JP2017053985A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 エッジ効果や掃き寄せ効果に起因する余分なトナーの消費を抑制する。
【解決手段】
感光体に形成される静電潜像を現像剤で現像して画像を形成する画像形成装置において、入力されて画像メモリに記憶された画像データの画素値を所定の画素幅で解析して、一様な画素値を示すベタ領域を特定するベタ領域情報を生成する。そして、条件設定される第１の閾値と、第２の閾値とに基づいて、生成されたベタ領域情報に対して注目画素を所定方向に走査して、現像剤を用いて感光体に形成された静電潜像を現像する際に高濃度領域となる補正の対象となる領域を特定し、該特定された補正の対象となる領域に対応づけられる画像データの画素値を補正する構成を特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラムに関するものである。

電子写真方式を採用した画像形成装置の分野では、従来よりトナー消費量の削減が切望されている。例えば、特許文献１には、ある程度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開示されている。
また、電子写真方式の画像形成装置においては、潜像の後端部における現像トナー量が潜像中央部における現像トナー量に比べて多くなる現象が生じることが知られている。この現象は掃き寄せ効果と呼ばれる。この掃き寄せ効果に対しては、画像データ上で補正処理を行い、露光量を調整して掃き寄せを補正する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
上記掃き寄せ効果の問題に加え、感光体ドラム上に形成された露光部（静電潜像）と非露光部（帯電部）との境界に電界が集中することで、画像の縁にトナーが過剰に付着してしまう現象が知られている。
この現象は、エッジ効果と呼ばれ、上述の掃き寄せ効果と重畳して起こり得るものである。そのため、掃き寄せ効果とエッジ効果が生じた画像部について、余分なトナーを削減するべく露光強度を落とす場合には、それぞれの現象に適した補正処理を施す必要がある。補正処理ができないと、画像濃度の低下、ドット再現性の低下、細線の細りなどが発生し、画質劣化につながることになる。

特開２００４−２９９２３９号公報 特開２００７−２７２１５３号公報

上記掃き寄せ、及びエッジ効果に対する補正処理は、画像形成装置が静電潜像を形成するための露光を行うＰＷＭ（パルス幅変調）の直前で行うのが望ましい。
一方、一般的にＰＷＭへ出力するビデオデータは色変換、ハーフトーン処理が施され、色情報がＹＭＣＫに変換されていたり、画像濃度情報がドットパターンに置き換わっていたりする。
そのため掃き寄せ、エッジ効果現象が発生しうる画像部を検出するためには、ハーフトーン処理を施す前の多値の色情報で広範囲の領域を参照し、且つ複雑なパターンを解析しなければ誤検出が多く発生し、画質が劣化するという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、エッジ効果や掃き寄せ効果に起因する余分なトナーの消費を抑制できる仕組みを提供することである。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は以下に示す構成を備える。
感光体に形成される静電潜像を現像剤で現像して画像を形成する画像形成装置であって、
入力される画像データを記憶する画像メモリと、
記憶された前記画像データの画素値を所定の画素幅で解析して、一様な画素値を示すベタ領域を特定するベタ領域情報を生成手段と、条件設定される第１の閾値と、第２の閾値とに基づいて、生成されたベタ領域情報に対して注目画素を所定方向に走査して、前記現像剤を用いて前記感光体に形成された静電潜像を現像する際に高濃度領域となる補正の対象となる領域を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、エッジ効果や掃き寄せ効果に起因する余分なトナーの消費を抑制できる。

画像形成装置の基本的な構成を示す図である。 コントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。 露光装置を含む周辺回路の構成を説明する図である。 図１に示した露光装置におけるＰＷＭ制御例を示す図である。 現像装置における２種類の現像状態を説明する図である。 画像形成装置に形成される現像領域を説明する図である。 感光体ドラムに形成される画像特性を説明する図である。 トナーの分布状態を示す図である。 画像形成装置における画像処理を説明する図である。 画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。 画像形成装置における画像処理状態を示す特性図である。 画像形成装置における画像処理状態を示す特性図である。 画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。 画像形成装置のトナー削減量を示す図である。 画素値の分布状況の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
＜システム構成の説明＞
〔第１実施形態〕

最初に、本発明の前提となる、電子写真方式の画像形成装置の基本動作について説明する。
図１は、電子写真方式の画像形成装置１００の基本的な構成を示す図である。
図１において、画像形成装置１００は、感光体ドラム１１０、帯電装置１２０、露光装置１３０、コントローラ１４０、現像装置１５０、転写装置１６０、定着装置１７０、及び環境検知装置１８０、原稿読み取り装置１９０で構成される。現像装置１５０における斜線部は、現像剤としてのトナーを表している。また、Ｒは現像領域を、Ｔは転写位置を、Ｐは記録媒体（用紙）をそれぞれ表している。

