JP2009145666A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なトナー消費量演算を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー消費量演算部２００は、ｎ×ｎ判定部２０１、フィルタ演算部２０２、フィルタ係数記録部２０３、比例演算部２０４、比例係数記録部２０５、カウント部２０６を備える。そして、トナー消費量演算部２００は、連続領域が所定の大きさの領域まで前記連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録する。また、所定の大きさを越えた大きさの連続領域におけるトナー消費量の算出については、１つの多値濃度データ当たりのトナー消費量が所定となるようにトナー消費量を算出（演算）する。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体に帯電、露光、現像を繰り返して画像を形成するレーザプリンタやデジタル複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、多値濃度データのトナー消費量カウント（ビデオカウント）は画像データの各画素について所定の係数をかけたものを単純に加算していた（特許文献１参照）。また、より簡単な構成においては所定の係数はしばしば１であった。

しかし、近年、同一濃度データにおけるトナー消費量の測定においても、トナー消費量は面積に比例はしていないことが分かってきた。更に詳しくは、ある一定以上の値の場合は面積に比例する関係になることが分かってきた。

そこで、レーザ光源を変調するドットの連続数がｎ以上の場合には予め求められた値をもってビデオカウントし、ｎ未満のエリアにはその他の方式でビデオカウントを行う技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００６‐０２３３９２号公報 特許第０３５２４９３５号

しかしながら、上記特許文献２記載の技術では、ドットの連続数をカウントしてそれ以上を一定としているが、副走査方向の連続数は考慮していないため、周囲ドットの影響を完全に考慮していることにはならない。

また、実際にはドットが所定量連続した場合に面積とトナー消費量が比例となるわけではなく、ドットパターンの連続が所定量連続した場合に面積とトナー消費量が比例となることがわかった。

更に、ＰＷＭを用いて多値濃度データを２値濃度データに変換し、半導体レーザを変調する画像形成装置において、面積とトナー消費量が比例と見なせる連続領域の大きさは、一般的には１つの多値濃度データが表す領域の数倍の大きさである。このことからもドットの連続数を計測するだけでは正確なトナー消費量の演算が難しかった。

本発明の目的は、高精度なトナー消費量算出（演算）を行うことができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、ＰＷＭを用いて多値濃度データを２値濃度データに変換し半導体レーザを変調するレーザ駆動装置を備える画像形成装置において、前記多値濃度データにおいて同一濃度データが連続する領域の大きさを計測する計測手段と、連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録する記録手段と、前記記録手段と入力画像を比較し入力画像全体のトナー消費量を積算する積算手段とを有するトナー消費量算出手段を備え、前記トナー消費量算出手段は、前記連続領域が所定の大きさの領域まで前記連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録し、所定の大きさを越えた大きさの前記連続領域におけるトナー消費量の算出については、１つの多値濃度データ当たりのトナー消費量が所定となるようにトナー消費量を算出することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、高精度なトナー消費量演算を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。

以下、その構成を動作と併せて説明する。

原稿給紙装置１上に積載された原稿は、１枚ずつ順次原稿台ガラス２上に搬送される。原稿が搬送されると、スキャナユニット３のランプ４が点灯し、かつスキャナユニット３が移動して原稿を照射する。

原稿の反射光はミラー５，６，７を介してレンズ８を通過し、その後イメージセンサ部９に入力される。イメージセンサ部９に入力された画像信号は、直接、あるいは、一旦後述する図４に示す画像メモリ１２に記憶され、再び読み出された後、露光制御部１０に入力される。

露光制御部１０が発生させる照射光（レーザビーム）によって感光体１１上に作られた潜像は、電位センサ１００によって、感光体（像担持体）１１上の電位が所望の値になっているか監視され、次いで、現像器１３によって現像される。

現像されたトナー像とタイミングを合わせて転写部材積載部１４、あるいは１５より転写部材が搬送され、転写部１６において、トナー像が転写部材上に転写される。転写されたトナー像は定着部１７にて転写部材に定着された後、排紙部１８より装置外部に排出される。

転写後の感光体１１の表面をクリーナ２５で清掃し、クリーナ２５で清掃された感光体１１の表面を補助帯電器２６で除電して１次帯電器２８において良好な帯電を得られるようにした上で、感光体１１上の残留電荷を前露光ランプ２７で消去する。そして、１次帯電器２８で感光体１１の表面を帯電する。

この工程を繰り返すことで複数枚の画像形成を行う。作像に用いられたトナー消費量は、後述する図４に示すトナー消費量演算部２００が、画像メモリ１２に蓄積されている画像データを参照し演算することにより算出される。

以上は、原稿台の画像を複写する動作（モード）を例にして説明したが、外部装置からのプリントの場合は、外部装置から画像形成装置へ不図示のインターフェース部を経由し、画像データが入力されて画像メモリ１２へ記録される。その後の動作は原稿台画像の複写と同様である。

