JP6897544B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関する。

シートに画像を形成する画像形成装置の中でも電子写真方式の画像形成装置は高速で高画質な画像を形成できることが知られている。電子写真方式の画像形成装置は、典型的には、感光体ドラム、現像装置、転写装置および定着装置を備える。電子写真方式の画像形成装置は、感光体ドラムを露光して静電潜像を形成した後で、静電潜像を現像装置のトナーで現像してトナー像を形成する。次に、感光体ドラム上のトナー像は転写装置によってシートに転写される。その後、定着装置においてシート上のトナーを溶融させることでトナー像をシートに定着させる。

電子写真方式の画像形成装置において感光体ドラムは消耗品として設計されることがある。この場合、画像形成装置が安定して高品位な画像を形成するためには、感光体ドラムの寿命を適切に設定し、ユーザーに対して感光体ドラムの寿命予告および交換を促すことが重要である（例えば、特許文献１）。特許文献１の画像形成装置では、感光体ドラムが過去に累積的に使用されたイメージカウント数に応じて感光体ドラムの膜厚を予測することで感光体ドラムが寿命に達したか否かを判断している。

特開２００７−１８７７３４号公報

しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、感光体ドラムが累積的に使用されたイメージカウント数を記憶する必要があり、大容量の記憶素子を用いることが必要となる。また、画像形成装置の不具合は、イメージカウント数と関連する感光体ドラムの膜厚のみに起因するわけではない。さらに、画像形成装置の中で消耗品として設計され得る部材は、感光体ドラムに限られない。例えば、画像形成装置の現像装置、転写装置および定着装置も消耗品として設計されることがある。このため、特許文献１の画像形成装置では、画像形成装置に発生した不具合を充分に判定できなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で不具合を判定可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置は、画像形成部と、定着部と、温度測定部と、制御部とを備える。前記画像形成部は、画像データに基づいてトナー像をシートに形成する。前記定着部は、前記シートに前記トナー像を定着させる。前記温度測定部は、前記定着部の温度を測定する。前記制御部は、前記画像形成部および前記定着部を制御する。前記制御部は、前記温度測定部によって測定された前記定着部の測定温度と前記画像データから前記定着部の温度を予測した予測温度とに基づいて、前記画像形成部および前記定着部のうちの少なくとも一方に不具合があるか否かを判定する。

本発明によれば、簡易な構成で画像形成装置の不具合を判定できる。

本発明による画像形成装置の実施形態の模式的な図である。 本実施形態の画像形成装置における画像形成部および定着部の近傍を拡大した図である。 本実施形態の画像形成装置におけるブロック図である。 本実施形態の画像形成装置における定着部の近傍を拡大した模式的な図である。 （ａ）は本実施形態の画像形成装置において定着部を通過したシートを示す模式的な図であり、（ｂ）は加熱ローラーの回転軸方向の位置に対する加熱ローラーの温度を示すグラフである。 （ａ）は本実施形態の画像形成装置において定着部を通過したシートを示す模式的な図であり、（ｂ）は加熱ローラーの温度の時間変化を示すグラフである。 本実施形態の画像形成装置の不具合判定処理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形態を説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

まず、図１を参照して本発明による画像形成装置１００の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１００を模式的に示す図である。画像形成装置１００は画像の形成されたシートＳを出力する。画像形成装置１００は、複写機、ファクシミリ、プリンターまたは複合機として好適に用いられる。

図１に示すように、画像形成装置１００は、収納部１０と、搬送部２０と、画像形成部３０と、定着部４０と、排出部５０と、温度測定部６０と、制御部７０とを備える。収納部１０はシートＳを収納する。シートＳは、例えば、普通紙、再生紙、薄紙、厚紙、コート紙またはＯＨＰ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シートである。収納部１０はシートＳを収容可能なカセットを含む。

搬送部２０はシートＳを搬送する。搬送部２０は、収納部１０に収納されたシートＳを、画像形成部３０および定着部４０を介して排出部５０にまで搬送する。搬送部２０は一対の搬送ローラー２０ａを有する。一対の搬送ローラー２０ａのうちの一方が駆動して回転し、他方が従動して回転することにより、シートＳを搬送できる。

画像形成部３０はトナー像をシートＳに形成する。トナー像は画像データに基づいて形成される。定着部４０は、シートＳに形成されたトナー像をシートＳに定着する。排出部５０は、トナー像の定着されたシートＳを画像形成装置１００の外部に排出する。排出部５０は一対の排出ローラー５０ａを有する。一対の排出ローラー５０ａのうちの一方が駆動して回転し、他方が従動して回転することにより、シートＳを排出できる。温度測定部６０は定着部４０の温度を測定する。

制御部７０は画像形成装置１００の動作を制御する。制御部７０は、搬送部２０、画像形成部３０、定着部４０、排出部５０および温度測定部６０を制御する。

なお、画像形成装置１００は通信部８０をさらに備えてもよい。通信部８０は、画像形成装置１００の外部と通信する。画像形成装置１００は、通信部８０を介して画像データを受信してもよい。

また、画像形成装置１００は操作表示部９０をさらに備えてもよい。操作表示部９０は、タッチパネル９２と、操作ボタン９４とを備える。タッチパネル９２は、表示装置とタッチセンサーとを備える。表示装置は種々の画像を表示する。表示装置は、例えば液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）である。タッチセンサーはユーザーからの操作を受け付ける。また、操作ボタン９４はユーザーからの操作を受け付ける。

