００と対向するカムフォロワ２７２を備える。外側可動アーム２４８ａと内側可動アーム２４８ｂとの間には、コイルバネ２７０が配置されている。コイルバネ２７０は、外側可動アーム２４８ａを加熱ベルト１０４側に押す。

加圧ロール１０６が図２に示す離間位置にある場合に、偏芯カム２００を回転軸２０２の周りに回転させると、カムフォロワ２７２と共に内側可動アーム２４８ｂが押し上げられる。内側可動アーム２４８ｂは、コイルバネ２７０を介して外側可動アーム２４８ａを押し上げる。これにより、外側可動アーム２４８ａに支持された加圧ロール１０６が、図３に示す加圧位置に移動し、加熱ベルト１０４に圧接される。

また、加圧ロール１０６は、「駆動部」の一例としての第１モータ１３２（図４参照。）により駆動（回転）される。加熱ベルト１０４は、加圧ロール１０６の回転に伴い、従動して回転する。偏芯カム２００は、第２モータ１３３（図４参照。）により駆動（回転）される。第１モータ１３２及び第２モータ１３３として、ステッピング・モータを用いてもよい。ステッピング・モータは、ＤＣモータに比べて応答速度が速い。

以上の構成により、定着装置２４に搬送された用紙Ｐは、定着装置２４により加熱及び加圧されて、用紙Ｐの一方の面（画像形成面）にトナー画像が定着される。

さらに、供給搬送ユニット３０は、定着装置２４によって一方の面にトナー画像が定着された用紙Ｐを、排出ロール２８によって排出部２６にそのまま排出させずに、他方の面にトナー画像を形成するために用いる両面搬送装置７０を備えている。

両面搬送装置７０は、排出ロール２８から位置合わせロール６８に向けて用紙Ｐの表裏が反転されて用紙Ｐが搬送される両面搬送経路７２と、両面搬送経路７２に沿って用紙Ｐを搬送する搬送ロール７４及び搬送ロール７６とを備えている。

（その他）
画像形成装置１０は、搬送経路６０に沿って定着装置２４の用紙搬送方向の上流側に設けられた用紙検知センサ８０、及び下流側に設けられた用紙検知センサ８２を備えている。本実施の形態に係る用紙検知センサ８０、８２は、一例として、一組の発光素子及び受光素子を備えた反射型のセンサである。用紙検知センサ８０、８２は、発光素子から設置位置に対応する搬送経路６０上の検知位置に対して光を照射する。また、用紙検知センサ８０、８２は、受光素子で受光した光量に応じた信号レベルの信号（以下、「検知信号」という。）を出力する。用紙Ｐが上記検知位置を搬送されている期間は、発光素子から照射された光が用紙Ｐにより反射される。従って、用紙検知センサ８０、８２は、用紙Ｐが上記検知位置を搬送されている期間と搬送されていない期間で異なる信号レベルの検知信号を出力する。

このように、本実施の形態では、用紙検知センサ８０、８２として、反射型のセンサを適用しているが、これに限定されず、例えば、透過型のセンサ等、他のセンサを適用してもよい。

（画像形成工程）
まず、画像処理部１２から各色のＬＥＤヘッド３２に各色の階調データが順次出力される。そして、ＬＥＤヘッド３２から階調データに応じて出射された露光光は、帯電器３６によって帯電した像保持体３４の表面に照射される。これにより、像保持体３４の表面には静電潜像が形成される。像保持体３４上に形成された静電潜像は、各色の現像器３８によって現像され、各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像として可視化される。

さらに、一次転写ユニット１８の一次転写ロール５２によって、像保持体３４上に形成された各色のトナー画像が、周回する中間転写ベルト４２上に多重に転写される。

中間転写ベルト４２上に多重に転写された各色のトナー画像は、給紙部材６２から給紙ロール６４、分離ロール６６、位置合わせロール６８によって搬送経路６０に沿って搬送されてきた用紙Ｐに二次転写ロール２２によって二次転写位置で二次転写される。

