(57)【要約】【課題】トナー濃度もしくはトナーの消費量をリアルタイムで正確かつ容易に測定をすることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】第１カウンタ７５は、画像を４画素×４画素からなる複数の第１小領域に区切り、第１小領域毎に、第１小領域内の書込み画素を計数する。同時に、第２カウンタ７６は、第１小領域に対して水平方向及び垂直方向に一定画素数だけ遅延した第２小領域を求め、第２小領域内の書込み画素を計数する。演算回路７８は、第１小領域毎に、第１カウンタ７５により計数された第１小領域内の書込み画素数と第２カウンタ７６により計数された第２小領域内の書込み画素数との和を１／２にして、書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値を求める。演算回路７８は、各第１小領域の値を積算して、この積算値をトナー消費量として求める。【選択図】図１
2009168945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データによって示される画像を潜像として潜像担持体上に形成し、トナーを潜像担持体に供給して、トナーにより潜像担持体上の潜像を可視化する画像形成装置において、
前記画像データによって示される画像を複数の小領域に区切り、小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の書込み画素密度を求めて、この書込み画素密度に基づいてトナー消費量を求める演算手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の書込み画素密度を求めると共に、画像濃度もしくは書込み画素数を求め、書込み画素密度、及び画像濃度もしくは書込み画素数に基づいてトナー消費量を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記演算手段は、小領域の書込み画素数を計数する第１計数手段と、前記小領域から各画素の並びの行方向もしくは列方向にずれた他の小領域の書込み画素数を計数する第２計数手段と、前記第１計数手段により計数された書込み画素数と前記第２計数手段により計数された書込み画素数との和を求め、この和の１／２の値を書込み画素密度及び書込み画素数とし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】
前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の解像度に応じて、前記行方向もしくは列方向への他の小領域のずれ量を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の解像度に応じて、前記小領域のサイズを変更することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の種類に応じて、前記行方向もしくは列方向への他の小領域のずれ量を変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の種類に応じて、前記小領域のサイズを変更することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記演算手段は、前記第１計数手段により計数された書込み画素数及び前記第２計数手段により計数された書込み画素数のいずれかを重み付け係数により補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成装置は、各色の画像データによって示される各色の画像からなるカラー画像を形成し、
前記演算手段は、各色の画像別に、トナー消費量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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーにより潜像担持体上の潜像を現像して可視像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子写真方式の画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ等がある。この画像形成装置においては、静電潜像を感光体上に形成し、トナーにより感光体上の静電潜像を現像して、感光体上にトナー像を形成し、トナー像を感光体から記録用紙に転写し、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙上に定着させている。
【０００３】
静電潜像を現像する現像装置としては、トナーとキャリアを混合してなる２成分現像剤を用いるものがある。この現像装置では、２成分現像剤を現像容器に収容しておき、２成分現像剤を現像容器から感光体に供給して、２成分現像剤のトナーにより感光体上の静電潜像を現像する。また、２成分現像剤のトナーの消費によりトナー濃度が低下すると、画像品質が低下するので、トナーを補給して、トナー濃度を略一定に保っている。
【０００４】
従来は、例えば、予め定められた画像濃度でパッチ状の静電潜像を感光体ドラム等の静電潜像像担持体上に形成し、これを現像してパッチ状の可視画像（トナー像）を形成し、この可視画像にＬＥＤの赤外光を照射して、その反射光をホトダイオードで受光し、ホトダイオードの受光出力に基づいて可視画像の濃度を検知し、この検知した可視画像の濃度に応じて２成分現像剤のトナーを補給していた。この可視画像の濃度は、２成分現像剤のトナー濃度に対応することから、この可視画像の濃度を基準値と比較して、トナー濃度を判定することができ、その判定較結果に応じてトナーの補給量を制御すれば、トナー濃度を略一定に保つことができる。
【０００５】
