JP2009003431A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い精度でトナーの消費量を算出する。
【解決手段】 画像データに基づいて像担持体に潜像を形成する画像形成装置は、画像データを構成する複数の画素からなる部分領域に含まれる注目画素の露光量を算出する第１の算出部と、注目画素の周辺に配置され、部分領域を構成する周辺画素の露光量を算出する第２の算出部と、注目画素の露光量と周辺画素の露光量とに基づいて、注目画素のトナー消費量を算出するトナー消費量算出部とを備え、第２の算出部は、注目画素に対する周辺画素の画素位置ごとに、周辺画素に対応する画像データに重み付けをおこない当該注目画素における露光量を算出することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成技術に関するものである。

近年のプリンタは、高画質化、高速化、高機能化と共に、画像形成装置本体およびトナー等の画像形成において使用する消耗品の低コスト化が求められている。これに対して、トナー等の画像形成材（現像材）の使用を効率よく制御することによって廃棄トナーを減らしたり電子写真系の調整時間を短縮したり、ランニングコストを抑える提案がなされている（例えば、特許文献１乃至６）。

トナーの消費量を検出する１つの方法として、ビデオカウントと呼ばれる方法がある。ビデオカウントは、プリンタやデジタル複写機で作像しようとする画像データや書込素子駆動時間（例えば、レーザプリンタの露光ユニットのレーザ発光時間）の加算・累積によって画像形成時の画像形成材の消費を予測するものである。つまり、感光体に書き込まれる画素のドット数を計数（カウント）して加算・累積してトナーの消費量を予測するものである。

ビデオカウント方式を適用した従来例を説明する。画像データをビットマップ情報として扱うと、全ビットマップ情報をメモリ等に保持（記憶）させるのはメモリのコストがかかるため、一般的には、デジタル方式の画像形成装置は画素単位でデータ処理を行いやすいビデオストリームとして扱う。

ビデオカウント方式は、作像時のビデオストリームをリアルタイムに加算・累積をする場合が一般的であるが、加算・累積の値（ビデオカウント値）は、実際のトナーの消費量と直接の比例関係が得られない場合がほとんどである。この理由は、画素を正確に矩形形状で近似することができないことが挙げられる。図７は一般的なレーザスキャナによる主走査直線潜像からなる感光ドラム上の電位の様子を模式的に示した図である。図７に示すように、矩形の画素からほぼ円形の露光スポットのはみ出し光（漏れ光）が生じる。

例えば、図７（ａ）〜（ｅ）の段階において、漏れ光と露光状態の変化、それに伴うトナー消費量を計算する上で、漏れ光の影響は無視できないものとなる。

また、電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に書き込まれた１ドット（１画素）は、それに隣接するドットの影響を大きく受ける。その為、同じ１ドットの書き込み画素でも、隣接する画素が白データ中での１ドットと、隣接する画素が黒データ中での１ドットとでは、その１ドットに付着するトナー量が異なってくる。

従って隣接する画素の状態を考慮せずそのまま１画素とカウントする方法の場合には、加算・累積をするので経時的に大きな誤差を生じてしまう。そのため、ビデオカウント値によるトナー残量の予測やトナー消費量の予測が正確に出来ないという不具合がある。そこでビデオカウント値とトナーの消費量との不一致を解消するため、隣接画素の書き込み情報により注目画素の画素数を補正する。具体的には、３×３マトリックスの中央を注目画素としてビデオカウントする際、その周りの８画素を隣接画素として、隣接画素の書き込みのある画素数で補正する提案がなされている（例えば、特許文献７）。
特開平６−１３８７６９号公報 特開２００２―１８９３８５号公報 特開平６−１１９６９号公報 特開平６−１７５５００号公報 特開２００３−１２２２０５号公報 特開平１０−２３９９８０号公報 特開２００６−１９５２４６号公報

