(57)【要約】【課題】市場において複数種類情報を経時的に取得し続けた後、任意のタイミングで算出パラメータを確定する。【解決手段】センシング情報、制御パラメータ情報、入力画像情報等の各種入力情報を取得し（Ｓ５０１）、これらデータ取得時の画像形成装置の状態を判定する（Ｓ５０２）。この判定はオペレータによるマニュアル判定若しくはセンサによる自動判定である。この判定により、マシンが正常と判定された場合には（Ｓ５０２−Ｙ）入力データ情報を正常データとして蓄積し（Ｓ５０３）、異常と判定されればマシンを修理して（Ｓ５０４）情報収集をやり直す。マシンの状態が正常であれば、正常データが次第に蓄積され、ある一定のデータ数若しくはデータ収集期間を経過した時点で（Ｓ５０５−Ｙ）、算出パラメータの導出を行い（Ｓ５０６）、これをもって算出パラメータが確定する。【選択図】図１７
2005266380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象機器の動作に関する複数種類の情報を取得する情報取得手段と、
取得された複数の情報から単一の指標値を算出する指標値算出手段と、
算出された指標値によって前記対象機器の状態を判定する判定手段と、
を備え、前記対象機器の正常動作中に取得した前記複数種類の情報に基づいて、前記指標値算出のための算出パラメータを求める状態判定装置において、
前記情報取得手段は、前記対象機器が市場に出荷されて稼動している状態で前記算出パラメータ導出用に正常動作中の複数種類の情報を継続的に収集することを特徴とする状態判定装置。
【請求項２】
前記対象機器が画像形成装置であることを特徴とする請求項１記載の状態判定装置。
【請求項３】
入力された画像情報に基づいて記録媒体に可視画像を形成する画像形成装置において、
前記画像形成装置の動作に関する複数種類の情報を取得する情報取得手段と、取得された複数の情報から単一の指標値を算出する指標値算出手段と、算出された指標値によって画像形成装置の状態を判定する判定手段とを含み、前記画像形成装置が市場に出荷されて稼動している状態で前記算出パラメータ導出用に正常動作中の複数種類の情報を継続的に収集し、前記画像形成装置の正常動作中に取得した前記複数種類の情報に基づいて前記指標値算出のための算出パラメータを求める状態判定装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
市場において前記画像形成装置が正常動作中か否かを判定するために出力画像の画質を検知する画質検知手段を備えていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画質検知手段で検知し、演算した画質が正常か否かを判定する基準として、ユーザの画質許容情報を閾値として予め記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
ユーザ毎に定められた画質許容情報の閾値を基準として、前記情報取得手段は算出パラメータ導出のための複数種類の情報取得を継続していくことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画質検知手段は画像形成装置本体とは別体に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記情報取得手段によって取得された前記複数種類の情報、及び前記画質検知手段で検知し、演算された前記画質情報を外部情報処理装置に送信する通信手段を備えていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の複数の画像形成装置から通信手段を通じて外部情報処理装置に集められた前記２種類の情報を用いて、任意の画質許容値を基準として画像形成装置集合体としての前記算出パラメータを導出することを特徴とする外部情報処理装置。
【請求項１０】
画像形成装置に着脱自在に設けられ、画像形成装置から排紙された画像形成済みの用紙を導入して当該画像の画質を検知する画質検知装置において、
画像形成装置から排紙された用紙を集積する排紙トレイと、
画質検知済みの用紙を集積する集積部と、
前記排紙トレイまたは前記集積部へと用紙搬送方向を切り替える切り替え手段と、
前記集積部側に導入された用紙上に形成された画像の画質の検知する画質検知手段と、
を備えていることを特徴とする画質検知装置。
【請求項１１】
対象機器の動作に関する複数種類の情報を取得する情報取得手段と、
取得された複数の情報から単一の指標値を算出する指標値算出手段と、
算出された指標値によって画像形成装置の状態を判定する判定手段と、
を備え、前記対象機器の正常動作中に取得した前記複数種類の情報に基づいて、前記指標値算出のための算出パラメータを求める状態判定方法において、
市場において前記画像形成装置が正常動作中か否かを判定するために出力画像の画質を検知する画質検知手段を前記画像形成装置本体とは別体に着脱可能に設け、予め設定した期間が経過したときに前記画質検知手段を前記画像形成装置から取り外すことを特徴とする状態判定方法。
【請求項１２】
前記期間は前記算出パラメータが確定した後であることを特徴とする請求項１１記載の状態判定方法。
【請求項１３】
前記期間が、出力枚数によって決定されることを特徴とする請求項１１または１２記載の状態判定方法。
【請求項１４】
前記期間が、感光体の回転数積算値によって決定されることを特徴とする請求項１１または１２記載の状態判定方法。
【請求項１５】
前記期間が、画像形成装置の稼動日数によって決定されることを特徴とする請求項１１または１２記載の状態判定方法。
【請求項１６】
前記期間が、少なくとも四季を経過した期間であることを特徴とする請求項１１または１２記載の状態判定方法。
【請求項１７】
前記期間が、算出パラメータに使用されるデータ数が任意の値に到達するまでの期間であることを特徴とする請求項１１または１２記載の状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作に関する情報から異常状態の発生を予め予測する状態判定装置、この状態判定装置を備え、紙などの記録媒体に画像を形成する画像形成装置、この画像形成装置が複数接続される外部情報処理装置、前記画像形成装置に着脱自在に設けられる画質検知装置、及び状態処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、例えば特許文献１−４に開示された発明が公知である。  
例えば特許文献１には、複数の駆動要素と、これらの駆動要素を駆動させる単一の駆動源とを備え、各駆動要素を所定の順序で駆動することによって複写動作を実行する複写機において、前記駆動要素のそれぞれを択一的に駆動させる場合の前記駆動源の駆動負荷の基準値を各駆動要素毎に記憶する第１記憶手段と、前記複写動作の実行前に、各駆動要素を択一的に駆動させる手段と、前記手段による各駆動要素の駆動の際に前記駆動源の駆動負荷を検出する手段と、前記手段で検出された各駆動要素の駆動の際の前記駆動源の駆動負荷と、前記第１記憶手段に記憶された基準値とを比較する手段と、前記手段の比較結果に基づいて各駆動要素の動作状態の良否の診断を行う手段と、前記複写動作を実行する際の異なる複数のタイミングにおける駆動源の駆動負荷の基準値を各タイミング毎に記憶する第２記憶手段と、前記複写動作の実行中に、前記各タイミングにおける駆動源の駆動負荷を検出する手段と、前記手段で検出された各タイミングにおける駆動源の駆動負荷と、前記第２記憶手段に記憶された基準値とを比較する手段と、前記手段の比較結果に基づいて各駆動要素の動作状態の良否の診断を行う手段とを具備することを特徴とする複写機が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像装置と、を備えた画像形成装置において、前記静電潜像の電位を検知する電位検知手段と、前記電位検知手段の出力によって前記像担持体の残寿命を判定する寿命予知手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、感光ドラム上にトナー像を形成し、このトナー像を転写ローラによって用紙上に転写する静電記録式画像形成装置の異常検知装置において、画像の記録開始前に前記感光ドラム上にトナー像によるチェックパターンを形成するチェックパターン形成手段と、このトナー像によるチェックパターンに光を照射しその反射光を得ることで前記トナー像によるチェックパターンを検出するチェックパターン検出手段と、このチェックパターン検出手段の出力と前記チェックパターン形成手段が形成しようとしたチェックパターンとを比較してトナー像が異常かどうかを判断する異常判断手段と、この異常判断手段が異常と判断した場合、正規の記録動作を停止させる信号を出力する停止信号出力手段とを備えたことを特徴とする静電記録式画像形成装置の異常検知装置が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献４には、像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画質を検出する画質検出装置において、前記画像パターンおよび前記パターン画像が形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段とを備え、前記スポット光の走査方向における径寸法が人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする画質検出装置が開示されている。
【０００６】
・特許願０３０２９５０  「異常発生予測方法、状態判定装置及び画像形成装置」（リコー）
画像形成装置の異常状態の発生を予測する異常発生予測方法であって、画像形成装置の状態と関連がある複数種類の情報を取得するステップと、前記複数種類の情報から指標値を算出するステップと、前記指標値の時間変化のデータに基づいて、その後の前記画像形成装置の状態の変化を判定するステップとを含むことを特徴とする異常発生予測方法。
【特許文献１】特開平０５−２８１８０９号公報
【特許文献２】特開平０５−１００５１７号公報
【特許文献３】特開平０８−１３７３４４号公報
【特許文献４】特許願０２０４７４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画像形成装置は、インク若しくはトナー、感光体等の消耗品を有しており、また様々な駆動部品もあるため、継続的なメンテナンス、故障修理が必要となる。一度、故障や部品寿命などでマシンがダウンしてしまうと、修理や部品交換を行うまで全くプリントできなくなってしまう。これを避けるために、故障や部品寿命を前もって検知しようとする努力がなされてきた。
【０００８】
特許文献１記載の発明では、駆動源の負荷状態を監視することにより、駆動部品の動作状態の良否、つまり故障発生の可能性を診断している。また、特許文献２記載の発明では、感光体の電位状態を監視することにより感光体の寿命予知を行っている。これらの発明は、その情報を監視しているシステムの中の限定的な箇所の故障・寿命を予測することが目的となっている。
【０００９】
これはこれで重要なことではあるが、この方式では、監視している箇所の異常は判定できるが、複合的な要因で引き起こされる装置トラブルの予測までは不可能である。特に電子写真方式の画像形成装置は、プロセスコントロールにより全体的にプロセスパラメータを連動して制御して装置全体のバランスを取っているので、単一の情報を監視しているだけでは異常か否かの判断が付けられないという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３記載の発明では、感光体上のチェックパターンを検知することにより、その画像が正常か否かを判断して画像形成装置の状態を判定するものとしている。この方法であれば、感光体を含んだ画像形成動作上流側の異常は複合的に判断できる利点があるが、それより下流の異常は全く判断できないことになってしまう。
【００１１】
一方、画像形成装置の状態を表す複数種類の情報を取得し、その複数種類の情報からひとつの指標値を算出し、前記指標値の時間変化データに基づいて画像形成装置の状態変化を判定することも可能である。この方式であれば、複数種類情報として装置各所の情報を取得しておけば、装置の全体的な動作状態を常に監視できることになる。また、複数種類の情報が連動して変化した場合に、正常なバランスで連動した場合は正常、そうでない場合は異常という判断が付けられるようになる。この状態判定方法における重要なポイントとして、「画像形成装置が正常な状態において収集された複数種類データのみを用いて、指標値算出のための算出パラメータを求める」ということが挙げられる。この算出パラメータは正常状態を表す基準であり、算出パラメータが確定した後に経時的な瞬時データ（若しくは一定期間の平均データ）を用いて算出される前記指標値は、画像形成装置が正常状態から隔たるに従い、大きくなっていくという特性がある。これにより、画像形成装置のどこかが異常に近づいていると判定できる。
【００１２】
その際問題となるのが、「算出パラメータはいつをもって確定とするのか？」ということである。このような判定において、出荷前に例えば工場環境で取得した正常データ群では不足だろうと考えられている。それは、市場での実使用環境が工場環境とは異なっていると思われるからであり、実使用環境における正常データ群を多く取り入れてこそ、客先の実使用状態に適合した算出パラメータが求められるのである。この時に必要不可欠なものとして、画像形成装置の状態が正常か否かを判断する装置若しくはシステムが挙げられる。元々、算出パラメータは装置の状態を判定するために規定するものであるが、その算出パラメータが確定するまでは別の手段で装置の正常状態を保証する必要がある。
【００１３】
本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、市場において複数種類情報を経時的に取得し続けた後、任意のタイミングで算出パラメータを確定し、異常に近づいている要素を判定することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、第１の手段は、対象機器の動作に関する複数種類の情報を取得する情報取得手段と、取得された複数の情報から単一の指標値を算出する指標値算出手段と、算出された指標値によって画像形成装置の状態を判定する判定手段とを備え、前記対象機器の正常動作中に取得した前記複数種類の情報に基づいて、前記指標値算出のための算出パラメータを求める状態判定装置において、前記情報取得手段は、前記対象機器が市場に出荷されて稼動している状態で前記算出パラメータ導出用に正常動作中の複数種類の情報を継続的に収集することを特徴とする。
【００１５】
第２の手段は、第１の手段において、前記対象機器が画像形成装置であることを特徴とする。
【００１６】
第３の手段は、入力された画像情報に基づいて記録媒体に可視画像を形成する画像形成装置において、前記画像形成装置の動作に関する複数種類の情報を取得する情報取得手段と、取得された複数の情報から単一の指標値を算出する指標値算出手段と、算出された指標値によって画像形成装置の状態を判定する判定手段とを含み、前記画像形成装置が市場に出荷されて稼動している状態で前記算出パラメータ導出用に正常動作中の複数種類の情報を継続的に収集し、前記画像形成装置の正常動作中に取得した前記複数種類の情報に基づいて、前記指標値算出のための算出パラメータを求める状態判定装置を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第４の手段は、第３の手段において、市場で前記画像形成装置が正常動作中か否かを判定するために出力画像の画質を検知する画質検知手段を備えていることを特徴とする。
