(57)【要約】【課題】特別な故障検知回路を追加することなく、モータやギヤの故障を診断できるようにする。【解決手段】駆動信号生成部１５０は、モータ９０２から出力される回転動作状態を示すエンコード出力信号ECを参照してモータ９０２の回転動作を制御する。特徴量抽出部２０２はエンコード出力信号ECの遷移時間（立上り時間Ｔｒおよび立下り時間Ｔｆ）や周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、ＦＦＴ解析で得られる周波数Ｆなどの実働状態の特徴量を抽出する。基準特徴量記憶部２０４には、各特徴量に対応した故障診断用の基準特徴量を保存しておく。特徴量解析部２０６は、特徴量抽出部２０２で抽出された実働状態の特徴量と基準特徴量記憶部２０４に格納してある基準特徴量とを比較して、故障診断を行なう。モータ回転制御用のエンコード出力信号ECそのものを解析して故障診断を行なうので、特別な故障検知回路を追加することなく故障診断ができる。【選択図】図３
2007212719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構を有する装置に生じる故障を診断する故障診断装置であって、
前記回転駆動部材の回転動作に伴って出力される当該回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号の特徴量を解析して、前記回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なう故障診断部
を備えたことを特徴とする故障診断装置。
【請求項２】
前記故障診断部は、
前記回転駆動部材の回転動作に伴って出力される当該回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号から故障診断用の判定指標に供される特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部が抽出した実働状態の特徴量と、当該特徴量について予め定められている判定基準値とを比較して、前記回転駆動機構を構成する個々の構成部材について、故障診断を行なう特徴量解析部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、前記回転駆動部材の起動時もしくは停止時の前記動作信号から前記特徴量を抽出する
ことを特徴とする請求項２に記載の故障診断装置。
【請求項４】
前記特徴量解析部は、前記故障診断として、前記構成部材の故障の有無や消耗具合や前記回転駆動機構の搭載の有無を診断する
ことを特徴とする請求項２に記載の故障診断装置。
【請求項５】
電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構を有する装置に生じる故障を診断する故障診断装置であって、
前記回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なう故障診断部と、
装置本体に搭載された、前記故障診断部による故障診断に関わる情報を記憶する不揮発性の記憶部と
を備えていることを特徴とする故障診断装置。
【請求項６】
電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構と、前記回転駆動機構の動作と連動して画像を所定の出力媒体上に形成する画像形成部とを具備した画像形成装置であって、
前記回転駆動部材の回転動作に伴って出力される当該回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号の特徴量を解析して、前記回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なう故障診断部
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構と、前記回転駆動機構の動作と連動して画像を所定の出力媒体上に形成する画像形成部とを具備した画像形成装置であって、
前記回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なう故障診断部と、
装置本体に搭載された、前記故障診断部による故障診断に関わる情報を記憶する不揮発性の記憶部と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置、あるいはそれらの機能を兼ね備えた複合機などの画像形成装置やその他の電子機器（たとえば家電品や自動車など）に用いられる回転駆動機構部の故障や動作不良などを診断する故障診断装置およびこの故障診断装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の機械、とりわけ複写機あるいはプリンタなどのオフィス機器においては高い生産性が要求されるため故障による遅滞が許容されず、故障を速やかに検知して解決することが求められている。
【０００３】
また、自動車や航空、ロボットや半導体設計装置など、他の産業機器においても動作制御などの手段として、信頼性が高く、高速・高精度での動作が可能な部材が数多く搭載されている。取り分け、モータやソレノイドなどの駆動部材や、この駆動部材に連動して動作する機構部材は、モータなどを駆動する駆動回路も含めて、他の電子部品（抵抗やコンデンサなどの受動電子部品あるいはトランジスタやＩＣ（集積回路））に比べて、一般的に、故障発生の頻度が高い。特に使用環境が劣悪である場合には、通常の方法で使用していたとしても、検出が困難な様々な異常や故障が発生し、その修復には多大な労力を要することになる。
【０００４】
このため、故障を自己診断にて検知する仕組み（自己診断システム；Diagnostics system）が種々提案されている。この自己診断システムでは、たとえば、装置が動作しているときの信号をモニタして、予め正常時に取得しメモリに記憶しておいた信号（期待値）と比較することで、故障発生の有無を診断し、故障箇所を特定するようにしている。
【０００５】
たとえば、サーボ機構（ロータリ・エンコード機能）付きのＤＣサーボモータは、エンコード出力を監視しならが細かくモータをコントロールすることにより、ステッピングモータと同等の制御機能を実現している。このエンコード出力はモータ制御側のカウンタでカウントしてモータの回転角度および回転速度を検出している。
【０００６】
一方で、モータやギヤは消耗品であるがその消耗状態や挙動を検出するためにはエンコード出力が定常状態になったとき変化するフェイル信号や検知センサを追加する必要がある。
【０００７】
一般的に、複写機においては多くのモータが使用されていてＤＣサーボについても同様にコストの高いステッピングモータの代わりとして使用されている場合が多い。そして、１つのモータでギヤやプーリなどの多くの負荷を駆動する場合においては故障が多く、また一旦故障するとどこの箇所か判別するのが難しい。
【０００８】
一方、自己診断機能を装置に搭載する仕組みとして、たとえば特許文献１には、動作状態信号や用紙通過時間を測定し、判定基準としての要因と比較してモータやソレノイドの故障を検知する仕組みが提案されている。
【０００９】
また特許文献２には、モータやソレノイドなどの複数個のアクチュエータなどを実際に駆動させることなくセンサなどの入力装置の故障診断を行なう仕組みが提案されている。
【００１０】
また、特許文献３には、リサイクルという観点から、モータなどの周辺ユニットごとに不揮発性メモリを搭載し、総回転時間やオン・オフ回数、周囲温度などをモニタしてメモリに格納し、リサイクル時に利用するという仕組みが提案されている。
【００１１】
また、特許文献４には、レーザスキャナを搭載した装置における、光学系の故障解析を詳細化することのできる仕組みが提案されている。具体的には、レーザスキャナに用いられる回転多面鏡による反射光を検知して得られるタイミング信号の出力状態を判断することで故障判断を行なう。
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−３３５５９号公報
【特許文献２】特開平０９−２８２０２８号公報
【特許文献３】特開２００１−５１５５７号公報
