JP2021005013A

JP2021005013A - 消耗品管理システム及び画像形成装置

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Publication number: JP2021005013A
Application number: JP2019119196A
Authority: JP
Inventors: 理小島; Tadashi Kojima; 琢哉早川; Takuya Hayakawa; 清治水主村; Kiyoharu Kakomura; 清太井上; Seita Inoue; 尚加大村; Naoka Omura; 雄也大田; Yuya Ota; 西村　俊輔; Shunsuke Nishimura; 俊輔西村; 祐一山本; Yuichi Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-01-14

Abstract

【課題】消耗品の使用できる残りの日数を求めて、消耗品の配送タイミングを決める技術がある。消耗品の使用できる残りの日数を算出するためには所定期間のユーザーの使用履歴の情報が必要になる。消耗品の残量が少ない状態でユーザーの使用履歴をクリアしてしまうと、所定期間のユーザーの使用履歴を取得している最中に消耗品の残量がなくなってしまい、ユーザーの生産性が低下する。【解決手段】ユーザーの使用履歴をクリアした場合、そのユーザーの想定の使用履歴を用意することで、学習期間中も消耗品の使用できる残りの日数を算出できるようにする。【選択図】図１１

Description

本発明は、消耗品管理システム及び画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置の消耗品を管理する保守システムが構築されることがある。この保守システムは、画像形成装置と保守サーバーをインターネット等のネットワークにより接続した構成となっている。画像形成装置は消耗品の交換時期が近づいていることを検出した場合、保守サーバーへ向けて、消耗品の配送要求信号を通知する。これに応じて、保守サーバーは、当該画像形成装置が設置されている職場等に消耗品を配送する。これによりユーザーは、新しい消耗品を入手することができる。それと同時に、画像形成装置の操作パネルに交換時期が近づいていることをユーザーに知らせることでユーザビリティを向上させることが一般的に行われている。

画像形成装置における消耗品とは、トナーといった成果物に使用されることで消耗されていく消耗品や、感光体といった成果物を生成するために動作する消耗部品のことである（以下、まとめて消耗品と呼ぶ）。特に成果物に使用されるトナーに関しては、ユーザーが画像形成装置を使用している最中に無くなってしまうと、ユーザーが期待する成果物を作成できなくなってしまう。そのため、無くなる前に配送する必要がある。

上記要求に対し、ユーザーの消耗品使用履歴からトナー残量を予測して、トナーボトルを使用できる残りの日数（以下、残日数と呼ぶ）を算出し、残日数が所定日数を下回った場合に配送要求信号を通知する技術が提案されている（特許文献１）。

上記残日数算出手段と保守システムとにより、ユーザーごとにトナーの消費速度が異なる場合、或いはトナーの消費速度が変動する場合等にも、適切な時期にトナーを配送することが可能である。

特開２０１７−３７５９６号公報

確かに、ユーザーの使用履歴から残日数を予測することで適切な時期に消耗品を配送することが可能である。しかし、消耗品の使用途中にユーザーが変更になった場合には問題が発生する可能性がある。例えば、会社内の他部門に画像形成装置が配置転換された場合について考える。

配置転換以降は、使用するユーザーが変わることにより、消耗品の使われ方が大きく変わる可能性がある。使われ方が大きく変わる場合、新しいユーザーに合わせた使われ方に切り替える必要がある。そのため、過去のユーザーの使用履歴を消去し、その後、新しいユーザーによる消耗品の使われ方を抽出する。使われ方を抽出するにはユーザーの所定期間の使用履歴が必要である。ユーザーの所定期間の使用履歴が短ければ短いほど、消耗品の残日数の精度が落ちて、ユーザーに正しく残日数を通知することができない。特許文献１ではトナーボトル１本分の使用履歴から特徴量を抽出している。使われ方を抽出している間は残日数を予測することができない状態となる。

