(57)【要約】【課題】各種装置騒音に含まれる衝撃音に現れる故障発生の有無あるいは発生原因を正確に推定でき、シート材の衝撃音にも容易に対応可能とする。【解決手段】診断対象８からの評価すべき音７を収集する収音部１と、収音部１で収集された音波形を演算・抽出する波形抽出部２と、予め登録された複数の基準波形で表される原因別基準空間４における評価すべき音波形の空間距離を演算する空間距離演算部３と、診断対象８の一つ以上の音源を所定の更新モード時に複数回動作させて得られる音波形を、予め登録された原因別基準空間４に取り込み、原因別基準空間４を更新する基準空間更新部５と、前記空間距離演算部３から出力される距離演算結果に基づいて評価すべき音７を解析して判断する解析判断部６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断対象からの評価すべき音を収集する収音部と、
収音部で収集された音波形を演算・抽出する波形抽出部と、
予め登録された複数の基準波形で表される原因別基準空間における評価すべき音波形の空間距離を演算する空間距離演算部と、
診断対象の一つ以上の音源を所定の更新モード時に複数回動作させて得られる音波形を、予め登録された原因別基準空間に取り込み、原因別基準空間を更新する基準空間更新部と、
前記空間距離演算部から出力される距離演算結果に基づいて評価すべき音を解析して判断する解析判断部とを備えたことを特徴とする音源診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の音源診断装置において、
波形抽出部は、取り込んだ音に聴感補正処理を施す聴感補正部を備えていることを特徴とする音源診断装置。
【請求項３】
請求項１記載の音源診断装置において、
空間距離演算部で演算される空間距離が、マハラノビスの距離であることを特徴とする音源診断装置。
【請求項４】
請求項１記載の音源診断装置において、
空間距離演算部が、(1)機構部品の衝突により生ずる音、(2)シート材に関わる音の２系統の原因別空間距離演算部を備えていることを特徴とする音源診断装置。
【請求項５】
請求項１記載の音源診断装置において、
基準空間更新部は、少なくとも判断対象の一つ以上の音源を個別動作モードで複数回動作させて得られる音波形を、原因別基準空間に取り込み、原因別基準空間を更新するものであることを特徴とする音源診断装置。
【請求項６】
請求項１記載の音源診断装置において、
基準空間更新部は、自由音場空間で収音した音源からの標準音波形データと、診断対象の特性を含んだ音源からの追加音波形データとを含み、前記追加音波形データを標準音波形データと同数程度以上になるように更新するものであることを特徴とする音源診断装置。
【請求項７】
請求項１記載の音源診断装置において、
解析判断部は、空間距離演算部で演算された評価すべき音の空間距離データ履歴が記憶せしめられるデータ履歴記憶部を備えていることを特徴とする音源診断装置。
【請求項８】
請求項１記載の音源診断装置において、
解析判断部は、所定の診断タイミングにて取り込んだ評価すべき音の複数の空間距離データの変動範囲が許容範囲内にあるか否かにより、評価すべき音を診断するものであることを特徴とする音源診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、診断対象である各種装置類から放射される音を診断する音源診断装置に係り、特に、複写機やプリンタなどの事務機器から発生する騒音に含まれる衝撃音に現れる故障の発生有無あるいは発生原因を診断する音源診断装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の装置類、とりわけ複写機あるいはプリンタ等の事務機器においては、故障による遅滞が許容されず、故障を予知するあるいは速やかに解決することが求められている。
図１３は一般的な電子写真方式の複写機が稼動中に発生する騒音の時間波形を示している。
ここで、矢印で示した部分は、衝撃音と呼ばれる、短時間に高い音圧レベルの変動を示す音が発生している。このような音は、初期的には部品同士の衝突、紙と部品との衝突などにより生じるもので、例えばソレノイドや用紙走行中の紙位置合わせ部などで発生する。
【０００３】
ところで、この種の衝撃音の中には、装置自体の経時変化により、例えば衝撃吸収材のはがれにより部品同士の衝突音が大きくなる、あるいは、部品の経時的な材料変質により用紙衝突音が大きくなる等が起こる。