【特許文献４】特開平０９−１２３５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１，２に記載の仕組みでは、別途に故障診断装置を設けて故障診断を行なうようになっており、特別な故障検知回路やメモリを追加する必要があり、モータの故障や寿命を検知するためのハードウェア要素が多くなってしまうので、装置コストが嵩むし、回路規模が大きくなる。
【００１４】
また、特許文献３に記載の仕組みでは、ギヤモータ、電源ユニット、スイッチユニットなどユニットごとに分割し、そのユニットごとに不揮発性メモリを搭載しなければならず、メモリコストが嵩む難点がある。
【００１５】
また、特許文献４に記載の仕組みでは、レーザスキャナに用いられる回転多面鏡による反射光を検知して得られるタイミング信号に基づいて回転制御を行なうとともに、そのタイミング信号の出力状態を判断することで故障判断を行なうので、モータそのものを含む光学系の故障解析を詳細化することはできるが、モータと機構的に連結されるギヤなどの連結部材（動力伝達部材）の故障診断への適用が難しい。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上記問題の少なくとも１つを改善し得る故障診断の仕組みを提供することを目的とする。モータそのものや、モータと連結される機構部材などの様々な部材について、また様々な故障状態について、あるいは故障の生じる可能性について、簡易な構成で、低コストで、あるいは簡単な判定手法で、故障診断が可能な仕組み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】
【００１７】
本発明に係る第１の仕組みにおいては、電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構を有する装置に生じる故障を診断するに当たり、回転駆動部材の回転動作に伴って出力される当該回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号の特徴量を解析して、回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なう故障診断部を備えるものとした。
【００１８】
ここで、「動作信号の特徴量を解析して故障診断を行なう」とは、動作信号の所定期間内のパルス数（カウント値）や、動作信号を所定のカウントクロックで計数した際の１パルス当りのカウント値など、専ら動作信号についてのカウント値を故障診断の判断指標にすることのみを意味するものではなく、動作信号についてのカウント値そのものを除くその他の特徴量、たとえば動作信号の立上り時間や、立下り時間や、動作信号の周期と関わりを持つ周波数成分や、あるいは動作信号のハイレベルあるいはローレベルの期間（デュレーション）、などをも故障診断の判断指標にすることを意味する。
【００１９】
また、「故障診断」は、単なる故障の有無だけを判断することに留まらず、故障状態や寿命（つまり将来的な故障の発生）を判断することも含むものである。たとえば、モータやモータと関わりを持つギアやプーリなどの駆動連結部材や駆動回路などに故障が生じているか否かの判定を行ない、故障が生じていると判定した際には、その故障の状態を特定することをも意味する。
【００２０】
また、本発明に係る第２の仕組みにおいては、回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なう故障診断部と、装置本体に搭載された、故障診断部による故障診断に関わる情報を記憶する不揮発性の記憶部とを備えるものとした。
【００２１】
なお、第１の仕組みと第２の仕組みとを組み合わせた構成を採ることもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る第１の仕組みによれば、回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号を解析することで故障診断を行なうようにした。回転制御用の動作信号そのものを解析して故障診断を行なうので、特別な故障検知回路を追加することなく、回転駆動部材やこれに連結される部材についての故障診断を行なうことができる。
【００２３】
本発明に係る第２の仕組みによれば、故障診断部による故障診断に関わる情報を記憶する不揮発性の記憶部を、装置本体に搭載するようにしたので、ユニットごとに記憶部を設ける場合よりもメモリコストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜＜故障診断装置を搭載した画像形成装置の構成例＞＞
図１は、本発明に係る故障診断装置の一実施形態を搭載した画像形成装置の構成例を示す図である。この画像形成装置１は、たとえば原稿の画像を読み取る画像読取部（スキャナ部）を備え画像読取部で読み取った画像データに基づいて原稿画像に対応する画像を印刷する複写装置機能、パソコンなどから入力された印刷データ（画像を表すデータ）に基づいて印刷出力するプリンタ機能、およびファクシミリ画像を印刷出力可能なファクシミリ送受信機能を備えた複合機であって、デジタルプリント装置として構成されているものである。図１は、この画像形成装置１における、印刷用紙上に画像を転写する機能部分に着目した、機構部分（ハードウェア構成）の側断面図を示している。
【００２５】
図示する画像形成装置１は、大別して、入力された画像データに基づいて画像を印刷用紙上に形成（印刷出力）する機能を有する画像形成部３０と、印刷用紙を画像形成部３０の画像形成部３０に給送する給紙搬送機構部５０と、画像形成後の印刷用紙を機外に排出する排紙搬送機構部７０とを備えている。各部は、回転力によって被搬送体の一例である印刷用紙を所定方向に移動させるロール部材を含んで構成されている。
【００２６】
画像形成部３０は、図示しない画像処理部から入力された画像データに基づいて、たとえば、電子写真式、感熱式、熱転写式、インクジェット式、あるいは同様な従来の画像形成処理を利用して、普通紙や感熱紙などの印刷用紙上に可視画像を形成する、すなわち印刷出力する。このため、画像形成部３０は、たとえば画像形成装置１をデジタル印刷システムとして稼働させるためのラスタ出力スキャン（ＲＯＳ）ベースのプリントエンジンを備える。本例では、中間転写ベルトを備えた中間転写（ＩＢＴ；Intermediate Belt Transfer）方式の電子写真式エンジンを有するものとしている。
【００２７】
たとえば画像形成部３０の中央部には、感光体ドラムロール３２や図示を割愛したギヤなどの動力伝達部材を具備した感光体ドラムユニットが配され、この感光体ドラムロール３２の近傍には現像剤ドラム３４や図示しない現像クラッチからなる現像器や中間転写体ベルト３８が配設されている。なお、図示を割愛しているが、感光体ドラムロール３２の近傍には、現像器の他に、一次帯電器や一次転写ロールやクリーナロールなどが配設されている。一次転写ロールは、感光体ドラムロール３２と対向して配され、その間に中間転写体ベルト３８を挟持するように対構造をなしている。
【００２８】
現像剤ドラム３４は、図示を割愛したギヤなどの動力伝達部材を具備している。この現像剤ドラム３４は、単色印刷用として構成することもできるし、カラー印刷用として構成してもよい。たとえば、図示のように、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの出力色ごとに現像剤ユニットDEVEを内蔵し、同様の画像形成プロセスを繰り返してカラー画像を形成するもの、たとえば単一のエンジン（感光体ドラムロール３２）で各色の画像を各現像剤ユニットDEVEで順に形成しつつ、これを１色ずつ中間転写体に重ね転写してカラー画像を形成するマルチパス型（サイクル型／ロータリー型）の構成となっている。各現像剤ユニットDEVEにも、図示を割愛したギヤなどの動力伝達部材を具備している。
【００２９】
また画像形成部３０は、画像形成データに基づいて潜像を感光体ドラムロール３２に記録するための書込走査光学系（以下レーザスキャナという）３９を有する。図示を割愛するが、レーザスキャナ３９には、図示しないホストコンピュータなどから入力された画像データに基づきレーザ光Ｌを変調して出力するレーザ光源と、このレーザ光源から出力されたレーザ光Ｌを感光体ドラムロール３２上に走査するためのポリゴンミラー（回転多面鏡）および反射ミラーなどの光学系を有する。
【００３０】
図示を割愛するが、中間転写体ベルト３８の搬送路５２と対向する部分（特に二次転写部５３という）には、中間転写体ベルト３８に転写されたトナー像を用紙上に転写させる二次転写ロールが設けられる。二次転写ロールは、中間転写体ベルト３８と対向して配され、その間に用紙を挟持するように対構造をなしている。