【００１８】
第５の手段は、第４の手段において、前記画質検知手段で検知し、演算した画質が正常か否かを判定する基準として、ユーザの画質許容情報を閾値として予め記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする。
【００１９】
第６の手段は、第３ないし第５の手段において、ユーザ毎に定められた画質許容情報の閾値を基準として、前記情報取得手段は算出パラメータ導出のための複数種類の情報取得を継続することを特徴とする。
【００２０】
第７の手段は、第４ないし第６の手段において、前記画質検知手段は画像形成装置本体とは別体に着脱可能に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
第８の手段は、第４ないし第７の手段において、前記情報取得手段によって取得された前記複数種類の情報、及び前記画質検知手段で検知し、演算された前記画質情報を外部情報処理装置に送信する通信手段を備えていることを特徴とする。
【００２２】
第９の手段は、第８の手段において、前記外部情報処理装置が複数の画像形成装置から通信手段を通じて外部情報処理装置に集められた前記２種類の情報を用いて任意の画質許容値を基準として画像形成装置集合体としての前記算出パラメータを導出することを特徴とする。
【００２３】
第１０の手段は、画像形成装置に着脱自在に設けられ、画像形成装置から排紙された画像形成済みの用紙を導入して当該画像の画質を検知する画質検知装置において、画像形成装置から排紙された用紙を集積する排紙トレイと、画質検知済みの用紙を集積する集積部と、前記排紙トレイまたは前記集積部へと用紙搬送方向を切り替える切り替え手段と、前記集積部側に導入された用紙上に形成された画像の画質の検知する画質検知手段とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第１１の手段は、対象機器の動作に関する複数種類の情報を取得する情報取得手段と、取得された複数の情報から単一の指標値を算出する指標値算出手段と、算出された指標値によって画像形成装置の状態を判定する判定手段とを備え、前記対象機器の正常動作中に取得した前記複数種類の情報に基づいて、前記指標値算出のための算出パラメータを求める状態判定方法において、市場において前記画像形成装置が正常動作中か否かを判定するために出力画像の画質を検知する画質検知手段を前記画像形成装置本体とは別体に着脱可能に設け、予め設定した期間が経過したときに前記画質検知手段を前記画像形成装置から取り外すことを特徴とする。
【００２５】
第１２の手段は、第１１の手段において、前記期間が前記算出パラメータが確定した後であることを特徴とする。
【００２６】
第１３の手段は、第１１または第１２の手段において、前記期間が出力枚数によって決定されることを特徴とする。
【００２７】
第１４の手段は、第１１または第１２の手段において、前記期間が感光体の回転数積算値によって決定されることを特徴とする。
【００２８】
第１５の手段は、第１１または第１２の手段において、前記期間が画像形成装置の稼動日数によって決定されることを特徴とする。
【００２９】
第１６の手段は、第１１または第１２の手段において、前記期間が少なくとも四季を経過した期間であることを特徴とする。
【００３０】
第１７の手段は、第１１または第１３の手段において、前記期間が算出パラメータに使用されるデータ数が任意の値に到達するまでの期間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、画質センサによって最終出力紙上の画質を検知することにより、画像形成装置の動作が正常か否かを判定するので、市場において複数種類情報を経時的に取得し続けた後、任意のタイミングで算出パラメータを確定することができるる。これにより、異常に近づいている要素を判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
画像形成装置の状態を表す複数種類の情報を取得し、その複数種類の情報からひとつの指標値を算出し、前記指標値の時間変化データに基づいて画像形成装置の状態変化を判定する場合、複数種類の情報として装置各所の情報を取得しておけば、装置の全体的な動作状態を常に監視できる。また、複数種類の情報が連動して変化した場合に、正常なバランスで連動した場合は正常、そうでない場合は異常という判断が付けられるようになる。この状態判定方法における重要なポイントとして、「画像形成装置が正常な状態において収集された複数種類データのみを用いて、指標値算出のための算出パラメータを求める」ということが挙げられる。この算出パラメータは正常状態を表す基準であり、算出パラメータが確定した後に経時的な瞬時データ（若しくは一定期間の平均データ）を用いて算出される前記指標値は、画像形成装置が正常状態から隔たるに従い、大きくなっていくという特性がある。これにより、画像形成装置のどこかが異常に近づいていると判定できる。
【００３３】
そこで、問題となるのが「算出パラメータはいつをもって確定とするのか？」ということである。出荷前に例えば工場環境で取得した正常データ群では不足だろうと考えらる。それは、市場での実使用環境が工場環境とは異なっているからであり、実使用環境における正常データ群を多く取り入れてこそ、客先の実使用状態に適合した算出パラメータが求められる。この時に必要不可欠なものとして、画像形成装置の状態が正常か否かを判断する装置若しくはシステムが挙げられる。元々、算出パラメータは装置の状態を判定するために規定するものであるが、その算出パラメータが確定するまでは別の手段で装置の正常状態を保証する必要がある。そこで、本発明においては、この状態判定を画質センサによって検出した画質に基づいて行うようにした。すなわち、画質センサによって最終出力紙上の画質を検知することにより、画像形成装置の動作が正常か否かを判定する。これにより、市場において複数種類情報を経時的に取得し続けた後、任意のタイミングで算出パラメータを確定することが可能となる。
【００３４】
以下、上記の趣旨に沿って本発明の実施例について説明する。
【００３５】
図１は、本発明に係る状態判定装置を含む異常発生予測システムの基本的な構成を示すブロック図である。状態判定装置１は、情報取得手段としての情報取得部２と、指標値算出手段としての指標値算出部３と、状態変化判定手段としての判定部４を備えている。情報取得部２は、画像形成装置の画像形成動作に関する複数種類の情報を取得する。指標値算出部３は、情報取得部２で取得した複数種類の情報に基づいて単一の指標値を算出する。判定部４は、指標値算出部３で算出した指標値の時間変化のデータに基づいて、その後の画像形成装置の状態の変化を判定する。指標値算出部３で算出した指標値の時間変化のデータや、判定部４で判定された判定結果のデータは、画像形成手段としての画像形成システム６内の各装置を制御する制御手段としての制御部５で用いられたり、ディスプレイ等の表示手段や外部装置に出力したりすることができる。
【００３６】
上記情報取得部２は、後述の各種情報を取得するものであり、各種センシング情報を検出する各種センサ、制御部５及び図示しない画像データ処理部との間でデータ送受信用の通信インターフェース等で構成されている。この情報取得部２は、各種センサ、制御部５及び画像データ処理部に対してデータ取得要求を送信する。そして、各種センサから各種センシング情報のデータを受信し、制御部５から制御パラメータ情報のデータを受信し、画像データ処理部から入力画像情報のデータを受信することができる
上記制御部５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース部などにより構成されている。上記指標値算出部３及び判定部４は、専用のＬＳＩ等で構成した装置として制御部５とは別に設けてもいいし、上記制御部５を構成するＣＰＵ等のハードウェア資源を兼用して構成してもよい。
【００３７】
上記情報取得部２で取得して指標値算出部に入力する情報は、センシング情報（ａ）、制御パラメータ情報（ｂ）、入力画像情報（ｃ）などの情報である。上記センシング情報は、画像形成装置の内部あるいは周辺に設けられた各種センサにより得られるデータからなる情報である。このセンシング情報としては、装置各部の寸法、装置内にある移動体の速度、時間（タイミング）、重量、電流値、電位、振動、音、磁力、光量、温度、湿度などがある。
【００３８】
上記制御パラメータ情報は、装置の制御の結果として蓄積されている情報一般である。この制御パラメータ情報としては、ユーザーの操作履歴、消費電力、消費トナー量、各種の画像形成条件設定履歴、警告履歴などがある。
【００３９】
上記入力画像情報は、画像データとして画像形成システム６へ入力された情報から得られるものである。この入力画像情報としては、着色画素累積数、文字部比率、ハーフトーン部比率、色文字比率、主走査方向のトナー消費分布、ＲＧＢ信号（画素単位の総トナー量）、原稿サイズ、縁有り原稿、文字の種類（大きさ、フォント）などがある。
【００４０】
状態判定装置は、情報取得部・指標値算出部・判定部から成っており、入力情報に示す様な複数種類の情報を情報取得部において取得し、指標値算出部においてそれらの情報から単一の指標値を算出し、その指標値を元に判定部で装置が正常であるか否かを判定することになっている。もし装置が何らかの異常状態に陥りかけていれば、制御部を通じて画像形成システムを補正制御若しくは外部へ通報・表示する等の対応を取ることになる。但し本発明においては、制御部以後の動作には言及せず、あくまで指標値算出及び状態判定までを請求の範囲としている。この“情報取得→指標値算出→状態判定”という流れにおいて、指標値算出のためには予め収集しておいた正常データ群の情報が必要となる。この正常データ群の情報を行列の形にして指標値算出に用いるのであるが、この行列のことを“算出パラメータ”とここでは称し、以降の説明を進める。  この算出パラメータは、ＭＴ法（マハラノビス−タグチメソッド）で言うところの“基準空間”に相当するものである。この算出パラメータの導出方法は次のようにして行われる。
【００４１】
図２は、上記構成の異常発生予測システムの基本的な動作を示すフローチャートである。この異常発生予測システムの状態判定装置１に、画像形成装置の状態との関連が予想される上述の複数種類の情報が入力される（ステップ１−１）。この複数種類の情報が情報取得部２によって必要なタイミングで取得され、指標値算出部３において、取得した情報に基づいて予め決められた算出方法により、単一の指標値が算出される（ステップ１−２）。この算出された指標値の時間変化のデータは、画像形成装置の故障などの異常発生の判定に用いられたり、ディスプレイや外部装置に出力されたりする（ステップ１−３）。
【００４２】
ここで、上記指標値の算出に先だって、その指標値の算出方法（算出式）を決める必要がある。本実施例では、入力する複数の情報それぞれに対して互いに異なる座標軸を設定した多次元空間を定義し、その多次元空間での距離として指標値を算出する。そのために、画像形成装置が正常に動作している状態において、図１で取得する複数の情報を複数組求める。
【００４３】
図３は、上記指標値の算出方法（算出式）を決める手順を示すフローチャートである。
【００４４】
まず、画像形成装置の状態と関連があると考えられるｋ個の情報を、画像形成装置を動作させながらｎ組取得する（ステップ２−１）。情報の取得については前述のとおりであり、その具体例については後述する。
【００４５】
表１は、取得した情報のデータの構成を示している。最初の条件（例えば１日目あるいは１台目など）でｋ個のデータが得られる。それらをｙ１１，ｙ１２，・・・，ｙ１ｋとする。同様に次の条件（２日目あるいは２台目など）で得られるデータをｙ２１，ｙ２２，・・・，ｙ２ｋ、などとし、ｎ組のデータが得られる。
【表１】
2005266380.tif 000003
【００４６】
次に、情報の種類（ｊ）ごとに、式（１）を用いて生データ（例えばｙｉｊ）を平均値（ｙｊ）と標準偏差（σｊ）で規格化する（ステップ２−２）。表２は、表１に示すデータを数１に示す式を用いて規格化した結果を示している。
【数１】
2005266380.tif 000004
【表２】
2005266380.tif 000005
【００４７】
次に、数２で示す式を用いてｋ種類のうち２組のデータ間の相関係数ｒｐｑ（＝ｒｑｐ）をすべて求め、それらを数３で示すように行列Ｒで表わす（ステップ２−３）。さらに、相関係数の行列Ｒの逆行列を求め、その結果を、数４のように行列Ａで表わす（ステップ２−４）。なお、数２で示す式中の「Σ」は、添字ｉに関する総和を表している。
【数２】
2005266380.tif 000006
【数３】
2005266380.tif 000007
【数４】
2005266380.tif 000008
【００４８】
以上により、上記単一の指標値の算出するときに用いる算出式における算出パラメータの値が定まる。ここで扱うデータ群はいずれも正常な状態を表すものであるので、取りこんだ様々な情報間に一定の相関があると考える。正常な状態から離れて故障などの異常が起こりそうになると、これらの相関に乱れが生じて、上記定義した多次元空間における原点（安定状態の平均）からの「距離」が大きくなる。この「距離」が指標値である。
【００４９】
図４は、図２におけるステップ１−２における指標値の算出の手順のフローチャートである。任意のタイミングにおける指標値は次のようにして求める。まず、任意の状態でのｋ種類のデータｘ１，ｘ２，・・・，ｘｋを取得する（ステップ３−１）。データの種類はｙ１１，ｙ１２，・・・，ｙ１ｋなどに対応する。次に、数５に示す式を用いて、取得した情報のデータを規格化する（ステップ３−２）。ここで、規格化したデータをＸ１，Ｘ２，・・・，Ｘｋとする。次に、すでに求めている逆行列Ａの要素ａｋｋを用いて決めた数６に示す算出式により、指標値Ｄ２を算出する。なお、この指標値の平方根であるＤは「マハラノビスの距離」と呼ばれている。また、数６で示す式中の「Σ」は、添字ｐおよびｑに関する総和を表している。
【数５】
2005266380.tif 000009
【数６】
2005266380.tif 000010
【００５０】
なお、上記指標値の算出方法を決定する処理すなわち上記指標値の算出式を決定する処理と、その算出式を用いて指標値Ｄを算出して更新する処理は、画像形成システム６を動作させた状態で連続して実行するようにしてもよい。この場合の処理のフローチャートは、図５に示すように上記図２の処理ステップと図３の処理ステップとを組み合わせたものになる。
【００５１】
次に、本発明を適用可能な画像形成装置の構成例及びその動作について説明する。
【００５２】
図６は、本実施例に係る電子写真方式を用いた画像形成装置であるカラー複写機の構成図である。このカラー複写機の画像形成手段としての画像形成システム６は、複写装置本体であるプリンタ部１００と給紙部２００とスキャナ部３００と原稿搬送部４００とを備えている。スキャナ部３００は複写装置本体１００上に取り付けられ、そのスキャナ部３００の上に原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）からなる原稿搬送部４００が取り付けられている。また、カラー複写機内の各装置の動作を制御する制御手段としての制御部５（図１参照）も備えている。この制御部５は、前述のようにＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース部などにより構成されている。
