(57)【要約】【課題】  画像形成装置におけるトナー消費量を精度よく求める。【解決手段】  目標濃度Ｄlowを得るための露光パワーＥの設定値（Ｅ1、Ｅ2）が、計算上の最適値（Ｅopt1、Ｅopt2）とは異なることに起因して、トナー消費量の算出誤差が生じる。これを抑制するため、設定値と最適値との間のズレ量（ΔＥ1、ΔＥ2）の大きさによって、トナー消費量の算出式に代入する係数を変更する。【選択図】  図６
2006178036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データに応じたトナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段によるトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段と
を備え、
前記トナー消費量算出手段は、前記像形成手段により形成されるトナー像の実濃度と、当該トナー像が本来有するべき画像濃度である目標濃度との間の乖離の程度を表す乖離情報、および、前記画像データに基づいて、前記トナー消費量を算出する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記乖離情報は、前記像形成手段の実際の動作条件と、前記目標濃度を得られる動作条件である理想動作条件との差異を表す情報である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー消費量算出手段は、前記画像データに基づき求められた、前記像形成手段が形成すべきトナードットの個数に、前記乖離情報に基づき設定した係数を乗じることで前記トナー消費量を算出する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナー消費量算出手段は、前記画像データに基づき求められた、前記像形成手段が形成すべきトナードットそれぞれの階調値の積算値に、前記乖離情報に基づき設定した係数を乗じることで前記トナー消費量を算出する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー消費量算出手段は、前記画像データに基づいてトナー消費量の概算値を求めるとともに、前記乖離情報に基づいて前記概算値を補正することで前記トナー消費量を算出する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記トナー消費量算出手段は、前記画像データに基づき求められた、前記像形成手段が形成すべきトナードットの個数またはその個数に所定の比例係数を乗じた概算値に、前記乖離情報に基づき設定した補正係数を乗じることで前記トナー消費量を算出する請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー消費量算出手段は、前記画像データに基づき求められた、前記像形成手段が形成すべきトナードットそれぞれの階調値の積算値またはその積算値に所定の比例係数を乗じた概算値に、前記乖離情報に基づき設定した補正係数を乗じることで前記トナー消費量を算出する請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
画像濃度に影響を与える濃度制御因子の設定値を所定の可変範囲内で定めることで画像濃度を前記目標濃度に制御する制御手段をさらに備え、前記目標濃度に対応する前記濃度制御因子の最適値が前記可変範囲外にあるときには、
前記制御手段は、前記可変範囲の上限値または下限値のうち前記最適値に近い方の値を前記濃度制御因子の設定値とするとともに、
前記トナー消費量算出手段は、該設定値と前記最適値との差異を前記乖離情報とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像濃度に影響を与える濃度制御因子の設定値を予め設定された複数の候補値から選択することで画像濃度を前記目標濃度に制御する制御手段をさらに備え、前記目標濃度に対応する前記濃度制御因子の最適値が前記候補値の中にないときには、
前記制御手段は、前記候補値のうち前記最適値に最も近い値を前記濃度制御因子の設定値とするとともに、
前記トナー消費量算出手段は、該設定値と前記最適値との差異を前記乖離情報とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
画像濃度に影響を与える濃度制御因子を調整することで画像濃度を前記目標濃度に制御する制御処理を実行する制御手段をさらに備え、
前記トナー消費量算出手段は、前記制御処理が実行されたときの装置の周囲環境と、現在の装置の周囲環境との差異を前記乖離情報とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像形成手段により形成されたトナー像の画像濃度を検出する検出手段をさらに備え、
前記トナー消費量算出手段は、前記検出手段により検出されたトナー像の画像濃度と、当該トナー像が本来有するべき画像濃度の理想値との差異を前記乖離情報とする
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
