JP7097753B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法関する。
従来、サーマルプリンタにおいて、感熱紙を用いたモノクロ印刷や、インクリボンを用いたカラー印刷などが知られている。また、近年、複数色それぞれに対応した複数の発色層を具備した用紙を用いたカラー画像形成が市場に提供され、写真等の印刷手段として普及している。
上記用紙に設けられる複数の発色層はそれぞれ異なる発色特性を有し、与えられるエネルギー(加熱温度と加熱時間)に応じて発色する。例えば、特許文献1や特許文献2では、各発色層の発色特性の差異を利用して特定の発色層を発色させる事によってカラー画像を形成している。
特表2013-506582号公報 特許第4677431号公報
しかし、従来の方法では、各発色層に対して、個別に発色のためのエネルギーを付与し、発色層ごとに順に発色を行わせていた。そのため、発色のための制約が生じ、複数の発色層を組み合わせて再現する色の再現性が十分なものとなっていなかった。
本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を有する。すなわち、それぞれが異なる発色特性を有し、付与されたエネルギーに応じて発色する複数の発色層を含む画像部材を用いて画像形成を行う画像形成装置であって、前記画像部材にエネルギーを付与する印刷ヘッドと、画像データに基づいて、前記印刷ヘッドにより前記画像部材に付与するエネルギーの制御を行うための信号パターンを出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複数の発色層それぞれに対応する複数の第1の信号パターンと、前記複数の発色層のうちの少なくとも2つの発色層を発色させて再現する色に対応する複数の第2の信号パターンとを用いて、信号パターンを出力し、前記複数の第2の信号パターンは、前記複数の第1の信号パターンのうちの、前記少なくとも2つの発色層にそれぞれ対応する信号パターンの組み合わせとは異なる少なくとも1つの信号パターンを含み、前記複数の第1の信号パターンのうちの少なくとも1つの信号パターンと、前記複数の第2の信号パターンのうちの少なくとも1つの信号パターンとは、エネルギーの付与の開始タイミングが異なることを特徴とする。
本発明によれば、複数の発色層を組み合わせて再現する色の再現性を向上させることが可能となる。
本実施形態に係る画像部材を説明するための図。 本実施形態に係る印刷ヘッドの構成例を説明するための図。 本実施形態に係る画像形成装置の断面構成を示す図。 本実施形態に係るシステム構成の例を示す図。 本実施形態に係る画像部材における発色特性を説明するための図。 本実施形態に係るプリントサービスのシーケンス図。 従来の加熱パルスの構成を説明するための図。 本実施形態に係る画像形成層の活性化を説明するための図。 第1の実施形態に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 第1の実施形態に係る画像形成時の処理のフローチャート。 第1の実施形態の変形例に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 第1の実施形態の変形例に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 第1の実施形態の変形例に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 第2の実施形態に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 第2の実施形態に係る画像形成時の処理のフローチャート。 第2の実施形態の変形例1に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 第2の実施形態の変形例2に係る加熱パルスの構成を説明するための図。 本発明に係る画像形成時の待機処理のフローチャート。
以下、図面を用いて、本発明に係る一実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す構成等は一例であり、これに限定することを意図するものでは無い。
<第1の実施形態>
[画像部材]
図1は、本実施形態に係る画像部材の構成を説明するための概念図である。また、本実施形態では、画像形成装置の熱源として赤外線を用いた赤外線画像化方法を用いて説明するが、他の方式や熱源を用いてもよい。
図1において、画像部材10は、最も下の層から順に、光を反射する基材12、画像形成層18、スペーサー層17、画像形成層16、スペーサー層15、画像形成層14、保護膜層13が構成されている。画像形成層14、16、および18はそれぞれ、フルカラー印刷時には一般的にはイエロー、マゼンタ、およびシアンであるが、他の色の組み合わせであってもよい。つまり、図1の例では、3つの色に対応した画像形成層(発色層)が設けられているが、更に多くの画像形成層が設けられていてよい。
それぞれの画像形成層は、当初(画像形成前)は無色であるが、それぞれの画像形成層の活性化温度と呼ばれる特定の温度まで加熱されると対応する色へ変化する。本実施形態では、各画像形成層における発色のための発色特性はそれぞれ異なっているものとする。画像部材10における画像形成層の色の順番(積層の順)は任意に選択可能である。一つの好適な色順は、上述したとおりである。もう一つの好適な順は、三つの画像形成層14、16、および18が、それぞれシアン、マゼンタ、およびイエローである順である。本実施形態では、上述のイエロー、マゼンタ、およびシアンの順番で構成されている例を用いて説明する。なお、図1では、各画像形成層の厚みが同じように積層されているが、これに限定するものではなく、色(色材)に応じて厚み異なっていてもよい。
また、図1に示すように、各画像形成層の間には、スペーサー層が設けられる。スペーサー層の厚みは、各画像形成層の発色特性や各層の熱の伝導特性や熱拡散率などに応じて規定されてよい。例えば、また、各スペーサー層は同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。スペーサー層の機能は、画像部材10内での熱拡散の制御である。好適には、スペーサー層17は、スペーサー層15と同じ部材で構成される場合には、少なくとも四倍厚い事が望ましい。
基材12に配置されたすべての層は、画像形成以前は実質的に透明である。基材12が反射する色(例えば、白色)である場合、画像部材10で形成されたカラー画像は、基材12によって提供される反射背景に対して、保護膜層13を通して視認される。基材12上に積層された各層が透明である事により、画像形成層のそれぞれに印刷された色の組み合わせが人間により視認できることとなる。
本実施形態における、画像部材10中の3つの画像形成層14、16、および18は、基材12の同一の側に配置されているが、いくつかの画像形成層が、基材12の反対側に配置されていてもよい。
本実施形態において、画像形成層14、16、および18は、画像形成装置において調節可能な2つのパラメータ、つまり温度と時間の変化により、少なくとも部分的に独立して処理される。これらのパラメータは、画像部材10に熱が加えられる際の、印刷ヘッドの温度と時間を制御することによって、所望の画像形成層に画像が形成される。つまり、画像部材10に対して付与する温度と時間を制御することにより、所望の画像形成層に対して所望の濃度の色を発色させることができる。
本実施形態では、画像形成層14、16、および18のそれぞれは、印刷ヘッドが、画像部材10の最上層、すなわち、図1に示す保護膜層13に接触しながら熱を加えることによって処理される。本実施形態に係る各画像形成層の発色特性について説明する。画像形成層14、16、および18の活性化温度をそれぞれTa3、Ta2、Ta1とする。この場合において、画像形成層14の活性化温度(Ta3)は、画像形成層16の活性化温度(Ta2)より大きく、また、第一の画像形成層18の活性化温度(Ta1)より大きい。各画像形成層の活性化(発色特性)の関係は、図2を用いて後述する。
印刷ヘッド(すなわち、保護膜層13)からより遠い距離に位置する画像形成層の加熱は、各スペーサー層を通じてそれらの層に伝導および拡散するため、加熱に必要な時間分遅れる事となる。したがって、印刷ヘッドから画像部材10の表面(すなわち、保護膜層13)に対して付与される温度が、実質的に、より低い位置にある画像形成層(印刷ヘッドから遠い層)の活性化温度より高くても、各層による熱の拡散に起因した加熱の遅れによって、印刷ヘッドにより近い画像形成層に対する活性化温度まで加熱しつつ、それより下の画像形成層を活性化しないように制御することが可能となる。そのため、最も保護膜層13に近い画像形成層14のみを処理(発色)する際、印刷ヘッドは、短時間で、かつ、比較的高い温度(Ta3以上)まで加熱する。この場合、画像形成層16、18のいずれに対しても不十分な加熱が行われる事となり、これらの発色(活性化)は行われない。
基材12に近い画像形成層(この場合、画像形成層16若しくは18)のみを活性化させる場合には、基材12からより遠い画像形成層(例えば、画像形成層14)の活性化温度より低い温度で、十分に長い期間加熱することによって達成される。このようにして、より低い画像形成層(画像形成層16もしくは18)が活性化されている場合、より高い画像形成層(例えば、画像形成層14)は活性化されない。
