JP2014068082A

JP2014068082A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2014068082A
Application number: JP2012210208A
Authority: JP
Inventors: Hiroomi Nakatsuji; 弘臣仲辻
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: JP5812960B2

Abstract

【課題】画像形成装置において、小さい回路規模で、エッジ部の濃度補正を適切に行う。
【解決手段】階調処理部３１は、階調処理により元の画像データから第１階調画像データを生成し、パターンマッチング部３３は、元の画像データに対応する、第１階調画像データより階調数の少ない第２階調画像データにおいて、パターンマッチングでエッジを検出する。また、データ補正部３４は、パターンマッチング部３３により検出されたエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

画像形成装置では、スクリーン処理などの階調処理で、多階調（例えば２５６階調）の画像データをプリントエンジンの階調数と同一の階調数（例えば１６階調）の画像データに変換し、プリントエンジンで、その画像データに基づき印字を行う。

一般に、電子写真方式を採用した画像形成装置では、エッジ効果によって、高濃度で描画される細線や文字の印字に、通常より（つまり画像データにより指定される濃度に要求される量より）多くのトナーが消費される。

このようなエッジ効果によるトナー消費量の増加を抑制するために、ある画像形成装置では、例えば、プリントエンジンの階調数と同一の２５６階調の画像データについて注目画素とその周辺画素との濃度差に基づいてエッジを検出し、検出したエッジ近傍の濃度を補正している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１８３７８号公報

しかしながら、上述の画像形成装置では、階調数の多い画像データについてエッジ検出処理を行っているため、エッジ検出処理のための回路規模が大きくなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、小さい回路規模で、エッジ部の濃度補正を適切に行う画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像形成装置は、階調処理により元の画像データから第１階調画像データを生成する階調処理部と、元の画像データに対応する、第１階調画像データより階調数の少ない第２階調画像データにおいて、パターンマッチングでエッジを検出するパターンマッチング部と、パターンマッチング部により検出されたエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を補正するデータ補正部とを備える。

これにより、第１階調画像データより階調数の少ない第２階調画像データでエッジ検出を行っているため、小さい回路規模で、エッジ部の濃度補正が適切に行われる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、画像形成装置は、上述のエッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合には、そのエッジに属する画素について、データ補正部による補正後の第１階調画像データを出力し、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在する場合には、そのエッジに属する画素について、第１階調画像データの値をそのまま出力するデータ出力部をさらに備える。

これにより、文字や細線ではない箇所でパターンマッチングによりエッジが検出された場合に濃度補正が行われずに済む。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、データ補正部は、上述のエッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合には、そのエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を補正し、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在する場合には、そのエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合より少ない補正量で補正する。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、第２階調画像データは、元の画像データまたは第１階調画像データを２値化して得られる画像データである。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、データ補正部は、主走査方向または副走査方向におけるエッジからのドット連続数に応じて、第１階調画像データの値の補正量を変更する。

これにより、エッジ効果の強度に適した補正量で濃度補正が行われる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、パターンマッチング部は、パターンマッチングで上述のドット連続数を特定する。

これにより、エッジ検出と補正量の選択がまとめて行われるので、エッジ検出と補正量の選択が短時間で行われる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、画像形成装置は、感光体と、感光体上に光を入射して静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像をトナーで現像する現像装置と、第１階調画像データに基づいて、露光装置の光量を制御する露光制御部とをさらに備える。

本発明によれば、画像形成装置において、小さい回路規模で、エッジ部の濃度補正が適切に行われる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図２は、図１における露光装置および周辺回路の構成例を示す図である。図３は、図２における画像処理部の構成を示すブロック図である。図４は、図３におけるパターンマッチング部により検出される画素値のパターンの例を示す図である。図５は、図３における中間調判定部による判定について説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。この画像処理装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する画像形成装置である。

この実施の形態の画像処理装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有するレーザースキャニングユニットである。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、トナー濃度調整に使用されるセンサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。トナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射し光線の反射光（測定光）を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

図２は、図１における露光装置２ａおよび周辺回路の構成例を示す図である。なお、図２に示す露光装置２ａは、感光体ドラム１ａに光を入射して静電潜像を形成し、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、露光装置２ａは、レーザーダイオード１１と、光学系１２と、ポリゴンミラー１３と、光センサー１４と、ドライバー回路１５と、露光制御部１６と、画像処理部１７とを有する。

