JP6135210B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、耐熱性に優れた耐熱性樹脂ベルトで構成された定着ベルトを用いて、より短時間に良好な画質を得られる定着温度まで加熱することができるものが知られている。

例えば、特許文献１には、熱源による温度上昇に異常が生じたときに熱源への通電を停止する構成を備えた画像形成装置が開示されている。

しかしながら、定着ベルトを用いた画像形成装置においては、定着ベルトが劣化して限界温度（発煙に至る温度）に達することを防止できても、定着ベルトの劣化によって画像の定着に不具合が生じることを防止することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、定着ベルトが劣化しても、画像の定着に不具合が生じることを防止することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、現像剤像を記録媒体上に形成する画像形成部と、ヒータにより加熱される定着ベルトとを有する画像形成装置において、前記定着ベルトの温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記定着ベルトの劣化状態を判定するための劣化判定値を算出する算出手段と、前記劣化判定値に基づいて、定着ベルトの状態を判定する判定手段と、を有し、前記算出手段は、前記定着ベルトが目標温度に到達するまでの時間と、前記定着ベルトが到達した最高温度に基づいて、前記劣化判定値を算出し、前記判定手段は、前記劣化判定値に基づいて、前記定着ベルトの状態を判定する。

本発明によれば、定着ベルトが劣化しても、画像の定着に不具合が生じることを防止することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の概要を示す構成図である。 図２は、図１に示した画像形成装置の機能の概要を例示する機能ブロック図である。 図３は、定着器及びその周辺の構成を例示する構成図である。 図４は、定着ベルトの構成を模式的に示す模式図である。 図５は、定着ベルトが劣化温度を超える状況を示す定着ベルトの温度と時間との関係の一例を示すグラフである。 図６は、劣化した定着ベルトの特性を示すグラフである。 図７は、オーバーシュート時の定着ベルトの温度勾配を示すグラフである。 図８は、制御部が時間差及び温度差の組合せに応じて劣化判定値を決定するために用いるテーブルを例示する図表である。 図９は、定着ベルトの劣化について画像形成装置が判断（分類）する場合に行う処理を示すフローチャートである。 図１０は、画像形成装置が図９に示した処理の次に行う処理を示すフローチャートである。 図１１は、画像形成装置が用いる判定値α、β、γと、画像形成装置の制御を示す図表である。

以下に添付図面を参照して、画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施の形態にかかる画像形成装置の概要を示す構成図である。

実施形態にかかる画像形成装置は、転写ベルト５に沿って各色の画像形成部が並べられた構成のものであり、タンデムタイプと呼ばれるものである。すなわち、転写ベルト５に沿って、この転写ベルト５の進行方向の上流側から順に、複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙが配列されている。これら複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６ＢＫはブラックの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。よって、以下の説明では、画像形成部６ＢＫについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは画像形成部６ＢＫと同様である。よって、画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｙの各構成要素については、Ｍ、Ｃ、Ｙによって区別した符号を図に表示するにとどめる。

転写ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ１５とに巻回されたベルトである。この駆動ローラ７は、図示していない駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ７と、従動ローラ１５とが転写ベルト５を移動させる駆動手段として機能する。

画像形成部６ＢＫは、感光体としての感光体ドラム８ＢＫ、この感光体ドラム８ＢＫの周囲に配置された帯電器９ＢＫ、ＬＥＤヘッド１０ＢＫ、現像器１１ＢＫ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１２ＢＫ等から構成されている。転写器１３ＢＫは、一次転写を行う。ＬＥＤヘッド１０ＢＫは、各画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙが形成する画像色に対応する光を照射するように構成されている。

画像を形成する場合、感光体ドラム８ＢＫの外周面は、暗中にて帯電器９ＢＫにより一様に帯電された後、ＬＥＤヘッド１０ＢＫからブラックの画像に対応した光により露光され、静電潜像が形成される。現像器１１ＢＫは、この静電潜像をブラックトナーにより可視化し、このことにより感光体ドラム８ＢＫ上にブラックのトナー画像（現像剤像）が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム８ＢＫと転写ベルト５が接する位置で転写ベルト５に一次転写される。トナー画像の一次転写が終了した感光体ドラム８ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナにより払拭された後、除電器１２ＢＫにより除電され、次の画像形成のために待機する。

転写ベルト５は、さらに次の画像をベルト上に形成するために、次の画像形成部６Ｍに移動する。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６ＢＫでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム８Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が転写ベルト５上に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。

