JPH06202407A

JPH06202407A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06202407A
Application number: JP4361308A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamiya; 裕二神谷; Atsushi Takeda; 篤志竹田; Tooru Kuzumi; 徹葛見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-22
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JP3305026B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画像品位に関連するプロセスに関わる状態量を
用いて画像形成プロセスにおける画像劣化の要因を推定
することを可能とする。【構成】画像形成装置の各プロセスにおける各状態量を
検知する検出器及びパラメータの変更を行う補正機構が
コントローラ１００に接続される。この構成により、例
えば潜像プロセスにおける一次帯電器の電流量Ｉ_P ，感
光ドラムの表面電位Ｖ_S 等の状態量、或いは電圧補正係
数Ｒ_LAMP等の補正係数がコントローラ１００に入力され
る。コントローラ１００は入力された状態量もしくは補
正係数と、コントローラ１００内部のメモリに記憶され
ているメンバーシップ関数及びファジィルールを用いて
ファジィ推論を実行し、各プロセス要素の故障率もしく
は誤設定率を表示装置１０１，記録装置１０２，伝送装
置１０３等へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置及び故障
診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を用いる画像形成装置にお
いては、装置の構成部材に故障、耐久劣化等を生ずる
と、形成画像において、濃度薄、カブリ、濃度ムラ等が
発生する。例えば濃度ムラに関して説明すると、均一な
複写画像を得るには、帯電工程において感光体を均一に
帯電し、露光工程において感光体を均一に除電すること
が必要である。ところが、帯電装置が装置内に浮遊する
現像材などで汚れて帯電ムラを生じたり、露光ランプが
劣化して光量ムラを生ずると感光体上の電位分布が不均
一となり、濃度ムラの原因となる。また、これら帯電工
程や露光ランプ等の劣化、故障等が濃度薄やカブリの発
生原因となることは言うまでもない。

【０００３】以上のような濃度薄やカブリ、濃度ムラ等
の原因判定は、メンテナンスを行う者が記録紙上に形成
された画像等を見て推定している。また、画像形成装置
による自己診断も行われており、感光体上のトナー像濃
度や電位を、濃度センサー、電位センサーによりモニタ
し、自己診断している。そして、この自己診断の方法と
しては、装置内の各プロセス要素の状態量にしきい値を
設けて、そのしきい値を基準に故障箇所の判断を行って
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の故障箇所の診断
技術では、故障原因を特定するための状態量と故障箇所
の対応が１対１であり、原因となる状態量を測定するこ
とにより、故障の有る・無しが判断されていた。そし
て、この判断のためには、各状態量にしきい値を設け
て、所定のしきい値を越えた場合にのみ故障と診断する
方法がとられている。しかしながら、出力画像の濃度管
理のように、各プロセス要素の故障・劣化が比較的緩や
かに進行する場合の故障診断においては、従来の診断技
術では診断結果に誤りが生じたり、極端な結果を出力さ
れることがあった。さらに、従来の診断技術では、故障
原因を特定するための状態量と故障箇所の対応が１対１
のために、複数の状態量を用いて、相互の関連性をみな
がら、複数の故障箇所を診断することは困難であった。

【０００５】例えば、濃度ムラの原因には様々な因子が
あり、しかも、それらの因子は複雑に絡み合っているた
め、原因判定にあたってはメンテナンス者に高度な知識
と経験が要求され、誤判定の危険もある。また、各セン
サーと連動した自己判定を行うには、多くの実験データ
をもとに複雑な判定プログラムを作る必要がある。前述
したように、濃度ムラの原因は多数あるので、プログラ
ムを作成するためには原因の候補となる各部材の劣化度
合いのそれぞれの変化と、濃度ムラの変化との対応を実
験的に求めておく必要がある。即ち、プログラム作成以
前に膨大な実験データテーブルが必要となり、多大な時
間と手間とを要する。従って、実際には多くの候補を考
慮しきれず、候補のうち特に重要なものだけを考慮する
にとどまることが多い。

【０００６】画像形成装置の信頼性を向上させるという
要求に応ずるためには、上述のような画像の目視判定よ
りは、判定の自動化が要求される。そして、多数の状態
量の情報を取り込み、しかも簡易な判定プログラムに基
づく判定法が必要となる。

【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、画像品位に関連するプロセスに関する状態量
を用いて画像形成プロセスにおける画像劣化の要因を推
定することが可能な画像形成装置及び故障診断方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による画像形成装置は以下の構成を備える。
即ち、感光体上に潜像を形成し、該潜像を可視像として
記録媒体上に転写して画像を形成する画像形成装置であ
って、前記記録媒体上に形成される形成画像の品位に関
連する少なくとも１つのプロセス要素に関わる状態量を
入力する入力手段と、前記入力手段が入力する状態量と
前記プロセスの故障率とを定性的に関連づけるための推
論情報を記憶する記憶手段と、前記入力手段により入力
された状態量と前記情報とに基づいてファジィ推論処理
を行い、前記プロセス要素の故障率もしくは誤設定率の
少なくともいずれかを出力する推論手段と、を備える。

【０００９】又、上記の目的を達成するための本発明に
よる故障診断方法は以下の工程を備える。即ち、感光体
上に潜像を形成し、該潜像を可視像として記録媒体上に
転写して画像を形成する故障診断方法であって、前記記
録媒体上に形成される形成画像の品位に関連する少なく
とも１つのプロセス要素に関わる状態量を入力する入力
工程と、前記入力工程により入力された状態量と、前記
入力工程が入力する状態量と前記プロセスの故障率とを
定性的に関連づけるための推論情報とに基づいてファジ
ィ推論処理を行い、前記プロセス要素の故障率もしくは
誤設定率の少なくともいずれかを出力する推論工程と、
を備える。

【００１０】尚、本発明において入力手段で扱う状態量
とは、各プロセス要素における各種測定値の他に、プロ
セス要素に対して設定された補正係数等の設定値をも含
むものである。

【００１１】

【作用】上述の構成もしくは工程により、濃度管理や濃
度ムラ等の記録媒体上の形成画像の品位に関係するプロ
セスに関わる状態量と、各状態量と前記プロセスの故障
率もしくは誤設定率とを定性的に関連づけるための推論
情報とに基づいて各プロセス要素の故障率または誤設定
率をファジィ推論により決定する。

【００１２】

【実施例】以下に添付の図面を参照して本発明の好適な
実施例について説明する。

【００１３】＜実施例１＞図１は本実施例における画像
形成装置の概略構成を示す側断面図である。図におい
て、１は画像形成装置であり、電子写真技術を使用して
記録媒体への可視画像の形成を行うものである。本画像
形成装置１は複写機、印刷機、ファクシミリ、プリンタ
等で用いられる。像担持体である感光ドラム２の周辺に
は、感光ドラム上の電位を消去する除電器３と、帯電を
行う一次帯電器４と、トナーを付着させる現像器５と、
感光ドラム上の余分なトナーを除去するはぎ取りローラ
６と、転写材にトナーを付着させる転写分離帯電器８
と、残留トナーを除去するクリーニング装置１２とが配
置されている。そして、デッキ７より搬入された記録媒
体である転写材上に、転写分離帯電器８によりトナーが
転写される。トナーを転写された転写材は、搬送ベルト
９を通過後、定着器１０に到達する。定着器１０は転写
材上にトナーを固着させた後、排紙トレイ１１に転写材
を排出する。

【００１４】一方、プラテンガラス２１上に載置された
原稿は原稿照射ランプ２２と反射板２３により照射され
る。その反射光はミラー２４，２５，２６を介して、さ
らに、拡大縮小レンズ２７を通過し、投影ミラー２８に
より感光ドラム２上へ到達し、原稿画像を露光する。

【００１５】図２は前記の一次帯電器４及び露光系の電
気的概略図である。ここで４１は直流電源であり、感光
体ドラム２を正帯電させるために、一次帯電器４内の電
極を正極に印加する。そして、電位を保持した感光体ド
ラム２が図において時計方向に回転することで、投影ミ
ラー２８を介して入射される入射光により露光され、現
像過程へと移行する。ここで、露光後に電位センサ２９
が感光体ドラム上の表面電位を測定して、測定された表
面電位に基づいて直流電源４１内の電流可変機構（不図
示）を変化させて、最適な表面電位へと調整する。ま
た、電流計４２が一次帯電器４の消費電流量をモニター
している。

【００１６】図３は本実施例において故障診断を実行す
るための故障診断部の概略構成を表すブロック図であ
る。同図においては、前述の電流計４２や電位センサ２
９だけでなく、後述の実施例１〜４において入力すべき
状態量と、これら各状態量を検知する検出器、又は、パ
ラメータの変更をする補正機構についても示されてい
る。各検出器または補正機構は、ファジィ推論を実行す
るコントローラ１００に接続されている。そして、コン
トローラ１００には、推論結果や検出データを表示する
表示装置１０１、フロッピーディスクやプリンタ等への
各種データの記録を実行する記録装置１０２、及び各種
データを遠隔転送するための伝達装置１０３が接続され
ている。

【００１７】図４は、上述のコントローラ１００の内部
の概略構成を表すブロック図である。１００ａはＣＰＵ
であり、後述するファジィ推論を行うための演算処理等
を行う。１００ｂは各種状態量等を記憶するＲＡＭ、１
００ｃは推論プログラム等を保持するＲＯＭであり、そ
れぞれＣＰＵ１００ａに接続されている。また、１００
ｄはＡ／Ｄ変換器であり、各検出器等より状態量を取り
込み、これをディジタルデータに変換する。１００ｅは
インターフエースＩＣであり、Ａ／Ｄ変換器１００ｄか
らの状態量を入力してＣＰＵ１００ａに転送するととも
に、各補正機構より補正係数を入力する。ただし、補正
機構における補正係数は変更が可能なため、コントロー
ラ１００に対して入出力が可能となっている。また、表
示・記録・伝達等を実施するため、これら外部周辺装置
へもＣＰＵバスが接続されている。

【００１８】尚、本実施例においては、通常のデジタル
プロセッサであるＣＰＵ１００ａを用いたが、ファジィ
推論専用のＩＣを使用してもよい。また、上述の故障診
断部は、画像形成装置１に内蔵してもよいし、外部装置
として接続するようにしてもよい。

【００１９】本実施例１の故障診断が目的とする濃度管
理における異常事態としては、画像が真っ黒もしくは真
っ白といった致命的な事態と、濃度薄もしくはカブリの
ような時間的にみて緩やかに進行する事態の２通りが存
在する。前者のような致命的な事態は、原稿照明ランプ
の断線や帯電器のコネクタ抜け等、急激な故障に起因し
ている。そのため従来の診断技術の如く、各状態量に対
して、所定のしきい値を設定して、これを越えるような
場合に限って異常であると判断すれば十分である。

【００２０】一方、後者の濃度薄およびカブリについて
は、各プロセス要素の緩やかな劣化及び変動を要因とす
るために従来の診断技術では異常であることの判断が困
難である。更に、複数の状態量入力を用いて判断するに
しても極端な場合以外は評価しきれない。そこで本実施
例１では、複数の状態量を入力とし、プロセス要素につ
いての故障率を出力として、この間の判断をファジィ推
論によって実行するようにしている。本実施例１では、
濃度薄に関するプロセス要素の１つである一次帯電器４
の故障率を判定する推論方法について以下に記述する。

【００２１】まず、入力状態量として、一次帯電器の電
流計４２から出力される電流値Ｉ_Pと、電位センサ２９
から出力される電圧値Ｖ_S を使用する。ただし、Ｖ_S は
露光系からの露光が無い場合、もしくは黒色画像を出力
した場合の暗部電位Ｖ_D と、露光系が白色画像を出力し
た場合の明部電位Ｖ_L との間の電位を取り得る。ここで
は、暗部電位Ｖ_D を入力状態量とする。

【００２２】そして、判定すべきプロセス要素としては
一次帯電器４の劣化ＮＧ_P とする。この劣化とは、主に
一次帯電器４及びその周辺の汚れによって生じ、使用時
間の増加とともに徐々に進行するため、従来技術による
異常値との比較では判定することが難しかった。

【００２３】図５は本実施例１における入力状態量及び
出力推論量のメンバーシップ関数を表す図である。図５
の（ａ）は一次帯電器の電流値Ｉ_P についてのメンバー
シツプ関数を示す。上述の一次帯電器４は、通電の無い
場合である０μＡからリミッター機構の作動する１４０
０μＡまでの値をとる。通常は８００μＡ程度であるた
め、この付近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三
角形状に割り当て、低レベル、高レベルをそれぞれＬ，
Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数を定義してい
る。

【００２４】次に図５の（ｂ）には暗部電位Ｖ_D につい
てのメンバーシップ関数を示す。感光体ドラムに電位の
無い場合である０Ｖから、最大５００Ｖまでの帯電領域
をとる。通常は４００Ｖ程度であるため、この付近に中
間レベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割り当
て、低レベル、高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３
種類のメンバーシップ関数を定義している。

【００２５】さらに、図５の（ｃ）には、本ファジィ推
論の出力である一次帯電器４の劣化率ＮＧ_P について
の、メンバーシップ関数を示す。劣化の無い場合は０
％、即時変換を要するほど劣化の程度がひどい場合は１
００％を出力するように、低レベルから順にＬ，Ｍ，Ｈ
と３種類のメンバーシップ関数を定義している。

【００２６】また、ファジィ推論を行う上で重要な初期
条件としてファジィルールがある。図６は実施例１のフ
ァジィルールを表す図である。本実施例１では、入力状
態量はＩ_P とＶ_D の２種類で、各３種類のレベルを定義
しているため、合計で９種類の状態が存在する。これら
がファジィ推論を実施するためのルールである「ＩＦ〜
ＴＨＥＮ〜」文の前件部となる。出力は一次帯電器の劣
化率ＮＧ_P であり、これが後件部となる。この後件部の
レベルは経験的に決定され、本実施例１の場合Ｉ_P が増
大すると劣化率ＮＧ_P は増加し、Ｖ_D が低下しても劣化
率ＮＧ_P は増加する傾向を持つようにファジィルールが
定義されている。

【００２７】ファジィルールの一例として、Ｉ_P ＝Ｈ，
Ｖ_D ＝Ｌ，ＮＧ_P ＝Ｈの場合、「ＩＦＩ_P ＝ＨＡＮＤＶ_D ＝ＬＴＨＥＮＮＧ
_P ＝Ｈ」と表記され、このような「ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜」文が、本
実施例１の場合、図６の如く９種類存在する。

【００２８】上述のように定義されたメンバーシップ関
数とファジィルールを用いてファジィ推論を実行するこ
とにより、濃度薄に関する一次帯電器４の劣化の程度を
判断することが可能となる。

【００２９】本実施例１の場合、コントローラ１００に
よるファジィ推論の方法は以下の通りである。図７は実
施例１のファジィ推論の手順を表すフローチャートで
る。まず、ステップＳ１において、入力状態量として一
次帯電器４の電流値Ｉ_P を用いて、図５の（ａ）に示さ
れたメンバーシップ関数の各レベル（Ｌ，Ｍ，Ｈ）にお
ける適合度を求める。同様にステップＳ２では、入力状
態量として暗部電位Ｖ_Dを用い、図５の（ｂ）に示され
るメンバーシップ関数の各レベルにおける適合度を求め
る。そして、ステップＳ３において、Ｉ_P 、Ｖ_D それぞ
れより得られる２つの適合度の各組み合わせ毎の積を求
め、これを各前件部の適合度とする。

【００３０】ステップＳ４では図６のファジィルールに
従って、ステップＳ３で得られた各前件部の適合度とＮ
Ｇ_P のメンバーシップ関数（図５（ｃ））とを用いて、
各前件部に対する後件部の適合度を求める。そして、ス
テップＳ５において、算出された各後件部の適合度につ
いてマックスミニ合成重心法を演算することで、出力推
論量を得る。

【００３１】上述のファジイ推論の手順について、図８
を参照して更に具体的に説明する。状態量Ｉ_P としてｘ
が、状態量Ｖ_D としてｙが入力された場合に、Ｉ_P のメ
ンバーシップ関数からは、レベルＬの適合度としてａ₁
が得られる。また、Ｖ_D のメンバーシップ関数からは、
レベルＭの適合度としてｂ₁ が、レベルＬの適合度とし
てｂ₂ が得られる。従って、例えば「IF Ｉ_P ＝Ｌ，Ｖ
_D ＝Ｍ THEN ＮＧ_P＝Ｌ」なるファジィルールに対し
ては、ＮＧ_P ＝Ｌのレベルのメンバーシップ関数をａ₁
×ｂ₁ とｍａｘ演算することにより、後件部の適合度と
して図８の斜線部分Ｓ₁ を得る。「IF Ｉ_P ＝Ｌ，Ｖ_D
＝Ｌ THEN ＮＧ_P ＝Ｍ」なるファジィルールに関して
も同様にして、斜線部Ｓ₂ を得る。このようにして得ら
れた各レベルの推論結果（斜線部Ｓ₁ ，Ｓ₂ ）をｍａｘ
合成し、その合成部分の重心ｚを求めることで推論結果
を得る。尚、上記の説明では２つのファジイルールにつ
いて説明したが、実際には他の全てのファジィルールに
ついても同様の方法で、各レベル単位の推論結果を獲得
し、これらをｍａｘ合成する。