画像データに応じたトナー像を形成する画像形成装置に用いられ、該トナー像を形成する際のトナー消費量を算出するトナーカウンタにおいて、
形成されるトナー像の実濃度と、当該トナー像が本来有するべき画像濃度である目標濃度との間の乖離の程度を表す乖離情報、および、前記画像データに基づいて、前記トナー消費量を算出する
ことを特徴とするトナーカウンタ。
【請求項１３】
画像データに応じたトナー像を形成する画像形成装置におけるトナー像を形成する際のトナー消費量を算出するトナー消費量算出方法において、
形成されるトナー像の実濃度と、当該トナー像が本来有するべき画像濃度である目標濃度との間の乖離の程度を表す乖離情報を取得し、
該乖離情報および前記画像データに基づいて、前記トナー消費量を算出する
ことを特徴とするトナー消費量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置におけるトナー消費量を算出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ装置など、トナーを使用して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置においては、トナー補給などメンテナンスの都合上、トナーの消費量あるいは残量を把握する必要がある。そこで、トナーの消費量を精度よく求めるための技術（以下、「トナーカウント技術」という）が従来より提案されている。例えば、特許文献１に記載のトナー消費量検出方法では、印刷ドット列をそのドットの連続状態に応じて複数のパターンに分類し、それらの発生回数を個別に計数する。そして、それらの計数値にそれぞれ所定の係数を乗じて加算することによって全トナー消費量を算出する。こうすることによって、ドットの連続状態の差異に起因するドット個数とトナー付着量との間の非線形性によらず高精度にトナー消費量を求めている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７４９２９号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、ドット個数とトナー付着量との間の関係が常に一定であるとの前提の上に成り立っている。しかしながら、実際の装置では、上記関係は、装置の使用状況や周囲環境など様々な要因によって変動することがあり必ずしも一定ではない。その結果として、形成すべき画像が同一であってもトナー消費量がばらつくことがある。上記した従来の技術では、このようなばらつきに対応することができないという問題があり、トナー消費量の算出精度の点で改善の余地が残されていた。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像形成装置におけるトナー消費量を精度よく求めることのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、画像データに応じたトナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段によるトナー消費量を算出するトナー消費量算出手段とを備え、前記トナー消費量算出手段は、前記像形成手段により形成されるトナー像の実濃度と、当該トナー像が本来有するべき画像濃度である目標濃度との間の乖離の程度を表す乖離情報、および、前記画像データに基づいて、前記トナー消費量を算出することを特徴としている。
【０００７】
また、この発明にかかるトナーカウンタおよびトナー消費量算出方法は、画像データに応じたトナー像を形成する画像形成装置に用いられ、該トナー像を形成する際のトナー消費量を算出するトナーカウンタおよびトナー消費量算出方法において、形成されるトナー像の実濃度と、当該トナー像が本来有するべき画像濃度である目標濃度との間の乖離の程度を表す乖離情報、および、前記画像データに基づいて、前記トナー消費量を算出する
ことを特徴としている。
【０００８】
前記したように、形成すべき画像が同一であったしても、その形成に消費されるトナーの量はばらつくことがある。また、例えば画像品質よりもトナーを節約することを重視して、意図的に目標濃度から外れた条件での画像形成を行う場合もありうる。このようなばらつきや濃度の違いを考慮せず一律の算出方法を適用したのでは算出誤差が大きくなってしまう。
【０００９】
そこで、この発明では、画像データに基づきトナー消費量を算出するに際して乖離情報を導入し、トナー像の実濃度と目標濃度との乖離の程度を加味している。こうすることで、実際のトナー消費状態により近い態様でトナー消費量を算出することができる。したがって、この発明によれば、画像形成装置におけるトナー消費量を精度よく求めることが可能である。例えば、乖離情報が、形成されるトナー像の実濃度が目標濃度より高めになることを示している場合には、逆の場合よりもトナー消費量が多めに算出されるようにすればよい。実際の画像濃度が目標濃度と比べて高濃度側、低濃度側のいずれにずれているか、あるいはそのずれ量がどの程度であるかについては、下記に例示するように、様々な情報から推定することが可能である。
【００１０】
