(57)【要約】【課題】トナー消費量を正確に予測計算することのできる画像形成装置を実現する。【解決手段】デジタル複写機１は、二成分系現像剤を用いて現像を行う現像ユニット２０を備えた電子写真方式のデジタル複写機である。デジタル複写機１のピクセルカウント部５４は、デジタル画像の各ピクセルの階調値をピクセルカウント値に換算するための重み付け係数が示された重み付け係数テーブル７４とともに、現像ユニット２０の現像槽２１内のトナーの濃度に基づいて重み付け係数テーブルを補正するテーブル書換部８２を備えている。そして、重み付け演算部７８は、テーブル書換部８２によって補正された重み付け係数テーブルの重み付け係数をピクセルの階調値に掛け合わせてピクセルカウント値を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いて現像を行う現像装置と、上記現像装置へトナーを補給するトナー補給装置とを備え、デジタル画像データに応じたトナー画像を上記現像装置によって形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
上記デジタル画像データによって示されるデジタル画像のピクセルの階調値と、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値をピクセルごとに求め、ピクセルごとに求めた上記ピクセルカウント値を積算することにより、上記トナー画像のトナー消費量の指標である総ピクセルカウント値を求めるピクセルカウント手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記現像装置は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤が攪拌される現像槽と、上記現像槽の内部に配されて透磁率を検知するセンサと、上記現像槽の二成分現像剤を用いてトナー画像を形成する現像ローラとを備え、
上記ピクセルカウント手段は、上記デジタル画像の各ピクセルの階調値と、上記センサの出力値とに基づいて、上記ピクセルカウント値を求めることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記ピクセルカウント手段は、ピクセルカウント値を算出する対象となるピクセルである注目ピクセルのピクセルカウント値を、注目ピクセルの階調値と、該注目ピクセルと隣接するピクセルである隣接ピクセルの階調値と、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて求めることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
ピクセルの階調値を上記ピクセルカウント値に換算するための換算係数を環境条件ごとに格納する記憶部を備え、
上記ピクセルカウント手段は、上記記憶部から環境条件に応じた上記換算係数を取得し、取得した換算係数とトナーの上記濃度に応じた補正係数とによって上記ピクセルの階調値から上記ピクセルカウント値を算出することを特徴とする、請求項１，２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー画像を形成する際の条件を調整する処理であるプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール部と、
上記プロセスコントロール部がプロセスコントロールを実行した時点からの上記総ピクセルカウント値の累積値が閾値に到達している場合に、上記プロセスコントロール部にプロセスコントロールを実行するよう指示するプロセスコントロール指示手段とをさらに備えていることを特徴とする、請求項１，２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
ピクセルの階調値を上記ピクセルカウント値に換算するための換算係数を格納する記憶部と、
上記現像装置にトナーを補給し、トナー画像を形成する際の条件を調整する処理であるプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール部とを備え、
上記ピクセルカウント手段は、
上記記憶部に格納された上記換算係数とピクセルの階調値とに基づいて上記ピクセルカウント値を算出する演算手段と、
上記プロセスコントロール部がプロセスコントロールを実行した後に、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度に基づいて上記記憶部に格納された上記換算係数を補正する補正手段とを有していることを特徴とする、請求項１，２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
ユーザに通知を行う通知部と、
トナーが上記トナー補給装置に供給された時点、あるいは、トナーを収容するトナーボトルが上記トナー補給装置に装着された時点からの上記総ピクセルカウント値の累積値が閾値に到達した場合に、上記通知部に対して、ユーザに通知を行うよう指示する通知指示手段とをさらに備えていることを特徴とする、請求項１，２又は３に記載の画像形成装置。に記載の画像形成装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像形成装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いて現像を行う現像装置と、上記現像装置へトナーを補給するトナー補給装置とを備え、デジタル画像データに応じたトナー画像を上記現像装置によって形成する電子写真方式の画像形成装置における、上記トナー画像の形成によるトナー消費量の推定方法であって、
上記デジタル画像データによって示されるデジタル画像のピクセルの階調値と、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値をピクセルごとに求め、ピクセルごとに求めた上記ピクセルカウント値を積算することにより、上記トナー画像のトナー消費量の指標である総ピクセルカウント値を求めるピクセルカウント工程を含んでいることを特徴とするトナー消費量の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報に対して画像処理及び補正処理をデジタル的に行う電子写真方式を用いる複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、デジタル複写機のような電子写真装置における画像処理では、スキャナ等の画像入力装置から入力されたアナログの画像信号に対し、ＡＤ変換処理を行い、入力信号処理、領域分離処理、色補正処理、黒生成処理、ズーム変倍処理等のデジタル信号処理を行った後、空間フィルタによるフィルタ処理を行い、さらに、中間調補正処理を行って、出力画像信号として出力するようになっている。
【０００３】
図１５は、従来のデジタル複写機における画像処理の機能構成を示すブロック図である。従来のデジタル複写機は、上述した各種処理のために、図１５に示すように、入力信号処理部１１０、領域分離処理部１２０、色補正・黒生成処理部１３０、ズーム変倍処理部１４０、空間フィルタ処理部１５０、中間調補正処理部１６０、ピクセルカウント部１７０、および、通算トナー消費量算出部１８０を備えている。このようなデジタル複写機における画像処理について、図１６のフローチャートを参照して説明する。
【０００４】
まず、スキャナ等で読み込まれた原稿のアナログ入力画像信号（Ｓ１０１）は、画像処理装置に入力されてＡＤ変換される。ＡＤ変換の結果得られたデジタル信号は多値画像の信号であって、入力信号処理部１１０に入力され、それ以降の画像処理に対する前処理や、画像調整における入力ガンマ補正、変換等が行われる（Ｓ１０２）。
【０００５】
次に、画像信号は、領域分離処理部１２０に入力されて、文字領域、網点写真領域等の領域判定が行われ、領域ごとに領域の種類を示す識別信号（領域分離識別信号）が付加される（Ｓ１０３）。この領域分離識別信号は、後段の空間フィルタ処理部１５０が領域別に異なった処理を行う場合、例えば、網点領域に平滑フィルタ処理を行い、文字領域にエッジ強調フィルタ処理を行う場合などに用いられる。領域分離識別信号はまた、後段の中間調補正処理部１６０が中間調のガンマ特性を濃淡差のよりはっきりした特性に変更する場合にも用いられる。
