JP2017108314A - 画像信号処理装置、画像信号処理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模やバッファメモリの増大を防ぎつつ、トナー消費量の削減する画像の補正処理を可能にすることを課題とする。
【解決手段】エッジフラグ生成部（２６１は、画像信号の画素ごとに、画素が画像のエッジに対応した画素であるか否かを表すフラグを生成する。画像解析部（２６６）は、画像の各画素に各々対応して生成されたフラグに基づいて、画像の中から、濃度の補正がなされる補正対象画素を特定する。画像補正部（２６７）は、エッジから補正対象画素までの距離に基づいて、補正対象画素の濃度を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像信号処理装置、画像信号処理方法、及びプログラムに関する。

電子写真方式を採用した画像形成装置の分野では、従来から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って露光量を調整することで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）。
また、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。それぞれの現象に適した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

ここで、掃き寄せ及びエッジ効果に対する補正処理は、露光量を制御するためのＰＷＭ（パルス幅変調）制御の直前で行うのが望ましい。しかしながら、一般的にＰＷＭ制御の基になる画像データは、色変換、ハーフトーン処理が施され、色情報がＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（キープレート））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、掃き寄せ効果、エッジ効果の現象が発生し得る画像領域を検出する際には、誤検出を少なくするために、広範囲の領域を参照し、かつ複雑なパターンの解析が必要になる。このように、広範囲の領域の参照、複雑なパターン解析を行うためには、大規模な回路が必要になる。また例えば、掃き寄せ効果においては、潜像の後端部を検出するために、注目画素の周囲２０×２０画素範囲の参照ウィンドウにおいて、黒連続領域及び白連続領域を上下左右の方向に判別する必要がある。この場合、参照ウィンドウを形成するために、２０ライン分の画素値を保持しなければならず、大容量のバッファメモリが必要になる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、回路規模やバッファメモリ等の増大を防ぎつつ、トナー消費量を削減するような画像の補正処理を可能とする画像信号処理装置、画像信号処理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の画像信号処理装置は、画像信号の画素ごとに、前記画素が画像のエッジに対応した画素であるか否かを表すフラグを生成する生成手段と、前記画像の各画素に各々対応して生成された前記フラグに基づいて、前記画像の中から、濃度の補正がなされる補正対象画素を特定する解析手段と、前記補正対象画素から前記エッジまでの距離に基づいて、前記補正対象画素の濃度を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、回路規模やバッファメモリの増大を防ぎつつ、トナー消費量を削減するような画像の補正処理が可能となる。

電子写真方式の画像形成装置の基本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。 駆動信号と光量調整信号により露光装置が制御される様子の説明図である。 ＰＷＭ制御により画素濃度が調整される様子の説明図である。 ジャンピング現像状態と接触現像状態の説明図である。 エッジ効果の説明図である。 エッジ効果、掃き寄せ効果の発生した画像の説明図である。 エッジ効果、掃き寄せ効果が発生した際のトナー分布状態の説明図である。 接触現像状態における掃き寄せ効果の発生メカニズムの説明図である。 エッジフラグから補正対象画素の検出方法のフローチャートである。 エッジフラグから補正対象画素の検出方法の説明図である。 エッジフラグから補正対象画素の検出方法の他の説明図である。 補正対象画素の検出した結果の説明図である。 補正処理量の算出方法を示すフローチャートである。 エッジフラグ生成方法の説明図である。 エッジからの距離に対する補正処理量の説明図である。

以下、本発明の実施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各構成は一例であり、図示された構成に限定されるものではない。
図１は、画像信号処理装置の適用例である電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示す図である。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、環境検知装置１８０、原稿読み取り装置１９０等を有して構成されている。現像装置１５０における図中の斜線部は、現像剤としてのトナーを表している。また、感光体ドラム１１０において、図中のＲは現像領域を、図中のＴは転写位置をそれぞれ表している。なお、画像形成装置１００において、コントローラ１４０と環境検知装置１８０と原稿読み取り装置１９０とを除いた、画像形成に係る動作を行う構成部分は実際に印刷を行う印刷部であり、いわゆるプリンタエンジンと呼ばれる部分である。

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（Charged Couple Device）やＣＩＳ（Contact Image sensor）を含むものである。原稿読み取り装置１９０は、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有するように構成されていてもよい。

感光体ドラム１１０は、像担持体としての電子写真感光体が、ドラム表面に形成されたものである。帯電装置１２０は、感光体ドラム１１０の表面の電子写真感光体を一様に帯電させる帯電ローラ等である。露光装置１３０は、レーザビームスキャナや面発光素子等を有して構成されている。露光装置１３０は、電子写真感光体が一様に帯電した状態となされた感光体ドラム１１０のドラム表面に対し、ホストコンピュータ１０からの印刷データや原稿読み取り装置１９０からの画像データ等に基づく光量の光を照射して、電子写真感光体を露光させる。なお、本実施形態では、露光装置１３０は、半導体レーザを備えたレーザビームスキャナにより構成され、感光体ドラム１１０の電子写真感光体への露光はレーザビームにより行われる例を挙げる。詳細については後述するが、露光装置１３０は、コントローラ１４０が印刷データや画像データに基づいて生成した後述する駆動信号と光量調整信号によりレーザビームを発光させる。そして、露光装置１３０は、そのレーザビームの光を、回転している感光体ドラム１１０の表面の電子写真感光体に照射する。これにより、感光体ドラム１１０の表面の電子写真感光体には、印刷データや画像データに応じた静電潜像が形成される。

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とトナー層厚規制部材として機能する規制ブレード１５２とを有している。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の表面の電子写真感光体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、記録用紙である記録媒体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。

図２は、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。図２の構成の詳細については後述する。コントローラ１４０は、例えばホストコンピュータ１０等から受信する印刷データから、後述するレンダリング処理部２００でラスターイメージデータを生成して、画像メモリ２３１に格納する。なお、以下の説明では、ラスターイメージデータを、「ラスターデータ」と略記する。また、コントローラ１４０は、原稿読み取り装置１９０が原稿を読み取った画像データを、後述のスキャナＩ／Ｆ２８０を介して受け取り、その画像データをラスターデータとして画像メモリ２３１に格納する。さらに、ラスターデータは、コントローラ１４０の後述する画像処理部２６０により、画像形成装置１００による印刷に適したラスターデータに加工される。詳細については後述するが、本実施形態において、コントローラ１４０の画像処理部２６０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に、ラスターデータに対して、トナー消費量を削減するための補正処理を実行する。

ここで、改めてエッジ効果について定義すると、エッジ効果は、感光体ドラム１１０の表面の電子写真感光体のうち、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である。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ずる。また、掃き寄せ効果は、静電潜像の搬送方向における画像領域の後端部でトナーが過剰に付着してしまう現象である。そして、これら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、原稿濃度に対して、記録媒体Ｐ上に定着された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生じさせる。したがって、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、原稿濃度に対する画像濃度の再現性の低下を防ぐだけでなく、トナーの節約にも繋がることになる。

