JP2005144955A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像処理装置において制御システムが構成される基板の余命が持続するかを的確に予測し、効率的に基板交換を行えるようにする。
【解決手段】 主制御基板３８には、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、画像処理ＡＳＩＣ３５が集約されている。モジュール基板４０には、電解コンデンサ４３、ヒューズ４４、抵抗４６、ディップスイッチ４５等の故障率が高く、基板のＭＴＢＦを低下させる要因となる電子部品が集約されている。またモジュール基板４０には、このモジュール基板４０の使用履歴情報を記憶する不揮発メモリ３７が実装されている。不揮発メモリ３７には、ＣＰＵ３２によりモジュール基板４０の通電時間が書き込まれる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、基板上に電子部品を集約して制御システムを構成した画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置においては画像信号をデジタル化して内部的に処理するデジタル画像形成装置が一般的になりつつあり、従来のアナログ信号として画像を扱うアナログ画像形成装置と比較して電気的な信号処理が飛躍的に複雑化する傾向にある。
このため画像形成装置を制御する制御基板も高機能、高付加価値化され、制御基板の回路規模や実装される電子デバイスの内蔵ゲート数などが飛躍的に増加している。制御基板の高機能化に伴い、基板コストは上昇し、かつ実装部品が増加することで基板のＭＴＢＦ（mean_time_between_failure ）が小さくなる、すなわち基板寿命が短くなる傾向にある。またデジタル画像形成装置においては単なるコピー機能に加え、プリンタ機能、ＦＡＸ機能など複数の機能を融合することが容易であり、このため特にネットワークに接続された機器については常時通電が一般的に行われ、従来のアナログ画像形装置と比較して通電時間が増大する傾向にあり、かつ保守のために機器の電源をオフするダウンタイムも最小限に抑えることが市場において要求されている。

以上のように制御基板のＭＴＢＦが短くなり、かつ機器の通電時間が増加する条件においては画像形成装置の耐用年数内に制御基板の交換が必要になる可能性が高く、高機能、高密度化された制御基板を市場において交換することはランニングコストの増大および基板の交換や制御基板の各種初期設定などに要する保守作業の実施時間の増大に直結し、ユーザの利便性を損なうことになる。
制御システムの構成要素として電子デバイスに供給する電源を安定させ、ノイズ等を除去する目的として電解コンデンサ、また回路の短絡故障による発火、発煙の危険性を防止するためにヒューズ、また各種機能を設定するためのディップスイッチなども含まれている。これらの付随部品は制御回路が安定して動作するため、また機能を実現するために必要不可欠な部品であるが、部品の特性上、ｃｍｏｓプロセスで作成された半導体であるｃｐｕやＡＳＩＣと比較して故障率が高く、これらの電子部品を制御基板に実装することが制御基板自体のＭＴＢＦを低下させる大きな原因となっている。

またデジタル画像形成装置においてはその内部に実装される機能、ソフトウェアによって、市場における使用形態が大きく異なる場合がある。例えばネットワークや公衆回線に接続された機器は基本的に常時通電されることが多く、またスキャナ機能などの機能を付加された機器においては高機能ではあってもスタンドアロンで使用されるため、使用時のみユーザーによって電源がオンされ、機器の通電時間は従来のアナログ画像形成装置と大差ない場合もある。またネットワークに接続されても待機状態においては機器内部の最小限の制御基板についてのみ通電を行い、画像処理に関わる制御基板の通電時間は短時間に抑えられる省エネルギー機能が使用されている場合もあり、同じ制御基板を実装した画像形成装置おいても使用条件により制御システムの耐用年数が大きく異なる場合がある。