【００３１】
給紙搬送機構部５０は、画像形成部３０に印刷用紙を搬送するための給紙トレイ５１と、給紙系統の搬送路５２を構成する複数のロールや用紙タイミングセンサなどで構成されている。給紙搬送機構部５０のロールとしては、単体構造のものと、２つが対向して配されその間に用紙を挟持して搬送する対構造のものとがある。
【００３２】
たとえば、搬送路５２上には、ロール部材として、給紙ロール対５５が設けられている。図示を割愛するが、給紙トレイ５１の縁部には、用紙を繰り出すピックアップロールが設けられ、搬送路５２上には、給紙ロール対５５の他に、搬送路５２を構成し、二次転写部５３に用紙を導くための役目を果たすべく、所定数の搬送ロール対が設けられる。
【００３３】
排紙搬送機構部７０は、画像形成部３０にて印刷用紙上に画像形成された印刷済み用紙を機外にて受け取るための排紙トレイ（外部トレイ）７１と、排紙系統の搬送路７２を構成する複数のロールやセンサなどで構成されている。
【００３４】
排紙搬送機構部７０のロールとしては、２つが対向して配され、その間に用紙を挟持して搬送する対構造のものが使用されている。たとえば、搬送路７２上には、ロール部材として、用紙上に転写された画像を定着させる定着ロール対７４を具備する定着（FUSER ）ユニットを有する。定着ユニットは、定着ロール対７４の他、図示を割愛したギヤなどの動力伝達部材を具備している。
【００３５】
図示を割愛するが、搬送路７２上には、定着ロール対７４の他に、搬送路７２を構成し、用紙を機外に導くための役目を果たすべく、所定数の排出ロール対が設けられる。
【００３６】
また、図示を割愛するが、搬送路５２や搬送路７２上には、用紙の搬送タイミングを監視する透過型（遮断型ともいわれる）や反射型の光学式検出器を利用した用紙タイミングセンサが設けられる。用紙タイミングセンサは、用紙通過時間検出部を構成する用紙検知部材であり、被搬送体の一例である印刷用紙が所定のタイミングで搬送されているかどうか検出するために設置される。各センサで得られた検知信号は、印刷用紙の搬送タイミングや搬送時間（用紙通過時間）を計測する計測部（図示せず）に入力されるようになっている。
【００３７】
なお、印刷用紙の通過タイミングが、印刷用紙の搬送開始から各センサを通過する時間が所定の時間範囲から外れている場合、画像形成装置１は、正常にプリントできないとして、用紙搬送を、その時点、その位置で停止させる。これを、通常ジャムと呼ぶ。
【００３８】
画像形成装置１の回転駆動機構部は、電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材の一例である１つのモータによりできるだけ有効に活用できるように、たとえばギヤ、シャフト、ベアリング、ベルト、ロールなど、回転駆動部材（モータ）の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材を使って、幾つかの方向にモータの回転動力が伝達するように構成されている（後述する図２を参照）。つまり、１つのモータで、ギヤ、シャフト、ベアリングなどの多くの負荷を駆動するようになっている。
【００３９】
また、このような構造の回転駆動機構部は、画像形成装置１内にて、駆動機構のベース（マスター，動力源）となる駆動モータを動作単位として幾つかのユニットに分けて、ユニットごとに動作するように構成されている。
【００４０】
なお、駆動部材としては、回転動作する回転駆動部材（駆動モータ）の他、ソレノイドやクラッチもあるが、これらは駆動モータの駆動力が伝達される他の部材に対する切替機構として機能するので、駆動モータに対してスレーブの関係にあり、この点では、ギヤ、シャフト、ベアリング、ベルトなどと同様に動力伝達部材の一例でもある。
【００４１】
たとえば、図示した画像形成装置１においては、４つの駆動モータを備えている。具体的には、給紙トレイ５１上の図示を割愛したピックアップロールや給紙ロール対５５、およびこれらを駆動するモータ９６や図示しないギヤなどを具備し、ピックアップロールおよび給紙ロール対５５はモータ９６で図示を割愛したギヤを通して駆動されている。なお、搬送路５２上の図示を割愛した搬送ロール対もギヤを通してモータ９６で駆動される。
【００４２】
また、感光体ドラムロール３２および中間転写体ベルト３８、並びに中間転写体ベルト３８を挟んで対向する一次転写ロールやクリーナロールと、これらを駆動するモータ（特にメインモータ：MAIN_MOTという）９７や図示しないギヤやベルトやプーリなどを具備し、感光体ドラムロール３２と中間転写体ベルト３８は、それぞれ個別のギヤ、ベルト、プーリなどを通してメインモータ９７で駆動される。感光体ドラムロール３２とメインモータ９７との連結をなすギヤを特に感光体ギヤといい、中間転写体ベルト３８とメインモータ９７との連結をなすギヤを特に中間転写ギヤという。
【００４３】
また、現像剤ドラム３４と、この現像剤ドラム３４を駆動する図示を割愛したモータや図示しないギヤやベルトやプーリなどを具備する。現像剤ドラム３４は、さらに、色材に応じた現像剤ユニットDEVEを内蔵する。現像剤ユニットDEVEは、当該現像剤ユニットDEVEを駆動するモータ（特にドラムモータ：DRUM_MOTという）９８や図示しないギヤやベルトやプーリなどを具備する。
【００４４】
現像剤ドラム３４は、現像剤ドラム３４に内蔵の何れかの現像剤ユニットDEVEが感光体ドラムロール３２との対向位置に来るようにギヤを通して図示を割愛したモータで駆動される。
【００４５】
また、現像剤ドラム３４に内蔵の各現像剤ユニットDEVEは、感光体ドラムロール３２との対向位置にてギヤと嵌合され、そのギヤを通してドラムモータ９８で駆動されるが、感光体ドラムロール３２との対向位置以外では、ギヤとの嵌合が解除されドラムモータ９８による駆動がなされないようになっている。
【００４６】
また、定着ロール対７４や図示を割愛した排出ロール対７６、並びにこれらを駆動するモータ９９や図示しないギヤやソレノイドやベルトやプーリなどを具備し、定着ロール対７４は、ギヤ、ベルト、プーリなどを通してモータ９９で駆動される。
【００４７】
このような構造の回転駆動機構部には、モータそのものやギヤなどの連結機構部材に故障が発生し得るが、本実施形態では、この故障を診断する故障診断部２００を画像形成装置１に搭載している（詳細は後述する）。
【００４８】
なお、モータや、このモータの回転駆動力を他の部材に伝達するギヤやローラなどの動力伝達部材などの各種構成部材を含んで１つのユニット（回転駆動機構部）が構成される。また、各ユニットは装置本体と着脱可能に構成される。
【００４９】
たとえば、ドラムモータ９８を含んで構成される各色材用の現像剤ユニットDEVEは、現像剤ドラム３４内に装着可能に構成されている。モータ９９や定着ロール対７４を含んで構成される定着ユニットは、装置本体の排紙搬送機構部７０に着脱可能に構成されている。
【００５０】
また、メインモータ９７に各別のギヤを介して連結される感光体ドラムロール３２および中間転写体ベルト３８は、それぞれ個別のユニットとして取り扱われ、個別に装置本体の画像形成部３０に着脱可能に構成されている。
【００５１】
なお、各ユニットを装置本体と着脱可能に構成するに当たっては、モータやモータを駆動する回路部材が搭載されるモータ制御基板などを具備するユニットごとに、装置本体に着脱可能に構成することもできるが、本実施形態では、モータやモータ制御基板などは本体側に搭載し、モータ軸に直結されたギアなどの動力伝達部材を介して、ユニット本体側のギヤなどの動力伝達部材（ユニット機構部ともいう）と連結される構成を採る。
【００５２】
ユニット本体が装置本体に搭載されたときには、それぞれの動力伝達部材が機構的に連結されるだけでなく、ユニット機構部が本体側の動力伝達部材に機構的に連結されたことを電気的に検知するスイッチ機構を設ける（詳細は後述する）。このスイッチ機構を利用することで、ユニット本体が装置本体に搭載されたか否か、すなわちユニットのあり／なしを、電気的に判定することができるようになる。
【００５３】
＜画像形成装置の動作の概要＞
