JP6418742B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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いる。特許文献１によれば、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提案されている。

特開２００４−２９９２３９号公報

ところで、画像形成装置が形成する画像の縁や画像の副走査方向の後端部で過剰に現像剤が増加してしまう現象が発生する。前者はエッジ効果とよばれ、後者は掃き寄せと呼ばれている。エッジ効果および掃き寄せは画像形成装置が使用される環境条件が変化したり画像形成装置の耐久が進んだりすると、発生する度合いが変化する。このような状況においても、過剰な現像剤の増加を抑制できれば、現像剤の消費量をさらに削減できるようになろう。

そこで、本発明は、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤の消費量が所望の消費量よりも増加してしまう画素に対して補正を行うことで、現像剤の消費量の増加を抑制することを目的とする。

本発明は、たとえば、
像担持体と、
画像データに基づき、光を照射することで前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段と、
前記画像データにおける複数の画素のうち、前記画像データにより求められる第１の現像剤量よりも、前記現像手段による現像に使用される第２の現像剤量が多くなってしまう特定画素を特定する特定手段と、
前記特定画素について、前記第２の現像剤量が少なくとも前記第１の現像剤量に近づくように、画像形成条件を補正する補正手段と、を有し、
前記特定手段は、第一の状況において第一の数の前記特定画素を特定し、前記第一の状況とは異なる第二の状況において前記第一の数とは異なる第二の数の前記特定画素を特定することを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤の消費量が消耗の消費量よりも増加してしまう画素に対して補正を行うことで、現像剤の消費量の増加を抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図 （ａ）は非接触現像方式を示し、（ｂ）は接触現像方式を示す図 像担持体と現像剤坦持体が非接触状態であるときの静電潜像における電界の様子を説明する図 （ａ）はエッジ効果の発生したトナー画像を示し、（ｂ）は掃き寄せが発生したトナー画像を示す図 （ａ）はエッジ効果の発生したトナー画像のトナー高さを示し、（ｂ）は掃き寄せが発生したトナー画像のトナー高さを示す図 掃き寄せの発生メカニズムを説明する図 露光処理に関与するユニットを説明する図 露光方法を変更することでトナー画像の濃度が変化することを示す図 ＣＰＵによって実現される機能の一例を示す図 検知装置によって検知される条件と補正パラメータとの関連付けを示す図 エッジ効果の補正対象画素を特定する方法を示す図 補正処理を示すフローチャート 掃き寄せの補正対象画素を特定する方法を示す図

本実施形態では、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤のエッジ効果または掃き寄せが生じうる画素の画素値を補正する。これにより、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが低減する。現像剤のエッジ効果や掃き寄せの発生強度は、画像形成装置の設置された環境条件（例：温度や湿度）や現像に関与する部品（例：感光体や現像剤、現像部材）の耐久具合と相関がみられる。よって、これらの条件を考慮して補正対象画素を決定すれば、精度よく、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが低減する。補正の方法としては、たとえば、画像データの画素値（階調値／濃度値）を直接補正する方法や露光量を補正することで間接的に画素値を補正する方法がある。

＜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、検知装置１２が検知した物理パラメータにしたがって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、エッジ効果や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。ここでいうエッジ効果とは感光体ドラム１の表面のうち露光された露光領域と露光されなかった非露光領域との境界（縁）において現像剤が過剰に付着する現象をいう。露光領域の表面電位と非露光領域の表面電位は異なるため、これらの境界では電界の廻り込みが発生し、過剰に現像剤が付着してしまう。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。

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エッジ効果または掃き寄せが生じうる画素の画素値を補正して現像剤のエッジ効果または掃き寄せを低減する補正手段として機能する。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エッジ効果または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。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を有しているとともに、ＬＵＴ１１２を記憶している。露光制御部１９は、たとえば、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。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、エッジ効果や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、検知装置１２によって検知される物理パラメータに対応する補正値がＬＵＴ１１２から読み出される。検知装置１２は、補正値を決定するために必要となるパラメータであって、エッジ効果や掃き寄せと相関のあるパラメータを検知する。たとえば、物理パラメータは、たとえば、環境温度、環境湿度、画像形成枚数、画像形成装置１０１の累積稼働時間、感光体ドラム１の耐久度合、感光体ドラム１の表面抵抗値およびトナー１３の耐久度合などである。物理パラメータは１種類であってもよいし、複数種類であってもよい。このように、記憶装置１１のＬＵＴ１１２は、物理パラメータ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、物理パラメータ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。