さらに、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置２４へと搬送される。そして、トナー画像が定着装置２４によって用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成させる場合は、定着装置２４によって一方の面（表面）にトナー画像が定着された用紙Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６にそのまま排出されない。排出ロール２８が逆回転されることで、用紙Ｐの用紙搬送方向が切り替えられる。そして、この用紙Ｐは、搬送ロール７４、７６により両面搬送経路７２に沿って搬送される。

両面搬送経路７２に沿って搬送された用紙Ｐは、表裏が反転されて再度位置合わせロール６８へと搬送される。そして、用紙Ｐの他方の面（裏面）にトナー画像が転写及び定着された後、用紙Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６に排出される。

（電気系構成）
次に、画像形成装置１０の電気系構成について説明する。図４は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。

図４に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、画像形成装置１０の全体的な動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０、及び各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２２を備えている。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）１２４、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部１２６を備えている。

また、画像形成装置１０は、外部装置と通信データの送受信を行う通信回線Ｉ／Ｆ（Interface）部１２８を備えている。また、画像形成装置１０は、画像形成装置１０に対する利用者からの指示を受け付ける一方、利用者に対して画像形成装置１０の動作状況等に関する各種情報を表示する操作表示部１３０を備えている。なお、操作表示部１３０は、例えば、プログラムの実行により操作指示の受け付けを実現する表示ボタンや各種情報が表示される表示面にタッチパネルが設けられたディスプレイ、及びテンキーやスタートボタン等のハードウェアキーを含む。

また、画像形成装置１０は、加圧ロール１０６を回転駆動する第１モータ１３２の負荷（トルク）を検出する「検出部」の一例としてのトルク検出部１３４を備えている。本実施の形態に係るトルク検出部１３４は、第１モータ１３２に接続されており、第１モータ１３２のトルクを、第１モータ１３２に流れる電流値として検出する。

なお、本実施の形態に係るトルク検出部１３４の構成は、第１モータ１３２のトルクを検出可能であれば特に限定されない。例えば、トルク検出部１３４として、シャント抵抗間の電圧を測定して電流を検出する構成のものを適用してもよい。また、例えば、トルク検出部１３４として、第１モータ１３２に電流が流れる経路上に抵抗を設け、該抵抗間の電圧を測定して電流を検知する構成のものを適用してもよい。また、例えば、トルク検出部１３４として、第１モータ１３２に電流が流れる経路上にホール素子による電流センサを設けて電流を検知する構成のものを適用してもよい。また、トルク検出部１３４は、検出した電流を電圧に変換して出力する構成でもよい。さらに、例えば、トルク検出部１３４として、第１モータ１３２のトルクを検出するトルク検出器を適用してもよい。

また、画像形成装置１０は、前述した画像形成ユニット１６や一次転写ユニット１８等の用紙Ｐに対する画像形成に関する各種処理を行う構成部位を含む画像形成部１３６を備えている。そして、ＣＰＵ１２０、ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２４、記憶部１２６、通信回線Ｉ／Ｆ部１２８、操作表示部１３０、第１モータ１３２、第２モータ１３３、トルク検出部１３４、画像形成部１３６、及び用紙検知センサ８０、８２の各部がアドレスバス、データバス、及び制御バス等のバス１３８を介して互いに接続されている。

以上の構成により、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２４、及び記憶部１２６に対するアクセス、並びに通信回線Ｉ／Ｆ部１２８を介した外部装置との間での通信データの送受信を各々行う。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、操作表示部１３０を介した各種指示情報の取得、及び操作表示部１３０に対する各種情報の表示を各々行う。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、第１モータ１３２及び第２モータ１３３の制御、トルク検出部１３４から出力された電流値の取得、及び画像形成部１３６の制御を各々行う。

さらに、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、用紙検知センサ８０、８２の各々から出力された検知信号を各々取得する。従って、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、取得した該検知信号の信号レベルによって、用紙Ｐが用紙検知センサ８０、８２の各々による検知位置を通過しているか否かを検知する。

