JP7065625B2 - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、消耗品の管理技術に関するものである。

従来、画像形成装置は現像剤や紙などの消耗品を消費しながら画像の形成及び出力を行う。また、画像形成プロセスで用いられる感光体などの消耗部品（以下、上記の消耗品と消耗部品とをまとめて消耗品と称する）は、使用されるにつれて現像剤や紙粉による汚染や摺擦部の摩耗が進行し、所望の性能を発揮できなくなる。そのため、このような消耗品には、所定の部品寿命が設けられている。そして、これらの消耗品が使い切られた場合、又は、部品寿命に到達した場合には、画像形成装置は正常な画像を出力できなくなる。

そこで、画像形成装置を安定的に稼働させるために、次のようなことが求められている。即ち、消耗品が使い切られたり所定の部品寿命に到達したりする前にユーザに交換用の予備の消耗品を配送してユーザ側で一時的に保管し、補充あるいは交換（以下まとめて交換と称する）が必要になった際に速やかに交換を行えるよう備える。

これまで上記の要求に対し、例えば次のような技術が提案されている。ユーザの消耗品使用履歴から残量を予測してその予測残量の所定期間の傾きから算出した残量がゼロになるまでの日数（残期間）、それに加えて消耗品の配送に要する日数、から交換用の予備の消耗品を配送するタイミングを決定する（例えば、特許文献１）。

特開2017-37596号公報

しかしながら、ユーザの消耗品の使用状況は一定ではなく日々変化するため、正確に残量がゼロになるまでの日数（残期間）を予測することが困難である。然るに、配送された消耗品がユーザに届いた時にはまだ消耗品の残量が十分にある「早配」、逆にユーザに届く前に消耗品がなくなる「遅配」が発生する、という問題があった。過度な「早配」は、実際の交換前に消耗品が紛失するというリスクがある。一方、「遅配」は消耗品の枯渇のために画像形成装置が使用不能の状況に陥ってしまう。本発明では、画像形成装置における消耗品の使用可能期間をより高精度に求めるための技術を提供する。

本発明の一様態は、シートに画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置であって、
前記画像形成装置において画像形成に使用する消耗品の推定使用量と、該消耗品の残量と、に基づいて、該消耗品の残りの使用可能期間を求める計算手段と、
前記使用可能期間に基づいて、交換用の消耗品の準備を促す信号の出力を制御する制御手段と、
情報を表示する表示画面を備える操作パネルと、
前記信号に対応する前記消耗品の配送に関する情報が前記表示画面に表示されるように前記表示画面を制御する表示コントローラと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置における消耗品の使用可能期間をより高精度に求めることができる。

画像形成装置１０１の断面図。 トナーボトルからのトナー補給動作を説明する図。 画像形成装置１０１の制御ブロック図。 使用量検知部３０２の動作を示すフローチャート。 過去の規定期間内の累積トナー使用量、トナーの残量、の一例を示す図。 抽出部３０８及び予測部３０５の動作を示すフローチャート。 残日数を求めた例を示す図。 表示画面８００における表示例を示す図。 画像形成装置１０１の制御ブロック図。 画像形成装置１０１の制御ブロック図。 平均値D_center（図１１）を説明する図。 単日使用量と平均値と標準偏差を示した図。 ｐの値とUI_AVEとσIとの関係を示す図。 判定部３０６の動作を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載した構成の具体的な実施形態の１つである。

［第１の実施形態］
先ず、本実施形態に係る画像形成装置の画像形成プロセスに係る主要な構成について、図１を用いて説明する。本実施形態に係る画像形成装置に適用可能な方式としては、電子写真方式、オフセット印刷方式、インクジェット方式等の複数の方式が挙げられるが、本実施形態では一例として、電子写真方式を用いたカラー印刷が可能な画像形成装置について説明する。然るに図１には、電子写真方式を用いたカラー印刷が可能な画像形成装置１０１の画像形成プロセスに係る主要な構成（一部）を示している。

図１は、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置１０１の断面図であり、厚紙対応力や生産性に優れる点から近年主流になっている。画像形成部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋで形成されたトナー像は、中間転写ベルトユニット１０２を介して紙搬送部１５０によって搬送される記録材Ｓに転写されることで該記録材Ｓに画像が形成される。以下、記録材Ｓへの画像形成について説明を行う。

＜記録材Ｓの搬送プロセス＞
記録材Ｓは記録材収納部１５１内のリフトアップ装置１５２上に積載される形で収納されており、給紙ローラー１５３により画像形成タイミングに合わせて給紙される。もちろん、他の給紙方式であってもいい。給紙ローラー１５３により送り出された記録材Ｓは給紙搬送パス１５４を通過し、レジストローラー１５５へと搬送される。レジストローラー１５５において斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部へと送られる。二次転写部は、対向する第一の二次転写部材である二次転写内駆動ローラー２および第二の二次転写部材である二次転写外ローラー１５６により形成される転写ニップ部である。そして、所定の加圧力と静電的負荷バイアスが与えられることで、中間転写ベルト上のトナー像が記録材Ｓ上に転写される。

