JP3661772B2 - トナー消費量検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷データにより変調された光ビームにより感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像に記録材料であるカラートナーを静電的に吸着させて記録用紙に画像を形成するカラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置において、各色のトナーの消費量を簡単な構成で精度よく求める方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
カラーレーザプリンタ等のカラートナーを用いてカラー画像形成を行う装置においては、ユーザに対して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーの消費量あるいは残量を示すことが要望されている。
そのためには、カラー画像形成を行う度毎に各色のトナーがどれだけ消費されたかを検出する必要があるが、近年のカラー画像形成装置においては、記録用紙に実際に印刷される一つ一つのドット（これを印刷ドットと称する）は多階調、即ち１印刷ドットは複数ビット構成となされており、しかも、印刷ドットの値と、消費されるトナー量との関係は非線形であるので、カラー画像形成を行ったときに消費されるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナー消費量を検出することは非常に難しいとされている。
【０００３】
印刷ドットの値とトナー消費量の関係が非線形であることはよく知られているが、例えば次のようなことがある。現在のカラー画像形成装置では、パルス変調方式として、印刷ドットの値に応じた幅を有するパルスを生成してレーザ光の発光時間を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が採用されているのが一般的であるが、一個の印刷ドットだけを印刷したときのレーザ発光時間、即ちＰＷＭ回路から出力されたパルスの幅と、印刷されたドットに消費されるトナー量との関係は概略図７の実線で示すようになることが知られている。レーザ発光時間は印刷ドットの値に応じたものであるから、以上のことは印刷ドットの値とトナー消費量との関係は非線形であることを意味しているということができる。
【０００４】
しかし、図７の実線で示す関係は常に成り立つのではない。例えば、ある値の印刷ドットを１つだけ単独で印刷したときのトナー消費量がＸｍｇであるとしても、当該印刷ドットの前後の隣接する印刷ドットの値によっては、当該印刷ドットを印刷するに要するトナー量はＸｍｇとは異なってくるのである。
このように、印刷ドットを単独で１個だけ印刷する場合にも印刷ドットの値と消費トナー量の関係は非線形であり、さらに、その前後の隣接する印刷ドットの値によっても当該印刷ドットを印刷する場合に消費されるトナー量は変化するという、非常に複雑な現象があるのである。
【０００５】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、１印刷ドットが複数ビット構成であるカラー画像形成装置においても、簡単な構成で、しかも精度よく、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナーの消費量を検出することができるトナー消費量検出方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る第１のトナー消費量検出方法は、請求項１記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値を定め、所定の単位の期間に、印刷する各色の画像について、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの３つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求めることを特徴とする。
また、本発明に係る第２のトナー消費量検出方法は、請求項２記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値を定め、所定の単位の期間に、印刷する各色の画像について、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する３連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの４つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、前記３連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求めることを特徴とする。
本発明に係る第１のトナー消費量検出装置は、請求項３記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第１比較回路と、第１の閾値より大きく、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第２比較回路と、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の出力に基づいて、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの３つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求める演算手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る第２のトナー消費量検出装置は、請求項４記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第１比較回路と、第１の閾値より大きく、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第２比較回路と、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の出力に基づいて、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する３連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの４つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、前記３連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求める演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
ところで、上述したように印刷ドットの値と消費トナー量との関係は非線形であるので、印刷ドットの値に着目してトナー消費量を検出しようとすることは難しいものとなる。そこで、本発明者は、種々の実験の結果、各々の印刷ドットの値それ自体に着目するのではなく、入力する印刷ドット列がどのような値の印刷ドットの配列となっているか、その配列のパターンに着目してトナー消費量を検出する２つの方法を見出したのである。第１の方法は基本的な方法であり、第２の方法は第１の方法の改良である。なお、実験結果については後に示す。
【０００８】
［第１のトナー消費量検出方法］
まず、第１の方法について説明する。
この方法においては、印刷ドットの値に２つの閾値Ｖth1 、Ｖth2 を定めて印刷ドット列の配列パターンを３種類にパターン分けする。第１の閾値Ｖth1 は印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するためのものであり、印刷ドットの階調値でＶth1＝１とする。第２の閾値Ｖth2 は階調値がある程度以上であるか否かを判別するためのもので、印刷ドットのビット構成によって適宜定めることができるが、１印刷ドットが６ビット構成の場合には、印刷ドットの階調値でＶth2＝４８程度とするのがよいことが実験によって確認されている。このことについては後に比較例を示す。実は、Ｖth2＝４８というのは、１印刷ドットが６ビット構成の場合、図７においてＰで示すように、レーザ発光時間とトナー消費量の関係を示すグラフにおけるレーザ発光時間が長い方の変曲点近傍の階調値に対応していることが確認されている。
【０００９】
そして、印刷ドット列の配列のパターンを次の３種類にパターン分けする。
▲１▼孤立ドット…階調値が第２の閾値以上である印刷ドットで、且つその前後の印刷ドットの階調値が共に第２の閾値未満である印刷ドット。このような印刷ドットを孤立ドットと称する。
▲２▼２連続ドット…階調値が第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する場合。この場合を２連続ドットと称する。
▲３▼中間値ドット…階調値が第１の閾値以上で第２の閾値未満である印刷ドット。このような印刷ドットを中間値ドットと定義する。
【００１０】
このようにパターン分けするのは概略次のようである。
図７からも容易に理解できるように、値が第２の閾値以上である印刷ドットと、中間値ドットでは明らかにトナー消費量が異なる。そこで、まず値が第２の閾値以上のものと、それ未満の中間値ドットに分けることの妥当性は明らかである。次に孤立ドットと２連続ドットを区別することについては次のようである。例えば、ある色について、最大階調の印刷ドットを１つだけ単独で印刷したときのトナー消費量がＸｍｇであることが分かっているとする。このとき、最大階調の印刷ドットを２ドット連続して印刷したとすると、このときの当該色のトナーの消費量は、Ｘｍｇの２倍ではなく、それより若干多くなることが知られている。このような事情により、値が第２の閾値以上の印刷ドットであっても、孤立している場合と２つ連続している場合とをパターン分けするのである。
【００１１】
そして、１頁単位あるいはジョブ単位等の適宜な単位の期間に、印刷する画像のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の画像毎に、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数し、その３つの計数値のそれぞれに対して、各パターンに対する重み付けの係数を乗算してそれら３つの値を加算し、その加算値にトナーの色に応じた係数を乗算することにより記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求め、それにオフセット量を加えて、そのときに消費された各色の全トナー量を求めるのである。
【００１２】
ここで、オフセット量というのは、レーザ光による露光時間とは無関係に消費されるトナー量であり、カラー画像形成装置毎に特有な固有値である。即ち、真っ白の画像を印刷した場合にも感光体をクリーニングすると、いくらかのトナーが排出されることが知られている。これがオフセット量である。このオフセット量は色によって異なるので、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナーについてそれぞれオフセット量を測定しておく。
【００１３】
具体的には次のようである。いま、１頁単位に各色のトナー消費量を検出するものとする。また、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
【００１４】
この場合、まず、順次入力するＣ色の画像の印刷ドットについて、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。例えば、いま、Ｃ色の画像の印刷ドット列が図１（ａ）に示すようであるとする。図１（ａ）においては１印刷ドットは６ビット構成で６４階調であるとし、第１の閾値Ｖth1＝1、第２の閾値Ｖth2＝４８としている。そして、矩形は一つ一つの印刷ドットを示し、矩形の中の数値はそれぞれの印刷ドットの階調値を示している。また、図１（ａ）では便宜的に印刷ドットに対して１〜１４の番号を付している。
【００１５】
さて、図１（ａ）において、２番目の印刷ドットの階調値は６０であるので第２の閾値以上であり、その前後の印刷ドットの階調値は４０と２０で共に第２の閾値未満であるので、２番目の印刷ドットは孤立ドットである。１３番目の印刷ドットも同様に孤立ドットである。図１（ｂ）の孤立ドットの欄の黒丸はこのことを示している。
【００１６】
また、６番目の印刷ドットの階調値は第２の閾値以上であり、次の７番目の印刷ドットの階調値も第２の閾値以上である。従って、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットが６番目、７番目と連続しているので、ここで２連続ドットが１回発生している。図１（ｂ）の２連続ドットの欄の７番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。同様に、７番目と８番目の印刷ドットの階調値は共に第２の閾値以上であるので、ここでも２連続ドットが１回発生している。図１（ｂ）の２連続ドットの欄の８番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。以下同様である。
また、中間値ドットは上記の定義により、図１（ｂ）の中間値ドットの欄の黒丸で示すようになる。
従って、図１（ａ）の場合、孤立ドットの個数の計数値は２、２連続ドットの発生回数の計数値は４、中間値ドットの個数の計数値は６となる。
【００１７】
そして、それら３つの計数値のそれぞれに、各パターンに対する重み付け係数を乗算して、それらの３つの値を加算する。そして、更にその加算値にＣ色のトナーの係数を乗算し、更にその乗算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＣ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＣ色トナーの消費量は、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ1 、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ2 、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ3 とし、Ｃ色のトナーの係数をＫc として
となる。
【００１８】
次に、Ｍ色の画像の印刷ドットが順次入力されるが、Ｍ色の画像の印刷ドットに対しても、同様に、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。そして、それら３つの計数値にそれぞれ所定の係数を乗算し、それら３つの値を加算し、更にその加算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＭ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＭ色トナーの消費量は、Ｍ色のトナーの係数をＫm すると
