(57)【要約】【課題】従来から取得していた信号を用いて、新たな構成を追加せずに、また余分なコストをかけずに、より正確にトナーの劣化度を予測する。【解決手段】２成分現像剤のトナーの劣化度を予測するトナー劣化予測方法であって、現像γ目標値を設定する現像γ目標値設定手段により、現像γ目標値を設定すると共に現在の現像γに関するパラメータを読み出すステップＳ１と、現像γ現在値を算出する現像γ現在値算出手段により、現像γ現在値を算出するステップＳ２と、現像γ目標値と現像γ現在値との差分であるΔ現像γを算出するΔ現像γ算出手段により、Δ現像γを算出するステップＳ３と、Δ現像γ算出手段で算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、Δ現像γと設定された閾値とを比較するステップＳ４と、Δ現像γが設定された閾値を超える場合にトナー劣化アラーム処理を行うステップＳ５とを備える。【選択図】図５
2015001627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを含む現像剤を現像装置に補給する２成分現像剤のトナーの劣化度を予測するトナー劣化予測方法であって、
画質指標値である現像γ目標値を設定する現像γ目標値設定手段により、前記現像γ目標値を設定し、
現像γ現在値を算出する現像γ現在値算出手段により、前記現像γ現在値を算出する工程と、
前記現像γ目標値と前記現像γ現在値との差分であるΔ現像γを算出するΔ現像γ算出手段により、前記Δ現像γを算出する工程と、
前記Δ現像γ算出手段で算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、前記トナー劣化度を予測する工程と、
を備えることを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項２】
現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサを用いて、トナーを含む現像剤を前記現像装置に補給する２成分現像剤のトナーの劣化度を予測するトナー劣化予測方法であって、
前記トナー濃度センサで検出した出力電圧Ｖｔを保持するＶｔ保持手段により、前記出力電圧Ｖｔを保持し、
前記出力電圧Ｖｔと前記トナー濃度センサの基準電圧Ｖｔｒｅｆとの差分であるΔＶｔを算出するΔＶｔ算出手段により、前記ΔＶｔを算出する工程と、
前記ΔＶｔ算出手段で算出されたΔＶｔデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、前記トナー劣化度を予測する工程と、
を備えることを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項３】
現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサを用いて、トナーを含む現像剤を前記現像装置に補給する２成分現像剤のトナーの劣化度を予測するトナー劣化予測方法であって、
画質指標値である現像γ目標値を設定する現像γ目標値設定手段により、前記現像γ目標値を設定し、
前記トナー濃度センサで検出した出力電圧Ｖｔを保持するＶｔ保持手段により、前記出力電圧Ｖｔを保持し、
現像γ現在値を算出する現像γ現在値算出手段により、前記現像γ現在値を算出する工程と、
前記現像γ目標値と前記現像γ現在値との差分であるΔ現像γを算出するΔ現像γ算出手段により、前記Δ現像γを算出する工程と、
前記Ｖｔ保持手段に保持されている出力電圧Ｖｔと前記トナー濃度センサの基準電圧Ｖｔｒｅｆとの差分であるΔＶｔを算出するΔＶｔ算出手段により、前記ΔＶｔを算出する工程と、
前記Δ現像γ算出手段で算出されたΔ現像γデータの変化と、前記ΔＶｔ算出手段で算出されたΔＶｔデータの変化とに基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、前記トナー劣化度を予測する工程と、
を備えることを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載のトナー劣化予測方法において、
前記トナー劣化予測手段は、トナー劣化度の予備的な予測結果を算出するためのブースティング法を用いて作成されたスタンプ弱判別器を備えていることを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項５】
請求項４記載のトナー劣化予測方法において、
前記スタンプ弱判別器によって算出した前記予測結果を用いて重み付き多数決を行って前記トナー劣化を予測するための重み付き多数決計算手段を備えていることを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載のトナー劣化予測方法において、
前記現像装置は、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されており、
前記現像装置交換直後の一定期間は、トナー劣化と判定しないことを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載のトナー劣化予測方法を実施することを特徴とするトナー劣化予測装置。
【請求項８】
画像形成部を備え、
請求項１ないし６の何れか１つに記載のトナー劣化予測方法を実施することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
画像形成部を備え、
請求項７記載のトナー劣化予測装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー劣化予測方法、トナー劣化予測装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置において、トナーとキャリアとを含み、これらを混合した２成分現像剤を用いる現像装置が広く知られている。このような現像装置では、トナー補給部から供給されたトナーが、スクリューやパドルなどによってキャリアに混合されながら搬送され、現像ローラに供給される。その後、画像形成によってトナーが消費され、再度トナー補給部からトナーが補給されて、再びキャリアとの混合、攪拌、搬送が繰り返される。
【０００３】
画像面積率の低い画像形成を継続して行った場合、現像剤中のトナーの使用率が低いため、現像剤中のトナーがなかなか消費されず、長い間現像装置内に留まるトナーが多くなる。トナーが長い間消費されずに現像装置内で攪拌され続けると、トナーは次第に劣化してしまう。トナーが劣化していると、各トナーの粒ごとの摩擦力が高まり、このようなトナーが多く集まることによって現像剤の流動性が悪化してしまう。そのため、現像剤はスムーズに移動ができないので、現像剤移動経路などの方向転換部での現像剤の動きは遅れ始め、方向転換部で現像剤が溜まり始めてしまう。このように、現像剤の流動性が悪化すると、現像ローラへの現像剤の付着が不均一になるため、現像不良が生じてしまうなどの不具合が発生する。そこで、トナーの劣化度を予測することにより、このような不具合が起きる前にメンテナンスを行う必要がある。トナーの劣化度の予測方法に関する公知例である特許文献１〜３について以下に説明する。
【０００４】
特許文献１に記載の画像形成装置では、ケースに収容された現像剤の嵩を検知するセンサ、または接触する現像剤による圧力を検知する検知手段を備えている。ケースに収容された現像剤のトナーが劣化すると、現像剤の流動性は悪化するため、ケースに現像剤が滞留する部分が現れる。よって、その滞留する部分の現像剤の嵩が増える。このような嵩の変化を前記センサによって検知することで、トナーの劣化度合いを判断する。また、その滞留する部分の現像剤が、ケースの内壁を押す圧力が大きくなることに着目し、このような圧力の変化を前記検知手段によって検知することで、トナーの劣化度合いを判断する方法が提案されている。
【０００５】
特許文献２に記載の画像形成装置では、少なくとも、表面に潜像を担持する感光体ドラムと、該感光体ドラムに対設された現像スリーブに担持した現像剤を感光体ドラムの潜像に供給して顕像化する現像装置と、感光体ドラム上に顕像化されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置を有する画像形成装置において、感光体ドラム上に形成されたトナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段を有し、該検知手段により感光体ドラム上に形成されたトナー像の高さを求め、該トナー像高さがトナー付着量に対する高さ基準値より大きいならばトナーが劣化していると判断する方法が提案されている。
【０００６】