このとき、元から検知されている衝撃音の音質が変わるような場合や、以前は検知されなかった音が大きくなり検知されるようになるような場合にあっては、これらの現象は衝撃音系の故障発生、異音発生と捉えられる。
【０００４】
一般的に、衝撃音は、高い音圧変動を示すことから人が認知しやすく、驚愕効果もあり、ユーザーに対して不快感を与える大きな要因になっている。
そこで、衝撃音系の故障が発生した場合には、これになるべく早く対応するよう、継続して装置の状態を監視して故障の有無を診断する診断装置が提案されている。
例えば特許文献１には、複数のモータ、クラッチ等の動作音を所定のタイミングで動作させて故障を診断する装置が提案されている。
また、特許文献２には、複数の周波数帯域に分割してニューラルネットワークにより車両内部におけるエンジン音の異常判定をする異常検知装置が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−０８５３１８号公報（実施例，図１）
【特許文献２】
特開２００１−１０８５１８号公報（発明の実施の形態，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１にあっては、時分割で個別に駆動できるものの時系列変化を見ることは可能であるが、例えば用紙走行を伴わないと発生しない音に対しては適応できない。
また、特許文献２にあっては、検査対象に特有な特徴量を抽出する工程を必要とするもので、複写機あるいはプリンタ等の事務機器における解析対象音は数多いために事前に膨大な検査時間を要する。
さらに、用紙音は走行姿勢等で発生する音が変動することから特有な特徴量を抽出しにくく、結果として判定率が低くなるという技術的課題があった。
【０００７】
このように、複写機あるいはプリンタ等の事務機器においては、衝撃音の対象の中に用紙音が含まれるため、衝撃音の異常を診断することは非常に困難であった。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、各種装置騒音に含まれる衝撃音に現れる故障発生の有無あるいは発生原因を正確に推定でき、シート材の衝撃音にも容易に対応可能とした音源診断装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、診断対象８からの評価すべき音７を収集する収音部１と、収音部１で収集された音波形を演算・抽出する波形抽出部２と、予め登録された複数の基準波形で表される原因別基準空間４における評価すべき音波形の空間距離を演算する空間距離演算部３と、診断対象８の一つ以上の音源を所定の更新モード時に複数回動作させて得られる音波形を、予め登録された原因別基準空間４に取り込み、原因別基準空間４を更新する基準空間更新部５と、前記空間距離演算部３から出力される距離演算結果に基づいて評価すべき音７を解析して判断する解析判断部６とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような技術的手段において、本発明者らは以下の知見に基づいて本発明を案出するに至った。
一般に、衝撃音系の故障診断を行うという目的に対して、解析対象音は筐体あるいは周辺構造物による反射・残響・吸音がある状態で収音される。
一方、本装置では、基準空間からの距離測度（空間距離）により基準空間との違いを定量的に示すことで、発生原因の種別を統計的に判断しようと提案している。
【００１０】
この統計的手法の見地から、基準空間と収音空間とが大きく異なると、その違いを発生した音の差と捉えてしまい、解析対象音の距離測度が大きくなる。
すると、大きな距離測度に対してそれより小さい距離測度の変動を議論することになり、判定する上で望ましくない状況となる。
さらに、発生原因を推定する上で、発生原因を判断するために設定した閾値が合わなくなり、発生原因を見誤ることになる。
【００１１】
一方、統計的見地から音の発生条件を広げる必要がある。これに対しては、例えば筐体あるいは周辺構造物のある状態でソレノイド等を用いても、金属の衝突条件は大きく変更できず、所望の基準空間ができないという問題点がある。
本装置の狙いを考えると、基準空間そのものを筐体・周辺構造物のある状態で採取する回避策は採れない。
基準空間と判別対象との間で音の変化があるときの距離測度の変化度合は、白黒あるいはカラー・低速機あるいは中高速機等により生じる構造物の違い・カバーの設計による遮音性の違いがある。
【００１２】
このような状況では、故障発生と判断するための閾値の設定、および、距離測度の変化度合による故障原因の推定が行なえなくなる。
