JP2016092554A - 画像形成装置、画像形成方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 掃き寄せ現象の発生する高濃度領域の補正に、白の副画素構成をもつ黒画素の置き換えを画一的に行うと、置き換えによって、もとの画像データに存在しない固有の高周波成分が生成され、装置の放射ノイズレベルを悪化させる。【解決手段】 黒画素の置き換えを行う場合に、白の副画素構成に対応した閾値を設け、置き換え対象となる白の副画素数が閾値を下回る場合は、白の副画素数を増やした黒画素に置き換え、置き換え対象となる白の副画素数が閾値を上回る場合は、白の副画素数を減らした黒画素に置き換える。また、置き換える周期、あるいは置き換える位置をランダム制御することにより置き換えによって発生する高周波成分を抑制する。【選択図】 図１３

Description

本発明は画像形成装置に関し、特にトナーなどの色材の消費量を低減させる技術に関する。

画像形成装置においてトナーの消費量の削減が切望されており、所定の面積を有する画像領域については露光強度を低下させることでトナーの消費量を節約する技術が提案されている。

また、掃き寄せと呼ばれる潜像後端部における現像トナー量が潜像平面部の現像トナー量に比べて多くなる現象がある。この現象に対して、潜像後端部の高濃度画像データを低濃度の画像データに適宜置き換えを行い、露光量を調整して掃き寄せを補正する技術が特許文献１に提案されている。

特開２００７−２７２１５３号公報

しかしながら、特許文献１では、１画素飛ばしで露光量を調整すると、原稿画像データがもつ周波数成分に対し、特定の高周波成分を発生させる要因となり、画像形成装置の放射ノイズを増大させるという問題があった。

上記課題を解決する本発明の画像処理装置は、以下に示す構成を備える。

画像データにおける高濃度領域の各ラインデータに対して１画素未満の間引き量を設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された間引き量と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果に基づき、前記ラインデータに含まれるＮ画素のうちＭ画素（Ｎ＞Ｍ）については、前記設定手段によって設定された間引き量よりも大きい、または、前記間引き量よりも小さい間引き量で間引き処理を行い、前記ラインデータに含まれるＮ画素のうち残りの画素については、前記設定手段によって設定された間引き量を用いて間引き処理を行う処理手段とを有する。

本発明によれば、画素値を間引いたことによる濃度保証の実現と、高周波成分発生の抑制を実現することが出来る。

画像形成装置の概略断面図 現像方式を示す図 掃き寄せ現象を説明する図 掃き寄せ現象の発生原理を説明する図 露光装置７の構成を示す図 露光量補正の方法を説明する図 掃き寄せ現象を補正する構成図 掃き寄せ対象領域を示す図 掃き寄せ現象により消費されるトナー量を示す図 掃き寄せ対象画素の置き換えを示す図 ＰＷＭ制御部の構成図 補正信号ＩＤとＰＷＭ制御の説明図 ＣＰＵ１０の制御フロー図 ＰＷＭ制御部の制御フロー図 第２実施例における掃き寄せ対象画素の置き換えを示す図

［第１実施例］
＜画像形成装置の概要＞
図１を参照して画像形成装置１０１の動作を説明する。画像形成装置１０１は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という）１を備えている。帯電手段である帯電ローラ等の帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。露光手段であるレーザビームスキャナ装置や面発光素子等の露光装置７は、一様に帯電した感光体ドラム１に、画像データに基づいた露光量の光を照射して露光する。このように露光はレーザビームによって行われる。露光によって感光体ドラム１の表面上に静電潜像が形成される。

露光装置７は画像演算部９が出力する露光装置７の駆動信号７１を受け取り、駆動信号７１に応じて光情報７２を感光体ドラム１に照射して静電潜像を形成する。露光制御部１９は露光時の目標光量を調整するための光量調整信号７３を露光装置７に出力する。これにより一定量の電流が露光装置７に供給され露光強度が一定に制御される。この目標光量を基準として画素ごとに光量を調整したり、パルス幅変調により発光時間を調整したりすることで、画像の階調表現が実現される。

画像演算部９は、トナー消費量を削減するための補正処理を実行する。本実施形態では、掃き寄せに起因した過剰なトナーの付着を抑制することで、トナー消費量が削減される。画像演算部９は、イメージスキャナやホストコンピュータ８から送信されるラスタデータ（画像データ）を受信してトナー消費量が削減されるように補正処理を実行する。ここでいう掃き寄せとは、静電潜像の搬送方向における後端部において現像剤が過剰に付着してしまう現象である。このような現像剤の過剰な付着は原稿濃度に対する画像濃度の再現性を低下させるだけでなく、現像剤の過剰な消費をもたらす。よって、現像剤の過剰な消費を抑制できれば、現像剤を節約できる。なお、掃き寄せの発生原理に関しては後述する。

ＣＰＵ１０は、画像形成装置１０１の全体を統括的に制御する制御ユニットである。ＣＰＵ１０は、たとえば、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤の掃き寄せが生じうる画素の画素値を補正して現像剤の掃き寄せを低減する補正手段、補正制御として機能する。また、ＣＰＵ１０は、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤の掃き寄せによって現像剤が過剰となる画素を特定する特定手段として機能してもよい。更に、以下で説明するＣＰＵ１０の一部、またはすべてはＡＳＩＣ１８によって実行されてもよい。記憶装置１１は、画像メモリ１１１、ＬＵＴ１１２を有する。画像メモリ１１１は、画像形成の対象となる画像データが展開される記憶領域（ページメモリやラインメモリなど）である。ＬＵＴ１１２は、ルックアップテーブルであり、掃き寄せを低減させるための露光量の補正値などを記憶している。たとえば、掃き寄せが発生する領域や画素位置に対応する補正値がＬＵＴ１１２から読み出される。このように、記憶装置１１のＬＵＴ１１２は、領域や画素位置と画素値の補正量とを関連付けて記憶する記憶手段として機能するが、領域や画素位置と画素数とを関連付けて記憶する記憶手段して記憶してもよい。これにより、ＣＰＵ１０は、補正対象となる画素を特定しやすくなる。露光制御部１９は、露光装置７の光源についてＡＰＣ（自動光量制御）を実行して目標光量を設定する。

