JP2009151102A - 画像形成装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電子写真方式により形成されたトナー画像を転写紙上に熱定着する画像形成装置において、消費電力の低減及び高速印刷を可能にする画像処理方法を提供する。
【解決手段】 電子写真方式により形成されたトナー画像を転写紙上に熱定着する定着装置を備える画像形成装置であって、画像データを入力する画像入力手段と、定着温度及び定着速度を制御する定着装置制御手段と、定着温度及び定着速度に対応したトナー載り量値を算出する載り量算出手段と、トナー載り量値に対応した画像処理を画像データに施す画像処理手段と、画像処理を施された画像データを出力する画像出力手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、電子写真方式により形成されたトナー画像を転写紙上に熱定着する画像形成装置において、消費電力の低減及び高速印刷を可能にする画像処理方法に関するものである。

近年、プリンタ、複写機等のＯＡ機器に対し、省エネルギー化や高速化への市場要求が高まってきている。電子写真方式により形成されたトナー画像を転写紙上に熱定着する画像形成装置において、これらの要求性能を達成する為には、定着装置の消費電力や定着速度の改善が重要である。通常、定着装置の定着温度及び定着速度は、安定した定着性を得るために、転写紙上に載せることが可能な最大色材量（以下、トナー載り量と呼ぶ）を考慮して決定される。フルカラー複写機では、ＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）等の複数の色材を重ね合わせて画像形成を行うため、転写紙上に載せる色材量が多くなる傾向にある。またトナー載り量は、画像形成装置が色を表現できる領域（以下、色再現領域と呼ぶ）と密接な関係があるため、高画質を維持する為には十分なトナー載り量を必要とする。これにより、トナー載り量が多い場合は高い定着温度もしくは長い定着時間を必要とし、前者は消費電力が増加することになり、後者は印刷速度が低下するという問題があった。

これらの問題に対して従来、試しに印刷する場合や高い印刷品質を必要としない（数値リスト等）印刷に用いられるドラフト印刷機能を応用することにより、省エネルギー化及び高速化を達成することが可能である。例えば、入力画像データを単一色のみで印刷することにより、トナー消費量を節約し、高速印刷を可能にするというものがある（特許文献１参照）。また、入力画像データの文章データの種類に応じてドットを一部省略する（間引く）ことにより、トナー消費量を節約し、消費電力を低減するというものがある（特許文献２参照）。
特開平９−１０９４６３号公報 特開平７−３１４７８３号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、入力画像データを単一色（モノクロ等）のみで印刷するため、画像品位を著しく損なうという問題があった。特許文献２では、特定の文章データ（大きな文字やグラフィックコマンドのベタ黒など）に関してのみ、ドットの一部を省略する（間引く）ため、消費電力の低減は可能であるが、高速印刷はできないという問題があった。

本発明では、上記問題点に鑑みてなされたものであり、省エネ印刷や高生産性印刷の度合いに応じて、画像処理で最大トナー載り量を制御することにより、定着装置の定着温度及び定着速度を変更を可能にし、省エネ印刷や高生産性印刷を可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、主として以下の構成を備えることを特徴とする。

本発明では、電子写真方式により形成されたトナー画像を転写紙上に熱定着する定着装置を備える画像形成装置であって、画像データを入力する画像入力手段と、定着温度及び定着速度を制御する定着装置制御手段と、定着温度及び定着速度に対応したトナー載り量値を算出する載り量算出手段と、トナー載り量値に対応した画像処理を画像データに施す画像処理手段と、画像処理を施された画像データを出力する画像出力手段とを備えることを特徴とする。

本発明では、最大トナー載り量を画像処理で制御することにより、定着装置の定着温度及び定着速度を変更し、画像品位を損なうことなく省エネ印刷や高生産性印刷を可能にする。

