JP7446764B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部装置と通信可能な情報処理装置のデータの収集技術に関する。

例えば複写機メーカは、製品を購入いただいたお客様との間で、製品のメンテナンス（部品交換、消耗品の補充、保守等）にかかる費用も含めた契約を結ぶ販売形態をとっていることも多い。画像形成装置は、部品の故障、消耗品寿命、各種の動作不良等によって稼働停止してしまうと、修理や消耗品の交換を行う間、生産性が低下してしまう。そのため、複写機メーカは、生産性の低下期間を可能な限り短くするために、故障や消耗品の寿命を前もって予測する精度を向上させる必要がある。

故障や消耗品の寿命を前もって予測する技術の開発には、一般的に、より高精度な予測のために出来るだけ多くのデータが必要となる。しかし、実験により大量のデータを取得することは現実的には困難である。そのために、製品出荷後も予測精度の向上のために継続的にデータを収集する仕組みを画像形成装置に実装することが検討されている。しかしながら、画像形成装置は、出荷後に常に正常動作を行うとは限らない。異常動作中に画像形成装置から取得されたデータは、最終的に予測精度の向上に支障をきたす可能性がある。そこで特許文献１は、画質に関わるセンサ情報から画像形成装置の動作状態を判定して、正常動作中に取得されたデータ（センサ情報）のみを予測に用いている。

特開２００５－２６６３８０号公報

しかし、特許文献１の技術では、画像形成装置は、データ（センサ情報）を逐次取得しなければならない。そのために、画像形成装置内に蓄積されるデータ量が膨大になる。また、ネットワークを介して外部装置と画像形成装置との間でデータ（センサ情報）が逐次送受信される場合には、画像形成装置と外部装置との間のデータ通信量が膨大になる。予測制御に用いられるデータは、いわゆるビッグデータであり、画像形成装置及び外部装置の処理負荷（データ蓄積量、データ通信量）を大きくする。

そのために、蓄積するデータ量やデータ通信量をデータ圧縮等の技術で削減して、画像形成装置のストレージ容量や通信容量に余裕を持たせる必要がある。しかしながら、蓄積するデータ量やデータ通信量を削減すると、データが持つ情報も損失することになるために、圧縮されたデータは予測精度の向上に利用できなくなる。

本発明の目的は、上記の問題に鑑み、情報の損失を抑制しつつ、ビッグデータによる処理負荷を軽減することにある。

本発明の画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成装置であって、センサと、前記センサを用いて繰り返し検出される検出結果を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された検出結果の履歴である第１データに基づいて、該第１データに含まれる所定期間内の検出結果の平均値に応じた第２データを生成する生成手段と、前記記憶手段に記憶された前記第１データに含まれる検出結果毎に、所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記第１データに含まれる前記所定期間内の検出結果の内、前記判定手段により前記所定の条件を満たしていないと判定された検出結果の数をカウントするカウント手段と、前記カウント手段によりカウントされた前記数と前記第２データとを外部装置へ送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、情報の損失を抑制しつつ、ビッグデータによる処理負荷を軽減することが可能となる。

画像形成装置の構成図。 画像形成部の構成説明図。 （ａ）、（ｂ）は光走査装置の説明図。 コントローラの構成図。 トナー補給量の推定処理を表すフローチャート。 トナー補給量の説明図。 推定値の説明図。 感光層の削れ量の説明図。 感光層の削れ量推定機能を有するコントローラの構成図。 色ずれ量の説明図。 色ずれ量の推定機能を有するコントローラの構成図

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（画像形成装置）
図１は、画像形成装置の構成図である。画像形成装置１００は、複数色の現像剤（トナー）を用いてフルカラーの画像を形成可能である。画像形成装置１００は、原稿から画像を読み取るリーダ部２００と、画像を形成するプリンタ部２０１と、操作部９０とを備える。リーダ部２００は、原稿から読み取った画像を表す画像データを生成して、プリンタ部２０１へ送信する。プリンタ部２０１は、リーダ部２００から取得する画像データ、或いは外部装置から入力される画像データに基づいて、シートＳに画像を形成する。操作部９０は、入力装置及び出力装置を備えるユーザインタフェースである。入力装置には、テンキー等の各種キーボタン、タッチパネル等がある。出力装置には、ディスプレイ、スピーカ等がある。ユーザは、操作部９０により印刷枚数や画像濃度等の印刷設定や、印刷指示の入力を行うことができる。画像形成装置１００は、内蔵するコントローラ１１００により動作が制御される。

プリンタ部２０１は、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、中間転写ベルト１０７、転写ローラ１１２、定着器１１３、手差しカセット１１４、給紙カセット１１５、及び排紙部１１６を備える。画像形成部Ｐａはイエローの画像を形成する、画像形成部Ｐｂはマゼンタの画像を形成する。画像形成部Ｐｃはシアンの画像を形成する。画像形成部PＰｄブラックの画像を形成する。中間転写ベルト１０７は、画像形成部Ｐａ、ｐｂ、ｐｃ、Ｐｄから色毎の画像が転写される無端ベルト状の中間転写体である。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８及び従動ローラ１０９、１１０に張架されている。駆動ローラ１０８が回転することで、中間転写ベルト１０７は矢印Ｂ方向へ回転して画像を搬送する。

転写ローラ１１２は、中間転写ベルト１０７上に担持される画像をシートＳに転写するための第２ニップ部Ｔ２を従動ローラ１１０との間に形成する。転写ローラ１１２には不図示の高圧電源から転写バイアスが印加される。これにより、転写ローラ１１２と中間転写ベルト１０７との間において、中間転写ベルト１０７上の画像がシートＳに転写される。画像が転写されるシートＳは、手差しカセット１１４或いは給紙カセット１１５から給紙される。定着器１１３は、２つのローラとヒータとを有する。定着器１１３は、２つのローラの圧力とヒータの熱とによってシートＳに画像を定着させる。定着器１１３において画像が定着されたシートＳは排紙部１１６へ搬送される。

中間転写ベルト１０７の回転方向（画像の搬送方向）で画像形成部Ｐｄの下流側には、中間転写ベルト１０７近傍に、パターン検出センサ１２０が配置される。パターン検出センサ１２０は、中間転写ベルト１０７上に形成されたパターン画像を検出する。パターン画像は、色ずれ量や画像濃度を測定するために用いられる画像である。パターン検出センサ１２０は、発光部及び受光部を備える光学センサである。発光部は、例えば発光素子としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備える。受光部は、例えば受光素子としてＰＤ（Photo Detector）を備える。パターン検出センサ１２０は、中間転写ベルト１０７の搬送方向に直交する方向の異なる位置に複数配置される。例えば、パターン検出センサ１２０は、中間転写ベルト１０７の搬送方向において同じ位置で且つ搬送方向に直交する方向において異なる位置に、２個（第１パターン検出センサ、第２パターン検出センサ）が配置されて構成される。画像形成装置１００は、例えば、中間転写ベルト１０７の搬送方向に直交する方向に異なる位置に形成されたパターン画像を、第１、第２パターン検出センサより検出し、それらの検出結果に基づいて色ずれ量や画像濃度を測定することができる。

プリンタ部２０１は、トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが着脱可能に装着される。トナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄはトナーを収容するトナー容器に相当する。トナーボトルＴａはイエローのトナーが収容される。トナーボトルＴａから画像形成部Ｐａにイエローのトナーが補給される。トナーボトルＴｂはマゼンタのトナーが収容される。トナーボトルＴｂから画像形成部Ｐｂにマゼンタのトナーが補給される。トナーボトルＴｃはシアンのトナーが収容される。トナーボトルＴｃから画像形成部Ｐｃにシアンのトナーが補給される。トナーボトルＴｄはブラックのトナーが収容される。トナーボトルＴｄから画像形成部Ｐｄにブラックのトナーが補給される。

