JP5058663B2

JP5058663B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5058663B2
Application number: JP2007111074A
Authority: JP
Inventors: 智久板垣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-04-19
Also published as: US7969615B2; JP2008268525A; US20080260397A1

Description

本発明は、重要な文書の複写による不正な偽造や情報漏洩を抑止する目的で文書の背景に「複写抑止地紋・細紋」及び「カモフラージュ模様」などの特殊パターン画像を合成し出力することのできる画像形成装置に関する。本発明は、例えば、電子写真方式などにより像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置にて現像してトナー像とする複写機、プリンタなどのコピー機能やプリント機能等の複数の機能を具備した画像形成装置に関する。

近年、インターネット環境が整い、オンラインショッピングや各種チケットなどの手続きをＷＥＢ上で行い、チケットのプリントや支払伝票のプリントをさせる機会が増えてきた。家庭用プリンタなどでも、本物を証明するための各種情報を埋め込んだＱＲコードなどの２次元シンボルや１次元バーコード、偽造防止のための地紋が埋め込まれるているケースが多い。家庭でも簡単に貴重価値がある本物のチケットなどを作成できるため、より高度のセキュリティーが求められている。

現在、偽造防止技術の中で最も普及しているのが「地紋」である。複写時に効果を発揮するものであり、複写抑止効果がある（図１４参照）。地紋はプリンタでも形成できるしプリント機能を有する複写機でも形成することができる。

より詳しく述べると、領収書や証券、各種証明書には、簡単に複写であることが分かるように、文字や画像が浮かび上がる（即ち、顕在化する）ような特殊模様（特殊パターン）が印刷されているものがある。この特殊模様のことを、一般に「偽造抑止地紋」という。複写によって原本が容易に複製できないような仕掛けを施し、原本の複写を抑止する効果がある。

この偽造抑止地紋は、複写後にドットが残る領域（以下、「潜像部」と呼ぶ。）と、ドットが消える領域（以下、「背景部」と呼ぶ。）からなり、マクロ的には同じ濃度を持つ２つの領域から構成されている（図１５参照）。明視の距離と呼ばれる３０ｃｍ程度距離をおいて観察する際には、ほぼ同じ濃度に見え、潜像部と背景部が分かりづらい。単純な模様若しくは薄い色があるように見えるが、ミクロ的には異なる特性を持っている。この偽造抑止地紋を複写すると、図１５の網掛け棒グラフのように濃度差が発生する。

例えば、特許文献１では、複写時にドットが消える背景部を高線数で、潜像部を低線数で形成することが開示されている。線数が高く、小さなドットは、複写時に再現できないことを利用している。

この現象は、複写時のリーダーの解像力、画像処理手法、ハーフトーニング手法、プリンタの解像力などの要因から発生する現象であるが、複写解像力の傾向は各メーカー同じ傾向で、高線数であるほど複写再現能力は落ちる。特許文献１にも記載されているように、複写時に背景部は消失させたい。潜像部は残したい。これらバランスの取れた線数並びに濃度域（網点％）を選択し、地紋パターンを付加することが行われてきた。

また、線数に限らず、特許文献２のようなドットの集中度合いを変化させて偽造防止地紋を達成することも可能である。潜像部にはドット集中型ディザマトリクスを用い、背景部にはドット分散型ディザマトリクスを用いるといった具合である。これも、孤立ドット間距離を潜像部と背景部で異ならせることで、複写時に潜像部のみ再現されるようにしたものである。

このように、「偽造抑止地紋」とは、背景部が複写機で再現できるドットの限界を超えるように作成されている場合に背景部は消失し、隠された画像（潜像）が浮かび上がる現象を利用して複写抑止効果を発揮している。

以上が偽造抑止地紋に関する概要である。

従来、印刷用紙メーカーが、予め専用紙に「複写」、「ＣＯＰＹ」、「Ｃｏｎｆｉｄｅｎｔｉａｌ」、「無効」、「ＶＯＩＤ」などの文字や画像（潜像）を含む地紋を印刷し、複写防止用紙として販売していた。そして、官公庁や企業がその複写防止用紙を購入し、原本性を保証したい文書を複写防止用紙の上に印刷することで、印刷物の複写を抑止していた。

上述の複写防止用紙は、印刷用紙メーカーが専用紙に地紋を印刷しているため、専用紙を用いるコスト、印刷物を必要枚数以上に準備することで生じるコストなどの面でデメリットが存在した。

これに対して、近年、ソフトウェア的に偽造抑止地紋画像を作成し、レーザプリンタでその偽造抑止地紋が背景に配置された文書を出力する技術が実現され、注目されつつある。

このプリンタによるオンデマンド地紋出力法では、普通紙を用いて背景に偽造抑止地紋が配置された文書を印刷できるため、必要な時に必要な枚数だけ背景に偽造抑止地紋が配置された文書を印刷することができる。従って、従来のように複写防止用紙を必要以上に確保しておく必要は無い。つまり、プリンタにおけるオンデマンド地紋出力法では、従来の複写防止用紙を用いた文書の複写抑止方式と比べ、用紙に対するコストを大幅に削減することができる。

この潜像としては、従来から使われている会社のロゴや禁複写等の文字だけでなく、例えば出力プリンタを識別するシリアル番号やＩＰアドレス、プリント命令を発行したコンピュータを識別するコンピュータ名やＩＰアドレスとすることができる。更に、プリント命令を発行したユーザを識別するユーザ名やログイン名、いつ誰によって印刷処理が行われたかを識別するためのプリントジョブ番号、印刷日時、印刷場所、電子文書のファイル名など様々な情報を選択できる。

このように、従来のオフセット印刷の手法で生成されていた複写防止用紙では達成できない高度なセキュリティーを、プリンタでは達成することができる。安価で家庭でもチケットなどを作製できる環境が整った今、セキュリティーに関する関心は高い。

なお、特許文献３は、同色系にて異なる濃度を有する複数種類のインク又はトナーで、人間に識別しにくい形で付加情報を埋め込む技術を記載している。しかし、この技術は、上述するような「偽造抑止地紋」の埋め込み技術とは異なる。
特公昭５８−４７７０８号公報特開２００５−９４３２６号公報特開平１１−８８６５３号公報