【０００６】
次の色補正・黒生成処理部１３０で行われる色補正・黒生成処理（Ｓ１０４）は、入力された画像信号がカラー画像の信号である場合に必要となる処理で、領域分離処理部１２０から送られてきたＲＧＢの画像信号に対して、最終的な出力形態であるＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の画像信号に変換する処理である。
【０００７】
ＣＭＹＫに変換された画像信号は、ズーム変倍処理部１４０での変倍処理（Ｓ１０５）の後、空間フィルタ処理部１５０に入力される。空間フィルタ処理部１５０では、上記の領域分離識別信号や画像モードの設定状態などに応じた空間フィルタを空間フィルタテーブルから選び、ＣＭＹＫに変換された画像信号に対して空間フィルタ処理が行われる（Ｓ１０６）。なお、空間フィルタテーブルは、空間フィルタ処理を行う際に使用すべきフィルタ係数が示されたテーブル群であり、状況に応じて任意のテーブル群を選択できるようになっている。
【０００８】
次の中間調補正処理部１６０では、エンジン部での出力特性を補正するために、中間調ガンマ特性の補正が行われる（Ｓ１０７）。さらに、中間調補正処理後の画像信号は、ピクセルカウント部１７０に入力され、ピクセル単位でＣＭＹＫ信号ごとに重み付けを行いながらカウンタで階調データが積算される（Ｓ１０８）。そして、通算トナー消費量算出部１８０では、ピクセルカウント部１７０で求められたピクセルカウント値（階調データのカウント値）の全ピクセルに亘る積算値から各色のトナー消費量を算出する（Ｓ１０９）。ここで算出されたトナー消費量は、例えばトナーニアエンド判定やトナー消費量データの蓄積等に用いられる。
【０００９】
また、ステップＳ１０７において中間調ガンマ特性の補正が行われた画像信号は、ＬＳＵやＬＥＤなどの画像形成エンジン側へ出力され、この画像信号に応じたトナー画像が画像形成エンジンによってシート上に形成される（Ｓ１１０）。
【００１０】
ここで、ステップＳ１０８，Ｓ１０９によるトナー消費量の算出手順について詳述すると以下の通りである。なお、以下に述べる処理は、ＣＭＹＫの各色について（すなわち色ごとに）それぞれ行われるものとする。
【００１１】
ピクセルカウント部１７０は、より詳細には、図１５に示すように、カウント部１７１、重み付け演算部１７２、重み付け係数テーブル１７３、および積算部１７４を備えている。カウント部１７１は、入力された多値画像（例えば１６階調または２５６階調などの多階調の画像）の階調をピクセルごとにカウントする。例えば、各ピクセルの信号値が０〜１５の何れかの値をとる１６階調の多階調画像の場合、カウント部１７１は、それぞれのピクセルについて、階調が０〜１５の何れであるかをカウントする。
【００１２】
重み付け演算部１７２は、カウント部１７１によってピクセルごとにカウントされた階調値に対して、ピクセルごとに重み付けを行う。具体的には、重み付け演算部１７２は、ピクセルごとに、階調値に対応する重み付け係数を重み付け係数テーブル１７３から取得するとともに、取得した重み付け係数を階調値に掛け合わせて、ピクセルカウント値を求める。このピクセルカウント値は、ピクセルごとのトナー消費量を示す指標である。なお、重み付け係数テーブル１７３は、階調値と重み付け係数との対応関係が示されたものである。このように、ピクセルカウント部１７０では、カウント部１７１、重み付け演算部１７２、および重み付け係数テーブル１７３により、ピクセルごとのピクセルカウント値を求めている。
【００１３】
そして、ピクセルごとに求められたピクセルカウント値の全ピクセルに亘る積算を積算部１７４が行う。つまり、積算部１７４は、重み付け演算部１７２により階調値に重み付け係数を掛け合わせたピクセルカウント値を、入力された多値画像の全てのピクセルについて積算し、総ピクセルカウント値を算出する。そして、通算トナー消費量算出部１８０が、ピクセルカウント部１７０によって算出された総ピクセルカウント値に基づいて、これまでの通算トナー消費量を算出する。
【００１４】
上記の重み付け係数テーブル１７３に格納されている重み付け係数は、予め定められた固定の値となっている。階調を示す信号入力値が０〜１５の何れかの値をとる１６階調の多値画像の場合の重み付け係数テーブル１７３の一例を、次の表１に示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１の場合、トナー消費量の異なる１６個の信号入力値が４つのエリア（エリア１〜エリア４）に分けられ、エリアごとに異なる重み付け係数が定められている。これにより、ピクセルカウントの際には、４つのエリアに分けられた重み付け係数が、０〜１５の値をとるそれぞれの信号入力値に対応して決定され、重み付けが行われる。表１では、０〜４の信号入力値の重み付け係数は０、５〜８の信号入力値の重み付け係数は１、９〜１２の信号入力値の重み付け係数は３、１３〜１５の信号入力値の重み付け係数は４となっている。
【００１７】
図１７は、表１に示す４つのエリア（４つの分割領域）に分けられた重み付け係数テーブルの信号入力値とそれに対応する重み付け係数との関係を示している。図１７に示すように、各エリアにおいて、矩形部分の面積の総和が、トナー消費量特性を示す曲線関数の積分値と略一致しているため、重み付けされた後のピクセルカウント値の積算値からトナー消費量を予測計算することができる。
【００１８】
特許文献１〜５には、上述したピクセルカウントを行う画像形成装置について記載されている。
【００１９】
ところで、上述のようなデジタル複写機のエンジン側では、感光体や現像剤等の経時変化に関らず、初期からライフエンドまで一定のトナー濃度や画像出力を得るために、電子写真プロセスにおける各種プロセス条件、例えば、帯電電位や露光量、トナー濃度の補正量、現像バイアス値、転写電圧、定着温度・圧力、プロセス速度等を調整している。これをプロセスコントロールと称している。
【００２０】
図１８は、プロセスコントロールにおいてエンジン側の制御であるトナー濃度コントロール処理を簡単に示したフローチャートである。このトナー濃度コントロール処理では、ライフカウンタや環境センサ等の数値によって、トナー濃度センサによる制御値を補正し（Ｓ１１１、Ｓ１１２）、補正後の制御値に従ってトナー補給のＯＮ／ＯＦＦを制御している。つまり、トナー濃度が低い場合（Ｓ１１３でＹＥＳと判断された場合）には、トナー補給をＯＮにして、トナー補給を行うように制御している（Ｓ１１４）。これにより、トナー濃度を常に一定に保つようにコントロールしている。
【００２１】
また、図１９は、プロセスコントロールの制御パラメータ値を補正するための条件出しとして行われる、トナーパッチによる中間調ガンマ補正処理を簡単に示したフローチャートである。この中間調ガンマ補正処理では、予め定められた固定入力値による中間調パターン（トーン）でトナーパッチを感光体あるいは転写ベルト上等に形成し、そのトナーパッチからの反射光量を光学センサ等の読み取り装置で読み取る。
【００２２】
具体的には、ステップＳ１２１で光学センサのキャリブレーションを行い、ステップＳ１２２でまずベタ画像を作成する際の帯電電位、光量、および、現像バイアス（あるいはさらには転写電圧）を補正することにより、ベタ画像形成条件の補正を行う。そして、ステップＳ１２３で、所定の中間調のトナーパッチを感光体あるいは転写ベルト上等に形成する。そして、ステップＳ１２４で、トナーパッチからの反射光量を光学センサで読み取る。次に、ステップＳ１２５でこの読み取ったトナーパッチのセンサ出力値と、目標値となる基準ターゲット値とを比較して、補正量を算出する。そして、ステップＳ１２６で、算出された補正量に従って、現在の中間調ガンマ補正テーブルを修正し、これにより、常に一定の中間調ガンマ特性が得られるようにしている。
【特許文献１】特開平４−３０４４８６号公報（平成４年10月27日公開）
