(57)【要約】【課題】      誤差の少ないトナー消費量を求めることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  各画素に形成されるドットのドットデータ(S26)を所定のパルス信号(PS)に変換するパルス変調部(27)と、パルス信号により画像を形成する印刷エンジンとを有する画像形成装置において、ドットデータをトナーカウントデータに変換するトナーカウントデータ変換手段(32)と、トナーカウントデータ(S32)をカウントするカウント手段(34)とを有するトナー消費量検出手段とを有する。そして、トナーカウントデータ変換手段(32)は、パルス変調部(27)と同等の変換特性を有する。パルス変調部と同等の変換特性を有するトナーカウントデータ変換手段を設けているので、カウント手段がカウントするデータが印刷エンジンでの画像形成に使用されるパルス信号と一致するデータになるので、トナー消費量の検出誤差を抑制することができる。【選択図】    図２
2005115090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素に形成されるドットのドットデータを所定のパルス信号に変換するパルス変調部と、当該パルス信号により画像を形成する印刷エンジンとを有する画像形成装置において、
前記ドットデータをトナーカウントデータに変換するトナーカウントデータ変換手段と、当該トナーカウントデータをカウントするカウント手段とを有するトナー消費量検出手段とを有し、
前記トナーカウントデータ変換手段は、前記パルス変調部と同等の変換特性を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ドットデータは、ドットサイズを示すデータであり、前記パルス変調部は前記ドットデータを前記ドットサイズに対応するパルス幅に変調するパルス幅変調回路であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記ドットデータは、ドットの濃度を示すデータであり、前記パルス変調部は前記ドットデータを前記ドット濃度に対応するパルス振幅に変調するパルス振幅変調回路であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記トナーカウントデータ変換手段は、それぞれ異なる変換特性を有する複数の変換ユニットを有し、前記パルス変調部として設定された設定信号に応じて、前記複数の変換ユニットのいずれかが選択可能に構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記トナー消費量検出手段は、前記カウント手段が積算したカウント値に所定の係数を乗算し、更に、当該乗算値に所定のオフセット量を加算して消費トナー量を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
各画素に形成されるドットのドットデータを所定のパルス信号に変換するパルス変調部と、当該パルス信号により画像を形成する印刷エンジンとを有する画像形成装置に設けられるトナー消費量検出装置において、
前記ドットデータをトナーカウントデータに変換するトナーカウントデータ変換手段と、当該トナーカウントデータをカウントするカウント手段とを有し、前記トナーカウントデータ変換手段は、前記パルス変調部と同等の変換特性を有することを特徴とするトナー消費量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー消費量を検出する画像形成装置及びそのトナー消費量検出装置に関し、特に、より高精度にトナー消費量を算出することができる画像形成装置及びそのトナー消費量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の１つであるカラーレーザプリンタやカラー複写機は、印刷データにより変調された光ビームにより感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像に記録材料である各色のトナーを静電的に吸着させ、印刷用紙に画像を形成する。かかる画像形成装置では、トナー消費量又は残量をユーザに知らせることが要請されている。したがって、カラー画像形成装置の場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各色のトナーがどれだけ消費されたかを印刷ジョブ毎に検出し積算する必要がある。また、モノクロ画像形成装置の場合も同様に、ブラックのトナーの消費量を監視する必要がある。