なお、画像形成装置１００におけるコントローラ１４０や環境検知装置１８０や原稿読み取り装置１９０を除く画像形成に係る動作を行う部分をプリンタエンジンと呼ぶこととする。感光体ドラム１１０は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体である。帯電装置１２０は、帯電ローラ等の感光体ドラム１１０の表面を一様に帯電させる帯電手段である。露光装置１３０は、一様に帯電した感光体ドラム１１０に、画像データに基づいた量の光を照射して露光する露光手段であり、例えばレーザビームスキャナや面発光素子等で構成される。露光はレーザビームによって行われ、この露光によって感光体ドラム１１０の表面上に静電潜像が形成される。

すなわち、コントローラ１４０から出力される駆動信号に応じて光が感光体ドラム１１０に照射されて静電潜像が形成される。コントローラ１４０は、不図示のコンピュータ装置等から受信する印刷データや原稿読み取り装置１９０からの画像データを印刷処理が可能なラスターイメージデータを生成する。そして、コントローラ１４０は、上述の駆動信号や、露光時の目標光量を調整するために半導体レーザＬＤを駆動するための光量調整信号を露光装置１３０に出力する。光量調整信号により一定量の電流が露光装置１３０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毎に光量を調整したり、ＰＷＭ（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。現像装置１５０は、トナーの貯蔵及び保管を行うトナー容器の他、現像剤担持体である現像ローラ１５１及びトナー層厚規制部材として機能する規制ブレード１５２を備えている。ここではトナー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１５１に供給されたトナーの層厚は、上述の規制ブレード１５２により規制される。規制ブレード１５２は、トナー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は、現像ローラ１５１により現像領域Ｒへ搬送される。現像領域Ｒは、現像ローラ１５１と感光体ドラム１１０とが近接又は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１１０の表面上に形成された静電潜像はトナー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１１０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１６０により記録媒体Ｐ上に転写される。

記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像は定着装置１７０に搬送される。定着装置１７０はトナー像と記録媒体Ｐに熱と圧力を加えてトナー像を記録媒体Ｐ上に定着させる。さらに、コントローラ１４０は、エッジ効果や掃き寄せ効果に起因した過剰なトナーの付着を抑制するための、トナー消費量を削減する補正処理を画像データに対して実行する。ここで、改めてエッジ効果について定義すると、感光体ドラム１１０の表面のうち露光された領域（露光領域）と露光されなかった領域（非露光領域）との境界（縁）において、トナーが過剰に付着する現象となる。

つまり、露光領域の表面電位と非露光領域の表面電位とは異なるため、これらの境界では電界の廻り込みが発生し、過剰にトナーが付着してしまう現象が生じる。

また、掃き寄せ効果は、前述の通り、静電潜像の搬送方向における後端部においてトナーが過剰に付着してしまう現象である。エッジ効果や掃き寄せ効果による余分なトナーの付着は、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、トナーの過剰な消費をもたらす。

よって、エッジ効果や、掃き寄せ効果に伴う余分なトナーを取り除くことができれば、トナーの節約に繋がることになる。環境検知装置１８０は画像形成装置１００内外の温度や湿度といった周辺環境情報を取得する。原稿読み取り装置１９０は、少なくともＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）あるいはＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）を含むものである。読み取った画像データに対して、所定の画像処理を行う処理部を合わせて持たせるように構成しても良い。

図２は、図１に示したコントローラ１４０の内部構成を示す機能ブロック図である。以下、コントローラ１４０の動作について、関係する周辺装置と共に説明する。
図２において、コントローラ１４０は、ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２３０、露光量調整部２５０、露光制御部２４０、画像処理部２６０、ホストＩ／Ｆ２７０、スキャナＩ／Ｆ２８０で構成され、各部がバス２９０で互いに接続される。ＣＰＵ２１０は、画像形成装置１００の全体を統括的に制御する制御ユニットである。ＣＰＵ２１０は、コピー実行時に、原稿読み取り装置１９０から読み取った画像データに対して色変換処理、ハーフトーン変換処理をＲＯＭ２２０に格納されたプログラムに従って実行する。

さらにＣＰＵ２１０は、入力画像内の複数の画素のうちエッジ効果、又は掃き寄せ効果によってトナーが過剰となる画素を特定する処理を行う。さらに、ＣＰＵ２１０は、入力画像内の複数の画素のうち上述のエッジ効果、又は掃き寄せ効果が生じ得る画素の画素値を補正して、エッジ効果又は掃き寄せ効果を低減させる補正処理を行う。
ＲＡＭ２３０は、ＣＰＵ２１０のワークメモリとして機能し、画像メモリ２３１を有している。画像メモリ２３１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。後述の色変換部からの出力データやハーフトーン変換部からの出力データを一時格納してもよいものとする。

また、ＲＡＭ２３０には、補正パラメータ（補正対象となる画素幅）や補正係数（露光量の削減割合）などを格納したＬＵＴ（ルックアップテーブル）なども保持される。露光量調整部２５０は、露光装置１３０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し、上述の光量調整信号を生成する。露光量調整部２５０は、露光装置１３０を制御するための駆動信号を生成する。

