JP2007114593A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents

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英憲 金
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of forming an image with a satisfactory image quality and precisely calculating the amount of toner consumed for image formation. <P>SOLUTION: Output image data is scaled by data processing so that an output maximum gradation value is equal to or lower than a saturation start gradation value Lmax, at which an increase in image density relative to an increase in gradation value starts to saturate, in relation between the gradation value and image density. By processing data so that output image data with 0 to Lmax gradation is obtained from an input image data with 0 to 255 gradation, the ratio of the gradation value, expressed by the input image data to the image density becomes 1:1; and since the ratio of the gradation value to the amount of toner consumption becomes 1:1, image quality and accuracy in the calculation of an amount of toner consumption can be made compatible. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、トナーを使用して画像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for forming an image using toner.

トナーを使用して画像を形成する画像形成装置においては、所定の画像品質を得るため、与えられた多階調の画像データにデータ処理を施し、該データ処理後の画像データに基づいて画像を形成するように構成されたものがある。例えば、特許文献1に記載の画像形成装置では、階調値を次第に変化させたパッチ画像の濃度検出結果から装置のガンマ特性を推定し、そのガンマ特性をキャンセルするような特性を画像データに与えることによって、ガンマ特性の変動の影響を受けず良好な画質で画像を形成することができるようにしている。   In an image forming apparatus that forms an image using toner, in order to obtain a predetermined image quality, data processing is performed on given multi-gradation image data, and an image is processed based on the image data after the data processing. Some are configured to form. For example, in the image forming apparatus described in Patent Document 1, the gamma characteristic of the apparatus is estimated from the density detection result of the patch image in which the gradation value is gradually changed, and a characteristic that cancels the gamma characteristic is given to the image data. As a result, an image can be formed with a good image quality without being affected by fluctuations in the gamma characteristic.

また、この種の画像形成装置では、装置のトナー残量を把握して消耗品の管理を適切に行うため、画像の形成に消費されるトナーの量を正確に算出することが求められる。このような目的のために、例えば特許文献2に記載の技術では、印刷ドットそれぞれの階調値を積算し、その積算値に基づいてトナー消費量を算出している。   Further, in this type of image forming apparatus, it is required to accurately calculate the amount of toner consumed for image formation in order to grasp the remaining amount of toner in the apparatus and manage consumables appropriately. For this purpose, for example, in the technique described in Patent Document 2, the gradation values of the print dots are integrated, and the toner consumption is calculated based on the integrated value.

特開2004−077873号公報JP 2004-077873 A 特開2002−162800号公報JP 2002-162800 A

画像データにより表される階調値と実際のトナー消費量とは必ずしも比例するというわけではない。というのは、画像を構成するトナー量と画像濃度との間には非線形の関係があるからである。特に、上記した特許文献1に記載の技術のように、画像品質の向上を目的として画像データ自体に何らかの特性を与えている場合、画像データにより現れる階調値とトナー消費量との間に大きな非線形性が生じることとなり、このことがトナー消費量の算出精度を低下させてしまうという問題があった。   The tone value represented by the image data is not necessarily proportional to the actual toner consumption. This is because there is a non-linear relationship between the toner amount constituting the image and the image density. In particular, as in the technique described in Patent Document 1 described above, when some characteristic is given to the image data itself for the purpose of improving the image quality, there is a large gap between the gradation value appearing by the image data and the toner consumption amount. Non-linearity occurs, which causes a problem that the calculation accuracy of the toner consumption is lowered.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、良好な画質で画像を形成するとともに、画像の形成に消費されるトナーの量を精度よく算出することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to form an image with a good image quality and to accurately calculate the amount of toner consumed to form the image.

本願発明者は、画像データとトナー消費量との相関性について種々の実験を行った結果、次のような知見を得た。すなわち、この種の画像形成装置では、画像を構成するトナーの密度(単位面積におけるトナー量)がある程度以上となると、それ以上にトナーの量を増やしても画像の濃度はあまり増加しない。このような状況下では、画像濃度を一定に保ったとしてもその画像を構成するトナーの量が一義的に決まらない場合があり、このことが、画像濃度あるいは画像品質のみに着目して画像データを加工している従来の技術においてトナー消費量の算出精度を低下させる一因となっている。   As a result of various experiments regarding the correlation between image data and toner consumption, the inventor of the present application has obtained the following knowledge. That is, in this type of image forming apparatus, when the density of the toner constituting the image (the amount of toner in a unit area) exceeds a certain level, the image density does not increase much even if the amount of toner is increased further. Under such circumstances, even if the image density is kept constant, the amount of toner constituting the image may not be uniquely determined. This is because image data is focused on only the image density or image quality. This is a cause of lowering the calculation accuracy of the toner consumption in the conventional technology that processes the toner.

そこで、この発明にかかる画像形成装置は、内蔵トナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、上記目的を達成するため、トナー色に対応する多階調の入力画像データに所定のデータ処理を施して、多階調の出力画像データを生成するデータ処理手段と、前記出力画像データに対応する画像を形成する像形成手段と、前記入力画像データに基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出手段とを備え、前記データ処理手段は、前記入力画像データと前記出力画像データとの間に所定の相関性が成立するように前記データ処理を行い、しかも、予め求められた前記像形成手段における階調値と画像濃度との関係に基づき、階調値の増加に対する画像濃度の増加が飽和し始める飽和開始階調値以下となるように、前記出力画像データの階調値をスケーリングすることを特徴としている。   In view of the above, an image forming apparatus according to the present invention, in an image forming apparatus that forms an image using a built-in toner, performs predetermined data processing on multi-tone input image data corresponding to a toner color in order to achieve the above object. Data processing means for generating multi-tone output image data, image forming means for forming an image corresponding to the output image data, and toner consumed for image formation based on the input image data A toner consumption amount calculating means for calculating the amount of toner, and the data processing means performs the data processing so that a predetermined correlation is established between the input image data and the output image data, and Based on the relationship between the gradation value and the image density obtained in advance in the image forming means, the increase in the image density with respect to the increase in the gradation value is less than or equal to the saturation start gradation value at which saturation begins It is characterized by scaling the gray-scale value of the output image data.

また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、トナー色に対応する多階調の入力画像データにデータ処理を施して、前記入力画像データに対し所定の相関性を有する多階調の出力画像データを生成するデータ処理工程と、前記出力画像データに対応する画像をトナーを用いて形成する像形成工程と、前記入力画像データに基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出工程とを備え、前記データ処理工程では、予め求めた前記像形成工程における階調値と画像濃度との関係に基づき、階調値の増加に対する画像濃度の増加が飽和し始める飽和開始階調値以下となるように、前記出力画像データの階調値をスケーリングすることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the image forming method according to the present invention performs data processing on multi-tone input image data corresponding to a toner color and has a predetermined correlation with the input image data. Data processing step for generating gradation output image data, an image forming step for forming an image corresponding to the output image data using toner, and a toner consumed for image formation based on the input image data A toner consumption amount calculating step for calculating the amount of toner, and in the data processing step, based on the relationship between the gradation value and the image density obtained in advance in the image forming step, an increase in image density with respect to an increase in gradation value Is characterized in that the gradation value of the output image data is scaled so as to be equal to or less than the saturation start gradation value at which the saturation starts.

このように構成された発明では、階調値に対し画像濃度が飽和しないので、ある画像濃度を実現するための階調値は一義的に決まり、これに伴って、その濃度を実現するために必要なトナーの量も一義的に決まる。そのため、これらの発明によれば、良好な画質で画像を形成することができるとともに、画像データに基づいてトナー消費量を精度よく求めることができる。   In the invention configured as described above, since the image density is not saturated with respect to the gradation value, the gradation value for realizing a certain image density is uniquely determined, and accordingly, to realize the density. The amount of toner required is also uniquely determined. Therefore, according to these inventions, it is possible to form an image with good image quality and to accurately determine the toner consumption based on the image data.

