JP5721648B2 - 画像形成装置およびトナー量制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置およびトナー量制御方法に関するものである。

プリンター、複合機などといった電子写真方式の画像形成装置は、トナーカートリッジからトナーを取り出して画像を形成する。このような電子写真方式の画像形成装置には、トナー消費量を測定するものがある。通常、トナー消費量は、画像データや、トナーをトナーカートリッジから搬送する装置の動作回数などから、間接的に測定される（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載の装置では、トナー消費量が所定の値に達するまでの期間においては、トナーを搬送する装置の動作回数および動作時間に基づいてトナー消費量が計算され、トナー消費量が所定の値に達した後の期間においては、トナーを搬送する装置の動作回数および動作時間に基づき計算されるトナー消費量を、画像内のドット数や画像データのデータ値に基づき計算されるトナー消費量で補正する。

特開２００５−１７３０８８号公報

電子写真方式の画像形成装置では、トナーや感光体ドラムの帯電特性の変化に起因してトナー消費量が変動するため、上述のようにしてトナー消費量を計算する方法では、トナー消費量の計算値に誤差が生じてしまう。

また、トナー消費量が正確に計算されたとしても、トナーや感光体ドラムの帯電特性の変化に起因してトナー消費量が増加した場合、トナーイールド要件（１トナーカートリッジあたりでの標準印刷可能枚数）を満たさなくなる可能性があるので、トナー消費量の測定とともに、無駄なトナー消費を避けるようにトナー消費量を制御することが望まれる。

さらに、トナーを搬送する装置の動作回数および動作時間に基づきトナー消費量を計算する場合、トナー残量が多いときにはトナー消費量を正確に測定できるものの、トナー残量が少なくなると誤差が生じやすくなる。さらに、画像内のドット数や画像データのデータ値に基づきトナー消費量を計算する場合、画像の内容や、画像データの値に対応するトナー濃度の再現特性のばらつきや変化などによってトナー消費量が変動するため、正確にトナー消費量を測定することが困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、トナー消費量を正確に測定するとともに無駄なトナー消費を避けるようにトナー消費量を制御する画像形成装置およびトナー量制御方法を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像形成装置は、感光体と、感光体上で走査される光線をパルス幅制御して静電潜像を形成する露光装置と、その静電潜像をトナーで現像する現像装置と、第１計算方法でトナー消費量を計算する第１計算部と、所定の切換条件が満足された後、第２計算方法で所定の計算式に従ってトナー消費量を計算する第２計算部と、第１計算方法で計算されるトナー消費量に基づいて、第２計算方法の計算式におけるパラメーターの値を計算する第３計算部と、パラメーターの値に応じて、露光装置による光線のパルス幅を設定するパルス幅設定部とを備える。そして、第１計算部は、第１計算方法において、トナーカートリッジからトナーを搬送するトナー搬送部の動作回数または動作時間に基づいてトナー消費量を計算し、切換条件は、第１計算方法で計算されたトナー消費量の積算値が所定の閾値に達することであり、第２計算部は、第２計算方法において、画像データにおける複数の画素属性についてのデータ値と複数の画素属性のそれぞれについての変換係数としてのパラメーターとの積和に基づいてトナー消費量を計算し、第３計算部は、複数の画素属性のうちの特定の画素属性についてのパラメーターの値を計算する。さらに、パルス幅設定部は、特定の画素属性についてのパラメーターの値に応じて、特定の画素属性を有する画素についての光線のパルス幅を、記第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるように設定する。

これにより、第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるようにパルス幅が制御され、このパルス幅の制御によって無駄なトナー消費が抑制される。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、上述の複数の画素属性は、文字属性および階調属性を含み、上述の特定の画素属性は、文字属性を含む。そして、パルス幅設定部は、文字属性を有しエッジに属する画素についてのパルス幅を、パラメーターの値に応じて設定する。