そこで、上述した変化要因を基準空間に盛り込むことで、故障診断が正確にできないという技術的課題を解決しようとするものである。
【００１３】
このような技術的手段において、収音部１としては、音を収集できるものであればマイクロホンや音センサなど適宜選定して差し支えない。
ここで、収音部１は、経時的に設置位置が変わらなければ、診断対象８である装置内部に設置することも、装置外部に設置することも可能である。
このとき、装置内部に収音部１を設置しても、周辺構造物による音の変化および音源と収音部１との位置関係による周波数特性変化があるため、本件発明における前記基準空間の更新は必要である。
【００１４】
また、評価すべき音７の波形には、時間波形、周波数波形、あるいは、両者を併用した波形など各種波形が含まれる。
このため、波形抽出部２は、デジタル化された音響信号から評価する音７の時間波形や周波数波形を演算・抽出するものであればよく、代表的には、音響信号から評価すべき音の時間波形（例えば時間−音圧波形）を抽出する時間波形演算部を備えるようにすればよい。
前記時間波形演算部では、波形の立ち上がり部や最大値部などの時間軸上の特徴から決められる所定位置を基準に所定長の波形データが切り出される。
【００１５】
この際、波形を切り出す前処理として、デジタル化された音響信号に聴感補正処理を加えることが好ましい。
ここで、聴感補正処理部としては、一般的な聴感補正フィルタであるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ特性が挙げられ、また、低周波の暗騒音成分を除去するためのハイパスフィルタを通すこともできる。
このような前処理を加えることにより、暗騒音成分を除去して評価すべき音のみの波形ベクトルを抽出することが可能になる。
望ましくは、騒音計で用いられる人の聴感に近いと言われるＡ特性フィルタを用いて補正することがよい。
【００１６】
具体的な波形切り出し手段としては、トリガー機能のついたデータロガーなどで波形を切り出す手段や、デジタル化された音響信号をコンピュータに取り込み、ソフトウエア上で切り出すなどの手段を用いることができる。
さらに、切り出された時間波形の振幅を最大値や最小値が所定の大きさになるように振幅を基準化してもよい。
なお、上記聴感補正、ハイパスフィルタ、振幅の基準化などの処理はデジタルフィルタやソフトウエアとして構成することができる。
【００１７】
また、前記時間波形演算部に音圧レベル演算機能を備えさせ、時間−音圧波形から時間−音圧レベル波形を演算して、これを時間波形として用いることも可能である。
さらに、波形抽出部１には、時間波形演算部とは別に、あるいは、更に加えて周波数波形を演算する周波数波形演算部を設けることは可能である。
ここで、前記周波数波形演算部では、例えば時間波形演算部で切り出された時間波形を周波数分析して周波数波形が演算される。
周波数分析としては、ＦＦＴ解析、ウエーブレット解析、一般化調和解析などの一般的な周波数分析手段を用いることができる。
また、周波数解析する時間波形にハニング、ハミング、フラットトップなどの窓関数処理を施してもよい。
このような処理を施すことにより、折り返し誤差や漏れ誤差などの周波数分析上の問題を軽減し、実状に即した周波数波形が演算できる。
【００１８】
また、波形抽出部２には、時間波形演算部又は周波数波形演算部にて演算された時間波形又は周波数波形を波形ベクトルとして作成する波形ベクトル作成部を設けるようにすればよい。
このとき、波形ベクトルとしては、時間波形、周波数波形に対して夫々単独の波形ベクトルを作成するようにしてもよいし、周波数波形と時間波形とをつなぎ合わせた波形ベクトルを作成するように構成してもよい。
例えば両波形をつなぎ合わせた波形ベクトルを作成する場合には、抽出された時間波形および周波数波形は前記波形ベクトル作成部において、最終的に１つの波形としてまとめられ、波形ベクトルとして前記空間距離演算部３に出力される。
【００１９】
また、前記空間距離演算部３では、予め登録された発生原因別の複数の基準波形から定義される原因別基準空間４において、評価すべき音７の波形ベクトルがその重心位置からどの程度離れているかという空間上の距離が演算される。
空間距離を演算するための距離の測度としては、統計学上の判別分析やクラスター分析で用いられる一般的な距離の測度、例えば、ユークリッドの距離、標準化ユークリッドの距離、ミンコフスキーの距離、マハラノビスの距離などを用いることができるが、変数群間に複雑な相関が存在しているような場合でも、変数群間の相関状態を含めて総合的に判断し、実状に即した空間距離が得られる点でマハラノビスの距離を用いることが好ましい。
