(57)【要約】【課題】計測するための特殊な構成や高度なセンシングによる余分なコストをかけずに、より正確にトナーの劣化を予測できる実用的な方法を提供する。【解決手段】トナーを含む現像剤が補給される現像装置６１およびクリーニング装置６３を有する画像形成装置に用いられる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において、クリーニング装置６３から回収されたトナーを排出する回収トナー排出手段としてのトナー排出部材７６と、トナー排出部材７６の駆動トルクを計測する駆動トルク計測手段としての駆動モータ７８に内蔵されたトルクセンサ７９とを備え、トルクセンサ７９により計測された駆動トルクの計測結果に基づいて、現像装置６１内のトナー劣化度を予測することを特徴とする。【選択図】図３
2015007673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを含む現像剤が補給される現像装置およびクリーニング装置を有する画像形成装置に用いられる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において、
前記クリーニング装置から回収されたトナーを排出する回収トナー排出手段と、
前記回収トナー排出手段の駆動トルクを計測する駆動トルク計測手段と、を備え、
前記駆動トルク計測手段により計測された駆動トルクの計測結果に基づいて、前記現像装置内のトナー劣化度を予測することを特徴とするトナー劣化予測方法。
【請求項２】
請求項１記載のトナー劣化予測方法において、
前記駆動トルクの計測結果から異なる演算処理方法を用いて複数の特徴量を算出し、
前記複数の特徴量の各々について劣化しているか否かの判別を行う弱判別器を備え、
前記弱判別器の結果を重み付き多数決によって総合判断しトナー劣化判断を行うことを特徴とするトナー劣化度予測方法。
【請求項３】
請求項２記載のトナー劣化予測方法において、
前記複数の特徴量のうちの一つは、前記駆動トルクの移動平均値と最新の駆動トルクの値の差分値であることを特徴とするトナー劣化度予測方法。
【請求項４】
請求項２記載のトナー劣化予測方法において、
前記複数の特徴量のうちの一つは、前記駆動トルクが一定の期間に特定の閾値を超えた回数であることを特徴とするトナー劣化度予測方法。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載のトナー劣化予測方法において、
トナー劣化が予測されたとき、前記クリーニング装置よりもトナー流路の上流に位置する部分のメンテナンスを促す報知を行うことを特徴とするトナー劣化度予測方法。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一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７】
画像形成部を備え、
請求項１ないし６の何れか一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８】
画像形成部を備え、
請求項６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、スクリュウ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、２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、現像部とは別に設けられて該現像部から回収された現像剤を攪拌する現像剤攪拌部と、現像部と現像剤攪拌部との間で現像剤を循環させる循環部とを備え、現像剤攪拌部には、回転数を任意に制御可能な攪拌部材と、該攪拌部材のトルクを検知可能なトルクセンサとが設けられ、攪拌部材の回転数を変化させたときのトルクセンサの出力値に基づき現像剤の劣化を検知する技術が提案されている。
【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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２記載の技術を含め、今までのトナー劣化予測方法では、トナーの補給消費に伴うトルク値変動を軽減するために現像攪拌部を別に設けてトルク計測するため、装置が複雑で高コスト化する問題がある。