JP2019045787A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着手段に記録媒体を通過させずに定着手段の異常を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常を検知することができる。【解決手段】画像形成装置１０は、加圧ロール１６０と加熱ベルト１０４とを含み、画像が形成された用紙Ｐを加圧ロール１０６と加熱ベルト１０４とで挟むことにより画像を定着させる定着装置２４と、定着装置２４を駆動するモータ１３２と、モータ１３２の負荷を検出するトルク検出部１３４と、を備え、用紙Ｐが定着装置２４を通過する際の負荷を用いて、定着装置２４の異常を検知する。【選択図】図１

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、故障予測の対象となる画像形成装置の画像形成処理の実行における画像形成パラメータを収集する収集手段と、前記収集された画像形成パラメータを蓄積する蓄積手段と、前記蓄積された画像形成パラメータの変動の傾向に基づいて、前記画像形成パラメータの前記傾向に対する変曲点を抽出する抽出手段と、過去に発生した画像形成装置の故障の事例に基づいて、当該故障の発生前に変曲点が生じた画像形成パラメータについて、当該変曲点における特徴を抽出して故障予測の基準を作成する基準作成手段と、前記変動の傾向と前記基準とに基づいて、前記変曲点以後に前記故障予測の対象となる画像形成装置に生ずる故障を予測する予測手段と、を備えたことを特徴とする故障予測装置が開示されている。

特許文献２には、画像形成した未定着トナーを転写された用紙に、加熱ローラと加圧ローラとで熱及び圧を付与する定着装置を備える画像形成装置において、前記定着装置での障害の原因の故障診断を行う方法であって、前記定着装置内で発生した用紙詰まりの発生回数を記憶し、前記定着装置の接離モータの電流値を記憶し、前記定着装置の加圧ローラ側の加圧分離板先端の位置を記憶し、前記３つの記憶したデータを用いて、ブースティング法により重み付けを行い、前記定着装置での障害の原因の推定を含む画像形成装置を構成する機器の故障を診断することを特徴とする故障診断方法が開示されている。

特開２０１２−１４７０４９号公報 特開２０１３−２５１９６号公報

本発明は、定着手段に記録媒体を通過させずに定着手段の異常を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常を検知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を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の定着装置は、加圧手段と加熱手段とを含み、画像が形成された記録媒体を前記加圧手段と前記加熱手段とで挟むことにより前記画像を定着させる定着手段と、前記定着手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の負荷を検出する負荷検出手段と、前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の前記負荷を用いて、前記定着手段の異常を検知する異常検知手段と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記異常検知手段は、前記定着手段の温度が、前記画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度の場合における前記負荷を用いて、前記定着手段の異常の有無を検知する。

請求項３記載の発明は、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段を備え、前記異常検知手段は、前記温度検出手段により検出された温度が、前記画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度の場合に、前記定着手段に前記記録媒体を通過させて前記定着手段の異常の有無を検知する。

請求項４記載の発明は、前記異常検知手段は、前記温度検出手段により検出された温度と前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の前記負荷の変化との関係を用いて前記定着手段の異常の有無を検知する。

請求項５記載の発明は、前記異常検知手段は、前記定着手段による定着が最後に実行されてから、前記定着手段の温度が前記画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度となる期間が経過した場合に、前記記録媒体を前記定着手段に通過させて前記定着手段の異常の有無を検知する。

請求項６記載の発明は、前記異常検知手段は、前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の負荷として、前記記録媒体が前記定着手段に突入する際の突入期間及び前記記録媒体が前記定着手段から排出される際の排出期間を除いた前記記録媒体の通過期間の少なくとも一部の期間の負荷を用いて前記定着手段の異常の有無を検知する。

請求項７記載の発明は、前記異常検知手段は、厚さの異なる複数の前記記録媒体のうち、最大の厚さの前記記録媒体を選択して前記定着手段に通過させることにより、前記定着手段の異常の有無を検知する。

請求項８記載の発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体に形成された画像を定着させる請求項１〜１０の何れか１項記載の定着装置と、を備える。
請求項９記載の発明は、前記画像形成手段は、前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の前記負荷を用いて前記定着手段の異常を検知する際、前記記録媒体に画像を形成しない。

