JP6256802B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置として、転写紙などの記録媒体上に形成されたトナー像を定着装置で定着させる画像形成装置が知られている。一般に定着装置では、熱源を有する定着ローラ又は定着ベルトなどの無端状の定着部材とこれに圧接している加圧ローラとの間の定着ニップに、未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させることでトナー像を定着させている。このとき、記録媒体上の未定着トナー像の全てが記録媒体上に定着されればよいが、実際にはトナーの一部が定着部材に付着して残る、いわゆるオフセットが発生する。特に、定着部材が劣化してくると、トナーと定着部材との離型性が低下してオフセットが発生しやすくなる。記録媒体上から定着部材側に付着したトナーは、定着部材の表面移動とともに周回し、定着ニップを通過している記録媒体に再付着し、画像品質が劣化するおそれがある。

そこで、上記画像品質の劣化を防ぐために、定着部材側にオフセットされたトナーが再付着される記録媒体の領域（「再付着領域」という。）における画像変化を検出し、定着部材の劣化を検出する画像形成装置が知られている。例えば特許文献１には、所定のテストパターンを記録媒体上に形成し、記録媒体上に定着されたテストパターンから定着部材の１周分過ぎた箇所の記録媒体の汚れ濃度を検出し、その汚れ濃度に応じて劣化を検出する画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、入力画像データと記録媒体上の画像を読み取った画像データとの差異に基づき、連続する複数枚の記録媒体上に発生した周期画像の発生間隔を検出し、その周期画像の原因となった劣化した定着部材などの部位を特定する画像形成装置が開示されている。

上記特許文献１の画像形成装置では、定着部材の劣化検出のために所定のテストパターンを記録媒体上に形成するため、ユーザーの業務の遅延が発生したり、テストパターン形成のためにトナーや記録媒体が余分に消費されたりするという問題がある。さらに、テストパターンを形成した際にしか定着部材の劣化を検出できないため、テストパターンの形成が定期的に実施できない場合や定着部材の劣化が急峻に変化した場合には、適切なタイミングで定着部材の劣化を検出できないおそれがある。

上記特許文献２の画像形成装置では、テストパターンを形成することなく、周期画像の原因となった異常が発生した定着部材などの部位を特定することができる。しかし、定着部材の離型性が低下することで発生する異常画像は一般的に１周期目の再付着領域のみで発生するため、異常画像の発生間隔を検出することができない。そのため、定着部材の劣化を検出することができないおそれがある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、テストパターンを形成することなく、定着部材の劣化を確実に検出することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、入力画像データに基づいて記録媒体上に入力画像のトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記記録媒体上に形成された前記入力画像のトナー像を、表面が無端移動する定着部材に接触させることにより、該記録媒体上のトナー像を定着させる定着手段と、前記記録媒体上に定着された前記入力画像のトナー像を読み取って検査画像データを取得する検査画像データ取得手段と、を備えた画像形成装置において、前記入力画像データに基づいて、入力画像において単位面積当たりのトナー量が所定の閾値以上となる第１の領域を検出する第１の領域検出手段と、前記入力画像データに基づいて、前記入力画像における前記定着手段の定着位置で前記第１の領域から前記定着部材表面の無端移動１周期分だけ離れて記録媒体に定着される第２の領域を検出する第２の領域検出手段と、前記入力画像データと前記検査画像データとに基づいて、前記第１の領域で前記記録媒体側から前記定着部材側にオフセットされるトナーが前記第２の領域で該定着部材側から該記録媒体側へ再付着することによって増加した該第２の領域における単位面積当たりのトナー増加量を算出し、その単位面積当たりのトナー増加量に基づいて、前記定着部材の劣化を検出する劣化検出手段と、を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、テストパターンを形成することなく、定着部材の劣化を確実に検出することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略構成図。 同画像形成装置に設けられた検査装置のハードウェア構成の一例を示す機能ブロック図。 本実施形態の画像形成装置の全体の処理の流れの一例を示すフローチャート。 定着部材の劣化検出処理に関する第１の領域と第２の領域とを示す説明図。 検査装置における定着部材の劣化検出処理の流れの一例を示すフローチャート。 定着部材の劣化検出が可能か否かを検出する処理の流れの一例を示すフローチャート。 トナー量と濃度との関係を示すグラフ。

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。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略構成図である。本実施形態の画像形成装置１００は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーで画像形成を行う電子写真方式のレーザープリンターである。画像形成装置１００は、画像処理装置１１０、作像装置１２０、画像入力装置２００、検査装置３００、操作／表示パネル４００等から構成される。

上記画像処理装置１１０は、画像取得部、ＲＩＰ部、制御部等で構成される。画像取得部は、ホスト装置などの外部装置からネットワーク等を介して入力画像データを取得する。また、ＲＩＰ部は、取得した入力画像データに対してリッピング処理を施すことでＲＩＰ画像データを生成する。また、制御部は、作像装置１２０等を制御する。

