JP2017223871A - 画像形成装置とその制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術では、補正する画素とトナー量を算出するために、数回に亘って元画像と、それをずらした画像の差分を計算する必要があり処理が複雑である。また画像全体に亘って濃度補正を行うため、トナー量が過剰となっていない部分の濃度が、エッジ効果によって変わってしまう。
【解決手段】感光体と、露光信号に基づいて光を前記感光体に照射し、当該感光体に静電潜像を形成させる露光装置と、前記露光信号を前記露光装置に供給する制御手段とを有する画像形成装置であって、制御手段は、入力された画像データに対してフィルタ処理を実行して、エッジ効果又は掃き寄せの現象により現像後のトナー量が既定の量を超える画素と量を検出し、その検出した結果に基づいて、トナー量の削減の対象とする画素と削減する量とを決定する間引情報を作成し、前記画像データに前記間引情報を付与した画像データを作成し、その作成された画像データに基づいて露光信号を生成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置とその制御方法、及びプログラムに関する。

電子写真方式で画像を形成する画像形成装置では、トナーの消費量の削減が切望されている。このトナーの消費量に関連して、掃き寄せと呼ばれる、潜像後端部を現像するトナー量が潜像平面部のトナー量に比べて多くなる現象がある。この現象に対して、例えば特許文献１は、画像データを補正することにより、掃き寄せ現象によりトナー量が過剰となる画素部分の露光量を調整して、潜像後端部におけるトナー量を補正する技術が記載されている。

一方、掃き寄せと類似した現象で、エッジ効果と呼ばれる、潜像端部を現像するトナー量が潜像平面部のトナー量に比べて多くなる現象がある。例えば、特許文献２には、この現象に対して、画像全体の濃度を補正する技術が提案されている。

特許第４８９８２５９号公報 特許第５４５３３２７号公報

しかしながら、前者の掃き寄せを補正する技術では、補正する画素とトナー量を算出するために、数回に亘って元画像と、それをずらした画像の差分を計算する必要があり、処理が複雑である。

また、後者のエッジ効果を補正する技術では、現像に使用するトナー量が過剰となる画素を検出しないため処理が複雑ではない。しかし、画像全体に亘って濃度補正を行うため、トナー量が過剰となっていない部分の濃度が、エッジ効果によって変わってしまうという問題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決することにある。

本発明の目的は、エッジ効果や掃き寄せの現象によってトナー量が過剰となる画素とその量を決定し、トナー量が過剰となる画素だけに対してトナー量を削減できる技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
感光体と、露光信号に基づいて光を前記感光体に照射し、当該感光体に静電潜像を形成させる露光装置と、前記露光信号を前記露光装置に供給する制御手段とを有する画像形成装置であって、
前記制御手段は、
入力された画像データに対してフィルタ処理を実行して、エッジ効果又は掃き寄せの現象により現像後のトナー量が既定の量を超える画素と量を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した結果に基づいて、トナー量の削減の対象とする画素と削減する量とを決定する間引情報を作成し、前記画像データに前記間引情報を付与した画像データを作成する作成手段と、
前記作成手段により作成された前記画像データに基づいて前記露光信号を生成する生成手段と、を有す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の現象によってトナー量が過剰となる画素とその量を決定し、トナー量が過剰となる画素だけに対してトナー量を削減する補正処理をすることができる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。尚、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の基本的な構成を説明するブロック図。 実施形態に係る画像形成装置のコントローラの機能構成を説明するブロック図。 実施形態に係る画像形成装置の露光制御部と露光駆動部によって露光装置がどのように制御されるのかを説明する図。 実施形態に係る画像形成装置の露光駆動部から出力される駆動信号によるＰＷＭ制御によって、画像濃度を調整する方法を説明する図。 実施形態に係る画像形成装置の画像メモリに格納された多値の画像の一例を示す図。 図５の画像を濃度変換部及びハーフトーン変換部で画像処理して生成した二値の画像の例を示す図。 実施形態に係る画像形成装置の間引情報生成部がフィルタ画像処理に使用するフィルタ係数の一例を示す図。 図６に示す二値の画像データを間引情報生成部でフィルタ画像処理して生成した画像データ（トナー載り量）を示す図。 図８に示すトナー載り量を示すデータに対応する間引情報を示す図。 図６の画像に間引情報を付加した間引情報付きの二値の画像データの例を示す図。 図１０で示した間引情報付きの二値の画像データを使用した場合に感光体ドラムの表面に形成される静電潜像を表した模式図。 図６で示した二値の画像データについて、ＰＷＭ制御による間引き処理を行わずにそのまま静電潜像を形成して現像をした場合の、過剰となるトナー量を表した例を示す図。 実施形態に係る画像形成装置が間引情報を生成するときに使用するフィルタ係数を作成する処理を説明するフローチャート。 実施形態で間引情報を生成するときに使用するフィルタ係数を作成するときに生成する一次元のフィルタ係数の一例を示す図。 実施形態に係るトナーの載り量ｔと間引情報との関係を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。最初に、実施形態に係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、本発明の実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置１００の基本的な構成を説明するブロック図である。

