JP2006201316A - 異常判定装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検対象（１８）から情報を検知する情報検知手段の固定状態のばらつき、情報取得手段の固定位置、及び環境変動、にかかわらず、被検対象の異常の有無を正確に判定することができる異常判定装置を提供する。
【解決手段】 被検対象（１８）から発せられる音を検知するマイクロフォン（３１、５４）と、これによる検知結果に基づいて被検対象（１８）の異常の有無を判定する判定手段とを備える異常判定装置において、環境情報を検知する環境センサ４１を設け、マイクロフォン（３１、５４）による検知結果に加えて、環境センサ４１による検知結果にも応じて、被検対象（１８）の異常の有無を判定させるように、判定手段を構成した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被検対象から発せられる音を検知する音検知手段による検知結果に基づいて被検対象の異常の有無を判定する異常判定装置に関するものである。また、かかる異常判定装置を備える複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、市場に出回っている様々な機械や装置においては、故障が発生すると、故障の内容によっては修理完了まで使用することができず、ユーザーに不便を強いてしまうことがあった。かかる不具合の発生を抑えてダウンタイムを低減するために、機械や装置の異常を早期に発見して対処することが望まれる。

一方、従来より、被検対象たる機械や装置から発せられる音の検知結果に基づいて、被検対象の異常の有無を判定する異常判定装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２、３等に記載のもの）。

特開平１０−１９６６２号公報 特開２０００−２１６９４３号公報 特開２００１−９２６８８号公報

本発明者らは、ダウンタイムを低減する目的で、振動検知手段による検知結果に基づいて異常の有無を判定させるようにした画像形成装置を開発中である。この画像形成装置は、潜像担持体たる感光体の表面に形成した静電潜像をトナーによって現像して可視像とした後、それを感光体から転写紙等の転写体に転写する電子写真方式によって画像を形成するものである。かかる構成の画像形成装置において、転写工程を経た後の感光体表面に付着している転写残トナーをクリーニングブレードによってクリーニングするものでは、摩耗によって劣化したクリーニングブレードが様々な故障の原因になる可能性がある。そこで、開発中の画像形成装置では、クリーニングブレードに振動検知手段を固定し、これによる振動の検知結果に基づいて、クリーニングブレードやその周囲の異常を早期発見できるようにしている。

ところが、この開発中の画像形成装置では、固定用の接着剤の厚みのばらつきなどにより、クリーニングブレードに対する振動検知手段の固定状態が装置毎にばらついてしまうと、振動の検知結果に誤差を引き起こして異常の判定精度を低下させてしまう。また、振動検知手段の固定箇所から比較的離れた場所で異常が発生した場合、振動検知手段によって異常振動を検知することが困難であった。

一方、音に基づいて異常の有無を判定する上述の異常判定装置では、音検知手段の固定状態のばらつきが音の検知に影響し難いことから、そのばらつきによる判定精度の低下を引き起こし難い。更には、音検知手段から比較的離れた場所で発生した異常でも、その音検知手段によって検知した音に基づいて検知することができる。

しかしながら、機械や装置などから発せられる様々な種類の音の中には、温度、湿度、空気中の組成などの変化に伴って、状態を変化させるものがある。例えば、クリーニングブレードと感光体との当接部における摩擦抵抗が温度や湿度の変動に伴って変化すると、当接部から発せられる音の状態もそれに伴って変化してしまう。このように、環境変動に伴って音の状態が変化してしまうと、その音に基づいて異常の有無を正確に判定することが困難になってしまう。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような異常判定装置及びこれを備える画像形成装置を提供することである。即ち、被検対象から情報を検知する情報検知手段の固定状態のばらつき、情報取得手段の固定位置、及び環境変動、にかかわらず、被検対象の異常の有無を正確に判定することができる異常判定装置である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被検対象から発せられる音を検知する音検知手段と、該音検知手段による検知結果に基づいて該被検対象の異常の有無を判定する判定手段とを備える異常判定装置において、環境情報を検知する環境情報検知手段を設け、上記音検知手段による検知結果に加えて、該環境情報検知手段による検知結果にも応じて、上記被検対象の異常の有無を判定させるように、上記判定手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の異常判定装置において、上記音検知手段によって検知された音の信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段を設け、上記判定手段に対して、該フーリエ変換手段によってフーリエ変換された信号に基づいて上記被検対象の異常の有無を判定させるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の異常判定装置において、上記音検知手段を複数設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の異常判定装置において、複数の上記音検知手段として、少なくとも、圧電型マイクロフォンと静電型マイクロフォンとを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの異常判定装置において、上記環境情報検知手段として、温度を検知する温度検知手段と、湿度を検知する湿度検知手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの異常判定装置において、上記環境情報検知手段として、空気中の窒素酸化物を検知するものを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、現像後の可視像を該潜像担持体から転写体に転写する転写手段と、転写後の該潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段と、異常の有無を判定する異常判定手段とを備える画像形成装置において、上記異常判定手段として、請求項１乃至６の何れかの異常判定装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１の画像形成装置において、少なくとも、上記潜像担持体と上記クリーニング手段とを、共通の支持体に支持した１つのユニットの状態で画像形成装置本体に対して着脱するようにしたプロセスユニットとして構成し、該プロセスユニットに、上記音検知手段と上記環境情報検知手段とを配設したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記音検知手段と上記環境情報検知手段とを上記支持体に対して着脱可能に固定したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項８又は９の画像形成装置において、上記プロセスユニットを複数設け、各プロセスユニットにおけるそれぞれの上記潜像担持体上で現像された上記可視像を上記転写体に重ね合わせて転写するように、上記転写手段を構成するとともに、各プロセスユニットの上記音検知手段及び環境情報検知手段による検知結果に基づいて、各プロセスユニットにおける異常の有無をそれぞれ判定させるように上記判定手段を構成したことを特徴とするものである。

これらの発明においては、被検対象から発せられる音に基づいて異常の有無を判定することで、振動に基づく場合とは異なり、情報検知手段たる音検知手段の固定状態のばらつきや固定位置にかかわらず、異常の有無を正確に判定することができる。また、被検対象から発せられる音に加えて、温度、湿度、空気中成分などの環境情報を利用することで、その環境に応じた基準で音の異常の度合いを判定することが可能である。よって、異常の有無を、環境変動にもかかわらず、正確に判定することができる。