＜ラスターイメージデータを生成＞
画像処理部２６０は、ベタ領域情報生成部２６１、色変換部２６２、ハーフトーン変換部２６３、条件判断部２６４、補正パラメータ設定部２６５、画像解析部２６６、画像補正部２６７で構成される。ベタ領域情報生成部２６１は、後述するスキャナＩ／Ｆ２８０で読みとった画像データに対して、フィルタ処理やパターンマッチングを行い複数の周辺の画素の領域が、ほぼ一様な画素値を有するベタ領域（画素値の平坦部）の特徴を抽出する。

さらに、ベタ領域情報生成部２６１は、抽出したベタ領域の特徴を持つ領域の画素値に対して、予め定められた上位の閾値以上の画素値を持つ領域であるか、又は、予め定められた下位の閾値以下の画素値を持つ領域であるかを示す情報を出力する。
また、ベタ領域情報生成部２６１は、後述するホストＩ／Ｆ２７０から入力される画像データに対しては非図示のレンダリング処理部でラスターデータを生成する際に、上述のベタ領域情報が生成されて出力されても良いものとする。また、ベタ領域情報の他に文字、網点、エッジなどの特徴を示す情報を同時に出力しても良いものとする。

色変換部２６２は、上述の属性フラグを参照しながら画像形成装置のトナー色に合わせて画像データをＲＧＢの色空間からＣＭＹＫの色空間へと変換する処理を行う。ハーフトーン変換部２６３は、上述の属性フラグを参照しながらγ補正とハーフトーン処理を行う。γ補正は理想的な階調特性に合わせるための濃度補正を行う。ハーフトーン処理の具体的な構成としては、スクリーン処理によるもの、あるいは誤差拡散処理によるものがある。スクリーン処理は、所定の複数のディザマトリクス、および入力される画像データ用いて、Ｎ値化するものである。

また、誤差拡散処理は、入力画像データを所定の閾値と比較することにより、Ｎ値化を行い、その際の入力画像データと閾値との差分を以降にＮ値化処理する周囲画素に対して拡散させる処理である。条件判断部２６４は、環境検知装置１８０で取得される情報やＣＰＵ２１０からの画像形成装置１００の状態情報に応じた補正条件を決定する。補正パラメータ設定部２６５はエッジ効果及び掃き寄せ効果を減少させるための補正処理の前処理としての、補正パラメータ（補正対象とする画素幅を特定する情報）を設定する処理を実行する。

画像解析部２６６は、上述のベタ領域情報および補正パラメータ設定部２６５によって設定された補正パラメータに基づいて、画像メモリ上の画像データに対しエッジ効果及び掃き寄せ効果が発生し得る画素を特定しトナー削減量の算出処理を行なう。エッジ効果や掃き寄せ効果は、画素の光学的な濃度がある値より大きくなると視認しやすくなる。さらに、エッジ効果は画素領域の縁に発生し、掃き寄せ効果は画素領域の後端に発生する。

したがって、これらを考慮して補正対象画素を決定することで、エッジ効果や掃き寄せ効果を効率よく低減することができる。詳細については後述のフローチャートで説明する。画像補正部２６７は、上述の画像解析部２６６による処理の結果、注目画素が掃き寄せ効果の補正対象画素であればそのトナー削減量に応じた露光量の割合（補正量）を出力する。その結果、露光量が補正された駆動信号によって、目標光量に対して１００％の光量がＰＷＭ制御によって間引かれ、エッジ効果や掃き寄せ効果が低減するような所望の露光量に調整されることになる。ホストＩ／Ｆ２７０は、ホストコンピュータ１０とのデータのやり取りを行なうインタフェースである。スキャナＩ／Ｆ２８０は、原稿読み取り装置１９０とのデータのやり取りを行なうインタフェースである。

＜露光装置の制御＞
ここで、駆動信号及び光量調整信号によって露光装置１３０がどのように制御されるのかを説明する。

図３は、図１に示した露光装置１３０を含む周辺回路の構成を説明する図である。以下、駆動信号と光量調整信号によって露光装置１３０がどのように制御されるのかを説明する。
図３において、露光量調整部２５０は、８ビットのＤＡコンバータとレギュレータを内蔵したＩＣ２４１を有しており、上述の光量調整信号を生成して露光装置１３０に送出する。露光装置１３０には、電圧を電流に変換するＶＩ変換回路１３１と、レーザドライバＩＣ１３２と、半導体レーザ１３３が搭載されている。露光量調整部２５０内のＩＣ２４１は、コントローラ１４０内のＣＰＵ２１０により設定された半導体レーザ１３３の駆動電流を示すベース信号を基に、レギュレータから出力される電圧ＶｒｅｆＨを調整する。ここで、電圧ＶｒｅｆＨはＤＡコンバータの基準電圧となる。ＩＣ２４１がＤＡコンバータの入力データを設定することで、ＤＡコンバータから光量調整信号としての光量調整アナログ電圧が出力される。

露光装置１３０のＶＩ変換回路１３１は、露光量調整部２５０から受け取った光量調整信号を電流値Ｉｄに変換してレーザドライバＩＣ１３２に出力する。なお、ここでは、露光量調整部２５０に実装されたＩＣ２４１が光量調整信号を出力している。

