JP2014092637A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体の透過率に応じてトナーの定着状態を制御することで、形成画像の観察濃度の向上とトナー消費量の削減とを両立させる。
【解決手段】裏面からの透過光が有る場合には、トナー層を完全定着させるよりも、色材が完全に溶融されずに粒子間の空隙が残る不完全定着層が混在する方が高濃度画像が得られる場合がある。記録媒体に対するトナーの完全定着の割合(定着割合)と、観察濃度との関係によれば、記録媒体の透過率がグラフ301,302,303の順に高くなり、観察濃度の最大値を示す定着割合がグラフ301,302,303の順に低くなる。したがって、記録媒体の透過率が高いほど、トナーの完全定着の割合が低くなるように定着条件を設定する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、トナー消費量削減および画像濃度向上を実現する画像形成装置およびその制御方法に関する。

記録媒体(以下、「用紙」または「紙」とも呼ぶ)上に画像を形成する装置として、電子写真方式による画像形成を行う画像形成装置(以下、「電子写真プリンタ」とも呼ぶ)が知られている。電子写真プリンタでは、着色材であるトナーを記録媒体に転写し、転写されたトナーを加熱、加圧することで記録媒体にトナーを定着させて、画像を形成する。

近年、電子写真プリンタとしては、通常の複写機やプリンタとしてコピーに使用するものから、軽印刷の領域であるプリントオンデマンド(POD)市場まで、用途が拡大してきている。これに伴い、ランニングコストを低減するためのトナー消費量削減の要求や、印刷物そのものの価値として更なる高画質化の要求が高まっている。

電子写真プリンタにおいて利用される記録媒体の種類は多岐に渡り、一般的にオフィスではPPC用紙(上質紙、再生紙等)、POD市場では印刷本紙(アート紙、コート紙、軽量コート紙等)が使用されることが多い。これらの用紙は、単位面積あたりの重量を表す坪量で50g/m2程度のものから300g/m2を超えるものまで幅広く存在し、様々な電子写真プリンタにおいて対応用紙として設定されている。

一般的に、坪量が低いほど透過率が高い。透過率が高い用紙では、印刷後の用紙同士を重ねたときに下の用紙に印刷された画像が透けて見えたり、用紙を裏面から見た際に表面に印刷された画像が透けて見えたりする現象(以下、「裏写り」とも呼ぶ)が発生する。

このような、透過率の高い用紙を用いて両面印刷する際の裏写りの発生を抑制するために、種々の技術が開示されている。1つには、裏面画像の反転画像に補正係数をかけた画像を、表面画像の画素値から予め減算する技術がある(特許文献1参照)。また、片面印刷後に透過率を検知して、「透過率が高い場合は両面印刷しない」、「画像濃度を変更する」、「定着温度を変更する」のいずれかの処理を行う技術がある(特許文献2参照)。また、片面印刷後に透過率を検知して、他方の面に印刷する際の露光量を制御する技術がある(特許文献3参照)。

特開2011-118808号公報 特開平07-209924号公報 特開平07-199609号公報

用紙の透過率に起因する問題としては、上述した裏写りだけでなく、透過率の違いによる裏面からの透過光量の違いが印刷物で観察される濃度や色に影響するという、観察濃度変化の問題がある。

印刷物を観察する一般的な環境において、印刷物の観察面に照明から直接照射される光以外に、壁や机などで反射して裏面から回り込む光がある。この現象について、図1を用いて説明する。図1は、印刷物に光が照明された様子を側断面方向から見た概念図である。同図において、印刷物は、用紙101とそこに定着されたトナー層102からなる。103は、天井照明や照明スタンド等の観察照明から印刷物の観察面(表面)に直接入射した光線であり、104は壁や机等から反射されて印刷物の裏面に入射した光線である。印刷物表面に入射した光線103は、図示した様にトナー層102において吸収や散乱を受けて、あるいは、トナー層102を透過した光線(不図示)が用紙101で反射して、印刷物からの反射光線105として出射する。また、印刷物裏面に入射した光線104は用紙101とトナー層102を透過して、透過光線106として射出する。また、詳細は後述するが、107はトナー層102にて散乱されて印刷物裏面に戻る光線を示している。裏面から表面への透過光線106の光量は、用紙101の透過率に依存し、透過率が高いほど透過光線106の光量は大きくなる。ここで、トナー層102による印刷物として実際にユーザに観察される光量は、反射光線105の光量と透過光線106の光量とを含む。したがって、透過率の高い用紙ほど光量が多くなり、結果的にトナー層102として観察される濃度(観察濃度)が低くなってしまう。