現像手段である現像装置３は、現像剤（以下、「トナー」という）１３の貯蔵および保管を行うトナー容器と現像剤担持体である現像ローラ１４とを備えている。ここではトナー１３として非磁性一成分トナーを使用するが、二成分トナーが採用されてもよいし、磁性トナーが採用されてもよい。現像ローラ１４に供給されたトナー１３の層厚は、トナー層厚規制部材として機能する規制ブレード１５により規制される。規制ブレード１５は、トナー１３に電荷を付与するように構成されていてもよい。そして、所定の層厚に規制され、かつ、所定量の電荷を付与されたトナー１３は、現像ローラ１４により現像領域１６へ搬送される。現像領域１６は、現像ローラ１４と感光体ドラム１とが接触する領域であり、かつ、トナーの付着が実行される領域である。感光体ドラム１の表面上に形成された静電潜像はトナー１３により現像されてトナー像に変換される。そして、感光体ドラム１の表面上に形成されたトナー像は、転写位置Ｔにて転写装置４により転写材Ｐ上に転写される。転写材Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置６に搬送される。定着装置６はトナー像と転写材Ｐに熱と圧力を加えてトナー像を転写材Ｐ上に定着させる。

＜現像方式＞
図２を参照して現像方式について説明する。現像方式には主にジャンピング現像方式と接触現像方式があるが、掃き寄せに関係する現像方式は接触現像方式である。接触現像方式とは、接触した状態にある感光体ドラム１と現像ローラ１４との最接近部である現像領域１６で、現像ローラ１４と感光体ドラム１との間に印加された現像電圧（直流バイアス）によりトナー１３を現像する方式である。図２は接触現像方式を用いた現像装置３の一例を示している。感光体ドラム１と現像ローラ１４は、それぞれ異なる周速で同一方向に回転している。また、感光体ドラム１と現像ローラ１４の間には現像電圧として直流電圧が印加されているが、現像電圧の極性は感光体ドラム１の表面の帯電電位と同極性に設定されている。現像ローラ１４上に薄層化されたトナー１３が現像領域１６に搬送され、感光体ドラム１の表面上に形成された静電潜像を現像する。

＜掃き寄せの発生原理＞
接触現像方式で発生する掃き寄せに関して説明する。掃き寄せとは図３（ｂ）に示すように、感光体ドラム１上の画像の後端部のエッジにトナー１３が集中する現象を言う。後端部とは、トナー画像のうち矢印Ａで示したトナー画像の搬送方向（感光体ドラム１の回転方向）における後端部である。掃き寄せが発生すると、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）３００の画像データのエッジ後端部３０１ｂの濃度は非エッジ部３０１ａの濃度と比較して高くなり、トナー１３の消費量が増大する。あるいは、濃度再現に影響しない余剰なトナー１３がエッジ後端部３０１ｂに使用される。

接触現像方式では、図４に示すように、感光体ドラム１上のトナーの高さを、所定の高さになるようにするために、現像ローラ１４の周速は感光体ドラム１の周速よりも速くなっている。これにより、感光体ドラム１に安定してトナー１３を供給することが可能となり、画像濃度が目標となる濃度に維持される。図４（ａ）が示すように、現像領域１６では、現像ローラ１４によって搬送されてきたトナー１３により静電潜像が現像される。また、感光体ドラム１に対して現像ローラ１４の方が速く回転しているため、両者の表面上の位置関係は常にずれ続けている。静電潜像４００の後端部が現像領域１６に侵入した時点では、図４（ａ）が示すように、現像ローラ１４上のトナー１３ａは、現像領域１６の開始位置より回転方向において静電潜像４００の後端部１３ｂよりも後側に位置する。その後、図４（ｂ）が示すように、静電潜像４００の後端部１３ｂが現像領域１６を出るまでの間に、現像ローラ１４上のトナー１３ａは静電潜像４００の後端部１３ｂを追い越す。そして、図４（ｃ）が示すように、このトナー１３ａが静電潜像４００の後端部１３ｂに供給されるため、後端部１３ｂの現像量が多くなる。これが、掃き寄せの発生メカニズムである。

なお、掃き寄せの現象は、ホストコンピュータ８から入力される画像データの全てのエッジ後端部に発生するわけではない。掃き寄せ現象は、高濃度の画像データ（黒画像データ）が副走査方向に所定ライン分連続し、且つ、そのあとに低濃度（白画像データ）が所定ライン数分連続する場合に、高濃度から低濃度に切り替わるエッジ部の高濃度領域に発生する。これは、静電潜像４００の後に小ライン数の低濃度ラインをはさみ、静電潜像４００に続く高濃度の静電潜像がある場合、トナー１３ａは静電潜像４００の後端にのみに供給されず、静電潜像４００に続く高濃度の静電潜像の前端にも分散して供給されるためである。このため、エッジ後端部のみにトナー１３が余剰に供給される掃き寄せ現象は発生しない。また、高濃度の連続数、低濃度の連続数は、画像形成装置の構成に依存する。なお、以降の本実施例においては、高濃度の連続数、低濃度の連続数を１５ラインとして説明を行うものとする。

