JP2009089080A - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】演算負荷を抑えつつ、ノズルの記録特性において精度の高いムラ補正を実現でき、シングルパス用のノズルに対応させることができる。
【解決手段】画像処理方法において、記録素子の記録特性を補正するために基準閾値データと補正済み閾値データとの関係を規定するものであって複数の記録素子の個々について対応して形成される閾値データ補正テーブルを作成する工程と、閾値データ補正テーブルを用いて算出された補正済み閾値データからなる補正済み閾値マトリクスを作成する工程と、補正済み閾値マトリクスを用いて多階調の入力画像を入力画像よりも低い階調の画像に変換する工程と、を有し、所定の方向の画素数が記録素子の数より少ない基準閾値マトリクスを用いて、前記所定の方向の画素数が前記基準閾値マトリクスの画素数よりも多い補正済み基準閾値マトリクスを作成する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像処理方法および画像処理装置に係り、特にノズルの記録特性において精度の高いムラ補正を実現でき、シングルパス用のノズルに対応させることができる画像処理方法および画像処理装置に関する。

特許文献１には、高品位な画像を得るため、不良ノズルの位置ずれ量やドッド径の測定結果をもとに入力画像データを補正すること、が開示されている。

また、特許文献２には、階調の閾値が規定された閾値マトリクスを、特定されたノズルの打滴特性の誤差に基づいて補正することにより、濃度ムラを低減させること、が開示されている。
特開２００４−０５８２８２号公報 特開２００６−２６３９８３号公報

しかしながら、特許文献１では、入力画像の各画素の画像データに対して、濃度補正係数を乗算して補正済み画像データを作成している。そのため、入力画像の各画素の画像データが変化するごとに補正済み画像データを作成しなければならず、演算負荷が大きくなってしまう。

また、特許文献２では、閾値マトリクスについて打滴誤差を生じているノズルに対応する列の画素の閾値に対し、打滴誤差に応じた一律の補正係数を乗じている。なお、シングルパス用のノズルなど記録画像幅分に配列されたノズルに対応した開示はない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、演算負荷を抑えつつ、ノズルの記録特性において精度の高いムラ補正を実現でき、シングルパス用のノズルに対応させることができる画像処理方法および画像処理装置を提供すること、を目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、複数の記録素子が所定の方向に並べられた記録ヘッドを用いた画像記録における多階調の入力画像を画素ごとに階調の高低の基準閾値データを規定した基準閾値マトリクスを用いて該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像処理方法において、前記記録素子の記録特性を補正するために前記基準閾値データと当該基準閾値データを補正した補正済み閾値データとの関係を規定するものであって前記複数の記録素子の個々について対応して形成される閾値データ補正テーブルを作成する閾値データ補正テーブル作成工程と、前記閾値データ補正テーブルを用いて算出された前記補正済み閾値データからなる補正済み閾値マトリクスを作成する補正済み閾値マトリクス作成工程と、前記補正済み閾値マトリクスを用いて前記多階調の入力画像を該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像変換工程と、を有し、前記補正済み閾値マトリクス作成工程では、前記所定の方向の画素数が前記記録素子の数より少ない前記基準閾値マトリクスを用いて、前記所定の方向の画素数が前記基準閾値マトリクスの画素数よりも多い前記補正済み基準閾値マトリクスを作成すること、を有することを特徴とする。

本発明によれば、演算負荷が軽減される。

また、各々の記録素子の記録特性に対応して最適な補正がなされた閾値からなる補正済み閾値マトリクスが作成され、精度の高いムラ補正を実現できる。

また、所定の方向の画素数が記録素子の数に等しい補正済み基準閾値マトリクスを作成するので、シングルパス用のノズルなど記録画像幅分に配列されたノズルに対応することができる。

本発明の一態様として、前記閾値データ補正テーブルは、前記記録素子の記録特性が変化する毎に更新され、前記閾値データ補正テーブルが更新される毎に前記補正済み閾値マトリクスも更新されること、を特徴とする。