となる。
【００１９】
以下、Ｙ色の画像の印刷ドット、及びＫ色の画像の印刷ドットについても同様である。従って、当該１頁でのＹ色トナーの消費量、Ｋ色トナーの消費量は、Ｙ色のトナーの係数をＫy 、Ｋ色のトナーの係数をＫk として、それぞれ
となる。
【００２０】
なお、上記の各パターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、及び各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値は、種々の画像について印刷を行い、そのときに記録用紙に印刷された各色のトナー量を実測し、その実測されたトナー量と、そのときの印刷した画像の各色の印刷ドット列の孤立ドットの個数、２連続ドットが発生する回数、中間値ドットの個数との関係等に基づいて定めればよい。
【００２１】
上記の(1)〜(4)式では３つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
また、上記の説明では第２の閾値はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋについて全て同じであるとしたが、色によって異ならせてもよいものである。
【００２２】
このようにして求めた各色のトナーの消費量は種々に用いることができる。例えば、当該カラー画像形成装置がパソコンに接続されている場合には、求めたトナー消費量をパソコンに渡して、パソコン側でトナー消費量を積算して記憶しておき、印刷時に棒グラフとして表示するようにすることができる。
【００２３】
以上のようであるので、このトナー消費量検出方法では、印刷画像の各色の印刷ドット列のパターンを孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットの３種類に分け、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、中間値ドットの個数を計数し、それら３つの計数値にそれぞれのパターンに対する重み付け係数を乗算して加算し、その加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、その乗算値にオフセット量を加算するという処理を行えばよいので、後述するように簡単な構成で実現することができる。また、このトナー消費量検出方法は、印刷ドット列に基づいてトナー消費量の検出を行うので、レーザ光を駆動するためのパルスを生成するパルス変調方式に因らず、ＰＷＭを用いる装置にも、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式を用いる装置にも、あるいはＰＷＭとＰＡＭを組み合わせたハイブリッド構成の装置にも適用することができる。
【００２４】
［第１のトナー消費量検出方法を採用したトナー消費量検出装置］
次に、上述したトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を説明する。なお、ここでは１印刷ドットは６ビット構成であるとする。
【００２５】
図２は、トナー消費量検出装置をカラーレーザプリンタに適用した場合の一実施形態の部分ブロック図を示す図であり、１はトナー消費量検出装置、２は第１比較回路、３は第２比較回路、４はドット配列パターン判別回路（以下、単に判別回路と称す）、５は第１カウンタ、６は第２カウンタ、７は第３カウンタ、８は第４カウンタ、９は演算回路、１０はパルス変調回路を示す。なお、ここではカラーレーザプリンタは、１つの感光体の周囲にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の現像器が配置されたタイプのものであるとする。このタイプのカラーレーザプリンタにおいては、１つのレーザ光でＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の静電潜像を１つの感光体に形成することは周知である。また、このタイプのカラーレーザプリンタの全体の構成は周知であり、しかも本発明の本質ではないので、図２では感光体や現像器等については図示を省略している。
【００２６】
以下、図２に示す各部について説明する。
第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値と第１の閾値Ｖth1 とを比較し、第１の閾値以上の値を有する印刷ドットを判別回路４に出力するものであり、この第１の閾値Ｖth1 は階調値で１である。
【００２７】
第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値と第２の閾値Ｖth2 とを比較し、第２の閾値以上の値を有する印刷ドットを判別回路４に出力するものであり、ここでは第２の閾値Ｖth2 は階調値で４８とする。
【００２８】
判別回路４は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次入力される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、２連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、２連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ６に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する。従って、この場合には、階調値が第２の閾値である４８以上の印刷ドットについては、少なくとも、第１カウンタ５と第４カウンタ８の両方に１が出力されることになる。
【００２９】
第１カウンタ５、第２カウンタ６、第３カウンタ７、第４カウンタ８は、それぞれ、判別回路４から１が出力されると、１だけカウントアップする動作を行う。なお、これら４つのカウンタには、それぞれ、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号と、印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。そして、これら４つのカウンタは、スタート信号を受けると、判別回路４からの出力の計数を開始し、エンド信号受けると計数値を演算回路９に渡して計数値をクリアする。
従って、例えば図１（ａ）に示すような印刷ドットの配列があるとすると、判別回路４は、第１カウンタ５に対しては図１（ｃ）の第１カウンタの欄の黒丸で示すように、２番目、６〜１０番目、１３番目の印刷ドットのときにそれぞれ１を出力することになり、従って図１（ａ）に示す印刷ドット列の期間における第１カウンタ５での計数値は７となる。第２カウンタ６〜第４カウンタ８についても同様である。
【００３０】
演算回路９には、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、現在行われているプロセスがどの色のものであるかを示す色信号、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号、及び印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。従って、演算回路９は第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けるが、演算回路９は制御部からの色信号により、各カウンタ５〜８から受け取った計数値が、どの色の画像についてのものであるかを認識している。
【００３１】
そして、演算回路９は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から受けた計数値に基づいて、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、中間値ドットの個数の計数値を求める。孤立ドットの個数の計数値は第３カウンタ７の計数値そのものである。２連続ドットの発生回数の計数値は第２カウンタ６の計数値そのものである。また、中間値ドットの個数の計数値は、第４カウンタ８の計数値から第１カウンタ５の計数値を引いた値で求めることができる。
【００３２】
そして、演算回路９は、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、中間値ドットの個数の計数値の計数値に、それぞれのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 を乗算して、これら３つの値を加算し、更にその加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、更にそれにトナーの色に応じたオフセット量を加算して、今回のプリントにおける当該色のトナー消費量を求める。なお、これら３つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 の値、各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値、及び各色のオフセット量は予め演算回路９に設定されている。
【００３３】
パルス変調回路１０は印刷ドットに基づいてレーザ光を駆動するパルスを生成するものであり、ＰＷＭを用いるものであってもよく、ＰＡＭを用いるものであってもよく、あるいはそれらを組み合わせたハイブリッド構成のものであってもよい。
【００３４】
以下、動作を説明するが、ここでは、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
まず、Ｃのカラー画像形成のプロセスが行われるが、このとき第１カウンタ５〜第４カウンタ８には制御部からスタート信号が通知され、演算回路９には制御部から、Ｃのカラー画像形成であることを示す色信号とスタート信号が通知される。
【００３５】
そして、Ｃの画像の印刷ドットの転送が開始され、この印刷ドットは、第１比較回路２、第２比較回路３、及びパルス変調回路１０に入力される。パルス変調回路１０では一つ一つの印刷ドットの値に基づいてパルス変調が行われ、生成されたパルスはレーザ駆動部（図２には図示せず）に供給される。
【００３６】
また、第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値が第１の閾値Ｖth1 以上の場合には、その印刷ドットの値を判別回路４に出力し、第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値が第２の閾値Ｖth2 以上である場合には、この印刷ドットの値を判別回路４に出力する動作を行う。
【００３７】
そして、判別回路４は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次供給される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、２連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、２連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ６に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する動作を行う。
【００３８】
第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、スタート信号を受けてからエンド信号を受けるまでの間、判別回路４から１が出力される度毎にカウントアップする動作を繰り返す。そして、第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、エンド信号を受けると、そのときの計数値を演算回路９に渡して計数値をクリアし、次の計数動作の待機を行う。
【００３９】
演算回路９は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けると、当該計数値はＣの画像の印刷ドットについての計数値であることを認識しているから、次の式により、このときのＣ色トナーの消費量を求める。
このようにしてＣの画像形成のプロセスが終了すると、次に、Ｍの画像形成のプロセスが開始されるが、このとき第１カウンタ５〜第４カウンタ８には制御部からスタート信号が通知され、演算回路９には制御部から、Ｃのカラー画像形成であることを示す色信号とスタート信号が通知される。
【００４０】
そして、Ｍの画像の印刷ドットの転送が開始され、この印刷ドットは、第１比較回路２、第２比較回路３、及びパルス変調回路１０に入力される。パルス変調回路１０では一つ一つの印刷ドットの値に基づいてパルス変調が行われ、生成されたパルスはレーザ駆動部に供給される。
【００４１】
また、第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値が第１の閾値Ｖth1 以上の場合には、その印刷ドットの値を判別回路４に出力し、第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値が第２の閾値Ｖth2 以上である場合には、この印刷ドットの値を判別回路４に出力する動作を行う。
【００４２】
そして、判別回路４は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次供給される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、２連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、２連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ６に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する動作を行う。
【００４３】
第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、スタート信号を受けてからエンド信号を受けるまでの間、判別回路４から１が出力される度毎にカウントアップする動作を繰り返す。そして、第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、エンド信号を受けると、そのときの計数値を演算回路９に渡して計数値をクリアし、次の計数動作の待機を行う。
【００４４】
演算回路９は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けると、当該計数値はＭの画像の印刷ドットについての計数値であることを認識しているから、次の式により、このときのＭ色トナーの消費量を求める。
【００４５】
次に、Ｙの画像形成のプロセスが行われ、続いてＫの画像形成のプロセスが行われるが、これらの画像形成プロセス時にも同様にして、Ｙ色のトナー消費量、Ｋ色のトナー消費量が求められる。このときのＹ色トナーの消費量、及びＫ色トナーの消費量はそれぞれ次のようである。
【００４６】
【００４７】
