JP5401417B2 - 画像形成装置及びトナー消費量算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機や複合機等の画像形成装置の分野に属し、特に、トナーの消費量を算出する技術に関するものである。

電子写真方式の複写機やプリンターには、画像形成のたびにトナーの消費量を算出し、その算出結果にもとづいて、トナー残量をパネル表示するものがある。
ここで、トナー残量の検知方法としてセンサー等を用いる方法があるが、このような方法によると、小型化や省スペース化による機構上の制約を受けたり、部品追加や設計変更によるコストが増加する等の問題が生ずる。
このため、画像出力のたびに印字ドット数をカウントし、この印字ドット数に１ドット当たりのトナー量を乗じることによってトナー消費量を求める方法が多く採用されている。

ところが、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体ドラムからの電界の影響を受けるため、印字ドットのパターンによっては単位ドット当たりのトナー量が変化することがある。
このため、画像のエッジ部に配置される印字ドットは、印字ドットが網羅的に配置された部分（ベタ部）よりも多くトナーが消費されることとなり（これをエッジ効果という）、結果としてトナー消費量の算出に誤差が生ずることとなっていた。また、印字ドットの連続数（線幅）が異なると単位ドットにおけるエッジ効果の作用が変化するため、線幅の違いによってもトナー消費量の算出に誤差が生じていた。
このため、印字画素の連続数に応じた重み係数を予め準備しておき、画素ごとに対応する重み係数を乗じて１画素当たりのトナー消費量を求め、これを画像に含まれるすべての画素について積算することによって１ページの画像のトナー消費量を算出する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−９８１８５号公報

しかしながら、従来のトナー消費量の算出方法では、近傍の印字画素から受けるエッジ効果の影響が考慮されていないために、トナー消費量に誤差が生ずる場合があった。
例えば、対象となる印字ドットから１ドット離れた位置に他の印字ドットがある場合と、２ドット離れた位置に他の印字ドットがある場合と、３ドット離れた位置に他の印字ドットがある場合とでは、１ドット当たりに付着するトナー量が異なるが、従来のトナー消費量の算出方法ではこのようなドット間隔（線間）の違いによるトナー消費量の差異を考慮した方法とはなっていなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、近傍の画素を考慮することによってトナー消費量を精度良く算出することができるトナー消費量算出方法の提供を目的とする。

→クレームにあわせた修正
上記目的を達成するため本発明の画像形成装置は、トナーを用いて記録媒体に対象画像を形成する画像形成部と、画素の連続数及び近傍の画素との間隔数に応じた重み付けにもとづいて前記対象画像の形成に用いるトナーの消費量を算出する消費量算出部とを備えるようにしてある。

また、本発明のトナー消費量算出方法は、トナーを用いて記録媒体に対象画像を形成するステップと、画素の連続数及び近傍の画素との間隔数に応じた重み付けにもとづいて前記対象画像の形成に用いるトナーの消費量を算出するステップとを有する方法としている。

本発明によれば、トナー消費量を精度良く算出することができる。

本発明の第一実施形態に係る複写機の概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る複写機の電気的な構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態においてトナー消費量算出に用いる補正テーブルの一例を示す図である。 本発明の第一実施形態に係るトナー消費量の算出手順を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る複写機の概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係る複写機の電気的な構成の一例を示すブロック図である。 センサー読取値と消費量補正係数（付加補正係数）との相関を示す図である。 トナー消費量算出補正に用いるパターン画像の一例を示す図である。 本発明の第二実施形態においてトナー消費量算出に用いる補正テーブルの一例を示す図である。 消費量補正係数を抽出する手順を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係るトナー消費量の算出手順を示すフローチャートである。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の一実施態様である複写機の概略構成図である。

図１に示すように、複写機１の内部には、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（ブラック）の各色別に画像形成部２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２Ｋ（これらをまとめて画像形成部２という）が並設されている。

画像形成部２は、用紙に対するカラー画像の形成（印刷）を行うものであり、画像形成部２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ及び２Ｋは、それぞれ、例えば、アモルファスシリコンからなる感光体ドラム（像担持体）３、この感光体ドラム３の周囲に配設された帯電部４、露光部５、現像部６及び感光体クリーニング部７を備えている。

帯電部４は、感光体ドラム３の表面全体を均一に所定電位に帯電させるものである。
露光部５は、画像データのパルス信号（ＰＷＭ信号）に基づき生成されるレーザー光（レーザービーム）を感光体ドラム３の表面に照射し、この感光体ドラム３の表面上に静電潜像を形成するものである。

現像部６は、感光体ドラム３に形成された静電潜像に対してトナー供給部８から供給されるトナー（現像剤）を付着させることで、トナー像として静電潜像を顕在化させるものである。
感光体クリーニング部７は、後述する中間転写ベルト（中間転写体）１０へのトナー画像の一次転写終了後、中間転写ベルト１０に転写されずに感光体ドラム３の表面に残ったトナーを除去するものである。

