JP7204498B2 - 画像形成装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、その制御方法、及びプログラムに関する。

従来、画像形成装置はトナーや紙などの消耗品を消費しながら画像形成を行う。また、感光体などの消耗部品（以下では、消耗品と消耗部品をまとめて消耗品と称する。）は使用されるにつれてトナー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ため所定の部品寿命が設けられている。これらの消耗品が使い切られた場合や、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、ユーザ先で一時的に在庫しておくことが望ましい。これにより、補充又は交換（以下では、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うことができる。

特許文献１には、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消耗具合の傾きから算出した残量がゼロになるまでの日数と、消耗品の配送に要する日数と、から交換用の予備の消耗品を配送する時期を決定する技術が提案されている。

特開２０１７－３７５９６号公報

しかしながら、上記従来技術には以下に記載する課題がある。例えば、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ことや、残量を算出する精度のバラつきにより、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。従って、上記従来技術では、配送された消耗品がユーザ先に届いた時にはまだ消耗品残量が十分にある「早配」、逆にユーザ先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。その結果、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」は消耗品の枯渇により画像形成装置が使用不能な状況に陥ってしまう。特に、回収トナー量は予測の精度が不安定であり、画像情報に基づく予測と、光学センサなどのハードウェアによる検知との組合わせが必要である。つまり、残期間の正確な予測のためには上記予測と、上記状態検知との両方における境界条件の設定が課題となる。

本発明は、上述の問題の少なくとも一つに鑑みて成されたものであり、ユーザの使用状況に応じて消耗品の交換時期の値を調整して、消耗品の残期間を好適に精度よく予測し、予備の消耗品の早配や遅配を低減する仕組みを提供することを目的とする。

本発明は、例えば、装置本体に着脱自在な消耗品を有する画像形成装置であって、前記消耗品が所定の消耗状態に達したことを消耗品の状態から検知する状態検知手段と、形成する画像情報に従って消耗品の累積使用量を推定する推定手段と、所定期間における消耗品の使用量に関する特徴量を、前記推定手段によって推定された累積使用量から抽出する抽出手段と、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されるまで、前記推定手段によって推定された前記累積使用量に従って前記消耗品の交換時期を調整し、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されると、前記推定手段によって推定された現在の累積使用量と前記消耗品が前記所定の消耗状態に達した後に想定される使用可能期間とを用いて前記消耗品の交換時期を修正し、前記抽出手段によって抽出された前記特徴量を用いて前記消耗品の交換時期までの残期間を予測する予測手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ユーザの使用状況に応じて消耗品の交換時期の値を調整して、消耗品の残期間を好適に精度よく予測し、予備の消耗品の早配や遅配を低減することができる。

一実施形態に係る画像形成装置の構成の説明図である。 一実施形態に係る（ａ）ドラムクリーニング装置及び（ｂ）ベルトクリーニング装置の一部の拡大横断面図。 一実施形態に係る回収容器断面図。 一実施形態に係る回収容器の駆動連結部の断面図。 一実施形態に係る転写効率と回収トナー量の概略を示すブロック図。 一実施形態に係る回収トナー量を示す図。 一実施形態に係る画像形成装置本体のコントローラ機能を示すブロック図。 一実施形態に係る回収トナー量検知部４０２での回収トナー量の予測方法を示すフローチャート。 一実施形態に係る回収トナー量の予測ライフ値の演算と実際の充填状態の一例を示す図。 一実施形態に係る残日数予測部４０５の動作を示すフローチャート。 一実施形態に係る累積ライフと交換到達ライフの関係を示す図。 一実施形態に係る累積ライフと交換到達ライフの関係を示す図。 一実施形態に係る配送要求信号通知動作の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る画像形成装置本体のコントローラ機能を示すブロック図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置は、例えば、印刷装置（プリンタ）、複写機、複合機（ＭＦＰ）、及びファクシミリ装置等の、電子写真方式でシートに画像を形成する画像形成装置、或いは、画像処理装置や、情報処理装置として適用可能である。なお、複合機とは、例えば、プリント（印刷）機能、スキャン機能、複写機能及びファクシミリ機能を含む複数種類の機能のうち、少なくとも２つ以上の複数の機能を有する装置である。ここでは、印刷装置が、複合機（ＭＦＰ）である場合について説明する。

＜第１の実施形態＞
＜画像形成装置の構成＞
以下では、本発明の第１の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の構成例を説明する。図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト８の搬送方向に沿って４つの画像形成部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが配置されたフルカラープリンタである。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示し、これらの記号を省略した記載、例えば”画像形成部２”は各色に対応する画像形成部をまとめて表現する場合に使用する。

転写部Ｔ２から最も上流側の画像形成部２Ｙでは、感光ドラム３Ｙにイエロートナー像が形成されて、一次転写部３２Ｙにて中間転写ベルト８に一次転写される。一次転写後の感光ドラム３Ｙ面に残留するトナー（一次転写残トナー）は回収トナーとしてドラムクリーニング装置６Ｙで除去される。画像形成部２Ｙの下流側に位置する画像形成部２Ｍでは、感光ドラム３Ｍにマゼンタトナー像が形成されて、一次転写部３２Ｍにて、中間転写ベルト８のイエロートナー像に重ねて一次転写される。一次転写後の感光ドラム３Ｍ面に残留する一次転写残トナーは回収トナーとしてドラムクリーニング装置６Ｍで除去される。さらに下流に位置する画像形成部２Ｃ、２Ｋでは、それぞれ感光ドラム３Ｃ、３Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成される。同様に一次転写部３２Ｃ、３２Ｋにて、中間転写ベルト８に一次転写され、一次転写残トナーは回収トナーとしてクリーニング装置６Ｃ、６Ｋで除去される。

