图像形成装置和用于对像素进行计数的方法与流程

本发明涉及诸如电子照相打印机之类的图像形成装置中的可消耗材料的剩余量的预测以及用于对像素进行计数的方法。

背景技术：

电子照相式图像形成装置具有用于对感光构件进行曝光的光学扫描单元。光学扫描单元基于图像数据发射激光、用旋转多变形镜反射激光、以及使激光穿过扫描透镜，以便照射并曝光感光构件。执行如下扫描：在该扫描中，通过使旋转多棱镜旋转来移动在感光构件的表面上形成的激光光斑，由此在感光构件上形成潜像。

扫描透镜是具有所谓的fθ(f-theta)特性的透镜。fθ特性是如下光学特性：根据该光学特性，激光在感光构件的表面上形成图像，使得当旋转多棱镜以恒定的角速度旋转时，感光构件的表面上的激光光斑以恒定的速度在感光构件的表面上移动。通过以这种方式使用具有fθ特性的扫描透镜，可以执行适当的曝光。

具有fθ特性的这种透镜相对较大并且昂贵。因此，出于降低图像形成装置的尺寸和成本的目的，已经考虑不使用扫描透镜本身，或者考虑使用不具有fθ特性的扫描透镜。

日本专利公开No.58-125064公开了：在执行一次扫描操作的同时执行电气校正以便改变图像时钟频率，使得即使在感光构件的表面上的激光光斑不以恒定的速度在感光构件的表面上移动的情况下，在感光构件的表面上形成的点具有一定的宽度。

另外，日本专利公开No.2002-72770公开了如下技术：该技术通过以预定频率对每个像素的图像信号的有/无进行计数(像素计数)来获得图像浓度信息，并且将所获得的图像浓度信息用于估计显影剂等 的消耗量。

然而，如果在以不恒定的扫描速度在主扫描方向上执行扫描的图像形成装置中使用常规的计数方法，则有可能用于估计消耗量的精度由于实际消耗的显影剂的消耗量与根据计数值获得的显影剂的消耗量之间出现的误差而劣化。

技术实现要素：

鉴于以上问题，完成了本发明，并且即使在以不恒定的扫描速度在主扫描方向上执行扫描的图像形成装置中，本发明也抑制了用于估计显影剂的消耗量的精度的劣化。

本发明具有下面的配置。

根据本发明的一个方面，提供了一种图像形成装置，该图像形成装置包括：扫描部件，用于根据图像信号来以不恒定的扫描速度在主扫描方向上用激光扫描感光构件；图像信号生成部件，用于生成图像信号，该图像信号被改变使得扫描速度越快，图像信号宽度变得越窄；时钟信号生成部件，用于生成用于对其图像信号宽度被改变的图像信号进行采样的采样时钟信号，使得扫描速度越快，采样间隔变得越短；以及计数部件，用于基于采样时钟信号来对其图像信号宽度被改变的图像信号进行计数。

可替代地，根据本发明的另一个方面，提供了一种图像形成装置，其特征在于，包括：扫描部件，用于根据图像信号来以不恒定的扫描速度在主扫描方向上用激光扫描感光构件；图像信号生成部件，用于生成图像信号，该图像信号被改变为使得扫描速度越快，图像信号宽度变得越窄；时钟信号生成部件，用于生成用于对其图像信号宽度被改变的图像信号进行采样的采样时钟信号；计数部件，用于基于采样时钟信号来对其图像信号宽度被改变的图像信号进行计数；以及校正部件，用于使用加权系数来对由计数部件执行的计数的结果进行校正，所述加权系数越大，扫描速度越快。

可替代地，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在图像形 成装置中对像素进行计数的方法，所述图像形成装置包括用于根据图像信号来以不恒定的扫描速度用激光扫描感光构件的扫描单元，该方法包括：生成图像信号，该图像信号的图像信号宽度基于与激光在主扫描方向上的位置相对应的局部倍率(partial magnification)而根据激光在主扫描方向上的位置改变；根据其图像信号宽度被改变的图像信号，生成用于对其图像信号宽度被改变的图像信号进行采样的采样时钟信号；以及基于采样时钟信号对其图像信号宽度被改变的图像信号进行计数。

可替代地，根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在图像形成装置中对像素进行计数的方法，图像形成装置包括用于根据图像信号来以不恒定的扫描速度用激光扫描感光构件的扫描单元，该方法包括：生成图像信号，该图像信号的图像信号宽度基于与激光在主扫描方向上的位置相对应的局部倍率而根据主扫描方向上激光的位置改变；生成用于对其图像信号宽度被改变的图像信号进行采样的采样时钟信号；基于采样时钟信号对其图像信号宽度被改变的图像信号进行计数；以及使用基于局部倍率的加权系数来对计数的结果进行校正。

