JP2004151375A

JP2004151375A - 印刷システム

Info

Publication number: JP2004151375A
Application number: JP2002316553A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tsuji; 雅博辻
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】画像形成装置の画像処理系統の負担増や処理内容の複雑化を招くことなく、高画質の印刷画像を得る。
【解決手段】電子写真記録装置等の画像形成装置１００を含む印刷システムにおいて、印刷データを展開した画素データから印字率（画像面積比率）または画像密度を算出し、その印字率または画像密度に基づいて、画像形成装置１００のトナー補給量と、トナー補給を開始するトナー濃度閾値（またはトナー濃度センサの出力値）の変補正を行って、トナー補給動作と画像形成動作に係る画像形成装置１００の動作順序を変更することで、トナー補給量の過不足に伴うトナー濃度の上昇またはトナー濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質が得られるようにする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録装置等の画像形成装置を含む印刷システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真記録装置においては、プリンタコントローラとプリンタエンジンとの間に画素置換回路を挿入し、プリンタコントローラからの、白黒二値の低解像度のビデオ信号から高解像度のビデオ信号を生成し、そのビデオ信号でレーザー書込手段を駆動して静電潜像を形成し、電子写真記録手段で記録するという構成により、印刷プログラムを変更することなく、簡易な回路要素の付加によって印刷品質の良質な画像記録を実現している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような従来技術では、プリンタコントローラからの、白黒２値の低解像度のビデオ信号を、数ライン分だけ一時ラインメモリに格納し、レーザで記録するドットに対応する画素データ、及び、その周囲のドットに対応する画素データから、記録するドットの属性情報を場合分けし、それに対応する高解像度のビデオ信号を生成し、低解像度のビデオ信号を置換してプリンタエンジンに出力している。なお、属性情報とは、記録するドットがどのような図形の一部であるかを示すもので、通常十数通り程度の場合が定義され、それぞれに対応した高解像度のビデオ信号も事前に定義される情報のことである。
【０００４】
ところが、上記の画像記録の技術では、電子写真記録手段の印刷濃度の変動について配慮がなされていないため、印刷濃度が濃い時は、印刷画像の細部が潰れたり、線幅が太くなってしまう。逆に、印刷濃度が薄い時には、印刷画像の細部が擦れたり、線幅が細くなったりする。
【０００５】
次に、電子写真画像記録装置に用いられる２成分現像器の構成を図４を参照しながら説明する。
【０００６】
現像器３３内部には磁性キャリアとトナーが一定の割合（トナー濃度数％）で混合された現像剤が収容されており、印刷が実行されると、現像スリーブ３３ａから、感光体ドラム３２にトナーだけが転移して現像されるため、現像剤中のトナー濃度が低下する。現像剤は、帯電のために常に攪拌部材（攪拌羽根）３０３で攪拌されている。その現像剤流路に透磁率式のトナー濃度センサＳが設置されており、現像剤のトナー濃度が設定値よりも低下すると、センサ出力に応じてトナー補給用のトナー補給ローラ（図示せず）が回転し、トナーホッパ（図示せず）に収容されているトナーを現像器３３の内部へ供給するようになっている。
【０００７】
しかしながら、このようなトナー補給制御を施しても、トナー濃度は目標値から変動し、トナー濃度が設定値より高くなると、現像量が増加し、印刷画像の細部が潰れたり、線幅が太くなってしまう。また、トナー濃度が設定値より低くなると、印刷画像の細部が擦れたり、線幅が細くなったりする。
【０００８】
具体的に説明すると、上記のようなトナー補給量制御では、文字原稿のように印字面積率が３％〜１０％程度の比較的トナー消費量が少ない複写作業の場合には、現像剤に対するトナー補給量が過剰になり、トナー飛散や複写物の地肌汚れ（ＢＧ低下）等の問題が発生する。これに対し、グラフィック原稿や写真原稿のように印字面積率が高く、トナー消費量の多い複写作業の場合には、トナー消費量が補給されるトナー量よりも多くなるので、コピー濃度低下が発生する。
【０００９】
また、白ベタ原稿（階調レベルで０／２５５レベル）の連続コピーから、ハーフトーン原稿（階調で４８／２５５レベル）の連続コピーに移行した時、現像器内の現像スリーブ上のトナー濃度の推移は、図２３に破線で示すように、初期トナー濃度に対して±１ｗｔ％の制御範囲内に収まる。図２３に示すグラフでは、横軸はコピー枚数であり、縦軸は、初期トナー濃度を基準にした、現像器３３内の現像スリーブ上のトナー濃度としている。また、マイナス側がトナー濃度の低くなる方向で、プラス側がトナー濃度の高くなる方向である。さらに、コピー枚数は白ベタ原稿からハーフトーン原稿へ移行した時を０としている。なお、トナー濃度センサの出力値変化は、図２３の実線で繋いだ白抜円で示される。トナー濃度すなわちセンサ出力値が規定値を下回ると、センサ出力値がプラスに転化するまでの期間中はトナー補給信号が常に出力され、トナー補給動作が継続的に実行される。
【００１０】
これに対して、白ベタ原稿の連続コピーから黒ベタ原稿の連続コピーに移行する場合は、約−１．３ｗｔ％まで低下し、アンダシュート（図２３のＡ部分を参照）する。このアンダシュートの原因は、黒ベタ原稿のコピーが始まった直後では、まず、現像スリーブに近い側の現像剤から現像部へ供給されトナー濃度が低下し、次第に現像器全体にトナー濃度が低下した現像剤が分布する割合が増加するので、トナー濃度センサからトナー補給ローラ６２へトナー補給信号が即座に出力されず、少し遅れてからトナー補給信号が出力されるため、しばらくの間はトナーが消費される一方、全くトナー補給が実行されず過少補給となるためである。なお、この場合は、コピー枚数は白ベタ原稿から黒ベタ原稿へ移行した時を０としてある。
【００１１】
逆に、黒ベタ原稿の連続コピーから白ベタ原稿の連続コピーに移行する場合には、トナー濃度の制御がオーバシュート（図２３のＢ部分を参照）してしまう。ここで、図２３におけるＢ部分の最初の点が黒ベタ原稿から白ベタ原稿に移った枚数である。このオーバシュートの原因は次の通りである。
【００１２】
黒ベタ連続コピー中は、トナー補給がトナー消費量に見合うように最大に近い状態で実行されるので、トナー濃度センサからはトナー補給信号が連続的に出力される状態となり、これを受けてトナー補給ローラ６２は、トナー補給信号が出力されなくなるまで連続的に回転する。そのため、白ベタ原稿の連続コピーが始まっても、現像剤中のトナーはさほど消費されず、現像器の奥側（現像剤搬送方向の上流側）からトナー濃度の過剰が始まり、この現像剤が現像器内の手前側へと搬送され、トナー濃度センサによって検知されるまでの期間は最大補給が続けられるためにオーバーシュートが生じる。
【００１３】
一方、従来の画像形成装置においては、トナー濃度センサがトナー濃度を検知し、トナー濃度が一定値以下になると、画像形成動作と並行してトナー補給が行われるので、トナー濃度センサからのトナー補給信号に基づいて、新たに現像器へ補給されたトナーが現像器内部で十分に混合・攪拌を受けずに、帯電が不十分なままで現像部に搬送・供給される可能性もある。すなわち、コピー条件によっては画像形成動作とトナー補給動作とが同時進行する場合が存在するため、上記のような画像欠陥発生が懸念されるほかに、画像形成動作の進行中にトナー消費量に対してトナー補給量が追従できない場合や、トナーエンプティによって画像形成装置の停止が発生し、作業者に対して多大な負担を強いることがある。
【００１４】
通常、画像形成装置においては、印刷濃度の変動に対して、記録手段の印刷動作と並行してトナー補給制御を行っている。
【００１５】
例えば、原稿の印字率を割り出し、その印字率の高低に基づいて、画像形成動作と同時進行するトナー補給動作でのトナ−補給を開始するトナー濃度レベルを切り換えることによって、トナー補給開始タイミングの遅速制御や、印字率の高低をトナー補給量に関連付け、現像器の攪拌継続時間の長短制御を行うことによって、トナ−濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質を得る技術が提案がなされている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１６】
【特許文献１】
特開平８−３１００５７号公報
【特許文献２】
