(57)【要約】【課題】どのような画像種類であっても、より正確にトナー消費量を予測する画像形成装置、及びトナー消費量予測方法を提供することを目的とする。【解決手段】印字画素カウント手段は、入力された画像データより印字画素の数をカウントする。また、エッジカウント手段は、同じく入力された画像データより、印字画素と空白画素との境界部であるエッジをカウントする。続いて消費量予測手段は、カウントされた印字画素数及びエッジ数に基づいてトナー消費量を算出する。【選択図】  図２
2004163885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式を用いた画像形成装置において、
入力された画像データより、トナーを付着すべき画素である印字画素の数をカウントする印字画素カウント手段と、
上記入力された画像データより、印字画素とトナーを付着すべきでない空白画素との境界部であるエッジをカウントするエッジカウント手段と、
上記カウントされた印字画素数及びエッジ数に基づいてトナー消費量を算出するトナー消費量予測手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記エッジカウント手段は、主走査方向のエッジ数と副走査方向のエッジ数とを独立してカウントする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
さらに上記印字画素に点接する空白画素を斜端部としてカウントする斜端部カウント手段を備え、
上記トナー消費量予測手段は、上記カウントされた印字画素数、エッジ数、及び斜端部数に基づいてトナー消費量を算出する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
さらに、周囲すべてが空白画素である孤立画素をカウントする孤立画素カウント手段を備え、
上記トナー消費量予測手段は、上記カウントされた印字画素数、エッジ数、斜端部数、及び孤立画素数に基づいてトナー消費量を算出する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記エッジカウント手段は、印字画素と当該印字画素に隣接する空白画素との隣接辺をエッジとしてカウントする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
電子写真方式を用いた画像形成装置におけるトナー消費量予測方法において、
入力された画像データより、トナーを付着すべき画素である印字画素の数をカウントする印字画素カウントステップと、
上記入力された画像データより、印字画素とトナーを付着すべきでない空白画素との境界部であるエッジをカウントするエッジカウントステップと、
上記カウントされた印字画素数及びエッジ数に基づいてトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと
を具備することを特徴とするトナー消費量予測方法。
【請求項７】
上記エッジカウントステップは、主走査方向のエッジ数と副走査方向のエッジ数とを独立してカウントする請求項６に記載のトナー消費量予測方法。
【請求項８】
さらに上記印字画素に点接する空白画素を斜端部としてカウントする斜端部カウントステップを備え、
上記トナー消費量算出ステップは、上記カウントされた印字画素数、エッジ数、及び斜端部数に基づいてトナー消費量を算出する請求項７に記載のトナー消費量予測方法。
【請求項９】
さらに、周囲すべてが空白画素である孤立画素をカウントする孤立画素カウントステップを備え、
上記トナー消費量算出ステップは、上記カウントされた印字画素数、エッジ数、斜端部数、及び孤立画素数に基づいてトナー消費量を算出する請求項８に記載のトナー消費量予測方法。
【請求項１０】
上記エッジカウントステップは、印字画素と当該印字画素に隣接する空白画素との隣接辺をエッジとしてカウントする請求項６に記載のトナー消費量予測方法。
【請求項１１】
電子写真方式を用いた画像形成装置において、
入力された画像データから、主走査方向及び副走査方向にそれぞれ所定数連続する複数の画素にて構成されるウインドウを形成するウインドウ形成手段と、
上記ウインドウに対応し、複数の印字画素及び／又は空白画素より構成される複数のトナー消費予測パターンを格納する第１の記憶手段と、
上記複数のトナー消費予測パターン毎のトナー消費量を記憶する第２の記憶手段と、
上記ウインドウ形成手段より得られたウインドウと上記複数のトナー消費予測パターンとを比較する比較手段と、
上記比較にて一致したトナー消費予測パターンと、当該トナー消費予測パターンに対応する上記トナー消費量とに基づいてトナー消費量を算出するトナー消費量予測手段と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
上記第２の記憶手段に記憶されるトナー消費予測パターン毎のトナー消費量は、印字画素の面積と、当該印字画素に隣接する空白画素にトナーが付着する面積とを含めて算出されている請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
