JP2014016455A - トナー状態予測装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモータを駆動源に用いたトナー回収機構におけるトナー詰まりについて予測する。
【解決手段】駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度より２段階速い第１回転速度に変更し、脱調検出部７が、駆動検知部２からの駆動状態データを参照して、第１回転速度での脱調の有無を調べる。第１回転速度での脱調が検出された場合には、駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度より１段階速い第２回転速度に変更し、脱調検出部７が、駆動検知部２から出力される駆動状態データを参照して、第２回転速度での脱調の有無を判定する。第２回転速度での脱調があると判定された場合には、猶予期間予測部８が、第１回転速度で脱調が発生した時点と当該ステッ第２回転速度で脱調が発生した時点との関係に基づいて、トナー詰まりに至るまでの猶予期間の算出を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー状態予測装置及びプログラムに関する。

画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、これらの機能を併せもった複合機など、紙などの記録材にトナーによって画像を形成する画像形成機能を備えた装置である。
このような画像形成装置では、トナーにキャリアや帯電促進剤などを混合した現像剤が用いられる。例えば、画像形成装置に備えられる現像器では、容器に収容された現像剤からトナーを現像ロールに付着させ、現像ロールの回転によりトナーを感光体ドラム上へ運んで、感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーで現像する。
また、このような画像形成装置には、画像形成に不要となった廃トナーを回収するトナー回収機構が設けられている。

ここで、現像剤の搬送やトナーの回収を行う機構に関し、以下のような発明が提案されている。
例えば、特許文献１には、クリーニング装置により回収したトナーを、第１搬送手段によりトナー廃棄容器に搬送するか、第２搬送手段により現像装置に搬送し、その時の搬送モータのトルクを検出し、それに応じて、リサイクルトナー供給率を制御する発明が開示されている。

例えば、特許文献２には、現像剤を搬送させる搬送路内に設けられた搬送部材により現像剤を搬送路に沿って搬送させながら現像スリーブに供給する現像装置に、搬送路内における現像剤の片寄り状態を検知する検知手段と、この検知手段によって現像剤の片寄りが検知された場合に作動して現像剤の片寄り状態を修正する修正手段を設ける発明が開示されている。

例えば、特許文献３には、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤を用いて静電潜像の可視像処理を行う現像装置であって、現像剤担持体と現像剤の担持量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像部と、現像部とは別に設けられて該現像部から回収された現像剤を収容して攪拌する現像剤攪拌部と、現像部と現像剤攪拌部との間で現像剤を循環させる循環部とを備え、現像剤攪拌部には、回転数を任意に制御可能な攪拌部材と、該攪拌部材のトルクを検知可能なトルクセンサとが設けられ、攪拌部材の回転数を変化させたときのトルクセンサの出力値に基づき現像剤の劣化を検知する発明が開示されている。

特開２０００−０８９６３５号公報 特開平０５−１００５６６号公報 特開平２０１０−１２２５３７号公報

本発明は、ステッピングモータを駆動源に用いたトナー回収機構におけるトナー詰まりについて予測することが可能な技術を提案することを目的とする。

請求項１に係る本発明は、画像形成装置におけるトナー回収機構を駆動するステッピングモータの回転速度を変更する変更手段と、前記ステッピングモータの脱調を検出する検出手段と、前記変更手段により変更された回転速度と前記検出手段による脱調の検出の有無とに基づいて、前記トナー回収機構のトナー詰まりについて予測する予測手段と、を備えたことを特徴とするトナー状態予測装置である。

請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、前記予測手段は、基準の回転速度より高速の第１回転速度で脱調が検出された時点と、基準の回転速度より高速且つ第１回転速度より低速の第２回転速度で脱調が検出された時点との関係に基づいて、前記トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測する、ことを特徴とするトナー状態予測装置である。

請求項３に係る本発明は、請求項２に係る本発明において、前記予測手段は、基準の回転速度より高速の回転速度で脱調が検出された場合に、前記トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測する、ことを特徴とするトナー状態予測装置である。

請求項４に係る本発明は、コンピュータに、画像形成装置におけるトナー回収機構を駆動するステッピングモータの回転速度を変更する変更機能と、前記ステッピングモータの脱調を検出する検出機能と、前記変更機能により変更された回転速度と前記検出機能による脱調の検出の有無とに基づいて、前記トナー回収機構のトナー詰まりについて予測する予測機能と、を実現させるためのプログラムである。

