JP2006276422A - 画像処理装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー消費量の検出誤差を少なくすることができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】 画像形成装置の画像形成処理において、階調データが“００”から“０Ｆ”に変化するエッジ部や、“０Ｆ”から“００”に変化するエッジ部では、ベタ部よりもトナーが多く付着する。このような付着量がベタ部と比べ多くなるエッジ部を検出し、それに基づきトナー付着量を演算することで、トナー付着量の検出精度を向上させる。
【選択図】 図５

Description

この発明は画像処理装置および画像形成装置に関し、特に画像形成におけるトナー消費量を演算することができる画像処理装置および画像形成装置に関する。

以下の特許文献１は、複写条件に応じてトナー消費量を予測し、正確なトナー補給制御を行なう画像形成装置を開示している。
特開平８−１４６７３６号公報

従来は、画像のエッジ部／非エッジ部に関係なく各画素データを一律に階調ごとにカウントし、それに基づいてトナー消費量（トナー付着量）を予測していた。

しかしながら、白画像が黒画像に変わるエッジ部では、トナーの消費量はベタ部の同一階調に比べ多くなるため、従来の方法を採用すると、検出結果と、実際のトナー消費量とでは大きな誤差が生じることとなる。

この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、トナー消費量の検出誤差を少なくすることができる画像処理装置および画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像処理装置は、画像データを入力する入力手段と、入力された画像データにおけるエッジ部を検出するエッジ検出手段と、画像データに基づいて、トナー消費量を演算する演算手段とを備え、エッジ検出手段の検出結果に基づいて、演算手段におけるトナー消費量の演算方法を変更することを特徴とする。

この発明の他の局面に従うと画像処理装置は、入力画像データをサンプリングするデータサンプリング部と、データサンプリング部でサンプリングされたデータに基づいて、階調ごとの出現頻度を記憶する階調出現頻度記憶部と、入力画像データのエッジ部分を検出するエッジ検出部と、エッジ検出部で検出されたエッジ部分のデータに基づいて、階調ごとの出現頻度を記憶するエッジ部階調出現頻度記憶部と、階調出現頻度記憶部から読出したカウント値と、エッジ部階調出現頻度記憶部から読出したカウント値とで、それぞれ異なる乗算係数を設定する係数設定部と、係数設定部で設定されたそれぞれの係数およびカウント値に基づいて、トナー消費量を演算する演算部とを備える。

好ましくは画像処理装置は、入力画像データをしきい値データと比較して二値データを生成する二値化処理部と、生成された二値データに対してクロージング処理を行なうクロージング処理部とをさらに備え、エッジ検出部は、クロージング処理された二値データについて、オン／オフの幅がそれぞれ所定の線幅以上あり、かつ連続している部分のエッジを検出する。

好ましくは画像処理装置は、演算部の演算結果に基づきトナー補給制御を行なうトナー補給制御部をさらに備える。

好ましくは画像処理装置は、演算部の演算結果に基づき課金制御を行なう課金制御部をさらに備える。

好ましくは係数設定部は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに個別の乗算係数を設定することが可能である。

好ましくは係数設定部は、外部より任意の値を設定可能である。

この発明の他の局面に従うと画像形成装置は、上記のいずれかに記載の画像処理装置と、画像データに基づき画像を印刷するプリンタ部とを備える。

これらの発明に従うと、入力された画像データにおけるエッジ部分が検出され、その結果に基づいてトナー消費量の演算が行なわれる。これによりトナー消費量の検出誤差を少なくすることができる画像処理装置および画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像処理装置が適用されるタンデム方式のカラー複写機の概略構成を示す模式的断面図である。

図１を参照して、カラー複写機１００は、原稿から画像データを読取るイメージリーダ部１０１と、画像処理装置１０と、用紙上に画像を印刷するプリンタ部１０２とから構成されている。

イメージリーダ部１０１の原稿台１０３上に載置された原稿は、スキャナ１０４の備える露光ランプ１０５により照射される。スキャナ１０４は、スキャナモータ１１２により矢印方向に移動して原稿全体を走査する。原稿面からの反射光は、ミラー１０６〜１０８および集光レンズを介してＣＣＤ１１０上に像を結ぶ。ＣＣＤ１１０は、原稿面からの反射光をＲＧＢの色データ（アナログ信号）に変換して画像処理装置１０に出力する。ＣＣＤ１１０が画像処理装置１０に出力する色データを、画像データという。

