(57)【要約】【課題】より正確なトナー消費量推定値を提供する。【解決手段】ディジタル電子写真プロセスにおけるトナー使用量推定方法を提供する。まず印刷された画像における画素計数値及び画素遷移計数値を用いて画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算する（３２）。計算した比率に基づきトナー消費量推定値を提供する（３４，３６）。【選択図】図１
2005092202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷された画像における画素計数値及び画素遷移計数値を用いて画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算するステップと、
前記比率に基づきトナー消費量推定値を提供するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
プリンタ内のコントローラを用い画素計数値及び画素遷移計数値から１ページ当たり画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算するステップと、
前記比率に基づき画素計数値に所定の画素当たり消費重量を乗ずることにより１ページ当たりトナー消費重量を得るステップと、
カートリッジ内における従前の残存トナー重量から前記トナー消費重量を減ずることにより今回の残存トナー重量を求めメモリ内に格納するステップと、
残存トナー重量からパーセンテージデータを計算して顧客可換型ユニットモニタに送信するステップと、
を有するトナー使用量推定方法。
【請求項３】
１ページ当たり画素計数値に対する画素遷移計数値の比率に基づき画素計数値に所定の画素当たり消費重量を乗ずることにより１ページ当たりトナー消費重量を得るステップと、
カートリッジ内における従前の残存トナー重量から前記トナー消費重量を減ずることにより今回の残存トナー重量を求めメモリ内に格納するステップと、
残存トナー重量からパーセンテージデータを計算して顧客可換型ユニットモニタに送信するステップと、
を有するトナー使用量推定方法。
【請求項４】
印刷された画像における画素計数値及び画素遷移計数値を用いて画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算する論理回路と、
前記比率に基づきトナー消費量を推定するコントローラと、
を備えるプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素計数値及び画素遷移計数値を用いてトナーガスゲージを生成する方法に関する。本発明は、特に、画素遷移計数値を用いることによって、単純に画像種別に基づきトナー消費画素数を計算する方法に比べ正確に、トナー消費量を推定できるようにする方法に関する。本発明は、更に、同じ画素数でも画像種別によりトナー消費重量が異なるというフリンジフィールド現像効果への対処に関する。本発明は、また、画素遷移計数値（レーザのオンオフ又はオフオン）をモニタすることにより、フォトレセプタ上に露出中の画像種別を判別し、トナー使用量をより正確に推定できるようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な電気写真印刷プロセスにおいては、光導電部材を実質的に均一な電位に荷電することによって、その表面に露光性を付与する。荷電された光導電部材は照射領域において部位選択的に露出されてその部位の電荷を失い、これにより光導電部材上に静電潜像が記録される。光導電部材上に静電潜像が記録された後、現像剤との接触によってこの潜像は現像される。即ち、トナー粒子が潜像に吸引され光導電部材上にトナーパウダー画像が形成される。このトナーパウダー画像は光導電部材からコピーシート上に転写される。更に、トナー粒子を加熱することによってトナーパウダー画像はコピーシート上に永久的に固着される。
【０００３】
ディジタル電子写真プリンタ（本願ではコピー機も含む）におけるプロセスコントロールソフトウエアでは、画像毎の画素実数及びその分布に関する情報を利用できる。画素計数値を用いることによって、所与の画像を現像する際に用いたトナーの量を推定することができる。トナー消費量を表す推定値は、デュアルコンポーネントシステムにおいては現像剤ハウジングへのトナーの追加等の制御に使用することができ、また、シングルコンポーネントシステムにおいてはＥＰカートリッジ内における残存トナー量の指示・表示に使用することができる。
【０００４】
