JP4305494B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体を帯電させ、帯電した感光体を走査しながら選択的に露光して静電潜像を形成し、静電潜像に現像剤を供給して現像する出力エンジンと、外部または他の構成要素から受信した画像データを出力エンジンの主走査方向に連続するデータからなる印刷データに変換し、出力エンジンに入力して画像を出力させるコントローラとを備えている。

出力エンジンは、感光体にレーザを照射することで電位を低下させ、トナーを吸着させることで、トナー画像を現像する。よって、出力エンジンの公称解像度は、感光体を露光するレーザの径により定められる。しかしながら、副走査方向の解像度は、感光体を露光するレーザの径に依存するが、主走査方向の解像度は、レーザの照準が所定の速度で感光体上を移動しているときに、感光体の電位をトナーが吸着する電位まで低下させられるようなレーザの照射量を確保できる時間に相応するレーザの移動距離に依存する。

よって、従来の画像形成装置のコントローラは、画像データを、副走査方向には出力エンジンの公称解像度を、主走査方向にはコントローラの上限解像度を有する印刷データに変換している。

つまり、出力エンジンは、入力される主走査方向に高解像度のデータどおりにレーザを照射して、公称解像度よりも高解像度のドットを現像しようとする。しかしながら、高解像度の独立したドットは、レーザが照射されても十分な照射量を確保できないので、トナーの付着が不十分になり、実際に現像することはできない。

画像形成装置において、ドットカウンタによって印刷データ上で出力されることになっているドットの個数を積算し、トナーの消費量を推測する技術が知られている。従来の画像形成装置では、出力エンジンで現像できない主走査方向に独立した小さいドットを多く含む画像を出力すると、ドットカウンタの積算値から推定されるトナー消費量が、実際のトナー消費量よりも多くなり、トナーが十分残っているにも拘わらずエンプティの警告を発するような場合があった。

特許文献１および特許文献２には、汚れなどによるレーザの出力変化に起因する画像濃度の変化を補正するために、パッチ画像を形成してセンサで現像されたトナーの濃度を確認して、レーザの出力を調整して補正する技術が記載されている。

また、特許文献３には、階調表現を適切にするために、パッチパターンを出力してセンサで現像されたトナーの濃度を確認し、印刷データを補正する技術が記載されている。

これらの技術により、中間階調におけるトナー消費量の推定の精度も向上するが、上述の微少なドットを現像できないことによるトナー消費量の推定の誤差を解消することはできない。
特開２００１−１４７５６３号公報 特開２００３−２９５５３４号公報 特開２００５−４３６１７号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、現像できない微細なドットによりトナー消費量の推定値に誤差が生じない画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置の第１の態様は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を走査しながら選択的に露光して静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像器とを有する出力エンジンと、外部または他の構成要素から受信した画像データを前記露光器の主走査方向のデジタルデータの列からなる印刷データに変換し、前記出力エンジンに入力して画像を出力させるコントローラとを備える画像形成装置において、形成された画像の濃度を検出するセンサと、前記出力エンジンによって複数の異なる解像度のパッチパターンを形成し、形成された前記パッチパターンの濃度を前記センサで検出し、検出された濃度が所定値以上か否か判断することによって前記出力エンジンが形成した前記パッチパターンが現像剤によって現像されているか否かを確認し、前記センサが確認できた最も解像度の高い前記パッチパターンの解像度を前記出力エンジンが出力可能な有効解像度であると判定する有効解像度判定手段と、前記印刷データ中の、前記有効解像度の１ドットの長さ以上に長い画像を構成する連続したドットの数を積算し、前記有効解像度の１ドットの長さに満たない画像を構成するドットの数を積算しないドットカウント手段と、前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像剤の消費量を推定する推定手段とを有するものとする。

この構成によれば、有効解像度判定手段により、出力エンジンが現像して可視化することができるドットの連続数の下限、即ち、解像度の上限を判定し、ドットカウント手段により、有効解像度の１ドットの長さに満たない小さなドットを除外して、確実に出力されると予測されるドットのみを積算するので、カウントしたドット数と、現像剤の実際の消費量との相関が高い。

また、本発明の画像形成装置において、前記コントローラは、前記出力エンジンで保証されている公称解像度を確認し、前記出力エンジンに前記公称解像度より解像度の高い前記パッチパターンのみを形成させ、現像可能であることが明らかである低解像度のパッチパターンを形成しないようにすれば無駄がない。