【００３２】出力例として、入力値であるＩ_P を１００
０μＡと固定して、同じく入力値であるＶ_D を変動させ
た場合の出力結果を図９に示す。横軸がＶ_D であり、縦
軸に一次帯電器の劣化率ＮＧ_P を示す。Ｖ_D が特に４０
０Ｖ以下で一次帯電器の劣化率ＮＧ_P は上昇している。
このように、経験的に入力されたＩ_P 、Ｖ_D と出力ＮＧ
_P との関係がファジィ推論によって滑らかに表現される
ことがわかる。この故障率を記憶したり、表示機構によ
り出力させることで、細やかな劣化状態をユーザもしく
はメンテナンス者が把握することができる。

【００３３】なお、本実施例１では、濃度薄に関して、
一次帯電器４の故障率を判断するファジィ推論方法を述
べたが、入力状態量を同一のままファジィルールを変更
することで、カブリについても判定が可能である。この
場合、入力状態量のメンバーシップ関数は同一であって
もよいし、別々に定義してもよい。

【００３４】＜実施例２＞上述の実施例１では、濃度薄
に関して、一次帯電器４の故障率を判定するファジィ推
論の方法について説明を行ったが、本実施例２では原稿
照明ランプの故障率、及び原稿照明ランプの補正機構の
誤設定を判定するファジィ推論について説明を行う。
尚、実施例２では濃度管理のうち、カブリに関して説明
する。

【００３５】図１０は露光系の電気的概略図である。２
２は原稿照明ランプで、この電源として交流電源３１が
あり、変圧機構３２によって原稿照明ランプ２２に印加
される電圧を制御する。また、電圧計３３が電圧値をモ
ニタしている。図３に示すように、上記変圧機構３２と
電圧計３３はファジィ推論を実行するコントローラに接
続され、その補正係数及び電圧値は入力状態量として使
用される。

【００３６】入力状態量としては、実施例１で説明した
電位センサ２９により得られる明部電位Ｖ_L （露光系が
白色画像を出力した場合の電位）と、電圧計３３から出
力される電圧値Ｖ_LAMPと、変圧機構３２を設定する補正
係数Ｒ_LAMPの３種類とする。そして、判定すべきプロセ
ス要素としては、原稿照明ランプの劣化率ＮＧ_LAMPと、
変圧機構の補正係数の誤設定率ＮＧ_RLの２種類とする。

【００３７】図１１は実施例２の各入力状態量のメンバ
ーシップ関数を表す図である。図１１の（ａ）は、感光
体ドラムの明部電位Ｖ_L についてのメンバーシップ関数
を示す。感光体ドラムに電位の無い場合である０Ｖか
ら、最大５００Ｖまでの帯電領域をとる。通常は６０Ｖ
程度であるため、この付近に中間レベルＭのメンバーシ
ップ関数を三角形状に割り当て、低レベル、高レベルを
それぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数
を定義している。

【００３８】また、（ｂ）には、電圧計３３から出力さ
れる電圧値Ｖ_LAMPについてのメンバーシップ関数を示
す。通電の無い０Ｖから最大１００Ｖまでの電圧域をも
つが、通常値はランプ毎に固有で、かなりのばらつきが
ある。そこで、本実施例２では、電圧値Ｖ_LAMP−基準値
をΔＶ_LAMPとして横軸にとり、変動領域を±１０Ｖとし
ている。＋３Ｖ付近に中間レベルＭのメンバーシップ関
数として三角形状に割り当て、低レベル、高レベルをそ
れぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数を
定義している。尚、基準値は、適正露光量を得るために
必要な電位であり、毎回電源が投入された時点で測定さ
れる。以後、適正露光量を測定する毎にＶ_LAMPを測定し
て、演算し、このうちの最大値をΔＶ_LAMPとする。この
ように、状態量のばらつきが大きなプロセス要素につい
ては、それ自身からの変動量を入力にとれば、安定した
結果が期待できる。

【００３９】さらに、図１１の（ｃ）には、変圧機構３
２を設定する補正係数Ｒ_LAMPについてのメンバーシップ
関数を示す。この補正係数は−１２８から１２７までの
範囲で設定が可能で、増加するほどＶ_LAMPが上昇するよ
うに設定している。通常は０であるため、０付近に中間
レベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割り当て、
低レベル、高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類
のメンバーシップ関数を定義している。

【００４０】一方、図１２は実施例２の各推論出力量の
メンバーシップ関数を表す図である。図１２の（ａ）
は、出力である原稿照明ランプの劣化率ＮＧ_LAMPについ
ての、メンバーシップ関数を示す。劣化の無い場合は０
％、即時交換を要するほど劣化の程度がひどい場合は１
００％を出力するように、低レベルから順にＬＬ，Ｌ
Ｍ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種
類に定義している。

【００４１】更に、図１２の（ｂ）には、出力である変
圧機構の補正係数の誤設定率ＮＧ_RLについての、メンバ
ーシップ関数を示す。誤設定の無い場合は０％、即時に
再設定を要するほどの場合は１００％を出力するよう
に、低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，
ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種類に定義している。

【００４２】また、実施例２のファジィルールを図１３
に示す。実施例２では、入力状態量は、Ｖ_L とΔＶ_LAMP
とＲ_LAMPの３種類で、それぞれに各３種類のレベル
（Ｌ，Ｍ，Ｈ）を定義しているため、合計で２７種類の
状態が存在する。これらがファジィ推論を実施するため
のルールである「ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部とな
る。出力は原稿照射ランプの劣化率ＮＧ_LAMPと変圧機構
の補正係数の誤設定ＮＧ_RLがあり、それぞれが独立して
後件部となる。

【００４３】これらの後件部のレベルは経験的に決定さ
れる。本実施例２の場合、原稿照明ランプの劣化率ＮＧ
_LAMPについていえば、Ｖ_L が増大すると劣化率は増加
し、ΔＶ_LAMPが増大しても劣化率は増加し、Ｒ_LAMPが増
加しても、劣化率は増加する傾向を持つようにルールは
定義されている。また、変圧機構の補正係数の誤設定の
割合ＮＧ_RLについていえば、Ｖ_L が増大すると誤設定の
割合は増加し、Ｒ_LAMPが低下しても誤設定の割合は増加
する傾向を持つようにルールは定義されている。また、
ΔＶ_LAMPの増減は、ＮＧ_RLにそれほど影響しない様に設
定されている。

【００４４】上述の如く定義されたメンバーシップ関数
とファジィルールを用いて、上述の実施例１の如くファ
ジィ推論を実行すると、カブリに関する原稿照明ランプ
の劣化率の程度とランプの変圧機構の誤設定の割合を判
定することが可能となる。そして、誤設定の割合に関し
ては、これを修正する方向にフィードバックすることに
より自己修復機能を有することが可能となる。

【００４５】なお、本実施例２の場合のように出力とし
て２つ以上の判定をする場合において、同一の入力状態
量を使用するときでもメンバーシップ関数はそれぞれ個
別に定義するということも可能である。

【００４６】また、本実施例２では、カブリに関して、
原稿照明ランプの故障率及び補正機構の誤判定の割合を
判断するファジィ推論方法を述べたが、これらの入力状
態量を用いて、ファジィルールのみを変更することで、
濃度薄についても判定が可能である。この場合、入力用
のメンバーシップ関数が同一であってもよいし、別々に
定義してもよい。

【００４７】＜実施例３＞実施例１，２ではそれぞれ帯
電及び露光のプロセス要素についての故障率または誤設
定の割合を判定するファジィ推論の方法について説明を
行ったが、本実施例３では現像プロセスにおける印加電
圧の誤設定、及びトナーの劣化状態、及び現像器の機械
的変調を判断する推論方法について説明を行う。ここで
は、実施例１と同様に濃度管理の中の濃度薄に関して説
明する。

【００４８】図１４は現像器５の電気的該略図である。
この現像器５内には、トナーを感光体ドラム２上へ付着
させる現像スリーブ５１が感光体回転方向と同方向に回
転するように配置されている。また、トナーを付着させ
るために、現像スリーブ５１に、直流及び交流の電位を
印加させている。この電源として、交流電源５２と直流
電源５３と直流電位を調整する変圧機構５４が接続され
ている。また、電圧計５５が直流電圧値をモニタしてい
る。さらに、トナー劣化を把握するための手段として検
電器５６が現像器内に設置されている。そして、電圧計
５７がトナーの電荷量をモニタしている。

【００４９】実施例３では、入力状態量は、電圧計５５
から出力される直流印加電圧Ｖ_DEVと、電圧計５７から
出力されるトナー電荷量Ｑ_T の２種類となる。そして、
判定すべきプロセス要素としては、直流印加電圧を調整
する変圧機構５４の補正係数の誤設定率ＮＧ_RDと、トナ
ーの劣化率ＮＧ_TNと、現像器の機械的変調の３種類とす
る。

【００５０】図１５は実施例３における各入力状態量及
び出力推論量のメンバーシップ関数を表す図である。図
１５の（ａ）は、電圧計５５から出力される直流印加電
圧Ｖ_DEV についてのメンバーシップ関数を示す。最小０
Ｖから、最大５００Ｖまでの電圧領域をとる。通常は２
００Ｖの程度であるため、この付近に中間レベルＭのメ
ンバーシップ関数を三角形状に割り当て、低レベル、高
レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバーシ
ップ関数を定義している。

【００５１】次に、図１５の（ｂ）には、電圧計５７か
ら出力されるトナーの電荷Ｑ_T についてのメンバーシッ
プ関数を示す。通電の無い０μＣ／ｇから最大３０μＣ
／ｇまでの電荷領域をもつ。本実施例３で用いたトナー
は、通常１４μＣ／ｇ程度であるため、この付近に中間
レベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割り当て、
低レベル、高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類
のメンバーシップ関数を定義している。

【００５２】一方、図１５の（ｃ）には、出力量である
変圧機構の補正係数の誤設定ＮＧ_RDについての、メンバ
ーシップ関数を示す。誤設定の無い場合は０％、即時再
設定を要するほどの場合は１００％を出力するように、
低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，Ｍ
Ｈ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種類に定義している。

【００５３】加えて、図１５の（ｄ）には、出力である
トナーの劣化率ＮＧ_TNについての、メンバーシップ関数
を示す。劣化の無い場合は０％、即時交換を要するほど
劣化の程度がひどい場合は１００％を出力するように、
低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，Ｍ
Ｈ，ＨＬＨＭ，ＨＨと９種類に定義している。

【００５４】尚、現像器の機械的変調による故障率に関
しては、後述する。

【００５５】また、実施例３において用いられるファジ
ィルールを図１６に示す。本実施例では、入力状大量は
Ｖ_DEV とＱ_T の２種類で、それぞれ３種類（Ｌ，Ｍ，
Ｈ）のレベルを定義しているため、合計で９種類の状態
が存在する。これらがファジィ推論を実施するためのル
ールである「ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部となる。出
力は変圧機構の補正係数の誤設定の割合ＮＧ_RDとトナー
の劣化率ＮＧ_TNがあり、それぞれが独立して後件部とな
る。この後件部のレベルは経験的に決定される。本実施
例３の場合、変圧機構の補正係数の誤設定の割合ＮＧ_RD
についていえば、Ｖ_DEV が増大すると誤設定の割合は急
激に増加し、Ｑ_T が低下しても誤設定の割合は増加する
傾向を持つようにファジィルールは定義されている。ま
た、トナーの劣化率ＮＧ_TNについていえば、Ｖ_DEV が増
大すると劣化率は増加し、更にＱ_Tが通常値でない場合
に劣化率が急激に増加する傾向を持つようにファジィル
ールは定義されている。

【００５６】このように、定義されたメンバーシップ関
数とファジィルールを用いて、実施例１で示したファジ
ィ推論を実行すると、濃度薄に関する変圧機構の誤設定
の割合とトナーの劣化率を判定することが可能となる。
そして、誤設定の割合については、これを修正する方向
にフィードバックを行うことにより自己修復機能を有す
ることが可能となる。また、本実施例３の場合のように
出力として２つ以上の判定をする場合に共通の入力状態
量を使用するときに、メンバーシップ関数をそれぞれ個
別に定義してもよい。また、本実施例３では、濃度薄に
関して、変圧機構の誤設定の割合ＮＧ_RD及びトナーの劣
化率ＮＧ_TNを判断するファジィ推論方法を述べたが、入
力状態量を同一のままファジィルールを変更すること
で、カブリについても判定が可能である。この場合に、
使用する入力状態量のメンバーシップ関数は同一であっ
てもよいし、別々に定義してもよい。

【００５７】次に、現像器５の機械的変調による故障率
を算出する方法について説明する。現像器の機械的変調
とは、現像器５内現像スリーブ５１の感光体２に対する
位置が、通常に比べて変動したり、現像器内に異物が混
入して、現像スリーブ５１上のトナー層を薄層化した
り、凝集化したりすることをいう。濃度薄の要因となる
のは、現像スリーブ５１と感光体ドラム２との距離が所
定値よりも離れたり、現像スリーブ５１上のトナー層が
通常よりも薄層化したりした場合に生ずる。逆に、カブ
リの要因となるのは、現像スリーブ５１と感光体ドラム
２との距離が接近したり、トナー層が凝集したりした場
合に生ずる。しかし、このような現像器の機械的変調を
把握するための入力状態量を取り入れる事は困難であ
る。換言すれば、現像器５の機械的変調を取り込むセン
サを設置することは、コスト的にみても、精度的にみて
も難しい。

【００５８】そこで本実施例３では、推論していないプ
ロセス要素の故障率または誤設定の割合を、推論を実行
したプロセス要素の故障率または誤設定の割合から、演
算するようにしている。即ち、（推論していないプロセス要素の故障率または誤設定の
割合）＝１００％−ｍａｘ（全てのＮＧｘ）という演算式により求める。ここで、ＮＧｘとは、推論
を実行した各プロセス要素の故障率または誤設定の割合
を示し、ｍａｘ（全てのＮＧｘ）とは、全てのＮＧｘの
中での最大値を示す。

【００５９】上記演算は、濃度管理における異常、即ち
本実施例３では、濃度薄であることが、ユーザからの報
告、または機械内外の検知手段で予め発見された場合に
実行され、推論していないプロセス要素の故障率を算出
するものとする。

【００６０】また、各ＮＧｘは、それぞれ独立して判定
されたものである。従つて、出力された各ＮＧｘが、交
換または再設定を必要とする程度が同一の程度において
は、同一の意味を持つことが好ましく、この為には、メ
ンバーシップ関数及びファジィルールの最適化が必要と
なる。

【００６１】さらに、上記の演算は、推論していないプ
ロセス要素が複数存在する場合には、それらのプロセス
要素を区別して処理することができない。従つて、本実
施例３においては、例えば実施例１，２，３及び後述の
実施例４により判別した各プロセス要素の故障率及び誤
設定の割合以外には、故障の可能性または再設定の必要
性がないと判別されたときに、推論していないプロセス
要素についての故障率または誤設定の割合を算出する。
このようにして、現像器５の機械的変調による故障率を
上記演算方法により算出し、判定する。つまり、全ての
ＮＧｘが低めに推定された場合には、残る機械的変調に
よる故障率が高めに判定され、１つでもＮＧｘの高いも
のが推定されれば、残る機械的変調による故障率は低め
に推定される。

【００６２】＜実施例４＞本実施例４では転写帯電器の
劣化及び転写帯電器の補正機構の誤設定を判断するファ
ジィ推論について、濃度管理の内で、濃度薄に関して説
明する。

【００６３】図１７は転写分離帯電器８の転写側の帯電
器（以後転写帯電器）に関する電気的概略図である。ト
ナーが負極に帯電されて感光体ドラム２に付着している
場合には、転写帯電器は正帯電により、転写紙上へトナ
ーを付着させる。この転写帯電器の電源として、直流電
源８１があり、電流調整機構８２によって電圧値を制御
している。また、電流計８３が電流値をモニタしてい
る。

【００６４】入力状態量としては、電流計８３から出力
される電流値Ｉ_TEと、コピー出力枚数ＣＶと、不図示の
湿度センサの出力値ＨＤの３種類とする。なお、ＣＶ値
はコントローラ内部のＲＡＭ１００ｂ領域の不揮発性部
分に保存されている。またＣＶ値は、使用時間と置き換
えてもよいが、転写帯電器が清掃または交換されたとき
には、リセットされなければならない。そして、判定す
べきプロセス要素としては、「転写帯電器の劣化率ＮＧ
_TE」と、「電流調整機構の補正係数の誤設定ＮＧ_RT」の
２種類とする。

【００６５】図１８は本実施例４における入力状態量の
メンバーシップ関数を表す図である。同図の（ａ）に
は、電流計８３から出力される電流値Ｉ_TEについてのメ
ンバーシップ関数を示す。Ｉ_TEは通電の無い場合である
０μＡからリミッター機構の作動する５００μＡまでの
値をとる。通常は３００μＡ程度であるため、この付近
に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割り
当て、低レベル、高レベルをそれぞれ、Ｌ，Ｈとして合
計３種類のメンバーシップ関数を定義している。

