專利名稱：用于確定顯像劑消耗的方法和裝置、以及圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定圖像形成裝置中的顯像劑消耗的方法和裝置、以及圖像形成裝置，尤其涉及用于精確確定圖像形成裝置中的顯像劑消耗的方法和裝置、以及使用精確確定顯像劑消耗的方法和裝置中至少一個的圖像形成裝置，該圖像形成裝置通過對以光束進行掃描而形成的潛像進行顯像來形成圖像。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有圖像形成裝置依照圖像數(shù)據(jù)計算作為形成圖像的顯像劑使用的色劑的消耗。
計算色劑消耗的現(xiàn)有方法是對依附有色劑的像素進行計數(shù)，并依照獲得的像素數(shù)量計算色劑消耗。
另一計算色劑消耗的現(xiàn)有方法是依照點排列模式將點分類，對各個類型的點進行計數(shù)，且依照獲得的各個類型的的點的數(shù)量計算色劑消耗。
另一計算色劑消耗的現(xiàn)有方法是對依附有色劑的像素、邊緣、與依附有色劑的像素相鄰的空白像素、以及隔離的像素進行計數(shù)，并依照計數(shù)結(jié)果計算色劑消耗。
提供具有用于依照色劑瓶或處理墨盒的物理狀態(tài)獲得顯像劑的剩余量的傳感器的圖像形成裝置會導(dǎo)致成本花費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種顯像劑消耗確定方法，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、而在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在至少主掃描方向上部分重疊。該顯像劑消耗確定方法包括步驟將寫入像素之一劃分成主掃描方向的多個子像素；基于各個相鄰子像素與子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定位于在子像素之一的預(yù)定距離之內(nèi)的子像素之一的每一相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)；基于施加到相鄰子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定相鄰像素的各個發(fā)光系數(shù)；對相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以獲得子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有子像素的求和；以及對所有的子像素進行總曝光量的求和，以確定顯像劑消耗。
本發(fā)明進一步提供了一種顯像劑消耗確定方法，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在主掃描方向和副掃描方向上部分重疊。該顯像劑消耗確定方法包括步驟將寫入像素之一劃分為主掃描方向的多個掃描子像素和副掃描方向的多個重疊子像素；基于各個掃描子像素與重疊子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定重疊子像素之一的每一相鄰掃描子像素的加權(quán)系數(shù)，相鄰掃描子像素位于重疊子像素相鄰的掃描線上且位于重疊子像素之一的預(yù)定距離內(nèi)；基于施加到掃描子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定掃描子像素的各個發(fā)光系數(shù)；對掃描子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以確定重疊子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有重疊子像素的求和；對所有的重疊子像素進行總曝光量的求和，以確定歸因于在副掃描方向的光束點的重疊的顯像劑消耗；以及通過使用確定的顯影濟消耗確定圖像形成裝置的顯影濟消耗。
本發(fā)明進一步提供了一種顯像劑消耗確定方法，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在主掃描方向和副掃描方向部分重疊。該顯像劑消耗確定方法包括步驟將寫入像素之一劃分為主掃描方向的多個掃描子像素和副掃描方向的多個重疊子像素；基于各個相鄰像素與掃描子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定掃描子像素之一的每一相鄰掃描子像素的加權(quán)系數(shù)，相鄰掃描子像素位于和掃描子像素之一相同的掃描線上且位于掃描子像素之一的預(yù)定距離內(nèi)；基于施加到掃描子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定掃描子像素的各個發(fā)光系數(shù)；對掃描子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以確定掃描子像素之一的總曝光量；基于各個掃描子像素與重疊子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定重疊子像素之一的每一相鄰掃描子像素的加權(quán)系數(shù)，相鄰掃描子像素位于重疊子像素相鄰的掃描線上且位于重疊子像素之一的預(yù)定距離內(nèi)；基于施加到掃描子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定掃描子像素的各個發(fā)光系數(shù)；對掃描子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以確定重疊子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有重疊子像素的求和；對所有的掃描子像素和重疊子像素進行總曝光量的求和，以確定顯像劑消耗。


隨著通過結(jié)合附圖參照下面的具體說明而更好的理解揭示內(nèi)容以及很多所伴隨著的優(yōu)勢，將很容易獲得對它們的更完整的認識，其中圖1是由將要由圖像形成裝置形成的圖像中包括的像素的排列的示意圖；圖2是當(dāng)執(zhí)行寫入時照射在像素上的光束的掃描范圍的示意圖；圖3是在圖2所示的掃描范圍中移動的光束的點的時間序列改變的示意圖；圖4是通過圖3所示的掃描形成的潛像的示意圖；圖5是靜態(tài)光束的示例強度分布的曲線圖；圖6是通過其中在預(yù)定的持續(xù)時間內(nèi)以圖5所示的光束發(fā)光的掃描仿真而獲得的曝光能量分布的曲線圖；圖7是顯示曝光能量與依附于潛像承載組件的顯像劑量之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是表示示例的靜態(tài)光束束分布的近似的曲線圖；圖9是由劃分像素產(chǎn)生的子像素的示意圖；圖10是說明如何確定在多值數(shù)據(jù)的寫入中使用的發(fā)光系數(shù)的示意圖；圖11是以占空比為100％的光束照射在單獨的像素中包括的4個子像素上時提供到潛像承載組件的曝光能量的分布的示意圖；圖12是圖11所示的曝光能量分布的條線圖；圖13是從圖12所示的曝光能量分布轉(zhuǎn)換的顯像劑消耗的條線圖；圖14是當(dāng)在圖10所示的像素上執(zhí)行寫入時提供于潛像承載組件上的曝光能量的分布的示意圖；圖15是由圖像形成裝置形成的圖像中包括的另一像素排列的示意圖；圖16是當(dāng)在圖15所示的像素上執(zhí)行寫入時要形成的潛像中的點的示意圖；圖17是當(dāng)執(zhí)行如圖16所示的寫入時要形成的實際潛像中的實際點的示意圖；圖18是在經(jīng)過圖17中所示的合成點的中心的線條上的副掃描方向上曝光能量的分布的示意圖；圖19是通過劃分像素形成的示例掃描子像素和重疊子像素的示意圖；圖20是顯示執(zhí)行依照本發(fā)明的實施例的顯像劑消耗確定方法的特定用途集成電路(ASIC)的示例配置的框圖；圖21是顯示包括用于執(zhí)行依照本發(fā)明實施例的顯像劑消耗確定方法的部件的圖像形成裝置的示例硬件配置的框圖。