＜画像の作像プロセス＞
以上説明した二次転写部までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで実行される二次転写部までの画像形成プロセスについて説明する。本実施形態に係る画像形成装置１０１は、イエロー（Ｙ）の現像剤（トナー）で画像を形成する画像形成部１１０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）の現像剤（トナー）で画像を形成する画像形成部１１０Ｍ、を有する。また、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、シアン（Ｃ）の現像剤（トナー）で画像を形成する画像形成部１１０Ｃ、ブラック（ＢＫ）の現像剤（トナー）で画像を形成する画像形成部１１０Ｋ、を有する。画像形成部１１０Ｙ、画像形成部１１０Ｍ、画像形成部１１０Ｃ、画像形成部１１０Ｋ、は何れも、トナーの色が異なる以外は同様の構成を有し且つ同様の動作を行うものであるから、以下では画像形成部１１０Ｙを例にとり、該画像形成部１１０Ｙの構成及び動作について説明する。また、画像形成部１１０Ｙ、画像形成部１１０Ｍ、画像形成部１１０Ｃ、画像形成部１１０Ｋ、に共通の説明を行う場合には、画像形成部１１０Ｙ、画像形成部１１０Ｍ、画像形成部１１０Ｃ、画像形成部１１０Ｋを画像形成部１１０と称する。

トナー像形成部としての画像形成部１１０Ｙは、アルミシリンダの表面に感光体が形成された感光ドラム１１１、感光ドラム１１１の表面を帯電する帯電器１１２、露光部１１３、現像装置１１４、一次転写ローラー１１５、および感光体クリーナー１１６、を有する。図中矢印ｍの方向に回転する感光ドラム１１１は、帯電器１１２により表面を一様に帯電される。レーザ及びポリゴンミラー補正系レンズを含むスキャナユニット１１７からは後述の画像コントローラ３０１から送信された画像ピクセル情報（形成する画像を構成する各画素の画素位置など、各画素に係る情報を含む）に応じて変調されたレーザ光が出力される。このレーザ光が折り返しミラーで反射し、露光部１１３にて帯電された感光ドラム１１１を露光することで、静電潜像が形成される。感光ドラム１１１上に形成された静電潜像は、現像装置１１４で静電帯電したトナーによって現像され、感光ドラム１１１上にトナー像が形成される。その後、一次転写ローラー１１５により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが加えられることにより、中間転写ベルト１上にイエローのトナー像が転写される。その後、感光ドラム１１１上に残った転写残トナーは感光体クリーナー１１６により回収され、再び次の画像形成に備える。

以上説明した画像形成部１１０は、図１の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。そのため、中間転写ベルト１に形成されたイエローのトナー像に対して、画像形成部１１０Ｍで形成されたマゼンタのトナー像が中間転写ベルト１に転写される。さらに、中間転写ベルト１に形成されたマゼンタのトナー像に対して、画像形成部１１０Ｃで形成されたシアンのトナー像が中間転写ベルト１に転写される。さらに、中間転写ベルト１に形成されたシアンのトナー像に対して、画像形成部１１０Ｋで形成されたブラックのトナー像が中間転写ベルト１に転写される。このように、異なる色のトナー像が中間転写ベルト１上に重ねられて形成されることで、フルカラー画像が中間転写ベルト１上に形成される。なお、本実施形態では、色数を４色としたが、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、中間転写ベルト１を備える中間転写ベルトユニット１０２について説明する。中間転写ベルト１は、駆動部材と二次転写内部材を兼ねる二次転写内駆動ローラー２、中間転写ベルト１に所定の張力を付与するテンションローラー３、および張架部材である二次転写前ローラー４、によって張架されている。そして、中間転写ベルト１は図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動されるベルト部材である。中間転写ベルト１の搬送方向Ｖに対して二次転写前ローラー４は二次転写内駆動ローラー２の上流側に配置され、テンションローラー３は二次転写内駆動ローラー２の下流側に配置されている。テンションローラー３と二次転写前ローラー４との間には、一次転写ローラー１１５が配設されている。テンションローラー３、二次転写前ローラー４には駆動は与えられておらず、中間転写ベルト１の搬送に従動して回転する。

テンションローラー３は図中矢印Ｔ方向（テンションローラー３と二次転写前ローラー４との間に張架された中間転写ベルト１で形成される平面と平行）に移動可能に保持されており、不図示の付勢部によって付勢される。これによって、中間転写ベルト１に張力を与えている。中間転写ベルト１にテンションローラー３による張力があたえられた状態で二次転写内駆動ローラー２が摩擦力にて中間転写ベルト１を搬送可能であるように、二次転写内駆動ローラー２の外周部は導電性ＥＰＤＭにて形成されている。二次転写内駆動ローラー２の外周面の初期摩擦抵抗μは１．０～１．５程度で設定されている。また、テンションローラー３には中間転写ベルト１を挟んで対向側に中間転写ベルト１に残ったトナーを除去する中間転写クリーナー５０をテンションローラー３に対して固定的に取り付けている。

中間転写ベルト１は、ここでは、ポリイミドにて形成された周長７９２ｍｍ、幅３４６ｍｍ、厚さ６０μｍのエンドレスベルトである。中間転写体の材料としては、これに限定されるものではないが、上記の他、ポリカーボネート、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ等により形成したものを好適に用い得る。

画像形成部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋにより並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト１上に一次転写された上流色のトナー像上に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト１上に形成され、二次転写部へと搬送される。なお、中間転写ベルト１を張架するローラーの本数は図１の構成に限定されるものではない。また、二次転写内駆動ローラー２の材質や外周面の初期摩擦抵抗に関しても上述の構成に限定されるものではない。