請求項１，４に係る本発明によれば、ステッピングモータを駆動源に用いたトナー回収機構におけるトナー詰まりについて予測することが可能となる。

請求項２に係る本発明によれば、トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測することができる。

請求項３に係る本発明によれば、トナー回収機構がトナー詰まりの予兆が見られた際に、トナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測することができる。

本発明の一実施形態に係るトナー状態予測装置の機能ブロックの例を示す図である。 トナー状態予測装置の動作フローの例を示す図である。 トナー堆積量に対するトルク変化を表す回帰曲線の例を示す図である。 猶予期間を算出する処理フローの例を示す図である。 トナー状態予測装置の動作フローの他の例を示す図である。 回転速度の決定の仕方を説明する図である。 画像形成装置の画像形成機能に係る装置構造の例を示す図である。 画像形成装置のトナー回収機構の構成例を示す図である。 図８の一部を拡大して示す図である。 ステッピングモータのトルクと電流積分値との関係の例を示す図である。

本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明に係るトナー状態予測装置が設けられる画像形成装置について説明する。
画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、これらの機能を併せもった複合機など、紙などの記録材にトナーによって画像を形成する画像形成機能を備えた装置である。

図７には、画像形成装置の画像形成機能に係る装置構造を例示してある。
図示の画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式であり、代表的な機能部として、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部２１と、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を用紙Ｐ（記録材の一例）に一括転写（二次転写）させる二次転写部２２と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着器３４と、を備えている。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各々は、図中の矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１を有する。また、感光体ドラム１１の各々の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に露光ビームＢｍを照射して静電潜像を書き込む露光器１３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化したトナー像を形成する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分のトナー像を一次転写部２１にて中間転写ベルト１５に重畳転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７（１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ）、といった各種の電子写真用デバイスが順次配設されている。
これらの画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されており、中間転写ベルト１５に対して接離可能に構成されている。

また、図示の画像形成装置は、用紙搬送系として、用紙収容部から用紙Ｐを取り出して二次転写部２２へと送り込む給紙動作を行う給紙機構部３１と、二次転写部２２を通過した用紙Ｐを定着器３４側へと搬送する搬送ベルト３２と、用紙Ｐを定着器３４の入口へとガイドする定着入口ガイド３３と、定着器３４から排紙された用紙Ｐをガイドする排紙ガイド３５と、排紙ガイド３５によりガイドされた用紙Ｐを装置外部に排出する排紙ロール３６と、を備えている。

すなわち、給紙機構部３１により用紙収容部から二次転写部２２へと給紙された用紙Ｐは、二次転写部２２にて中間転写ベルト１５上のトナー像が静電転写された後、中間転写ベルト１５から剥離された状態で搬送ベルト３２へと搬送される。そして、搬送ベルト３２により、定着器３４の動作速度に合わせて、定着入口ガイド３３を介して定着器３４まで搬送される。定着器３４に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器３４によって熱及び圧力を加える定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。その後、定着画像が形成された用紙Ｐは、排紙ガイド３５及び排紙ロール３６を介して、装置外部に設けられた排紙収容部（図示せず）へと搬送される。

ここで、ドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋは、不要となった残留トナーを感光体ドラム１１上から除去するが、この除去したトナーは画像形成装置に備えられたトナー回収機構により回収される。
図８には、トナー回収機構の構成例を示してある。また、図９には、図８の一部を拡大して示してある。

このトナー回収機構は、画像形成装置のハウジングに内蔵されており、ドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋに各々の上端が連結されて縦方向に延びる円筒状の複数のトナー回収路５０と、各トナー回収路５０の下端に連結されて横方向に延びる円筒状のトナー回収路５１と、トナー回収路５１の末端に上端が連結されて縦方向に延びる円筒状のトナー回収路５２と、トナー回収路５２の下端に連結されたトナー回収ボトル５３と、を備えている。
すなわち、トナー回収路５０〜５２により、各ドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋからトナー回収ボトル５３に至るトナー回収経路が構成されている。

トナー回収路５０〜５２には、図９に詳示するような螺旋状に鍔部を形成した螺旋軸（オーガー）５４が軸周りに回転自在に収容されており、螺旋軸５４の端部にはモータ５７が設けられている。本例では、モータ５７として、ステッピングモータを用いる。
そして、図８及び図９中に矢印で示すように、制御部（図示せず）の制御下でモータ５７を作動させることにより螺旋軸５４が回転し、これによって、トナー回収路５０〜５２内で螺旋軸５４の顎部によりトナーが送られ、各ドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋから回収されたトナーがトナー回収経路を通じてトナー回収ボトル５３へ搬送される。