しかし、露光装置１３０上にＤＡコンバータを実装して、レーザドライバＩＣ１３２の近傍で光量調整信号が生成されてもよい。レーザドライバＩＣ１３２は、露光制御部２４０から出力される駆動信号に応じて、スイッチＳＷを切り替える。スイッチＳＷは、電流ＩＬを半導体レーザ１３３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１３３の発光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

＜画像の濃度制御＞
次に、露光装置１３０による画像濃度の制御について説明する。
図４は、図１に示した露光装置１３０におけるＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって、画像濃度が調整される様子を説明する図である。
図４の（ａ）において、ＳＮ０１〜ＳＮ０５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それぞれ示している。

図４の（ｂ）において、ＳＮ０１〜ＳＮ０５に対応する画像濃度を示しており、ＳＮ０１は１００％、ＳＮ０２は７５％、ＳＮ０３は５０％、ＳＮ０４は７５％、ＳＮ０５は８７．５％となっている。露光制御部２４０が駆動信号を介して、目標光量に対して１００％の光量をＰＷＭ制御で間引くことで、これらの画像を実現する濃度制御が実現可能である。例えば、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１３３を駆動することで、ＳＮ０３で示す５０％の濃度の画像が表現可能となる。

＜２種類の現像状態＞
次に、現像装置１５０において観察される２種類の現像状態について説明する。
図５は、図１に示した現像装置１５０における２種類の現像状態を説明する図である。
図５の（ａ）はジャンピング現像状態を示し、図５の（ｂ）は接触現像状態をそれぞれ示している。
図５の（ａ）に示すジャンピング現像状態は、非接触に維持された現像ローラと感光体ドラムとの最接近部である現像領域で発生する。具体的にジャンピング現像状態は、現像ローラと感光体ドラムとの間に印加された現像電圧（直流バイアスを重畳した交流バイアス電圧など）により現像している状態を指す。ジャンピング現像状態にある現像装置１５０は、現像位置における現像ローラ１５１と感光体ドラム１１０との間にギャップを有している。

このギャップが小さすぎると現像ローラ１５１から感光体ドラム１１０へリークが発生し易くなり、潜像を現像することが難しくなる。一方、ギャップが大きすぎるとトナーが感光体ドラムに飛翔し難くなる。そのため、現像ローラ１５１の軸に回転可能に支持された突き当てコロ（不図示）によって、ギャップが適切な大きさに維持されるように設計される場合もある。

図５の（ｂ）に示す接触現像状態は、感光体ドラム１１０と現像ローラ１５１とが接触している状況下の最接近部である現像領域で、現像ローラ１５１と感光体ドラム１１０との間に印加された現像電圧（直流バイアス）により現像している状態である。
図５の（ａ）、（ｂ）いずれの現像状態でも、感光体ドラム１１０と現像ローラ１５１は、それぞれ異なる周速で順方向に回転している。また、感光体ドラム１１０と現像ローラ１５１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１１０の表面の帯電電位と同極性に設定されている。そして、現像ローラ１５１上に薄層化されたトナーが現像領域に搬送されて、感光体ドラム１１０の表面上に形成された静電潜像が現像されることになる。

＜エッジ効果及び掃き寄せ効果の発生原理＞
まず、エッジ効果の発生原理について説明する。
本実施形態において、エッジ効果とは、感光体ドラム１１０上に形成された露光部（静電潜像）と非露光部（帯電部）との境界に電界が集中することで、画像の縁にトナーが過剰に付着してしまう現象である。
図６は、図１に示した感光体ドラム１１０と現像ローラ１５１との間に形成される現像領域を説明する図である。
図６において、露光部の両サイドにある非露光部からの電気力線６０１が露光部の縁（エッジ）に回り込んでいるため、エッジにおける電界強度が露光部の中央よりも強くなる。
これにより、露光部の中央よりもエッジ部に多くのトナーが付着することになる。

図７は、図１に示した感光体ドラム１１０に形成される画像特性を説明する図である。特に、図７の（ａ）は、エッジ効果の発生した画像の一例である。
図７の（ａ）において下向きの矢印は、画像７００が形成された記録媒体の搬送方向（感光体ドラムの回転方向であり、いわゆる副走査方向）を示している。画像７００の元となった画像データでは、画像７００は一様の濃度の画像である。エッジ効果が生じた場合、画像７００のエッジ部７０２にトナーが集中して付着する。その結果、非エッジ部７０１と比較してエッジ部７０２の濃度が濃くなってしまう。

図８は、図７の（ａ）に示した画像７００におけるトナーの分布状態を示す図である。
図８の（ａ）において、右向きの矢印は画像７００が形成された記録媒体の搬送方向（副走査方向）を示している。搬送方向下流のエッジ部８０２及び、搬送方向上流のエッジ部８０３のトナー付着量は非エッジ部８０１に比べて多く、その分だけ濃度も高くなることになる。また、両エッジ部のトナーは過剰であり、トナー消費量が増大する一因になっている。このように両エッジ部に対して電界が集中することで両エッジ部にトナーが過剰に付着するという現象が発生する。
そして、このエッジ効果は、前述のジャンピング現像状態において顕著に見られることになる。これは、図５の（ｂ）に示した接触現像状態の場合、現像ローラ１５１と感光体ドラム１１０との間のギャップが極端に短いため、感光体ドラム１１０から現像ローラ１５１に向かって電界が発生し、エッジ部への電界集中が緩和されるためである。

