JP2006189727A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃淡２種類の色材を用いて画像を形成する場合に、淡色材の濃度を最適に設定することにより、全階調範囲において粒状性のよい画像を得ること。
【解決手段】濃淡２種類の色材による濃淡ドットで画像を形成する画像形成装置であって、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第一の粒状度と、淡ドットの記録率を１００％の状態で、濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第二の粒状度と、を略等しくなるように淡ドットの色材濃度を設定するＢｋ／Ｌｋ分配部３０３を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、デジタルカラー複写機、カラーレーザープリンタ、インクジェットプリンタなど、トナーまたはインクなどの色材を用いて画像形成を行なう画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式やインクジェト方式の画像形成装置において、濃淡トナーまたは濃淡インクを用いて画像を形成することが知られている。このような装置として、電子写真方式で低濃度部の粒状性を向上させるために、濃淡トナーを用いて画像を形成する装置が開示されている（たとえば、特許文献１、２参照）。

特開平８−１７１２５２号公報 特開２００１−２９０３１９号公報

上記のよう濃淡トナーを用いて画像を形成する場合、淡トナー濃度をどのように設定するかによって、形成される画像品質が大きく異なってくる。淡トナー濃度を薄くすれば、淡トナーのみで表現される階調の粒状性は向上するが、淡トナーのみで表現される階調範囲は狭くなり、また、濃淡トナーの濃度差が大きくなることによって、濃淡トナー両方で表現される階調の粒状性は悪化する。反対に、淡トナー濃度を濃くすれば、淡トナーのみで表現される階調範囲は広がり、また、濃淡トナーの濃度差が小さくなることによって、濃淡トナー両方で表現される階調の粒状性はよくなるものの、淡トナーのみで表現される階調の粒状性が、淡トナー濃度が薄い場合に比べて悪化してしまう。つまり、全階調範囲において粒状性のよい画像を得るためには、淡トナー濃度を最適に設定する必要がある。

しかしながら、特許文献１に開示されている画像形成装置にあっては、淡トナーの濃度を濃トナーの濃度の略１／２にすると記載されているが、この「略１／２」とする明確な根拠は述べられておらず、このような濃度の淡トナーを用いたときに、画像の全階調範囲において粒状性が最適になるとは限らない。また、特許文献２に開示されている画像形成装置にあっては、濃トナーの濃度飽和時と同じトナー付着量での淡トナーの濃度を０．３〜０．８とするようにしているが、これは、あるトナー付着量における淡トナー濃度を規定しているに過ぎず、淡トナー濃度をいくつに設定すれば画像の全階調範囲において粒状性のよい画像が得られるかということについては不明である。このように、従来は濃淡２種類の色材を用いて画像を形成する場合、淡色材の濃度を最適に設定することが行なわないため、粒状性に優れた画像が得られないという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、濃淡２種類の色材を用いて画像を形成する場合に、淡色材の濃度を最適に設定することにより、全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、濃淡２種類の色材による濃淡ドットで画像を形成する画像形成装置であって、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第一の粒状度と、淡ドットの記録率を１００％の状態で、濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第二の粒状度と、を略等しくなるように淡ドットの色材濃度を設定する濃度設定手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第一の粒状度と、淡ドットの記録率を１００％の状態で、濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第二の粒状度と、を略等しくなるように淡ドットの色材濃度を設定することにより、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るための最適な淡ドットの色材濃度の設定が可能になる。

また、請求項２にかかる発明は、前記粒状度は、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、最悪値を用いるこを特徴とする。

この発明によれば、請求項１において、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、最悪値の粒状度を用いることにより、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るための最適な淡ドットの色材濃度の設定が可能になる。

また、請求項３にかかる発明は、前記粒状度は、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、所定の複数の記録率における粒状度の平均値を用いることを特徴とする。

この発明によれば、請求項１において、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、所定の複数の記録率における粒状度の平均値を粒状度として用いることにより、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るための最適な淡ドットの色材濃度の設定が可能になる。

また、請求項４にかかる発明は、淡ドットのみで低濃画像を形成し、淡ドットおよび濃ドットの両方で高濃度画像を形成することを特徴とする。

この発明によれば、請求項１、２または３において、淡ドットのみで低濃画像を形成し、淡ドットおよび濃ドットの両方で高濃度画像を形成することにより、粒状性に優れた画像を得ることが可能になる。

また、請求項５にかかる発明は、淡ドットの記録率が略１００％に達してから、濃ドットの出力を開始することを特徴とする。

この発明によれば、請求項４において、淡ドットの記録率が略１００％に達してから、濃ドットの出力を開始することにより、淡ドットの記録率が略１００％となってから、濃ドットを出力し始めることにより、濃淡ドットの記録率が淡ドットの色材濃度を設定する際の条件と同じになるので、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることが可能になる。

また、請求項６にかかる発明は、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときに、粒状度が最悪となる淡ドットの記録率付近から濃ドットの出力を開始することを特徴とする。