また、本発明の画像形成装置において、出力エンジンは、副走査方向には高解像度の出力が不能であり、コントローラは、最初から、副走査方向には現像不能なデータを生成しない。このため、ドットカウント手段は、前記有効解像度の１ドットに相当する長さ以上連続しているドットの個数を積算すればよい。

また、本発明による画像形成装置の第２の態様は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を走査しながら選択的に露光して静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像器とを有する出力エンジンと、
外部または他の構成要素から受信した画像データを前記露光器の主走査方向のデジタルデータの列からなる印刷データに変換し、前記出力エンジンに入力して画像を出力させるコントローラとを備える画像形成装置において、形成された画像の濃度を検出するセンサと、前記出力エンジンによって複数の異なる解像度のパッチパターンを形成し、形成された前記パッチパターンの濃度を前記センサで検出し、検出された濃度が所定値以上か否か判断することによって前記出力エンジンが形成した前記パッチパターンが現像剤によって現像されているか否かを確認し、前記センサが確認できた最も解像度の高い前記パッチパターンの解像度を前記出力エンジンが出力可能な有効解像度であると判定し、前記センサが読み取ることができなかった前記パッチパターンのうち最も解像度の低い前記パッチパターンの解像度を不能解像度とする有効解像度判定手段と、前記印刷データ中の、前記有効解像度の１ドットの長さ以上に長い画像を構成する連続したドットの数と、前記不能解像度の１ドットの長さよりも長く、前記有効解像度の１ドットの長さよりも短い長さだけ連続したドットの個数の半分の値とを積算し、前記有効解像度の１ドットの長さに満たない画像を構成するドットの数を積算しないドットカウント手段と、前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像剤の消費量を推定する推定手段とを有するものとする。

この構成によれば、不能解像度から有効解像度までの間でパッチパターンを形成して確認していない解像度のドットは実際に出力されているか否かが不明である。この中間の解像度のドットをすべて無視するより、１ドットを０．５ドットとして積算することで、実際の現像剤消費量をより正確に表すことができる場合が多い。

また、本発明の画像形成装置において、前記有効解像度判定手段は、一定の印刷枚数毎、電源投入時、および画像安定化動作時の少なくともいずれかに、前記有効解像度の判定を行ってもよい。

この構成によれば、温度、湿度、現像剤の電荷、その他の状態の変化によって、実際に出力可能なドットの大きさが変化するので、必要に応じて有効解像度を確認することで、現像剤の消費量を正しく把握できる。

また、本発明の画像形成装置において、前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像器に現像剤を供給する現像剤ボトル内の現像剤の残量を推定してもよく、前記現像器内の現像剤の残量を推定してもよい。

また、本発明の画像形成装置において、前記ドットカウント手段が積算したドット数が、所定の規定量に印刷枚数を乗じた値より小さいとき、前記現像器から不純物の混入や電荷の異常のおそれのある古い現像剤を一定量、強制的に排出することで、現像器に新しい現像剤を供給して、現像剤の状態を適切に保つことができる。

本発明によれば、出力エンジンの有効解像度を判定して、実際に出力されると考えられるドットの数だけを積算するので、現像剤の消費量を正確に予測できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の画像形成装置１の構成を示す。画像形成装置１は、コントローラ２、操作表示部３、スキャナ部４、画像処理部６、出力エンジン７、センサ８、記憶部５、送受信部９等により構成され、各部はバス１０により接続されている。

コントローラ２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。コントローラ２のＣＰＵは、操作表示部３の操作により、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って、画像形成装置１各部の動作を集中制御する。また、展開されたプログラムに従って、後述する有効解像度判定処理（有効解像度判定手段）およびトナー消費量算出処理（ドットカウント手段）を始めとする各種処理を実行する。

操作表示部３は、ＬＣＤ（液晶表示装置）により構成され、コントローラ２から入力される表示信号の指示に従って表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。ＬＣＤの表示画面上は、透明電極を格子状に配置して構成された感圧式（抵抗膜感圧式）のタッチパネルに覆われており、手指やタッチペン等で押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検出し、検出された位置信号を操作信号としてコントローラ２に出力する。また、操作表示部３は、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ボタン操作による操作信号をコントローラ２に出力する。

