JP4929049B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置に関し、特にプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、あるいはそれらの機能を併せ持つ複合機等の画像処理装置の異常検知に関する。

プリンタや複写機などの画像処理装置では、感光体への画像書き込み、現像、転写、定着、感光体クリーニング、排紙などの処理工程を有し、それらの工程では主としてモータを動力源として、ギヤ、ベルトなどの動力伝達機構を使用するため、稼動時には様々な音を発生する。これらの音は、多くの場合騒音と感じられるが、動力源を含む動力伝達機構（以下単に機構と記す）の異常を知らせる音でもある。例えばモータの回転ムラ、搬送路での印刷用紙詰まり、機構部材の変形などに起因して、通常の稼動状態では発生しない音を発することがある。

画像処理装置の動作異常の種類によっては、各種のセンサが検知して自動停止して利用者自身が解決できる場合もある。例えば、印刷用紙詰まりや詰まった用紙を撤去する際の開放部分の閉め忘れ等がこれに相当する。しかし、機構の噛み合わせが悪い場合や部品の劣化などでは異常音を発しながらも稼動し続ける場合もあり、放置したまま使用を続けると突然停止して使用できなくなる場合もある。

画像処理装置の異常検知の従来技術として、搬送路の異常を所定の判断基準で自己診断して、異常が発見された際に電話回線などを利用して遠隔診断システムへ伝える画像形成装置がある（例えば特許文献１参照）。

この従来技術の画像形成装置では、搬送路に設置したタイミングセンサの検知した実際の印刷用紙到達時間と、機械制御のために予め設定されている設定時間とを比較して搬送品質を判断する。そのため、搬送不良による機械停止の前に、搬送ユニットの劣化状態を予めサービスセンターなどで把握することができるので、突然の機械停止に伴って印刷作業が中断するという不具合が回避できる。
特開２０００−３０７７８６号公報

しかしながら、特許文献１で行う異常検知では、搬送経路に設置されているタイミングセンサを使用するため、検知精度は高いが、異常検知の対象はセンサが設置されている搬送経路のみに限られるという問題がある。

本発明は、上記実情を考慮してなされたもので、それぞれの検知対象にセンサを設置しなくても、装置内の機構部分を対象に異常検知が行える画像処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、印刷用紙上に画像を形成する画像形成部と、印刷用紙を搬送する搬送部とを有する画像処理装置において、画像処理装置内部の音を電気信号に変換する音変換部と、音変換部が変換した電気信号を解析する音解析部と、音解析部が解析した結果を出力する出力部と、前記音解析部と前記出力部との処理を制御する制御部と、前記音変換部が変換した電気信号に基づいて音の大きさを判定するレベル判定部とを備え、前記制御部は、前記レベル判定部の判定結果に基づいて、前記音変換部が変換した電気信号を前記音解析部に解析させ、前記出力部に前記音解析部が解析した結果を出力するように制御すると共に、前記出力部が出力後、一定時間前記音変換部が変換した電気信号の前記音解析部による解析処理及び前記出力部による解析結果の出力処理を中止させることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、音解析部は、音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求め、出力部は、音解析部が求めた周波数ごとの成分を印刷用紙に印刷出力することを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、通信網と接続する通信手段を設け、音解析部は、音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求め、出力部は、音解析部が求めた周波数ごとの成分を、通信手段を用いて所定の相手先に送信することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、音変換部は、無指向性マイクロフォンを使用して音を電気信号に変換することを特徴とする。

本発明によれば、それぞれの検知対象にセンサを設置しなくても、装置内の機構部分を対象に異常検知が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる画像処理装置１０の要部断面図である。感光体ドラム１５は、画像形成動作時にメインモータ２０により回転駆動されて、図示しない帯電器により均一に帯電された後に、図示しない露光装置により印刷すべき画像が露光されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１３からのトナー１４により現像されて感光体ドラム１５上にトナー像が形成される。