＜二次転写以降のプロセス＞
以上、それぞれ説明した記録材Ｓの搬送プロセスおよび画像形成プロセスを以って、二次転写部において中間転写ベルト１に形成されたフルカラーのトナー像が記録材Ｓ上に二次転写される。その後、記録材Ｓは定着前搬送部１５７により定着装置１５８へと搬送される。定着装置１５８には様々な構成および方式があるが、図１では対向する定着ローラー１５９および加圧ローラー１６０が形成する定着ニップ内で所定の加圧力と熱量を与えて記録材Ｓ上にトナー像を溶融固着させるものである。ここで、定着ローラー１５９は内部に熱源となるヒータを備え、加圧ローラー１６０は定着ローラー１５９に向かって付勢されている。定着装置１５８を通過して排紙反転ローラー１６１に搬送された記録材Ｓはそのまま排紙トレイ１６２上に排出されるか、もしくは両面画像形成を要する場合には分岐装置１６３に案内されて両面搬送装置１６４へと搬送されるかの経路選択が行われる。両面画像形成を要する場合、記録材Ｓは排紙反転ローラー１６１によるスイッチバック動作を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送装置１６４へと搬送される。その後、給紙ローラー１５３より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、再給紙パス１６５から給紙搬送パス１５４に合流し、同様に二次転写部へと送られる。裏面（２面目）の画像形成プロセスに関しては、先述の表面（１面目）の場合と同様であるから説明は省略する。

＜トナーボトルからのトナー補給＞
図２を用いて、消耗品としてのトナーボトルからのトナー補給動作について説明する。上述の画像の作像プロセスにおいて、現像装置１１４内に収容されたトナーを消費することにより、トナー画像を形成している。このため、作像プロセスが行われる度に現像装置１１４内のトナーが減少する。現像装置１１４に備えられた現像トナー量検知センサ１３１は、現像装置１１４内にトナーが一定量以上収容されているかを検知する。そして、現像装置１１４内のトナーが一定量を下回った場合、現像装置１１４に連結されたホッパー１３２に収容されたトナーが現像装置１１４内に補給される。ホッパー１３２内部には補給スクリュー１３３が備えられており、補給スクリュー１３３の回転量を制御することにより、一定量のトナーを現像装置１１４内へ補給することを可能としている。ここで、ホッパー１３２内に収容されたトナーの量が所定量以下となると、補給スクリュー１３３の回転量によらず現像装置１１４への正確な量のトナー補給が出来なくなる。しかし、ホッパー１３２に備えられたホッパートナー量検知センサ１３４によりホッパー１３２内にトナーが一定量以上収容されているかを検知する。そして、ホッパー１３２内のトナーの量が一定量を下回った場合、トナーボトル１４０に収容されたトナーをホッパー１３２内に補給する。なお、現像トナー量検知センサ１３１とホッパートナー量検知センサ１３４としては、透磁率を測定するインダクタンスセンサや、圧電振動子を用いた粉体レベルセンサが好適であるが、これらに限るものではない。

トナーボトル１４０は画像形成装置１０１に着脱可能に構成されており、画像形成装置１０１内に設けられた不図示のボトルマウントに装着されることでトナーボトル１４０の補給口に設けられた補給口シャッターが開放される。トナーボトル１４０内部には螺旋状のトナー搬送部が形成されており、ホッパー１３２へのトナー補給指示がされた場合に、トナーボトル１４０が回転することでトナーボトル１４０内のトナーは補給口方向に搬送される。さらに、トナーボトル１４０の回転動作に合わせてトナーボトル１４０の収縮動作が行われる。これにより、補給口付近に搬送されたトナーボトル１４０内のトナーはトナーボトル１４０の収縮動作に伴うポンピングにより補給口を通して排出され、ホッパー１３２に補給される。

上述の通り、現像装置１１４で消費されるトナーは最終的にはトナーボトル１４０から供給されるため、画像形成プロセスを続けることで、トナーボトル１４０内のトナーがなくなる。しかし、トナーボトル１４０は画像形成装置１０１に対して着脱可能に構成されているため、トナーが収容された新しいトナーボトルに交換することで、画像形成装置１０１による画像形成プロセスを継続することが可能である。

＜消耗品の残量予測＞
次に、図３は、トナーボトル１４０の残り使用可能期間（残日数Ｄｂｏｔｔｌｅ）を予測する画像形成装置１０１の制御ブロック図である。本実施形態では、「画像形成装置１０１が画像形成に使用する消耗品」がトナーであるケースについて説明するが、「画像形成装置１０１が画像形成に使用する消耗品」はトナーに限らない。

コントローラ３００は、１つ以上のプロセッサとメモリとを用いて実装可能である。そして、該１つ以上のプロセッサが該メモリに格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて処理を実行することで、コントローラ３００が行うものとして後述する各処理を実行若しくは制御する。

画像コントローラ３０１からは上記の画像ピクセル情報がスキャナコントローラ３０９及び使用量検知部３０２に対して送出される。スキャナコントローラ３０９は、画像コントローラ３０１から送出された画像ピクセル情報に応じてレーザー発光指令を生成してスキャナユニット１１７の発光タイミングを制御する。

補給コントローラ３０３は、現像トナー量検知センサ１３１による検知結果やホッパートナー量検知センサ１３４による検知結果に基づいて補給スクリュー１３３やトナーボトル１４０の動作タイミング（動作タイミングの詳細は上記の通り）を決定する。そして補給コントローラ３０３は、該決定した動作タイミングに応じて、補給スクリュー１３３やトナーボトル１４０を駆動するためのモータを回転駆動させることで、補給スクリュー１３３やトナーボトル１４０による上記のトナー補給を実現させる。なお、補給コントローラ３０３は、トナーボトル１４０を回転動作させた回数を「トナー補給回数」として計数し、該計数した「トナー補給回数」を使用量検知部３０２に通知する。

