JP3754927B2 - シート搬送装置及び画像形成装置及び回転体寿命予測方法 - Google Patents
シート搬送装置及び画像形成装置及び回転体寿命予測方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体を用いてシートを搬送するシート搬送装置、及び前記シート搬送装置を備えた画像形成装置、及び前記回転体の寿命を予測する回転体寿命予測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シートに画像を形成する画像形成装置において、シートを搬送するシート給送部やシート搬送部などのシート搬送手段では、シートを搬送する回転体としてゴム素材のローラが広く用いられている。しかし、前記ゴム素材のローラは、その特性上、シートを搬送するに従って、表面が磨耗してローラ半径が減少したり、シートに対する摩擦係数が低下したりといった消耗現象が起こる。この消耗が進行すると、ローラの搬送効率は徐々に低下していき、やがて画像形成部へと所定の間隔でシートを供給することが困難になり、遅延ジャムを発生することになる。
【０００３】
前記遅延ジャムが発生する状況になるまでローラを交換することなく使用し続けると、最終的には画像形成装置が正常に動作しない状況をユーザーに強いることになるため、事前に交換の必要性を察知し、サービスマンがローラのメンテナンスに行けるような仕組みが必要とされる。従来はこれを実現するため、通紙枚数カウンタを利用する方法と、シートの搬送タイミングを利用する方法の２つが主に用いられてきた。
【０００４】
前者は、ローラが寿命を迎えるまでに搬送可能と推定されるシートの総搬送可能距離をコントローラ上のメモリに記憶させておき、カウンタがカウントする通紙枚数情報と実際に通紙するシートのサイズ情報とから算出されるローラの累積搬送距離が、前記コントローラ上のメモリに登録された総搬送可能距離に到達する少し前の段階で、ローラの寿命が近いことを知らせる信号を出力するというものである。
【０００５】
一方、後者は、シートの搬送路に設けられたシート検知センサでシートの通過タイミングを常時モニターし、ローラの消耗に伴い、このタイミングが一定以上遅れると、ローラの寿命が近づいていると判断して、警告信号を出力するというものである。
【０００６】
これらの寿命検知手法を用いることにより、理論上、ローラの消耗に起因するトラブルを未然に防止し、トラブル発生前にローラの交換を行うことができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の寿命検知手法では、「累積搬送距離上はローラの寿命が近いらしい」ということを知らせたり、「ローラの搬送効率が規定値にまで低下した」という事実を検知したりはできるものの、「ローラがいつ頃に寿命を迎えるのか」を予測することはできない。なぜならば、ローラの消耗度合いは、ユーザー先における装置の設置環境や、使用するシートの種類、装置の使用頻度など、様々な要因によって大きく変化するため、全ての製品のローラについて一律の総搬送可能距離を保証することは不可能であるし、また、寿命までに要する期間も一定とはなりえないからである。それ故、従来の寿命検知手法では、装置の使用状況に柔軟に対応できないだけでなく、どのユーザーから優先的にメンテナンスを行うべきかを判断することが難しく、サービス業務の効率が悪くなったり、交換が間に合わずにトラブルが発生したりという問題が生じていた。
【０００８】
これらの問題を解決するためにも、精度良くローラの寿命時期を予測可能な寿命予測手法の開発が求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、シートを搬送する回転体と、前記回転体の消耗による搬送性能の低下を検出する消耗度検出手段と、前記回転体の稼働時間を計測する時間管理手段と、前記回転体が消耗により搬送不能となる直前の限界消耗度を予め記憶させておく限界消耗度記憶手段と、前記回転体が消耗により搬送不能となる時期を予測する寿命予測手段と、を有し、前記寿命予測手段は、前記消耗度検出手段により検出した前記回転体の消耗度と、前記時間管理手段により計測した前記回転体の稼動期間と、前記限界消耗度記憶手段が記憶している限界消耗度とを利用し、前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を、予測関数によって算出することを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、装置の設置状態やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などの外的要因に応じて、柔軟に精度の高いローラの寿命予測を行うことが可能になる。その結果、交換遅れによるジャム発生など、ユーザーに強いる不都合を確実に防止できる。また、まだ寿命まで余裕のある回転体を早めに交換するのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態を説明する。図４は本発明を利用した寿命予測手段を備えた画像形成装置としてのプリンタの断面図である。１はプリンタ本体であり、プリンタ本体１の上部には、感光ドラム１２へと画像を書き込むためのレーザースキャナ１１が設けられている。パソコン等の外部情報端末から送信されてきた印刷データは、プリンタ本体１を制御する制御手段としてのコントローラ４０で受信され、書き込み画像データとしてレーザースキャナ１１へ出力される。
【００１３】
シート給送部は、シート搬送の最上流に位置し、本実施形態のプリンタでは、装置下部に全４段設けられている。シート給送部は、シートを積載収納する給送カセット３０（３０ａ〜３０ｄ）と、該給送カセット内に収納されているシートＳを分離して給送する給送ユニット３１（３１ａ〜３１ｄ）とから構成される。図３に示すように、給送ユニット３１には、前記給送カセット３０内のシートＳをピックアップするためのピックアップローラ５０と、該ピックアップローラ５０がピックアップしたシートを給送するための給送ローラ５１と、該給送ローラ５１に対向し、シートに戻し方向の分離力を与えることでシートを分離する分離ローラ５２と、該給送ローラ５１が給送したシートの搬送を引き継ぎ、該給送ローラ５１の搬送駆動が切れた後も、シートを該給送ローラ５１と該分離ローラ５２のニップから引き抜くための搬送ローラ５３（５３ａ〜５３ｅ）が配置されている。また、シート搬送方向において、各搬送ローラ５３（５３ａ〜５３ｅ）の直後には、シート検知センサ３３（３３ａ〜３３ｅ）が設けられている。前記各搬送ローラ５３は、前述したシートの引き抜き動作の他、更にシート搬送方向上流側にあるシート給送部から縦搬送パス３５を搬送されてくるシートの搬送を引き継ぐ役割も持っている。
【００１４】
縦搬送パス３５の最下流位置には、図４に示すようにレジストローラ対８１があり、ここで最終的なシートの斜行補正と、画像形成部での画像書き込みとシート搬送のタイミング合わせを行う。
【００１５】
画像形成部は、感光ドラム１２と、感光ドラム１２の表面に均一な帯電を施すための帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光ドラム１２の表面に前記レーザースキャナ１１が光像を描くことで形成された静電潜像を、シートＳに転写すべきトナー像へと現像するための現像器１４と、感光ドラム１２の表面に現像されたトナー像をシートＳに転写するための転写ローラ１９と、トナー像を転写した後、感光ドラム１２に残留したトナーを除去するためのクリーナ２６とを備えている。
【００１６】
画像形成部の下流側にはトナー像が転写されたシートＳを搬送するためのシート搬送部２１と、シート搬送部２１により搬送されるシートＳ上のトナー像を永久画像として定着するための定着器２２が設けられている。また、定着器２２で像が定着されたシートＳをプリンタ本体１から排出するための排出ローラ２４が設けられており、さらに、プリンタ本体１の上部外側には、排出ローラ２４で排出されたシートＳを受け取るための排出シート積載トレイ２５が構成されている。
【００１７】