なお、前記乖離情報は、実濃度と目標濃度との差異を直接的に表すものである必要は必ずしもなく、例えば、装置の実際の動作条件と、前記目標濃度を得られる動作条件である理想動作条件との差異を表す情報であってもよい。このような情報から、実濃度の目標濃度からのずれの程度を推定することができるからである。このような情報は、実際にトナー像の濃度を測定しなくても取得できる情報であるので、本発明の乖離情報として好適に用いることができる。
【００１１】
また、この種の画像形成装置には、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を適宜に変更設定することで動作条件を調整するように構成されているものがある。この種の装置では、装置構成上の制約に起因して、濃度制御因子をその計算上の最適値に設定することができない場合がある。例えば、計算上の最適値が濃度制御因子の可変範囲から外れている場合や、濃度制御因子が離散的な値しか取り得ない場合などがこれに相当する。このような場合には、設定可能な範囲で最も最適値に近くなるように濃度制御因子を設定するのが現実的である。また、この場合、濃度制御因子の設定値とその最適値との差異に起因するトナー消費量のずれが生じるが、その差異は既知であるので、トナー消費量のずれも推定可能である。
【００１２】
また、この種の装置では、気温や湿度など、装置の周囲環境の変化によっても画像濃度が変動することが知られており、これに伴ってトナー消費量も変動する。そこで、周囲環境の変化を乖離情報としてもよい。特に、所定のタイミングで濃度制御を行う装置の場合、その濃度制御が実行されたときの環境と、現在の環境との差異に基づいて、トナー消費量の変動の傾向を推定することができる。
【００１３】
また、実際に形成されたトナー像の濃度を検出し、その検出結果を当該トナー像の濃度理想値と比較するようにしてもよいことはもちろんである。
【００１４】
これらの乖離情報と画像データとに基づきトナー消費量を算出する具体的な方法を以下に例示する。例えば、前記画像データに基づき求められた形成すべきトナードットの個数に、前記乖離情報に基づき設定した係数を乗じることで、トナー消費量を求めることができる。また、前記画像データに基づき求められた形成すべきトナードットそれぞれの階調値の積算値に、前記乖離情報に基づき設定した係数を乗じるようにしてもよい。ここでいう「トナードット」とは、多くのドットの集合体として把握されるトナー像のうちトナーを付着させるべきドットを指している。
【００１５】
また、例えば、前記画像データに基づきトナー消費量の概算値を求めるとともに、前記乖離情報に基づいて前記概算値を補正するようにしてもよい。この場合において、トナー消費量の概算値を求めるには、例えば前記画像データから求められたトナードットの個数や階調値の積算値に一定の係数を乗じる方法など公知の計算方法を適用することができる。そして、こうして求めた概算値を乖離情報に基づき補正することで、公知のトナーカウント技術に比してより精度よくトナー消費量を求めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成（カラー印刷モード）したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成（モノクロ印刷モード）する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００１７】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。
【００１８】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００１９】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００２０】
各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。そして、各現像器に設けられたコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋのうち必要に応じて選択された１つと、本体側に設けられたコネクタ１０９とが互いに接続され、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１とメモリ９１〜９４との間で通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がＣＰＵ１０１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。
【００２１】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２２】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００２３】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２４】
