JP4224986B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、階調補正情報を用いて階調補正された画像信号に基づいてオリジナル画像を印刷する際に、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊画像を前記オリジナル画像に重畳印刷する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置として、例えばホストコンピュータやスキャナなどから送られてくる画像信号に基づいて半導体レーザの発光時間を変化させることによって階調記録を行う装置が従来より知られている。この装置では、画像信号に基づき各画素毎のRGBの階調データをRGBと補色関係にあるCMYKの階調データに変換した後、さらに装置内に設けた不揮発性メモリに記憶されている階調補正テーブルを参照して各CMYKの階調データについて、その階調レベルを画像形成装置のガンマ特性(つまり、入力画像情報が示す濃度値と出力画像の対応する濃度値との関係)に基づき補正を施している。そして、その補正階調データに基づき画像形成を行う。すなわち、この画像形成装置では、各CMYK毎に入力階調レベルに対応する補正階調レベルを示す階調補正テーブルを階調補正情報としてメモリに記憶しておき、その階調補正テーブルを用いて各CMYKの階調データを補正した後、その補正階調データを用いることで高い階調性で画像を形成するように構成している。
【0003】
しかしながら、この種の画像形成装置では、温度や湿度などの環境や経年変化などにより装置の特性、特にガンマ特性が変化し、その結果、階調性が著しく低下してしまうことがあった。この現象は特に非磁性一成分の現像方式にて顕著である。
【0004】
そこで、かかる特性変化に対応して階調補正テーブルを補正することで優れた階調性を得る技術が従来より提案されている。例えば特開平12−56525号公報に記載された画像形成装置では、階調補正テーブルを補正するために次のようなテスト印刷モードを実行している。すなわち、このテスト印刷モードでは、CMYK各色について、最低濃度の階調値から最大濃度の階調値までの複数の階調レベルで階調補正用パッチ画像を形成するとともに、各階調補正用パッチ画像の画像濃度を濃度センサで検出してガンマ特性を推定する。そして、その推定したガンマ特性を用いて階調補正テーブルを計算するとともに、不揮発性メモリに既に登録されている以前の階調補正テーブルを消去して、その計算した階調補正テーブルを不揮発性メモリに新たに登録している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、カラー画像形成装置の性能向上に伴い、これを不正利用する可能性が生じていることから、かかる不正印刷の防止のために、その画像形成装置により印刷しようとしている画像、つまりオリジナル画像に対し、その画像形成装置あるいは印刷した人物を特定できる特殊画像を付加する技術が提案されている。例えば図4に示すように、機密事項が記載された地図をオリジナル画像として転写紙、複写紙やOHPシート等のシートSにカラー印刷する場合に、画像形成装置の出力色成分(例えば、マゼンタ,シアン,イエロー,ブラック)のうち人間の目に最も目立たない出力色成分(例えば、イエロー)を使って画像形成装置の製造番号などを表わす特殊画像SIを印刷することが提案されている。
【0006】
このように特殊画像SIを印刷する画像形成装置では、オリジナル画像に特殊画像SIが重畳されて印刷されることがあり、特に同図に示すように特殊画像SIをシートSの全面に印刷する場合にはオリジナル画像への特殊画像SIの重畳印刷は不可避である。そのため、この画像形成装置において、上記したテスト印刷モードをそのまま適用したのでは、適切な階調補正テーブルが得られず、良好な階調性を有する画像を形成することができないという問題が発生していた。
【0007】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、階調補正情報を用いて階調補正された画像信号に基づいてオリジナル画像を印刷する際に、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊画像を前記オリジナル画像に重畳印刷する画像形成装置において、常に優れた階調性で画像を形成することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、階調補正情報を用いて階調補正された画像信号に基づいてオリジナル画像をカラー印刷する際に、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊画像を前記オリジナル画像に重畳印刷する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、前記カラー印刷の出力色成分の各々について前記特殊画像重畳した階調補正用パッチ画像を形成するとともに、各階調補正用パッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づき前記階調補正情報を設定している。