＜加圧ロールの接離制御＞
次に、加圧ロールの接離制御について説明する。
本実施の形態では、図２及び図３に示すように、加圧ロール１０６は、偏芯カム２００を備えたラッチ機構により、離間位置と加圧位置との間で移動される。画像形成の前後は、加圧ロール１０６は離間位置にある。画像形成を行う際に、ラッチ機構により加圧ロール１０６が圧接位置に移動されて、加熱ベルト１０４に圧接される。離間位置から加圧位置への移動が「加圧方向」の移動であり、加圧位置から離間位置への移動が「離間方向」の移動である。

本実施の形態では、加圧ロール１０６を回転駆動する第１モータ１３２に流れる電流値に基づいて、加圧ロール１０６の加熱ベルト１０４への接離状態を検知すると共に、加圧ロール１０６が離間位置と加圧位置との間を移動するようにラッチ機構を制御する。第１モータ１３２に流れる電流値としては、第１モータ１３２の負荷（トルク）を検出するトルク検出部１３４の出力値を用いる。ラッチ機構の制御では、偏芯カム２００を回転させることにより、加圧ロール１０６を離間位置と加圧位置との間で移動させる。以下では、ラッチ機構の制御を、加圧ロール１０６の接離制御という。

従来、加圧ロール１０６の加熱ベルト１０４への接離状態を検知するのに、遮蔽板が設置された偏芯カム２００と、発光部と受光部とを有するフォトセンサとが使用されていた。フォトセンサは、発光部から受光部への光路に遮蔽物があるか否かを検知するセンサである。この技術では、加圧ロール１０６が加熱ベルト１０４に圧接している場合には、偏芯カム２００に設置された遮蔽板がフォトセンサの光路を遮蔽する。そして、加圧ロール１０６の接離状態を、遮蔽物の有無により検知する。

本実施の形態では、第１モータ１３２に流れる電流値に基づいて加圧ロール１０６の加熱ベルト１０４への接離状態を検知するので、遮蔽板及びフォトセンサは不要である。遮蔽板及びフォトセンサを使用する場合に比べて、装置構成が簡単になり、装置の製造コストが低下する。

また、画像形成装置１０は、加圧ロール１０６を回転駆動する第１モータ１３２の負荷（トルク）を検出するトルク検出部１３４を備えている。したがって、第１モータ１３２に流れる電流値を検出するために、新たなセンサを追加する必要がない。第２モータ１３３に流れる電流値に基づいて接離状態を検知する場合と比べても、装置構成が簡単になり、装置の製造コストが低下する。

（電流値の変化）
次に、加圧ロールの接離制御下での「電流値の変化」について説明する。
図５は電流値の時系列データの一例を示すグラフである。縦軸は電流値の大きさ（単位：アンペア）を表し、横軸は時間を表す。

図５に示すように、画像形成が指示され、第１モータ１３２による加圧ロール１０６の回転駆動が開始されると、トルク検出部１３４から出力される電流値が増加する。加圧ロール１０６が離間位置にあるラッチＯＦＦの期間は、電流値はＸ前後の値となる。例えば、電流値Ｘは、ラッチＯＦＦの期間の電流値の平均値である。

また、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転駆動が開始されると、加圧ロール１０６の圧接位置への移動が開始され、トルク検出部１３４から出力される電流値が増加し始める。電流値はＹ辺りまで増加する。加圧ロール１０６が圧接位置にあるラッチＯＮの期間は、電流値はＹ前後の値となる。例えば、電流値Ｙは、ラッチＯＮの期間の電流値の平均値である。

本実施の形態では、トルク検出部１３４から出力される電流値について、単位時間当たりの平均値を求める。そして、得られた単位時間当たりの電流値の平均値がＹ以上になると、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転駆動を停止する。

