JP4933888B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
消耗品や磨耗部品の例として感光体について述べると、感光体を交換するタイミングは必ずしも印刷枚数に依存していない。ユーザの使い方に大きく依存する部分が多く、ユーザ毎に適正な交換のタイミングを把握することが大切になる。例えば、故障するまでの印刷枚数(あるいは時間)に対する故障した部品の度数分布は一般的に正規分布になる。そして、稼動する部品の10%が故障するまでの期間を交換する時期と決めたとしても、このB10寿命のみで部品交換するのは得策ではない。なぜなら、ユーザの使い方による感光体への負荷の違いなどにより上述の度数分布が大きくばらつくからである。
ユーザによっては、そのような画像状態では満足できないというユーザもいれば、まだ満足できるので当該部品を継続使用したいというユーザもいるだろう。このように、将来の画像形成装置の劣化または故障を予測してユーザにとって最適なタイミングで感光体等の部品の交換を行うことが望まれている。
図1は、本発明が適用される画像形成装置の一実施形態例の構成例を示した側断面図である。
図1に示される本例の画像形成装置は、不図示のスキャナで読み取った原稿画像を感光体ドラム2上に露光して静電潜像を形成する。この感光体ドラム2の周囲には、周知の帯電装置(例えば帯電チャージャー)3、現像装置(現像ユニット)5、転写装置(例えば転写チャージャー)6、クリーニング装置8、除電ランプ9等が配置され、既知の電子写真プロセスを用いて画像を形成する。
感光体ドラム2は、帯電装置3で一様に帯電され、この帯電された感光体ドラム2上に、露光装置4からの画像信号に応じた変調光が照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像装置5でトナーが供給され、トナーが付着した像が感光体ドラム2上に形成される。このトナー像が形成された感光体ドラム2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15により監視されており、このプロセス制御用センサ15によって感光体ドラム2表面のさまざまな情報が取得される。
また、露光装置4から感光体ドラム2に入射される露光光は、感光体ドラム2で反射されて、その反射光も同様に線状の一次元センサである露光反射光センサ(不図示のCCDセンサ)に取り込まれる。
一方、プロセス制御用センサ15は、露光、現像後の感光体ドラム2からの反射光を取り込み、感光体ドラム2の状態(感光体のトナー付着量やトナー濃度)に関係するさまざまな種類の情報が取得されるようになっている。
また、稼動情報センサ(不図示)は、画像形成装置の延べ稼働時間、印字枚数、トナーカートリッジ(トナーCRG)の交換回数、感光体ドラム(ドラムCRG)の交換回数などが取得可能である。
また、電子ビームのパワー情報(帯電電位や露光電位など)、転写電位や現像バイアス等の情報も取得される。
さらに、TMセンサは反射型センサであり、転写ベルト上に形成されたパターンの濃度を計測し濃度バランスや色位置合わせ情報を取得する。
図2に示すように、本例の画像形成装置は、上述した画像形成装置内部に配置されている各種センサによって取得される多次元の情報が供給される故障予測部20と、この故障予測結果に基づいて異常画像の種類(異常画像種)を特定する異常画像種特定部22と、特定された異常画像に対応する疑似画像を生成する疑似異常画像生成部24を備えている。また、予測基準部21は、故障予測部20に接続され、故障レベル(これ以上大きくなったら画質の劣化が目視できることが予想されるレベルを示し、メーカが出荷時に決めておく)を示す第1の閾値A(図9参照)が記憶されている。水準特定部23は、異常画像種特定部22に接続し、第2閾値変更部30によりユーザが独自で設定可能な第2の閾値B(図9参照)が記憶されている。
帯電電位:帯電後の感光体上の電位
露光後電位:露光後の感光体上の電位
残留電位:除電後の感光体上の電位
トナー濃度:感光体と現像剤(キャリア+トナー)が接触する現像領域中のトナーの存在量(ただし、2成分現像方式の場合)
トナー付着量:感光体上の潜像の単位面積あたりに付着するトナーの量