次に、掃き寄せ効果の発生原理について説明する。掃き寄せとは、感光体ドラム１１０上の画像の後端部のエッジにトナーが集中する現象をいう。この掃き寄せ効果は、図５の（ｂ）に示した接触現像状態で顕著に見られることになる。以下、詳しく説明する。

図７は、図１に示した感光体ドラム１１０に形成される画像特性を説明する図である。特に図７の（ｂ）は、掃き寄せ効果の発生した画像の一例に対応する。
図７の（ｂ）において下向きの矢印は画像７１０が形成された記録媒体の搬送方向（副走査方向）を示している。画像７００と同様、画像７１０の元となった画像データでは、画像７１０は一様の濃度の画像である。掃き寄せ効果が生じた場合、画像７１０のエッジのうち後端部７１２にトナーが集中して付着する。その結果、非エッジ部７１１と比較して後端部７１２の濃度が濃くなってしまう。

図８の（ｂ）において、右向きの矢印は画像７１０が形成された記録媒体の搬送方向（副走査方向）を示している。搬送方向下流側の後端部８１２のトナー付着量が非エッジ部８１１に比べて多くなり、その分だけ濃度も高くなることになる。また、後端部のトナーは過剰であり、トナー消費量が増大する一因になっている。

図９は、本実施形態における画像形成装置における画像処理を説明する図である。以下、図９を参照して接触現像状態における掃き寄せ効果の発生メカニズムを説明する。図５の（ｂ）に示した接触現像状態では、感光体ドラム１１０上のトナーの高さが所定の高さになるよう、現像ローラ１５１の周速は感光体ドラム１１０の周速よりも速くなっている。これにより、感光体ドラム１１０に安定してトナー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９の（ａ）で示すように、現像領域では、現像ローラ１５１によって搬送されてきたトナーによって静電潜像が現像される。また、感光体ドラム１１０に対して現像ローラ１５１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９００の後端部が現像領域に侵入した時点では、現像ローラ１５１上に示すトナー９０１は、現像領域の開始位置より回転方向において静電潜像９００の後端部に示すトナー９０２よりも後側に位置する。

その後、図９の（ｂ）で示すように、後端部におけるトナー９０２が現像領域を出るまでの間に、現像ローラ１５１上のトナー９０１は後端部におけるトナー９０２を追い越す。そして、図９の(ｃ)で示すように、トナー９０１が静電潜像９００の後端部のトナー９０２に供給され、図９の（ｃ）に示すトナー９０３となって付着するため、後端部における現像量が多くなる。これが、掃き寄せ効果の発生メカニズムである。

＜エッジ効果及び掃き寄せ効果を低減させる露光量の補正処理＞
次に、静電潜像を形成するための画像データを補正することで、エッジ効果及び掃き寄せ効果を減少させる、露光量の補正処理について説明する。なお、露光量を補正する処理のための前処理が、画像処理部２６０において実行される。この前処理は、ＣＰＵ２１０がプログラムに従って画像処理部２６０を制御することで実行される。以下、詳細に説明する。

最初に、ホストコンピュータ１０から送信された入力画像データが、画像メモリ２３１に蓄積される。画像処理部２６０は、画像形成装置１００の状態を示す装置状態情報を受け取ると条件判断部２６４に入力する。ここで、装置状態情報には、環境検知装置１８０で取得した画像形成装置１００内外の温度や湿度といった周辺環境の情報の他、コントローラ１４０内で別途求めた総出力枚数や総稼働時間から予測される感光体ドラム１１０やトナーといった部材の耐久度合を示す情報が含まれる。条件判断部２６４は、受け取った装置状態情報に応じた補正の条件を決定する。

そして、決定した条件の情報（以下、条件情報）が補正パラメータ設定部２６５に入力される。補正パラメータ設定部２６５は、受け取った条件情報に基づいて、補正パラメータとしての補正対象とする所定の画素幅（画像端部からの画素数）を設定する。そして、画像解析部２６６は、ベタ領域情報生成部２６１からのベタ領域情報および補正パラメータ設定部２６５によって設定された補正パラメータに基づいて、画像メモリ２３１上の画像データに対しエッジ効果及び掃き寄せ効果が発生し得る画素を特定する処理を行なう。
エッジ効果や掃き寄せ効果は、画素の光学的な濃度がある値より大きくなると視認しやすくなる。さらに、エッジ効果は画素領域の縁に発生し、掃き寄せ効果は画素領域の後端に発生する。したがって、これらを考慮して補正対象画素を決定することで、エッジ効果や掃き寄せを効率よく低減することができる。

画像解析部２６６における検出は、図１１の（ａ）に示すような入力画像データ中の一部を切り出したウィンドウの単位で行う。図１１の（ａ）は、１５×１５の画素のウィンドウを示し、各四角の濃度は画素値を示す。画像解析部２６６における掃き寄せ、エッジ効果が発生し得る画素の検出は、一枚の画像データ中のすべての画素に対して、注目画素を所定方向に対して一画素ずつずらしながら逐次走査することによって行う。