例えば、入力画像データの階調値に比例した階調値を有する出力画像データを生成するようなデータ処理を行った場合には、トナー消費量も入力画像データにほぼ比例することとなる。そこで、このような場合には、入力画像データの階調値を積算し、その積算値に基づきトナー消費量を算出することで、トナー消費量を精度よく求めることができる。   For example, when data processing is performed such that output image data having a gradation value proportional to the gradation value of the input image data is generated, the toner consumption amount is also substantially proportional to the input image data. Therefore, in such a case, the toner consumption amount can be accurately obtained by integrating the gradation values of the input image data and calculating the toner consumption amount based on the integration value.

また、入力画像データの階調値に対し所定の階調再現特性を有する出力画像データを生成するようなデータ処理を行った場合には、トナー消費量も、入力画像データに対し同様の特性を持って変化する。そこで、このような場合には、入力画像データの階調値を階調再現特性に基づいて補正して積算し、その積算値に基づきトナー消費量を算出することができる。   In addition, when data processing is performed such that output image data having a predetermined gradation reproduction characteristic is generated for the gradation value of the input image data, the toner consumption also has the same characteristic as that of the input image data. To change. Therefore, in such a case, the gradation value of the input image data can be corrected and integrated based on the gradation reproduction characteristics, and the toner consumption amount can be calculated based on the integrated value.

ここで、上記した飽和開始階調値は、例えば、階調値を多段階に変更設定しながら各階調値でパッチ画像を形成し、該パッチ画像の濃度検出結果に基づいて定めることができる。より具体的には、例えば階調値の増加に対するパッチ画像の濃度検出結果の増分が所定の閾値以下となる階調値のうち最小の値を飽和開始階調値とすることができる。このように、実際に形成した画像の濃度検出結果に基づいて飽和開始階調値を定めることにより、装置の特性ばらつきやその経時変化を受けることなく画像を形成し、またトナー消費量を算出することができる。   Here, for example, the saturation start gradation value can be determined based on the density detection result of the patch image formed by forming the patch image with each gradation value while changing the gradation value in multiple stages. More specifically, for example, the minimum value among the gradation values at which the increase in the density detection result of the patch image with respect to the increase in the gradation value is a predetermined threshold value or less can be set as the saturation start gradation value. As described above, by determining the saturation start gradation value based on the density detection result of the actually formed image, the image is formed without being affected by the characteristic variation of the apparatus and its change over time, and the toner consumption is calculated. be able to.

図1はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置1は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置1では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11からの指令に応じてエンジンコントローラ10がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートSに画像信号に対応する画像を形成する。   FIG. 1 is a view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This apparatus 1 forms a full color image by superposing four color toners (developers) of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or black (K) toner. This is an image forming apparatus that forms a monochrome image using only the image forming apparatus. In the image forming apparatus 1, when an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer, the engine controller 10 controls each part of the engine unit EG in accordance with a command from the main controller 11 to obtain a predetermined image. The forming operation is executed, and an image corresponding to the image signal is formed on the sheet S.

このエンジン部EGでは、感光体22が図1の矢印方向D1に回転自在に設けられている。また、この感光体22の周りにその回転方向D1に沿って、帯電ユニット23、ロータリー現像ユニット4およびクリーニング部25がそれぞれ配置されている。帯電ユニット23は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体22の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部25は一次転写後に感光体22の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体22、帯電ユニット23およびクリーニング部25は一体的に感光体カートリッジ2を構成しており、この感光体カートリッジ2は一体として装置1本体に対し着脱自在となっている。   In the engine unit EG, the photosensitive member 22 is provided to be rotatable in the arrow direction D1 in FIG. A charging unit 23, a rotary developing unit 4 and a cleaning unit 25 are arranged around the photosensitive member 22 along the rotation direction D1. The charging unit 23 is applied with a predetermined charging bias, and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoconductor 22 to a predetermined surface potential. The cleaning unit 25 removes the toner remaining on the surface of the photosensitive member 22 after the primary transfer, and collects it in a waste toner tank provided inside. The photosensitive member 22, the charging unit 23, and the cleaning unit 25 integrally constitute the photosensitive member cartridge 2, and this photosensitive member cartridge 2 is detachably attached to the main body of the apparatus 1 as a whole.

そして、この帯電ユニット23によって帯電された感光体22の外周面に向けて露光ユニット6から光ビームLが照射される。この露光ユニット6は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームLを感光体22上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。   Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 22 charged by the charging unit 23. The exposure unit 6 exposes the light beam L onto the photosensitive member 22 in accordance with an image signal given from an external device, and forms an electrostatic latent image corresponding to the image signal.

こうして形成された静電潜像は現像ユニット4によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット4は、図1紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム40、支持フレーム40に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器4Y、シアン用の現像器4C、マゼンタ用の現像器4M、およびブラック用の現像器4Kを備えている。この現像ユニット4は、エンジンコントローラ10により制御されている。そして、このエンジンコントローラ10からの制御指令に基づいて、現像ユニット4が回転駆動されるとともにこれらの現像器4Y、4C、4M、4Kが選択的に感光体22と所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ44から感光体22の表面にトナーを付与する。これによって、感光体22上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。   The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4. That is, in this embodiment, the developing unit 4 is configured as a support frame 40 that is rotatably provided about a rotation axis center orthogonal to the paper surface of FIG. A yellow developing device 4Y, a cyan developing device 4C, a magenta developing device 4M, and a black developing device 4K are provided. The developing unit 4 is controlled by the engine controller 10. Based on the control command from the engine controller 10, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K selectively face the photoconductor 22 with a predetermined gap therebetween. When positioned at a predetermined development position, the toner is applied to the surface of the photosensitive member 22 from a metal developing roller 44 that is provided in the developing unit and carries a charged toner of a selected color and is applied with a predetermined development bias. Is granted. As a result, the electrostatic latent image on the photosensitive member 22 is visualized with the selected toner color.

各現像器4Y、4C、4M、4Kには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ91〜94がそれぞれ設けられている。そして、各現像器に設けられたコネクタ49Y、49C、49M、49Kのうち必要に応じて選択された1つと、本体側に設けられたコネクタ109とが互いに接続され、エンジンコントローラ10のCPU101とメモリ91〜94との間で通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がCPU101に伝達されるとともに、各メモリ91〜94内の情報が更新記憶される。なお、CPU101と各メモリ91〜94との間の通信は、上記のようにコネクタによる機械的接触によって行うものに限定されず、例えば無線通信などの非接触通信手段によってもよい。   Each of the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K is provided with non-volatile memories 91 to 94 for storing information related to the developing devices. One of the connectors 49Y, 49C, 49M, and 49K provided in each developing device is selected as necessary, and the connector 109 provided on the main body side is connected to each other, and the CPU 101 of the engine controller 10 and the memory Communication is performed with 91-94. In this way, information about each developing device is transmitted to the CPU 101, and information in each of the memories 91 to 94 is updated and stored. Note that the communication between the CPU 101 and each of the memories 91 to 94 is not limited to that performed by mechanical contact using a connector as described above, and may be non-contact communication means such as wireless communication.

上記のようにして現像ユニット4で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。転写ユニット7は、複数のローラ72〜75に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ73を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向D2に回転させる駆動部(図示省略)とを備えている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体22上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト71上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット8から1枚ずつ取り出され搬送経路Fに沿って二次転写領域TR2まで搬送されてくるシートS上にカラー画像を二次転写する。   The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched between a plurality of rollers 72 to 75, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction D2 by rotationally driving the roller 73. It has. When a color image is transferred to the sheet S, each color toner image formed on the photosensitive member 22 is superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image and taken out from the cassette 8 one by one. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer region TR2 along the conveyance path F.