【００２０】
更に、空間距離演算部３では、少なくとも１つ以上の発生原因毎にこのような基準空間が予め定義・登録されており、評価すべき音７の波形が各原因別基準空間４でどの程度の距離を有しているのかが演算される。
一般的に、基準空間を定義するためのデータはその空間を代表するデータ群を用いて表される。
例えば金属の衝突音の基準空間を定義する際には、いろいろな条件で金属の衝突音を発生・採取し、これらの衝撃音波形データを用いて上記基準空間特徴ベクトルが演算される。
より具体的に述べれば、クラッチやソレノイド駆動音は、構造物の音、例えばプラスチック球による金属片打撃音を予め発音部の形状、重量、あるいは、発音部の支持材料、支持方法等を複数条件変えて基準空間とする。
このとき、予め登録された原因別の音としては、例えば判別対象である音源を単独で駆動して音を収集するようにしてもよいし、あるいは、類似音源を用いて駆動して音を収集するようにしてもよい。
【００２１】
また、空間距離演算部３において、原因別基準空間４は少なくとも一つ以上あればよいが、音の診断を正確に行うという観点からすれば、空間距離演算部３が、(1)機構部品の衝突により生ずる音、(2)シート材に関わる音の２系統の原因別空間距離演算部を備えていることが好ましい。
更に、これら２系統の原因別空間距離演算部をより細分化してもよいことは勿論である。
【００２２】
特に、本発明においては、原因別基準空間４は基準空間更新部５にて更新される点に特徴を有する。
このとき、基準空間更新部５としては、所定の更新モード時に、診断対象８である装置内部のクラッチやソレノイドを初期の段階で個別動作モードで複数回数動作させて、これを原因別基準空間４に盛り込むようにすればよい。
これに対し、シート材に関する音はシート材走行を伴わないと発生しないことから、個別動作を設定できない。
そこで、シート材に関する音は、装置稼動音の時間波形において大きさが突出している音の発生タイミングを調べ、そのタイミングで原因別基準空間４に盛り込み、これに基づいて監視解析するようにすればよい。
このように、原因別基準空間４を更新すれば、衝撃吸収材のはがれにより部品同士の衝突音が大きくなる、あるいは、経時的な材料変質によりシート材の衝突音が大きくなる等、経時変化に伴う故障を診断することが可能となる。
尚、更新モード時とは、基準空間を更新するモードであり、任意に設定して差し支えない。また、基準空間更新部５による更新処理タイミングについては、診断対象出荷時に基準空間を更新してもよいし、あるいは、出荷後に更新するようにしてもよい。
【００２３】
また、基準空間更新部５としては、予め登録された原因別の音を一部更新してもよいし、全て更新してもよい。
望ましくは、診断対象８である装置における特性を含んだ音が５割以上含むように更新すると、診断精度が高まる点で好ましい。
すなわち、基準空間更新部５は、自由音場空間で収音した音源からの標準音波形データと、診断対象８の特性を含んだ音源からの追加音波形データとを含み、前記追加音波形データを標準音波形データと同数程度以上になるように更新するものであることが好ましい。
【００２４】
このように演算された各空間距離演算結果は解析判断部６に出力される。
この解析判断部６では、空間距離演算部３から出力された距離データに基づいて、故障の有無あるいは発生原因の推定が行われる。
基本的には、距離が小さい原因別基準空間４に属する音であると判定するのが妥当である。
この際、単純に最も距離が小さい空間に属すると判定してもよいし、各距離データを予め上位のグループ毎にまとめて、各グループ毎に順次判定してもよい。
【００２５】
ここで、解析判断部６の好ましい態様としては、空間距離演算部３で演算された評価すべき音の空間距離データ履歴が記憶せしめられるデータ履歴記憶部を備えているものが挙げられる。
本態様によれば、データ履歴記憶部のデータを利用することで、評価すべき音７の経時的変化を解析することができる。
【００２６】
また、解析診断部６による代表的な診断手法としては、所定の診断タイミングにて取り込んだ評価すべき音の複数の空間距離データの変動範囲が許容範囲内にあるか否かにより、評価すべき音７を診断するものが挙げられる。
本態様によれば、評価すべき音７の複数の空間距離データの変動範囲が許容範囲か否かをチェックすることで、変動範囲が許容範囲を超えると、異常な音が発生していると解析することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図２は本発明が適用された音源診断装置の実施の一形態を示す。