【０００３】
従来のトナー消費量検出方法として、印刷データを基に画像処理された画素毎のドットサイズを示すドットデータを印刷頁毎にカウントし、そのカウント値に所定の係数を乗算し且つ所定のオフセット値を加算して、トナー消費量を検出することが提案されている。例えば、下記特許文献１。
【０００４】
この先行技術によれば、プリンタの画像処理部において、印刷データから生成されるドットデータがパルス変調回路によりレーザ光の駆動パルス幅データまたは駆動パルス振幅データに変換されるが、そのパルス幅データは高速クロックに同期して出力されるので、それを精度良く検出することは困難であることから、パルス変調回路に入力されるドットデータをカウントし、そのカウント値に係数を乗算しオフセット値を加算してトナー消費量を検出する。係数とオフセット値はあらかじめ実験で求めておくことにより、トナー消費量の検出精度を高くすることができる。
【０００５】
また、パルス変調回路の１つであるパルス幅変調回路については、例えば、下記の特許文献２にその一例が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１６２８００号公報（２００２年６月７日公開）
【特許文献２】特開２００３−２３１２９３号公報（２００３年８月１９日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に開示されたトナー消費量の検出装置では、パルス変調回路に入力されるドットサイズを示すドットデータをカウントしているので、必ずしも正確なトナー消費量をカウントすることはできず、所定の誤差をなくすことはできない。すなわち、スクリーン処理などの二値化処理されたドットデータは、理論的なドットサイズを示すのみであり、パルス変調回路は、そのドットデータを入力しレーザ駆動用のパルス幅信号又はパルス振幅信号に変換し、印刷エンジンに供給する。したがって、トナー消費量は理論的なドットサイズデータではなく駆動パルス幅信号又はパルス振幅信号に依存する。ところが、パルス振幅回路の１つであるパルス幅変調回路の回路構成は千差万別であり、入力ドットデータと出力パルス幅信号とは必ずしも１対１に対応せず、何らかの関数の関係を有する。また、画像形成装置にはパルス変調方式として、パルス幅変調方式のほかにパルス振幅変調方式を採用するものがあるが、その場合もパルス振幅変調回路の入力ドットデータと出力信号とは１対１に対応しない。
【０００７】
したがって、理論的なドットサイズデータをカウントする従来例の方法では、高精度なトナー消費量を検出することができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、トナー消費量の検出誤差を少なくした画像形成装置及びそのトナー消費量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明の側面は、各画素に形成されるドットのドットデータを所定のパルス信号に変換するパルス変調部と、当該パルス信号により画像を形成する印刷エンジンとを有する画像形成装置において、
前記ドットデータをトナーカウントデータに変換するトナーカウントデータ変換手段と、当該トナーカウントデータをカウントするカウント手段とを有するトナー消費量検出手段とを有し、前記トナーカウントデータ変換手段は、前記パルス変調部と同等の変換特性を有することを特徴とする。
【００１０】
上記の発明の側面において、より好ましい実施例では、前記トナーカウントデータ変換手段は、それぞれ異なる変換特性を有する複数の変換ユニットを有し、前記パルス変調部として設定された設定信号に応じて、前記複数の変換ユニットのいずれかが選択可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記の発明の側面によれば、パルス変調部と同等の変換特性を有するトナーカウントデータ変換手段を設けているので、カウント手段がカウントするデータが印刷エンジンでの画像形成に使用されるパルス信号と一致するデータになるので、トナー消費量の検出誤差を抑制することができる。
【００１２】
更に、好ましい実施例では、装着されるパルス変調部の変換特性に対応する変換特性を複数の変換特性から選択することができるので、装着されうる異なるパルス変調部に共通に利用することができる。パルス変調部は、一例として但し限定されないが、パルス幅変調回路やパルス振幅変調回路などが適用され、画像形成装置に装着される回路の変換特性に対応する変換ユニットが適宜選択される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１４】