しかしながら、特許文献７のビデオカウント方式では、注目画素に隣接している画素の書き込み情報のみにより注目画素の画素数を補正するため、実際のトナーの消費量との関係が不十分で、計測後の誤差が残る欠点がある。ビデオカウント値と実際のトナーの消費量との誤差が残る理由は、以下のことが考えられる。

これは累積画素数と累積露光量を類似したものとしているためである。つまり、隣接画素数を２値で累積する場合も、注目画素の上下左右の画素と、対角の位置にある画素の「重み」が同じとして捉えていることである。注目画素の受ける影響は、隣接している画素の位置（距離）に応じて影響を受ける度合いが異なる。これは画素の中心でみても√２比の距離差が生じるからである。また隣接していなくとも周辺にある画素の影響も隣接画素と同様距離に応じた影響を受ける為、考慮する必要がある。この様な誤差を考慮しておくことはビデオカウントの精度を維持する上で重要である。

本発明は上述の従来技術における課題を鑑みて、高い精度で画像形成材（トナー）の消費量の算出が可能な画像形成技術の提供を一つの目的とする。

あるいは、算出したトナーの消費量に基づき、画像形成装置の状態検知を正確に行い、メンテナンスのタイミングを報知することが可能な画像形成技術の提供を一つの目的とする。

あるいは、算出したトナーの消費量に基づき、トナー補給のタイミングを報知し、無駄なトナー補給や廃棄トナーを減らすことを可能にする画像形成技術の提供を一つの目的とする。

上記の目的の少なくとも一つを解決する本発明にかかる画像形成装置は、画像データに基づいて像担持体に潜像を形成する画像形成装置であって、
前記画像データを構成する複数の画素からなる部分領域に含まれる注目画素の露光量を算出する第１の算出手段と、
前記注目画素の周辺に配置され、前記部分領域を構成する周辺画素の露光量を算出する第２の算出手段と、
前記注目画素の露光量と前記周辺画素の露光量とに基づいて、前記注目画素のトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段とを備え、
前記第２の算出手段は、前記注目画素に対する前記周辺画素の画素位置ごとに、前記周辺画素に対応する画像データに重み付けをおこない当該注目画素における露光量を算出することを特徴とする。

本発明によれば、高い精度で画像形成材（トナー）の消費量の算出が可能になる。

あるいは、算出したトナーの消費量に基づき、画像形成装置の状態検知を正確に行い、画像を調整する調整タイミングを報知することが可能になる。

あるいは、算出したトナーの消費量に基づき、トナー補給のタイミングを報知することで、無駄なトナー補給や廃棄トナーを減らすことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るレーザスキャナを備えた電子写真方式の画像形成装置の概略的な構成を示す図である。図１（ａ）において、半導体レーザ素子１０１は、レーザの発光を制御する制御信号１０５に基づき、レーザ光を照射する。ポリゴンミラー１０２ａは、半導体レーザ素子１０１より照射されたレーザ光を反射して、fθレンズ１０４を介して像担持体である感光ドラム１２１にレーザ光を照射する。ポリゴンミラーの駆動装置１０２ｂは、ポリゴンミラー１０２ａの回転駆動を制御することが可能である。尚、ｆθレンズ１０４は、レーザ光を、感光ドラム（像担持体）１２１の回転方向（副走査方向という）と直角を成す方向（主走査方向という）に等速度での走査となるように変換するものである。

フォトセンサ１０３は、レーザ光路１０６上に配置されており、主走査方向におけるレーザ光の走査開始を検知することが可能である。

半導体レーザ素子１０１、ポリゴンミラー１０２ａ、駆動装置１０２ｂ、フォトセンサ１０３、fθレンズ１０４、制御信号１０５、及びレーザ光路１０６は、レーザビームスキャナ１００を構成する。

