JP4647353B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特にそのトナーの消費量を的確に求めることが可能な画像形成装置に関する。

電子写真プリンタ等の電子写真記録装置では、感光体ドラムの表面を帯電ローラで、一様且つ均一に、負に帯電した後、その上にＬＥＤヘッドで静電潜像を書き込む。この静電潜像に現像ローラ、トナー搬送ローラ、等を用いてトナー像を形成する。このトナー像を転写装置で記録媒体上に転写する。この転写されたトナーを定着器を用いて記録媒体上に定着する。定着後に感光体ドラムの表面に残留したトナーの一部は、クリーニングローラによって除去される。残りのトナーは、感光体ドラムの表面に残留したまま現像ローラまで運ばれ、現像ローラによって回収される。回収されたトナーは、現像装置内のトナーと混合されつつ再利用される。以上のプロセスを連続的に繰り返しながら画像再現が行われている。このような電子写真プリンタの一例として、特性劣化の度合いに応じて現像ローラの電圧を加減する装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００４−２３３４３６号公報

図１は従来の電子写真プリンタの主な構成部分のブロック図である。図１より、本発明が適用される電子写真プリンタは、感光体ドラム１１１と、メインモータ１１２と、モータドライバ１１３と、ドラムカウンタ１１４と、ＬＥＤ露光部１１５と、露光制御部１１６と、現像ローラ１１７と、現像バイアス電源１１８と、トナー搬送ローラ１１９と、スポンジバイアス電源１２０と、電源制御部１２１と、画像信号処理部１２２と、ドットカウンタ１２３と、制御ＲＯＭ１２４と、データＲＯＭ１２５と、プリンタ制御部１２６とを備える。図２は、電子写真プリンタの主機構部分の断面図である。この図２を主にし、併せて図１を用いて本発明が適用される電子写真プリンタの主な構成部分を、その機能を含めて説明する。図１、及び図２とで共通する構成要素には同一の符号が付されている。

感光体ドラム１１１は図示の矢印の方向に回転して印刷プロセスを形成する電子写真プリンタの中心となる部分である。請求項中の静電潜像担持体に該当する部分である。以下矢印の方向順に印刷プロセスを説明する。感光体ドラム１１１の表面は、通常ゴム材などの耐熱性の大きい絶縁体で覆われている。感光体ドラム１１１は、プリンタ制御部１２６（図１）の制御に基づいてモータドライバ１１３（図１）がメインモータ１１２（図１）を駆動させることによって回転される。感光体ドラム１１１の回転数は、ドラムカウンタ１１４（図１）によって計測され、そのデータはデータＲＯＭ１２５（図１）に記憶される。

帯電ローラ１３２は、感光体ドラム１１１の表面を一例として約−８００Ｖに帯電させる部分である。図示していない負の高電圧が印加されている。ＬＥＤ露光部１１５は、約−８００Ｖに帯電された感光体ドラム１１１の表面に光線を照射して画像データ１２８（図１）の静電潜像を形成する部分である。通常ＬＥＤアレイ等の発光素子が用いられる。この部分は露光制御部１１６（図１）によって制御される。

画像信号処理部１２２（図１）は、画像データ１２８（図１）をドットデータに変換する部分である。このドットデータに対応する光線がＬＥＤ露光部１１５から感光体ドラム１１１の表面に照射される。照射された部分の表面電位は０Ｖ近くまで上昇する。このようにして感光体ドラム１１１上に電位変化部分即ち静電潜像が形成される。

ドットカウンタ１２３（図１）は、画像信号処理部１２２（図１）が画像データをドットデータに変換したときにＡ４用紙１枚分の原稿画像データのドット数をカウントする部分である。このカウントされたドット数はデータＲＯＭ１２５（図１）に記憶される。現像ローラ１１７は前記感光体ドラム１１１の静電潜像部分にトナー１３４を付着させて現像する部分である。この現像ローラ１１７の表面電位は現像バイアス電源１１８によって一例として約−３００Ｖに維持される。この現像ローラ１１７が請求項中の現像剤担持体に該当する。

トナー搬送ローラ１１９は、現像ローラ１７へトナーを供給する部分である。このトナー搬送ローラ１１９の表面電位はスポンジバイアス電源１２０（図１）によって一例として約−４００Ｖに維持される。電源制御部１２１（図１）は、プリンタ制御部１２６（図１）の制御に基づいて前記現像ローラ１１７の表面電位とトナー搬送ローラ１１９の表面電位とを設定並びに変更する部分である。