図１は、本実施の形態における画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、コンピュータやデジタルカメラなどのホスト１から供給される印刷データを受信し画像処理するコントローラ２０と、コントローラ２０により生成された画像形成のためのパルス信号ＰＳを供給され、それに基づいて画像を形成する印刷エンジン４０とを有する。コントローラ２０は、画像形成装置全体を制御するためのＣＰＵと、ＣＰＵに内部バス２３を介して接続され、ホスト１から印刷データを受信する入力インターフェース２１と、印刷データに含まれる画像データを格納する画像メモリ２２と、画像メモリ２２内に格納される画像データを画像処理する画像処理ユニット２４と、印刷エンジン４０への制御信号Ｓ３０を生成するエンジン制御部３０とを有する。制御信号Ｓ３０には、垂直同期信号や給紙開始信号のほか種々の制御信号が含まれる。
【００１５】
画像処理ユニット２４は、圧縮された画像データを解凍する解凍手段２５と、それにより解凍され画素に対応する階調値を有する画像データを、所定のスクリーンに応じて二値化処理をして、画素内に形成されるドットのサイズまたは濃度を示すドットデータＳ２６を生成するスクリーン処理部２６と、ドットデータをエンジン駆動用のパルス信号ＰＳに変換するパルス変調部２７とを有する。
【００１６】
このパルス変調部２７には、パルス幅変調方式の画像形成装置であれば、パルス幅変調回路が、パルス振幅変調方式の画像形成装置であれば、パルス振幅変調回路がそれぞれ設けられる。パルス幅変調回路の場合は、ドットデータＳ２６として主走査方向のドットサイズデータが生成され、パルス振幅変調回路の場合は、ドットデータＳ２６としてドットの濃度データが生成される。パルス幅変調方式の場合は、この主走査方向のドットサイズデータに対応したパルス幅データが、印刷エンジンに内蔵されるレーザ光を照射する画素内の領域を指定する。また、パルス振幅変調方式の場合は、ドットの濃度に対応したパルス振幅データが、エンジンに内蔵されるレーザ光強度を指定する。いずれの場合も、印刷エンジンに供給されるパルス信号ＰＳは、印刷エンジンで消費されるトナー量に対応する。
【００１７】
また、画像処理ユニット２４は、例えば、半導体集積回路であるＡＳＩＣにより構成されるが、パルス変調部２７を内蔵してもよく、または、破線で示されるように、画像処理ユニット２４の外部にパルス変調部２９を設けても良い。外付けされるパルス変調部２９は、例えばパルス変調ＬＳＩで構成される。
【００１８】
本実施の形態において、画像処理ユニット２４は、スクリーン処理部２６が生成するドットデータＳ２６を入力してトナー消費量を求めるトナー消費量検出部２８を有する。このトナー消費量検出部が算出したトナー消費量データＳ２８は、例えば印刷エンジン４０に供給され、印刷エンジンの印刷状況に応じて補正、修正される。そして最終的に求められたトナー消費量データまたはそれから求められるトナー残量データは、図示しない不揮発性メモリに記憶される。
【００１９】
図２は、本実施の形態におけるトナー消費量検出部の構成図である。トナー消費量検出部２８は、スクリーン処理部２６が各色毎に形成するドットデータＳ２６をトナーカウントデータＳ３２に変換するトナーカウントデータ変換手段３２と、そのトナーカウントデータＳ３２をカウントするカウンタ３４と、カウンタ３４により例えば１頁分のカウント値からトナー消費量データＳ３６を演算する演算回路３６とを有する。これらのトナーカウントデータ変換手段３２、カウンタ３４、演算回路３６には、頁開始信号及び終了信号や、どの色のドットデータかを示す色信号などが含まれる制御信号ＣＮＴが供給され、各色の１頁分のトナー消費量が検出される。
【００２０】
パルス変調部２７は、例えばパルス幅変調回路であれば、ドットデータＳ２６が画素内に形成されるドットサイズデータであり、そのドットサイズデータに対応する画素内の主走査方向のトナー付着領域を示すパルス信号ＰＳを生成する。
【００２１】
