图像形成装置和色粉量计算方法与流程

本发明涉及图像形成装置和色粉量计算方法。

背景技术：

打印机、复合机等电子照相方式的图像形成装置是从色粉盒获取色粉形成图像。在这样的电子照相方式的图像形成装置中，存在测量色粉消耗量的装置。

在电子照相方式的图像形成装置中,在感光鼓等上形成静电潜像。在静电潜像中存在网点(dot)的部位与不存在网点的部位的边界部分处产生边缘电场，从而导致色粉被过度消耗。该现象被称为“边缘效应”。因此，提出了各种在考虑到边缘效应的基础上计算色粉消耗量的方法。

在某一图像形成装置中，根据激光的曝光信号计算色粉消耗量。

另外，在某一图像形成装置中，在考虑到激光的轮廓(profile)(空间强度分布)的基础上计算出各子像素(subpixel)的曝光能量，并根据该曝光能量计算出色粉消耗量。

技术实现要素：

上述曝光信号根据执行灰度校正(graylevelcorrection)后的图像数据生成。灰度校正是根据非线性特性(伽马曲线)对图像数据的值进行校正，以使图像数据与色粉浓度的灰度之间的关系接近于线性的处理。灰度校正根据通过校准(calibration)得到的非线性特性而执行，但是，与线性特性相比，针对浓度低的灰度提高图像数据的值，针对浓度高的灰度降低图像数据的值。因此，由于是以得到与上述灰度校正后的值成比例的曝光强度的方式生成曝光信号，因而曝光强度与色粉浓度的灰度之间的关系并非呈线性，根据曝光信号计算色粉消耗量的情况下，即使考虑到边缘效应也有可能产生误差。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到一种能够准确计算色粉消耗量的图像形成装置。

本发明涉及的图像形成装置具备：曝光装置；确定与未执行灰度校正的图像数据的像素值对应且未考虑边缘效应的基本色粉量的基本色粉量确定部；对所述基本色粉量执行与所述曝光装置的激光轮廓对应的第一空间滤波处理的激光轮廓应用部；对所述第一空间滤波处理前的基本色粉量或者所述第一空间滤波处理后的基本色粉量执行第二空间滤波处理，从而确定与边缘效应对应的边缘增强量的边缘增强量确定部；将所述边缘增强量限制在与所述第一空间滤波处理后的基本色粉量对应的上限值以下的限制处理部；以及将所述第一空间滤波处理后的基本色粉量与所述边缘增强量之和作为色粉消耗量进行计数的色粉计数器。

本发明涉及的色粉量计算方法包括：确定与未执行灰度校正的图像数据的像素值对应且未考虑边缘效应的基本色粉量的步骤；对所述基本色粉量执行与曝光装置的激光轮廓对应的第一空间滤波处理的步骤；对所述第一空间滤波处理前的基本色粉量或者所述第一空间滤波处理后的基本色粉量执行第二空间滤波处理，从而确定与边缘效应对应的边缘增强量的步骤；将所述边缘增强量限制在与所述第一空间滤波处理后的基本色粉量对应的上限值以下的步骤；以及将所述第一空间滤波处理后的基本色粉量与所述边缘增强量之和作为色粉消耗量进行计数的步骤。

(发明效果)

根据本发明，可得到能够准确计算色粉消耗量的图像形成装置。

本发明的上述或其他目的、特征以及优点，在附图的基础上结合以下详细说明将更加清楚。

附图说明

图1是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的内部机械构成的一部分的侧视图。

图2是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的电气构成的一部分的框图。

图3是表示第一实施方式中的色粉量计算部23的构成的框图。

图4是说明像素种类的图。

图5是表示第二实施方式中的色粉量计算部23的构成的框图。

图6是用于说明第二实施方式中的限制处理部34的动作的图。

图7是表示第二实施方式中的边缘增强量确定部51的一例的框图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的具体实施方式进行说明。

第一实施方式.

