JP2006184304A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各光源毎に書き込まれる画像データの正確な加算値を算出することで、正確なトナー消費量を得ることができる画像形成装置を実現する。
【解決手段】画像出力中に書き込み画素数を計数する書き込み画素数計数手段を複数備え、計数の際、多値画像データの値に対応した予め決められた加算量を参照テーブルから取得する画像形成装置において、各々の書き込み画素数計数手段による書き込み画素数の計数を各光源毎に書き込まれる画素を対象に計数する構成とし、前記参照テーブルの値を出力解像度に応じて変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、消費量を求める画像形成装置に関する。

レーザプリンタやデジタル複写機、普通紙ファクシミリ装置など画像データに応じてトナーを用紙に付着させて記録を行う画像形成装置は、例えば、原稿を一枚ずつ送り出して原稿の画像読み取り位置に搬送し、画像読み取りが終わった原稿を排紙させる原稿送り装置と、原稿をランプで光照射し、原稿から反射した光を複数からなるミラー、結像レンズで結像された光像をＣＣＤで光電変換して画像情報を得る画像読み取り装置と、光導電性感光層を有しトナー像を担持する感光体ドラム、感光体ドラムを一様帯電させる帯電器、前記画像情報に基づいて感光体ドラム上を露光して潜像を形成させるレーザダイオード等の光源、感光体ドラム上に形成された潜像を現像してトナー像を形成させる現像器、記録紙上にトナー像を転写する転写器、転写後の記録紙を感光ドラムから分離させる分離器、転写後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去するクリーニング手段からなる画像形成装置と、複数の種類、複数枚の記録紙を収納する記録紙収納部と、記録紙収納部から画像形成装置へ記録紙を搬送する記録紙搬送装置と、画像形成装置で画像形成された後の記録紙を排紙または再給紙させる排紙・給紙装置とから構成されている。

この画像形成装置で現像剤として使用されるトナーは、画像の記録とともに消費され、トナー収納部内のトナー残量が減少する。トナー残量が減少し、ある一定量以上になると、画像の記録濃度が低下し、さらにトナーが無い状態での現像を続けると画像形成装置が故障する場合も有り得る。

そこで、トナー収納部内のトナー残量を検出するための手段、装置が提案されている。通常、トナー収納部内に検出器を配設し、トナー残量が所定量以下となった場合、操作表示部にトナー残量が少なくなったことを知らせる表示を出し、画像形成装置の操作者にトナー補給をするよう促していた。しかし、トナー供給の要求表示が出ていても、トナー補給されず現像が実行された場合には上記の問題は解決されなかった。

また、トナーを使用して記録可能な画像枚数を予め設定し、設定値の枚数分の記録が実行された場合に動作を終了させる機能と、前記トナー残量を検出する機能とを搭載させる画像形成装置が提案されていた。

しかし、この装置では、画像１枚当りのトナー使用量は画像の内容により変化するため、記録動作を停止させるタイミングを判断させることが困難であった。さらに、１つの検出器でトナー残量を検出しているため、トナー残量を正確に把握することが困難であった。

このような問題を解決するため、特許文献１に記載の装置が提案されている。この装置においては、感光体に書き込まれる黒画素のドット数を加算・累積してトナー消費量を検出する。このような画素数計数を行うにあたり、１画素の書き込みに対してどれほどのトナーが消費されるかを参照テーブル（ルックアップテーブル、ＬＵＴ）を用いて換算し、これまでの計数値に加算して求める方法が採用されている。

特許文献１の画像記録装置は、記録画像の黒画素の数をカウントする黒画素カウント手段と、トナー収納部にトナーが補給されたことを検出する補給検出手段と、黒画素カウント手段のカウント値および補給検出手段の検出結果に基づいてトナー収納部におけるトナー残量を監視し、トナー残量が予め設定された第１の所定量を下回った場合に警報を発し、また第２の所定量を下回った場合には記録動作を停止させるトナー残量監視処理手段とを有し、記録した黒画素の数に応じて、トナーの実際の消費量を検出し、一定量毎のトナー補給との関係からトナー収納部内のトナーの残量が正確に監視される。
特開平０７−１７５３６８号公報

