JP4432494B2 - 画像形成装置およびその異常部品検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源から出力供給を受ける部品が複数ある場合に、それら部品の寿命や異常を簡易に検出する検出技術に関し、とくに異常等の部品を特定できるようにするものであり、例えば画像形成装置に適用して好適なものである。

画像処理装置に用いられる高圧電源は、感光体周辺の部品に対し出力を与え、その対象としては帯電器、現像器、転写器等がある。

転写器にはベルトで用紙を搬送し、ベルトの裏からロールを感光体側へ接触させる転写ベルト方式や、一度ベルトに転写してから、紙に転写する中間転写体方式がある。このうち、転写ベルト方式は、用紙走行性が優れ、また、感光体に対する接触面が確保されるため、転写性が良いなどの利点がある。また、中間転写体方式は特にカラー機に多く用いられ、中間転写体に各色（たとえばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）順番に中間転写体に転写し、４色転写した後に用紙に転写するため、４色の像位置バラツキが少なく、また、用紙転写が一回ですむため、用紙走行性も優れている等の特徴をもつ。また、高画質維持のため、出力の状態を検出する回路を設けて、異常状態を検出し、異常印刷（プリント）出力を防止するなどの機能を具備している。

図１に転写ベルト方式の画像形成装置の例を簡略化して示す。図１に示すように、感光体１１の表面に帯電器１２により帯電を行い、露光器１３により潜像を形成する、現像器１４により現像を行い、転写ベルト１５により搬送される用紙に転写ロール１６を用いてトナー像を転写し、こののち、定着器（図示しない）でトナー像を用紙に加熱定着する。そして、帯電器１２、現像器１４、転写ロール１６にはそれぞれ帯電器用高圧電源１２ｐ、現像器用高圧電源１４ｐ、転写器用高圧電源１６ｐがそれぞれ用いられている。

ところで、高圧電源内で寿命や異常を検出する場合、前述のような転写ベルト方式の転写器では、転写ベルトや転写ロール等の複数の部品が存在するため、寿命や異常を起こしている部品がどの部品なのか、例えば、転写ベルトなのか転写ロールなのか判断ができなかった。

また、ロール型デバイスは経時的に抵抗値が上昇する特徴をもつ。よって、定電流制御が行われている場合は、経時的に電圧値が大きくなる。この結果、出力電圧が上昇し、絶縁破壊が生じて異常放電が起ることがあった。したがって、部品の経時変化や異常を確実に検出することが望まれる。

なお、本発明と関連する先行技術としては以下のものがある。

特許文献１は、出力異常における保護機能を設けるものであり、出力短絡を検出する機能を開示している。この文献の手法では、このことにより、異常時に回路保護を行うことができる。しかし、負荷に複数の部品が存在する場合、異常の個所を判断することができない。

また、特許文献２は、電圧検出、電流検出を行い、負荷状態により切り替えるものである。この文献の手法では、このことにより、負荷状態により安定に制御を行うことができる。しかし、負荷に複数の部品が存在する場合、寿命や異常の個所を判断することができない。

また特許文献３は、異常を検知し、出力を低下させるものである。この手法では異常発生は判断できても、異常個所まで判定できない。

また特許文献４は瞬時的な異常を検知し、レベルにて出力を低下させるものである。この手法でも、異常個所まで判定できない。

また、特許文献５は、異常があった時間を測定し、その結果にて出力を低下させるものである。この手法でも、異常個所まで判定できない。
特開２０００−１５６９７３公報 特開２００３−１３４８１０公報 特許第２９４５７１０号公報 特開２０００−１３２２４６公報 特開２００２−２２９３９７公報

この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、どの部品に異常があるのか等を簡易に判別できる判別技術を提供することを目的としている。
とくに、画像形成装置の転写器に電力を供給する高圧電源内で寿命や異常を検出する場合、複数の部品が存在するため、寿命や異常を起こしている部品が転写ベルトか転写ロールなのか判断ができなかった。この発明はこのような問題を解決するものである。

この発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。ここでは、発明を詳細に説明するのに先だって、特許請求の範囲の記載について補充的に説明を行なっておく。

すなわち、この発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、画像形成装置等の、それぞれ負荷を形成する複数の部品に電源から
に電力供給を行い、電力供給に関する制御量を検出して所定の制御を行なう電気機器に：上記電源の上記制御量以外の物理量を検出する検出手段と；上記検出手段により検出された物理量の周期性を判別する周期性判別手段と；上記周期性判別手段により判別された周期性に基づいて異常のある部品を特定する異常部品特定手段とを設けるようにしている。