現像ブレード３１は、現像ローラ１１７に形成されるトナー層のトナー量を規制する部分である。転写ローラ１３７は、感光体ドラム１１１上に形成されたトナー像を用紙１３６上に転写する部分である。感光体ドラム１１１上で負に帯電されているトナーを用紙１３６上へ転写するため正の高電圧が印加される。

転写ベルト１３５は、図示しない搬送ローラによって駆動され用紙１３６を搬送する部分である。クリーニング装置１３３は、感光体ドラム１１１上に残留するトナーを除去する部分である。尚、ここで除去されない残留トナーは、感光体ドラム１１の表面に付着されたまま現像ローラ１１７まで運ばれ、現像ローラ１１７によって回収され、そのまま再利用される。制御ＲＯＭ１２４（図１）は、電子写真プリンタの制御に必要なプログラムやテーブル等を格納する部分である。プリンタ制御部１２６は、電子写真プリンタ全体を制御するＣＰＵである。

尚、前記画像信号処理部１２２（図１）、ドットカウンタ１２３（図１）、電源制御部１２１（図１）は、独自の構成部分として個別に構成されてもよいが通常プリンタ制御部１２６の一機能として制御プログラム中に含まれる。制御プログラム中に含まれる場合には予め制御ＲＯＭ１２４の内部に格納される。

ところが、上述の如き、従来の電子写真システムにおいては、トナーの消費量は、印刷される画像データの印刷ドットをカウントすることによって求められていた。すなわち、印刷ドットは印刷ドットの値と第１の閾値との比較、及び第１の閾値より大きい第２の閾値との比較により３つに分類され、分類ごとにそれぞれ印刷ドットの数がカウントされていた。このような２つの閾値との比較で分類する場合では、重み係数が分類ごとに定められており、各分類ごとの印刷ドットのカウント値とこの重み係数を乗算してトナー消費量を計算していた。

しかしながら、上述のトナーの消費量の算出方法では、第１、第２の閾値との比較に基づく分類であることから、分類の数が３つと言うように大まかな分類に過ぎず、このため実際の発光量とドットの分類に基づいて積算される量との間に誤差が生じ、そのため正確なトナー消費量が求められないという問題が生じていた。

そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、トナーの消費量を正確に算出できる画像形成装置の提供を目的とする。

本発明の画像形成装置は、上述の技術的な課題を解決するため、画像を構成するドットを発光することにより形成する発光素子と、前記発光素子の点灯数である点灯ドット数をカウントするドットカウンタ部と、各ドットにおける前記発光素子の発光量を周期的に変化させる複数のサブラインの各サブライン番号を出力するサブラインカウンタ部と、前記サブラインカウンタ部からの出力に基づいて前記サブラインの各番号に対する重み係数を保持及び出力するサブライン重み係数記憶部と、前記ドットカウンタ部から出力された所定のサブラインにおけるドットカウント値と前記サブライン重み係数記憶部から出力された前記所定のサブラインに対応する重み係数に基づき発光量を算出する発光量算出部と、前記発光量算出部で算出された発光量を積算し、得られた積算値をトナー消費量に換算する積算部とを有することを特徴とする。

サブラインごとに割り当てられたドットカウンタ値と重み係数を積算させ、重み係数の設定を周期的に変化するサブラインでドットの発光量と対応させることで、各ドットに応じて消費されるトナー量が正確にその都度積算されていくことになり、全体としては当該画像形成装置で消費されるより正確なトナー消費量を算出することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施の形態の画像形成装置においては、図３に示すように、感光ドラムなどの像担持体７の表面を帯電させ、画像制御部１５から送出される印刷データに合わせて露光器８により像担持体７を露光して静電潜像を像担持体７の表面上に形成する。現像装置９には、トナーカートリッジ１０内に充填されている現像剤としてのトナー１１が現像ローラ２３を介して供給され、露光器８により静電潜像が形成された像担持体７上にトナー像を現像し、転写装置１２を用いて現像されたトナー像を印刷媒体上１３に転写させた後、定着装置１４により定着されることにより画像が印刷媒体１３上に形成される。

印刷媒体１３は、駆動ローラ２１、２２の間で周回動作するベルト上を搬送されるように構成されており、像担持体７の下部を通過する際に像担持体７の表面上のトナー像が転写される。露光器８は、例えば、複数の発光ダイオード素子をロッドレンズアレイに対向させて配置したＬＥＤヘッドなどから構成される。各発光ダイオード素子は、隣接して配される駆動ＩＣによって駆動され、駆動ＩＣ自体は後述する画像制御部からの印刷データに従って各発光ダイオード素子を点灯させる。