同図において、音源診断装置１０は、例えば複写機やプリンタ等の事務機器２５からの騒音を捉えるマイクロホン１１と、このマイクロホン１１に接続されるＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１２と、このＡ／Ｄ変換器１２で変換されたデータを一時的に記憶するデータ記憶器１３と、このデータ記憶器１３からのデータに基づいて所定の演算処理を行うコンピュータシステム２１とを備えている。
尚、コンピュータシステム２１は、コンピュータ本体２１ａ、入力手段としてのキーボード２１ｂ、マウス２１ｃ、出力手段としてのディスプレイ装置２１ｄなどで構成されている。
【００２８】
このコンピュータ本体２１ａ内のハードウエア資源としては、演算制御手段としてのＣＰＵ、主記憶手段としてのＲＡＭ、補助記憶手段としてのハードディスク、入出力制御装置など（いずれも図示せず）を有し、コンピュータ本体２１ａ内のソフトウエア資源としては、オペレーティングシステム、音響解析ソフトウェア、数値解析ソフトウエアなど（いずれも図示せず）を有している。
そして、これらハードウエア資源とソフトウエア資源との共同作業により、次の図３に示す各機能部、具体的には、波形抽出部１４、空間距離演算部１５、原因別基準空間１６、基準空間更新部１７、データ履歴記憶部１８、解析判断部１９及び結果表示部２０を実現している。
【００２９】
本実施の形態において、マイクロホン１１は複写機やプリンタ等の事務機器から放射される音を検知して電気信号に変換する。
マイクロホン１１の電気信号出力はＡ／Ｄ変換器１２に入力され、デジタル信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換器１２の出力はデータ記憶器１３に入力されて一時的に記憶される。
ここで、データ記憶器１３としては、データを一時的に記憶できるものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば図２に示すように、Ａ／Ｄ変換器１２が内蔵されたＤＡＴ（Digital Audio Taperecorder）を用いることができる他、ＭＤ（Mini Disc）、パーソナルコンピュータに接続されたハードディスク装置や磁気記録装置などを用いることができる。
尚、データ記憶器１３として、内部にＡ／Ｄ変換器１２が内蔵されている態様のものを用いる場合には、前記Ａ／Ｄ変換器１２を別途用意しなくてもよい。
このような構成にすることにより、音の収録だけを先に実施して、音源診断の演算を後で一括して実施するというオフライン処理が可能になる。
【００３０】
また、データ記憶器１３に記憶された音響データは波形抽出部１４に入力される。
波形抽出部１４は、図４（ａ）に示すように、時間波形演算部３１、周波数波形演算部３２、及び、波形ベクトル作成部３３を備えている。
本実施の形態において、時間波形演算部３１は、図４（ｂ）に示すように、聴感補正部３１１、波形切り出し部３１２、振幅基準化部３１３を備えている。
【００３１】
先ず、聴感補正部３１１は、一般的な騒音計で用いられる聴感補正フィルタであるＡ特性フィルタなどを備えており、例えば暗騒音に多く含まれる数１０Ｈｚ以下の低周波成分をカットするというＡ特性聴感補正処理を行う。
次に、波形切り出し部３１２において、音響データから音圧値が最大のポイントを探査して、その位置を基準に前方側、後方側に夫々複数のデータ、両者を合わせて例えば計ｎ（例えば６４）データが抽出される。このとき、前方データ、後方データの数については適宜配分して差し支えない。
そして、抽出された波形は振幅基準化部３１３において、振幅を最大値が一定の値になるように基準化され、例えばｎ点の時間波形データとして、周波数波形演算部３２及び波形ベクトル作成部３３へ出力される。
【００３２】
図４（ａ）において、周波数波形演算部３２では、時間波形演算部３１から出力された時間波形データにハニング窓関数などをかける窓関数処理が施された後、ＦＦＴ解析などの周波数解析を用いて周波数パワースペクトル波形が演算される。
得られた所定数ｎ／２（例えば３２）の周波数パワースペクトル波形は波形ベクトル作成部３３に出力される。
波形ベクトル作成部３３では、時間波形演算部３１から得られた所定数ｎの時間波形データと周波数波形演算部３２で得られた所定数ｎ／２の周波数波形データから、両者の合計数（ｎ＋ｎ／２＝（３／２）ｎ＝ｋ）（例えば９６）の合成波形を作成し、合計数ｋ次元の波形ベクトルとして、空間距離演算部１５に出力する。