請求項１０記載の発明は、前記記録媒体の一方の面に形成された画像を前記定着装置により定着した後に、前記記録媒体の他方の面にも前記画像形成手段により画像が形成されるように前記記録媒体を搬送する搬送手段と、前記定着手段の温度が前記画像を定着させる際の定着温度に到達する前に前記記録媒体を前記定着手段に通過させて、前記異常検知手段により前記定着手段の異常の有無が検知され、前記定着手段の温度が前記定着温度に到達した後に前記画像形成手段により前記記録媒体に画像が形成されるように前記搬送手段を制御する制御手段と、 を備える。

請求項１及び請求項８記載の発明によれば、定着手段に記録媒体を通過させずに定着手段の異常を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常を検知することができる。

請求項２に記載の発明によれば、定着手段の温度が、画像を定着させる際の定着温度以上の場合における負荷を用いて、定着手段の異常の有無を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常を検知することができる。

請求項３に記載の発明によれば、温度検出手段を用いずに定着手段の温度を検出する場合と比較して、定着手段の温度が定着温度よりも低いか否かを良好に判定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、温度検出手段により検出された温度と記録媒体が定着手段を通過する際の負荷の変化との関係を考慮せずに定着手段の異常の有無を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常を検知することができる。

請求項５に記載の発明によれば、定着手段による定着が最後に実行されてから経過した時間を考慮せずに定着手段の異常の有無を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常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、記録媒体が定着手段に突入する際の突入期間又は記録媒体が定着手段から排出される際の排出期間の負荷を用いて定着手段の異常の有無を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常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、厚さの異なる複数の記録媒体のうち、最大の厚さ以外の厚さの記録媒体を選択して定着手段に通過させることにより、定着手段の異常の有無を検知する場合と比較して、精度良く定着手段の異常を検知することができる。
請求項９記載の発明によれば、記録媒体が定着手段を通過する際の負荷を用いて定着手段の異常を検知する際、記録媒体に画像を形成する場合と比較して、負荷を検知する際の定着動作に伴う定着不良を防止することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、定着手段の温度が定着温度に到達するまで記録媒体に対する画像形成を開始させない場合と比較して、定着手段の温度が定着温度に到達するまでの時間を有効利用することができる。

第１実施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。 加圧ロールが離間位置に位置している状態での定着装置の構成を示す概略断面図である。 加圧ロールが加圧位置に位置している状態での定着装置の構成を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 正常時のトルク検出部による検出結果の時系列データの一例を示すグラフである。 用紙が定着装置に突入するタイミングの説明に供する概略構成図である。 用紙が定着装置から排出されるタイミングの説明に供する概略構成図である。 第１実施形態に係る異常検知処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 モータの電流値の波形の一例を示す線図である。 定着装置が初期状態の場合及び定着装置に異常が有る場合におけるモータの電流値の波形の一例を示す線図である。 第２実施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。 第２実施形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る異常検知処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

（第１実施形態）

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。なお、用紙Ｐは、記録媒体の一例である。

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、加熱手段の一例としての加熱ベルト１０４、及び加圧手段の一例としての加圧ロール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、摺動シート１０９、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心金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、ラッチ機構１３１（図４参照。）により、離間位置（図２の位置）と加圧位置（図３の位置）との間で移動可能とされている。

また、加圧ロール１０６が離間位置にある場合は、駆動手段の一例としてのモータ１３２（図４参照。）の駆動対象が切替部１３３（図４参照。）によって加熱ベルト１０４に切り替えられ、加熱ベルト１０４が駆動（回転）される。一方、ラッチ機構１３１によって加圧ロール１０６が加圧位置に移動した場合は、モータ１３２の駆動対象が切替部１３３によって加圧ロール１０６に切り替えられ、加圧ロール１０６が駆動（回転）する。その結果、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。

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。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の電気系の要部構成について説明する。

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、異常検知手段の一例としての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。なお、ＣＰＵ１２０は、異常検知手段の一例である。