本実施形態においては、露光器８による発光は、画素分の発光を行う時間を時分割し、それぞれの時聞区分に異なる所定の発光量を設定し、発光部を印刷データに基づいて各時間区間毎に選択的にオン、オフさせることにより、画素分の累積発光量を制御する。本実施形態の例では主走査1ラインを８つの主走査サブラインに分割する方式を用いている。なお、ここで８つのサブラインに分割するのは、一例であり、他の分割数であっても良く、また、分割も等分に分割する場合に限らず、部分的に異なる時分割をするような構成であっても良い。

次に図５を参照しながら、露光器８による発光のパターンについて説明する。１つの画素分の発光量は、異なる所定の発光量であるサブライン１〜８の８つのサブラインの累積発光量である。ストローブ信号は各サブラインの発光時間を示している。また、サブライン同期信号は所要のクロック周波数のパルス信号からなる各サブラインの発光タイミング用の同期信号である。

さらに、図５の各サブライン上には、画像制御部１５から露光器８に転送される各サブラインの印刷データの例が示されており、これをビットデータである２進法で示したデータを図６に示す。４ドットの印刷データは４ビットで表現される。すなわち、ビット０がドット１に、ビット１がドット２に、ビット２がドット３に、ビット３がドット４に対応している。データが"１"で点灯、"０"では点灯しない。第1ラインのサブライン1はドット１、ドット２、ドット３、が点灯し、ドット４は点灯しない。また、第１ラインのサブライン２は、ドット１、ドット２、ドット３、及びドット４が点灯し、点灯しないドットはない。同様に、他のサブラインにおいても図５の発光パターンは図６の印刷データに対応した発光パターンとされる。

図５にはドット番号１〜４の４つの発光パターンを示したが、それぞれ異なる発光量が設定された８サブラインで制御する画素の発光量のパターンは全部で２^８で２５６パターン存在する。分割数を変えた場合は、他のパターン数となり得る。さらに、この画像形成装置では、発光量のリニアリティーを実現するために、１画素を構成する８つのサブラインのうちの或１つのサブラインを、階調値を表現するのに最低限必要な発光量用に設定し、残りの７つのサブラインで１２８（＝２^７）パターンの発光量を制御する場合がある。

残りの７つのサブラインで１２８パターンの発光量を制御する場合では、サブラインの１つに割り当てられるPminは階調値を表現するために最低限必要な発光量、つまりトナーを消費しない最大の発光量とされ、Pmaxは階調値を表現するために必要な最大発光量である。全部で８つのサブラインのうち、１つのサブラインの発光量はPminに設定され、PminからPmaxまでの発光量を残りの７サブラインで制御するため、それぞれ所定の発光量を設定する。

図５に示すように、画素毎の階調を的確に表すため、各発光ダイオード素子の１サブライン当たりの発光時間は同じではなく、ストローブ信号のパルス幅が８つのサブライン間で周期的に変化して、本実施形態の画像形成装置においては、サブライン４、５のストローブ信号のパルス幅が最も広く設定され、サブライン１、８のストローブ信号のパルス幅が最も狭く設定される。このようなストローブ信号のパルス幅の変化によって、対応する各発光ダイオード素子の発光時間すなわち発光量が変化し、その発光量の変化に応じた階調表現が印刷データに対応して出力される。

図４は本発明の第１の実施の形態によるシステムブロック図である。本実施形態における画像形成装置は、その制御システムの一部としてトナーの消費量を高精度に積算するトナー消費量積算システムを有している。このトナー消費量積算システムは、点灯ドット数を計数するためのドットカウンタ部１と、同期信号に応じてサブライン番号を出力するサブラインカウンタ２と、発光量に応じた重み係数を出力するサブライン重み係数記憶部３と、ドットカウント値と重み係数を乗算させる発光量算出部４と、その発光量算出部の出力データを積算する積算部５と、サブライン同期信号を発生させるサブライン同期信号発生部６と、画像データとなる印刷データを出力させる画像制御部１５で構成される。

図示しない上位装置から印刷指令を受信すると、印刷データの露光器８への転送を開始するように、サブライン同期信号発生部６はサブライン同期信号を一定間隔で出力する。このサブライン同期信号発生部６から出力されたサブライン同期信号は、ドットカウンタ部１、サブラインカウンタ２、サブライン重み係数記憶部３、発光量算出部４に対してそれぞれ供給される。

画像制御部１５は前記サブライン同期信号に応答して１サブライン分の印刷データを出力する。画像制御部１５から出力される印刷データは、図示しない露光部８に供給され、露光部８に配置された発光ダイオードの発光パターンとされる。画像制御部１５から出力される印刷データは、計数のため、さらにドットカウンタ部１に供給される。

