(57)【要約】【課題】像担持体に形成されたトナー像を検出する光学センサを制御するための制御基板が故障しているか否かを診断する機能を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】センサ６０１に電流を供給する制御信号５０６を０Ｖに設定して順電圧信号５０５および電流検出信号５０７をそれぞれサンプリングし（ステップＳ１０３）、次いで、制御信号５０６を３．３Ｖに設定して順電圧信号５０５および電流検出信号５０７をそれぞれサンプリングし（ステップＳ１０３）、サンプリング結果の組み合わせがセンサ６０１および制御基板５００の構成部品の故障モードのどの診断パターンに相当するか照合し（ステップＳ１０５）、ＬＥＤ駆動回路５０２のＴｒ５１０又はＯＰＡＭＰ５０９が正常でないと判断した場合、制御基板５００の故障と判定する（ステップＳ１０７）。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成手段によって形成された画像が転写される像担持体と、
前記像担持体に転写された画像を検知する検知手段と、
前記検知手段に電源を供給する駆動手段と、
前記検知手段を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記検知手段の一端にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、
前記駆動手段によって前記検知手段に供給される電流値を変化させた際の前記電流検出手段および前記電圧検出手段の検出結果を用いて、前記駆動手段の故障の有無を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記電流検出手段および前記電圧検出手段の検出結果の組み合わせを用いて前記駆動手段の故障と前記検知手段の故障を区別することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記駆動手段が故障していないと判定した際、前記検知手段が故障しているか否か判定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、前記検知手段に流れる電流値を当該電流値に対応する電圧値として出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検知手段は、発光素子と受光素子を有する光学センサであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記発光素子に電流を供給する発光素子駆動部と、前記発光素子駆動部を制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記電流検出手段は、前記発光素子を流れる電流を検出し、前記電圧検出手段は、前記発光素子の一端にかかる電圧を検出することを特徴とする請求項５又は６記載の画像形成装置。
【請求項８】
情報を報知する操作表示部を備え、
前記判定手段は、前記駆動手段が故障していると判定した場合、その旨を前記操作表示部に表示して報知することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成手段は、複数の画像形成部を有し、色が異なる複数の画像を形成し、当該複数の画像を前記像担持体に転写して複数色画像を形成することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体は、前記複数色画像が転写される中間転写体であることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体に転写される前記画像は、前記像担持体に転写された画像における濃度又は色ずれの有無を診断するためのトナーパターンであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記検知手段は、前記トナーパターンを検知して前記画像の濃度又は色ずれの有無を判定することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に係り、特に、無端状のベルト上に形成された所定パターンのトナー像を検出してトナー濃度又は色ずれを調整する機能を有する複写機、プリンタ、印刷機をはじめとする画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やプリンタなどの電子写真装置は、発光部及び受光部を備えた光学センサを用いて、ベルト状の像担持体に形成した所定パターンのトナー像を検出して、トナー濃度を適正に調整する機能を備えている。また、例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色からなる画像の位置ずれを像担持体に形成した所定パターンのトナー像から検出して位置ずれを調整する機能を備えた画像形成装置も知られている。
【０００３】
像担持体に形成されたトナー像を検出する光学センサは、トナー汚れや監視対象物である像担持体の反射率低下等に起因してＳＮ比（信号、雑音比）が低下することがある。従って、発光部品の駆動電流を定期的、例えば、所定プリント枚数毎又は電源投入毎に調整することによって、監視対象である像担持体を検出したときの光学センサの出力値が所定範囲内で一定になるように調整する光量調整制御がなされている（特許文献１）。このような光量調整制御では、酷い汚れや光学センサの故障等に起因してセンサの出力値が所定範囲内に調整しきれない場合にはセンサ異常と判断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４６３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、センサ異常と判断された場合、光学センサ側に異常が発生したのか光学センサを制御する制御基板側が故障したのかを装置自身で切り分けることができないという問題がある。