一方で、画像形成装置の配置転換は会社内の移動であるため、消耗品を新品に交換することなく、継続して使用する場合が多い。

上記より、消耗品の残量が少ない状態で、ユーザーの使用履歴をクリアするユースケースが考えられる。このユースケースでは、使われ方を抽出している間は配送要求信号を通知することができないために、消耗品の配送が遅配するという問題が発生する。特に消耗品がトナーボトルであった場合には、トナーボトルのトナー切れにより、ユーザーの成果物を生成することができず、ユーザーの生産活動を停止させてしまうことになる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、
画像形成装置に備えられた消耗品と、
所定の時間単位ごとの消耗品の消耗量を検知する消耗量検知手段と、
所定の期間で画像形成装置の使われ方の特徴を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された画像形成装置の使われ方の特徴と前記消耗量検知手段によって検知された所定の時間単位ごとの消耗量の情報を用いて、
消耗品の残り使用可能期間を推定する残期間推定手段と、
前記消耗品の残りが少なくなったことを通知する通知手段と、
前記使われ方の特徴を任意のタイミングでクリアする手段と、
を備え、使われ方の特徴量をクリアした後、学習期間中は所定期間分の想定の使用履歴を用意し、想定の使用履歴を基に残期間推定手段を推定し、実際の使用履歴が増えるにつれ想定の使用履歴と実際の使用履歴を置き換えることで、学習データのない学習期間中の消耗品の残りの使用可能期間を推定することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、消耗品の残量が少ない状態で、蓄積されたユーザーの使用履歴がクリアされたとしても、ユーザーに通知する残日数情報の精度を落とすことなく、消耗品の配送が遅延することを可能な限り無くすことができる。

中間転写方式の画像形成装置の断面図である。トナー補給部の断面図である。本発明の実施例１における画像形成装置のブロック図である。本発明の実施例１におけるＣＰＵの制御フローを示す図である。本発明の実施例１におけるトナー使用量の予測方法の詳細を示すフローチャートである。本発明の実施例１におけるユーザーの使い方の一例を示す図である。本発明の実施例１における特徴量抽出方法の詳細を示すフローチャートである。本発明の実施例１における残日数算出方法の詳細を示すフローチャートである。本発明の実施例１におけるシミュレーション結果を示す図である。本発明の実施例１における操作パネル１７１と消耗品管理画面を示す図である。本発明の実施例１におけるクリアボタンを押下された時の詳細を示すフローチャートである。本発明の実施例１における配送要求信号を、保守サーバー３０７に通知する方法の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図１を用いて画像形成装置の動作について説明する。

画像形成装置には電子写真方式、オフセット印刷方式、インクジェット方式等複数の方式が挙げられるが、図１に示した画像形成装置１０１は電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置である。

画像形成装置１０１は、４色の画像形成部を中間転写ベルト１上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置の断面図であり、厚紙対応力や生産性に優れる点から近年主流になっている。画像形成部１１０で形成されたトナー像は中間転写ベルトユニット１０２を介して紙搬送部１５０を搬送される記録材Ｓに転写されることで記録材Ｓに画像が形成される。トナーボトル１４０Ｙ、１４０Ｍ、１４０Ｃ、１４０Ｋは画像形成装置１０１に着脱可能に構成されている。トナーボトル１４０Ｙ内にはイエローのトナー、トナーボトル１４０Ｍ内にはマゼンタのトナー、トナーボトル１４０Ｃ内にはシアンのトナー、トナーボトル１４０Ｋ内にはブラックのトナーが収容されている。そして、画像形成装置内に設けられたボトルマウントに装着されることで、トナーボトルの補給口に設けられた補給口シャッターが解放される。以下、記録材Ｓへの画像形成について述べる。

＜記録材の搬送プロセス＞
記録材Ｓは記録材収納部１５１内のリフトアップ装置１５２上に積載される形で収納されており、給紙ローラー１５３により画像形成タイミングに合わせて給紙される。もちろん、他の給紙方式であってもいい。給紙ローラー１５３により送り出された記録材Ｓは給紙搬送パス１５４を通過し、レジストローラー１５５へと搬送される。レジストローラー１５５において斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部へと送られる。二次転写部は、対向する第一の二次転写部材である二次転写内駆動ローラー２および第二の二次転写部材である二次転写外ローラー１５６により形成される転写ニップ部である。そして、所定の加圧力と静電的負荷バイアスが与えられることで、中間転写ベルト１上のトナー像が記録材Ｓ上に転写される。