この発明によれば、請求項４において、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときに、淡ドットの記録率が１００％になる前に濃ドットを出力し始めることにより、擬似輪郭の発生を抑制しつつ、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることが可能になる。

また、請求項７にかかる発明は、高濃度画像において淡ドットの記録率を１００％とすることを特徴とする。

この発明によれば、請求項４、５または６において、高濃度画像において淡ドットの記録率を１００％とすることにより、高濃度部で、濃ドットが下地の影響を受けにくいために、粒状性のよい画像を得ることが可能になる。

また、請求項８にかかる発明は、淡ドットの色材は、所定量の色材付着量以上で濃度が飽和する色材とすることを特徴とする。

この発明によれば、請求項１〜７のいずれか一つにおいて、淡ドットの色材を、所定量の色材付着量以上で濃度が飽和する色材とすることにより、トナー付着量の変動などの外乱に対して画質制御を容易に行なうことが可能になる。

また、請求項９にかかる発明は、淡ドットの色材は、濃ドットの色材と同じ着色剤に白色剤を混合させて生成されることを特徴とする。

この発明によれば、請求項８において、淡ドットの色材を、着色剤と白色剤を混合して淡ドットの色材を生成することにより、高濃度部で淡ドットの記録率が１００％になった際に下地の影響がなくなり、粒状性のよい画像を得ることが可能になる。

また、請求項１０にかかる発明は、入力画像データから濃淡ドットの記録率を定めた分配テーブルを用意し、この分配テーブルにしたがって濃データおよび淡データを生成し、濃データおよび淡データを量子化することにより濃淡ドットのオン・オフを決定することを特徴とする。

この発明によれば、請求項１〜９のいずれか一つにおいて、濃淡ドットの記録率を定めた分配テーブルを用いることで、濃淡ドットの記録率を制御することが可能になる。

本発明（請求項１）にかかる画像形成装置は、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第一の粒状度と、淡ドットの記録率を１００％の状態で、濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第二の粒状度と、を略等しくなるように淡ドットの色材濃度を設定するため、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るための最適な淡ドットの色材濃度の設定ができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項２）にかかる画像形成装置は、請求項１において、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、最悪値の粒状度を用いるため、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るための最適な淡ドットの色材濃度の設定ができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項３）にかかる画像形成装置は、請求項１において、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、所定の複数の記録率における粒状度の平均値を粒状度として用いるため、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るための最適な淡ドットの色材濃度の設定ができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項４）にかかる画像形成装置は、請求項１、２または３において、淡ドットのみで低濃画像を形成し、淡ドットおよび濃ドットの両方で高濃度画像を形成するので、粒状性に優れた画像を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項５）にかかる画像形成装置は、請求項４において、淡ドットの記録率が略１００％に達してから、濃ドットの出力を開始することにより、淡ドットの記録率が略１００％となってから、濃ドットを出力し始めるので、濃淡ドットの記録率が淡ドットの色材濃度を設定する際の条件と同じになるので、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項６）にかかる画像形成装置は、請求項４において、濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときに、淡ドットの記録率が１００％になる前に濃ドットを出力し始めるため、擬似輪郭の発生を抑制しつつ、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項７）にかかる画像形成装置は、請求項４、５または６において、高濃度画像において淡ドットの記録率を１００％とするため、高濃度部で、濃ドットが下地の影響を受けにくいために、粒状性のよい画像を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項８）にかかる画像形成装置は、請求項１〜７のいずれか一つにおいて、淡ドットの色材を、所定量の色材付着量以上で濃度が飽和する色材とするため、トナー付着量の変動などの外乱に対して画質制御を容易に行なうことができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項９）にかかる画像形成装置は、請求項８において、淡ドットの色材を、着色剤と白色剤を混合して淡ドットの色材を生成することにより、高濃度部で淡ドットの記録率が１００％になった際に下地の影響がなくなり、粒状性のよい画像を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明（請求項１０）にかかる画像形成装置は、請求項１〜９のいずれか一つにおいて、濃淡ドットの記録率を定めた分配テーブルを用いることで、濃淡ドットの記録率を制御することがができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかるカラー画像形成装置の概略構成を示す説明図であり、ここでは、フルカラーの画像をデジタル処理して出力するカラーレーザデジタル複写機の断面構成を示している。なお、この実施の形態では、リボルバータイプの現像器を搭載した装置構成を例にとっているがこの限りではなく、たとえば、現像器がそれぞれ独立して並設された、いわゆる４連タイプのカラー画像形成装置などであってもよい。また、この実施の形態ではカラーレーザデジタル複写機を例にとっているが、インクジェットプリンタなどの他の画像形成装置であってもよい。