图1是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的内部机械构成的一部分的侧视图。该图像形成装置是打印机、传真装置、复印机、复合机等具有电子照相方式的印刷功能的装置。

本实施方式的图像形成装置具有串联方式的彩色显影装置。该彩色显影装置具有感光鼓1a～1d、曝光装置2以及显影单元3a～3d。感光鼓1a～1d是青色、品红色、黄色以及黑色这四种颜色的感光鼓。

曝光装置2a～2d是向感光鼓1a～1d扫描照射激光从而形成静电潜像的装置。激光沿着与感光鼓1a～1d的旋转方向(副扫描方向)垂直的方向(主扫描方向)进行扫描。曝光装置2a～2d具有激光扫描单元，该激光扫描单元包括作为激光光源的激光二极管、和将该激光引导至感光鼓1a～1d的光学元件(透镜、反射镜、多面反射镜等)。

进而，在感光鼓1a～1d的周围配置有单电晕管(scorotron)等的带电器、清洁装置、除电器等。清洁装置用于在初次转印后除去感光鼓1a～1d上的残留色粉，除电器用于在初次转印后对感光鼓1a～1d进行除电。

显影单元3a～3d具有分别装有青色、品红色、黄色以及黑色这四种颜色的色粉的色粉盒、和使从色粉盒内的色粉料斗输送来的色粉附着在感光鼓1a～1d上的显影器，并使该色粉附着在感光鼓1a～1d上的静电潜像上，从而形成色粉图像(tonerimage)。

通过感光鼓1a和显影单元3a进行品红色的显影，通过感光鼓1b和显影单元3b进行青色的显影，通过感光鼓1c和显影单元3c进行黄色的显影，通过感光鼓1d和显影单元3d进行黑色的显影。

中间转印带4是与感光鼓1a～1d接触，从而初次转印感光鼓1a～1d上的色粉图像的环状的图像载体(中间转印部件)。中间转印带4以绷紧的状态架设在驱动辊5上，并在驱动辊5的驱动力的作用下从与感光鼓1d接触的位置朝向与感光鼓1a接触的位置转动。

转印辊6使输送来的纸张与中间转印带4接触，从而将中间转印带4上的色粉图像二次转印至纸张上。另外，转印有色粉图像的纸张被输送至定影器9，从而将色粉图像定影在纸张上。

辊子7具有清洁刷，并通过使清洁刷与中间转印带4接触，从而除去将色粉图像转印至纸张上之后残留在中间转印带4上的色粉。

传感器8向中间转印带4照射光线，并检测来自中间转印带4的表面或其表面上的色粉图案的反射光。例如，在色粉灰度调整(灰度校正的非线性特性的调整)时，传感器8向中间转印带4的规定区域照射光线并检测光线的反射光，输出与其光量对应的电信号。

图2是表示本发明实施方式涉及的图像形成装置的电气构成的一部分的框图。该图像形成装置具有打印引擎11和控制器12。

在图2中，打印引擎11是控制图1所示的电子照相处理或纸张输送的驱动系统以及曝光装置2a～2d的电路。打印引擎11根据来自控制器12的图像数据执行印刷。例如，纸张输送的驱动系统是用于驱动执行印刷纸张的供纸、印刷纸张朝向上述显影装置和定影器9的输送、印刷完成后的印刷纸张的排出等的辊轮等的电动机等。例如，电子照相处理的驱动系统是驱动感光鼓1a～1d、中间转印带4等的电动机、或者曝光装置2a～2d的激光扫描用电动机等。

打印引擎11根据来自控制器12的图像数据生成曝光信号。曝光信号表示是否根据来自控制器12的图像数据针对各像素照射光、以及照射时间。打印引擎11利用该曝光信号使曝光装置2a～2d进行动作。

控制器12具备灰度校正部21、筛选处理部22、色粉量计算部23以及控制部24。灰度校正部21对图像数据执行灰度校正。筛选处理部22对灰度校正后的图像数据执行筛选处理。控制器12将灰度校正、筛选处理等图像处理后的各种颜色的图像数据供给至打印引擎11。色粉量计算部23根据灰度校正前的图像数据计算色粉消耗量。