【特許文献２】特開平５−８８５５４号公報（平成５年４月９日公開）
【特許文献３】特開平８−１４６７５１号公報（平成８年６月７日公開）
【特許文献４】特開２００２−３３３７７４号公報（平成14年11月22日公開）
【特許文献５】特開２００４−１５１３７５号公報（平成16年５月27日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記従来の技術では、正確なトナー消費量を予測計算できない場合があるという問題を抱えている。
【００２４】
トナーの消費量とは、現像装置から感光体へのトナーの付着量にほかならないが、このトナーの付着量は、主として感光体の表面電位、現像バイアスおよびトナー帯電量の３つの要因によって決定される。ここで、感光体の表面電位および現像バイアスについては、印加電圧を調節することにより所定値に制御することが比較的容易であるが、トナー帯電量については所定値に制御することが困難である。
【００２５】
それゆえ、デジタル画像データに基づいてトナー画像を形成する際、データ上では同じ階調を有するピクセル同士であっても、実際に消費されるトナー量はトナー帯電量に依存して異なることが予想される。ところが、上記従来の技術では、出力されるトナー画像におけるトナー消費量をピクセルカウントによって予測計算する際に、重み付け係数テーブルとして、予め定められた固定の重み付け係数を格納したものが用いられるので、トナーの帯電量が変化した場合に、トナー消費量の予測結果が誤差を含んでしまう。そして、帯電量の変化が大きくなるに連れて、予測結果の誤差も大きくなる。
【００２６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナー消費量を正確に予測計算することのできる画像形成装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いて現像を行う現像装置と、上記現像装置へトナーを補給するトナー補給装置とを備え、デジタル画像データに応じたトナー画像を上記現像装置によって形成する電子写真方式の画像形成装置であって、上記デジタル画像データによって示されるデジタル画像のピクセルの階調値と、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値をピクセルごとに求め、ピクセルごとに求めた上記ピクセルカウント値を積算することにより、上記トナー画像のトナー消費量の指標である総ピクセルカウント値を求めるピクセルカウント手段を備えていることを特徴とする。
【００２８】
二成分系現像剤を用いる画像形成装置において、トナーの帯電量は、現像装置におけるトナーの濃度に依存して変動する。上記構成によれば、ピクセルカウント手段が、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値を、ピクセルの階調のみならず、トナー付着量に影響を及ぼすトナー濃度をも考慮して求めるため、トナー濃度の変化に伴うトナー付着量の変動があっても、トナー消費量を正確に予測計算することができる。
【００２９】
また、上記現像装置は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤が攪拌される現像槽と、上記現像槽の内部に配されて透磁率を検知するセンサと、上記現像槽の二成分現像剤を用いてトナー画像を形成する現像ローラとを備え、上記ピクセルカウント手段は、上記デジタル画像の各ピクセルの階調値と、上記センサの出力値とに基づいて、上記ピクセルカウント値を求めることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、センサの出力値は、直接的または間接的に現像槽内のトナー濃度を示している。従って、ピクセルカウント手段は、センサの出力値を用いることにより、正確なトナー消費量を求めることができる。
【００３１】
また、上記ピクセルカウント手段は、ピクセルカウント値を算出する対象となるピクセルである注目ピクセルのピクセルカウント値を、注目ピクセルの階調値と、該注目ピクセルと隣接するピクセルである隣接ピクセルの階調値と、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて求めることが好ましい。
【００３２】
注目ピクセルにおけるトナー付着量は、注目ピクセルと隣接する隣接ピクセルのトナー付着量の影響を受ける。上記構成によれば、注目ピクセルにおけるトナー消費量を、注目ピクセルの階調値のみならず、隣接ピクセルの階調値をも考慮して求めるので、トナー消費量を一層正確に予測計算することができる。
【００３３】
また、上記画像形成装置は、ピクセルの階調値を上記ピクセルカウント値に換算するための換算係数を環境条件ごとに格納する記憶部を備え、上記ピクセルカウント手段は、上記記憶部から環境条件に応じた上記換算係数を取得し、取得した換算係数とトナーの上記濃度に応じた補正係数とによって上記ピクセルの階調値から上記ピクセルカウント値を算出することが好ましい。
【００３４】
各ピクセルにおけるトナー付着量は、例えば画像形成装置の使用期間や、温度、湿度などの各種環境条件の影響も受ける。上記構成によれば、環境条件に応じた換算係数を用いてピクセルカウント値を算出するため、環境条件が変わっても、トナー消費量を正確に予測計算することができる。
【００３５】
また、上記画像形成装置は、トナー画像を形成する際の条件を調整する処理であるプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール部と、上記プロセスコントロール部がプロセスコントロールを実行した時点からの上記総ピクセルカウント値の累積値が閾値に到達している場合に、上記プロセスコントロール部にプロセスコントロールを実行するよう指示するプロセスコントロール指示手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００３６】
上記構成によれば、トナー消費量が所定の値になった時点で、プロセスコントロールを自動的に実行することができる。
【００３７】
また、上記画像形成装置は、ピクセルの階調値を上記ピクセルカウント値に換算するための換算係数を格納する記憶部と、上記現像装置にトナーを補給し、トナー画像を形成する際の条件を調整する処理であるプロセスコントロールを実行するプロセスコントロール部とを備え、上記ピクセルカウント手段は、上記記憶部に格納された上記換算係数とピクセルの階調値とに基づいて上記ピクセルカウント値を算出する演算手段と、上記プロセスコントロール部がプロセスコントロールを実行した後に、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度に基づいて上記記憶部に格納された上記換算係数を補正する補正手段とを有していることが好ましい。
【００３８】
上記構成によれば、プロセスコントロールの前後において、現像装置の中の二成分系現像剤に含まれるトナー濃度が変動する。しかしながら、プロセスコントロールを実行した後に、補正手段がトナーの濃度に基づいて換算係数を補正するので、プロセスコントロール後のピクセルカウント値が不正確になってしまうのを防止することができる。
【００３９】
また、上記画像形成装置は、ユーザに通知を行う通知部と、トナーが上記トナー補給装置に供給された時点、あるいは、トナーを収容するトナーボトルが上記トナー補給装置に装着された時点からの上記総ピクセルカウント値の累積値が閾値に到達した場合に、上記通知部に対して、ユーザに通知を行うよう指示する通知指示手段とをさらに備えていることが好ましい。
【００４０】
上記構成によれば、ユーザがトナー補給装置に所定量のトナーを投入した時点からのトナー消費量、あるいは、ユーザがトナーボトルをトナー補給装置に装着した時点からのトナー消費量が所定値に達した場合に、ユーザに対して通知が行われる。従って、例えばトナー残量が僅かになった際などに、ユーザに対してその旨を通知することができる。
【００４１】