図２は、画像形成部Ｐｄの構成説明図である。なお、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは同様の構成であり、形成する画像の色が異なるのみである。画像形成部Ｐｄは、感光体ドラム１０１を備える。感光体ドラム１０１の表面には感光層が形成されている。感光体ドラム１０１の周囲には、帯電器１０２、光走査装置１０３、現像器１０５、及びドラムクリーナ１０６が配置されている。

中間転写ベルト１０７を介して感光体ドラム１０１に対向する位置には、転写ローラ１０４が設けられている。現像器１０５には、現像器１０５周辺の雰囲気温度を検出するための温度センサ４５１が備えられている。温度センサ４５１により検出される雰囲気温度の変化量は、パターン画像を用いずに色ずれ量を算出する際に用いられる。温度センサ４５１は現像器１０５の雰囲気温度を検出する温度検出装置である。現像器１０５は、トナーボトルＴｄから対応する色（ブラック）のトナーが補給される。

トナーボトルＴｄから現像器１０５へのトナー補給動作について説明する。なお、他の色に対応するトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃも同様のトナー補給動作より、トナーを対応する現像器へ補給する。
現像器１０５内のトナー量は、現像器１０５に設けられるインダクタンスセンサ４５３により検出される。インダクタンスセンサ４５３は、現像器１０５に収容されている現像剤の透磁率を検出し、現像剤中のトナーの割合に応じた信号を出力する。コントローラ１１００は、インダクタンスセンサ４５３の出力信号に基づいて、現像器１０５に収容されている現像剤中のトナーの量を検出する。

現像器１０５に収容されている現像剤は、磁性を有するキャリアとトナーとを含んでいる。そのため、現像剤中のトナーの割合（以下、「現像器内トナー濃度」と称する。）が増加すると、現像剤中のキャリアの割合が減少する。この場合、インダクタンスセンサ４５３の出力値が小さくなる。逆に現像器内トナー濃度が減少すると、現像剤中のキャリアの割合が増加する。この場合、インダクタンスセンサ４５３の出力値が大きくなる。つまり、インダクタンスセンサ４５３は、現像器１０５内に収容された現像剤中のトナーの割合に応じた出力値の信号（出力信号）をコントローラ１１００に出力する。コントローラ１１００は、現像器内トナー濃度の目標濃度を逐次設定する。目標濃度は、画像形成装置１００に要求される画質を保つための現像器内トナー濃度である。コントローラ１１００は、インダクタンスセンサ４５３を用いて検出される現像器１０５内の実際の現像器内トナー濃度と、目標濃度との差分（以下、「目標濃度差分」と称する。）を算出する。

画像生成部Ｐｄには、１ページ分の画像に含まれる画素毎の濃度の総和を画像データに基づいて計数する後述のドットカウンタが設けられる。計数された画素毎の濃度の総和（以下、「ドットカウント」と称する。）は、１ページのトナー像を形成することで現像器１０５から消費されるトナーの消費量に相当する。なお、ドットカウントを取得する方法は、公知の技術であるので、ここでの説明を省略する。

画像形成部Ｐｄは、トナーボトルＴｄが装着される装着部２０と、装着部２０に装着されたトナーボトルＴｄに係合してトナーボトルＴｄを回転させる不図示の補給モータと、を備えている。コントローラ１１００は、インダクタンスセンサ４５３の検出結果及びドットカウントから算出されるトナー消費量の和が所定の閾値を超えたときに、補給モータに対して補給指令を通知する。補給モータは、補給指令を受信してトナーボトルＴｄを回転させる。トナーボトルＴｄは、カム構造を有しており、回転に同期してトナーボトルＴｄのポンプ部が伸縮されて内部のトナーを補給する。このカム構造は、例えばトナーボトルＴｄが半周するごとにポンプ部を１回押圧するような構造である。トナーボトルＴｄから補給されたトナーは、搬送路２１を通って現像器１０５に供給される。

装着部２０は、トナーボトルＴｄの回転を検出するためのフォトインタラプタ７３を有している。フォトインタラプタ７３は、トナーボトルＴｄが例えば半周したことを検出して、検出結果をコントローラ１１００に通知する。フォトインタラプタ７３の構成は、公知の技術であるので、ここでの説明を省略する。コントローラ１１００は、フォトインタラプタ７３の検出結果を受信すると、補給モータに対して回転停止指令を通知する。これにより補給動作が終了する。このように、画像形成装置１００におけるトナー補給動作は間欠的な動作である。

（画像形成プロセス）
以上のような構成の画像形成装置１００による画像形成プロセスについて説明する。画像形成プロセスは、コントローラ１１００による画像形成装置１００の各部の動作制御により行われる。画像形成時には、感光体ドラム１０１が不図示の駆動モータによって矢印Ａ方向に回転する。駆動モータの動作はコントローラ１１００によって制御される。帯電器１０２は、感光体ドラム１０１の表面の感光層を一様に帯電させる。帯電された感光体ドラム１０１は、光走査装置１０３から出射されるレーザ光によって露光される。これにより感光体ドラム１０１上に静電潜像が形成される。現像器１０５は、感光体ドラム１０１上の静電潜像をトナー像として現像する。モノクロの画像を形成する場合、画像形成部Ｐｄにおいてのみ画像が形成される。フルカラーの画像を形成する場合、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおいて色毎に画像が形成される。感光体ドラム１０１を回転させる駆動モータの駆動時間は、コントローラ１１００により計測される。帯電器１０２による感光体ドラムの帯電時間は、コントローラ１１００により計測される。

感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１０１の回転により、感光体ドラム１０１と中間転写ベルト１０７との間に形成される第１ニップ部Ｔ１に搬送される。転写ローラ１０４には転写バイアスが印加されており、感光体ドラム１０１上のトナー像が中間転写ベルト１０７に転写される。モノクロの画像を形成する場合、画像形成部Ｐｄにより形成されるブラックのトナー像が中間転写ベルト１０７に転写される。フルカラーの画像を形成する場合、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにより形成される各色のトナー像が順次重ねて中間転写ベルト１０７に転写される。感光体ドラム１０１から中間転写ベルト１０７へ転写されずに残留したトナーは、ドラムクリーナ１０６によって除去される。

中間転写ベルト１０７上のトナー像は、中間転写ベルト１０７が矢印Ｂ方向へ回転することで第２ニップ部Ｔ２へ搬送される。第２ニップ部Ｔ２では、手差しカセット１１４又は給紙カセット１１５から搬送されてきシートＳに、中間転写ベルト１０７上のトナー像が転写される。トナー像が転写されたシートＳは、第２ニップ部Ｔ２から定着器１１３へと搬送される。定着器１１３は、トナー像をシートＳに定着させる。トナー像が定着したシートＳは、排紙部１１６へ排出される。

図３は、光走査装置１０３の説明図である。図３（ａ）は光走査装置１０３の上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ－Ａ’断面図である。光走査装置１０３は、光学箱４０１、レーザ光を出射する光源２０２、及び光源２０２を制御するための制御基板２０３を備える。光源２０２及び制御基板２０３は、光学箱４０１の外部に取り付けられている。光学箱４０１の内部には、レーザ光が感光体ドラム１０１上を所定の方向に走査するように、回転多面鏡４０２、モータ４０３、ｆθレンズ４０４、反射ミラー４０５、４０６、ｆθレンズ４０７、及び反射ミラー４０８が設けられる。

回転多面鏡４０２は、光源２０２から出射されたレーザ光を偏向する。回転多面鏡４０２はモータ４０３によって回転駆動される。回転多面鏡４０２によって偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ４０４に入射する。ｆθレンズ４０４を通過したレーザ光は、反射ミラー４０５、４０６によって反射され、ｆθレンズ４０７に入射する。ｆθレンズ４０７を通過したレーザ光は、反射ミラー４０８によって感光体ドラム１０１の方向へ反射される。光学箱４０１には防塵ガラス４０９が設けられている。反射ミラー４０８によって反射されたレーザ光は、防塵ガラス４０９を通過して感光体ドラム１０１を露光する。回転多面鏡４０２の回転によって等角速度で偏向されるレーザ光は、ｆθレンズ４０４、４０７を通過して感光体ドラム１０１上に結像し、感光体ドラム１０１上を等速度で走査する。