画像処理装置１０は、ＣＣＤ１１０から入力される画像データに所定の画像処理を施してレーザ装置１１３にデジタル信号を出力する。

ここで画像処理装置１０からレーザ装置１１３に出力されるデジタル信号は、シアン用の画像色データＣと、マゼンタ用の画像色データＭと、イエロー用の画像色データＹと、ブラック用の画像色データＫである。レーザ装置１１３は、入力された画像色データＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋに基づいて、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックそれぞれの感光体ドラム１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋにレーザビームを出力する。

プリンタ部１０２において、レーザ装置１１３から出力されるレーザビームは、帯電チャージャ１１４Ｃ，１１４Ｍ，１１４Ｙ，１１４Ｋによって帯電された感光体ドラム１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋを露光し、静電潜像を形成する。シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの４色の現像器１１６Ｃ，１１６Ｍ，１１６Ｙ，１１６Ｋにより、感光体ドラム１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋ上の静電潜像が現像される。

一方、無端ベルト１３０は、駆動ローラ１３３Ａと固定ローラ１３３Ｂ，１３３Ｃ，１３３Ｄとにより弛まないように懸架されている。駆動ローラ１３３Ａが図中で反時計回りに回転すると、無端ベルト１３０が所定速度で図中で反時計回りに回転する。

給紙カセット１２０〜１２２より適当な用紙が搬送され、タイミングローラ１３１から無端ベルト１３０に用紙が供給される。無端ベルト１３０に供給された用紙は、無端ベルト１３０上に担持され、図中で左方向に搬送される。これにより、用紙がシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に感光体ドラム１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋと接触する。用紙がそれぞれの感光体ドラム１１５Ｃ，１１５Ｍ，１１５Ｙ，１１５Ｋと接触したときに、感光体ドラムと対をなす転写チャージャ１１７Ｃ，１１７Ｍ，１１７Ｙ，１１７Ｋにより感光体ドラム上に現像されたトナー像が用紙に転写される。

トナー像が転写された用紙は、定着ローラ対１３２により加熱される。これにより、トナーは溶かされて用紙に定着する。その後、用紙はプリンタ部１０２から排出される。

図２は、図１の画像処理装置１０の構成を示す図である。

図を参照して画像処理装置１０は、画像形成処理（コピー処理など）における通常の画像処理を行なうための通常画像処理部２００と、画像形成におけるトナー消費量（トナー付着量）を検出するための付着量検出処理部３００とを備えている。

なお、図２において通常画像処理部２００と付着量検出処理部３００とは１つずつ記載しているが、図２に示される構成は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（ＣＭＹＫ）それぞれに対して設けられる。すなわち、画像処理装置は、４つの通常画像処理部２００と４つの付着量検出処理部３００とを備える。

通常画像処理部２００は、イメージリーダ部１０１から送られた多値画像データを入力する画像入力部２０１と、入力された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部２０３と、画像処理されたデータの出力スピードを変換するスピード変換部２０５とを備えている。

また、付着量検出処理部３００は、トナーの付着量の検出タイミングをサンプリング周期に基づいて決定するサンプリング部３０１と、画像処理部２０３における画像処理後のデータの階調をサンプリング周期ごとに判定し、ある階調の画素データがどれだけ出現したかを記憶する階調出現頻度記憶部３０３と、画像処理部２０３における画像処理後のデータを二値化処理する二値化処理部３２３と、二値化処理を行なうためのしきい値を設定するしきい値設定部３２１と、二値化後の画像に対してクロージング処理を行なうクロージング処理部３２５と、クロージング処理された画像データに基づいて画像データ中のエッジ部分を検出するエッジ検出部３２７と、エッジが検出される線幅を設定する線幅設定部３２９と、エッジ検出結果に基づいてエッジ部における階調出現頻度を記憶するエッジ部階調出現頻度記憶部３０５と、階調出現頻度記憶部３０３およびエッジ部階調出現頻度記憶部３０５のそれぞれからデータを読出すデータ読出部３０７と、階調出現頻度記憶部３０３の出力とエッジ部階調出現頻度記憶部３０５の出力とで異なった乗算係数を設定することが可能な乗算係数設定部３０９と、データ読出部３０７の出力と乗算係数設定部３０９との出力に基づいてトナーの消費量を演算するトナー消費量演算部３１１と、トナー消費量演算部３１１の出力データに基づいてトナーの補給制御を行なうトナー補給制御部３１３と、トナー消費量演算部３１１の出力に基づいて課金制御を行なう課金制御部３１５とを備えている。