電子写真方式を用いた画像形成装置におけるトナー消費量予測方法において、
入力された画像データから、主走査方向及び副走査方向にそれぞれ所定数連続する複数の画素にて構成されるウインドウを形成するウインドウ形成ステップと、上記ウインドウ形成ステップより得られたウインドウと、上記ウインドウに対応し複数の印字画素及び／又は空白画素より構成される複数のトナー消費予測パターンとを比較する比較ステップと、
上記比較ステップにて一致したトナー消費予測パターンと、予め記憶された当該トナー消費予測パターンに対応するトナー消費量とに基づいてトナー消費量を算出するトナー消費量算出ステップと
を具備することを特徴とするトナー消費量予測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による画像形成装置、および当該画像形成装置におけるトナー消費量を予測するトナー消費量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式による画像形成装置の現像器においては、トナー粒子（カーボン粒子等）とキャリア粒子を主成分とした二成分現像剤が一般によく用いられている。例えば二成分現像剤を用いた画像形成装置の場合、画像を形成することにより現像器内のトナー粒子が消費され、上記キャリア粒子に対するトナー粒子の濃度、即ちトナー濃度が低下していく。画質を維持するためには、上記トナー濃度が一定である必要があり、そのためにトナー濃度が一定になるようにトナー粒子の減少に応じて随時トナー粒子を補給する必要がある。トナー粒子の濃度を測定するトナー濃度測定手段としては、透磁率センサ等がよく用いられている。上記トナー粒子が減少すると透磁率が大きくなり、即ち上記透磁率センサが透磁率を検知することで結果としてトナー粒子の減少を検知するのである。
【０００３】
上記センサは高価であるため、このようなセンサを用いずにトナー濃度を知る手段として、トナー粒子の消費量を予測する方法がある。トナー粒子の消費量を予測する方法として、画像形成時における印字画素を形成する個々の画素信号をカウントし、そのカウント数がトナー粒子の消費量と比例するとして消費トナー量を求める方法が例えば特開昭５８−２２４３６３号公報に開示されている。尚、ここにいう印字画素とは、上記トナー粒子を付着すべき画素を言う。
しかしながら、実際のトナー消費量は上記公報に示されているように印字画素数が増えるに従って増加するものの、厳密にはトナー消費量は印字画素数には比例しない。画像の種類によって、トナーを付着させる画素数が同じでもトナー消費量が異なるのである。例えば、１画素当たりのトナー消費量は、所定の領域を塗りつぶしたベタ画像よりも、線画像の方が多くなる傾向にある。
【０００４】
具体的には、例えば図３Ａに示すように４×４の画素で構成される印刷面を例に挙げると、正方形の画素３０２にトナーを付着（定着）させる場合、トナーを円形３０１、又は楕円形として付着させる。これは塗りつぶしの際に、斜め方向に接する画素（即ち点接画素）３０３との接点３０４にトナーを付着させる必要があるためである。ここで、画素よりも小さい範囲にトナーを付着させてしまうと、接点３０４近傍は特に十分な塗りつぶしにならないのである。
【０００５】
このように画素よりも大きな範囲にトナーを付着させているため、例えば図３Ｂに示すような４つの画素の塗りつぶしの際には、四つ葉形状の重なり合う箇所３０５が存在する。このため、トナー消費量は、図３Ａに示す２つの画素の塗りつぶしの２倍にはならず、これがトナー消費量の誤差となるのである。また、図３Cに示すように、周囲の画素にはトナーを付着させないで一点の画素３０７にのみトナーを付着させた場合（孤立画素）、トナーの付着面積３０８は上記画素３０７の面積よりも小さくなってしまうことが一般に知られている。これは、感光ドラムに光を当ててその部分の電荷を除去する露光プロセスにおいて、光をON/OFFする時間が非常に短いために十分に電荷が除去できないことが理由である。上記孤立画素もトナー消費量の誤差を大きくする原因となっている。
【０００６】
予測したトナー消費量と実際のトナー消費量との誤差を解消するための誤差解消処理が、実際には例えば数十枚の印刷に対して数回行われている。当該誤差解消処理とは、内部で濃度測定用の所定のパターンを印字し、当該印字の濃度を光学的に測定することでトナーの消費量の調節をするのである。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５８−２２４３６３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３９９７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した、誤差解消処理を行う場合には印刷処理を中断しなければならず、特に誤差解消処理の頻度が多いと画像形成装置の性能の目安である単位時間当たりの印刷枚数が大幅に少なくなってしまうという問題が発生する。
