JP4601066B2 - 画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、線、ひび、溝などのような線状の物体の画像を評価する画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置装置に関し、特に、プリンタ、複写機から出力される線画像のトナー抜け量を計測する画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置に関する。

従来から、地肌領域部とトナー領域部とから構成される線画像において、一般にその画像が有するはずであった「抜け量」を計測するときに、転写印画法における画像品位の判別方法として閾値による２値化処理を行い、２値化処理した面積比で表わす方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−１４５７７０号公報

しかしながら、閾値によって分別した後に２値化処理を行うと、一部の情報が失われてしまう。例えば、閾値よりも低い領域で抜けが発生している場合、全くトナーがない状態と同等な結果となる。例えば、図１を例に挙げると、トナーの抜け量が大きい場合でも閾値よりも低い領域でトナーの抜けが発生している時には、全くトナーがない状態である地肌状態と同等な結果となる。

他方、トナーの抜けが微小なトナー画像を計測すると、全くトナーが抜けていない線と同等の結果となる（図１のトナー抜け量（中）参照）。よって、設定する閾値の値により、トナーの抜け量の評価結果が大きく異なる場合が生じてしまうという問題がある。

また、トナーの抜け量を評価する線画像の周辺部における地肌領域に、ごみやちりが存在する場合には、地肌領域部の特徴量を算出する過程において誤差を生じてしまったり、また、トナー領域の特徴量を算出する過程でも、地肌領域部の特徴量を用いて算出しているので誤差が生じてしまうという問題もある。

また、計測対象となるライン位置に大きなごみやちりがある場合でも、地肌領域部のヒストグラムピーク値に誤差を与えるおそれがある。また、線画像を光学的装置で読み取るとき、地肌領域部の色とトナー領域部の色との組み合わせによって、光の三原色である赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の絶対値が異なってしまう。さらに、少なくとも２色以上のトナーを重ねて形成する線画像においては、色どうしの位置ずれが線画像の太りを引き起こすという問題点もある。

本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、トナー抜けがひどい場合や微小な場合でもその変化の情報を失うことなく線画像のトナー抜け量を評価する画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、地肌部とトナー画像部とで構成された線画像の線画と直交する方向に、直線的に画像濃度を読み取るトナー抜け量の画像評価装置であって、読み取った画像濃度の画像濃度信号から得られたプロファイリングデータを算出するプロファイリングデータ算出手段と、プロファイリングデータからのヒストグラムを地肌部とトナー線画像部とに分離して地肌部のピーク値を特徴量とする手段と、地肌部の特徴量でトナー領域以外の領域を置き換える手段と、地肌部の特徴量とプロファイリングデータとからトナー線画像の特徴量を算出するトナー線画像特徴量算出手段と、地肌部の特徴量とトナー抜けがない理想的線画像での特徴量とから正規化特徴量を算出する正規化特徴量算出手段と、正規化特徴量とトナー線画像の特徴量とからトナー抜け量を算出するトナー抜け量算出手段とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像評価装置において、トナー線画像特徴量算出手段は、計測対象となる線画像に対して、垂直方向のライン位置を含む複数のライン位置から算出された特徴量を、計測対象となる１ラインの地肌部の特徴量とすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像評価装置において、正規化特徴量算出手段は、地肌部上にトナーが抜けていない理想線の特徴量と地肌部の特徴量との線幅で囲まれた領域から正規化特徴量を算出することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の画像評価装置において、トナー線画像特徴量算出手段は、少なくともトナーを２つ重ね合わせた線画像を形成する時に生じる色ずれ線画像を、画像濃度信号の位置情報から計測範囲を限定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、地肌部とトナー線画像部とで構成される線画像を、垂直方向に１ラインごとに読み取ってトナー抜け量を評価する画像評価方法であって、線画像を読み取って画像濃度信号を取得し、該画像濃度信号を画像処理してプロファイリングデータを算出するプロファイリングデータ算出工程と、プロファイリングデータのヒストグラムから、地肌部とトナー線画像部とに分離して地肌部のピーク値を特徴量とする工程と、地肌部の特徴量でトナー領域以外の領域を置き換える工程と、地肌部の特徴量とプロファイリングデータとからトナー線画像の特徴量を算出するトナー線画像特徴量算出工程と、地肌部の特徴量と地肌部上にトナーが抜けていない理想線での特徴量とから正規化特徴量を算出する正規化特徴量算出工程と、正規化特徴量とトナー線画像の特徴量とからトナー抜け量を算出するトナー抜け量算出工程とを有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像評価方法において、地肌部とトナー領域部を分離するプロファイリングデータは、計測対象となる線画像に対して垂直方向のライン位置を含む複数のライン位置から算出して計測対象となる１ラインの地肌部の特徴量を得ることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の画像評価方法において、正規化特徴量算出工程は、地肌部上にトナーが抜けていない理想線の特徴量と地肌部の特徴量との線幅で囲まれた領域から正規化特徴量を算出することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の画像評価方法において、トナー線画像特徴量算出工程は、少なくともトナーを２つ重ね合わせた線画像を形成する時に生じる色ずれ線画像を、画像濃度信号の位置情報から計測範囲を限定することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像評価装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