また、微細で計測困難なトナー像の凹凸を検知する手段を用いるため、評価精度が低く予防保全効果が損なわれるという問題もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トナーの劣化度を計測するための特殊な構成や高度なセンシングによる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できる実用的な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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が補給される現像装置およびクリーニング装置を有する画像形成装置に用いられる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において、前記クリーニング装置から回収されたトナーを排出する回収トナー排出手段と、前記回収トナー排出手段の駆動トルクを計測する駆動トルク計測手段と、を備え、前記駆動トルク計測手段により計測された駆動トルクの計測結果に基づいて、前記現像装置内のトナー劣化度を予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記構成により、トナーの劣化度を計測するための特殊な構成や高度なセンシングによる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】
【０００９】
【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】クリーニング装置に配設されたトナー排出部材、トルクセンサを内蔵した駆動モータを示す要部の一部断面図である。
【図４】装置機種のある時期に、現像装置の現像スリーブ上にトナー固着が発生した時の駆動トルクの推移を示すグラフである。
【図５】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６】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７】移動平均差トルクを縦軸に取り、図４と同装置機種のある時期に、現像装置の現像スリーブ上にトナー固着が発生した時の駆動トルクの推移を示すグラフである。
【図８】移動平均トルクを縦軸に取り、図４と同装置機種のある時期に、現像装置の現像スリーブ上にトナー固着が発生した時の駆動トルクの推移を示すグラフである。
【図９】近傍頻度を縦軸に取り、図４と同装置機種のある時期に、現像装置の現像スリーブ上にトナー固着が発生した時の駆動トルクの推移を示すグラフである。
【図１０】図７〜図９の特徴量１〜３に係る、いくつかの判断の結果の重み付き多数決結果を示したＦ値に関するグラフである。
【図１１】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１２】図１１の続きのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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５参照）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５参照）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。
【００２０】
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、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、クリーニング装置６３を意味する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、クリーニング装置６３、除電装置６４等を備えている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
クリーニング装置６３は、図２および図３に示すように、ウレタンゴム製のクリーニングブレード７５をクリーニングケース７７内に有している。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Ｔはクリーニングケース７７の底部に設けたトナー排出部材７６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。トナー排出部材７６は、螺旋状の排出フィン７６ｂを備えたスクリュウ軸７６ａをクリーニングケース７７の底部で回転することで構成されている。上記したとおり、トナー排出部材７６は、クリーニング装置６３から回収されたトナーＴを排出する回収トナー排出手段として機能する。
【００３３】
[トナー劣化が原因の障害の説明]
トナーは攪拌のストレスや熱ストレスを受けることで劣化すると、トナー表面特性を維持するためのシリカ粒子などがポリエステルなどの基材部分に埋没してしまったり、脱落したりすることによりトナーの付着力が増し、帯電特性は低下していく。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。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、現像スリーブ（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。
