JP5312186B2 - 原稿読取装置 - Google Patents
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Description
本発明は、透明トナー像が形成された原稿を読み取る原稿読取装置に関する。
電子写真式の複写装置において、透明トナーを用いることによって、光沢感のある画像を形成することが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。特許文献1は、読み取った原稿画像内の非文字領域を判定し、非文字領域に対して透明トナーによる画像形成を行うことを提案している。また、特許文献2は、読み取った原稿画像を分析し、プレゼンテーション用の資料のグラフや図の領域には透明トナーによる画像形成を行わず、写真画像の領域には透明トナーによる画像形成を行うことを提案している。このように、原稿画像の特徴に応じて、必要とされる領域に透明トナーによる画像形成を行うことは提案されている。
しかしながら、これまで提案されている複写装置では、透明トナーが形成された光沢部分と、透明トナーが形成されていない非光沢部分とを有する原稿を複写する際に、原稿の光沢部分は光沢部分として複写し、原稿の非光沢部分は非光沢部分として複写することはできなかった。このような複写を可能とするためには、透明トナー像が形成された原稿を読み取って、読み取るべき原稿上の透明トナー像を抽出することが必要である。
上記課題を解決するため、本発明は、原稿読取位置に可視光及び赤外光を照射する照射手段と、前記原稿読取位置上の原稿から反射された可視光及び赤外光の画像を読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取られた可視光の画像及び赤外光の画像に基づいて、原稿上の透明トナー像を抽出する抽出手段と、を有することを特徴とする原稿読取装置を提供するものである。
本発明によれば、透明トナー像が形成された原稿を読み取って、透明トナー像を抽出することができる。そして、原稿上の透明トナー像を透明トナーでシートに画像形成することが可能となる。
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置は、原稿を読み取るリーダ部(原稿読取装置)Aと、リーダ部Aで読み取った原稿を電子写真方式により出力するプリンタ部Bを有する。
リーダ部Aの原稿台ガラス102上(原稿読取位置上)に置かれた原稿101は、光源103によって照明される。光源103は、可視光(380nm〜750nm)及び赤外光(750nm〜2500nm)を発光する。原稿101からの可視光の反射光はミラー111、112、113、レンズ114、ハーフミラー116を介して、撮像素子(CCDセンサ)105に結像する。原稿101からの赤外光の反射光はミラー111、112、113、レンズ114、ハーフミラー116を介して、撮像素子(CCDセンサ)115に結像する。ハーフミラー116は赤外光を反射し、可視光を透過する。
CCDセンサ105は、三列に配置されたCCDラインセンサから構成され、可視光を受光したそれぞれのCCDラインセンサは、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の色成分信号を生成する。CCDセンサ115は、赤外光を読み取り可能なCCDラインセンサであり、赤外光を受光したCCDセンサ115は赤外光成分の信号を生成する。
光源103及びミラー111を有する読取光学系ユニット109は原稿台ガラス102に沿って移動することにより、原稿台ガラス102上の原稿101を読取走査する。原稿の読取走査は、読取光学系ユニット109を所定位置で静止させ、不図示の原稿搬送装置により原稿を原稿読取位置上で移動させることによって行ってもよい。原稿台ガラス102上の原稿からの反射光を受光したCCDセンサ105及び115は、原稿101の画像を順次ライン毎の電気信号(画像信号)に変換し、出力する。CCDセンサ105及び115によって得られるライン毎の画像信号は、リーダ画像処理部108によって画像処理された後に、プリンタ部Bのプリンタ制御部110へ送られる。プリンタ制御部110は、リーダ画像処理部108から受信した画像信号に応じた画像をシート上に形成するべくプリンタ部Bを制御する。