上記所定の制御は例えば定電圧制御であり、前記制御量以外の物理量が電流値である。また、上記所定の制御が定電流制御であり、前記制御量以外の物理量が電圧値である。

この構成においては副次的な物理量を検出しその周期性に基づいて異常部品を判別することができる。例えば、画像形成装置でトナー像の転写を行なう際に、高圧電源を定電流制御する。転写に用いる転写ベルトと転写ロールとは１周の周期が異なるので、異常に伴うノイズや振幅の増大の周期性を判別していずれの部品に異常があるのかを判別することができる。定電圧制御し、電流を異常部品検出用にモニタした場合も同様である。

この構成において、上記周期性判別手段は、上記制御量と上記検出手段により検出された物理量の積に基づいて周期性を判別してもよい。

また、上記周期性判別手段は、上記検出手段により検出された物理量を初期状態の物理量との差から、上記周期性を判別してもよい。

上記電気機器は、上記異常部品特定手段の特定結果を記憶する記憶手段や、上記異常部品特定手段の特定結果を表示する表示手段を具備しても良い。

また、上記異常部品特定手段が周期性に基づいて所定の部品が寿命であると特定してときに、電気機器本体の処理速度を低下させて動作させるようにしてもよい。

なお、この発明は装置またはシステムとして実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、そのような発明の一部をソフトウェアとして構成することができることはもちろんである。またそのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品もこの発明の技術的な範囲に含まれることも当然である。

この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。

この発明によれば、電源から複数の部品
に電力駆動を行なう場合に電源の副次的な物理量、例えば電圧や電流を検出して簡易に異常部品を特定することができる。

以下、この発明の実施例について説明する。

図２は、この実施例の電気機器を模式的に示すものである。電気機器は例えば画像形成装置である。図２において、電気機器は高圧電源２１、出力負荷２２、制御基板２３等を含んで構成されている。高圧電源２１は、トランス２４、２次側回路２５、スイッチング回路２６、第１検知回路２７、第２検知回路２８等を含んでいる。ここでは出力負荷２２を定電流駆動するものとする。もちろんこれに限らず定電圧駆動するものにも適用できる。第１検知回路２７は、出力負荷２２へ供給される電流を検出し、これに基づいてスイッチング回路２６を制御して出力負荷２２が定電流駆動されるようにする。第１検知回路２７の検出出力はモニタ信号として制御基板２３のＡＤ変換器２９に送られ、そのデジタル信号が異常判別部３０に送られる。なお、後述する第２検知回路２８からのモニタ信号のみで異常判別を行う場合には、第１検知回路２７から制御基板２３側にモニタ信号を送る必要はない。

第２検知回路２８は、出力負荷２２に印加される電圧を検出してこれをモニタ信号として制御基板２３に送る。制御基板２３のＡＤ変換器２９はこの電圧に関するモニタ信号をデジタル信号に変換して異常判別部３０に供給する。

異常判別部３０は、第２検知回路からの電圧に関するモニタ信号に基づいて異常を判別する。この際、異常の周期性に基づいてどの部品に異常が発生したかを判別する。この判別の詳細については例を挙げて後に説明する。異常判別部３０は、第２検知回路からの電圧に関するモニタ信号のみでなく、このモニタ信号と、第１検知回路からの電流に関するモニタ信号とから異常部品を判別しても良い。例えば両モニタ信号の積に基づいて異常部品を判別する。

以下では、図３に示すような転写ベルト方式の画像形成装置を例に挙げて説明する。図３において、図１と対応する箇所には対応する符号を付した。

高圧電源２１（図３の転写器用高圧電源１６ｐに相当）から転写ロール１６、転写ベルト１５を介して、感光体１１へ電流が流れる（感光体１１は接地されている）。転写ベルト１５と感光体１１との間に用紙が搬送されて、感光体１１上のトナー像が用紙に転写される。高圧電源１６ｐは定電流駆動され、第１検知回路２７がこの定電流駆動に用いられる。また、第２検知回路２８が補助的に電圧をモニタする。

高圧電源１６ｐからみると、転写ロール１６も、転写ベルト１５も所定の抵抗値を有する抵抗体であり、周方向（搬送方向）に沿う抵抗値のバラツキにより、転写ロール１６の回転駆動、転写ベルト１５の周回駆動にともない、第２検知回路２８からの検知電圧は周期的に変化する。例えば、転写ロール１６の印加電圧は図４（ａ）に示すように転写ロール１６が１周するのにかかる周期で変動し、また転写ベルト１５の印加電圧は図４（ｂ）に示すように転写ベルト１５が１周するのにかかる周期で変動する。そして、実際の第２検知回路２８からの検知電圧は図４（ｃ）に示すような（ａ）の波形および（ｂ）の波形を重畳したものとなる。