この画像形成装置は、大きくは、原稿を光学的に読み取りデジタル信号として出力するスキャナ１００と、カラー画像を形成するプリンタ部２００と、を備えている。

スキャナ１００は、読み取り対象の原稿がセットされるコンタクトガラス１０１と、原稿反射光を導くためのミラー群１０３，１０４，１０５と、原稿を照射する照明ランプ１０２と、照明により得られた原稿反射光を集光するレンズ１０６と、レンズ１０６によって集光された原稿反射光を電気信号として読み取りライン毎に画像データを出力するＣＣＤイメージセンサ１０７と、を備えている。

すなわち、スキャナ１００は、原稿を載置するコンタクトガラス１０１と光学走査系で構成されており、光学走査系は、照明ランプ１０２，ミラー１０３，レンズ１０６，ＣＣＤイメージセンサ１０７等々で構成されている。照明ランプ１０２およびミラー１０３は、図示しない第１キャリッジ上に固定され、ミラー１０４およびミラー１０５は、図示しない第２キャリッジ上に固定されている。原稿像を読み取るときには、光路長が変わらないように、第１キャリッジと第２キャリッジとが２対１の相対速度で機械的に走査される。この光学走査系は、スキャナ駆動モータ（不図示）にて駆動される。

プリンタ部２００は、感光体ドラム２０１、光書込みユニット２０５、リボルバー現像器２１０、中間転写ベルト２１１、帯電チャージャ２０２、感光体クリーニングユニット、搬送ユニット、定着ローラ２１３と加圧ローラ２１４を有する定着ユニット２１２、排紙ユニット、などを備えている。

光書込みユニット２０５は、レーザーダイオード（ＬＤ）２０６、これを発光駆動する発光駆動制御部（不図示）、ポリゴンミラー２０７、ポリゴンスキャナモータ、ｆθレンズ、反射ミラー２０８、などから構成されている。

リボルバー現像器２１０には、黒の濃（Ｂｋ）トナーによる現像を行なうＢｋ現像器、黒の淡（Ｌｋ）トナーによる現像を行なうＬｋ現像器、、シアントナー（Ｃ）による現像を行なうＣ現像器、マゼンタトナー（Ｍ）による現像を行なうＭ現像器、イエロートナー（Ｙ）による現像を行なうＹ現像器、が図示のようにリボルバー状に配置されている。これらの現像器にはトナーを保持する現像剤（キャリア）をマグネットローラで保持し回転する現像スリーブがそれぞれ配置され、さらに現像剤をくみ上げ攪拌するために回転するパドルホイールが配置されている。

中間転写ベルト２１１は、駆動ローラ、転写対向ローラ、クリーニング対向ローラ、転写対向ローラおよび従動ローラ群に張架され、駆動モータ（不図示）により駆動されるように構成されている。中間転写ベルト２１１の転写位置下流には転写済み後の残留トナーを除去するためのベルトクリーニング装置（不図示）が配置されている。このベルトクリーニング装置は、入口シール、ゴムブレード、排出コイルおよびこれら入口シールやゴムブレードの接離機構などにより構成される。さらに、中間転写ベルト２１１の下側には、重ね合わされたトナー像を記録紙に転写しやすいように、コロナ放電方式によりＡＣ＋ＤＣまたはＤＣ成分を記録紙および中間転写ベルト２１１に印加する紙転写コロナ放電器（不図示）が設けられている。また、中間転写ベルト２１１の内側には、転写処理用のベルト転写コロナ放電器（不図示）が設けられている。

感光体ドラム２０１の周りには、上述のユニットなどの他に、不図示であるが、除電ランプ、感光体ドラム２０１の潜像電位を検知する電位センサー、現像濃度パターン検知器、などが所定の位置に配置されている。

また、装置下部には記録紙を収容する給紙トレイ２１６、この給紙カセット２１６にセットされた記録紙を給紙する給紙ローラなどが配置されている。

つぎに、以上のように構成された画像形成装置の動作について説明する。まず、ＡＤＦ（不図示）にある原稿台に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のスタートキーが押下されると、原稿給紙部により、一番下の原稿から給送ローラおよび原稿搬送ベルトによってコンタクトガラス１０１上の所定の位置に給送される。スキャナ１００によってコンタクトガラス１０１上の原稿の画像データを読み取った後、読み取りが終了した原稿は、原稿搬送ベルトおよび原稿排紙部によって排出される。さらに、原稿セットセンサにて原稿台につぎの原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス１０１上に給送される。原稿給紙部、原稿搬送ベルトおよび原稿排紙部はモータによって駆動される。

スキャナ１００は、コンタクトガラス１０１上の原稿を照明ランプ１０２で照射し、その原稿反射光をミラー群１０３，１０４，１０５によりレンズ１０６に導き、そのレンズ１０６によりＣＣＤイメージセンサ１０７に集光させる。これにより、ＣＣＤイメージセンサ１０７からは電気信号に変換された画像データが出力され、その画像データは、所定の画像処理が施された後にスキャナ１００から光書込みユニット２０５に供給される。このようにスキャナ１００による一回の走査によって１色の画像データを得る。