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とが近接また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（ａ）および図２（ｂ）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。ジャンピング現像方式とは、非接触の状態に維持された現像ローラ１４と感光体ドラム１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（直流バイアスを重畳した交流バイアス電圧など）により現像する方式である。図２（ａ）はジャンピング現像方式を用いた現像装置３の一例を示している。ジャンピング現像方式を採用した現像装置３は、現像位置における現像ローラ１４と感光体ドラム１との間にギャップ１７を有している。ギャップ１７が小さすぎると現像ローラ１４から感光体ドラム１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。ギャップ１７が大きすぎるとトナー１３が感光体ドラム１に飛翔し難くなる。そのため、現像ローラ１４の軸に回転可能に支持された突き当てコロによって、ギャップ１７が適切な大きさに維持されてもよい。

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（ｂ）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順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。

＜エッジ効果の発生原理＞
エッジ効果とは、感光体ドラム１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１３が過剰に付着してしまう現象である。図３によれば、露光部３００の周囲にある非露光部３０１、３０２からの電気力線が露光部３００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３００の中央よりも強くなる。つまり、露光部３００の中央よりも多くのトナーがエッジに付着する。

図４（ａ）はエッジ効果の発生したトナー画像の一例を示している。矢印Ａはトナー画像の搬送方向（感光体ドラム１の回転方向であり、いわゆる副走査方向）を示している。トナー画像４００の元となった画像データでは、トナー画像４００は一様の濃度の画像である。エッジ効果が生じた場合、トナー画像４００のエッジ部４０２ａにトナー１３が集中して付着する。その結果、非エッジ部４０１ａと比較してエッジ部４０２ａの画像濃度が濃くなってしまう。このようにエッジ部４０２ａではトナー１３が過剰に付着するため、トナー１３の消費量が不必要に増大してしまう。また、トナー画像におけるトナー濃度が一様でなくなってしまう。画像形成装置１０１が設置された環境や、感光体ドラム１やトナー１３の耐久によりエッジ部４０２ａの電界強度が変わるため、エッジ効果の発生幅や発生強度が変わる。よって、検知装置１２が環境や耐久を検知すれば、エッジ効果の発生幅や発生強度が特定され、精度よくエッジ効果を補正できる。

図５（ａ）を用いてエッジ効果が発生した場合のトナー像の高さについて説明する。図５（ａ）は、図４（ａ）に示したトナー画像４００を切断線４０３ａで切断して得られる断面図である。５０４はエッジ効果が発生しない場合の理想的なトナー像の高さを示している。５０１ａ〜５０３ａは、エッジ効果の発生強度の違いに応じたトナー像の高さを示している。５０２ａは最もエッジ効果の発生強度が強く、５０３ａはエッジ効果の発生強度が最も弱い。このようにエッジ効果が発生することでエッジ部におけるトナー像の高さが高くなり、トナー１３が過剰に使用されてしまうことがわかる。

このようにジャンピング現像方式では、エッジ部に対して電界が集中することでエッジ効果が発生する。一方、接触現像方式では、ギャップ１７が極端に短いため、感光体ドラム１から現像ローラ１４に向かって電界が発生するため、エッジ部への電界集中が緩和されてエッジ効果は発生しにくい。

＜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４（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４（ｂ）に示すように、トナー画像４１０のエッジ後端部４０２ｂの濃度は非エッジ部４０１ｂ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。

接触現像方式では、図６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。Ｓ６０１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６００の後端部が現像領域１６に侵入した時点では、Ｓ６０１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６００の後端部１３ｂよりも後側に位置する。その後、Ｓ６０２が示すように、静電潜像６００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６００の後端部１３ｂを追い越す。そして、Ｓ６０３が示すように、このトナー１３ａが静電潜像６００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。

画像形成装置１０１が設置された環境や、感光体ドラム１やトナー１３の耐久により後端部の電界強度が変わり、それに応じて掃き寄せの発生強度も変わる。また、画像形成装置１０１が設置された環境や、感光体ドラム１やトナー１３の耐久により感光体ドラム１の周速と現像ローラ１４の周速も変動する。これにより、トナー１３ａが静電潜像６００の後端部を追い越す幅も変わり、掃き寄せの発生幅が変わる。