また、印刷物裏面から表面への透過光量は、用紙の透過率だけでなく、用紙に定着したトナーの透過率によっても異なる。トナーの透過率は、該トナーの載り量(単位面積あたりのトナーの重量。以下「トナー使用量」とも呼ぶ)が同一の場合であっても、トナーの定着状態によって異なる。これは、定着プロセスにおける加熱や加圧の違いによって、トナー層における空隙率や着色材である顔料の密度が変化し、トナー層での光の吸収や散乱の度合いが変化するためである。

以上のように、用紙の透過率に起因する画質劣化として、裏写りのほか、観察濃度変化の問題がある。しかしながら、これら画質劣化を抑制するための技術として、上記各特許文献1〜3のように裏写りへの対策を行う技術が開示されているが、観察濃度変化への対策を行う技術は知られていない。

また、トナー消費量削減要求に関しては、形成される画像濃度を犠牲にしてトナー消費量を削減する、所謂トナー節約モード等の技術は知られているが、画像濃度を維持したままトナー消費量を削減する技術については知られていない。

本発明は上記問題に鑑み、記録媒体の透過率に応じてトナーの定着状態を制御することで、形成画像の観察濃度の向上とトナー消費量の削減とを両立させた画像形成装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一手段として、本発明に係る画像形成装置は以下の構成を備える。

すなわち、記録媒体に載せた色材を定着させて該記録媒体上に可視画像を形成する画像形成装置であって、前記記録媒体における光の透過率を示す透過情報を取得する透過情報取得手段と、前記透過情報によって示される透過率が高いほど、前記色材が完全に溶融されずに粒子間の空隙が残る割合が高くなるように、前記定着の条件を設定する設定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の透過率に応じてトナーの定着状態を制御することで、形成画像の観察濃度の向上とトナー消費量の削減とを両立させることが可能となる。

印刷物に光が照明された様子を側断面方向から見た概念図、 トナーが完全に定着されていない不完全定着層を持つ印刷物の断面を模式的に示す図、 定着割合と観察濃度との関係を示すグラフ、 完全定着トナー量と不完全定着トナー量の割合による濃度変化を示すグラフ、 第1実施形態の画像形成装置における構成を表すブロック図、 1ドラム型の電子写真記録方式による画像形成装置の構成例を示す図、 印刷モードと使用形態を選択するユーザインタフェース例を示す図、 本実施形態における画像処理部の詳細構成を示すブロック図、 本実施形態における印刷条件設定処理を示すフローチャート、 印刷条件対応表の一例を示す図、 トナーの載り量に応じた定着割合と観察濃度の関係を示すグラフ レーザ走査位置ごとのパルス信号例を示す図、 第2実施形態の画像形成装置における構成を表すブロック図、 現像バイアスと現像トナー量との関係を示すグラフ、 印刷物裏面への入射光がある場合における、トナー載り量と観察濃度の関係を示すグラフ、である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に関る本発明を限定するものではなく、また、本実施の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。

＜第１実施形態＞
●透過光を考慮した発色メカニズム
本実施形態の画像形成装置を説明するに先立ち、まず、透過光を考慮した発色について、図2〜4を用いて説明する。

図2は、トナーが完全に定着されていない不完全定着層を持つ印刷物の断面を模式的に示した図である。一般に電子写真プリンタにおいて、用紙に転写されたトナーは、定着の加熱・加圧の程度によってその溶融度が異なる。図2において201,202は、ある定着条件で用紙203上に定着されたトナー層である。201は定着後にトナー粒子が完全に溶融圧着された完全定着層を示し、202は定着後も完全には溶融されずにトナー粒子そのものやトナー粒子間の空隙が残っている不完全定着層を示している。トナー層202では、完全定着層であるトナー層201と比較してトナー粒子の密度が低いため、単位長さあたりに吸収される光が減少する。また、空隙や十分に溶融されないトナー粒子が多く存在するため、単位長さあたりに散乱される光が増加する。このような散乱の増加によって、トナー層202では、図1に示した光線107に相当する散乱光の光量が増加する。上述したように、図1における光線107は、トナー層102での散乱によって裏面に戻る光である。光線107の光量が増加すると、トナー層102を透過する透過光線106の光量が減少する。一方、不完全定着であるトナー層202では、単位長さあたりに吸収される光量は減少するものの、この層が完全定着された場合と比べて層自体の厚みは増加しているため、結果的に透過する光量は完全定着された場合と同様であると考えられる。すなわち、不完全定着であるトナー層202においては、光の吸収はその定着の状態によって変化しないものの、光の散乱によって裏面に戻る光量が増加するため、透過光量が減少することになる。また、単体厚みあたりの吸収・散乱の変化によって、反射光線105の光量も変化する。すなわち、吸収が小さいほど、あるいは散乱が多いほど、観察面(印刷物表面)に戻る光の光量が増加する。