上述したように、画像部材10に対する加熱は、熱印刷ヘッドを用いて行われるのが好ましいが、他の方法が用いられてもよい。例えば、変調された光源(レーザーのような手段)等、既知のいずれの手段が使用されてよい。
[発色特性]
図2は、画像部材10を構成する画像形成層14、16、および18を処理するのに必要な加熱温度および加熱時間の関係を説明するための図である。図2において、縦軸は印刷ヘッドに接触する画像部材10の表面での加熱温度を示し、横軸は加熱時間を示す。ここでの加熱時間は、印刷ヘッドが供給する温度と同一であるものとして説明する。
領域21は、比較的高い加熱温度、かつ、比較的短い加熱時間を示している。本実施形態において、領域21は、画像形成層14のイエローに対応する。つまり、画像形成層14は、領域21に示されるエネルギーを供給された場合、発色(画像形成)が行われることとなる。領域22は、中間の加熱温度、かつ、中間の加熱時間を示している。領域22は、画像形成層16のマゼンタに対応する。つまり、画像形成層16は、領域22に示されるエネルギーを供給された場合、発色(画像形成)が行われることとなる。領域23は、比較的低い加熱温度、かつ、比較的長い加熱時間を示している。領域22は、画像形成層18のシアンに対応する。つまり、画像形成層18は、領域23に示されるエネルギーを供給された場合、発色(画像形成)が行われることとなる。画像形成層18の画像化(発色)に必要な時間は、実質的に画像形成層14を画像化するために必要な時間より長い。
画像形成層のために選択される活性化温度は、例えば、約90℃から約300℃の範囲内が用いられる。画像形成層18の活性化温度(Ta1)は、出荷および保管の間、画像部材10の熱安定性にできるだけ一貫して低いことが好ましく、好適には約100℃またはそれ以上である。画像形成層14の活性化温度(Ta3)は、この層を通じて加熱することによって、画像形成層16、18の活性化に対し、一貫して高いことが好ましく、好適には約200℃またはそれ以上である。画像形成層16の活性化温度(Ta2)は、Ta1からTa3の間であって、好適には約140℃から約180℃の間である。
なお、各画像形成層は、対応する領域内のエネルギーを付与された場合でも、その領域内の位置に応じて、形成される色の濃度は異なる。例えば、画像形成層16に対して、領域22内のエネルギーを与えた場合に、同じ加熱時間であっても、Ta3に近い温度を与えた方が、Ta2に近い温度を与えるよりも高い濃度の画像が形成されることとなる。加熱時間が変動した場合でも同様である。
[印刷ヘッド]
本実施形態に係る印刷ヘッドは、画像の幅全体にわたって伸びる、抵抗の実質的な直線配列を含む。本実施形態において、印刷ヘッドは画像部材10の搬送方向に直交する方向(画像部材10の幅方向)に延伸し、その幅方向にそって抵抗が設けられているものとする。なお、印刷ヘッドの幅は、画像よりも短くてもよい。このような場合、印刷ヘッドは、画像の幅全体を処理するために、被画像形成体である画像部材10に対して相対的に移動するように構成されてもよく、または他の印刷ヘッドと併用されてもよい。
印刷ヘッドが有する抵抗に電流を供給することによって抵抗が熱源として動作し、画像部材10は印刷ヘッドの抵抗からの熱を受けつつ搬送されることで、各画像形成層により、受けた熱に応じて、画像化が行われる。上述したように、本実施形態では、抵抗は赤外線を照射可能な構成とする。印刷ヘッドによって画像部材10に熱が加えられる間の時間は、典型的に画像のラインごとに約0.001から約100ミリ秒の範囲である。上限は、印刷時間との兼ね合いで設定されるが、下限は、電子回路(不図示)の制約によって定義される。画像を形成するドットの間隔は一般的に、画像部材10の搬送方向および幅方向の両方向に、それぞれ1インチごとに100~600ラインの範囲であり、それぞれの方向に異なる間隔となっていてもよい。
図3は、本実施形態に係る画像形成時の印刷ヘッドと、画像部材10の構成の例を示す図である。図3(a)において、画像形成時に、画像部材10は、右方向へ搬送されるものとする。また、上述した画像部材10の幅方向は、図3(a)の奥行き方向に対応する。印刷ヘッド30は、基盤31上にグレーズ32を備える。また、本実施形態において、グレーズ32は凸面グレーズ33を更に備える。抵抗34は、凸面グレーズ33の表面に配置され、搬送方向に搬送される画像部材10に接触するように配置される。なお、凸面グレーズ33は他の形状であってもよいし、設けられていなくてもよい。その場合にも、抵抗34が画像部材10に接触するように構成される。なお、保護膜層(不図示)が、抵抗34、グレーズ32、および凸面グレーズ33上に形成される事が好ましい。一般的に同一の材料からできているグレーズ32および凸面グレーズ33の組み合わせを、以下「印刷ヘッドのグレーズ」と称する。
グレーズ32の上に基盤31とヒートシンク35が設けられる。基盤31は、ヒートシンク35と接しており、ファン(不図示)などの冷却部によって冷却される。画像部材10は、一般的に実際の加熱抵抗の搬送方向の長さより長い印刷ヘッドのグレーズと接触する事となる。典型的な抵抗は、画像部材10の搬送方向に約120ミクロン程度の長さであるが、一般的な印刷ヘッドのグレーズとの画像部材10の熱的接触領域は、200ミクロンまたはそれ以上となる。
図3(b)は、抵抗34の幅方向における配列の例を示す図である。抵抗34は、幅方向に複数配列されることで、画像部材10の幅方向に対して一定の長さを有し、この配列にそって、1ラインの画像が形成される。以下に示す例では、画像部材10を搬送方向に搬送しながら1ラインごとに画像が形成されるものとする。
[画像形成装置]
図4は、本実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す断面図である。画像形成装置40内には、印刷ヘッド30、格納部41、搬送ローラ42、プラテン43、排出口44、及び温度センサ45を含んで構成される。格納部41には被記録媒体として、複数枚の画像部材10を格納する事が可能であり、カバー(不図示)を開閉する事で画像部材10を補充する事が可能である。印刷時には、画像部材10は搬送ローラ42によって印刷ヘッド30に送られ、プラテン43と印刷ヘッド30の間で画像形成された後、排出口44から排出されて印刷を完了する。また、印刷ヘッド30とプラテン43のニップ部の周辺には温度センサ45が設けられ、印刷ヘッド30により供給される温度を検知する。なお、温度センサ45にて検知する対象は、例えば、印刷ヘッド30が有する抵抗34(熱源)の温度でもよいし、画像部材10の表面温度であってもよい。また、温度センサ45は、1か所のみの温度を検知する構成に限定するものではなく、複数個所の温度を検知するような構成であってもよい。更に、温度センサ45は、画像形成装置40の環境温度を検知するような構成であってもよい。
画像部材10の搬送速度は、画像形成の速度や画像形成時の解像度などに応じて制御される。例えば、高解像度の画像の形成を行う場合には、低解像度の画像の形成を行う場合に比べて搬送速度を遅くするような構成であってよい。また、印刷速度を優先する場合には、搬送速度を上げ、解像度を低下させるようにしてもよい。
[システム構成]
図5は、本実施形態に係るシステムの全体構成の例を示す図である。図5に示すように、本実施形態に係るシステムは、図4に示した画像形成装置40と、そのホスト装置としてのパーソナルコンピュータ(PC)50を含んで構成される。
PC50は、CPU(Central Processing Unit)501、RAM(Read Only Memory)502、HDD(Hard Disk Drive)503、通信I/F504、入力デバイスI/F505、および表示デバイスI/Fを含んで構成され、各部位は内部バスにより互いに通信可能に接続される。CPU501は、HDD503やRAM502に保持されているプログラムや各種データに従った処理を実行する。RAM502は、揮発性のストレージであり、プログラムやデータを一時的に保持する。また、HDD503は、不揮発性のストレージであり、プログラムやデータを保持する。
通信I/F504は外部装置との通信を司るインターフェースであり、ここでは画像形成装置40との間におけるデータの送受信を制御する。ここでのデータ送受信の接続方式としては、USB、IEEE1394、LAN(Local Area Network)等の有線接続や、Bluetooth(登録商標)、WiFi(登録商標)等の無線接続を用いることができる。入力デバイスI/F505は、キーボードやマウス等のHID(Human Interface Device)を制御するインターフェースであり、ユーザによる入力デバイスから入力を受け付ける。表示デバイスI/F506は、ディスプレイ(不図示)などの表示デバイスにおける表示を制御する。
画像形成装置40は、CPU401、RAM402、ROM403、通信I/F404、ヘッドコントローラ405、画像処理アクセラレータ406、および温度センサ45を含んで構成され、各部位は、内部バスにより互いに通信可能に接続される。CPU401は、ROM403やRAM402に保持されているプログラムや各種データに従い、後述する各実施形態の処理を実行する。RAM402は、揮発性のストレージであり、プログラムやデータを一時的に保持する。また、ROM403は不揮発性のストレージであり、後述する処理で使用されるテーブルデータやプログラムを保持する。