【０００６】
一般に、光学センサを制御する制御基板には各種半導体部品が用いられており、半導体部品は、静電気などのオーバーストレスによって偶発的に故障することがある。そして、半導体部品が偶発的に故障した場合も、センサの光量調整制御においては、センサ出力を所定範囲内に調整しきれない状態となるので、センサ異常と判断される。センサ異常と判断された場合、メンテナンス作業者が１つ１つ半導体部品を交換しながら故障箇所を特定する必要があるので、装置の復旧に長時間を要する。
【０００７】
そこで、センサ異常と判断された装置を短時間で復旧させるためにも、光学センサ側の故障か光学センサを制御する制御基板側の故障かを切分けて診断できる技術が求められている。特に、静電気などのオーバーストレスによって偶発的に故障することがある半導体部品を適用した制御基板の故障を光学センサの故障と区別して検出できる技術の開発が求められている。
【０００８】
本発明は、かかる現状に鑑み、像担持体に形成されたトナー像を検出する光学センサを制御するための制御基板が故障しているか否かを診断する機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置は、画像形成手段によって形成された画像が転写される像担持体と、前記像担持体に転写された画像を検知する検知手段と、前記検知手段に電源を供給する駆動手段と、前記検知手段を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記検知手段の一端にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、前記駆動手段によって前記検知手段に供給される電流値を変化させた際の前記電流検出手段および前記電圧検出手段の検出結果を用いて、前記駆動手段の故障の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出手段に供給される電流値を変化させた際の当該検出手段に流れる電流値及び検出手段にかかる電圧値を用いて駆動手段の故障の有無を判定するので、光学センサ側の故障と切り分けて制御基板が故障しているか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１における中間転写ベルトの搬送方向に対して上流側から見たときの当該中間転写ベルトとセンサを示す縦断面図である。
【図３】センサと、センサを駆動する回路が実装された制御基板の回路構成を示す図である。
【図４】センサによって中間転写ベルト上のトナー画像のトナー濃度を計測する際に適用されるトナーパターンとセンサ出力波形との関係の一例を示す図である。
【図５】センサによって４色画像間の色ずれを計測する場合のトナーパターンとセンサ出力波形の関係の一例を示す図である。
【図６】センサを駆動する制御基板が故障しているか否かを診断するセンサ制御基板診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】センサ及び制御回路を構成する構成部品の故障モードと、対応する順電圧信号及び電流検出信号を示す表である。
【図８】図６のステップＳ１０９で実行されるセンサ診断処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。図１において、画像形成装置３００は、中間転写方式を採用したカラー電子写真装置である。画像形成装置３００は、原稿画像を読み取る原稿読取部２００と、読み取った画像を転写材としてのシートに印字するプリンタ部１００とを備えている。原稿読取部２００の前面には画像形成装置３００を操作するための操作表示部６００（図示省略）が設けられている。
【００１４】
プリンタ部１００は、画像形成ユニット１０、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、及び定着ユニット４０を備えている。
【００１５】
画像形成ユニット１０は、４つの画像形成ステーション（画像形成部）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄからなる。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄは、それぞれ同様の構成である。画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄは、像担持体としての感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備えており、感光ドラム１１ａ〜１１ｄは、図１中、矢印方向に回転可能に軸支されている。感光ドラム１１ａ〜１１ｄは、電子写真用の円筒状の感光体である。
【００１６】
感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向するように、その回転方向に沿って一次帯電装置１２ａ〜１２ｄ、光学系１３ａ〜１３ｄ、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄ、現像装置１４ａ〜１４ｄ、及びクリーニング装置１５ａ〜１５ｄが配置されている。