転写ベルト５は、さらに次の画像形成部６Ｃ、６Ｙに移動し、同様の動作により、感光体ドラム８Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム８Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像とが、転写ベルト５上に重畳されて転写される。こうして、転写ベルト５上にフルカラーの画像が形成される。

給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙４は、転写ベルト５と用紙（記録媒体）４が接する部分で転写ベルト５上のフルカラーのトナー画像が転写され、フルカラートナー画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、定着器１４によって画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

また、画像形成装置は、カラー画像の画像形成条件を最適化し、高画質、安定した画像の出力を得るために、テスト（補正用）パターン検知方式による補正手段を備える。例えば、各色の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫを実際に動作させて、色成分画像の濃度変動をそれぞれ検知する補正用パターンをトナー像として搬送ベルト５に形成し、各色の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの持つ機器条件・特性の違いに因り起きる補正用パターンの差異を検出し、動作状態を把握する。この補正用パターンを検出するために、搬送ベルト５上には、濃度センサ（現像剤量検出部）１７、１８、１９が中央と端部に取り付けられ、以下に示す方法により、濃度変動を検出する。

タンデム型の画像形成装置は、色ごとに画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫを備えるので、形成される画像の濃度について、機内温度変化や経時劣化による搬送ベルトの伸縮により、現像バイアス等の濃度制御手段の特性にばらつくことがある。よって、画像形成装置は、設定した制御目標値に対し、実際の濃度にずれが発生することがある。

そこで、画像形成装置は、ずれが生じた場合には、画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの現像バイアス等を調整することにより、所定の濃度、延いては所定の色合いが得られるようにする。このずれを生む機器条件としては、現像バイアスのほか、帯電バイアス、レーザー露光パワー等の変動等が考えられる。画像形成装置は、機内温度変化や経時劣化による搬送ベルトの伸縮により、これらの機器条件の変動が想定されるタイミングで、動作状態を補正用パターン検知方式により検知し、得られた結果に従い、動作条件を補正する。

濃度補正用パターンは、複数のステップで濃度変化を与えたパターンとされる。また、濃度変化のステップに応じた所定の現像バイアスが設定されて、それぞれの補正量を得るための濃度補正用パターンが形成される。そして、このパターンをセンサが検知する。また、画像形成装置は、印刷時には用紙（記録媒体）に形成された画像（現像剤像）のトナー量（現像剤量）を濃度センサ１７、１８、１９が検知し、用紙上のトナー量（濃度）を計測する。なお、図１においては、４色のタンデム画像形成装置を例示したが、５色又は６色などの多数色のタンデムプリンタであっても同様である。

図２は、図１に示した画像形成装置の機能の概要を例示する機能ブロック図である。画像形成装置は、コンピュータインタフェース（Ｉ／Ｆ）部２４、ＣＴＬ（コントローラ）部２５、プリントジョブ管理部２６、作像プロセス部２７、定着部２８、操作部２９、記憶部３０、読取部３１、画像書込み制御部３３を備え、それぞれ制御部３２に対して相互に通信可能に接続されている。また、画像書込み制御部３３には、ラインメモリ３４が接続されている。

Ｉ／Ｆ部２４は、画像形成装置に印刷要求を行うパーソナルコンピュータ等の端末と通信を行う。ＣＴＬ部２５は、この画像形成装置に印刷要求を行い、端末から送信された画像データを制御部３０へ送信する。プリントジョブ管理部２６は、この画像形成装置に要求された印刷ジョブについて、印刷を行う順番を管理する。

作像プロセス部２７は、上述した複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙを含むものであり、トナー画像を作成して用紙に転写する。定着部２８は、上述した定着器１４に相当するものであり、作像プロセス部２７によってトナー画像が転写された用紙に熱と圧力とを加えてトナー画像を用紙に定着させる。

操作部２９は、ユーザインタフェースとなる入出力装置であり、この画像形成装置に関する情報を表示する表示装置などの出力部と、この画像形成装置に対する情報の入力を受け付ける入力部とを有する。記憶部３０は、画像形成装置に関する情報などを記憶する。読取部３１は、用紙上の印字情報を光学的に読み取り、電気信号に変換する。

画像書込み制御部３３は、ＣＴＬ部２５から送信された画像データを各ＬＥＤヘッド１０ＢＫ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙの点灯（発光）／消灯を制御するための信号に変換し、各ＬＥＤヘッド１０ＢＫ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙの点灯／消灯を行わせることにより、感光体ドラム８ＢＫ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｙへ画像の書き込みを行わせる。ラインメモリ３４は、ＣＴＬ部２５から送信された画像データを一時的なバッファに格納し、画像処理によってスキュー量を調整する。