このとき、中間転写ベルト71上の画像をシートS上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域TR2にシートSを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路F上において二次転写領域TR2の手前側にゲートローラ81が設けられており、中間転写ベルト71の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ81が回転することにより、シートSが所定のタイミングで二次転写領域TR2に送り込まれる。   At this time, in order to correctly transfer the image on the intermediate transfer belt 71 to a predetermined position on the sheet S, the timing of feeding the sheet S to the secondary transfer region TR2 is managed. Specifically, a gate roller 81 is provided on the transport path F on the front side of the secondary transfer region TR2, and the gate roller 81 rotates in accordance with the timing of the circumferential movement of the intermediate transfer belt 71. S is sent to the secondary transfer region TR2 at a predetermined timing.

また、こうしてカラー画像が形成されたシートSは定着ユニット9、排出前ローラ82および排出ローラ83を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部89に搬送される。また、シートSの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートSの後端部が排出前ローラ82後方の反転位置PRまで搬送されてきた時点で排出ローラ83の回転方向を反転し、これによりシートSは反転搬送経路FRに沿って矢印D3方向に搬送される。そして、ゲートローラ81の手前で再び搬送経路Fに乗せられるが、このとき、二次転写領域TR2において中間転写ベルト71と当接し画像を転写されるシートSの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートSの両面に画像を形成することができる。   Further, the sheet S on which the color image is thus formed is conveyed to the discharge tray portion 89 provided on the upper surface portion of the apparatus main body via the fixing unit 9, the pre-discharge roller 82 and the discharge roller 83. Further, when images are formed on both sides of the sheet S, when the rear end portion of the sheet S on which the image is formed on one side as described above is conveyed to the reversal position PR behind the pre-discharge roller 82. The rotation direction of the discharge roller 83 is reversed, whereby the sheet S is conveyed in the direction of the arrow D3 along the reverse conveyance path FR. Then, the sheet is again placed on the transport path F before the gate roller 81. At this time, the surface of the sheet S to which the image is transferred by contacting the intermediate transfer belt 71 in the secondary transfer region TR2 is first transferred. It is the opposite surface. In this way, images can be formed on both sides of the sheet S.

また、ローラ75の近傍には、濃度センサ60およびクリーナ76が設けられている。濃度センサ60は、必要に応じ、中間転写ベルト71上に形成されるトナー像を構成するトナー量を光学的に検出する。すなわち、濃度センサ60は、トナー像に向けて光を照射するとともに該トナー像からの反射光を受光し、その反射光量に応じた信号を出力する。クリーナ76は、中間転写ベルト71に対し離当接自在に構成され、必要に応じて中間転写ベルト71に当接することで、該ベルト71上の残留トナーを掻き落とす。   Further, a density sensor 60 and a cleaner 76 are provided in the vicinity of the roller 75. The density sensor 60 optically detects the amount of toner constituting the toner image formed on the intermediate transfer belt 71 as necessary. That is, the density sensor 60 irradiates light toward the toner image, receives reflected light from the toner image, and outputs a signal corresponding to the reflected light amount. The cleaner 76 is configured to be able to come into contact with and separate from the intermediate transfer belt 71, and scrapes the residual toner on the belt 71 by contacting the intermediate transfer belt 71 as necessary.

また、この装置1では、図2に示すように、メインコントローラ11のCPU111により制御される表示部12を備えている。この表示部12は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU111からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。   In addition, the apparatus 1 includes a display unit 12 controlled by the CPU 111 of the main controller 11 as shown in FIG. The display unit 12 is constituted by, for example, a liquid crystal display, and in accordance with a control command from the CPU 111, the operation guidance to the user, the progress of the image forming operation, the occurrence of an abnormality in the apparatus, the replacement timing of any unit, etc. A predetermined message for notification is displayed.

なお、図2において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリである。また、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。   In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image given from an external device such as a host computer via the interface 112. Reference numeral 106 is a ROM for storing a calculation program executed by the CPU 101, control data for controlling the engine unit EG, and the like. Reference numeral 107 is a RAM for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data. is there.

さらに、符号200は画像の形成に消費されるトナーの量を算出するために設けられたトナーカウンタである。トナーカウンタ200の構成およびその動作については後に詳述する。   Further, reference numeral 200 denotes a toner counter provided for calculating the amount of toner consumed for image formation. The configuration and operation of the toner counter 200 will be described in detail later.

図3はこの装置における信号処理ブロックを示す図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ100などの外部装置から画像信号が入力されると、メインコントローラ11がその画像信号に対し所定の信号処理を施す。メインコントローラ11は、色変換部114、階調補正部115、ハーフトーニング部116、パルス変調部117、階調補正テーブル118および補正テーブル演算部119などの機能ブロックを備えている。   FIG. 3 is a diagram showing signal processing blocks in this apparatus. In this image forming apparatus, when an image signal is input from an external device such as the host computer 100, the main controller 11 performs predetermined signal processing on the image signal. The main controller 11 includes functional blocks such as a color conversion unit 114, a gradation correction unit 115, a halftoning unit 116, a pulse modulation unit 117, a gradation correction table 118, and a correction table calculation unit 119.

また、エンジンコントローラ10は、図2に示すCPU101、ROM106、RAM107以外に、露光ユニット6に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ121と、濃度センサ60の検出結果に基づきエンジン部EGのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部123を備えている。   In addition to the CPU 101, ROM 106, and RAM 107 shown in FIG. 2, the engine controller 10 includes a laser driver 121 for driving a laser light source provided in the exposure unit 6 and a detection result of the engine unit EG based on the detection result of the density sensor 60. A gradation characteristic detecting unit 123 that detects a gradation characteristic indicating a gamma characteristic is provided.

なお、メインコントローラ11およびエンジンコントローラ10においては、これらの各機能ブロックはハードウェアにより構成されてもよく、またCPU111、101により実行されるソフトウェアによって実現されてもよい。   In the main controller 11 and the engine controller 10, these functional blocks may be configured by hardware, or may be realized by software executed by the CPUs 111 and 101.

ホストコンピュータ100から画像信号が与えられたメインコントローラ11では、色変換部114がその画像信号に対応する画像内の各画素のRGB成分の階調レベルを示したRGB階調データを、対応するCMYK成分の階調レベルを示したCMYK階調データへ変換する。この色変換部114では、入力RGB階調データは例えば1画素1色成分当たり8ビット(つまり256階調を表す)であり、出力CMYK階調データも同様に1画素1色成分当たり8ビット(つまり256階調を表す)である。色変換部114から出力されるCMYK階調データは階調補正部115に入力される。   In the main controller 11 to which the image signal is given from the host computer 100, the color conversion unit 114 converts the RGB gradation data indicating the gradation level of the RGB component of each pixel in the image corresponding to the image signal into the corresponding CMYK. Conversion into CMYK gradation data indicating the gradation level of the component. In this color conversion unit 114, the input RGB gradation data is, for example, 8 bits per pixel per color component (that is, representing 256 gradations), and the output CMYK gradation data is similarly 8 bits per pixel per color component ( That is, it represents 256 gradations). The CMYK gradation data output from the color conversion unit 114 is input to the gradation correction unit 115.

この階調補正部115は、色変換部114から入力された各画素のCMYK階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部115は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル118を参照し、その階調補正テーブル118にしたがい、色変換部114からの各画素の入力CMYK階調データを、補正された階調レベルを示す補正CMYK階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部EGのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。   The gradation correction unit 115 performs gradation correction on the CMYK gradation data of each pixel input from the color conversion unit 114. That is, the gradation correction unit 115 refers to the gradation correction table 118 registered in advance in the nonvolatile memory, and in accordance with the gradation correction table 118, the input CMYK gradation data of each pixel from the color conversion unit 114. Is converted into corrected CMYK gradation data indicating the corrected gradation level. The purpose of the gradation correction is to compensate for the change in the gamma characteristic of the engine unit EG configured as described above, and to keep the overall gamma characteristic of the image forming apparatus always ideal.