＜画像の作像プロセス＞
以上説明した二次転写部までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで実行される二次転写部までの画像形成プロセスについて説明する。

本実施例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナーにより画像を形成する各画像形成部１１０Ｙ、１１０Ｍと、１１０Ｃ、１１０Ｋを有する。画像形成部１１０Ｙと画像形成部１１０Ｍと画像形成部１１０Ｃと画像形成部１１０Ｋとは、トナーの色が異なる以外は、同様の構成であるため、代表して画像形成部１１０Ｙを用いて説明する。

トナー像形成手段である画像形成部１１０Ｙは、像担持体である感光体１１１、感光体１１１を帯電する帯電器１１２、露光部１１３、現像装置１１４、一次転写ローラー１１５、および感光体クリーナー１１６から構成される。図中矢印ｍの方向に回転する感光体１１１は、帯電器１１２により表面を一様に帯電される。レーザー、ポリゴンミラー補正系レンズを含むスキャナユニット１１７からは図１に不図示の画像処理部３０１から送信された画像ピクセル情報に応じて変調されたレーザー光が出力される。そして、このレーザー光が折り返しミラーで反射して露光部１１３にて帯電された感光体１１１を露光することで、静電潜像が形成される。感光体１１１上に形成された静電潜像は、現像装置１１４で静電帯電したトナーによって現像され、感光体上にトナー像が形成される。その後、一次転写ローラー１１５により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが加えられることにより、ベルト部材である中間転写ベルト１上にイエローのトナー像が転写される。その後、感光体１１１上に残った転写残トナーは感光体クリーナー１１６により回収され、再び次の画像形成に備える。

以上説明した画像形成部１１０は図１の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。そのため、中間転写ベルト１に形成されたイエローのトナー像に対して、画像形成部１１０Ｍで形成されたマゼンタのトナー像が中間転写ベルト１に転写される。さらに、形成されたマゼンタのトナー像に対して、画像形成部１１０Ｃで形成されたシアンのトナー像が中間転写ベルト１に転写される。さらに、シアンのトナー像に対して、画像形成部１１０Ｋで形成されたブラックのトナー像が中間転写ベルト１に転写される。このように、異なる色のトナー像が中間転写ベルト１上に重ねられて形成されることで、フルカラー画像が中間転写ベルト１上に形成される。

なお、本実施例の色数は４色であったが、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、中間転写ベルト１を備える中間転写ベルトユニット１０２について説明する。中間転写ベルト１は駆動部材と二次転写内部材を兼ねる二次転写内駆動ローラー２、中間転写ベルト１に所定の張力を付与するテンションローラー３、および張架部材である二次転写前ローラー４によって張架されている。そして、中間転写ベルト１は図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動されるベルト部材である。中間転写ベルト１の搬送方向Ｖに対して二次転写前ローラー４は二次転写内駆動ローラー２の上流側に配置され、テンションローラー３は二次転写内駆動ローラー２の下流に配置されている。テンションローラー３と二次転写前ローラー４の間には一次転写ローラー１１５が配設されている。テンションローラー３、二次転写前ローラー４には駆動は与えられておらず、中間転写ベルト１の搬送に従動して回転する。

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

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

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

＜二次転写以降のプロセス＞
以上、それぞれ説明した記録材Ｓの搬送プロセスおよび画像形成プロセスを以って、二次転写部において中間転写ベルト１に形成されたフルカラーのトナー像が記録材Ｓ上に二次転写される。その後、記録材Ｓは定着前搬送部１５７により定着装置１５８へと搬送される。定着装置１５８には様々な構成および方式があるが、図１では対向する定着ローラー１５９および加圧ローラー１６０が形成する定着ニップ内で所定の加圧力と熱量を与えて記録材Ｓ上にトナー像を溶融固着させるものである。ここで、定着ローラー１５９は内部に熱源となるヒータを備え、加圧ローラーは定着ローラー１５９に向かって付勢されている。定着装置１５８を通過し排紙反転ローラー１６１に搬送された記録材Ｓはそのまま排紙トレイ１６２上に排出されるか、もしくは両面画像形成を要する場合には分岐装置１６３に案内されて両面搬送装置１６４へと搬送されるかの経路選択が行われる。