【００５３】
スキャナ部３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ３６で読み取り、読み取った画像情報を制御部に送る。制御部は、スキャナ部３００から受け取った画像情報に基づき、プリンタ部１００の露光装置２１内に配設された図示しないレーザやＬＥＤ等を制御して感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに向けてレーザ書き込み光Ｌを照射させる。この照射により、感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
【００５４】
プリンタ部１００は、露光装置２１の他、一次転写装置６２、二次転写装置２２、定着装置２５、排紙装置、図示しないトナー供給装置、トナー供給装置等も備えている。なお、上記現像プロセスについては後に詳述する。
【００５５】
給紙部２００は、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４、給紙カセットから記録媒体としての転写紙を繰り出す給紙ローラ４２、繰り出した転写紙Ｐを分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５、プリンタ部１００の給紙路４８に転写紙Ｐを搬送する搬送ローラ４７等を備えている。本実施例の装置においては、この給紙部以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ５１、手差しトレイ上の転写紙Ｐを手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ５２も装置側面に備えている。レジストローラ４９は、それぞれ給紙カセット４４又は手差しトレイ５１に載置されている転写紙Ｐを１枚だけ排出させ、中間転写体としての中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に位置する二次転写ニップ部に送る。
【００５６】
上記構成において、カラー画像のコピーをとるとき、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、又は原稿搬送部４００を開いてスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿搬送部４００を閉じて原稿を押さえる。そして、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿搬送部４００に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス３２上へと搬送して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ部３００を駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行する。
【００５７】
そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、画像情報を読み取る。そして、スキャナ部から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書き込みや、後述する現像プロセスを実施させて感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ上にトナー像を形成させるとともに、画像情報に応じたサイズの転写紙Ｐを給紙させるべく、４つのレジストローラのうちの１つを作動させる。
【００５８】
また、これに伴なって、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニット１８でその感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを回転して各感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００５９】
一方、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙カセット４４の１つから転写紙Ｐを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で複写機本体１００内の給紙路４８に導き、この転写紙Ｐをレジストローラ４９に突き当てて止める。又は、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写紙Ｐを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルトと二次転写ローラ２３との当接部である二次転写ニップ部に転写紙Ｐを送り込み、ニップに形成されている転写用電界や当接圧力などの影響によってカラー画像を二次転写して転写紙Ｐ上にカラー画像を記録する。
【００６０】
画像転写後の転写紙Ｐは、２次転写装置の搬送ベルト２４で定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で加圧ローラ２７による加圧力と熱の付与によりトナー像を定着させた後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００６１】
次に、本実施例のカラー複写機におけるプリンタ部１００の詳細について説明する。
【００６２】
図７は、プリンタ部１００の主要部拡大図である。このプリンタ部１００は、中間転写ベルトとしての３つの支持ローラ１４，１５，１６に指示された中間転写ベルト１０と、中間転写ベルトに対向するよう併設され、表面にブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのうちの１色のトナー像をそれぞれ担持する潜像担持体としての４つの感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃと、感光体ドラム表面にトナー像を形成するための現像手段としての現像ユニット６１Ｂｋ、６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃとを備えている。更に、感光体ドラム表面から一次転写後に残留しているトナーを除去する感光体クリーニング装置６３Ｂｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃも備えている。上記複数の感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、現像ユニット１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、そして、感光体クリーニング装置６３Ｂｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃからなる４つの画像形成ユニット１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃによってタンデム画像形成装置２０が構成されている。また、支持ローラ１５の向かって左に、トナー像を転写紙上に転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置１７を備えている。
【００６３】
クリーニング装置１７には、クリーニング部材として２つのファーブラシ９０、９１を設けている。ファーブラシ９０、９１は、φ２０ｍｍ、アクリルカーボン、６．２５Ｄ／Ｆ、１０万本／ｉｎｃｈ２、１×１０７Ωのものを使用し、中間転写ベルト１０に対して接触してカウンタ方向に回転するように設ける。そして、それぞれのファーブラシ９０、９１には、図示しない電源から各々異なる極性のバイアスを印加する。そして、これらのファーブラシ９０、９１には、それぞれ金属ローラ９２、９３を接触させ、ファーブラシに対して順または逆方向に回転可能に設けている。
【００６４】
本実施例において、中間転写ベルト１０の回転方向上流側の金属ローラ９２に電源９４から（−）電圧を印加し、下流側の金属ローラ９３に電源９５から（＋）電圧を印加する。それらの金属ローラ９２、９３には、それぞれブレード９６、９７の先端を押し当てている。そして、中間転写ベルト１０の矢印方向への回転とともに、はじめ上流側のファーブラシ９０を用いて例えば（−）のバイアスを印加して中間転写ベルト１０表面のクリーニングを行う。仮に、金属ローラ９２に−７００Ｖ印加すると、ファーブラシ９０は−４００Ｖとなり、中間転写ベルト１０上の（＋）トナーをファーブラシ９０側に転移させることができる。ファーブラシ側に転移させたトナーをさらに電位差によりファーブラシ９０から金属ローラ９２に転移させ、ブレード９６により掻き落とす。
【００６５】
このように、ファーブラシ９０で中間転写ベルト１０上のトナーを除去するが、中間転写ベルト１０上にはまだ多くのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシ９０に印加される（−）のバイアスにより、（−）に帯電される。これは、電荷注入または放電により帯電されるものと考えられる。次いで下流側のファーブラシ９１を用いて今度は（＋）のバイアスを印加してクリーニングを行うことにより、それらのトナーを除去することができる。除去したトナーは、電位差によりファーブラシ９１から金属ローラ９３に転移させ、ブレード９７により掻き落とす。ブレード９６、９７で掻き落としたトナーは、不図示のタンクに回収される。これらのトナーは、後述のトナーリサイクル装置を用いて現像装置６１に戻すようにしてもよい。
【００６６】
ファーブラシ９１でクリーニングされた後の中間転写ベルト１０表面は、ほとんどのトナーが除去されているがまだ少しのトナーが残っている。これらの中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、上述したようにファーブラシ９１に印加される（＋）のバイアスにより、（＋）に帯電される。（＋）に帯電されたトナーは、１次転写位置で印加される転写電界により感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ側に転写され、感光体クリーニング装置６３で回収することができる。
【００６７】
中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。この２次転写装置２２は、本実施例においては、２つのローラ２３間に、２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、二次転写ニップ部を形成して中間転写ベルト１０上のカラートナー画像を転写紙上に二次転写する。二次転写後の中間転写ベルト１０は、ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーが除去され、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
【００６８】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の転写紙Ｐを定着装置２５へと搬送する転写紙Ｐ搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写紙Ｐ搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００６９】
レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、転写紙Ｐの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。例えば、導電性ゴムローラを用いバイアスを印加する。径φ１８ｍｍで、表面を１ｍｍ厚みの導電性ＮＢＲゴムとする。電気抵抗はゴム材の体積抵抗で１０×１０９Ω・ｃｍ程度であり、印加電圧はトナーを転写する側（表側）には−８００Ｖ程度の電圧が印加されている。又、紙裏面側は＋２００Ｖ程度の電圧が印加されている。
【００７０】
一般的に中間転写方式は紙粉が感光体ドラムにまで移動しづらいため、紙粉転写を考慮する必要が少なくアースになっていても良い。また、印加電圧として、ＤＣバイアスが印加されているが、これは転写紙Ｐをより均一帯電させるためＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧でも良い。このようにバイアスを印加したレジストローラ４９を通過した後の紙表面は、若干マイナス側に帯電している。よって、中間転写ベルト１０から転写紙Ｐへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わり転写条件を変更する場合がある。
【００７１】
なお、本実施例においては、２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、転写紙Ｐの両面に画像を記録すべく転写紙Ｐを反転する転写紙反転装置２８（図６参照）を備えている。これによって、転写紙の片面に画像定着後に、切換爪で転写紙の進路を転写紙反転装置側に切り換え、そこで反転させて再び維持転写ニップでトナー像を転写させた後、排紙トレイ上に排紙させるようにしても良い。
【００７２】
次に、上記タンデム画像形成装置２０について説明する。
【００７３】
図８は、タンデム画像形成装置２０の部分拡大図である。４つ画像形成ユニット１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃにおいては、同一の構成からなっているので、４つのカラー記号Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃを省略し１つのユニットの構成の詳細を説明する。図１４に示すように、この画像形成ユニットは、感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃのまわりに、帯電手段としての帯電装置６０、現像装置６１、一次転写手段としての一次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４等を備えている。上記感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃは、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
【００７４】
また、図示を省略するが、少なくとも感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを設け、画像形成ユニット１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。また、画像形成ユニット１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに接触して電圧を印加することによりその感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの帯電を行う。勿論、非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うことも出来る。