さらに、画像形成装置１００は音声出力部９６をさらに備えてもよい。音声出力部９６は、制御部７０からの指示に従って音声を出力する。

本実施形態の画像形成装置１００は、画像データに基づく画像の形成されたシートＳを出力する。画像形成装置１００では、定着部４０が画像データに基づいて形成されたトナー像をシートＳに定着させ、温度測定部６０は定着部４０の温度を測定温度Ｔｒとして測定する。また、制御部７０は、トナー像の基となる画像データに基づいて定着部４０の温度を予測温度Ｔｐとして予測する。制御部７０は、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとに基づいて画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があるか否かを判定する。例えば、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとの差が大きい場合、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があると判定する。これにより、画像形成装置１００は簡易な構成で画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があるか否かを判定できる。

制御部７０は、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとに基づいて画像形成部３０および定着部４０のうちの少なくとも一方の不具合を判定する。例えば、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０の一方に不具合があることを判定する。あるいは、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０の両方に不具合があることを判定する。

なお、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合がある場合、制御部７０は不具合解消処理を行うことで不具合の解消を図ってもよい。あるいは、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合がある場合、制御部７０は画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることをユーザーに警告してもよい。

例えば、通信部８０は、画像形成装置１００の画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることを示す情報を警告として他の電子機器に送信してもよい。一例として、上記他の電子機器は、サーバー、他の画像形成装置またはユーザーの情報端末である。または、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合がある場合、タッチパネル９２は、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることを警告として表示してもよい。あるいは、音声出力部９６は、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることを警告として音声で出力してもよい。なお、上記警告は、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があると複数回判定された場合に行われてもよい。

次に、図１および図２を参照して本実施形態の画像形成装置１００における画像形成部３０および定着部４０を説明する。図２は、画像形成装置１００における画像形成部３０および定着部４０の一例を示す図である。

画像形成部３０は、画像形成部３０Ｃ、画像形成部３０Ｍ、画像形成部３０Ｙおよび画像形成部３０Ｋを備える。画像形成部３０Ｃはシアン色のトナー像を形成する。画像形成部３０Ｍはマゼンタ色のトナー像を形成する。画像形成部３０Ｙはイエロー色のトナー像を形成する。画像形成部３０Ｋは黒色のトナー像を形成する。

画像形成部３０Ｃ、画像形成部３０Ｍ、画像形成部３０Ｙおよび画像形成部３０Ｋの各々は、トナー供給部３１と、転写部３２と、像担持体３３と、帯電部３４と、露光部３５と、現像部３６とを備える。トナー供給部３１にはトナーコンテナが装着される。トナー供給部３１は、装着されたトナーコンテナのトナーを現像部３６に供給する。画像形成部３０Ｃのトナーコンテナはシアン色のトナーを含有する。同様に、画像形成部３０Ｍ、３０Ｙおよび３０Ｋのトナーコンテナは、マゼンタ色のトナー、イエロー色のトナーおよび黒色のトナーをそれぞれ含有する。

転写部３２は、画像形成部３０Ｃ、画像形成部３０Ｍ、画像形成部３０Ｙおよび画像形成部３０Ｋのそれぞれに共通して用いられる。なお、画像形成部３０Ｃ、画像形成部３０Ｍ、画像形成部３０Ｙおよび画像形成部３０Ｋの各々の構成は、トナーの色が異なるのみでその他の構成は略同一である。したがって、以下の説明では、シアン色のトナーが供給される画像形成部３０Ｃの構成について説明し、画像形成部３０Ｃ以外の画像形成部３０Ｍ、画像形成部３０Ｙおよび画像形成部３０Ｋの構成の説明は省略する。

転写部３２は、中間転写体３２ａと、ローラー３２ｂと、ローラー３２ｃと、一次転写ローラー３２ｄと、二次転写ローラー３２ｅとを含む。ここでは、中間転写体３２ａは、ローラー３２ｂ、ローラー３２ｃおよび一次転写ローラー３２ｄによって張られた無端ベルトを含む。中間転写体３２ａは長手方向が水平方向と平行になるように配置されている。

ローラー３２ｂおよびローラー３２ｃのそれぞれは少なくとも一方向に回転可能なように構成されている。ローラー３２ｂおよびローラー３２ｃの少なくとも一方が駆動して回転する。ローラー３２ｂおよびローラー３２ｃの少なくとも一方が駆動して回転することにより、中間転写体３２ａは反時計回りに回転する。例えば、ローラー３２ｂおよびローラー３２ｃのうち一方が駆動して回転し、他方が従動して回転することが好ましい。好適には、ローラー３２ｃが駆動して回転し、ローラー３２ｃの駆動に伴いローラー３２ｂが従動して回転する。

一次転写ローラー３２ｄは中間転写体３２ａを介して像担持体３３と対向し、中間転写体３２ａと当接するように配置されている。また、二次転写ローラー３２ｅはローラー３２ｃと対向するように配置されている。

像担持体３３は、ドラム形状であり、回転軸を有する。像担持体３３は回転軸を中心に時計回りに回転する。像担持体３３は外周面側に感光層を有する。

帯電部３４は像担持体３３の感光層を所定の電位に帯電する。露光部３５は、像担持体３３の感光層にレーザー光を照射して露光する。露光部３５は画像データに基づいて像担持体３３を露光する。これにより、像担持体３３に静電潜像が形成される。