【００１７】
一次帯電装置１２ａ〜１２ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に一様な帯電量の電荷を与える。光学系１３ａ〜１３ｄは、原稿読取部２００からの画像信号に応じて変調された信号に基づいたレーザービームを発光し、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上を露光して静電潜像を形成する。現像装置１４ａ〜１４ｄは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの現像剤（以下、「トナー」という。）を収容し、現像スリーブに現像高圧が印加されることによって対応する感光ドラム１１ａ〜１１ｄにトナーを供給して静電潜像を可視化する。
【００１８】
画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄの感光ドラム１１ａ〜１１ｄとそれぞれ摺接するようにその下方に像担持体としての中間転写ベルト３１が配置されている。中間転写ベルト３１は、複数のローラ３２〜３４で回転可能に軸支されている。中間転写体である中間転写ベルト３１は、中間転写ユニット３０を構成する。中間転写ベルト３１を介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄとそれぞれ対向するように一次転写用帯電器３５ａ〜３５ｄが配置されている。感光ドラム１１ａ〜１１ｄと一次転写用帯電器３５ａ〜３５ｄとの当接部がそれぞれ画像転写領域（一次転写部）Ｔａ〜Ｔｄとなる。
【００１９】
感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に顕像化された可視像は、それぞれ一次転写用帯電器３５ａ〜３５ｄに転写高圧が印加されることによって一次転写部Ｔａ〜Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１上に転写され、重畳されて複数色画像となる。クリーニング装置１５ａ〜１５ｄは、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残留したトナーをそれぞれ掻き落として感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面を清掃する。
【００２０】
中間転写ベルト３１を支持する支持ローラ３４と対向するように二次転写ローラ３６が配置されている。支持ローラ３４と二次転写ローラ３６の当接部が二次転写部Ｔｅとなる。中間転写ベルト３１における二次転写部Ｔｅの下流側には、支持ローラ３３と対向するようにクリーニング装置５０が配置されている。クリーニング装置５０は、クリーニングブレード５１と回収トナーボックス５２を備えている。クリーニングブレード５１は、画像転写後の中間転写ベルト３１上に残留したトナーを回収するためのブレードである。回収トナーボックス５２は、クリーニングブレード５１で回収した回収トナーを収納する収納ボックスである。
【００２１】
二次転写部ＴｅにシートＰを供給する給紙ユニット２０は、シートＰを収納するカセット２１ａ及び２１ｂと、装置本体の側面に設けられた手差しトレイ２７を備えている。給紙ユニット２０は、シート搬送装置として機能する。給紙ユニット２０は、ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ又は２６によって送り出されたシートＰを二次転写部Ｔｅまで搬送する搬送路２４を有している。搬送路２４における縦パス部分には、ピックアップローラ２２ａ、２２ｂから送り出されたシートＰを搬送するための複数の搬送ローラ対２３が配置されている。また、手差しトレイ２７のピックアップローラ２６から払い出されたシートＰを搬送する手差しパス部分にも、給紙用の搬送ローラ対２３が配置されている。
【００２２】
搬送路２４における縦パス部分と手差しパス部分との合流部の下流側に、レジストローラ（レジストレーションローラ）対２５ａ、２５ｂが配置されている。レジストローラ対２５ａ、２５ｂは、画像形成ユニット１０の画像形成タイミングに合わせてシートＰを二次転写部Ｔｅへ送り出す。二次転写部Ｔｅの下流側には、定着ユニット４０、該定着ユニット４０のニップ部へシートＰを導くための搬送ガイド４３が設けられている。定着ユニット４０は、定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂを備えている。定着ローラ４１ａは、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えている。加圧ローラ４１ｂは、定着ローラ４１ａに加圧されるローラである。定着ユニット４０の下流側の搬送路には、定着ユニット４０から排出されたシートＰを装置外に排紙する排紙ローラ対４４及び４５が配置されている。
【００２３】
中間転写ベルト３１の画像転写面（外側面）と対向するようにセンサ６０（６１）が配置されている。センサ６０（６１）は、中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像を検知してトナー濃度又は色ずれの有無を検知する。
【００２４】
次に、このような構成の画像形成装置３００の動作について説明する。