画像形成部２の下方には、感光体ドラム３の表面に顕在化したトナー像の中間転写（一次転写）を行うための中間転写ローラー９（一次転写ローラー）及び中間転写ベルト（中間転写体）１０が配設されている。中間転写ベルト１０は、ベルト状の被転写体であり、各感光体ドラム３と対向配置された中間転写ローラー９によって感光体ドラム３に押圧された状態で、駆動ローラー１１〜１３によって無端回転するように構成されている。

感光体ドラム３上に形成される各色のトナー像は、無端回転される中間転写ベルト１０上に、それぞれタイミングを合わせて、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの順に転写されて重ね合わされる。これにより中間転写ベルト１０上にＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色からなるカラー画像が形成される。

駆動ローラー１３と対向する位置には、中間転写ベルト１０を介して二次転写ローラー１４が設けられている。二次転写ローラー１４は、後述の制御部３３（図２参照）からの転写バイアスによって中間転写ベルト１０上のカラー画像を用紙（記録媒体）へ転写するものである。

また、複写機１は、画像形成部２へ向けて給紙を行う給紙部１５を備えている。給紙部１５は、各サイズの用紙を収納する給紙カセット１５１、用紙が搬送される経路である搬送路１５２、及び、搬送路１５２中の用紙の搬送を行う搬送ローラー１５３等を備え、給紙カセット１５１から１枚ずつ取り出された用紙を画像形成部２、すなわち、二次転写ローラー１４の位置へ向けて搬送する。なお、給紙部１５は、二次転写処理された用紙を定着部１６へ搬送し、この定着処理された用紙を複写機本体上部の用紙排紙トレイ１７へ排出する。

搬送路１５２における二次転写ローラー１４より下流側の適所には、定着部１６が設けられている。定着部１６は、用紙に転写されたトナー像を定着させるものである。定着部１６は、ヒートローラー１６１及び圧ローラー１６２からなり、ヒートローラー１６１の熱によって用紙上のトナーを溶かし、圧ローラー１６２によって圧力をかけてトナーを用紙上に定着させる。

また、複写機１は、除電クリーニング１８を備えている。除電クリーニング１８は、中間転写ベルト１０上のトナー（残留トナー）を除去（回復）するものである。除電クリーニング１８は、図略のクリーニング電極及びクリーニングブラシ（回転ブラシ）からなり、クリーニング電極によってトナーの帯電電荷と逆極性のクリーニングバイアスをクリーニングブラシに印加し、これによる静電電力によって中間転写ベルト１０上のトナーをクリーニングブラシに移動させることでトナー除去を行う。

複写機１の上部には、原稿読取部２０と原稿給送部２４とが設けられている。
原稿読取部２０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）及び露光ランプ等からなるスキャナー部２１と、ガラス等の透明部材により構成された原稿台２２及び原稿読取スリット２３とを備える。

ＣＣＤは、例えば、複数の光電変換素子が主走査方向に配列されてなる光電変換素子列が、副走査方向に３列並べられ、１列にはＲ（レッド）のフィルターが配設され、他の１列にはＧ（グリーン）のフィルターが配設され、他の１列にはＢ（ブルー）のフィルターが配設された構成を有するラインセンサーである。なお、以下の説明においては、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のフィルターがそれぞれ配設された副走査方向に並ぶ３つの光電変換素子を１つの画素というものとする。このとき、１つの画素から、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色成分の画像データがそれぞれ出力される。

スキャナー部２１は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台２２に載置された原稿を読み取るときは、原稿台２２に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿画像を走査しつつ取得した画像データを制御部３３へ出力する。また、原稿給送部２４により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット２３と対向する位置に移動され、原稿読取スリット２３を介して原稿給送部２４による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を取得し、その画像データを制御部３３へ出力する。

原稿給送部２４は、原稿を載置するための原稿載置部２５と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部２６と、原稿載置部２５に載置された原稿を１枚ずつ繰り出して原稿読取スリット２３に対向する位置へ搬送し、原稿排出部２６へ排出するための給紙ローラーや搬送ローラー（図示せず）等からなる原稿搬送機構２７を備える。原稿搬送機構２７は、さらに原稿を表裏反転させて原稿読取スリット２３と対向する位置へ再搬送する用紙反転機構（図示せず）を備え、原稿の両面の画像を、原稿読取スリット２３を介してスキャナー部２１から読み取り可能にしている。

また、原稿給送部２４は、その前面側が上方に移動可能となるように前記本体に対して回動自在に設けられている。原稿給送部２４の前面側を上方に移動させて原稿台２２の上面を開放することにより、原稿台２２の上面に読み取り原稿、例えば、見開き状態にされた書籍等を操作者が載置できるようになっている。

