以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1はこの発明の実施の形態1に係る画像処理装置を適用した画像形成装置の全体の概要を示す構成図である。
<画像形成装置の全体の構成>
実施の形態1に係る画像形成装置1は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。この画像形成装置1は、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナーを用いて画像を出力(形成)する画像出力装置2と、記録媒体の一例としての連続シート5を供給する供給装置3と、画像出力装置2によって画像が形成された連続シート5を収容する収容装置4と、収容装置4の上部にユーザインターフェイス101と共に設けられ、画像出力装置2、供給装置3及び収容装置4を制御する制御装置100とを備えている。なお、図示例の画像形成装置1は、供給装置3、収容装置4及び制御装置100を画像出力装置2の外部に別体として配置したものであるが、画像形成装置1は、画像出力装置2、供給装置3、収容装置4及び制御装置100の少なくとも一部又は全部を一体的に配置(例えば、画像出力装置2の内部の下方に供給装置3と収容装置4を配置)したものであっても勿論良い。
画像出力装置2は、画像データに基づいて記録媒体に画像(未定着画像)を形成する画像形成手段の一例としての電子写真方式による画像形成部106を備えている。この画像形成部106は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の作像装置10と、各作像装置10で形成されるトナー像をそれぞれ保持して最終的に連続シート5に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置20と、中間転写装置20の二次転写位置に供給すべき所要の連続シート5を案内する案内装置60とを備えている。また、画像出力装置2は、中間転写装置20の二次転写位置における連続シート5の搬送方向に沿った下流側に、記録シート5上に形成(転写)された画像(トナー像)を定着する加熱収縮処理手段の一例としての定着装置40を備えている。なお、本発明において、「加熱収縮処理」とは、後に詳述するように、記録媒体が加熱されることにより結果的に収縮が生じる処理を意味し、記録媒体の収縮を目的として意図的に加熱収縮させる処理に限定されない。
この画像出力装置2は、例えば、連続シート5に形成すべき原稿画像を入力する図示しない画像読取部としての画像読取装置を追加して装備させた場合にはカラー複写機として構成することができる。図中の2aは画像出力装置2の筐体を示し、この筐体2aは支持構成部材、外装カバー等で構成されている。
作像装置10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像をそれぞれ専用に形成する4つの作像装置10Y,10M,10C,10Kで構成されている。これら4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、筐体2aの内部空間において一列に並べた状態となるよう配置されている。
各作像装置10は、図2に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光体ドラム11を備えており、この感光体ドラム11の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム11の像形成が可能な周面(像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置12と、感光体ドラム11の帯電された周面に画像の情報(信号)に基づく光を照射して電位差のある(各色用の)静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置13と、その静電潜像を対応する色の現像剤のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置14と、その各トナー像を中間転写装置20に転写する一次転写装置15と、一次転写後における感光体ドラム11の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置16と、感光体ドラム11の表面に露光を施して残留した電荷を除去する除電装置17等である。
感光体ドラム11は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層(感光層)を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム11は、図示しない回転駆動装置から動力が伝達されて矢印Aで示す方向に回転するように支持されている。
帯電装置12は、感光体ドラム11に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置12には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置14が反転現像を行うものである場合、その現像装置14から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。なお、帯電装置12としては、感光体ドラム11の表面に非接触状態で配置されるスコロトロン等の非接触型の帯電装置を用いてもよい。
露光装置13は、画像出力装置2に入力される画像の情報に応じて構成される光LBを、帯電された後の感光体ドラム11の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置13には、潜像形成時になると画像出力装置2に任意の手段で入力され、制御装置100内の後述する画像処理装置で処理された画像の情報(信号)が送信される。