［実施例１］
図１は、本発明の一実施形態を示す画像形成装置の基本的な構成を説明するシステムブロック図である。装置例としては、例えばデジタル電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリといったトナーを用いた電子写真式のカラーまたはモノクロの画像形成装置に対応する。本発明の一実施形態を示す画像形成装置は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、表示部１０５、操作部１０６、エンジンＩ／Ｆ１０７、エンジン制御部１０８、ネットワークＩ／Ｆ１０９、スキャナＩ／Ｆ１１０、システムバス１１１を備えている。

上述構成を詳述すると、ＣＰＵ１０１は、装置全体の制御及び演算処理等を行う中央処理装置であり、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに基づき後述に示す各処理を施す。

ＲＯＭ１０２は、読み出し専用メモリであり、システム起動プログラムやプリンタエンジンの制御を行うプログラム及び文字データや文字コード情報等の記憶領域である。

ＲＡＭ１０３は、ランダムアクセスメモリであり、使用制限のないデータ記憶領域で、ダウンロードにより追加登録されたフォントデータが記憶したり、様々な処理毎にプログラムやデータがロードされ実行される。また、ＲＡＭ１０３は、受信した画像ファイルのデータ記憶領域として利用することも可能である。

ＨＤＤ１０４は、ハードディスクドライブであり、データのスプール、プログラムや各情報ファイル・画像データ等の格納、作業用領域、等に利用される。

表示部１０５は、例えば液晶等による表示を行うものであり、装置の設定状態や、現在の装置内部の処理、エラー状態などの表示に使用される。

操作部１０６は、印刷設定の変更やリセットを行うために使用される。

エンジンＩ／Ｆ１０７は、プリンタエンジンを制御するエンジン制御部１０８とデータの供給制御等を行う部分である。

エンジン制御部１０８は、エンジンの各装置（定着装置等）を制御する部分である。

ネットワークＩ／Ｆ１０９は、該ネットワークＩ／Ｆ１０９を介して本装置をネットワークに接続するためのものである。

スキャナＩ／Ｆ１１０は、パラレル（またはシリアル）などを介して画像データを読み込む為のリーダ（スキャナユニット等）と接続されるものである。

システムバス１１１は、上述の構造要素間のデータ通路となるものである。

図２は本発明の一実施形態を示す画像形成装置のコントローラソフトウェアの概略的な構成を説明するブロック図である。

２０１は画像データを入力する画像入力手段である。ここで、画像データの入力方法は、ＰＣ上でドライバ等を用いてネットワークＩ／Ｆ１０９を通じて送る方法であっても、スキャナユニット等を用いてスキャナＩ／Ｆ１１０を通じて得る方法であっても、その手段は問わない。これより入力された画像データはＲＡＭ１０３に保持される。

２０２はモード判定手段であり、省エネ/高生産性モードが指定されているか否か判定する。

２０３は設定読込手段であり、モード判定手段２０２でＹｅｓと判定された場合、ユーザーが印刷設定画面等で設定した設定値（省エネの場合は省エネ値、高生産性の場合はＰＰＭ値）を読み込む。

２０４は定着装置制御手段であり、設定読込手段２０３より読み込まれた設定値を元に、定着装置の定着温度／定着速度を制御する。実際には、エンジンＩ／Ｆ１０７を通じて、エンジン制御部１０８に対して、定着装置の定着温度/定着速度を設定値に対応するよう指示する。

２０５は載り量算出手段であり、設定読込手段２０３より読み込まれた設定値を元に、定着可能なトナー載り量値を算出する。

２０６は画像処理手段であり、載り量算出手段２０５より算出されたトナー載り量値を元に、画像処理を施し印刷データを作成する。画像処理手段２０６の構成に関しては複数考えられるため、詳細な説明は後述する。

