JP5122254B2 - Operating state determination method and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、稼働状態判別方法および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置等の稼働状態にある装置における故障や故障予兆状態の判別に関する。   The present invention relates to an operation state determination method and an image forming apparatus, and more particularly to determination of a failure or a failure sign state in an apparatus such as an image forming apparatus in an operation state.

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、例えば、電子写真方式を用いる場合でいうと、潜像担持体として用いられる感光体に対して原稿あるいは画像情報に応じた静電潜像が形成され、その静電潜像を現像装置から供給されるトナーにより可視像処理した後、記録シートなどに転写された画像を定着して複写出力とすることが知られている。   In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a printing machine, for example, in the case of using an electrophotographic system, a static image corresponding to an original or image information is applied to a photosensitive member used as a latent image carrier. It is known that an electrostatic latent image is formed, and the electrostatic latent image is subjected to visible image processing with toner supplied from a developing device, and then the image transferred to a recording sheet or the like is fixed to produce a copy output. .

ところで、例えば感光体や中間転写ベルトなどの像担持体を備えた画像形成装置は通常の運転に伴う摩擦磨耗だけでなく、外部からの紙粉など有害物質の混入や、想定外の運転などがもたらすトナーの攪拌過剰に伴う粘着力増大や外添材の脱落、クリーニング手段の磨耗や帯電手段の汚染劣化・偶発故障などによっても緩やかに機能低下し画像形成装置は故障状態となる。このような故障は画像品質の低下、詳しくは回転方向に沿ったタテスジ状の不快な異常画像や、画像のボヤケ、回転方向と直行するヨコスジ状の異常画像、スポット状の汚点画像や白ヌケ画像、そして全面的な地汚れなどを引き起こすが、装置の作像動作自体には支障がないので故障であっても運転しつづけ、使用者が画像を目視した時点でトラブルに気づき、修理と画像形成のやり直しが必要となり大きな時間と資源の無駄が発生してしまう。
特に、電子写真方式の画像形成装置では構成が比較的複雑で部品点数が多いことから、各種の部品のメンテナンスを定期的に行わないと、異常が突然に発生してしまうという事態に陥りやすくなる。
By the way, for example, an image forming apparatus provided with an image carrier such as a photosensitive member or an intermediate transfer belt is not only subjected to frictional wear associated with normal operation, but also contains harmful substances such as paper dust from the outside or unexpected operation. The function of the image forming apparatus is gradually deteriorated due to an increase in adhesive force due to excessive stirring of toner, dropping of external additives, wear of the cleaning means, contamination deterioration of the charging means, accidental failure, and the like, and the image forming apparatus enters a failure state. Such a failure results in a decrease in image quality. Specifically, it is an unpleasant abnormal image in the vertical direction along the direction of rotation, blurring of the image, an abnormal image in the shape of a stripe perpendicular to the rotation direction, a spot-like spot image or a white-out image. However, since there is no hindrance to the image forming operation of the device itself, it will continue to operate even if there is a malfunction, and when the user looks at the image, he notices the problem and repairs and forms the image. It is necessary to redo the process, and a large amount of time and resources are wasted.
In particular, since an electrophotographic image forming apparatus has a relatively complicated configuration and a large number of parts, it is likely that an abnormality will occur suddenly unless various parts are regularly maintained. .

このような事態を避けるための技術として、画像形成装置内部に装備されている各種センサからの信号のなかから故障の予兆となる信号を検知し(予兆検知)、故障を予測する技術(故障予測技術)が提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1には、複数種類の情報から指標値を算出し、その指標値の時間変化のデータに基づき画像形成装置の状態変化を判定する構成が開示されている。
As a technique for avoiding such a situation, a signal that predicts a failure is detected from signals from various sensors provided in the image forming apparatus (predictive detection), and a failure is predicted (failure prediction). Technology) has been proposed (for example, Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a configuration in which an index value is calculated from a plurality of types of information and a change in the state of the image forming apparatus is determined based on time change data of the index value.

また、装置に含まれている特定ユニットや部品の故障検出を対象とする方法(例えば、特許文献2)、それらユニットや部品の寿命を予測する方法(例えば、特許文献3〜6)、さらには、これらの方法を用いて様々な障害を順次診断する方法が提案されている(例えば、特許文献7)。
ユニットや部品での故障や故障予測とは別に、これら装置での不具合の結果物として得られるトナー像の異常検出を行う方法(例えば、特許文献8〜10)、感光体表面状態を光学的に観察する方法も提案されている(例えば、特許文献11〜13)。
さらに、ハイブリッド診断方法論を用いて量的分析に基づくバーチャルセンサを設け、事象ジェネレータでフォーマットした後、診断システムとされる質的分析装置をハイブリッドに用いることで故障診断や予知診断を行う方法も提案されている(例えば、特許文献14)。
In addition, a method (for example, Patent Document 2) for detecting a failure of a specific unit or component included in the apparatus, a method for predicting the lifetime of the unit or component (for example, Patent Documents 3 to 6), and A method for sequentially diagnosing various faults using these methods has been proposed (for example, Patent Document 7).
In addition to failure and failure prediction in units and parts, a method for detecting abnormality of a toner image obtained as a result of failure in these devices (for example, Patent Documents 8 to 10), and optically detecting the surface state of a photoreceptor An observation method has also been proposed (for example, Patent Documents 11 to 13).
In addition, a virtual sensor based on quantitative analysis using a hybrid diagnostic methodology is provided, and after formatting with an event generator, a method of performing fault diagnosis and predictive diagnosis by using a qualitative analysis device that is regarded as a diagnostic system for the hybrid is also proposed. (For example, Patent Document 14).

特開2005−17874号公報JP 2005-17874 A 特開平5−281809号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-281809 特開平5−100517号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-100517 特開平7−36323号公報JP 7-36323 A 特開平7−104616号公報JP-A-7-104616 特開2001−356655号公報JP 2001-356655 A 特開2000−270141号公報JP 2000-270141 A 特開平8−137344号公報JP-A-8-137344 特開2000−89623号公報JP 2000-89623 A 特開2000−89623号公報JP 2000-89623 A 特開平5−323740号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-323740 特開平7−104619号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-104619 特開2004−219617号公報JP 2004-219617 A 特開2001−175328号公報JP 2001-175328 A

このため、前記特許文献に開示されているように、通常の画像形成時に感光体や中間転写ベルト上に形成されたトナー像、あるいは用紙上に転写されて後のトナー像を撮像素子で読み取り異常画像となっているかを判断する考案があるが、人間の視覚に匹敵する検出能力を備えた画像評価装置は極めて高い計算能力を備える必要があり、このような目的のために利用するには実用的ではない。   For this reason, as disclosed in the above-mentioned patent document, a toner image formed on a photosensitive member or an intermediate transfer belt during normal image formation, or a toner image transferred onto a sheet and then read abnormally with an image sensor. Although there is a device to judge whether it is an image, an image evaluation device with a detection capability comparable to human vision needs to have extremely high calculation capability, and it is practical to use for such purposes Not right.