特許文献１、２のように、地紋画像を形成する場合には、潜像部と背景部とで孤立ドットの重心間距離の最小距離を異ならせることで地紋画像の形成を行っている。（ドット集中型の場合は、孤立ドットの重心間距離は一定であり、重心間距離＝線数と呼ばれる）。しかしながら、以下のような課題があった。

即ち、オリジナル原稿（地紋出力物）において、潜像部と背景部のマクロ的な濃度を一致するように調整したとしても、潜像部と背景部とで線数や孤立ドット間の最小距離が異なるため、注力すると地紋が浮かび上がってみえてしまう課題があった。

そこで、オリジナル原稿時での地紋の浮かび上がりを抑制するために潜像部と背景部の孤立ドット間の最小距離の差分を小さくしてしまうと、複写原稿（地紋画像複写物）において、潜像部と背景部の濃度コントラストが小さくなってしまう。その結果、複写原稿での潜像部の地紋パターンがはっきりと顕在化しない場合があった。

そこで、本発明の目的は、複写されることで濃度コントラスト差を生じさせる部分のうち濃度が相対的に濃くなる潜像部と、濃度が相対的に薄くなるか若しくは画像が消失する背景部と、を有する地紋画像を形成可能な画像形成装置において、オリジナル原稿の潜像部の浮かび上がりを抑制しながら、複写原稿の潜像部と背景部のコントラスト差を大きくすることが可能な画像形成装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、地紋画像において、複写されることで濃度コントラスト差を生じさせる部分のうち、濃度が相対的に濃くなる潜像部を濃色画像形成手段にて画像形成させ、濃度が相対的に薄くなるか若しくは画像が消失する背景部を淡色画像形成手段にて画像形成するように制御可能な制御手段を有する画像形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、強調される潜像部と、複写されることで濃度が相対的に薄くなるか若しくは画像が消失する背景部を濃色画像形成手段にて画像形成するように制御可能な制御手段を有する画像形成装置を提供することにある。

更に、本発明の目的は、強調される潜像部と強調されない背景部と、を有し、複写を抑制する地紋画像を形成可能な画像形成装置において、オリジナル原稿の潜像部と背景部の孤立ドット間の最小距離の差分を大きくしなくても、複写原稿の潜像部と背景部のコントラスト差を大きくすることが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体上の静電像を濃トナーで現像する第一現像手段と、感光体上の静電像を濃トナーと同一色相で明度の高い淡トナーで現像する第二現像手段と、を備え記録材上に淡トナー像と濃トナー像を形成可能な画像形成手段と、
記録材上に形成されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
潜像部と前記潜像部と孤立ドット径が異なるも視認濃度が略同一の背景部から成り、スキャナの読み取り解像度の限界を利用して、複写物の前記背景部に対応する領域の濃度が前記潜像部に対応する領域の濃度よりも相対的に低くなることで複写原稿であることを示す潜像が顕在化させる地紋画像を出力可能な画像形成装置であって、
前記潜像部を濃トナーで形成し、前記背景部の孤立ドット径を前記潜像部よりも小さくすると共に、前記背景部を淡トナーのみを用いて形成することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、無彩色もしくは同一色相の薄いものと濃いものの少なくとも２つの色材を用いて地紋画像を形成することにより、オリジナル原稿の潜像部の浮かび上がりを抑制しながら、複写原稿の潜像部と背景部のコントラスト差を大きくすることが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置の全体構成］
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す。本実施例にて、画像形成装置１は、２色ＭＦＰ（ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ：マルチファンクション周辺機器）にて構成される。

本実施例の画像形成装置１を構成するＭＦＰは、スキャナ部１０、レーザ露光部２０、感光ドラム３１を備えた作像部３０、定着部４０、給紙／搬送部５０及び、これらを制御するプリンタ制御部２００を備えたプリンタ部（画像形成部）１Ａを備えている。

プリンタ部１Ａにて、スキャナ部１０は、原稿台１１に置かれた入力画像原稿１２に対して、照明装置１３にて照明を当てて原稿画像を光学的に読み取り、その像を電気信号に変換して画像データを作成する工程である。

レーザ露光部２０は、前記画像データに応じて変調されたレーザ光などの光線を等角速度で回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）２１に入射させ、反射走査光として、作像部３０の像担持体としての感光ドラム３１に照射する。

作像部３０は、本実施例では、電子写真プロセスにて画像を形成する。従って、作像部３０は、上述のように、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム３１を備えている。感光ドラム３１は、駆動手段（図示せず）にて回転駆動され、帯電器３２によって一様に帯電される。帯電された感光ドラム３１は、前記レーザ露光部２０によって露光され、感光ドラム３１に静電潜像が形成される。感光ドラム３１上に形成された潜像は、現像装置３３に収容した現像剤（トナー）によって現像され、可視画像（即ち、トナー像）とされる。

現像装置３３は、無彩色もしくは同一色相のうち明度の異なるトナーのうち明度の高い淡色トナーと、無彩色もしくは同一色相のうち明度の異なるトナーのうち明度の低い濃色トナーの少なくとも２つの色材を有する現像ユニットを備えている。

明度が高いトナー（淡色トナー）とは、最大濃度が０．８以下のトナーのことをいう。ここで、最大濃度とはベタ画像（スクリーンなどの中間調処理を行っていない画像）で転写材シート上（記録材上）でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ²の時の、定着後の光学濃度のことをいう。なお、濃度の測定条件はＳＴＡＴＵＳＡ、ＶｉｓｕａｌＤｅｎｓｉｔｙであり、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製５００シリーズで測定を行い、受光側と発光側のアパーチャ−は６ｍｍΦのマクロ濃度である。本実施例では、淡色トナーは、最大濃度が０．６になるように顔料の量を調整した。

又、明度が低いトナー（濃色トナー）とは、最大濃度が１．２以上のトナーのことをいう。本実施例では、濃色トナーは最大濃度が１．５になるように顔料の量を調整した。本実施例で使用した顔料はカーボンブラックであり、薄いトナーのカーボンブラック含有量は濃いトナーの含有量に比べ、４０％で調整を行った。