なお、以上の例では、１つのレーザ光でＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の静電潜像を１つの感光体に形成するタイプのカラーレーザプリンタに適用した場合について説明したので、各色のトナー消費量の演算は、１つの色画像の形成プロセス毎に行っているが、感光体と現像器のセットを４つ備える、いわゆるタンデムタイプのものに適用する場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つの画像形成プロセスの系統にそれぞれこのトナー消費量検出装置を設ければよいので、１回のプリント単位にトナー消費量を演算するようにすることも勿論可能であるが、ジョブ単位、あるいは１日単位等の適宜な単位でトナー消費量の演算を行うことも可能である。その場合には、４つのカウンタ及び演算回路９に通知する制御信号の形態を、トナー消費量の演算を行う単位に応じて適宜変更する必要があることは当然である。
【００４８】
上記の説明では３つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
【００４９】
演算回路９で求めた各色のトナーの消費量のデータは、トナー消費量あるいはトナー残量の表示を行う処理を司る手段に与えればよい。これにより、当該カラーレーザプリンタにプリントする画像データを与えるパソコンの印刷画面において、各色のトナーの消費量あるいは残量を棒グラフ等の適宜なグラフによって表示することが可能であり、また、当該プリンタ自体に適宜な表示機能を有しているものであれば、その表示機能を用いて各色のトナーの消費量あるいは残量を表示することが可能である。
【００５０】
以上のようであるので、このトナー消費量検出装置によれば、簡単な構成で各色のトナー消費量を求めることができ、しかも、どのようなパルス変調方式を用いるものにも適用することが可能である。
【００５１】
［第２のトナー消費量検出方法］
次に、第２のトナー量検出方法について説明する。なお、孤立ドット、２連続ドット、中間値ドット、第１の閾値、第２の閾値については上述したと同じである。
【００５２】
この第２の方法は、上述した第１の方法の改良であり、第１の方法では印刷ドット列の配列のパターンを、孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットの３種類に分類し、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、及び中間値ドットの個数の計数値の３つの計数値に基づいて各色のトナーの消費量を検出したのであるが、この第２の方法では、上記の３種類のパターンに加えて、３連続ドットをも判別するようにしている。ここで、３連続ドットとは、階調値が第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する場合をいうものとする。
【００５３】
２連続ドットに加えて、３連続ドットをも判別するのは、例えば最大階調の印刷ドットが２つ連続している場合と、３つ連続している場合とでは、後者のトナー消費量は、前者のトナー消費量の３／２ではなく、それより若干多くなるという現象があるので、２連続ドットと３連続ドットとを区別することによって、より精度よくトナー消費量の検出を行うことができると考えられるからである。
【００５４】
具体的には次のようである。いま、１頁単位に各色のトナー消費量を検出するものとする。また、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
【００５５】
この場合、まず、順次入力するＣ色の画像の印刷ドットについて、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。例えば、いま、Ｃ色の画像の印刷ドット列が図３（ａ）に示すようであるとする。なお、図３（ａ）は図１（ａ）と同じである。ここでも１印刷ドットは６ビット構成であり、第１の閾値Ｖth1＝1、第２の閾値Ｖth2＝４８とする。
【００５６】
孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットについては第１の方法で説明したと同じである。３連続ドットについては次のようである。６番目の印刷ドットの階調値は第２の閾値以上であり、次の７番目及び８番目の印刷ドットの階調値も共に第２の閾値以上である。従って、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットが６番目、７番目、８番目と連続しているので、ここで３連続ドットが１回発生している。図３（ｂ）の３連続ドットの欄の８番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。同様に、７番目と８番目と９番目の印刷ドットの階調値は何れも第２の閾値以上であるので、ここでも３連続ドットが１回発生している。図３（ｂ）の３連続ドットの欄の９番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。以下同様である。
従って、図３（ａ）の場合、孤立ドットの個数の計数値は２、２連続ドットの発生回数の計数値は４、３連続ドットの発生回数の計数値は３、中間値ドットの個数の計数値は６となる。
【００５７】
そして、それら４つの計数値にそれぞれ各パターンに対する重み付け係数を乗算して、それらの４つの値を加算する。そして、更にその加算値にＣ色のトナーの係数を乗算し、更にその乗算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＣ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＣ色トナーの消費量は、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ1 、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ2 、３連続ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ3 、中間値ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ4 とし、Ｃ色のトナーの係数をＫc として
となる。
【００５８】
次に、Ｍ色の画像の印刷ドットが順次入力されるが、Ｍ色の画像の印刷ドットに対しても、同様に、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。そして、それら４つの計数値にそれぞれ各パターンに対する重み付け係数を乗算して、それらの４つの値を加算する。そして、更にその加算値にＭ色のトナーの係数を乗算し、更にその乗算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＭ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＣ色トナーの消費量は、Ｍ色のトナーの係数をＫm として
となる。
【００５９】
以下、Ｙ色の画像の印刷ドット、及びＫ色の画像の印刷ドットについても同様である。従って、当該１頁でのＹ色トナーの消費量、Ｋ色トナーの消費量は、Ｙ色のトナーの係数をＫy 、Ｋ色のトナーの係数をＫk として、それぞれ
となる。
【００６０】
なお、上記の各パターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 及び各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値は、種々の画像について印刷を行い、そのときに記録用紙に印刷された各色のトナー量を実測し、その実測されたトナー量と、そのときの印刷した画像の各色の印刷ドット列の孤立ドットの個数、２連続ドットが発生する回数、３連続ドットが発生する回数、中間値ドットの個数との関係等に基づいて定めればよい。
【００６１】
上記の(9)〜(12)式では４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3、ｋ4 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、３連続ドットのパターンに対する重み付け係数、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
また、上記の説明では第２の閾値はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋについて全て同じであるとしたが、色によって異ならせてもよいものである。
なお、このようにして求めた各色のトナーの消費量は種々に用いることができることは上述したと同様である。
【００６２】
以上のようであるので、このトナー消費量検出方法では、印刷画像の各色の印刷ドット列のパターンを孤立ドット、２連続ドット、３連続ドット、及び中間値ドットの４種類に分け、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、中間値ドットの個数を計数し、それら４つの計数値にそれぞれのパターンに対する重み付け係数を乗算して加算し、その加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、その乗算値にオフセット量を加算するという処理を行えばよいので、後述するように簡単な構成で実現することができる。また、このトナー消費量検出方法は、印刷ドット列に基づいてトナー消費量の検出を行うので、レーザ光を駆動するためのパルスを生成するパルス変調方式に因らず、ＰＷＭを用いる装置にも、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式を用いる装置にも、あるいはＰＷＭとＰＡＭを組み合わせたハイブリッド構成の装置にも適用することができる。
【００６３】
［第２のトナー消費量検出方法を採用したトナー消費量検出装置］
次に、上述した第２のトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を説明する。なお、ここでは１印刷ドットは６ビット構成であるとする。
【００６４】
図４は、トナー消費量検出装置をカラーレーザプリンタに適用した場合の一実施形態の部分ブロック図を示す図である。図４に示す構成は図２に示すものと同様であるが、その一部の動作が異なっている。図４において、１１はトナー消費量検出装置、１２はドット配列パターン判別回路（以下、単に判別回路と称す）、１３は第２カウンタ、１４は演算回路を示す。なお、図４において、図２に示すものと同じものについては同一の符号を付して重複する説明を最小限にとどめることにする。また、ここではカラーレーザプリンタは、１つの感光体の周囲にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の現像器が配置されたタイプのものであるとするが、このタイプのカラーレーザプリンタの全体の構成は周知であり、しかも本発明の本質ではないので、図４では感光体や現像器等については図示を省略している。
【００６５】
判別回路１２は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次入力される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、３連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、３連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ１３に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する。
【００６６】
第１カウンタ５、第２カウンタ１３、第３カウンタ７、第４カウンタ８は、それぞれ、判別回路１２から１が出力されると、１だけカウントアップする動作を行う。なお、これら４つのカウンタには、それぞれ、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号と、印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。そして、これら４つのカウンタは、スタート信号を受けると、判別回路１２からの出力の計数を開始し、エンド信号受けると計数値を演算回路１４に渡して計数値をクリアする。
従って、例えば図３（ａ）に示すような印刷ドットの配列があるとすると、判別回路１２は、第１カウンタ５に対しては図１（ｃ）の第１カウンタの欄の黒丸で示すように、２番目、６〜１０番目、１３番目の印刷ドットのときにそれぞれ１を出力することになり、従って図１（ａ）に示す印刷ドット列の期間における第１カウンタ５での計数値は７となる。第２カウンタ１３、第３カウンタ７、第４カウンタ８についても同様である。
【００６７】
演算回路１４には、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、現在行われているプロセスがどの色のものであるかを示す色信号、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号、及び印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。従って、演算回路１４は第１〜第４カウンタから計数値を受けるが、演算回路１４は制御部からの色信号により、各カウンタから受け取った計数値が、どの色の画像についてのものであるかを認識している。
【００６８】
そして、演算回路１４は、第１カウンタ〜第４カウンタから受けた計数値に基づいて、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、３連続ドットの発生回数の計数値、及び中間値ドットの個数の計数値を求める。孤立ドットの個数の計数値は第３カウンタ７の計数値そのものである。３連続ドットの発生回数の計数値は第２カウンタ１３の計数値そのものである。また、２連続ドットの発生回数の計数値は、第１カウンタ５の計数値から第２カウンタの計数値と第３カウンタの計数値を引いた値で求めることができる。更に、中間値ドットの個数の計数値は、第４カウンタ８の計数値から第１カウンタ５の計数値を引いた値で求めることができる。
【００６９】
そして、演算回路１４は、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、３連続ドットの発生回数の計数値、中間値ドットの個数の計数値の４つの計数値に、それぞれ、それぞれのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 を乗算して、これら４つの値を加算し、更にその加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、更にそれにトナーの色に応じたオフセット量を加算して、今回のプリントにおける当該色のトナー消費量を求める。なお、これら４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 の値、各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値、及び各色のオフセット量は予め演算回路１４に設定されている。
