JP2706399B2

JP2706399B2 - 画像形成装置のための制御装置

Info

Publication number: JP2706399B2
Application number: JP4066439A
Authority: JP
Inventors: 芳樹下村; 貞夫谷川; 靖梅田; 哲男冨山; 弘之 ▲吉▼川
Original assignee: 三田工業株式会社
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: US5317368A; EP0562588A3; EP0562588A2; JPH05273805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像形成装置のため
の制御装置に関し、特に、画像形成装置を制御する際
に、画像形成装置から得られる検出値を定性値に変換
し、変換した定性値を用いて制御を行うような制御装置
に関するものである。さらに特定すれば、この発明は、
上述のような制御装置において、検出値を定性値に変換
する際の変換の基礎となる定性量空間の境界標を修正で
きるようにした制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密機械や産業機械等の開発分野におい
ては、保全作業の省力化や自動運転の長期化を実現する
ために、最近、人工知能（Artificial Intelligence:い
わゆるＡＩ）技術を利用したエキスパートシステムの研
究が盛んに行われている。エキスパートシステムの中に
は、装置に故障が生じたか否かを自己診断し、また生じ
た故障を自己修復するものが見受けられる。

【０００３】ところが、従来のエキスパートシステム
（自動調節システムや故障診断システム）は、基本的に
は、或るセンサの出力に基づいて対応するアクチュエー
タを作動させるだけであったので、自己修復機械として
は完全なものとはいえなかった。そこで、本願出願人
は、定性物理に基づく対象モデル上での診断／修復推論
を用いた機械制御法を見出し、係る機械制御法を利用し
て、画像形成装置のための新規な自己診断および自己修
復システムを発明し、特許出願を行った（たとえば特願
昭２−２５２１９１号参照）。

【０００４】この先願にかかる画像形成装置のための自
己診断および自己修復システムは、次の特徴を備えてい
る。すなわち、（１）対象機械（画像形成装置）に備えられたセンサの
検出値を定性値に変換して制御に用いること。（２）画像形成装置の構造および特性を、画像形成装置
の性質を表わすパラメータの因果関係ネットワーク（パ
ラメータモデル）を用いて定性的に表現していること。

【０００５】（３）定性値に変換されたセンサ値を、パ
ラメータモデルにあてはめ、故障診断および故障修復推
論のための定性シミュレーションを行っていること、で
ある。つまり、定性モデルベースドシステム（Qualitative Mo
del Based System（ＱＭＳ））による故障診断および故
障修復を行っていることである。

【０００６】このような特徴を有する本願出願人の先願
に係る自己診断および自己修復システムによれば、万一
画像形成装置がその構造変更等を伴うような故障を生じ
たとしても、それに柔軟に対応可能である。なぜなら
ば、定性シミュレーションを利用することにより、対象
機械の制御点や制御ループを動的に変更することが可能
だからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にセンサ等の検出値を定性値に変換する場合、定性量空
間上に境界標（ランドマーク）を定義する必要がある。
境界標は正しく定めなければならず、もし、この境界標
が正しく定められていないならば、正しくない境界標に
基づいて検出値の定性値化が行われることとなり、その
後の制御を正しく行うことができない。

【０００８】ところが、制御対象が画像形成装置の場合
は、特に、画像形成装置の使用環境、経時変化、画像形
成装置に備えられたセンサの測定精度の限界等の原因に
より、境界標を静的なものとして決定することは容易で
はない。むしろ、境界標は、画像形成装置の使用環境の
変化や経時変化等により、所定期間毎に修正されるよう
にするのが好ましい。

【０００９】従来技術では、定性量空間上に定める境界
標を必要に応じて修正できるような技術は提案されてい
なかった。そこでこの発明は、画像形成装置から得られ
る検出値を定性値に変換し、変換した定性値を用いて所
定の制御を行う制御装置において、検出値を定性値に変
換する際に必要な定性量空間の境界標を、制御対象であ
る画像形成装置の状態に合わせて動的に定め、また修正
することができる制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
制御対象である画像形成装置から得られる検出値を定性
値に変換し、変換した定性値を用いて所定の制御を行う
制御装置において、前記検出値を定性値に変換する際に
必要な定性量空間の境界標が記憶された境界標記憶手段
と、所定のタイミングで、前記画像形成装置に故障を強
制的に引き起こし、少なくとも故障を引き起こしたとき
に得られた検出値を用いて、前記境界標記憶手段に記憶
された境界標を修正する境界標修正手段と、修正された
境界標を用いて、画像形成装置から得られる検出値を定
性値に変換する変換手段と、を含むことを特徴とするも
のである。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記制御装置にお
いて、前記境界標修正手段は、故障を引き起こす前に得
られた検出値と、故障を引き起こしたときに得られた検
出値とを用いて境界標を修正することを特徴とするもの
である。請求項３記載の発明は、前記制御装置におい
て、前記境界標は、ファジイ理論のメンバーシップ関数
により定められていることを特徴とするものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、前記制御装置にお
いて、前記制御装置は、画像形成装置に生じた故障を修
復するための故障修復手段を備え、前記境界標修正手段
が境界標を修正するために、画像形成装置に故障を強制
的に引き起こすタイミングは、前記故障修復手段による
故障修復が完了される度であることを特徴とするもので
ある。

