JP5847038B2 - 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。

ある画像形成装置では、ユーザーが印刷コストの上限値を設定し、通常モードで印刷をするとその上限値を超えてしまう場合に、上限値以下になるように、インク量を減らして印刷をしている（例えば特許文献１参照）。

別の画像形成装置では、スクリーン処理を行う前の画像データから、トナー消費量を計算している（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−４７２１０号公報 特開２０１０−１８１６０２号公報

上述の特許文献１の画像形成装置では、印刷コストが上限値以下になるものの、画素属性に拘わらず一律にインク量を減らすため、画質が低下してしまう。

例えば、画像における階調属性の領域より文字属性の領域のほうが画質低下が目立ちやすく、文字属性の領域のインク量を減らすと画像内の文字の可読性が低くなってしまう可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、トナー消費量を所定の基準値以下に制限しつつ、画質低下を軽減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、画像データにおける各画素の値に基づいて、複数の画素属性のそれぞれについてトナー消費量を計算するトナー消費量計算部と、総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、複数の画素属性のすべてについてのトナー消費量を下げる第１トナー消費量減少方法、および複数の画素属性のうちの一部の所定の画素属性についてのみトナー消費量を下げる第２トナー消費量減少方法のいずれかを選択し、選択した第１トナー消費量減少方法または第２トナー消費量減少方法で、総トナー消費量を、所定の基準値以下とするトナー消費量調節部と、感光体ドラムと、感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像装置と、画像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が点灯する期間を設定するパルス幅設定部と、画像データの値を補正する補正部とを備える。上述の複数の画素属性は、文字属性と階調属性を含む。トナー消費量調節部は、総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、文字属性についてのトナー消費量が上述の所定の基準値を超えているときには、第１トナー消費量減少方法を選択し、文字属性についてのトナー消費量が上述の所定の基準値を超えていないときには、第２トナー消費量減少方法を選択する。第２トナー消費量減少方法では、階調属性についてのみトナー消費量を下げる。トナー消費量調節部は、第１トナー消費量減少方法を選択した場合、複数の画素属性のそれぞれについての補正係数を決定し、第２トナー消費量減少方法を選択した場合、階調属性についての補正係数を決定する。補正部は、中間調のキャリブレーションを行うガンマ補正部であって、画素の値を、キャリブレーションの係数とともにその画素の画素属性に対応する補正係数を乗じて、画像データを補正する。パルス幅設定部は、文字属性についての補正係数に基づいて、文字属性領域のエッジのパルス幅を設定する。

これにより、総トナー消費量を所定の基準値以下に制限しつつ、画質低下が軽減される。また、総トナー消費量を所定の基準値以下に制限しつつ、文字属性の領域の画質低下が軽減される。さらに、ガンマ補正部とトナー消費量の補正のための補正部とを別々に設ける必要がなく、装置のコストの増加が抑えられる。

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、画像形成装置は、上述の総トナー消費量と所定の境界値とを比較し、その比較結果に応じて課金額を判定する課金処理部をさらに備える。そして、上述の所定の基準値は、この所定の境界値に等しい。

これにより、トナー消費量を減らしてユーザーに対する課金額を減らす場合において、画質の低下を抑えられる。

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、画像形成装置は、上述の総トナー消費量と所定の複数の境界値とを比較し、その比較結果に応じて課金額を判定する課金処理部をさらに備える。そして、上述の所定の基準値は、この所定の複数の境界値のうちの、総トナー消費量より低くかつ総トナー消費量に最も近い境界値に等しい。