上記構成の画像形成装置１において、印刷用紙上に画像を形成する際には、先ず、プリント開始とともに、給紙トレイ５１上の図示を割愛したピックアップロールが動作し、これとほぼ同時に、画像形成装置１内の各種ロール（対）を回転させるためのモータ９６〜９９が回転動作を始める。ピックアップロールは、給紙トレイ５１の最上面の印刷用紙に接触し、印刷用紙１枚を給紙ロール対５５に導く。給紙ロール対５５は、さらに中間転写体ベルト３８と二次転写ロールとの間の二次転写部５３に印刷用紙を送り出す。
【００５４】
画像形成部３０においては先ず、潜像形成用光源としての図示しないレーザ光源が、図示しないホストコンピュータからの画像生成用のデータによって駆動されることで、画像データを光信号に変換し、この変換されたレーザ光Ｌを図示しないポリゴンミラーに向けて照射する。このレーザ光Ｌは、さらに図示しない反射ミラーなどの光学系を介して図示しない一次帯電器によって帯電された感光体ドラムロール３２上を走査することで、感光体ドラムロール３２上に静電潜像を形成する。
【００５５】
この静電潜像は、所定色（たとえばブラック；黒）のトナーが供給される現像剤ドラム３４によってトナー像とされる（現像される）。そして、感光体ドラムロール３２と一次転写ロールとが対をなし中間転写体ベルト３８を搬送することで、トナー像は中間転写体ベルト３８に転写（一次転写）される。そして転写後は、クリーナによって感光体ドラムロール３２上から余分なトナーが除去（クリーニング）される。
【００５６】
この一次転写後には、中間転写体ベルト３８の画像が転写された部位（転写画像部分）が、搬送路５２と対向した部分に設けられる二次転写ロールの方向に搬送される。このとき、給紙搬送機構部５０は、二次転写ロールの当接部に向けて、印刷用紙を搬送している。これにより、中間転写体ベルト３８上の転写画像部分と印刷用紙とを二次転写ロールで挟み付けながら下流側に搬送することにより、画像（トナー像）を印刷用紙に転写（二次転写）する。
【００５７】
そして、このようにトナー像が転写された印刷用紙は、中間転写体ベルト３８から剥離され、定着ロール対７４を有する定着部まで搬送され、定着ロール対７４によってトナー像が熱定着されることでトナー像が印刷用紙上に固着され、その後、機外の排紙トレイ７１に排出される。
【００５８】
なお、画像形成部３０の構成は上述したものに限らず、中間転写ベルトを備えない方式のものとしてもよい。また、マルチパス型（サイクル型／ロータリー型）の構成でカラー画像を形成するようにしているが、各出力色に対応する複数のエンジンを、たとえばＫ→Ｙ→Ｍ→Ｃの順にインライン状に配列し、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの画像を４つのエンジンで並列的（同時進行的）に処理するように構成したタンデム型としてもよい。
【００５９】
＜駆動機構の構成例＞
図２は、図１に示した画像形成装置１に使用される回転駆動機構部の一構成例を示す図である。図では、給紙ロール対５５近傍について示している。画像形成装置の回転駆動機構部９０は、１つのモータでできるだけ有効に活用できるように、モータ９０２、ギヤ９０４（図では９０４ａ，９０４ｂ，９０４ｃで構成）、シャフト９０６、ロールもしくはロール対９０８、クラッチ９１０、あるいは図示しないベアリングなどを使って、幾つかの方向に力が伝達するように構成されている。ロールもしくはロール対９０８は、図１の給紙ロール対５５、あるいは感光体ドラムロール３２や定着ロール対７４に相当する。
【００６０】
また、場合によっては、前記の部品に加えて、プランジャ（鉄心）９１２ａと図示しない電磁石とが組み合わされて構成されているソレノイド９１２、ベルト９１６、プーリ９１８（図では９１８ａ，９１８ｂで構成）なども使って、さらに複雑な動きができるように構成される場合もある。
【００６１】
モータ９０２には、外部電源から電流供給を受けて回転動作するようになっている。ここで、本実施形態では、モータ９０２として、当該モータ９０２の回転動作状態を示す動作信号としてＦＧパルス（エンコード出力）を出力するようになっているサーボ機構（ロータリ・エンコード機能）付きのＤＣサーボモータを使用する。ＤＣサーボモータは、エンコード出力を監視しならが細かく駆動制御することにより、ステッピングモータ特有の問題を受けることなく、ステッピングモータと同等の制御機能を実現することができる。
【００６２】
＜モータ制御インタフェース；第１実施形態＞
図３は、モータ９０２と、このモータ９０２を駆動制御する回路を搭載した制御基板とのインタフェースの第１実施形態を示す図である。モータ９０２は、図１のモータ９６〜９９に相当する。
【００６３】
なお、ここでは、ロールやロール対その他の可動部を駆動する動力源であるモータ９０２として、ＤＣサーボモータを用いる例で説明する。
【００６４】
モータ９０２には、モータ本体（以下ＤＣモータ９０２ａという）の他、駆動制御回路（モータドライバ回路）９０２ｃや、回転状態を検知するためのセンサ機構として、ＦＧ検知用のコイルパターン９０２ｄを形成した回路基板としてのモータ制御基板９０２ｂが設けられている。
【００６５】
ＤＣモータ９０２ａの所定端子には、駆動制御回路９０２ｃから所定信号や所定電圧（たとえば＋２４Ｖ）の直流電圧が印加されるようになっている。
【００６６】
メイン制御基板１０１には、装置全体の制御を行なう図示を割愛した主制御回路や、モータ制御に関わるコントロール回路１０２が搭載される。コントロール回路１０２は、モータ９０２から出力されるエンコード出力を参照してモータ９０２の回転動作を制御するための各種の制御信号を生成する駆動信号生成部１５０と、モータ９０２から出力されるエンコード出力を参照してモータ９０２およびそれと連携値されたギヤやプーリやベルトなどの連結機構部材（回転駆動機構部９０）の故障の有無（動作異常か否か）を診断する故障診断部（故障診断装置）２００とを有する。
【００６７】
故障診断部２００は、モータ９０２の回転状態を示す動作信号（エンコード出力）の特徴量を解析して、モータ９０２や動力伝達部材を具備した回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行なうようになっている。
【００６８】
具体的には、故障診断部２００は、エンコード出力信号ECから故障診断に使用する種々の特徴量を抽出する特徴量抽出部２０２と、各特徴量に対応した故障診断用の基準特徴量を格納する基準特徴量記憶部（Profile memory）２０４とを有している。基準特徴量記憶部２０４には、たとえば、各特徴量の正常時（必要に応じてモータ故障時も）、ギヤ摩耗時、あるいはユニット未搭載時などの典型的な特性値をプロファイルテーブルとして保存しておく。
【００６９】
また故障診断部２００は、特徴量抽出部２０２が抽出した実働時の特徴量と基準特徴量記憶部２０４に保持されている基準特徴量とを比較して（プロファイル診断をして）、回転駆動機構部９０を構成するモータ９０２やギヤなどの動力伝達部材が正常か異常か、あるいは寿命がどの程度であるか（消耗具合）、あるいはユニットの搭載の有無などの故障診断を行なう特徴量解析部２０６を有している。
【００７０】
駆動信号生成部１５０は、モータ９０２の動作を制御するための駆動制御信号（本例ではオン信号，ブレーキ信号，クロック信号、回転方向信号）を生成するＤＣモータ駆動信号生成部１５２と、モータ９０２から出力されるエンコード出力を参照してモータ９０２を駆動制御する回転制御部（ＤＣモータサーボ回路）１５４とを有している。
【００７１】
モータ制御基板９０２ｂにはコイルパターン９０２ｄがモータ軸と同心円で形成され、このコイルパターン９０２ｄに電流を供給しそれによる電磁エネルギを検知する磁気検知回路が駆動制御回路９０２ｃに設けられ、全体としてＦＧセンサ回路が構成されている。
【００７２】
駆動制御回路９０２ｃは、コイルパターン９０２ｄのコイル数（図の矩形に相当）に応じたＦＧパルスＰ２０を得ることができる。検知したＦＧパルスをエンコード出力信号ECとして駆動信号生成部１５０の回転制御部１５４と故障診断部２００とに渡す。
【００７３】
なお、本実施形態の構成としては、ＤＣモータ９０２ａやモータ制御基板９０２ｂを含むモータ９０２は装置本体側に搭載されるようになっており、モータ９０２により駆動されるユニット本体が装置本体に搭載されたときに、本体側のモータ９０２と連結された動力伝達部材にユニット機構部が機構的に連結されたことを電気的に検知するスイッチ機構としてスイッチＳＷ９００を備えている。
【００７４】