現像部３６は像担持体３３上の静電潜像を現像する。現像部３６は現像ローラーを有する。現像ローラーは、像担持体３３にトナーを供給し、像担持体３３上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。このようにして、像担持体３３の外周面にトナー像が形成される。像担持体３３の周面に形成されたトナー像は中間転写体３２ａに転写される。画像形成部３０の像担持体３３から中間転写体３２ａへのトナー像の転写は一次転写とも呼ばれる。

なお、中間転写体３２ａの外周面は、画像形成部３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｋのそれぞれの像担持体３３に当接する。画像形成部３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｋのそれぞれの像担持体３３は、中間転写体３２ａを介して一次転写ローラー３２ｄと対向するように配置されている。シアン色、マゼンタ色、イエロー色および黒色のトナー像は、一次転写ローラー３２ｄによって像担持体３３から中間転写体３２ａに転写される。中間転写体３２ａは、像担持体３３と一次転写ローラー３２ｄとの間において像担持体３３からトナー像を受け取る。

このようにして、画像形成部３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｙ、３０Ｋは、シアン色、マゼンタ色、イエロー色および黒色のトナー像をそれぞれ中間転写体３２ａに転写する。複数色のトナー像が中間転写体３２ａ上で重畳される。中間転写体３２ａは、像担持体３３からトナー像を受け取った後、受け取ったトナー像を保持したままトナー像をローラー３２ｃと二次転写ローラー３２ｅとの間にまで搬送する。

二次転写ローラー３２ｅはローラー３２ｃに押圧され、ローラー３２ｃと二次転写ローラー３２ｅとの間にニップ部Ｎｔが形成される。中間転写体３２ａがトナー像を搬送するのに合わせて、シートＳはローラー３２ｃと二次転写ローラー３２ｅとの間のニップ部Ｎｔを通過する。中間転写体３２ａ上に形成されたトナー像は、シートＳがニップ部Ｎｔを通過する際にシートＳに転写される。その結果、シートＳにトナー像が転写される。中間転写体３２ａからシートＳへのトナー像の転写は二次転写とも呼ばれる。

定着部４０は、ローラー３２ｃと二次転写ローラー３２ｅとの間のニップ部Ｎｔの上方に設けられる。定着部４０は、ローラー３２ｃと二次転写ローラー３２ｅとの間のニップ部Ｎｔを通過して搬送されたシートＳにトナー像を定着させる。

定着部４０は、加熱ローラー４２と加圧ローラー４４とを含む。加熱ローラー４２は、回転軸を有する円筒形状を有しており、回転軸を中心に回転する。加熱ローラー４２は加熱装置によって加熱される。また、加圧ローラー４４は、回転軸を有する円筒形状を有しており、回転軸を中心に回転する。なお、典型的には、加熱ローラー４２の回転軸は加圧ローラー４４の回転軸と略平行である。

加熱ローラー４２は加圧ローラー４４に押圧され、加熱ローラー４２と加圧ローラー４４との間にニップ部Ｎｆが形成される。シートＳは加熱ローラー４２と加圧ローラー４４との間のニップ部Ｎｆを通過する。シートＳがニップ部Ｎｆを通過する際に、加熱ローラー４２は、シートＳの両面のうちトナー像の形成された面と接触してトナー像をシートＳに定着させる。

温度測定部６０は、定着部４０の温度を測定温度Ｔｒとして測定する。例えば、温度測定部６０は、定着部４０の加熱ローラー４２および加圧ローラー４４のうちの少なくとも一方の温度を測定する。ここでは、温度測定部６０は加熱ローラー４２の温度を測定する。好ましくは、温度測定部６０は、定着部４０がシートＳのトナー像を定着させた後の温度を測定する。

温度測定部６０は、定着部４０のうち回転軸方向に沿った領域の温度を測定してもよい。または、温度測定部６０は、回転する定着部４０の外周面上のある位置の外周線上の温度を時間的に連続して測定してもよい。あるいは、温度測定部６０は、定着部４０の回転軸方向に沿った領域の温度を時間的に連続して測定してもよい。

定着部４０の加熱ローラー４２および加圧ローラー４４はいずれも回転軸を中心に回転する。このため、温度測定部６０が加熱ローラー４２および／または加圧ローラー４４の温度を測定する場合、温度測定部６０は、加熱ローラー４２および加圧ローラー４４の両方と接触することなく加熱ローラー４２および／または加圧ローラー４４の温度を測定する非接触型であることが好ましい。例えば、温度測定部６０は赤外線サーモグラフィを含む。温度測定部６０は、加熱ローラー４２および／または加圧ローラー４４からの赤外線を検知して加熱ローラー４２および／または加圧ローラー４４の温度を測定してもよい。ただし、温度測定部６０は加熱ローラー４２および／または加圧ローラー４４と接触して温度を測定する接触型であってもよい。

図１に示したように、定着部４０がトナー像をシートＳに定着させた後、搬送部２０はシートＳを排出部５０にまで搬送し、排出部５０はトナー像の定着したシートＳを画像形成装置１００の外部に排出する。以上のようにして、画像形成装置１００は画像の形成されたシートＳを出力する。

なお、定着部４０によるトナー像の定着は、画像形成プロセスの最終仕上げ工程に相当する。従って、定着部４０による定着は、定着までの画像形成プロセスにおけるすべての不具合またはずれの影響を受けた状態で行われる。

