JP5847046B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の印刷システムでは、トナー画像の端部の高濃度側では、エッジ効果により高濃度側のトナー量が多くなり、また、トナー画像の端部の低濃度側では、ハロー効果により低濃度側のトナー量が少なくなることが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特に、副走査方向の画像後端部におけるエッジ効果が比較的強くなるため、ある印刷装置では、副走査方向の画像後端部のみ、露光量を調整してトナー量を補正している（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−３０３８８２号公報 特開２０１０−０５０７０８号公報 特開２００９−１１８３７８号公報

しかしながら、上述の特許文献１〜３に記載の技術では、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少の一方を補償するものであり、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少を同様の演算方法で良好に補償することは困難である。つまり、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少を別々の演算方法で補償しようとすると回路規模が大きくなってしまい、好ましくない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少を同様の演算方法で良好に補償する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、所定の方向において配列された周辺画素が所定の階調差パターンを有する端部を検出する端部検出部と、その端部からその所定の方向における所定の範囲にある各注目画素について、その所定の方向において注目画素より前方にある所定の第１参照画素領域の画素値の総和と、その所定の方向において注目画素より後方にある所定の第２参照画素領域の画素値の総和との差に基づいて、注目画素のトナー量を調整するための補正量を特定し、その補正量で、注目画素の画素値を補正する端部補正部とを備える。階調差パターンは、階調差パターン注目画素の前方に配列された前方参照画素、および階調差パターン注目画素の後方に配列された後方参照画素に関し、前方参照画素に所定の高濃度範囲が指定され、後方参照画素に所定の低濃度範囲が指定されている。そして、端部検出部は、周辺画素が階調差パターンを満たす階調差パターン注目画素を端部として検出する。端部補正部は、上述の差が負である場合には、上述の補正量を、上述の差に応じた絶対値の負値とし、上述の差が正である場合には、上述の補正量を、上述の差に応じた絶対値の正値とし、さらに、端部補正部は、差から、所定の関数またはルックアップテーブルに基づいて、上述の補正量を特定し、その関数またはルックアップテーブルの特性は、非線形である。

これにより、端部近傍の階調分布に応じて、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少が同様の演算方法で良好に補償される。また、所定の方向に存在する端部に対して選択的にトナー量の調整を行うことができる。

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、上述の所定の範囲は、上述の階調差パターンに応じて、端部の前方または後方に設定される。

これにより、端部の高濃度側のトナー量調整（つまり、エッジ効果の補償）および低濃度側のトナー量調整（つまり、ハロー効果の補償）を選択的に行うことができる。

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１参照画素領域と第２参照画素領域とは、上述の注目画素を中心にして互いに対称である。

これにより、上述の所定の方向における補正量の分布パターンが、端部の高濃度側と低濃度側とで相似になる。

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、上述の所定の方向は、主走査方向または副走査方向である。

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、画像形成装置は、感光体と、感光体上に静電潜像を形成する露光装置と、その静電潜像をトナーで現像する現像装置と、露光装置を制御して、端部補正部により補正された画素値に基づきその静電潜像を形成させ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、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少が同様の演算方法で良好に補償される。

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、階調差パターンの例を示す図である。 図５は、副走査方向の画像後端部を含む画像データの一例を示す図である。 図６は、図３に示す端部検出部により、図４（Ａ）に示す階調差パターンで、図５に示す画像データにおいて検出される端部を示す図である。 図７は、図３に示す端部検出部における、濃度補正を行う範囲を指定するためのフィルターの例を示す図である。 図８は、図３に示す端部検出部により指定される濃度補正範囲を示すデータの一例を示す図である。 図９は、図３に示す端部補正部により使用される第１参照画素領域と第２参照画素領域を含むフィルターの例を示す図である。 図１０は、図３に示す端部補正部により、図９（Ａ）に示すフィルターを図５に示す画像データの濃度補正範囲（図８における値１の範囲）に適用して得られる補正量ａ１〜ａ５を示す図である。 図１１は、端部の低濃度側を濃度補正する場合の濃度補正範囲の一例を示す図である。 図１２は、図３に示す端部補正部により、図９（Ａ）に示すフィルターを図５に示す画像データの濃度補正範囲（図１１における値１の範囲）に適用して得られる補正量ｂ１〜ｂ５を示す図である。 図１３は、図９に示すフィルターの出力値と濃度補正量との対応関係の一例を説明する図である。