さて、ここでシートを搬送する回転体の消耗による搬送不能を予測する寿命予測手段の構成について説明するが、最初に、シートを搬送する回転体としてのローラの寿命のメカニズムについて述べる。一般的なゴムローラの場合、ローラの外径寸法とローラ表面の摩擦係数は、シートの通紙に伴い、それぞれ図２（ａ），（ｂ）に示すグラフのように推移する。ローラの外径が磨耗すれば１回転当たりの搬送距離が短くなり、表面摩擦係数が低下すればスリップ率が増えるため、設計値を１００％とした時のシートの搬送効率は、図２（ｃ）のグラフのように徐々に低下していく。やがて搬送効率が低下して、例えば、画像形成部の画像形成動作にシートの供給が間に合わなくなると、遅延ジャムが発生する。また、搬送路中にシートの搬送負荷となる要因がある場合は、摩擦係数の低下に関して図２（ｂ），（ｃ）に示すようなスリップ限界点が存在し、この限界点に到達すると、完全にローラがスリップしてシートを搬送する事ができず、遅延ジャムとなる。これらによって、所定のタイミングでプリンタ本体の制御が行えなくなる状態を、ローラの寿命という。
【００１８】
このようにローラが寿命を迎える前に、寿命が近いことを検知するためには、ローラの消耗状態を知るための消耗度検出手段が必要となる。本実施形態では、消耗度検出手段としてシート検知センサ３３とコントローラ４０を用い、給送されたシートがシート検知センサ３３に到達するタイミングをモニター（監視）している。このタイミングの設計値に対する遅延率が、ローラの消耗度を代表する評価値となる。なお、シート検知センサ３３は、コントローラ４０がプリンタ本体１を制御する際のシート位置検知手段や、ジャムシートの残留箇所の検出手段などとしても利用している。本実施形態では、図３に示すように、給送動作がスタートした後、シートが最初のシート検知センサ３３ｂに到達するまでの時間から回転体としての給送ローラ５１の消耗度を検出し、また、シートが最初のシート検知センサ３３ｂに到達した後、次のシート検知センサ３３ａに到達するまでの時間から回転体としての搬送ローラ５３ｂの消耗度を検出する。
【００１９】
次に、寿命予測手段によるローラの寿命時期の予測方法について述べる。本実施形態のプリンタでは、ローラの種類毎にシート搬送タイミングの遅延率ｙの閾値（規定消耗度）Ｋを個別に設定し、予め記憶手段であるコントローラ４０内蔵のメモリに記憶している。この閾値Ｋは、ローラが寿命となる直前の限界遅延率Ｌに対して所定のマージンを持って設定されており、前記消耗度検出手段としてのシート検知センサ３３とコントローラ４０によりモニターしている実際のローラの消耗度、すなわち遅延率が閾値Ｋに到達した時点で、装置の制御手段であり前記寿命予測手段としても機能するコントローラ４０が後述する予測関数によって寿命予測演算を行い、該当するローラの寿命時期を予測する。このコントローラ４０による寿命予測の演算には、該当するローラの消耗度、すなわち、シートが前記ローラにかかわるシート検知センサ３３に到達するタイミングの設定値に対する遅延率ｙが用いられる。更に、ローラが前回交換されてからの経過時間ｔ（例えば、前記ローラの初期状態から現在まで稼働時間）情報が用いられる。なお、このローラの稼動時間ｔは、プリンタ本体のコントローラ４０に内蔵されている時間管理手段としてのクロック機能を利用して計測する。また、ローラが寿命となる直前の限界遅延率Ｌは、限界消耗度記憶手段としてのコントローラ４０上のメモリに予め記憶されている。
【００２０】
本実施形態では、前記コントローラ４０が、前記シート検知センサ３３及びコントローラ４０により検出した前記ローラの遅延率（消耗度）と、前記コントローラ４０内のクロック機能により計測した前記ローラの稼動期間と、前記コントローラ４０内のメモリが記憶している限界遅延率（限界消耗度）とを利用し、図１に示す予測関数としての比例の関数（１次関数）に基づいて、ローラが消耗により搬送不能となる寿命時期を算出している。
【００２１】
すなわち、本実施形態で使用した予測演算式（寿命演算アルゴリズム）は、演算実施時における該当するローラのシート搬送タイミングの遅延率をＫ％（つまり、遅延率の閾値で、理想設計値を１００％とする。Ｋ＞１００）、前記ローラの初期状態における同遅延率をＡ％、前記ローラの寿命直前状態での限界遅延率をＬ％、ローラが交換されてから（前記ローラの初期状態から）の経過時間をＴとすると、前記ローラの寿命時期Ｔｅは（図１参照）、下記式２で表される。なお、時間の変数をｔ（Ｘ軸）、遅延率の変数をｙとした場合の、下記式１を、ｙ＝Ｌについて解くと、前記Ｌ時のｔである寿命時期Ｔｅが求まる。
【００２２】
ｙ＝（Ｋ−Ａ）／Ｔｘｔ＋Ａ……（１）
Ｔｅ＝Ｔ×（Ｌ−Ａ）／（Ｋ−Ａ）……（２）
【００２３】
これは、シート搬送タイミングの遅延率推移が１次関数で近似可能なことを利用したものである。本実施形態の場合、例えば、回転体としての給送ローラ５１の寿命時期の算出では、Ｋ＝１２５、Ａ＝１１０、Ｌ＝１３０、同回転体としての搬送ローラ５３の寿命時期の算出では、Ｋ＝１１５、Ａ＝１０３、Ｌ＝１２０、という設定にしており、これらは記憶手段としてのコントローラ４０上のメモリに記憶されている。これらの数値は、シート給送部の機構や制御方法、ローラのゴム材料特性などによって異なるため、寿命を予測したい対象箇所に応じて適宜設定する必要がある。
【００２４】
前記ローラ搬送によるシートの遅延率が閾値を超えて、寿命予測演算が為されると、情報通信手段としても機能するコントローラ４０はネットワーク回線を通じてサービスセンターへ演算結果を自動送信する。これにより、サービスセンターのサービスマンは、いつ頃までにローラ交換に行けば良いかを把握することができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態によれば、プリンタ本体の設置される環境やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などによって変化するローラの寿命時期を、柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、遅延ジャム等のトラブルを確実に未然に防止することができる。
【００２６】
また、寿命時期情報を、ネットワークを通じてサービスステーションへ伝達することにより、サービスステーション側でユーザー先の装置に組み込まれたローラの交換時期を精度良く把握することができるため、ユーザー先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にローラ交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるジャム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。
【００２７】
また、まだ寿命時期まで余裕のあるローラを早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、ローラの寿命時期を算出する予測関数として、ローラの遅延率推移が１次関数に近似した寿命演算アルゴリズムを用いてローラの寿命予測を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１実施形態と同じ構成のプリンタにおいて、例えば、ローラが、初期は消耗の進行度合いが微小だが、寿命間近になると急激に速まるような寿命特性を持つ場合、第１実施形態のように比例の関数（１次関数）で現象を近似することは困難になる。これに対応する形態として、第２実施形態では、予測関数として、１次関数と２次関数を組み合わせた予測曲線により現象を近似する（図５及び図６参照）。なお、寿命予測には、予測曲線の１次関数の部分から利用しても良いが、その手法は第１実施形態を応用できるため、ここでは２次関数の部分からローラの寿命時期を予測する手法（寿命演算アルゴリズム）について説明する。
【００２９】
初期状態では消耗の進行が遅いが、寿命間近になると加速的に消耗する特性を持つローラについて、その寿命時期を予測することは、第１実施形態の比例特性に比べると遥かに困難である。それは、ローラの個体差や外乱等の要因で、予測が実際の結果から外れ易いためである。このため、本実施形態では２段階の処理によって予測曲線を決定し、最終的なローラの寿命予測を行う。