画像形成装置１００は、感光体ドラム１１０、帯電器１２０、露光装置１３０、コントローラ（制御部）１４０、現像器１５０、転写ローラ１６０、及び定着器１７０を有している。現像器１５０の斜線部は、現像剤であるトナーを表している。また、感光体ドラム１１０の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。尚、この画像形成装置１００におけるコントローラ１４０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、像担持体として機能するドラム状の電子写真感光体である。帯電器１２０は帯電ローラを有し、感光体ドラム１１０の表面を一様に帯電させる。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レーザ光を照射して露光する露光部であり、レーザビームスキャナを有している。この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、画像データに対応する静電潜像が形成される。即ち、コントローラ１４０から出力される露光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、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。この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、露光強度が一定となるように制御される。この目標光量を基準として画素毎に光量を調整したり、パルス幅変調により発光時間を調整することで、画像の階調表現が実現される。またコントローラ１４０は、エッジ効果や掃き寄せ現象に起因した過剰なトナーの付着を抑制してトナーの消費量を削減する補正処理を、ホストコンピュータ１０から送信されるラスタ画像データに対して実行する。その詳細については後述する。

現像器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及びトナー層厚の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、二成分トナーを採用してもよいし、磁性トナーを採用してもよい。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、所定量の電荷が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。こうして感光体ドラム１１０の表面上に形成されたトナー像は、転写位置Ｔで、転写ローラ１６０により記録媒体Ｐに転写される。こうしてトナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着器１７０に搬送される。定着器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、実施形態に係る画像形成装置１００のコントローラ１４０の機能構成を説明するブロック図である。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。

コントローラ１４０は、ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２３０、露光制御部２４０、露光駆動部２５０、画像処理部２６０、ホストＩ／Ｆ２７０を有し、これらはバス２８０を介して互いに接続されている。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。ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２２０に予め格納してあるプログラムコードに従って画像形成装置１００の各部に制御信号を送信し、また各部からの信号を受け取って画像形成装置１００全体の動作を制御する。ＲＯＭ２２０は、ＣＰＵ２１０のプログラムコードを格納している。またＲＯＭ２２０は、トナー量が過剰となる画素に対してトナー量を削減するための補正処理をするときに、エッジ効果に対する補正をするか、又は、掃き寄せに対する補正をするかを示す、補正対象現象の情報を予め記憶している。これは一般的には、プリンタエンジンの構成により固定的に決まる現像方式、ジャンピング現像方式か、接触現像方式か等を基に、それぞれエッジ効果に対する補正か、掃き寄せに対する補正かが設定される。更にＲＯＭ２２０は、エッジ効果や掃き寄せにより、潜像端部にトナーが過剰に載る現象についての情報、具体的にはトナー量が最大になる画素と、トナー量が標準の範囲になる画素それぞれの、画像端部からの距離の情報を予め記憶してある。これらの画素の画像端部からの距離についての説明は後述する。

ＲＡＭ２３０は、ＣＰＵ２１０の作業領域として機能するメモリであり、そのメモリ領域の一部として画像メモリ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。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。

露光制御部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、上述の光量調整信号２１１を生成する。露光駆動部２５０は、ＣＰＵ２１０の制御により、画像メモリ２３１に格納された間引情報付きの二値の画像データを受信して、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって画像濃度を調整し、露光装置１３０を駆動するための駆動信号２１２を生成して出力する。そのＰＷＭ制御は、画素値が「０」の場合はトナーが載らない駆動信号の値を出力し、画素値が「１」の場合はその画素の間引情報に応じた既定のＰＷＭパターンを駆動信号として出力するものである。間引情報に応じた既定のＰＷＭパターンを駆動信号として出力する方法の詳細は後述する。