原稿台ガラス102の隣には、原稿101の一辺を当接させて原稿101の斜め配置を防ぐ位置決め部材107が配置されている。また、位置決め部材107の下方には、CCDセンサ105の白レベルを決定し、CCDセンサ105及び115の主走査方向(撮像素子配列方向)のシェーディング補正を行うための基準白色板106が配置されている。
ここで、本実施形態の画像形成装置に赤外光を受光するためのCCDセンサ115を設けている理由について説明する。図2は、トナーの赤外光吸収率とトナー載り量の関係、及び、トナー像が形成された原稿からの赤外光反射輝度とトナー載り量の関係を示すグラフである。有色トナーは溶融性及び結着性に優れたポリエステル樹脂に着色剤等を混ぜ込んだものである。透明トナーもポリエステル樹脂でできているが、着色剤は混ぜ込んでいない。ポリエステル樹脂の一例としては、ジオール化合物とジカルボン酸とから合成される分子の主鎖にエステル結合を有する高分子化合物が挙げられる。なお、本実施形態の説明における有色トナーとは、黒トナーを含むものとし、透明トナーと区別するためにこのように呼ぶものとする。
このポリエステル樹脂は赤外光を吸収する性質を有する。上述のように、有色トナー、透明トナーともにポリエステル樹脂を含有している。従って、図2に示すように、有色トナー、透明トナーに関係なく、単位面積当たりのトナー載り量が多ければ多いほど、赤外光の吸収率が高くなる。つまり、トナー像が形成された原稿に赤外光を照射したとき、その原稿から反射される赤外光の輝度は、トナー載り量が多ければ多いほど小さくなる。この赤外光反射輝度を輝度濃度変換することにより、トナー載り量を求めることができる。このトナー載り量は、有色トナーと透明トナーのトナー載り量を表す。有色トナーが形成されていなければ、このトナー載り量は透明トナーの載り量を表し、透明トナーが形成されていなければ、このトナー載り量は有色トナーの載り量を表す。
一方、トナー像が形成された原稿に可視光を照射し、その原稿からの反射光を色成分毎(R,G,B)に読み取り、輝度濃度変換及びUCR(下色除去処理)を行う。可視光の反射光を読み取るため、原稿上の有色トナーは読み取られるが、原稿上の透明トナーは読み取られない。これにより、イエロー(Y)、マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)のトナー載り量を求めることができる。このトナー載り量は有色トナーの載り量を表す。つまり、赤外光反射輝度から求めたトナー載り量と、可視光反射輝度から求めたトナー載り量から、透明トナーの載り量を求めることができる。
図3はリーダ画像処理部108のブロック図である。CCDセンサ105から出力される画像信号R、G、Bは、アナログ信号処理回路201によりゲインおよびオフセットが調整された後、A/D変換器202により、各色8ビットのデジタル画像信号R1、G1、B1に変換される。画像信号R1、G1、B1は、シェーディング補正回路203により、色成分毎に基準白色板106の読取信号を用いたシェーディング補正が施されて、画像信号R2、G2、B2として出力される。
クロック発生部211は、一画素単位のクロックCLKを発生する。また、アドレスカウンタ212は、クロックCLKを計数し、1ライン毎に主走査アドレス信号を生成し出力する。デコーダ213は、主走査アドレス信号をデコードして、シフトパルスやリセットパルスなどのライン単位のCCD駆動信号、CCDセンサ105が出力する1ライン分の画像信号中の有効領域を表す信号VE、およびライン同期信号HSYNCを生成する。なお、アドレスカウンタ212はHSYNCでクリアされ、次ラインの主走査アドレスの計数を開始する。
CCDセンサ105を構成する各ラインセンサは、副走査方向(主走査方向に直交する方向)に互いに所定の距離を隔てて配置されているため、各ラインセンサ間に位置ずれが生じる。ラインディレイ204は、この各ラインセンサの副走査方向の空間的ずれ(位置ずれ)を補正する。具体的には、ラインセンサが、R,G、Bの順で副走査方向に配列され、この順で原稿を走査する場合、B信号に対して、G信号を1ライン分、R信号を2ライン分、副走査方向に遅延させる。これにより、原稿の同じラインを読み取ったRGB信号R3、G3、B3が得られるようにする。