２０７は画像出力手段であり、画像処理手段２０６で作成された印刷データをエンジンＩ／Ｆ１０７を通じて画像形成装置に送ることで出力する。

図３は本発明の一実施形態を示す画像処理手段２０６の詳細な構成を説明する一例のブロック図である。

３０１は色変換処理手段であり、ここでは入力画像データを、対象にしている画像形成装置に適したデータに変換する。例として、入力がＲＧＢデータであり、画像形成装置が一般的なＣＭＹＫのトナーを用いたカラープリンタである場合、ＲＧＢからＣＭＹＫへの変換処理やマスキング処理、ＵＣＲ（Ｕｎｄｅｒ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｍｏｖａｌ）処理はここで行われる。
３０２は濃度調整手段であり、色変換処理手段３０１より画像形成装置に適したデータ（ＣＭＹＫ等）に変換された後、所望する濃度に画像データを調整する為、ＣＭＹＫの信号値を一律に変更する。

３０３はγ補正処理手段であり、濃度調整手段３０２で処理されたデータに対して濃度特性の補正処理を施す。

３０４は擬似階調処理手段であり、濃度補正されたデータはここで疑似階調処理が施される。なお、疑似階調処理には濃度パターン法、組織的ディザ法、誤差拡散法等さまざまな手法が提案されているが、本発明ではその手法は問わない。

図４は本発明の一実施形態を示す画像処理手段２０６の詳細な構成を説明する別の例のブロック図である。

４０１は色変換処理手段であり、ここでは入力画像データを、対象にしている画像形成装置に適したデータに変換する。

４０２は色変換テーブル保持手段であり、色変換処理手段４０１で用いられる、トナー載り量値に応じた複数の異なる色変換テーブルを格納する。

４０３はγ補正処理手段であり、色変換処理手段４０１で処理されたデータに関して濃度特性の補正処理を施す。

４０４は擬似階調処理手段であり、濃度補正されたデータはここで疑似階調処理が施される。

図５は本発明の一実施形態を示す画像処理手段２０６の詳細な構成を説明する別の例のブロック図である。

５０１は色変換処理手段であり、ここでは入力画像データを、対象にしている画像形成装置に適したデータに変換する。

５０２は色変換テーブル保持手段であり、色変換処理手段５０１で用いられる、トナー載り量値に応じた複数の異なる色変換テーブルを格納する。

５０３は色変換合成手段であり、色変換手段５０１を用いて、ある載り量で色変換処理された画像データと、通常印刷時の載り量で色変換処理された画像データを組み合わせ、中間の載り量で抑えられた画像データを作成する。これにより、色変換テーブル保持手段に格納する色変換テーブルの個数を抑えることができ、色変換テーブルを格納する為に必要な容量を抑えることができる。また、組み合わせる画像データは複数でも良い。

５０４はγ補正処理手段であり、色変換合成手段５０３で処理されたデータに関して濃度特性の補正処理を施す。

５０５は擬似階調処理手段であり、濃度補正されたデータはここで疑似階調処理が施される。

図６は、画像形成装置により実行される実施例１の例示的な処理フローチャートである。これらの図に示した処理はＣＰＵ１０１で実行される。概略図を図７に示す。

ステップｓ１１において、画像入力手段２０１を用いて、画像データを入力する。取り込んだ画像ファイルは図１のＲＡＭ１０３上に保持しておく。

ステップｓ１２において、モード判定手段２０２を用いて、省エネ/高生産性モードが指定されているか否かを判定する。このステップで用いる判定材料は、画像形成装置内の表示部１０５を利用して、ユーザーが操作部１０６から入力した判定条件に対する設定値である。なおこの場合、実行タイミングとは関係なく印刷環境設定項目の一つとして、図８のように常に設定値を保持していても良いし、印刷ボタンを定められた方法で押した場合（２回押し等）に対話的に現れても良い。いずれにしても、この設定値はユーザーによって指定されるものである。

ステップｓ１３において、モード判定手段２０２で省エネ/高生産性モードでないと判定された場合は、通常印刷時の画像処理を施し、印刷データをエンジンＩ／Ｆ１０７を通じてエンジン制御部１０８に送り出力する。