光走査装置１０３は、ビームディテクタ４１２（以下、「ＢＤ４１２」と称する。）を備える。ＢＤ４１２は、レーザ光による感光体ドラム１０１の走査タイミングを決定するための同期信号を生成する。回転多面鏡４０２によって偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ４０４を通過し、反射ミラー４０５及びＢＤミラー（不図示）によって反射され、ＢＤ４１２に検出される。制御基板２０３上には、光走査装置１０３の温度を検出する温度センサ４５０が実装されている。温度センサ４５０は、光走査装置１０３の温度を検出する温度検出装置として機能する。

以下の説明では、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、ＰｄやトナーボトルＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄは、色を区別する必要が無い場合に画像形成部Ｐ、トナーボトルＴと記載する。また、コントローラ１１００は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Random Access Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。ＣＰＵはＲＯＭに格納されるコンピュータプログラムを実行することで、コントローラ１１００による各種機能を実現する。この際、ＲＡＭは、ワークエリアを提供する。

本実施形態では、コントローラ１１００が、トナー補給量の推定、感光体ドラム１０１の寿命推定のためのデータ収集、及び色ずれ量の推定のためのデータ収集を行う場合について説明する。コントローラ１１００が予兆予測装置として動作する場合、コントローラ１１００は、収集したデータに基づいて、画像形成装置１００の故障や消耗品の寿命の予測を行う。予兆予測装置が画像形成装置１００とは別に設けられる外部装置である場合、コントローラ１１００は、各機能の実現時に収集したデータを、予兆予測装置へ送信する。予兆予測装置は、コントローラ１１００から取得したデータに基づいて、画像形成装置１００の故障や消耗品の寿命の予測を行う。

（トナー補給量の推定）
コントローラ１１００は、トナーボトルＴから現像器１０５へのトナー補給量を推定することで、トナーボトルＴ内のトナー残量の推定を行う予兆予測装置として機能する。トナー残量はユーザの使用状況等の種々の要因で変化するため、より高精度な推定を実現するためには製品出荷後のデータ取得が必要である。図４は、トナーボトルＴ内の残量推定機能を有するコントローラ１１００の構成図である。

コントローラ１１００は、補給回数累計部１１１０、補給動作間隔計測部１１１１、ドットカウント数積算部１１１２、感光体ドラム走行距離計算部１１１３、帯電時間計算部１１１４、及び感光体ドラム耐久情報計算部１１１５として機能する。これらの機能により、トナー補給量が推定される。コントローラ１１００は、目標濃度設定部１１１６及び目標濃度差分算出部１１１７として機能する。これらの機能により、現像器１０５内のトナー濃度が目標濃度に制御される。コントローラ１１００は、前処理用一時蓄積部１１０１、前処理実行部１１０２、トナー補給量推定部１１１８、適応可否判定部１１０３、不可判定カウンタ１１０４、及び外部送信用データ蓄積部１１０５として機能する。外部送信用データ蓄積部１１０５は、データ蓄積部１１０６及び適応不可データ蓄積部１１０７を含む。これらの機能により、予兆予測に用いられるデータが生成、蓄積される。

コントローラ１１００には、各トナーボトルＴａ～Ｔｄの装着部２０に設けられるフォトインタラプタ７３、各画像形成部Ｐａ～Ｐｄ内のセンサ、モータ等、及びサーバ通信部１１０８が接続される。各画像形成部Ｐａ～Ｐｄ内のセンサ、モータ等には、ドットカウンタ６６、感光体ドラム１０１の駆動モータ６７、帯電器１０２の駆動モータ６８、現像器１０５内の相対湿度検出部６９、パターン検出センサ１２０、及びインダクタンスセンサ４５３がある。

図５は、コントローラ１１００によるトナー補給量の推定処理を表すフローチャートである。図６は、トナーボトルＴによる１回当たりの補給動作で現像器１０５に補給されるトナー補給量の説明図である。図７は、推定値の説明図である。

１回のトナー補給動作当たりのトナー補給量は、様々な要因でばらつくことがある。そのために、単純に補給回数の累計結果に基づいてトナー補給量を算出しても、トナーボトルＴ内のトナー残量を正確に推定することは困難である。コントローラ１１００は、補給動作によるトナー補給量のばらつきの要因として考えられる項目のそれぞれについての誤差補正を行い、誤差補正済みのトナー補給量の推定値Ｒ１を算出する。誤差補正済みトナー補給量の推定値Ｒ１は、１回の補給動作毎に算出しても、２回以上の補給動作毎に算出しても、その算出タイミングは任意でよい。また、算出タイミングは可変でもよい。この任意に設定可能な回数の補給動作が行われている期間を、以降、「所定期間」と称し、以降はこの所定期間１単位分におけるトナー補給量の推定及び誤差補正について説明する。

まず、コントローラ１１００は、所定期間におけるトナー補給動作の回数を累計する。補給回数累計部１１１０は、フォトインタラプタ７３がトナーボトルＴの回転を検出した回数をカウントすることで、所定期間におけるトナー補給動作の回数（補給動作回数）を累計する。補給動作１回当たりのトナー補給量にばらつきがなければ、補給動作回数に所定の定数を乗算することで、所定期間におけるトナー補給量を推定することが可能である。所定の定数は、補給動作１回あたりのトナー補給量の理論値である。理論値は予め判明している。ばらつきがない場合のトナー補給量の推定値Ｒ０を基準推定値と称する（図７の式（ａ）参照）。補給回数累計部１１１０は、算出した基準推定値Ｒ０を前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積する。
コントローラ１１００は、基準推定値にばらつきを考慮した誤差補正値を加えることで、より正確なトナー補給量の推定を行うことが可能となる。以下は誤差補正値に必要な情報について説明する。

今回の補給動作時と前回の補給動作時との時間間隔（以下、「補給動作間隔」と称する。）に応じてトナーの流動性が変化する。このことが原因で、トナーボトルＴの補給動作１回当たりのトナー補給量は変化する。そのため、トナー補給動作は、補給動作間隔に応じて、補給動作１回当たりのトナー補給量が異なる。以下の説明では、補給動作として第1補給動作パターンと、補給動作１回当たりの補給量が第１補給動作パターンより少ない第２補給動作パターンとの２パターンが存在するものと仮定して説明される。補給動作間隔計測部１１１１は、フォトインタラプタ７３がトナーボトルＴの回転を検出したタイミングに基づいて、補給動作間隔を計測する。補給動作間隔計測部１１１１は、計測した補給動作間隔に基づいて、補給動作を第１補給動作パターンと第２補給動作パターンとに分類する（図６参照）。

補給動作間隔計測部１１１１は、予め決められた期間におけるトナー補給動作が２回以上の場合、第１補給動作パターンに分類された補給動作の回数を、当該期間に実行されたトナー補給動作の実行回数分だけカウントアップする。一方、補給動作間隔計測部１１１１は予め決められた期間におけるトナー補給動作が２回未満の場合、第２補給動作パターンに分類された補給動作の回数をカウントアップする。補給動作間隔計測部１１１１は、第１補給動作パターンに分類された補給動作の回数と、第２補給動作パターンに分類された補給動作の回数とを前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積する。なお、本実施形態ではトナー補給動作を２種類の補給動作パターンへ分類しているが、分類数は任意に設定することができ、３種類以上でもよく、また分類の基準値もそれぞれ任意に設定してよい。

ドットカウント数積算部１１１２は、上記したドットカウンタ６６から、１ページ分の画像に含まれる画素毎の濃度の総和であるドットカウント数を取得する。ドットカウント数積算部１１１２は、取得したドットカウント数を所定期間分積算した積算値を前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積する。これによって、所定期間において消費されるトナーの量が推定される。