各色のトナー像が中間転写ベルト８に重なるように転写されることで、中間転写ベルト８にはフルカラーのトナー像が担持される。中間転写ベルト８上のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、給紙カセットから搬送されてきた記録材Ｐに一括で二次転写される。二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト８に残留したトナー（二次転写残トナー）は、ベルトクリーニング装置１３によって除去される。トナー像が転写された記録材Ｐは搬送ローラによって定着器へと搬送される。定着器はヒータと定着ローラとを有し、記録材Ｐ上のトナー像を加熱すると共にトナー像と記録材Ｐとを加圧する。これによって、トナー像は記録材Ｐへ定着される。そして、トナー像が定着された記録材Ｐは排紙ローラによって画像形成装置１００の上部に設けられたトレイへ排出される。

ここで、図２を参照して、（ａ）ドラムクリーニング装置６の構成と、（ｂ）ベルトクリーニング装置１３の構成について詳細に説明する。各画像形成部２のドラムクリーニング装置６は図２（ａ）に示すように、クリーニング容器６ａと、当該容器６ａの内部にそれぞれ容器長手方向に沿って設けられたクリーニングブレード６ｂとトナー搬送スクリュー６ｃとを有している。クリーニングブレード６ｂは回転する感光ドラム３の面に対してエッジ部をカウンターに当接させた弾性ブレードである。このクリーニングブレード６ｂにより感光ドラム３の表面がドラム回転時に拭掃されて、ドラム表面上の一次転写残トナーが容器６ａ内に掻き落とされる。掻き落とされたトナーはスクリュー６ｃの回転により、容器６ａ内を容器長手方向の奥側から手前側に搬送され、容器６ａの手前側に設けられているトナー排出口部から図１に示す回収トナー搬送パイプ（回収トナー搬送部）４内に送り込まれる。

ベルトクリーニング装置１３も本実施形態においてはブレード方式である。このベルトクリーニング装置１３は、図２（ｂ）に示すように、クリーニング容器１３ａと、当該容器１３ａの内部にそれぞれ容器長手方向に沿って設けられたクリーニングブレード１３ｂとトナー搬送スクリュー１３ｃを有している。クリーニングブレード１３ｂは回転するベルト８の面に対してエッジ部をカウンターに当接させた弾性ブレードである。このクリーニングブレード１３ｂによりベルト８の表面がベルト回転時に拭掃されて、ベルト表面上の二次転写残トナーが容器１３ａ内に掻き落とされる。掻き落とされたトナーはスクリュー１３ｃの回転により、容器１３ａ内を容器長手方向の奥側から手前側に搬送され、容器１３ａの手前側に設けられたトナー排出口部から図１に示す回収トナー搬送パイプ（回収トナー搬送部）４内に送り込まれる。

図１の説明に戻る。上記のように画像形成部２から排出されて回収トナー搬送パイプ４内に送り込まれた回収トナーは回収トナー搬送パイプ４内に配設された搬送スクリューの回転により回収トナー搬送パイプ４内を回収容器１０に向かって搬送されて回収容器１０内に回収される。回収容器１０は画像形成装置１００の装置本体の装着部５０に対して着脱自在に装着される消耗品である。回収容器１０はユーザ（又はサービスマン）によって交換される。従って、交換時期に合わせて、ユーザの元に回収容器が配送されることが好ましく、配送時期を調整するため、回収容器の満杯状態（又は、交換時期）を予測する必要がある。本実施形態では、ユーザの使用状況や環境要因に依存する、回収容器に関する各種パラメータに基づいて配送時期を好適に予測する手法について説明する。

＜回収容器の構成＞
次に、図３を参照して、本実施形態に係る消耗品である回収容器１０の構成について説明する。回収容器１０は、例えば軟質プラスチックにて構成された、長方体形状の容器である。回収容器１０は上面壁部の一端側に回収トナー流入口としての上向き開口部１０ａを有する。開口部１０ａには回収容器１０の着脱動作に連動して開閉するシャッター（不図示）が配設されている。

開口部１０ａから流入した回収トナーは、容器内に回転可能に設けられた回収トナー撹拌搬送部材１５により、粉面がならされながら回収容器１０内に充填される。本実施形態においては、回収トナー撹拌搬送部材１５はスクリュー形状をなしており、例えばプラスチックにて構成され、回収容器１０の一端側と他端側の間に略水平に回転可能に軸支されている。回収トナー撹拌搬送部材１５の一端は回収容器１０から外側に突出させてあり、その突出させた軸端部に駆動連結部が固定されている。

この連結部が画像形成装置１００に設けられた駆動源（不図示）により回転駆動されることで、回収トナー撹拌搬送部材１５が回転する。回収トナー撹拌搬送部材１５に連結される駆動源は、回収トナー撹拌搬送部材１５で発生する負荷を検知する不図示の負荷検知部を備える。負荷が増大し、負荷検知部が許容負荷値を超えた場合には駆動源の駆動を停止する。

＜駆動連結部の構成＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係る回収容器１０の駆動連結部の詳細構成について説明する。回収トナー撹拌搬送部材１５の駆動連結部には回収トナー撹拌搬送部材１５と異なる材質のカップリング部材１８が設けられている。本実施形態においては、回収トナー撹拌搬送部材１５はＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂からなり、カップリング部材１８は摺動性の高いＰＯＭ（PolyOxyMethylene）樹脂を採用している。回収トナー撹拌搬送部材１５の回転軸支部分にはこのカップリング部材１８が摺動するように構成することで、軸の削れなどの不具合が生じ難くされている。また、軸支部分には回収容器内側からシール部材２０が配設され、軸支部分に回収トナーが侵入し難いように構成されている。

