JP2020071320A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回路の故障と負荷の異常とを切り分けること。【解決手段】制御回路は、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超え、かつ、定電圧制御において目標電圧として適正範囲の上限値を設定したところ電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えている場合に、電源回路に故障が生じていると判定する。制御回路は、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超え、かつ、定電圧制御において目標電圧として適正範囲の上限値を設定したところ電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えていない場合に、負荷に問題が生じていると判定する。【選択図】 図４

Description

本発明は画像形成装置における異常の原因の切り分けに関する。

電子写真方式の画像形成装置は、一次転写ローラに一次転写電圧を印加することで、感光ドラム上に形成された画像を中間転写ベルト上に転写する。一般に一次転写電圧は直流の電圧であり、適正範囲内となるように制御される。そこで、画像形成装置は、画像形成の開始時に、所定電流値を目標値として定電流制御を実施する。次に、画像形成装置は、画像形成時に、先の定電流制御により発生した電圧値を目標値として定電圧制御を実行する。ここで、定電流制御で発生する電圧が適正範囲外である場合には、回転系の異常と電源回路との異常とが切り分けられなければならない。特許文献１によれば、回転系の異常の有無を判定した後で一次転写電圧の異常の有無を判定することで、回転系の異常と一次転写電圧の異常とを切り分けることが提案されている。

特開２０１３−１９５４７５号公報

特許文献１は、回転系に異常が無い状態で一次転写電圧が適正範囲を超えた場合、電圧異常と判断する。しかし、一次転写電圧が適正範囲外となる原因としては、電源回路の故障と、負荷としての転写帯電器の異常とが考えられる、電源回路の故障の場合は、画像形成は停止されるべきである。負荷の異常の場合は、画像形成を継続可能である。よって、電源回路の故障と、負荷の異常とを切り分けることが必要とされる。そこで、本発明は、電源回路の故障と負荷の異常とを切り分けることを目的とする。

本発明は、たとえば、
画像形成に使用される負荷に電圧を供給する電源回路と、
前記負荷に流れる電流を検出する電流検出回路と、
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電流検出回路により検出される前記負荷に流れる電流を目標電流に制御する定電流制御と、前記電圧検出回路により検出される前記負荷に印加される電圧を目標電圧に制御する定電圧制御とを実行する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、
前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えている場合に、前記電源回路に故障が生じていると判定し、
前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えていない場合に、前記負荷に異常が生じていると判定するように構成されていることを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、電源回路の故障と負荷の異常とを切り分けることが可能となる。

画像形成装置を説明する概略断面図 制御基板と電源基板とを説明する図 電源回路の回路図 制御方法を示すフローチャート 画像形成時の電圧Ｖｏｕｔと電流Ｉｏｕｔの変化を説明する図 ＣＰＵの機能を説明する図

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置１０の前面側から見た画像形成装置１０の模式的な断面図である。図１によれば、画像形成装置１０は、原稿を読み取る読取部１６と画像形成エンジン１５とを有している。画像形成エンジン１５はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）といった４色のトナーを重畳して多色画像を形成する４つの像形成ステーション（画像形成部）を有している。参照符号の末尾に付与されたｙｍｃｋの文字はトナーの色を示しているが、四色に共通する事項が説明されるときはｙｍｃｋの文字が省略される。感光体１は静電潜像やトナー画像を担持するドラム状の像担持体である。帯電装置の帯電ローラ２は感光体１に対して帯電電圧を印加し、感光体１の表面を一様に帯電させる。帯電電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳させて生成される。光学走査装置３はレーザー光源と回転多面鏡を有する走査光学装置である。光学走査装置３は、画像データに応じてレーザー光を変調して出力し、回転多面鏡でレーザー光を偏向する。これにより、レーザー光が感光体１の表面を走査し、画像データに対応した静電潜像が形成される。このように、光学走査装置３は静電潜像を形成するために一様に帯電した感光体の表面を露光する露光手段として機能する。現像器４はトナーを収容しており、現像スリーブを介して静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する。一次転写ローラ６は感光体１と協働して中間転写ベルト５を挟持しており、感光体１に担持されているトナー画像を中間転写ベルト５に転写する。４色それぞれのトナー画像が順番に中間転写ベルト５に転写されることで多色画像が形成される。中間転写ベルト５はトナー画像を二次転写部に搬送する。二次転写部では二次転写ローラ７が中間転写ベルト５と、カセット９から給送されたシートＰとを挟持しながら搬送する。これにより、中間転写ベルト５に担持されている多色のトナー画像がシートＰに転写される。定着装置８は、シートＰとトナー画像に熱と圧力を加えることで、トナー画像をシートＰに定着させる。