根据本发明，即使在以不恒定的扫描速度在主扫描方向上执行扫描的图像形成装置中，也可以抑制估计显影剂的消耗量的精度的劣化。

参照附图阅读对示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出了本发明的第一实施例的配置的示意图。

图2A和2B是本发明的第一实施例的光学扫描装置的截面视图。

图3是本发明的第一实施例的光学扫描装置的图像高度处的局部倍率的特性曲线图。

图4是关于本发明的第一实施例的图像形成的电气框图。

图5是关于本发明的第一实施例的像素计数的框图。

图6A-6D是本发明的第一实施例的同步信号和图像信号的时序图。

图7是关于本发明的第二实施例的图像形成的电气框图。

图8是关于本发明的第二实施例的像素计数的框图。

图9是本发明的第二实施例的同步信号和图像信号的时序图。

图10是关于本发明的第三实施例的图像形成的电气框图。

图11是关于本发明的第三实施例的像素计数的框图。

图12是本发明的第三实施例的同步信号和图像信号的时序图。

具体实施方式

下面将参考附图基于示例来详细地示例性地描述用于实行本发明的模式。注意，在实施例中描述的构成元件的尺寸、材料和形状、它们的相对布置等应当根据应用本发明的装置的配置以及各种条件而适当地改变。也就是说，本发明的范围不局限于下面的实施例。

第一实施例

图像形成装置的配置

图1是示出了图像形成装置9的配置的示意图。作为光扫描器的光扫描单元400内的激光驱动单元300基于从图像信号生成单元100输出的图像信号接通扫描光(激光)208，并且控制从控制单元200输出的信号。由充电器(未例示)充电的感光构件(感光鼓)4使用激光208操作，以便在感光鼓4的表面上形成潜像。例如，扫描光208被调制为基于已经经历脉冲宽度调制的图像信号而被接通/关闭。调色剂由显影设备(未例示)附着到在感光鼓4上形成的潜像，由此形成调色剂图像，其中显影设备用于存储作为显影剂的调色剂。调色剂图像被转印到诸如纸张之类的记录介质，纸张被从纸张馈送单元8馈送并且被用配准辊5校正其歪斜。转印到记录介质的调色剂图像由定影设备6热定影到记录介质，并且记录介质通过纸张排放辊7排放到装置外面。

图2A和2B是根据本实施例的光扫描单元400的截面图，图2A 示出了主扫描截面并且图2B示出了副扫描截面。在本实施例中，从光源401发射的光束(luminous flux)由开口光阑402形成为椭圆形并且进入耦合透镜403。穿过耦合透镜403的光束被转换成基本上平行的光，并且进入变形透镜404。注意，基本上平行的光包括弱会聚光和弱发散光。变形透镜404在主扫描截面中具有正折光力，并且在主扫描截面中将进入的光束转换成会聚光。另外，变形透镜404在副扫描截面中会聚偏转器405的偏转表面405a附近的光束，并且在主扫描方向上形成长的线图像。

穿过变形透镜404的光束然后在偏转器(多变形镜)405的偏转表面(反射表面)405a上被反射和偏转，并且进入作为成像光学元件的图像形成透镜406。在反射表面405a上反射的光束作为激光208穿过图像形成透镜406，并且到达感光鼓4的表面。图像形成透镜406是图像形成光学元件。在本实施例中，图像形成光学系统仅由单个图像形成光学元件(图像形成透镜406)构成。穿过图像形成透镜406的光束所到达的感光鼓4的表面是被光束扫描的扫描表面407。光束使用图像形成透镜406在扫描表面407上形成图像，并且预定斑状图像(光斑)被形成。光扫描单元400通过使用驱动单元(未例示)在箭头A的方向上以恒定的速度旋转偏转器405并且在主扫描方向上在扫描表面407上执行光扫描，来在扫描表面407上形成静电潜像。注意，主扫描方向是与感光鼓4的表面平行并且与感光鼓4的表面上的移动方向正交的方向。副扫描方向是与主扫描方向和光束的光轴正交的方向。

射束检测(在下文称作BD)传感器409和BD透镜408构成用于确定将静电潜像写到扫描表面407上的定时的同步光学系统。通过允许在偏转表面405a上偏转和反射的光束穿过在主扫描方向和副扫描方向上具有不同折光力的BD透镜408，同步光学系统在设置于BD传感器409附近的BD狭缝(未例示)上产生主扫描方向上的会聚状态和副扫描方向上的非会聚状态。此后，穿过BD狭缝的光束进入由光电二极管等构成的BD传感器409，以便被用于检测写入定时。此 时，通过在BD传感器409上产生主扫描方向上的基本上会聚状态以及副扫描方向上的非会聚状态，即使细小的灰尘等粘附到BD传感器409，精确的同步定时控制也是可能的。

例如，可以使用半导体激光器作为光源401，并且其发光单元可以发射一个光束或多个光束。在本实施例中，采用椭圆形光阑作为开口光阑402，但是对此不存在限制并且可以采用矩形光阑等。另外，在本实施例中，构成入射光学系统的耦合透镜403和变形透镜404被单独地提供，但是集成有那些透镜的光学功能的单个光学元件可以构成入射光学系统。注意，在本实施例中，采用具有四个偏转表面的旋转多面镜(多面镜)作为偏转器405，但是偏转表面的数量可以是五个或者更多。

图像形成透镜406具有两个光学表面(透镜表面)，即入射表面(第一表面)406a和出射表面(第二表面)406b，并且被构成使得在偏转表面405a上偏转的光束被用于以期望的扫描特性在主扫描截面中在扫描表面407上执行扫描。通过确保偏转表面405a的附近与扫描表面407的附近之间的共轭关系，图像形成透镜406也在副扫描截面中执行平面倾斜补偿(减小当偏转表面405a倾斜时在扫描表面407上的副扫描方向上的扫描位置的位移)。注意，根据本实施例的图像形成透镜406是通过注射模塑而形成的塑料模塑透镜，但是可以采用玻璃模塑透镜作为图像形成透镜406。模塑透镜容易被形成为非球面形状并且适合大量生产，因此通过采用模塑透镜作为图像形成透镜406，可以实现生产率和光学性能的提高。

