JP6380851B2 - 画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラムに関し、詳しくは、トナーの無駄な使用を抑制する技術に関する。

画像形成装置（たとえばプリンター、多機能プリンター、又は複合機（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ））は、トナーを使用して印刷媒体上に画像を形成する。電子写真プロセスにおいては、ベタ領域においてはトナーが重畳して余剰にドラムに付着するので、画質を維持しつつ余剰のトナーの付着を抑制するための様々な技術が提案されている。具体的には、たとえば特許文献２は、文字／線画領域で、かつ、エッジ部分についてトナーの消費量を低減させるトナーセーブ処理を制限し、文字や線画のエッジ部分の濃度を濃くして画質劣化を抑制する技術を提案している。一方、たとえば特許文献１は、電子写真プロセスを実行するプリントエンジンの個体差や状態変化、経年変化といった要因によるトナーの付着量の変動を吸収するために濃度センサでフィードバックする校正技術を提案している。これらの技術は、いずれも露光パルス幅の間引きやドット自体の間引きによってトナーの消費量を低減させている。

特開２０１５−１０８７７２号公報 特開平１１−１５１８３３号公報

しかし、本願発明者は、露光パルス幅の間引きが特定の画像において顕著な画像劣化を生じさせることを新規に見いだした。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、露光パルス幅の間引きを行う画像形成において画質劣化を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、ラスターデータに基づいてベタ領域を検出するベタ検出部と、前記ベタ領域において予め設定された画素数以上の画素が２次元方向の双方に連続する領域において、露光パルス幅の制限量を変動させる露光パルス幅制限部とを備える

本発明の画像形成方法は、ラスターデータに基づいてベタ領域を検出するベタ検出工程と、前記ベタ領域において予め設定された画素数以上の画素が２次元方向の双方に連続する領域において、露光パルス幅の制限量を変動させる露光パルス幅制限工程とを備える。

本発明の画像形成プログラムは、画像形成装置を制御する。前記画像形成プログラムは、ラスターデータに基づいてベタ領域を検出するベタ検出部、及び前記ベタ領域において予め設定された画素数以上の画素が２次元方向の双方に連続する領域において、露光パルス幅の制限量を変動させる露光パルス幅制限部として前記画像形成装置を機能させる。

本発明によれば、露光パルス幅の間引きを行う画像形成において画質劣化を抑制する技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す概略構成図である。 一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。 一実施形態に係る画像形成装置１の露光校正処理手順の内容を示すフローチャートである。 一実施形態に係る露光校正処理において中間転写ベルト２７ａに形成されるパッチＰ１〜Ｐ４を示す説明図である。 一実施形態に係る露光パルス幅と濃度センサの出力値の関係を示すグラフである。 一実施形態に係るトナー消費削減処理の内容を示すフローチャートである。 比較例と一実施形態に係るドットパターンを示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。画像形成装置１は、制御部１０と、画像形成部２０と、操作表示部３０と、通信インターフェース部４０と、記憶部５０と、給紙カセット６０と、筐体７０とを備えている。

画像形成部２０は、画像読取部２１ａと、色変換処理部２１ｂと、ハーフトーン処理部２１ｃと、校正用濃度センサ２２と、露光部２３と、現像部２４ｃ〜２４ｋ、帯電部２５ｃ〜２５ｋとを有している。画像読取部２１ａは、原稿から画像を読み取って画像データを生成する。色変換処理部２１ｂは、ＲＧＢデータである画像データをＣＭＹＫに色変換する。ハーフトーン処理部２１ｃは、ハーフトーン処理を実行してＣＭＹＫのラスターデータを生成する。校正用濃度センサ２２は、露光部２３による露光パルス幅の校正に使用される。

制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他ハードウェア等のインターフェースに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１全体を制御する。

記憶部５０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１０が実行する処理の制御プログラムやデータを記憶する。

本実施形態の画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１は、その筐体７０内に、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて感光体ドラム（像担持体）２６ｍ、２６ｃ、２６ｙ及び２６ｋが一列に配置されている。感光体ドラム２６ｍ、２６ｃ、２６ｙ及び２６ｋのそれぞれに隣接して、現像部２４ｍ、２４ｃ、２４ｙ及び２４ｋが配置されている。