現像装置14はいずれも、開口部と現像剤の収容室が形成された筐体の内部に、現像剤を保持して感光体ドラム11と向き合う現像領域まで搬送する現像ロールと、現像剤を撹拌しながら現像ロールに供給するよう搬送する図示しない2つのスクリューオーガー等の撹拌搬送部材と、現像ロールに保持される現像剤の量(層厚)を規制する図示しない層厚規制部材などを配置して構成されたものである。この現像装置14には、その現像ロールと感光体ドラム11の間に現像用のバイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロールや撹拌搬送部材は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。上記現像剤としては、例えば、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。
なお、図1中、符号140(Y,M,C,K)は、対応する現像装置14に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容容器としてのトナーカートリッジをそれぞれ示している。この実施の形態では、トナーカートリッジ140の内部にトナーのみを収容している。
一次転写装置15は、感光体ドラム11の周面に中間転写ベルト21を介して接触して回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。
ドラム清掃装置16は、一部が開口する図示しない容器状の本体と、一次転写後の感光体ドラム11の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板と、清掃板により取り除かれた付着物を回収する回収装置等で構成されている。
除電装置17は、感光体ドラム11の表面に露光を施すことで、感光体ドラム11の表面に残留した電荷を除去するLEDや発光ランプ等で構成されている。
中間転写装置20は、図1及び図2に示されるように、各作像装置10(Y,M,C,K)の下方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置20は、感光体ドラム11と一次転写装置15(一次転写ロール)の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21をその内周から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール22〜24と、ベルト支持ロール24に支持されている中間転写ベルト21の外周面(像保持面)側に配置されて中間転写ベルト21上のトナー像を連続シート5に二次転写させる二次転写装置30と、二次転写装置30を通過した後に中間転写ベルト21の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するブレード状の清掃部材(クリーニングブレード)26を備えたベルト清掃装置25とで構成されている。
中間転写ベルト21としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール22は駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール23は張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール24は二次転写のバックアップロールとして構成されている。
二次転写装置30は、図1に示されるように、中間転写装置20におけるベルト支持ロール24に支持されている中間転写ベルト21の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト21の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。また、二次転写ロール30又は中間転写装置20の支持ロール24には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。
案内装置60は、連続シート5に接触した状態で回転駆動するよう配置される案内ロールで構成される。案内装置60は、二次転写位置に搬送される連続シート5の位置を規制しつつ案内する。
定着装置40は、図3及び図4に示されるように、加熱により変形する連続シート5上の未定着トナー像を加熱することによって定着する加熱手段(加熱用回転体)の一例としての加熱ロール41と、連続シート5を加熱ロール41に加圧する加圧手段の一例としての加圧ロール42とを備える。この定着装置40では、加熱ロール41と加圧ロール42が接触(圧接)する接触部が連続シート5を加熱する加熱工程を含む所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部(ニップ部)Nとなる。
加熱ロール41は、図3に示されるように、アルミニウムやステンレスあるいは鉄等の金属によって円筒形状に形成された芯金部材411と、芯金部材411の表面に予め定められた厚さに被覆されたシリコーンゴム等の耐熱弾性体からなる弾性体層412と、弾性体層412の表面に被覆されたPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等からなる離型層413とを備えている。また、加熱ロール41は、その内部に当該加熱ロール41の表面を予め定められた温度(例えば、約150℃〜180℃)に加熱する加熱源としての単数又は複数本(図示例では1本)のハロゲンヒータ414を備えている。さらに、加熱ロール41の表面には、必要に応じて、当該加熱ロール41の表面温度を検知して制御するための図示しない温度センサが接触した状態で配置される。加熱ロール41は、加圧ロール42に従動して回転する。
加圧ロール42は、例えば、アルミニウムやステンレスあるいは鉄等の金属からなる円筒状又は円柱状ロールからなる。加圧ロール42は、必要に応じて円筒状又は円柱状ロールの外周面にシリコーンゴムからなる図示しない弾性体層を被覆して構成してもよい。加圧ロール42は、定着装置40の図示しないフレームに取り付けられており、図示しない駆動手段により駆動されて矢印D方向に沿って所要の速度で回転する。また、加圧ロール42は、加熱ロール41に対して図示しない移動手段によって接触及び離間する方向に移動可能に配置されている。加圧ロール42の加熱ロール41に対する加圧力は、所要の値に設定される。
