JP2009063810A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スジ状の画質不良の原因を早期に判定することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１０は、帯電用電圧を発生させる高圧電源２１と、帯電用電圧を用いて感光体２５を帯電させる帯電器２４と、帯電器２４によって帯電された感光体２５を露光して静電潜像を形成させるレーザダイオード２３と、帯電器２４に交流成分電圧の印加があり且つ露光がある第１の状態、帯電器２４に交流成分電圧の印加があり且つ露光がない第２の状態、帯電器２４に交流成分電圧の印加がなく且つ露光がある第３の状態、帯電器２４に交流成分電圧の印加がなく且つ露光がない第４の状態、のそれぞれの状態で所定のテスト画像を作成するようにレーザダイオード２３を駆動させるテスト画像作成制御部と、各テスト画像の濃度を検知する濃度センサ１２と、濃度センサ１２の検知結果に基づいて故障箇所を判定する故障箇所判定部と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

ゼログラフィ方式を使用して紙などの記録媒体上に画像を形成する画像形成装置は、感光体を帯電させるための高電圧を発生させる高圧電源（ＨＶＰＳ：High Voltage Power Supply）を有している。この高圧電源が故障した場合、図７に示すように主走査方向にスジ状の画質不良（ディフェクト）が発生することがある。これは特に、帯電器のＤＣ電位の周期的なブレや、ＡＣ電位の振幅ないし周期の異常といった故障によって引き起こされる。これらの故障が発生すると帯電量が副走査方向に急激に変化するために、感光体上の電位が一様でなくなる。この結果、露光過程を経ても予めスジが重畳された静電潜像しか得られないため、スジ状の画質不良が発生する。

一方、このような画像形成装置には、利用者が所望する画像からレーザダイオードやＬＥＤなどの露光装置の駆動信号を生成し、目的とする静電潜像を形成する機能を持つビデオプロセッサを搭載している。このビデオプロセッサが暴走した際にも、露光ビームのスキャンタイミングがずれた状態で感光体を走査するため、高圧電源が故障した際と酷似した症状が発生することが知られている。

このため、スジ状の画質不良が発生した場合、高圧電源とビデオプロセッサのどちらに原因があるか判定するのは難しく、迅速かつ確実な究明活動の障害になっていた。

このようなスジ状の画質不良の検出については、複写機に現れるスジ状の画質不良を自動的に検出する画質検査装置（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）が知られている。特許文献１及び特許文献２の画質検査装置は、スジ状の画質不良の検出を行うのみで、原因の診断は行わない。

また、スジの幅、位置、周波数を検知して、画質不良の原因となるプロセスを特定して補正を施すことによって画質不良を軽減する画像形成装置（例えば、特許文献３参照。）が提案されている。特許文献３の画像形成装置では、画質不良の原因となるプロセスの特定方法として、バイアス調整を行ってもスジが取れない場合にはＬＰＨ（ＬＥＤプリントヘッド）の故障と判定するロジックを含む。従って、帯電器の故障の場合はバイアス調整してもスジは取れず、ＬＰＨの故障と判定される可能性がある。
特開平６−１５２８０６号公報 特開平７−５５７１４号公報 特開２００５−２５４４９１号公報

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、スジ状の画質不良の原因を早期に判定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、直流成分電圧と交流成分電圧とを重畳して帯電用電圧を発生させる電圧発生手段と、前記電圧発生手段により印加された帯電用電圧を用いて像保持体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された像保持体を露光して静電潜像を形成させる露光手段と、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加があり且つ前記露光手段による露光がある第１の状態、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加があり且つ前記露光手段による露光がない第２の状態、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加がなく且つ前記露光手段による露光がある第３の状態、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加がなく且つ前記露光手段による露光がない第４の状態、のそれぞれの状態で所定のテスト画像を作成するように前記露光手段を駆動させるテスト画像作成制御手段と、前記テスト画像作成制御手段により作成された各テスト画像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記濃度検知手段の検知結果に基づいて故障箇所を判定する故障箇所判定手段と、を備えている。

請求項２記載の画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、前記故障箇所判定手段は、前記濃度検知手段により、前記第１の状態及び前記第２の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良があり、且つ、前記第３の状態及び前記第４の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良がない場合には、前記電圧発生手段の故障と判定することを特徴とする。