【００７５】
現像装置６１は、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用している。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に二成分現像剤を供給付着させる攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに転移する現像部６７とを設け、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置としている。
【００７６】
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設けており、２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切っている。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を設けている。
【００７７】
現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃと対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設けている。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は５００μｍに設定している。
【００７８】
現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８ｍｍとし、表面はサンドブラストまたは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い、表面粗さ（Ｒｚ）が１０〜３０μｍの範囲に入るように形成されている。
【００７９】
マグネット７２は、例えば、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の５磁極を有する。現像剤は、マグネット７２により磁気ブラシを形成され、現像スリーブ６５上に担持される。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成したマグネット７２のＳ１側の領域に、感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに対向して配設されている。
【００８０】
以上の構成によって、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持され、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りされる。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
【００８１】
現像スリーブ６５上に担持された現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃに転移して、その感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナーが補給される。
【００８２】
なお、本実施例の装置において、各部の設定は感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの線速を２００ｍｍ／ｓ、現像スリーブ６５の線速を２４０ｍｍ／ｓとし、感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの直径を５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径を１８ｍｍとして現像工程を行っている。現像スリーブ６５上のトナーの帯電量は、−１０〜−３０μＣ／ｇの範囲が好適である。
【００８３】
感光体ドラム４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃと現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧＰは、従来と同様に０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。更に、感光体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、感光体ドラム４０の帯電（露光前）電位ＶＯを−７００Ｖ、露光後電位ＶＬを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるようにしている。
【００８４】
一次転写装置６２は、ローラ状の一次転写ローラ６２によって構成し、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム４０に押し当てて設けている。なお、各一次転写ローラ６２間には、中間転写ベルト１０の基層１１側に接触して導電性ローラ７４を設けている。この導電性ローラ７４は、転写時に各一次転写ローラ６２により印加するバイアスが、中抵抗の基層１１を介して隣接する各画像形成ユニット１８に流れ込むことを阻止するものである。
【００８５】
感光体クリーニング装置６３は、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を用い、その先端を感光体ドラム４０に押し当てている。更に、クリーニング性を高めるため、本実施例においては、外周が感光体ドラム４０に接触する接触導電性のファーブラシ７６を矢印方向に回転自在に備えている。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てている。
【００８６】
さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９も設けている。
【００８７】
上記構成の感光体クリーニング装置６３によって、感光体ドラム４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、感光体ドラム４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に接触して回転するバイアスを印加された電界ローラ７７に取り除かれる。電界ローラ７７に付着したトナーは、スクレーパ７８でクリーニングされる。感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で感光体クリーニング装置６３の片側に寄せ、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
【００８８】
除電装置６４は、除電ランプを用いており、光を照射して感光体ドラム４０の表面電位を初期化する。
【００８９】
上記構成のタンデム画像形成装置２０における画像形成プロセスは次のように行われる。感光体ドラム４０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体ドラム４０の表面を一様に帯電し、書込み光Ｌを照射して感光体ドラム４０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像にトナーを付着させる現像を行いトナー像化し、そのトナー像を一次転写ローラ６２で中間転写ベルト１０上に一次転写する。画像転写後の感光体ドラム４０の表面は、感光体クリーニング装置６３で残留トナーを除去し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。一方、感光体ドラム表面から除去した残留トナーは、後述するトナーリサイクル装置によって、再び現像に使用される。ここで、画像を形成する色の順番は、上記のものに限定されるものではなく、画像形成装置の持つ狙いや特性に応じて異なるものである。
【００９０】
次に、上記構成のカラー複写機において異常発生を予測するために取得すべき情報の種類と取得方法を具体的に説明する。
【００９１】
（ａ）センシング情報について
このセンシング情報としては、駆動関係、記録媒体の各種特性、現像剤特性、感光体特性、電子写真の各種プロセス状態、環境条件、記録物の各種特性などが取得する対象として考えられる。これらのセンシング情報の概要を説明すると、以下のようになる。
【００９２】
（ａ−１）駆動の情報
・感光体ドラムの回転速度をエンコーダで検出したり、駆動モータの電流値を読み取ったり、駆動モータの温度を読み取る。
【００９３】
・同様にして、定着ローラ、紙搬送ローラ、駆動ローラなどの円筒状またはベルト状の回転する部品の駆動状態を検出する。
【００９４】
・駆動により発生する音を装置内部または外部に設置されたマイクロフォンで検出する。
【００９５】
（ａ−２）紙搬送の状態
・透過型または反射型の光センサ、あるいは接触タイプのセンサにより、搬送された紙の先端・後端の位置を読み取り、紙詰まりが発生したことを検出したり、紙の先端・後端の通過タイミングのずれや、送り方向と垂直な方向の変動を読み取る。
【００９６】
・同様に、複数のセンサ間の検出タイミングにより、紙の移動速度を求める。
【００９７】
・給紙時の給紙ローラと紙とのスリップを、ローラの回転数計測値と紙の移動量との比較で求める。
【００９８】
（ａ−３）紙などの記録媒体の各種特性
この情報は、画質やシート搬送の安定性に大きく影響する。この紙種の情報取得には以下のような方法がある。
【００９９】
・紙の厚みは、紙を二つのローラで挟み、ローラの相対的な位置変位を光学センサ等で検知したり、紙が進入してくることによって押し上げられる部材の移動量と同等の変位量を検知することによって求める。
【０１００】
・紙の表面粗さは、転写前の紙の表面にガイド等を接触させ、その接触によって生じる振動や摺動音等を検知する。
【０１０１】
・紙の光沢は、規定された入射角で規定の開き角の光束を入射し、鏡面反射方向に反射する規定の開き角の光束をセンサで測定する。
【０１０２】
・紙の剛性は、押圧された紙の変形量（湾曲量）を検知することにより求める。
【０１０３】
・再生紙か否かの判断は、紙に紫外線を照射してその透過率を検出して行なう。
【０１０４】
・裏紙か否かの判断は、ＬＥＤアレイ等の線状光源から光を照射し、転写面から反射した光をＣＣＤ等の固体撮像素子で検出して行なう。
【０１０５】
・ＯＨＰ用のシートか否かは、用紙に光を照射し、透過光と角度の異なる正反射光を検出して判断する。
【０１０６】
・紙に含まれている水分量は、赤外線またはμ波の光の九州を測定することにより求める。
【０１０７】
・カール量は光センサ、接触センサなどで検出する。
【０１０８】
・紙の電気抵抗は、一対の電極（給紙ローラなど）を記録紙と接触させて直接測定したり、紙転写後の感光体や中間転写体の表面電位を測定して、その値から記録紙の抵抗値を推定する。
【０１０９】
（ａ−４）現像剤特性
現像剤（トナー・キャリア）の装置内での特性は、電子写真プロセスの機能の根幹に影響するものである。そのため、システムの動作や出力にとって重要な因子となる。現像剤の情報を得ることは極めて重要である。この現像剤特性としては、例えば次のような項目が挙げられる。
【０１１０】
・トナーについては、帯電量およびその分布、流動性・凝集度・嵩密度、電気抵抗、外添剤量、消費量または残量、流動性、トナー濃度（トナーとキャリアの混合比）を挙げることができる。
【０１１１】
・キャリアについては、磁気特性、コート膜厚、スペント量などを挙げることができる。
【０１１２】
以上のような項目を画像形成装置の中で単独で検出することは通常困難である。そこで、現像剤の総合的な特性として検出する。この現像剤の総合的な特性は、例えば次のように測定することができる。・感光体上にテスト用潜像を形成し、予め決められた現像条件で現像して、形成されたトナー像の反射濃度（光反射率）を測定する。
【０１１３】
・現像装置中に一対の電極を設け、印加電圧と電流の関係を測定する（抵抗、誘電率など）。
【０１１４】
・現像装置中にコイルを設け、電圧電流特性を測定する（インダクタンス）。
【０１１５】
・現像装置中にレベルセンサを設けて、現像剤容量を検出する。レベルセンサは光学式、静電容量式などがある。
【０１１６】
（ａ−５）感光体特性
感光体特性も現像剤特性と同じく、電子写真プロセスの機能と密接に関わる。この感光体特性の情報としては、感光体の膜厚、表面特性（摩擦係数、凹凸）、面電位（各プロセス前後）、表面エネルギー、散乱光、温度、色、表面位置（フレ）、線速度、電位減衰速度、抵抗・静電容量、表面水分量などが挙げられる。このうち、画像形成装置の中では、次のような情報を検出できる。
【０１１７】
・膜厚変化に伴う静電容量の変化を、帯電部材から感光体に流れる電流を検知し、同時に帯電部材への印加電圧と予め設定された感光体の誘電厚みに対する電圧電流特性と照合することにより、膜厚を求める。
【０１１８】
・表面電位、温度は従来周知のセンサーで求めることができる。
【０１１９】
・線速度は感光体回転軸に取りつけられたエンコーダーなどで検出される。
【０１２０】
・感光体表面からの散乱光は光センサーで検出される。
【０１２１】
（ａ−６）電子写真プロセス状態
電子写真方式によるトナー像形成は、周知のように、感光体の均一帯電、レーザー光などによる潜像形成（像露光）、電荷を持ったトナー（着色粒子）による現像、転写材へのトナー像の転写（カラーの場合は中間転写体または最終転写材である記録媒体での重ね合わせ、または現像時に感光体への重ね現像を行なう）、記録媒体へのトナー像の定着という順序で行なわれる。これらの各段階での様々な情報は、画像その他のシステムの出力に大きく影響を与える。これらを取得することがシステムの安定を評価する上で重要となる。この電子写真プロセス状態の情報取得の具体例としては、次のようなものが挙げられる。
【０１２２】
・帯電電位、露光部電位は従来公知の表面電位センサにより検出される。
【０１２３】
・非接触帯電における帯電部材と感光体とのギャップは、ギャップを通過させた光の量を測定することにより検知する。
【０１２４】
・帯電による電磁波は広帯域アンテナにより捉える。
【０１２５】
・帯電による発生音
・露光強度
・露光光波長
また、トナー像の様々な状態を取得すること方法として、以下のようなものがあげられる。
【０１２６】
・パイルハイト（トナー像の高さ）を、変位センサで縦方向から奥行きを、平行光のリニアセンサで横方向から遮光長を計測して求める。
【０１２７】
・トナー帯電量を、ベタ部の静電潜像の電位、その潜像が現像された状態での電位を測定する電位センサにより測定し、同じ箇所の反射濃度センサから換算した付着量との比により求める。
【０１２８】
・ドット揺らぎまたはチリを、ドットパターン画像を感光体上においては赤外光のエリアセンサ、中間転写体上においては各色に応じた波長のエリアセンサで検知し、適当な処理をすることにより求める。
【０１２９】
・オフセット量（定着後）を、記録紙上と定着ローラ上の対応する場所をそれぞれ光学センサで読み取って、両者比較することにより求める。
【０１３０】
・転写工程後（ＰＤ上，ベルト上）に光学センサを設置し，特定パターンの転写後の転写残パターンからの反射光量で転写残量を判断する。
【０１３１】
・重ね合わせ時の色ムラを定着後の記録紙上を検知するフルカラーセンサで検知する。
【０１３２】
（ａ−７）形成されたトナー像の特性
・画像濃度、色は光学的に検知する（反射光、透過光のいずれでもよい。色によって投光波長を選択する）。濃度及び単色情報を得るには感光体上または中間転写体上でよいが、色ムラなど，色のコンビネーションを測るには紙上の必要がある。