画像処理部２６０は、濃度変換部２６１、ハーフトーン変換部２６２、遅延部２６３、間引情報生成部２６４、及び、間引情報付加部２６５を有している。画像処理部２６０は、ＣＰＵ２１０の制御により動作し、画像メモリ２３１に格納された多値の画像データを二値化した画像データに変換する処理と、二値の画像データから間引情報を生成して画像データに付加して画像メモリ２３１に出力する処理を行う。濃度変換部２６１は、画像メモリ２３１に格納された多値の画像データを受信し、輝度信号から濃度信号に変換して出力する。ハーフトーン変換部２６２は、濃度変換部２６１が出力した多値の画像データを受信して、二値の画像データに変換して出力する。ハーフトーン変換方式はディザ法や誤差分散法を用いたアルゴリズムなどが知られているが、詳細な説明は省略する。遅延部２６３は、ハーフトーン変換部２６２が出力した二値の画像データを受信して、既定の時間後に出力する。既定の時間とは、間引情報生成部２６４が間引情報を生成する時間と同じ時間であり、遅延させた二値の画像データは、間引情報生成部２６４が間引情報付加部２６５に対して出力する間引データと同期させる。間引情報生成部２６４は、ハーフトーン変換部２６２が出力した二値の画像データを受信し、間引情報を生成して出力する。この間引情報の生成方法について詳細は後述する。間引情報付加部２６５は、遅延部２６３が出力する二値の画像データと、間引情報生成部２６４が出力する間引データとを受信して、それらのデータを画素毎に交互に並べることで、間引情報付きの二値の画像データを生成して、画像メモリ２３１に出力する。

図３は、実施形態に係る画像形成装置１００の露光制御部２４０と露光駆動部２５０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である。

露光制御部２４０は、８ビットのＤＡコンバータ２０２１と、レギュレータ（ＲＥＧ）２０２２とを内蔵したＩＣ２４１を有しており、上述の光量調整信号２１１を生成して露光装置１３０に送出する。露光装置１３０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を有している。

露光制御部２４０のＩＣ２４１は、コントローラ１４０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２０２２から出力される電圧ＶrefHを基に光量調整信号２１１を調整する。ここで、電圧ＶrefHはＤＡコンバータ２０２１の基準電圧となる。こうしてＩＣ２４１のＤＡコンバータ２０２１から光量調整信号２１１である光量調整用の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、露光制御部２４０から受け取った光量調整信号２１１を電流値Ｉdに変換してレーザドライバＩＣ１３２に出力する。尚、ここでは、露光制御部２４０に実装されたＩＣ２４１が光量調整信号２１１を出力している。しかし、露光装置１３０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を生成してもよい。

レーザドライバＩＣ１３２は、露光駆動部２５０から出力される駆動信号２１２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を制御する。

図４は、実施形態に係る画像形成装置１００の露光駆動部２５０から出力される駆動信号２１２によるＰＷＭ制御によって、画像濃度を調整する方法を説明する図である。

図４において、ＰＷＭ０〜ＰＷＭ８は、１画素を１６個の副画素（サブ画素）に分割し、一部の副画素を間引いて形成するＰＷＭパターンをそれぞれ示している。露光駆動部２５０は、黒い副画素の部分にトナーが載るように駆動信号を制御し、白い副画素の部分にはトナーが載らないように駆動信号を制御することで、元の１画素の濃度を調整する。図中の百分率の数値は、各ＰＷＭパターン（ＰＷＭ０〜ＰＷＭ８）に対応する画素の濃度を示しており、ＰＷＭ０は１００％で、ＰＷＭ１〜ＰＷＭ８はそれぞれ９３．７５％〜５０．００％に対応して、それぞれ図示した濃度である。露光駆動部２５０は、受信した間引情報付きの二値の画像データの各画素に対して、画素値が「０」の場合はトナーが載らない駆動信号の値を出力する。また画素値が「１」の場合は、その画素に付与された間引情報に対応する既定のＰＷＭパターンを駆動信号として出力する。ここで間引情報に対応するＰＷＭパターンは、間引情報の値が「０」のときはＰＷＭ０、間引情報の値が「１」のときにはＰＷＭ１、…「８」のときにはＰＷＭ８というように、間引情報の値に応じてＰＷＭパターンが選択される。尚、間引情報の値は「０」〜「８」である。このように、露光駆動部２５０は、駆動信号２１２を使って露光光量をＰＷＭ制御で間引くことにより、画素の濃度を制御している。