かかる態様によれば、記録素子の記録特性が変化しない限り補正済み閾値マトリクスの更新はなされないので、高速な演算、画像処理を行うことができる。

本発明の一態様として、前記補正済み閾値マトリクス作成工程は、入力画像データが入力されないオフライン時に行われること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記閾値データ補正テーブル作成工程では、前記閾値データ補正テーブルは１次元ルックアップテーブルであること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記閾値データ補正テーブルは、前記補正済み閾値データと前記基準閾値データの差分値が規定されていること、を特徴とする。

かかる態様によれば、閾値データ補正テーブルのデータ量を削減することができる。

本発明の一態様として、前記閾値データ補正テーブルは画像の出力条件毎に規定された複数のパターンを有し、前記補正済み閾値マトリクス作成工程では、前記画像の出力条件に対応した前記閾値データ補正テーブルを用いて前記補正済み閾値マトリクスを形成すること、を特徴とする。

かかる態様によれば、各出力条件に最適なより高精度のムラ補正をすることができる。また、補正済み閾値マトリクスを出力条件に対応するように作成し直すことにより、出力条件の変更に対応した高速かつ高精度のムラ補正をすることができる。

本発明の一態様として、前記入力画像はカラー画像を構成する単色画像であって、前記画像変換工程では、画像の書き出し位置を前記記録素子のピッチに合わせてシフトするため画像の読み出しタイミングを調整すること、を特徴とする。

前記目的を達成するために本発明は、複数の記録素子が所定の方向に並べられた記録ヘッドを用いた画像記録における多階調の入力画像を階調の高低の閾値データを規定した基準閾値マトリクスを用いて該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像処理装置において、前記記録素子の記録特性を補正するために前記基準閾値マトリクスの基準閾値データと当該基準閾値データを補正した補正済み閾値データとの関係を規定するものであって前記複数の記録素子の個々について対応して形成される閾値データ補正テーブルを作成する閾値データ補正テーブル作成手段と、前記閾値データ補正テーブルを用いて算出された前記補正済み閾値データからなる補正済み閾値マトリクスを作成する補正済み閾値マトリクス作成手段と、前記補正済み閾値マトリクスを用いて前記多階調の入力画像を該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像変換手段と、を有し、前記補正済み閾値マトリクス作成手段は、前記所定の方向の画素数が前記記録素子の数より少ない前記基準閾値マトリクスを用いて、前記所定の方向の画素数が前記基準閾値マトリクスの画素数よりも多い前記補正済み基準閾値マトリクスを作成すること、を有することを特徴とする。

本発明によれば、演算負荷を抑えつつ、ノズルの記録特性において精度の高いムラ補正を実現でき、シングルパス用のノズルに対応させることができる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔画像処理方法の概要〕
図１は、本発明の画像処理方法の概要を示す図である。図１に示すように、まず、複数のノズル５１（図１３参照）が所定の方向に並べられたインクジェットヘッド５０（図１３参照）における各ノズル５１の記録特性の測定を行う（ステップＳ１）。

具体的には、インクジェットヘッド５０と記録媒体とを副走査方向に相対的に移動させながら、記録媒体上にテストパターン画像を形成する。そして、記録媒体上に形成されたテストパターン画像の濃度を検出する。このようにして検出された画像の濃度と予めプリント制御用メモリ１５２（図１２参照）に記憶された濃度プロファイルとに基づいて、各ノズル５１ごとの記録特性を測定する。測定するノズル５１の記録特性としては、ドットの位置や大きさ（液滴量）などがある。

また、インクジェットヘッド５０によっては、例えば、出力階調に応じて、大・中・小の３種類や、その他８種類、１６種類などの複数種類のドットの描画が可能なものも存在する。この場合、各々の階調値で使用されるドットサイズ毎にドットの位置や大きさを測定する。

次に、測定されたノズル５１の記録特性を用いてノズル階調補正係数を算出する（ステップＳ２）。ノズル階調補正係数の算出にあたっては、まず、各ノズル５１の各階調値について、濃度ムラを補正するための濃度補正係数ｄｉを算出する。そして、この算出結果を用いて各ノズル５１の階調値を補正するノズル階調補正係数を算出する。ノズル階調補正係数は各ノズル５１に１つを有するのみならず、複数を有することができる。