図２は、複写機１の電気的な構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、複写機１は、ネットワークＩ／Ｆ部３０、記憶部４０、ユーザーインターフェイス部５０、画像形成部２及び制御部３３を備えている。

ネットワークＩ／Ｆ部３０は、ＬＡＮ等のネットワークを介して接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置（外部装置）との間における種々のデータの送受信を制御するものである。記憶部４０は、ネットワークＩ／Ｆ部３０を介してパーソナルコンピュータ等から送信されてきた画像データや原稿読取部２０の読み取り動作で得られた画像データを一時的に記憶するものである。

ユーザーインターフェイス部５０は、複写機１のフロント部に設けられ、ユーザーによる各種指示入力が行われる入力キーとして機能したり、所定の情報を表示したりするものである。画像形成部２は、図１に示す画像形成部２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ，２Ｋに相当するものであり、記憶部４０に記憶されるなどした画像データにもとづいて用紙に対する画像の形成（印刷）を行うものである。

制御部３３は、各種制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に保管する機能や作業領域としての機能を有するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び、上記制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するマイクロコンピュータやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用のハードウェア回路などからなり、上記各部に対する各種制御信号の送受信を行い、複写機１全体の動作制御を司るものである。

制御部３３は、図２に示すように、画像処理部３３１と、階調処理部３３２と、パルス幅変調部３３３と、レーザードライバ３３４と、消費量算出部（カウンタ回路）３３５とを備える。

画像処理部３３１は、原稿読取部２０から受信した画像データに対して原稿に対する光源の照明むらやＣＣＤにおける各受光センサーの感度バラツキ等に起因する画像データのバラツキを補正するシェーディング補正、ＣＣＤの各色成分のラインセンサー間隔によるずれを補正するＣＣＤライン補正、ＲＧＢ各色の波長の相違、及び、スキャナー部２１が有する図略の光学系の特性に起因する色ずれを補正する色収差補正、図略の光学系によるＣＣＤへの入射光の「ぼけ」を補正してメリハリの効いた画像データに変換するＭＴＦ補正、画素毎にＲＧＢ各色の画素値に含まれる混色成分を除去する補正を施す色補正等の各種補正処理を行うものである。
画像処理部３３１は、これらの処理を経たＣ(シアン)、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）各色の画像データを階調処理部３３２に出力する。

階調処理部３３２は、図２に示すように、中間調γ補正処理部３３２１と、疑似中間調処理部３３２２とを備える。
中間調γ補正処理部３３２１は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの色成分毎に入出力特性の経時等による変化を補正するものであり、現在の現像特性を理想の現像特性に近似させるための補正処理を行う。

例えば、画像処理部３３１から取得した、ある画素データ（入力画素データ）「５０」に対し、画像濃度の理想値は「１００」であるところ、実際に計測した画像濃度が「１５０」と大きくなったものとする。この場合、中間調γ補正処理部３３２１は、画像濃度を抑制して「１００」の画像濃度が得られるように補正を行う。例えば、「５０」の画素値をもつ入力画素データを、それより画素値の小さい「３０」の画素値をもつ画素データ「出力画素データ」に変換することによって出力濃度を「１００」に一致するように調整する。
つまり、中間調γ補正処理部３３２１は、このような補正処理を行うことにより、複写機１の現像特性を安定化させる役割を担うものである。

疑似中間調処理部３３２２は、ドットの有無（２値）、すなわち、色点の数や密度によって色の階調や濃淡を表現するものであり、ディザ処理などの疑似階調処理を行う。
例えば、疑似中間調処理部３３２２は、予め定められた大きさのブロック（以下、大ブロックという）を画像の構成単位（１画素）として画像形成動作を行うにあたり、この大ブロックをマトリックス状に配列する複数の小ブロックに分割し、当該画素の画素値に応じて、小ブロックごとにＰＷＭ信号にもとづくレーザー光の出力時間（小ブロックごとのＰＷＭ信号のオンデューティ値）を決定する。

パルス幅変調部３３３は、階調処理部３３２における各種処理を経た画像データにもとづきＰＷＭ信号（パルス信号）を生成する。
レーザードライバ３３４は、このＰＷＭ信号にもとづいて露光部５におけるレーザー光の照射を制御する。
また、パルス幅変調部３３３は、このＰＷＭ信号にもとづき、印字画素（印字ドット）を示す「１」、非印字画素を示す「０」の２値データを消費量算出部３３５に順次出力する。

消費量算出部３３５は、図２に示すように、パターン検出部３３５１と、ドット計数部３３５２と、補正係数記憶部３３５３と、演算部３３５４と、トナー消費量算出部３３５５とを備える。
消費量算出部３３５は、画像形成部２によって画像形成動作が実施されるときに、パルス幅変調部３３３からその画像データにもとづく２値データを取り込み、この画像データの印字画素数等にもとづいてトナーの消費量を算出するものである。