【００２５】
ユーザからの操作等に起因して図示省略した操作表示部６００から画像形成動作開始信号が発せられると、例えば、ピックアップローラ２２ａがカセット２１ａからシートＰを１枚ずつ送り出す。送り出されたシートＰは、搬送ローラ対２３、２３によって搬送路２４を案内されてレジストローラ対２５ａ、２５ｂまで搬送される。このときレジストローラ対２５ａ、２５ｂは停止しており、シートＰの先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成ユニット１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ対２５ａ、２５ｂが回転を始める。レジストローラ対２５ａ、２５ｂの回転開始時期は、シートＰと、画像形成ユニット１０から中間転写ベルト３１上に転写されたトナー画像とが二次転写領域Ｔｅにおいて一致するようにそのタイミングが設定される。
【００２６】
一方、画像形成ユニット１０では、操作表示部６００から画像形成動作開始信号が発せられると、各プロセスに従って感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に各色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト３１の回転方向において最も上流側にある感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写用帯電器３５ｄによって一次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に転写される。転写されたトナー像は、中間転写ベルト３１の回転に伴って次の一次転写領域Ｔｃまで搬送される。このとき、各画像形成ステーション間をトナー像が搬送される時間だけそれぞれ遅延して各画像形成ステーションで画像形成動作が実行され、前のトナー像の上にレジストを合わせて、その次のトナー像が転写される。
【００２７】
以下、同様の工程が繰り返され、最終的に４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に転写、重畳される。その後、シートＰが二次転写領域Ｔｅに進入して中間転写ベルト３１に接触すると、シートＰの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト３１上に形成された複数色画像がシートＰの表面に転写される。トナー像が転写されたシートＰは搬送ガイド４３に沿って定着ローラのニップ部まで案内される。定着ローラのニップ部まで案内されたシートＰの転写画像は、加熱及び加圧されて当該シートＰの表面に定着される。画像が定着されたシートＰは、内排紙ローラ対４４及び外排紙ローラ対４５の作用によって搬送され機外に排出される。
【００２８】
次に、中間転写ベルト３１の像担持面である外周面に対向配置されたセンサ６０（６１）の概略構成について説明する。センサ６０（６１）は、中間転写ベルト３１に転写されたトナー画像のトナー濃度や多色画像間の色ずれの有無を診断する。
【００２９】
図２は、図１における中間転写ベルト３１の搬送方向に対して上流側から見たときの当該中間転写ベルト３１及びセンサの縦断面図である。
【００３０】
図２において、センサ６０（６１）は、光学センサであり、発光素子としての発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）６０１、受光素子としてのフォトトランジスタ（以下、「Ｐｔｒ」という。）６０２、及びレンズユニット６０３を備えている。ＬＥＤ６０１は、中間転写ベルト３１に対して赤外線を入射角度約１５°で照射するように配置されている。Ｐｔｒ６０２は、ＬＥＤ６０１から中間転写ベルト３１及びトナー像７０に照射された光の反射光を正反射角度の位置で受光する。
【００３１】
次に、センサ６０（６１）と、センサ６０（６１）を駆動する回路が実装された制御基板の回路構成について説明する。
【００３２】
図３は、センサ６０（６１）と、当該センサ６０（６１）を駆動する回路が実装された制御基板５００の回路構成を示す図である。
【００３３】
図３において、センサ６０（６１）は、ＬＥＤ６０１、Ｐｔｒ６０２、増幅回路６０３、及び電圧変換素子６０４を備えている。電圧変換素子６０４は、Ｐｔｒ６０２に流れる受光電流を電圧に変換する。増幅回路６０３は、Ｐｔｒ６０２の受光量に応じた出力電圧を増幅する。
【００３４】
センサ６０（６１）を駆動する制御基板５００は、ＣＰＵ５０１、ＬＥＤ駆動部５０２及び電流検出部５０３を備えている。制御基板５００は、センサ６０（６１）の発光素子であるＬＥＤ６０１を駆動する発光素子駆動部として機能する。制御基板５００のＣＰＵ５０１は、図示省略した内部ＲＯＭ及びＡＤ変換部を内蔵している。ＣＰＵ５０１は、内部ＲＯＭに予め記憶されているプログラムに基づいて各種負荷を制御し、信号をサンプリングし、演算処理を実行する。
【００３５】
ＬＥＤ駆動部５０２は、センサ６０（６１）のＬＥＤ６０１に電流を流すための回路である。ＬＥＤ駆動部５０２は、ＬＥＤ６０１を駆動するトランジスタＴｒ５１０と、Ｔｒ５１０を制御するＯＰＡＭＰ５０９を備えている。ＯＰＡＭＰ５０９は、Ｔｒ５１０の制御部として機能する。
【００３６】
