JP2008065472A - 負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散装置及び負荷分散プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のプリンタ等の負荷が偏り、特定のプリンタが早く故障したり、印字品質が劣化したりする。
【解決手段】ネットワーク上に接続されている複数のプリンタから内部のセンサの情報を取得し、劣化度を演算する。得られた劣化度に応じて、印刷ジョブを分散させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ある作業を遂行するに当たって、同じ機能を提供するために用意された複数の機器からいずれか一つを選択して作業を実行させる、負荷分散方法、システム、装置或はプログラムに関する。
より特定的には、ネットワーク上に存在する複数のプリンタのうちのいずれか一つを選択するプリンタサーバ等に適用して好適な技術に関する。

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、ユーザに不便を強いてしまうことがあった。特に、オフィス等で稼動するページプリンタやファクシミリ装置等で顕著である。こういった機器では、故障の発生を事前に予測して、発生前に対処することが望まれる。

一方、従来より、被検対象の「正常さ加減」を統計学の見地から推測する種々の方法が知られている。例えば、特許文献１、非特許文献１及び非特許文献２に記載されているＭＴＳ（MaharanobisTaguchi System）法がその一つである。
ＭＴＳ法の概略を説明する。最初に、予め正常な状態の被検対象から複数種類の情報からなる組情報を数多く収集して、正常データ群を構築する。その後、実際に被検対象の正常さ加減を調べるときには、被検対象から種々の情報を取得する。そして、それらの情報について、予め構築しておいた正常データ群による多次元空間内でどのような相対位置関係にあるのかを示すマハラノビスの距離を求め、その結果に基づいて被検対象の正常さ加減を量る。
かかるＭＴＳ法を用いれば、被検対象としての機械や装置の軽微な異常を検知して、故障の発生を事前に予測することが可能になる。そして、前もって部品を用意したり、その部品を交換したりすることで、被検対象のダウンタイムを低減することができる。
また、このマハラノビス距離を用いることで、被検対象の消耗度或は劣化度を推測することができる。
特開平１０−１２４７６６号公報 「ＭＴシステムにおける技術開発」田口玄一著 日本規格協会 腐食センターニュース No.038 MT法特集号 2006年6月1日 (社)腐食防食協会 腐食センター http://www.corrosion-center.jp/pdf/No038.pdf

ところで、最近のオフィスのネットワーク化を受け、複数の印刷装置をネットワーク接続することで印刷システムを構成し、機械の負荷を分散して利用することで、システム全体としての稼働率を高めることが広く行われてきている。しかし、現在の印刷装置においては、各印刷装置の状態については、故障状態であるか否かの情報しか得ることができず、適切な負荷の分散ができない状況である。

そこで、本発明は以上のことに鑑み、複数の機器の消耗度或は劣化度を把握することで、機器の負荷を適切に分散させてシステムのパフォーマンスを上げることのできる、負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散装置及び負荷分散プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、所定の作業を遂行する複数の機器から前記機器の状態を示す情報を取得して、機器の夫々の劣化度を計算する。
そして、所定の作業を発生する作業発生源から所定の作業が発生したら、劣化度に基づいて複数の機器の一つを選択して作業を遂行させるものである。

発明者は、ネットワーク上に存在する複数のプリンタが、単に特定のユーザの繁忙によって消耗し、故障する現象を見ているうちに、そこには負荷の偏りが生じていることに気付いた。
負荷を個々のプリンタの消耗度に応じて分散すれば、印字品質を一定の水準に維持したり、プリンタの消耗度を平準化させることもできる。
統計学に基づく種々の故障予測に関する技術を、負荷分散の判断に用いることにより、複数の機器の消耗度を平準化させたり、必要とする作業の品質に応じて機器を使い分けることが実現できる。

本発明によれば、統計学に基づく種々の故障予測に関する技術を、負荷分散の判断に用いることにより、複数の機器の消耗度を平準化させたり、必要とする作業の品質に応じて機器を使い分けることが実現できる、新規な負荷分散方法、負荷分散システム、負荷分散装置及び負荷分散プログラムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図９を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による、印刷システムの概略図である。
図１は、ごく一般的な企業のオフィス内のネットワークを図示している。ＬＡＮ１０１はいわゆる「イントラネット」といわれる、プライベートアドレスを用いるＴＣＰ／ＩＰネットワークである。なお、以下の説明はＩＰｖ４にて説明するが、ＩＰｖ６或は全く別のプロトコルであっても構わない。
ＬＡＮ１０１は192.168.10.0/24のサブネットで構成されている。
第１のプリンタ１０２は、ネットワークに接続される、ページプリンタと呼ばれる画像形成装置であり、192.168.10.20のアドレスが付与されている。
第２のプリンタ１０３は第１のプリンタ１０２と同一機種であり、192.168.10.21のアドレスが付与されている。
第３のプリンタ１０４も第１及び第２のプリンタ１０３と同一機種であり、192.168.10.22のアドレスが付与されている。
第１のパソコン１０５はオフィス内にて勤める会社員が使用するごく一般的なパソコンであり、192.168.10.51のアドレスが付与されている。
第２のパソコン１０６も第１のパソコン１０５と同類であり、192.168.10.52のアドレスが付与されている。
第３のパソコン１０７も第１及び第２のパソコン１０６と同類であり、192.168.10.53のアドレスが付与されている。
印刷サーバ１０８は、第１、第２及び第３のパソコン１０７から印刷データを受信し、後述する所定の手順にて印刷データを第１、第２或は第３のプリンタ１０４のいずれかに送信する機能を備え、192.168.10.2のアドレスが付与されている。
第１のパソコン１０５、第２のパソコン１０６及び第３のパソコン１０７は、ネットワーク上におけるクライアントである。これらクライアントは、第１のプリンタ１０２、第２のプリンタ１０３及び第３のプリンタ１０４に対して印刷ジョブを発生する作業発生源である。なお、印刷サーバ１０８にもクライアントとしての作業発生源の機能を持たせることも可能である。
このネットワークは、所定のルータやファイアウォール等を通じて、周知のインターネットに接続されるものであるが、本実施形態の範疇から外れるので詳細は割愛する。