上記作像装置１２０は、レーザー光学ユニット１３０と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色材に対応する感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋとを備えている。また、各色の感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋと対向して設置された１次転写ローラ１５０Ｃ、１５０Ｍ、１５０Ｙ、１５０Ｋ、中間転写ベルト１６０、２次転写ローラ１７０、定着ユニット１８０、給紙ユニット１９０等を備えている。

上記感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋは、画像形成プロセスの上流側から１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋの順に設置されている。これら各感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋはそれぞれ、潜像担持体である感光体ドラムと、感光体ドラムを所望の電位に帯電する帯電器と、感光体ドラムに形成された静電潜像を色材によって現像する現像器とを有している。また、各感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋはそれぞれ、感光体ドラム上に残った転写残色材を回収するクリーナー等を有している。なお、感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋの並び順は上記順序に限られるものではなく、別の順序であってもよい。

上記定着ユニット１８０は、内部に加熱ヒーターを内蔵する定着ローラ（加熱ローラ）１８１と、それに対向して設置された加圧ローラ１８２とを備えている。なお、定着ユニット１８０は定着ローラ１８１を用いた加熱ローラ方式に限らす、無端状のベルトを用いたベルト方式による構成であっても良い。

上記画像入力装置２００は、作像装置１２０で形成された印刷画像の印刷面を光学的に読み取り、検査画像データを取得する装置である。光源やミラー、レンズ、ＣＣＤセンサー等で構成されている。

上記検査装置３００は、画像処理装置１１０で生成された入力画像データと、画像入力装置２００で取得された検査画像データとを取得し、定着ユニット１８０の定着ローラ１８１などの定着部材の劣化を検査する装置である。検査装置３００は、検査画像データ取得手段、第１の領域検出手段、第２の領域検出手段及び定着部材の劣化検出手段としての機能を有している。更に、検査装置３００は、オフセットトナー色判定手段及び領域判定手段（劣化検出可否判定手段）としての機能を有している。

上記操作／表示パネル４００は、例えばタッチパネル式の液晶表示画面を備えており、ユーザやサービスマンがプリント枚数やプリント画質等の設定操作をしたり、プリント処理状況の確認をしたりすることができる。また、後述する警告手段として定着部材の劣化を表示してもよい。

図２は、上記検査装置３００のハードウェア構成の一例を示す機能ブロック図である。
図２に示すように、検査装置３００は、入力装置３０１、表示装置３０２、ドライブ装置３０３を備えている。また、検査装置３００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０６を備えている。さらに、検査装置３００は、インターフェース装置３０７、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）３０８等を備え、それぞれがバスＢで相互に接続されている。

上記入力装置３０１は、キーボードやマウスなどを含み、検査装置３００に各操作信号を入力するために用いられる。

上記表示装置３０２は、ディスプレイなどを含み、検査装置３００による処理結果を表示する。

上記インターフェース装置３０７は、画像形成装置１００や画像入力装置２００等の他の機器とのデータ通信を行うためのインターフェースの役割を持つ。

上記ＨＤＤ３０８は、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置である。格納されるプログラムやデータには、検査装置全体を制御する情報処理システム（例えば「Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）」や「ＵＮＩＸ（登録商標）」などの基本ソフトウェアであるＯＳ（Operating System））がある。また、格納されるプログラムやデータには、システム上において各種機能を提供するアプリケーションなどがある。また、ＨＤＤ３０８は、格納しているプログラムやデータを、所定のファイルシステム及び／又はＤＢ（Data Base）により管理している。

上記ドライブ装置３０３は、着脱可能な記憶媒体３０３ａとのインターフェースである。これにより、検査装置３００は、ドライブ装置３０３を介して、記憶媒体３０３ａの読み取り及び／又は書き込みを行うことができる。記憶媒体３０３ａには、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ（Compact Disk）、及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などがある。さらに、記憶媒体３０３ａには、例えばＳＤメモリカード（SD Memory Card）やＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus Memory）などがある。

上記ＲＯＭ３０５は、電源を切っても内部データを保持することができる不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＲＯＭ３０５には、検査装置３００の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）、情報処理システム設定、及びネットワーク設定などのプログラムやデータが格納されている。

上記ＲＡＭ３０４は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記録装置）である。

上記ＣＰＵ３０６は、上記記憶装置（例えば「ＨＤＤ３０８」や「ＲＯＭ３０５」など）から、プログラムやデータをＲＡＭ３０４上に読み出し、処理を実行することで、装置全体の制御や搭載機能を実現する演算装置である。