特許文献３に記載の画像形成装置では、感光体と接触する搬送ベルト上の領域であって、搬送ベルトへのトナーの転写が成立している第１領域と、トナーの転写が成立していない第２領域との、それぞれのトナー量を取得する。そして、それらのトナー量の違いに基づいて、トナー量の違いが大きければ、トナーが劣化したと判断し、トナー量の違いが小さければ、トナーが劣化していないと判断する方法が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３記載の技術を含め、今までのトナー劣化予測方法では、現像剤の嵩を検知するセンサや、トナー像の凹凸を検知する手段を新たに設けるなど、新たな構成要素の追加と、これに伴う余分なコストがかかるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来から取得していた信号を用いて、新たな構成を追加せずに、また余分なコストをかけずに、より正確にトナーの劣化度を予測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するとともに上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、トナーを含む現像剤を現像装置に補給する２成分現像剤のトナーの劣化度を予測するトナー劣化予測方法であって、画質指標値である現像γ目標値を設定する現像γ目標値設定手段により、前記現像γ目標値を設定し、現像γ現在値を算出する現像γ現在値算出手段により、前記現像γ現在値を算出する工程と、前記現像γ目標値と前記現像γ現在値との差分であるΔ現像γを算出するΔ現像γ算出手段により、前記Δ現像γを算出する工程と、前記Δ現像γ算出手段で算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、前記トナー劣化度を予測する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記構成により、Δ現像γの制御のために従来から取得していた信号を用いて、トナー劣化度を予測するため、新たな構成を追加せずに、また余分なコストをかけずに、より正確にトナーの劣化度を予測することができる。これにより、トナーの劣化が原因で起きる障害が発生する前にメンテナンスを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用する画像形成装置としての複写機を示す概略構成図である。
【図２】図１のタンデム画像形成部の一部を示す部分拡大図である。
【図３】図１および図２に相当する実機で試験を行って得たΔ現像γの推移を示す線図である。
【図４】実施形態１等の制御構成を示す簡略的な制御ブロック図である。
【図５】実施形態１のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図６】変形例１のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図７】変形例２のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図８】図３の線図を取得したと同機番で、同期間のΔＶｔの推移を示す線図である。
【図９】トナー濃度とトナー濃度センサの出力電圧との関係示す線図である。
【図１０】実施形態２のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図１１】変形例３のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図１２】変形例４のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態３のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図１４】変形例５のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図１５】変形例６のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
【図１６】変形例６において、Δ現像γとΔＶｔの両方の信号の変化に基づいたトナー劣化予測を行った結果を示すＦ値の線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態を詳細に説明する。各実施形態等に亘り、同一の機能および形状等を有する構成要素（部材や構成部品）等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、本発明を適用する画像形成装置としての複写機を示す概略構成図である。図１に示すように、画像形成装置の一例としての複写機５００は、プリンタ部１００と、給紙部２００と、スキャナ部３００と、原稿搬送部４００とを備えている。
プリンタ部１００は、装置本体のほぼ中央に配置されている。給紙部２００はプリンタ部１００の下部に配置され、画像読取装置であるスキャナ部３００はプリンタ部１００の上部に配置されている。さらに、スキャナ部３００の上には、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）からなる原稿搬送部４００が配置されている。
【００１３】
プリンタ部１００のほぼ中央部には、タンデム画像形成部２０が配置されている。タンデム画像形成部２０は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｂｋ（ブラック）の４つの画像形成手段としてのプロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋを横に並べて構成されている。タンデム画像形成部２０の各プロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、それぞれＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの各色トナー像が形成される像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋを有している。
以下、各プロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋの構成は、同様であるため、このプロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋおよび感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋのみにトナー色を表す添字符号を付すこととする。
【００１４】
タンデム画像形成部２０の上方には、露光装置２１が設けられている。露光装置は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたｆθレンズ、長尺ＷＴＬ等のレンズやミラーから構成されている。各色の画像情報に応じてＬＤから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに照射される。
【００１５】
タンデム画像形成部２０の下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設置されている。中間転写ベルト１０は、図示例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回されて図中時計回りに回転搬送可能に構成されている。３つの支持ローラ１４、１５、１６のうちの何れか１つは、中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動モータ（図示せず）に連結された駆動ローラであり、残りの２つは従動ローラである。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間には、１次転写手段としての１次転写ローラ６２が中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋに対向するように設けられている。１次転写ローラ６２は、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋから中間転写ベルト１０にトナー像を転写する機能を有する。各１次転写ローラ６２には、それぞれ図示しない電源によって１次転写バイアスが印加されるようになっている。これにより、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ用の１次転写ニップには、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０に向けて静電移動させる１次転写電界が形成される。
【００１６】
第３の支持ローラ１６の下流には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。中間転写ベルト１０の材質としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料をシームレスベルトに成型し使用することができる。これらの材料はそのまま用いたり、カーボンブラック等の導電材により抵抗調整したりすることが可能である。また、これらの樹脂を基層として、スプレーやディッピング等の方法により表層を形成し、積層構造にしてもよい。
【００１７】
中間転写ベルト１０の下方には、２次転写装置２２が配置されている。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成している。そして、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像をシート状記録媒体としての転写紙などの転写材に転写する。２次転写ベルト２４としては、中間転写ベルト１０と同様の材料を用いることができる。
【００１８】
２次転写装置２２の左側には、転写材上の画像を定着する定着装置２５が配置されている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成されている。上述した２次転写装置２２は、画像転写後の転写材を定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置として、転写ローラや転写チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を別途備える必要がある。