图像形成透镜406不具有所谓的fθ特性。具体地，图像形成透镜406不具有如下扫描特性：当偏转器405以恒定的角速度旋转时，该扫描特性允许穿过图像形成透镜406的光束光斑以恒定的速度在扫描表面407上移动。通过使用如上所述的不具有fθ特性的图像形成透镜406，图像形成透镜406可以被布置在偏转器405的邻近(在距离D1小的位置)。另外，可以使不具有fθ特性的图像形成透镜406在主扫描方向(宽度LW)和光轴方向(厚度LT)上比具有fθ特性的 图像形成透镜小。因此，实现了光扫描单元400(见图1)的外壳400a的尺寸的减小。另外，在具有fθ特性的透镜的情况下，当在主扫描截面中察看时透镜的入射表面和出射表面的形状可以急剧地改变，并且在形状以这种方式被限制的情况下，有可能将不会获得有利的图像形成性能。另一方面，图像形成透镜406不具有fθ特性，因此当在主扫描截面中查看时入射表面和出射表面的形状不存在太过急剧的改变，使得有可能获得有利的图像形成性能。

图像形成透镜406的特性

根据本实施例的图像形成透镜406的扫描特性由下面的表达式(1)表示。

Y＝K/B·tan(Bθ)…(1)

注意，在表达式(1)中，θ是由偏转器405形成的扫描角(扫描视角)，Y[mm]是以扫描角θ偏转的光束在主扫描方向上在扫描表面407上的会聚位置(图像高度)，K[mm]是轴上图像高度处的图像形成系数，并且B是用于确定图像形成透镜406的扫描特性的系数(在下文被称作扫描特性系数)。扫描角θ在图像形成透镜406的光轴方向也就是与扫描表面407正交的从图像形成透镜406出射的光束的方向上被假设为0。注意，在本实施例中，轴上图像高度是指光轴上的图像高度(Y＝0)，并且对应于扫描角θ＝0。此外，轴外图像高度是指相对于中心光轴(如果扫描角θ＝0)在外面的图像高度(Y≠0)，并且对应于扫描角θ≠0。另外，最轴外图像高度(outermost off-axis image height)是指当扫描角θ为最大(最大扫描视角)时的图像高度。这里，图像形成系数K是在平行光进入图像形成透镜406的情况下与扫描特性(fθ特性)Y＝fθ中的f相对应的系数。也就是说，图像形成系数K是在除平行光之外的光束进入图像形成透镜406的情况下用于获得类似于fθ特性的会聚位置Y与扫描角θ之间的比例关系的系数。

为了提供关于扫描特性系数的附加解释，如果B是0，则在表达式(1)中Y＝Kθ成立，并且因此扫描特性系数对应于Y＝fθ，其中Y是在常规的光学扫描装置中使用的图像形成透镜的扫描特性。另外， 如果B＝1，则在表达式(1)中Y＝Ktanθ成立，并且因此扫描特性系数对应于Y＝ftanθ，其中Y是被用于图像捕获装置(照相机)等的透镜的投影特性。因此，通过在表达式(1)中将扫描特性系数B设置在0≤B≤1的范围内，可以获得在投影特性Y＝ftanθ与fθ特性Y＝fθ之间的扫描特性。

这里，如果用扫描角θ来对表达式(1)进行微分，则如下面表达式(2)所指示的，获得对于扫描角θ，光束在扫描表面407上的扫描速度。

dY/dθ＝K/(cos²(Bθ))…(2)

此外，如果表达式(2)除以轴上图像高度处的速度dY/dθ＝K，则获得表达式(3)。

(dY/dθ)/K-1＝1/(cos²(Bθ))-1＝tan²(Bθ)…(3)

表达式(3)表示局部倍率，局部倍率是每个轴外图像高度处的扫描速度与轴上图像高度处的扫描速度的偏差量。在除了B＝0的情况之外的情况下，在根据本实施例的光扫描单元400中，光束扫描速度在轴上图像高度与轴外图像高度之间是不同的。具体地，用于扫描的表面上的扫描速度在主扫描方向上的中间部分比在末端部分快。

图3示出了当通过表达式(1)的特性(注意B≠0)来对根据本实施例的扫描表面407上的扫描位置进行拟合时图像高度与局部倍率之间的关系。在本实施例中，通过将表达式(1)中所指示的扫描特性提供给图像形成透镜406，如图3中所示，扫描速度从轴上图像高度到轴外图像高度逐渐地变快，并且因此局部倍率增大。130％的局部倍率指示在发射光长达相同的时间段的情况下，在主扫描方向上朝向扫描表面407的辐射长度是轴上图像高度的1.3倍。因此，如果以根据图像时钟周期所确定的恒定时间间隔来确定主扫描方向上的像素宽度，则像素密度在轴上图像高度与轴外图像高度之间不同。

另外，随着图像高度Y与轴上图像高度分离并且接近最轴外图像高度(随着图像高度Y的绝对值变大)，扫描速度逐渐地变快。因此，当扫描表面407上的图像高度接近最轴外图像高度时扫描每单位 长度所需的时间比当图像高度接近轴上图像高度时扫描每单位长度所需的时间短。这意味着，在光源401的发射亮度恒定的情况下，当图像高度接近最轴外图像高度时每单位长度的总曝光量比当图像高度接近轴上图像高度时每单位长度的总曝光量小。