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式の複写機（以下、単に複写機という）に適用した第１実施形態について説明する。
まず、本第１実施形態に係る複写機の基本的な構成について説明する。図１は、本複写機を示す概略構成図である。この複写機は、プリンタ部１００と給紙部２００とからなる画像形成手段と、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はプリンタ部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。

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図示しない制御部に送る。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等を制御してドラム状の４つの感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ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４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ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。なお、符号の後に付されたＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字は、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアン用の仕様であることを示している。

プリンタ部１００は、露光装置２１の他、１次転写ローラ６２Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ、２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。

給紙部２００は、プリンタ部１００の下方に配設された自動給紙部と、プリンタ部１００の側面に配設された手差し部とを有している。そして、自動給紙部は、ペーパーバンク４３内に多段に配設された２つの給紙カセット４４、給紙カセットから記録体たる転写紙を繰り出す給紙ローラ４２、繰り出した転写紙を分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５等を有している。また、プリンタ部１００の給紙路４８に転写紙を搬送する搬送ローラ４７等も有している。一方、手差し部は、手差しトレイ５１、手差しトレイ５１上の転写紙を手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ５２等を有している。

プリンタ部１００の給紙路４８の末端付近には、レジストローラ対４９が配設されている。このレジストローラ対４９は、給紙カセット４４や手差しトレイ５１から送られてくる転写紙を受け入れた後、所定のタイミングで中間転写体たる中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に形成される２次転写ニップに送る。

本複写機において、操作者は、カラー画像のコピーをとるときに、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、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た後、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。すると、原稿搬送部４００に原稿がセットされている場合には原稿がコンタクトガラス３２上に搬送された後に、コンタクトガラス３２上に原稿がセットされている場合には直ちに、スキャナ部３００が駆動を開始する。そして、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行し、第１走行体３３の光源から発せられる光が原稿面で反射した後、第２走行体３４に向かう。更に、第２走行体３４のミラーで反射してから結像レンズ３５を経由して読取りセンサ３６に至り、画像情報として読み取られる。

このようにして画像情報が読み取られると、プリンタ部１００は、図示しない駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６の１つを回転駆動させながら他の２つの支持ローラを従動回転させる。そして、これらローラに張架される中間転写ベルト１０を無端移動させる。更に、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する。そして、感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃを回転させながら、それらに、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。これらは、感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃと、中間転写ベルト１０とが当接するＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ニップで順次重ね合わせて静電転写されて４色重ね合わせトナー像になる。感光体４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ上にトナー像を形成する。

一方、給紙部２００は、画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙すべく、３つの給紙ローラのうちの何れか１つを作動させて、転写紙をプリンタ部１００の給紙路４８に導く。給紙路４８内に進入した転写紙は、レジストローラ対４９に挟み込まれて一旦停止した後、タイミングを合わせて、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２の２次転写ローラ２３との当接部である２次転写ニップに送り込まれる。すると、２次転写ニップにおいて、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像と、転写紙とが同期して密着する。そして、ニップに形成されている転写用電界やニップ圧などの影響によって４色重ね合わせトナー像が転写紙上に２次転写され、紙の白色と相まってフルカラー画像となる。

２次転写ニップを通過した転写紙は、２次転写装置２２の搬送ベルト２４の無端移動によって定着装置２５に送り込まれる。そして、定着装置２５の加圧ローラ２７による加圧力と、加熱ベルトによる加熱との作用によってフルカラー画像が定着せしめられた後、排出ローラ５６を経てプリンタ部１００の側面に設けられた排紙トレイ５７上に排出される。

図２は、プリンタ部１００を示す拡大構成図である。プリンタ部１００は、ベルトユニット、各色のトナー像を形成する４つのプロセスユニット１８Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ、２次転写装置２２、ベルトクリーニング装置１７、定着装置２５等を備えている。

ベルトユニットは、複数のローラに張架した中間転写ベルト１０を、感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃに当接させながら無端移動させる。感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃと中間転写ベルト１０とを当接させるＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ニップでは、１次転写ローラ６２Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃによって中間転写ベルト１０を裏面側から感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃに向けて押圧している。これら１次転写ローラ６２Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃには、それぞれ図示しない電源によって１次転写バイアスが印加されている。これにより、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ニップには、感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ上のトナー像を中間転写ベルト１０に向けて静電移動させる１次転写電界が形成されている。各１次転写ローラ６２Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの間には、中間転写ベルト１０の裏面に接触する導電性ローラ７４がそれぞれ配設されている。これら導電性ローラ７４は、１次転写ローラ６２Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃに印加される１次転写バイアスが、中間転写ベルト１０の裏面側にある中抵抗の基層１１を介して隣接するプロセスユニットに流れ込むことを阻止するものである。

プロセスユニット（１８Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）は、感光体（４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）と、その他の幾つかの装置とを１つのユニットとして共通の支持体に支持するものであり、プリンタ部１００に対して着脱可能になっている。ブラック用のプロセスユニット１８Ｋを例にすると、これは、感光体４０Ｋの他、感光体４０Ｋ表面に形成された静電潜像をブラックトナー像に現像するための現像手段たる現像ユニット６１Ｋを有している。また、１次転写ニップを通過した後の感光体４０Ｋ表面に付着している転写残トナーをクリーニングする感光体クリーニング装置６３Ｋも有している。また、クリーニング後の感光体４０Ｋ表面を除電する図示しない除電装置や、除電後の感光体４０Ｋ表面を一様帯電せしめる図示しない帯電装置なども有している。他色用のプロセスユニット１８Ｙ，Ｍ，Ｃも、取り扱うトナーの色が異なる他は、ほぼ同様の構成になっている。本複写機では、これら４つのプロセスユニット１８Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃを、中間転写ベルト１０に対してその無端移動方向に沿って並べるように対向配設したいわゆるタンデム型の構成になっている。

図３は、４つのプロセスユニット１８Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃからなるタンデム部２０の一部を示す部分拡大図である。なお、４つのプロセスユニット１８Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃは、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、同図においては各符号に付すＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字を省略している。同図に示すように、プロセスユニット１８は、感光体４０の周りに、帯電手段としての帯電装置６０、現像装置６１、１次転写手段としての１次転写ローラ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。