トナー補給動作は、上記の通り、インダクタンスセンサ４５３を用いて検出される現像器１０５内のトナー濃度に応じて行われる。一般にトナーボトルＴ内のトナー残量が少なくなると、現像器１０５内のトナー濃度の目標濃度への追従性が低下する。これは、トナーボトルＴ内のトナー残量が減少した状態では、トナー残量の潤沢な時期に比較して、補給動作１回当たりのトナー補給量が少なくなってしまうためである。そのために、現像器１０５内のトナー濃度の目標濃度への追従性を考慮した誤差補正が必要である。目標濃度差分算出部１１１７は、インダクタンスセンサ４５３の検出結果からから現像器１０５内のトナー濃度を取得し、目標濃度との差分（目標濃度差分）を算出する（図７の式（ｂ）参照）。目標濃度は、目標濃度設定部１１１６により設定される。目標濃度差分算出部１１１７は、所定期間内の目標濃度差分を前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積する。

相対湿度検出部６９は、現像器１０５内の相対湿度を検出する。相対湿度検出部６９は、検出した相対湿度を前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積する。一般に、現像器１０５内の湿度が変化すると、現像器１０５内部のトナーの帯電量に変化が生じて、現像時に消費されるトナー量が変化する。そのため、現像器１０５内の相対湿度に応じて、トナー消費量の誤差補正を行う必要がある。相対湿度は直接測定された測定値であっても、別の部位の温湿度の測定値から算出された値であっても、どちらでもよい。本実施形態では後者であり、現像器１０５の周辺に相対湿度検出部６９が配置される。相対湿度検出部６９は、現像器１０５内の相対湿度の検出が可能であれば、どの部位にいくつ配置されていてもよい。

現像器１０５の内部のトナーの帯電量の変化は、現像器１０５の周辺の相対湿度のみに支配されているわけではなく、現像器１０５の駆動等のその他の様々な要因により起こる。トナーの帯電量の変化によりトナー消費量が変化する。よって、画像濃度調整のために中間転写ベルト１０７の表面に形成されたトナー像（パターン画像）が、パターン検出センサ１２０により検出される。パターン画像の検出結果は、例えば、画像濃度（以下、「パッチ濃度」と称する。）として取得される。パターン検出センサ１２０により検出されたパッチ濃度は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される。本実施形態では、パッチ濃度を中間転写ベルト１０７の表面で測定しているが、感光体ドラム１０１の表面で測定する構成であってもよい。

感光体ドラム１０１の表面の状態によって、トナー消費量が変化する。感光体ドラム１０１の表面の状態は、主に清掃と帯電によって変化することが知られている。感光体ドラム１０１の清掃は、回転駆動時にドラムクリーナ１０６等の清掃部材が感光体ドラム１０１の表面の感光層に直接接触することで行われている。この接触によって感光体ドラム１０１の表面が摩耗する。帯電器１０２による帯電によっても、感光体ドラム１０１の表面の状態が変化する。感光体ドラム１０１の回転による駆動距離と帯電器１０２による帯電時間とに、それぞれ所定の係数を乗算することで、感光体ドラム１０１の表面の状態を推定する。以下、この演算結果を「感光体ドラム耐久値」と称する（図７の式（ｃ）参照）。

感光体ドラム１０１の回転による駆動距離は、感光体ドラム走行距離計算部１１１３により、感光体ドラム１０１の駆動モータ６７の駆動時間を用いて算出される。感光体ドラム走行距離計算部１１１３は、所定期間における駆動モータ６７の駆動時間から感光体ドラム総走行距離を算出する。さらに、感光体ドラム走行距離計算部１１１３は感光体ドラム総走行距離から所定期間の平均値（以下、「平均総走行距離」と称する。）を算出する。
帯電器１０２による帯電時間は、帯電時間計算部１１１４により、帯電器１０２の駆動モータ６８の駆動時間を用いて算出される。帯電時間計算部１１１４は、所定期間における駆動モータ６８の駆動時間から感光体ドラム１０１の総帯電時間を求める。さらに帯電時間計算部１１１４は、所定期間における総帯電時間の平均値（以下、「平均総帯電時間」と称する。）を算出する。
感光体ドラム耐久情報計算部１１１５は、以上のように算出された平均総走行距離と平均総帯電時間に基づいて、線形一次結合の形へ変換したものを所定期間における感光体ドラム耐久値として算出する。感光体ドラム耐久情報計算部１１１５は、算出した感光体ドラム耐久値を前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積する。

本実施形態では、感光体ドラム１０１と帯電器１０２とのそれぞれの駆動時間を計測することによって、感光体ドラム総走行距離と総帯電時間とが算出されるが、これら２つの時間の取得方法はどのような方法であってもよい。また、感光体ドラム１０１及び帯電器１０２のそれぞれの駆動方法もどのような方法であってもよい。

前処理実行部１１０２は、以上のようにして前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積された所定期間の各値（データ）から、トナー補給量の推定値Ｒ１を算出するためのデータを生成する。前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積されたデータをトナー補給量の推定値Ｒ１を算出するためのデータに変換する処理を「前処理」と称する。前処理により、推定値の算出（予兆予測）に用いられるデータのサイズが圧縮される。

前処理実行部１１０２は、前処理として以下の処理を行う。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される基準推定値に基づいて、所定期間における基準推定値の増加量（変化量）を算出する。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される第１補給動作パターンの回数及び第２補給動作パターンの回数に基づいて、所定期間における第１補給動作パターンの回数及び第２補給動作パターンの回数の増加量（変化量）を算出する。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積されるドットカウント数の積算値に基づいて、所定期間におけるドットカウント数の増加量（変化量）を算出する。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される所定期間内の目標濃度差分に基づいて、所定期間内の目標濃度差分の平均値を算出する。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される所定期間の現像器１０５内の相対湿度に基づいて、所定期間内の相対湿度の平均値を算出する。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される所定期間のパッチ濃度に基づいて、所定期間内のパッチ濃度の平均値を算出する。前処理実行部１１０２は、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積される所定期間内の感光体ドラム耐久値に基づいて、所定期間内の感光体ドラム耐久値の平均値を算出する。

前処理実行部１１０２により、所定期間のデータの変化量として、基準推定値、第１補給動作パターンの回数、第２補給動作パターンの回数、及びドットカウント数の増加量が生成される。また、前処理実行部１１０２により、所定期間のデータの平均値として、目標濃度差分の平均値、現像器１０５内の相対湿度の平均値、パッチ濃度の平均値、及び感光体ドラム耐久値の平均値が生成される。前処理実行部１１０２は、これらの変化量及び平均値のそれぞれに所定の係数を乗算することで、トナー補給量の誤差補正値を算出する（図７の式（ｄ）参照）。トナー補給量推定部１１１８は、基準推定値の増加量にトナー補給量の誤差補正値を加算することで、所定期間におけるトナー補給量の推定値Ｒ１（トナー補給量推定値）を算出する（Ｓ２０、図５参照）。

トナー補給量推定部１１１８は、算出した所定期間毎のトナー補給量推定値を積算することで、現在に至るまで消費されたトナーボトルＴ内のトナー量（トナー補給量）を推定する（Ｓ２１、図５参照）。トナー補給量推定部１１１８は、トナー補給量をトナーボトルＴの初期充填量から減算することにより、トナーボトルＴ内のトナー残量推定値を算出する。以上のようにトナーボトルＴ内のトナー残量推定に関する処理が終了する（Ｓ２２、図５参照）。

算出したトナー残量推定値が所定の閾値（例えば１０［ｇ］）を下回ったタイミングで（Ｓ２３：Y、図５参照）、トナー補給量推定部１１１８は、トナーボトル交換フラグを出力する。コントローラ１１００は、トナーボトル交換フラグにより、ユーザに対してトナーボトルＴの交換が必要であることを通知する（Ｓ２４、図５参照）。通知は、例えば、操作部９０にトナーボトルＴの交換を促すための画面を表示することで行われる。なお、トナー残量推定値の閾値は任意に設定され、ユーザの使用状況や利用範囲に併せて複数設定されてもよい。