次に、算出されたノズル階調補正係数を用いて、基準閾値マトリクスの基準閾値データと当該基準閾値データを補正した補正済み閾値データとの関係を規定する閾値データ補正テーブルを作成する（ステップＳ３、閾値データ補正テーブル作成工程）。

閾値データ補正テーブルは、１次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）であり、複数のノズルの個々について対応して形成することが望ましい。

また、閾値データ補正テーブルは、基準閾値マトリクスの基準閾値データの値と補正済み閾値データの値とが１対１に規定されていることが考えられる。なお、閾値データ補正テーブルは、基準閾値マトリクスの基準閾値データの値と補正済み閾値データの値の差分値が規定されていてもよい。

また、閾値データ補正テーブルは、画像の出力条件（記録紙の条件や描画モードの条件など）毎に規定された複数のパターンを有していてもよい。

なお、ノズル階調補正係数は、直接的に各ノズル５１の各階調値の記録特性を測定して、基準となる記録特性との比較から求めてもよい。

基準閾値マトリクスとしては、一般的に２値化に用いられる閾値マトリクスを使用する。また、ファット型のディザマトリクスやＢａｙｅｒ型のディザマトリクスとして知られる、分散型のディザマトリクスも使用してもよい。より高品質を求める場合には、誤差拡散法(ｅｒｒｏｒ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ法)のドットパターンを模したＦＭスクリーンと呼ばれる、周波数変調タイプのドットパターンを生成する閾値マトリクスを使用してもよい。

また、周波数パターンが人間の視覚特性を考慮したノイズのパターンになっている、Ｂｌｕｅ Ｎｏｉｓｅと呼ばれるノイズ周波数特性を再現するＢｌｕｅ Ｎｏｉｓｅ Ｍａｓｋや、Ｇｒｅｅｎ Ｎｏｉｓｅと呼ばれるノイズ周波数特性を再現するＧｒｅｅｎ Ｎｏｉｓｅ Ｍａｓｋと呼ばれる閾値マトリクスを使用してもよい。

次に、作成した閾値データ補正テーブルを用いて基準閾値マトリクスからムラ補正済み閾値マトリクスを作成する（ステップＳ４、補正済み閾値マトリクス作成工程）。

前記の基準閾値マトリクスは、１画素につき閾値が１つ存在する２値化に限らず、１画素について複数の閾値が存在するＮ値化を行う場合にも適用することができる。また、カラー画像を形成するインクジェット装置においては、例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ毎に異なるムラ補正済み閾値マトリクスを作成する。また、さらに同一色相に複数色を用いたり、Ｒ、Ｇ、Ｂ等のインクを用いることにより、数多くの種類のインクジェットヘッド５０が存在する場合には、対応する数の基準閾値マトリクスを用意して、各々ムラ補正済み閾値マトリクスを作成することが望ましい。

なお、ムラ補正済み閾値マトリクスの作成方法については、後述する。

また、ステップＳ３とステップＳ４において、閾値データ補正テーブルはノズルの記録特性が変化する毎に更新され、同時に、ムラ補正済み閾値マトリクスも更新される。

以上の工程は、画像データが入力されないオフライン処理時になされる。

一方、画像データが入力される画像出力時では、まず、画像データが入力されると（ステップＳ１１）、高階調の画像から低階調の画像へ変換するＮ値化処理が行われる（ステップＳ１２、画像変換工程）。このとき、ステップＳ３で作成されたムラ補正済み閾値マトリクスを用いてＮ値化処理がなされ、ムラ補正済みＮ値化画像データが作成される。次に、ステップＳ１２で作成された補正済みＮ値化画像データをヘッドドライバ用データに変換する（ステップＳ１３）。

以上が本発明の画像処理の概要である。

一方、従来例として、入力された画像データに対し補正処理を行う画像処理の概要を図２に示す。図２に示すように、まず、各ノズルの記録特性の測定を行う（ステップＳ２１）。次に、測定されたノズルの記録特性を用いてノズル階調補正係数を算出する（ステップＳ２２）。以上の工程は、画像データが入力されないオフライン処理時になされるものであり、本発明の画像処理と共通する。

