(57)【要約】【課題】記録材の光沢度の低下と相関関係のある物理量を特徴量として、定着装置が異常状態であるか判定を行う、定着装置の状態判定装置を提供すること。【解決手段】ニップ部に加わる面圧を監視する情報を第一の特徴量として記憶する第一の特徴量記憶手段と、前記定着ベルトの表面性状を監視する情報を第二の特徴量として記憶する第二の特徴量記憶手段と、前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に基づいて、前記定着装置の状態を示す指標値を算出し、該指標値に基づいて前記定着装置が異常状態であるか判定を行う判定手段とを備えた状態判定装置を特徴とする。【選択図】図１
2012226143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加圧ローラと、前記定着ローラの外周に設置された定着ベルトを含み、前記定着ローラと前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して圧接されることにより形成されたニップ部をトナー像を担持した記録材が通過することで、前記記録材に前記トナー像が定着される定着装置の状態判定装置であって、
前記ニップ部に加わる面圧を監視する情報を第一の特徴量として記憶する第一の特徴量記憶手段と、
前記定着ベルトの表面性状を監視する情報を第二の特徴量として記憶する第二の特徴量記憶手段と、
前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に基づいて、前記定着装置の状態を示す指標値を算出し、該指標値に基づいて前記定着装置が異常状態であるか判定を行う判定手段と
を備えたことを特徴とする状態判定装置。
【請求項２】
定着ローラと、前記定着ローラと圧接される加圧ローラを含み、前記定着ローラと前記加圧ローラが圧接されることにより形成されたニップ部をトナー像を担持した記録材が通過することで、前記記録材に前記トナー像が定着される定着装置の状態判定装置であって、
前記ニップ部に加わる面圧を監視する情報を第一の特徴量として記憶する第一の特徴量記憶手段と、
前記定着ローラの表面性状を監視する情報を第二の特徴量として記憶する第二の特徴量記憶手段と、
前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に基づいて、前記定着装置の状態を示す指標値を算出し、該指標値に基づいて前記定着装置が異常状態であるか判定を行う判定手段と
を備えたことを特徴とする状態判定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の状態判定装置において、
前記判定手段は、
ブースティング法を用いて作成された、第一の特徴量または第二の特徴量に対応した判別器を備え、
前記判別器が有するしきい値との大小を判定する第一の判定処理を行い、第一の判定処理の出力に対して重み付き多数決演算を行うことにより前記指標値を算出し、該指標値に基づいて前記定着装置が異常状態であるか判定する第二の判定処理を行うことを特徴とする状態判定装置。
【請求項４】
前記第二の特徴量記憶手段により記憶される第二の特徴量は、光学センサが受光した前記定着ベルトからの反射光の電流値であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の状態判定装置。
【請求項５】
前記第二の特徴量記憶手段により記憶される第二の特徴量は、光学センサが受光した前記定着ローラからの反射光の電流値であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の状態判定装置。
【請求項６】
前記第一の特徴量記憶手段により記憶される第一の特徴量は、前記加圧ローラを前記定着ローラに圧接または離間させる駆動モータの電流値の実効値であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の状態判定装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の状態判定装置において、
前記判定手段により算出した前記指標値を、通信回線を介して外部装置へ送信する送信手段を備えたことを特徴量とする状態判定装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の状態判定装置において、
画像形成装置のユーザへ前記判定手段の判定結果を報知するための報知手段を備えたことを特徴とする状態判定装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の状態判定装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の状態判定装置が備える前記第一の特徴量記憶手段と前記第二の特徴量記憶手段を備える画像形成装置と、該画像形成装置と通信回線を介して接続されていて、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の状態判定装置が備える判定手段を備える情報処理装置を含む、前記画像形成装置が備える定着装置の状態判定システムであって、
前記画像形成装置は、
前記第一の特徴量記憶手段に記憶している前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に記憶されている前記第二の特徴量を前記情報処理装置に送信し、