スイッチＳＷ９００は、ユニット本体が装置本体に取り付けられていないときにはオフ状態で、ユニット本体が装置本体に搭載されたときにオン状態となるように構成されている。これにより、ユニット本体が装置本体に搭載されたときには、モータ制御基板９０２ｂ側で検知されるエンコード出力信号ECは、スイッチＳＷ９００を介して、メイン制御基板１０１側に伝達される。よって、エンコード出力信号ECのパルス信号の有無によって、ユニット本体が装置本体に搭載されたか否か（ユニットのあり／なし）を電気的に判定することができる。
【００７５】
ＦＧパルス（エンコード出力信号）をカウントすることで、ＤＣモータ９０２ａの回転角度および回転速度を検出可能となっている。つまり、回転制御系であるＤＣモータ駆動信号生成部１５２としては、モータ９０２（ＤＣモータ９０２ａ）の回転動作状態を示す動作信号であるＦＧパルスをモータ制御側のカウンタ値として使用するものであり、本来的には、Ｔhigh期間とＴlow 期間に意味を持たない。
【００７６】
ただし、本実施形態では、このＦＧパルス（エンコード出力信号）を故障診断にも利用することにしており、この点では、Ｔhigh期間やＴlow 期間や周期あるいは遷移時間（立上り時間Ｔｒおよび立下り時間Ｔｆ）に意味を持つ。この点については、後で詳しく説明する。
【００７７】
なお、モータ９０２の回転状態を示すＦＧパルス（エンコード出力信号）を取得する仕組みは、モータ９０２の回転状態が読み取れる信号であればよく、このような電磁式に限らない。たとえば、透明な円盤に所定数の印刷線をモータ軸に対して放射状に形成し、この印刷線をフォトインタラプタなどの光学式センサで検出する仕組み、不透明な円盤に所定数の印刷線をモータ軸に対して放射状に形成し、この印刷線を反射型の光学式センサにて検出する仕組み、不透明の回転板にスリット窓部を形成し、透過光量の変化を検出する透過型の光学式センサで、そのスリット窓部を検知する仕組みなど、その他の任意の公知の方式を採用することができる。
【００７８】
回転制御部１５４は、駆動制御回路９０２ｃから得られるＦＧパルスをエンコード出力信号ECとして取り込み、このエンコード出力信号（ＦＧパルス）を、ＤＣモータ９０２ａを駆動する際のトリガとして使用する。具体的には、回転制御部１５４は、図示しないカウンタ回路を具備しており、エンコード出力信号ECをカウンタクロックとして、そのパルス数を計数し、ＤＣモータ９０２ａの回転速度と回転角度（位相角）が一定値に維持されるように制御する。この回転制御部１５４におけるＤＣモータ９０２ａの駆動制御については、一般的に行なわれるＤＣモータ制御における公知の技術と同様のものであり、その詳細な説明を割愛する。
【００７９】
故障診断部２００は、ＤＣモータ９０２ａや、このＤＣモータ９０２ａと連結されるギヤなどの機構部材の故障の有無の確認だけでなく、消耗状態（つまり寿命がどの程度であるか）や挙動を検出する機能も持つ。本実施形態において、「故障診断」というときには、故障の有無の確認だけでなく消耗状態や挙動を検出することも含むものとする。もちろん、故障の有無の確認だけでも構わない。
【００８０】
たとえば、モータ９０２から出力されるエンコード出力信号ECに基づき、パルス波形の立上り時間Ｔｒや立下り時間Ｔｆ、あるいは周波数軸上で突出したピークを有する狭帯域成分などを監視対象とし、それらを検出して解析を行ない、故障診断に好適な特徴量を抽出する。
【００８１】
なお、ＤＣモータ９０２ａの起動時や停止時が、ＤＣモータ９０２ａに対する機構的な負荷が最も高く、故障が生じ易いし、診断用の特徴量の正常時に対するズレも顕著になり、故障診断がし易い。そこで、故障診断部２００は、ＤＣモータ９０２ａの起動時や停止時に、エンコード出力信号ECを測定して特徴量を抽出し、ＤＣモータ９０２ａや、このモータ９０２ａに連結されるギヤやその他の動力伝達部材に関する故障診断を行なうことにする。
【００８２】
＜＜エンコード出力を利用した故障診断機能の基本＞＞
図４〜図６は、モータ９０２から得られるエンコード出力信号EC（ＦＧパルス）を使用して、ＤＣモータ９０２ａや連結機構部材の故障診断を行なう仕組みを説明する図である。ここで、図４は、エンコード出力信号の一例と、エンコード出力信号から抽出される特徴量との関係を示す図である。また、図５は、エンコード出力信号ECに基づく状態判別基準を説明する図である。また、図６は、基準特徴量記憶部２０４が保持するプロファイルテーブルの一例を示す図である。
【００８３】
エンコード出力信号は、図５（Ａ）に示すように、正常時には、略矩形状のパルス信号である。ただし、詳細に見れば、図４（Ａ）に示すように、遷移時間（立上り時間Ｔｒ（Rise Time）および立下り時間Ｔｆ（Fall Time）を持って遷移するし、Ｈ（ハイレベル）／Ｌ（ローレベル）の期間も種々である。
【００８４】
故障診断部２００は、エンコード出力信号ECから、故障診断時の判定指標として使用する特徴量を抽出する。エンコード出力信号ECから抽出される特徴量としては、図４（Ｂ）に示すように、たとえば、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、あるいは周期Ｔ（サイクル；Cycle ）、デュレーションＤ（Duration，本例ではアクティブＨ期間）などがある。
【００８５】
また、エンコード出力信号ECを高速デジタルフーリエ変換（ＦＦＴ；Fast Fourier Transform）による周波数スペクトル解析により得られる特定ピークの周波数Ｆやその大きさなどがある。高速デジタルフーリエ変換を利用すれば、起動時や停止時のエンコード出力信号ECの振る舞いを周波数スペクトルに変換して、それらの特性を数値化して記録することができ、エンコード出力信号ECの変化を明確に認識することができる。
【００８６】
故障診断部２００は、故障診断に当たり、先ず、図６に示すように、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、デュレーションＤ、および周波数Ｆの、正常時（必要に応じてモータ故障時も）、ギヤ摩耗時、あるいはユニット未搭載時の典型的な特性値を基準特徴量記憶部２０４に、故障診断＆ライフ判断のプロファイルテーブルとして保持しておく。
【００８７】
特徴量抽出部２０２は、モータ９０２から送られてくるエンコード出力信号ECから、それぞれ実働状態における、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、デュレーションＤ、および周波数Ｆの何れか（１つもしくは複数）を判定指標用の特徴量として抽出する。特徴量解析部２０６は、特徴量抽出部２０２が抽出した実働状態の特徴量と、基準特徴量記憶部２０４に保持してある故障診断＆ライフ判断のプロファイルテーブルの基準特徴量とを比較して、正常か異常か、どの程度消耗しているか、あるいは寿命に達したか、などを判断する。
【００８８】
たとえば、正常時には、図５（Ａ）に示すように、モータ動作時には、エンコード出力信号ECは一定周期Ｔで安定した状態にある。そこで、特徴量解析部２０６は、実働状態の周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周波数成分｜Ｆ（ｔ）｜が、プロファイルテーブルに保持されているそれぞれの基準値（規定値）に対して所定範囲内にあれば正常であると判断する。
【００８９】
これに対して、図５（Ｂ）に示すように、ギヤが磨耗している（ギヤ摩耗状態にある）と、エンコード出力信号ECの立上りおよび立下りがなまり、立上り時間Ｔｒや立下り時間Ｔｆが定常時よりも大きくなる。また、周波数成分の低周波スペクトル｜Ｆ（ｔ）｜が大きくなる。このギヤ摩耗時の各特性値をギヤ摩耗時の基準値としてプロファイルテーブルに保存しておく。基準値は、実験データより決定すればよい。
【００９０】
そして、特徴量解析部２０６は、エンコード出力信号ECの立上り時間Ｔｒおよび立下り時間Ｔｆや周波数成分｜Ｆ（ｔ）｜が、プロファイルテーブルに保存されているギヤ磨耗時の基準値（規定値）に対して所定範囲内にあればギヤ磨耗であると判断する。このギヤ磨耗は、完全なる故障ではないものの、放っておくとギヤ欠けに至るので、摩耗度合い（ギヤの消耗具合）が、プロファイルテーブルに保存されているギヤ磨耗時の基準値に達したときには、事実上の故障状態にあるものとする。
【００９１】