【００１３】請求項５記載の発明は、前記制御装置にお
いて、前記境界標修正手段が境界標を修正するために、
画像形成装置に故障を強制的に引き起こすタイミング
は、マニュアル操作等により修正要求信号が入力された
ときであることを特徴とするものである。請求項６記載
の発明は、前記画像形成装置において、前記画像形成装
置には予め定める複数の部位の状態を検出するための複
数のセンサが備えられており、前記検出値は複数のセン
サから与えられることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明によれば、画像形成装置か
ら得られる検出値を定性値に変換する際に必要な境界標
は、画像形成装置に故障を強制的に引き起こすという疑
似故障法により修正される。それゆえ、検出値を定性値
へ変換する際の変換の基礎をなす境界標を常に最適な値
に保てる。よって、検出値を精度良く定性値に変換で
き、その後の制御を正しく行える。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、疑似故障法
により装置に故障が強制的に引き起こされる前に得られ
た検出値と、装置に故障が強制的に引き起こされたとき
に得られた検出値とに基づいて境界標が修正されので、
画像形成装置が正常なときと故障が生じているときとで
得られる検出値の違いが把握でき、境界標を精度良く修
正できる。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、境界標がフ
ァジイ理論のメンバーシップ関数で定義されるので、得
られる検出値をファジイ定性値に変換できる。請求項４
記載の発明によれば、境界標を修正するタイミングは、
故障修復完了の度であるから、故障修復により装置のパ
ラメータに変化が生じ、その境界標が変化しても、その
変化に追従して境界標を修正することができる。

【００１７】請求項５に記載の発明によれば、サービス
マン等によりマニュアル操作で修正要求信号が入力され
るごとに、疑似故障法を用いて境界標の修正が行われる
ので、必要な時に境界標の修正できる。請求項６記載の
発明によれば、得られる検出値はセンサから与えられ、
しかも、センサは画像形成装置の予め定める複数の部位
の状態を検出するものであるから、制御対象である画像
形成装置の状態を常時把握することができる。

【００１８】

【実施例】以下には、図面を参照して、小型の電子写真
複写機に適用された自己診断および自己修復用の制御装
置を一実施例として説明する。図１は、この発明が適用
された小型の電子写真複写機の機械構成図であり、この
発明に関係する部分のみが図解的に示された図である。
図１において、１は感光体ドラム、２はメインチャージ
ャ、３は原稿照明用のハロゲンランプ、４は現像装置、
５は転写・分離チャージャである。

【００１９】メインチャージャ２には、メインチャージ
ャの放電電圧を変化させるためのメインチャージャコン
トローラ２Ｃが接続されている。また、ハロゲンランプ
３には、ハロゲンランプ３の光量を制御するためのハロ
ゲン光量コントローラ３Ｃが接続されている。さらに、
転写・分離チャージャ５には、このチャージャ５による
放電電圧、すなわち感光体ドラム１とコピー用紙間の転
写電圧を制御するための転写チャージャコントローラ５
Ｃが接続されている。

【００２０】電子写真複写機では、得られたコピー画像
が美しく仕上がっている（正常）か否かが最も重要なこ
とである。そこでこの実施例は、得られたコピー画像が
正常か、画像かぶりを生じているか、画像が薄いかを自
動的に検出し、得られたコピーが画像かぶりを生じてい
たり薄い場合には、係る症状を引き起こしている原因、
すなわち故障を突き止め、その故障を自己修復する制御
装置を例にとって説明する。

【００２１】この実施例には、たとえば４つのセンサが
設けられている。すなわち、感光体ドラム１を露光する
光の量（換言すれば、ハロゲンランプ３の光量）を測定
するための光量センサＸ、露光後の感光体ドラム１の表
面電位を測定する表面電位センサＶｓ、感光体ドラム１
上のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサＤ
ｓ、および、コピー濃度センサＯｓである。コピー濃度
センサＯｓは、この電子写真複写機によって形成された
コピー画像の濃度を検出するためのものである。コピー
濃度センサＯｓの検出出力Ｏｓに基づいて、電子写真複
写機が正常か、故障症状として画像かぶりが生じている
か、画像が薄いかが判別される。

【００２２】図２は、図１に示す小型の電子写真複写機
の機能ブロック図であり、この発明に関係する部分のみ
が示されている。図２において、角の丸まったブロック
はいわゆるハードウェアによる機能を表わしており、角
の尖ったブロックは、いわゆるソフトウェアによる機能
（コンピュータ内で実行されるプログラム処理）を表わ
している。なお、ハードウェアによる機能およびソフト
ウェアによる機能の区分けは一例であり、ソフトウェア
の機能をハードウェアにより実現するようにしてもよ
い。

【００２３】図２の機能ブロックと、図１の機械構成と
の対応関係は、次のとおりである。すなわち、図２のセ
ンサには、図１の光量センサＸ、表面電位センサＶｓ、
トナー濃度センサＤｓ、およびコピー濃度センサＯｓが
含まれている。図２のアクチュエータコントローラに
は、図１のメインチャージャコントローラ２Ｃ、ハロゲ
ン光量コントローラ３Ｃおよび転写チャージャコントロ
ーラ５Ｃが含まれている。図２のアクチュエータには、
図１のメインチャージャ２、ハロゲンランプ３および転
写・分離チャージャ５が含まれている。

【００２４】図２において、ソフトウェアによる機能ブ
ロックは、たとえば４つの機能ブロックに区分される。
すなわち、診断／修復推論部１１、仮想事例保持部１
２、メンバーシップ関数生成部１３、および、疑似故障
発生部１４である。仮想事例保持部１２には、予め生成
された表１および表２に例示する仮想事例が記憶されて
いる。ここに仮想事例とは、電子写真複写機に一時に生
じる故障は単一故障であると限定した条件のもとで、故
障が生じたときの装置状態を定性シミュレーションし、
そのシミュレーション結果のうちの装置にあり得る状態
である。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】仮想事例の生成は、上述した本願出願人の
先願（特願昭２−２５２１９１号）等で説明した定性シ
ミュレーションを用いて行うことができる。定性シミュ
レーションの仕方を簡単に説明すると、次のとおりであ
る。この電子写真複写機を、物理的な支点から捉えて複
数個の要素の結合として表現し、各要素の挙動および属
性ならびに各要素間の結合関係をパラメータを用いて定
性的に表わすと、図３に示すパラメータモデルが得られ
る。なお、この図３に示すパラメータモデルは、コピー
濃度パラメータＯｓに関連するパラメータのみを取り出
した簡略化モデルである。