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、所定の階調数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（例えば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数（例えば１６階調）と同一の階調数の画像データを生成し、エッジ効果およびハロー効果によるトナー消費量の増減を補償するための濃度補正を行う。

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による処理は、４色のトナーに対応する各色の画像データについて行われる。画像処理部１７は、画像データ処理部３１、画像出力方向決定部３２、中間階調処理部３３、端部検出部３４、端部補正部３５、およびデータ選択部３６を有する。

画像データ処理部３１は、色変換、解像度変換などの各種処理を画像データに対して行う。

また、画像出力方向決定部３２は、印刷設定などから印刷すべき画像の向き（ランドスケープまたはポートレート）を特定し、その画像の向きに応じた画素の順序で画像データを後段に出力する。

また、中間階調処理部３３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、画像形成可能な階調数の画像データを生成する。

また、端部検出部３４は、予め指定された所定の方向（主走査方向および／または副走査方向）および階調差パターンで端部を検出し、濃度補正を行う画素の範囲（以下、濃度補正範囲という）を指定する。具体的には、端部検出部３４は、その所定の方向において配列された周辺画素が所定の階調差パターンを有する端部（画素）を検出し、所定の方向における端部から所定の画素数の範囲を濃度補正範囲とする。

この実施の形態では、この濃度補正範囲は、その階調差パターンに応じて、その所定の方向における端部の前方または後方に設定される。

端部補正部３５は、エッジ効果および／またはハロー効果によるトナー量の増減を補償するために、画像データにおいて、その濃度補正範囲内の画素の値を補正する。具体的には、端部補正部３５は、濃度補正範囲にある各画素（注目画素）について画素値の補正を行う。そして、端部補正部３５は、その所定の方向において注目画素より前方にある所定の第１参照画素領域の画素値の総和と、その所定の方向において注目画素より後方にある所定の第２参照画素領域の画素値の総和との差に基づいて、注目画素のトナー量を調整するための補正量を特定し、その補正量で、注目画素の画素値を補正する。

また、この実施の形態では、第１参照画素領域と第２参照画素領域とは、上述の注目画素を中心にして互いに対称である。

また、データ選択部３６は、端部補正部３５により補正が行われた画素については、端部補正部３５の出力（補正後の画素値）を選択し、端部補正部３５により補正が行われなかった画素については、中間階調処理部３３の出力（補正されていない画素値）を選択し、選択した画素値を露光制御部１６に出力する。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

端部検出部３４は、中間階調処理部３３から出力された画像データにおいて、１または複数の特定の画像端部（例えば画像後端部）を検出し、その端部に対応する濃度補正範囲を指定する。

図４は、階調差パターンの例を示す図である。図４（Ａ）に示す階調差パターンは、副走査方向の画像後端部を検出するためのものである。図４（Ａ）に示す階調差パターンでは、注目画素５１から副走査方向の前方に配列された前方参照画素５２に所定の高濃度範囲が指定され、注目画素５１から副走査方向の後方に配列された後方参照画素５３に所定の低濃度範囲が指定される。つまり、画像データにおいて周辺画素がこの階調差パターンを満たす注目画素５１が端部（副走査方向の画像後端部）として検出される。また、図４（Ｂ）に示す階調差パターンは、副走査方向の画像前端部を検出するためのものである。さらに、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）に示す階調差パターンは、主走査方向の画像側端部を検出するためのものである。

濃度補正を行う対象とする端部に対応する階調差パターンが適宜使用される。

図５は、副走査方向の画像後端部を含む画像データの一例を示す図である。図５に示す例では、端部の高濃度側の画素値が１６となっており、端部の低濃度側の画素値が１となっている。

図６は、図３に示す端部検出部３４により、図４（Ａ）に示す階調差パターンで、図５に示す画像データにおいて検出される端部を示す図である。図６に示すように、端部の画素（つまり、周辺画素が図４（Ａ）に示す階調差パターンを満たす注目画素）の値が１とされる。