【0009】
このように構成された発明では、複数の階調補正用パッチ画像を形成するにあたって、各階調補正用パッチ画像に特殊画像が重畳されており、この重畳状態にある各階調補正用パッチ画像の画像濃度に基づき階調補正情報が設定変更されるため、実際の印刷条件(オリジナル画像に特殊画像を重畳印刷するという条件)に合致した階調補正情報が得られる。したがって、該階調補正情報に基づき画像形成を行うことで常に優れた階調性で画像(オリジナル画像+特殊画像)が形成される。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータ100などの外部装置から画像信号が制御ユニット1のメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11からの指令に応じてエンジンコントローラ12がエンジン部EGの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートSに画像信号に対応する画像を形成する。
【0011】
このエンジン部EGでは、7つのユニット:(a)感光体ユニット2;(b)イエロー現像ユニット(以下「Y現像ユニット」という)3Y;(c)マゼンタ現像ユニット(「M現像ユニット」)3M;(d)シアン現像ユニット(「C現像ユニット」)3C;(e)ブラック現像ユニット(「K現像ユニット」)3K;(f)中間転写ユニット4および(g)定着ユニット5が装置本体6に対して着脱自在となっている。そして、すべてのユニット2、3Y、3M、3C、3K、4、5が装置本体6に装着された状態で、図1に示すように、感光体ユニット2の感光体21が図1の矢印方向D1に回転するとともに、その感光体21の周りにその回転方向D1に沿って、帯電部22、非磁性一成分トナーを内蔵した現像ユニット3Y、3M、3C、3Kからなるロータリー現像部3およびクリーニング部23がそれぞれ配置される。
【0012】
7つのユニット2、3Y、3M、3C、3K、4、5のうち感光体ユニット2には感光体21、帯電部22およびクリーニング部23が収容されており、これらを一体的に装置本体6に対して着脱自在となっている。帯電部22には図示を省略する帯電バイアス発生部から帯電バイアスが印加されており、感光体21の外周面を均一に帯電させる。また、この感光体ユニット2には、感光体21の回転方向D1における帯電部22の上流側にクリーニング部23が設けられており、一次転写後に感光体21の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。こうして、感光体21の表面クリーニングを行っている。
【0013】
帯電部22によって帯電された感光体21の外周面に向けて露光ユニット8から光ビームLが照射される。この露光ユニット8は、図2に示すように、エンジンコントローラ12に設けられたレーザドライバ121と電気的に接続されており、このレーザドライバ121から与えられる駆動信号に応じて露光ユニット8を制御し、光ビームLを感光体21上に露光して画像信号に対応する静電潜像を感光体21上に形成する。この画像形成装置では、ホストコンピュータ100から与えられる画像信号に基づきメインコントローラ11が各画素毎の階調データに対応する駆動パルス幅を決定し、その駆動信号をエンジンコントローラ12のレーザドライバ121に与えるのみならず、エンジンコントローラ12においてレーザドライバ121の前段にパターン付加部122を設け、該駆動信号のうちイエローに対応する駆動信号については、該駆動信号に特殊画像SI(図4)を示す駆動信号を付加してレーザドライバ121に与え、これによってオリジナル画像に特殊画像SIを付加可能となっている。この点に関して、後で図2を参照しつつ詳述する。
【0014】
こうして形成された静電潜像はロータリー現像部3によってトナー現像される。このロータリー現像部3では、ブラック用の現像ユニット3K、シアン用の現像ユニット3C、マゼンタ用の現像ユニット3M、およびイエロー用の現像ユニット3Yが軸中心に回転自在に設けられている。そして、これらの現像ユニット3Y、3M、3C、3Kは予め決められた複数の位置に移動位置決めされるとともに、感光体21に対して選択的に現像位置で位置決めされる。図1ではブラック用の現像ユニット3Kが現像位置に位置決めされており、この位置決め状態で現像ユニット3Kに設けられた現像ローラ31が感光体21と対向配置されるが、その他の現像ユニット3Y、3M、3Cについても現像ユニット3Kと全く同様に現像ユニットの現像位置への位置決めにより各現像ユニットに設けられた現像ローラ31が感光体21と対向配置される。
【0015】
また、現像位置に位置決めされた現像ユニットでは、ユニットハウジング内に貯留されたトナーは現像ローラ31に担持されながら、現像位置に搬送される。そして、現像ローラ31に対して、所定の現像バイアスを印加することで現像位置に選択位置決めされたユニットハウジング内のトナーが現像ローラ31から感光体21に飛翔して静電潜像を顕像化する。こうして、選択された色のトナー像が感光体21の表面に形成される。