【００２８】図３に示すパラメータモデルにおいて、Ｈ
ｌはハロゲンランプ３の光量パラメータ、Ｄは原稿の光
学濃度パラメータ、Ｘは感光体ドラム１を露光する光量
のパラメータ、βは感光体ドラム１の感度パラメータ、
Ｖｎはメインチャージ後の感光体ドラム１の表面電位パ
ラメータ、Ｖｓは露光後の感光体ドラム１の表面電位パ
ラメータ、Ｖｂは現像バイアスのパラメータ、γ₀はト
ナー感度のパラメータ、Ｄｓはドラム上での画像濃度
（トナー濃度）のパラメータ、Ｖｔは転写電圧のパラメ
ータ、ζは用紙感度のパラメータ、を示している。これ
らパラメータのうち、Ｄ、β、γ₀およびζは変動する
可能性が小さいので固定値とみなすことができる。それ
ゆえ、コピー濃度パラメータＯｓが変化する原因は、Ｈ
ｌ、Ｖｎ、Ｖｂ、または、Ｖｔのいずれかが変化したこ
とに起因すると推測できる。そしてこれら４つのパラメ
ータＨｌ、Ｖｎ、ＶｂまたはＶｔが変化してＯｓが変化
するとき、その変化は必ず３つのセンス対象パラメータ
Ｘ、ＶｓまたはＤｓ（図３において丸で囲ったもの）を
変化させる（ただし、Ｖｔの変化に起因するときのみ、
Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓはいずれも変化しない）。

【００２９】仮想事例を生成するための定性シミュレー
ションは、上述したように、電子写真複写機に一時に生
じる故障は単一故障であるとの前提にたっている。それ
ゆえ、Ｈｌ（ハロゲンランプ）不良の場合、Ｖｎ（メイ
ンチャージャ）不良の場合、Ｖｂ（現像バイアス）不良
の場合、および、Ｖｔ（転写チャージャ）不良の場合の
それぞれにつき、センス対象パラメータＸ，Ｖｓ，Ｄｓ
の状態が異なる。そこで、この状態が推論されて、仮想
事例として記憶されている。

【００３０】次に、仮想事例の生成の仕方の具体例につ
いて、図３のパラメータモデルを用いて説明する。コピ
ー濃度が異常になり、Ｏｓがハイ（＋）になったとす
る。Ｏｓ：ハイ（＋）の原因がＨｌ：ロー（−）なら
ば、Ｘはロー（−）となる。また、Ｏｓ：ハイ（＋）の
原因がＶｎ、ＶｂまたはＶｔの変化に起因するならば、
Ｘは正常（Ｎ）である。なぜならば、仮想事例の生成
は、電子写真複写機に一時に生じる故障は単一故障であ
るとの前提に立っているからである。よって、Ｏｓ：ハ
イ（＋）では、Ｘは正常（Ｎ）またはハイ（＋）でなけ
ればならず、ロー（−）はあり得ない。

【００３１】一方、Ｏｓ：ハイ（＋）の根本原因がＨｌ
ならば、Ｈｌ：ロー（−）でなければならず、Ｈｌの変
化はパラメータモデル上でＸ，ＶｓおよびＤｓに影響を
及ぼすはずである。なぜならば、影響を及ばさない程度
のＨｌの変化であれば、その結果としてＯｓも変化しな
いからである。よって、Ｈｌが故障症状を引き起こす根
本原因、つまり故障ならば、Ｘ、Ｖｓ、および、Ｄｓ
は、正常（Ｎ）にはなり得ない。

【００３２】このように、仮想事例は、コピー濃度パラ
メータＯｓが異常を示す場合、その原因は必ず単一パ
ラメータの変化に起因すると限定し、かつ、パラメー
タ変化はセンス対象パラメータ（図３において丸で囲っ
たパラメータ）に必ず影響を与えている、と仮定して生
成される。かかる，の条件下で仮想事例を生成する
と、装置に実際に生じ得るもののみを仮想事例として得
られる。

【００３３】仮想事例の具体例は表１，表２の通りであ
る。表１は、この電子写真複写機に故障症状「画像かぶ
り」が生じたときの４つの仮想事例を示している。表１
は、次のようにして求められたものである。電子写真複
写機でコピーされた画像に画像かぶりが生じている場
合、図３のパラメータモデルから、その原因として、Ｈ
ｌ（ハロゲンランプ）不良、Ｖｎ（メインチャージャ）
不良、Ｖｂ（現像バイアス）不良、または、Ｖｔ（転写
チャージャ）不良、が推測できる。

【００３４】この場合において、上記の故障は単一故
障に限ること、および、Ｈｌの変化が必ず他のパラメ
ータにも影響を及ぼす、という２つの条件に当てはめる
と、画像かぶりの原因がＨｌ不良の場合には、パラメー
タＸはロー（−）、パラメータＶｓはハイ（＋）、パラ
メータＤｓはハイ（＋）になるはずであり、これ以外の
状態はとらない。