前記情報処理装置は、
前記画像形成装置から受信した前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に基づき、前記判定手段を実行することを特徴とする前記定着装置の状態判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置の状態判定装置、及び、その状態判定装置を備えた画像形成装置、状態判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置の構成体の一つとして定着装置がある。定着装置は定着ローラと加圧ローラを含み、定着ローラと加圧ローラが圧接されることにより形成されたニップ部をトナー像を担持した記録材が通過することで記録材にトナー像を定着させる方式がある。また、定着装置には定着ローラと加圧ローラと定着ベルトを含んだ構成もあり、定着ローラと加圧ローラが定着ベルトを介して圧接されることによりニップ部を形成する方式もある。
【０００３】
ここで、定着装置の故障を診断する技術として、以下のものが知られている。
【０００４】
定着部の駆動負荷量を取得する駆動負荷量取得手段によって取得された前記駆動負荷量を記録する駆動負荷量記録手段によって記録された複数の前記駆動負荷量の平均を示す第１の特徴量を算出する第１の特徴量算出手段と、前記駆動負荷量記録手段によって記録された複数の前記駆動負荷のばらつきを示す第２の特徴量を算出する第２の特徴量算出手段と、少なくとも第１の特徴量算出手段によって算出された第１の特徴量と第２の特徴量算出手段によって算出された第２の特徴量とを用いて、前記定着部の障害の原因の推定を含んだ故障を診断する診断手段とを有する故障診断装置がある。この故障診断装置では、定着部の駆動負荷量を用いて、障害の原因の推定を含んだ故障診断を行っている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、定着装置は一般的に部品点数が多いため、故障診断を行うにあたり使用する定着装置の物理量は様々なものが考えられ、特許文献１の故障診断装置で特徴量としている物理量である定着部の駆動負荷量に限定されない。
【０００６】
本願の発明者は、定着装置の異常状態を示す現象の一つに、定着装置を通過したトナー像を担持した記録材の光沢度の低下があることを見出した。さらに、記録材の光沢度の低下と相関関係のある定着装置の物理量を特定することができた。
【０００７】
そのため、本発明は記録材の光沢度の低下と相関関係のある物理量を特徴量として、定着装置が異常状態であるか判定を行う、定着装置の状態判定装置、かかる状態判定装置を備えた画像形成装置、状態判定システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで請求項１にかかる発明では、定着ローラと、加圧ローラと、前記定着ローラの外周に設置された定着ベルトを含み、前記定着ローラと前記加圧ローラが前記定着ベルトを介して圧接されることにより形成されたニップ部をトナー像を担持した記録材が通過することで、前記記録材に前記トナー像が定着される定着装置の状態判定装置であって、前記ニップ部に加わる面圧を監視する情報を第一の特徴量として記憶する第一の特徴量記憶手段と、前記定着ベルトの表面性状を監視する情報を第二の特徴量として記憶する第二の特徴量記憶手段と、前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に基づいて、前記定着装置の状態を示す指標値を算出し、該指標値に基づいて前記定着装置が異常状態であるか判定を行う判定手段とを備えた状態判定装置を特徴とする。
【０００９】
請求項２にかかる発明では、定着ローラと、前記定着ローラと圧接される加圧ローラを含み、前記定着ローラと前記加圧ローラが圧接されることにより形成されたニップ部をトナー像を担持した記録材が通過することで、前記記録材に前記トナー像が定着される定着装置の状態判定装置であって、前記ニップ部に加わる面圧を監視する情報を第一の特徴量として記憶する第一の特徴量記憶手段と、前記定着ローラの表面性状を監視する情報を第二の特徴量として記憶する第二の特徴量記憶手段と、前記第一の特徴量と前記第二の特徴量に基づいて、前記定着装置の状態を示す指標値を算出し、該指標値に基づいて前記定着装置が異常状態であるか判定を行う判定手段とを備えた状態判定装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特許文献１とは異なる物理量を特定して、定着装置が異常状態であるか判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本実施形態の定着装置１の概略構成を示した図である。
【図２】図２はニップ部Ｎに加わる面圧と光沢度の関係を示した図である。
【図３】図３は第一の駆動モータｍ１の電流値と板カム１ｋの１回転の駆動時間の関係を示した図である。
【図４】図４はニップ部Ｎに加わる面圧と第一の駆動モータｍ１の電流値の実効値との関係を示した図である。
【図５】図５は定着ベルト１ｅの表面性状（Ｒａ）と光沢度の関係を示した図である。
【図６】図６は定着ベルト１ｅの表面性状とアナログ光学センサ１ｇの出力の関係を示す図である。