印刷サーバ１０８は、ネットワーク的に近い位置にあるプリンタを、自己が制御可能なプリンタとして、後述するプリンタテーブルに登録する。
図１のＬＡＮ１０１は192.168.10.0/24のサブネットであるので、印刷サーバ１０８はサブネットの範囲内のＩＰアドレス２５４個に対して所定のプロトコルによる問い合わせを行い、このアドレスの範囲内にある第１のプリンタ１０２、第２のプリンタ１０３、第３のプリンタ１０４を見つけ、プリンタテーブルに登録する。
また、同一サブネット内であっても複数の部署が隣接していて、プリンタの管理を分ける必要があるとき等、プリンタテーブルを後から修正する必要が生じる場合もある。その際のプリンタテーブルに対するプリンタの登録や削除は、印刷サーバ１０８が内蔵する管理プログラムを実行することによって実現する。
管理プログラムは、例えばｗｅｂサーバの機能を備え、第１のパソコン１０６等からｗｅｂブラウザを通じて設定を変更するような形態が考えられる。市場に流通する小規模なルータ装置等で周知の機能である。
なお、印刷サーバ１０８が制御可能なプリンタは、印刷サーバ１０８が諸元を把握している機種に限られる。具体的には、後述する劣化度演算部が劣化度を演算可能なプリンタである。したがって、印刷サーバ１０８内の劣化度演算部が演算処理できない、未知のプリンタは対象外となる。

周知のように、プリンタは可動部品を沢山抱える装置である。可動部品を備える製品は、使用に伴ってそれら部品が消耗し、劣化し、いずれは故障する。特に、プリンタは部品の劣化に伴って印字品質も劣化するという、特有の性質を持つ。
ところで、プリンタは様々なセンサを内蔵しており、それらセンサの出力を用いて、常に最適な状態で印刷を実行する。これらセンサの出力信号は、可動部品の状態を直接的或は間接的に把握できる性質を備える。
そこで、センサの出力信号を逐一監視し、所定の演算を行うことにより、プリンタの劣化状態をある程度把握することができる。
そして、受信したデータを基に所定の演算を行い、当該プリンタが新品の状態からどれだけ劣化しているかを示す数値、「劣化度」を算出する。
一番劣化していない、つまり最も劣化度の少ないプリンタが、最も高品位な印刷を実行し得るプリンタであると判断できる。
印刷サーバ１０８は、各々のプリンタの劣化度を計算した後、それらを比較して、印刷に最適なプリンタを選択して、パソコンから受信する印刷データを当該プリンタに送信する。
このように、印刷データを劣化度が最も少ないプリンタに送信する、すなわち印刷ジョブを振ることにより、ネットワーク内のプリンタ群の劣化度を平準化させることができる。
所定の演算及びプリンタ内部のセンサの存在については後述する。

図２は印刷サーバ１０８の機能ブロック図である。
印刷サーバ１０８は一般的な電子計算機であり、その内部構成はパソコンに非常に近い。図２のブロック図は周知のパソコンのハードウェア的な内部構成ではなく、ソフトウェアにて実現される本実施形態の機能をブロック図にて表現したものである。
不揮発性ストレージ２０２はＯＳが提供するファイルシステムであり、ハードウェアとしては例えばハードディスク装置等にて実現される。
この不揮発性ストレージ２０２には、プリンタテーブル２０３と、プリンタ別のセンサテーブル２０４と、スプールファイル２０５が設けられている。

プリンタテーブル２０３は、ネットワーク内に存在し、印刷サーバ１０８が制御対象とするプリンタのＩＰアドレスと、センサ等の情報を演算して得られた劣化度と、プリンタの名前のフィールドが存在する。プリンタテーブル２０３の劣化度フィールドは、後述する劣化度演算部２１４によって常に最新の劣化度が記載される。プリンタ名フィールドは、後述する印刷結果通知部２１３が問い合わせを受けたパソコンに対し、印刷を実行したプリンタの名前を送信する際に用いる。図２において、第１のプリンタ１０２のＩＰアドレス（192.168.10.20）のレコードを注目すると、第1のプリンタ１０２は劣化度が５％であることと、また第1のプリンタ１０２は「廊下側」という名称が付与されていることがわかる。
センサテーブル２０４は、各々のプリンタから得られたセンサデータをセンサの種類毎に格納するものである。一例として、図2ではセンサの数が3個の場合を例示している。つまり、プリンタから得られるセンサ等の値の数が、そのままセンサテーブル２０４のフィールド数に反映される。なお、図２ではプリンタの数に対応する分のセンサテーブルが設けられているが、プリンタテーブル２０３にレコード番号を示すフィールドを設け、当該フィールドをセンサテーブル２０４にも設けて、センサテーブル２０４を一つに集約することもできる。