また、図５（Ｃ）に示すように、モータ故障状態になると、周期Ｔと一定期間内のパルス数ｐ１がともに正常時の規定値に対して大きくズレてくる。そこで、特徴量解析部２０６は、実働時の周期Ｔおよび一定期間内のパルス数ｐ１について、Ｎ回サンプリングして、周期Ｔとパルス数ｐ１がともに正常時の規定値に対して所定範囲以上ズレていると、モータの故障と判断する。
【００９２】
また、図５（Ｄ）に示すように、モータ９０２およびロールやギヤなどの動力伝達部材を具備したユニット（回転駆動機構部）が搭載されていない場合には、事実上、ＤＣモータ９０２ａの負荷が存在しないことになるので、ＤＣモータ駆動信号生成部１５２からモータ９０２（詳細には駆動制御回路９０２ｃ）に駆動制御信号を供給しようとしても、エンコード出力信号ECが特徴量抽出部２０２に入力されず、特徴量抽出部２０２の入力端では、エンコード出力信号ECが一定（本例ではＨ）レベルになったままとなる。
【００９３】
つまり、モータ９０２、およびＤＣモータ９０２ａと連結されるギヤやローラなどの動力伝達部材を具備したユニット（回転駆動機構部）のあり／なしで、エンコード出力信号ECのパルスの有無が変わるので、パルスの有無を判断することで、回転駆動機構の搭載の有無を診断することができるのである。
【００９４】
そこで、特徴量解析部２０６は、周期Ｔを判定指標として、モータ９０２に駆動制御信号を供給してモータ９０２を起動しようとしてから数周期以内にエンコード出力信号ECがＬレベルに反転しなければ、起動しようとしたモータ９０２を具備するユニットが搭載されていないと判断する。ユニットが搭載されていない場合、装置として正常な使用ができないので、事実上の故障状態にあるものとする。
【００９５】
消耗具合や寿命（ライフ）に関しては、ギヤ摩耗時について図５（Ｂ）に示したことから推測されるように、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周波数成分｜Ｆ（ｔ）｜が、使用度合いに応じて正常時の規定値から次第にズレていくので、実働時の各特性値の正常時の規定値に対するズレの変遷過程から消耗度を判別することで判断可能である。前述のギヤの摩耗は、ギヤの消耗具合が進んで寿命に達した状態と考えることができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、モータについては、正常／異常の判断をするが、どの程度消耗しているか（消耗具合）などのモータの寿命については判別しないことにする。
【００９７】
このように、本実施形態によれば、制御対象を駆動するモータ９０２から出力されるエンコード出力信号ECから、故障・消耗度の判断に資する特徴量を抽出し、予め特定しておいた各特徴量の正常時や摩耗時などの基準値と比較することで、印刷処理時に動作するＤＣモータ９０２ａや動力伝達部材などの故障の有無や消耗度を判別することができる。ＤＣモータ９０２ａと連結される感光体ドラムユニットの故障や現像剤ユニットの故障など、複数ある故障箇所をそれぞれ検知（特定）することもできる。装置における回転駆動機構部９０の故障解析を詳細化することができるのである。
【００９８】
また、モータ９０２の起動時または停止時のモータの負荷状態（具体的にはエンコード出力信号ECのパルスの有無）を判断することで、モータ９０２を具備するユニットのあり／なしを検知することができる。また、負荷状態だけでなく、規定周期を維持できるか否かを判断することで、一定回数規定周期でなかった場合には、ＤＣモータ９０２ａそのものの故障と判断することもできる。
【００９９】
なお、モータ９０２の回転状態を示す動作信号の特徴量を解析して故障診断を行なう仕組みとして、特開平９−１２３５１９号公報（特許文献３）に記載の仕組みがある。この特許文献３に記載の仕組みでは、モータ回転軸に取り付けられた回転多面鏡（ポリゴンミラー）による反射光を検知して得られるＢＤ信号（タイミング信号）の出力状態を監視することで故障診断を行なうようにしている。
【０１００】
しかしながら、ここで用いられているＢＤ信号は、モータ９０２の回転状態を示す信号ではあるものの、主走査ラインごとの書込み開始位置を決定するための信号であり、本実施形態のエンコード出力信号ECとは、ＣＰＵ割込みを必要とするか否かの点で異なる。また、このことに起因して、ＢＤ信号を使うことで、モータそのものを含む光学系の故障解析を詳細化することはできるが、モータと機構的に連結されるギヤなどの連結部材（動力伝達部材）の故障診断への適用が難しい。
【０１０１】
すなわち、特許文献３に記載の仕組みでは、スキャナ故障かＢＤ故障かの判別にはＢＤ信号によるＣＰＵ割込み入力タイミングとカウンタによって判別しているものであり、モータの回転動作状態を示すＢＤ信号の専らタイミングのみを故障診断の指標に使っている。具体的には、ＢＤ信号を所定時間受けない場合には光学系の故障と判断し、またＢＤ信号が存在するときに、そのＢＤ信号の周期に相当するカウンタ計数値の差分やカウント値そのものが所定範囲に入っているか否に基づいてＢＤ（受光素子）故障とスキャナ（モータ）故障とを切り分けるようにしているが、その判断は、専らカウント計数値そのものに基づくものである。
【０１０２】
ＢＤ信号のタイミング、具体的にはＢＤ信号の周期に相当するカウント値が正常であるか否かに基づき、光学系や受光素子やスキャナモータの故障の有無のみを判別する構成となっているがため、この方法が使用できるのは、あくまでスキャナモータと受光素子の組み合わせにおいてのみである。
【０１０３】
本実施形態では、エンコード出力信号ECのタイミング（具体的には所定期間内のパルス数）以外の特徴量をも解析することで、モータ９０２や、このモータ９０２と機構的に連結されるギヤなどの連結部材（動力伝達部材）の故障診断への適用を可能としている点で異なるのである。
【０１０４】
すなわち、モータの回転動作状態を示すパルス状の動作信号（本実施形態ではエンコード出力信号EC）に着目している点では似通っているが、そのタイミングのみを判断指標として故障診断を行なうものではなく、タイミング（動作信号についてのカウント値）そのものを除くその他の特徴量、たとえばエンコード出力の立上り時間や、立下り時間や、周期と関わりを持つ周波数成分や、あるいはデュレーションなどをも抽出することにより、モータ９０２だけでなく、このモータ９０２と機構的に連結されるギヤなどの連結部材などの、複数系統について、故障の有無や消耗度などを解析することができる点で異なる。
【０１０５】
＜処理手順；第１実施形態＞
図７は、図３に示した第１実施形態のインタフェース態様において、故障診断部２００による、エンコード出力信号ECに基づく故障診断処理手順の第１実施形態を示すフローチャートである。この第１実施形態の故障診断処理は、モータ９０２の起動時や停止時のエンコード出力信号ECを測定することで、モータ９０２やギヤなどの動力伝達部材の故障診断を行なう点に着目したものである。
【０１０６】
先ず、コントロール回路１０２は、ＤＣモータ駆動信号生成部１５２によりモータ９０２に駆動制御信号を供給してモータ９０２を起動させ、故障診断モードに移行する（Ｓ１１０）。
【０１０７】
特徴量抽出部２０２は、モータ９０２から送られてくるエンコード出力信号ECから、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、デュレーションＤ、あるいは周波数Ｆなど、判定指標用の特徴量を抽出する（Ｓ１１２）。
【０１０８】
特徴量解析部２０６は、特徴量抽出部２０２が抽出した実働状態の特徴量と、基準特徴量記憶部２０４に保持してある故障診断＆ライフ判断のプロファイルテーブルの基準特徴量とを比較して、正常か異常かを判断する（Ｓ１１４）。
【０１０９】
特徴量解析部２０６が異常（fail）発生したと判定したときには（Ｓ１１４−異常）、コントロール回路１０２は、異常状態に応じた動作モードに移行するとともに異常である旨や異常状態をユーザに通知する（Ｓ１１６）。通知を受けたユーザは、通知内容に応じた異常状態に対する適切な対処ができる。なおここでの「異常」は、図４〜図６を用いて説明した故障診断との関係では、ギヤ摩耗、モータ故障、ユニットなしが該当する。
【０１１０】
あるいは、故障には達していないが相当程度劣化が進んでいると判断される場合には（Ｓ１１４−消耗）、さらに特徴量解析部２０６にて、どの程度消耗しているかを示す消耗度を判別する（Ｓ１１７）。
【０１１１】
また、消耗もしくは正常であると特徴量解析部２０６が判定したときには（Ｓ１１４−消耗＆Ｓ１１７，Ｓ１１４−正常）、コントロール回路１０２は、通常のマシンサイクルに移行する（Ｓ１１８）。