また、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０およびクリーナ７６が設けられている。濃度センサ６０は、必要に応じ、中間転写ベルト７１上に形成されるトナー像を構成するトナー量を光学的に検出する。すなわち、濃度センサ６０は、トナー像に向けて光を照射するとともに該トナー像からの反射光を受光し、その反射光量に応じた信号を出力する。クリーナ７６は、中間転写ベルト７１に対し離当接自在に構成され、必要に応じて中間転写ベルト７１に当接することで、該ベルト７１上の残留トナーを掻き落とす。
【００２５】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００２６】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００２７】
図３はこの装置における信号処理ブロックを示す図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ１００などの外部装置から画像信号が入力されると、メインコントローラ１１がその画像信号に対し所定の信号処理を施す。メインコントローラ１１は、色変換部１１４、階調補正部１１５、ハーフトーニング部１１６、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。
【００２８】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０６、ＲＡＭ１０７以外に、露光ユニット６に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ１２１と、濃度センサ６０の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１２３を備えている。
【００２９】
なお、メインコントローラ１１およびエンジンコントローラ１０においては、これらの各機能ブロックはハードウェアにより構成されてもよく、またＣＰＵ１１１、１０１により実行されるソフトウェアによって実現されてもよい。
【００３０】
ホストコンピュータ１００から画像信号が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１４がその画像信号に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１４では、入力ＲＧＢ階調データは例えば１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。色変換部１１４から出力されるＣＭＹＫ階調データは階調補正部１１５に入力される。
【００３１】
この階調補正部１１５は、色変換部１１４から入力された各画素のＣＭＹＫ階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部１１５は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを、補正された階調レベルを示す補正ＣＭＹＫ階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。
【００３２】
こうして補正された補正ＣＭＹＫ階調データは、ハーフトーニング部１１６に入力される。このハーフトーニング部１１６は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、１画素１色当たり８ビットのハーフトーンＣＭＹＫ階調データをパルス変調部１１７に入力する。ハーフトーニング処理の内容は、形成すべき画像の種類により異なる。すなわち、その画像がモノクロ画像かカラー画像か、あるいは線画かグラフィック画像かなどの判定基準に基づき、その画像に最適な処理内容が選択され実行される。
【００３３】
このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後のＣＭＹＫ階調データは、各画素に付着させるべきＣＭＹＫ各色のトナードットのサイズおよびその配列を示す多値信号であり、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーンＣＭＹＫ階調データを用いて、エンジン部ＥＧのＣＭＹＫ各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ１２１が露光ユニット６の半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦ制御して各色成分の静電潜像を感光体２２上に形成する。このようにして画像信号に対応した画像形成を行う。
【００３４】
また、この種の画像形成装置では、装置のガンマ特性が装置個体ごとに、また同一の装置においてもその使用状況によって変化する。そこで、このようなガンマ特性のばらつきが画像品質に及ぼす影響を除くため、所定のタイミングで、前記した階調補正テーブル１１８の内容を画像濃度の実測結果に基づいて更新する階調制御処理を実行する。
【００３５】