本実施形態では、説明のために図示するウィンドウが１５×１５の大きさであるが、この大きさに限るものではなく、画像形成装置の特性や環境によって変化する、掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響する範囲に合わせて増減してもよいものとする。

次に、画像解析部２６６におけるエッジ効果が発生し得る画素の検出方法について、図１０のフローチャートに沿って説明する。具体的には、条件設定される第１の閾値と、第２の閾値とに基づいて、生成されたベタ領域情報に対して注目画素を所定方向に走査する。そして、走査される各画素について現像剤を用いて感光体に形成された静電潜像を現像する際に高濃度領域となる補正の対象となる領域を特定する処理の詳細に説明する。
図１０は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。なお、各ステップは、ＣＰＵ２１０が記憶された制御プログラムに基づいて画像処理部２６０を制御することで実現される。
まず、Ｓ１０１において、画像解析部２６６は、入力画像データに対して、フィルタ処理やパターンマッチングを行い、近傍の複数画素で構成される領域がほぼ一様な画素値であるという特徴を有するベタ領域（画素値の平坦部）を事前に抽出する。次に、Ｓ１０２においては、注目画素が位置する箇所が、Ｓ１０１において抽出済みのベタ領域の特徴を有していると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０３に遷移する。

一方、ベタ領域の特徴を持っていないと画像解析部２６６が判断し場合、Ｓ１０７に遷移する。
Ｓ１０３においては、画像解析部２６６は、注目画素が位置するベタ領域に対して、隣接するベタ領域があるか否かを探索して判断する。ここで、隣接するベタ領域があると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０４に遷移し、無いと画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０７に遷移する。以下、図１２に示す特性図を参照して、画素値の分布状況と、画素値の分布に対して生じる掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響について説明する。

ここで、図１２の（ａ）は、画素値の大きいベタ領域と画素値の小さなベタ領域が隣接する箇所の画素値の分布状況の一例を示す。図１２の（ｂ）は、図１２の（ａ）の画素値の分布に対して生じる掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響の一例を示しており、画素値の大きいベタ領域と画素値の小さなベタ領域が隣接する箇所は、特に過剰なトナー量となる。

そこで、Ｓ１０４においては、画像解析部２６６は、注目画素が位置するベタ領域の画素値が、図１２の（ａ）に示すような予め定められた上位閾値ｔｈ１以上の画素値を持つ領域であるかどうかを判断する。ここで、上位閾値ｔｈ１以上であると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０６に遷移し、上位閾値ｔｈ１以上のベタ領域であることを示す情報を生成する。
一方、上位閾値ｔｈ１以下であると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０５に遷移する。

同様に、Ｓ１０５においては、画像解析部２６６は、注目画素が位置するベタ領域の画素値が、図１２（ａ）に示すような予め定められた下位閾値ｔｈ２以下の画素値を持つ領域であるかどうかを判断する。ここで、下位閾値ｔｈ２以下であると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０６に遷移し、下位閾値ｔｈ２以下のベタ領域であることを示す情報を生成する。
一方、下位閾値ｔｈ２以上であると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ１０７に遷移する。Ｓ１０７では、一枚の画像データ中のすべての画素に対する走査が終わっていれば、ベタ領域情報の生成フローを終え、終わっていなければＳ１０８に遷移し、次の画素値の走査に移って、Ｓ１０２に遷移する。本フローによって、図１１の（ａ）の入力画像データから図１１の（ｂ）のようなベタ領域情報が生成される。なお、中央の黒い四角は注目画素を示す。

次に、掃き寄せ効果、及びエッジ効果の算出は、図１１の（ｂ）のベタ領域情報から図１１の（ｃ）に示すように、注目画素を中心とする８方向のベタ領域情報を使用して算出する。図１１の（ｃ）において、注目画素を通る上から下に連続するベタ領域情報を抜き出したものが図１１の（ｄ）に示すＡ列である。同様に右上から左下に連続するベタ領域情報を抜き出したものがＢ列、右から左に連続するベタ領域情報を抜き出したものがＣ列、右下から左上に連続するベタ領域情報を抜き出したものがＤ列である。

次に、図１１の（ｄ）のＡ列、Ｂ列、Ｃ列、Ｄ列を参照して、注目画素に対する掃き寄せ効果、及びエッジ効果を算出する方法について、図１３のフローチャートに沿って詳細に説明する。
図１３は、本実施形態を示す画像形成装置の制御方法を説明するフローチャートである。なお、各ステップは、ＣＰＵ２１０が記憶された制御プログラムに基づいて画像処理部２６０を制御することで実現される。
まず、Ｓ２０１において、画像解析部２６６は、連続するベタ領域情報を抜き出した列に対して左あるいは右の一方向からの走査を開始する。Ｓ２０２においては、画像解析部２６６は、閾値以下のベタ領域が予め定められた所定の画素数分連続するかどうかを判断する。ここで、連続していると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ２０３に遷移し、連続していないと画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ２０５に遷移して注目画素に対する掃き寄せ効果、及びエッジ効果は無しと判定する。
Ｓ２０３においては、画像解析部２６６が閾値以上のベタ領域が注目画素を超えて所定の画素数分連続するかどうかを判断する。