以下、完全定着層と不完全定着層を含むトナー層全体における完全定着層の割合を、「定着割合」と称する。定着割合に応じて反射光線105および透過光線106の光量が変化し、この光量変化に応じて、観察される画像濃度(観察濃度)も変化する。

また、トナーの定着割合だけでなく、用紙の透過率によっても透過光線106の光量は当然変化し、用紙の透過率が高いほど透過光線106の光量が多くなる。

ここで図3に、定着割合と観察濃度との関係を示す。同図において301は、印刷物裏面への光の入射が全く無い場合における、定着割合と観察濃度との関係を示すグラフである。同様に302と303は、印刷物裏面への光の入射がある場合における、定着割合と観察濃度との関係を示すグラフである。グラフ302と303の違いは用紙の透過率であり、この場合、グラフ302に対応する用紙の透過率よりも、グラフ303に対応する用紙の透過率の方が高い。

グラフ301の例では、トナー全てが完全定着層となる点Aの場合に、最も観察濃度が高くなっている。これは単純に、不完全定着層が存在すると光の散乱が増加し、結果として反射光線105の光量が増加して観察濃度が低下するためである。一方、グラフ302の例では、トナー全てが完全定着層である点Bの場合と比べ、所定の割合以下であれば不完全定着層がある方が観察濃度が高いことを示している。すなわち、定着割合が点Eの場合以上において観察濃度は点Bの場合以上となり、点Dで最大濃度になる。これは、不完全定着層が存在すると光の散乱の増加によって反射光線105の光量が増加する一方、裏面へ戻る光線107の光量の増加に伴って透過光線106の光量が減少するためである。グラフ303の例でも同様に、定着割合が点Gの場合以上において観察濃度は点Cの場合以上であり、点Fで最大濃度になる。これらグラフ302とグラフ303を同じ定着割合において比較すると、グラフ302の方が高濃度である。これは、グラフ302の方が用紙の透過率が低いため、透過光線106の光量が減少することによる。また、点Bと点D、点Cと点Fの濃度差を比較すると、用紙の透過率が高いグラフ303の方が、定着割合による濃度変化が大きいことが分かる。

ここで図15に、印刷物裏面への光の入射がある場合における、トナー載り量と観察濃度の関係を示す。同図において1501と1502は、観察濃度が最大となるように定着割合を適切に制御した場合の、トナー載り量に対する観察濃度の変化を示すグラフである。また1503と1504は、定着割合が100％である場合のトナー載り量に対する観察濃度の変化を示すグラフである。なお、グラフ1501とグラフ1503は用紙の透過率が低く、図3におけるグラフ302の場合に対応する。またグラフ1502とグラフ1504は用紙の透過率が高く、図3におけるグラフ303の場合に対応する。図15において、定着割合100％の最大観察濃度を実現するトナー載り量と、定着割合を制御して定着割合100％の最大観察濃度と同等の観察濃度を得るためのトナー載り量との差について考える。すると、用紙の透過率が低いグラフ1501とグラフ1503による差分ΔA1に対し、用紙の透過率が高いグラフ1502とグラフ1504による差分ΔA2の方が大きいことが分かる。すなわち、定着割合を適切に制御して定着割合100％の最大観察濃度を実現するには、用紙の透過率が高いほど、削減できるトナー載り量が多いことが示されている。

図4は、所定の用紙に、完全定着トナー量と不完全定着トナー量をそれぞれ異ならせて形成した画像における観察濃度の変化を示すグラフである。図中の点線で示したラインは、載り量が一定であることを示す等載り量ラインである。図中の着色が濃いほど、画像の観察濃度が高いことを示している。尚、上記図3に示したグラフは、図4における等載り量ライン上での観察濃度変化を示している。図4において、点Pは、載り量が100％で全て完全定着層である場合、点Qは載り量が100％で完全定着層の下層に不完全定着層がある場合、点Rは載り量が90％で完全定着層の下層に不完全定着層がある場合、をそれぞれ示している。図4によれば、等載り量の場合であっても、全て完全定着層で構成される点Pに対し、不完全定着層を含む点Qの方が観察濃度が高くなることが分かる。これにより、トナーの定着割合を適切に制御することで、観察濃度の高濃度化を実現することができる。また図4によれば、全て完全定着層で載り量が100％の点Pと、不完全定着層を含んでいて載り量が90％の点Rとが同一の観察濃度となることが分かる。これにより、トナーの定着割合を適切に制御することで、載り量を削減しても観察濃度が同一である印刷物を得ることができる。

●画像形成装置構成
以下、図5〜7を用いて、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について詳細に説明する。