感光体ドラム２６ｍ、２６ｃ、２６ｙ及び２６ｋには、露光部２３から各色用のレーザー光Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｙ及びＬｋが照射される。この照射によって、感光体ドラム２６ｍ、２６ｃ、２６ｙ及び２６ｋに静電潜像が形成される。現像部２４ｍ、２４ｃ、２４ｙ及び２４ｋは、トナーを攪拌しながら、感光体ドラム２６ｍ、２６ｃ、２６ｙ及び２６ｋの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。これにより、現像工程が完了し、感光体ドラム２６ｍ、２６ｃ、２６ｙ及び２６ｋの表面に各色のトナー像が形成される。

画像形成装置１は、無端状の中間転写ベルト２７ａを有している。中間転写ベルト２７ａは、テンションローラー２７ｃ、駆動ローラー２７ｂ及び従動ローラー２７ｄに張架されている。中間転写ベルト２７ａは、駆動ローラー２７ｂの回転によって循環駆動させられる。

たとえば感光体ドラム２６ｋ上のブラックのトナー像は、感光体ドラム２６ｋと一次転写ローラー２９ｋとで中間転写ベルト２７ａを挟み、中間転写ベルト２７ａが循環駆動させられることによって中間転写ベルト２７ａに一次転写される。この点は、シアン、イエロー、ブラックの３色についても同様である。中間転写ベルト２７ａの表面には、所定のタイミングで相互に重ね合わせられるように一次転写が行われることによってフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像は、その後、給紙カセット６０から供給された印刷用紙Ｐに二次転写され、周知の定着工程で印刷用紙Ｐに定着される。

図３は、一実施形態に係る画像形成装置１の露光校正処理手順の内容を示すフローチャートである。図４は、一実施形態に係る露光校正処理において中間転写ベルト２７ａに形成されるパッチＰ１〜Ｐ４を示す説明図である。本校正処理は、たとえば個体差の抑制のために製造時に実行され、あるいは経年変化の抑制のために一定の期間毎に実行される。本校正処理は、さらに、ユーザーによって操作表示部３０を介して要請された場合に実行してもよい。

ステップＳ１１では、画像形成装置１は、中間転写ベルト２７ａに校正用のパッチＰ１〜Ｐ４を形成する。パッチＰ１〜Ｐ４は、たとえばブラックトナーで形成される。パッチＰ１〜Ｐ４は、予め設定されている４種類の露光パルス幅制限のいずれかを適用したドットで形成されて主走査方向に延びている黒帯領域と、白画素で構成された領域が主走査方向に延びている白帯領域とが副走査方向に交互に並んで形成されている。黒帯領域及び白帯領域の副走査方向の画素数は、校正用に予め設定されている。

ステップＳ１２では、画像形成装置１の校正用濃度センサ２２は、４個のパッチＰ１〜Ｐ４の濃度を計測する。４個のパッチＰ１〜Ｐ４の濃度は、中間転写ベルト２７ａを回転駆動させつつ校正用濃度センサ２２が照射する光の反射光量に基づいて計測される。この計測された反射光量に対しては、予め目標値が実験その他の方法で設定されている。

図５は、一実施形態に係る露光パルス幅と濃度センサの出力値の関係を示すグラフである。図５（ａ）において、横軸は露光パルス幅Ｅｐであり、縦軸は校正用濃度センサ２２の出力値（濃度値）である。目標値は、ベタとして隙間無くドットが形成されるための出力値である。目標値を超えている場合には、ドットが余剰に重畳的に付着していることを意味する。

図５（ｂ）は、４個のパッチＰ１〜Ｐ４において設定されている４種類のパルス幅制限値を示している。本実施形態では、４個のパッチＰ１〜Ｐ４は、露光のパルス幅の割合が相違する露光で形成されるベタ領域（黒帯領域とも呼ばれる。）を有するパッチである。具体的には、パッチＰ３は、主走査時において１画素を通過する時間である画素通過期間Ｗｐのうちの露光パルス幅Ｅｐの割合が８０％である８０％露光で形成されるドットで構成されているパッチである。パッチＰ１，Ｐ２及びＰ４は、画素通過期間Ｗｐのうちの露光パルス幅Ｅｐの割合がそれぞれ４０％、６０％及び１００％である４０％露光、６０％露光及び１００％露光で形成されるドットで構成されているパッチである。