＜露光装置の制御方法＞
図５を用いて露光装置７の制御方法について説明する。露光制御部１９は、８ビットのＤＡコンバータ２０２１とレギュレータ２０２２を内蔵したＩＣ２００３を有しており、露光装置７を制御する信号を生成して送出する。露光装置７には、電圧を電流に変換するＶＩ変換回路２３０６と、レーザドライバＩＣ２００９と、半導体レーザＬＤが搭載されている。ＩＣ２００３は、ＣＰＵ１０により設定された半導体レーザＬＤの駆動電流を示す光量調整信号５００を基に、レギュレータ２０２２から出力される電圧ＶｒｅｆＨを調整する。電圧ＶｒｅｆＨはＤＡコンバータ２０２１の基準電圧となる。ＩＣ２００３がＤＡコンバータ２０２１の入力データ２０２０を設定することで、ＤＡコンバータ２０２１が光量補正アナログ電圧Ｖａを出力する。ＶＩ変換回路２３０６は光量補正アナログ電圧Ｖａを電流値Ｉｄに変換してレーザドライバＩＣ２００９に出力する。図７では露光制御部１９に実装されたＩＣ２００３が光量補正アナログ電圧７３を出力している。しかし、露光装置７上にＤＡコンバータ２０２１が実装され、レーザドライバＩＣ２００９の近傍で光量補正アナログ電圧Ｖａが生成されてもよい。レーザドライバＩＣ２００９は、画像演算部９が出力する駆動信号７１に応じて、スイッチ２０１４を切り替える。スイッチ２０１４は、電流ＩＬを半導体レーザＬＤに流すか、ダミー抵抗Ｒ１に流すかを切換えることで、半導体レーザＬＤの発光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

＜露光量補正の方法＞
図６（ａ）は１画素を目標光量に対して１００％の光量で露光して形成される画像を示している。図６（ｂ）は１画素の光量を目標光量に対して５０％に低下させて露光して形成される画像を示している。これは、露光強度を５０％に低下させたり、トナー画像の濃度（階調値）を半分にしたりすることにより実現可能である。図６（ｃ）は１画素をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の副画素に分割し、一部の副画素を間引くことで形成される画像を示している。これは、たとえば、目標光量に対して１００％の光量をＰＷＭ（パルス幅変調）することにより実現可能である。たとえば、１画素を１６個の副画素に分割し、奇数番目の副画素のみを露光するよう半導体レーザＬＤを駆動することで実現される。

＜掃き寄せの補正＞
静電潜像を形成する画像データを補正することで、掃き寄せ発生領域に使用されるトナー１３の消費量を削減する実施例について説明する。まず、掃き寄せ発生条件となる画像形成装置の構成に依存するパラメータを画像演算部９内のパラメータ設定部に保持する。ここでいうパラメータとは、画像形成装置の構成に準じた掃き寄せ発生領域を決定するためのものであり、高濃度画像の副走査方向の連続性（連続ライン）および低濃度画像の副走査方向の連続性（連続ライン）が該当する。また、ＬＵＴ１１２には、前記パラメータと、掃き寄せ効果を削減するための露光量の補正値との関係を実験やシミュレーションによって予め求めておき記憶させておく。

図７を用いて、掃き寄せ効果を補正する構成について説明する。掃き寄せ効果を減少させるための補正処理は、画像演算部９のＣＰＵ１０またはＡＳＩＣ１８にて実行される。なお、掃き寄せによる余剰トナーを減少させるために露光強度を補正するが、露光強度を補正する方法は２つある。

１つ目は露光装置７の駆動信号７１を補正する方法であり、２つ目は光量調整信号７３を補正する方法である。掃き寄せに対する補正処理は、画像データを構成する複数の画素のうち、現像剤の掃き寄せが生じる対象画素の画素値を補正して、現像剤のエッジ効果を低減する補正処理である。補正処理には、たとえば、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤の掃き寄せによって現像剤が過剰となる画素を特定する工程が含まれてもよい。さらに、画像データを構成する複数の画素のうち画素値が所定値以上の画素からなる画素領域を求め、画素領域のエッジに位置する画素から所定の画素数の画素を現像剤が過剰となる画素として特定する工程が含まれてもよい。

ホストコンピュータ８から送信された画像データ７０１は、画像処理部７０２によって画像処理が施される。画像処理部７０２は、ＣＰＵ１０のプログラム、あるいはＡＳＩＣ１８に構成した画像処理回路で構成され、実施する画像処理は、非線形補正や誤差拡散処理あるいはスクリーン処理等のハーフトーン処理を含む。画像処理部７０２による画像処理結果７０３は、記憶装置１１に構成した画像メモリ１１１に蓄積され、同時に補正対象検知部７０４に入力される。

補正対象検知部７０４は、パラメータ設定部７０５により設定された補正幅パラメータ７０６を基に、入力される画像処理結果７０３の画素データから掃き寄せが発生しうる画素を特定し、解析結果７０９を出力する。特定された画素の露光強度を補正することで掃き寄せ現象が低減され、トナー１３の消費量が削減される。パラメータ設定部７０５に保持した補正幅パラメータ７０６は、補正検知対象、および補正対象の画素数により構成される。たとえば、補正幅パラメータ７０６の値が１５であれば、画像領域のエッジから１５の距離までの各画素を補正検知対象、補正対象とする。なお、補正幅パラメータは黒画素の連続幅と白画素の連続幅とを共通にするようにしても良いし、黒画素の連続幅と白画素の連続幅を各々設定出来るようにしても良い。たとえば、黒画素の補正幅パラメータとして１５を設定し、白画素の補正幅パラメータとして１０を設定した場合、２５画素を補正検知対象とする。