特開平４−２０４４６８号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した提案技術のように、画像データの印字率に基づいてトナー補給制御を行うと、トナー補給制御の高精度化を図ることができるものの、画像形成動作と並行してトナー補給が行われるので、トナー濃度センサからのトナー補給信号に基づいて、新たに現像器へ補給されたトナーが現像器内部で十分に混合・攪拌を受けずに、帯電が不十分な状態のままで現像部へ搬送・供給される可能性もある。すなわち、コピー条件によっては画像形成動作とトナー補給動作とが同時進行する場合が存在するため、トナー飛散、黒班点等の画像欠陥が発生すると予想される。また、容量的に大きい画像データを扱う必要がある場合には、画像データから印字率を算出することが画像形成装置側の画像処理系統の負担増や処理速度低下に繋がることがある。
【００１８】
本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、電子写真記録装置等の画像形成装置側の画像処理系統の負担増や処理内容の複雑化を招くことなく、印刷濃度の変動を抑制することができ、もって高画質の印刷画像を得ることが可能な印刷システムの提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の印刷システムは、印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、画像形成装置（電子写真記録装置）を使用して記録する画像の印字率を前記画素データから算出する印字率算出部と、前記印字率に基づいて画像形成装置の現像器へのトナー補給量、トナー補給を開始する現像器内のトナー濃度閾値、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序を制御する制御部と、低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることによって特徴づけられる。
【００２０】
この発明の印刷システムにおいては、画像形成装置に接続されたＰＣ端末等の外部機器から印字命令としてデータを転送する際に、保有している画像データの送出とともに、画像データの画像面積比率（印字率）に基づいて変補正したトナー補給量、トナー濃度閾値、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序（トナー補給動作と画像形成動作のいずれを先行して実行するかの順序）を付属情報として送出する。
【００２１】
そして、外部機器が保有している画像データを展開した画素データから印字率（画像面積比率）を割り出し、その印字率に基づいてトナー補給量及びトナー補給を開始するトナー濃度閾値の変補正を行って、画像形成装置の各動作（トナー補給動作と画像形成動作）の動作順序を変更することにより、トナー補給量の過不足に伴うトナー濃度の上昇またはトナー濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質が得られるようにする。
【００２２】
また、印字データの各ページ毎に上記制御項目の設定変更を可能とすることにより、トナー濃度変化に対して時間的に遅速なく対応することができるので、印字率変化に伴う画像濃度変化の防止を適切に行える。
【００２３】
しかも、大容量の画像データを扱う必要がある場合でも、上記制御項目の設定変更を外部機器側で実行することにより、画像形成装置側に依存することがないので、電子写真装置側の画像処理系統の負担増加や、処理の速度低下に繋がることがない。
【００２４】
この発明の印刷システムにおいて、前記印字率に基づく制御情報を、ビデオ信号出力（画像形成実行）よりも前に送出することにより、画像形成装置側（現像容器内）のトナー濃度変動を極力小さくすることができるので、潰れや擦れのない高画質な画像を得ることができる。また、トナー補給動作と画像形成動作とが時期的に分離され、トナー補給動作が画像形成動作と並行することなく独立的に行われるので、画像欠陥の発生防止を図ることができる。
【００２５】
この発明の印刷システムにおいて、印字データの各ページの画像形成毎に印字率を割り出し、その印字率に基づいてトナー濃度の閾値を変更するようにしてもよい。このようにすれば、印字データの各ページの内容に応じて、トナーの補給開始の濃度を設定でき、過剰なトナー補給、または、画像濃度の低下を防止することが可能となる。
【００２６】
この発明の印刷システムにおいて、印字データの各ページの画像形成毎に画像データの印字率を割り出し、その印字率に基づいてトナー補給時期を変更するようにしてもよい。このようにすれば、印字データの各ページの内容によっては、画像形成動作への移行前にトナーを補給することが可能となり、トナー濃度の低下による画像濃度の低下を防止することが可能となる。
【００２７】
この発明の印刷システムにおいて、印字データの各ページの画像形成毎に画像データの印字率を割り出し、その印字率に基づいてトナーの攪拌継続時間を変更するようにしてもよい。このようにすれば、トナー補給量に見合う充分なトナー攪拌時間を確保することができるので、トナー帯電の安定化を図ることが可能となる。
【００２８】
本発明の印刷システムは、印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、画像形成装置（電子写真記録装置）を使用して記録する画像の画像密度を前記画素データから算出する画像密度算出部と、前記画像密度に基づいて、画像形成装置の現像器へのトナー補給量、トナー補給を開始する現像器内のトナー濃度閾値、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることによって特徴づけられる。
【００２９】
この発明の印刷システムにおいては、画像形成装置に接続されたＰＣ端末等の外部機器から印字命令としてデータを転送する際に、保有している画像データの送出とともに、画像データの画像密度に基づいて変補正したトナー補給量、トナー濃度閾値、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序（トナー補給動作と画像形成動作のいずれを先行して実行するかの順序）を付属情報として送出する。
【００３０】
そして、外部機器が保有している画像データを展開した画素データから画像密度を割り出し、その画像密度に基づいてトナー補給量及びトナー補給を開始するトナー濃度閾値の変補正を行って、画像形成装置の各動作（トナー補給動作と画像形成動作）の動作順序を変更することにより、トナー補給量の過不足に伴うトナー濃度の上昇またはトナー濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質が得られるようにする。
【００３１】
また、印字データの各ページ毎に上記制御項目の設定変更を可能とすることにより、トナー濃度変化に対して時間的に遅速なく対応することができるので、印字率変化に伴う画像濃度変化の防止を適切に行える。この発明のように画像密度で扱うと、多値画像に関して画素単位のトナー付着量レベルまで考慮することができるので、単純に印字率で扱うよりも高精度な制御が可能となる。
【００３２】
さらに、この発明の印刷システムにおいては、大容量の画像データを扱う必要がある場合でも、上記制御項目の設定変更を外部機器側で実行することにより、画像形成装置側に依存することがないので、画像形成装置側の画像処理系統の負担増加や、処理の速度低下に繋がることがない。
【００３３】
この発明の印刷システムにおいて、前記画像密度に基づく制御情報を、ビデオ信号の出力（画像形成実行）よりも前に送出することにより、画像形成装置側（現像容器内）のトナー濃度変動を極力小さくすることができるので、潰れや擦れのない高画質な画像を得ることができる。また、トナー補給動作と画像形成動作とが時期的に分離され、トナー補給動作が画像形成動作と並行することなく独立的に行われるので、画像欠陥の発生防止を図ることができる。
【００３４】
この発明の印刷システムにおいて、印字データの各ページの画像形成毎に画像密度を割り出し、その画像密度に基づいてトナー濃度の閾値を変更するようにしてもよい。このようにすれば、印字データの各ページの内容に応じて、トナーの補給開始の濃度を設定でき、過剰なトナー補給、または、画像濃度の低下を防止することが可能となる。
【００３５】
この発明の印刷システムにおいて、印字データの各ページの画像形成毎に画像データの画像密度を割り出し、その画像密度に基づいてトナー補給時期を変更するようにしてもよい。このようにすれば、印字データの各ページの内容によっては、画像形成動作への移行前にトナーを補給することが可能となり、トナー濃度の低下による画像濃度の低下を防止することが可能となる。
【００３６】
この発明の印刷システムにおいて、印字データの各ページの画像形成毎に画像データの画像密度を割り出し、その画像密度に基づいてトナーの攪拌継続時間を変更するようにしてもよい。このようにすれば、トナー補給量に見合う充分なトナー攪拌時間を確保することができるので、トナー帯電の安定化を図ることが可能となる。
【００３７】
本発明の印刷システムは、画像データに基づく印字率または画像密度の算出結果に応じて、画像形成装置の現像器へのトナー補給量と、トナー補給を開始する現像器内のトナー濃度閾値とを変更することにより、画像形成動作と全体的または部分的に並行して進行するトナー補給動作及び現像器の混合・攪拌動作を排除するとともに、非画像形成時に全てのトナー補給動作及び現像器の混合・攪拌動作を完了することを特徴としている。
【００３８】
