JP4743878B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、濃色および淡色の現像剤を使用する画像形成装置およびその制御方法に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置においても、さらなる画質向上の要求が高まってきている。とりわけ、従来の文字やグラフに加え、最近では、写真や地紋などを忠実に記録材上に再現できることが望まれている。

とりわけ、文字については解像度が要求され、写真や地紋については階調性を豊かにすることが要求されるが、従来、両方の要求を同時に満たすことは困難であった。

これらの要求を満たすために、淡色トナーと濃色トナーとを併用する発明が提案されている（特許文献１ないし４）。
特開平５−３５０３８号公報 特開２０００−２３１２７９号公報 特開２０００−３４７４７６号公報 特開２００１−２９０３１９号公報

ところで、電子写真方式の画像形成装置は、地紋を普通紙に形成できるだけでなく、地紋と他の画像（文字、線画や写真など）も一緒に形成できる。

しかしながら、従来の技術では、文字・線画・等濃度大面積領域、写真領域及び地紋領域が混在した画像を形成すると、種類の異なる領域が隣接した隣接領域で画質に問題が生じることがあった。なお、「等濃度大面積領域」とは、同じ画素がレーザ走査方向に所定個以上かつそれと直行する方向に所定個以上連続する領域をいう。例えば、解像度が600dpiである場合、同じ画素がレーザ走査方向に50個以上かつそれと直行する方向に50個以上連続する領域（2.15ｍｍ×2.15ｍｍ）が等濃度大面積領域である。

目立ってはいけない地紋を濃色トナーで現像するには、１ドットのサイズを小さくする必要がある。しかしながら、これでは、電子写真方式の特性上、１ドットの再現性が悪くなり、１ドットのサイズがばらつき易くなる。これでは、地紋領域にムラが発生してしまう。

一方、地紋の１ドットを最大サイズかつ淡色トナーで形成することも考えられる。この場合、地紋と文字・線画・等濃度大面積領域とが隣接すると、両者を識別しにくくなる(図４)。また、写真領域の一部を淡色トナーで形成することが考えられる。この場合、写真領域と文字・線画・等濃度大面積領域が隣接すると、両者を識別しにくくなる(図５)。

そこで、本発明は、文字・線画・等濃度大面積の領域、写真領域及び地紋領域が混在した画像についても、種類の異なるオブジェクトが隣接する領域の画質を向上させることを目的とする。

本発明は、例えば、画像形成装置やその制御方法として実現できる。画像形成装置は、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、淡色トナーにより潜像を現像する淡色現像手段と、淡色トナーよりも光学濃度が高い濃色トナーにより潜像を現像する濃色現像手段とを含む。

さらに、画像形成装置は、
入力された画像を構成する各画素を、文字・線画に代表される文字・線画領域、写真に代表される写真領域または地紋に代表される地紋領域に分類する分類手段と、
前記分類された各画素について、前記文字・線画領域、前記写真領域および前記地紋領域のうち少なくとも２つが隣接する隣接領域の画素を特定する特定手段と、
前記文字・線画領域に分類された画素を前記濃色トナーのみにより現像するよう前記濃色現像手段を制御し、前記写真領域に分類された画素を前記淡色トナーおよび前記濃色トナーにより現像するよう前記淡色現像手段および前記濃色現像手段を制御し、前記地紋領域に分類された画素を前記淡色トナーのみにより現像させるよう前記淡色現像手段を制御し、かつ、前記特定手段により特定された前記隣接領域が、前記文字・線画領域と前記地紋領域とが隣接する隣接領域である場合に、該隣接領域において地紋の画像が形成されないように前記潜像形成手段を制御する制御手段と
を含むことを特徴とする。
あるいは、画像形成装置が、
入力された画像を構成する各画素を、文字・線画に代表される文字・線画領域、写真に代表される写真領域または地紋に代表される地紋領域に分類する分類手段と、
前記分類された各画素について、前記文字・線画領域、前記写真領域および前記地紋領域のうち少なくとも２つが隣接する隣接領域の画素を特定する特定手段と、
前記文字・線画領域に分類された画素を前記濃色トナーのみにより現像するよう前記濃色現像手段を制御し、前記写真領域に分類された画素を前記淡色トナーおよび前記濃色トナーにより現像するよう前記淡色現像手段および前記濃色現像手段を制御し、前記地紋領域に分類された画素を前記淡色トナーのみにより現像させるよう前記淡色現像手段を制御し、かつ、前記特定手段により特定された前記隣接領域が、前記文字・線画領域と前記写真領域とが隣接する隣接領域である場合に、該隣接領域を前記淡色現像手段により現像するように該淡色現像手段を制御する制御手段と
を含むことを特徴としてもよい。