あるいは、画像データによって示される画像を複数の小領域に区切り、小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の画素数を求め、この書込み画素の画素数に基づいてトナー消費量を求め、この消費量の分だけ、トナーを補給していた。尚、トナーにより可視化される画素を書込み画素と称し、可視化されない白抜きの画素を非書込み画素と称する。
【０００６】
例えば、図８に示すようにスキャナ１０１や画像生成回路１０２からの画像データを画像処理回路１０３に入力し、ここで画像データを処理してから、画像データを印字処理部１０４及びトナー消費量カウンタ１０５に出力する。印字処理部１０４では、先に述べたように静電潜像を感光体上に形成し、トナーにより感光体上の静電潜像を現像して、トナー像を感光体から記録用紙に転写し、トナー像を記録用紙上に定着させる。また、トナー消費量カウンタ１０５では、画像データを入力すると共に、水平同期信号及び垂直同期信号を入力し、水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、画像データによって示される画像を４×４画素の小領域に分割し、小領域毎に、書込み画素の画素数を求め、この書込み画素の画素数に基づいてトナー消費量を求め、このトナー消費量をトナーの補給機構（図示せず）に出力する。
【０００７】
また、特許文献１では、画像データによって示される画像を複数の判定領域に分割し、判定領域毎に、判定領域における画像の平均濃度、領域内画像のエッジパターンから区別した画像種類、及び画像の空間周波数等を測定し、この測定結果からトナーの消費量を求めていた。
【特許文献１】特開平０６−１１９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のようにパッチ状の可視画像を形成し、この可視画像の濃度を検知し、この可視画像の濃度に応じて２成分現像剤のトナーを補給する場合は、処理手順が煩雑であって、処理時間が長くなった。
【０００９】
また、図８に示す装置のように書込み画素数に基づいてトナー消費量を求める場合は、トナー消費量を正確に求めることができなかった。これは、トナー消費量が書込み画素数だけに依存せず他の条件によっても変動するためである。
【００１０】
更に、特許文献１では、測定される画像種類を多くしなければ、トナーの消費量を正確に測定することができないが、画像種類を多くするほど、その測定が煩雑かつ困難になると考えられる。また、本来、画像そのものがランダムパターンであるため、画像を複数の判定領域に分割しても、判定領域の画像種類の測定そのものが困難であると考えられ、実施並びに効果の達成が容易ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、トナー濃度もしくはトナーの消費量をリアルタイムで正確かつ容易に測定をすることが可能な画像形成装置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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、画像データによって示される画像を潜像として潜像担持体上に形成し、トナーを潜像担持体に供給して、トナーにより潜像担持体上の潜像を可視化する画像形成装置において、前記画像データによって示される画像を複数の小領域に区切り、小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の書込み画素密度を求めて、この書込み画素密度に基づいてトナー消費量を求める演算手段を備えている。
【００１３】
また、前記演算手段は、前記小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の書込み画素密度を求めると共に、画像濃度もしくは書込み画素数を求め、書込み画素密度、及び画像濃度もしくは書込み画素数に基づいてトナー消費量を求めている。
【００１４】
更に、前記演算手段は、小領域の書込み画素数を計数する第１計数手段と、前記小領域から各画素の並びの行方向もしくは列方向にずれた他の小領域の書込み画素数を計数する第２計数手段と、前記第１計数手段により計数された書込み画素数と前記第２計数手段により計数された書込み画素数との和を求め、この和の１／２の値を書込み画素密度及び書込み画素数として求めている。
【００１５】
また、前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の解像度に応じて、前記行方向もしくは列方向への他の小領域のずれ量を変更している。
【００１６】
更に、前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の解像度に応じて、前記小領域のサイズを変更している。
【００１７】
また、前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の種類に応じて、前記行方向もしくは列方向への他の小領域のずれ量を変更している。
【００１８】
更に、前記演算手段は、前記画像データによって示される画像の種類に応じて、前記小領域のサイズを変更している。
【００１９】
また、前記演算手段は、前記第１計数手段により計数された書込み画素数及び前記第２計数手段により計数された書込み画素数のいずれかを重み付け係数により補正している。
【００２０】
更に、前記画像形成装置は、各色の画像データによって示される各色の画像からなるカラー画像を形成し、前記演算手段は、各色の画像別に、トナー消費量を求めている。
【発明の効果】
【００２１】
このような本発明の画像形成装置によれば、画像を複数の小領域に区切り、小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の書込み画素密度を求めて、この書込み画素密度に基づいてトナー消費量を求めている。尚、トナーにより可視化される画素を書込み画素と称し、可視化されない白抜きの画素を非書込み画素と称する。
【００２２】