図１（ｂ）に示すように、レーザビームスキャナ１００からレーザ光が感光ドラム１２１に照射される。感光ドラム１２１は、感光ドラム帯電器１２３により予め定められた電位に表面が帯電されており、レーザ光の照射を受けて静電潜像が形成される。駆動装置１２２の制御の下に感光ドラム１２１は回転駆動が可能である。現像器１２４は、感光ドラム１２１上の静電潜像に画像形成材（トナー）を付着させて、トナー像を形成する。トナー濃度検知センサ１２６は、感光ドラム１２１上のトナー像の濃度を測定する。紙等の記録媒体は、搬送経路１２７から給紙され、転写器１２５は、感光ドラム１２１上からトナー像を記録媒体に転写する。

感光ドラム１２１、駆動装置１２２、感光ドラム帯電器１２３、現像器１２４、転写器１２５、トナー濃度検知センサ１２６、及び搬送経路１２７は、トナー像形成部１２０を構成する。

画像データ保持部１５１は外部から画像データを入力し保持する。濃度変換部１５２は、濃度変換テーブルを用いて、画像データ保持部１５１から受け取った画像データの濃度を、レーザ発光量に変換した発光量データを生成する。濃度変換部１５２は、生成した発光量データを、レーザの発光を制御する制御信号１０５として半導体レーザ素子１０１に出力する。参照番号１６０はビデオカウント部である。画像データ保持部１５１、濃度変換部１５２、及びビデオカウント部１６０は、画像処理部１５０を構成する。

システム制御部１９０は、画像形成装置の全体的な制御を司る。レーザビームスキャナ１００、トナー像形成部１２０、画像処理部１５０は、システム制御部１９０の指示に従って連携して動作することが可能である。

画像処理部１５０は画像形成装置と接続する情報処理装置から種々の画像データを受信する。画像処理部１５０は受信した画像データに基づき、画像形成で必要とされるレーザ発光量を実現するためのデータ（発光量データ）を生成し、レーザの発光を制御する制御信号１０５としてレーザビームスキャナ１００に出力する。制御信号１０５に基づいてレーザビームスキャナ１００の半導体レーザ素子１０１は、レーザ光の照射を行い、感光ドラム１２１上にビームが走査され、静電潜像が形成される。トナー像形成部１２０は静電潜像をトナーにより顕像化する。

次に、ビデオカウント部１６０の詳細について説明する。図３は、ビデオカウント部１６０の内部回路を拡大した図である。参照番号３０１はビデオ入力信号（ビデオストリーム）であり、レーザ発光パターンと同等の画像データである。画像形成状態になるとビデオストリーム３０１がビデオカウント部１６０に入力される。

参照番号３１０ａ〜３１０ｈは、レーザを照射する主走査方向に対応する、複数の走査ライン分のラインバッファ（格納手段）であり、８本のラインバッファは、レーザビームスキャナ１００の８走査分に対応する。図示しないライン同期信号によりラインバッファ３１０ａ〜３１０ｈを順次切り替えて、順に８本のラインバッファに画像データの書き込みが行われる。８本のラインバッファ３１０ａ〜３１０ｈに画像データの書き込みが終わると、最初に書き込みが行われたラインバッファに上書きする形で９ライン目の画像データが書き込まれる。順次、１０ライン目、１１ライン目、と続き、ビデオストリーム３０１の最後まで書き込み動作が行われる。このときビデオストリーム３０１は先頭および最後尾に７ラインの余白を備え、さらに各ラインは、画像の左端および右端に対応する７画素分の余白のデータが含まれているものとする（図６を参照）。

参照番号３１１ａ〜３１１ｇはラインバッファ３１０ａ〜３１０ｇから出力される出力データである。レーザビームスキャナ１００の７走査分のデータがそれぞれ７画素ずつ入力され、合計４９画素分（部分領域を構成する画素数）の画像データが乗算器３３０に入力され、保持される。ラインバッファは順次切り替えられ、ラインバッファから出力されるデータが乗算器３３０に入力される。