これ以降、「濃度」という表現を使用するが、特に断らない限り、これは測定条件がＳＴＡＴＵＳＡ、ＶｉｓｕａｌＤｅｎｓｉｔｙで、上記Ｘ−Ｒｉｔｅで測定したマクロ濃度とする。

本実施例では、現像装置３３は、濃色画像形成手段を構成する現像ユニット（現像ステーション）３３Ａと、淡色画像形成手段を構成する現像ユニット（現像ステーション）３３Ｂを有している。即ち、現像ユニット（現像ステーション）３３Ａはブラックトナーを備え、現像ユニット（現像ステーション）３３Ｂはグレイトナーを備えている。勿論、他の色トナー、例えば、イエロー、シアン、マゼンタなどで同一色相の薄い色と濃い色の色材を有する現像ユニットを具備することもできる。なお、上記色材を有彩色に変更した場合には、濃度測定条件であるフィルターは補色（シアンならばレッド、マゼンタならばグリーン、イエローならばブルー）で測定を行わなければならない。濃度条件はブラックと同じである。

すなわち、本発明によれば、画像形成装置は、少なくとも１組の濃色画像形成手段と淡色画像形成手段とを有することができる。濃色画像形成手段は、少なくとも１組の無彩色もしくは同一色相で明度の異なる現像剤のうち、より明度の低い現像剤により画像形成する。また、淡色画像形成手段は、少なくとも１組の無彩色もしくは同一色相で明度の異なる現像剤のうち、より明度の高い現像剤により画像形成する。

本実施例にて、感光ドラム３１上に形成されたトナー像は、転写材担持体としての転写ドラム３４に担持された記録材としての転写材シートＰに転写される。その際に転写されずに感光ドラム上に残った微小トナーは、クリーニング装置３５にて回収される。

感光ドラム３１から転写材シートＰへのトナー像の転写に際して、転写材シートＰは、転写ドラム３４の所定位置に巻きつき、転写ドラム３４が２回転する。その間に、グレイ、ブラックのトナーを持つそれぞれの現像ユニット３３Ａ、３３Ｂが入れ替わりで順次前述の電子写真プロセスを繰り返し実行して、２色のトナー像を形成する。２回転の後、２色のトナー像を転写されたシートＰは、転写ドラム３４を離れ、定着部４０へ搬送される。

定着部４０は、ローラやベルトの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータなどの熱源を内蔵し、前記作像部３０によってトナー像が転写された転写材シートＰ上のトナーを、熱と圧力によって溶解、定着させる。

給紙／搬送部５０は、シートカセットやペーパーデッキに代表されるシート収納庫５１、５２を一つ以上持っている。前記プリンタ制御部１００の指示に応じてシート収納庫５１、５２に収納された複数のシートＰの中から一枚分離し、作像部３０、定着部４０へ搬送する。シートＰは作像部３０の転写ドラム３４に巻き付けられ、２回転した後に定着部４０へ搬送される。２回転する間に前述のグレイ、ブラックのトナー像がシートＰに転写される。また、シートＰの両面に画像形成する場合は、定着部４０を通過したシートＰを再度作像部３０へ搬送する搬送経路を通るように制御する。

プリンタ制御部２００は、ＭＦＰ全体を制御するＭＦＰ制御部１００と通信して、その指示に応じて制御を実行する。同時に、前述のスキャナ、レーザ露光、作像、定着、給紙／搬送の各部の状態を管理しながら、全体が調和を保って円滑に動作できるよう指示を行う。

［ＭＦＰシステム構成］
図２に、本実施例の画像形成装置を構成するＭＦＰシステム構成を示す。

本実施例にて、画像形成装置１は、複数の機能を備えた画像形成部１Ａを備えている。つまり、画像形成装置１を構成するＭＦＰシステムは、装置内部に複数のジョブのデータを記憶可能なハードディスク等のメモリを具備している。また、スキャナ部１０から出力されたジョブデータに対し該メモリを介してプリンタ部（即ち、画像形成部１Ａ）でプリント可能にするコピー機能を備えている。更には、コンピュータ等の外部装置から出力されたジョブデータに対し該メモリを介してプリンタ部１Ａでプリント可能にするプリント機能等の機能をも具備している。

画像形成装置１は、紙原稿などの画像を読み取り、読み取られた画像データを画像処理する入力画像処理部３０１と、ファクシミリなどに代表される電話回線を利用した画像の送受信を行うＦＡＸ部３０２と、を備えている。また、ネットワークを利用して画像データや装置情報をやりとりするＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）部３０３を備えている。更に、外部装置と画像データなどの情報交換を行う専用インターフェース部３０４、或いは、ＵＳＢインターフェース（ＵＳＢＩ／Ｆ）部３０５を備えている。ＵＳＢインターフェース（ＵＳＢＩ／Ｆ）部３０５とは、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）メモリ（リムーバブルメディアの一種）に代表されるＵＳＢ機器と画像データなどを送受するものである。

そして、ＭＦＰ制御部１００では、ＭＦＰの用途に応じて画像データを一時保存したり、経路を決定したりといった交通整理の役割を担っている。

次に、文書管理部４０１は、複数の画像データを格納可能なハードディスク等のメモリを具備している。例えば、画像形成装置１が具備する制御部（例えばＭＦＰ制御部１００のＣＰＵなど）２００が主体となって、以下のような複数種類の画像データを、前記ハードディスクに複数格納可能に制御する。例えば、入力画像処理部３０１からの画像データや、ＦＡＸ部３０２を介して入力されたファクシミリジョブの画像データや、ＮＩＣ部３０３を介して入力されたコンピュータ等の外部装置からの画像データが挙げられる。また、専用Ｉ／Ｆ部３０４やＵＳＢＩ／Ｆ部３０５を介して入力された様々な画像データ等がある。そして、該ハードディスクに格納された画像データを適宜読み出して、プリンタ部１Ａ等の出力部に転送して、該プリンタ部１Ａによるプリント処理等の出力処理を実行可能に制御する。又、操作部３０６を介してのオペレータからの指示により、ハードディスクから読み出した画像データを、コンピュータや他の画像形成装置等の外部装置に転送可能に制御する。