ところで、上記画像形成装置の各手段は、ハードウェアで実現してもよいし、プログラムをコンピュータに実行させることによって実現してもよい。具体的には、本発明に係るプログラムは、上記の各手段としてコンピュータを動作させるプログラムであり、本発明に係る記録媒体には、当該プログラムが記録されている。これらのプログラムがコンピュータによって実行されると、当該コンピュータは、上記画像形成装置の各手段として動作するので、トナー消費量を正確に予測計算することができる。
【００４２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るトナー消費量の推定方法は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いて現像を行う現像装置と、上記現像装置へトナーを補給するトナー補給装置とを備え、デジタル画像データに応じたトナー画像を上記現像装置によって形成する電子写真方式の画像形成装置における、上記トナー画像の形成時のトナー消費量の推定方法であって、上記デジタル画像データによって示されるデジタル画像のピクセルの階調値と、上記現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値をピクセルごとに求め、ピクセルごとに求めた上記ピクセルカウント値を積算することにより、上記トナー画像のトナー消費量の指標である総ピクセルカウント値を求めるピクセルカウント工程を含んでいることを特徴とする。
【００４３】
上記構成によれば、ピクセルカウント工程において、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値を、ピクセルの階調のみならず、トナー付着量に影響を及ぼすトナー濃度をも考慮して求めるため、トナー濃度の変化に伴うトナー付着量の変動があっても、トナー消費量を正確に予測計算することができる。
【発明の効果】
【００４４】
以上のように、本発明は、デジタル画像データによって示されるデジタル画像の各ピクセルの階調値と、現像装置における二成分系現像剤中のトナーの濃度とに基づいて、ピクセルごとのトナー消費量の指標であるピクセルカウント値をピクセルごとに求める構成となっているので、上述したように、トナー消費量を正確に予測計算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図１から図１１に基づいて説明すると以下の通りである。図２は、デジタル複写機の概略構成を示す横断面図である。デジタル複写機１は電子写真方式の画像形成装置であり、図２に示すように、感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の周囲に配置された帯電ユニット１２、露光ユニット１３、現像ユニット（現像装置）２０、転写ユニット１４、クリーニングユニット１５、および除電ユニット１６とを備えている。デジタル複写機１はまた、トナー補給ユニット（トナー補給装置）３０、スキャナ４０、および制御部５０を備えている。なお、図中には示されていないが、デジタル複写機１は、上記の部材１１〜１５，２０，３０を４組有しており、各組は、それぞれＣＭＹＫの何れかの色のトナー画像を形成するために用いられる。
【００４６】
デジタル複写機１は、原稿をスキャナ４０によって読み取って得た画像データに応じたトナー画像をシート上に形成するものである。スキャナ４０によって原稿を読み取って得た画像データは制御部５０に入力され、制御部５０が後述する各種処理を実行する。その結果、画像データには適正な画像処理が施される。
【００４７】
感光体ドラム１１は例えば有機感光体である。感光体ドラム１１の表面は、まず、帯電ユニット１２によって均一に帯電される。そして、上記制御部５０によって画像処理が施された画像データに基づいて、露光ユニット１３が感光体ドラム１１の均一に帯電された領域を露光することによって、画像データに応じた静電潜像が感光体ドラム１１の表面に形成される。
【００４８】
現像ユニット２０は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いて感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成するものであり、主として現像槽２１、透磁率センサ２２、および現像ローラ２３を備えている。現像槽２１は、二成分系現像剤を有しており、内部に配された各種ローラによって、トナーとキャリアとを攪拌して混合する。この現像槽２１へは、トナー補給ユニット３０によってトナーの補給が行われる。透磁率センサ２２は、現像槽２１の内側の底部に配され、キャリアの透磁率を検知することにより、現像槽２１内の二成分現像剤に含まれるトナーの濃度を検出する。
【００４９】
現像ローラ２３はマグネットローラであり、現像槽２１内の二成分現像剤を自身に吸着させて磁気ブラシを形成し、形成した磁気ブラシを感光体ドラム１１の静電潜像に接触させる。また、現像ローラ２３と感光体ドラム１１との間には、現像バイアスが印加される。これにより、磁気ブラシに含まれるトナーが感光体ドラム１１の表面に付着し、静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００５０】
感光体ドラム１１上のトナー像は、転写ユニット１４によってシートに転写される。デジタル複写機１では、このようにしてＣＭＹＫの各色のトナー像をシート上に重ねて転写することにより、シート上には多階調の多色画像が形成される。そして、トナー像が転写されたシートは、図示しない定着ユニットへ搬送され、トナー像の定着が行われる。一方、トナー像の転写が行われた後の感光体ドラム１１の表面は、クリーニングユニット１５によって潤滑剤が塗布されるとともに残余のトナーが除去され、続いて、除電ユニット１６によって除電される。
【００５１】
次に、制御部５０による画像処理およびトナー補給処理について説明する。図１は、本実施形態のデジタル複写機における画像処理およびプロセスコントロール処理に関する機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、制御部５０は、機能ブロックとして、画像処理部５２、ピクセルカウント部（ピクセルカウント手段）５４、トナー消費量算出部（通算カウント手段）５６、プロコン指示部（プロセスコントロール指示手段）５８、および残量通知指示部（通知指示手段）５９を有している。また、デジタル複写機１は、通知部としての表示パネル４５、プロセスコントロールを実行するプロセスコントロール部４６も有している。
【００５２】
画像処理部５２は、スキャナ４０で原稿を読み取るなどして得た画像データに対して各種画像処理を施すものであり、従来公知のものと同様である。具体的には、画像処理部５２は、入力信号処理部６２、領域分離処理部６４、色補正・黒生成処理部６６、ズーム変倍処理部６８、空間フィルタ処理部７０、および中間調補正処理部７２からなる。
【００５３】
入力信号処理部６２では、スキャナ４０等で読み込まれ、ＡＤ変換されて得られた原稿のデジタル入力画像信号に対して、それ以降の画像処理に対する前処理や、画像調整における入力ガンマ補正、変換等が行われる。なお、上記デジタル入力画像信号は多値画像の信号である。
【００５４】
領域分離処理部６４では、文字領域、網点写真領域等の領域判定が行われ、領域ごとにそれを示す識別信号（領域分離識別信号）が付加される。この領域分離識別信号は、以降の処理である空間フィルタ処理部７０において、各領域別に異なった処理を行う場合に、例えば網点領域に平滑フィルタ処理を行い、文字領域にエッジ強調フィルタ処理を行う場合に用いられる。領域分離識別信号は、また、以降の中間調補正処理部７２において、中間調のガンマ特性を濃淡差のよりはっきりした特性に変更する場合に用いられる。
【００５５】
色補正・黒生成処理部６６では、領域分離処理部６４から送られてきたＲＧＢの画像信号に対して、最終的な出力形態であるＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の画像信号に変換する。ズーム変倍処理部６８では、色補正・黒生成処理部６６により変換されたＣＭＹＫの画像信号に対して、変倍処理を行う。