図５（ｂ）を用いて掃き寄せが発生した場合のトナー像の高さについて説明する。図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示したトナー画像４１０を切断線４０３ｂで切断して得られる断面図である。図５（ｂ）から、掃き寄せの発生部５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂではトナー像の高さが高くなっていることから、トナー１３が過剰に使用されていることがわかる。なお、掃き寄せの発生部５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂは、それぞれ掃き寄せの発生強度が異なっている事例を示している。

このようにエッジ効果および掃き寄せの発生強度は、画像形成装置１０１の周囲環境や感光体ドラム１やトナー１３などの耐久度合に相関している。感光体ドラム１とトナー１３の耐久度合の検知方法としては、たとえば、画像形成装置１０１の累積の画像形成枚数や累積稼働時間などがある。なお、これらの物理パラメータは、感光体ドラム１や現像ローラ１４およびトナー容器を含むプロセスカートリッジが交換されたときにゼロにリセットされる。検知装置１２は、感光体ドラム１に帯電電圧、現像電圧および転写電圧を印加したときに流れる電流を検知して感光体ドラム１の表面抵抗値を求めてもよい。表面抵抗値も感光体ドラム１の耐久度合に相関しているからである
＜露光装置の制御方法＞
図７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７３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Ｖａ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ＳＷを切り替える。スイッチＳＷ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８（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８（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８（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。

＜エッジ効果の補正手順＞
ここでは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、エッジ効果を減少させてトナー１３の消費量を削減する実施例について説明する。すでに説明したように、感光体ドラム１およびトナー１３の耐久度合や周囲環境に依存してエッジ効果の発生量は変化する。そこで、エッジ効果に相関する物理パラメータなどの条件と、エッジ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、ＬＵＴ１１２に記憶させておく。よって、検知装置１２によって検知された条件に基づき適切な補正値がＬＵＴ１１２から読み出される。

図９を用いてエッジ効果を補正する処理方法について説明する。エッジ効果を減少させるため補正処理は画像演算部９のＣＰＵ１０またはＡＳＩＣ１８にて実行される。ここではＣＰＵ１０が補正処理を実行するものとして説明する。なお、エッジ効果や掃き寄せ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。

エッジ効果の補正処理は、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤のエッジ効果または掃き寄せが生じうる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エッジ効果または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、画素領域の縁に位置する画素から所定の画素数の画素をエッジ効果により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９０４は、画像メモリ１１１に蓄積される。画像解析部９０１は、パラメータ設定部９０２により設定された補正幅パラメータを基に画像メモリ１１１上の画像データ９０４を構成している複数の画素からエッジ効果が発生しうる画素を特定し、解析結果９０７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エッジ効果が低減され、トナー１３の消費量が削減される。補正幅パラメータは、トナーが使用される画像領域の縁からの画素数を示している。たとえば、補正幅パラメータが１であれば、画像領域の縁から１つ目の各画素が補正対象となる。このように、画像解析部９０１は、検知装置１２により検知された物理パラメータに応じて、補正対象となる所定の画素数を決定する画素数決定手段として機能する。

状態検知部９１０は、検知装置１２から状態情報９０５を受け取り、画像形成装置１０１の状態がどのような状態かを認識し、認識した状態に対応する条件情報９１１をパラメータ設定部９０２へ出力する。状態情報９０５とは、画像形成装置１０１が設定されている環境の温度や湿度、画像形成装置１０１の累積画像形成枚数や累積稼働時間そのものでもあってもよいし、これらから予測される感光体ドラム１やトナー１３の耐久度合を示す情報であってもよい。このように、状態検知部９１０は、検知装置１２とともに物理パラメータの検知手段として機能してもよい。

パラメータ設定部９０２は、条件情報９１１を受け取り露光量の補正パラメータとして、補正幅パラメータ９０６と露光量の調整パラメータ９０９を露光量補正部９０３に設定する。このように、パラメータ設定部９０２は、検知装置１２によって検知された物理パラメータに応じて補正対象画素の画素値の補正量を決定する補正量決定手段として機能する。駆動信号７１に代えて光量調整信号７３を補正する場合、パラメータ設定部９０２は、光量調整信号７３を補正するための調整パラメータ９０９を出力する。