＜制御基板と電源基板＞
図２は制御基板２０１と電源基板２０２ｙ、２０２ｍ、２０２ｃ、２０２ｋ、２０２ｓとを示している。電源基板２０２ｙは一次転写ローラ６ｙに電圧Ｖｏｕｔ_ｙを印加する。電源基板２０２ｍは一次転写ローラ６ｍに電圧Ｖｏｕｔ_ｍを印加する。電源基板２０２ｃは一次転写ローラ６ｃに電圧Ｖｏｕｔ_ｃを印加する。電源基板２０２ｓは二次転写ローラ７に電圧Ｖｏｕｔ_ｓを印加する。電源基板２０２ｙ、２０２ｍ、２０２ｃ、２０２ｋ、２０２ｓの基本的な動作は共通しているため、ここではこれらを代表して電源基板２０２ｙが詳細に説明される。以下では、説明の簡明化のために、ｙｍｃｋｓの文字は省略される。

電源基板２０２は電圧Ｖｏｕｔを生成する電源回路２２１を有している。制御基板２０１に搭載されているＣＰＵ２１１はＣＬＫ信号（例：３．４Ｖ、５０ｋＨｚ、２５％デューティ）とＰＷＭ信号（例：３．４Ｖ、５０ｋＨｚ、可変デューティ）とを生成し、電源回路２２１に供給する。ＣＬＫはクロックの略称である。ＰＷＭはパルス幅変調の略称である。電源回路２２１は、ＣＬＫ信号とＰＷＭ信号とに基づき電圧Ｖｏｕｔを生成して負荷に出力する。負荷は、一次転写ローラ６または二次転写ローラ７である。よって、電圧Ｖｏｕｔは、一次転写電圧または二次転写電圧と呼ばれてもよい。電源回路２２１は、負荷（一次転写ローラ６または二次転写ローラ７）に流れる電流Ｉｏｕｔに比例した電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓと、電圧Ｖｏｕｔに比例した電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓをＣＰＵ２１１へフィードバックする。ＣＰＵ２１１は、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓおよび電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓを、所定のサンプリング周期（例：１０ｋＨｚ）でサンプリングする。メモリ２１２はＲＡＭ領域とＲＯＭ領域とを有している。メモリ２１２は、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓについての目標値と、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓについての目標値とを記憶している。電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓについての目標値は、電圧Ｖｏｕｔを目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに制御するために使用される。電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓについての目標値は、電流Ｉｏｕｔを目標電流Ｉｔａｒｇｅｔに制御するために使用される。ＣＰＵ２１１は、定電流制御と定電圧制御を実行する。ＣＰＵ２１１は、定電流制御において、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓが目標値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔとなるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。ＣＰＵ２１１は、定電圧制御において、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓが目標値Ｖ_ｖｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔとなるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。負荷はトナー画像を中間転写体に転写する一次転写部材（例：一次転写ローラ６）であってもよい。負荷はトナー画像を中間転写体（例：中間転写ベルト５）からシートＰに転写する二次転写部材（例：二次転写ローラ７）であってもよい。なお、一次転写電圧や二次転写電圧はトナー画像の転写を促進する電圧である。

ＣＰＵ２１１は、環境条件（例：温度や湿度）や耐久条件（例：通算での画像形成枚数）に基づき目標値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔを決定し、電源基板２０２を定電流制御する。目標値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔが達成されたときの電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に決定される。さらに、ＣＰＵ２１１は、画像形成時において電圧Ｖｏｕｔが目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔとなるように、電源基板２０２を定電圧制御する。

＜電源回路＞
図３が示すように、電源回路２２１は、ＰＷＭ平滑部３０１、増幅部３０２、トランス駆動部３０３、トランスＴ１、高圧整流部３０４、電流検出部３０５、電圧検出部３０６を有している。

＜ＰＷＭ平滑部３０１＞
ＰＷＭ平滑部３０１は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１から構成されるローパスフィルタを有している。ＰＷＭ平滑部３０１は、入力されたＰＷＭ信号を所定のカットオフ周波数にてＤＣ電圧に変換する。入力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、ＰＷＭ平滑部３０１から出力される電圧レベルが所定範囲（例：０Ｖ〜３．４Ｖ）で変化する。

＜増幅部３０２＞
増幅部３０２は、オペアンプＩＣ１、抵抗Ｒ２、Ｒ３、トランジスタＱ１、および電解コンデンサＣ３から構成される増幅回路を有する。増幅部３０２は、ＰＷＭ平滑部３０１から出力された電圧をオペアンプＩＣ１、Ｒ２、Ｒ３により所定の倍率で増幅する。トランジスタＱ１は電流を増幅する。これにより、電解コンデンサＣ３の電圧であるトランスＴ１の一次側の電圧が、所定範囲（例：０Ｖ〜２０Ｖ）で可変となる。たとえば、０Ｖ〜３．４Ｖの入力電圧が、０Ｖ〜２０Ｖの出力電圧へ増幅される。