両面画像形成を要する場合、記録材Ｓは排紙反転ローラー１６１によるスイッチバック動作を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送装置１６４へと搬送される。その後、給紙ローラー１５３より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、再給紙パス１６５から給紙搬送パス１５４に合流し、同様に二次転写部へと送られる。裏面（２面目）の画像形成プロセスに関しては、先述の表面（１面目）の場合と同様なので説明は省略する。

＜トナーボトルからのトナー補給＞
図２を用いて消耗品としてのトナーボトルからのトナー補給動作について説明する。

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

トナーボトル内部には螺旋状のトナー搬送部が形成されており、ホッパーへのトナー補給指示がされた場合に、トナーボトルが回転することでトナーボトル内のトナーは補給口方向に搬送される。さらに、トナーボトルの回転動作に合わせてトナーボトルの収縮動作が行われる。これにより、補給口付近に搬送されたトナーボトル内のトナーはトナーボトルの収縮動作に伴うポンピングにより補給口を通して排出され、ホッパーに補給される。

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

＜ブロック図＞
次に本実施例における画像形成装置のブロック図について、図３を用いて説明する。

ＣＰＵ２００はＲＯＭ２０１、ＲＡＭ２０２、画像処理部３０１、トナー補給処理部３０３、保守サーバー３０７、操作パネル１７１、トナーボトルメモリ３０４と接続されている。ＣＰＵ２００は不図示のＰＣまたは操作パネル１７１を介して印刷ジョブが入力されると、ＲＯＭ２０１に格納されたプログラムによって、画像処理部３０１、トナー補給処理部３０３に指示を出す。画像処理部は出力する画像に応じた画像ピクセル情報を取得する。そして、画像ピクセル情報に応じて、レーザー発光指令を生成してスキャナユニット１１７の発光タイミングを制御する。画像ピクセル情報はトナー使用量の予測にも用いられる。トナー補給処理部３０３は上述のように現像トナー量検知センサ１３１とホッパートナー量検知センサ１３４の検知結果をもとに補給スクリュー１３３とトナーボトル１４０の動作タイミングを決定し、それぞれを駆動するためのモーターを回転駆動させる。

トナー補給処理部３０３はトナーボトル１４０を回転動作させた回数をトナー補給回数として計数し、ＲＡＭ２０２に格納する。トナーボトル１４０には情報記憶手段としてのトナーボトルメモリ３０４が設けられており、ＣＰＵ２００は記憶された情報の読み取りおよび書き換えが可能に構成されている。トナーボトルメモリ３０４にはトナーボトル１４０に入っているトナーの残量情報と、保守サーバー３０７に配送要求信号を通知したか否かを区別できる情報が記録されている。なお、トナーボトル１４０が未使用の場合には生産時に充填されたトナーの重量情報が記録されている。ＣＰＵ２００はトナーボトルメモリ３０４から取得したトナー残量情報から後述の方法で計算されたトナー使用量の予測値を逐次減算することで新しいトナー残量を計算し、トナーボトルメモリ３０４のトナー残量情報を更新する。ＣＰＵ２００は保守サーバー３０７にトナーボトルの後述の方法で決められたタイミングで配送要求信号を通知する。