図１０（ａ）ないし図１０（ｃ）はＬＵＴ１１２の一例を示している。ＬＵＴ１１２には、エッジ効果の発生強度と相関するいくつかの条件に対して、補正幅パラメータと露光量の調整パラメータとが関連付けて記憶されている。図１０（ａ）は、標準温度および標準湿度で使用されるＬＵＴ１１２を示している。図１０（ｂ）は標準温度よりも低温度でかつ標準湿度よりも低湿度で使用されるＬＵＴ１１２を示している。図１０（ｃ）は標準温度よりも高温度でかつ標準湿度よりも高湿度で使用されるＬＵＴ１１２を示している。検知装置１２によって検知された温度および湿度に応じて状態検知部９１０は、いずれかのＬＵＴ１１２を選択し、選択したＬＵＴ１１２をパラメータ設定部９０２に通知する。

条件１〜４とは、たとえば、４段階の耐久状況を示している。条件の数は、使用される感光体ドラム１やトナー１３の濃度特性などに応じて決定される。ここでは、新品のプロセスカートリッジが形成可能な最大画像形成枚数を４０００枚と仮定する。累積画像形成枚数が０枚〜１０００枚まであれば、条件１と判定される。累積画像形成枚数が１００１枚〜２０００枚までであれば、条件２と判定される。累積画像形成枚数が２００１枚から３０００枚までであれば、条件３と判定される。累積画像形成枚数が３００１枚から４０００枚までであれば、条件４と判定される。検知装置１２は累積画像形成枚数もカウントしており、累積画像形成枚数を状態情報９０５に含めて通知する。状態検知部９１０は、累積画像形成枚数に応じてどの条件に分類されるかを判別し、判別した条件を示す情報を条件情報９１１としてパラメータ設定部９０２に出力する。パラメータ設定部９０２は条件情報９１１が示す条件に基づきＬＵＴ１１２を参照し、条件に対応する補正幅パラメータと調整パラメータを読み出す。たとえば検知装置１２が検知した温度および湿度が標準温度かつ標準湿度であれば、図１０（ａ）に示すＬＵＴ１１２が選択される。さらに検知装置１２が検知した累積画像形成枚数が５００枚であった場合、ＬＵＴ１１２から、補正幅パラメータ９０６には６画素が、調整パラメータ９０９にはトナー削減量として５０％が選択される。検知装置１２により検知された物理パラメータから導出される条件が条件１〜４のいずれにも合致しない場合には補正処理は実行されない。条件５として、エッジ効果が発生しない条件がＬＵＴ１１２に追加されてもよい。条件５に対応付けて記憶される補正幅パラメータ９０６はゼロであり、調整パラメータ９０９はゼロ％である。

このように実施例１では、エッジ効果に相関する物理パラメータに応じてエッジ効果の補正処理が切り替わる。ここでは、状態情報９０５の一例として、周囲環境情報や累積画像形成枚数を採用したが、感光体ドラム１やトナー１３の耐久状況に連動した情報であれば採用可能である。ここでいう耐久状況の情報とは、直接的に耐久状況を示すデータでもあってもよいし、感光体ドラム１の過去における累積使用時間や累積画像形成枚数のうちの１つやこれらの組み合わせたものであってもよい。エッジ効果の補正処理に必要となるパラメータは、たとえば、画像形成装置１０１を組み立て後に測定されて記憶されてもよい。

図１１（ａ）〜図１１（ｃ）を用いて画像解析部９０１の動作を説明する。図１１（ａ）は画像データ９０４を示す。画像解析部９０１は画像メモリ１１１からラスタ順で画像データ９０４を受け取る。画像解析部９０１は、受け取った画像データ９０４を構成している複数の画素について、パラメータ設定部９０２で指定された補正幅パラメータを基に補正対象の画素を特定する。ここでは、エッジ効果の補正幅を３画素と仮定している。画像領域１８０１は、画像データ９０４のうちトナー１３が消費される画像領域を示している。

図１１（ｂ）は画像領域１８０１を構成している各画素の画素値を示している。ここでは極端な例として、黒画素の画素値は２５５であり、白画素の画素値は０である。図１１（ｃ）は、画像解析部９０１によって、補正幅パラメータに基づき補正対象画素として特定された画素の一例を示している。補正対象画素には１が付与され、補正対象とならなかった画素には０が付与されている。画像領域１８０１の縁から３つの画素が補正対象画素として特定されている。画像解析部９０１は、図１１（ｃ）に示すような補正対象画素を示す解析結果９０７を露光量補正部９０３に出力する。

