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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-04
(45)【発行日】2024-03-12
(54)【発明の名称】画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 21/00 20060101AFI20240305BHJP
B41J 2/175 20060101ALI20240305BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20240305BHJP
G01N 29/14 20060101ALI20240305BHJP
G01N 29/44 20060101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
G03G21/00 510
G03G21/00 370
B41J2/175 161
B41J2/01 401
B41J2/01 451
B41J2/175 175
G01N29/14
G01N29/44
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020101235
(22)【出願日】2020-06-10
(65)【公開番号】P2021196429
(43)【公開日】2021-12-27
【審査請求日】2023-04-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100186853
【弁理士】
【氏名又は名称】宗像 孝志
(72)【発明者】
【氏名】津川 正樹
(72)【発明者】
【氏名】武井 一史
(72)【発明者】
【氏名】池田 一裕
(72)【発明者】
【氏名】平田 哲也
(72)【発明者】
【氏名】藤崎 学
【審査官】山下 清隆
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１０１２７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７８７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８４９０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１２０８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１２８７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－３０５０９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１８４４９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０１７９１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１００７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ ２１／００
Ｇ０３Ｇ １５／０８
Ｇ０３Ｇ １５／００－１５／０２
Ｇ０３Ｇ １５／０４
Ｇ０３Ｇ １５／１６
Ｇ０３Ｇ １５／２０
Ｇ０３Ｇ ２１／１６
Ｇ０３Ｇ ２１／１８
Ｇ０３Ｇ ５／００－ ５／１６
Ｂ４１Ｊ ２９／００－２９／７０
Ｈ０４Ｎ １／００
Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５
Ｇ０１Ｎ ２９／１４
Ｇ０１Ｎ ２９／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
消耗部品を着脱可能な画像形成装置であって、前記消耗部品は、
情報を記憶可能なメモリと、
前記消耗部品の振動を示す第１振動信号を出力する第１振動センサと、
前記メモリ及び前記第１振動センサに接続されると共に、前記消耗部品の外部に露出する端子とを備え、
前記画像形成装置は、
装着された前記消耗部品の前記端子に接触するコネクタと、
前記画像形成装置の振動を示す第２振動信号を出力する第２振動センサと、
前記コネクタに接触した前記端子を通じて前記メモリにアクセスし、前記コネクタに接触した前記端子を通じて前記第１振動センサから前記第１振動信号を取得し、前記第２振動センサから前記第２振動信号を取得するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記第１振動信号及び前記第２振動信号の組み合わせに基づいて、前記端子を通じた前記メモリへのアクセスが不能になるアクセス不能時期を予測することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
情報を報知する報知部を備え、前記コントローラは、
前記消耗部品の交換が必要になる交換時期を予測し、