図５は、実施形態に係る画像形成装置１００の画像メモリ２３１に格納された多値の画像の一例を示す図である。

この画像の画素数は主走査方向（横方向）に３２画素、副走査方向（縦方向）に３２画素で、画素値は白い画素が「２５５」、黒い画素が「０」である。

図６は、図５の画像を濃度変換部２６１及びハーフトーン変換部２６２で画像処理して生成した二値の画像の例を示す図である。

図６（Ａ）は、二値の画像の見た目を表す図である。この例では、図５に示す元画像と画像の見た目は変わらないが、濃度変換部２６１及びハーフトーン変換部２６２の画像処理により画素値は変わり、白い画素が「０」、黒い画素が「１」に変換されている。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の画像データを三次元で表したグラフである。図６（Ｂ）では、黒い画素の部分の値が「１」、それ以外の部分の画素が「０」で表されている。

図７は、実施形態に係る画像形成装置１００の間引情報生成部２６４がフィルタ画像処理に使用するフィルタ係数の一例を示す図である。ここでは、フィルタ画像処理の結果がトナーの載り量とみなせるようにフィルタ係数を設定してあるので、フィルタ画像処理の結果の画像データをトナー載り量データと呼ぶ。

図７（Ａ）は、エッジ効果の現象によりトナー量が過剰となる画素を検出するためのフィルタ係数の一例を示す図である。中央の四角は、フィルタ画像処理の注目画素に対応する係数（ここでは「１．００」）で、その周辺の四角はフィルタ処理の周辺画素に対応する係数である。

図７（Ｂ）は、掃き寄せの現象によりトナー量が過剰となる画素を検出するためのフィルタ係数の一例を示す図である。ここでも中央の四角は、フィルタ画像処理の注目画素に対応する係数（ここでは「１．００」）で、その周辺の四角はフィルタ処理の周辺画素に対応する係数である。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のフィルタ係数を三次元で表したグラフである。注目画素に対応する係数（１．００）を中心に、一定の距離までの周辺画素に対応する係数は正の数である。そして、それより外側に別の一定の距離までの周辺画素に対応する係数は負の数、更に、その外側の周辺画素に対応する係数は「０」である。間引情報生成部２６４は、エッジ効果や掃き寄せの現象によりトナー量が過剰になる画素と、その過剰の度合を検出するために、受信した二値の画像データに対して、二次元の畳み込み和の演算によるフィルタ画像処理を行う。このフィルタ画像処理の結果の画像データ、即ち、トナー載り量データで「１」を超える値を持つ画素が、トナー量が過剰となる画素である。間引情報生成部２６４は、トナー載り量と間引情報とを対応付けるテーブル（図１５）を参照して、トナー載り量データの各画素に対する間引情報を決定する。以上の手順で、間引情報生成部２６４は、入力された二値の画像データの各画素に対応する間引情報を生成して、間引情報付加部２６５に出力する。

図１５は、実施形態に係るトナーの載り量ｔと間引情報との関係を示す図である。

図８は、図６に示す二値の画像データを間引情報生成部２６４でフィルタ画像処理して生成した画像データ、即ち、トナー載り量を示す図である。

図８（Ａ）は、図７（Ａ）のフィルタ係数を使用した場合のトナー載り量を三次元で表した図であり、エッジ効果の現象によりトナーの載り量が「１」を超えて過剰になる画素が発生している。

図８（Ｂ）は、図７（Ｂ）のフィルタ係数を使用した場合のトナー載り量を三次元で表した図であり、掃き寄せの現象によりトナーの載り量が「１」を超えて過剰になる画素が発生している。

図９は、図８に示すトナー載り量を示すデータに対応する間引情報を示す図で、図９（Ａ）は、図８（Ａ）に対応する、エッジ効果の現象のための間引情報を示し、図９（Ｂ）は、図８（Ｂ）に対応する、掃き寄せの現象のための間引情報を示している。

図１０は、図６の画像に対して、間引情報付加部２６５で間引情報生成部２６４が生成した間引情報を付加した間引情報付きの二値の画像データの例を示す図である。

図１０（Ａ）は、図６の画像に図９（Ａ）の間引情報を付加した間引情報付きの二値の画像データを示し、図１０（Ｂ）は、図６の画像に図９（Ｂ）の間引情報を付加した間引情報付きの二値の画像データの一例を示す図である。