次に、本実施形態の画像形成装置における全体の処理の流れについて説明する。
図３は、画像形成装置の全体の処理の流れについて説明するフローチャートである。

図３に示すステップＳ１では、画像処理装置１１０において、入力画像データに対して色変換処理や擬似中間調処理を施したＲＩＰ画像データの生成を行う。本実施形態では、ＣＭＹＫトナーに対応する入力画像データをリッピングすることで、解像度１２００［ｄｐｉ］、各画素２［ｂｉｔ］の信号値で表されるＲＩＰ画像データを生成する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で生成したＲＩＰ画像データに基づき、作像装置１２０にて記録媒体上に画像を形成する。まず、感光体ユニット１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋにおける感光体ドラムが帯電器によって所望の電位に一様に帯電される。次にレーザー光学ユニット１３０はＲＩＰ画像データの信号値に応じて帯電された各感光体ドラムを露光し、表面に静電潜像を形成する。この静電潜像に基づいて現像器により各色のトナーが現像され、１次転写ローラ１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋとの間で感光体ドラムから中間転写ベルト１６０へ順次トナー像が転写される。中間転写ベルト１６０上に転写されたトナー像は２次転写ローラ１７０との間で給紙ユニット１９０から供給された記録媒体上に転写される。その後定着ユニット１８０のニップ部において熱及び圧力が加えられ、記録媒体上にトナー像が定着され、印刷画像が形成される。本実施形態でのトナーの色重ね順は、記録媒体上では記録媒体側からＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順である。

ステップＳ３では、ステップＳ２で形成された印刷画像を、画像入力装置２００にて読み取ることで検査画像データを取得する。本実施形態での検査画像データはＲＧＢ形式、解像度２００［ｄｐｉ］、各画素８［ｂｉｔ］の信号値で表される。

ステップＳ４では、検査装置３００にて、ステップＳ１で生成されたＲＩＰ画像データとステップＳ３で取得された検査画像データとに基づき、定着ローラ１８１の劣化検出を行う。より具体的には、トナーが記録媒体側から定着部材側へオフセットする第１の領域と、オフセットされたトナーが定着部材側から記録媒体側へ再付着される第２の領域とを検出し、第２の領域におけるトナー増加量から定着ローラ１８１の劣化の検出を行う。ステップＳ４における定着部材の劣化の検出の詳細な処理については後述する。

ステップＳ５では、ステップＳ４で検出した定着ローラ１８１の劣化の検出結果に関する情報を操作／表示パネル４００またはネットワークを介して出力する。

図４は、定着部材の劣化検出処理に関する第１の領域と第２の領域とについて説明する図である。
前述したように、記録媒体上に形成されたトナー像を定着部材により加熱、加圧することで、トナー像を記録媒体上に定着させる画像形成装置では、定着部材が劣化するとトナーと定着部材との離型性が低下する。すると、記録媒体上のトナー像が定着ニップ内で定着部材側にオフセットする現象が発生する。本実施形態では、トナーが記録媒体Ｐ側から定着ローラ１８１側へオフセットする領域を第１の領域Ｅ１と表している。また、オフセットしたトナーが定着ローラ１８１上を周回し、定着ローラ１８１の周期Ｌだけ用紙搬送方向に対して下流側の位置で記録媒体Ｐ側に再付着される領域を第２の領域Ｅ２と表している。本発明ではユーザが出力する任意の印刷画像から定着ローラ１８１の劣化を検出するため、オフセットされたトナーが再付着される第２の領域Ｅ２は必ずしも非画像部上にはならず、図４に矩形で示すような画像部上に再付着される場合もある。

検査装置３００における定着部材の劣化検出処理について説明する。
図５は、検査装置３００における定着部材の劣化検出処理の流れを示すフローチャートである。

図５に示すステップＳ１０では、トナーが記録媒体側から定着部材側へオフセットされる第１の領域Ｅ１を検出する。第１の領域Ｅ１の検出は、ＲＩＰ画像データから単位面積当たりのトナー量が所定の閾値以上となる領域を算出することで行う。第１の領域Ｅ１をトナー量に基づき検出しているのは、上述したように定着部材の劣化によるトナー像のオフセットは、トナー量の多い画像パターンほど発生しやすいためである。本実施形態では、単位面積当たりのトナー量をＲＩＰ画像データにおける単位面積当たりのＣＭＹＫ各色の面積率の総和に基づき算出し、トナー量が２００［％］以上となる領域を第１の領域Ｅ１として検出する。設定する閾値は上記の値に限られるものではなく、画像形成装置１００の特性に応じて別の値を設定してもよい。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０で検出した第１の領域Ｅ１の画像位置に基づき、オフセットされたトナーが記録媒体側へ再付着される第２の領域Ｅ２を検出する。第２の領域Ｅ２は、第１の領域Ｅ１から定着ローラ１８１の１周期だけ記録媒体Ｐの搬送方向の下流側に位置しており、第１の領域Ｅ１の画像位置、定着ローラ１８１の周期Ｌ、画像形成装置１００の用紙間距離の情報に基づき算出することができる。