【００３０】
このローラの寿命予測の手順（寿命演算アルゴリズム）は、▲１▼既知の基準曲線を元に、ベースとなる予備予測曲線を決定する。▲２▼精度向上の為、予備予測曲線を実際の現象に合わせて修正し、最終予測曲線を作成する。そして、その関数に従って寿命予測演算を行う。の２つ段階から成る。
【００３１】
まず、シート搬送のタイミング遅延率が、予め設定した閾値を超えた時点で▲１▼の処理を行い、それから予め設定した一定期間後、再度タイミング遅延率の確認を行うことで▲２▼の処理を行う。以下に、処理の具体的内容を図５及び図６を用いて説明する。
【００３２】
予測曲線は（以後、２次関数の部分を指して予測曲線と呼ぶ）、タイミング遅延率をｙ、稼動時間をｔ、２次関数の頂点座標を（Ｍ，Ｎ）とすると、下記式２で定義される。 なお、下記式２中、Ｂは２次関数の傾きの係数、Ｍは２次関数の頂点のＸ座標（時間軸）、Ｎは２次関数の頂点のＹ座標（遅延率軸）である。
【００３３】
ｙ＝Ｂ×（ｔ−Ｍ）2＋Ｎ……（２）
【００３４】
パラメータＢ，Ｍは、プリンタ本体の使用状況によって変化する値で、曲線形状としては、使用頻度が高ければ、ｔ＝０を基準として時間軸方向に圧縮され、逆に使用頻度が低ければ、同方向に拡大されるという関係にある。つまり、ある使用頻度における遅延率推移曲線が事前に１つわかっていれば、使用状況が異なるケースについても、予測曲線を作成できるのである。本実施形態では、１００００枚／日のペースで給送動作を行った場合の遅延率推移曲線を事前にサンプリングし、基準となる予測曲線（以後、基準曲線と呼ぶ）を定義した。この時の基準曲線（図５参照）を表す関数は、下記式３となる。
【００３５】
ｙ＝Ｂ０×（ｔ−Ｍ０）2＋Ｎ０……（３）
【００３６】
また、この基準曲線が、ローラの寿命予測を実施するトリガとなる遅延率ｙが閾値Ｋ１に達する時期をＴ０（既知）と定義する。なお、この図５に示す基準曲線は、前述したように、事前に調査済みの遅延率推移のデータから得られた近似曲線であり、そのパラメータ値（Ｂ，Ｍ，Ｎの具体的な数値）は記憶手段としてのコントローラ４０上のメモリに予め記憶されている。
【００３７】
さて、この基準曲線を元に、▲１▼の処理について説明する。給送ローラが使用され、前記消耗度検出手段としてのシート検知センサ３３とコントローラ４０によりモニターしている実際のローラの消耗度、すなわち遅延率ｙが閾値Ｋ１に到達した時点で、図５に示す予備予測曲線の決定処理を行う。時間管理手段としてのコントローラ４０内蔵のクロック機能により、該当するローラが前回交換されてからその時点までの実稼動時間Ｔ１が測定できるため、基準曲線と現在の遅延推移曲線の、時間軸方向の倍率差ｂが下記式４により求まる。これにより、現在の予測曲線のパラメータＢ，Ｍは、それぞれ下記式５，６によって定まり、タイミング遅延率をｙ、稼動時間をｔ、２次関数の頂点座標を（Ｍ０×ｂ，Ｎ０）とする、図５に示す予備予測曲線の関数（式７）が完成する。
【００３８】
ｂ＝Ｔ１／Ｔ０……（４）
Ｂ＝Ｂ０／ｂ2……（５）
Ｍ＝Ｍ０×ｂ……（６）
ｙ＝（Ｂ０／ｂ2）×（ｔ−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ０……（７）
【００３９】
なお、この時点において、基準曲線が限界遅延率Ｌに達する時期、すなわち寿命時期をＴｅ０とすると、倍率差ｂにより、予備予測曲線の寿命時期Ｔｅ１は、下記式８により算出できるが、この時点では精度が悪い為、まだ予測演算は行わない（むろん、予測を行っても構わない）。
【００４０】
Ｔｅ１＝ｂ×Ｔｅ０＝（Ｔ１×Ｔｅ０）／Ｔ０……（８）
【００４１】
次に、予測曲線を再設定して精度を向上させた上で寿命予測演算を行う▲２▼の処理について説明する。まず、▲１▼の処理から予め設定した一定時間後のＴ２において、給送ローラのタイミング遅延率ｙを再度測定する。この時の遅延率ｙをＫ２とする。予測曲線を決定する２次関数のパラメータのうち、頂点の時間軸座標Ｍを予備予測曲線のＭ０×ｂに固定すると、（Ｔ１，Ｋ１）と（Ｔ２，Ｋ２）の２点を通り、かつ頂点がｔ＝Ｍ０×ｂ上にある曲線（図６に示す最終予測曲線）が定まる。
【００４２】
Ｋ１＝Ｂ×（Ｔ１−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ……（９）
Ｋ２＝Ｂ×（Ｔ２−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ……（１０）
【００４３】
すわなち、上記連立方程式（式９，１０）の解として得られるＢ，Ｎを、簡略化の為、それぞれＢ２，Ｎ２とすると、図６に示す最終予測曲線の関数は、下記式１１となる。
【００４４】
ｙ＝Ｂ２×（ｔ−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ２……（１１）
【００４５】
この最終予測曲線を表す関数を元に、コントローラ４０は寿命予測演算を行い、搬送タイミングの遅延率ｙが限界遅延率Ｌに達する時期Ｔｅを下記式１２（２次関数）によって算出する。
【００４６】
Ｔｅ＝√（（Ｌ−Ｎ２）／Ｂ２）＋Ｍ０×ｂ……（１２）
【００４７】
前記ローラの寿命予測の手順により、▲１▼既知の基準曲線を元に、ベースとなる予備予測曲線を決定し、▲２▼精度向上の為、予備予測曲線を実際の現象に合わせて修正し、最終予測曲線を作成し、そして、その関数に従って寿命予測演算が為されると、コントローラ４０はネットワーク回線を通じてサービスセンターへ演算結果を自動送信する。これにより、サービスセンターのサービスマンは、いつ頃までにローラ交換に行けば良いかを把握することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では最終予測曲線を決定した後は、寿命の再予測を行わないが、寿命を迎えるまでの間に何度か予測曲線の修正と寿命の再予測を行っても構わない。
【００４９】
上述したように、本実施形態によれば、特に、初期状態では消耗の進行が遅いが、寿命間近になると加速的に消耗する特性を持つローラの寿命予測に有効であり、プリンタ本体の設置される環境やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などによって変化するローラの寿命時期を、より柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、遅延ジャム等のトラブルを確実に未然に防止することができる。
【００５０】
また、寿命時期情報を、ネットワークを通じてサービスステーションへ伝達することにより、サービスステーション側でユーザー先の装置に組み込まれたローラの交換時期を精度良く把握することができるため、ユーザー先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にローラ交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるジャム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。
【００５１】
また、まだ寿命時期まで余裕のあるローラを早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【００５２】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、ローラの消耗度を検出する手段として、シート検知センサ３３へのシートの到着タイミングの設定値に対する遅延率を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ローラの外形寸法をセンサで測定しても良く、あるいは、シートの実搬送速度をエンコーダ付きの従動コロを用いてモニターしても良く、搬送効率の低下が検出できれば、様々な手段が応用可能である。
【００５３】