【００３４】
さらにはトナーの粒塊が形成されるとトナー像面に付着した部分の周囲が転写不良となり白く抜ける異常画像が発生したり、現像ドクターのギャップ部に詰まるとその部分だけ現像スリーブ上の現像剤がかき落とされ白スジが生じたりする。そして、詰まった部分のストレスで現像スリーブ上にトナーがスジ状に強く固着してしまい、現像装置（現像器）が使用不能になってしまったり、対向する感光体表面にキズをつけてしまって破損させるなど回復が困難な障害に発展する。
また、流動性の低く帯電性も低くなってしまったトナーは静電現像力ではなく、液架橋力やファンデルワールス力などの非静電的な付着力によって感光体に付着し、静電転写されずにクリーニング装置に物理的に回収されやすくなる。このため現像装置（現像器）で障害が発生する前にクリーニング装置内の劣化トナー存在比率が増加し、回収トナー排出手段のストレスも加わりクリーニング装置内でトナーの固着現象が発生する。これにより、クリーニング不良画像が発生したり、回収トナー排出装置が破損したりする障害に至ることもある。
このような予期せぬ破損も考えられるので、通常は回収トナー排出手段や回収トナー排出装置の駆動トルクが過大になったときは、画像形成装置を停止させる安全装置が一般的に備えられている。
【００３５】
上述したトナー劣化が原因の障害の説明内容を踏まえ、本実施形態では図３のクリーニング装置６３に配設された構成を採用している。図３に示すように、トナー排出部材７６のスクリュウ軸７６ａの一端部には、トルクセンサ７９を内蔵した駆動モータ７８が連結されている。駆動モータ７８は、プロセスユニット本体に固定されている。トルクセンサ７９は、駆動モータ７８によって回転駆動されるトナー排出部材７６の駆動トルクを計測する駆動トルク計測手段として機能する。トルクセンサ７９は、機械式に駆動トルクを計測するものに限らず、後述するモータ特性を活用した電気的な回路によって構成されたものでもよい。
すなわち、ＤＣブラシレスモータは負荷トルクと駆動電流が正比例するので、このようなモータにホール素子や光学的なエンコーダを装着し、一定速度で回転するように駆動電流を制御するドライバ回路を付加して使用することが多い。このような構成においては、トルクセンサは駆動電流値を計測する電気的な回路で構成することができる。本実施形態のトルクセンサ７９を、具体的には駆動電流値を計測する電気的な回路で構成することにより、負荷トルクである駆動トルクを計測する安価な構成である。
【００３６】
クリーニングケース７７内のトナー量がほぼ一定量の条件の下で、トルクセンサ７９によってクリーニングケース７７内のトナーの駆動トルクを測定することが可能である。クリーニング装置６３によってクリーニングされるトナー量は、感光体４０の外周全面にトナー像が描かれたときに最大となる。クリーニングケース７７内ではトナーが停留してはならないので、そのような場合でもトナー排出部材７６によってクリーニングケース７７内部から図示しない廃トナーボトルへ素早く排出される。従って、クリーニングケース７７内には、通常、クリーニングケースサイズに比べ少ない搬送中トナーしか存在しないので、条件によらずほぼ一定量とみなすことができる。
【００３７】
図４は、図１〜図３に相当する装置機種のある時期に、現像装置の現像スリーブ上にトナー固着が発生した時の駆動トルクの推移を示すグラフ（線図）である。駆動トルクの計測は、図３のトルクセンサ７９で計測している。図４の縦軸には最大駆動可能トルクで計測トルクを割って得られる正規化したトルクを、横軸にはある時点からのプリント枚数(千枚)を、それぞれ取って示している。最大駆動可能トルクは、図３の駆動モータ７８の特性によって決まるものである。正規化したトルク（以下、「正規化トルク」ともいう）の単位は、上記演算により無く、図４において（―）と記載している。
また、図中の太矢印は、現像装置の故障（現像スリーブ上にトナー固着）が発生したタイミングを示している（以下、後述のグラフでも同様）。プリント枚数が４．５×千枚（ｋｐ）あたりから通常よりも高い正規化トルクが散発的に観測され、現像装置故障に至っていることが伺える。また、現像装置故障後、しばらくは回復したような推移の後、また故障が再発生するような兆候が繰り返されていることが伺える。
【００３８】
上記したように最大駆動可能トルクと比較して、駆動モータ７８を介してトナー排出部材７６が十分に軽快に回転している状況でも、トナー劣化によるトルク上昇傾向が発現することがある。これを考慮して、例えば正規化トルクが０．１８を超えた場合をトナー劣化のリスクが高い状況にあると予測する方法が実現でき、この場合は黒三角印で示す時点で予測が識別され通知（トナー劣化アラームの報知）されることになる。後述のプリント枚数(千枚)を横軸に取って示す各種グラフの黒三角印も、その時点で予測が識別され通知されることになる。