そこでセンサ出力やセンサを用いて得られる状態信号、あるいは運転制御情報を数値化し統計数理的な手法で正常状態と故障または故障予兆状態を判別する考案があるが、フィシャー線型判別やクラスタ解析などの状態値を距離の概念で状態指標を作成する方法では、異なる単位の状態値から距離の概念で状態指標をつくるときに等質均質な空間を適切に創り出すための状態値正規化方法の決定方法に限界があり、満足な結果が得られない。MT法ではマハラノビス距離を用い正常時のばらつきから正規化するが、この考え方が適合しない場合もある。   Therefore, there is a device to quantify the status signal obtained by using the sensor output and the sensor or the operation control information, and to determine the normal state and the failure or the failure predictive state by a statistical mathematical method. However, such as Fischer linear type discrimination and cluster analysis In the method of creating a state index with the concept of distance from the state value, a method for determining the state value normalization method to properly create a homogeneous homogeneous space when creating a state index from the state value of different units with the concept of distance There is a limit to this, and satisfactory results cannot be obtained. In the MT method, the Mahalanobis distance is used and normalization is performed based on variations at normal times, but this idea may not be applicable.

またセンサ出力やセンサを用いて得られる状態信号、あるいは運転制御情報を定性的に知識ベースで評価し、故障予兆状態であるかどうかを診断する考案もあるが、多変量の異なる単位の状態値を適切に評価できる知識ベースの構築方法が画像形成装置のような複雑な装置ではきわめて困難であり、故障予兆判別に時間がかかることとなり、この間に無駄な運転が行われてしまう結果を招きかねず、これらの新たな問題の解消も含めて現在も研究対象となっている。   There is also a device that evaluates the sensor output and the status signal obtained using the sensor or operation control information qualitatively based on the knowledge base and diagnoses whether it is a pre-failure state or not. It is extremely difficult to construct a knowledge base that can properly evaluate the problem with a complex device such as an image forming device, and it takes a long time to detect a failure sign, which may result in useless operation during this time. However, it is still a subject of research, including the resolution of these new problems.

一方、故障予兆の診断結果が実際の稼働状態にある装置の現象にそぐわない結果となることもあり、この場合には、試行錯誤による診断となるので診断作業が大がかりとなり、実質的に診断ができなくなることや診断に用いる制御装置などが大規模なものを必要としてコストアップを招く結果となるなどの新たな問題が生じる。   On the other hand, the diagnosis result of the failure sign may not match the phenomenon of the device in the actual operation state. In this case, the diagnosis is performed by trial and error, so the diagnosis work becomes large and the diagnosis can be made substantially. New problems arise, such as the loss of control and the need for large-scale control devices for diagnosis, resulting in increased costs.

さらに、画像形成装置の設置箇所によっては、さまざまなオフィスや工場環境等の様々な環境下において広く使用され、温湿度や使用用紙、運転量、画像パターンなどが使用者毎に極めて多様であるが、装置が使用しているトナーや現像剤、帯電器や感光体、感光体クリーナなどの装置構成プロセスは前述の多様な条件の影響を強く受けるので故障に伴う緊急のメンテナンスを必要とするケースがどうしても発生してしまう。このため、故障に伴う緊急のメンテナンスに際して故障状況を迅速に把握することが望まれる。   Furthermore, depending on the installation location of the image forming apparatus, it is widely used in various environments such as various offices and factory environments, and the temperature / humidity, paper used, operation amount, image pattern, etc. are extremely diverse for each user. The device configuration process such as toner, developer, charger, photoconductor, and photoconductor cleaner used by the device is strongly affected by the various conditions described above, so there are cases where urgent maintenance due to failure is required. It just happens. For this reason, it is desirable to quickly grasp the failure status during emergency maintenance associated with the failure.

本発明の目的は、上記従来の画像形成装置における故障診断における問題に鑑み、以下の目的を有する。
第1の目的として、実用的な装置の状態、特に故障や故障予兆状態を判別する方法を提供し、未然あるいは直後に状態悪化を知ることで、無駄な運転を防止し、計画的にメンテナンスを行うことで故障回復に必要な時間と資源を節約することが可能な稼働状態判別方法を提供することにある。
The object of the present invention has the following objects in view of the problem in the failure diagnosis in the conventional image forming apparatus.
The first purpose is to provide a method for determining the state of a practical device, in particular, a failure or a sign of failure, and knowing that the state has deteriorated before or immediately, thereby preventing unnecessary operation and systematically performing maintenance. It is an object of the present invention to provide an operating state determination method that can save time and resources required for failure recovery.

第2の目的として、稼働状態判別における故障予知方法を実現するに当たり、専門家の知識に頼ることなく、小判別器の作成および重みつけ決定をサンプルデータに基づいて効率的な計算で十分な精度を得られる学習アルゴリズムによって得ることが可能な稼働状態判別方法を提供することにある。   The second objective is to realize a failure prediction method for operating state determination, and to create small classifiers and determine weights with sufficient accuracy based on sample data without relying on expert knowledge. It is an object of the present invention to provide an operating state determination method that can be obtained by a learning algorithm that can obtain the above.

第3の目的として、大幅なコストアップ無く、装置の状態判別を行うことのできる効率的な稼働状態判別方法を提供する。   As a third object, there is provided an efficient operation state determination method capable of determining the state of an apparatus without a significant cost increase.

第4の目的として、装置の状態判別を精度良く大きなコストアップ無く実現し、故障に付随するロスを極小化することとが可能な画像形成装置を提供することにある。   A fourth object is to provide an image forming apparatus capable of accurately determining the state of the apparatus without a large cost increase and minimizing a loss associated with a failure.

第5の目的として、どのような状況で使用しても故障に伴う緊急のメンテナンスを必要としない信頼性の高い電子写真方式の画像形成装置を提供することにある。   A fifth object is to provide a highly reliable electrophotographic image forming apparatus that does not require urgent maintenance due to a failure under any circumstances.

この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
(1)少なくとも1つのセンサと、
センサ出力から複数の状態信号を抽出する状態信号抽出器とを備え、
状態信号の時間的特徴量を演算する時間的特徴量抽出演算を行い、
時間的特徴量毎に小判別器を用意し、
小判別器として、閾値に対し大小を比較判別するスタンプ判別器を用いて事前判別を行った後、小判別器判別結果の重みつき多数決によって稼働装置の状態を判別することを特徴とする稼働状態判別方法。
In order to achieve this object, the present invention has the following configuration.
(1) at least one sensor;
A state signal extractor for extracting a plurality of state signals from the sensor output;
Perform temporal feature extraction to calculate the temporal feature of the state signal,
Prepare a small classifier for each temporal feature,
The operating state is characterized in that the state of the operating device is determined by a weighted majority of the small discriminator discrimination results after performing a prior discrimination as a small discriminator using a stamp discriminator that compares and discriminates between a threshold value and a threshold value. How to determine.

(2)(1)に記載の稼働状態判別方法において、
小判別器の作成と多数決時の重みつけ決定をサンプルデータに基づく学習アルゴリズムを用いて計算し、
小判別器には反復的に重みを更新するごとに重みつき誤判別率を最小にする小判別器を選択し、
一定の反復的学習回数の実施後、全ての選ばれた小判別器の重みつき多数決によって装置の状態を判別することを特徴とする稼働状態判別方法。
(2) In the operating state determination method according to (1),
Use a learning algorithm based on sample data to create a small classifier and determine the weighting when voting.
For the small classifier, select the small classifier that minimizes the weighted misclassification rate each time the weight is repeatedly updated.
An operation state determination method characterized by determining the state of an apparatus by weighted majority of all selected small classifiers after a certain number of repetitive learning times.

)(1)または(2)のいずれかに記載の稼働状態判別方法を用いることを特徴とする画像形成装置( 3 ) An image forming apparatus using the operating state determination method according to any one of (1) and (2) .

)(3)記載の画像形成装置において、
稼働状態の判別が複数色の画像形成部を対象として適用されることを特徴とする画像形成装置。
( 4 ) In the image forming apparatus described in ( 3),
An image forming apparatus, wherein operation state determination is applied to a plurality of color image forming units.