【００６６】次に、図１８の（ｂ）には、コピー出力枚
数ＣＶについてのメンバーシップ関数を示す。転写帯電
器の清掃・交換の目安である３０万枚を最大値ととり、
１５万枚付近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三
角形状に割り当て、低レベル、高レベルをそれぞれＬ，
Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数を定義してい
る。なお、３０万枚以上のときには、３０万枚を入力値
とするようなプログラミングが実施されている。

【００６７】さらに、図１８の（ｃ）には、湿度センサ
からの出力値ＨＤについてのメンバーシップ関数を示
す。本体内部の湿度センサは、転写紙の含水率を概略把
握するためのパラメータとなる。そして、０から１００
％の範囲をもち、５０％付近に中間レベルＭのメンバー
シップ関数を三角形状に割り当て、低レベル、高レベル
をそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関
数を定義している。

【００６８】一方図１９には本実施例４の出力推論量の
メンバーシップ関数を表す図である。図１９の（ａ）に
は、推論出力量である転写帯電器の劣化ＮＧ_TEについて
の、メンバーシップ関数を示す。劣化の無い場合は０
％，即時変換を要するほど劣化の程度がひどい場合は１
００％を出力するように、低レベルから順にＬＬ，Ｌ
Ｍ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種
類に定義している。

【００６９】加えて、図１９の（ｂ）には、出力である
電流調整機構の補正係数の誤設定ＮＧ_RTについての、メ
ンバーシップ関数を示す。誤設定の無い場合は０％、即
時再設定を要するほどの場合は１００％を出力するよう
に、低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，
ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種類に定義している。

【００７０】また、本実施例４のファジィルールを図２
０に示す。本実施例４では、入力状態量はＩ_TEとＣＶと
ＨＤの３種類で、各３種類のレベル（Ｌ，Ｍ，Ｈ）を定
義しているため、合計で２７種類の状態が存在する。こ
れらがファジィ推論を実施するたのルールである「ＩＦ
〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部となる。出力は転写帯電器の
劣化ＮＧ_TEと電流調整機構の補正係数の誤設定ＮＧ_RTが
あり、それぞれが独立して後件部となる。この後件部の
程度は経験的に決定される。本実施例４の場合、転写帯
電器の故障率ＮＧ_TEについていえば、Ｉ_TEが低下すると
故障率は増加し、ＣＶが増大しても故障率は増加し、Ｈ
Ｄが増大しても故障率は増加する傾向を持つようにファ
ジィルールは定義されている。また、電流調整機構の補
正係数の誤設定の割合ＮＧ_RTについていえば、Ｉ_TEが低
下すると誤設定の割合は増加し、ＣＶが増大しても誤設
定の割合は増加し、ＨＤが増大しても誤設定の割合は増
加する傾向を持つようにファジィルールは定義されてい
る。

【００７１】このように、定義されたメンバーシップ関
数とファジィルールを使い、実施例１と同様のファジィ
推論を実行すると、濃度薄に関する転写帯電器の劣化の
程度と電流調整機構の誤設定の割合を判定することが可
能となる。そして、誤設定の割合ＮＧ_RTについては、こ
れを修正する方向にフィードバックすることにより自己
修復機能を有することが可能となる。なお、本実施例４
の場合のように出力として２つ以上の判定をするのに共
通の入力状態量を用いる場合に、メンバーシップ関数を
それぞれの推論量に応じて個別に定義してもよい。ま
た、実施例４では、濃度薄に関して、転写帯電器の故障
率及び補正機構の誤設定の割合を判断するファジィ推論
方法を述べたが、同一の入力状態量を用いて、ファジィ
ルールを変更することで、カブリについても判定が可能
である。この場合には、入力用のメンバーシップ関数は
同一であってもよいし、別々に定義してもよい。

【００７２】以上説明したように上記各実施例１〜４に
よれば、緩やかに劣化が進行する濃度薄やカブリといっ
た濃度管理において、劣化しているプロセス要素を判別
するために、画像形成装置内部の状態量を入力してファ
ジィ推論を実行する。そして、この推論の結果、劣化の
状態を故障率または誤判定の割合という形で出力するこ
とが可能となる。状態量とは、各プロセス要素特有のパ
ラメータの他にも、装置の環境状態や、使用時間（修理
・交換からの使用時間）、現像剤の補給時間、もしくは
出力枚数等が推論を実行するためのパラメータとなり得
る。このファジィ推論によって、故障か故障でないかの
どちらかを判別するのではなく、故障率という形で、よ
り柔軟に判定することが可能となっている。また、複数
の状態量の入力に対しても、判定が容易に実行できるよ
うになる。そして、このような判定の後に、故障率また
は誤判定の割合をユーザまたはメンテナンス者に知らせ
ることで、警告もしくは故障状態の把握が可能となる。

【００７３】＜実施例５＞次に実施例５について説明す
る。実施例５の画像形成装置の構成を表す側断面図を図
２１に示す。実施例５の画像形成装置も上述の実施例１
から４における画像形成装置とほぼ同様の構成を備える
ものであるが、若干の相違があるので、改めて画像形成
装置全体の説明を行う。

【００７４】図２１は画像形成装置の全体図であり、２
１５は原稿を載置する原稿台ガラス、２０５は原稿を照
明する照明ランプ（露光ランプ）、２０６ａ，２０６
ｂ，２０６ｃはそれぞれ原稿の反射光の光路を変更する
走査用反射ミラー（走査ミラー）、２０６ｅは合焦およ
び変倍機能を有するレンズ、２０６ｄは光路を変更する
第４の反射ミラーである。２０１は感光ドラム、２０２
は帯電器、２０７は非画像域を除電するブランクラン
プ、２０８は現像器、２０９は現像剤（トナー）担持
体、２１０は転写帯電器、２１１は分離帯電器、２１２
は分離を補助する分離爪、２１３はクリーニング装置、
２１４は除電ランプである。２２６は上段カセット、２
２７は下段カセット、２２８および２２９は給紙ロー
ラ、２２５はレジストローラである。また、２１７は画
像記録された転写紙を定着側へ搬送する搬送ベルト、２
１８は搬送されてきた転写紙を熱定着させる定着器であ
る。

【００７５】上述の感光ドラム２０１の表面は光導電体
を用いたシームレス感光体からなり、このドラム２０１
は回転可動に軸支され、複写開始キーの押下に応答して
本図の矢印の方向に回転を開始する。ついで、ドラム２
０１の所定回転制御および電位制御処理（前処理）が終
了すると、原稿台ガラス２１５上におかれた原稿２１６
は、第１走査ミラー２０６ａと一体に構成された照明ラ
ンプ２０５により照明され、その原稿２１６の反射光は
第１走査ミラー２０６ａ、第２走査ミラー２０６ｂ、第
３走査ミラー２０６ｃ、レンズ２０６ｅ、および第４走
査ミラー２０６ｄを経てドラム２０１上に結像する。

【００７６】ドラム２０１は帯電器２０２によりコロナ
帯電される。その後、照明ランプ２０５により原稿画像
がスリット露光され、公知のカールソンプロセスでドラ
ム２０１上に静電潜像が形成される。なお、上述した潜
像形成に関与する、照明ランプ２０５、走査ミラー及び
レンズ２０６ａ〜２０６ｄ、帯電器２０２、感光ドラム
２０１を合わせて、潜像装置と呼ぶものとする。

【００７７】次に、感光ドラム上の静電潜像は、現像器
２０８により現像され、トナー像として可視化され、そ
のトナー像が転写帯電器２１０より転写紙上に転写され
た後、転写紙は分離帯電器２１１により感光ドラムから
剥離される。

【００７８】すなわち、上段カセット２２６もしくは下
段カセット２２７内の転写紙Ｐは、給紙ローラ２２８も
しくは２２９により本体装置内に送られ、トナー像の先
端と転写紙の先端が一致される。その後、転写帯電器２
１０とドラム２０１との間を転写紙が通過し、続いて互
いに圧接するヒートローラ２１９と加圧ローラ２２０の
間を通過しトナー像は熱定着された後、本体外へ排出さ
れる。２２１はヒートローラ２１９への転写紙の巻き付
きを防止する定着分離爪である。

【００７９】転写後のドラム２０１は、そのまま回転を
続行してクリーニング装置２１３によりその表面が清掃
され、ドラム２０１の残留電荷が除電ランプ２１４によ
り除去される。２２２は転写紙の進行方向を変更させる
偏向板で、転写紙を本体外へ排出するか、本体内部の排
紙トレイ２２４へ誘導するかを切り替えることが出来
る。２０３は潜像電位を測定する電位測定器、２０４は
トナー像の濃度を測定する濃度測定器で、２０３、２０
４はいずれも感光ドラムの回転軸方向に移動できる。ま
た、２２３は定着後の転写紙の濃度を測定する濃度測定
器で、２２３もドラム回転軸方向に移動できる。

【００８０】また、２０５’は照明ランプ０５を標準濃
度板２３０の位置へ移動した状態を表す。標準濃度板２
３０は例えば光学濃度０．４の中間調トーンに均一に塗
装してあり、これを用いて複写動作を実行することによ
り故障率推定のための各種状態量を得る。

【００８１】図２２は、上述の濃度測定器２０４の駆動
方法を示したものである。後述するＣＰＵ３０１からの
信号によりモーター２０４ａの駆動電源２０４ｂが駆動
電圧を発生し、モーター２０４ａが回転する。モーター
２０４ａは感光ドラム２０１の回転軸と平行に支持され
た棒ネジ２０４ｃに接続してあり、この棒ネジ２０４ｃ
に濃度測定器２０４が連結されている。モーター２０４
ａの回転により棒ネジ２０４ｃが矢印Ｂ１またはＢ２の
向きに回転することにより濃度測定器２０４を矢印Ｃ１
またはＣ２の向きに移動させる構造となっている。２０
４ｄはガイド棒であり、２０４ｅは棒ネジ２０４ｃとガ
イド棒２０４ｄを固定する支持板である。尚、電位測定
器２０３、濃度測定器２２３も同様な方法で駆動され
る。

【００８２】図２３は濃度測定器２２３付近の斜視図で
ある。濃度測定器２２３は図２２と同様な駆動方法によ
り矢印Ｄ１またはＤ２方向に移動でき、ガイド板２３１
に設けられたスリット２３２から転写紙Ｐの画像濃度を
測定する。搬送ローラ２２５、２２６をステップ刻みで
駆動し、転写紙Ｐを矢印Ｅ方向へ少しずつずらし、ずら
すたびに濃度測定器２３をＤ１、Ｄ２方向へ移動させる
ことにより転写紙Ｐの各位置の濃度測定が可能となって
いる。

【００８３】図２４は本実施例５の故障診断部の概略の
制御構成を表すブロック図である。故障診断部は画像形
成装置本体に組み込んでもよいし、外部装置として画像
形成装置に接続するような形態としてもよい。

【００８４】同図において、３０１はＣＰＵであり、本
画像形成装置の各種制御を行うとともに、後述の手順に
よりファジィ推論を実行する。３０２はＡ／Ｄ変換器で
あり、前述の電位測定器２０３及び濃度測定器２０４，
２２３からの出力を取り込み、これをディジタル信号に
変換する。３０３はＲＯＭであり、ＣＰＵ３０１が実行
する各種制御プログラムが格納されており、後述のファ
ジィ推論のためのプログラムも格納されている。また、
ＲＯＭ３０３には、後述のファジィ推論実行のためのメ
ンバーシップ関数やファジィルールが記憶されている。
３０４はＲＡＭであり、ＣＰＵ３０１が各種の処理を実
行する際に一次的にデータなどを格納するための作業領
域を有する。

【００８５】３０５は潜像装置警告部であり、後述の推
論処理により得られた潜像装置の故障率が所定の値を越
えたときに、ユーザ、メンテナンス者等にその旨を報知
する。現像器警告部３０６、転写帯電器警告部３０７も
これに準ずる。

【００８６】以上の構成を備える本実施例の画像形成装
置において、濃度ムラ原因の候補である各故障箇所の故
障率を推論する方法を以下に説明する。

【００８７】周知のようにファジィ推論は、入力する状
態量と出力する推論量（本例では故障率をさす）の関係
を表すファジィルールを設定し、状態量、推論量をメン
バーシップ関数と呼ばれるファジィ集合で表し、このフ
ァジィルールとメンバーシップ関数をもとに、入力した
状態量に対し最も可能性の高い推論量を算出する方法で
ある。

【００８８】本例では状態量として、電圧リップル感光ドラム上の濃度リップル転写紙上の濃度リップルを用いる。また、推論量として、潜像装置の故障率、現像機の故障率、転写帯電器の故障率、を用いる。即ち、濃度ムラ原因の候補としては、潜像装
置、現像装置、転写帯電気の故障が挙げられるので上記
の〜を推論量としてある。また、上記の〜を推
論するための情報としては、感光ドラム上の電位分布の
度合い、感光ドラム上と転写紙上の濃度分布のムラの度
合いが挙げられるので、上記の〜を状態量としてあ
る。

【００８９】濃度ムラの目立ち安さは原稿の濃度によっ
て異なり、原稿濃度が中間調トーンの場合にムラが最も
顕著に現れる。したがって濃度ムラを検知し安くするた
め、及びの濃度リップルは光学濃度が０．４の均一
の原稿を複写したときの感光ドラム上及び転写紙上の濃
度分布から求める。

【００９０】また、の電位リップルは電位測定器２０
３により測定される上記複写時の感光ドラム２０１上の
電位分布から求める。この電位リップルΔＶ_H は感光体
の回転軸方向に測定した電位分布の最大値と最小値との
差である。更に、上記、の濃度リップルΔＤ_H 、Δ
Ｄ_H'はそれぞれ濃度測定器２０４，２２３により上記回
転軸方向に測定した感光ドラム２０１上及び転写紙Ｐ上
の濃度分布の最大値と最小値との差である。

【００９１】図２５は上記〜の入力状態量のメンバ
ーシップ関数を表す図である。図２５において、（ａ）
は電位リップルΔＶ_H のメンバーシップ関数、（ｂ）は
感光ドラム上の濃度リップルΔＤ_H のメンバーシップ関
数、（ｃ）は転写紙上の濃度リップルΔＤ_H'のメンバー
シップ関数である。また、図２６は上記〜の推論量
のメンバーシップ関数を表す図である。本実施例では、
上記〜はともに同一のメンバーシップ関数を有す
る。

【００９２】例として、図２５（ａ）の電位リップルの
メンバーシップ関数について説明する。横軸に電位リッ
プルの値をとり、縦軸に０から１までの値をとってあ
る。電位リップルの値を大きく３つの集合Ｌ，Ｍ，Ｈに
分けてあり、各集合の内容は次のようになっている。

【００９３】Ｌ（Ｌｏｗ）…電位リップルが小さい、Ｍ（Ｍｉｄｄｌｅ）…電位リップルが中くらい、Ｈ（Ｈｉｇｈ）…電位リップルが大きい、例えば、電位リップルが２０Ｖの場合、この値が集合Ｌ
に属する度合いは０．５、集合Ｍに属する度合いは０．
５、集合Ｈに属する度合いは０である。これは、電位リ
ップル２０Ｖが「小さい」と判断される割合が半分くら
い、「中くらい」と判断される割合が半分くらい、「大
きい」と判断される割合はゼロであることを示してい
る。また、２０Ｖが「小さい」か「中くらい」かの判断
はどちらか一方に確定されず、曖昧である。このように
メンバーシップ関数は、電位リップルの値が「小さ
い」、「中くらい」、「大きい」のうちのどれに、どれ
だけの割合で属するかを表したものである。図２５
（ｂ）、（ｃ）のメンバーシップ関数についても同様で
ある。

【００９４】図２６のメンバーシップ関数の横軸には故
障率をとってある。濃度ムラに全く寄与していない場合
を故障率０％、濃度ムラの全原因となっている場合を故
障率１００％としてある。故障率は７つの集合に分けて
あり、各集合の内容は次の通りである。即ち、故障率の
低い順に、Ｌ（Ｌｏｗ） …故障率が低いＭＬ（ＬｏｗＭｉｄｄｌｅ） …故障率が低めの
中くらいＭＭ（ＭｉｄｄｌｅＭｉｄｄｌｅ）…故障率が中くら
いＭＨ（ＨｉｇｈＭｉｄｄｌｅ） …故障率が高めの
中くらいＨＬ（ＬｏｗＨｉｇｈ） …故障率が低めの
高いＨＭ（ＭｉｄｄｌｅＨｉｇｈ） …故障率が高いＨＨ（ＨｉｇｈＨｉｇｈ） …故障率がとても
高いとなる。

【００９５】図２７は本実施例５で用いるファジィルー
ルである。これは、３つの入力状態量（電位リップルΔ
Ｖ_H 、濃度リップルΔＤ_H 、濃度リップルΔＤ_H'）と、
推論量（潜像装置、現像器、転写帯電器の各故障率）の
関係を表したものである。各状態量ΔＶ_H ，ΔＤ_H ，Δ
Ｄ_H' が、Ｌ，Ｍ，Ｈのどの集合に属するかによって全
部で２７個のルールがある。例えば、ルール９、ルール
１５は次のようになる。