本発明は、隣接領域の画素形成を工夫することで、文字・線画・等濃度大面積の領域、写真領域及び地紋領域が混在した画像についても、種類の異なるオブジェクトが隣接する領域の画質を向上させることができる。とりわけ、文字・線画領域と地紋領域とが隣接する隣接領域においては、地紋の画像が形成されないように潜像形成手段を制御することで、文字・線画領域と地紋領域とが隣接する隣接領域の画質を向上できる。また、文字・線画領域と写真領域とが隣接する隣接領域を淡色現像手段により現像することで、文字・線画領域と写真領域とが隣接する隣接領域の画質を向上できる。

以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１は、実施形態に係る画像形成装置の概略を示す断面図である。同図に示すように、画像形成装置１００は、画像読み取り部１０１、プリンタエンジン１０２、画像処理部１０３を備えている。なお、画像形成装置１００は、複写機だけでなく、プリンタ、ファクシミリ、複合機として実現されてもよい。

画像読み取り部１０１は、プラテンガラス上を搬送される原稿を読み取るスキャナユニットなどを含む。よく知られているように、スキャナユニットは、原稿の画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度信号）を生成して、画像処理部１０３へ出力する。この画像処理部１０３は、受信した画像データを、現像剤の色空間（例：ＹＭＣＫ）の画像データへ変換し、階調補正を適用し、プリンタエンジン１０２へ出力する。なお、本実施形態では、現像剤の色空間は、黒（Ｋ）のみであるが、現像剤としては、淡色トナーと濃色トナーとが使用される。

潜像形成手段は、主に、感光ドラム１０４、帯電器１０５、および露光装置１０６によって実現される。感光ドラム１０４は、帯電器１０５によって一様に帯電される。さらに、感光ドラム１０４の表面には、画像処理部１０３から出力される画像信号に応じて露光装置１０６から出力されるレーザ光によって潜像が形成される。この潜像は、濃色トナーを備えた濃色現像手段としての濃色現像器１０７ａと、淡色トナーを備えた淡色現像手段としての淡色現像器１０７ｂとによって現像される。

現像剤像は、感光ドラム１０４から中間転写ベルト１０８へと一次転写される。さらに、現像剤像は、２次転写ローラ１０９によって、中間転写ベルト１０８から記録材Ｐへと２次転写される。最終的に、定着器１１０によって、現像剤像が加圧および加熱され、記録材Ｐ上に固着される。

図２は、実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。画像読み取り部１０１は、レンズ２０１、ＣＣＤセンサ２０２、アナログ信号処理部２０３などにより構成される。ＣＣＤセンサ２０２は、レンズ２０１を介して結像された原稿画像をアナログ信号に変換する。アナログ信号処理部２０３は、入力された信号を適宜補正し、さらにアナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）する。アナログ信号処理部２０３から出力されたデジタル信号は、画像処理部１０３に入力される。

画像処理部１０３は、例えば、シェーディング補正、γ補正や、スムージング処理、エッジ強調、ＪＰＥＧ圧縮／伸張処理などを実行すう。また、画像処理部１０３は、オブジェクト（例：文字、線画、写真、地紋の各領域）の分類処理、隣接領域の特定処理、および、隣接領域における濃度変換処理なども実行する。