ここで、トナーは小粒であることから、図９に示すように、回収されるべきトナーＴがトナー回収路５０〜５２の内壁に付着して滞留してしまうことがある。近年、形成する画像の細密度を上げる等の要請からトナーの小粒化が進んでおり、流動性の劣化が顕著に表れる傾向にあり、その結果、トナー回収路５０〜５２内でのトナーが滞留して詰まり易くなってきている。

トナー詰まりが発生すると、回収されるべきトナーが逆流してしまい、画像形成部にまでトナーが回り込んでしまうと、出力画像の品質に影響を及ぼすおそれがある。トナー詰まりを抑制するためには、構造的にトナー詰まりを発生させないようにするのが望ましいが、必ずしも発生するものではなく、また、特定の場所でのみ発生するものでもないため、構造的対策を講ずることは難しい。

そのため、トナー詰まりを除去する等のメンテナンスが必要となる。生産性を維持しつつ、適切なタイミングで保守若しくは回避処置動作を行うためには、トナー詰まりが発生する状況、すなわち、トナーの流動性劣化状態を事前に検知する必要がある。
トナー詰まりを発生させる流動性劣化状態を検知する方法としては、トナーの搬送負荷の変化を捉えることで流動性劣化状態を検知する方法が知られている。トナーの搬送負荷は、搬送動作を行うための駆動モータの電流値を検出することで、その電流値から負荷状態を検知することができる。

なお、画像形成装置におけるトナー回収機構は、複雑な制御が要求されないため、その駆動部分も定電流駆動のステッピングモータを使ったオープンループによる制御が一般的である。つまり、ステッピングモータを使ったトナー回収機構は、低コスト化が実現でき、複雑な制御を必要としないが、その反面、フィードバック制御などが不要なため負荷状態を検知する機構を持ち合わせていない。更に、ステッピングモータは、前述したように定電流で駆動しており、トルクと電流値が線形な変化としては表れない。

このように、ステッピングモータを使ったトナー回収機構では、モータの電流値の変化からトナーの搬送負荷を調べることができないため、トナー詰まり（トナー搬送の高負荷状態）を予兆的に検出するための工夫が必要となる。なお、ステッピングモータは、或る程度の高負荷状態になると脱調が発生すると共に電流値が増大するが、その場合には既にトナー詰まりが発生して高負荷状態となっているため、トナー詰まりを予兆的に検出することはできない。

ここで、ステッピングモータの特性について説明する。
ステッピングモータは、パルスに一致した回転角・速度（パルスの周波数が速度、パルス数が回転角を制御）で回転するが、急激な速度変化や過負荷時には、同期が外れ、パルスと回転角・速度が一致しなくなってしまう。この同期から外れた状態を脱調といい、脱調が発生すると、自力で同期状態に復帰することは困難である。

また、サーボモータではトルクと電流値がリニアな関係を持つが、ステッピングモータの場合にはトルクと電流値がリニアな関係とはならない。図１０（ａ）には、ステッピングモータにおけるトルクと電流積分値との関係を例示してある。同図によれば、トルクが１（ｋｇｆ・ｃｍ）付近までは電流積分値が５４前後で安定しているが、１（ｋｇｆ・ｃｍ）を超えた辺りで電流積分値が急激に増加し、その後は７０前後で安定している。この変化が現れた時点に、ステッピングモータに脱調が発生している。このように、ステッピングモータの電流値を見れば、脱調の有無を把握することが可能となる。

また、ステッピングモータが脱調に至るトルクは、ステッピングモータの回転速度によって変わる。図１０（ｂ）には、複数の回転速度について、トルクと電流積分値との関係を例示してある。同図に示されるように、高速の方が低いトルクで脱調が発生する傾向にある。つまり、ステッピングモータは、回転速度が高速になるに従って限界トルクが低くなるという特性を有する。
本例の画像形成装置では、上記のようなステッピングモータの特性を利用して、トナー回収機構におけるトナー詰まりを事前に検知し、限界値までの猶予期間を予測するようにしている。