ここで、トナーの消費量は、書込み画素密度によって変動する。書込み画素は、レーザビームの照射により潜像担持体上で静電潜像となる。レーザビームの照射強度が最も高い照射スポットの中心付近では、この書込み画素の静電潜像の帯電強度が最大となる。また、レーザビームの照射強度が中心から離れるほど帯電強度が弱まって、帯電強度が同心円状に低くなる。そして、中心付近の帯電強度が高い部分ではトナーの付着が多く、中心から離れて帯電強度が低くなるにつれてトナーの付着量が少なくなる。
【００２３】
このため、例えば、単独の書込み画素の場合は、その書込み画素の中心付近でのトナー消費量が多く、書込み画素の中心から同心状に離れるほどトナー消費量が少なくなる。
【００２４】
ところが、複数の書込み画素が密集している場合は、各書込み画素に対応するレーザビームのそれぞれの照射スポットが相互に接近し、各書込み画素の間ではレーザビームが重複して照射されるので、単独の書込み画素と比較すると、書き込み画素の中心周辺でも帯電強度が低くならず、トナーの付着量が多い。従って、トナーの消費量は、書込み画素の密度に応じて変化する。
【００２５】
そこで、本発明では、小領域毎に、書込み画素密度を求めて、この書込み画素密度に基づいてトナー消費量を求めている。これにより、トナーの消費量を正確に求めることできる。
【００２６】
また、画像データの演算処理によりトナーの消費量を求めるので、トナーによる潜像の現像と同時に、トナーの消費量を求めることができ、トナーの補給も直ちに行うことができる。
【００２７】
更に、画像パターンや種類等を判定する必要がないので、処理手順が簡単であり、処理時間が短くて済む。
【００２８】
また、書込み画素密度だけではなく、画像濃度もしくは書込み画素数を求め、書込み画素密度、及び画像濃度もしくは書込み画素数に基づいてトナー消費量を求めても良い。トナーの消費量は、画像濃度や書込み画素数によっても変化するので、書込み画素密度、及び画像濃度もしくは書込み画素数に基づいてトナー消費量を求めるのが好ましい。
【００２９】
例えば、小領域の書込み画素数を第１計数手段により計数し、該小領域から各画素の並びの行方向もしくは列方向にずれた他の小領域の書込み画素数を第２計数手段により計数し、第１計数手段により計数された書込み画素数と第２計数手段により計数された書込み画素数との和を求め、この和の１／２の値を書込み画素密度及び書込み画素数として求めることができる。
【００３０】
この場合は、画像の解像度に応じて、前記行方向もしくは列方向への他の小領域のずれ量を変更したり、小領域のサイズを変更するのが好ましい。あるいは、画像の種類に応じて、行方向もしくは列方向への他の小領域のずれ量を変更したり、小領域のサイズを変更する。画像の種類としては、文字、写真、ハーフトーン（用紙そのものがグレイの新聞など）等がある。
【００３１】
また、第１計数手段により計数された書込み画素数及び第２計数手段により計数された書込み画素数のいずれかを重み付け係数により補正すれば、トナーの消費量をより正確に求めることが可能となる。
【００３２】
更に、カラー画像を形成する画像形成装置においては、各色の画像別に、つまり各色のトナー別に、トナーの消費量を求めるようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。この画像形成装置Ａは、原稿読取り装置Ｂにより読取られた原稿の画像又は外部から受信した画像をカラーもしくは単色で記録用紙に記録形成するものであり、レーザ露光装置１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナ装置４、中間転写ベルト装置８、定着装置１２、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０、及び排紙トレイ１５等により構成されている。
【００３５】
画像形成装置Ａにおいて扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色（例えばブラック）を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、感光体ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、帯電器５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、クリーナ装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれａがブラックに、ｂがシアンに、ｃがマゼンタに、ｄがイエローに対応付けられて、４つの画像ステーションが構成されている。
【００３６】
感光体ドラム３は、本画像形成装置Ａのほぼ中央に配置されている。
【００３７】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型であるローラ型やブラシ型の帯電器のほか、チャージャー型の帯電器が用いられる。
【００３８】
レーザ露光装置１は、レーザダイオード及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）であり、帯電された感光体ドラム３表面を画像データに応じて露光して、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００３９】
現像装置２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のトナーにより現像する。クリーナ装置４は、現像及び画像転写後に感光体ドラム３表面に残留したトナーを除去及び回収する。
【００４０】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルト装置８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ２１、従動ローラ２２、中間転写ローラ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、及び中間転写ベルトクリーニング装置９を備えている。