制御部３２は、図示しないＣＰＵ及びメモリなどを有し、画像形成装置を構成する各部を制御する。

図３は、定着器１４及びその周辺の構成を例示する構成図である。定着器１４は、定着手段としての無端の定着ベルト４１と、定着ベルト４１を加圧する加圧手段としての加圧ローラ３５と、加圧ローラ３５に対向する定着ローラ３６と、定着ベルト４１を加熱する加熱手段としてのヒータ３９を内蔵した加熱ローラ３７と、張架ローラ３８を有する。

加圧ローラ３５は、定着ローラ３６に対向する位置において定着ベルト４１に圧接しており、加圧ローラ３５が回転することにより定着ベルト４１が従動して回転するようになっている。つまり、定着器１４は、加圧ローラ３５と定着ベルト４１とが互いに圧接した圧接部（定着ニップ）に、未定着のトナー画像を表面に保持する用紙４を通過させることによって、用紙４上のトナー画像を定着させるように構成されている。

また、定着ベルト４１の外周面側の加熱ローラ３７に対向した位置には、定着ベルト４１の温度を検出する温度センサなどの温度検出部４０が設けられている。

次に、定着ベルト４１の具体的な構成について、その製造方法とともに説明する。図４は、定着ベルト４１の構成を模式的に示す模式図である。図４（ａ）は、耐熱性樹脂ベルトである定着ベルト４１の横断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した破線部分の拡大図である。

定着ベルト４１を製造する場合には、まず、定着ベルト４１を構成する耐熱性樹脂ベルトの耐熱性樹脂シート４２を所定の長さに裁断する。裁断した耐熱性樹脂シート４２の両端部の二箇所を、断面において傾斜形状となるように切削加工し、第１の切削加工部４３と第２の切削加工部４４とを形成する。続いて、第１の切削加工部４３と第２の切削加工部４４とをマスキングし、第１の切削加工部４３及び第２の切削加工部４４に接着剤４５をスクリーン印刷等の方法により均一に塗布して、接着する。これにより、耐熱性樹脂シート４２が無端状になる。

次に、その無端状の耐熱性樹脂シート４２の内周面にＦＣＶＡ（Filtereｄ Cathoｄic Vacuum Arc：フィルター型カソーディック真空アーク）方式によるアーク放電を利用した薄膜形成技術で被覆層（アモルファスカーボン膜）４６を膜厚１００ｎｍに形成する。その被覆層４６は、表面電気抵抗を低減化する機能を有している。その後、耐熱性樹脂シート４２の外周面にシリコーン化合物からなる弾性層４７及びフッ素樹脂化合物からなる離型層４８を順次積層形成し、耐熱性を具備させる。

次に、定着ベルト４１の加熱特性について説明する。図５は、定着ベルト４１が劣化温度を超える（オーバーする）状況を示す定着ベルト４１の温度と時間との関係の一例を示すグラフである。

画像形成装置は、図５に示すように、印刷中は定着ベルト４１の温度を目標温度付近に保つようにヒータ３９のオンオフを制御する。印刷を行っていない状態では、定着ベルト４１の温度は目標温度より低いため、ヒータ３９をオンに定着ベルト４１を加熱する。そして、定着ベルト４１の温度が目標温度に達すると、ヒータ３９をオフにし、以後、定着ベルト４１の温度に応じてヒータ３９のオンオフを切り変える。

印刷開始時のように、定着ベルト４１の温度を急速に上昇させる場合、目標温度の手前でヒータ３９をオフにしても、温度上昇がすぐには止まらず目標温度を超えてしまうことがある（図５の例でもそうなっている）が、多少であればさほど問題にはならない。

一方、印刷時にヒータ３９への通電をオンにしている間にジャムが発生した場合や、ヒータ３９への通電をオンにしている間にユーザが画像形成装置のドアを開けた場合などには、定着器１４の定着モータを即停止する。このため熱が定着器１４の外部に逃げずに定着ベルト４１の温度がオーバーシュートしてしまう。つまり、定着ベルト４１の温度が目標温度を大きく超える。