従来より機種間で非共通もしくは寿命部品を一枚の基板に集約することで共通化された部品の再利用性を高めるようにしたインターフェース基板が提案されているが（例えば、特許文献１参照）、寿命部品の実装された部分については使用履歴が不明であり、市場におけるメンテナンス作業実施時、交換時期を推定することが困難である。結果として寿命部品の異常発生時にモジュールを交換することになり、機器のダウンタイムを低減させる効果を生み出すことはできない。
またリサイクル性の向上を図るようにした電子回路基板が提案されているが（例えば、特許文献２参照）、市場におけるダウンタイムの低減には寄与することはできない。
さらにプリント基板上の寿命部品の寿命情報を格納した記憶手段をそのプリント基板上に設け、リサイクル時に、記憶された各寿命部品の寿命と現在時刻とからその部品の残存寿命を求めるようにしたプリント基板が提案されているが（例えば、特許文献参照）、プリント基板上の多くの回路部品の中から寿命の尽きた部品のみを取り出して交換する手間がかかる等の問題があった。
特開２００１−３０９０９５号公報 特開２００１−２４４５９４号公報 特開２０００−０３１６１０号公報

制御システムが構成される制御基板の余命が持続するかを的確に予測し、効率的に基板交換を行うことにより、機器のダウンタイムを低減させると共に、保守作業に要する時間と機器のランニングコストを低減し、使用者の利便性を向上させることを課題とする。

請求項１記載の発明は、故障率の比較的高い第１の電子部品と故障率の比較的低い第２の電子部品とにより構成される制御システムを有する画像処理装置において、第１の電子部品を集約した第１の制御基板と、第２の電子部品を集約した第２の制御基板と、第２の制御基板に設けられこの第２の制御基板の使用履歴情報を格納する記憶装置とを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１の制御基板と第２の制御基板とのインターフェースを複数の画像処理装置間で共通化したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、第２の制御基板を挿抜可能に実装するためのスロット構造を設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、第１の基板から記憶装置に第２の制御基板の通電時間を書き込むことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、第１の制御基板の電源電圧が第２の制御基板を介して供給されることを特徴とする。

本発明によれば、記憶装置に第２の制御基板の通電時間等の使用履歴情報を書き込むことにより、サービスマンが定期点検時にその書き込まれた内容を読み出すことが可能となり、次回の定期点検まで第２の制御基板の余命が持続するかを容易に推測することができ、画像形成機器のダウンタイム低減を実現することができる。また市場において第２の制御基板の交換によりシステムのＭＴＢＦ値を改善することが可能となり、かつ高価な電子部品が実装された第１の制御基板を継続使用可能とすることにより、保守作業に要する時間と機器のランニングコストの低減を可能とし、使用者の利便性向上を実現することができる。

本発明による画像形成装置は、制御基板のＭＴＢＦを低下させる要因となる電子部品を主制御基板とは別の第２の制御基板に集約すると共に、この第２の制御基板にこの第２の制御基板の使用履歴情報を記憶する記憶装置を設けたことを特徴とする。

図１は本発明の実施例による画像形成装置であるデジタル複写機の構成図であり、大きくスキャナ部１とプリンタ部２より構成される。
まずスキャナ部１について説明する。スキャナ部１における原稿の載置のためのコンタクトガラス３は、光源４−１により照射され、読み取り原稿からの反射光はミラー４−２からレンズ６を介してＣＣＤイメージセンサ７の受光面に結像される。光源４−１及びミラー４−２は、コンタクトガラス３の下面をコンタクトガラス３と平行に副走査方向に移動する光学走査装置８に搭載され、光学走査装置８はステッピングモータ５により駆動される。ミラーはその光学走査装置９に連動して１／２の速度で副走査方向に移動する光学走査装置１０に搭載されている。主走査方向のスキャンは、ＣＣＤの個体走査によって行われ、原稿画像はＣＣＤにより読み取られ、前述のような光学系が移動することで原稿全体が走査されるようにされている。なお、図中１１は、原稿を押圧するための圧板である。