【００９６】ルール９：ｉｆ ΔＶ_H ＝Ｌａｎｄ ΔＤ_H ＝Ｈａｎｄ ΔＤ
_H'＝Ｈｔｈｅｎ潜像装置の故障率＝Ｌ，現像器の故障率＝Ｈ
Ｈ，転写帯電器の故障率＝Ｌルール１５：ｉｆ ΔＶ_H ＝Ｍａｎｄ ΔＤ_H ＝Ｍａｎｄ ΔＤ
_H'＝Ｈｔｈｅｎ潜像装置の故障率＝ＭＭ，現像器の故障率＝
Ｌ，転写帯電器の故障率＝ＭＨとなる。

【００９７】ルールの設定は次のような経験則に基づい
ている。前述のように、画像形成工程は潜像形成、現
像、転写の順番に行われる。従って、潜像形成後の電位
リップルが大きいほど現像後、転写後の濃度リップルは
大きくなる。この場合の濃度ムラの主原因は潜像装置で
あり、現像器、転写帯電器の寄与は小さい。電位リップ
ルが小さいのに現像後、転写後の濃度リップルが大きい
場合、濃度ムラの主原因は現像器であり、潜像装置、転
写帯電器の寄与は小さい。このように上流側工程のリッ
プルと下流側工程のリップルの大きさを比較することで
濃度ムラの原因として可能性の高い工程を推定する。

【００９８】上流側工程のリップルより下流側工程のリ
ップルが小さい場合があるが、これは、下流側工程単独
で上流側工程のリップルを打ち消すようなリップルを生
じている場合で、故障の度合いとしては、上流側工程、
下流側工程ともに同程度の故障を生じている場合であ
る。

【００９９】ルール９の例では、電位リップルが小さ
く、現像後、転写後の濃度リップルがともに大きいこと
から、現像器の故障率が高く、潜像装置と転写帯電器の
故障率は低いことを示す。ルール１５では、電位リップ
ルと現像後の濃度リップルがともに中くらいであり、転
写後の濃度リップルが大きいことから、現像器の故障率
は低く、潜像装置と転写帯電器の故障率が中くらい及び
高めの中くらいとなっている。

【０１００】図２８は、図２７で示したファジィルール
のうちのルール１１とルール１５を用いてファジィ推論
により故障率を算出する方法を示したものである。ただ
し、図２８では潜像装置の故障率のみについて算出方法
を示してある。

【０１０１】ΔＶ_H ＝ｘ、ΔＤ_H ＝ｙ、ΔＤ_H'＝ｚの場
合を考える。ΔＶ_H のメンバーシツプ関数より、入力ｘ
はμｘの度合いで集合Ｍに含まれ、ΔＤ_H のメンバーシ
ツプ関数より、入力ｙはμｙの度合いで集合Ｌに含ま
れ、ΔＤ_H'のメンバーシツプ関数より、入力ｚはμｚの
度合いで集合Ｈに含まれる。その後、μｘ，μｙ，μｚ
の最少値をとり、その値がルール１１の前件部が充たさ
れる度合いを表す値とする。その値と、潜像装置の故障
率のメンバーシツプ関数の集合ＭＬとのｍｉｎ演算をと
ると、斜線部Ｓで示される台形となる。

【０１０２】ルール１５においても同様の計算を行な
い、斜線部Ｔで示される台形を得る。その後、Ｓの集合
とＴの集合の合成集合をとり斜線部Ｕで示す新たな集合
を作成する。この集合の重心を計算して得られた値を、
ファジィ推論により得られた潜像装置の故障率と決定す
る。ただし、ここではルール１１とルール１５のみを用
いて計算したが、実際には図２７に示した全てのルール
を用いて同様の計算を行ない故障率を決定する。

【０１０３】次に図２９のフローチャートにより本実施
例５のファジィ推論の動作手順を更に説明する。まず、
ステップＳ２０１において、各リップル値（ΔＶ_H ，Δ
Ｄ_H，ΔＤ_H'）を測定する。ステップＳ２０１における
測定手順を更に詳しく説明する。

【０１０４】図２１の露光ランプ２０５を位置２０５´
に移動し、帯電器２０２により帯電された感光ドラム２
０１に標準濃度板３０からの反射光を露光する。標準濃
度板２３０は中間調トーンの光学濃度０．４に均一に塗
装してある。この状態で転写紙Ｐの給紙、現像工程、転
写工程を停止し、前述した方法により電位測定器２０３
を感光ドラムの回転軸方向に移動し、回転軸方向の電位
分布を測定する。

【０１０５】図３０は電位測定器２０３により測定した
潜像の電位分布の１例である。横軸は回転軸方向の位置
を示し、縦軸は電位である。この場合、電位最大値は２
１０Ｖ、最小値は１７０Ｖで、電位リップルΔＶ_H は４
０Ｖである。続いて、現像を行い、前述の方法で濃度測
定器２０４を駆動し、ドラム上のトナー像の濃度分布を
測定する。その濃度分布の測定結果から、濃度リップル
ΔＤ_H を求める。続いて給紙を行いトナー像を転写紙に
転写し、転写後の転写紙をガイド板３１上に搬送し、濃
度測定器２３を駆動して転写紙上の濃度分布を測定す
る。図３１は転写紙上の濃度分布の測定結果の一例を表
す図である。この場合、濃度の最大値は０．６、最小値
は０．２５で、濃度リップルＤ_H'は０．３５である。図
３２はこのときに転写紙上に生じている濃度ムラを模式
的に表す図である。

【０１０６】次に、ステップＳ２０２では、ステップＳ
２０１で求めたΔＶ_H ，ΔＤ_H ，ΔＤ_H'を状態量として
ファジィ推論の入力とする。そして、ステップＳ２０３
において、図２７で示した各ファジィルールに従って、
状態量のメンバーシップ関数に属する度合いから推論量
のメンバーシップ関数に属する度合いを求める。ステッ
プＳ２０４では、全ファジィルールに関して処理が終了
したか否かをチェックし、未処理ファジィルールがあれ
ばステップＳ２０３へ戻り、次のファジィルールについ
て計算を行う。一方、ステップＳ２０４において全ファ
ジィルールに対して処理が終了していれば、ステップＳ
２０５へ進む。

【０１０７】ステップＳ２０５では、各ファジィルール
毎に求めた推論量のメンバーシップ関数に属する度合い
の合成集合を計算し、更にステップＳ２０６でその合成
集合の重心を計算する。このようにして、潜像装置、現
像器、転写帯電器のそれぞれの故障率を算出する。ステ
ップＳ２０７では、各故障率が２０％を越えているか否
かを判定し、越えているものがあれば、潜像装置警告部
３０５、現像器警告部３０６、転写帯電器警告部３０７
により各部の故障の警告を行う。また、サービスマン等
はこの警告を見て、故障箇所と故障の度合いを知り、メ
ンテナンスを行う。一方、ステップＳ２０７において、
故障率が２０％を越えるものがなければそのまま処理を
終了する。

【０１０８】上述した方法において、例えば、各状態量
がΔＶ_H ＝４０Ｖ，ΔＤ_H ＝０．４，ΔＤ_H'＝０．４の
場合は潜像装置の故障率が６４％，現像器の故障率が２
４％，転写帯電器の故障率が１１％と推論される。これ
は、経験的に正しい推論結果であるといえる。

【０１０９】従って、上述のような故障率推論方法を画
像形成装置本体に取り込むことにより、メンテナンス者
等は濃度ムラの原因となる故障箇所を知ることができ、
的確かつ迅速なメンテナンスが可能となる。また、上述
の故障率推論方法では、時々刻々に故障率を監視し、故
障率の上昇の度合いから、画像上で濃度ムラが顕著にな
る前に早期に故障箇所を知ることができ、効率のよいメ
ンテナンスが可能となる。

【０１１０】尚、本例では故障箇所として、潜像装置、
現像器、転写帯電器に注目したが、これらの箇所をメン
テナンスしても依然として濃度ムラが存在するような場
合はクリーニング装置２１３を点検する。クリーニング
装置２１３が故障してドラム上のトナーを除去できてい
ない場合は濃度ムラを生じるからである。又、デジタル
式複写機では、原稿読み取り装置の故障により濃度ムラ
が生じる場合があるので、読み取り装置を点検する。こ
のように、故障原因を絞り込むことができるのでメンテ
ナンスの負担が著しく軽減される。

【０１１１】＜実施例６＞次に実施例６について説明す
る。実施例５では、濃度ムラの原因として潜像装置、現
像器、転写帯電器ととり上げたが、潜像装置については
濃度ムラを生じる原因を更に細かく分けることができ
る。

【０１１２】潜像装置は帯電器２０２、感光ドラム２０
１及び露光装置（露光ランプ２０５，ミラー及びレンズ
２０６ａ〜２０６ｅ，原稿台ガラス２１５等を含む）か
ら構成される。そして、これらの構成のそれぞれが故障
すると電位ムラを生じ、これが濃度ムラの原因となる。
帯電器２０２がトナー等で汚れたり、感光ドラム２０１
の表面に放電生成物が付着すると電位ムラを発生する。
また、露光装置が埃等で汚れると感光ドラムの回転軸方
向に沿って露光光量ムラを生じ、電位ムラを発生する。

【０１１３】実施例５の故障率推定方法では、濃度ムラ
の原因が潜像装置であるということが判っても、潜像装
置のどの部分に原因があるのかまでは判らない。本実施
例６では、潜像装置のうち喉の部分が濃度ムラの原因で
あるかを推論する方法について説明する。

【０１１４】本実施例６では、入力状態量として、暗部電位リップル：ΔＶ_D 中間調トーン電位リップル：ΔＶ_H 湿度を用いる。また、出力される推論量として、帯電器２０２の故障率露光装置の故障率感光ドラム２０１の故障率を用いる。

【０１１５】暗部電位リップルは露光ランプ２０５が無
点灯の時の電位リップルで、露光装置を除く帯電器２０
２と感光ドラム２０１による電位ムラを表す。中間調ト
ーン電位リップルΔＶ_H は実施例５でも述べた通りであ
る。湿度は、機内に設置した湿度センサー（不図示、設
置場所は特に限定されない）により測定する。

【０１１６】図３３は、実施例６における入力状態量及
び出力推論量のメンバーシップ関数を表す図である。同
図において（ａ）は暗部電位リップルΔＶ_D を状態量と
するメンバーシップ関数であり、（ｂ）は湿度を状態量
とするメンバーシップ関数である。尚、中間調トーン電
位リップルは前述の実施例５の電位リップルΔＶ_H （図
２５の（ａ））と同一であり、ここでは図面及び説明を
省略する。また、（ｃ）は露光装置の故障率のメンバー
シップ関数を表す図である。尚、帯電器２０２及び感光
ドラム２０１の故障率のメンバーシップ関数は図２６と
同様でありここでは図面及びその説明を省略する。

【０１１７】図３４は実施例６のファジィルールを表す
図である。潜像形成工程は帯電、露光の順に行うので、
帯電後の電位リップル、つまり、暗部電位リップルΔＶ
_D が小さくて、露光後の電位リップル（中間調トーン電
位リップル）ΔＶ_H が大きい場合は、露光装置が電位ム
ラの主原因である可能性が高くなる。また、帯電器２０
２の汚れは湿度が低いほど進行し易いという特性があ
る。感光ドラム２０１に付着した放電生成物は、湿度が
高いほど、吸湿して導電性を帯び電位ムラを生じ易い。
これらの経験則に基づいてファジィルールが設定してあ
る。但し、本例の推論は実施例５で濃度ムラの主原因が
潜像装置であると判定した場合に行われるので、中間調
トーン電位リップル）ΔＶ_H はレベルがＭ又はＨに限ら
れる。従って、図３４のファジィルールでは、ΔＶ_H が
ＭもしくはＨの場合のみを示してある。

【０１１８】上記状態量、推論量のメンバーシップ関数
とファジィルールから実施例５に述べた方法により、帯
電器２０２、露光装置、感光ドラム２０１の故障率を算
出することができ、濃度ムラの原因を詳細に知ることが
できる。

【０１１９】＜実施例７＞次に実施例７について説明す
る。実施例５、６はいずれも感光ドラムの回転軸方向の
濃度ムラの原因を推論しているが、実施例７では感光ド
ラム２０１の周方向の濃度ムラの原因を推論する方法に
ついて説明する。

【０１２０】複写動作を繰り返すうちに、感光ドラム２
０１の表面に現像材の成分である樹脂やシリカ（ＳｉＯ
₂ ）が付着し、これが原因で複写画像の白地部にカブリ
を発生することがある。

【０１２１】図３５はカブリを生じた画像を模式的に表
した図である。この画像では、感光ドラム２０１の回転
軸方向には濃度ムラは無いが、感光ドラム２０１の周方
向に濃度ムラを生じている。感光ドラム２０１の表面へ
の現像材の付着は複写回数が増えるにつれて多くなる。
又、トナー担持体（現像スリーブ）２０９上のトナーコ
ート層に局所的なコートムラを生じると、周方向の濃度
ムラを生じる。局所的なコートムラは、トナーの保持電
荷が過大になり鏡映力によりトナーが現像スリーブ表面
に固着するために生じると考えられ、低湿環境ほど発生
し易い。これらの周方向の濃度ムラの原因となる故障箇
所の故障率を推論する方法について説明する。

【０１２２】実施例７の入力状態量としては、白地濃度リップル（感光ドラム２０１上）：ΔＤ_L 累積複写回数：Ｎ湿度を用いる。又、推論量としては、感光ドラム２０１の故障率現像スリーブの故障率を用いる。

【０１２３】更に、標準濃度板２３０として、白色に均
一に塗装されたものを用いる。この標準濃度板２３０か
らの反射光を感光ドラムに露光して現像を行い、濃度測
定器２０４をドラムの回転軸方向の各位値に固定し、各
位置毎に感光ドラム２０１を回転させることにより感光
ドラム２０１の周方向の濃度分布を測定する。そして、
この濃度分布から白地部の濃度リップルΔＤ_L を求め
る。各位値に対して濃度リップルΔＤ_L を求め、それら
のうちの最大値を推論の為の状態量とする。

【０１２４】累積複写回数Ｎはカウンタは（不図示）に
記憶されており、随時その値を読み出すことにより獲得
される。

【０１２５】図３６は本実施例７で用いる状態量のうち
の累積複写回数Ｎのメンバーシップ関数を表す図であ
る。尚、白地濃度リップルΔＤ_L のメンバーシップ関数
は図２５の（ｂ）と同様である。又、湿度のメンバーシ
ップ関数は図３３の（ｂ）と同様である。又、図３７は
実施例７で用いるファジィルールを表す図である。

【０１２６】上述のメンバーシップ関数及びファジィル
ールによりファジィ推論を行うことにより、ドラム周方
向の濃度ムラの原因を的確に知ることが可能となる。

【０１２７】以上説明したように、上述の実施例５〜７
によれば、濃度ムラのように、その原因が多数で故障箇
所の判定が困難な画像異常に対して、複数の状態量をも
とに各故障箇所の故障率を推論することができる。従っ
て、判定を自動化し、サービスの煩雑さを省くことが可
能となる。更に、多量の予備実験を行わずに、簡易なプ
ログラムで多種の状態量を考慮した判定が可能となる。

【０１２８】以上説明したように、上記各実施例によれ
ば、濃度管理における複数の故障原因である状態量を用
いて複数の故障箇所であるプロセス要素の故障率または
誤設定の割合を正確に診断することが可能となる。即
ち、どの箇所の故障率が高いかが自動的に推論されるの
で、メンテナンス者が故障箇所を判定する手間が省け、
メンテナンスを容易かつ迅速に行うことができる。又、
状態量と故障率の関係を訂正的な規則として記憶するだ
けでよいので、複写機における濃度薄、カブリ、濃度ム
ラのように多数の原因が複雑に関連を持って生ずる現象
に対して、簡易なプログラムで原因の判定を行える。

【０１２９】そこで、本発明では、装置内部の状態量、
及び状態量の履歴を使って、統合的にファジィ推論を実
行し、故障箇所であるプロセス要素について故障率また
は誤設定の割合という形で表すようにしている。

【０１３０】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【０１３１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の画像
形成装置及び故障診断方法によれば、画像品位に関わる
プロセスに関する状態量を用いて画像形成プロセスにお
ける画像劣化の要因を推定することが可能となる。

【０１３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１〜４における画像形成装置の概略構成
を示す側断面図である。