制御基板５００からセンサ６０（６１）に供給される電源電圧は、例えば、５Ｖである。一方、ＣＰＵ５０１の許容電圧は、例えば３．３Ｖである。従って、センサ電源検査信号ラインには、センサ用電源５Ｖを３Ｖ程度に分圧するための抵抗が配置されており、当該抵抗によって３Ｖ程度に分圧されたセンサ電源検査信号５０４がＣＰＵ５０１に入力されるように構成されている。ＣＰＵ５０１のＡＤ変換部は、センサ電源検査信号５０４の電圧レベルを計測する。
【００３７】
電流検出部５０３は、ＬＥＤ６０１及びＬＥＤ駆動部５０２を流れてきた電流を電圧に変換するための抵抗素子（７５Ω程度）である。ＣＰＵ５０１からＬＥＤ駆動部５０２に対して制御信号５０６を与えることによって、ＬＥＤ６０１の駆動電流を可変制御することができる。ＬＥＤ６０１の電流値が一定に保たれるように、電流検出部５０３で検出した電流値を当該電流検出部５０３からＯＰＡＭＰ５０９に帰還させてフィードバック制御している。センサ出力信号５０８は、センサ６０（６１）の出力信号であり、ＣＰＵ５０１のＡＤ入力端子に入力される。
【００３８】
制御基板５００は、図示省略したコンパレータ回路を備えており、コンパレータ回路は、アナログ信号であるセンサ６０（６１）のセンサ出力信号５０８を２値化する。２値化された信号は図示省略したＡＳＩＣ（高集積回路）に入力され、色ずれ計測用に使用される。
【００３９】
図３において、ＯＰＡＭＰ５０９の帰還信号ラインに接続された電流検出信号ラインの電流検出信号５０７と、ＬＥＤ６０１のカソード側に接続された順電圧信号ラインの順電圧信号５０５がＣＰＵ５０１に入力される構成となっている。これによって、センサ６０（６１）の出力波形に異常が見られた場合に、センサ６０（６１）の故障か、センサ６０（６１）を駆動する制御基板５００の故障かを切り分けることができる。制御基板５００の故障を診断する上で、ＬＥＤ６０１の故障状態と、Ｔｒ５１０又はＯＰＡＭＰ５０９の故障状態を切り分けて診断する方法については、後述する。
【００４０】
順電圧信号５０５をＣＰＵ５０１に入力する電圧検出信号ラインには、分圧抵抗（１Ｍ、１．５ＭΩ程度）が接続されている。分圧抵抗は、電圧を６０％程度に抑制する。これによって、ＣＰＵ５０１に３．３Ｖを超える電源電圧、例えば５Ｖがそのまま印加されないように構成されている。
【００４１】
上述したように、センサ６０（６１）において、Ｐｔｒ６０２には、主として中間転写ベルト３１からの正反射光が入射する。このため、中間転写ベルト３１上にトナー像７０が形成されている場合、中間転写ベルト３１の表面まで到達する入射光及び表面で反射する反射光が低下するので、Ｐｔｒ６０２の受光量が低下する。この原理に基づいて、センサ６０（６１）の出力レベルからトナー像７０の濃度を把握することができる。
【００４２】
図４は、センサ６０（６１）によって中間転写ベルト３１上のトナー画像のトナー濃度を計測する際に適用されるトナーパターンとセンサ出力波形との関係の一例を示す図である。図４において、中間転写ベルト３１上に形成された濃度の異なるトナーパターンＤ１〜Ｄ５を矢印方向に沿ってセンサ６０（６１）で読み取ると、トナーパターンの濃度が濃くなるにつれてセンサ出力が段階的に低下する信号波形が得られる。
【００４３】
また、図５は、センサ６０（６１）によって４色画像間の色ずれを計測する場合のトナーパターンとセンサ出力波形の関係の一例を示す図である。図５において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、中間転写ベルト３１上に比較的高濃度で形成されたイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各トナーパターンである。このトナーパターンを矢印方向に沿ってセンサ６０（６１）で順次読み取った際のセンサの出力波形が図５中のセンサ出力波形（上側の波形）である。また、得られた出力波形をコンパレータ回路（図示省略）で２値化したデジタル波形が図５中の２値化出力波形（下側の波形）である。２値化出力波形の重心間の時間を計測することによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ画像の相対的な位置ずれを把握することができる。図５において、画像の位置ずれがない場合は、２値化した各出力波形を合せるとぴったりと重なる。
【００４４】
次に、図３における制御基板５００が故障しているか否かを診断するセンサ制御基板診断処理について説明する。
【００４５】
図６は、センサ６０（６１）を駆動する制御基板５００が故障しているか否かを診断するセンサ制御基板診断処理の手順を示すフローチャートである。センサ制御基板診断処理は、制御基板５００のＣＰＵ５０１が、図示省略した内部ＲＯＭに格納されたセンサ制御基板診断処理プログラに従って実行する。このセンサ制御基板診断処理は、センサ６０（６１）のＬＥＤ６０１に流れる電流の検出信号と、ＬＥＤ６０１の一端にかかる順電圧の検出信号を用いて制御基板５００の故障の有無を診断するものである。
【００４６】
センサ制御基板診断処理は、トナー濃度計測制御や色ずれ計測制御時に、センサ６０（６１）の出力波形の一次解析から何らかの異常が発生したと判断された場合に実行される。例えば、中間転写ベルト３１からの反射出力を所定レベルに合わせるために、ＬＥＤ６０１の電流を調整する際、最大電流に設定しても中間転写ベルト３１からの反射出力が所定レベルまで上がらなかった場合、センサ制御基板診断処理が実行される。また、センサ制御基板診断処理は、色ずれ計測時（図５参照）に得られる２値化波形を図示省略したＡＳＩＣやＣＰＵ５０１を用いてカウントし、所定時間内に所定カウント数にならなかった場合などにも実行される。