【００４１】
中間転写ベルト駆動ローラ２１、中間転写ローラ６、従動ローラ２２等は、中間転写ベルト７を張架して支持し、中間転写ベルト７を矢印Ｃ方向に周回移動させる。
【００４２】
中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７近傍に回転可能に支持され、中間転写ベルト７を介して感光体ドラム３に圧接され、感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト７に転写するための転写バイアスを印加されている。
【００４３】
中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに接触するように設けられており、各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ表面のトナー像を中間転写ベルト７に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像（各色のトナー像）を形成する。この転写ベルトは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端ベルト状に形成されている。
【００４４】
感光体ドラム３から中間転写ベルト７へのトナー像の転写は、中間転写ベルト７裏面に圧接されている中間転写ローラ６によって行われる。中間転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、記録用紙に対して均一に高電圧を印加することができる。
【００４５】
上述の様に各感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ表面のトナー像は、中間転写ベルト７で積層され、画像データによって示されるカラーのトナー像となる。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト７と共に搬送され、中間転写ベルト７と接触する２次転写装置１１によって記録用紙上に転写される。
【００４６】
中間転写ベルト７と２次転写装置１１の転写ローラ１１ａとは相互に圧接されて、ニップ域を形成する。また、２次転写装置１１の転写ローラ１１ａには、中間転写ベルト７上の各色のトナー像を記録用紙に転写させるための電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。さらに、そのニップ域を定常的に得るために、２次転写装置１１の転写ローラ１１ａもしくは中間転写ベルト駆動ローラ２１の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）としている。
【００４７】
また、２次転写装置１１によって中間転写ベルト７上のトナー像が記録用紙上に完全に転写されず、中間転写ベルト７上にトナーが残留することがあり、この残留トナーが次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。このため、中間転写ベルトクリーニング装置９によって残留トナーを除去及び回収する。中間転写ベルトクリーニング装置９には、例えばクリーニング部材として中間転写ベルト７に接触するクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する部位で、従動ローラ２２により中間転写ベルト７裏側が支持されている。
【００４８】
給紙トレイ１０は、記録用紙を格納しておくためのトレイであり、画像形成装置Ａの画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成部の上側に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
【００４９】
また、画像形成装置Ａには、給紙トレイ１０の記録用紙を２次転写装置１１や定着装置１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、Ｓの字形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。この用紙搬送路Ｓに沿って、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、定着装置１２、及び記録用紙を搬送する搬送ローラ等が配置されている。
【００５０】
搬送ローラは、記録用紙の搬送を促進補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数個設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に設けられ、給紙トレイ１０から記録用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。
【００５１】
レジストローラ１４は、搬送されて来た記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、中間転写ベルト７と２次転写装置１１間のニップ域で中間転写ベルト７上のカラーのトナー像が記録用紙に転写されるように、感光体ドラム３及び中間転写ベルト７の回転にあわせて、記録用紙をタイミングよく搬送する。
【００５２】
例えば、レジストローラ１４は、図示しないレジスト前検知スイッチの出力した検知信号に基づき、中間転写ベルト７と２次転写装置１１間のニップ域で中間転写ベルト７上のカラーのトナー像の先端が記録用紙における画像形成範囲の先端に合うように、記録用紙を搬送する。
【００５３】
定着装置１２は、ヒートローラ３１及び加圧ローラ３２等を備えている。ヒートローラ３１及び加圧ローラ３２は、記録用紙を挟み込んで搬送する。
【００５４】