前記アクセス不能時期が前記交換時期より早く到来する場合に、前記端子のメンテナンスの必要性を前記報知部を通じて報知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記コントローラは、前記第１振動信号及び前記第２振動信号の組み合わせに基づいて、前記端子の摩耗の度合いを示す摩耗度を算出し、
算出した前記摩耗度が大きい程、前記アクセス不能時期が近いと予測することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記コントローラは、前記第１振動信号及び前記第２振動信号それぞれで示される振動の振幅が大きい程、前記摩耗度として大きな値を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記コントローラは、前記第１振動信号及び前記第２振動信号それぞれで示される振動の位相差が大きい程、前記摩耗度として大きな値を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記コントローラは、前記第１振動信号及び前記第２振動信号それぞれで示される振動の時間が長い程、前記摩耗度として大きな値を算出することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記消耗部品は、媒体に塗布するトナーを収容するトナーボトル、前記媒体に塗布したトナーを定着させる定着ユニット、トナーで現像された画像を媒体に転写する転写ベルト、媒体に吐出するインクを収容するインクカートリッジのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、交換可能なトナーユニットに収容されたトナーを用いて、媒体に画像を形成する画像形成装置が知られている。また、トナーユニットの中には、収容されたトナーの色や残量などの情報を記憶するＩＤチップと、ＩＤチップに接続されると共にトナーユニットの外部に露出した端子とを備えるものがある。さらに、画像形成装置は、装着されたトナーユニットの端子に接触するコネクタと、コネクタに接触した端子を通じてＩＤチップにアクセス（情報の書き込み及び読み出し）するコントローラとを備える。
【0003】
ここで、端子の表面の金メッキが摩耗すると、内部のニッケル相が露出して腐食が発生する。そして、ニッケル相の腐食が進んで導電性が失われると、コントローラがＩＤチップにアクセスできなくなる。そこで、トナーユニットの挿抜回数や挿抜状況に基づいて、端子の劣化具合を予測する技術が知られている（特許文献１を参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の画像形成装置は、トナーユニットの挿抜時における端子の摩耗しか考慮しておらず、端子の劣化状況を正確に予測できているとは言い難い。そして、予測と異なるタイミングでＩＤチップにアクセス不能になると、画像形成装置のダウンタイムが発生するという課題がある。
【0005】
なお、このような課題は、トナーユニットのみならず、インクを収容するインクカートリッジ、定着ユニット、転写ベルトなど、画像を形成する際に徐々に消耗する様々な消耗部品に同様に生じ得る。
【0006】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、メモリ及び外部からメモリにアクセスするための端子を備えた消耗部品が着脱される画像形成装置において、端子の劣化具合を適切に予測する技術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ために、消耗部品を着脱可能な画像形成装置であって、前記消耗部品は、情報を記憶可能なメモリと、前記消耗部品の振動を示す第１振動信号を出力する第１振動センサと、前記メモリ及び前記第１振動センサに接続されると共に、前記消耗部品の外部に露出する端子とを備え、前記画像形成装置は、装着された前記消耗部品の前記端子に接触するコネクタと、前記画像形成装置の振動を示す第２振動信号を出力する第２振動センサと、前記コネクタに接触した前記端子を通じて前記メモリにアクセスし、前記コネクタに接触した前記端子を通じて前記第１振動センサから前記第１振動信号を取得し、前記第２振動センサから前記第２振動信号を取得するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記第１振動信号及び前記第２振動信号の組み合わせに基づいて、前記端子を通じた前記メモリへのアクセスが不能になるアクセス不能時期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、メモリ及び外部からメモリにアクセスするための端子を備えた消耗部品が着脱される画像形成装置において、端子の劣化具合を適切に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】画像形成装置の内部構成を示す概略図。