ところで、経時変化や部品の損傷等に伴う異常は、上述の検知電圧に表れる。すなわち、転写ベルト１５に破損等の異常が生じた場合には図５（ａ）に示すように転写ベルト１５の周期（長周期）でパルスノイズが重畳する。また転写ロール１６に破損等の異常が生じた場合には図５（ｂ）に示すように転写ロール１６の周期（短周期）でパルスノイズが重畳する。また転写ベルト１５が寿命に近い場合あるいは寿命を越えている場合には図５（ｃ）に示すように転写ベルト１５の周期（長周期）で振幅が大幅に変化する。さらに転写ロール１６が寿命に近い場合あるいは寿命を越えている場合には図５（ｄ）に示すように転写ロール１６の周期（短周期）で振幅が大幅に変化する。

異常判別部３０は、波形を周波数解析し、異常を示す周期から破損部品の限定と、増幅を示す周期から寿命部品の限定を行う。

異常判別部３０の判別結果は、所定の表示部に表示されたり、電子メール等で通知されたり、または、記録される。例えば、異常のログをハードディスク等の記録装置に記録保持するようにしても良い。また、異常を操作用のユーザインタフェース上に表示したり、プリントとして紙に出力したり、接続ＰＣに情報を送信したり、ユーザーにサービスコールを促したりしてもよい。

なお、寿命として、早期交換が必要と判断された場合、出力電流値と機器の動作速度（プロセススピード）はほぼ比例関係にあるため、プロセススピードを低下させ、出力電流値を低下させることにより、生産性を落とし、機器の使用寿命時間を延ばし、定期点検の依頼をするようユーザインタフェース上に表示したり、プリントとして紙に出力したり、接続ＰＣに情報を送信したりしてもよい。これについては図９を参照して後に説明する。

図６は、本発明を中間転写体方式のタンデム型カラー画像形成装置に適用した上述実施例の変形例を説明するためのものであり、図６において、中間転写体１０１に沿ってＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色ユニットが設けられ、各色ユニットは感光体１１、帯電器１２、露光器（図示しない）、現像器１４、一次転写器１０２を有している。各色ユニットで色ごとにトナー像が中間転写体１０１に転写され、二次転写器１０３で用紙にトナー像が転写される。二次転写器１０３は、転写ロール１０４、バックアップロール１０５を有し、高圧電源１０６から転写ロール１０４に電力駆動が行なわれる。

この場合、一次転写および二次転写に伴う電圧の変化を二次転写の高圧電源１０６でモニタして色ユニットの一次転写ロール、二次転写器１０３の転写ロール１０４、バックアップロール１０５、中間転写体１０１等のどの部品に異常があるかを電圧波形の周期性に基づいて検出することが可能である。

すなわち、転写動作に関する分布回路は模式的に図７に示すようなものであり、二次転写器１０３の電源１０６の電圧をモニタする。電源１０６は例えば定電流駆動される。各色ブロックの高圧電源（一次転写用高圧電源）を１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋで示した。各転写器における転写ロールの抵抗をＢＴＲ、バックアップロールの抵抗をＢＵＲ、中間転写体１０１の分布抵抗をＩＢＴで表した。検出点に表れる電圧をモニタして二次転写器のみでなく各色ブロックの転写器の部品異常を検出できる。

各色ブロックの転写にともなう高圧電源１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの駆動タイミングは図８に示す通りであるから、これに基づいてどの色ブロックの部品かが判明し、また異常の周期性に基づいてどのタイプの部品かを判別できる。例えば、駆動タイミングは図８に示す通り各色ブロックごとにディレイ時間Δｔがあり、最初のΔｔでは、Ｙの色ブロックの部品に限定され、次のΔｔではＹおよびＭの色ブロックの部品に限定され、同様に各期間ごとにどの色ブロックの部品に関する異常かを限定できる。なお、転写ロールの周期は例えば２６０ｍｓであり、隣接色ブロック間のディレイ時間Δｔは例えば４００ｍｓであり、Δｔの範囲でも十分に転写ロールに関する周期性を判別できる。