スプールファイル２０５は、一時ファイルとも呼ばれるものである。パソコンから印刷データを受信したら、新規にファイルを作成し、受信する印刷データを新規作成したファイルに記録する。これがスプールファイル２０５である。印刷データの受信を完了したら、選択決定したプリンタにスプールファイル２０５の内容、すなわち受信した印刷データを送信する。印刷データの送信が終わったら、スプールファイル２０５は削除される。
この、スプールファイル２０５を用いて印刷データの送受信を行う機能を提供するものが、印刷データ送受信部２１１である。印刷データ送受信部２１１は、スプールファイル２０５とパソコン２２０とプリンタ２２１との間で、印刷データのやり取りを行う。

プリンタ選択部２１２は、プリンタテーブル２０３の劣化度フィールドに記載されている各プリンタの劣化度を見て、どのプリンタが印刷を行うに適しているかを判断し、最適なプリンタの選択結果を印刷データ送受信部２１１と印刷結果通知部２１３に送信する。
印刷結果通知部２１３は、印刷データ送受信部２１１が選択されたプリンタに印刷データを送信したことを受けて、プリンタの選択結果を、印刷データを送信したパソコンに通知する。なお、この通知はプリンタを選択した時点と印刷を完了した直後の二回に分けてもよい。

劣化度演算部２１４は、センサテーブル２０４に記録されている最新のセンサデータを基に、各プリンタの劣化度を計算し、プリンタテーブル２０３の劣化度フィールドにその結果を書き出す。
センサデータ取得部２１５は、定期的に各プリンタ２１１からセンサデータを受信し、センサテーブル２０４にレコードを追加し、追加したレコードにセンサデータを記入する。

印刷データの送受信、選択したプリンタの問い合わせと通知、センサデータの送受信は、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク上にて、所定のプロトコルにて実行される。勿論、使用するプロトコルにどのようなものを使うかは任意であるし、本発明はプロトコルの種類に囚われる類のものではない。この実施形態では、一例としてどのようなプロトコルを用いるかを以下に記す。
印刷データの送受信は、例えばＰＯＳＩＸ（Portable Operating System Interface for UNIX（登録商標））系ＯＳにて古くから存在するＬＰＲプロトコルを用いる。ＴＣＰポート５１５番である。
選択したプリンタが何かを通知することと、センサデータの送受信は、広く普及しており且つ簡素なプロトコルである、ＨＴＴＰを用いる。通常、ＨＴＴＰは周知のｗｅｂサイトの閲覧に用いられ、その際には専らＴＣＰポート８０番で用いられる。しかし、ここでは既存のポートとの重複による衝突を避けるため、敢えて未使用ポート番号にて、本実施形態にかかるデータの送受信をＨＴＴＰにて実行する。一例として、ＩＡＮＡ（Internet Assigned Numbers Authority http://www.iana.org/）が取り決めているポート番号一覧（http://www.iana.org/assignments/port-numbers）における空きポート番号として、ＴＣＰポート４０６０番を利用する。

パソコン２２０は印刷データをＬＰＲプロトコルにて印刷サーバ１０８に送信したら、印刷サーバ１０８のＴＣＰポート４０６０番に対し、印刷結果の問い合わせを行う。一方、印刷サーバ１０８は印刷データを受信すると、印刷データのパケットのヘッダから印刷結果通知部２１３が受信すべきパソコンのＩＰアドレスを取得し、印刷結果通知部２１３に渡す。そして、印刷結果通知部２１３は当該ＩＰアドレスからの問い合わせを待つ。印刷結果通知部２１３が問い合わせを受信する際に、先に取得したＩＰアドレスと照合することで、簡易なフィルタリング機能を実現すると共に、複数の印刷処理を同時進行する際の混乱の発生を防止する。
印刷結果通知部２１３は、パソコン２２０からの問い合わせに対し、当該プリンタにおける印刷データの送信が未了であれば、暫く待機する旨のメッセージを返す。パソコンは印刷データ送信完了のメッセージが来るまで、何度も印刷サーバ１０８に対して問い合わせを行う。
印刷結果通知部２１３は、パソコンからの問い合わせに対し、当該プリンタにおける印刷データの送信が完了したら、印刷を完了した旨と、当該プリンタの名前を含むメッセージを返す。パソコンは当該メッセージを受けて、ディスプレイに印刷データ送信完了のメッセージと、印刷を実行したプリンタを表示する。

印刷サーバ１０８はネットワーク内の各プリンタのＴＣＰポート４０６０番に対し、定期的にセンサデータの問い合わせを行う。問い合わせを受けたプリンタは印刷サーバ１０８の問い合わせに呼応して、その時点における各種センサデータを印刷サーバ１０８へ送信する。センサデータは単なる数値の羅列であり、セキュリティ上の問題は殆どないので、ＩＤやパスワード等も不要である。

図３は印刷サーバ１０８と各プリンタとの間にて行われる、センサデータの送受信を示すイメージ図とフローチャートである。
図３（ａ）において、印刷サーバ１０８はプリンタテーブル２０３にレコードとして存在するネットワーク内のプリンタに対し、問い合わせを行う。問い合わせを受けたプリンタは印刷サーバ１０８にセンサデータを送信する。
図３（ｂ）は、その動作を示すフローチャートである。プリンタ単体毎の実行を示すものである。
処理を開始すると（Ｓ３０１）、印刷サーバ１０８は当該プリンタのＩＰアドレスのＴＣＰポート４０６０番において、ＨＴＴＰにてセンサデータを要求する（Ｓ３０２）。
すると、プリンタからセンサデータの応答が得られる（Ｓ３０３）ので、受信したセンサデータを当該プリンタのセンサデータテーブルに追加する（Ｓ３０４）。
次に、受信したセンサデータに基づいて、当該プリンタの劣化度を計算する（Ｓ３０５）。そして、計算した結果にて、プリンタテーブル２０３の劣化度フィールドを更新し（Ｓ３０６）、終了する（Ｓ３０７）。