パターン検出部３３５１は、パルス幅変調部３３３から取得した２値データを解析し、線幅（印字画素の連続数）や線間（近傍の印字画素との間隔数）が異なる所定の画素パターン（ドットパターン）に該当する領域を検出する。
具体的には、印字ドットの連続数（線幅）を１〜８の範囲で変化させつつ、この連続ドット数と近傍の印字ドットとの間隔数（線間）を１ドット、２ドット及び３ドット以上に変化させた複数の画素パターンを対象画像のドット配列から検出する。
ドット計数部３３５２は、所定の画素パターンに該当する領域に含まれる印字画素の数をその画素パターンの区分ごとに計数する。
なお、本実施形態において、パターン検出部３３５１は、レーザー光の走査方向にもとづく所定の線幅と線間に該当する領域を検出し、ドット計数部３３５２は、その領域に含まれる画素数を計数するものとする。
また、求めた画素数の計数値は、後述する補正テーブルに格納する。

図３は、本実施形態に係るトナー消費量算出に用いる補正テーブルの一例を示す図である。
図３に示す補正テーブルにおいて、「２値パターン」は、印字画素の配列パターンを２値データにもとづいて表した区分であり、「1」は印字画素、「0」は非印字画素、「*」は「0」又は「1」のいずれでも良いことを表している。
「カウンタ部」は、「２値パターン」に対応した欄であり、印字画素の配列パターンを、近傍の印字画素との線間（前部）と印字画素の線幅（後部）に分けて表したものである。

例えば、Count3-3に対応する「000111000*****」は、線幅が３画素で、かつ、線間が３画素以上の組み合わせからなる画素パターンに対応した区分である。また、Count2-2に対応する「10011001******」は、線幅が２画素で、かつ、線間が２画素の組み合わせからなる画素パターンに対応した区分である。さらに、Count（all）に対応した「11111111111111」は、範囲がすべて印字ドットとなる所謂Solidパターンに対応した区分である。なお、Count*-*に対応した「1*************」は、Count3-1〜3-8、Count2-1〜2-8、Count1-1〜1-8及びCount（all）のいずれにも該当しないケース（但し、画素パターンの全てが非印字画素の場合を除く）を考慮した区分である。

「カウンタ値」の欄には、「２値パターン」又は「カウンタ部」の区分ごとに該当する画素パターンに含まれる印字画素の計数値を格納する。
例えば、図３に示すように、Count3-1に対応した「0001000*******」の区分の「カウンタ値」は「５００」であることから、ドット計数部３３５２は、線間が３画素で、かつ、線幅が１画素に該当する画素パターンに含まれる印字画素については対象画像から５００画素検出（計数）したことになる。
また、ドット計数部３３５２は、これらの各画素パターンごとに算出した計数値を積算する。
つまり、Count3-1〜3-8、Count2-1〜2-8、Count1-1〜1-8、Count（all）及びCount*-*に該当する線間及び線幅からなる各画素パターンに含まれる印字画素数が「カウンタ値」に格納され、さらに、各「カウント値」の積算値を「合計カウント値」に格納される。

補正係数記憶部３３５３は、線間と線幅とが異なる各画素パターンにもとづいて定められる補正係数とその画素パターンとを対応付けた補正テーブルを記憶する。
補正係数は、予め実際の測定にもとづいて定めることができる数値である。例えば、エッジ部の存在しないベタ画像の１画素で消費されるトナー量を１としたうえで、線幅と線間を変えた各画素パターンごとに１画素当たりのトナー消費量を測定し、その変化の割合を補正係数として求めることが好ましい。

演算部３３５４は、２値パターン又はカウンタ部の区分ごとに計数した印字画素数とその区分に対応した補正係数とを乗算して、区分ごとの乗算値を求め、さらに各乗算値の積算値を求める。積算値は、補正テーブルの「補正後カウント値」に格納される。

トナー消費量算出部３３５５は、演算部３３５４が求めた積算値と単位画素当たりのトナー消費量を用いてトナー消費量を算出することができる。

例えば、「合計カウント値」から導き出される対象画像の印字率が５％であった場合、トナー消費量算出部３３５５は、次式によってトナー被覆率を算出する。
トナー被覆率＝５（％）×2,783,738（ドット）÷1,739,968（ドット）
≒８（％）

ここで、ある印字率における実際のトナー消費量（単位印字率当たりのトナー消費量）が事前にわかっている場合には、トナー消費量算出部３３５５は、この単位印字率当たりのトナー消費量とトナー被覆率とを用いて対象画像を形成する際のトナー消費量を求めることができる。
例えば、トナー消費量算出部３３５５は、ベタ画像で印字率５％のときのトナー消費量が２０ｍｇである場合、トナー消費量＝２０（ｍｇ）×８（％）÷５（％）＝３２（ｍｇ）と算出する。