【０１３３】
・階調性は、階調レベルごとに感光体上に形成されたトナー像または転写体に転写されたトナー像の反射濃度を光学センサにより検出する。
【０１３４】
・鮮鋭性は、スポット径の小さい単眼センサ、若しくは高解像度のラインセンサを用いて、ライン繰り返しパターンを現像または転写した画像を読み取ることにより求める。
【０１３５】
・粒状性（ざらつき感）は、鮮鋭性の検出と同じ方法により、ハーフトーン画像を読み取り、ノイズ成分を算出することにより求める。
【０１３６】
・レジストスキューは、レジスト後の主走査方向両端に光学センサを設け、レジストローラＯＮタイミングと両センサの検知タイミングとの差異から求める。
【０１３７】
・色ずれは、中間転写体または記録紙上の重ね合わせ画像のエッジ部を、単眼の小径スポットセンサ若しくは高解像度ラインセンサで検知する。
【０１３８】
・バンディング（送り方向の濃度むら）は、記録紙上で小径スポットセンサ若しくは高解像度ラインセンサにより副走査方向の濃度ムラを測定し、特定周波数の信号量を計測する。
【０１３９】
・光沢度（むら）は、均一画像が形成された記録紙を正反射式光学センサで検知するように設ける。
【０１４０】
・かぶりは、感光体上、中間転写体上、または記録紙上において、比較的広範囲の領域を検知する光学センサで画像背景部を読み取る方法、または高解像度のエリアセンサで背景部のエリアごと画像情報を取得し、その画像に含まれるトナー粒子数を数えるという方法がある。
【０１４１】
（ａ−８）画像形成装置のプリント物の物理的な特性
・像流れ・かすれなどは、感光体上、中間転写体、あるいは記録紙上でトナー像をエリアセンサにより検知し、取得した画像情報を画像処理して判定する。
【０１４２】
・チリは記録紙上の画像を高解像度ラインセンサまたはエリアセンサで取り込み、パターン部の周辺に散っているトナー量を算定することにより求める。
【０１４３】
・後端白抜け、ベタクロス白抜けは、感光体上、中間転写体、あるいは記録紙上で高解像度ラインセンサにより検知する。
【０１４４】
・カール・波打ち・折れは、変位センサで検出する。折れの検出のためには記録紙の両端部分に近い所にセンサを設置することが有効である。
【０１４５】
・コバ面の汚れやキズは、排紙トレイに縦に設けたエリアセンサにより，ある程度排紙が溜まった時のコバ面をエリアセンサで撮影，解析する。
【０１４６】
（ａ−９）環境状態
・温度検出には、異種金属どうし或いは金属と半導体どうしを接合した接点に発生する熱起電力を信号として取り出す熱電対方式、金属或いは半導体の抵抗率が温度によって変化することを利用した抵抗率変化素子、また、或る種の結晶では温度が上昇したことにより結晶内の電荷の配置に偏りが生じ表面に電位発生する焦電型素子、更には、温度による磁気特性の変化を検出する熱磁気効果素子などが採用できる。
【０１４７】
・湿度検出には、Ｈ２Ｏ或いはＯＨ基の光吸収を測定する光学的測定法、水蒸気の吸着による材料の電気抵抗値変化を測定する湿度センサ等がある
・各種ガスは、基本的にはガスの吸着に伴う、酸化物半導体の電気抵抗の変化を測定することにより検出する。
【０１４８】
・気流（方向、流速、ガス種）の検出には、光学的測定法等があるが、システムへの搭載を考慮するとより小型にできるエアブリッジ型フローセンサが特に有用である。
【０１４９】
・気圧・圧力の検出には、感圧材料を使用する、メンブレンの機械的変位を測定する等の方法がある。振動の検出にも同様に方法が用いられる。
【０１５０】
（ｂ）制御パラメータ情報について画像形成装置の動作は制御部によって決定されるため、制御部の入出力パラメータを直接利用することが有効である。
【０１５１】
（ｂ−１）画像形成パラメータ
画像形成のために制御部が演算処理により出力する直接的なパラメータで、以下のような例がある。
【０１５２】
・制御部によるプロセス条件の設定値で、例えば帯電電位、現像バイアス値、定着温度設定値など
・同じく、中間調処理やカラー補正などの各種画像処理パラメータの設定値・制御部が装置の動作のために設定する各種のパラメータで、例えば紙搬送のタイミング、画像形成前の準備モードの実行時間など
（ｂ−２）ユーザー操作履歴
・色数、枚数、画質指示など、ユーザーにより選択された各種操作の頻度・ユーザーが選択した用紙サイズの頻度
（ｂ−３）消費電力
・全期間または特定期間単位（１日、１週間、１ヶ月など）の総合消費電力あるいはその分布、変化量（微分）、累積値（積分）
（ｂ−４）消耗品消費情報
・全期間または特定期間単位（１日、１週間、１ヶ月など）のトナー、感光体、紙の使用量あるいはその分布、変化量（微分）、累積値（積分）
（ｂ−５）故障発生情報
・全期間または特定期間単位（１日、１週間、１ヶ月など）の故障発生（種類別）の頻度あるいはその分布、変化量（微分）、累積値（積分）
（ｃ）入力画像情報
ホストコンピュータから直接データとして送られる画像情報、あるいは原稿画像からスキャナーで読み取って画像処理をした後に得られる画像情報から、以下のような情報を取得することができる。
【０１５３】
・着色画素累積数はＧＲＢ信号別の画像データを画素ごとにカウントすることにより求められる。
【０１５４】
・例えば特許第２６２１８７９号の公報に記載されているような方法でオリジナル画像を文字・網点・写真・背景に分離し、文字部、ハーフトーン部などの比率を求めることができる。同様にして色文字の比率も求めることができる。
【０１５５】
・着色画素の累積値を主走査方向で区切った領域別にカウントすることにより、主走査方向のトナー消費分布が求められる。
【０１５６】
・画像サイズは制御部が発生する画像サイズ信号または画像データでの着色画素の分布により求められる。
【０１５７】
・文字の種類（大きさ、フォント）は文字の属性データから求められる。
【０１５８】
以上のような各種の情報から、前述の指標値Ｄを算出し、その指標値に基づいて、故障等の異常が発生する潜在的な可能性を判断し、故障等の異常発生を予測する。基本的には、前述したように複数種類の情報から算出した指標値Ｄの大きさが、予め定めた閾値より大きい場合、故障発生の可能性が高いとする。この閾値は一般的には事前の実験によって決められる。あるいは初期値を適当な値（例えば１０）などにしておき、データが積み重なるにつれて更新していくようにしてもよい。
【０１５９】
指標値Ｄは、取り入れた情報間の相関が正常な状態からずれている尺度を表わすものである。この指標値が大きいほど正常状態からの乖離が大きいと判断するので、故障のメカニズムが不明な場合でも、故障が発生する可能性を予見することができる。
【０１６０】
次に、上記指標値Ｄの算出した後、その指標値Ｄに基づいて画像形成装置の状態を判定して異常発生を予測した後の処置方法について説明する。指標値の算出後や異常発生の予測後は、次の（ｄ）〜（ｊ）に挙げたような処置を行うことができる。
【０１６１】
（ｄ）算出結果、状態判定結果、異常発生予測結果を出力する。
【０１６２】
出力する内容としては、指標値Ｄの算出結果あるいはその指標値を反映した数値、画像形成装置の状態変化の判定結果、故障が近いことを利用者に知らせるための警告等の故障や寿命等の異常発生の予測結果を挙げることができる。指標値Ｄの値あるいはそれを反映した数値の時間変化のデータをグラフ化して出力してもよい。出力方法としては、次のような方法を挙げることができる。
【０１６３】
（ｄ−１）操作部パネル等における液晶ディスプレイ等の表示手段への数値データやメッセージの表示
（ｄ−２）スピーカ等の音出力手段による音声や特定のパターン音からなる告知、警告
（ｄ−３）記録媒体（転写紙）への記録
上記（ｄ）の結果の出力は、該当する画像形成装置に備えられた表示手段や音出力手段に出力したり、記録媒体（転写紙）に記録して出力するものである。これとは別に、通信手段により、ネットワークを介して接続されているプリンタサーバや、通信回線で接続されて各装置の状態を監視している監視センターに、これらを転送する方法もある。
【０１６４】
（ｅ）算出結果、状態判定結果、異常発生予測結果を転送する。
【０１６５】
プリンターサーバ又は監視センターに、上記（ｄ）の場合と同様の内容を転送するものである。
【０１６６】
（ｆ）算出結果、状態判定結果、異常発生予測結果を記憶する。
【０１６７】
各画像形成装置、プリンタサーバ、監視センターの装置の内部に備えられた記憶装置（メモリ）に、上記（ｄ）の場合と同様の内容を記憶させる。さらには、この記憶装置に記憶した内容を読み出して制御を行なうこともできる。
【０１６８】
（ｇ）装置を停止させる。
【０１６９】
指標値Ｄの算出結果が予め定められた基準値を超えたり、増加率が大きくなったときなどに、画像形成装置を強制的に作動できないようにし、メンテナンスを要求する。
【０１７０】
（ｈ）動作の制限・制御の変更を行なう。
【０１７１】
上記指標値Ｄの算出結果と各情報源の両面から、関連のある部分を推定し、それに関わる動作を制限する等の制御変更を行なう。この制御変更としては、次のようなものを挙げることができる。
【０１７２】
（ｈ−１）色モードの変更
（ｈ−２）記録速度の変更
（ｈ−３）中間調の線数の変更
（ｈ−４）中間調処理方法の変更
（ｈ−５）紙種の制限
（ｈ−６）レジスト制御のパラメータ変更
（ｈ−７）画像形成プロセスのパラメータ変更（例えば電子写真方式の画像形成装置では、帯電電位、露光量、現像バイアス、転写バイアスなどである。）
（ｉ）消耗品や部品の補給・交換
上記指標値Ｄの算出結果により、自動的に補給や交換を行なう。
【０１７３】
（ｊ）自動修理
上記指標値Ｄと各情報源との両面から、特定の部位の異常が判明したとき、対象とする部位の修理を行なうためのモードが実行される。
【０１７４】
次に、本実施例の画像形成装置においてより具体的な情報の取得方法について示した例について説明する。なお、画像形成装置の状態の判定に用いる情報の種類及びその取得方法は以下に説明するものに限らず、前述の様々な種類・形態の情報及びその取得方法を採用することができる。
【０１７５】
本実施例では、図６〜８に示した画像形成装置を用いて、製品出荷前に個別あるいは共通の指標値を求めておき、出荷後はオンラインで指標値をモニターして、それが増加したときにメンテナンスを行なう。取得する情報の種類及びその取得方法の具体的な内容は以下のとおりである。
【０１７６】
（１）温度
本実施例では、温度の情報を取得する情報取得手段として、最も原理及び構造が簡単でしかも超小型にできる抵抗変化素子を用いた手段を採用した。
【０１７７】
図９は、本実施例に使用した薄膜タイプの抵抗変化素子の斜視図である。この抵抗変化素子は次のように製造することができる。まず基板５０１上に絶縁膜５０２を形成し、その上に金属或いは半導体材料からなる薄膜状の感知部５０３を設けている。更に、感知部５０３の両端にパッド電極５０４を設け、最後にリード線５０５を接続する。この抵抗変化素子においては、周囲の温度が変化するとそれに伴って感知部５０３の電気抵抗が変化するので、その変化を電圧或いは電流変化として取り出せばよい。感知部５０３が薄膜であるため、素子全体が小型にできシステムに組み込みやすい。
【０１７８】
図１０は本実施例で使用したもう一つの抵抗変化素子を示している。図９の抵抗変化素子とは、薄膜状感知部５０３が、スペーサ５０６を介して基板５０１から中空に浮いている薄膜ブリッジ５０７の上に設置されている点で異なる。このような構造にすることで感知部５０３から熱の散逸が妨げられ、感知部５０３の温度に対する応答性が早くなる。この構造であれば被計測部からの輻射熱だけを検知することができ、非接触での測定には好適である。
【０１７９】
（２）湿度
小型にできる湿度センサが有用である。基本原理は感湿性セラミックスに水蒸気が吸着すると、吸着水によりイオン伝導が増加しセラミックすの電気抵抗が低下することによる。感湿性セラミックスの材料は多孔質材料であり、一般的にはアルミナ系、アパタイト系、ＺｒＯ２−ＭｇＯ系などが使用される。
【０１８０】
図１１は本実施例に使用した湿度センサの斜視図である。絶縁基板５１１上に櫛形電極５１２を設けその両端に端子５１３を接続する。更に感湿層５１４（一般的には感湿性セラミックス）を設け全体をケース５１５でカバーしてある。ケース５１５を介して水蒸気が感湿性セラミックスに吸着すると、電気抵抗が減少するので、それを電圧或いは電流変化として計測すればよい。
【０１８１】
（３）振動
振動センサは、基本的には気圧及び圧力を測定するセンサと同じであり、システムへの搭載を考慮すると超小型にできるシリコン利用のセンサが特に有用である。薄いシリコンのダイアフラム上に作製した振動子の運動を、振動子と対向して設けられた対向電極間との容量変化を計測する、或いはＳｉダイアフラム自体のピエゾ抵抗効果を利用して計測する事ができる。
【０１８２】
図１２は本実施例に使用した振動センサの断面図である。絶縁基板５２１の上に対向電極５２２を設ける。次に、シリコン基板５２３に薄いダイアフラム５２４及び振動子５２５を設け、更に対向電極５２２との間隔を保持する段差部５２
６を形成し、先に作製した対向電極５２２を有する基板５２１と接合する。この状態で周囲から振動或いは圧力が加わると、それに伴って振動子５２５が振動し、それを対向電極５２２との間の容量変化として測定すればよい。
【０１８３】
（４）トナー濃度
各色ごとにトナー濃度を検出する。トナー濃度センサーとしては従来公知の方式を用いることができる。例えば、特開平６−２８９７１７号公報に記載されているような現像装置中の現像剤の透磁率の変化を測定するセンシングシステムにより、トナー濃度を検出することができる。
【０１８４】
図１３はトナー濃度検出部の概略構成図を示している。例えば、磁性キャリアと非磁性トナーを混合してなる現像剤５３１の近傍に配置された検知コイル５３２には基準コイル５３３が差動的に接続されている。検知コイル５３２はトナー濃度（直接的には磁性キャリア）の増減による透磁率変化に対してインダクタンスが変動し、これに対して基準コイル５３３のインダクタンスはトナー濃度の変化に対して影響を受けないようになっている。そして、上記２つのコイル５３２、５３３の直列回路には、例えば５００ｋＨｚにて発振駆動する交流駆動源５３４が接続されており、上記両コイル５３２、５３３を駆動するようになっている。これら両コイル５３２、５３３の接続点からは差動出力が取り出され、その出力は位相比較器５３５へ接続されるとともに、この位相比較器５３５には上記交流駆動源５３４の一方の出力が別途接続されており、これら駆動源５３４からの電圧と差動出力電圧との位相を比較するように構成される。
【０１８５】
そして、上記２つのコイル、すなわち検知コイル５３２と基準コイル５３３の少なくともいずれか一方、図示例にあっては検知コイル５３２に感度設定用抵抗５３６（Ｒ１）が並列に接続されており、トナー濃度の変化に対する感度を鈍化させて感度特性を制御し得るように構成されている。この両コイルの組立図は図１４に示されており、両コイル５３２、５３３は、筒状のコイル支持体５３７に図中上下方向に隣り合って巻回されており、現像剤５３１に近い側には透誘率の変化を検知するために検知コイル５３２が位置され、遠い側はトナー濃度が変化しても透磁率が変化しないように基準コイル５３３が配置されている。
【０１８６】
（５）帯電電位
帯電電位は色ごとに検出する。
【０１８７】