また、回収容器１０は、充填状態の状態検知部１２として凸形状部を有する。画像形成装置１００は、回収容器１０が装着部５０に装着された状態において凸形状部を挟むような位置に、発光部と受光部から構成される光学センサを有する。凸形状部内に回収トナーが無い状態では、発光部から発する光は凸形状部を通過し、受光部に光が入光する。一方、回収容器１０内の回収トナーの量が増加すると凸形状部内に回収トナーが入り込み、凸形状部内の回収トナーが発光部と受光部との間の光路を遮蔽する。そのため、回収容器１０内の回収トナーが光路を遮るほど凸形状部に堆積した場合には、発光部からの光が受光部に入光されなくなる。従って、画像形成装置１００は、受光部が発光部からの光を受光した場合には回収容器１０の回収トナー量が所定量未満であると判断でき、受光部が発光部からの光を受光できない場合には回収容器１０の回収トナー量が所定量に達したと判断できる。

装置本体１００は状態検知部１２の光路が遮蔽されてから、回収容器１０のトナー充填量（回収トナー量）が満杯になるまでの許容回収カウント値Ｋを備えている。許容回収カウント値Ｋの初期値は使用可能量Ｍに設定されている。許容回収カウント値Ｋは、受光部が発光部からの光を受光できなくなった後に回収容器１０へ搬送された回収トナー量の予測値（回収カウント値）に応じて減算される。

＜回収トナー量の取得＞
次に、記録材Ｐに付着するブラックのトナー量Ｗｐと回収容器１０に回収されるブラックの回収トナー量Ｗｃとを求める方法について図５を用いて説明する。以下の回収トナーの取得は、例えば後述する図７に示すコントローラ７００によって行われる。

まず５０１で、コントローラ７００は、画像情報に基づいて画像形成部２が形成する画像を決定し、５０２で、形成する画像に使用する使用トナー量Ｗを決定する。続いて、５０３でコントローラ７００は、中間転写ベルト８にブラックのトナー像が形成される際の各因子の影響係数（α_Ｙ、α_Ｍ、α_Ｃ、α_Ｂｋ）を読み出す。そして、５０４で、コントローラ７００は、影響係数を用いて、ブラックの画像転写効率ＴｒＥｉを決定する。具体的には、ブラックの画像転写効率は、ＴｒＥｉ＝α_Ｙ×α_Ｍ×α_Ｃ×α_Ｂｋの式で求められる。

また、一次転写部において中間転写ベルト８の状態と感光ドラムの状態の影響を受ける。そのため、コントローラ７００は、５０５で一次転写部での中間転写ベルト８の係数αＩ１を読み出し、５０６で感光ドラムの係数αＤを読み出す。そして、コントローラ７００は、５０７で一次転写効率ＴｒＥ１を決定する。具体的には、一次転写効率は、ＴｒＥ１＝αＩ１×αＤの式で求められる。

さらに、二次転写部において中間転写ベルト８の状態、二次転写外ローラの状態、記録材（メディア）の種類の影響を受ける。そのため、コントローラ７００は、５０８で二次転写部での中間転写ベルト８の係数αＩ２、二次転写外ローラの係数α２Ｔｒ、及びメディアの種類に紐付いた係数αｐを読み出す。そして、コントローラ７００は、５０９で二次転写効率ＴｒＥ２を決定する。具体的には、二次転写効率は、ＴｒＥ２＝αＩ２×α２Ｔｒ×αｐの式で求められる。

このように多くの因子の影響を考慮して、コントローラ７００は、５１０でブラックの総転写効率ＴｒＥを決定する（ＴｒＥ＝ＴｒＥｉ×ＴｒＥ１×ＴｒＥ２）。さらに、コントローラ７００は、総転写効率ＴｒＥを用いて、５１１でメディア上トナー量Ｗｐ（Ｗｐ＝Ｗ×ＴｒＥ）と、５１２で回収トナー量Ｗｃ（Ｗｃ＝Ｗ×ＴｒＥ）を求める。

図６はそれぞれの因子による上下限振れを示した一例である。６０１は、各影響（α_Ｙ、α_Ｍ、α_Ｃ、α_Ｂｋ、αＩ１、αＤ、αＩ２、α２Ｔｒ、αｐ）の上限、下限を示す。６０２は、画像転写効率ＴｒＥｉ、一次転写効率ＴｒＥ１、及び二次転写効率ＴｒＥ２の上限、下限を示す。６０３は、総転写効率ＴｒＥ、使用トナー量Ｗ、メディア上トナー量Ｗｐ、及び回収トナー量Ｗｃの上限、下限を示す。

使用トナー量Ｗを無次元数で１００としたとき回収トナー量Ｗｃは総転写効率が上限（９４．１％）の組合わせの場合の５．９であるのに対して、下限（８３．４％）の組合わせの場合は１６．６となり、約２．８倍の量となる。更に外部環境の温度や湿度等の影響も受けるため、回収トナー量（消耗量）を正確に予測することは現状困難である。そのため、画像形成装置１００は、光学センサの検知結果を用いて回収カウント値を補正し、補正後の回収カウント値に基づいて配送時期を判断する構成としている。