そのオーバーシュートにより、定着ベルト４１の温度が高温になり、定着ベルト４１が劣化する温度（劣化温度：図７における（ｃ））を超える。その劣化温度以上の温度領域は、定着ベルト４１が劣化する領域（劣化領域）となる。劣化温度を超えた定着ベルト４１は、過剰な熱量によって劣化してしまい、耐熱性を損ない、熱容量が小さくなる。なお、定着ベルト限界温度は、定着ベルト４１が発煙を発生させ得る温度である。高温異常検知温度は、定着ベルト４１の温度が異常であると判定するために設定される温度である。

図６は、劣化した定着ベルト４１の特性を示すグラフである。図６（ａ）は、定着ベルト４１の熱容量と劣化状態の関係を示すグラフである。図６（ｂ）は、新品時と劣化時の定着ベルト４１の温度変化（温度勾配）の違いを示すグラフである。図６（ａ）に示すように定着ベルトは、新品の状態に対して劣化した状態の方が熱容量が小さくなり、耐熱性が悪くなる。また、図６（ｂ）に示すように定着ベルト４１は、新品の状態に対して劣化した状態の方がより早く温度上昇する傾向があり、より高温まで到達しやすくなる。劣化した定着ベルト４１を使用し続けると、温度リップルが大きくなり、トナーを定着させるための目標温度の制御に差が出てしまい定着むらが発生する。つまり、定着ベルト４１が劣化すると、印刷画像の画質劣化の原因となり得る。

図７は、オーバーシュート時の定着ベルト４１の温度勾配を示すグラフである。定着ベルト４１の劣化状態を判断するためのパラメータとして、図７に示したように、時間（ｔ１）、温度（ａ）、劣化温度開始時間（ｔ２）、劣化温度終了時間（ｔ３）、最高到達温度（ｂ）、最高温度到達時間（ｔ４）、劣化温度（ｃ）及び回数（ｄ）などが定められている。

時間（ｔ１）は、ヒータ３９がオンの状態で定着ベルト４１が停止した時間である。例えば、ジャムが発生した時、又は画像形成装置のドアが開けられた時に、ヒータ３９がオンの状態で定着ベルト４１が停止する。温度（ａ）は、時間（ｔ１）における定着ベルト４１の温度である。劣化温度開始時間（ｔ２）は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）をオーバーし始めた時間である。劣化温度終了時間（ｔ３）は、劣化温度（ｃ）以上であった定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）よりも下がった時間である。最高到達温度（ｂ）は、定着ベルト４１がオーバーシュートして到達した最高温度である。最高温度到達時間（ｔ４）は、劣化温度開始時間（ｔ２）から定着ベルト４１が最高到達温度（ｂ）に到達するまでの時間である。劣化温度（ｃ）は、定着ベルト４１が劣化する（劣化が加速される）温度である。回数（ｄ）は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えた回数である。

これらのパラメータを用いて、制御部３２は、定着ベルト４１の劣化状態を正確に判定するためにいくつかの劣化判定値を決定する。

制御部３２は、劣化判定値と、任意に決めた劣化閾値と、劣化限界閾値とによって定着ベルト４１の劣化状態を次のように劣化なし・劣化あり・劣化限界のいずれかに比較により分類する。

劣化なし ・・・ 劣化判定値 ≦ 劣化閾値
劣化あり ・・・ 劣化閾値 ＜ 劣化判定値 ≦ 劣化限界閾値
劣化限界 ・・・ 劣化限界閾値 ＜ 劣化判定値

なお、劣化なしの状態とは、定着ベルト４１の熱容量に影響なく、新品と同じ制御でも定着性に問題がない状態とする。また、劣化ありの状態とは、定着ベルト４１の熱容量が小さくなり、新品と同じ制御では定着不具合が発生する場合がある状態とし、制御部３２が実施形態にかかる制御を実施することによって定着不具合が改善される状態とする。また、劣化限界とは、制御部３２が実施形態にかかる制御を実施しても定着不具合を改善することができない限界の状態とする。

上述したように、制御部３２は、いくつかの劣化判定値を決定する。以下、複数の劣化判定値と、劣化判定値それぞれに対する劣化閾値について、個別に説明する。

（劣化判定値の第１例）
第１に、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えている期間の超過熱量を劣化判定値とする場合について説明する。例えば、制御部３２は、劣化温度開始時間（ｔ２）、劣化温度終了時間（ｔ３）、最高温度到達時間（ｔ４）、劣化温度（ｃ）及び最高到達温度（ｂ）を用いて劣化判定値を決定し、予め定められた劣化閾値を用いて定着ベルト４１が劣化した状態であるか否かを比較により判定する。