图3是表示第一实施方式中的色粉量计算部23的构成的框图。

色粉量计算部23具备基本色粉量确定部31、激光轮廓应用部32、边缘增强量确定部33、限制处理部34、增益控制部35、加算部36、箝位(clamp)处理部37、选择部38、色粉计数器(tonercounter)39、40以及计数校正部41。

基本色粉量确定部31用于确定与未执行灰度校正的图像数据的像素值对应且未考虑边缘效应的基本色粉量。

例如，在实验中，使用不受边缘效应影响的较大的补丁(patch)的内部区域，测定像素值与实际的色粉浓度(即色粉消耗量)的对应关系，基本色粉量确定部31具有表示该对应关系的变换数据(查询表、变换式数据等)，并根据该变换数据确定与印刷对象的图像中的像素值对应的基本色粉量。

此外，在筛选处理部22能够使用多个种类的筛网(线数等不同的多个筛网)的情况下，基本色粉量确定部31具有与该多个筛网种类对应的多组变换数据(查询表、变换式数据等)，并根据与筛选处理部22所选择的筛网种类对应的变换数据确定基本色粉量。

激光轮廓应用部32对于上述基本色粉量执行与曝光装置2a～2d的激光轮廓(即，曝光中所使用的激光的空间强度分布)对应的第一空间滤波处理。

在此，激光轮廓应用部32在主扫描方向和副扫描方向上使用相互独立的高斯滤波器执行第一空间滤波处理。主扫描方向和副扫描方向的各高斯滤波器具有与激光轮廓对应的分散值。即，在第一空间滤波处理中，在执行主扫描方向和副扫描方向中的一个方向的滤波处理之后，针对该滤波处理的结果执行主扫描方向和副扫描方向中的另一个方向的滤波处理。具体而言，在各滤波处理中，计算出目标像素和对应于滤波器尺寸的周围像素的像素值与滤波系数的积和，作为目标像素的第一空间滤波处理结果。

边缘增强量确定部33通过空间滤波处理确定与边缘效应对应的边缘增强量。具体而言，边缘增强量确定部33对于第一空间滤波处理前的基本色粉量或者第一空间滤波处理后的基本色粉量(第一实施方式中为第一空间滤波处理后的基本色粉量)执行第二空间滤波处理，从而确定与边缘效应对应的边缘增强量。

边缘增强量确定部33从作为图像处理单位的块(block)内的像素依次选择目标像素，并确定目标像素的边缘增强量。此时，边缘增强量确定部33例如执行下述(a)和(b)的处理，即：(a)使用滤波系数和与目标像素之间的距离的平方呈反比例的滤波器，对第一空间滤波处理后的基本色粉量执行第二空间滤波处理；(b)将通过第二空间滤波处理得到的值与目标像素的基本色粉量的值之差设为边缘增强量。

或者，边缘增强量确定部33例如执行下述(a)和(b)的处理，即：(a)使用非锐化掩蔽滤波器(unsharpmaskfilter)对第一空间滤波处理后的基本色粉量执行第二空间滤波处理；(b)将通过第二空间滤波处理得到的值与目标像素的基本色粉量的值之差设为边缘增强量。此外，非锐化掩蔽滤波器通过例如高斯滤波器实现。另外，此处边缘增强量确定部33在主扫描方向和副扫描方向上使用相互独立的非锐化掩蔽滤波器执行第二空间滤波处理。主扫描方向和副扫描方向的各非锐化掩蔽滤波器具有与主扫描方向和副扫描方向的边缘效应的强度特性相对应的分散值。即，在第二空间滤波处理中，在执行主扫描方向和副扫描方向中的一个方向的滤波处理之后，针对该滤波处理的结果执行主扫描方向和副扫描方向中的另一个方向的滤波处理。

此外，具体而言，在各滤波处理中，计算出目标像素和对应于滤波器尺寸的周围像素的像素值与滤波系数的积和，作为目标像素的第二空间滤波处理结果。

限制处理部34将边缘增强量限制在与第一空间滤波处理后的基本色粉量对应的上限值以下。具体而言，限制处理部34确定与第一空间滤波处理后的基本色粉量对应的阈值，当确定的边缘增强量超过该阈值时，将边缘增强量设为该阈值。