スキャナ部４は、原稿を載置するコンタクトガラスの下部にスキャナを備えて構成され、原稿の画像を読み取る。スキャナは、光源、ＣＣＤ撮像素子、Ａ／Ｄ変換器等により構成され、光源から原稿へ照明走査した光の反射光を結像して光電変換することにより原稿の画像をＲ、Ｇ、Ｂ信号として読み取り、読み取った画像をＡ／Ｄ変換して画像処理部６に出力する。

記憶部５は、フラッシュメモリ等により構成され、階調パッチパターン画像を形成するためのＹＭＣＫデータを記憶する階調パッチパターン記憶部５ａと、解像度パッチパターン画像を形成するためのＹＭＣＫデータを記憶する解像度パッチパターン記憶部５ｂと、出力エンジン７の階調特性の補正を行うためのγカーブデータをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色毎に記憶するγカーブデータ記憶部５ｃと、スキャナ部４により得られたＲＧＢデータをＸＹＺデータに変換するための変換カーブを記憶する第１の変換カーブ記憶部５ｄと、センサ８により出力されたセンサ値をＸＹＺデータに変換するための変換カーブを記憶する第２の変換カーブ記憶部５ｅと、を有している。

ここで、ＲＧＢデータをＸＹＺデータに変換するための変換カーブは、複数種類の紙種により平均した値を用いて作成されたものであることが望ましい。

画像処理部６は、スキャナ部４で読み取って得られたＲＧＢデータ、または、送受信部９から送信されたＲＧＢデータを、第１の変換カーブ記憶部５ｄに記憶されている変換カーブを用いてＸＹＺデータに変換し、ＸＹＺデータをＹＭＣＫデータに変換する色変換処理を行い、ＹＭＣＫデータの各色データに、γカーブ記憶部５ｃに記憶されている各色のγカーブデータを用いて出力エンジン７の階調特性を補正するγ補正処理、中間調処理等の画像処理を施して出力エンジン７に出力する。また、画像処理部６は、コントローラ２からの指示に基づいて、階調パッチパターン記憶部５ａに記憶されている、階調パッチパターン画像を形成するためのＹＭＣＫデータを読み出して、出力エンジン７へ出力する。

コントローラ２は、展開されたプログラムに従って、画像形成装置１の起動時や一定のプリント間隔等のあるタイミングで、出力エンジン７の中間転写ベルト１２上に、階調パッチパターン記憶部５ａに記憶されている階調パッチパターン画像を形成し、センサ８で各パッチを読み取って得られた反射率を、第２変換カーブ格納部１０７ｄに記憶されている変換カーブを用いてＸＹＺデータに変換し、得られた結果に基づいて、画像処理部６におけるγ補正処理に用いるγカーブデータを変更するγカーブデータ補正処理を実行する。

出力エンジン７は、電子写真方式により、画像処理部６から出力されたＹＭＣＫの画像データに基づいて、記録紙Ｐ上に画像を形成して出力する。

図２に、出力エンジン７の要部構成を示す。図２に示すように、出力エンジン７は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のトナー（現像剤）によって画像を形成する現像ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが形成したトナー画像が１次転写される中間転写ベルト（記録体）１２と、中間転写ベルト１２からトナー画像を記録紙Ｐに２次転写する２次転写ローラ１３と、記録紙Ｐにトナー画像を定着させる定着器１４とからなる。

現像ユニット１１Ｙは、回転駆動可能に支持されたドラム状の感光体１５と、感光体１５を帯電させる帯電器１６と、帯電して回転している感光体１５の表面にレーザ光線を照射して電位を低下させることで静電画像を形成する露光器１７と、前記感光体１５の表面にトナーを供給して電位の低い静電画像の部分にのみトナーを吸着させることでトナー画像を現像する現像器１８と、トナー画像を静電気力によって中間転写ベルト１２に１次転写する１次転写ローラ１９と、１次転写できずに感光体１５上に残留するトナーを掻き落とすクリーナ２０と、現像器１８にトナーを供給するトナーボトル２１とからなっている。他の現像ユニット１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの構成も現像ユニット１１Ｙと同様である。

中間転写ベルト１２は、駆動ローラ２２と、２次転写対向ローラ２３とに掛け渡されて回動し、ブラックの現像ユニット１１Ｋの直後に、転写されたトナー画像の色を測定するセンサ８が配置されている。また、出力エンジン７は、記録紙Ｐを搬送するレジストローラ２４と、記録紙Ｐを排出する排紙ローラ２５とを備えている。