図４は、本実施形態に係るトナー消費量の算出処理を示すフローチャートである。
図４に示すように、スキャナー部２１から画像データが出力されると（ステップ♯１１：ＹＥＳ）、種々の画像処理が行われる（ステップ♯１２）。
例えば、画像処理部３３１がシェーディング補正などの各種補正処理を行い、階調処理部３３２がディザ処理などの疑似階調処理を行う。次いで、パルス幅変調部３３３によってパルス幅変調された画像データがレーザードライバ３３４を介して画像形成部２に出力され画像形成処理が行われる。このとき、パルス幅変調部３３３は、その画像データのＰＷＭ信号にもとづく２値データを消費量算出部３３５に出力する。

次に、消費量算出部３３５のパターン検出部３３５１が、パルス幅変調部３３３から取得した２値データにもとづき、印字画素の連続数（線幅）と間隔数（線間）が異なる所定の画素パターンに該当する領域を検出し、ドット計数部３３５２が、この領域に含まれる印字画素数を計数する（ステップ♯１３）。
次いで、演算部３３５４が、計数した印字画素数を、その画素パターンに対応する線幅と線間に応じた重み付け（補正係数）によって補正し（ステップ♯１４）、演算部３３５４が、補正後の画素数を積算する（ステップ♯１５）。

そして、トナー消費量算出部３３５５は、一連の原稿に対する画素数の積算処理が完了したか否かを判断し（ステップ＃１６）、完了していない場合には（＃１６：ＮＯ）、ステップ＃１１に戻る一方、完了した場合には（＃１６：ＹＥＳ）、補正後の積算値にもとづいてトナー消費量を算出する（ステップ♯１７）。具体的には、トナー消費量算出部３３５５が、この補正後の積算値と単位画素当たりのトナー消費量にもとづいてトナー消費量を算出し、さらに、トナー消費量の累計値を算出する。

以上のように、本実施形態の複写機１によれば、線幅によるエッジ効果の影響だけでなく、近傍の印字画素の有無や近傍画素との間隔数による影響を加味した重み付けによってトナー消費量を算出するようにしている。
このため、本実施形態の複写機１によれば、トナー消費量を極めて正確かつ合理的に求めることができ、特に、エッジ部の有無や線幅のみによってトナー消費量を算出する従来の技法に比べ、格段にその精度を高めることができる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図５は、本実施形態に係る複写機の一実施態様である複写機の概略構成図である。
また、図６は、本実施形態に係る複写機の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

これらの図に示すように、本実施形態の複写機１は、濃度センサー１９を配設し、また、消費量算出部３３５がパターン画像形成部３３５６と濃度算出部３３５７とを備える点において第一実施形態と異なる。
本実施形態の複写機１において、パターン画像形成部３３５６は、所定のタイミングで印字画素の線間と線幅を変えた複数のパターン画像を感光体ドラム３上や中間転写ベルト１０上に形成し、濃度算出部３３５７が、濃度センサー１９を介してパターン画像の濃度を算出する。
そして、トナー消費量算出部３３５５は、線間及び線幅にもとづく重み付けのみならず、パターン画像の濃度に応じた重み付けを施すことによってトナー消費量を算出するようにしている。

すなわち、本実施形態の複写機１によれば、線幅（連続画素数）と線間（近傍画素との間隔）により受けるトナー消費誤差を改善しつつ、随時、現状の現像特性によるトナー消費誤差を改善することができるため、トナー消費量の測定精度をより高めた構成となっている。
他の構成は、第一実施形態と同様である。このため、同様の構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

まず、本実施形態では、前処理として、補正係数記憶部３３５３が、連続ドット数とドット間隔数を変えた所定の画素パターンにもとづいて定められる補正係数を格納した補正テーブルに、現像特性（濃度）に関して定められる付加補正係数（消費量補正係数）をさらにその画素パターンの区分に対応づけて記憶する。

付加補正係数（消費量補正係数）は、濃度の変動に応じて定められる数値である。基準時となるベタ画像のセンサー読取値(濃度)を１とした場合における１画素当たりのトナー消費量を付加補正係数＝１としたうえで、ベタ画像のセンサー読取値が変化した場合の１画素当たりのトナー消費量を予め求めておいてテーブル化したものである。同様に他のパターンにおいてもテーブルとして有している。