【００３５】また、画像かぶりの原因がＶｎ不良の場合
は、パラメータＸは正常（Ｎ）、パラメータＶｓはハイ
（＋）、パラメータＤｓはハイ（＋）となるはずであ
り、これ以外の状態はとらない。また、画像かぶりの原
因が、Ｖｂ不良の場合は、パラメータＸは正常（Ｎ）、
パラメータＶｓは正常（Ｎ）、パラメータＤｓはハイ
（＋）となるはずであり、これ以外の状態はとらない。

【００３６】また、画像かぶりの原因が、Ｖｔ不良の場
合、パラメータＸは正常（Ｎ）、パラメータＶｓは正常
（Ｎ）、パラメータＤｓは正常（Ｎ）となるはずであ
り、これ以外の状態はとらない。なお、表１における各
パラメータ状態に付加された「１．０」の数値は、後述
するファジイ理論のメンバーシップ関数における度合い
を示している。このファジイ理論のメンバーシップ関数
を導入したことの利点等については後述する。

【００３７】同様に、この電子写真複写機で得られるコ
ピーの濃度が薄い場合、その原因は、図３のパラメータ
モデルにより、Ｈｌ（ハロゲンランプ）不良、Ｖｎ（メ
インチャージャ）不良、Ｖｂ（現像バイアス）不良、ま
たは、Ｖｔ（転写チャージャ）不良が推測され、各不良
が生じたときのセンス対象パラメータＸ，ＶｓおよびＤ
ｓの状態は表２に示すとおりとなる。

【００３８】上記表１や表２に例示した仮想事例が、故
障症状別に、予め定性シミュレーションにより求めら
れ、仮想事例保持部１２に記憶されている。仮想事例保
持部１２には、また、各故障症状における故障ごとに、
予め修復方法が推論されて記憶されている。たとえば、
故障症状「画像かぶり」の故障「Ｈｌ不良」に対して
は、次の表３のような修復方法が記憶されている。

【００３９】

【表３】

【００４０】他の故障に対しても、それぞれ、修復方法
が記憶されている。この実施例の特徴の１つは、このよ
うな仮想事例を予め定性シミュレーションを用いて算出
し、それを保持してる点である。こうすれば、故障診断
の度に、電子写真複写機の状態を定性シミュレーション
する手間が省け、処理の高速化が図れる。次に、図２
のメンバーシップ関数生成部１３には、図４および図５
に例示するように、故障症状ごとに、光量センサＸ、表
面電位センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓの検出値
を定性値化する際に用いるメンバーシップ関数が記憶さ
れている。メンバーシップ関数は、公知のとおり、ファ
ジイ理論において、或る要素が或る集合に属する度合い
（グレード）を規定する関数である。

【００４１】たとえば図４は、故障症状「画像かぶり」
時に用いるＸ，Ｖｓ，Ｄｓのメンバーシップ関数を示し
ている。コピー濃度センサＯｓ（図１参照）の出力に基
づいてこの電子写真複写機から出力されるコピーに画像
かぶりが生じていると診断／修復推論部１１（図２参
照）において判別されると、そのときの光量センサＸ、
表面電位センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓの検出
値が、メンバーシップ関数生成部１３に記憶された図４
に示すメンバーシップ関数に基づいて定性値化される。
たとえば、光量センサＸの検出値が定量値で２．２
（Ｖ）未満では、パラメータＸ（−：１．０、Ｎ：０．
０）に定性値化される。光量センサＸの検出定量値が
２．３（Ｖ）では、パラメータＸ（−：０．７、Ｎ：
０．３）に定性値化される。また、光量センサＸの検出
定量値が２．５（Ｖ）以上では、パラメータＸ（−：
０．０、Ｎ：１．０）に定性値化される。

【００４２】表面電位センサＶｓの検出定量値およびト
ナー濃度センサＤｓの検出定量値も、同様に、図４に示
すＶｓのメンバーシップ関数およびＤｓのメンバーシッ
プ関数を用いて、それぞれ定性値化される。また、画像
濃度が薄いと判別された場合には、光量センサＸ、表面
電位センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓの検出定量
値は、図５に示すＸ，Ｖｓ，Ｄｓのメンバーシップ関数
を用いて、それぞれ定性値化される。

【００４３】次に、図４または図５に示すメンバーシッ
プ関数の設定の仕方について説明をする。一般に、セン
サの検出定量値を定性値に変換するためには、量空間上
に境界標（ランドマーク）を定義する必要がある。とこ
ろが、修復後の電子写真複写機の正常状態の変化やセン
サの測定精度の限界を考慮すると、境界標を静的なもの
として決定することは容易ではない。もし、境界標を静
的なものとして決定し、その決定に誤りがあれば、この
制御の前提をなすセンサ値の定性値化が正確に行われな
いこととなり、その後の故障診断や故障修復において、
誤診や誤修復が行われる可能性が大きくなる。

【００４４】そこでこの実施例では、上述のように、故
障症状ごとに境界標を定義し、かつ、境界標をファジイ
理論のメンバーシップ関数を用いて定義した。故障症状
に応じたメンバーシップ関数を用いてセンサの検出定量
値を定性値化するようにすると、センサの読取誤差や、
使用環境の変化等によるセンサ出力の変動に柔軟にかつ
好適に対処できる。

【００４５】また、センサの検出定量値を定性値化する
場合に、ファジイ理論のメンバーシップ関数を導入する
と、センサの測定精度や使用環境の変化等に依存する実
測定量値と定性値との対応づけに関する問題に柔軟に対
処することができ、センサ値を定性値化する際に、誤り
を生じにくくできる。なお、この段階では、定性値化さ
れたパラメータは、直ちに仮想事例に当てはめていずれ
かの故障を選択するために用いられるわけではない。後
述するように、仮想事例に含まれる複数の故障の１つを
選択するために、所定の計算式に基づいて、パラメータ
の状態と最も状態の近い仮想事例の故障が求められる。