また、本実施形態の回収容器１０は、回収容器１０内に回収トナー撹拌搬送部材１５を備えた構成を示したが、装置本体に設けられた回収トナー排出口より充填された回収トナーが自重により崩れ均される構成であってもよい。そのため、本発明は回収容器１０内の凸形状部を限定するものではない。また、凸形状部に充填された回収トナーが光路を遮蔽することにより、画像形成装置１００は回収容器１０内の回収トナーの量が所定量に達したと判断したが、回収容器１０の重量により充填量が所定値を超過したことを判断する構成であってもよい。つまり、本発明は充填量を測定する検知部を限定するものではない。

＜制御構成及び予測処理＞
次に、本実施形態に係る制御構成と予測処理の処理手順を説明する。ここでは、制御構成として、消耗品である回収容器１０の回収トナー量（消耗量）を予測して、交換時期までの残日数等を決定する予測部の構成を説明する。図７は画像形成装置１００に搭載されたコントローラ７００の各機能を記載した画像形成装置１００の制御ブロック図である。コントローラ７００の各機能は、１つのＣＰＵによって実現される構成でもよく、或いは、複数のＣＰＵによって実現される構成でもよい。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣやＦＰＧＡによってこれら機能の一部、又は全てが実現される構成であってもよい。

コントローラ１００は、ネットワークを介して保守サーバ３０７と通信可能となっている。図７に示すように、画像形成装置１００は、コントローラ７００、スキャナユニット１１６、操作パネル１７１、及びメモリ３１１を備える。コントローラ７００は、画像コントローラ３０１、配送判定部３０６、スキャナコントローラ３０９、及び表示コントローラ３１０を備える。さらに、コントローラ７００は、回収トナー量検知部（推定部）４０２、充填状態検知部４０３、残日数予測部４０５、及び特徴量抽出部４０８を備える。

画像コントローラ３０１は画像形成指示を取得した場合、画像情報を画像ピクセル情報へ変換し、この画像ピクセル情報をスキャナコントローラ３０９に出力する。スキャナコントローラ３０９は受け取った画像ピクセル情報に応じてレーザー発光指令信号を生成してスキャナユニット１１６の発光タイミングを制御する。これによって、感光ドラム３に静電潜像が形成され、静電潜像がトナーによって現像されると、感光ドラム３上にトナー像が形成される。

また、画像ピクセル情報は、消耗量検知部としての回収トナー量検知部４０２にも通知される。回収トナー量検知部４０２は、通知された画像ピクセル情報に基づいて回収容器１０の累積使用量（回収トナーの累積量）を求める。なお、回収トナー量検知部４０２は、予め記憶されたテーブルを参照し、画像情報から回収容器１０の累積使用量を決定する構成としてもよい。充填状態検知部４０３は、光学センサのセンサ出力値に基づいて、回収容器１０の回収トナー量が所定量に達したか否かを検知する。以下の説明においては、回収容器１０の回収トナー量が所定量に達したことを充填状態と称す。回収トナー量検知部４０２は、累積使用量と充填状態検知部４０３の検知結果とに基づいて、回収トナー量を予測する。回収トナー量検知部４０２はさらに、メモリ３１１から取得した交換が必要な消耗量を示す『交換到達ライフＦ』の値から回収容器１０の累積での消耗量（累積使用量）の予測値である『累積使用ライフ』の値を逐次減算して残使用量を算出する。回収トナー量検知部４０２は、回収容器１０の最新の残使用量を『残使用ライフ』として、メモリ３１１に記憶する。

ここで、図８を参照して、本実施形態に係る回収トナー量検知部４０２での日付Ｔ時点での使用量（区間使用ライフ）の予測方法を説明する。なお、コントローラ７００は、過去Ｎ日分の区間使用ライフに基づいて回収容器１０の使用状況を把握し、将来交換が必要となるタイミングから逆算して配送信号を保守サーバ３０７へ転送する。図８のフローチャートは、回収トナー量検知部４０２で実行されるが、そのタイミングについては種々のタイミングで行われてよい。例えば、上述したように、画像ピクセル情報が通知された際にその都度行ってもよい。或いは、充填状態検知部４０３によって、充填量が所定量に到達したと検知された場合に行ってもよいし、ユーザ入力による指示に応じて行ってもよいし、定期的に行うようにしてもよい。なお、これらのタイミングについては、ユーザ入力に従って切り替えられることが望ましい。

日付Ｔでの区間使用ライフの予測が実行されると、Ｓ８０１で、回収トナー量検知部４０２は、前回取得した累積使用ライフＬ_Ｔ－１をメモリ３１１から取得する。さらに、Ｓ８０２で、回収トナー量検知部４０２は、現在（日付Ｔ）の累積使用ライフＬ_Ｔを求める。Ｓ８０２において、回収トナー量検知部４０２は、画像情報に基づいて累積使用ライフＬ_Ｔを求める。

次に、Ｓ８０３で、回収トナー量検知部４０２は、Ｌ_Ｒ＝Ｆ－Ｌ_Ｔで残使用ライフＬ_Ｒを取得する。続いて、Ｓ８０４で、回収トナー量検知部４０２は、日付情報を取得して、累積使用ライフＬ_Ｔ－１が取得された日付と比較し、交換時期の日付が進行しているか否かを判断する。日付が進行していればＳ８０５に進み、そうでなければ処理を終了する。

Ｓ８０５で、回収トナー量検知部４０２は、回収トナーの区間使用ライフＵ_Ｔ＝Ｌ_Ｔ－Ｌ_Ｔ－１を１日あたりの使用ライフとして残日数予測部４０５及び特徴量抽出部４０８に通知し、処理を終了する。また、回収トナー量検知部４０２は、残日数予測部４０５に対しては残使用ライフＬ_Ｒ（ボトル残容量）も通知する。