図４（ａ）及び（ｂ）はパソコンのディスプレイ上に表示される、印刷実行画面と印刷結果画面である。これら画面の表示ウィンドウは、マイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）にて印刷を実行する際の表示状態を想定している。勿論、ＯＳはこれに限られるものではないし、また表示画面もこれに縛られるものではない。
図４（ａ）に示す印刷実行画面では、「プリンタ」の枠内に選択可能なプリンタをプルダウンメニュー式に選択できる構成となっているが、この印刷画面では印刷サーバ１０８が選択されている。なお、ネットワークに接続されているプリンタを直接指定することもできる。
図４（ｂ）に示す印刷完了通知画面では、「プリンタ名」の欄に印刷を実行したプリンタが表示されている。このプリンタ名は、プリンタテーブル２０３のプリンタ名フィールドに記載されているものである。
すなわち、パソコンのディスプレイ上に表示される、図４（ａ）の印刷実行画面において、第１〜第３のプリンタのいずれかを選択すると、当該プリンタに対して直接印刷を実行する、従来より周知の印刷が実行される。
これに対し、図４（ａ）の印刷実行画面において、第１〜第３のプリンタに代えて印刷サーバ１０８を選択すると、印刷サーバ１０８に対して印刷データが送信される。印刷サーバ１０８は受信した印刷データを選択して決定した最適なプリンタへ送信し、当該プリンタにて印刷が実行される。印刷サーバ１０８が印刷データを選択した当該プリンタに送信した後は、選択したプリンタの名称と共に印刷を完遂した旨のメッセージを当該パソコンに送信する。

図５はパソコンと印刷サーバ１０８と各プリンタとの間にて行われる、印刷データの送受信と印刷データ送信完了のメッセージの送信を示すイメージ図とフローチャートである。なお、図５（ａ）及び（ｂ）の両方に付されている丸数字は、等しい動作を示している。つまり、図５（ａ）の丸数字の１は、図５（ｂ）の丸数字の１と等しい動作である。丸数字の２及び３も同様である。
図５（ａ）において、印刷データが第１のパソコン１０５から印刷サーバ１０８に送信されると（図５中丸数字の１）、印刷サーバ１０８は最も劣化度が低いプリンタに印刷データを送信し（図５中丸数字の２）、印刷データの送信を完了すると第１のパソコン１０５に対して結果を通知する（図５中丸数字の３）。
図５（ｂ）はパソコンの動作を示すフローチャートであり、図５（ｃ）は印刷サーバ１０８の動作を示すフローチャートである。
パソコンがユーザによって印刷の指令を受けると（Ｓ５０１）、パソコンは印刷データを作成し（Ｓ５０２）、印刷サーバ１０８に送信する（Ｓ５０３）。そして、印刷サーバ１０８から印刷結果が送信されるまで待つ（Ｓ５０４）。
印刷サーバ１０８は印刷データの受信を受けて（Ｓ５０３、丸数字の１）、印刷データの振り分け処理を開始する（Ｓ５０５）。
先ず、印刷データの受信を完了するまで受信動作を続け（Ｓ５０６）、印刷データをスプールファイル２０５に蓄積する。
次に、印刷を実行するに最適なプリンタを選択し（Ｓ５０７）、選んだプリンタに対して印刷データをスプールファイル２０５から読み出して送信する（Ｓ５０８、丸数字の２）。そして、印刷データの送信が完了するまで待つ（Ｓ５０９）。
印刷データの送信が完了したら、パソコン側の問い合わせに対し、印刷の完了と印刷を実行したプリンタの名前を報告し（Ｓ５１０）、終了する（Ｓ５１３）。なお、ここで用いるプリンタの名前は、図２のプリンタテーブル２０３のプリンタ名フィールドから読み出したものである。
パソコン側は印刷サーバ１０８から印刷結果を受信すると（Ｓ５１０、丸数字の３、Ｓ５０４）、印刷結果として印刷を実行したプリンタをディスプレイに表示して（Ｓ５１１）、終了する（Ｓ５１２）。
なお、ステップＳ５０４、Ｓ５０６、Ｓ５０９はネットワークを介したデータの受信であるので、実際には一般的なタイムアウト処理が必要になる。タイムアウト処理の詳細は本発明の趣旨ではないので割愛する。