【００５６】
空間フィルタ処理部７０では、上述した領域分離識別信号や画像モードの設定状態等に応じた空間フィルタを空間フィルタテーブルから選び、ＣＭＹＫに変換された画像信号に対して空間フィルタ処理を行う。中間調補正処理部６０では、空間フィルタ処理が行われた画像信号に対して、中間調ガンマ特性の補正を行う。そして、中間調補正処理部７２での中間調補正処理後の画像信号が露光ユニット１３に出力される。露光ユニット１３は、入力された画像信号に応じた静電潜像を感光体ドラム１１の表面上に形成する。また、中間調補正処理部７２から出力された画像信号は、ピクセルカウント部５４にも入力される。
【００５７】
ピクセルカウント部５４は、画像処理部５２から入力されたデジタル画像データから、該デジタル画像データに応じたトナー画像を感光体ドラム１１上に形成する際に消費されるトナーの量を推定するものである。ピクセルカウント部５４は、図１に示すように、重み付け係数テーブル７４、カウント部７６、重み付け演算部（演算手段）７８、積算部８０、およびテーブル書換部（補正手段）８２からなる。
【００５８】
カウント部７６は、画像処理部５２によって画像処理が施されたデジタル画像データから、画像に含まれるピクセルの階調値を抽出するものである。例えば、画像中の各ピクセルが０〜２５５の２５６階調で表現される場合、カウント部７６は、画像中の各ピクセルの階調値が０〜２５５の何れであるかを、入力されたデジタル画像データを基に同定する。カウント部７６は、階調値の抽出を画像に含まれる全てのピクセルについて行う。
【００５９】
重み付け演算部７８は、カウント部７６によって抽出された階調値を、ピクセルごとのトナー消費量を示す指標となるピクセルカウント値に換算するものである。通常、ピクセルの階調値とトナー消費量とは、必ずしも正比例の関係にはならない。例えば、ピクセルの階調値が２倍になっても、トナー消費量が２倍になるとは限らない。そこで、ピクセルの階調値をトナー消費量の指標となるピクセルカウント値に換算するために、重み付け演算部７８は、重み付け係数テーブルから適切な重み付け係数を取得するとともに、取得した重み付け係数を階調値に掛け合わせることによりピクセルカウント値を算出する。なお、算出されたピクセルカウント値はトナー消費量と正比例の関係にある。
【００６０】
重み付け係数テーブル７４は、図示しない記憶部に、ピクセルの階調値とその階調値の場合に好適な重み付け係数とが対応付けて格納されたものであり、各階調値に対応する重み付け係数がどのような値であるかを示している。図１４は、デジタル画像が１６階調の場合に適用される重み付け係数テーブル７４の一例を示す図である。重み付け演算部７８は、重み付け係数テーブル７４を参照して、カウント部７６が抽出した階調値に対応する重み付け係数を取得し、ピクセルカウント値を算出するようになっている。重み付け係数テーブル７４に示された重み付け係数は、階調値に掛け合わされることにより、トナー消費量と正比例の関係にあるピクセルカウント値を算出できるような換算係数となっている。重み付け演算部７８は、ピクセルカウント値の算出を画像に含まれる全てのピクセルについて行う。
【００６１】
積算部８０は、重み付け演算部７８によって算出されたピクセルごとのピクセルカウント値を全て足し合わせることにより、総ピクセルカウント値を算出する。この総ピクセルカウント値は、ピクセルカウント部５４に入力されたデジタル画像データに対応するトナー画像を形成する際に必要なトナー量と正比例の関係になる。
【００６２】
ところで、ピクセルカウント部５４は、デジタル画像の各ピクセルの階調値だけでなく、現像ユニット２０における二成分系現像剤中のトナー濃度をも考慮してピクセルカウント値を求める点が従来の構成と異なっている。上述したように、現像ユニット２０の現像ローラ２３から感光体ドラム１１へのトナーの付着量は、感光体ドラム１１の表面電位、現像バイアスおよびトナーの帯電量によって決定される。ところが、トナーの帯電量は常に一定とはならず、特に二成分系現像剤を用いる場合においては、現像槽２１中のトナー濃度に依存して変化する。トナー濃度が低い場合には、単位量あたりのトナーが多くのキャリアと接触するのでトナーの帯電量が上昇し、一方、トナー濃度が高い場合には、単位量あたりのトナーが少ないキャリアとしか接触しないのでトナーの帯電量が低下するのである。
【００６３】
本実施形態のデジタル複写機１では、現像槽２１中のトナー濃度の目標値が６％に設定され、このときのトナーの帯電量は２５μＣ／ｍｇとなるが、実際にはトナー濃度が４．８％〜７．２％程度の範囲で振れるので、帯電量もそれに伴って変動する。ここで、トナーの濃度と帯電量との関係は、図３のグラフ（三角印のプロット）のようになる。そして、トナーの濃度と付着量との関係は、トナー濃度が６％のときの付着量を１００とすると、図３のグラフ（丸印のプロット）のようになる。また、この関係をテーブルにしたものを図４に示す。図３，４に示すように、トナー濃度が変化すれば、実際に感光体ドラム１１に付着するトナー量（すなわちトナー消費量）が大きく変化することが分かる。
【００６４】
そこで、ピクセルカウント部５４では、現像槽２１のトナー濃度に基づいて、テーブル書換部８２が重み付け係数テーブル７４を補正する構成となっている。この処理について詳細に説明すると以下の通りである。
【００６５】
まず、所定のタイミングで、現像槽２１内に配された透磁率センサ２２の出力値をテーブル書換部８２が取得する。この透磁率センサ２２の出力値は、現像槽２１内のトナー濃度を示すものである。続いて、テーブル書換部８２は、記憶部の補正係数テーブルを参照し、透磁率センサ２２から取得したトナー濃度に対応する補正係数を取得する。図５は、補正係数テーブルの例を示すものである。補正係数テーブルは、記憶部に、トナー濃度と補正係数とが対応付けて格納されたものである。
【００６６】
なお、テーブル書換部８２は、上記の補正係数テーブルを参照する代わりに、次の式（１）
補正係数＝トナー濃度／６×１００      …（１）
によって補正係数を算出してもよい。
【００６７】
そして、テーブル書換部８２は、記憶部から、トナー濃度が６％の場合に最適な重み付け係数テーブルを取得し、取得した重み付け係数テーブルの各重み付け係数を、上記補正係数と掛け合わせることにより補正する。そして、補正した重み付け係数テーブルを、重み付け演算部７８が参照するテーブル７４として、記憶部に格納する。
【００６８】
このように、本実施形態のデジタル複写機１では、テーブル書換部８２が、重み付け係数テーブル７４を現像槽２１内のトナー濃度に基づいて補正するので、トナー濃度の変化に伴ってトナーの付着量が変動しても、トナーの消費量を正確に推定することができる。
【００６９】
なお、本実施形態において、上記所定のタイミングとは、プロセスコントロールが完了した時点を指す。ここで、プロセスコントロールは、デジタル複写機１の立上げ時、温湿度センサの検出値が閾値以上に変化したとき、あるいは、トナーの消費量が所定の量に達したときなどで、かつ、現像処理を行っていないときに行われる。テーブル書換部８２は、プロセスコントロール完了後に透磁率センサ２２の出力値を取得して、補正係数テーブル７４を書き換える。後述するように、プロセスコントロールの前後ではトナー濃度が変化するが、プロセスコントロール後に補正係数テーブル７４を補正することにより、プロセスコントロール後に正確なピクセルカウント値を算出することができる。
【００７０】
また、上記の説明では、テーブル書換部８２が補正係数に基づいて重み付け係数テーブル７４を補正する構成としたが、本発明はこれに限定されず、重み付け係数テーブル７４を固定のテーブルにするとともに、重み付け演算部７８が透磁率センサ２２から通知されたトナー濃度に基づいて上記の補正係数を取得し、階調値と重み付け係数と補正係数とを掛け合わせることによりピクセルカウント値を算出してもよい。つまり、ピクセルカウント部５４が階調値とトナー濃度とに基づいてピクセルカウント値を求める構成の範囲内で、本発明はさまざまに改変することができる。