単位時間当たりの電流値の平均値がＹ以上になるまで待機することで、電流値（圧接圧力）が目標値に落ち着いたところで偏芯カム２００の回転が停止される。図示した「トルク安定域」は、電流値が一定となる期間である。ここで、電流値が一定になるとは、電流値が予め定めた期間に亘り予め定めた値（範囲）となることである。例えば、上記の通り、予め定めた期間を「単位時間」とすると、単位時間当たりの電流値の平均値がＹ以上の場合には、単位時間に亘り電流値がＹで一定であるとする。

画像形成中は、トルク検出部１３４から出力される電流値は、用紙Ｐの先端が定着装置２４に突入するタイミングで上に凸のピーク値となり、ピーク値から減少する。加圧ロール１０６には、加圧ロール１０６の回転方向とは逆方向の力が働き、第１モータ１３２のトルクが急激に増加する。このため、上に凸のピーク値が現れる。用紙通過の期間は、電流値はＺ前後の値となる。例えば、電流値Ｚは、用紙通過の期間の電流値の平均値である。

また、トルク検出部１３４により検出される電流値は、用紙Ｐの後端が定着装置２４から排出されるタイミングで下に凸のピーク値となり、ピーク値からＺ前後の値に戻る。加圧ロール１０６には、加圧ロール１０６の回転方向と同一方向の力が働き、第１モータ１３２のトルクが減少する。このため、下に凸のピーク値が現れる。

画像形成が終わり、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転駆動が開始されると、加圧ロール１０６の離間位置への移動が開始され、トルク検出部１３４により検出される電流値が減少し始める。電流値はＸ辺りまで減少する。

本実施の形態では、トルク検出部１３４から出力される電流値について、単位時間当たりの平均値を求める。そして、得られた単位時間当たりの電流値の平均値がＸ以下になると、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転駆動を停止する。

単位時間当たりの電流値の平均値がＸ以下になるまで待機することで、電流値（圧接圧力）が目標値（ゼロ）に落ち着いたところで偏芯カム２００の回転が停止される。図示した「トルク安定域」は、電流値が一定となる期間である。単位時間当たりの電流値の平均値がＸ以下の場合には、トルク検出部１３４から出力される電流値が、単位時間に亘り電流値がＸで一定であるとする。

最後に、第１モータ１３２による加圧ロール１０６の回転駆動が停止されると、トルク検出部１３４により検出される電流値がゼロになる。

（偏芯カムの形状）
次に、偏芯カムの形状について説明する。
図６はカム曲線の一例を示すグラフである。図７は偏芯カムの構成の一例を示す模式図である。図７に示すように、偏芯カム２００は、楕円状の平板である。回転軸２０２は、偏芯カム２００の中心点から離れた位置にある。偏芯カム２００は、回転軸２０２から周面までの距離（径）が小さい小径部と、回転軸２０２から周面までの距離（径）が大きい大径部とを備えている。

周面上の点Ｐでは、偏芯カム２００の半径は最小径ｒ_０となる。点Ｐがカムフォロワ２７２と対向する位置での、偏芯カム２００の回転角をゼロとする。偏芯カム２００の回転角がゼロの場合は、加圧ロール１０６は離間位置にあり（図２参照）、圧接圧力はゼロである。また、周面上の点Ｒでは、偏芯カム２００の半径は最大径ｒ_ｍａｘとなる。点Ｒがカムフォロワ２７２と対向する位置での、偏芯カム２００の回転角を１８０°とする。偏芯カム２００の回転角が１８０°の場合は、加圧ロール１０６は圧接位置にあり（図３参照）、圧接圧力は目標値となる。

本実施の形態では、周面上の点Ｑ→点Ｒ→点Ｓの領域で、偏芯カム２００の半径は最大径ｒ_ｍａｘとなる。この領域では、偏芯カム２００の半径が一定となるため、圧接圧力も一定である。点Ｑがカムフォロワ２７２と対向する位置での、偏芯カム２００の回転角を例えば１５０°とする。偏芯カム２００の回転角が１５０°の場合に、圧接圧力はすでに目標値に達している。点Ｒがカムフォロワ２７２と対向する位置での、偏芯カム２００の回転角を例えば２１０°とする。偏芯カム２００の回転角が２１０°の場合も、圧接圧力は目標値に留まる。