具體實施例方式
在描述說明附圖中的較佳實施例中，為了清楚的緣故采用了特定的術(shù)語。然而，本申請說明書的揭示并不意欲限制于所選的特定的術(shù)語，應(yīng)理解的是每一特定元件包括以相似方式操作的所有技術(shù)等同物?，F(xiàn)參考附圖，說明依照本發(fā)明范例實施例的顯像劑消耗確定方法，其中貫穿多個圖示，以相似的參考標(biāo)記指示相同或相應(yīng)的部件。
本發(fā)明的顯像劑消耗確定方法用于獲得例如打印機、復(fù)印機、傳真機以及數(shù)字多功能打印機的圖像形成裝置中的顯像劑消耗，該圖像形成裝置以例如色劑的顯像劑對通過例如激光的光束進行掃描而形成的潛像進行顯像而形成圖像。
在圖像形成裝置中，以光束執(zhí)行光柵掃描以在潛像承載組件上形成潛像。在主掃描方向上執(zhí)行掃描，在副掃描方向上重復(fù)進行掃描直到掃描完整個頁面。使得顯像劑依附于潛像，從而形成可見圖像。圖像承載組件為例如光電導(dǎo)元件，其具有例如鼓狀或帶狀的形狀。依照光束照射的持續(xù)時間和強度在圖像承載組件的表面上形成潛像。光束照射的持續(xù)時間較長且照射強度較大的位置上依附有較大量的顯像劑。因而，當(dāng)在一區(qū)域中包括的這種位置的數(shù)目較多時，在該區(qū)域中消耗較大量的顯像劑。
同時，公知的是光束的強度分布是由橢圓的正態(tài)分布近似的，為此將靜態(tài)光束的直徑定義為具有不小于峰值強度的1/e2(即13.4％)的強度的區(qū)域的直徑。近年來通常使用的圖像形成裝置利用在主掃描方向上具有幾十微米的直徑、在副掃描方向上具有幾十微米到近100微米的范圍內(nèi)的直徑的光束。
當(dāng)以光束在潛像承載組件上執(zhí)行光柵掃描時，具有橢圓形狀的光束以高速在主掃描方向上移動，同時依照要寫入的圖像的每一像素上的打開和關(guān)閉的信息打開或關(guān)閉光束，從而形成潛像。當(dāng)打開的光束的中心移動時，光束將以取決于到中心的距離的量，將曝光能量賦予鄰近于中心的區(qū)域。可以想到到可以通過光束的強度的卷積計算將由光柵掃描形成的潛像。
下面參考600dpi二進制寫入的示例具體說明以光束進行掃描而執(zhí)行的圖像形成裝置的潛像形成。
在600dpi的情況下，盡管要寫入的圖像中的像素(點)間距(pitch)近似為42um，通用激光打印機使用在主掃描方向有60um的直徑，在副掃描方向有80um的直徑的光束用于寫入。
圖1示出了將要由圖像形成裝置形成的圖像中包括的像素排列。圖2示出了照射在像素上的光束的掃描范圍22。當(dāng)在位于像素中間的像素P(圖1中以陰影標(biāo)記)上執(zhí)行寫入時，在掃描期間發(fā)光，其中光束的中心如圖2中的箭頭21所示從像素P的左端移動到右端。
圖3示出了光束的光點31的時間序列改變。圖4示出了通過圖3所示的掃描形成的潛像41。光點31如圖3所示地在潛像承載組件上移動，且最后，依照曝光能量的分布形成潛像41，所述曝光能量的分布通過對于發(fā)光時間的光束強度分布的卷積得到。
由圖2-4可知，隨著光束延展，作為光束照射的范圍的光點從要執(zhí)行寫入的像素P延展出去，且當(dāng)隨著光點31的中心從像素P的左端移動到右端而執(zhí)行掃描時，光束也照射到主掃描方向(圖2-4中的從左到右)上的像素P之前和之后的像素。在該示例中，由于光束的光點31在主掃描方向上具有60um的直徑，其大于像素P在主掃描方向上的寬度，即使只在像素P的中心和其附近執(zhí)行寫入，光點31也從像素P延展出去。
進一步，由于光束的光點31在副掃描方向上具有80um的直徑，其也大于像素P在副掃描方向上的寬度，光點31也在副掃描方向上從像素P延展出去。
因此，當(dāng)在一個像素上執(zhí)行寫入時，寫入影響到像素周圍的8個像素。
圖5是靜態(tài)光束的示例強度分布的曲線圖。實線51表示主掃描方向具有55um的直徑的光束的強度分布(即，輪廓)。圖5中的橫軸表示主掃描方向上距離參考點的距離。圖5的縱軸表示比率的強度值。
圖6顯示了經(jīng)由掃描仿真獲得的曝光能量分布，其中在預(yù)定持續(xù)時間內(nèi)發(fā)出圖5所示的光束。
圖6中的橫軸示主掃描方向上距離參考點的距離。圖6的縱軸表示比率的曝光能量。
在仿真中，在不同的持續(xù)時間中多次發(fā)出光。持續(xù)時間設(shè)置為以3納秒的遞增量從3納秒到27納秒。實線61到69表示當(dāng)發(fā)光持續(xù)時間分別為3，6，9，12，15，18，21，24，和27納秒的情況下的光量。
在27納秒的持續(xù)時間中發(fā)出光對應(yīng)于在600 dpi的情況下用于寫入一個像素的完全發(fā)光。短的持續(xù)時間的例子相應(yīng)于受控的寫入，其占空比通過脈寬調(diào)制(PWM)控制。
在逐步移動如圖5所示的光束的光點時執(zhí)行卷積可獲得上述仿真的結(jié)果。
在潛像承載組件上形成具有取決于如圖6所示的曝光能量的電勢的潛像。在顯像處理中，取決于電勢的的量的顯像劑依附于潛像承載組件，同時消耗了這么多量的顯像劑。換句話說，根據(jù)潛像承載組件的每一點(或每一區(qū)域)處的曝光能量確定圖像形成中的顯像劑消耗。
圖7顯示了曝光能量與依附于潛像承載組件的顯像劑的量(即，顯像劑消耗)之間的關(guān)系。圖7的橫軸表示曝光能量。圖7的縱軸表示依附的顯像劑的量。
如圖7所示，在曝光能量低的范圍A，由于顯像劑不依附于潛像承載組件，所以很少消耗顯像劑。在曝光能量超過預(yù)定閾值的范圍B，根據(jù)曝光能量的增加消耗增加量的顯像劑。在曝光能量超過預(yù)定上限值的范圍C，依附于潛像承載組件的顯像劑量不再增加，且顯像劑的消耗到達峰值。
在曝光能量從范圍A到范圍B的過渡區(qū)域中，顯像劑消耗的增加與曝光能量的增加的比率緩慢增長。當(dāng)曝光能量超過預(yù)定閾值時，曝光能量進入范圍B。當(dāng)曝光能量在范圍B內(nèi)時，顯像劑消耗與曝光能量之間的關(guān)系基本上是線性的?？梢酝ㄟ^實驗獲得該關(guān)系、閾值和上限值。
因此，通過獲得照射在潛像承載組件上的光束的曝光能量的分布，換句話說，通過獲得以光束在潛像承載組件上掃描而形成的潛像的分布，并依照圖7所示的關(guān)系將潛像分布轉(zhuǎn)換為顯像劑消耗，可以計算圖像形成中的顯像劑消耗。進一步，由于潛像分布是通過重疊在掃描的每一位置上照射的光束而形成的，通過執(zhí)行重疊光束的卷積可得到潛像分布。或者，可以通過將表示掃描位置的信號，打開和關(guān)閉信息，光束的光量輸入到模擬集成電路，執(zhí)行卷積。
然而，為了計算圖像形成裝置中的顯像劑消耗，較佳的是可以容易的實時計算顯像劑消耗。
下面參照圖8-14具體說明依照本發(fā)明實施例的顯像劑消耗確定方法。
下面說明集中在主掃描方向的光束的重疊上的顯像劑消耗的計算。
如上所述，光束的曝光能量分布是正態(tài)分布(即，高斯分布)。通過利用在主掃描方向上具有60um直徑的靜態(tài)光束生成與圖5所示的輪廓類似的束輪廓。
圖8顯示了在主掃描方向上具有60um直徑的靜態(tài)光束的束輪廓的示例近似。圖8中的橫軸表示主掃描方向中的位置。圖8中的縱軸表示曝光能量。實線81表示束輪廓。
具體的，在主掃描方向?qū)⒐馐丈涞膮^(qū)域劃分成中心位于光束中心的7個子區(qū)域，每一子區(qū)域具有10um的寬度。推導(dǎo)得到每一子區(qū)域的曝光能量，且通過使用7個離散的曝光能量值近似束輪廓。圖8中各條的附近標(biāo)記的值4，16，24，32，24，16和4是相應(yīng)于各條的各個子區(qū)域中的曝光能量的相對值。