本発明によれば、統計数理的な手法で正常状態と故障あるいは故障予兆状態を判別するにあたり、それぞれ異なる単位の状態値群のつくる空間における距離の概念に代わり、状態値毎に予め小判別器を用意し、単位など物理的な意味の違いについて考慮した上で事前判別を行った後、判別結果の重みつけ多数決により装置の状態を判別するので、異なる単位の状態値群の作る空間の等質、均質化といった問題を回避し、学習データに基づく多数決を行うときの適切な重みつけ係数決定問題として取り扱うことができるので、すべて定量的な演算手法だけで正確な装置状態の判別が可能になる。また時間的特徴量を抽出演算してから状態判別に用いたのでさまざまな環境や運転条件に置かれることで正常状態といっても極めて多様な状態となるが、時間的に特徴的な変化が起きていることを状態判別するので、使用条件による状態変化を誤って故障や故障予兆状態と判別することが回避でき信頼性の高い状態判別ができる。
これによりこれまで故障に気づかずに行っていた無駄な運転を未然防止し、運転不能になってから事後保全完了までのダウンタイム発生をゼロとし、計画的なメンテナンスを行うことで故障回復に必要な時間と資源を節約することが可能となる。
According to the present invention, when determining a normal state and a failure or a predictive failure state by a statistical mathematical method, a small discriminator is previously provided for each state value instead of the concept of distance in a space formed by a state value group of different units. After pre-discrimination after considering the difference in physical meaning such as units, the state of the device is discriminated by weighted majority of the discrimination results, so the space created by the state value group of different units etc. It is possible to avoid problems such as quality and homogenization, and to handle it as an appropriate weighting factor determination problem when making a majority decision based on learning data. Become. Also, since temporal feature values are extracted and used for state determination, placing them in various environments and operating conditions results in extremely diverse states, but there are temporal changes in characteristics. Since it is determined that the state has occurred, it is possible to avoid erroneously determining a change in state due to use conditions as a failure or a failure sign state, and to perform highly reliable state determination.
This prevents wasteful operation that has been performed without noticing the failure so far, and eliminates downtime from when operation becomes impossible until completion of post-maintenance, and is necessary for failure recovery by performing planned maintenance. Time and resources can be saved.

さらに本発明によれば、サンプルデータに基づいて学習を反復的に行うにあたり、重みを更新する毎に誤判別率を全データについて繰り返し均一的に計算するのではなく、判別に失敗したデータのみに重みをつけた誤判別率を用いて計算を行うので、計算量を大幅に縮小でき、学習に膨大な計算時間が掛かり実用化できないという課題を解決できる。   Further, according to the present invention, when performing learning repeatedly based on sample data, the misclassification rate is not repeatedly calculated uniformly for all data every time the weight is updated, but only on data that has failed to be discriminated. Since the calculation is performed using the weighted misclassification rate, the amount of calculation can be greatly reduced, and the problem that it takes enormous calculation time for learning and cannot be put into practical use can be solved.

また本発明によれば、小判別器に特徴量を閾値と大小比較する、いわゆるスタンプ判別器を用いたので、小判別器の判定計算を極めて簡素に行うことができ、しかも重みつき多数決をもって精度良く状態判別を行うので、装置に付随するCPUやメモリといった比較的小規模のハードウェア資源でも短時間に装置の状態判別結果を得ることができるのでコスト対効果を大幅に改善し実現可能となる。   In addition, according to the present invention, since a so-called stamp discriminator that compares a feature amount with a threshold value is used for the small discriminator, the determination calculation of the small discriminator can be performed very simply, and the accuracy is determined with weighted majority. Since state determination is performed well, the state determination result of the device can be obtained in a short time even with a relatively small hardware resource such as a CPU or memory attached to the device, so that the cost effectiveness can be greatly improved and realized. .

本発明によれば、請求項1〜3の装置の状態判定方法を装置に搭載したので、大幅なコストアップ無く精度良く装置の故障や故障予兆状態をすばやく検出できるので、ただちに運転を停止し不良生産物発生を未然防止したり、修理に必要な準備と計画的なメンテナンスを行うことで修理補修時間のロスを極小化できる。   According to the present invention, since the apparatus state determination method according to claims 1 to 3 is installed in the apparatus, it is possible to quickly detect a failure of the apparatus and a predictive state of the apparatus with high accuracy without a significant increase in cost. The loss of repair and repair time can be minimized by preventing the generation of products and performing preparations and planned maintenance necessary for repairs.

しかも、帯電、現像、転写、クリーニングといった複雑なプロセスによって画像形成する電子写真方式の画像形成装置に請求項1〜3の装置の状態判定方法を搭載したので、前述の各プロセスを最適運転するために必須となっているセンサとセンサから得られる状態値が予め内部使用されており、これを流用して大幅なコストアップ無く精度良く装置の故障や故障予兆状態をすばやく網羅的に検出できるので、状態判定結果に基づいてただちに運転を停止し不良プリント発生を未然防止したり、修理に必要な準備と計画的なメンテナンスを行うことで広く課題となっていた修理補修時間のロスを極小化でき、信頼性の極めて高い画像形成装置を提供できる。   In addition, since the apparatus state determination method according to claims 1 to 3 is mounted on an electrophotographic image forming apparatus that forms an image by a complicated process such as charging, development, transfer, and cleaning, the above-described processes are optimally operated. Sensors and status values obtained from the sensors are internally used in advance, and can be used to accurately and accurately detect device failures and predictive failure states without significant cost increase. Based on the status judgment result, you can stop the operation immediately to prevent the occurrence of defective prints, or to minimize the loss of repair repair time, which has been a wide issue by preparing for the repair and planned maintenance, An image forming apparatus with extremely high reliability can be provided.

以下に、本発明実施するための最良の形態について説明する。
図2は、本発明による稼働状態判別方法を適用する画像形成装置の構成を示す図である。
同図において画像形成装置は、複数色の作像部を備えたカラープリンタであり、その概要は次の通りである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an image forming apparatus to which the operating state determination method according to the present invention is applied.
In FIG. 1, an image forming apparatus is a color printer having a plurality of color image forming units, and the outline thereof is as follows.

画像形成装置20には、原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置21Y、21M、21C、21Kと、各作像装置21M、21C、21Y、21Kに対向して配置された転写装置22と、各作像装置21M、21C、21Y、21BKおよび転写装置22とが対向する転写領域に向け給紙カセット23から記録紙を繰り出す給紙装置24と、繰り出された記録紙を作像装置21M,21C,21M,21Kによる作像タイミングに合わせてレジストタイミングを設定して繰り出すレジストローラ30と、転写装置22に転写された重畳画像を一括転写する2次転写装置40と、転写領域での転写が行われた記録紙上の画像を定着する定着装置60および排紙装置70が設けられている。なお、以下の説明において黒色をブラック(Bk)と称する場合もある。   The image forming apparatus 20 includes image forming apparatuses 21Y, 21M, 21C, and 21K that form images of the respective colors according to the original image, and a transfer disposed so as to face the image forming apparatuses 21M, 21C, 21Y, and 21K. The apparatus 22, the image forming devices 21M, 21C, 21Y, 21BK, and the transfer device 22 face each other, and a paper feeding device 24 that feeds the recording paper from the paper feeding cassette 23 toward the transfer area. In the transfer region, a registration roller 30 that feeds the registration timing set in accordance with the image formation timing by the devices 21M, 21C, 21M, and 21K, a secondary transfer device 40 that collectively transfers the superimposed image transferred to the transfer device 22, and a transfer region. Are provided with a fixing device 60 and a paper discharge device 70 for fixing the image on the recording paper on which the image is transferred. In the following description, black may be referred to as black (Bk).