ステップｓ１４において、設定読込手段２０３を用いて、図８のように印刷設定項目で指定された設定値（高生産性モードならばＰＰＭ値、省エネモードならば省エネ値とする）を読み込み、ＲＡＭ１０３上に保持する。

ステップｓ１５において、定着装置制御手段２０４を用いて、設定読込手段２０３で読み込まれた設定値を元に、省エネモードならば定着装置の定着温度を算出し、エンジンＩ/Ｆ１０７を通じてエンジン制御部１０８に制御する為の信号を送る。高生産性モードならば定着装置の定着速度を算出し、エンジンＩ/Ｆ１０７を通じてエンジン制御部１０８に制御する為の信号を送る。

ステップｓ１６において、載り量算出手段２０５を用いて、設定読込手段２０３で読み込まれた設定値を元に、定着可能なトナー載り量値を算出する。算出方法としては、単純にリスト構造で保持しているデータから算出する方法や、１次元ＬＵＴ（１次元ルックアップテーブル）により、温度データからトナー載り量データへ補間処理を用いながら算出する方法などがある。

ステップｓ１７において、画像処理手段２０６を用いて、載り量算出手段２０５で算出された定着可能なトナー載り量値を元に、画像処理を変更し実行する。画像処理手段２０６の処理フローに関しては複数考えられるため後述する。

ステップｓ１８において、画像出力手段２０７を用いて、画像処理手段２０６で作成された印刷データをエンジンＩ／Ｆ１０７を通じてエンジン制御部１０８に送り出力する。

図９は、画像処理手段２０６を用いて、ステップｓ１７の内部で実行される処理フローチャートの一例である。これらの図に示した処理はＣＰＵ１０１で実行される。ここでは、濃度調整手段を用いた方式について説明する。この方式は、載り量制御がしやすいという利点がある。図９の処理フローに対応する画像処理手段２０６の詳細な構成は、図３で示した３０１〜３０４となる。

ステップｄ１１において、色変換処理手段３０１を用いて、定着温度が設定温度に達している場合の処理と同様に、通常印刷時の載り量で設計された色変換テーブルを用いて、入力データを画像形成装置に適したデータ（ＣＭＹＫ等）に変換する。

ステップｄ１２において、濃度調整手段３０２を用いて、色変換処理手段３０１より色変換された後、載り量算出手段２０５より算出されたトナー載り量値で抑えられるように、以下の式でＣＭＹＫの信号値を変更する。

この時、入力をＸ、出力をＹとし、ＯＦＦＳＥＴ、ＧＡＩＮ、ＤＩＶはＣＭＹＫそれぞれについて独立に設定可能であり、パラメータテーブルをＲＯＭ１０２に保持する。

ステップｄ１３において、γ補正処理手段３０３と擬似階調処理手段３０４を用いて、濃度補正と擬似階調処理を施す。

図１０は、画像処理手段２０６を用いて、ステップｓ１７の内部で実行される処理フローチャートの一例である。これらの図に示した処理はＣＰＵ１０１で実行される。ここでは、予めトナー載り量に対応した色変換テーブルを複数の用意しておく方式について説明する。この方式は、トナー載り量に合わせて色変換テーブルを用意するため、色再現性が向上し、画質が良くなる利点がある。図１０の処理フローに対応する画像処理手段２０６の詳細な構成は、図４で示した４０１〜４０４となる。

ステップｄ２１において、色変換テーブル保持手段４０２を用いて、載り量算出手段２０５より算出されたトナー載り量値に応じて、色変換テーブルを取得する。

ステップｄ２２において、色変換手段４０１を用いて、ステップｄ２１で取得した色変換テーブルにより、画像データを画像形成装置に適したデータ（ＣＭＹＫ等）に変換する。ここで、取得した色変換テーブルは現在の定着温度でも定着可能なトナー載り量に対応したものとなっている。