こうして補正された補正CMYK階調データは、ハーフトーニング部116に入力される。このハーフトーニング部116は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、1画素1色当たり8ビットのハーフトーンCMYK階調データをパルス変調部117に入力する。ハーフトーニング処理の内容は、形成すべき画像の種類により異なる。すなわち、その画像がモノクロ画像かカラー画像か、あるいは線画像かグラフィック画像かなどの判定基準に基づき、その画像に最適な処理内容が選択され実行される。   The corrected CMYK gradation data corrected in this way is input to the halftoning unit 116. The halftoning unit 116 performs halftoning processing such as an error diffusion method, a dither method, and a screen method, and inputs halftone CMYK gradation data of 8 bits per pixel to the pulse modulation unit 117. The content of the halftoning process varies depending on the type of image to be formed. That is, based on a determination criterion such as whether the image is a monochrome image, a color image, a line image, or a graphic image, the optimum processing content for the image is selected and executed.

このパルス変調部117に入力されたハーフトーニング後のCMYK階調データは、各画素に付着させるべきCMYK各色の印刷ドットのサイズおよびその配列を示す多値信号であり、かかるデータを受け取ったパルス変調部117は、そのハーフトーンCMYK階調データを用いて、エンジン部EGのCMYK各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ10に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ121が露光ユニット6の半導体レーザをON/OFF制御して各色成分の静電潜像を感光体22上に形成する。このようにして画像信号に対応した画像形成を行う。   The CMYK gradation data after halftoning input to the pulse modulation unit 117 is a multi-value signal indicating the size and arrangement of print dots of each color of CMYK to be attached to each pixel. The unit 117 uses the halftone CMYK gradation data to create a video signal for pulse width modulating the exposure laser pulses of the CMYK color images of the engine unit EG, and the engine controller via a video interface (not shown) 10 is output. Upon receiving this video signal, the laser driver 121 controls ON / OFF of the semiconductor laser of the exposure unit 6 to form an electrostatic latent image of each color component on the photosensitive member 22. In this way, image formation corresponding to the image signal is performed.

また、この種の画像形成装置では、装置のガンマ特性が装置個体ごとに、また同一の装置においてもその使用状況によって変化する。そこで、このようなガンマ特性のばらつきが画像品質に及ぼす影響を除くため、所定のタイミングで、前記した階調補正テーブル118の内容を画像濃度の実測結果に基づいて更新する階調制御処理を実行する。   Further, in this type of image forming apparatus, the gamma characteristic of the apparatus changes for each apparatus and also in the same apparatus depending on the use situation. Therefore, in order to eliminate the influence of the variation in gamma characteristics on the image quality, a gradation control process is executed to update the contents of the gradation correction table 118 based on the actual measurement result of the image density at a predetermined timing. To do.

この階調制御処理では、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部EGによって中間転写ベルト71上に形成され、各階調パッチ画像の画像濃度を濃度センサ60が読み取り、その濃度センサ60からの信号に基づき階調特性検出部123が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性(エンジン部EGのガンマ特性)を作成し、メインコントローラ11の補正テーブル演算部119に出力する。そして、補正テーブル演算部119が、階調特性検出部123から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部EGの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル118の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル118を変更設定する。こうすることで、この画像形成装置では、装置のガンマ特性のばらつきや経時変化によらず、安定した品質で画像を形成することができる。   In this gradation control process, for each toner color, a gradation patch gradation image prepared in advance for measuring the gamma characteristic is formed on the intermediate transfer belt 71 by the engine unit EG, and each gradation patch is obtained. The density sensor 60 reads the image density of the image, and the gradation characteristic detecting unit 123 based on the signal from the density sensor 60 determines the gradation characteristic (corresponding to the gradation level of each gradation patch image and the detected image density). The gamma characteristics of the engine unit EG are created and output to the correction table calculation unit 119 of the main controller 11. Then, the correction table calculation unit 119 compensates the actually measured gradation characteristic of the engine unit EG based on the gradation characteristic given from the gradation characteristic detection unit 123 to obtain an ideal gradation characteristic. The tone correction table data is calculated, and the content of the tone correction table 118 is updated to the calculation result. Thus, the gradation correction table 118 is changed and set. By doing so, this image forming apparatus can form an image with stable quality regardless of variations in gamma characteristics of the apparatus and changes over time.

この画像形成装置における濃度制御技術について、より具体的に説明する。この装置では、例えば装置の電源が投入された直後やスリープ復帰時など適当なタイミングで、以下に説明する濃度制御処理を行うことにより、画像品質を安定に維持している。濃度制御処理においては、パッチ画像の濃度検出結果に基づいてエンジン部EGの動作条件を最適化し、最適動作条件下で上記した階調制御処理を行う。   The density control technique in this image forming apparatus will be described more specifically. In this apparatus, the image quality is stably maintained by performing density control processing described below at an appropriate timing, for example, immediately after the apparatus is turned on or when returning from sleep. In the density control process, the operating condition of the engine unit EG is optimized based on the density detection result of the patch image, and the above-described gradation control process is performed under the optimal operating condition.

図4はこの画像形成装置における濃度制御処理を示すフローチャートである。この処理では、まずエンジン部EGの動作条件を最適化する。すなわち、現像ローラ44に与える現像バイアスを多段階に変更設定しながら、各バイアス値でパッチ画像としてのベタ画像を中間転写ベルト71上に形成し、その濃度検出結果に基づいてベタ画像濃度が所定の高濃度側目標濃度となる現像バイアスの最適値を算出する(ステップS101)。続いて、こうして求めた最適現像バイアス下で、露光ユニット6からの露光パワーを多段階に変更設定しながら、各露光パワーでパッチ画像として例えば1オン10オフのライン画像を形成し、その濃度検出結果に基づいてライン画像濃度が所定の低濃度側目標濃度となる露光パワーの最適値を算出する(ステップS102)。   FIG. 4 is a flowchart showing density control processing in the image forming apparatus. In this process, first, the operating conditions of the engine unit EG are optimized. That is, a solid image as a patch image is formed on the intermediate transfer belt 71 with each bias value while changing and setting the developing bias applied to the developing roller 44 in multiple stages, and the solid image density is determined based on the density detection result. The optimum value of the developing bias to be the high density side target density is calculated (step S101). Subsequently, while the exposure power from the exposure unit 6 is changed and set in multiple stages under the optimum development bias thus obtained, for example, a 1 on 10 off line image is formed as a patch image with each exposure power, and the density detection is performed. Based on the result, an optimum value of exposure power at which the line image density becomes a predetermined low density side target density is calculated (step S102).

なお、このようにして行うエンジン部EGの動作条件の最適化処理としては、公知の技術、例えば、特開2003−215862号公報に記載された技術を適用することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。   In addition, as a process for optimizing the operating condition of the engine unit EG performed in this way, a known technique, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-215862 can be applied. Is omitted.

続いて、上記のようにして最適化された動作条件下で、階調制御処理(ステップS103ないしS108)を実行するが、ここでは、本実施形態における階調制御処理の原理についてまず説明する。   Subsequently, the gradation control process (steps S103 to S108) is executed under the operating conditions optimized as described above. Here, the principle of the gradation control process in this embodiment will be described first.

図5はこの実施形態における階調制御処理の原理を説明するための図である。この種の画像形成装置においては、記録媒体であるシートS上に付着して画像を構成するトナーの量を増やしていくと画像濃度は概ねこれに比例して増加するが、トナー付着量がある程度より大きくなると画像濃度の上昇は鈍り、最終的には飽和してほとんど変化しなくなる。これは、シートSの表面がトナーに覆われてしまうとその部分の画像濃度はほぼトナーの色合いとなり、それ以上にトナーの量を増やしても画像濃度は高くならないからである。以下では、トナー付着量と画像濃度との間の特性(図5)において、画像濃度がトナー付着量にほぼ比例する領域を「比例領域」、画像濃度があまり変化しない領域を「飽和領域」と称することとする。   FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of gradation control processing in this embodiment. In this type of image forming apparatus, as the amount of toner that forms an image by adhering to the sheet S that is a recording medium increases, the image density increases approximately in proportion to this, but the amount of toner adhering to some extent is increased. As it becomes larger, the increase in image density becomes dull and eventually saturates and hardly changes. This is because when the surface of the sheet S is covered with toner, the image density in that portion is almost the color of the toner, and even if the amount of toner is increased further, the image density does not increase. In the following, in the characteristic between the toner adhesion amount and the image density (FIG. 5), a region where the image density is substantially proportional to the toner adhesion amount is referred to as a “proportional region”, and a region where the image density does not change so much is referred to as a “saturation region”. I will call it.