また、ヒートローラ３１は、図示しない温度検出器からの信号に基づき、制御部によって所定の定着温度となるように制御されており、加圧ローラ３２とともに記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写されたトナー像を溶融、混合、圧接し、記録用紙に対して熱定着させる機能を有している。
【００５５】
各色のトナー像の定着後の記録用紙は、搬送ローラによって排紙トレイ１５上に排出される。
【００５６】
一方、原稿読取り装置Ｂでは、原稿が原稿セットトレイ４１にセットされると、ピックアップローラ４４を原稿表面に押し付けて回転させ、原稿をトレイ４１から引き出し、原稿をサバキローラ４５と分離パッド４６間を通過させて１枚ずつに分離してから搬送路４７へと搬送する。
【００５７】
この搬送路４７では、原稿の先端がレジストローラ４９に当接して、原稿の先端がレジストローラ４９と平行に揃えられ、この後に原稿がレジストローラ４９により搬送されて読取りガイド５１と読取りガラス５２間を通過する。このとき、第１走査部５３の光源の光が読取りガラス５２を介して原稿表面に照射され、その反射光が読取りガラス５２を介して第１走査部５３に入射し、この反射光が第１及び第２走査部５３、５４のミラーで反射されて結像レンズ５５へと導かれ、結像レンズ５５によって原稿表面の画像がＣＣＤ（Charge Coupled Device）５６上に結像される。ＣＣＤ５６は、原稿表面の画像を読取り、原稿表面の画像を示す画像データを出力する。更に、原稿は、搬送ローラ５７により搬送され、排紙ローラ５８を介して排紙トレイ５９に排出される。
【００５８】
また、原稿台ガラス６１上に載置された原稿を読取ることができる。レジストローラ４９、読取りガイド５１、排紙トレイ５９等とそれらよりも上側の部材とは、一体化されて、原稿読取り装置の背面側で開閉可能に枢支されたカバー体となっており、この上側のカバー体を開くと、原稿台ガラス６１が解放されて、原稿台ガラス６１上に原稿を載置することができる。原稿が載置されて、カバー体が閉じられると、第１及び第２走査部５３、５４を副走査方向に移動させながら、第１走査部５３によって原稿台ガラス６１上の原稿表面を露光し、第１及び第２走査部５３、５４によって原稿表面からの反射光を結像レンズ５５へと導き、結像レンズ５５によって原稿表面の画像をＣＣＤ５６上に結像する。このとき、第１及び第２走査部５３、５４を相互に所定の速度関係を維持しつつ移動させて、原稿表面→第１及び第２走査部５３、５５→結像レンズ５５→ＣＣＤ５６という反射光の光路の長さが変化しないように第１及び第２走査部５３、５４の位置関係を常に維持し、これによりＣＣＤ５６上での原稿表面の画像のピントを常に正確に維持している。
【００５９】
こうして読取られた原稿の画像全体は、画像データとして画像形成装置Ａへと送受され、画像形成装置Ａにおいて先に述べた様に画像が記録用紙に記録される。
【００６０】
次に、図２を参照しつつ、現像装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の概略構成を説明する。この現像装置２は、トナー及びキャリアを含む２成分現像剤を収容する現像容器２３を有しており、現像容器２３内で２成分現像剤を攪拌搬送しつつ、２成分現像剤のトナーを摩擦帯電させ、この帯電したトナーを現像ローラ２４外周面に付着させて現像ローラ２４と感光体ドラム３間の現像領域Ｄへと搬送し、この帯電したトナーにより感光体ドラム３上の静電潜像を現像する。
【００６１】
現像容器２３内の２成分現像剤は、通常、トナーの重量比が数％程度に設定される。キャリアは、磁性を有する粒子の表面を、帯電性を制御したりトナーの粘着を抑制する樹脂コート層で被覆したものである。あるいは、この代わりに、樹脂粒子中に磁性体微粉末を分散させた樹脂キャリア等を用いることもできる。
【００６２】
現像ローラ２４は、棒状の多極着磁のマグネットを固定し、多極着磁のマグネット周りに非磁性体（アルミニウム合金やステンレス鋼等）のスリーブを回転自在に支持したものであり、スリーブを回転させながら、マグネットの磁力により２成分現像剤をスリーブ外周に吸着して担持する。
【００６３】
スリーブの回転に伴い、層厚規制部材２５によりスリーブ外周の２成分現像剤の層厚を規制してから、スリーブ外周の２成分現像剤層を該スリーブと感光体ドラム３間の現像領域Ｄへと搬送し、スリーブ外周の２成分現像剤層のトナーを感光体ドラム３表面の静電潜像に付着させる。
【００６４】
ところで、２成分現像剤のトナーの消費によりトナー濃度が低下すると、画像品質が低下するので、現像容器２３へのトナー補給を的確に行って、２成分現像剤のトナー濃度を略一定に保つ必要がある。このため、トナーの消費量を正確に求めて、この消費量の分だけトナーを補給するようにしている。トナーは感光体ドラム３表面の静電潜像に付着するので、画像（静電潜像）を示す画像データに基づいてトナーの消費量を求めることができる。
【００６５】
本実施形態では、画像データによって示される画像を複数の小領域に区切り、小領域毎に、トナーにより可視化される書込み画素の書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値を求め、各小領域の値を積載して、この積算値をトナー消費量として求めている。尚、トナーにより可視化される画素を書込み画素と称し、可視化されない白抜きの画素を非書込み画素と称する。
【００６６】
ここで、トナーの消費量は、書込み画素数だけではなく、書込み画素密度によっても変動する。書込み画素は、レーザ露光装置１からのレーザビーム照射により感光体ドラム３上で静電潜像となる。レーザビームの照射強度が最も高い照射スポットの中心付近では、この書込み画素の静電潜像の帯電強度が最大となる。また、レーザビームの照射スポットの中心から離れるほど、レーザビームの照射強度が低くなって、帯電強度が同心円状に低くなる。そして、中心付近の帯電強度が高い部分ではトナーの付着量が多く、中心から離れて帯電強度が低くなるにつれてトナーの付着量が少なくなる。