ステップＳ１２では、第１の領域Ｅ１において記録媒体側から定着部材側へオフセットされるトナーの色を判定する。オフセットされるトナーの色は、第１の領域Ｅ１に形成される画像パターンおいて、記録媒体上で最上層となるトナーの色をＲＩＰ画像データから特定して判定する。例えば、第１の領域Ｅ１に形成される画像パターンが面積率１００［％］のＣトナーと面積率１００［％］のＹトナーとの重ね合わせで表される場合は、記録媒体上で上層となるＹ色が第１の領域Ｅ１にてオフセットされるトナーの色となる。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で判定したオフセットされるトナーの色情報と、ＲＩＰ画像データとに基づき、第２の領域Ｅ２が定着ローラ１８１の劣化検出に使用可能かどうかを判定する。第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量以下で劣化の検出に使用可能の場合は、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理を実行する（ステップＳ１３でＹｅｓ）。一方、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量よりも多く劣化の検出に使用不可の場合は、ステップＳ１４、Ｓ１５の処理は実行せずに終了する（ステップＳ１３でＮｏ）。

ステップＳ１４では、オフセットされたトナーが前記第２の領域Ｅ２で定着部材側から記録媒体側へ再付着することによって増加した単位面積当たりのトナー増加量を算出する。より具体的には、入力画像データに基づき算出した再付着前トナー量と検査画像データに基づき算出した再付着後トナー量との差分から算出する。再付着前トナー量と再付着後トナー量とは、入力画像データと検査画像データとの信号値をそれぞれルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて変換することで算出する。ＬＵＴとは、入力画像データ及び検査画像データの信号値と各色トナーの単位面積当たりのトナー量とが対応付けられたテーブルであり、ＨＤＤ３０８又は記憶媒体３０３ａに記憶されている。また、ＬＵＴは、本実施形態の画像形成装置１００を用いて記録媒体Ｐ上に形成した画像の信号値と単位面積当たりのトナー量とを取得して予め作成されている。

ステップＳ１５では、ステップＳ１４で算出したトナー増加量に基づき、定着ローラ１８１の劣化を検出する。具体的には、トナー増加量を予め設定した所定の劣化閾値と比較し、トナー増加量が劣化閾値を超えている場合は、定着ローラ１８１が劣化していると検出する。本実施形態では、劣化閾値を０．０３［ｍｇ／ｃｍ^２］と設定しており、第２の領域Ｅ２におけるトナー増加量が０．０３［ｍｇ／ｃｍ^２］以上となる場合に、定着ローラ１８１が劣化していると検出する。これにより、定着ローラ１８１が劣化してオフセットしたトナーの再付着が発生している場合、第２の領域Ｅ２が画像部上であっても定着ローラ１８１の劣化を検出することができる。なお、劣化閾値は必ずしも上記の値に設定する必要はなく、定着ローラ１８１の劣化を正しく検出できれば他の値を用いてもよい。

上記ステップＳ１５で定着ローラ１８１の劣化を検出した場合にユーザやサービスマンに対して定着ローラ１８１の劣化を知らせるための警告を発する警告手段を設けてもよい。警告手段としては、例えば、操作／表示パネル４００に劣化による定着ローラ交換の警告を表示する。また、スピーカから定着ローラ交換の音声案内をしたり、アラーム音を発したりして音声によるアナウンスを行ってもよい。操作／表示パネル４００への警告の表示とスピーカからのアナウンスとを同時に行ってもよい。あるいは、定着ローラ１８１の劣化をオンラインでサービスセンターに送信してもよい。

図６は、定着部材の劣化の検出が可能か否かを判定する処理の流れを説明するフローチャートである。
本実施形態の画像形成装置１００では、主に次の３つの処理を行って定着部材の劣化の検出が可能か否かを判定する。つまり、ＲＩＰ画像データから基準画像データを生成する基準画像データ生成処理を行う（ステップＳ２１）。次に、オフセットされるトナーの色情報と第２の領域の位置情報に基づき、基準画像データからオフセットされるトナーの色に対応したカラー濃度を算出するカラー濃度算出処理を行う（ステップＳ２５）。そして最後に、カラー濃度を所定の閾値と比較する処理を行う（ステップＳ２７）。以下、図６のフローチャートを用いて判定処理について詳細に説明する。

ステップＳ２０では、ＲＩＰ画像データを取得する。

ステップＳ２１の基準画像データ生成処理では、ＲＩＰ画像データに対して平滑化処理（ステップＳ２１ａ）、解像度変換処理（ステップＳ２１ｂ）、色変換処理（ステップＳ２１ｃ）を施して、検査画像データに対応した基準画像データを生成する。ここで生成される基準画像データは、検査画像データと同様にＲＧＢ形式、解像度２００［ｄｐｉ］、各画素８［ｂｉｔ］の信号値で表される画像である。

上記ステップＳ２１の基準画像データ生成処理についてより詳細に説明する。
まず、各画素の信号値を２［ｂｉｔ］から８［ｂｉｔ］に変換する平滑化処理を行う（ステップＳ２１ａ）。このときの平滑化処理は、所定のサイズの配列で表される平滑化フィルタを適用するなど、既存の手法を用いて行えば良い。
次に、１２００［ｄｐｉ］のＲＩＰ画像データを、２００［ｄｐｉ］の解像度に変換する、解像度変換処理を行う（ステップＳ２１ｂ）。解像度の変換は、ニアレストネイバー法やバイリニア法、バイキュービック法など既知の手法を用いて変換することができる。
そして、ＣＭＹＫ形式からＲＧＢ形式への色変換処理を行う（ステップＳ２１ｃ）。ステップＳ２１ｃの色変換処理では、ＣＭＹＫ値からＲＧＢ値への変換は、既知の手法を用いれば良い。例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋそれぞれにおける８点の離散的な格子点から４面体補完法を使用した補完演算によりＲＧＢの値を算出することができる。