図７は、図３に示す端部検出部３４における、濃度補正を行う範囲を指定するためのフィルターの例を示す図である。図７（Ａ）は、画像後端部用のフィルターを示している。また、図７（Ｂ）は、画像前端部用のフィルターを示しており、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）は、画像側端部用のフィルターを示している。

図７（Ａ）に示すフィルターでは、注目画素６１から副走査方向の前方にあるＮ個の参照画素が使用され、このフィルターが、端部の検出結果（例えば図６に示すデータ）に適用される。その端部の検出結果において、この参照画素の少なくとも１つの画素に対応する画素の値が１である場合には、注目画素６１の値が１とされ、すべての参照画素に対応する画素の値が０である場合には、注目画素６１の値が０とされる。

図８は、図３に示す端部検出部３４により指定される濃度補正範囲を示すデータの一例を示す図である。例えば、図６に示す端部の検出結果に対して図７（Ａ）に示すフィルターが適用されると、図８に示すように、端部から（Ｎ＋１）画素の範囲の値が１となり、それ以外の範囲の値が０となる。このデータにおいて、この値が１である画素が、濃度補正の対象となる。

次に、端部補正部３５は、端部検出部３４により指定された濃度補正範囲について、画像データの濃度補正を行う。この濃度補正には、対象となる端部に応じたフィルターが使用される。

図９は、図３に示す端部補正部３５により使用される第１参照画素領域と第２参照画素領域を含むフィルターの例を示す図である。図９（Ａ）は、副走査方向の端部（画像後端部および画像前端部）に使用される第１参照画素領域と第２参照画素領域を含むフィルターの一例を示す図である。図９（Ｂ）は、主走査方向の端部（画像側端部）に使用される第１参照画素領域と第２参照画素領域を含むフィルターの一例を示す図である。

画像後端部についての濃度補正には、図９（Ａ）に示すフィルターが使用される。注目画素７１に対して副走査方向の前方に隣接する（Ｚ×Ｘ）画素の領域が第１参照画素領域７２とされ、第１参照画素領域７２内の各画素のフィルター係数は−１とされ、注目画素７１に対して副走査方向の後方に隣接する（Ｚ×Ｘ）画素の領域が第２参照画素領域７３とされ、第２参照画素領域７３内の各画素のフィルター係数は１とされる。つまり、画像データ（例えば図５）の第１参照画素領域７２内の画素値の総和と第２参照画素領域７３内の画素値の総和との差が、このフィルターの出力値（つまり、注目画素７１の値）となる。

なお、このＺは、Ｎ＋１とされる。また、画像後端部の高濃度側および低濃度側のいずれについても、このフィルターを使用できる。

なお、画像前端部についての濃度補正にも、図９（Ａ）に示すフィルターを使用できる。画像前端部について使用する場合には、フィルター演算の結果の正負を反転させればよい。

図１０は、図３に示す端部補正部３５により、図９（Ａ）に示すフィルターを図５に示す画像データの濃度補正範囲（図８における値１の範囲）に適用して得られる補正量ａ１〜ａ５を示す図である。この補正量ａ１〜ａ５の絶対値は、端部に近づくほど大きくなり、また、端部の階調差が大きいほど大きくなる。この例では、補正量ａ１〜ａ５は、次のようになる。

ａ１＝−３７５×Ｗ１
ａ２＝−３００×Ｗ１
ａ３＝−２２５×Ｗ１
ａ４＝−１５０×Ｗ１
ａ５＝ −７５×Ｗ１

ここで、Ｗ１は、所定の係数であり、実験などに基づき、エッジ効果を適切に補償する補正量となるように予め設定される。

上述の例では、端部の高濃度側を補正しているが同様に低濃度側を補正することも可能である。

図１１は、端部の低濃度側を濃度補正する場合の濃度補正範囲の一例を示す図である。図１１に示す濃度補正範囲は、図６に示す端部の検出結果に図７（Ｂ）に示すフィルターを適用することにより得られる。

図１２は、図３に示す端部補正部３５により、図９（Ａ）に示すフィルターを図５に示す画像データの濃度補正範囲（図１１における値１の範囲）に適用して得られる補正量ｂ１〜ｂ５を示す図である。この補正量ｂ１〜ｂ５の絶対値は、端部に近づくほど大きくなり、また、端部の階調差が大きいほど大きくなる。この例では、補正量ｂ１〜ｂ５は、次のようになる。