ドットカウンタ部１はサブライン同期信号に応答して前記印刷データ内の点灯ドット数をカウントし、カウントしたドットカウント値を発光量算出部４に出力する。ドットカウンタ部１は次のサブライン同期信号を検知すると、ドットカウント値をクリアし次サブラインのカウントを開始する。

サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、画像制御部１５から転送される印刷データがどのサブラインのデータであるかを示すサブライン番号をサブライン重み係数記憶部３に出力する。サブラインは順番に出力されるため、サブライン番号はサブライン同期信号のタイミングで１ずつ加算される数値となり、次のラインに移行した際にリセットされる。

サブライン重み係数記憶部３は、各サブラインの重み係数をメモリーテーブルの形式などによって記憶し、前記サブラインカウンタ２が示したサブライン番号に応答して対応するサブライン重み係数を出力する。本実施形態においては、サブライン番号１、８に対応するサブライン重み係数が比較的に小さな値となり、サブライン番号４、５に対応するサブライン重み係数が比較的に大きな値となる。

発光量算出部４は、サブライン同期信号に応答して、前記ドットカウンタ部１から出力されたドットカウント値と前記サブライン重み係数記憶部３から出力されたサブライン重み係数に基づき発光量を算出し積算部５へ出力する。サブライン重み係数は実際の発光強度に対応した係数であり、サブライン間の発光強度の周期的な変化に的確に対応したものであることから、算出される発光量は実際の発光素子の発光量を着実に反映したものとなる。

積算部５は前記発光量算出部４から出力された発光量を積算する。このような積算によって最終的なトナーの消費量を求めることができる。この積算部５の積算値であるトナーの消費量のデータは、画像制御部１５に送られ、たとえばトナーが劣化する範囲に至ると判断される場合は、そのメッセージの表示や、或いは電圧、速度のなどの制御を調整するようにすることができる。

次に、本実施形態の画像形成装置の動作を、図５に示した１ライン４画素の発光パターンを例に、図７に示したタイムチャートに従って説明する。

先ず、サブライン重み係数記憶部３には、予めサブライン１のサブライン重み係数Ｋ１、サブライン２のサブライン重み係数Ｋ２、サブライン３のサブライン重み係数Ｋ３、サブライン４のサブライン重み係数Ｋ４、サブライン５のサブライン重み係数Ｋ５、サブライン６のサブライン重み係数Ｋ６、サブライン７のサブライン重み係数Ｋ７、サブライン８のサブライン重み係数Ｋ８が記憶されている。

図示しない上位装置から印刷指令を受信し、サブライン同期信号発生部６が最初のサブライン同期信号を出力する。次に時刻Ｔ１では、画像制御部１５から、第１ラインのサブライン１の印刷データ転送が開始される。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号のパルスを受けてサブライン１を示すサブライン番号"１"を出力する。サブライン重み係数記憶部３は、サブライン番号"１"のデータをサブラインカウンタ２から受け取り、サブライン１のサブライン重み係数Ｋ１を出力する。

時刻Ｔ１からＴ２の間の期間では、ドットカウンタ部１はサブライン１の印刷データ内の点灯ドットを示す"１"をカウントする。図示の例においては、サブライン１の印刷データが"１，１，１，０"であり、"１"の数は３である。

続いて時刻Ｔ２では、２番目のサブライン同期信号が出力されると、発光量算出部４はドットカウント値"３"とサブライン重み係数Ｋ１を乗算して発光量３Ｋ１を算出し、この発光量３Ｋ１を積算部５に出力する。積算部５には発光量の積算値３Ｋ１が記憶される。

上位装置はサブライン同期信号に応答して、サブライン１に続くサブライン２の印刷データ転送を開始する。ドットカウンタ部２は、サブライン同期信号に応答してドットカウント値を０にクリアしてから、次サブラインのドットカウントを開始する。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、次のサブライン番号"２"をサブライン重み係数記憶部３へ出力する。サブライン重み係数記憶部３は、受け取るサブライン番号が"２"であることからサブライン重み係数Ｋ２を出力する。

時刻Ｔ２からＴ３の間の期間では、ドットカウンタはサブライン２の印刷データ内の点灯ドットを示す"１"をカウントする。図示の例においては、サブライン２の印刷データが"１，１，１，１"であり、"１"の数は４である。