＜トランス駆動部３０３＞
トランス駆動部３０３は、プルダウン抵抗Ｒ４、ダンピング抵抗Ｒ５、ＦＥＴ Ｑ２から構成され、トランスＴ１を駆動する回路である。トランスＴ１は電解コンデンサＣ３の電圧を昇圧する。トランス駆動部３０３は、ＣＬＫ信号に従ってＦＥＴＱ２のオン、オフを繰り返す。たとえば、ＣＬＫ信号の周波数は５０ｋＨｚであり、ＣＬＫ信号のデューティ比は２５％デューティである。これによりトランスＴ１の動作開始と停止とが制御される。

＜高圧整流部３０４＞
高圧整流部３０４は、高圧ダイオードＤ１と高圧セラミックコンデンサＣ４から構成された整流平滑回路である。高圧整流部３０４は、トランスＴ１から出力された交流電圧を整流および平滑化して直流の電圧Ｖｏｕｔを生成する。

＜電流検出部３０５＞
電流検出部３０５はオペアンプＩＣ２、抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７、および抵抗Ｒ８から構成される。オペアンプＩＣ２の＋端子には、基準電圧（例：３．４Ｖ）を抵抗Ｒ６（例：２４ｋΩ）と抵抗Ｒ７（例：１０ｋΩ）で分圧された電圧（例：１．０Ｖ）が入力される。オペアンプＩＣ２の出力は抵抗Ｒ８（例：３３ｋΩ）を介して、オペアンプＩＣ２の−端子にフィードバックされる。よって、オペアンプＩＣ２の−端子の電圧は＋端子の電圧と同じであり、それぞれ１．０Ｖとなる。一次転写ローラ６に流れる電流Ｉｏｕｔと同じ電流が抵抗Ｒ８にも流れる。電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓは電流Ｉｏｕｔと比例する。

Ｖ_ｉｓｎｓ［Ｖ］ ＝ １．０［Ｖ］ ＋ Ｉｏｕｔ［ｕＡ］ × ３３［ｋΩ］・・・（１）
たとえば、電流Ｉｏｕｔが０ｕＡであるときに、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓは１．０Ｖとなる。電流Ｉｏｕｔが３０ｕＡであるときに、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓは１．９９Ｖとなる。電流Ｉｏｕｔが６０ｕＡであるときに、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓは２．９８Ｖとなる。

＜電圧検出部３０６＞
電圧検出部３０６は、オペアンプＩＣ３、抵抗Ｒ９、および抵抗Ｒ１０から構成される。抵抗Ｒ９（例：１８ｋΩ）の一端はオペアンプＩＣ２の−端子に接続されている。抵抗Ｒ１０（例：３０ＭΩ）の一端は高圧整流部３０４に接続されている。抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ１０との中点の電圧はオペアンプＩＣ３によってボルテージフォロワされ、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓとなる。電圧Ｖｏｕｔと電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓとの関係は以下の式により求められる。

Ｖ_ｖｓｎｓ［Ｖ］ ＝ （Ｖｏｕｔ［Ｖ］ - １．０［Ｖ］） × １８［ｋΩ］ ／ （３０［ＭΩ］ ＋ １８［ｋΩ］） ＋ １．０［Ｖ］・・・（２）
たとえば、電圧Ｖｏｕｔが０Ｖであるときに、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓは１．００Ｖとなる。電圧Ｖｏｕｔが２０００Ｖであるときに、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓは２．２０Ｖとなる。電圧Ｖｏｕｔが３５００Ｖであるときに、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓは３．１０Ｖとなる。

ＣＰＵ２１１は電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓが目標値Ｖ_ｖｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔとなるようにＰＷＭ信号を調整するか、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓが目標値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔとなるようにＰＷＭ信号を調整する。これにより同一の制御回路で定電圧制御および定電流制御が実施される。

＜フローチャート＞
図４はＣＰＵ２１１が実行する制御方法を示している。図５は画像形成時における電圧Ｖｏｕｔの変化を示している。ユーザが操作部６１０（図６）に設けられたコピーボタンを押下することで、ＣＰＵ２１１は以下の制御方法を実行する。