一方、画像データが入力される画像出力時では、画像データが入力されると（ステップＳ３１）、本発明と異なる点として、入力された画像データに対し、ステップＳ２２で作成されたノズル階調補正係数をもとにムラ補正済み画像データを作成する（ステップＳ３２）。次に、作成されたムラ補正済み画像データに対し、基準閾値マトリクスによりＮ値化処理が行われ（ステップＳ３３）、作成されたムラ補正済みＮ値化画像データをヘッドドライバ用データに変換する（ステップＳ３４）。

以上が入力された画像データに対し補正処理を行う画像処理の概要である。

このように、従来例では入力された画像データに対し補正処理を行うと、前記の背景技術について説明したように、入力された画像データが変化するごとに補正処理が必要になり演算負荷が大きくなってしまう。

これに対し、本発明の画像処理のように、基準閾値マトリクスに対し補正処理を行うと、ノズル５１の記録特性が変化しない限り同じムラ補正済み閾値マトリクスを使用することができ、ムラ補正済み閾値マトリクスを作成する必要がないので演算負担が軽減される。

図３と図４は、図１と図２で示した画像処理におけるデータの流れの様子を示す図である。

図３に示すように、本発明の画像処理（図１）では、基準閾値マトリクスの基準閾値データＴ（ｊ，ｙ）に対する補正を行い、ムラ補正済み閾値データＴ´（ｊ，ｙ）を作成している。なお、（ｊ，ｙ）は基準閾値マトリクスにおける画素の任意のアドレスである。

ここで、基準閾値マトリクスの基準閾値データＴ（ｊ，ｙ）に対する補正は、対応するノズル毎に基準閾値データＴ（ｊ，ｙ）に対するムラ補正済み閾値データＴ´（ｊ，ｙ）を規定する１次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて行っている。そして、入力された画像データＧ（ｉ，ｙ）の値とムラ補正済み閾値マトリクスのムラ補正済み閾値データＴ´（ｊ，ｙ）の値の大小を比較して２値化処理を行っている。

一方、図４に示すように、従来例の画像処理（図２）では、入力された画像データＧ（ｉ，ｙ）に対する補正を行い、ムラ補正済みの画像データＧ´（ｉ，ｙ）を作成している。ここで、入力された画像データＧ（ｉ，ｙ）に対する補正は、対応するノズル毎に入力された画像データＧ（ｉ，ｙ）に対するムラ補正済みの画像データＧ´（ｉ，ｙ）を規定する１次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて行っている。そして、ムラ補正済みの画像データＧ´（ｉ，ｙ）の値と基準閾値マトリクスの基準閾値データＴ（ｊ，ｙ）の値の大小を比較して２値化処理を行っている。

そして、１次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）について、本発明の画像処理と従来例の画像処理における各々の補正値を規定するノズル階調補正係数が逆関数の関係にある。そのため、本発明の画像処理と従来例の画像処理において、２値化処理後の画像データが共通している。

ここで、従来例の画像処理（図２）によれば、入力された画像データが変化するごとに演算が必要となり演算負荷が大きくなる。これに対し、本発明の画像処理（図１）によれば、ノズルの記録特性が変化しない限り演算する必要がなくなり演算負荷が小さくなり、かつ、従来例の画像処理のようにムラ補正済みの画像データＧ´（ｉ，ｙ）を作成する場合と共通した２値化処理後の画像データが作成できる。

また、本発明の画像処理（図１）によれば、各々の記録素子の記録特性を補正するためのノズル階調補正係数が規定された補正テーブルを用いて補正するので、各々の記録素子の記録特性に対応して最適な補正がなされた閾値からなるムラ補正済み閾値マトリクスの閾値データＴ´（ｊ，ｙ）が作成され、精度の高いムラ補正を実現できる。
〔濃度補正係数の導出〕
濃度補正係数ｄｉは、以下の式[数１]より決定する。