【００７０】
以下、動作を説明するが、ここでは、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
まず、Ｃのカラー画像形成のプロセスが行われるが、このとき第１カウンタ５〜第４カウンタ８には制御部からスタート信号が通知され、演算回路１４には制御部から、Ｃのカラー画像形成であることを示す色信号とスタート信号が通知される。
【００７１】
そして、Ｃの画像の印刷ドットの転送が開始され、この印刷ドットは、第１比較回路２、第２比較回路３、及びパルス変調回路１０に入力される。パルス変調回路１０では一つ一つの印刷ドットの値に基づいてパルス変調が行われ、生成されたパルスはレーザ駆動部（図４には図示せず）に供給される。
【００７２】
また、第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値が第１の閾値Ｖth1 以上の場合には、その印刷ドットの値を判別回路１２に出力し、第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値が第２の閾値Ｖth2 以上である場合には、この印刷ドットの値を判別回路１２に出力する動作を行う。
【００７３】
そして、判別回路１２は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次供給される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、３連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、３連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ１３に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する動作を行う。
【００７４】
第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、スタート信号を受けてからエンド信号を受けるまでの間、判別回路１２から１が出力される度毎にカウントアップする動作を繰り返す。そして、第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、エンド信号を受けると、そのときの計数値を演算回路１４に渡して計数値をクリアし、次の計数動作の待機を行う。
【００７５】
演算回路１４は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けると、当該計数値はＣの画像の印刷ドットについての計数値であることを認識しているから、第１カウンタ５の計数値をｃ1 、第２カウンタ１３の計数値をｃ2 、第３カウンタ７の計数値をｃ3 、第４カウンタ８の計数値をｃ4 として、次の式によりこのときのＣ色トナーの消費量を求める。
Ｃ色トナー消費量＝Ｋc×｛ｋ1×ｃ3＋ｋ2×（ｃ1−ｃ2−ｃ3）＋ｋ3×ｃ2
＋ｋ4×（ｃ4−ｃ1）｝＋Ｃ色トナーのオフセット量 …(13)
ここで、ｋ1 は孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、ｋ2 は２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、ｋ3 は３連続ドットのパターンに対する重み付け係数、ｋ4 は中間値ドットのパターンに対する重み付け係数である。
【００７６】
このようにしてＣの画像形成のプロセスが終了すると、次に、Ｍの画像形成が行われ、その次に、Ｙの画像形成のプロセスが行われ、更にＫの画像形成のプロセスが行われるが、演算回路１４はこれらの画像形成プロセス時にも同様にして、Ｍ色のトナー消費量、Ｙ色のトナー消費量、Ｋ色のトナー消費量を次の式により演算する。
【００７７】
【００７８】
上述したように、４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 の値、及び各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値は実験により求めることができるが、本発明者の実験によれば、１印刷ドットが６ビット構成、第２の閾値Ｖth2＝４８としたとき、
ｋ1 ＝0.76 …(17)
ｋ2 ＝1.00 …(18)
ｋ3 ＝1.10 …(19)
ｋ4 ＝0.30 …(20)
Ｋc ＝9.20×10-6 …(21)
Ｋm ＝10.50×10-6 …(22)
Ｋy ＝9.95×10-6 …(23)
Ｋk ＝12.53×10-6 …(24)
が得られた。これらの値を用いて(13)〜(16)式の演算を行えば、各色のトナー消費量をｍｇの単位で求めることができることが確認された。
【００７９】
なお、以上の例では、１つのレーザ光でＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の静電潜像を１つの感光体に形成するタイプのカラーレーザプリンタに適用した場合について説明したので、各色のトナー消費量の演算は、１つの色画像の形成プロセス毎に行っているが、感光体と現像器のセットを４つ備える、いわゆるタンデムタイプのものに適用する場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つの画像形成プロセスの系統にそれぞれこのトナー消費量検出装置を設ければよいので、１回のプリント単位にトナー消費量を演算するようにすることも勿論可能であるが、ジョブ単位、あるいは１日単位等の適宜な単位でトナー消費量の演算を行うことも可能である。その場合には、４つのカウンタ及び演算回路１４に通知する制御信号の形態を、トナー消費量の演算を行う単位に応じて適宜変更する必要があることは当然である。
【００８０】
なお、上記の説明では４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、３連続ドットのパターンに対する重み付け係数及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
【００８１】
演算回路１４で求めた各色のトナーの消費量のデータの利用の仕方については上述したと同様である。
【００８２】
以上のようであるので、このトナー消費量検出装置によれば、簡単な構成で各色のトナー消費量を求めることができ、しかも、どのようなパルス変調方式を用いるものにも適用することが可能である。
【００８３】
［実験結果］
次に、本発明者が行った実験結果を図５に示す。図５は、風景画等の自然画像、幾何図形等を多く含むグラフィック画像、自然画像とグラフィック画像の両方を含む画像等の種々の画像１９点を印刷したときの１枚ずつのトナー消費量の理論値と、プリント時に実際に消費されたトナー量の実測値との関係を示す図である。なお、この実験においては、１印刷ドットは６ビット構成であり、第１の閾値Ｖth1＝１、第２の閾値Ｖth2＝４８である。
【００８４】
ここで、トナー消費量の理論値とは、上記(17)〜(24)の値を用いて、(13)〜(16)式により求めた各色のトナーの消費量である。図５（ａ）はＹ色トナーの消費量、図５（ｂ）はＭトナーの消費量、図５（ｃ）はＣ色トナーの消費量、図５（ｄ）はＫ色トナーの消費量を示しており、いずれも横軸が１枚ずつの理論値、縦軸が１枚ずつの実測値であり、単位はｍｇである。また、図５（ａ）〜（ｄ）の白丸あるいは黒四角でプロットされている１つ１つがそれぞれプリントを行った画像の１点１点を示しており、図５（ａ）〜（ｄ）のそれぞれには１９点がプロットされている。
また、図５（ａ）には「ｙ＝1.0000ｘ−0.0002」という方程式が記載されているが、これは横軸をｘ、縦軸をｙとしたときの図５（ａ）に示す直線の方程式である。また、図５（ａ）には「Ｒ2 ＝0.9831」という記載があるが、これはプロットされている１９点について理論値と実測値の相関関係を求めたときの相関係数である。図５（ｂ）〜（ｄ）についても同様である。
【００８５】
そこで図５（ａ）〜（ｄ）を見れば、全ての色のトナーについて、理論値と実測値の相関係数は１に近く、プロットされている点は一つの直線の上によく乗っていることが分かる。これは、即ち、理論値が実測値とよく合っていることを示しているに他ならない。
【００８６】
次に、図５と比較のために図６を示す。図６は、図５で印刷したと同じ画像１９点を印刷したときのトナー消費量の理論値と、プリント時に実際に消費されたトナー量の実測値との関係を示す図である。この実験においても１印刷ドットあｈ６ビット構成であ、第１の閾値Ｖth1＝１であるが、第２の閾値Ｖth2＝６３となされている。即ち、この実験では、第２の閾値は最大階調値となされているのである。なお、方程式の意味、相関係数の意味は図５と同じである。
【００８７】
図６（ａ）〜（ｄ）をみると、直線から離れているプロットがあること、相関係数が図５に示すものより悪いことが分かる。
以上のことから、１印刷ドットが６ビット構成の場合、第２の閾値を階調値で４８とすることが有用であることが分かる。
【００８８】
このように、１印刷ドットが６ビット構成の場合、第２の閾値Ｖth2 を階調値で４８とし、印刷ドット列のパターンを、孤立ドット、２連続ドット、３連続ドット、中間値ドットの４つのパターンに分け、(9)〜(12)式によって精度よくトナー消費量を検出することができることについての理論的な説明は非常に難しいが、概略次のようなことはいえると考えられる。
【００８９】
１印刷ドットが６ビット構成の場合、上述したように、階調値が４８というのは図７においてＰで示すように、レーザ発光時間とトナー消費量の関係を示すグラフにおけるレーザ発光時間が長い方の変曲点近傍の階調値に対応していることが確認されている。そして、閾値を設定しようとする場合、一般的にはグラフの変曲点あるいはその近傍の値を採用することが多いことはよく知られている。また、図７の実線の特性からも明らかなように、Ｐ点以上の階調値の印刷ドットについては消費されるトナー量は同等と考えることができる。以上のことから、１印刷ドットが６ビット構成の場合には第２の閾値を階調値で４８とすることについて妥当性があると考えられる。
【００９０】
しかし、上述した理由により、値が第２の閾値以上の印刷ドットであっても、孤立ドットの場合と、２連続ドットの場合と、３連続ドットの場合とを区別するのが望ましい。このことから、値が第２の閾値以上の印刷ドットについては、孤立ドット、２連続ドット、３連続ドットの３つのパターンに分けることの妥当性がある。
【００９１】
以上のように、値が第２の閾値以上の印刷ドットについては消費されるトナー量は同等と考えることができるのであるが、図７の実線の特性から、値が第２の閾値未満の印刷ドットについてはそのようなことはいえないので別な取り扱いをしなければならない。これが中間値ドットである。
【００９２】
ところで、図７の破線で示すものは実線で示す特性の両端を結んだものであり、レーザ発光時間とトナー消費量の特性が線形である場合であるが、値が小さい中間値ドットのトナー消費量は線形特性の場合より小さく、値が大きい中間値ドットのトナー消費量は線形特性の場合より多いものとなる。このことから、一つ一つの印刷ドットの値についてみると、確かに印刷ドットの値とトナー消費量の関係は非線形なのであるが、画像１枚単位のように多くの印刷ドットを全体としてみた場合には、中間値ドットの値の平均値を取ると、その平均値はある特定の値に収まるのではないかと予想される。そこで、値が第１の閾値以上で、且つ第２の閾値未満である印刷ドットについては、中間値ドットとして一纏めで扱うことの妥当性があると考えられる。
【００９３】
以上のことから、本発明者は、上述したように、１印刷ドットが６ビット構成の場合、第１の閾値Ｖth1＝１、第２の閾値Ｖth2＝４８として、印刷ドット列を、孤立ドット、２連続ドット、３連続ドット、中間値ドットの４種類にパターン分けし、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、孤立ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて(9)〜(12)式によって各色のトナー消費量を検出しようとしたのであり、各パターンに対する重み付け係数、及び各色のトナーの係数を実験によって求めたところ、図５に示すような結果を得たのである。
【００９４】
以上のようであるので、このトナー消費量検出装置によれば、簡単な構成で精度よく各色のトナーの消費量を求めることができ、しかも、パルス変調方式としてＰＷＭを用いる装置にも、ＰＡＭを用いる装置にも、ハイブリッド構成のものを用いる装置にも、あるいはその他の方式でパルス変調を行う装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１のトナー消費量検出方法を説明すると共に、図２に示すトナー消費量検出装置１のドット配列パターン判別回路４の動作を説明するための図である。
【図２】第１のトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る第２のトナー消費量検出方法を説明すると共に、図４に示すトナー消費量検出装置１１のドット配列パターン判別回路１２の動作を説明するための図である。
【図４】第２のトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を示す図である。
【図５】実験結果を示す図である。
【図６】他の実験結果を示す図である。
【図７】一個の印刷ドットだけを印刷したときのレーザ発光時間と、印刷されたドットに消費されるトナー量との関係の概略を示す図である。
【符号の説明】
１…トナー消費量検出装置、２…第１比較回路、３…第２比較回路、４…ドット配列パターン判別回路、５…第１カウンタ、６…第２カウンタ、７…第３カウンタ、８…第４カウンタ、９…演算回路、１０…パルス変調回路、１１…トナー消費量検出装置、１２…ドット配列パターン判別回路、１３…第２カウンタ、１４…演算回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷データにより変調された光ビームにより感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像に記録材料であるカラートナーを静電的に吸着させて記録用紙に画像を形成するカラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置において、各色のトナーの消費量を簡単な構成で精度よく求める方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
カラーレーザプリンタ等のカラートナーを用いてカラー画像形成を行う装置においては、ユーザに対して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーの消費量あるいは残量を示すことが要望されている。