この画像データは、光書込みユニット２０５に送られ画像データに対応したレーザー変調が行なわれ、帯電後の感光体ドラム２０１に書き込まれ、現像された後に中間転写ベルト２１１に転写される。この動作はＢｋ、Ｌｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色について順に行なわれる。

待機状態では、リボルバー現像器２１０はＢｋ現像器で現像を行なう位置にセットされており、コピー動作が開始されると、スキャナ１００が所定のタイミングからＢｋ画像データの読み取りを開始し、ここで取得した画像データにしたがってレーザー光による書き込み、静電潜像の形成が行なわれる。なお、以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ潜像、Ｌｋ画像データによる静電潜像をＬｋ潜像、Ｃ画像データによる静電潜像をＣ潜像、Ｍ画像データによる静電潜像をＭ潜像、Ｙ画像データによる静電潜像をＹ潜像という。

このＢｋ潜像の先端部から現像可能とすべく、Ｂｋ現像器の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブの回転を開始し、Ｂｋ潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後、Ｂｋ潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がＢｋ潜像位置を通過した時点で、速やかに、Ｂｋ現像器による現像位置からつぎの現像器による現像位置までリボルバー現像器２１０を駆動して回転させる。この回転動作は、少なくともつぎの画像データによる潜像先端部が到達するまでに完了させる。

像の形成サイクルが開始されると、感光体ドラム２０１は矢印で示すように反時計廻りに回転し、中間転写ベルト２１１は駆動モータ(不図示)により時計廻りに回転する。中間転写ベルト２１１の回転に伴って、Ｂｋトナー像の形成、Ｌｋトナー像の形成、Ｃトナー像の形成、Ｍトナー像の形成、Ｙトナー像の形成が順次行なわれ、最終的に、Ｂｋ、Ｌｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト２１１上に重ねられたトナー像が形成される。

Ｂｋ像の形成は以下のようにして行なわれる。すなわち、帯電チャージャ２０２がコロナ放電により、感光体ドラム２０１を一様に負電荷で約−７００Ｖに帯電する。つづいて、レーザーダイオード２０６は、Ｂｋ画像データにしたがったラスタ露光を行なう。このようにラスタ像が露光されたとき、当初、一様に帯電された感光体ドラム２０１の露光された部分については、露光光量に比例する電荷が消失し、画像データに応じた静電潜像が形成される。

リボルバー現像器２１内のトナーは、フェライトキャリアとの攪拌によって負極性に帯電される。また、本現像器のＢｋ現像スリーブは、感光体ドラム２０１の金属基体層に対して電源回路（不図示）によって、負の直流電位と交流とが重畳された電位にバイアスされている。この結果、感光体ドラム２０１の電荷が残っている部分には、トナーが付着せず、電荷のない部分、つまり、露光された部分にはＢｋトナーが吸着され、潜像と相似なＢｋ可視像が形成される。

このように感光体ドラム２０１上に形成されたＢｋトナー像は、感光体ドラム２０１と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト２１１の表面に、ベルト転写コロナ放電器によって転写される。この感光体ドラム２０１から中間転写ベルト２１１へのトナー像転写を、ベルト転写という。感光体ドラム２０１上の若干の未転写（残留）トナーは、感光体ドラム２０１の再使用に備えて感光体クリーニングユニットで掻き落とされ、回収される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して廃トナータンクに収容される。

中間転写ベルト２１１には、感光体ドラム２０１に順に形成されるＢｋ，Ｌｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのトナー像を、同一面に順次、位置合わせして４色重ねのベルト転写の画像を形成し、その後、紙転写コロナ放電器により記録紙に一括転写を行なう。

１色目のＢｋ画像をベルト転写した後の２，３，４色目の画像をベルト転写している間、ベルトクリーニング装置はブレード接離機構によって、中間転写ベルト面から入口シール、ゴムブレードなどを離間させておく。

このようにして中間転写ベルト２１１に形成されたトナー像は任意の給紙部から送られる記録紙に転写される。すなわち、給紙トレイ２１６に積載された記録紙は、それぞれ給紙ローラ２１５によって給紙され、搬送路を経て、レジストローラ２１７によって感光体ドラム２０１に当接する位置まで搬送され、一時待機状態となる。

そして、紙転写コロナ放電器に中間転写ベルト２１１上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度、記録紙先端（所定の余白をもっている）がこの像の先端に一致するタイミングでレジストローラ２１７を再駆動し、画像と記録紙の位置合わせを行なう。このようにして、記録紙が中間転写ベルト２１７上の色重ね像と重ねられ、正電位につながれた紙転写コロナ放電器の上を通過する。

このとき、コロナ放電電流で記録紙が正電荷に荷電され、トナー画像のほとんどが記録紙に転写される。つづいて、紙転写コロナ放電器４１７の左側に配置した除電ブラシ（不図示）による分離除電器を通過するとき、記録紙は除電され、中間転写ベルト２１１から剥離されて搬送ユニットに移る。