【００７１】
また、トナー付着量は、各種環境条件、例えばデジタル複写機１の使用期間（ライフ）、デジタル複写機１の設置されている場所の温度および湿度などによる影響も受ける。そこで、デジタル複写機１に使用期間を計測するカウンタ、または、温度もしくは湿度を測定するセンサを設けるとともに、記憶部に、トナー濃度が６％の場合に最適な重み付け係数テーブルを各種環境条件ごとに用意しておき、テーブル書換部８２が、記憶部に格納された複数の重み付け係数テーブルの中から、上記カウンタまたはセンサによって得られた環境条件に応じたテーブルを１つ選択し、選択したテーブルを上述した補正係数に基づいて補正することにより、重み付け演算部７８が参照する重み付け係数テーブル７４を作成してもよい。
【００７２】
例えば、下記の表２に示すように、湿度が３０％以下のときに用いられるテーブルＴＢＬ１、３０％〜５０％のときに用いられるテーブルＴＢＬ２、５０％〜７０％のときに用いられるテーブルＴＢＬ３、７０％を越えるときに用いられるテーブルＴＢＬ４を記憶部に予め格納しておき、デジタル複写機１が設置されている場所の湿度をセンサによって検知し、記憶部に格納されたテーブルＴＢＬ１〜ＴＢＬ４の中から、検知した湿度に応じたテーブルを選択してもよい。
【００７３】
【表２】
2008096735.tif 000004
【００７４】
トナー濃度が６％のときに用いられる環境条件ごとの上記各テーブルにおける階調値と重み付け係数との関係を図６に示す。同図に示すように、湿度が高いときに用いられるテーブルほど、階調値の差に対する重み付け係数の差が大きくなっている。このように、環境条件に応じて重み付け係数テーブルの内容を書き換えることにより、環境条件が変わってもトナー消費量の推定を正確に行うことができる。
【００７５】
トナー消費量算出部５６は、ピクセルカウント部５４の積算部８０によって画像ごとに算出された総ピクセルカウント値の累積値を算出する。本実施形態では、トナー消費量算出部５６は、２種類の累積値を算出する構成となっており、第１の累積値は、以前にプロセスコントロールを行った時点からの上記総ピクセルカウント値の累積値であり、第２の累積値は、トナーボトルからトナー補給ユニット３０へトナーを投入した時点からの上記総ピクセルカウント値の累積値である。これらの累積値は、上述したそれぞれの時点以降にトナー画像の形成によって消費されたトナー消費量を示す指標となるものであり、トナー消費量と正比例の関係になる。このトナー消費量算出部５６によって、現像槽２１内のトナーがどれだけ消費されたかを知ることができる。
【００７６】
本実施形態では、トナー補給ユニット３０のトナー残量が少なくなると、ユーザが未開封のトナーボトルから収容されている全てのトナーをトナー補給ユニット３０へ一度に投入する構成となっているので、第２の累積値は、トナー補給ユニット３０にトナーボトルからトナーが投入された時点から、総ピクセルカウント値を累計したものとなっている。ただし、デジタル複写機１が、トナー補給ユニット３０にトナーボトルが装着され、トナーボトルからトナー補給ユニット３０へトナーが逐次供給される構成の場合、第２の累積値は、トナー補給ユニット３０にトナーボトルが装着された時点からの累積値となる。何れにしても、第２の累積値は、トナーボトルから供給されたトナーが、どの程度消費されたかを示す指標となる。
【００７７】
プロセスコントロール部４６は、これらの各種条件を調整するプロセスコントロールを実行する。プロセスコントロールとは、トナー画像を形成する際の各種条件を調整する処理である。各種条件としては、例えば帯電電位や露光量、トナー濃度、現像バイアス、転写電圧、定着温度・圧力、プロセス速度などが挙げられる。プロコン指示部５８は、トナー消費量算出部５６によって求められた第１の累積値（以前にプロセスコントロールを行った時点からの層ピクセルカウント値の累積値）が第１の閾値に到達しているか否かを判定し、到達している場合に、プロセスコントロール部４６に対して、プロセスコントロールを実行するよう指示する。これにより、プロセスコントロール部４６は、トナー消費量が所定の量に達するたびに、プロセスコントロールを実行する。この場合、第１の閾値としては、例えば、５０ｇのトナー消費量に相当する値とすることができる。
【００７８】
なお、プロコン指示部５８は、トナー消費量が所定の量に達したとき以外に、例えば、デジタル複写機１の立上げ時、温湿度センサの検出値が閾値以上に変化したとき、あるいは、トナーの消費量が所定の量に達したときなどで、かつ、現像処理を行っていないときにも、プロセスコントロール部４６に対してプロセスコントロールの実行を指示する。
【００７９】
表示パネル４５は、ユーザに各種情報を視覚的に通知するためのものであり、例えば液晶パネルなどによって構成される。残量通知指示部５９は、トナー消費量算出部５６が算出した第２の累積値が第２の閾値に到達しているか否かを判定し、到達している場合に、トナー残量についてのメッセージを表示パネル４５に表示する。第２の閾値としては、例えば、投入したトナー、あるいは、トナーボトル内のトナーの残量が僅かになるようなトナー消費量に相当する値とすることができる。この場合、トナー残量が僅かである旨のメッセージを残量通知指示部５９が表示パネル４５に表示することにより、ユーザは、トナー残量が僅かであり、新しいトナーボトルを準備しなければならないことを知ることができる。例えばトナーボトルに含まれるトナーの重量が１ｋｇである場合、第２の閾値を９００ｇのトナー消費量に相当する値としてもよい。
【００８０】
本実施形態では、残量通知指示部５９が表示パネル４５によって視覚的にユーザに情報を通知する構成としたが、本発明はこれに限定されず、残量通知指示部５９は音声案内などによってユーザに情報を通知してもよい。
【００８１】
なお、制御部５０の各ブロック、具体的には画像処理部５２、ピクセルカウント部５４、トナー消費量算出部５６、プロコン指示部５８および残量通知指示部５９は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００８２】
すなわち、デジタル複写機１は、各ブロックの機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるデジタル複写機１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記デジタル複写機１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【００８３】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【００８４】
また、デジタル複写機１を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【００８５】
次に、デジタル複写機１による複写処理の手順について説明する。図７および図８は、デジタル複写機１による複写処理の手順を示すフロー図である。まず、ユーザがスキャナ４０の原稿台に原稿をセットしてコピーボタンを押下すると、スキャナ４０が原稿を読み取って、原稿に応じた画像データが生成される（Ｓ１１：読み取り工程）。生成された画像データは画像処理部５２に送られ、画像データに対して画像処理部５２の各ブロックが上述した各種画像処理を行う（Ｓ１３：画像処理工程）。
【００８６】
画像処理部５２によって画像処理が行われた画像データは、露光ユニット１３に送られ、感光体ドラム１１、帯電ユニット１２、露光ユニット１３、現像ユニット２０、および転写ユニット１４が、シート上に画像データに応じたトナー画像を形成する（Ｓ２９：画像形成工程）。また、このステップＳ２９と並行して、ピクセルカウント部５４にも画像処理部５２によって画像処理が行われた画像データが送られる。
【００８７】
ピクセルカウント部５４のカウント部７６および重み付け演算部７８は、画像処理部５２から送られた画像データと、プロセスコントロール後にトナー濃度に基づいて補正された重み付け係数テーブル７４とから、上述したようにピクセルカウント値を算出する（Ｓ１７：ピクセルカウント算出工程）。そして、ピクセルごとに算出されたピクセルカウント値は、積算部８０に送られる。