そのためには、カラー画像形成を行う度毎に各色のトナーがどれだけ消費されたかを検出する必要があるが、近年のカラー画像形成装置においては、記録用紙に実際に印刷される一つ一つのドット（これを印刷ドットと称する）は多階調、即ち１印刷ドットは複数ビット構成となされており、しかも、印刷ドットの値と、消費されるトナー量との関係は非線形であるので、カラー画像形成を行ったときに消費されるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナー消費量を検出することは非常に難しいとされている。
【０００３】
印刷ドットの値とトナー消費量の関係が非線形であることはよく知られているが、例えば次のようなことがある。現在のカラー画像形成装置では、パルス変調方式として、印刷ドットの値に応じた幅を有するパルスを生成してレーザ光の発光時間を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式が採用されているのが一般的であるが、一個の印刷ドットだけを印刷したときのレーザ発光時間、即ちＰＷＭ回路から出力されたパルスの幅と、印刷されたドットに消費されるトナー量との関係は概略図７の実線で示すようになることが知られている。レーザ発光時間は印刷ドットの値に応じたものであるから、以上のことは印刷ドットの値とトナー消費量との関係は非線形であることを意味しているということができる。
【０００４】
しかし、図７の実線で示す関係は常に成り立つのではない。例えば、ある値の印刷ドットを１つだけ単独で印刷したときのトナー消費量がＸｍｇであるとしても、当該印刷ドットの前後の隣接する印刷ドットの値によっては、当該印刷ドットを印刷するに要するトナー量はＸｍｇとは異なってくるのである。
このように、印刷ドットを単独で１個だけ印刷する場合にも印刷ドットの値と消費トナー量の関係は非線形であり、さらに、その前後の隣接する印刷ドットの値によっても当該印刷ドットを印刷する場合に消費されるトナー量は変化するという、非常に複雑な現象があるのである。
【０００５】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、１印刷ドットが複数ビット構成であるカラー画像形成装置においても、簡単な構成で、しかも精度よく、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナーの消費量を検出することができるトナー消費量検出方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る第１のトナー消費量検出方法は、請求項１記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値を定め、所定の単位の期間に、印刷する各色の画像について、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの３つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求めることを特徴とする。
また、本発明に係る第２のトナー消費量検出方法は、請求項２記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値を定め、所定の単位の期間に、印刷する各色の画像について、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する３連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの４つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、前記３連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求めることを特徴とする。
本発明に係る第１のトナー消費量検出装置は、請求項３記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第１比較回路と、第１の閾値より大きく、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第２比較回路と、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の出力に基づいて、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの３つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求める演算手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る第２のトナー消費量検出装置は、請求項４記載のように、印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第１比較回路と、第１の閾値より大きく、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第２比較回路と、前記第１比較回路及び前記第２比較回路の出力に基づいて、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する３連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの４つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、前記３連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求める演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
ところで、上述したように印刷ドットの値と消費トナー量との関係は非線形であるので、印刷ドットの値に着目してトナー消費量を検出しようとすることは難しいものとなる。そこで、本発明者は、種々の実験の結果、各々の印刷ドットの値それ自体に着目するのではなく、入力する印刷ドット列がどのような値の印刷ドットの配列となっているか、その配列のパターンに着目してトナー消費量を検出する２つの方法を見出したのである。第１の方法は基本的な方法であり、第２の方法は第１の方法の改良である。なお、実験結果については後に示す。
【０００８】
［第１のトナー消費量検出方法］
まず、第１の方法について説明する。
この方法においては、印刷ドットの値に２つの閾値Ｖth1 、Ｖth2 を定めて印刷ドット列の配列パターンを３種類にパターン分けする。第１の閾値Ｖth1 は印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するためのものであり、印刷ドットの階調値でＶth1＝１とする。第２の閾値Ｖth2 は階調値がある程度以上であるか否かを判別するためのもので、印刷ドットのビット構成によって適宜定めることができるが、１印刷ドットが６ビット構成の場合には、印刷ドットの階調値でＶth2＝４８程度とするのがよいことが実験によって確認されている。このことについては後に比較例を示す。実は、Ｖth2＝４８というのは、１印刷ドットが６ビット構成の場合、図７においてＰで示すように、レーザ発光時間とトナー消費量の関係を示すグラフにおけるレーザ発光時間が長い方の変曲点近傍の階調値に対応していることが確認されている。
【０００９】
そして、印刷ドット列の配列のパターンを次の３種類にパターン分けする。
▲１▼孤立ドット…階調値が第２の閾値以上である印刷ドットで、且つその前後の印刷ドットの階調値が共に第２の閾値未満である印刷ドット。このような印刷ドットを孤立ドットと称する。
▲２▼２連続ドット…階調値が第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する場合。この場合を２連続ドットと称する。
▲３▼中間値ドット…階調値が第１の閾値以上で第２の閾値未満である印刷ドット。このような印刷ドットを中間値ドットと定義する。
【００１０】
このようにパターン分けするのは概略次のようである。
図７からも容易に理解できるように、値が第２の閾値以上である印刷ドットと、中間値ドットでは明らかにトナー消費量が異なる。そこで、まず値が第２の閾値以上のものと、それ未満の中間値ドットに分けることの妥当性は明らかである。次に孤立ドットと２連続ドットを区別することについては次のようである。例えば、ある色について、最大階調の印刷ドットを１つだけ単独で印刷したときのトナー消費量がＸｍｇであることが分かっているとする。このとき、最大階調の印刷ドットを２ドット連続して印刷したとすると、このときの当該色のトナーの消費量は、Ｘｍｇの２倍ではなく、それより若干多くなることが知られている。このような事情により、値が第２の閾値以上の印刷ドットであっても、孤立している場合と２つ連続している場合とをパターン分けするのである。
【００１１】
そして、１頁単位あるいはジョブ単位等の適宜な単位の期間に、印刷する画像のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の画像毎に、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数し、その３つの計数値のそれぞれに対して、各パターンに対する重み付けの係数を乗算してそれら３つの値を加算し、その加算値にトナーの色に応じた係数を乗算することにより記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求め、それにオフセット量を加えて、そのときに消費された各色の全トナー量を求めるのである。
【００１２】
ここで、オフセット量というのは、レーザ光による露光時間とは無関係に消費されるトナー量であり、カラー画像形成装置毎に特有な固有値である。即ち、真っ白の画像を印刷した場合にも感光体をクリーニングすると、いくらかのトナーが排出されることが知られている。これがオフセット量である。このオフセット量は色によって異なるので、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のトナーについてそれぞれオフセット量を測定しておく。
【００１３】
具体的には次のようである。いま、１頁単位に各色のトナー消費量を検出するものとする。また、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
【００１４】
この場合、まず、順次入力するＣ色の画像の印刷ドットについて、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。例えば、いま、Ｃ色の画像の印刷ドット列が図１（ａ）に示すようであるとする。図１（ａ）においては１印刷ドットは６ビット構成で６４階調であるとし、第１の閾値Ｖth1＝1、第２の閾値Ｖth2＝４８としている。そして、矩形は一つ一つの印刷ドットを示し、矩形の中の数値はそれぞれの印刷ドットの階調値を示している。また、図１（ａ）では便宜的に印刷ドットに対して１〜１４の番号を付している。
【００１５】
さて、図１（ａ）において、２番目の印刷ドットの階調値は６０であるので第２の閾値以上であり、その前後の印刷ドットの階調値は４０と２０で共に第２の閾値未満であるので、２番目の印刷ドットは孤立ドットである。１３番目の印刷ドットも同様に孤立ドットである。図１（ｂ）の孤立ドットの欄の黒丸はこのことを示している。
【００１６】
また、６番目の印刷ドットの階調値は第２の閾値以上であり、次の７番目の印刷ドットの階調値も第２の閾値以上である。従って、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットが６番目、７番目と連続しているので、ここで２連続ドットが１回発生している。図１（ｂ）の２連続ドットの欄の７番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。同様に、７番目と８番目の印刷ドットの階調値は共に第２の閾値以上であるので、ここでも２連続ドットが１回発生している。図１（ｂ）の２連続ドットの欄の８番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。以下同様である。
また、中間値ドットは上記の定義により、図１（ｂ）の中間値ドットの欄の黒丸で示すようになる。
従って、図１（ａ）の場合、孤立ドットの個数の計数値は２、２連続ドットの発生回数の計数値は４、中間値ドットの個数の計数値は６となる。
【００１７】
そして、それら３つの計数値のそれぞれに、各パターンに対する重み付け係数を乗算して、それらの３つの値を加算する。そして、更にその加算値にＣ色のトナーの係数を乗算し、更にその乗算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＣ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＣ色トナーの消費量は、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ1 、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ2 、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ3 とし、Ｃ色のトナーの係数をＫc として
【００１８】
次に、Ｍ色の画像の印刷ドットが順次入力されるが、Ｍ色の画像の印刷ドットに対しても、同様に、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。そして、それら３つの計数値にそれぞれ所定の係数を乗算し、それら３つの値を加算し、更にその加算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＭ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＭ色トナーの消費量は、Ｍ色のトナーの係数をＫm すると
【００１９】
以下、Ｙ色の画像の印刷ドット、及びＫ色の画像の印刷ドットについても同様である。従って、当該１頁でのＹ色トナーの消費量、Ｋ色トナーの消費量は、Ｙ色のトナーの係数をＫy 、Ｋ色のトナーの係数をＫk として、それぞれ
【００２０】
なお、上記の各パターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、及び各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値は、種々の画像について印刷を行い、そのときに記録用紙に印刷された各色のトナー量を実測し、その実測されたトナー量と、そのときの印刷した画像の各色の印刷ドット列の孤立ドットの個数、２連続ドットが発生する回数、中間値ドットの個数との関係等に基づいて定めればよい。
【００２１】
上記の(1)〜(4)式では３つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