露光器１７は、回転している感光体１５上でレーザ光線の照準が軸方向（主走査方向）に移動するように走査しながら、レーザ光線をＯＮ／ＯＦＦすることで、感光体１５の電位を選択的に低下させられるように構成されている。露光器１７は、感光体１５の回転方向（副走査方向）にレーザ光線の照準の軌跡が隙間なく並ぶように走査することで、感光体１５上に２次元の静電画像を形成することができる。

コントローラ２は、ネットワークから送受信部９を介して受信した印刷データ、または、スキャナ部４で読み取った印刷データを、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、主走査方向にはコントローラ２が処理できる上限解像度で、副走査方向には露光器１７のレーザ径で決定される出力エンジン７の公称解像度に相当するドットの値を順番に並べたディジタルデータの列からなる印刷データに変換し、出力エンジン７に出力するようになっている。

現像ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、コントローラ２から受信した各色のデータを基に、それぞれ、感光体１５上にトナー画像を形成して、各トナー画像を中間転写ベルト１２に重ねて１次転写することで、中間転写ベルト１２上にカラーの画像を形成することができる。

２次転写では、２次転写ローラ１３の圧接部を記録紙Ｐが通過することにより、中間転写ベルト１２上のＹＭＣＫのトナー像が記録紙Ｐに転写される。ＹＭＣＫのトナー像が転写された記録紙Ｐは、定着器１４を通過するが、定着器１４の加圧および加熱により、ＹＭＣＫのトナー像が記録紙Ｐ上に定着される。こうして画像形成された記録紙Ｐは、排紙ローラ２５により、図示しない排紙トレイなどに搬送される。また、両面印刷をする場合には、片面に画像形成された記録紙Ｐが、図示しない両面搬送ユニットにより面が反転され、画像形成されていない面に再び画像形成するようにレジストローラ２４により、２次転写ローラ１３に搬送される。

送受信部９は、モデム、ＬＡＮアダプタやルータやＴＡ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ａｄａｐｔｅｒ）等によって構成され、専用線、或いはＩＳＤＮ回線等の通信回線を介してネットワークに接続された各装置との通信制御を行う。

図３に、記憶部５の解像度パッチパターン記憶部５ｂに記憶される解像度パッチパターンを例示する。記憶部５の解像度パッチパターン記憶部５ｂには、コントローラ２が処理可能な上限解像度のものから、画像形成装置１に対応する可能性のある出力エンジン７の最も低い解像度までの間で、複数の異なる解像度のパッチパターンが記憶される。例えば、上限解像度が１９２００ｄｐｉのコントローラ２を備える画像形成装置１では、解像度パッチパターン記憶部５ｂに、１９２００ｄｐｉ，９６００ｄｐｉ，４８００ｄｐｉ，２４００ｄｐｉ，１２００ｄｐｉ，６００ｄｐｉの各解像度の解像度パッチパターンが記憶されている。

解像度パッチパターンは、主走査方向に各解像度（例えば９６００ｄｐｉ）に相当する幅（１／９６００”）を有し、副走査方向に延伸する１００％濃度の直線が、同じ解像度に相当する間隔をおいて、繰り返し配置されている。よって、解像度パッチパターンは、全体としてみると、理論的には、濃度５０％の画像データである。このパッチパターンをコントローラ２によって印刷データに変換すると、副走査方向に出力エンジン７の解像度（例えば６００ｄｐｉ）に相当する長さを有する方形ドットが繰り返し出力されることになる。

解像度パッチパターンは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色について、それぞれ、重ならないように、中間転写ベルト１２上に出力され、センサ８で読み取られ、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれ別々に、後述の有効解像度判定処理を行うようになっている。簡易的には、いずれか１色についてのみ確認し、他の色にも同じ有効解像度を適用するようにしてもよい。

また、解像度パッチパターンは、副走査方向に正確に並んでいる必要はなく、例えば、互い違いに格子状に配置されていてもよい。また、ドットデータの幅と空白データの幅が同じでなくてもよく、例えば、ドットデータの間に倍の空白データを挟み、理論濃度３３．３％のパターンにすることもできる。