在如上所述的不包括上述fθ特性的光学配置的情况下，有可能主扫描方向上的局部倍率以及每单位长度的总曝光量的变化不适合于维持有利的图像质量。有鉴于此，在本实施例中，为了获得良好的图像质量，执行对上述局部倍率的校正以及用于校正每单位长度的总曝光量的亮度校正。

图像信号生成单元、控制单元和激光器驱动单元

图4是图像形成装置9的图像形成的电气框图。图像信号生成单元100从主计算机(未例示)接收打印信息，并且生成VDO信号110。控制单元200控制图像形成装置9，并且对VDO信号110中像素的有/无进行计数。图像信号生成单元100基于稍后将描述的局部倍率特性信息来将用于VDO信号的一个像素的图像信号宽度改变为与主扫描线上的位置相对应的宽度，并且输出VDO信号110。也就是说，即使没有fθ透镜，VDO信号也被校正为使得主扫描线上的像素宽度是恒定的。激光器驱动单元300装备有存储器304、激光器驱动器IC301以及作为光源401的半导体激光器(在下文被称作激光器)302。局部倍率特性信息(可替代地，被称作局部倍率信息)以及关于激光器302的校正电流的信息被保存在存储器304中。关于局部倍率特性信息，在主扫描方向上的多个图像高度处的局部倍率信息被存储。可以存储扫描速度特性信息而非局部倍率信息。该信息可以在装配光扫描单元400之后由个体装置测量和存储，或者可以在不执行个体测量的情况下存储有代表性的特性。下面将描述图像信号生成单元100、控制单元200以及激光驱动单元300的操作。

CPU 201经由串行通信311从存储器304读出局部倍率特性信息，并且将局部倍率特性信息发送给图像信号生成单元100中的CPU 102。CPU 102基于该局部倍率特性信息来生成局部倍率校正信息， 并且经由CPU总线103将局部倍率校正信息发送给图像调制单元101。类似地，CPU 102也经由串行通信113、CPU 201和CPU总线211将局部倍率校正信息传输给控制单元200中的像素计数单元202。

当用于图像形成的图像信号输出的准备完成时，图像信号生成单元100通过串行通信113指示控制单元200开始打印。控制单元200开始驱动半导体激光器302和偏转器405，并且当用于打印的准备完成时，将作为副扫描同步信号的TOP信号112和作为主扫描同步信号的BD信号111传输给图像信号生成单元100。在接收到同步信号时，图像信号生成单元100在预定的定时将作为图像信号的VDO信号110发送给激光驱动单元300和控制单元200。这里，被发送的VDO信号110是经历基于上述局部倍率校正信息的局部倍率校正的图像信号。也就是说，如果指示1.25倍的值作为某个主扫描位置处的局部倍率校正信息，则将输出其像素宽度为0.8倍的图像信号作为VDO信号。

激光驱动单元300中的激光驱动器IC 301基于控制单元200的激光器控制信号310和VDO信号110来控制激光器302的发光/消光，并且在事先充电的感光鼓4的扫描表面407上形成潜像。同时，激光器驱动器IC 301还基于从控制单元200输出的亮度校正信号312来执行对主扫描期间的激光发射亮度的校正。亮度校正信号312由控制单元200基于上述局部倍率特性信息生成，并且被用于如下用途：在主扫描期间用于调整激光器302的光量，使得主扫描期间的积分光量变得恒定。在本实施例中，控制单元200将与激光器302的光量相对应的模拟值作为亮度校正信号312传输给激光器驱动器IC 301，并且激光器驱动单元300接收亮度校正信号312并且执行光量校正，但是激光器驱动器IC 301可以基于存储器304中所保持的局部倍率特性信息来在内部直接计算亮度校正量，并且执行激光器302的光量校正。

另外，VDO信号110被发送给激光器驱动单元300以及控制单元200中的像素计数单元202。像素计数单元202通过参考VDO信号110来对图像信号中所包括的像素的有/无进行计数。

像素计数单元的配置

图5示出了像素计数单元202的内部框图。CPU通信单元225将各种设置值传输给样本定时生成单元221和掩盖(mask)生成单元222。关于样本定时生成单元221，各种设置值指示经由CPU总线211接收的局部倍率校正信息，并且关于掩盖生成单元222，各种设置值指示表明基于TOP信号112的副扫描掩盖开始和结束定时的信息以及表明基于BD信号111的主扫描掩盖开始和结束定时的信息。在本实施例中，由像素计数单元202执行的像素计数是在除了与上述副扫描掩盖和主扫描掩盖相对应的区域之外的图像区域中执行的。在下面的描述中，将要传输给样本定时生成单元221的设置值被称作局部倍率校正信息231，并且将要传输给掩盖生成单元222的设置值被称作图像掩盖设置232。