コントローラ１１００は、Ｓ２２の処理で算出したトナー残量推定値を、トナーボトルＴに搭載されたメモリであるボトルタグに記憶させる。これは実残量が充分に残っている状態でトナーボトルＴが交換された後に、再び同じトナーボトルＴを使用する場合であっても、トナー残量を推定可能にするためである。また、新品のトナーボトルが装着された場合は、トナーボトル内のトナー残量の初期値としてボトルタグに予め記憶された値が使用されてもよく、本体メモリに記憶させておいた初期値を使用してもよい。

図５の処理は、各色のトナーボトルＴａ～Ｔｄに対して行われる。つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーボトルＴａ～Ｔｄのそれぞれに対して、独立して図５の処理が行われる。

続いて、トナー残量推定の精度向上に使用するために取得されるデータのデータサイズの圧縮方法について説明する。コントローラ１１００がデータサイズを圧縮することでトラフィックの増大が抑制される。

上記の通り本実施形態では、前処理用一時蓄積部１１０１に蓄積されるデータに対する前処理が行われる。前処理により、基準推定値、第１補給動作パターンの回数、第２補給動作パターンの回数、及びドットカウント数のそれぞれの変化量や、目標濃度差分、現像器１０５内の相対湿度、パッチ濃度、及び感光体ドラム耐久値のそれぞれの平均値が算出される。これらの変化量や平均値は、トナー補給量の高精度な推定に用いられる「変数」である。各変数と所定の係数とに基づいて、所定期間のトナー補給量の推定量Ｒ１が算出される。

所定期間は、適宜設定可能である。本実施形態では、常にトナーの補給動作間隔を所定期間として、１回の補給動作毎にトナー補給量の推定値Ｒ１を算出している。以降、トナー補給量の推定値Ｒ１の算出のタイミングを「演算タイミング」と称する。トナーの補給動作間隔は、ユーザの使用状況によるが、正常動作中であれば少なくとも数分に１回の頻度で行われる。また、連続でトナーの補給動作が行われる場合、最短で１秒に１回の頻度となる。

コントローラ１１００は、サーバ通信部１１０８を介して外部へデータを送信することができる。サーバ通信部１１０８は、画像形成装置１００とは異なる外部装置であるサーバ装置との通信インタフェースである。通信頻度は、任意に設定可能であり、例えば１６時間に１回の頻度である。また、１６時間に１回のタイミング（レギュラータイミング）に加え、トナーボトルＴの推定残量が０になったタイミングや、トナーボトルＴが交換されたタイミング等のイベント毎のイレギュラーなタイミングで外部との通信が行われてもよい。

上記の通り、本実施形態では、トナー残量の推定に基準推定値Ｒ０、第１補給動作パターンの回数、第２補給動作パターンの回数、ドットカウント数、目標濃度差分、現像器１０５内の相対湿度、パッチ濃度、及び感光体ドラム耐久値が用いられる。これらのデータはサンプリングタイム毎に逐次更新される。サンプリングタイムは、例えば１秒である。逐次更新されるこれらのデータを「逐次データ」と称する。従来、逐次データは、例えば１６時間に１回の頻度でサーバ通信部１１０８からサーバ装置へ送信される。そのために、コントローラ１１００内に蓄積されるデータの量が膨大になる。また、送信されるデータの量が膨大になるために、通信時のトラフィックが増大する。

所定期間におけるトナー補給量の推定に用いられる変数は、所定期間における逐次データの変化量或いは平均値の算出という前処理により算出される。つまり、トナー補給量の推定には、前処理前の逐次データは不要である。そのためにコントローラ１１００は、所定期間毎に逐次データに対して前処理を行い、前処理後の変数だけを外部送信用データ蓄積部１１０５に蓄積する。変数は、外部送信用データ蓄積部１１０５のデータ蓄積部１１０６に蓄積される。前処理用一時蓄積部１１０１は、所定期間内における逐次データの一時保存を行い、前処理後に、不要になった逐次データを削除する。サーバ通信部１１０８は、変数及びトナー残量推定値を外部送信用データ蓄積部１１０５からサーバ装置へ送信することになる。サーバ装置へ送信されるこれらのデータは、例えば商品開発のために解析される。これらのデータは、開発途中の実験で得られるデータよりもはるかに膨大で、データ取得時の条件も多岐にわたる。そのために、これらのデータを収集することが、よりよい商品の開発につながる。

本実施形態のトナー補給量の推定値Ｒ１は、図７の式（ｄ）に例示する式によって算出される。所定期間におけるトナー補給量の推定値Ｒ１の算出には、所定期間における変数が必要である。しかしながら、本実施形態においては、トナー補給量の推定値Ｒ１の累積から算出されるトナー残量推定値の算出が目的である。つまりは、最終的なトナー残量推定値の決定には、所定期間毎のトナー補給量推定値Ｒ１の蓄積値のみが用いられる。図７の式（ｅ）に例示する式の左辺と右辺との関係性により、所定期間毎のトナー補給量推定値Ｒ１の累積結果と、所定期間毎の変数の累積結果に所定の係数を後から乗算したものとは同等であることがわかる。そのため、最終的なトナー残量推定値は、変数の累積結果があれば算出可能となるのである。よって、逐次データをすべて蓄積して外部に送信する従来手法に比べて、所定期間毎の変数の累積を外部に送信する本実施形態の方が、大幅にデータサイズを縮小でき、通信トラフィックを低下させることができる。

しかしながら、出荷後の画像形成装置１００が常に正常動作しているとは限らない。そのために、トナー補給量推定が適応不可能な範囲のデータが取得されている場合も考えられる。本実施形態では、適応可否判定部１１０３により、逐次データ或いはトナー補給量推定値を用いた適応可否判定を行う。適応可否判定の結果は、適応可否判定部１１０３から不可判定カウンタ１１０４に通知される。不可判定カウンタ１１０４は、適応不可の判定回数を累積する。不可判定カウンタ１１０４は、外部送信用データ蓄積部１１０５の適応不可データ蓄積部１１０７に適応不可の判定回数の累積値（不可判定カウント値）を蓄積する。このとき、適応不可と判定された場合の変数も外部送信用データ蓄積部１１０５の適応不可データ蓄積部１１０７に蓄積される。また、適応不可と判定されなかった場合の変数は外部送信用データ蓄積部１１０５のデータ蓄積部１１０６に蓄積される。

サーバ通信部１１０８は、外部送信のタイミングになると、適応不可データ蓄積部１１０７に蓄積された不可判定カウント値及び適応不可と判定された逐次データを外部のサーバ装置へ送信する。また、データ蓄積部１１０６に蓄積される変数及びトナー残量推定値もサーバ装置に送信される。なお、画像形成装置１００がネットワークに接続されていない場合、外部送信用データ蓄積部１１０５のデータは、可搬性の記録媒体等によりサーバ装置へ送られてもよい。

サーバ装置は、画像形成装置１００から取得したデータの解析が可能となる。例えば、サーバ装置は、不可判定カウント値が「０」の場合にのみ、変数やトナー残量推定値を解析に利用する等の判断が可能になる。なお、変数やトナー残量推定値を解析に利用する判断の基準となる不可判定カウント値は、「０」以外の値であってもよく、任意に設定可能である。

また、適応可と判定されるデータは、適応不可と判定されるデータよりも圧倒的に多く、適応不可と判定されるデータは、例外的である。しかし、出荷後の画像形成装置１００では、この前提が崩れる可能性がある。適応不可と判定されるデータが多い場合には、その原因を探るために、不可判定カウント値及び適応不可と判定された逐次データが用いられる。