図１には、トナー回収機構のトナー詰まりについて判定するトナー状態予測装置の機能ブロックの例を示してある。
本例のトナー状態予測装置は、複数のトナー搬送駆動部１、複数の駆動検知部２、駆動制御部３、データ取得部４、データ蓄積部５、データ処理部６、を有する。

トナー搬送駆動部１は、トナー回収機構の駆動源であり、トナー回収路５０〜５２に設けられた螺旋軸５４を回転させるステッピングモータ５７に該当する。
駆動検知部２は、トナー搬送駆動部１となるステッピングモータ５７の駆動状態を検知する機能部であり、ステッピングモータ５７毎に設けられる。本例では、ステッピングモータ５７の駆動状態として、ステッピングモータ５７の駆動電流を検出し、その値を格納した駆動状態データを出力する。

駆動制御部３は、トナー搬送駆動部１となるステッピングモータ５７の回転速度を複数段階に制御する。
本例では、トナー回収機構を通常動作させる際のステッピングモータ５７の回転速度を基準とし、基準回転速度より高速の第１回転速度と、基準回転速度より高速且つ第１回転速度より低速の第２回転速度とに変更する制御を行う。すなわち、基準回転速度より限界トルクが低い第１回転速度（基準回転速度より脱調が発生し易い回転速度）への変更と、基準回転速度より限界トルクが低いが第１回転速度より限界トルクが高い第２回転速度（基準回転速度より脱調が発生し易いが第１回転速度より脱調が発生しにくい回転速度）への変更を行う。
なお、基準回転速度、第１回転速度、第２回転速度は、各ステッピングモータ５７で共通の設定でもよいが、本例では、ステッピングモータ５７が設置される対象のトナー回収路５０〜５２に応じた設定となっている。

データ取得部４は、各駆動検知部２から駆動状態データを取得する。
データ蓄積部５は、データ取得部４により取得された駆動状態データを蓄積する。本例では、駆動状態データに時間情報を付して時系列データとして蓄積する。

データ処理部６は、脱調検出部７、猶予期間予測部８を有する。
脱調検出部７では、トナー搬送駆動部１となるステッピングモータ５７毎に、データ取得部４により取得された（データ蓄積部５に蓄積された）駆動状態データに基づいて、脱調の検出を行う。本例では、駆動状態データに格納されたステッピングモータ５７の電流値を予め設定された閾値（正常動作時の電流値の上限）と比較し、ステッピングモータ５７の電流値が当該閾値を上回っている場合に、当該ステッピングモータ５７に脱調が発生したと判定する。

なお、他の手法によりステッピングモータ５７の脱調の検出を行なってもよい。具体的には、例えば、ステッピングモータ５７の回転軸にエンコーダを設けておき、駆動検知部２が、ステッピングモータ５７の駆動状態として、エンコーダのカウント値を検出し、その値を格納した駆動状態データを出力する。そして、データ処理部６では、ステッピングモータ５７に供給したパルス数を取得し、これを駆動状態データに格納されたエンコーダのカウント値と比較して、パルス数とエンコーダのカウント値とで不整合が生じた場合（エンコーダのカウント値が大幅に減少した場合）に脱調と判断する、という具合である。

猶予期間予測部８では、ステッピングモータ５７に第１回転速度で脱調が発生した時点と当該ステッピングモータ５７に第２回転速度で脱調が発生した時点との関係に基づいて、当該ステッピングモータ５７に対応する機構部分（トナー回収路５０〜５２のいずれか）がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を算出する。処理の詳細は後述する。

トナー状態予測装置の動作について説明する。
図２には、トナー状態予測装置の動作フローの例を示してある。なお、本例では、各ステッピングモータ５７は、通常、基準回転速度で駆動している。
画像形成装置により画像が形成されて出力された枚数（出力ページ数）をカウントし、予め定められた枚数（本例では１００枚単位）の出力がなされたか判定する（ステップＳ１１）。
予め定められた枚数の出力がなされたと判定された場合には、ジョブが終了したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、ジョブは、１枚以上の画像形成出力をまとめた処理単位である。
ジョブが終了したと判定された場合には、検知モードに入る（ステップＳ１３）。
すなわち、１００枚の画像形成出力毎に検知モードに入るが、ジョブ中に割り込むのではなく、ジョブの切れ目で検知モードに入る。