画像形成装置１００が画像を形成する場合、定着部４０の外周面のうちシートＳと接触する領域は均一な温度になるように定着部４０を加熱する。また、画像形成装置１００が画像を形成する場合、定着部４０がシートＳにトナー像と接触して定着部４０がシートＳ上のトナー像を溶着させると、定着部４０のうちトナー像の接触した領域の温度は他の領域の温度よりも低下する。

このため、シートＳが定着部４０を通過する場合、シートＳのうちトナー像の転写されたトナー転写領域とトナー像の転写されない白紙領域とでは、シートＳがニップ部Ｎｆを通過した後の温度が異なる。典型的には、シートＳ自体の熱伝導率は約０．１Ｗ／ｍ・Ｋと比較的低い。また、シートＳはある程度の表面粗さを有する。このため、定着部４０がシートＳにトナー像を定着させる場合でも、シートＳ上の白紙領域では、加熱ローラー４２とシートＳとの間の微小空間に空気層が形成され、加熱ローラー４２からシートＳへの熱の伝達が阻害される。このような熱の伝達の阻害は接触熱抵抗とも呼ばれる。

一方、シートＳ上のトナー転写領域では、定着部４０の加熱ローラー４２がトナーと接触してトナーを溶融するため、接触熱抵抗は実質的に無視できる。したがって、シートＳ上のトナーの有無に応じてシートＳがニップ部Ｎｆを通過した後の定着部４０の表面温度は大きく異なる。

また、定着部４０がトナー像をシートＳに定着させる前の温度と定着させた後の温度差により、トナーの消費量は予測可能である。制御部７０は、画像データに基づいて露光部３５が像担持体３３を露光して静電潜像を形成するように露光部３５を制御し、その後、静電潜像からトナー像が形成される。このため、露光部３５による制御の基となった画像データに応じてトナーの使用量は予測できる。予測したトナーの使用量に基づいて定着部４０から奪われる熱量を計算できるため、制御部７０は、画像データから定着部４０の温度を予測温度として予測できる。このため、定着部４０の測定温度と予測温度とを比較することで不具合なく画像が形成されたかを判定できる。また、定着部４０の測定温度と予測温度を時間的に連続して比較することで、測定温度と予測温度との乖離が周期的に生じるか否かを特定でき、その結果、画像形成部３０および／または定着部４０の不具合箇所を特定できる。

定着部４０がトナー像をシートＳに定着させる場合、定着によって消費される電力Ｐ（Ｗ）は以下の式（１）で表される。
Ｐ＝（ｃ×ρ×Ｖ×ΔＴ）／ｔ ・・・（１）

ここで、ｃはトナーの比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）を示し、ρはトナーの密度（ｋｇ／ｍ³）を示し、ＶはシートＳ上のトナーの体積（ｍ³）を示し、ΔＴはトナーがニップ部Ｎｆを通過する前後の温度差を示し、ｔはシートＳがニップ部Ｎｆを通過する時間（秒）を示す。また、ΔＴ＝（Ｔ１−Ｔ２）で表され、Ｔ１はニップ部Ｎｆを通過する前のトナーの温度を示し、Ｔ２はニップ部Ｎｆを通過した後のトナーの温度を示す。なお、Ｔ１は画像形成装置の内部の温度に相当する。

仮に、画像形成装置１００が、シートＳ全体をトナー転写領域とし、トナー転写領域において同じ濃度のトナー像を形成する場合、画像形成装置１００に不具合がなければ、定着部４０の温度は定着部４０の全体にわたって同程度に低下する。しかしながら、画像形成装置１００に不具合があると、定着部４０の温度の低下が予測とは異なることがある。例えば、画像形成装置１００に不具合がある場合、画像形成装置１００が、シートＳ全体をトナー転写領域とし、トナー転写領域において同じ濃度のトナー像を形成したとしても、定着部４０の温度が全体にわたって同程度に低下しない。

例えば、画像形成部３０のいずれかの一部の領域に付着した不純物に起因してシートＳ上にトナーが過剰に付着する場合、定着部４０は、シートＳ上に形成された一部の過剰トナーに熱を大きく奪われるため、定着部４０のこの領域の温度は他の領域の温度よりも低くなる。反対に、画像形成部３０のいずれかの一部の領域に付着した不純物に起因してシートＳ上に過少のトナーが付着する場合、定着部４０は、シートＳ上の一部の過少トナーに熱をあまり奪われないため、定着部４０のこの領域の温度は他の領域の温度よりも高くなる。

同様に、定着部４０の一部の領域に付着した不純物に起因してシートＳの一部の領域にトナーが過剰または過少に付着する場合、定着部４０は、シートＳの一部の過剰トナーまたは過少トナーに起因して定着部４０のこの領域の温度は他の領域の温度よりも異なることになる。

本実施形態の画像形成装置１００において、制御部７０は、画像データに基づいて、定着部４０がシートＳにトナー像を定着させた後の定着部４０の温度を予測温度Ｔｐとして予測する。また、制御部７０の制御により、温度測定部６０は定着部４０の温度を測定温度Ｔｒとして測定する。制御部７０は、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒに基づいて画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があるか否かを判定する。

例えば、制御部７０は、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの差が閾値よりも大きい場合、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があると判定する。一方、制御部７０は、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの差が閾値未満である場合、画像形成部３０および定着部４０のいずれにも不具合がないと判定する。