また、前述した実施形態では、シート搬送タイミングの遅延率が閾値を超えた時点で寿命予測演算を実施するようにしたが、本発明はこのような方法に限定されるものではない。例えば、定期的に演算を実施しても良いし、閾値を超えた後、こまめに演算を実施するようなシーケンスにしても良い。あるいは、サービスステーション側などの外部から寿命予測演算を行うように実施信号を与えられるようにしても良い。
【００５４】
また、前述した実施形態では、前回ローラを交換してからの経過時間をそのまま寿命予測に利用したが、例えば、長期間電源を入れていなかった期間は除外するようにしても良いし、時間情報の他にも通紙カウンタ情報なども併用し（例えば、通紙枚数が少ないにもかかわらず消耗が激しい場合とそうでない場合で演算式を変えたり、使用頻度の急激な変化を察知して演算式を変えたり等）、より精度の高い予測を行うこともできる。
【００５５】
また、前述した実施形態では、ローラの寿命時期を予測した時、その寿命時期情報を、ネットワークを通じて画像形成装置外部の情報端末（サービスステーションなど）へ送るようにした場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図示していないが、画像形成装置の操作部の表示手段に表示するようにしても良いし、あるいは、シートに記録して出力するようにしても良い。
【００５６】
また、前述した実施形態では、シート給送部における回転体としてのローラの寿命時期予測に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、シートを搬送する回転体としての他のローラの寿命時期を予測するために本発明を用いることで同様の効果が得られる。
【００５７】
また、前述した実施形態では、シートを搬送する回転体として、ゴム素材のローラを例示したが、素材、形状なども含めてローラに限定されるものではない。例えば、図１に示すシート搬送部２１のようなベルト形状のものであっても本発明を適用することで同様の効果が得られる。
【００５８】
また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置、あるいは、これらの機能を複数有する複合機等の他の画像形成装置であっても良く、該画像形成装置においてシートの搬送に用いられる回転体の寿命予測に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また前述した実施形態では、記録対象としての記録紙等のシートの搬送にかかわる回転体の場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、読取対象としての原稿等のシートの搬送にかかわる回転体に適用しても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また前述した実施形態では、記録方式として電子写真方式を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばインクジェット方式等の他の記録方式であっても良い。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリンタ本体の設置される環境やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などによって変化する回転体の寿命時期を、柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、遅延ジャム等のトラブルを確実に未然に防止することができる。
【００６２】
また、寿命時期情報を、ネットワークを通じてサービスステーションへ伝達するようにした場合には、サービスステーション側でユーザー先の装置に組み込まれた回転体の交換時期を精度良く把握することができるため、ユーザー先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にローラ交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるジャム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。
【００６３】
また、まだ寿命時期まで余裕のある回転体を早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における寿命予測アルゴリズムの説明図
【図２】ローラの消耗に伴う、ローラ外径、摩擦係数、搬送効率の推移を示す説明図
【図３】画像形成装置のシート給送部概略断面図
【図４】画像形成装置の概略断面図
【図５】第２実施形態における寿命予測アルゴリズムの説明図
【図６】第２実施形態における寿命予測アルゴリズムの説明図
【符号の説明】
Ｓ …シート
１ …プリンタ本体
１１ …レーザースキャナ
１２ …感光ドラム
１３ …帯電器
１４ …現像器
１９ …転写ローラ
２１ …シート搬送部
２２ …定着器
２５ …排出シート積載トレイ
２６ …クリーナ
３０ …給送カセット
３１ …給送ユニット
３３ …シート検知センサ
３５ …縦搬送パス
４０ …コントローラ
５０ …ピックアップローラ
５１ …給送ローラ
５２ …分離ローラ
５３ …搬送ローラ
８１ …レジストローラ対
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体を用いてシートを搬送するシート搬送装置、及び前記シート搬送装置を備えた画像形成装置、及び前記回転体の寿命を予測する回転体寿命予測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シートに画像を形成する画像形成装置において、シートを搬送するシート給送部やシート搬送部などのシート搬送手段では、シートを搬送する回転体としてゴム素材のローラが広く用いられている。しかし、前記ゴム素材のローラは、その特性上、シートを搬送するに従って、表面が磨耗してローラ半径が減少したり、シートに対する摩擦係数が低下したりといった消耗現象が起こる。この消耗が進行すると、ローラの搬送効率は徐々に低下していき、やがて画像形成部へと所定の間隔でシートを供給することが困難になり、遅延ジャムを発生することになる。
【０００３】
前記遅延ジャムが発生する状況になるまでローラを交換することなく使用し続けると、最終的には画像形成装置が正常に動作しない状況をユーザーに強いることになるため、事前に交換の必要性を察知し、サービスマンがローラのメンテナンスに行けるような仕組みが必要とされる。従来はこれを実現するため、通紙枚数カウンタを利用する方法と、シートの搬送タイミングを利用する方法の２つが主に用いられてきた。
【０００４】
前者は、ローラが寿命を迎えるまでに搬送可能と推定されるシートの総搬送可能距離をコントローラ上のメモリに記憶させておき、カウンタがカウントする通紙枚数情報と実際に通紙するシートのサイズ情報とから算出されるローラの累積搬送距離が、前記コントローラ上のメモリに登録された総搬送可能距離に到達する少し前の段階で、ローラの寿命が近いことを知らせる信号を出力するというものである。
【０００５】
一方、後者は、シートの搬送路に設けられたシート検知センサでシートの通過タイミングを常時モニターし、ローラの消耗に伴い、このタイミングが一定以上遅れると、ローラの寿命が近づいていると判断して、警告信号を出力するというものである。
【０００６】
これらの寿命検知手法を用いることにより、理論上、ローラの消耗に起因するトラブルを未然に防止し、トラブル発生前にローラの交換を行うことができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の寿命検知手法では、「累積搬送距離上はローラの寿命が近いらしい」ということを知らせたり、「ローラの搬送効率が規定値にまで低下した」という事実を検知したりはできるものの、「ローラがいつ頃に寿命を迎えるのか」を予測することはできない。なぜならば、ローラの消耗度合いは、ユーザー先における装置の設置環境や、使用するシートの種類、装置の使用頻度など、様々な要因によって大きく変化するため、全ての製品のローラについて一律の総搬送可能距離を保証することは不可能であるし、また、寿命までに要する期間も一定とはなりえないからである。それ故、従来の寿命検知手法では、装置の使用状況に柔軟に対応できないだけでなく、どのユーザーから優先的にメンテナンスを行うべきかを判断することが難しく、サービス業務の効率が悪くなったり、交換が間に合わずにトラブルが発生したりという問題が生じていた。