図７の説明に戻る。特徴量抽出部４０８は、日付が進行した際に回収トナー量検知部４０２から１日当たりの区間使用ライフが通知されることに同期して、ユーザの使い方の特徴量として、過去所定期間のユーザの区間使用ライフの平均と、標準偏差を取得する。ここで、特徴量抽出部４０８の特徴量抽出方法及び残日数予測部４０５を詳細に説明する。

残日数予測部４０５は、回収トナー量検知部４０２から当日の区間使用ライフＵ_Ｔと残使用ライフＬ_Ｒを取得する。それと同時に、特徴量抽出部４０８は、区間使用ライフＵ_Ｔを取得し、特徴量抽出の演算を開始する。特徴量抽出部４０８は、区間使用ライフＵ_Ｔを、過去の所定期間で平均した平均値Ｕ_ＡＶＥ及び過去の所定期間の標準偏差σを取得する。即ち、所定期間をｉ日、ｎ日前のトナー使用量をＵ_ｎとすると、以下の式で求まる。

特徴量抽出部４０８は、取得した区間使用ライフの平均Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σを特徴量として残日数予測部４０５へ通知する。

続いて、残日数予測部４０５は、予めメモリ３１１に格納してある遅配確率変数ｒを取得する。なお、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、残日数予測部４０５でトナーがなくなるまでの残日数Ｄを以下の演算によって求める。ただし、ここで、この先Ｄ日間は過去の所定期間ｉ日の使い方の特徴が継続されることを前提としている。
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：√（σ^２×Ｄ）
遅配確率変数 ：ｒ
残使用ライフ（残使用量） ：Ｌ_Ｒ

以上のように残日数Ｄを求めることができる。そして、配送判定部３０６は、残日数Ｄと配送閾値とを比較して、交換用の回収容器１０の配送要求信号を保守サーバ３０７へ転送する。

ここで、充填状態検知部４０３が所定の充填量を検知した時点での回収容器１０の累積使用ライフ（累積使用量）を固定値とした際の累積使用ライフの推定値と実際の充填状態の模式図を図９に示す。図９では横軸に充填状態検知によるライフ値換算（％）を示し、縦軸にカウントでの回収トナー量のライフ値換算（％）を示す。

ここでは、回収トナー量が理想的に回収容器１０に堆積された場合、累積使用ライフが８０％に達したときに充填状態が検知されるとしている。また、交換到達ライフは１００％である。想定より早く充填状態が検知された場合、累積使用ライフが８０％までジャンプしてしまう。そのため、コントローラ７００は使用状況の逐次計算の際に、ユーザの使用状況が急激に上昇したと誤認識してしまう恐れがある。そのため、一方、想定より遅く充填状態が検知された場合、充填状態が検知されるまでの区間において累積使用ライフが進行しない。そのため、コントローラ７００は、ユーザが長期に渡って使用していないと誤認識する恐れがある。また、進行がストップするまでの区間の使用状況をもとにユーザの使用状況を判断しようとすると、進行がストップした区間での使用状況の変化を取り込むことができない。

本実施形態では交換到達ライフＦを可変にすることで、常にユーザの使用状況を取り込むことを可能にする。詳細について図１０乃至図１２を参照して以下で説明する。図１０は、本実施形態に係る残日数予測部４０５の処理手順を示す。

Ｓ１００１で、残日数予測部４０５は、回収容器の新品が投入されてからの累積使用ライフＬ_Ｔを、画像ピクセル情報に従って取得（推定）する。また、Ｓ１００２で、残日数予測部４０５は、上述したように、区間使用ライフＵ_Ｔを取得し、Ｓ１００３で区間使用ライフの平均Ｕ_ＡＶＥと標準偏差σとを取得する。これらの取得結果は、Ｓ１０１０において残日数Ｄを取得するために使用される。なお、図１０のフローチャートでは、Ｓ１００２と、Ｓ１００４とが並行して実行されるように記載されているが、本発明を限定する意図はない。例えば、Ｓ１００３の処理が終了した後に、Ｓ１００４に進み、その他のパラメータを取得（Ｓ１００４～Ｓ１００９）して、Ｓ１０１０で残日数を取得するように制御されてもよい。

Ｓ１００１における累積使用ライフＬＴの加算は、許容回収カウント値Ｋを取得する際の回収カウント値と同等の予測値である。新品投入から満杯までのライフを１００％とした場合に、充填状態検知部４０３で所定の充填量を検知した後に使用可能なライフ（使用可能期間）をβとして予め設定する。βは回収カウント値では使用可能量Ｍと同等である。また、充填状態検知部４０３は余裕使用量γを設定する。余裕使用量γは０以上の値である。ここではβ＝２０％、γ＝５％とする。

Ｓ１００４で、残日数予測部４０５は、充填状態検知部４０３によって充填状態が検知されたか否かを判断する。検知されていればＳ１００５に進み、検知されていなければＳ１００６に進む。Ｓ１００６で、残日数予測部４０５は、累積使用ライフＬ_Ｔが１００－（β＋γ）より小さいかどうかを判断する。小さければ想定より充填状態検知が早いと判断してＳ１００７に進み、そうでなければ想定より充填状態検知が遅いと判断してＳ１００８に進む。