検知モードでは、ステッピングモータ５７毎に以下の動作を行う。
まず、駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度より２段階速い第１回転速度に設定してステッピングモータ５７を駆動させ（ステップＳ１４、Ｓ１５）、脱調検出部７が、駆動検知部２から出力される駆動状態データを参照して、第１回転速度での脱調の有無を調べる（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６で、第１回転速度での脱調が検出された場合には、駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度より１段階速い第２回転速度に設定してステッピングモータ５７を駆動させ（ステップＳ１７、Ｓ１８）、脱調検出部７が、駆動検知部２から出力される駆動状態データを参照して、第２回転速度での脱調の有無を判定する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９で、第２回転速度での脱調があると判定された場合には、猶予期間予測部８が、猶予期間の算出（後述する）を行う（ステップＳ２０）。また、駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度に設定してステッピングモータ５７を駆動させ（ステップＳ２１）、脱調検出部７が、駆動検知部２から出力される駆動状態データを参照して、基準回転速度での脱調の有無を判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２で、基準回転速度での脱調があると判定された場合には、エラー処理を行う（ステップＳ２３）。エラー処理では、例えば、脱調が検出されたステッピングモータ５７に対応する機構部分（トナー回収路５０〜５２のいずれか）にトナー詰まりが発生している旨の情報を表示出力して画像形成装置の利用者に通知し、或いは、当該情報を外部装置（例えば、監視サーバ）に送信して表示出力させることで管理者や保守担当者などに通知し、速やかな対策を促す。

なお、ステップＳ１６，Ｓ１９，Ｓ２２で、各回転速度での脱調があると判定されなかった場合には、検知モードを終了して通常運用に戻る。このとき、ステッピングモータ５７の回転速度は基準回転速度に戻される。

ここで、利用者等への通知は、第１回転速度での脱調があると判定された場合、すなわち、トナー詰まりの予兆があると判定された場合に行ってもよく、これにより、トナー詰まりの発生を未然に防止する措置を講ずることや、トナー詰まりの発生時に速やかに対処できるよう準備をしておくことが可能になる。

猶予期間予測部８による猶予期間の算出について説明する。
ステッピングモータ５７のトルクと、当該ステッピングモータ５７に対応する機構部分（トナー回収路５０〜５２のいずれか）におけるトナー堆積量との関係は、実験等により事前に求めることができ、トナー堆積量に対するトルク変化を回帰曲線で表すことができる。図３には、トナー堆積量に対するトルク変化を表す回帰曲線の例を示してある。この回帰曲線と現在のトルクから、トナー堆積量を推定することは可能である。しかしながら、トナー堆積量の時間的変化は、装置の使われ方に依存する。すなわち、トナー排出量が多い使い方をするユーザと、トナー排出量が少ない使い方をするユーザとでは、限界に達する猶予期間は異なる。また、トナーの詰まり方は必ずしも各装置で一律ではない。
そこで、本例の猶予期間予測部８では、第１回転速度での限界トルク超過時から第２回転速度での限界トルクまで（第１回転速度での脱調の発生から第２回転速度での脱調の発生まで）のトレンドを見て、基準回転速度までの猶予期間を予測するようにした。

例えば、第１回転速度での限界トルク超過時から第２回転速度での限界トルクまでの期間をＴａ、第２回転速度での限界トルク超過時から基準回転速度での限界トルクまでの期間をＴｂ、第１回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量と第２回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量との差分をＤａ、第２回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量と基準回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量との差分をＤｂとすれば、以下の演算式により猶予期間Ｔｂを算出することができる。
猶予期間Ｔｂ＝期間Ｔａ×（堆積差分量Ｄｂ／堆積差分量Ｄａ）
ここで、各回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量を実験等により事前測定しておくことで、堆積差分量Ｄｂ／堆積差分量Ｄａを定数化できるので、期間Ｔａを測定して上記の演算式に代入することで、猶予期間Ｔｂを求めることができる。

図４（ａ）には、第１回転速度での限界トルク超過時から第２回転速度での限界トルクまでの経過時間（期間Ｔａ）を用いて猶予期間を算出する処理のフローを例示してある。
まず、第１回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）から第２回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）までの経過時間を算出し（ステップＳ３１）、この算出結果を基に、第２回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）から基準回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）まで到達予測時間（猶予期間）を算出する（ステップＳ３２）。