これにより、第２計算方法で、エッジ効果が発生する文字属性領域のエッジでのトナー消費量が正確に計算されるとともに、そのエッジでの無駄なトナー消費が抑制される。また、トナーの消費特性の異なる文字属性および階調属性に分けてパラメーターの値が特定されるため、トナー残量が少なくなったときにも、第２計算方法でトナー消費量が正確に特定される。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、上述の複数の画素特性における階調属性についての上述のパラメーターの値を固定させた条件下で、第２計算部は、残りの１または複数の画素属性についてのデータ値とその残りの１または複数の画素属性についてのパラメーターとに基づいてトナー消費量を計算し、第３計算部は、１または複数の測定期間のそれぞれにおいて計算されたその残りの１または複数の画素属性についてのデータ値と、上述の１または複数の測定期間のそれぞれにおいて第１計算方法で計算されたトナー消費量とから、その残りの１または複数の画素属性についてのパラメーターの値を計算する。

これにより、トナー濃度の階調特性についての濃度補正（つまり、階調キャリブレーション）を行う画像形成装置において、階調属性の画素については、その濃度補正の結果に基づくパラメーター値を使用することで、より正確にトナー消費量が測定される。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、第２計算部は、画像データにおける複数の画素属性についてのデータ値と複数の画素属性のそれぞれのついてのパラメーターとに基づいてトナー消費量を計算する。そして、第３計算部は、複数の測定期間のそれぞれにおいて計算された複数の画素属性についてのデータ値と、複数の測定期間のそれぞれにおいて第１計算方法で計算されたトナー消費量とから、複数の画素属性のそれぞれについての前記パラメーターの値を計算する。

これにより、各画素属性に分けてパラメーターの値が特定されるため、トナー残量が少なくなったときにも、第２計算方法でトナー消費量が正確に特定される。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、上述の所定の閾値は、トナー供給時間とトナー消費量の積算値とが略比例する範囲内の値である。

これにより、トナー残量に拘わらずトナー消費量が正確に測定される。

本発明に係るトナー量制御方法は、第１計算方法でトナー消費量を計算するステップと、所定の切換条件が満足された後、第２計算方法で所定の計算式に従ってトナー消費量を計算するステップと、第１計算方法で計算されるトナー消費量に基づいて、第２計算方法の計算式におけるパラメーターの値を計算するパラメーター値計算ステップと、パラメーターの値に応じて、露光装置による光線のパルス幅を設定するパルス幅設定ステップとを備える。そして、第１計算方法において、トナーカートリッジからトナーを搬送するトナー搬送部の動作回数または動作時間に基づいてトナー消費量を計算し、切換条件は、第１計算方法で計算されたトナー消費量の積算値が所定の閾値に達することであり、第２計算方法において、画像データにおける複数の画素属性についてのデータ値と複数の画素属性のそれぞれについての変換係数としてのパラメーターとの積和に基づいてトナー消費量を計算し、パラメーター値計算ステップにおいて、複数の画素属性のうちの特定の画素属性についてのパラメーターの値を計算する。さらに、パルス幅設定ステップでは、特定の画素属性についてのパラメーターの値に応じて、特定の画素属性を有する画素についての光線のパルス幅を、第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるように設定する。

これにより、第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるようにパルス幅が制御され、このパルス幅の制御によって無駄なトナー消費が抑制される。

本発明によれば、画像形成装置においてトナー消費量が正確に測定されるとともに無駄なトナー消費を避けるようにトナー消費量が制御される。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図３は、図２における演算処理装置内のデータフローを説明するブロック図である。 図４は、トナー搬送部の動作時間の積算値と、単位動作時間あたりのトナー搬送部によるトナー供給量との関係を説明する図である。 図５は、実施の形態１に係る画像形成装置によるトナー消費量の計算について説明するフローチャートである。 図６は、実施の形態２において設定される複数の測定期間の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２に係る画像形成装置によるトナー消費量の計算について説明するフローチャートである。 図８は、実施の形態２におけるパラメーターの値の計算方法を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、例えばアモルファスシリコン製である。

露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光線をそれぞれ照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上でそのレーザー光線を走査し、そのレーザー光線をパルス幅制御して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に走査される。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を含むレーザースキャニングユニットを有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーがそれぞれ充填されるトナーカートリッジと、トナーカートリッジ内のトナーホッパーから搬送されてくるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄへ付着させる現像ユニットとを有し、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。トナーは、図示せぬモーターなどの駆動装置によって動作するトナー搬送部によって、トナーホッパーから現像ユニットへ搬送される。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体（中間転写体）である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、中間転写ベルト４に光線を照射し、中間転写ベルト４の表面またはその表面上のトナーパターンからの反射光を検出する。例えば、センサー８は、階調キャリブレーションの際に、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２に示すように、この画像形成装置は、通信装置１１と、演算処理装置１２と、印刷装置１３とを備える。