図４に、印刷データとドット形状との関係を示す。ここで、コントローラ２が出力する印刷データは、高電位が空白、低電位がトナー出力を意図する有値出力である。理想的には、出力されるドットの形状は、副走査方向に出力エンジン７の公称解像度、主走査方向に印刷データの解像度１ドットの長さを有する辺からなる長方形（正方形を含む）である。しかしながら、実際に現像されるドットの形状は、露光器１７が感光体１５を露光する際にその境界がぼやけてしまうために、図示するように、輪郭がぼけたものになる。さらに、主走査方向の解像度が高くなると、露光器１７による感光体１５の露光量が不足し、形成する静電潜像の電位が全体的に高い（十分に低下していない）ものになり、トナーを十分に吸着することができず、トナー密度が低くなって画像が薄くなったり、全く現像できなくなったりする。

続いて、図５に、有効解像度判定処理（有効解像度判定手段または条件決定手段）の流れを示す。
この有効解像度判定処理は、画像形成装置の電源スイッチがオンされたとき、省エネ待機モードから復帰したとき、画像安定化処理を実行したとき、および、所定の枚数の印刷を行ったとき等に、コントローラ２が自動的に実行するようになっている。

有効解像度判定処理では、先ず、ステップＳ１において、解像度パッチパターン記憶部５ｂから、コントローラ２で処理可能な上限解像度（例えば１９２００ｄｐｉ）のパッチパターンを読み出し、出力エンジン７に出力させる。

ステップＳ２において、センサ８は、ステップＳ１で出力した中間転写ベルト１２上のパッチパターンを読み取る。つまり、中間転写ベルト１２の速度等から、パッチパターンによるトナー画像がセンサ８の検出領域を通過するタイミングを計り、このタイミングでセンサ８の出力レベルを確認する。

解像度パッチパターンは理論的には５０％の濃度を有するが、先に述べたように、出力エンジン７の能力を超える高解像度の解像度パッチパターンを出力すると、実際のパッチパターンの濃度が低下するので、センサ８は、理論上の５０％濃度よりもさらに低い濃度の画像を検出することになる。

コントローラ２は、ステップＳ３で、センサ８の出力レベルが所定の値より小さい場合は、パッチパターンが適切に出力されず、読み取り不能（現像不能）であったと判断し、ステップＳ４に進んで、解像度パッチパターン記憶部５ｂから、解像度が１段階低い解像度のパッチパターンを読み出して、出力エンジン７に次のパッチパターンを形成させる。

ステップＳ４で、解像度の低いパッチパターンを形成した後、ステップＳ２で、新たに形成したパッチパターンの読み取りを試み、ステップＳ３でパッチパターンが現像され、読み取り可能であったと判断されるまで、１ステップずつ解像度を下げてパッチパターンを形成する作業を繰り返す。

ステップＳ３でパッチパターンが確認されれば、ステップＳ５に進んで、センサ８で確認することできたパッチパターンの解像度を、出力エンジン７がトナーで現像出力可能な解像度を示す有効解像度に設定する。

さらに、図６に、以上の有効解像度を基にした、トナー消費量算出処理（ドットカウント手段）の処理の流れを示す。先にも述べたように、画像形成装置１は、送受信部９に画像データを受信、または、スキャナ部４で画像データを読み取ったとき、画像処理部６でＲＧＢデータをＹＭＣＫデータに変換し、コントローラ２が、副走査方向に出力エンジン７の解像度（例えば６００ｄｐｉ）で、主走査方向にコントローラ２の上限解像度（例えば１９２００ｄｐｉ）のデータが連続する印刷データに変換する。

コントローラ２のプログラムとして実現されるトナー消費量算出処理は、ステップＳ１１において、印刷データから、連続するドット列、つまり、最初に現れる、間に空白データを挟まずに連続している有値データの集まりを抽出する。なお、両側を空白データに挟まれた１ドットも、連続数１の有値データの集まりとして抽出する。

ステップＳ１２において、抽出した有値データの長さが、コントローラ２の上限解像度で何ドットに相当するかを確認し、有効解像度の１ドットに相当するドット長（判定条件）以上であれば、ステップＳ１３において、ドットカウンタに、抽出したドット列のコントローラ２の上限解像度におけるドット数を加算してから、ステップＳ１４に進む。また、ステップＳ１２において、抽出したデータ列の長さが有効解像度の１ドットに満たない場合は、ステップＳ１３をバイパスして、直接ステップＳ１４に進む（カウント制御手段）。