ＣＰＵ回路部２０４は、ＣＰＵ２０５、ＲＯＭ２０６、ＲＡＭ２０７等により構成される。ＣＰＵ２０５は、画像読み取り部１０１、画像処理部１０３、プリンタエンジン１０２および操作部２０８などを統括的に制御する。ＲＯＭ２０６には、制御プログラムなどが記憶されている。ＲＡＭ２０７には、ワークエリアが確保される。操作部２０８は、タッチパネルと表示装置とを含み、ユーザインタフェース（ＵＩ）を操作者に提供する。

図３は、実施形態に係る画像処理部の一部を示すブロック図である。画像読み取り部１０１により読み取られた画像は、ビットマップデータに相当する。このビットマップデータにおいては、文字、細線、写真および背景の区別がない。

そこで、分類手段としてのオブジェクト分類部３０１は、入力された画像を構成する各画素を、文字・線画に代表される文字・線画領域、写真に代表される写真領域または地紋に代表される地紋領域に分類する。なお、文字・線画領域には、等濃度大面積領域が含まれてもよい。上述したように、等濃度大面積領域とは、同じ画素がレーザ走査方向に所定個以上かつそれと直行する方向に所定個以上連続する領域をいう。すなわち、等濃度大面積領域は、濃度の等しい複数の画素からなるため、文字・線画の領域と類似しているといえる。よって、オブジェクト分類部３０１は、等濃度大面積領域も文字・線画領域として分類することが望ましいといえる。

オブジェクト分類部３０１は、分類処理の結果として、各画素ごとにオブジェクト信号を出力する。オブジェクト信号によって、各画素がどの領域に属するかを区別できる。オブジェクト分類部３０１の基本的な動作は、読み取ったビットマップ画像データから、１画素単位で文字情報や細線情報や網点情報や印画紙写真情報など、オブジェクトごとの信号を生成することである。このオブジェクト信号を参照すれば、隣接領域特定部３０２は、画像に含まれる任意の画素位置が文字なのか写真なのか等が区別できるようになる。

特定手段としての隣接領域特定部３０２は、各画素について、文字・線画領域、写真領域および地紋領域のうち少なくとも２つが隣接する隣接領域の画素を特定する。この特定処理は、オブジェクト信号に基づいて実行される。例えば、ある画素のオブジェクト信号が、文字・線画領域であることを示していたとする。また、その隣接する画素のオブジェクト信号が、写真領域であることを示していたとする。この場合、これらの画素は、２つの異なるオブジェクトが隣接した隣接領域に存在することになる。

濃度変換部３０３は、例えば、オブジェクト信号や隣接領域信号に基づいて画素の濃度レベルを変換する。濃度変換部３０３は、文字・線画領域に分類された画素が濃色現像器１０７ａのみにより現像されるよう当該画素の濃度レベルを変換する。また、濃度変換部３０３は、写真領域に分類された画素が濃色現像器１０７ａおよび濃色現像器１０７ａにより現像されるよう当該画素の濃度レベルを変換する。また、濃度変換部３０３は、地紋領域に分類された画素が淡色現像器１０７ｂのみにより現像されるよう当該画素の濃度レベルを変換する。なお、濃度変換部３０３は、濃度を制御する制御手段として機能することはいうまでもない。

このように、原則として、文字・線画領域Ｃの各画素について、露光装置１０６は、最高強度で露光する。また、濃色現像器１０７ａが、文字・線画領域Ｃの各画素（潜像）を濃色トナーによって現像する。

また、露光装置１０６は、写真領域Ｐの各画素について、最高強度で露光する。また、各画素（潜像）は、濃色現像器１０７ａと淡色現像器１０７ｂとによって、それぞれ濃色トナー、淡色トナーが使用される現像される。