圧接圧力が一定の間は、第１モータ１３２に掛かるトルクも一定であり、トルク検出部１３４により検出される電流値も一定である。したがって、電流値が一定になったときに、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転を停止すれば、目標の圧接圧力となる回転角で偏芯カム２００が停止される。例えば、上記の例では、偏芯カム２００の回転角が１５０°から２１０°までの間は電流値が一定となるが、例えば１００ｍｓ等の期間（上記の単位時間）だけ電流値が一定になった場合に、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転を停止すればよい。

また、加圧ロール１０６が加熱ベルト１０４から離間した時点で、圧接圧力はゼロになるので、圧接圧力（トルク/電流値）は一定である。したがって、電流値が一定になったときに、第２モータ１３３による偏芯カム２００の回転を停止すれば、圧接圧力がゼロとなる回転角で偏芯カム２００が停止される。

（接離制御）
次に、接離制御プログラムについて説明する。
図８は接離制御プログラムの処理の手順の一例を示すフローチャートである。接離制御プログラムは、ＲＯＭ１２２に予め記憶されており、ＣＰＵ１２０によってＲＯＭ１２２から読み出されて実行される。接離制御プログラムは、利用者からの画像形成指示を受け付けると実行が開始される。なお、画像形成指示と共に、画像情報と画像形成枚数等の画像形成情報とが取得される。

まず、ステップ１００で、第１モータ１３２の回転を開始させる。第１モータ１３２により加圧ロール１０６の回転駆動が開始される。加熱ベルト１０４も、加圧ロール１０６の回転に伴って回転する。続くステップ１０２で、第２モータ１３３の回転を開始させる。第２モータ１３３により偏芯カム２００の回転駆動が開始される。偏芯カム２００の回転により、加圧ロール１０６の圧接位置への移動が開始され、トルク検出部１３４から出力される電流値が増加し始める。

次に、ステップ１０３で、トルク検出部１３４から出力される電流値の取得を開始する。トルク検出部１３４から出力される電流値は、例えば１０ｍｓ（ミリ秒）等の予め定めた取得間隔（サンプリングレート）で取得される。取得された電流値は、ＲＡＭ１２４に記憶される。

次に、ステップ１０４で、ステップ１０３で電流値の取得を開始してから、予め定めた単位時間が経過したか否かを判断する。２回目以降は、前回の単位時間の経過後から、予め定めた単位時間が経過したか否かを判断する。予め定めた単位時間は、例えば１００ｍｓ等、トルク検出部１３４から出力された電流値が、複数回取得されるように予め定めた時間である。単位時間が経過している場合は、ステップ１０６に進む。単位時間が経過していない場合は、ステップ１０４で判断を繰り返す。

次に、ステップ１０６で、単位時間当たりの電流値の平均値を求める。続くステップ１０８で、ステップ１０６で得られた平均値が、予め定めた閾値以上か否かを判断する。ここでの予め定めた閾値は、ラッチＯＮの状態での電流値の目標値「Ｙ」である（図５参照）。得られた平均値がＹ以上の場合は、得られた平均値をＲＡＭ１２４に記憶し、電流値の取得を停止して、ステップ１１０に進む。平均値がＹ未満の場合は、ステップ１０４に戻る。

次に、ステップ１１０で、第２モータ１３３の回転を停止させる。第２モータ１３３の回転の停止により、偏芯カム２００の回転も停止される。偏芯カム２００の回転の停止により、加圧ロール１０６の圧接位置への移動が完了する。続くステップ１１１で、加圧ロール１０６の劣化を診断する「劣化診断処理」を実行する。劣化診断処理については後述する。なお、劣化診断処理は省略してもよい。