劣化温度（ｃ）をオーバーした時間は、図７において、（（Ｘ１）＋（Ｘ２））として示される。（Ｘ１）、（Ｘ２）は、下式１、２によって算出される。

（Ｘ１）＝最高温度到達時間（ｔ４）−劣化温度開始時間（ｔ２） ・・・（１）
（Ｘ２）＝劣化温度終了時間（ｔ３）−最高温度到達時間（ｔ４） ・・・（２）

また、劣化温度（ｃ）から最高到達温度（ｂ）までの温度である超過温度（Ｙ）は、下式３によって示される。

（Ｙ）＝最高到達温度（ｂ）−劣化温度（ｃ） ・・・（３）

また、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えている期間の超過熱量は、図７に示したＡの面積とＢの面積の和によって示される。Ａの面積及びＢの面積は、下式４、５によって算出される。

Ａの面積＝（（（Ｘ１）×２）×（Ｙ）×２÷３）÷２ ・・・（４）
Ｂの面積＝（（（Ｘ２）×２）×（Ｙ）×２÷３）÷２ ・・・（５）

ここで、制御部３２は、Ａの面積とＢの面積の和（Ａ＋Ｂ）を劣化判定値（超過熱量）とし、予め定められた劣化閾値（閾値熱量）と劣化判定値とを上述したように比較して、定着ベルト４１が劣化した状態であるか否かを判定（分類）する。

（劣化判定値の第２例）
第２に、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えた回数を劣化判定値とする場合について説明する。例えば、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えた回数（ｄ）を劣化判定値とする。

例えば、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えるたびに、回数（ｄ）をインクリメントしてカウントする。また、制御部３２は、劣化判定値を算出するために、例えば定着ベルト４１の初期特性の種類に応じて調整を行う定数をオフセット（ｆ）として用いる。この場合、制御部３２は、劣化判定値を下式６によって算出し、予め定められた劣化閾値（閾値回数）と劣化判定値とを上述したように比較して、定着ベルト４１が劣化した状態であるか否かを判定（分類）する。

劣化判定値＝回数（ｄ）×オフセット（ｆ） ・・・（６）

（劣化判定値の第３例）
第３に、定着ベルト４１の温度特性値の変化を劣化判定値とする場合について説明する。例えば、制御部３２は、定着ベルト４１の温度特性の変化を示す時間差（ａ１）及び温度差（ｂ１）の組合せによって劣化判定値（温度特性値）を決定し、予め定められた劣化閾値（特性閾値）と劣化判定値とを上述したように比較して、定着ベルト４１が劣化した状態であるか否かを判定（分類）する。

制御部３２は、図６（ｂ）に示したように、目標温度に到達するまでの時間差（時間の変化）を時間差（ａ１）とする。また、制御部３２は、図６（ｂ）に示したように、最高到達温度の差（変化）を温度差（ｂ１）とする。

また、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）を超えていると温度検出部４０が検出した時間が予め定められた閾値時間を超えた場合にも、上記の劣化判定値を用いた場合と同様に、定着ベルト４１の温度を制御するように構成されてもよい。また、制御部３２は、定着ベルト４１の最高到達温度（ｂ）が予め定められた閾値温度を超えた場合にも、上記の劣化判定値を用いた場合と同様に、定着ベルト４１の温度を制御するように構成されてもよい。

図８は、制御部３２が時間差（ａ１）及び温度差（ｂ１）の組合せに応じて劣化判定値を決定するために用いるテーブルを例示する図表である。制御部３２は、図８に示したテーブルを用いて、時間差（ａ１）及び温度差（ｂ１）の組合せに応じて劣化判定値（温度特性値：例えば０〜３０）を決定する。

次に、定着ベルト４１の劣化について画像形成装置が判断（分類）する場合に行う処理について説明する。図９は、定着ベルト４１の劣化について画像形成装置が判断（分類）する場合に行う処理を示すフローチャートである。

ステップ１（Ｓ１）において、制御部３２は、ヒータ３９がオンである状態のまま定着モータを停止（即ち定着ベルト４１を停止）させたか否かを判定する。制御部３２は、ヒータ３９がオンである状態のまま定着モータを停止させたと判定した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）には、Ｓ２の処理に進む。また、制御部３２は、ヒータ３９がオンである状態のまま定着モータを停止させていないと判定した場合（Ｓ１：Ｎｏ）には、Ｓ１の処理を継続する。