Ｓ１００７で、残日数予測部４０５は、交換到達ライフ（到達使用量：交換時期に対応する使用量）Ｆを１００に更新し、Ｓ１００９に進む。つまり、ここでは、初期値であるＦ＝１００を維持することになる。図１１は、想定より充填状態検知が早い場合の挙動について示す。図１１では横軸に充填状態検知によるライフ値換算（％）を示し、縦軸にカウントでの回収トナー量のライフ値換算（％）を示す。累積使用ライフＬ_Ｔは充填状態検知部４０３の状態変化によらず推移する。一方、交換到達ライフＦは充填状態検知部４０３が検知した瞬間に累積使用ライフＬ_Ｔ＝Ｌ_Ｓからβだけ加算した値に移動する。これにより、ユーザの使用状況に対して充填状態検知部４０３は影響を与えず、残使用ライフ（残使用量）Ｌ_Ｒだけを適正値に変更することができ、後述するＳ１０１０で残日数Ｄの演算が正確に実行される。つまり、図９に示すような想定より早く充填状態検知をした場合において、検知した瞬間に累積使用ライフが８０％までジャンプすることを防ぎ、交換到達ライフＦ自体を調整し（Ｓ１００５）、残日数Ｄの取得に影響を及ぼすことを防ぐことができる。

一方、Ｓ１００８で、残日数予測部４０５は、交換到達ライフＦをＦ＝Ｌ_Ｔ＋β＋γに更新し、Ｓ１００９に進む。図１２は、想定より充填状態検知が遅い場合の挙動について示す。図１２では横軸に充填状態検知によるライフ値換算（％）を示し、縦軸にカウントでの回収トナー量のライフ値換算（％）を示す。累積使用ライフＬ_Ｔは充填状態検知部４０３の状態変化によらず推移する。一方、交換到達ライフＦは累積使用ライフＬ_Ｔが１００－（β＋γ）になった時点（Ｓ１００６：Ｎｏ）から、累積使用ライフＬ_Ｔに（β＋γ）を加算した値となり、差分が一定となるように移動する。

また、Ｓ１００４で充填状態検知部４０３によって充填状態が検知されたと判断すると、Ｓ１００５で、残日数予測部４０５は、累積使用ライフＬ_Ｔ＝Ｌ_Ｓからβだけ加算した値に更新（修正）する。これにより累積使用ライフＬ_Ｔが充填状態における想定値を越えた場合（ここでは累積使用ライフが８０％を越えた状態）においても、残使用ライフＬ_Ｒを一定量確保でき、残日数が一定以下にならない状態を実現できることができる。よって、ユーザの使用状況を常時更新することが可能となり、上記の残日数Ｄの演算がより正確に実行されることになる。つまり、図９に示すような想定より遅く充填状態を検知した場合でも、検知までの区間において累積使用ライフが進行しない状態を発生させるのではなく、交換到達ライフＦを事前に調整しているため（Ｓ１００８）、残日数Ｄの取得への影響を防ぐことができる。

Ｓ１００９で、残日数予測部４０５は、残使用ライフＬ_Ｒを取得する（Ｌ_Ｒ＝Ｆ－Ｌ_Ｔ）。続いて、Ｓ１０１０で、残日数予測部４０５は、これまでに取得された又は更新された各種パラメータに基づいて、残日数Ｄを取得し、処理を終了する。

＜配送判定＞
図７の説明に戻る。計算された残日数（残期間）Ｄは配送判定部３０６に通知される。配送判定部３０６は、残日数Ｄに配送に要する日数を加えた値が予め決められた配送閾値を用いて、間もなく消耗品としての回収容器１０が使い切られる（満杯状態になる）と判断して交換用の回収容器１０の配送要求信号を表示コントローラ３１０に送信する。さらに、配送判定部３０６は、ネットワークを介して保守サーバ３０７にも配送要求信号を通知する。ここで、図１３を参照して、配送判定の詳細な処理手順について説明する。

Ｓ１３０１で、残日数予測部４０５は、残日数Ｄを取得する。なお、当該処理は、図１０のＳ１０１０に対応する処理であり、詳細な説明については省略する。続いて、Ｓ１３０２で、配送判定部３０６は、充填状態検知部４０３で充填状態（所定の充填量）が検知されたか否かを判定する。充填状態検知部４０３によって充填状態が検知されていればＳ１３０３に進み、そうでない場合は処理を終了する。この判定は、上述したように、累積使用ライフＬ_Ｔのみでの回収容器１０の消耗量の予測精度が不安定なため、極端な配送を防止すべく、残日数Ｄと充填状態検知との両方の条件を満たしたときに配送要求信号を通知するように制限するために行う。なお、本発明はこれに限定されず、製品仕様や使用環境に応じて消耗量の予測精度が高い場合にはＳ１３０２の判定をスキップしてもよい。

Ｓ１３０３で、配送判定部３０６は、残日数Ｄに配送に要する日数を加えた値が予め決められた配送閾値より小さいか否かを判定する。小さければＳ１３０４に進み、そうでなければ処理を終了する。Ｓ１３０４で、配送判定部３０６は、同一の回収容器１０において、既に配送通知を行っているか否かを判定し、通知を行っていれば処理を終了し、通知を行っていなければＳ１３０５に進む。Ｓ１３０５で、配送判定部３０６は、配送要求信号を表示コントローラ３１０に送信し、処理を終了する。

また、表示コントローラ３１０では、消耗品管理画面において消耗品の種別とそれぞれの消耗品の残日数が画像形成装置の表示部に表示される。さらには、画像形成装置は、ネットワークを介して通信可能な消耗品の配送センター等に配送要求の通知を行うようにしてもよい。しかし、想定より充填状態検知が遅い場合においては、早期から少ない残日数が表示されないように上記γを用いて見かけの残日数を増やすことなども必要に応じて実施可能である。