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に対するユーザからの指示を受け付ける一方、ユーザ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、加熱ベルト１０４又は加圧ロール１０６を回転駆動するモータ１３２の負荷（トルク）を検出する負荷検出手段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、モータ１３２に接続されており、モータ１３２のトルクを、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、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、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、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、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、ラッチ機構１３１、モータ１３２、切替部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、モータ１３２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。

ところで、例えば経時劣化又はラッチ機構１３１によるラッチ動作によって瞬間的に荷重がかかることにより定着装置２４に異常が発生した場合、異常が発生した箇所で加圧する力が低下し、定着不良が発生する場合がある。なお、定着装置２４の異常とは、例えば加圧ロール１０６が破断する等の異常であるが、これに限られるものではない。例えば加熱ベルト１０４の破断等、別の箇所に発生した異常も含まれる。

そこで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、定着装置２４の加圧ロール１０６に異常が発生したことを検知する異常検知機能が搭載されている。

以下、図５〜図７を参照して、本実施の形態に係る異常検知機能について詳細に説明する。なお、図５は、定着装置２４に異常が発生しておらず、正常な状態で４枚の用紙Ｐが１枚ずつ順番に定着装置２４により搬送されて画像が定着された状態でのトルク検出部１３４から出力された電流値の時系列データを示している。また、図６及び図７は、図５に示した電流値の時系列データを説明するための図であり、用紙Ｐの搬送位置を示している。また、錯綜を回避するために、図６及び図７では、中間転写ベルト４２を破線で示している。

図５に示すように、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、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る。

次に、図６及び図７を参照して、図５に示した電流値の時系列の変化の原理について説明する。図６に示すように、加圧ロール１０６が加圧位置に移動したラッチＯＮの状態において、用紙Ｐの先端が定着装置２４における加熱ベルト１０４と加圧ロール１０６とのニップ部に突入した際に、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（図６の矢印Ｄの力）が働き、モータ１３２のトルクが増加する。従って、トルク検出部１３４から出力される電流値も増加し、上に凸のピーク値となる。その後、用紙Ｐは定着装置２４に挟まれて搬送され、用紙Ｐが定着装置２４に突入した際の上記逆方向の力が働かなくなるため、上記電流値が減少する。

一方、図７に示すように、用紙Ｐの後端が上記ニップ部から排出される際に、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（図７の矢印Ｅの力）が働き、モータ１３２のトルクが減少する。従って、トルク検出部１３４から出力される電流値も減少し、下に凸のピーク値となる。

なお、以下では、上に凸のピーク値を上ピーク値と称し、下に凸のピーク値を下ピーク値と称する場合がある。

定着装置２４は、繰り返し使用しているうちに、例えば加圧ロール１０６のスポンジ弾性層１１６が経時劣化して一部が破断する等の異常が発生し、異常が発生した箇所で加圧する力が低下する場合がある。このため、定着装置２４に異常が発生している状態では、定着装置２４に異常が発生していない状態と比較して、トルク検出部１３４によって検出されるトルクとしてのモータ１３２に流れる電流の電流値が低下する傾向がある。

そこで、本実施の形態に係る異常検知機能では、用紙Ｐが定着装置２４を通過する際のモータ１３２に流れる電流の電流値を用いて、定着装置２４の異常を検知する。

次に、図８を参照して、上記異常検知機能の実行時における本実施の形態に係る画像形成装置１０の作用を説明する。なお、図８は、ＣＰＵ１２０によって実行される異常検知処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図８の異常検知処理プログラムの処理は、画像形成装置１０の電源が投入されている間は繰り返し実行される。また、異常検知処理プログラムはＲＯＭ１２２に予めインストールされている。また、ここでは、説明を簡単にするために、前述した画像形成工程による用紙Ｐに画像を形成する処理については説明を省略する。

ステップＳ１００では、異常検知処理を実行すべき実行タイミングが到来したか否かを判定する。ここで、異常検知処理の実行タイミングが到来した場合とは、具体的には、例えば異常検知処理を前回実行してから予め定めた枚数の用紙Ｐに対して画像形成処理を実行した場合、予め定めた時刻になった場合等であるが、これらに限られるものではない。