＜全体フロー＞
本実施例におけるトナー残日数予測とトナー配送要求通知について説明する。

ＣＰＵ２００の制御の全体フローについて図４を用いて説明する。ＣＰＵ２００は１秒に１回の固定周期で図４のフローを実施する。まず、ＣＰＵ２００はトナー補給情報、画像ピクセル情報からトナー使用量を算出する（Ｓ１００）。詳細は図５を用いて後述する。次に、ＣＰＵ２００は日付情報を取得し、前回、１日あたりのトナー使用量を取得した日から日付が進行したか否かを判断する（Ｓ１０１）。日付が進行している場合、過去所定期間のユーザーのトナー使用量の平均と標準偏差を求めて、ユーザーの画像形成装置を使用する特徴量を抽出する（Ｓ１０２）。特徴量抽出方法の詳細の説明は図７を用いて後述する。次に特徴量とトナー残量から残日数を算出する（Ｓ１０３）。残日数算出の詳細の説明は図８を用いて後述する。次に残日数とトナーボトルの配送にかかる日数との関係からトナー配送要求信号を通知するか否かを判断する（Ｓ１０４）。配送要求信号の通知の詳細説明は図１２を用いて後述する。Ｓ１０１において、日付が進行していない場合は、特徴量抽出、残日数の算出、トナーボトルの配送判断は行わない。

＜トナー使用量予測方法＞
ここでＣＰＵ２００でのトナー使用量の予測方法を図５に示す。トナー使用量の予測の演算が時刻Ｔに実行されると、まずトナーボトルメモリ３０４から前回実行時（時刻Ｔ−１）のトナー残量Ｗ_Ｔ−１を取得する（Ｓ２００）。次に画像処理部３０１とトナー補給処理部３０３からそれぞれ画像ピクセル情報Ｐとトナー補給回数Ｎを取得する（Ｓ２０１）。ここでＰおよびＮは画像出力に伴い累積する値である。次に前回の演算実行時からのＰおよびＮの増分ΔＰおよびΔＮを計算する（Ｓ２０２）。本実施例では画像１ピクセルあたりのトナー使用量とトナー補給回数１回あたりのトナー使用量の代表値があらかじめ実験的に求められており、それぞれ、１ピクセルあたり０．０１５［ｍｇ］と補給１回あたり１８０［ｍｇ］である。本実施例では出力画像に基づいたトナー使用量推定とトナーボトルからの供給量に基づいたトナー使用量推定の平均をもちいて、演算１ステップ間でのトナー使用量Ｑを
Ｑ［ｍｇ］＝（０．０１５×ΔＰ＋１８０×ΔＮ）／２
と計算する（Ｓ２０３）。

次に１日あたりのトナーの使用量を演算する。前回演算時に求めた当日の累積トナー使用量Ｃ_Ｔ−１にＱを加算して、時刻Ｔ時点での当日の累積トナー使用量Ｃ_Ｔを求める（Ｓ２０４）。さらにトナー残量Ｗ_Ｔ−１からＱを減算して時刻Ｔ時点でのトナー残量Ｗ_Ｔを求め（Ｓ２０５）、トナーボトルメモリ３０４のトナー残量情報を更新する（Ｓ２０６）。次に日付情報を取得し、前回演算実行時と比較して（Ｓ２０７）日付が進行していれば当日トナー使用量Ｃ_Ｔを１日あたりのトナー使用量として確定し、当日トナー使用量Ｃ_Ｔを過去使用量リストに格納する（Ｓ２０８）。過去使用量リストとは、１日当たりのトナー使用量の履歴を記憶するものである。その後、Ｃ_ＴをＣ_Ｔ＝０に更新し、演算を終了する。Ｓ２０７で日付が進行していないと判定されればＣ_Ｔは０にリセットされずに演算が終了し、次回以降の演算実行時に当日トナー使用量Ｃ_Ｔが累積される。

＜特徴量抽出方法＞
ここで、図６を用いて特徴量抽出方法を説明する。

図６（ａ）は、あるユーザーの１日当たりのトナー使用量の変化を示したものであり、それぞれの点が各日の１日当たりのトナー使用量であり、トナー使用開始から７０日経過した時点のものである。また、図６（ｂ）は、トナー初期量（０日）から１日当たりのトナー使用量を減算して、日々のトナー残量の推移を示したものであり、７０日経過時点でトナー残量がＷである。