図２は、図１における露光制御部の平面図である。

露光制御部１０は、半導体レーザ３７を有するレーザ駆動装置３１を備える。半導体レーザ３７の内部にはレーザ光の一部を検出するＰＤセンサが設けられ、ＰＤセンサの検出信号を用いて半導体レーザ３７のオートパワーコントロール制御を行う。レーザ駆動装置３１は、ＰＷＭを用いて多値画像データを２値画像データに変換し半導体レーザ３７を変調する。

半導体レーザ３７から発したレーザビームはコリメータレンズ３５及び絞り３２によりほぼ平行光となり、所定のビーム径で回転多面鏡３３に入射する。回転多面鏡３３は、矢印の方向（反時計回り方向）に等角速度の回転を行っており、この回転に伴って、入射したレーザビームが連続的に角度を変える偏向ビームとなって反射される。

偏向ビームとなったレーザビームはｆ−θレンズ３４により集光作用を受ける。一方、ｆ−θレンズ３４は同時に走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正を行うために、レーザビームは、感光体１１上に図の矢印の方向に等速で結合走査される。

感光体１１の近傍には、回転多面鏡３３からの反射光を検出するビームディテクト（以下、ＢＤと呼ぶ）センサ３６があり、ＢＤセンサ３６の検出信号は回転多面鏡３３の回転とデータの書き込みの同期を取るための同期信号として用いられる。

画像メモリ１２には６００ｄｐｉ１画素に当たる１６階調（４ビット）単位で画像データが記録されている。各４ビットの画像データは、不図示のＰＷＭパターン生成部において、図３に示すようなレーザ駆動パターンに変換される。

図３において、灰色の部分はレーザ点灯部、白色の部分はレーザ消灯部を表す。４ビットの画像データに応じたレーザ駆動パターンが生成された後、そのレーザ駆動パターンがレーザ駆動装置３１に入力され、パターンに応じて半導体レーザ３７が駆動される。

画像メモリ１２に蓄積されている全ての画像データについて以上の処理を順番に適用することにより画像形成のためのレーザ駆動が行われる。

図４は、図１の画像形成装置に搭載されるトナー消費量演算部のブロック図である。

トナー消費量演算部（トナー消費量算出手段）２００は、ｎ×ｎ判定部２０１、フィルタ演算部２０２、フィルタ係数記録部２０３、比例演算部２０４、比例係数記録部２０５、カウント部２０６を備える。

ここで、ｎ×ｎ判定部２０１は、多値濃度データにおいて同一濃度データが連続する領域の大きさを計測する計測手段として機能する。計測手段はノイズフィルタを備え、入力画像において同一濃度データの連続領域でない領域についても、入力画像において同一濃度データの連続領域と見なして差し支えない場合は同一濃度データの連続領域と見なす。

また、フィルタ係数記録部２０３は、連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録する記録手段として機能する。

また、カウント部２０６は、記録手段と入力画像を比較し入力画像全体のトナー消費量を積算する積算手段として機能する。

トナー消費量演算部２００は、連続領域が所定の大きさの領域まで連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録する。そして、所定の大きさを越えた大きさの連続領域におけるトナー消費量の算出については、１つの多値濃度データ当たりのトナー消費量が所定となるようにトナー消費量を算出（演算）する。また、トナー消費量演算部２００は、入力画像において同一濃度データの連続領域と見なせない領域は連続領域内とは異なる演算でトナー消費量を算出（演算）する。

以下、それらの内容を具体的に示す。

本実施の形態では説明を容易にするため、ｎ×ｎ判定部２０１についてｎ＝５の場合の説明を行うが、本実施の形態はｎが任意の整数であっても簡単に適応可能な構成である。

まず、画像メモリ１２に蓄積された画像データの左上の画素を注目画素とし、図５に示されるように注目画素の周囲９×９画素を画像メモリ１２から取得する（９という数字はｎ＋（ｎ−１）において、ｎ＝５より算出される）。尚、周囲画素が画像メモリ１２の外部を指し示した場合はその位置の画像データは濃度０とする。

ｎ×ｎ判定部２０１は、入力された９×９の画像データを参照することにより、注目画素が同一濃度データで形成される５×５画素の画像データの一部でないかどうかを判断する。判断の一例を図６に示す。

また、ｎ×ｎ判定部２０１は、ノイズフィルタ回路を搭載しており、ノイズフィルタ回路を有効にした場合、同一濃度データで形成された５×５画素の領域の判定を緩和される。

具体的には、ノイズフィルタ回路オフの場合は５×５画素の領域内が同一の濃度データでない場合は、５×５中の２４画素が濃度１５、１画素のみが濃度１４というような場合であっても５×５画素領域が同一濃度と判断されることは無かった。