ここで、正規化トルクの閾値を「０．１８」とすると、正規化トルクの値が０．１８を超えたときに、トナーが劣化していると判断し、トナー劣化アラームであるメンテナンス要求などの報知を行う。
上記正規化トルクの閾値を「０．１８」は、図１〜図３相当の機種における正規化トルクの閾値として設定され、後述する図５のＲＯＭ１ｃに予め記憶される。
【００３９】
もしもプリント枚数４．５×千枚付近の故障予測時点でトナー劣化に対応すべく、現像装置の現像剤の入れ替えや清掃をしっかりと行っておけば、現像装置故障によるダウンタイムを回避することが可能となる。また、現像スリーブトナー固着から現像装置破損に至ったために、現像装置そのものの交換や、固着トナーが対向する感光体を傷つけてしまったことによる感光体交換などの故障の拡大も未然に防止できるので修理コストと修理時間の短縮にも大きく役立つ。さらに現像装置で故障が進行し、清掃作業などでは一時的にしか回復できない故障であることが診断されることで、すぐに故障再発を招くような簡単な清掃だけの保守などが行われたケースでは適切な保守による再発防止にもつながりその効果は大きい。
【００４０】
図５を参照して、本実施形態の制御構成を説明する。図５は、実施形態１および後述の変形例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。
【００４１】
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ルクセンサ７９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、トルクセンサ７９により計測された駆動トルクの計測結果に基づいて、現像装置６１内のトナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段として機能する。また、実施形態１のＣＰＵ１ａは、正規化トルクを算出する正規化トルク算出手段、算出された正規化トルクの変化に基づいて、トナー劣化度を予測するトナー劣化予測手段として機能する。
【００４２】
各種センサの情報や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、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、最大駆動可能トルクや、後述の数式等の関係データなどが記憶されている。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。
【００４３】
メンテナンス要求などの報知であるトナー劣化アラームは、例えば図１の複写機に配設されている操作表示部(図５参照)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。
【００４４】
図４の試験結果を踏まえ、図６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６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。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。
先ず、ステップＳ１において、トルクセンサ７９から送信されてくる計測トルクを元にして、正規化トルクが算出される。正規化トルクの算出は、正規化トルク算出手段としてのＣＰＵ１ａにより、ＲＯＭ１ｃから最大駆動可能トルクデータを読み出し、最大駆動可能トルクで計測トルクを割って正規化トルク値が算出される。以下、トルク計測値とは、すべて正規化トルク値を指す。
次いで、ステップＳ２に進み、トナー劣化予測手段としてのＣＰＵ１ａにより、正規化したトルク計測値の変化に基づいて、現像装置６１内のトナー劣化度（以下、単に「トナー劣化度」ともいう）が予測される。ここで、「正規化したトルク計測値の変化に基づいて」とは、「駆動トルクの計測結果に基づいて」と同義である。具体的には算出された正規化トルク値（トルク計測値）が、図４の試験結果を踏まえて予め設定された正規化トルクの閾値「０．１８」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。
【００４５】
ステップＳ２において、トルク計測値が設定された正規化トルクの閾値「０．１８」を超えているときには、ステップＳ３に進む。ここで、トナー劣化指標値＝１（「トナー劣化」を意味する、以下同様）とし、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（ステップＳ４）た後、終了する。このトナー劣化アラーム処理の具体例としては、図５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、現像装置（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）。