なお、猶予期間の算出は他の手法により行うこともできる。
図４（ｂ）には、第１回転速度での限界トルク超過時から第２回転速度での限界トルクまでの経過日数及び出力量（出力枚数）を用いて猶予期間を算出する処理のフローを例示してある。
まず、第１回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）から第２回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）までの経過日数及び出力量を算出し（ステップＳ４１）、１日あたりの出力量を算出し（ステップＳ４２）、この算出結果を基に、第２回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）から基準回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）まで残日数（猶予期間）を算出する（ステップＳ４３）。
すなわち、１日あたりの出力量（出力枚数）に基づいて１日あたりのトナー堆積量を推定できるので、第２回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量と基準回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量との差分を１日あたりのトナー堆積量で除算することで、残日数を求めることができる。

図４（ｂ）には、第１回転速度での限界トルク超過時から第２回転速度での限界トルクまでの稼働日数及び出力量（出力枚数）を用いて猶予期間を算出する処理のフローを例示してある。
まず、第１回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）から第２回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）までの稼働日数及び出力量を算出し（ステップＳ５１）、稼働日あたりのトナー排出量を算出し（ステップＳ５２）、この算出結果を基に、第２回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）から基準回転速度による限界トルクの到達（脱調の発生）まで残日数（猶予期間）を算出する（ステップＳ５３）。
すなわち、第２回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量と基準回転速度での限界トルクにおけるトナー堆積量との差分を稼働日あたりのトナー堆積量で除算することで、残日数を求めることができる。

また、上記以外の手法により猶予期間を算出してもよく、例えば、出力毎・各色毎のイメージ占有率を計算して消費トナー量を算出し、その結果から猶予期間を算出する手法などが挙げられる。これらは、トナーカートリッジ内のトナー量が基準値を下回ってからのトナーカートリッジ交換予測と同様な手法で実現することができる。

ここで、上記の説明では、出力枚数のカウンタ値が一定量（例えば、１００枚）を超過する毎に検知モードに移行して猶予期間の予測を行うが、このような検知モードを設けない構成とすることもできる。

図５には、検知モードを設けない場合の動作フローの例を示してある。
本例では、各ステッピングモータ５７を、通常、第１回転速度で駆動させる（ステップＳ６１）。脱調検出部７は、第１回転速度での通常運用中に、駆動検知部２から出力される駆動状態データを参照して、第１回転速度での脱調の有無を調べる（ステップＳ６２）。

ステップＳ６２で、第１回転速度での脱調が検出された場合には、駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度より１段階速い第２回転速度に設定してステッピングモータ５７を駆動させ（ステップＳ６３）、脱調検出部７が、駆動検知部２から出力された駆動状態データを参照して、第２回転速度での脱調の有無を判定する（ステップＳ６４）。

ステップＳ６３で、第２回転速度での脱調があると判定された場合には、猶予期間予測部８が、猶予期間の算出を行う（ステップＳ６５）。また、駆動制御部３が、ステッピングモータ５７の回転速度を基準回転速度に設定してステッピングモータ５７を駆動させ（ステップＳ６６）、脱調検出部７が、駆動検知部２から出力された駆動状態データを参照して、基準回転速度での脱調の有無を判定する（ステップＳ６６）。

ステップＳ６６で、基準回転速度での脱調があると判定された場合には、エラー処理を行う（ステップＳ６８）。エラー処理では、例えば、脱調が検出されたステッピングモータ５７に対応する機構部分（トナー回収路５０〜５２のいずれか）にトナー詰まりが発生している旨の情報を表示出力して画像形成装置の利用者に通知し、或いは、当該情報を他の装置（例えば、管理装置）に送信して表示出力させることで管理者や保守担当者などに通知し、速やかな対策を促す。

なお、ステップＳ６４で、第２回転速度での脱調があると判定されなかった場合には、ステップＳ６１に戻り、ステッピングモータ５７の回転速度は、第１回転速度に設定される。これは、詰まりが解消されている可能性があるためである。
また、ステップＳ６７で、基準回転速度での脱調があると判定されなかった場合には、ステップＳ６３に戻り、ステッピングモータ５７の回転速度は、第２回転速度に設定される。
このように、基準回転速度より高速の回転速度で通常運用を行うことで、検知モードの実施による生産性の低下を抑制することができる。