【００４７】
図６において、センサ制御基板診断処理が開始されると、ＣＰＵ５０１は、先ず、ＬＥＤ６０１に電源電圧５Ｖを印加した状態で、ＣＰＵ５０１に入力されるセンサ電源検査信号５０４が２．５〜３．５Ｖの範囲内であるか否か判定する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１の判定の結果、センサ電源検査信号５０４が２．５〜３．５Ｖの範囲内であった場合（ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ５０１は、処理をステップＳ１０３へ進める。この場合、センサ６０（６１）には、適正に電圧が印加されているとみなされる。
【００４８】
ステップＳ１０３において、ＣＰＵ５０１は、制御信号５０６を０Ｖに設定し、０Ｖに相当する制御電流をＬＥＤ６０１に供給して５０ｍｓｅｃ経過後に、順電圧信号５０５及び電流検出信号５０７をそれぞれ１０ｍｓｅｃ間隔で１０回サンプリングする。順電圧信号５０５は、ＬＥＤ６０１の一端にかかる順電圧の検出信号であり、電流検出信号５０７は、ＬＥＤ６０１を流れる電流の検出信号である。次いで、ＣＰＵ５０１は、サンプリングした順電圧信号５０５及び電流検出信号５０７の各々平均値を求めてＡ０、Ｂ０とする（ステップＳ１０３）。
【００４９】
次に、ＣＰＵ５０１は、制御信号５０６を３．３Ｖに設定し、３．３Ｖに相当する制御電流をＬＥＤ６０１に供給して同様に、５０ｍｓｅｃ経過後に、順電圧信号５０５及び電流検出信号５０７をそれぞれ１０ｍｓｅｃ間隔で１０回ずつサンプリングする。次いで、ＣＰＵ５０１は、各々サンプリングした順電圧信号５０５及び電流検出信号５０７の各々平均値を求めてＡ３及びＢ３とする（ステップＳ１０４）。
【００５０】
制御信号５０６を２通りに設定して、それぞれ順電圧信号５０５及び電流検出信号５０７をサンプリングした後、ＣＰＵ５０１は、処理をステップＳ１０５に進める。すなわち、ＣＰＵ５０１は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４で求めた順電圧信号５０５及び電流検出信号５０７の検出結果の平均値が、各構成部品の故障モードのどの診断パターンに当てはまるかを照合する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
図７は、センサ６０（６１）及び制御基板５００を構成する構成部品の故障モードと、対応する順電圧信号及び電流検出信号を示す表である。図７において、制御基板５００側のＯＰＡＭＰ５０９及びＴｒ５１０と、センサ６０（６１）側のＬＥＤ６０１の各故障モードと、対応する電流検出信号５０７及び順電圧信号５０５の電圧レベルが、制御信号５０６が０Ｖと３．３Ｖの２通りの条件で示されている。
【００５２】
なお、図７において、電流検出信号５０７は、電流値に対応する電圧値として表されている。また、本実施の形態における回路故障は、ＯＰＡＭＰ５０９やＴｒ５１０のような能動部品が静電気などのオーバーストレスで偶発的に故障するケースを想定したものであり、抵抗やコンデンサのような受動部品の故障は対象としていない。
【００５３】
図７において、ＬＥＤ６０１がオープンモードで故障している場合、ＬＥＤ駆動部５０２には電流が流れないので、電流検出信号５０７は、制御信号５０６が０Ｖの場合及び３．３Ｖの場合も共に０．５Ｖよりも小さくなる。また順電圧信号５０５も抵抗でプルダウンされているので、制御信号５０６の如何に拘らず、それぞれ０．５Ｖよりも小さくなる。この状態を診断パターン（Ａ）とする。なお、本実施の形態において、オープンモードでの故障とは、対象部品が電気を導通しない回路が開いた状態で故障したことをいう。
【００５４】
次に、ＬＥＤ６０１がショートモードで故障した場合、制御信号５０６が０Ｖの場合には、ＬＥＤ駆動部５０２が電流を止めようと働くので、電流検出信号５０７は０．５Ｖよりも小さくなる。このとき、順電圧信号５０５は、ＬＥＤ６０１に印加された電源５Ｖが分圧された値となり、２．０Ｖよりも大きく（５×１．５÷２．５＝３．０Ｖ）となる。一方、制御信号５０６が３．３Ｖの場合には、ＬＥＤ駆動部５０２は制御範囲内で最大電流３５ｍＡ程度が流れるため、電流検出信号５０７は２．０Ｖよりも大きく（７５Ω×３５ｍＡ≒２．６Ｖ）となる。そして、順電圧信号５０５は、制御信号５０６が０Ｖの場合と同様でＬＥＤ６０１に印加された電源５Ｖが分圧された値となるので、２．０Ｖよりも大きくなる。この状態を診断パターン（Ｂ）とする。なお、本実施の形態において、ショートモードでの故障とは、対象部品が電気を導通するショートした状態で故障したことをいう。
【００５５】
次に、ＬＥＤ駆動部５０２のＴｒ５１０のコレクタ、エミッタ間がオープンモードで故障した場合、Ｔｒ５１０及び電流検出信号ラインには電流が流れない。従って、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖのどちらの場合も電流検出信号５０７は０．５Ｖよりも小さくなる。また、制御信号５０６の如何に関わらず、すなわち、制御信号５０６が０Ｖの場合、３．３Ｖの場合も共に、順電圧信号５０５は印加電源５ＶからＬＥＤ６０１の順方向電圧分だけ低下した値を分圧した値になる。ＬＥＤ６０１の順電圧を０．７Ｖ、電圧検出信号ラインに接続された分圧抵抗を１ＭΩ、及び１．５ＭΩとすると、順電圧信号５０５は（５．０−０．７）×１．５÷（１．０＋１．５）＝２．５８Ｖである。つまり、順電圧信号５０５は２．０Ｖよりも大きくなる。この状態を診断パターン（Ｃ）とする。