補正対象検知部７０４は入力画像データ７０３を用いて、掃き寄せ対象画素を特定し、その結果を補正信号ＩＤ７０９として後段処理部に出力する。また、パラメータ設定部７０５は、補正信号ＩＤ７０９に対応したテーブル値（ＬＵＴ１１２に記憶した掃き寄せが発生する領域や画素位置に対応する補正値）を後段処理部に出力する。ＰＷＭ制御部７１０は、画像メモリ１１１から出力される画像データ７０８、補正対象検知部７０４が出力する補正信号ＩＤ７０９、パラメータ設定部７０５が出力するテーブル値７０７を入力する。

テーブル値７０７をもとにＰＷＭ制御を行う。なお、ＰＷＭ制御部７１０の構成および動作に関しては後述する。なお、補正対象検知部７０４による補正対象判定には、副走査方向に複数の画像データが必要であることから、ＰＷＭ制御部７１０に入力される画像データ７０８は、画像メモリ１１１にてタイミング調整されたものとなる。

別図を用いて、補正対象検知部７０４による検知動作を説明する。図８（ａ）は画像処理結果７０３の画像データを示している。画像処理部７０２による画像処理がハーフトーン処理を含む場合、図８（ａ）の黒データは‘１’であり、白データは‘０’となる。また、画像処理部７０２による画像処理が多値出力の濃度データである場合、出力画素データのビット精度が８ビットであれば、黒データは‘２５５’であり、白データは‘０’となる。

画像処理部７０２の出力結果がハーフトーン処理結果であっても、多値出力結果であっても、図８（ａ）に示す画像データのエッジ部を検出することは可能である。ただし、掃き寄せが発生する対象画素を特定するためのエッジ部の検出は、単一画素毎の検出ではない。なぜなら、掃き寄せは、高濃度の画素（黒画素）が副走査方向に所定幅分連続し、且つ、低濃度の画素（白画素）が副走査方向に所定分連続した場合の、エッジ部から高濃度領域の所定幅に発生するからである。したがって、掃き寄せの補正対象画素を特定するには、補正対象検知部７０４内部に、以下の記憶部（不図示）を構成することが必要となる。具体的には、主走査方向画素毎、補正幅パラメータ７０６に設定した黒画素の連続幅のパラメータと白画素の連続幅のパラメータの和の分の画素データを記憶する記憶部である。

図８（ａ）において、掃き寄せ現象が発生する箇所は、破線で示した符号８０１〜符号８１１で示した部分となる。いずれも、黒画素が副走査方向に連続し、その後、白画素（低濃度領域）が副走査方向に連続している箇所である。本実施例においては、黒画素の連続幅および白画素の連続幅を１５としている。したがって、補正対象検知部７０４には少なくとも副走査方向に３０ライン分の画素データを保持するメモリの構成が必要となる。

図８（ｂ）に符号８１０領域の拡大図を示す。同図において、符号８２０は１画素の構成を示す。また符号８２１はエッジ位置である。符号８２１のエッジ位置から符号８２２の位置までのライン数（画素数）は１５であり、符号８２１のエッジ位置から符号８２３の位置までのライン数（画素数）は１５である。本実施例においては、黒画素の連続幅および白画素の連続幅を１５としている。したがって、図８（ｂ）に示した符号８１０の領域の符号８２２から符号８２３の領域の画素データにより、符号８２１のエッジ位置から符号８２２までの画素データは、補正対象検知部７０４により、掃き寄せ対象領域であると判定される。

図９に符号８１０領域の副走査位置とトナー使用量の関係を示す。同図において、９０１は副走査位置におけるトナー使用量を示している。図８（ｂ）と図９の相関は、符号８２２の副走査位置が９０２、符号８２１（エッジ位置）の副走査位置が９０３、符号８２３の副走査位置が９０４である。この図からわかるように、副走査位置９０３（エッジ位置）から、副走査位置９０２までに使用されるトナー使用量は、同じ高濃度（黒画素）を再現しているにも関わらず、副走査位置９０２よりも副走査位置で前（図９における左）の位置のトナー使用量よりも多い。また、トナー使用量の増分は、トナー使用量が増える起点となる副走査位置９０２よりも後側（図９における右側）、且つ、副走査位置９０３（エッジ位置）よりも前側（図９における左側）の方が多い。また、起点、あるいはエッジ位置ではトナー使用量の増分が少ない傾向がある。

したがって、掃き寄せの補正処理は、副走査位置９０２から副走査位置９０３（エッジ位置）の間の高濃度領域の画素に対して実施する。掃き寄せの補正量は、副走査位置９０２、副走査位置９０３（エッジ位置）間の中間領域を多くし、その領域からの距離に応じて少なくすることが必要となる。

本実施例において、掃き寄せの補正処理は、ＰＷＭ制御によって実現する。ＰＷＭ制御は、１画素を更に細分化した副画素の構成とし、副画素を単位に露光のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものである。図８（ｃ）にＰＷＭ制御により、黒画素の構成の置き換えに関して記載する。なお、本説明における以降のＰＷＭ制御は、副画素の構成を１画素の１／１６として説明するが、本実施例はこれに限定されるものではない。たとえば、副画素の構成を１画素の１／３２としても良いし、１／６４としても良い。

図８（ｃ）の（１）は、黒画素に対して、副画素１（１／１６画素（１画素未満））分白画素に置き換えるものである。以下、同様に（２）は、副画素２（２／１６画素（１画素未満））分白画素に置き換えたもの、（３）は副画素３（３／１６画素（１画素未満））分白画素に置き換えたもの、（４）は副画素４（４／１６画素（１画素未満））分白画素に置き換えたものである。