露光量補正部９０３は、解析結果９０７と、パラメータ設定部９０２が設定した調整パラメータ９０９にしたがって、各画素について画素値（露光量）を補正し、補正した画素値に基づいて駆動信号７１を生成して露光装置７に出力する。上述したように、駆動信号７１に代えて光量調整信号７３が補正されてもよい。駆動信号７１が補正されると、図８（ｃ）に示すように、露光間隔が補正され、１つの画素あたりのトナー量が削減される。光量調整信号７３が補正されると、図８（ｂ）に示すように、１つの画素あたりの画像濃度が低下するように露光量が削減される。

図１２はＣＰＵ１０が実行する補正処理の各工程を示すフローチャートである。ホストコンピュータ８から印刷開始の指示を受けとると、ＣＰＵ１０は、本フローチャートに係る処理を開始する。Ｓ１２０１で、ＣＰＵ１０は、検知装置１２により検知された物理パラメータを検知装置１２から取得する。

Ｓ１２０２で、ＣＰＵ１０は、検知装置１２から取得した物理パラメータと所定の判定条件とを比較して、エッジ効果の補正処理が必要かどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ１０は、検知装置１２により検知された温度や湿度に基づいてＬＵＴ１１２を選択するとともに、検知装置１２により検知された累積画像形成枚数に基づき補正幅や調整量を取得する。補正幅や調整量がゼロであればエッジ効果を補正する必要がないと判定し、本処理を終了する。一方、ＣＰＵ１０は、補正幅や調整量がゼロでなければ補正する必要があると判定し、Ｓ１２０３に進む。

Ｓ１２０３で、ＣＰＵ１０は、検知装置１２から取得した物理パラメータに基づき画像データにおける補正対象画素を特定する。図９、図１０および図１１を用いて説明したように、温度や湿度に基づいて選択されたＬＵＴ１１２から、累積画像形成枚数に対応する補正幅パラメータが読み出される。これにより、画像領域１８０１の縁からいくつの画素が補正対象となるかが確定する。

Ｓ１２０４で、ＣＰＵ１０は、検知装置１２から取得した物理パラメータに基づき、補正対象画素に適用される補正量を決定する。図９、図１０および図１１を用いて説明したように、温度や湿度に基づいて選択されたＬＵＴ１１２から、累積画像形成枚数に対応する露光量の調整パラメータが読み出される。

Ｓ１２０５で、ＣＰＵ１０は、特定した補正対象画素について調整パラメータを用いて画素値を補正することで各補正対象画素の露光量を補正する。ここでは、ＣＰＵ１０において補正処理を行う例を説明したが、ＡＳＩＣ１８またはホストコンピュータ８で補正処理が実行されてもよい。このように、ＣＰＵ１０やＡＳＩＣ１８、ホストコンピュータ８は画像処理装置として機能する。

＜掃き寄せの補正＞
掃き寄せの補正は、エッジ効果の補正とほとんど同じ処理となる。図１３は、掃き寄せを補正する対象となる画素１３０１と補正の必要がない画素１３００とを示している。図１３は、図１１（ｃ）に対応している。図１３が示すように画像領域１８０１のうち矢印Ａが示す搬送方向において後端側の画素が補正対象としてＣＰＵ１０の画像解析部９０１によって特定される。この例は、パラメータ設定部９０２がＬＵＴ１１２から取得した補正幅パラメータが２画素であった場合である。そのため、画像領域１８０１の後端から２つの画素が補正対象画素として特定されている。このように、掃き寄せの補正とエッジ効果の補正とは補正対象画素が異なる以外はほぼ同様の補正処理となる。

＜その他＞
上述した実施例では、エッジ効果の発生強度に相関する条件と補正幅および調整量とをルックアップテーブルによって保持しておくものとして説明した。しかしながら、ルックアップテーブルに代えて同等の機能を有する関数が採用されてもよい。このような関数としては、たとえば、条件から補正幅を算出可能な近似曲線の関数や、条件から調整量を算出可能な近似曲線などである。ここでは、関数として１次の近似直線を例に説明するが、２次、３次と複数の次数の近似曲線であってもよい。