請求項３記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２記載の画像形成装置において、前記露光手段に駆動用信号を送る駆動用信号供給手段を更に備え、前記故障箇所判定手段は、前記濃度検知手段により、前記第１の状態及び前記第３の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良があり、且つ、前記第２の状態及び前記第４の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良がない場合には、前記駆動用信号供給手段の故障と判定することを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置において、前記故障箇所判定手段による故障箇所の判定を実施するか否かを判定する実施条件判定手段を更に備え、前記実施条件判定手段により前記故障箇所の判定を実施すると判定された場合にのみ、前記テスト画像作成制御手段が前記テスト画像を作成するよう制御し、前記濃度検知手段が前記テスト画像の濃度を検知し、前記故障箇所判定手段が故障箇所を判定することを特徴とする。

請求項５記載の画像形成装置は、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の画像形成装置において、前記故障箇所判定手段により故障箇所が判定された場合に、判定された故障箇所を報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする。

以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、故障箇所を早期に判定できる画像形成装置を実現できるという効果が得られる。

請求項２記載の発明によれば、電圧発生手段の故障を早期に判定できるという効果が得られる。

請求項３記載の発明によれば、駆動用信号供給手段の故障を早期に判定できるという効果が得られる。

請求項４記載の発明によれば、故障箇所の判定を必要なときにのみ行い、無駄に判定を行うことを防止できるという効果が獲られる。

請求項５記載の発明によれば、故障箇所を報知することにより、ユーザに故障対策措置を促すことができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、画像形成装置１０の概略構成を示し、図２は、図１の現像器１１の周辺の詳細な機器構成を示す。

図２に示すように、画像形成装置１０は現像器１１周辺に、高圧電源２１と、ビデオプロセッサ２２と、レーザダイオード２３と、帯電器２４と、感光体２５と、中間転写体２６と、１次転写ロール２７と、トナーカートリッジ２８と、トナー搬送路２９とを備えている。

画像形成装置１０は、高圧電源２１で発生させた高電圧を帯電器２４により印加することにより感光体２５の表面を帯電させる。高圧電源２１で発生させる電圧は、帯電を行うための直流成分電圧（ＤＣ電位）と、良好な画質を形成するための交流成分電圧（ＡＣ電位）とを重畳したものである。また、ビデオプロセッサ２２が生成した駆動信号を用いてレーザダイオード２３を駆動し、感光体２５を露光することにより静電潜像を形成する。そして、現像器１１により、この感光体２５上の静電潜像が、トナーカートリッジ２８よりトナー搬送路２９を経由して供給されるトナーにより現像され、感光体２５上にトナー像が形成される。感光体２５上に形成されたトナー像は、一次転写ロール２７により中間転写体２６に転写される。

また、画像形成装置１０は、高圧電源２１、ビデオプロセッサ２２など、画像形成装置１０の動作全般を制御する制御部２０を備えている。この制御部２０は、ＣＰＵやＲＯＭ等から構成され、高圧電源２１によるＡＣ電位の印加があるか否か、及び、レーザダイオード２３による露光があるか否かの４通りの条件下で、感光体２５上にハーフトーンのテスト画像（濃度一定の矩形のトナー領域。以下「パッチ」という。）を作成するよう制御すると共に、故障箇所の判定を実施するか否かを判定する。

更に、画像形成装置１０は、中間転写体２６上に作成されたパッチの濃度を測定する濃度センサ１２と、パッチが濃度センサ１２の感度域を通過する際の濃度センサ値の変化に基づいてスジ状の画質不良の有無を判定するスジ検知部１３を備えている。このスジ検知部１３の判定結果に基づいて、制御部２０が故障箇所を判定する。

次に、本実施の形態における画像形成装置１０の故障箇所の判定処理の流れについて、図３、図４、図５のフローチャートに基づいて説明する。

図３は、画像形成装置１０の制御全体のおおまかな流れを示す。

まず、ステップ３００では、制御部２０が、画像形成装置１０の故障検知制御を行うか否かの実施条件の判定処理を行う。この判定結果に基づき、ステップ３０２では、実施しない場合にはステップ３００に戻って判定処理を繰り返して行い、実施する場合にはステップ３０４に進んで実際に故障検知の動作を行う。

次に、故障検知制御の実施条件の判定処理について説明する。本実施の形態では、この判定を以下の方法で行う。画像形成装置１０においては、環境や部材の経時変化を補償するために画質調整動作を行い、濃度や階調性を調整する。しかし、何らかの部材が故障した際は、画質調整を行っても画質が回復しないことが多い。従って、画質調整を行ったにも関わらず目標画質に達しない場合、故障検知制御を実施するよう判定する。

図４は、上述の故障検知制御の実施条件の判定処理の流れを示す。

まず、ステップ４００では、制御部２０が、画質調整動作を行ったか否かを判定する。画質調整動作を行った場合はステップ４０２に進み、行っていない場合はステップ４０６に進む。