メモリ３０４は、トナーボトル１４０に設けられたメモリであり、該メモリ３０４には、トナーボトル１４０に入っているトナーの残量（トナー残量）が格納されている。なお、トナーボトル１４０が未使用の場合には、メモリ３０４には、生産時に充填されたトナーの重量がトナー残量として格納されている。メモリ３０４に格納されているトナー残量は使用量検知部３０２によって管理されている。

使用量検知部３０２の動作について、図４のフローチャートに従って説明する。図４のフローチャートに従った処理は、定期的（例えば１秒ごと）に実行されても良いし、不定期的（例えば１つの画像、１ページなどの印刷単位の画像形成のたび）に実行されても良い。

ステップＳ１００では、使用量検知部３０２は、メモリ３０４に格納されているトナー残量Ｗ_Ｔ－１を読み出す。「トナー残量Ｗ_Ｔ－１」とは、前回（現時刻をＴとしたときの時刻（Ｔ－１））の「図４のフローチャートに従った処理」において求めてメモリ３０４に格納されたトナー残量である。

ステップＳ１０１では、使用量検知部３０２は、画像コントローラ３０１から画像ピクセル情報Ｐを取得すると共に、補給コントローラ３０３からトナー補給回数Ｎを取得する。画像ピクセル情報Ｐとは、これまでに画像形成及び出力を行った画素数の累計値であり、トナー補給回数Ｎは、これまでにトナーボトル１４０を回転動作させた回数の累計値である。

ステップＳ１０２では、使用量検知部３０２は、ステップＳ１０１において取得した画像ピクセル情報Ｐが示す画素数から、前回のステップＳ１０１において取得した画像ピクセル情報Ｐが示す画素数を減算した結果であるΔＰを求める。また使用量検知部３０２は、ステップＳ１０１において取得したトナー補給回数Ｎから、前回のステップＳ１０１において取得したトナー補給回数Ｎを減算した結果であるΔＮを求める。

ステップＳ１０３では、使用量検知部３０２は、ΔＰ、ΔＮ、画像１ピクセルあたりのトナー使用量の代表値、トナー補給回数１回あたりのトナー使用量の代表値、を用いて以下の式を計算する。

Ｑ［ｍｇ］＝（０．０１５×ΔＰ＋１８０×ΔＮ）／２
この計算により使用量検知部３０２は、現時刻Ｔにおいて使用されると推定されるトナーの使用量（推定使用量）Ｑを求める。この式では、画像１ピクセルあたりのトナー使用量の代表値＝０．０１５［ｍｇ］、トナー補給回数１回あたりのトナー使用量の代表値＝１８０［ｍｇ］としている。この式は、出力画像に基づいたトナー使用量推定とトナーボトルからのトナー供給量に基づいたトナー使用量推定との平均を用いて、現時刻において使用されると推定されるトナーの使用量を求めるための計算式である。

ステップＳ１０４で使用量検知部３０２は、前回（時刻（Ｔ－１））のステップＳ１０４で求めた累積トナー使用量Ｕ_Ｔ－１に、今回のステップＳ１０３で求めた推定使用量Ｑを加算したものを、現時刻Ｔにおける累積トナー使用量Ｕ_Ｔとして求める。つまり使用量検知部３０２は、Ｕ_Ｔ＝Ｕ_Ｔ－１＋Ｑを計算する。なお、Ｔ＝１，２，…としたとき、Ｕ_０＝０とする。

ステップＳ１０５では、使用量検知部３０２は、ステップＳ１００でメモリ３０４から読み出したトナー残量Ｗ_Ｔ－１から推定使用量Ｑを減算した結果（Ｗ_Ｔ－１－Ｑ）を、現時刻Ｔにおけるトナー残量Ｗ_Ｔとして求める。

ステップＳ１０６では、使用量検知部３０２は、メモリ３０４に格納されているトナー残量Ｗ_Ｔ－１を、ステップＳ１０５において求めたトナー残量Ｗ_Ｔに更新する。

ステップＳ１０７では、使用量検知部３０２は、コントローラ３００が有するタイマなどでもって現在の日付を取得し、該現在の日付が、前回の図４のフローチャートに従った処理を実行した日付の翌日以降であるか否かを判断する。この判断の結果、現在の日付が、前回の図４のフローチャートに従った処理を実行した日付の翌日以降である場合には、処理はステップＳ１０８に進む。一方、現在の日付が、前回の図４のフローチャートに従った処理を実行した日付と同じである場合には、図４のフローチャートに従った処理は終了する。

ステップＳ１０８では、使用量検知部３０２は、累計トナー使用量Ｕ_Ｔを「現時刻Ｔを含む当日一日で使用したトナー使用量」（一日当たりのトナー使用量）として、予測部３０５及び抽出部３０８に対して送出する。また使用量検知部３０２は、トナー残量Ｗ_Ｔを、予測部３０５に対して送出する。ステップＳ１０９では、使用量検知部３０２は、Ｕ_Ｔを０に初期化する。

図３に戻り抽出部３０８は、使用量検知部３０２から累積トナー使用量（当日トナー使用量）を取得すると、過去の規定期間内に使用量検知部３０２から取得した累積トナー使用量の平均値Ｕ_ＡＶＥと、過去の規定期間内に使用量検知部３０２から取得した累積トナー使用量の標準偏差σと、を「ユーザの使い方の特徴量」として求める。