画像データを文書管理部４０１に記憶する際には、必要に応じて、画像データを圧縮して格納したり、逆に圧縮して格納された画像データを読み出す際に元の画像データに伸張して戻したりするなどの処理に対して圧縮伸張部４０２を介して行っている。また、データがネットワークを経由する際には、ＪＰＥＧ、ＪＢＩＧ、ＺＩＰなど圧縮データを使用することも一般に知られており、データがＭＦＰに入った後、この圧縮伸張部４０２にて解凍（伸張）される。

また、リソース管理部４０３は、フォント、ガンマテーブルなど共通に扱われる各種パラメータテーブルなどが格納されており、必要に応じて呼び出すことができると共に、新しいパラメータテーブルを格納したり、修正して更新したりすることができる。

次に、ＭＦＰ制御部１００では、ＰＤＬデータが入力された場合には、ＲＩＰ部５０１でＲＩＰ（ＲａｓｔｅｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）処理を施す。また、プリントする画像に対して、必要に応じて出力画像処理部５０２でプリントのための画像処理を行ったりする。更に、その際に作られる画像データの中間データやプリントレディデータ（プリントのためのビットマップデータやそれを圧縮したデータ）を必要に応じて、文書管理部４０１で再度格納することもできる。

そして、画像形成を行うプリンタ部１Ａに送られる。プリンタ部１ＡでプリントアウトされたシートＰは、後処理部６００へ送り込まれ、シートＰの仕分け処理やシートＰの仕上げ処理が行われる。

（１）複写原稿（地紋画像の複写物）の出力処理
本発明に係わる複写出力時の概略処理フローを図３に示す。リーダーから入力された画像データは、スキャナの面内ムラを補正するシェーディング補正部、リーダーの輝度信号を濃度信号に変換するＬＯＧ変換部、原稿の複写かぶりを防止する為の下地飛ばしＬＵＴを介し、出力画像処理部５０２の分版部へ送られる。

下地飛ばしＬＵＴは、図７のように低濃度領域の入力信号を濃度ゼロと変換し、下地の信号を拾わないように入出力変換するものである。下地を飛ばすＬＵＴ（図７）やハーフトーニング部でディザ処理がかかり、消えるもしくは原稿のドットよりも小さく再現される。

下地を飛ばすＬＵＴとは、複写機の標準モードに搭載されている機能である。原稿に対して忠実に再現しようとすると、原稿の紙の色、しわやカール、折り目などにも色が付いてしまい、画像品位が落ちる。さらにいうと、必要で無い部分にトナーを使用するため、ランニングコスト的にも利点が無い。この下地飛ばし機能は入力画像処理部３０１にあり、ＬＵＴと呼ばれる１次元の入出力関係のテーブルを図７のようにハイライトを出にくくすることによって実現される。

なお、図７は横軸が原稿の濃度０．０４を信号値０に、濃度１．６を信号値２５５に規格化して表示している。縦軸が変換後の出力信号で、２５５はプリンタの最大濃度である１．５に規格化している。ハイライト部で出力値が０に張り付いているのが特徴である。
読み取り濃度がプリンタの最大濃度よりも大きいが、原稿はプリンタからの出力物だけでなく、印刷物や写真などの原稿も存在する。そのため、プリンタよりも広い読み取り領域がある。

下地飛ばしＬＵＴは、リーダーから読み取られた輝度信号をＬＯＧ変換して濃度情報に変換したあとに実行される。上記のＬＵＴまで、入力画像処理部３０１で処理される。本実施例では、リーダ入力信号が３２以下のものを濃度ゼロに変換し、入力信号が３２以上のものは階調がリニアになるように出力変換する。本実施例では、リーダ入力信号が３２以下のものを飛ばす構成になっているが、この値に限定されるものではなく、適宜、設定可能である。

グレイトナー及びブラックトナーの両方で画像形成する場合は、分版部でブラック（Ｋ）用合成部とグレイ用合成部に送られる。ここで、地紋画像を形成しない場合は、Ｋ用合成部とグレイ用合成部では地紋は合成されず、プリンタ階調補正部に送られた後、中間調処理部に送られる。プリンタ階調補正部は、経時変化や温湿度変化などに応じてプリンタの階調を補正するプリンタ階調補正するものであり、中間調処理部は、擬似中間調処理と呼ばれるハーフトーニング（ディザ処理）を実行する。複写画像ならびに地紋形成指示のないプリントの場合、図４の元画像から処理が開始される。すなわち、図４の地紋処理（合成部を含む）は実行されない。

（２）オリジナル原稿（地紋画像）の出力に関して
本実施例の画像形成装置の地紋画像の出力処理に関して説明する。本実施例では、後述するが、ブラックトナーのみを用いて地紋画像を形成する簡易地紋モード（第２モード）と、ブラックトナー（明度の低いトナー）とグレイトナー（明度の高いトナー）を用いて地紋を形成する高品位地紋モード（第１モード）を有する（表１参照）。

図４の地紋画像処理ブロック図を用いて、出力画像処理部５０２で実行される地紋処理を詳細に説明する。

出力画像処理部５０２には、プリンタドライバから指示された地紋生成条件を解析するための地紋情報解析部、サイズ等を加味し元画像を作成する画像生成部を有する。画像生成部は、作成された画像を所望の濃度で出力されるように潜像部及び背景部の階調補正を行う潜像部階調補正部ならびに背景部階調補正部を有している。画像が生成された出力画像処理部５０２は、潜像部ならびに背景部の階調補正を実行させる。このブロックでは、エンジンの環境変動や耐久劣化によって濃度が変化した場合にエンジン特性に合わせたテーブルが更新される。特開２００５−９１７３０号公報に記載されたキャリブレーションはこの階調補正部のＬＵＴを変更している。本実施例では背景部がグレイトナーであるため、グレイトナー用のＬＵＴが必要である。なお、ＬＵＴはトナー色毎に設けられている。処理時はＨＤＤやメモリ等（不図示）から読み出して階調補正を実行する。