つぎに本発明の他の実施例について説明する。

図９はこの実施例を示しており、この図において図２と対応する箇所には対応する符号を付した。この実施例では、異常判別部３０の寿命検知信号を動作速度制御部３１および高圧電源２１の電流設定回路（スイッチング回路２６の一部）に送出する。部品の寿命が近づいたときには設定電流を小さくし、その分、動作速度を遅くする。設定電流を小さくすれば、寿命により抵抗値が増大しても、部品の印加電圧が著しく増大するのを回避でき、部品の絶縁破壊等を抑制できる。設定電流を小さくした分動作速度を遅くすれば目的の動作を実現できる。部品の寿命が判別された後も生産性を犠牲にして使用し続けることが可能となり、その猶予期間を利用して部品交換を待つことができる。

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、本発明は画像形成装置以外の電気機器に広く適用できる。

従来の転写ベルト方式画像形成装置を説明する図である。 本発明の実施例を説明するブロック図である。 上述実施例を転写ベルト方式画像形成装置との関連で説明する図である。 上述実施例の動作を説明する電圧波形図である。 上述実施例における異常波形の周期性を説明する図である。 上述実施例の変形例を説明する図である。 上述変形例の動作を説明する図である。 上述変形例の転写動作を説明する図である。 本発明の他の実施例を説明するブロック図である。

符号の説明

１１ 感光体
１２ 帯電器
１２ｐ 帯電器用高圧電源
１３ 露光器
１４ 現像器
１４ｐ 現像器用高圧電源
１５ 転写ベルト
１６ 転写ロール
１６ｐ 転写器用高圧電源
２１ 高圧電源
２２ 出力負荷
２３ 制御基板
２４ トランス
２５ ２次側回路
２６ スイッチング回路
２７ 第１検知回路
２８ 第２検知回路
２９ ＡＤ変換器
３０ 異常判別部
３１ 速度制御部
１０１ 中間転写体
１０２ 一次転写器
１０３ 二次転写器
１０４ 転写ロール
１０５ バックアップロール
１０６ 高圧電源

Claims (2)

1. 中間転写体をなす転写ベルトと、この転写ベルトに沿う異なる位置に色ユニットごとに設けられた一次転写用転写ロールと、上記転写ベルトに沿って一連の上記一次転写用転写ロールの後段に設けられた二次転写用転写ロールとを有し、上記色ユニットごとの上記一次転写用転写ロールにより上記色ユニットごとに上記一次転写用転写ロールの各々で対応する色のトナー像を上記転写ベルトに重ねて転写し、上記転写ベルトに重ねて転写されたトナー像を上記二次転写用転写ロールにより用紙に転写する画像形成装置であって、それぞれ負荷を形成する上記色ユニットごとの上記一次転写用転写ロールおよび上記二次転写用転写ロールにそれぞれ対応する電源から電力供給を行い、電力供給に関する制御量を検出して所定の制御を行なう、上記画像形成装置において、
   上記二次転写用転写ロールの電源の上記制御量以外の物理量を検出する検出手段と、
   上記検出手段により検出された物理量の周期性を判別する周期性判別手段と、
   上記周期性判別手段により判別された周期性と、上記一次転写用転写ロールおよび上記二次転写用転写ロールによるそれぞれの転写タイミングとに基づいて上記一次転写用転写ロール、上記二次転写用転写ロール、または上記転写ベルトに異常があるときに、上記のうちのいずれに異常があるかを特定する異常部品特定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 中間転写体をなす転写ベルトと、この転写ベルトに沿う異なる位置に色ユニットごとに設けられた一次転写用転写ロールと、上記転写ベルトに沿って一連の上記一次転写用転写ロールの後段に設けられた二次転写用転写ロールとを有し、上記色ユニットごとの上記一次転写用転写ロールにより上記色ユニットごとに上記一次転写用転写ロールの各々で対応する色のトナー像を上記転写ベルトに重ねて転写し、上記転写ベルトに重ねて転写されたトナー像を上記二次転写用転写ロールにより用紙に転写する画像形成装置であって、それぞれ負荷を形成する上記色ユニットごとの上記一次転写用転写ロールおよび上記二次転写用転写ロールにそれぞれ対応する電源から電力供給を行い、電力供給に関する制御量を検出して所定の制御を行なう、上記画像形成装置の異常部品検出装置において、
   上記二次転写用転写ロールの電源の上記制御量以外の物理量を検出する検出手段と、
   上記検出手段により検出された物理量の周期性を判別する周期性判別手段と、
   上記周期性判別手段により判別された周期性と、上記一次転写用転写ロールおよび上記二次転写用転写ロールによるそれぞれの転写タイミングとに基づいて上記一次転写用転写ロール、上記二次転写用転写ロール、または上記転写ベルトに異常があるときに、上記のうちのいずれに異常があるか特定する異常部品特定手段とを有することを特徴とする異常部品検出装置。

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