なお、加熱手段及び加圧手段は、ロール形態に限らず、その一方又は双方をベルト形態としても良い。また、加熱手段としては、連続シート5に接触して加熱する接触方式のものに限らず、レーザ光やフラッシュ光を照射する非接触方式のものを用いることができる。さらに、加熱手段及び加圧手段に加えて、連続シート5を搬送するロール形態又はベルト形態の搬送部材を備えることも可能である。
ところで、供給装置3は、図1に示されるように、画像出力装置2の連続シート5の搬送方向に沿った上流側に別体として離間した状態で配置されている。供給装置3は、記録媒体の一例である長尺に連続して形成された連続シート5をロール状に巻き付けた供給ロール61を備えている。連続シート5は、例えば、加熱により変形(収縮)するPE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PS(ポリスチレン)等の合成樹脂からなる厚さ10〜100μm程度の薄いフィルムやシートからなる。連続シート5は、その全面あるいは一部に画像(背景部の着色等を含む)を形成した後に所要のサイズに裁断することにより、例えば、ペットボトル等の被包装物としての包装容器を被覆する包装用フィルムとして用いられる。ただし、連続シート5としては、他の用途に使用するものであっても勿論よい。
連続シート5は、その表面又は裏面に画像が形成されて所要のサイズに裁断された後、後述するように、ペットボトル等の包装容器の外周面に巻き付けた状態で固定し、熱風等を当てるか高温環境に置くことで加熱することにより包装容器の外形に倣った形状に変形(収縮)させて、包装容器を被覆する加熱収縮処理の一例としての加熱収縮(シュリンク)加工処理が施される。そのため、連続シート5には、一軸延伸(搬送方向Xと交差する方向である幅方向Yなどの一方向に延伸)や二軸延伸(搬送方向X及び幅方向Yなどの二方向に延伸)処理が予め施されている。この実施の形態では、連続シート5として一軸延伸(搬送方向Xと交差する方向である幅方向Yに延伸)処理された厚さ50μmのPS(ポリスチレン)製フィルムを用いている。この連続シート5は、所要温度の温水中に10秒間浸漬したとき、70℃の温水では、縦方向(搬送方向)に−1.0%、横方向(幅方向)に10.5%、80℃の温水では、縦方向に−1.5%、横方向に33.0%、100℃の温水では、縦方向に9.5%、横方向に73.0%それぞれ変形する(シーアイ化成株式会社製の機能フィルム“EPS45TD”の物性表より引用)。ここで、変形率を示す符号のうち、プラスは、連続シート5が収縮することを意味し、マイナスは、連続シート5が延伸することを意味している。上述した値は一例であり、連続シート5の材質や厚さ等に応じて変形率が異なることは勿論である。なお、変形率は、例えば、次の式で求められる。
変形率={((変形前の長さ)−(変形後の長さ))/(変形前の長さ)}×100(%)
供給装置3は、図示しない駆動手段によって時計回りC方向に回転駆動される供給ロール61に加え、供給ロール61の回転に伴って供給される連続シート5に張力を付与する張力付与部62を備える。張力付与部62は、連続シート5を搬送する搬送ロール62a、62bと、これら搬送ロール62a、62bの間において当該搬送ロール62a、62bから離間する方向に弾性力が付与された張力付与ロール62cとから構成されている。
また、画像出力装置2の下流側には、画像出力装置2により画像が形成された連続シート5を収容する収容装置4が、画像出力装置2から離間した位置に別体として配置されている。この収容装置4は、連続シート5に張力を付与する張力付与部65と、図中時計回りC方向に回転可能に配置され連続シート5をロール状に巻き取る巻取ロール66を備えている。張力付与部65は、連続シート5を搬送する搬送ロール65a、65bと、これら搬送ロール65a、65bの間において当該搬送ロール65a、65bから離間する方向に弾性力が付与された張力付与ロール65cとから構成されている。なお、収容装置4の入口部には、必要に応じて連続シート5を裁断する裁断装置67が備えられる。この裁断装置67は、連続シート5を所要のサイズに個別に裁断するものとは異なる。
<画像形成装置の基本的な動作>
以下、画像形成装置1による基本的な画像形成動作について説明する。
ここでは、前記4つの作像装置10(Y,M,C,K)を使用して、4色(Y,M,C,K)のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を説明する。なお、連続シート5は、画像形成動作の開始に先立って、供給装置3の供給ロール61から画像出力装置2内の搬送経路を介して収容装置4の巻取ロール66に予め巻き付けた状態とされる。
画像形成装置1は、画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、4つの作像装置10(Y,M,C,K)、中間転写装置20、二次転写装置30、定着装置40等が始動する。
そして、各作像装置10(Y,M,C,K)においては、まず各感光体ドラム11が矢印Aで示す方向に回転し、各帯電装置12が各感光体ドラム11の表面を所要の極性(実施の形態1ではマイナス極性)及び電位に帯電させる。続いて、露光装置13が、帯電後の感光体ドラム11の表面に対し、画像形成装置1に入力されて後述する画像処理装置により画像処理が施された画像の情報を各色成分(Y,M,C,K)に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光LBを照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。
続いて、各現像装置14(Y,M,C,K)が、感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性(マイナス極性)に帯電された対応する色(Y,M,C,K)のトナーをそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された4色(Y,M,C,K)のトナー像として顕像化される。