入力マスキング回路205は、CCDセンサ105の各ラインセンサのカラー光学フィルタの分光特性で決まる画像信号の色空間を、所定の色空間(sRGBやNTSC等の標準色空間)に変換し、画像信号R4、G4、B4を出力する。LOG変換回路206は、ルックアップテーブルを用いて、入力マスキング回路205からの画像信号(輝度信号)R4、G4、B4(光の三原色)を、C0、M0およびY0の濃度信号(色の三原色)に輝度濃度変換する。ライン遅延メモリ207は、C0、M0、Y0画像信号を遅延させ、C1、M1、Y1として出力する。
マスキングUCR回路208は、入力されるY1、M1、C1の三原色信号から黒信号Kを抽出し、画像信号Y2、M2、C2、K2を、順次、所定のビット幅(8ビット)で出力する。ガンマ補正回路209は、プリンタ部Bの理想的な階調特性に合わせるべく、画像信号の濃度補正を行う。また、出力フィルタ210は、画像信号にエッジ強調またはスムージング処理を施し、M4、C4、Y4、K4を出力する。M4、C4、Y4、K4は、後述するプリンタ部Bの画像形成ステーションPb,Pc,Pd,Peで行われる画像形成の画像データとしてプリンタ制御部110に入力される。
一方、赤外光を読み取るCCDセンサ115から出力される画像信号IRは、アナログ信号処理回路251によりゲインおよびオフセットが調整された後、A/D変換器252により、8ビットのデジタル画像信号IR1に変換される。画像信号IR1は、シェーディング補正回路253により、基準白色板106の読取信号を用いたシェーディング補正が施されて、画像信号IR2として出力される。
LOG変換回路206は、ルックアップテーブルを用いて、画像信号(輝度信号)IR2を、濃度信号Tn1に輝度濃度変換する。ガンマ補正回路259は、プリンタ部Bの理想的な階調特性に合わせるべく、画像信号の濃度補正を行い、濃度信号Tn2を出力する。出力フィルタ260は、信号Tn2にエッジ強調またはスムージング処理を施し、信号Tn3を出力する。
演算回路261,262,263は、赤外光反射輝度から求めたトナー載り量Tn3と、可視光反射輝度から求めたトナー載り量Y4、M4,C4,K4から、透明トナーの載り量T4を求める。まず、演算回路261は、出力フィルタ210から出力されたY4、M4,C4,K4を加算し、5で除算して、Tn4を出力する。演算回路262は、Tn3からTn4を減算し、Tn5を出力する。演算回路263は、Tn5に5を乗算し、T4を出力する。このT4は、後述するプリンタ部Bの画像形成ステーションPaで行われる画像形成の画像データとしてプリンタ制御部110に入力される。このようにして、原稿上の透明トナーの載り量が求められ、原稿上の透明トナー画像は透明トナーでシート上に複写されることが可能となる。
CPU214は、RAM215をワークメモリとして、ROM216に格納されたプログラムに従って、リーダ画像処理部108及びリーダ部Aの各構成要素の制御や画像処理を行う。また、操作部217は、リーダ部Aに設けられたユーザインタフェースであり、オペレータは操作部217を介してCPU214へ指示や処理条件を入力する。表示器218は、リーダ部A及びプリンタ部Bを含む画像形成装置全体の動作状態や設定された処理条件などを表示する。
次に、図1を参照しながらプリンタ部Bについて説明する。プリンタ部Bは、中間転写体として中間転写ベルト51を用いてシート上に画像形成を行う。プリンタ部Bは、第1〜第5のトナー像を形成する画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pd,Peを有しており、図中矢印R51で示す中間転写ベルト51の回動走行方向に沿って順に配置されている。
第1〜第5画像形成ステーションPa〜Peは、順番に、透明(T),イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)の各色トナー像の形成に対応している。ここで、透明トナー(T)は、シートSに転写された状態で定着処理されると透明になるトナーである。画像形成ステーションPa〜Peは、それぞれ像担持体としてドラム形の像担持体(以下「感光体ドラム」という。)1a〜1eを有している。それぞれの感光体ドラムは、プロセススピード(周速度)で回転駆動される。