【００４６】さらに、この実施例では、疑似故障法（Im
itation Fault 法：ＩＦ法 )を導入した。ＩＦ法は、電
子写真複写機を出荷する前の初期時、故障修復後、また
はマニュアル入力に基づく任意のタイミングで、アクチ
ュエータを操作することにより電子写真複写機に故障を
強制的に引き起し、故障を引き起こす前の正常時および
故障時のセンサ情報を用いて境界標を動的に決定すると
いう方法である。図４および図５に示すメンバーシップ
関数は、このＩＦ法を用いて決定されたものである。Ｉ
Ｆ法を用いれば、実際の制御対象である電子写真複写機
ごとに、センサの検出定量値を定性値化するために必要
な量空間上の境界標を動的に決定できるから、定性値化
の基礎をなす境界標を装置毎に精度良く定義することが
できる。

【００４７】また、ＩＦ法を用いれば、後述するよう
に、装置が初期状態のときに定義した境界標を、故障修
復が完了するごとに修正できるから、装置の経時的変化
や使用環境の変化等に合わせて、量空間上の境界標を常
に最適な値に更新していくことができる。図２に戻っ
て、この電子写真複写機の機能ブロックには、上述した
ＩＦ法を実行するための疑似故障発生部１４が備えられ
ている。

【００４８】なおこの実施例では、図４および図５に示
すように、量空間上の境界標は、ファジイ理論のメンバ
ーシップ関数を用いて定義されている。つまり、境界標
がファジイ化されている。境界標をファジイ化すると、
上述のように、センサの読取誤差が生じたり、環境変化
等の外乱により境界標が変化しても、柔軟に対処できる
という利点がある。しかしながら、この発明は、境界標
を定義する場合に、ファジイ理論を用いる構成のみに向
けられているわけではない。たとえば、本願出願人の先
願に係る特願昭２−２５２１９１号に記載のセンサ値を
定性値に変換する際に必要な量空間上の境界標の定義に
際し、上述したＩＦ法により境界標を決定する構成も、
この発明は対象としている。なぜならば、ＩＦ法は、そ
れ自体で、つまり境界標をファジイ化しなくても、境界
標を動的に決定することができ、最適な境界標を得られ
るからである。

【００４９】また、ＩＦ法により、境界標を決定する場
合において、境界標を上述のようにメンバーシップ関数
で定めない場合には、ＩＦ法により電子写真複写機に故
障を強制的に引き起こしたときに得られるセンサ情報の
みに基づいて境界標を決定してもよい。なぜならば、Ｉ
Ｆ法によれば、電子写真複写機が正常状態から故障状態
になる臨界点が確認できるから、その臨界点におけるセ
ンサ情報のみに基づいても、境界標を決定できるからで
ある。

【００５０】図６は、図２に示す診断／修復推論部１１
において行われるファジイ定性推論（Fuzzy Qualitativ
e Reasoning : ＦＱＲ）のアルゴリズムを表わすフロー
チャートである。次に図６の流れに沿って、この電子写
真複写機における故障診断および故障修復処理について
説明をする。制御動作が始まると、診断／修復推論部１
１によってコピー濃度センサＯｓの検出値が読取られる
（ステップＳ１）。そして読取られたコピー濃度Ｏｓは
予め定められた基準値と比較され、電子写真複写機が故
障しているか否かの判別がされる（ステップＳ２）。

【００５１】たとえば、基準値として、図７に示す条件
が記憶されているとする。すなわち、検出電圧が２．５
（Ｖ）未満では画像が薄い、検出電圧が２．５（Ｖ）以
上で２．９（Ｖ）未満では正常、検出電圧が２．９
（Ｖ）以上では画像かぶりという故障有無判別基準値が
設定されているとする。このとき、コピー濃度センサＯ
ｓの検出値が３．１（Ｖ）ならば、故障症状「画像かぶ
り」が生じていると判定される（ステップＳ３）。

【００５２】上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理は、この実
施例にかかる電子写真複写機が自動的に故障の有無を判
別する機械であるために行われる処理であるが、この処
理は手動によって行ってもよい。手動によりステップＳ
１〜Ｓ３の処理を行う場合、コピー濃度センサＯｓを設
けなくてよい。手動による処理では、電子写真複写機か
ら出力されるコピーを見て、サービスマン等が、コピー
がたとえば画像かぶりを生じていると判断すればよい。
そしてこの場合、故障症状として画像かぶりが装置へ入
力される。故障症状の入力は、電子写真複写機に通常備
えられているテンキー等によって入力できるようにすれ
ばよい。

【００５３】ステップＳ３において、故障症状「画像か
ぶり」が判別されると、次に、光量センサＸ、表面電位
センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓの検出値が読取
られる（ステップＳ４）。今、読取られた各センサの検
出値が、Ｘ：２．４５（Ｖ）、Ｖｓ：２．５（Ｖ）、Ｄ
ｓ：１．９（Ｖ）であったとする。読取られた各センサ
値はメンバーシップ関数生成部１３に記憶された画像か
ぶり時のメンバーシップ関数（図４）に当てはめられ、
仮の定性値が決められる（ステップＳ５）。この具体例
では、Ｘ：２．４５、Ｖｓ：２．５、Ｄｓ：１．９が、
それぞれ、図４のメンバーシップ関数に当てはめられ、
Ｘ：−０．８、Ｖｓ：＋０．９、Ｄｓ：＋０．７、が得
られる。