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)の感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置15が、その各色のトナー像を中間転写装置20の矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21に対して順番に重ね合わせるような状態で一次転写させる。
また、一次転写が終了した各作像装置10では、ドラム清掃装置16が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム11の表面を清掃し、最後に、除電装置17が清掃後の感光体ドラム11の表面を除電する。これにより、各作像装置10は次の作像動作が可能な状態にされる。
続いて、中間転写装置20は、中間転写ベルト21の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、供給装置3では、作像動作に合わせて供給ロール61から連続シート5を転写時期に合わせて案内装置60を介して二次転写位置に送り出して供給する。供給された連続シート5は、収容装置4の巻取ロール66に巻き取られる。なお、連続シート5は、二次転写位置において中間転写ベルト21に接触しているため、中間転写ベルト21の駆動に伴い収容装置4へ向けて搬送される。
二次転写位置においては、二次転写ロール30が、中間転写ベルト21上のトナー像を連続シート5に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した後の中間転写装置20では、ベルト清掃装置25が、二次転写後の中間転写ベルト21の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。
続いて、トナー像が二次転写された連続シート5は、中間転写ベルト21と二次転写ロール30から剥離された後に定着装置40まで搬送される。定着装置40では、回転する加熱ロール41と加圧ロール42との間のニップ部Nに二次転写後の連続シート5を導入して通過させることにより、必要な定着処理(加熱及び加圧)を施して未定着のトナー像を連続シート5に定着させる。定着が終了した後の連続シート5は、収容装置4の巻取ロール66に巻き取られる。
以上の動作により、4色のトナー像を組み合わせて形成されるフルカラー画像が形成された連続シート5が出力される。
<加熱収縮加工装置の構成>
上記のごとく画像形成装置1により画像200が形成された連続シート5は、図5に示されるように、例えば、予め定められたサイズに裁断されてペットボトル等の包装容器201を被覆する包装ラベル202として使用される。画像200は、包装容器201の上部に対応した位置に形成される矩形状の画像200aと、包装容器201の中間部に対応した位置に形成される同じく矩形状の画像200bと、包装容器201の下部に対応した位置に形成される円形状の画像200cとからなる。連続シート5には、図6に示されるように、包装ラベル202のサイズに対応した画像200が連続して形成される。なお、図示例では、画像200を隙間無く連続して形成した場合について説明したが、適宜、画像200間に切り取り代などの隙間を形成しても良いことは勿論である。また、図示例では、連続シート5の幅が包装ラベル202の幅と一致している場合を示している。このとき、連続シート5には、その搬送方向Xが包装容器201の高さ方向に対応し、搬送方向Xと交差する幅方向Yが包装容器201の周方向に対応して画像200が形成される。連続シート5は、包装容器201の高さに対応した長さに切断されて平面矩形状のシート片からなる包装ラベル202とされる。その後、包装ラベル202は、図7に示されるように、周方向に沿った両端部が接着等の手段により接合されて、包装容器201の上下方向に沿った両端部が開口した略円筒形状の筒体203に形成される。筒体203は、例えば、包装容器201の外接円と同じか又は若干大きな直径を有するように設定される。
包装容器201は、図7に示されるように、円筒形状又は角筒形状に形成された容器本体部201aと、当該容器本体部201aの上部に位置し、略円錐台形状又は略角錐台形状等の先細り形状に形成された容器上端部201bと、当該容器上端部201bの上部に位置し、外周にネジ部が形成されてキャップが装着されるキャップ部201cとを備えている。
加熱収縮加工装置300は、図8に示されるように、外周が略円筒形状の包装ラベル202からなる筒体203により覆われた状態で包装容器201を搬送するベルトコンベア301と、ベルトコンベア301の搬送経路中に配置され、当該ベルトコンベア301により搬送される包装容器201を覆った筒体203を熱風等を当てるか高温環境に置くことで略均一な温度に加熱して収縮させる加熱収縮手段の一例としての加熱チャンバー302とを備えている。加熱チャンバー302は、ベルトコンベア301により搬送される包装容器201の全体を覆うトンネル状に形成されているとともに、搬送方向に沿った両端に位置する入口部及び出口部が開口している。なお、加熱収縮加工装置300の加熱手段は、包装容器201を覆う包装ラベル202からなる筒体203を所要の温度に加熱することが可能なものであれば良い。
加熱収縮加工装置300は、円筒形状の包装ラベル202からなる筒体203によって覆われた包装容器201をベルトコンベア301上に設置し、ベルトコンベア301を駆動して包装容器201が加熱チャンバー302内を通過するように移動させることで、包装容器201を覆った包装ラベル202からなる筒体203を加熱する。すると、円筒形状の包装ラベル202は、加熱温度に応じて加熱収縮(シュリンク)して包装容器201の外形に倣った形状に変形し、包装容器201の外周に密着する。加熱チャンバー302の出口部からは、外周が包装ラベル202によって密に覆われた包装容器201が、ベルトコンベア301の移動により搬送されて排出される。その後、包装容器201を覆った包装ラベル202は、自然冷却又は強制冷却により室温まで温度が低下する。