ステップＳ１４では、抽出したデータが、印刷データの中で最後の有値データの集まりであるかどうかを確認し、以降、有値データがない場合は、この処理を終了する。ステップＳ１４で、現在の抽出データの後に、さらに有値データがある場合は、ステップＳ１１に戻って次のデータ列を抽出し、以降の処理を繰り返す。

この処理によって、印刷データにおいて、有効解像度の１ドット以上の長さを有する有値データ列は、ドットカウンタによってカウントされるが、有効解像度の１ドットの長さに満たずに空白データで分断された有値データは、ドットカウンタにカウントされない。

例えば、図７に示すように、コントローラ２は、１９２００ｄｐｉ相当の分解能で印刷データを出力する。有効解像度が４８００ｄｐｉである場合、１９２００ｄｐｉで１ドットに相当する印刷データ、１９２００ｄｐｉで２ドットに相当する９６００ｄｐｉ相当の印刷データ、および、１９２００ｄｐｉで３ドットに相当する印刷データは、カウンタに加算されず、１９２００ｄｐｉで４ドットに相当する４８００ｄｐｉ相当のデータは、１９２００ｄｐｉ換算で４ドットがカウンタに加算され、１９２００ｄｐｉで５ドット以上のデータは、１９２００ｄｐｉ換算のドット長がカウンタに加算される。

コントローラ２は、ドットカウンタの積算値を、そのまま、トナー消費量に比例する値として利用する。例えば、新品のトナーボトル２１の充填量をドットカウンタの値に換算した初期値データとして取得しておき、ドットカウンタの積算値がこの初期値に達したときは、操作表示部３にトナーボトル２１の交換要求を表示させ、ユーザに注意を促すことができる。また、現像器１８の容積をドットカウンタの値に換算したデータを保持していれば、トナーボトル２１が空になったことをセンサで検出した後、現像器１８内に残存するトナーの量をドットカウンタの値によって推定することができ、ユーザに適切な警告を発することができる。

また、印刷枚数に比して、ドットカウンタの積算値が小さい場合、トナーの消費量が少なく、つまり、現像器１８から感光体１５に供給されながら、感光体１５に吸着されずに現像器１８に回収される量が多いため、不純物の混入やトナーの電位不良による印字不良を発生させる危険性が高くなる。よって、例えば一定印刷枚数毎に、印刷枚数とドットカウンタの積算値とを比較して、トナーの消費量が少な過ぎると判断される場合には、感光体１５上に中間転写ベルト１２に転写しないパッチ画像を現像し、クリーナ２０に廃棄することで、現像器１８からの出入りを繰り返している古いトナーを強制的に消費し、現像器１８にトナーボトル２１から新しいトナーを供給させることで、印字品質の低下を防止することができる。

図８に、高解像度の画像を続けて印字した場合の実際のトナー消費量と、本実施形態のドットカウンタの積算値によるトナー消費量の推測値と、有効解像度の判定をせずに、印刷データ上のすべてのドットを積算した場合のドットカウンタによるトナー消費量の推測値とを示す。これらのグラフは、印刷する画像データが出力エンジン７の公称解像度以下の低解像度のデータである場合には、３本の線が略一致するものである。

図示するように、有効解像度を判定することにより、ドットカウンタによるトナー消費量の推定値を実際の消費量に近づけることができるので、現像器１８やトナーボトル２１などに、実際のトナー消費量（残存量）を確認するためのセンサを多数設けなくても、トナー残量について適切な判断が行える。

さらに、図９に、本発明の第２実施形態の画像形成装置１における有効解像度判定処理の流れを示す。本実施形態において、画像形成装置１の構成は第１実施形態と同一であり、コントローラ２のプログラムによる処理が異なるだけであるので、重複する説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置１において、コントローラ２は、有効解像度判定処理に際し、先ず、ステップＳ２１において、出力エンジン７と交信して、出力エンジン７の公称解像度を確認する。

そして、コントローラ２は、ステップＳ２２において、解像度パッチパターン記憶部５ｂから、出力エンジン７の公称解像度より解像度の高いすべての解像度パッチパターンを読み出し、出力エンジン７に連続して出力させる。