これにより、トナー消費量を減らしてユーザーに対する課金額を減らす場合において、過度にトナー消費量を減らさないため、画質の低下を抑えられる。

本発明に係るトナー量制御方法は、画像データにおける各画素の値に基づいて、複数の画素属性のそれぞれについてトナー消費量を計算するステップと、総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、複数の画素属性のすべてについてのトナー消費量を下げる第１トナー消費量減少方法、および複数の画素属性のうちの一部の所定の画素属性についてのみトナー消費量を下げる第２トナー消費量減少方法のいずれかを選択し、選択した第１トナー消費量減少方法または第２トナー消費量減少方法で、総トナー消費量を、所定の基準値以下とするトナー消費量調節ステップとを備える。複数の画素属性は、文字属性と階調属性を含む。トナー消費量調節ステップにおいて、総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、文字属性についてのトナー消費量が上述の所定の基準値を超えているときには、第１トナー消費量減少方法を選択し、文字属性についてのトナー消費量が上述の所定の基準値を超えていないときには、第２トナー消費量減少方法を選択する。第２トナー消費量減少方法では、階調属性についてのみトナー消費量を下げる。トナー消費量調節ステップにおいて、第１トナー消費量減少方法を選択した場合、複数の画素属性のそれぞれについての補正係数を決定し、第２トナー消費量減少方法を選択した場合、階調属性についての補正係数を決定する。ガンマ補正において、画素の値を、中間調のキャリブレーションの係数とともにその画素の画素属性に対応する補正係数を乗じて、画像データを補正する。パルス幅設定部によって、文字属性についての補正係数に基づいて、文字属性領域のエッジのパルス幅を設定する。

これにより、総トナー消費量を所定の基準値以下に制限しつつ、画質低下が軽減される。

本発明によれば、トナー消費量を所定の基準値以下に制限しつつ、画質低下を軽減する画像形成装置およびトナー量制御方法を得ることができる。

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１におけるトナー消費量の制御について説明するフローチャートである。 図７は、実施の形態１において課金処理部に適用される課金体系の一例を示す図である。 図８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９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１０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、課金管理部２６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、スクリーン処理前の画像データにおける各画素の値に基づいて、複数の画素属性のそれぞれについてトナー消費量を計算する。ここでは、第２計算部５２は、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。

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。

また、所定の切換条件が満足されるまでは、パラメーターａは、所定の値に固定されており、所定の切換条件が満足された後は、係数計算部５３によって得られた値をセットされる。

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、８ビットデータの場合、０〜２５５のいずれか）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。

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。

また、課金管理部２６は、トナー消費量調節部６１と、課金処理部６２とを有する。

トナー消費量調節部６１は、第２計算部５２により得られるトナー消費量を総トナー消費量（画素属性に拘わらない全画素領域についてのトナー消費量）とし、その総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、複数の画素属性のすべてについてのトナー消費量を下げる第１トナー消費量減少方法、および複数の画素属性のうちの一部の所定の画素属性についてのみトナー消費量を下げる第２トナー消費量減少方法のいずれかを選択し、選択した第１トナー消費量減少方法または第２トナー消費量減少方法で、総トナー消費量を、その所定の基準値以下とする。

この実施の形態１では、トナー消費量調節部６１は、総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、文字属性についてのトナー消費量が所定の基準値を超えているときには、第１トナー消費量減少方法を選択し、文字属性についてのトナー消費量が所定の基準値を超えていないときには、第２トナー消費量減少方法を選択する。そして、第２トナー消費量減少方法では、複数の画素属性のうちの文字属性以外の所定の画素属性（ここでは、階調属性）についてのみトナー消費量を下げる。

実施の形態１では、トナー消費量調節部６１は、第１トナー消費量減少方法を選択した場合、複数の画素属性のそれぞれについての補正係数を決定し、第２トナー消費量減少方法を選択した場合、その所定の画素属性（ここでは文字属性）についての補正係数を決定し、ガンマ補正部３３は、画像データにおける各画素の値を、その画素の画素属性に対応する補正係数を乗じて、画像データを補正する。このとき、ガンマ補正部３３は、中間調キャリブレーションの係数とともに補正係数を乗ずる。なお、補正係数の値は、０より大きく、かつ１より小さい。

課金処理部６２は、第１計算部５１および／または第２計算部５２により得られる１枚（または１頁）におけるトナー消費量（総トナー消費量）に基づいて課金額を決定する。

実施の形態１では、課金処理部６２は、上述の総トナー消費量と所定の境界値とを比較し、その比較結果に応じて課金額を判定する。そして、トナー消費量調節部６１における上述の所定の基準値は、この所定の境界値と同一の値に設定されている。