しかし、特許文献１に示された技術を含め、従来技術においては、１画素あたりのトナー消費量を各種条件を鑑み、１ページ分の消費量として把握することは考慮されているが、画像形成時の静電潜像の書き込み手段である光源（レーザダイオード等）の構成を考慮しておらず、画像形成装置の各光源による正確なトナー消費量を知ることができないという問題があった。

本発明は、従来技術の欠点に鑑み、画像形成装置の各光源毎に書き込まれる画像データに応じて複数のＬＵＴから選択して画素数計数の加算値を取得することで、各光源毎に書き込まれる画像データの正確な加算値を得ることを目的とする。

また、書き込みを行う各光源毎の画素数計数結果を加算することで、１ページ内の画素数計数の総和を正確に得ることを目的とする。さらには、上記各情報を画像形成装置から着脱可能なプロセスカートリッジ搭載の不揮発性メモリに記憶可能とすることにより、上記各情報をプロセスカートリッジとの組み合わせにて使用可能とすることを目的とする。

請求項１記載の発明は、ビットマップ状に展開された画像データの潜像を複数の光源にて感光体上に書き込み、トナーを用いて現像することにより画像出力を行う電子写真方式の画像形成装置において、該画像形成装置は、多値画像データの値に対応した予め決められた加算量を参照テーブルから取得して、前記画像出力中に書き込み画素数を計数する複数の書き込み画素数計数手段を有し、前記各々の書き込み画素数計数手段による書き込み画素数の計数を各光源毎に書き込まれる画素を対象に計数し、前記参照テーブルの値を各光源毎に、画像データの出力解像度毎に変更可能とする構成としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数の各光源毎に書き込まれる書き込み画素数を計数する前記書き込み画素数計数手段の各計数結果の総和を算出する計数加算手段を設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジが配設され、前記プロセスカートリッジには不揮発性メモリが搭載され、該不揮発性メモリには、前記書き込み画素数計数手段による計数結果を記憶させることができることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジが配設され、前記プロセスカートリッジには不揮発性メモリが搭載され、該不揮発性メモリには、前記計数加算手段による各書き込み画素数計数手段による計数結果の総和を記憶させることができることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、電子写真方式の画像形成装置において、多値画像データの値に対応した予め決められた加算量を参照テーブルから取得して書き込み画素数を計数するに際して、参照テーブルの値が各光源毎で且つ、出力解像度に応じて変更されるので、光源の波長や光量の差異及び解像度の違いによらず、より正確なトナー消費量を得ることができる。

また、請求項２記載の発明によれば、電子写真方式の画像形成装置において、多値画像データの値に対応した予め決められた加算量を参照テーブルから取得して書き込み画素数を計数するに際して、請求項１の作用効果を得つつ、各光源毎の計数結果の 総和を求められるので、１ページ単位でのより正確なトナー消費量を得ることができる。

また、請求項３記載の発明では、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジによる電子写真方式の画像形成装置において、プロセスカートリッジ搭載の不揮発性メモリに、請求項１記載の書き込み画素数計数手段による計数結果を記憶可能となるので、プロセスカートリッジと共に光学系が一体になった構成のプロセスカートリッジや、一対の組み合わせにて画像形成装置に移動・搭載される場合に、不揮発性メモリに記憶した光学系に対応する情報を元に様々な制御への流用が可能となる。

さらに、請求項４記載の発明では、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジによる電子写真方式の画像形成装置 において、プロセスカートリッジ搭載の不揮発性メモリに、請求項２記載の計数加算手段による各書き込み画素数計数手段による計数結果の総和を記憶可能となるので、プロセスカートリッジと共に光学系が一体になった構成のプロセスカートリッジや、一対の組み合わせにて画像形成装置に移動・搭載される場合に、不揮発性メモリに記憶した光学系に対応する情報を元に様々な制御への流用が可能となる。