なお、制御部７０が、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があると判定する場合、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０のいずれに不具合があるか否かを特定することが好ましい。画像形成部３０および定着部４０のうちの不具合がある箇所は、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの違いに応じて特定できる。例えば、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの差が定着部４０の回転軸方向のうちのある位置において発生する場合、画像形成部３０および／または定着部４０のうちのシートＳの幅方向における特定の箇所に不具合があると特定できる。

また、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの乖離が定着部４０の外周面方向のうちのある位置において繰り返し周期的に発生する場合、画像形成部３０および／または定着部４０のうちの特定の直径の回転部材に不具合が発生していると特定できる。例えば、予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの乖離が周期的に生じる場合、乖離の周期および定着部４０の周速度に基づいて不具合の生じた回転部材の直径を特定できる。

なお、制御部７０が、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があると判定する場合、制御部７０は、不具合の有無および不具合の程度に応じて画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合解消処理を行ってもよい。

次に、図１から図３を参照して画像形成装置１００を説明する。図３は画像形成装置１００のブロック図である。

制御部７０は、搬送部２０、画像形成部３０、定着部４０、排出部５０、温度測定部６０、通信部８０、操作表示部９０および音声出力部９６を制御する。例えば、制御部７０は、搬送部２０の搬送ローラー２０ａ、画像形成部３０の転写部３２のローラー３２ｂ、像担持体３３、帯電部３４、露光部３５、現像部３６、定着部４０の加熱ローラー４２、加圧ローラー４４、排出部５０の排出ローラー５０ａ、温度測定部６０、通信部８０、操作表示部９０および音声出力部９６を制御する。

また、制御部７０は、画像形成装置１００の不具合を判定する不具合判定処理を行う。制御部７０は、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとの差に基づいて画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があるか否かを判定する。

制御部７０は、プロセッサー７２および記憶部７４を備える。プロセッサー７２は、例えば中央処理演算機（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）を有する。または、プロセッサー７２は汎用演算機を有してもよい。

記憶部７４は記憶素子を有する。例えば、記憶素子は半導体メモリーまたはハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）を含む。

記憶部７４は画像データを記憶している。上述したように、画像形成装置１００は画像データに基づく画像を形成したシートＳを出力する。

また、記憶部７４は制御プログラムを記憶する。記憶部７４が制御プログラムを記憶する場合、プロセッサー７２は、記憶部７４に記憶された制御プログラムに従って画像形成装置１００の各構成要素を制御する。

制御部７０は、搬送部２０、画像形成部３０、定着部４０、排出部５０および温度測定部６０を制御して画像データに基づく画像としてトナー像をシートＳに形成する。

制御部７０は、搬送部２０がシートＳを搬送するように搬送部２０を制御する。また、制御部７０は、画像形成部３０がシートＳに画像を形成するように画像形成部３０を制御する。詳細には、制御部７０は、帯電部３４が回転する像担持体３３を帯電し、露光部３５が回転する像担持体３３に画像データに基づいて像担持体３３を露光して静電潜像を形成するように像担持体３３、帯電部３４および露光部３５を制御する。また、制御部７０は、現像部３６が像担持体３３上の静電潜像を現像したトナー像を形成するように現像部３６を制御する。さらに、制御部７０は、像担持体３３に形成されたトナー像が中間転写体３２ａを介してシートＳに転写されるように搬送部２０および転写部３２を制御する。

さらに、制御部７０は、シートＳに転写されたトナー像をシートＳに定着させるように搬送部２０および定着部４０を制御する。制御部７０は、定着部４０の加熱ローラー４２および加圧ローラー４４を回転して、加熱ローラー４２を所定の温度に加熱するように加熱ローラー４２および加圧ローラー４４を制御する。例えば、定着部４０の加熱ローラー４２は１８０℃以上２５０℃以下の温度に加熱される。

また、制御部７０は、温度測定部６０が定着部４０の温度を測定するように温度測定部６０を制御する。

本実施形態の画像形成装置１００では、上述したように、制御部７０は、露光部３５が像担持体３３を画像データに基づいて露光するように露光部３５を制御する。さらに、制御部７０は、画像データに基づいて定着部４０がシートＳにトナー像を定着させた後の定着部４０の温度を予測温度Ｔｐとして予測する。また、制御部７０は、定着部４０がシートＳにトナー像を定着させた後の定着部４０の温度を測定するように温度測定部６０を制御する。温度測定部６０は定着部４０の温度を測定温度Ｔｒとして測定する。

なお、記憶部７４は、画像データに対応する定着部４０の予測温度をテーブルとして予め記憶してもよい。この場合、画像データの色情報および濃度に応じて予測温度を予め記憶してもよい。あるいは、記憶部７４は画像データを記憶しており、プロセッサー７２は、記憶部７４の画像データに基づいて所定の演算を行い、予測温度を求めてもよい。

画像形成装置１００が通信部８０を備える場合、画像データは通信部８０を介して外部から入力されてもよい。この場合、記憶部７４は通信部８０を介して入力された画像データを一旦記憶する。なお、記憶部７４は、画像形成装置１００が画像データに基づく画像を形成した後すぐに、または、画像を形成した時刻から所定期間経過後に、画像データを消去してもよい。