条件に対応した補正幅や調整量を示す近似曲線を求めるには、近似曲線を定義する係数が必要となる。たとえば、図１０（ａ）に示した標準温度かつ標準湿度の場合、条件と補正幅の関係を示す近似曲線に必要な係数のうち勾配は−１であり、切片は６である。よって、近似曲線の方程式として、補正幅ｙ１＝−１＊（条件レベルｘ）＋６が得られる。図１０（ａ）に示した例の場合、条件レベルを示す変数ｘは１ないし４のいずれかである。同様に、露光量の調整量を示す近似曲線に必要な係数のうち勾配は−１０であり、切片は５０であると仮定する。この場合、近似曲線の方程式として、調整量ｙ２＝−１０＊（条件レベルｘ）＋５０が得られる。同様にして、低温度かつ低湿度についてＬＵＴ１１２に対応した関数や、高温度かつ高湿度についてのＬＵＴ１１２に対応した関数を定義するための係数が記憶装置１１には記憶される。このように、ＣＰＵ１０は、検知装置１２によって検知された物理パラメータに対応する係数を記憶装置１１から読み出して関数を生成し、生成した関数から補正幅や調整量を算出する。

このように、補正幅や調整量を求めるための関数を定義する係数を記憶することで、ＬＵＴ１１２を用いる場合と同様の効果が得られる。ＬＵＴ１１２の記憶に必要な記憶容量と比較して係数に記憶に必要な記憶容量はかなり少ない。よって、記憶装置１１の記憶容量を削減できるようになる。

＜まとめ＞
本実施形態によれば、画像データを構成する複数の画素のうち、画像データにより定まる第１の現像剤量より、現像手段による現像により消費される第２の現像剤量の方が増加すると特定される特定画素について、第２の現像剤量が少なくとも第１の現像剤量に近づくように、画像形成条件が補正される。画像データを構成する複数の画素のうち現像剤の消費量が所望の消費量よりも増加してしまう画素に対して補正を行うことで、現像剤の消費量の増加が抑制される。

本実施形態によれば、画像形成条件の補正として、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エッジ効果または掃き寄せが生じうる画素の画素値を補正する。これにより、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが低減する。つまり、現像剤の過剰な消費が減少し、トナー消費量の削減が実現される。なお、副次的な効果として、トナー画像の濃度が画像データに基づいて期待される濃度に整合するようになり、画質面での向上も実現されよう。

ＣＰＵ１０は、画像データを構成する複数の画素のうち、画像データに対応した第１の現像剤量より、現像手段の現像により消費される第２の現像剤量の方が増加する特定画素を特定する特定手段として機能してもよい。たとえば、ＣＰＵ１０の画像解析部９０１は、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤のエッジ効果または掃き寄せによって現像剤が過剰となる画素を特定し、露光量補正部９０３が特定された画素の画素値を補正してもよい。なお、画像解析部９０１は、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、画素領域の縁に位置する画素から所定の画素数の画素をエッジ効果により現像剤が過剰となる画素として特定してもよい。エッジ効果や掃き寄せは、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、掃き寄せは画素領域の後端に発生する。よって、これらを考慮して補正対象画素を決定すれば、エッジ効果や掃き寄せを効率よく低減できるであろう。

現像剤のエッジ効果や掃き寄せの発生強度は、画像形成装置の設置された環境条件（例：温度や湿度）や現像に関与する部品（例：感光体や現像剤、現像部材）の耐久具合と相関がみられる。よって、検知装置１２で現像剤のエッジ効果または掃き寄せと相関する物理パラメータを検知して、補正対象画素の数を決定したり、露光量の補正量を決定したりすることで、精度よく、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが低減する。

ＬＵＴ１１２が物理パラメータと補正対象画素の画素数とを関連付けて記憶しておけば、パラメータ設定部９０２は、検知装置１２によって検知された物理パラメータから容易に補正対象画素の画素数を決定できる。ＬＵＴ１１２に代えて関数を用いてもよい。つまり、ＣＰＵ１０は、検知装置１２により検知された物理パラメータを関数に代入して所定の画素数を算出してもよい。この場合、関数を定義する係数だけをＬＵＴ１１２は記憶しておけばよいため、記憶容量を削減できるであろう。