なお、図示例では２次転写装置２２および定着装置２５の下方に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、転写材を反転排紙したり、転写材の両面に画像を形成するために転写材を反転して再給紙したりする反転装置２８を備えている。また、プリンタ部１００は、図示しないトナー供給装置等も備えている。
【００１９】
給紙部２００は、プリンタ部１００の下方に配設（配置して設けること、位置を決めて設けることを意味する）された自動給紙部と、プリンタ部１００の側面に配設された手差し部とを有している。自動給紙部は、ペーパーバンク４３内に多段に配設された３つの給紙カセット４４、各給紙カセット４４から転写材（転写紙）を繰り出す給紙ローラ４２、繰り出した転写材を１枚ずつ分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５等を有している。また、プリンタ部１００の給紙路４８に転写材を搬送する搬送ローラ４７等も有している。一方、手差し部は、手差しトレイ５１、手差しトレイ５１上の転写材を手差し給紙路５３に向けて１枚ずつ分離して給送する分離ローラ５２等を有している。
プリンタ部１００の給紙路４８の下流には、一対のレジストローラ４９が配設されている。このレジストローラ４９は、給紙カセット４４や手差しトレイ５１から送られてくる転写材を受け入れた後、所定のタイミングで中間転写体たる中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に形成される２次転写ニップに送る。
【００２０】
この複写機５００を用いてコピー動作を行うときは、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿搬送部４００を開いてスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿搬送部４００を閉じて原稿を押さえる。そして、図１では図示しない操作表示部（図４参照）のスタートスイッチを押すと、複写機５００に備えられている図示しない制御部（図４参照）からの指令に基づく以下の動作が自動的に行われる。
すなわち、原稿搬送部４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。一方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ部３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。その後、操作表示部でのモード設定、あるいは操作表示部で自動モード選択が設定されている場合には原稿の読み取り結果に従い、フルカラーモードまたは白黒モードで画像形成動作を開始する。
【００２１】
フルカラーモードが選択された場合には、各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが図１で反時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋの表面が帯電手段としての帯電装置６０（図２参照）により一様に帯電される。そして、各色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋには露光装置２１から各色の画像に対応するレーザ光Ｌ（図２参照）がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した静電潜像がそれぞれ形成される。各静電潜像は感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが回転することにより各色の現像装置６１（図２参照）で各色のトナーが現像され、それらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像が形成される。この各色のトナー像は中間転写ベルト１０の搬送とともに、感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋと中間転写ベルト１０とが接触するＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋ用の１次転写ニップで順次重ね合わせて静電転写されて４色重ね合わせトナー像になる。これにより、中間転写ベルト上にフルカラー画像が形成される。転写後の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋは除電装置６４（図２参照）により光除電され、感光体クリーニング装置６３（図２参照）により転写残トナー等が除去される。
【００２２】
一方、給紙部２００内に複数配設されている給紙ローラ４２の１つを選択回転し、給紙部２００のペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写材を送り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れる。さらに、搬送ローラ４７で搬送してプリンタ部１００内の給紙路４８に導き、その先端をレジストローラ４９に突き当てて止める。または、手差し給紙の場合には、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材を送り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくその先端をレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に形成される２次転写ニップに転写材を送り込む。すると、２次転写ニップにおいて、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像と、転写材とが同期して密着する。そして、２次転写ニップに形成されている転写用電界やニップ圧などによって４色重ね合わせトナー像が転写材上に２次転写され、転写材紙の白色と相まってフルカラー画像となる。
【００２３】
トナー像が転写された転写材は、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写材に定着された後、切換爪５５で切り換え案内されて排出ローラ５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。または、切換爪５５でその搬送方向が切り換えられてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び２次転写装置２２へと再給紙され、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
所定枚数の画像形成が終了した後には作像後処理を行ってから感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋの回転を停止する。作像後処理では帯電バイアス、転写バイアスをオフした状態で感光体を１周以上回転させ、その際に除電手段により感光体表面の電荷を除電して、感光体が除電したまま放置されて感光体が劣化することを防止する。
【００２４】
白黒モードが選択された場合には、支持ローラ１５が下方に移動し、中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍから離間させる。感光体４０Ｂｋのみが図１の反時計回り方向に回転し、感光体４０Ｂｋの表面が帯電装置６０により一様に帯電され、Ｂｋの画像に対応するレーザ光が照射され、潜像が形成され、Ｂｋのトナーにより現像されてトナー像となる。このトナー像は中間転写ベルト１０上に転写される。この際、Ｂｋ以外の３色の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、現像装置６１は停止しており、感光体や現像剤の不要な消耗を防止する。
一方、給紙カセット４４から転写材が給紙され、レジストローラ４９により、中間転写ベルト１０上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。トナー像が転写された転写材は、フルカラー画像の場合と同様に定着装置２５で定着され、指定されたモードに応じた排紙系を通って処理される。以降、２枚以上の画像形成が指示されているときには、上述した作像プロセスが繰り返される。
【００２５】
上記したとおり、複写機５００は、タンデム中間転写方式のフルカラー複写機となっている。また、プロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、いわゆるプロセスカートリッジとしてプリンタ部１００に対して着脱可能になっている。この場合のプロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、感光体１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋと、その他の幾つかの装置から選ばれる少なくとも１つの装置とを、１つのユニットとして共通の支持体に支持するものである。ここで、その他の幾つかの装置とは、図２に示す帯電装置６０、現像装置６１、感光体クリーニング装置６３を意味する。
【００２６】
ブラック用のプロセスユニット１８Ｂｋを例にとると、感光体４０Ｂｋの他、感光体４０Ｂｋ表面に形成された静電潜像をブラックトナー像に現像するための現像手段としての現像装置６１（図２参照）を有している。また、１次転写ニップを通過した後の感光体４０Ｂｋ表面に付着している転写残トナー等をクリーニングする感光体クリーニング装置６３（図２参照）も有している。また、クリーニング後の感光体４０Ｂｋ表面を除電する除電装置６４（図２参照）や、除電後の感光体４０Ｂｋ表面を一様に帯電させる帯電装置６０（図２参照）なども有している。他色用のプロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍも、取り扱うトナーの色が異なる他は、ほぼ同様の構成になっている。