ステップS101において、ベタパッチ画像(階調値255に相当する)の目標濃度が図5に示す値Dmaxに設定されていたとする。これは、トナー付着量が若干変動してもベタ画像濃度の変動を少なく抑えることができるという点で妥当な設定である。このような設定で最適化された動作条件の下で種々の階調値を有する画像を形成すると、ある階調値Lmax(以下、「飽和開始階調値」と称する)以下の階調値を有する画像においては階調値と画像濃度とがほぼ比例する。しかしながら、飽和開始階調値Lmax以上の階調値を有する画像においては画像濃度の変化が極端に小さくなってしまうため、トナー付着量と画像濃度との間の1対1の対応関係が崩れてしまう。このことは、同じ画像濃度の2つの画像の間でトナー付着量が必ずしも一致しなくなることを示しており、トナー消費量の算出誤差を増大させる原因となっている。   Assume that the target density of the solid patch image (corresponding to the gradation value 255) is set to the value Dmax shown in FIG. 5 in step S101. This is an appropriate setting in that even if the toner adhesion amount varies slightly, the variation in the solid image density can be suppressed to a minimum. When an image having various gradation values is formed under operating conditions optimized with such settings, a gradation value equal to or lower than a certain gradation value Lmax (hereinafter referred to as “saturation start gradation value”) is obtained. In an image having a gradation value, the gradation value and the image density are substantially proportional. However, in an image having a gradation value equal to or greater than the saturation start gradation value Lmax, the change in image density becomes extremely small, and the one-to-one correspondence between the toner adhesion amount and the image density is lost. End up. This indicates that the toner adhesion amounts do not always match between two images having the same image density, which causes an increase in calculation error of the toner consumption amount.

そこで、この実施形態の階調制御処理では、与えられた画像信号により指定される階調値(入力階調値)の変化幅(0〜255)が、トナー付着量と画像濃度とが1対1に対応する変化幅(0〜Lmax)に置き換えられて出力されるように、階調補正テーブル118を設定する。つまり、この実施形態では、色変換部114から出力された画像データは0ないし255の階調値で表されているが、階調補正部115から出力される画像データは0ないしLmaxの階調値で表される。すなわち、階調補正部115においては、出力される画像データの階調値が飽和開始階調値Lmax以下となるように、スケーリングが行われる。   Therefore, in the gradation control processing of this embodiment, the change amount (0 to 255) of the gradation value (input gradation value) specified by the given image signal is a pair of the toner adhesion amount and the image density. The gradation correction table 118 is set so that the change width (0 to Lmax) corresponding to 1 is output. That is, in this embodiment, the image data output from the color conversion unit 114 is represented by gradation values from 0 to 255, but the image data output from the gradation correction unit 115 is from 0 to Lmax. Represented by value. That is, the gradation correction unit 115 performs scaling so that the gradation value of the output image data is equal to or less than the saturation start gradation value Lmax.

こうすることにより、入力される画像データの階調値と画像濃度との関係を1対1に維持して良好な階調再現性で画像を形成することができるのに加えて、階調値とトナー付着量との間にも1対1の関係が成立するため、トナー消費量の算出精度を向上させることが可能となる。このように、この実施形態の階調制御処理を行うことにより、画像品質とトナー消費量の算出精度とを両立させながら画像を形成することができる。   By doing this, in addition to being able to form an image with good gradation reproducibility while maintaining a one-to-one relationship between the gradation value of the input image data and the image density, the gradation value Since the one-to-one relationship is also established between the toner amount and the toner adhesion amount, it is possible to improve the calculation accuracy of the toner consumption amount. As described above, by performing the gradation control process of this embodiment, it is possible to form an image while achieving both the image quality and the calculation accuracy of the toner consumption.

階調制御処理の具体的な処理内容について、再び図4を参照しながら説明する。まず、中間転写ベルト71上に、以下に説明する画像パターンを有する階調パッチ画像を形成する(ステップS103)。   The specific processing content of the gradation control processing will be described with reference to FIG. 4 again. First, a gradation patch image having an image pattern described below is formed on the intermediate transfer belt 71 (step S103).

図6は階調パッチ画像を示す図である。中間転写ベルト71上に形成される階調パッチ画像Igpは、中間転写ベルト71の移動方向D2に沿って延びる帯状の画像であり、その先端部は最大階調値(255)を有するとともに、後端部にかけて次第に階調値が減少してゆくグラデーションを有する。なお、階調パッチ画像の画像パターンは図6に示すものに限定されるものではなく、例えば階調値が階段状に変化するように構成されてもよい。また、互いに異なる階調値を有する画像片が離散的に形成されてなる階調パッチ画像を形成するようにしてもよい。   FIG. 6 shows a gradation patch image. The gradation patch image Igp formed on the intermediate transfer belt 71 is a belt-like image extending along the moving direction D2 of the intermediate transfer belt 71, and has a front end portion having a maximum gradation value (255) and a rear end. There is a gradation in which the gradation value gradually decreases toward the edge. Note that the image pattern of the gradation patch image is not limited to that shown in FIG. 6, and for example, the gradation value may be configured to change stepwise. Further, a gradation patch image in which image pieces having different gradation values are discretely formed may be formed.

図4に戻って階調制御処理の説明を続ける。こうして形成した階調パッチ画像Igpの画像濃度を、種々に検出位置を変えながら濃度センサ60により検出する(ステップS104)。具体的には、中間転写ベルト71を周回移動させながら、濃度センサ60からの出力をサンプリングし、各位置におけるセンサ出力と、当該位置におけるパッチ画像の階調値とを対応付けて記憶しておく。   Returning to FIG. 4, the description of the gradation control process will be continued. The image density of the gradation patch image Igp formed in this way is detected by the density sensor 60 while changing the detection position in various ways (step S104). Specifically, the output from the density sensor 60 is sampled while the intermediate transfer belt 71 is moved around, and the sensor output at each position and the tone value of the patch image at that position are stored in association with each other. .

続いて、図5に示す比例領域と飽和領域との境界に相当する飽和開始階調値Lmaxを求める。ここでは、次に説明する原理に基づき、先に求めた階調パッチ画像Igpの濃度検出結果から階調値に対する画像濃度の変化率を算出し(ステップS105)、濃度変化率が予め定めた所定の閾値Δthとなるときの階調値を飽和開始階調値Lmaxとする(ステップS106)。   Subsequently, a saturation start gradation value Lmax corresponding to the boundary between the proportional area and the saturation area shown in FIG. 5 is obtained. Here, based on the principle described below, the change rate of the image density with respect to the tone value is calculated from the density detection result of the previously obtained tone patch image Igp (step S105), and the density change rate is determined in advance. The gradation value when the threshold value Δth becomes the saturation start gradation value Lmax (step S106).

図7は飽和開始階調値の求め方を説明するための図である。階調パッチ画像Igpの濃度検出結果を階調値に対してプロットすると、図7下部のグラフの破線で示すように、低階調値域では階調値の増加に伴ってパッチ画像濃度が増加するが、高階調値域で次第に傾きが低下して最終的にはほぼ平坦となる。このときの濃度変化率を階調値に対してプロットすると、図7下部のグラフの実線で示すように、低階調値域ではほぼ平坦であるが、高階調値域では画像濃度上昇の鈍化に対応して濃度変化率が急激に低下する。   FIG. 7 is a diagram for explaining how to obtain the saturation start gradation value. When the density detection result of the gradation patch image Igp is plotted against the gradation value, the patch image density increases as the gradation value increases in the low gradation value region, as shown by the broken line in the lower graph of FIG. However, the gradient gradually decreases in the high gradation value range and finally becomes substantially flat. When the density change rate at this time is plotted against the gradation value, as shown by the solid line in the lower graph of FIG. 7, the low gradation value area is almost flat, but the high gradation value area corresponds to the slowing of the image density increase. As a result, the rate of change in concentration rapidly decreases.