また、上記の説明では第２の閾値はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋについて全て同じであるとしたが、色によって異ならせてもよいものである。
【００２２】
このようにして求めた各色のトナーの消費量は種々に用いることができる。例えば、当該カラー画像形成装置がパソコンに接続されている場合には、求めたトナー消費量をパソコンに渡して、パソコン側でトナー消費量を積算して記憶しておき、印刷時に棒グラフとして表示するようにすることができる。
【００２３】
以上のようであるので、このトナー消費量検出方法では、印刷画像の各色の印刷ドット列のパターンを孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットの３種類に分け、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、中間値ドットの個数を計数し、それら３つの計数値にそれぞれのパターンに対する重み付け係数を乗算して加算し、その加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、その乗算値にオフセット量を加算するという処理を行えばよいので、後述するように簡単な構成で実現することができる。また、このトナー消費量検出方法は、印刷ドット列に基づいてトナー消費量の検出を行うので、レーザ光を駆動するためのパルスを生成するパルス変調方式に因らず、ＰＷＭを用いる装置にも、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式を用いる装置にも、あるいはＰＷＭとＰＡＭを組み合わせたハイブリッド構成の装置にも適用することができる。
【００２４】
［第１のトナー消費量検出方法を採用したトナー消費量検出装置］
次に、上述したトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を説明する。なお、ここでは１印刷ドットは６ビット構成であるとする。
【００２５】
図２は、トナー消費量検出装置をカラーレーザプリンタに適用した場合の一実施形態の部分ブロック図を示す図であり、１はトナー消費量検出装置、２は第１比較回路、３は第２比較回路、４はドット配列パターン判別回路（以下、単に判別回路と称す）、５は第１カウンタ、６は第２カウンタ、７は第３カウンタ、８は第４カウンタ、９は演算回路、１０はパルス変調回路を示す。なお、ここではカラーレーザプリンタは、１つの感光体の周囲にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の現像器が配置されたタイプのものであるとする。このタイプのカラーレーザプリンタにおいては、１つのレーザ光でＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の静電潜像を１つの感光体に形成することは周知である。また、このタイプのカラーレーザプリンタの全体の構成は周知であり、しかも本発明の本質ではないので、図２では感光体や現像器等については図示を省略している。
【００２６】
以下、図２に示す各部について説明する。
第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値と第１の閾値Ｖth1 とを比較し、第１の閾値以上の値を有する印刷ドットを判別回路４に出力するものであり、この第１の閾値Ｖth1 は階調値で１である。
【００２７】
第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値と第２の閾値Ｖth2 とを比較し、第２の閾値以上の値を有する印刷ドットを判別回路４に出力するものであり、ここでは第２の閾値Ｖth2 は階調値で４８とする。
【００２８】
判別回路４は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次入力される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、２連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、２連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ６に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する。従って、この場合には、階調値が第２の閾値である４８以上の印刷ドットについては、少なくとも、第１カウンタ５と第４カウンタ８の両方に１が出力されることになる。
【００２９】
第１カウンタ５、第２カウンタ６、第３カウンタ７、第４カウンタ８は、それぞれ、判別回路４から１が出力されると、１だけカウントアップする動作を行う。なお、これら４つのカウンタには、それぞれ、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号と、印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。そして、これら４つのカウンタは、スタート信号を受けると、判別回路４からの出力の計数を開始し、エンド信号受けると計数値を演算回路９に渡して計数値をクリアする。
従って、例えば図１（ａ）に示すような印刷ドットの配列があるとすると、判別回路４は、第１カウンタ５に対しては図１（ｃ）の第１カウンタの欄の黒丸で示すように、２番目、６〜１０番目、１３番目の印刷ドットのときにそれぞれ１を出力することになり、従って図１（ａ）に示す印刷ドット列の期間における第１カウンタ５での計数値は７となる。第２カウンタ６〜第４カウンタ８についても同様である。
【００３０】
演算回路９には、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、現在行われているプロセスがどの色のものであるかを示す色信号、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号、及び印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。従って、演算回路９は第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けるが、演算回路９は制御部からの色信号により、各カウンタ５〜８から受け取った計数値が、どの色の画像についてのものであるかを認識している。
【００３１】
そして、演算回路９は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から受けた計数値に基づいて、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、中間値ドットの個数の計数値を求める。孤立ドットの個数の計数値は第３カウンタ７の計数値そのものである。２連続ドットの発生回数の計数値は第２カウンタ６の計数値そのものである。また、中間値ドットの個数の計数値は、第４カウンタ８の計数値から第１カウンタ５の計数値を引いた値で求めることができる。
【００３２】
そして、演算回路９は、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、中間値ドットの個数の計数値の計数値に、それぞれのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 を乗算して、これら３つの値を加算し、更にその加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、更にそれにトナーの色に応じたオフセット量を加算して、今回のプリントにおける当該色のトナー消費量を求める。なお、これら３つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 の値、各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値、及び各色のオフセット量は予め演算回路９に設定されている。
【００３３】
パルス変調回路１０は印刷ドットに基づいてレーザ光を駆動するパルスを生成するものであり、ＰＷＭを用いるものであってもよく、ＰＡＭを用いるものであってもよく、あるいはそれらを組み合わせたハイブリッド構成のものであってもよい。
【００３４】
以下、動作を説明するが、ここでは、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
まず、Ｃのカラー画像形成のプロセスが行われるが、このとき第１カウンタ５〜第４カウンタ８には制御部からスタート信号が通知され、演算回路９には制御部から、Ｃのカラー画像形成であることを示す色信号とスタート信号が通知される。
【００３５】
そして、Ｃの画像の印刷ドットの転送が開始され、この印刷ドットは、第１比較回路２、第２比較回路３、及びパルス変調回路１０に入力される。パルス変調回路１０では一つ一つの印刷ドットの値に基づいてパルス変調が行われ、生成されたパルスはレーザ駆動部（図２には図示せず）に供給される。
【００３６】
また、第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値が第１の閾値Ｖth1 以上の場合には、その印刷ドットの値を判別回路４に出力し、第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値が第２の閾値Ｖth2 以上である場合には、この印刷ドットの値を判別回路４に出力する動作を行う。
【００３７】
そして、判別回路４は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次供給される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、２連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、２連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ６に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する動作を行う。
【００３８】
第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、スタート信号を受けてからエンド信号を受けるまでの間、判別回路４から１が出力される度毎にカウントアップする動作を繰り返す。そして、第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、エンド信号を受けると、そのときの計数値を演算回路９に渡して計数値をクリアし、次の計数動作の待機を行う。
【００３９】
演算回路９は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けると、当該計数値はＣの画像の印刷ドットについての計数値であることを認識しているから、次の式により、このときのＣ色トナーの消費量を求める。
【００４０】
そして、Ｍの画像の印刷ドットの転送が開始され、この印刷ドットは、第１比較回路２、第２比較回路３、及びパルス変調回路１０に入力される。パルス変調回路１０では一つ一つの印刷ドットの値に基づいてパルス変調が行われ、生成されたパルスはレーザ駆動部に供給される。
【００４１】
また、第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値が第１の閾値Ｖth1 以上の場合には、その印刷ドットの値を判別回路４に出力し、第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値が第２の閾値Ｖth2 以上である場合には、この印刷ドットの値を判別回路４に出力する動作を行う。
【００４２】
そして、判別回路４は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次供給される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、２連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、２連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ６に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する動作を行う。
【００４３】
第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、スタート信号を受けてからエンド信号を受けるまでの間、判別回路４から１が出力される度毎にカウントアップする動作を繰り返す。そして、第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、エンド信号を受けると、そのときの計数値を演算回路９に渡して計数値をクリアし、次の計数動作の待機を行う。
【００４４】
演算回路９は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けると、当該計数値はＭの画像の印刷ドットについての計数値であることを認識しているから、次の式により、このときのＭ色トナーの消費量を求める。
次に、Ｙの画像形成のプロセスが行われ、続いてＫの画像形成のプロセスが行われるが、これらの画像形成プロセス時にも同様にして、Ｙ色のトナー消費量、Ｋ色のトナー消費量が求められる。このときのＹ色トナーの消費量、及びＫ色トナーの消費量はそれぞれ次のようである。
【００４６】
なお、以上の例では、１つのレーザ光でＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の静電潜像を１つの感光体に形成するタイプのカラーレーザプリンタに適用した場合について説明したので、各色のトナー消費量の演算は、１つの色画像の形成プロセス毎に行っているが、感光体と現像器のセットを４つ備える、いわゆるタンデムタイプのものに適用する場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つの画像形成プロセスの系統にそれぞれこのトナー消費量検出装置を設ければよいので、１回のプリント単位にトナー消費量を演算するようにすることも勿論可能であるが、ジョブ単位、あるいは１日単位等の適宜な単位でトナー消費量の演算を行うことも可能である。その場合には、４つのカウンタ及び演算回路９に通知する制御信号の形態を、トナー消費量の演算を行う単位に応じて適宜変更する必要があることは当然である。
【００４８】
上記の説明では３つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
【００４９】
演算回路９で求めた各色のトナーの消費量のデータは、トナー消費量あるいはトナー残量の表示を行う処理を司る手段に与えればよい。これにより、当該カラーレーザプリンタにプリントする画像データを与えるパソコンの印刷画面において、各色のトナーの消費量あるいは残量を棒グラフ等の適宜なグラフによって表示することが可能であり、また、当該プリンタ自体に適宜な表示機能を有しているものであれば、その表示機能を用いて各色のトナーの消費量あるいは残量を表示することが可能である。