上記の通り、予兆予測装置の適応可否判定は、適応可否判定部１１０３により行われる。本実施形態の逐次データは、基準推定値Ｒ０、第１補給動作パターンの回数、第２補給動作パターンの回数、ドットカウント数積算値、目標濃度差分、現像器１０５内の相対湿度、パッチ濃度、及び感光体ドラム耐久値である。適応可否判定部１１０３は、各逐次データに対してそれぞれ上下限値を設定し、各逐次データと上下限値とを比較することで適応可否判定を行う。逐次データが上下限値と一致もしくは上下限値を上回った／下回った場合、適応可否判定部１１０３は、画像形成装置１００の動作が予兆予測装置の適応範囲外に逸脱したとみなし、該逐次データを適応不可と判定する。

適応可否判定部１１０３は、トナー補給量の推定値Ｒ１に対しても同様に上下限値を設け、推定値Ｒ１と上下限値とを比較することで適応可否判定を行う。推定結果が上下限値と一致もしくは上下限値を上回った／下回った場合、適応可否判定部１１０３は、画像形成装置１００の動作が予兆予測装置の適応範囲外に逸脱したとみなし、該推定結果を適応不可と判定する。

つまり適応可否判定部１１０３は、逐次データ及びトナー補給量が予兆予測に適応可能な所定の適応範囲内の値であるか否かにより、適応可否を判定する。上下限値は、任意に設定されてよく、本実施形態においては、製品開発検討時の実験条件に基づいて設定されている。なお、適応可否判定は別の方法で行ってもよく、適応可否判定のために逐次データとは別の情報を利用していてもよい。また、上下限値に基づいた判定基準だけではなく、数サンプリング前からの変化量等の別の判定基準を使用していてもよい。

以上の説明では、トナー補給量に基づいてトナー残量が予測される。通常の予測精度の検証方法としては、１本のトナーボトル当たりの総トナー補給量の推定値Ｒ１と実補給量との比較を行う場合が多い。そのため、なんらかのタイミングにおいて所定期間の本体動作がトナー補給量推定部１１１８の適応範囲外であっても、１本のトナーボトル当たりの推定値に対する影響度としては許容できる場合もある。サーバ装置へ送信された適応不可の判定回数が１０回までであれば、精度向上に使用できるデータとみなすこともできる。その場合、更なるデータサイズ／トラフィックを低下させる方法として、適応不可データ蓄積部１１０７とデータ蓄積部１１０６とを統合してもよい。当然、許容範囲とする適応不可判定回数は、１０回でなくてもよく任意に設定してよい。

（感光体ドラムの寿命推定）
上記の通り、感光体ドラム１０１の表面の感光層は、回転に伴うドラムクリーナ１０６との機械的な摺擦と、帯電器１０２による帯電と、によって耐久が進行して、徐々に摩耗する。摩耗が進行すると感光体ドラム１０１の交換が必要になる。そこで、感光体ドラム１０１の感光層の摩耗量（削れ量）を事前に予測して、画質が低下する前に感光体ドラム１０１を交換する仕組みが必要となる。

感光体ドラム１０１の清掃は、回転駆動時にドラムクリーナ１０６等の清掃部材を感光層に直接接触させることで行われている。また、感光層は、帯電器１０２により帯電されることでも耐久が進行する。所定期間の感光体ドラム１０１の感光層の削れ量は、所定期間内の感光体ドラム１０１の回転による駆動距離の増加量と帯電器１０２による帯電時間の増加量とのそれぞれに所定の係数を乗算することで予測可能である。図８は、感光体ドラム１０１の感光層の削れ量の説明図である。図８に例示する式を、「削れ量予測式」と称する。

感光体ドラム１０１の帯電範囲は、感光体ドラム１０１のドラム軸方向に対するシートＳのサイズ毎に異なる。そのために、シートＳのサイズによって感光体ドラム１０１の感光層のドラム軸方向の削れ量も異なり、削れ量予測式における所定の係数もそれぞれ異なる。本実施形態では、シートＳのサイズ毎に異なる所定の係数が設定された削れ量予測式を用いることで、シートＳのサイズによる感光体ドラム１０１の感光層のドラム軸方向の削れ量の違いに対応している。本実施形態においては、特に使用頻度の高いＡ３、Ａ４サイズのシート毎に削れ量予測式を用意する（図８の式（ａ）－１、（ａ）－２参照）。なお削れ量予測式は、画像形成装置１００で対応するシートＳのサイズ数に応じて複数用意されていてよいし、単一サイズしか扱わない場合は削れ量予測式は一つである。

上記の通り本実施形態では、所定期間内の感光体ドラム１０１の回転による駆動距離の増加量と帯電器１０２による帯電時間の増加量とのそれぞれに所定の係数を乗算することで感光体ドラム１０１の削れ量推定値の算出が行われる。これら増加量も変数であり、所定期間内の感光体ドラム１０１の回転による駆動距離と帯電器１０２による帯電時間それぞれに対して増加量を算出し変数を作成するという作業も前処理である。図８の式（ａ）に示すように、所定期間における変数と所定の係数の乗算によって削れ量推定値は算出されている。シートＳのサイズ毎に所定の係数の値は異なり、それぞれのシートＳのサイズ毎に削れ量予測式は存在している（図８の式（ａ）－１、式（ａ）－２参照。）

削れ量の予測を行う所定期間は、任意に設定可能である。本実施形態では、単位印刷ジョブ期間を所定期間とする。感光体ドラム１０１の感光層の削れは、比較的ゆるやかに進行する現象であり、シートＳのサイズの影響を強く受ける。すなわち複数のシートサイズを使用する場合、シートＳのサイズに応じて削れ量の予測を行う方が、より高精度に削れ量の予測を行うことができる。なお、要求される精度によっては、所定期間は長くてもよい。単一のサイズのシートＳしか扱わない画像形成装置では、所定期間はさらに長くてもよい。また、印刷ジョブとは別の基準に基づいて、所定期間が設定されてもよい。

図９は、感光体ドラム１０１の寿命推定（削れ量推定）機能を有するコントローラ２１００の構成図である。コントローラ２１００の機能は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されるコンピュータプログラムを実行することで実現される。コントローラ２１００は駆動モータ２６７、２６８が接続される他に、紙種情報保存部２７０が接続される。紙種情報保存部２７０は、画像形成に用いられるシートＳの種類の情報、ここではシートＳのサイズの情報を保存する。

コントローラ２１００は、サーバ通信部２１０８を介して外部へデータを送信することができる。サーバ通信部２１０８は、画像形成装置１００とは異なる外部装置であるサーバ装置との間の通信インタフェースである。通信頻度は、任意に設定可能であり、例えば１６時間に１回の頻度である。また、１６時間に１回のレギュラーなタイミングに加え、感光体ドラム１０１の寿命推定が０になったタイミングや、感光体ドラム１０１が交換されたタイミング等のイベント毎のイレギュラーなタイミングで外部との通信が行われてもよい。

上記の通り本実施形態では、感光体ドラム１０１の削れ量の推定に、感光体ドラム１０１の回転による駆動距離と帯電器１０２による帯電時間とが用いられる。これらのデータはサンプリングタイム毎に逐次更新される。サンプリングタイムは、例えば１秒である。逐次更新されるこれらのデータも逐次データである。従来、逐次データは、例えば１６時間に１回の頻度でサーバ通信部２１０８からサーバ装置へ送信される。そのために、コントローラ２１００内に蓄積されるデータの量が膨大になる。また、送信されるデータの量が膨大になるために、通信時のトラフィック量が膨大になる。

本実施形態の所定期間における感光体ドラム１０１の削れ量推定に用いられる変数は、所定期間における逐次データの増加量の算出という前処理により算出される。つまり、削れ量推定には、前処理前の逐次データは不要である。そのためにコントローラ２１００は、所定期間毎に逐次データに対して前処理を行い、前処理後の変数だけを外部送信用データ蓄積部２１０５に蓄積し、逐次データを削除する。変数は、外部送信用データ蓄積部２１０５のデータ蓄積部２１０６に蓄積される。前処理用一時蓄積部２１０１は、所定期間内における逐次データの一時保存を行い、前処理後に、不要になった逐次データを削除する。サーバ通信部２１０８は、変数及び削れ量推定値を外部送信用データ蓄積部２１０５からサーバ装置へ送信することになる。サーバ装置へ送信されるこれらのデータは、例えば商品開発へのフィードバックとして解析される。これらのデータは、開発途中の実験で得られるデータよりもはるかに膨大で、データ取得時の条件も多岐にわたる。そのために、これらのデータを収集することが、よりよい商品の開発につながる。