Ｓ１でＣＰＵ２１１は定電流制御を開始する。たとえば、ＣＰＵ２１１はＣＬＫ信号の出力を開始するとともに、メモリ２１２の所定アドレスに電流Ｉｏｕｔの目標電流を設定する。ＣＰＵ２１１は環境条件や耐久条件に応じて１０ｕＡ〜３０ｕＡの範囲で目標電流を設定してもよい。図５（Ａ）によれば、目標電流は３０ｕＡに設定されている。なお、厳密には、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓと比較される、目標値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔが設定される。定電流制御はフィードバック制御を含む。これにより、電流Ｉｏｕｔが目標電流Ｉｔａｒｇｅｔと一致するまで（電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓが目標値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔと一致するまで）、電圧Ｖｏｕｔが上昇する。定電流制御を実施した際に発生する電圧Ｖｏｕｔは負荷（一次転写ローラ６や二次転写ローラ７）のインピーダンスに依存して変化する。画像形成装置１０に異常が無ければ、電圧Ｖｏｕｔの適正範囲は１００Ｖ以上で、かつ、３５００Ｖ以下である。この場合、適正範囲の下限値Ｖｌｏは１００Ｖであり、適正範囲の上限値Ｖｕｐは３５００Ｖである。なお、実施例で採用されている数値を例示に過ぎない。ところで、ＣＰＵ２１１が定電流制御を開始してから、電圧Ｖｏｕｔが安定するまでには、ある程度の時間が必要となる。ＣＰＵ２１１は、この時間より十分長い待機時間（例：２００ｍｓ）が経過すると、処理をＳ２に進める。

Ｓ２でＣＰＵ２１１は、電圧Ｖｏｕｔが適正範囲の上限値Ｖｕｐ（例：３５００Ｖ）より大きいかどうかを判定する。より厳密には、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓと、上限値Ｖｕｐに対応する値Ｖ_ｖｓｎｓ_ｕｐとが比較される。電圧Ｖｏｕｔが上限値Ｖｕｐよりも大きい場合、ＣＰＵ２１１は電圧Ｖｏｕｔに異常があると判定し、処理をＳ３に進める。電圧Ｖｏｕｔの異常の原因の一つは、負荷のインピーダンスが異常に高いことである。この場合の電圧Ｖｏｕｔの変化は、図５（Ａ）において実線により示されている。電圧Ｖｏｕｔの異常の原因の他の一つは、電源回路２２１の故障である。この場合、電源回路２２１は出力可能な最大電圧を出力してしまう。これは、図５（Ａ）において破線により示されている。図５（Ａ）が示すように、いずれの原因についても電圧Ｖｏｕｔは３５００Ｖを超えてしまう。この時点では、ＣＰＵ２１１は、電源回路２２１の異常と負荷の異常とを区別できない。

Ｓ３でＣＰＵ２１１はメモリ２１２の所定アドレスに電圧Ｖｏｕｔの目標電圧として上限値Ｖｕｐを設定し、定電圧制御を開始する。上限値Ｖｕｐは定電流制御の制御結果として採用されている。なお、厳密には、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓと比較される、目標値Ｖ_ｖｓｎｓ_ｔａｒｇｅｔが設定される。所定の待機時間（例：２００ｍｓ）が経過すると、ＣＰＵ２１１は処理をＳ４に進める。

Ｓ４でＣＰＵ２１１は、電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈを超えているかどうかを判定する。厳密には、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓと、電圧閾値Ｖｔｈに対応する値Ｖ_ｖｓｎｓ_ｔｈとが比較される。電圧閾値Ｖｔｈは上限値Ｖｕｐよりも大きく、たとえば、３７００Ｖである。電圧閾値Ｖｔｈは、画像形成エンジン１５が画像形成を継続できる上限の電圧である。電圧閾値Ｖｔｈは、電圧Ｖｏｕｔのばらつきや電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓのばらつきを考慮して決定され、メモリ２１２に記憶されている。たとえば、電圧Ｖｏｕｔが３５００Ｖであれば、電圧閾値Ｖｔｈは３７００Ｖに設定される。電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈを超えている場合、ＣＰＵ２１１は、電源回路２２１に故障が有ると判定し、処理をＳ５に進める。

Ｓ５でＣＰＵ２１１は、画像形成エンジン１５による画像形成を停止する。Ｓ６でＣＰＵ２１１は操作部６１０の表示装置に電源基板の故障を示すメッセージを出力する。

一方、Ｓ２で電圧Ｖｏｕｔが上限値Ｖｕｐより大きく、かつ、Ｓ４で電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ以下である場合、ＣＰＵ２１１は負荷のインピーダンスが高いと判定し、処理をＳ７に進める。Ｓ７でＣＰＵ２１１は操作部６１０の表示装置に電圧が上限値を超えたことを示す警告を出力する。負荷のインピーダンスが高いことは、電源回路２２１の故障ではないからである。Ｓ１３でＣＰＵ２１１は画像形成を継続する。