中間転写ベルト２１１面から５色重ねトナー像を一括転写された記録紙は、搬送ユニットにより定着ユニット２１２に搬送され、所定の温度に制御された定着ローラ２１３と加圧ローラ２１４のニップ部分でトナー像を溶融および定着し、排紙ユニットによりソータ側あるいはスタックトレイに排出される。

一方、転写後の感光体ドラム２０１は、ファーブラシ、ゴムブレードなどからなる感光体クリーニングユニットで表面をクリーニングされ、さらに、除電ランプで均一に除電され、初期状態に復帰し、つぎの画像形成に備える。また、転写後の中間転写ベルト２１１は、再び、ベルトクリーニング装置のブレード接離機構によりブレードを押圧して表面をクリーニングする。

リピートコピーの場合には、スキャナ１００の動作および感光体ドラム２０１への画像形成は、１枚目の５色目工程に引きつづき、所定のタイミングで２枚目の１色目画像工程に進む。中間転写ベルト２１１の方は、１枚目の５色重ね画像の記録紙への一括転写工程に引きつづき、表面をベルトクリーニング装置でクリーニングされた領域に、２枚目のＢｋトナー像がベルト転写されるようにする。その後は１枚目と同様の動作を繰り返し行なう。

このように、スキャナ１００にて読み込まれた画像データは、光書き込みユニット２０５からのレーザーによって感光体ドラム２０１に書き込まれ、レボルバー現像器２１０を通過することによってトナー像が形成され、中間転写ベルト２１１によって記録紙に転写される。そして、記録紙は中間転写ベルト２１１の回転と等速で搬送され転写される。その後、搬送ベルトによって搬送、定着ユニット２１１にて画像を定着させ、排紙ユニットによって排出される。

感光体ドラム２０１，搬送ベルト，定着ユニット２１２，排紙ユニットおよびレボルバー現像器２１０は、メインモータによって駆動され、給紙ローラ２１５はメインモータの駆動を給紙クラッチによって伝達駆動される。

原稿画像は、ＣＣＤイメージセンサ１０７によって読み取られ、電気信号（アナログ画像信号）に変換され、そしてデジタルデ−タ（画像デ−タ）に変換される。画像デ−タにはさらに数種の画像処理が施される。レンズ１０６およびＣＣＤイメージセンサ１０７を図１において左右方向に移動させることにより、画像倍率が変わる。すなわち、指定された倍率に対応してレンズ１０６およびＣＣＤイメージセンサ１０７の左右方向に位置が設定される。

つぎに、上述したカラー画像形成装置およびこれに搭載される画像処理ユニットの構成を図２のブロック図に示す。この図に示すように、スキャナ系処理ユニットは、前述のＣＣＤイメージセンサ１０７、ＣＣＤイメージセンサ１０７が読み取ったアナログの画像データのレベル調整行なうＡＧＣ１０８、アナログの画像データをデジタルの画像データに変換するＡＤ変換部１０９、ＣＣＤイメージセンサ１０７における画素および照度のばらつきを補正するシェーディング補正部１１０を備えている。また、画像処理ユニット３００は、後述する、色変換部３０１、墨生成部３０２、Ｂｋ／Ｌｋ分配部３０３、中間調処理部３０４を備えている。

図２において、スキャナ系処理ユニットで処理された画像データが、画像処理ユニット３００へＲＧＢで入力される。このＲＧＢの画像データはたとえば下記式にしたがって色変換部３０１によってＣＭＹＫデータに色変換される。
Ｃ＝α１１×Ｒ＋ α１２×Ｇ ＋ α１３×Ｂ ＋β１
Ｍ＝α２１×Ｒ＋ α２２×Ｇ ＋ α２３×Ｂ ＋β２
Ｙ＝α３１×Ｒ＋ α３２×Ｇ ＋ α３３×Ｂ ＋β３
α１１〜α３３およびβ１〜β３は予め定められた係数

つぎに、上記のように色変換されたＣＭＹＫデータから、墨生成部３０２において、下記計算式にしたがって墨生成を行なう。
Ｋ ＝Ｍｉｎ（Ｃ，Ｍ，Ｙ） × β４
Ｃ’＝ Ｃ − Ｋ × β５
Ｍ’＝ Ｍ − Ｋ × β５
Ｙ’＝ Ｙ − Ｋ × β５
β４,β５は予め定められた係数
Ｍｉｎ（Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、ＣＭＹ信号のうち最小のものを表す。

そして、そのＫデータをＢｋ／Ｌｋ分配部３０３において濃淡データに分配する（以下、濃いＫ版をＢｋ、淡いＫ版をＬｋと記述する。）。最後に、中間調処理部３０４において、ＣＭＹおよびＢｋ、Ｌｋデータに対して中間調処理を行い、各版のドットのＯＮ／ＯＦＦを決定する。ここで、ＲＧＢからＣＭＹへの色変換や墨生成は、その他の一般的なＣＭＹＫ４色プリンタの技術を適用することが可能である。Ｂｋ／Ｌｋ分配については後述する。