コントローラ１４０は、前述のようなトナー消費量を削減するための補正処理が行われたラスターデータに基づいて、露光装置１３０に出力する駆動信号と光量調整信号を生成する。光量調整信号は、露光装置１３０の半導体レーザの発光光量を、一定の目標光量となるように調整して発光させたり、目標光量を基準として画素ごとに光量を調整して発光させたりするための制御信号である。駆動信号は、光量調整信号により発光光量が目標光量に調整された半導体レーザの発光時間を、パルス幅変調により調整するための制御信号である。これら駆動信号や光量調整信号により露光装置１３０からの発光量が調整されることにより、感光体ドラム１１０の電子写真感光体の露光量が調整され、これにより、印刷される画像の階調表現が実現される。コントローラ１４０の詳細な構成については後述する。

以下、コントローラ１４０の動作について、図２を参照しながら、関係する周辺装置と共に説明する。
コントローラ１４０は、レンダリング処理部２００、ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２３０、露光量調整部２４０、露光制御部２５０、画像処理部２６０、ホストＩ／Ｆ２７０、スキャナＩ／Ｆ２８０を有し、各部がシステムバス２９０で接続されている。

レンダリング処理部２００は、ホストＩ／Ｆ２７０を介して、ホストコンピュータ１０から送信されたＰＤＬデータを解釈して、ビットマップイメージデータのラスターデータを生成して、画像メモリ２３１に展開する。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より送られてきた画像データから文字部を検出することにより、像域を判定し、その後の画像処理に利用する像域信号を生成する。さらに、スキャナＩ／Ｆ２８０は、原稿読み取り装置１９０が読み取った輝度データである画像データを濃度データに変換するためにテーブル変換を行う。また、スキャナＩ／Ｆ２８０は、エッジ強調などの目的に従ったデジタル空間フィルタでコンボリューション演算を行う。処理が終了した画像データは、システムバス２９０を介して、画像メモリ２３１に転送される。

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、ＲＯＭ２２０に格納されたプログラムに従って画像処理部２６０を制御し、コピー実行時には、原稿読み取り装置１９０が読み取った画像データに対する色変換処理、ハーフトーン変換処理を行わせる。また、ＣＰＵ２１０は、画像処理部２６０を制御して、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わせる。さらに、ＣＰＵ２１０は、画像処理部２６０を制御して、それらトナーが過剰となる画素として特定された各画素に対して、エッジ効果や掃き寄せ効果を低減させるための補正処理を行わせる。ＣＰＵ２１０による制御の下、画像処理部２６０が行う、エッジ効果や掃き寄せ効果によりトナーが過剰となる画素を特定する処理、それら特定された各画素に対する補正処理の詳細は後述する。

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（ラスターデータ）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。ＲＡＭ２３０は、画像処理部２６０の後述する色変換部２６２からの出力データやハーフトーン変換部２６３からの出力データを一時格納してもよい。また、ＲＡＭ２３０には、画像処理部２６０の後述する補正パラメータ（補正対象となされる画素幅を決める情報）や後述する補正係数（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２４０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、前述した光量調整信号を生成する。露光制御部２５０は、露光装置１３０に対するＰＷＭ制御を行うための前述した駆動信号を生成する。露光量調整部２４０、露光装置１３０の詳細な構成については後述する。

＜ラスターイメージデータの補正処理＞
画像処理部２６０は、エッジフラグ生成部２６１、色変換部２６２、ハーフトーン変換部２６３、条件判断部２６４、パラメータ設定部２６５、画像解析部２６６、画像補正部２６７を有して構成されている。これら各構成要素は、ハードウェア構成であってもよいし、本実施形態の画像信号処理プログラムによるソフトウェア構成により実現されてもよい。

エッジフラグ生成部２６１は、原稿読み取り装置１９０が読み取ってスキャナＩ／Ｆ２８０を介して供給された画像データに対しては、二値化処理、フィルタ処理やパターンマッチングを行ってエッジ特徴を含む属性フラグを生成し、その属性フラグを出力する。属性フラグには、エッジ特徴を表すフラグであるエッジフラグの他、画素が文字の画素であることを表すフラグや、画素が写真の画素であることを表すフラグ等も含まれる。エッジ特徴を含む属性フラグの生成方法としては、ここでは詳細な説明はしないが、例えば一次微分を取得するＳｏｂｅｌカーネル法、二次微分を取得するＬａｐｌａｃｅカーネル法、平滑化フィルタを使ったＣａｎｎｙ法などが知られている。ホストコンピュータ１０からホストＩ／Ｆ２７０を介してＰＤＬデータが入力される場合には、レンダリング処理部２００がＰＤＬデータからラスターデータを生成する際に、エッジ特徴を含む属性フラグを生成してもよい。また、エッジフラグ生成部２６１は、エッジ特徴を含む属性フラグの他に、文字、網点などの特徴を示すフラグを同時に出力してもよいものとする。

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１００が有するトナー色に合わせて、例えばＲＧＢ（赤、緑、青）の色空間のラスターデータから、ＣＭＹＫの色空間のラスターデータへ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（ガンマ補正）や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に濃度補正を行う処理である。ハーフトーン変換部２６３の具体的な構成としては、スクリーン処理によるもの、或いは誤差拡散処理による構成を挙げることができる。スクリーン処理は、所定の複数のディザマトリクス及び入力される画像データを用いて、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、それ以降にＮ値化処理される周囲画素に対して拡散させる処理である。

また、ハーフトーン変換部２６３は、属性フラグを参照して、注目画素が文字を構成する画素か、写真を構成する画素か、エッジを構成する画素かなどのフラグ判定処理を行い、そのフラグ判定結果に応じて処理方法を切り替えることも可能である。処理方法の切り替え例としては、属性フラグのエッジフラグに応じて、フィルタ処理を施したり、ハーフトーン処理のなかでスムージング処理を施したりするようなことが挙げられる。また例えば、属性フラグにより、例えばγ補正の参照テーブルとして文字用のテーブルを使ったり、写真用のテーブルを使ったりするような切り替えも可能である。また、ハーフトーン処理についても、属性フラグを参照し、注目画素が文字の画素であれば誤差拡散処理、写真の画素であればスクリーン処理を行うような切り替えが可能である。また例えば、上述した処理によりエッジを滑らかにするような処理がなされた場合には、エッジに対応したフラグを消すことが必要になる。例えば写真の画像データに対してフィルタ処理やスムージング処理をすることでエッジ部分を滑らかにして暈すような処理がなされた場合には、エッジが消されるため、ハーフトーン変換部２６３は、属性フラグの中のエッジフラグを削除する。このようにフィルタ処理やスムージング処理等の各種の画像処理が行われることでエッジが消され、エッジフラグが削除された場合、画像補正部２６７は、後述する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については行わないようにする。

条件判断部２６４は、環境検知装置１８０にて取得される環境情報やＣＰＵ２１０からの画像形成装置の状態を示す装置状態情報に応じた補正条件を決定する。パラメータ設定部２６５は、補正条件に基づいて、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。これら条件判断部２６４による補正条件の決定処理、パラメータ設定部２６５による補正パラメータの設定処理の詳細については後述する。