予め定めた枚数は、例えば経時変化により定着装置２４に異常が検知される虞があると判定される枚数に設定される。具体的には、予め定めた枚数は一例として数千枚に設定されるが、これに限られるものではない。

そして、ステップＳ１００で肯定判定された場合はステップＳ１０２へ移行し、否定判定された場合は、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１０２では、用紙Ｐに対して画像形成処理を前回実行してから予め定めた期間が経過したか否かを判定する。ここで、予め定めた期間は、定着装置２４による定着が最後に実行されてから、定着装置２４の温度が用紙Ｐに形成された画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度となる期間に設定される。これは、定着装置２４の温度が低い方が、定着装置２４に異常が発生している場合にトルク検出部１３４から出力される電流値の変動が大きく、定着装置２４の異常が検知しやすくなるためである。ここで、定着温度よりも低い温度としては、画像形成完了後、次の画像形成指示を受け付けるまでの待機状態において定着装置２４に設定される待機温度としてもよいし、待機温度とは異なる予め定めた温度としてもよい。ここで、待機状態とは、画像形成前に定着装置２４を待機温度に維持し、画像形成が指示された場合に速やかに画像形成処理を実行可能な準備状態をいう。

なお、以下では、定着装置２４の温度が用紙Ｐに形成された画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度の状態を低温状態と称する。なお、例えば定着装置２４の温度が用紙Ｐに形成された画像を定着させる際の定着温度よりも低く且つ定着温度との差が予め定めた閾値以上の状態を低温状態としてもよい。一方、定着装置２４の温度が用紙Ｐに形成された画像を定着させる際の定着温度以上の状態を高温状態と称する。また、定着温度は、例えば用紙Ｐの厚みに応じて予め設定される。

そして、ステップＳ１０２で肯定判定された場合はステップＳ１０４へ移行し、否定判定された場合は、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１２０は、用紙Ｐの搬送を開始させる。なお、画像形成部１３６は、本ルーチンにより用紙Ｐが定着装置２４を通過する際の負荷を用いて定着装置２４の異常を検知する際、用紙Ｐに画像を形成しない。

ステップＳ１０５では、用紙検知センサ８０から出力された検知信号を取得する。

ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０５で取得した検知信号に基づいて、用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８０による検知位置を通過したか否かを判定する。ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０６の判定が否定判定となった場合はステップＳ１０５へ戻る。一方、ステップＳ１０６の判定が肯定判定となった場合はステップＳ１０８に移行する。

なお、用紙検知センサ８０が設けられていない構成の場合は、例えば、ＣＰＵ１２０は、用紙Ｐの給紙部材６２からの搬送を開始してからの期間が閾値以上となった場合に、用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８０による検知位置を通過したと判定してもよい。また、この場合の閾値は、給紙部材６２から定着装置２４までの搬送経路６０の距離と用紙Ｐの搬送速度とから適宜定めればよい。

ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１２０は、トルク検出部１３４から出力された電流値を取得する。

ステップＳ１１０では、ＣＰＵ１２０は、用紙検知センサ８２から出力された検知信号を取得する。

ステップＳ１１２では、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０５で取得した検知信号に基づいて、用紙Ｐの後端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８２による検知位置を通過したか否かを判定する。ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１１２の判定が否定判定となった場合は、ステップＳ１０８へ戻る。一方、ステップＳ１１２の判定が肯定判定となった場合はステップＳ１１０に移行する。

なお、用紙検知センサ８２が設けられていない構成の場合は、例えば、ＣＰＵ１２０は、用紙Ｐの給紙部材６２からの搬送を開始してからの期間が閾値以上となった場合に、用紙Ｐの後端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８２による検知位置を通過したと判定してもよい。また、この場合の閾値は、給紙部材６２から定着装置２４までの搬送経路６０の距離と用紙Ｐの搬送速度とから適宜定めればよい。さらに、ステップＳ１０８で取得した検知信号の電流値から下ピーク値を検出した場合に用紙Ｐの後端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８２による検知位置を通過したと判定してもよい。