【図７】図７は本実施形態に係る定着装置１の状態判定装置の機能構成図である。
【図８】図８は複数の弱判別器で構成された判別器の一例を示している。
【図９】図９は第一の判定と第二の判定の流れを示した図である。
【図１０】図１０は本実施形態に係る状態判定装置が定着装置１の異常状態を判定する処理を行うフローチャートである。
【図１１】図１１はニップ部Ｎに加わる面圧を監視する情報である第一の特徴量として、第一の駆動モータｍ１にかかる電流の実効値を表した図である。
【図１２】図１２は定着ベルト１ｅの表面性状を監視できる情報である第二の特徴量として、アナログ光学センサ１ｇが受光した定着ベルト１ｅからの反射光に基づく電流値を表した図である。
【図１３】図１３は異常予兆指標値Ｆの算出結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明にかかる定着装置１の状態判定装置の実施の形態を説明する。本実施形態の説明をする前に、先ず、図示しない電子写真画像形成装置に組み込まれる定着装置の概略を説明する。図１は本実施形態の定着装置１の概略構成を示した図である。  
【００１３】
なお、画像形成装置は、スキャナやパーソナルコンピュータ等から送信された画像情報に基づいて、フルカラーまたは単色のトナー像を形成し、そのトナー像をシート状の記録材に転写し、定着装置１へ搬送可能に構成されており、それらの機構部は周知であるため、その詳細は省略する。
【００１４】
定着装置１は、定着部と、加圧部を少なくとも有する。
【００１５】
定着部は、定着ローラ１ａ、分離ローラ１ｂ、テンションローラ１ｃ、加熱ローラ１ｄ、定着ベルト１ｅ、第一の温度センサ１ｆ、温度制御部、アナログ光学センサ１ｇ（光学センサの一例）を有している。
【００１６】
定着ローラ１ａは回転可能に設けられている。分離ローラ１ｂは図１において定着ローラ１ａの左下方に回転可能に設けられている。テンションローラ１ｃは図１において定着ローラ１ａの左上方に回転可能に設けられている。加熱ローラ１ｄは図１において定着ローラ１ａの右方に回転可能に設けられ、内部にヒータｗ１が設けられており、定着ローラ１ａより若干小径に形成されている。定着ベルト１ｅは、これらのローラに掛け渡され、ポリイミドから成る基材の上にフッ素樹脂の表層を設けたシリコーンゴムを設けて形成されている。第一の温度センサ１ｆは定着ベルト１ｅの加熱ローラ１ｄに掛け渡されている部分の温度を検知する。温度制御部は第一の温度センサ１ｆで検知された温度に基づいてヒータｗ１を通電制御して、定着ベルト１ｅ表面の温度を制御している。加熱ローラ１ｄにより所定の温度に昇温された定着ベルト１ｅが、図１において、時計回りに回転するように構成されている。またアナログ光学センサ１ｇは、定着ベルト１ｅから所定の間隔をおいて設けられ、定着ベルト１ｅの表面に向かって光を照射し、その反射光を検知して光電流を出力している。
【００１７】
加圧部は、リンク１ｈ、押し部１ｉ、圧縮バネ１ｊ、板カム１ｋ、第一の駆動モータｍ１、加圧ローラ１ｍ、第二の温度センサ１ｎを有している。
【００１８】
リンク１ｈは、定着ローラ１ａの下方に横方向に延びるように且つ、図１において定着ローラ１ａの左下方を回転中心となるように設けられ、上縁の中途部に凹状の軸受け部と先端部に板状の受け部１ｏとが形成されている。押し部１ｉは、板状の受け部の下方に、フレームにスライド可能に設けられている。圧縮バネ１ｊは押し部１ｉと受け部とにバネ両端が当たるように配置されている。板カム１ｋは押し部１ｉに接するように且つ回転可能に設けられ、押し部１ｉを押し上げて圧縮バネ１ｊで発生させた上方向の力をリンク１ｈに付与させる。第一の駆動モータｍ１は、板カム１ｋを回転駆動させるモータである。加圧ローラ１ｍは、リンク１ｈの軸受け部に回転可能に支持され、内部にヒータｗ２が設けられている。第二の温度センサ１ｎは加圧ローラ１ｍの温度を検知する。そして温度制御部により第二の温度センサ１ｎで検知された温度に基づいて加圧ローラ１ｍの内部に設けられたヒータｗ２は通電制御されて、加圧ローラ１ｍ表面の温度が制御されている。
【００１９】
定着装置１は、第二の駆動モータｍ２により駆動される。第二の駆動モータｍ２は、加圧ローラ１ｍの下方の設置されている。第二の駆動モータｍ２の回転により、加圧ローラ１ｍが図１の矢印Ａ方向に回転駆動される。加圧ローラ１ｍの回転が図示しないギアを介して定着ローラ１ａおよび分離ローラ１ｂに伝えられ、定着ローラ１ａが図１における矢印Ｂ方向に、分離ローラ１ｂが矢印Ｃ方向に回転駆動される。また定着ローラ１ａの回転により、定着ベルト１ｅが矢印Ｄ方向に走行駆動され、これにより加熱ローラ１ｄが矢印Ｅ方向に従動回転する。
【００２０】
定着装置１は、第一の駆動モータｍ１が、板カム１ｋに駆動力を与えると、板カム１ｋの回転駆動により押し部１ｉを押し上げて、押し部１ｉに固定されている圧縮バネ１ｊが上方向の一定の力でリンク１ｈの端部を押し上げる。リンク１ｈの端部が押し上げられると、リンク１ｈは回転し、加圧ローラ１ｍを定着ローラ１ａ側に押し上げる。そして、加圧ローラ１ｍが定着ベルト１ｅを介して定着ローラ１ａ及び分離ローラ１ｂに圧接する。
【００２１】
加圧ローラ１ｍの周面の一部と定着ローラ１ａから分離ローラ１ｂに至る定着ベルト１ｅの一部とが接する領域（押し当たった領域）を「ニップ部Ｎ」と言う。また、加圧ローラ１ｍの周面の一部と定着ローラ１ａから分離ローラ１ｂに至る定着ベルト１ｅの一部とが接することにより、ニップ部Ｎに加わる単位面積当たりにかかる圧力を「ニップ部Ｎに加わる面圧」と言う。