しかし、ノイズフィルタ回路を有効にした場合、５×５画素領域の濃度データの合計値がノイズフィルタ無効時の本来の合計値の±５以下の差であれば、５×５画素領域が同一濃度と判断する動作を行う。ノイズフィルタ有効無効時について、５×５画素領域が同一濃度の判定される５×５画像領域の濃度データ合計値を表１に示す。

後の画像処理はｎ×ｎ判定部２０１において、注目画素が同一濃度データで形成される５×５画素の画像データの一部と判断されたかどうかで分岐する。

注目画素が同一濃度データで形成される５×５画素の画像データの一部と判断された場合、注目画素データは比例演算部２０４へ送られる。比例係数記録部２０５には０〜１５の各濃度値に応じた５×５領域の１画素当たりのトナー消費量が記録されている。

比例演算部２０４は、ｎ×ｎ判定部２０１から送られてきたデータに応じて比例係数記録部２０５からトナー消費量データを取得し、カウント部２０６へ送る。カウント部２０６は、総トナー消費量を記録しており、現在値に対して比例演算部２０４から送られてきたトナー消費量を加算する。

注目画素が同一濃度データで形成される５×５画素の画像データの一部と判断されなかった場合、注目画素データがフィルタ演算部２０２へ送られる。フィルタ係数記録部２０３には、図７に示すように、濃度データと１対１で対応するトナー消費量がフィルタ係数として予め記録されており、ｎ×ｎ判定部２０１から入力された注目画素データに応じた値をトナー消費量として演算する。

演算されたトナー消費量はカウント部２０６へ送られる。カウント部２０６は、総トナー消費量を記録しており、現在値に対して比例演算部２０４から送られてきたトナー消費量を加算する。

上記処理を画像データの全ての画素が注目画素となるまで繰り返すと、カウント部２０６において画像データ全体のトナー消費量が算出されることとなる。

以上のように、入力された画像データに対して濃度データが所定の領域（面積）だけ連続して存在した場合としなかった場合において、別々のトナー消費量演算を行う。このことにより、それぞれに対して最適な計算を実行することが可能になり、高精度なトナー消費量算出を行うことができる。

本実施の形態においては、ｎ×ｎ判定部２０１においてｎ＝５が最適となる画像形成装置を対象としているためｎ＝５についての説明を行ったが、感光体１１の特性などプロセス的な要因でｎ＝５以外の値が最適となる画像形成装置も存在する。そのような画像形成装置であってもｎの値を変化するのみで本発明が適用可能であるのは自明である。

また、本実施の形態においては、フィルタ演算部２０２は、単一画素の濃度データから対応するトナー消費量を算出している。しかし、フィルタ演算部２０２は、ｎ×ｎ判定部２０１から注目画素の周囲の画素データを取得し、周囲画素を考慮したフィルタ演算を行う系でもよい。

また、本実施の形態においては、ｎ×ｎ判定部２０１においてｎ＝５についての説明を行ったが、ｎ×ｎではなくｎ×ｍ（n≠m）としてもよく、そのような画像形成装置であってもmとｎの値を決めることで本発明が適用可能であるのは自明である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。 図１における露光制御部の平面図である。 濃度データに対応したＰＷＭパターンを示す図である。 図１の画像形成装置に搭載されるトナー消費量演算部のブロック図である。 注目画素と周囲９×９画素の取得の様子を示す図である。 同一濃度データで形成される５×５画素の画像データの一部の判断例を示す図である。 フィルタ係数と入力画像データ例を示す図である。

符号の説明

３１ レーザ駆動装置
３７ 半導体レーザ
２００ トナー消費量演算部
２０１ ｎ×ｎ判定部
２０２ フィルタ演算部
２０３ フィルタ係数記録部
２０４ 比例演算部
２０５ 比例係数記録部
２０６ カウント部

Claims (3)

1. ＰＷＭを用いて多値濃度データを２値濃度データに変換し半導体レーザを変調するレーザ駆動装置を備える画像形成装置において、
   前記多値濃度データにおいて同一濃度データが連続する領域の大きさを計測する計測手段と、連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録する記録手段と、前記記録手段と入力画像を比較し入力画像全体のトナー消費量を積算する積算手段とを有するトナー消費量算出手段を備え、
   前記トナー消費量算出手段は、前記連続領域が所定の大きさの領域まで前記連続領域の大きさとトナー消費量の関係を記録し、所定の大きさを越えた大きさの前記連続領域におけるトナー消費量の算出については、１つの多値濃度データ当たりのトナー消費量が所定となるようにトナー消費量を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記計測手段はノイズフィルタを備え、前記入力画像において同一濃度データの連続領域でない領域についても、前記入力画像において同一濃度データの連続領域と見なして差し支えない場合は同一濃度データの連続領域と見なすことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー消費量算出手段は、前記入力画像において同一濃度データの連続領域と見なせない領域は連続領域内とは異なる演算でトナー消費量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。

Images