レーザーダイオード１１は、レーザー光線を出射する光源である。光学系１２は、レーザーダイオード１１からポリゴンミラー１３までの間、および／またはポリゴンミラー１３から感光体ドラム１ａおよび光センサー１４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系１２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー１３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー１３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード１１から出射した光線を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

また、光センサー１４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー１３により走査された光を受光するセンサーである。光センサー１４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。光センサー１４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出するために使用される。

また、ドライバー回路１５は、光センサー１４の主走査同期信号に基づいて主走査方向の同期を取りつつ、駆動信号に従ってレーザーダイオード１１を発光させる。

また、露光制御部１６は、画像処理部１７からの、所定の階調の画像データの値に対応する駆動信号を出力して露光装置２ａの光量を制御する。つまり、露光制御部１６は、感光体ドラム１ａに入射する光の光量（各画素の光量）を制御する。

また、画像処理部１７は、多階調（ここでは、２５６階調）の画像データから、露光装置２ａで感光体ドラム１ａに画像形成可能な階調（ここでは１６階調）と同一の階調の画像データを生成し、エッジ効果によるトナー消費量増加を抑制するための濃度補正を行う。そして、画像処理部１７から露光制御部１６へ、階調変換および濃度補正処理後の画像データが供給される。

図３は、図２における画像処理部１７の構成を示すブロック図である。なお、図３に示す画像処理部１７は、４色のトナーのうちの１色分の画像データを処理する回路である。

画像処理部１７は、階調処理部３１、２値化処理部３２、パターンマッチング部３３、データ補正部３４、中間調判定部３５、およびデータ選択部３６を有する。

階調処理部３１は、スクリーン処理などの階調処理により元の多階調（２５６階調）の画像データ（つまり、８ビットの画像データ）から、第１階調画像データを生成する回路である。この実施の形態では、第１階調画像データは、１６階調、つまり４ビットの画像データである。

２値化処理部３２は、第１階調画像データから、第１階調画像データより階調数の少ない第２階調画像データを生成する回路である。ここでは、第２階調画像データは、２階調、つまり、１ビットの画像データである。

パターンマッチング部３３は、図示せぬ画素値パターンデータに基づくパターンマッチングで、第２階調画像データにおけるエッジを検出する回路である。なお、図示せぬ画素値パターンデータは、この画像形成装置に内蔵されている。

この実施の形態では、パターンマッチング部３３は、第２階調画像データにおいて、パターンマッチングで、エッジを検出するとともに、主走査方向または副走査方向におけるエッジからのドット連続数を特定する。そして、パターンマッチング部３３は、エッジが検出された画素の位置情報、および主走査方向または副走査方向におけるエッジからのドット連続数を示す情報を、データ補正部３４およびデータ選択部３６に供給する。

データ補正部３４は、パターンマッチング部３３により検出されたエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を補正する回路である。

この実施の形態では、データ補正部３４は、主走査方向または副走査方向におけるエッジからのドット連続数に応じて、第１階調画像データの値の補正量を変更する。

中間調判定部３５は、上述のエッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、第１階調画像データの値が中間調の値（例えば、第１階調画像データが４ビットデータである場合には、１〜１４のいずれか）である画素が存在するか否かを判定する回路である。

データ選択部３６は、パターンマッチング部３３からの情報および中間調判定部３５の判定結果に応じて、階調処理部３１から出力される第１階調画像データ、およびデータ補正部３４による補正後の第１階調画像データのいずれかを出力する回路である。

具体的には、データ選択部３６は、パターンマッチング部３３からの情報に基づき、注目画素がエッジに属さないと判定した場合、階調処理部３１からの第１階調画像データをそのまま出力し、パターンマッチング部３３からの情報に基づき、注目画素がエッジに属すると判定した場合、中間調判定部３５による判定結果が、注目画素についての所定形状の周辺画素領域において第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しないことを示しているときには、補正後の第１階調画像データを出力し、中間調判定部３５による判定結果が、注目画素についての所定形状の周辺画素領域において第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在することを示しているときには、階調処理部３１からの第１階調画像データをそのまま出力する。

つまり、データ選択部３６は、中間調判定部３５による判定結果に応じて、上述のエッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合には、そのエッジに属する画素について、データ補正部３４による補正後の第１階調画像データを出力し、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在する場合には、そのエッジに属する画素について、第１階調画像データの値をそのまま出力する。なお、エッジに属する画素は、パターンマッチング部３３により供給される位置情報から特定される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