作像装置は、いずれも同様な構成であり、図2においてブラック画像の作像装置21Kを対象に説明すると、感光体ドラム21K1、帯電装置21K2、現像装置21K3およびクリーニング装置21K4が纏めてプロセスカートリッジに収納されて感光体ドラム21K1が転写装置22に有する転写ベルト22Aに対峙させて配置されている。図2において符号80は、各作像装置に対する露光工程に用いられる書き込み装置を示している。   The image forming apparatuses have the same configuration. In FIG. 2, the image forming apparatus 21K for black images will be described. The photosensitive drum 21K1, the charging apparatus 21K2, the developing apparatus 21K3, and the cleaning apparatus 21K4 are combined into a process cartridge. And the photosensitive drum 21K1 is disposed to face the transfer belt 22A included in the transfer device 22. In FIG. 2, reference numeral 80 denotes a writing device used in an exposure process for each image forming device.

転写装置22は、各作像装置において形成された色の画像を順次転写する1次転写部であり、転写ベルト22Aに重畳転写された画像が、レジストローラ30によりレジストタイミングを設定されて搬送されてくる記録紙に対して2次転写部に相当する2次転写装置40により一括転写されて定着工程に向け搬送される。
一括転写を終えた転写ベルト22Aは、転写装置用のクリーニング装置により残存するトナーや紙粉などの異物が除去される。
The transfer device 22 is a primary transfer unit that sequentially transfers the color images formed in each image forming device. The image superimposed and transferred to the transfer belt 22A is conveyed by the registration roller 30 with the registration timing set. The incoming recording paper is batch-transferred by the secondary transfer device 40 corresponding to the secondary transfer unit and conveyed toward the fixing process.
After the batch transfer, the transfer belt 22A is removed of foreign matters such as residual toner and paper dust by a transfer device cleaning device.

転写装置22に用いられている転写ベルト22Aには、画像濃度検知および画像同士の転写位置ずれ検知のためにパッチパターン画像P1(図3参照)が形成されるようになっている。
図3(A)は、転写装置22の構成を示す図であり、各作像装置間に展張面を有する転写ベルト22Aには、展張方向に沿って2箇所の位置に、色毎に5段階のトナー濃度のパッチパターン画像P1に相当するトナー像が形成されるようになっている。なお、図3(B)には、便宜上、2種類の色を対象とした5段階(濃淡)およびハッチングの粗密状態で濃度の違いを示している)のトナー像が形成されているが、実際には4色分の5段階パターンが形成される。
A patch pattern image P1 (see FIG. 3) is formed on the transfer belt 22A used in the transfer device 22 for image density detection and transfer position deviation detection between images.
FIG. 3A is a diagram showing the configuration of the transfer device 22. The transfer belt 22 </ b> A having a stretched surface between the image forming devices has five levels for each color at two positions along the stretch direction. A toner image corresponding to the patch pattern image P1 having the toner density of is formed. In FIG. 3B, for convenience, a toner image of five levels (dark and light) and a density difference in hatched density is shown for two types of colors. A five-step pattern for four colors is formed.

このトナー像は、転写ベルト22Aの近傍に配置されているトナー像濃度センサ50(図2参照)により検知される。
トナー像濃度センサ50は、図5(A)に示すように、トナー画像からの反射光量を検知する反射型光センサであり、LED光源50A、正反射フォトダイオード50Bおよび光源LEFD50Aと正反射フォトダイオード50Bとの間に配置された乱反射フォトダイオード50Cとを組み合わせた構成されている。なお、以下の説明においてフォトダイオードに関しては、PDと表示する。
This toner image is detected by a toner image density sensor 50 (see FIG. 2) disposed in the vicinity of the transfer belt 22A.
As shown in FIG. 5A, the toner image density sensor 50 is a reflective optical sensor that detects the amount of light reflected from the toner image, and includes an LED light source 50A, a regular reflection photodiode 50B, a light source LEFD 50A, and a regular reflection photodiode. The diffused reflection photodiode 50C disposed between the two and 50B is combined. In the following description, the photodiode is indicated as PD.

図4は、トナー像濃度センサ50を入力側に接続された制御部100の構成を示すブロック図である。なお、図4においては、トナー像濃度センサに関し、図3に示した場合を対象として、トナー像が2箇所に形成される場合に相当させてあり、正反射フォトダイオード50Bおよび乱反射フォトダイオード50Cが2個のみ示されているが、実際には作像装置の数に合わせてあることもちろんである。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the control unit 100 in which the toner image density sensor 50 is connected to the input side. In FIG. 4, the toner image density sensor corresponds to the case where the toner image is formed at two locations for the case shown in FIG. 3, and the regular reflection photodiode 50 </ b> B and the irregular reflection photodiode 50 </ b> C are provided. Although only two are shown, it is of course that they are actually matched to the number of image forming devices.

同図において制御部100(図中、CPUで示す)は、通常運転信号が画像形成装置の上位制御装置より指示されると画像信号発生回路が起動し露光用レーザーダイオードが画像信号に応じて点滅する。またCPUは感光体モータなどの駆動手段と帯電バイアスを始めとする各作像工程のバイアス出力を順次シーケンシャルに出力し、画像形成を実行する。制御部100では、電子写真方式の画像形成装置の場合、経時劣化や環境変動で画像濃度が変動してしまう弱点があるので、トナー像濃度センサなどのプロセス制御用センサを設けて画像濃度を安定化制御している。   In the figure, when the normal operation signal is instructed by the host controller of the image forming apparatus, the control unit 100 (indicated by CPU in the figure) starts the image signal generating circuit and the exposure laser diode blinks in response to the image signal. To do. In addition, the CPU sequentially outputs a bias means for each image forming process including a driving means such as a photosensitive motor and a charging bias, and executes image formation. In the control unit 100, in the case of an electrophotographic image forming apparatus, there is a weak point that the image density fluctuates due to deterioration with time or environmental fluctuations. Therefore, a process control sensor such as a toner image density sensor is provided to stabilize the image density. Control.

制御部100では、画像形成装置の起動時や所定枚数のプリントが行われた際にプロセスコントロール動作、いわゆる画像形成に用いられる装置での初期状態の更新を行うプロコン動作を実行するようになっており、プロコン動作は、プロセス調整運転信号が上位のコントロールから指令されると、通常運転信号を受けたときあるいは通常運転信号によってが画像形成動作が行われた後の時点を判断して開始するようになっている。   The control unit 100 executes a process control operation when the image forming apparatus is started up or when a predetermined number of prints are performed, that is, a process control operation for updating an initial state in an apparatus used for so-called image formation. When the process adjustment operation signal is instructed by the host control, the process control operation is started when the normal operation signal is received or the time point after the image forming operation is performed by the normal operation signal. It has become.

プロコン動作では、最初にトナー像濃度センサ50の校正処理が行われる。つまり、図4に示す画像信号発生回路は画像ナシの状態となり制御部(CPU)100は、感光体ドラム表面からの受光信号が予め決められた所定値になるように、発光光量を調整する。
これにより受発光素子のばらつきや経時変化、感光体表面状態の経時変化に影響されずに精度良くトナー像濃度を計測できるようになる。
In the process control operation, the calibration process of the toner image density sensor 50 is first performed. In other words, the image signal generation circuit shown in FIG. 4 is in an image-free state, and the control unit (CPU) 100 adjusts the amount of emitted light so that the light reception signal from the surface of the photosensitive drum becomes a predetermined value.
As a result, the toner image density can be accurately measured without being affected by variations in light receiving and emitting elements, changes over time, and changes in the surface state of the photoreceptor.