この階調制御処理では、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部ＥＧによって中間転写ベルト７１上に形成され、各階調パッチ画像の画像濃度を濃度センサ６０が読み取り、その濃度センサ６０からの信号に基づき階調特性検出部１２３が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性（エンジン部ＥＧのガンマ特性）を作成し、メインコントローラ１１の補正テーブル演算部１１９に出力する。そして、補正テーブル演算部１１９が、階調特性検出部１２３から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部ＥＧの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル１１８の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル１１８を変更設定する。こうすることで、この画像形成装置では、装置のガンマ特性のばらつきや経時変化によらず、安定した品質で画像を形成することができる。
【００３６】
また、この画像形成装置では、トナー消費量を求めるために、図３に示すように、メインコントローラ１１のパルス変調部１１７から出力されるパルス信号（ビデオ信号）に基づいてトナー消費量を算出するトナーカウンタ２００または３００（後述）がエンジンコントローラ１０に設けられている。トナー像は多くのトナードットで構成されており、各トナードットの形成に消費されるトナー量の合計を求めることで全体のトナー消費量が求められる。本願発明者は、種々の実験を行った結果に基づき、後に詳述するトナーカウンタを構築するに至った。
【００３７】
この画像形成装置１においては、電源投入直後やスリープ復帰後、通算の画像形成枚数が所定枚数に達したときなど所定のタイミングで、パッチ画像を形成してその濃度を検出し、その濃度検出結果に基づいて装置の動作条件を調整する濃度制御処理を、ＣＰＵ１０１が内蔵プログラムに基づき実行する。これにより、形成される画像の濃度は一定に保たれている。より具体的には、以下に説明するように、装置各部の動作パラメータのうち現像ローラ４４に与える現像バイアス（以下、記号Ｖｂで表す）および露光ユニット６から感光体２２に照射する光ビームＬの強度（以下、「露光パワーＥ」と称する）の調整を各トナー色について行う。なお、この種の濃度制御処理については多くの公知技術があるので、ここでは処理の流れを簡単に説明しておく。
【００３８】
図４はこの実施形態における濃度制御処理を示すフローチャートである。この濃度制御処理では、最初に現像バイアスＶｂの調整を行う。すなわち、まず現像バイアスを多段階（ここでは５段階とする）に変更設定しながら各バイアス値で所定のパッチ画像を中間転写ベルト７１の表面に形成する（ステップＳ１０１）。この場合のパッチ画像はベタ画像である。そして、形成された各パッチ画像の濃度を濃度センサ６０を用いて検出し（ステップＳ１０２）、その検出結果に基づき現像バイアスの最適値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
図５は現像バイアスと画像濃度との関係を示す図である。現像バイアスの大きさ｜Ｖｂ｜を大きくするにつれて画像濃度も上昇する。現像バイアスの各値Ｖ1〜Ｖ5に対するパッチ画像の濃度検出結果から、図５の実線カーブに示すように、現像バイアスと画像濃度との関係が求められる。この関係から、画像濃度が目標値Ｄhighとなるような現像バイアスの値Ｖoptが求められる。
【００４０】
図４に戻って、濃度制御処理の説明を続ける。続いて、露光パワーの調整を行う。まず、現像バイアスを上記した最適値Ｖoptに設定した状態で、露光パワーを多段階（ここでは５段階とする）に変更設定しながら各露光パワーで所定のパッチ画像を形成する（ステップＳ１０４）。この場合のパッチ画像は細線画像である。露光パワーの大小は感光体２２上における潜像の深さに関係する。そのため、ベタ画像よりも細線画像の濃度に与える影響が大きい。そのため、露光パワーの調整には、細線で構成された画像パターンを有するパッチ画像を用いるのが好ましい。また、各線どうしは互いに干渉しないよう離隔配置されることが好ましい、そこで、ここでは１オン１０オフ画像をパッチ画像として用いる。
【００４１】
こうして形成された各露光パワーでの細線パッチ画像の濃度を濃度センサ６０により検出し（ステップＳ１０５）、その濃度検出結果に基づいて、露光パワーの最適値を算出する（ステップＳ１０６）。なお、この装置１の構成では、露光パワーの値はＥ1〜Ｅ5の５段階の値のいずれかに設定可能でありその他の値に設定することはできないものとする。
【００４２】
図６は露光パワーと画像濃度との関係を示す図である。現像バイアスＶｂを調整する場合と同様に、露光パワーの各値Ｅ1〜Ｅ5に対するパッチ画像の濃度検出結果から、露光パワーと画像濃度との関係が求められる。そして、この関係から露光パワーＥの最適値を求める。この関係から、画像濃度が目標濃度Ｄlowに最も近く、かつ目標濃度Ｄlow以上となる露光パワーの値を最適値とする。こうして濃度制御処理が実行されると、以後の画像形成動作においては現像バイアスおよび露光パワーをそれぞれの最適値に設定することにより、所望の画像濃度を安定して得ることが可能となる。
【００４３】