次に、ステップ１１２で、画像形成処理が終了したか否かを判断する。画像形成処理が終了した場合は、ステップ１１４に進む。画像形成処理が終了していない場合は、ステップ１１２で判断を繰り返す。

次に、ステップ１１４で、第２モータ１３３の回転を開始させる。第２モータ１３３により偏芯カム２００の回転駆動が開始される。偏芯カム２００の回転により、加圧ロール１０６の離間位置への移動が開始され、トルク検出部１３４から出力される電流値が減少し始める。

次に、ステップ１１５で、トルク検出部１３４から出力される電流値の取得を開始する。取得された電流値は、ＲＡＭ１２４に記憶される。続くステップ１１６で、ステップ１１５で電流値の取得を開始してから、予め定めた単位時間が経過したか否かを判断する。２回目以降は、前回の単位時間の経過後から、予め定めた単位時間が経過したか否かを判断する。単位時間が経過している場合は、ステップ１１８に進む。単位時間が経過していない場合は、ステップ１１６で判断を繰り返す。

次に、ステップ１１８で、単位時間当たりの電流値の平均値を求める。続くステップ１２０で、ステップ１１８で得られた平均値が、予め定めた閾値以下か否かを判断する。ここでの予め定めた閾値は、ラッチＯＦＦの状態での電流値の目標値「Ｘ」である（図５参照）。得られた平均値がＸ以下の場合は、得られた平均値をＲＡＭ１２４に記憶し、電流値の取得を停止して、ステップ１２２に進む。平均値がＸより大きい場合は、ステップ１１６に戻る。

次に、ステップ１２２で、第２モータ１３３の回転を停止させる。第２モータ１３３の回転の停止により、偏芯カム２００の回転も停止される。偏芯カム２００の回転の停止により、加圧ロール１０６の離間位置への移動が完了する。最後に、ステップ１２４で、第１モータ１３２の回転を停止させて、ルーチンを終了する。第１モータ１３２の回転の停止により、加圧ロール１０６の回転が停止され、加熱ベルト１０４の回転も停止する。

なお、図５に示した電流値の変化は、経時変化により、例えば加熱ベルト１０４と押圧パッド１１０との摺動性の低下に起因して、ラッチＯＮの状態での電流値の目標値「Ｙ」や紙通過の期間の電流値の平均値「Ｚ」は高い値を示すようになる。したがって、ステップ１０８で用いる予め定められた閾値は、経時とともに高い値を閾値として設定しなおしてもよい。

（劣化診断処理）
ここで、「劣化診断処理」について説明する。
図９は加圧ロール１０６が経時劣化した場合の電流値の時系列データの一例を示すグラフである。縦軸は電流値の大きさ（単位：アンペア）を表し、横軸は時間を表す。加圧ロール１０６が経時劣化した場合の電流値の時系列データを実線で示す。なお、比較のために、加圧ロール１０６が初期状態にある場合の電流値の時系列データを点線で示す。

図９に示すように、加圧ロール１０６が経時劣化すると、ラッチＯＮの状態で、トルク検出部１３４から出力される電流値が減少する。電流値は時間経過と共に徐々に低下する。電流値が減少するのは、経時劣化により加圧ロール１０６表面の硬度が低下して、圧接圧力が低下するためである。例えば、加圧ロール１０６の表面の硬度が５°低下すると、目標の圧接圧力が得られなくなる。このとき、ラッチＯＮの状態でトルク検出部１３４から出力される電流値は、初期値の約８０％程度となっている。

図１０は加圧ロールが経時劣化した場合の電流値の時系列データの他の一例を示すグラフである。縦軸は電流値の大きさ（単位：アンペア）を表し、横軸は使用枚数（単位：ｋｐｖ）を表す。単位ｋｐｖ（ｋ Print Volume）は、使用した用紙の枚数を千枚単位で表すことで、耐用期間を表すものである。トルク検出部１３４から出力される電流値の時系列データを実線で示す。一方、初期値の８０％の電流値を一点鎖線で示す。