例えばデュアルコンポーネントシステムにおいては、印刷品質を保持するため、通常、マシン動作中はトナー濃度を保持する。これは、現像剤ハウジングへのトナーの追加を、画像形成シーケンス全体に亘って“制御された形で”行わねばならないことを、意味している。また、シングルコンポーネントシステムにおいては、トナー消費量は通常はモニタされており、“寿命終焉”が近いときはユーザに対して警報信号が発せられる。そのため、ディジタル電子写真エンジンにおいては、印刷された画素数から使用されるトナー量を大略的に導出する。即ち、単純な画素計数値を用い、現像された画素についてはその全面積が現像されたと想定して、次の式
（数１）
Ｍｔ＝Ｎｐ×Ａｐ×ＤＭＡｍａｘ
に従い現像されたトナー重量を算出する。この式中、Ｍｔは現像されたトナー重量、Ｎｐは現像された画素数、Ａｐは各画素の面積、ＤＭＡｍａｘは現像できる最大のＤＭＡ（Developed toner Mass Area）値である。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３４９３７７号明細書
【特許文献２】米国特許第５８６７１９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この式においては、テキスト／ラインか、ハーフトーンか、ソリッドエリアか、といった画像種別は、考慮に入れられておらず、従って画像種別によるトナー消費重量の相違は考慮に入れられていない。そのため、この式により得られる推定値は不正確なものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の方法は、印刷された画像における画素計数値及び画素遷移計数値を用いて画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算するステップと、比率に基づきトナー消費量推定値を提供するステップと、を有する。
【０００８】
本発明のトナー使用量推定方法は、プリンタ内のコントローラを用い画素計数値及び画素遷移計数値から１ページ当たり画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算するステップと、比率に基づき画素計数値に所定の画素当たり消費重量を乗ずることにより１ページ当たりトナー消費重量を得るステップと、カートリッジ内における従前の残存トナー重量からトナー消費重量を減ずることにより今回の残存トナー重量を求めメモリ内に格納するステップと、残存トナー重量からパーセンテージデータを計算して顧客可換型ユニットモニタに送信するステップと、を有する。
【０００９】
本発明のトナー使用量推定方法は、１ページ当たり画素計数値に対する画素遷移計数値の比率に基づき画素計数値に所定の画素当たり消費重量を乗ずることにより１ページ当たりトナー消費重量を得るステップと、カートリッジ内における従前の残存トナー重量からトナー消費重量を減ずることにより今回の残存トナー重量を求めメモリ内に格納するステップと、残存トナー重量からパーセンテージデータを計算して顧客可換型ユニットモニタに送信するステップと、を有する。
【００１０】
本発明のプリンタは、印刷された画像における画素計数値及び画素遷移計数値を用いて画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算する論理回路と、比率に基づきトナー消費量を推定するコントローラと、を備える。
【００１１】
そこで、本発明に係るトナー使用量推定方法においては、印刷された画像における画素計数値及び画素遷移計数値を用いて、画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算する。更に、計算した比率に基づきトナー消費量推定値を提供する。これによって、ディジタル電子写真プロセスにおけるトナー使用量をより正確に推定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、プリンタイメージング材料使用量計算システムの模式的フローチャートを示す。図１に示したシステムはシングルコンポーネントの非磁性トナー現像システムである。但し、一般に、イメージング現像材料即ちトナーの消費量のモニタは、各種の画像発生器（例えばレーザビーム、ＬＥＤアレイ若しくはバー、バイアスされた電極、イオン発生器、印刷ヘッド等のような各種の画像発生器）がディジタル画像入力信号に基づきイメージング部材上に静電潜像を電気的に形成し、その静電潜像が既知の現像剤により現像されるような、各種の静電電子プリンタ及び／又はディジタルコピー機向けに、役立てることができる。ここでいうイメージング部材は例えば光導電ドラム乃至ベルトである。現像された画像は通常はコピーシート上に転写される。このシステムはカラープリンタ及び／又は白黒プリンタにおいて使用することができる。
【００１３】