ここで、露光パワーの可変範囲は予め定められており、また、その取り得る値は離散的である。そのため、実際の露光パワーの設定値は、計算上の最適値とは必ずしも一致しない。例えば、各露光パワーでの濃度検出結果が図６に示す白丸印であった場合、露光パワーと画像濃度との関係はカーブ６ａのようであると推定される。このとき、計算上の露光パワーの最適値は図に示す値Ｅopt1であるが、この値は露光パワーの可変範囲から外れており実際の設定値はこの計算値に最も近いＥ1となる。また、例えば、各露光パワーでの濃度検出結果が図６に示すハッチング付き丸印であった場合、露光パワーと画像濃度との関係はカーブ６ｂで表され、このときの計算上の露光パワーの最適値Ｅopt2に対して、実際の設定値は、設定可能な値のうち最適値Ｅopt2以上でこれに最も近い値Ｅ2となる。
【００４４】
このような計算上の最適値と実際の設定値との間の差異は、目視で明らかに判別できるレベルでない限り画像濃度の観点からはさほど問題とならない。しかしながら、トナー消費量を算出するに当たってはこの差が問題となる。というのは、形成される画像の枚数の増加に伴ってトナー消費量が累積加算されると、算出誤差も大きくなるからである。従来のトナーカウンタは、トナー切れによる画質劣化が予期せぬタイミングで発生することを防止するために、計算上のトナー消費量が実際の消費量よりも多めになるように構成されるのが一般的であった。しかし、このようにすると、実際には現像器内にまだ使用可能なトナーが残っているにもかかわらずトナー切れと判断されてしまうこととなり、充填されたトナーを最後まで使い切れないという問題を生じることがあった。
【００４５】
そこで、この実施形態では、露光パワーＥの設定値の計算上の最適値に対するズレ量の大小に応じて、トナー消費量の算出式を変えるようにしている。すなわち、露光パワーと画像濃度との関係が図６に示すカーブ６ａで表される装置では、露光パワーの設定値Ｅ1は最適値Ｅopt1よりもΔＥ1だけ高い値であり、これに起因して、この装置におけるトナー消費量は、本来想定されているトナー消費量よりも若干多めとなる。想定値に対する実トナー消費量のズレ量は、露光パワーＥの設定値と計算上の最適値との差が大きいほど多くなることは明らかである。したがって、露光パワーＥの設定値と最適値との差（以下、ΔＥで表す）の大小に応じてトナー消費量の算出式を変えることで、トナー消費量をより精度よく求めることが可能となる。
【００４６】
図７はこの実施形態におけるトナーカウンタの構成を示す図である。このトナーカウンタ２００では、メインコントローラ１０のパルス変調部１１７からエンジンコントローラ１１のレーザドライバ１２１に与えられるビデオ信号に基づいて、形成されるトナードットの個数をカウントし、そのカウント値からトナー消費量を算出する。このとき、トナードットの数を単純にカウントするのではなく、各トナードットを隣接するトナードットとの間隔に応じて分類し個別にカウントしている。これは、各トナードットに付着するトナーの量が、隣接する他のトナードットとの間隔によって異なるという本願発明者の知見に基づくものである。その具体的な構成について以下説明する。
【００４７】
トナーカウンタ２００には、ビデオ信号に基づいてトナードットの配列状態を判定するパターン判定回路２０１が設けられている。このパターン判定回路２０１は、各トナードットを、当該トナードットと直前に出現したトナードットとの間隔（以下、「オフ間隔」と称する）に応じて分類する。具体的には、オフ間隔がゼロ、つまり当該トナードットが先のトナードットに続けて出現した場合には、パターン判定回路２０１からは、連続ドットカウンタ２１０に対し値１が出力される。
【００４８】
また、当該トナードットが直前のトナードットに対し１ドット分の間隔を持って出現した場合には、オフ間隔は１であり、この場合には、第１のカウンタ２１１に対し値１が出力される。同様に、オフ間隔が２のときには第２のカウンタ２１２、オフ間隔が３のときには第３のカウンタ２１３、オフ間隔が４のときには第４のカウンタ２１４に対してそれぞれ値１が出力される。また、オフ間隔が５〜８であるときには第５のカウンタ２１５に、オフ間隔が９以上であるときには第６のカウンタ２１６に対し値１が出力される。
【００４９】
連続ドットカウンタ２１０および第１〜第６のカウンタ２１１〜２１６は、それぞれパターン判定回路２０１から当該カウンタに対し出力される値を積算する。したがって、これらのカウンタには、形成されるトナードットの個数が、そのオフ間隔ごとに分類されて個別にカウントされることとなる。こうして積算されたカウント値Ｃ0〜Ｃ6は、１ページまたは１ジョブ単位などの所定の算出単位ごとに各カウンタから出力される。そして、そのカウント値Ｃ0〜Ｃ6に、オフ間隔によって相違するトナー付着量の大小に相当する重み付けを施すための係数Ｋ0〜Ｋ6が乗じられる。この実施形態では、露光パワーの設定値と最適値との間のズレ量ΔＥの大きさによって、係数Ｋ0〜Ｋ6の値を変えることにより、トナー消費量の算出誤差の発生を抑えるようにしている。
【００５０】
図８はオフ間隔とトナー付着量との関係を示す図である。また、図９は重み付け係数の設定例を示す図である。本願発明者の実験によれば、図８に示すように、トナードット１ドット当たりのトナー付着量は、オフ間隔の大小によって大きく変動する。また、露光パワーのズレ量ΔＥによっても変動する。このような傾向に対応するように、重み付け係数Ｋ0〜Ｋ6を図９のように定める。なお、図９においては、露光パワーのズレ量を任意単位で表しており、０〜３の数値には特に意味があるわけではない。