【００２７】
なお、現像装置６１を現像装置カートリッジとして構成し、この現像装置カートリッジを画像形成装置本体でもあるプリンタ部１００に対して着脱・交換可能に構成したものでもよい。
【００２８】
図２を参照して、プロセスユニットおよびその周辺の細部構成について説明する。図２は、４つのプロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋからなるタンデム画像形成部２０の一部を示す部分拡大図である。なお、４つのプロセスユニット１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋは、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、感光体を含めて同図においては各符号に付すＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋという添字を省略している。
同図に示すように、プロセスユニット１８は、感光体４０の周りに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写ローラ６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４等を備えている。
【００２９】
感光体４０としては、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状のものを用いている。また、帯電装置６０としては、非接触帯電方式のコロナ帯電器を用いている。
なお、感光体４０は、前記したものに限らず、無端ベルト状のものを用いてもよい。帯電装置６０は、前記したものに限らず、接触帯電方式のローラ帯電器を用いてもよい。
【００３０】
現像装置６１は、磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する２成分現像剤を用いて潜像を現像するようになっている。内部に収容している２成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に供給する攪拌部６６と、現像スリーブ６５に付着した２成分現像剤のうちのトナーを感光体４０に転移させる現像部６７とを有している。なお、現像スリーブは、現像ローラとも呼ばれる。
攪拌部６６は、現像部６７よりも低い位置に設けられており、互いに平行に配設された２本のスクリュウ６８、これらスクリュウ６８間に設けられた仕切り板、現像ケース７０の底面に設けられたトナー濃度センサ７１などを有している。なお、トナー濃度センサ７１は、Ｔセンサとも呼ばれる。
【００３１】
現像部６７は、現像ケース７０の開口を通して感光体４０に対向する現像スリーブ６５、これの内部に回転不能に設けられたマグネットローラ７２、現像スリーブ６５に先端を接近させるドクタブレード７３などを有している。ドクタブレード７３と現像スリーブ６５の外周面との間の最接近部における間隔は５００［μｍ］程度に設定されている。現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状になっている。また、現像スリーブ６５に連れ回らないようにされるマグネットローラ７２は、例えば、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の５磁極を有している。これら磁極は、それぞれ現像スリーブ６５上の２成分現像剤に対して回転方向の所定位置で磁力を作用させる。これにより、攪拌部６６から送られてくる２成分現像剤を現像スリーブ６５表面に引き寄せて担持させるとともに、現像スリーブ６５表面上で磁力線に沿った磁気ブラシを形成する。
【００３２】
磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転に伴ってドクタブレード７３との対向位置を通過する際に適正な層厚に規制されてから、感光体４０に対向する現像領域に搬送される。そして、現像スリーブ６５に印加される現像バイアスと、感光体４０の静電潜像との電位差によって、磁気ブラシ上のトナーが静電潜像上に転移して現像に寄与する。さらに、現像スリーブ６５の回転に伴って再び現像部６７内に戻り、マグネットローラ７２の磁極間の反発磁界の影響によって現像スリーブ６５表面から離脱した後、攪拌部６６に戻される。攪拌部６６内では、トナー濃度センサ７１による検知結果に基づいて、図示しないトナー補給部から２成分現像剤に適量のトナーが補給される。
【００３３】
感光体クリーニング装置６３は、ウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を有している。クリーニングブレード７５の機械的な作用で感光体４０の表面に付着している転写しなかったトナーを機械的にかき落とし感光体４０の表面をクリーニングする。かき落とされたトナーは底部に設けた図示しないトナー搬送コイルによって軸方向にかき出され、図示しない廃トナーボトルに排出される。
【００３４】
転写ローラ６２と感光体４０の間に、発光素子と受光素子を有する画像濃度検出手段としてのトナー像検知センサ６９が設けられている。なお、トナー像検知センサ６９は、Ｐセンサとも呼ばれ、従来から周知のセンサである。予め定められた感光体の表面電位と現像装置（現像器）の印加電圧（現像バイアス）との差である現像ポテンシャルによって感光体上に画像濃度検出用の基準画像（Ｐパターン）を形成する。そして、このＰパターンの濃度をＰセンサによって検出し、その検出結果に応じて図示しないトナー補給部であるトナー補給装置から現像装置へのトナー補給を制御するトナー濃度制御方式が一般的に利用されている。このトナー濃度制御方式では、Ｐセンサの出力値のうち、感光体４０上のＰパターンに対するＰセンサの出力値をＶsp、感光体４０上の非画像領域（地肌部）に対するＰセンサの出力値をＶsgとすると、Ｖsp／Ｖsgが一定になるようにトナー補給装置から現像装置へのトナー補給を制御する。なお、図２では、図の簡明化のためトナー像検知センサ６９の配置位置を故意に中間転写ベルト１０の下方近傍にずらして図示している。
【００３５】
トナー濃度センサ７１は、現像装置内の現像剤のトナー濃度を検出する。なお、トナー濃度センサ７１は、Ｔセンサとも呼ばれ、従来から周知のセンサである。トナー濃度センサ７１としては、例えば透磁率センサを用い、現像剤の透磁率を検出することによって、現像剤中のトナー濃度を検出することができる。ただし、現像剤のトナー濃度を検出できるものであれば、透磁率センサ以外のものを用いてもよい。
【００３６】
[トナー劣化が原因の障害の説明]
トナーが劣化していると、各トナーの粒ごとの摩擦力が高まり、このようなトナーが多く集まることによって現像剤の流動性が悪化してしまう。そのため、現像剤はスムーズに移動ができないので、方向転換部での現像剤の動きは遅れ始め、方向転換部で現像剤が溜まり始めてしまう。このように、現像剤の流動性が悪化すると、現像ローラ（現像スリーブ）への現像剤の付着が不均一になるため、現像不良が生じてしまうなどの問題がある。
また、トナーが劣化してトナーの流動性が悪化すると、トナー補給部からトナーを補給する途中にトナーが詰まってしまう。これにより、トナーが補給されず現像剤のトナー濃度が低下してしまい、ボソツキ画像が発生したり、感光体に対するキャリア付着の画像障害が発生したりしてしまう。
【００３７】
[画像指標値の現像γの説明]
一般に、現像ポテンシャルΔＶ（像担持体である感光体の帯電電位Ｖsから現像ローラへ印加する現像バイアスＶBを引いた値：ΔＶ＝Ｖs−ＶB）と、その現像ポテンシャルに対する感光体上のトナー付着量との比率は、ほぼ一定である。この比率が上記現像γである。この現像γが一定値以下になると、ボソツキ画像が発生したり、感光体にキャリア付着が発生したりして、画質が低下する。よって、従来のカラー画像形成装置では、画像形成回数が所定回数（例えば２００回）に達した時や、電源投入時または省電力モードからの復帰時などの所定のタイミングで、上記現像γが規定範囲内になるように各種設定を変更するプロセス制御を行っている。以下、上記プロセス制御のことを「現像γ調整制御」という。
【００３８】
現像γ調整制御では、感光体上の基準潜像を２成分現像剤で現像して測定用可視像を形成し、そのトナー付着量を検出してその検出値から現像γを算出する。そして、算出した現像γが経験的に理想的と思われる値となるように、現像ポテンシャルΔＶに関わる各種設定（感光体の帯電電位Ｖs、現像バイアスＶB等）を変更する。現像γは、２成分現像剤のトナー濃度によっても左右されるが、トナー濃度の調節には比較的時間がかかるので、従来のカラー画像形成装置では、現像γ調整制御の際にトナー濃度の調節は行っていない。これにより、従来のカラー画像形成装置では、現像γ調整制御に要する時間の短縮を図り、ユーザの利便性を高めている。
そして、２成分現像剤のトナー濃度については、画像形成の際に、トナー濃度センサ７１の検出値が目標値となるようにトナー補給を行って調節する。このような現像γ調整制御により、通常は、上記現像γが経時的に上記規定範囲内に維持される。しかし、現像装置の動作異常、トナー補給動作の異常、感光体への潜像書き込み動作の異常などの機械的な異常が発生した場合、上記現像γが上記規定範囲外になる場合がある。このような場合、修理等のメンテナンスが必要になるので、従来のカラー画像形成装置では、現像γの異常を報知し、メンテナンスを促すようにしている。