このように濃度変化率が急激に低下する階調値が、図5において比例領域から飽和領域へ移行する飽和開始階調値Lmaxに相当する。そこで、階調値に対する濃度変化率が平端部の値よりも小さい閾値Δthを予め定めておき、濃度変化率がこの閾値Δthまで低下したときの階調値を、飽和開始階調値Lmaxとすればよい。   The gradation value at which the density change rate rapidly decreases in this way corresponds to the saturation start gradation value Lmax that shifts from the proportional region to the saturated region in FIG. Therefore, a threshold value Δth whose density change rate with respect to the tone value is smaller than the flat end value is determined in advance, and the tone value when the density change rate decreases to this threshold value Δth is set as the saturation start tone value Lmax. That's fine.

図4に戻って階調制御処理の説明を続ける。こうして飽和開始階調値Lmaxが求まれば、スケーリングにより出力階調値の最大値が飽和開始階調値Lmaxとなるように、入力階調値に対する出力階調値の特性(出力階調特性)を決定し(ステップS107)、その結果により階調補正テーブル118の内容を更新して階調補正処理を終了する(ステップS108)。   Returning to FIG. 4, the description of the gradation control process will be continued. When the saturation start gradation value Lmax is obtained in this way, the characteristics of the output gradation value with respect to the input gradation value (output gradation characteristics) so that the maximum value of the output gradation value becomes the saturation start gradation value Lmax by scaling. (Step S107), the contents of the gradation correction table 118 are updated based on the result, and the gradation correction process is terminated (step S108).

図8は出力階調特性の例を示す図である。エンジン部EGのガンマ特性がほぼ直線的とみなせる状態であれば、図7下部のグラフの破線で示すように、低階調値域における濃度検出結果もほぼ直線となり、このような場合には、図8のカーブ(a)に示すように、階調補正部115の出力階調値は入力階調値(0〜255)を飽和開始階調値Lmaxで正規化したような特性を有することとなる。一方、エンジン部EGのガンマ特性がうねっていれば、図7における階調値と濃度検出結果との関係にもうねりが現れる。そのため、階調補正部115からの出力は、このうねりをキャンセルするような特性、例えば図8のカーブ(b)に示すような特性となる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of output gradation characteristics. If the gamma characteristic of the engine unit EG can be regarded as almost linear, the density detection result in the low gradation value range is almost linear as shown by the broken line in the lower graph of FIG. As shown by curve (a) in FIG. 8, the output gradation value of the gradation correction unit 115 has characteristics such that the input gradation value (0 to 255) is normalized by the saturation start gradation value Lmax. . On the other hand, if the gamma characteristic of the engine unit EG is wavy, a wave appears in the relationship between the gradation value and the density detection result in FIG. Therefore, the output from the gradation correction unit 115 has a characteristic that cancels this undulation, for example, a characteristic as shown by a curve (b) in FIG.

この結果、色変換部114から出力された画像データは、階調補正部115により処理されることにより、最大値が飽和開始階調値Lmaxに規制されるとともに、エンジン部EGのガンマ特性を打ち消すような特性を与えられてハーフトーニング部116に入力される。これにより、この実施形態では、エンジン部EGのガンマ特性に影響されることなく良好な画質で画像を形成することができる。また、色変換後の画像データとトナー付着量との間に1対1の関係が維持されるので、次に説明するトナーカウンタ200を使用することによって、トナー消費量を精度よく求めることができる。   As a result, the image data output from the color conversion unit 114 is processed by the gradation correction unit 115, whereby the maximum value is regulated to the saturation start gradation value Lmax and the gamma characteristic of the engine unit EG is canceled. Such characteristics are given and input to the halftoning unit 116. Thereby, in this embodiment, an image can be formed with good image quality without being affected by the gamma characteristic of the engine unit EG. Further, since a one-to-one relationship is maintained between the image data after color conversion and the toner adhesion amount, the toner consumption amount can be accurately obtained by using the toner counter 200 described below. .

図9はこの実施形態におけるトナーカウンタの構成を示す図である。このトナーカウンタ200は、メインコントローラ11の色変換部114において各トナー色に対応して色変換された画像データを入力されており、この画像データに基づいてトナー消費量を算出する。より詳しくは、画像データは補正用テーブル201を伴ったデータ補正部202を介してアキュムレータ203に入力されている。アキュムレータ203は、データ補正部202から出力されるデータの階調値を積算し、画像1ページ分についての積算値を出力する。つまり、アキュムレータ203には、1ページの画像を構成する各印刷ドットの階調値が補正された上で積算カウントされている。   FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the toner counter in this embodiment. The toner counter 200 receives image data color-converted corresponding to each toner color in the color conversion unit 114 of the main controller 11, and calculates toner consumption based on the image data. More specifically, the image data is input to the accumulator 203 via the data correction unit 202 with the correction table 201. The accumulator 203 integrates the gradation values of the data output from the data correction unit 202, and outputs an integrated value for one page of the image. In other words, the accumulator 203 counts the accumulated values after correcting the gradation values of the print dots constituting one page image.

補正用テーブル201およびデータ補正部202は、ハーフトーニング部116において適用される処理スクリーンの違いによるトナー消費量の違いを考慮して設けられたものである。   The correction table 201 and the data correction unit 202 are provided in consideration of a difference in toner consumption due to a difference in processing screen applied in the halftoning unit 116.

図10はスクリーンの種類による階調再現特性の違いを示す図である。ハーフトーニング部116では、階調補正部115から出力された画像データに対しスクリーン処理を行うが、その場合に適用されるスクリーンの種類は画像の内容により異なる。すなわち、形成すべき画像が写真やイラストなどである場合には、中間調の再現性が重要であるので、図10のカーブ(a)に示すように、入力階調値と出力階調値との関係がほぼ線形となるようなスクリーン(階調優先スクリーン)がハーフトーニング部116において適用される。この場合には、トナー消費量は入力階調値に概ね比例することとなる。   FIG. 10 is a diagram showing the difference in gradation reproduction characteristics depending on the type of screen. The halftoning unit 116 performs screen processing on the image data output from the gradation correction unit 115. The type of screen applied in this case varies depending on the content of the image. That is, when the image to be formed is a photograph or an illustration, the halftone reproducibility is important. Therefore, as shown in the curve (a) of FIG. A screen (gradation priority screen) in which the relationship is substantially linear is applied in the halftoning unit 116. In this case, the toner consumption amount is approximately proportional to the input gradation value.

一方、テキストや図表からなる画像の場合には、図10のカーブ(b)に示すように、解像度を優先してより画像コントラストを強調したスクリーン(解像度優先スクリーン)が適用される。この結果、図10のカーブ(b)に示す解像度優先のスクリーンが適用された場合、高階調値域でのトナー消費量が多めになる傾向を示す。なお、図10において、「100%階調値」は、256段階の最大値255ではなく、階調補正部115において規制された最大値Lmaxを意味している。   On the other hand, in the case of an image composed of text and a chart, as shown in a curve (b) in FIG. 10, a screen (resolution priority screen) in which image contrast is enhanced with priority on resolution is applied. As a result, when the resolution priority screen shown in the curve (b) of FIG. 10 is applied, the toner consumption in the high gradation value range tends to increase. In FIG. 10, “100% gradation value” means not the maximum value 255 in 256 levels, but the maximum value Lmax regulated by the gradation correction unit 115.