ビデオカウント部１６０は余白を含め７ライン分のラインバッファにデータが書き込まれると、有効なビデオカウントの計算を開始する。

参照番号３２０は重み付けデータ保持部であり、注目する画素（注目画素）との距離（画素距離）に基づき、重み付けをした重み付けデータを保持している。信号３２２はシステム制御部１９０から重み付けデータ保持部３２０に重み付けデータを書き込むための信号である。重み付けデータ保持部３２０にはレーザスキャナ光学系から得られるレーザスポットプロファイルに基づいた計算用の係数値（例えば図５Ｂに示す数値）が入力される。

ビデオカウントの計算開始に同期して、重み付けデータ保持部３２０（保持手段）は、乗算器３３０に重み付けデータの出力信号３２１ａ〜３２１ｇを出力することが可能である。

乗算器３３０は、７ラインのうち中央となる４ライン目の画像データの１画素を注目画素とし、注目画素とその周辺の４８画素とについて、ラインバッファの出力データ（露光光量）と重み付けデータとの乗算を行う。

乗算器３３０は、ページを構成する部分領域に含まれる注目画素に対する重み付けデータの乗算結果を中心画素露光量データとする。この場合、乗算器３３０は、第１の算出手段として機能する。そして、乗算器３３０は、注目画素の周辺に配置され、部分領域を構成する周辺の４８画素について、画素距離に応じた重み付けデータの乗算を行い、その乗算結果を周辺画素露光量データとする。この場合、乗算器３３０は、第２の算出手段として機能する。

そして、乗算器３３０は、中心画素露光量データと、４８画素に対応する周辺画素露光量データと、合わせて４９画素に対応する乗算結果出力信号（部分露光量データ３３１ａ〜３３１ｇ）を露光量加算器３４０（第３の算出手段）に出力する。

露光量加算器３４０は、乗算器３３０から出力された乗算結果出力信号（部分露光量データ３３１ａ〜３３１ｇ）を加算する。露光量加算器３４０（第３の算出手段）は、この加算結果を、注目画素の位置における総露光量データ３４１として出力する。

変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０（変換手段）は、露光量加算器３４０から出力された注目画素位置における総露光量データ３４１をＬＵＴデータに従って、画素単位のトナーの消費量を示すデータ（画素トナー消費量データ）に変換する。そして、画素トナー消費量データ３５１を出力する。

ここで、ＬＵＴデータは、露光量からトナー消費量へ変換するための変換係数値である。信号３５２は、システム制御部１９０から送信され、変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０にＬＵＴデータを書き込むための信号である。変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０には、後述する自己調整シーケンスで得られた露光量からトナー消費量へ変換するための変換係数値が入力される。

変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０により変換された画素トナー消費量データ３５１はトナー消費量算出部３６０に入力される。トナー消費量算出部３６０は、ページ単位のトナー消費量を計算することが可能であり、システム制御部１９０から送信される制御信号３６２の受信により初期化される。この初期化によりページ単位のトナー消費量のデータはゼロクリアされる。

トナー消費量算出部３６０は、余白の領域等を除いた有効領域の画素トナー消費量データ３５１を逐次累積加算することが可能である。

以上の処理を注目画素を変えて計算を行い、トナー消費量算出部３６０は、画素トナー消費量データ３５１を逐次累積加算し、最終的にページ単位でトナー消費量３６１を算出し、出力する。

次に、ページを構成する部分領域の画素数として、７（画素）ｘ７（画素）に注目した物理的背景について説明する。図４Ａは、ある注目画素のレーザスポットの中心からの距離（画素）と、感光ドラム面上の露光量と、の関係（露光量プロファイル）を示す図である。

レーザスポットは略正円形のスポット形状で、１画素を形成する光学的な強度を有するが、ある注目画素に隣接する２画素、３画素、・・・離れた距離（位置）に漏れ光があることが光学設計上、数値的にわかっている。露光量の分布は、注目画素を中心に対称となる。