以上説明したように、本画像形成装置は、装置本体に着脱自在な消耗品と、消耗品が所定の消耗状態に達したことを消耗品の状態から検知する状態検知部（センサ等）とを備える。また、本画像形成装置は、形成する画像情報に従って消耗品の累積使用量を推定し、所定期間における消耗品の使用量に関する特徴量を、推定された累積使用量から抽出する。さらに、本画像形成装置は、状態検知部によって消耗品が所定の消耗状態に達したことが検知されるまで、推定された累積使用量に従って消耗品の交換時期を調整する。一方、本画像形成装置は、消耗品が所定の消耗状態に達すると、推定された現在の累積使用量と消耗品が所定の消耗状態に達した後に想定される使用可能期間とを用いて消耗品の交換時期を修正し、抽出された特徴量を用いて消耗品の交換時期までの残期間を予測する。これにより、本実施形態によれば、ユーザの使用状況に応じて消耗品の交換時期の値を調整して、消耗品の残期間を好適に精度よく予測し、予備の消耗品の早配や遅配を低減することができる。つまり、本実施形態では、日々使用状況が変化するユーザの使用状況に応じて、画像形成装置の使われ方の特徴を抽出することで残期間を逐次演算により高精度で更新し、任意の確率で消耗品の不足を防止することができる。

＜第２の実施形態＞
以下では、本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、特徴量抽出部４０８において、所定期間をｉ日、ｎ日前のトナー使用量をＵｎとして、１日のトナー使用量を所定期間で平均したＵ_ＡＶＥ及び過去の所定期間の標準偏差σを下式によって求めた。

ここで、ｉを大きい値にすると、画像形成装置で記憶しておくために必要なメモリが増加する。仮に、全ての過去のデータを用いて平均と標準偏差を求めようとすると、莫大なメモリが必要になる。そこで、本実施形態では、メモリを抑制できる手法について説明する。例えば、１００日時点の平均と標準偏差はそれぞれ過去１００日分のメモリに記憶している使用量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、使用メモリの抑制を目的として、あるｐ日時点の平均ＵＩ_{ＡＶＥ（ｐ）}と標準偏差σＩ_（ｐ）を以下のように求める。

当日のトナー使用量をＵ_Ｔ、前回抽出した際の前回記憶時（ｐ－１日）の平均をＵＩ_{ＡＶＥ（ｐ－１）}とすると、求める平均ＵＩ_{ＡＶＥ（ｐ）}は、

同様に、当日のトナー使用量をＵ_Ｔ，前回記憶時（ｐ－１日）の平均をＵＩ_{ＡＶＥ（ｐ－１）}，前回記憶時（ｐ－１日）の標準偏差をσＩ_{（ｐ－１）}とすると、求める標準偏差σＩ_（ｐ）は、

となる。なお、計算の中でｐの値を調整することによって、平均や標準偏差に対するトナー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。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、前回抽出した特徴量と、当該特徴量を抽出するのに用いた累積使用量と、現在の累積使用量とから、現在の前記特徴量を抽出する。これにより、所定期間の使用量の履歴を管理するメモリ消費量を低減し、メモリ資源を有効に活用することができる。

＜第３の実施形態＞
以下では、本発明の第３の実施形態について説明する。上記実施形態では、回収容器の交換時期についての予測について説明した。しかしながら、本発明は種々の消耗品の交換時期に関する予測に適用することができる。本実施形態では、定着ローラの清掃ウェブを消耗品とした場合について説明する。定着ローラには、記録材Ｐ上のトナー像を定着させる際に、トナーが付着してしまう。そのため、画像形成装置１００は定着ローラに付着したトナーを除去するために清掃ウェブを備える。この清掃ウェブは大量にトナーを除去するとクリーニング能力が低下するので交換する必要がある。本実施形態においては清掃ウェブの交換時期を予測する構成に関して説明する。

図１４を参照して、本実施形態に係る制御構成と予測処理の処理手順を説明する。なお、上記第１の実施形態で説明した図７と、同一の構成や制御については同一の番号を付し、説明を省略する。

図１４に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、制御構成として、図７のコントローラ７００に代えて、コントローラ１４００を備える。コントローラ１４００は、画像コントローラ３０１、スキャナコントローラ３０９及び表示コントローラ３１０を備える。さらに、コントローラ１４００は、消費状態検知部１４０１、消費量検知部（推定部）１４０２、残日数予測部１４０３、及び特徴量抽出部１４０４を備える。

消費状態検知部１４０１は、充填状態検知部４０３と同様に、定着ローラの清掃ウェブの所定の消耗状態（使用状態）を、センサ等によりハードウェア的に検知する。消費量検知部１４０２は、画像コントローラ３０１から通知される画像ピクセル情報及び通紙走行距離情報を用いて、上記清掃ウェブの消費量をソフトウェア的に判断する。また、消費量検知部１４０２は、画像メモリに対して随時清掃ウェブの消費量を更新する。

消費量検知部１４０２及び消費状態検知部１４０１により一日の消費量を検知し続け、日付が変わると、当日の清掃ウェブ消費量を残日数予測部１４０３及び特徴量抽出部１４０４に通知する。特徴量抽出部１４０４は、過去の所定期間の１日当たりの清掃ウェブ消費量平均と標準偏差といった特徴量を算出し、残日数予測部１４０３に通知する。残日数予測部１４０３では、特徴量に加え、定着ローラ清掃ウェブの残消費量と残量予測誤差と遅配確率変数の情報をもとに、定着ローラ清掃ウェブの残日数を演算する。