図１に示すように、電子プリンタは、有機光導電ドラム２２及びそれを荷電させるための荷電ローラ１８を備えている。光導体の表面は、イメージャＲＯＳ（ラスタ光学スキャナ）１４により（例えば走査レーザのオンオフにより）イメージング（画像化）され、プリンタコントローラ１６により駆動される。これにより形成された潜像は、送給ローラ２６により送給されたトナーを用いて現像剤ローラ２４により現像される。トナー消費量データは、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）から構成されるＣＲＵＭ（Customer Replaceable Unit Monitor:顧客可換型ユニットモニタ）２８内に格納される。以上に付番した部材は何れも従来から知られているので、ここではその細部については説明しない。
【００１４】
更に図１に示すように、プリンタコントローラ１６は印刷すべき画像を発生させ、その電子画素乃至ビットのストリーム（ビデオデータ）１６ａをイメージャＲＯＳ１４に送る一方、当該データは１６ｂとして分岐され、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）ユニット３０に送られる。ＦＰＧＡ３０においては、計数によって１ページ当たり画素計数値及び画素遷移計数値が共に導出される（３０）。このＦＰＧＡの機能は、コントローラと印刷エンジンとの間のインタフェースである。印刷エンジンに送られたビデオデータはＦＰＧＡ内の画素カウンタにも送られ、この画素カウンタは、そのページ上における“Ｏｎ”画素をたどり計数することによって、そのページにおける画素計数値を求める。ＦＰＧＡを構成するもう一つのカウンタ乃至レジスタ、即ち画素遷移カウンタは、水平走査方向に沿って“１から０へ”又は“０から１へ”の遷移のみを計数することによって、そのページにおける画素遷移計数値を求める。次に、コントローラは、１ページ当たりでの画素計数値に対する画素遷移計数値の比率を計算する（３２）。計算結果、即ち画素計数値に対する画素遷移計数値の比率から、直ちに１画素当たりトナー消費重量が導出され（３４）、更には１ページ当たりトナー消費重量が計算される（３４）。１ページ当たりトナー消費重量は従前のトナー残存重量から減ぜられ、それによって新たなトナー残存重量がパーセンテージデータとして導出される（３６）。
【００１５】
また、１ページ当たりトナー消費重量ひいてはトナーガスゲージにおけるトナー残存重量を推定すべく、様々な種類の画像について、予め経験的なやり方によって、１画素当たりトナー消費重量を決定しておく。例えば、任意の１台のプリンタについて考えると、テキスト画像か、ハーフトーン画像か、それともソリッドエリア画像かによって、１画素当たりトナー消費重量や画素計数値に対する画素遷移計数値の比率は変化するが、これらトナー消費重量や計数値比率は、ある１台の試験機において様々な種類の画像について画素計数値及び画素遷移計数値を導出しトナー使用量を計算することにより、直ちに経験的に決定できる（なお、その際には適当なエリア画像被覆率及び濃度を設定する）。即ち、フリンジフィールド効果の現れ方は、フォトレセプタにおける充放電レベル、現像及び現像剤バイアスレベルシステム、トナー等の相違によって、プリンタ毎に異なる。また、ある与えられた画像についての画素遷移計数値及び画素計数値は、イメージャスポットサイズや間隔乃至解像度（１インチ当たり画素数）や走査速度（レーザビームにおけるスイープ速度や、ＬＥＤ画像バーにおけるオンオフ速度及びＬＥＤ間隔）により、プリンタ毎に異なる。そのため、ある１台の試験機を定め、その試験機によって、画像種類毎に１画素当たりトナー消費重量を導出しておく。
【００１６】
所与のプリンタについて、純粋なテキストにおける１画素当たりのトナー消費重量及び計数値比率（＝画素遷移計数値／画素計数値）を得るには、例えば、次に示す（ａ）から（ｆ）までの処理を用いればよい：
（１）純粋なテキスト    使用するテストパターン：ファイル番号１
ファイル内の画素数＝１．３４５×１０6個
処理：
（ａ）実行実験に先立ちＣＲＵ（トナーカートリッジ）の重さを量る（例えば２５００グラム）。
（ｂ）レターサイズ又はＡ４サイズの用紙を１０００枚印刷する。
（ｃ）テスト後、エンジンにて使用したプロファイルにおける画素数及び画素遷移数の計数値を取得し、比率＝画素遷移計数値／画素計数値を決定する。
（ｄ）１０００枚印刷後のＣＲＵの重さを量る。
（ｅ）１０００枚当たりのトナー消費重量ひいては１枚当たりのトナー消費重量を取得し、１枚当たりトナー消費重量を１枚当たり画素数によって除することにより１画素当たりトナー消費重量（単位：ナノグラム（１０-9ｇ））を取得する。
（ｆ）（ａ）から（ｅ）までを５回繰り返すことによって、１画素当たりトナー消費重量の平均値Ｍ１並びに比率＝画素遷移計数値／画素計数値の平均値Ｒ１を求める。
【００１７】