样本定时生成单元221生成将要传输给像素计数器223和样本数量计数器224的样本定时信号(也被称作采样时钟信号)234。因此，样本定时生成单元221也被称作时钟信号生成单元。通过使用BD信号111作为主扫描开始基准，样本定时信号234基于局部倍率校正信息231来调整输出周期以便与主扫描中的局部倍率成反比。在本实施例中，例如，假设轴上图像高度处的图像时钟周期被确定为基准图像时钟，局部倍率变成100％的扫描位置处的样本定时信号234的输出周期是基准图像时钟周期的100/100(换言之，与其相同)，并且局部倍率变成125％的扫描位置处的样本定时信号234的输出周期是基准图像时钟周期的100/125(即，80％)。也就是说，令某个图像高度处的局部倍率为m×100(％)，则该图像高度处的样本定时信号234的输出周期被假定为1/m×100(％)。可以采用如下配置：在该配置中，样本定时信号234的周期被确定为例如使用BD信号作为开始点的逝去时间(与图像高度相对应)的函数。换言之，采样时钟信号之间的采样间隔在末端部分比在中心部分短。注意，可以连续地改变采样时钟信号，但是主扫描线可以被划分成几个区域，使得针对每个区域设置采样时钟周期。另外，样本定时信号之间的间隔也被称作采样 间隔。

根据基于TOP信号112和BD信号111而事先确定的图像掩盖设置232，掩盖生成单元222在呈现图像的区域中将掩盖信号233变成“低”电平。仅仅在掩盖信号233处于“低”电平的时间期间，换言之，当正在呈现图像时，样本定时信号234作为图像区域内样本定时信号(在下文被简称为样本定时信号)235传播到像素计数器223和样本数量计数器224。

像素计数器223中具有对VDO信号110的有效像素进行计数的计数器。在接收到TOP信号112，即，副扫描同步信号时，像素计数器223将所保持的像素计数值236清为0。当样本定时信号235处于“高电平”并且VDO信号110处于“高”电平时，像素计数器223将像素计数值236加1。具体地，通过使用样本定时信号235作为同步信号，像素计数器223对处于“高”电平的VDO信号110进行计数。

样本数量计数器224中具有对接收图像区域内样本定时信号235的次数进行计数的计数器。在接收到TOP信号112时，样本数量计数器224将由自身保持的样本计数值237清为0。当样本定时信号235处于“高”电平，样本数量计数器224将样本计数值237加1。

像素计数值236和样本计数值237被发送给CPU通信单元225，并且经由CPU总线211传输给CPU 201。每次接收到TOP信号112时，像素计数值236和样本计数值237被清除，并且因此每次形成图像时，CPU通信单元225和CPU 201可以获得图像的每一页的计数值。根据像素计数值236与所接收的样本计数值237的比例，CPU 201可以获得图像的一页中的激光光照比(laser lighting ratio)。另外，通过使用激光光照比和调色剂消耗量预测表(未例示)，CPU 201可以预测调色剂消耗量(显影剂的消耗量)。在调色剂消耗量预测表中，例如，调色剂消耗量与激光光照比、页面大小相关地存储。有可能激光光照比与调色剂消耗量之间的关系取决于产品而取不同的值，并且因此优选的是事先针对多个激光光照比测量调色剂消耗量并生成调 色剂消耗量表。对于调色剂消耗量预测，读出与激光光照比和例如页面大小相对应的调色剂消耗量就足够了。当然，这是示例，并且可以使用任何方法，只要它是通过使用因图5中的配置而获得的像素计数值236来估计诸如调色剂之类的显色剂(显影剂)的消耗量的方法。注意，估计显影剂的消耗量可以被解释为估计显影剂的剩余量。具体地，例如，通过从存储在显影设备中的显影剂的100％的量中减去与像素计数值236相对应的量，可以估计存储在显影设备中的显影剂的剩余量。

关于信号的描述

将参考图6A至6D中的时间图来详细地描述TOP信号112、BD信号111、VDO信号110以及图像区域内样本定时信号235之间的关系。图6A是示出了各种同步信号和图像信号的定时的图。处于“高”电平的TOP信号112指示记录介质的前沿已经到达预定位置。在接收到处于“高”电平的TOP信号112时，图像信号生成单元100与BD信号111同步地发送VDO信号110。

图6B是示出了BD信号111和VDO信号110的定时的图。在接收到BD信号111的上升沿时，图像信号生成单元100在预定的定时之后发送VDO信号110，使得图像可以被打印在从记录介质的左端边沿起的期望位置。图6B中的VDO信号110表示用于一个主扫描操作的信号，并且掩盖信号的帧的末端部分在基本上以轴上图像高度152为中心的最轴外图像高度151处到来。虽然在图6B中未例示，但是与最轴外图像高度151对称的位置也在以轴上图像高度152为中心的最轴外图像高度处到来。注意，指示图像高度的值的符号被反转。

图6C和6D是示出了VDO信号110和图像区域内样本定时信号235的定时的图。在本实施例中，作为描述操作的合适示例，在图6C中示出了如下情况：在该情况中，VDO信号110在主扫描方向上一个点一个空格地对齐，换言之，像素连续地对齐。然而，本实施例可以应用于其他图像图案。在图6C中示出了最轴外图像高度151附近的信号，在图6D中示出了轴上图像高度152附近的信号，图6C 中的VDO信号110的图像时钟周期由T1表示，并且图6D中的VDO信号110的图像时钟周期由T2表示。如上所述，扫描表面407上的扫描速度在轴上图像高度152处比在最轴外图像高度151处快，并且因此通过将图像时钟周期T2设置得比图像时钟周期T1长，执行校正以使得扫描表面407上的主扫描像素宽度是恒定的。像素计数单元202基于局部倍率特性信息来改变主扫描期间的图像区域内样本定时信号235的输出周期。因此，如下配置是可能的：在该配置中，在用VDO信号110输出一个像素的时间段期间，图像区域内样本定时信号235被输出一次，并且因此可以在图像中总是以恒定的间隔执行像素计数。