【図２】一次帯電器及び露光系の電気的概略図である。

【図３】故障診断を実行するための故障診断部の制御構
成を表すブロック図である。

【図４】故障診断部のコントローラの内部の概略構成を
表すブロック図である。

【図５】実施例１における入力状態量及び出力推論量の
メンバーシップ関数を表す図である。

【図６】実施例１のファジィルールを表す図である。

【図７】実施例１のファジィ推論の手順を表すフローチ
ャートでる。

【図８】実施例１のファジィ推論の手順を説明する図で
ある。

【図９】実施例１のファジィ推論の出力例を表す図であ
る。

【図１０】露光系の電気的概略図である。

【図１１】実施例２の各入力状態量のメンバーシップ関
数を表す図である。

【図１２】実施例２の各推論出力量のメンバーシップ関
数を表す図である。

【図１３】実施例２のファジィルールを表す図である。

【図１４】現像器５の電気的該略図である。

【図１５】実施例３における各入力状態量及び出力推論
量のメンバーシップ関数を表す図である。

【図１６】実施例３のファジィルールを表す図である。

【図１７】転写分離帯電器８の転写側の帯電器（以後転
写帯電器）に関する電気的概略図である。

【図１８】実施例４における入力状態量のメンバーシッ
プ関数を表す図である。

【図１９】実施例４の出力推論量のメンバーシップ関数
を表す図である。

【図２０】実施例４のファジィルールを表す図である。

【図２１】実施例５の画像形成装置の構成を表す側断面
図である。

【図２２】濃度測定器２０４の駆動方法を示したもので
ある。

【図２３】濃度測定器２２３付近の斜視図である。

【図２４】実施例５の故障診断部の概略の制御構成を表
すブロック図である。

【図２５】実施例５の入力状態量のメンバーシップ関数
を表す図である。

【図２６】実施例５の推論量のメンバーシップ関数を表
す図である。

【図２７】実施例５で用いるファジィルールを表す図で
ある。

【図２８】実施例５の故障率を算出するファジィ推論の
方法説明する図である。

【図２９】実施例５のファジィ推論の動作手順を表すフ
ローチャートである。

【図３０】電位測定器２０３により測定した潜像の電位
分布の１例を表す図である。

【図３１】転写紙上の濃度分布の測定結果の一例を表す
図である。

【図３２】転写紙上に生じている濃度ムラを模式的に表
す図である。

【図３３】実施例６における入力状態量及び出力推論量
のメンバーシップ関数を表す図である。

【図３４】実施例６のファジィルールを表す図である。

【図３５】カブリを生じた画像を模式的に表した図であ
る。

【図３６】実施例７で用いる状態量のうちの累積複写回
数Ｎのメンバーシップ関数を表す図である。

【図３７】実施例７で用いるファジィルールを表す図で
ある。

【符号の説明】

２感光ドラム４一次帯電器５現像器８転写分離帯電器２２原稿照明ランプ２８投影ミラー２９電位センサ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年３月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】画像形成装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を用いる画像形成装置にお
いては、装置の構成部材に故障、耐久劣化等を生ずる
と、形成される画像に、濃度薄、カブリ、濃度ムラ等が
発生する。例えば濃度ムラに関して説明すると、均一な
複写画像を得るには、帯電工程において感光体を均一に
帯電し、露光工程において感光体を均一に除電すること
が必要である。ところが、帯電装置が装置内に浮遊する
現像剤などで汚れることにより帯電ムラを生じたり、露
光ランプが劣化することにより光量ムラを生ずると感光
体上の電位分布が不均一となり、濃度ムラの原因とな
る。また、これら帯電工程や露光ランプ等の劣化、故障
等が濃度薄やカブリの発生原因となることは言うまでも
ない。

【０００３】以上のような濃度薄やカブリ、濃度ムラ等
の原因判定は、メンテナンスを行うサービスマンが記録
紙上に形成された画像等を見て推定している。また、感
光体上のトナー像濃度や潜像の電位を、濃度センサー、
電位センサーによりモニタする自己診断も行われてい
る。そして、この自己診断の方法としては、装置内の各
プロセス要素の状態量にしきい値を設けて、そのしきい
値を基準に故障箇所の判断を行っている。

【０００４】

【０００５】例えば、濃度ムラの原因には様々な因子が
あり、しかも、それらの因子は複雑に絡み合っている。
従って、原因判定にあたってはメンテナンス者に高度な
知識と経験が要求される。また、誤判定の危険もある。
また、各センサーと連動した自己判定を行うには、多く
の実験データをもとに複雑な判定プログラムを作る必要
がある。前述したように、濃度ムラの原因は多数あるの
で、判定プログラムを作成するためには原因の候補とな
る各部材の劣化度合いの変化と濃度ムラの変化との関係
を実験的に求めておく必要がある。即ち、プログラム作
成以前に膨大な実験データテーブルが必要となり、多大
な時間と手間とを要する。従って、実際には多くの候補
のうち特に重要なものだけを考慮するにとどまることが
多い。

【０００６】画像形成装置の信頼性を向上させるという
要求に応ずるためには、上述のような画像の目視判定で
はなく、判定の自動化が要求される。そして、多数の状
態量の情報を取り込み、しかも簡易な判定プログラムに
基づく判定法が必要となる。

【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、画像品位に関連するプロセスに関する状態量
を用いて画像形成プロセスにおける画像劣化の要因を推
定することが可能な画像形成装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による画像形成装置は以下の構成を備える。
即ち、感光体上に潜像を形成し、該潜像を可視像として
記録媒体上に転写して画像を形成する画像形成装置であ
って、前記記録媒体上に形成される形成画像の品位に関
連する少なくとも１つのプロセス要素に関わる状態量を
入力する入力手段と、前記入力手段が入力する状態量と
前記プロセスの故障率とを定性的に関連づけるための推
論情報を記憶する記憶手段と、前記入力手段により入力
された状態量と前記記憶手段に記憶された推論情報とに
基づいてファジィ推論処理を行い、前記プロセス要素の
故障率もしくは誤設定率の少なくともいずれかを出力す
る推論手段と、を備える。

【０００９】尚、本発明において入力手段で扱う状態量
とは、各プロセス要素における各種測定値の他に、プロ
セス要素に対して設定された補正係数等の設定値をも含
むものである。

【００１０】

【作用】上述の構成により、濃度管理や濃度ムラ等の記
録媒体上の形成画像の品位に関係するプロセスに関わる
状態量と、各状態量と前記プロセスの故障率もしくは誤
設定率とを定性的に関連づけるための推論情報とに基づ
いて各プロセス要素の故障率または誤設定率をファジィ
推論により決定する。

【００１１】

【００１２】＜実施例１＞図１は本実施例における画像
形成装置の概略構成を示す側断面図である。図におい
て、１は画像形成装置であり、電子写真技術を使用して
記録媒体への可視画像の形成を行うものである。本画像
形成装置１は複写機、印刷機、ファクシミリ、プリンタ
等が用いられる。像担持体である感光ドラム２の周辺に
は、感光ドラム上の電位を消去する除電器３と、感光ド
ラムに帯電を行う一次帯電器４と、感光ドラム上の潜像
をトナーで現像させる現像器５と、感光ドラム上の非画
像エリアの余分なトナーを除去するはぎ取りローラ６
と、転写材にトナーを付着させる転写分離帯電器８と、
残留トナーを除去するクリーニング装置１２とが配置さ
れている。そして、給紙デッキ７より搬送された記録媒
体上に、転写分離帯電器８によりトナーが転写される。
トナーを転写された転写材は、搬送ベルト９を通過後、
定着器１０に到達する。定着器１０は転写材上にトナー
を固着させた後、排紙トレイ１１に転写材を排出する。

【００１３】一方、プラテンガラス２１上に載置された
原稿は原稿照射ランプ２２と反射板２３により照射され
る。その反射光はミラー２４，２５，２６を介して、さ
らに、拡大縮小レンズ２７を通過し、投影ミラー２８に
より感光ドラム２上に原稿画像を設影する。

【００１４】図２は前記の一次帯電器４及び露光系の電
気的概略図である。ここで４１は直流電源であり、感光
体ドラム２を正帯電させるために、一次帯電器４内の電
極を正極に印加する。そして、電位を保持した感光体ド
ラム２が図において時計方向に回転することで、投影ミ
ラー２８を介して入射される原稿反射光により感光ドラ
ムが露光され、潜像が形成され、現像過程へと移行す
る。また、電位制御時は測定用の光像の露光後に電位セ
ンサ２９が感光体ドラム上の表面電位を測定して、測定
された表面電位に基づいて直流電源４１内の電流可変機
構（不図示）を変化させて、最適な表面電位へと調整す
る。また、電流計４２が一次帯電器４の消費電流量をモ
ニターしている。

【００１５】図３は本実施例において故障診断を実行す
るための故障診断部の概略構成を表すブロック図であ
る。同図においては、前述の電流計４２や電位センサ２
９だけでなく、後述の各実施例において、入力すべき状
態量と、これら各状態量を検知する検出器、又は、パラ
メータを変更する補正機構についても示されている。各
検出器または補正機構は、ファジィ推論を実行するコン
トローラ１００に接続されている。そして、コントロー
ラ１００には、推論結果や検出データを表示する表示装
置１０１、フロッピーディスクやプリンタ等への各種デ
ータの記録を実行する記録装置１０２、及び各種データ
を遠隔転送するための伝達装置１０３が接続されてい
る。

【００１６】図４は、上述のコントローラ１００の内部
の概略構成を表すブロック図である。１００ａはＣＰＵ
であり、後述するファジィ推論を行うための演算処理等
を行う。１００ｂは各種状態量等を記憶するＲＡＭ、１
００ｃは様々なメンバーシップ関数、ファジールール、
推論プログラム等を記憶してあるＲＯＭであり、それぞ
れＣＰＵ１００ａに接続されている。また、１００ｄは
Ａ／Ｄ変換器であり、各検出器等より状態量を表わすデ
ータを取り込み、これをディジタルデータに変換する。
１００ｅはインターフエースＩＣであり、Ａ／Ｄ変換器
１００ｄからの状態量を表わすデータを入力してＣＰＵ
１００ａに転送するとともに、各補正機構より補正係数
を入力する。ただし、補正機構における補正係数は変更
が可能なため、コントローラ１００からも入出力が可能
となっている。また、表示・記録・伝達等を実施するた
め、これら外部周辺装置へもＣＰＵバスが接続されてい
る。

【００１７】尚、本実施例においては、通常のデジタル
プロセッサであるＣＰＵ１００ａを用いたが、ファジィ
推論専用のＩＣを使用してもよい。また、上述の故障診
断部は、画像形成装置１に内蔵してもよいし、外部装置
として接続するようにしてもよい。

【００１８】本実施例１の故障診断が目的とする濃度管
理における異常事態としては、画像が真っ黒もしくは真
っ白といった致命的な事態と、濃度が薄い状態もしくは
カブリのような時間的にみて緩やかに進行する事態の２
通りが存在する。前者のような致命的な事態は、原稿照
明ランプの断線や帯電器のコネクタ抜け等、急激な故障
に起因している。そのため従来の診断技術の如く、各状
態量に対して、所定のしきい値を設定して、これを越え
るような場合に限って異常であると判断すれば十分であ
る。

【００１９】一方、後者の濃度が薄い状態およびカブリ
については、各プロセス要素の緩やかな劣化及び変動を
要因とするために従来の診断技術では異常であることの
判断が困難である。更に、複数の状態量入力を用いて判
断するにしても極端な場合以外は評価しきれない。そこ
で本実施例１では、複数の状態量を入力とし、プロセス
要素についての故障率を出力として、この故障率の出力
のための演算処理をファジィ推論によって実行するよう
にしている。本実施例１では、濃度が薄くなってしまう
状態に関するプロセス要素の１つである一次帯電器４の
故障率を判定する推論方法について以下に記述する。

【００２０】まず、入力状態量として、一次帯電器の電
流計４２から出力される電流値Ｉ_Pと、電位センサ２９
から出力される電圧値Ｖ_S を使用する。ただし、Ｖ_S に
ついては露光ランプを消灯した状態（もしくは黒色画像
を露光した場合）の表面電位、即ち暗部電位Ｖ_D と、露
光ランプが白色画像を露光した場合の表面電位、即ち明
部電位Ｖ_L との間の電位を取り得る。ここでは、暗部電
位Ｖ_D を入力状態量とする。

【００２１】そして、判定すべきプロセス要素としては
一次帯電器４の劣化率ＮＧ_P とする。この劣化とは、主
に一次帯電器４及びその周辺の汚れによって生じ、使用
時間の増加とともに徐々に進行するため、従来技術によ
る異常値との比較では故障を判定することが難しかっ
た。

【００２２】図５は本実施例１における入力状態量及び
出力推論量のメンバーシップ関数を表す図である。図５
の（ａ）は一次帯電器の電流値Ｉ_P についてのメンバー
シツプ関数を示す。上述の一次帯電器４の電流値Ｉ_P
は、通電の無い場合である０μＡからリミッター機構の
作動する１４００μＡまでの値をとる。通常の電流値は
８００μＡ程度であるため、この付近に中間レベルＭの
メンバーシップ関数を三角形状に割り当て、低レベル、
高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバー
シップ関数を定義している。

【００２３】次に図５の（ｂ）は暗部電位Ｖ_D について
のメンバーシップ関数を示す。表面電位は感光体ドラム
に電位の無い場合である０Ｖから、最大５００Ｖまでの
帯電領域をとる。通常の暗部電位は４００Ｖ程度である
ため、この付近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を
三角形状に割り当て、低レベル、高レベルをそれぞれ
Ｌ，Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数を定義し
ている。

【００２４】さらに、図５の（ｃ）は、本ファジィ推論
の出力である一次帯電器４の劣化率ＮＧ_P についての、
メンバーシップ関数を示す。劣化率は、劣化の無い場合
は０％、即時変換を要するほど劣化の程度がひどい場合
は１００％となるように、低レベルから順にＬ，Ｍ，Ｈ
と３種類のメンバーシップ関数を定義している。

【００２５】また、ファジィ推論を行う上で重要な初期
条件としてファジィルールがある。図６は実施例１のフ
ァジィルールを表す図である。本実施例１では、入力状
態量はＩ_P とＶ_D の２種類で、各々３種類のレベルを定
義しているため、合計で９種類の状態が存在する。これ
らがファジィ推論を実施するためのルールである「ＩＦ
〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部となる。出力は一次帯電器の
劣化率ＮＧ_P であり、これが後件部となる。この後件部
のレベルは経験的に決定され、本実施例１の場合Ｉ_P が
増大すると劣化率ＮＧ_P は増加し、Ｖ_D が低下しても劣
化率ＮＧ_P は増加する傾向を持つようにファジィルール
が定義されている。

【００２６】ファジィルールの一例として、Ｉ_P ＝Ｈ，
Ｖ_D ＝Ｌ，ＮＧ_P ＝Ｈの場合、「ＩＦＩ_P ＝ＨＡＮＤＶ_D ＝ＬＴＨＥＮＮＧ
_P ＝Ｈ」と表記され、このような「ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜」文が、本
実施例１の場合、図６の如く９種類存在する。

【００２７】上述のように定義されたメンバーシップ関
数とファジィルールを用いてファジィ推論を実行するこ
とにより、濃度が薄くなる状態に関して、一次帯電器４
の劣化の程度を判断することが可能となる。

【００２８】本実施例１の場合、コントローラ１００に
よるファジィ推論の方法は以下の通りである。図７は実
施例１のファジィ推論の手順を表すフローチャートで
る。まず、ステップＳ１において、入力状態量として一
次帯電器４の電流値Ｉ_P を用いて、図５の（ａ）に示さ
れたメンバーシップ関数の各レベル（Ｌ，Ｍ，Ｈ）にお
ける適合度を求める。同様にステップＳ２では、入力状
態量として暗部電位Ｖ_Dを用い、図５の（ｂ）に示され
るメンバーシップ関数の各レベルにおける適合度を求め
る。そして、ステップＳ３において、Ｉ_P 、Ｖ_D それぞ
れより得られる２つの適合度の各組み合わせ毎の積を求
め、これを各前件部の適合度とする。

【００２９】ステップＳ４では図６のファジィルールに
従って、ステップＳ３で得られた各前件部の適合度とＮ
Ｇ_P のメンバーシップ関数（図５（ｃ））とを用いて、
各前件部に対する後件部の適合度を求める。そして、ス
テップＳ５において、算出された各後件部の適合度につ
いてマックスミニ合成重心法を用いて演算することで、
出力推論量を得る。

【００３０】上述のファジイ推論の手順について、図８
を参照して更に具体的に説明する。状態量Ｉ_P としてｘ
が、状態量Ｖ_D としてｙがそれぞれ入力された場合に、
Ｉ_Pのメンバーシップ関数からは、レベルＬの適合度と
してａ₁ が得られる。また、Ｖ_D のメンバーシップ関数
からは、レベルＭの適合度としてｂ₁ が、レベルＬの適
合度としてｂ₂ が得られる。従って、例えば「IF Ｉ_P
＝Ｌ，Ｖ_D ＝Ｍ THENＮＧ_P ＝Ｌ」なるファジィルール
に対しては、ＮＧ_P ＝Ｌのレベルのメンバーシップ関数
をａ₁ ×ｂ₁ というようにｍａｘ演算することにより、
後件部の適合度として図８の斜線部分Ｓ₁ を得る。「IF
Ｉ_P ＝Ｌ，Ｖ_D ＝Ｌ THEN ＮＧ_P＝Ｍ」なるファジ
ィルールに関しても同様にして、斜線部Ｓ₂ を得る。こ
のようにして得られた各レベルの推論結果（斜線部Ｓ
₁ ，Ｓ₂ ）をｍａｘ合成し、その合成部分の重心ｚを求
めることで推論結果を得る。尚、上記の説明では２つの
ファジイルールについて説明したが、実際には他の全て
のファジィルールについても同様の方法で、各レベル単
位の推論結果を獲得し、これらをｍａｘ合成する。