【０００９】
さらに、上記誤差解消処理に必要な各手段にかかるコストが、結果として画像形成装置全体のコストアップにつながるという問題もある。
【００１０】
本発明は、どのような画像種類であっても、より正確にトナー消費量を予測する画像形成装置、及びトナー消費量予測方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。すなわち、本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置を前提としている。ここで、印字画素カウント手段は、入力された画像データより、印字画素の数をカウントする。
【００１２】
また、エッジカウント手段は、同じく入力された画像データより、印字画素と空白画素との境界部であるエッジをカウントする。続いて消費量予測手段は、カウントされた印字画素数及びエッジ数に基づいてトナー消費量を算出する。
【００１３】
以上の構成では、印字画素に隣接する空白画素にはみ出して付着するトナーの消費量まで正確に予測することができるので、安価かつ正確に現像器内のトナー濃度を推定することができる。また、現像器内のトナー濃度を推定し、トナー濃度の減少に応じてトナー補給を行うことにより、現像器内のトナー濃度を一定水準に保ち、安定した画質の画像を出力し続けることができる。
【００１４】
また、エッジカウント手段が、主走査方向のエッジ数と副走査方向のエッジ数とを独立して別々にカウントする構成としてもよい。
【００１５】
この構成では、主走査方向と副走査方向の解像度が異なる場合や、主走査方向のエッジと副走査方向のエッジでドットの太り具合が異なる場合であっても、正確なトナー消費量の予測を行うことができる。
【００１６】
またさらに、印字画素に点接する空白画素を斜端部としてカウントする斜端部カウント手段を備え、トナー消費量予測手段は、上記カウントされた印字画素数、エッジ数、及び斜端部数に基づいてトナー消費量を算出する構成がある。
【００１７】
この構成では、印字画素に点接する空白画素に付着するトナーの消費量まで予測値に算入可能になるため、より正確なトナー消費量の予測を行うことができる。
【００１８】
さらにまた、周囲すべてが空白画素である孤立画素をカウントする孤立画素カウント手段を備え、トナー消費量予測手段は、カウントされた印字画素数、エッジ数、斜端部数、及び孤立画素数に基づいてトナー消費量を算出する構成がある。
【００１９】
この構成では、孤立画素によるトナー消費量の減少まで予測値に算入可能になるため、より正確なトナー消費量の予測を行うことができる。
【００２０】
一方で、電子写真方式を用いた画像形成装置において、ウインドウ形成手段が、入力された画像データから複数の画素にて構成されるウインドウを形成し、比較手段が、ウインドウ形成手段より得られたウインドウと複数のトナー消費予測パターンとを比較する構成がある。上記複数のトナー消費予測パターンは予め所定の記憶手段に格納されているものである。続いて、トナー消費量予測手段は、上記比較にて一致したトナー消費予測パターンと、当該パターンに対応するトナー消費量とに基づいてトナー消費量を算出する。
【００２１】
この構成では、パターンそれぞれのトナー消費量を予め有しているため、ウインドウを構成する画素数に対応するすべてのトナー消費予測パターンと比較することで、高い精度でトナーの消費量を予測を可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。尚、下記実施の形態で示される画像形成装置とは、具体的にはプリンタやFAX受信装置等である。
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１における画像形成装置について図１〜図７を参照しながら詳しく説明する。
【００２３】
図１において、画像形成装置４０は、プリンタエンジン制御部７３より送られる画像データをもとに、露光手段４６よりレーザを発光する。当該レーザは、帯電手段５３によって表面が一様に帯電されている感光体５０に照射される。上記感光体５０のレーザが照射された部分は表面電位が変化し、潜像が形成される。潜像部は現像手段である現像器４１内の現像スリーブ５１によりトナー粒子が付着され、感光体上で顕画化される。顕画化された画像は、転写手段である転写ローラ５２により記録紙４２に転写され、記録紙上に画像が形成される。画像が形成された記録紙は、定着手段６２によりトナーが記録紙上に定着され、画像形成装置の外部に排紙される。
【００２４】
図２は、主に図１の画像形成装置における、プリンタエンジン制御部７３のハードウェア構成を示す図である。以降プリンタエンジン制御部７３の構成と動作について説明する。
【００２５】
図２において、コントローラ７２は外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、当該画像データをフォーマット変換することによりプリント可能な画像データを生成する。コントローラインタフェース９０は、コントローラ７２から転送されるページ単位の画像データを受信する。