トナー補給制御部３１３は、トナーの消費量が所定値を超え、トナーの補給が必要になったときにユーザに対してメッセージを出力したり、トナーが薄くなったことを検出してトナーを攪拌する処理を実行する。また、課金制御部３１５は、画像形成処理動作の後に操作パネルにトナー消費量に基づいた金額を表示したり、通信などを行なうことによりサーバでの課金処理を行なう。

図３は、図２の階調出現頻度記憶部３０３の構成を示す図である。

図を参照して、階調出現頻度記憶部３０３は、メモリ３５１と、加算部３５３とを備えている。図に示されるように、メモリ３５１のアドレスバスにサンプリング画像データのバスが接続され、そのときに出力されたデータに加算部３５３で“１”を加算することで出力されるデータをインクリメントし、それを再度そのアドレスに書込む。これにより、階調出現頻度記憶部３０３では、サンプリングされた多値画像データが各々の階調ごとに何回出現したかがカウントされ、記憶される。

また、メモリ３５１のアドレス幅は、サンプリング画像データのビット幅であり、出力画像データ幅は、サンプリングする画像データの最大カウント値となる。

また、エッジ部階調出現頻度記憶部３０５も図３と同様の構成により、エッジ部における階調の出現頻度を記憶する。

図４は、図２のトナー補給制御部３１３および課金制御部３１５に接続される機器の構成を示す図である。

図に示されるように、トナー補給制御部３１３および課金制御部３１５の出力はＣＰＵ（制御部）４０１に入力されるように構成されている。ＣＰＵ４０１は、課金情報を外部に送信するための通信インターフェイス４０３や、トナー補給制御部３１３の出力に基づきトナーを攪拌する処理を行なうコントローラ４０５に対して指示信号を出力する。

また、カラー複写機（画像形成装置）のユーザのＩＤカードからＩＤ情報を読取るカード読取部４０７の信号はＣＰＵ４０１に入力される。これにより、ＣＰＵ４０１内に設けられた複数のメモリ４０１ａ，４０１ｂ，…のそれぞれにおいてＩＤごとに課金情報が記録される。

また、ＣＰＵ４０１は、ユーザに対し課金情報を表示したり各種操作を受付けるタッチパネルＬＣＤ４０９と接続されている。

図５は、図２の画像処理装置の動作を示す図である。

図を参照して、画像形成装置の画像形成処理において、たとえば階調データが“００”から“０Ｆ”となるエッジ部や、“０Ｆ”から“００”となるエッジ部ではトナーが多く付着することとなる。このような付着量がベタ部と比べ多くなるエッジ部を画像処理装置は検出することで、トナー付着量の検出精度を向上させるものである。

すなわち、図５において（Ａ）のトナー消費量は階調出現頻度記憶部３０３に記憶されたデータに基づいて計算し、（Ｂ）のエッジ部におけるトナーが多く付着した量は、エッジ部階調出現頻度記憶部３０５に記憶されたデータに基づき計算する。

図２を参照して、多値データとして画像入力部２０１に入力された画像データは、画像処理部２０３で画像処理された後、単純に各々の階調データが１ページ内にいくつ存在するかサンプリングする階調出現頻度記憶部３０３と、エッジ検出用に二値化するための二値化処理部３２３とに入力される。