図７は、センサー読取値と付加補正係数（消費量補正係数）とを対応付けて格納した付加補正テーブルの一例を示す図である。
例えば、図７に示す「1111111111111111」の画素パターン（ベタ画像）に対し、センサー読取値が「1.5」のときの１ドット当たりのトナー消費量が１．５倍と見込まれる場合には、その付加補正係数（消費量補正係数）を「1.5」（Case２参照）とし、センサー読取値が「0.8」のときの１ドット当たりのトナー消費量が０．８倍と見込まれる場合には、その付加補正係数（消費量補正係数）を「0.8」（Case３参照）として付加補正テーブルに格納する。

同様に、「1010101010101010」（すなわち、線間１画素）のパターン画像のセンサー読取値が「0.8」のときの１ドット当たりのトナー消費量が同量と見込まれる場合には、その付加補正係数（消費量補正係数）を「1.0」（Case１参照）とし、センサー読取値が「1.1」のときの１ドット当たりのトナー消費量が１．４倍と見込まれる場合には、その付加補正係数（消費量補正係数）を「1.4」（Case２参照）とし、センサー読取値が「0.6」のときの１ドット当たりのトナー消費量が０．８倍と見込まれる場合には、その付加補正係数（消費量補正係数）を「0.8」（Case３参照）として付加補正テーブルに格納する。

パターン画像形成部３３５６は、線間と線幅を変えた複数のライン像をパターン画像として保持し、そのパターン画像を画像形成部２が各感光体ドラム３や中間転写ベルト１０上に形成する。このようにして形成されたパターン画像の濃度を計測することにより、付加補正係数を求めることができる。
例えば、図８は、パターン画像の一例を示す図であり、図８（ａ）は、線間３画素（Count3-1〜Count3-8）に対応するパターン画像であり、図８（ｂ）は、線間２画素（Count2-1〜Count2-8）に対応するパターン画像であり、図８（ｃ）は、線間１画素（Count1-1〜Count1-8）に対応するパターン画像であり、図８（ｄ）は、ベタ画像（Count（all））に対応するパターン画像である。
このように、パターン画像は、線間を基準とした代表的なパターンを選択的に形成させることができる。

なお、パターン画像は、印字率が同じで線幅と線間を異ならせたパターンを形成させることもできるが、面内ムラの影響を受けて計測誤差が生じやすい。このため、パターン画像形成部３３５６は、異なる印字率で線幅と線間を異ならせたパターン画像を形成することが好ましい。
また、パターン画像形成部３３５６は、画像形成部２に対し、これらの画像パターンを感光体ドラム３や中間転写ベルト１０の印字領域外に形成させることが好ましい。これにより、複写機１の通常使用を止める必要が無くなり、また、印字領域内における余分なトナー汚れを防ぐことができる。

濃度算出部３３５７は、感光体ドラム３や中間転写ベルト１０上に形成された各パターン画像の濃度（センサー読取値）を濃度センサー１９に計測させる。
そして、濃度算出部３３５７は、センサー読取値に対応する付加補正係数を求める。
例えば、図８（ａ）に示す「111000111000111000」のパターン画像のセンサー読取値が「0.4」である場合、濃度算出部３３５７は、付加補正テーブル（図７参照）にアクセスし、Case３の相関から対応する消費量補正係数「0.7」を抽出する。また、図８（ｂ）に示す「1100110011001100」のパターン画像のセンサー読取値が「0.5」である場合、濃度算出部３３５７は、同様にして、消費量補正係数「0.7」を抽出する。
濃度算出部３３５７は、ここで抽出した消費量補正係数を以降の画像形成処理時のトナー消費量算出に用いるため、各消費量補正係数を予め補正係数を格納した補正テーブルの各区分に対応付けて記憶する（図９参照）。

なお、パターン画像の濃度計測は、パターン画像の形成のタイミングとあわせ、定期又は不定期に行うことができる。
例えば、複写機１の機内温度が一定値（例えば、５℃）以上変化した時や、一定枚数（例えば、２５０枚）印字した時など、複写機１の印字性能を考慮した適切なタイミングで行うことが好ましい。
また、複写機１の主電源がオンされた時や所謂スリープモードの状態中に、パターン画像の形成や濃度計測を行うことが好ましい。このようにすることで、ダウンタイムの発生によるユーザーの不便を回避することができる。

その後、ある画像形成のタイミングで、その画像データの２値データを消費量算出部３３５が受け取ると、第一実施形態と同様に、パターン検出部３３５１が所定の画素パターンに該当する領域を検出し、ドット計数部３３５２がその領域に含まれる印字画素を計数する（図９の「カウント値」参照）。

演算部３３５４は、２値パターン又はカウンタ部の区分ごとに計数した印字画素数とその区分に対応した補正係数とを乗算し、さらに同区分に対応した消費量補正係数（付加補正係数）を乗算してその積算値を求める。積算値は、補正テーブルの「補正後カウント値」に格納される。