このように、画像形成期間中に発生する一切のトナー補給動作を排除し、トナー補給量に見合う充分なトナー攪拌時間を確保することで、現像器にトナーを補給した直後の、充分に混合・攪拌を受けない状態のトナーが供給されることにより発生する問題つまりトナー飛散、画像カブリ、黒班点等の画像欠陥の発生を防止することができる。
【００３９】
この発明の印刷システムにおいて、トナー補給動作の時期（トナー補給時期）を、印字率または画像密度が高いときは画像形成開始の直前に変更し、印字率または画像密度が低いときは画像形成終了後に変更するように構成してもよい。このように、印字率または画像密度が高いときには、予め画像形成開始の直前にトナー補給を行うことによって、画像形成途中のトナー補給動作の実行を排除することができる。また、印字率または画像密度が低いときには、画像形成終了後にトナー補給を行うことによって、画像の読み込みから画像形成までの時間を短縮化することができる。
【００４０】
本発明の印刷システムは、印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、画像形成装置（電子写真記録装置）を使用して記録する画像の印字率を前記画素データから算出する印字率算出部と、前記印字率に基づいて、画像形成装置の現像器へのトナー補給量、現像器内のトナー濃度の出力値（トナー濃度センサの出力値）、並びにトナー補給動作及び画像形成に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることを特徴としている。
【００４１】
この発明の印刷システムにおいては、画像形成装置に接続されたＰＣ端末等の外部機器から印字命令としてデータを転送する際に、保有している画像データの送出とともに、画像データの画像面積比率（印字率）に基づいて変補正したトナー補給量、トナー濃度センサの出力値、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序（トナー補給動作と画像形成動作のいずれを先行して実行するかの順序）を付属情報として送出する。
【００４２】
そして、外部機器が保有している画像データを展開した画素データから印字率（画像面積比率）を割り出し、その印字率に基づいてトナー補給量及びトナー濃度センサの出力値の変補正を行って、画像形成装置の各動作（トナー補給動作と画像形成動作）の動作順序を変更することにより、トナー補給量の過不足に伴うトナー濃度の上昇またはトナー濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質が得られるようにする。
【００４３】
また、印字データの各ページ毎に上記制御項目の設定変更を可能とすることにより、トナー濃度変化に対して時間的に遅速なく対応することができるので、印字率変化に伴う画像濃度変化の防止を適切に行える。
【００４４】
しかも、大容量の画像データを扱う必要がある場合でも、上記制御項目の設定変更を外部機器側で実行することにより、画像形成装置側に依存することがないので、電子写真装置側の画像処理系統の負担増加や、処理の速度低下に繋がることがない。
【００４５】
本発明の印刷システムは、印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、画像形成装置（電子写真記録装置）を使用して記録する画像の画像密度を前記画素データから算出する画像密度算出部と、前記画像密度に基づいて、画像形成装置の現像器へのトナー補給量、現像器内のトナー濃度の出力値（トナー濃度センサの出力値）、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることを特徴としている。
【００４６】
この発明の印刷システムにおいては、画像形成装置に接続されたＰＣ端末等の外部機器から印字命令としてデータを転送する際に、保有している画像データの送出とともに、画像データの画像密度に基づいて変補正したトナー補給量、トナー濃度センサの出力値、並びに、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序（トナー補給動作と画像形成動作のいずれを先行して実行するかの順序）を付属情報として送出する。
【００４７】
外部機器が保有している画像データを展開した画素データから画像密度を割り出し、その画像密度に基づいてトナー補給量及びトナー濃度センサの出力値の変補正を行って、画像形成装置の各動作（トナー補給動作と画像形成動作）の動作順序を変更することにより、トナー補給量の過不足に伴うトナー濃度の上昇またはトナー濃度の低下を防ぎ、常に安定した画質が得られるようにする。
【００４８】
また、印字データの各ページ毎に上記制御項目の設定変更を可能とすることにより、トナー濃度変化に対して時間的に遅速なく対応することができるので、印字率変化に伴う画像濃度変化の防止を適切に行える。この発明のように画像密度で扱うと、多値画像に関して画素単位のトナー付着量レベルまで考慮することができるので、単純に印字率で扱うよりも高精度な制御が可能となる。
【００４９】
さらに、この発明の印刷システムにおいては、大容量の画像データを扱う必要がある場合でも、上記制御項目の設定変更を外部機器側で実行することにより、画像形成装置側に依存することがないので、画像形成装置側の画像処理系統の負担増加や、処理の速度低下に繋がることがない。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて各項目ごとに説明する。
【００５１】
＜印刷システムの説明＞
図１は本発明を適用する印刷システムの構成を示すブロック図である。
【００５２】
図１の印刷システムにおいて、汎用コンピュータシステム１０１は、印刷プログラムを実行して文字や図形・イメージ等の印刷データを作成し、それをプリンタコントローラ１０２へ送出する。
【００５３】
プリンタコントローラ１０２は、ＣＰＵ１０２ａ、Ｉ／Ｆ１０２ｂ、フォントメモリ１０２ｃ、印刷データメモリ１０２ｄ、画素データメモリ１０２ｅ、ビデオ信号生成回路１０２ｆなどを備えており、汎用コンピュータシステム１０１からの印刷データは、まずはＩ／Ｆ１０２ｂを介して印刷データメモリ１０２ｄに格納される。
【００５４】
次に、印刷データは、プリンタコントローラ１０２内のＣＰＵ１０２ａにおいて、フォントデータ等を使って展開され、白黒２値の画素データとなって画素データメモリ１０２ｅに格納される。画素データは、ビデオ信号生成回路１０２ｆによって、低解像度のビデオ信号になり、画素置換回路１０３に出力される。
【００５５】
画素置換回路１０３は、低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換して画像形成装置１００に出力する。画像形成装置１００では、高解像度のビデオ信号で内部のレーザ書込手段を駆動し、静電ドラム上に静電潜像を形成し、電子写真記録手段により印刷する。
【００５６】
ここで、印刷データは、一般にページ記述言語と呼ばれる、コマンドとデータの集合体になっている。
【００５７】
＜印刷システムの動作説明＞
図１の印刷システムの動作を図２を参照しながら説明する。
【００５８】
コマンドスキャンプログラムＰｒ１は、印刷データメモリ１０２ｄに格納された１ページ分の印刷データを検査し、文字や図形・イメージに関するコマンド情報を抽出する。例えば、代表的ページ記述言語であるＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ（ＡｄｏｂｅＳｙｓｔｅｍｓ社製）のコマンドでは、文字を描画する“ｓｈｏｗ”、図形を描画する“ｓｔｒｏｋｅ”，“ｆｉｌｌ”、イメージを描画する“ｉｍａｇｅ”等がある。これらは、印刷データのなかで、簡単なテキストデータになっているため、コマンドスキャンプログラムＰｒ１は、印刷データを検索することにより容易に見つけ出すことができる。
【００５９】
印刷データは、ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔデータ展開用プログラムＰｒ２によって展開され、１ページ分の画素データとなって画素データメモリ１０２ｅに格納される。画素データメモリ１０２ｅは数ページ分備えており、最低でも３ページ程度遅延させて画素データを出力できる。
【００６０】
次に、画素データスキャンプログラムＰｒ３は、画素データメモリ１０２ｅに格納された１ページ分の画素データを検査し、ページ当たりの印字率データを抽出する。画素あたり１ｂｉｔのモノクロ情報であれば、単純にページ当たりの黒のドット数を計数し、全画素数で割ることによってページ当たりの印字率データが求められる。また、画素あたり複数ｂｉｔのモノクロ中間調情報の場合は、それらの情報を加算して、全画素が黒ベタ（最大濃度）として加算した値で割ることによってページ当たりの印字率データが求められる。求められたページ当たりの印字率データは、印字率データメモリ１０２ｇに一時格納される。
【００６１】
次に、ビデオ信号生成回路１０２ｆは、画像形成装置１００からの同期信号に従って画素データからビデオ信号を生成して出力する。
【００６２】
＜ビデオ信号の送信方法＞