次にプリンタ部２について説明する。プリンタ部２は、レーザ書き込み系、画像再生系ならびに給紙系により構成される。レーザ書き込み系は、図２に示すようにレーザ出力ユニット１２、結像レンズ１３ならびにミラー１４を備えている。レーザ出力ユニット１２の内部には、レーザ光源であるレーザダイオード（ＬＤ）及び電気モータによって高速で回転する多角形ミラー（ポリゴンミラー）が設けられている。レーザ書き込み系から出力されるレーザ光が画像再生系の感光体ドラム１５（図１）に照射される。感光体ドラム１５の周囲には、帯電チャージャ１６、イレーザ１７、現像ユニット１８、転写チャージャ１９、分離チャージャ２０、分離爪２１、クリーニングユニット２２などが備えられている。

このプリンタ部２における画像再生プロセスを簡単に説明する。感光体ドラム１５の周面は、帯電チャージャ１６によって一様に高電位に帯電される。その周囲にレーザ光が照射されると、照射された部分は電位が下がる。レーザ光は記録再生の黒／白に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されるので、レーザ光の照射によって、感光体ドラム１５の周面に記録画像に対応する電位分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が現像ユニット１８を通ると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像が可視化されたトナー像となる。トナー像が形成された部分に、所定のタイミングで転写紙がカセットから送り込まれ、トナー像に重なる。このトナー像は転写チャージャ１９によって記録シートに転写され、その後分離チャージャ２０ならびに分離爪２１によって、感光体ドラム１５から分離される。分離された転写紙は、搬送ベルト２３によって搬送され、ヒータを内蔵した定着ローラ２４によって加熱着された後、排紙トレー２５に排紙される。

また本実施例では、図１に示す通りプリンタ部２は給紙系を２系統有している。一方の給紙系は、上段給紙カセット２６及び手差し給紙台２７が備えられており、上段給紙カセット２６及び手差し給紙台２７にセットされた転写紙は、給紙ローラ２８によって給紙される。もう一方の給紙系には下段給紙カセット２９が備えられ、下段給紙カセット２９内の転写紙は、給紙ローラ３０によって給紙される。そして、いずれかの給紙ローラから給紙された転写紙はレジストローラ３１に当接した状態で一旦停止し、記録プロセスの進行に同期したタイミングで感光体ドラム１５に送り込まれる。

図３は制御システムの構成図である。
第１の基板である主制御基板３８には、プログラムに従い一連の画像形成動作を実行するＣＰＵ３２、プログラムを格納するＲＯＭ３３、プログラム実行エリアのＲＡＭ３４、ＣＣＤより送られてくる画像データをデジタル化および画像処理を実行する画像処理ＡＳＩＣ３５が実装され、画像形成機能が実現されている。また画像処理ＡＳＩＣ３５は表示部３６の制御を司っており、画像制御ＡＳＩＣ３５から出力される表示データに基づいて各種のメッセージが表示される。

主制御基板３８上のデバイスが使用する電源はＰＳＵ（直流電源装置）３９より供給されるが、ＰＳＵ３９から出力された電源電圧は、第２の制御基板であるモジュール基板４０を経由して主制御基板３８に供給される。ＰＳＵ３９とモジュール基板４０はハーネス４１により接続され、またモジュール基板４０と主制御基板３８はＩＣカードコネクタなど挿抜が容易なコネクタ４２によって接続される。モジュール基板４０には、電子デバイスに供給する電源を安定させ、ノイズ等を除去する目的として電解コンデンサ４３や、回路の短絡故障による発火を防止するためのヒューズ４４、抵抗４６が実装されている。また各種機能を設定するためのメカニカルなディップスイッチ４５が実装されており、ＣＰＵ３２はＰｏｒｔへの入力論理を読み出すことでディップスイッチ４５の状態を認識し、設定された動作モードを実行することが可能となる。