通信装置１１は、ネットワークや周辺機器インターフェイスを介してホスト装置に接続可能であって、所定の通信プロトコルでデータ通信を行う装置である。

また、演算処理装置１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するコンピューターであり、図示せぬ記憶装置、ＲＯＭなどからＲＡＭへプログラムをロードし、そのプログラムをＣＰＵで実行することにより、各種処理部を実現する。

また、印刷装置１３は、図１に示すような機械的構成で原稿画像を印刷する内部デバイスである。

画像形成装置の起動後に、各種プログラムが演算処理装置１２により適宜実行される。この実施の形態では、演算処理装置１２により、図示せぬオペレーティングシステム、通信処理部２１、印刷要求処理部２２、画像処理部２３、コントローラー２４、トナー消費量計算部２５などの処理部が実現される。

図３は、図２における演算処理装置１２内のデータフローを説明するブロック図である。

通信処理部２１は、通信装置１１を制御してホスト装置などとデータ通信を実行する処理部である。例えば、通信処理部２１は、ホスト装置から印刷要求としての原稿データを受信する。

また、印刷要求処理部２２は、操作パネルに対するユーザー操作に基づく印刷要求やホスト装置から供給される印刷要求を受け付け、その要求に応じた印刷ジョブを実行させる。例えば、ホスト装置から、ＰＤＬ（Page Description Language）、ＰＤＦ（Portable Document Format）などの所定のデータ形式の原稿データが印刷要求として受信されると、印刷要求処理部２２は、その原稿データから画像データを生成する。この画像データは、ビットマップデータであり、ホスト装置からビットマップデータの原稿データが受信されると、印刷要求処理部２２は、その原稿データをそのまま画像データとする。

また、画像処理部２３は、その画像データに対して所定の画像処理（色変換、スクリーン処理など）を実行して、印刷データ（スクリーン処理された印刷用画像データ）を生成する。画像処理部２３は、画素属性判定部３１、色変換部３２、ガンマ補正部３３、およびスクリーン処理部３４を有する。

画素属性判定部３１は、その画像データにおける各画素の属性データなどから各画素の画素属性を特定し、画像データにおける文字領域（文字などのベタ塗り線画の領域）、階調領域（写真などの中間調を有する領域）などを特定する。

色変換部３２は、画像データの色空間を変換する。例えば、色変換部３２は、ＲＧＢの画像データを、トナー色のＣＭＹＫの画像データに変換する。

ガンマ補正部３３は、ＣＭＹＫの各色について画像データの値とトナー濃度との関係が線形になるように画像データの中間調の値を補正する。

なお、コントローラー２４は、定期的に、階調（中間調）の特性を線形にするための階調キャリブレーションを行い、その結果で、このガンマ補正部３３の補正特性を更新する。これにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電特性の変化などに階調特性が影響されにくく、階調属性領域のトナー消費特性は感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電特性の変化などの影響を受けにくい。一方、この実施の形態の画像形成装置では、キャリブレーションの総時間が長くなってしまうため、文字属性領域のための濃度キャリブレーションは行われない。そのため、文字属性領域のトナー消費特性は感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電特性の変化などの影響を受けやすい。

スクリーン処理部３４は、所定のスクリーン方法で印刷データを生成する。スクリーン処理部３４は、画素属性判定部３１に特定される画素属性に応じてスクリーン方法を変更するようにしてもよい。

また、コントローラー２４は、印刷装置１３などの内部デバイスを監視および制御する処理部である。さらに、コントローラー２４は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび１次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置２ａ〜２ｄを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる。現像バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像装置３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ印加され、１次転写バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との間にそれぞれ印加される。特に、コントローラー２４は、上述のトナー搬送部を動作させる駆動装置を制御し、現像装置３ａ〜３ｄにおけるトナー搬送を制御している。