【０１１２】
次に、動作を停止させるときには、コントロール回路１０２は、ＤＣモータ駆動信号生成部１５２からモータ９０２に供給している駆動制御信号を停止してモータ９０２を停止させ、故障診断モードに移行する（Ｓ１２０）。
【０１１３】
特徴量抽出部２０２は、停止過程でモータ９０２から送られてくるエンコード出力信号ECから、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、デュレーションＤ、あるいは周波数Ｆなど、判定指標用の特徴量を抽出する（Ｓ１２２）。
【０１１４】
特徴量解析部２０６は、特徴量抽出部２０２が抽出した実働状態の特徴量と、基準特徴量記憶部２０４に保持してある故障診断＆ライフ判断のプロファイルテーブルの基準特徴量とを比較して、正常か異常かを判断する（Ｓ１２４）。
【０１１５】
特徴量解析部２０６が異常であると判定したときには（Ｓ１２４−異常）、コントロール回路１０２は、異常状態に応じた動作モードに移行するとともに異常である旨や異常状態をユーザに通知する（（Ｓ１２６）。通知を受けたユーザは、通知内容に応じた異常状態に対する適切な対処ができる。
【０１１６】
なお、ユニットなしについては、起動時の判定処理で判別済みであり、モータ動作中（停止過程中を含む）にユニットを取り外すことが、通常の取扱いとしてはないものとした場合、ここでの「異常」は、図４〜図６を用いて説明した故障診断との関係では、ギヤ摩耗やモータ故障が該当する。
【０１１７】
あるいは、故障には達していないが相当程度劣化が進んでいると判断される場合には（Ｓ１２４−消耗）、さらに特徴量解析部２０６にて、どの程度消耗しているかを示す消耗度を判別する（Ｓ１２７）。
【０１１８】
また、消耗もしくは正常であると特徴量解析部２０６が判定したときには（Ｓ１２４−消耗＆Ｓ１２７，Ｓ１２４−正常）、コントロール回路１０２は、そのまま動作を停止させる。
【０１１９】
＜モータ制御インタフェース；第２実施形態＞
図８は、モータ９０２と、このモータ９０２を駆動制御する回路を搭載した制御基板とのインタフェースの第２実施形態を示す図である。モータ９０２は、図１のモータ９６〜９９に相当する。
【０１２０】
第１実施形態のインタフェース態様では、メイン制御基板１０１にコントロール回路１０２の全体を搭載していたが、この第２実施形態のインタフェース態様では、装置全体の制御を行なう主制御回路３１０を搭載したコントローラ基板３０１と、モータ制御に関わる回路を搭載した制御基板３０２とに分けている。コントローラ基板３０１および制御基板３０２の何れも、装置本体側に設けられる。
【０１２１】
主制御回路３１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）３１２や、読出専用の記憶部である図示を割愛したＲＯＭ（Read Only Memory）、随時書込みおよび読出しが可能な揮発性の記憶部の一例であるＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリを備えて構成され、ＲＡＭ，ＲＡＭに記憶されたプログラムに基づいてソフトウェア的に制御するようになっている。
【０１２２】
また、制御基板３０２は、ＣＰＵ３２２、ＲＯＭや不揮発性の記憶部の一例であるＮＶＲＡＭ（Nonvolatile RAM ）３２４、およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）３３０が搭載されている。ＮＶＲＡＭ３２４は、出荷検査や市場での状態あるいは故障解析において記録している情報を活用することができるように、故障や消耗度が判別した際の履歴など、故障診断に関わる様々な情報を書き込むことができるようになっている。
【０１２３】
つまり、この第２実施形態の構成では、故障診断に関わる様々な情報を書き込むＮＶＲＡＭ３２４を、装置本体側に設けている。特開２００１−５１５５７号公報に記載の仕組みでは、そのユニットごとに故障診断に関わる情報を記憶する不揮発性メモリを搭載しなければならず、メモリコストが嵩む難点があるが、故障診断部による故障診断に関わる情報を記憶する不揮発性の記憶部の一例として、装置本体側にＮＶＲＡＭ３２４を設けることで、装置本体側に設けた不揮発性の記憶部を各ユニットが共通に使用することができ、この問題を解消することができる。大幅なコストアップせずに、出荷検査・市場での状態・故障解析において活用することができる。
【０１２４】
上記において“揮発性の記憶部”とは、画像形成装置１の電源がオフされた場合には、記憶内容を消滅してしまう形態の記憶部を意味する。一方、“不揮発性の記憶部”とは、画像形成装置１のメイン電源がオフされた場合でも、記憶内容を保持し続ける形態の記憶部を意味する。記憶内容を保持し続けることができるものであればよく、半導体製のメモリ素子自体が不揮発性を有するものに限らず、バックアップ電源を備えることで、揮発性のメモリ素子を“不揮発性”を呈するように構成するものであってもよい。また、半導体製のメモリ素子により構成することに限らず、磁気ディスクや光ディスクなどの媒体を利用して構成しＦＰＧＡ３３０の外部に設置するようにしてもよい。
【０１２５】
ＦＰＧＡ３３０は、第１実施形態のコントロール回路１０２に相当するものであり、内部に、基準特徴量記憶部２０４に相当する基準特徴量記憶部（Profile memory）３３４を有している。ＦＰＧＡ３３０内には、第１実施形態の故障診断部２００と同様の機能部が内蔵されており、ＦＰＧＡ３３０内でエンコード出力信号ECから故障診断用の特徴量抽出や判定などの演算処理をすることにより、より有用なプロファイル作成および故障診断を可能にしている。ＦＰＧＡ３３０に内蔵の基準特徴量記憶部３３４を含む第１実施形態の故障診断部２００と同様の機能部と、ＮＶＲＡＭ３２４とで、故障診断部３３１が構成される。
【０１２６】
コントローラ基板３０１のＣＰＵ３１２と制御基板３０２のＣＰＵ３２２との間は通信接続される。ＣＰＵ３２２とＦＰＧＡ３３０との間はＣＰＵバス３２８で接続される。ＦＰＧＡ３３０とモータ９０２との間は、第１実施形態におけるコントロール回路１０２とモータ９０２とのインタフェースと同様になっている。ＣＰＵ３２２は、ＣＰＵ３１２と連携して、ＦＰＧＡ３３０を制御するようになっている。ＦＰＧＡ３３０は、モータ９０２に駆動制御信号を供給して制御するとともに、故障診断によって異常を発見したときや消耗度を算出した際には、その異常項目や消耗度をＮＶＲＡＭ３２４に記憶（スタック）する。
【０１２７】
＜処理手順；第２実施形態＞
図９は、図８に示した第２実施形態のインタフェース態様において、故障診断部を内層蔵したＦＰＧＡ３３０による、エンコード出力信号ECに基づく故障診断処理手順の第２実施形態を示すフローチャートである。
【０１２８】
この第２実施形態の故障診断処理は、第１実施形態と同様に、モータ９０２の起動時や停止時のエンコード出力信号ECを測定することで、モータ９０２やギヤなどの動力伝達部材の故障診断を行なう点に着目する他に、故障や消耗度が判別した際に、それを履歴として格納し通知する点にも着目したものである。
【０１２９】
先ず、ＣＰＵ３１２とＣＰＵ３２２とは協働して、画像形成装置１をウォームアップ（Warm up）した後（Ｓ２００）、ＦＰＧＡ３３０により各モータ９０２（モータ９６〜９９）に駆動制御信号を供給させて各モータ９０２を起動させ、故障診断モードに移行する（Ｓ２１０）。
【０１３０】
ＦＰＧＡ３３０は、各モータ９０２から送られてくるエンコード出力信号ECを一定時間測定し（Ｓ２１２）、ＦＰＧＡ３３０内で、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、デュレーションＤ、あるいは周波数Ｆなど、判定指標用の特徴量を演算処理にて抽出する（Ｓ２１３）。
【０１３１】
次にＦＰＧＡ３３０は、抽出した実働状態の特徴量と、基準特徴量記憶部３３４に保持してある故障診断＆ライフ判断のプロファイルテーブルの基準特徴量とを比較して、正常であるか、それとも異常もしくは消耗しているかを判断する（Ｓ２１４）。
【０１３２】
ＦＰＧＡ３３０は、異常（fail）もしくは消耗していると判定したときには（Ｓ２１４−異常，消耗）、異常状態もしくは消耗状態に応じた動作モードに移行する。具体的には、ＦＰＧＡ３３０は、先ず、故障診断によって異常を発見したときや消耗度を算出した際には、その異常項目（たとえばユニットあり／なしや故障状態）や消耗度をＮＶＲＡＭ３２４にスタックする（Ｓ２１６）。