第一空间滤波处理后的基本色粉量越大，则限制处理部34将上述上限值(即，上述阈值)设定得越高。限制处理部34利用线性式等变换式或者查询表等从第一空间滤波处理后的基本色粉量确定上述阈值。

根据边缘增强量确定部33的第二空间滤波处理中所使用的滤波器的种类的不同，导致细线的边缘部分的边缘增强量比本来的边缘效应所引起的色粉量的增加量大，因此，在该情况下，限制处理部34通过设置边缘增强量的上限值来缩小边缘增强量的误差。

此外，限制处理部34根据需要而设置，根据通过边缘增强量确定部33确定的边缘增强量的特性的不同，有时不需要限制处理部34。例如，在使用滤波系数和与目标像素之间的距离的平方呈反比例的滤波器执行第一空间滤波处理的情况下，不需要限制处理部34。

增益控制部35使边缘增强量乘以与第一空间滤波处理后的基本色粉量对应的系数，并将乘算结果作为边缘增强量，从而对边缘增强量的增益进行控制。由此，即使在与第一空间滤波处理后的基本色粉量的值相对应的边缘增强量呈非线性特性的情况下，也能够通过增益控制部35调整为与该非线性特性对应的增益。

例如，通过实验测定边缘增强量，并根据该边缘增强量确定第一空间滤波处理后的基本色粉量和与边缘效应对应的增益之间的对应关系，增益控制部35具有表示该对应关系的变换数据(查询表、变换式数据等)，并根据该变换数据确定上述系数。

此外，在筛选处理部22能够使用多种筛网(线数等不同的多个筛网)的情况下，增益控制部35与该多个筛网种类对应地具有表示第一空间滤波处理后的基本色粉量与系数的对应关系的多组变换数据(查询表、变换式数据等)，并根据与该多个筛网种类中筛选处理部22所选择的筛网种类对应的变换数据确定上述系数。

此外，增益控制部35根据需要而设置，根据通过边缘增强量确定部33确定的边缘增强量的特性的不同，有时不需要增益控制部35。

加算部36计算第一空间滤波处理后的基本色粉量与边缘增强量之和作为色粉消耗量。

箝位处理部37在加算部36的输出即色粉消耗量超过规定的上限值时，将该色粉消耗量的值设为该上限值，在加算部36的输出即色粉消耗量低于规定的下限值时，将该色粉消耗量的值设为该下限值。此外，箝位处理部37根据需要而设置，根据加算部36的输出值的范围的不同，有时不需要箝位处理部37。

选择部38根据像素种类选择经由箝位处理部37供给的色粉消耗量和基本色粉量中的任意一个，并将选择的量输出至色粉计数器39。

图4是说明像素种类的图。各像素具有作为图像处理单位的块的边缘附近的像素(图4中阴影部分的像素，以下称为“块边缘像素”)和除此之外的其他像素(图4中没有阴影的像素，以下称为“非块边缘像素”)中的任意一个的像素属性。该像素属性例如根据像素的坐标值进行确定。

块边缘像素的范围是从块的最外缘至规定距离为止的范围，根据第一空间滤波处理和第二空间滤波处理中使用的滤波器的尺寸进行设定。即，在滤波器尺寸为(2n+1)个像素的情况下，从块边缘至n个像素为止的范围设为块边缘像素。例如，在滤波器尺寸为5个像素(主扫描方向和副扫描方向上的像素数)的情况下，如图4所示，从块边缘至两个像素为止的范围被设为块边缘像素。此外，非块边缘像素为块内的块边缘像素以外的其他像素。

色粉计数器39将第一空间滤波处理后的基本色粉量与边缘增强量之和作为色粉消耗量进行计数。色粉计数器40对基本色粉量进行计数。即，色粉计数器39针对作为图像处理单位的块的非块边缘像素而对包含边缘增强量的色粉消耗量进行计数，针对该块的块边缘像素而对不包含边缘增强量的色粉消耗量进行计数，色粉计数器40针对块边缘像素和非块边缘像素而对不包含边缘增强量的色粉消耗量进行计数。