感光体４０としては、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のものを用いている。但し、無端ベルト状のものを用いても良い。また、帯電装置６０としては、帯電バイアスが印加される帯電ローラを感光体４０に当接させながら回転させるものを用いている。感光体４０に対して非接触で帯電処理を行うスコロトロンチャージャ等を用いてもよい。

現像装置６１は、磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する二成分現像剤を用いて潜像を現像するようになっている。内部に収容している二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に供給する攪拌部６６と、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４Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃに転移させる現像部６７とを有している。

攪拌部６６は、現像部６７よりも低い位置に設けられており、互いに平行配設された２本のスクリュウ６８、これらスクリュウ間に設けられた仕切り板、現像ケース７０の底面に設けられたトナー濃度センサ７１などを有している。

現像部６７は、現像ケース７０の開口を通して感光体４０に対向する現像スリーブ６５、これの内部に回転不能に設けられたマグネットローラ７２、現像スリーブ６５に先端を接近させるドクタブレード７３などを有している。ドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔は５００［μｍ］程度に設定されている。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になっている。また、現像スリーブ６５に連れ回らないようにないようされるマグネットローラ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磁極を有している。これら磁極は、それぞれスリーブ上の二成分現像剤に対して回転方向の所定位置で磁力を作用させる。これにより、攪拌部６６から送られてくる二成分現像剤を現像スリーブ６５表面に引き寄せて担持させるとともに、スリーブ表面上で磁力線に沿った磁気ブラシを形成する。

磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転に伴ってドクタブレード７３との対向位置を通過する際に適正な層厚に規制されてから、感光体４０に対向する現像領域に搬送される。そして、現像スリーブ６５に印加される現像バイアスと、感光体４０の静電潜像との電位差によって静電潜像上に転移して現像に寄与する。更に、現像スリーブ６５の回転に伴って再び現像部６７内に戻り、マグネットローラ７２の磁極間の反発磁界の影響によってスリーブ表面から離脱した後、攪拌部６６に戻される。攪拌部６６内では、トナー濃度センサ７１による検知結果に基づいて、二成分現像剤に適量のトナーが補給される。なお、現像装置６１として、二成分現像剤を用いるものの代わりに、磁性キャリアを含まない一成分現像剤を用いるものを採用してもよい。

感光体クリーニング装置６３としては、ポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を感光体４０に押し当てる方式のものを用いているが、他の方式のものを用いてもよい。クリーニング性を高める目的で、本例では、外周面を感光体４０に接触させる接触導電性のファーブラシ７６を、図中矢印方向に回転自在に有するクリーニング装置６３を採用している。そして、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を図中矢示方向に回転自在に設け、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。スクレーパ７８によって電界ローラ７７から除去されたトナーは、回収スクリュ７９上に落下して回収される。

かかる構成の感光体クリーニング装置６３は、感光体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の片側に寄せられ、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻されて再利用される。

除電装置６４は、除電ランプ等からなり、光を照射して感光体４０の表面電位を除去する。このようにして除電された感光体４０の表面は、帯電装置６０によって一様帯電せしめられた後、光書込処理がなされる。

ベルトユニットの図中下方には、２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、２次転写ベルト２４を掛け渡して無端移動させている。２つのローラ２３のうち、一方は図示しない電源によって２次転写バイアスが印加される２次転写ローラとなっており、ベルトユニットのローラ１６との間に中間転写ベルト１０と２次転写ベルト２４とを挟み込んでいる。これにより、両ベルトが当接しながら当接部で互いに同方向に移動する２次転写ニップが形成されている。レジストローラ対４９からこの２次転写ニップに送り込まれた転写紙には、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像が２次転写電界やニップ圧の影響で一括２次転写されて、フルカラー画像が形成される。２次転写ニップを通過した転写紙は、中間転写ベルト１０から離間して、２次転写ベルト２４の表面に保持されながら、ベルトの無端移動に伴って定着装置２５へと搬送される。なお、２次転写ローラに代えて、転写チャージャ等によって２次転写を行わせるようにしてもよい。

２次転写ニップを通過した中間転写ベルト１０の表面は、支持ローラ１５による支持位置にさしかかる。ここでは、中間転写ベルト１０が、おもて面（ループ外面）に当接するベルトクリーニング装置１７と、裏面に当接する支持ローラ１５との間に挟み込まれる。そして、ベルトクリーニング装置１７により、おもて面に付着している転写残トナーが除去された後、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ニップに順次進入して、次の４色トナー像が重ね合わされる。

ベルトクリーニング装置１７は、２つのファーブラシ９０，９１を有している。これらは、複数の起毛をその植毛方向に対してカウンタ方向で中間転写ベルト１０に当接させながら回転することで、ベルト上の転写残トナーを機械的に掻き取る。加えて、図示しない電源によってクリーニングバイアスが印加されることで、掻き取った転写残トナーを静電的に引き寄せて回収する。

ファーブラシ９０，９１に対しては、それぞれ金属ローラ９２，９３が接触しながら、順または逆方向に回転している。これら金属ローラ９２，９３のうち、中間転写ベルト１０の回転方向上流側に位置する金属ローラ９２には、電源９４によってマイナス極性の電圧が印加されている。また、下流側に位置する金属ローラ９３には、電源９５によってプラス極性の電圧が印加される。そして、それらの金属ローラ９２，９３には、それぞれブレード９６，９７の先端が当接している。かかる構成では、中間転写ベルト１０の図中矢印方向への無端移動に伴って、まず、上流側のファーブラシ９０が中間転写ベルト１０表面をクリーニングする。このとき、例えば金属ローラ９２に−７００［Ｖ］が印加されながら、ファーブラシ９０に−４００［Ｖ］が印加されると、まず、中間転写ベルト１０上のプラス極性のトナーがファーブラシ９０側に静電転移する。そして、ファーブラシ側に転移したトナーが更に電位差によってファーブラシ９０から金属ローラ９２に転移して、ブレード９６によって掻き落とされる。

このように、ファーブラシ９０で中間転写ベルト１０上のトナーが除去されるが、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に印加されるマイナス極性のバイアスにより、マイナスに帯電される。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を用いて今度はプラス極性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。