現像γが徐々に制御できなくなってくると、現像γの目標値（以下、「現像γ目標値」という）と現像γの現在値（以下、「現像γ現在値」という）との差（Δ現像γ＝現像γ現在値−現像γ目標値）が徐々に大きくなってくる。
【００３９】
図３は、図１および図２に相当する実機１機番でのΔ現像γの推移を示す線図である。図３の縦軸にはΔ現像γを、横軸にはプリント枚数（千枚）を、それぞれ取って示している。また、図中の破線で示す縦線は障害が発生したタイミングを、黒三角印は現像装置が交換されたタイミングを、それぞれ示している。
プリント枚数が４００×千枚（ｋｐ）から５００×千枚の時に、Δ現像γの値が低くなっていて、５５０×千枚付近で破線で示すように障害が発生している。障害発生と判定するためのΔ現像γの閾値を−４０とすると、Δ現像γの値が−４０以下となったときに、トナーが劣化していると判断し、アラームを発することで、５５０ｋｐ付近で発生した障害を未然に防ぐことが可能となる。
上記Δ現像γの閾値「−４０」は、実機１機番を含む機種におけるΔ現像γの閾値として設定され、後述する図４のＲＯＭ１ｃに予め記憶される。上記アラームは、例えば図１の複写機に配設されている操作表示部(図４参照)を通じてユーザに対して警告表示することや、あるいは適宜の報知手段（視覚や聴覚など人間によって認識し得る全ての手段を含む）等を通じて行うものを含む。
【００４０】
また、プリント枚数が１３５０×千枚付近で障害が発生し、その後、現像装置の交換（現像剤交換）が行われており、現像装置交換直後にΔ現像γの値が低くなっているが、その後障害は発生していない。このように、現像装置交換直後にΔ現像γの値が不安定になることがあるため、現像装置交換から一定期間（本実施形態例では１０×千枚とした）は、トナーの劣化と判断しない。これにより、現像装置（現像剤）を交換することが原因でΔ現像γの値が不安定になった時の誤報を回避することができる。
【００４１】
図４を参照して、本実施形態の制御構成を説明する。図４は、実施形態１および後述の実施形態を含む制御構成を示す簡略的な制御ブロック図を示す。本実施形態の複写機５００は、複写機全体の制御を司る制御手段としての制御部１を備えている。制御部１は、演算手段および制御手段の機能を有するＣＰＵ１ａと、情報記憶部とを備えている。情報記憶部は、データを記憶する不揮発性ＲＡＭを含むＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。本実施形態では、例えば、システムＯＳ、コピー、ファクシミリ、プリンタプロセスに必要な各種制御プログラム、プリンタのＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）処理系、システムの初期設定値等を納めたＲＯＭ１ｃと、ワークメモリ用のＲＡＭ１ｂ等とで構成されている。
【００４２】
ＣＰＵ１ａは、各種センサ２からの各種信号、操作表示部３の各種キー等で設定された信号に基づき、情報記憶部を介してプリンタ部１００、給紙部２００、スキャナ部３００、原稿搬送部４００の各駆動部、操作表示部３の液晶表示部(図示せず)の制御を行っている。各種センサ２としては、代表的なものとしてトナー像検知センサ６９およびトナー濃度センサ７１を挙げている。
実施形態１のＣＰＵ１ａは、現像γ現在値を算出する現像γ現在値算出手段と、現像γ目標値と現像γ現在値との差分であるΔ現像γを算出するΔ現像γ算出手段としての機能を有する。また、ＣＰＵ１ａは、Δ現像γ算出手段で算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段としての機能を有する。
【００４３】
現像γや、後述する実施形態２で用いるＶｔなどの各種センサの情報、あるいはＣＰＵ１ａの内部管理によるプリント枚数等のカウンタ情報は、定期的に不揮発性ＲＡＭ１ｂに記憶する。ＲＯＭ１ｃには、トナー濃度制御プログラムや、画像濃度制御パラメータ補正プログラム、後述する各フローチャートに示されているトナー劣化予測プログラム、関係データなどが記憶されている。ＲＯＭ１ｃは、画質指標値である現像γ目標値を設定する現像γ目標値設定手段ないし現像γ目標値記憶手段として機能する。また、ＲＯＭ１ｃには、図３で説明したように、現像装置交換から一定期間（本実施形態例では１０×千枚とした）は、ＣＰＵ１ａがトナーの劣化と判断しないようにする関係データが予め記憶されている。
なお、複写機５００は、個別でトナー劣化予測プログラムを実行する形態例に限られない。例えば、画像形成装置を上位で制御している一般にコントローラと呼ばれる画像形成装置の管理装置や、装置やコントローラとは別に設けられた専用の監視サーバ上でネットワークやＬＡＮなどの通信手段を介して情報送受信関係にあるコンピュータシステムでもよい。
【００４４】
図３の試験結果を踏まえ、図５を参照して実施形態１の動作フローについて説明する。図５は、実施形態１のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。図５のフローチャートには、画質指標値である現像γ目標値を設定する現像γ目標値設定手段により、現像γ目標値を予め設定し、現像γ現在値を算出する現像γ現在値算出手段により、現像γ現在値を算出する工程と、現像γ目標値と現像γ現在値との差分であるΔ現像γを算出するΔ現像γ算出手段により、Δ現像γを算出する工程と、Δ現像γ算出手段で算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、トナー劣化度を予測する（以下、「トナー劣化予測」ともいう）工程とが含まれる。なお、前記各工程はフローチャートの各ステップにほぼ対応している（以下、同様）。後述のフローチャートを含め、判断記号における「Ｙ」はイエスを、「Ｎ」はノーを、それぞれ表すものとする。
【００４５】
先ず、ステップＳ１において、ＲＯＭ１ｃに記憶されている現像γ目標値、およびＲＡＭ１ｂに随時記憶される現在の現像γに関するパラメータの読み出しが行われる。現在の現像γに関するパラメータとしては、感光体４０の帯電電位Ｖs、現像スリーブ６５へ印加する現像バイアスＶB、感光体４０上のトナー付着量等が挙げられる。現像γ目標値は、予め装置毎に決められ、例えば、１．０[ｍｇ／ｃｍ２・ｋＶ]に設定されている。感光体４０上のトナー付着量は、トナー像検知センサ６９によって検知される。
次いで、ステップＳ２に進み、現像γ現在値算出手段としてのＣＰＵ１ａにより、現像γ現在値が算出される。現像γ現在値は感光体４０上に基準画像（Ｐパターン）を作像した時の現像ポテンシャルとトナー付着量との関係から現像γ現在値を求める。横軸に現像ポテンシャルを、縦軸にトナー付着量を取って、最小二乗法により1次直線式を求め、この１次直線式の傾きが現像γ現在値となる（例えば、特許文献４の図８等参照）。
【００４６】
次いで、ステップＳ３に進み、Δ現像γ算出手段としてのＣＰＵ１ａにより、現像γ目標値と現像γ現在値との差分である現在のΔ現像γが算出される。次いで、ステップＳ４に進み、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａにより、ステップＳ３において算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて、トナー劣化度が予測される（ステップＳ４）。ここで、「算出されたΔ現像γデータの変化に基づいて」とは、具体的には算出されたΔ現像γのデータ値が、図３の試験結果を踏まえて予め設定されたΔ現像γの閾値「−４０」を超えているか否かの比較・演算により行われることを意味する。
【００４７】
ステップＳ４において、算出されたΔ現像γのデータ値がΔ現像γの閾値「−４０」を超えているときには、ステップＳ５に進み、トナーが劣化していることを報知する処理であるトナー劣化アラーム処理が実行される。このトナー劣化アラーム処理の具体例としては、図４の操作表示部３の液晶表示部(図示せず)に、例えば、「トナー劣化のため、現像剤の交換を行って下さい」というメッセージ表示がなされることで行われる。
このようなアラーム表示に加えて、液晶表示部を点滅表示させたり、ブザーが配設されている場合にはブザー吹鳴等を行ってもよい。さらには、画像形成装置である複写機５００にＬＡＮを介してアラームとして発報することや、保守員にＬＡＮを介してメールなどでアラームを発報する方法を用いてもよい（以下、同様）。
【００４８】
一方、ステップＳ４において、算出されたΔ現像γのデータ値がΔ現像γの閾値「−４０」を超えていないときには終了する。なお、図５のステップＳ１以降の動作は、例えば複写機５００でのプリント枚数が１枚ごと、あるいは所定枚数（百枚や１千枚等）ごとに実行されるので、ステップＳ１へリターンし、上述した動作が繰り返し行われるようにしてもよい。以下、後述のフローチャートでも同様である。
【００４９】
上述したとおり、実施形態１によれば、Δ現像γの制御のために従来から取得していた信号を用いて、トナー劣化度を予測するため、新たな構成を追加せずに、また余分なコストをかけずに、より正確にトナーの劣化度を予測することができる。これにより、トナーの劣化が原因で起きる障害が発生する前にメンテナンスを行うことが可能となる。
また、現像装置交換直後の一定期間は、Δ現像γの値の変動が大きくなることがあるが、トナーが劣化していることが原因で起こる変動でないため、現像装置交換直後の一定期間は劣化と判定しないことで、劣化と誤判定することを防ぐことができる。
【００５０】
（実施形態１の変形例１）