通信I/F404は、外部装置との通信を司るインターフェースであり、ここではPC50との間におけるデータの送受信を制御する。ヘッドコントローラ405は、図3に示した印刷ヘッド30に対して記録データに基づいて加熱動作を制御する。具体的には、ヘッドコントローラ405は、RAM402の所定のアドレスから制御パラメータと記録データを読み込む構成とすることができる。そして、CPU401が、制御パラメータと記録データをRAM402の所定のアドレスに書き込むと、ヘッドコントローラ405により処理が起動され、印刷ヘッド30の加熱動作が行われる。
画像処理アクセラレータ406は、ハードウェアによって構成され、CPU401よりも高速に画像処理を実行するものである。具体的には、画像処理アクセラレータ406は、RAM402の所定のアドレスから画像処理に必要なパラメータとデータを読み込む構成とすることができる。そして、CPU401が上記パラメータとデータをRAM402の所定のアドレスに書き込むと、画像処理アクセラレータ406が起動され、所定の画像処理が行われる。なお、画像処理アクセラレータ406は必ずしも必要な要素でなく、プリンタの仕様などに応じて、CPU401による処理のみで上記のテーブルパラメータの作成処理および画像処理を実行してもよい。また、温度センサ45は、図4にて示したように印刷ヘッド30の抵抗34の周辺温度を検知し、その温度情報をCPU401等に提供する。CPU401は、取得した温度情報に基づき、抵抗34の発熱制御を行うための制御パラメータを生成する。詳細な制御に関しては、後述する。
なお、本実施形態では、画像形成装置40とPC50とが異なる装置として説明したが、例えば、これらが一体となったシステムであってもよいし、画像形成装置40と撮像装置(不図示)とが一体となったシステムであってもよい。また、ホスト装置として、PCを例に挙げたが、これに限定するものではなく、例えば、スマートフォンやタブレット端末、撮像装置などの携帯端末を用いてもよい。
[プリントサービス]
図6は、本実施形態に係るシステムにおけるプリントサービス実施時のシーケンスを示す。図6において、S601~605は、PC50における処理を示し、S611~S616は画像形成装置40の処理を示す。また、図6において、破線矢印はデータの送受信を示す。各工程は、各装置のCPUが記憶部に保持されたプログラム等を読み出して実行することにより実現される。ユーザが印刷を実施しようとする際に本シーケンスが開始される。
S611にて、画像形成装置40は、電源投入後、自らが印刷可能である事を確認し、印刷サービスを提供可能として待機状態となる。
一方、S601は、PC50は、印刷サービスDiscoveryを実施する。ここでの印刷サービスDiscoveryは、ユーザ操作に従った周辺機器の検索を行ってもよいし、定期的に印刷サービスを提供可能な状態の画像形成装置を検索するような構成であってもよい。もしくは、PC50と画像形成装置40とが接続された際にPC50が問い合わせを行うような構成であってもよい。
S612にて、画像形成装置40は、PC50から印刷サービスDiscoveryを受信すると、これに対する応答として、自らが印刷サービスを提供できる機器である事を通知する。
S602にて、PC50は、画像形成装置40から印刷サービスを提供できる旨の通知を受信した場合、画像形成装置に対して印刷可能情報を要求する。
S613にて、画像形成装置40は、PC50からの印刷可能情報の要求への応答として、自らが提供できる印刷サービスの情報を通知する。
画像形成装置40から印刷可能情報を受信すると、S603にて、PC50は、印刷可能情報を元に、印刷ジョブ作成用のユーザインタフェースを構築する。具体的には、画像形成装置40の印刷可能情報を元に、印刷画像の指定、印刷サイズ、印刷可能用紙サイズ等の適切な表示と適切な選択肢のユーザへの提供を、ディスプレイ(不図示)を介して行う。そして、キーボード等の入力デバイス(不図示)を介してユーザからの設定を受け付ける。
S604にて、PC50は、ユーザから受け付けた設定に基づき印刷ジョブを発行し、画像形成装置40へ送信する。
S614にて、画像形成装置40は、PC50からの印刷ジョブを受信する。
S615にて、画像形成装置40は、受信した印刷ジョブを解析し、実行する。本実施形態に係る印刷ジョブに対する画像形成の詳細については後述する。
印刷が完了すると、S616にて、画像形成装置40は、印刷完了をPC50に通知する。そして、画像形成装置40側の処理は完了し、待機状態となる。
S605にて、PC50は、印刷完了通知を受信して、その旨をユーザに伝達する。そして、PC50側の処理を完了する。
なお、上記の説明では、種々の情報伝達はいずれもPC50側から画像形成装置40に対してリクエストを行い、そのリクエストに対し画像形成装置40が応答する、という通信例を述べた。しかし、上記のようないわゆるPull型の通信例に限定される物ではなく、画像形成装置40がネットワークに存在する1または複数のPC50に対して自発的に発信する、いわゆるPush型であっても構わない。
以下、本実施形態に係る画像形成の制御について説明する。本実施形態では、印刷ヘッド30が有する抵抗34に電流を印加するための信号(パルス信号)をヘッドコントローラ405から出力することで加熱制御を行う。
(従来の加熱パルス)
まず、本願発明に対する比較例として、従来の加熱制御に用いられる信号について説明する。図7は、従来の画像形成装置の印刷ヘッドに印加される、各色に対応する信号パターン(加熱パルス)の例である。図7において、1画素中における、画像部材10において各発色させたい色と、その際の加熱パルスの構成例を示す。上から順に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、黒色(K)を示している。図7において、1画素に対する加熱パルスは、7つの区間(p0~p6)を含んで構成され、1つの区間の長さはΔt0とする。つまり、1画素を形成するために要する加熱パルスの時間は、Δt0×7区間(p0~p6)分となる。つまり、1画素分の発色には、7区間のパルスのサイクル数が用いられ、この中に含まれるパルス信号列により発色が制御される。
図7において、信号は、HighとLow(ONとOFF)による2値を示す。Highの際に抵抗34による加熱が行われ、Lowの際には加熱が行われない。そして、各色に対する加熱パルスに含まれるパルスのパルス幅およびパルス数を制御することで、発色を制御している。本実施形態では、PWM(Pulse width modulation)制御により、各パルスのパルス幅の調整を行う。図7に示すように、各区間の起点を、パルスの立ち上がりタイミング(ONタイミング)として説明する。
例えば、イエロー(Y)を発色させる場合、図2に示す領域21(比較的高い加熱温度、かつ、比較的短い加熱時間)を実現させるために、Δt1の時間加熱している。また、マゼンタ(M)を発色させる場合、図2に示す領域22(中間の加熱温度、かつ、中間の加熱時間)を実現させるために、Δt2の時間加熱を合計2回、インターバルを置いて実施している。ここでの1つ目のパルスと2つ目のパルスのインターバルの間隔は、(Δt0-Δt2)となる。同様に、シアン(C)を発色させる場合、図2に示す領域23(比較的低い加熱温度、かつ、比較的長い加熱時間)を実現させるために、Δt3の時間加熱を合計4回、インターバルを置いて実施している。ここでの1つ目のパルスと2つ目のパルスのインターバルの間隔は、(Δt0-Δt3)となる。このインターバルを設けることで、目的とする温度(活性化温度)以上に画像部材10の温度が上昇することを抑制する。言い換えると、ON時間とOFF時間を制御することで、目的とする温度を維持している。
図7においては、理解を容易とするために、
Δt1=Δt2×2=Δt3×4
の関係とし、いずれの色を発色させる場合でも印刷ヘッド30に印加される加熱パルスの総時間を同一とする。以下に示すt1~t3、Ta1~Ta3は、図2の記載に対応するものとする。
加熱時間は、
t2>Yの加熱時間Δt1>t1
t3>Mの加熱時間Δt2+Δt0>t2
Cの加熱時間Δt3+Δt0×3>t3
となっており、加熱時間の相対的な関係は、
Y<M<C
となっている。
ここで、印刷ヘッド30によって画像部材10に印加されるエネルギー(熱量)は、各信号におけるインターバル時間において、図3に示す印刷ヘッド30のグレーズ32(および凸面グレーズ33)、基盤31、ヒートシンク35などに熱伝導される。そのため、インターバル時間には、画像部材10の温度は低下する。同様に画像部材10中に熱伝導された熱量は、図4に示すプラテン43等の周辺にも熱を伝搬させるため、その分、画像部材10の温度は低下する。その結果、投入エネルギー(熱量)が同一である場合に、加熱によるピーク温度は、
Y>M>C
となる。ここで、
Yのピーク温度>Ta3
Ta3>Mのピーク温度>Ta2
Ta2>Cのピーク温度>Ta1
の様に制御する事で、Y、M、Cそれぞれの色を独立に発色させる事ができる。
次に、二次色であるR、G、B、および、三次色であるKの発色を制御する加熱パルスについて説明する。ここでのN次色とは、N個の色材(画像形成層)を発色させて組み合わせることで表現する色を意味する。
図7に示す赤色(R)は、イエロー(Y)→マゼンタ(M)の順に発色する様に加熱パルスを制御している。つまり、イエロー(Y)に対応する画像形成層14とマゼンタ(M)に対応する画像形成層16を発色させることで、赤色(R)の画像を形成する。また、図7に示す緑色(G)は、イエロー(Y)→シアン(C)の順に発色する様に加熱パルスを制御している。同様に、図7に示す青色(B)は、マゼンタ(M)→シアン(C)の順に発色する様に加熱パルスを制御している。図7に示す黒色(K)は、イエロー(Y)→マゼンタ(M)→シアン(C)の順に発色する様に加熱パルスを制御している。