図１５は、本実施例で用いた帯電電位を検出する電位測定システムの概略構成図である。図１５において、符号５４１は対象物（図示せず）に対向して取り付けられるセンサ部基板を示している。符号５４２はセンサ部基板１に対し、ドライブ信号を送り、センサ出力を受ける信号処理部基板を示している。センサ部基板１内には、チョッピング手段である音さ５４３と、圧電素子５４４とが設けられている。信号処理部基板５４２からのドライブ信号によってこの圧電素子５４４が駆動される。この電位測定システムでは一方の圧電素子５４４をドライブするとそれによる振動が音さ５４３を通してもう一方の圧電素子５４４ａに伝わり、それがドライブ元に戻るというループによる自励発振方式を用いている。符号５４５は、対象物からの電気力線を受ける測定電極（以下電極という）をである。符号５４６は、電極５４５によって受信された電気力線Ｓの時間変化量を増幅する増幅器を示している。信号処理部基板５４２内には、圧電素子ドライブ回路５４７、フィルタ５４８及び圧電素子ドライブ回路５４９を備えている。フィルタ５４８は波形を整形する。移相回路５４９は、センサに混入するドライブ信号と実際のドライブ信号の位相差を１８０度ずらせ、打消し合わせられるようにする目的をもっている。２つの信号の位相差は混入経路によって異なってくるのが一般的である。アッテネータ５５０は、位相調整された補正信号の大きさを調整する役割を有する。加算回路５５１は補正信号とセンサ出力を加算する。処理回路５５２は最終的な信号出力を処理し、対象物の電位を求める。符号５５３，５５４はそれぞれ移相回路およびアッテネータの調整用ボリュームを示している。
【０１８８】
以上のような構成において、移相量，アッテネータゲインを調整し最適化することにより、ドライブ信号に基づいた混入信号に対し、逆位相，同レベルの信号を補正信号として加算することができ、実際には真の対象物に基づくセンサ出力のみが検出可能となる。また、調整手段を設けたことによって、調整により経年変化に伴う特性変化にも対応することができ、センサとしての信頼性が向上する。
【０１８９】
（６）ＬＤ駆動電流
像露光を行なうＬＤ（半導体レーザー）の駆動電流値を色別に駆動回路上でモニターし、それを利用する。
【０１９０】
（７）トータルカウンタ（色別累積プリント画面数）
各色のプリント画面数をカウントした累積データを利用する。例えば、フルカラーモードで１枚形成されると、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋがそれぞれ１カウント増え、モノクロ（黒）モードで１枚形成されるとＢｋだけが１カウント増え、Ｙ，ＭモードではＹとＭだけが１カウント増える。このようなデータを記憶素子に記憶させておき、その結果を利用する。
【０１９１】
（８）現像γ値
テストモードで感光体上に段階的な潜像電位を形成し、それを特定条件で現像することにより、段階的な濃度パターンを形成する。それを反射濃度センサーで読み取り、ポテンシャル（電位差）と現像された反射濃度の関係を求める。その傾きをγ値とする。この値を色別に求めて、利用する。
【０１９２】
（９）現像開始電圧
上記と同様にテストモードでポテンシャルと現像された反射濃度との関係を求め、現像が０となるポテンシャルを外挿によって求める。これを現像開始電圧とする。この値を色別に求めて、利用する。
【０１９３】
（１０）着色面積率
入力画像情報から、着色しようとする画素の累計値と全画素の累計値の比から着色面積率を色ごとに求め、これを利用する。
【０１９４】
本実施例では、以下のようなテストを実施した。１台のプリンター試作機を用意し、実験室内で擬似的に様々な使用形態を想定したランニングテストを行なう。その際、上述した以上の１０項目３０種類のデータを毎日数回収集する。収集したデータの一部を、表３に示す。
【表３】
2005266380.tif 000011
【０１９５】
実際には５０組のデータを収集したが、その間、特に問題なく動作していた。
【０１９６】
このデータをもとに、前述の数１から数５に示した数式を用いた計算を行ない、数６に示す算出式における算出パラメータを求めた。この結果を用いると、正常動作中の５０組のＤの平均値は約１になる。このようにして、指標値Ｄの算出方法（算出式）を定義した。
【０１９７】
次に、その試作機に基づいた商品の発売後、市場で継続的にモニターを行なった。取得するデータは先のテストと同じ項目である。
【０１９８】
図１６は本実施例で算出した指標値Ｄの動き（時間変化）を示すグラフである。図１６において、画像形成装置に問題（異常状態）が発生したタイミングを矢印で示している。ここで発生した問題は感光体ドラムへのトナーフィルミングであった。この異常の発生に先立って指標値Ｄが上昇している。この結果から、指標値Ｄの上昇と異常発生との間に強い相関が見られ、指標値Ｄの時間変化のデータを追跡することにより、上記問題（トナーフィルミング）の発生を事前に予測できることがわかる。すなわち、上記指標値Ｄが大きくなるときの時間変化に基づいて、その後のプリンターの状態の変化を判定することにより、あとどのくらいの期間が経過すれば指標値Ｄが上記問題（トナーフィルミング）が発生する値になるかがわかるため、問題（トナーフィルミング）の発生の有無だけでなく、その問題（トナーフィルミング）の発生時期まで予測可能になる。
【０１９９】
なお、本実施例では、画像形成装置は通信回線を介して監視システムと接続されており、指標値Ｄの値が常時監視システムに送信される。監視システムでは、その指標値Ｄの変化を監視し、増加傾向となって特定値を超えるときに警報を発するように設定されている。警報が発せられた状態は、潜在的な故障があるとみなされ、メンテナンスのためにサービスマンが派遣される。サービスマンは画像形成装置の状態を直接確認し、部品の交換、電気的・機械的調整などの必要な処置を行なう。処置後、指標値Ｄの値が正常範囲であることを確認した後、メンテナンスは終了となる。また、指標値Ｄの値あるいはそれに対応したコメントを常に表示させるようにしておき、使用者に状態を知らせて、事前のメンテナンスを促すようにすることもできる。
【０２００】
以上のように、正常データ群のみによって規定されたこの算出パラメータを利用することにより、それ以後に得られる入力情報データ群から指標値を算出することができ、得られた指標値は、計算に用いられた入力情報データ群が算出パラメータの正常データ群の傾向と異なる場合、値が大きくなるという特性を持っている。つまり、装置が正常な状態から隔たれば隔たるほど指標値は大きくなるので、これをもって状態判定が可能となる。この指標値はＭＴ法におけるマハラノビス距離に相当し、正常状態には１前後の値、異常状態では大きくなっていく。通常、３程度が正常／異常の閾値とされるようである。
【０２０１】
以上に述べた、算出パラメータ導出用のフローチャートを図１７に、指標値算出、状態判定用のフローチャートを図１８に示す。
【０２０２】
図１７に示す算出パラメータ導出方法では、まず各種入力情報を取得する（ステップＳ５０１）。この入力情報は図１に示す様な、センシング情報（ａ）や制御パラメータ情報（ｂ）、入力画像情報（ｃ）等である。次にこれらデータ取得時の画像形成装置の状態を何らかの手段で別途判定する（ステップＳ５０２）。この判定手段とは、オペレータによるマニュアル判定若しくは、センサによる自動判定が採用される。この判定により、マシンが正常と判定された場合には（ステップＳ５０２−Ｙ）入力データ情報を正常データとして蓄積し（ステップＳ５０３）、異常と判定されればマシンを修理して（ステップＳ５０４）情報収集をやり直すことになる。マシンの状態が正常であれば、正常データが次第に蓄積されていくことになるが、ある一定のデータ数若しくはデータ収集期間を経過した時点で（ステップＳ５０５−Ｙ）、算出パラメータの導出を行い（ステップＳ５０６）、これをもって算出パラメータが確定する。なお、この一定のデータ数には最少限度があり、入力情報データ種類がｋ種類であるとすると、ｋ＋１組のデータが必要とされる。これは算出パラメータを逆行列として求める手法から、必須となる条件である。
【０２０３】
図１８に示す指標値算出・状態判定方法では、まず、図１７と同様に各種入力情報を取得する（ステップＳ６０１）。この入力情報種類は、算出パラメータ導出時の入力情報種類と全く同じものである必要がある。もし種類数が異なれば指標値の計算が正常に行えなくなるし、たとえ種類数が同じでも異なる種類の入力情報では算出パラメータの意味がなくなってしまい、計算された指標値での状態判定ができなくなってしまうからである。指標値算出の場合には、１回の情報入力毎に指標値の計算を行うことになる（ステップＳ６０２）。
【０２０４】
この情報入力のタイミングは、例えば一定枚数毎、１日１回何時等の様に決定されるものである。この指標値算出の際には図１７で導出した算出パラメータを使用し、求められた指標値の大小で装置の状態が正常か否かを判定することになる（ステップＳ６０３）。判定の際の指標値の閾値は、前述した様に３程度とすることが一般的であるようだが、適用されるシステムや入力情報の種類、ユーザ要求のレベルによって独自に閾値を設定して構わない。この閾値以下であればマシン全体が正常であると判断され（ステップＳ６０４）、閾値を越えていれば異常状態に近づいていると判断される（ステップＳ６０５）。もし閾値を大きく越えて（二桁や三桁の数字になっている）いる場合には、確定的な異常状態と判断されることになる。この様に図１７、図１８で示したフローで状態判定を行うのが前述の状態判定方法である。なお、異常発生を予測場合には、この指標値の時系列的な変動をモニタし、何時確定的な異常が発生するかを予測するものなので、基本は図１７、図１８に記載の状態判定方法と同様である。
【０２０５】
この様な画像形成装置において、取得すべき複数種類の情報とは前述のように、
ａ）センシング情報
現像剤情報（トナー濃度、流動性、嵩密度、電気抵抗、消費量、残量等）、感光体情報（表面電位、色味、凹凸、摩擦係数、電気抵抗値等）、紙搬送情報（搬送タイミングのずれ、搬送時の摺動音等）、紙情報（コシ、厚み、表面状態、含水分量等）、駆動情報（回転速度、駆動電流、駆動音等）、出力画像情報（濃度、γ特性、中間調再現性等）、環境情報（温度、湿度、気流、大気成分等）等
ｂ）制御パラメータ情報
画像形成パラメータ（各種バイアス値、光量、線速、定着温度等）、ユーザ走査履歴、消費電力、消耗品消費量等
ｃ）入力画像情報
画素数、文字比率、ハーフトーン部比率、色比率、フォント情報等
が挙げられる。
【０２０６】
この様な情報を、画像形成装置が市場に出荷されて稼働している状態において、正常動作中に継続的に収集していくことにより、算出パラメータの精度を高めることを狙いとしている。算出パラメータは装置の正常状態を表す指標であるので、理想的には正常状態と判断されるあらゆる組合せのデータを含んでいる必要がある。もし、算出パラメータに含まれていない正常データの組合せが存在した場合には、その正常データ組合せに対して算出された指標値は値が大きくなってしまい、異常と判断されることになる。これを避けるために、算出パラメータ導出のための正常データ群はあるゆる組合せの正常データ群を要するのであるが、これを装置出荷前に揃えることは到底不可能である。それは、ユーザ先でどの様な環境に置かれてどの様な使われ方をするか、千差万別だからである。この点から考えて、装置を出荷した後にユーザ先で正常データ群を継続的に収集し、データ量が充分となった後に算出パラメータを導出・確定する。
【０２０７】
この正常データ群の継続的収集を実現するために必要なのが、画像形成装置が正常であるか否かを判断する手段である。請求項２においては、画像形成装置が正常動作中か否かを判定するために、出力画像の画質を検知する画質検知手段を設けるものとしている。この画質検知手段は、ＣＣＤの様なライン形状のもの、Ｐセンサの様なスポット形状のものの２通りのものが考えられる。出力画像全面の画質を測定するにはＣＣＤの様なライン形状が必須であるが、データ量が多いために画質演算処理が重くなってしまうため、現状ではスポット形状のものの方が現実的と考えている。但し、速度を必要としない本発明の様なアプリケーションに対してはＣＣＤの様なラインセンサでも適用可能であろう。これらの画質検知手段は、トナー画像が形成される媒体上を検知するように設置され、具体的には感光体上、中間転写体上、記録紙上等が考えられる。装置全体の動作状態をチェックするには最終出力媒体上が最も適切であり、つまり記録紙上の画質を検知するようにすれば、装置全体の状態を把握できることになる。ただし、中間転写体上や感光体上に画質センサを設け、その下流の事象に関しては個別センサでチェックするという方法も考えられる。
【０２０８】
（１１）画質検出
ここで画質検知センサの概念について触れておく。
【０２０９】
１．画質検出の概略
まず、最初に画質検出の概略について図１９ないし図２９を参照して説明する。
【０２１０】
１．１  全体構成
画質検出の対象となる画像形成装置全体の概略構成は前述の図６に示した通りであり、画像形成部の要部は図７に示したとおりである。
【０２１１】
なお、図６では、本発明に係る画像形成装置の一例として４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機が図示されているが、これは画像形成装置の代表例として描いているだけであり、後述のように４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式などのフルカラー機でも良いし、直接転写方式のモノクロ機に、あるいは他の方式の画像形成装置においても本発明は適用できる。
【０２１２】
１．２  画質
図１９及び図２０は６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図６及び図７の画像形成装置によって記録紙上に形成された網点画像（１つの網点の大きさは「２ピクセル×２ピクセル」）の拡大写真（記載上の都合により便宜上、写真撮影時に２値化処理を施している）であり、図１９は初期の画像ＰＴ１を、図２０はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す。図１９に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像ＰＴ１が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、図２０に示すようにざらつき感のあるハーフトーン画像ＰＴ２となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。
【０２１３】
すなわち粒状度の高い（粒状性の悪い）画像はざらつき感の大きな画像を示し、粒状度の低い（粒状性の良い）画像はざらつき感の少ない均一な画像を示す。しかし、濃度ムラの全てが視覚に訴えるざらつき感となる訳ではなく、プリント画像の画質に関しては人間が目視した時にざらつき感を感じなければ良い。濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を図２１に示す。このように、人間の視覚により濃度ムラを感じる空間周波数は、前述のように約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。
【０２１４】
１．３  画質検出装置