時刻Ｔ３においては、３番目のサブライン同期信号が出力されると、発光量算出部４はドットカウント値"４"とサブライン重み係数Ｋ２から発光量４Ｋ２を算出し出力する。積算部５には発光量の前回の値３Ｋ１に今回の値４Ｋ２を加えた積算値３Ｋ１＋４Ｋ２が記憶される。

引き続き上位装置はサブライン同期信号に応答して、サブライン３の印刷データ転送を開始する。ドットカウンタ部１は、サブライン同期信号に応答して、ドットカウント値を０にクリアしてから、次のサブラインのドットカウントを開始する。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、次のサブライン番号"３"を示す。サブライン重み係数記憶部３は、サブライン重み係数Ｋ３を発光量算出部４に出力する。

以後、同様の処理を続け、時刻Ｔ４で９番目のサブライン同期信号が出力されると、発光量算出部４はドットカウント値"８"とサブライン重み係数Ｋ８から発光量３Ｋ８を算出し出力する。このサイクルでは、積算部５には発光量の積算値３Ｋ１＋４Ｋ２＋３Ｋ３＋３Ｋ４＋２Ｋ５＋３Ｋ６＋４Ｋ７＋３Ｋ８が記憶される。この積算値がトナーの消費量の算出に使用される。

次に上位装置はサブライン同期信号に応答して、第２ラインのサブライン１の印刷データ転送を開始する。ドットカウンタ部１は、サブライン同期信号に応答して、ドットカウント値を０にクリアしてから、次サブラインのドットカウントを開始する。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、サブライン番号"１"を示す。サブライン重み係数記憶部３は、サブライン重み係数Ｋ１を出力する。以下、同様な動作を繰り返して全発光量の積算値を求める。

なお、各サブラインに対応する重み係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８の値は、１画素分のサブラインを全点灯した時の全発光量に対する各サブライン発光量の重み付けに基づいて定めても良い。

トナー消費量の算出については、予め実測により求めた１ドットのトナー消費量を用い、次式（１）
トナー消費量＝（発光量の積算値)/(Kl+K2+K3+K4+K5+K6+K7+K8)*(1ドットのトナー消費量)......（１）
から求めることができる。

また、各サブラインに対応する重み係数Ｋ１〜Ｋ８の値は、実測により求めた各サブラインの発光量によるトナー消費量に基づいて求めても良い。
この場合には、
トナー消費量＝発光量の積算値......（２）
このようにより簡便な式を用いてトナー消費量を正確に求めることができる。

さらに、１画素を構成する８つのサブラインのうち１つのサブラインを、トナーを消費しない最大の発光量Pminに設定して印刷を行なう場合は、Pminを設定したサブラインの重み係数を０とすれば、前記の（１）式、（２）式を用いて同様にトナー消費量を求めることができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の画像形成装置によれば、それぞれ異なる発光量に対応する適正な発光量を積算できる。従って、簡単な構成で精度良くトナー消費量を求めることができる。また、乗算すべき点灯ドット数や重み係数の平均値や基準値を予め設定しておき、変動するデータはそこからの差分をもって算出するような計算でも良く、重み係数などは部分的にマイナス値などの値を有していても良い。

図８、図９を参照しながら、本発明の第２の実施形態の画像形成装置のシステムブロック図である。本実施形態で用いる画像形成装置は、その制御システムの一部としてトナーの消費量を高精度に積算するトナー消費量積算システムを有している。このトナー消費量積算システムは、点灯ドット数を計数するためのドットカウンタ部１と、同期信号に応じてサブライン番号を出力するサブラインカウンタ２と、発光量に応じた重み係数を出力するサブライン重み係数記憶部３と、ドットカウント値と重み係数を乗算させる発光量算出部４と、その発光量算出部の出力データを積算する積算部５'と、サブライン同期信号を発生させるサブライン同期信号発生部６と、画像データとなる印刷データを出力させる画像制御部１５と、サブライン積算イネーブルフラグ発生器１６とで構成される。

第１の実施形態と同様に、サブライン同期信号発生部６はサブライン同期信号を一定間隔で出力する。このサブライン同期信号発生部６から出力されたサブライン同期信号は、ドットカウンタ部１、サブラインカウンタ２、サブライン重み係数記憶部３、発光量算出部４、サブライン積算イネーブルフラグ発生器１６に対してそれぞれ供給される。

画像制御部１５は前記サブライン同期信号に応答して１サブライン分の印刷データを出力する。画像制御部１５から出力される印刷データは、図示しない露光部８に供給され、露光部８に配置された発光ダイオードの発光パターンとされる。画像制御部１５から出力される印刷データは、計数のため、さらにドットカウンタ部１に供給される。