図１は、本発明の一実施形態のデジタル複写機のシステム構成を示す。
本実施形態のデジタル複写機１は、主にエンジン制御ユニット１０１、スキャナユニット１０２、画像処理ユニット１０３、書込みユニット１０４、各種センサ類１０５、シーケンス機器群１０６から構成されている。

エンジン制御ユニット１０１は、スキャナユニット１０２、画像処理ユニット１０３、書込みユニット１０４、各種センサ類１０５、シーケンス機器群１０６、操作パネル１０７、及びプリンタやファクシミリなどアプリケーションユニット１０８に接続され、操作パネルから入力される指示信号に従い、各ユニット、センサ、各機器を制御する。

スキャナユニット１０２は、ランプ、複数のミラー及び結像レンズからなる光学系、ＣＣＤを有し、原稿をランプで光照射し、原稿から反射した光を複数からなるミラー、結像レンズで結像された光像をＣＣＤで光電変換して画像を読み取り、画像処理ユニット１０３に画像データを転送する。

画像処理ユニット１０３は、スキャナユニット１０２で読み取られた原稿の画像データに画質調整、変倍等の処理が行われ、処理後の画像データを書込みユニット１０４に送出する。

書込みユニット１０４は、光導電性感光層を有しトナー像を担持する感光体ドラム、感光体ドラムを一様帯電させる帯電ユニット、前記画像情報に基づいて感光体ドラム上を露光して潜像を形成させる光源としてのレーザ素子、感光体ドラム上に形成された潜像を現像してトナー像を形成させる現像ユニットを有し、画像処理ユニット１０３から受け取った画像データに従ってレーザ素子を駆動し、感光体上に光書込みを行う。

ここで、書込みユニット１０４は、感光体上へ光書込を行うレーザ光源として、複数ビームを持つユニットであり、例えば、２ビームの場合には、２つの単ビームのレーザ素子を２つ持つ場合と、１つの２ビームレーザアレイをレーザ素子として持つ場合とがある。

更にこれらの動作は各種センサ類１０５の入力を元にエンジン制御ユニット１０１によって制御され、感光体及び定着ユニットなどのシーケンス機器群１０６も同様にエンジン制御ユニット１０１に制御され、画像が記録紙に形成される。画像形成された後の記録紙は、排紙または再給紙させる排紙・給紙装置で構成された画像出力１０９から出力される。

操作パネル１０７は、状態表示、あるいは濃度、出力枚数、縮小・拡大、用紙サイズ等の指示が入力される液晶タッチパネル等の表示装置が配設されており、本デジタル複写機の利用者は、操作パネル１０７を介して各種指示を入力する。操作パネル１０７で入力された指示信号は、エンジン制御ユニット１０１に伝えられる。

なお、画像処理ユニット１０３は、スキャナユニット１０２で読み取られた原稿の画像データに限らず、プリンタやファクシミリ等のアプリケーションユニット１０８から入力される画像データでの画像処理も可能である。

図２には、画像処理ユニット１０３の最終段に設けられた、本発明の第１の実施形態を示す画像処理ユニット要部のブロック図が示されている。
各画素に対応した多値の画像データをＬＵＴ１１１に与えて得られた換算値を加算器、あるいはカウンタに入力し、ページ当たり、又は累積の画素数計数値（トナー消費量）を得る。この例では、画像データをＬＵＴ１１１のアドレス入力端子に入力することにより、予めＬＵＴ１１１に記憶した、その画像データの換算値が出力され、その値と加算器１１３に残っている下位ビットとが加算され、キャリー（上位ビット）に繰り上がると、そのキャリーがカウンタ１１４をカウントアップさせる。このカウンタ出力値が累積の画素数計数値である。なお、図５には、本実施形態におけるＬＵＴの一例が示されている。

また、図２は、１つの光源のレーザ素子に関しての例であり、図示しないが、図２の構成を複数、各々の光源であるレーザビーム毎に配置することにより、個々のレーザ素子毎に前記累積の画素数計数値を求めることが可能となる。