トナー消費量算出部３３５５は、演算部３３５４が求めた積算値と単位画素当たりのトナー消費量を用いてトナー消費量を算出することができる。

例えば、「合計カウント値」から導き出される対象画像の印字率が５％であった場合、トナー消費量算出部３３５４は、次式によってトナー被覆率を算出する。
トナー被覆率＝５（％）×2,056,441（ドット）÷1,739,968（ドット）
≒５．９（％）

ここで、ある印字率における実際のトナー消費量（単位印字率当たりのトナー消費量）が事前にわかっている場合には、トナー消費量算出部３３５５は、この単位印字率当たりのトナー消費量とトナー被覆率にもとづき対象画像を形成する際のトナー消費量を求めることができる。
例えば、トナー消費量算出部３３５５は、ベタ画像で印字率５％のときのトナー消費量が２０ｍｇである場合、対象画像を形成する際のトナー消費量＝２０（ｍｇ）×５．９（％）÷５（％）＝２３．６（ｍｇ）と算出する。

図１０は、本実施形態に係るトナー消費量算出の前処理を示すフローチャートである。
図１０に示すように、複写機１の主電源がオンされると（ステップ♯１０１：ＹＥＳ）、パターン画像形成部３３５６が、所定のパターン画像を画像形成部２に出力し、画像形成部２が、そのパターン画像を感光体ドラム３上又は中間転写ベルト１０上に形成する（ステップ♯１０２）。例えば、図８（ａ）〜（ｄ）に示すようなパターン画像が感光体ドラム３上や中間転写ベルト１０上に形成される。
次いで、濃度算出部３３５７が、各パターン画像の濃度を濃度センサー１９に計測させる（ステップ♯１０３）。
次に、濃度算出部３３５７は、濃度センサー１９から受信したパターン画像の濃度が適正範囲から変化しているか否かを判断する（ステップ＃１０４）。
ここで、一定の変化が検出された場合には（＃１０４：ＹＥＳ）、濃度算出部３３５７は、受信した濃度（センサー読取値）にもとづいて付加補正係数を抽出する（ステップ♯１０５）。

図１１は、トナー消費量の算出処理を示すフローチャートである。
図１１に示すように、スキャナー部２１から画像データが出力されると（ステップ♯２０１：ＹＥＳ）、画像処理部３３１は、種々の画像処理を実施する（ステップ♯２０２）。例えば、画像処理部３３１は、シェーディング補正などの各種補正処理を行い、階調処理部３３２がディザ処理などの疑似階調処理を行う。また、パルス幅変調部３３３によってパルス幅変調された画像データがレーザードライバ３３４を介して画像形成部２に出力され画像形成処理が行われる。そして、このとき、パルス幅変調部３３３は、その画像データのＰＷＭ信号にもとづく２値データを消費量算出部３３５に出力する。

次に、消費量算出部３３５のパターン検出部３３５１が、パルス幅変調部３３３から取得した２値データにもとづき、印字画素の連続数（線幅）と間隔数（線間）からなる所定の画素パターンに該当する領域を検出し、ドット計数部３３５２が、この領域に含まれる印字画素数を計数する（ステップ♯２０３）。
次いで、演算部３３５４は、ステップ♯２０３で計数した印字画素数を、その画素パターンに対応する線幅と線間に応じた重み付け（補正係数）と、パターン画像の測定濃度（現像特性）に応じた重み付け（前処理で抽出した付加補正係数）によって補正し（ステップ♯２０４）、演算部３３５４が、補正後の画素数を積算する（ステップ♯２０５）。
そして、トナー消費量算出部３３５５は、一連の原稿に対する画素数の積算処理が完了したか否かを判断し（ステップ＃２０６）、完了していない場合には（＃２０６：ＮＯ）、ステップ＃２０１に戻る一方、完了した場合には（＃２０６：ＹＥＳ）、この積算値にもとづいてトナー消費量を算出する（ステップ＃２０７）。具体的には、トナー消費量算出部３３５５が、その補正後の画素数の積算値と単位画素当たりのトナー消費量にもとづいてトナー消費量を算出する。

以上のように、本実施形態の複写機１によれば、印字画素の線幅や近傍画素との線間にもとづく重み付けだけでなく、所定のタイミングにもとづいて、線幅及び線間を変えた複数のパターン画像を感光体ドラム３上又は中間転写ベルト１０上に形成し、これを計測することによってその時点における現像特性を取得し、その現像特性に応じた重み付け処理をさらに施すことによってトナー消費量を算出するようにしている。
このため、経年変化や環境変化等による現像特性の変動をトナー消費量の算出に適確に反映させることができる。
したがって、本実施形態の複写機１によれば、第一実施形態と同様の作用・効果を奏するだけでなく、ライフ（使用期間）を通じて安定的に精度良くトナー消費量を算出することができる。