・画像処理装置(機能構成)
図5は、本実施形態の画像形成装置における構成を表すブロック図である。画像入力部501では、印刷対象となる画像データが入力される。印刷条件設定部502では、印刷条件がユーザによって設定される。ここで印刷条件とは、出力用紙のサイズ、両面印刷設定、ページレイアウト、カラーモード、出力用紙の種類(以下、「紙種」とも呼ぶ)、印刷目的、印刷品質、印刷モード、使用形態、等を含む。なお、出力用紙のサイズ、両面印刷設定、ページレイアウト、カラーモードについては、一般的なプリンタにおいて設定される条件と同様であるため説明を省略する。出力用紙の種類(紙種)としては、コート紙、普通紙等の用紙の種類や、用紙の坪量が選択可能である。また印刷目的としては、一般、DTP、グラフィックス、写真、CAD、高精細文書など、印刷対象となる画像データの種類等が選択可能である。また印刷品質としては、解像度、階調、ハーフトーンの種類などが選択可能である。

また印刷モードと使用形態について、図7を用いて説明する。図7は、印刷モードと使用形態を選択するためのユーザインタフェース例を示す図である。印刷モードとは、観察濃度を向上させるかトナーの使用量を節約するかを示し、「濃度優先」と「トナーセーブ優先」のいずれかが選択できる。また使用形態としては、その印刷物が利用される際に想定される使用用途、すなわち「手持ち」、「平置き」、「製本」のいずれかが選択できる。尚、この使用用途は観察条件と深く関連している。すなわち本実施形態では、印刷物について観察面の裏面から入射するであろう光量の度合いを示す裏面光量情報として、これら使用用途の情報を取得する。例えば「手持ち」であれば観察対象となる印刷物の裏面から回り込む光量が多いことが想定される。また「平置き」であれば、明るい色の机に置いたり、明るい色の壁に貼ったりする場合を除き、裏面から反射する光量は少ないと想定される。また「製本」であれば、観察対象の印刷物の頁の裏側や次の頁に高濃度のオブジェクトが印刷されている場合を除き、観察対象の印刷物の裏側には白い紙が存在するものと想定される。したがって「製本」の場合、用紙からの反射光が観察対象の印刷物の裏面から入射するため、裏面からの光量は「手持ち」と「平置き」の中間に位置づけられる。尚、使用用途はこの例に限定されず、壁に貼ることを想定した「ポスター」など、想定される観察条件に対応する他の項目を用いることも可能である。

なお、上記各種印刷条件を設定する印刷条件設定部502は、PC上のプリンタドライバに実装されていても良いし、プリンタ本体のタッチパネルに実装されていても良い。また、両者に実装されていても何ら問題ない。また、特に出力用紙の種類(紙種)の設定について、装置内部に紙種判定センサを設置するような構成とすることも可能である。この場合、ユーザが紙種を選択しなくても、該紙種判定センサによって計測された、紙の透過率に関する情報を取得できることが望ましい。

画像処理部503では、画像入力部501から入力された画像データに対し、各種画像処理を施して画像形成部506に送出する。この画像処理の詳細については後述する。

露光条件設定部504では、印刷条件設定部502で設定された印刷条件に基づいて、露光パルス幅または露光パルス振幅などの露光条件を設定し、画像形成部506に送出する。また定着条件設定部505では、印刷条件設定部502で設定された印刷条件に基づいて、定着にかかる圧力、温度(熱量)、時間(速さ)などの定着条件を設定し、画像形成部506に送出する。画像形成部506ではこれらの情報に基づき、用紙上に可視画像を形成する。

・画像形成装置
以下、本実施形態の画像形成装置における画像形成に関する構成について、詳細に説明する。本実施形態の画像形成装置は、1ドラム型の電子写真プロセスによって記録媒体上に画像形成を行うものとし、図6にその側断面図を示す。すなわち図6は、図5に示す画像形成部506の具体的な構成例を示すものであり、図5におけるその他の構成(501〜505)は、図6に示す制御部600内にある。

図6において、601はレーザダイオード、602はポリゴンミラー、603は感光ドラム、604は除電器、605は帯電器、606は現像器、608は一次転写機、612は感光ドラムクリーナである。また、607は中間転写ベルト、614は適切なタイミングで記録媒体を二次転写機に搬送するレジストローラ、609は二次転写機、610は記録媒体、611は定着器、618は中間転写ベルトクリーナである。本実施形態の画像形成装置は1ドラム型であるから、複数色の現像器(606C,606M,606Y,606K)で、レーザダイオード601と感光ドラム603およびその周辺の構成を共有している。