在该实施方式中，通过选择部38选择经由箝位处理部37供给的色粉消耗量和基本色粉量中的任意一个，因此，具体而言，色粉计数器39针对作为图像处理单位的块的块边缘像素而对第一空间滤波处理后的基本色粉量与边缘增强量之和进行计数，针对块的非块边缘像素而对第一空间滤波处理前的基本色粉量进行计数。另一方面，色粉计数器40对块的块边缘像素和非块边缘像素的第一空间滤波处理前的基本色粉量进行计数。

计数校正部41根据色粉计数器39的色粉计数值与色粉计数器40的色粉计数值的差分算出该块的色粉消耗量。在该实施方式中，计数校正部41进而根据算出的色粉消耗量对色粉计数器39的色粉消耗量进行校正。

此时，计数校正部41根据非块边缘像素中的色粉计数器39的色粉计数值与色粉计数器40的色粉计数值的差分，推断关于块边缘像素的边缘增强量，从而计算出块的色粉消耗量。此外，在该实施方式中，对于块边缘像素来说，色粉计数器39的计数值与色粉计数器40的计数值相同，因此，整个块的色粉计数器39的计数值与色粉计数器40的计数值的差分，成为非块边缘像素中的色粉计数器39的色粉计数值与色粉计数器40的色粉计数值的差分。

具体而言，计数校正部41根据块边缘像素数n1与非块边缘像素数n2之比、和色粉计数器40的计数值(即，未考虑边缘效应的基本色粉量的计数值)计算出块的色粉消耗量，并将色粉计数器39的色粉消耗量校正为该计算出的色粉消耗量。即，在将色粉计数器40的计数值设为tc1、色粉计数器39的计数值设为tc2时，计数校正部41将色粉计数器39的计数值tc2校正为tc2+(tc2-tc1)×(n1/n2)。

此外，例如在取得与作为处理对象的块邻接的块内的像素的像素值，针对块边缘像素也与非块边缘像素同样地计算色粉消耗量的情况下，也可以省略选择部38、色粉计数器40以及计数校正部41。

进而，色粉量计算部23也可以根据该色粉消耗量计算出色粉盒内的色粉剩余量。另外，色粉量计算部23使色粉消耗量的积算值和色粉剩余量显示在未图示的操作面板中、或者在色粉剩余量变少时在未图示的操作面板中显示警告信息。

另外，控制部24对控制器12中的各种处理进行控制。例如，控制部24针对筛选处理部22指定应使用的筛网的筛网种类、或者将筛选处理部22所选择的筛网种类通知给基本色粉量确定部31和增益控制部35。另外，控制部24将表示目标像素的像素属性为块边缘像素和非块边缘像素中的哪一个的像素属性数据供给至选择部38。

接下来，对第一实施方式涉及的图像形成装置的动作进行说明。

打印引擎11在从控制器12供给图像数据后，根据该图像数据生成曝光信号。该曝光信号被供给至曝光装置2a～2d，曝光装置2a～2d根据该曝光信号向感光鼓1a～1d照射光，从而形成静电潜像。

另一方面，控制器12根据灰度校正前的图像数据(例如cmyk数据)计算各种颜色色粉的色粉消耗量。

首先，在控制器12中，基本色粉量确定部31根据灰度校正前的图像数据确定各像素的基本色粉量。接着，激光轮廓应用部32执行与激光轮廓相符的第一空间滤波处理。

然后，在第一实施方式中，边缘增强量确定部33针对各像素对第一空间滤波处理后的基本色粉量执行第二空间滤波处理，从而确定边缘增强量。边缘增强量经由限制处理部34和增益控制部35而被供给至加算部36。然后，通过加算部36计算出第一空间滤波处理后的基本色粉量和边缘增强量之和，并经由箝位处理部37供给至选择部38。