【００５０】
以上のようであるので、このトナー消費量検出装置によれば、簡単な構成で各色のトナー消費量を求めることができ、しかも、どのようなパルス変調方式を用いるものにも適用することが可能である。
【００５１】
［第２のトナー消費量検出方法］
次に、第２のトナー量検出方法について説明する。なお、孤立ドット、２連続ドット、中間値ドット、第１の閾値、第２の閾値については上述したと同じである。
【００５２】
この第２の方法は、上述した第１の方法の改良であり、第１の方法では印刷ドット列の配列のパターンを、孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットの３種類に分類し、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、及び中間値ドットの個数の計数値の３つの計数値に基づいて各色のトナーの消費量を検出したのであるが、この第２の方法では、上記の３種類のパターンに加えて、３連続ドットをも判別するようにしている。ここで、３連続ドットとは、階調値が第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する場合をいうものとする。
【００５３】
２連続ドットに加えて、３連続ドットをも判別するのは、例えば最大階調の印刷ドットが２つ連続している場合と、３つ連続している場合とでは、後者のトナー消費量は、前者のトナー消費量の３／２ではなく、それより若干多くなるという現象があるので、２連続ドットと３連続ドットとを区別することによって、より精度よくトナー消費量の検出を行うことができると考えられるからである。
【００５４】
具体的には次のようである。いま、１頁単位に各色のトナー消費量を検出するものとする。また、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
【００５５】
この場合、まず、順次入力するＣ色の画像の印刷ドットについて、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。例えば、いま、Ｃ色の画像の印刷ドット列が図３（ａ）に示すようであるとする。なお、図３（ａ）は図１（ａ）と同じである。ここでも１印刷ドットは６ビット構成であり、第１の閾値Ｖth1＝1、第２の閾値Ｖth2＝４８とする。
【００５６】
孤立ドット、２連続ドット、中間値ドットについては第１の方法で説明したと同じである。３連続ドットについては次のようである。６番目の印刷ドットの階調値は第２の閾値以上であり、次の７番目及び８番目の印刷ドットの階調値も共に第２の閾値以上である。従って、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットが６番目、７番目、８番目と連続しているので、ここで３連続ドットが１回発生している。図３（ｂ）の３連続ドットの欄の８番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。同様に、７番目と８番目と９番目の印刷ドットの階調値は何れも第２の閾値以上であるので、ここでも３連続ドットが１回発生している。図３（ｂ）の３連続ドットの欄の９番目の印刷ドットの箇所に黒丸が付いているのはこのことを示している。以下同様である。
従って、図３（ａ）の場合、孤立ドットの個数の計数値は２、２連続ドットの発生回数の計数値は４、３連続ドットの発生回数の計数値は３、中間値ドットの個数の計数値は６となる。
【００５７】
そして、それら４つの計数値にそれぞれ各パターンに対する重み付け係数を乗算して、それらの４つの値を加算する。そして、更にその加算値にＣ色のトナーの係数を乗算し、更にその乗算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＣ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＣ色トナーの消費量は、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ1 、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ2 、３連続ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ3 、中間値ドットのパターンに対する重み付け係数をｋ4 とし、Ｃ色のトナーの係数をＫc として
【００５８】
次に、Ｍ色の画像の印刷ドットが順次入力されるが、Ｍ色の画像の印刷ドットに対しても、同様に、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、及び中間値ドットの個数を計数する。そして、それら４つの計数値にそれぞれ各パターンに対する重み付け係数を乗算して、それらの４つの値を加算する。そして、更にその加算値にＭ色のトナーの係数を乗算し、更にその乗算値にオフセット量を加えて、そのときに消費されたＭ色のトナー量を求める。従って、当該１頁でのＣ色トナーの消費量は、Ｍ色のトナーの係数をＫm として
【００５９】
以下、Ｙ色の画像の印刷ドット、及びＫ色の画像の印刷ドットについても同様である。従って、当該１頁でのＹ色トナーの消費量、Ｋ色トナーの消費量は、Ｙ色のトナーの係数をＫy 、Ｋ色のトナーの係数をＫk として、それぞれ
【００６０】
なお、上記の各パターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 及び各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値は、種々の画像について印刷を行い、そのときに記録用紙に印刷された各色のトナー量を実測し、その実測されたトナー量と、そのときの印刷した画像の各色の印刷ドット列の孤立ドットの個数、２連続ドットが発生する回数、３連続ドットが発生する回数、中間値ドットの個数との関係等に基づいて定めればよい。
【００６１】
上記の(9)〜(12)式では４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3、ｋ4 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、３連続ドットのパターンに対する重み付け係数、及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
また、上記の説明では第２の閾値はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋについて全て同じであるとしたが、色によって異ならせてもよいものである。
なお、このようにして求めた各色のトナーの消費量は種々に用いることができることは上述したと同様である。
【００６２】
以上のようであるので、このトナー消費量検出方法では、印刷画像の各色の印刷ドット列のパターンを孤立ドット、２連続ドット、３連続ドット、及び中間値ドットの４種類に分け、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、中間値ドットの個数を計数し、それら４つの計数値にそれぞれのパターンに対する重み付け係数を乗算して加算し、その加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、その乗算値にオフセット量を加算するという処理を行えばよいので、後述するように簡単な構成で実現することができる。また、このトナー消費量検出方法は、印刷ドット列に基づいてトナー消費量の検出を行うので、レーザ光を駆動するためのパルスを生成するパルス変調方式に因らず、ＰＷＭを用いる装置にも、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式を用いる装置にも、あるいはＰＷＭとＰＡＭを組み合わせたハイブリッド構成の装置にも適用することができる。
【００６３】
［第２のトナー消費量検出方法を採用したトナー消費量検出装置］
次に、上述した第２のトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を説明する。なお、ここでは１印刷ドットは６ビット構成であるとする。
【００６４】
図４は、トナー消費量検出装置をカラーレーザプリンタに適用した場合の一実施形態の部分ブロック図を示す図である。図４に示す構成は図２に示すものと同様であるが、その一部の動作が異なっている。図４において、１１はトナー消費量検出装置、１２はドット配列パターン判別回路（以下、単に判別回路と称す）、１３は第２カウンタ、１４は演算回路を示す。なお、図４において、図２に示すものと同じものについては同一の符号を付して重複する説明を最小限にとどめることにする。また、ここではカラーレーザプリンタは、１つの感光体の周囲にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の現像器が配置されたタイプのものであるとするが、このタイプのカラーレーザプリンタの全体の構成は周知であり、しかも本発明の本質ではないので、図４では感光体や現像器等については図示を省略している。
【００６５】
判別回路１２は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次入力される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、３連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、３連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ１３に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する。
【００６６】
第１カウンタ５、第２カウンタ１３、第３カウンタ７、第４カウンタ８は、それぞれ、判別回路１２から１が出力されると、１だけカウントアップする動作を行う。なお、これら４つのカウンタには、それぞれ、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号と、印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。そして、これら４つのカウンタは、スタート信号を受けると、判別回路１２からの出力の計数を開始し、エンド信号受けると計数値を演算回路１４に渡して計数値をクリアする。
従って、例えば図３（ａ）に示すような印刷ドットの配列があるとすると、判別回路１２は、第１カウンタ５に対しては図１（ｃ）の第１カウンタの欄の黒丸で示すように、２番目、６〜１０番目、１３番目の印刷ドットのときにそれぞれ１を出力することになり、従って図１（ａ）に示す印刷ドット列の期間における第１カウンタ５での計数値は７となる。第２カウンタ１３、第３カウンタ７、第４カウンタ８についても同様である。
【００６７】
演算回路１４には、図示しないカラー画像形成の処理を司る制御部から制御信号が通知される。この制御信号には、現在行われているプロセスがどの色のものであるかを示す色信号、印刷ドットの転送開始を通知するスタート信号、及び印刷ドットの転送終了を通知するエンド信号がある。従って、演算回路１４は第１〜第４カウンタから計数値を受けるが、演算回路１４は制御部からの色信号により、各カウンタから受け取った計数値が、どの色の画像についてのものであるかを認識している。
【００６８】
そして、演算回路１４は、第１カウンタ〜第４カウンタから受けた計数値に基づいて、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、３連続ドットの発生回数の計数値、及び中間値ドットの個数の計数値を求める。孤立ドットの個数の計数値は第３カウンタ７の計数値そのものである。３連続ドットの発生回数の計数値は第２カウンタ１３の計数値そのものである。また、２連続ドットの発生回数の計数値は、第１カウンタ５の計数値から第２カウンタの計数値と第３カウンタの計数値を引いた値で求めることができる。更に、中間値ドットの個数の計数値は、第４カウンタ８の計数値から第１カウンタ５の計数値を引いた値で求めることができる。
【００６９】
そして、演算回路１４は、孤立ドットの個数の計数値、２連続ドットの発生回数の計数値、３連続ドットの発生回数の計数値、中間値ドットの個数の計数値の４つの計数値に、それぞれ、それぞれのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 を乗算して、これら４つの値を加算し、更にその加算値にトナーの色に応じた係数を乗算し、更にそれにトナーの色に応じたオフセット量を加算して、今回のプリントにおける当該色のトナー消費量を求める。なお、これら４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 の値、各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値、及び各色のオフセット量は予め演算回路１４に設定されている。
【００７０】
以下、動作を説明するが、ここでは、カラー画像形成のプロセスはＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順序に行われるものとする。
まず、Ｃのカラー画像形成のプロセスが行われるが、このとき第１カウンタ５〜第４カウンタ８には制御部からスタート信号が通知され、演算回路１４には制御部から、Ｃのカラー画像形成であることを示す色信号とスタート信号が通知される。
【００７１】
そして、Ｃの画像の印刷ドットの転送が開始され、この印刷ドットは、第１比較回路２、第２比較回路３、及びパルス変調回路１０に入力される。パルス変調回路１０では一つ一つの印刷ドットの値に基づいてパルス変調が行われ、生成されたパルスはレーザ駆動部（図４には図示せず）に供給される。
【００７２】
また、第１比較回路２は、入力する印刷ドットの値が第１の閾値Ｖth1 以上の場合には、その印刷ドットの値を判別回路１２に出力し、第２比較回路３は、入力する印刷ドットの値が第２の閾値Ｖth2 以上である場合には、この印刷ドットの値を判別回路１２に出力する動作を行う。
【００７３】
そして、判別回路１２は、第１比較回路２と第２比較回路３とから順次供給される印刷ドットの値の列に基づいて、印刷ドットの値が第１の閾値以上である場合、印刷ドットの値が第２の閾値以上である場合、３連続ドットが発生している場合、孤立ドットである場合の４つの場合を判別するものであり、階調値が第２の閾値以上の印刷ドットを検知する度毎に第１カウンタ５に１を出力し、３連続ドットが発生したことを検知する度毎に第２カウンタ１３に１を出力し、孤立ドットを検知する度毎に第３カウンタ７に１を出力し、階調値が第１の閾値以上である印刷ドットを検知する度毎に第４カウンタ８に１を出力する動作を行う。
【００７４】