図１１は、図１０で示した間引情報付きの二値の画像データを使用した場合に感光体ドラム１１０の表面に形成される静電潜像を表した模式図である。

前述したように、ＣＰＵ２１０の制御で、露光駆動部２５０は画像メモリ２３１に格納された間引情報付きの二値の画像データを受信して駆動信号２１２を出力し、露光装置１３０は感光体ドラム１１０の表面上に静電潜像を形成する。図１１では、トナーの載らない画素部分は白で、トナーの載る画素部分は黒で表している。またＰＷＭ制御によって間引きされる画素は、実際には図４で示したように副画素単位での間引きが行われて濃度が調整されるが、図１１では、その間引きの度合いに合わせた濃度を、網掛けで模式的に表している。

図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）の間引情報を付加した間引情報付きの二値の画像データを使用した場合の静電潜像を表した模式図である。エッジ効果の現象により、現像後にトナー量が過剰となる画素が間引きの対象となっていることが確認できる。

図１１（Ｂ）は、図１０（Ｂ）の間引情報を付加した間引情報付きの二値の画像データを使用した場合の静電潜像を表した模式図である。掃き寄せの現象により、現像後にトナー量が過剰となる画素が間引きの対象となっていることが確認できる。

図１２は、図６で示した二値の画像データについて、ＰＷＭ制御による間引き処理を行わずにそのまま静電潜像を形成して現像をした場合の、過剰となるトナー量を表した例を示す図である。露光駆動部２５０は、間引情報の付いていない二値の画像データを受信することもでき、その場合、間引き処理をせずに動作するが、この動作で現像されたトナー量を測定することで、この図１２に示すグラフ図を作成できる。

図１２（Ａ）は、エッジ効果の現象によるトナー量を表した図ある。図６で示した画像の副走査方向の中心部を主走査方向に現像するトナー量を測定すると、潜像端部のトナー量が過剰になるエッジ効果の現象により、黒の画像の端部付近にトナーが多く載っているのが分かる。この例では、トナー量が最大となる画素位置は、画像の端部よりも３画素内側であり、また、トナー量が標準の範囲になるのは、画像の端部よりも７画素内側である。ここで、トナー量が標準の範囲とは、図１２の斜線で示す範囲であり、潜像平坦部のトナー量を基準として少しの幅を持たせた範囲である。

本実施形態に係る間引情報は、この標準の範囲を外れて過剰な量のトナーが載ってしまう画素を検出して生成するため、標準の範囲の幅を変えると、トナー量が過剰と認識される閾値も変更される。ここで測定した画像の端部からの２つの距離、即ち、３画素と７画素、という値を間引情報を生成するときに使用するフィルタ係数に反映させることで実現されるが、詳細は後述する。尚、ここで求めた２つの距離、３画素と７画素、という値を前述のＲＯＭ２２０に、トナー量が最大になる画素と、トナー量が標準の範囲になる画素それぞれの、画像の端部からの距離の情報として記憶する。

図１２（Ｂ）は、掃き寄せの現象によるトナーの量を表した図である。図６で示した画像の主走査方向の中心部を副走査方向に現像するトナー量を測定すると、潜像後端部のトナー量が過剰になる掃き寄せの現象により、画像の後端部付近でトナー量が多く載っているのがわかる。この例では、トナー量が最大となる画素位置は、画像の後端部よりも３画素内側であり、また、トナー量が標準の範囲になるのは、画像の後端部より７画素内側である。尚、ここで求めた２つの距離、３画素と７画素の値を前述のＲＯＭ２２０に、トナー量が最大になる画素と、トナー量が標準の範囲になる画素それぞれの、画像端部からの距離の情報として記憶する。

ここで、トナー量が過剰になる位置や量、エッジ効果と掃き寄せの現象のどちらが発生するのかは、プリンタエンジンの特性や速度等の動作条件に依存する。このため、実際のプリンタエンジンの動作条件に合わせた測定を行うのが望ましい。もし、現像されたトナー量を測定するのが難しい場合は、同じ線幅のラインを多量に印刷する。このとき消費されるトナー量を測定し、理想的なトナーの消費量よりどれだけ多く消費されたかで、現像されたトナー量を求めることができる。これを、いくつかの線幅のラインに対して調査することで、エッジ効果や掃き寄せの現象により、トナーが過剰に現像される状態を推測する。そして、トナー量が最大となる画素及びトナー量が標準の範囲になる画素それぞれの、画像端部からの距離を推測することも可能である。

図１３は、実施形態に係る画像形成装置１００が間引情報を生成するときに使用するフィルタ係数を作成する処理を説明するフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ２１０がＲＯＭ２２０に記憶されているプログラムを実行して行っても良く、或いは、事前にＰＣ等で実行し、得られたフィルタ係数をＲＯＭ２２０等に記憶しておいても良い。そのため、以下の各処理ステップの説明は、実施形態ではＣＰＵ２１０の制御として記述するが、他の装置等で実行されても良い。