図６は、サンプリング部３０１におけるサンプリング処理の具体例を示す図である。

図に示されるように、入力された画像データの主走査方向および副走査方向のそれぞれに基づいてサンプリングする周期が決定される。階調出現頻度記憶部３０３では、たとえば図６のようにサンプリング部３０１で設定された主走査方向、副走査方向のサンプリング周期に従い、画像データのサンプリングを行なう。サンプリングはサンプリング周期内の何番目のドットをサンプリングするかを設定することでも行なうことができる。また、サンプリング周期単位での画像データの平均値を用いたサンプリングも可能である。

図６では、サンプリング周期＝主走査３ドット、副走査１ライン単位で、主走査方向の２番目の画素をサンプリングする例を示している。図６におけるハッチングで示された画素がサンプリングされる画素データを示している。

また、主走査方向の３つのドットを平均化してサンプリングを行なってもよい。

図２の二値化処理部３２３は、しきい値設定部３２１で設定されたしきい値データと入力画像データとを比較し、二値化する処理を行なう。二値化処理部３２３で二値化された二値データは、クロージング処理部３２５に入力される。

クロージング処理部３２５は、一旦画像データを太くした後、細くする処理を行なう。これにより、実際は連続した画像であるがスクリーン処理により白っぽくなっている部分を連続する画像データとして処理することができる。

エッジ検出部３２７は、クロージング処理されたデータと線幅設定部３２９で設定された線幅とに基づいて、設定された線幅以上のデータをエッジと検出する処理を行なう。

図７は、クロージング処理部３２５およびエッジ検出部３２７で行なわれる処理を示す図である。

図７においては、線幅設定部３２９で４ドットの線幅が設定されたものとして説明を行なっている。

図７に示される多値データを処理するとき、１ドットの空きはクロージング処理により埋められるため、図７の下に示される二値化処理結果のデータが得られる。二値化されたデータは白（オフ）が４ドット以上、黒（オン）が４ドット幅以上連続している部分があるため、エッジ検出部３２７はその部分を検出し、その境界部分をエッジ部として検出する。

なお、ここではクロージング処理を行なった後にエッジ検出する方法を示しているが、クロージング処理なしのデータに対してエッジ検出を行なうように装置を構成してもよい。

エッジ検出部３２７でエッジが検出されると、フラグが立ち、エッジ部階調出現頻度記憶部３０５において、そのときの画像データの階調データに相当するアドレスに記憶されているデータが１インクリメントされる。

なお、ここでフラグの幅は任意に設定するようにしてもよい。

また、エッジ部階調出現頻度記憶部３０５のサンプリング周期は、階調出現頻度記憶部３０３のサンプリング周期に同期させてもよいし、両者で個別のサンプリング周期を設定するようにしてもよい。

エッジ部階調出現頻度記憶部３０５、および階調出現頻度記憶部３０３におけるデータの読出は任意のタイミングで可能であり、読出を行なっている間は、バンク切換によって他のメモリに書込むようにしてもよい。

エッジ部階調出現頻度記憶部３０５、および階調出現頻度記憶部３０３から読出されたデータは、乗算係数設定部３０９に予め設定された係数により乗算され、トナー消費量としてフィードバックされる。このとき、エッジ部階調出現頻度記憶部３０５から読出されたデータへの乗算係数と階調出現頻度記憶部３０３から読出されたデータへの乗算係数は異なるものとすることが望ましい。

また、上記乗算係数は外部から任意の値を設定できるようにすることが望ましい。

乗算が行なわれたデータ（トナー消費量）は、トナー補給制御部３１３と課金制御部３１５とに入力される。トナー補給制御部３１３は、予め設定されたデータ上限値を超えるとトナー補給制御を開始する。

また、課金制御部３１５は、トナー消費量に基づいたデータを課金量へ反映する処理を行なう。

このような装置構成により低コストで精度の高いトナー付着量検出装置を構成することが可能となる。

［実施の形態における効果］
以上説明したように画像形成処理において、画像領域で極端な濃度差がある場合には、エッジ部にトナーが多く付着するという傾向がある。従って、ベタ部とエッジ部では同じ濃度で画像を形成してもトナー消費量が異なる。課金制御システムにおいて精度よく料金を徴収するためには、トナー消費量を正確に把握する必要があるが、本実施の形態においてはエッジ部分とベタ部分を認識し、それぞれに対して異なった計算でトナー消費量を算出することができるため、正確な課金量をユーザに通知することができる。