由于曝光能量分布在主掃描方向和副掃描方向上都是對稱的，所以當(dāng)中心子區(qū)域的中心設(shè)置在光束的中心時，各個子區(qū)域中的曝光能量值如圖8所示變?yōu)閷ΨQ。
進一步，當(dāng)光束具有60um的直徑時，由于離光束的中心大約30um的位置處光束的曝光能量是1/e2，換句話說，為14％，則確定忽略到光束中心的距離大于30um的位置處的曝光能量。由于在曝光能量是在預(yù)定閾值范圍內(nèi)時顯像劑不依附于潛像承載組件，所以可以忽略在預(yù)定閾值范圍內(nèi)的曝光能量，而不造成顯著的影響。對于束輪廓近似的子區(qū)域?qū)挾炔⒉幌抻?0um?？偟淖訁^(qū)域?qū)挾刃枰c光束的直徑相同，即大約60um。
當(dāng)在潛像承載組件上執(zhí)行以光束進行的掃描時，光束在主掃描方向上持續(xù)行進以形成如上所述的潛像。在下面的說明中，通過利用圖8中顯示的束輪廓的近似值，近似計算要形成的潛像的分布，以簡化計算。
圖9顯示了通過劃分像素而產(chǎn)生的子像素。箭頭M表示主掃描方向。如圖9所示，將在600dpi圖像形成的情況下的一個像素(具有1/600英寸的寬度)劃分為4個子像素，每一個都具有與子區(qū)域的寬度基本相同的10um寬度。這樣處理子像素，從而在主掃描方向行進的光束離散的在每一子像素上移動。假設(shè)當(dāng)光束照射在一位置時，位于該位置中心的預(yù)定距離范圍內(nèi)的各個子像素(在這種情況下，預(yù)定距離指的是3個子像素，即，包括主掃描方向的前三個和后三個子像素)，被提供有取決于離中心的各自的距離的、圖8所示的各個子區(qū)域中的曝光能量。
例如，當(dāng)光束照射在圖9中的子像素D時，分別以4，16，24，32，24，16和4的能量單位將曝光能量提供給子像素A，B，C，D，E，F(xiàn)和G。
假設(shè)在各個子像素上照射的疊加起來的光束為在整個掃描中照射的總光束。因此，通過將光束照射在各個子像素上時提供于子像素上的各個數(shù)量的曝光能量相加，可以獲得在通過掃描提供于子像素上的曝光能量的量。
通過對子像素一個接一個的進行特征化以計算提供于各個子像素的曝光能量的量，可以容易的執(zhí)行實際計算。這是因為當(dāng)特征化一個子像素時，由于只有當(dāng)子像素位于離光束照射的位置的預(yù)定距離之內(nèi)時才對子像素提供曝光能量，所以對子像素提供曝光能量的所照射的光束的位置是確定的。
例如，只有在光束照射在子像素A-G時，才影響到圖9所示的子像素D上的曝光能量的量。進一步，當(dāng)光束照射在子像素A上時，由于子像素D位于從中心(即子像素A)開始的右邊第三個子區(qū)域，所以將4個能量單位的曝光能量提供給子像素D。當(dāng)在子像素A的位置關(guān)閉光束時，曝光能量不提供給子像素D。因而，當(dāng)光束照射在子像素B，C和D上時，分別以16，24和32的能量單位的曝光能量提供給子像素D。
當(dāng)字符dA，dB，dC，dD，dE，dF和dG分別表示光束在子像素A到G的位置是打開或關(guān)閉的數(shù)據(jù)時，可以如下推導(dǎo)在整個掃描過程中提供給子像素D的曝光能量EnD。
EnD＝dA*4+dB*16+dC*24+dD*32+dE*24+dF*16+dG*4(公式1)可以從決定要寫入像素的內(nèi)容的圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)在子像素的位置上光束是打開還是關(guān)閉的數(shù)據(jù)，該像素要劃分為包括該子像素的多個子像素。例如，可以這樣確定，“1”表示100％的發(fā)光，“0”表示不發(fā)光。在圖9所示的示例情況中，為了獲得用于上述目的的打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)，需要包括要特征化的子像素的像素的圖像數(shù)據(jù)和該像素之前和之后的像素的圖像數(shù)據(jù)。
進一步，由于曝光能量與發(fā)光持續(xù)時間和發(fā)光量成比例，所以當(dāng)使用依照這兩者的中間值時，即使在多值寫入的情況下也可以計算曝光能量。
圖10顯示在上面執(zhí)行十六進制脈寬調(diào)制的像素。箭頭M2表示主掃描方向。在圖10所示的十六進制脈寬調(diào)制中，從像素的左端寫入了9/16的多值數(shù)據(jù)，其是陰影遮蔽的部分。
在圖10中，像素包括4個子像素，其包括從左端開始的第一、第二、第三和第四像素。用于第一和第二子像素的打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)包括值“1”，這是因為光束在那里的掃描期間中是連續(xù)發(fā)光的。用于第三子像素的打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)包括值“1/4”，這是因為光束只在那里的1/4的掃描期間中發(fā)光。用于第四子像素的打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)包括值“0”，這是因為只在那里的掃描期間中沒有發(fā)光。在依照多值數(shù)據(jù)改變光束的輸出的另一情況下，打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)需要包括依照光束的輸出的值。
換句話說，可以將打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)看作為與發(fā)光的持續(xù)時間或與發(fā)光量成比例的發(fā)光系數(shù)。然而，不需要發(fā)光系數(shù)具有位于0-1的范圍中的數(shù)值。
進一步，打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)所乘以的因數(shù)通過近似束輪廓來推導(dǎo)，如上參考圖8所述的。較佳的是，可以基于計算設(shè)置該因數(shù)。這是因為，在實際圖像形成裝置的顯像劑消耗的檢測中，當(dāng)作出輸出輸出調(diào)整時，光束的輸出可能改變。進一步，當(dāng)可以將檢測結(jié)果用作反饋時，可以提高檢測所用的參數(shù)的精確性。在這種情況下，當(dāng)將曝光能量劃分成對稱的子區(qū)域時，總是可以將處于對于光束的中心相對稱的位置處的子區(qū)域的系數(shù)處理為具有相同值，從而，可以共享用于設(shè)置的寄存器，并導(dǎo)致簡化的計算。
進一步，在計算中使用的曝光能量可能具有相關(guān)值。在這種情況下，可以以固定值提供用于子區(qū)域(較佳的是位于中心的子區(qū)域)的系數(shù)?？梢砸勒赵摴潭ㄖ荡_定用于除該子區(qū)域之外的子區(qū)域的系數(shù)。而且，當(dāng)對光束輸出作出了調(diào)整時，可以通過將調(diào)整前的系數(shù)乘以由于調(diào)整而導(dǎo)致的輸出變化的比率的因數(shù)，來自動產(chǎn)生并設(shè)置系數(shù)。
可以將作為用于相乘的因數(shù)使用的上述系數(shù)看作為加權(quán)因數(shù)，用于依照特征化的子像素和光束中心所位于的子像素之間的位置關(guān)系，確定要提供于特征化的子像素上的曝光能量的量。
在考慮上述各個方面時，例如可以如下推導(dǎo)提供于特征化的子像素的曝光能量EnEn＝P(n-3)*m3+P(n-2)*m2+P(n-1)*m1+P(n)*32+P(n+1)*m1+P(n+2)*m2+P(n+3)*m3 (公式2)其中，特征化的子像素是第n個子像素，P(n)表示對于第n個像素的發(fā)光系數(shù)，且m1，m2和m3表示由寄存器確定的加權(quán)系數(shù)。進一步，如上所述，值32是P(n)乘以的加權(quán)系數(shù)，也可由任何其它值取代。
通過對子像素上的各個曝光能量的量進行轉(zhuǎn)換可以推導(dǎo)子像素上的各自的顯像劑消耗，其中通過使用圖7所示的關(guān)系依照上述公式2計算子像素上的各個曝光能量的量。