【０００８】
これらの問題を解決するためにも、精度良くローラの寿命時期を予測可能な寿命予測手法の開発が求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、シートを搬送する回転体と、前記回転体の消耗による搬送性能の低下を検出する消耗度検出手段と、前記回転体の稼働時間を計測する時間管理手段と、前記回転体が消耗により搬送不能となる直前の限界消耗度を予め記憶させておく限界消耗度記憶手段と、前記回転体が消耗により搬送不能となる時期を予測する寿命予測手段と、を有し、前記寿命予測手段は、前記消耗度検出手段により検出した前記回転体の消耗度と、前記時間管理手段により計測した前記回転体の稼動期間と、前記限界消耗度記憶手段が記憶している限界消耗度とを利用し、前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を、予測関数によって算出することを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、装置の設置状態やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などの外的要因に応じて、柔軟に精度の高いローラの寿命予測を行うことが可能になる。その結果、交換遅れによるジャム発生など、ユーザーに強いる不都合を確実に防止できる。また、まだ寿命まで余裕のある回転体を早めに交換するのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態を説明する。図４は本発明を利用した寿命予測手段を備えた画像形成装置としてのプリンタの断面図である。１はプリンタ本体であり、プリンタ本体１の上部には、感光ドラム１２へと画像を書き込むためのレーザースキャナ１１が設けられている。パソコン等の外部情報端末から送信されてきた印刷データは、プリンタ本体１を制御する制御手段としてのコントローラ４０で受信され、書き込み画像データとしてレーザースキャナ１１へ出力される。
【００１３】
シート給送部は、シート搬送の最上流に位置し、本実施形態のプリンタでは、装置下部に全４段設けられている。シート給送部は、シートを積載収納する給送カセット３０（３０ａ〜３０ｄ）と、該給送カセット内に収納されているシートＳを分離して給送する給送ユニット３１（３１ａ〜３１ｄ）とから構成される。図３に示すように、給送ユニット３１には、前記給送カセット３０内のシートＳをピックアップするためのピックアップローラ５０と、該ピックアップローラ５０がピックアップしたシートを給送するための給送ローラ５１と、該給送ローラ５１に対向し、シートに戻し方向の分離力を与えることでシートを分離する分離ローラ５２と、該給送ローラ５１が給送したシートの搬送を引き継ぎ、該給送ローラ５１の搬送駆動が切れた後も、シートを該給送ローラ５１と該分離ローラ５２のニップから引き抜くための搬送ローラ５３（５３ａ〜５３ｅ）が配置されている。また、シート搬送方向において、各搬送ローラ５３（５３ａ〜５３ｅ）の直後には、シート検知センサ３３（３３ａ〜３３ｅ）が設けられている。前記各搬送ローラ５３は、前述したシートの引き抜き動作の他、更にシート搬送方向上流側にあるシート給送部から縦搬送パス３５を搬送されてくるシートの搬送を引き継ぐ役割も持っている。
【００１４】
縦搬送パス３５の最下流位置には、図４に示すようにレジストローラ対８１があり、ここで最終的なシートの斜行補正と、画像形成部での画像書き込みとシート搬送のタイミング合わせを行う。
【００１５】
画像形成部は、感光ドラム１２と、感光ドラム１２の表面に均一な帯電を施すための帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光ドラム１２の表面に前記レーザースキャナ１１が光像を描くことで形成された静電潜像を、シートＳに転写すべきトナー像へと現像するための現像器１４と、感光ドラム１２の表面に現像されたトナー像をシートＳに転写するための転写ローラ１９と、トナー像を転写した後、感光ドラム１２に残留したトナーを除去するためのクリーナ２６とを備えている。
【００１６】
画像形成部の下流側にはトナー像が転写されたシートＳを搬送するためのシート搬送部２１と、シート搬送部２１により搬送されるシートＳ上のトナー像を永久画像として定着するための定着器２２が設けられている。また、定着器２２で像が定着されたシートＳをプリンタ本体１から排出するための排出ローラ２４が設けられており、さらに、プリンタ本体１の上部外側には、排出ローラ２４で排出されたシートＳを受け取るための排出シート積載トレイ２５が構成されている。
【００１７】
さて、ここでシートを搬送する回転体の消耗による搬送不能を予測する寿命予測手段の構成について説明するが、最初に、シートを搬送する回転体としてのローラの寿命のメカニズムについて述べる。一般的なゴムローラの場合、ローラの外径寸法とローラ表面の摩擦係数は、シートの通紙に伴い、それぞれ図２（ａ），（ｂ）に示すグラフのように推移する。ローラの外径が磨耗すれば１回転当たりの搬送距離が短くなり、表面摩擦係数が低下すればスリップ率が増えるため、設計値を１００％とした時のシートの搬送効率は、図２（ｃ）のグラフのように徐々に低下していく。やがて搬送効率が低下して、例えば、画像形成部の画像形成動作にシートの供給が間に合わなくなると、遅延ジャムが発生する。また、搬送路中にシートの搬送負荷となる要因がある場合は、摩擦係数の低下に関して図２（ｂ），（ｃ）に示すようなスリップ限界点が存在し、この限界点に到達すると、完全にローラがスリップしてシートを搬送する事ができず、遅延ジャムとなる。これらによって、所定のタイミングでプリンタ本体の制御が行えなくなる状態を、ローラの寿命という。
【００１８】
このようにローラが寿命を迎える前に、寿命が近いことを検知するためには、ローラの消耗状態を知るための消耗度検出手段が必要となる。本実施形態では、消耗度検出手段としてシート検知センサ３３とコントローラ４０を用い、給送されたシートがシート検知センサ３３に到達するタイミングをモニター（監視）している。このタイミングの設計値に対する遅延率が、ローラの消耗度を代表する評価値となる。なお、シート検知センサ３３は、コントローラ４０がプリンタ本体１を制御する際のシート位置検知手段や、ジャムシートの残留箇所の検出手段などとしても利用している。本実施形態では、図３に示すように、給送動作がスタートした後、シートが最初のシート検知センサ３３ｂに到達するまでの時間から回転体としての給送ローラ５１の消耗度を検出し、また、シートが最初のシート検知センサ３３ｂに到達した後、次のシート検知センサ３３ａに到達するまでの時間から回転体としての搬送ローラ５３ｂの消耗度を検出する。
【００１９】
次に、寿命予測手段によるローラの寿命時期の予測方法について述べる。本実施形態のプリンタでは、ローラの種類毎にシート搬送タイミングの遅延率ｙの閾値（規定消耗度）Ｋを個別に設定し、予め記憶手段であるコントローラ４０内蔵のメモリに記憶している。この閾値Ｋは、ローラが寿命となる直前の限界遅延率Ｌに対して所定のマージンを持って設定されており、前記消耗度検出手段としてのシート検知センサ３３とコントローラ４０によりモニターしている実際のローラの消耗度、すなわち遅延率が閾値Ｋに到達した時点で、装置の制御手段であり前記寿命予測手段としても機能するコントローラ４０が後述する予測関数によって寿命予測演算を行い、該当するローラの寿命時期を予測する。このコントローラ４０による寿命予測の演算には、該当するローラの消耗度、すなわち、シートが前記ローラにかかわるシート検知センサ３３に到達するタイミングの設定値に対する遅延率ｙが用いられる。更に、ローラが前回交換されてからの経過時間ｔ（例えば、前記ローラの初期状態から現在まで稼働時間）情報が用いられる。なお、このローラの稼動時間ｔは、プリンタ本体のコントローラ４０に内蔵されている時間管理手段としてのクロック機能を利用して計測する。また、ローラが寿命となる直前の限界遅延率Ｌは、限界消耗度記憶手段としてのコントローラ４０上のメモリに予め記憶されている。