また、トナー付着量をデジタルデータで精度よく判別することにより、トナー補給やトナー消費検出のために必要なセンサ（付着量センサ、トナー消費量検出センサなど）を廃止することが可能となり、画像形成装置のコストダウンにつながる。

なお、上記の通り図２に示される通常画像処理部２００および付着量検出処理部３００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれに対応したものを用意することが望ましい。これにより、ＹＭＣＫそれぞれにおいて個別の乗算係数を設定することができる。エッジ部におけるトナー消費量はＣＭＹＫのそれぞれで異なるため、異なる乗算係数をＣＭＹＫで使うことが望ましいからである。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の１つにおける画像処理装置が適用されるタンデム方式のカラー複写機の概略構成を示す模式的断面図である。 図１の画像処理装置１０の構成を示す図である。 図２の階調出現頻度記憶部３０３の構成を示す図である。 図２のトナー補給制御部３１３および課金制御部３１５に接続される機器の構成を示す図である。 図２の画像処理装置の動作を示す図である。 サンプリング部３０１におけるサンプリング処理の具体例を示す図である。 クロージング処理部３２５およびエッジ検出部３２７で行なわれる処理を示す図である。

符号の説明

１０２ プリンタ部、２００ 通常画像処理部、２０１ 画像入力部、２０３ 画像処理部、２０５ スピード変換部、３００ 付着量検出処理部、３０１ サンプリング部、３０３ 階調出現頻度記憶部、３０５ エッジ部階調出現頻度記憶部、３０７ データ読出部、３０９ 乗算係数設定部、３１１ トナー消費量演算部、３１３ トナー補給制御部、３１５ 課金制御部、３２１ しきい値設定部、３２３ 二値化処理部、３２５ クロージング処理部、３２７ エッジ検出部、３２９ 線幅設定部。

Claims (8)

1. 画像データを入力する入力手段と、
   前記入力された画像データにおけるエッジ部を検出するエッジ検出手段と、
   前記画像データに基づいて、トナー消費量を演算する演算手段とを備え、
   前記エッジ検出手段の検出結果に基づいて、前記演算手段におけるトナー消費量の演算方法を変更することを特徴とする、画像処理装置。
2. 入力画像データをサンプリングするデータサンプリング部と、
   前記データサンプリング部でサンプリングされたデータに基づいて、階調ごとの出現頻度を記憶する階調出現頻度記憶部と、
   前記入力画像データのエッジ部分を検出するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出部で検出されたエッジ部分のデータに基づいて、階調ごとの出現頻度を記憶するエッジ部階調出現頻度記憶部と、
   前記階調出現頻度記憶部から読出したカウント値と、前記エッジ部階調出現頻度記憶部から読出したカウント値とで、それぞれ異なる乗算係数を設定する係数設定部と、
   前記係数設定部で設定されたそれぞれの係数およびカウント値に基づいて、トナー消費量を演算する演算部とを備えた、画像処理装置。
3. 前記入力画像データをしきい値データと比較して二値データを生成する二値化処理部と、
   前記生成された二値データに対してクロージング処理を行なうクロージング処理部とをさらに備え、
   前記エッジ検出部は、クロージング処理された二値データについて、オン／オフの幅がそれぞれ所定の線幅以上あり、かつ連続している部分のエッジを検出する、請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記演算部の演算結果に基づきトナー補給制御を行なうトナー補給制御部をさらに備えた、請求項２または３に記載の画像処理装置。
5. 前記演算部の演算結果に基づき課金制御を行なう課金制御部をさらに備えた、請求項２〜４のいずれかに記載の画像処理装置。
6. 前記係数設定部は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに個別の乗算係数を設定することが可能である、請求項２〜５のいずれかに記載の画像処理装置。
7. 前記係数設定部は、外部より任意の値を設定可能である、請求項２〜６のいずれかに記載の画像処理装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の画像処理装置と、
   前記画像データに基づき画像を印刷するプリンタ部とを備えた、画像形成装置。

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