このように、本発明の画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置によれば、地肌部とトナー画像部で構成されている線画像の線画に直交する方向に、直線的に画像濃度を読み取るトナー抜け量評価装置において、読み取られた画像濃度信号を処理して得られるプロファイリングデータを算出する手段と、プロファイリングデータからのヒストグラムを地肌部とトナー線画像部とに分離して地肌部のピーク値を特徴量とする手段と、地肌部の特徴量でトナー領域以外の領域を置き換える手段と、地肌部の特徴量とプロファイリングデータからトナー線画像の特徴量を算出する手段と、地肌部の特徴量と、トナー抜けがない理想的線画像での特徴量から正規化特長量を算出する手段と、正規化特徴量とトナー線画像の特徴量からトナー抜け量を算出する手段を持つことを特徴としており、光学的装置を用いて読み取られるＲＧＢ値から算出される多値特徴量で処理を行っているので、トナー抜けが多い線画像や微小なトナー抜けの線画像でも情報を失うことなく線画像の抜け量を評価することが可能となる。

以下に、本実施形態の画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は、以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。

線画像の周辺部の地肌領域にごみやちり等が存在する場合には、地肌領域部の特徴量を算出する過程において誤差を生じてしまう。またトナー領域特徴量を算出する過程でも地肌領域部の特徴量を用いて算出しているので、ここでも誤差が生じてしまう。

本実施形態は、プロファイリングデータのヒストグラムを用いて地肌領域部とトナー領域部に分離し、そこから真の地肌領域部の特徴量を算出し、トナー領域部以外の領域を地肌領域部の特徴量で置き換えることによって、地肌領域部分に存在するごみやちり等を除去してトナーの抜け量の評価を行う。

また、計測対象となるライン位置に大きなごみやちりがある場合には、地肌領域部のヒストグラムピーク値に誤差を与える虞が生じる。このため、本実施形態では、地肌領域部の特徴量を算出する過程において、計測対象となる線画像に対して垂直方向のライン位置を含む複数ライン位置から特徴量を算出する。これにより、ごみやちりの影響のない地肌領域部の特徴量を算出することが可能となる。

また、線画像を光学的装置を用いて読み取る場合には、地肌領域部の色とトナー領域部の色との組み合わせによってＲＧＢ絶対値が異なってしまう。本実施形態では、地肌領域部上にトナーが抜けていない理想線での特徴量と地肌領域部特徴量から算出される正規化特徴量との差分からトナー抜け量を算出し、地肌領域部とトナー領域部が同色以外の全ての組み合わせを用いてトナー抜け量を評価することができる。また本実施形態では、トナー特徴量と正規化特徴量との差分を１ラインごとに算出することにより、光学的装置で読み取るときにおこるスキュー（skew：傾斜、ゆがみ）を除去した評価を行うことも可能である。

また、少なくとも２色以上のトナーを重ねて形成する線画像を用いた画像評価方法において、色どうしの位置ずれが線画像の太りを引き起こしてしまう。本実施形態では、光学的装置により読み取られたＲＧＢの位置情報をもとに計測範囲を限定することができる。したがって、色ずれによる線画像の太りを除去し、目的の線画像を評価することを可能としている。