総露光量に対する約１％の誤差を目標精度とすると、図４Ａの場合、注目画素（０）から３画素離れた距離までの露光量の分布を考慮すればよい。注目画素（０）から４画素以上離れた距離に関しては、露光量の計算を省略することができる。本実施形態では、ビデオカウント部１６０は、総露光量の計算を、注目画素（０）に対して、左右それぞれ３画素、上下それぞれ３画素を確保した矩形領域（７（画素）×７（画素））に対して行っている。尚、ビデオカウント部１６０は、総露光量に対する目標精度により矩形領域のサイズ（ｎ（画素）×ｎ（画素）、ｎ（画素）ｘｍ（画素）等、ｎ、ｍは自然数）を設定することが可能である。

図５Ａは、図４Ａの露光量プロファイルに基づいて、重み付けデータ保持部３２０が保持する重み付けデータの分布を例示する図である。図５Ａのｘ方向はレーザ光が感光ドラム１２１を走査する主走査方向に対応し、ｙ方向は感光ドラム１２１の回転に対応する副走査方向に対応する。図５Ａのｚ方向は、主走査方向（ｘ）及び副走査方向（ｙ）により特定される面内の画素位置に対応している重み付けデータを示す。

升目の領域５１０は画像データの画素を示す。図５Ａにおいて升目の領域５３０に対応する重み付けデータは「４２．７」である。重み付けデータの単位は、計算過程における相対値を示し、無次元化されたものである。図５Ｂは、主走査方向（ｘ）及び副走査方向（ｙ）による面内の升目の領域に対応する重み付けデータを例示する図である。

升目の領域の１つはレーザビームスキャナ１００によって感光ドラム１２１上に集光されるほぼ円形のレーザスポット５２０に対応する（図５Ａ）。複数の部分露光量の重ね合わせは、感光ドラム１２１上の電荷量の変動に線形に対応するので、総露光量を求めるためには加算アルゴリズムを適用することができる。

ここで、重み付けデータＨは、重み付け量計算ＬＵＴを示す関数fと、注目画素の位置（ｘ0,ｙ0）と、係数計算画素の位置を示す（ｘ,ｙ）と、を用いて、次式（１）のように表すことができる。尚、重み付けデータは、レーザスポットの扁平円形状等に従って、主走査方向と副走査方向の距離に対して非対称に重み付け係数を設定することも可能である。

Ｈ＝ｆ（ｘ−ｘ0,ｙ−ｙ0） ・・・・（１）
例えば、注目画素（Ｓ１、１）の場合、ｆ（０、０）＝４２．７２である（図５Ｂ）。

図６は画像データの画素に対応する露光光量の分布を例示する図である。升目の数値(Nij)は２次元配列のデータとして、露光光量のデータが設定されている。例えば、図５Ｂに示す重み付けデータと、露光光量のデータを用いて、注目画素６０１に関する部分露光量データは（２）式のように表される。

注目画素（Ｎij）を右隣の画素６０２にずらして計算する場合、（３）式により部分露光量データが計算される。

他の注目画素についても同様の計算を行うことにより、部分露光量データを算出することができる。注目画素を切り替えていき、注目画素ごとに算出される部分露光量データを逐次加算することにより、ページ単位の画像形成材（トナー）の消費量を算出することができる。

次に、変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０の変換プロファイル（変換係数値）を決定する方法について説明する。

本実施形態に係る画像形成装置は、レーザビームスキャナ１００およびトナー像形成部１２０の動作を微調（制御）するための自己調整シーケンスを実行することが可能である。画像形成装置が設置されている周辺環境の変動や連続動作、休止期間（例えば、電源OFF期間）などの動作状況に応じて、システム制御部１９０が自己調整シーケンスを起動する。システム制御部１９０は、自己調整シーケンスを、例えば、画像形成ジョブの合間（画像形成ジョブ１の終了後、次の画像形成ジョブ２が投入される前）、画像形成装置の起動時等において実行することが可能である。自己調整シーケンスに基づき、変換プロファイル（変換係数値）が決定される。