【００２０】
本実施形態では、前記コントローラ４０が、前記シート検知センサ３３及びコントローラ４０により検出した前記ローラの遅延率（消耗度）と、前記コントローラ４０内のクロック機能により計測した前記ローラの稼動期間と、前記コントローラ４０内のメモリが記憶している限界遅延率（限界消耗度）とを利用し、図１に示す予測関数としての比例の関数（１次関数）に基づいて、ローラが消耗により搬送不能となる寿命時期を算出している。
【００２１】
すなわち、本実施形態で使用した予測演算式（寿命演算アルゴリズム）は、演算実施時における該当するローラのシート搬送タイミングの遅延率をＫ％（つまり、遅延率の閾値で、理想設計値を１００％とする。Ｋ＞１００）、前記ローラの初期状態における同遅延率をＡ％、前記ローラの寿命直前状態での限界遅延率をＬ％、ローラが交換されてから（前記ローラの初期状態から）の経過時間をＴとすると、前記ローラの寿命時期Ｔｅは（図１参照）、下記式２で表される。なお、時間の変数をｔ（Ｘ軸）、遅延率の変数をｙとした場合の、下記式１を、ｙ＝Ｌについて解くと、前記Ｌ時のｔである寿命時期Ｔｅが求まる。
【００２２】
ｙ＝（Ｋ−Ａ）／Ｔｘｔ＋Ａ……（１）
Ｔｅ＝Ｔ×（Ｌ−Ａ）／（Ｋ−Ａ）……（２）
【００２３】
これは、シート搬送タイミングの遅延率推移が１次関数で近似可能なことを利用したものである。本実施形態の場合、例えば、回転体としての給送ローラ５１の寿命時期の算出では、Ｋ＝１２５、Ａ＝１１０、Ｌ＝１３０、同回転体としての搬送ローラ５３の寿命時期の算出では、Ｋ＝１１５、Ａ＝１０３、Ｌ＝１２０、という設定にしており、これらは記憶手段としてのコントローラ４０上のメモリに記憶されている。これらの数値は、シート給送部の機構や制御方法、ローラのゴム材料特性などによって異なるため、寿命を予測したい対象箇所に応じて適宜設定する必要がある。
【００２４】
前記ローラ搬送によるシートの遅延率が閾値を超えて、寿命予測演算が為されると、情報通信手段としても機能するコントローラ４０はネットワーク回線を通じてサービスセンターへ演算結果を自動送信する。これにより、サービスセンターのサービスマンは、いつ頃までにローラ交換に行けば良いかを把握することができる。
【００２５】
上述したように、本実施形態によれば、プリンタ本体の設置される環境やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などによって変化するローラの寿命時期を、柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、遅延ジャム等のトラブルを確実に未然に防止することができる。
【００２６】
また、寿命時期情報を、ネットワークを通じてサービスステーションへ伝達することにより、サービスステーション側でユーザー先の装置に組み込まれたローラの交換時期を精度良く把握することができるため、ユーザー先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にローラ交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるジャム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。
【００２７】
また、まだ寿命時期まで余裕のあるローラを早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、ローラの寿命時期を算出する予測関数として、ローラの遅延率推移が１次関数に近似した寿命演算アルゴリズムを用いてローラの寿命予測を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１実施形態と同じ構成のプリンタにおいて、例えば、ローラが、初期は消耗の進行度合いが微小だが、寿命間近になると急激に速まるような寿命特性を持つ場合、第１実施形態のように比例の関数（１次関数）で現象を近似することは困難になる。これに対応する形態として、第２実施形態では、予測関数として、１次関数と２次関数を組み合わせた予測曲線により現象を近似する（図５及び図６参照）。なお、寿命予測には、予測曲線の１次関数の部分から利用しても良いが、その手法は第１実施形態を応用できるため、ここでは２次関数の部分からローラの寿命時期を予測する手法（寿命演算アルゴリズム）について説明する。
【００２９】
初期状態では消耗の進行が遅いが、寿命間近になると加速的に消耗する特性を持つローラについて、その寿命時期を予測することは、第１実施形態の比例特性に比べると遥かに困難である。それは、ローラの個体差や外乱等の要因で、予測が実際の結果から外れ易いためである。このため、本実施形態では２段階の処理によって予測曲線を決定し、最終的なローラの寿命予測を行う。
【００３０】
このローラの寿命予測の手順（寿命演算アルゴリズム）は、▲１▼既知の基準曲線を元に、ベースとなる予備予測曲線を決定する。▲２▼精度向上の為、予備予測曲線を実際の現象に合わせて修正し、最終予測曲線を作成する。そして、その関数に従って寿命予測演算を行う。の２つ段階から成る。
【００３１】
まず、シート搬送のタイミング遅延率が、予め設定した閾値を超えた時点で▲１▼の処理を行い、それから予め設定した一定期間後、再度タイミング遅延率の確認を行うことで▲２▼の処理を行う。以下に、処理の具体的内容を図５及び図６を用いて説明する。
【００３２】
予測曲線は（以後、２次関数の部分を指して予測曲線と呼ぶ）、タイミング遅延率をｙ、稼動時間をｔ、２次関数の頂点座標を（Ｍ，Ｎ）とすると、下記式２で定義される。 なお、下記式２中、Ｂは２次関数の傾きの係数、Ｍは２次関数の頂点のＸ座標（時間軸）、Ｎは２次関数の頂点のＹ座標（遅延率軸）である。
【００３３】
ｙ＝Ｂ×（ｔ−Ｍ）2＋Ｎ……（２）
【００３４】
パラメータＢ，Ｍは、プリンタ本体の使用状況によって変化する値で、曲線形状としては、使用頻度が高ければ、ｔ＝０を基準として時間軸方向に圧縮され、逆に使用頻度が低ければ、同方向に拡大されるという関係にある。つまり、ある使用頻度における遅延率推移曲線が事前に１つわかっていれば、使用状況が異なるケースについても、予測曲線を作成できるのである。本実施形態では、１００００枚／日のペースで給送動作を行った場合の遅延率推移曲線を事前にサンプリングし、基準となる予測曲線（以後、基準曲線と呼ぶ）を定義した。この時の基準曲線（図５参照）を表す関数は、下記式３となる。
【００３５】
ｙ＝Ｂ０×（ｔ−Ｍ０）2＋Ｎ０……（３）
【００３６】
また、この基準曲線が、ローラの寿命予測を実施するトリガとなる遅延率ｙが閾値Ｋ１に達する時期をＴ０（既知）と定義する。なお、この図５に示す基準曲線は、前述したように、事前に調査済みの遅延率推移のデータから得られた近似曲線であり、そのパラメータ値（Ｂ，Ｍ，Ｎの具体的な数値）は記憶手段としてのコントローラ４０上のメモリに予め記憶されている。
【００３７】
さて、この基準曲線を元に、▲１▼の処理について説明する。給送ローラが使用され、前記消耗度検出手段としてのシート検知センサ３３とコントローラ４０によりモニターしている実際のローラの消耗度、すなわち遅延率ｙが閾値Ｋ１に到達した時点で、図５に示す予備予測曲線の決定処理を行う。時間管理手段としてのコントローラ４０内蔵のクロック機能により、該当するローラが前回交換されてからその時点までの実稼動時間Ｔ１が測定できるため、基準曲線と現在の遅延推移曲線の、時間軸方向の倍率差ｂが下記式４により求まる。これにより、現在の予測曲線のパラメータＢ，Ｍは、それぞれ下記式５，６によって定まり、タイミング遅延率をｙ、稼動時間をｔ、２次関数の頂点座標を（Ｍ０×ｂ，Ｎ０）とする、図５に示す予備予測曲線の関数（式７）が完成する。
【００３８】
ｂ＝Ｔ１／Ｔ０……（４）
Ｂ＝Ｂ０／ｂ2……（５）
Ｍ＝Ｍ０×ｂ……（６）