ここで、xiはそれぞれ補正対象ノズルの理想着弾位置を原点とした各ノズルの着弾位置である。Δｖiは、ノズルiの液滴量誤差を表すパラメータであり、Δｖi＝（Ｖi／Ｖ0）−１で定義される。ここで、Ｖ0は理想（設計値）の平均液滴量、Ｖiはノズルiの液滴量である。また、Πは、補正に用いるＮ本のノズル内で積を取ることを意味する。

これをＮ＝３の場合について明示的に表すと、次のようになる。

濃度ムラのパワースペクトルの低周波成分を最小化するという条件から、理論的に各ノズルの濃度補正係数を導くことができる。

まず、各ノズルの誤差特性を取り込んだ濃度プロファイルを次式のように定義する。

画像の濃度プロファイルＤ(x)は、各ノズルが印字する濃度プロファイルの和であり、ノズルの印字を表すのが印字モデル（１ノズルが印字する濃度プロファイル）である。印字モデルはノズル出力濃度Ｄiと標準濃度プロファイルｚ(x)に分離して表現される。

標準濃度プロファイルｚ(x)は、厳密にはドット径に等しい有限の広がりを持つものであるが、位置誤差の補正を濃度ズレのバランシングの問題であると考えると、重要なのは濃度プロファイルの重心位置（着弾位置）であって、濃度プロファイルの広がりは副次的な要素である。そのため、プロファイルをδ関数で置き換える近似は妥当である。このような標準濃度プロファイルを仮定すると数学的な取り扱いが容易となり、濃度補正係数の厳密解が得られる。

図５（ａ）は現実に即した印字モデルであり、図５（ｂ）はδ関数型印字モデルである。δ関数モデルで近似する場合、標準濃度プロファイルは次式で表される。

濃度補正係数を導出するにあたり、ある特定のノズル（ｉ＝０）の着弾位置誤差Δｘ0を、周辺ノズルＮ本によって補正することを考える。なお、ここでは補正対象ノズルの番号をｉ＝０とした。また、周辺のノズルも、所定の着弾位置誤差を持ち得ることに注意する。

補正対象ノズル（中心ノズル）を含むＮ本のノズルの番号（index）は、次式で表され
る。

なお、この式においては、Ｎは奇数である必要があるが、本発明の実施に際しては、Ｎを奇数に限定する必要はない。

初期出力濃度（補正前の出力濃度）はｉ＝０のみ値を持つものとして、次式で表される。

濃度補正係数をｄiとするとき、補正後出力濃度Ｄi’は、次式で表される。

つまり、ｉ＝０では初期出力濃度値と補正値（ｄi×Ｄini）の和で表され、ｉ≠０では補正値のみとなる。

各ノズルｉの着弾位置ｘiは、次式で表される。

δ関数型印字モデルを用いると、補正後の濃度プロファイルは、次式で表される。

これに対してFourier変換を行うと、次式、

と表される。なお、Ｄiniは共通の定数のため省略した。

濃度ムラの視認性を最小化することは、すなわち、次式のパワースペクトルの低周波成分を最小化することである。

これは、数学的にはＴ(f)の f＝０における微分係数（１次、２次、…）がゼロである
ことで近似できる。今、未知数ｄi’はＮ個であるから、ＤＣ成分の保存条件も含めると、Ｎ−１次までの微分係数がゼロの条件を用いれば、全ての（Ｎ個の）未知数ｄi’が厳密に定まる。このようにして、以下の補正条件が定まる。

δ関数モデルにおいては、各補正条件を展開していくと、容易な計算によってＤiにつ
いてのＮ本の連立方程式に帰着する。各補正条件を展開したものを整理すると、以下の条件群（方程式群）が得られる。

これらの方程式群の意味するところは、１式目はＤＣ成分の保存であり、２式目は重心位置の保存を表している。３式目以降は統計学におけるＮ−１次モーメントがゼロであることを表している。