ステップＳ２２では、上記ステップＳ２１の基準画像データ生成処理で生成された、ＲＧＢ形式、解像度２００［ｄｐｉ］、各画素８［ｂｉｔ］の信号値で表される基準画像データを得る。

ステップＳ２３では、オフセットトナーの色情報を取得する。

ステップＳ２４では、第２の領域Ｅ２の位置情報を取得する。

ステップＳ２５のカラー濃度算出処理では、第１の領域Ｅ１でオフセットされたトナーの色に対応するカラー濃度を算出する。具体的には、基準画像データ、オフセットトナーの色情報及び第２の領域Ｅ２の位置情報に基づいて、基準画像データの第２の領域Ｅ２のＲＧＢ値から、上記カラー濃度を算出する。本実施形態では、前記トナー色の吸収帯域に感度を持つチャンネルの信号値を使った多項式を用いてカラー濃度を算出した。すなわち、オフセットされたトナーの色がＣ色であればＲチャンネルの信号値を使った多項式、オフセットされたトナーの色がＭ色であればＧチャンネルの信号値を使った多項式をそれぞれ使用する。また、オフセットされたトナーの色がＹ色であればＢチャンネルの信号値を使った多項式、オフセットされたトナーの色がＫ色であればＲＧＢチャンネルの平均の信号値を使った多項式をそれぞれ使用する。使用する多項式の係数は、ＣＭＹＫ各色のトナー量を変化させた階調パターンを用いて最適化した値を使用すればよい。

ステップＳ２６では、上記ステップＳ２５のカラー濃度算出処理で算出されたカラー濃度を得る。

ステップＳ２７では、カラー濃度を所定の閾値と比較する処理を行う。ステップＳ２５で算出したカラー濃度と閾値とを比較し、第２の領域Ｅ２を定着ローラ１８１の劣化の検出に使用可能かどうかを判定する。この判定は、カラー濃度が所定の閾値Ｄｔｈ以下かどうかで決定する。本実施形態では図７に示す単位面積当たりのトナー量とカラー濃度との関係に基づき、閾値Ｄｔｈを１．５に設定している。すなわち、カラー濃度が１．５以下であれば劣化の検出に使用可と判定する（ステップＳ２８）。これに対して、カラー濃度が１．５より大きければ劣化の検出に使用不可と判定する（ステップＳ２９）。

なお、本実施形態ではオフセットされるトナーの吸収波長域の反射光量と対応関係のある特性値として、前記トナーの色に対応するカラー濃度を用いて第２の領域Ｅ２を劣化検出に使用可能かどうかを判定したが、別の特性値を用いて判定してもよい。例えば、前記吸収波長域における平均反射率を特性値として使用しても良い。その場合は第２の領域Ｅ２に形成される画像の反射率が低くなるほどトナー増加量に対する感度が小さくなるため、反射率が所定の閾値より大きい場合は劣化検出に使用可と判定すれば良い。また、同様の考え方により、吸収波長域に感度を持つ輝度センサーで検出された信号値に基づいて、判定を行ってもよい。

図７は、トナー量と濃度との関係を示すグラフである。
記録媒体上に形成されるトナー量と濃度との間には、一般的にトナー量の増加に伴ってトナー層中を透過する光量が減少し、濃度が増加していく傾向がある（図７のＡの部分）。しかし、トナー量がある程度多くなるとトナー量の変化に対する濃度の変化が小さくなり、傾きが飽和する（図７のＢの部分）。これはトナー層に入射された光がトナー層中で後方に散乱され返ってきてしまう後方散乱光の影響や、トナー層の表面の凹凸によって発生する表面反射光の影響があるためである。

オフセットされたトナーが再付着される第２の領域Ｅ２が図７のＡに示すような低〜中濃度領域である場合、オフセットされたトナーによるトナー量変化によって検査画像データの濃度が変化する。このため、第２の領域Ｅ２が画像部上であっても濃度の変化量からトナー変化量を算出することが可能である。しかし、第２の領域Ｅ２が、図７のＢに示すような高濃度領域である場合は、トナー量変換による検査画像データの濃度変化が非常に小さいため、濃度の変化量からトナー変化量を正確に算出することが困難であり、定着部材の劣化を正しく検出することができない。

本実施形態の画像形成装置１００は、画像濃度が１．５以下であれば図７のＡに示すようなトナー量に対する濃度感度が得られる特性を持っている。よって、オフセットされたトナーの色に対応する第２の領域Ｅ２のカラー濃度が１．５以下であるかどうかを検出し、濃度が１．５以下となる画像から定着部材の劣化の検出処理を行う。これにより、第２の領域Ｅ２が画像部上に位置する場合であっても定着部材の劣化を正しく検出することが可能である。