ここで、本実施形態の下支えとなる技術について簡単に説明する。
ある事象の状態が正常か異常かを判断する方法として、マハラノビスの距離に基づく判別法というものがある。本実施形態では、このマハラノビスの距離に基づく判別法を用いて、プリンタの劣化度、つまり正常な状態からどれだけ異常な状態、すなわち故障状態に近づいているかを計算する。
最初に、ある事象を検出するセンサのデータを、正常な状態において沢山検出して、そのデータを収集し、標準偏差と分散を算出する。ちょうど、学校のテストの偏差値を算出するようなものである。
正常な状態におけるデータは、概ね所定の値の近辺に集中していることが期待される。例えば、ある建造物の火災報知器の温度センサであるなら、正常な状態の検出結果は、常温であるところの気温、すなわち０℃前後から高くてもせいぜい４０℃程度の間に観測値が得られ、その中心はおよそ２０℃前後であるものと推測できるだろう。
図６は事象の出現頻度を示すグラフである。
センサが一つだけなら、その出現頻度は図６（ａ）に示すように、正規分布に従うものと期待される。
センサが二つある場合なら、図６（ｂ）のように、平面上に重心を中心に計測値が集まるものと期待される。
正常な状態におけるデータを沢山収集したら、その重心を求める。
重心を求めるとともに、正常なデータの分布から、「『距離の計算方法』の定義」を計算する計算式を求める。一次元の場合は、平均値と偏差値で正規化したような値になるが、センサの数が多い多次元の場合は、単純に各座標軸の平均と分散から正規化するのではなく、さまざまな軸同士の「距離」が自乗和などで扱えるように計算方法を工夫する。一例としては、相関行列の逆行列や、相関行列の余因子行列を導入するなどである。このように「距離」の計算方法を求めることにより、個々のデータに対して、正常なデータの「重心」から、どのようなベクトルの向きであっても、「距離」として「重心からの遠さ」を定義できる。こうして求められた重心からの「距離」が、マハラノビスの距離と呼ばれるものである。
さて、センサの種類は千差万別で、得られる値の種類も多種多様である。それらの値を上述のような計算過程にて変換することで、各々のセンサの値から「マハラノビスの距離」を導き出し、それらを合算し、正常な状態からどの程度離れているかを総合的に判断することができる。

通常は、センサは数が多ければ多いほど、正常な状態を特定する精度の向上に寄与する。
しかし、中には精度の向上に寄与しない測定データを生成するセンサもある。
沢山のデータから正常なデータと異常なデータとを峻別した後、その判別結果を反転させる値を出すセンサがあれば、それは精度向上に寄与しないものと判断し、そのデータを判別処理から外す。この選択処理は「Ｓ／Ｎ比に基づく処理」と呼ばれる。つまり、判別結果を狂わせる計測データは雑音である、という考え方である。
この処理を含めた判別法が、近年「マハラノビス・タグチ法」、略して「ＭＴ法」として注目されている判別法である。
なお、このＳ／Ｎ比に基づく処理を採用するか否かは、設計者の任意である。
また、ＭＴ法以外にもＭＴＡ法等、「品質工学」と呼ばれる世界において、マハラノビスの距離を基に様々な事象の正常・異常を判別する手法が幾つか存在する。

以上に記した、マハラノビスの距離に基づく判別法、及びＭＴ法等は、統計学に基づいて事象を数学的に把握する理論である。統計学における、多変量解析の一手法ともいえよう。
本来なら、「風が吹けば桶屋が儲かる」或は「ドミノ理論」と呼ばれるような、ある事象から次の事象が起こる因果関係が明確に存在し、統計的手法を用いずに確実に劣化度を算出する方法があれば、理想的である。しかし、現実にはそのような手法を導き出すことは殆ど不可能に等しい。つまり、ある現象がどのような因果関係を経て計測結果に反映されるかは未知、すなわちブラックボックスである。
マハラノビスの距離に基づく判別法は、そのブラックボックスの中身、すなわち事象の状態を、外側、すなわち計測結果を沢山収集して、正常状態の時の計測結果から比較することによって判断する。

マハラノビスの距離に基づく判別法は、多変量解析の一手法である。その「多変量」の基となる、プリンタの内部におけるセンサの種類について、以下に簡単ではあるが説明する。
図７（ａ）及び（ｂ）は、プリンタの内部構成を示す概略図である。
図７（ａ）において、プリンタ７０１は、印刷データに基づく光を感光体ドラム７０２上に照射（露光）し、静電潜像を形成する画像形成装置を構成する。
感光体ドラム７０２の周囲には、電子写真プロセスに必要な装置として、帯電装置（帯電チャージャー）７０３、現像装置（現像ユニット）７０５、転写装置（転写チャージャー）７０６、クリーニング装置７０８、除電ランプ７０９等が配置されている。

給紙装置部７２１に装填されている記録紙７１０は、記録紙繰出しローラ７１１、搬送ローラ７１２、７１３を介してレジストセンサ７１６の位置に搬送される。記録紙７１０の先端部がレジストセンサ７１６によって検出されると、記録紙７１０は更にレジストローラ７１４を経由して転写装置７０６に送られる。転写装置７０６上にて、感光体ドラム７０２の表面に形成されたトナー像は、記録紙７１０に転写される。その後、記録紙７１０に転写されたトナーは定着装置７０７で定着処理が行われ、記録紙トレイ７１７に排出される。

プリンタ７０１における作像作用について説明する。
先ず、感光体ドラム７０２は帯電装置７０３で一様に帯電される。次に、帯電された感光体ドラム７０２上に、露光装置７０４から画像信号に応じた変調光が照射されることにより、静電潜像が形成される。感光体ドラム７０２の静電潜像に対し、現像装置７０５によってトナーが供給されることにより、トナーが付着した像が感光体ドラム７０２上に形成される。
ところで、上記の過程によってトナー像が形成された感光体ドラム７０２の表面は、発光素子と受光素子から形成されるプロセス制御用センサ７１５により監視されている。このプロセス制御用センサ７１５の出力は、印刷品質を高品位なものにするための印刷制御動作に供される。