このようにして得られた条件式を行列形式で表すと、以下のように表すことができる。

この係数行列Ａは、いわゆるVandermonde型の行列であり、その行列式は差積を用いて
次式となることが知られている。

このため、Crammerの公式を用いてｄi’の厳密解を求めることができる。計算の詳細な過程は省略するが、代数計算によって、その解は次式となることが示される。

よって、求めるべき濃度補正係数ｄiは、次式となる。

以上のように、パワースペクトルの原点微分係数をゼロにするという条件から、濃度補正係数ｄiの厳密解が導かれる。補正に用いる周辺ノズル数Ｎを増やすほど、より高次の
微分係数をゼロにすることが可能になるため、低周波エネルギーがより小さくなり、ムラの視認性は一層低減する。

本実施形態では、原点微分係数をゼロにする条件を用いたが、完全にゼロとせずとも、補正前の微分係数に比べて十分小さい値（例えば、補正前の１／１０）に設定しても、濃度ムラのパワースペクトルの低周波成分を十分に小さくすることができる。つまり、濃度ムラが視認されない程度にパワースペクトルの低周波成分を小さくするという条件の観点で、パワースペクトルの原点微分係数を十分に小さい値（略０）に設定するという意味から、その値の範囲として補正前の微分係数の絶対値の１／１０以下までを許容する。

〔補正済み閾値マトリクス作成〕
図６は、本発明の補正済み閾値マトリクス作成の概要図である。図６に示すように、例えばＰ画素×Ｑ画素の基準閾値マトリクスＴをもとにして、Ｐ＜Ｌとするときに、Ｌ画素×Ｑ画素のムラ補正済み閾値マトリクスＴ´を作成する。そして、Ｌの値を記録媒体に記録する画像の画素数の値とすることにより、シングルパス用のノズルなど記録画像幅分に配列されたノズルに対応できる。そのため、例えば、Ａ３用紙サイズ（短辺：２９７ｍｍ）の記録媒体に対し解像度６００ｄｐｉで記録する場合には約７０００画素分のノズルが必要となるが、Ｌ＝約７０００とすることにより対応できる。

図６では、（ａ）に示すムラ補正済み閾値マトリクスＴ´のうち、ヘッド５０の任意のｉ番目のノズルに対応する画素の閾値についてムラ補正をする例を示している。前記のように、Ｌ画素×Ｑ画素のムラ補正済み閾値マトリクスＴ´はＰ画素×Ｑ画素の基準閾値マトリクスＴを複数組み合わせることにより形成される。

そして、ヘッド５０の任意のｉ番目のノズルに対応する画素の閾値の補正値は、（ｃ）に示すＰ画素×Ｑ画素の基準閾値マトリクスＴにおいて対応するｊ列（ｊ＝ｉ ｍｏｄ Ｐより算出）の画素の閾値データＴ（ｊ，ｙ）を、（ｂ）に示す対応するノズル毎に基準閾値マトリクスの閾値データＴ（ｊ，ｙ）に対するムラ補正済みの閾値データＴ´（ｊ，ｙ）を規定する１次元ＬＵＴである閾値補正テーブルにより補正をしたムラ補正済みの閾値データＴ´（ｉ，ｙ）＝ｆ^−１（Ｔ_０（ｊ，ｙ））となる。

なお、ｊはインクジェットヘッド５０のノズル５１の配列方向（主走査方向）に対応する画素のアドレス、ｙは記録媒体の搬送方向（副走査方向）に対応する画素のアドレスを表す値である。また、閾値補正テーブルは、前記の濃度補正係数をもとに形成したものである。また、図６に示すように、基準閾値マトリクスの基準閾値データＴ（ｊ，ｙ）に対するムラ補正済み閾値データＴ´（ｊ，ｙ）は非線形の関係にある。

そこで、図７、図８により、具体的に数値を示しながら説明する。図７は本発明の画像処理においてムラ補正済み閾値マトリクスを作成して２値化画像データを作成する具体例を示している。一方、図７は従来例の画像処理として、ムラ補正済み画像データを作成して２値化画像データを作成する具体例を示している。