【００２６】
ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９２に格納されたプログラムに基づきプリンタエンジンの動作を制御する。  ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１のワークエリア等に使用される。
【００２７】
センサ群９４は、センサ群およびセンサ出力の処理回路群である。ＣＰＵ９１はセンサ出力の処理回路群からの出力を入手し、画像形成装置の状態を把握することができる。
【００２８】
アクチュエータ群９５は、画像形成装置の各要素を駆動するモータ類や電磁クラッチ等、およびこれらのドライバが含まれる。ＣＰＵ９１はセンサ群９４から得られる情報等に基づいてアクチュエータ群９５を制御し、画像形成装置全体の動作をコントロールする。
【００２９】
画像データ処理部９９は、印字画素検出手段としての印字画素カウント部１００、エッジカウント手段としてのエッジカウント部１０１、および複数ライン分のラインメモリ（図示せず）を有し、トナー消費量予測部１０６により、印字画素数とエッジ数をもとにトナー消費量が算出される。トナー消費量の予測方法については後に詳細に説明する。
【００３０】
レーザダイオード１０３は、レーザドライバ１０２によりＯＮ／ＯＦＦを制御され、当該ＯＮ／ＯＦＦに基づいてレーザ出力のＯＮ／ＯＦＦを行う。尚、上記画像データ処理部９９は、ハードウェアとして設けられてもよいし、上記ＣＰＵ９１にて実行されるプログラムとして提供されてもよい。また、上記トナー消費量予測部１０６は画像データ処理部９９内にハードウェアとして設けられているが、ＣＰＵ９１にて実行されるプログラムとして提供されてもよい。
【００３１】
続いて実際の印字について説明する前に、上述したトナー消費量と実際のトナー消費量との誤差について詳しく説明する。
【００３２】
例えば解像度６００ｄｐｉのレーザプリンタを用い、線幅が１画素のラインを記録紙上に記録すると、実際の線幅は、６００ｄｐｉでの理論上の太さ０．０４２ｍｍよりも太いラインが感光体上に出力される。これは、例えばベタ画像等を印字する場合に画素間に隙間が生じないように、実際の画素の面積よりも広い径でレーザを感光体に照射しているためである。すなわち、印字する画素に対して、実際は図３Aの波線３０６で示された円のように、レーザを感光体に照射している。このため、トナーの感光体への実際の付着に関しては、理論上の印字画素を若干はみ出し、本来，印字されない隣接画素の一部にもトナーが付着することになる（以下、随時、この状態を「ドットの太り」と呼ぶ）。つまり、１画素当たりのトナーの付着量Ｔｒ（面積Ｓｒ）は、印字画素Ｔｄへの付着量（面積Ｓｄ）と、印字画素Ｔｄからのはみ出し量Ｔｅ（面積Ｓｅ）との和により表される。
【００３３】
このことより、画素からのはみ出し面積Ｓｅは、１画素当たりのレーザービーム径から求められるトナー付着面積（Ｓr）と、１画素の面積（Ｓd）との比較により得られる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、画素を形成する画素信号のカウント値に、これらの印字画素におけるドットの太り（印字画素からのトナーのはみ出し量）を加えて、トナー消費量をより正確に予測するものである。
【００３５】
印字画素どうしが隣接している場合、当該画素が接している辺（例えば図３ＢのＸ）については、トナーの付着が画素をはみ出して隣の画素へ広がっても、当該広がった部分がトナー付着領域のため、トナーの付着面積は増えない。従って、印字画素が隣接している辺に対しては、ドットの太りを考慮する必要はない。
【００３６】
しかし、隣接する画素が印字画素でない（空白画素である）場合、すなわち印字画素と空白画素の境界部（エッジ）である場合（例えば図３ＢのＹ）、ドットの太りによりトナーが画素をはみ出す分だけトナー付着面積が増加する。トナー付着面積が増加するということは、その分だけトナー消費量が増加することを意味する。これらより、画素信号を認識するときに、その画素がどれだけのエッジ部を含んでいるかを検出することが重要である。本発明は、印字画素を形成する画素信号をカウントし（ピクセルカウント）、同時に図５に示す３×３画素分の２種類のエッジ検出フィルタ（主走査方向のエッジ検出用フィルタ：図４A、副走査方向エッジ検出用フィルタ：図４B）を用いて注目画素におけるエッジ部の数をカウントし（エッジカウント）、この両者のカウント値を用いることによって、単純に印字画素をカウントする場合よりもさらに精度の高い予測を行っている。
【００３７】
以下に、実際の印字の際のトナー消費量の計算過程を説明する。
【００３８】
今、６００ｄｐｉのレーザプリンタを用いて、Ａ４サイズの記録紙に画像を印刷する場合を考える。この場合、記録紙上の総画素数は約  ７，０００×４，８００＝３３，６００，０００画素となる。
【００３９】