ステップＳ１０８で取得した電流値は、用紙Ｐの先端が用紙検知センサ８０を通過して定着装置２４に突入した後、用紙Ｐの後端が用紙検知センサ８２を通過するまでの期間に取得した電流値なので、取得した電流値は上ピーク値から下ピーク値を含む期間の電流値となる。すなわち、ステップＳ１０８で取得した電流値は、図９に示すように、用紙Ｐが定着装置２４に突入する際の突入期間Ａ、用紙Ｐが定着装置２４を通過する通過期間Ｂ、及び用紙Ｐが定着装置２４から排出される際の排出期間Ｃの電流値である。

そこで、ステップＳ１１４では、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０８で取得した電流値のうち、突入期間Ａ及び排出期間Ｃを除いた通過期間Ｂの少なくとも一部の期間の電流値を用いて定着装置２４の異常の有無を検知する。

例えば、ＣＰＵ１２０は、用紙Ｐの通過期間Ｂの少なくとも一部の期間の電流値の代表値を用いて定着装置２４の異常の有無を検知する。ここで、代表値としては、平均値、中央値、最大値、及び最小値が挙げられるが、これらに限られるものではない。また、通過期間Ｂの全期間の電流値を用いて定着装置２４の異常の有無を検知してもよいし、通過期間Ｂの一部の期間の電流値を用いて定着装置２４の異常の有無を検知してもよい。

具体的には、ＣＰＵ１２０は、例えば用紙Ｐの通過期間Ｂの少なくとも一部の期間の電流値の代表値の初期値（以下、単に初期値と称する）と、ステップＳ１０５で取得したトルク検出部１３４から出力された電流値（以下、検出電流値と称する）と、の比較により定着装置２４の異常の有無を検知する。

例えば、定着装置２４がほとんど使用されていない初期状態で用紙Ｐを搬送させて検出電流値を測定すると、その波形は図１０に示すような波形Ｗ１となる。そして、加圧ロール１０６が破断する等の異常が発生した場合は、検出電流値は全体的に低い値となり、図１０に示すような波形Ｗ２となる。

そこで、初期値と検出電流値との差が閾値以上の場合に定着装置２４に異常が有ると判定する。ここで、初期値は、例えば画像形成装置１０の工場出荷時に用紙Ｐを搬送させて測定した検出電流値の代表値を用いてもよい。また、画像形成装置１０が最初に設置された際又は定着装置２４が新品に交換された際に用紙Ｐを搬送させて測定した検出電流値の代表値を用いてもよい。何れの場合も、初期値は、記憶部１２６に記憶される。

また、閾値は、例えば初期値と検出電流値との差と、定着装置２４の異常と、の関係について予め実験した結果等に基づいて適宜設定される。すなわち、閾値は、初期値と検出電流値との差が閾値以上の場合に、定着装置２４に異常が発生する又は発生する虞があると判定される値に設定される。

ステップＳ１１６では、ＣＰＵ１２０は、定着装置２４の異常が検知されたか否かを判定する。そして、ステップＳ１１６の判定が肯定判定となった場合はステップＳ１１８へ移行する。一方、否定判定となった場合は本ルーチンを終了する。

ステップＳ１１８では、ＣＰＵ１２０は、例えば定着装置２４に異常又は異常が発生する虞があることが検知されたことを示すメッセージを操作表示部１３０に表示させることによりユーザに警告する。なお、警告するだけでなく、画像形成装置１０が画像形成処理を実行している場合には、画像形成処理を中止させるようにしてもよい。

このように、本実施形態では、用紙Ｐの通過期間Ｂの少なくとも一部の期間の電流値の代表値を用いて定着装置２４の異常の有無を検知する。

なお、用紙Ｐが定着装置２４に突入する際の突入期間Ａ又は用紙Ｐが定着装置２４から排出される際の排出期間Ｃの電流値の代表値を用いて定着装置２４の異常の有無を検知するようにしてもよい。

また、本実施形態では、ステップＳ１０２で用紙Ｐに対して画像形成処理を前回実行してから予め定めた期間が経過した場合に異常検知処理を実行する場合について説明したが、ステップＳ１０２の処理を省略してもよい。すなわち、予め定めた期間が経過する前に異常検知処理を実行してもよい。この場合、画像形成処理を実行した直後等のように、定着装置２４が高温状態の場合がある。定着装置２４が高温状態の場合においても、定着装置２４に異常が発生している場合の検出電流値は、高温状態の初期値と比較すると低下する。また、定着装置２４が高温になるに従って、定着装置２４に異常が発生している場合の検出電流値と初期値との差が小さくなる。