なお、課金処理部６２は、上述の総トナー消費量と所定の複数の境界値とを比較し、その比較結果に応じて課金額を判定するようにしてもよい。その場合、トナー消費量調節部６１における上述の所定の基準値は、この所定の複数の境界値のうちの、総トナー消費量より低くかつ総トナー消費量に最も近い境界値と同一の値に設定される。

また、トナー消費量調節部６１および課金処理部６２は、上述の総トナー消費量として、第１計算部５１により得られるトナー消費量を使用してもよい。例えば、トナー消費量調節部６１および課金処理部６２は、上述の総トナー消費量として、所定の切換条件が満足される前においては、第１計算部５１により得られるトナー消費量を使用し、所定の切換条件が満足された後においては、第２計算部５２により得られるトナー消費量Ｔｐを使用するようにしてもよい。

なお、図３に示すように、色変換部３２とガンマ補正部３３との間には、バッファーメモリー７１が設けられており、色変換部３２から出力された１枚分（１頁分）の画像データは、バッファーメモリー７１に一旦記憶され、その１枚分（１頁分）の画像データについての、第２計算部５２によるトナー消費量の計算が終了した後に、バッファーメモリー７１からガンマ補正部３３に供給される。同様に、画素属性判定部３１とパルス幅設定部４２との間には、バッファーメモリー７２が設けられており、画素属性判定部３１から出力された１枚分（１頁分）の画像データに対応する画素属性データは、バッファーメモリー７２に一旦記憶され、その１枚分（１頁分）の画像データについての、第２計算部５２によるトナー消費量の計算が終了した後に、バッファーメモリー７２からパルス幅設定部４２に供給される。

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。

図６は、実施の形態１におけるトナー消費量の制御について説明するフローチャートである。

まず、トナー消費量調節部６１は、第２計算部５２により得られるトナー消費量Ｔｐ，Ｘｐ，Ｙｐから、総トナー印字率および全画素属性についてのトナー印字率を計算し、まず、総トナー印字率が、課金体系の境界値を超えているか否かを判定する（ステップＳ３１）。

このとき、トナー消費量調節部６１は、総トナー印字率および各画素属性についてのトナー印字率を次式で計算する。

（総トナー印字率）＝（第２計算部５２により計算された総トナー消費量Ｔｐ）／（全画素領域において最大濃度でドットを描画する場合のトナー消費量）×１００％

（文字属性についてのトナー印字率）＝（第２計算部５２により計算された文字属性画素領域のトナー消費量Ｘｐ）／（文字属性画素領域において最大濃度でドットを描画する場合のトナー消費量）×１００％

（階調属性についてのトナー印字率）＝（第２計算部５２により計算された階調属性画素領域のトナー消費量Ｘｐ）／（階調属性画素領域において最大濃度でドットを描画する場合のトナー消費量）×１００％

なお、カラーの場合、例えば、全色のトナー消費量の総和を１つのトナー消費量とし、そのトナー消費量に基づいて、その画素のトナー印字率を計算すればよい。

ステップＳ３１において、総トナー印字率が、課金体系の境界値を超えていないと判定した場合、トナー消費量調節部６１は、トナー消費量の調節を行わずにこの処理を終了する。

一方、総トナー印字率が、その境界値を超えていると判定した場合、トナー消費量調節部６１は、文字属性についてのトナー印字率が、その境界値を超えているか否かを判定する（ステップＳ３２）。

文字属性についてのトナー印字率が、その境界値を超えていると判定した場合、トナー消費量調節部６１は、総トナー印字率が、その境界値以下となるように、すべての画素属性のトナー印字率を下げる（ステップＳ３３）。

例えば境界値が５％である場合において、文字属性のトナー印字率が６％であり、階調属性のトナー印字率が４％であり、総トナー印字率が１０％であるときには、補正係数が０．５（＝５％／１０％）とされる。そして、すべての画素の値に対して、補正係数として０．５が乗ぜられる。

一方、文字属性についてのトナー印字率が、その境界値を超えていないと判定した場合、トナー消費量調節部６１は、総トナー印字率が、その境界値以下となるように、階調属性のトナー印字率を下げる（ステップＳ３４）。