【００５４】つまり、（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝（２．４５，２．５，１．９）＝ｐ（−０．８，＋０．９，＋０．７）が得られる。なお、センサ検出値の定性値化を、メンバ
ーシップ関数を用いたファジイ定性値化ではなく、特定
の境界標に基づいて行うならば、（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝（−，＋，＋）が得られる。

【００５５】次に、表１に示す故障症状「画像かぶり」
の仮想事例に列挙された故障と、ステップＳ５で求めら
れた仮の定性値との一致度Ｃが算出される（ステップＳ
６）。この一致度Ｃの算出は、次のようにして行われ
る。先ず、故障症状「画像かぶり」の仮想事例に列挙さ
れた故障を、Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓの３次元量空間で表現す
る。この表現は、次式で表わせる。

【００５６】Ｈｌ不良：（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝ｆ１（−１．０，＋１．０，＋１．０）Ｖｎ不良：（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝（Ｎ１．０，＋１．０，＋１．０）＝ｆ２（−０．０，＋１．０，＋１．０）Ｖｂ不良：（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝（Ｎ１．０，Ｎ１．０，＋１．０）＝ｆ３（−０．０，＋０．０，＋１．０）Ｖｔ不良：（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝（Ｎ１．０，Ｎ１．０，Ｎ１．０）＝ｆ４（−０．０，＋０．０，＋０．０）上述の式を図化すると、図８に示す３次元量空間とな
る。図８において、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４が、それぞ
れ、Ｈｌ不良、Ｖｎ不良、Ｖｂ不良およびＶｔ不良の位
置である。

【００５７】また、ステップＳ５で求められた仮の定性
値ｐ（−０．８，＋０．９，＋０．７）は、図８の３次
元量空間において、ｐに位置する。そこで次に、点ｐか
ら仮想事例に列挙された各故障の位置ｆ１，ｆ２，ｆ
３，ｆ４までの距離Ｄを計算すると、次のとおりとな
る。Ｄ（f1）＝√｛(0.8−1.0)²＋ (0.9 −1.0)²＋ (0.7 −1.0)²｝＝ 0.374 Ｄ（f2）＝√｛(0.8−0.0)²＋ (0.9 −1.0)²＋ (0.7 −1.0)²｝＝ 0.86 Ｄ（f3）＝√｛(0.8−0.0)²＋ (0.9 −0.0)²＋ (0.7 −1.0)²｝＝ 1.241 Ｄ（f4）＝√｛(0.8−0.0)²＋ (0.9 −0.0)²＋ (0.7 −0.0)²｝＝ 1.393 そして、上述の式で計算された距離Ｄが正規化され、一
致度Ｃが算出される。距離Ｄの正規化は、次の式に基づ
いてなされる。

【００５８】Ｃ＝１−Ｄ／√ｎ（ただし、ｎはセンスパラメータの数：この場合ｎ＝
３）したがって、各一致度Ｃは、Ｃ（f1）＝１−０．３７４／√３＝０．７８４Ｃ（f2）＝１−０．８６／√３＝０．５０３Ｃ（f3）＝１−１．２４１／√３＝０．２８４Ｃ（f4）＝１−１．３９３／√３＝０．１９６となる。この結果、点ｐからの距離Ｄの最も近いｆ１、
すなわち一致度Ｃの最も大きなｆ１（Ｈｌ不良）が、故
障候補として決定される（ステップＳ７）。

【００５９】なお、上述した一致度Ｃを算出する計算式
は、次の一般式で表わせる。Ｃ＝１−√｛Ｃ（ｐ１）²＋Ｃ（ｐ２）²＋…＋Ｃ（ｐｎ）²｝／√ｎＣ（ｐｎ）＝Ｇｍ（ｑｎ）−Ｇｓ（ｑｎ）（但し、Ｃ：モデル全体の一致度、ｐｎ：測定可能な変
数、Ｃ（ｐｎ）：変数ｐｎに対する一致度、ｑｎ：変数
ｐｎが取り得る定性値、Ｇｍ（ｑｎ）：故障モデルにお
ける定性値ｑｎのグレード、Ｇｓ（ｑｎ）：測定値にお
ける定性値ｑｎのグレード）なお、ファジイ定性値化でなく、特定の境界標に基づく
通常の定性値化を行う場合は、ステップＳ６の一致度Ｃ
の算出は省略され、（Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓ）＝（−，＋，＋）から直ちに故障がＨｌ不良と決定される。

【００６０】ステップＳ７において、故障がＨｌ不良と
決定されたので、仮想事例保持部１２に記憶されている
故障症状「画像かぶり」の故障「Ｈｌ不良」に対応した
修復方法（表３に示す方法）が、その優先度に従って実
行される。優先度順に修復方法を行うために、ステップ
Ｓ８ではカウンタｘがクリアされ、ステップＳ９でカウ
ンタｘがｘ＝１にされる。次いで、カウンタｘの値が記
憶されている修復方法の登録個数を越えていないことが
確認されると（ステップＳ１０）、記憶されている修復
方法のうち、カウンタｘの値の優先度（たとえば、最初
の修復が行われる場合は、優先度Ｎｏ．１のＨｌ：ＵＰ
（ハロゲンランプ光量を上昇する））の修復が行われる
（ステップＳ１１）。

【００６１】そして、この修復が成功したか否かの判別
がされる（ステップＳ１２）。修復が成功したか否か
は、修復後に、コピーが行われ、その結果出力されるコ
ピーの濃度がコピー濃度センサＯｓで読取られることに
よりなされる。修復が成功しなかった場合、ステップＳ
９に戻り、カウンタｘのカウント値を１インクリメント
して、次の優先度の修復が行われる。たとえば優先度Ｎ
ｏ．２の修復であるＶｎ：ＤＯＷＮ（メインチャージャ
電圧を下げる）が行われる。もし、次の優先度の修復が
登録されていない場合は、その時点で処理は終わる。