包装ラベル202を構成する連続シート5は、一軸延伸処理が施されており、延伸方向が包装容器201の周方向となるよう設定されている。そのため、包装ラベル202は、加熱チャンバー302内を通過する際に包装容器201の周方向に沿って収縮し、包装容器201の高さ方向にはほとんど収縮しない。画像形成装置1では、図4及び図6に示されるように、一軸延伸処理が施された連続シート5を非収縮方向である長手方向Xに沿って搬送し、収縮方向である幅方向Yは、搬送方向Xと交差する方向となるよう設定されている。
画像形成装置1では、図1に示されるように、画像形成部106において連続シート5上に画像(未定着トナー像)200を形成した後、当該画像200を構成するトナー像を定着装置40により加熱加圧することで連続シート5上に定着する。
連続シート5は、定着装置40による加熱定着処理を受ける際に、当該定着装置40の温度分布に応じて加熱され、搬送方向Xと交差する幅方向Yに沿って収縮する。定着装置40における連続シート5の通紙部は、図9に示されるように、加熱ロール41の軸方向に沿った長さよりも短く設定されている。そのため、連続シート5の通紙部は、加熱ロール41の熱が連続シート5に伝わり温度が低下する傾向があるのに対して、連続シート5が通過しない非通紙部は、連続シート5により熱が奪われることがない。したがって、定着装置40では、加熱ロール41の軸方向に沿った両端部の温度が中央部に比較して高い温度となる傾向がある。
その結果として、連続シート5には、加熱ロール41の温度プロファイル(温度分布)に応じて両端部の収縮率が相対的に大きく、中央部の収縮率が両端部に比較して小さい加熱収縮変形が生じる。これに伴い、連続シート5に形成される画像200は、図10に示されるように、幅方向に沿った両端部が相対的に大きく収縮して変形し、中央部が端部に比較して小さく且つ略一様に収縮して変形する。
上記のごとく定着装置40の加熱により収縮(変形)が生じた連続シート5は、図5及び図7に示されるように、予め定められた大きさを有するシート片としての包装ラベル202に切断された後、円筒形状の筒体203とされて包装容器201の外周に被せられ、加熱収縮加工装置300によって加熱収縮処理を受ける。加熱収縮加工装置300では、図8に示されるように、包装容器201の外周を包装ラベル202からなる筒体203により覆った状態で加熱チャンバー302内を移動させ、包装ラベル202からなる筒体203が所要の温度に加熱されて加熱収縮する。加熱チャンバー302内の加熱温度は、包装ラベル202によって包装容器201の外周を容器本体部201aから容器上端部201bまでにわたり隙間なく被覆すべく、包装容器201と筒体203との間に形成される隙間よりも包装ラベル202の収縮率が大幅に大きな値となるように設定されている。
包装ラベル202は、図8に示されるように、包装容器201の外周形状に対応して、包装容器201の容器本体部201aに応じた円筒形状又は角筒形状に変形した容器本体部202aと、当該容器本体部202aの上部に位置し、容器上端部201bに応じた略円錐台形状又は略角錐台形状に変形した容器上端部202bとを有している。
このとき、包装ラベル202の変形率(シュリンク率)は、包装容器201の形状と、変形前の包装ラベル202の形状によって決定される。包装ラベル202の変形率は、例えば、図11に示されるように、包装容器201の容器本体部201aが3%、包装容器201の容器上端部201bの中間に位置する画像200aの下端部が10%、包装容器201の容器首部201bの中間に位置する画像200aの上端部が30%である。なお、包装ラベル202の変形率が大きい場合であっても、包装ラベル202自体は通常透明であるため、当該領域に画像200が存在しない場合、包装ラベル202の変形は問題とならない。
上述したように、包装ラベル202には、画像形成装置1の定着装置40による加熱定着時に第1の収縮変形が生じ、加熱収縮加工装置300による加熱収縮加工時に第2の収縮変形が生じる。包装ラベル202に最終的に生じる加熱収縮変形は、第1の収縮変形と第2の収縮変形とが重畳されたものである。なお、画像形成装置1によって画像が形成された包装ラベル202をそのまま(加熱収縮装置300による加熱収縮処理を施すことなく)使用する場合、包装ラベル202には第1の収縮変形のみが生じ、第2の収縮変形は生じない。
包装ラベル202に形成された画像200は、第1の収縮変形及び第2の収縮変形に伴い、当初の画像に対して変形したものとなる。包装ラベル202に生じる収縮が全体的に一様なものであれば、包装ラベル202に収縮が生じても、画像200の全体が一様(略均一)に変形するため、画像200に生じる変形は、見かけ上、問題とならない。
これに対して、包装ラベル202に生じる変形が部分的に収縮率が異なる不均一なものである場合、特に、包装ラベル202に形成される画像200が直線状の画像や輪郭、あるいは文字等を含むものである場合には、図10に示されるように、包装ラベル202上の画像200に生じる変形が顕在化する。
そこで、この実施の形態では、画像形成装置1で形成される画像情報に対して画像処理を施す画像処理装置を備えることにより、加熱収縮処理による記録媒体の部分的な変形に起因した画像歪みの発生を抑制するように構成されている。
<画像処理装置の構成>
図12はこの実施の形態1に係る画像処理装置を示す構成図である。
画像処理装置400は、図12に示されるように、例えば、CPU(Central Processing Unit)401により実行されるプログラム(ソフトウェア)によって実現される。CPU401は、ROM(Read Only Memory)402に記憶されたプログラムやRAM(Random Access Memory)403に記憶されたパラメータ等を参照しつつ画像処理動作を実行する。画像処理装置400のCPU401は、画像形成装置1の画像形成動作を統括して制御するCPUを兼ねるものであっても良い。また、画像処理装置400は、CPU401で実行されるプログラムと異なるハードウェアから構成されるものであっても良い。RAM403は、画像データを一時的に記憶する記憶手段としても機能する。画像処理装置400は、種々の情報(データ)を記憶する不揮発性メモリ404と、画像データの入出力動作を行う入出力インターフェース(I/O)405を備えている。CPU401、ROM402、RAM403、不揮発性メモリ404及び入出力インターフェース(I/O)405は、バス406を介して互いに接続されている。