次に、背景部と潜像部は、それぞれに設けられたディザ処理部にてディザ処理を行う。このブロックは簡易地紋と高品位地紋とで異なり、その条件に適したディザマトリクスを読み出し、ディザマトリクスを用いたディザ処理法（特開平５−１６７８１０号公報参照）を用いてディザ処理が行われる。なお、このディザマトリクスは２値のマトリクスになっている。入力は濃度情報を０〜２５５に割り当てた多値の信号であったが、ディザ処理を実行したあとは、０と２５５しか存在しない。後述する背景部や潜像部の線数を変更するためには、このディザ処理部を変更する必要がある。

高品位地紋を選択された場合には、背景部はグレイ用のディザ処理を実行する。色によってその後のフローが異なる。

簡易地紋であればブラックトナーのみであるので、ブラック（Ｋ）用選択部に処理が移る。高品位地紋であればブラックトナー及びグレイトナーが使用されるため、Ｋ用選択部、グレイ用選択部に処理が移る。

潜像部文字情報入力部は、プリンタドライバで指示された潜像部に埋め込む文字情報を入力しＫ用選択部及びグレイ用選択部に情報を伝える。

高品位地紋である場合、潜像部としてＫ用選択部に潜像形成を指示し、背景部としてグレイ用選択部に背景形成を指示し、それぞれ実行する。基本的には、潜像部と背景部は排他的な関係であり、潜像を打った場所には背景部は形成しない。

簡易地紋である場合は、Ｋ用選択部にのみ情報を送り、潜像部と背景部をブラックで形成するよう指示し、Ｋ用選択部が実行する。

また、潜像部に形成する文字情報を入力する潜像部文字情報入力部と、文字入力情報をもとに形成する色を選択する選択部（Ｋ用選択部及びグレイ用選択部）、通常画像と重ね合わせる合成部（Ｋ用合成部及びグレイ用合成部）を有する。通常画像の画像信号は分版部に送られ、必要に応じて画像を分版される。分版部は、入力画像を解析し、２色データ（マルチチャンネル設定）であればグレイとブラックとに分版を行う。分版後のデータを各合成部に送り、地紋が形成されている上に通常画像を重ねる。通常画像が形成されている部分には地紋（背景部潜像部ともに）は形成されず、画像が無い部分に地紋を形成するよう、通常画像と地紋とを合成する。

合成された各トナーの画像は、それぞれのプリンタ階調補正部にて階調補正される。通常画像が所望濃度で出力させるための処理で、２値化済みの地紋部分については無関係である（信号は変化しない）。

中間調補正部も同様に二値化済みであるため、地紋部分には関係ない。通常画像のみ影響する。なお、Ｋ用ディザ処理では、線数が１４１ｌｐｉ、グレイ用ディザ処理は１６６ｌｐｉとしている。本実施例では通常画像の線数は上記設定にしているが、この限りではなく、適宜設定可能である。また、通常画像の線数は地紋画像と同じでも異なっていてもなんら問題ない。

中間調処理部にてディザ処理された地紋画像の画像信号は、ＭＦＰ制御部１００を介しプリンタ部１Ａへと送られる。

［地紋画像の色材］
以下、本発明の特徴部分について説明する。

本発明の画像形成装置は、地紋画像のうち複写されることで濃度が相対的に濃くなる潜像部を、無彩色もしくは同一色相で明度の異なる現像剤のうち、より明度の低い現像剤（濃トナー）にて画像形成可能となっている。また、地紋画像のうち複写されることで濃度が相対的に薄くなる背景部を、無彩色もしくは同一色相で明度の異なる現像剤のうち、より明度の高い現像剤（淡トナー）にて画像形成可能となっている。即ち、本実施例の画像形成装置では、制御手段としてのＭＦＰ制御部１００にて、潜像部を濃トナーで画像形成し、背景部を淡トナーで画像形成するように制御可能となっている。

本実施例の画像形成装置では、淡トナーは最大濃度が０．６のグレイトナーであり、濃トナーは最大濃度が１．５のブラックトナーである。上記構成をとることにより、高品位な地紋画像を形成することができる。

ここで、高品位な地紋画像とは、潜像部と背景部の濃度がオリジナル原稿（地紋プリント）では同一濃度であって、潜像部と背景部の線数差（隣接する孤立ドットの重心間距離のうち最小距離）が小さいものである。かつ、複写物（地紋画像をコピーした結果）の潜像部と背景部の濃度のコントラストが大きい画像のことである。

オリジナル原稿の潜像部と背景部の線数の差分は小さければ小さいほど潜像部と背景部の画像の特性が近づく為、オリジナル原稿時の潜像部だけ浮かび上がって見えることを抑えることができ、高品位な地紋画像となる。

［地紋画像形成の原理］
以下、本実施例の画像形成装置の地紋画像を形成するための構成、並びに地紋画像の原理ついて説明する。

従来技術で述べたように、複写機は高線数のパターンを再現することができない。この現象は、複写機のリーダーの解像力（ＭＴＦ）、画像処理手法（下地飛ばし機能）、ハーフトーニング、画像形成装置の解像能力等の要因から発生する現象である。本実施例では、リーダーＭＴＦと下地飛ばし機能により複写抑制地紋の特性を得ている。

本実施例で使用したリーダーのＭＴＦ特性（解像力特性）を図６に示す。横軸に線数、縦軸に最大輝度（紙）最小輝度（最大濃度部）のコントラストを１．０としたときのリーダーの解像力を示している。

リーダーＭＴＦが低下すると、孤立ドットがボケて（濃度が低い画像として）読みとられる。この特性を利用し、オリジナル原稿時に地紋画像を同一濃度で画像形成する際に、背景部は孤立ドットがボケやすい高線数領域にて画像形成し、潜像部は孤立ドットがボケにくい低線数領域にて画像形成すれば複写時には背景部のみ画像を消失することができる。リーダーのＭＴＦ特性はレンズの硝材特性（磨き度合いや材料特性など）やミラーの平面度で、像面湾曲、色収差、拡散光の増加、透過性などが影響しあい、最終的な解像力が決まる。リーダーＭＴＦを変更する方法としては、特開平１１−１９１８３０号公報に記載されているため説明は省略する。