図２２は画像の微細な濃度ムラを測定する画質検出装置の概略構成を示す図である。同図において、画質検出装置６００は、光反射型センサ（フォトリフレクタ）６１０と、この光反射型センサ６１０からの電気信号を増幅する増幅回路６２０と、この増幅回路１２０によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路６３０と、この演算回路６３０からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成する信号生成手段としての信号生成回路６４０とからなる。前記光反射型センサ６１０は、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード−発光素子）６０１と、ＬＥＤ６０１からの出射光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ６０２と、像担持体６５０上の画像パターン６５１からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子（受光素子）６０３と、光電変換素子６０３の結像面に前記画像パターン６５１からの反射光を結像させる結像レンズ６０４とからなる。光反射型センサ６１０は、図２３の走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光ＳＰとした光反射型センサを用いる。
【０２１５】
光反射型センサ６１０は、ＬＥＤ６０１からなる光源からの照射ビームを集光レンズ６０２によって集光し、像担持体６５０上に形成された画像パターン６５１面における円形ビーム径がおおよそ４００［μｍ］になるようにしている。ここから反射する光はフォトダイオードなどの光電変換素子６０３によって検出され、画像パターン６５１内のトナー粒子６５２の付着ムラは光電変換素子６０３へ入射する光量変動として捕らえることができる。
【０２１６】
トナー付着量に応じた光量変動を捕らえる方法としては、トナー粒子と像担持体表面における正反射特性もしくは乱反射特性の違いによって検出する方法や、トナー粒子と像担持体表面の反射分光特性の違いによって検出する方法などがあり、これらを組み合わせることでより感度の高い検出を行うこともできる。正反射特性もしくは乱反射特性の違いを利用する場合には、一般にトナー像は乱反射特性が強いことから、像担持体６５０表面は光沢度が高く正反射特性の強い材質とするのが好ましい。また、反射分光特性の違いによって検出する場合には、トナー粒子６５２の反射分光特性と像担持体６５０表面の反射分光特性とが大きく異なる光源波長を用いることが好ましい。図２２の測定装置は、８７０［ｎｍ］の発光波長を有するＬＥＤ６０１を用い、トナー粒子６５２と像担持体６５０表面との乱反射特性の違いを利用した検出方法を実施する例である。ビーム径に関しては図２１に示したような人間の視覚の空間周波数特性において最も感度の高い約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の濃度ムラが検出できるように、少なくともスポット光ＳＰの走査方向に関するビーム径（図２３のｄ１）は１［ｍｍ］以下とする必要がある。このビーム径ｄ１は、図２２における空間周波数が最大となる値１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数である１［ｍｍ］から導かれ、ここでは、ビーム径（ｄ１）は、およそ４００［μｍ］としている。前記ビーム径ｄ１は、ビーム照射面における前記スポット光ＳＰの単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離でここでは定義している。
【０２１７】
前述の図１９及び図２０は図２２の光反射型センサ（画質センサ）６１０を現像工程直後の中間転写ベルト５に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。スポット光ＳＰによる感光体上の画像の走査は感光体の回転駆動によってなされ、図１９または図２０に示したような画像ＰＴ１，ＰＴ２を用紙搬送方向（図においては長手方向）に走査したときの反射光の出力を検出する。この反射光の前記増幅回路６２０からの光量（電圧）変動の状態を図２４に示す。このときのスポット光ＳＰの走査条件は、走査速度が２００［ｍｍ／ｓ］、走査距離が約１１［ｍｍ］、データのサンプリング周期が７５［μｓ］、すなわち、画像上でのサンプリング間隔は約１５［μｍ］ピッチであり、平均処理工程などを含まない１回の走査のみである。なお、図２７の光量平均値を求めることによってパターンに付着するトナー粒子１５２の平均付着量を算出することもできる。
【０２１８】
１．４  視覚ノイズ（画質）
１．４．１  ノイズ量の算出
図２４に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ムラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路６３０によって空間周波数特性を算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の公知の手法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図２５に示す。なお、図２５の６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に見られるピークは図１９および図２０のドットパターンの繰り返し周波数によるものである。
【０２１９】
図２１から分かるように視覚特性は１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数をもつ濃度ムラに非常に敏感であることから、例えば図２５における１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近のノイズ量を比較することにより、図２０に示したパターン（画像ＰＴ２）の図１９のパターン（画像ＰＴ１）に対する画質低下度を知ることができる。このように画質の低下が検出された場合には、適切な画像形成条件の制御を促すよう図２２の測定装置における信号生成回路６４０により信号の生成を行う。この信号を受けて、図２２に示した画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮによって画像形成条件を自動的に制御し、可能な限り正常な画質に復元できるような自動制御を行う。
【０２２０】
自動制御のみでは画質の復元が不可能と判断された場合には、制御回路ＣＯＮは、図示しない表示装置に現像剤や感光体等のパーツの交換を指示し、前記パーツの交換を促す。これらの手続きにより現像剤や感光体などの寿命を最大限に延ばすことができる。また、最低限必要なパターンの大きさが、約１［ｍｍ］×約１０［ｍｍ］程度であるため、パターン画像形成によって消費されてしまうトナー量も最小レベルに抑えることができる。
【０２２１】
１．４．２  視覚ノイズ量の算出
図２５の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路６３０によって前記空間周波数特性に対して図２１に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図２６は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路６３０の視覚ノイズ量の出力状態を示している。この重み付けは図２５の特性に対して図２６の特性を乗算することによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検出が容易に行える。また、６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去することも可能となるので、注目している画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を除去することができると、誤検出の発生をほとんどなくすことができる。
【０２２２】
１．４．３  視覚ノイズの総量
図２６に示した視覚ノイズ量を演算回路６３０を用いて０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図２７に示すように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【０２２３】
なお、後述の画質評価パターンは５０％程度のハーフトーン画像を使用するのが良い。これは粒状性が目立ちやすいからである。まず、図２２に示したような単眼センサの場合には画像パターン上、副走査方向の濃度変動連続データ、ラインセンサの場合には主副両走査方向の濃度変動連続データを収集する。モノクロセンサの場合にはある特定波長（色）のみの連続データ、カラーセンサの場合には複数波長（色）の連続データが収集される。
【０２２４】
この収集された連続データを前述のようにしてフーリエ変換して濃度変動のパワースペクトラムを得る。このパワースペクトラムの平方根（変動の振幅）に視覚の空間周波数特性（ＶＴＦ）を乗算し、前述のように周波数領域において視覚特性に基づいた濃度変動の重み付けを行う。この重み付けされた濃度変動量を積分することによって、粒状度を求める。これは濃度基準の粒状度の求め方であるが、最近は人間の視覚とのリニアリティーが良い明度の粒状度も採用されている。よって明度の粒状度を求める場合には、最初に濃度データを明度データに変換しておく必要がある。またカラー粒状度を求める場合には、明度情報に色度情報も加えて粒状度を算出する。以上が濃度変動データからの、粒状性情報の求め方である。このようにして求められた粒状性情報に基づいてフィードバック制御をかけることにより、粒状性の安定した画像を連続出力することができる。
【０２２５】
濃度ムラに基づいて画質を検出するためのパターンは前述の図１９に示すようなパターン以外に例えば最小単位が６００ｄｐｉのドットを２ピクセル×２ピクセルで１つの単位とし、スポット光ＳＰの走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１を例えばおよそ１７０［μｍ］（空間周波数ｆ１はおよそ５．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）とすると、前述のように４００［μｍ］程度のビーム径を有するスポット光ＳＰによって走査を行った場合には、図２５のように６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数にスペクトルが現れる。この画像パターンそのものに起因するスペクトルが画質検出信号検出領域と重複してしまうのを避けるためには、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１は２５０［μｍ］よりも小さく、好ましくは２００［μｍ］よりも小さくする必要がある。そこで、ここではｚ１＝１７０［μｍ］としている。
【０２２６】
いずれにしても、後述の図２９のフローチャートに示すように画質の検出を行うために前記像担持体上に画像パターンを形成する手順と、前記画像パターンに対してスポット光を照射する手順と、前記画像パターンを前記スポット光により走査して前記画像パターンから反射する光量を検出する手順と、前記検出された光量に基づいて画質を検出する手順とを備えたコンピュータプログラムにより画質検出機能を実現することも可能であり、このようなコンピュータプログラムはコンピュータによって読み取り可能に記録された記録媒体から、あるいはネットワークを介してサーバなどからダウンロードされて使用される。
【０２２７】
なお、この制御は画質検出装置６００の信号生成回路６４０からの出力信号に基づいて画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮのＣＰＵが実行する。ＣＰＵは、図示しないＲＯＭあるいはダウンロードされたプログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして使用しながら各処理を実行する。プログラムデータは図示しないネットワークを介してサーバから、あるいは図示しない記録媒体駆動装置を介して例えばＣＤ−ＲＯＭやＳＤカードなどの記録媒体から図示しないハードディスクなどの記憶装置にダウンロードされ、あるいはバージョンアップが行われる。
【０２２８】
図２８には、画質センサ（画質検知手段）の設置位置を示してある。設置位置１は感光体上、設置位置２は中間転写ベルト上、設置位置３は記録紙上未定着画像、設置位置４は記録紙上定着画像である。前述した様に設置位置４が理想であるが、この場合には画質検知用のパッチパターンを記録紙上に形成しなければならないので、ユーザに受け入れられるのかという問題がある。感光体上、中間転写体上ならば、形成したトナー像をそれぞれの媒体上のクリーニング装置でクリーニングすれば良いだけなので、ユーザへの負担（記録紙）という意味では問題ないと考えられる。但し、最終出力画像のチェックとはなり得ないので、例えばセンサ設置位置２で画質を検知する場合は、二次転写電流値、定着温度、記録紙条件、等個別の情報を加味した上で総合的に画像形成装置の状態を判定する必要がある。
【０２２９】
図２９は画質センサのデータ処理の流れを示すフローチャートである。
【０２３０】
ＣＣＤセンサ６０３若しくはスポット光センサ等からの受光部出力（ステップＳ７０１）を、アンプ（増幅回路）６２０によって所望の値まで増幅し（ステップＳ７０２）、それをＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換した後（ステップＳ７０３）、演算回路６３０でフーリエ変換（ＦＦＴ演算）を行う（ステップＳ７０４）ことにより周波数帯域データとする。この周波数帯域データに人間の視覚特性であるＶＴＦを重畳して（ステップＳ７０５）、人間の目に目立つ周波数領域のデータを重み付けし、最後に人間の目に感度のある周波数帯域のデータのみを積分する（ステップＳ７０７）ことにより画質数値を得る。
【０２３１】
この様にして画質情報を得るのであるが、ユーザによって要求される画質レベルは異なっているのが現状である。通常のオフィスユースではそれほど高画質は求められない傾向にあるが、デザイン関連のオフィスであればそれなりの高画質を求められるといった具合である。つまり、高画質を求めるユーザにはそれに応じた画質閾値を設定し、その閾値を越えた時点でマシンが異常であるとの判断を下さねばならない。このため、画質検知手段で検知・演算した画質が正常か否かを判定する基準として、ユーザの画質許容情報を閾値として予め装置内記憶手段に保有しておく（請求項３）ことが必要となるのである。この画質許容情報は、例えば装置納入時に画質サンプルをユーザに見せることにより規定すれば良く、その後にサービスマンによる入力、若しくは画質サンプルをスキャナで読み込ませる等により、画像形成装置の記憶手段に記憶させれば良い。
【０２３２】
ユーザ毎に定められた画質許容情報の閾値を基準として、算出パラメータ導出のための複数種類の情報取得を継続する場合の画質許容情報の閾値は、前段で述べた様な方法で規定すれば良い。この閾値を基準として情報取得を継続する場合のフローチャートは、図１７に示す通りのものである。最初の条件分岐「マシンの状態は正常か？」（ステップＳ５０２）の部分において、画質検知装置６００で検知された画質と、予め記憶手段に保有されているユーザ毎の画質許容情報の閾値を比較し、閾値以下であれば正常、そうでなければ異常と判定する。情報取得の継続は、装置が正常と判定された場合のみ行い、異常と判定された場合には別途修理をした後、取得を再開する（ステップＳ５０１−Ｓ５０３）。正常データの蓄積を続けていくうち、データの蓄積量若しくは蓄積期間が規定量に達した後に、算出パラメータを導出・確定する（ステップＳ５０３−Ｓ５０６）。これが確定した後には、算出パラメータ用に正常データを収集する必要はなくなるので、画質検知装置６００による画像形成装置ＭＦＰの状態判断は不要となる。そのため本発明においては、画質検知装置６００は画像形成装置ＭＦＰ本体とは別体の付加ユニットとして構成し、市場での稼働後、一定期間を経て算出パラメータが確定した後に画像形成装置本体から取り外すことができるようにしている。