ドットカウンタ部１はサブライン同期信号に応答して前記印刷データ内の点灯ドット数をカウントし、カウントしたドットカウント値を発光量算出部４に出力する。ドットカウンタ部１は次のサブライン同期信号を検知すると、ドットカウント値をクリアし次サブラインのカウントを開始する。

サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、画像制御部１５から転送される印刷データがどのサブラインのデータであるかを示すサブライン番号をサブライン重み係数記憶部３及びサブライン積算イネーブルフラグ発生器１６に出力する。サブラインは順番に出力されるため、サブライン番号はサブライン同期信号のタイミングで１ずつ加算される数値であり、次のラインに移行した際にリセットされる。

サブライン重み係数記憶部３は、各サブラインの重み係数をメモリーテーブルの形式などによって記憶し、前記サブラインカウンタ２が示したサブライン番号に応答して対応するサブライン重み係数を出力する。本実施形態においては、サブライン番号１、８に対応するサブライン重み係数が比較的に小さな値となり、サブライン番号４、５に対応するサブライン重み係数が比較的に大きな値となる。

サブライン積算イネーブルフラグ発生器１６は、各サブラインの発光量の積算可否情報を記憶し、前記サブラインカウンタ２が示したサブライン番号に応答して、現サブラインの発光量を積算する場合は"１"を、積算しない場合は"０"を示す積算イネーブルフラグを積算部５'に出力する。

発光量算出部４は、サブライン同期信号に応答して、前記ドットカウンタ部１から出力されたドットカウント値と前記サブライン重み係数記憶部３から出力されたサブライン重み係数に基づき発光量を算出し積算部５'へ出力する。サブライン重み係数は実際の発光強度に対応した係数であり、サブライン間の発光強度の周期的な変化に的確に対応したものであることから、算出される発光量は実際の発光素子の発光量を着実に反映したものとなる。

積算部５'は前記発光量算出部４から出力された発光量をサブライン積算イネーブルフラグ発生器１６から供給される信号である積算イネーブルフラグに従って積算する。このような積算によって最終的なトナーの消費量を求めることができる。この積算部５'の積算値であるトナーの消費量のデータは、画像制御部１５に送られ、たとえばトナーが劣化する範囲に至ると判断される場合は、そのメッセージの表示や、或いは電圧、速度のなどの制御を調整するようにすることができる。

次に本実施形態の画像形成装置の動作について、図５に示した１ライン４画素の発光パターンを例に、図９に示したタイムチャートに従って、１画素を構成する８つのサブラインのうちサブライン２を、トナーを消費しない最大の発光量Pminに設定して印刷を行なう場合について説明する。

第１の実施形態と同様に、サブライン重み係数記憶部３には、予めサブライン１のサブライン重み係数Ｋ１、サブライン２のサブライン重み係数Ｋ２、サブライン３のサブライン重み係数Ｋ３、サブライン４のサブライン重み係数Ｋ４、サブライン５のサブライン重み係数Ｋ５、サブライン６のサブライン重み係数Ｋ６、サブライン７のサブライン重み係数Ｋ７、サブライン８のサブライン重み係数Ｋ８が記憶されている。

サブライン積算イネーブルフラグ発生器１６にはサブライン２の積算を行なわない情報が記憶されている。この動作の説明例では、サブライン２をトナーを消費しない最大の発光量Pminに設定していることから、サブライン２に関しては積算が行われない。

図示しない上位装置から印刷指令を受信し、サブライン同期信号発生部６が最初のサブライン同期信号を出力する。次に時刻Ｔ１１では、画像制御部１５から、第１ラインのサブライン１の印刷データ転送が開始される。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号のパルスを受けてサブライン１を示すサブライン番号"１"を出力する。サブライン重み係数記憶部３は、サブライン番号"１"のデータをサブラインカウンタ２から受け取り、サブライン１のサブライン重み係数Ｋ１を出力する。

時刻Ｔ１１からＴ１２の間の期間では、ドットカウンタ部１はサブライン１の印刷データ内の点灯ドットを示す"１"をカウントする。図示の例においては、サブライン１の印刷データが"１，１，１，０"であり、"１"の数は３である。

続いて時刻Ｔ１２では、２番目のサブライン同期信号が出力されると、発光量算出部４はドットカウント値"３"とサブライン重み係数Ｋ１を乗算して発光量３Ｋ１を算出し、この発光量３Ｋ１を積算部５'に出力する。サブライン積算イネーブルフラグ発生器１６で生成される積算イネーブルフラグが"１"であり、積算を許可する旨のフラグ状態であることから積算部５'には発光量の積算値３Ｋ１が記憶される。