図６を参照して、図１〜図５に示した実施形態１の変形例１（請求項１を引用した請求項４）を説明する。図６は、変形例１のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
変形例１は、実施形態１と比較して、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａが、トナー劣化度の予備的な予測結果を算出するためのブースティング法を用いて作成されたスタンプ弱判別器を備えている点が主に相違する。
なお、スタンプ弱判別器、スタンプ弱判別器によって算出した前記予測結果を用いて重み付き多数決を行って前記トナー劣化を予測するための重み付き多数決計算手段の適用例としては、例えば特許文献５で公知であるため簡単に説明するに留める。
【００５１】
変形例１では、基準値となる閾値ｂおよび重みαは、一般にブースティング法という教師付き学習アルゴリズムを用いて作成した。ブースティング法は、例えば数理科学No.489, MARCH 2004 「統計的パターン識別の情報幾何」に説明があり公知である。
まず、複数種類のデータからなるデータ組（本変形例１ではΔ現像γ）について、正常な状態から、異常状態に変化するまでの履歴を用意する。そして、各種のデータの履歴（本変形例１ではΔ現像γ）についてそれぞれ、経時変動グラフの形状から、異常期間を目視で推定する。そして、その異常期間内に相当するデータ（本変形例１ではΔ現像γ）にマイナス極性のラベルを付す一方で、それ以外のデータ（正常期間内のデータ：本変形例１ではΔ現像γ）にプラス極性のラベルを付す。この操作を１００回繰り返すことで、各種のデータ（本変形例１ではΔ現像γ）についてそれぞれ閾値ｂ１〜ｂ１００、判別極性ｓｇｎ１〜ｓｇｎ１００、重み付け値α１〜α１００を決定する。
【００５２】
次に、各種のデータの時間的信号（本変形例１ではプリント枚数）に基づいて、それぞれのデータについて正常であるか、異常であるかを判別する。この判別は、故障予測（トナー劣化予測）をする上で決定的な要素にはならないので、この時の判別は弱判別処理と呼ばれる。弱判別処理は、次の数式１、数式２のように行われる。なお、Ｃｉは、時間的信号を表している。
【００５３】
【数１】
2015001627.tif 000003
【００５４】
【数２】
2015001627.tif 000004
【００５５】
図６を参照して、変形例１の動作について、図５に示した実施形態１の動作と相違する点を中心に説明する。変形例１の動作は、図６に示すように、ステップＳ６から始まる。変形例１の動作は、図５の実施形態１の動作と比較して、ステップＳ９で弱判別処理が実施される点、ステップＳ１０でのトナー劣化予測が弱判別の結果と設定された閾値との比較で行われる点が主に相違する。この相違点以外の変形例１の動作は、実施形態１と同様である。
【００５６】
上述したとおり、図１〜図４、図６等に示した実施形態１の変形例１によれば、実施形態１の基本的な効果に加えて、ＣＰＵ演算を極めて高速に行うことができ、また精度の高い診断が可能となる。
【００５７】
（実施形態１の変形例２）
図７を参照して、図１〜図４、図７に示す実施形態１の変形例２（請求項１を引用した請求項５）を説明する。図７は、変形例２のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
変形例２は、変形例１と比較して、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａが、スタンプ弱判別器によって算出した予測結果を用いて重み付き多数決を行ってトナー劣化を予測するための重み付き多数決計算手段を備えている点が主に相違する。
【００５８】
変形例２では、変形例１での弱判別処理を終えたら、次の数式３に基づいて、異常予測（トナー劣化予測）の判定に用いるＦ値を算出する。
【００５９】
【数３】
2015001627.tif 000005
【００６０】
上述した閾値、判別極性および重み付け値、ラベルの付された教師付きデータは、適切に学習が行われ異常期間に相当するものだけが、マイナス極性のＦ値になるように、決定される。よって、数式３によって求められるＦ値がマイナス極性である場合には、異常期間に入ったと推定することができる。
異常の予測結果となった場合の処理として、Ｆ値がマイナス極性となった場合、一部上述したように画像形成装置にＬＡＮを介してアラームとして発報することや、保守員にＬＡＮを介してメールなどでアラームを発報する方法を用いてもよい。また、機器の操作表示部などにトナー劣化のため、現像剤の交換を促すメッセージを表示させる方法を用いてもよい。
また、正常期間と異常期間のデータにそれぞれ付すラベルの付け方を複数パターン用意し、それぞれのラベル付けでのＦ値を算出することもできる。データの中でトナー劣化期間中のトナー劣化のレベルを閾値にして、正常期間と異常期間のラベル付けを行い、閾値のトナー劣化のレベルを複数振ることにより、複数パターンのラベル付けができる。
【００６１】
図７を参照して、変形例２の動作について、図６に示した変形例１の動作と相違する点を中心に説明する。変形例２の動作は、図７に示すように、ステップＳ１５から始まる。変形例２の動作は、図６の変形例１の動作と比較して、ステップＳ１９で重み付き判別によりＦ値が算出される点、ステップＳ２０でのトナー劣化予測が算出されたＦ値と設定された閾値との比較で行われる点が主に相違する。この相違点以外の変形例２の動作は、変形例１と同様である。
【００６２】
上述したとおり、図１〜図４、図７等に示した実施形態１の変形例２によれば、変形例１の効果に加えて、より高速かつ高精度の診断が可能となる。
【００６３】
（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１と比較して、図２、図４に示した従来から周知のトナー濃度検出手段としてのトナー濃度センサ７１で検出した出力電圧Ｖｔと、後述するトナー劣化度合いの予兆・指標となるΔＶｔとを利用して、トナー劣化度を予測する点が主に相違する。以下、実施形態１と比較して相違する点を中心に、実施形態２を説明する。
図２に示したように、感光体４０または中間転写ベルト１０等の像担持体上に所定のトナーパターンを形成し、光学的センサ（Ｐセンサ）であるトナー像検知センサ６９でトナーパターンのトナー付着量の検出を行う。また、そのときの現像装置６１内の現像剤のトナー濃度をＴセンサとも呼ばれるトナー濃度センサ７１で検出し、これらの検出結果に基づき作像条件やトナー補給条件などを決定している。このトナー濃度センサ７１で検出した出力電圧がＶｔで、トナー濃度センサ７１の基準電圧がＶｔｒｅｆである。ΔＶｔは、ＶｔとＶｔｒｅｆとの差（Ｖｔ−Ｖｔｒｅｆ）を取ることで求める。
【００６４】
トナー濃度センサ７１は、透磁率を検知することで、現像剤中のキャリアとトナーの割合であるトナー濃度を検出するセンサであり、プリント動作中に関わらず、随時センシング可能で、検出間隔を短く設定している。検知タイミングは、プリント１枚毎にトナー濃度を検出するものが一般的である。
図８は、図３の線図を取得したと同機番で、同期間のΔＶｔの推移を示す線図である。図８の縦軸にはΔＶｔ（Ｖ）を、横軸にはプリント枚数（千枚：１ｋｐ）を、それぞれ取って示している。また、図中の破線で示す縦線は、障害が発生したタイミングを、黒三角印は現像装置が交換されたタイミングを、それぞれ示している。プリント枚数が１３００ｋｐ付近で、ΔＶｔの値が大きくなっており、この直後に障害が発生している。障害発生と判定するためのΔＶｔの閾値を１００とすると、ΔＶｔの値が１００以上となったときに、トナーが劣化していると判断し、アラームを発することで、１３００×千枚（ｋｐ）付近で発生した障害を未然に防ぐことが可能となる。上記ΔＶｔの閾値「１００」は、実機１機番を含む機種におけるΔＶｔの閾値として設定され、図４のＲＯＭ１ｃに予め記憶される。
【００６５】
また、今回のケースでは、アラームの発報が直前すぎるために、障害を未然に防ぐことはできない可能性もあるが、トナーの劣化が原因の障害であることがアラームにより知ることができる。これにより、保守作業の時間の中で原因究明の時間を短縮することができ、保守作業時間の短縮が可能となり、正しい保守作業を行うことで、１３５０×千枚（ｋｐ）付近で発生している障害を未然に防ぐことが可能となる。
また、プリント枚数が１３５０×千枚（ｋｐ）付近で障害が発生し、その後現像装置（現像剤）交換が行われており、現像装置交換直後にΔＶｔの値が大きくなっているが、その後障害は発生していない。このように、現像装置交換直後にΔＶｔの値が不安定になることがあるため、現像装置交換から一定期間（本実施形態例では１０×千枚とした）は、トナーの劣化と判断しない。これにより、現像装置（現像剤）を交換することが原因でΔＶｔの値が不安定になった時の誤報を回避することができる。
【００６６】
図４を参照して、実施形態２の制御構成を説明する。実施形態２のＣＰＵ１ａは、不揮発性ＲＡＭ１ｂに記憶されている出力電圧Ｖｔとトナー濃度センサ７１の基準電圧Ｖｔｒｅｆとの差分であるΔＶｔを算出するΔＶｔ算出手段としての機能を有する。また、ΔＶｔ算出手段で算出されたΔＶｔデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段としての機能を有する。
不揮発性ＲＡＭ１ｂは、出力電圧Ｖｔを保持するＶｔ保持手段として機能する他、ΔＶｔも記憶する。また、ＲＯＭ１ｃには、図８で説明したように、現像装置交換から一定期間（本実施形態例では１０×千枚とした）は、ＣＰＵ１ａがトナーの劣化と判断しないようにする関係データが予め記憶されている。
【００６７】