次に、図3に示したパッチパターンをなすトナー像を用いた特定のテスト画像を自動出力し、これに対応した感光体上のトナー像をトナー像濃度センサ50により濃度および位置を光学的に計測する。   Next, a specific test image using the toner image forming the patch pattern shown in FIG. 3 is automatically output, and the toner image density sensor 50 optically adjusts the density and position of the corresponding toner image on the photoreceptor. measure.

図7は、上述したプロコン動作の内容を説明するためのフローチャートであり、転写ベルト22A上に画像がない状態でトナー像濃度センサ50による反射光量を計測し、所定反射量となるように光源LEDの発光状態を調整する。調整が完了した場合には、図3に示したパッチパターンであるトナー像を形成し、トナー像濃度センサ50により光学的に計測する。パッチパターン画像に用いられてテスト画像となるトナー像は、図3で説明したように濃度レベルの異なる5段階程度の露光を行った一様濃度のパターンが用いられる。このとき帯電、現像バイアス条件は予め決められた特定値で実行される。   FIG. 7 is a flowchart for explaining the contents of the above-described process control operation. The amount of light reflected by the toner image density sensor 50 is measured in a state where there is no image on the transfer belt 22A, and the light source LED is set so that the predetermined reflection amount is obtained. Adjust the lighting status of the. When the adjustment is completed, a toner image having the patch pattern shown in FIG. 3 is formed and optically measured by the toner image density sensor 50. As described in FIG. 3, the toner image used as the test image used for the patch pattern image is a pattern having a uniform density that has been exposed at about five levels with different density levels. At this time, the charging and developing bias conditions are executed with predetermined specific values.

図8に示すように、5点の受光信号から線形近似した現像ポテンシャル−トナー付着量直線を求めると、経時劣化や環境変動などの変動要因によって傾きおよび切片が狙いの特性とずれていることが検出できるので、傾きは主に露光光量補正パラメータPを露光信号に掛け合わせることで補正し、現像が開始されるポテンシャル(切片X0)のズレは主に現像バイアスに補正パラメータQを掛け合わせることで狙いとする画像濃度を安定して得ることが可能となる。   As shown in FIG. 8, when a development potential-toner adhesion amount straight line that is linearly approximated from five received light signals is obtained, the slope and intercept may deviate from the target characteristics due to fluctuation factors such as deterioration with time and environmental fluctuation. Since it can be detected, the inclination is mainly corrected by multiplying the exposure light amount correction parameter P by the exposure signal, and the deviation of the potential (intercept X0) at which development is started is mainly by multiplying the development bias by the correction parameter Q. It is possible to stably obtain the target image density.

トナー像濃度センサ50は、図5に示すように、光源LED50A、正反射PD50Bおよび乱反射PD50Cとで構成されており、これを用いて反射光量が計測される転写ベルト22Aは、転写されるトナーの固着を避けるために表面での平滑性が重要とされている。このため、ベルト材料としては、PVDFやポリアミドなどの光沢を有する表面を持ったものが選択される。   As shown in FIG. 5, the toner image density sensor 50 includes a light source LED 50A, a regular reflection PD 50B, and an irregular reflection PD 50C. In order to avoid sticking, smoothness on the surface is important. For this reason, as the belt material, a material having a glossy surface such as PVDF or polyamide is selected.

上記材料が用いられる転写ベルト22Aを対象としたトナー像濃度センサ0においては、図5(A)に示すように、正反射光軸上に設置した正反射PD50Bを用いてLEDの発光効率個体差、温度変動や経時変動による受光量変動を図6(B)に示すように、一定受光量が確保できるように光源LEDへの制御電流を制御している。
その後、トナー像が対向位置に来たときに乱反射光を主に受光する乱反射PD50Cに対してトナー像によって散乱された光が受光すると、その光量によって図6(B)に示すような変化からトナー濃度を計測する。トナーには各色の着色剤が含有されているので、光源LED50Aは着色剤の影響を余り受けない840nm程度の波長の近赤外あるいは赤外の光源が用いられる。しかし黒色トナーは低価格のカーボンブラックによって着色されたトナーが一般に用いられており、赤外領域でも強い吸光を示すので、図6(B)に示すように他色に比べトナー濃度に対する感度が低くなる。
In the toner image density sensor 0 intended for the transfer belt 22A using the above materials, as shown in FIG. 5A, the luminous efficiency individual difference of the LED using the regular reflection PD50B installed on the regular reflection optical axis. As shown in FIG. 6B, the control current to the light source LED is controlled so that a constant amount of received light can be secured as shown in FIG. 6B.
Thereafter, when light scattered by the toner image is received by the irregular reflection PD 50 </ b> C that mainly receives irregular reflection light when the toner image comes to the opposite position, the toner changes from the change shown in FIG. Measure the concentration. Since the toner contains a colorant of each color, the light source LED 50A uses a near-infrared or infrared light source having a wavelength of about 840 nm that is not significantly affected by the colorant. However, as black toner, toner colored with low-cost carbon black is generally used and exhibits strong absorption even in the infrared region. Therefore, as shown in FIG. 6B, sensitivity to toner density is lower than other colors. Become.

本例では露光光量と現像バイアスを補正するとしたが、もちろん帯電電位や転写電流など画像濃度に寄与するその他のプロセス制御値を補正して同じ結果を得ても良い。   In this example, the exposure light amount and the development bias are corrected. Of course, other process control values that contribute to the image density such as the charging potential and the transfer current may be corrected to obtain the same result.

これらのプロセス制御は正常範囲内のトナーの帯電量の温湿度による変動や感光体の感度の変動などを補正する目的で運転されるが、特定の故障や故障の予兆があったときにも計測値や計測値に基づいて決定されるパラメータが変動する場合がある。例えば転写後の感光体上に転写されずに残存したトナーを回収し、正常な帯電露光を維持する目的で設置されているクリーナはウレタンゴムブレードで感光体上を摺擦するブレードクリーニング方式が多用されているが、このような構成を取っているため一部のトナーはブレードの下に潜り込み通過してしまう。
通過したトナーは帯電露光部を通過して現像で回収される比率が高いが、ブレードによる摩擦作用などによって帯電特性を失ったり、形状が変化してしまうことで現像に回収されず転写体に画像部であるか非画像部であるか関係なく非静電的に付着し、そのまま転写されるものもある。
These process controls are operated for the purpose of correcting fluctuations in the toner charge amount within the normal range due to temperature and humidity and fluctuations in the sensitivity of the photoconductor, but they are also measured when there is a specific failure or a sign of failure. The parameter determined based on the value or the measured value may vary. For example, the cleaner installed for the purpose of collecting the toner remaining without being transferred onto the photoconductor after the transfer and maintaining normal charging exposure is often used with a blade cleaning system that rubs the photoconductor with a urethane rubber blade. However, because of such a configuration, a part of the toner sinks under the blade and passes.
The toner that has passed passes through the charged exposure part and is recovered by development, but the charging characteristics are lost due to frictional action by the blade or the shape is changed, so that the toner is not recovered by development and the image is transferred to the transfer body. Regardless of whether it is a part or a non-image part, there are some which adhere non-electrostatically and are transferred as they are.