本実施形態は、上述したようなトナー抜け量の画像評価装置を有する画像形成装置も含んでいる。このような画像形成装置は、少なくとも上述した光学的装置を完備するトナーの抜け量評価装置と、ドラム状感光体と、画像転写体と、帯電器とを有しており、これによって、カラー画像を形成することができるものである。

［第１実施形態］
（ｉ）地肌部の特徴量算出
本実施形態では、光学的装置としてＣＣＤカメラを用いて説明する。なお、本実施形態ではＣＣＤカメラを用いて説明するが、光学的装置であればよく、特に限定はされるものではない。

本実施形態では、図３（ａ）に示すように、ＣＣＤカメラによって、地肌部を含むトナー線画像部で構成される線画像１１に対して垂直方向に画像としてのデータを読み取る。

本実施形態では、地肌部を紙とし、トナーの色はマゼンタを使用して説明するが、このトナーの色は、光学的装置の一例であるＣＣＤカメラと同様に、何ら限定されるものではなく、トナー画像として、２以上重ね合わせた色の画像も含まれる。ＣＣＤカメラで読み取られたＲＧＢ値のプロファイリングデータを、輝度信号のプロファイリングデータに変換する。これを図２に示す。

変換された輝度のプロファイリングデータから、ある範囲に区切ってヒストグラム（読み取り方向の場所（測定ライン）毎の輝度信号の数。換言すれば「ある範囲に区切った範囲内での積算量」）化し、ピーク値（ある範囲に区切った部分の積算量）により地肌部の特徴量が決定される。

このヒストグラム化は、換言すれば、縦軸の輝度値からプロファイリングデータ１に、図１に示す閾値（測定ライン）を変化させてスキャンすることによって、その度数が求められることにより実行（算出）することができる。

実際には、図３（ａ）に示すように、トナー線画像色ピークと地肌色ピークの２つのピークが存在するが（図３（ａ）のＳａ参照）、ここでは地肌部が紙であるから、図４（ｂ）に示すように、ヒストグラムから得られた２つのピークの高い方の値を地肌部の特徴量とする。なお、ここで、計測対象のラインＳａ上に大きなごみやちり等が存在する場合には、地肌部のヒストグラムピークが図３（ｂ）に示すように、はっきりと現れない場合もある。

このような場合、地肌部の特徴量を算出する際には、安定した地肌部のヒストグラムピーク値を算出するために、図４（ａ），（ｂ）に示すように、計測対象となるライン位置を含む複数ライン位置から算出することになる。

（ｉｉ）地肌部のごみやちり等の除去
地肌部にごみやちりが存在する場合、トナー線画像部の特徴量を算出する過程で値が大きくなってしまう。このような場合には、図５に示すように、トナー線画像以外の領域（測定ライン）のプロファイリングデータを、地肌部の特徴量３で置き換えることによって地肌部分のごみやちりを除去したデータを得ることができる。

（ｉｉｉ）トナー領域部の特徴量算出
地肌部の特徴量３と輝度プロファイリングデータとの差分を取り、その積和値を、図６に示す斜線領域の部分であるトナー線画像部の特徴量４とする。

（ｉｖ）正規化特徴量算出
線画像を光学的装置で読み取るとき、地肌領域部の色とトナー線画像部の色との組み合わせによってＲＧＢの絶対値が異なる。本実施形態では、紙上に線画像と同色の「べた画像」をＣＣＤカメラで読み取り、得られたＲＧＢ値から算出される輝度信号の値を、理想の線画像の下底辺値とする。また上底辺値は地肌領域部の特徴量とし、右辺値、左辺値は線画像の位置とする。４つの辺を図７に示すような正規化境界線５として、この境界線に囲まれた面積を正規化特徴量とする。

（ｖ）トナー抜け量算出
（ｉｖ）で算出した正規化特徴量と、（ｉ）〜（ｉｉｉ）で算出したトナー領域部特徴量の正規化範囲内（図７の右斜線部）との差分を、トナー抜け量６（図７の左斜線部）とする。