このように、ＰＷＭ制御により、入力画素が同一の黒画素であっても、副画素の構成が異なる黒画素データに置き換えることによって、露光量を微調整することが可能となる。露光量の調整は、最終的に使用するトナー量を調整することにつながる。したがって、ＰＷＭ制御により掃き寄せ対象画素の補正を行うことが出来る。

具体的には、図８（ｂ）の符号８２２の位置近くに該当するラインデータ８２４、ラインデータ８２５は、トナー使用量が増える起点位置付近に相当することから、補正量を小さくするように制御する。すなわち、黒画素を図８（ｃ）の（１）に置き換えるように制御する。符号８２２の位置から副走査方向後端に位置するラインデータ８２６は、掃き寄せ現象により、使用されるトナー量が増えるため、たとえば図８（ｃ）（２）に置き換えるように制御する。符号８２２の位置から、更に副走査方向後端に位置するラインデータ８２７、ラインデータ８２８に対しては、掃き寄せ現象により、使用されるトナー量が更に増加するため、図８（ｃ）（３）に置き換える。以降、符号８２２の位置から副走査方向後端に位置するラインデータ（符号８２８）ほど副画素の白の数が多いものに置き換える。しかし、図９に示したように、補正対象となる副走査位置が、副走査位置９０３（エッジ位置／符号８２１の位置）に近づくごとに、掃き寄せ対象画素のトナー使用量は少なくなる。このため、副走査位置が９０３に近づくほど、副画素の白構成を少なくした黒画素（たとえば、図８（ｃ）（１）、（２））に置き換えるように制御する。

しかし、掃き寄せ対象領域に対し、トナー使用量が増加する起点位置からエッジ位置に対して、一律の黒画素の置き換えを実施すると、画像形成装置のＲＦＩ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：高周波ノイズ）の観点で問題が生じる。ここで、一律の黒画素の置換えとは、固定の副画素構成からなる黒画素への置き換えのことである。この問題は、主走査方向に広く高濃度領域が構成されているような画像データの場合、トナー使用量が増加する起点位置、あるいはエッジ位置が固定化されることで、置き換えが行われる副画素構成が、同一の黒画素に画一化されるためである。置き換えが行われる黒画素が画一化されると、置き換えによって生じる固有の高周波成分が増大する。たとえば、図８（ｃ）（１）の黒画素の置き換えが主走査方向に継続的に行われると、副画素として白となる間隔が一定となる。置き換え前の画素構成であれば、副画素構成は全て黒であるため、高周波成分は生成されないが、置き換えが実施されると、置き換えた黒画素の副画素構成に相当する高周波ノイズが発生する。高周波ノイズの発生は、画像形成装置における、ノイズ対策につながり、装置のコスト増につながる。

そこで、本実施例は、置き換えによる画一化された高周波ノイズを抑制するように制御する。たとえば、図８（ｂ）において、符号８２４のＮ画素からなるラインデータに対し、図８（ｃ）（１）の置き換えを継続的に実施すると、副画素の１つ分が白である黒画素に置き換わり、この副画素が白である間隔の周波数で高周波ノイズが発生する。そこで、黒画素を、画一的な副画素構成の黒画素に置き換えるのではなく、副画素構成の異なる黒画素を混在させるように制御する。具体的には、符号８２４、符号８２５のＮ画素からなるラインデータに対しては、図１０（ａ）の（１）に示したように、図８（ｃ）（１）の副画素構成の黒画素と図８（ｃ）（２）の副画素構成の黒画素（Ｍ画素分）とを混在させるように制御する。更に符号８２６のＮ画素からなるラインデータに対しては図１０（ａ）の（２）に示したように、図８（ｃ）（２）の副画素構成の黒画素と図８（ｃ）（３）の副画素構成の黒画素とを混在させるように制御する。このように、本来置き換える副画素構成の白の数よりも多い副画素構成の黒画素を混在させることで、副画素が白である周期を乱し、特定周波数の高周波ノイズの生成を防止する。

ただし、常に、副画素の白の数を増やした黒画素に置き換えるように制御するのではない。これは、置き換えの際、混在させる副画素の白の数を増やした黒画素への置き換えをすると、特に、掃き寄せ現象により多くのトナーが使用される画素に対して、過剰にトナー量を削減する方向に機能してしまうからである。例えば、副画素の白の数が８（副画素の黒の数が８）の画素に対して、更に副画素の白の数を増やした黒画素（副画素の白の数が９）への置き換えを行うと、置き換えの黒画素は黒の副画素が７となり、全体的に白画素に近い画素への置き換えが発生してしまう。これでは、掃き寄せ現象によるトナー使用量を過剰に補正してしまい、黒画素（高濃度）の再現に支障を及ぼす可能性が生じる。

そこで、本実施例では、パラメータ設定部７０５に、閾値パラメータを設け、前記閾値パラメータに応じて、置き換え時に混在させる黒画素を適宜切り替えるように制御する。つまり、副画素の白の数を増加、あるいは減少させた黒画素を閾値パラメータに応じて切り替えながら混在させるように制御する。具体的には、閾値以下の、白の副画素構成である黒画素の置き換え時には、副画素の白の数を増加した黒画素を混在させるように制御し、閾値を超える白の副画素構成である黒画素置き換えの時には、副画素の白の数を減らした黒画素を混在させるように制御する。