在這種情況下，如上面參考圖7所述，只要曝光能量不超出預(yù)定閾值則幾乎不消耗顯像劑。因此，在顯像劑消耗的計算中，從曝光能量中減去預(yù)定閾值(從這里以后稱為顯像閾值)，且只需考慮超出顯像閾值的那些值。進一步，當(dāng)曝光能量超出預(yù)定上限值時，顯像劑消耗不再增加。因此在這種情況下，將上限值采用為曝光能量值，只需考慮超出顯像閾值的那些值。顯像閾值和上限值可以根據(jù)要使用的顯像處理的配置，顯像劑或潛像承載組件，光束的輸出等等改變。因此，較佳的是可以設(shè)置依照實驗而預(yù)先選擇的、或通過將檢測結(jié)果作為反饋使用而確定的任何值。
進一步，當(dāng)曝光能量值大于顯像閾值且小于上限值時，曝光能量和顯像劑消耗之間的關(guān)系基本上是線性的。因此，可以將曝光能量的值(超過顯像閾值)用作為顯像劑消耗的量的轉(zhuǎn)換值。當(dāng)顯像劑消耗需要以克、毫升或摩爾的具體單位來表示時，需要通過實驗預(yù)先推導(dǎo)要轉(zhuǎn)換到這些單位的常數(shù)，從而將轉(zhuǎn)換值乘以常數(shù)。當(dāng)需要知道顯像劑裝載件(例如色劑瓶或處理墨盒)中的顯像劑的使用狀態(tài)時，需要預(yù)先通過實驗推導(dǎo)相應(yīng)于初始量的值，從而可以從相應(yīng)于初始量的值中減去顯像劑的消耗來計算剩余量。
當(dāng)需要知道一個像素上的顯像劑消耗時，例如在圖9所示的情況下，需要推導(dǎo)子像素C，D，E和F上各自的顯像劑消耗并加在一起。
當(dāng)推導(dǎo)出并相加了要在一頁面上打印的所有子像素上的各個顯像劑消耗時，可以獲得在該頁面上的總的顯像劑消耗。進一步，當(dāng)在推導(dǎo)出并相加了例如色劑瓶或處理墨盒的顯像劑裝載件的使用的開始后、在執(zhí)行了圖像形成的所有頁面上的各個顯像劑消耗時，可以獲得顯像劑裝載件的總顯像劑消耗。在這種情況下，可以通知用戶總顯像劑消耗接近于初始量，從而用戶可以準(zhǔn)備顯像劑的補給，或請求服務(wù)基站遞送顯像劑裝載件以替換。
下面說明上述顯像劑消耗的檢測的示例。
圖11顯示了由照射在位于各個位置的4個子像素上的光束的束輪廓111，112，113和114所表示的曝光能量。橫軸表示主掃描方向上的位置?？v軸表示曝光能量。
在其上以100％的占空比的光束照射的一單獨的像素(具有四個子像素)的情況下，當(dāng)執(zhí)行參考圖8和9所述的近似時，通過將相應(yīng)于照射在各個位置上的各個光束的曝光能量進行相加，以獲得通過疊加束輪廓111，112，113和114而推導(dǎo)的曝光能量。
圖12顯示了各個陰影條的曝光能量值。橫軸表示如圖11所示的主掃描方向上的位置?？v軸表示如圖11中所示的曝光能量。
各個子像素上的曝光能量在如參考圖8所示而進行近似的情況下，可以通過使用公式2計算獲得。由計算推導(dǎo)的值顯示在圖12所示的各條的附近。
在顯像閾值具有值40的情況下，從推導(dǎo)的各個子像素中的曝光能量中減去顯像閾值，從而獲得如圖13所示的轉(zhuǎn)換值。當(dāng)相減的結(jié)果是負值時，將該結(jié)果處理為0。
圖13顯示了各個子像素上的各自的顯像劑消耗的轉(zhuǎn)換值。橫軸表示主掃描方向上的位置?？v軸表示顯像劑消耗。
即使如圖10所示光束部分照射在子像素的情況下，通過將相應(yīng)于如圖11所示的情況的照射在各個位置上的各個光束的曝光能量進行相加，獲得通過疊加照射在各個子像素的位置處的光束而推導(dǎo)出的曝光能量。兩種情況的不同點是當(dāng)打開-關(guān)閉數(shù)據(jù)具有如圖10所示的情況中的中間值時，要進行相加的束輪廓如圖14所示。
圖14顯示了照射在圖10所示的像素上的光束的束輪廓141，142和143。橫軸表示主掃描方向上的位置?？v軸表示曝光能量。
具有1/4寬度的光束所照射的子像素的發(fā)光系數(shù)為1/4，且在對于子像素發(fā)出了具有常規(guī)量的1/4的曝光能量的光束的假設(shè)下作出近似。結(jié)果，該分布可能與實際分布稍微不同，但是該差異是可以容忍的。
下面參考圖15到19說明進而關(guān)注于副掃描方向上光束的重疊的顯像劑消耗的計算。
圖15示出了要由圖像形成裝置形成的圖像中包括的像素的另一排列。陰影像素表示在上面通過使用具有圖2所示的直徑的光束來執(zhí)行寫入的像素。圖16示出了當(dāng)在圖15所示的各個陰影像素上執(zhí)行寫入時在這些像素上形成的潛像中的光點。
如圖15所示，兩個陰影像素在副掃描方向上(即，圖15中的垂直方向)相互鄰近。如圖16所示，當(dāng)沿著第“N”條掃描線162執(zhí)行寫入時，形成點164。當(dāng)沿著掃描線161執(zhí)行寫入時，形成點163，該寫入是就在沿著第“N”條掃描線162執(zhí)行寫入之前(即掃描線161是第N-1條)執(zhí)行的。點163和點164相互重疊。
圖17顯示了在圖16所示的實際潛像中的實際光點。在實際潛像形成中，如圖17所示光點163和164形成作一個合成點。線172經(jīng)過合成點171的中心。
圖18顯示了在線172的副掃描方向上的曝光能量分布。橫軸表示副掃描方向上的位置?？v軸表示曝光能量。
實線181和182表示在如圖17所示光點163和164單獨形成的情況下的曝光能量的分布。點劃線181C和182C表示副掃描方向上的掃描線161和162的各個中心。實線183表示合成點171的曝光能量的分布，其是實線181和182代表的分布的和。
這樣設(shè)置光束的強度，從而如圖18所示的定位顯像閾值。當(dāng)沿著單條掃描線單個的執(zhí)行寫入時，可以根據(jù)寫入以強度設(shè)置單獨的形成光點。進一步，當(dāng)沿著兩條掃描線連續(xù)地執(zhí)行寫入時，可以形成不間斷的光點。
如上面參照圖7所述，當(dāng)曝光能量在范圍B之內(nèi)時，顯像劑消耗與曝光能量之間的關(guān)系是基本線性的。因此，只要曝光能量不在范圍C內(nèi)，當(dāng)曝光能量是如圖18所示時，顯像劑消耗與圖18所示的曲線圖中超出顯像閾值部分的區(qū)域基本上是成比例的。結(jié)果，由圖18可很容易理解，在副掃描方向上的兩個連續(xù)像素上執(zhí)行寫入的情況中的顯像劑消耗不同于在兩個單獨的像素上單獨的執(zhí)行寫入的情況下的顯像劑消耗。
因此，為了檢測圖像形成中的顯像劑消耗，除了由于沿著單條掃描線(例如圖17和18所示的掃描線161和掃描線162)的寫入引起的顯像劑消耗之外，較佳的是將其上的光點相互重疊的線(例如線172)考慮在內(nèi)，從而可以獲得相應(yīng)于重疊的顯像劑消耗。
下面將說明關(guān)注于副掃描方向上的光束重疊的計算顯像劑消耗的方法。該計算方法是基于上面參照圖8到14所描述的顯像劑消耗確定方法。
在600dpi寫入中使用如圖2和16所示的在副掃描方向具有80um直徑的光束，沿著掃描線的寫入對只在副掃描方向上的相鄰線上的曝光能量有影響。因此，為了考慮該影響來檢測顯像劑消耗，需要將照射在相鄰的兩條掃描線上的光束的重疊考慮在內(nèi)。
在計算方法中，在副掃描方向上將像素的寬度劃分成相等的兩塊。
圖19示出了在計算方法中使用的示例掃描子像素和重疊子像素。掃描子像素191在副掃描方向上位于像素的中心，每一子像素191都在副掃描方向上具有像素的寬度W的一半寬度。重疊子像素192在副掃描方向上位于掃描子像素和下一掃描子像素之間。箭頭1910表示第N-1條掃描線。箭頭1920表示重疊線。箭頭1911表示第N條掃描線。在計算方法中，推導(dǎo)由于寫入而由子像素接收的曝光能量，以獲得相應(yīng)于推導(dǎo)的曝光能量的顯像劑消耗。
由于可以依照參考圖8到14描述的方法獲得顯像劑消耗，所以忽略相應(yīng)于掃描子像素上的曝光能量的顯像劑消耗的計算。