図３には、図１のデジタル複写機１の動作フローの一実施形態が示されている。
このフローチャートによる動作は、画像形成装置の光源として２つのレーザ素子による光書込を行う場合の例が示されている。

まず、利用者によって操作パネル１０７を介してコピー動作の指示入力がされると、エンジン制御ユニット１０１は画像処理ユニット１０３が光書込の光源であるレーザ素子のビーム別に対応した換算値を記憶装置から取得（ステップＳ３０１）し、取得した値をＬＵＴ１１１に設定する（ステップＳ３０２）。

ここで、画素数計数値を出力ページ毎にクリアする場合は、ページ出力開始時にカウンタ１１４の計数値をクリアする（ステップＳ３０３）。

この後、スキャナユニット１０２によって読み取られた画像データが画像処理ユニット１０３に送られる。或いは、搭載アプリケーション出力によってプリンタ出力またはファクシミリ出力指示がなされると、アプリケーションユニット１０８ から画像データが画像処理ユニット１０３に送られる。

画像処理ユニット１０３では、濃度調整、変倍、画質補正などが行われ、書込みユニット１０４に送られる画像データが生成される。そして、この画像データを光書込の光源であるレーザ素子のビーム別に各ＬＵＴ１１１に与え、個々の画像データに対応したトナー消費量相当値に換算し、カウンタ１１４へ加算する（ステップＳ３０４）。

また、前記光書込の光源であるレーザ素子のビーム別に配置された各ＬＵＴ１１１に与えるトナー消費量を 換算する為の参照テーブルの設定値を画像データの出力解像度毎に設定することにより、前記ビーム・出力解像度の組み合わせ毎にトナー消費量との対応の最適なトナー消費量換算を行うことが可能となる。

ページ出力終了時、又は動作中にこのカウンタ１１４の累積値を元にトナー補給制御、トナー残量表示、積算トナー消費表示などが必要に応じて行われる。書込みユニット１０４では転送された画像データに従ってレーザダイオードを点灯させ、感光体上に光書込みを行う（ステップＳ３０５）。これに同期させてエンジン制御ユニット１０１は給紙ユニット、帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット、定着ユニットなど電子写真プロセスシーケンス機器群１０６を駆動し、記録紙上に画像を形成する。

図４には、本発明の第２の実施形態の動作フローが示されている。
まず、利用者によって操作パネル１０７を介してコピー動作の指示入力がされると、ＬＵＴの設定は変更せず、カウンタ１１４をリセットする（ステップＳ４０１）。

新規ページの書き込みが始まると（ステップＳ４０２）、画像処理ユニット１０３にて生成された当該画像データの各光書込の光源であるレーザ素子のビーム別に、特許文献１などに示された方法、つまり、感光体に書き込まれる黒画素のドット数を加算・累積してトナー消費量を検出、画素数計数を行うにあたり、１画素の書き込みに対してどれほどのトナーが消費されるかを参照テーブルであるＬＵＴを用いて換算し、これまでの計数値に加算して求める方法でＬＵＴの参照箇所に係わる画像データを補正し、画素数計数を算出する（ステップＳ４０３）。

次に、各ビーム毎の画素数計数を計数加算手段に入力し、１ページ内の画素数計数の総和を得（ステップＳ４０４）、ページ書き込みを終了する（ステップＳ４０５）。

図６には、本発明の第３の実施形態が示されている。
この実施形態では、画像形成装置をプロセスカートリッジに応用した例である。
プロセスカートリッジ２は、画像形成装置１に対し、光学系１ａと共に着脱可能な形式で装着されている。

画像形成装置１は、主に光学系１ａ、給紙コロ１ｂ、記録紙３を収納する給紙カセット１ｃ、転写ローラ１ｂ、定着ローラ１ｅにより構成されている。

また、プロセスカートリッジ２は、主に帯電ローラ２ａ、現像手段及びトナー収納部２ｂ、クリーニング手段及び廃トナー回収部２Ｃ、感光体２ｂで構成されている。光学系１ａは、ポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Ｆθレンズ、レーザダイオード、ミラー等で構成されている。