【００２２】
このように構成された定着装置１は、記録材のトナー像を担持した側を定着ベルト１ｅ側にして、ニップ部Ｎを通過させることで、トナー像が熱により溶融され圧力により記録材へ密着されるようになっている。
【００２３】
板カム１ｋを最大カムリフト量の位置で停止させて、リンク１ｈを介して加圧ローラ１ｍに上方向の所定の力を付与させた状態を定着動作時とさせている。また、板カム１ｋを最小カムリフト量の位置で停止させて、リンク１ｈを介して加圧ローラ１ｍに付与させる上方向の所定の力を解除させた状態を待機状態時とさせている。なお、板カム１ｋの位置は図示しない光学センサの検出に基づいて制御される。
【００２４】
本実施形態に係る定着装置１の状態判定装置では、トナー像を担持した記録材がニップ部Ｎを通過した後の該記録材の光沢度の低下から異常状態を判定している。ここで異常状態とは、故障の状態だけではなく、故障にまで至らないものの正常な状態ではない故障予兆状態を含む概念である。
【００２５】
定着装置１の劣化が起こると、ニップ部Ｎを通過後にトナー層が記録材に十分に定着されずに記録材の表面性状が粗くなる。ここで表面性状とは被検体の表面の粗さ、うねり、形状等の表面に関する情報を意味する。本実施形態では、表面性状を一例として算術平均粗さ（Ｒａと表記する）で表す。
【００２６】
表面性状が粗くなった記録材では入射光が乱反射する程度が大きくなり、光沢度（本実施形態では６０度鏡面光沢度で表す：JIS  Z  ８７４１−１９９７による鏡面光沢度測定法による）が低下する。よって定着装置１のニップ部Ｎ通過後の記録材の光沢度から、定着装置１の異常状態を判定することができる。
【００２７】
次にニップ部Ｎを通過した記録材の表面性状の劣化要因と光沢度の関係について説明する。
【００２８】
（１）第一の定着ニップに加わる面圧
トナー層を担持した記録材はニップ部Ｎで、定着ベルト１ｅを介して定着ローラ１ａと加圧ローラ１ｍから熱と圧を受けて、トナー層が記録材に定着される。定着ローラ１ａと加圧ローラ１ｍの経時劣化にともない、定着ローラ１ａと加圧ローラ１ｍの圧接による反発力が低下し、ニップ部Ｎに加わる面圧も低下する。ニップ部Ｎに加わる面圧が低下すると、トナー層が十分に記録材に定着されず表面性状が粗くなり、記録材の光沢度は低下する。
【００２９】
図２はニップ部Ｎに加わる面圧と光沢度の関係を示した図である。なお、ニップ部Ｎのニップ幅（加圧ローラ１ｍの周面の一部と定着ローラ１ａから分離ローラ１ｂに至る定着ベルト１ｅの一部とが接する領域（押し当たった領域）の幅）が５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのときに、定着温度を１５０℃、記録材を普通紙（紙厚／０．１２ｍｍ）に固定している。そして、ニップ部Ｎに加わる面圧を変化させて、記録材に画像を形成して定着装置１を通過させた記録材の光沢度を測定した結果を表している。
【００３０】
図２よりニップ部Ｎに加わる面圧が低下すると、光沢度が低下する傾向を示すことがわかる。つまりニップ部Ｎに加わる面圧を監視する情報（以下、第一の特徴量という）を定着装置１の異常状態を判別する特徴量の一つとすることができる。
【００３１】
ここで本実施形態におけるニップ部Ｎに加わる面圧を監視する情報について説明する。
【００３２】
図３は第一の駆動モータｍ１の電流値と板カム１ｋの１回転の駆動時間の関係を示した図である。ニップ部Ｎを形成するために加圧ローラ１ｍを回転上昇させる駆動源となる第一の駆動モータｍ１が板カム１ｋを一回転させる際の、第一の駆動モータｍ１にかかる電流波形を取得している。
【００３３】
ここでは、最小カムリフト量で停止している状態（駆動時間０．０ｓｅｃ時）から板カム１ｋが一回転して再度最小カムリフト量で停止するまでの状態（駆動時間３．０ｓｅｃ時）までの、第一の駆動モータｍ１の電流波形を表している。なお、電流波形は板カム形状のある一例での結果である。
【００３４】
板カム１ｋの回転につれて、加圧ローラ１ｍは回転上昇し、定着ローラ１ａへ圧接するため、反発力が発生し、板カム１ｋを回転させる方向とは反対の方向に反発力に応じたモーメントが発生する。さらに板カム１ｋが回転すると加圧ローラ１ｍと定着ローラ１ａの圧接による反発力が大きくなり、板カム１ｋの回転方向とは反対方向のモーメントが大きくなる。よって、加圧ローラ１ｍが定着ローラ１ａに圧接してから板カム１ｋが最上位点に達するまで、第一の駆動モータｍ１の電流値は上昇する。一方、板カム１ｋの最上位点を通過すると、前記反発力は減少するため、第一の駆動モータｍ１の電流値は下降する。
【００３５】
定着ローラ１ａと加圧ローラ１ｍが経時劣化すると、圧接による反発力が低下し、板カム１ｋの回転方向とは反対の方向に働くモーメントは小さくなるため、第一の駆動モータｍ１にかかる電流値も小さくなる。
【００３６】
定着ローラ１ａと加圧ローラ１ｍの経時劣化につれてニップ部Ｎに加わる面圧が下がると、板カム１ｋを回転させる方向とは反対方向に働くモーメントが小さくなるため、第一の駆動モータｍ１の周期的に変化する電流の実効値は小さくなる。ここで実効値とは板カム１ｋ一回転動作時の第一の駆動モータｍ１の電流波形から突入電流を除外した波形を基に、周期的な変化をする電流の瞬時値の二乗を一周期にわたって平均した値の平方根で表現される値である。