【０１３３】
次に、ＦＰＧＡ３３０は、画像形成装置１の動作を停止する必要があるか否かを判断する（Ｓ２１７）。ユニットなしやギヤ摩耗など、停止させる必要があるほどの異常（故障）であるときには（Ｓ２１７−ＹＥＳ）、ＦＰＧＡ３３０は、モータ９０２への駆動制御信号の供給を停止して装置を停止させるとともに、異常である旨をユーザに通知する（Ｓ２４０）。
【０１３４】
また、消耗は進んではいるものの停止を要するほどには至っていないときや、全てが正常であるときには（Ｓ２１７−ＮＯ，Ｓ２１４−正常）、コントロール回路１０２は、通常動作に移行する（Ｓ２１８）。
【０１３５】
そして、エンコード出力が一定回数規定周期から外れたか否かを判断する（Ｓ２２０）これは、ＤＣモータ９０２ａ自体の故障の判定を行なうことを意味する。外れていれば（Ｓ２２０−ＹＥＳ）、図５（Ｃ）にて示したように、ＤＣモータ９０２ａ自体が故障状態にあることになるので、ＦＰＧＡ３３０は、モータ９０２への駆動制御信号の供給を停止して装置を停止させるとともに、異常である旨をユーザに通知する（Ｓ２４０）。この処理を、モータ９０２を停止させるまで繰り返す（Ｓ２２０−ＮＯ，Ｓ２２２−ＮＯ）。
【０１３６】
次に、動作を停止させるときには、ＣＰＵ３１２とＣＰＵ３２２とは協働して、ＦＰＧＡ３３０からモータ９０２に供給している駆動制御信号を停止させてモータ９０２を停止させ、故障診断モードに移行する（Ｓ２２２−ＹＥＳ）。
【０１３７】
ＦＰＧＡ３３０は、各モータ９０２から送られてくる停止過程のエンコード出力信号ECを一定時間測定し（Ｓ２３２）、ＦＰＧＡ３３０内で、立上り時間Ｔｒ、立下り時間Ｔｆ、周期Ｔ、一定期間内のパルス数ｐ１、デュレーションＤ、あるいは周波数Ｆなど、判定指標用の特徴量を演算処理にて抽出する（Ｓ２３３）。
【０１３８】
次にＦＰＧＡ３３０は、抽出した実働状態の特徴量と、基準特徴量記憶部３３４に保持してある故障診断＆ライフ判断のプロファイルテーブルの基準特徴量とを比較して、正常であるか、それとも異常もしくは消耗しているかを判断する（Ｓ２３４）。
【０１３９】
ＦＰＧＡ３３０は、異常（fail）もしくは消耗していると判定したときには（Ｓ２３４−異常，消耗）、異常状態もしくは消耗状態に応じた動作モードに移行する。具体的には、ＦＰＧＡ３３０は、先ず、故障診断によって異常を発見したときや消耗度を算出した際には、その異常項目（たとえば故障状態）や消耗度をＮＶＲＡＭ３２４にスタックする（Ｓ２３６）。
【０１４０】
次に、ＦＰＧＡ３３０は、画像形成装置１の動作を停止する必要があるか否かを判断する（Ｓ２３７）。ユニットなしやギヤ摩耗など、停止させる必要があるほどの異常（故障）であるときには（Ｓ２３７−ＹＥＳ）、ＦＰＧＡ３３０は、モータ９０２への駆動制御信号の供給を停止して装置を停止させるとともに、異常である旨をユーザに通知する（Ｓ２４０）。
【０１４１】
また、消耗は進んではいるものの停止を要するほどには至っていないときや、全てが正常であるときには（Ｓ２３７−ＮＯ，Ｓ２４４−正常）、ＣＰＵ３１２とＣＰＵ３２２とは協働して、そのまま動作を停止させる。
【０１４２】
＜処理手順；第３実施形態＞
図１０は、故障診断処理手順の第３実施形態を示すフローチャートである。この第３実施形態の故障診断処理は、異常であると判定したときの通知処理に着目したものである。
【０１４３】
ユニットがついていないプロファイルと一致し、故障状態が、「ユニットなし」の状態であると判定したときには（Ｓ３１０）、画像形成装置１に搭載されていないユニットを、ユーザインタフェース装置の表示装置（表示パネル）に表示する（Ｓ３１４）。
【０１４４】
また、ギヤ摩耗に該当するなど、消耗度が一定の閾値を超えた状態であると判定したときには（Ｓ３２０）、閾値を超えたユニットを、ユーザインタフェース装置の表示装置（表示パネル）に表示する（Ｓ３２４）。このとき、事実上の故障であるとして、直ちに装置を停止させてもよいが、装置を故障動作モードに変更して、故障動作モードで装置を起動し、使用継続を許可する（Ｓ３４０）。
【０１４５】
また、ギヤ摩耗やモータ故障など、故障しているプロファイルと一致すると判定したときには（Ｓ３３０）、画像形成装置１の動作を停止する必要があるか否かを判断する（Ｓ３３２）。ギヤ摩耗など、消耗がかなり進んでいて事実上の故障と言える場合でも、無理をすれば継続動作が可能であるときには（Ｓ３３２−ＮＯ）、故障箇所をユーザインタフェース装置の表示装置（表示パネル）に表示し（Ｓ３３４）、故障動作モードに変更して、故障動作モードで装置を起動し、使用継続を許可する（Ｓ３４０）。
【０１４６】
一方、モータ故障のように、停止させる必要があるほどの異常（故障）であるときには（Ｓ３３２−ＹＥＳ）、モータ９０２への駆動制御信号の供給を停止して装置を停止させるとともに、異常である旨をユーザに通知する（Ｓ３３８）。
【０１４７】
故障動作モード時（Ｓ３４０）には、たとえば、プロセススピードを低速にする、コピー・プリントモードを限定する、初期セットアップ（プロコンサイクルなど）の回数を減らす、一部画質が悪くなるかもしれない旨をユーザインタフェース上に表示させる、あるいは故障モードである旨もユーザインタフェース上に表示させる、などすることによってマシンへの負荷を減らす。
【０１４８】
この故障動作モードを通常モードは別に設けることで、突然マシンがダウンして使用できなくなることを防ぎ、マシンのＭＴＢＦ（Mean Time Between Failures；平均故障間隔）を長くする。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明に係る故障診断装置の一実施形態を搭載した画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に使用される回転駆動機構部の一構成例を示す図である。
【図３】モータと、モータを駆動制御する回路を搭載した制御基板とのインタフェースの第１実施形態を示す図である。
【図４】エンコード出力信号の一例と、エンコード出力信号から抽出される特徴量との関係を示す図である。
【図５】エンコード出力信号に基づく状態判別基準を説明する図である。
【図６】基準特徴量記憶部が保持するプロファイルテーブルの一例を示す図である。
【図７】エンコード出力信号に基づく故障診断処理手順の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図８】モータと、モータを駆動制御する回路を搭載した制御基板とのインタフェースの第２実施形態を示す図である。
【図９】エンコード出力信号に基づく故障診断処理手順の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】故障診断処理手順の第３実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５０】
１…画像形成装置、３０…画像形成部、３２…感光体ドラムロール、３４…現像剤ドラム、３８…中間転写体ベルト、３９…レーザスキャナ、５０…給紙搬送機構部、５１…給紙トレイ、５２…搬送路、５３…二次転写部、５５…給紙ロール対、７０…排紙搬送機構部、７１…排紙トレイ、７２…搬送路、７４…定着ロール対、９０…回転駆動機構部、９６〜９９…モータ、１００…動作状態信号検出部、１０１…メイン制御基板、１０２…コントロール回路、１５０…駆動信号生成部、１５２…ＤＣモータ駆動信号生成部、１５４…回転制御部、２００…故障診断部、２０２…特徴量抽出部、２０４…基準特徴量記憶部、２０６…特徴量解析部、３０１…コントローラ基板、３０２…制御基板、３１０…主制御回路、３１２…ＣＰＵ、３２２…ＣＰＵ、３２４…ＮＶＲＡＭ、３３０…ＦＰＧＡ、３３１…故障診断部、３３４…基準特徴量記憶部、９０２…モータ、９０２ａ…ＤＣモータ、９０２ｂ…モータ制御基板、９０２ｃ…駆動制御回路、９０２ｄ…コイルパターン、９０４…ギヤ、９０６…シャフト、９０８…ロール対、９１０…クラッチ、９１２…ソレノイド、９１６…ベルト、９１８…プーリ、ＳＷ９００…スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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