前述の過程によって感光体ドラム７０２上に形成されたトナー像は、転写装置７０６上で記録紙７１０に転写される。なお、記録紙７１０に像を転写した後も、感光体ドラム７０２上にはトナーの一部が残っているので、クリーニング装置７０８によってこの残っているトナーを取り除き、その後除電ランプ７０９が感光体ドラム７０２上に帯電している電荷をすべて取り除く。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される本例の画像形成装置にとって特に重要な役割を果たす光検出信号を得るためのセンサに注目した図である。図７（ａ）と同じ構成部分については同一番号を付し、その説明は省略する。
図７（ｂ）において、除電ランプ７０９は感光体ドラム７０２の回転軸と並行に配置されている。この除電ランプ７０９から感光体ドラム７０２に照射された光は感光体ドラム７０２で反射され、その反射光は線状の除電ランプ反射光センサ（ＣＣＤ）７１８に取り込まれる。また、露光装置７０４から感光体ドラム７０２に入射される露光光は、感光体ドラム７０２で反射されて、その反射光も同様に線状のセンサである露光反射光センサ（ＣＣＤ）７１９に取り込まれる。また、図７（ａ）でも説明しているが、プロセス制御用センサ７１５は、露光、現像後の感光体ドラム７０２からの反射光を取り込み、これを制御信号として図示しない制御用マイコンに供給している。

以上の説明において、プリンタ７０１には、その内部に
- プロセス制御用センサ７１５
- 除電ランプ反射光センサ７１８
- 露光反射光センサ７１９
の、３個のセンサが確認できる。（なお、レジストセンサ７１６は給紙のシーケンス制御に供するものなので、プリンタ７０１の劣化度判定には用いない。）
これらセンサ出力に加え、感光体ドラム７０２の交換日及び交換日から現在迄の累積印刷枚数、図示しない温度センサ等、様々な情報を、印刷サーバ１０８の要求に応じて送信する。

以上の技術を踏まえて、具体的な劣化度計算方法の概略を記す。
ネットワーク上の各プリンタの通常稼動時に先立ち、劣化度演算部２１４は、予め各プリンタの正常状態の各種センサのデータを集めておき、その重心と、重心からマハラノビス距離を求める計算式を作成しておき、通常稼動時に備える。（なお、この正常状態のデータのうち、正常と思われるデータを取捨選択すると、Ｓ／Ｎ比の概念を採用するＭＴ法を実施することとなる。）
通常稼動時において、センサデータ取得部２１５は、定期的に各プリンタ２１１から前述の各種センサのデータを受信し、センサテーブル２０４にレコードを追加し、追加したレコードにセンサデータを記入する。
劣化度演算部２１４は、センサテーブル２０４に記録されている最新のセンサデータから、先に求めておいた重心とマハラノビス距離計算式を用いて、重心からのマハラノビス距離を算出する。

ところで、マハラノビス距離は単位を持たない任意のスカラ値である。センサが発する値とそのばらつき具合によって、得られる「マハラノビス距離」というスカラ値は、巨大な値にも微小な値にもなり得る。そして、その値の絶対値に意味はなく、あくまでも正常状態のマハラノビス距離との相対的な比較でのみ判断される。得られる値が巨大であれば、巨視的に評価しなければならないし、得られる値が微小であれば、微視的に評価しなければならない。
したがって、通常稼動時に算出されたマハラノビス距離は、正常状態のマハラノビス距離と相対的に比較して、マハラノビス距離が大きければ劣化度は大きいと判断され、マハラノビス距離が小さければ劣化度は小さいと判断される。

図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態による印刷システムの概略図と、動作を示すフローチャートである。
図８（ａ）の、第１の実施形態を表す図である図５（ａ）との相違点は、第１のパソコン１０５の機能と印刷サーバ１０８の機能が、パソコン８２１に集約されている点である。つまり、パソコン８２１は第１のパソコン１０５に、印刷サーバ１０８の機能を内包させたものである。

図８（ｂ）は、パソコン８２１の動作を示すフローチャートである。
印刷を実行すると（Ｓ８０１）、パソコン８２１は印刷データを作成し（Ｓ８０２）、その後最適なプリンタを選択し（Ｓ８０３）、該当するプリンタに印刷データを送信する（Ｓ８０４）。
印刷データの送信が完了するまで待ち（Ｓ８０５）、印刷データの送信が完了した後は、印刷の完了と当該プリンタの名前をディスプレイに表示し（Ｓ８０６）、終了する（Ｓ８０７）。
本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ＬＡＮ１０１に大容量データである印刷データを二回通す必要がなくなる。つまり、トラフィックが軽減され、ネットワークの利用効率が向上する。

本発明は、以上に記した実施形態以外にも以下のような応用例が考えられる。
（１）印刷する文書の重要度に応じて、使用者が最適なプリンタを選択できるように構成することもできる。
図９はパソコンのディスプレイ上に表示される印刷実行画面の一例である。図４（ａ）の印刷実行画面との相違点は、印刷する文書の重要度を示す選択ボタンが配置されている点である。この重要度を示す情報を印刷サーバ１０８に送信することにより、印刷サーバ１０８は要求される印字品質に応じたプリンタを選択することができる。