従って、ステップＳ１１４で初期値と検出電流値との差が閾値以上か否かを判定する際に、初期値及び閾値を定着装置２４の温度に応じて調整してもよい。具体的には、画像形成処理を前回実行してからの経過期間が長くなるに従って定着装置２４の温度は低下していくので、経過期間が長くなるに従って初期値及び閾値を小さくしてステップＳ１１４の処理を実行すればよい。

また、画像形成処理の実行中に図８の異常検知処理を実行してもよい。この場合、画像形成処理の実行中なので定着装置２４は高温状態であり、また用紙Ｐは搬送された状態なので、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４の処理は省略される。

（第２実施形態）

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１１には、本実施形態に係る画像形成装置１０Ａの構成図を示した。また、図１２には、画像形成装置１０Ａの電気系の要部構成のブロック図を示した。画像形成装置１０Ａは、温度検出手段の一例としての温度センサ９０を備えた点が図１に示す画像形成装置１０と異なる。

温度センサ９０は、定着装置２４の近傍に設けられ、定着装置２４の温度を検出する。

次に、図１３を参照して、本実施形態に係る異常検知機能の実行時における本実施の形態に係る画像形成装置１０Ａの作用を説明する。

なお、図８の異常検知処理と同じ処理を行うステップについては同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

ステップＳ１０１では、温度センサ９０から定着装置２４の温度を取得する。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で取得した温度から、定着装置２４が低温状態か否かを判定する。そして、ステップＳ１０３が肯定判定された場合はステップＳ１０４へ移行する。一方、否定判定された場合は本ルーチンを終了する。

ステップＳ１１４Ａでは、ＣＰＵ１２０は、初期値と検出電流値との差が閾値以上か否かを判定することにより、定着装置２４の異常の有無を判定する。具体的には、ステップＳ１０１で取得した温度と用紙Ｐが定着装置２４を通過する際の検出電流値の変化との関係を用いて定着装置２４の異常を判定する。前述したように、定着装置２４の温度によって検出電流値は変化し、定着装置２４が高温になるに従って検出電流値は低下する。従って、定着装置２４の温度に関係無く閾値を一定にした場合には、定着装置２４の異常の有無の検知を誤る虞がある。そこで、定着装置２４の温度に応じて初期値及び閾値を設定する。例えば、定着装置２４の温度、初期値、及び閾値の関係を表すテーブルデータ又は関係式を予め記憶部１２６に記憶しておき、これを用いて定着装置２４の温度に応じた初期値及び閾値を設定する。

このように、本実施の形態では、温度センサ９０により検出された定着装置２４の温度を用いて定着装置２４の異常の有無を検知する。

なお、上記実施形態では、用紙Ｐの種類が１種類の場合について説明したが、給紙部材６２が複数の厚さの用紙Ｐを収容する構成としてもよい。この場合、厚さの異なる複数の用紙Ｐのうち、最大の厚さの用紙Ｐを選択して定着装置２４に通過させることにより、定着装置２４の異常の有無を検知するようにしてもよい。すなわち、図８、１３のステップＳ１０４において、厚さの異なる複数の用紙Ｐのうち、最大の厚さの用紙Ｐを選択して搬送させる。これは、用紙Ｐの厚さが大きいほど検出電流値の変化も大きく、異常の有無を検知しやすくなるからである。

また、上記実施形態で説明した画像形成装置１０、１０Ａは、用紙Ｐの一方の面に形成された画像を定着装置２４により定着した後に、用紙Ｐの他方の面にも画像形成部１３６により画像が形成されるように用紙Ｐを搬送する搬送手段の一例としての両面搬送装置７０を備えた構成である。

また、例えば朝一番に画像形成装置１０、１０Ａに電源を投入して画像形成処理を実行する場合、定着装置２４が定着温度に到達するまでに時間がかかる。このため、定着装置２４の温度が定着温度に到達するまで用紙Ｐに対して画像形成処理を開始できないが、この時間を利用して用紙Ｐを搬送させ、異常検知処理を行ってもよい。