図９は、横軸にトナー濃度（重量％）を、縦軸にトナー濃度センサ７１の出力電圧Ｖｔ（Ｖ）を、それぞれ取って示すトナー濃度とトナー濃度センサ７１の出力電圧との関係示す線図である。透磁率センサであるトナー濃度センサ７１は、図９に示すように、あるトナー濃度の範囲では直線近似することが可能である。同図から分かるように、トナー濃度が高いほど、Ｖｔ出力値が小さくなる特性を示す。ここで、現時点でのトナー濃度を示すトナー濃度センサ７１の出力電圧をＶｔ、トナー濃度制御用のトナー濃度センサ７１の基準電圧をＶｔｒｅｆとする。トナー濃度センサの基準電圧Ｖｔｒｅｆは、装置ごとに配設されるトナー濃度センサによって、所定の基準電圧に予め設定されている。出力電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｔｒｅｆより大きい場合に、Ｖｔｒｅｆ−Ｖｔの差分ΔＶｔを解消すべく、図示しないトナー補給部（トナー補給装置）のモータ（図示せず）を駆動してトナー補給動作を行う。逆に、出力電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｔｒｅｆより小さい場合には、トナー補給装置のモータを停止し、トナーを補給しないよう制御する。Ｖｔｒｅｆ−Ｖｔの差分ΔＶｔが大きいほどトナー補給動作を行う必要があり、これにより、ΔＶｔがトナー劣化の予兆・指標となり得ることが分かる。
【００６８】
図８、図９の試験結果を踏まえ、図１０を参照して実施形態２の動作フローについて説明する。図１０は、実施形態２のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。図１０のフローチャートには、トナー濃度センサで検出した出力電圧Ｖｔを保持するＶｔ保持手段により、出力電圧Ｖｔを保持し、出力電圧Ｖｔとトナー濃度センサの基準電圧Ｖｔｒｅｆとの差分であるΔＶｔを算出するΔＶｔ算出手段により、ΔＶｔを算出する工程と、ΔＶｔ算出手段で算出されたΔＶｔデータの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段により、トナー劣化度を予測する工程とが含まれる。
実施形態２の動作は、ステップＳ２５から始まる。ステップＳ２５において、ＲＯＭ１ｃに記憶されているトナー濃度制御基準値Ｖｔｒｅｆ、トナー濃度センサ７１から送信されてくる現在の出力電圧値であるＶｔの読み出しが行われる。次いで、ステップＳ２６に進み、ΔＶｔ算出手段としてのＣＰＵ１ａにより、ΔＶｔ（Ｖｔｒｅｆ−Ｖｔ）が算出される。
【００６９】
次いで、ステップＳ２７に進み、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａにより、ステップＳ２６において算出されたΔＶｔデータの変化に基づいて、トナー劣化度が予測される（ステップＳ２７）。ここで、「算出されたΔＶｔデータの変化に基づいて」とは、具体的には算出されたΔＶｔのデータ値が、図８の試験結果を踏まえて予め設定されたΔＶｔの閾値「１００」を超えているか否かの比較・演算により行われることを意味する。
【００７０】
ステップＳ２７において、算出されたΔＶｔのデータ値がΔＶｔの閾値「１００」を超えているときには、ステップＳ２８に進み、トナーが劣化していることを報知する処理であるトナー劣化アラーム処理が実行される。一方、ステップＳ２８において、算出されたΔＶｔのデータ値がΔＶｔの閾値「１００」を超えていないときには終了する。
【００７１】
上述したとおり、実施形態２によれば、ΔＶｔを用いてトナー劣化度を予測するため、新たな構成を追加せずに、また余分なコストをかけずに、トナーの劣化度合いを予測することができる。これにより、トナーの劣化が原因で起きる障害が発生する前にメンテナンスを行うことが可能となる。
また、現像装置交換直後は、ΔＶｔの値の変動が大きくなることがあるが、トナーが劣化していることが原因で起こる変動でないため、現像装置交換直後の一定期間は劣化と判定しないことで、劣化と誤判定することを防ぐことができる。
【００７２】
（実施形態２の変形例３）
図１１を参照して、図１、図２、図４、図８〜図１０に示した実施形態２の変形例３（請求項２を引用した請求項４）を説明する。図１１は、変形例３のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
変形例３は、実施形態２と比較して、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａが、トナー劣化度の予備的な予測結果を算出するためのブースティング法を用いて作成されたスタンプ弱判別器を備えている点が主に相違する。スタンプ弱判別器およびブースティング法による教師付き学習アルゴリズムの内容は、実施形態１の変形例１と同様である。
【００７３】
まず、複数種類のデータからなるデータ組（本変形例３ではΔＶｔ）について、正常な状態から、異常状態に変化するまでの履歴を用意する。そして、各種のデータの履歴（本変形例３ではΔＶｔ）についてそれぞれ、経時変動グラフの形状から、異常期間を目視で推定する。そして、その異常期間内に相当するデータ（本変形例３ではΔＶｔ）にマイナス極性のラベルを付す一方で、それ以外のデータ（正常期間内のデータ：本変形例３ではΔＶｔ）にプラス極性のラベルを付す。この操作を１００回繰り返すことで、各種のデータ（本変形例３ではΔＶｔ）についてそれぞれ閾値ｂ１〜ｂ１００、判別極性ｓｇｎ１〜ｓｇｎ１００、重み付け値α１〜α１００を決定する。
【００７４】
次に、各種のデータの時間的信号（本変形例３ではプリント枚数）に基づいて、それぞれのデータについて正常であるか、異常であるかを判別する。この判別は、故障予測（トナー劣化予測）をする上で決定的な要素にはならないので、この時の判別は弱判別処理と呼ばれる。弱判別処理は、上記数式１、数式２のように行われる。なお、Ｃｉは、時間的信号を表している。
【００７５】
図１１を参照して、変形例３の動作について、図１０に示した実施形態２の動作と相違する点を中心に説明する。変形例３の動作は、図１１に示すように、ステップＳ３０から始まる。変形例３の動作は、図１０の実施形態２の動作と比較して、ステップＳ３２で弱判別処理が実施される点、ステップＳ３３でのトナー劣化予測が弱判別の結果と設定された閾値との比較で行われる点が主に相違する。この相違点以外の変形例３の動作は、実施形態２と同様である。
【００７６】
上述したとおり、図１、図２、図４、図８〜図９、図１１等に示した実施形態２の変形例３によれば、実施形態２の基本的な効果に加えて、ＣＰＵ演算を極めて高速に行うことができ、また精度の高い診断が可能となる。
【００７７】
（実施形態２の変形例４）
図１２を参照して、図１、図２、図４、図８〜図１０等に示した実施形態２の変形例４（請求項２を引用した請求項５）を説明する。図１２は、変形例４のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
変形例４は、変形例３と比較して、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａが、スタンプ弱判別器によって算出した予測結果を用いて重み付き多数決を行ってトナー劣化を予測するための重み付き多数決計算手段を備えている点が主に相違する。
【００７８】
変形例４では、変形例３での弱判別処理を終えたら、上記数式３に基づいて、異常予測（トナー劣化予測）の判定に用いるＦ値を算出する。Ｆ値の算出方法等は、上述したと同様であるため、その説明を省略する。
【００７９】
図１２を参照して、変形例４の動作について、図１１に示した変形例３の動作と相違する点を中心に説明する。変形例４の動作は、図１２に示すように、ステップＳ３５から始まる。変形例４の動作は、図１１の変形例３の動作と比較して、ステップＳ３８で重み付き判別によりＦ値が算出される点、ステップＳ３９でのトナー劣化予測が算出されたＦ値と設定された閾値との比較で行われる点が主に相違する。この相違点以外の変形例４の動作は、変形例３と同様である。
【００８０】
上述したとおり、図１〜図４、図７等に示した実施形態２の変形例４によれば、変形例３の効果に加えて、より高速かつ高精度の診断が可能となる。
【００８１】
（実施形態３）
実施形態３は、実施形態１および実施形態２と比較して、実施形態１のΔ現像γおよび実施形態２のΔＶｔの両方のトナー劣化予兆特性値を用いてより精度よくトナーの劣化度を予測する点が主に相違する。以下、実施形態１および実施形態２と比較して相違する点を中心に、実施形態３を説明する。
図８において、５５０×千枚（ｋｐ）付近で発生している障害について、ΔＶｔでは予兆を検出できていないが、図３に示したΔ現像γでは予兆を検出できている。本実施形態例では、ΔＶｔで予兆を検出できず、Δ現像γで予兆を検出した例を示したが、逆にΔ現像γでは予兆を検出できず、ΔＶｔで予兆を検出できることもある。このため、Δ現像γのみでの検出、ΔＶｔのみでの検出よりも、Δ現像γとΔＶｔとの両方の信号の変化に基づいたトナー劣化予測を行うことで、より精度よくトナーの劣化を予測することができる。
【００８２】
図３、図８等の試験結果を踏まえ、図１３を参照して実施形態３の動作フローについて説明する。図１３は、実施形態３のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。図１３のフローチャートには、図５および図１０のフローチャートに示した各工程が含まれている。