図２Ａは、自己調整シーケンスの処理の流れを説明する図である。

ステップＳ２０１において、システム制御部１９０は、画像形成装置の状態変化の有無を判定する。ここで、状態変化は、先に説明したように、周辺環境の変動や連続動作、休止期間等の動作状況に基づき判定される。状態変化が生じない場合、自己調整シーケンスは、実行されず、システム制御部１９０は状態変化の発生を監視した状態で待機する。

ステップＳ２０１の判定で、状態変化が発生したと判定された場合（Ｓ２０１−Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０２に進められ、自己調整シーケンスがスタートする。

ステップＳ２０３において、システム制御部１９０は、トナー像形成部１２０に測定用パターンを形成させ、トナー濃度検知センサ１２６を用いて測定用パターンを読み取る。ステップＳ２０４において、読み取りの結果に基づき、測定用パターンの濃度を求める。

ステップＳ２０５において、測定用パターンの濃度と、予め定められている基準濃度とを比較し、基準濃度以上であれば（Ｓ２０５−Ｙｅｓ）、自己調整シーケンスを終了する（Ｓ２０７）。

一方、ステップＳ２０５の判定で、測定用パターンの濃度が基準濃度よりも低い濃度の場合（Ｓ２０５−Ｎｏ）、処理はステップＳ２０６に進められる。

ステップＳ２０６において、システム制御部１９０は、例えば、制御信号１０５を制御して半導体レーザ素子１０１から照射するレーザの強度を強くしたり、現像用の高圧電圧等を高くするなど、基準濃度の条件を満たすように画像形成条件の調整を行う。

そして、処理は、ステップＳ２０３に戻され、同様の処理が繰り返される。新たに形成された測定用パターンの濃度が基準濃度を超えていた場合に（Ｓ２０６−Ｙｅｓ）、自己調整シーケンスは終了する。

図２Ｂは自己調整シーケンスにおいて形成される測定パターンを例示する図である。測定パターンはパルス幅変調（ＰＷＭ）されたレーザを、発光時間（DUTY）を段階的に切り替えて照射することにより形成される。測定パターンは、トナー濃度検知センサ１２６で検出可能な形状や位置に形成される。トナー濃度検知センサ１２６の検知結果に基づき、半導体レーザ素子１０１から照射するレーザの強度、露光量のほかに、トナー像形成部１２０の調整に必要な帯電量、現像用の高圧電圧（現像バイアス）等がシステム制御部１９０により調整される。

システム制御部１９０は、作像に用いたレーザの露光強度（露光量）と、トナー濃度検知センサ１２６により検知されたトナー濃度と、により露光量からトナー消費量へ変換するための変換係数値を演算する。

図４Ｂは、自己調整シーケンスにおいて、段階的切り替えた露光強度（露光量）とトナー消費量の特性（プロファイル）を示す図であり、条件を変えたプロファイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４例を図示している。横軸は画素総露光量（露光量）であり、縦軸は画素トナー消費量である。単位は、いずれの単位も無次元化されており、計算過程上の相対値で示している。

感光ドラム１２１の露光量は感光ドラム１２１上の電荷量としてトナー消費量と比例しているが、感光ドラム面上の帯電量には上限と下限があるため、露光量にかかわらず、画素単位での飽和最低トナー消費量と飽和最大トナー消費量が決められている。そのため、各プロファイルにおいて、上限と下限付近でトナー消費量は平坦に近い形で表される。

図４Ｂのプロファイルに基づいて、システム制御部１９０は、露光条件に応じたプロファイルを選択して、露光量からトナー消費量へ変換するための変換係数値を演算することができる。この際、測定パターンの測定点以外のデータに関しては、図４Ｂのプロファイルに基づいて、システム制御部１９０は補間演算を行い、露光量からトナー消費量へ変換するための変換係数値を演算することが可能である。

この補完演算処理は静電現像の単調特性と飽和特性に基づいて行われており、トナー現像特性を再現する上で精度劣化が小さくなるよう工夫されている。

システム制御部１９０は算出した変換係数値を信号３５２により変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０に書き込む。そして、変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０は、露光量加算器３４０から出力された注目画素位置における総露光量データ３４１を変換係数値（ＬＵＴデータ）に従って、画素単位のトナーの消費量を示すデータ（画素トナー消費量データ）に変換する。変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０は、変換した画素トナー消費量データ３５１をトナー消費量算出部３６０に出力する。