このように負荷抵抗が大きい場合、定電流制御中の電圧Ｖｏｕｔが適正範囲を超えてしまうことがある。しかし、電源回路２２１に故障が無い限り、定電圧制御は正常に機能する。よって、電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈ以下であれば、ＣＰＵ２１１は、定電圧制御を正常に実行可能と判定し、電源回路２２１に故障は無いと判定する。逆に、電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈを超えた場合、ＣＰＵ２１１は、定電流制御も定電圧制御も正常に実行できないと判定し、電源回路２２１に故障があると判定する。図３に示したように、定電圧制御時も定電流制御時も同じ駆動回路が動作する。よって、電源回路２２１が故障すると、定電圧制御と定電流制御との両方が実行不可能となる。

一方、電圧Ｖｏｕｔが上限値Ｖｕｐ以下である場合、ＣＰＵ２１１は、処理をＳ８に進める。Ｓ８でＣＰＵ２１１は定電流制御時の電圧Ｖｏｕｔが適正範囲の下限値Ｖｌｏ（例：１００Ｖ）未満であるかどうかを判定する。より厳密には、電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓと、下限値Ｖｌｏに対応する値Ｖ_ｖｓｎｓ_ｌｏとが比較される。電圧Ｖｏｕｔが適正範囲の下限値Ｖｌｏ未満であれば、ＣＰＵ２１１は電圧Ｖｏｕｔの異常と判定し、処理をＳ９に進める。このような電圧Ｖｏｕｔの異常の原因の一つは、結露等により負荷（一次転写ローラ６や二次転写ローラ７）のインピーダンスが異常に小さくなることである。これは、図５（Ｂ）において実線により示されている。他の原因は、電源回路２２１のトランスＴ１が断線し、電圧Ｖｏｕｔが出力されないこと（電源回路２２１の故障）である。これは、図５（Ｂ）において破線により示されている。負荷抵抗が小さい場合、ＰＷＭ信号のデューティが微小に変化するだけで大きな電流が流れてしまう。よって、定電流制御における電流Ｉｏｕｔは大きく変化するため、電流Ｉｏｕｔの正確な値が得られなくなる。とりわけ、電流Ｉｏｕｔが、実際の値より小さい値として検出されてしまうこともある。この場合、電源回路２２１が故障したときと同様の検出結果が得られてしまう。よって、ＣＰＵ２１１は、電圧Ｖｏｕｔが異常であることを認識できるものの、その原因が電源回路２２１の故障であるのか、それとも負荷の異常であるのかを区別できない。電圧Ｖｏｕｔが下限値Ｖｌｏ未満であれば、ＣＰＵ２１１は処理をＳ９に進める。

Ｓ９でＣＰＵ２１１は電圧Ｖｏｕｔの目標電圧を下限値Ｖｌｏに設定し、定電圧制御を開始する。下限値Ｖｌｏは定電流制御の制御結果として採用されている。所定の待機時間が過ぎると、ＣＰＵ２１１は処理をＳ１０に進める。

Ｓ１０でＣＰＵ２１１は電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈ（例：５ｕＡ）未満であるかどうかを判定する。厳密には、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓと、電流閾値Ｉｔｈに対応する値Ｖ_ｉｓｎｓ_ｔｈとが比較される。電流閾値Ｉｔｈは電流Ｉｏｕｔに対して設定可能な最小の目標電流である。電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈよりも小さい場合、ＣＰＵ２１１は、電源回路２２１の故障により電流Ｉｏｕｔが少ないと判定し、処理をＳ５に進める。ＣＰＵ２１１はすでに説明されたＳ５およびＳ６を実行する。一方、定電流制御時の電圧Ｖｏｕｔが下限値Ｖｌｏより小さく、かつ、下限値Ｖｌｏを目標電圧として定電圧制御を実行した際の電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈ以上となることがある（Ｓ１０でＹＥＳ）。この場合、ＣＰＵ２１１は、負荷抵抗が小さいと判定し、電源回路２２１に故障は生じていないと判定し、処理をＳ１１に進める。

Ｓ１１でＣＰＵ２１１は操作部６１０の表示装置に電圧が下限値を下回っていることを示すメッセージを出力する。Ｓ１３でＣＰＵ２１１は画像形成を継続する。負荷抵抗が小さい場合、定電流制御における電圧Ｖｏｕｔが適正範囲の下限値Ｖｌｏよりも小さくなってしまうことがある。このような場合でも、電源回路２２１に故障が無い限り、定電圧制御は正常に動作する。ただし、負荷抵抗が小さいことにより大きな電流Ｉｏｕｔが流れ、電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に到達しない可能性がある。よって、電圧Ｖｏｕｔに代えて電流Ｉｏｕｔに基づき電源回路２２１の故障の有無が判定される。ＣＰＵ２１１は、電流閾値Ｉｔｈを目標電流とした定電流制御により電圧Ｖｏｕｔが下限値Ｖｌｏより小さくなった場合に、下限値Ｖｌｏを目標電圧とした定電圧制御に切換える。電源回路２２１が正常であれば、定電圧制御中の電流Ｉｏｕｔは電流閾値Ｉｔｈ以上となる。逆に、電源回路２２１が故障している場合、定電圧制御中の電流Ｉｏｕｔは０ｕＡとなり（図５（Ｂ）の破線）、電流Ｉｏｕｔは電流閾値Ｉｔｈ未満となる。よって、ＣＰＵ２１１は、定電圧制御中の電流Ｉｏｕｔに着目することで、電源回路２２１の故障と負荷の異常とを区別できる。