【図2】画像形成装置の外観斜視図。
【図3】画像形成装置に着脱されるトナーボトルの外観図。
【図4】画像形成装置のハードウェア構成図。
【図5】画像形成装置の機能ブロック図。
【図6】データ収集処理のフローチャート。
【図7】データ収集処理で収集されるデータの例を示す図。
【図8】予測処理のフローチャート。
【図9】摩耗度Ｘの値に応じたメッキ厚の時間変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、画像形成装置１００の内部構成を示す概略図である。図２は、画像形成装置１００の外観斜視図である。図３は、画像形成装置１００に着脱されるトナーボトル１３０の外観図である。
【0011】
図１に示すように、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０１と、排紙トレイ１０２と、搬送部１１０と、画像形成部１２０とを主に備える。給紙トレイ１０１には、画像が形成される前の複数の用紙Ｍが積層された状態で収容される。排紙トレイ１０２には、画像が形成された用紙Ｍが収容される。
【0012】
用紙Ｍは、搬送部１１０によって搬送され、画像形成部１２０によって画像が形成される媒体の一例である。用紙Ｍは、例えば、予め所定の大きさ（例えば、Ａ４、Ｂ５など）にカットされたカット紙でもよいし、長尺帯状の連帳紙でもよい。また、用紙Ｍは、紙に限定されず、ＯＨＰシートなどであってもよい。また、画像形成装置１００の内部には、用紙Ｍが搬送される空間である搬送路１０５が形成されている。搬送路１０５は、給紙トレイ１０１から画像形成部１２０を経て排紙トレイ１０２に至る経路である。
【0013】
搬送部１１０は、搬送路１０５に沿って用紙Ｍを搬送する。具体的には、搬送部１１０は、給紙トレイ１０１に収容された用紙Ｍを、搬送路１０５に沿って画像形成部１２０の位置まで搬送する。また、搬送部１１０は、画像形成部１２０によって表面に画像が形成された用紙Ｍを、搬送路１０５に沿って排紙トレイ１０２に排出する。
【0014】
搬送部１１０は、複数の搬送ローラ１１１、１１２を含む。搬送ローラ１１１、１１２は、例えば、モータの駆動力が伝達されて回転する駆動ローラと、駆動ローラに当接して従動する従動ローラとで構成される。そして、駆動ローラ及び従動ローラで用紙Ｍを挟持して回転することによって、搬送路１０５に沿って用紙Ｍが搬送される。
【0015】
搬送ローラ１１１は、画像形成部１２０より搬送方向の上流側に配置されている。搬送ローラ１１２は、画像形成部１２０搬送方向の下流に配置されている。但し、搬送ローラの設置位置は、図１の２箇所に限定されない。
【0016】
画像形成部１２０は、搬送ローラ１１１、１１２の間において、搬送路１０５に対面して配置されている。画像形成部１２０は、搬送部１１０によって搬送された用紙Ｍの表面に画像を形成する。実施形態に係る画像形成部１２０は、搬送路１０５に沿って搬送される用紙Ｍに、電子写真方式で画像を形成する。
【0017】
より詳細には、画像形成部１２０は、無端状移動手段である転写ベルト１２２に沿って各色の感光体ドラム１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋ（以下、これらを総称して、「感光体ドラム１２１」と表記する。）が並べられた構成を備える。すなわち、給紙トレイ１０１から給紙される用紙Ｍに転写するための中間転写画像が形成される転写ベルト１２２に沿って、この転写ベルト１２２の搬送方向の上流側から順に、複数の感光体ドラム１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋが配列されている。
【0018】
感光体ドラム１２１には、後述するトナーボトル１３０に収容されたドナーが供給される。そして、各色の感光体ドラム１２１の表面にトナーにより現像された各色の画像が、転写ベルト１２２に重ね合わせられて転写されることにより、フルカラーの画像が形成される。そして、転写ベルト１２２上に形成されたフルカラー画像は、搬送路１０５と最も接近する位置において、転写ローラ１２３で用紙Ｍに転写される。
【0019】
さらに、画像形成部１２０は、転写ローラ１２３より搬送方向の下流側に配置された定着ローラ１２４を含む。定着ローラ１２４は、モータによって駆動される駆動ローラと、駆動ローラに当接して従動する従動ローラとを含む。そして、駆動ローラ及び従動ローラが用紙Ｍを挟持して回転する過程において、用紙Ｍを加熱したり押圧することによって、転写ローラ１２３によって転写された画像が用紙Ｍに定着する。
【0020】
図２に示すように、画像形成装置１００の正面には、開閉可能なカバー１０３が取り付けられている。そして、カバー１０３を開放すると、トナーボトル１３０を収容する収容部１０４が露出する。なお、図２では収容部１０４を１つだけ図示しているが、画像形成装置１００は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーボトル１３０それぞれを収容する４つの収容部を備える。