一方、給紙装置１１からレジストローラ１２へ印刷用紙が給紙される。この印刷用紙は、レジストローラ１２により感光体ドラム１５上のトナー像と先端を合わせて送出されて、転写装置１６により感光体ドラム１５上のトナー像が印刷用紙に転写される。そして、搬送ベルト１７により搬送されて定着ローラ１８により印刷用紙上のトナー像が定着されて排紙トレー１９に排出される。

以上が画像処理装置１０における、画像処理工程であるが、前述したように、メインモータ２０や感光体ドラム１５を始め、すべての機構部分から音を発する。そこで、本実施形態の画像処理装置１０の内部には観測用マイクロフォン２２が取り付けられており、この観測用マイクロフォン２２が画像処理装置１０内の音を観測して電気信号に変換する。そして、この観測用マイクロフォン２２で得られた電気信号は、音信号処理部２１に導かれ周波数成分等の解析処理がなされる。

観測用マイクロフォン２２は、特定の方向からの音に対しての感度の違いが少ない無指向性のものがよい。また、設置場所は、特定の機構部品からの音だけを拾わないような場所がよく、メインモータ２０や感光体駆動部、冷却ファンなどから離して設置する。画像処理装置の大きさや内部の部品配置によっては、複数の観測用マイクロフォンを設置してもよい。この場合は、音信号処理部２１でミキシング（混合）して１つの音信号にする。なお、以上のような観測用マイクロフォン２２の設置等の条件は、後述する装置内の音のスペクトルを採取した時の条件と同一になるようにしてある。

図２は、音信号処理部２１の機能構成を示すブロック図である。音信号処理部２１は、音変換部３０、音解析部３１、出力部２６、レベル判定部２７、制御部２８を備えている。

音変換部３０は、観測用マイクロフォン２２で得られる微弱な電気信号を低周波増幅部２３で増幅して所定の電圧レベル（数百ミリボルト）のアナログ電気信号に変換する。増幅された電気信号はレベル判定部２７で電圧レベルが判定される。ここで所定の電圧レベル以上が判定されたら、装置内部で通常より大きな音が発生していることになり、この場合は制御部２８に通知される。

制御部２８は、音変換部３０で変換した電気信号の解析および解析結果の出力の開始や中止を制御する。制御部２８が電気信号の解析および解析結果の出力を指示するのは、レベル判定部２７からの通知を受けた場合、画像処理装置１０のプリントエンジン制御部（図示せず）から、画像形成を行う旨の信号を受けた場合などである。特に後者の場合、画像形成の度に解析するのではなく、電源投入後の何枚目かの画像形成の際に解析を行うようにすると、毎回同じ条件で観測できて都合がよい。例えば１枚目なら始業点検的な意味合いとなり、例えば３０枚目ならば、電源投入後の動作が安定した頃の解析となり、通常稼動状態を解析することになる。また、一度解析したあとは、たとえ装置内部の音圧レベルが上がっても解析を中止して、不要な解析結果の出力を止める必要がある。そのため、制御部２８は、図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、時間を計測するタイマ等で構成してある。音変換部３０で変換した電気信号の解析および解析結果の出力等の制御は、上記ＲＯＭに記録されているプログラムを上記ＣＰＵが実行することにより実現している。

音解析部３１では、Ａ／Ｄ変換部２４で、電気信号（低周波アナログ信号）をデジタル信号に変換して、フーリエ変換部２５に渡す。フーリエ変換部２５は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いてデジタル信号から周波数毎の成分（音圧レベル）を求める。これは、一般にスペクトル分析と呼ばれるものである。

出力部２６は、求められた上記スペクトルを表形式あるいはグラフ形式にして、画像処理装置１０の図示しないプリントエンジンに送り、印刷して出力する。なお、印刷したのと同様の結果を、電話回線やインターネットを使用して、この画像処理装置１０の保守を担当するサービスセンターへ電子メールあるいはファクシミリで送信してもよい。あるいは、画像処理装置１０で表やグラフを出力しても、画像処理装置１０の利用者には具体的な対応ができるとは限らないので、画像処理装置１０での出力は行わずに保守を担当するサービスセンターへのみ送信するようにしてもよい。どこにどのように出力するかの出力方法の選択は、制御部２８のＲＯＭに記録しておけばよい。