感光体ドラム1a〜1eの周囲には、その回転方向に沿って上流側から順に以下のプロセス機器が配置されている。上流側から下流へ、帯電ローラ2a〜2e、露光装置3a〜3e、現像器4a〜4e、転写部材としての一次転写ローラ5a〜5e、クリーニング装置6a〜6eが順に配置されている。露光装置3a〜3eは、画像データT4,Y4,M4,C4,K4が入力されたプリンタ制御部110によって制御され、それぞれ透明、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の潜像形成のためのレーザ露光を行う。
図4は画像形成ステーションPの構成を示す図である。画像形成ステーションPa〜Peは基本的に同一の構成であるので、図4を用いて画像形成ステーションPについて説明する。各画像形成ステーションPは回転可能に軸支された感光体ドラム1を有する。感光体ドラム1はアルミニウムなど導電性基体11とこの外周に形成された光導電層12とを基本構成とする円筒状のOPC感光体である。感光体ドラム1は、その中心にドラム支軸13を有し、支軸13を中心に矢印R1方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転する。
感光体ドラム1の上方には、帯電ローラ2が配置されている。帯電ローラ2は、感光体ドラム1表面に接触するように配置され、ドラム表面を所定の電位に均一に帯電する。帯電ローラ2は、中心に導電性の芯金21を有し、この芯金21の外周に低抵抗導電層22と中抵抗導電層23を有している。帯電ローラ2の芯金21の両端部は、軸受によって回転自在に軸支され、感光体ドラム1の支軸13と平行に配置されている。帯電ローラ2は、ばねなどの弾性部材の、感光体ドラム1に圧接する方向に付勢されている。帯電ローラ2は、その圧接力によって感光体ドラム1の矢印R1方向への回転に従動して矢印R2方向に回転する。帯電ローラ2には、電源24によって帯電バイアス電圧が印加され、感光体ドラム1の表面を均一に帯電する。
また、感光体ドラム1の回転方向に関する帯電ローラ2の下流側には、露光装置3が配設されている。露光装置3は、プリンタ制御部110からの画像情報に基づいてレーザ光をオフ/オンしながら、帯電済みの感光体ドラム1表面を走査露光する。感光体ドラム1上のレーザ光が照射された部分は電荷が除去されて、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。
また、露光装置3の下流側には現像器4が配置されている。現像器4は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容した現像容器41を有している。現像容器41の感光体ドラム1に面した開口部には、現像スリーブ42が回転自在に設置されている。現像スリーブ42内には、現像スリーブ42上に現像剤を担持させるマグネットローラ43が、現像スリーブ42の回転に対して非回転に固定配置されている。現像容器41の現像スリーブ42の下方位置には、現像スリーブ42上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層を形成する規制ブレード44が設置されている。さらに現像容器41内には、区画された現像室45及び撹拌室46が設けられている。現像容器41の上方には、補給用のトナーを収容し、現像容器41へトナーを補給する補給室47が設けられている。薄層の現像剤層に形成された現像スリーブ42上の現像剤は、感光体ドラム1と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ43の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光体ドラム1の面上を擦る状態で、現像スリーブ42に、電源48によって現像バイアス電圧を印加する。これにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが静電潜像の露光部に付着して現像し、感光体ドラム1上にトナー像が形成される。
また、現像器4の下流側で、感光体ドラム1の下方に、一次転写ローラ5が配設されている。一次転写ローラ5は、電源54によってバイアス印加される芯金52と、その外周面に円筒状に形成された導電層53によって構成されている。一次転写ローラ5の芯金52の両端部は、スプリングなどの弾性部材によって感光体ドラム1に向けて付勢されている。これにより、一次転写ローラ5の導電層53が中間転写ベルト51を介して感光体ドラム1の表面に圧接し、感光体ドラム1と中間転写ベルト51との間に一次転写部(一次転写ニップ部)Tr1が形成される。一次転写部Tr1には、中間転写ベルト51が挟まれており、電源54によってトナーの極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、これによって感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト51表面に転写(一次転写)される。