ステップｄ２３おいて、γ補正処理手段４０３と擬似階調処理手段４０４を用いて、濃度補正と擬似階調処理を施す。

図１１は、画像処理手段２０６を用いて、ステップｓ１７の内部で実行される処理フローチャートの一例である。これらの図に示した処理はＣＰＵ１０１で実行される。ここでは、複数の異なる色変換処理を施した画像データを組み合わせ、載り量を制御する方式を説明する。この方式は、載り量算出手段２０５で算出されたトナー載り量値に応じて、スケーラブルに色変換処理を施す事ができる利点がある。図１１の処理フローに対応する画像処理手段２０６の詳細な構成は、図５で示す５０１〜５０５となる。

ステップｄ３１において、色変換テーブル保持手段５０２を用いて、載り量算出手段２０５で算出されたトナー載り量値に応じて、あらかじめ用意されているトナー載り量値が異なる複数の色変換テーブルを取得する。

ステップｄ３２において、色変換処理手段５０１を用いて、ステップｄ３１で取得した複数の色変換テーブルにより、色変換処理を複数回実行し、トナー載り量値が異なる複数個の画像データを作成する。例えば、１００％載り量と通常印刷時の載り量の２種類の画像データなどである。

ステップｄ３３において、色変換合成手段５０３を用いて、色変換処理手段５０１で作成された複数個の画像データを、載り量算出手段２０５で算出されたトナー載り量値に応じて１画素単位で組み合わせる。例えば、ある載り量（１００％等）で色変換処理が施された画像データと、通常印刷時の載り量（２００％等）で色変換処理が施された画像データを、以下の式で組み合わせる。

算出した載量 [C,M,Y,K]= 100%載量[C,M,Y,K]*α＋200%載量[C,M,Y,K]*β
（ただし、α+β=1）
ここで、αとβは載り量算出手段２０５で算出されたトナー載り量値に応じて決定される。これにより、算出されたトナー載り量値で抑えられた画像データを作成することができる。

ステップｄ３４おいて、γ補正処理手段５０４と擬似階調処理手段５０５を用いて、濃度補正と擬似階調処理を施す。

これにより、実施例１の効果として、高生産性印刷または省エネ印刷の程度に応じて、画像処理で最大トナー載り量を制御することにより、定着装置の定着温度もしくは定着速度のどちらか一方を変更することで、画像品位を損なうことなく、省エネ印刷もしくは高生産性印刷を可能にする。

［実施例２］
本発明の一実施形態を示す画像形成装置の基本的な構成は実施例１と同様である（図１参照）。画像形成装置のコントローラソフトウェアの概略的な構成を説明するブロック図は実施例１と同様であるが（図２参照）、設定読込手段２０３、定着装置制御手段２０４、載り量算出手段２０５の詳細な内部構成が異なる。

２０３は設定読込手段であり、モード判定手段２０２でＹｅｓと判定された場合、省エネモードとして設定された設定値（省エネ値）と高生産性モードとして設定された設定値（ＰＰＭ値）を両方読み込む。

２０４は定着装置制御手段であり、設定読込手段２０３より読み込まれた各々の設定値を元に、定着装置の定着温度と定着速度の両方を制御する。実際には、エンジンＩ／Ｆ１０７を通じて、エンジン制御部１０８に対して、定着装置の定着温度と定着速度を設定値に対応するよう指示する。

２０５は載り量算出手段であり、設定読込手段２０３より読み込まれた各々の設定値を元に、定着可能なトナー載り量値を算出する。

図１２は、画像形成装置により実行される実施例２の例示的な処理フローチャートである。これらの図に示した処理はＣＰＵ１０１で実行される。主なる処理フローは実施例１と同様であるが（図６参照）、ステップ２４〜ステップ２６において省エネと高生産性の両方を設定できる点で異なる。以後、詳細を説明する。

ステップｓ２１〜ｓ２３は、実施例１のステップｓ１１〜ｓ１３と同様である。

ステップｓ２４において、ステップ２２でＹｅｓと判定された場合、設定読込手段２０３を用いて、図１３のような印刷設定項目で指定された設定値（省エネ値とＰＰＭ値の両方）を読み込み、ＲＡＭ１０３上に保持する。