つぎに、まず、淡トナー（Ｌｋ版の色材）のトナー濃度の設定方法について説明する。淡トナーは、濃トナーの着色剤（たとえばカーボンなどの黒色顔料）に白色剤（たとえば酸化チタン）を混合させることで製造される。図４は、濃トナー（Ｂｋ）と淡トナー（Ｌｋ）の付着量と画像濃度の関係を示した図である。上述の方法によって製造された淡トナーは、濃トナーと同様に、一定以上の付着量で濃度が飽和する。図４の例では、濃トナーは付着量０．９以上では画像濃度２．０で飽和し、淡トナーは付着量１．０[ｍｇ／ｃｍ²]以上では画像濃度１．２で飽和する。このように一定以上の付着量で濃度が飽和するトナーを用いることで、トナー付着量の変動などの外乱に対する画質制御を容易に行なうことができる。

ここで、図４では淡トナー濃度（濃度飽和時の濃度）は１．２であるが、この濃度はトナー中の着色剤および白色剤の量を調節することによって制御可能である。そこで、生成された淡トナーが最適な濃度に設定されているかを図３に示す手順にしたがって調べる。

まず、図５に示すような画像パターンを濃淡トナーを用いて出力する（ステップＳ１１）。この画像パターンは、Ｌｋドットのみで記録率が０％〜１００％まで変化する第１のパッチ（図５の上段参照）と、Ｌｋドットの記録率が１００％で、Ｂｋドットの記録率が０％〜１００％まで変化する第２のパッチ（図５の下段参照）で構成されている。なお、図５では全部で１０個のパッチしか記載していないが、実際にはもっと多くのパッチ（たとえば、記録率を５％程度の間隔で変化させたパッチ）で構成する。

また、図５ではＡＭスクリーンの画像パターンとしているが、必ずしもＡＭスクリーンである必要はなく、図２のブロック図において中間調処理部３０４における中間調処理がＦＭスクリーンであれば、ＦＭスクリーンの画像パターンとすることが望ましい。なお、ＡＭスクリーンとは、網点ディザのように、ドット密度（周波数）が一定で、その大小によって濃度を表現するものである。また、ＦＭスクリーンとは、誤差拡散のように、ドット密度（周波数）を変化させて濃度を表現するものである。特に、ＦＭスクリーンは、網点形状がＡＭスクリーンのように規則的に配置されず、モアレの発生を回避するといった利点がある。

続いて、図３のステップＳ１１の後、出力された画像の各パッチの粒状度を測定する(ステップＳ１２)。この粒状度は、たとえばスキャナで読み取った画像を空間周波数成分に変換して、視覚の空間周波数特性（ＶＴＦ）による補正と、画像の平均明度による補正を行うことで計算される。

なお、粒状度の算出結果は、図６に示すＲ１およびＲ２のプロットとなる。粒状度は数値が低いほど、粒状性がよいことを意味する。図中のＲ１は、Ｌｋドットのみで記録率が０％〜１００％まで変化した場合の粒状度であり、図中のＲ２は、Ｌｋドットの記録率が１００％で、Ｂｋドットの記録率が０％〜１００％まで変化した場合の粒状度である。なお、図中のＲ３はＢｋドットのみで記録率が０％〜１００％まで変化した場合の粒状度である。

続いて、図３のステップＳ１３の処理後、図５のＲ１では、明度Ｌ１で粒状度が最悪値ｇ１をとり、Ｒ２では明度Ｌ２で粒状度が最悪値ｇ２をとる。この粒状度の最悪値の差
Δｇ＝｜ｇ１−ｇ２｜
が所定の範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１３）。図６の場合にはΔｇが小さく、所定の範囲内となる。ここで、所定の範囲でなければ、淡トナー濃度の調整を行ない（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に戻る。

なお、ステップＳ１３における所定の範囲内とは、粒状度の差がその範囲内であれば、２つの画像の粒状性は等しいとみなせるということを意味する。たとえば、粒状度に０．０５以上の差があれば、人が見て粒状性の差が認識できるという場合には、所定の範囲というのは０．０５ということになる。ただし、粒状度の値というのは、その値自体に物理的な意味があるわけではないので、０．０５といったような具体的な値は、粒状度の計算方法によって異なる。

しかし、粒状度の算出結果が図７に示すような関係になった場合、Δｇが大きいため所定の範囲内にならない。図７では、ｇ１に比べてｇ２が大きい。これはＬｋトナーの濃度が薄すぎるため、Ｌｋドットのみで記録する領域Ｒ４では粒状度がよいものの、Ｌｋドット１００％上にＢｋドットが形成される領域Ｒ５では、ＬｋドットとＢｋドットの濃度差が大きく、粒状度が悪化するからである。よって、このような場合には、Ｌｋトナーの濃度を濃くするように着色剤または白色剤の量を調整したＬｋトナーを製造し、再度同じ手順で適切な濃度であるかを調べる（ステップＳ１４の具体的動作）。