図１０に、ステップＳ２２において解像度パッチパターンを出力した中間転写ベルト１２を例示する。例えば、コントローラ２の上限解像度が１９２００ｄｐｉであり、出力エンジン７の公称解像度が６００ｄｐｉである場合、１２００ｄｐｉから１９２００ｄｐｉまでの解像度パッチパターンを並べて出力している。出力エンジン７の公称解像度である６００ｄｐｉの解像度パッチパターンを現像できることは自明であるので印字していないが、確認的に印字することを排除するものではない。

図９のフローに戻ると、解像度パッチパターンを出力したならば、コントローラ２は、ステップＳ２３において、センサ８に各解像度の解像度パッチパターンを読み取らせ、それぞれ、センサ８の出力レベルが所定の値以上である場合に、読み取り可能と判断する。

コントローラ２は、ステップＳ２４において、ステップＳ２３で読み取り可能であった解像度パッチパターンのうち、最も解像度の高い解像度パッチパターンの解像度を有効解像度に設定する。

さらに、本実施形態では、ステップＳ２５において、読み取り不能であった解像度パッチパターンの中で、最も解像度の低いパッチパターンの解像度を、不能解像度に設定する。不能解像度は、出力エンジン７が現像不能であることを実際に確認した最も低い解像度である。

本実施形態では、出力エンジン７の公称解像度より高い解像度の解像度パッチパターンを続けて出力して、センサ８で確認することで、現像ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋからセンサ８まで中間転写ベルト１２が回動するのを待つ回数を１回だけにすることで、処理全体として、中間転写ベルト１２の回動を待つ時間を短縮し、有効解像度の判定を短時間に行うことができる。

さらに、図１１に、本実施形態において、コントローラ２のプログラムとして実現されるトナー消費量算出処理（ドットカウント手段）の処理の流れを示す。

トナー消費量算出処理は、ステップＳ３１において、印刷データ列から、連続する有値データのドット列を抽出する。

ステップＳ３２において、抽出した有値データの長さが、不能解像度の１ドットに相当する長さより長いかどうかを確認し、不能解像度の１ドットを超えていれば、さらに、ステップＳ３３で、抽出した有値データの長さが、有効解像度の１ドットに相当する長さ以上であるかどうかを確認する。

ステップＳ３３で、有値データのドット列長が有効解像度の１ドットの長さ以上であれば、ステップＳ３４でドット列のドット数をドットカウンタに加算する。ステップＳ３３で、有値データのドット列長が有効解像度の１ドットの長さ未満であれば、ステップＳ３５でドット列のドット数の１／２をドットカウンタに加算する。

ステップＳ３４またはステップＳ３５でドットカウンタの加算を終えたなら、或いは、値データ列の列長が不能解像度の１ドットの長さ以下である場合にはドットカウンタの加算を行わず、ステップＳ３６に進んで、抽出したデータのドット列が、印刷データの中で最後の有値データであるかどうかを確認し、以降、有値データのドット列がない場合は、この処理を終了する。ステップＳ３６で、現在の抽出データの後に、さらに有値データのドット列がある場合は、ステップＳ３１に戻って次のデータ列を抽出し、以降の処理を繰り返す。

本実施形態では、抽出したドット列の列長が不能解像度の１ドットの長さ以下であるときは、ドットカウンタに加算せず、抽出したドット列の列長が不能解像度の１ドットの長さを超え、有効解像度の１ドットの長さに満たないときは、ドットカウンタに列長の１／２のドット数を加算し、抽出したドット列の列長が有効解像度の１ドットの長さ以上であるときは、ドットカウンタに列長のドット数を加算する。

不能解像度の１ドットの長さを超え、有効解像度の１ドットの長さに満たない長さだけ連続するドット列からなる印刷データは、実際に現像可能であるか否かの確認がなされておらず、この未確認の解像度の印刷データのドットを１／２の確率で現像され得るものであるとしてドットカウンタに加算することで、実際のトナー消費量と、ドットカウンタによる推定値との誤差をより小さくすることができる。