画像解析部２６６は、上述の属性フラグ及び補正パラメータに基づいて、画像メモリ２３１上の画像データから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て、その特定された画素を補正対象画素として決定する。ここで、エッジ効果や掃き寄せ効果は、画像濃度がある値より大きくなると視認され易くなる。また、エッジ効果は画像領域の縁に発生し、掃き寄せ効果は静電潜像の搬送方向における画像領域の後端部に発生する。したがって、画像解析部２６６では、これらのことを考慮して、エッジ効果及び掃き寄せ効果が発生し得る画素（補正対象画素）を特定する。画像解析部２６６における補正対象画素の特定及び決定処理の詳細については後述の図１０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による画像解析の結果、エッジ効果及び掃き寄せ効果に対する補正対象画素として特定された画素ごとにトナー消費量の削減を可能とする補正量を求める。具体的には、画像補正部２６７は、補正対象画素として特定された画素ごとにトナー削減量を求め、そのトナー削減量に応じた画素ごとの補正係数（露光量の削減割合）を補正量として求める。そして、画像補正部２６７は、ラスターデータの各画素の中で前述のように特定された補正対象画素に対して、補正係数に応じて画素濃度を補正するような補正処理を実行する。画像補正部２６７により補正対象画素に対して補正処理がなされた後のラスターデータは、露光制御部２５０に送られる。

露光制御部２５０は、画像補正部２６７により補正処理がなされた後のラスターデータに基づいて、画素ごとに対応させたＰＷＭ制御を行うための駆動信号を生成して、露光装置１３０に送る。また、このときの露光装置１３０には、露光量調整部２４０から、画素ごとの目標光量を設定するための光量調整信号が供給されている。これにより、露光装置１３０では、駆動信号に応じたＰＷＭ制御によって、半導体レーザの発光時間が制御される。このとき、ラスターデータの補正対象画素については、目標光量に対して、前述した露光量の削減割合（補正係数）に応じて露光量が調整された露光が行われることになる。したがって、画像形成装置１００では、エッジ効果や掃き寄せ効果を低減させる露光量調整（露光量削減）が実現され、エッジ効果や掃き寄せに起因するトナー消費量の増加を効率よく削減することができることになる。

＜露光装置の制御＞
以下、図３を参照しながら、光量調整信号と駆動信号によるＰＷＭ制御によって露光装置１３０における露光量がどのように調整されるのかを説明する。
露光量調整部２４０は、８ビットに対応したデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ２０２１）とレギュレータ（ＲＥＧ２０２２）とを内蔵した集積回路（ＩＣ２４１）を有しており、上述した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は、電圧（Ｖ）を電流（Ｉ）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とを有している。

露光量調整部２４０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、ＲＥＧ２０２２から出力される電圧ＶｒｅｆＨを調整することで、電流のベース信号の電圧信号に変換する。具体的には、電圧ＶｒｅｆＨはＤＡＣ２０２１の基準電圧であり、ベース信号により電圧ＶｒｅｆＨが調整されることで、ＤＡＣ２０２１からはベース信号に応じた光量調整信号としての光量調整アナログ電圧７１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２４０から受け取った光量調整信号（光量調整アナログ電圧７１）を電流値Ｉｄに変換してレーザドライバＩＣ１３２に出力する。これにより、半導体レーザ１３３からは、光量調整信号に応じた光量の光が出射される。なお、ここでは、露光量調整部２４０に実装されたＩＣ２４１が光量調整信号を出力しているが、露光装置１３０上にＤＡＣ２０２１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る構成であってもよい。レーザドライバＩＣ１３２は、露光制御部２５０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、駆動信号に応じて、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により、半導体レーザ１３３の発光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これにより、駆動信号に応じたＰＷＭ制御によって、半導体レーザ１３３の発光時間が制御されて、露光装置１３０における露光量の調整が行われることになる。
＜画像の濃度制御＞
露光装置１３０による画素濃度の制御について説明する。
図４（ａ）と図４（ｂ）は、露光装置１３０におけるＰＷＭ（パルス幅変調）制御で露光量が制御されることにより、画素濃度が調整される様子を説明する図である。図４（ａ）の図中のＳＮ０１〜ＳＮ０５は、それぞれ１画素を示している。図４（ａ）は、各画素ＳＮ０１〜ＳＮ０５がそれぞれＮ個（Ｎは２以上の自然数）の副画素に分割され、一部の副画素に対する露光を行わない（間引く）ことで形成される画像例を示している。なお、図４（ａ）では、図中の黒色の部分が露光された副画素を表し、白色の部分が露光されない（間引かれた）副画素を表している。図４（ｂ）は、各画素ＳＮ０１〜ＳＮ０５に対応した画素濃度を示しており、画素ＳＮ０１は１００％、画素ＳＮ０２は７５％、画素ＳＮ０３は５０％、画素ＳＮ０４は７５％、画素ＳＮ０５は８７．５％の画素濃度となっている。なお、図４（ｂ）では、画素濃度を、便宜上、ドットパターンにより表している。これら各画素ＳＮ０１〜ＳＮ０５のような画素濃度の制御は、目標光量に対して１００％の光量を、露光制御部２５０が駆動信号によるＰＷＭ制御で間引く（一部の副画素に対する露光を行わないようにする）ことにより実現される。例えば１画素が１６個の副画素に分割される例において、画素ＳＮ０３で示す５０％の濃度を実現する場合、例えば奇数番目の副画素のみを露光するように半導体レーザ１３３を駆動することで、目標光量の１００％に対して５０％の光量での露光が行われる。これにより、画素ＳＮ０３のような５０％の濃度の画像が表現可能となる。

なお、本実施形態では、光量調整をパルス幅変調により行っているが、例えば図３の露光量調整部２４０において、画像データをベース信号に変換して光量調整アナログ電圧を変化させることにより、目標光量を基準として画素ごとに露光量を調整してもよい。