在选择部38中，针对非块边缘像素而选择第一空间滤波处理后的基本色粉量和边缘增强量之和，针对块边缘像素而选择基本色粉量，并供给至色粉计数器39。

然后，计算出作为处理对象的块内的所有像素的色粉消耗量，色粉计数器39计算出这些像素的色粉消耗量的总和(上述tc2)。另一方面，色粉计数器40计算出所有像素的基本色粉量的总和(上述tc1)。然后，计数校正部41如上所述那样对该块的色粉消耗量tc2进行校正。

如上所述，根据上述第一实施方式，基本色粉量确定部31确定与未执行灰度校正的图像数据的像素值对应且未考虑边缘效应的基本色粉量。激光轮廓应用部32对基本色粉量执行与曝光装置2a～2d的激光轮廓对应的第一空间滤波处理。边缘增强量确定部33对第一空间滤波处理前的基本色粉量或者第一空间滤波处理后的基本色粉量执行第二空间滤波处理，从而确定与边缘效应对应的边缘增强量。色粉计数器39将第一空间滤波处理后的基本色粉量与边缘增强量之和作为色粉消耗量进行计数。

由此，不会受到灰度校正的影响，能够在考虑到激光轮廓和该激光轮廓下的边缘效应的基础上准确计算出色粉消耗量。

进而，在上述实施方式中，限制处理部34将边缘增强量限制在与第一空间滤波处理后的基本色粉量对应的上限值以下。由此，即使在因为边缘增强量确认部33的第二空间滤波处理中所使用的滤波器的种类而导致细线的边缘部分的边缘增强量过多的情况下，也能够抑制边缘增强量的误差。

第二实施方式.

图5是表示第二实施方式中的色粉量计算部23的构成的框图。在第二实施方式中，取代边缘增强量确定部33而使用边缘增强量确定部51。边缘增强量确定部51执行下述(a)和(b)的处理，即：(a)使用高斯差分(dog(differenceofgaussian))滤波器对第一空间滤波处理前的基本色粉量执行第二空间滤波处理；(b)将通过第二空间滤波处理得到的值设为边缘增强量。此外，具体而言，在第二空间滤波处理中，计算出目标像素和对应于滤波器尺寸的周围像素的像素值与滤波系数的积和，作为目标像素的第二空间滤波处理结果。

图6是用于说明第二实施方式中的限制处理部34的动作的图。如图6所示，在一个网点宽度的细线的情况下，与实际的电场强度分布相比，dog滤波器的峰值变高。因此，如上所述，上述阈值(即，上述上限值)被设定为低于细线的边缘部分中的边缘增强量的峰值。因此，通过根据该阈值对边缘增强量进行限制，从而使误差变小。

此外，在上述高斯差分滤波器中，使用分散值互不相同的两个高斯滤波器，该两个高斯滤波器的输出值的差分被设为高斯差分滤波器的输出值。

图7是表示第二实施方式中的边缘增强量确定部51的一例的框图。在激光轮廓应用部32使用高斯滤波器执行第一空间滤波处理的情况下，如图7所示，边缘增强量确定部51具备分散值与激光轮廓应用部32的高斯滤波器不同的高斯滤波器61和减算器62，上述高斯差分滤波器也可以由激光轮廓应用部32的高斯滤波器、边缘增强量确定部51的高斯滤波器61以及减算器62构成。即，也可以构成为：边缘增强量确定部51仅具备高斯差分滤波器的两个高斯滤波器中分散值大的高斯滤波器61，并将激光轮廓应用部32的高斯滤波器兼作为高斯差分滤波器的两个高斯滤波器中分散值小的高斯滤波器。该情况下，将经由减算器62的高斯滤波器61的输出值与激光轮廓应用部32的输出值的差分设为边缘增强量确定部51的输出值。

另外，第二实施方式涉及的图像形成装置的其他结构及动作与第一实施方式相同，故省略其说明。

需要说明的是，关于上述实施方式，也可以在不脱离其主旨和范围且不减弱其所意图的优点的范围内进行各种变更和修改，由于这些变更和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，因而这些变更和修改也应该包含在本申请权利要求的范围内。

例如，上述实施方式涉及的图像形成装置为彩色图像形成装置，但也可以是单色图像形成装置。

(工业上的可利用性)

本发明能够适用于例如电子照相方式的图像形成装置中。