（２）前述の第１及び第２の実施形態では、ＬＡＮ１０１内に接続されている第１のプリンタ１０２、第２のプリンタ１０３及び第３のプリンタ１０４は、全て同一機種であることを前提に説明をした。何故ならば、プリンタは機種毎にプリンタ制御言語の仕様が異なることが多いからである。同一メーカのプリンタであっても、同じ印刷データを与えても機種が異なれば印字結果が異なることは往々にしてある。
そこで、第１の実施形態において、印刷サーバ１０８内にプリンタドライバソフトウェアを内包させる実施形態が考えられる。
パソコン１０５、１０６及び１０７からは、アドビシステムズ社のＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ（登録商標）言語に基づく印刷データを作成して、印刷サーバ１０８に送信する。ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ言語はプリンタの機種に依存しない印刷データを形成する。印刷サーバ１０８はＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔデータを受信すると、第１のプリンタ１０２、第２のプリンタ１０３或は第３のプリンタ１０４に対応したプリンタ制御言語の印刷データに変換して、選択したプリンタに送信する。
すなわち、パソコン側からはプリンタの機種に依存しない印刷データを作成して印刷サーバに送信し、印刷サーバは受信した機種に依存しない印刷データからプリンタの機種に依存する実際の印刷データを作成し、当該プリンタに送信する。

（３）第１の実施形態では、印刷サーバ１０８が印刷データをパソコンから受信して、選択したプリンタへ送信していた。
印刷サーバ１０８が印刷データを配信しない代わりに、プリンタの選択指示だけをパソコンに送信する、という実施形態も考えられる。つまり、第２の実施形態において、パソコン８２１が内包していた、図２におけるプリンタ選択部２１２の機能を、サーバとして独立させる形態である。
パソコンが印刷を実行すると、最初にサーバに対し、最適なプリンタはどれか、問い合わせを行う。サーバは問い合わせに応じて、最適なプリンタの選択結果をパソコンに通知する。パソコンは通知結果に応じて、当該プリンタのための印刷データをプリンタドライバにて作成し、印刷データを目的のプリンタに送信する。
この実施形態の場合は、第１の実施形態とは異なり、印刷データを印刷サーバにスプールする手順が省ける。つまり、第２の実施形態の利点である、ネットワークの利用効率の向上を享受できる。

（４）上述の実施形態では、劣化度の計算方法にマハラノビスの距離を用いていたが、劣化度の計算方法はこれに限られない。統計的解析手法の例として、単純な線形判別手法を利用する、或は非線型なＢｏｏｓｔｉｎｇと呼ばれる統計的解析手法を利用する、或はベイズ理論を用いる等、様々な解析手法が利用可能である。

（５）上述の実施形態では、複数のプリンタがネットワークに接続されていたが、プリンタの品質を管理する技術内容に、必ずしもネットワークが必須ではない。単一のパソコンに複数のプリンタが接続される形態であってもよい。特に、今日においてはＵＳＢ（Universal Serial Bus: 汎用シリアルインターフェース）等のインターフェースの存在により、パソコンに多数の周辺機器を容易に接続できるので、特定の業務用途にてこのようなスタンドアロンの実施形態は実施の可能性がある。

（６）本発明の実施対象は上記のプリンタに囚われない。
消耗し、劣化する対象であれば、全ての対象に適用できるものである。
一例として、光ディスク装置がある。
中小規模の光ディスク量産システムとして、チェンジャー装置がある。
筐体内にチェンジャー機構と複数の光ディスク装置が収められ、次々に光ディスクの記録が行われる。
このようなシステムには、ラベルプリンタも内蔵されるものもある。
この類の装置は、主に結婚式披露宴会場や中小規模の音楽スタジオ等において導入されている。
ＤＶＤ等の光ディスク記録装置は、光ピックアップが大きな寿命要因である。
これは、記録ストラテジ及び記録パワーサーボのゲイン等で、光ピックアップの寿命はある程度推測できる。
光ディスクの累積記録枚数とサーボゲイン等の情報を取得して、劣化度を計算することにより、適切に記録負荷を分散し、光ディスク装置の寿命を平準化させることができる。

本実施形態においては、ネットワーク上に存在する複数のプリンタ等、ある作業を遂行するに当たって複数の機器を選択可能なシステムにおいて、その複数の機器の劣化度を計算し、劣化度に応じて最適な機器を選択する機能を実装する装置を導入する。そして、その装置の判定結果によって、選択した機器に作業を実行させる。このようにシステムを構成することにより、複数の機器に対して作業負荷を平準化させたり、要求される作業実行結果の品質に応じて、最適な機器を自動的に選択することができる。

以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態による印刷システムの概略図である。 印刷サーバの機能ブロック図である。 印刷サーバと各プリンタとの間にて行われる、センサデータの送受信を示すイメージ図とフローチャートである。 パソコンのディスプレイ上に表示される、印刷実行画面と印刷結果画面である。 パソコンと印刷サーバと各プリンタとの間にて行われる、印刷データの送受信と印刷データ送信完了のメッセージの送信を示すイメージ図とフローチャートである。 事象の出現頻度を示すグラフである。 プリンタの内部構成を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態による印刷システムの概略図と、動作を示すフローチャートである。 パソコンのディスプレイ上に表示される印刷実行画面である。

符号の説明

１０１…ＬＡＮ、１０２…第１のプリンタ、１０３…第２のプリンタ、１０４…第３のプリンタ、１０５…第１のパソコン、１０６…第２のパソコン、１０７…第３のパソコン、１０８…印刷サーバ、２０２…不揮発性ストレージ、２０３…プリンタテーブル、２０４…センサテーブル、２０５…スプールファイル、２１１…印刷データ送受信部、２１２…プリンタ選択部、２１３…印刷結果通知部、２１４…劣化度演算部、２１５…センサデータ取得部

Claims (20)