また、コントローラー２４は、エッジ検出部４１およびパルス幅設定部４２を有する。エッジ検出部４１およびパルス幅設定部４２は、各トナー色に対して、以下の処理を行う。

エッジ検出部４１は、印刷データに基づいて、各ラインにおいて、特定の画素属性（この実施の形態では、文字属性）を有する画像のエッジを検出する。パルス幅設定部４２は、印刷データの各画素値をパルス幅変調し、各画素について露光装置２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が点灯する期間を設定する。また、パルス幅設定部４２は、エッジ検出部４１により検出されたエッジに属する画素については、その特定の画素属性について後述の係数計算部５３により計算されたパラメーターの値に応じたパルス幅を設定する。

また、トナー消費量計算部２５は、印刷装置１３による印刷に伴うトナー消費量を計算する。さらに、トナー消費量計算部２５は、そのトナー消費量からトナーカートリッジ内のトナー残量を計算する。さらに、トナー消費量計算部２５は、トナー消費量やトナー残量を、図示せぬ操作パネルに表示させたり、トナー残量が少なくなったときに警告メッセージを図示せぬ操作パネルに表示させたりする。

トナー消費量計算部２５は、第１計算部５１、第２計算部５２、および係数計算部５３を有する。

第１計算部５１は、所定の切換条件が満足されるまで、第１計算方法でトナー消費量を計算する。この実施の形態１では、第１計算方法は、トナーカートリッジからトナーを搬送するトナー搬送部の動作回数または動作時間（動作時間の積算値）に基づいてトナー消費量を計算する方法である。また、この実施の形態１では、切換条件は、第１計算方法で計算されたトナー消費量の積算値が所定の閾値（例えばトナーカートリッジのトナー総量の９０％）に達することであって、その所定の閾値は、トナー供給時間とトナー消費量の積算値とが略比例する範囲内の値であり、予め実験などにより決定される。

第２計算部５２は、上述の所定の切換条件が満足された後、第２計算方法で所定の計算式に従ってトナー消費量を計算する。

この実施の形態１では、第２計算部５２は、画像データの各画素の値をその画素についてのトナー消費量に変換し、複数の画素属性のそれぞれについて画素ごとのトナー消費量の値を例えば１ページ分積算していき、例えば式（１）に従って、複数の画素属性のそれぞれについての積算値とパラメーター（つまり、変換係数）との積の和に基づいてトナー消費量を計算する。なお、第２計算部５２は、ルックアップテーブルを使用して、ある画素の画素値（ＣＭＹＫの各色成分の値）をその画素のトナー消費量に変換する。このとき、画素属性ごとに異なる入出力特性を有する複数のルックアップテーブルが使用される。つまり、例えば、文字属性の画素については、文字属性用のルックアップテーブルが使用され、階調属性の画素については、階調属性用のルックアップテーブルが使用される。なお、このルックアップテーブルは、実験などで予め作成される。

Ｔｐ＝ａ・Ｘｐ＋ｂ・Ｙｐ ・・・（１）

ただし、Ｔｐは１ページ分のトナー消費量であり、ａは文字属性についてのパラメーターであり、ｂは、階調属性についてのパラメーターであり、Ｘｐは文字属性についての１ページ分の積算値であり、Ｙｐは階調属性についての１ページ分の積算値である。なお、実施の形態１では、階調属性についてのパラメーターｂは、所定の値に固定される。

各画素の画素属性は、例えば、画像データに対応する属性データに基づき画素属性特定部３１により特定される。実施の形態１では、複数の画素属性の数は２であり、複数の画素属性のうちの１つは、文字属性であり、他の１つは、階調属性である。

係数計算部５３は、第１計算方法で計算されるトナー消費量に基づいて、第２計算方法の計算式におけるパラメーターの値を計算する。この実施の形態１では、パラメーターは、第２計算部５２により使用される各画素属性についての係数である。係数計算部５３は、測定期間において、第２計算部５２と同様に、複数の画素属性のそれぞれについて画素ごとのトナー消費量の値を積算していき、複数の画素属性のそれぞれについての積算値と、その測定期間において第１計算方法で計算されたトナー消費量とから、パラメーターの値を例えば式（２）に従って計算する。