【００３７】
つまり第一の駆動モータｍ１の電流値の実効値を定着装置１の異常状態を判別する特徴量の一つとすることができる。
【００３８】
図４はニップ部Ｎに加わる面圧と第一の駆動モータｍ１の電流値の実効値との関係を示した図である。ニップ部Ｎのニップ幅を１０ｍｍに固定し、定着温度を１５０℃、記録材を普通紙（紙厚／０．１２ｍｍ）に固定して、ニップ部Ｎに加わる面圧を変化させた際に、第一の駆動モータｍ１にかかる電流の実効値を取得している。
【００３９】
ニップ部Ｎに加わる面圧が低下すると、第一の駆動モータｍ１の電流の実効値も低下することがわかる。よって第一の駆動モータｍ１の電流値の実効値を監視することにより、ニップ部Ｎに加わる面圧の大きさを監視することができる。
【００４０】
（２）定着ベルト１ｅの表面性状
図５は定着ベルト１ｅの表面性状（Ｒａ）と光沢度の関係を示した図である。表面性状が０．５μｍから３．２μｍまでのそれぞれの定着ベルト１ｅを用いて、記録材に画像形成をして定着装置１を通過させた際の記録材の光沢度を測定した結果である。なお、定着温度が１５０℃、１６５℃、１８０℃において、ニップ幅を１０ｍｍに固定し、ニップ部Ｎに加わる面圧を２．０ｋｇｆ／ｃｍ＾２に固定し、記録材は普通紙（紙厚／０．１２ｍｍ）を用いている。
【００４１】
表面性状の粗い定着ベルト１ｅを用いて記録材に定着を行うと、記録材の光沢度は低下する傾向を示す。
【００４２】
トナー層を担持した記録材はトナー層面側が定着ベルト１ｅに接して定着されるため、定着枚数の増加とともに定着ベルト１ｅの表面性状は粗くなる。このような定着ベルト１ｅを用いて記録材にトナー層を定着させると、記録材の光沢度は低下する。つまり定着ベルト１ｅの表面性状を監視する情報（以下、第二の特徴量という）は定着装置１の異常状態を把握できる特徴量の一つとなる。
【００４３】
第二の特徴量の一例について説明する。定着ベルト１ｅの付近にはアナログ光学センサ１ｇを配置しており、アナログ光学センサ１ｇの発光部が定着ベルト１ｅに向けて光を発して、アナログ光学センサ１ｇの受光部が定着ベルト１ｅからの反射光を受光する。受光した反射光は、電流に変換されてセンサで検知される。
【００４４】
図６は定着ベルト１ｅの表面性状とアナログ光学センサ１ｇの出力の関係を示す図である。定着ベルト１ｅの表面性状が粗くなると、アナログ光学センサ１ｇの出力は弱くなることがわかる。これは定着ベルト１ｅの表面性状が粗くなると、定着ベルト１ｅの表面反射率が低下するため、受光部が受光する反射光が小さくなるためである。
【００４５】
よってアナログ光学センサ１ｇが受光する反射光の電流値により、定着ベルト１ｅの表面性状を監視することができ、定着装置１の異常状態を把握することができる。
【００４６】
本実施形態の定着装置１は定着ベルト１ｅを介して定着ローラ１ａと加圧ローラ１ｍが圧接しており、記録材のトナー層は定着ベルト１ｅに接するため、定着ベルト１ｅの表面性状を監視する情報に着目した。しかし記録材のトナー層が定着の際に接する部材であれば他の定着装置の形態でも良い。例えば、定着ローラと加圧ローラを含み、定着ローラと加圧ローラが直接圧接されることによりニップ部を形成する方式の定着装置では、定着ローラ１ａの表面性状を監視する情報を特徴量としても良い。
【００４７】
以上が本実施形態に係る定着装置１の異常状態を把握するための二つの特徴量であり、以下では二つの特徴量を用いて本実施形態の状態判定装置が定着装置１の異常状態を判定する処理について説明する。
【００４８】
＜＜実施形態の機能構成＞＞
図７は本実施形態に係る定着装置１の状態判定装置の機能構成図である。状態判定装置は、特徴量抽出部１０、特徴量記憶部１１、判定部１２、通知部１３を有している。
【００４９】
＜特徴量抽出部１０＞
特徴量抽出部１０はＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。特徴量抽出部１０は規定時間毎、または規定定着枚数毎に、前記第一の特徴量、第二の特徴量を抽出し、後述する特徴量記憶部１１に記憶する機能を有する。特徴量抽出部１０は第一の特徴量を抽出するため、第一の駆動モータｍ１を駆動させることにより板カム１ｋを一回転動作させて、第一の駆動モータｍ１の電流値の実効値を算出して特徴量記憶部１１に記憶させる。特徴量抽出部１０は第二の特徴量を抽出するため、アナログ光学センサ１ｇを制御して定着ベルト１ｅまたは定着ローラ１ａからの反射光に基づく電流値を算出して特徴量記憶部１１に記憶する。
【００５０】
＜特徴量記憶部１１＞
特徴量記憶部１１（第一の特徴量記憶手段の一例、第二の特徴量記憶手段の一例）はＣＰＵの制御にしたがってデータの読み出し又は書き込みを行う不揮発性のメモリ、例えばフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を有している。特徴量抽出部１０が抽出した第一の特徴量、第二の特徴量を記憶する機能を有する。
【００５１】
＜判定部１２＞
判定部１２（判定手段の一例）は予め状態判定装置に備えている判別器を用いて定着装置１の異常状態を判定している。判定部１２の判定処理を説明する前に、まず判別器の作成態様について説明を行う。
【００５２】
判定器は周知の技術であるブースティング法という教師付き学習アルゴリズムを用いて作成している。ブースティング法では、判別器を作成する前段階として、まず学習データを用意する必要がある。