【００８８】
積算部８０は、ピクセルごとに算出されたピクセルカウント値を積算して、総ピクセルカウント値を算出する（Ｓ１９：総ピクセルカウント算出工程）。この総ピクセルカウント値は、ステップＳ２９において形成されるトナー画像に必要なトナーの量と正比例の関係にある値である。そして、算出された総ピクセルカウント値は、トナー消費量算出部５６に送られる。
【００８９】
トナー消費量算出部５６は、画像１枚分の画像データごとに送られてくる総ピクセルカウント値を累計して、第１の累積値を算出する（Ｓ２１：第１累積工程）。この累積値は、トナーの消費量と正比例する値であるので、前回にプロセスコントロール行われてから、どれくらいのトナーが消費されたかを推定することができる。そして、トナー消費量算出部５６によって算出された第１の累積値は、プロコン指示部５８に送られる。
【００９０】
続いて、トナー消費量算出部５６は、総ピクセルカウント値を累計して、第２の累積値を算出する（Ｓ２３：第２累積工程）。この累積値もまた、トナーの消費量と正比例する値であり、トナーボトルからトナー補給ユニット３０へ規定量のトナーが投入されてから、あるいは、トナーボトルがトナー補給ユニット３０に取り付けられてから、どれくらいのトナーが消費されたかを推定することができる。そして、トナー消費量算出部５６によって算出された第２の累積値は、残量通知指示部５９に送られる。
【００９１】
次に、プロコン指示部５８が、総ピクセルカウント値の第１の累積値が第１の閾値に到達しているか否かを判定する。（Ｓ２５：第１判定工程）。ここで、第１の累積値が第１の閾値に到達している場合（Ｓ２５にてＹｅｓ）、プロコン指示部５８は、プロセスコントロール部４６に対してプロセスコントロールを実行するよう指示し、プロセスコントロールがこの指示に従ってプロセスコントロールを実行する。（Ｓ２７：プロセスコントロール工程）。このステップＳ２７では、プロセスコントロールとして、トナー濃度および現像バイアスの調整が行われる。続いて、テーブル書換部８２が、透磁率センサ２２からトナー濃度を取得し（Ｓ２８：トナー濃度取得工程）、上述したように重み付けテーブル７４を書き換えて補正する（Ｓ２９：テーブル書換工程）。そして、プロコン指示部５８は、トナー消費量算出部５６の累積値を０にリセットし（Ｓ３０：リセット工程）、ステップＳ３１に進む。一方、ステップＳ２３において、累積値が閾値に到達していない場合（Ｓ２５にてＮｏ）、プロセスコントロールを行うことなくステップＳ３１に進む。
【００９２】
次に、残量通知指示部５９が、総ピクセルカウント値の第２の累積値が第２の閾値に到達しているか否かを判定する。（Ｓ３１：第２判定工程）。ここで、第２の累積値が第２の閾値に到達している場合（Ｓ３１にてＹｅｓ）、残量通知指示部５９は、表示パネル４５にトナー残量が僅かである旨のメッセージを表示し（Ｓ３３：残量通知工程）、全ての処理が終了する。一方、ステップＳ３１において第２の累積値が第２の閾値に到達していない場合（Ｓ３１にてＮｏ）、メッセージを表示することなく、処理が終了する。
【００９３】
次に、上述したステップＳ２７においてプロセスコントロール部４６によって実行されるプロセスコントロール処理の一例として、トナー濃度および現像バイアスを調整する処理について説明する。図９は、プロセスコントロール処理の手順を示すフロー図である。
【００９４】
図９に示すように、まず、現像槽２１内の現像剤を十分に攪拌した後、透磁率センサ２２によって現像槽２１中のトナー濃度を検出する（Ｓ５１）。続いて、感光体ドラム１１、帯電ユニット１２、露光ユニット１３、および現像ユニット２０を制御して、濃度検出用パッチを感光体ドラム１１上に形成する（Ｓ５３）。このステップＳ５３において形成する濃度検出用パッチは、ベタ画像のパッチである。そして、形成した濃度検出用パッチが所望の濃度になっているかどうかを調べるために、反射式光センサからなるパッチ画像検出器で濃度検出用パッチを読み取る（Ｓ５５）。そして、ステップＳ５１において検出したトナー濃度と、ステップＳ５３において読み取った濃度検出用パッチの濃度とから、補給すべきトナー量を決定し、現像ユニット２０にトナーを補給する（Ｓ５７）。
【００９５】
次に、感光体ドラム１１、帯電ユニット１２、露光ユニット１３、および現像ユニット２０を制御して、感光体ドラム１１の周面に２０ｍｍ×２０ｍｍの濃度検出用パッチを３つ形成する（Ｓ５９）。３つの濃度検出用パッチは、何れも、帯電ユニット１２のグリッドバイアス５００Ｖ、露光ユニット１３のレーザパワーＰ０＝０．４３ｍＷ、レーザのＰＷＭのデューティ比１００％の条件で形成され、現像バイアスの条件のみが異なっている。具体的には、濃度検出用パッチを形成する際の現像バイアスＶｂは、図１０に示すように、それぞれ、Ｖｂ１＝−２７５、Ｖｂ２＝−３２５Ｖ、Ｖｂ３＝−３７５Ｖとなっている。
【００９６】
そして、形成した濃度検出用パッチを反射式光センサからなるパッチ画像検出器で約１０数点サンプリングし、サンプリングして得られた濃度値について、最大値近傍および最小値近傍をカットした後に平均を取る（Ｓ６１）。それぞれの濃度検出用パッチから求められた平均値をＩ１，Ｉ２，Ｉ３とする。
【００９７】
次に、３つの濃度検出用パッチの現像バイアスＶｂ１〜Ｖｂ３と光学濃度Ｉ１〜Ｉ３とから、図１１に示すように、現像バイアスと光学濃度との関係を示す回帰曲線を作成する（Ｓ６３）。そして、作成した回帰曲線を用いて、所定濃度Ｉ０となる現像バイアスＶｂ０を求める。ここで、所定濃度Ｉ０とは、レーザのＰＷＭのデューティ比を８０％に設定したときに得られるべき濃度である。つまり、現像バイアスＶｂ０は、露光量の調整により所望の濃度を得ることを可能にする現像バイアスの値といえる。最後に、トナー像を形成する際の現像バイアスの制御値をＶｂ０に変更する（Ｓ６５）。以上でプロセスコントロール処理を終了する。
【００９８】
なお、上記の例では、プロセスコントロール部４６がトナー濃度および現像バイアスを調整する構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、プロセスコントロール部４６が、帯電電位、露光量、転写電圧、定着温度・圧力、またはプロセス速度などを調整してもよい。
【００９９】
以上のように、本実施形態のデジタル複写機１では、ピクセルカウントに基づいて推定したトナーの消費量が所定の量に達するたびにプロセスコントロールを行うので、画像形成条件を常に最適に保つことができる。また、トナー残量が十分であるか否かをピクセルカウントに基づいて判定し、トナー残量が僅かになった場合にユーザに通知を行うので、ユーザはトナー残量が少なくなった際にその旨を知ることができる。ここで、本実施形態のデジタル複写機１では、ピクセルカウント値を求める際に、ピクセルの階調値だけでなくトナー濃度をも考慮するため、従来の装置よりも正確にトナー残量を推定することができる。さらに、トナー残量を推定するにあたって、一定のトナー消費量ごとにプロセスコントロールを行うので、ピクセルカウント値が実際のトナー消費量と大きく乖離することがなく、トナー消費量を正確に推定することができる。
【０１００】
また、本実施形態では、本発明をデジタル複写機に適用した例について説明したが、本発明は、デジタル複写機のほかに、ファクシミリ機、プリンタ、または複合機など、各種画像形成装置に適用することができる。例えばファクシミリ機の場合は、画像処理部５２に入力される画像データを、相手側のファクシミリ機から受信した画像データとすることができる。また、プリンタの場合は、画像処理部５２に入力される画像データを、印刷を指示したコンピュータから受信した画像データとすることができる。なお、何れの場合においても、画像処理部５２は省略してもよい。
【０１０１】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について図１２および図１３に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態では、上述した実施形態１と同一の部材については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