そこで、定着装置２４の温度が画像を定着させる際の定着温度に到達する前に用紙Ｐを定着装置２４に通過させて、異常検知処理を実行し、定着装置２４の温度が定着温度に到達した後に画像形成部１３６により用紙Ｐに画像が形成されるように両面搬送装置７０を制御するようにしてもよい。

すなわち、定着装置２４が定着温度に到達するのを待たずに用紙Ｐを搬送させ、定着装置２４の温度が定着温度に到達する前の低温状態で異常検知処理を実行した後に、両面搬送装置７０により用紙Ｐの表裏を反転させ、定着装置２４が定着温度に到達してから用紙Ｐに画像を形成するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、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、本実施の形態では、異常検知処理プログラムが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、異常検知処理プログラムが、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、本実施の形態では、異常検知処理を、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、異常検知処理を、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。

その他、本実施の形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図４参照。）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不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

また、上記本実施の形態で説明した異常検知処理プログラムの処理の流れ（図８参照）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 画像形成装置
２４ 定着装置
９０ 温度センサ
１０４ 加熱ベルト
１０６ 加圧ロール
１２０ ＣＰＵ
１３２ モータ
１３４ トルク検出部
１３６ 画像形成部
Ｐ 用紙

Claims (10)

1. 加圧手段と加熱手段とを含み、画像が形成された記録媒体を前記加圧手段と前記加熱手段とで挟むことにより前記画像を定着させる定着手段と、
   前記定着手段を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の前記負荷を用いて、前記定着手段の異常を検知する異常検知手段と、
   を備えた定着装置。
2. 前記異常検知手段は、前記定着手段の温度が、前記画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度の場合における前記負荷を用いて、前記定着手段の異常の有無を検知する
   請求項１記載の定着装置。
3. 前記定着手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記異常検知手段は、前記温度検出手段により検出された温度が、前記画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度の場合に、前記定着手段に前記記録媒体を通過させて前記定着手段の異常の有無を検知する
   請求項２記載の定着装置。
4. 前記異常検知手段は、前記温度検出手段により検出された温度と前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の前記負荷の変化との関係を用いて前記定着手段の異常の有無を検知する
   請求項３記載の定着装置。
5. 前記異常検知手段は、前記定着手段による定着が最後に実行されてから、前記定着手段の温度が前記画像を定着させる際の定着温度よりも低い温度となる期間が経過した場合に、前記記録媒体を前記定着手段に通過させて前記定着手段の異常の有無を検知する
   請求項１又は請求項２記載の定着装置。
6. 前記異常検知手段は、前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の負荷として、前記記録媒体が前記定着手段に突入する際の突入期間及び前記記録媒体が前記定着手段から排出される際の排出期間を除いた前記記録媒体の通過期間の少なくとも一部の期間の負荷を用いて前記定着手段の異常の有無を検知する
   請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 前記異常検知手段は、厚さの異なる複数の前記記録媒体のうち、最大の厚さの前記記録媒体を選択して前記定着手段に通過させることにより、前記定着手段の異常の有無を検知する
   請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
8. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記記録媒体に形成された画像を定着させる請求項１〜７の何れか１項記載の定着装置と、
   を備えた画像形成装置。
9. 前記画像形成手段は、前記記録媒体が前記定着手段を通過する際の前記負荷を用いて前記定着手段の異常を検知する際、前記記録媒体に画像を形成しない
   請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記記録媒体の一方の面に形成された画像を前記定着装置により定着した後に、前記記録媒体の他方の面にも前記画像形成手段により画像が形成されるように前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
    前記定着手段の温度が前記画像を定着させる際の定着温度に到達する前に前記記録媒体を前記定着手段に通過させて、前記異常検知手段により前記定着手段の異常の有無が検知され、前記定着手段の温度が前記定着温度に到達した後に前記画像形成手段により前記記録媒体に画像が形成されるように前記搬送手段を制御する制御手段と、
    を備えた請求項８又は請求項９記載の画像形成装置。