ｂ１＝３７５×Ｗ２
ｂ２＝３００×Ｗ２
ｂ３＝２２５×Ｗ２
ｂ４＝１５０×Ｗ２
ｂ５＝ ７５×Ｗ２

ここで、Ｗ２は、所定の係数であり、実験などに基づき、ハロー効果を適切に補償する補正量となるように予め設定される。

そして、データ選択部３６は、濃度補正範囲については、端部補正部３５から出力される画素値を露光制御部１６に出力し、それ以外の範囲については、中間階調処理部３３から出力される画素値をそのまま露光制御部１６に出力する。

以上のように、上記実施の形態によれば、端部検出部３４は、所定の方向において配列された周辺画素が所定の階調差パターンを有する端部を検出し、端部補正部３５は、その端部からその所定の方向における所定の範囲にある各注目画素について、その所定の方向において注目画素より前方にある所定の第１参照画素領域の画素値の総和と、その所定の方向において注目画素より後方にある所定の第２参照画素領域の画素値の総和との差に基づいて、注目画素のトナー量を調整するための補正量を特定し、その補正量で、注目画素の画素値を補正する。

これにより、端部近傍の階調分布に応じて、エッジ効果によるトナー量の増加およびハロー効果によるトナー量の減少が同様の演算方法で良好に補償される。また、所定の方向に存在する端部に対して選択的にトナー量の調整を行うことができる。

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、上記実施の形態において、端部補正部３５は、上述の差に、上述の所定の方向および／または上述の階調差パターンに応じて異なる係数を乗じて上述の補正量を計算するようにしてもよい。つまり、上述の係数Ｗ１，Ｗ２には異なる値を使用してもよい。

また、上記実施の形態において、図９に示すフィルターの出力値から、所定の関数またはＬＵＴ（Look-Up Table）に基づいて、補正量を特定するようにしてもよい。その場合、例えば図１３に示すように、その関数またはＬＵＴの特性は非線形（例えば指数関数的）であってもよい。

また、上記実施の形態では、画像後端部についての濃度補正を例として説明しているが、その他の端部についても、その端部に対応する階調差パターン、フィルターなどを使用することで同様の濃度補正を行うことができる。

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（感光体の一例）
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
１６ 露光制御部
３４ 端部検出部
３５ 端部補正部
７２ 第１参照画素領域
７３ 第２参照画素領域

Claims (5)

1. 電子写真方式の画像形成装置において、
   所定の方向において配列された周辺画素が所定の階調差パターンを有する端部を検出する端部検出部と、
   前記端部から前記所定の方向における所定の範囲にある各注目画素について、前記所定の方向において前記注目画素より前方にある所定の第１参照画素領域の画素値の総和と、前記所定の方向において前記注目画素より後方にある所定の第２参照画素領域の画素値の総和との差に基づいて、前記注目画素のトナー量を調整するための補正量を特定し、その補正量で、前記注目画素の画素値を補正する端部補正部と、
   を備え、
   前記階調差パターンは、階調差パターン注目画素の前方に配列された前方参照画素、および前記階調差パターン注目画素の後方に配列された後方参照画素に関し、前記前方参照画素に所定の高濃度範囲が指定され、前記後方参照画素に所定の低濃度範囲が指定されており、
   前記端部検出部は、前記周辺画素が前記階調差パターンを満たす前記階調差パターン注目画素を前記端部として検出し、
   前記端部補正部は、前記差が負である場合には、前記補正量を、前記差に応じた絶対値の負値とし、前記差が正である場合には、前記補正量を、前記差に応じた絶対値の正値とし、
   前記端部補正部は、前記差から、所定の関数またはルックアップテーブルに基づいて、前記補正量を特定し、
   前記関数または前記ルックアップテーブルの特性は、非線形であること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の範囲は、前記階調差パターンに応じて、前記端部の前方または後方に設定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１参照画素領域と前記第２参照画素領域とは、前記注目画素を中心にして互いに対称であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記所定の方向は、主走査方向または副走査方向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。
5. 感光体と、
   前記感光体上に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、
   前記露光装置を制御して、前記端部補正部により補正された画素値に基づき前記静電潜像を形成させる露光制御部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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