感光体である感光ドラム603は、除電器604で均一に除電された後、帯電器605により均一に帯電される。レーザダイオード601は、後述する量子化処理部805で生成された2値画像データを受けてレーザ光を放射する。放射されたレーザ光は、ポリゴンミラー602、fθレンズ(不図示)を経て、図中矢印方向に回転している像担持体である感光ドラム603上に露光走査される。これにより感光ドラム603上には2値画像データに応じた静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像は、現像部606から供給されるトナーによって可視画像(トナー像)として現像される。現像されたトナー像は、複数のローラ間に加張されて無端駆動される中間転写ベルト607上に、一次転写器608の作用によって転写される。

以上の帯電、露光、現像、転写の一連の動作を、現像器6006において使用する各色の現像ユニット(シアン606C、マゼンタ606M、イエロ606Y、ブラック606K)を切り換えながら繰り返す。これにより、中間転写ベルト607上に順次転写された複数色からなるトナー像が形成される。

一方、記録媒体610は給紙トレイ613からレジストローラ614まで搬送され、レジストローラ614により適切なタイミングで二次転写器609に搬送される。そして、二次転写器609により中間転写ベルト607上に転写された複数色からなるトナー像は、搬送された記録媒体610に転写される。転写後の記録媒体610は搬送されて定着器611を通り、トナー像を記録媒体610上に定着させる。この後、両面印刷の実行無しの場合は、排紙ローラ615にて排紙トレイ616上に記録媒体610が排出される。一方、両面印刷の実行有りの場合は、記録媒体610の後端が排紙ローラ615にてチャックされる。次に、記録媒体610は排紙ローラ615が逆回転することによって搬送路617に導かれ、レジストローラ614まで搬送される。そして記録媒体610は再度、レジストローラ614により適切なタイミングで二次転写器609に搬送され、第二面画像のトナー像の転写及び定着が行われた後に排紙トレイ616に排出される。

感光ドラム603上に残った残留トナーは、感光ドラムクリーナ612で掻き落とされ、回収される。また、記録媒体610が分離された後、中間転写ベルト607上の残留トナーは、ブレード等の中間転写ベルトクリーナ618によって掻き落とされる。

尚、ここでは本実施形態の画像形成装置(画像形成部506)が1ドラム型の電子写真記録方式によるものである例を示した。しかしながら本発明の画像形成装置はこの例に限らず、複数色の現像器ごとにそれぞれの機構を有しているタンデム型の電子写真記録方式や、その他の記録方式であっても実現可能である。

●画像処理詳細
以下、本実施形態の画像処理部503における画像処理の詳細について、図8を用いて説明する。図8は、画像処理部503の詳細構成を示すブロック図である。上述したように画像処理部503では、画像入力部501から入力された画像データと、印刷条件設定部502で設定された印刷条件に応じて、以下のような画像処理を行う。

すなわち、まず色変換部801で、入力された画像データの信号値(RGB値やCMYK値等)を、デバイスに非依存な色空間(CIE L*a*b*やCIE XYZ等)にマッピングする。一般にモニタの色再現範囲よりもプリンタの色再現範囲の方が狭いため、プリンタで再現可能な範囲の色へ圧縮するような変換処理が行われる。この変換処理は、例えばRGB値からL*a*b*値の対応が記載されたルックアップテーブル(LUT)に基づいて行われるが、マトリクス演算を行っても構わない。

色分解処理部802では、色変換後の画像データに対し、デバイスに非依存な色空間の値から、画像形成装置に搭載されている各色材色の信号値(CMYK値等)への変換が行われる。この変換方法については特に限定しないが、例えば、L*a*b*値とCMYK値との対応が記載された色分解LUT803を参照して、各色材色の信号値への変換を行うとする。

γ補正処理部804では、色分解後の画像データに対し、用紙に印刷された画像の階調を良好にするための明度変換処理が行われる。ここで変換される明度情報としては、例えば輝度、明度、濃度等の情報が用いられる。尚、γ補正処理部804では、トナーの最大使用量も制御される。

そして量子化処理部805では、γ補正処理部804にて明度補正が施された各色材色の画像データに対し、画像形成部506で処理可能なビット数への変換が行われる。

●印刷条件設定処理詳細
以下、印刷条件設定部502における印刷条件設定処理の詳細について、図9のフローチャートを用いて説明する。本実施形態の画像形成装置においては、印刷条件設定部502で設定された条件に基づいて、トナーの最大使用量と定着力を決定する。ここで定着力とは、トナーが転写された記録媒体610が定着器611を通過する際にかかる圧力、温度、時間を総合した指標である。定着器611では、その加熱、加圧、速さの程度によって定着力が変化し、この定着力の大小によって、上述したトナーの「定着割合」が決定される。