本実施の形態では、ラッチＯＮの状態でトルク検出部１３４から出力される電流値が、予め定めた閾値以下になった場合に、加圧ロール１０６の交換時期が到来したことを利用者に知らせる。例えば、図１０に示すように、ラッチＯＮの状態でトルク検出部１３４から出力される電流値が、初期値から２０％以上減少した場合に、加圧ロール１０６の交換時期が到来したことを利用者に知らせてもよい。

図１１は「劣化診断処理」の手順の一例を示すフローチャートである。なお、ラッチＯＮの状態での電流値の目標値Ｙは、初期値として記憶部１２６に記憶されている。

まず、ステップ３００で、記憶部１２６に記憶されたラッチＯＮの状態での電流値の目標値Ｙ（初期値）を読み出す。続くステップ３０２で、図８のステップ１０８で記憶しておいた最新の単位時間当たりの電流値の平均値を読み出す。そして、最新の単位時間当たりの電流値の平均値と初期値との「差」を求める。ここでは「差」を求めるが、最新の単位時間当たりの電流値の平均値と初期値との「比」を求めてもよい。

次に、ステップ３０４で、ステップ３０２で得られた差が、予め定めた閾値以上か否かを判断する。差が閾値以上となった場合には、ステップ３０６に進む。差が閾値未満の場合には、ルーチンを終了する。ここでの予め定めた閾値は、例えば「０．２Ｙ」である。この場合は、ラッチＯＮの状態での電流値が、初期値から２０％以上減少した場合に、初期値Ｙとの差が閾値以上となる。

ステップ３０６では、加圧ロール１０６の交換時期が到来した旨のメッセージを操作表示部１３０に表示して、ルーチンを終了する。

＜変形例＞
なお、上記実施の形態で説明した画像形成装置及び定着装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。

上記の実施の形態では、単位時間当たりの電流値の平均値を求め、得られた平均値が予め定めた閾値以上（或いは、閾値以下）か否かにより、電流値が一定になったか否かを判断しているが、他の方法により電流値が一定になったか否かを判断してもよい。

例えば、電流値が予め定めた閾値以上になった単位時間当たりの回数をカウントし、カウント値が予め定めた閾値以上（或いは、閾値以下）か否かを判断してもよい。ここでの予め定めた閾値は、単位時間当たりの取得回数に応じて設定された回数である。例えば、単位時間当たりの取得回数が１００回だとすると、１００回以下の回数が設定される。

また、上記の実施の形態では、電磁誘導により加熱を行う所謂ＩＨ（Induction Heating）方式の定着装置を用いた場合について説明したが、これに限定されない。例えば、ハロゲンランプ等を用いた別の方式の定着装置を用いてもよい。

また、上記の実施の形態では、制御プログラムがＲＯＭ１２２に予めインストールされている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、制御プログラムが、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）等の記憶媒体に格納されて提供される形態、又はネットワークを介して提供される形態としてもよい。

さらに、上記の実施の形態では、接離制御を、プログラムを実行することにより、コンピュータを利用してソフトウェア構成により実現する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、接離制御を、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成の組み合わせによって実現する形態としてもよい。