同様に、ＬＵＴ１１２が物理パラメータと画素値の補正量とを関連付けて記憶しておけば、パラメータ設定部９０２は、検知装置１２によって検知された物理パラメータから容易に画素値の補正量（露光量）を決定できる。

エッジ効果または掃き寄せと相関する物理パラメータは、たとえば、環境温度、環境湿度、画像形成枚数、画像形成装置の累積稼働時間、像担持体の耐久度合、像担持体の表面抵抗値、および、現像剤の耐久度合などがある。これらの少なくとも１つを用いることで、ＣＰＵ１０は、エッジ効果または掃き寄せの発生強度を推定できる。

補正の方法としては、たとえば、画像データの画素値（階調値／濃度値）を直接補正する方法や露光量を補正することで間接的に画素値を補正する方法がある。露光量補正部９０３は、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが生じうる画素について露光量を補正してもよい。あるいは、露光量補正部９０３が、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが生じうる画素をＮ個の副画素に分割し（Ｎは２以上の自然数）、Ｎ個の副画素のうち１つ以上の副画素を間引いてもよい。

本実施形態では、画像形成装置１０１に内蔵された画像処理装置（画像演算部９）において補正処理を実行するものとして説明したが、画像処理装置は画像形成装置１０１の外部に設置されたコンピュータであってもよい。また、ＣＰＵ１０は、記憶装置１１に記憶されたプログラムを実行することで、図１２に示した画像処理方法を実行し、図９に示したような機能を実現してもよい。

Claims (25)