図２に示す画像処理部１７は、ＰＤＬ（Page Description Language）で記述された印刷データ、原稿画像のスキャンで生成された画像データなどから所定の画像処理（色変換、画像強調、平滑化、ガンマ補正など）を経て生成された多階調のラスター画像データを受け付け、その多階調のラスター画像データから、露光装置２ａの階調数の画像データを生成し、露光制御部１６に供給する。

露光制御部１６は、その画像データに基づく駆動信号を生成してドライバー回路１５に供給する。ドライバー回路１５は、その駆動信号に従ってレーザーダイオード１５を発光させる。

そして、この実施の形態では、画像処理部１７は、次のように動作する。

図３に示す階調処理部３１は、８ビットのラスター画像データに対して階調処理（スクリーン処理）を行い、露光装置２ａの階調数（ここでは、４ビット）の画像データ（第１階調画像データ）を生成する。なお、階調処理部３１は、主走査方向および副走査方向に沿って順番に注目画素を指定し、その注目画素についての第１階調画像データの値を、ラスター画像データから導出し出力する。

２値化処理部３２は、４ビットの第１階調画像データを所定の閾値で２値化し、１ビットの第２階調画像データを生成する。ここでは、２値化処理部３２は、注目画素について、４ビットの第１階調画像データの値が０（最小値）であれば、２値化後の値を０とし、４ビットの第１階調画像データの値が１〜１５のいずれかであれば、２値化後の値を１とする。

そして、パターンマッチング部３３は、１ビットの第２階調画像データに対して、パターンマッチングを行う。

図４は、図３におけるパターンマッチング部３３により検出される画素値のパターンの例を示す図である。図４において、中央のハッチが付された画素が注目画素であって、注目画素の値は１であり、注目画素に隣接する実線で囲まれた白色の画素が画素値＝０の画素であり、その画素値＝０の画素から注目画素への方向（つまり、主走査方向または副走査方向）に位置する黒色の画素は、画素値＝１の画素である。

つまり、主走査方向または副走査方向に沿って１列に配列している、注目画素を含む画素列に対して、パターンマッチングが行われる。すなわち、図４における破線で囲まれている画素は、パターンマッチングに関係しない。

図４に示すような画素値パターンを使用することで、パターンマッチング部３３は、１ビットの第２階調画像データにおけるエッジを検出するとともに、そのエッジの方向、およびそのエッジから連続する画素値＝１の画素の数（ドット連続数）を、まとめて検出する。

図４に示す画素値パターンの場合、パターンマッチング部３３は、ドット連続数が４以上、３、および２のいずれかに該当するエッジを検出し、ドット連続数が４以上、３、および２のいずれであるかを示す情報を、データ補正部３４に供給する。また、パターンマッチング部３３は、エッジが検出された注目画素の位置情報を、データ補正部３４およびデータ選択部３６に供給する。

また、データ補正部３４は、注目画素についてエッジが検出された場合、注目画素についての４ビットの第１階調画像データの値を、ドット連続数に応じた補正量で補正する。このとき、ドット連続数に応じた値だけ、第１階調画像データの値を減少させるようにしてもよいし、第１階調画像データの値を、ドット連続数に応じた値に変更するようにしてもよい。

他方、中間調判定部３５は、第１階調画像データにおいて、注目画素の周辺に中間調の画素が存在するか否かを判定し、その判定結果をデータ選択部３６に供給する。

そして、データ選択部３６は、パターンマッチング部３３からの情報に基づき、（ａ）注目画素がエッジに属さないと判定した場合、階調処理部３１からの第１階調画像データをそのまま出力し、（ｂ）注目画素がエッジに属すると判定した場合、（ｂ１）中間調判定部３５による判定結果が、注目画素についての所定形状の周辺画素領域において第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しないことを示しているときには、補正後の第１階調画像データを出力し、（ｂ２）中間調判定部３５による判定結果が、注目画素についての所定形状の周辺画素領域において第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在することを示しているときには、階調処理部３１からの第１階調画像データをそのまま出力する。

図５は、図３における中間調判定部３５による判定について説明する図である。例えば図５（Ａ）に示すように、中間調判定部３５は、注目画素を中心とした７×７画素の周辺領域（注目画素を除く）において、中間調（第１階調画像データの階調が１６である場合には画素値が１〜１４のいずれか）の画素が存在するか否かを判定する。