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に印加されるプラス極性のバイアスにより、プラス極性に帯電される。そして、１次転写位置で印加される転写電界によって感光体４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ側に転写され、感光体クリーニング装置６３で回収される。

レジストローラ対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。

２次転写装置２２および定着装置２５の下には、上述したタンデム部２０と平行に延びるような、転写紙反転装置２８（図１参照）が設けられている。これにより、片面に対する画像定着処理を終えた転写紙が、切換爪で転写紙の進路を転写紙反転装置側に切り換えられ、そこで反転されて再び２次転写転写ニップに進入する。そして、もう片面にも画像の２次転写処理と定着処理とが施された後、排紙トレイ上に排紙される。

以上の構成の本複写機においては、各プロセスユニット１８Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ、２次転写装置２２、露光装置２１等により、記録体たる転写紙に画像を形成する画像形成手段が構成されている。

本複写機は、その構成要素の状態や内部で生ずる現象に関連する様々な情報を取得する情報取得手段を備えている。この情報取得手段は、図４に示される制御部１、各種センサ２、操作表示部３などから構成されている。制御部１は、複写機全体の制御を司る制御手段であり、制御プログラムを記憶している情報記憶手段たるＲＯＭ１ｃ、演算データや制御パラメータ等を記憶する情報記憶手段たるＲＡＭ１ｂ、演算手段たるＣＰＵ１ａ等を有している。操作表示部３は、文字情報等を表示する液晶ディスプレイ等から構成される表示部３ａや、テンキー等などによって操作者から入力情報を受け付けて制御部１ｃに送る操作部３ｂなどを有している。本複写機では、これら制御部１、各種センサ２、操作表示部３等からなる情報取得手段が、ＲＯＭ（１ｃ）等の情報記憶手段に記憶された組情報群と、複写機から定期的に取得した各種情報とに基づいて被検対象たる複写機の異常の有無を判定する異常判定装置としても機能している。

本複写機の情報取得手段によって取得される情報としては、センシング情報、制御パラメータ情報、入力情報、画像読取情報などが挙げられる。以下、これらの情報について詳述する。

（a）センシング情報
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。

（a-1）駆動の情報
・感光体ドラムの回転速度をエンコーダーで検出したり、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。
・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。
・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。

（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や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、紙の先端や後端の通過タイミングのずれ、送り方向と垂直な方向の変動などを読み取る。
・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。
・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。

（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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・カール量は光センサ、接触センサなどで検出する。
・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。

（a-4）現像剤特性
現像剤（トナーやキャリア）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。
・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。
・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。
これらの情報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と良い。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。
・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）。
・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）。
・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。

（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）、表面電位（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、電気抵抗、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。
・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。
・表面電位、温度は従来周知のセンサで求めることができる。
・線速度は感光体回転軸に取り付けられたエンコーダーなどで検出される。
・感光体表面からの散乱光は光センサで検出される。

（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。
・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。
・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。
・帯電による電磁波は広帯域アンテナにより捉える。
・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は、次のようなものが挙げられる。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。

（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。色に応じて投光波長を選択すればよい。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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。

（a-8）画像形成装置のプリント物の物理的な特性
・像流れや画像かすれなどは、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。
・トナーチリ汚れ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。
・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。
・記録紙のカール、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。
・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。

（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を採用することができる。
・湿度検出には、Ｈ_２Ｏ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。
・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。
・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。

（b）制御パラメータ情報
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。

（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。
・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）など。

（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）など。

（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）など。

（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。
・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。
・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。
・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。
・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。
・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。

次に、本複写機における各種情報の具体的取得法について説明する。
（１）温度
本複写機は、温度の情報を取得する温度センサとして、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るものを備えている。

（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ス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。

（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ことができる。

（４）トナー濃度（４色分）
各色ごとにトナー濃度を検出する。トナー濃度センサとしては従来より公知の方式のもの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。

（５）感光体一様帯電電位（４色分）
各色用の感光体（４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）について、それぞれ一様帯電電位を検出する。物体の表面電位を検知する公知の表面電位センサを用いることができる。

（６）感光体露光後電位（４色分）
光書込後の感光体（４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）の表面電位を、（５）と同様にして検出する。

（７）着色面積率（４色分）
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。

（８）現像トナー量（４色分）
感光体（４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）上で現像された各色トナー像における単位面積あたりのトナー付着量を、反射型フォトセンサによる光反射率に基づいて求める。反射型フォトセンサは対象物にＬＥＤ光を照射し、反射光を受光素子で検出するものである。トナー付着量と光反射率とには相関関係が成立するため、光反射率に基づいてトナー付着量を求めることができる。

（９）紙先端位置の傾き
給紙部（２００）の給紙ローラから２次転写ニップに至る給紙経路のどこかに、転写紙をその搬送方向に直交する方向の両端で検知する光センサ対を設置し、搬送されてくる転写紙の先端付近の両端を検出する。両光センサについて、給紙ローラの駆動信号の発信時を基準として、通過までの時間を計測し、時間のズレに基づいて送り方向に対する転写紙の傾きを求める。

（１０）排紙タイミング
排出ローラ対（図１の５６）を通過後の転写紙を光センサで検出する。この場合も給紙ローラの駆動信号の発信時を基準として計測する。

（１１）感光体総電流（４色分）
感光体（４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）からアースに流れ出る電流を検出する。感光体の基板と接地端子との間に、電流測定手段を設けることで、かかる電流を検出することができる。

（１２）感光体駆動電力（４色分）
感光体の駆動源（モータ）が駆動中に費やす駆動電力（電流×電圧）を電流計や電圧計などによって検出する。

次に、本複写機の特徴的な構成について説明する。
図５は上述したＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用のプロセスユニットの何れか１つを示す斜視図である。なお、各色のプロセスユニットの構成は同様であるので、同図においては、符号の後尾に付すＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの添字を省略している。同図において、プロセスユニット１８は、鉛直方向の上部に、プロセスユニット本体に着脱可能に支持されるセンサ支持部１９を備えている。このセンサ支持部１９は、プロセスユニット１８のケーシングの一部を構成しており、ケーシングの一部として機能した際、即ち、プロセスユニット本体に装着されている際にユニットト内部となる箇所に、複数のセンサが固定されている。詳しくは、感光体４０の軸線方向に並ぶ複数のセンサを有する第１センサ列２６と、これに平行配設された第２センサ列２９とを有し、これらセンサ列には、それぞれ２つの静電型マイクロフォン５４と、１つの圧電型マイクロフォン３１と、環境センサ４１とが設けられている。それぞれ、センサ列の一番端には静電型マイクロフォン５４が配設されており、反対側の端には環境センサ４１が配設されており、これの隣にもう１つの静電型マイクロフォン５４が配設されており、２つの静電型マイクロフォン５４の間に圧電型マイクロフォン３１が配設された構造である。