【００４６】
一方、ステップＳ２において、トルク計測値が設定された正規化トルクの閾値「０．１８」を超えていないとき（等しいときを含む）には、ステップＳ５に進み、トナー劣化指標値＝０（「トナー正常」を意味する、以下同様）とし、終了する。
なお、図６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（１０枚や百枚或いは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。
【００４７】
なお、実施形態１では、正規化トルクを用いてトナー劣化予測を行ったが、図３に示したトルクセンサ７９で間接的に測定される駆動モータ７８の駆動トルクであってもよい（請求項１）。
【００４８】
上述したとおり、実施形態１でのトナー劣化予測は、劣化したトナーは選択的にクリーニング装置内に多く集まり、トナー劣化が進行した時、クリーニング装置内の回収トナーを排出する回収トナー排出手段の駆動トルクが上昇することを利用している。この際、回収トナー排出手段の駆動トルクが上昇するケースは必ずではないが非常に高い相関で発生することが分かっている。従って実施形態１によれば、トナーの劣化度を計測するための特殊な構成や高度なセンシングによる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できると共に、実用的な方法を提供することが可能となった。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。
【００４９】
また、実施形態１では、トナー劣化が予測されたとき、クリーニング装置６３よりもトナー流路の上流に位置する部分（現像装置６１・現像剤交換）のメンテナンスを促す報知を行っている。クリーニング装置６３の回収トナー排出手段のトルクが高いことを検出した場合、クリーニング装置６３の故障と報知することが自明のこととして行われてきたが、図４に示した高トルク推移パターンより、根本的な原因を正確に診断できる。これにより、不十分、不適切な保守による問題再発、問題拡大を確実に防止することができる。
また、本実施形態の駆動トルク計測手段としては、図３に示したように駆動モータ７８内蔵型のトルクセンサ７９を用いているため、コストアップがほとんど発生せず、コスト的に有利である。
【００５０】
トルクが散発的に上昇する物理的なメカニズムは明確化することは困難であり、どの程度の値を閾値として採用すべきかをメカニズムから決定することは困難であるため、障害が発生した事例と正常な時の計測結果の違いから帰納的に決定することが必要となる。図４の計測結果だけに基づけば閾値「０．１８」とすれば予兆になりうるが、平均的なトルクが温湿度や機械磨耗、駆動関連部位の汚れなどで上昇することもありうる。このような観点からは、単純な判断では誤報のリスクもあることを認識する必要がある。そこで、以下、上記誤報のリスク解消に有利な実施形態１の変形例１について説明する。
【００５１】
（実施形態１の変形例１）
図７〜図１１を参照して、図１〜図６に示した実施形態１の変形例１（請求項２〜４）を説明する。
変形例１は、実施形態１と比較して、駆動トルクの計測結果から異なる演算処理方法を用いて複数の特徴量を算出する点、複数の特徴量の各々について劣化しているか否かの判別を行う弱判別器を備え、弱判別器の結果を重み付き多数決によって総合判断しトナー劣化判断を行う点が相違する。
【００５２】
まず、図７〜図９を参照して、駆動トルクの計測結果から異なる演算処理方法を用いて算出した複数の特徴量１〜３について説明する。特徴量１〜３は、何れも時間的特徴量である。図７〜図９は、図４と同装置機種のある時期に、現像装置の現像スリーブ上にトナー固着が発生した時の駆動トルクの推移を示すグラフであり、図４のグラフと比べて縦軸の特徴量が異なる。
［特徴量１］
図７は、正規化トルクの最新１０枚の移動平均値を最新値から引いた値を移動平均差トルクと称して縦軸に取り、横軸にはある時点からのプリント枚数(千枚)を、それぞれ取って示している。正規化トルクの最新１０枚の移動平均値とは、プリント枚数が最新１０枚までの正規化トルクの単純平均値でもある。移動平均差トルクの単位は、上記演算により無く、図７において（―）と記載している。特徴量１としての移動平均差トルクは、時系列データの全平均ではなく、最も新しい移動平均（単純平均）データから一定期間前までのデータ区間の平均となる。そして、最新値は、最も新しい正規化トルクのデータ値を意味する。これにより、移動平均差トルクは、上記したとおり、正規化トルクの最新１０枚の移動平均値を最新値から引いた値であるから、平均的な正規化トルクの推移に対して現在値がどれくらい乖離しているかを示す重要指標が得られる。