【００５６】
次に、Ｔｒ５１０のコレクタ、エミッタ間がショートモードで故障した場合、制御信号５０６の如何に関わらず、すなわち、０Ｖ、３．３Ｖのどちらの場合もＬＥＤ６０１に電流が流れっぱなしになるので、電流検出信号５０７は２．０Ｖよりも大きくなる。また、順電圧信号も制御信号５０６の如何に関係なく同じ状態となり、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖの何れの場合もＬＥＤ６０１に印加された電源５Ｖが分圧された値（３．０ｖ）から更にＬＥＤ６０１の順方向電圧分だけ低下した値となる。本実施の形態におけるＬＥＤ６０１の順電圧を０．７Ｖとすると、順電圧信号５０５は、２．０Ｖよりも大きく（３．０−０．７＝２．３Ｖ）なる。この状態を診断パターン（Ｄ）とする。
【００５７】
次いで、ＬＥＤ駆動部５０２のＯＰＡＭＰ５０９が出力オープンで故障した場合、ＯＰＡＭＰ５０９からＴｒ５１０に制御信号が発信されないので、Ｔｒ５１０が動作しない状態となる。すなわち、Ｔｒ５１０及び電流検出信号ラインには電流が流れないので、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖの何れの場合も電流検出信号５０７は０．５Ｖよりも小さくなる。また、この場合、ＬＥＤ６０１は、正常と仮定されるので、順電圧信号５０５は、制御信号５０６が０Ｖの場合、３．３Ｖの場合も共に印加電源５Ｖが分圧された値となるので２．０Ｖよりも大きくなる。この状態は、診断パターン（Ｃ）と同様となる。
【００５８】
次に、ＯＰＡＭＰ５０９の電源とＯＰＡＭＰ５０９の出力が内部でショートする故障モード（電源ショート）の場合には、ＯＰＡＭＰ５０９からＴｒ５１０に制御信号が発信され続けるので、Ｔｒ５１０がＯＮしっぱなしとなる。この場合、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖの何れの場合もＬＥＤ６０１に電流が流れっぱなしになるので、電流検出信号５０７は２．０Ｖよりも大きくなる。また、順電圧信号も制御信号５０６の如何に関係なく、すなわち、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖの何れの場合もＬＥＤ６０１に印加された電源５Ｖが分圧された値（３．０ｖ）から更にＬＥＤ６０１の順方向電圧分だけ低下した値（２．３Ｖ）となる。この状態は、診断パターン（Ｄ）と同様である。
【００５９】
次に、ＧＮＤとＯＰＡＭＰ５０９出力が内部でショートした故障モード（ＧＮＤショート）の場合は、ＯＰＡＭＰ５０９の出力が全てＧＮＤに流れてしまい、ＯＰＡＭＰ５０９からＴｒ５１０に制御信号が発信されないので、Ｔｒ５１０は駆動しない。従って、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖの何れの場合も電流検出信号５０７は０．５Ｖよりも小さくなる。また、この場合、順電圧信号５０５は、制御信号５０６が０Ｖの場合、３．３Ｖの場合も共に印加電源５Ｖが分圧された値となるので２．０Ｖ以上となる。この状態は、診断パターン（Ｃ）と同様である。
【００６０】
最後に、ＬＥＤ駆動部５０２のＯＰＡＭＰ５０９の出力が中間電位のままとなる故障モード（出力中間電位で故障）の場合は、ＬＥＤ６０１に電流が流れたり、流れなかったりする状態となる。従って、制御信号５０６が０Ｖ、３．３Ｖの何れの場合も、電流検出信号ラインに電流が流れなければ、電流検出信号５０７は０．５Ｖよりも小さくなり、電流検出信号ラインに電流が流れれば、電流検出信号５０７は２．０Ｖよりも大きくなる。また、制御信号５０６が０Ｖの場合、３．３Ｖの場合も共に、順電圧信号５０５は印加電源５ＶからＬＥＤ６０１の順方向電圧分だけ低下した値を分圧した値となる。本実施の形態の順電圧信号５０５は２．０Ｖ以上となる。すなわち、ＯＰＡＭＰ５０９が出力中間電位で故障した場合は、診断パターン（Ｃ）又は診断パターン（Ｄ）となる。
【００６１】
図６に戻り、ステップＳ１０５の判定の結果、診断パターン（Ａ）または（Ｂ）と照合する場合、ＬＥＤ６０１が故障しているので、ＣＰＵ５０１は、センサ６０又はセンサ６１の故障と判定し、本診断処理を終了する（ステップＳ１０６）。このとき、ＣＰＵ５０１は、操作表示部６００に故障個所を示す情報を表示してユーザに報知する。
【００６２】
また、ステップＳ１０５の判定の結果、診断パターン（Ｃ）又は（Ｄ）と照合する場合、ＣＰＵ５０１は、ＬＥＤ駆動部５０２のＴｒ５１０又はＯＰＡＭＰ５０９が異常であるとして制御基板５００の故障と判定し、本診断処理を終了する（ステップＳ１０７）。このとき、ＣＰＵ５０１は、操作表示部６００に故障個所を示す情報を表示してユーザに報知する。
【００６３】
一方、ステップＳ１０５の判定の結果、診断パターン（Ａ）〜（Ｄ）のいずれとも照合しなかった場合、ＣＰＵ５０１は、制御基板５００は故障しておらず正常と判定する（ステップＳ１０８）。制御基板５００は正常であると判定した後（ステップＳ１０８）、ＣＰＵ５０１は、センサ６０（６１）が、正常か否か判定するセンサ診断処理を実行する（ステップＳ１０９）。センサ診断処理の詳細については、図８を用いて後述する。
【００６４】
一方、ステップＳ１０１の判定の結果、センサ電源検査信号５０４が２．５〜３．５Ｖの範囲外であった場合（ステップＳ１０１で「ＮＯ」）、ＣＰＵ５０１は、処理をステップＳ１０２に進める。すなわち、ＣＰＵ５０１は、制御基板５００からセンサ６０（６１）に対して電源電圧が正常に供給されていないことを理由として、制御基板５００の故障と判定する（ステップＳ１０２）。そして、その後、ＣＰＵ５０１は、操作表示部６００に故障個所を示す情報を表示してユーザに報知し、本処理を終了する。