さらに、露光装置１０６は、地紋領域Ｗの各画素について、最高強度で露光する。また、各画素を、淡色現像器１０７ｂが淡色トナーを使用して現像する。

図４は、文字・線画領域と地紋領域とが隣接する例を示す図である。図からわかるように、文字・線画領域Ｃと地紋領域Ｗとが隣接しているため、両者の境界付近が視覚的に曖昧となってしまう。

図５は、文字・線画領域と写真領域とが隣接する例を示す図である。図からわかるように、文字・線画領域Ｃと写真領域Ｐとが隣接しているため、両者の境界付近が視覚的に曖昧となってしまう。

よって、濃度変換部３０３は、さらに、特定の隣接領域の画素については、文字・線画領域、写真領域および地紋領域が隣接しない非隣接領域の画素と異なる潜像が形成されるよう当該画素の濃度レベルを変換する。

図６は、文字・線画領域と地紋領域とが隣接する場合に本実施形態を適用した例を示す図である。図からわかるように、文字・線画領域Ｃと地紋領域Ｗとが隣接しているが、地紋領域Ｗにおいて１列に並んだ複数画素を形成しない（濃度レベル０）ことで、両者の境界付近が視覚的に明確となっている。なお、濃度が変更される複数画素は、図６に示されるように１列であってもよいし、２列以上であってもよい。また、１列に並んだ複数画素は、領域の最も端に位置している。

図７は、文字・線画領域と写真領域とが隣接する場合に本実施形態を適用した例を示す図である。図からわかるように、文字・線画領域Ｃと写真領域Ｐとが隣接しているが、文字・線画領域Ｃを構成する１列に並んだ複数画素を淡色トナーにより形成することで、両者の境界付近が視覚的に明確となっている。なお、淡色トナーにより形成される複数画素は、図７に示されるように１列であってもよいし、２列以上であってもよい。また、１列に並んだ複数画素は、最も端に位置している。

このように、文字・線画領域Ｃが中間濃度であり、かつ、地紋領域Ｗと文字・線画領域Ｃとが隣接する場合であっても、両者が識別しにくくなることを回避できる。また、写真領域Ｐの一部が淡色トナーで形成され、かつ、写真領域Ｐと文字・線画領域Ｃとが隣接する場合であっても、両者が識別しにくくなることを回避できる。

なお、上述した例は、画像部を露光しているが、背景部が露光されてもよい。基本的な技術思想は変わらないからである。

ところで、淡色トナーは、例えば、記録材上のトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ2のときに、定着後の光学濃度が０．８になるように設計されているトナーである。一方、濃色トナーは、記録材上のトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ2のときに、定着後の光学濃度が１．６になるように設計されているトナーである。なお、淡色トナーは、記録材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ2につき光学濃度が１．０未満であるように、顔料が調整されたトナーであってもよい。また、濃色トナーは、記録材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ2につき光学濃度が１．０以上であるように、顔料が調整されたトナーであってもよい。

図８は、実施形態に係る画像形成装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ８０１において、画像処理部１０３は、画像読み取り部１０１により読み取られた原稿の画像を入力する。

ステップＳ８０２において、画像処理部１０３のオブジェクト分類部３０１は、入力された画像を構成する各画素を、文字・線画に代表される文字・線画領域、写真に代表される写真領域または地紋に代表される地紋領域に分類する。なお、オブジェクト分類部３０１は、等濃度大面積領域も文字・線画領域に分類してもよい。

ステップＳ８０３において、隣接領域特定部３０２は、分類された各画素について、文字・線画領域、写真領域および地紋領域のうち少なくとも２つが隣接する隣接領域の画素を特定する。