画像形成装置１００からのページ同期信号は、各ページの印刷領域を示す信号である。従って、同期信号がＯＮの期間すなわち印字領域内でビデオ信号が出力される。この実施形態では、同期信号がＯＦＦの期間すなわち印字領域外（余白及び紙間に相当する部分）で属性情報テーブル及び印字率データの内容が、シリアルデータに直されて、画素置換回路１０３及び画像形成装置１００にそれぞれ送られ、従来のビデオ信号に複合されるため、新たな信号線を増設する必要はない。
【００６３】
そして、上記したようにプリンタコントローラ１０２内の画素データメモリ１０２ｅが最小でも３ページ分持てるとすると、印字率データに対し、ビデオ信号を３ページ分遅らせることができるので、例えばＮページ目のビデオ信号の直前に（Ｎ＋３）ページ目の印字率データを送るようにする。
【００６４】
また、画像形成装置１００が、連続紙プリンタのように印字領域外が存在しない装置の場合、属性情報テーブル１０２ｈ及び印字率データメモリ１０２ｇについては、連続紙プリンタからのライン同期信号（各ラインの印刷位置を合わせるための同期信号）が発生しても、すぐには印字領域にならないので、それまでの非印字領域内で属性情報テーブル１０２ｈ及び印字率データメモリ１０２ｇの内容を、シリアルデータに直して、画素置換回路１０３及び連続紙プリンタにそれぞれ送る。なお、１ラインで送りきれない場合は複数ラインで送ることも可能である。この場合も従来のビデオ信号に複合されるため、新たな信号線を増設する必要はない。
【００６５】
＜画像形成装置の説明＞
本実施形態に用いる画像形成装置を図３に示す。
【００６６】
画像形成装置１００は、画像読取部１０、レーザ書込部２０、画像形成部３０及び給紙部４０などを備えている。
【００６７】
画像読取部１０は、棒状の照明ランプ１１ａ及びミラー１１ｂを備える第１ミラーユニット１１と、一対のミラー１２ａが対向して配置している第２ミラーユニット１２とからなる光学ユニットＵを備えている。
【００６８】
また、原稿台に載置される原稿Ｄの画像は、第１ミラーユニット１１の実線から破線にて示す位置への平行移動と、第２ミラーユニット１２の第１ミラーユニット１１に対する１／２の速度の追従移動とにより露光走査される。そして、その画像は投影レンズ１３を介して撮像素子１４に結像され、光電変換された電気信号が画像処理部（図示せず）での画像処理を経て画像信号としてメモリに一旦格納される。
【００６９】
次に、上記の画像信号がレーザ書込部２０に入力されると、半導体レーザ（図示せず）で発生されたレーザビームは、駆動モータ２１により回転されるポリゴンミラー２２により回転走査される。その後、レーザビームは、ｆθレンズ２３及びミラー２４〜２６からなる反射光学系を経て、帯電器３１により予め一定電位に帯電された感光体ドラム３２の感光面を走査露光する。これにより、原稿画像の静電潜像が形成される。
【００７０】
このように、レーザビームによる主走査、及び、感光体ドラム３２の回転に伴う副走査により感光体ドラム３２の周面上に原稿画像の静電潜像が形成される。この潜像は、現像器３３の現像スリーブ３３ａが担持するトナーによって反転現像されてトナー画像となる。
【００７１】
一方、給紙部４０には給紙カセット４１，４１が装填される。給紙部４０に装填された各給紙カセット４１からは、指定のサイズの転写紙Ｐが収納する給紙カセット４１の搬出ローラ４１ａの作動により搬出される。その後、搬送ローラ４３を介して画像の転写部に向け給紙される。この給紙された転写紙Ｐは、レジストローラ４４により、前述した感光体ドラム３２の周面上のトナー画像に、タイミングを調整された上で、同期して転写部へと給送され、転写器３４により帯電されてトナー像が転写される。
【００７２】
また、トナー像の転写がなされた転写紙Ｐは、分離器３５の除電作用により感光体ドラム３２の周面より分離し、搬送ベルト３６を経て定着器３７に搬送される。定着器３７に搬送された転写紙Ｐは、上ローラ３７ａと下ローラ３７ｂとの挟着と加熱によりトナーが溶着された後、搬送ローラ３８を介して定着器３７から排出される。最後に、排出された転写紙Ｐは、排紙ローラ４５を経てトレイ５上に排紙される。
【００７３】
一方、転写紙Ｐを分離した感光体ドラム３２は、クリーニング装置３９において圧接するブレード３９ａにより残留トナーを除去、清掃したのち再び帯電器３１により電荷の付与を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。
【００７４】
＜現像器の説明＞
画像形成装置１００の現像器３３の構造を図４を参照しながら説明する。
【００７５】
現像器３３は、非磁性のトナーと磁性キャリアとを混合した２成分現像剤を収容している。上記２成分現像剤は、この現像剤を内包するマグネットローラの磁力により現像スリーブ３３ａの周面に吸着・保持される。そして、ドクターブレード３０２を介して所定の現像剤層厚として感光体ドラム３２の周面に搬送された後、現像バイアス電圧の印加によりトナー成分のみを感光体ドラム３２側に転移して潜像の現像を行う。
【００７６】
現像器３３には、上面部にトナー補給口３０６が設けられており、また、現像器３３にはトナー濃度センサＳが設けられている。トナー濃度センサＳは、現像器３３の底面部等の、現像剤流との接触が促進され易い位置（攪拌搬送部材等の先端部の対向位置）に配置されており、現像剤のトナー濃度を検出することができる。なお、トナー濃度センサＳの詳細は後述する。
【００７７】
上記２成分現像剤は、現像器３３内に配置された攪拌部材３０３の回転と、相反する方向に推力を有する一対の搬送スクリュ３０４，３０５の回動とにより、トナーとキャリアとが均等に分布するよう混合される。また、現像の進行に伴ってトナーが消費されると、トナー濃度センサＳによりトナー成分の減少が検知されて、その信号により制御系を介してトナーホッパ（図示せず）から、現像器３３の上面部に設けたトナー補給口３０６を介して矢示方向からトナーの補給が開始される。
【００７８】
ここで、トナーホッパから補給されるトナーは、まずは搬送スクリュ３０５の推進力によって現像器３３の奥側（感光体ドラム３２と反対側）に移送され、さらに搬送スクリュ３０４の推進力によって再び現像器３３の手前側（感光体ドラム３２側）に移送される。その後、攪拌部材３０３の回転作動を受けて、磁性キャリアと混合して均等に分布される。
【００７９】
以上のように、現像剤中のトナーの比率が増加すると、トナー濃度センサＳによりトナー成分の回復が検知され、トナーホッパによるトナー補給が終了する。
【００８０】
＜トナー濃度センサの説明＞
トナー濃度センサＳは、透磁率センサである差動トランス方式のトナー濃度センサである。トナー濃度センサＳは、図５に示すように、作動トランス８０、ねじコア８５、位相比較回路８７、平滑回路８８、５個の入出力端子７４ａ〜７４ｅ、及び、５個の引き出し線７５ａ〜７５ｅを備えている。差動トランス８０の１次コイル８１に交流電源８４が供給される。
【００８１】
差動トランス８０の２次側には、ほぼ同じ巻き数であって、かつ、逆極性となる２個コイルが直列に配置されており、一方のコイルが基準コイル８２、他方のコイルが検知コイル８３となる。また、作動トランス８０の１次コイル８１及び基準コイル８２の近傍には高透磁率のねじコア８５が磁心として働くように挿入されている。そして、ねじコア８５の位置を調整することにより、１次コイル８１と基準コイル８２との間のインダクタンスを調整することができる。
【００８２】
次に、トナー濃度センサＳのトナー濃度の測定原理について説明する。
【００８３】
上述したとおり、上記２成分現像剤を構成しているトナーは非磁性体、キャリアは磁性体である。従って、単位体積当りでトナー成分が多い場合にはキャリア成分が少なくなるため、上記２成分現像剤の磁気抵抗は大きくなる。逆に、トナー成分が少ない場合にはキャリア成分が多くなるので、２成分現像剤の磁気抵抗は小さくなる。トナー濃度センサＳは、この磁気抵抗を利用した磁気検出方式の透磁率センサであり、上記磁気抵抗の変動値を換算することによって所定のトナー濃度を検出する。
【００８４】
具体的には、図６に示すように、トナー濃度が低いときにはトナー濃度センサ出力Ｖ_Ｎは高くなり、トナー濃度が高いときにはトナー濃度センサ出力Ｖ_Ｎは低くなる。つまり、トナー濃度がＮ_０からＮ_１に減少すると、それぞれに対応する透磁率センサ出力値はＶ_Ｎ０からＶ_Ｎ１に増加する。
【００８５】
なお、この実施形態では、トナー濃度センサＳとして、負特性を有する透磁率センサを用いているが、正特性を有する透磁率センサをトナー濃度センサＳに用いてもよい。
【００８６】
以上の図５に示すトナー濃度センサＳにおいて、差動トランス８０の１次コイル８１と検知コイル８３との近傍に、測定されるべき現像剤８６あるいは磁性体（キャリア）が流れると、その現像剤８６あるいは磁性体（キャリア）が磁心として働き、１次コイル８１と検知コイル８３との間のインダクタンスが変化することになる。このインダクタンスの大きさは、磁心として働いている現像剤８６あるいは磁性トナーの磁粉量によって決まるため、検知コイル８３の出力電圧によって磁粉量、すなわちキャリア濃度を測定することができる。
【００８７】
さらに、基準コイル８２と検知コイル８３とは、上述したように、ほぼ同じ巻き数であって、かつ、逆極性のものが直列に結ばれているため、両コイルの差を出力として取り出すことができる。
【００８８】