近年の複写機やプリンタ、複合機などの画像処理装置では、遠隔診断や印刷枚数カウンタなどの値を送信するために、サービスセンターと通信可能な電話回線を備えたものも少なくない。また、インターネットに接続されたＬＡＮ（Local Area Network）を使用して、印刷データを受信するプリンタも一般的である。これらの通信手段を用いれば、出力部２６はサービスセンターへの電子メールあるいはファクシミリの送信が可能である。

図３は、正常稼動時の画像処理装置内部で発生する音のスペクトル図の例である。縦軸は音圧レベル（ｄｂ）、横軸は周波数（Ｈｚ）を表している。画像処理装置の機種により使用している機構部品が異なるので、使用する機種に対応するスペクトルデータ（周波数とそれに対応する音圧レベル）を予め用意しておく。なお、正常稼動時のスペクトル採取時におけるマイクロフォン配置等の条件は、本実施形態の画像処理装置における観測用マイクロフォン２２の配置等の条件と同一である。また、図示していないが、周波数成分に分解する前の周波数によらない音圧レベルは７０ｄｂであった。前述した電気信号の解析を開始するレベルを、この音圧レベルに対応する電圧レベルを基準にして設定するとよい。また、機種に対応するスペクトルデータはサービスセンターに用意してあればよく、必ずしも画像処理装置が保持している必要はなく、周波数によらない音圧レベル（あるいは、この音圧レベルに対応する電圧レベル）のみを保持していれば、動作異常の解析時期は決定でき、遠隔地にあるサービスセンターの保守担当者は異常の診断を行うことができる。

前述した出力部２６が出力するグラフ形式とは、図３に示すグラフと同様の形式である。この時、正常時のスペクトルと解析値とを重ねてグラフに表示すれば、どの周波数成分の音が増減したかがわかりやすい。また、出力部２６が出力する表形式とは、図３の棒グラフの１本ずつに対応する周波数（Ｈｚ）と音圧レベル（ｄｂ）とを数値で表した表のことである。この場合も、正常時の数値と解析値と両者の差とを一覧できるように配置すれば、どの周波数成分の音が増減したかがわかりやすい。

スペクトルの変化からはさまざまな異常がわかる。例えば、モータを固定する防振ゴムの劣化では、モータの回転数（例えば４２．７８ｒｐｍ）に起因する基本周波数４２．７８Ｈｚや高調波の８５．５６Ｈｚ、１２８．３３Ｈｚなどの比較的低い周波数の成分が増加する。また、回転数４０ｒｐｍで歯数３０のタイミングプーリでは、歯とベルトとの噛み合わせが悪くなると、基本周波数１１９９．９９Ｈｚ、高調波として、２３９９．９８Ｈｚ、４７９９．９６Ｈｚなどの高い周波数の成分が増加する。サービスセンターの保守担当者は、送信されてきたスペクトルデータを検査することにより、担当先の画像処理装置の異常状態を詳しく診断できる。

次に、本実施形態における画像処理装置の異常検知にかかる動作について、図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態の画像処理装置の異常検知にかかる動作を示すフローチャートである。画像処理装置に電源が投入されると、観測用マイクロフォン２２による装置内部の音圧レベルの測定が始まる（ステップ１０１）。レベル判定部２７の判定により、この音圧レベル（実際は低周波増幅後の信号電圧）が予め設定してある所定値以下なら（ステップ１０２がＮＯ）、音圧レベルの測定を継続する。

音圧レベルが所定値以上なら（ステップ１０２がＹＥＳ）、制御部２８は解析動作の開始を指示し、Ａ／Ｄ変換部２４がＡ／Ｄ変換を行い（ステップ１０３）、その結果をフーリエ変換部２５が受けてフーリエ変換して、周波数毎の音圧レベルを計算する（ステップ１０４）。