【００６７】
例えば、図３（ａ）、（ｂ）において、書込み画素をＰとし、書込み画素Ｐを書込むために照射されたレーザビームの照射スポットをＳとし、レーザビームの照射強度が高い中心付近をＳ１とし、レーザビームの照射強度が低い周辺をＳ２とする。図３（ａ）に示すように小領域の各書込み画素Ｐが相互に離間散在している場合は、各書込み画素Ｐの照射スポットＳも離間しているので、照射スポットＳの帯電強度が他の照射スポットＳの影響を受けることがなく、書込み画素Ｐのトナー付着量が該書込み画素Ｐの照射スポットＳの帯電強度のみにより定まる。従って、各書込み画素Ｐのトナー付着量を単純に積算すれば、トナー消費量を求めることができる。
【００６８】
ところが、図３（ｂ）に示すように各書込み画素Ｐが密集している場合は、各書込み画素Ｐに対応するそれぞれの照射スポットＳが相互に接近し、各照射スポットＳが相互に重複する。このため、各書込み画素Ｐ間のスペース（書込み画素Ｐの周辺Ｓ２）でも帯電強度が高くなっており、図３（ａ）に示すような散在した書込み画素Ｐと比較すると、書込み画素Ｐの周辺Ｓ２のトナーの付着量が多くなる。
【００６９】
図３（ａ）、（ｂ）では、書込み画素Ｐと照射スポットＳを簡略化して示しているが、複数の書込み画素Ｐ（照射スポットＳ）が相互に接近するほど、それぞれの書込み画素Ｐ周辺のトナーの付着量が多くなる。例えば、各書込み画素Ｐが離間散在しているよりも、各書込み画素Ｐが水平方向（画素行列の行方向）及び垂直方向（画素行列の列方向）のいずれかで接近している方が、トナーの付着量が多く、更に各書込み画素Ｐが水平方向及び垂直方向のいずれでも接近している方が、トナーの付着量がより多くなる。このため、トナーの消費量は、書込み画素数だけではなく、書込み画素の密度に応じて変化するといえる。
【００７０】
更に、各小領域のトナー消費量を積算して、画像全体のトナー消費量を求める場合は、小領域内のトナー消費量だけではなく、各小領域間の境界付近でのトナー消費量を考慮する必要がある。これは、図３（ｃ）及び図４に示すように小領域Ｅ内の書込み画素密度が低くても、小領域Ｅと該小領域Ｅに隣接する他の小領域Ｅ間で書込み画素の密度が高くなり得るからである。
【００７１】
そこで、本実施形態では、小領域Ｅ毎に、書込み画素数、小領域Ｅ内の画素密度、小領域Ｅ周辺の画素密度を考慮して、小領域Ｅに係わる書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値を求めている。従って、各小領域の値を積算して、この積算値をトナー消費量として求めれば、トナー消費量を正確に求めることができる。
【００７２】
図５は、トナー消費量を求めるための制御系の構成を示すブロック図である。図４において、原稿読取り装置Ｂ（図１にも示す）は、原稿の画像を読取って、この原稿の画像を示す画像データを出力する。画像生成回路７１は、外部から受信した画像データ、もしくは記憶装置から読取った画像データを出力する。
【００７３】
画像処理回路７２は、原稿読取り装置Ｂや画像生成回路７１からの画像データを入力し、この画像データに各種の画像処理を施して、画像データを印字処理部７３及びトナー消費量カウンタ７４に出力する。同時に、画像処理回路７２は、画像データに同期する水平同期信号及び垂直同期信号をトナー消費量カウンタ部７４に出力する。
【００７４】
また、画像処理回路７２の特徴量抽出回路７２ａは、画像データによって示される画像の解像度が６００ｄｐi及び１２００ｄｐiのいずれであるかを判定し、この判定した画像の解像度をトナー消費量カウンタ部７４に出力する。
【００７５】
印字処理部７３は、図１におけるレーザ露光装置１、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナ装置４、中間転写ベルト装置８、定着装置１２等に対応するものである。レーザ露光装置１は、画像処理回路７２からの画像データを入力し、感光体ドラム３表面にレーザビームを照射して、画像データによって示される画像を静電潜像として感光体ドラム３表面に書込む。この静電潜像が現像装置２により現像されて、感光体ドラム３上にトナー像が形成され、このトナー像が記録用紙に転写され、記録用紙上のトナー像が定着装置１２により定着される。
【００７６】
トナー消費量カウンタ部７４は、画像処理回路７２からの画像データ、水平同期信号及び垂直同期信号を入力すると、水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、画像データによって示される画像を複数の小領域に区切り、小領域毎に、書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値を求め、各小領域の値を積算して、この積算値をトナー消費量として求める。
【００７７】
また、トナー消費量カウンタ部７４は、画像処理回路７２の特徴量抽出回路７２ａからの画像の解像度を入力すると、画像の解像度に応じて小領域の大きさを設定する。例えば、画像の解像度が６００ｄｐiである場合は、小領域のサイズを８画素×８画素に設定し、また画像の解像度が１２００ｄｐiである場合は、小領域のサイズを４画素×４画素に設定する。
【００７８】
図６は、トナー消費量カウンタ部７４の構成を示すブロック図である。図６に示すようにトナー消費量カウンタ部７４は、第１カウンタ７５、第２カウンタ７６、遅延調整回路７７、及び演算回路７８を備えている。
【００７９】
第１カウンタ７５は、画像処理回路７２からの小領域のサイズを入力して設定する。そして、第１カウンタ７５は、画像処理回路７２からの画像データ、水平同期信号、及び垂直同期信号を入力し、水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、画像データによって示される画像を複数の第１小領域に区切り、小領域毎に、書込み画素数を求める。
【００８０】