トナー像が転写された後の感光体ドラム1の表面に付着した未転写の残トナーは、クリーニング装置6によって除去される。クリーニング装置6は、クリーナブレード61及び搬送スクリュー62を有している。クリーナブレード61は、感光体ドラム1に対して所定の角度と所定の圧力で当接し、感光体ドラム1の表面に残留したトナーを回収する。回収された残トナーは、搬送スクリュー62によって排出され、廃トナーボックス65に収容される。廃トナーボックス65には、プロセスユニット毎に排出された廃トナーと、後述するベルトクリーナ60によって生じる廃トナーが、不図示の搬送経路を介して搬送される。
図1において、各感光体ドラム1a〜1eの下方には、中間転写ユニット59が配設されている。中間転写ユニット59は、中間転写ベルト51、この中間転写ベルト51が掛け渡される駆動ローラ55および従動ローラ58、二次転写対向ローラ56、一次転写ローラ5a〜5f、二次転写ローラ57、ベルトクリーナ60を有する。二次転写ローラ57は、二次転写対向ローラ56との間に中間転写ベルト51を挟持し、二次転写ローラ57と中間転写ベルト51との間に二次転写部(二次転写ニップ部)Tr2を形成する。
感光体ドラム1a〜1e上に形成された各色のトナー像は、それぞれの一次転写部Tr1にて中間転写ベルト51を挟んで対向する一次転写ローラ5a〜5eから転写バイアスを受ける。それによって、各色のトナー像は、順に中間転写ベルト51上に転写(一次転写)され、中間転写ベルト51の矢印R51方向の回転とともに二次転写部Tr2まで搬送される。一方、トナー像が二次転写部Tr2に搬送されるまでに、給紙カセット8に格納されている記録紙などのシートSは、給紙ローラ81によって給紙され、搬送ローラ82によって搬送される。レジストローラ83は、中間転写ベルト51上のトナー像とタイミングを合わせて、シートSを二次転写部Tr2に供給する。シートSには、二次転写部Tr2において、二次転写ローラ57と二次転写対向ローラ56との間に印加される二次転写バイアスによって、表面にトナー像が転写(二次転写)される。このとき、シートSに転写されることなく中間転写ベルト51上に残った二次残トナーは、ベルトクリーナ60で除去され回収される。
定着装置7は、回転自在な定着ローラ71を有し、この定着ローラ71に圧接して回転する加圧ローラ72を有する。定着ローラ71の内部にはハロゲンランプなどのヒータ73が設けられ、ヒータ73への電圧等を制御して定着ローラ71の表面の温度調節を行っている。この状態において、シートSが搬送されてくると、定着ローラ71と加圧ローラ72とは一定速度で回転し、シートSが定着ローラ71と加圧ローラ72の間を通過する際に表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱される。それによって、シートSの表面上の未定着トナー像が溶融して定着処理され、シートS上にフルカラー画像が形成される。
次に、非高光沢画像部(非光沢部分)と高光沢画像部(光沢部分)を有するシート(出力物)について説明する。ここで想定しているのは、1枚のシートの全面が高光沢となっているのではなく、1枚のシート上に非光沢部分(シートの下地等の第1の部分)と高光沢部分(第1の部分よりも光沢度の高い第2の部分)を有するものである。そして、この非高光沢部分と高光沢部分の表面性の違いが視認性の差となって現れることを利用して、高光沢部分または非高光沢部分によって画像、模様、文字等を表すことにより、出力物の付加価値を高めようとするものである。高光沢部分は、画像形成ステーションPaによって所定濃度の透明トナー像が形成された部分で、シートの下地部や、他の有色トナー像が形成された部分よりも、表面の平滑度が高いものとする。この高光沢部分は、透明トナーのみによって画像形成され、他の有色トナーは形成されていないものとする。なお、高光沢部分は透明トナーによって画像形成されたものに限られず、光沢を出すための他の表面処理やコーティングによって形成された部分でもよい。本実施形態の説明における有色画像とは、黒色画像を含むものとし、無色の高光沢画像と区別するためにこのように呼ぶものとする。