上位装置はサブライン同期信号に応答して、サブライン１に続くサブライン２の印刷データ転送を開始する。ドットカウンタ部２は、サブライン同期信号に応答してドットカウント値を０にクリアしてから、次サブラインのドットカウントを開始する。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、次のサブライン番号"２"をサブライン重み係数記憶部３へ出力する。サブライン重み係数記憶部３は、受け取るサブライン番号が"２"であることからサブライン重み係数Ｋ２を出力する。

時刻Ｔ１２からＴ１３の間の期間では、ドットカウンタはサブライン２の印刷データ内の点灯ドットを示す"１"をカウントする。図示の例においては、サブライン２の印刷データが"１，１，１，１"であり、"１"の数は４である。

時刻Ｔ１３においては、３番目のサブライン同期信号が出力されると、発光量算出部４はドットカウント値"４"とサブライン重み係数Ｋ２から発光量４Ｋ２を算出し出力する。しかし、サブライン２ではサブライン積算イネーブルフラグ発生器１６で生成される積算イネーブルフラグが"０"であり、積算を禁止する旨のフラグ状態であることから、積算部５'には今回の値４Ｋ２が加算されず発光量の前回の値３Ｋ１がそのまま積算値３Ｋ１として記憶される。

引き続き上位装置はサブライン同期信号に応答して、サブライン３の印刷データ転送を開始する。ドットカウンタ部１は、サブライン同期信号に応答して、ドットカウント値を０にクリアしてから、次のサブラインのドットカウントを開始する。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、次のサブライン番号"３"を示す。サブライン重み係数記憶部３は、サブライン重み係数Ｋ３を発光量算出部４に出力する。

以後、同様の処理を続け、時刻Ｔ１４で９番目のサブライン同期信号が出力されると、発光量算出部４はドットカウント値"８"とサブライン重み係数Ｋ８から発光量３Ｋ８を算出し出力する。このサイクルでは、積算部５'には発光量の積算値３Ｋ１＋３Ｋ３＋３Ｋ４＋２Ｋ５＋３Ｋ６＋４Ｋ７＋３Ｋ８が記憶される。この積算値がトナーの消費量の算出に使用される。

次に上位装置はサブライン同期信号に応答して、第２ラインのサブライン１の印刷データ転送を開始する。ドットカウンタ部１は、サブライン同期信号に応答して、ドットカウント値を０にクリアしてから、次サブラインのドットカウントを開始する。サブラインカウンタ２はサブライン同期信号に応答して、サブライン番号"１"を示す。サブライン重み係数記憶部３は、サブライン重み係数Ｋ１を出力する。以下、同様な動作を繰り返して全発光量の積算値を求める。

なお、各サブラインに対応する重み係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８の値は、１画素分のサブラインを全点灯した時の全発光量に対する各サブライン発光量の重み付けに基づいて定めても良い。

トナー消費量の算出については、予め実測により求めた１ドットのトナー消費量を用い、次式（３）
トナー消費量＝（発光量の積算値）/(Kl+K3+K4+K5+K6+K7+K8)*(1ドットのトナー消費量)......（３）
から求めることができる。

また、各サブラインに対応する重み係数Ｋ１、Ｋ３〜Ｋ８の値は、実測により求めた各サブラインの発光量によるトナー消費量に基づいて求めても良い。
この場合には、
トナー消費量＝発光量の積算値......（４）
このようにより簡便な式を用いてトナー消費量を正確に求めることも可能である。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の画像形成装置によれば、それぞれ異なる発光量に対応する適正な発光量を積算できる。従って、簡単な構成で精度良くトナー消費量を求めることができる。また、乗算すべき点灯ドット数や重み係数の平均値や基準値を予め設定しておき、変動するデータはそこからの差分をもって算出するような計算でも良く、重み係数などは部分的にマイナス値などの値を有していても良い。

さらに、サブライン２にトナーを消費しない最大の発光量Pminに設定しないで印刷を行なう場合には全てのサブラインを積算する情報をサブライン積算イネーブルフラグ発生器１６に記憶させて動作させればよい。その場合は先の実施形態に示した（１）式、（２）式によってトナー消費量を求めることができる。また、本実施形態では、サブライン２をトナーを消費しない最大の発光量Pminに該当するサブラインとして説明したが、他のサブラインがトナーを消費しない最大の発光量Pminに該当するとしても良く、また単数だけではなく、複数のサブラインがトナーを消費しない最大の発光量Pminに該当するようにしても良い。