1. 所定の作業を遂行する複数の機器から前記機器の状態を示す情報を取得するステップと、
   前記情報から前記機器の夫々の劣化度を計算するステップと、
   所定の作業を発生する作業発生源から所定の作業が発生したことを受けて、前記複数の機器の前記劣化度に基づいて前記複数の機器の一つを選択して前記作業を遂行させるステップと
   よりなることを特徴とする負荷分散方法。
2. 前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、所定の物品に対して生産或は加工を施す行為であり、
   前記機器の状態を示す情報は、前記機器が内包する消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
   前記劣化度は、前記機器の前記生産或は加工する行為が不能になるまでの度合いを示すものであることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散方法。
3. 前記複数の機器は画像形成装置であり、
   前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、前記画像形成装置が画像を形成する作業であり、
   前記機器の状態を示す情報は、前記画像形成装置の消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
   前記劣化度は、前記画像形成装置の前記画像形成作業の品質を示すものであることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散方法。
4. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記複数の機器の前記劣化度のうち、最も劣化の度合いが低い機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散方法。
5. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記作業発生源から希望する品質に関する要求を受け、前記複数の機器の前記劣化度のうち、前記要求に適う劣化度の機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散方法。
6. 所定の作業を遂行する複数の機器と、
   前記複数の機器の状態を示す情報を取得して、前記機器の夫々の劣化度を計算する劣化度演算部と、
   所定の作業を発生する作業発生源と、
   前記作業発生源から所定の作業の発生を受け、前記劣化度演算部から得られた前記複数の機器の劣化度に基づいて、前記複数の機器の一つを選択して前記作業を遂行させる負荷分散部と
   よりなることを特徴とする負荷分散システム。
7. 前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、所定の物品に対して生産或は加工を施す行為であり、
   前記機器の状態を示す情報は、前記機器が内包する消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
   前記劣化度は、前記機器の前記生産或は加工する行為が不能になるまでの度合いを示すものであることを特徴とする、請求項６記載の負荷分散システム。
8. 前記複数の機器は画像形成装置であり、
   前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、前記画像形成装置が画像を形成する作業であり、
   前記機器の状態を示す情報は、前記画像形成装置の消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
   前記劣化度は、前記画像形成装置の前記画像形成作業の品質を示すものであることを特徴とする、請求項６記載の負荷分散システム。
9. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記複数の機器の前記劣化度のうち、最も劣化の度合いが低い機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項６記載の負荷分散システム。
10. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記作業発生源から希望する品質に関する要求を受け、前記複数の機器の前記劣化度のうち、前記要求に適う劣化度の機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項６記載の負荷分散システム。
11. 所定の作業を遂行する複数の機器に接続されており、前記複数の機器の状態を示す情報を取得して、前記機器の夫々の劣化度を計算する劣化度演算部と、
    所定の作業を発生する作業発生源から所定の作業の発生を受け、前記劣化度演算部から得られた前記複数の機器の劣化度に基づいて、前記複数の機器の一つを選択して前記作業を遂行させる負荷分散部と
    よりなることを特徴とする負荷分散装置。
12. 前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、所定の物品に対して生産或は加工を施す行為であり、
    前記機器の状態を示す情報は、前記機器が内包する消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
    前記劣化度は、前記機器の前記生産或は加工する行為が不能になるまでの度合いを示すものであることを特徴とする、請求項１１記載の負荷分散装置。
13. 前記複数の機器は画像形成装置であり、
    前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、前記画像形成装置が画像を形成する作業であり、
    前記機器の状態を示す情報は、前記画像形成装置の消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
    前記劣化度は、前記画像形成装置の前記画像形成作業の品質を示すものであることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散装置。
14. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記複数の機器の前記劣化度のうち、最も劣化の度合いが低い機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散装置。
15. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記作業発生源から希望する品質に関する要求を受け、前記複数の機器の前記劣化度のうち、前記要求に適う劣化度の機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項１記載の負荷分散装置。
16. 所定の作業を遂行する複数の機器から前記機器の状態を示す情報を取得する機能と、
    前記情報から前記機器の夫々の劣化度を計算する機能と、
    所定の作業を発生する作業発生源から所定の作業が発生したことを受けて、前記複数の機器の前記劣化度に基づいて前記複数の機器の一つを選択して前記作業を遂行させる機能と
    よりなることを特徴とする負荷分散プログラム。
17. 前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、所定の物品に対して生産或は加工を施す行為であり、
    前記機器の状態を示す情報は、前記機器が内包する消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
    前記劣化度は、前記機器の前記生産或は加工する行為が不能になるまでの度合いを示すものであることを特徴とする、請求項１６記載の負荷分散プログラム。
18. 前記複数の機器は画像形成装置であり、
    前記複数の機器が遂行する前記所定の作業は、前記画像形成装置が画像を形成する作業であり、
    前記機器の状態を示す情報は、前記画像形成装置の消耗部品の劣化状態を検出した情報であり、
    前記劣化度は、前記画像形成装置の前記画像形成作業の品質を示すものであることを特徴とする、請求項１６記載の負荷分散プログラム。
19. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記複数の機器の前記劣化度のうち、最も劣化の度合いが低い機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項１６記載の負荷分散プログラム。
20. 前記劣化度に基づく前記複数の機器の一つを選択する行為は、前記作業発生源から希望する品質に関する要求を受け、前記複数の機器の前記劣化度のうち、前記要求に適う劣化度の機器を選択する行為であることを特徴とする、請求項１６記載の負荷分散プログラム。

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