以上に説明したように、定着部材の劣化によりオフセットされたトナーが再付着された領域が画像部上であった場合でも、定着部材の劣化を正しく検出することができる。これは次の３つの理由によるものである。

第１の理由は、入力画像データを基づき検出したトナーがオフセットされる第１の領域Ｅ１を用いて、オフセットされたトナーが再付着される第２の領域Ｅ２を検出する第２の領域検出手段を有するためである。上述した定着部材の劣化がそれほど進行していない状態ではオフセットして再付着されるトナー量は微小であり、それによる画像の変化を検出して第２の領域Ｅ２を直接特定することは困難である。そこで本実施形態では、入力画像データから算出した単位面積当たりのトナー量に基づき、トナー像が定着部材側にオフセットする可能性の高い第１の領域Ｅ１を検出する。そして、この第１の領域Ｅ１から定着部材の１周期だけ記録媒体送り方向に遅れた位置を算出することで第２の領域Ｅ２を特定している。第１の領域Ｅ１をトナー量に基づき検出しているのは、定着部材によるトナー像のオフセットは、トナー量の多い画像パターンほど発生しやすい特性があるためである。上記手法で第２の領域Ｅ２を特定することで、第２の領域Ｅ２の画像変化から定着部材の劣化検出処理を行うことが可能になる。

第２の理由は、第２の領域Ｅ２の濃度ではなく、再付着されたトナーによるトナー増加量に基づいて劣化の検出を行うためである。算出されるトナー増加量は第２の領域Ｅ２に形成される画像部に依存しない特性であるため、第２の領域Ｅ２が画像部に位置する場合でも定着部材の劣化を正しく検出することができる。

第３の理由は、第２の領域Ｅ２に形成される画像部の、オフセットトナー色判定手段で判定されたオフセットされるトナーの吸収波長域の反射光量と対応関係のある特性値を、入力画像データに基づき算出し、特性値と所定の閾値とを比較する。そして、第２の領域Ｅ２を定着部材の劣化検出に使用可能かどうかを判定する領域判定手段（劣化検出可否判定手段）を有するためである。例えば、特性値としてオフセットされたトナーの色に対応するカラー濃度を用いる場合がある。この場合に従来では、カラー濃度が所定の閾値以上となるような高濃度画像では、オフセットされたトナーが再転写されても画像濃度がほとんど変化せず、画像濃度の変化からトナー増加量を算出した際に誤差が大きくなるという問題があった。本実施形態では、第２の領域Ｅ２が定着部材の劣化検出に使用可能かどうか判定した上で、使用可能と判定された画像のみに対して定着部材の劣化の検出を行う。そのため、第２の領域Ｅ２が画像部上に位置する場合でも定着部材の劣化が誤って検出されてしまうのを防ぐことができる。