【0021】
トナーボトル１３０は、感光体ドラム１２１に供給するトナーを収容する。画像形成部１２０が用紙Ｍに画像を形成する度に、トナーボトル１３０に収容されたトナーが減少（消耗）する。すなわち、トナーボトル１３０は、画像形成部１２０が画像を形成する度に徐々に消耗する消耗部品の一例である。図３に示すように、トナーボトル１３０は、ボトル本体１３１と、ＩＤチップ１３２と、振動センサ１３３（第１振動センサ）と、端子１３４とを主に備える。
【0022】
ボトル本体１３１は、内部空間にトナーを収容すると共に、収容したトナーを外部に供給する供給口を備える。ＩＤチップ１３２は、情報を記憶するメモリである。ＩＤチップ１３２は、情報の読み出し及び書き込みが可能で、且つ不揮発性のメモリである。ＩＤチップ１３２に記憶されている情報は、例えば、トナーボトル１３０の型番、ボトル本体１３１に収容されているトナーの色及び残量などである。
【0023】
振動センサ１３３は、トナーボトル１３０の振動を検知し、検知結果（すなわち、振動の大きさ及び周期）を示す第１振動信号を出力する。端子１３４は、ＩＤチップ１３２及び振動センサ１３３に電気的に接続されると共に、トナーボトル１３０の外部に露出する。端子１３４は、例えば、ニッケル相を金メッキして形成される。
【0024】
図４は、画像形成装置１００（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral/Product/Printer）のハードウェア構成図である。図４に示されているように、画像形成装置１００は、コントローラ２１０、近距離通信回路２２０、エンジン制御部２３０、操作パネル２４０、ネットワークＩ／Ｆ２５０を備えている。
【0025】
これらのうち、コントローラ２１０は、コンピュータの主要部であるＣＰＵ２０１、システムメモリ（ＭＥＭ－Ｐ）２０２、ノースブリッジ（ＮＢ）２０３、サウスブリッジ（ＳＢ）２０４、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)２０６、記憶部であるローカルメモリ（ＭＥＭ－Ｃ）２０７、ＨＤＤコントローラ２０８、及び、記憶部であるＨＤ２０９を有し、ＮＢ２０３とＡＳＩＣ２０６との間をＡＧＰ(Accelerated Graphics Port)バス２２１で接続した構成となっている。
【0026】
これらのうち、ＣＰＵ２０１は、画像形成装置１００の全体制御を行う制御部である。ＮＢ２０３は、ＣＰＵ２０１と、ＭＥＭ－Ｐ２０２、ＳＢ２０４、及びＡＧＰバス２２１とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ－Ｐ２０２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)マスタ及びＡＧＰターゲットとを有する。
【0027】
ＭＥＭ－Ｐ２０２は、コントローラ２１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリであるＲＯＭ２０２ａ、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いるＲＡＭ２０２ｂとからなる。なお、ＲＡＭ２０２ｂに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
【0028】
ＳＢ２０４は、ＮＢ２０３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ＡＳＩＣ２０６は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのＩＣ(Integrated Circuit)であり、ＡＧＰバス２２１、ＰＣＩバス２２２、ＨＤＤコントローラ２０８およびＭＥＭ－Ｃ２０７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。このＡＳＩＣ２０６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ２０６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、ＭＥＭ－Ｃ２０７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ(Direct Memory Access Controller)、並びに、エンジン制御部２３０との間でＰＣＩバス２２２を介したデータ転送を行うＰＣＩユニットとからなる。なお、ＡＳＩＣ２０６には、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)のインターフェースや、ＩＥＥＥ１３９４(Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394)のインターフェースを接続するようにしてもよい。
【0029】