本実施形態の感光体ドラム１０１の削れ量推定値は、図８の式（ａ）に例示する式によって算出される。所定期間における感光体ドラム１０１の削れ量推定値の算出には、所定期間における変数が必要である。本実施形態においては、感光体ドラム１０１の削れ量推定値の累積から算出される最終的な総削れ量の算出が目的である。つまりは、最終的な感光体ドラム１０１の削れ量推定値の決定には、所定期間毎の削れ量推定値の蓄積値のみが用いられる。図８の式（ｂ）に例示する式の左辺と右辺との関係性により、所定期間毎の削れ量推定値の累積結果と、所定期間毎の変数の累積結果に所定の係数を後から乗算したものとは同等であることがわかる。そのため、最終的な感光体ドラム１０１の総削れ量推定値は、変数の累積結果があれば算出可能となるのである。よって、逐次データをすべて蓄積して外部に送信する従来手法に比べて、所定期間毎の変数の累積を外部に送信する本実施形態の方が、大幅にデータサイズや通信トラフィックを削減することができる。

しかしながら、出荷後の画像形成装置１００が常に正常動作しているとは限らない。そのために、削れ量予測式が適応不可能な範囲のデータが取得されている場合も考えられる。本実施形態では、適応可否判定部２１０３ａ、２１０３ｂにより、削れ量予測式（図８の式（ａ）－１）と（図８の式（ａ）－２）とのそれぞれに対して適応可否判定が行われる。適応可否判定基準は、シートＳのサイズであり、同時に両方の削れ量予測式を満たすことはない。適応可否判定の結果は、第１予測式適応可否判定部２１０３ａもしくは第２予測式適応可否判定部２１０３ｂから第１可判定カウンタ２１０４ａもしくは第２可判定カウンタ２１０４ｂにそれぞれ通知される。それぞれの可判定カウンタ２１０４ａ、２１０４ｂは、適応可だったときの判定回数をそれぞれ累積カウントする。第１可判定カウンタ２１０４ａもしくは第２可判定カウンタ２１０４ｂは、外部送信用データ蓄積部２１０５内の第１予測式データ蓄積部２１０６ａもしくは第２予測式データ蓄積部２１０６ｂに累積カウント値を蓄積する。同時に、それぞれ適応可判定が出ている場合のみ、第１予測式データ蓄積部２１０６ａもしくは第２予測式データ蓄積部２１０６ｂそれぞれへ変数を蓄積する。このとき、いずれの削れ量予測式に対しても適応不可と判定された場合は、変数は適応不可データ蓄積部２１０７に蓄積される。

サーバ通信部２１０８は、外部送信のタイミングになると、適応不可蓄積部２１０７に蓄積された適応不可時の変数データをサーバ装置へ送信する。また、第１予測式データ蓄積部２１０６ａ、第２予測式データ蓄積部２１０６ｂに蓄積される変数及び適応可判定カウントもサーバ装置に送信される。なお、画像形成装置１００がネットワークに接続されていない場合、外部送信用データ蓄積部２１０５のデータは、可搬性の記録媒体等によりサーバ装置へ送られてもよい。変数は最終的に、サーバ装置において感光体ドラム１０１の寿命推定に用いられる。

（色ずれ量の推定）
予兆予測装置は、色ずれ量の推定を行う。光走査装置１０３は、温度上昇により、内部に設けられるレンズやミラー等の光学部材の変形や、光学箱４０１の変形が生じる。これにより、光走査装置１０３と感光体ドラム１０１との相対的な位置関係が変化する。この位置の変化は、各色の画像を重ね合わせたときに色毎の画像の位置が一致しない原因となる。色毎の画像の位置が一致しない場合、画像の色味が変化してしまう。これが色ずれである。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０７上に色ずれ検出用のパターン画像を形成する。パターン検出センサ１２０によるパターン画像の検出結果により、色ずれ量が実測される。画像形成装置１００は、色ずれ量に応じて色ずれ補正を実行する。しかしパターン画像を形成することでダウンタイムが生じ、生産性が低下する。そこで、光走査装置１０３内と周辺の温度変化を検出し、温度変化量から色ずれ量を推定することで、パターン画像を形成せずに色ずれ補正を行う技術が用いられる。本実施形態では、高精度な色ずれ量の予測を行うことを目的に、動作中の画像形成装置１００から、色ずれ量と色ずれ量の推定に必要な温度変化量との関係を表すデータを収集する。

光走査装置１０３は、回転多面鏡４０２を駆動するモータ４０３が熱源となって熱変形が生じる。図３に示すように、光走査装置１０３に配置された温度センサ４５０によって、光走査装置１０３内の温度が測定される。また、画像形成装置１００における大きな熱源として、定着器１１３内に設けられるヒータがある。図２に示すように、画像形成部Ｐに配置された温度センサ４５１によって、現像器１０５の周辺の雰囲気温度が測定される。

図１０は、色ずれ量の説明図である。図１０の式（ａ）に示されるように、色ずれ量は、温度センサ４５０によって測定された光走査装置１０３内の温度と、温度センサ４５１によって測定された現像器１０５周辺の雰囲気温度とのそれぞれの変化量により推定される。光走査装置１０３内の温度と現像器１０５周辺の雰囲気温度のそれぞれの変化量も変数であり、変化量を算出するという作業も前処理である。色ずれ量は変数に対してそれぞれ所定の係数を乗算することで推定される。

画像形成装置１００は、所定のタイミングで色ずれ量を実測する。本実施形態では、色ずれ量が実測されたタイミングから次に色ずれ量が実測されるまでのタイミングを所定期間とする。

図１１は、色ずれ量の推定機能を有するコントローラの構成図である。コントローラ３１００の機能は、ＣＰＵがＲＯＭに格納されるコンピュータプログラムを実行することで実現される。コントローラ３１００は、予兆予測装置としては機能しない。予兆予測装置は、画像形成装置１００とは別の不図示の装置に設けられる。コントローラ３１００は、色ずれ量の推定に必要な変数を蓄積して外部送信することが機能である。

コントローラ３１００は、色ずれ量測定部３１０９、前処理用一時蓄積部３１０１、前処理実行部３１０２、適応可否判定部３１０３、不可判定カウンタ３１０４、及び外部送信用データ蓄積部３１０５を備える。外部送信用データ蓄積部３１０５は、適応不可データ蓄積部３１０７、データ蓄積部３１０６、及び色ずれデータ蓄積部３１１０を備える。コントローラ３１００は、サーバ通信部３１０８を介して外部へデータを送信することができる。サーバ通信部３１０８は、画像形成装置１００とは異なる外部装置であるサーバ装置との通信インタフェースである。通信頻度は、任意に設定可能であり、例えば１６時間に１回の頻度である。また、１６時間に１回のレギュラーなタイミングに加え、光走査装置１０３や現像機１０５等の各種ユニットが交換されたイレギュラーなタイミングで外部との通信が行われてもよい。

上記の通り本実施形態では、色ずれ量の推定に、光走査装置１０３内の温度と現像器１０５周辺の雰囲気温度が用いられる。これらの温度データはサンプリングタイム毎に逐次更新される。サンプリングタイムは、例えば１秒である。逐次更新されるこれらのデータも逐次データである。従来、逐次データは、例えば１６時間に１回の頻度でサーバ通信部３１０８からサーバ装置へ送信される。そのために、コントローラ３１００内に蓄積されるデータの量が膨大になる。また、送信されるデータの量が膨大になるために、通信時のトラフィック量が膨大になる。