【００６２】ステップＳ１２において、修復が成功した
と判別されると、ステップＳ１３に進み、ＩＦ法が実行
され、処理が終わる。上述のステップＳ１３で行われる
ＩＦ法の処理内容を、図９に示す。次に、図９を参照し
てＩＦ法について詳述する。故障修復に成功すると、診
断／修復推論部１１によって、光量センサＸ、表面電位
センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓの検出値が読取
られる（ステップＳ２１）。このとき読取られた各セン
サの検出値は、たとえば、Ｘ：２．９（Ｖ）、Ｖｓ：
１．６（Ｖ）、Ｄｓ：１．４（Ｖ）であったとする。

【００６３】次いで、疑似故障発生部１４（図２参照）
により、ハロゲン光量コントローラ３Ｃが操作され、ハ
ロゲンランプ３の光量が下げられる（ステップＳ２
２）。そして、ハロゲンランプ３の光量を微小量ずつ下
げるごとに、電子写真複写機にコピー動作をさせ、その
とき得られるコピーの濃度がコピー濃度センサＯｓで検
出され、その検出値が読取られる（ステップＳ２３）。
コピー濃度センサＯｓの検出値は、上述した図７の故障
有無判別基準値に照らされ、Ｏｓの値が画像かぶりが発
生する基準値に達したとき、ハロゲンランプ３の光量を
下降する処理は中止される（ステップＳ２４）。

【００６４】そして、画像かぶりが発生するまでハロゲ
ンランプ３の光量を下げたときの光量センサＸ、表面電
位センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓの検出値が読
取られる（ステップＳ２５）。読取られた検出値は、た
とえばＸ：２．６（Ｖ）、Ｖｓ：２．５（Ｖ）、Ｄｓ：
１．８（Ｖ）であったとする。ステップＳ２１で読取ら
れた故障修復後のＸ，Ｖｓ，Ｄｓの検出値およびステッ
プＳ２５で読取られた画像かぶりが発生した時点での
Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓの検出値は、メンバーシップ関数生成部
１３へ与えられ、画像かぶり時のメンバーシップ関数が
生成される。つまり、ステップＳ２１で検出された値が
正常時の境界標、ステップＳ２５で読取られた値が画像
かぶり発生開始時の境界標とされ、図４に示す画像かぶ
り時のメンバーシップ関数は、図１０に示すメンバーシ
ップ関数に修復される。

【００６５】次いで、疑似故障発生部１４により、ハロ
ゲン光量コントローラ３Ｃが操作され、ハロゲンランプ
３の光量が上昇される（ステップＳ２６）。そして、ハ
ロゲンランプ３の光量を微小量ずつ上昇させるごとに、
電子写真複写機にコピーを行わせ、そのとき得られるコ
ピー濃度がコピー濃度センサＯｓで検出され、その値が
読取られる（ステップＳ２７）。

【００６６】そして、コピー濃度センサＯｓの読取値
が、図７の故障有無判別基準値に照らされ、画像が薄い
コピーに達したとき（ステップＳ２８）、そのときの光
量センサＸ、表面電位センサＶｓおよびトナー濃度セン
サＤｓの検出値が読取られる（ステップＳ２９）。この
読取値は、たとえばＸ：３．５（Ｖ）、Ｖｓ：０．６
（Ｖ）、Ｄｓ：０．５（Ｖ）であったとする。

【００６７】この読取られた値はメンバーシップ関数生
成部１３へ送られる。メンバーシップ関数生成部１３で
は、ステップＳ２１で読取られた正常時のセンサ値と、
ステップＳ２９で読取られた低濃度画像生成時のセンサ
値とを、それぞれ境界標として、濃度低下時のメンバー
シップ関数の生成が行われる。その結果、図５に示す濃
度低下時のメンバーシップ関数は、図１１に示すものに
修復される。

【００６８】以上のＩＦ法の説明では、境界標としての
メンバーシップ関数を修復する場合を例にとって説明し
たが、定性量空間に定義される境界標は、メンバーシッ
プ関数ではなく、特定の値であってもよい。その場合、
ＩＦ法を用いれば、特定の境界標は、次のように修正さ
れる。たとえば、装置修復前の定性量空間に定義された
境界標を、図１２に示すものとする。図１２において
は、光量センサＸの検出定量値が２．５（Ｖ）未満では
ロー（−）、２．５（Ｖ）以上で３．５（Ｖ）未満では
正常（Ｎ）、３．５（Ｖ）以上ではハイ（＋）に定性値
化されることを意味している。同様に、この境界標によ
れば、表面電位センサＶｓの検出定量値が０．５（Ｖ）
未満ではロー（−）、０．５（Ｖ）以上でかつ２．７
（Ｖ）未満では正常（Ｎ）、２．７（Ｖ）以上ではハイ
（＋）に定性値化される。また、トナー濃度センサＤｓ
の検出定量値は、０．５（Ｖ）未満ではロー（−）、
０．５（Ｖ）以上でかつ２．１（Ｖ）未満では正常
（Ｎ）、２．１（Ｖ）以上ではハイ（＋）に定性値化さ
れる。