図３は、パルス変調部の一例であるパルス幅変調回路の特性を示す図である。図３（Ａ）は、パルス幅変調回路の入力ドットサイズデータＳ２６とそれに対応する画素内のドットサイズを制御するパルス幅信号ＰＳとの関係を示す。スクリーン処理部２６は、ＣＭＹＫそれぞれに対する各８ビットのドットサイズデータＳ２６を生成する。この８ビットのドットサイズデータのうち、上位の４ビットのみがパルス幅変調回路に供給され、１画素内の主走査方向のドットサイズを示すパルス幅信号ＰＳに変換される。図３の分解能が４ビットのパルス幅変調回路は、その回路構成から２の４乗、つまり１画素を１６分割した１７の状態を有する。但し、入力ドットサイズデータＳ２６が４ビットしかないので、０〜１５の１６の状態しか有しない。したがって、分解能が４ビットのパルス幅変調回路は、１６状態の入力に対して、１７状態の出力のうち１６状態の出力を対応させている。一般的に高濃度領域のほうが人間の目に目立ちにくいので、入力０（0000）〜１４（1110）は出力０／１６〜１４／１６に対応させ、入力１５（1111）を出力１６／１６に対応させている。
【００２２】
つまり、図３（Ａ）のパルス幅変調回路の特性を横軸入力値、縦軸出力値にして示すと、図３（Ｂ）に示される通り非線型である。この非線型の特性図から明らかなように、入力データＳ２６をそのままカウントすると、実際にパルス変調回路が生成する出力パルス幅信号ＰＳと異なる値をカウントすることになり、最大で１／１６（約７％）の誤差が含まれることになる。
【００２３】
図４は、３ビットの分解能を有するパルス幅変調回路の特性を示す図である。この例では、上位４ビットの入力ドットデータＳ２６に対して、８分割された９状態が出力パルス幅信号ＰＳとして出力される。したがって、入力ドットデータＳ２６に対して、出力パルス幅信号ＰＳは、階段状に変化している。この図から、入力１（0001）などの奇数に対してそれぞれ１／１６の誤差を有することが理解できる。つまり、パルス幅変調回路の特性は階段状の特性である。
【００２４】
図５は、２ビットの分解能を有するパルス幅変調回路の特性を示す図である。このパルス幅変調回路例では、上位３ビットの入力ドットデータＳ２６に対して、４分割された５つの状態が出力パルス幅信号ＰＳとして出力される。図５（Ａ）は、ドット位置が画素内で左右寄せされる場合の特性例であり、図５（Ｂ）は、ドット位置が画素内で中央に寄せられる場合の特性例である。いずれも、出力パルス幅は入力に対して階段状の特性を有する。
【００２５】
以上のように、パルス変調部の一例であるパルス幅変調回路は、画像形成装置によって異なる変調特性を有する。上記以外にも、図１で説明した外付けパルス変調部２９の場合は、８ビットのドットデータＳ２６の上位４ビットを、入力端子の上位４ビットと下位４ビットのそれぞれ接続して使用したり（４／８変換）、逆に、８ビットのドットデータＳ２６の上位６ビットを６ビット精度の外付けパルス幅変調部２９に接続したり（８／６変換）して使用される。但し、外付けパルス変調部２９は、８ビット入力データに対してリニアな６４分割されたパルス幅信号を生成する。したがって、ドットデータＳ２６と外付けパルス変調部２９の出力との間の接続態様により、パルス変調部は非線型な特性になっている。
【００２６】
パルス幅変調回路に限らず、パルス振幅変調回路においても、入力されるドットデータＳ２６とその出力パルス振幅信号ＰＳとの間には、非線型な特性が存在する。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、トナーカウントデータ変換手段３２が、パルス変調部２７と同等の入出力特性を有し、その入出力特性にしたがって８ビットのドットデータＳ２６を８ビットのトナーカウントデータＳ３２に変換する。そして、このトナーカウントデータがカウンタによりカウントされる。
【００２８】
図６は、本実施の形態におけるトナーカウントデータ変換手段の構成図である。このトナーカウントデータ変換手段の例は、異なるパルス変調部にそれぞれ対応する変換特性を有する複数の変換ユニットが設けられ、それらの変換ユニットがセレクタ３２０，３２１により適宜選択される。このセレクタの選択を制御するのは、図２に示されるパルス変調回路設定レジスタに設定された設定データＳ３８である。つまり、前述したとおり、同じ画像処理ユニット２４に対して、内蔵されるパルス変調部２７として、図３，４，５に示したようなパルス幅変調回路が適宜採用される。また、同じ画像処理ユニット２４に対して、外付けのパルス変調部２７に対して、異なる入力端子接続が行われる。このように、使用されるパルス変調部２７，２９に対応して、パルス変調回路設定レジスタ３８に対応する設定データＳ３８が設定される。そして、この設定データＳ３８に応じてセレクタ３２０，３２１が適合する変換ユニットの出力を選択する。
【００２９】
図６の変換手段３２は、内蔵されるパルス幅変調回路のバリエーションに対応して、変換ユニットとして３つの変換テーブルＡ，Ｂ，Ｃを有する。変換テーブルＡは、図３に示した４ビットの分解能（１６分割）のパルス幅変調回路と同じ変換特性を有するテーブルであり、変換テーブルＢは、図４に示した３ビットの分解能（８分割）のパルス幅変調回路と同じ変換特性を有するテーブルであり、変換テーブルＣは、図５に示した２ビットの分解能（４分割）のパルス幅変調回路と同じ変換特性を有するテーブルである。