図9のS901ではまず、紙情報を取得する。ここで紙情報とは、用紙における光の透過率を示す情報(透過情報)であれば良く、例えば透過率そのものの値以外にも、坪量や厚み等の他の情報であっても良い。すなわちS901では、透過情報取得処理が行われる。次にS902では、印刷モード情報を取得する(印刷モード取得処理)。ここで印刷モードとは上述した通り、「濃度優先」または「トナーセーブ優先」を示す情報である。次にS903では、使用形態の情報を取得する。ここで使用形態とは上述した通り、その印刷物が利用される際に想定される観察条件、すなわち、「手持ち」、「平置き」、「製本」のいずれかによって、該印刷物の裏面から入射する裏面光量情報を示す情報である。すなわちS903では、裏面光量取得処理が行われる。そしてS904では、上記S901、S902、S903のそれぞれにおいて取得された各情報に基づき、印刷条件を決定する。ここで決定される印刷条件は、トナーの最大使用量と定着力である。

図10に、S904で決定される印刷条件の対応表の一例を示す。S904では、S901〜S903で取得された紙の透過率、印刷モード、使用形態に応じた印刷条件として、図10に示す対応表に記載されているトナーの最大載り量、および定着力を設定する。ここでトナーの最大載り量とは、用紙へのトナー載り量の制限値(上限値)を示す。ここでは、簡単のため2種類の透過率の対応表のみを示すが、さらに紙の透過率が高い場合の対応表も用意しておくことが望ましい。また、例えば紙の透過率が13％の場合など、対応する表が無い場合にはもっとも近い透過率の対応表を用いても良いし、10％と20％の対応表に基づく補間演算によって、最大載り量や定着力を算出しても良い。また、S901で取得した紙情報が、透過率を直接示すものでない場合には、該取得した値(坪量や厚み等)と透過率の対応関係が予め記述されたテーブル等を参照して、該当する透過率の対応表を特定できるようにすれば良い。

図10によれば、ある紙透過率において、印刷モードが「濃度優先」よりも「トナーセーブ優先」である方が、使用形態に関わらずトナーの最大載り量が少なく設定されていることが分かる。また、使用形態が「手持ち」、「製本」、「平置き」の順に、定着力が大きくなっていくように設定されていることが分かる。これは、「手持ち」、「製本」、「平置き」の順に、観察対象の印刷物の裏面から入射する光量が多いことを想定しているためである。ここで、「手持ち」や「製本」の場合により低い定着力を設定している理由は、図3を用いて説明したように、裏面からの入射光が多い場合、観察濃度が最も高くなるのは定着割合が100%よりも低い場合となるためである。そこで図10では、裏面からの入射光量がある場合(「手持ち」,「製本」)、用紙の透過率が高いほど色材の溶融度が低くなるように、すなわちトナーが完全に溶融されずに粒子間の空隙が残る割合が高くなるように、定着条件を設定している。また、紙透過率が高い方が、「濃度優先」に対し、「トナーセーブ優先」における最大載り量の変化率が大きく、すなわち、トナー削減量が多く設定されている。これは上述した通り、紙の透過率が高いほど、トナー載り量を減らしても、定着割合を適切に制御することで定着割合100％の最大観察濃度を実現できるためである。

ここで図11を用いて、より詳細に説明する。図11は、同一用紙においてトナーの載り量が異なる場合の、定着割合と観察濃度の関係を示すグラフである。図11におけるグラフ1102,1103は上述した図4に対応しており、さらに、裏面からの反射光が無視できる場合のグラフ1101が追加されている。すなわち、グラフ1101は、トナーの載り量が100％で、「平置き」の場合の定着割合と観察濃度との関係を示している。グラフ1102は、トナーの載り量が100％で、「手持ち」の場合の定着割合と観察濃度との関係を示している。グラフ1103はトナーの載り量が90％で「手持ち」の場合の定着割合と観察濃度との関係を示している。すなわち、図4でも説明した通り、点Pは載り量が100％で定着割合が100％の場合、点Qは載り量が100％で定着割合が70％の場合、点Rは載り量が90％で定着割合が80％の場合を、それぞれ示している。図11によれば、点Pよりも点Qの方が高濃度であり、点Rは点Pと同程度の濃度であることが分かる。尚、グラフ1101に示す「平置き」の場合は、定着割合が高いほど高濃度になる。なお、図11には「製本」の場合の例を示していないが、「平置き」と「手持ち」の中間的なカーブとなる。本実施形態ではこのような、トナー載り量と定着割合、および観察濃度の関係に基づき、用紙の透過率、印刷モード、使用形態に応じてトナーの最大載り量、定着力を決定する印刷条件の対応表を、図10に示すように作成する。