情報取得手段の一部として機能するこれら複数のセンサが固定されたセンサ支持部１９は、図６に示すように、プロセスユニット１８本体に対して、ワンタッチで着脱される構成になっている。

被検対象たるプロセスユニット１８から発せられる音圧を検知する音検知手段としての静電型マイクロフォン５４は、高周波領域の音信号を検知するのに適したセンサである。静電容量の変化を利用して音圧を電気信号に変換するマイクであり、図７に示すように、外面を外気に接触させることが可能な電極からなる振動板５４ａと、これの内面に対して所定の間隙Ｇを介して対向する背面電極５４ｂと、これらを支持する絶縁性の支持体５４ｃと、背面電極５４ｂに電圧を印加する電源回路５４ｄとを有している。背面電極５４ｂに電圧が印加された状態で、外部から伝わってくる音圧によって振動板５４ａが振動すると、両電極間の距離が変化する。そして、それに応じて両電極間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知することで、高周波領域の音を良好に検知することができる。

音検知手段としての圧電型マイクロフォン３１は、周知の技術により、圧電素子を利用して音圧を電気信号に変換するマイクであり、低周波領域の音を検知するのに適している。

環境センサ４１は、上述した周知の技術によって環境情報たる温度及び湿度を検知することができる。また、環境情報たる空気中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を検知することもできる。図８は、環境センサ４１の窒素酸化物検知部を示す模式図である。この窒素酸化物検知部は、定電位電解型センサによって構成されている。ガス透過性の２つのガス透過膜４１ａの間に、作用電極４１ｂ、電解液４１ｅ、参照電極４１ｃ、対向電極４１ｄを挟み込んでいる。作用電極４１ｂはガス透過膜４１ａを透過してきた窒素酸化物に反応を起こさせるための電極である。また、参照電極４１ｃは、電気化学的な電位の基準となる電極である。また、対向電極４１ｄは、電解液４１ｅを介して対向する作用電極４１ｂと対になって電流ｉを流すための電極である。この電流ｉの値を測定することにより、空気中に含まれる窒素酸化物を定量することができる。

本複写機は、各プロセスユニット１８内でこれらマイクロフォンと環境センサ４１とによって取得した音情報及び環境情報に基づいて、各プロセスユニット１８の異常の有無を判定するようになっている。具体的には、それら音情報及び環境情報からなる組情報に基づいて、ＭＴＳ法によるマハラノビスの距離を求めて、装置内に異常が発生しているか否かを判定する。
マハラノビスの距離を求めるためには、正常な状態の複写機から取得した複数の組情報の集まりである組情報群を構築する必要があるが、この構築については、複写機の出荷先において、ユーザーの命令に基づく運転時に行うようになっている。なお、本複写機においては、上述した制御部１が、被検対象たる複写機の異常を判定する判定手段として機能している。

図９は、本複写機の異常判定装置によって実施されるデータ処理の概要を示すフローチャートである。本複写機が工場から出荷された後（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）、ユーザーの元で初めに本複写機の主電源が投入されると（Ｓ２）、異常判定装置の一部である上述のＣＰＵ（１ａ）はその時点を期間計測開始タイミングとしてＲＡＭ（１ｂ）に記憶させる（Ｓ３）。このＲＡＭ（１ｂ）には、かかる期間計測開始タイミングから、ある一定の期間が経過したことを判断するために必要となる期間経過判断パラメータが、工場出荷に先立って格納されている。かかる期間経過判断パラメータとしては、経過時間閾値、経過日数閾値、経過月数閾値、プリント枚数閾値、運転時間閾値などが挙げられる。上述の期間計測開始タイミングから、これら期間経過判断パラメータに基づいて決定されるある一定の期間経過までの間、即ち、所定期間が経過するまでの間は、組情報群構築処理が実行される（Ｓ４でＮ、Ｓ５）。この所定期間内は、複写機のユーザーから見れば特別に使い勝手が変わることはなく、安定状態のデータが蓄積される。かかる所定期間に実施される組情報群構築処理では、情報取得手段によって取得可能な各種情報の組み合わせである組情報がプリントジョブ中に取得され、組情報群の一部として情報記憶手段たるＲＡＭ１ｂに記憶される。上述の期間計測開始タイミングから所定期間が経過すると（Ｓ４でＹ）、組情報群構築処理に代えて、異常判定処理が実行される（Ｓ６）。この異常判定処理では、所定期間経過後のプリントジョブ中に情報取得手段によって取得された各種情報からなる組情報と、ＲＡＭ（１ｂ）内に記憶されている組情報群とに基づいてマハラノビスの距離が求められる。そして、得られたマハラノビスの距離に基づいて、複写機について異常ありか否かが判定される。

次に示す表１は、上述の組情報群構築処理において構築される取得データテーブルの一例である。この取得データテーブルでは、ｋ種類の情報からなる組情報をｎ組取得して逆行列を構成する例を示している。

組情報群構築処理では、まず、１組目の組情報を構成するｋ種類の情報（ｙ_１１、ｙ_１２・・・・・・ｙ_１ｋ）がそれぞれ情報取得手段によって取得される。そして、データテーブル内の１行目のデータとして、ＲＡＭ（１ｂ）に記憶される。次いで、２組目の組情報を構成するｋ種類の情報（ｙ_２１、ｙ_２２・・・・・・ｙ_２ｋ）がそれぞれ情報取得手段によって取得され、データテーブル内の２行目のデータとして、ＲＡＭ（１ｂ）内に記憶される。以降、３組目以降の組情報がプリントジョブに伴って順次取得されていき、データテーブル内のデータとして記憶されていく。そして、上述の所定期間が経過する直前にｎ組目の組情報が取得されて、データテーブル内のｎ行目のデータとしてＲＡＭ（１ｂ）内に記憶される。所定期間が経過すると、各組情報を構成するｋ種類の情報について、それぞれｎ個における平均と標準偏差（σ）とが求められて、それぞれｎ＋１、ｎ＋２行目のデータとして、ＲＡＭ内に記憶される。