上記の従来の方式の場合、
Y層を発色させる際には、C層とM層を発色させない
M層を発色させる際には、Y層とC層を発色させない
C層を発色させる際には、M層とY層を発色させない
という条件下で行うため、それぞれの画像形成層の活性化には制約が生ずる。つまり、画像形成層を個別に発色させていたため、発色時の組み合わせにおいて十分な再現ができていなかった。そのため、画像部材10内での画像形成層での発色率が低くなり、その分発色が不十分となってしまう。
(本発明に係る活性化)
本実施形態では、上記に述べた従来の活性化の問題点を踏まえ、以下のように制御を行う。
図8は、本実施形態に係る加熱時間と加熱温度の関係を説明するための図である。図8において、領域21、22、23は、図2にて示した領域21、22、23と同じであるため、説明を省略する。
領域24は、図1に示す画像形成層14、16、18のうち、イエロー(Y)に対応する画像形成層14とマゼンタ(M)に対応する画像形成層16が活性化する領域である。よって、領域24に対応するエネルギーが付与された場合、画像部材10においては、実質的な発色は赤色(R)を示す。
領域25は、図1に示す画像形成層14、16、18のうち、マゼンタ(M)に対応する画像形成層16とシアン(C)に対応する画像形成層18が活性化する領域である。よって、領域25に対応するエネルギーが付与された場合、画像部材10においては、実質的な発色は青色(B)を示す。
領域26は、図1に示す画像形成層14、16、18の全てが活性化する領域である。よって、領域26に対応するエネルギーが付与された場合、画像部材10においては、実質的な発色は黒色(K)を示す。
従来例では、領域24、25、26については複数の発色層が同時並行的に活性化してしまうため、使用されていなかった。しかし、本実施形態においては、従来使用していた領域21~23に加えて、領域24~26も利用する事によって画像部材10での発色(色の再現性)を向上させる。
(本実施形態に係る加熱パルス)
続いて、本実施形態に係る加熱パルスの基本的な構成について図9を用いて説明する。
図9では、図7の加熱パルスとして示したY、M、C、Gは同じであるが、R、B、K用の加熱パルスが変更されている。本実施形態では、Y→M→C→R→B→Kの順に発色するように加熱パルスを制御している。なお、パルス幅やインターバル期間(Δt0、Δt1、Δt2、Δt3等)は、印刷ヘッド30やその他の構造に起因した、インターバル時間の冷却特性などに応じて決定されてよい。
例えば、二次色である赤色(R)を発色させる場合、Δt1時間の加熱を合計2回、インターバル(Δt0-Δt1)の間隔を空けて実施している。これはイエロー(Y)を発色させる温度でマゼンタ(M)を発色させる時間の間、加熱を行うことを意味している。つまり、図8に示す領域24に相当するエネルギーを付与する。この制御は、イエロー(Y)とマゼンタ(M)を独立して発色させていた従来の手法と比較し、イエロー(Y)を発色させる温度に達するまでの温度を利用してマゼンタ(M)を発色させることができるため、マゼンタ(M)の発色が改善される。また、マゼンタ(M)を発色させるために要する時間を用いて同時並行的にイエロー(Y)を発色させることができるため、イエロー(Y)の発色する面積率、即ち画素当りの発色面積が改善され、その分、イエロー(Y)の発色効率、すなわち画素当りの発色度合が改善される。
同様に、二次色である青色(B)を発色させる場合、Δt2時間の加熱を合計4回、インターバル(Δt0-Δt2)の間隔を空けて実施している。これはマゼンタ(M)を発色させる温度でシアン(C)を発色させる時間の間、加熱を行うことを意味している。つまり、図8に示す領域25に相当するエネルギーを付与する。この制御は、マゼンタ(M)とシアン(C)を独立して発色させていた従来の手法と比較し、マゼンタ(M)を発色させる温度に達するまでの温度を利用してシアン(C)を発色させることができるため、シアン(C)の発色が改善される。また、シアン(C)を発色させるために要する時間を用いて同時並行的にマゼンタ(M)を発色させることができるため、マゼンタ(M)の発色する面積率が改善され、その分、マゼンタ(M)の発色効率が改善される。
同様に、三次色である黒色(K)を発色させる場合、Δt1時間の加熱を合計4回、インターバル(Δt0-Δt1)の間隔を空けて実施している。これはイエロー(Y)を発色させる温度で、シアン(C)を発色させる時間の間、加熱を行うことを意味している。つまり、図8に示す領域26に相当するエネルギーを付与する。この制御は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)を独立して発色させていた従来の手法と比較し、イエロー(Y)を発色させる温度に達するまでの温度を利用してマゼンタ(M)およびシアン(C)を発色させることができる。そのため、マゼンタ(M)およびシアン(C)の発色が改善される。また、シアン(C)を発色させるために要する時間を用いて同時並行的にイエロー(Y)およびマゼンタ(M)を発色させることができる。そのため、イエロー(Y)およびマゼンタ(M)の発色する面積率が改善され、その分、イエロー(Y)およびマゼンタ(M)の発色効率が改善される。
[処理フロー]
図10は、本実施形態に係る加熱パルスを実現する画像処理フローチャートである。図10に示すフローは、図6のS615の工程にて実行される。本フローは、例えば、画像形成装置40のCPU401がROM403等に含まれるプログラムやデータを読み出して実行することにより実現される。なお、本処理は画像処理アクセラレータ406にて一部が実行されるような構成であってもよい。
S1001にて、CPU401は、図6中のS614にて受信した印刷ジョブ中の画像データを取得する。ここでは、画像データを1ページごとに取得するものとして説明を行う。
S1002にて、CPU401は、画像データに対する復号化処理を行う。なお、画像データが圧縮や符号化されていない場合には、本処理を省略してよい。復号化処理により、画像データはRGBデータとなる。RGBデータの種別としては、例えば、sRGBやadobe(登録商標)RGB等の標準的な色情報が挙げられる。本実施形態において、画像データは、各色8bitの情報を持ち、値域としては0~255とするが、16bit等、異なるbit数から構成されてもよい。
S1003にて、CPU401は、画像データに対して色補正処理を行う。なお、色補正処理は、PC50側で行ってもよく、画像形成装置40に合わせた色補正を行う場合には画像形成装置40内で行ってよい。色補正処理後の画像データはRGBデータであるが、この時点では画像形成装置40に特化したRGB、いわゆるデバイスRGBという形式となっているものとする。
S1004にて、CPU401は、画像データに対し、3次元ルックアップテーブルを用いて輝度濃度変換を行う。本実施形態に係るパルス制御の場合には、
R、G、B→C、M、Y
という3色→3色変換では無く、
R、G、B→C、M、Y、R、B、K
という3色→6色変換を行うため、3次元ルックアップテーブル等の手法を用いた輝度濃度変換を行う事が望ましい。つまり、3つの画像形成層の発色を組み合わせて再現可能な色として、R,B,Kに対する値も算出する。
本実施形態では、以下のように3次元ルックアップテーブルを用いて輝度濃度変換を行う。以下に用いる3次元ルックアップテーブルの関数3D_LUT[R][G][B][N]において、変数R、G、BはそれぞれRGBデータの値が入力され、変数Nは、出力するC,M,Y,R,B,Kのいずれかが指定される。ここでは、C,M,Y,R,B,Kとして、それぞれ0,1,2,3,4,5が指定されているものとする。
C=3D_LUT[R][G][B][0]
M=3D_LUT[R][G][B][1]
Y=3D_LUT[R][G][B][2]
R=3D_LUT[R][G][B][3]
B=3D_LUT[R][G][B][4]
K=3D_LUT[R][G][B][5]
上記の3D_LUTは、256×256×256×6の100663296個のデータテーブルから構成される。各データは、図9中のp0~p16に印加するパルス幅に対応するデータとなっている。なお、ルックアップテーブルのデータ量を削減するために、例えば、グリッド数を256→17に減らして、17×17×17×6の29478個のデータテーブルを用いて補間演算によって結果を算出してもよい。当然であるが、17グリッド以外にも、16グリッドや9グリッドおよび8グリッド等、適宜好適なグリッド数を設定して構わない。補間方法についても既知の四面体補間等、いずれの方法を用いて構わない。本実施形態において、3次元ルックアップテーブルは、予め規定され、画像形成装置40のROM403等に保持されているものとする。
上記3次元ルックアップテーブルを用いることで、各色を構成するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の制御パラメータを個別に設定可能となる。つまり、赤色(R)を構成するイエローおよびマゼンタ、緑色(G)を構成するシアンおよびイエロー、青色(B)を構成するマゼンタおよびシアン、黒色(K)を構成するイエロー、マゼンタ、およびシアンそれぞれに対する制御パラメータを独立に設定可能となる。また、図9に示すように、シアン(C)やマゼンタ(M)のように、1つの色を発色させる際に複数のパルスを用いる場合において、それらの複数のパルスを全て同じパルス幅に制御することも可能であるし、異なるパルス幅に制御することも可能となる。これにより、より細かな発色の制御が可能となり、色の再現性の向上に寄与することができる。
