JP6365888B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、ディザマトリクスを使用してハーフニングを行っており、ハーフニングのドット配列パターンを調整してトナー消費量を削減している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−２０４３５号公報

電子写真方式の画像形成装置では、ある画素位置にドットが形成される場合、現像時に感光体ドラムなどに付着したトナーのトナー量分布は図５に示すようになり、データにより指定されるドット濃度に要求されるトナー量より多いトナーが消費されている。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ハーフトーニングによる階調表現において消費されるトナー量を削減する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、複数のハーフトーニング方式のそれぞれについて濃度階調に対するトナー消費量の特性を示すトナー消費特性データを記憶する記憶装置と、前記トナー消費特性データに基づいて、前記複数のハーフトーニング方式から、対象画像の濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式を選択し、選択したハーフトーニング方式で前記対象画像のハーフトーニングを行うハーフトーニング処理部と、前記ハーフトーニングにより得られた量子化画像を印刷装置で印刷するコントローラーとを備える。

本発明によれば、ハーフトーニングによる階調表現において消費されるトナー量が削減される。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図３は、図２におけるトナー消費特性データ３１の一例を示す図である。 図４は、スクリーン線数の違いによる不要トナー消費量の変化を説明する図である。 図５は、印字される１ドットにおけるトナー量の分布を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２および現像ユニット３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、例えばアモルファスシリコン製である。

露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を走査しつつ照射して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に走査される。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を含むレーザースキャニングユニットを有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像ユニット３ａ〜３ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーがそれぞれ充填されるトナーカートリッジと、トナーカートリッジ内のトナーホッパーから搬送されてくるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄへ付着させる現像器とを有し、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。トナーは、図示せぬモーターなどの駆動装置によって動作するトナー搬送部によって、トナーホッパーから現像器へ搬送される。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像ユニット３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像ユニット３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像ユニット３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像ユニット３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体（中間転写体）である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２に示すように、この画像形成装置は、通信装置１１と、画像読取装置１２と、印刷装置１３と、操作パネル１４と、演算処理装置１５と、記憶装置１６とを備える。

通信装置１１は、ネットワークや周辺機器インターフェイスを介してホスト装置に接続可能であって、所定の通信プロトコルでデータ通信を行う装置である。

また、画像読取装置１２は、原稿から原稿画像を光学的に読み取り、原稿画像の画像データを生成する。

また、印刷装置１３は、図１に示すような機械的構成で原稿画像を印刷する内部デバイスである。

また、操作パネル１４は、当該画像形成の筐体に設置され、ユーザーに操作画面を表示する液晶ディスプレイなどの表示装置、およびユーザー操作を受け付けるタッチパネルやハードキーなどの入力装置を有する。

また、演算処理装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するコンピューターやＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を有し、記憶装置１６、ＲＯＭなどからＲＡＭへプログラムをロードし、そのプログラムをＣＰＵで実行することにより、各種処理部を実現する。記憶装置１６は、フラッシュメモリーなどの書き換え可能な不揮発性の記憶装置であって、トナー消費特性データ３１および擬似輪郭条件データ３２を記憶している。

この実施の形態では、演算処理装置１５により、図示せぬオペレーティングシステム、印刷画像取得部２１、画像処理部２２、ハーフトーニング処理部２３、コントローラー２４などの処理部が実現される。

印刷画像取得部２１は、印刷すべき画像（以下、印刷画像という）の画像データを取得する。例えば、印刷画像取得部２１は、通信装置１１を制御してホスト装置などから印刷要求（ＰＤＬ（Page Description Language）データなど）を受信し、受信した印刷要求から印刷画像の画像データを生成する。また、例えば、印刷画像取得部２１は、画像読取装置１２により生成された画像データを、印刷画像の画像データとして取得する。

また、画像処理部２２は、取得された印刷画像の画像データに対して所定の画像処理（色変換、ガンマ補正など）を実行し、トナー色ごとに所定のビット数の階調を有する印刷画像データを生成する。

また、ハーフトーニング処理部２３は、トナー色ごとに、画像処理部２２による画像処理後の印刷画像におけるハーフトーニングの対象画像（例えば写真、図形などの階調画像であり、印刷画像の一部または全部）に対してハーフトーニング処理を実行し、量子化画像を生成する。