【００３１】入力値Ｉ_P を１０００μＡと固定して、同
じく入力値であるＶ_D を変動させた場合の出力結果を図
９に示す。横軸がＶ_D であり、縦軸に一次帯電器の劣化
率ＮＧ_P を示す。Ｖ_D が特に４００Ｖ以下で一次帯電器
の劣化率ＮＧ_P は上昇している。このように、経験的に
入力されたＩ_P 、Ｖ_D と出力ＮＧ_P との関係がファジィ
推論によって滑らかに表現されることがわかる。この故
障率をメモリに記憶したり、表示装置により出力させる
ことで、プロセス要素の劣化状態をユーザもしくはメン
テナンス者がきめこまかに把握することができる。

【００３２】なお、本実施例１では、濃度が薄くなる状
態に関して、一次帯電器４の故障率を判断するファジィ
推論方法を述べたが、入力状態量を同一のままファジィ
ルールを変更することで、カブリについても故障判定が
可能である。この場合、入力状態量のメンバーシップ関
数は同一であってもよいし、別々に定義してもよい。

【００３３】＜実施例２＞上述の実施例１では、濃度が
薄くなる状態に関して、一次帯電器４の故障率を判定す
るファジィ推論の方法について説明を行ったが、本実施
例２では原稿照明ランプの故障率、及び原稿照明ランプ
の補正機構の誤設定を判定するファジィ推論について説
明を行う。尚、実施例２では濃度管理のうち、カブリに
関して説明する。

【００３４】図１０は露光系の電気的概略図である。２
２は原稿照明ランプで、３１は交流電源３１であり、変
圧機構３２によって原稿照明ランプ２２に印加される電
圧を制御する。また、電圧計３３が電圧値をモニタして
いる。図３に示すように、上記変圧機構３２と電圧計３
３はファジィ推論を実行するコントローラに接続され、
その補正係数及び電圧値は入力状態量として使用され
る。

【００３５】入力状態量としては、実施例１で説明した
電位センサ２９により得られる明部電位Ｖ_L （露光系が
白色画像を露光した場合の電位）と、電圧計３３から出
力される電圧値Ｖ_LAMPと、変圧機構３２を設定する補正
係数Ｒ_LAMPの３種類とする。そして、判定すべきプロセ
ス要素としては、原稿照明ランプの劣化率ＮＧ_LAMPと、
変圧機構の補正係数の誤設定率ＮＧ_RLの２種類とする。

【００３６】図１１は実施例２の各入力状態量のメンバ
ーシップ関数を表す図である。図１１の（ａ）は、感光
体ドラムの明部電位Ｖ_L についてのメンバーシップ関数
を示す。感光体ドラムの表面電位は、電位の無い状態で
ある０Ｖから、最大５００Ｖまでの帯電領域をとる。通
常、明部電位は６０Ｖ程度であるため、この付近に中間
レベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割り当て、
低レベル、高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類
のメンバーシップ関数を定義している。

【００３７】また、図１１（ｂ）は、電圧計３３から出
力される電圧値Ｖ_LAMPについてのメンバーシップ関数を
示す。電圧値は、通電の無い０Ｖから最大１００Ｖまで
の電圧域をもつが、通常値はランプ毎に固有で、かなり
のばらつきがある。そこで、本実施例２では、電圧値Ｖ
_LAMP−基準値をΔＶ_LAMPとして横軸にとり、変動領域を
±１０Ｖとしている。＋３Ｖ付近に中間レベルＭのメン
バーシップ関数として三角形状に割り当て、低レベル、
高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバー
シップ関数を定義している。尚、基準値は、適正露光量
を得るために必要な電位であり、毎回電源が投入された
時点で測定される。以後、適正露光量を測定する毎にＶ
_LAMPを測定して、演算し、このうちの最大値をΔＶ_LAMP
とする。このように、状態量のばらつきが大きなプロセ
ス要素については、それ自身からの変動量を入力にとれ
ば、安定した結果が期待できる。

【００３８】さらに、図１１の（ｃ）は、変圧機構３２
を設定する補正係数Ｒ_LAMPについてのメンバーシップ関
数を示す。この補正係数は−１２８から１２７までの範
囲で設定が可能で、増加するほどＶ_LAMPが上昇するよう
に設定している。通常は０であるため、０付近に中間レ
ベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割り当て、低
レベル、高レベルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類の
メンバーシップ関数を定義している。

【００３９】一方、図１２は実施例２の各推論出力量の
メンバーシップ関数を表す図である。図１２の（ａ）
は、出力である原稿照明ランプの劣化率ＮＧ_LAMPについ
ての、メンバーシップ関数を示す。劣化率は劣化の無い
場合は０％、即時交換を要するほど劣化の程度がひどい
場合は１００％となるように、低レベルから順にＬＬ，
ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９
種類に定義している。

【００４０】更に、図１２の（ｂ）には、出力である変
圧機構の補正係数の誤設定率ＮＧ_RLについての、メンバ
ーシップ関数を示す。誤差設定率は、誤設定の無い場合
は０％、即時に再設定を要するほどの場合は１００％と
なるように、低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，Ｍ
Ｌ，ＭＭ，ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種類に定義して
いる。

【００４１】また、実施例２のファジィルールを図１３
に示す。実施例２では、入力状態量は、Ｖ_L とΔＶ_LAMP
とＲ_LAMPの３種類で、それぞれに各３種類のレベル
（Ｌ，Ｍ，Ｈ）を定義しているため、合計で２７種類の
状態が存在する。これらがファジィ推論を実施するため
のルールである「ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部とな
る。出力は原稿照射ランプの劣化率ＮＧ_LAMPと変圧機構
の補正係数の誤設定ＮＧ_RLを有し、それぞれが独立して
後件部となる。

【００４２】これらの後件部のレベルは経験的に決定さ
れる。本実施例２の場合、原稿照明ランプの劣化率ＮＧ
_LAMPについていえば、Ｖ_L が増大すると劣化率は増加
し、ΔＶ_LAMPが増大しても劣化率は増加し、Ｒ_LAMPが増
加しても、劣化率は増加する傾向を持つようにルールは
定義されている。また、変圧機構の補正係数の誤設定の
割合ＮＧ_RLについていえば、Ｖ_L が増大すると誤設定の
割合は増加し、Ｒ_LAMPが低下しても誤設定の割合は増加
する傾向を持つようにルールは定義されている。また、
ΔＶ_LAMPの増減は、ＮＧ_RLにそれほど影響しない様に設
定されている。

【００４３】上述の如く定義されたメンバーシップ関数
とファジィルールを用いて、上述の実施例１の如くファ
ジィ推論を実行すると、カブリに関する原稿照明ランプ
の劣化率の程度とランプの変圧機構の誤設定の割合を判
定することが可能となる。そして、誤設定の割合に関し
ては、これを修正する方向にフィードバックすることに
より自己修復機能を有することが可能となる。

【００４４】なお、本実施例２の場合のように出力とし
て２つ以上の判定をする場合において、同一の入力状態
量を使用するときでもメンバーシップ関数はそれぞれ個
別に定義するということも可能である。

【００４５】また、本実施例２では、カブリに関して、
原稿照明ランプの故障率及び補正機構の誤判定の割合を
判断するファジィ推論方法を述べたが、これらの入力状
態量を用いて、ファジィルールのみを変更することで、
濃度薄についても判定が可能である。この場合、入力用
のメンバーシップ関数が同一であってもよいし、別々に
定義してもよい。

【００４６】＜実施例３＞実施例１，２ではそれぞれ帯
電及び露光のプロセス要素についての故障率または誤設
定の割合を判定するファジィ推論の方法について説明を
行ったが、本実施例３では現像プロセスにおける印加電
圧の誤設定、及びトナーの劣化状態、及び現像器の機械
的変調を判断する推論方法について説明を行う。ここで
は、実施例１と同様に濃度管理の中の濃度薄に関して説
明する。

【００４７】図１４は現像器５の電気的該略図である。
この現像器５内には、トナーを感光体ドラム２上へ付着
させる現像スリーブ５１が感光体回転方向と同方向に回
転するように配置されている。また、トナーを付着させ
るために、現像スリーブ５１に、直流及び交流の電圧を
印加させている。この電源として、交流電源５２と直流
電源５３と直流電圧を調整する変圧機構５４が接続され
ている。また、電圧計５５が直流電圧値をモニタしてい
る。さらに、トナー劣化を把握するための手段として検
電器５６が現像器内に設置されている。そして、電圧計
５７がトナーの電荷量をモニタしている。

【００４８】実施例３では、入力状態量は、電圧計５５
から出力される直流印加電圧Ｖ_DEVと、電圧計５７から
出力されるトナー電荷量Ｑ_T の２種類となる。そして、
判定すべきプロセス要素としては、直流印加電圧を調整
する変圧機構５４の補正係数の誤設定率ＮＧ_RDと、トナ
ーの劣化率ＮＧ_TNと、現像器の機械的変調の３種類とす
る。

【００４９】図１５は実施例３における各入力状態量及
び出力推論量のメンバーシップ関数を表す図である。図
１５の（ａ）は、電圧計５５から出力される直流印加電
圧Ｖ _DEV についてのメンバーシップ関数を示す。直流印
加電圧は最小０Ｖから、最大５００Ｖまでの電圧領域を
とる。通常、直流印加電圧は２００Ｖの程度であるた
め、この付近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三
角形状に割り当て、低レベル、高レベルをそれぞれＬ，
Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数を定義してい
る。

【００５０】次に、図１５の（ｂ）は、電圧計５７から
出力されるトナーの電荷Ｑ_T についてのメンバーシップ
関数を示す。トナーの電荷は通電の無い０μＣ／ｇから
最大３０μＣ／ｇまでの電荷領域をもつ。本実施例３で
用いたトナーの電荷は、通常１４μＣ／ｇ程度であるた
め、この付近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三
角形状に割り当て、低レベル、高レベルをそれぞれＬ，
Ｈとして合計３種類のメンバーシップ関数を定義してい
る。

【００５１】一方、図１５の（ｃ）には、出力量である
変圧機構の補正係数の誤設定率ＮＧ _RDについての、メン
バーシップ関数を示す。誤差設定率は誤設定の無い場合
は０％、即時再設定を要するほどの場合は１００％とな
るように、低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，
ＭＭ，ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種類に定義してい
る。

【００５２】加えて、図１５の（ｄ）は、出力であるト
ナーの劣化率ＮＧ_TNについての、メンバーシップ関数を
示す。劣化率は劣化の無い場合は０％、即時交換を要す
るほど劣化の程度がひどい場合は１００％となるよう
に、低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，
ＭＨ，ＨＬＨＭ，ＨＨと９種類に定義している。

【００５３】尚、現像器の機械的変調による故障率に関
しては、後述する。

【００５４】また、実施例３において用いられるファジ
ィルールを図１６に示す。本実施例では、入力状大量は
Ｖ_DEV とＱ_T の２種類で、それぞれ３種類（Ｌ，Ｍ，
Ｈ）のレベルを定義しているため、合計で９種類の状態
が存在する。これらがファジィ推論を実施するためのル
ールである「ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部となる。出
力としては変圧機構の補正係数の誤設定の割合ＮＧ_RDと
トナーの劣化率ＮＧ_TNがあり、それぞれが独立して後件
部となる。この後件部のレベルは経験的に決定される。
本実施例３の場合、変圧機構の補正係数の誤設定の割合
ＮＧ_RDについていえば、Ｖ_DEV が増大すると誤設定の割
合は急激に増加し、Ｑ_T が低下しても誤設定の割合は増
加する傾向を持つようにファジィルールは定義されてい
る。また、トナーの劣化率ＮＧ_TNについていえば、Ｖ
_DEV が増大すると劣化率は増加し、更にＱ_T が通常値で
ない場合に劣化率が急激に増加する傾向を持つようにフ
ァジィルールは定義されている。

【００５５】このように、定義されたメンバーシップ関
数とファジィルールを用いて、実施例１で示したファジ
ィ推論を実行すると、濃度薄に関する変圧機構の誤設定
の割合とトナーの劣化率を判定することが可能となる。
そして、誤設定の割合については、これを修正する方向
にフィードバックを行うことにより自己修復機能を有す
ることが可能となる。また、本実施例３の場合のように
出力として２つ以上の判定をする場合に共通の入力状態
量を使用するときに、メンバーシップ関数をそれぞれ個
別に定義してもよい。また、本実施例３では、濃度薄に
関して、変圧機構の誤設定の割合ＮＧ_RD及びトナーの劣
化率ＮＧ_TNを判断するファジィ推論方法を述べたが、入
力状態量を同一のままファジィルールを変更すること
で、カブリについても判定が可能である。この場合に、
使用する入力状態量のメンバーシップ関数は同一であっ
てもよいし、別々に定義してもよい。

【００５６】次に、現像器５の機械的変調による故障率
を算出する方法について説明する。現像器の機械的変調
とは、現像器５内現像スリーブ５１の感光体２との相対
位置が、通常に比べて変動したり、現像器内に異物が混
入して、現像スリーブ５１上のトナー層を薄層化した
り、凝集化したりすることをいう。濃度薄の要因となる
のは、現像スリーブ５１と感光体ドラム２との距離が所
定値よりも離れたり、現像スリーブ５１上のトナー層が
通常よりも薄層化したりした場合に生ずる。逆に、カブ
リの要因となるのは、現像スリーブ５１と感光体ドラム
２との距離が接近したり、トナー層が凝集したりした場
合に生ずる。しかし、このような現像器の機械的変調を
把握するための入力状態量を取り入れる事は困難であ
る。換言すれば、現像器５の機械的変調を検出するセン
サを設置することは、コスト的にみても、精度的にみて
も難しい。

【００５７】そこで本実施例３では、推論していないプ
ロセス要素の故障率または誤設定の割合を、推論を既に
実行したプロセス要素の故障率または誤設定の割合か
ら、演算するようにしている。即ち、（推論していないプロセス要素の故障率または誤設定の
割合）＝１００％−ｍａｘ（全てのＮＧｘ）という演算式により求める。ここで、ＮＧｘとは、推論
を実行した各プロセス要素の故障率または誤設定の割合
を示し、ｍａｘ（全てのＮＧｘ）とは、全てのＮＧｘの
中での最大値を示す。

【００５８】上記演算は、濃度管理における異常、即ち
本実施例３では、濃度薄であることが、ユーザからの報
告、または機械内外の検知手段で予め発見された場合に
実行され、推論していないプロセス要素の故障率を算出
するために使われる。

【００５９】また、各ＮＧｘは、それぞれ独立して判定
されたものである。従つて、出力された各ＮＧｘが、プ
ロセス要素の交換またはプロセス条件の再設定を必要と
する程度が同一の場合においては、同一の意味を持つこ
とが好ましく、この為には、メンバーシップ関数及びフ
ァジィルールの最適化が必要となる。

【００６０】さらに、上記の演算は、推論していないプ
ロセス要素が複数存在する場合には、それらのプロセス
要素を区別して処理することができない。従つて、本実
施例３においては、例えば実施例１，２，３及び後述の
実施例４により判別した各プロセス要素及びプロセス条
件以外には、故障の可能性または再設定の必要性がない
と判別されたときに、まだ推論していないプロセス要素
についての故障率または誤設定の割合を算出する。この
ようにして、現像器５の機械的変調による故障率を上記
演算方法により算出し、判定する。つまり、全てのＮＧ
ｘが低めに推定された場合には、残る機械的変調による
故障率が高めに判定され、１つでもＮＧｘの高いものが
推定されれば、残る機械的変調による故障率は低めに推
定される。

【００６１】＜実施例４＞本実施例４では転写帯電器の
劣化及び転写帯電器の補正機構の誤設定を判断するファ
ジィ推論について、濃度管理の内で、濃度薄に関して説
明する。

【００６２】図１７は転写分離帯電器８の転写用の帯電
器（以後転写帯電器）に関する電気的概略図である。負
極に帯電されたトナーが感光体ドラム２に付着している
場合には、転写帯電器は正帯電により、転写紙上へ感光
ドラム上のトナーを付着させる。この転写帯電器の電源
として、直流電源８１があり、電流調整機構８２によっ
て電圧値を制御している。また、電流計８３が電流値を
モニタしている。

【００６３】入力状態量としては、電流計８３から出力
される電流値Ｉ_TEと、累積コピー出力枚数ＣＶと、不図
示の湿度センサの出力値ＨＤの３種類とする。なお、Ｃ
Ｖ値はコントローラ内部のＲＡＭ１００ｂ領域の不揮発
性部分に保存されている。またＣＶ値は、転写帯電器の
累積使用時間と置き換えてもよいが、転写帯電器が清掃
または交換されたときには、リセットされなければなら
ない。そして、判定すべきプロセス要素としては、「転
写帯電器の劣化率ＮＧ_TE」と、「電流調整機構の補正係
数の誤設定ＮＧ_RT」の２種類とする。