なお、画像データは、不具合判定処理を行うために予め決められたデータであってもよい。この場合、画像データは、縦方向および横方向にわたって均一な色および濃度を示すように設定されていることが好ましい。また、この場合、不具合判定処理は、ユーザーからの画像形成処理とは異なるタイミングで行われることが好ましい。例えば、不具合判定処理は、画像形成装置１００の使用が想定されない時刻（例えば、深夜２時等）に定期的に行われてもよい。あるいは、不具合判定処理は、画像形成装置１００の累積画像形成枚数が特定の値に達した毎に（例えば、累積画像形成枚数が１万枚に達する毎）に適宜行われてもよい。この場合、不具合判定処理は、ユーザーの所望する画像データに基づく画像形成とは別のタイミングで行われる。

あるいは、画像データは、ユーザーが出力を希望する通常の画像データであってもよい。通常、ユーザーの画像データは、縦方向および横方向にわたって均一な色および濃度を示さないように設定されている。この場合、画像形成装置１００は、ユーザーからの指示に応じてユーザーの所望する画像データに基づいてトナー像をシートＳに形成する際に不具合判定処理を行う。不具合判定処理は、ユーザーの所望する画像データに基づく画像形成と同じタイミングで行われる。

記憶部７４が制御プログラムを記憶する場合、記憶部７４は、画像を形成する場合のシートＳの搬送速度を記憶する。この場合、画像形成装置１００の画像形成部３０および定着部４０はシートＳが所定の搬送速度で搬送されるように制御される。

なお、記憶部７４は、画像形成部３０および定着部４０に含まれる回転部材の直径を記憶していることが好ましい。例えば、記憶部７４は、搬送部２０の搬送ローラー２０ａ、ローラー３２ｃ、一次転写ローラー３２ｄ、二次転写ローラー３２ｅ、像担持体３３、定着部４０の加熱ローラー４２、加圧ローラー４４の直径を記憶していることが好ましい。

不具合判定処理の結果、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があると判定された場合、制御部７０は不具合解消処理を行ってもよい。例えば、制御部７０は、キャリブレーションを行うことで不具合解消処理を行ってもよい。

ここで、図１〜図４を参照して本実施形態の画像形成装置１００における不具合判定処理を説明する。図４は、定着部４０の近傍を拡大した図である。

制御部７０は、画像データに基づいて画像としてトナー像を形成する。この場合、定着部４０は、搬送されるシートＳ上のトナーＴを定着させる。トナー像の転写されたシートＳが加熱ローラー４２と加圧ローラー４４との間のニップ部Ｎｆを通過する際に、トナーは溶融してシートＳに定着する。制御部７０は、温度測定部６０が定着部４０の温度を測定温度Ｔｒとして測定するように温度測定部６０を制御する。

また、制御部７０は、画像データに基づいてトナー像を形成する。この場合、制御部７０は、画像データに基づいて定着部４０の温度を予測温度Ｔｐとして予測する。

制御部７０は、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとに基づいて画像形成部３０および／または定着部４０に不具合がないか判定する。

ここで、図１〜図５を参照して不具合判定処理の一例を具体的に説明する。図５（ａ）は本実施形態の画像形成装置１００において定着部４０を通過したシートＳを示す模式的な図であり、図５（ｂ）は定着部４０の回転軸方向の位置に対する温度を示すグラフである。

図５（ａ）に示すように、定着部４０の加熱ローラー４２は反時計回りに回転し、加圧ローラー４４は時計回りに回転する。加熱ローラー４２と加圧ローラー４４との間にニップ部Ｎｆが形成される。トナー像の転写されたシートＳがニップ部Ｎｆを通過する際に、トナーは溶融してシートＳに定着する。

ここでは、温度測定部６０は加熱ローラー４２の温度を測定する。詳細には、温度測定部６０は、加熱ローラー４２のうちの温度測定領域４２ｒの温度を測定する。温度測定領域４２ｒは、加熱ローラー４２のうちニップ部Ｎｆを通過した直後に位置しており、加熱ローラー４２の回転軸方向に延びている。

ここでは、画像データは矩形領域全体にわたって同じ濃度を示すように設定されているが、シートＳ上のトナー転写領域においてトナーの濃度は一定ではない。詳細には、シートＳ上のトナー転写領域のうち、左端の領域Ｔｂのトナーの濃度は、他の領域Ｔａのトナーの濃度よりも高い。

図５（ｂ）に測定温度Ｔｒおよび予測温度Ｔｐを示す。上述したように、測定温度Ｔｒは、温度測定部６０が加熱ローラー４２の温度測定領域４２ｒの温度を測定した結果である。また、予測温度Ｔｐは、画像データに基づいて予測した加熱ローラー４２の温度である。

画像データは矩形領域全体にわたって同じ濃度を示すように設定されていることから、図５（ｂ）に示すように、予測温度Ｔｐは、加熱ローラー４２の回転軸方向の位置に関わらず、一定である。一方、温度測定部６０によって測定された測定温度Ｔｒは、温度測定領域４２ｒの右端から中央部にまでほぼ一定であるが、中央部から左端において低下している。

このように、測定温度Ｔｒが予測温度Ｔｐとは異なる場合、制御部７０は画像形成部３０および／または定着部４０に不具合があると判定する。また、この場合、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０のそれぞれの構成要素のうち左端部分に不具合がある可能性が高いことを特定できる。

次に、図１〜図４、図６を参照して不具合判定処理の別の例を具体的に説明する。図６（ａ）は本実施形態の画像形成装置１００において定着部４０を通過したシートＳを示す模式的な図であり、図６（ｂ）は定着部４０の温度の時間変化を示すグラフである。