図13は、この実施の形態に係る画像処理装置を示す機能ブロック図である。
画像処理装置400は、記録媒体としての連続シート5に形成する画像情報(データ)410を取得する取得手段の一例としての画像取得部411と、画像取得部411により取得された画像データ410を展開する画像展開部412と、画像展開部412において展開された画像データに対して部分的に補正量が異なる部分倍率補正を行う部分倍率補正部413と、部分倍率補正部413によって部分的に補正量が異なる部分倍率補正を施した画像データを合成する画像合成部414と、画像合成部414によって合成された画像データを補正画像データ416として出力する画像出力部415と備えている。なお、画像合成部414は、必ずしも設けなくとも良い。
また、画像処理装置400は、部分倍率補正部413によって倍率補正を行う補正量及び補正領域を算出する補正量算出部417と、補正量算出部417で補正量及び補正領域を算出するために必要な情報を予め記憶した記憶手段の一例としての第1テーブル418と、同じく補正量算出部417で補正量及び補正領域を算出するために必要な情報を予め記憶した記憶手段の一例としての第2テーブル419とを備えている。第1テーブル418は、主として画像形成装置1の定着装置40で生じる連続シート5の収縮に関連する情報を記憶している。また、第2テーブル419は、主として加熱収縮加工装置300で生じる連続シート5の収縮に関連する情報を記憶している。
画像取得部411は、図示しないパーソナルコンピュータ等のホスト装置や画像読取装置から送られてくる多値又は2値の網点成分を有する画像データ410(例えば、1bitのTiff(Tagged Image file format)画像データ)を受け付ける入出力インターフェース(I/O)405から構成され、取得した画像データ410を画像展開部412へ出力する。画像取得部411は、必要に応じて、取得した画像データ410をRAM403に一時的に記憶する。
画像展開部412は、画像取得部411から送られてくる画像データを予め定められた領域毎に展開する。画像展開部411が画像を展開する領域は、副走査方向に沿った複数のラインからなる領域、あるいは主走査方向及び副走査方向に沿って予め定められた複数の画素数(M×Nドット)からなる領域などに設定される。
部分倍率補正部413は、画像展開部412において展開された画像データに対して部分的に倍率が異なる補正を行う。この部分的に倍率が異なる補正は、例えば、画像データ中の画素の間引きや補間等により実行される。部分倍率補正部413は、画像展開部412によって展開された画像データに対して、当該画像データの副走査方向(連続シート5の搬送方向X)には倍率の補正を行わず、画像データの主走査方向(連続シート5の幅方向Y)にのみ倍率の補正を行う。
部分倍率補正部413が行う部分倍率補正は、画像形成装置1の定着装置40及び加熱収縮加工装置300における加熱収縮処理によって連続シート5に生じる部分的な変形を補正し、最終的に連続シート5に生じる画像歪みの発生を抑制するためのものである。部分倍率補正部413は、補正量算出部417によって算出された倍率情報及び領域情報に基づいて補正動作を実行する。
補正量算出部417には、画像形成装置1の定着装置40における加熱ロール41の予め測定された温度分布に関する情報(データ)、連続シート5の材質(収縮率)、厚さ及び幅等の記録媒体の収縮情報を記憶した第1の記憶手段としての第1テーブル418と、包装容器201の寸法形状や、包装ラベル202の収縮率、加熱収縮加工装置300における加熱収縮加工の温度などの加熱収縮加工に関する情報を記憶した第2の記憶手段としての第2テーブル419とが接続されている。また、記憶手段としては、記録媒体の加熱に伴う収縮に関する他の情報を備えたものであっても良い。なお、第1及び第2のテーブル418,419は、便宜上区分したものであり、第1及び第2のテーブル418,419は、併せて一つの記憶手段として構成しても良く、3つ以上の記憶手段を備えるように構成しても勿論良い。さらに、記録媒体の加熱に伴う収縮に関する情報を記憶する記憶手段としては、テーブルに限定されるものではなく、記録媒体の加熱に伴う収縮に関する特性を数式あるいはLUT(Lookup Table)として記憶したものであっても良く、その形式は任意である。また、記憶手段に記憶される記録媒体の加熱に伴う収縮に関する情報の内容は任意であり、記録媒体の加熱に伴う収縮に関連する情報であれば良い。
第1テーブル418に記憶される情報としては、例えば、図14に示されるように、連続シート5を幅方向に沿って複数(図示例では、6つ)の領域a〜fに区分し、連続シート5が定着装置40を通過する前(変形前)の幅方向に沿った各領域a〜f毎の長さに関する情報と、連続シート5が定着装置40を通過した後(変形後)の幅方向に沿った各領域a〜f毎の長さに関する情報からなるものが挙げられる。
この場合、補正量算出部417は、図14に示されるように、連続シート5の各領域a〜fにおいて加熱変形前後の長さ情報に基づいて、各領域a〜f毎に画像の補正量を算出する。補正量算出部417は、定着装置40を通過した後の幅方向に沿った変形量(収縮量)が大きい領域は補正量を大きく、定着装置40を通過した後の幅方向に沿った変形量(収縮量)が小さい領域は補正量が小さくなるよう算出する。
また、補正量算出部417は、図18に示されるように、第2テーブル419に記憶されたデータに基づいて、連続シート5の各領域a〜fにおいて加熱収縮加工装置300による加熱収縮加工に伴う変形(収縮)率に基づいて、各領域a〜f毎に画像の補正量を算出する。補正量算出部417は、加熱収縮加工装置300を通過した後の幅方向Yに沿った変形量(収縮率)が大きい領域は補正量を小さく、加熱収縮加工装置300を通過した後の幅方向に沿った変形量(収縮量)が小さい領域は補正量が大きくなるよう算出する。