印刷される画像データは、図示しないＰＣ等から、例えばネットワークを介してコントローラ７２に入力される。コントローラ７２は、画像データ（より正しくは、ページ記述言語によって記述されたコマンドおよびデータ群）を画像形成装置で印字可能な二値の画像データに展開（ラスタライズ）し、ページ単位でコントローラインタフェース９０を介して画像データ処理部９９へ転送される。
【００４０】
上記画像データ処理部９９には、印字画素カウント部１００、エッジカウント部１０１、及び図４に示したウインドウ形成部１０４が設けられている。当該ウインドウ形成部１０４には、ラインメモリより構成される蓄積部が含まれる。
【００４１】
まず、上記エッジカウント部１０１におけるエッジカウント値の算出方法の具体的な処理について説明する。
【００４２】
上記ウインドウ形成部において、まず上記入力された二値の画像データの1列目のラインデータがビデオクロック（CK）に同期してレジスタ１１２、１１３、１１４に順次シフトしながら格納される。また、同じく上記1列目のラインデータがメモリ１１０に格納される。
【００４３】
続いて、上記1列目のラインデータが終了すると、2列目のラインデータがレジスタ１１２、１１３、１１４に順次シフトしながら格納され、さらにメモリ１１０にも格納される。また同時に、メモリ１１０に格納されている上記1列目のラインデータが上記2列目のラインデータ及びCKに同期してレジスタ１１５、１１６、１１７にシフトしながら格納される。この際、上記1列目のラインデータはさらにメモリ１１１に格納される。
【００４４】
同様に、2列目のラインデータが終了すると、3列目のラインデータがレジスタ１１２、１１３、１１４に順次シフトしながら格納され、さらにメモリ１１０にも格納される。また同時に、メモリ１１０に格納されている上記２列目のラインデータが上記３列目のラインデータ及びCKに同期してレジスタ１１５、１１６、１１７にシフトしながら格納され、さらにメモリ１１１にも格納される。
【００４５】
以上の処理を繰り返すことにより、上記蓄積手段は1ページ内の画像データのうち、３×３のウインドウを構成する９個の画素データを順次得ることができる。上記図４における各レジスタ１１２〜１２０（ａ〜ｉ）から、当該ウインドウを構成する９個の画素データを得た際のイメージを図７に示す。
【００４６】
尚、上記９個の画素データは一旦レジスタ１２１にクロックジェネレーター１２２により発生されるラッチクロック毎のタイミングで保持される。本実施の形態では、ラッチクロックは上記CKと同一であるため、上記レジスタ１２１では1画素毎にデータが更新される。
【００４７】
上記ウインドウ形成部上記レジスタ１２１内に保持された３×３画素のウインドウは、例えば図５に示すフィルタAを用いることにより主走査方向のエッジが、フィルタBを用いることにより副走査方向のエッジがカウントされる。
【００４８】
具体的には、まず、例えば図６Aに示された画像データ６０１における注目画素６０２と、上記フィルタAにおける算出ポイント５０１とを対応させる。次に、上記注目画素６０２とその近傍の画素に対してフィルタAの係数を乗算しその結果を合計する。これにより、注目画素６０２における算出値が得られる。図６Aにおける注目画素６０２（X，Y＝１，１）においては算出値＝−１となる。
【００４９】
上記処理を、上記ラッチクロックに同期させて行うことにより、画像データの各画素における算出値を得ることができる。上記画像データ６０１の各画素の算出値を図６Bに示す。
【００５０】
上記算出値のうち、ゼロ以上の値をすべて加算することにより画像データの主走査方向におけるエッジ数がカウントされるのである。本具体例では主走査方向のエッジ数は“８”となる。また、上記フィルタBを用いて同様の処理を行うことにより、副走査方向のエッジ数もカウントされ、本具体例における副走査方向のエッジ数は“８”となる。上記エッジカウント部１０１により算出されたエッジカウント値は、ＲＡＭ９３に格納される。
【００５１】
尚、上記印字画素カウント部１００が算出すべきピクセルカウント値は、トナーを付着すべき画素（印字画素）の数を加算するのみであるため詳細は省略する。上記印字画素カウント部１００により算出されたピクセルカウント値も、ＲＡＭ９３に格納される。
【００５２】
以上の処理により、1ページ当たりのピクセルカウント値、1ページ当たりのエッジカウント値を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、より正確なトナー消費量の予測値は、例えば下記の計算式（式１）により求められる。
【００５４】
T＝（Nd・Sd＋Ne・Se）×ａ  ・・・（式１）
ここで、Ｔ：トナー消費量、
Ｎｄ：１ページ当たりのピクセルカウント値、
Ｓｄ：１画素の面積、
Ｎｅ：１ページ当たりのエッジカウント値、
Ｓｅ：１エッジ当たりのはみ出し部分の面積、
ａ：単位面積当たりのトナー消費量、である。
【００５５】