ａ＝（Ｔｏ−ｂ・Ｙ）／Ｘ ・・・（２）

ただし、Ｘは文字属性についての測定期間での積算値であり、Ｙは階調属性についての測定期間での積算値である。

したがって、パルス幅設定部４２は、エッジ検出部４１により検出されたエッジに属する画素については、このパラメーターａの値に応じたパルス幅を設定する。感光体ドラム１ａ〜１ｄなどの特性変化などに起因して文字属性領域についてのトナー消費が増加すると、式（２）において第１計算方法によるトナー消費量がＴｏに到達したときの積算値Ｘが小さくなり、このパラメーターａの値が大きくなる。このため、パルス幅設定部４２は、このパラメーターａの値が大きいほど、パルス幅を狭くする。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

図４は、トナー搬送部の動作時間の積算値と、単位動作時間あたりのトナー搬送部によるトナー供給量との関係を説明する図である。

現像装置３ａ〜３ｄでは、トナーカートリッジから現像ユニットへトナーが供給される。トナー搬送部は、１回の動作で、所定の動作時間だけトナー搬送動作を行い、トナーをトナーカートリッジから現像ユニットへ供給する。この１回の動作で供給されるトナー量は、トナー残量が多いときには、多少の変動はあるもののほぼ一定であるが、トナー残量が少なくなると、トナー残量が少なくなるにつれて少なくなっていくとともに、変動が大きくなる。

このため、トナー残量が多いときには、第１計算部５１が、トナー搬送部の動作回数または動作時間の情報をコントローラー２４から取得して、第１計算方法でトナー消費量を計算する。第１計算方法で正確にトナー消費量を計算している間に、係数計算部５３は、第２計算方法で使用するパラメーターの値を計算する。一方、トナー残量が少ないときには、第２計算部５２が、上述のようにして係数計算部５３により計算されたパラメーター値を使用して第２計算方法でトナー消費量を計算する。

図５は、実施の形態１に係る画像形成装置によるトナー消費量の計算について説明するフローチャートである。ここでは、ある１色のトナー消費量の計算について説明する。その他の色のトナー消費量についても同様に計算される。

まず、トナーカートリッジの交換時など、トナーカートリッジのトナー残量が１００％のときに、第１計算部５１が、トナー消費量の積算値をゼロにリセットし、第１計算方法によるトナー消費量の計算を開始する（ステップＳ１）。これ以降、印刷装置１３が印刷動作や濃度補正などのトナー消費を伴う動作を行うたびに、第１計算部５１が、その動作についてのトナー消費量を計算し、そのトナー消費量に基づいて、トナー消費量の積算値およびトナー残量の値を更新する。

その後、係数計算部５３は、第１計算部５１により計算されるトナー消費量の積算値を監視し、そのトナー消費量の積算値が所定の値になると、測定期間における画像データの積算を開始する（ステップＳ２）。

係数計算部５３は、その測定期間の開始時点のトナー消費量の積算値を記憶しておき、トナー消費量の積算値の増加量が所定の閾値Ｔｏ（例えば５０グラム）に達するまで、各画素属性についての画像データの積算を継続する。

そして、係数計算部５３は、第１計算部５１によるトナー消費量の積算値の増加量が所定の閾値Ｔｏに達すると、測定期間における、第２計算部５２による各画素属性についてのトナー消費量の積算を終了する（ステップＳ４）。

測定期間の終了後、係数計算部５３は、上述の閾値Ｔｏと、測定期間における各画素属性についての積算値Ｘ，Ｙとに基づいて、式（２）に従って、パラメーターａの値を計算する（ステップＳ５）。そして、パルス幅設定部４２は、係数計算部５３により計算された文字属性についてのパラメーターａの値に応じて、文字属性領域のエッジのパルス幅を設定する（ステップＳ６）。例えば、スクリーン処理後の１画素が４ビットで表現される場合、その１画素に対応するパルス幅の解像度が１６であり、パルス幅が０〜１５の範囲のいずれかの値で指定される。その場合、通常、文字属性領域のパルス幅は最大値１５となるが、パルス幅設定部４２は、文字属性についてのパラメーター値が大きくなるにつれて、段階的に、文字属性領域のエッジのパルス幅の設定値を、１５から、１４、１３、１２と減少させる。