これら電解コンデンサ４３やヒューズ４４、ディップスイッチ４５などは、通常の半導体デバイスと比較して故障率が高く、制御基板のＭＴＢＦを大きく低下させる要因となる電子部品であり、モジュール基板４０にはこれらの部品が集約されている。またモジュール基板４０には、このモジュール基板４０の使用履歴情報を記憶する不揮発メモリ３７が実装されている。不揮発メモリ３７はシリアルバスインターフェース（ｓｃｉ）などにより主制御基板３８のＣＰＵ３２と接続されており、ＣＰＵ３２は任意のタイミングで不揮発メモリ３７へのアクセスを行うことが可能である。

次に、モジュール基板４０の交換に関する動作について説明する。
図４において、画像形成機器の電源がオンされると（Ｓ１）、ＣＰＵ３２は内部カウンタの動作を開始し（Ｓ２）、一定時間が経過しカウンタがオーバフローすると（Ｓ３，Ｙｅｓ）、不揮発メモリ３７に記録されている経過時間パラメータを減算する（Ｓ４）。不揮発メモリ３７には工場出荷時、それぞれのモジュール基板４０の寿命に相当する初期値が書き込まれており、市場において一定の通電時間が経過するたびに初期値からの減算を繰り返し（Ｓ５）、その減算値が規定値を下回ったとき（Ｓ５，Ｙｅｓ）、表示を行ってモジュール基板４０を交換する（Ｓ６）。これによって制御システムの故障確率を低減させることが可能となる。

図５において、定期点検時にサービスマンは、操作部より特定のキー入力を行うことで（Ｓ７）、不揮発メモリ３７の格納値を読み出し（Ｓ８）、その時間換算値を規定値で割ることにより、モジュール基板４０の余命を容易にＣＰＵ３２から読み出すことが可能となる（Ｓ９，Ｓ１０）。

主制御基板３８とモジュール基板４０とは、ＩＣカードコネクタやボードスタックコネクタなどの挿抜が容易なコネクタ４２などのインターフェースによって接続されており、サービスマンは定期点検時、モジュール基板４０の余命を読み出し、不足していると判断した場合はモジュール基板４０を取り外し、新たなモジュール基板４０をセットするだけで制御系のＭＴＢＦ値を出荷当初に近い値まで復帰させることが可能となる。

以上のように、本実施例によれば、主制御基板３８はモジュール基板４０の使用履歴を不揮発メモリ３７に書き込み、サービスマンは定期点検時にその書き込まれた内容を読み出すことで、次回の定期点検までモジュール基板４０の余命が持続するかを推測し、効率的にモジュール基板を交換可能とすることで、機器のダウンタイムを低減させることができる。

また、市場において交換性が良好なモジュール基板４０を交換することで、制御システムのＭＴＢＦ値を出荷当初に近い値まで復帰させることが可能となる。また高価な電子部品が実装された主制御基板３８は引き続き使用可能とすることで、保守作業に要する時間と機器のランニングコストを低減することを可能とし、使用者の利便性を向上させることができる。

また、寿命部品は一般的に実装密度が低く、端子の間隔なども広い場合が多い。これに対し制御デバイスは高密度に実装され、端子間隔も狭いため、４層基板など高価な基板が一般的に使用される。このような高価な高密度基板に実装密度の低い寿命部品を実装することはコストアップの要因となりうるが、本実施例においては寿命部品と高密度部品を別々の基板に実装することで、高密度基板に低密度の部品実装をすることが回避可能となり、機器のコストパフォーマンスを向上させることができる。

画像形成装置は一般的に１分間あたりの画像生産性によって機器が差別化される場合が多く、高生産性の機器は高速のＣＰＵ３２や画像処理ＡＳＩＣ３５などが実装され、機器の販売価格は高価格な値付けがされる場合が多い。また低生産性の機器はより廉価な部品が実装され、低価格で市場に提供される場合が多い。このため高生産性な機器と低生産性の機器の主制御基板３８を共通化することはコスト的観点から困難であり、複数の機器のメインテナンスを要求されるサービスマンは複数の種類の制御基板を携行し、市場を巡回する必要があった。