また、第２カウンタ７６は、画像処理回路７２からの小領域のサイズを入力して設定する。そして、第２カウンタ７６は、画像処理回路７２からの画像データを入力すると共に、画像処理回路７２からの水平同期信号及び垂直同期信号を遅延調整回路７７を介して入力し、遅延調整回路７７により遅延された水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、画像データによって示される画像を複数の第２小領域に区切り、第２小領域毎に、書込み画素数を求める。
【００８１】
遅延調整回路７７は、画像形成装置Ａを統括的に制御するＣＰＵ（図示せず）より水平方向（画素行列の行方向）及び垂直方向（画素行列の列方向）の遅延量を指示されており、この水平方向及び垂直方向の遅延量だけ水平同期信号及び垂直同期信号を遅延させてから第２カウンタ７６に加える。第２カウンタ７６では、この遅延された水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、画像を複数の第２小領域に区切ることにより、第１小領域に対して水平方向及び垂直方向に画素単位でずれた第２小領域を設定することができる。
【００８２】
演算回路７８は、第１小領域毎に、第１カウンタ７５により計数された第１小領域内の書込み画素数と第２カウンタ７６により計数された第２小領域内の書込み画素数との和を求め、この和を１／２にした値を、書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値として求める。そして、演算回路７８は、各第１小領域の値を積算して、この積算値を、画像データによって示される画像を現像するために消費されたトナー消費量として求め、このトナー消費量を画像形成装置ＡのＣＰＵに出力する。
【００８３】
例えば、画像の解像度が１２００ｄｐiであって、小領域が４画素×４画素に設定されたとする。この場合、第１カウンタ７５は、画像処理回路７２からの画像データを入力すると共に、水平同期信号及び垂直同期信号を入力すると、水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、画像データによって示される画像を４画素×４画素からなる複数の第１小領域に区切り、第１小領域毎に、第１小領域内の書込み画素を求めて、第１小領域内の書込み画素を計数する。同時に、第２カウンタ７６は、水平同期信号及び垂直同期信号の同期タイミングに基づいて、第１小領域に対して水平方向及び垂直方向に一定画素数だけ遅延した第２小領域を求め、第２小領域内の書込み画素を求めて、第２小領域内の書込み画素を計数する。
【００８４】
演算回路７８は、第１小領域毎に、第１カウンタ７５により計数された第１小領域内の書込み画素数と第２カウンタ７６により計数された第２小領域内の書込み画素数との和を１／２にして、書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値を求める。そして、演算回路７８は、各第１小領域の値を積算して、この積算値をトナー消費量として求め、このトナー消費量を画像形成装置ＡのＣＰＵに出力する。
【００８５】
こうして求められたトナー消費量は、小領域の書込み画素数、小領域の書込み画素密度、及び各小領域の境界付近での書込み画素密度を反映した正確なものとなる。
【００８６】
また、画像の解像度が６００ｄｐiである場合に、小領域のサイズを８画素×８画素に設定し、画像の解像度が１２００ｄｐiである場合に、小領域のサイズを４画素×４画素に設定しているので、画像の解像度が変更されても、トナー消費量を正確に求めることができる。
【００８７】
更に、画像データの演算処理によりトナーの消費量を求めているので、トナーによる潜像の現像と同時に、トナーの消費量を求めることができ、トナーの補給も直ちに行うことができる。
【００８８】
また、特許文献１のように画像パターンや種類等を判定する必要がないので、処理手順が簡単であり、処理時間が短くて済む。
【００８９】
このようなトナー消費量は、各色のトナー別に求められる。先に述べたように画像形成装置Ａにおいては、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の画像ステーションが設けられており、画像ステーション毎に、トナーが消費されたり補給される。従って、各色のトナー別にトナー消費量を求める必要がある。このため、各色のトナー別に、図５のトナー消費量カウンタ部７４を設け、各色の画像データを画像処理回路７２からそれぞれのトナー消費量カウンタ部７４に出力して、各トナー消費量カウンタ部７４によりそれぞれの色のトナー消費量を求めるようにする。
【００９０】
ところで、本実施形態では、画像の解像度に応じて小領域のサイズを変更しているが、画像の解像度に応じて第１及び第２小領域のずれ量を変更しても良い。これにより、画像の解像度が変更されても、トナー消費量をより正確に求めることができる。第１及び第２小領域のずれ量は、水平方向もしくは垂直方向のずれ量であるが、第１及び第２小領域が重複するようにずれ量を設定しても良いし、第１及び第２小領域が隣接するようにあるいは第１及び第２領域が離間するようにずれ量を設定しても構わない。
【００９１】
また、画像の解像度に応じて重み付け係数を設定して、第１カウンタ７５により計数された第１小領域内の書込み画素数及び第２カウンタ７６により計数された第２小領域内の書込み画素数のうちの少なくとも一方に重み付け係数を積算し、これらの書込み画素数の和を１／２にした値を、書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値として求めても構わない。例えば、図７に示すように画像形成装置ＡのＣＰＵで重み付け係数を設定して、この重み付け係数をＣＰＵから演算回路７８に出力し、演算回路７８で第１小領域内の書込み画素数及び第２小領域内の書込み画素数のうちの少なくとも一方に重み付け係数を積算する。これにより、画像の解像度が変更されても、トナー消費量を正確に求めることができる。