その後、トナー消費量の積算値が所定の基準値になると、第２計算部５２が、トナー消費量の計算を開始する（ステップＳ７）。そして、第２計算部５２は、トナーカートリッジのトナー残量がゼロになるかトナーカートリッジが交換されるまで、上述のように式（１）に従ってトナー消費量を計算していく。

なお、図４に示すように、トナー消費量の積算値が所定の基準値に到達する前に、複数の測定期間を設定し、パラメーターａの値を繰り返し計算し、文字属性領域のエッジのパルス幅の設定を更新するようにしてもよい。

以上のように、上記実施の形態１によれば、第１計算部５１は、第１計算方法でトナー消費量を計算し、第２計算部５２は、所定の切換条件が満足された後、第２計算方法で所定の計算式に従ってトナー消費量を計算する。係数計算部５３は、第１計算方法で計算されるトナー消費量に基づいて、第２計算方法の計算式におけるパラメーターの値を計算する。そして、パルス幅設定部４２は、そのパラメーターの値に応じて、露光装置２ａ〜２ｄによる光線のパルス幅を設定する。

これにより、第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるようにパルス幅が制御され、そのパルス幅の制御で、その特定の画素属性の領域において無駄なトナー消費が抑制される。具体的には、文字属性領域のエッジでのエッジ効果の強さが感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電特性で変化するため、そのエッジ効果の強さの変化の影響を打ち消すようにエッジでのパルス幅が制御される。

実施の形態２．

本発明の実施の形態２に係る画像形成装置では、複数の測定期間が設けられ、複数の測定期間で得られたデータ値から、文字属性についてのパラメーターの値および階調属性についてのパラメーターの値が計算される。実施の形態２では、各属性の印字率がデータ値として測定される。

なお、実施の形態２に係る画像形成装置の基本的な構成および動作は、実施の形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。ただし、トナー消費量計算部２５は、以下のように動作する。

図６は、実施の形態２において設定される複数の測定期間の一例を示す図である。また、図７は、実施の形態２に係る画像形成装置によるトナー消費量の計算について説明するフローチャートである。図８は、実施の形態２におけるパラメーターの値の計算方法を説明する図である。

まず、トナーカートリッジの交換時など、トナーカートリッジのトナー残量が１００％のときに、第１計算部５１が、トナー消費量の積算値をゼロにリセットし、第１計算方法によるトナー消費量の計算を開始する（ステップＳ１１）。これ以降、印刷装置１３が印刷動作や濃度補正などのトナー消費を伴う動作を行うたびに、第１計算部５１が、その動作についてのトナー消費量を計算し、そのトナー消費量に基づいて、トナー消費量の積算値およびトナー残量の値を更新する。

その後、係数計算部５３は、第１計算部５１により計算されるトナー消費量の積算値を監視し、そのトナー消費量の積算値が所定の値になると、第１測定期間における印字率測定を開始する（ステップＳ１２）。

係数計算部５３は、第１測定期間における印字率測定の開始時点のトナー消費量の積算値を記憶しておき、トナー消費量の積算値の増加量が所定の閾値Ｔｏ（例えば５０グラム）に達するまで、第１測定期間における印字率測定を継続する。このとき、図８に示すように、係数計算部５３は、画素属性ごとに、スクリーン処理後の画像データ（印刷データ）におけるドット数などから各ページの印字率を計算する（ステップＳ１３）。つまり、文字属性領域の印字率Ｘ１ｉと、階調属性領域の印字率Ｙ１ｉとが計算される。

そして、係数計算部５３は、そのトナー消費量の積算値の増加量が所定の閾値Ｔｏに達すると、第１測定期間における印字率測定を終了する（ステップＳ１４）。係数計算部５３は、第１測定期間における文字属性領域および階調属性領域についての印字率の総和Ｘｔ１，Ｙｔ１を計算する。