第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、スタート信号を受けてからエンド信号を受けるまでの間、判別回路１２から１が出力される度毎にカウントアップする動作を繰り返す。そして、第１カウンタ５〜第４カウンタ８は、エンド信号を受けると、そのときの計数値を演算回路１４に渡して計数値をクリアし、次の計数動作の待機を行う。
【００７５】
演算回路１４は、第１カウンタ５〜第４カウンタ８から計数値を受けると、当該計数値はＣの画像の印刷ドットについての計数値であることを認識しているから、第１カウンタ５の計数値をｃ1 、第２カウンタ１３の計数値をｃ2 、第３カウンタ７の計数値をｃ3 、第４カウンタ８の計数値をｃ4 として、次の式によりこのときのＣ色トナーの消費量を求める。
Ｃ色トナー消費量＝Ｋc×｛ｋ1×ｃ3＋ｋ2×（ｃ1−ｃ2−ｃ3）＋ｋ3×ｃ2
＋ｋ4×（ｃ4−ｃ1）｝＋Ｃ色トナーのオフセット量 …(13)
ここで、ｋ1 は孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、ｋ2 は２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、ｋ3 は３連続ドットのパターンに対する重み付け係数、ｋ4 は中間値ドットのパターンに対する重み付け係数である。
【００７６】
このようにしてＣの画像形成のプロセスが終了すると、次に、Ｍの画像形成が行われ、その次に、Ｙの画像形成のプロセスが行われ、更にＫの画像形成のプロセスが行われるが、演算回路１４はこれらの画像形成プロセス時にも同様にして、Ｍ色のトナー消費量、Ｙ色のトナー消費量、Ｋ色のトナー消費量を次の式により演算する。
【００７７】
上述したように、４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 の値、及び各色のトナーの係数Ｋy 、Ｋm 、Ｋc 、Ｋk の値は実験により求めることができるが、本発明者の実験によれば、１印刷ドットが６ビット構成、第２の閾値Ｖth2＝４８としたとき、
ｋ1 ＝0.76 …(17)
ｋ2 ＝1.00 …(18)
ｋ3 ＝1.10 …(19)
ｋ4 ＝0.30 …(20)
Ｋc ＝9.20×10-6 …(21)
Ｋm ＝10.50×10-6 …(22)
Ｋy ＝9.95×10-6 …(23)
Ｋk ＝12.53×10-6 …(24)
が得られた。これらの値を用いて(13)〜(16)式の演算を行えば、各色のトナー消費量をｍｇの単位で求めることができることが確認された。
【００７９】
なお、以上の例では、１つのレーザ光でＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の静電潜像を１つの感光体に形成するタイプのカラーレーザプリンタに適用した場合について説明したので、各色のトナー消費量の演算は、１つの色画像の形成プロセス毎に行っているが、感光体と現像器のセットを４つ備える、いわゆるタンデムタイプのものに適用する場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つの画像形成プロセスの系統にそれぞれこのトナー消費量検出装置を設ければよいので、１回のプリント単位にトナー消費量を演算するようにすることも勿論可能であるが、ジョブ単位、あるいは１日単位等の適宜な単位でトナー消費量の演算を行うことも可能である。その場合には、４つのカウンタ及び演算回路１４に通知する制御信号の形態を、トナー消費量の演算を行う単位に応じて適宜変更する必要があることは当然である。
【００８０】
なお、上記の説明では４つのパターンに対する重み付け係数ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 の値は同じ値を用いるものとしているが、トナーの色によって特性が異なるので、トナーの色によって、孤立ドットのパターンに対する重み付け係数、２連続ドットのパターンに対する重み付け係数、３連続ドットのパターンに対する重み付け係数及び中間値ドットのパターンに対する重み付け係数は異ならせてもよいものである。
【００８１】
演算回路１４で求めた各色のトナーの消費量のデータの利用の仕方については上述したと同様である。
【００８２】
以上のようであるので、このトナー消費量検出装置によれば、簡単な構成で各色のトナー消費量を求めることができ、しかも、どのようなパルス変調方式を用いるものにも適用することが可能である。
【００８３】
［実験結果］
次に、本発明者が行った実験結果を図５に示す。図５は、風景画等の自然画像、幾何図形等を多く含むグラフィック画像、自然画像とグラフィック画像の両方を含む画像等の種々の画像１９点を印刷したときの１枚ずつのトナー消費量の理論値と、プリント時に実際に消費されたトナー量の実測値との関係を示す図である。なお、この実験においては、１印刷ドットは６ビット構成であり、第１の閾値Ｖth1＝１、第２の閾値Ｖth2＝４８である。
【００８４】
ここで、トナー消費量の理論値とは、上記(17)〜(24)の値を用いて、(13)〜(16)式により求めた各色のトナーの消費量である。図５（ａ）はＹ色トナーの消費量、図５（ｂ）はＭトナーの消費量、図５（ｃ）はＣ色トナーの消費量、図５（ｄ）はＫ色トナーの消費量を示しており、いずれも横軸が１枚ずつの理論値、縦軸が１枚ずつの実測値であり、単位はｍｇである。また、図５（ａ）〜（ｄ）の白丸あるいは黒四角でプロットされている１つ１つがそれぞれプリントを行った画像の１点１点を示しており、図５（ａ）〜（ｄ）のそれぞれには１９点がプロットされている。
また、図５（ａ）には「ｙ＝1.0000ｘ−0.0002」という方程式が記載されているが、これは横軸をｘ、縦軸をｙとしたときの図５（ａ）に示す直線の方程式である。また、図５（ａ）には「Ｒ2 ＝0.9831」という記載があるが、これはプロットされている１９点について理論値と実測値の相関関係を求めたときの相関係数である。図５（ｂ）〜（ｄ）についても同様である。
【００８５】
そこで図５（ａ）〜（ｄ）を見れば、全ての色のトナーについて、理論値と実測値の相関係数は１に近く、プロットされている点は一つの直線の上によく乗っていることが分かる。これは、即ち、理論値が実測値とよく合っていることを示しているに他ならない。
【００８６】
次に、図５と比較のために図６を示す。図６は、図５で印刷したと同じ画像１９点を印刷したときのトナー消費量の理論値と、プリント時に実際に消費されたトナー量の実測値との関係を示す図である。この実験においても１印刷ドットあｈ６ビット構成であ、第１の閾値Ｖth1＝１であるが、第２の閾値Ｖth2＝６３となされている。即ち、この実験では、第２の閾値は最大階調値となされているのである。なお、方程式の意味、相関係数の意味は図５と同じである。
【００８７】
図６（ａ）〜（ｄ）をみると、直線から離れているプロットがあること、相関係数が図５に示すものより悪いことが分かる。
以上のことから、１印刷ドットが６ビット構成の場合、第２の閾値を階調値で４８とすることが有用であることが分かる。
【００８８】
このように、１印刷ドットが６ビット構成の場合、第２の閾値Ｖth2 を階調値で４８とし、印刷ドット列のパターンを、孤立ドット、２連続ドット、３連続ドット、中間値ドットの４つのパターンに分け、(9)〜(12)式によって精度よくトナー消費量を検出することができることについての理論的な説明は非常に難しいが、概略次のようなことはいえると考えられる。
【００８９】
１印刷ドットが６ビット構成の場合、上述したように、階調値が４８というのは図７においてＰで示すように、レーザ発光時間とトナー消費量の関係を示すグラフにおけるレーザ発光時間が長い方の変曲点近傍の階調値に対応していることが確認されている。そして、閾値を設定しようとする場合、一般的にはグラフの変曲点あるいはその近傍の値を採用することが多いことはよく知られている。また、図７の実線の特性からも明らかなように、Ｐ点以上の階調値の印刷ドットについては消費されるトナー量は同等と考えることができる。以上のことから、１印刷ドットが６ビット構成の場合には第２の閾値を階調値で４８とすることについて妥当性があると考えられる。
【００９０】
しかし、上述した理由により、値が第２の閾値以上の印刷ドットであっても、孤立ドットの場合と、２連続ドットの場合と、３連続ドットの場合とを区別するのが望ましい。このことから、値が第２の閾値以上の印刷ドットについては、孤立ドット、２連続ドット、３連続ドットの３つのパターンに分けることの妥当性がある。
【００９１】
以上のように、値が第２の閾値以上の印刷ドットについては消費されるトナー量は同等と考えることができるのであるが、図７の実線の特性から、値が第２の閾値未満の印刷ドットについてはそのようなことはいえないので別な取り扱いをしなければならない。これが中間値ドットである。
【００９２】
ところで、図７の破線で示すものは実線で示す特性の両端を結んだものであり、レーザ発光時間とトナー消費量の特性が線形である場合であるが、値が小さい中間値ドットのトナー消費量は線形特性の場合より小さく、値が大きい中間値ドットのトナー消費量は線形特性の場合より多いものとなる。このことから、一つ一つの印刷ドットの値についてみると、確かに印刷ドットの値とトナー消費量の関係は非線形なのであるが、画像１枚単位のように多くの印刷ドットを全体としてみた場合には、中間値ドットの値の平均値を取ると、その平均値はある特定の値に収まるのではないかと予想される。そこで、値が第１の閾値以上で、且つ第２の閾値未満である印刷ドットについては、中間値ドットとして一纏めで扱うことの妥当性があると考えられる。
【００９３】
以上のことから、本発明者は、上述したように、１印刷ドットが６ビット構成の場合、第１の閾値Ｖth1＝１、第２の閾値Ｖth2＝４８として、印刷ドット列を、孤立ドット、２連続ドット、３連続ドット、中間値ドットの４種類にパターン分けし、孤立ドットの個数、２連続ドットの発生回数、３連続ドットの発生回数、孤立ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて(9)〜(12)式によって各色のトナー消費量を検出しようとしたのであり、各パターンに対する重み付け係数、及び各色のトナーの係数を実験によって求めたところ、図５に示すような結果を得たのである。
【００９４】
以上のようであるので、このトナー消費量検出装置によれば、簡単な構成で精度よく各色のトナーの消費量を求めることができ、しかも、パルス変調方式としてＰＷＭを用いる装置にも、ＰＡＭを用いる装置にも、ハイブリッド構成のものを用いる装置にも、あるいはその他の方式でパルス変調を行う装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１のトナー消費量検出方法を説明すると共に、図２に示すトナー消費量検出装置１のドット配列パターン判別回路４の動作を説明するための図である。
【図２】第１のトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る第２のトナー消費量検出方法を説明すると共に、図４に示すトナー消費量検出装置１１のドット配列パターン判別回路１２の動作を説明するための図である。
【図４】第２のトナー消費量検出方法によりトナー消費量の検出を行うトナー消費量検出装置の一実施形態を示す図である。
【図５】実験結果を示す図である。
【図６】他の実験結果を示す図である。
【図７】一個の印刷ドットだけを印刷したときのレーザ発光時間と、印刷されたドットに消費されるトナー量との関係の概略を示す図である。
【符号の説明】
１…トナー消費量検出装置、２…第１比較回路、３…第２比較回路、４…ドット配列パターン判別回路、５…第１カウンタ、６…第２カウンタ、７…第３カウンタ、８…第４カウンタ、９…演算回路、１０…パルス変調回路、１１…トナー消費量検出装置、１２…ドット配列パターン判別回路、１３…第２カウンタ、１４…演算回路。
Claims (4)
- 印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値を定め、
所定の単位の期間に、印刷する各色の画像について、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの３つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求めることを特徴とするトナー消費量検出方法。 - 印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値を定め、
所定の単位の期間に、印刷する各色の画像について、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する３連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの４つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、前記３連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求めることを特徴とするトナー消費量検出方法。 - 印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第１比較回路と、
第１の閾値より大きく、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第２比較回路と、
前記第１比較回路及び前記第２比較回路の出力に基づいて、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの３つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求める演算手段と
を備えることを特徴とするトナー消費量検出装置。 - 印刷ドットがトナーを消費するものであるか否かを判別するための第１の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第１比較回路と、
第１の閾値より大きく、印刷ドットの階調値がある程度以上であるか否かを判別するための第２の閾値と印刷ドットの階調値を比較する第２比較回路と、
前記第１比較回路及び前記第２比較回路の出力に基づいて、印刷ドット列を、階調値が前記第２の閾値以上で且つその前後の印刷ドットの階調値が共に前記第２の閾値未満である孤立ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが２つ連続する２連続ドット、階調値が前記第２の閾値以上である印刷ドットが３つ連続する３連続ドット、階調値が前記第１の閾値以上で前記第２の閾値未満である中間値ドットの４つのパターンに分け、前記孤立ドットの個数、前記２連続ドットの発生回数、前記３連続ドットの発生回数、及び前記中間値ドットの個数を計数し、それらの計数値に基づいて記録用紙に記録された各色のトナーの消費量を求める演算手段と
を備えることを特徴とするトナー消費量検出装置。
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