上述の所定期間が経過してこのような取得データテーブル構築工程が終わると、その直後に、逆行列構築処理が行われる。この逆行列構築処理では、以下に説明する情報正規化工程と、相関係数算出工程と、逆行列変換工程とが実施される。

逆行列構築処理における情報正規化工程では、表１に示した取得データテーブルに基づいて、次の表２に示すような正規化データテーブルが構築される。

データの正規化とは、各種情報について、その絶対値情報を変量情報に変換するための処理であり、次に示す関係式に基づいて、各種情報の正規化データが算出される。なお、次式におけるｉは、ｎ組の組情報のうちの何れか１つであることを示す符号である。また、ｊは、ｋ種類の情報のうちの何れか１つであることを示す符号である。

上記情報正規化工程が終わると、次に、相関係数算出工程が行われる。この相関係数算出工程では、ｎ組の正規化データ群において、それぞれｋ種類の正規化データのうち、互いに異なる２種類が成立し得る全ての組合せ（_ｋＣ_２通り）について、次式に基づいて相関係数ｒ_ｐｑ（ｒ_ｑｐ）が算出される。

全ての組合せについての相関係数ｒ_ｐｑ（ｒ_ｑｐ）が算出されると、次に、対角要素を１、その他のｐ行ｑ列の要素を相関係数ｒ_ｐｑとした、ｋ×ｋ個の相関係数行列Ｒが構築される。なお、この相関係数行列Ｒの内容を、次式に示す。

このような相関係数算出工程が終わると、次に、行列変換工程が実施される。この行列変換工程により、上記数３で示した相関係数行列Ｒが、次式で示される逆行列Ａ（Ｒ^−１）に変換される。

本複写機は、表１に示した組情報群たる取得データテーブルを構築する組情報群構築処理を行った後、異常判定処理を実施するのに先立って、以上のような情報正規化工程、相関係数算出工程、行列変換工程という一連のプロセスによって逆行列Ａを構築する。そして、この逆行列ＡをＲＡＭ（１ｂ）内に記憶する。

逆行列Ａを構築すると、複写機内の異常の有無を判定する異常判定処理を実行する。この異常判定処理では、プリントジョブ毎に、情報取得手段によって定期的に取得した各種の情報の全て又は一部の組合せからなる組情報について、逆行列Ａによる多次元空間内におけるマハラノビスの距離（以下、マハラノビス距離という）Ｄを、次式に基づいて算出する。

図１０は、組情報群構築処理から行列変換工程までの一連のプロセスを示すフローチャートである。同図において、まず、複写機の状態と関連があるｋ個の情報が、複写機を動作させながらｎ組取得される（ステップ１−１：以下、ステップをＳと記す）。次に、情報の種類（ｊ）毎に、上記数１の関係式に基づいた平均値と標準偏差σとが算出され、算出結果に基づいて正規化データテーブルが構築される（Ｓ１−２）。そして、正規化データテーブルに基づいて相関係数行列Ｒが構築された後（Ｓ１−３）、逆行列Ａに変換される（Ｓ１−４）。

図１１は、逆行列Ａと各種取得データとに基づいてマハラノビス距離Ｄを算出する手順を示すフローチャートである。この手順では、まず、任意の状態でのｋ種類のデータｘ₁,ｘ₂,・・・,ｘ_kが取得される（Ｓ２−１）。データの種類はｙ₁₁,ｙ₁₂,・・・,ｙ_1kなどに対応する。次に、上記数１の関係式に基づいて、それぞれの取得データがＸ₁,Ｘ₂,・・・,Ｘ_kといった具合に規格化される。そして、すでに構築されている逆行列Ａの要素ａ_kkを用いて決められた上記数５の関係式により、マハラノビス距離Ｄの二乗が算出される。図中の「Σ」は、添字ｐおよびｑに関する総和を表している。

上記制御部（１）は、このようにして求めたマハラノビス距離Ｄを、予め設定した閾値と比較する。そして、マハラノビス距離Ｄが閾値よりも大きい場合には、取得された組情報について正常分布から大きくずれている異常データであると判定して、操作表示部３に故障発生注意情報を表示する。

ＲＡＭ（１ｂ）内に正常組データ群として機能する逆行列Ａを記憶させておく例について説明したが、逆行列Ａの代わりに、次のような組情報群を記憶させておいてもよい。即ち、組情報群構築処理で構築した上記取得データテーブルや、逆行列構築工程の途中で得られる上記正規化データテーブル、上記相関係数行列Ｒなどである。逆行列Ａの代わりにこれら正常組データ群の何れかを記憶させた場合には、異常の判定に先立って、そのデータに基づいて逆行列Ａを構築させればよい。

かかる構成の本複写機によれば、各種情報の全て又は一部の組合せからなる組情報の取得結果についての異常をＭＴＳ法によって判定することで、様々な種類の異常を広範囲に渡って発見することができる。また、個々の異常について、その原因の有無をそれぞれ監視する必要がないため、かかる監視による制御の煩雑化を回避することができる。また、出荷に先立って本複写機を工場で試運転しなくても、出荷先において正常な状態の本複写機から正常データ群を取得した後、異常の有無を判定することができる。しかも、判定に用いる正常データ群として、標準機から取得したものではなく、本複写機自体から取得したものを用いることができる。よって、出荷に先立って製品毎に正常データ群を取得することによるコスト高と、標準機から取得した正常データ群を個々の製品に採用することによる判定精度の低下との両方を回避することができる。

なお、工場出荷後、初めに運転が開始された時点から、所定期間が経過するまでの期間に正常データ群としての組情報群を構築させるようにした例について説明したが、修理完了後、初めに運転が開始された時点から、所定期間が経過するまでの期間に正常データ群としての組情報群を構築させるようにしてよい。この場合、修理持に交換された部品やユニットに適した正常データ群を構築することができる。