図１０（ａ）に閾値パラメータが４である場合の制御例を示す。閾値パラメータが４であることから、掃き寄せ現象の補正対象画素に対し、白の副画素数が４以下である黒画素に置き換える場合（図１０（ａ）の（１）から（４））は、白の副画素数を増やした黒画素を混在させるように制御する。例えば、図８（ｂ）の符号８２４のラインデータに対しては、図１０（ａ）の（１）、すなわち白の副画素が１である黒画素と、白の副画素が２である黒画素を混在させて置き換える。

掃き寄せ現象の補正対象画素に対し、白の副画素数が５以上である黒画素に置き換える場合（図１０（ａ）の（５）、（６））は、白の副画素数を減らした黒画素を混在させるように制御する。例えば、置き換える黒画素が、白の副画素数５である場合は、白の副画素数が４である黒画素を混在させるように制御する（図１０（ａ）の（５））。

また、本実施例においては、混在させる黒画素位置も画一的とならないように制御する。例えば、混在させる周期と混在させる数をパラメータ設定部７０５に構成し、前記パラメータに対応させてランダム制御する。図１０（ｂ）、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）は、混在させる周期を３、混在させる数を１とした場合の例である。このように、混在させる周期が同一であっても、混在する位置をランダム制御することにより、画一的な高周波成分が生成されることを防止する。また、このランダム制御は、画像データ７０８の１ライン毎の入力で切り替えるようにしても良い。この場合、白の副画素数の異なる黒画素への置き換えのランダム性が更に高まり、高周波成分の更なる分散を図ることが出来る。

図８（ｂ）において、符号８２４のラインデータ、および符号８３１のラインデータは、それぞれ、掃き寄せ現象が発生する起点、エッジ位置に該当する。掃き寄せ現象の補正は、起点位置、およびエッジ位置の補正量を少なくするため、どちらのラインデータも、白の副画素数が少ない黒画素に置き換えることが必要となる。常に同じ周期、あるいは常に同じ位置で黒画素の混在制御を行うと、同一副画素構成をもつ黒画素の置き換え位置に、同じ高周波成分が生成されてしまう。しかし、本実施例の制御をすれば、同一副画素構成をもつ黒画素の置き換えであっても、生成される高周波成分を変えることが出来る。つまり、画像形成装置の高周波ノイズレベルを下げることが可能となる。なお、本実施例の説明においては、混在させる周期を３、混在させる数を１としたが、これは一例であり、本実施例はこれに制限されるものではない。

次にＰＷＭ制御部７１０の構成に関して説明する。図１１は、ＰＷＭ制御部７０１の構成を示す図である。なお、図１１において、図７と同一構成を示すものに関しては、同一符号を付与している。１１０１は、補正信号ＩＤカウント部であり、補正信号ＩＤ７０９の値の連続性を確認するためのカウント部をもつ。１１０２はカウント選択部であり、補正信号ＩＤ７０９の値に対応した補正信号ＩＤカウント値を選択出力する。１１０３は、制御パラメータ出力部であり、各補正信号ＩＤ７０９に対応した置き換え実行周期、および置き換え実行位置に関するパラメータを出力する。１１０４は、一致判定部であり、カウント選択部１１０２の出力と制御パラメータ出力部１１０３の出力とを比較し、置き換えを行う周期の判定と置き換えを行う位置判定を行う。一致判定部１１０４で、置き換えを行う周期の判定が行われると、補正信号ＩＤカウント部１１０１のリセット信号１１０５を出力する。また、置き換え行う位置判定が行われると、置き換え位置であることを示す判定信号１１０７を出力する。

１１０８は、補正信号ＩＤ書き換え部であり、制御パラメータ出力部１１０３が出力する閾値パラメータ１１０８、および判定信号１１０７の値に応じて、補正信号ＩＤ７０９の値の書き換え制御を行う。

例えば、制御パラメータ１１０３が出力する閾値パラメータ１１０８の値が４であり、一致判定部１１０４により判定信号１１０７が確認されると、補正信号ＩＤ７０９の値に応じた補正信号ＩＤの書き換えを行う。つまり、この時点の補正信号ＩＤ７０９が４未満であれば、白の副画素の数を増やす補正信号ＩＤに書き換える制御を行う。また、補正信号ＩＤ７０９が４以上であれば、白の副画素の数を減らす補正信号ＩＤに書き換える。書き換えられた補正信号ＩＤ１１０９は、後段処理部に出力される。１１１０は、ＰＷＭデータ出力部であり、画像データ７０８および補正信号ＩＤ書き換え部１１０８が出力する書き換え済みの補正信号ＩＤ１１０９に応じて、露光制御を行う。

図１２に、ＰＷＭデータ出力部１１１０で適用されるＰＷＭテーブルとＰＷＭ出力信号状態を示す。補正信号ＩＤ書き換え部１１０８が出力する補正信号ＩＤ１１０９は、画像データ７０８が掃き寄せ現象の補正対象画素でない場合は０、掃き寄せ対象画素である場合は０以外の値となる。ＰＷＭデータ出力部１１１０は、画像データ７０８が掃き寄せ対象でない場合、図１２（ａ）のＰＷＭテーブルを適用してＰＷＭ制御を行う。このとき、画像データ７０８が０（白画素データ）である場合、ＰＷＭのテーブル値は０ｘ００００となる。ＰＷＭ制御は、副画素を単位として出力信号を生成するため、適用されるテーブル値を下位ビットから１６サイクルかけて出力する。つまり、副画素単位で０が１６サイクルかけて出力される。また、画像データ７０８が１（黒画素データ）である場合、ＰＷＭテーブル値は０ｘＦＦＦＦとなる。したがって、この場合は、副画素単位で１が１６サイクルかけて出力される。なお、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）の右側に波形で記したものは、各補正信号ＩＤでの黒画素データの出力を示している。