＜２種類の現像状態＞
以下、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（ａ）と図５（ｂ）は２種類の現像状態の説明図であり、図５（ａ）はジャンピング現像状態を、図５（ｂ）は接触現像状態をそれぞれ示している。
図５（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１５１と感光体ドラム１１０との最接近部である現像領域Ｒで発生する、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により、現像がなされる状態である。ここで、現像電圧は、直流バイアスを重畳した交流バイアス電圧のことを指すものとする。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ＧＰを有している。このギャップＧＰが小さ過ぎると現像ローラ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ＧＰが大き過ぎるとトナーが感光体ドラム１１０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ＧＰ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（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Ｒ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、現像がなされる状態である。図５（ａ）と図５（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Ｒ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＞
以下、エッジ効果及び掃き寄せ効果の発生原理について説明する。
先ず、エッジ効果の発生原理について説明する。エッジ効果とは、前述したように、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はエッジ効果の説明図である。図６に示すように、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（ａ）は、エッジ効果の発生した画像の一例を示す図である。図７（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１１０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は、全体が一様の濃度の画像のデータであるとする。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（ａ）は、画像７００におけるトナーの分布状態をトナー分布曲線として示す図である。図８（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、その分だけ濃度も濃くなることになる。また、エッジ部８０２，８０３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、エッジ部８０２，８０３に対して電界が集中することで、それらエッジ部８０２，８０３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、接触現像状態の場合、前述したように現像ローラ１５１と感光体ドラム１１０との間のギャップＧＰ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８０２，８０３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。掃き寄せ効果は、前述したように、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である。この掃き寄せ効果は、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（ｂ）は、掃き寄せ効果の発生した画像の一例を示す図である。図７（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。前述した画像７００と同様、画像７１０の元となった画像データは、全体が一様の濃度の画像のデータであるとする。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（ｂ）は、画像７１０におけるトナーの分布状態をトナー分布曲線として示す図である。図８（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。搬送方向下流側のエッジ部８１２（図７（ｂ）の後端部７１２）のトナー付着量は、非エッジ部８１１（図７（ｂ）の非エッジ部７１１）に比べて多く、その分だけ濃度も濃くなることになる。また、搬送方向下流側のエッジ部８１２（図７（ｂ）の後端部７１２）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（ａ）〜図９（ｃ）は、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である。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（ａ）で示すように、現像領域Ｒでは、現像ローラ１５１によって搬送されてきたトナー９０１によって静電潜像９００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Ｒに侵入した時点では、現像ローラ１５１上のトナー９０１は、現像領域Ｒの開始位置より回転方向において静電潜像９００の後端部における図中網掛けが描かれたトナー９０２よりも後側に位置する。その後、図９（ｂ）で示すように、後端部におけるトナー９０２が現像領域Ｒ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（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に供給されてトナー９０３として付着するため、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調整処理＞
本実施形態において、静電潜像を形成するためのラスターデータを補正することで露光量を調整して、エッジ効果及び掃き寄せ効果を減少させる処理について説明する。
画像処理部２６０は、露光量を調整のための前処理を実行する。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、図２を参照しながら詳しく説明する。ここでは、ホストコンピュータ１０から送られてきた画像データから、レンダリング処理部２００により生成されて画像メモリ２３１に蓄積されたラスターデータの補正を例に挙げて説明する。

画像処理部２６０において、条件判断部２６４には、画像形成装置１００の装置の状態を表す装置状態情報が入力される。ここで、装置状態情報には、画像形成装置１００の処理能力の情報や、プリンタエンジンのプロセス速度の情報、環境検知装置１８０が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が含まれる。また、装置状態情報には、コントローラ１４０内で別途求めた総出力枚数（印刷された総枚数、総稼動枚数）や総稼働時間（印刷が実行された累積時間）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も含まれる。条件判断部２６４は、受け取った装置状態情報に応じた補正条件を決定する。そして、決定した補正条件の情報（以下、補正条件情報と表記する。）がパラメータ設定部２６５に入力される。パラメータ設定部２６５は、受け取った補正条件情報に基づいて、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対象とする所定の画素幅（エッジからの画素数、つまりエッジからの距離）を、補正パラメータとして設定する。

ここで、補正パラメータは、画像形成装置１００の処理能力やプリンタエンジンにおけるプロセス速度、画像形成装置１００の周辺環境温度や湿度、総出力枚数や総稼動時間などの装置状態情報に応じて、変更する必要がある。このため、条件判断部２６４は、例えば、印刷する用紙の種類に応じて変化するプリンタエンジンのプロセス速度、装置の処理能力、総出力枚数や総稼動時間、周辺環境温度や湿度等を補正条件として決定する。例えば、印刷する用紙の種類に応じてプリンタエンジンのプロセス速度が変化することで、印刷された画像のエッジ部分近傍におけるトナー分布曲線が変化することが考えられる。なお、画像のエッジ部分近傍におけるトナー分布曲線は、前述した図８（ａ），図８（ｂ）で説明したような曲線である。例えば、プロセス速度が速ければ、エッジ部分近傍のトナー分布曲線のオーバーシュート部分の高さが低くなって幅が広がるため、エッジからの距離（補正対象となされる画素幅）は伸ばし、その伸ばした距離に対するトナー削減量は減らす必要があると考えられる。また、総稼働枚数や総稼働時間によっても、同様に、エッジ部分近傍のトナー分布曲線が鈍ることになるため、トナー削減量は減らす必要があると考えられる。一方、周辺環境温度や湿度によっては静電効果が大きくなることがあり、この場合、エッジ効果が大きくなる可能性があるため、エッジからの距離は伸ばし、その伸ばした距離に対するトナー削減量を増やす必要があると考えられる。このように、条件判断部２６４では補正条件を決定し、パラメータ設定部２６５は補正条件情報に基づいて補正パラメータ（補正対象とする画素幅を特定する情報、すなわちエッジからの距離）を設定している。

画像解析部２６６は、エッジフラグ生成部２６１からのエッジ特徴を含む属性フラグとパラメータ設定部２６５からの補正パラメータとに基づいて、画像メモリ２３１上のラスターデータから、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。ここで、前述したエッジ効果や掃き寄せ効果は、トナーの付着量が増加したことで、画素の光学的な濃度が、ある値より大きくなった場合に視認し易くなる。また、エッジ効果は画像領域の縁に発生し、掃き寄せ効果は画像領域の副走査方向の後端部分に発生する。したがって、画像解析部２６６は、これらを考慮して、画像メモリ２３１上のラスターデータの中の補正対象画素を特定する。そして、画像補正部２６７は、ラスターデータの中の補正対象画素に対して、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を行って、その補正処理後のラスターデータを露光制御部２５０に送る。これにより、露光制御部２５０は、補正処理後のラスターデータに基づいて露光装置１３０への駆動信号を生成し、露光装置１３０ではその駆動信号に基づくＰＷＭ制御により露光量の調整が行われる。その結果、画像形成装置１００では、エッジ効果や掃き寄せ効果によるトナー消費量を効率よく削減することが可能となる。

図１０は、画像解析部２６６が、属性フラグと補正パラメータとに基づいて、注目画素を補正対象画素として特定する際の処理のフローチャートを示す。以下の説明では、図１０の各処理のステップＳ１０１〜ステップＳ１０７を、Ｓ１０１〜Ｓ１０７と略記する。図１０のフローチャートの処理は、画像解析部２６６により行われるが、ＣＰＵ２１０が本実施形態の画像形成処理プログラムを実行することで実現してもよい。

図１０のフローチャートにおいて、Ｓ１０１では、画像解析部２６６は、ラスターデータの画像の中の、ある注目画素の画素濃度（画素値）が所定閾値以上であるか否かを判断することにより、その注目画素が高濃度画素であるか否かを判定する。具体的には、画像解析部２６６は、注目画素とその注目画素を中心とした周囲の複数画素について、予め定義しておいた所定閾値以上であるか否かを判定する。所定閾値は、一例として画素値の濃度が８ビットで表される場合には、８ビットを１０進数で表記した場合の０〜２５５の値のうち、例えば２５０の値となされる。この例の場合、画像解析部２６６は、注目画素及びその周囲画素の画素値の濃度が２５０〜２５５の値である場合に、その注目画素は高濃度画素であると判定する。画像解析部２６６は、Ｓ１０１において、注目画素が高濃度画素であると判定した場合にはＳ１０２以降に処理を進め、一方、注目画素が高濃度画素でないと判定した場合にはＳ１０６に処理を進める。