感光体ドラム１１上に形成される静電潜像において、注目ピクセルの現像性は、周辺ピクセルの階調値にも応じて変動する。露光ユニット１３から感光体ドラム１１上のある注目ピクセルに対して、その注目ピクセルの階調値に応じた条件（強度など）で光が照射されたとしても、周辺ピクセルがどのような条件で露光されるのかによって、静電潜像の質が異なるのである。その結果、その静電潜像に対するトナー付着量も異なることになる。これはすなわち、各ピクセルにおけるトナー消費量が周辺ピクセルの階調値にも影響を受けることを意味している。
【０１０３】
上述した実施形態１では、ピクセルカウント値を算出する際に、ピクセルカウント値を算出する対象となる注目ピクセルの階調値と、現像槽２１内のトナー濃度とに基づいて算出し、周辺ピクセルの階調値は考慮していなかった。これに対して本実施形態では、注目ピクセルの階調値およびトナー濃度に加えて、注目ピクセルと隣接する隣接ピクセルを少なくとも１つ含む周辺ピクセルの階調値にも基づいて、ピクセルカウント値を算出する構成となっている。
【０１０４】
図１２は、本実施形態のデジタル複写機におけるプロセスコントロール処理に関する機能構成を示すブロック図である。本実施形態のデジタル複写機２は、ピクセルカウント部５４の代わりにピクセルカウント部５５を備えており、ピクセルカウント部５５は、重み付け演算部７８の代わりに重み付け演算部８４を備えている。
【０１０５】
今、図１３に示すｐｉｘ１がピクセルカウント値を算出したい注目ピクセルであるとする。この例では、注目ピクセルｐｉｘ１の階調値が１２８であり、隣接ピクセルｐｉｘ２の階調値が６４であり、隣接ピクセルｐｉｘ３〜５の階調値が０となっている。この場合、注目ピクセルｐｉｘ１によるトナー消費量は、隣接ピクセルｐｉｘ２の階調値が０の場合に比べて、小さくなることが予想される。
【０１０６】
従って、重み付け演算部８４は、カウント部７６によって抽出された注目ピクセルｐｉｘ１の階調値を、注目ピクセルに隣接する隣接ピクセルｐｉｘ２〜５の階調値に基づいて補正する。このとき、重み付け演算部８４は、隣接ピクセルｐｉｘ２〜５の階調値が大きければ大きいほど、注目ピクセルの階調値が小さくなるように注目ピクセルｐｉｘ１の階調値を補正し、かつ、隣接ピクセルｐｉｘ２〜５の階調値が全て０の場合には補正を行わない。
【０１０７】
そして、重み付け演算部８４は、重み付け係数テーブル７４から、補正した階調値に対応する重み付け係数を取得するとともに、補正した階調値と重み付け係数とを掛け合わせて、注目ピクセルｐｉｘ１のピクセルカウント値を算出する。重み付け演算部８４は、このようにして、全てのピクセルのピクセルカウント値を、注目ピクセルの階調値と隣接ピクセルの階調値とに基づいて算出する。なお、注目ピクセルが画像の縁部に位置し、隣接ピクセルの何れかが実際には存在しない場合は、階調値が０のダミーピクセルを隣接ピクセルとすればよい。以上のようにしてピクセルごとに算出されたピクセルカウント値は、積算部８０に送られる。
【０１０８】
なお、上記の説明では、注目ピクセルｐｉｘ１の階調値を、隣接ピクセルｐｉｘ２〜５のみに基づいて補正する構成としたが、隣接ピクセルｐｉｘ２〜５に加えて、ピクセルｐｉｘ６〜９をも用いて補正してもよい。すなわち、本発明は、注目ピクセルの階調値を、少なくとも１つの隣接ピクセルを含む周辺ピクセルの階調値に基づいて補正するものであれば、適宜改変することができる。
【０１０９】
以上のように、本実施形態のデジタル複写機２では、注目ピクセルのピクセルカウント値を、注目ピクセルと隣接する隣接ピクセルの階調値をも考慮して求めるので、トナー消費量を一層正確に推定することができる。
【０１１０】
本発明は上述した各実施形態の構成に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、デジタル複写機、ファクシミリ機、プリンタ、または複合機など、各種画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、デジタル複写機における画像処理およびプロセスコントロール処理に関する機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであり、デジタル複写機の概略構成を示す横断面図である。
【図３】トナーの濃度と帯電量との関係、および、トナーの濃度と付着量との関係をグラフとして示す図である。
【図４】図３のトナーの濃度と付着量との関係を表として示す図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであり、補正係数テーブルの例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すものであり、環境条件ごとのテーブルにおける階調値と重み付け係数との関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態を示すものであり、デジタル複写機による複写処理の手順の前半部分を示すフロー図である。
【図８】本発明の一実施形態を示すものであり、デジタル複写機による複写処理の手順の後半部分を示すフロー図である。
【図９】本発明の一実施形態を示すものであり、プロセスコントロール処理の手順を示すフロー図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示すものであり、プロセスコントロール時に形成される３つの濃度検出用トナーパッチを示す図である。
【図１１】プロセスコントロール時に作成される、現像バイアスと濃度との関係を示す回帰曲線を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示すものであり、デジタル複写機における、画像処理およびプロセスコントロール処理に関する機能構成を示すブロック図である。
【図１３】デジタル画像の一例を示す図である。
【図１４】重み付け係数テーブルの例を示す図である。
【図１５】従来の技術を示すものであり、画像処理およびトナー消費量換算を行うための機能構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の技術を示すものであり、画像処理およびトナー消費量換算の手順を示すフロー図である。
【図１７】従来技術を示すものであり、信号入力値とそれに対応する重み付け係数との関係を示す図である。
【図１８】従来技術を示すものであり、プロセスコントロールの一例を示す図である。
【図１９】従来技術を示すものであり、プロセスコントロールの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１，２，３    デジタル複写機（画像形成装置）
１１    感光体ドラム
１２    帯電ユニット
１３    露光ユニット
１４    転写ユニット
１５    クリーニングユニット
１６    除電ユニット
２０    現像ユニット（現像装置）
２１    現像槽
２２    透磁率センサ（センサ）
２３    現像ローラ
３０    トナー補給ユニット（トナー補給装置）
４０    スキャナ
４５    表示パネル（通知部）
４６    プロセスコントロール部
５０    制御部
５３    第１トナー消費量算出部（第１トナー消費量算出手段）
５４，５５    ピクセルカウント部（ピクセルカウント手段）
５７    第２トナー消費量算出部（第２トナー消費量算出手段）
５８    プロコン指示部（プロセスコントロール指示手段）
５９    残量通知指示部（通知指示手段）
７８    重み付け演算部（演算手段）
８２    テーブル書換部（補正手段）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１０】
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