次に、第１実施形態に係る複写機に、より特徴的な構成を付加した各実施例の複写機について説明する。
［第１実施例］
図１２は、本第１実施例に係る複写機の電気回路の一部を示すブロック図である。判定手段たる制御部１は、上述した静電型マイクロフォン５４や圧電型マイクロフォン３１から出力される音信号をダイレクトに受け取るのではなく、フーリエ変換回路４を介して受け取るようになっている。そして、フーリエ変換された音信号に基づいて、上述の取得データテーブルを構築する。フーリエ変換により、様々な周波数の入り交じった音情報を周波数毎に分析することが可能になる。なお、同図においては、便宜上、プロセスユニット１個分のマイクロフォンと環境センサ４１としか記載していないが、実際には、プロセスユニット４個分のマイクロフォンや環境センサ４１が制御部１に接続されている。

図１３は、正常な状態のプロセスユニット１８において圧電型マイクロフォン３１によって検知された低周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフである。プロセスユニット１８に異常がない場合には、図示のように、低周波領域における各周波数の音強度（振幅）がほぼ同じような値で出現する起伏のない波形となる。

図１４は、正常な状態のプロセスユニット１８において静電型マイクロフォン５４によって検知された高周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフである。プロセスユニット１８に異常がない場合には、図示のように、高周波領域においても、各周波数の音強度（振幅）がほぼ同じような値で出現する起伏のない波形となる。

図１５、図１６は、それぞれ、異常な状態のプロセスユニット１８において圧電型マイクロフォン３１、静電型マイクロフォン５４によって検知された低周波音信号、高周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフである。プロセスユニット１８に異常がある場合には、図示のように、各周波数の音強度（振幅）が周波数毎に大きくばらつくことが多い。但し、プロセスユニット１８の構造や、特性によっては、性状な状態においても、特定の周波数の音成分だけ、時と場合に応じて、大きく変動する場合もある。よって、ある特定の周波数の音強度が大きく変動したからといって、異常であるとは限らない。そこで、本複写機においては、各マイクロフォンから出力され且つフーリエ変換された音信号について、所定の周波数毎に音強度を数値化して、それぞれ上述の取得データテーブルに記憶させる。このように周波数毎に音強度を数値化して組情報群に組み入れ、これに基づいてマハラノビスの距離を求めることで、正常な状態での波形のバラツキについては、異常がないものとして判定することができる。

また、本複写機においては、各マイクロフォンで取得した音情報に加えて、環境センサ４１によって取得した環境情報たる温度、湿度、空気中の窒素酸化物濃度も、組情報群の一部として取り入れるようになっている。かかる構成では、温度、湿度、窒素酸化物濃度が変動しても、変動後の値に応じた基準で音の異常の度合いを判定することが可能である。例えば、クリーニングブレード７５と感光体４０との摩擦抵抗が比較的大きくなる高湿度環境下においては、起伏の目立つ音信号の波形になったとしても、それを異常だと誤検知することを回避することが可能になる。よって、異常の有無を、環境変動にもかかわらず、正確に判定することができる。

これまで、異常判定装置を複写機本体内に搭載した例について説明したが、異常判定装置を複写機と別体に構成してもよい。この場合には、複写機内に搭載された各種センサや制御部ではなく、通信回線を介して複写機から送られてくる各種情報を受信する異常判定装置の受信手段が、異常判定装置の情報取得手段として機能する。そして、複写機から離れた遠隔地にて、異常の判定や診断を行うことができる。更には、複数の複写機を１台の異常判定装置で集中管理して、それぞれの異常を判定することができる。また、通信回線を介して判定結果を外部に送信する送信手段を異常判定装置に設ければ、それぞれ異なる遠隔地に設置された各複写機に対して、判定結果を送信して操作者に報知することもできる。通信回線としては、有線、無線の何れでもよく、電気回線のほか光ファイバーを用いたものなど、あらゆる形態のものを使用することができる。また、音情報と環境情報とだけに基づいてマハラノビス距離を求める例について説明したが、それら情報に加えて、他の取得情報、例えば、先に説明した各種情報の具体的取得法によって取得される振動、トナー濃度、感光体電位、着色面積率などにも基づいて、マハラノビスの距離を求めるようにしてもよい。

以上、実施形態に係る複写機においては、音検知手段たる圧電型マイクロフォン３１や静電型マイクロフォン５４によって検知された音の信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段たるフーリエ変換回路４を設け、判定手段たる制御部１に対して、これによってフーリエ変換された信号に基づいて被検対象たるプロセスユニット１８の異常の有無を判定させるようにしている。かかる構成においては、検知された音の強度を周波数毎に分析して、多様な音の変化形態を検知することが可能になる。そして、このことにより、異常の発生に伴う音の変化を、精度良く検出することができる。

また、実施形態に係る複写機においては、音検知手段たるマイクロフォンを複数設けているので、プロセスユニット内で様々な方向に響く音をそれぞれ検出して、異常の判定に役立てることができる。

また、実施形態に係る複写機においては、複数の上記音検知手段として、圧電型マイクロフォン３１と静電型マイクロフォン５４とを設けているので、低周波領域から高周波領域までの音信号成分を精度良く検出することができる。

また、実施形態に係る複写機においては、環境情報検知手段として、温度を検知する温度検知手段と、湿度を検知する湿度検知手段と有する環境センサ４１を設けているので、温度及び湿度の変化と、音の変化との関係を異常の判定の際に反映させて、温度や湿度の変化にかかわらず、音の異常を検知することができる。

また、実施形態に係る複写機においては、環境情報検知手段として、空気中の窒素酸化物を検知する環境センサ４１を設けているので、窒素酸化物の変化と、音の変化との関係を異常の判定の際に反映させて、空気中の窒素酸化物濃度の変化にかかわらず、音の異常を検知することができる。これにより、像流れと呼ばれる現象が生じやすくなる高窒素酸化物濃度の環境下でも、像流れの発生に伴う音の変化をとらえて、音の異常を正確に判定することができる。