ｙ＝（Ｂ０／ｂ2）×（ｔ−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ０……（７）
【００３９】
なお、この時点において、基準曲線が限界遅延率Ｌに達する時期、すなわち寿命時期をＴｅ０とすると、倍率差ｂにより、予備予測曲線の寿命時期Ｔｅ１は、下記式８により算出できるが、この時点では精度が悪い為、まだ予測演算は行わない（むろん、予測を行っても構わない）。
【００４０】
Ｔｅ１＝ｂ×Ｔｅ０＝（Ｔ１×Ｔｅ０）／Ｔ０……（８）
【００４１】
次に、予測曲線を再設定して精度を向上させた上で寿命予測演算を行う▲２▼の処理について説明する。まず、▲１▼の処理から予め設定した一定時間後のＴ２において、給送ローラのタイミング遅延率ｙを再度測定する。この時の遅延率ｙをＫ２とする。予測曲線を決定する２次関数のパラメータのうち、頂点の時間軸座標Ｍを予備予測曲線のＭ０×ｂに固定すると、（Ｔ１，Ｋ１）と（Ｔ２，Ｋ２）の２点を通り、かつ頂点がｔ＝Ｍ０×ｂ上にある曲線（図６に示す最終予測曲線）が定まる。
【００４２】
Ｋ１＝Ｂ×（Ｔ１−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ……（９）
Ｋ２＝Ｂ×（Ｔ２−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ……（１０）
【００４３】
すわなち、上記連立方程式（式９，１０）の解として得られるＢ，Ｎを、簡略化の為、それぞれＢ２，Ｎ２とすると、図６に示す最終予測曲線の関数は、下記式１１となる。
【００４４】
ｙ＝Ｂ２×（ｔ−Ｍ０×ｂ）2＋Ｎ２……（１１）
【００４５】
この最終予測曲線を表す関数を元に、コントローラ４０は寿命予測演算を行い、搬送タイミングの遅延率ｙが限界遅延率Ｌに達する時期Ｔｅを下記式１２（２次関数）によって算出する。
【００４６】
Ｔｅ＝√（（Ｌ−Ｎ２）／Ｂ２）＋Ｍ０×ｂ……（１２）
【００４７】
前記ローラの寿命予測の手順により、▲１▼既知の基準曲線を元に、ベースとなる予備予測曲線を決定し、▲２▼精度向上の為、予備予測曲線を実際の現象に合わせて修正し、最終予測曲線を作成し、そして、その関数に従って寿命予測演算が為されると、コントローラ４０はネットワーク回線を通じてサービスセンターへ演算結果を自動送信する。これにより、サービスセンターのサービスマンは、いつ頃までにローラ交換に行けば良いかを把握することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では最終予測曲線を決定した後は、寿命の再予測を行わないが、寿命を迎えるまでの間に何度か予測曲線の修正と寿命の再予測を行っても構わない。
【００４９】
上述したように、本実施形態によれば、特に、初期状態では消耗の進行が遅いが、寿命間近になると加速的に消耗する特性を持つローラの寿命予測に有効であり、プリンタ本体の設置される環境やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などによって変化するローラの寿命時期を、より柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、遅延ジャム等のトラブルを確実に未然に防止することができる。
【００５０】
また、寿命時期情報を、ネットワークを通じてサービスステーションへ伝達することにより、サービスステーション側でユーザー先の装置に組み込まれたローラの交換時期を精度良く把握することができるため、ユーザー先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にローラ交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるジャム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。
【００５１】
また、まだ寿命時期まで余裕のあるローラを早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【００５２】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、ローラの消耗度を検出する手段として、シート検知センサ３３へのシートの到着タイミングの設定値に対する遅延率を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ローラの外形寸法をセンサで測定しても良く、あるいは、シートの実搬送速度をエンコーダ付きの従動コロを用いてモニターしても良く、搬送効率の低下が検出できれば、様々な手段が応用可能である。
【００５３】
また、前述した実施形態では、シート搬送タイミングの遅延率が閾値を超えた時点で寿命予測演算を実施するようにしたが、本発明はこのような方法に限定されるものではない。例えば、定期的に演算を実施しても良いし、閾値を超えた後、こまめに演算を実施するようなシーケンスにしても良い。あるいは、サービスステーション側などの外部から寿命予測演算を行うように実施信号を与えられるようにしても良い。
【００５４】
また、前述した実施形態では、前回ローラを交換してからの経過時間をそのまま寿命予測に利用したが、例えば、長期間電源を入れていなかった期間は除外するようにしても良いし、時間情報の他にも通紙カウンタ情報なども併用し（例えば、通紙枚数が少ないにもかかわらず消耗が激しい場合とそうでない場合で演算式を変えたり、使用頻度の急激な変化を察知して演算式を変えたり等）、より精度の高い予測を行うこともできる。
【００５５】
また、前述した実施形態では、ローラの寿命時期を予測した時、その寿命時期情報を、ネットワークを通じて画像形成装置外部の情報端末（サービスステーションなど）へ送るようにした場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図示していないが、画像形成装置の操作部の表示手段に表示するようにしても良いし、あるいは、シートに記録して出力するようにしても良い。
【００５６】
また、前述した実施形態では、シート給送部における回転体としてのローラの寿命時期予測に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、シートを搬送する回転体としての他のローラの寿命時期を予測するために本発明を用いることで同様の効果が得られる。
【００５７】
また、前述した実施形態では、シートを搬送する回転体として、ゴム素材のローラを例示したが、素材、形状なども含めてローラに限定されるものではない。例えば、図１に示すシート搬送部２１のようなベルト形状のものであっても本発明を適用することで同様の効果が得られる。
【００５８】
また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置、あるいは、これらの機能を複数有する複合機等の他の画像形成装置であっても良く、該画像形成装置においてシートの搬送に用いられる回転体の寿命予測に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また前述した実施形態では、記録対象としての記録紙等のシートの搬送にかかわる回転体の場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、読取対象としての原稿等のシートの搬送にかかわる回転体に適用しても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また前述した実施形態では、記録方式として電子写真方式を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばインクジェット方式等の他の記録方式であっても良い。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プリンタ本体の設置される環境やユーザーの使用するシートの種類、使用頻度などによって変化する回転体の寿命時期を、柔軟かつ非常に高精度に予測することが可能になる。その結果、遅延ジャム等のトラブルを確実に未然に防止することができる。