本実施形態の所定期間における色ずれ量の推定に用いられる変数は、所定期間における逐次データの変化量の算出という前処理により算出される。つまり、色ずれ量推定には、前処理前の逐次データは不要である。そのためにコントローラ３１００は、所定期間毎に逐次データに対して前処理を行い、前処理後の変数だけを外部送信用データ蓄積部３１０５に蓄積し、逐次データを削除する。変数は、外部送信用データ蓄積部３１０５のデータ蓄積部３１０６に蓄積される。前処理用一時蓄積部３１０１は、所定期間内における逐次データの一時保存を行い、前処理後に、不要になった逐次データを削除する。色ずれ量測定部３１０９は、パターン検出センサ１２０によるパターン画像の検出結果に基づいて色ずれ量を実測し、色ずれデータ蓄積部３１１０に蓄積する。サーバ通信部３１０８は、データ蓄積部３１０６に蓄積された変数と色ずれデータ蓄積部３１１０に蓄積された実測色ずれデータをサーバ通信部３１０８からサーバ装置へ送信することになる。サーバ装置へ送信されるこれらのデータは、例えば商品開発へのフィードバックとして解析される。これらのデータは、開発途中の実験で得られるデータよりもはるかに膨大で、データ取得時の条件も多岐にわたる。そのために、これらのデータを収集することが、よりよい商品の開発につながる。

本実施形態の色ずれ量推定値は、図１０に例示する式（ａ）によって算出される。所定期間における色ずれ量推定値の算出には、所定期間における変数が必要である。本実施形態においては、色ずれ実測時点における色ずれ量推定値の算出が目的である。つまりは、最終的な色ずれ量推定値の決定には、所定期間毎（色ずれ実測毎）の色ずれ量推定値のみが所望される。図１０の式（ｂ）に例示する式の左辺と右辺との関係性により、所定期間毎の色ずれ量推定値の累積結果と、所定期間毎の変数の累積結果に所定の係数を後から乗算したものとは同等であることがわかる。そのため、最終的な色ずれ量推定値は、変数の累積結果があれば算出可能となるのである。よって、逐次データをすべて蓄積して外部に送信する従来手法に比べて、所定期間毎の変数の累積を外部に送信する本実施形態の方が、大幅にデータサイズや通信トラフィックを削減することができる。

しかしながら、出荷後の画像形成装置１００が常に正常動作しているとは限らない。そのために、色ずれ量予測式が適応不可能な範囲のデータが取得されている場合も考えられる。本実施形態では、適応可否判定部３１０３により、色ずれ量予測式（図１０の式（ａ））に対して適応可否判定が行われる。適応可否判定の結果は、適応可否判定部３１０３から不可判定カウンタ３１０４に通知される。不可判定カウンタ３１０４は、不可判定回数を累積カウントする。不可判定カウンタ３１０４は、外部送信用データ蓄積部３１０５の適応不可データ蓄積部３１０７に累積カウント値（不可判定カウント値）を蓄積する。このとき、適応不可と判定された場合の変数も外部送信用データ蓄積部３１０５の適応不可データ蓄積部３１０７に蓄積される。また、適応不可と判定されなかった場合の変数は外部送信用データ蓄積部３１０５のデータ蓄積部３１０６に蓄積される。

適応可否判定部３１０３は、逐次データ（光走査装置１０３内の温度及び現像器１０５周辺の雰囲気温度）が色ずれ量の推定の適応範囲内であるか否かを判定する。適応可否判定部３１０３は、例えば光走査装置１０３内の温度及び現像器１０５周辺の雰囲気温度の少なくとも一方の変化量が所定の上下限値と一致もしくは上回った／下回った場合に、逐次データが適応範囲外であると判定する。逐次データは、温度であるために急激に変化することはなく、実利用上あり得る範囲の変化量が上下限値として設定可能である。また、所定期間の経過時間情報や装置設置場所の環境温度等、逐次データとは別の情報により、適応不可判定が行われてもよい。

適応可否判定部３１０３が適応不可であると判定した場合、不可判定カウンタ３１０４は、不可判定回数を累積カウントする。不可判定カウンタ３１０４は、外部送信用データ蓄積部３１０５の適応不可データ蓄積部３１０７に累積カウント値（不可判定カウント値）を蓄積する。このとき、適応不可と判定された逐次データの変数も外部送信用データ蓄積部３１０５の適応不可データ蓄積部３１０７に蓄積される。

サーバ通信部３１０８は、外部送信のタイミングになると、適応不可データ蓄積部３１０７に蓄積された不可判定カウント値及び適応不可と判定された逐次データの変数を外部のサーバ装置へ送信する。また、データ蓄積部３１０６に蓄積される適応可能範囲の変数もサーバ装置に送信される。なお、画像形成装置１００がネットワークに接続されていない場合、外部送信用データ蓄積部３１０５のデータは、可搬性の記録媒体等によりサーバ装置へ送られてもよい。

コントローラ１１００、コントローラ２１００、及びコントローラ３１００は、同一のＣＰＵによって実現されてもよいが、それぞれ異なるＣＰＵにより実現されてもよい。例えば、現像器１０５の動作を制御する制御基板によりコントローラ１１００が実現され、感光体ドラム１０１の動作を制御する制御基板によりコントローラ２１００が実現され、色ずれ補正を行う制御基板によりコントローラ３１００が実現されてもよい。また、ひとつの画像形成装置１００においてこれら３つの処理（トナー残量推定、感光体ドラムの寿命推定、色ずれ量推定）を実現する機能が同時に搭載されていてもよいし、必ずしもすべて搭載されていなくてもよい。以上のように本実施形態の画像形成装置１００は、画像の形成に用いる部品の状態予測（トナー残量推定、感光体ドラムの寿命推定、色ずれ量推定）を、情報の損失を抑制しつつ、ビッグデータによる処理負荷を軽減すながら実現することができる。

Claims (8)

1. シートに画像を形成する画像形成装置であって、
   センサと、
   前記センサを用いて繰り返し検出される検出結果を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された検出結果の履歴である第１データに基づいて、該第１データに含まれる所定期間内の検出結果の平均値に応じた第２データを生成する生成手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記第１データに含まれる検出結果毎に、所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
   前記第１データに含まれる前記所定期間内の検出結果の内、前記判定手段により前記所定の条件を満たしていないと判定された検出結果の数をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段によりカウントされた前記数と前記第２データとを外部装置へ送信する送信手段と、を備えることを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された前記第１データに含まれる検出結果が所定範囲内である場合に、該検出結果が前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 静電潜像が形成される感光体と、
   トナーとキャリアとを含む現像剤を用いて、前記感光体上の前記静電潜像を現像する現像器と、をさらに備えており、
   前記センサは、前記現像器に蓄積された現像剤中のトナーの濃度である現像器内トナー濃度を検知するためのトナーセンサであり、
   前記生成手段は、前記トナーセンサにより検知された前記現像器内トナー濃度と目標濃度との差分の平均値を、前記第２データとして生成することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 静電潜像が形成される感光体と、
   前記感光体上の前記静電潜像を現像する現像器と、をさらに備えており、
   前記センサは、前記現像器内の相対湿度を検出するための湿度センサであり、
   前記生成手段は、前記湿度センサにより検出された相対湿度の平均値を、前記第２データとして生成することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
5. パターン画像が形成される中間転写体をさらに備えており、
   前記センサは、前記中間転写体上の前記パターン画像の濃度を検出するパターン検出センサであり、
   前記生成手段は、前記パターン検出センサにより検出された前記パターン画像の濃度の平均値を、前記第２データとして生成することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記送信手段は、さらに、前記判定手段により前記所定の条件を満たしていないと判定された検出結果を外部装置へ送信することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、トナーを収容する収容容器が着脱可能に装着され、
   前記センサは、前記収容容器内のトナー残量を推定するために用いられることを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は、トナーを収容する収容容器が着脱可能に装着され、
   前記センサは、前記収容容器からのトナー補給量を推定するために用いられることを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。

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