ハーフトーニング処理部２３は、記憶装置１６からトナー消費特性データ３１を読み出し、そのトナー消費特性データ３１に基づいて、複数のハーフトーニング方式から、印刷画像内の対象画像の濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式を選択し、選択したハーフトーニング方式で対象画像のハーフトーニングを行う。

トナー消費特性データ３１は、複数のハーフトーニング方式のそれぞれについて濃度階調に対するトナー消費量の特性を示すデータである。

図３は、図２におけるトナー消費特性データ３１の一例を示す図である。なお、図３では、出力濃度１００％のトナー消費量を１００％としている。また、出力濃度は、ガンマ補正後の印刷画像における対象画像の濃度である。

図４は、スクリーン線数の違いによる不要トナー消費量の変化を説明する図である。図４に示すように、トナー消費量のうち、データにより指定されるドット濃度に要求されるトナー量を超えた分である不要トナー消費量は、スクリーン線数が多いほど少ない傾向にある。ただし、上述の現像システムの仕様や状態によって、図４に示すようなドット内のトナー消費量分布の形状が変化するため、スクリーン線数が多いときのトナー消費量が増えることもあり得る。

したがって、感光体ドラム１ａ〜１ｄの交換時などの所定のタイミングで階調キャリブレーションが行われる際に、各ハーフトーニング方式についてトナー消費量が測定され、その測定結果に基づいて、トナー消費特性データ３１が更新される。

この実施の形態では、トナー消費特性データ３１において、複数のハーフトーニング方式は、網点方式、万線方式、および誤差拡散方式を含む。

また、トナー消費特性データ３１において、複数のハーフトーニング方式は、複数のスクリーン線数の網点方式および複数のスクリーン線数の網点方式の一方か両方（ここでは、両方）を含む。

図３に示すトナー消費特性データ３１では、例えば、出力濃度１０％に対して誤差拡散方式が選択され、出力濃度２０％に対して１００線の網点方式が選択され、出力濃度７０％に対して１５０ＬＰＩの万線網点方式が選択される。なお、トナー消費特性データ３１において、対象画像の濃度に最も近い出力濃度に対するハーフトーニング方式が選択される。

また、この実施の形態では、ハーフトーニング処理部２３は、トナー消費特性データ３１において、対象画像の濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式が複数ある場合、最もトナー消費量が少ない複数のハーフトーニング方式のうち、トナー消費特性データ３１において、隣接する濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式を選択する。

例えば図３に示すトナー消費特性データ３１では、出力濃度５０％に対して、最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式は、２００線の網点方式のトナー消費量と２００ＬＰＩ（Line per Inch）の万線方式のトナー消費量の２つである。図３に示すトナー消費特性データ３１では、出力濃度６０％に対して、２００ＬＰＩの万線方式のトナー消費量が最小であるので、出力濃度５０％に対するハーフトーニング方式としては、２００ＬＰＩの万線方式のトナー消費量が選択される。

また、この実施の形態では、ハーフトーニング処理部２３は、対象画像の濃度および選択したハーフトーニング方式が擬似輪郭条件データ３２により示される濃度およびハーフトーニング方式に一致する場合、選択したハーフトーニング方式とは別のハーフトーニング方式を選択し、選択した別のハーフトーニング方式で対象画像のハーフトーニングを行う。

ここでは、擬似輪郭条件データ３２は、トナー消費特性データ３１の濃度階調において隣接する濃度をそれぞれ有する２つの領域が互いに異なるハーフトーニング方式でハーフトーニングされるとその２つの領域の境界にて擬似輪郭が発生する場合の濃度およびハーフトーニング方式を示すデータである。なお、擬似輪郭条件データ３２は、予め実験などによって特定される。

例えば、トナー消費特性データ３１において、出力濃度２０％のハーフトーニング方式が１５０線の網点方式であり、出力濃度３０％のハーフトーニング方式が１７５線の網点方式であり、出力濃度４０％のハーフトーニング方式が１５０線の網点方式である場合において、１５０線の網点方式でハーフトーニングされた濃度２０％の領域と１７５線の網点方式でハーフトーニングされた濃度３０％の領域との境界または１５０線の網点方式でハーフトーニングされた濃度４０％の領域と１７５線の網点方式でハーフトーニングされた濃度３０％の領域との境界にて擬似輪郭が発生するときには、出力濃度３０％および１７５線の網点方式の対が擬似輪郭条件データ３２に登録される。