先ずＳ１３０１でＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２２０に記憶されている補正対象である現象の情報を読み出し、その補正対象の現象が、エッジ効果か、掃き寄せ効果かを判定する。ここで補正対象の現象がエッジ効果であればＳ１３０２に進み、掃き寄せの場合はＳ１３０５５に進む。

Ｓ１３０２でＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２２０に記憶されている情報から、トナー量が最大になる画素と、トナー量が標準の範囲になる画素の、画像端部からの距離情報を読み出してＳ１３０３に進む。Ｓ１３０３でＣＰＵ２１０は、まず一次元のフィルタ係数を後述の制約を満たすように生成してＳ１３０４に進む。この制約の一つは、注目画素のフィルタ係数は「１」であることである。また、この制約の一つは、注目画素から数えて、トナー量が最大になる画素の、画像端部からの距離（３画素）と同じ距離（画素数）だけ離れた画素のフィルタ係数は「０」で、その内側のフィルタ係数は「１」未満の正の数であることである。更にこの制約の一つは、注目画素から数えて、トナー量が標準の範囲になる画素の、画像端部からの距離（７画素）と同じ距離（画素数）、及びそれ以上離れた画素のフィルタ係数は「０」である。そして、その内側で、上述の制約で確定したものを除いたフィルタ係数は「−１」より大きい負の数である。こうしてＳ１３０３で生成した一次元のフィルタ係数の例を図１４（Ａ）に示す。

図１４は、実施形態で間引情報を生成するときに使用するフィルタ係数を作成するときに生成する一次元のフィルタ係数の一例を示す図である。

図１４（Ａ）は、Ｓ１３０３で生成した一次元のフィルタ係数の一例を示す。

図１４（Ａ）において、注目画素１４００から数えて、トナー量が最大になる画素の、画像端部からの距離（３画素）と同じ距離（画素数）だけ離れたフィルタ係数１４０１，１４０２は「０」である。そして、その内側のフィルタ係数は「１」未満の正の数（図１４（Ａ）では「０．１０」と「０．３０」）である。また注目画素１４００から数えて、トナー量が標準の範囲になる画素の、画像端部からの距離（７画素）と同じ距離（画素数）だけ離れたフィルタ係数１４０３，１４０４は「０」である。そして、その内側で、上述の制約で確定したものを除いたフィルタ係数は「−１」より大きい負の数（図では、「−０．０３」「−０．０４」「−０．０３」）である。

次にＳ１３０４に進みＣＰＵ２１０は、Ｓ１３０３で求めた一次元のフィルタ係数を基に、二次元のフィルタ係数を後述の制約を満たすように生成して、この処理を終了する。この制約の一つは、二次元のフィルタ係数それぞれに対して注目画素からの距離を計算し、その距離に最も近い隣接した２つの係数をＳ１３０３で生成した一次元のフィルタ係数から選択し、それらの線形補間で係数値を計算することである。このようにフィルタ係数の値を注目画素からの距離で決めることにより、フィルタ係数の値の種類は最大でも２４種類、本実施形態のフィルタ係数の例で１１種類と、フィルタ係数の総数に比較して大幅に種類を少なくすることができる。それにより、間引情報生成部２６４による二次元の畳み込み和の演算によるフィルタ画像処理の演算を最適化できる。具体的には、フィルタ係数の値が同じ画素の畳み込み和の計算に含まれる乗算をまとめて行うことが可能で、対応する画素値の和を求めてからフィルタ係数の値を乗算することで乗算の回数を削減できる。これにより、フィルタ画像処理のハードウェア論理回路の回路規模を小さくすることが可能である。

また、この制約の一つは、フィルタ係数を全て足し合わせた値が「１」になるということである。この制約は、平坦部の間引情報が「０」になるという効果がある。この制約はＳ１３０２で生成する一次元のフィルタ係数に依存するため、予め制約が満たされるように一次元のフィルタ係数を作成する方法がある。又は、二次元のフィルタ係数を生成した後で、注目画素のフィルタ係数以外のフィルタ係数の値の総和が「０」になるように、注目画素以外のフィルタ係数の正数の係数と負数の係数それぞれを別々に増減する方法がある。本実施形態においては、予め制約が満たされるように一次元のフィルタ係数を作ってあり、制約は満たされる。Ｓ１３０４で生成した二次元のフィルタ係数は、例えば図７（Ａ）に示したものと同じである。