具体的には、まず、１次コイル８１へ供給される交流電圧と、２次側のコイルである基準コイル８２及び検知コイル８３の出力とについて、位相比較回路８７で排他的論理和を求める。次いで、位相比較回路８７の出力信号を平滑回路８８で平滑化して直流電圧として取り出すことにより、トナー濃度を測定することができる。
【００８９】
＜トナー補給動作の説明＞
まず、トナー補給動作の制御系の構成を図７を参照しながら説明する。
【００９０】
トナー濃度センサＳの情報は、Ｉ／Ｏ５３を介してＣＰＵ５０に伝達される。このＣＰＵ５０は、画像形成装置１００全体の制御を行うものである。また、ＣＰＵ５０には、ＲＯＭ５１とＲＡＭ５２とが接続されている。さらに、ＣＰＵ５０には、Ｉ／Ｏ５３を介して、ＣＣＤ６１と、トナー補給ローラモータ駆動回路５４及び攪拌ローラモータ駆動回路５６とが接続されている。トナー補給ローラモータ駆動回路５４はトナー補給ローラモータ５５を駆動する回路であり、攪拌ローラモータ駆動回路５６は攪拌ローラモータ５７を駆動する回路である。
【００９１】
ＲＯＭ５１には、制御プログラムが予め書き込まれている。また、ＲＡＭ５２には、メモリ５２ａ及びタイマ（図示せず）等のワーキングエリアの領域が割り当てられている。
【００９２】
ＣＣＤ６１の画像信号は、Ｉ／Ｏ５３を介してＣＰＵ５０へ入力される。ＣＰＵ５０は、このデータをＲＡＭ５２のメモリ５２ａに記憶するとともに、それに基づいて印字率（画像面積比率）を演算する。
【００９３】
なお、上記の図７を用いた説明からも対比できるが、図７のＣＰＵ５０を図１のプリンタコントローラ１０２内のＣＰＵ１０２ａに、同様にＩ／Ｏ５３をプリンタコントローラ１０２内のＩ／Ｆ１０２ｂに、さらにＣＣＤ６１を汎用コンピュータシステム１０１に置き換えて扱うことができる。
【００９４】
また、図７にあって、図１にないトナー濃度センサＳについては、プリンタコントローラ１０２内のＩ／Ｆ１０２ｂを介してその下位に多数分岐している一構成要素である。また、図１にあって、図７にない構成構成つまりビデオ信号生成回路１０２ｆ以降の構成要素については、Ｉ／Ｏ５３を介したＣＣＤ６１と同一レベルの一構成要素として見做すことができる。
【００９５】
従って、上記図１及び図２を用いて説明したように、印字率または画像密度が既知であるので、画像形成装置１００が汎用コンピュータシステム１０１のプリンタとして動作する場合には、図３に示す画像形成装置１００内のＣＰＵ５０（図７）で印字率または画像密度を演算する必要がなくなり、直ちに画像形成動作の制御またはトナー補給動作の制御のいずれかに反映することができるので、画像形成装置１００側のデータ処理時間の短縮化やデータ処理能力の負荷軽減を図ることができる。
【００９６】
簡単に言い換えると、例えば画像形成装置１００が汎用コンピュータシステム１０１のプリンタとして動作する場合、画像形成装置１００の外部機器からの画像信号を、画像形成装置１００本体の画像処理系によって処理し、印字率または画像密度の演算結果を基にトナー補給動作の詳細な制御内容を決定するのに替えて、このようなデータ処理の全てを画像形成装置１００の本体外の外部機器、例えばプリンタコントローラ１０２内のＣＰＵ１０２ａで実行することにより、画像形成装置１００は、最終的な印字データとトナー補給動作に関する直接的な動作命令を受け取ることになる。
【００９７】
ここで、上記印字率または画像密度に基づいてトナー補給制御のための閾値、つまりトナー濃度が減少した際にトナーの補給を開始するトナー濃度値が補正される。なお、上記印字率または画像密度に基づくトナー補給制御のための閾値の補正の詳細については後述する。
【００９８】
また、上記プリンタコントローラ１０２内のＣＰＵ１０２ａ及び画像形成装置１００内のＣＰＵ５０は、上記印字率または画像密度を基にトナー補給量、トナー補給の時期及びトナーの攪拌時間を判断する。これらトナー補給量、トナー補給の時期及びトナーの攪拌時間についても後述する。
【００９９】
さらに、画像形成装置１００が複写機として動作する場合、ＣＰＵ５０は、複数枚の原稿を連続的に読み取ってメモリし、その後に印字を行う場合には、それぞれの印字率または画像密度を基に、必要となるトナー補給量を判断するものとする。
【０１００】
＜印字率の演算方法及び印字率を基にしたトナー補給量の設定＞
印字率の演算方法及び印字率を基にしたトナー補給量の設定について、図８を参照しながら説明する。
【０１０１】
まず、印字率は、画像形成面積検出手段１１１によって得られた画像形成面積と、被現像面積検出手段１１２によって得られた被現像面積との比を、画像面積比率演算手段１１３により演算することにより得られる。つまり、画像形成面積と被現像面積との画像面積比率が印字率となる。
【０１０２】
ここで、複数ページ分に渡って連続する画像データの検索、または複数枚の原稿を連続して読み取り、この画像データを検索した情報または原稿を読み取った情報を一旦メモリする場合には、この印字率から全体としての平均の印字率を求め、この平均の印字率を、印字率データとして用いる。
【０１０３】
画像形成面積検出手段１１１は、画像データまたは原稿の画像面積を検出する手段であり、例えば、外部端末機器で保有する画像データの内容（例えば、印字命令時の用紙サイズ選択や拡大・縮小印字の指定）に基づいて、印字領域の総面積を計算するものである。
【０１０４】
被現像面積検出手段１１２は、画像形成面積のうちの現像される部分の面積、つまり感光体ドラム３２に対してトナーが付着する潜像部分の面積を検出する手段であり、画像信号に相当するドット数のカウント値に基づいて被画像部分の面積を計算する。画像面積比率演算手段１１３は、例えば画像形成装置１００内に内蔵されたＣＰＵ５０等により構成される。
【０１０５】
また、この実施形態では、上記した印字率データ（画像面積比率）をもとに、トナー補給量設定手段１１４にて、画像形成で必要となるトナーの補給量を求める。上記トナー補給量設定手段１１４は、上記したトナー補給ローラモータ駆動回路５４、トナー補給ローラモータ５５、このトナー補給ローラモータ５５により駆動するトナー補給ローラ６２（図７参照）、及び、トナー補給ローラモータ５５の作動時間を制御するタイマを含むものとする。
【０１０６】
＜トナー補給ローラの回転時間と画像面積比率の関係＞
上記トナーの補給量（画像面積比）は、図９に示すように、トナー補給ローラ６２の回転時間にほぼ比例する。従って、本実施形態では、画像面積比率に見合ったトナー補給量すなわち現像によって消費されるトナー量に対応するように、トナー補給ローラ６２の回転時間を設定する。なお、画像面積比率とトナー補給ローラ６２の回転時間との関係は、トナー補給装置（トナーホッパ）のトナー補給能力に応じてあらかじめ実験的に決定されており、その関係式またはデータテーブルがＲＯＭ５１に記憶されている。
【０１０７】
そして、上記画像面積比率に基づいて、トナー補給ローラ６２の回転時間が設定されるとトナー補給を開始し、次いでトナー補給ローラ６２の回転時間の設定値に到達した時点で、トナー補給ローラ６２の回転を停止して、トナー補給を終了する。
【０１０８】
＜印字率に基づく閾値の補正＞
印字率に基づくトナー補給制御のための閾値の補正について説明する。
【０１０９】
本実施形態においては、負特性のトナー濃度センサＳを用いているので、低印字率（画像面積比率が低い）の場合は、トナー濃度過剰（オーバーシュート）を防止するために、閾値（仮にＶ_０とする）を高出力側、つまり、Ｖ_０＋ΔＶ_０へシフトすることにより、トナー補給動作の開始時期を遅延させる。なお、ジョブ完了後は、もとの閾値へ復帰する。
【０１１０】
一方、高印字率（画像面積比率が高い）の場合は、トナー濃度の低下（アンダーシュート）を防止するために、閾値Ｖ_０を低出力側、つまり、Ｖ_０−ΔＶ_０へシフトすることにより、トナー補給動作の開始時期を早める。なお、ジョブ完了後は、もとの閾値へ復帰する。以上の閾値補正により、トナーの濃度値が安定して保たれることになる。
【０１１１】
また、この印字率に応じた閾値の補正量は、例えば図１０及び図１１に示すような補正データとしてテーブルデータ化されてＲＯＭ５１に格納されている。なお、上記閾値補正量は、数式化してＲＯＭ５１に格納してもよい。
【０１１２】
＜トナー補給時期及びトナー攪拌時間＞
トナー補給時期：低印字率の場合は、多くのトナーを消費しないため、一連の画像形成の動作が完了した後にトナー補給を行なう。高印字率の場合は、多くのトナーを消費するため、ジョブ開始前にトナー補給を行なう。ここで、印字実行中はトナー補給動作を行なわないこととする。
【０１１３】
トナー攪拌時間：低印字率の場合は、補給されるトナーの量が少ないので、現像器３３の攪拌時間も短くすることができる。一方、高印字率の場合は、補給されるトナーの量が多いので、現像器３３の攪拌時間を長くする必要がある。
【０１１４】
次に、上記印字率、トナー補給量、攪拌時間のそれぞれの関係について、図１２〜図１７に基づいて説明する。
【０１１５】
印字率とトナー補給量との関係は、図１２に示すように、印字率を５段階（〜Ｈ_１、〜Ｈ_２、〜Ｈ_３、〜Ｈ_４、Ｈ_４以上）に分け、それぞれの段階に対して、個々のトナー補給量を切換える（Ｍ_０、Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３、Ｍ_４）という関係とする。また、図１３に示すように、印字率とトナー補給量とを比例的に変化させる関係としても構わない。
【０１１６】