トナー消費量算出部３６０は、余白の領域等を除いた有効領域の画素トナー消費量データ３５１を逐次累積加算する。注目画素を順次切り替えて、画素トナー消費量データ３５１を算出し、逐次加算することによりページ全体のトナー消費量を算出することができる。

本実施形態に拠れば、高い精度で画像形成材の消費量の算出が可能となる。

算出されたトナー消費量は、応用としては様々な用途で用いられる。例えば、トナーカートリッジや、電子写真プロセスカートリッジ、感光ドラム、感光ドラムクリーナ、定着クリーナ、など各種の消耗品の寿命計測や寿命判断が高い精度で可能になる。

例えば、システム制御部１９０は、トナー消費量の算出結果を保存し、保存したトナー消費量の累積値を参照して、消耗品の寿命計測や寿命判断を行うことが可能である。

システム制御部１９０は、保存したトナー消費量の累積値に基づき、画像の濃度や階調を調整するなど画像を調整する自己調整シーケンス（図２Ａ）の実行のタイミング（調整タイミングである調整時期）を制御することも可能である。

また、システム制御部１９０は、画像形成装置の状態検知を正確に行うことができる。これにより、適切なタイミングでメンテナンスの報知、メンテナンスの実行（調整動作の実行）が可能になるので、画像形成装置の画像形成不能時間（ダウンタイム）を短縮化することができる。

また、システム制御部１９０は、保存したトナー消費量の累積値に基づき、トナー補給のタイミングを報知することができる。これにより、トナーボトルから現像器へのトナー補給制御量が緻密に行われることで無駄なトナー補給や廃棄トナーを減らすことが可能となる。

（変形例）
上述の実施形態では１画素を注目し、注目する画素の周辺に漏れ光が生じる場合の画像形成材（トナー）の消費量の算出をシングルレーザビームの画像形成装置を例に説明した。本発明の趣旨は、この例に限定されず、例えば、マルチビームレーザスキャナなど、発光スポットとなる注目画素の周辺に漏れ光が生じる光描画装置においても適用することは可能である。

上述の画像形成装置は、注目画素と周辺画素の画像データを保持するメモリを備える構成としたが、描画前にデジタルデータおよび計算機上のソフトウエア等で計算を行っても同様の効果を得ることが可能である。１つの注目画素と、その周辺の画素により形成される部分画像領域の範囲（２次元範囲）は７画素ｘ７画素に限定されず、例えば、図４に示す露光量プロファイルに基づいて、漏れ光の影響を注目画素からどこまで考慮するかにより任意に決定することができる。

例えば、注目画素の上下左右斜めの８画素を含む９画素としたり、９画素ｘ９画素やそれ以上の大きな範囲を設定することも可能である。また、部分画像領域は、正方領域に限定されず、例えば、レーザを照射する主走査方向と、主走査方向に直交する副走査方向のサイズを、例えば、３画度ｘ５画素とすることも可能である。部分画像領域の範囲は、求める精度と演算部資源のトレードオフにより決定することが可能である。重み付け係数の決定は、レーザの主走査方向と時間の関係、レーザスポットの扁平円形状等に従って、主走査方向と副走査方向の距離に対して非対称に重み付け係数を設定し演算したり、非対称のＬＵＴを設定してトナー消費量の算出精度を高めることもできる。

また、主走査方向のみの１次元の範囲においても、１ドット単位でドットや空白ドットがランダムに発生する様々な画像データに対し総露光量の加算により漏れ光の近接効果を計算し、より高い画像形成材（トナー）の消費量の算出精度を得ることができる。

上述の実施形態においては、注目画素と周辺画素との距離に基づいて、７画素ｘ７画素の領域の重み付け係数を決定する構成としたが、距離との相関により重み付け係数を決定できれば、ＬＵＴではなく数学的演算式を用いることも可能である。