【０２３３】
この付加ユニットとしての画質検知手段は、例えばメーカーからユーザに貸与しておき、不要になった時点でメーカーが引き上げるということを行うことができる。ユーザ側のメリットとしては、一定期間設置しておけばマシンの状態を判定して異常発生を予測するという機能を得られる、機能確立の後には取り外すことにより場所を取らない、購入しなくても良い、等が挙げられる。メーカー側のメリットとしては、画質検知手段をリサイクルして利用できる、お客様に購入して頂く必要がない、等が挙げられる。これらのメリットは、技術的なメリットよりもビジネスモデル的なメリットの色合いが強いと言える。
【０２３４】
図３０は画質検知装置を別体の付加ユニット７００とした場合の具体的な構成の一例を示す図である。  
この例においては、排紙トレイ機能に画質検知機能を複合した付加ユニット７００となっている。付加ユニット７００の上部には通常排紙経路７１０を通って排紙される従来の排紙トレイ７２０が設置され、その下側には箱状の容器７３０が配置されている。この付加ユニット７００は、通常の排紙トレイ同様に画像形成装置本体に取り付けられるものとし、別途電気的にも画像形成装置本体側と接続される。したがって両者には通信手段が介在している。これは、画質検知情報を画像形成装置本体側に通知するためである。通常のプリント動作においては、上部排紙トレイ７２０上に記録紙が排出される。しかし、算出パラメータ用の正常データ収集動作時においては、画像形成装置の状態を判定するための画質検知モードが発動し、付加ユニット７００の排紙経路切替手段７５０が自動的に開くことにより、付加ユニット７００内部への排紙経路、すなわち画質検知用排紙経路７４０に切り替わる。
【０２３５】
付加ユニット７００内の入口部には搬送ローラ７６０と画質センサ７７０が設置されており、画像形成装置から排出されてきた画質検知用パッチパターンの載った記録紙を、搬送ローラ７６０によって安定して付加ユニット７００内に引き込み、その後段に設置されている画質センサ７７０にてそのパッチパターンを読み込んだ後、図示しない演算部で画質数値を演算・算出する。画質センサ７７０部を通り抜けた記録紙は、画質検知サンプル貯蔵部７８０にストックされることになる。この画質検知サンプル貯蔵部７８０の容量は、算出パラメータ用に複数種類の情報を収集する期間に合わせて決められており、ユーザが検知後サンプルを取り出す必要がないものとする。充分なデータ数を収集し終えた時点で、付加ユニット７００をその内部にストックされた画質検知サンプルと共に引き上げ、通常の排紙トレイ７２０を設置するものとする。
【０２３６】
なお、画質演算部は画質センサ近傍に設置されていても良いし、画像形成装置本体の演算部を利用する形態でも良い。また、詳細な図示はしないが、図２８に示す画質センサ設置位置に画質センサを含んだ付加ユニットを着脱容易な形態で取り付け可能とし、用済みになった後にサービスマンが取り外すという方法もある。この場合、付加ユニットの機能としては画質センサのみの機能とし、着脱容易な形状でさえあれば良い。
【０２３７】
算出パラメータ用のデータを収集する一定期間の決め方は、図１７のフローチャートに記載の「データ蓄積は充分か？」のステップＳ５０５の判定に相当する。出力枚数によって決定される期間である場合には、「データ蓄積は充分か？」の条件判断は「Ｘ枚プリントしたか？」という条件判断となる。
【０２３８】
この方式は最も素直な方法と考えられ、例えば排紙センサ出力や書込開始信号の監視により枚数をカウントしながら一定枚数間隔でデータを収集し、ある枚数に到達したらデータ収集を終了とする。この場合、ある一定枚数分だけ画像形成装置を駆動した場合の、装置の耐久劣化情報が含まれた算出パラメータとなる。感光体の回転数積算値によって決定される期間である場合も概念的には枚数管理と同様である。
【０２３９】
データ収集間隔は一定の回転数積算値間隔となり、ある回転数積算値に到達した時点でデータ収集終了とする。この場合の算出パラメータも、装置の耐久劣化情報が含まれたものとなる。これらの方法は、装置の稼動時間基準のデータ収集方法と言え、任意の度合で装置の耐久劣化情報を含むことができる。しかし、収集されるデータにはマシンの置かれている環境変動が影響するとも考えられ、稼働時間基準のデータ収集方式では、環境変動からの影響が偏ってしまう可能性がある。この場合、異なる環境に装置が置かれた場合（若しくは季節が変わって環境が大きく異なった場合）、装置は正常に動作しているのに異常と判断される可能性がある。これを避けるために、稼動日数によって決定される期間とすることもできる。
【０２４０】
この場合は日数基準なので、データ収集も例えば１日何回何時に行う等の方法となる。稼動日数基準とする場合には、設定した日数期間内における環境変動の影響を含んだ算出パラメータとすることができるのがメリットである。特に、稼動日数によって決定される期間を１年とした場合、春夏秋冬全ての季節の環境情報を算出パラメータ内に取り込めるので、環境変動に対して信頼性の高い算出パラメータになると考えられる。一方、１年という期間が長すぎる（算出パラメータ確定による故障予測開始までの期間としても、画質検知手段の貸与期間としても）というデメリットもあるし、マシンの稼働時間にばらつきが生じるので、マシンの耐久劣化情報の影響がばらついてしまうというデメリットもある。
【０２４１】
プリント枚数の少ないユーザでは装置の劣化が進まずに狭い範囲の正常データしか取れない可能性があり、逆にプリント枚数の多いユーザではマシン劣化が進みすぎて故障がちになってしまうと、正常データの収集に支障を来すことになってしまう。この他には、データ数が任意の値に到達するまでの期間とすることもできる。この場合は、データ収集間隔を前もって任意の方式（稼働時間基準若しくは日数基準等）決めておく必要があるが、決められた数の正常データによって算出パラメータを導出するので、母集団のデータ数不足の恐れがなくなる。また、必要最低限のデータ数を確保したら即、画質検知手段を引き上げることができるので、効率的な画質検知手段の運用が可能となる。収集されたデータ数基準の期間とするこの方式が最も合理的な方式と考えられる。
【０２４２】
以上の様に様々な期間の決め方があるが、実際にはこれらの方式を併用することもできる。基本的には、算出パラメータ用のデータ数は最少限度があるので、データ数が数えながらデータ収集を行い、最少限度のデータ数を確保した上で、稼働時間基準で期間を定義するか、日数基準で期間を定義するかの何れかが最も現実的であろう。場合によっては、稼働時間基準と日数基準の併用方式も考えられる。
【０２４３】
取得された前記複数種類の情報と、検知・演算された前記画質情報を、通信回線を通じて外部情報処理装置に送信する場合の外部情報処理装置とは、例えばプリンタサーバーやメーカーの監視センターのことである。収集されたデータを外部情報処理装置に送信する目的としては、外部情報処理装置に集まった複数台の画像形成装置のデータを用いて、画像形成装置集合体としての算出パラメータを導出することである。外部情報処理装置には複数の画像形成装置から情報が集まってきているので、例えばオフィスのフロア単位での算出パラメータ、マシンを使用されている業種毎の算出パラメータ、地理的な地域ごとの算出パラメータ、マシン機種毎の算出パラメータ、等の求め方が可能となる。
【０２４４】
この様に、画像形成装置集合体としての算出パラメータを求めることにより、その集合体毎に適切な算出パラメータとし、状態判定の信頼性を増すことができる。また、ある一定レベルを基準とした場合の複数の画像形成装置の好不調の状態を把握できるので、例えばサービスマンが訪れる優先順位を付ける場合等にも利用できる。
【０２４５】
以上のように本実施例によれば以下のような効果を奏する。
【０２４６】
１）画像形成装置が市場に出荷された後、ユーザ環境下での使用状態において、算出パラメータ導出に用いている正常データ群の母集団を増やしていくことにより、ユーザ環境の影響を受けた様々なバランスの正常データ群が母集団に含まれることになるので、状態判定の信頼性を高めることができる。
【０２４７】
２）正常動作時のデータ群を収集するためには、画像形成装置の状態が正常か否かを判断する手段が不可欠であるが、その判断手段として画質検知手段を設置することにより、出力画像基準で装置動作が正常か否かを判定できるようになる。これにより、正常動作時のデータ収集継続が可能となる。
【０２４８】
３）画質検知手段はその時点での画質を数値化する手段であるが、その画質で満足かどうかはユーザによって異なる。よって、ユーザの許容する画質レベルを装置納入時にリサーチしておき、その情報を閾値として装置内記憶手段に保有しておくことにより、ユーザ要求の画質レベルに応じた装置状態の正常／異常判定が行えるようになる。またこの様にして、ユーザ毎に対応した異常発生予測を行うことにより、ユーザが不満を感じる前に対応・処置を行えるため、画質劣化による廃棄プリント枚数を抑制することができ、省資源のメリットもある。
【０２４９】
４）ユーザが許容する画質を閾値として、画像形成装置が正常状態であると判断された場合にのみ、複数種類のデータの収集を行っていくことにより、ユーザの求める画質レベルに対応した算出パラメータが求められ、ユーザ個別対応の状態判定が可能となる。
【０２５０】
５）画質検知手段は算出パラメータを導出する目的に使用されるものであり、算出パラメータが確定した後には不必要となる。このため、画質検知手段を外部付加装置として画像形成装置本体とは別体とすることにより、不必要になった後にはサービスマンにより引き上げることが可能となる。画質検知手段をユーザに貸与するという形にすれば、ユーザは一定期間の後には自動的にマシンの故障を予知して貰えるというメリットを得ることができ、また不要な装置をいつまでもマシンに設置しておかなくても良くなる。またメーカーは、引き上げた画質検知手段を新しく市場に投入される画像形成装置に再利用できるというメリットがあり、また必要以上に画質検知手段を製造せず、リユースしていくことにより環境負荷を増加させないというメリットもある。
【０２５１】
６）算出パラメータが安定する迄の期間を、装置の実稼働状態を反映する出力枚数や感光体回転数積算値で定義することにより、装置の耐久劣化状態（これくらい使ったから、これくらい悪くなっているだろうという目安）を算出パラメータに反映できる。
【０２５２】
７）算出パラメータが安定する迄の期間を、日数基準で定義することにより、外乱としての環境変動を算出パラメータに反映することができる。特にその日数を１年間とすることにより、１年を通しての温湿度の変化を算出パラメータに反映することができるので、季節による状態判定の誤差がなくなるというメリットがある。
【０２５３】
８）算出パラメータ導出に使用されるデータは、画質検知手段によって画質が正常であると判断されている間のデータであるため、出力枚数や日数基準で期間を決めた場合にはデータ母集団の数が規定できない。よって、算出パラメータ導出のためのデータ母集団が一定の大きさになった時点をもって一定期間とすることにより、効率的な画質検知手段のリユースが可能となる。
【０２５４】
９）画像形成装置の複数種類情報と画質情報を外部情報処理装置に送信することにより、外部情報処理装置による複数の画像形成装置の状態監視が可能となる。
【０２５５】
１０）外部情報処理装置において、複数の画像形成装置の情報を用いて画像形成装置集合体としての算出パラメータを導出することにより、例えば機種別やユーザ業種別、地域別等に応じた算出パラメータの導出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２５６】
【図１】本発明に係る異常発生予測方法を実施可能な状態判定装置を含む異常発生予測システムの基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】異常発生予測システムの基本的な動作を示すフローチャートである。
【図３】指標値を算出するときに用いる算出式を決める手順を示すフローチャートである。
【図４】図２におけるステップ１−２における指標値の算出の手順のフローチャートである。
【図５】変形例に係る異常発生予測システムの基本的な動作を示すフローチャートである。
【図６】実施例に係るカラー複写機の構成を示す図である。
【図７】同カラー複写機のプリンタ部の主要部を拡大した図である。
【図８】同プリンタ部のタンデム画像形成装置の部分拡大図である。
【図９】実施例に使用した薄膜タイプの抵抗変化素子の斜視図である。
【図１０】変形例に係る抵抗変化素子の斜視図である。
【図１１】実施例に使用した湿度センサの斜視図である。
【図１２】実施例に使用した振動センサの断面図である。
【図１３】実施例に使用したトナー濃度検出部の概略構成図である。
【図１４】同トナー濃度検出部におけるコイルの組立図である。
【図１５】実施例で用いた帯電電位を検出する電位測定システムの概略構成図である。
【図１６】実施例で算出した指標値Ｄの動き（時間変化）を示すグラフである。
【図１７】算出パラメータ導出用のフローチャートである。
【図１８】指標値算出、状態判定用のフローチャートである。
【図１９】６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図１９及び図２０の画像形成装置によって記録紙２０上に形成された網点画像の拡大写真である。
【図２０】初期の画像ＰＴ１を示す図である。
【図２１】ある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す図である。
【図２２】画像の微細な濃度ムラを測定する画質検出装置の概略構成を示す図である。
【図２３】走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図である。
【図２４】時間をパラメータとして光量を出力する出力状態を示す図である。
【図２５】高速フーリエ変換による変換結果（空間周波数特性）を示す図である。
【図２６】視覚ノイズ量を示す図である。
【図２７】算出された視覚ノイズの総量を示す図である。
【図２８】画質センサ（画質検知手段）の設置位置を示す図である。
【図２９】画質センサのデータ処理の流れを示すフローチャートである。
【図３０】画質検知手段を別体の付加ユニットとした場合の付加ユニットの具体的な構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０２５７】
１  状態判定装置
２  情報取得部
３  指標値算出部
４  判定部
５  制御部
６  画像形成システム
６００  画質検知装置
６１０  光反射型センサ
６２０  増幅回路
６３０  演算回路
６４０  信号生成回路
６５０  像担持体
７００  付加ユニット
７１０  通常は意志経路
７２０  排紙トレイ
７３０  容器
７４０  画質検知用排紙経路
７５０  排紙経路切替手段
７６０  搬送ローラ
７７０  画質センサ
７８０画質検知サンプル貯蔵部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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