ＭＥＭ－Ｃ２０７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ２０９は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤ２０９は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがってＨＤ２０９に対するデータの読出又は書込を制御する。ＡＧＰバス２２１は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースであり、ＭＥＭ－Ｐ２０２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレータカードを高速にすることができる。
【0030】
また、近距離通信回路２２０には、近距離通信回路２２０ａが備わっている。近距離通信回路２２０は、ＮＦＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信回路である。
【0031】
エンジン制御部２３０には、搬送部１１０、画像形成部１２０、スキャナ、及びＡ／Ｄコンバータ１４１が接続されている。また、Ａ／Ｄコンバータ１４１には、振動センサ１４２（第２振動センサ）と、コネクタ１４３とが接続されている。振動センサ１４２は、画像形成装置１００の振動を検知し、検知結果（すなわち、振動の大きさ及び周期）を示す第２振動信号を出力する。コネクタ１４３は、収容部１０４に収容されたトナーボトル１３０の端子１３４に物理的に接触して導通する。
【0032】
コントローラ２１０は、エンジン制御部２３０を介して搬送部１１０及び画像形成部１２０を制御することによって、用紙Ｍに画像を形成する。また、コントローラ２１０は、振動センサ１４２から出力され且つＡ／Ｄコンバータ１４１でデジタル信号に変換された第２振動信号を、エンジン制御部２３０を介して取得する。
【0033】
また、接触した端子１３４及びコネクタ１４３が導通しているとき、コントローラ２１０は、エンジン制御部２３０、Ａ／Ｄコンバータ１４１、及び接触した端子１３４及びコネクタ１４３を介して、ＩＤチップ１３２にアクセス（情報の書き込み及び読み出し）する。さらに、コントローラ２１０は、振動センサ１３３から出力され且つＡ／Ｄコンバータ１４１でデジタル信号に変換された第１振動信号を、エンジン制御部２３０を介して取得する。
【0034】
一方、端子１３４及びコネクタ１４３が非接触の場合、または端子１３４が劣化して導電性を失った場合、コントローラ２１０は、ＩＤチップ１３２にアクセスすることができず、振動センサ１３３から第１振動信号を取得することができない。
【0035】
操作パネル２４０は、現在の設定値や選択画面等を表示させ、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等のパネル表示部２４０ａ、並びに、濃度の設定条件などの画像形成に関する条件の設定値を受け付けるテンキー及びコピー開始指示を受け付けるスタートキー等からなる操作パネル２４０ｂを備えている。
【0036】
ネットワークＩ／Ｆ２５０は、通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインターフェースである。近距離通信回路２２０及びネットワークＩ／Ｆ２５０は、ＰＣＩバス２２２を介して、ＡＳＩＣ２０６に電気的に接続されている。コントローラ２１０は、ネットワークＩ／Ｆ２５０を通じて、外部装置に情報を送信し、外部装置から情報を受信することができる。
【0037】
図５は、画像形成装置１００の機能ブロック図である。図５に示すように、画像形成装置１００は、データ収集部５０１と、摩耗度算出部５０２と、アクセス不能時期予測部５０３と、交換時期予測部５０４と、報知処理部５０５とを主に備える。図５に示す各機能ブロック５０１～５０５は、コントローラ２１０内のＣＰＵ３０１が、ＨＤ２０９に記憶されているプログラムをＲＡＭ２０２ｂに展開し、演算実行することで実現される機能部である。
【0038】
データ収集部５０１は、画像形成装置１００から各種データを収集する。より詳細には、データ収集部５０１は、トナーボトル１３０が装着された時刻及びトナー残量と、画像形成部１２０が画像を形成した時刻及び画像形成後のトナー残量と、振動センサ１３３、１４２から出力された振動信号から抽出した振幅ａ、位相差ｂ、振動時間ｔ、及び振動を検知した時刻などを収集する。データ収集部５０１の処理の詳細は、図６及び図７を参照して後述する。
【0039】
摩耗度算出部５０２は、データ収集部５０１が収集したデータに基づいて、端子１３４の摩耗度Ｘを算出する。摩耗度Ｘは、端子１３４の摩耗の度合いを示す数値である。摩耗度Ｘは、数値が大きいほど摩耗の度合いが大きく、数値が小さいほど摩耗の度合いが小さいことを示す。
【0040】
アクセス不能時期予測部５０３は、摩耗度算出部５０２が算出した摩耗度Ｘに基づいて、アクセス不能時期Ｐ１を予測する。アクセス不能時期Ｐ１は、接触した端子１３４及びコネクタ１４３を通じて、コントローラ２１０がＩＤチップ１３２にアクセスできなくなるまでの期間を示す。換言すれば、端子１３４が導電性を失うまでの期間を示す。アクセス不能時期Ｐ１は、現時点（予測した時点）からアクセス不能になるまでの時間を表す。