下面說明相應(yīng)于重疊子像素192之一上的曝光能量的顯像劑消耗，將該重疊子像素192進行特征化以進行計算，并且從這里以后將該重疊子像素稱為重疊子像素d。假定在光束照射在離重疊子像素d預(yù)定距離內(nèi)的掃描子像素的位置時，重疊子像素d接收曝光能量。在依照實施例的計算方法中，預(yù)定距離包括重疊子像素d之前的三個掃描子像素和之后的三個掃描子像素。
換句話說，在圖19所示的情況下而對重疊子像素d特征化以進行計算時，假定在掃描子像素A到N的位置處照射的光束對由重疊子像素d接收的曝光能量有影響。作為由重疊子像素d接收的曝光能量的總和，計算重疊子像素d上的曝光能量。
通過將乘以加權(quán)系數(shù)的發(fā)光系數(shù)進行相加而執(zhí)行計算。具體的，當(dāng)EnOL表示將由位于箭頭1920的重疊線(位于箭頭1910的第N-1條掃描線和箭頭1911的第N條掃描線之間)上的第n個位置的重疊子像素接收的曝光能量時，可以如下推導(dǎo)曝光能量EnOLEnOL＝P(n-3，N-1)*s3+P(n-2，N-1)*s2+P(n-1，N-1)*s1+P(n，N-1)*16+P(n+1，N-1)*s1+P(n+2，N-1)*s2+P(n+3，N-1)*s3+P(n-3，N)*s3+P(n-2，N)*s2+P(n-1，N)*s1+P(n，N)*16+P(n+1，N)*s1+P(n+2，N)*s2+P(n+3，N)*s3 (公式3)其中P(n，N)表示第N條掃描線上的第n個掃描子像素的發(fā)光系數(shù)，s1，s2和s3表示寄存器確定的加權(quán)系數(shù)。
可以參考三個像素的圖像數(shù)據(jù)確定發(fā)光系數(shù)(如上面參照圖8到14描述的方法)，該三個像素包括具有特征化的子像素的像素、在該像素之前的像素以及該像素之后的像素，這些像素在包括該特征化的子像素的在前的掃描線和隨后的掃描線的兩條掃描線上(即，2行x3像素)。
進一步，可以通過如圖8所示的情況，由光束的束輪廓的近似，依照光束中心所處的子像素和特征化的子像素之間的位置關(guān)系獲得曝光能量，來確定加權(quán)系數(shù)。
在這種情況下，由于在經(jīng)過光束的中心的對稱軸上，束輪廓是在主掃描方向和副掃描方向都對稱的，所以為了計算的容易，假定在公式3中在經(jīng)過特征化的子像素的對稱軸上具有對稱位置關(guān)系的子像素的加權(quán)系數(shù)具有相同的值。
進一步，在掃描子像素的情況下，公式2中P(n，N-1)和P(n，N)乘以的、具有16的值的加權(quán)系數(shù)，是P(n)乘以的加權(quán)系數(shù)的一半，這是因為在重疊子像素的情況下，要相加的項數(shù)目是掃描子像素的情況下的項數(shù)目的兩倍。因此，整個值降低了，從而減少了用于存儲計算結(jié)果的比特數(shù)目。實際上，認為由照射在掃描子像素D的位置處的光束對重疊子像素d提供的曝光能量，近似于掃描子像素D接收的曝光能量的一半。
可以如公式2中P(n)乘以的加權(quán)系數(shù)的情況那樣，近似設(shè)置P(n，N-1)和P(n，N)乘以的加權(quán)系數(shù)。
通過轉(zhuǎn)換在各個子像素上的曝光能量獲得各個子像素的顯像劑消耗，其中如掃描子像素的情況下那樣，利用圖7所示的關(guān)系使用公式3推導(dǎo)上述曝光能量。應(yīng)注意的是，不可以基于與確定用于計算掃描子像素上的曝光能量的加權(quán)系數(shù)所基于的標(biāo)準(zhǔn)相同的標(biāo)準(zhǔn)，來確定在重疊子像素上的曝光能量的計算中使用的加權(quán)系數(shù)。因此，較佳的是不同于用于掃描子像素的顯像閾值和上限值地確定顯像閾值和上限值。
例如在圖19所示的示例中，當(dāng)需要獲得相應(yīng)于掃描線的重疊的一個像素的顯像劑消耗時，計算各個重疊子像素c，d，e和f的顯像劑消耗，并進行相加。
通過計算一頁面中包括的所有掃描子像素和所有重疊子像素的顯像劑消耗，并將推導(dǎo)的顯像劑消耗相加，可以獲得一頁面中的顯像劑消耗。在這種情況下，通過計算推導(dǎo)的數(shù)值與通過使用參照圖8到14說明的方法而推導(dǎo)的數(shù)值具有不同的意義。然而，在這種情況下的數(shù)值可以在乘以合適的常數(shù)后轉(zhuǎn)換為例如克，毫升和摩爾的單位量。進一步，當(dāng)已知顯像劑盒中的顯像劑量的相對應(yīng)的數(shù)值時，可以沒有任何問題的使用上述計算的結(jié)果。
進一步，可以使用計算的結(jié)果以通知用戶缺少顯像劑，從而如同上述參照圖8到14描述的情況，用戶可以準(zhǔn)備顯像劑的補充，或者請求服務(wù)基站遞送顯像劑裝載件以進行替換。
施加于全部的顯像劑消耗的、與重疊線相關(guān)的計算結(jié)果的影響的重要性，根據(jù)光束的束輪廓(特別的，直徑)，圖像形成處理等等而變化。因此，較佳的是，對掃描線和重疊線的各自的計算結(jié)果進行權(quán)重估計，以確定各個加權(quán)系數(shù)，并且在乘以各自的加權(quán)系數(shù)后，將對于掃描子像素計算的顯像劑消耗以及對于重疊子像素計算的顯像劑消耗相加。
例如，可以如下計算一頁面上的顯像劑消耗一頁面上的顯像劑消耗＝“掃描線的加權(quán)系數(shù)”*∑(“掃描子像素上的曝光能量”-“掃描線的顯像閾值”)+“重疊線的加權(quán)系數(shù)”*∑(“重疊子像素上的曝光能量”-“重疊線的顯像閾值”)(公式4)其中，∑表示一頁面中包括的所有子像素上的總和。
通過以掃描線的間隔疊加束輪廓的仿真，可以確定用于掃描線和重疊線的加權(quán)系數(shù)?；蛘?，可以經(jīng)由實驗確定加權(quán)系數(shù)。例如在實驗中，獲得交替地具有兩種類型的線(填充的實線和空白線)的一頁面中的顯像劑消耗cA，以及只由填充的實線構(gòu)成的一頁面中的顯像劑消耗cB。用于掃描線的加權(quán)系數(shù)與用于重疊線的加權(quán)系數(shù)的比率可以如下推導(dǎo)“掃描線上的顯像劑消耗”∶“重疊線上的顯像劑消耗”＝cA∶cB/2-cA或者，可以獲得由單條線構(gòu)成的一個圖像中的顯像劑消耗cC、以及包括相鄰兩條線的一個圖像中的顯像劑消耗cD。在這種情況下，用于掃描線的加權(quán)系數(shù)與用于重疊線的加權(quán)系數(shù)的比率可以如下推導(dǎo)“掃描線上的顯像劑消耗”∶“重疊線上的顯像劑消耗”＝cC∶cD-2*cC通過利用上述推導(dǎo)的加權(quán)系數(shù)來執(zhí)行計算，可以精確的檢測顯像劑消耗。
通過使得CPU執(zhí)行預(yù)定的程序以及輸入要形成的圖像的圖像數(shù)據(jù)以在圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行上述計算，可以在包括CPU，ROM，RAM等的計算機上執(zhí)行上述的顯像劑消耗確定方法。
然而，計算各個子像素上的曝光能量和各個子像素上的顯像劑消耗、以及將計算結(jié)果相加的步驟包括固定計算的重復(fù)。因此，使得例如特定用途集成電路(ASIC)的專用硬件元件執(zhí)行該步驟，可以實現(xiàn)成本的降低以及速度的提升。
圖20示出了用于執(zhí)行上述步驟的ASIC的示例配置。
如圖20所示，ASIC 200包括矩陣產(chǎn)生部件201，顯像劑消耗運算部件202，加法器203，計數(shù)器204和用于存儲之前的掃描線的數(shù)據(jù)的線存儲器205。
為了使得ASIC 200執(zhí)行顯像劑消耗的計算，在寄存器中設(shè)置加權(quán)系數(shù)、顯像閾值和所需的值，以由顯像劑消耗運算部件202查詢，并且將要形成的圖像的圖像數(shù)據(jù)輸入到矩陣產(chǎn)生部件201。矩陣產(chǎn)生部件201使得線存儲器205順序地存儲輸入圖像數(shù)據(jù)，從而在從線存儲器205中讀取上一條線的圖像數(shù)據(jù)的情況下，輸入圖像數(shù)據(jù)可以用于下一條線的計算。然后，將包括特征化的像素、該特征化的像素之前和之后的像素，以及之前的掃描線上的相應(yīng)像素(主掃描方向上的3個像素×副掃描方向上的2條線)的像素的圖像數(shù)據(jù)的矩陣輸入到顯像劑消耗運算部件202。