また、実施形態に係る複写機においては、潜像担持体たる感光体４０とクリーニング手段たる感光体クリーニング装置６３とを、共通の支持体に支持した１つのユニットの状態で画像形成装置本体に対して着脱するようにしたプロセスユニット１８として構成している。そして、このプロセスユニット１８に、音検知手段たる各種のマイクロフォンと環境情報検知手段たる環境センサ４１とを配設している。かかる構成では、プロセスユニット１８内で発生する異常を、ユニット内で発生する音に基づいて判定することができる。

また、実施形態に係る複写機においては、音検知手段たる各マイクロフォンと環境情報検知手段たる環境センサ４１とを支持体たるユニットケーシングに対して着脱可能に固定している。かかる構成では、プロセスユニットの交換時に、ユニット本体だけ交換して各センサを使い回したり、プロセスユニットのリサイクル時に各マイクロフォンの再生を容易にしたりして、低コスト化を図ることができる。

また、実施形態に係る複写機においては、プロセスユニット１８を複数設け、各プロセスユニット１８におけるそれぞれの感光体４０上で現像された可視像たるトナー像を転写体たる転写紙に重ね合わせて転写するように、転写手段たる２次転写装置２２を構成している。更に、各プロセスユニットのマイクロフォン及び環境センサ４１による検知結果に基づいて、各プロセスユニット１８における異常の有無をそれぞれ判定させるように判定手段たる制御部１を構成している。かかる構成では、各プロセスユニットで形成された各色トナー像の重ね合わせによって多色画像を形成しつつ、各プロセスユニット内における異常の有無をそれぞれ個別に判定することができる。

第１実施形態に係る複写機を示す概略構成図。 同複写機のプリンタ部を示す概略構成図。 同複写機のタンデム部を示す部分拡大図。 同複写機の電気回路の一部を示すブロック図。 同複写機のプロセスユニットを示す斜視図。 センサ支持部と取り外した状態の同プロセスユニットを示す斜視図。 同センサ支持部の静電型マイクロフォンを示す模式図。 同センサ支持部の環境センサの窒素酸化物検知部を示す模式図。 同複写機の異常判定装置によって実施されるデータ処理の概要を示すフローチャート。 同複写機によって実施される組情報群構築処理から行列変換工程までの一連のプロセスを示すフローチャート。 逆行列Ａと各種取得データとに基づいてマハラノビス距離Ｄを算出する手順を示すフローチャート。 第１実施例に係る複写機の電気回路の一部を示すブロック図。 正常な状態の同プロセスユニットにおいて圧電型マイクロフォンによって検知された低周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフ。 正常な状態のプロセスユニットにおいて静電型マイクロフォンによって検知された高周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフ。 異常な状態の同プロセスユニットにおいて圧電型マイクロフォンによって検知された低周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフ。 異常な状態のプロセスユニットにおいて静電型マイクロフォンによって検知された高周波音信号のフーリエ変換後の波形を示すグラフ。

符号の説明

１ａ ＣＰＵ（判定手段、情報取得手段の一部、異常判定装置の一部）
１ｂ ＲＡＭ（情報記憶手段、情報取得手段の一部、異常判定装置の一部）
１ｃ ＲＯＭ（情報記憶手段、情報取得手段の一部、異常判定装置の一部）
２ 各種センサ（情報取得手段の一部、異常判定装置の一部）
３ 操作表示部（情報取得手段の一部、異常判定装置の一部）
２０ 中間転写ベルト（転写手段の一部）
２２ ２次転写装置（転写手段の一部）
３１ 圧電型マイクロフォン（音検知手段）
４０Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ 感光体（潜像担持体）
４１ 環境センサ（環境情報検知手段）
５４ 静電型マイクロフォン（音検知手段）
６１ 現像ユニット（現像手段）
６２ １次転写ローラ（転写手段の一部）

Claims (10)

1. 被検対象から発せられる音を検知する音検知手段と、該音検知手段による検知結果に基づいて該被検対象の異常の有無を判定する判定手段とを備える異常判定装置において、
   環境情報を検知する環境情報検知手段を設け、上記音検知手段による検知結果に加えて、該環境情報検知手段による検知結果にも応じて、上記被検対象の異常の有無を判定させるように、上記判定手段を構成したことを特徴とする異常判定装置。
2. 請求項１の異常判定装置において、
   上記音検知手段によって検知された音の信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段を設け、上記判定手段に対して、該フーリエ変換手段によってフーリエ変換された信号に基づいて上記被検対象の異常の有無を判定させるようにしたことを特徴とする異常判定装置。
3. 請求項１又は２の異常判定装置において、
   上記音検知手段を複数設けたことを特徴とする異常判定装置。
4. 請求項３の異常判定装置において、
   複数の上記音検知手段として、少なくとも、圧電型マイクロフォンと静電型マイクロフォンとを設けたことを特徴とする異常判定装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの異常判定装置において、
   上記環境情報検知手段として、温度を検知する温度検知手段と、湿度を検知する湿度検知手段とを設けたことを特徴とする異常判定装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの異常判定装置において、
   上記環境情報検知手段として、空気中の窒素酸化物を検知するものを設けたことを特徴とする異常判定装置。
7. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、現像後の可視像を該潜像担持体から転写体に転写する転写手段と、転写後の該潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段と、異常の有無を判定する異常判定手段とを備える画像形成装置において、
   上記異常判定手段として、請求項１乃至６の何れかの異常判定装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１の画像形成装置において、
   少なくとも、上記潜像担持体と上記クリーニング手段とを、共通の支持体に支持した１つのユニットの状態で画像形成装置本体に対して着脱するようにしたプロセスユニットとして構成し、該プロセスユニットに、上記音検知手段と上記環境情報検知手段とを配設したことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８の画像形成装置において、
   上記音検知手段と上記環境情報検知手段とを上記支持体に対して着脱可能に固定したことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８又は９の画像形成装置において、
    上記プロセスユニットを複数設け、各プロセスユニットにおけるそれぞれの上記潜像担持体上で現像された上記可視像を上記転写体に重ね合わせて転写するように、上記転写手段を構成するとともに、各プロセスユニットの上記音検知手段及び環境情報検知手段による検知結果に基づいて、各プロセスユニットにおける異常の有無をそれぞれ判定させるように上記判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。

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