例えば境界値が５％である場合において、文字属性のトナー印字率が３％であり、階調属性のトナー印字率が４％であり、総トナー印字率が７％であるときには、階調属性のトナー印字率が２％（＝４％−（７％−５％））となるように、階調属性の画素についての補正係数が０．５（＝２％／４％）とされる。そして、階調属性の画素の値に対して、補正係数として０．５が乗ぜられる。なお、このとき、文字属性の画素の値については、トナー消費量に基づく補正係数は、乗ぜられない。

このようにして、総トナー消費量と課金体系の境界値とが比較され、その比較結果に応じて、総トナー消費量が第１トナー消費量減少方法または第２トナー消費量減少方法で調節される。

なお、ここでは、トナー印字率に基づいて比較を行っているが、トナー消費量に基づいて比較を行うようにしてもよい。

図７は、実施の形態１において課金処理部６２に適用される課金体系の一例を示す図である。図７に示す課金体系では、２つの境界値５％，１０％がある。図７に示すように、複数の境界値が設定されている場合、その複数の境界値のうちの、総トナー印字率（または総トナー消費量）より低くかつ総トナー印字率（または総トナー消費量）に最も近い境界値が、上述の基準値とされる。

例えば、図７に示す課金体系の場合において、総トナー印字率が１０％を超えている場合には、総トナー印字率が５％を超えかつ１０％以下になるように、階調属性についてのトナー消費量のみ、または全画素属性のトナー消費量が調節される。また、図７に示す課金体系の場合において、総トナー印字率が５％を超えかつ１０％以下である場合には、総トナー印字率が５％以下になるように、階調属性についてのトナー消費量のみ、または全画素属性のトナー消費量が調節される。

以上のように、上記実施の形態１によれば、第２計算部５２は、画像データにおける各画素の値に基づいて、複数の画素属性のそれぞれについてトナー消費量を計算し、トナー消費量調節部６１は、総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、複数の画素属性のすべてについてのトナー消費量を下げる第１トナー消費量減少方法、および複数の画素属性のうちの一部の所定の画素属性についてのみトナー消費量を下げる第２トナー消費量減少方法のいずれかを選択し、選択した第１トナー消費量減少方法または第２トナー消費量減少方法で、総トナー消費量を、所定の基準値以下とする。

これにより、総トナー消費量を所定の基準値以下に制限しつつ、画質低下が軽減される。

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８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９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１０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１０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。

なお、ここでの印字率は、ドット数から計算されるものであり、上述のトナー印字率とは異なる。

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１０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）。

なお、実施の形態２では、第２計算方法におけるパラメーターａ，ｂの値は、ステップＳ１８において計算されるまで、デフォルトの固定値とされている。

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。

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において、総トナー消費量（または総トナー印字率）が上述の所定の基準値を超えている場合において、総トナー消費量（または総トナー印字率）とその基準値との差が所定の値以下である場合に、トナー消費量の調節を上述のように行い、そうでない場合には、トナー消費量の調節を行わないようにしてもよい。例えば、基準値が５％である場合において、総トナー印字率が５％を超えかつ７％以下であるときには、トナー消費量の調節を行い、総トナー印字率が７％を超えているときには、トナー消費量の調節を行わないようにしてもよい。このようにすることで、過度のトナー消費量の調節による画質低下を防止することができる。

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。その場合、例えば、ベクター図形属性については、文字属性に含めて（つまり、文字属性として）処理すればよい。

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。

３３ ガンマ補正部（補正部の一例）
５２ 第２計算部（トナー消費量計算部の一例）
６１ トナー消費量調節部
６２ 課金処理部

Claims (5)