次に、各回転速度の決定の仕方について説明する。
まず、実験等により、トナー回収経路にトナーを堆積させ、トナーを搬送するためのトルクを計測し、トナー堆積量に対するトルク変化を調べておく。
また、実験等により、ステッピングモータ５７の回転速度毎の限界トルクを計測し、回転速度に対する限界トルクを調べておく。
図６（ａ）には、トナー堆積量に対するトルク変化を表すグラフの例を示してあり、図６（ｂ）には、回転速度に対する限界トルクを表すグラフの例を示してある。

そして、トナー堆積量が限界状態となる場合のトルクを計測し、このときのトルクに対応する回転速度を基準回転速度とする。また、トルクが変化し始めてから限界までのトナー堆積量の２／１０に至った時点（第１段階）の回転速度を第１回転速度とし、限界までのトナー堆積量の５／１０に至った時点（第２段階）の回転速度を第２回転速度とする。
このようにすることで、限界までの猶予期間を容易に算出することが可能となる。
なお、２／１０、５／１０といった比率は例示であり、限界までの到達時間の長短によって決定すればよい。例えば、実動作上、第１段階の限界トルクを超えてからトナー堆積量限界状態の限界トルクに到達するまでの猶予期間が最大トナー排出量動作で１０日程度確保できるようにすることで、保守のスケジューリングを効率的に行えるようになる。

ここで、本例の画像形成装置には、各種演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵの作業領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や基本的な制御プログラムなどを記録したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の主記憶装置、各種のプログラムやデータを記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置、各種の情報を表示出力するための表示装置及び操作者により入力操作に用いられる操作ボタンやタッチパネル等の入力機器とのインタフェースである入出力Ｉ／Ｆ、他の装置との間で有線又は無線により通信を行うインタフェースである通信Ｉ／Ｆ、といったハードウェア資源を備えたコンピュータが設けられている。

そして、本発明に係るプログラムを補助記憶装置等から読み出してＲＡＭに展開し、これをＣＰＵにより実行させることで、本発明に係る現像剤劣化判定装置の機能を画像形成装置のコンピュータ上に実現している。
具体的には、本発明に係る変更手段の機能を駆動制御部３により実現し、本発明に係る検出手段の機能を脱調検出部７により実現し、本発明に係る予測手段の機能を猶予期間予測部８により実現している。

ここで、本発明に係るプログラムは、例えば、当該プログラムを記憶したＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶媒体から読み込む形式や、通信網等を介して受信する形式などにより、画像形成装置のコンピュータに設定される。
なお、本例のようなソフトウェア構成により各機能部を実現する態様に限られず、各機能部を専用のハードウェアモジュールで実現するようにしてもよい。

また、本例では、画像形成装置自身が、駆動制御部３、脱調検出部７、猶予期間予測部８等の機能部を有しているが、画像形成装置と通信可能に接続された監視サーバ等の外部装置にこれらの機能部を設け、外部装置が、画像形成装置の各ステッピングモータ５７の回転速度を遠隔制御してその際の駆動状態データを受信する構成とし、各回転速度における脱調の有無を調べてトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測するようにしてもよい。

１：トナー搬送駆動部、 ２：駆動検知部、 ３：駆動制御部、 ４：データ取得部、 ５：データ蓄積部、 ６：データ処理部、 ７：脱調検出部、 ８：猶予期間予測部

Claims (4)

1. 画像形成装置におけるトナー回収機構を駆動するステッピングモータの回転速度を変更する変更手段と、
   前記ステッピングモータの脱調を検出する検出手段と、
   前記変更手段により変更された回転速度と前記検出手段による脱調の検出の有無とに基づいて、前記トナー回収機構のトナー詰まりについて予測する予測手段と、
   を備えたことを特徴とするトナー状態予測装置。
2. 前記予測手段は、基準の回転速度より高速の第１回転速度で脱調が検出された時点と、基準の回転速度より高速且つ第１回転速度より低速の第２回転速度で脱調が検出された時点との関係に基づいて、前記トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトナー状態予測装置。
3. 前記予測手段は、基準の回転速度より高速の回転速度で脱調が検出された場合に、前記トナー回収機構がトナー詰まりに至るまでの猶予期間を予測する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のトナー状態予測装置。
4. コンピュータに、
   画像形成装置におけるトナー回収機構を駆動するステッピングモータの回転速度を変更する変更機能と、
   前記ステッピングモータの脱調を検出する検出機能と、
   前記変更機能により変更された回転速度と前記検出機能による脱調の検出の有無とに基づいて、前記トナー回収機構のトナー詰まりについて予測する予測機能と、
   を実現させるためのプログラム。

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