この場合、トナー消費特性データ３１に基づき、出力濃度３０％に対して１７５線の網点方式が選択されたときには、出力濃度３０％に対するハーフトーニング方式は、１５０線の網点方式（すなわち、隣接濃度に対するハーフトーニング方式と同一の方式）に変更される。

なお、記憶装置１６にハーフトーニングモード設定データを記憶し、ハーフトーニングモード設定データの値がトナー削減優先である場合には、上述のような擬似輪郭条件データ３２に基づくハーフトーニング方式の変更を行わないようにし、ハーフトーニングモード設定データの値が画質優先である場合には、上述のような擬似輪郭条件データ３２に基づくハーフトーニング方式の変更を行うようにしてもよい。

また、コントローラー２４は、印刷装置１３などの内部デバイスを監視および制御する処理部である。ここでは、コントローラー２４は、ハーフトーニング処理部２３のハーフトーニングにより得られた量子化画像を印刷装置１３で印刷する。

なお、コントローラー２４は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび１次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置２ａ〜２ｄに対して、電子写真方式におけるプロセス条件を設定し、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。現像バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ユニット３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ印加され、１次転写バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との間にそれぞれ印加される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

印刷画像取得部２１が、印刷画像の画像データ（例えばＲＧＢデータ）を取得し、画像処理部２２が、その画像データに対して所定の画像処理を行う。

そして、ハーフトーニング処理部２３は、上述のように、印刷画像に対して適用するハーフトーニング方式を選択し、選択したハーフトーニング方式で、印刷画像内の対象画像領域のハーフトーニングを行い、量子化画像を生成する。

コントローラー２４は、印刷画像内の対象画像領域については、生成された量子化画像を印刷するように印刷装置１３を制御して、印刷画像の印刷を印刷装置１３に実行させる。

以上のように、上記実施の形態によれば、複数のハーフトーニング方式のそれぞれについての濃度階調に対するトナー消費量の特性を示すトナー消費特性データ３１が記憶装置１６に記憶されており、ハーフトーニング処理部２３は、トナー消費特性データ３１に基づいて、複数のハーフトーニング方式から、対象画像の濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式を選択し、選択したハーフトーニング方式で対象画像のハーフトーニングを行う。そして、コントローラー２４は、そのハーフトーニングにより得られた量子化画像を印刷装置１３で印刷する。

これにより、ドットごとに不要なトナー消費が抑制されるため、ハーフトーニングによる階調表現において消費されるトナー量が削減される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１６ 記憶装置
２３ ハーフトーニング処理部
２４ コントローラー

Claims (5)

1. 複数のハーフトーニング方式のそれぞれについて濃度階調に対するトナー消費量の特性を示すトナー消費特性データを記憶する記憶装置と、
   前記トナー消費特性データに基づいて、前記複数のハーフトーニング方式から、対象画像の濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式を選択し、選択したハーフトーニング方式で前記対象画像のハーフトーニングを行うハーフトーニング処理部と、
   前記ハーフトーニングにより得られた量子化画像を印刷装置で印刷するコントローラーと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数のハーフトーニング方式は、網点方式、万線方式、および誤差拡散方式を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数のハーフトーニング方式は、複数のスクリーン線数の網点方式を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
   
4. 前記ハーフトーニング処理部は、前記対象画像の濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式が複数ある場合、前記最もトナー消費量が少ない複数のハーフトーニング方式のうち、前記トナー消費特性データにおいて、隣接する濃度に対して最もトナー消費量が少ないハーフトーニング方式を選択することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記記憶装置は、前記濃度階調において隣接する濃度をそれぞれ有する２つの領域が互いに異なるハーフトーニング方式でハーフトーニングされると前記２つの領域の境界にて擬似輪郭が発生する場合の前記濃度および前記ハーフトーニング方式を示す擬似輪郭条件データを記憶し、
   前記ハーフトーニング処理部は、前記対象画像の濃度および選択した前記ハーフトーニング方式が前記擬似輪郭条件データにより示される前記濃度および前記ハーフトーニング方式に一致する場合、選択した前記ハーフトーニング方式とは別のハーフトーニング方式を選択し、選択した前記別のハーフトーニング方式で前記対象画像のハーフトーニングを行うこと、
   を特徴とする請求項１または請求項４記載の画像形成装置。

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