【００５３】
このような演算を加えることで、トルクの急上昇があった場合だけ大きな値となり、単純に平均的な正規化トルクが安定的に上昇した場合には演算結果に変化が現れなくすることができる。移動平均差トルクが０．０５を超えたときにトナー劣化と予測するならば黒三角印の時点で現像装置の障害が予測できたことになる。ここで、移動平均差トルクの閾値を「０．０５」として、図５のＲＯＭ１ｃに予め記憶される。このような演算処理を行うことで、図４で説明した平均的な正規化トルクがトナー劣化要因以外で上昇することによる誤報リスクを回避することが可能となる。
しかしながら、図７に示した特徴量１においても、トナー劣化ではなく、偶発的に単発的なトルクアップが１回でも計測された場合には誤報となるリスクがあることを認識する必要がある。
【００５４】
［特徴量２］
図８は、図７の説明で述べた移動平均のグラフである。縦軸に移動平均トルクを取り、横軸にはある時点からのプリント枚数(千枚)を、それぞれ取って示している。特徴量２としての移動平均トルクは、プリント枚数が最新１０枚の正規化トルクの単純平均である。このような演算を行うことでトルクの急変による変動は緩和され、トナー劣化によるトルク変動以外の要因による比較的緩やかなトルクの変動傾向を掌握することができる。移動平均トルクが０．１７を超えたときにトナー劣化と予測するならば現像装置の障害が予測できたことになる。ここで、移動平均トルクの閾値を「０．１７」として、図５のＲＯＭ１ｃに予め記憶される。
【００５５】
［特徴量３］
図９は、図７の移動平均差トルクが閾値０．０５を超えた回数が最近４回のうち何回あったかをカウントした値を近傍頻度と称して縦軸にとったグラフである。換言すれば、近傍頻度とは、駆動トルク（図４の正規化トルク）が一定の期間に特定の閾値を超えた回数を表し、異常値頻度とも呼ばれる。このような演算を加え、閾値を「３」として、３を超えたときに予測とするように構成することで、図７で説明した単発的、偶発的なトルクの急上昇があった場合には予兆ではないと、より正しい判断を下すことができる。ここで、近傍頻度の閾値を「３」として、図５のＲＯＭ１ｃに予め記憶される。
【００５６】
図１０は、Ｆ値と呼んでいる、いくつかの判断の結果の重み付き多数決結果を示したグラフであり、図７〜図９に示した特徴量１〜３内容が反映されている。縦軸にはＦ値が、横軸にはプリント枚数（千枚）が、それぞれ取られている。本例では下記の演算式によって３つの後述する弱判別判断結果を総合判断することで、より正確に誤報無く予測を立てている。
Ｆ＝０．１×ＯＵＴ１＋０．３×ＯＵＴ２＋０．５×ＯＵＴ３
ＯＵＴ１＝  −１  但し、移動平均（図８）＞０．１７
１  但し、移動平均（図８）≦０．１７
ＯＵＴ２＝  −１  但し、移動平均差（図７）＞０．０５
１  但し、移動平均差（図７）≦０．０５
ＯＵＴ３＝  −１  但し、近傍頻度（図９）＞３
１  但し、近傍頻度（図９）≦３
なお、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３は、後述するスタンプ弱判別器（以下、単に「弱判別器」ともいう）である。
【００５７】
ＯＵＴ１は、平均的なトルクが上昇していることを以って予測判断を行っており、物理的な意味合いでは妥当性があるが、誤報のリスクも当然持っていると考えられる。
ＯＵＴ２は、移動平均差が大きい、突発的なトルク上昇が観測されたことを以って予測判断を行っており、ＯＵＴ１同様に妥当性と誤報リスクを持っている。
ＯＵＴ３は、突発的なトルク上昇が高い頻度で観測されたことを以って予測判断を行っており、ＯＵＴ１同様に妥当性と誤報リスクを持っている。
これらの誤報リスクを持った３つの弱判別器での判断結果を、精度に寄与する適切な重みを付けて（上記Ｆ値を求める演算式の重み係数：０．１や０．３や０．５を指す）足し合わせることでＦ値を算出する。そして、Ｆ値がマイナスになったときに予測判断を下すルールを加えると、ひとつひとつの判断よりも高い精度が得られることが知られている。本例では平均的なトルクは必ずしも上昇はしていないが、突発的なトルク情報が繰り返し発生したことを以って予測の判断がなされた。
Ｆ値を算出するための個別の判断基準値、重み係数の決定はグラフを視覚的に検討するようなやり方では決定できないので、計測されたデータにもとづき判断ルールを生成する機械学習アルゴリズムが用いられる。本例では後述のブースティング法を用いて算出する。
【００５８】
[ブースティング法の説明]