そして図９（Ａ）で示した通り、この手順で作成したフィルタ係数を用いて間引情報を生成することにより、トナー量が最大になる画素の間引情報が大きくなり、また、トナー量が標準の範囲になる画素の間引情報が「０」になる。従って、この手順でフィルタ係数を生成することにより、エッジ効果の現象によりトナー量が過剰になる画素のみトナー量を削減でき、更に、トナー量が最も過剰になる画素のトナー量の削減量を大きくすることができる。

一方、補正対象が掃き寄せ現象の場合Ｓ１３０５に進みＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２２０に記憶されている情報から、トナー量が最大になる画素と、トナー量が標準の範囲になる画素の、画像端部からの距離の情報を読み出してＳ１３０６に進む。Ｓ１３０６でＣＰＵ２１０は、一次元のフィルタ係数を後述の制約を満たすように生成してＳ１３０７に進む。この制約の一つは、注目画素のフィルタ係数は「１」であり、注目画素の左側のフィルタ係数は「０」であることである。また、この制約の一つは、注目画素から数えて、トナー量が最大になる画素の、画像端部からの距離（３画素）と同じ距離（画素数）だけ右のフィルタ係数は「０」で、その内側のフィルタ係数は「１」未満の正の数であることである。更に、この制約の一つは、注目画素から数えて、トナー量が標準の範囲になる画素の、画像端部からの距離（７画素）と同じ距離（画素数）だけ右のフィルタ係数を「０」にする。そして、その内側で前の制約で確定したものを除いたフィルタ係数は「−１」より大きい負の数とするものである。そして、この制約の一つは、フィルタ係数を全て足し合わせた値が「１」になるということである。この制約により、平坦部の間引情報が「０」になるという効果がある。こうしてＳ１３０６で生成した一次元のフィルタ係数の例を図１４（Ｂ）に示す。

図１４（Ｂ）は、Ｓ１３０６で生成した一次元のフィルタ係数の一例を示す図である。図１４（Ｂ）において、注目画素１４００から数えて、トナー量が最大になる画素の、画像端部からの距離（３画素）と同じ距離（画素数）だけ右のフィルタ係数１４０５は「０」である。そして、その内側のフィルタ係数は「１」未満の正の数（ここでは「０．９０」「０．４０」）である。注目画素１４００から数えて、トナー量が標準の範囲になる画素の、画像端部からの距離（７画素）と同じ距離（画素数）だけ右のフィルタ係数１４０６は「０」である。そして、その内側で前の制約で確定したものを除いたフィルタ係数は「−１」より大きい負の数（ここでは「−０．４０」「−０．５０」「−０．４０」）とする。そして、これらフィルタ係数を全て足し合わせた値は、１．００＋０．９０＋０．４０−０．４０−０．５０−０．４０＝「１」となっている。

次にＳ１３０７に進みＣＰＵ２１０は、Ｓ１３０６で求めた一次元のフィルタ係数を基に、二次元のフィルタ係数を後述の制約を満たすように生成して、この処理を終了する。この制約の一つは、Ｓ１３０６で生成した一次元のフィルタ係数を、二次元のフィルタ係数の注目画素を含む副走査方向のフィルタ係数にし、その他のフィルタ係数を全て「０」にすることである。Ｓ１３０７で生成した二次元のフィルタ係数は、図７（Ｂ）に示したものと同じである。そして図９（Ｂ）で示したように、この手順で作成したフィルタ係数を用いて間引情報を生成することで、トナー量が最大になる画素の間引情報が大きくなり、トナー量が標準の範囲になる画素の間引情報が「０」になる。従って、この手順でフィルタ係数を生成することで、掃き寄せの現象によりトナー量が過剰になる画素のみトナー量を削減でき、またトナー量が最も過剰になる画素のトナーの削減量を大きくすることができる。

以下、画像メモリ２３１に格納された多値の画像データをプリンタエンジンに送信する場合、トナー量を削減するためのＰＷＭ処理を施した駆動信号２１２を生成する手順を説明する。ここでは、エッジ効果又は掃き寄せの現象によりトナー量が過剰となる画素を検出して、それら画素に対してトナー量を削減するためのＰＷＭ処理を施した駆動信号２１２を生成する。