注意，如上所述，在本实施例中，根据图像高度来改变一个像素值的时间，并且因此，为了相应地校正基于图像高度的曝光量的改变，光源的发射亮度也根据图像高度而被改变。因此，对于相同密度的像素，将消耗相同量的调色剂，而不管图像高度如何。因此，在本实施例中可以基于像素计数值来以高精度估计调色剂消耗量。

在本实施例中，虽然采用对于一个主扫描像素仅执行一次像素采样的配置，但是也可以采用对于一个主扫描像素执行多次像素采样的配置。同样在那种情况下，通过与本实施例类似的方法，在主扫描期间改变图像区域内样本定时信号235的输出周期的同时执行像素计数。通过对于一个扫描像素多次执行像素采样，可以获得更准确的结果。

注意在本实施例中，为了简化描述的目的，在假设光源401的数量为一个的情况下给出描述，但是取决于图像形成装置9的配置，可以包括多个光源401。在该情况下，将准备数量与光源401的数量相对应的VDO信号110。注意，如果所有VDO信号110都输入到像素计数单元202，则像素计数单元202中的多个像素计数器223是必要的，由此增大电路的规模。因此，如果可以满足图像形成装置9所必需的像素计数精度，则即使图像形成装置9由目标用于像素计数的VDO信号110以及间拔(thin out)至所必需的数量以便抑制电路成 本增加的像素计数器223构成，也可以实现本实施例。

利用上面的配置，即使在主扫描期间通过校正局部倍率来执行像素宽度校正的图像形成装置的情况下，也生成基于经校正的像素宽度的主扫描同步信号，通过使用主扫描同步信号作为同步信号来对图像信号执行像素计数，获得光源的光照比(即，激光光照比)，并且预测调色剂消耗量。所预测的调色剂消耗量被传输给例如图像信号生成单元100。此外，所预测的调色剂消耗量可以被传输给作为图像形成装置的主机装置的计算机等。因此，即使在不具有fθ透镜并且基于图像高度在主扫描方向上执行像素宽度校正的图像形成装置中，也可以以高精度估计调色剂消耗量。另外，掩盖信号233和样本定时信号235由像素计数单元202独立地生成，并且因此增加了调色剂估计的自由度，例如，将样本定时信号的频率设置得比图像时钟长，并且间拔目标用于调色剂估计的像素，或者使用掩盖信号来使用于调色剂估计的采样区域变窄。此外，不必要执行高频图像时钟信号或长距离布线的分支，并且可以在对图像时钟信号没有不利影响的情况下在像素计数单元202内完成样本定时信号，由此使得可以抑制高频信号对其他电路的影响。

注意，在本实施例和第二实施例中，可以对VDO信号的值求积分，而非将像素计数加一。因此，即使VDO信号对应于多值图像数据，调色剂消耗估计也变得可能。在这种情况下，对样本定时信号进行转换，例如，其对于一个脉冲的计数值与最大浓度水平相对应。另外，在彩色图像数据的情况下，针对每个色彩分量准备像素计数器223。另外，根据页面大小以及根据其形成图像的记录密度，近似地识别用于一页的像素的数量。考虑到这一点，如下配置是可能的：在该配置中，除了样本数量计数器224之外，基于页面大小和记录密度的用于一页的像素的数量被事先存储在ROM等中，并且该值被用作用于每页的样本计数值。

在本实施例中，虽然图像信号生成单元100通过调整图像信号宽度来执行局部倍率校正，但是可以通过插入/移除像素片(pixel piece) 来执行局部倍率校正。同样地在那种情况下，可以实现像素计数而不改变像素计数单元202的配置。例如，通过间拔图像数据片，使得扫描速度越快，图像信号宽度变得越窄，和/或通过插入图像数据片，使得扫描速度越慢，图像信号宽度变得越宽，来执行对图像信号宽度的调整。

第二实施例

在本实施例中，将描述通过对像素计数的累计结果的计算进行加权而获得与第一实施例类似的结果的配置。不同之处在于第一实施例的像素计数单元202变成像素计数单元702。下面将描述本实施例的配置。相同的附图标记被分配给与第一实施例中的组成元件类似的组成元件，并且省略其描述。

图7是本实施例中的该图像形成装置9的图像形成的电气框图。该示例与第一实施例的相同之处在于像素计数单元702经由CPU总线211从CPU 201接收局部倍率特性信号并获得各种设置值，并且只有由像素计数单元702执行的处理是不同的。注意，本实施例与第一实施例不同之处在于像素计数单元702具有加权计算单元724。

图8示出了像素计数单元702的内部框图。相同的附图标记被分配给与第一实施例中的处理类似的处理，并且省略其描述。通过使用BD信号111作为主扫描开始基准，加权计算单元724基于主扫描宽度校正设置231来改变加权系数733的值以便与主扫描的局部倍率成反比。例如，假设局部倍率为100％的扫描位置处的加权系数733的值为1，并且局部倍率为125％的扫描位置处的加权系数733的值为1.25。例如，加权可以事先根据图像高度来确定并且与图像高度相关联地事先存储。