上述した処理において示した数値は本願中における他の数値と同様に説明のための数値であり一例に過ぎない。例えば、印刷枚数は１０００枚に限らず充分に多くの枚数にすればよいし、ステップ（ｆ）における繰り返し回数は特に５回には限られない。また、純粋なテキスト、純粋なハーフトーン及び純粋なソリッドエリアと称するものは、それぞれ、分離したときテキスト画像になる画像、分離したときハーフトーン画像になる画像又は分離したときソリッドエリア画像になる画像により構成される標準的なパターンのことである。次に、同じプリンタについて、純粋なハーフトーンにおける１画素当たりのトナー消費重量及び計数値比率（＝画素遷移計数値／画素計数値）を得るため、例えば次の処理を実行する：
（２）純粋なハーフトーン    使用するテストパターン：ファイル番号２
ファイル内の画素数＝１．３４５×１０6個
処理：
純粋なテキストについての処理と同様の処理を繰り返すことによって、純粋なハーフトーンについて、１画素当たりトナー消費重量の平均値Ｍ２並びに比率＝画素遷移計数値／画素計数値の平均値Ｒ２を求める。
【００１８】
同様に、純粋なソリッドエリアにおける１画素当たりのトナー消費重量及び計数値比率（＝画素遷移計数値／画素計数値）を得るため、例えば次の処理を実行する：
（３）純粋なソリッドエリア    使用するテストパターン：ファイル番号３
ファイル内の画素数＝１．３４５×１０6個
処理：
純粋なテキストについての処理と同様の処理を繰り返すことによって、純粋なソリッドエリアについて、１画素当たりトナー消費重量の平均値Ｍ３並びに比率＝画素遷移計数値／画素計数値の平均値Ｒ３を求める。
【００１９】
標準的テストパターンを用いた各種画像種別についての１画素当たりトナー消費重量を認証・確認するためには、例えば次のステップ（ａ）から（ｆ）までを含む処理を実行する：
使用するテストパターン：ファイル番号４（標準的テストパターン）
ファイル内の画素数＝１．３４５×１０6個
標準的なテストパターンの例：（１）テキスト＝７６．１７％
画素数＝１．０２１４×１０6個
（２）ハーフトーン＝５．２８％
画素数＝０．０７０８×１０6個
（３）ソリッドエリア＝１８．５５％
画素数＝０．２４８８×１０6個
処理：
（ａ）試験開始前のＣＲＵの重さを量る。
（ｂ）レターサイズ又はＡ４サイズの用紙を１０００枚印刷する。
（ｃ）１０００枚印刷完了後のＣＲＵの重さを量る。
（ｄ）テスト後、画素数及び画素遷移計数値を取得し、比率＝画素遷移計数値／画素計数値を決定する。
（ｅ）１０００枚当たりのトナー消費重量ひいては１枚当たりのトナー消費重量を取得し、１枚当たりトナー消費重量を１枚当たり画素数によって除することにより１画素当たりトナー消費重量（単位：ナノグラム（１０-9ｇ））を取得する。
（ｆ）（ａ）から（ｅ）までを５回繰り返すことによって、１画素当たりトナー消費重量の平均値Ｍ４並びに比率＝画素遷移計数値／画素計数値の平均値Ｒ４を求める。
【００２０】
各画像種別についての１画素当たりトナー消費重量の正確さを認証・確認するための式としては、次の式を使用できる：
（数２）
１．０２１４×１０6個×Ｍ１＋０．０７０８×１０6個×Ｍ２＋０．２４８８×１０6個×Ｍ３＝標準的テストパターン１についての実際の１枚当たりトナー消費重量
【００２１】
図２Ａに、上述した実験により得られる単純なルックアップテーブル４０を示す。このルックアップテーブル４０中、４２は画素遷移計数値／画素計数値、４３は１画素当たりトナー消費重量であり、それぞれ画像種別毎に表してある。このルックアップテーブル４０においては、各画像種別に関する数値が、画素遷移計数値／画素計数値（４２）が小さいものから順に、即ち純粋なソリッドエリア（４４）、純粋なテキスト／ライン（４６）、純粋なハーフトーン／グレースケール（４８）の順に、並べてある。より正確な結果を得るためには、図２Ｂに示すように、画素遷移計数値／画素計数値（４２）及び１画素当たりトナー消費重量（４３）に加えて、混合比に応じて拡張したソリッドエリア４４、テキスト４６及びハーフトーン４８に付する番号として割当ルックアップ番号（５５）を設けた、より精細なルックアップテーブル５０を使用する。数値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は実験的に決定する。番号１，３，６，７，９に対応づける数値はこの実験結果に基づき比例案分により決定する。図２Ｃに示すルックアップテーブル６０は、数値を決定した後の状態における図２Ｂのルックアップテーブル５０である（なお数値は任意のものであり一例に過ぎない）。必要であれば、テーブルをより精細なものにすることもできる。これらの数値はコントローラ内に、又はプリンタ内の他の不揮発性メモリ（ＮＶＭ）内に、格納しておけばよい。
【００２２】