このような理由などによって図9(A)に示すように非画像部にも、ごく微量のトナー粒子の付着が見られるが微量であるので画像品質を甚だしく損なうようなことは無い。
長期の摺擦によってブレードの感光体当接部分が磨耗してくると掻き落し力が低下し、このような通過トナー量は加速度的に増えていく傾向となる。そしてついに大量の残存トナーが一気にブレードを通過してしまうと帯電装置はこのトナーによる汚れで帯電能力を低下させ、露光手段もこのトナーによる減衰によって機能低下となり、現像手段もこのような大量のトナーを回収できず、ついには極めて許容しがたいタテスジ状の異常画像が発生してしまい、ただちに修理を要する状態となる。
For this reason, as shown in FIG. 9A, a very small amount of toner particles are also adhered to the non-image area, but the image quality is not seriously deteriorated because the amount is very small.
When the photosensitive member contact portion of the blade is worn due to long-term rubbing, the scraping force decreases, and the amount of passing toner tends to increase at an accelerated rate. Finally, when a large amount of residual toner passes through the blade at once, the charging device deteriorates the charging ability due to contamination by the toner, the function of the exposure unit also deteriorates due to the attenuation by the toner, and the developing unit also has such a large amount of toner. Can not be recovered, and finally a very unacceptable vertical-shaped abnormal image is generated, which immediately requires repair.

ところでこのような状態に至る少し前の時点からは、図9(B)に示すような像担持体上全体についてほぼ均一なトナー付着量の増大がおきているのだが、この時点では使用者にとって気になるような画像劣化とはならず、気づくことは極めて少ない。この状態を「軽度地汚れ」と呼び、クリーナ故障の予兆状態であると考える。   By the way, from a point in time just before reaching such a state, the toner adhesion amount has increased substantially uniformly over the entire image carrier as shown in FIG. 9B. There is no noticeable image degradation and there is very little to notice. This state is called “light soiling” and is considered to be a sign of cleaner failure.

このようなトナーの存在は図10に示すように、特に低濃度部での計測結果を高くする影響を及ぼし、傾きγの若干の低下や切片X0の低下を引き起こすが、一般にトナーや感光体の環境経時変動範囲と大差は無く、単色のγやX0の変動あるいはこれに基づき決定される補正パラメータP,Qの変動からこの発生を判別することはきわめて難しく精度のある予兆アラームを作ることは困難である。   As shown in FIG. 10, the presence of such toner has an effect of increasing the measurement result particularly in the low density portion and causes a slight decrease in the slope γ and a decrease in the intercept X0. There is no significant difference from the environmental aging fluctuation range, and it is very difficult to discriminate this occurrence from fluctuations of monochromatic γ and X0 or fluctuations of correction parameters P and Q determined based on this, and it is difficult to make a predictive alarm with high accuracy. It is.

このような困難性があるために、従来の装置は明らかに正常から逸脱した場合に故障のアラームを出すにとどまり、故障予知のレベルですばやく異常を見出すことは困難であった。   Because of this difficulty, the conventional apparatus clearly only gives a failure alarm when it deviates from normality, and it is difficult to quickly find an abnormality at the level of failure prediction.

以上のような校正を対象として、請求項1記載の発明の実施形態について図1,図11〜14により説明する。
図1には、本発明による稼働状態判別方法を実施する際に用いるシステム構成を示す。なお、図1において示した符号は、便宜上、先に示した図面に用いた符号と異なる。
図1において、画像形成装置901は前述の補正パラメータP,Qなどのセンシング信号がある。つまり、図4に示した制御装置100およびその作用は状態信号抽出器として用いられ、補正パラメータP,Qなどは状態信号に相当する。これをデータ収集器902によって符号903で示す工程においてログの形で記録し、時間的特徴量抽出器904で過去の信号の動きに対して特異な変化を示しているかどうかを数理的あるいは統計的に計算しその時点でのコンディションデータセットを作成する。
With reference to the calibration as described above, an embodiment of the invention described in claim 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a system configuration used when carrying out the operating state determination method according to the present invention. Note that the reference numerals shown in FIG. 1 are different from the reference numerals used in the previous drawings for convenience.
In FIG. 1, an image forming apparatus 901 has sensing signals such as the correction parameters P and Q described above. That is, the control device 100 and its operation shown in FIG. 4 are used as a state signal extractor, and the correction parameters P, Q and the like correspond to the state signal. This is recorded by the data collector 902 in the form of a log in the step indicated by reference numeral 903, and whether the temporal feature quantity extractor 904 shows a singular change with respect to the past signal movement is mathematically or statistically determined. To calculate the condition data set at that time.

例えば、図11に示すように各色の濃度特性がそれぞれ得られたとき、図13に示すように補正値Qのログが更新されるようになるが、その時間的特徴量として最新のQ値とひとつ前の時点のQ値の差分を経過時間や経過運転量で割ることによって概略微分値dQを求めることができる。   For example, when the density characteristics of each color are obtained as shown in FIG. 11, the log of the correction value Q is updated as shown in FIG. The approximate differential value dQ can be obtained by dividing the difference of the Q value at the previous time by the elapsed time or the elapsed operation amount.

装置の劣化は主に運転量に支配されると考えられるので運転時間やプリント枚数カウンタ値を経過運転量として採用することが好適である。これらの運転量はCPUによって一般に内部管理されているので、データ収集器は運転量を合せて記録できる。
データ収集器は、図4に示す制御部(CPU)100およびそれに付随して構成される不図示のメモリ手段を用いて構成しても良いし、制御部(CPU)100と通信によって結ばれた別の制御部(CPU)とメモリ手段で実現しても良い。例えば画像形成装置を上位で制御している一般にコントローラと呼ばれる画像形成装置の管理装置や、装置やコントローラとは別に設けられた専用の監視サーバー上でネットワークなどの通信手段を介してログを収集、記録しても良い。
Since it is considered that the deterioration of the apparatus is mainly controlled by the operation amount, it is preferable to employ the operation time or the printed sheet counter value as the elapsed operation amount. Since these operation amounts are generally internally managed by the CPU, the data collector can record the operation amounts together.
The data collector may be configured using the control unit (CPU) 100 shown in FIG. 4 and memory means (not shown) configured accompanying the control unit (CPU) 100 or connected to the control unit (CPU) 100 by communication. You may implement | achieve with another control part (CPU) and a memory means. For example, a log is collected via a communication means such as a network on a management apparatus of an image forming apparatus generally called a controller that controls the image forming apparatus at a higher level, or a dedicated monitoring server provided separately from the apparatus and the controller, It may be recorded.

また、このような時間的特徴量は前述の微分値だけでなく、信号変化の回帰値や最近部分の複数データの標準偏差や最大値、平均値などさまざまな特徴量を求めることができる。このような時系列的な信号の特徴抽出方法はARIMAモデルなど多数提案されており適宜の方法を使えばよい。また時間経過の指標は前述同様にプリント枚数カウンタ値に限るものではなく、運転時間積算値や実時間経過値なども選択できる。   In addition to such differential values as described above, various temporal feature values such as a regression value of signal change, a standard deviation, a maximum value, and an average value of a plurality of recent data can be obtained. Many such time-series signal feature extraction methods such as the ARIMA model have been proposed, and an appropriate method may be used. In addition, the time lapse index is not limited to the print sheet counter value as described above, and an operation time integrated value, an actual time elapsed value, or the like can be selected.