［スキャナ部］
本実施例のスキャナ部（リーダ部）１０について説明する。本実施例でのグレイトナー及びブラックトナーのリーダーＭＴＦ特性（リーダ解像力）を図９に示す。線数が３００ｌｐｉでコントラストがブラックトナーで０．３、グレイトナーで０．１となるリーダーである。リーダーの解像力としては、３００ｌｐｉで０．５以下が望ましい。それ以上になると飛ばしたい背景部のドットもボケずに再現することになる。

また、図１０は、濃度が０．１５となるようにブラックトナー及びグレイトナーにて線数を変更してオリジナル画像形成し、そのオリジナル原稿を複写したときの濃度を示した図である。横軸に線数、縦軸に濃度値を示す。ブラックの場合、１６６ｌｐｉまでは十分な複写再現能力がある。一方、２００ｌｐｉを越えると薄くなっており、２６８ｌｐｉでは全く再現されていない。ちなみに紙の濃度は０．０４であった。

本実施例のリーダーの解像度は、６００ｄｐｉである。リーダ解像力としては、３００ｄｐｉ以上が望ましい。それ以下であると、ドットが大きく線数が低い潜像部もデジタル的にボケてしまい、濃度低下する可能性があるためである。

解像度とは、どれだけ細かいエリアの画像情報を信号でやり取りできるかを表した数値である。解像力とは、実際にどれだけ読取り能力がどれくらいあるのかを表した数値である。例えば、リーダー（解像度６００ｄｐｉ）に高精細チャートを読み込ませると、３００ｌｐｉのパターンでコントラスト比０．３〜０．５付近のリーダーが多い。コントラスト比とは、２ｃｍ角程度の白と黒のパッチの読取り値差を１としたとき、所望ラインのコントラスト比（３００ｌｐｉチャートのコントラスト／２ｃｍ角程度の白と黒のパッチコントラスト）のことで、コントラスト比が低いほどボケてみえる。上記３００ｌｐｉとは６００ｄｐｉの１画素ライン１スペースのパターンである。コントラスト０．３という値は、ディザ処理などで２値化した際、上記パターンは復元できない。

なお、高精細チャートは、６００ｄｐｉの１画素ライン１画素スペースを完全に白と黒とで形成されたＤＤＣＰ（コニカミノルタ社製ＤｉｇｉｔａｌＫｏｎｓｅｎｓｕｓＰｒｏ等）で作成することができる。また、フイルムセッター（大日本スクリーン製造株式会社製ＧＥＮＡＳＥＴＴ等）で作成することもできる。

［地紋パラメータ］
本実施例の画像処理部は、表１の出力条件で画像処理を行なっている。即ち、背景部の線数は、１９０ｌｐｉであり、潜像部の線数は１６６ｌｐｉとした。また、濃度は０．１５となるようにしている。また、地紋形成モードは高品位地紋と簡易地紋の二つのモードを有し、オペレータが適宜選択可能となっている。

図１１に表１の出力条件にて地紋画像を形成したときの高品位地紋と簡易地紋のドット配置の概略図を示す。黒いドット一つ一つが孤立ドットである。

図８は、表１の高品位地紋の条件で画像形成したときの、背景部と潜像部の孤立ドットの断面図である。横軸は位置（画素）、縦軸は本実施例のリーダーで読み込んだときの入力信号を入力画像処理部３０１内のＬＯＧまで実行した値で規格化されていた情報を濃度表示したものである。

リーダー部１０からの信号値を元に濃度変換したものであり、ミクロ的な濃度を表している。（図１１の潜像部及び背景部の孤立ドットをリーダで読み込んだときの各画素位置の濃度分布を表している。）

図８のようにリーダによって読み込まれる濃度信号は、リーダの解像力特性の影響により、潜像部も背景部もミクロ的に見ると、マクロ濃度よりも大きい濃度を有する部分がある。また、ミクロ的には各画素ごと濃度分布をもっている。

以下、リーダーからの信号値から読取り解像度ごとの濃度を表現する際には、ミクロ濃度と表記する。

図８の符号（１）は潜像部のドット径を示す。（複写時にトナーが乗る領域に相当する）読み込まれた潜像部を形成するドットのミクロ濃度最大値（符号（２））と紙の下地（ミクロ濃度０．０４）の半分の値で区切られたドット径である。符号（４）は背景部のドット径である。径の算出方法は符号（１）と同じであり、グレイトナーを使用している背景部のドット径が大きい。

図８に示すように、背景部のグレイドットはエッジの傾きがなだらかで、ブラックドットは急峻である。グレイドットは下地との濃度差が少なく、紙から回り込まれる光（リーダーの光源からの光）を一部透過してボケる領域（濃度低下する領域）が多くなる。そのため傾きがなだらかになる。

図７に、本実施例のリーダの入出力特性（下地飛ばしＬＵＴと呼ぶ）を示す。リーダの入出力変換は入力画像処理部３０１にて変換される。図７のように入力信号３２レベル付近は濃度ゼロとして変換される。（入力信号３２は、濃度０．２５に相当している。）

このような設定にすることで、図８のグレイドットは下地飛ばしＬＵＴによってすべて消去される構成となっている。一方、図８のブラックドットは下地飛ばしＬＵＴを用いてもほとんど消去されることはない。技術的には、下地とばし領域を高濃度域まで広げれば、濃度０．２５を超える背景部も飛ばすことができる。しかしながらこのようなＬＵＴを使用すれば、地紋以外のコピー画質を維持できない。ハイライト部分が飛びすぎる画像になってしまう。よって、背景部は濃度０．２５以下とする。

そして、下地飛ばしＬＵＴにて変化された出力信号は出力画像処理部５０２に移行して（図４の元画像）にＫ用階調補正部、Ｋディザ処理によって２値信号（トナー形成するか否かの信号）に変換される。なお、本実施形態では複写出力はブラックのみで形成する。よって分版部はプリント出力時のみ動作する（通常プリントを含む）。