1. 画像データにおける各画素の値に基づいて、複数の画素属性のそれぞれについてトナー消費量を計算するトナー消費量計算部と、
   総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、前記複数の画素属性のすべてについてのトナー消費量を下げる第１トナー消費量減少方法、および前記複数の画素属性のうちの一部の所定の画素属性についてのみトナー消費量を下げる第２トナー消費量減少方法のいずれかを選択し、選択した前記第１トナー消費量減少方法または前記第２トナー消費量減少方法で、前記総トナー消費量を、前記所定の基準値以下とするトナー消費量調節部と、
   感光体ドラムと、
   前記感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像装置と、
   前記画像データの各画素値をパルス幅変調し、各画素について前記露光装置が点灯する期間を設定するパルス幅設定部と、
   前記画像データの値を補正する補正部と、
   を備え、
   前記複数の画素属性は、文字属性と階調属性を含み、
   前記トナー消費量調節部は、前記総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、文字属性についてのトナー消費量が前記所定の基準値を超えているときには、前記第１トナー消費量減少方法を選択し、文字属性についてのトナー消費量が前記所定の基準値を超えていないときには、前記第２トナー消費量減少方法を選択し、
   前記第２トナー消費量減少方法では、階調属性についてのみトナー消費量を下げ、
   前記トナー消費量調節部は、前記第１トナー消費量減少方法を選択した場合、前記複数の画素属性のそれぞれについての補正係数を決定し、前記第２トナー消費量減少方法を選択した場合、階調属性についての補正係数を決定し、
   前記補正部は、中間調のキャリブレーションを行うガンマ補正部であって、前記画素の値を、前記キャリブレーションの係数とともにその画素の画素属性に対応する前記補正係数を乗じて、前記画像データを補正し、
   前記パルス幅設定部は、前記文字属性についての補正係数に基づいて、文字属性領域のエッジのパルス幅を設定すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー消費量調節部は、前記総トナー消費量が前記所定の基準値を超えている場合において、前記総トナー消費量と前記所定の基準値との差が所定値以下であるときには、前記第１トナー消費量減少方法または前記第２トナー消費量減少方法でトナー消費量の調整を行い、前記総トナー消費量と前記所定の基準値との差が所定値以下ではないときには、前記トナー消費量の調整を行わないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記総トナー消費量と所定の境界値とを比較し、その比較結果に応じて課金額を判定する課金処理部をさらに備え、
   前記所定の基準値は、前記所定の境界値に等しいこと、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記総トナー消費量と所定の複数の境界値とを比較し、その比較結果に応じて課金額を判定する課金処理部をさらに備え、
   前記所定の基準値は、前記所定の複数の境界値のうちの、前記総トナー消費量より低くかつ前記総トナー消費量に最も近い境界値に等しいこと、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 感光体ドラムと、前記感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像装置と、画像データの各画素値をパルス幅変調し、各画素について前記露光装置が点灯する期間を設定するパルス幅設定部とを備える画像形成装置におけるトナー量制御方法において、
   前記画像データにおける各画素の値に基づいて、複数の画素属性のそれぞれについてトナー消費量を計算するステップと、
   総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、前記複数の画素属性のすべてについてのトナー消費量を下げる第１トナー消費量減少方法、および前記複数の画素属性のうちの一部の所定の画素属性についてのみトナー消費量を下げる第２トナー消費量減少方法のいずれかを選択し、選択した前記第１トナー消費量減少方法または前記第２トナー消費量減少方法で、前記総トナー消費量を、前記所定の基準値以下とするトナー消費量調節ステップと、
   を備え、
   前記複数の画素属性は、文字属性と階調属性を含み、
   前記トナー消費量調節ステップにおいて、前記総トナー消費量が所定の基準値を超えている場合、文字属性についてのトナー消費量が前記所定の基準値を超えているときには、前記第１トナー消費量減少方法を選択し、文字属性についてのトナー消費量が前記所定の基準値を超えていないときには、前記第２トナー消費量減少方法を選択し、
   前記第２トナー消費量減少方法では、階調属性についてのみトナー消費量を下げ、
   前記トナー消費量調節ステップにおいて、前記第１トナー消費量減少方法を選択した場合、前記複数の画素属性のそれぞれについての補正係数を決定し、前記第２トナー消費量減少方法を選択した場合、階調属性についての補正係数を決定し、
   ガンマ補正において、前記画素の値を、中間調のキャリブレーションの係数とともにその画素の画素属性に対応する前記補正係数を乗じて、前記画像データを補正し、
   前記パルス幅設定部によって、前記文字属性についての補正係数に基づいて、文字属性領域のエッジのパルス幅を設定すること、
   を特徴とするトナー量制御方法。

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