●露光条件設定処理(トナー載り量制御)
上述したように印刷条件設定部502でトナーの最大載り量が設定されると、露光条件設定部504で該最大載り量を実現するための露光条件として、露光パルス幅または露光パルス振幅が設定される。以下、露光条件設定部504における露光条件設定処理について、図12を用いて詳細に説明する。

図12は、レーザダイオード601より放射されたレーザ光について、感光ドラム603上での走査位置ごとのパルス信号値である。例えば入力画像データがK100％の黒ベタ領域であれば、通常のパルス信号は図12(a)のように与えられる。また図12(b)は、図12(a)のパルス信号にパルス幅変調を施すことによって、感光ドラム603に照射される光の総量を減じた場合のパルス信号例である。図12(b)では図12(a)と比較して、パルスONとなる幅が狭く、総光量が少なくなっていることが分かる。また図12(c)は、図12(a)のパルス信号にパルス振幅変調を施すことによって、感光ドラム603に照射される光の総量を減じた場合のパルス信号例である。図12(c)では図12(a)と比較して、パルスONとなる幅は同じであるが、その際の信号値が低い。つまり、感光ドラム603への照射光量が小さいため、結果として総光量が少なくなっていることが分かる。

このように、画像形成部506での画像形成対象となる量子化後の画像信号が同じであっても、画像形成時の露光条件を変更することで、感光ドラム603における潜像電位が変化し、結果として現像されるトナー量が変化する。すなわち、露光条件によって、用紙上に転写されるトナー載り量を制御することが可能である。

露光条件設定部504ではすなわち、パルス幅変調あるいはパルス振幅変調と、潜像電位、現像量、トナー載り量、のいずれかとの関係を予め保持しておくことで、パルスの幅や振幅を適切に制御する。これにより、用紙上へのトナー載り量を目標値(最大載り量)となるように制御することができる。

●定着条件設定処理(定着力制御)
上述したように印刷条件設定部502で定着力が設定されると、定着条件設定部505で該定着力を実現するための定着条件として、トナーが転写された記録媒体610が定着器611を通過する際にかかる圧力、温度、時間が設定される。以下、定着条件設定部505における定着条件設定処理について詳細に説明する。

定着条件設定部505では、定着力、すなわち、定着器611における圧力、温度、時間を設定する。一般に定着器611において、一部のトナーが定着ローラに転移してしまうホットオフセットが発生しない範囲であれば、定着圧力が高いほど、定着温度が高いほど、定着時間が長い(すなわち定着速度が遅い)ほど、定着力は高くなる。尚、同一の定着力であっても、トナーの種類や載り量によって定着割合は異なってくる。

定着条件設定部505ではすなわち、所定のトナー種類、トナー載り量における、定着圧力、定着温度、定着時間と定着割合との関係を予め保持しておくことで、定着力を図10に記載された目標値となるように制御することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、裏面からの透過光が有る場合には、トナー層を完全定着させるよりも、不完全定着層が混在する方が高濃度画像が得られる場合があることに着目し、紙の透過率に応じてトナーの最大載り量および定着制御を行う。このようにトナー定着割合を制御することで、形成画像の観察濃度と、トナー消費量の削減とを両立させることができる。すなわち、印刷モードが「濃度優先」であれば形成画像の観察濃度が最大限となるように制御し、印刷モードが「トナーセーブ優先」であれば形成画像の観察濃度の低下を抑制しつつトナー消費量を削減する。

＜第2実施形態＞
以下、本発明に係る第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態では、露光条件によってトナー使用量を制御する例を示したが、トナー使用量の制御方法はこの例に限らない。第2実施形態では、現像バイアスによってトナー使用量を制御する例を示す。なお、第2実施形態における画像形成装置の構成は上述した第1実施形態とほぼ同様であるため、第1実施形態と同一の構成には同一番号を付し、説明を省略する。以下では、特に第1実施形態と相違する部分についてのみ説明する。

図13は、第2実施形態の画像形成装置における構成を表すブロック図である。第2実施形態においても、印刷条件設定部502でユーザによって印刷条件としてトナーの最大載り量および定着力が設定される。第2実施形態では、設定されたトナー最大載り量を、現像バイアス設定によって実現することを特徴とする。

ここで図14に、現像バイアスと現像トナー量との関係を示す。同図に示すグラフによれば、所定のトナー量を現像するために必要となる現像バイアスが分かる。現像バイアス設定部1301ではすなわち、図13に示すような現像バイアスと現像トナー量との関係を予め保持しておくことで、現像バイアスを適切に制御する。これにより、用紙上へのトナー載り量を目標値(最大載り量)となるように制御することができる。ただし、現像バイアスを変更すると、入力信号値と用紙上に形成される画像明度との関係が変わってしまうため、設定された現像バイアスに応じて、γ補正処理部804にて適用するγ補正テーブルを変更することが望ましい。