次に、画像処理装置で印刷出力、あるいは電子メールまたはファクシミリで送信し易いように結果を表形式やグラフ形式に編集して（ステップ１０５）、編集結果を印刷出力またはサービスセンター、あるいは両方に出力する（ステップ１０６）。この編集および出力は、出力部２６がＲＯＭに記録してある出力方法を参照して行う。

出力後はしばらく装置内部の音圧レベルの測定結果に対するレベル判定部２７の判定を休止する（ステップ１０７）。これは、以後ひっきりなしに異常と思われる解析結果を印刷あるいは送信し続けるのを避けるためである。休止の時間は１時間から５時間程度でよい。この休止の時間は、制御部２８が備えているインターバルタイマを使用して行うが、画像処理装置が通常備えているタイマを用いてもよい。どちらの場合もタイマ割込みを使用すれば、休止時間を任意に設定することができる。

以上の説明は、レベル判定部２７が予め定めた音圧レベル以上と判定した場合の異常検知にかかる動作であるが、制御部２８がプリントエンジンの制御部からの画像形成動作をカウントして、所定の回数（例えば１回目あるいは３０回目など）になったら解析動作をするようにしてもよい。

また、画像処理装置に自動原稿読取装置（ＡＤＦ：Automatic Document Feeder）が搭載されている場合でも、本発明を自動原稿読取装置にも適用すればよく、その他ソータ、ステプラ等のフィニッシャ（後処理装置）に対しても同様に適用できる。なお、これらの筐体内部に余分なスペースがなく観測用マイクロフォンの設置が困難な場合は、装置以外からの音の影響を受け難い装置裏側等の場所に観測用マイクロフォンを設置すればよい。

本発明の実施形態にかかる画像処理装置の要部断面図である。 音信号処理部２１の機能構成を示すブロック図である。 正常稼動時の画像処理装置内部で発生する音のスペクトル図の例である。 本実施形態の画像処理装置の異常検知にかかる動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像処理装置
１１ 給紙装置
１２ レジストローラ
１３ 現像装置
１４ トナー
１５ 感光体ドラム
１６ 転写装置
１７ 搬送ベルト
１８ 定着ローラ
１９ 排紙トレー
２０ メインモータ
２１ 音信号処理部
２２ 観測用マイクロフォン
２３ 低周波増幅部
２４ Ａ／Ｄ変換部
２５ フーリエ変換部
２６ 出力部
２７ レベル判定部
２８ 制御部
３０ 音変換部
３１ 音解析部

Claims (4)

1. 印刷用紙上に画像を形成する画像形成部と、前記印刷用紙を搬送する搬送部とを有する画像処理装置において、
   前記画像処理装置内部の音を電気信号に変換する音変換部と、
   該音変換部が変換した電気信号を解析する音解析部と、
   該音解析部が解析した結果を出力する出力部と、
   前記音解析部と前記出力部との処理を制御する制御部と、
   前記音変換部が変換した電気信号に基づいて音の大きさを判定するレベル判定部とを備え、
   前記制御部は、
   前記レベル判定部の判定結果に基づいて、前記音変換部が変換した電気信号を前記音解析部に解析させ、前記出力部に前記音解析部が解析した結果を出力するように制御すると共に、前記出力部が出力後、一定時間前記音変換部が変換した電気信号の前記音解析部による解析処理及び前記出力部による解析結果の出力処理を中止させることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記音解析部は、
   前記音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求め、
   前記出力部は、
   前記音解析部が求めた前記周波数ごとの成分を前記印刷用紙に印刷出力することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 通信網と接続する通信手段を設け、
   前記音解析部は、
   前記音変換部が変換した電気信号を解析して周波数ごとの成分を求め、
   前記出力部は、
   前記音解析部が求めた前記周波数ごとの成分を、前記通信手段を用いて所定の相手先に送信することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記音変換部は、無指向性マイクロフォンを使用して前記音を電気信号に変換することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置。

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