例えば図５（Ｂ）に示すような文字等のエッジに注目画素が位置する場合には、周辺領域において中間調の画素が存在しないと判定される。

一方、例えば図５（Ｃ）に示すような階調画像内に注目画素が位置する場合には、周辺領域において中間調の画素が存在すると判定される。

これらのいずれの場合でも、図５（Ｄ）に示すように、パターンマッチング部３３によりドット連続数＝２のエッジが検出されるが、図５（Ｂ）に示す場合では、データ選択部３６は、注目画素のついての第１階調画像データの値として、データ補正部３４による補正後の値を出力し、図５（Ｃ）に示す場合では、データ選択部３６は、注目画素のついての第１階調画像データの値として、データ補正部３４による補正後の値ではなく、階調処理部３１から出力された値を出力する。

以上のように、上記実施の形態によれば、階調処理部３１は、階調処理により元の画像データから第１階調画像データを生成し、パターンマッチング部３３は、元の画像データに対応する、第１階調画像データより階調数の少ない第２階調画像データにおいて、パターンマッチングでエッジを検出する。また、データ補正部３４は、パターンマッチング部３３により検出されたエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を補正する。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態に係る画像形成装置は、カラー画像形成装置であるが、モノクロの画像形成装置にも同様の構成が可能である。

また、上記実施の形態において、第２階調画像データは、元の画像データを２値化して得られる画像データとしてもよい。

また、上記実施の形態において、データ補正部３４は、上述のエッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合には、そのエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を補正し、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在する場合には、そのエッジに属する画素についての、第１階調画像データの値を、第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合より少ない補正量で補正するようにしてもよい。その場合、中間調判定部３５による判定結果がデータ補正部３４に供給され、その判定結果に応じて補正量が変更される。そして、データ補正部３４により補正された第１階調画像データが露光制御部１６に出力される。

また、上記実施の形態において、２値化処理部３２は、４ビットの第１階調画像データの値が１５（最大値）であれば、２値化後の値を１とし、４ビットの第１階調画像データの値が０〜１４のいずれかであれば、２値化後の値を０とするようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、パターンマッチング部３３により検出されるエッジの方向に応じて、データ補正部３４による補正量を変更するようにしてもよい。その場合、図４に示す画素値パターンを使用すると、エッジの方向（４方向のいずれか）およびドット連続数（４以上、３、および２のいずれか）を示す情報は４ビットとなる。

また、上記実施の形態において、パターンマッチング部３３により検出されるエッジの方向に応じて、中間調判定部３５により判定の対象とする周辺領域のサイズや形状を変更するようにしてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ感光体ドラム（感光体の例）
２ａ〜２ｄ露光装置
３ａ〜３ｄ現像装置
１６露光制御部
３１階調処理部
３３パターンマッチング部
３４データ補正部
３６データ選択部（データ出力部の一例）

Claims

階調処理により元の画像データから第１階調画像データを生成する階調処理部と、
前記元の画像データに対応する、前記第１階調画像データより階調数の少ない第２階調画像データにおいて、パターンマッチングでエッジを検出するパターンマッチング部と、
前記パターンマッチング部により検出された前記エッジに属する画素についての、前記第１階調画像データの値を補正するデータ補正部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記エッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、前記第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合には、前記エッジに属する画素について、前記データ補正部による補正後の前記第１階調画像データを出力し、前記第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在する場合には、前記エッジに属する画素について、前記第１階調画像データの値をそのまま出力するデータ出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記データ補正部は、前記エッジに属する画素についての所定形状の周辺画素領域において、前記第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合には、前記エッジに属する画素についての、前記第１階調画像データの値を補正し、前記第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在する場合には、前記エッジに属する画素についての、前記第１階調画像データの値を、前記第１階調画像データの値が中間調の値である画素が存在しない場合より少ない補正量で補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２階調画像データは、前記元の画像データまたは前記第１階調画像データを２値化して得られる画像データであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
前記データ補正部は、主走査方向または副走査方向における前記エッジからのドット連続数に応じて、前記第１階調画像データの値の補正量を変更することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
前記パターンマッチング部は、前記パターンマッチングで前記ドット連続数を特定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
感光体と、
前記感光体上に光を入射して静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像をトナーで現像する現像装置と、
前記第１階調画像データに基づいて、前記露光装置の光量を制御する露光制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。