ここで、ラスターデータの画像の中で、画素値が例えば急激に変化していた場合、前述したエッジフラグ生成部２６１ではエッジ部が検出されることになる。そして、注目画素の画素値が高濃度画素の値若しくはゼロ（０）であった場合、注目画素の周辺で検出されているエッジ部から、その注目画素までは同等の濃度の画素が連続していると考えられる。一方、注目画素の画素値が高濃度画素の値でない場合、注目画素からエッジ部までは高濃度画素が連続していないか、若しくは、白領域が連続していると考えられる。

以下、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）を参照し、画像とエッジの関係、エッジフラグ生成部２６１により生成されるエッジ特徴を含む属性フラグ、及び、エッジが検出された場合のエッジ部から注目画素までの画素濃度について説明する。図１１（ａ）は、エッジフラグ生成部２６１に入力されたラスターデータの画像のうち、エッジ部分が含まれている画像例を示している。図１１（ａ）は１６×１６画素の大きさの画像１１００を例に挙げており、図中の格子状の各四角はそれぞれ画素１１０１を表し、各画素１１０１に対応した各四角における斜線や白は画素値（斜線は濃度が濃く、白は濃度が薄い）を表しているとする。また、この例において、エッジフラグ生成部２６１は、ラスターデータに対して、例えば二次微分フィルタを適用することにより画像のエッジ部分を検出して、その検出したエッジ部分の特徴（エッジ特徴）を含む属性フラグを生成しているとする。図１１（ａ）に示した画像１１００の例の場合、エッジフラグ生成部２６１は、図１１（ｂ）に示すような黒い四角が連なった部分（つまりエッジ部分）について、エッジ特徴を含む属性フラグの２値データ（"１"のエッジフラグ１１０４）を生成する。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示した画像１１００の１６×１６個の各画素にそれぞれ対応した１６×１６個の属性フラグ１１０５からなる参照ウィンドウ１１０２を示している。図１１（ｂ）の格子状の各四角はそれぞれ属性フラグ１１０５を表し、各四角のうち黒色で表されている四角は属性フラグ１１０５の中のエッジフラグ１１０４が"１"になっていることを表している。また、図１１（ｂ）中の属性フラグ１１０３は、注目画素に対応した属性フラグであることを表している。この図１１（ｂ）に示したような１６×１６個の属性フラグ１１０５からなる参照ウィンドウ１１０２は、画像解析部２６６による画像解析の対象となされている。

画像解析部２６６は、図１１（ｂ）の参照ウィンドウ１１０２の中から、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）に示すように、注目画素の属性フラグ１１０３を含む主走査方向と副走査方向の各属性フラグ１１０５の列を切り出す。図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の図中の各矢印は、画像解析部２６６が、参照ウィンドウ１１０２に対して画像解析の際に参照する所定方向（以下、「参照方向」と表記する。）を表している。また、本実施形態の以下の説明では、参照方向とは反対側の方向を「参照逆方向」と呼ぶことにする。なお、図１１（ｅ）の矢印方向は主走査方向に対応しており、図１１（ｃ）の矢印方向は副走査方向に対応している。画像解析部２６６は、図１１（ｂ）の参照ウィンドウ１１０２から、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）のように注目画素の属性フラグ１１０３を中心とした上下左右の四つの参照方向について各属性フラグ１１０５の列を切り出す。そして、画像解析部２６６は、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の注目画素の属性フラグ１１０３を含むそれぞれ１６個の属性フラグ１１０５が連なったフラグ列を用いて以下のような画像解析を行って、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。

図１０のフローチャートに説明を戻す。画像解析部２６６は、Ｓ１０２の処理に進むと、注目画素の属性フラグ１１０３から参照逆方向にエッジがあるか否かを判断する。画像解析部２６６は、Ｓ１０２において、注目画素の属性フラグ１１０３から参照逆方向に、エッジがあると判断した場合にはＳ１０３に処理を進め、一方、参照逆方向にエッジがないと判断した場合にはＳ１０６に処理を進める。

Ｓ１０２における判断処理について、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）を例に用いて説明する。参照方向が副走査方向である図１１（ｃ）の例の場合、Ｓ１０２において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向にエッジがあるか否か判断する。ここで、Ｓ１０２において、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向にエッジがあるか否かは、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向の各属性フラグ１１０５におけるエッジフラグのＳＵＭ値（総和値）がゼロか否かにより判断する。ＳＵＭ値がゼロである場合には、注目画素から参照逆方向にはエッジが存在していないことになる。図１１（ｃ）の場合、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向の各属性フラグ１１０５は"１"のエッジフラグの存在を表す黒色の四角ではないためＳＵＭ値はゼロであり、この場合、画像解析部２６６はＳ１０２からＳ１０６に処理を進める。参照方向が副走査方向の逆方向である図１１（ｄ）の例の場合、Ｓ１０２において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３から参照逆方向にエッジがあるか否か判断する。図１１（ｄ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照逆方向の四つ目の属性フラグ１１０５が"１"のエッジフラグの存在を表す黒色の四角となっている。このためＳＵＭ値はゼロではなくなり、したがってこの場合、画像解析部２６６はＳ１０２からＳ１０３に処理を進める。参照方向が主走査方向である図１１（ｅ）の例の場合、Ｓ１０２において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向にエッジがあるか否か判断する。図１１（ｅ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向の各属性フラグ１１０５には"１"のエッジフラグの存在を表す黒色の四角がなくＳＵＭ値はゼロであるため、画像解析部２６６はＳ１０２からＳ１０６に処理を進める。参照方向が主走査方向の逆方向である図１１（ｆ）の例の場合、Ｓ１０２において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照逆方向にエッジがあるか否か判断する。図１１（ｆ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照逆方向の六つ目の属性フラグ１１０５が"１"のエッジフラグの存在を表す黒色の四角となっており、ＳＵＭ値はゼロではなくなるため、画像解析部２６６はＳ１０２からＳ１０３に処理を進める。

画像解析部２６６は、Ｓ１０３の処理に進むと、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向に所定数以下のエッジがあるか否かを判断する。画像解析部２６６は、Ｓ１０３において、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向に所定数以下のエッジがあると判断した場合にはＳ１０４に処理を進める。一方、画像解析部２６６は、Ｓ１０３において、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向にエッジが無いか、又は、所定数以上のエッジがあると判断した場合にはＳ１０６に処理を進める。なお、所定数は、予め決められた１以上の数であり、本実施形態では所定数を例えば「１」としている。このような所定数を設定しておくのは、例えば画素値の急激な変化が生じている部分が繰り返すような模様の画像において、エッジ効果や掃き寄せ効果を低減するための補正処理が行われるのを防ぐためである。