上記の（ｉ）：地肌部の特徴量算出から（ｖ）：トナー抜け量算出における線画像と、垂直方向の１ラインごとのトナー抜け量評価とを、Ａ４サイズ（図８（ａ））の紙に描かれた縦線全体で評価した結果を図８（ｂ）に示す。トナー抜け量値が大きいほど、画像からのトナーの抜け量が多いことを意味する。この評価の測定は、線画像に対して垂直方向に１ラインごとに行っているので、図８（ｂ）の結果からも分かるように、トナー抜け量の周期性も含めた評価を行うことができる。

［第２実施形態］
転写ベルト上でのトナー抜け量評価
本実施形態では、転写ベルト上でトナー抜け量の評価を行った。本実施形態で用いた転写ベルトは、炭素系の材料を使用したベルトであるため色が黒に近い。また、トナーにはマゼンタトナーを使用した。本実施形態での地肌領域部は、２つのピークの低い値を地肌領域部の特徴量とする。その他の過程は、第１実施形態における（ｉ）〜（ｖ）と同様である。

このようにして求めた本実施形態における転写ベルト上での１ラインのトナー抜け量を評価した結果を、図１１に示す。

［第３実施形態］
転写紙上での色ずれ線のトナー抜け量評価
本実施形態では、色ずれ線の場合は色ずれを含んだ線全体から、ずれ部分を取り除いた目的の線領域に範囲を限定して評価を行う。ここでは、マゼンタトナーとシアントナーとによる青色の線画像を形成する線画像において、シアントナーが左にずれ、マゼンタトナーが右側にずれた線画像を用いることとする。

色ずれ線のＲＧＢプロファイリングデータを図９に示す。あらかじめ、ＲＧＢプロファイリングデータから評価範囲を算出しておく。評価範囲の左側は、Ｂ信号のプロファイリングデータから位置を算出し、右側はＲ信号のプロファイリングデータから位置を算出する。

また、本実施形態では、（ｉｖ）：正規化特徴量算出での左右境界線算出過程において、色ずれを含んだ線画像の位置をあらかじめ求めておいた青色線の位置に置き換えて、４つの境界線に囲まれる領域を正規化特徴量としており、この過程以外は、第１実施形態と同じである。色ずれ線部分を除去した青色線部分のトナー抜け量評価の結果を図１０に示す。

このようにして、色どうしの位置ずれが引き起こす線をＲＧＢ信号の位置による情報から計測範囲を限定することで色ずれ部分を除去した。このようにした結果、色ずれによる線太りの影響を受けずに評価可能となった。

以上、本実施形態の画像評価装置、画像評価方法および画像形成装置によれば、光学的装置を用いて読み取られるＲＧＢ値から算出される複数の特徴量で処理を行っているので、トナー抜けが多い線画像や微小なトナー抜けの線画像でも情報を失うことなく線画像の抜け量を評価することが可能となる。

また、トナー領域部の特徴量と地肌領域部上でのトナー抜けしていない理想線での正規化特徴量との差分から算出しているので、地肌領域部とトナー領域部が同色でない全ての組み合わせにおいて評価を行うことができる。さらに、算出は１ラインごとに行っているので、光学的装置で読み取るときのスキューも除去した効果を得ることが可能となる。

本実施形態のトナー線画像の輝度信号とトナー抜け量測定閾値との関係を示す図である。 本実施形態に係るトナー線画像のプロファイリングデータの一例を示す図である。 （ａ）は、本実施形態のトナー線画像１１を横断する測定線に出現する輝度の一例を模式的に示す図であり、（ｂ）は、この測定線に出現する輝度のヒストグラムである。 （ａ）は、本実施形態のトナー線画像１１を横断する測定線に出現する輝度の他の一例を模式的に示す図であり、（ｂ）は、この測定線に出現する輝度のヒストグラムである。 本実施形態のトナー線画像測定線以外でのごみ等の影響を除外したプロファイリングデータを示す図である。 本実施形態に係るトナー線画像部の特徴量を示す図である。 本実施形態のトナー抜け量を示す図である。 （ａ）は、本実施形態のトナー抜け量評価方法を実行した用紙及び縦線を模式的に示す図であり、（ｂ）は、トナー抜け量評価方法の評価結果を示す図である。 本実施形態のトナー抜け量評価方法を実行した場合における色ずれの一例を示す図である。 本実施形態のトナー抜け量評価方法を実行した場合における色ずれの他の一例を示す図である。 本実施形態のトナー抜け量評価方法を実行した場合における色ずれの他の一例を示す図である。