【００６４】図１８は本実施例４における入力状態量の
メンバーシップ関数を表す図である。図１８の（ａ）
は、電流計８３から出力される電流値Ｉ_TEについてのメ
ンバーシップ関数を示す。Ｉ_TEは通電の無い場合の０μ
Ａからリミッター機構の作動する５００μＡまでの値を
とる。通常電流値は３００μＡ程度であるため、この付
近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三角形状に割
り当て、低レベル、高レベルをそれぞれ、Ｌ，Ｈとして
合計３種類のメンバーシップ関数を定義している。

【００６５】次に、図１８の（ｂ）は、コピー出力枚数
ＣＶについてのメンバーシップ関数を示す。転写帯電器
の清掃・交換の目安である３０万枚を最大値ととり、１
５万枚付近に中間レベルＭのメンバーシップ関数を三角
形状に割り当て、低レベル、高レベルをそれぞれＬ，Ｈ
として合計３種類のメンバーシップ関数を定義してい
る。なお、３０万枚以上のときには、３０万枚を入力値
とするようなプログラミングが実施されている。

【００６６】さらに、図１８の（ｃ）は、湿度センサか
らの出力値ＨＤについてのメンバーシップ関数を示す。
本体内部の湿度センサは、転写紙の含水率を概略把握す
るためのパラメータとなる。そして、ＨＤは０から１０
０％の範囲をもち、５０％付近に中間レベルＭのメンバ
ーシップ関数を三角形状に割り当て、低レベル、高レベ
ルをそれぞれＬ，Ｈとして合計３種類のメンバーシップ
関数を定義している。

【００６７】一方図１９には本実施例４の出力推論量の
メンバーシップ関数を表す図である。図１９の（ａ）に
は、推論出力量である転写帯電器の劣化率ＮＧ_TEについ
ての、メンバーシップ関数を示す。劣化率は劣化の無い
場合は０％，即時変換を要するほど劣化の程度がひどい
場合は１００％となるように、低レベルから順にＬＬ，
ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９
種類に定義している。

【００６８】図１９の（ｂ）は、出力である電流調整機
構の補正係数の誤設定率ＮＧ_RTについての、メンバーシ
ップ関数を示す。誤設定率は誤設定の無い場合は０％、
即時再設定を要するほどの場合は１００％となるよう
に、低レベルから順にＬＬ，ＬＭ，ＬＨ，ＭＬ，ＭＭ，
ＭＨ，ＨＬ，ＨＭ，ＨＨと９種類に定義している。

【００６９】また、本実施例４のファジィルールを図２
０に示す。本実施例４では、入力状態量はＩ_TEとＣＶと
ＨＤの３種類で、各々３種類のレベル（Ｌ，Ｍ，Ｈ）を
定義しているため、合計で２７種類の状態が存在する。
これらがファジィ推論を実施するたのルールである「Ｉ
Ｆ〜ＴＨＥＮ〜」文の前件部となる。出力は転写帯電器
の劣化率ＮＧ_TEと電流調整機構の補正係数の誤設定率Ｎ
Ｇ_RTがあり、それぞれが独立して後件部となる。この後
件部の程度は経験的に決定される。本実施例４の場合、
転写帯電器の故障率ＮＧ_TEについていえば、Ｉ_TEが低下
すると故障率は増加し、ＣＶが増大しても故障率は増加
し、ＨＤが増大しても故障率は増加する傾向を持つよう
にファジィルールは定義されている。また、電流調整機
構の補正係数の誤設定の割合ＮＧ_RTについていえば、Ｉ
_TEが低下すると誤設定の割合は増加し、ＣＶが増大して
も誤設定の割合は増加し、ＨＤが増大しても誤設定の割
合は増加する傾向を持つようにファジィルールは定義さ
れている。

【００７０】このように、定義されたメンバーシップ関
数とファジィルールを使い、実施例１と同様のファジィ
推論を実行すると、濃度薄に関する転写帯電器の劣化の
程度と電流調整機構の誤設定の割合を判定することが可
能となる。そして、誤設定の割合ＮＧ_RTについては、こ
れを修正する方向にフィードバックすることにより自己
修復することが可能となる。なお、本実施例４の場合の
ように出力として２つ以上の判定をするのに共通の入力
状態量を用いる場合に、メンバーシップ関数をそれぞれ
の推論量に応じて個別に定義してもよい。また、実施例
４では、濃度薄に関して、転写帯電器の故障率及び補正
機構の誤設定の割合を判断するファジィ推論方法を述べ
たが、同一の入力状態量を用いて、ファジィルールを変
更することで、カブリについても判定が可能である。こ
の場合には、入力用のメンバーシップ関数は同一であっ
てもよいし、別々に定義してもよい。

【００７１】以上説明したように上記各実施例１〜４に
よれば、緩やかに劣化が進行する濃度薄やカブリといっ
た濃度管理において、劣化しているプロセス要素を判別
するために、画像形成装置内部の状態量を入力してファ
ジィ推論を実行する。そして、この推論の結果、劣化の
状態を故障率または誤判定の割合という形で出力するこ
とが可能となる。状態量とは、各プロセス要素特有のパ
ラメータの他にも、装置の環境状態や、使用時間（修理
・交換からの使用時間）、現像剤の補給時間、もしくは
出力枚数等が推論を実行するためのパラメータとなり得
る。このファジィ推論によって、装置が故障か故障でな
いかのどちらかを判別するのではなく、故障率という形
で、装置がより柔軟に故障を判定することが可能となっ
ている。また、複数の状態量の入力に対しても、判定が
容易に実行できるようになる。そして、このような判定
の後に、故障率または誤判定の割合をユーザまたはメン
テナンス者に知らせることで、警告もしくは故障状態の
把握が可能となる。

【００７２】＜実施例５＞次に実施例５について説明す
る。実施例５の画像形成装置の構成を表す側断面図を図
２１に示す。実施例５の画像形成装置も上述の実施例１
から４における画像形成装置とほぼ同様の構成を備える
ものであるが、若干の相違があるので、改めて画像形成
装置全体の説明を行う。

【００７３】図２１は画像形成装置の全体図であり、２
１５は原稿を載置する原稿台ガラス、２０５は原稿を照
明する照明ランプ（露光ランプ）、２０６ａ，２０６
ｂ，２０６ｃはそれぞれ原稿の反射光の光路を変更する
走査用反射ミラー（走査ミラー）、２０６ｅは合焦およ
び変倍機能を有するレンズ、２０６ｄは光路を変更する
第４の反射ミラーである。２０１は感光ドラム、２０２
は帯電器、２０７は非画像域を除電するブランクラン
プ、２０８は現像器、２０９は現像剤（トナー）担持
体、２１０は転写帯電器、２１１は分離帯電器、２１２
は分離を補助する分離爪、２１３はクリーニング装置、
２１４は除電ランプである。２２６は上段カセット、２
２７は下段カセット、２２８および２２９は給紙ロー
ラ、２２５はレジストローラである。また、２１７は画
像記録された転写紙を定着器へ搬送する搬送ベルト、２
１８は搬送されてきた転写紙を熱定着させる定着器であ
る。

【００７４】上述の感光ドラム２０１の表面は光導電体
を用いたシームレス感光体からなり、このドラム２０１
は回転可能に軸支され、操作部の複写開始キーの押下に
応答して本図の矢印の方向に回転を開始する。ついで、
ドラム２０１の所定回転制御および電位制御処理（前処
理）が終了すると、原稿台ガラス２１５上におかれた原
稿２１６は、第１走査ミラー２０６ａと一体に構成され
た照明ランプ２０５により照明され、その原稿２１６の
反射光は第１走査ミラー２０６ａ、第２走査ミラー２０
６ｂ、第３走査ミラー２０６ｃ、レンズ２０６ｅ、およ
び第４走査ミラー２０６ｄを経てドラム２０１上に結像
する。

【００７５】ドラム２０１は帯電器２０２によりコロナ
帯電される。その後、照明ランプ２０５により原稿画像
がスリット露光され、公知のカールソンプロセスでドラ
ム２０１上に静電潜像が形成される。なお、上述した潜
像形成に関与する、照明ランプ２０５、走査ミラー及び
レンズ２０６ａ〜２０６ｄ、帯電器２０２、感光ドラム
２０１を合わせて、潜像装置と呼ぶものとする。

【００７６】次に、感光ドラム上の静電潜像は、現像器
２０８により現像され、トナー像として可視化され、そ
のトナー像が転写帯電器２１０より転写紙上に転写され
た後、転写紙は分離帯電器２１１により感光ドラムから
剥離される。

【００７７】すなわち、上段カセット２２６もしくは下
段カセット２２７内の転写紙Ｐは、給紙ローラ２２８も
しくは２２９により本体装置内に送られ、トナー像の先
端と転写紙の先端が一致される。その後、転写帯電器２
１０とドラム２０１との間を転写紙が通過し、続いて互
いに圧接するヒートローラ２１９と加圧ローラ２２０の
間を通過しトナー像は熱定着された後、機外へ排出され
る。２２１はヒートローラ２１９への転写紙の巻き付き
を防止する定着分離爪である。

【００７８】転写後のドラム２０１は、そのまま回転を
続行してクリーニング装置２１３によりその表面が清掃
され、ドラム２０１の残留電荷が除電ランプ２１４によ
り除去される。２２２は転写紙の進行方向を変更させる
偏向板で、転写紙を機外へ排出するか、本体内部の排紙
トレイ２２４へ誘導するかを切り替えることが出来る。
２０３は潜像電位を測定する電位測定器、２０４はトナ
ー像の濃度を測定する濃度測定器で、２０３、２０４は
いずれも感光ドラムの回転軸方向に移動できる。また、
２２３は定着後の転写紙の濃度を測定する濃度測定器
で、２２３もドラム回転軸方向に移動できる。

【００７９】また、２０５’は照明ランプ２０５を標準
濃度板２３０の位置へ移動した状態を表す。標準濃度板
２３０は例えば光学濃度０．４の中間調トーンに均一に
塗装してあり、これを用いて複写動作を実行することに
より故障率推定のための各種状態量を得る。

【００８０】図２２は、上述の濃度測定器２０４の駆動
方法を示したものである。後述するＣＰＵ３０１からの
信号によりモーター２０４ａの駆動電源２０４ｂが駆動
電圧を発生し、モーター２０４ａが回転する。モーター
２０４ａは感光ドラム２０１の回転軸と平行に支持され
た棒ネジ２０４ｃに接続してあり、この棒ネジ２０４ｃ
に濃度測定器２０４が連結されている。モーター２０４
ａの回転により棒ネジ２０４ｃが矢印Ｂ１またはＢ２の
向きに回転することにより濃度測定器２０４を矢印Ｃ１
またはＣ２の向きに移動させる構造となっている。２０
４ｄはガイド棒であり、２０４ｅは棒ネジ２０４ｃとガ
イド棒２０４ｄを固定する支持板である。尚、電位測定
器２０３、濃度測定器２２３も同様な方法で駆動され
る。

【００８１】図２３は濃度測定器２２３付近の斜視図で
ある。濃度測定器２２３は図２２と同様な駆動方法によ
り矢印Ｄ１またはＤ２方向に移動でき、ガイド板２３１
に設けられたスリット２３２から転写紙Ｐの画像濃度を
測定する。搬送ローラ２２５、２２６をステップ刻みで
駆動し、転写紙Ｐを矢印Ｅ方向へ少しずつずらし、ずら
すたびに濃度測定器２３をＤ１、Ｄ２方向へ移動させる
ことにより転写紙Ｐの各位置の濃度測定が可能となって
いる。

【００８２】図２４は本実施例５の故障診断部の概略の
制御構成を表すブロック図である。故障診断部は画像形
成装置本体に組み込んでもよいし、外部装置として画像
形成装置に接続するような形態としてもよい。

【００８３】同図において、３０１はＣＰＵであり、本
画像形成装置の各種制御を行うとともに、後述の手順に
よりファジィ推論を実行する。３０２はＡ／Ｄ変換器で
あり、前述の電位測定器２０３及び濃度測定器２０４，
２２３からの出力を取り込み、これをディジタル信号に
変換する。３０３はＲＯＭであり、ＣＰＵ３０１が実行
する各種制御プログラムが格納されており、後述のファ
ジィ推論のためのプログラムも格納されている。また、
ＲＯＭ３０３には、後述のファジィ推論実行のためのメ
ンバーシップ関数やファジィルールが記憶されている。
３０４はＲＡＭであり、ＣＰＵ３０１が各種の処理を実
行する際に一次的にデータなどを格納するための作業領
域を有する。

【００８４】３０５は潜像装置警告部であり、後述の推
論処理により得られた潜像装置の故障率が所定の値を越
えたときに、ユーザ、メンテナンス者等にその旨を報知
する。現像器警告部３０６、転写帯電器警告部３０７も
これに準ずる。

【００８５】以上の構成を備える本実施例の画像形成装
置において、濃度ムラ原因の候補である各故障箇所の故
障率を推論する方法を以下に説明する。

【００８６】周知のようにファジィ推論は、入力する状
態量と出力する推論量（本例では故障率をさす）の関係
を表すファジィルールを設定し、状態量、推論量をメン
バーシップ関数と呼ばれるファジィ集合で表し、このフ
ァジィルールとメンバーシップ関数をもとに、入力した
状態量に対し最も可能性の高い推論量を算出する方法で
ある。

【００８７】本例では状態量として、電圧リップル感光ドラム上の濃度リップル転写紙上の濃度リップルを用いる。また、推論量として、潜像装置の故障率、現像機の故障率、転写帯電器の故障率、を用いる。即ち、濃度ムラ原因の候補としては、潜像装
置、現像装置、転写帯電気の故障が挙げられるので上記
の〜を推論量としてある。また、上記の〜を推
論するための情報としては、感光ドラム上の電位分布の
度合い、感光ドラム上と転写紙上の濃度分布のムラの度
合いが挙げられるので、上記の〜を状態量としてあ
る。

【００８８】濃度ムラの目立ち安さは原稿の濃度によっ
て異なり、原稿濃度が中間調トーンの場合にムラが最も
顕著に現れる。したがって濃度ムラを検知し易くするた
め、及びの濃度リップルは光学濃度が０．４の均一
の原稿を複写したときの感光ドラム上及び転写紙上の濃
度分布から求められる。

【００８９】また、の電位リップルは電位測定器２０
３により測定される上記複写時の感光ドラム２０１上の
電位分布から求められる。この電位リップルΔＶ_H は感
光体の回転軸方向に測定した電位分布の最大値と最小値
との差である。更に、上記、の濃度リップルΔＤ
_H 、ΔＤ_H'はそれぞれ濃度測定器２０４，２２３により
上記回転軸方向に測定した感光ドラム２０１上及び転写
紙Ｐ上の濃度分布の最大値と最小値との差である。

【００９０】図２５は上記〜の入力状態量のメンバ
ーシップ関数を表す図である。図２５において、（ａ）
は電位リップルΔＶ_H のメンバーシップ関数、（ｂ）は
感光ドラム上の濃度リップルΔＤ_H のメンバーシップ関
数、（ｃ）は転写紙上の濃度リップルΔＤ_H'のメンバー
シップ関数である。また、図２６は上記〜の推論量
のメンバーシップ関数を表す図である。本実施例では、
上記〜はともに同一のメンバーシップ関数を有す
る。

【００９１】例として、図２５（ａ）の電位リップルの
メンバーシップ関数について説明する。横軸に電位リッ
プルの値をとり、縦軸に０から１までの値をとってあ
る。電位リップルの値を大きく３つの集合Ｌ，Ｍ，Ｈに
分けてあり、各集合の内容は次のようになっている。

【００９２】Ｌ（Ｌｏｗ）…電位リップルが小さい、Ｍ（Ｍｉｄｄｌｅ）…電位リップルが中くらい、Ｈ（Ｈｉｇｈ）…電位リップルが大きい、例えば、電位リップルが２０Ｖの場合、この値が集合Ｌ
に属する度合いは０．５、集合Ｍに属する度合いは０．
５、集合Ｈに属する度合いは０である。これは、電位リ
ップル２０Ｖが「小さい」と判断される割合が半分くら
い、「中くらい」と判断される割合が半分くらい、「大
きい」と判断される割合はゼロであることを示してい
る。また、２０Ｖが「小さい」か「中くらい」かの判断
はどちらか一方に確定されず、曖昧である。このように
メンバーシップ関数は、電位リップルの値が「小さ
い」、「中くらい」、「大きい」のうちのどれに、どれ
だけの割合で属するかを表したものである。図２５
（ｂ）、（ｃ）のメンバーシップ関数についても同様で
ある。

【００９３】図２６のメンバーシップ関数の横軸には故
障率をとってある。故障が濃度ムラに全く寄与していな
い場合を故障率０％、故障が濃度ムラの全原因となって
いる場合を故障率１００％としてある。故障率は７つの
集合に分けてあり、各集合の内容は次の通りである。即
ち、故障率の低い順に、Ｌ（Ｌｏｗ） …故障率が低いＭＬ（ＬｏｗＭｉｄｄｌｅ） …故障率が低めの
中くらいＭＭ（ＭｉｄｄｌｅＭｉｄｄｌｅ）…故障率が中くら
いＭＨ（ＨｉｇｈＭｉｄｄｌｅ） …故障率が高めの
中くらいＨＬ（ＬｏｗＨｉｇｈ） …故障率が低めの
高いＨＭ（ＭｉｄｄｌｅＨｉｇｈ） …故障率が高いＨＨ（ＨｉｇｈＨｉｇｈ） …故障率がとても
高いとなる。