Ｓ１０３における判断処理について、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）を例に用いて説明する。参照方向が副走査方向である図１１（ｃ）の例の場合、Ｓ１０３において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照方向に所定数以下のエッジがあるか否か判断する。図１１（ｃ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向に四つ目の属性フラグ１１０５のみが"１"のエッジフラグ１１０４であることを表す黒色の四角となっているため、画像解析部２６６は、Ｓ１０３からＳ１０４に処理を進める。参照方向が副走査方向の逆方向である図１１（ｄ）の例の場合、Ｓ１０３において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照方向に所定数以下のエッジがあるか否か判断する。図１１（ｄ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向には、"１"のエッジフラグ１１０４の存在を表す黒色の四角がないため、画像解析部２６６は、Ｓ１０３からＳ１０６に処理を進める。参照方向が主走査方向である図１１（ｅ）の例の場合、Ｓ１０３において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照方向に所定数以下のフラグがあるか否か判断する。図１１（ｅ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向に六つ目のフラグが、"１"のエッジフラグ１１０４であることを表す黒色の四角となっているため、画像解析部２６６は、Ｓ１０３からＳ１０４に処理を進める。参照方向が主走査方向の逆方向である図１１（ｆ）の例の場合、Ｓ１０３において、画像解析部２６６は、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照方向に所定数以下のエッジがあるか否か判断する。図１１（ｆ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向には、"１"のエッジフラグ１１０４の存在を表す黒色の四角がないため、画像解析部２６６は、Ｓ１０３からＳ１０６に処理を進める。

なお、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照方向に"１"のエッジフラグが複数連続する場合がある。このように"１"のエッジフラグが複数連続する場合、画像解析部２６６は、前述のＳ１０３で所定数以下のエッジがあるか否かの判断の際には、それら複数連続する"１"のエッジフラグについては一つのエッジフラグとして扱う。このため、画像解析部２６６は、所定数以下のエッジがあるか否かの判断の際には、注目画素の属性フラグ１１０３からみて参照方向に順番に属性フラグ１１０５を取り込み、エッジフラグが"０"から"１"に変化する個数を数えるようにする。そして、エッジフラグが"０"から"１"に変換する個数が所定数以下であるとき、画像解析部２６６は、所定数以下のエッジがあると判断する。例えば、図１１（ｃ）の例の場合、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向に順番に各属性フラグ１１０５を取り込むと、それら各属性フラグ１１０５のエッジフラグは"０００１００００"の並び順になる。したがって、図１１（ｃ）の例の場合、エッジフラグが"０"から"１"に変化した変化点の個数は１個であるため、画像解析部２６６は、エッジは一つであると判断する。ここで仮に、仮にエッジ抽出の際のフィルタ係数等により"１"のエッジフラグが複数連続することになり、注目画素の属性フラグ１１０３から参照方向に順番に取り込んだ各属性フラグ１１０５のエッジフラグが"０００１１１１００"の並び順であったとする。この場合も、エッジフラグが"０"から"１"に変化した変化点の個数は１個であるため、画像解析部２６６は、エッジは一つであると判断することができる。なお、それら複数連続する"１"のエッジフラグを一つのエッジフラグとして扱う際に各属性フラグ１１０５を取り込む個数については、画像形成装置１００の特性や処理能力等に応じて設定することが望ましい。例えば、各属性フラグ１１０５の取り込み個数が多すぎると、前述した補正対象となされる画素幅が大きくなり過ぎ、また、演算処理の負荷も大きくなるため、これらを考慮した個数に設定することが望ましい。

図１０のフローチャートに説明を戻す。画像解析部２６６は、Ｓ１０４の処理に進むと、注目画素の属性フラグ１１０３から"１"のエッジフラグ１１０４までの距離が、所定距離の範囲内であるか否かを判断する。ここで、所定距離の値は、画像形成装置１００の特性や周辺環境等によって変化するものである。本実施形態において、画像形成装置１００の特性や周辺環境等の情報は、前述した装置状態情報であり、前述した補正条件と対応している。したがって、所定距離の値は、前述した補正条件ごとに予め用意されてコントローラ１４０のＲＡＭ２３０に格納されているものとする。コントローラ１４０のＣＰＵ２１０は、印刷ジョブを実行する前に、画像解析部２６６に対し、補正条件に応じた所定距離の値を設定する。一例として所定距離を４画素分に相当する距離とし、図１１（ｃ）を例に挙げた場合、注目画素の属性フラグ１１０３から四つ目のエッジフラグ１１０４が"１"になっているため、画像解析部２６６は、Ｓ１０４において所定距離の範囲内であると判断する。一方、例えば図１１（ｅ）を例に挙げた場合、"１"のエッジフラグ１１０４は注目画素の属性フラグ１１０３から六つ目であるため、画像解析部２６６は、Ｓ１０４において所定距離の範囲外であると判断する。画像解析部２６６は、Ｓ１０４において、注目画素の属性フラグ１１０３と"１"のエッジフラグ１１０４との間の距離が所定距離の範囲内であると判断した場合にはＳ１０５に処理を進める。一方、画像解析部２６６は、Ｓ１０４において、注目画素の属性フラグ１１０３と"１"のエッジフラグ１１０４との間の距離が所定距離の範囲外であると判断した場合にはＳ１０６に処理を進める。

Ｓ１０５では、画像解析部２６６は、属性フラグ１１０３に対応した注目画素はトナー削減対象となる補正対象画素であると特定する。そして、画像解析部２６６は、その注目画素の画素位置と、注目画素からエッジへの方向と、注目画素からエッジまでの距離の各情報を、ＲＡＭ２３０に記憶させる。このＳ１０５の後、画像解析部２６６は、Ｓ１０７に処理を進める。
また、Ｓ１０６に進んだ場合、画像解析部２６６は、属性フラグ１１０３に対応した注目画素はトナー削減対象の画素でないとして決定する。このＳ１０６の後、画像解析部２６６は、Ｓ１０７に処理を進める。

Ｓ１０７では、画像解析部２６６は、前述した図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）で説明した全ての方向について処理を行ったか否かを判定し、何れか一つの方向の処理が未だ行われていないと判定した場合にはＳ１０２に処理を戻す。一方、画像解析部２６６は、Ｓ１０７において全ての方向について処理を行ったと判定した場合には、この図１０のフローチャートの処理を終了する。

ここでは、前述した図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）のように上下左右の４方向を例に挙げたが、例えば２方向のみ、８方向、１６方向等のように、方向を増減させてもよい。なお、２方向は、例えば前述した図１１（ｃ）と図１１（ｄ）の上下２方向である。また、８方向は、例えば図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の上下左右４方向に更に斜め４５度ごとの４方向を加えた８方向、１６方向は、８方向に更に２２．５度ごとの８方向を加えた１６方向である。本実施形態の画像形成装置１００は、前述した主走査方向と副走査方向の何れか若しくは両方に基づいて、前述したような各方向を設定し、またそれら各方向の何れを採用するかは、装置の特性や処理能力に応じて決めることができる。

また、前述した図１１（ｂ）の参照ウィンドウ１１０２の大きさや、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の切り出しサイズについても、画像形成装置１００の特性や処理能力、掃き寄せ効果やエッジ効果の及ぶ範囲に合わせて決めることができる。一例として、処理能力が低い画像形成装置１００の場合には参照ウィンドウ１１０２を小さくし、一方、処理能力が高い画像形成装置１００の場合には参照ウィンドウ１１０２を大きくするようなことが可能である。