予測部３０５は、抽出部３０８が求めた平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを用いて、現在画像形成装置１０１に残っているトナーの残り使用可能期間（残日数Ｄｂｏｔｔｌｅ）を求める。

抽出部３０８及び予測部３０５の動作について、図６のフローチャートに従って説明する。図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４の各処理は予測部３０５が行う処理であり、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の各処理は抽出部３０８が行う処理である。

ここで、過去の規定期間内に使用量検知部３０２から取得した累積トナー使用量、該過去の規定期間内におけるトナーの残量、の一例を図５に示す。図５（ａ）は、あるユーザの１日当たりのトナー使用量（当日トナー使用量）の変化を示したものであり、それぞれの点が使用量検知部３０２から通知された各日の１日当たりのトナー使用量であり、トナー使用開始から７０日経過した時点のものである。図５（ａ）のグラフにおいて横軸はトナー使用開始日からの経過時間（日）、縦軸は当日トナー使用量を示す。また、図５（ｂ）は、トナー初期量（０日）から１日当たりのトナー使用量を減算して、日々のトナー残量の推移を示したものであり、７０日経過時点でトナー残量がＷとなっている。

ステップＳ２０１では、予測部３０５は、使用量検知部３０２から送出された累計トナー使用量Ｕ_Ｔと、トナー残量Ｗ_Ｔと、を取得する。一方でステップＳ３０１において抽出部３０８は、使用量検知部３０２から送出された累計トナー使用量Ｕ_Ｔを取得する。

ステップＳ３０２では、抽出部３０８は、以下の式を計算する。これにより抽出部３０８は、過去の規定期間内に使用量検知部３０２から取得した累積トナー使用量の平均値Ｕ_ＡＶＥと、過去の規定期間内に使用量検知部３０２から取得した累積トナー使用量の標準偏差σと、を「ユーザの使い方の特徴量」（統計量）として求める。

ここで、iは「過去の規定期間」の日数、U_nは現在からｎ日前の一日当たりのトナー使用量を表す。なお、本実施形態では、「過去の規定期間」の日数（ｉ）を３０日とするが、これは一例であり、特定の日数に限らない。そして抽出部３０８は、「ユーザの使い方の特徴量」として求めた平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを予測部３０５に対して送出する。

ステップＳ２０２では、予測部３０５は、抽出部３０８から送出された平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを取得する。ステップＳ２０３では、予測部３０５は、予め作成してメモリ３１１に格納されている「残量予測誤差σ_L」及び「遅配確率変数r」を取得する。残量予測誤差σ_Lは予め行った実験によって求めた残量の予測誤差であり、遅配確率変数rはどれだけの遅配発生確率を許容するかを任意に設定できる変数であり、rが大きいほど遅配発生確率が小さくなる一方で早配確率が増すものである。

そしてステップＳ２０４では、予測部３０５は、以下の計算処理を行うことで、トナーが所定量未満になるまでの残日数Ｄｂｏｔｔｌｅ（以下ではＤと記述する）を求める。ただしこの時、この先Ｄ日間は過去の規定期間（i日）の使い方の特徴が継続されるという仮定を置いている。ここで、
Ｄ日後のトナー使用量（中心値）：U_AVE×D
Ｄ日後のトナー使用量標準偏差 ：√(σ²×D)
Ｄ日後の残量の予測誤差 ：σ_L
遅配確率変数 ：r
トナー残量 ：W
とすると、図５（ｂ）より

となり、これをＤについて解くと、

となる。ここで、Ｄとして２つの解があり、大きい方の解を最長の残日数Ｄ_ｍａｘ、小さい方の解を最短の残日数Ｄ_ｍｉｎとして以下のように規定する。

この式を用い、より具体的に残日数Ｄｂｏｔｔｌｅを求めた例を図７に示す。図７（ａ）は新品のトナーを使い始めて７０日が経過した時点（トナー残量W=476.3g）でトナーが無くなる日を予測したものである。新品のトナーを使い始めて７０日が経過した時点から過去３０日の１日の使用量平均U_AVEが6.8g、過去３０日の１日の使用量の標準偏差σ＝4.4g、残量予測誤差σ_L＝5g、遅配確率変数r＝5の時、残日数Dｂｏｔｔｌｅは、D_min＝48、D_max＝105となる。つまり、最短で残り48日（使い始めから118日）、最長で残り105日（使い始めてから175日）でトナーボトルが無くなることが求まる。

図７（ｂ）は新品のトナーを使い始めて８０日が経過した時点（トナー残量W=378.3g）でトナーが無くなる日を予測したものである。新品のトナーを使い始めて８０日が経過した時点から過去３０日の１日の使用量平均U_AVEが7.1g、過去３０日の１日の使用量の標準偏差σ＝4.4g、残量予測誤差σ_L＝5g、遅配確率変数r＝5の時、残日数Dｂｏｔｔｌｅは、D_min＝35、D_max＝81となり、最短で残り35日（使い始めから115日）、最長で残り81日（使い始めてから161日）でトナーボトルが無くなることが求まる。ここで、消耗品の中でもトナーボトルのように無くなることで画像形成装置が停止してしまうようなものについては、最短となるD_minを採用することで停止のリスクを最大限回避する側の設定にしている。

このように、本実施形態では、画像形成装置において画像形成に使用する消耗品の推定使用量の統計量と、該消耗品の残量と、に基づいて、該消耗品の残りの使用可能期間を求めている。このように、日々使い方が変化するユーザに対しても、使い方の特徴を踏まえて逐次トナー残量がゼロになる日を演算して更新することで、精度よく予測が可能となる。また、遅配確率変数rを調整することによって、遅配を防ぐ確率を任意に設定することが可能である。