第１測定期間の終了後、トナー消費量の積算値が所定の値になると、係数計算部５３は、第２測定期間における印字率測定を開始し（ステップＳ１５）、各画素属性についての印字率を測定していき（ステップＳ１６）、第２測定期間開始時からのトナー消費量の積算値の増加量が所定の閾値Ｔｏ（例えば５０グラム）に達すると、第２測定期間における印字率測定を終了する（ステップＳ１７）。係数計算部５３は、第２測定期間における文字属性領域および階調属性領域についての印字率の総和Ｘｔ２，Ｙｔ２を計算する。

そして、係数計算部５３は、第２測定期間の終了後、上述の閾値Ｔｏと、第１測定期間における各画素属性についての印字率の総和Ｘｔ１，Ｙｔ１と、第２測定期間における各画素属性についての印字率の総和Ｘｔ２，Ｙｔ２とに基づいて、図８に示すように、第２計算方法における印字率からトナー消費量を計算するための計算式におけるパラメーター（ここでは係数ａ，ｂ）の値を計算する（ステップＳ１８）。

そして、パルス幅設定部４２は、係数計算部５３により計算された文字属性についてのパラメーターａの値に応じて、文字属性領域のエッジのパルス幅を設定する（ステップＳ１９）。

その後、トナー消費量の積算値が所定の基準値になると、第２計算部５２が、トナー消費量の計算を開始する（ステップＳ２０）。そして、第２計算部５２は、トナーカートリッジのトナー残量がゼロになるかトナーカートリッジが交換されるまで、画素属性ごとに各ページの印字率を式（３）に従って計算し、その印字率、および係数計算部５３により計算されたパラメーター値に基づいて、各ページのトナー消費量を計算し、そのトナー消費量でトナー消費量の積算値を更新していく（ステップＳ２１）。

Ｔ＝ａ・Ｘｃ＋ｂ・Ｙｃ ・・・（３）

ただし、Ｔは１ページのトナー消費量であり、Ｘｃは文字属性領域の印字率であり、Ｙｃは階調属性領域の印字率である。

実施の形態３．

実施の形態２では、トナー消費量計算部２５においてスクリーン処理後の画像データ（印刷データ）から印字率が計算されるが、実施の形態３に係る画像形成装置では、トナー消費量計算部２５においてスクリーン処理前の画像データの画素値から印字率が計算される。なお、実施の形態３に係る画像形成装置の構成およびその他の動作については実施の形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。

なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記の各実施の形態では、本発明をカラー画像形成装置に適用しているが、モノクロ画像形成装置に適用することも勿論可能である。

また、上記の各実施の形態では、画素属性は、文字属性と階調属性の２つであるが、文字属性とベクター図形属性と階調属性の３つとしてもよい。つまり、パラメーターの数が３つとなる。その場合、例えば、文字属性領域のエッジとベクター図形属性領域のエッジについて、それぞれ個別的にパルス幅が上述のように制御される。また、その場合、実施の形態２，３では、文字属性、ベクター図形属性、および階調属性の印字率の一次結合でトナー消費量が計算される。パラメーター数が３であるので、上述の測定期間は、３以上設定される。

また、上記の実施の形態２，３において、複数の画素属性における階調属性についてのパラメーター（上述のｂ）の値は固定とし、第２計算部５２は、残りの１または複数の画素属性（例えば文字属性）についてのデータ値と残りの１または複数の画素属性についてのパラメーターとに基づいてトナー消費量を計算し、係数計算部５３は、１または複数の測定期間のそれぞれにおいて計算された残りの１または複数の画素属性についてのデータ値と、１または複数の測定期間のそれぞれにおいて第１計算方法で計算されたトナー消費量とから、残りの１または複数の画素属性についてのパラメーターの値を計算する。これにより、トナー濃度の階調特性について濃度補正を行う画像形成装置において、階調属性の画素については、その濃度補正の結果に基づくパラメーター値を使用することで、より正確にトナー消費量が測定される。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（感光体の例）
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
４２ パルス幅設定部
５１ 第１計算部
５２ 第２計算部
５３ 係数計算部（第３計算部の一例）

Claims (6)