なお、上記実施形態では、定着部材として定着ローラに適用した例について説明したが、これに限られるものではなく、表面が無端移動する定着ベルトに適用してもよい。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
入力画像データに基づいて記録媒体上に入力画像のトナー像を形成する作像装置１２０などのトナー像形成手段と、記録媒体上に形成された入力画像のトナー像を、表面が無端移動する定着ローラ１８１などの定着部材に接触させることにより、記録媒体上のトナー像を定着させる定着ユニット１８０などの定着手段と、記録媒体上に定着された入力画像のトナー像を読み取って検査画像データを取得する検査装置３００などの検査画像データ取得手段と、を備えた画像形成装置１００において、入力画像データに基づいて、入力画像において単位面積当たりのトナー量が所定の閾値以上となる第１の領域Ｅ１を検出する検査装置３００などの第１の領域検出手段と、前記入力画像データに基づいて、入力画像における第１の領域Ｅ１から定着部材表面の無端移動１周期分だけ離れて記録媒体に定着される第２の領域Ｅ２を検出する検査装置３００などの第２の領域検出手段と、入力画像データと検査画像データとに基づいて、第１の領域Ｅ１で記録媒体側から定着部材側にオフセットされるトナーが第２の領域Ｅ２で定着部材側から記録媒体側へ再付着することによって増加した第２の領域Ｅ２における単位面積当たりのトナー増加量を算出し、その単位面積当たりのトナー増加量に基づいて、定着部材の劣化を検出する検査装置３００などの劣化検出手段と、を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、入力画像において定着時にオフセットが発生する可能性がある単位面積当たりのトナー量が所定の閾値以上となる第１の領域Ｅ１を検出する。この入力画像における第１の領域Ｅ１から定着部材表面の無端移動１周期分だけ離れて記録媒体に定着される第２の領域Ｅ２を検出する。この第２の領域Ｅ２では、第１の領域Ｅ１からオフセットされた定着部材上のトナーが記録媒体上に再付着されるトナーに、入力画像の画像部のトナーが重なるおそれがある。そこで、この入力画像の画像部のトナーの影響を排除するために、入力画像データと検査画像データとに基づいて、次にような第２の領域Ｅ２における単位面積当たりのトナー増加量を算出する。すなわち、第１の領域Ｅ１で記録媒体側から定着部材側にオフセットされるトナーが第２の領域Ｅ２で定着部材側から記録媒体側へ再付着することによって増加した第２の領域Ｅ２における単位面積当たりのトナー増加量を算出する。このように第２の領域Ｅ２における画像部のトナーの影響が排除された単位面積当たりのトナー増加量に基づいて定着部材の劣化を確実に検出することができる。
しかも、上記定着部材の劣化の検出に用いる単位面積当たりのトナー増加量の算出は、通常の画像形成時の入力画像データと入力画像のトナー像を読み取った検査画像データとに基づいて行うことができる。従って、定着部材の劣化の検出のためにテストパターンを形成する必要がない。
よって、テストパターンを形成することなく、定着部材の劣化を確実に検出することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記劣化検出手段は、第２の領域Ｅ２における単位面積当たりのトナー増加量を、入力画像データに基づいて算出した第２の領域Ｅ２における再付着前のトナー量と、検査画像データに基づいて算出した第２の領域における再付着後のトナー量との差分により、算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の領域Ｅ２における単位面積当たりのトナー増加量をより精度よく算出でき、定着部材の劣化をより精度よく検出することができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、入力画像のうち第２の領域Ｅ２に形成される画像部のトナー濃度に対応する特性値に基づいて、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量以下か否かを判定する検査装置３００などの領域判定手段を備え、前記劣化判定手段は、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量より少ないと判定された場合に、前記単位面積当たりのトナー増加量の算出と前記定着部材の劣化の検出とを行う。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が多いときの定着部材の劣化の誤検出を回避することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｃにおいて、検査画像データ取得手段は、記録媒体上に定着されたトナー像を光の反射で読み取って検査画像データを取得し、領域判定手段は、第１の領域Ｅ１で記録媒体側から定着部材側にオフセットされるトナーの吸収波長域における第２の領域Ｅ２に形成されるトナー像の反射光量に対応する特性値を、入力画像データに基づいて算出し、その特性値と所定の閾値との比較結果に基づいて、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量以下か否かを判定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量以下か否かをより精度よく判定することができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、記録媒体上に形成する入力画像のトナー像がカラートナー像であり、第１の領域Ｅ１で記録媒体側から定着部材側へオフセットされるトナーの色を、入力画像データと画像形成装置１００の色重ね順に基づき判定する検査装置３００などのオフセットトナー色判定手段を備え、領域判定手段は、前記第２の領域Ｅ２に形成される画像部のトナー像の特性として、入力画像データに基づいて、オフセットされるトナーの色に対応するカラー濃度を算出し、そのカラー濃度が所定の閾値以下となる場合に、第２の領域Ｅ２における画像部のトナー量が所定量より少ないと判定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の領域Ｅ２に形成される画像のカラー濃度が所定の閾値以下で、再付着されるトナーによる画像変化が十分に得られる場合のみ定着部材の劣化検出処理を行うため、定着部材の劣化が誤検出されてしまうことを防ぐことができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｄ又はＥにおいて、領域判定手段は、特性値として反射率を用い、入力画像データに基づいて算出した反射率が所定の閾値以上となる場合に、第２の領域Ｅ２における前記画像部のトナー量が所定量より少ないと判定する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の領域Ｅ２に形成される画像部の反射率が所定の閾値以上で、再付着されるトナーによる画像変化が十分に得られる場合のみ定着部材の劣化検出処理を行うため、定着部材の劣化が誤検出されてしまうことを防ぐことができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｄ乃至Ｆのいずれかにおいて、特性値と比較する所定の閾値は、画像形成装置１００で記録媒体上に形成された画像の単位面積当たりのトナー量の変化に対する特性値の変化を表す傾きに応じて設定された値である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第２の領域Ｅ２に形成される画像が、オフセットされたトナーによるトナー量変化に対して感度のある範囲の特性値を持つ場合のみ定着部材の劣化検出処理を行うことが可能になる。よって、定着部材の劣化が誤検出されてしまうことを防ぐことができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｂ乃至Ｇのいずれかにおいて、入力画像データ及び検査画像データの信号値と各色トナーの単位面積当たりのトナー量とを対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶するＨＤＤ３０８又は記憶媒体３０３ａなどのルックアップテーブル記憶手段を更に備え、劣化検出手段は、再付着前のトナー量と再付着後のトナー量とを、入力画像データと検査画像データとの信号値をそれぞれルックアップテーブルを用いて変換して算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、予め作成されたＬＵＴを用いることで画像データの信号値からトナー量を算出することができる。オフセットされたトナーの色について再付着後トナー量と再付着前トナー量の差分からトナー増加量を算出して定着部材の劣化検出処理に用いることで、第２の領域Ｅ２が画像部であっても定着部材の劣化を検出することができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかにおいて、劣化検出手段で定着部材の劣化を検出した場合に警告を出力する操作／表示パネル４００などの警告出力手段を更に備えた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、出力された警告に基づいてユーザ又はサービスマンが定着部材のメンテナンス又は交換を実施することで、警告後に形成される画像に異常が発生してしまうことを未然に防ぐことができる。