【００３３】
空間距離演算部１５では、図５に示すように、例えば次のような６通りの原因別基準空間５１〜５６に対応する６個の個別空間距離演算部４１〜４６を備えている。
一般的な複写機やプリンタで生じる衝撃音について、その発生原因をひとつひとつ丹念に調べた結果、その発生原因は先ず大きく、(a)機構部品同士の衝突による音と、(b)紙に関わる音に大別できる。
そして、機構部品同士の衝突に関しては、衝突する部材の材質から、さらに、(a1)金属部材とプラスチック部材の衝突、(a2)金属部材同士の衝突、(a3)プラスチック部材同士の衝突に分類できる。また、紙に関わる音については、(b1)紙と機構部品の衝突、(b2)紙自身の座屈、(b3)用紙走行時に紙が段差や隙間を通過する際に、紙の終端部がはじかれる音に分けられることが判明した。
【００３４】
衝撃音の発生が問題になった際に、この６種類の音のどれに該当する音なのかが明らかになれば、非常に有用である。
例えば前述した用紙位置合わせ部周辺で生じる、(1)位置合わせ用の機構部品が動作する音、(2)用紙が位置合わせ部材に衝突する音、(3)用紙が座屈する音、(4)位置合わせ部材が初期位置に戻る音についても、先ず、(1)の音は機構部品（金属）が位置決め部材（プラスチック）に衝突する音であることから、(a1)に該当し、(2)の音は(b1)、(3)の音は(b2)、(4)の音は機構部品を駆動するソレノイドが元に戻るときに金属でできたストッパに衝突する音であることから、(a2)に該当する音であり、問題の音が主に上記６通りの原因のどれに属する音なのかが明らかになれば、音源を必要十分な的確さで診断することができる。
【００３５】
そこで、上記６通りの発生原因について、機械内部で生じるいろいろな発生条件を模擬して衝撃音を発生させ、その原因を代表する衝撃音のサンプルデータをそれぞれ所定種類ずつ採取した。
このようにして作成した全ての基準空間データ群について、上記波形抽出部１４と同様の処理を行い、予めその原因空間を特徴づける所定数ｋ次元（例えば９６次元）の特徴ベクトルＹＭ（平均）及びＹＳ（標準偏差）及びｋ×ｋの特徴行列（相関係数行列の逆行列）Ａを求める。
【００３６】
これを６通りの原因系全てについて実施し、６種類の原因別基準空間５１〜５６を特徴づける６通りの特徴ベクトルＹＭa1，ＹＭa2，・・・，ＹＭb2，ＹＭb3，ＹＳa1，ＹＳa2，…，ＹＳb2，ＹＳb3と特徴行列Ａa1，Ａa2，・・・，Ａb2，Ａb3を求めた。
この特徴ベクトルと特徴行列とは予め演算されてメモリ上に格納されている。
各個別空間距離演算部４１〜４６では、前記の特徴ベクトルと特徴行列、及び、波形抽出部１４から入力された波形ベクトルから、例えばマハラノビスの距離が演算される。
【００３７】
ここで、マハラノビスの距離について補足説明する。
予め登録された複数の基準波形から、変数群数ｋ（ひとつの波形を構成する点数）相当のｋ行ｋ列の相関係数行列Ｒを求め、その逆行列Ａを演算しておく。
評価すべき音の波形ベクトルを（ｘ1,・・・ ,ｘk）とすると、マハラノビスの距離Ｄ2は、図６の（１）式から演算される。
すなわち、マハラノビスの距離Ｄ2は、評価すべき音の波形ベクトルと複数の基準波形から予め求められた相関係数行列の逆行列（基準空間特徴ベクトル）の行列積として演算される。
このようにして演算されるマハラノビスの距離は、該基準波形によって定義された基準空間における重心位置からの距離を表し、基準空間を構成する全ての変数群間の相関状態が総合的に評価されるため、変数群間に複雑な相関が存在しているような場合でも、実状に即した空間距離が得られる。
【００３８】
特に、本実施の形態では、原因別基準空間１６（５１〜５６）は、基準空間更新部１７にて更新される。
ここで、基準空間更新部１７は、図７に示すように、更新モード選択時において、診断対象である装置内の判断対象となる音源からの音を所定数（Ｎ音）ずつ収音し、これについて波形抽出した後、原因別基準空間１６（５１〜５６）を更新する。
このとき、更新モード時に収音した音波形データは、診断対象の特性を含んだ音源からの追加音波形データであるが、この数（Ｎ）は、自由音場空間で収音した音源からの標準音波形データと同数程度以上であることが好ましい。
この点については、後述する実施例にて裏付けられる。
【００３９】