故障の予兆は正常なときには安定していた信号が様々な形ではあるが特異な不安定な動きを示したことによって捉えられると考えるので、この視点に立って適切な時間的特徴量抽出方法を選択すればよい。   The sign of failure is considered to be captured by a signal that was stable when normal but in various forms but showed unusually unstable movements. From this perspective, an appropriate temporal feature extraction method should be used. Just choose.

また時間的な演算を含まない特徴量をコンディションデータセットに加えることも本発明により得られる利点を損なうものではない。
たとえばその時点のセンシング信号値そのものが加えられても良い。あるいは寿命の判断に用いられる運転時間や実時間経過値などの運転情報を加えても良い。
In addition, adding the feature quantity not including time calculation to the condition data set does not impair the advantage obtained by the present invention.
For example, the sensing signal value itself at that time may be added. Or you may add driving | operation information, such as the driving | running time used for judgment of a lifetime, or a real time elapsed value.

故障修理を行ったことを示す信号を用意しログに加え、修理直後のコンディションデータセットの過渡的な変化を故障予兆状態と誤判別しないように例外処理を行うように構成しても良い。   A signal indicating that failure repair has been performed may be prepared and added to the log, and exception processing may be performed so that a transient change in the condition data set immediately after repair is not erroneously determined as a failure sign state.

上記手順により得られたコンディションデータセットは判別器906に送られる。
判別器は、図12に示す処理手順(アルゴリズム)のステップST以降に該当し、コンディションデータセットが正常か故障予知状態かを判別する。すなわち各コンディションデータ(dQなどの時間的特徴量)毎に設けられた小判別器で正常か予知状態かの判別を行い、その後、重みつき多数決によって判別指標値Fを計算し、0以下ならば予知状態と判別し、アラーム通報器907を通じてユーザやサービスステーションなどに通報を行う。
The condition data set obtained by the above procedure is sent to the discriminator 906.
Discriminator, corresponds to step ST 4 procedure after (algorithm) shown in FIG. 12, the condition data set to determine whether normal or failure prediction state. That is, a normal discriminator is discriminated by a small discriminator provided for each condition data (temporal feature quantity such as dQ), and then a discriminant index value F is calculated by a weighted majority rule. It is determined that the state is a prediction state, and a user or a service station is notified through the alarm notification device 907.

スタンプ判別器はCPU演算が極めて高速に行えるメリットを有し、しかも重みつき多数決を用いる本方法では十分な精度が得られるので精度良くコストを掛けずに故障予知技術を実現するには大変好適な小判別器である。これが請求項3記載の発明による効果である。   The stamp discriminator has the merit that the CPU operation can be performed at a very high speed, and this method using the weighted majority vote provides a sufficient accuracy, so that it is very suitable for realizing the failure prediction technology with high accuracy and without cost. It is a small classifier. This is the effect of the invention according to claim 3.

小判別器としてスタンプ判別器を用いたときの状態判別計算方法は以下のようになる。
P、Q、Rについてのn個の時間的特徴量計算結果C1〜Cnの各々についてスタンプ判別器を用意し、重み付き多数決計算結果F値を次の式1で求める。
The state discrimination calculation method when a stamp discriminator is used as the small discriminator is as follows.
A stamp discriminator is prepared for each of the n temporal feature value calculation results C1 to Cn for P, Q, and R, and a weighted majority calculation result F value is obtained by the following equation (1).

Figure 0005122254
Figure 0005122254

また、スタンプ小判別器は以下のようになる。
Outi = 1(sgn i × (Ci − bi)≧ 0 )
Outi = −1(sgn i × (Ci − bi)< 0 )
(但しbiはそれぞれの特徴量についての閾値、sgn iはその判別極性)
こうして得られたF値が0より小さいとき、故障予兆状態と判別すればよい。
The small stamp discriminator is as follows.
Outi = 1 (sgn i × (Ci−bi) ≧ 0)
Outi = −1 (sgn i × (C i −bi) <0)
(Where bi is the threshold value for each feature, and sgn i is the discrimination polarity)
When the F value obtained in this way is smaller than 0, it may be determined as a failure sign state.

請求項2記載の発明において、このような故障予知方法に用いる小判別器の判別条件作成(bi、sgn iの決定)重みつき多数決の計算方法(αiの決定)を決定するには、一般にブースティング法という教師付き学習アルゴリズムを用いればよい。ブースティング法の説明については数理科学No.489,MARCH 2004「統計的パターン識別の情報幾何」に基づく。
つまり、まず正常な状態であると予め分かっているセンシングログデータと、故障予兆状態にあると分かっているセンシングログデータを用意する。例えば装置の耐久試験などを行うときにセンシングデータログを取り、故障事例に出会ったとき、故障の前に予兆状態があった期間を推定し上記データとして活用する。
In the invention according to claim 2, in order to determine the discriminant condition creation (determination of bi and sgn i) of the small discriminator used in such a failure prediction method, the calculation method of weighted majority (determination of αi) is generally performed in a booth. A supervised learning algorithm called “ting method” may be used. For a description of the boosting method, see Mathematical Sciences 489, MARCH 2004 “Statistical Pattern Identification Information Geometry”.
That is, first, sensing log data that is known in advance to be in a normal state and sensing log data that is known to be in a failure sign state are prepared. For example, a sensing data log is taken when performing an endurance test of the device, and when a failure example is encountered, a period of a predictive state before the failure is estimated and used as the data.

図14以降の図は、本発明者らが実際に10台を超える画像形成装置を3ヶ月間に渡りセンシングデータログを取りながら故障事例を集め検証した結果を示す。
図14は、試験機No.833機がBk色でクリーニング不良を起し修理した故障事例のときの4色のパラメータQ(符合が逆となるが切片Xoに対応した値)の変化を記録した結果である。
FIG. 14 and subsequent figures show the results of verification by collecting failure cases while actually taking the sensing data log over three months by the present inventors for more than 10 image forming apparatuses.
FIG. This is the result of recording the change in the four-color parameter Q (the value corresponding to the intercept Xo with the opposite sign) in the case of a failure case in which the 833 machine is repaired with Bk color causing a defective cleaning.

同様にこれ以外の多数のパラメータ変化も記録し活用しているが変化が顕著であったパラメータQのみを紹介する。このようにBk色のクリーニング不良に先立って、Y,M,C色のパラメータQが変動していることが観察される。
前述の時間的特徴量抽出を行ってこれらの変化を取り出しコンディションデータセットを生成した。
Similarly, a number of other parameter changes are recorded and utilized, but only the parameter Q for which the change is remarkable will be introduced. In this way, it is observed that the parameters Q of the Y, M, and C colors fluctuate prior to the poor cleaning of the Bk color.
The above temporal feature extraction was performed to extract these changes and generate a condition data set.

故障予兆期間を目視推定し、コンディションデータセットの該当部分のラベルを−1(故障予兆期間)、それ以外のラベルを1(正常期間)と与え、ブースティングによる100回の繰り返し学習を行わせ、b1〜b100、sgn1〜sgn100、α1〜α100を決定した。学習に用いたデータを使ってF値を計算した結果を図15に示す。   Visually estimate the failure sign period, give -1 (failure sign period) for the relevant part of the condition data set, and 1 (normal period) for the other part of the condition data set. b1 to b100, sgn1 to sgn100, and α1 to α100 were determined. FIG. 15 shows the result of calculating the F value using the data used for learning.

ラベルのついた教師付きデータは適切に学習が行われ予兆該当部分だけがF値でマイナスに変化する小判別器と重み付き多数決による判別器が生成されたことが確認できた。   It was confirmed that the supervised data with the label was appropriately learned, and a small discriminator in which only the portion corresponding to the sign changed to a negative F value and a discriminator by weighted majority were generated.