次に、図１０を参照しながら、本発明の画像形成装置の変形例について説明する。媒体に対向するように、ＬＥＤヘッド３１が形成され、媒体がＬＥＤヘッド３１の下部で図中搬送方向に移動させられ、２次元状の画像が印刷されるものとする。ＬＥＤヘッド３１は、一部省略して示すように発光デバイス３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが媒体の搬送方向とは垂直な方向に沿ってライン状に並べられて構成される。発光デバイス３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの発光量は、媒体が図中搬送方向に移動することから、媒体の搬送方向において周期的に変化する。このようなＬＥＤヘッド３１を用いる場合でも、図４や図８に示すシステムを用いることで、トナーの消費量を正確に求めることができる。

本発明の実施形態で示した画像形成装置は、１画素で階調表現を行なわない２値印
刷の場合にも使用することができる。サブライン同期信号発生部６から出力されるサブライン同期信号をライン同期信号として取り扱い、サブライン重み係数を全てに設定して動作を行い、（１）式よりトナー消費量を求めることも、また、サブライン重み係数を１ドットのトナー消費量に基づいた値に設定し前記動作を行い、（２）式よりトナー消費量を求めることもできる。また、トナーも単色に限定されず、複数の色のトナーを扱うことも可能である。

従来の電子写真プリンタの一例を示すブロック図である。 従来の電子写真プリンタの一例を示す模式図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す模式図である。 本発明の画像形成装置の一例におけるトナー消費量の算出システムを示すシステムブロック図である。 本発明の画像形成装置の一例における印刷ドットとサブラインの関係を示す模式図である。 本発明の画像形成装置の一例におけるサブライン番号とビット値の関係を示すテーブルである。 本発明の画像形成装置の一例の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の画像形成装置の他の一例におけるトナー消費量の算出システムを示すシステムブロック図である。 本発明の画像形成装置の他の一例の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の画像形成装置の更に他の一例における印刷ドットとサブラインの関係を示す模式図である。

符号の説明

１ ドットカウンタ部
２ サブラインカウンタ
３ サブライン重み係数記憶部
４ 発光量算出部
５、５' 積算部
６ サブライン同期信号発生器
８ 露光器
１５ 画像制御部
１６ サブライン積算イネーブルフラグ発生器

Claims (7)

1. 画像を構成するドットを発光することにより形成する発光素子と、
   前記発光素子の点灯数である点灯ドット数をカウントするドットカウンタ部と、
   各ドットにおける前記発光素子の発光量を周期的に変化させる複数のサブラインの各サブライン番号を出力するサブラインカウンタ部と、
   前記サブラインカウンタ部からの出力に基づいて前記サブラインの各番号に対する重み係数を保持及び出力するサブライン重み係数記憶部と、
   前記ドットカウンタ部から出力された所定のサブラインにおけるドットカウント値と前記サブライン重み係数記憶部から出力された前記所定のサブラインに対応する重み係数に基づき発光量を算出する発光量算出部と、
   前記発光量算出部で算出された発光量を積算し、得られた積算値をトナー消費量に換算する積算部とを有すること
   を特徴とする画像形成装置。
   
2. 前記ドットカウンタ部は前記画像データについて主走査１ラインごとに前記点灯ドット数をカウントすること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ドットでの発光量とは各ドットの発光時間に関する値であること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. サブライン同期信号を出力するサブライン同期信号発生部を更に有すること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記サブラインカウンタ部は前記サブライン同期信号を受けて前記サブライン番号を変化させること
   を特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. サブラインイネーブルフラグ発生器を備え、前記積算部は前記サブラインイネーブルフラグ発生器が生成した積算イネーブルフラグに基づき前記各サブラインごとに発光量の積算及び非積算の切り替えを行うこと
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 第１方向及び該第１方向に対して直交方向である第２方向の２次元に配置される画像データの前記第１方向にアレイ状に並び、該画像データに対応する画像を構成するドットを発光することにより形成する複数の発光素子と、
   前記画像データの第１方向に対し、前記発光素子の点灯数である点灯ドット数をカウントするカウンタと、
   前記画像データの第２方向に対し、１画素を構成するそれぞれの前記発光素子の発光量をライン毎に周期的に変化させる発光量変化部と、
   前記発光量変化部が変化させる前記発光素子の周期に対応してライン毎に重み係数を変更する重み係数変更部と、
   前記発光量変化部が変化させる前記発光素子の周期に対応する前記重み係数と前記カウンタのカウント数とに基づき発光量を算出する発光量算出部と、
   前記発光量算出部で算出された発光量を積算し、得られた積算値をトナー消費量に換算する積算部とを有すること
   を特徴とする画像形成装置。