ここで、補正量算出部417が算出する加熱収縮加工装置300を通過した後の補正量が、同じく補正量算出部417が算出する定着装置40を通過した後の補正量と逆の関係になる(変形量(収縮量)が大きい領域は小さく、変形量(収縮量)が小さい領域は大きくなる)理由は、次の通りである。
すなわち、定着装置40において連続シート5に生じる加熱収縮変形は、図9に示されるように、連続シート5の幅方向に沿った定着装置40の不均一な温度分布に起因したものであり、連続シート5の幅方向に沿って本来の均一な画像を再現するためには、変形量(収縮率)が大きい領域は補正量を大きく、変形量(収縮率)が小さい領域は補正量を小さく設定する必要がある。
これに対して、加熱収縮加工装置300の加熱収縮加工による変形は、加熱チャンバー302内の温度が略一定であるため、包装容器201の形状に基づいて決まり、連続シート5の幅方向である包装容器201の周方向に沿って本来的に均一に生じる筈である。しかしながら、加熱収縮加工装置300の加熱収縮加工を受ける連続シート5は、それ以前に画像形成装置1の定着装置40によって不均一に変形している。そのため、加熱収縮加工装置300における加熱収縮加工を含めて連続シート5に形成された画像に最終的に生じる変形を補正するためには、それ以前の定着装置40による変形量をも考慮する必要がある。また、加熱収縮加工装置300による加熱収縮は、包装容器201及び包装ラベル202からなる筒体203の形状に基づいて決まるものであり、包装容器201及び包装ラベル202からなる筒体203の形状に起因した収縮率をも考慮する必要がある。
図15乃至図17は連続シート5に形成された未定着のトナー画像に対して、画像形成装置1の定着装置40による不均一な変形、及び加熱収縮加工装置300の加熱収縮加工による包装容器201の形状に応じて部分的に収縮率が異なる変形が生じた状態をそれぞれ示したグラフである。
図15は、加熱収縮加工装置300による包装ラベル202の収縮率が3%である包装容器201の容器本体部201aに形成される画像を例に示している。同図(b)は、本実施の形態に係る画像処理装置による画像補正なしの場合を、同図(c)は、本実施の形態に係る画像処理装置による画像補正ありの場合をそれぞれ示している。
画像データは、図15(b)に示されるように、画像処理装置400による画像補正処理が施されないため、入力された画像データそのままである。連続シート5は、画像形成装置1の定着装置40による加熱定着処理が施されて、上述したように、幅方向Yに沿った両端部における画像収縮(変形)量が中央部に比較して大きくなる変形を生じ、連続シート5に形成される画像にも同様の変形(図中、□の印)が生じる。
次に、連続シート5は、所要のサイズに裁断されて包装ラベル202とされた後、加熱収縮加工装置300によって包装容器201の外周を密に覆う加熱収縮処理が施される。このとき、包装ラベル202からなる筒体203は、加熱収縮加工装置300の加熱チャンバー302内の温度によって決定される収縮率に応じて一様に収縮する。その結果、加熱収縮加工装置300による加熱収縮処理後の包装ラベル202上の画像は、図15(b)に◇の印で示されるように、加熱定着後の画像に対して両端部が大きく収縮した画像となる。
そこで、画像処理装置400の補正量算出部417は、図15(c)に示されるように、加熱定着処理及び加熱シュリンク処理の双方に起因した画像収縮を補正するため、最終的に包装ラベル202上の画像に生じる部分的に収縮率が異なる収縮とは逆の、両端部の画像が大きく、中央部の画像が小さくなるように補正した画像を連続シート5上に形成するよう画像データの補正量を算出する。つまり、画像の変形量(収縮率)が大きい領域は補正量を大きく、変形量(収縮率)が小さい領域は補正量が小さくなるように各領域における補正倍率を算出する。
その結果、最終的に包装ラベル202上に形成される画像は、図15(c)に◇の印で示されるように、包装ラベル202の幅方向に沿って略均一なものとなり、包装ラベル202の部分的な変形に起因した画像歪みの発生が抑制される。
図16は、加熱収縮加工装置300による包装ラベル202の収縮率が30%である包装容器201の容器上端部201bに形成される画像を例に示している。同図(a)は、本実施の形態に係る画像処理装置による画像補正なしの場合を、同図(b)は、本実施の形態に係る画像処理装置400による画像補正ありの場合をそれぞれ示している。
画像データは、図16(a)に△の印で示されるように、画像処理装置400による画像補正処理が施されないため、入力された画像データそのままとなる。連続シート5は、画像形成装置1の定着装置40による加熱定着処理が施されて、上述したように、幅方向Yに沿った両端部における画像収縮(変形)量が中央部に比較して大きくなる変形を生じ、連続シート5に形成される画像にも同様の変形(図中、□の印)が生じる。
次に、連続シート5は、所要のサイズに裁断されて包装ラベル202とされた後、加熱収縮加工装置300によって包装容器201の外周を密に覆う加熱収縮処理が施される。このとき、包装ラベル202からなる筒体203は、加熱収縮加工装置300の加熱チャンバー302内の温度によって決定される収縮率に応じて一様に収縮する。その結果、加熱収縮加工装置300による加熱収縮処理後の包装ラベル202上の画像は、図16(a)に◇の印で示されるように、加熱定着後の画像に対して両端部が大きく収縮した画像となる。このとき、包装ラベル202の収縮率が30%と大きいため、画像収縮の差は、包装ラベル202の端部と中央部とで減少している。
そこで、画像処理装置400の補正量算出部417は、図16(b)に示されるように、包装ラベル202に生じる不均一な画像収縮を補正するため、最終的に包装ラベル202上の画像に生じる部分的に収縮率が異なる収縮とは逆の、両端部の画像が大きく、中央部の画像が小さくなるように補正した画像を連続シート5上に形成するよう画像データの補正量を算出する。つまり、補正量算出部417は、画像の変形量(収縮率)が大きい領域は補正量を大きく、変形量(収縮率)が小さい領域は補正量が小さくなるように各領域a〜fにおける補正倍率を算出する。