図１２（ａ）〜図１１（ｆ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）に示した例とは異なる画像とエッジの例を示した図である。図１２（ａ）は、図１１（ａ）の例と同様に、エッジフラグ生成部２６１に入力されたラスターデータの画像のうち、エッジ部分が含まれている画像１２００の一例を示している。図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）の例と同様に、図１２（ａ）に示した画像１２００の各画素１２０１にそれぞれ対応した属性フラグ１２０５からなる参照ウィンドウ１２０２を示している。図１２（ａ）の画像１２００の例の場合は、図１２（ｂ）に示すように"１"のエッジフラグ１２０４が複数生成されることになる。また、図１２（ｃ）〜図１２（ｆ）は、図１１（ｃ）〜図１１（ｆ）の例と同様に、図１２（ｂ）の参照ウィンドウ１２０２の中から、注目画素の属性フラグ１２０３を含む主走査方向と副走査方向の各属性フラグ１２０５の列が切り出された図である。

図１３は、前述した図１１（ａ）〜図１１（ｆ）と図１２（ａ）〜図１２（ｆ）の例において、図１０のＳ１０１〜Ｓ１０７の処理で解析した結果を表した図である。図１３において、データＡは図１１（ａ）〜図１１（ｆ）の例を、データＢは図１２（ａ）〜図１２（ｆ）の例である。図１３中の斜線で示したセルは、図１０のフローチャートにおいて、注目画素がトナー削減の対象外であると判定される原因となった条件を示している。この図１３に示したように、例えばデータＡの場合は、参照方向が図１１（ｃ）で示した方向（下方向）の場合にのみ、注目画素がトナー削減の対象となされる補正対象画素であるとして特定される。一方、データＢの場合は、図１２（ｃ）〜図１２（ｆ）の全ての例において注目画素はトナー削減対象外の画素であると判定される。画像解析部２６６は、上述した判定結果の情報を、画素ごとに、画像補正部２６７に出力する。すなわち、画像解析部２６６は、注目画素を補正対象画素であると判定した場合には、その補正対象画素の位置と、注目画素からエッジへの方向と、注目画素からエッジまでの距離の各情報を、ＲＡＭ２３０を介して画像補正部２６７に渡す。図１３の例の場合、画像解析部２６６は、図１１（ｃ）の例において補正対象画素における距離の情報として、エッジからの距離が４画素分であることを表す「４」の出力値を画像補正部２６７に渡す。一方、画像解析部２６６は、注目画素が対象外の画素であると判定した場合には、例えば、前述の距離の情報として「０」の値を画像補正部２６７に渡す。

上述した画像解析部２６６による判定結果から画像補正部２６７がトナー削減量を算出するまでの際の処理について、図１４のフローチャートを参照しながら説明する。以下の説明では、図１４の各処理のステップＳ２０１〜ステップＳ２０３を、Ｓ２０１〜Ｓ２０３と略記する。図１４のフローチャートの処理は、画像補正部２６７により行われるが、ＣＰＵ２１０が本実施形態の画像形成処理プログラムを実行することで実現してもよい。

図１４のフローチャートにおいて、画像補正部２６７は、Ｓ２０１の処理として、注目画素がトナー削減対象である補正対象画素か否かを、画像解析部２６６の判定結果により判断する。画像補正部２６７は、注目画素が補正対象画素であると判断した場合にはＳ２０２に処理を進め、一方、補正対象画素でないと判断した場合には図１４のフローチャートの処理を終了する。

Ｓ２０２に進むと、画像補正部２６７は、Ｓ２０１で補正対象画素であると判断された注目画素からエッジまでの正確な距離を算出する。ここでの距離算出は、具体的には、画像の実際のエッジの位置と、"１"のエッジフラグの位置とのズレを補正するような処理となされている。例えば、エッジフラグ生成部２６１でエッジフラグを生成する際、エッジ検出の際に用いられるフィルタの性質によって、画像の実際のエッジの位置と、"１"のエッジフラグが生成される位置とが異なることがある。例えば図１５（ｃ）のような略々中央部にエッジ１５１０が存在している画像１５０９からエッジフラグ生成部２６１により生成されるエッジフラグについて説明する。例えば一次微分フィルタが用いられた場合、エッジフラグ生成部２６１では、図１５（ｃ）の画像１５０９のエッジ１５１０の位置に対応したピークを有する、図１５（ａ）に示すような一次微分処理信号１５０１が生成される。そしてこの場合、図１５（ｄ）に示すような、画像１５０９のエッジ１５１０の位置に対応した、例えば１画素幅１５２０において"１"のエッジフラグ１５１１が生成される。これに対し、例えば二次微分フィルタが用いられた場合には、図１５（ｃ）の画像１５０９のエッジ１５１０を挟んだ内側と外側の二つの位置にピークを有する、図１５（ｂ）に示すような二次微分処理信号１５０２が生成される。そして、二次微分処理信号１５０２と二つの閾値１５０３，１５０４との比較に基づき、図１５（ｅ），図１５（ｆ）のような、エッジ１５１０を挟んだ内側と外側とに、各々１画素幅１５２１，１５２２の"１"のエッジフラグ１５１２，１５１３が生成される。なお、エッジフラグ１５１２は、図１５（ｃ）のエッジ１５１０を含む１画素幅１５２０に対して、外側に１画素分離れた位置に生成されるアウターエッジフラグとなる。また、エッジフラグ１５１３は、図１５（ｃ）のエッジ１５１０を含む１画素幅１５２０に対して、内側に１画素分離れた位置に生成されるインナーエッジフラグとなる。このため、画像補正部２６７は、エッジフラグ生成部２６１で二次微分フィルタが用いられた場合には、注目画素からエッジまでの距離を算出する際、エッジフラグ生成部２６１のフィルタ特性に応じて、注目画素からエッジまでの距離に対して補正を施す。例えば、アウターエッジを示すエッジフラグ１５１２が、図１５（ｃ）のエッジ１５１０を含む１画素幅１５２０に対して１画素分だけ外側の位置に生成される設定の場合には、注目画素からエッジまでの距離から１画素分の距離を減算するような補正が行われる。また、インナーエッジを示すエッジフラグ１５１３が、図１５（ｃ）のエッジ１５１０を含む１画素幅１５２０に対して１画素分だけ内側の位置に生成される設定の場合には、注目画素からエッジフラグまでの距離から１画素分の距離を加算するような補正が行われる。これにより、その補正後の距離は、注目画素から実際のエッジまでの距離と一致することになる。Ｓ２０２の後、画像補正部２６７は、Ｓ２０３に処理を進める。