ここで、連続していると画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ２０４に遷移し、注目画素に対する掃き寄せ効果、及びエッジ効果は有りと判定し、連続するベタ領域の画素数から掃き寄せ効果、及びエッジ効果の度合い（影響）を算出する。
一方、連続していないと画像解析部２６６が判断した場合、Ｓ２０５に遷移して、注目画素に対する掃き寄せ効果、及びエッジ効果は無しと判定する。
算出結果の一例として、Ａ列における左側からの走査においては、閾値以上のベタ領域が注目画素の左側から連続することから、左側からの掃き寄せ、エッジ効果は無いと判定できる。

また、Ａ列における右側からの掃き寄せ、エッジ効果の走査においては、閾値以下のベタ領域が所定の画素数分連続した後、閾値以上のベタ領域が注目画素を超えて所定の画素数連続することから、右側からの掃き寄せ、エッジ効果は有ると判断できる。

また、Ｂ列の左側からの走査においては、閾値以上のベタ領域が連続するのみであるため、掃き寄せ効果、及びエッジ効果は無いと判定できる。Ａ列、Ｂ列、Ｃ列、Ｄ列各々の左側と右側からの走査によって算出された結果を合算することによって図１１の（ｄ）に示すように掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響が算出される。具体的には、所定方向に走査される同一画素について画素値を加算して、ベタ領域の度合いを評価する。

また、掃き寄せ効果、及びエッジ効果の度合いに基づいて、トナー削減量が決定する。本実施形態において判定に用いる、予め定められた上位閾値（第１の閾値）、下位閾値（第２の閾値）、及びベタ領域の所定の画素数の連続する値は、画像形成装置の特性や環境条件によって変化（可変）する。そこで、本実施形態では、予め定められた上位閾値（第１の閾値）、下位閾値（第２の閾値）、及びベタ領域の所定の画素数の連続する値は、複数の環境条件ごとにコントローラのＲＡＭ２３０に格納されているものとする。ＣＰＵ２１０が画像解析部２６６に対して条件に応じてジョブを実行する前に設定する。このように、上記第１の閾値および第２の閾値は、環境条件により可変する値として設定される。

図１４は、本実施形態を示す画像形成装置のトナー削減量を示す図である。なお、本例は、矩形の画像における掃き寄せ、エッジ効果の影響による過剰なトナーの載り量に対応するトナー削減量を示す例である。
図１４において、画像の端部からの距離、すなわち上述のベタ領域の連続数と、補正のためのトナー削減量とが対応する。
例えばベタ領域の下端からの距離（１,２,３,４,５，６，７，８，９，１０，１１，１２）に対してトナー削減量は（１，２，３，４，５，４，３，３，２，２，１，１）となっており、ベタ領域の下端から５の距離でピークとなることを示している。

この場合の注目画素は、ベタ領域の下端から４の距離にあるため、ベタ領域下端のトナー削減量は４となる。同様にベタ領域右端から６の距離にあるためベタ領域右端トナー削減量は５となる。

なお、これらの値は画像形成装置の特性や環境によって変化するものであり、複数の条件ごとにコントローラのＲＡＭ２３０に格納されているものとする。ＣＰＵ２１０が画像補正部２６７に対して、条件に応じてジョブを実行する前に設定する。上述のように画像解析部２６６は各方向の掃き寄せ、エッジ効果の算出結果を合算して、掃き寄せ、エッジ効果の度合いを算出し、画像補正部２６７に出力する。画像補正部２６７は掃き寄せ、エッジ効果の度合いに応じたトナー削減量の露光量の割合（補正量）を出力する。

本実施形態では、画像形成装置１００のコントローラ１４０において補正処理（並びにその前処理）を行う例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ホストコンピュータ１０で同様の処理を実行し、画像形成装置１００に対して補正後の画像データを入力するようにしてもよい。
以上のように、本実施形態によれば、ベタ領域情報生成部２６１で生成されたベタ領域情報を用いることによって、画像解析部２６６でトナー削減対象画素を検出し、掃き寄せ効果、及びエッジ効果の度合いに基づいたトナー削減量の算出を行うことができる。

〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、掃き寄せ効果やエッジ効果の影響の検出のために、上位閾値と下位閾値の２種類の閾値を用いてベタ領域情報を生成する例を示した。第１実施形態では、画素値の大きいベタ領域と画素値の小さいベタ領域が隣接するような箇所が、掃き寄せ効果やエッジ効果の影響が大きい箇所であり、上位閾値と下位閾値の２種類の閾値で効果的、且つ簡易に掃き寄せ効果やエッジ効果の影響を算出した。