符号の説明

１ プロファイリングデータ
２ 地肌部のピーク値
３ 地肌特徴量
４ トナー線画像部特徴量
５ 正規化境界線
６ トナー抜け量
１１ 線画像
Ｓａ，Ｓ₁〜Ｓ₅ 測定ライン

Claims (9)

1. 地肌部とトナー画像部とで構成された線画像の線画と直交する方向に、直線的に画像濃度を読み取るトナー抜け量の画像評価装置であって、
   読み取った前記画像濃度の画像濃度信号からプロファイリングデータを算出するプロファイリングデータ算出手段と、
   前記プロファイリングデータからのヒストグラムを前記地肌部と前記トナー線画像部とに分離して前記地肌部のピーク値を特徴量とする手段と、
   前記地肌部の特徴量でトナー領域以外の領域を置き換える手段と、
   前記地肌部の特徴量と前記プロファイリングデータとからトナー線画像の特徴量を算出するトナー線画像特徴量算出手段と、
   前記地肌部の特徴量とトナー抜けがない理想的線画像での特徴量とから正規化特徴量を算出する正規化特徴量算出手段と、
   前記正規化特徴量と前記トナー線画像の特徴量とからトナー抜け量を算出するトナー抜け量算出手段と、
   を有することを特徴とする画像評価装置。
2. 前記トナー線画像特徴量算出手段は、計測対象となる前記線画像に対して、垂直方向のライン位置を含む複数のライン位置から算出された特徴量を、計測対象となる１ラインの地肌部の特徴量とすることを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
3. 前記正規化特徴量算出手段は、前記地肌部上にトナーが抜けていない理想線の特徴量と地肌部の特徴量との線幅で囲まれた領域から前記正規化特徴量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
4. 前記トナー線画像特徴量算出手段は、少なくともトナーを２つ重ね合わせた線画像を形成する時に生じる色ずれ線画像を、前記画像濃度信号の位置情報から計測範囲を限定することを特徴とする請求項１に記載の画像評価装置。
5. 地肌部とトナー線画像部とで構成される線画像を、垂直方向に１ラインごとに読み取ってトナー抜け量を評価する画像評価方法であって、
   前記線画像を読み取って画像濃度信号を取得し、該画像濃度信号を画像処理してプロファイリングデータを算出するプロファイリングデータ算出工程と、
   前記プロファイリングデータのヒストグラムから、前記地肌部と前記トナー線画像部とに分離して前記地肌部のピーク値を特徴量とする工程と、
   前記地肌部の特徴量でトナー領域以外の領域を置き換える工程と、
   前記地肌部の特徴量と前記プロファイリングデータとから前記トナー線画像の特徴量を算出するトナー線画像特徴量算出工程と、
   前記地肌部の特徴量と地肌部上にトナーが抜けていない理想線での特徴量とから正規化特徴量を算出する正規化特徴量算出工程と、
   前記正規化特徴量と前記トナー線画像の特徴量とからトナー抜け量を算出するトナー抜け量算出工程と、
   を有することを特徴とする画像評価方法。
6. 前記地肌部とトナー領域部を分離する前記プロファイリングデータは、計測対象となる線画像に対して垂直方向のライン位置を含む複数のライン位置から算出して計測対象となる１ラインの地肌部の特徴量を得ることを特徴とする請求項５に記載の画像評価方法。
7. 前記正規化特徴量算出工程は、前記地肌部上にトナーが抜けていない理想線の特徴量と地肌部の特徴量との線幅で囲まれた領域から前記正規化特徴量を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像評価方法。
8. 前記トナー線画像特徴量算出工程は、少なくともトナーを２つ重ね合わせた線画像を形成する時に生じる色ずれ線画像を、前記画像濃度信号の位置情報から計測範囲を限定することを特徴とする請求項５に記載の画像評価方法。
9. 請求項１から４のいずれか１項に記載の画像評価装置を有する画像形成装置。

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