図5は、高光沢部分を含む出力物の一例であり、透明トナー像101Tとブラックトナー像101Kが形成されたシート101を示す。透明トナー像101Tは高光沢部分であり、それ以外は非高光沢部分である。このような画像は、図6(a)に示すように、光源と観察者の位置関係が正反射の位置関係にある(光の入射角αと出射角αが等しい)とき、観察者は高光沢部分101Tを鮮明に認識できる。一方、光源と観察者の位置関係が正反射の位置関係にない(光の入射角βと出射角αが異なる)とき、図6(b)に示すように、観察者は高光沢部分101Tを認識しにくい。
次に、高光沢部分を含む出力物をどのように作成するかについて説明する。図7に示すように、上述したプリンタ部Bは、パーソナルコンピュータ(PC)に接続可能であり、PC上で動作する画像編集ソフトウエアにより編集した画像をシートS上に画像形成することができる。この画像編集ソフトウエアにより、有色画像部分(RGBもしくはYMCK)の版(有色画像データ)と、高光沢画像部分(T)の版(特色画像データ)を作成する。
作成された画像データは、PCにインストールされたプリンタドライバを介して、プリンタBのコントローラ120に送られる。コントローラ120では、有色画像データと特色画像データがメモリに保存される。そして、有色画像データは、コントローラ120において、YMCKのトナーデータに変換される。特色画像データは、コントローラ120において、画像情報の有無のみが判断され、無の部分は透明トナーデータを0%に、有の部分は透明トナーデータを70%に設定される。ここで、トナーデータのパーセンテージは、画像形成装置の定着能力から1色あたりの最大トナー量を100%(例えば、単位面積あたりのトナー量0.55mg/cm2)として規定したものである。透明トナーデータを70%にする理由は、プリンタ部での画像形成において、有色トナー部を含む総トナー量を転写、定着システムで処理可能な量に制限することにより、良好な画質を得るためである。一方、70%程度の透明トナー量で、透明トナー部の視認効果が得られ、透明トナーによる高光沢部の表現が可能である。コントローラ120は、これらのトナーデータをプリンタ制御部110に送り、プリンタ制御部110は、TYMCKのトナーデータに基づいて、露光装置3a〜3eを制御する。これにより、図6に示すような出力物を得ることができる。
このようにして得られた透明トナー像を含む出力物が原稿としてリーダ部Aにより読み取られる場合、上述のようにしてリーダ部Aは原稿上の透明トナー像を抽出し、プリンタ部Bは透明トナー像を透明トナーでシート上に複写することができる。
105、115 CCDセンサ
108 リーダ画像処理部
110 プリンタ制御部
Pa〜Pe 画像形成ステーション
S シート
T 透明トナー
108 リーダ画像処理部
110 プリンタ制御部
Pa〜Pe 画像形成ステーション
S シート
T 透明トナー
Claims (5)
- 原稿読取位置に可視光及び赤外光を照射する照射手段と、
前記原稿読取位置上の原稿から反射された可視光及び赤外光の画像を読み取る読取手段と、
前記読取手段により読み取られた可視光の画像及び赤外光の画像に基づいて、原稿上の透明トナー像を抽出する抽出手段と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。 - 前記抽出手段は、赤外光に基づく画像データから可視光に基づく画像データを減算することにより透明トナー像を抽出することを特徴とする請求項1記載の原稿読取装置。
- 前記透明トナーは、赤外光を吸収する性質を有することを特徴とする請求項1記載の原稿読取装置。
- 前記透明トナーは、ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項3記載の原稿読取装置。
- 請求項1記載の原稿読取装置が抽出した透明トナー像の画像データに基づいて透明トナーによりシート上に画像形成することを特徴とする画像形成装置。
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