較佳的是，將表示光束沒有照射的圖像數(shù)據(jù)作為初始值預(yù)先存儲在線存儲器205中，從而即使當(dāng)特征化的像素位于第一條線上時也可以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的矩陣。進一步，同樣較佳的是，在特征化的像素之前的像素或之后的像素位于圖像區(qū)域之外的情況下，將表示光束沒有照射在該像素上的圖像數(shù)據(jù)輸入到顯像劑消耗運算部件202。
顯像劑消耗運算部件202如上所述的在各個特征化的像素的掃描子像素、以及位于特征化的像素和之前線上的像素之間的各個重疊子像素上執(zhí)行曝光能量的相加、閾值的減去等等，以獲得顯像劑消耗。換句話說，從圖像數(shù)據(jù)推導(dǎo)對于每一子像素的發(fā)光系數(shù)，計算特征化的像素的各個掃描子像素和各個重疊子像素上的曝光能量，以及通過利用閾值和上限值執(zhí)行運算以獲得顯像劑消耗的轉(zhuǎn)換值。
對于每個像素將所獲得的掃描子像素上的顯像劑消耗以及所獲得的重疊子像素的顯像劑消耗分別地相加，并輸入到加法器203。顯像劑消耗運算部件202可以在一個像素時鐘內(nèi)執(zhí)行該操作。
加法器203在每次輸入每一像素上的顯像劑消耗時，將掃描子像素上的顯像劑消耗以及重疊子像素上的顯像劑消耗分別地相加，且累積結(jié)果。當(dāng)累積的結(jié)果超過預(yù)定值且溢出時，產(chǎn)生了進位(carry)。
隨著計數(shù)器204對進位進行計數(shù)，對掃描線和重疊線分別計算了總的顯像劑消耗。在寄存器中存儲計算的總顯像劑消耗，且由CPU向外讀出。CPU對總顯像劑消耗進行加權(quán)且相加，從而可以獲得一頁面中的顯像劑消耗。累積相加各個頁面中的顯像劑消耗，從而獲得顯像劑消耗的累積值。
在計算集中在只在主掃描方向上的光束的重疊情況下，要從矩陣產(chǎn)生部件201輸入到顯像劑消耗運算部件202的圖像數(shù)據(jù)只包括在一條線上的主掃描方向上的3個像素。因此，不需要線存儲器205。進一步，由于在這種情況下沒有使用重疊子像素的概念，所以只需要在掃描子像素上執(zhí)行顯像劑消耗的運算和計數(shù)。
或者，顯像劑消耗運算部件202可以將每一子像素上的顯像劑消耗輸入到加法器203進行累積。
即使當(dāng)沒有使用ASIC 200時，可以在包括CPU，ROM，RAM等的單獨的顯像劑消耗確定裝置上執(zhí)行顯像劑消耗確定方法。或者，可以將顯像劑消耗檢測部件提供給圖像形成裝置，從而可以在圖像形成裝置上執(zhí)行顯像劑消耗確定方法。在這種情況下，圖像形成裝置可以配置為計算要消耗的顯像劑量，并檢測圖像形成裝置中的顯像劑裝載件中的顯像劑什么時候沒有了。
圖21示出了包括ASIC 200的圖像形成裝置210的示例硬件配置。如圖21所示，圖像形成裝置210包括經(jīng)由系統(tǒng)總線217相連的CPU 211，ROM 212，RAM 213，非易失性RAM(NVRAM)214，通信接口(I/F)215，ASIC 200和引擎單元216。
CPU 211作用為控制整個圖像形成裝置210的控制部件。CPU 211執(zhí)行存儲在ROM 212和NVRAM 214中的各種程序，以作用為例如顯像劑消耗檢測部件的部件。
ROM 212包括存儲有CPU 211執(zhí)行的程序、固定參數(shù)等的非易失性存儲器?；蛘撸琑OM 212可以配置為可重寫存儲器，從而可以更新其中存儲的數(shù)據(jù)。
RAM 213包括用于存儲暫時使用的數(shù)據(jù)，且用作為工作存儲器的存儲器。
NVRAM 214包括例如閃存存儲器和安全數(shù)據(jù)(SD)存儲器的可重寫非易失性存儲器，并存儲CPU 211執(zhí)行的程序以及例如加權(quán)系數(shù)和發(fā)光系數(shù)的參數(shù)值，這些參數(shù)值用于顯像劑消耗的檢測，且即使在關(guān)閉圖像形成裝置210后也需要保持這些參數(shù)值。
通信I/F 215包括使得圖像形成裝置210能夠與外圍裝置通信的接口。通信I/F 215的示例包括用于以以太網(wǎng)方法進行通信的網(wǎng)絡(luò)接口、依照通用串行總線(USB)標(biāo)準(zhǔn)的接口等等。
ASIC 200是用于執(zhí)行如圖21所示的顯像劑消耗的檢測的計算的電路，其包括在顯像劑消耗檢測部件中。
引擎單元216至少包括作用為圖像形成裝置的打印引擎，該圖像形成裝置用于通過對以光束掃描形成的潛像進行顯像來形成圖像。根據(jù)圖像形成裝置210的功能，引擎單元216進一步包括掃描儀引擎，自動進紙器，分類器，整理器等等。
在圖像形成裝置210中，CPU 211將用于使得打印引擎執(zhí)行圖像形成的圖像數(shù)據(jù)提供給ASIC 200，并使得ASIC 200檢測將由打印引擎的打印操作消耗的顯像劑量。進一步，CPU 211通過累積檢測結(jié)果可以獲得顯像劑消耗的累積值。在這個意義上，CPU 211也作用為顯像劑消耗檢測部件的一部分。
可以根據(jù)累積值通知已用完顯像劑和即將用完顯像劑。在這種情況下，由于可以根據(jù)顯像劑消耗確定方法精確檢測顯像劑消耗，所以不需要用于物理地感應(yīng)例如色劑瓶和處理墨盒的顯像劑裝載件的狀態(tài)的傳感器。結(jié)果，可以實現(xiàn)制造裝置的成本降低。
使用現(xiàn)有顯像劑消耗確定方法的圖像形成裝置，即使圖像形成裝置依照要形成的圖像的內(nèi)容執(zhí)行顯像劑消耗的檢測，也需要使用傳感器，這是因為不能精確檢測顯像劑消耗。在沒有精確執(zhí)行顯像劑消耗的檢測的情況下，即使在剩余顯像劑量并不少時也提供警告消息，或者是在沒有顯像劑剩余時也不提供警告消息。
相反，本發(fā)明的顯像劑消耗確定方法不需要傳感器實現(xiàn)了高精確性。
進一步，可以將可重寫的非易失性存儲器提供給顯像劑裝載件，從而可以在其中存儲已消耗了多少顯像劑的信息。在這種情況下，當(dāng)多個圖像形成裝置順序使用顯像劑裝載件時，多個圖像形成裝置可以查詢存儲的信息，以精確獲知剩余顯像劑量。
依照上述本發(fā)明的實施例，由于考慮了潛像中光束的重疊而計算顯像劑消耗，所以即使用于寫入的光束所形成的光點在像素之外，也可以將其影響考慮在顯像劑消耗的檢測中。結(jié)果，可以依照要形成的圖像的內(nèi)容精確檢測顯像劑消耗。
進一步，當(dāng)計算依照光束的重疊的潛像的分布，并利用分布計算的結(jié)果推導(dǎo)顯像劑消耗時，可以進一步提高檢測的精確性。
進一步，當(dāng)分別計算在一條線上的掃描過程中消耗的顯像劑量和相鄰掃描線的重疊區(qū)域中消耗的顯像劑量時，可以依照具有高精度的計算結(jié)果以及對于位于像素之外的光束的重疊的考慮，而很容易的推導(dǎo)顯像劑消耗。
進一步，在主掃描方向和副掃描方向這兩個方向?qū)⑵渲行纬蓤D像的二維區(qū)域劃分成矩陣形式的子像素(這些子像素比主和副掃描方向的至少之一上的寫入像素要小)，并且計算依照照射在各個子像素上的光束的重疊的潛像的分布?？梢砸勒账@得的具有高精度的分布以及對于位于像素之外的光束的重疊的考慮，而很容易的推導(dǎo)顯像劑消耗。
進一步，在主掃描方向上的寬度上將像素劃分成多個掃描子像素，且對于位于特征化掃描子像素預(yù)定距離內(nèi)的各個掃描子像素推導(dǎo)乘以各個系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的值。將這些值進行相加以推導(dǎo)各個子像素上的曝光能量，從而可以通過利用推導(dǎo)的曝光能量獲得顯像劑消耗。在這種情況下，可以通過簡單處理(考慮了主掃描方向上的光束的重疊，且不需識別特征化的像素周圍的像素的點模式)的重復(fù)，實現(xiàn)顯像劑消耗的檢測。結(jié)果，可以通過利用并不昂貴的運算電路以高速執(zhí)行精確的檢測。