また、総露光量からトナー消費量への変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３５０についても同様で、注目画素における総露光量とトナーの消費量との関係を数学的演算式により定式化できれば、ＬＵＴに代わり数学的演算式を使用することが可能である。

（他の実施形態）
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給することによっても、達成されることは言うまでもない。また、システムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される。また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本実施形態に係るレーザスキャナを備えた電子写真方式の画像形成装置の概略的な構成を示す図である。 自己調整シーケンスの処理の流れを説明する図である。 自己調整シーケンスにおいて形成される測定パターンを例示する図である。 ビデオカウント部１６０の内部回路を拡大した図である。 ある注目画素のレーザスポットの中心からの距離（画素）と、感光ドラム面上の露光量との関係を示す図である。 自己調整シーケンスにおいて、段階的切り替えた露光強度（露光量）とトナー消費量の特性（プロファイル）を示す図である。 図４Ａの露光量プロファイルに基づいて、重み付けデータ保持部３２０が保持する重み付けデータの分布を例示する図である。 主走査方向（ｘ）及び副走査方向（ｙ）による面内の升目の領域に対応する重み付けデータを例示する図である。 画素に対応する露光光量の分布を例示する図である。 一般的なレーザスキャナによる主走査直線潜像からなる感光ドラム上の電位の様子を模式的に示した図である。

符号の説明

１００ レーザビームスキャナ
１２１ 感光ドラム
１２２ 駆動装置
１２５ 転写器
１２６ トナー濃度検知センサ
１５０ 画像処理部
１５１ 画像データ保持部
１５２ 濃度変換部
１９０ システム制御部

Claims (9)

1. 画像データに基づいて像担持体に潜像を形成する画像形成装置であって、
   前記画像データを構成する複数の画素からなる部分領域に含まれる注目画素の露光量を算出する第１の算出手段と、
   前記注目画素の周辺に配置され、前記部分領域を構成する周辺画素の露光量を算出する第２の算出手段と、
   前記注目画素の露光量と前記周辺画素の露光量とに基づいて、前記注目画素のトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段とを備え、
   前記第２の算出手段は、前記注目画素に対する前記周辺画素の画素位置ごとに、前記周辺画素に対応する画像データに重み付けをおこない当該注目画素における露光量を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー消費量算出手段は、前記注目画素の露光量と前記周辺画素の露光量とに基づいて、該注目画素の総露光量を算出する第３の算出手段と、
   前記総露光量を、前記注目画素のトナー消費量に変換する変換手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー消費量算出手段は、前記注目画素ごとに算出した前記注目画素のトナー消費量に基づいて、前記画像データによるトナー消費量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体に潜像を形成する際の主走査方向に対応する、複数の走査ライン分の画像データを格納する格納手段を更に備え、
   前記格納手段は、予め定めた部分領域を構成する画素数に応じた画像データを出力することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記部分領域における画素位置ごとに画像データの重み付けをする重み付けデータを保持する保持手段を更に備え、
   前記第１の算出手段は、前記注目画素に対応する画像データと、当該注目画素に対応する重み付けデータに基づき、当該注目画素における露光量を算出し、
   前記第２の算出手段は、前記周辺画素に対応する画像データと、当該周辺画素に対応する重み付けデータに基づき、当該周辺画素の露光量を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記変換手段は、露光量をトナー消費量に変換するための変換係数値を格納する変換ルックアップテーブルを参照して、前記総露光量を、前記注目画素のトナー消費量に変換することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記部分領域のサイズは、レーザを照射する主走査方向の画素数と、当該主走査方向に直交する副走査方向の画素数により決定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 画像形成装置の動作を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記トナー消費量に基づき、前記画像形成装置の画像を調整する調整タイミングを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。
9. 前記制御手段は、前記トナー消費量に基づき、トナー補給のタイミングを報知することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

Images