【００５３】
学習データの取得方法として、例えば装置の耐久試験などを行う試験機に対して、定期的に第一の特徴量（例えば、第一の駆動モータｍ１にかかる電流の実効値）、第二の特徴量（例えば、アナログ光学センサ１ｇが受光する反射光の電流値）を取得する。また、学習データの取得方法として、監視センターとネットワークで接続されたユーザが使用している画像形成装置に対して、ネットワークを介して前記第一の特徴量と前記第二の特徴量を定期的に取得することもできる。
【００５４】
学習データを取得している段階で、画像形成装置の異常事例（例えば、トナー定着後の記録材のトナーにムラが発生している状態）に出会ったとき、定期的に取得した学習データの中で異常事例の発生前に予兆状態があった期間を推定する。そして異常事例の予兆期間に該当する区間の学習データのラベルを−１（異常予兆期間を表す）、それ以外の学習データのラベルを１（正常期間を表す）と与える。
【００５５】
ブースティング法では、取得したすべての学習データに対して、ラベルが−１の学習データとラベルが１の学習データに分類するように、しきい値ｂ、判別極性ｓｇｎ、重みαを決定する。ここで判別極性とは、１または−１を取り、判別極性が１であれば、しきい値より大きいほうが正常状態を表し、判別極性が−１であれば、しきい値より小さい方が正常状態を表している。
【００５６】
ブースティング法によるしきい値ｂ、判別極性ｓｇｎ、重みαの詳細な決定方法は周知な技術であるため、ここでは説明を省略するが、例えば、「統計的パタン識別の情報幾何  −Ｕ  ブースト学習アルゴリズム−  数理科学  特集「統計科学の最前線」、 Ｎｏ．４８９、５３−５９  Ｍａｒｃｈ  ２００４．」に掲載されている。
【００５７】
ブースティング法では学習のたびに、学習データである第一の特徴量（Ｃ１と表記する）または第二の特徴量（Ｃ２と表記する）に対する上記パラメータを有する弱判別器が生成される。学習をｊ回繰り返せば、ｊ個のＣ１またはＣ２に対する弱判別器が生成され、ｂ１〜ｂｊ、ｓｇｎ１〜ｓｇｎｊ、α１〜αｊのパラメータが生成される。後述するように、弱判別器は異常状態を判定する上では決定的な要素にはならないが、弱判別器の集合を一つの判別器として扱うことで高精度な判別器を構成する。
【００５８】
図８は複数の弱判別器で構成された判別器の一例を示している。簡単な例として、前述した試作機から定期的に取得した学習データからブースティング法による学習を５回繰り返して、５つの弱判別器で構成した判別器を示している。
【００５９】
それぞれの弱判別器は、第一の特徴量Ｃ１もしくは第二の特徴量Ｃ２のいずれかに対応しており、パラメータとして、しきい値ｂ、判別極性ｓｇｎ、重みαを有している。第一の特徴量Ｃ１に対する弱判別器は弱判別器１と弱判別器２であり、第二の特徴量Ｃ２に対する弱判別器は弱判別器３と弱判別器４と弱判別器５である。図８において、例えば弱判別器１はＣ１に対する弱判別器であり、しきい値：ｂ１＝７００、判別極性：ｓｇｎ１＝１（入力データがｂ１より大きければ正常状態を表す）、重み：α１＝０．８９５である。
【００６０】
以上が本実施形態で使用する判別器の作成態様であり、判別器を予め状態判定装置が記憶している。
【００６１】
次に判別器を用いて判定部１２の判定処理が定着装置１の異常状態を判定する処理について説明を行う。なお判定処理はＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
【００６２】
判定部１２では特徴量記憶部１１が記憶している第一の特徴量と第二の特徴量に対して第一の判定と第二の判定を実行する。
【００６３】
第一の判定は、弱判別器毎に、しきい値ｂとの大小のみを判定する弱判定を行う。弱判定はＣＰＵ演算が高速に行えるメリットがある。すなわち、弱判別器毎に以下の数１の判定処理をおこない、判定結果ＯＵＴｉを出力する。
【００６４】
【数１】
2012226143.tif 000003
ここでｉは弱判別器の識別子であり、ＯＵＴｉは弱判別器ｉによる判定結果であり、値Ｄｉは弱判別器ｉに入力される特徴量である。ｓｇｎは前述した判別極性、ｂは前述したしきい値である。例えば、弱判別器１では値Ｄ１は第一の特徴量Ｃ１であり、ｓｇｎ１は１、ｂ１は７００である。判定結果ＯＵＴｉが１の場合は異常状態なしを表し、−１の場合は異常状態ありと判定する。
【００６５】
弱判別器では各特徴量で基準値を設定してその大小を判別しているだけであるので、異常状態を判定する上で決定的な要素にはならないので、次に説明する第二の判定を実行する。
【００６６】
第二の判定では第一の判定結果を用いて重み付き多数決演算を行う。すなわち以下の数２のように、弱判別器毎に設定されている重みαｉを第一の判定結果ＯＵＴｉに乗じた結果を加算することで、総合的な異常状態指標値Ｆを算出する。重み付き多数決演算もΣα×ＯＵＴの演算を行うだけであるので、ＣＰＵの処理の付加は非常に小さい。
【００６７】
【数２】
2012226143.tif 000004
例えば、異常状態指標値Ｆが０より小さければ装置の異常状態ありと判定する。
【００６８】
このように本実施形態では精度の悪い弱判別器を複数組み合わせることによって一つの高精度な判別器を構成し、さらにＣＰＵ演算が高速に行える方法を採用している。
【００６９】
ここで本実施形態の判定処理について簡単な例で説明する。