ステップ４０２では、制御部２０が、目標画質に達したか否かを判定する。目標画質に達した場合はステップ４０６に進み、達していない場合はステップ４０４に進む。

ステップ４０４では、画質調整動作を行ったが目標画質に達しない場合であり、制御部２０は、故障検知制御を「実施する」と判定して処理を終了する。

ステップ４０６では、画質調整動作を行っていないか、又は画質調整動作の結果、目標画質に達した場合であり、制御部２０は、故障検知制御を「実施しない」と判定して処理を終了する。

この実施条件の判定処理には、他にも幾つかの方法がある。例えば、第２の方法として、画像形成装置を一定時間使用するたびに故障検知制御を実施すると判定する方法がある。

また、カラーの画像形成装置においては、色ずれを補償するためのカラーレジ調整動作を行う。しかし、何らかの部材が故障した際は正常に画像（カラーレジ調整動作用の画像も含む）を形成することができないため、カラーレジ調整動作を実施しても色ずれが解消しないことが多い。従って、カラーレジ調整動作を行ったにも関わらず色ずれが解消しない場合、故障検知動作を実施するよう判定する第３の方法もある。

さらに、何らかの部材が故障した際、意図しないトナー現像が行われ、結果としてトナー消費量が予測と異なってくる可能性がある。そこで、トナーの実際の消費量が画像から予測されるものと大幅に異なる場合に、故障検知動作を実施するよう判定する第４の方法もある。

これらの判定方法のうち、第２の方法以外は、高圧電源やビデオプロセッサの故障によって副次的に引き起こされうる異常を故障検知動作のトリガとするものである。

その他にも、画像形成装置の組み立て後の最初の電源投入であることを検知して、故障検知動作を実施するよう判定する第５の方法もある。また、サービス・エンジニアによる部品交換後の最初の電源投入であることを検知して故障検知動作を実施するよう判定する第６の方法もある。この第５及び第６の方法は、組立不良や作業不良による異常がなかったことを確認するためであると同時に、初期故障の早期検知を図るものである。

以上の判定方法は互いに相反するものではなく、任意に組み合わせて故障検知動作の実施条件を判定してもよい。

次に、故障検知動作について説明する。図５は、故障検知動作の処理の流れを示す。

まず、ステップ５００では、制御部２０が、「帯電器２４に高圧電源２１によるＡＣ電位の印加があるかないか」及び「レーザダイオード２３による露光があるかないか」の組合せによる４通りの状態で、感光体２５上にハーフトーンパッチを作成するよう制御する。

ステップ５０２では、スジ検知部１３が、中間転写体２６上の各パッチ毎に濃度センサ１２によって測定された濃度に基づいてスジ状の画質不良の有無を判定する。このスジの有無の判定は、以下のように行う。

パッチはハーフトーン画像で構成されているため、測定される濃度センサ値は予測値の付近で一定値を取るはずである。このため、センサ値の振幅（最大値と最小値の差）が閾値以上であったり、センサ値がパッチ濃度から予測される範囲を超える場合にスジありと判定する。また、センサ値をフーリエ変換して高周波成分が閾値以上含まれる場合にも、スジありと判定する。これは本来センサ値は直流成分しか含まないはずであるが、スジが発生している場合は急激に濃度が変化するため、センサ値に交流成分（とりわけ高周波成分）が含まれるようになることに基づく。

また、別の方法として、ハーフトーン・パターンではないパッチを使うこともできる。例えば、原稿の画像を解析し、その画像が濃度センサ１２を通過する際のセンサ値を予測して、その予測値と実測値の差分が一定以上あることや、差分の自乗平均値が一定以上であることや、予測値および実測値のフーリエ変換結果の高周波成分の比較によって検知してもよい。

ステップ５０４では、制御部２０が、４通りの各パッチ毎に判定されたスジの有無に基づいて、故障箇所を判定する。この判定は、以下のように行う。

帯電器２４にＡＣ電位の印加がある状態でスジがあり、かつ、帯電器２４にＡＣ電位の印加がない状態では露光の有無に関わらずスジの発生状況が同じ場合には、高圧電源２１に異常があると判定する。

また、露光がある状態でスジがあり、かつ、露光がない状態では帯電器２４にＡＣ電位の印加の有無に関わらずスジの発生状況が同じ場合には、ビデオプロセッサ２２に異常があると判定する。

この判定ロジックについて、図６を参照しながら説明する。図６に示す条件Ａは通常の画像形成時と同じ条件であり、高圧電源２１やビデオプロセッサ２２が正常ならば問題なくパッチが形成され、スジは発生しない。条件Ｂでは帯電器２４にＡＣ電位はかかっていないが、これはパッチ形成の妨げとはならない。よって、この条件下でもスジは発生しない。条件Ｃ、Ｄでは露光が抑止されているため、正常な状態ではパッチそのものが形成されず、当然スジも発生しない。