ステップｓ２５において、定着装置制御手段２０４を用いて、設定読込手段２０３で読み込まれた各々の設定値を元に、定着装置の定着温度と定着速度の両方を算出し、エンジンＩ/Ｆ１０７を通じてエンジン制御部１０８に制御する為の信号を送る。

ステップｓ２６において、載り量算出手段２０５を用いて、設定読込手段２０３で読み込まれた各々の設定値を元に、定着可能なトナー載り量値を算出する。この場合実施例１とは異なり、省エネと高生産性の２つ設定値よりトナー載り量値を算出する。したがって算出方法としては、２次元のリスト構造で保持しているデータから算出する方法や、２次元ＬＵＴ（２次元ルックアップテーブル）により、省エネと高生産性の２つ設定値からトナー載り量データへ補間処理を用いながら算出する方法などがある。

ステップｓ２７〜ｓ２８は、実施例１のステップｓ１７〜ｓ１８と同様である。

これにより、実施例２の効果として、高生産性印刷かつ省エネ印刷の程度に応じて、画像処理で最大トナー載り量を制御することにより、定着装置の定着温度と定着速度の両方を変更することで、画像品位を損なうことなく、省エネ印刷と高生産性印刷の両方を可能にする。

画像形成装置の構成を説明するシステムブロック図 コントローラソフトウェアの構成を説明するブロック図 画像処理手段２０６の内部構成を説明するブロック図(1) 画像処理手段２０６の内部構成を説明するブロック図(2) 画像処理手段２０６の内部構成を説明するブロック図(3) 実施例１の例示的な処理フローチャート 実施例１の例示的な概略図 実施例１で用いられる印刷設定項目を説明する図 画像処理手段２０６の内部で実行される処理フローチャート(1) 画像処理手段２０６の内部で実行される処理フローチャート(2) 画像処理手段２０６の内部で実行される処理フローチャート(3) 実施例２の例示的な処理フローチャート 実施例２で用いられる印刷設定項目を説明する図

符号の説明

１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＨＤＤ
１０５ 表示部
１０６ 操作部
１０７ エンジンＩ／Ｆ
１０８ エンジン制御部
１０９ ネットワークＩ／Ｆ
１１０ スキャナＩ／Ｆ
１１１ システムバス
２０１ 画像入力手段
２０２ モード判定手段
２０３ 設定読込手段
２０４ 定着装置制御手段
２０５ 載り量算出手段
２０６ 画像処理手段
２０７ 画像出力手段
３０１ 色変換処理手段
３０２ 濃度調整手段
３０３ γ補正処理手段
３０４ 擬似階調処理手段
４０１ 色変換処理手段
４０２ 色変換テーブル保持手段
４０３ γ補正処理手段
４０４ 擬似階調処理手段
５０１ 色変換処理手段
５０２ 色変換テーブル保持手段
５０３ 色変換合成手段
５０４ γ補正処理手段
５０５ 擬似階調処理手段

Claims (3)

1. 電子写真方式により形成されたトナー画像を転写紙上に熱定着する定着装置を備える画像形成装置であって、
   画像データを入力する画像入力手段と、
   定着温度及び定着速度を制御する定着装置制御手段と、
   前記定着装置制御手段により制御された定着温度及び定着速度を元に、トナー載り量値を算出する載り量算出手段と、
   前記載り量算出手段により算出されたトナー載り量値を元に、それに対応した画像処理を画像データに施す画像処理手段と、
   前記画像処理手段より画像処理を施された画像データを出力する画像出力手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 通常印刷モードと省エネ/高印刷モードのどちらが指定されているかを判定する為のモード判定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 定着装置の定着温度及び定着速度を操作者がスケーラブルに設定を行い、設定値を読み込む為の設定読込手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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