図６（ａ）に示すように、定着部４０の加熱ローラー４２は反時計回りに回転し、加圧ローラー４４は時計回りに回転する。加熱ローラー４２と加圧ローラー４４との間にニップ部Ｎｆが形成される。トナー像の転写されたシートＳがニップ部Ｎｆを通過する際に、トナーは溶融してシートＳに定着する。

ここでは、温度測定部６０は加熱ローラー４２の温度を測定する。詳細には、温度測定部６０は、加熱ローラー４２のうちの温度測定領域４２ｒの温度を測定する。温度測定領域４２ｒは、加熱ローラー４２のうちニップ部Ｎｆを通過した直後、かつ、加熱ローラー４２の中央に位置する。

ここでは、画像データは矩形領域全体にわたって同じ濃度を示すように設定されているが、シートＳ上のトナー転写領域においてトナーの濃度は一定ではない。詳細には、シートＳ上のトナー転写領域のうち、領域Ｔｂのトナーの濃度は他の領域Ｔａのトナーの濃度よりも高く、領域Ｔｂが繰り返し存在している。

図６（ｂ）に測定温度Ｔｒおよび予測温度Ｔｐを示す。上述したように、測定温度Ｔｒは、温度測定部６０が加熱ローラー４２の温度測定領域４２ｒの温度を測定した結果である。また、予測温度Ｔｐは、画像データに基づいて予測した加熱ローラー４２の温度である。

画像データは矩形領域全体にわたって同じ濃度を示すように設定されていることから、図６（ｂ）に示すように、予測温度Ｔｐは、時間の変化に関わらず、一定である。一方、温度測定部６０によって測定された測定温度Ｔｒは時間的に変化する。具体的には、温度測定部６０が、トナー転写領域の領域Ｔａに対応する加熱ローラー４２の温度を測定する場合、測定温度Ｔｒは予測温度Ｔｐとほぼ等しい。一方、温度測定部６０が、トナー転写領域の領域Ｔｂに対応する加熱ローラー４２の温度を測定する場合、測定温度Ｔｒは予測温度Ｔｐよりも低い。これは、トナー転写領域の領域Ｔｂでは、トナーの濃度が想定よりも高く、加熱ローラー４２の温度が大きく低下したためである。

このように、測定温度Ｔｒが予測温度Ｔｐとは異なる場合、制御部７０は画像形成部３０および／または定着部４０に不具合があると判定する。また、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０のそれぞれの構成要素のうち回転部材に不具合がある可能性が高いことを特定できる。

また、測定温度Ｔｒが予測温度Ｔｐとの乖離が周期的に繰り返して発生する場合、制御部７０は、画像形成部３０および定着部４０のうちの不具合の可能性の高い回転部材を特定できる。制御部７０は、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとの差が閾値よりも大きくなる繰り返し周期があるか否かを判定することで不具合のある回転部材を特定できる。例えば、閾値は１０℃である。

例えば、定着部４０の予測温度Ｔｐと測定温度Ｔｒとの乖離が１秒ごとに生じる場合、定着部４０が周速度９４ｍｍ／秒で回転しているとすると、制御部７０は、直径３０ｍｍの回転部材に不具合があることを特定できる。

ここで、図１、図２および図７を参照して本実施形態の画像形成装置１００の不具合判定処理を説明する。図７は、本実施形態の画像形成装置１００の不具合判定処理のフローチャートである。

画像形成装置１００が不具合判定処理を開始する。

Ｓ７０２に示すように、画像形成装置１００は、画像データに基づいて画像を出力する。また、画像を出力する際に、温度測定部６０は、定着部４０の温度を測定温度Ｔｒとして測定する。なお、画像データは、不具合判定処理専用のデータであってもよい。あるいは、画像データは、ユーザーから画像出力の指示を受けたデータであってもよい。

制御部７０は、搬送部２０、画像形成部３０、定着部４０および排出部５０を制御して、シートＳにトナー像を形成する。詳細には、制御部７０は、搬送部２０がシートＳを搬送するように搬送部２０を制御する。また、制御部７０は、帯電部３４によって帯電された像担持体３３が回転した状態で露光部３５が画像データに基づいて像担持体３３を露光して静電潜像を形成するように像担持体３３、帯電部３４および露光部３５を制御する。

また、制御部７０は、現像部３６が像担持体３３上の静電潜像を現像することでトナー像を形成するように現像部３６を制御する。さらに、制御部７０は、像担持体３３に形成されたトナー像が中間転写体３２ａを介してシートＳに転写するように搬送部２０および転写部３２を制御する。さらに、制御部７０は、シートＳに転写されたトナー像をシートＳに定着させるように搬送部２０および定着部４０を制御する。さらに、制御部７０は、温度測定部６０が定着部４０の温度を測定するように温度測定部６０を制御する。

また、Ｓ７０４に示すように、画像データに基づく定着部４０の温度を予測温度Ｔｐとして予測する。制御部７０は、画像データから定着部４０の温度を予測温度Ｔｐとして予測する。

次に、Ｓ７０６に示すように、画像形成部３０および／または定着部４０に不具合があるか否かを判定する。制御部７０は、測定温度Ｔｒと予測温度Ｔｐとに基づいて画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があるか否かを判定する。予測温度Ｔｐとの測定温度Ｔｒとの差が閾値よりも大きい場合、制御部７０は画像形成装置１００に不具合があると判定する。あるいは、予測温度Ｔｐとの測定温度Ｔｒとの差が閾値未満である場合、制御部７０は画像形成部３０および定着部４０のいずれにも不具合がないと判定する。