【００６５】
図６の処理によれば、ＬＥＤ６０１に供給する制御信号５０６を変化させた際の順電圧信号５０５と電流検出信号５０７の検出値に応じてセンサ６０（６１）の故障と、Ｔｒ５１０若しくはＯＰＡＭＰ５０９の故障を区別して検出する（ステップＳ１０５）。これによって、Ｔｒ５１０及びＯＰＡＭＰ５０９を備える制御基板５００が故障しているか否か判定することができる。
【００６６】
本実施の形態において、制御基板５００が故障していないと判定された場合（ステップＳ１０８）、引き続いて、センサ６０（６１）が故障していないか否かを判定するセンサ診断処理を実行する（ステップＳ１０９）。この場合、センサ６０（６１）の故障は、ＬＥＤ６０１以外の構成部材の故障に起因したものとなる。
【００６７】
本実施の形態において、センサ６０（６１）は、中間転写ベルト３１に転写された画像の濃度又は色ずれの有無を診断し、判定するセンサである。また、本実施の形態において、センサ６０（６１）に流れる電流値を示す電流検出信号５０７は、電流値に対応する電圧値として出力される。
【００６８】
本実施の形態において、制御基板５００からセンサ６０（６１）に対して電源電圧が正常に供給されていない場合、制御基板５００の故障と判定する（ステップＳ１０２）。この場合、制御基板５００は、Ｔｒ５１０若しくはＯＰＡＭＰ５０９以外の構成部材の故障によって故障していると考えられる。
【００６９】
ＬＥＤ６０１に供給する制御信号５０６を変化させた際の順電圧信号５０５と電流検出信号５０７の検出値に応じてセンサの故障と制御基板の故障を区別する本発明は、図３の構成と図７の診断パターンの組合わせを適用する技術分野に広く適用することができる。すなわち、本発明は、センサ及びセンサを駆動する制御基板を備えた広い分野で適用可能である。
【００７０】
次いで、図６のステップＳ１０９で実行されるセンサ診断処理について説明する。図８は、図６のステップＳ１０９で実行されるセンサ診断処理の手順を示すフローチャートである。センサ診断処理は、センサ基板診断処理と同様、制御基板５００のＣＰＵ５０１が、図示省略した内部ＲＯＭに記憶されたセンサ診断処理プログラムに従って実行する。
【００７１】
図８において、センサ診断制御が開始されると、ＣＰＵ５０１は、先ず、制御信号５０６を０Ｖに設定し、５０ｍｓｅｃ経過後にセンサ出力信号５０８を１０ｍｓｅｃ間隔で１０回サンプリングする。そして、この１０回の検出値の平均値を求め、Ｃ０とする（ステップＳ２０１）。制御信号５０６を０Ｖとしてセンサ出力信号５０８をサンプリングした後、ＣＰＵ５０１は、制御信号５０６を３．３Ｖに設定し、ステップＳ２０１と同様、センサ出力信号５０８を測定し、平均してＣ３とする（ステップＳ２０２）。次いで、ＣＰＵ５０１は、Ｃ０に対するＣ３の比率Ｃ３／Ｃ０が１．２よりも大きいか否か判定する（ステップＳ２０３）。
【００７２】
ステップＳ２０３の判定の結果、Ｃ３／Ｃ０が１．２よりも大きい場合（ステップＳ２０３で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ５０１は、制御信号の変化に対応して出力が変化しているのでセンサ６０（６１）は正常であると判定する（ステップＳ２０５）。このとき、ＣＰＵ５０１は、故障箇所を示すメッセージを表示することなく、本センサ診断処理を終了する。
【００７３】
一方、ステップＳ２０３の判定の結果、Ｃ３／Ｃ０が１．２よりも小さかった場合（ステップＳ２０３で「ＮＯ」）、ＣＰＵ５０１は、制御信号の変化に対応してセンサ６０（６１）の出力が変化していないと判断する。そして、ＣＰＵ５０１は、センサ６０（６１）の故障と判定する（ステップＳ２０４）。次いで、ＣＰＵ５０１は、操作表示部６００へ故障箇所を示す情報を表示し、本センサ診断処理を終了する。
【００７４】
図８の処理によれば、制御基板５００が正常な状態において、センサ６０（６１）の制御信号５０６を０Ｖから３．３Ｖに変化させてセンサ出力信号５０８を測定する（ステップＳ２０２）。そして、制御信号５０６の変化に伴ってセンサ出力信号５０８が変化した場合、センサは正常と判定し（ステップＳ２０５）、変化しない場合、センサの故障と判定する（ステップＳ２０６）。これによって、センサ６０（６１）が、ＬＥＤ６０１以外の構成部品の異常に起因して故障しているか否かを判定することができる。
【符号の説明】
【００７５】
３１  中間転写ベルト
６０（６１）  センサ
３００  画像形成装置
５００  制御基板
５０１  ＣＰＵ
５０２  ＬＥＤ駆動部
５０３  電流検出部
５０４  センサ電源検査信号
５０５  順電圧信号
５０７  電流検出信号
５０８  センサ出力信号
５０９  オペアンプ素子（ＯＰＡＭＰ）
５１０  トランジスタ素子（Ｔｒ）
６０１  発光ダイオード（ＬＥＤ）
６０２  フォトトランジスタ（Ｐｔｒ）
６０３  増幅回路
６０４  電圧変換素子
【図１】
2020086094.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020086094.tif 000007
【図６】
2020086094.tif 000008
【図７】
2020086094.tif 000009
【図８】
2020086094.tif 000010