画像データ７０８が掃き寄せ現象の補正対象画素である場合（補正信号ＩＤ１１０９が０以外である場合）、ＰＷＭデータ出力部１１１０は図１２（ｂ）から図１２（ｆ）の中から補正信号ＩＤ１１０９の値に対応したＰＷＭテーブルを適用してＰＷＭ制御を行う。たとえば、補正信号ＩＤ１１０９の値が１、画像データ７０８が１（黒画素データ）である場合、適用されるＰＷＭテーブル値は０ｘＦＦ７Ｆとなる。したがって、この場合は、副画素単位で１が７サイクルかけて出力され、その後１サイクル分０が出力された後、再び１が８サイクル分出力される。

また、画像データ７０８が掃き寄せ現象の補正対象画素であり、補正信号ＩＤ１１０９の値が３、画像データ７０８が１（黒画素データ）である場合、適用されるＰＷＭテーブル値は０ｘＢＦ７７となる。この場合、ＰＷＭ出力の４、８、１５サイクル目で０が出力され、それ以外の出力サイクルでは１が出力される。このように、ＰＷＭデータ出力部１１１０は、補正信号ＩＤ書き換え部１１０８が適宜書き換えた補正信号ＩＤ１１０９の値と、画像データ７０８の値に応じて、ＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭデータ制御部１１１０の出力は、掃き寄せ現象を補正した出力となっているため、掃き寄せ現象によるトナーの過剰な消費を抑えることが可能となる。

次に本実施例の制御フローに関して説明する。図１３は、画像演算部９内部に構成したＣＰＵ１０により、本実施例を実施した場合の制御フローである。ＣＰＵ１０は、補正対象検知部７０４から出力された補正信号ＩＤ７０９が、掃き寄せ現象の補正対象画素である場合、補正信号ＩＤ７０９のカウントを行う（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１にてカウントした値が、制御パラメータ出力部１１０６が示す置き換え対象位置、すなわち補正信号ＩＤ７０９の書き換え位置でない場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、ＣＰＵ１０は、次の判定に移行する。また、Ｓ１０１にてカウントしたカウント値が、制御パラメータ出力部１１０６が示す置き換え対象位置、すなわち補正信号ＩＤ７０９の書き換え位置である場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、ＣＰＵ１０は、補正信号ＩＤ７０９の書き換えを行う（Ｓ１０３）。なお、ステップＳ１０２による補正信号ＩＤ７０９の書き換えは、制御パラメータ出力部１１０６が出力する閾値に応じて、書き換え内容が異なる。補正信号ＩＤ７０９の値が、閾値未満である場合は、補正信号ＩＤ７０９を増やす方向に書き換え、閾値以上である場合は、補正信号ＩＤ７０９を減らす方向に書き換える。なお、ここでいう補正信号ＩＤの書き換えの増減は、補正信号ＩＤの数が大きいほど、白の副画素数が多いことを前提とするが、本実施例はこれに限定されるものではない。すなわち、補正信号ＩＤの数が大きいほど、白の副画素数が少ない構成である場合、ステップＳ１０３における補正信号ＩＤ７０９の書き換えの増減は逆となる。つまり、本実施例においては、制御パラメータ出力部１１０６が出力する閾値と、入力される補正信号ＩＤ７０９とを比較し、比較結果に応じて、補正信号ＩＤ７０９を適宜、掃き寄せ現象を補正する方向に書き換えることが重要な要素となる。

ステップＳ１０２による判定処理（補正信号ＩＤ７０９の書き換え含む）が終わると、ＣＰＵ１０は補正信号ＩＤ７０９の周期判定を行う（ステップＳ１０４）。Ｓ１０１によるカウント値が、制御パラメータ出力部１１０６が出力する置き換え周期と一致する場合（Ｓ１０４のＹｅｓ）、ＣＰＵ１０は、次の周期において白の副画素構成が異なる黒画素に置き換える位置を変更する（Ｓ１０５）。さらに、補正信号ＩＤのカウント値をクリアする（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０１によるカウント値が、制御パラメータ出力部１１０６が出力する置き換え周期と一致しない場合、ＣＰＵ１０は次の処理に移行する。

ＣＰＵ１０は、入力される全画像データ、すなわち全ての画像データ７０８に対する処理が終了していなければ（ステップＳ１０７のＮｏ）、１ライン分の画像データ７０８に対する処理が終了したかの判定を行う（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８において、１ライン分の画像データ７０８に対する処理が終了していなければ（ステップＳ１０８のＮｏ）、ステップＳ１０１からステップＳ１０６までの処理を継続的に行う。ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０８にて、１ライン分の画像データ７０８の処理が終了したと判定すると（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、補正信号ＩＤのカウント値をクリアする。（ステップＳ１０９）そして、補正信号ＩＤの置き換えを行う位置、および置き換え周期の設定を行う（ステップＳ１１０）。１ラインの画像データ７０８入力毎に、ステップＳ１１０による補正信号ＩＤの置き換え位置、および置き換え周期を変更するため、高周波成分発生のランダム性を高めることが出来る。