［地紋画像のマクロ濃度］
上記のドット特性は、小さなドットであるため消去可能な構成である。さらに大きいドットになると、ドットの中心は最大濃度である０．６（グレイトナーの場合）に近づき、消去することができない。ドット径が大きくなるとは網点面積率が高くなることであり、必然的にマクロ濃度が上がる。本実施例では、地紋画像のマクロ濃度は０．１５としたが、これに限定されない。地紋画像のマクロ濃度としては濃度０．１２〜０．２５が好ましい。

地紋画像の濃度が０．１２〜０．２５の間でも図１０の関係が成り立っていた。上記濃度の範囲外である濃度０．１０では、潜像部の濃度も目立たない。濃度０．３では背景部の濃度も再現され、コントラストの低い画像となる。

［背景部と潜像部の線数に関して］
本発明者らは潜像部と背景部の複写濃度差が異なる画像を作成し、一般者に対して主観評価を実施した。その結果、濃度０．０８以上があれば濃度の差がはっきり（潜像部が顕在化すること）し、十分な地紋効果（複写抑止効果）が得られることが分かった。

そこで、複写原稿の潜像部と背景部の濃度差が０．０８以上となるように潜像部と背景部の線数を設定している。具体的に本実施例では、背景部（１９０ｌｐｉ）をグレイトナーにし、潜像部（１６６ｌｐｉ）をブラックトナーにしている。このため、複写原稿の背景部と潜像部との濃度差は０．０８となっている。

ここで、潜像部と背景部の線数は上記に限定しない。例えば、地紋で使用する濃度０．１２〜０．２５付近の濃度域では、複写画像で０．０８以上の濃度差となるように線数の選択を適宜行えばよい。また、高品位地紋時の潜像部と背景部の線数差としては、ブラックトナーのみを使用した簡易地紋時の潜像部と背景部の線数差よりも小さく設定している。これによって、オリジナル原稿時の潜像部の浮き上りを抑制している。

このように本実施例の構成では、グレイトナー（淡色トナー）の方がＭＴＦ特性がブラックトナー（濃色トナー）に比べて低下している為、潜像部と背景部の線数差を小さくしても複写原稿の潜像部と背景部の濃度コントラスト差が充分に確保することができる。

一方、比較例としてグレイトナー若しくはブラックトナー単体で画像形成する場合を考える。潜像部と背景部をいずれもグレイトナー（淡トナー）のみで画像形成した場合、複写原稿の潜像部と背景部の濃度差（コントラスト）は約０．０２である。また、潜像部と背景部をいずれもブラックトナー（濃トナー）で形成した場合、複写原稿の潜像部と背景部の濃度差（コントラスト）は約０．０３である。このように、背景部を淡トナー、潜像部を濃トナーにて画像形成することで、複写時の潜像部と背景部のコントラストを大きくすることができる。言い換えると、濃トナーもしくは淡トナーのみで地紋形成した場合に比べて、潜像部と背景部の線数差を小さくしても複写時の潜像部と背景部のコントラストを大きくすることができる。

［最大濃度条件］
また、本実施例では淡トナーの最大濃度を０．６、濃トナーの最大濃度を１．５で説明したがこれに限定されない。

各色の着色剤である顔料（カーボンブラック）の入れ目量を調整し、ベタ濃度をさせ、複写ＭＴＦを測定した結果、表２の最大濃度条件ならば、同様の効果を得ることができた。

［地紋設定について］
出力画像処理部５０２で生成される地紋の条件指示は、図５のプリンタドライバのプロパティ画面内にある「スタンプ／地紋設定」で行われる。プリント時、通常は、地紋チェックボックスはチェックされていない。ユーザが地紋チェックボックスにチェックを入れると、「簡易地紋」か「高品位地紋」かのどちらかを選択可能となっている。そのあと、複写時に浮き出させる文字を選択する。「その他」を選択された場合には、テキストボックス（不図示）が表示され、そこに記述された文字を地紋の潜像部にて再現させる。

地紋設定部で設定可能な「高品位地紋」と「簡易地紋」の出力条件を表１に示す。

本実施例の特徴は、「高品位地紋」を選択された際、背景部にグレイトナーを、潜像部にブラックトナーを使用している点にある。なお、地紋チェックボックスをチェックされると自動的に「高品位地紋」、「ＣＯＰＹ」が選択される。その他の条件で出力したい場合は、ユーザがプリントアウト時にその他の項目を選択すればよい。

［フロー］
以下、図１２フローチャートを用いて本実施例の出力の流れを説明する。

ユーザがプリンタドライバのプロパティ画面（図５）で地紋プリントが指示された印刷ジョブを入力した画像形成装置は、地紋プリントを実行するか、通常のプリントを実行するかの判断を行う（ＳＴＥＰ１）。地紋プリントが選択された場合（ＳＴＥＰ１でＹｅｓ）、画像形成装置は設定パラメータを変更したかを確認する（ＳＴＥＰ２）。変更が必要ない（ＳＴＥＰ２でＹｅｓ）と指示された画像形成装置は、表１に示した設定一覧を呼び出し（ＳＴＥＰ３）、出力画像処理部に指示を出し、埋め込み文字や画像を指示する（ＳＴＥＰ４）。

ＳＴＥＰ１で地紋プリントを指示されなかった出力依頼は、通常のプリント動作に移る（ＳＴＥＰ６）。

ＳＴＥＰ２で簡易地紋を変更した場合には（ＳＴＥＰ２でＮｏ）は、地紋条件を変更する（ＳＴＥＰ７）。設定後、潜像部に埋め込む文字を指示する（ＳＴＥＰ４）。

ＳＴＥＰ４で指示を受けた出力画像処理部は、地紋プリント動作に移る（ＳＴＥＰ５）。

各種プリントを実行し（ＳＴＥＰ５、６）、終了する。

以上説明してきたように、本実施例によると、地紋の背景部をグレイトナーで形成し、潜像部を従来のブラックトナーで形成する。こうすることによって、背景部と潜像部の線数差をなるべく少なくすることができ、オリジナル原稿での地紋の目立ち度合いを最小限に抑えることができた。