【0041】
交換時期予測部５０４は、データ収集部５０１が収集したデータに基づいて、交換時期Ｐ２を予測する。交換時期Ｐ２は、収容部１０４に収容されているトナーボトル１３０の交換が必要になる時期を指す。換言すれば、交換時期Ｐ２は、ボトル本体１３１に収容されているトナーの量が閾値量（画像形成を継続するのに必要な最低限の量）未満になる時期を指す。交換時期Ｐ２は、現時点（予測した時点）から交換が必要になるまでの時間を表す。
【0042】
報知処理部５０５は、アクセス不能時期予測部５０３が予測したアクセス不能時期Ｐ１と、交換時期予測部５０４が予測した交換時期Ｐ２とに基づいて、トナーボトル１３０（より詳細には、端子１３４）のメンテナンスの必要性を報知する。報知処理部５０５は、例えば、パネル表示部２４０ａに情報を表示させてもよいし、ネットワークＩ／Ｆ２５０を通じて外部装置に情報を送信してもよい。パネル表示部２４０ａ及びネットワークＩ／Ｆ２５０は、報知部の一例である。
【0043】
次に、図６及び図７を参照して、データ収集部５０１が実行するデータ収集処理を説明する。図６は、データ収集処理のフローチャートである。図７は、データ収集処理で収集されるデータの例を示す図である。なお、図７において、破線が第１振動信号で示される波形であり、実線が第２振動信号で示される波形である。データ収集処理は、例えば、画像形成装置１００の電源がＯＮのときに、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【0044】
まず、データ収集部５０１は、画像形成装置１００にトナーボトル１３０が装着された場合に（Ｓ６０１：Ｙｅｓ）、トナー残量Ｒ及び収集時刻Ｔを収集し、収集したトナー残量Ｒ及び収集時刻Ｔを対応付けてＨＤ２０９に記憶させる（Ｓ６０２）。トナーボトル１３０が装着されたことは、例えば、コネクタ１４３と端子１３４とが導通したことによって検知してもよいし、トナーボトル１３０の着脱を検知するセンサによって検知してもよい。
【0045】
データ収集部５０１は、例えば、コネクタ１４３に接触した端子１３４を通じて、ＩＤチップ１３２からトナー残量Ｒ０（例えば、１００％）を読み出せばよい。また、データ収集部５０１は、トナー残量Ｒ０を読み出した時刻を収集時刻Ｔ０とすればよい。
【0046】
また、データ収集部５０１は、画像形成部１２０に画像を形成させた場合に（Ｓ６０３：Ｙｅｓ）、トナー残量Ｒ及び収集時刻Ｔを収集し、収集したトナー残量Ｒ及び収集時刻Ｔを対応付けてＨＤ２０９に記憶させる（Ｓ６０４）。
【0047】
データ収集部５０１は、例えば、ＩＤチップ１３２に記憶されているトナー残量Ｒ０（例えば、１００％）から、今回の画像形成で消費したトナー量（例えば、１０％）を減じて、画像形成後のトナー残量Ｒ１（例えば、９０％）を算出すればよい。また、データ収集部５０１は、トナー残量Ｒ１を算出した時刻を収集時刻Ｔ１とすればよい。さらに、データ収集部５０１は、算出したトナー残量Ｒ１をＩＤチップ１３２に書き込む。
【0048】
さらに、データ収集部５０１は、画像形成装置１００及びトナーボトル１３０の振動を検知した場合に（Ｓ６０５：Ｙｅｓ）、当該振動の振幅ａ、位相差ｂ、振動時間ｔ、及び収集時刻Ｔを収集し、収集した振幅ａ、位相差ｂ、振動時間ｔ、及び収集時刻Ｔを対応付けてＨＤ２０９に記憶させる（Ｓ６０６）。
【0049】
データ収集部５０１は、例えば、振動信号で示される振動の振幅ａが閾値以上になった場合に、振動が発生したと判断すればよい。また、データ収集部５０１は、例えば、振動信号で示される振動の振幅ａが閾値未満の状態が閾値期間継続した場合に、振幅ａが最初に閾値未満になった時刻（すなわち、閾値期間の始期）に、振動が終了したと判断すればよい。そして、データ収集部５０１は、例えば、振動の発生から終了までの時間を振動時間ｔとし、振動が終了した時刻を収集時刻Ｔとすればよい。
【0050】
また、データ収集部５０１は、例えば、振動時間ｔ内において、画像形成装置１００及びトナーボトル１３０の振動の振幅の最大値を、振幅ａとすればよい。さらに、データ収集部５０１は、例えば、振動時間ｔ内において、画像形成装置１００の振動と、トナーボトル１３０の振動との位相差の最大値を、位相差ｂとすればよい。但し、振幅ａ及び位相差ｂは、最大値に限定されず、平均値、中央値（これらを総称して、「代表値」と表記する。）などであってもよい。
【0051】
なお、画像形成装置１００及びトナーボトル１３０が振動するのは、例えば、画像形成装置１００に対するトナーボトル１３０の着脱時、画像形成時、給紙トレイ１０１の挿抜時などが挙げられる。すなわち、データ収集部５０１は、ステップＳ６０２、Ｓ６０６の処理を同時に実行することがあり、ステップＳ６０４、Ｓ６０６の処理を同時に実行することがある。
【0052】