このように、空間距離演算部１５（４１〜４６）の各原因別基準空間１６（５１〜５６）は更新され、例えば後述する診断モード時において、評価すべき音（本例では例えば一つの音源に対してＭ音）が取り込まれると、図８に示すように、図６の（１）式に基づいてマハラノビスの距離が演算される。
そして、各個別空間距離演算部４１〜４６で演算された６通りのマハラノビスの距離Ｄa1，Ｄa2，・・・，Ｄb2，Ｄb3はデータ履歴記憶部１８に記憶されると共に、解析判断部１９に出力される。尚、履歴データ記憶部１８としては、読み込み画像保存用に装置が有するハードディスクの一部を用いる等適宜選定して差し支えない。
【００４０】
解析判断部１９では、空間距離演算部１５から出力された６通りのマハラノビスの距離Ｄa1，Ｄa2，・・・，Ｄb2，Ｄb3から、次のようにして、故障の有無あるいは発生原因の推定が行われる。
まず、機構部品の衝突音に関わるグループＤa1，Ｄa2，Ｄa3と、紙に関わる音のグループＤb1，Ｄb2，Ｄb3の２グループに分けられ、それぞれの平均距離Ｄa＝（Ｄa1＋Ｄa2＋Ｄa3）／３と、Ｄb＝（Ｄb1＋Ｄb2＋Ｄb3）／３とが演算される。
そして、ＤaとＤbとを比較して小さい方のグループに属する音であると判断される。
次に、ＤaとＤbとの比較で値が小さい方のグループについて、３通りのマハラノビスの距離の値から詳細な解析が行われる。
例えば、Ｄa＜Ｄbならば、Ｄa1，Ｄa2，Ｄa3を比較して最も距離値が小さい原因群に属する音であると判断される。
【００４１】
また、解析判断部１９は、図８に示すように、評価すべき音（例えば一つの音源に対してＭ音）のマハラノビスの距離（距離測度）を平均化すると共に、これらの変動範囲を演算し、これらのデータをデータ履歴記憶部１８に記憶させておく。
この後、定期的に診断モードを実行すると、評価すべき音（例えば一つの音源に対してＭ音）のマハラノビスの距離（距離測度）が平均化されると共に、これらの変動範囲が演算される。
このとき、解析判断部１９は、評価すべき音のマハラノビスの距離の変動範囲が許容範囲（例えば初期状態での変動範囲を初期変動範囲とし、これの２倍までを許容範囲として設定）を超えたか否かをチェックし、例えば許容範囲を超えた条件下では対象音源が異常であると判断し、また、許容範囲以内であれば対象音源が正常であると判断する。
【００４２】
この解析判断部１９の解析結果は、結果表示部２０（ディスプレイ装置２１ｄに相当）に出力され、本装置の利用者に表示される。尚、結果表示部２０としては複写機の複写条件設定パネル画面に表示する等でもよい。
【００４３】
【実施例】
本実施例は、実施の形態に係る音源診断装置をより具現化したものである。
図９は本実施例の波形抽出部１４による処理例を示す。
同図において、時間波形演算部３１（図４（ａ）参照）は、衝撃音の解析対象範囲を最大振幅値を中心として、６４点の信号(時間長は（１／４８０００）×６４秒間である)を切り出す。
さらに、周波数波形演算部３２（図４（ａ）参照）は、切り出された６４点の音響信号にハニング窓関数処理を行い、高速フーリエ変換により周波数分析を行った結果、元のデータが６４点であるため、周波数波形３２データ（周波数分解能は７５０(Ｈｚ)）となる。
そして、波形ベクトル作成部３３は、周波数波形演算部３２からの３２データと図９の時間波形データ列とを組み合わせて波形ベクトルを作成する。
【００４４】
基準空間と判別対象との間で筐体や周辺構造物による音の変化がある場合、マハラノビスの距離（距離測度）の変化度合の例を図１０に示す。
同図において、診断対象である装置内部で厚さあるいは取り付け条件が複数異なる金属片を打撃した音、厚さあるいは取り付け条件が複数異なるプラスチック片を打撃した音、厚さや斜行条件が複数異なる用紙先端の衝突する音、各１００音の平均距離測度は構造物の違い・カバーの設計による遮音性の違いにより機種Ａ，Ｂ間で異なる。尚、図１０中、「ｆｒｅｅ」は、自由音場空間における距離測度を示す。
このような状況では、故障発生と判断するための閾値の設定、および、距離測度の変化度合による故障原因の推定が行なえなくなる、ことが把握される。
【００４５】
そこで、本実施例に係る基準空間更新部１７では、診断対象である装置内部のクラッチやソレノイドを初期の段階で個別動作モードで動作させ、装置内の構造物の衝突音を５０音（Ｎ音：図１１中の更新音に相当）用意し、これを自由音場空間で録音した基準空間５０音（図１１中の元音に相当）と合わせて盛り込むようにした。
本実施例において、装置内の音源からの音を５割に設定したのは、図１１に示すように、平均距離測度の挙動を調べた結果による。