図７は特徴量を抽出するフローチャートである。

ＣＰＵ２００はＳ２０８で更新された過去使用量リストを取得する（Ｓ３０１）。Ｓ３０１で取得した過去使用量リストに格納されたデータ数がｉ日分あるか否かを判定する（Ｓ３０２）。ここで、過去のｉ日分のデータが有るか否かを判定しているのは、後述する残日数を予測するためには過去のｉ日分のトナー使用量が必要だからである。過去の所定期間のトナー使用量のデータがある場合（Ｓ３０２でＹｅｓ）、１日のトナー使用量を、過去の所定期間で平均したＵ_ＡＶＥおよび過去の所定期間の標準偏差σを演算する（Ｓ３０３）。所定期間をｉ日、ｎ日前のトナー使用量をＵ_ｎとすると、

ｉ＝１のときはσ＝０とする。過去の所定期間のトナー使用量のデータが無い場合（Ｓ３０２でＮｏ）は、Ｕ_ＡＶＥおよび、標準偏差σの演算は行わずに終了する。なお、本実施例においては、過去の所定期間を３０日としている。これは実験を行い検討した際に、残日数を精度良く算出するには３０日分のトナー使用量が必要であるという結果が得られたためである。ただし、これは任意に変更可能なものである。

＜残日数予測方法＞
ここで、図８を用いて残日数予測方法を詳細に説明する。

残日数を予測するためには過去の所定期間のトナー使用量のデータが必要である。

ＣＰＵ２００は、過去の所定期間のトナー使用量のデータがあるか否かを判定し（Ｓ４０１）、過去の所定期間のトナー使用量のデータがある場合（Ｓ４０１でＹｅｓ）、Ｓ２０５で算出したトナー残量Ｗ_Ｔを取得する（Ｓ４０２）。次に、Ｓ３０３で算出したＵ_ＡＶＥおよびσを取得する（Ｓ４０３）。続いてＣＰＵ２００は、あらかじめＲＡＭ２０２に格納してある残量予測誤差σ_Ｌおよび遅配確率変数ｒを取得する（Ｓ４０４）。なお、残量予測誤差σ_Ｌは実験によって求めた予測誤差であり、遅配確率変数ｒはどれだけの遅配発生確率を許容するかを任意に設定できる変数であり、ｒが大きいほど遅配発生確率が小さくなる一方で早配確率が増すものである。

そして、ＣＰＵ２００はトナー残量Ｗ_Ｔ、Ｕ_ＡＶＥ、σ、残量予測誤差σ_Ｌ、遅配確率変数ｒを用いてトナーがなくなるまでの残日数Ｄを求める（Ｓ４０５）。残日数Ｄの演算方法は後述する。

次に過去の所定期間のトナー使用量のデータが無い場合（Ｓ４０１でＮｏ）、残日数Ｄを９９９日に設定する。ここで９９９日は、後述する操作パネル１７１上に残日数が未確定である旨を表示するためにあらかじめ決めた値であり、他の値でも問題は無い。

次に、Ｓ４０５で求めた残日数Ｄを図１０に示す操作パネル１７１に表示する（Ｓ４０６）。表示は消耗品管理画面に消耗品の種別ごとに表示される。ここで、トナーＢｋは過去の所定期間のトナー使用量のデータが無く、残日数Ｄが９９９日になっているとする。この場合操作パネル上には残日数を表示せず、“―――”を表示している。なお、本実施例では残日数表示を“―――”としたが、正しく求められた残日数と区別がつけばよいだけであり、“学習中”でも“９９９日”でも問題はない。

＜残日数Ｄ演算＞
残日数Ｄの演算の詳細について説明する。なお、残日数Ｄを演算するにあたり、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という仮定を置いている。
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）
Ｄ日後の残量の予測誤差：σ_Ｌ
遅配確率変数：ｒ
トナー残量：Ｗ
とすると、図６（ｂ）より