定電流制御中の電圧Ｖｏｕｔが適正範囲内である場合（Ｓ２でＮｏかつＳ８でＮｏ）、ＣＰＵ２１１は、電源回路２２１と負荷がともに正常であると判定し、処理をＳ１２に進める。Ｓ１２でＣＰＵ２１１は、定電流制御中に検出された電圧Ｖｏｕｔを目標電圧Ｖｔａｒｇｅｔに設定し、定電流制御から定電圧制御に切り替え、定電圧制御を開始する。Ｓ１３で、ＣＰＵ２１１は画像形成を継続する。

このように、ＣＰＵ２１１は定電流制御時の電圧Ｖｏｕｔに基づき電圧Ｖｏｕｔの異常を判定する。電圧Ｖｏｕｔが上限値Ｖｕｐを超える場合、上限値Ｖｕｐを目標電圧とした定電圧制御が実行される。これにより得られる電圧Ｖｏｕｔが電圧閾値Ｖｔｈを超えるか否かに基づき、電源基板２０２の故障と負荷の異常とが区別される。定電流制御時の電圧Ｖｏｕｔが下限値Ｖｌｏ未満の場合、下限値Ｖｌｏを目標電圧とした定電圧制御が実行される。これにより得られる電流Ｉｏｕｔが電流閾値Ｉｔｈを超えるか否かに基づき、電源基板２０２の故障と負荷の異常とが区別される。

本実施例では定電流制御時の電圧が適正範囲を超えた場合に適正範囲の上限値での定電圧制御が実行されている。しかし。上限値に近い値が目標電圧として採用されれば十分であろう。同様に本実施例では定電流制御時の電圧が適正範囲未満だった場合に適正範囲の下限値での定電圧制御が実行されている。しかし、目標電圧は下限値に近い値が設定されれば十分であろう。

図４の処理は、コピーボタンが押されたことにより実行されるものとして説明したが、故障の有無を判断するために、画像形成装置の電源オン後の初期化動作で実行されてもよい。但し、この場合は、画像形成が実行されないので、Ｓ５，Ｓ１３の処理は不要である。

＜まとめ＞
以下では実施例から導き出される技術思想が説明される。ＣＰＵ２１１は定電流制御を実行することで第一制御結果を取得する。ＣＰＵ２１１は、当該第一制御結果に応じて設定された定電圧制御を実行することで第二制御結果を取得する。さらに、ＣＰＵ２１１は、第一制御結果と第二制御結果とに基づき、電源回路２２１に故障が生じているのか、負荷に異常が生じているのかを区別する。

図２が示すように、一次転写ローラ６や二次転写ローラ７は画像形成に使用される負荷の一例である。電源基板２０２および電源回路２２１は負荷に電圧を供給する電源回路の一例である。図３が示すように、電流検出部３０５は負荷に流れる電流を検出する電流検出回路の一例である。電圧検出部３０６は負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路の一例である。制御基板２０１およびＣＰＵ２１１は定電流制御と定電圧制御とを実行する制御回路の一例である。定電流制御とは、電流検出回路により検出される負荷に流れる電流を目標電流に制御することである。定電圧制御とは、電圧検出回路により検出される負荷に印加される電圧を目標電圧に制御することである。制御回路は第一故障条件が満たされると、電源回路に故障が生じていると判定する。第一故障条件は、二つのサブ条件を含む。一つ目のサブ条件は、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超えることである。二つ目のサブ条件は、定電圧制御において目標電圧として適正範囲の上限値を設定したところ電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えていることである。制御回路は、第一異常条件が満たされると、負荷に異常が生じていると判定する。第一異常条件は、二つのサブ条件を含む。一つ目のサブ条件は、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超えることである。二つ目のサブ条件は、定電圧制御において目標電圧として適正範囲の上限値を設定したところ電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えていないことである。制御回路は、両方のサブ条件が満たされている場合、負荷に異常が生じていると判定する。これにより、電源回路の故障と負荷の異常とを切り分けることが可能となる。