図５（ａ）の例では、画像形成装置１の個体差を表す３つのケースＣ１〜Ｃ３の状態が示されている。ケースＣ１は、３つのケースＣ１〜Ｃ３の中で最も出力値（すなわち濃度が高い）が大きなケースである。ケースＣ１では、６０％露光と８０％露光の間の点Ｒ１で目標値に到達している。ケースＣ２では、ケースＣ１と同様に６０％露光と８０％露光の間の点Ｒ２で目標値に到達している。ケースＣ３では、８０％露光と１００％露光の間の点Ｒ３で目標値に到達している。

ステップＳ１３では、画像形成装置１は、露光パルス幅を決定する。露光パルス幅の決定は、本実施形態では、４種類のパルス幅制限のうちで目標値に到達している最小の露光パルス幅として決定される。具体的には、ケースＣ１，Ｃ２では、８０％露光が露光パルス幅として決定され、ケースＣ３では、１００％露光が露光パルス幅として決定されることになる。この例では、ケースＣ１の８０％露光が露光パルス幅として決定された例について説明する。

なお、パルス幅制限は、必ずしも４種類のパルス幅制限のうちのいずれかに決定する必要はなく、内挿計算によって決定してもよい。具体的には、たとえばケースＣ１については６５％露光とし、ケースＣ２については７６％露光とし、ケースＣ３については８８％露光としてもよい。

図６は、一実施形態に係るトナー消費削減処理の内容を示すフローチャートである。図７は、比較例と一実施形態に係るドットパターンＤＰｃ、ＤＰｅを示す説明図である。本トナー消費削減処理は、発明者によって新たに発見された以下の知見に基づくものである。

本発明者は、文字の画像領域の露光パルス幅を全画素一律に間引くと実験によって以下の問題を生じさせることを見いだした。すなわち、図７（ａ）に示される比較例のドットパターンＤＰｃのように、文字の線幅が太い場合においては静電潜像状態が不安定になるため、トナー帯電量変化など環境変動以外のノイズによるベタ文字の急激な濃度低下を引き起こす可能性があるというものである。

本発明者は、このような知見に基づき、露光パルス幅を一律に間引きかないようにすることでベタ文字の急激な濃度低下を抑制できることを見いだした。本実施例は、露光パルス幅の一律の間引きが４画素以上連続しなければ急激な濃度低下が生じないことが確認されている場合のドットパターンを形成する方法である。

ステップＳ２１では、画像形成装置１の制御部１０は、単色ベタ領域検出処理を行う。単色ベタ領域検出処理は、単色（一般的にはブラック）のベタ領域を検出する処理である。ステップＳ２２では、制御部１０は、単色ベタ領域の端部を検出する。端部でない場合には、処理がステップＳ２３に進められ、端部である場合には、処理がステップＳ２４に進められる。このように、制御部１０は、ベタ検出部として機能している。

ステップＳ２４では、制御部１０は、露光部２３に対して端部の全画素について一律に８０％露光を適用する。露光パルス幅を一律に間引くことによるベタ文字の急激な濃度低下は、２次元的に連続する場合に発生することが発明者によって見いだされているからである。さらに、端部は、間引かないことによって明確な輪郭を実現することができるからである。したがって、端部については露光パルス幅制限をしないように構成してもよい。このように、制御部１０は、露光パルス幅制限部として機能している。

ステップＳ２３では、制御部１０は、線幅が予め設定されている４ドット以上連続するか否かを決定する。線幅が４ドット以上連続する場合には、処理がステップＳ２５に進められ、線幅が４ドット以上連続しない場合には、処理がステップＳ２６に進められる。このように、ステップＳ２３は、線幅が４ドット以上連続する場合、すなわち線幅（線領域の短い方向）の画素数が４ドット以上連続するか否かを判断している。よって、ステップＳ２３は、少なくとも２次元方向の双方に４ドット以上連続するか否かを判断していることになる。

ステップＳ２５では、露光部２３は、線幅が４ドット以上連続する領域の特定画素における露光パルス幅を段階的に制限する。具体的には、露光部２３は、図７（ｂ）に示される実施例のドットパターンＤＰｅが形成されように露光パルス幅を段階的に制限する。ドットパターンＤＰｅは、図６（ｂ）に示される９６％（Ａ画素）、８０％（Ｂ画素）及び６４％（Ｃ画素）の３種類の露光パルス幅を使用している。３種類の露光パルス幅で形成されるドットパターンＤＰｅは、図７（ｃ）に示されるドット配列ルールＤｐｒに従って形成される。