となり、これをＤについて解くと、

従って、

以上のように残日数Ｄを求めることができる。

この式を用い、より具体的に残日数を求めた例を図９に示す。図９（ａ）は新品のトナーを使い始めて７０日時点（トナー残量Ｗ＝４７６．３ｇ）でトナーが無くなる日を予測したものである。７０日時点の過去３０日の１日の使用量平均Ｕ_ＡＶＥが６．７ｇ、過去３０日の１日の使用量の標準偏差σ＝４．４ｇ、残量予測誤差σ_Ｌ＝５ｇ、遅配確率変数ｒ＝５の時、残日数Ｄは

となり、最短で残り４８日（使い始めから１１８日）、最長で残り１０５日（使い始めてから１７５日）でトナーボトルが無くなることが求まる。

図９（ｂ）は新品のトナーを使い始めて８０日時点（トナー残量Ｗ＝３７８．３ｇ）でトナーが無くなる日を予測したものである。８０日時点の過去３０日の１日の使用量平均Ｕ_ＡＶＥが７．１ｇ、過去３０日の１日の使用量の標準偏差σ＝４．４ｇ、残量予測誤差σ_Ｌ＝５ｇ、遅配確率変数ｒ＝５の時、残日数Ｄは

となり、最短で残り３５日（使い始めから１１５日）、最長で残り８１日（使い始めてから１６１日）でトナーボトルが無くなることが求まる。ここで、消耗品の中でもトナーボトルのように無くなることで画像形成装置が停止してしまうようなものについては、最短となるＤ_ｍｉｎを採用することで停止のリスクを最大限回避する側の設定にしている。このように、日々使い方が変化するユーザーに対しても、使い方の特徴を踏まえて逐次トナー残量がゼロになる日を演算して更新することで、精度よく予測が可能となる。また、遅配確率変数ｒを調整することによって、遅配を防ぐ確率を任意に設定することが可能である。

＜クリアボタン＞
図１０（ａ）の操作パネルの消耗品管理に表示しているクリアボタン１７２と図１０（ｂ）の想定使用量選択画面について図１１のフローを用いて説明する。

ＣＰＵ２００は１秒に１回の固定周期で図１１のフローを実施する。ユーザーがクリアボタン１７２を押下した場合（Ｓ５０１でＹｅｓ）、ＣＰＵ２００は、Ｓ２０８で更新を行っていた過去使用リスト内のデータと、１日あたりの平均使用量Ｕ_ＡＶＥ、と、１日あたりの使用量の標準偏差σをクリアする（Ｓ５０２）。ここでクリアしているデータは、本実施例におけるユーザーの使用履歴である。ユーザーがクリアボタン１７２を押下しない場合（Ｓ５０１でＮｏ）、何もしない。１日あたりの平均使用量Ｕ_ＡＶＥ、と、１日あたりの使用量の標準偏差σをクリアした場合、図１０（ｂ）の想定使用量選択画面を表示し（Ｓ５０３）、ユーザーに想定使用量を選択させる。想定使用量が選択され（Ｓ５０４）、想定使用量に少ないが選択されていた場合（Ｓ５０５でＹｅｓ）、トナー消費量が少ないユーザーの３０日分の想定トナー使用量をＲＯＭ２０１から取得する（Ｓ５０６）。想定使用量に普通が選択されていた場合（Ｓ５０７でＹｅｓ）、トナー消費量が中のユーザーの３０日分の想定トナー使用量をＲＯＭ２０１から取得し（Ｓ５０８）、想定使用量に多いが選択されていた場合（Ｓ５０７でＮｏ）、トナー消費量が多いユーザーの３０日分の想定トナー使用量をＲＯＭ２０１から取得する（Ｓ５０９）。そして、取得したユーザーの３０日分の想定トナー使用量をＲＡＭ２０２内のユーザーのトナー使用履歴に格納する（Ｓ５１０）。この後、３０日分の想定トナー使用履歴に基づき、図８を用いて前述した方法で同様に残日数Ｄを演算する。

例えばトナー残量Ｗ＝５００ｇで、想定使用量に少ないが選択された場合（Ｓ５０５でＹｅｓ）の想定トナー使用量は、１日１．８ｇ、３０日間使用したトナー消費量データである。これを用いて残日数Ｄを計算すると、Ｕ_ＡＶＥは１．８ｇ、σが０ｇとなり、残日数Ｄは