ステップ２（Ｓ２）において、制御部３２は、定着モータを停止させた時間（ｔ１：定着モータを停止させる原因が発生した時間）と、定着ベルト４１の温度（ａ）とを取得する。

ステップ３（Ｓ３）において、制御部３２は、Ｓ２の処理で取得した温度が劣化温度（ｃ）に到達しているか否かを判定する。制御部３２は、取得した温度が劣化温度（ｃ）に到達していると判定した場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）には、Ｓ５の処理に進む。また、制御部３２は、取得した温度が劣化温度（ｃ）に到達していないと判定した場合（Ｓ３：Ｎｏ）には、Ｓ４の処理に進む。

ステップ４（Ｓ４）において、制御部３２は、Ｓ２の処理で取得した値（温度）をクリアし、Ｓ１の処理に進む。

ステップ５（Ｓ５）において、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）に到達した時間（ｔ２）を取得し、到達した回数（ｄ）をインクリメントする。

ステップ６（Ｓ６）において、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が最高温度に到達しているか否かを判定する。制御部３２は、定着ベルト４１の温度が最高温度に到達していると判定した場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）には、Ｓ７の処理に進む。また、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が最高温度に到達していないと判定した場合（Ｓ６：Ｎｏ）には、Ｓ６の処理を継続する。

ステップ７（Ｓ７）において、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が最高温度に到達した時間（ｔ４）と、定着ベルト４１の最高到達温度（ｂ）とを取得する。

ステップ８（Ｓ８）において、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）より下がったか否かを判定する。制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）より下がったと判定した場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）には、Ｓ９の処理に進む。また、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）より下がっていないと判定した場合（Ｓ８：Ｎｏ）には、Ｓ８の処理を継続する。

ステップ９（Ｓ９）において、制御部３２は、定着ベルト４１の温度が劣化温度（ｃ）よりも下がった時間（ｔ３）を取得する。

ステップ１０（Ｓ１０）において、制御部３２は、上述した各パラメータを用いて、少なくとも１つの劣化判定値を算出する。

ステップ１１（Ｓ１１）において、制御部３２は、劣化判定値と劣化閾値とを比較することにより、定着ベルト４１の劣化状態を判定する。制御部３２は、判定結果を図示しない不揮発性メモリなどに記憶させる。

図１０は、画像形成装置が図９に示した処理の次に行う処理を示すフローチャートである。図１１は、画像形成装置が用いる判定値α、β、γと、画像形成装置の制御を示す図表である。

図１０に示すように、ステップ２０（Ｓ２０）において、制御部３２は、図８に示したＳ１１の処理で判定した劣化状態に従って、定着ベルト４１の状態を劣化あり・劣化なし・限界劣化のいずれかに分類することにより、定着ベルト４１が劣化しているか否かを判断する。制御部３２は、定着ベルト４１の状態を劣化ありと判断した場合には、Ｓ２１の処理に進む。また、制御部３２は、定着ベルト４１の状態を劣化限界と判断した場合には、Ｓ３５の処理に進む。また、制御部３２は、定着ベルト４１の状態を劣化なしと判断した場合には、処理を終了する。

ステップ２１（Ｓ２１）において、制御部３２は、定着ベルト４１が劣化していることを操作部２９などによってユーザに通知する。

ステップ２２（Ｓ２２）において、制御部３２は、操作部２９を介して入力されるユーザの選択操作に応じて、印刷を継続するか否かを判断する。制御部３２は、印刷を継続する場合にはＳ２３の処理に進み、印刷を停止する場合にはＳ３６の処理に進む。

ステップ２３（Ｓ２３）において、制御部３２は、濃度センサ１７、１８、１９の検知結果に応じて、用紙（記録媒体）上の画像（現像剤像）のトナー量（現像剤量）を判断し、トナー量を判定値αに変換する。

図１１（ａ）は、トナー量を判定値αに変換するために制御部３２が用いる変換表である。濃度センサ１７、１８、１９による濃度計測結果が例えば２５％以下である場合には、制御部３２は、トナー量が少ないと判断して判定値αを“１”とする。また、濃度計測結果が例えば２５％より大きく５０％以下の場合には、制御部３２は、トナー量が普通であると判断して判定値αを“２”とする。また、濃度計測結果が例えば５０％より大きい場合には、制御部３２は、トナー量が多いと判断して判定値αを“３”とする。なお、制御部３２は、トナーが定着ベルト４１の熱を奪う量を判定するために、用紙上のトナー量を判定する。トナー量が多い場合には、トナーによって奪われる熱量が多くなる。