【００９２】
また、画像の解像度に応じて小領域のサイズを設定する代わりに、画像データによって示される画像の種類を判定し、この画像の種類に応じた小領域のサイズを設定しても構わない。
【００９３】
画像の種類としては、文字、写真、ハーフトーン（用紙そのものがグレイの新聞など）等がある。画像の種類が文字である場合は、画像の濃度が２値（白又は黒）であり、黒部分の濃度が常に最高濃度でクリップされるため、書込み画素密度が低くても高くても、各書込み画素の濃度が大きく変化せず、トナー消費量が書込み画素密度よりも書込み画素数に大きく依存する。
【００９４】
画像の種類が写真やハーフトーンである場合は、画素の濃度が中間濃度であるために、隣接する他の画素の濃度の影響が大きくなって、書込み画素密度が高くなるほど、書込み画素の濃度が高くなる傾向にあり、トナー消費量が書込み画素密度及び書込み画素数のいずれにも依存する。
【００９５】
そこで、画像の種類に応じて小領域のサイズを設定する。例えば、原稿読取り装置Ｂにより原稿の画像を読取って複写する場合は、原稿が文字、写真、ハーフトーン等のいずれであるかにより、画像の種類が決まる。特徴量抽出回路７２ａは、原稿の画像を示す画像データに基づいて画像の種類を判定し、この画像の種類をトナー消費量カウンタ部７４に出力する。トナー消費量カウンタ部７４は、特徴量抽出回路７２ａからの画像の種類を入力すると、画像の種類に応じて小領域のサイズを設定する。
【００９６】
例えば、画像の種類が写真やハーフトーンであるときに、小領域のサイズを小さく設定して、トナー消費量カウンタ部７４により求められるトナー消費量に対して、小領域の書込み画素密度もしくは各小領域の境界付近での書込み画素密度が大きく反映されるようにする。
【００９７】
あるいは、画像の解像度と同様に、画像の種類に応じて第１及び第２小領域のずれ量を変更しても良い。また、画像の種類に応じて重み付け係数を設定して、第１カウンタ７５により計数された第１小領域内の書込み画素数及び第２カウンタ７６により計数された第２小領域内の書込み画素数のうちの少なくとも一方に重み付け係数を積算し、これらの書込み画素数の和を１／２にした値を、書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値として求めても構わない。
【００９８】
更に、画像の解像度及び種類に応じて、小領域のサイズ、第１及び第２小領域のずれ量、重み付け係数を設定しても良い。
【００９９】
また、第１小領域毎に、画像濃度を求め、画像濃度を考慮して、トナー消費量を求めても良い。例えば、第１小領域毎に、第１小領域の画像濃度を求め、この画像濃度に対応する係数を書込み画素密度及び書込み画素数に対応する値に掛け合わせて、画像濃度に基づく補正値を求めても良い。そして、各第１小領域の補正値を積算して、この積算値をトナー消費量として求める。特に、多値画像においては、小領域の画像濃度に基づく補正が有用である。
【０１００】
尚、本発明は、カラーの画像形成装置だけではなく、モノクロ専用の画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像装置を概略的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は離間散在した各書込み画素を示す図であり、（ｂ）は密集した各書込み画素を示す図であり、（ｃ）は隣接する各小領域間で書込み画素の密度が高くなった状態を示す図である。
【図４】隣接する各小領域間で書込み画素の密度が高くなった状態を示す図である。
【図５】図１の画像形成装置におけるトナー消費量を求めるための制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】図５におけるトナー消費量カウンタ部の構成を示すブロック図である。
【図７】トナー消費量カウンタ部の変形例を示すブロック図である。
【図８】従来の画像形成装置におけるトナー消費量を求めるための制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０２】
Ａ  画像形成装置
Ｂ  原稿用見取り装置
Ｓ  用紙搬送路
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）  レーザ露光装置
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）  現像装置
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）  感光体ドラム
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）  クリーナ装置
５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）  帯電器
７  中間転写ベルト
８  中間転写ベルト装置
１０  給紙トレイ
１１  ２次転写装置
１２  定着装置
１５  排紙トレイ
４１  原稿セットトレイ
４４  ピックアップローラ
５３  第１走査部
５４  第２走査部
５５  結像レンズ
５６  ＣＣＤ
７１  画像生成回路
７２  画像処理回路
７３  印字処理部
７４  トナー消費量カウンタ
７５  第１カウンタ
７６  第２カウンタ
７７  遅延調整回路
７８  演算回路
【図１】
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【図２】
2009168945.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009168945.tif 000007
【図６】
2009168945.tif 000008
【図７】
2009168945.tif 000009
【図８】
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