１００ 画像形成装置（カラープリンタ）
１１０ 画像処理装置
１２０ 作像装置
１８０ 定着ユニット
１８１ 定着ローラ（加熱ローラ）
１８１ 加圧ローラ
２００ 画像入力装置
３００ 検査装置
３０６ ＣＰＵ
３０３ａ 記憶媒体
３０８ ＨＤＤ
４００ 操作／表示パネル
Ｅ１ 第１の領域
Ｅ２ 第２の領域
Ｐ 記録媒体

特開２００６−２５１１２８号公報 特開２００９−０２０２１５号公報

Claims (9)

1. 入力画像データに基づいて記録媒体上に入力画像のトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記記録媒体上に形成された前記入力画像のトナー像を、表面が無端移動する定着部材に接触させることにより、該記録媒体上のトナー像を定着させる定着手段と、
   前記記録媒体上に定着された前記入力画像のトナー像を読み取って検査画像データを取得する検査画像データ取得手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記入力画像データに基づいて、前記入力画像において単位面積当たりのトナー量が所定の閾値以上となる第１の領域を検出する第１の領域検出手段と、
   前記入力画像データに基づいて、前記入力画像における前記第１の領域から前記定着部材表面の無端移動１周期分だけ離れて記録媒体に定着される第２の領域を検出する第２の領域検出手段と、
   前記入力画像データと前記検査画像データとに基づいて、前記第１の領域で前記記録媒体側から前記定着部材側にオフセットされるトナーが前記第２の領域で該定着部材側から該記録媒体側へ再付着することによって増加した該第２の領域における単位面積当たりのトナー増加量を算出し、その単位面積当たりのトナー増加量に基づいて、前記定着部材の劣化を検出する劣化検出手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記劣化検出手段は、前記第２の領域における単位面積当たりのトナー増加量を、前記入力画像データに基づいて算出した該第２の領域における再付着前のトナー量と、前記検査画像データに基づいて算出した該第２の領域における再付着後のトナー量との差分により、算出することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記入力画像のうち前記第２の領域に形成される画像部のトナー濃度に対応する特性値に基づいて、該第２の領域における該画像部のトナー量が所定量以下か否かを判定する領域判定手段を備え、
   前記劣化検出手段は、前記第２の領域における前記画像部のトナー量が所定量より少ないと判定された場合に、前記単位面積当たりのトナー増加量の算出と前記定着部材の劣化の検出とを行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記検査画像データ取得手段は、前記記録媒体上に定着されたトナー像を光の反射で読み取って検査画像データを取得し、
   前記領域判定手段は、前記第１の領域で前記記録媒体側から前記定着部材側にオフセットされるトナーの吸収波長域における前記第２の領域に形成されるトナー像の反射光量に対応する特性値を、前記入力画像データに基づいて算出し、前記特性値と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記第２の領域における前記画像部のトナー量が所定量以下か否かを判定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   前記記録媒体上に形成する前記入力画像のトナー像がカラートナー像であり、
   前記第１の領域で前記記録媒体側から前記定着部材側へオフセットされるトナーの色を、前記入力画像データと当該画像形成装置の色重ね順に基づき判定するオフセットトナー色判定手段を備え、
   前記領域判定手段は、前記第２の領域に形成される画像部のトナー像の特性として、前記入力画像データに基づいて、前記オフセットされるトナーの色に対応するカラー濃度を算出し、そのカラー濃度が所定の閾値以下となる場合に、前記第２の領域における前記画像部のトナー量が所定量より少ないと判定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４又は５の画像形成装置において、
   前記領域判定手段は、前記特性値として反射率を用い、前記入力画像データに基づいて算出した前記反射率が所定の閾値以上となる場合に、前記第２の領域における前記画像部のトナー量が所定量より少ないと判定することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項４乃至６のいずれかの画像形成装置において、
   前記特性値と比較する所定の閾値は、当該画像形成装置で記録媒体上に形成された画像の単位面積当たりのトナー量の変化に対する前記特性値の変化を表す傾きに応じて設定された値であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項２乃至７のいずれかの画像形成装置において、
   前記入力画像データ及び前記検査画像データの信号値と単位面積当たりのトナー量とを対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶するルックアップテーブル記憶手段を更に備え、
   前記劣化検出手段は、前記再付着前のトナー量と前記再付着後のトナー量とを、前記入力画像データと前記検査画像データとの信号値をそれぞれ前記ルックアップテーブルを用いて変換して算出することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、
   前記劣化検出手段で前記定着部材の劣化を検出した場合に警告を出力する警告出力手段を更に備えたことを特徴とする画像形成装置。