本発明は、カラープリンタ、ファクシミリ、複写機、およびそれらの複合機に適用することができる。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の構成図。 図１の出力エンジンの構成図。 図１の画像形成装置の解像度パッチパターンを例示する画像。 図１の画像形成装置の印刷データに応じて現像されるドット形状の示す図。 図１の画像形成装置の有効解像度判定処理の流れ図。 図１の画像形成装置のトナー消費量算出処理の流れ図。 図５の処理における印刷データとカウントの関係を示す図。 図１の画像形成装置におけるトナー消費量の実際の値と予測値とを示す図。 本発明の第２実施形態の有効解像度判定処理の流れ図。 図８の処理で解像度パッチパターンか形成された中間転写ベルトの図。 本発明の第２実施形態のトナー消費量算出処理の流れ図。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ コントローラ
７ 出力エンジン
８ センサ
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 現像ユニット
１２ 中間転写ベルト
１５ 感光体
１６ 露光器
１７ 帯電器
１８ 現像器
１９ １次転写ローラ
２０ クリーナ
２１ トナーボトル

Claims (11)

1. 感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を走査しながら選択的に露光して静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像器とを有する出力エンジンと、
   外部または他の構成要素から受信した画像データを前記露光器の主走査方向のデジタルデータの列からなる印刷データに変換し、前記出力エンジンに入力して画像を出力させるコントローラとを備える画像形成装置において、
   形成された画像の濃度を検出するセンサと、
   前記出力エンジンによって複数の異なる解像度のパッチパターンを形成し、形成された前記パッチパターンの濃度を前記センサで検出し、検出された濃度が所定値以上か否か判断することによって前記出力エンジンが形成した前記パッチパターンが現像剤によって現像されているか否かを確認し、前記センサが確認できた最も解像度の高い前記パッチパターンの解像度を前記出力エンジンが出力可能な有効解像度であると判定する有効解像度判定手段と、
   前記印刷データ中の、前記有効解像度の１ドットの長さ以上に長い画像を構成する連続したドットの数を積算し、前記有効解像度の１ドットの長さに満たない画像を構成するドットの数を積算しないドットカウント手段と、
   前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像剤の消費量を推定する推定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記コントローラは、前記出力エンジンで保証されている公称解像度を確認し、前記出力エンジンに前記公称解像度より解像度の高い前記パッチパターンのみを形成させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ドットカウント手段は、主走査方向に、前記有効解像度の１ドットに相当する長さ以上連続しているドットの個数を積算することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記感光体を走査しながら選択的に露光して静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像する現像器とを有する出力エンジンと、
   外部または他の構成要素から受信した画像データを前記露光器の主走査方向のデジタルデータの列からなる印刷データに変換し、前記出力エンジンに入力して画像を出力させるコントローラとを備える画像形成装置において、
   形成された画像の濃度を検出するセンサと、
   前記出力エンジンによって複数の異なる解像度のパッチパターンを形成し、形成された前記パッチパターンの濃度を前記センサで検出し、検出された濃度が所定値以上か否か判断することによって前記出力エンジンが形成した前記パッチパターンが現像剤によって現像されているか否かを確認し、前記センサが確認できた最も解像度の高い前記パッチパターンの解像度を前記出力エンジンが出力可能な有効解像度であると判定し、前記センサが読み取ることができなかった前記パッチパターンのうち最も解像度の低い前記パッチパターンの解像度を不能解像度とする有効解像度判定手段と、
   前記印刷データ中の、前記有効解像度の１ドットの長さ以上に長い画像を構成する連続したドットの数と、前記不能解像度の１ドットの長さよりも長く、前記有効解像度の１ドットの長さよりも短い長さだけ連続したドットの個数の半分の値とを積算し、前記有効解像度の１ドットの長さに満たない画像を構成するドットの数を積算しないドットカウント手段と、
   前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像剤の消費量を推定する推定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記有効解像度判定手段は、一定の印刷枚数毎に、前記有効解像度の判定を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記有効解像度判定手段は、電源投入時に、前記有効解像度の判定を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記有効解像度判定手段は、画像安定化動作時に、前記有効解像度の判定を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像器に現像剤を供給する現像剤ボトル内の現像剤の残量を推定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記ドットカウント手段が積算したドット数を基に、前記現像器内の現像剤の残量を推定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記ドットカウント手段が積算したドット数を確認し、前記積算したドット数が、所定の規定量に印刷枚数を乗じた値より小さいとき、一定量の現像剤を前記現像器から強制的に排出する強制排出手段を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記強制排出手段は、一定枚数の印刷を行うごとに、前記ドットカウント手段が積算したドット数を確認することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

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