前述したように、多値の画像データが画像メモリ２３１に格納されており、ＣＰＵ２１０の制御によりこの画像データを読み出して画像処理部２６０に送信する。

ここで、濃度変換部２６１及びハーフトーン変換部２６２は、画像メモリ２３１から受信した多値の画像データを画像処理して二値の画像データを生成して、遅延部２６３及び間引情報生成部２６４に送信する。ここで遅延部２６３は、ハーフトーン変換部２６２から受信した二値の画像データを遅延させて間引情報付加部２６５に対して送信する。また間引情報生成部２６４はハーフトーン変換部２６２から受信した二値の画像データから間引情報を生成して間引情報付加部２６５に対して送信する。間引情報付加部２６５は、遅延部２６３から受信した二値の画像データと、間引情報生成部２６４から受信した間引情報とを合わせて間引情報付きの二値画像データを生成して画像メモリ２３１に格納する。

こうして、ＣＰＵ２１０の制御により、画像メモリ２３１に格納された間引情報付きの二値画像データを露光駆動部２５０に対して送信する。露光駆動部２５０は、画像メモリ２３１から受信した間引情報付きの二値の画像データに基づいて、ＰＷＭ制御によって画像濃度を調整した駆動信号２１２を生成して露光装置１３０に出力する。

以上、画像メモリ２３１に格納された多値の画像データをプリンタエンジンに送信する場合に、エッジ効果又は掃き寄せの現象によりトナー量が過剰となる画素を検出する。そして、その検出した画素に対してトナー量を削減するためのＰＷＭ処理を施した駆動信号２１２を生成する手順を示した。

この手順で、エッジ効果や掃き寄せの現象によってトナー量が過剰となる画素とその程度を、プリンタエンジンの特性に基づいて単純な処理で決定し、トナー量が過剰となる画素だけに対して、トナー量を削減するための補正処理を実行できる。

（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。

本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

１００…画像形成装置、１３０…露光装置、２１０…ＣＰＵ、２１１…光量調整信号、２１２…駆動信号、２３１…画像メモリ、２４０…露光制御部、２５０…露光駆動部、２６０…画像処理部

Claims (9)

1. 感光体と、露光信号に基づいて光を前記感光体に照射し、当該感光体に静電潜像を形成させる露光装置と、前記露光信号を前記露光装置に供給する制御手段とを有する画像形成装置であって、
   前記制御手段は、
   入力された画像データに対してフィルタ処理を実行して、エッジ効果又は掃き寄せの現象により現像後のトナー量が既定の量を超える画素と量を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した結果に基づいて、トナー量の削減の対象とする画素と削減する量とを決定する間引情報を作成し、前記画像データに前記間引情報を付与した画像データを作成する作成手段と、
   前記作成手段により作成された前記画像データに基づいて前記露光信号を生成する生成手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記フィルタ処理で使用するフィルタ係数は、前記エッジ効果、及び前記掃き寄せの現象のそれぞれに対して、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記フィルタ係数は、注目画素と当該注目画素から第一の距離にある画素との間にある画素の係数値が正数で、前記注目画素から前記第一の距離にある画素の係数値が０、前記注目画素から第二の距離と同じ或いはそれ以上離れた周辺の画素の係数値が０であり、前記注目画素から前記第一の距離にある画素と前記第二の距離だけ離れた画素との間の画素の係数値が負数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第一の距離は、前記エッジ効果又は掃き寄せの現象で、トナー量が最も過剰になる画素の、画像端部からの距離であり、前記第二の距離は、前記エッジ効果又は掃き寄せの現象で、トナー量が標準の範囲に戻る画素の、前記画像端部からの距離であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記露光装置は、画素値が０でない画素に対応する前記光を、前記間引情報に応じてパルス幅変調して前記感光体を照射することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記画像データは、多値の画像データを二値化した画像データであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第一の距離及び前記第２の距離を記憶する記憶手段を、更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 感光体と、露光信号に基づいて光を前記感光体に照射し、当該感光体に静電潜像を形成させる露光装置と、前記露光信号を前記露光装置に供給する制御手段とを有する画像形成装置を制御する制御方法であって、
   入力された画像データに対してフィルタ処理を実行して、エッジ効果又は掃き寄せの現象により現像後のトナー量が既定の量を超える画素と量を検出する検出工程と、
   前記検出工程で検出した結果に基づいて、トナー量の削減の対象とする画素と削減する量とを決定する間引情報を作成し、前記画像データに前記間引情報を付与した画像データを作成する作成工程と、
   前記作成工程で作成された前記画像データに基づいて前記露光信号を生成する生成工程と、
   を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
9. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成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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