実施例２
ここでは、ユーザビリティーを向上した最適実施例を示す。

実施例１で示したように。表２の範囲内ならば地紋システムとして十分特性をもつ。ただし、表２の範囲内を自由に変更できたとしても、どのような目的で変更するのかはユーザーにとってわかりにくい。そこで本実施形態では、直感的にわかりやすい設定をユーザーが行った後、地紋の詳細条件は画像形成装置が変更する仕組みとした。

図１３に示したように、ユーザが行う地紋の設定は以下の３つのみである。
・高セキュリティー
・原稿の見栄え（実施例１の高品位地紋）
・トナー消費量低減

「高セキュリティー」が選択された場合、実施例１の高品位地紋に比べ、マクロ濃度を０．２に上げた。また潜像部を１０６ｌｐｉに変更している。マクロ濃度を上げた場合、複写された潜像部の濃度が０．２程度に上がる。一方、背景部はグレイの色材ならびに２００ｌｐｉに上げている。この条件であればドットは飛ばされるため、複写画像は約０．１６程度の濃度差（背景部０．０４、潜像部０．２の濃度）が発生する。そのため地紋複写画像の潜像部と背景部の濃度コントラストは大きくなり、複写抑制効果を強化することができる。

「原稿の見栄え」を選択した場合には、実施例１の高品位地紋モードと同じ設定になる。高セキュリティーに比べ濃度が低いのは、地紋が濃い場合、地紋以外の通常画像を邪魔することになり、見えにくくなるためである。

「トナー消費量低減」が選択された場合、実施例１の簡易地紋の条件よりも薄くすることで、トナーの消費量を落とす。グレイを採用しないのも、ブラックを使用すればドット径を小さくすることができ、消費量が減る為である。

以上のように、ユーザごとの使い方、若しくは、そのＪＯＢの重要性に応じて上記３モードを選択すればよい。出力画像処理部５０２の地紋情報解析部は、上記モードに応じて地紋条件を変更する。濃度の変更は、画像生成部で行う。線数の変更は、潜像部ディザ部ならびに背景部ディザ部で実行される。なお、このディザが変更される場合には、プリンタでの階調再現性も変化する為、前段の潜像部階調補正や背景部階調補正に含まれるテーブルも連動して変更する必要がある。線数は変更せず、濃度のみを変更する場合は、階調補正部内のテーブルを変更する必要はない。

以上説明したように、本発明によると、背景部を薄い色材で、潜像部を濃い色材で形成することにより、複写時の地紋再現性が向上し、偽造抑止パターンとして効果を発揮することができ、より高品位な地紋画像を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を示すＭＦＰの概略構成図である。ＭＦＰの画像処理部の詳細を示すブロック図である。コピー画像処理の流れを示すフロー図である。出力画像処理部の詳細を示すブロック図である。実施例１のプリンタドライバの地紋設定部を示す図である。ブラックのリーダーＭＴＦを示す図である。下地飛ばしＬＵＴを示す図である。ドットプロファイルを表す図である。ブラックとグレイのリーダーＭＴＦを示す図である。線数と複写濃度との関係を示す図である。本実施例と従来例における潜像部と背景部のドット構成を説明する図である。本発明の実施例１を説明するフローチャートである。実施例２のプリンタドライバの地紋設定部を示す図である。従来例のプリンタと複写機と地紋の関係図である。従来例における地紋プリント物とその複写物の濃度の関係図である。

符号の説明

１画像形成装置
１Ａプリンタ部（画像形成部）
１０スキャナ部
２０レーザ露光部
３０作像部
３１感光ドラム（像担持体）
３３現像装置
３３Ａ、３３Ｂ現像ユニット
１００ＭＦＰ制御部
２００制御部
５０２出力画像処理部

Claims

感光体上の静電像を濃トナーで現像する第一現像手段と、感光体上の静電像を濃トナーと同一色相で明度の高い淡トナーで現像する第二現像手段と、を備え記録材上に淡トナー像と濃トナー像を形成可能な画像形成手段と、
記録材上に形成されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
潜像部と前記潜像部と孤立ドット径が異なるも視認濃度が略同一の背景部から成り、スキャナの読み取り解像度の限界を利用して、複写物の前記背景部に対応する領域の濃度が前記潜像部に対応する領域の濃度よりも相対的に低くなることで複写原稿であることを示す潜像が顕在化させる地紋画像を出力可能な画像形成装置であって、
前記潜像部を濃トナーで形成し、前記背景部の孤立ドット径を前記潜像部よりも小さくすると共に、前記背景部を淡トナーのみを用いて形成することを特徴とする画像形成装置。
地紋画像の前記背景部を淡トナーのみ、前記潜像部をトナーのみで形成する第１モードと、地紋画像の前記背景部と前記潜像部の両方を濃トナーのみで形成する第２モードと、を選択可能に実行可能であって、
前記第１モードで記録材に出力される前記背景部の淡トナーで形成される孤立ドットの径は、前記第２モードで記録材に出力される前記背景部の濃トナーで形成される孤立ドットの径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
地紋画像の前記背景部を淡トナーのみ、前記潜像部を濃トナーのみで形成する第１モードと、地紋画像の前記背景部と前記潜像部の両方を濃トナーのみで形成する第２モードと、を選択可能に実行可能であって、
前記潜像部で形成される孤立ドットの重心間距離の最小距離と、前記背景部で形成される孤立ドットの重心間距離の最小距離との差分が前記第２モードの時よりも前記第１モードの時の方が小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
地紋画像の前記背景部を淡トナーのみ、前記潜像部を濃トナーのみで形成する第１モードと、地紋画像の前記背景部と前記潜像部の両方を濃トナーのみで形成する第２モードと、を選択可能に実行可能であって、
前記第１モードで出力する地紋画像の濃度は前記第２モードで出力する地紋画像の濃度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記定着手段により記録材上に０．５ｍｇ／ｃｍ ² の濃トナーを定着した後の光学濃度は１．２以上、かつ、記録材上に０．５ｍｇ／ｃｍ ² の淡トナーを定着した後の光学濃度が０．８以下となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。