盡管在上述例子中使用曝光能量表示曝光的量來作為本發(fā)明的一個實施例，只要參數(shù)和顯像劑消耗之間的關(guān)系存在，任一其它參數(shù)也可用于計算曝光量。
進一步，在副掃描方向上的寬度上將像素劃分成相應(yīng)于掃描線的掃描子像素和相應(yīng)于用于掃描相鄰掃描線的光束的重疊的重疊子像素，對于鄰近于特征化重疊子像素的、且位于特征化重疊子像素預(yù)定距離內(nèi)的各個掃描子像素，推導(dǎo)乘以各個系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的值，并進行相加。根據(jù)相加的值計算各個重疊子像素上的曝光量，且利用計算的量推導(dǎo)顯像劑消耗。結(jié)果，通過考慮了副掃描方向上的光束的重疊的簡單處理的重復(fù)，可以實現(xiàn)顯像劑消耗的檢測。
進一步，當(dāng)如上所述計算了掃描子像素上的曝光量和重疊子像素上的曝光量，來利用這些量推導(dǎo)顯像劑消耗時，通過考慮了主和副兩個掃描方向上的光束的重疊的簡單處理的重復(fù)，可以實現(xiàn)顯像劑消耗的檢測。在這種情況下，當(dāng)基于子像素是掃描子像素還是重疊子像素對子像素上的曝光量進行加權(quán)，且相加時，可以通過考慮光束如何重疊來提高檢測精度。
進一步，當(dāng)依照副掃描方向上的束輪廓確定加權(quán)系數(shù)時，可通過考慮實際寫入來提高檢測精度。
進一步，當(dāng)依照束輪廓的近似確定乘以發(fā)光系數(shù)的加權(quán)系數(shù)的值時，可通過考慮實際寫入來提高檢測精度。
進一步，當(dāng)確定相應(yīng)于各個位置的加權(quán)系數(shù)而使得加權(quán)系數(shù)在主掃描方向上具有對稱的形式時，可以減少存儲加權(quán)系數(shù)的寄存器的數(shù)目，并且可以簡化執(zhí)行顯像劑消耗確定方法的裝置的配置。
進一步，當(dāng)通過將值乘以各個加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)、進行相加、取超出預(yù)定閾值的相加值的部分，且將這些相加值的部分用于計算，來獲得各個子像素上的曝光量時，則可以通過考慮實際曝光量與依附于潛像承載組件的顯像劑量之間的關(guān)系，提高檢測的精度。
在這種情況下，當(dāng)預(yù)定閾值具有表示最小曝光量(在該最小曝光量處顯像劑消耗量的增加與曝光量的增加的比率超過預(yù)定標(biāo)準(zhǔn))的數(shù)值時，可以更好的將曝光量和依附于潛像承載組件的顯像劑量之間的關(guān)系考慮在內(nèi)。
進一步，當(dāng)通過將乘以各個加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的數(shù)值相加所獲得的值超過預(yù)定上限時，將預(yù)定上限值用于計算。結(jié)果，可以通過考慮實際曝光量與依附于潛像承載組件的顯像劑量之間的關(guān)系，提高檢測的精度。
在這種情況下，當(dāng)將預(yù)定上限值指定為表示顯像劑消耗量的增加與曝光量的增加的比率達到峰值處的曝光量的值，則可以更好的將曝光量和依附于潛像承載組件的顯像劑量之間的關(guān)系考慮在內(nèi)。
本發(fā)明在步驟，公式，像素和光點的大小和尺寸，子像素的劃分等等方面，不限制于上面描述的實施例。
或者，例如，當(dāng)從對于每一子像素推導(dǎo)的曝光能量獲得顯像劑消耗的轉(zhuǎn)換值時，不使用顯像閾值或上限值，且可以準(zhǔn)備其中確定了曝光能量與轉(zhuǎn)換值之間的關(guān)系的表，從而可以查詢該表來推導(dǎo)轉(zhuǎn)換值。在這種情況下，盡管存儲該表需要額外的存儲空間，但是可以提高曝光能量和轉(zhuǎn)換值之間的關(guān)系的精確性。結(jié)果，可以提高檢測的精確性。進一步，當(dāng)制造ASIC 200時，可例如在顯像劑消耗運算部件202，或顯像劑消耗運算部件202所查詢的存儲器中存儲該表。
進一步，用于圖8所示的束輪廓的近似的區(qū)域?qū)挾群妥酉袼氐膶挾炔⒉幌抻诩s為10um?？梢钥紤]計算量，所需的精確性，每英寸的像素數(shù)目等適當(dāng)?shù)脑O(shè)置該寬度。另外，該區(qū)域的寬度并不需要與子像素的寬度相等。只要該區(qū)域的寬度是子像素的寬度的整數(shù)倍，則多個子像素可以共享單個加權(quán)系數(shù)。即使當(dāng)該區(qū)域的寬度不是子像素的寬度的整數(shù)倍，也可以適當(dāng)?shù)膱?zhí)行插值，或者可以使用用于最鄰近區(qū)域的加權(quán)系數(shù)，從而可以實現(xiàn)檢測。
而且，在主掃描方向上將像素所劃分成的子像素的數(shù)目并不限于4。而且，在對于計算生成重疊子像素的情況下，可以在副掃描方向上將像素劃分成3個或更多個，從而對于一條掃描線生成了具有重疊子像素的多條線。在這種情況下，鄰近重疊子像素的掃描線和不鄰近重疊子像素的掃描線的發(fā)光系數(shù)可以乘以不同的加權(quán)系數(shù)。
進一步，當(dāng)將像素劃分成掃描子像素和重疊子像素時，即使不是在主掃描方向?qū)ο袼剡M行劃分，也可以實現(xiàn)最小的必要效果。
進一步，本發(fā)明也可應(yīng)用于通過以激光束進行光柵掃描的圖像寫入中的顯像劑消耗的檢測。另外，本發(fā)明也可應(yīng)用于通過使用發(fā)光二極管陣列(LEDA)進行實體寫入(solid writing)的圖像寫入中的顯像劑消耗的檢測。在這種情況，認為發(fā)射自各個LED的光束具有各自的束輪廓。
進一步，在使用多種顏色的顯像劑的彩色圖像形成的情況下，可以通過依照上述方法對各個顏色執(zhí)行計算以檢測各自的顯像劑消耗。在這種情況下，由于激光束輸出和顯像劑的特性可能基于顏色而不同，所以較佳的是對每一顏色設(shè)置加權(quán)系數(shù)，顯像閾值，上限值等等。
進一步，只要可以保證一致性，就可組合應(yīng)用上述各種示例。
本發(fā)明是基于2005年11月10日在日本專利局提交的日本專利申請第JP2005-326650號，其所有內(nèi)容在此引用作為參考。
權(quán)利要求
1.一種顯像劑消耗確定方法，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描，而在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在至少主掃描方向上部分重疊，該方法包括將寫入像素之一劃分成主掃描方向的多個子像素；基于各個相鄰子像素與子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定位于在子像素之一的預(yù)定距離之內(nèi)的子像素之一的每一相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)；基于施加到相鄰子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定相鄰像素的各個發(fā)光系數(shù)；對相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以獲得子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有子像素的求和；以及對所有的子像素進行總曝光量的求和，以確定顯像劑消耗。
2.如權(quán)利要求1所述的顯像劑消耗確定方法，其中，在上述第二次提到的求和步驟中，只使用大于預(yù)定閾值的曝光量來確定顯像劑消耗。