高生産性の機器と低生産性の機器ではＣＰＵなどの制御系デバイスは異なるが、寿命部品については生産性に関わらず同等の部品で対応可能な場合が多い。このため本実施例は、主制御基板３８とモジュール基板４０のインターフェースを機器間で統一することにより、一種類のモジュール基板により複数の機器に対応可能とし、サービスマンの利便性を高めることを目的とする。また部品の共通化によりモジュール基板のコストを低減させることによりランニングコストを低下させ、ユーザの利便性を向上させることを目的とする。

本実施例は、ＭＴＢＦを低減させる要因となりうる電子部品を集約したモジュール基板４０と主制御基板３８とのインターフェースを複数の種類の機種間で統一することを特徴とする。
画像形成装置の機種間の差別化は主に画像の生産性によって行われ、実装される機能などは機種間において大きな差異を持たない場合が多い。このためモジュール基板４０に実装される電解コンデンサ４３やディップスイッチ４５などは全ての機種間で共通化することが可能である。またヒューズ４４については高生産性の制御基板では大電流を必要とするため低生産性の機械との共通化が困難な場合もあるが、ヒューズソケットをモジュール基板４０に実装し、ヒューズ単体を交換可能な構成とすればモジュール基板共通化の支障にはならない。

このように多機種間でモジュール基板４０を共通使用可能とすることで、サービスマンが携行する交換部品の種類を低減させることが可能となり、作業効率を向上させることが可能となる。また不揮発メモリ３７を実装したモジュール基板構成を用いることで、通電比率の高い機種について、次回の定期点検までに余命が尽きてしまうモジュール基板４０についても、近隣に設置されている通電比率の低い機種においてはそのモジュール基板でも次回の定期点検まで余命が足りる場合、双方のモジュール基板を交換することで、より効率的にモジュール基板を使用することが可能となり、画像形成装置のランニングコストを低減させることが可能となる。

図６、図７に本発明の実施例３を示す。
図示のように、ＭＴＢＦを低下させる可能性のある電子部品が集約されたモジュール基板４０は、機器外装に設けられたスロット４７より挿抜可能に差し込まれ、ＰＳＵ３９とのインターフェースもボードスタックコネクタ４８によって行われる。

本実施例によれば、サービスマンはモジュール基板４０の推定余命を不揮発メモリ３７から読み出し、余命が不足していると判断した場合はスロットよりモジュール基板４０を抜き、新たなモジュール基板４０をスロットにセットする手順のみでメンテナンス作業を完了でき、作業時間の短縮が可能となる。

本発明の実施例１，２による画像処理装置を示す構成図である。 レーザ書き込み系を示す構成図である。 本発明の実施例による制御システムを示す構成図である。 モジュール基板の交換に関する動作を示すフローチャートである。 モジュール基板の交換に関する他の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３による制御システムを示すブロック図である。 本発明の実施例３による画像処理装置の要部の構成図である。

符号の説明

３２ ＣＰＵ
３３ ＲＯＭ
３４ ＲＡＭ
３５ ＡＳＩＣ
３７ 不揮発メモリ
３８ 主制御基板
３９ ＰＳＵ
４０ モジュール基板
４１ ハーネス
４２ コネクタ
４３ 電解コンデンサ
４４ ヒューズ
４５ ディップスイッチ
４６ 抵抗
４７ スロット
４８ ボードスタックコネクタ

Claims (5)

1. 故障率の比較的高い第１の電子部品と故障率の比較的低い第２の電子部品とにより構成される制御システムを有する画像処理装置において、
   第１の電子部品を集約した第１の制御基板と、
   第２の電子部品を集約した第２の制御基板と、
   第２の制御基板に設けられこの第２の制御基板の使用履歴情報を格納する記憶装置とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の制御基板と第２の制御基板とのインターフェースを複数の画像処理装置間で共通化したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２の制御基板を挿抜可能に実装するためのスロット構造を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記第１の基板から前記記憶装置に前記第２の制御基板の通電時間を書き込むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の制御基板の電源電圧が前記第２の制御基板を介して供給されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。