また、3次元ルックアップテーブル以外にも、
C=255-R
M=255-G
Y=255-B
K=min(C,M,Y)
C=C-K
M=M-K
Y=Y-K
R=min(M,Y)
B=min(M,C)
C=C-B
M=M-B-R
Y=Y-R
という様に演算によって算出する事も可能であり、適宜好適な手段を用いて構わない。上記に示す関数min(x,y)は変数x,yのうちの最小値を選択する関数である。
S1005にて、CPU401は、変換された画像データに対し出力補正を行う。まず、CPU401は、各色に対応した変換テーブルを用いて、各C、M、Y、R、B、Kの濃度を実現するためのパルス幅を算出する。c、m、y、r、b、kはそれぞれ、C、M、Y、r、k、bの値に対応するパルス幅を示す。ここでの変換テーブル(変換式)は予め規定され、画像形成装置40のROM403等に保持されているものとする。
c=1D_LUT[C]
m=1D_LUT[M]
y=1D_LUT[Y]
r=1D_LUT[C]
b=1D_LUT[M]
k=1D_LUT[Y]
ここで、cにて示されるパルス幅の最大値は、図9中のΔt3とする。mにて示されるパルス幅の最大値は、図9中のΔt2とする。yにて示されるパルス幅の最大値は、図9中のΔt1とする。rにて示されるパルス幅の最大値は、図9中のΔt1とする。bにて示されるパルス幅の最大値は、図9中のΔt2とする。kにて示されるパルス幅の最大値は図9中のΔt1とする。画像形成装置40はパルス幅の変調によって、画像部材10中で発色強度を変調できるため、上述のc、m、y、r、b、kが最大値よりも小さい場合には適宜、パルス幅を短くして所望の階調を実現できる。この処理は既知の手段を用いて構わない。
更に、CPU401は、温度センサ45によって取得した画像部材10(もしくは、印刷ヘッド30)の温度に応じて、加熱パルスを変調する。具体的には、温度センサ45によって検知した温度が高くなるに従って、活性化温度に到達させるために用いられる加熱パルスのパルス幅を短くする様に制御する。この処理は既知の手段を用いて構わない。また、画像部材10の温度については温度センサ45による取得だけでなく、PCや画像形成装置40において、画像部材10や印刷ヘッド30の温度推定を行い、その推定温度に基づいて制御してもよい。温度推定の方法としては、特に限定するものでは無く、公知の手法を用いても構わない。
なお、画像部材10の温度が許容温度以上に上がっていた場合には、画像形成動作を待機(中断)して、画像部材10の温度が許容温度以下に下がった後に画像形成を再開する事が好ましい。また、1ページ中の画像形成の途中で画像形成を待機した場合、待機前と再開後の画像形成濃度を合わせる事は容易では無いため、待機の有無については、S1001で判断を行い、ページ単位で待機およびその後の再開を行う事が好ましい。
S1006にて、CPU401は、ヘッドコントローラ405を介して印刷ヘッド30の制御を行う。具体的には、上記にて求めた各パルス幅を用いて、図9に示す17の区間(p0~p16)に対応付けた以下の信号が出力される。以下に示すp0~p16はそれぞれ、図9に示す区間に対応しているものとする。
p0=y
p1=m
p2=m
p3=c
p4=c
p5=c
p6=c
p7=r
p8=r
p9=b
p10=b
p11=b
p12=b
p13=k
p14=k
p15=k
p16=k
上述したように、p0~p16のパルス幅を制御する事で、所望の色を画像部材10上に形成する。
S1007にて、CPU401は、当該ページの記録が完了したかを判定する。完了した場合は(S1007にてYES)本処理フローを終了し、次ページの処理、もしくは、図6のS616の処理へ進む。完了していない場合は(S1007にてNO)S1002へ進み、当該ページに対する画像形成の処理を継続する。
図9を参照すると、従来においては、赤色(R)はp1でイエロー(Y)、p2+p3でマゼンタ(M)の発色が行われていた。これに対し、本実施形態では、p7とp8の両方でイエロー(Y)とマゼンタ(M)の両方を発色させる事となり、その分、発色が改善され、画質が向上する。
なお、本実施形態においては、総駆動パルス数が従来の7つの区間(p0~p6)に比べて17の区間(p0~p16)に増加しているため、印刷ヘッド30による加熱と画像部材10の搬送を同時に行うよりも、交互に行う事が好ましい。
[待機処理]
図10のS1005の出力補正の説明の際に、画像形成の待機判定について述べた。上述したように、待機判定とは、画像部材10自体の温度の上昇に伴って、各画像形成層の温度も上昇するため、異なる温度の画像部材10に対して、同じエネルギー(加熱)を与えた場合には、異なる品質の画像が形成されてしまう。そのため、画像部材10の温度によっては、画像形成を一旦停止し、温度が低下するまで待機する必要がある。ここで、本実施形態の処理においては、従来の方式に比べてより有効に待機判定を行う事ができるため、その処理について詳細に説明する。
上述したように、従来の方式の場合、
Y層を発色させる際には、C層とM層を発色させない
M層を発色させる際には、Y層とC層を発色させない
C層を発色させる際には、M層とY層を発色させない
という条件を満たす必要がある。特に、画像部材10の温度がC層の活性化温度に近づいている状況での、M層とY層の発色の条件を満たすように制御することは困難である。
一方、本実施形態の方式では、
R層を発色させる際には、C層を発色させない
B層を発色させる際には、Y層を発色させない
K層を発色させる際には、発色させない層は無い
という条件となり、これは従来の方式に比べると制約が少ない。具体的には、
Rの画像であれば、パルスの印加時間<T3であれば良く、温度条件は無い
Bの画像であれば、温度<Ta3であれば良く、印加時間条件は無い
Kの画像であれば、温度条件および印加時間条件は無い
となる。但し、赤色(R)の条件緩和の度合いは、画像部材10の温度がC層の活性化温度に近づいている状況では、青色(B)、黒色(K)に比べると相対的に小さい。
よって、画像形成の待機判定を行う場合、R、B、K、Cが支配的な(画像に占める割合が大きい)画像であって、M、Yの画像形成が殆ど無いような画像である場合には、待機条件を緩和し、印刷の連続性を向上させる事ができる。
具体的には、待機判定を行うために用いられる、色ごとの待機を要する温度(以下、待機温度)を設定する。この場合に、少なくとも、
K、B、R、C>Y、M
として、K、B、R、Cのいずれかに関してはY、Mよりも高い待機温度を設定可能である。上記の様に2グループに分けて設定してもよいし、各色それぞれの個別の待機温度を設定してもよい。そして、少なくとも所定の面積以上を画像形成する色の中で、最少の待機温度を設定する等の構成をとることによって、画像弊害が発生しない状況での無駄な待機を発生させない、適切な待機温度を設定可能となる。
(待機判定処理)
図18は、本実施形態に係る画像形成時の待機処理のフローチャートである。上述の様に、本処理は、図10のS1001の処理開始のタイミングで、まだ当該ページの印刷を開始する前に行う例を説明する。本フローは、例えば、画像形成装置40のCPU401がROM403等に含まれるプログラムやデータを読み出して実行することにより実現される。なお、本処理は画像処理アクセラレータ406にて一部が実行されるような構成であってもよい。
S1801にて、CPU401は、画像データを取得する。このとき、画像データに対する各色の累積カウントを行うための各変数(Total)およびフラグ(Judge)を初期化する。
TotalC=0 JudgeC=FALSE
TotalM=0 JudgeM=FALSE
TotalY=0 JudgeY=FALSE
TotalR=0 JudgeR=FALSE
TotalB=0 JudgeB=FALSE
TotalK=0 JudgeK=FALSE
S1802~S1804は、図10のS1002~S1004と同じ処理を行う。
S1805にて、CPU401は、ここまでに求められたC、M、Y、R、B、Kそれぞれの量を1ページ内で累積カウントを行う。具体的には、S1801で初期化した各色に対応する変数Totalの累積濃度値を画素単位に累積加算すればし、各色の頻度を求める。
TotalC=TotalC+C
TotalM=TotalM+M
TotalY=TotalY+Y
TotalR=TotalR+R
TotalB=TotalB+B
TotalK=TotalK+K
S1806にて、CPU401は、当該ページに含まれる画素全てに対して累積カウントしたか否かを判定する。画素全てに対して累積カウントとした場合(S1806にてYES)S1807へ進み、カウントしていない場合は(S1806にてNO)S1802へ戻り処理を継続する。
S1807にて、CPU401は、各色に対してカウントした結果を用いて、所定量以上の面積を記録しているか否かを各色に対して判定する。具体的には、以下の条件に基づいて、処理を行う。以下の例ではIF関数にて例示している。
If(TotalC>Threshold) JudgeC=TRUE
If(TotalM>Threshold) JudgeM=TRUE
If(TotalY>Threshold) JudgeY=TRUE
If(TotalR>Threshold) JudgeR=TRUE
If(TotalB>Threshold) JudgeB=TRUE