現像γ値:感光体電位と現像バイアスとの差と付着量の関係を表す曲線の内、直線近似される部分の傾きの大きさ
現像開始電圧:現像開始電圧。上述の現像γで近似した直線のx切片を示す。
TMセンサ駆動電流:TMセンサの受光側の出力を構成するために発光側に流す電流
TMセンサ最小出力値:TMセンサの最小出力値。TMセンサの最大感度に相当する(観測対象の状態を反映する情報である)
転写ベルト抵抗値:転写ベルトの抵抗値
駆動モータ電流:負荷を駆動するためのモータに流す電流の量
定着温度変動:定着部の温度変動
図6はこのような場合の表示メッセージ例である。「許容する」ボタンには、ユーザに対してKまで許容するなら「**%」料金が安くなり、Lまで許容するなら「□□%」安くなり、Mまで許容するなら「△△%」安くなるというメッセージを表示するようにする。「許容しない」ボタンは図4と同じである。この場合、図7に示されるように、K、L、Mの3段階のランクの異常画像が一度に出力されるので、その中からユーザが独自の許容レベルを選択することができる。その結果、異常画像水準が悪くなる度にユーザが可否情報を入力するという手間が無くなり、次の判定では保守要員へ保守要求通知が発せられることになる。また、何れの許容レベルに対してもその選択画面上に課金情報(変更前後を含む)を表示させることによって、ユーザはその課金情報を踏まえて許容レベルの選択を行うことができる。
ステップS8の印刷jobの実行が終了すると、変更した画像形成条件を元の状態に復帰させる(ステップS9)。
指標値Dの算出は、本出願人による特願2003−184929号に記載の方法を用いて行われる。すなわち、データベース29に格納された画像形成装置の状態を表す各種センサの情報、稼動情報などの多次元データを用い、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を算出する。この距離が指標値Dとなる。指標値Dを指標値に使うことにより、所定時間後の装置の故障有無や画像ランクが判定できる。
予測故障モードの特定は以下(1)〜(4)により行われる。
(1)データベース29に格納された指標値算出用項目の全項目を使って指標値を算出する。
(2)項目を1つずつ除きそれぞれについて指標値D’を算出する。
(3)「(2)」で算出したそれぞれの指標値を比較し、指標値を増大させる項目を抽出する(すなわち、指標値の増大に対して寄与率の大きい項目を選び出す)。
(4)抽出項目と異常画像の対照表(図10)を参照し、抽出した項目に該当する予測故障モードを特定する。(例えば、抽出された項目が「帯電電位」の場合、予測故障モードは「全面地肌汚れ」と「水平方向(副走査)色スジ」である。)
上述の方法はあくまでも一例であって、これ以外にも、2水準系の直交表を利用して組み合わせた項目で指標値D’を算出してもよい。直交表とは、実験計画法などで利用される「条件の組み合わせ表」で、実験回数を節約し且つノイズに対して安定な結果を得るためのツールである。例えば、パラメータが5種類あって、それぞれに水準が3つある場合、実験で最適条件を求めようとすれば、まともにやると35=243通りの実験をしなければならないが、直交表を使えば実験回数を減らすことができる。また、ノイズ情報も各実験に均等に含まれるため、安定な(再現性が高い)結果が得られる。この場合は、実地運用段階で、状態の変化に伴って指標値が変化したときにその変化をもたらしたパラメータ(原因項目)を抽出する、あるいは逆に、開発実験段階で、指標値の変化に影響を与えない不要なパラメータを抽出して除くのが目的で、そのツールとして使用する。この直交表を用いることにより、総当たり式に計算する方法に比べて計算回数を節約しつつ安定な結果を得ることができるという利点がある。
異常画像形成条件は以下のように行われる。
(1)抽出された項目(図10)に対応する異常画像種を特定する(例えば、帯電電位の場合、全面の地肌汚れと水平方向(副走査)の色スジ)
(2)異常画像種に該当する擬似異常画像生成に用いる制御可能なパラメータを参照する(例えば、帯電電位の場合、現像バイアスと帯電電流)
(3)「(2)」で参照したパラメータに該当するパラメータの値を異常画像別パラメータ調整データ(図11)を参照し、異常画像形成条件として設定する