本変形例では、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（本変形例では移動平均差トルク、移動平均トルク、近傍頻度）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（本変形例では移動平均差トルク、移動平均トルク、近傍頻度）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：本変形例では移動平均差トルク、移動平均トルク、近傍頻度））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（本変形例では移動平均差トルク、移動平均トルク、近傍頻度）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。
【００５９】
次に、各種のデータの時間的信号（本変形例ではプリント枚数）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。弱判別処理は次式の数式１、２のように行われる。なお、Ｃｉは、時間的信号を表している。
【００６０】
【数１】
2015007673.tif 000003
【００６１】
【数２】
2015007673.tif 000004
【００６２】
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。
【００６３】
【数３】
2015007673.tif 000005
【００６４】
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。
なお、弱判別器、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内容は、本発明者らによって開示した特許文献３で公知である。
【００６５】
予兆状態が検出された物理的な意味はトナー劣化を指し示すものとしてＦ値の算出ルールを作成しているので、クリーニング装置より廃トナーを排出されるための回収トナー排出手段のトルクの計測結果に基づいたアラームであっても、次の観点が重要である。すなわち、クリーニング装置よりもトナー流路の上流に位置する現像装置のトナー劣化として報知し、保守すべき場所がクリーニング装置だけの障害ではなく、現像装置の現像剤の交換や、現像装置内の清掃徹底が必要な障害として通知・報知されることが肝要である。
【００６６】
図７〜図１０の試験結果等を踏まえ、図１１、図１２を参照して変形例１の動作フローについて説明する。図１１、図１２は、変形例１のトナー劣化予測に係る動作順序を示す簡略化したフローチャートである。
変形例１の動作フローは、ステップＳ１０から始まる。先ず、ステップＳ１０において、実施形態１と同様に、トルクセンサ７９から送信されてくる計測トルクを元にして、正規化トルクが算出される。次いで、ステップＳ１１に進み、移動平均トルク算出手段としてのＣＰＵ１ａにより、プリント枚数が最新１０枚の正規化トルクの移動平均（単純平均）が算出される。次いで、ステップＳ１２に進み、トナー劣化弱判別処理として、移動平均トルク値＞０．１７（閾値）か否かの比較演算が行われる。ここで、移動平均トルク値が０．１７を超えているときには弱判別結果１であるＯＵＴ１＝−１とし、移動平均トルク値が０．１７を超えていないときには弱判別結果１であるＯＵＴ１＝１とされる。そして、それぞれの弱判別結果１は図５の不揮発性ＲＡＭ１ｂに一時的に記憶保持される（後述の弱判別結果２、３も同様）。
【００６７】
次いで、ステップＳ１３に進み、移動平均差トルク算出手段としてのＣＰＵ１ａにより、正規化トルクの最新１０枚の移動平均値を最新値から引いた移動平均差トルク値が算出される。次いで、ステップＳ１４に進み、トナー劣化弱判別処理として、移動平均差トルク値＞０．０５（閾値）か否かの比較演算が行われる。ここで、移動平均差トルク値が０．０５を超えているときには弱判別結果２であるＯＵＴ２＝−１とし、移動平均差トルク値が０．０５を超えていないときには弱判別結果２であるＯＵＴ２＝１とされる。ステップＳ１５において、異常値カウントとして「０」が設定される。異常値カウントの機能は、例えばＣＰＵ１ａが担う。
【００６８】
次いで、ステップＳ１６に進み、最新のトルク計測値−移動平均トルク値が０．０５を超えているか否かが判断され、０．０５を超えているときには異常値カウント＝１が代入される（ステップＳ１７）。次いで、ステップＳ１８に進み、最新の１つ前のトルク計測値−移動平均トルク値が０．０５を超えているか否かが判断され、０．０５を超えているときには異常値カウント＝異常値カウント＋１が代入される（ステップＳ１９）。
次に、図１２のステップＳ２０に進み、最新の２つ前のトルク計測値−移動平均トルク値が０．０５を超えているか否かが判断され、０．０５を超えているときには異常値カウント＝異常値カウント＋１が代入される（ステップＳ２１）。次いで、ステップＳ２２に進み、最新の３つ前のトルク計測値−移動平均トルク値が０．０５を超えているか否かが判断され、０．０５を超えているときには異常値カウント＝異常値カウント＋１が代入される（ステップＳ２３）。次いで、ステップＳ２４において、トナー劣化弱判別が、異常値カウント＞３か否かを判断することで行われる。異常値カウントが「３」を超えているときには弱判別結果３であるＯＵＴ３＝−１とし、異常値カウントが「３」を超えていないときには弱判別結果３であるＯＵＴ３＝１とされる。