また、粒状度の算出結果が図８に示すようになった場合も、Δｇが大きいため所定の範囲内にならない。図８では、ｇ２に比べてｇ１が大きい。これはＬｋトナーの濃度が濃すぎるため、Ｌｋドットのみで記録する領域Ｒ７で粒状度が悪化してしまうからである。反対に、Ｌｋドット１００％となっている上にＢｋドットが形成される領域Ｒ８では、ＬｋドットとＢｋドットの濃度差が小さいため、粒状度はよくなる。よって、このような場合には、Ｌｋトナーの濃度を薄くするように着色剤または白色剤の量を調整したＬｋトナーを製造し、再度同じ手順で適切な濃度であるかを調べる。

以上に示した方法により、Ｌｋドットのみで記録する領域とＬｋドットとＢｋドットで記録する領域の両方において粒状性がよくなるようなＬｋトナーの濃度が設定される。

つぎに、Ｂｋ／Ｌｋ分配について説明する。Ｂｋ／Ｌｋ分配では、分配テーブルを用いてＫデータからＢｋデータとＬｋデータを生成する。この分配テーブルは、図１０に示すようなものであり、入力されるＫデータの値に対応したＢｋデータおよびＬｋデータの出力値が記述されている。

図１０に示す分配テーブルを用いると、入力のＫデータの値がＤｉｎ１まではＬｋドットのみで記録し、Ｋデータの値がＤｉｎ１以上ではＬｋドット１００％となっている上にＢｋドットが記録される。よって、このテーブルを用いた場合には、画像の全階調範囲での粒状度は、図６のＲ１とＲ２で示されたものになり、全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることができる。特に、図１０に示すようなテーブルでは、Ｌｋドット１００％となっている上にＢｋドットが記録されるので、Ｂｋドットが下地（紙）の影響を受けにくく、Ｂｋドットが出力された場合にも粒状性が悪化しないという利点がある。

（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態とは異なるＢｋ／Ｌｋ分配の例について説明する。それ以外の画像処理、および淡トナーの濃度設定については第１の実施の形態と同じである。

図１１にこの第２の実施の形態における分配テーブルを示す。この分配テーブルでは、Ｋデータの値がＤｉｎ１以下では、Ｌｋドットのみで記録し、Ｋデータの値がＤｉｎ１からＤｉｎ２の間にあるときにはＬｋドットとＢｋドットの記録率が共に増加し、Ｋデータの値がＤｉｎ２以上では、Ｌｋドット１００％となっている上にＢｋドットが記録される。

ここで、Ｋデータの値がＤｉｎ１のときのＬｋデータの出力値は、図６の明度Ｌ１におけるＬｋドットの記録率に相当するデータ値とする。また、Ｋデータの値がＤｉｎ２のときのＢｋデータの出力値は、図６の明度Ｌ２におけるＢｋドットの記録率に相当するデータ値とする。

このような分配テーブルを用いることにより、画像の全階調範囲での粒状度は図９のように、図６における明度Ｌ１、粒状度ｇ１の点と、明度Ｌ２、粒状度ｇ２の点とを通るような曲線となる。つまり、Ｌｋドットのみで記録したときに粒状度が最悪となる明度Ｌ１からＢｋドットが出始めるので、粒状度は下がらずに、明度Ｌ１と明度Ｌ２の中間で最悪値をとるような形になる。第１の実施の形態で説明したように、Ｌｋトナー濃度は、粒状度ｇ１とｇ２がほぼ等しくなるように最適化する。そうすることにより、この明度Ｌ１と明度Ｌ２の中間での粒状度の最悪値も低い値に抑えることができ、全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることができる。

なお、図１１のような分配テーブルを用いた場合には、Ｌｋドットが１００％になる前からＢｋドットが出力されるので、Ｌｋドットのみが１００％という状態がなく、擬似輪郭が発生しにくいという利点がある。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、粒状度の最悪値の差が所定の範囲内であるかどうかによって淡トナー（Ｌｋトナー）濃度が最適であるかを判定した。しかし、画像の全階調範囲において粒状度の良い画像を得るという観点では、粒状度の最悪値による評価ではなく、粒状度の平均値による評価の方がよい場合もある。

粒状度の平均値による評価をする場合には、図１２に示すように、Ｌｋドットのみで記録率が０％〜１００％まで変化している領域から４点（Ｌ１〜Ｌ４）、Ｌｋドットの記録率が１００％で、Ｂｋドットの記録率が０％〜１００％まで変化している領域から４点（Ｌ５〜Ｌ８）をとる。そして、Ｌ１〜Ｌ４の４点の粒状度の平均値ｇ１４と、Ｌ５〜Ｌ８の４点の粒状度の平均値ｇ５８との差
Δｇ＝｜ｇ１４−ｇ５８｜
が所定の範囲内であるかどうかを判定することで、淡トナー濃度が最適であるかを判定する。ｇ１４がｇ５８に比べて大き過ぎる場合には、淡トナー濃度を薄くするように調整し、反対に、ｇ１４がｇ５８に比べて小さ過ぎる場合には、淡トナー濃度を濃くするように調整すればよい。