このように、適用されるスクリーンの種類によりトナー消費の傾向が若干異なる。そこで、この実施形態では、スクリーンごとのトナー消費の傾向、すなわち図10に示す特性曲線をテーブル化して補正用テーブル202に保存しておき、適用されるスクリーンの種類に応じて画像データを補正しながら積算するようにしている。すなわち、色変換部114からデータ補正部202に入力された画像データは、スクリーンの種類に応じて選択された補正用テーブル201を参照して補正され、該補正後のデータが示す階調値がアキュムレータ203により積算される。こうすることにより、スクリーンの違いによるトナー消費量の違いにも対応して、トナー消費量をより精度よく求めることができる。なお、図10のカーブ(a)に示すように直線的な階調再現特性を持つスクリーンを使用する場合には、トナー消費量算出にあたって特に画像データを補正しなくてもよいことは当然である。   Thus, the tendency of toner consumption differs slightly depending on the type of screen applied. Therefore, in this embodiment, the tendency of toner consumption for each screen, that is, the characteristic curve shown in FIG. 10 is tabulated and stored in the correction table 202, and the image data is corrected according to the type of screen to be applied. While accumulating. That is, the image data input from the color conversion unit 114 to the data correction unit 202 is corrected with reference to the correction table 201 selected according to the type of screen, and the gradation value indicated by the corrected data is Accumulated by the accumulator 203. By doing so, it is possible to obtain the toner consumption more accurately in response to the difference in the toner consumption due to the difference in the screen. Note that when using a screen having a linear tone reproduction characteristic as shown by the curve (a) in FIG. 10, it is natural that the image data need not be corrected in calculating the toner consumption amount. .

画像1ページ分についてアキュムレータ203に積算された積算値に対しては、1階調値あたりのトナー付着率に相当する所定の係数K0が乗じられる。その結果は、画像1ページ分のトナー消費量に対応する値となる。この値に、所定のオフセット値Coffを加算する。   The accumulated value accumulated in the accumulator 203 for one page of image is multiplied by a predetermined coefficient K0 corresponding to the toner adhesion rate per gradation value. The result is a value corresponding to the toner consumption for one page of the image. A predetermined offset value Coff is added to this value.

このオフセット値Coffとは、与えられた画像データに対応した画像形成に寄与しない形で消費されたトナー量に相当する値である。このようなトナーとしては、現像ローラ44から離脱し、感光体22に付着してカブリを生じさせたり装置内部に飛散するトナーや、装置の性能維持のための制御動作において装置内部で消費されるトナーなどがある。この実施形態における各種のパッチ画像の形成に消費されるトナーもこれに含まれる。このようにして消費されるトナーの量は装置の稼働時間や画像形成枚数、装置の動作条件などと相関があるので、エンジンコントローラ10により管理されているこれらの情報に基づいて、当該期間におけるトナー消費量を推定しオフセット値Coffとし、画像データに対応するトナー消費量にこのオフセット値を加算した合計を装置全体としてのトナー消費量とする。   The offset value Coff is a value corresponding to the amount of toner consumed in a form that does not contribute to image formation corresponding to given image data. Such toner is separated from the developing roller 44 and adheres to the photosensitive member 22 to cause fogging or scatter inside the apparatus, or is consumed inside the apparatus in the control operation for maintaining the performance of the apparatus. Toner etc. This includes toner consumed for forming various patch images in this embodiment. Since the amount of toner consumed in this manner is correlated with the operation time of the apparatus, the number of images formed, the operation conditions of the apparatus, and the like, the toner in the period is based on these pieces of information managed by the engine controller 10. The consumption amount is estimated and set as an offset value Coff, and the sum of the toner consumption amount corresponding to the image data and the offset value is set as the toner consumption amount of the entire apparatus.

こうして求められたトナー消費量については、エンジンコントローラ10に設けられたCPU101が管理しており、必要に応じて、RAM107あるいは各現像器4Y等のメモリ91等に記憶させる。また、求められたトナー消費量の値から各現像器のトナー残量を推定することが可能であり、現像器内のトナー残量が所定値以下まで減少したと判断されるときには表示部12に現像器の交換を促すメッセージを表示させるなど、装置の消耗品管理に役立てることができる。   The toner consumption thus obtained is managed by the CPU 101 provided in the engine controller 10 and stored in the RAM 107 or the memory 91 such as each developing device 4Y as necessary. Further, it is possible to estimate the toner remaining amount of each developing device from the obtained toner consumption value, and when it is determined that the toner remaining amount in the developing device has decreased to a predetermined value or less, the display unit 12 For example, a message prompting the developer to be replaced can be displayed, which can be useful for managing consumables of the apparatus.

以上のように、この実施形態では、色変換後の画像データに対し、階調パッチ画像Igpの濃度検出結果から求めた階調値と画像濃度との関係に基づくデータ処理を行い、該データ処理後の画像データに対応する画像を形成する。このデータ処理は、階調値に対する画像濃度の増加が飽和し始める飽和開始階調値Lmax以下となるように、出力階調値をスケーリングするものである。さらに、エンジン部EGのガンマ特性を補償する特性および任意の階調再現特性を付与するデータ処理が加えられる。そのため、この実施形態では、優れた階調再現性を有する画質の良好な画像を形成することができる。また、適宜のタイミングで濃度制御処理を行うので、画質の良好な画像を安定して形成することが可能である。   As described above, in this embodiment, data processing based on the relationship between the gradation value obtained from the density detection result of the gradation patch image Igp and the image density is performed on the image data after color conversion. An image corresponding to the subsequent image data is formed. In this data processing, the output gradation value is scaled so that the increase in image density with respect to the gradation value becomes equal to or less than the saturation start gradation value Lmax at which saturation begins. Further, data processing for adding a characteristic for compensating the gamma characteristic of the engine unit EG and an arbitrary gradation reproduction characteristic are added. Therefore, in this embodiment, it is possible to form an image with excellent image quality having excellent gradation reproducibility. In addition, since the density control process is performed at an appropriate timing, it is possible to stably form an image with good image quality.

また、色変換後の画像データとトナー付着量との間に1対1の関係が維持されているので、その関係に基づきトナー消費量を精度よく求めることができる。このように、この実施形態によれば、良好な画像品質を得ることと、トナー消費量を精度よく求めることとを両立させることができる。また、同じ画像濃度で画像を形成しているのに、装置の状況によって、あるいは2台の装置の間で、見かけ上および実際のトナーの減り方が大きく異なるという問題を解消することができる。   Further, since a one-to-one relationship is maintained between the color-converted image data and the toner adhesion amount, the toner consumption amount can be accurately obtained based on the relationship. As described above, according to this embodiment, it is possible to achieve both good image quality and accurate determination of toner consumption. In addition, although the image is formed with the same image density, it is possible to solve the problem that the way in which toner is apparently and actually reduced greatly depending on the state of the apparatus or between the two apparatuses.

以上説明したように、この実施形態においては、エンジン部EGが本発明の「像形成手段」として機能している。また、メインコントローラ11の各機能ブロックのうち階調補正部115およびハーフトーニング部116が一体として本発明の「データ処理手段」として機能している。また、この実施形態では、トナーカウンタ200が本発明の「トナー消費量算出手段」として機能している。また、この実施形態では、色変換部114から出力される画像データが本発明の「入力画像データ」に相当する一方、ハーフトーニング部116から出力されるデータ処理後の画像データが本発明の「出力画像データ」に相当している。   As described above, in this embodiment, the engine unit EG functions as the “image forming unit” of the present invention. Further, among the functional blocks of the main controller 11, the gradation correction unit 115 and the halftoning unit 116 function together as “data processing means” of the present invention. In this embodiment, the toner counter 200 functions as the “toner consumption calculation means” of the present invention. In this embodiment, the image data output from the color conversion unit 114 corresponds to the “input image data” of the present invention, and the image data after the data processing output from the halftoning unit 116 is the “input image data” of the present invention. This corresponds to “output image data”.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、独立した機能ブロックを組み合わせてメインコントローラ11を構成しているが、特に各機能ブロックをソフトウェアにより実現している場合など、階調補正処理およびハーフトーニング処理などのデータ処理が一体的に処理される場合もあり、メインコントローラ11における各機能ブロックが常に本実施形態のように明確に区別される必要はない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the main controller 11 is configured by combining independent functional blocks. However, data processing such as gradation correction processing and halftoning processing, particularly when each functional block is realized by software. May be processed integrally, and each functional block in the main controller 11 does not always have to be clearly distinguished as in the present embodiment.