样本定时生成单元721的操作与第一实施例中的样本定时生成单元221的操作不同，并且假设像素样本定时信号731以恒定的周期输出。注意，假设该间隔比VDO信号110的图像时钟周期短。在本实施例中，设想像素样本定时信号731的输出周期大约为图像时钟周期的1/10，但是为了进一步提高精度，像素样本定时信号731的周期 可以比本实施例中的短，并且为了降低像素计数单元702的成本，可以使得像素样本定时信号731的周期比本实施例中的长。注意，为了使用加权系数来校正基于图像高度的像素宽度的改变，期望的是将像素样本定时信号731的周期设置为比轴上图像高度处的像素宽度短。

仅仅在掩盖信号233处于“低”电平的时间段期间，换言之，当正在呈现图像时，样本定时信号731作为图像区域内样本定时信号732传播给像素积分单元722和样本数量积分单元723。当图像区域内样本定时信号732处于“高”电平并且VDO信号110处于“高”电平时，像素积分单元722将由加权计算单元724输出的加权系数733加到内部像素积分值734。在接收到TOP信号112时，将像素积分值734清为0。当图像区域内样本定时信号732处于“高”电平时，样本数量积分单元723将由加权计算单元724输出的加权系数733加到内部样本总数积分值735。在接收到TOP信号112时，将样本总数积分值735清为0。加权系数733可以是根据例如以BD信号作为起始点逝去的时间(与图像高度相对应)而连续地变化的值，但是主扫描线可以划分成几个区域，使得针对每个区域设置值。

像素积分值734和样本总数积分值735被发送给CPU通信单元225，并且经由CPU总线211传输给CPU 201。CPU 201可以根据像素积分值734在样本总数积分值735中的百分比来获得图像的一页中的激光光照比。用于预测调色剂消耗量的方法可以与第一实施例类似。

将参考图9中的时间图来描述VDO信号110、图像区域内样本定时信号732以及加权系数733之间的关系。如上所述，VDO信号110的图像时钟周期在一个主扫描操作期间改变。作为示例，在图9中示出了VDO信号110在不同主扫描位置处的图像时钟周期T3、T4和T5。图像区域内样本定时信号732的周期T6是比上述图像时钟周期T3、T4和T5(即，主扫描期间的图像时钟周期)短的输出周期。这里，假设图像时钟周期T3的局部倍率是120％，图像时钟周期T4的局部倍率是110％，并且图像时钟周期T5的局部倍率是100％。VDO 信号110作为经历了局部倍率校正的图像信号而被输出，并且因此在这些周期当中，图像时钟周期T3最短，并且图像时钟周期T5最长。在这种情况下，当局部倍率为120％时，加权系数733为1.20，当局部倍率为110％时，加权系数733为1.10，并且当局部倍率为100％时，加权系数733为1.00。

如上所述，VDO信号110经历了局部倍率校正，并且因此图像时钟周期T5是图像时钟周期T3的1.2倍的输出周期。因此，如果在相同的样本定时周期中执行像素计数，则在图像时钟周期T5的情况下与一个像素相对应的样本计数数量是图像时钟周期T3的1.2倍。因此，使用上述加权系数733来校正样本计数值，并且在一个主扫描操作中一致地校正与一个像素相对应的样本计数数量。因此，即使VDO信号110的图像时钟宽度在主扫描期间波动，也根据波动来校正计数积分值，并且因此可以获得最终的激光光照比作为与第一实施例中的结果等效的结果。与第一实施例相类似地，同样通过使用本实施例中的配置，可以执行对图像信号的像素计数，获得激光光照比，并且预测调色剂消耗量。

第三实施例

在本实施例中，将描述如下配置：在该配置中，针对通过在主扫描方向上划分图像区域而获得的多个区域的每一个区域执行像素计数，并且在计算每个区域的激光光照比之后，将激光光照比乘以预定的校正系数，并然后对区域的计算结果取平均。确切地讲，由诸如本实施例的图像形成透镜406之类的不具有fθ特性的透镜会聚的光束在轴上图像高度处和轴外图像高度处具有不同的光斑直径。通常，图像形成装置9被设计为使得光斑直径在一个主扫描操作中的改变不影响图像质量，但是在本实施例中，为了更准确地估计调色剂消耗量，通过将基于上述光斑形状的改变以及显影特性而计算的加权系数乘以轴上图像高度处或轴外图像高度处的激光光照比，对激光光照比计算值进行校正。图10是本实施例中的该图像形成装置9的图像形成的电气框图。该示例与第一实施例和第二实施例的相同之处在于像素计 数单元1002经由CPU总线211从CPU 201接收局部倍率特性信号并获得各种设置值。然而，本实施例与第一实施例和第二实施例的不同之处在于包括激光光照比计算单元1122和加权系数乘法单元1123。

图11示出了像素计数单元1002的内部框图。相同的附图标记被分配给与第一实施例或第二实施例类似的处理，并且省略其描述。掩盖生成单元1121从CPU通信单元225接收局部倍率校正信息、基于TOP信号112的副扫描掩盖开始/结束定时信息以及基于BD信号111的主扫描掩盖开始/结束定时信息。在本实施例中，从CPU通信单元225接收的信息被表示为掩盖生成信息1151。在接收到掩盖生成信息时，掩盖生成单元1121输出掩盖信号1131、1132、1133和1134。上面四个掩盖信号是通过将在第一实施例和第二实施例中使用的掩盖信号233在主扫描方向上划分成四个而分别生成的信号。掩盖信号1131、1132、1133和1134的每一个在预定的定时掩盖样本定时信号731，并且生成图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138。所生成的图像区域内样本定时信号被传输给激光光照比计算单元1122。图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138是留着将被掩盖的图像区域(也被称作窗口区域)中的样本定时信号。