制御回路は、第二故障条件について判定を実行してもよい。第二故障条件も二つのサブ条件を含む。一つ目のサブ条件は、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の下限値未満となることである。二つ目のサブ条件は、定電圧制御において目標電圧として適正範囲の下限値を設定したところ電流検出回路により検出される電流が電流閾値未満となっていることである。制御回路は、両方のサブ条件が満たされると電源回路に故障が生じていると判定する。

制御回路は、第二異常条件について判定を実行してもよい。第二異常条件も二つのサブ条件を含む。一つ目のサブ条件は、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の下限値未満となることである。二つ目のサブ条件は、定電圧制御において目標電圧として適正範囲の下限値を設定したところ電流検出回路により検出される電流が電流閾値未満となっていないことである。制御回路は、両方のサブ条件が満たされると、負荷に異常が生じていると判定する。

図６はＣＰＵ２１１がメモリ２１２に記憶されている制御プログラムを実行することで実現する機能を示している。定電流制御部６０１は上述された定電流制御を実行する。定電圧制御部６０２は上述された定電圧制御を実行する。ＰＷＭ部６０３は、定電流制御部６０１または定電圧制御部６０２により設定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して出力する。ＣＬＫ部６０４はＣＬＫ信号を生成して出力する。ＡＤＣ６０５ａは電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓをサンプリングすることで電圧検出値Ｖ_ｖｓｎｓをアナログ−デジタル変換するコンバータである。ＡＤＣ６０５ｂは電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓをサンプリングすることで、電流検出値Ｖ_ｉｓｎｓをアナログ−デジタル変換するコンバータである。

第一判定部６０６ａは、定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超えているかどうかを判定する。第二判定部６０６ｂは定電圧制御において目標電圧として適正範囲の上限値を設定したところ電圧検出回路により検出される電圧が閾値電圧を超えているかどうかを判定する。総合判定部６０６ｅは第一判定部６０６ａの判定結果と第二判定部６０６ｂの判定結果とに基づき電源回路の故障の有無と負荷の異常の有無とを判定する。総合判定部６０６ｅは故障判定部と呼ばれてもよい。

第三判定部６０６ｃは定電流制御を実行することで電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の下限値未満かどうかを判定する。第四判定部６０６ｄは定電圧制御において目標電圧として適正範囲の下限値を設定したところ電流検出回路により検出される電流が電流閾値未満となるかどうかを判定する。総合判定部６０６ｅは第三判定部６０６ｃの判定結果と第四判定部６０６ｄの判定結果とに基づき電源回路の故障の有無と負荷の異常の有無とを判定する。

画像形成制御部６０７は、総合判定部６０６ｅの判定結果に基づき、画像形成エンジン１５を制御する。画像形成制御部６０７は、電源回路に故障が生じると、画像形成装置１０の画像形成エンジン１５による画像形成を停止させる。電源回路に故障が生じていなければ、画像形成制御部６０７は、画像形成エンジン１５による画像形成を継続させる。たとえば、一次転写ローラ６や二次転写ローラ７に異物が付着する等で一時的に負荷異常が生じている場合は、画像形成が継続可能となる。これによりユーザは不意に画像形成を中断されないようになろう。

Ｓ７が示すように、警告部８０８や操作部６１０の表示装置は、第一異常条件が満たされると、負荷に印加される電圧が上限値を超えていることを示す警告を出力する出力手段として機能する。これによりユーザはどのような異常が発生しているかを認識でいるようになろう。

画像形成制御部６０７は、第一故障条件が満たされておらず、かつ、第一異常条件が満たされている場合、画像形成装置１０による画像形成を継続させてもよい。負荷抵抗が大きくても、画像形成は継続可能だからである。これによりユーザは不意に画像形成を中断されないようになろう。

異物付着で転写ローラの負荷抵抗が大きくなった場合でも、転写ローラが回転を続けることで異物が除去されることがある。従って、ＣＰＵ２１１が画像形成動作を一定時間中断し、転写ローラを回転させるように制御してもよいし、画像形成装置のリブートさせるように制御してもよい。

Ｓ１１が示すように、警告部８０８や操作部６１０の表示装置は、第二異常条件が満たされている場合、負荷に印加される電圧が下限値未満となっていることを示す警告を出力する出力手段として機能する。これによりユーザはどのような異常が発生しているかを認識でいるようになろう。

第二異常条件が満たされている場合、画像形成制御部６０７は、画像形成装置１０による画像形成を継続させてもよい。第二異常条件が満たされる典型的な原因は、結露である。小規模の結露は画像形成に影響しないため、画像形成が継続されてもよい。これによりユーザは不意に画像形成を中断されないようになろう。