また、上記実施形態では、ホストコンピュータからRGB画像データを受信してトナー色(CMYK)に色変換した後の画像データに基づいて画像形成およびトナー消費量の算出を行っているが、例えばモノクロ画像の場合であってブラック色に対応する画像データのみが送信される場合など、もともとトナー色に対応した画像データが送られてくる場合には、当然に色変換を行うことなくそのまま画像形成およびトナー消費量算出に供することができる。   In the above embodiment, image formation and toner consumption calculation are performed based on image data after receiving RGB image data from the host computer and converting it to toner colors (CMYK). If only image data corresponding to the black color is transmitted, such as when the image data originally corresponds to the toner color is transmitted, the image formation and toner can be performed without performing color conversion. It can be used for consumption calculation.

また、上記各実施形態では、画像1ページ単位でトナー消費量を求めているが、これに限定されるものではなく、例えばジョブ単位や、1ページをさらに細かく分割したブロック単位でトナー消費量を求めるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the toner consumption amount is obtained for each page of the image. However, the present invention is not limited to this. For example, the toner consumption amount is calculated for each job or for each block obtained by further dividing one page. You may make it ask.

さらに、上記実施形態の構成に限定されず、例えばブラック色トナーに対応した現像器のみを備えモノクロ画像を形成する装置や、中間転写ベルト以外の転写媒体(転写ドラム、転写シートなど)を備える装置、さらには複写機、ファクシミリ装置など他の画像形成装置に対しても、本発明を適用することが可能である。   Further, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment. For example, an apparatus that includes only a developing device corresponding to black toner and forms a monochrome image, and an apparatus that includes a transfer medium (transfer drum, transfer sheet, etc.) other than the intermediate transfer belt. In addition, the present invention can be applied to other image forming apparatuses such as copying machines and facsimile machines.

この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. 図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus in FIG. 1. この装置における信号処理ブロックを示す図。The figure which shows the signal processing block in this apparatus. この画像形成装置における濃度制御処理を示すフローチャート。6 is a flowchart showing density control processing in the image forming apparatus. この実施形態における階調制御処理の原理を説明するための図。The figure for demonstrating the principle of the gradation control process in this embodiment. 階調パッチ画像を示す図。The figure which shows a gradation patch image. 飽和開始階調値の求め方を説明するための図。The figure for demonstrating how to obtain | require a saturation start gradation value. 出力階調特性の例を示す図。The figure which shows the example of an output gradation characteristic. この実施形態におけるトナーカウンタの構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a toner counter in this embodiment. スクリーンの種類による階調再現特性の違いを示す図。The figure which shows the difference in the gradation reproduction characteristic by the kind of screen.

符号の説明Explanation of symbols

115…階調補正部(データ処理手段)、 116…ハーフトーニング部(データ処理手段)、 200…トナーカウンタ(トナー消費量算出手段)、 EG…エンジン部(像形成手段)   115: gradation correction unit (data processing unit), 116: halftoning unit (data processing unit), 200: toner counter (toner consumption calculation unit), EG engine unit (image forming unit)

Claims (8)

内蔵トナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、
トナー色に対応する多階調の入力画像データに所定のデータ処理を施して、多階調の出力画像データを生成するデータ処理手段と、
前記出力画像データに対応する画像を形成する像形成手段と、
前記入力画像データに基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出手段と
を備え、
前記データ処理手段は、前記入力画像データと前記出力画像データとの間に所定の相関性が成立するように前記データ処理を行い、しかも、予め求められた前記像形成手段における階調値と画像濃度との関係に基づき、階調値の増加に対する画像濃度の増加が飽和し始める飽和開始階調値以下となるように、前記出力画像データの階調値をスケーリングする
ことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that forms an image using a built-in toner,
Data processing means for performing predetermined data processing on multi-tone input image data corresponding to a toner color to generate multi-tone output image data;
Image forming means for forming an image corresponding to the output image data;
Toner consumption calculation means for calculating the amount of toner consumed for image formation based on the input image data;
The data processing means performs the data processing so that a predetermined correlation is established between the input image data and the output image data, and the gradation value and the image obtained in advance in the image forming means are determined. The image formation is characterized in that the gradation value of the output image data is scaled so that the increase in the image density with respect to the increase in the gradation value is equal to or less than the saturation start gradation value based on the relationship with the density. apparatus.
前記データ処理手段は、前記入力画像データの階調値に比例した階調値を有する前記出力画像データを生成する請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the data processing unit generates the output image data having a gradation value proportional to a gradation value of the input image data. 前記トナー消費量算出手段は、前記入力画像データの階調値を積算し、その積算値に基づきトナー消費量を算出する請求項1または2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner consumption amount calculating unit integrates gradation values of the input image data and calculates a toner consumption amount based on the integration value. 前記データ処理手段は、前記入力画像データの階調値に対し所定の階調再現特性を有する前記出力画像データを生成する請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the data processing unit generates the output image data having a predetermined gradation reproduction characteristic with respect to a gradation value of the input image data. 前記トナー消費量算出手段は、前記入力画像データの階調値を前記階調再現特性に基づいて補正して積算し、その積算値に基づきトナー消費量を算出する請求項4に記載の画像形成装置。   The image formation according to claim 4, wherein the toner consumption amount calculating unit corrects and integrates the gradation value of the input image data based on the gradation reproduction characteristic, and calculates the toner consumption amount based on the integrated value. apparatus. 前記像形成手段は、階調値を多段階に変更設定しながら各階調値でパッチ画像を形成し、
前記データ処理手段は、前記パッチ画像の濃度検出結果に基づいて前記飽和開始階調値を定める請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
The image forming unit forms a patch image with each gradation value while changing and setting gradation values in multiple stages,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the data processing unit determines the saturation start gradation value based on a density detection result of the patch image.
前記データ処理手段は、階調値の増加に対する前記パッチ画像の濃度の増分が所定の閾値以下となる階調値のうち最小の値を前記飽和開始階調値とする請求項6に記載の画像形成装置。   7. The image according to claim 6, wherein the data processing means sets the minimum value among the tone values at which the increase in the density of the patch image with respect to the increase in the tone value is a predetermined threshold value or less as the saturation start tone value. Forming equipment. トナー色に対応する多階調の入力画像データにデータ処理を施して、前記入力画像データに対し所定の相関性を有する多階調の出力画像データを生成するデータ処理工程と、
前記出力画像データに対応する画像をトナーを用いて形成する像形成工程と、
前記入力画像データに基づいて、画像の形成に消費されるトナーの量を算出するトナー消費量算出工程と
を備え、
前記データ処理工程では、予め求めた前記像形成工程における階調値と画像濃度との関係に基づき、階調値の増加に対する画像濃度の増加が飽和し始める飽和開始階調値以下となるように、前記出力画像データの階調値をスケーリングする
ことを特徴とする画像形成方法。
A data processing step of performing data processing on multi-tone input image data corresponding to a toner color to generate multi-tone output image data having a predetermined correlation with the input image data;
An image forming step of forming an image corresponding to the output image data using toner;
A toner consumption calculation step for calculating an amount of toner consumed for image formation based on the input image data,
In the data processing step, based on the relationship between the gradation value and the image density obtained in advance in the image forming step, the increase in the image density with respect to the increase in the gradation value is equal to or less than the saturation start gradation value at which saturation starts. An image forming method characterized by scaling gradation values of the output image data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016051006A (en) * 2014-08-29 2016-04-11 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Image formation device and image formation method

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