If(TotalK>Threshold) JudgeK=TRUE
上記の例は出、閾値Thresholdは全画素に対する記録率で例えば1%と設定する。このThreshold以上の色に関しては、その画像形成結果を好適なものとする待機温度を設定する必要があるということとなる。閾値Thresholdの値については、本実施形態では全色共通の値を用いているが、各色に対して異なる値を設定してもよい。
S1808にて、CPU401は、全体としての待機温度を決定する。待機温度WaitTempとして、初期値TempDefaultが設定される。この値は、ほぼ白紙のまま排出する場合における待機温度である。そして、画像形成が必要な色について、より低い待機温度が必要な場合にはその温度を待機温度として設定する。以下に示すIF関数にて示す条件は一例であり、これに限定するものではない。また、判定順は以下に示す例に限定するものではなく、各画像形成層の発色特性に応じて決定されてよい。
WaitTemp=TempDefault
If(JudgeC=TRUE && TempC<WaitTemp) WaitTemp=TempC
If(JudgeM=TRUE && TempM<WaitTemp) WaitTemp=TempM
If(JudgeY=TRUE && TempY<WaitTemp) WaitTemp=TempY
If(JudgeR=TRUE && TempR<WaitTemp) WaitTemp=TempR
If(JudgeB=TRUE && TempB<WaitTemp) WaitTemp=TempB
If(JudgeK=TRUE && TempK<WaitTemp) WaitTemp=TempK
S1809にて、CPU401は、温度センサ45にて検出した温度が、待機温度以下になっているか否かを判定する。待機温度以下になっていない場合は(S1809にてNO)待機温度以下になるまで待機を行う。待機温度以下になっている場合は(S1809にてYES)本処理フローを終了し、図10中のS1001の処理に戻る。なお、S1001の処理に戻った際に、図18のS1802~S1804の処理で得られた結果を、図10のS1002~S1004の処理を行わずに再利用するような構成であってもよい。
[第1の実施形態の変形例]
上記の第1の実施形態では、図9に示すように、二次色である赤色(R)と青色(B)、および三次色である黒色(K)それぞれの専用の加熱パルスを用いることによって、画像部材10上での発色を改善する例を説明した。しかし、図7と図9とを比較すると分かるように、第1の実施形態では総駆動パルス数が2倍以上に増えてしまう。そこで、本変形例では総駆動パルスの増加率を抑えつつ、画像部材10上で特定の色域での発色を改善する例を説明する。
(加熱パルス)
図11は、本変形例の加熱パルスの例を説明するための図である。図9に示す加熱パルスと比較して、青色(B)と黒色(K)の構成が異なる。ここでは、Y→M→C→Rの順に発色するように加熱パルスを制御している。
例えば、二次色である赤色(R)を発色させる場合、赤色(R)用の加熱パルスが用いられるため、図9と同様の制御が行われる。そのため、上述したように、従来手法と比較し、赤色(R)の発色は改善される。
二次色である青色(B)を発色させる場合、図9に示すような青色(B)用の加熱パルスは用いられないため、従来手法の図7と同様の制御が行われる。そのため、青色(B)の発色は従来手法と同等となる。
三次色である黒色(K)を発色させる場合、シアン(C)と赤色(R)を発色させるように加熱パルスを制御している。この場合、従来手法と比較すると、赤色(R)用の加熱パルスが用いられることで、イエロー(Y)を発色させる温度に達するまでの温度を利用してマゼンタ(M)を発色させることができるため、マゼンタ(M)の発色が改善される。また、マゼンタ(M)を発色させるために要する時間を用いて同時並行的にイエロー(Y)を発色させることができるため、イエロー(Y)の発色する面積率が改善され、その分、イエロー(Y)の発色効率が改善される。一方、図11の手法は、黒色(K)用の加熱パルスが存在する図9の手法よりは、黒色(K)における発色が低減される。
図9と図11の総駆動パルス量を比較すると、Y、M、C、R、B、K用の6種類の加熱パルス制御を行っている図9の手法に対して、Y、M、C、R用の4種類の加熱パルス制御の図11の手法では、総駆動パルス量は減少している。そのため、図11の手法の方が、1ドットを印刷するための処理時間が短くなる。具体的には、図11の手法では、9つの区間(p0~p8)分の時間にて1ドット当たりの画像形成が可能であり、図9よりも8区間分の短縮が可能である。
以上説明した様に、加熱パルスとしてCMYRの4種類を組み合わせて用いることで、図9に示した方法よりも総駆動パルスの増加率を抑えつつ、画像部材10上で赤色(R)の発色を改善することができる。
同様に、青色(B)、黒色(K)の色域での発色を改善する事も可能である。図12は、青色(B)用の加熱パルスを用いる例である。ここでは、Y→M→C→Bの順に発色するように加熱パルスを制御している。
例えば、二次色である赤色(R)を発色させる場合、図9に示すような赤色(R)用の加熱パルスは用いられないため、従来手法の図7と同様の制御が行われる。そのため、赤色(R)の発色は従来手法と同等となる。
二次色である青色(B)を発色させる場合、青色(B)用の加熱パルスが用いられるため、図9と同様の制御を行われる。そのため、上述したように、従来手法と比較し、青色(B)の発色は改善される。
三次色である黒色(K)を発色させる場合、イエロー(Y)と青色(B)を発色させるように加熱パルスを制御している。この場合、従来手法と比較すると、青色(B)用の加熱パルスが用いられることで、マゼンタ(M)を発色させる温度に達す熊手の温度を利用してシアン(C)を発色させることができるため、シアン(C)の発色が改善される。また、シアン(C)を発色させるために要する時間を用いて同時並行的にマゼンタ(M)を発色させることができるため、マゼンタ(M)の発色する面積率が改善され、その分、マゼンタ(M)の発色効率が改善される。一方、図11の手法は、黒色(K)用の加熱パルスが存在する図9の手法よりは、黒色(K)における発色が低減される。
図9と図12の総駆動パルス量を比較すると、Y、M、C、R、B、K用の6種類の加熱パルス制御を行っている図9の手法に対して、Y、M、C、B用の4種類の加熱パルス制御の図12の手法では、総駆動パルス量は減少している。そのため、図12の手法の方が、1ドットを印刷するための処理時間が短くなる。具体的には、図12の手法では、11つの区間(p0~p10)分の時間にて1ドット当たりの画像形成が可能であり、図9よりも6区間分の短縮が可能である。
同様に、図13は、黒色(K)用の加熱パルスを用いる例である。ここでは、Y→M→C→Kの順に発色するように加熱パルスを制御している。
例えば、二次色である赤色(R)、青色(B)を発色させる場合、図9に示すような赤色(R)用の加熱パルスおよび青色(B)用の加熱パルスを用いられないため、従来手法の図7と同様の制御が行われる。そのため、赤色(R)および青色(R)の発色は従来手法と同等となる。
三次色である黒色(K)を発色させる場合、黒色(K)用の加熱パルスが用いられるため、図9と同様の制御が行われる。そのため、上述したように、従来手法と比較し、黒色(K)の発色は改善される。
図9と図13の総駆動パルス量を比較すると、Y、M、C、R、B、K用の6種類の加熱パルス制御を行っている図9の手法に対して、Y、M、C、K用の4種類の加熱パルス制御の図13の手法では、総駆動パルス量は減少している。そのため、図13の手法の方が、1ドットを印字するための処理時間が短くなる。具体的には、図13の手法では、11つの区間(p0~p10)分の時間にて1ドット当たりの画像形成が可能であり、図9よりも6区間分の短縮が可能である。
更には、これまで説明してきた赤色(R)、青色(B)、黒色(K)の3つの色域のうち、2つの色域での発色を改善する事が可能である事は容易に想像されよう。図11~図13に示した各手法、更には不図示の2色域改善、図9に示す3色域改善は、選択的に用いられる事でより効果を得る事ができる。
具体的には、図10のS1002において、複合画像を解析し、
赤色が支配的な画像は図11に示す加熱パルスを用いる
青色が支配的な画像は図12に示す加熱パルスを用いる
黒色が支配的な画像は図13に示す加熱パルスを用いる
上記以外の画像は図9に示す加熱パルスを用いる
といった構成であってもよい。実際に画像部材10上での発色に必要な色域に対する処理のみを強化することによって、発色改善の効果を十分得つつ、総駆動パルスの増加率を抑える事が可能となる。
画像の解析については、上記の様に図10のS1002で行う方法でもよいし、図10のS1001の段階で印刷開始前に印刷ページ全体の画像情報を用いて判定する事によって、ページの画像形成動作の途中での加熱パルスの切り替えを不要とする事ができる。
また、画像によって自動的に判断する方法とは別に、ユーザの指示に基づいて特定の色域を強調する以下の様な構成を取ってもよい。ここでは、ユーザが画像形成における複数の画質モードを選択できるものとして説明する。画質モードの例として、画像において、赤色(R)を強調して画像形成を行う「ホット」モード、青色(R)を強調して画像形成を行う「クール」モード、黒色(K)を強調して画像形成を行う「ナイト」モード、および、バランスを重視した「標準」モードを挙げる。そして、ユーザの選択に応じて、以下のように加熱パルスを切り替える。