次に、画像形成装置１の動作の概略を説明する。
給紙コロ１ｂにより、給紙カセット１ｃに収納された、記録紙３は、感光体２ｂへ搬送される。感光体２ｂは、時計方向に回転駆動され、その際、帯電ローラ２ａによって帯電され、光学系１ａからレーザー光が照射されて、感光体２ｄ上に、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段及びトナー収納部２ｂを通る際に、トナーによって可視像化される。可視像は、転写ローラ１ｄにより、感光体２ｂへ搬送された記録紙３に転写され、定着ローラ１ｅに搬送され、記録紙３上の可視像は定着され、画像形成装置の１の外部に排出される。

図７には、画像形成装置１本体に装着されるプロセスカートリッジ２の斜視図が示されている。
本実施形態におけるプロセスカートリッジ２は、帯電ローラ２ａ、現像手段及びトナー収納部２ｂ、クリーニング手段及び廃トナー回収部２Ｃ、感光体２ｂを一体（ＡＩＯ）にしたものである。

図７に示す、プロセスカートリッジ２にはメモリタグ２２が実装されている。
メモリタグ２２には不揮発性メモリが搭載されており、各感光体ユニット（プロセスカートリッジユニット）の制御に必要な情 報、カートリッジＩＤ，製造年月日、使用開始年月日、リサイクル回数、コピー枚数、現在の年月日等が記憶されている。

メモリータグ２２の変わりに、ＩＣチップを搭載したプリント基板又は非接触型ＩＣチップを搭載したプリント基板を実装しても良い。
ここで、プロセスカートリッジ２と光学系１ａは共に、画像形成装置１に対し、着脱可能であることから、請求項１により計数された光書込の光源であるレーザ素子のビーム別の画素数計数や画素数計数の累積値と、請求項２により加算された１ページ内の画素数計数の総和や総和の累積値を、光学系１ａのデータとして、プロセスカートリッジ２のメモリタグ２２に記憶することにより、プロセスカートリッジ２自体の使用実績と光学系１ａ自体の使用実績を鑑みた電子写真プロセス制御の為の情報のフィードバック・継承が可能となる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の構成例を示すブロック図である。 図１の画像形成装置の画像処理ユニット要部のブロック図である。 図１の画像形成装置の動作例を示すフロー図である。 本発明の画像形成装置の第２の実施形態の動作例を示すフロー図である。 図１の画像形成装置のＬＵＴの構成例を示すブロック図である。 本発明の画像形成装置の第３の実施形態の構成例を示す概略図である。 図６の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの外観斜視図である。

符号の説明

１０１ エンジン制御ユニット
１０２ スキャナユニット
１０３ 画像処理ユニット
１０４ 書込みユニット
１０５ センサ類
１０６ シーケンス機器群
１０７ 操作パネル
１０８ アプリケーションユニット

Claims (4)

1. ビットマップ状に展開された画像データの潜像を複数の光源にて感光体上に書き込み、トナーを用いて現像することにより画像出力を行う電子写真方式の画像形成装置において、
   該画像形成装置は、多値画像データの値に対応した予め決められた加算量を参照テーブルから取得して、前記画像出力中に書き込み画素数を計数する複数の書き込み画素数計数手段を有し、前記各々の書き込み画素数計数手段による書き込み画素数の計数を各光源毎に書き込まれる画素を対象に計数し、前記参照テーブルの値を各光源毎に、画像データの出力解像度毎に変更可能とする構成としたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の各光源毎に書き込まれる書き込み画素数を計数する前記書き込み画素数計数手段の各計数結果の総和を算出する計数加算手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジが配設され、前記プロセスカートリッジには不揮発性メモリが搭載され、該不揮発性メモリには、前記書き込み画素数計数手段による計数結果を記憶させることができることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジが配設され、前記プロセスカートリッジには不揮発性メモリが搭載され、該不揮発性メモリには、前記計数加算手段による各書き込み画素数計数手段による計数結果の総和を記憶させることができることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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