このように、本実施形態に係る画像形成装置は、上記第１及び第２の実施形態で説明した回収容器に代わり、定着ローラ清掃ウェブを予測対象の消耗品として適用することができる。定着ローラ清掃ウェブの場合であっても、ハードウェア的に所定の消費状態を検知した際に、交換品の早配や遅配を低減すべく、ソフトウェア的に予測した残日数等を補正することで上記第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本発明は、他にも、消耗品の状態検知を含む複数の検知部により残量を予測する消耗品には採用可能である。

＜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ー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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：画像形成装置、１０：回収容器、３０１：画像コントローラ、４０２：回収トナー量検知部、４０３：回収トナー状態検知部、３１１：画像形成装置メモリ、４０５：残日数予測部、３０６：配送判定部、４０８：特徴量抽出部、３１０：表示コントローラ、３０７：保守サーバ

Claims (12)

1. 装置本体に着脱自在な消耗品を有する画像形成装置であって、
   前記消耗品が所定の消耗状態に達したことを消耗品の状態から検知する状態検知手段と、
   形成する画像情報に従って消耗品の累積使用量を推定する推定手段と、
   所定期間における消耗品の使用量に関する特徴量を、前記推定手段によって推定された累積使用量から抽出する抽出手段と、
   前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されるまで、前記推定手段によって推定された前記累積使用量に従って前記消耗品の交換時期を調整し、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されると、前記推定手段によって推定された現在の累積使用量と前記消耗品が前記所定の消耗状態に達した後に想定される使用可能期間とを用いて前記消耗品の交換時期を修正し、前記抽出手段によって抽出された前記特徴量を用いて前記消耗品の交換時期までの残期間を予測する予測手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記消耗品の交換時期をＦとし、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知された際に、前記推定手段によって推定された現在の累積使用量をＬ_Ｓとし、前記消耗品が前記所定の消耗状態に達した後に想定される使用可能期間をβとすると、
   前記予測手段は、
   前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されると、前記消耗品の交換時期を、
   Ｆ＝Ｌ_Ｓ＋βに修正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. さらに、前記推定手段によって推定された現在の累積使用量をＬ_Ｔとし、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されるまでの前記消耗品の余裕使用量をγとし、前記交換時期の到達使用量を１００とすると、
   前記予測手段は、
   Ｌ_Ｔ＜１００－β－γの条件を満たすと、前記消耗品の交換時期Ｆを、
   Ｆ＝Ｌ_Ｔ＋β＋γに調整することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記特徴量は、所定期間における消耗品の使用量の平均Ｕ_ＡＶＥ及び標準偏差σであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記消耗品の交換時期までの残期間をＤとし、消耗品の残使用量をＬ_Ｒ（Ｌ_Ｒ＝Ｆ－Ｌ_Ｔ）とし、交換用の消耗品の遅配確率をｒとすると、
   前記予測手段は、前記残期間Ｄを、
   Ｄ＝（２Ｕ_ＡＶＥＬ_Ｒ＋ｒ^２σ^２±√（ｒ^４σ^４＋４Ｕ_ＡＶＥＬ_Ｒｒ^２σ^２））／２Ｕ_ＡＶＥ ^２
   で予測することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記抽出手段は、
   前回抽出した特徴量と、該特徴量を抽出するのに用いた累積使用量と、現在の累積使用量とから、現在の前記特徴量を抽出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、トナーの回収容器であり、
   前記状態検知手段は、前記回収容器に所定量のトナーが回収されたことを検知するセンサを用いて、前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことを検知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。
8. 前記消耗品は、定着ローラの清掃ウェブであり、
   前記状態検知手段は、前記清掃ウェブの使用状態を検知するセンサを用いて、前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことを検知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. 前記予測手段によって予測された残期間が所定の閾値より小さい値であれば交換用の消耗品の配送を指示する指示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記指示手段は、前記画像形成装置の表示部に、前記交換用の消耗品の配送を指示する表示を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 装置本体に着脱自在な消耗品が所定の消耗状態に達したことを前記消耗品の状態から検知する状態検知手段を備える画像形成装置の制御方法であって、
    推定手段が、形成する画像情報に従って消耗品の累積使用量を推定する推定工程と、
    抽出手段が、所定期間における消耗品の使用量に関する特徴量を、前記推定工程で推定された累積使用量から抽出する抽出工程と、
    予測手段が、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されるまで、前記推定工程で推定された前記累積使用量に従って前記消耗品の交換時期を調整し、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されると、前記推定工程で推定された現在の累積使用量と前記消耗品が前記所定の消耗状態に達した後に想定される使用可能期間とを用いて前記消耗品の交換時期を修正し、前記抽出工程で抽出された前記特徴量を用いて前記消耗品の交換時期までの残期間を予測する予測工程と
    を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
12. 装置本体に着脱自在な消耗品が所定の消耗状態に達したことを前記消耗品の状態から検知する状態検知手段を備える画像形成装置の制御方法における各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記制御方法は、
    推定手段が、形成する画像情報に従って消耗品の累積使用量を推定する推定工程と、
    抽出手段が、所定期間における消耗品の使用量に関する特徴量を、前記推定工程で推定された累積使用量から抽出する抽出工程と、
    予測手段が、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されるまで、前記推定工程で推定された前記累積使用量に従って前記消耗品の交換時期を調整し、前記状態検知手段によって前記消耗品が前記所定の消耗状態に達したことが検知されると、前記推定工程で推定された現在の累積使用量と前記消耗品が前記所定の消耗状態に達した後に想定される使用可能期間とを用いて前記消耗品の交換時期を修正し、前記抽出工程で抽出された前記特徴量を用いて前記消耗品の交換時期までの残期間を予測する予測工程と
    を含むことを特徴とするプログラム。

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