1. 感光体と、
   前記感光体上で走査される光線をパルス幅制御して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像をトナーで現像する現像装置と、
   第１計算方法でトナー消費量を計算する第１計算部と、
   所定の切換条件が満足された後、第２計算方法で所定の計算式に従ってトナー消費量を計算する第２計算部と、
   前記第１計算方法で計算されるトナー消費量に基づいて、前記第２計算方法の前記計算式におけるパラメーターの値を計算する第３計算部と、
   前記パラメーターの値に応じて、前記露光装置による前記光線のパルス幅を設定するパルス幅設定部と、
   を備え、
   前記第１計算部は、前記第１計算方法において、トナーカートリッジからトナーを搬送するトナー搬送部の動作回数または動作時間に基づいてトナー消費量を計算し、
   前記切換条件は、前記第１計算方法で計算されたトナー消費量の積算値が所定の閾値に達することであり、
   前記第２計算部は、前記第２計算方法において、画像データにおける複数の画素属性についてのデータ値と前記複数の画素属性のそれぞれについての変換係数としてのパラメーターとの積和に基づいてトナー消費量を計算し、
   前記第３計算部は、前記複数の画素属性のうちの特定の画素属性についてのパラメーターの値を計算し、
   前記パルス幅設定部は、前記特定の画素属性についてのパラメーターの値に応じて、前記特定の画素属性を有する画素についての前記光線のパルス幅を、前記第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるように設定すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の画素属性は、文字属性および階調属性を含み、
   前記特定の画素属性は、前記文字属性を含み、
   前記パルス幅設定部は、前記文字属性を有しエッジに属する画素についてのパルス幅を、前記パラメーターの値に応じて設定すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の画素特性における階調属性についての前記パラメーターの値は固定とし、
   前記第２計算部は、残りの１または複数の画素属性についてのデータ値と前記残りの１または複数の画素属性についてのパラメーターとに基づいてトナー消費量を計算し、
   前記第３計算部は、１または複数の測定期間のそれぞれにおいて計算された前記残りの１または複数の画素属性についての前記データ値と、前記１または複数の測定期間のそれぞれにおいて前記第１計算方法で計算されたトナー消費量とから、前記残りの１または複数の画素属性についてのパラメーターの値を計算すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記第２計算部は、画像データにおける複数の画素属性についてのデータ値と前記複数の画素属性のそれぞれについてのパラメーターとに基づいてトナー消費量を計算し、
   前記第３計算部は、複数の測定期間のそれぞれにおいて計算された前記複数の画素属性についての前記データ値と、前記複数の測定期間のそれぞれにおいて前記第１計算方法で計算されたトナー消費量とから、前記複数の画素属性のそれぞれについての前記パラメーターの値を計算すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記所定の閾値は、トナー供給時間とトナー消費量の積算値とが略比例する範囲内の値であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 感光体と、前記感光体上で走査される光線をパルス幅制御して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーで現像する現像装置とを備える画像形成装置におけるトナー消費量を制御するトナー量制御方法において、
   第１計算方法でトナー消費量を計算するステップと、
   所定の切換条件が満足された後、第２計算方法で所定の計算式に従ってトナー消費量を計算するステップと、
   前記第１計算方法で計算されるトナー消費量に基づいて、前記第２計算方法の前記計算式におけるパラメーターの値を計算するパラメーター値計算ステップと、
   前記パラメーターの値に応じて、前記露光装置による前記光線のパルス幅を設定するパルス幅設定ステップと、
   を備え、
   前記第１計算方法において、トナーカートリッジからトナーを搬送するトナー搬送部の動作回数または動作時間に基づいてトナー消費量を計算し、
   前記切換条件は、前記第１計算方法で計算されたトナー消費量の積算値が所定の閾値に達することであり、
   前記第２計算方法において、画像データにおける複数の画素属性についてのデータ値と前記複数の画素属性のそれぞれについての変換係数としてのパラメーターとの積和に基づいてトナー消費量を計算し、
   前記パラメーター値計算ステップにおいて、前記複数の画素属性のうちの特定の画素属性についてのパラメーターの値を計算し、
   前記パルス幅設定ステップでは、前記特定の画素属性についてのパラメーターの値に応じて、前記特定の画素属性を有する画素についての前記光線のパルス幅を、前記第２計算方法により計算されるトナー消費量が正確になるように設定すること、
   を特徴とするトナー量制御方法。

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