【００７０】
図９は第一の判定と第二の判定の流れを示した図である。ここでは前述した図８の５つの弱判別器で構成された判別器を用い、仮定としてある画像形成装置の定着枚数５０ｋｐ（ｋｐ＝１０００枚）における異常状態の判別を行う。例えば、定着枚数５０ｋｐで取得した第一の特徴量はＣ１（５０ｋｐ）＝６６０、第二の特徴量はＣ２（５０ｋｐ）＝６とする。
【００７１】
まず、弱判別器ごとに第一の判定を行う。弱判別器１がＯＵＴ１を出力するにあたり、値Ｄ１にはＣ１（５０ｋｐ）である６６０が代入され、第一の判定を行う。弱判別器１のしきい値ｂ１は７００であり、判別極性ｓｇｎ１が１であるため、値Ｄ１がしきい値ｂ１より大きければ正常となる。値Ｄ１はしきい値ｂ１よりも小さいので、弱判別器１の判定結果ＯＵＴ１は−１となり、異常状態ありとなる。
【００７２】
同様に弱判別器２では、ＯＵＴ２を出力するにあたりＤ２にはＣ１（５０ｐ）が代入され、弱判別器２の判定結果ＯＵＴ２は−１となり、異常状態ありとなる。弱判別器３では、Ｄ３にはＣ２（５０ｋｐ）が代入され、弱判別器３の判定結果ＯＵＴ３は−１となり、異常状態ありとなる。弱判別器４では、Ｄ４にはＣ２（５０ｋｐ）が代入され、弱判別器４の判定結果ＯＵＴ４は−１となり、異常状態ありとなる。弱判別器５では、Ｄ５にはＣ２（５０ｋｐ）が代入され、弱判別器５の判定結果ＯＵＴ５は１となり、異常状態なしとなる。
【００７３】
以上が第一の判定の結果であり、次に第二の判定で第一の判定結果を用いて数２の重み付き多数決演算を行う。その結果、異常状態指標値Ｆ＝−３．３９９００となり、Ｆ＜０を満たすので定着装置１は異常状態を示す。
【００７４】
判定部１２が判定処理を行うタイミングは、例えば、特徴量抽出部１０が特徴量記憶部１１に第一の特徴量と第二の特徴量を記憶するたびに、判定部１２が上記判別器を用いて上記判定処理を行ってもよい。
【００７５】
＜通知部１３＞
通知部１３（送信手段の一例、報知手段の一例）は、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インターフェイス、ネットワークインターフェイス、ＣＰＵを含んで構成されている。
【００７６】
Ｉ／Ｏインターフェイスは画像形成装置が備える操作パネルやスピーカを制御する制御部に接続されている。またネットワークインターフェイスはネットワーク上の各画像形成装置の状態を監視している監視センターのサーバと接続されている。
【００７７】
通知部１３はＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
【００７８】
異常状態指標値Ｆが例えばＦ＜０となると、ＣＰＵはＩ／Ｏインターフェイスを介して画像形成装置が備える前記制御部に対して、異常状態指標値Ｆを操作パネル上に表示したり、異常状態である旨のメッセージを操作パネル上に表示する命令を送る。また、ＣＰＵはＩ／Ｏインターフェイスを介して画像形成装置が備える制御部に対して、スピーカに音声や特定のパターン音からなる告知、警告を報知する命令を送る。このようにして通知部１３は、判定部１２の判定結果が定着装置１の異常状態であると、定着装置１の故障が近いことをユーザに通知する機能を有する。
【００７９】
また、ＣＰＵは判定部１２が判定処理を行う毎に、ネットワークコントローラに対して、ネットワークインターフェイスを介して監視センターのサーバへ異常状態指標値Ｆのデータを送信する命令を送る。このようにして通知部１３は、定着装置１の状態を随時監視センターに通知する機能も有する。
【００８０】
操作パネルやスピーカ等を介し画像形成装置のユーザに対して定着装置１に異常状態が発生していることを報知することにより、定着装置１の重大な故障が発生する前に、ユーザにメンテナンスのためのサービスマンを派遣するように促すことができる。また、通信回線を介して監視センターへ異常状態指標値Ｆを送信することにより、常時定着装置１を監視することができる。Ｆ値が異常値を示すと、メンテナンスのためのサービスマンを派遣することができる。サービスマンは定着装置１の状態を直接確認し、部品の交換、電気的・機械的調整などの必要な処置を行う。
【００８１】
＜＜本実施形態の動作処理＞＞
以上が本実施形態に係る状態判定装置の機能構成であり、続いて図１０〜図１３を用いて本実施形態に係る状態判定装置が定着装置１の異常状態を判定する処理について説明する。
【００８２】
図１０は本実施形態に係る状態判定装置が定着装置１の異常状態を判定する処理を行うフローチャートである。なおここではブースティング法により１００回繰り返し学習を行い、１００個の弱判別器（ｂ１〜ｂ１００、ｓｇｎ１〜ｓｇｎ１００、α１〜α１００）で構成された判別器を予め状態判定装置に記憶している。
【００８３】
＜ステップＳ１０１＞
まず特徴量抽出部１０が、画像形成装置の初期電源投入後から定着枚数５０ｋｐ毎に定着装置１に対して第一の特徴量、第二の特徴量の抽出を行う（ステップＳ１０１）。
【００８４】
図１１はニップ部Ｎに加わる面圧を監視する情報である第一の特徴量として、第一の駆動モータｍ１にかかる電流の実効値を表した図である。特徴量抽出部１０は、定着枚数５０ｋｐごとに第一の駆動モータｍ１を制御して板カム１ｋを一回転動作させた際に、第一の駆動モータｍ１にかかる電流の実効値を算出している。
【００８５】