次に、トナー消費量予測部１０６は、上記処理にて求められたＮｄ、Ｎｅ、及び予め機器毎に決定されているＳｄ、Ｓｅ、ａの各値を上記計算式に当てはめることにより、トナー消費量の予測値を求めることができる。求められた予測値は、記憶装置であるＲＡＭ９３に格納される。尚、上記Ｓｄ、Ｓｅ、ａの各値は、例えばトナー消費量予測部１０６内の図示しない記憶部に予め格納されている。
【００５６】
続いて、求められたトナー消費量の予測値をもとにＣＰＵ９１はホッパモータ１７の駆動時間を決定し、ホッパモータ１７を駆動することによりホッパ１６から現像器内へトナーの補給を行う。トナー消費量に応じて、逐一トナー補給量を決定し現像器内へ補給を行うため、センサ等を用いることなくトナー濃度を一定の範囲内に制御することができる。
【００５７】
以上のように、ピクセルカウント値及びエッジカウント値を独立してカウントすることでトナー消費量を正確に予測することができるので、安価かつ正確に現像器内のトナー濃度を予測することができる。また、現像器内のトナー濃度を推定し、トナー濃度の減少に応じてトナー補給を行うことにより、現像器内のトナー濃度を一定水準に保ち、安定した画質の画像を出力し続けることができる。
【００５８】
尚、画像形成装置によっては、図３Ｄに示すように、主走査方向と副走査方向の解像度が異なる場合や、または主走査方向のエッジと副走査方向のエッジでドットの太り具合が異なる場合がある。この様な場合であっても、主走査方向と副走査方向のエッジ数を別々にカウントしているため、それぞれに異なる係数を乗じることにより、より正確なトナー消費量の予測を行うことができる。
【００５９】
この場合、より正確なトナー消費量の予測値は、下記の計算式（式２）により求めることができる。
【００６０】
T＝（Nd・Sd＋Ne1・Se1＋Ne2・Se2）×ａ  ・・・（式２）
ここで、Ｔ：トナー消費量、
Ｎｄ：１ページ当たりのピクセルカウント値、
Ｓｄ：１画素の面積、
Ｎｅ1：１ページ当たりの主走査方向のエッジカウント値、
Ｓｅ1：主走査方向における１エッジ当たりのはみ出し部分の面積、
Ｎｅ2：１ページ当たりの副走査方向におけるエッジカウント値、
Ｓｅ2：副走査方向における１エッジ当たりのはみ出し部分の面積、
ａ：単位面積当たりのトナー消費量、である。
【００６１】
尚、以上の実施の形態１は単色印刷の画像形成装置の場合についてのみ述べてきたが、これが多色印刷を行う画像形成装置になった場合においても、各色ごとに本実施の形態を適用すればよい。
【００６２】
また、実施の形態１では、１ページ単位でピクセルカウントおよびエッジカウントを行ってページことのトナー消費量を予測しているが、これが複数ページ単位、あるいは固定／可変領域ごとに予測を行ってもよい。
【００６３】
またさらに、本実施の形態１においてはウインドウ形成部を利用してエッジをカウントしているが、他の方法を用いてエッジのカウントを行ってもよい。この場合、ウインドウ形成部は必ずしも必要ない。
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、主走査方向及び副走査方向に対するドットの太りを考慮した、トナー消費量の予測方法について述べた。しかしながら、装置によっては図３Ｄに示したように、画素３０９に付着されるべきトナーが斜め四方３１０に対してもはみ出して付着される場合もある。このような場合には、上記実施の形態１の方法を用いた場合であっても誤差が生じてしまう。
【００６４】
そこで、本実施の形態2では、各ウインドウにおける印字画素の配置に基づいてトナーの消費量を予測する方法について説明する。尚、上記実施の形態１と共通する部分については説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態では、上記画像データ処理部９９において、印字画素カウント部１００及びエッジカウント部１０１に換えてパターン検出部１０５を備える。パターン検出部１０５には、２の９乗＝５１２個の比較回路、及び同じく５１２個のトナー消費予測パターンが設けられているが、理解に供するために４個として説明する。尚、ここで５１２個とは、３×３内にあり得るすべての印字パターンを網羅するための数値であり、例えば当該トナー消費予測パターンを回転処理することにより、約４分の１程度まで減少させることが可能である。
【００６６】
さて、図８に示すパターン検出部１０５内の比較回路１２３〜１２６の入力Aには、上記ウインドウ形成部１０４のレジスタ１２１より出力された３×３のウインドウを構成する９個の画素データが入力される。ただし、当該９個の画素データが入力される間隔は、上記ＣＫの3倍の間隔であり、例えば上記クロックジェネレーター１２２にて出力されるラッチクロックを図９のようにＣＫの3分の1にすることにより調節可能である。言い換えると、上記ウインドウ形成部１０４より出力される９個の画素データは、1画素毎ではなく、1ウインドウ毎にパターン検出部１０５に入力されるのである。
【００６７】
上記比較回路１２３〜１２６の入力Ｂには、レジスタ１２７〜１３０がそれぞれ接続され、各レジスタに記憶されたトナー消費予測パターンが入力される。尚、当該トナー消費予測パターンの２つの例を図１０Ａ、図１０Ｂに示す。当然、これらのトナー消費予測パターンは重複しないパターンとして５１２種類存在する。尚、図に示した矢印がエッジ部であり、この近傍にドットの太りが生じる。