激光光照比计算单元1122中具有四个激光光照比计算单元。每个激光光照比计算单元由第一实施例中的像素计数器223和样本数量计数器224以及除法单元(未例示)构成，该除法单元通过将像素计数值236除以样本计数值227而获得激光光照比。然而，在本实施例中，样本定时生成单元721与第二实施例中的样本定时生成单元类似，具有对于VDO信号的频率足够高的频率，并且不被基于VDO信号的像素宽度(换言之，图像高度)调制。

激光光照比计算单元1122接收VDO信号110、BD信号111、TOP信号112以及图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138，在内部计算通过将图像区域在主扫描方向上划分成四个而获得的区域的每个区域中的激光光照比，并且将激光光照比计算结果1139、1140、1141和1142传输给加权系数乘法单元1123。

加权系数乘法单元1123接收从CPU通信单元225传输的加权系数1152，并且将通过将从激光光照比计算单元1122接收的激光光照比计算结果1139、1140、1141和1142乘以分别对应的加权系数而获得的值作为激光光照比校正结果1143、1144、1145和1146传输给平均值计算单元1124。例如，加权系数1152事先基于主扫描的局部倍率针对每个窗口区域而被确定并被存储。加权系数1152被用于为了在主扫描线上使用于一个像素的样本定时信号的脉冲数量一致而执行的校正，所述用于一个像素的样本定时信号的脉冲数量随着像素高度与轴偏离而增加。也就是说，由平均值计算单元1124获得整个主扫描上的光照比。在本实施例中，针对每个窗口区域对样本定时信号的脉冲进行计数，并且因此可以执行加权使得例如每个窗口区域的样本定时信号的脉冲数量相同。在例如像本实施例中那样将主扫描线划分成四个相等的窗口区域的情况下，可以使用加权系数，这使得与加权系数相乘的在中心侧的两个窗口区域中的每一个的样本定时信号的脉冲数量等于在外面侧的两个窗口区域中的每一个的样本定时信号的脉冲数量。

平均值计算单元1124计算激光光照比校正结果1143、1144、1145和1146的平均值，并且将该结果作为最终的激光光照比计算结果1153传输给CPU通信单元225。CPU 201经由CPU总线211获得最终的激光光照比计算结果1153。

将参考图12中的时间图来描述VDO信号110、样本定时信号731以及图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138之间的关系。样本定时信号731是在主扫描期间以恒定的周期继续被输出的信号。样本定时信号731由掩盖信号1131、1132、1133和1134掩盖，以便生成图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138。掩盖信号1131、1132、1133和1134仅针对通过在主扫描方向上将图像区域划分成四个而获得的区域中的一个区域以“低”电平输出，图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138在通过在主扫描方向上将图像区域划分成四个而获得的区域中独立地输出。通过经历使用上 述图像区域内样本定时信号1135、1136、1137和1138而执行的像素计数的VDO信号110，可以导出四个经划分的区域中的每个区域的个体激光光照比计算结果1139、1140、1141和1142。此后，如下操作就足够了：使用上述方法，激光光照比计算结果1139、1140、1141和1142单独地乘以加权系数，并且对所获得的值取平均，由此获得最终的激光光照比计算结果1153。

注意，在本实施例中，描述了在主扫描方向上图像区域的划分数量为四的情况下对像素计数单元1002进行配置的示例，但是即使图像区域的划分数量变成另一个值，也可以实现与本实施例类似的处理。在此情况下，如下操作就足够了：准备提供给光照比计算单元1122中的激光光照比计算单元和加权系数乘法单元1123的加权系数1152，使得加权系数1152的数量与图像区域的划分数量相对应。

通过如上所述构成像素计数单元1002，变得可以在主扫描期间根据光斑直径的改变来预测调色剂消耗量。

另外，即使上述实施例中的图像形成透镜406被具有fθ特性的图像形成透镜取代，也可以用与实施例相同的配置来实现局部倍率校正处理和像素计数处理。在使用具有fθ特性的图像形成透镜的情况下，不必要能够仅使用透镜的fθ特性来执行校正使得扫描速度变得恒定，并且不能由透镜校正的放大误差由图像信号生成单元校正就足够了。同样在该情况下，在不改变上述实施例中的图像信号生成单元、控制单元和激光控制单元的配置的情况下，可以实现局部倍率校正和像素计数。另外，实施例也可以被应用于如下配置：在该配置中，关于主扫描方向上的部分，扫描速度由具有fθ特性的图像形成透镜校正，并且关于其他部分，倍率误差由图像信号生成单元校正。

其他实施例

本发明的实施例也可以由读出并执行记录在存储介质(也可以更完整地被称作“非临时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述实施例中的一个或多个的功能和/或包括用于执行上述实施例中的一个或多个的功能的一个或 多个电路(例如，特定应用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机实现，以及由系统或装置的计算机通过例如从存储介质中读出并执行计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个的功能和/或控制一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个的功能而执行的方法实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))并且可以包括单独的计算机或单独的处理器的网络以读出并执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算机系统的存储器、光盘(诸如压缩盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或者蓝光光盘(BD)^TM)、闪存设备、存储卡等中的一个或多个。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围应被赋予最宽泛的解释，以便涵盖所有这种修改以及等同的结构和功能。