【００６２】
また、寿命時期情報を、ネットワークを通じてサービスステーションへ伝達するようにした場合には、サービスステーション側でユーザー先の装置に組み込まれた回転体の交換時期を精度良く把握することができるため、ユーザー先の多くの装置のうち、いずれのものから優先的にローラ交換に回れば良いかを最適化できる。その結果、交換遅れによるジャム発生がなくなり、サービスの質を飛躍的に高めることができる他、サービス業務の大幅な効率化が図れる。
【００６３】
また、まだ寿命時期まで余裕のある回転体を早めに交換してしまうのではなく、十分に使い切った後に交換することが可能となるため、ランニングコスト低減の効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における寿命予測アルゴリズムの説明図
【図２】ローラの消耗に伴う、ローラ外径、摩擦係数、搬送効率の推移を示す説明図
【図３】画像形成装置のシート給送部概略断面図
【図４】画像形成装置の概略断面図
【図５】第２実施形態における寿命予測アルゴリズムの説明図
【図６】第２実施形態における寿命予測アルゴリズムの説明図
【符号の説明】
Ｓ …シート
１ …プリンタ本体
１１ …レーザースキャナ
１２ …感光ドラム
１３ …帯電器
１４ …現像器
１９ …転写ローラ
２１ …シート搬送部
２２ …定着器
２５ …排出シート積載トレイ
２６ …クリーナ
３０ …給送カセット
３１ …給送ユニット
３３ …シート検知センサ
３５ …縦搬送パス
４０ …コントローラ
５０ …ピックアップローラ
５１ …給送ローラ
５２ …分離ローラ
５３ …搬送ローラ
８１ …レジストローラ対
Claims (13)
- シートを搬送する回転体と、
前記回転体の消耗による搬送性能の低下を検出する消耗度検出手段と、
前記回転体の稼働時間を計測する時間管理手段と、
前記回転体が消耗により搬送不能となる直前の限界消耗度を予め記憶させておく限界消耗度記憶手段と、
前記回転体が消耗により搬送不能となる時期を予測する寿命予測手段と、
を有し、
前記寿命予測手段は、前記消耗度検出手段により検出した前記回転体の消耗度と、前記時間管理手段により計測した前記回転体の稼動期間と、前記限界消耗度記憶手段が記憶している限界消耗度とを利用し、前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を、予測関数によって算出することを特徴とするシート搬送装置。 - 前記寿命予測手段は、前記予測関数として、時間の経過に伴う回転体の消耗度の推移を１次関数で近似した寿命演算アルゴリズムを持ち、前記寿命演算アルゴリズムにしたがって前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を算出することを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
- 前記１次関数で近似した寿命演算アルゴリズムは、演算実施時の回転体の消耗度をＫ、初期状態の回転体の消耗度をＡ、前記限界消耗度記憶手段が予め記憶している限界消耗度をＬ、前記時間管理手段により計測した初期状態から現在までの回転体の稼動期間をＴ、前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期をＴｅとすると、Ｔｅ＝Ｔ×（Ｌ−Ａ）／（Ｋ−Ａ）、で表されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送装置。
- 前記消耗度検出手段により検出した現在の回転体の消耗度が、前記限界消耗度に基づいて所定のマージンをもって事前に設定された規定消耗度を超えた時点で、前記回転体の寿命時期を予測することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
- 前記寿命予測手段は、前記予測関数として、時間の経過に伴う回転体の消耗度の推移を２次関数で近似した寿命演算アルゴリズムを持ち、前記予寿命演算アルゴリズムにしたがって前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を算出することを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
- 前記２次関数で近似した寿命演算アルゴリズムは、回転体の消耗度をｙ、稼動時間をｔ、２次関数の頂点の消耗度軸の座標をＮ、同頂点の時間軸の座標をＭ、２次関数の傾きの係数をＢ、として定義した、ｙ＝Ｂ×（ｔ−Ｍ）2＋Ｎ、で表される予測曲線を用いて、まず、事前に基準となる予測曲線を設定し、前記消耗度検出手段により検出した現在の回転体の消耗度が、前記限界消耗度に基づいて所定のマージンをもって事前に設定された規定消耗度を超えた時点で、前記基準となる予測曲線を元に予備予測曲線を決定し、
次いで、予め設定された一定時間後に、前記予備予測曲線を実際の回転体の消耗度の推移に合わせて修正した最終予測曲線を作成し、前記最終予測曲線を表す関数を元に、回転体の消耗度ｙが限界遅延率Ｌに達する時期ｔである寿命時期Ｔｅを算出することを特徴とする請求項５に記載のシート搬送装置。 - 前記寿命予測手段は、前記回転体の消耗度合いに関わらず、外部から要求のある時、もしくは定期的に、前記回転体の寿命時期を予測することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
- 回転体を用いてシートを搬送する搬送手段を有し、シートに画像を形成する画像形成装置において、前記搬送手段として、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシート搬送装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 前記寿命予測手段は、前記回転体の寿命時期を予測した時、その予測情報を、ネットワークを通じて画像形成装置外部の情報端末へ送ることが可能な情報通信手段を有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
- 前記寿命予測手段は、前記回転体の寿命時期を予測した時、その寿命時期情報を、操作部の表示手段に表示するか、もしくはシートに記録して出力可能なことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
- シートを搬送する回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を予測する回転体寿命予測方法であって、
前記回転体が消耗により搬送不能となる直前の限界消耗度を限界摩耗度記憶手段に予め記憶しておく行程、
消耗度検出手段により前記回転体の消耗による搬送性能の低下を検出する行程、
時間管理手段により前記回転体の稼働期間を計測する行程、
を経て、
前記消耗度検出手段により検出した回転体の消耗度と、前記時間管理手段により計測した回転体の稼動期間と、前記限界消耗度記憶手段が記憶している限界消耗度とを利用し、前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を、予測関数によって算出することを特徴とする回転体寿命予測方法。 - 前記寿命予測手段は、前記予測関数として、時間の経過に伴う回転体の消耗度の推移を１次関数で近似した寿命演算アルゴリズムを持ち、前記寿命演算アルゴリズムにしたがって前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を算出することを特徴とする請求項１１に記載の回転体寿命予測方法。
- 前記寿命予測手段は、前記予測関数として、時間の経過に伴う回転体の消耗度の推移を２次関数で近似した寿命演算アルゴリズムを持ち、前記予寿命演算アルゴリズムにしたがって前記回転体が消耗により搬送不能となる寿命時期を算出することを特徴とする請求項１１に記載の回転体寿命予測方法。
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