【００６８】
上記比較回路１２３〜１２６は、上記入力Ａに入力されたウインドウと入力Ｂより入力されたトナー消費予測パターンとが一致した場合に１を出力し、当該出力がレジスタ１３１〜１３４に蓄積される。また、上述したラッチクロックに基づいて出力された値が、カウンタ１３５〜１３８に加算される。
【００６９】
例えば１ページ分の画像データの出力が完了すると、トナー消費量予測部１０６はカウンタ１３５〜１３８の値を参照することで当該１ページ内に含まれている、各トナー消費予測パターンに一致するウインドウの数を知ることができる。次に上記トナー消費量予測部１０６は、予め各トナー消費予測パターン毎に求められているトナー消費量と対応する上記カウンタの値とを乗算し、乗算結果すべてを加算する。これにより、当該ページ内での、図３Ｄに示した斜め四方３１０のドットの太りを考慮したトナー消費量を正確に算出することが可能になるのである。
【００７０】
即ち、本実施の形態２においては、パターンそれぞれのトナー消費量を予め有しているため、ウインドウを構成する画素数に対応するすべてのトナー消費予測パターンと比較することで高い精度でトナーの消費量の予測が可能である。
（実施の形態３）
上記実施の形態１では、主走査方向及び副走査方向に対するドットの太りを考慮した、またトナー消費量の予測方法について述べた。また、上記実施の形態２では、斜め四方のドットの太りを考慮したトナー消費量の予測方法について述べた。しかしながら、図３Ｃに示した孤立画素においては、通常の画素よりもトナーの消費量が少なくなることは上述したとおりである。このような場合には、上記実施の形態１及び２の方法を用いた場合であっても誤差が生じてしまう。
【００７１】
つまり、上記実施の形態１に示した技術においては孤立画素に対してもエッジ数＝４とカウントしてしまうため実際よりトナーの消費量を多く算出してしまう。また、実施の形態２においては、例えば図７における画素ｉ７０１の部分が印字画素であると検出された場合、図１１Ａに示すように孤立画素でなはないのか、または図１１Ｂに示すように孤立画素であるのかが判別できない。このため、トナー消費量の予測結果に誤差が生じてしまうのである。
【００７２】
そこで本実施の形態３では、上記実施の形態１に加えてパターン検出部を備える。ただし、本実施の形態３におけるパターン検出部は、上記実施の形態２とは異なり、斜端部カウント手段、及び孤立画素カウント手段を備える。
【００７３】
本実施の形態３におけるパターン検出部は、上記ウインドウ形成部１０４より３×３のウインドウを構成する９個の画素データを取得すると、当該画素データが４つのパターンに該当するか否かを判別する。当該４つのパターンを図１２Ａ〜Ｄに示す。
【００７４】
図１２Ａに示すパターンＡは、ウインドウ内のａ，ｂ，ｄ，ｅに対応する４つの画像データを、図１２Ｂに示すパターンＢは、ウインドウ内のｂ，ｃ，ｅ，ｆに対応する４つの画像データを、図１２Ｃに示すパターンＣは、ウインドウ内のｄ，ｅ，ｇ，ｈに対応する４つの画像データを、図１２Ｄに示すパターンＤは、ウインドウ内のｅ，ｆ，ｈ，ｉに対応する４つの画像データを判別する。
【００７５】
判別内容は、ｅに該当する部分が１（印字画素）であり、それ以外の部分が０（空白画素）であるか否かである。当該判別は、例えばＡＮＤ回路を用いることで容易に構成することができるため詳細は省略する。
【００７６】
上記各パターンに該当した場合には、斜端部カウント手段がそれぞれ１を斜端部カウント値に加算する。ただし、上記４つのパターンすべてに該当する場合には、孤立画素カウント手段が孤立画素カウント値に１を加算するが、上記斜端部カウント手段は斜端部カウント値への加算は行わない。以上の処理を、上記実施の形態１にて述べた処理に加えて行う。尚、上記検出の間隔は、上記ＣＫに基づく。
【００７７】
具体的には、例えば図１３Ａに示した、ｅとｆに該当する部分が印字画素である画像データを上記パターン検出部で処理すると、注目画素がｅの場合に、パターンＡ及びパターンＣに該当するために、斜端部カウント値＝２となる。つまり、点接する画素の斜め方向の端部１３０１、及び１３０２がカウントされたことになる。さらにｆが注目画素となった際には、パターンＢ及びパターンＤに該当するために、斜端部カウント値に２が加算されて４になる。ここでは、点接する画素の斜め方向の端部１３０３、及び１３０４がカウントされたことになる。尚、画像データの端部等は空白画素として処理するものとする。
また、図１３Ｂに示した、孤立画素である画像データを上記パターン検出部で処理すると、注目画素がｅの際にパターンＡ〜Ｄのすべてに該当するために、斜端部カウント値＝０、孤立画素カウント値＝１となる。
【００７８】
上記パターン検出部にて算出した斜端部カウント値と孤立画素カウント値、及び上記実施の形態１にて算出したピクセルカウント値、主走査方向のエッジカウント値、副走査方向のエッジカウント値を用いて、より正確なトナー消費量の予測値は下記の計算式（式３）により求めることができる。