となり、２７７日となる。想定使用量に普通が選択されていた場合（Ｓ５０７でＹｅｓ）の想定トナー使用量は、１日５．４ｇ、３０日間使用したトナー消費量データである。これを用いて残日数Ｄを計算すると、残日数Ｄは９３日となる。想定使用量に多いが選択されていた場合（Ｓ５０７でＮｏ）の想定トナー使用量は、１日１６．２ｇ、３０日間使用したトナー消費量データであり、これを用いて残日数Ｄを計算すると、残日数Ｄは３０日となる。

なお、本実施例ではトナー消費量が中のユーザーの３０日分の想定平均使用量を５．４ｇとし、トナー消費量が少ないユーザーの想定平均使用量をその１／３倍、トナー消費量が少ないユーザーの想定平均使用量をその３倍で計算しているが、この値に限ったものではない。

このクリアボタン１７２を使用することで、例えば、画像形成装置が会社内の他部門に移動し、使用するユーザーが変わり、特徴量に変化がある場合でも、過去のユーザーの特徴量の履歴に影響されることなく、学習期間中もトナーの残日数を算出し直すことが可能となる。

また、トナー消費量データは毎日蓄積され、１日毎に一番古いトナー消費量データと最新のトナー消費量データとが入れ替わるため、３１日目以降は純粋なユーザーのトナー消費量データで埋められる。

本実施例では、消耗品管理画面内にクリアボタン１７２を設けたが、画像形成装置が所有する様々なデータを初期化する手段によって初期化が実行されるのと、本実施例のクリア処理を連動させることも可能とする。

＜配送要求信号＞
交換用のトナーボトルの配送について図１２を用いて説明する。

図８で求めた残日数Ｄがあらかじめ決められた配送閾値以下かを判断し（Ｓ６０１）、配送閾値以下であれば間もなく消耗品としてのトナーボトルが使い切られると判断する。配送要求信号通知フラグが立っていない場合（Ｓ６０２）、交換用のトナーボトルの配送要求信号を操作パネル１７１に送信するとともに、ネットワークを介して保守サーバー３０７にも配送要求信号を通知する（Ｓ６０３）。そして、配送要求信号通知フラグを立て、トナーボトルメモリ３０４に記憶する（Ｓ６０４）。これは、配送要求信号を重複して送らない為である。また、本実施例では残日数の閾値を１０日としている。操作パネル１７１は配送要求信号を受け取ると、図１０のように、ユーザーと画像形成装置との入出力インターフェースとしての操作パネル１７１に配送要求の表示を行うように表示指示を生成する。

本実施例では、トナーの予測例を用いて示したが、本発明はそれに限定したものではなく、あらゆる消耗品に対して適用可能なものである。

また、本提案では説明のために特徴量として標準偏差を用いているが、計算上は標準偏差を二乗した分散を用いても構わない（分散を用いることで平方根をとることを回避可能）。

１０１画像形成装置、１４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーボトル、
１７１操作パネル、３０１画像処理部、３０３トナー補給処理部、
３０４トナーボトルメモリ、３０７保守サーバー

Claims

消耗品が交換可能に装着され、前記消耗品を用いて画像を形成する画像形成手段と、
前記消耗品の消耗量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記消耗量を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された前記消耗量のなかから所定期間の消耗量を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された消耗量情報に基づいて、消耗品の残り使用可能期間を推定する残期間推定手段と、
消耗品の配送を指示するための配送信号を送信するか否かを制御する制御手段と、
前記記憶手段に記憶された前記消耗量を記憶し直すためのクリア信号を受信する受信手段と、
を有し、前記受信手段により、クリア信号を受信した後、消耗品の想定使用量を用意し、学習期間中は想定の使用量を基に消耗品の残り使用可能期間を推定することを特徴とする画像形成装置。
クリア信号を受信時に用意する想定使用量はユーザーの選択した想定使用量に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。