【００３０】
図７は、上記３つの変換テーブルの例を示す図である。この変換テーブルでは、１６進法でデータが表記されている。８ビットの入力Ｓ２６の上位４ビットに対して、８ビットの変換データがそれぞれ示されている。４ビットの分解能のパルス幅変換回路に対応するテーブルＡでは、入力0x〜Exはリニアな出力00〜E0に変換され、入力Fxはノンリニアな出力FFに変換される。３ビットの分解能のパルス幅変換回路に対応するテーブルＢでも、同様に図４と同じ特性で変換される。そして、２ビットの分解能のパルス幅変換回路に対応するテーブルＣは、左右寄せの場合と中寄せの場合と２つの変換テーブルを有し、図５と同じ特性で変換される。
【００３１】
したがって、これらの変換テーブルにより、入力ドットデータＳ２６を、パルス変調部の出力パルス信号に対応するトナーカウントデータに変換することができる。
【００３２】
図６の変換手段３２は、更に、外付けされるパルス幅変換回路のバリエーションに対応して、変換ユニットとして２つの変換回路Ａ，Ｂを有する。変換回路Ａは、８／６変換される例に対応し、変換回路Ｂは、４／８変換される例に対応する。
【００３３】
図８は、上記２つの変換回路Ａ，Ｂの回路図である。変換回路Ａは、８ビットのドットデータＳ２６の上位６ビットはそのままで、下位２ビットを全て「０」にして、８ビットのトナーカウントデータＳ３２に変換する回路である。また、変換回路Ｂは、８ビットのドットデータＳ２６の上位４ビットを出力のトナーカウントデータＳ３２の上位４ビットと下位４ビットに割り当てて変換する回路である。つまり、変換回路Ａ，Ｂは、外付けのパルス幅変換回路２９の入力端子への接続に起因する特性と同じ変換特性を有する。
【００３４】
上記の実施の形態では、パルス変調部２７としてパルス幅変調回路を例にして説明したが、パルス振幅変調回路の場合も、それぞれ採用されるパルス振幅変調回路の特性に対応したトナーカウントデータ変換手段を設けることで、誤差の少ないトナーカウントデータに変換することができる。
【００３５】
このようにして誤差の少ない８ビットのトナーカウントデータＳ３２が、カウンタ３４にて、例えば各色１頁分がカウントされる。そして、カウント値Ｓ３４に対して、演算回路３６にて、あらかじめ実験で求めている係数を乗算され、オフセット値を加算され、トナー消費量データＳ３６として出力される。この演算方法は、前述の特許文献１に開示される通りである。
【００３６】
上記実施の形態では、画像処理ユニットの二値化処理部としてスクリーン処理部を例にして説明したが、本発明はそれに限定されず、誤差拡散法により二値化されてドットサイズデータを生成する場合でも良い。いずれの二値化処理方式であっても、画素内のドットのサイズや濃度を示すドットデータがパルス変換部２７にて印刷エンジンの画像形成のパルス信号ＰＳに変換される場合に、そのパルス変換部の変換特性と同等の変換特性を有するトナーカウントデータ変換手段を設けることで、実際に消費されるトナー量と同等で誤差が少ないトナーカウントデータＳ３２を生成することができる。したがって、このトナーカウントデータＳ３２をカウントしてトナー消費量を求めることで、より高精度にトナー消費量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態における画像形成装置の構成図である。
【図２】本実施の形態におけるトナー消費量検出部の構成図である。
【図３】４ビットの分解能を有するパルス幅変調回路の特性を示す図である。
【図４】３ビットの分解能を有するパルス幅変調回路の特性を示す図である。
【図５】２ビットの分解能を有するパルス幅変調回路の特性を示す図である。
【図６】本実施の形態におけるトナーカウントデータ変換手段の構成図である。
【図７】３つの変換テーブルの例を示す図である。
【図８】変換回路Ａ，Ｂの回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｓ２６：ドットデータ、ＰＳ：パルス信号、Ｓ３２：トナーカウントデータ
２０：コントローラ、２４：画像処理ユニット、２７：パルス変調部
２８：トナー消費量検出部、４０：印刷エンジン
【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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