ステップＳ２６では、露光部２３は、図６（ｂ）の下段に示されるように、ベタ領域の全画素について一律に８０％露光を適用する。露光パルス幅を一律に間引くことによるベタ文字の急激な濃度低下は、４画素以上連続しなければ生じないことが確認されているケースだからである。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１は、予め設定されている画素数以上の線幅を有するベタ領域においては、同一の間引き率（すなわち同一の露光パルス幅制限）が連続しないようにドットパターンが構成されているので、露光パルス幅を一律に間引くことによるベタ文字の急激な濃度低下を抑制することができる。この結果、画像の劣化を抑制しつつ余剰のトナーの使用を抑制してベタ領域を形成することができる。

本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。

変形例１：上記実施形態では、ベタ領域の画素が予め設定された数以上連続する場合には、隣接する画素の露光パルス幅制限が相互に相違するように設定されているが、隣接する画素の露光パルス幅制限が全て相違する必要はない。具体的には、たとえば８０％露光、８０％露光、６４％露光、８０％露光、８０％露光、６４％露光・・・といったようにＮ個（ここでは３個）に１個の割合で、すなわち予め設定された周期で相違する露光パルス幅制限が使用されるようにしてもよい。本発明の露光パルス幅制限部は、一般に、所定の領域において露光パルス幅の制限量を一律とせず、露光パルス幅の制限量を変動させるものであればよい。さらに、露光パルス幅の制限量の変動は、予め設定されている周期で変動するように構成されていてもよいし、非周期的でもよい。

変形例２：上記実施形態では、４画素以上連続するベタ領域に対して露光パルス幅の制限量を変動させているが、４画素に限られず、たとえば５画素以上連続するベタ領域に対して露光パルス幅の制限量を変動させるようにしてもよい。

変形例３：上記実施形態では、ベタ領域を構成する画素に対して露光パルス幅の制限量の走査が行われているが、ベタ領域には、文字や線画といった画像を形成する領域が含まれる。さらに、必ずしもブラックトナーで形成される領域に限られず、複数の色のトナーで形成されるベタ領域に本発明を適用するようにしてもよい。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
２０ 画像形成部
２１ａ 画像読取部
２１ｂ 色変換処理部
２１ｃ ハーフトーン処理部
２２ 校正用濃度センサ
２３ 露光部
２４ｃ〜２４ｋ 現像部
２５ｃ〜２５ｋ 帯電部
５０ 記憶部
６０ 給紙カセット
７０ 筐体

Claims (5)

1. 画像形成装置であって、
   ラスターデータに基づいてベタ領域を検出するベタ検出部と、
   前記ベタ領域において予め設定された画素数以上の画素が２次元方向の双方に連続する領域において、露光パルス幅の制限量を変動させる露光パルス幅制限部と、を備え、
   前記露光パルス幅制限部は、２次元方向のいずれかに連続する画素が予め設定されている比率で前記露光パルス幅の制限量が相違するように前記露光パルス幅を設定する画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記露光パルス幅制限部は、前記ベタ領域において端部を形成する画素の前記露光パルス幅の制限量を一定とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記露光パルス幅制限部は、前記予め設定された画素数未満の画素で２次元方向の少なくとも一方に連続する領域の画素は、前記露光パルス幅の制限量を一定とする画像形成装置。
4. ラスターデータに基づいてベタ領域を検出するベタ検出工程と、
   前記ベタ領域において予め設定された画素数以上の画素が２次元方向の双方に連続する領域において、露光パルス幅の制限量を変動させる露光パルス幅制限工程と、を備え、
   前記露光パルス幅制限工程は、２次元方向のいずれかに連続する画素が予め設定されている比率で前記露光パルス幅の制限量が相違するように前記露光パルス幅を設定する工程を含む画像形成方法。
5. 画像形成装置を制御する画像形成プログラムであって、
   ラスターデータに基づいてベタ領域を検出するベタ検出部、及び
   前記ベタ領域において予め設定された画素数以上の画素が２次元方向の双方に連続する領域において、露光パルス幅の制限量を変動させる露光パルス幅制限部として前記画像形成装置を機能させ、
   前記露光パルス幅制限部は、２次元方向のいずれかに連続する画素が予め設定されている比率で前記露光パルス幅の制限量が相違するように前記露光パルス幅を設定する画像形成プログラム。