具体的には、音を継続監視する上で、距離測度の値は小さく、ばらつきが大きい方が変化に敏感であるため望ましいと判断した。
図１１によれば、５割以上更新することで、このような条件が得られることが経験的に得られている。
【００４６】
更に、本実施例における診断処理（図８参照）について説明する。
図１２は、特定のクラッチと用紙走行中の音（音Ａ，Ｂ）の初期的な距離測度を先の５０音（基準空間更新）とは別に１０回（Ｍ回）測定し、プロットしたものである。
このように測定された音の距離測度はデータ履歴記憶部１８に記憶され、この後、定期的にこれらの音を継続監視するようにすればよい。
このとき、解析判断部１９としては、例えば初期状態で判明した初期変動範囲の倍を超えた場合に経時的に音が変化したと判断するルールを設けると、衝撃音の故障診断が可能になる。
尚、この一連の基準空間の更新と判断ルール作成とは機械出荷前に行ってもよいし、出荷後に行ってもよい。
【００４７】
特に、本実施例では、更新された基準空間を用いて、診断対象である装置の使用中に定期的にクラッチやソレノイド、あるいは、用紙走行中に特定のタイミングで収音した衝撃音の距離測度を計算して、結果をデータ履歴記憶部１８に保存するため、診断モードにおいて演算される評価すべき音の距離測度は極めて正確なものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、評価すべき音の波形を抽出し、予め登録される複数の基準波形で表される原因別基準空間上にて抽出された音波形の空間距離を演算し、この演算結果に基づいて音の診断を行うに当たり、基準空間更新部にて、判別対象の一つ以上の音源を所定の更新モード時に複数回動作させて得られる音波形を、予め登録された原因別基準空間に取り込み、原因別基準空間を更新するようにしたので、診断対象である装置から放射される騒音に含まれる衝撃音の特徴を正確に把握することができ、その分、前記衝撃音に現れる故障の発生の有無あるいは発生原因を正確に推定して解析することができる。
特に、複写機やプリンタ等の事務機器においては、シート材の衝撃音も含まれるが、本発明にあっては、このシート材の衝撃音にも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音源診断装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明が適用された音源診断装置の実施の一形態を示す説明図である。
【図３】本実施の形態に係る音源診断装置の各機能部を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は本実施の形態で用いられる波形抽出部の構成例を示す説明図、（ｂ）は本実施の形態で用いられる時間波形演算部の構成例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態で用いられる空間距離演算部の構成例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態で用いられるマハラノビスの距離を求める数式を示す説明図である。
【図７】本実施の形態における基準空間更新処理を示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態における診断処理を示すフローチャートである。
【図９】実施例において、波形切り出し部で切り出した時間波形の一例を示す説明図である。
【図１０】実施例において、機種間における音の平均距離測度の変動を示す説明図である。
【図１１】実施例において、基準空間更新方法の検討結果を示す説明図である。
【図１２】実施例において、衝撃音の初期状態の距離測度を示す説明図である。
【図１３】一般的な複写機が稼働中に観測される騒音の時間波形の一例を示す説明図である。
【符号の説明】１…収音部，２…波形抽出部，３…空間距離演算部，４…原因別基準空間，５…基準空間更新部，６…解析判断部，７…音，８…診断対象，１１…マイクロホン，１２…Ａ／Ｄ変換器，１３…データ記憶器，１４…波形抽出部，１５…空間距離演算部，１６…原因別基準空間，１７…基準空間更新部，１８…データ履歴記憶部，１９…解析判断部，２０…結果表示部，４１〜４６…空間距離演算部，５１〜５６…原因別基準空間
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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