【００５１】
図７に戻って、トナーカウンタ２００の説明を続ける。各カウンタの出力値Ｃ0〜Ｃ6に重み付け係数Ｋ0〜Ｋ6をそれぞれ乗じて互いに加算すると、トナー付着量の違いに対応して重み付けされたトナードットの実質的な個数が求められる。その値に、ベタ画像における１ドット当たりのトナー付着量に相当する係数Ｋxを乗じると、各トナードットの形成に消費されるトナーの量が求まる。その値にオフセット値Ｃoffを加算した値ＴＣを、本実施形態におけるトナー消費量とする。すなわち、この実施形態においては、トナー消費量ＴＣは、次式：
ＴＣ＝Ｋx（Ｋ0・Ｃ0＋Ｋ1・Ｃ1＋  …  ＋Ｋ5・Ｃ5＋Ｋ6・Ｃ6）＋Ｃoff
により表される。
【００５２】
ここに、オフセット値Ｃoffとは、与えられた画像信号に対応した画像形成に寄与しない形で消費されたトナー量に相当する値である。このようなトナーとしては、現像ローラ４４から離脱し、感光体２２に付着してカブリを生じさせたり装置内部に飛散するトナーや、装置の性能維持のための制御動作において装置内部で消費されるトナーなどがある。この実施形態における各種のパッチ画像の形成に消費されるトナーもこれに含まれる。このようにして消費されるトナーの量は装置の稼働時間や画像形成枚数、装置の動作条件などと相関があるので、エンジンコントローラ１０により管理されているこれらの情報に基づいて、当該期間におけるトナー消費量を推定しオフセット値Ｃoffとする。
【００５３】
こうして求められたトナー消費量については、エンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１が管理しており、必要に応じて、ＲＡＭ１０７あるいは各現像器４Ｙ等のメモリ９１等に記憶させる。また、求められたトナー消費量の値から各現像器のトナー残量を推定することが可能であり、現像器内のトナー残量が所定値以下まで減少したと判断されるときには表示部１２に現像器の交換を促すメッセージを表示させるなど、装置の消耗品管理に役立てることができる。
【００５４】
以上のように、この実施形態では、装置の現在の動作条件の下で形成される画像の濃度が、その画像が本来有するべき目標濃度とは異なっている可能性があることを考慮して、その濃度の乖離の程度を表す情報に基づいて、トナー消費量の算出式を変化させるようにしている。より具体的には、露光パワーＥの設定値が計算上の最適値と異なっている場合に生じるトナー消費量の変動に対応させるべく、露光パワーのズレ量ΔＥの大きさによって、トナードットの個数に乗じる重み付け係数を変えている。こうすることで、露光パワーの設定値が最適値とは異なることに起因する算出誤差を抑え、トナー消費量を精度よく求めることができる。
【００５５】
また、露光パワーのズレ量ΔＥについては、濃度制御処理の結果に基づく計算によって算出することが可能であるので、算出精度向上のための特別な構成を必要とせず、装置コストを低く抑えることができる。
【００５６】
以上説明したように、この実施形態においては、ビデオ信号に基づき画像を形成するエンジン部ＥＧが本発明の「像形成手段」として機能しており、ビデオ信号が本発明の「画像データ」に相当する。また、トナーカウンタ２００が、本発明の「トナー消費量算出手段」に相当する。また、本実施形態では、現像バイアスＶｂおよび露光パワーＥが本発明の「濃度制御因子」に相当し、これを制御するＣＰＵ１０１が本発明の「制御手段」として機能している。また、露光パワー調整時の目標濃度Ｄlowが本発明の「目標濃度」に相当し、露光パワーＥの設定値と最適値との間のズレ量ΔＥが本発明の「乖離情報」に相当している。
【００５７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、露光パワーのズレ量ΔＥを「乖離情報」として、その値に応じて計算式を定めるという原理によってトナー消費量を算出している。これ以外にも、例えば、従来の（乖離情報を考慮しない）トナーカウント技術によってトナー消費量の概算値を求め、それを乖離情報によって補正することで算出精度を向上させるような構成であってもよい。
【００５８】
図１０はトナーカウンタの他の構成を示す図である。このトナーカウンタ３００では、ビデオ信号に基づき、カウンタ３０１がトナードットの形成個数をカウントする。これに、１ドット当たりのトナー付着量に相当する係数Ｋxを乗じると、トナー消費量の概算値が求められる。この段階では、実際の画像濃度と目標濃度との乖離の程度が考慮されておらず大きな算出誤差を含んでいる可能性がある。そこで、その概算値を乖離の程度に応じて補正すべく、乖離情報に基づきＣＰＵ１０１が設定した補正係数Ｋを乗じることで、より算出精度を向上させることができる。さらに、上記実施形態と同様に、オフセット値Ｃoffをさらに加算してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、形成される画像の実濃度と目標濃度との差異を実測しているわけではなく、画像濃度に影響を与える露光パワーＥの設定値とその計算上の最適値との間のズレ量ΔＥを、画像濃度のズレ量を間接的に表すパラメータ、すなわち本発明の乖離情報として使用している。これに対し、実際に形成した画像の濃度を検出し、その検出結果から乖離情報を導出するようにしてもよい。例えば、形成すべき画像に既知の画像パターンが含まれる場合、その領域の画像濃度を濃度センサ６０により検出し、その検出結果と、当該画像パターンから想定される理想的な画像濃度とを比較して乖離情報を求めるようにしてもよい。このようにした場合には、濃度センサ６０が本発明の「検出手段」として機能することとなる。