ステップＳ８０４において、濃度変換部３０３は、文字・線画領域に分類された画素が濃色現像器１０７ａにより現像されるよう当該画素の濃度を設定する。

ステップＳ８０５において、濃度変換部３０３は、写真領域に分類された画素が濃色現像器１０７ａおよび淡色現像器１０７ｂにより現像されるよう当該画素の濃度を設定する。

ステップＳ８０６において、濃度変換部３０３は、地紋領域に分類された画素が淡色現像器１０７ｂにより現像されるよう当該画素の濃度を設定する。

ステップＳ８０７、Ｓ８０８において、濃度変換部３０３は、隣接領域の画素については、非隣接領域の画素と異なる潜像が形成されるよう濃度を設定する。例えば、ステップＳ８０７において、濃度変換部３０３は、文字・線画領域と地紋領域とが隣接する隣接領域には地紋の画像が形成されないよう、画素の濃度を設定する。また、ステップＳ８０８において、濃度変換部３０３は、文字・線画領域と写真領域とが隣接する隣接領域の画素が淡色現像器１０７ｂにより現像されるよう当該画素の濃度を設定する。

なお、地紋領域と写真領域とが隣接する隣接領域の画素については、文字・線画領域と写真領域とが隣接する隣接領域の画素と同様の取り扱ってもよい。

図９は、実施形態に係る画像形成装置の制御方法の他の例を示すフローチャートである。ステップＳ９１１において、ＣＰＵ２０５は、画像読み取り部１０１に原稿の画像の読み取りを指示する。ステップＳ９１２において、画像読み取り部１０１は、読み取り指示に応じて、原稿の画像をＣＣＤ２０２により読み取る。ステップＳ９１３において、アナログ信号処理部２０３は、画像のアナログ信号をデジタルのＲＧＢ信号に変換して画像処理部１０３へ出力する。ステップＳ９１１ないしＳ９１３は、ステップＳ８０１に相当する。

ステップＳ９１４において、画像処理部１０３は、入力されたＲＧＢ信号について所定の画像処理を適用する。ここでは、上述したステップＳ８０３およびＳ８０４が実行される。

ステップＳ９１５において、画像処理部１０３は、ＲＧＢ信号をＫ信号へと色変換する。なお、以降では、オブジェクトの種類によって、処理が異なる。文字・線画領域に分類された画素については、ステップＳ９２８ないしＳ９３２が適用される。写真領域に分類された画素については、ステップＳ９１６ないしＳ９１７およびステップＳ９２８ないしＳ９３２が適用される。地紋領域に分類された画素については、ステップＳ９１６ないしＳ９１７が適用される。

ステップＳ９１６において、濃度変換部３０３は、淡色トナー用のルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」という。）を用いて、写真領域および地紋領域の画素の濃度を変換する。この際に、濃度変換部３０３は、隣接領域と非隣接領域とでは、異なる潜像が形成されるよう、濃度を設定する。

ステップＳ９１７において、画像処理部１０３は、２値化処理を実行する。ステップＳ９１８において、画像処理部１０３は、２値化された画像信号を画像メモリに記憶する。ステップＳ９１９において、画像処理部１０３は、画像信号をアナログの画像信号に変換して、プリンタエンジン１０２へ出力する。ステップＳ９２０において、プリンタエンジン１０２は、画像信号に従って潜像を形成し、淡色現像器１０７ｂを用いて潜像を現像し、生成された現像剤像を記録材へと転写する。

ステップＳ９２８において、濃度変換部３０３は、濃色トナー用のＬＵＴを用いて、写真領域および文字・線画領域の画素の濃度を変換する。この際に、濃度変換部３０３は、隣接領域と非隣接領域とでは、異なる潜像が形成されるよう、濃度を設定する。

ステップＳ９２９において、画像処理部１０３は、２値化処理を実行する。ステップＳ９３０において、画像処理部１０３は、２値化された画像信号を画像メモリに記憶する。ステップＳ９３１において、画像処理部１０３は、画像信号をアナログの画像信号に変換して、プリンタエンジン１０２へ出力する。ステップＳ９３１において、プリンタエンジン１０２は、画像信号に従って潜像を形成し、濃色現像器１０７ａを用いて潜像を現像し、生成された現像剤像を記録材へと転写する。