ステップ２４（Ｓ２４：図１０）において、制御部３２は、印刷に用いられる用紙の種類（秤量）を判断し、用紙の種類を判定値βに変換する。

図１１（ｂ）は、用紙の種類を判定値βに変換するために制御部３２が用いる変換表である。また、制御部３２は、用紙の種類（坪量）によって用紙の厚さを判定する。制御部３２は、画像形成装置における設定又はプリンタドライバからの情報を用いて用紙の種類（坪量）を判断する。坪量が７４ｇ／ｍ^２以下である場合、制御部３２は、用紙の厚さが薄いと判断して判定値βを“１”とする。また、坪量が７４ｇ／ｍ^２より大きく１０５ｇ／ｍ^２以下である場合、制御部３２は、用紙の厚さが普通であると判断して判定値βを“２”とする。また、坪量が１０５ｇ／ｍ^２より大きい場合、制御部３２は、用紙の厚さが厚いと判断して判定値βを“３”とする。なお、制御部３２は、用紙が定着ベルト４１の熱を奪う量を判定するために、用紙の種類を判定する。用紙が厚い場合には、用紙によって奪われる熱量が多くなる。

ステップ２５（Ｓ２５：図１０）において、制御部３２は、印刷に用いられる用紙のサイズを判断し、用紙のサイズを判定値γに変換する。

図１１（ｃ）は、用紙のサイズを判定値γに変換するために制御部３２が用いる変換表である。制御部３２は、画像形成装置における設定又はプリンタドライバからの情報を用いて用紙のサイズを判断する。用紙サイズがＢ５サイズ以下である場合、制御部３２は、用紙のサイズが小さいと判断して判定値γを“１”とする。また、用紙サイズがＢ５サイズより大きくＡ４以下である場合、制御部３２は、用紙のサイズが普通であると判断して判定値γを“２”とする。また、用紙サイズがＡ４より大きい場合、制御部３２は、用紙のサイズが大きいと判断して判定値γを“３”とする。なお、制御部３２は、用紙が定着ベルト４１の熱を奪う量を判定するために、用紙のサイズを判定する。用紙サイズが大きい場合には、用紙によって奪われる熱量が多くなる。

ステップ２６（Ｓ２６：図１０）において、制御部３２は、各判定値の総和Σ（＝α＋β＋γ）を算出し、算出結果に応じて次の処理に進む。制御部３２は、総和Σが３である場合にはＳ２７の処理に進む。また、制御部３２は、総和Σが４である場合にはＳ２８の処理に進む。また、制御部３２は、総和Σが３又は４以外（それ以外）である場合にはＳ３０の処理に進む。

ステップ２７（Ｓ２７）において、制御部３２は、定着ベルト４１に与える単位時間当たりの熱量を小さくする。

ステップ２８（Ｓ２８）において、制御部３２は、定着ベルト４１に与える単位時間当たりの熱量を小さくする。

ステップ２９（Ｓ２９）において、制御部３２は、用紙の搬送速度を遅くする。例えば、制御部３２は、用紙の搬送速度を１／２にする。

ステップ３０（Ｓ３０）において、制御部３２は、各判定値の総和Σ（＝α＋β＋γ）に応じて次の処理に進む。制御部３２は、総和Σが５である場合にはＳ３１の処理に進む。また、制御部３２は、総和Σが５以外（それ以外）である場合には処理を終了する。

ステップ３１（Ｓ３１）において、制御部３２は、定着ベルト４１に与える単位時間当たりの熱量を小さくする。

ステップ３２（Ｓ３２）において、制御部３２は、用紙の搬送速度を遅くする。例えば、制御部３２は、用紙の搬送速度を１／２にする。

ステップ３３（Ｓ３３）において、制御部３２は、印刷ジョブが複数枚の印刷であるか否かを判定する。制御部３２は、印刷ジョブが複数枚の印刷である場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）には、Ｓ３４の処理に進む。また、制御部３２は、印刷ジョブが複数枚の印刷でない場合（Ｓ３３：Ｎｏ）には、処理を終了する。

ステップ３４（Ｓ３４）において、制御部３２は、印刷における用紙の間隔（搬送間隔）を広げる。例えば、制御部３２は、用紙の間隔を１０ｃｍ以上広げる。

ステップ３５（Ｓ３５）において、制御部３２は、定着ベルト４１が限界劣化となっていることを操作部２９などによってユーザに通知する。

ステップ３６（Ｓ３６）において、制御部３２は、印刷を停止する。つまり、制御部３２は、ユーザの選択操作に応じて、又は定着ベルト４１の温度を制御しても、トナーの定着不具合を解消できないと判定した場合、用紙に対する画像形成を停止させる。