次にこの判別器が学習に用いていないテストデータに対して適切な結果を与えるかを5台の同様の故障事例が発生した装置のセンシングログデータから同様の手順でコンディションデータセットを作成し事後検証した結果を図16に示す。なお、図16において線図の左側煮付けてある機番は、試験機の番号を意味している。   Next, create a condition data set in the same procedure from the sensing log data of the device where five similar failure cases occurred to determine whether this discriminator gives an appropriate result to the test data not used for learning. The verification result is shown in FIG. In FIG. 16, the machine number boiled on the left side of the diagram means the number of the testing machine.

先に決定したb、sgn、αによって演算を行う判別器出力F値は意図した通り同様の故障事例発生に先立ち、故障予兆状態になっているときにマイナスに変化しており、上手く予兆状態が判別できたことが確認できた。
つまり実際の装置でこのような時間的特徴量抽出器や判別器を用いた状態判別方法を運用しながら運転するならば、状態判別結果がF値を通じて故障予兆状態にあることを知りうることになり、タテスジ状の異常画像発生が起こる前に当該故障ユニットを未然交換修理することで回避できることが示された。
The discriminator output F value calculated by b, sgn, and α determined in advance is changed to minus when the failure predictor is in a state prior to the occurrence of the same failure case as intended, and the predictor is successfully We were able to confirm that we were able to distinguish.
In other words, if an actual device is operated while operating such a state discriminating method using a temporal feature quantity extractor or discriminator, it is possible to know that the state discrimination result is in a failure sign state through the F value. In other words, it was shown that it can be avoided by exchanging and repairing the failed unit before the occurrence of vertical abnormal images.

このような故障に至る前の状態変化は画像形成装置に限らずあらゆるセンサを備えた自律制御手段を備えた装置において普遍的に発生しうる現象と考えられるので、本発明の方法を用い装置に搭載するならば故障に伴う損失を未然に回避することができることが明らかとなり、実機の使用に際しても予兆状態のよう威喝精度の高い判断ができることで、突然の故障発生によるダウンタイムの発生を極力少なくするのに効果があることが認められた。   Such a change in state before the failure is considered to be a phenomenon that can occur universally not only in an image forming apparatus but also in an apparatus having an autonomous control means equipped with all sensors. If it is installed, it becomes clear that loss due to failure can be avoided in advance, and even when using the actual machine, it is possible to make highly accurate judgments such as predictive state, so that downtime due to sudden failure occurrence is minimized It was recognized that there was an effect in reducing it.

本発明による稼働状態判別方法を実施するためのシステム構成図である。1 is a system configuration diagram for implementing an operating state determination method according to the present invention. 図1に示した稼働状態判別法法が適用される画像形成装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an image forming apparatus to which the operation state determination method illustrated in FIG. 1 is applied. 図2に示した画像形成装置に用いられる転写装置の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the transfer apparatus used for the image forming apparatus shown in FIG. 本発明による稼働状態判別方法に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the control part used for the operating state determination method by this invention. 図3に示した転写装置に用いられるセンサの構成とトナーの付着状態による反射状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reflection state by the structure of the sensor used for the transfer apparatus shown in FIG. 3, and the adhesion state of a toner. 図5に示したセンサによる光量に関する検知結果および検知結果から求められる濃度を説明するための線図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a detection result regarding a light amount by the sensor shown in FIG. 5 and a density obtained from the detection result. 図4に示した制御部において実行されるプロコン動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process control operation performed in the control part shown in FIG. 図7に示したプロコン動作時に実行される各種作像条件の調整方法を説明するための線図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a method of adjusting various image forming conditions executed during the process control operation shown in FIG. 7. 像担持体上でのトナーの付着量に応じた故障予兆を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a failure sign corresponding to the amount of toner attached on the image carrier. 環境変動による像担持体上での汚れ具合と調整方法を説明するための線図である。It is a diagram for explaining the degree of contamination on the image carrier due to environmental fluctuations and the adjustment method. 図10に示した汚れ具合での各色の変動具合を説明するための井線図である。It is a well line figure for demonstrating the fluctuation | variation state of each color in the dirt condition shown in FIG. 図1に示したシステム構成において実施される手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure implemented in the system configuration | structure shown in FIG. 図12に示した手順内で行われる多数決判定を説明するための線図である。It is a diagram for demonstrating the majority decision performed within the procedure shown in FIG. 図1に示したシステム構成においてクリーニング不良により発生故障事例を対象として色毎のパラメータの変化を示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing changes in parameters for each color for a failure example caused by a cleaning failure in the system configuration shown in FIG. 1. 故障予兆判別のためのデータ更新を行う際の学習に用いたデータを示す線図である。It is a diagram which shows the data used for the learning at the time of performing the data update for failure sign discrimination | determination. 図3に示したセンサからの信号による故障および故障修理後のデータを示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a failure due to a signal from the sensor shown in FIG. 3 and data after failure repair.

符号の説明Explanation of symbols

20,901 画像形成装置
22A 転写ベルト
50 トナー像濃度センサ
51 LED
100 制御部
P1 パッチパターンをなすトナー像
902 データ収集機
904 抽出機
906 小判別器
20,901 Image forming apparatus 22A Transfer belt 50 Toner image density sensor 51 LED
100 Control Unit P1 Toner Image Forming Patch Pattern 902 Data Collection Machine 904 Extractor 906 Small Discriminator

Claims (4)

少なくとも1つのセンサと、
センサ出力から複数の状態信号を抽出する状態信号抽出器とを備え、
状態信号の時間的特徴量を演算する時間的特徴量抽出演算を行い、
時間的特徴量毎に小判別器を用意し、
小判別器として、閾値に対し大小を比較判別するスタンプ判別器を用いて事前判別を行った後、小判別器判別結果の重みつき多数決によって稼働装置の状態を判別することを特徴とする稼働状態判別方法。
At least one sensor;
A state signal extractor for extracting a plurality of state signals from the sensor output;
Perform temporal feature extraction to calculate the temporal feature of the state signal,
Prepare a small classifier for each temporal feature,
The operating state is characterized in that the state of the operating device is determined by a weighted majority of the small discriminator discrimination results after performing a prior discrimination as a small discriminator using a stamp discriminator that compares and discriminates between a threshold value and a threshold value. How to determine.
請求項1に記載の稼働状態判別方法において、
小判別器の作成と多数決時の重みつけ決定をサンプルデータに基づく学習アルゴリズムを用いて計算し、
小判別器には反復的に重みを更新するごとに、誤判別率を最小にする小判別器を選択し、
一定の反復的学習回数の実施後、全ての選ばれた小判別器の重みつき多数決によって装置の状態を判別することを特徴とする稼働状態判別方法。
The operation state determination method according to claim 1,
Use a learning algorithm based on sample data to create a small classifier and determine the weighting when voting.
For each small classifier, select a small classifier that minimizes the misclassification rate each time the weight is repeatedly updated.
An operation state determination method characterized by determining the state of an apparatus by weighted majority of all selected small classifiers after a certain number of repetitive learning times.
請求項1または2のいずれかに記載の稼働状態判別方法を用いることを特徴とする画像形成装置 An image forming apparatus using the operation state determination method according to claim 1. 請求項3記載の画像形成装置において
稼働状態の判別が複数色の画像形成部を対象として適用されることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 3 .
An image forming apparatus, wherein operation state determination is applied to a plurality of color image forming units.
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