本実施形態によれば、隣接領域の画素形成を工夫することで、文字・線画・等濃度大面積の領域、写真領域及び地紋領域が混在した画像についても、種類の異なるオブジェクトが隣接する領域の画質を向上させることができる。

なお、等濃度大面積領域についても文字・線画領域と同様に取り扱うことで、等濃度大面積領域と他の種類の領域が隣接する領域での画質を向上させることができる。

とりわけ、文字・線画領域と地紋領域とが隣接する隣接領域においては、地紋の画像が形成されないように制御することで、画質を向上させやすい。

また、文字・線画領域と写真領域とが隣接する隣接領域は、淡色の現像材により現像すると、画質を向上させやすい。

実施形態に係る画像形成装置の概略を示す断面図である。 実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る画像処理部の一部を示すブロック図である。 文字・線画領域と地紋領域とが隣接する例を示す図である。 文字・線画領域と写真領域とが隣接する例を示す図である。 文字・線画領域と地紋領域とが隣接する場合に本実施形態を適用した例を示す図である。 文字・線画領域と写真領域とが隣接する場合に本実施形態を適用した例を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る画像形成装置の制御方法の他の例を示すフローチャートである。

Claims (4)

1. 画像形成装置であって、
   像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
   淡色トナーにより前記潜像を現像する淡色現像手段と、
   前記淡色トナーよりも光学濃度が高い濃色トナーにより前記潜像を現像する濃色現像手段と、
   入力された画像を構成する各画素を、文字・線画に代表される文字・線画領域、写真に代表される写真領域または地紋に代表される地紋領域に分類する分類手段と、
   前記分類された各画素について、前記文字・線画領域、前記写真領域および前記地紋領域のうち少なくとも２つが隣接する隣接領域の画素を特定する特定手段と、
   前記文字・線画領域に分類された画素を前記濃色トナーのみにより現像するよう前記濃色現像手段を制御し、前記写真領域に分類された画素を前記淡色トナーおよび前記濃色トナーにより現像するよう前記淡色現像手段および前記濃色現像手段を制御し、前記地紋領域に分類された画素を前記淡色トナーのみにより現像させるよう前記淡色現像手段を制御し、かつ、前記特定手段により特定された前記隣接領域が、前記文字・線画領域と前記地紋領域とが隣接する隣接領域である場合に、該隣接領域において地紋の画像が形成されないように前記潜像形成手段を制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置であって、
   像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
   淡色トナーにより前記潜像を現像する淡色現像手段と、
   前記淡色トナーよりも光学濃度が高い濃色トナーにより前記潜像を現像する濃色現像手段と、
   入力された画像を構成する各画素を、文字・線画に代表される文字・線画領域、写真に代表される写真領域または地紋に代表される地紋領域に分類する分類手段と、
   前記分類された各画素について、前記文字・線画領域、前記写真領域および前記地紋領域のうち少なくとも２つが隣接する隣接領域の画素を特定する特定手段と、
   前記文字・線画領域に分類された画素を前記濃色トナーのみにより現像するよう前記濃色現像手段を制御し、前記写真領域に分類された画素を前記淡色トナーおよび前記濃色トナーにより現像するよう前記淡色現像手段および前記濃色現像手段を制御し、前記地紋領域に分類された画素を前記淡色トナーのみにより現像させるよう前記淡色現像手段を制御し、かつ、前記特定手段により特定された前記隣接領域が、前記文字・線画領域と前記写真領域とが隣接する隣接領域である場合に、該隣接領域を前記淡色現像手段により現像するように該淡色現像手段を制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記隣接領域が、前記文字・線画領域と前記地紋領域とが隣接する隣接領域である場合に、該隣接領域において地紋の画像が形成されないように前記潜像形成手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記分類手段は、濃度の等しい複数の画素からなる等濃度大面積領域も前記文字・線画領域として分類することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。