以上、本発明について、実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、感光体ドラム３に対するレーザー光の走査方向にしたがって印字画素の線間や線幅を検出して、トナー消費量の算出に反映するようにしているが、副走査方向に対する印字画素の線間や線幅を検出してトナー消費量の算出に利用することができる。
これにより、副走査方向は勿論のこと、主走査方向及び副走査方向に関するエッジ効果を考慮してトナー消費量を算出することができる。

また、第二実施形態においては、代表的なパターン画像を形成して関連する処理（濃度計測、付加補正係数の抽出、トナー消費量の算出に関する演算等）を行うようにしているが、画像パターンの種類や数を増やして同様の処理を行うこともできる。このようにすることで、トナー消費量の算出精度をさらに向上させることができる。

さらに、パターン画像の濃度計測に用いる濃度センサー１９は、本発明の第二実施形態における一構成要素として説明したが、他の用途で用いるセンサーを利用することができる。例えば、現像特性の補正（いわゆるγ補正）の前処理において用いる濃度パッチの濃度計測に用いるセンサーを本実施形態の濃度センサー１９として利用することができる。

本発明は、複写機だけではなく、プリンターや複合機といった電子写真方式を採用する画像形成装置に好適に用いることができる。

１ 複写機（画像形成装置）
１９ 濃度センサー
３３ 制御部
３３５ 消費量算出部
３３５１ パターン検出部
３３５２ ドット計数部
３３５３ 補正係数記憶部
３３５４ 演算部
３３５５ 現像剤消費量算出部
３３５６ パターン画像形成部
３３５７ 濃度計測部

Claims (4)

1. トナーを用いて記録媒体に対象画像を形成する画像形成部と、
   画素の連続数及び近傍の画素との間隔数に応じた重み付けにもとづいて前記対象画像の形成に用いるトナーの消費量を算出する消費量算出部と、を有し、
   前記消費量算出部が、
   画素の連続数及び近傍の画素との間隔数にもとづき該当する所定の画素パターンを検出するパターン検出部と、
   検出した前記画素パターンに含まれる画素数を計数するとともに、この計数値の画素パターンごとの合計値を求めるドット計数部と、
   前記画素パターンごとの合計値と、前記画素パターンごとに定められる所定の補正係数とを乗算し、この乗算値をすべての画素パターンについて積算して積算値を求める演算部と、
   前記積算値と単位画素当たりのトナー消費量にもとづいて画像形成に用いるトナーの消費量を算出するトナー消費量算出部と、を備え、
   前記演算部が、
   前記画素パターンごとの合計値と、前記画素パターンごとに定められる所定の補正係数と、前記画素パターンに対応しつつ異なる印字率で所定の記録媒体上に形成したパターン画像の濃度に基づいて定められる所定の付加補正係数と、の対応付けに基づき、前記画素パターンごとの合計値と前記補正係数と前記付加補正係数との乗算値をすべての画素パターンについて積算して前記積算値を求める
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パターン検出部が、
   画像形成時の走査方向にしたがって印字画素の連続数及び近傍の印字画素との間隔数からなる所定の画素パターンに該当する領域を検出する
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー消費量算出部が、
   前記演算部が求めた積算値及び前記画素パターンごとの合計値にもとづき単位画素当たりのトナーの被覆率を算出し、この被覆率にもとづいて前記画像の形成に用いるトナーの消費量を算出する
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. トナーを用いて記録媒体に対象画像を形成する画像形成ステップと、
   画素の連続数及び近傍の画素との間隔数に応じた重み付けにもとづいて前記対象画像の形成に用いるトナーの消費量を算出する消費量算出ステップと、を有し、
   前記消費量算出ステップが、
   画素の連続数及び近傍の画素との間隔数にもとづき該当する所定の画素パターンを検出するパターン検出ステップと、
   検出した前記画素パターンに含まれる画素数を計数するとともに、この計数値の画素パターンごとの合計値を求めるドット計数ステップと、
   前記画素パターンごとの合計値と、前記画素パターンごとに定められる所定の補正係数とを乗算し、この乗算値をすべての画素パターンについて積算する演算ステップと、
   前記演算ステップにおいて求めた積算値と単位画素当たりのトナー消費量にもとづいて画像形成に用いるトナーの消費量を算出するトナー消費量算出ステップとを有し、
   前記演算ステップが、
   前記画素パターンごとの合計値と、前記画素パターンごとに定められる所定の補正係数と、前記画素パターンに対応しつつ異なる印字率で所定の記録媒体上に形成したパターン画像の濃度に基づいて定められる所定の付加補正係数と、の対応付けに基づき、前記画素パターンごとの合計値と前記補正係数と前記付加補正係数との乗算値をすべての画素パターンについて積算して前記積算値を求める
   ことを特徴とするトナー消費量算出方法。

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