次に、制御部７０が画像形成装置１００に不具合があると判定した場合（Ｓ７０６においてＹｅｓの場合）、Ｓ７０８に示すように、不具合対応を行う。不具合対応では、不具合があると判定されたことを記憶部７４に記憶してもよい。または、不具合対応では、不具合を解消するための不具合解消処理を行ってもよい。

なお、不具合対応において、不具合があると判定されたことを記憶部７４に記憶する場合でも、記憶部７４は、不具合があると判定された回数を記憶することが好ましい。また、この場合、不具合があると判定された回数が所定の回数を超えると、制御部７０はユーザーに警告することが好ましい。

例えば、通信部８０は、画像形成装置１００の画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることを示す情報を警告として他の電子機器に送信してもよい。一例として、上記他の電子機器は、サーバー、他の画像形成装置またはユーザーの情報端末である。または、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合がある場合、タッチパネル９２は、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることを警告として表示してもよい。あるいは、音声出力部９６は、画像形成部３０および定着部４０の少なくとも一方に不具合があることを警告として音声で出力してもよい。

また、不具合があると判定されたことを記憶部７４が記憶する場合、制御部７０は、画像形成装置１００の動作を不具合が解消されるまで中断してもよい。あるいは、不具合の有無に関わらず画像形成装置１００の動作を中断せず、画像形成装置１００は通常の動作を継続してもよい。

また、不具合対応において、制御部７０は不具合解消処理を行ってもよい。例えば、制御部７０は、不具合があると判定された場合、キャリブレーションによって不具合の解消を図ってもよい。

Ｓ７０８において不具合対応が終了した後、不具合判定処理を終了する。

また、制御部７０が画像形成部３０および定着部４０のいずれにも不具合がないと判定した場合（Ｓ７０６においてＮＯの場合）、制御部７０は不具合判定処理を終了する。

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の構成から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

なお、図１および図２を参照して上述した画像形成装置１００では、中間転写体３２ａを介してトナー像の一次転写および二次転写が行われたが本実施形態はこれに限定されない。画像形成装置１００は、中間転写体３２ａを備えることなくトナー像の二次転写は行われなくてよい。この場合、画像形成部３０の像担持体３３はトナー像をシートＳに直接転写してもよい。

また、図１および図２を参照して上述した画像形成装置１００では、画像形成部３０は４つの色のトナー像を形成したが、本実施形態はこれに限定されない。画像形成装置１００は、４つの色以外の複数の色のトナー像を形成してもよい。あるいは、画像形成装置１００は、１色のトナー像からなるモノクロ画像のみを形成する画像形成装置であってもよい。

本発明によれば、簡易な構成で画像形成装置の不具合を判定できる。

３０ 画像形成部
４０ 定着部
６０ 温度測定部
７０ 制御部
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 画像データに基づいてトナー像をシートに形成する画像形成部と、
   前記シートに前記トナー像を定着させる定着部と、
   前記定着部の温度を測定する温度測定部と、
   前記画像形成部および前記定着部を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記温度測定部によって測定された前記定着部の測定温度と前記画像データから前記定着部の温度を予測した予測温度とに基づいて、前記画像形成部および前記定着部の不具合を判定し、
   前記制御部は、前記温度測定部によって時間ごとに測定した前記定着部の温度を記憶する記憶部を含み、
   前記記憶部は、前記画像形成部および前記定着部に含まれる回転部材の直径と、前記シートが前記定着部を搬送される搬送速度とを記憶し、
   前記制御部は、前記測定温度と前記予測温度との差が閾値よりも大きくなる繰り返し周期があるか否かを判定し、
   前記制御部は、前記繰り返し周期があると判定した場合、前記繰り返し周期及び前記搬送速度に基づいて、前記繰り返し周期に相当する前記直径を特定し、前記直径を有する前記回転部材に不具合があることを特定する、画像形成装置。
2. 前記画像形成部は、
   露光部と、
   前記露光部によって形成された静電潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体上の前記静電潜像を前記トナー像として現像する現像部と、
   前記像担持体上の前記トナー像を転写する転写部と
   を備える、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写部は、
   前記像担持体上の前記トナー像が転写される中間転写体と、
   前記中間転写体上の前記トナー像を転写させる転写ローラーと
   を含む、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、
   前記トナー像の基となる前記画像データに基づいて、前記定着部が前記シートに前記トナー像を定着した後の前記定着部の温度を前記予測温度として予測し、
   前記測定温度と前記予測温度との比較に基づいて前記画像形成部および前記定着部のうちの少なくとも一方に不具合があるか否かを判定する、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記定着部は、
   回転軸を中心に回転可能に構成された加熱ローラーと、
   回転軸を中心に回転可能に構成された加圧ローラーと
   を有し、
   前記温度測定部は、前記加熱ローラーおよび前記加圧ローラーのうちの少なくとも一方の回転軸方向に沿った温度を測定する、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記画像形成部および前記定着部のうちの少なくとも一方の不具合の位置を特定する、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部が、前記画像形成部および前記定着部のうちの少なくとも一方に不具合があることを所定回数判定する場合、ユーザーに警告する、請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。

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