ここで、スジ発生につながるような異常が高圧電源２１に起きたとすると、少なくともＡＣ電位が印加される条件Ａ、Ｃにおいてスジ発生が観測される。条件Ｂ、Ｄでスジが発生するか否かは状況次第（例えば、ＡＣ電位がかかりっ放しの状態ではスジが発生するが、その他の場合は発生しない）であるが、その発生状況は両条件で一致する（判定Ｘ）。

また、異常な露光ビームによりスジ発生につながるような異常がビデオプロセッサ２２に起きたとすると、少なくとも露光がなされる条件Ａ、Ｂにおいてスジ発生が観測される。条件Ｃ、Ｄでスジが発生するか否かは分からないが、その発生状況は両条件で一致する（判定Ｙ）。

ステップ５０６では、高圧電源２１に異常ありと判定された場合はステップ５１０に進み、その他の場合はステップ５０８に進む。

ステップ５０８では、ビデオプロセッサ２２に異常ありと判定された場合はステップ５１０に進み、その他の場合は高圧電源２１もビデオプロセッサ２２にも異常なしの判定結果で処理を終了する。

ステップ５１０では、高圧電源２１又はビデオプロセッサ２２に異常ありと判定されたため、制御部２０は画像形成装置１０を停止する。

ステップ５１２では、異常ありと判定された故障箇所を画像形成装置１０の表示パネル（不図示）に表示する。或いは、ネットワーク接続されたサービスセンタに自動的に通報してもよい。

このようにして画質不良の原因を早期に知ることができ、ダウンタイムの短縮を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用できる。

本実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。 本実施の形態における画像形成装置の現像器周辺の詳細構成図である。 画像形成装置のおおまかな制御の流れを示すフローチャートである。 故障検知制御の実施条件の判定処理の流れシメスフローチャートである。 故障検知動作の処理の流れを示すフローチャートである。 故障箇所判定のロジックを示す表である。 スジ状の画質不良を示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ 現像器
１２ 濃度センサ
１３ スジ検知部
２０ 制御部
２１ 高圧電源
２２ ビデオプロセッサ
２３ レーザダイオード
２４ 帯電器
２５ 感光体
２６ 中間転写体
２７ 一次転写ロール
２８ トナーカートリッジ
２９ トナー搬送路

Claims (5)

1. 直流成分電圧と交流成分電圧とを重畳して帯電用電圧を発生させる電圧発生手段と、
   前記電圧発生手段により印加された帯電用電圧を用いて像保持体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段によって帯電された像保持体を露光して静電潜像を形成させる露光手段と、
   前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加があり且つ前記露光手段による露光がある第１の状態、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加があり且つ前記露光手段による露光がない第２の状態、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加がなく且つ前記露光手段による露光がある第３の状態、前記電圧発生手段により前記帯電手段に交流成分電圧の印加がなく且つ前記露光手段による露光がない第４の状態、のそれぞれの状態で所定のテスト画像を作成するように前記露光手段を駆動させるテスト画像作成制御手段と、
   前記テスト画像作成制御手段により作成された各テスト画像の濃度を検知する濃度検知手段と、
   前記濃度検知手段の検知結果に基づいて故障箇所を判定する故障箇所判定手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記故障箇所判定手段は、前記濃度検知手段により、前記第１の状態及び前記第２の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良があり、且つ、前記第３の状態及び前記第４の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良がない場合には、前記電圧発生手段の故障と判定する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記露光手段に駆動用信号を送る駆動用信号供給手段を更に備え、
   前記故障箇所判定手段は、前記濃度検知手段により、前記第１の状態及び前記第３の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良があり、且つ、前記第２の状態及び前記第４の状態で作成されたテスト画像の両方にスジ状の画質不良がない場合には、前記駆動用信号供給手段の故障と判定する請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記故障箇所判定手段による故障箇所の判定を実施するか否かを判定する実施条件判定手段を更に備え、
   前記実施条件判定手段により前記故障箇所の判定を実施すると判定された場合にのみ、前記テスト画像作成制御手段が前記テスト画像を作成するよう制御し、前記濃度検知手段が前記テスト画像の濃度を検知し、前記故障箇所判定手段が故障箇所を判定する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。
5. 前記故障箇所判定手段により故障箇所が判定された場合に、判定された故障箇所を報知する報知手段を更に備えた請求項１〜請求項４の何れか１項記載の画像形成装置。