【0016】
上記のようにして現像部3で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で中間転写ユニット4の中間転写ベルト41上に一次転写される。すなわち、中間転写ユニット4は複数のローラに掛け渡された中間転写ベルト41と、中間転写ベルト41を回転駆動する駆動部(図示省略)とを備えており、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体21上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト41上に重ね合わせてカラー画像を形成する一方、単色画像をシートSに転写する場合には、感光体21上に形成されるブラック色のトナー像のみを中間転写ベルト41上に転写して単色画像を形成する。
【0017】
また、本実施形態にかかる画像形成装置では、パッチ画像の濃度を検出するために、中間転写ベルト41が掛け渡された一のローラに対向してパッチセンサPSが配置されている。
【0018】
こうして中間転写ベルト41上に形成された画像については、所定の二次転写領域TR2において、カセット9から取り出されたシートS上に二次転写される。そして、トナー画像が転写されたシートSを、ヒータ(図示省略)が内蔵された定着ユニット5に導入し、ここで加熱しながら圧力を加えることによってトナーをシートSに定着させる。こうして画像が形成されたシートSは装置本体6の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。
【0019】
次に、図2を参照しつつ図1の画像形成装置の電気的構成および画像形成動作(通常の印刷モードおよび階調補正モード)について説明する。メインコントローラ11はCPU、RAM、ROMやロジック回路などで構成されており、色変換部111、階調補正部112、ハーフトーニング部113、パルス変調部114、階調補正テーブル115および補正テーブル演算部116を備えている。また、エンジンコントローラ12もCPU、RAM、ROMやロジック回路などで構成されており、上記したレーザドライバ121、パターン付加部122の他にパッチセンサPSの検出結果に基づきエンジン部EGのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部123を備えている。
【0020】
ホストコンピュータ100から画像信号が与えられたメインコントローラ11では、色変換部111がその画像信号に対応する画像内の各画素のRGB成分の階調レベルを示したRGB階調データを、対応するCMYK成分の階調レベルを示したCMYK階調データへ変換する。この色変換部111では、入力RGB階調データは例えば1画素1色成分当たり8ビット(つまり256階調を表す)であり、出力CMYK階調データも同様に1画素1色成分当たり8ビット(つまり256階調を表す)である。色変換部111から出力されるCMYK階調データは階調補正部112に入力される。
【0021】
この階調補正部112は、色変換部111から入力された各画素のCMYK階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部112は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル115を参照し、その階調補正テーブル115にしたがい、色変換部111からの各画素の入力CMYK階調データを、補正された階調レベルを示す補正CMYK階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部EGのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。
【0022】
こうして補正された補正CMYK階調データは、ハーフトーニング部113に入力される。このハーフトーニング部113は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、1画素1色当たり8ビットのハーフトーンCMYK階調データをパルス変調部114に入力する。
【0023】
このパルス変調部114に入力されたハーフトーニング後のCMYK階調データは、各画素に付着させるべきCMYK各色のトナーのサイズを示しており、かかるデータを受け取ったパルス変調部114は、そのハーフトーンCMYK階調データを用いて、エンジン部EGのCMYK各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオIFを介してエンジンコントローラ12に出力する。
【0024】