トナー補給量と攪拌時間（攪拌継続時間）との関係は、図１４に示すように、トナー補給量を５段階（〜Ｍ_０、〜Ｍ_１、〜Ｍ_２、〜Ｍ_３以上）に分け、それぞれの段階に対して個々の攪拌時間を切換える（Ｔ_０、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）という関係とする。また、図１５に示すように、トナー補給量と攪拌時間とを比例的に変化させる関係としても構わない。
【０１１７】
印字率と攪拌時間（攪拌継続時間）との関係は、図１６に示すように、印字率を５段階（〜Ｈ_１、〜Ｈ_２、〜Ｈ_３、〜Ｈ_４、Ｈ_４以上）に分け、それぞれの段階に対して、個々の攪拌時間を切換える（Ｔ_０、Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４）という関係である。また、図１７に示すように、印字率と攪拌時間とを比例的に変化させる関係としても構わない。
【０１１８】
次に、本実施形態における画像形成処理を図１８のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１１９】
まず、ステップＳ１において印刷部数Ｘを入力する。具体的には、汎用コンピュータシステム１０１におけるマウス操作やキーボードを操作して印刷部数Ｘを入力する。
【０１２０】
次に、ステップＳ２において、例えばアプリケーションの“印刷ＯＫ”ボタンをクリック操作し、印刷命令を出すことにより、Ｎページで構成される印刷データ（画像情報）の検索が開始される（ステップＳ３）。この後、画像形成面積を検出し（ステップＳ４）、被現像面積を検出する（ステップＳ５）。
【０１２１】
そして、ステップＳ６において、上記画像形成面積と被現像面積（被画像面積）とから、画像面積比率（印字率）を算出し、その画像面積比率に基づいてトナー補給量（トナー補給ローラの回転時間Ｔｏ）を設定する（ステップＳ７）。
【０１２２】
この後、ステップＳ８に進み、上記画像面積比率が、一定値よりも低いか、一定値よりも高いかを判定し、画像面積比率が一定値よりも低い場合つまり印字率が低い場合には、ステップＳ９において、例えば下記の表９に示すようなデータ・テーブルに基づいてトナー濃度制御の閾値の補正（Ｖｏ＋ΔＶ）を行った後、印刷を実行する（ステップＳ１１）。画像面積比率が一定値よりも高い場合つまり印字率が高い場合には、ステップＳ１０に移行する。
【０１２３】
次に、ステップＳ１２において、トータルの印刷枚数がページ数（Ｎ）×部数（Ｘ）に到達しているか否かを判定し、到達していなければステップＳ１１に戻り、到達しているとステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、トナー補給が開始されるとともに、現像器３３も駆動され、現像剤とトナーの混合・攪拌が行われる。
【０１２４】
そして、ステップＳ１４において、トナー補給量に見合う時間Ｔｏだけ（トナー補給ローラ６２（図７）が稼動したか否かを判断し、その判断結果が「ＮＯ」であれば、ステップＳ１３に戻りトナーの補給を続ける。ステップＳ１４での判断結果が「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ１５においてトナーの補給を終了するが、この後においても、現像剤とトナーとの混合・攪拌を継続しながら、上記ステップＳ９で得た補正後の閾値に基づくトナー濃度制御を行い（ステップＳ１６）、トナー濃度が補正後の閾値に対する適正値であれば、上記ステップＳ９で得た閾値を元の閾値Ｖｏに復帰させる（ステップＳ１７）。この後、ステップＳ１８に進み、次の印刷ジョブがあるか否かを判断し、印刷ジョブがあれば再びステップＳ１に戻り、印刷ジョブがなければジョブを終了する。
【０１２５】
一方、画像面積比率が一定値よりも高い場合（ステップＳ８の判断結果がＨＩＧＨである場合）、ステップＳ１０において、例えば下記の表９に示すようなデータ・テーブルに基づいてトナー濃度制御の閾値の補正（Ｖｏ−ΔＶ）を行った後、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９においては、トナー補給が開始されるとともに、現像器３３が駆動されて現像剤とトナーの混合・攪拌が行われる。次に、ステップＳ２０へ進み、トナー補給量に見合う時間Ｔｏだけトナー補給ローラ６２が稼動したか否かを判断する。その判断結果が「ＮＯ」であれば、ステップＳ１９に戻りトナーの補給を続ける。ステップＳ２０での判断結果が「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ２１に進む。
【０１２６】
ステップＳ２１においては、トナーの補給を終了するが、この後も現像剤とトナーとの混合・攪拌を継続しながら、ステップＳ１０で得た補正後の閾値に基づくトナー濃度制御を行い（ステップＳ２２）、ステップＳ１０で補正を行った閾値に対してトナー濃度が適正か否かを判断し、トナー濃度が適正でなければステップＳ２１へ戻り、現像剤の混合・攪拌を継続する。トナー濃度が適正であればステップＳ２３に進んで印刷を実行する。
【０１２７】
ステップＳ２３の処理を終えた後は、ステップＳ２４において、トータルの印刷枚数がページ数（Ｎ）×部数（Ｘ）になっているか否かを判定し、その判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ２３に戻り、「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１７へ進み、ステップＳ１０で補正した閾値をもとに戻す。ステップＳ１７の処理が終了した後は、ステップＳ１８へ進み、次の印刷ジョブがあるか否かを判断し、印刷ジョブがあれば再びステップＳ１に戻り、印刷ジョブがなければジョブを終了する。
【０１２８】
以上の図１８に示すフローでは、印字率の高低によって閾値が変更されるとともに、トナー補給時期ないしはトナー補給方法を異ならせながら、ジョブ実行毎にトナー補給が実行されるので、トナー補給の要否または有無判定は行わないが、図１９に示すように、印字率の高低に基づいて閾値に対する補正量を異ならせるとともに、補正を受けた閾値に対してトナー補給の要否が異なってくるフローとすることもできる。なお、図１９のフローにおいて、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８までの各処理は、図１８のフローのステップＳ１〜ステップＳ８と同じである。
【０１２９】
図１９のフローにおいては、ステップＳ１０８の判定結果が「低印字率」である場合、ステップＳ１０９においてトナー濃度制御の閾値の補正（Ｖｏ＋ΔＶ）を行った後、トナー補給を実行せずに、まずは画像形成動作（ステップＳ１１１〜Ｓ１１２）を実行し、画像形成が完了した後に、ステップＳ１０９において補正を受けた閾値を適用するトナー濃度制御（ステップＳ１１３、ステップＳ１１６〜ステップＳ１１９）を行っている。これによると、画像形成動作完了後に、補正を受けた閾値を適用するトナー濃度制御のループで、トナー補給の要否または有無判定のステップを通過するので、トナー補給量設定手段１１４（図８）で求めたトナー補給量相当分だけ、前段のジョブでトナーを消費しても、補正後の閾値に対してトナー濃度が適正範囲に入る場合には、トナー補給を伴わないので合理的である。
【０１３０】
一方、ステップＳ１０８の判定結果が「高印字率」である場合には、ステップＳ１１０においてトナー濃度制御の閾値の補正（Ｖｏ−ΔＶ）を行った後、補正を受けた閾値を適用するトナー濃度制御を行うループ（ステップＳ１２０〜ステップＳ１２６）において、トナー補給の要否または有無判定のステップを通過するので、トナー補給量設定手段１１４で求めたトナー補給量への相当分だけ補正を受けた閾値に対しても、トナー濃度が適正範囲に入る場合には、トナー補給を伴わずに、画像形成動作へ移行するので合理的である。
【０１３１】
以上の実施形態では、印字率（画像面積比率）の高低を基に、トナー濃度制御の閾値を補正する方法を示したが、本発明はこれに限らず、画像密度を基にトナー濃度制御の閾値を補正してもよい。また、トナー濃度制御の閾値を補正する代わりに、トナー濃度センサＳのセンサ出力値を補正してもよい。
【０１３２】
まず、画像密度を基にしたトナー濃度制御の閾値の補正について説明する。
【０１３３】
トナー補給量を決定するために、画素レベルの画像密度（画像濃度）を用いると更に高精度な制御が可能である。すなわち、画像の濃淡も判断要素とすると、印字率を用いた場合以上に、トナーの消費量を正確に判断できる。
【０１３４】
例えば、二値画像の場合は、印字率に基づく処理を行うと処理時間の短縮化を図ることができる。また、画像の濃淡レベルを考慮しなければならない多値画像の場合は、画像密度に基づく処理を行うと高精度な処理を行うことができる。なお、上記画像密度の情報は、制御装置に画像密度を得るためのプログラムを設定することにより、容易に得ることができる。
【０１３５】