一方、第２実施形態では、第１実施形態においては、上位閾値と下位閾値の２種類の閾値を使用したのに対し、３種類以上の閾値を使用する構成の例を示す。
以下、本発明を実施するための第２実施形態について説明する。
本実施形態では、３種類以上の閾値を使用することによって、画素値の大きいベタ領域と画素値の小さいベタ領域を判別する精度、すなわち掃き寄せ効果やエッジ効果の影響をより細かく算出して、より効果的にトナーを削減することができる。

第２実施形態における画像形成装置の構成は、第１実施形態における画像形成装置１００と同様であるため、第１実施形態と第２実施形態におけるベタ領域の掃き寄せ効果、及びエッジ効果を算出する方法の差分についてのみ説明する。

図１５の（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ），（ｋ），（ｍ）は、本実施形態における相対的に画素値が大きいベタ領域と相対的に画素値が小さなベタ領域が隣接する箇所の画素値の分布状況の一例を示す図である。
図１５において、画像中の画素値の大きさを５段階に区切る閾値として、例えば、４種類の閾値（大きい方から順に閾値１、閾値２、閾値３、閾値４）を用いる。図１５の（ｂ），（ｄ），（ｆ），（ｈ），（ｊ），（ｌ），（ｎ）は、それぞれ図１５の（ａ），（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ），（ｋ），（ｍ）の画素値の分布に対して生じる掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響の一例である。このように、隣接するベタ領域同士の画素値の差によって、掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響の大小が異なることを示す。

例えば、図１５の（ａ）では、閾値１以上の画素値を有するベタ領域と閾値４以下の画素値を有するベタ領域のように、閾値４段分の乖離で隣接する画像においては、掃き寄せ効果、及びエッジ効果が図１５の（ｂ）に示すように、大きく影響する。同様に、図１５の（ｃ）、（ｅ）では３段分、図１５の（ｇ），（ｉ）では２段分、図１５の（ｋ），ｍ）では１段分の乖離で隣接する画像である。それぞれ対応する図１５の（ｄ），（ｆ）、図１５の（ｈ），（ｉ）、図１５の（ｌ），（ｎ）の順に掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響が小さくなっていく。

このように、掃き寄せ効果、及びエッジ効果の影響の重みづけを有するベタ領域情報を生成し、重みづけを有するベタ領域情報を基にして、第１実施形態と同様に注目画素に対する掃き寄せ効果、及びエッジ効果の算出を行う。
本実施形態において、予め定められた４種類の閾値（大きい方から順に閾値１、閾値２、閾値３、閾値４）、及びベタ領域の所定の画素数分の連続の値、対応するトナー削減量の値は、画像形成装置の特性や環境によって変化する。このため、複数の環境条件ごとに、４種類の閾値や領域の所定の画素数分の連続の値、対応するトナー削減量の値はコントローラのＲＡＭ２３０に格納されているものとする。ＣＰＵ２１０が画像解析部２６６に対して条件に応じてジョブを実行する前に設定する。

第１実施形態に対して、本実施形態によれば、画素値の大きいベタ領域と画素値の小さいベタ領域を判別する精度、すなわち掃き寄せ効果やエッジ効果の影響をより細かく算出することができ、より効果的にトナーの削減を行うことができる。

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または装置に供給し、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がプログラムを読み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。

１００ 画像形成装置

Claims (9)

1. 感光体に形成される静電潜像を現像剤で現像して画像を形成する画像形成装置であって、
   入力される画像データを記憶する画像メモリと、
   記憶された前記画像データの画素値を所定の画素幅で解析して、一様な画素値を示すベタ領域を特定するベタ領域情報を生成手段と、
   条件設定される第１の閾値と、第２の閾値とに基づいて、生成されたベタ領域情報に対して注目画素を所定方向に走査して、前記現像剤を用いて前記感光体に形成された静電潜像を現像する際に高濃度領域となる補正の対象となる領域を特定する特定手段と、
   特定された補正の対象となる領域に対応づけられる前記画像データの画素値を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の画素幅を設定する設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記特定手段は、所定方向に走査される同一画素について画素値を加算して、ベタ領域の度合いを評価することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記特定手段は、第１の閾値を超える領域が所定の画素数分連続し、かつ、第２の閾値を超えない領域が所定の画素数分連続する領域を補正の対象となる領域と特定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、前記ベタ領域の度合いに応じて特定された補正の対象となる領域に対応づけられる前記画像データの画素値を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の閾値および前記第２の閾値は、異なる複数の閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の閾値および前記第２の閾値は、環境条件により可変する値として設定されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記補正手段は、特定された補正の対象となる領域に対応づけられる前記画像データの画素値を下げるように補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 感光体に形成される静電潜像を現像剤で現像して画像を形成する画像形成装置の制御方法であって、
   入力されて画像メモリに記憶された画像データの画素値を所定の画素幅で解析して、一様な画素値を示すベタ領域を特定するベタ領域情報を生成する生成工程と、
   条件設定される第１の閾値と、第２の閾値とに基づいて、生成されたベタ領域情報に対して注目画素を所定方向に走査して、前記現像剤を用いて前記感光体に形成された静電潜像を現像する際に高濃度領域となる補正の対象となる領域を特定する特定工程と、
   特定された補正の対象となる領域に対応づけられる前記画像データの画素値を補正する補正工程と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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