なお、図11は、異常画像別パラメータ調整データを示し、画像ランク(又は、指標値D)と画像形成条件各パラメータの値との関係を示す図である。このような画像ランクと画像形成条件との関係は製品開発段階で得られ、図10の抽出項目と異常画像種の関係を構成する基礎データとなる。また、この関係は、疑似異常画像を生成する際にも使用される。ここで、画像形成条件としては、レーザパワー、転写電流などと例示されている(横軸)が、この二つに限るものではなく、図10に示したようなさまざまな項目が挙げられる。一方、画像ランク(又は、指標値D)は縦軸にとられている。
設定された異常画像形成条件により疑似異常画像を生成する。図12は、特定された異常画像種が、白スジである場合、対応する疑似異常画像の生成(予測された異常画像の生成)方法を示したものである。
Claims (9)
- 観測によって得られる多次元信号から装置の状態を示す指標値を作成し、該指標値と所定時間後の当該画像形成装置の状態を判定するための閾値である第1の閾値とを比較することにより当該画像形成装置の故障予測する故障予測手段と、
前記指標値が前記第1の閾値を超えた場合に、該指標値と異常画像種特定のための閾値である第2の閾値とを比較し、該指標値が前記第2の閾値を超えた場合に、前記故障予測手段における故障予測に基づいて、発現が予測される異常画像種を特定する異常画像種特定手段と、
特定された異常画像種から当該異常画像を疑似的に生成する疑似異常画像生成手段と、
前記疑似異常画像生成手段によって生成された疑似異常画像を印刷出力する出力手段と、
前記出力手段により擬似異常画像が出力された後、前記出力手段で印刷された擬似異常画像に対する許容可否の判断結果をユーザから受け付ける入力手段と、
前記判断結果が前記出力手段で印刷された擬似異常画像に対する許容可を示す場合に、前記第2の閾値の変更値をユーザから受け付け、受け付けた変更値に前記第2閾値を変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1の閾値を変更可能としたことを特徴とする、請求項1記載の画像形成装置。
- 前記判断結果が許容否を示す場合には故障予測に基づいた保守要求情報を保守要員に通知する保守要員派遣要請手段を備えることを特徴とする、請求項1記載の画像形成装置。
- 前記印刷手段は、ユーザの印刷jobに対して印刷出力することを特徴とする、請求項1記載の画像形成装置。
- 前記疑似異常画像生成手段は、前記出力手段から複数水準の疑似異常画像をユーザの印刷jobに対して印刷出力させることを特徴とする、請求項4記載の画像形成装置。
- 前記複数水準の疑似異常画像は1枚の転写紙上に作成されることを特徴とする、請求項5記載の画像形成装置。
- 前記第1の閾値または前記第2の閾値の変更履歴を記憶する手段を備えることを特徴とする、請求項1記載の画像形成装置。
- 前記変更履歴をテキストデータとして出力する手段を備えることを特徴とする、請求項7記載の画像形成装置。
- 観測によって得られる多次元信号から装置の状態を示す指標値を作成するステップと、 前記指標値と所定時間後の当該画像形成装置の状態を判定するための閾値である第1の閾値とを比較することにより当該画像形成装置の故障予測するステップと、
前記指標値が前記第1の閾値を超えた場合に、該指標値と異常画像種特定のための閾値である第2の閾値とを比較し、該指標値が前記第2の閾値を超えた場合に、前記故障予測に基づいて、発現が予測される異常画像種を特定するステップと、
特定された異常画像種から当該異常画像を疑似的に生成するステップと、
生成された疑似異常画像を印刷出力するステップと、
前記擬似異常画像が出力された後、印刷された前記擬似異常画像に対する許容可否の判断結果をユーザから受け付けるステップと、
前記判断結果が前記出力手段で印刷された擬似異常画像に対する許容可を示す場合に、前記第2の閾値の変更値をユーザから受け付け、受け付けた変更値に前記第2閾値を変更するステップと、
を備える画像形成方法。
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