１０ 画像形成装置
１２ 画像処理部
１４ トナーカートリッジ
１６ 画像形成ユニット
１８ 一次転写ユニット
２２ 二次転写ロール
２４ 定着装置
２６ 排出部
２８ 排出ロール
３０ 供給搬送ユニット
３２ ＬＥＤヘッド
３４ 像保持体
３６ 帯電器
３８ 現像器
３９ 現像ロール
４２ 中間転写ベルト
４６ 駆動ロール
４８ 張力付与ロール
５０ 補助ロール
５２ 一次転写ロール
５６ 清掃ブレード
６０ 搬送経路
６２ 給紙部材
６４ 給紙ロール
６６ 分離ロール
６８ ロール
７０ 両面搬送装置
７２ 両面搬送経路
７４ 搬送ロール
７６ 搬送ロール
８０ 用紙検知センサ
８２ 用紙検知センサ
１００ コイルユニット
１０２ 外部磁性部材
１０４ 加熱ベルト
１０６ 加圧ロール
１０８ 励磁コイル
１１０ 押圧パッド
１１２ 内部磁性部材
１１４ 芯金
１１６ スポンジ弾性層
１２６ 記憶部
１２８ 通信回線Ｉ/Ｆ部
１３０ 操作表示部
１３２ 第１モータ
１３３ 第２モータ
１３４ トルク検出部
１３６ 画像形成部
１３８ バス
２００ 偏芯カム
２０２ 回転軸
２４６ 回転軸
２４８ 可動アーム
２４８ａ 外側可動アーム
２４８ｂ 内側可動アーム
２４９ 回転軸
２７０ コイルバネ
２７２ カムフォロワ

Claims (8)

1. 駆動部により回転される加圧部材と、前記加圧部材の回転に伴って回転する定着部材とを備え、前記加圧部材と前記定着部材との間に画像が形成された記録媒体を挟んで加圧することにより前記画像を定着する定着部と、
   偏芯カムを備え、前記偏芯カムの回転により前記加圧部材を、加圧方向及び前記定着部材から離間する離間方向に移動させる移動機構と、
   前記駆動部に流れる電流を検出する検出部と、
   前記定着部が定着動作を行うように前記駆動部を制御すると共に、前記検出部で検出された電流の大きさに基づいて、前記加圧部材が前記加圧方向及び前記離間方向に移動するように前記移動機構を制御する制御部と、
   を備えた定着装置。
2. 前記制御部は、
   前記加圧部材が前記加圧方向に移動するように前記移動機構を制御した後、
   前記検出部で検出された電流の大きさの単位時間当たりの平均値が、第１閾値以上になった場合に、前記偏芯カムの回転が停止するように前記移動機構を制御する、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 利用者に情報を表示する表示部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記検出部で検出された電流の大きさの単位時間当たりの平均値が、前記第１閾値以上にならず且つ前記第１閾値より小さい第２閾値未満の場合は、前記表示部を制御して利用者に前記加圧部材の交換時期が到来した旨のメッセージを表示する、
   請求項２に記載の定着装置。
4. 前記制御部は、
   前記加圧部材が前記離間方向に移動するように前記移動機構を制御した後、
   前記検出部で検出された電流の大きさの単位時間当たりの平均値が、前記第１閾値及び前記第２閾値より小さい第３閾値以下になった場合に、前記偏芯カムの回転が停止するように前記移動機構を制御する、
   請求項２または請求項３に記載の定着装置。
5. 前記制御部は、
   前記検出部で検出された電流の大きさが前記第１閾値以上となった場合に、前記加圧部材が前記定着部材に圧接された圧接状態を検知する、
   請求項２に記載の定着装置。
6. 前記制御部は、
   前記検出部で検出された電流の大きさが前記第３閾値以下となった場合に、前記加圧部材が前記定着部材から離間された離間状態を検知する、
   請求項４に記載の定着装置。
7. 駆動部により回転される加圧部材と、前記加圧部材の回転に伴って回転する定着部材とを備え、前記加圧部材と前記定着部材との間に画像が形成された記録媒体を挟んで加圧することにより前記画像を定着する定着部と、
   偏芯カムを備え、前記偏芯カムの回転により前記加圧部材を、加圧方向及び前記定着部材から離間する離間方向に移動させる移動機構と、
   前記駆動部に流れる電流を検出する検出部と、
   前記定着部が定着動作を行うように前記駆動部を制御すると共に、前記検出部で検出された電流の大きさに基づいて、前記加圧部材が圧接位置か離間位置かのいずれに位置するかを判定する判定部と、
   を備えた定着装置。
8. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の定着装置と、
   を備えた画像形成装置。