次にＣＰＵ１０により生成された補正信号ＩＤに応じたＰＷＭ制御に関して説明する。図１４はＰＷＭデータ出力部１１１０の制御フローを示す図である。ＰＷＭデータ出力部１１１０は、ＣＰＵ１０により生成された補正信号ＩＤに対応するＰＷＭテーブルを適用してＰＷＭデータを出力する（ステップＳ２０１）。使用する補正信号ＩＤは、ＣＰＵ１０によって、掃き寄せ現象の補正対象画素に対する補正（補正信号ＩＤの書き換え）が行われているものであるため、ＰＷＭデータ出力部１１１０は、単純に補正信号ＩＤに対応するＰＷＭテーブルを用いてＰＷＭ制御を実施する。つまり、対応するＰＷＭテーブルの値を下位ビットからＰＷＭサイクルに準じて出力する。ＰＷＭデータ制御部１１１０は、入力される全画像データ、すなわち全ての画像データ７０８に対する処理が終了するまでステップＳ２０１の処理を継続的に行う（ステップＳ２０２）
以上、説明したように、本実施例においては、入力される画像データを用いて、掃き寄せ現象が発生する対象領域（対象画素）を判定し、判定結果に準じて補正信号ＩＤを書き換えることにより、使用するＰＷＭテーブルを切り替えることが出来る。このため、露光のＯＮ／ＯＦＦ制御を実施するＰＷＭデータが適宜切り替わり、掃き寄せ対象領域（対象画素）に使用されるトナー量を削減することが可能となる。また、補正信号ＩＤの書き換え位置を、画一的とならないように制御することにより、掃き寄せ現象の補正を実施した上で、高周波成分を抑制することが出来る。

［第２実施例］
第１実施例においては、ＣＰＵ１０または補正信号ＩＤ書き換え部１１０９が、掃き寄せ対象領域（対象画素）の補正信号ＩＤ７０９を制御パラメータ出力部が出力する閾値に応じて、置き換え位置の補正信号ＩＤを増減する制御を行った。これに対し、第２実施例においては、全ての掃き寄せ対象領域（対象画素）に対して、補正信号ＩＤの増減処理を行うように制御する。例えば、白の副画素数が１である黒画素に置き換える領域（画素）である場合、第１実施例においては、置き換えを行う位置のみ、白の副画素数を増減する制御を行うことで高周波成分の発生を抑制していた。しかし、第２実施例においては、白の副画素数が１である黒画素に置き換える領域（画素）である場合、白の副画素数が０、すなわち置き換えを行なわない黒画素と、白の副画素数が２である黒画素とを同じ割合で構成するように置き換え制御を行う。

つまり、置き換え前の補正信号ＩＤが示す白の副画素構成に対して、白の副画素構成を＋１、および−１した補正信号ＩＤに書き換えるように制御する。この構成を図１５に示す。図１５において、（１）は、白の副画素数が１である黒画素に置き換える対象領域（対象画素）に、白の副画素数が０と白の副画素数が２の黒画素を同じ割合で混在させることを意味している。同様に、（２）は、白の副画素数が２である黒画素に置き換える対象領域（対象画素）に、白の副画素数が１と白の副画素数が３の黒画素を同じ割合で混在させることを意味している。なお、混在させる周期は、２よりも多い数とする。これは、書き換える周期を２にしてしまうと、掃き寄せ現象が発生する対象領域（対象画素）で置き換わった黒画素が交互に繰り返されることになり、固有の高周波成分が生成されてしまうからである。したがって、第２実施例の実施形態としては、書き換える周期を長めに設定し、書き換え後の黒画素の、白の副画素構成が繰り返しにならないように制御する。したがって、周期をランダム制御し、且つ、置き換える割合は同一であるが、置き換え自体が繰り返しにならないように制御する。なお、本説明においては、増減する値を＋１、−１としたが、本実施例はこれに限られるものではない。増減する値を＋２、−２とし、置き換える割合を同じとするよう制御しても良いし、増減する値に幅（−２〜−２）をもたせ、各々の組み合わせによって、対象とする白の副画素数となるように制御しても良い。

以上、第２実施例においては、掃き寄せ現象が発生する対象領域（対象画素）の全てに対して、補正信号ＩＤを書き換えることにより、発生する高周波成分を抑制することが出来る。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Claims (5)

1. 画像データにおける高濃度領域の各ラインデータに対して１画素未満の間引き量を設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された間引き量と所定の閾値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較の結果に基づき、前記ラインデータに含まれるＮ画素のうちＭ画素（Ｎ＞Ｍ）については、前記設定手段によって設定された間引き量よりも大きい、または、前記間引き量よりも小さい間引き量で間引き処理を行い、前記ラインデータに含まれるＮ画素のうち残りの画素については、前記設定手段によって設定された間引き量を用いて間引き処理を行う処理手段とを
   有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記処理手段は、前記比較手段による比較の結果、前記間引き量が前記所定の閾値よりも大きい場合、前記Ｍ画素については、前記設定手段によって設定された間引き量よりも大きい間引き量で間引き処理を行い、前記間引き量が前記所定の閾値以下の場合、前記Ｍ画素については、前記設定手段によって設定された間引き量よりも小さい間引き量で間引き処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記間引き量の増減処理を施す対象画素は、高濃度領域と低濃度領域のエッジを基準とした所定の高濃度領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 画像データにおける高濃度領域の各ラインデータに対して１画素未満の間引き量を設定する設定ステップと、
   前記設定ステップによって設定された間引き量と所定の閾値とを比較する比較ステップと、
   前記比較ステップによる比較の結果に基づき、前記ラインデータに含まれるＮ画素のうちＭ画素（Ｎ＞Ｍ）については、前記設定ステップによって設定された間引き量よりも大きい、または、前記間引き量よりも小さい間引き量で間引き処理を行い、前記ラインデータに含まれるＮ画素のうち残りの画素については、前記設定ステップによって設定された間引き量を用いて間引き処理を行う処理ステップとを
   有することを特徴とする画像形成方法。
5. コンピュータを請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置として機能させるためのプログラム。

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