そして予測部３０５は、上記のようにして求めた残日数Ｄｂｏｔｔｌｅを判定部３０６に対して送出する。判定部３０６に対して送出する残日数Ｄｂｏｔｔｌｅは、上記のＤ_ｍａｘ、Ｄ_ｍｉｎの両方であっても良いし、一方だけであっても良い。例えば、上記のように、消耗品の中でもトナーボトルのように無くなることで画像形成装置が停止してしまうようなものについては、残日数ＤｂｏｔｔｌｅとしてD_minを判定部３０６に通知するようにしても良い。判定部３０６に対して送出する残日数ＤｂｏｔｔｌｅとしてＤ_ｍａｘ、Ｄ_ｍｉｎの両方を送出する場合、判定部３０６は、Ｄ_ｍａｘ及びＤ_ｍｉｎから１つの残日数Ｄｂｏｔｔｌｅ（例えばこれら２つの残日数の平均値）を求めて、該１つの残日数Ｄｂｏｔｔｌｅを以下の判定に使用する。

なお、判定部３０６に対して送出する残日数Ｄｂｏｔｔｌｅとして、上記のＤ_ｍａｘ、Ｄ_ｍｉｎの両方を送出するのか、それとも一方だけを送出するのかについては、予め画像形成装置１０１において設定しておいても良いし、状況に応じてコントローラ３００が判断しても良い。

判定部３０６の動作について、図１４のフローチャートに従って説明する。ステップＳ１４０１では、判定部３０６は、予測部３０５から送出された残日数Ｄｂｏｔｔｌｅを取得する。そしてステップＳ１４０２では、判定部３０６は、ステップＳ１４０１において取得した残日数Ｄｂｏｔｔｌｅに、配送に要する日数（予め設定された値）を加えた値（日数）を判定用日数として求める。

ステップＳ１４０３では、判定部３０６は、判定用日数が配送しきい値（例えば１０日）以下であるか否かを判断する。この判断の結果、判定用日数が配送しきい値以下（閾値以下）であれば、処理はステップＳ１４０４に進み、判定用日数が配送しきい値よりも大きい場合には、図１４のフローチャートに従った処理は終了する。

ステップＳ１４０４では、判定部３０６は、間もなく消耗品としてのトナーボトルが使い切られると判断し、交換用のトナーボトルの準備要求の一例である「配送要求」を促すための信号である配送要求信号を生成する。そして判定部３０６は、該生成した配送要求信号を表示コントローラ３１０に対して送出すると共に、該生成した配送要求信号を、ネットワークを介して外部の保守サーバ３０７に対して送信する。

表示コントローラ３１０は、画像形成装置１０１の操作パネル１７１が有する表示画面における表示を制御するものであり、判定部３０６からの配送要求信号に応じた表示を行う。操作パネル１７１が有する表示画面８００における表示例を図８に示す。表示画面８００には、画像形成装置１０１が有するトナー（トナーＹ、トナーＭ、トナーＣ、トナーＢＫ）のそれぞれについて、該トナーについて求めた残日数Ｄｂｏｔｔｌｅ、該トナーの配送の要／不要が一覧表示されている。「トナーの配送の要／不要」は、表示コントローラ３１０が該トナーについて配送要求信号を受けている場合には「要」、受けていない場合には「不要」となっている。

保守サーバ３０７は、画像形成装置１０１と無線及び／又は有線のネットワークを介して接続されているサーバ装置であり、判定部３０６からの配送要求信号に応じた表示を行う。表示内容は、例えば、図８に示したような、トナーごとの「該トナーの配送の要／不要」を含む。保守サーバ３０７は、このような表示内容を表示することで、保守サーバ３０７のオペレータは、このような表示内容を確認し、トナーの交換のための配送手配の要否を認識することができる。そして、これにより、適切なタイミングで交換用のトナーを画像形成装置１０１の設置場所に対して配送することが可能である。

なお、本実施形態では、判定部３０６は、画像形成装置１０１のトナーボトルが新しいトナーボトルに交換されたことを検知した場合には、配送要求信号の出力を停止する（リセットし取り下げられる）。しかし、配送要求信号をリセットする（配送要求信号の出力を停止させる）ための方法やタイミングは特定の形態に限らない。

［第２の実施形態］
本実施形態を含む以下の各実施形態では、第１の実施形態との差分について説明し、以下で特に触れない限りは第１の実施形態と同様であるものとする。第１の実施形態に係る平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σの算出方法では、iを大きい値にすると、過去の規定期間の長さが長くなり、その分だけ、より多くの累積トナー使用量（データ）を保持しておく必要があり、それに要するメモリの使用量が増加する。仮に、全ての過去のデータを用いて平均値Ｕ_ＡＶＥと標準偏差σを求めようとすると、莫大なメモリが必要になる。そこで、本実施形態においては、メモリの使用量を抑制するための抽出部３０８の動作について説明する。

図１２（ａ）は、あるユーザの２００日間に渡る各日の使用量（単日使用量）と各日までの全データを用いた平均値Ｕ_ＡＶＥと標準偏差σを示したものである。例えば、１００日時点の平均値Ｕ_ＡＶＥと標準偏差σはそれぞれ過去１００日分のメモリに記憶しているデータを用いて求めることになり、多くのメモリを必要とする。そこで、抽出部３０８は、以下の式を計算することで、使用メモリを抑制しつつ、上記のＵ_ＡＶＥ、σとしてそれぞれ利用可能な平均値ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ）}、標準偏差σＩ_（Ｔ）を求める。

ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ）}＝｛（ｐ－１）ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ－１）}＋Ｕ_Ｔ｝／ｐ
σＩ_（Ｔ）＝√［｛（ｐ－１）σＩ_{（Ｔ－１）}＋（Ｕ_Ｔ－ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ－１）}）^２｝／ｐ］
ここで、ｐは、Ｔ＜θｐを満たす限りはｐ＝Ｔであり、Ｔ≧θｐを満たす限りはｐ＝規定値となる。このような計算によれば、過去の全ての累積トナー使用量を保持しておく必要はなく、前回求めた平均値ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ－１）}、標準偏差σＩ_{（Ｔ－１）}を保持しておけば、使用メモリを抑制しつつ、上記のＵ_ＡＶＥ、σとしてそれぞれ利用可能な平均値ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ）}、標準偏差σＩ_（Ｔ）を求めることができる。

このようにして求めた平均値ＵＩ_{ＡＶＥ（Ｔ）}、標準偏差σＩ_（Ｔ）を図１２（ｂ）に示す。このように、全データを用いた平均値Ｕ_ＡＶＥ／標準偏差σの結果（図１２（ａ））と比較して、少ないメモリ容量でほぼ同じ結果が得られる。

なお、計算の中でpの値を調整することによって、平均値や標準偏差に対するトナーの単日使用量の変化の重みを変えることが可能（言い換えるとフィルター調整が可能）である。図１３（ａ）～（ｃ）はそれぞれ、10日目まではpを1／日ずつ増加させて11日目以降はpを10で飽和させた時のトナー使用量平均UI_AVEと標準偏差σIをプロットした結果、pを30で飽和させた時の結果、pを飽和させなかった時の結果、を示すグラフである。pを小さい値で飽和させた方が、比較的単日使用量の変化がより反映されたものとなっていることが分かる。このようにpの値の調整により、フィルター調整が可能となる。

［第３の実施形態］
本実施形態の画像形成装置１０１では、消耗品としての回収トナーボックスの残り使用可能期間（残日数Ｄｂｏｘ）を求める。図９は、回収トナーボックスの残り使用可能期間（残日数Ｄｂｏｘ）を予測する画像形成装置１０１の制御ブロック図である。

メモリ３１１には、回収トナーボックスが回収したトナー量（回収トナー量）が格納されている。検知部４０２は、回収トナーボックスにより新たに回収したトナーの量を検知し、該検知したトナーの量をメモリ３１１に格納されている回収トナー量に加えることで、メモリ３１１に格納されている回収トナー量を更新する。そして、検知部４０２は、上記のステップＳ１０７と同様の処理により、日付が変わったことを検知すると、一日分の回収トナー量を予測部４０５及び抽出部４０８に対して送出する。

抽出部４０８は上記のステップＳ３０２と同様にして、過去の規定期間内に検知部４０２から取得した回収トナー量の平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを「ユーザの使い方の特徴量」（統計量）として求める。そして抽出部４０８は、「ユーザの使い方の特徴量」として求めた平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを予測部４０５に対して送出する。

予測部４０５は、予め作成してメモリ３１１に格納されている「残量予測誤差σ_L」及び「遅配確率変数r」を取得する。そして予測部４０５は、平均値Ｕ_ＡＶＥ、標準偏差σ、残量予測誤差σ_L、遅配確率変数r、回収トナーボックスのボトル残容量Ｗを用いて上記のステップＳ２０４と同様の処理を行うことで、回収トナーボックスの残日数Ｄｂｏｘを求める。そして予測部４０５は、このようにして求めた残日数Ｄｂｏｘを判定部３０６に対して送出する。

回収トナーボックスも、トナーと同様に残量がゼロになると画像形成装置が停止してしまうため、判定部３０６に送出する残日数ＤｂｏｘとしてＤ_ｍｉｎを採用する。他にも、消耗品の残量がなくなると画像形成装置が停止してしまうもの、例えば定着ローラー清掃ウェブなどについても、判定部３０６に送出する残日数ＤｗｅｂとしてＤ_ｍｉｎを採用する。

［第４の実施形態］
本実施形態の画像形成装置１０１では、感光ドラム１１１の残り使用期間（残日数Ｄｄｒｕｍ）を求める。図１０は、感光ドラム１１１の残り使用可能期間（残日数Ｄｄｒｕｍ）を予測する画像形成装置１０１制御ブロック図である。

メモリ３１１には、感光ドラム１１１のドラム表層膜厚減少量の累計量が格納されている。検知部５０２は、感光ドラム１１１のドラム表層膜厚減少量を検知し、該検知したドラム表層膜厚減少量をメモリ３１１に格納されている累計量に加えることで、メモリ３１１に格納されている累計量を更新する。そして、検知部５０２は、上記のステップＳ１０７と同様の処理により、日付が変わったことを検知すると、一日分の感光ドラム１１１のドラム表層膜厚減少量を予測部５０５及び抽出部５０８に対して送出する。

抽出部５０８は上記のステップＳ３０２と同様にして、過去の規定期間内に検知部５０２から取得したドラム表層膜厚減少量の平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを「ユーザの使い方の特徴量」（統計量）として求める。そして抽出部５０８は、「ユーザの使い方の特徴量」として求めた平均値Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを予測部５０５に対して送出する。