3.如權(quán)利要求2所述的顯像劑消耗確定方法，其中，將預(yù)定閾值設(shè)置為一值，在該值處，顯像劑的增加與曝光量的增加的比率超過預(yù)定值。
4.如權(quán)利要求1所述的顯像劑消耗確定方法，其中，基于光束的束輪廓確定加權(quán)系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的顯像劑消耗確定方法，其中，當(dāng)兩相鄰子像素與子像素之一之間的距離相同，則相鄰像素之一的加權(quán)系數(shù)與另一相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)相同。
6.如權(quán)利要求1所述的顯像劑消耗確定方法，其中，當(dāng)任一曝光量超過了預(yù)定上限曝光量值時，不使用該任一曝光量而使用預(yù)定上限曝光量值。
7.如權(quán)利要求2所述的顯像劑消耗確定方法，其中，將預(yù)定上限曝光量值設(shè)置為一值，在該值處，顯像劑消耗的增加與曝光量的增加的比率小于預(yù)定值。
8.一種圖像形成裝置，其包括在副掃描方向進行旋轉(zhuǎn)的圖像承載組件；潛像形成設(shè)備，其以光束在主掃描方向掃描旋轉(zhuǎn)的圖像承載組件，以致圖像承載組件上的光束點在至少主掃描方向上部分重疊，以在圖像承載組件上形成潛像；顯像設(shè)備，其以顯像劑對潛像進行顯像以在圖像承載組件上形成可見圖像；顯像劑消耗檢測機構(gòu)，其通過根據(jù)權(quán)利要求1中的顯像劑消耗確定方法檢測可見圖像的顯像劑消耗。
9.一種顯像劑消耗確定裝置，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成部分重疊的光束點來形成潛像，該裝置包括獲取用于形成潛像的圖像的圖像數(shù)據(jù)的機構(gòu)；以及顯像劑消耗檢測機構(gòu)，其使用根據(jù)權(quán)利要求1的顯像劑消耗確定方法基于圖像數(shù)據(jù)，計算顯像劑消耗。
10.一種顯像劑消耗確定方法，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在主掃描方向和副掃描方向上部分重疊，該方法包括將寫入像素之一劃分為主掃描方向的多個掃描子像素和副掃描方向的多個重疊子像素；基于各個掃描子像素與重疊子像素之一的分別的位置關(guān)系，確定重疊子像素之一的每一相鄰掃描子像素的加權(quán)系數(shù)，相鄰掃描子像素位于重疊子像素相鄰的掃描線上且位于重疊子像素之一的預(yù)定距離內(nèi)；基于施加到掃描子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定掃描子像素的各個發(fā)光系數(shù)；對掃描子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以確定重疊子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有重疊子像素的求和；對所有的重疊子像素進行總曝光量的求和，以確定歸因于在副掃描方向的光束點的重疊的顯像劑消耗；以及通過使用確定的顯像劑消耗確定圖像形成裝置的顯像劑消耗。
11.一種顯像劑消耗確定裝置，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在主掃描方向和副掃描方向部分重疊，該裝置包括獲取用于形成潛像的圖像的圖像數(shù)據(jù)的機構(gòu)；以及顯像劑消耗檢測機構(gòu)，其使用根據(jù)權(quán)利要求10的顯像劑消耗確定方法基于圖像數(shù)據(jù)，計算顯像劑消耗。
12.一種顯像劑消耗確定方法，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件的同時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在主掃描方向和副掃描方向部分重疊，該方法包括將寫入像素之一劃分為主掃描方向的多個掃描子像素和副掃描方向的多個重疊子像素；基于各個相鄰像素與掃描子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定掃描子像素之一的每一相鄰掃描子像素的加權(quán)系數(shù)，相鄰掃描子像素位于和掃描子像素之一相同的掃描線上且位于掃描子像素之一的預(yù)定距離內(nèi)；基于施加到掃描子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定掃描子像素的各個發(fā)光系數(shù)；對掃描子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以確定掃描子像素之一的總曝光量；基于各個掃描子像素與重疊子像素之一的各自的位置關(guān)系，確定重疊子像素之一的每一相鄰掃描子像素的加權(quán)系數(shù)，相鄰掃描子像素位于重疊子像素相鄰的掃描線上且位于重疊子像素之一的預(yù)定距離內(nèi)；基于施加到掃描子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定掃描子像素的各個發(fā)光系數(shù)；對掃描子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以確定重疊子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有重疊子像素的求和；對所有的掃描子像素和重疊子像素進行總曝光量的求和，以確定顯像劑消耗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的顯像劑消耗確定方法，其中，當(dāng)對掃描子像素和重疊子像素的曝光量進行相加時，基于子像素是掃描子像素還是重疊子像素確定子像素的加權(quán)系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的顯像劑消耗確定方法，其中，基于副掃描方向的光束的束輪廓確定子像素的加權(quán)系數(shù)。
15.一種顯像劑消耗確定裝置，其用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗，該圖像形成裝置通過對在圖像承載組件上形成的、且包括寫入像素的潛像進行顯像以形成圖像，其中通過在副掃描方向旋轉(zhuǎn)圖像承載組件時以光束在主掃描方向進行掃描、以在圖像承載組件上形成光束點來形成潛像，該光束點在主掃描方向和副掃描方向部分重疊，該裝置包括獲取用于形成潛像的圖像的圖像數(shù)據(jù)的機構(gòu)；以及顯像劑消耗檢測機構(gòu)，其使用根據(jù)權(quán)利要求12的顯像劑消耗確定方法基于圖像數(shù)據(jù)，計算顯像劑消耗。
全文摘要
一種用于確定圖像形成裝置的顯像劑消耗的顯像劑消耗確定方法，其包括步驟將寫入像素之一劃分成主掃描方向的多個子像素；基于位置關(guān)系，確定位于在子像素之一的預(yù)定距離之內(nèi)的子像素之一的每一相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)；基于施加到相鄰子像素的光束的持續(xù)時間和曝光量之一，確定相鄰像素的各個發(fā)光系數(shù)；對相鄰子像素的加權(quán)系數(shù)和各個發(fā)光系數(shù)的乘積進行求和，以獲得子像素之一的總曝光量；重復(fù)進行加權(quán)系數(shù)的確定，發(fā)光系數(shù)的確定，以及對所有子像素的求和；以及對所有的子像素進行總曝光量的求和，以確定顯像劑消耗。
文檔編號G03G15/00GK1963688SQ20061014453
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者小野健一 申請人:株式會社理光