【００６０】
また、例えば、上記実施形態では、乖離情報である露光パワーのズレ量ΔＥの値に応じてトナー消費量の算出式を変えるようにしているが、これ以外にも、例えば現像バイアスＶｂの設定値と最適値とのズレが生じる場合にはそのズレ量を「乖離情報」とすることができ、また他のパラメータを濃度制御因子とする場合にも同様に考えることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、露光エネルギーＥの設定値を、「設定可能な値のうち最適値以上で最適値に最も近い値」としているが、これを単に最適値に最も近い値としてもよい。この場合には、露光パワーのズレ量ΔＥはマイナスとなる場合もあるので、それに対応した係数を用意する必要がある。また、ズレ量についても、設定値と最適値との差に限定さされず、両者の比によって表されてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、形成されるトナードットの個数を数え、そのカウント値に係数を乗じることでトナー消費量を求めているが、各トナードットが多階調表現されている場合には、個数のカウントに代えて、各トナードットの階調値を積算するようにしてもよい。
【００６３】
また、この種の画像形成装置においては、装置の内部温度や湿度などの環境変化によってエンジン部ＥＧやトナーの特性が変化し、その結果トナー消費量が変動することがある。例えば、本願発明者の実験では、同一の動作条件であっても、高温・高湿環境下ではトナー消費量が増加するという現象が観測されている。このような変動の程度は、装置の環境の変化の程度から推定することができる。そこで、装置内部（または周囲）の温度や湿度の変化量を乖離情報として、それに応じてトナー消費量の算出方法を変えることにより、これらの環境変化によらず、トナー消費量を精度よく、しかも安定して求めることが可能となる。例えば、濃度制御処理を実行したときの装置の内部温度を記憶しておき、その後にトナー消費量を求める際には、その時点における装置の内部温度と、記憶されている濃度制御処理実行時の内部温度との差を乖離情報として、その値に応じて計算式を変えるようにすることができる。
【００６４】
また、装置の特性の経時変化に起因してトナーの消費量が変動することもありうる。そこで、装置の稼動量（例えば画像形成枚数や動作時間）を計測しておき、その計測結果を本発明の乖離情報とするようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、メインコントローラ１１のパルス変調部１１７からエンジンコントローラ１０のレーザドライバ１２１に与えられるビデオ信号に基づいてドット数の積算を行うようにしているが、これに限定されず、形成すべきドットの数やその濃淡（階調レベル）を表すものであれば他のデータも使用可能である。
【００６６】
さらに、上記実施形態の構成に限定されず、例えばブラック色トナーに対応した現像器のみを備えモノクロ画像を形成する装置や、中間転写ベルト以外の転写媒体（転写ドラム、転写シートなど）を備える装置、さらには複写機、ファクシミリ装置など他の画像形成装置に対しても、本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態の構成を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】この装置における信号処理ブロックを示す図。
【図４】濃度制御処理を示すフローチャート。
【図５】現像バイアスと画像濃度との関係を示す図。
【図６】露光パワーと画像濃度との関係を示す図。
【図７】この実施形態におけるトナーカウンタの構成を示す図。
【図８】オフ間隔とトナー付着量との関係を示す図。
【図９】重み付け係数の設定例を示す図。
【図１０】トナーカウンタの他の構成を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
６０…濃度センサ（検出手段）、  １０１…ＣＰＵ（制御手段）、  ２００，３００…トナーカウンタ（トナー消費量算出手段）、  Ｄlow…目標濃度、  ＥＧ…エンジン（像形成手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006178036.tif 000009
【図８】
2006178036.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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