具体的には、先に図１及び図２を用いて説明したように、テキストデータ形式の印刷データは、コマンドスキャンプログラムＰｒ１で検索され、画像情報に対応したビデオ信号として最終的に出力されるので、予めビデオ信号のレベルとそれに対する画像密度の関係を数式化あるいはデータ・テーブル化し、プリンタコントローラ１０２側のＲＯＭ部等に記憶しておく。そして、読み取られた印刷データのビデオ信号に対応する画像密度を、上記のＲＯＭ部の数式あるいはテーブルから読み出して、印刷データの画像密度とすればよい。ここで、印刷データの画像密度が高い場合は、印字率が高い場合と同様な閾値の補正を行い、原稿の密度が低い場合は、印字率が低い場合と同様な閾値の補正を行えばよい。
【０１３６】
次に、トナー濃度制御の閾値を補正する代わりに、トナー濃度センサＳのセンサ出力値を補正する方法について説明する。
【０１３７】
上記の実施形態では、例えば、印字率等が高い場合はトナーの消費が多くなるため、トナー濃度センサの閾値の補正を予め行い、またトナーの補給が必要でない濃度であってもトナーの補給を開始するように設定しているが、このような処理に替えて、閾値の補正を行わずに、トナー濃度センサＳのセンサ出力値を補正するという処理を行っても、同様の効果を得ることができる。
【０１３８】
具体的には、負特性のトナー濃度センサＳを用いている点を考慮して、低印字率である場合には、トナー濃度センサＳのセンサ出力（Ｖｔ）を低出力側（Ｖｔ−ΔＶｔ）に補正する。つまり、低出力側に補正することにより、見かけ上、閾値を高出力側に補正したのと同様になる。また、高印字率である場合には、トナー濃度センサＳのセンサ出力（Ｖｔ）を高出力側（Ｖｔ＋ΔＶｔ）に補正する。つまり、高出力側に補正することにより、見かけ上、閾値を低出力側に補正したのと同様になる。これにより、トナー補給動作の開始時期を早める。
【０１３９】
トナー濃度センサＳのセンサ出力値を補正する場合の処理を図２０のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１４０】
図２０のフローにおいて、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０８までの各処理は、図１８のフローのステップＳ１〜ステップＳ８と同じである。
【０１４１】
図２０のフローにおいては、ステップＳ２０８の判定結果が「低印字率」である場合（画像面積比率が低い場合）、ステップＳ２０９において、例えば下記の表９に示すようなデータ・テーブルに基づいてセンサ出力Ｖｔの補正（Ｖｔ→Ｖｔ−ΔＶ）を行った後、印刷を実行する（ステップＳ２１１）。ステップＳ２０８の判定結果が「高印字率」である場合（画像面積比率が高い場合）、ステップＳ２１０に移行する。
【０１４２】
次に、ステップＳ２１２において、トータルの印刷枚数がページ数（Ｎ）×部数（Ｘ）に到達しているか否かを判定し、到達していなければステップＳ２１１に戻り、到達しているとステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３においては、トナー補給が開始されるとともに、現像器３３も駆動され、現像剤とトナーの混合・攪拌が行われる。
【０１４３】
そして、ステップＳ２１４において、トナー補給量に見合う時間だけトナー補給ローラ６２（図７）が稼動したか否かを判断し、その判断結果が「ＮＯ」であれば、ステップＳ２１３に戻りトナーの補給を続ける。ステップＳ２１４での判断結果が「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ２１５においてトナーの補給を終了するが、この後においても、現像剤とトナーとの混合・攪拌を継続しながら、上記ステップＳ２０９で得たセンサ出力の補正値に基づくトナー濃度制御を行い（ステップＳ２１６）、トナー濃度が適正値であれば、センサ出力の補正を解除する（ステップＳ２１７）。この後、ステップＳ２１８に進み、次の印刷ジョブがあるか否かを判断し、印刷ジョブがあれば再びステップＳ２０１に戻り、印刷ジョブがなければジョブを終了する。
【０１４４】
一方、ステップＳ２０８の判定結果が「低印字率」である場合（画像面積比率が低い場合）、ステップＳ２１０において例えば下記の表９に示すようなデータ・テーブルに基づいてセンサ出力Ｖｔの補正（Ｖｔ→Ｖｔ＋ΔＶ）を行った後、ステップＳ２１９に進む。ステップＳ１９においては、トナー補給が開始されるとともに、現像器３３が駆動されて現像剤とトナーの混合・攪拌が行われる。次に、ステップＳ２２０へ進み、トナー補給量に見合う時間だけトナー補給ローラ６２が稼動したか否かを判断する。その判断結果が「ＮＯ」であれば、ステップＳ２１９に戻りトナーの補給を続ける。ステップＳ２２０での判断結果が「ＹＥＳ」であれば、ステップＳ２２１に進む。
【０１４５】
ステップＳ２２１においては、トナーの補給を終了するが、この後も現像剤とトナーとの混合・攪拌を継続しながら、ステップＳ２１０で得たセンサ出力の補正値に基づくトナー濃度制御を行い、トナー濃度が適正か否かを判断し（ステップＳ２２２）、トナー濃度が適正でなければステップＳ２２１へ戻り、現像剤の混合・攪拌を継続する。トナー濃度が適正であればステップＳ２２３に進んで印刷を実行する。
【０１４６】
ステップＳ２２３の処理を終えた後は、ステップＳ２２４において、トータルの印刷枚数がページ数（Ｎ）×部数（Ｘ）になっているか否かを判定し、その判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ２２３に戻り、「ＹＥＳ」である場合はステップＳ２１７へ進み、センサ出力Ｖｔの補正を解除する。ステップＳ２１７の処理が終了した後は、ステップＳ２１８へ進み、次の印刷ジョブがあるか否かを判断し、印刷ジョブがあれば再びステップＳ２０１に戻り、印刷ジョブがなければジョブを終了する。
【０１４７】
以上の図２０に示すフローでは、印字率の高低によって閾値が変更されるとともに、トナー補給時期ないしはトナー補給方法を異ならせながら、ジョブ実行毎にトナー補給が実行されるので、トナー補給の要否または有無判定は行わないが、前記した図１９に示すように、印字率の高低に基づいて閾値に対する補正量を異ならせるとともに、補正を受けた閾値に対してトナー補給の要否が異なってくるフローとすることもできる。
【０１４８】
最後に、下記の表１〜表８に、印字率の高低あるいは画像密度の高低に対する閾値またはセンサ出力の補正方向、補正幅、トナー補給量、トナー補給時期、及び、現像器攪拌時間について、トナー濃度センサの特性（正／負）毎に分類してまとめる。
【０１４９】
【表１】

【０１５０】
【表２】

【０１５１】
【表３】

【０１５２】
【表４】

【０１５３】
【表５】

【０１５４】
【表６】

【０１５５】
【表７】

【０１５６】
【表８】

【０１５７】
以上の閾値の補正量またはトナー濃度センサ出力値の補正量の例を下記の表９にまとめて示す。表９に示す補正量は、センサ特性に関係する正負の符号を含む絶対値である。印刷データに対する印刷部数や印字率に基づき、閾値またはセンサ出力値に対して補正値ΔＶを、センサの正負特性に合わせて加算または減算することになる。上記表１〜表８に示すように、センサ特性が同じとすると、閾値に対する補正方向と、センサ出力値に対する補正方向とは互いに逆方向となる。
【０１５８】
【表９】

【０１５９】
＜本発明の比較例＞
図２１は、トナー濃度の変動要因の一つである現像量の急激な変動時のトナー濃度の変動を示す図である。
【０１６０】
図２１（Ａ）は、ビデオ信号印字率を示す図であり、横軸が印刷するページ番号、縦軸が印字率データである。ページ１から５までは印字率１０％の印字、ページ５から１０までは印字率５０％の印字、そして、ページ１１からページ１６までは再び印字率１０％の印字という設定である。
【０１６１】
図２１（Ｂ）は、現像部における現像剤のトナー濃度を示す図であり、点線で示す値が設定値である。
【０１６２】
図２１（Ｃ）は、トナー濃度センサの検出値を示す図であり、点線で示す値はトナー補給制御の目標設定値である。この図２１（Ｃ）に示すトナー濃度センサＳの検出値とトナー補給制御の目標設定値との差をに基づいて、トナーホッパからのトナー補給量を操作する。
【０１６３】
図２１（Ｄ）は、トナーホッパからのトナー補給量を示す図である。
【０１６４】
この比較例において、ページ１から４までは１０％印字に対する現像されるトナー量と、補給されるトナー量が一致して安定に稼動している。ぺージ５から急に印字率が５０％に上昇すると、補給されるトナー量より現像されるトナー量が多くなり、現像剤のトナー濃度は設定値から増々低下する。トナー濃度センサＳは若干（約０．５秒程度）遅延してこのトナー濃度低下を検知し、トナー補給量の増加を指示する。トナー補給量が増加しても、補給された新しいトナーが攪拌器で攪拌・混合及び帯電されながら移動し、現像スリーブ上に到達し、そのトナー濃度が適正値に復帰するまでに２秒ないし３秒程度の時間を要する。その間、現像剤のトナー濃度は設定値より大幅に低下することになり、回復するまでの数ページ分程度の画像濃度は低下する。
【０１６５】
更にぺージ１１から急に印字率が１０％に戻ると、補給されるトナー量より現像されるトナー量が少なくなり、現像剤のトナー濃度は設定値から増々増加する。トナー濃度センサＳは若干（約０．５秒程度）遅延してこのトナー濃度増加を検知し、トナー補給の停止を指示する。トナー補給が停止されても、その前に補給されたトナーが攪拌帯電されながら移動し、現像スリーブ上に到達するため、２秒程度、現像部のトナー濃度は増加し続ける。その結果、現像剤のトナー濃度は設定値よりも大幅に高くなり、今度はトナー消費量が少ないため、回復するまでかなりの間の画像濃度は高くなる。