1. 像担持体と、
   画像データに基づき、光を照射することで前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
   前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段と、
   前記画像データにおける複数の画素のうち、前記画像データにより求められる第１の現像剤量よりも、前記現像手段による現像に使用される第２の現像剤量が多くなってしまう特定画素を特定する特定手段と、
   前記特定画素について、前記第２の現像剤量が少なくとも前記第１の現像剤量に近づくように、画像形成条件を補正する補正手段と、を有し、
   前記特定手段は、第一の状況において第一の数の前記特定画素を特定し、前記第一の状況とは異なる第二の状況において前記第一の数とは異なる第二の数の前記特定画素を特定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記像担持体の回転方向と直交する方向において前記特定画素を間引くことによって、前記特定画素についての前記画像形成条件を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。
3. 前記補正手段は、前記特定画素を補正するための前記画像形成条件の補正として、前記特定された画素をＮ個の副画素に分割し（Ｎは２以上の自然数）、前記Ｎ個の副画素のうち１つ以上の副画素を間引く補正を行う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. 前記補正手段は、前記露光手段の露光量を補正することによって前記特定画素についての前記画像形成条件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。
5. 前記第１の現像剤量から前記第２の現像剤量への増加と相関する物理パラメータを検知する検知手段をさらに有し、
   前記検知手段は、前記第一の状況において第一の物理パラメータを検知し、前記第二の状況において前記第一の物理パラメータとは異なる第二の物理パラメータを検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記特定手段は、前記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、前記画素領域の縁に位置する画素から所定の画素数の画素をエッジ効果により現像剤量が増加する特定画素として特定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記特定手段は、前記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、前記画素領域の縁であって前記像担持体の回転方向において後端側の縁に位置する画素から所定の画素数の画素を掃き寄せにより現像剤量が増加する特定画素として特定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記検知手段により検知された物理パラメータに応じて前記特定画素の画素数を決定する画素数決定手段をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
9. 前記物理パラメータと画素数とを関連付けて記憶するか、または、前記物理パラメータと画素数との関係を表す関数を記憶する記憶手段をさらに有し、
   前記補正手段は、前記検知手段により検知された物理パラメータに対応する前記特定画素の画素数を前記記憶手段から読み出すか、または、前記補正手段は、前記検知手段により検知された物理パラメータを前記関数に代入して前記特定画素の画素数を算出することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記検知手段により検知された物理パラメータに応じて前記補正手段における画素値の補正量を決定する補正量決定手段をさらに有することを特徴とする請求項５、８、９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記物理パラメータと前記画素値の補正量とを関連付けて記憶するか、または、前記物理パラメータと前記画素値の補正量との関係を表す関数を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記補正手段は、前記検知手段により検知された物理パラメータに対応する補正量を前記記憶手段から読み出すか、または、前記検知手段により検知された物理パラメータを前記関数に代入して前記画素値の補正量を算出することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 現像剤量の増加と相関する前記物理パラメータは、環境温度、環境湿度、画像形成枚数、前記画像形成装置の累積稼働時間、前記像担持体の耐久度合、前記像担持体の表面抵抗値、および、前記現像剤の耐久度合のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項５、８ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記補正手段は、前記特定画素を補正するための前記画像形成条件の補正として、前記特定された画素に対応する静電潜像を形成する際の前記露光手段によって照射される光量を低減させる補正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。
14. 前記現像手段は、前記像担持体と前記現像手段とが相互に接触する接触現像方式または前記像担持体と前記現像手段とが相互に接触しない非接触現像方式を用いて前記静電潜像を現像することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
15. 前記補正手段は、前記露光手段の露光量を維持したまま前記露光手段の露光時間を補正することを通じて前記特定画素を間引くことによって前記画像形成条件の補正を実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
16. 前記第１の現像剤量から前記第２の現像剤量への増加と相関する物理パラメータを検知する検知手段をさらに有し、
    前記補正手段は、前記第一の状況において第一の補正パラメータを使用して前記画像形成条件を補正し、前記第二の状況において前記第一の補正パラメータとは異なる第二の補正パラメータを使用して前記画像形成条件を補正し、前記第一の補正パラメータと前記第二の補正パラメータとは前記物理パラメータにしたがって決定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
17. 前記第一の補正パラメータを用いて前記画像形成条件を補正される特定画素と、前記第二の補正パラメータを用いて前記画像形成条件を補正される特定画素とは同じ画素であることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記第一の状況と前記第二の状況との間では、環境温度、環境湿度、画像形成枚数、前記画像形成装置の累積稼働時間、前記像担持体の耐久度合、前記像担持体の表面抵抗値、および、前記現像剤の耐久度合のうちの少なくとも１つで異なっていることを特徴とする請求項１、１６、１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 像担持体と、
    画像データに基づき、光を照射することで前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
    前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段と、
    現像剤量の増加と相関する物理パラメータを検知する検知手段と、
    前記画像データにおける複数の画素のうち、前記画像データにより求められる第１の現像剤量よりも、前記現像手段による現像に使用される第２の現像剤量が多くなってしまう特定画素について、前記第２の現像剤量が少なくとも前記第１の現像剤量に近づくように、前記物理パラメータに基づき画像形成条件を補正する補正手段と、
    前記検知手段により検知された物理パラメータに応じて前記補正手段における画素値の補正量を決定する補正量決定手段と、
    前記物理パラメータと前記画素値の補正量とを関連付けて記憶するか、または、前記物理パラメータと前記画素値の補正量との関係を表す関数を記憶する記憶手段と、
    を有し、
    前記補正量決定手段は、前記検知手段により検知された物理パラメータに対応する補正量を前記記憶手段から読み出すか、または、前記検知手段により検知された物理パラメータを前記関数に代入して前記画素値の補正量を算出することを特徴とする画像形成装置。
20. 前記画像データを構成する複数の画素において前記特定画素を特定する特定手段をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記特定手段は、前記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、前記画素領域の縁に位置する画素から所定の画素数の画素をエッジ効果により前記現像剤量が増加する特定画素として特定することを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記特定手段は、前記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、前記画素領域の縁であって前記像担持体の回転方向において後端側の縁に位置する画素から所定の画素数の画素を掃き寄せにより前記現像剤量が増加する特定画素として特定することを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
23. 前記検知手段により検知された物理パラメータに応じて前記特定画素の画素数を決定する画素数決定手段をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
24. 前記物理パラメータと画素数とを関連付けて記憶するか、または、前記物理パラメータと画素数との関係を表す関数を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記補正手段は、前記検知手段により検知された物理パラメータに対応する前記特定画素の画素数を前記記憶手段から読み出すか、または、前記補正手段は、前記検知手段により検知された物理パラメータを前記関数に代入して前記特定画素の画素数を算出することを特徴とする請求項２３に記載の画像形成装置。
25. 現像剤量の増加と相関する前記物理パラメータは、環境温度、環境湿度、画像形成枚数、前記画像形成装置の累積稼働時間、前記像担持体の耐久度合、前記像担持体の表面抵抗値、および、前記現像剤の耐久度合のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１９ないし２４のいずれか１項に記載の画像形成装置。