実施形態３の動作は、ステップＳ４５から始まる。ステップＳ４５〜ステップＳ４７では、図５のステップＳ１〜ステップＳ３と同様の動作が実行される。次いで、ステップＳ４８〜ステップＳ４９では、図１０のステップＳ２５〜ステップＳ２６と同様の動作が実行される。次いで、ステップＳ５０において、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａにより、ステップＳ４７において算出されたΔ現像γデータの変化とΔＶｔデータの変化とに基づいて、トナー劣化度が予測される。ここで、「算出されたΔ現像γデータの変化と算出されたΔＶｔデータの変化に基づいて」とは、次の２つのことを同時に満足することを意味する。すなわち、具体的には算出されたΔ現像γのデータ値が設定されたΔ現像γの閾値「−４０」を超えているか否かの比較・演算により行われることを意味する。同時に、算出されたΔＶｔのデータ値が設定されたΔＶｔの閾値「１００」を超えているか否かの比較・演算により行われることを意味する。
【００８３】
ステップＳ５０において、算出されたΔ現像γのデータ値が設定されたΔ現像γの閾値「−４０」を超えていると共に、算出されたΔＶｔのデータ値がΔＶｔの閾値「１００」を超えているときには、ステップＳ５１に進む。そして、トナーが劣化していることを報知する処理であるトナー劣化アラーム処理が実行される。一方、ステップＳ５０において、算出されたΔ現像γのデータ値が設定されたΔ現像γの閾値「−４０」を超えていないと共に、算出されたΔＶｔのデータ値がΔＶｔの閾値「１００」を超えていないときには終了する。
【００８４】
上述したとおり、図１〜図５、図８〜図１０、図１３に示した実施形態３（請求項３）によれば、Δ現像γとΔＶｔの両方のデータの変化をみることで、より精度よくトナーの劣化度を予測することができる。これにより、トナーの劣化が原因で起きる障害が発生する前にメンテナンスを行うことが可能となる。
また、現像装置交換直後の一定期間は、Δ現像γやΔＶｔの値の変動が大きくなることがあるが、トナーが劣化していることが原因で起こる変動でないため、現像装置交換直後の一定期間は劣化と判定しないことで、劣化と誤判定することを防ぐことができる。
【００８５】
（実施形態３の変形例５）
図１４を参照して、図１〜図５、図８〜図１０、図１３に示した実施形態３の変形例５（請求項３を引用した請求項４）を説明する。図１４は、変形例５のトナー劣化予測に係る動作順序を示すフローチャートである。
変形例５は、実施形態３と比較して、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａが、トナー劣化度の予備的な予測結果を算出するためのブースティング法を用いて作成されたスタンプ弱判別器を備えている点が主に相違する。スタンプ弱判別器およびブースティング法による教師付き学習アルゴリズムの内容は、実施形態１の変形例１や実施形態２の変形例３と同様である。
【００８６】
まず、複数種類のデータからなるデータ組（本変形例５ではΔ現像γおよびΔＶｔ）について、正常な状態から、異常状態に変化するまでの履歴を用意する。そして、各種のデータの履歴（本変形例５ではΔ現像γおよびΔＶｔ）についてそれぞれ、経時変動グラフの形状から、異常期間を目視で推定する。そして、その異常期間内に相当するデータ（本変形例５ではΔ現像γおよびΔＶｔ）にマイナス極性のラベルを付す一方で、それ以外のデータ（正常期間内のデータ：本変形例５ではΔ現像γおよびΔＶｔ）にプラス極性のラベルを付す。この操作を１００回繰り返すことで、各種のデータ（本変形例５ではΔ現像γおよびΔＶｔ）についてそれぞれ閾値ｂ１〜ｂ１００、判別極性ｓｇｎ１〜ｓｇｎ１００、重み付け値α１〜α１００を決定する。
【００８７】
次に、各種のデータの時間的信号（本変形例５ではプリント枚数）に基づいて、それぞれのデータについて正常であるか、異常であるかを判別する。この判別は、故障予測（トナー劣化予測）をする上で決定的な要素にはならないので、この時の判別は弱判別処理と呼ばれる。弱判別処理は、上記数式１、数式２のように行われる。なお、Ｃｉは、時間的信号を表している。
【００８８】
図１４を参照して、変形例５の動作について、図１３に示した実施形態３の動作と相違する点を中心に説明する。変形例５の動作は、図１４に示すように、ステップＳ５５から始まる。変形例５の動作は、図１３の実施形態３の動作と比較して、ステップＳ６０で弱判別処理が実施される点、ステップＳ６１でのトナー劣化予測が弱判別の結果と設定された閾値との比較で行われる点が主に相違する。この相違点以外の変形例５の動作は、実施形態３と同様である。
【００８９】
上述したとおり、図１〜図５、図８〜図１０、図１４等に示した実施形態３の変形例５によれば、実施形態３の基本的な効果に加えて、ＣＰＵ演算を極めて高速に行うことができ、また精度の高い診断が可能となる。
【００９０】
（実施形態３の変形例６）
図１５を参照して、図１〜図５、図８〜図１０、図１３に示した実施形態３の変形例６（請求項３を引用した請求項５）を説明する。図１５は、実施形態３の変形例６の動作順序を示すフローチャートである。
変形例６は、変形例５と比較して、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａが、スタンプ弱判別器によって算出した予測結果を用いて重み付き多数決を行ってトナー劣化を予測するための重み付き多数決計算手段を備えている点が主に相違する。
【００９１】
変形例６では、変形例５での弱判別処理を終えたら、上記数式３に基づいて、異常予測（トナー劣化予測）の判定に用いるＦ値を算出する。Ｆ値の算出方法等は、上述したと同様であるため、その説明を省略する。
【００９２】
図１５を参照して、変形例６の動作について、図１４に示した変形例５の動作と相違する点を中心に説明する。変形例６の動作は、図１５に示すように、ステップＳ６５から始まる。変形例６の動作は、図１４の変形例５の動作と比較して、ステップＳ７１で重み付き判別によりＦ値が算出される点、ステップＳ７２でのトナー劣化予測が算出されたＦ値と設定された閾値との比較で行われる点が主に相違する。この相違点以外の変形例６の動作は、変形例５と同様である。
【００９３】
変形例６において、Δ現像γとΔＶｔの両方の信号の変化に基づいたトナー劣化予測を行った結果、Ｆ値は図１６に示す線図のようになった。図１６では、縦軸にはＦ値を、横軸にはプリント枚数（×千枚）を、それぞれ取って示している。
プリント枚数が１３００×千枚付近、および１４００×千枚付近で障害が発生しており、その直前にＦ値が０以下の値をとっている。６００×千枚付近での障害に対しては、それよりも前の４００〜５００×千枚付近でＦ値が０以下となり、障害を事前に予測できることが検証された。
【００９４】
上述したとおり、図１〜図５、図８〜図１０、図１５等に示した実施形態３の変形例６によれば、変形例５の効果に加えて、より高速かつ高精度の診断が可能となる。
【００９５】
本発明を特定の実施形態等について説明したが、本発明が開示する技術内容は、上述した実施形態等に例示されているものに限定されるものではない。すなわち、それらを適宜組み合わせて構成しても良く、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【００９６】
本発明のトナー劣化予測装置は、具体的には主として図４における制御部１で構成されている。
トナーを含む現像剤を現像装置に補給する形態には、トナーを補給するトナー補給部やトナー補給装置で補給するものに限らず、例えばトナーとキャリアとを予め混合したプレミックストナーと呼ばれる現像剤を補給するものも含むものである。
【符号の説明】
【００９７】
１    制御部
１ａ  ＣＰＵ（現像γ現在値算出手段、Δ現像γ算出手段、ΔＶｔ算出手段、トナー劣化予測手段の一例）
１ｂ  不揮発性ＲＡＭ（Ｖｔ保持手段の一例）
１ｃ  ＲＯＭ（現像γ目標値設定手段の一例）
１０    中間転写ベルト
１８    プロセスユニット
２０    タンデム画像形成部
２１    露光装置
４０    感光体（像担持体）
６０    帯電装置
６１    現像装置
６９    トナー像検知センサ（画像濃度検出手段）
７１    トナー濃度センサ
１００  プリンタ部
２００  給紙部
３００  スキャナ部
４００  原稿搬送部
５００  複写機（画像形成装置の一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開２００８−０７６４２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１７６３４号公報
【特許文献３】特開２０１２−２０３２７３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１７４９７１号公報
【特許文献５】特許第５１２２２５４号公報
【図１】
2015001627.tif 000006
【図２】
2015001627.tif 000007
【図３】
2015001627.tif 000008
【図４】
2015001627.tif 000009
【図５】
2015001627.tif 000010
【図６】
2015001627.tif 000011
【図７】
2015001627.tif 000012
【図８】
2015001627.tif 000013
【図９】
2015001627.tif 000014
【図１０】
2015001627.tif 000015
【図１１】
2015001627.tif 000016
【図１２】
2015001627.tif 000017
【図１３】
2015001627.tif 000018
【図１４】
2015001627.tif 000019
【図１５】
2015001627.tif 000020
【図１６】
2015001627.tif 000021