次に、図８及び図９を参照して、摩耗度算出部５０２、アクセス不能時期予測部５０３、交換時期予測部５０４、及び報知処理部５０５が実行する予測処理を説明する。図８は、予測処理のフローチャートである。図９は、摩耗度Ｘの値に応じたメッキ厚の時間変化を示す図である。予測処理は、例えば、画像形成装置１００の電源がＯＮのときに、所定の時間間隔で繰り返し実行される。
【0053】
まず、摩耗度算出部５０２は、データ収集部５０１が収集した振幅ａ、位相差ｂ、振動時間ｔと、予め定められた係数ｃとに基づいて、下記式１を用いて摩耗度Ｘを算出する（Ｓ８０１）。係数ｃは、端子１３４を構成する金属の種類、メッキの厚さ、形状などに基づいて、予め定められた正の値である。また、ＨＤ２０９に複数の振幅ａ、位相差ｂ、振動時間ｔが記憶されている場合、摩耗度算出部５０２は、各パラメータａ、ｂ、ｔの代表値（すなわち、最大値、平均値、中央値のいずれか）を式１に代入すればよい。
【0054】
Ｘ ＝ ａ × ｂ × ｃ × ｔ ・・・・（式１）
【0055】
式１を参照すれば明らかなように、摩耗度算出部５０２は、振幅ａが大きいほど摩耗度Ｘとして大きな値を算出し、位相差ｂが大きいほど摩耗度Ｘとして大きな値を算出し、振動時間ｔが長いほど摩耗度Ｘとして値を算出する。そして、摩耗度算出部５０２は、算出した摩耗度Ｘをアクセス不能時期予測部５０３に引き渡す。
【0056】
但し、摩耗度Ｘの算出式は、前述の式１に限定されない。すなわち、摩耗度算出部５０２は、第１振動信号及び第２振動信号から抽出される情報（前述の例では、振幅ａ、位相差ｂ、及び振動時間ｔ）に基づいて、摩耗度Ｘを算出すればよい。換言すれば、摩耗度算出部５０２は、第１振動信号及び第２振動信号の組み合わせに基づいて、摩耗度Ｘを算出すればよい。
【0057】
次に、アクセス不能時期予測部５０３は、摩耗度算出部５０２が算出した摩耗度Ｘと、図９に示されるメッキ厚の時間変化とに基づいて、アクセス不能時期Ｐ１を予測する（Ｓ８０２）。図９を参照すると、端子１３４のメッキ厚は、時間の経過と共に減少する。また、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３＜Ｘ４なので、摩耗度Ｘが大きいほどメッキ厚の減少率（単位時間当たりの減少量）が大きくなる。図９に示す関係は、ＨＤ２０９などに予め記憶されている。
【0058】
アクセス不能時期予測部５０３は、例えば、ステップＳ８０１で算出された摩耗度Ｘと、閾値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４とを比較することによって、図９に示す複数の傾向線のうちの１つを選択する。次に、アクセス不能時期予測部５０３は、選択した傾向線において、メッキ厚が閾値厚さＷｔｈとなる時間をアクセス不能時期Ｐ１と予測する。閾値厚さＷｔｈは、端子１３４が導電性を保つことができる最小限のメッキ厚であって、予め定められた値である。そして、アクセス不能時期予測部５０３は、予測したアクセス不能時期Ｐ１を報知処理部５０５に引き渡す。
【0059】
また、交換時期予測部５０４は、データ収集部５０１が収集したトナー残量Ｒ及び収集時刻Ｔに基づいて、交換時期Ｐ２を予測する（Ｓ８０３）。交換時期予測部５０４は、例えば図７において、トナーボトル１３０が装着されたときのトナー残量Ｒ０及び収集時刻Ｔ０と、直近に記憶されたトナー残量Ｒ１及び収集時刻Ｔ１とを下記式２に代入して、交換時期Ｐ２を予測すればよい。
【0060】
Ｐ２ ＝ （Ｔ１－Ｔ０） × Ｒ０ ／ （Ｒ０－Ｒ１） ・・・（式２）
【0061】
そして、交換時期予測部５０４は、予測した交換時期Ｐ２を報知処理部５０５に引き渡す。なお、ステップＳ８０２、Ｓ８０３は、図８に示す実行順序に限定されず、逆順でもよいし、並行して実行されてもよい。
【0062】
次に、報知処理部５０６は、アクセス不能時期予測部５０３から取得したアクセス不能時期Ｐ１と、交換時期予測部５０４から取得した交換時期Ｐ２とを比較する（Ｓ８０４）。そして、報知処理部５０６は、アクセス不能時期Ｐ１が交換時期Ｐ２より早く到来する場合に（Ｓ８０４：Ｙｅｓ）、トナーボトル１３０（より詳細には、端子１３４）のメンテナンスの必要性を報知する。一方、報知処理部５０６は、交換時期Ｐ２がアクセス不能時期Ｐ１より早く到来する場合に（Ｓ８０４：Ｎｏ）、ステップＳ８０５の処理を実行せずに、予測処理を終了する。
【0063】
ステップＳ８０５における報知の具体的な方法は特に限定されないが、報知処理部５０６は、例えば、パネル表示部２４０ａにメッセージを表示させてもよいし、ネットワークＩ／Ｆ２５０を通じて外部装置（例えば、サービス拠点の監視端末、サービスマンの携帯端末）にメッセージを送信してもよい。
【0064】
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。
【0065】
上記の実施形態によれば、画像形成装置１００及びトナーボトル１３０それぞれの振動の挙動に基づいてアクセス不能時期Ｐ１を予測するので、ＩＤチップ１３２にアクセスできなくなる時期を正確に予測することができる。