なお、この場合における所定の範囲とは、前述の第１の実施の形態と同様で、２つの画像の粒状性が等しいとみなせる範囲内を意味する。

以上説明してきた実施の形態では、Ｋ版に対して濃淡トナーを用いて画像形成する場合について説明したが、それ以外の版に対して濃淡トナーを用いて画像形成する場合についても同様の手法により淡トナー濃度を設定することができる。

（実施の形態による効果）
つぎに、以上の実施の形態による効果について列記する。
第１に、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得るために最適な淡ドットの色材濃度を設定することができる。
第２に、画像の低濃度部は淡ドットのみで記録することにより、粒状性のよい画像を得ることができる。
第３に、淡ドットの記録率が略１００％となってから、濃ドットを出力し始めることにより、濃淡ドットの記録率が淡ドットの色材濃度を設定する際の条件と同じになるので、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることができる。
第４に、淡ドットの記録率が１００％になる前に濃ドットを出力し始めることにより、擬似輪郭の発生を抑制しつつ、画像の全階調範囲において粒状性のよい画像を得ることができる。
第５に、高濃度部で、濃ドットが下地の影響を受けにくいために、粒状性の良い画像を得ることができる。
第６に、トナー付着量の変動などの外乱に対して画質制御を容易に行なうことが可能になる。
第７に、着色剤と白色剤を混合して淡ドットの色材を生成することにより、高濃度部で淡ドットの記録率が１００％になった際に下地の影響がなくなり、粒状性のよい画像を得ることができる。
第８に、濃淡ドットの記録率を定めた分配テーブル（図１０、図１１参照）を用いることで、濃淡ドットの記録率を制御することができる。

以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、デジタルカラー複写機、カラーレーザープリンタ、インクジェットプリンタなど、トナーまたはインクなどの色材を用いて画像形成を行なう画像形成装置に有用であり、特に、濃淡２種類の色材を用いて濃淡ドットで画像を形成する画像形成装置に適している。

本発明の実施の形態にかかるカラー画像形成装置の概略構成例を示す説明図である。 図１におけるカラー画像形成装置の画像処理ユニットの構成を示すブロック図概である。 本発明の実施の形態にかかる淡トナーの最適濃度確認／設定手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの付着量と画像濃度の関係（１）を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかる第１パッチ、第２パッチ例を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの付着量と画像濃度の関係（２）を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの付着量と画像濃度の関係（３）を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの付着量と画像濃度の関係（４）を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの付着量と画像濃度の関係（５）を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの分配テーブル例（１）を示す説明図である。 本発明の実施の形態にかかるＢｋ、Ｌｋトナーの分配テーブル例（２）を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる粒状度の平均値による評価例を示すグラフである。

符号の説明

１００ スキャナ
１０７ ＣＣＤ
２００ プリンタ部
２０６ レーザーダイオード（ＬＤ）
３００ 画像処理ユニット
３０１ 色変換部
３０２ 墨生成部
３０３ Ｂｋ／Ｌｋ分配部
３０４ 中間調処理部

Claims (10)

1. 濃淡２種類の色材による濃淡ドットで画像を形成する画像形成装置であって、
   濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第一の粒状度と、
   淡ドットの記録率を１００％の状態で、濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの第二の粒状度と、
   を略等しくなるように淡ドットの色材濃度を設定する濃度設定手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記粒状度は、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、最悪値を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記粒状度は、淡ドットまたは濃ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときの各記録率における粒状度のうち、所定の複数の記録率における粒状度の平均値を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 淡ドットのみで低濃画像を形成し、淡ドットおよび濃ドットの両方で高濃度画像を形成することを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成装置。
5. 淡ドットの記録率が略１００％に達してから、濃ドットの出力を開始することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 濃ドットの記録率を０％の状態で、淡ドットの記録率を０％から１００％まで変化させたときに、粒状度が最悪となる淡ドットの記録率付近から濃ドットの出力を開始することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 高濃度画像において淡ドットの記録率を１００％とすることを特徴とする請求項４、５または６に記載の画像形成装置。
8. 淡ドットの色材は、所定量の色材付着量以上で濃度が飽和する色材とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像形成装置。
9. 淡ドットの色材は、濃ドットの色材と同じ着色剤に白色剤を混合させて生成されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 入力画像データから濃淡ドットの記録率を定めた分配テーブルを用意し、この分配テーブルにしたがって濃データおよび淡データを生成し、濃データおよび淡データを量子化することにより濃淡ドットのオン・オフを決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の画像形成装置。

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