【００６９】
次いで、ステップＳ２５にすすみ、総合判別値であるＦ値を求める演算が行われる（Ｆ＝０．１×ＯＵＴ１＋０．３×ＯＵＴ２＋０．５×ＯＵＴ３）。この際、ＣＰＵ１ａは図５の不揮発性ＲＡＭ１ｂに一時的に記憶されている弱判別結果１〜３のデータ値と、ＲＯＭ１ｃに記憶されているＦ値を求める上記演算式とを呼び出し、上記演算を行う。次いで、ステップＳ２６において、総合判別が、Ｆ値＜０か否かを判断することで行われる。Ｆ値が「０」より小さい−（マイナス）のときには、ステップＳ２７に進み、トナー劣化を意味するトナー劣化指標値＝１とし、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（ステップＳ２８）た後、終了する。
一方、ステップＳ２６において、Ｆ値が「０」より大きいとき（等しいときを含む）には、ステップＳ２９に進み、トナー正常を意味するトナー劣化指標値＝０とし、終了する。
【００７０】
以上説明したとおり、変形例１によれば、実施形態１の基本的な効果に加えて、次の効果を奏する。
変形例１では、駆動トルクの計測結果から異なる演算処理方法を用いて複数の特徴量を算出し、記複数の特徴量の各々について劣化しているか否かの判別を行う弱判別器を備え、弱判別器の結果を重み付き多数決によって総合判断しトナー劣化判断を行う構成である（請求項２）。
この構成により、回収トナーの詰りによって発生する散発的な高トルク状態を含む複雑なトルク推移パターンを正確に判断することができるので、より正確なトナー劣化度の予測ができる。また、ＣＰＵ演算を極めて高速に行うことができ、高精度の診断が可能となる。
【００７１】
変形例１では、複数の特徴量のうちの一つは、駆動トルクの移動平均値と最新の駆動トルクの値の差分値である構成である（請求項３）。
この構成により、回収トナーの詰りによって発生する散発的な高トルク状態を含む複雑なトルク推移パターンの出現を、温湿度などの障害以外の要因で変動する移動平均的な変化の影響を排除することができる。このため、環境条件などで誤動作しないトナー劣化度の予測ができる。
【００７２】
変形例１では、複数の特徴量のうちの一つは、駆動トルクが一定の期間に特定の閾値を超えた回数である構成である（請求項４）。
この構成により、回収トナーの詰りによって発生する散発的な高トルク状態を含む複雑なトルク推移パターンの出現を、ベタ画像の連続作成などで一時的に回収トナー量が増加したことによる過渡的な高トルク状態と頻度とから区別できる。このため、運転条件などで誤動作しないトナー劣化度の予測ができる。
【００７３】
変形例１では、画像形成部を備え、請求項１ないし６の何れか一つに記載のトナー劣化予測方法を実施する画像形成装置、または請求項６記載のトナー劣化予測装置を備える画像形成装置である（請求項７〜９）。
従って、上記した各効果を画像形成装置で実現することができる。
【００７４】
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。
【００７５】
本発明のトナー劣化予測装置は、主として図５における制御部１で構成されている。より具体的には、図５における制御部１と、図３における駆動モータ６８およびトルクセンサ７９を備えたクリーニング装置６３とで構成されていると言える。
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】
【００７６】
１    制御部
１ａ  ＣＰＵ（正規化トルク算出手段、移動平均差トルク算出手段、移動平均トルク算出手段、トナー劣化予測手段の一例）
１ｂ  ＲＡＭ
１ｃ  ＲＯＭ
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
６３    クリーニング装置
６５    現像スリーブ
７１    トナー濃度センサ
７６    トナー排出部材（回収トナー排出手段の一例）
７７    クリーニングケース
７８    駆動モータ（回収トナー排出駆動手段の一例）
７９    トルクセンサ（駆動トルク計測手段の一例）
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】
【００７７】
【特許文献１】特開２０１０−１２２５３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１７６３４号公報
【特許文献３】特許第５１２２２５４号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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