「ホット」モードの選択時は図11に示す加熱パルスを用いる
「クール」モードの選択時は図12に示す加熱パルスを用いる
「ナイト」モードの選択時は図13に示す加熱パルスを用いる
「標準」モードの選択時は図9に示す加熱パルスを用いる
また、ユーザによる逐一の選択でなく、画質モードを画像形成装置40側で事前に登録する構成により、ユーザによる印刷ジョブ毎の設定を不要としてもよい。その際には、画像形成装置40のUI(User Interface)や外装の形状や色等で記録モードの設定がユーザによって視認できるような形態であってもよい。
<第2の実施形態>
第1の実施形態では、二次色である赤色(R)と青色(B)、および三次色である黒色(K)それぞれの専用の加熱パルスを用いることによって、画像部材10上での発色を改善する例を説明した。本発明に係る第2の実施形態では、更に総駆動パルスを従来に比べて低減しつつ、画像部材10上での発色を改善する例を説明する。
[加熱パルス]
図14は、第2の実施形態に係る加熱パルスの例を説明するための図である。図14では、図9に示したC、M、Y、R、B、Kの加熱パルスがそれぞれ重畳されるように制御されている。ここでの「重畳」とは、二次色や三次色などを再現させるために複数の色材(画像形成層)を発色させる際に、各色成分に対応するパルスの論理和(or)をとることで、加熱パルスのパルス幅およびパルスの数を決定することを意味する。つまり、各色に対応する加熱パルスに含まれる、色成分ごとのパルスの開始位置をp0としている。つまり、各色成分の最初のパルスの立ち上がり位置がp0にて一致している。
この手法では、4つの区間(p0~p3)分の時間にて、1画素の画像形成が行われる。イエロー(Y)の発色に用いられるパルス数の全体に対する比率は、全体の4パルス中の1パルスである。図9の手法では、イエロー(Y)の発色に用いられるパルス数の全体に対する比率は、全体17パルス中の1パルスである。図14の手法の方がイエロー(Y)の面積率が改善され、その分、イエロー(Y)の発色効率が改善される。同様に、M、Y、R、B、Kもパルス数の全体に対する比率が改善され、ひいては面積率が改善されるため、各色の発色効率が改善される。
また、パルスを重畳する制御により、1ドット生成するのに必要な総駆動パルス数が、従来手法の図7と比較すると7つの区間分から4つの区間分に短縮され、また、図9と比較すると17つの区間分から4つの区間分に短縮される。その結果、印刷に必要な処理時間を短縮させることが可能となる。
[処理フロー]
図15は、本実施形態に係る加熱パルスを実現する画像処理フローチャートである。図9に示すフローは、図6のS615の工程にて実行される。本フローは、例えば、画像形成装置40のCPU401がROM403等に含まれるプログラムやデータを読み出して実行することにより実現される。なお、本処理は画像処理アクセラレータ406にて一部が実行されるような構成であってもよい。S1501~S1505は、第1の実施形態にて述べた図10のS1001~S1005と同じであるため、ここでの説明は省略する。
S1506にて、CPU401は、各色に対応するパルスを重畳させる。具体的には、
P0=max(y,m,c,r,b,k)
P1=max(m,c,r,b,k)
P2=max(c,b,k)
P3=max(c,b,k)
としてパルスを重畳する。ここでの関数max(x,y)はパルス幅xおよびyのうちの最大のパルス幅を選択することを意味する。
なお、この処理を電気回路的に実現する場合には、
P0=y+m+c+r+b+k
P1=m+c+r+b+k
P2=c+b+k
P3=c+b+k
という構成の論理和により実現してよい。ここでy,m,c,r,b,kは上述のそれぞれの色の制御パルスである。また、記号“+”は論理和を示す。図14に示すように、各色に対応するパルスの起点(立ち上がりタイミング)は一致しているものとする。
S1507にて、CPU401は、ヘッドコントローラ405を介して印刷ヘッド30の制御を行う。図14に示す、p0/p1/p2/p3におけるパルスを制御することで、所望の色を画像部材10上に形成する。
S1508にて、CPU401は、当該ページの記録が完了したかを判定する。完了した場合は(S1508にてYES)本処理フローを終了し、次ページの処理、もしくは、図6のS616の処理へ進む。完了していない場合は(S1508にてNO)S1502へ進み、当該ページに対する画像形成の処理を継続する。
以上説明した様に、図14を例にすると、p0~p3の4パルスの内、赤色(R)の発色に用いる事ができるパルスはp0~p1の2パルス、青色(B)ではp0~p3の4パルス、黒色(K)ではp0~p3の4パルスとなる。これにより、従来の構成に比べより効率的に発色を行うことができるため、画像部材10上での発色している面積率が改善される。その分、各色の発色効率が改善される事となる。
また、上記の通り、1ドットを作成するのに必要な総駆動パルス数が減少するため、印刷に必要な処理時間を短縮させることが可能となる。
[第2の実施形態の変形例1]
上述した第2の実施形態では、第1の実施形態の構成に加えて、加熱パルスを重畳する事により画像部材10上での発色している面積率を増大させ、発色効率を改善する例を説明した。そこで、本変形例では更に、色ずれの観点から、加熱パルスの終了位置を合わせる例を説明する。
図16は、本変形例の加熱パルスの例を説明するための図である。図14と同様に、C、M、Y、R、B、Kが重畳されるように制御されている。ただし、図14と異なり、パルスを重畳させる位置が、パルスの開始位置p0でなく、パルスの終了位置p3となっている。
図14に示すような先頭でパルスを重畳する場合、一次色であるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)について、発色が行われるタイミングがずれるため、各色のドットが重なり合わず、色ずれが起こってしまうことがあった。つまり、一次色は、発色を行わせるための加熱パルスのうち、最後のパルスの周辺のタイミングにて発色が行われるため、加熱パルスの構成(数)が異なる場合には、発色のタイミングが異なってしまう。
そこで、パルスを重畳させる位置をパルスの開始位置p0でなく、パルスの終了位置p3にすることで色ずれの発生を低減させる。図14の加熱パルスの場合、イエロー(Y)が発色するタイミングはp0である。また、マゼンタ(M)が発色するタイミングはp1である。また、シアン(C)が発色するタイミングはp3である。したがって、イエロー(Y)が発色するタイミングとマゼンタ(M)が発色するタイミングには略Δt0(=p1-p0)の時間差が生じる。また、イエロー(Y)が発色するタイミングとシアン(C)が発色するタイミングには、略Δt0×3(=p3-p0)の時間差が生じる。マゼンタ(M)が発色するタイミングとシアン(C)が発色するタイミングには、略Δt0×2(=p3-p1)の時間差が生じる。
一方、図16の加熱パルスの場合、イエロー(Y)が発色するタイミングはp3である。また、マゼンタ(M)が発色するタイミングはp3である。また、シアン(C)が発色するタイミングはp3である。したがって、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)それぞれが発色するタイミングは、同一もしくは略同一となり、発色タイミングに関する時間差が無くなる、もしくは、小さくなる。
図14と図16の時間差を比較する。イエロー(Y)とマゼンタ(M)ではΔt0-0=Δt0、イエロー(Y)とシアン(C)ではt0×3-0=Δt0×3、マゼンタ(M)とシアン(C)ではΔt0×2-0=Δt0×2の分だけ、図16の方が、時間差が小さくなる。
以上より、パルスを重畳させる位置をパルスの開始位置p0でなく、パルスの終了位置p3にすることで発色が行われるタイミングを一致させることができる。発色が行われるタイミングを一致させることにより、色ずれが起こりにくくなる。これは、画像形成と画像部材10の搬送を同時並行的に行う場合や、画像形成の速度に対して搬送速度が速い場合などに色ずれを抑制する効果が高いものとなる。
[第2の実施形態の変形例2]
第2の実施形態の変形例1では、色ずれの観点から、加熱パルスの終了位置を合わせる例を説明した。一方、本変形例では、発色効率および色ずれの両方の観点から、加熱パルスの中心位置(中央のパルスの立ち上がり位置)を合わせる例を説明する。
図17は、本変形例の加熱パルスの例を説明するための図である。図14と同様に、C、M、Y、R、B、Kが重畳されるように制御されている。ただし、図14と異なり、パルスを重畳させる位置が、パルスの開始位置p0でなく、パルスの中心位置p1となっている。
図14に示すような先頭でパルスを重畳する場合、一次色であるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)について、発色が行われるタイミングがずれるため、各色のドットが重なり合わず、色ずれが起こってしまうことがあった。一方、図16に示すような終端でパルスを重畳する場合、一次色について発色が行われるタイミングは同じとなるが、4つのパルス中の1つのパルスでのみ発色を行うため、全体的な表面被覆率が下がり、発色効率が劣化することがある。
そこで、パルスを重畳させる位置をパルスの開始位置p0や終了位置p3でもない、中心位置にすることで発色が行われるタイミングを改善しつつ、全体的な表面被覆率を確保する。なお、ここでは、パルスを重畳させる中心位置としてp1を例に挙げて説明するが、加温パルスにおけるパルスの数や、各色に対応するパルスの構成に応じて、用いられる中心位置は変動してよい。