【００７９】
T＝
（(Nd-Ne4)・Sd＋(Ne1- 2・Ne4）・Se1＋(Ne2- 2・Ne4）・Se2+Ne3・Se3+Ne4・Se4）×ａ・・・（式３）
ここで、
Ｔ：トナー消費量、
Ｎｄ：１ページ当たりのピクセルカウント値、
Ｓｄ：１画素の面積、
Ｎｅ1：１ページ当たりの主走査方向のエッジカウント値、
Ｓｅ1：主走査方向における１エッジ当たりのはみ出し部分の面積、
Ｎｅ2：１ページ当たりの副走査方向におけるエッジカウント値、
Ｓｅ2：副走査方向における１エッジ当たりのはみ出し部分の面積、
Ｎｅ3：1ページ当たりの斜端部カウント値、
Ｓｅ3：１斜端部当たりのはみ出し部分の面積、
Ｎｅ4：1ページ当たりの孤立画素カウント値、
Ｓｅ4：１孤立画素当たりの面積、
ａ：単位面積当たりのトナー消費量、である。
【００８０】
以上のように、パターン検出部により孤立画素を効率よく判別し、さらに斜め方向のドットの太りもカウントしている。これにより主走査方向、副走査方向、斜め方向それぞれのドットの太り、及び孤立画素によるトナー消費量の減少のすべてを考慮してトナー消費量を正確に予測可能である。結果として、誤差解消処理に必要な各手段を省くことが可能となり、画像形成装置全体のコストアップを計ることが可能になる。
【００８１】
また、誤差解消処理を行う場合であっても、その頻度は非常に少なくすることができるため、画像形成装置の印刷速度の向上を図ることが可能となる。
【００８２】
尚、本実施の形態３では、斜端部の誤差と孤立画素との誤差を両方とも解消する構成としているが、孤立画素でもトナー付着面積が小さくならない画像処理装置では、孤立画素のカウントは必ずしも必要ではない。また、孤立画素のカウントを行い、斜端部のカウントを省く構成としてもよいことは言うまでもない。
またさらに、本実施の形態３においてはウインドウ形成部を利用してエッジをカウントしているが、他の方法を用いてエッジのカウントを行ってもよい。この場合、ウインドウ形成部は必ずしも必要ない。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、トナー消費量を正確に予測することができるので、安価かつ正確に現像器内のトナー濃度を推定することができる。また、現像器内のトナー濃度を推定し、トナー濃度の減少に応じてトナー補給を行うことにより、現像器内のトナー濃度を一定水準に保ち、安定した画質の画像を出力し続けることができる。
【００８４】
さらに、主走査方向と副走査方向の解像度が異なる場合や、主走査方向のエッジと副走査方向のエッジでドットの太り具合が異なる場合であっても、主走査方向と副走査方向のエッジ数を別々にカウントしているため、より正確なトナー消費量の予測を行うことができる。
【００８５】
また、パターンそれぞれのトナー消費量を予め有しているため、ウインドウを構成する画素数に対応するすべてのトナー消費予測パターンと比較することで高い精度でトナーの消費量の予測が可能である。
【００８６】
またさらに、パターン検出部により孤立画素を効率よく判別し、さらに斜め方向のドットの太りもカウントしている。これにより主走査方向、副走査方向、斜め方向それぞれのドットの太り、及び孤立画素によるトナー消費量の減少のすべてを考慮してトナー消費量を正確に予測可能である。結果として、誤差解消処理に必要な各手段を省くことが可能となり、画像形成装置全体のコストアップを計ることが可能になる。
【００８７】
また、誤差解消処理を行う場合であっても、その頻度は非常に少なくすることができるため、画像形成装置の印刷速度の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の機器構成の概要を示す図
【図２】プリンタエンジン制御部の概要を示す図
【図３】ドットの太りの状態を示す図
【図４】蓄積手段とウインドウ形成手段の構成を示す図
【図５】主走査方向及び副走査方向のエッジフィルタを示す図
【図６】エッジフィルタ使用時の具体例を示す図
【図７】ウインドウ構成を示すイメージ図
【図８】パターン検出部の構成を示す図
【図９】ラッチクロックのタイミングを示す図
【図１０】パターンの構成例を示す図
【図１１】孤立画素判別時の具体例を示す図
【図１２】パターン検出部における検出パターンを示す図
【図１３】パターン検出部の処理の具体例を示す図
【符号の説明】
１６  ホッパ
１７  ホッパモータ
４０  画像形成装置
４１  現像器
７２  コントローラ
７３  プリンタエンジン制御部
９０  コントローラインタフェース
９１  ＣＰＵ
９２  ＲＯＭ
９３  ＲＡＭ
９９  画像データ処理部
１００  印字画素カウント部
１０１  エッジカウント部
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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