【００９４】図２７は本実施例５で用いるファジィルー
ルである。これは、３つの入力状態量（電位リップルΔ
Ｖ_H 、濃度リップルΔＤ_H 、濃度リップルΔＤ_H'）と、
推論量（潜像装置、現像器、転写帯電器の各故障率）の
関係を表したものである。各状態量ΔＶ_H ，ΔＤ_H ，Δ
Ｄ_H' が、Ｌ，Ｍ，Ｈのどの集合に属するかによって全
部で２７個のルールがある。例えば、ルール９、ルール
１５は次のようになる。

【００９５】ルール９：ｉｆ ΔＶ_H ＝Ｌａｎｄ ΔＤ_H ＝Ｈａｎｄ ΔＤ
_H'＝Ｈｔｈｅｎ潜像装置の故障率＝Ｌ，現像器の故障率＝Ｈ
Ｈ，転写帯電器の故障率＝Ｌルール１５：ｉｆ ΔＶ_H ＝Ｍａｎｄ ΔＤ_H ＝Ｍａｎｄ ΔＤ
_H'＝Ｈｔｈｅｎ潜像装置の故障率＝ＭＭ，現像器の故障率＝
Ｌ，転写帯電器の故障率＝ＭＨとなる。

【００９６】ルールの設定は次のような経験則に基づい
ている。前述のように、画像形成工程は潜像形成、現
像、転写の順番に行われる。従って、潜像形成後の電位
リップルが大きいほど現像後、転写後の濃度リップルは
大きくなる。この場合の濃度ムラの主原因は潜像装置で
あり、現像器、転写帯電器の寄与は小さい。電位リップ
ルが小さいのに現像後、転写後の濃度リップルが大きい
場合、濃度ムラの主原因は現像器であり、潜像装置、転
写帯電器の寄与は小さい。このように上流側工程のリッ
プルと下流側工程のリップルの大きさを比較することで
濃度ムラの原因として可能性の高い工程を推定する。

【００９７】上流側工程のリップルより下流側工程のリ
ップルが小さい場合があるが、これは、下流側工程単独
で上流側工程のリップルを打ち消すようなリップルを生
じている場合で、故障の度合いとしては、上流側工程、
下流側工程ともに同程度の故障を生じている場合であ
る。

【００９８】ルール９の例では、電位リップルが小さ
く、現像後、転写後の濃度リップルがともに大きいこと
から、現像器の故障率が高く、潜像装置と転写帯電器の
故障率は低いことを示す。ルール１５では、電位リップ
ルと現像後の濃度リップルがともに中くらいであり、転
写後の濃度リップルが大きいことから、現像器の故障率
は低く、潜像装置と転写帯電器の故障率が中くらい及び
高めの中くらいとなっている。

【００９９】図２８は、図２７で示したファジィルール
のうちのルール１１とルール１５を用いてファジィ推論
により故障率を算出する方法を示したものである。ただ
し、図２８では潜像装置の故障率のみについて算出方法
を示してある。

【０１００】ΔＶ_H ＝ｘ、ΔＤ_H ＝ｙ、ΔＤ_H'＝ｚの場
合を考える。ΔＶ_H のメンバーシツプ関数より、入力ｘ
はμｘの度合いで集合Ｍに含まれ、ΔＤ_H のメンバーシ
ツプ関数より、入力ｙはμｙの度合いで集合Ｌに含ま
れ、ΔＤ_H'のメンバーシツプ関数より、入力ｚはμｚの
度合いで集合Ｈに含まれる。その後、μｘ，μｙ，μｚ
の最少値をとり、その値をルール１１の前件部が充たさ
れる度合いを表す値とする。その値と、潜像装置の故障
率のメンバーシツプ関数の集合ＭＬとのｍｉｎ演算をと
ると、その結果は斜線部Ｓで示される台形となる。

【０１０１】ルール１５においても同様の計算を行な
い、斜線部Ｔで示される台形を得る。その後、Ｓの集合
とＴの集合の合成集合をとり斜線部Ｕで示す新たな集合
を作成する。この集合の重心を計算して得られた値を、
ファジィ推論により得られた潜像装置の故障率として決
定する。ただし、ここではルール１１とルール１５のみ
を用いて計算したが、実際には図２７に示した全てのル
ールを用いて同様の計算を行ない故障率を決定する。

【０１０２】次に図２９のフローチャートにより本実施
例５のファジィ推論の動作手順を更に説明する。まず、
ステップＳ２０１において、各リップル値（ΔＶ_H ，Δ
Ｄ_H，ΔＤ_H'）を測定する。ステップＳ２０１における
測定手順を更に詳しく説明する。

【０１０３】図２１の露光ランプ２０５を位置２０５´
に移動し、帯電器２０２により帯電された感光ドラム２
０１に標準濃度板３０からの反射光を露光する。標準濃
度板２３０は中間調トーンの光学濃度０．４に均一に塗
装してある。この状態で転写紙Ｐの給紙、現像工程、転
写工程を停止し、前述した方法により電位測定器２０３
を感光ドラムの回転軸方向に移動し、回転軸方向の電位
分布を測定する。

【０１０４】図３０は電位測定器２０３により測定した
潜像の電位分布の１例である。横軸は回転軸方向の位置
を示し、縦軸は電位である。この場合、電位最大値は２
１０Ｖ、最小値は１７０Ｖで、電位リップルΔＶ_H は４
０Ｖである。続いて、現像を行い、前述の方法で濃度測
定器２０４を駆動し、ドラム上のトナー像の濃度分布を
測定する。その濃度分布の測定結果から、濃度リップル
ΔＤ_H を求める。続いて給紙を行いトナー像を転写紙に
転写し、転写後の転写紙をガイド板２３１上に搬送し、
濃度測定器２２３を駆動して転写紙上の濃度分布を測定
する。図３１は転写紙上の濃度分布の測定結果の一例を
表す図である。この場合、濃度の最大値は０．６、最小
値は０．２５で、濃度リップルＤ_H'は０．３５である。
図３２はこのときに転写紙上に生じている濃度ムラを模
式的に表す図である。

【０１０５】次に、ステップＳ２０２では、ステップＳ
２０１で求めたΔＶ_H ，ΔＤ_H ，ΔＤ_H'を状態量として
ファジィ推論の入力とする。そして、ステップＳ２０３
において、図２７で示した各ファジィルールに従って、
状態量のメンバーシップ関数に属する度合いから推論量
のメンバーシップ関数に属する度合いを求める。ステッ
プＳ２０４では、全ファジィルールに関して処理が終了
したか否かをチェックし、未処理ファジィルールがあれ
ばステップＳ２０３へ戻り、次のファジィルールについ
て計算を行う。一方、ステップＳ２０４において全ファ
ジィルールに対して処理が終了していれば、ステップＳ
２０５へ進む。

【０１０６】ステップＳ２０５では、各ファジィルール
毎に求めた推論量のメンバーシップ関数に属する度合い
の合成集合を計算し、更にステップＳ２０６でその合成
集合の重心を計算する。このようにして、潜像装置、現
像器、転写帯電器のそれぞれの故障率を算出する。ステ
ップＳ２０７では、各故障率が２０％を越えているか否
かを判定し、越えているものがあれば、潜像装置警告部
３０５、現像器警告部３０６、転写帯電器警告部３０７
により各部の故障の警告を行う。また、サービスマン等
はこの警告を見て、故障箇所と故障の度合いを知り、メ
ンテナンスを行う。一方、ステップＳ２０７において、
故障率が２０％を越えるものがなければそのまま処理を
終了する。

【０１０７】上述した方法において、例えば、各状態量
がΔＶ_H ＝４０Ｖ，ΔＤ_H ＝０．４，ΔＤ_H'＝０．４の
場合は潜像装置の故障率が６４％，現像器の故障率が２
４％，転写帯電器の故障率が１１％と推論される。これ
は、経験的に正しい推論結果であるといえる。

【０１０８】従って、上述のような故障率推論方法を画
像形成装置本体に取り込むことにより、メンテナンス者
等は濃度ムラの原因となる故障箇所を知ることができ、
的確かつ迅速なメンテナンスが可能となる。また、上述
の故障率推論方法では、時々刻々に故障率を監視し、故
障率の上昇の度合いから、画像上で濃度ムラが顕著にな
る前に早期に故障箇所を知ることができ、効率のよいメ
ンテナンスが可能となる。

【０１０９】尚、本例では故障箇所として、潜像装置、
現像器、転写帯電器に注目したが、これらの箇所をメン
テナンスしても依然として濃度ムラが存在するような場
合はクリーニング装置２１３を点検する。クリーニング
装置２１３が故障してドラム上のトナーを除去できてい
ない場合は濃度ムラを生じるからである。又、原稿画像
を光電的に読み取り、画像信号に基づいてゾウ形成する
デジタル式複写機では、原稿読み取り装置の故障により
濃度ムラが生じる場合があるので、読み取り装置を点検
する。このように、故障原因を絞り込むことができるの
でメンテナンスの負担が著しく軽減される。

【０１１０】＜実施例６＞次に実施例６について説明す
る。実施例５では、濃度ムラの原因として潜像装置、現
像器、転写帯電器ととり上げたが、潜像装置については
濃度ムラを生じる原因を更に細かく分けることができ
る。

【０１１１】潜像装置は帯電器２０２、感光ドラム２０
１及び露光装置（露光ランプ２０５，ミラー及びレンズ
２０６ａ〜２０６ｅ，原稿台ガラス２１５等を含む）か
ら構成される。そして、これらの構成のそれぞれが故障
すると電位ムラを生じ、これが濃度ムラの原因となる。
帯電器２０２がトナー等で汚れたり、感光ドラム２０１
の表面に放電生成物質が付着すると電位ムラを発生す
る。また、露光装置が埃等で汚れると感光ドラムの回転
軸方向に沿って露光光量ムラを生じ、電位ムラを発生す
る。

【０１１２】実施例５の故障率推定方法では、濃度ムラ
の原因が潜像装置であるということが判っても、潜像装
置のどの部分に原因があるのかまでは判らない。本実施
例６では、潜像装置のうちのどの部分が濃度ムラの原因
であるかを推論する方法について説明する。

【０１１３】本実施例６では、入力状態量として、暗部電位リップル：ΔＶ_D 中間調トーン電位リップル：ΔＶ_H 湿度を用いる。また、出力される推論量として、帯電器２０２の故障率露光装置の故障率感光ドラム２０１の故障率を用いる。

【０１１４】暗部電位リップルは露光ランプ２０５が無
点灯の時の電位リップルで、露光装置を除く帯電器２０
２と感光ドラム２０１による電位ムラを表す。中間調ト
ーン電位リップルΔＶ_H は実施例５でも述べた通りであ
る。湿度は、機内に設置した湿度センサー（不図示、設
置場所は特に限定されない）により測定する。

【０１１５】図３３は、実施例６における入力状態量及
び出力推論量のメンバーシップ関数を表す図である。同
図において（ａ）は暗部電位リップルΔＶ_D を状態量と
するメンバーシップ関数であり、（ｂ）は湿度を状態量
とするメンバーシップ関数である。尚、中間調トーン電
位リップルは前述の実施例５の電位リップルΔＶ_H （図
２５の（ａ））と同一であり、ここでは図示及び説明を
省略する。また、（ｃ）は露光装置の故障率のメンバー
シップ関数を表す図である。尚、帯電器２０２及び感光
ドラム２０１の故障率のメンバーシップ関数は図２６と
同様でありここでは図示及びその説明を省略する。

【０１１６】図３４は実施例６のファジィルールを表す
図である。潜像形成工程は帯電、露光の順に行うので、
帯電後の電位リップル、つまり、暗部電位リップルΔＶ
_D が小さくて、露光後の電位リップル（中間調トーン電
位リップル）ΔＶ_H が大きい場合は、露光装置が電位ム
ラの主原因である可能性が高くなる。また、帯電器２０
２の汚れは湿度が低いほど進行し易いという特性があ
る。感光ドラム２０１に付着した放電生成物は、湿度が
高いほど、吸湿して導電性を帯び電位ムラを生じ易い。
これらの経験則に基づいてファジィルールが設定してあ
る。但し、本例の推論は実施例５で濃度ムラの主原因が
潜像装置であると判定した場合に行われるので、中間調
トーン電位リップルΔＶ_H のレベルがＭ又はＨの場合に
限られる。従って、図３４のファジィルールでは、ΔＶ
_H がＭもしくはＨの場合のみを示してある。

【０１１７】上記状態量、推論量のメンバーシップ関数
とファジィルールから実施例５に述べた方法により、帯
電器２０２、露光装置、感光ドラム２０１の故障率を算
出することができ、濃度ムラの原因を詳細に知ることが
できる。

【０１１８】＜実施例７＞次に実施例７について説明す
る。実施例５、６はいずれも感光ドラムの回転軸方向の
濃度ムラの原因を推論しているが、実施例７では感光ド
ラム２０１の周方向の濃度ムラの原因を推論する方法に
ついて説明する。

【０１１９】複写動作を繰り返すうちに、感光ドラム２
０１の表面に現像材の成分である樹脂やシリカ（ＳｉＯ
₂ ）が付着し、これが原因で複写画像の白地部にカブリ
を発生することがある。

【０１２０】図３５はカブリを生じた画像を模式的に表
した図である。この画像では、感光ドラム２０１の回転
軸方向には濃度ムラは無いが、感光ドラム２０１の周方
向に濃度ムラを生じている。感光ドラム２０１の表面へ
の現像材の付着は複写回数が増えるにつれて多くなる。
又、トナー担持体（現像スリーブ）２０９上のトナーコ
ート層に局所的なコートムラを生じると、周方向の濃度
ムラを生じる。局所的なコートムラは、トナーの保持電
荷が過大になり鏡映力によりトナーが現像スリーブ表面
に固着するために生じると考えられ、低湿環境ほど発生
し易い。これらの周方向の濃度ムラの原因となる故障箇
所の故障率を推論する方法について説明する。

【０１２１】実施例７の入力状態量としては、白地濃度リップル（感光ドラム２０１上）：ΔＤ_L 累積複写回数：Ｎ湿度を用いる。又、推論量としては、感光ドラム２０１の故障率現像スリーブの故障率を用いる。

【０１２２】更に、標準濃度板２３０として、白色に均
一に塗装されたものを用いる。この標準濃度板２３０か
らの反射光を感光ドラムに露光して現像を行い、濃度測
定器２０４をドラムの回転軸方向の各位置に固定し、各
位置毎に感光ドラム２０１を回転させることにより感光
ドラム２０１の周方向の濃度分布を測定する。そして、
この濃度分布から白地部の濃度リップルΔＤ_L を求め
る。各位値に対して濃度リップルΔＤ_L を求め、それら
のうちの最大値を推論の為の状態量とする。

【０１２３】累積複写回数Ｎはカウンタ（不図示）に記
憶されており、随時その値を読み出すことにより獲得さ
れる。

【０１２４】図３６は本実施例７で用いる状態量のうち
の累積複写回数Ｎのメンバーシップ関数を表す図であ
る。尚、白地濃度リップルΔＤ_L のメンバーシップ関数
は図２５の（ｂ）と同様である。又、湿度のメンバーシ
ップ関数は図３３の（ｂ）と同様である。又、図３７は
実施例７で用いるファジィルールを表す図である。

【０１２５】上述のメンバーシップ関数及びファジィル
ールによりファジィ推論を行うことにより、ドラム周方
向の濃度ムラの原因を的確に知ることが可能となる。

【０１２６】以上説明したように、上述の実施例５〜７
によれば、濃度ムラのように、故障の原因が多数考えら
れ、故障箇所の判定が困難な画像異常に対して、複数の
状態量をもとに各故障箇所の故障率を推論することがで
きる。従って、判定を自動化し、メンテナンスの煩雑さ
を少なくすることが可能となる。更に、多量の予備実験
を行わずに、簡易なプログラムで多種の状態量を考慮し
た判定が可能となる。

【０１２７】以上説明したように、上記各実施例によれ
ば、濃度管理における複数の故障原因である状態量を用
いて複数の故障箇所であるプロセス要素の故障率または
誤設定の割合を正確に診断することが可能となる。即
ち、どの箇所の故障率が高いかが自動的に推論されるの
で、メンテナンス者が故障箇所を判定する手間が省け、
メンテナンスを容易かつ迅速に行うことができる。又、
状態量と故障率の関係を訂正的な規則として記憶するだ
けでよいので、複写機における濃度薄、カブリ、濃度ム
ラのように多数の原因が複雑に関連を持って生ずる現象
に対して、簡易なプログラムで原因の判定を行える。

【０１２８】そこで、本発明では、装置内部の状態量、
及び状態量の履歴を使って、統合的にファジィ推論を実
行し、故障箇所であるプロセス要素について故障率また
は誤設定の割合という形で表すようにしている。

【０１２９】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。

【０１３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の画像
形成装置によれば、画像品位に関わるプロセスに関する
状態量を用いて画像形成プロセスにおける画像劣化の要
因を推定することが可能となる。