【0066】
そして、ＩＤチップ１３２にアクセスできなくなる前にメンテナンスを報知することによって、画像形成装置１００のダウンタイムの発生を防止することができる。なお、報知処理部５０５は、ステップＳ８０５において、アクセス不能時期Ｐ１が閾値時期より短い場合に報知を実行し、アクセス不能時期Ｐ１が閾値時期より長い場合に報知をスキップしてもよい。これにより、現実にメンテナンスな必要になったタイミングで報知を行うことができる。
【0067】
一方、アクセス不能時期Ｐ１より交換時期Ｐ２が早く到来する場合は、ＩＤチップ１３２にアクセスできなくなる前にトナーボトル１３０そのものが交換されるので、報知の必要はない。このように、メンテナンスが必要な場合にのみ報知を行うことによって、サービスマンの作業負担を軽減することができる。
【0068】
なお、上記の実施形態では、トナーボトル１３０に搭載されたＩＤチップ１３２へのアクセス不能時期Ｐ１を予測する例を説明したが、本発明の適用範囲はトナーボトル１３０に限定されない。他の例として、媒体に塗布したトナーを定着させる定着ユニット、トナーで現像された画像を媒体に転写する転写ベルト１２２にも適用することができる。さらに、画像形成装置１００がインクジェット記録方式の場合は、媒体に吐出するインクを収容するインクカートリッジにも適用することができる。すなわち、本発明は、画像形成装置１００に着脱可能で、且つ媒体に画像を形成する際に徐々に消耗する様々な消耗部品に広く適用することができる。
【0069】
上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC（Application Specific Integrated Circuit）、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。
【0070】
明細書中の対応テーブル（表）は、機械学習の学習効果によって生成されたものでもよい。また、各パラメータを機械学習にて分類付けすることで、対応テーブルを使用しなくてもよい。ここで、機械学習とは、コンピュータに人のような学習能力を獲得させるための技術であり，コンピュータが，データ識別等の判断に必要なアルゴリズムを，事前に取り込まれる学習データから自律的に生成し，新たなデータについてこれを適用して予測を行う技術のことをいう。機械学習のための学習方法は、教師あり学習、教師なし学習、半教師学習、強化学習、深層学習のいずれかの方法でもよく、さらに、これらの学習方法を組み合わせた学習方法でもよく、機械学習のための学習方法は問わない。
【0071】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0072】
１００ ：画像形成装置
１０１ ：給紙トレイ
１０２ ：排紙トレイ
１０３ ：カバー
１０４ ：収容部
１１０ ：搬送部
１１１，１１２ ：搬送ローラ
１２０ ：画像形成部
１２１ ：感光体ドラム
１２２ ：転写ベルト
１２３ ：転写ローラ
１２４ ：定着ローラ
１３０ ：トナーボトル
１３１ ：ボトル本体
１３２ ：ＩＤチップ
１３３，１４２ ：振動センサ
１３４ ：端子
１４１ ：Ａ／Ｄコンバータ
１４３ ：コネクタ
２０１ ：ＣＰＵ
２０２ａ ：ＲＯＭ
２０２ｂ ：ＲＡＭ
２０６ ：ＡＳＩＣ
２０８ ：ＨＤＤコントローラ
２１０ ：コントローラ
２２０ ：近距離通信回路
２２１ ：ＡＧＰバス
２２２ ：ＰＣＩバス
２３０ ：エンジン制御部
２４０ ：操作パネル
２４０ａ ：パネル表示部
２４０ｂ ：操作パネル
２５０ ：ネットワークＩ／Ｆ
３０１ ：ＣＰＵ
５０１ ：データ収集部
５０２ ：摩耗度算出部
５０３ ：アクセス不能時期予測部
５０４ ：交換時期予測部
５０５ ：報知処理部
１０１ ：給紙トレイ
１０２ ：排紙トレイ
１０３ ：カバー
１０４ ：収容部
１１０ ：搬送部
１１１，１１２ ：搬送ローラ
１２０ ：画像形成部
１２１ ：感光体ドラム
１２２ ：転写ベルト
１２３ ：転写ローラ
１２４ ：定着ローラ
１３０ ：トナーボトル
１３１ ：ボトル本体
１３２ ：ＩＤチップ
１３３，１４２ ：振動センサ
１３４ ：端子
１４１ ：Ａ／Ｄコンバータ
１４３ ：コネクタ
２０１ ：ＣＰＵ
２０２ａ ：ＲＯＭ
２０２ｂ ：ＲＡＭ
２０６ ：ＡＳＩＣ
２０８ ：ＨＤＤコントローラ
２１０ ：コントローラ
２２０ ：近距離通信回路
２２１ ：ＡＧＰバス
２２２ ：ＰＣＩバス
２３０ ：エンジン制御部
２４０ ：操作パネル
２４０ａ ：パネル表示部
２４０ｂ ：操作パネル
２５０ ：ネットワークＩ／Ｆ
３０１ ：ＣＰＵ
５０１ ：データ収集部
５０２ ：摩耗度算出部
５０３ ：アクセス不能時期予測部
５０４ ：交換時期予測部
５０５ ：報知処理部
【先行技術文献】
【特許文献】
【0073】
【文献】特開２０１９－１０１２７６号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