このビデオ信号はエンジンコントローラ12のパターン付加部122に入力される。このパターン付加部122には、図4の特殊画像SIのパターンを記憶するメモリ(図示省略)が設けられており、人間の目に認識し難い色成分(この実施形態ではY色成分)についてはオリジナル画像に対応するビデオ信号に特殊画像SIのパターンが付加され、レーザドライバ121に入力される。一方、残りの色成分については、オリジナル画像に対応するビデオ信号がそのままレーザドライバ121に入力される。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ121が露光ユニット8の半導体レーザをON/OFF制御して各色成分の静電潜像を感光体21上に形成する。このようにして通常の印刷を行う(通常の印刷モード)。
【0025】
また、この画像形成装置では、上記した通常の印刷モード以外に、階調補正用パッチ画像を形成して階調補正テーブルを変更設定する階調補正モードを有している。この階調補正モードでは、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用パッチ画像がエンジン部EGによって中間転写ベルト41上に形成され、各パッチ画像の画像濃度をパッチセンサPSが読取り、そのパッチセンサPSからの信号に基づき階調特性検出部123が各パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性(エンジン部EGのガンマ特性)を作成し、メインコントローラ11の補正テーブル演算部116に出力する。なお、この実施形態では、階調補正用パッチ画像のデータはメインコントローラ11の例えばROMなどにプログラムされている。具体的には、上記のような階調特性を容易に得るために、階調補正用パッチ画像は、CMYKの全てのトナーを使用し、且つCMYK各色について最低値から最大値までの異なる複数の階調レベルを含み、そして、CMYKの階調レベルと画像内の場所との対応関係が予め定まっているようなカラー画像で構成されている。
【0026】
次に、図3を参照しつつ階調補正モードについて説明する。この階調補正モードは、電源投入時などの適当なタイミングで開始され、この実施形態では、まずK色成分について複数の階調レベルで階調補正用パッチ画像Pk(00)、Pk(02)、Pk(04)、…を中間転写ベルト41上に形成する(同図(a))。すなわち、ブラック用の現像ユニット3Kを現像位置に位置決めした状態でメインコントローラ11から階調補正用パッチ画像Pk(00)、Pk(02)、Pk(04)、…に対応するビデオ信号をエンジンコントローラ12に出力し、このビデオ信号を受信したエンジンコントローラ12はエンジン部EGの各部を制御してビデオ信号に特殊画像SIのパターンを重畳させることなく感光体21上に形成するとともに、中間転写ベルト41が1周する間に該中間転写ベルト41に転写していく。
【0027】
そして、K色成分についての階調補正用パッチ画像の形成が完了すると、K色成分と同様にして、C色成分の階調補正用パッチ画像Pc(00)、Pc(02)、…をK色成分Pk(00)、Pk(02)、Pk(04)、…と重ならないようにずらして2周目の中間転写ベルト41上に形成する(同図(b))。また、これに続いて、K色成分と同様にして、M色成分の階調補正用パッチ画像Pm(00)、Pm(02)、…をK色成分の階調補正用パッチ画像Pk(00)、Pk(02)、Pk(04)、…およびC色成分の階調補正用パッチ画像Pc(00)、Pc(02)、…と重ならないようにずらして3周目の中間転写ベルト41上に形成する(同図(c))。
【0028】
最後のY色成分については、イエロー用の現像ユニット3Yを現像位置に位置決めした状態でメインコントローラ11から階調補正用パッチ画像Py(00)、Py(02)、Py(04)、…に対応するビデオ信号をエンジンコントローラ12に出力し、このビデオ信号を受信したエンジンコントローラ12はパターン付加部122でこのビデオ信号に特殊画像SIのパターンを付加し、そのビデオ信号(パッチ画像+特殊画像)をレーザドライバ121に入力する。これによって、Y色成分の階調補正用パッチ画像Py(00)、Py(02)、…を既に作成した階調補正用パッチ画像Pk(00)、Pc(00)、Pm(00)、…と重ならないようにずらして4周目の中間転写ベルト41上に形成するとともに、すべての階調補正用パッチ画像に特殊画像SIを重畳する(同図(d))。
【0029】
そして、各階調補正用パッチ画像の画像濃度をパッチセンサPSで検出し、その検出結果を示す濃度信号が階調特性検出部123に与えられる。ここでは、中間転写ベルト41上のパッチ画像の画像濃度を読取っているのみであるが、各画像濃度は階調補正用パッチ画像を実際にシートS上に印刷した場合のその印刷された階調補正用パッチ画像の種々の場所(異なる種々の階調レベルをもっている)のOD値を反映した値を示しており、階調特性検出部123により求められる階調特性、つまり各階調レベルに対する画像濃度は実質上エンジン部EGのガンマ特性を示している。そして、こうして求められた階調特性については、補正テーブル演算部116に入力される。
【0030】