Ｓ２０３では、画像補正部２６７は、Ｓ２０２で算出（補正）した距離に基づいて、トナー削減量を算出する。具体的には、画像補正部２６７は、トナー削減量として、前述した図８（ａ）や図８（ｂ）に示したトナー分布曲線のオーバーシュート部分の高さに相当する過剰トナー量に対応した削減量を算出する。図１６は、注目画素からエッジまでの距離と、トナー削減量との対応関係の説明に用いる図である。図１６において、画像１６００の例えば下端エッジから注目画素１６０１までの距離を画素順に「１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２」で表した場合、トナー削減量は、画素順に「１，２，３，４，５，４，３，３，２，２，１，１」となされる。この例では、トナー削減量は、画像１６００の下端エッジから５画素に相当する距離でピークとなっている。またこの例では、注目画素１６０１は、下端エッジから４画素目に相当する距離にあるため、注目画素１６０１に対する下端エッジ側のトナー削減量は例えば「４」となされている。これらのトナー削減量の値は、画像形成装置１００の特性や周辺環境等の前述した補正条件に応じて変化するようになされており、それら補正条件ごとにコントローラ１４０のＲＡＭ２３０に格納されているものとする。また、これらトナー削減量の値の設定は、印刷ジョブを実行する前に、ＣＰＵ２１０が画像補正部２６７に対して各補正条件に応じて設定するものとする。同様に、画像１６００の例えば右端エッジから注目画素１６０１までの距離を画素順に「１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２」で表した場合、トナー削減量は、画素順に「１，２，３，４，５，５，４，３，２，２，１」とされる。この例の場合、注目画素１６０１は、右端エッジからの６画素目に相当する距離にあり、注目画素１６０１に対する右端エッジ側のトナー削減量は例えば「５」となされている。そして、画像補正部２６７は、各方向のトナー削減量を合算して、注目画素１６０１のトナー削減量を算出し、そのトナー削減量に応じた補正係数（露光量の削減割合）により、ラスターデータに対する濃度の補正処理を行って、露光制御部２５０に出力する。

前述した実施形態では、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に補正後の画像データ（ラスターデータ）を入力するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、エッジフラグ生成部２６１で生成されたエッジフラグを用いて画像解析部２６６がトナー削減対象の画素を検出している。すなわち、画像解析部２６６は、多値の画素値ではなく、２値のエッジフラグをラインバッファに保持して参照ウィンドウを形成して解析を行うようにしている。また、画像補正部２６７においても、多値の画素値ではなく、２値のエッジフラグに基づいて、トナー削減対象の注目画素からエッジまでの距離に応じたトナー削減量を算出している。このため、本実施形態の画像形成装置１００は、特にコントローラ１４０の回路規模を小さくでき、その小さい回路規模のコントローラ１４０により、エッジ効果や掃き寄せ効果に起因した余分なトナーの消費を削減可能としている。

＜その他の実施形態＞
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。

上述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００ 画像形成装置、１３０ 露光装置、１４０ コントローラ、２１０ ＣＰＵ、２４０ 露光量調整部、２５０ 露光制御部、２６０ 画像処理部、２６１ エッジフラグ生成部、２６４ 条件判断部、２６５ パラメータ設定部、２６６ 画像解析部、２６７ 画像補正部

Claims (16)

1. 画像信号の画素ごとに、前記画素が画像のエッジに対応した画素であるか否かを表すフラグを生成する生成手段と、
   前記画像の各画素に各々対応して生成された前記フラグに基づいて、前記画像の中から、濃度の補正がなされる補正対象画素を特定する解析手段と、
   前記補正対象画素から前記エッジまでの距離に基づいて、前記補正対象画素の濃度を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする画像信号処理装置。
2. 前記補正手段は、前記距離に基づいて、前記補正対象画素に対するトナー削減量を決定し、前記トナー削減量に応じて前記補正対象画素の濃度を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
3. 前記補正がなされた各画素の濃度に応じたトナー量による画像の印刷を印刷部に実行させる実行手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載の画像信号処理装置。
4. 前記解析手段は、前記画像の中の注目画素の濃度が所定閾値以上である場合、前記画像の各画素に各々対応した前記フラグを参照して、前記注目画素から前記エッジまでの距離を求め、前記注目画素から前記エッジまでの距離が所定距離の範囲内である場合に、前記注目画素を前記補正対象画素として特定し、
   前記補正手段は、前記解析手段にて求められた前記補正対象画素から前記エッジまでの距離に基づいて、前記補正対象画素の濃度を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像信号処理装置。
5. 前記解析手段は、前記注目画素を含む所定方向に存在する各画素に各々対応した前記フラグを参照して、前記注目画素から前記エッジまでの前記距離を求めることを特徴とする請求項４に記載の画像信号処理装置。
6. 前記解析手段は、画像が印刷される際の主走査方向と副走査方向の少なくとも一方に基づいて決められた、少なくとも一つの前記所定方向について、前記所定方向に存在する各画素に各々対応した前記フラグの前記参照を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像信号処理装置。
7. 前記所定方向は、前記濃度が前記所定閾値以上の前記注目画素を中心とした上下左右の４方向であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像信号処理装置。
8. 前記解析手段は、前記注目画素に対して、前記所定方向に対する逆方向に前記フラグの値が変化する変化点が存在せず、かつ、前記所定方向で前記フラグの値が変化する変化点の数が所定数以下である場合に、前記注目画素を補正対象画素として特定することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の画像信号処理装置。
9. 前記解析手段は、前記フラグが０から１になる点を前記変化点として検出することを特徴とする請求項８に記載の画像信号処理装置。
10. 前記補正手段は、前記補正対象画素ごとに、前記エッジからの距離に応じた前記濃度による前記補正を行うことを特徴とする請求項４乃至９の何れか１項に記載の画像信号処理装置。
11. 前記生成手段は、前記画像信号に対して所定のフィルタ処理を行った後の値に基づいて前記エッジの画素であるか否かを表す前記フラグを生成し、
    前記補正手段は、前記フラグの生成の際に用いられたフィルタ処理に応じて、前記エッジからの距離を補正し、前記補正した距離に基づいて前記補正対象画素の濃度を補正することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像信号処理装置。
12. 前記解析手段は、自装置の状態を表す装置状態情報に基づいて、前記所定距離を設定することを特徴とする請求項４乃至１１の何れか１項に記載の画像信号処理装置。
13. 前記装置状態情報は、自装置の処理能力の情報と、印刷が行われる際の速度の情報と、印刷された総出力枚数の情報と、自装置の総稼動時間の情報と、自装置の内外の温度の情報と、自装置の内外の湿度の情報との、少なくとも一つの情報であることを特徴とする請求項１２に記載の画像信号処理装置。
14. 前記解析手段は、前記フラグが生成された後、前記画像信号の画像領域に対して前記エッジを滑らかにする所定の画像処理が行われる場合には、前記フラグに基づく前記補正対象となされる画素の特定を行わないことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の画像信号処理装置。
15. 生成手段が、画像信号の画素ごとに、前記画素が画像のエッジに対応した画素であるか否かを表すフラグを生成するステップと、
    解析手段が、前記画像の各画素に各々対応して生成された前記フラグに基づいて、前記画像の中から、濃度の補正がなされる補正対象画素を特定するステップと、
    補正手段が、前記補正対象画素から前記エッジまでの距離に基づいて、前記補正対象画素の濃度を補正するステップと、
    を含むことを特徴とする画像信号処理方法。
16. コンピュータを、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の画像信号処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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