【００６９】画像形成装置のセンサ検出値を定性値化す
るための境界標が、図１２に示すものである場合におい
て、上述した図９に示すＩＦ法が実行されると、図１２
に示す境界標は、図１３に示す境界標に修正される。図
１３において、たとえば光量センサＸの境界標を例にと
れば、２．９（Ｖ）は、図９のステップＳ２１において
読取られた故障修復後の光量センサＸの読取値である。
一方、２．６（Ｖ）は、図９のステップＳ２５において
読取られた光量センサＸの読取値である。つまり、ＩＦ
法により強制的にこの電子写真複写機に画像かぶりを発
生させたときの画像かぶり発生開始時の光量センサＸの
読取値である。また、３．２（Ｖ）は、図９のステップ
Ｓ２９で読取られた光量センサＸの読取値である。つま
り、修復後の電子写真複写機にＩＦ法により強制的に画
像濃度低下という故障症状を発現させたとき、その故障
症状が発現開始するときの光量センサＸの読取値であ
る。

【００７０】それゆえ、図１３に示すＩＦ法により修正
した後の境界標は、修復した電子写真複写機に合わせて
訂正されていることになる。よって、境界標をたとえメ
ンバーシップ関数を用いて定義しなくても、装置の故障
が修復されるごとに、境界標は動的に修正され、修復さ
れた装置に適合されているわけである。なお、図１３に
おける表面電位センサＶｓおよびトナー濃度センサＤｓ
についても同様である。

【００７１】上述のＩＦ法は、故障修復に成功した後に
行われる以外、たとえばサービスマン等がマニュアルで
ＩＦ法実行信号を入力したことに応答して行われてもよ
い。この発明は、上述した実施例の内容に制限されるこ
となく、請求の範囲に記載の範囲に基づき、種々の変更
が可能である。たとえば、上述の実施例では小型の電子
写真複写機を例にとって説明したが、この発明にかかる
制御装置は、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の
他の画像形成装置を制御対象とする場合にも適用でき
る。

【００７２】

【発明の効果】この発明によれば、制御対象である画像
形成装置から得られる検出値を定性値に変換する際の定
性量空間の境界標を、制御対象である装置の状態に合わ
せて動的に定めることができ、あるいは修正することが
できる。それゆえ、得られる検出値を正しい境界標に基
づいて正しく定性値に変換することができ、その後の制
御が効果的に行える制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が適用された小型の電子写真複写機の
機械構成図である。

【図２】図１に示す小型の電子写真複写機の機能ブロッ
ク図である。

【図３】図１に示す小型の電子写真複写機の簡略化した
パラメータモデルである。

【図４】画像かぶり時に用いるＸ，Ｖｓ，Ｄｓのメンバ
ーシップ関数を示す図である。

【図５】画像濃度低下時に用いるＸ，Ｖｓ，Ｄｓのメン
バーシップ関数を示す図である。

【図６】ファジイ定性推論のアルゴリズムを表わすフロ
ーチャートである。

【図７】故障有無判別基準値の一例を示す図である。

【図８】故障症状「画像かぶり」の仮想事例に列挙され
た故障を、Ｘ，Ｖｓ，Ｄｓの３次元量空間で表現した図
である。

【図９】疑似故障法（ＩＦ法）の処理内容を表わすフロ
ーチャートである。

【図１０】ＩＦ法により修復された画像かぶり時のメン
バーシップ関数を示す図である。

【図１１】ＩＦ法により修復された画像濃度低下時のメ
ンバーシップ関数を示す図である。

【図１２】ＩＦ法により修正される前の境界標（メンバ
ーシップ関数を用いないもの）の一例を示す図である。

【図１３】ＩＦ法により修正された後の境界標（メンバ
ーシップ関数を用いないもの）の一例を表わす図であ
る。

【符号の説明】

１感光体ドラム２メインチャージャ３ハロゲンランプ４現像装置５転写・分離チャージャ２Ｃメインチャージャコントローラ３Ｃハロゲン光量コントローラ５Ｃ転写チャージャコントローラ１１診断／修復推論部１２仮想事例保持部１３メンバーシップ関数生成部１４疑似故障発生部Ｘ光量センサＶｓ表面電位センサＤｓトナー濃度センサＯｓコピー濃度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼川弘之東京都千代田区四番町８四番町住宅804

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象である画像形成装置から得られる
検出値を定性値に変換し、変換した定性値を用いて所定
の制御を行う制御装置において、前記検出値を定性値に変換する際に必要な定性量空間の
境界標が記憶された境界標記憶手段と、所定のタイミングで、前記画像形成装置に故障を強制的
に引き起こし、少なくとも故障を引き起こしたときに得
られた検出値を用いて、前記境界標記憶手段に記憶され
た境界標を修正する境界標修正手段と、修正された境界標を用いて、画像形成装置から得られる
検出値を定性値に変換する変換手段と、を含むことを特
徴とする制御装置。
【請求項２】請求項１記載の制御装置において、前記境界標修正手段は、故障を引き起こす前に得られた
検出値と、故障を引き起こしたときに得られた検出値と
を用いて境界標を修正することを特徴とするものであ
る。
【請求項３】請求項２記載の制御装置において、前記境界標は、ファジイ理論のメンバーシップ関数によ
り定められていることを特徴とするものである。
【請求項４】請求項１または３記載の制御装置におい
て、前記制御装置は、画像形成装置に生じた故障を修復する
ための故障修復手段を備え、前記境界標修正手段が境界標を修正するために、画像形
成装置に故障を強制的に引き起こすタイミングは、前記
故障修復手段による故障修復が完了される度であること
を特徴とするものである。
【請求項５】請求項１または３記載の制御装置におい
て、前記境界標修正手段が境界標を修正するために、画像形
成装置に故障を強制的に引き起こすタイミングは、マニ
ュアル操作等により修正要求信号が入力されたときであ
ることを特徴とするものである。
【請求項６】請求項１、２、３または４記載の画像形成
装置において、前記画像形成装置には予め定める複数の部位の状態を検
出するための複数のセンサが備えられており、前記検出値は複数のセンサから与えられることを特徴と
するものである。