図１１（ｄ）は、上述した制御部３２の制御を総和Σの値ごとに示した図表である。このように、画像形成装置は、例えば用紙上のトナー量、用紙の種類及び用紙のサイズに応じて定着ベルト４１の温度、搬送速度及び搬送間隔を制御することにより、定着ベルト４１が劣化しても、画像の定着に不具合が生じることを防止することができる。

６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫ 画像形成部
１７、１８、１９ 濃度センサ
２４ Ｉ／Ｆ部
２５ ＣＴＬ
２６ プリントジョブ管理部
２７ 作像プロセス部
２８ 定着部
２９ 操作部
３０ 記憶部
３２ 制御部
３３ 画像書込み制御部
３４ ラインメモリ
３５ 加圧ローラ
３９ ヒータ
４０ 温度検出部
４１ 定着ベルト

特開２００９−１２２４９９号公報

Claims (10)

1. 現像剤像を記録媒体上に形成する画像形成部と、ヒータにより加熱される定着ベルトとを有する画像形成装置において、
   前記定着ベルトの温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記定着ベルトの劣化状態を判定するための劣化判定値を算出する算出手段と、
   前記劣化判定値に基づいて、定着ベルトの状態を判定する判定手段と、
   を有し、
   前記算出手段は、前記定着ベルトが目標温度に到達するまでの時間と、前記定着ベルトが到達した最高温度に基づいて、前記劣化判定値を算出し、
   前記判定手段は、前記劣化判定値に基づいて、前記定着ベルトの状態を判定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段は、前記劣化判定値に基づいて、前記定着ベルトの状態が、劣化がない状態、劣化があるが使用できる状態、使用することができない劣化をしている状態、のいずれかであることを判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着ベルトの温度を制御する温度制御手段をさらに有し、
   前記温度制御手段は、
   前記判定手段が判定した前記定着ベルトの状態が劣化がない状態の場合は、劣化があるが使用できる状態の場合、もしくは、使用することができない劣化をしている状態の場合に実行する温度制御は実行せず、
   前記判定手段が判定した前記定着ベルトの状態が劣化があるが使用できる状態の場合は、画像形成条件に基づく温度制御を実行し、
   前記判定手段が判定した前記定着ベルトの状態が使用することができない劣化をしている状態の場合は、画像形成を停止する制御を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 記録媒体上に形成された現像剤像の現像剤量を検出する現像剤量検出部をさらに有し、
   前記温度制御手段は、
   前記現像剤量検出部の検出結果に応じて、前記ヒータを制御することにより、前記定着ベルトの温度を制御すること
   を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 記録媒体の種類又はサイズを判定する記録媒体判定手段をさらに有し、
   前記温度制御手段は、
   記録媒体の種類及びサイズを判定した結果に基づいて、前記定着ベルトの温度を制御すること
   を特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記温度制御手段は、前記判定手段の判定結果が、劣化があるが使用可能な状態の場合、前記定着ベルトを回転駆動させる回転駆動手段が記録媒体を搬送する搬送速度を制御することにより、前記定着ベルトの温度、又は前記定着ベルトが加える熱を制御すること
   を特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成部が現像剤像を形成する記録媒体が複数であるかを判定する枚数判定手段をさらに有し、
   前記温度制御手段は、前記判定手段の判定結果が、劣化があるが使用可能な状態の場合、前記枚数判定手段の判定結果に基づいて、現像剤像を記録媒体に定着させる間隔を制御すること
   を特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記定着ベルトの劣化を示す情報を出力する出力部をさらに有すること
   を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 記録媒体に対する画像形成を継続するか否かを選択する操作をユーザから受け付ける操作部をさらに有すること
   を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 定着ベルトの温度を検出する工程と、
    検出した温度に基づく劣化判定値が、
    前記定着ベルトに劣化がない状態の場合、劣化があるが使用可能な状態、または、使用することができない劣化がある状態の場合に実行する温度制御を実行せず、
    前記定着ベルトに劣化があるが使用可能な状態の場合、前記定着ベルトが劣化したとみなして、前記定着ベルトの温度を制御し、
    前記定着ベルトが使用することができない劣化がある状態の場合、前記記録媒体に対する画像形成を停止させる制御をする工程と、
    を含むことを特徴とする画像形成方法。