また、装着当初、トナーカートリッジ２０は、このシステム内のプリンタ１０にとり既知である特定の即ち一定の初期トナー量にて充填されている。この数値は、例えば画素計数値或いは実際のトナー重量として、コントローラ１６内に格納しておく。ＣＲＵＭ２８自身はＥＥＰＲＯＭでありプリンタ１０内に実装されたとき読み取りができるようコード又は配線できる。トナー使用量の計算及び推定に当たっては、次の処理（ａ）から（ｅ）が、前述のようにして得た実験値に基づいて実行される：
（ａ）特定ＣＲＵトナー寿命に従いＣＲＵにおけるトナー所要量をロードする。例えば、１０ＫのＣＲＵであれば、Ｍ４×１．３４５×１０6個×１００００グラム＋所定非使用トナー量を、トナー所要量としてロードする。
（ｂ）ランダムな画像パターンを印刷した後、比率＝画素遷移計数値／画素計数値を求め、ルックアップテーブル上の数値又はコード化されている割当値と比較して、対応する１画素当たりトナー消費重量を取得する。
（ｃ）この値をこのページの画素計数値に乗じてこのページについてトナー消費重量を求める。
（ｄ）このトナー消費重量の値を、ＣＲＵ内における従前の残存トナー重量（最初の合計重量又は前回重量）から減ずることにより、最新の残存トナー重量を求める。この値は残存トナー量のパーセンテージで表示される。
（ｅ）別の画像パターンを発生させたとき、残存トナー重量パーセンテージの値が実際の残存トナー重量と整合していない場合、残存トナー重量パーセンテージから見てトナーがまだ残存しているのであれば結果が削除され、整合という結果が得られるまで、ルックアップテーブル上の数値又はコード化されている割当値が修正される。
【００２３】
また、各ページが印刷される毎に、そのページについての画素計数値及び画素遷移計数値がＦＰＧＡにおいてモニタされる。これらの計数値はコントローラにより読み取られ、そのページについて比率＝画素遷移計数値／画素計数値が求められ、その結果に基づき且つ所定の比率をキーとして、そのページについて平均的な画像種別（テキスト、ハーフトーン及びソリッドエリア）に係る推定値が決定される。そして、そのページについての画素数が、その画像種別について予め決定されている１画素当たりトナー消費重量に乗ぜられる。結果として得られるトナー量は前回のトナー残存量から減ぜられる。このようにして得られる新たなトナー残存量はセーブされ、ＣＲＵＭに送られて格納される。画素計数値及び画素遷移計数値がコントローラにより読み取られた後、ＦＰＧＡは次のジョブに向けリセットされる。この処理が、残存トナー重量が警報レベルに達するまで繰り返されると、“トナー僅少”信号が発生し、これによって、ユーザは、トナーが“寿命”に近いとの警報を受けることとなる。以上の処理は、更に、計算によって得られる残存トナー重量が０になるまで、即ちトナーカートリッジが空になるまで繰り返される。即ち、プリンタにより画像を印刷するたびに、最初の実装量を初期値として、また従前の残存量を計算に用いて、当該計算により得られるトナー使用量を順次減じていくことにより、“トナー不足”表示が自動的に行われる。この過程において、トナーコンテナを対象とした実測は必要でない。
【００２４】
以上述べた方法は、トナー供給部若しくはディスペンサ又は関連する配線部分にて光学、音響、トルク、重量その他のセンサによるトナー僅少乃至不足検出を行うシステムに比べ、実質的に、ハードウエアコスト低減効果、修理保守コスト低減効果を有する。
【００２５】
以上、特定の実施形態について説明してきたが、本発明においては以上の実施形態についていわゆる当業者が理解しうる代替物、修正物、変形物、改良、実質的な等価均等物、或いは応用が存在しうる。従って、この明細書に添付して提出する特許請求の範囲は、そのような代替物等を包含するよう、解釈又は補正に当たって認定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンタイメージング材料使用量計算システムの模式的フローチャートである。
【図２Ａ】画素計数値と画素遷移計数値との関係を画像種別毎に表したルックアップテーブルを示す図である。
【図２Ｂ】より精密な結果を得るため図２Ａのルックアップテーブルをより精細化したルックアップテーブルを示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｂのルックアップテーブルに数値例を入れたルックアップテーブルを示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  電子プリンタ、１６  プリンタコントローラ、２８  ＣＲＵＭ（顧客可換型ユニットモニタ）。
【図１】
2005092202.tif 000003
【図２Ａ】
2005092202.tif 000004
【図２Ｂ】
2005092202.tif 000005
【図２Ｃ】
2005092202.tif 000006