この補正テーブル演算部116では、まず、階調特性検出部123からの階調特性に基づいて、階調補正用パッチ画像がもつ種々の階調レベルと同じ階調レベルをもった画像を通常の印刷モードで印刷した場合における、その印刷画像のOD値をCMYK各色について計算で推定する。それに続いて、補正テーブル演算部116は、その推定したガンマ特性に対応した階調補正テーブル115を計算し、そして、メモリに既に登録されている以前の階調補正テーブル115を消して、その計算した階調補正テーブル115をメモリに新たに登録する。こうして階調補正テーブル115を変更設定する(階調補正モード)。
【0031】
以上のように、この発明によれば、階調補正モードを実行することで、エンジン部EGのガンマ特性が温度や湿度などの環境や経年変化などに対応して階調補正テーブル115を変更設定しているので、良好な階調性を維持しながら画像形成を行うことができる。しかも、階調補正モードを実行するにあたって、図3(d)に示すように各階調補正用パッチ画像に特殊画像SIを重畳した状態で各階調補正用パッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づき階調補正テーブル115を変更設定しているため、通常の印刷モード、つまりオリジナル画像に特殊画像SIを重畳印刷する場合に適合した階調補正テーブル115を得ることができる。したがって、かかる階調補正テーブル115を用いて画像形成を行うことで常に優れた階調性で画像(オリジナル画像+特殊画像)を印刷することができる。
【0032】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、ホストコンピュータ100から画像信号を受け取り、その画像信号に対応するオリジナル画像に対して特殊画像SIを重畳印刷するプリンタなどの画像形成装置に対して本発明を適用しているが、オリジナル画像を光学的に読取り、その読取ったオリジナル画像に対して特殊画像SIを重畳印刷する複写機などの画像形成装置に対しても本発明を適用することができることはいうまでもない。また、本発明をタンデム方式の画像形成装置に適用してもよい。
【0033】
また、上記実施形態では階調補正用パッチ画像のデータをメインコントローラ11の例えばROMなどにプログラムしているが、エンジンコントローラ12の例えばROMなどに記憶したり、ホストコンピュータから階調補正用パッチ画像のデータを送り込んでも良いし、複写機などの場合にはユーザが階調補正用パッチ画像の原稿をセットしても良い。
【0034】
さらに、上記実施形態ではオリジナル画像に対して特殊画像SIを付加するためのパターン付加部122をエンジンコントローラ12側に設けているが、もちろんメインコントローラ11で付加するようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の階調補正用パッチ画像のそれぞれに特殊画像を重畳した状態で各階調補正用パッチ画像の画像濃度を検出し、それらの画像濃度に基づき階調補正情報を設定変更するように構成しているので、オリジナル画像に特殊画像を重畳印刷するという画像形成態様に合致した階調補正情報を得ることができ、該階調補正情報に基づき画像形成を行うことで常に優れた階調性で画像(オリジナル画像+特殊画像)を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図2】図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】階調補正モードでの階調補正用パッチ画像の形成手順を示す模式図である。
【図4】通常の印刷モードで印刷される画像を示す図である。
【符号の説明】
41…中間転写ベルト
100…ホストコンピュータ
112…階調補正部
115…階調補正テーブル(階調補正情報)
116…補正テーブル演算部
122…パターン付加部
123…階調特性検出部
Pc(00)、Pc(02)…C色成分の階調補正用パッチ画像
Pk(00)、Pk(02)、Pk(04)…K色成分の階調補正用パッチ画像
Pm(00)、Pm(02)…M色成分の階調補正用パッチ画像
Py(00)、Py(02)…Y色成分の階調補正用パッチ画像
PS…パッチセンサ
SI…特殊画像

Claims (2)

  1. 階調補正情報を用いて階調補正された画像信号に基づいてオリジナル画像をカラー印刷する際に、人間の目に認識し難い色成分で形成された所定の特殊画像を前記オリジナル画像に重畳印刷する画像形成装置において、
    前記カラー印刷の出力色成分の各々について前記特殊画像重畳した階調補正用パッチ画像を形成するとともに、各階調補正用パッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づき前記階調補正情報を設定することを特徴とする画像形成装置。
  2. 非磁性一成分現像により画像を形成することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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