図１２は定着ベルト１ｅの表面性状を監視できる情報である第二の特徴量として、アナログ光学センサ１ｇが受光した定着ベルト１ｅからの反射光に基づく電流値を表した図である。特徴量抽出部１０は、アナログ光学センサ１ｇを制御して定着ベルト１ｅに向けて発光部から光を発し、定着ベルト１ｅからの反射光を受光し、受光量に基づく電流値を算出する。
【００８６】
＜ステップＳ１０２＞
次に特徴量抽出部１０は、ステップＳ１０１で定着枚数５０ｋｐ毎に算出した第一の特徴量、第二の特徴量を、抽出したタイミングの定着枚数と対応付けて特徴量記憶部１１に記憶する。
【００８７】
＜ステップＳ１０３＞
次にステップＳ１０２で特徴量記憶部１１に記憶された第一の特徴量と第二の特徴量に対して判定部１２が５０ｋｐごとに上述した第一の判定と第二の判定を行う。なお、実験に用いた試験機は１２００ｋｐを出力した段階で、定着装置１通過後の記録材にスジ状の光沢ムラが発生している故障が発生している。
【００８８】
上述したように予め１００個の弱判別器で構成された判別器を状態判定装置に記憶しているので、判別器を参照して定着枚数５０ｋｐごとに取得した第一の特徴量と第二の特徴量に対して第一の判定と第二の判定を行い、異常予兆指標値ＦがＦ＜０を満たすか判定する。
【００８９】
図１３は異常予兆指標値Ｆの算出結果を示した図である。９５０ｋｐまではＦ値が２を示し、異常状態ではないことを示している。１０００ｋｐでＦ値が１に下がり、まだこの段階では定着装置１は異常状態ではない。しかし、１０５０ｋｐで最初にＦ値がＦ＜０を満たし、定着装置１が異常状態であることを示す。それ以降１２００ｋｐ（故障発生）に達するまでＦ値はＦ＜０であり、異常状態を示し続けている。
【００９０】
＜ステップＳ１０４＞
次にステップＳ１０４で、通知部１３により、１０５０ｋｐ、１１００ｋｐ、１１５０ｋｐ、１２００ｋｐのタイミングで、ステップＳ１０３で異常状態を判定した定着装置１を備えた画像形成装置のユーザに対して、操作パネル上に異常状態指標値Ｆを表示したり、異常状態である旨のメッセージを表示する。若しくはスピーカを介して音声や特定のパターン音からなる告知、警告を報知する。また通知部１３はステップＳ１０３の判定部１２が判定処理を行う毎に、通信回線を介して監視センターのサーバへ異常状態指標値Ｆのデータを送信する。
【００９１】
以上、本実施形態にかかる定着装置１の状態判定装置を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【００９２】
例えば、本実施形態にかかる定着装置１の状態判定装置を画像形成装置に組み込んでも良い。
【００９３】
また、画像形成装置と監視センターのサーバ（情報処理装置の一例）が通信回線を介して接続されている場合、前記画像形成装置が備える定着装置の状態判定を監視センターのサーバ側で行うこともできる。
【００９４】
前記画像形成装置に前記状態判定装置が備えている特徴量抽出部１０と特徴量記憶部１１を備え、監視センターのサーバには前記状態判定装置の判定部１２を備える。定期的に（例えば、特徴量抽出部１０が特徴量記憶部１１に第一の特徴量、第二の特徴量を記憶する毎に）画像形成装置は通信回線を介して監視センターのサーバへ第一の特徴量と第二の特徴量を送信する。監視センターのサーバは第一の特徴量と第二の特徴量を受信し、判定部１２が第一の特徴量と第二の特徴量に対して第一の判定と第二の判定を行うことで、異常状態指標値ＦがＦ＜０を満たすか判定する。これにより前記画像形成装置が備える定着装置の異常状態を遠隔地で監視することができる。
【００９５】
なお本実施形態にかかる状態判定装置では、定着装置の異常状態を周知のブースティング法により生成した判別器を用いて行ったが、他にも「ＭＴＳ」（Ｍａｈａｒａｎｏｂｉｓ−Ｔａｇｕｃｈｉ−Ｓｙｓｔｅｍ）法を用いても実現できる。
【符号の説明】
【００９６】
１  定着装置
１ａ  定着ローラ
１ｂ  分離ローラ
１ｃ  テンションローラ
１ｄ  加熱ローラ
１ｅ  定着ベルト
１ｆ  第一の温度センサ
１ｇ  アナログ光学センサ
１ｈ  リンク
１ｉ  押し部
１ｊ  圧縮バネ
１ｋ  板カム
１ｍ  加圧ローラ
１ｎ  第二の温度センサ
１ｏ  受け部
ｍ１  第一の駆動モータ
ｍ２  第二の駆動モータ
ｗ１、ｗ２  ヒータ
Ｎ  ニップ部
１０  特徴量抽出部
１１  特徴量記憶部（第一の特徴量記憶手段、第二の特徴量記憶手段の一例）
１２  判定部（判定手段の一例）
１３  通知部（送信手段、報知手段の一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【特許文献１】特開２０１１−５３３８５号公報
【図１】
2012226143.tif 000005
【図２】
2012226143.tif 000006
【図３】
2012226143.tif 000007
【図４】
2012226143.tif 000008
【図５】
2012226143.tif 000009
【図６】
2012226143.tif 000010
【図７】
2012226143.tif 000011
【図８】
2012226143.tif 000012
【図９】
2012226143.tif 000013
【図１０】
2012226143.tif 000014
【図１１】
2012226143.tif 000015
【図１２】
2012226143.tif 000016
【図１３】
2012226143.tif 000017