【０１６６】
＜本発明の実施例＞
図２２は、本発明によるトナー補給量の補正手段の説明図である。なお、ビデオ信号に複合された印字率データは、プリンタエンジンに送信される。
【０１６７】
図２２（Ｅ）は印字率データを示す図である。前記したように実際に印字するビデオ信号は、画素データメモリに格納されて数ページ分（３秒間程度）遅延して出力されるため、印字率データは、図示するように印字するビデオ信号の印字率より数ページ分前に得ることができる。
【０１６８】
図２２（Ｆ）に示すように、数ページ前の印字率信号との差から設定補正データを作成し、その設定補正データをトナー補給制御の目標値に重畳する。図２２（Ｂ）の線図は、その結果のトナー濃度の変動を示しており、この図２２（Ｂ）から、図２１に示した比較例よりもトナー濃度の変動量をかなり小さくできることがわかる。なお、この実施例において、トナー濃度センサＳの検出値及びトナーホッパからのトナー補給量はそれぞれ図２２（Ｃ）及び（Ｄ）に示すような線図となる。
【０１６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の印刷システムによれば、印刷データを展開した画素データ（もしくは画像データ）から印字率（画像面積比率）または画像密度を算出し、その印字率または画像密度に基づいてトナー補給量と、トナー補給を開始するトナー濃度閾値またはトナー濃度センサの出力値の変補正を行って、トナー補給動作と画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序を変更するので、トナー補給量の過不足に伴うトナー濃度の上昇またはトナー濃度の低下を防ぐことができ、常に安定した画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する印刷システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の印刷システムの動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態に用いる画像形成装置の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】画像形成装置の現像器の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】トナー濃度センサの回路構成図である。
【図６】トナー濃度と透過率センサの出力値との関係を示すグラフである。
【図７】画像形成装置のトナー補給系の構成を示すブロック図である。
【図８】印字率の演算方法及び印字率を基にしたトナー補給量の設定方法の説明図である。
【図９】トナー補給ローラの回転時間と画像面積比との関係を示すグラフである。
【図１０】印字率と閾値補正量との関係を示すグラフである。
【図１１】連続コピー枚数と閾値補正量との関係を示すグラフである。
【図１２】印字率とトナー補給量との関係を示すグラフである。
【図１３】印字率とトナー補給量との関係を示すグラフである。
【図１４】トナー補給量と攪拌継続時間との関係を示すグラフである。
【図１５】トナー補給量と攪拌継続時間とのとの関係を示すグラフである。
【図１６】印字率と攪拌継続時間とのとの関係を示すグラフである。
【図１７】印字率と攪拌継続時間とのとの関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施形態において実行する画像形成処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施形態において実行する画像形成処理の他の例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施形態において実行する画像形成処理の別の例を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の比較例の説明図である。
【図２２】本発明の実施例の説明図である。
【図２３】従来のトナー補給制御の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１００画像形成装置
１０画像読取部
２０レーザ書込部
３０画像形成部
３３現像器
４０給紙部
５０ＣＰＵ
５１ＲＯＭ
５２ＲＡＭ
５３Ｉ／Ｏ
５４トナー補給ローラモータ駆動回路
５５トナー補給ローラモータ
５６攪拌ローラモータ駆動回路
５７攪拌ローラモータ
６１ＣＣＤ
６２トナー補給ローラ
Ｓトナー濃度センサ
１０１汎用コンピュータシステム
１０２プリンタコントローラ
１０２ａＣＰＵ
１０２ｂＩ／Ｆ
１０２ｃフォントメモリ
１０２ｄ印刷データメモリ
１０２ｅ画素データメモリ
１０２ｆビデオ信号生成回路（送信部）
１０２ｇ印字率データメモリ
１０３画素置換回路
１１１画像形成面積検出手段
１１２被現像面積検出手段
１１３画像面積比率演算手段
１１４トナー補給量設定手段

Claims

印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、
画像形成装置を使用して記録する画像の印字率を前記画素データから算出する印字率算出部と、
前記印字率に基づいて画像形成装置の現像器へのトナー補給量と、トナー補給を開始する現像器内のトナー濃度閾値と、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、
低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、
前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることを特徴とする印刷システム。
印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、
画像形成装置を使用して記録する画像の画像密度を前記画素データから算出する画像密度算出部と、
前記画像密度に基づいて画像形成装置の現像器へのトナー補給量と、トナー補給を開始する現像器内のトナー濃度閾値と、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、
低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、
前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることを特徴とする印刷システム。
前記画像形成装置内の現像器のトナー補給動作に係る制御情報の出力を、ビデオ信号出力よりも先行して行うことを特徴とする請求項１または２記載の印刷システム。
前記印字率または画像密度に応じて、画像形成毎に前記トナー濃度閾値を変更し、画像形成終了時にトナー濃度閾値を変更する前のトナー濃度閾値に戻すことを特徴とする請求項１または２記載の印刷システム。
前記印字率または画像密度に応じて、画像形成毎にトナー補給時期を変更することを特徴とする請求項１または２記載の印刷システム。
前記印字率または画像密度に応じて、画像形成毎にトナーの攪拌時間を設定することを特徴とする請求項１または２記載の印刷システム。
画像データに基づく印字率または画像密度の算出結果に応じて、画像形成装置の現像器へのトナー補給量と、トナー補給を開始する現像器内のトナー濃度閾値とを変更することにより、画像形成動作と全体的または部分的に並行して進行するトナー補給動作及び現像器の混合・攪拌動作を排除するとともに、非画像形成時に全てのトナー補給動作及び現像器の混合・攪拌動作を完了することを特徴とする印刷システム。
前記トナー補給動作の時期を、前記印字率または画像密度が高いときは画像形成開始の直前に変更し、前記印字率または画像密度が低いときは画像形成終了後に変更することを特徴とする請求項７記載の印刷システム。
印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、
画像形成装置を使用して記録する画像の印字率を前記画素データから算出する印字率算出部と、
前記印字率に基づいて画像形成装置の現像器へのトナー補給量と、現像器内のトナー濃度の出力値と、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、
低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、
前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることを特徴とする印刷システム。
印刷データを画素データに展開する画素データ展開部と、
画像形成装置を使用して記録する画像の画像密度を前記画素データから算出する画像密度算出部と、
前記画像密度に基づいて画像形成装置の現像器へのトナー補給量と、現像器内のトナー濃度の出力値と、トナー補給動作及び画像形成動作に係る画像形成装置の動作順序とを制御する制御部と、
低解像度のビデオ信号を高解像度のビデオ信号に置換する画素置換部と、
前記画素データを前記ビデオ信号として画像形成装置へ送信する送信部とを備え、その送信部からのビデオ信号に応じて前記画像形成装置が印刷を行うように構成されていることを特徴とする印刷システム。