第2実施形態では、画像処理部503で処理された画像信号と、設定された印刷条件に基づき現像バイアス設定部1301で設定された現像バイアス、および定着条件設定部505で設定された定着条件が画像形成部506に送られ、用紙上に画像が形成される。

以上説明したように第2実施形態によれば、トナー載り量の制御を現像バイアス制御によって行うことで、第1実施形態と同様にトナー定着割合を制御して、形成画像の観察濃度とトナー消費量削減とを両立させることができる。

＜変形例＞
上述した第1実施形態では露光条件、第2実施形態では現像バイアスによって、トナー載り量を制御する例を示したが、本発明におけるトナー載り量制御はこの例に限定されない。例えば色分解処理部802や、γ補正処理部804にてトナー載り量を制御するようにしても良い。

また、上記各実施形態では、紙の透過率に関する情報、印刷モード、使用形態に応じてトナーの最大載り量と定着力を決定する例を示したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。電子写真プリンタによる印刷物は、裏面からの入射光を無視できない場合が多いため、使用形態の設定は必ずしも必要ではない。その場合すなわち、色の濃い媒体上で観察されるケースは少ないことが想定されるため、第1実施形態における「手持ち」あるいは「製本」の場合に相当する最大載り量と定着力を適用することが好ましい。また、印刷モードの設定も必ずしも必要ではなく、トナーの最大載り量を抑制することをデフォルト設定にしても良い。その場合も、図11で説明したように定着割合を適切に制御することで、従来と同等の観察濃度を実現することができる。また、トナーの最大載り量を抑制しないことをデフォルト設定にした場合にも、定着割合を適切に制御することで、従来以上に高い観察濃度となる印刷物を得ることが可能になる。

なお、本発明は電子写真プリンタにおける画像形成条件を制御する例を示したが、画像記録媒体に載せた色材を定着させて該記録媒体上に可視画像を形成するのであれば、他の画像形成プロセスであっても適用可能である。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (11)

1. 記録媒体に載せた色材を定着させて該記録媒体上に可視画像を形成する画像形成装置であって、
   前記記録媒体における光の透過率を示す透過情報を取得する透過情報取得手段と、
   前記透過情報によって示される透過率が高いほど、前記色材が完全に溶融されずに粒子間の空隙が残る割合が高くなるように、前記定着の条件を設定する設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. さらに、前記記録媒体において前記可視画像が形成された面を観察する際に、該観察する面の裏面から入射するであろう光量の度合いを示す裏面光量情報を取得する裏面光量取得手段を有し、
   前記設定手段はさらに、前記裏面光量情報によって示される光量の度合いが大きいほど、前記割合が高くなるように前記定着の条件を設定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. さらに、前記色材の使用量を節約するか否かを示す印刷モード情報を取得する印刷モード取得手段を有し、
   前記設定手段はさらに、前記印刷モード情報が前記節約を行う旨を示す場合に、該節約を行わない場合よりも、前記記録媒体への前記色材の載り量の制限値が小さくなるように設定し、かつ前記割合が高くなるように前記定着の条件を設定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
4. さらに、前記設定手段で設定された前記定着の条件を満たすように、前記記録媒体の透過率が高いほど、定着圧力を低くする、定着温度を低くする、定着時間を短くする、の少なくとも1つを行う定着制御手段を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
5. 前記設定手段はさらに、前記記録媒体の透過率が高いほど、画像形成時における前記記録媒体への前記色材の載り量の制限値が小さくなるように設定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. さらに、前記設定手段で設定された前記色材の載り量の制限値を満たすように、前記記録媒体の透過率が高いほど前記色材の載り量が少なくなるように、画像形成時に感光体を露光する際のパルス信号の幅、該パルス信号の振幅、または現像バイアス、の少なくとも1つを変更する載り量制御手段を有することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
7. 前記透過情報取得手段は、ユーザによって入力された前記透過情報を取得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. 前記透過情報取得手段は、装置内に設置されたセンサにて前記記録媒体を計測して得られた前記透過情報を取得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。
9. 前記透過情報は、前記記録媒体についての坪量または厚みを示すことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
10. 透過情報取得手段と設定手段を有し、記録媒体に載せた色材を定着させて該記録媒体上に可視画像を形成する画像形成装置における制御方法であって、
    前記透過情報取得手段が、前記記録媒体における光の透過率を示す透過情報を取得し、
    前記設定手段が、前記透過情報によって示される透過率が高いほど、前記色材が完全に溶融されずに粒子間の空隙が残る割合が高くなるように、前記定着の条件を設定する、
    ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
11. コンピュータ装置で実行されることにより、該コンピュータ装置を請求項1乃至9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。