図14の加熱パルスの場合、イエロー(Y)が発色するタイミングはp0である。また、マゼンタ(M)が発色するタイミングはp1である。また、シアン(C)が発色するタイミングはp3である。したがって、イエロー(Y)が発色するタイミングとマゼンタ(M)が発色するタイミングには略Δt0(=p1-p0)の時間差が生じる。また、イエロー(Y)が発色するタイミングとシアン(C)が発色するタイミングには、略Δt0×3(= p3-p0)の時間差が生じる。マゼンタ(M)が発色するタイミングとシアン(C)が発色するタイミングには、略Δt0×2(=p3-p1)の時間差が生じる。
一方、図17の加熱パルスの場合、イエロー(Y)が発色するタイミングはp1である。また、マゼンタ(M)の発色するタイミングはp2である。シアン(C)が発色するタイミングはp3である。したがって、イエロー(Y)が発色するタイミングとマゼンタ(M)が発色するタイミングには略Δt0(=p2-p1)の時間差が生じる。また、イエロー(Y)が発色するタイミングとシアン(C)が発色するタイミングには、略Δt0×2(=p3-p1)の時間差が生じる。また、マゼンタ(M)が発色するタイミングとシアン(C)が発色するタイミングには略Δt0(=p3-p2)の時間差が生じる。
図14と図17の時間差を比較する。イエロー(Y)とマゼンタ(M)ではΔt0-Δt0=0、イエロー(Y)とシアン(C)ではΔt0×3-Δt0×2=Δt0、マゼンタ(M)とシアン(C)ではΔt0×2-Δt0=Δt0の分だけ、図17の方が、発色タイミングに関する時間差が縮まる。
また、図16の方法では、p1でイエロー(Y)が発色し、p2でマゼンタ(M)および赤色(R)が発色し、p3でシアン(C)、青色(B)、及び黒色(K)が発色するため、4パルス中3パルスで発色が行われることとなる。これは、図17の手法の4パルス中1パルスでのみの発色よりも発色回数が多いため、図16の手法は図17と比較して全体的な表面被覆率が上昇する。
以上説明した様に、加熱パルスの中心位置を合わせて重畳させる事により、発色効率および色ずれの両方を考慮して、発色を制御することが可能となる。
<その他の実施形態>
本発明は上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
10…画像部材、14、16、18…画像形成層、30…印刷ヘッド、34…抵抗、45…温度センサ、40…画像形成装置

Claims (17)

  1. それぞれが異なる発色特性を有し、付与されたエネルギーに応じて発色する複数の発色層を含む画像部材を用いて画像形成を行う画像形成装置であって、
    前記画像部材にエネルギーを付与する印刷ヘッドと、
    画像データに基づいて、前記印刷ヘッドにより前記画像部材に付与するエネルギーの制御を行うための信号パターンを出力する制御手段と
    を備え、
    前記制御手段は、前記複数の発色層それぞれに対応する複数の第1の信号パターンと、前記複数の発色層のうちの少なくとも2つの発色層を発色させて再現する色に対応する複数の第2の信号パターンとを用いて、信号パターンを出力し、
    前記複数の第2の信号パターンは、前記複数の第1の信号パターンのうちの、前記少なくとも2つの発色層にそれぞれ対応する信号パターンの組み合わせとは異なる少なくとも1つの信号パターンを含み、
    前記複数の第1の信号パターンのうちの少なくとも1つの信号パターンと、前記複数の第2の信号パターンのうちの少なくとも1つの信号パターンとは、エネルギーの付与の開始タイミングが異なることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記複数の発色層は、前記印刷ヘッドによりエネルギーを付与される側から、第1の発色層、および、第2の発色層の順に積層されて構成され、
    前記複数の第2の信号パターンは、前記第1の発色層と前記第2の発色層を発色させるための信号パターンを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記複数の発色層は、前記印刷ヘッドによりエネルギーを付与される側から、第1の発色層、第2の発色層、第3の発色層の順に積層されて構成され、
    前記複数の第2の信号パターンは、前記第2の発色層と前記第3の発色層を発色させるための信号パターンを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記複数の第2の信号パターンは、前記複数の発色層のすべてを発色させるための信号パターンを含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記信号パターンは、パルス幅とパルス数により、前記画像部材に対する加熱温度と加熱時間を規定す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。
  6. 前記複数の発色層は、イエロー、シアン、マゼンタのそれぞれに対応する発色層を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記複数の発色層は、前記印刷ヘッドによりエネルギーを付与される側から、イエロー、マゼンタ、シアンの順に積層されることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記複数の発色層は、前記印刷ヘッドによりエネルギーを付与される側から、シアン、マゼンタ、イエローの順に積層されることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  9. 前記制御手段は、前記複数の第1の信号パターン及び前記複数の第2の信号パターンにおいて、それぞれの最後の信号のONタイミングを揃えて重畳させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  10. 前記制御手段は、前記複数の第1の信号パターン及び前記複数の第2の信号パターンにおいて、中央の位置の信号のONタイミングが揃うように重畳させることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  11. 前記画像部材の温度を検知する検知手段と、
    前記画像データに基づいて、所定の閾値を設定する設定手段と、
    を更に備え、
    前記制御手段は、前記検知手段にて検知した温度が、前記所定の閾値を超えたと判定した場合、前記印刷ヘッドによる画像形成を待機させることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  12. 前記設定手段は、前記画像データにて指定される色を発色させるための信号パターンの頻度に基づいて、前記所定の閾値を設定することを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
  13. 前記複数の第2の信号パターンは、互いに開始タイミングが異なる信号パターンを含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置
  14. 前記複数の第2の信号パターンは、ON時間が短いパルスの後に、ON時間の長いパルスを有する信号パターンを含むことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の画像形成装置
  15. 前記複数の発色層は、イエロー、シアン、マゼンタのそれぞれに対応する発色層であり、前記印刷ヘッドによりエネルギーを付与される側から、イエロー、マゼンタ、シアンの順に積層されており、
    青色を発色させるための前記第2の信号パターンは、イエローを発色させるための前記第1の信号パターンよりもエネルギーの付与の開始タイミングが早いことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の画像形成装置
  16. 青色を発色させるための前記第2の信号パターンは、赤色を発色させるための前記第2の信号パターンよりもエネルギーの付与の開始タイミングが早いことを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置
  17. それぞれが異なる発色特性を有し、付与されたエネルギーに応じて発色する複数の発色層を含む画像部材を用いて画像形成を行う画像形成方法であって、
    画像データに基づいて、印刷ヘッドにより前記画像部材に付与するエネルギーの制御を行うための信号パターンを出力する出力工程を含み、
    前記出力工程では、前記複数の発色層それぞれに対応する複数の第1の信号パターンと、前記複数の発色層のうちの少なくとも2つの発色層を発色させて再現する色に対応する複数の第2の信号パターンとを用いて、信号パターンを出力し、
    前記複数の第2の信号パターンは、前記複数の第1の信号パターンのうちの、前記少なくとも2つの発色層にそれぞれ対応する信号パターンの組み合わせとは異なる少なくとも1つの信号パターンを含み、
    前記複数の第1の信号パターンのうちの少なくとも1つの信号パターンと、前記複数の第2の信号パターンのうちの少なくとも1つの信号パターンとは、エネルギーの付与の開始タイミングが異なることを特徴とする画像形成方法。
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