予測部５０５は、予め作成してメモリ３１１に格納されている「残量予測誤差σ_L」及び「遅配確率変数r」を取得する。そして予測部５０５は、平均値Ｕ_ＡＶＥ、標準偏差σ、残量予測誤差σ_L、遅配確率変数r、ドラム膜厚残量Ｗを用いて上記のステップＳ２０４と同様の処理を行うことで、感光ドラム１１１の残日数Ｄｄｒｕｍを求める。そして予測部５０５は、このようにして求めた残日数Ｄｄｒｕｍを判定部３０６に対して送出する。

本実施形態の場合、第１の実施形態や第３の実施形態と異なり、感光ドラム１１１の交換予定日を過ぎても画質的には許容される範囲であるため、画像形成動作の実行を禁止させることはしない。そのような場合には、判定部３０６に送出する残日数Ｄｄｒｕｍとして数３においてσとσ_Lを共にゼロとした時の下式によって求まる残日数D_center（図１１）を採用する。

D_center＝Ｗ／Ｕ_ＡＶＥ
なお、本実施形態を含む上記の各実施形態では、統計量は平均値や標準偏差に限らない。例えば、標準偏差の代わりに、標準偏差を二乗した分散を用いても構わない。また、平均値の代わりに、中央値や重み付き平均値を用いても構わない。例えば、累積トナー使用量の重み付き平均値としては、例えば、最近の累積トナー使用量ほど重みを大きくするようにしても良い。

［第５の実施形態］
上記のコントローラ３００、９００、１０００が有する全ての機能部はハードウェアで実装しても良いし、一部をソフトウェアで実装しても良い。後者の場合、例えば、該ソフトウェアをコントローラ３００（９００，１０００）内のメモリに格納しておき、コントローラ３００（９００，１０００）が有するプロセッサが該ソフトウェアを実行することで、対応する機能部の機能を実現させることができる。

以上説明した各実施形態の一部若しくは全部を適宜組み合わせて使用しても構わないし、以上説明した各実施形態の一部若しくは全部を選択的に使用しても構わない。また、以上の説明において使用した各種の数値は一例であり、上記の数値に限るものではない。例えば、上記の各実施形態では、当日トナー使用量として日ごとの累積トナー使用量を使用したが、規定時間ごと（α（＞０）時間ごと、β（＞１）日ごと、等）の累積トナー使用量を当日トナー使用量として使用しても良い。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

３０１：画像コントローラ ３０２：使用量検知部 ３０３：補給コントローラ ３０４：メモリ ３０５：予測部 ３０６：判定部 ３０７：保守サーバ ３０８：抽出部 ３０９：スキャナコントローラ ３１０：表示コントローラ ３１１：メモリ ３１７：スキャナユニット １７１：操作パネル

Claims (15)

1. シートに画像を形成する画像形成手段を備える画像形成装置であって、
   前記画像形成装置において画像形成に使用する消耗品の推定使用量と、該消耗品の残量と、に基づいて、該消耗品の残りの使用可能期間を求める計算手段と、
   前記使用可能期間に基づいて、交換用の消耗品の準備を促す信号の出力を制御する制御手段と、
   情報を表示する表示画面を備える操作パネルと、
   前記信号に対応する前記消耗品の配送に関する情報が前記表示画面に表示されるように前記表示画面を制御する表示コントローラと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記計算手段は、過去の規定期間内における前記推定使用量の統計量と、前記残量と、に基づいて、前記消耗品の残りの使用可能期間を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記計算手段は、前記使用可能期間として異なる２つの使用可能期間を求め、
   前記制御手段は、前記異なる２つの使用可能期間のうち少なくとも一方に基づいて前記信号の出力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記計算手段は、規定時間ごとの推定使用量の累積を求め、前回求めた推定使用量の統計量と、今回に求めた推定使用量の累積と、に基づいて今回までの推定使用量の統計量を、前記過去の規定期間内における推定使用量の統計量として求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は前記信号を外部のサーバ装置に対して送信することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記消耗品の交換を検知した場合には、前記信号の出力を停止することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記消耗品はトナーであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は前記消耗品としての複数色の色剤を用いて画像形成可能な画像形成装置であって、
   前記表示コントローラは、前記複数色の色剤ごとに前記消耗品の配送に関する情報が表示されるように前記表示画面を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記消耗品は回収トナーボックスであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記消耗品は感光体であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記表示コントローラは、前記消耗品の配送に関する情報とともに前記使用可能期間が表示されるように前記表示画面を制御することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
12. シートに画像を形成する画像形成手段と、情報を表示する表示画面を備える操作パネルと、を備える画像形成装置の制御方法であって、
    前記画像形成装置において画像形成に使用する消耗品の推定使用量と、該消耗品の残量と、に基づいて、該消耗品の残りの使用可能期間を求める計算工程と、
    前記使用可能期間に基づいて、交換用の消耗品の準備を促す信号の出力を制御する制御工程と、
    前記信号に対応する前記消耗品の配送に関する情報が前記表示画面に表示されるように前記表示画面を制御する表示制御工程と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
13. 前記制御工程では、前記信号を外部のサーバ装置に対して送信することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置の制御方法。
14. 前記表示制御工程では、前記消耗品の配送に関する情報とともに前記使用可能期間が表示されるように前記表示画面を制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像形成装置の制御方法。
15. 前記画像形成装置は前記消耗品としての複数色の色剤を用いて画像形成可能な画像形成装置であって、
    前記表示制御工程では、前記複数色の色剤ごとに前記消耗品の配送に関する情報が表示されるように前記表示画面を制御することを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の画像形成装置の制御方法。

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