その結果、最終的に包装ラベル202上に形成される画像は、図16(b)に◇の印で示されるように、包装ラベル202の幅方向に沿って略均一なものとなり、包装ラベル202の部分的な変形に起因した画像歪みの発生が抑制される。
図17は、加熱収縮加工装置300による包装ラベル202の収縮率が70%と非常に大きい領域に形成される画像を例に示している。因みに、包装ラベル202の収縮率が70%と非常に大きい領域では、本実施の形態に係る画像処理装置による画像補正は不要となる。
画像データは、図17に示されるように、画像処理装置400による画像補正処理が施されないため、入力された画像データそのままである。連続シート5は、画像形成装置1の定着装置40による加熱定着処理が施されて、上述したように、幅方向Yに沿った両端部における画像収縮(変形)量が中央部に比較して大きくなる変形を生じ、連続シート5に形成される画像にも同様の変形(図中、□の印)が生じる。
次に、連続シート5は、所要のサイズに裁断されて包装ラベル202とされた後、加熱収縮加工装置300によって包装容器201の外周を密に覆う加熱収縮処理が施される。このとき、包装ラベル202からなる筒体203は、加熱収縮加工装置300の加熱チャンバー302内の温度及び包装容器201の形状によって決定される収縮率に応じて収縮する。ここでは、包装ラベル202の収縮率を70%としている。その結果、加熱収縮加工装置300による加熱収縮処理後の包装ラベル202上の画像は、図17に◇の印で示されるように、包装ラベル202の幅方向Yに沿って略均一なものとなり、包装ラベル202の部分的な変形に起因した画像歪みの発生が抑制される。
この場合、画像処理装置400による画像補正処理を施されないにもかかわらず、包装ラベル202の部分的な変形に起因した画像歪みの発生が抑制されるのは、加熱収縮加工装置300による包装ラベル202の収縮率が70%と非常に大きいため、定着装置40による画像収縮(変形)量の差が最終的な画像に殆ど現れることがないからである。
図18は補正量算出部417によって算出される包装ラベル202の収縮率と定着装置40による不均一な画像の変形(端部)を補正するための補正量との関係を示すグラフである。なお、図18の縦軸は、画像の変形(端部)を補正するための補正量を示すものであり、画像の変形(中央部)を補正するための補正量は、端部と同様の傾向を示すものの補正量自体は異なる。
この図18から明らかなように、定着装置40による画像収縮(変形)量の差が生じても、包装ラベル202の収縮率が約40%を超える場合には、最終的な画像に影響が現れることが少ないため、画像の変形(端部)を補正するための補正量は、略ゼロ(補正が不要となる)ことが判る。
このように、上記実施の形態に係る画像処理装置を適用した画像形成装置の場合には、記録媒体の種類に応じて画像形成時の設定倍率を一様に補正する場合に比較して、加熱収縮処理による記録媒体の部分的な変形に起因した画像歪みの発生が抑制される。
[実施の形態2]
図19は、実施の形態2に係る画像処理装置を適用した画像形成装置の作用を模式的に示すものである。
前記実施の形態1では、図9に示されるように、連続シート5の幅方向Yに沿って全幅にわたり一枚の包装ラベル202に対応した画像を形成する場合について説明した。この実施の形態2では、図19に示されるように、連続シート5の幅方向Yに沿って全幅にわたり、二つの包装容器201に対応して二枚の包装ラベル202に対応した画像を形成するものである。
この実施の形態2では、画像が形成された連続シート5を画像形成装置1の定着装置40によって定着する際に、定着装置40の加熱ロール41の軸方向に沿った両端部に、一方の包装ラベル202の一端部に対応した画像と、他方の包装ラベル202の他端部に対応した画像とが形成されることになる。
そのため、画像処理装置400では、包装ラベル202の一端部に対応した画像に対して補正量が大きくなるように画像補正処理を施すように構成されている。すなわち、図15乃至図17に示すグラフにおいて、中央部から一方の端部に掛けて補正量が一定となるよう補正量算出部417により補正量が算出される。
[実施の形態3]
図20は、実施の形態3に係る画像処理装置を適用した画像形成装置の作用を模式的に示すものである。
この実施の形態3に係る画像処理装置400は、図20に示されるように、主として、包装容器201の形状に起因した画像の歪みを補正するためのものである。包装ラベル202には、画像形成装置1の定着装置40における連続シート5の収縮率の部分的な相違に起因した画像の歪みの他に、包装容器201の形状に起因した収縮率の部分的な相違に起因した画像の歪みが発生する場合がある。
いま、図20に示されるように、包装容器201の下端部から上端部にわたって一様な線幅を有する直線状の画像500を形成した場合、包装ラベル202の加熱収縮(シュリンク)加工後における画像は、包装ラベル202の収縮率に応じて包装容器201の容器上端部201bにおける部分が先細り形状となる。
そこで、この実施の形態に係る画像処理装置400では、図20に示されるように、包装容器201の容器上端部201bに対応した領域の画像データを、包装ラベル202の収縮率に応じて拡大するように、収縮率が大きい領域は拡大率が大きく、収縮率が小さい領域は拡大率が小さくなるよう補正するように構成したものである。
この実施の形態に係る画像処理装置400によれば、包装ラベル202の収縮率が包装容器201の形状に応じて異なる場合であっても、加熱収縮加工装置300による加熱収縮処理後に画像400に歪が生じることが抑制される。
なお、前記実施の形態では、第1及び第2のテーブル418,419に加熱収縮処理で生じる記録媒体の収縮に関連する情報を記憶する場合について説明したが、加熱収縮処理で生じる記録媒体の収縮を検出するテストチャートを備え、当該テストチャートに形成された画像を画像形成装置内に配置された画像読取手段又は画像読取装置で読み取ることにより、加熱収縮処理で生じる記録媒体の収縮に関連する情報を検出する検出手段を備えるように構成しても良い。