１０...画像形成装置、２０２...電源回路、３０５...電流検出部、３０６...電圧検出部、２０１...制御基板

Claims (13)

1. 画像形成に使用される負荷に電圧を供給する電源回路と、
   前記負荷に流れる電流を検出する電流検出回路と、
   前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
   前記電流検出回路により検出される前記負荷に流れる電流を目標電流に制御する定電流制御と、前記電圧検出回路により検出される前記負荷に印加される電圧を目標電圧に制御する定電圧制御とを実行する制御回路と、を有し、
   前記制御回路は、
   前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えている場合に、前記電源回路に故障が生じていると判定し、
   前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えていない場合に、前記負荷に異常が生じていると判定するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御回路は、
   前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の下限値未満となり、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の下限値を設定したところ前記電流検出回路により検出される電流が電流閾値未満となっている場合に、前記電源回路に故障が生じていると判定し、
   前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の下限値未満となり、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の下限値を設定したところ前記電流検出回路により検出される電流が前記電流閾値未満となっていない場合に、前記負荷に異常が生じていると判定するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御回路は、
   前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の上限値を超えているかどうかを判定する第一判定手段と、
   前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が前記閾値電圧を超えているかどうかを判定する第二判定手段と、
   前記第一判定手段の判定結果と前記第二判定手段の判定結果とに基づき前記電源回路の故障の有無と前記負荷の異常の有無とを判定する故障判定手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御回路は、
   前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の下限値未満かどうかを判定する第三判定手段と、
   前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の下限値を設定したところ前記電流検出回路により検出される電流が前記電流閾値未満となるかどうかを判定する第四判定手段と、
   前記第三判定手段の判定結果と前記第四判定手段の判定結果とに基づき前記電源回路の故障の有無と前記負荷の異常の有無とを判定する故障判定手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御回路は、前記電源回路に故障が生じると、前記画像形成装置による画像形成を停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が前記閾値電圧を超えていない場合に、前記負荷に印加される電圧が前記上限値を超えていることを示す警告を出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御回路は、前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が前記閾値電圧を超えていない場合に、前記画像形成装置による画像形成を継続させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の下限値未満となり、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の下限値を設定したところ前記電流検出回路により検出される電流が前記電流閾値未満となっていない場合に、前記負荷に印加される電圧が前記下限値未満となっていることを示す警告を出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項２または４に記載の画像形成装置。
9. 前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の下限値未満となり、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の下限値を設定したところ前記電流検出回路により検出される電流が前記電流閾値未満となっていない場合に、前記画像形成装置による画像形成を継続させることを特徴とする請求項２、４および８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記負荷はトナー画像を中間転写体に転写する一次転写部材であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記負荷はトナー画像を中間転写体からシートに転写する二次転写部材であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 感光体と、
    前記感光体にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記トナー画像を中間転写体に転写する一次転写部材と、
    前記中間転写体に担持されているトナー画像をシートに転写する二次転写部材と、
    前記一次転写部材または前記二次転写部材である負荷にトナー画像の転写を促進する転写電圧を供給する電源基板と、
    前記電源基板を制御する制御基板と、を有し、
    前記電源基板は、
    前記負荷に前記転写電圧を供給する電源回路と、
    前記負荷に流れる電流を検出する電流検出回路と、
    前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、を有し、
    前記制御基板は、
    前記電流検出回路により検出される前記負荷に流れる電流を目標電流に制御する定電流制御と、前記電圧検出回路により検出される前記負荷に印加される電圧を目標電圧に制御する定電圧制御とを実行する制御回路を有し、
    前記制御回路は、
    前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えている場合に、前記電源回路に故障が生じていると判定し、
    前記定電流制御を実行することで前記電圧検出回路により検出される電圧が前記適正範囲の上限値を超え、かつ、前記定電圧制御において前記目標電圧として前記適正範囲の上限値を設定したところ前記電圧検出回路により検出される電圧が当該上限値よりも大きな閾値電圧を超えていない場合に、前記負荷に異常が生じていると判定するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
13. 画像形成に使用される負荷に電圧を供給する電源回路と、
    前記負荷に流れる電流を検出する電流検出回路と、
    前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
    前記電流検出回路により検出される前記負荷に流れる電流を目標電流に制御する定電流制御と、前記電圧検出回路により検出される前記負荷に印加される電圧を目標電圧に制御する定電圧制御とを実行する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、前記定電流制御を実行することで得られた制御結果と、前記定電流制御を実行することで得られた制御結果に応じて設定された前記定電圧制御を実行することで得られた制御結果とに基づき、前記電源回路に故障が生じているのか、それとも前記負荷に異常が生じているのかを区別することを特徴とする画像形成装置。

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