本発明の画像処理として、図７（ａ）に示すように、一例として、同様に８画素×８画素のＢａｙｅｒ型のディザマトリクス（ｄｉｔｈｅｒ ｍａｔｒｉｘ）を、基準閾値マトリクスとして複数使用する。そして、図７（ｂ）に示すように、ノズル５１のｉ＝１１番目に対応する閾値マトリクスの閾値列Ｔ_１１を考える。ここで、基準閾値マトリクスのうちｉ＝１１番目のノズル５１に対応する列ｊは、ｊ＝１１ｍｏｄ８＝３より、ｊ＝３となる。そのため、ｉ＝１１番目に対応する閾値マトリクスの閾値列Ｔ_１１は、基準閾値マトリクスのｊ＝３列の閾値列が該当する。

そして、図７（ｃ）に示す閾値データ補正テーブルＦ_ｂ ^−１ _１１（Ｔ）から、ｉ＝１１番目に対応する列の閾値データＴに対応するムラ補正済み閾値データＴ´を求める。

ここで、ノズル５１のｉ＝１１番目に対応する列の画像データＧの値がすべて「３２」となっている。そこで、補正済み閾値マトリクスの閾値列Ｔ_１１´の閾値と画像データＧの値の大小を比較して、２値化画像データを作成する。

一方、従来例の画像処理として、図８（ａ）に示すように、一例として、８画素×８画素のＢａｙｅｒ型のディザマトリクス（ｄｉｔｈｅｒ ｍａｔｒｉｘ）を、基準閾値マトリクスとして使用する。そして、図８（ｂ）に示すように、ノズル５１のｉ＝１１番目に対応する列の入力された画像データＧを考える。ここでは、ノズル５１のｉ＝１１番目に対応する列の入力された画像データＧの値がすべて「３２」となっている。

そして、図８（ｃ）に示す画像データ補正テーブルＦ_ｂ１１（Ｇ）から、ｉ＝１１番目に対応する列の画像データＧ（値：３２）に対応するムラ補正済み画像データＧ´（値：２６）を求める。

ここで、基準閾値マトリクスのうちｉ＝１１番目のノズル５１に対応する列ｊは、ｊ＝１１ｍｏｄ８＝３より、ｊ＝３となる。そこで、基準閾値マトリクスのｊ＝３列の閾値列Ｔ_３と補正済み画像データＧ´の値の大小を比較して、２値化画像データを作成する。

図７（ｃ）と図８（ｃ）に示すように、従来の画像処理による場合も本発明の画像処理による場合も、２値化画像データは同じになる。

なお、本発明の画像処理では、図９に示すような各ノズル５１（ｉ＝０、１、２、…番目）に対応する画像データ補正テーブルＦ_ｂｉ（Ｇ）（ｉ＝０，１，２…）をもとに算出した、各ノズル５１（ｉ＝０、１、２、…番目）に対応する閾値データ補正テーブルＦ_ｂ ^−１ _ｉ（Ｔ）（ｉ＝０，１，２…）を使用する。

そして、図１０に示すように、閾値データ補正テーブルＦ_ｂ ^−１ _ｉ（Ｔ）（ｉ＝０，１，２、…）から求めた基準閾値データＴに対応するムラ補正済み閾値データＴ´からなる、ムラ補正済み閾値マトリクスの一例を示す。

〔カラー画像出力時における効果〕
カラー画像出力時には、各色版の画像位置精度（見当精度）を高くして各色版を合わせる必要がある。高精度なカラー画像出力装置においても、温湿度、用紙の変形、出力装置の再現性など、さまざまな要因により描画位置精度が低くなり描画位置がずれることがある。また、通常の印刷装置では、実際の画像を出力時にトンボと呼ばれる見当精度確認用マークを見ながら出力装置の微調整を実施する必要がある。このとき、画像の出力解像度に影響を与えるノズル間隔に合わせて画像データの書き出し位置をシフトすることで、位置精度を微調整することができる。

ここで、図１１は本発明の画像処理において画像データの書き出し位置をシフトしたときの処理の様子とその処理のフローを示す図である。図１１のフロー図に示すように、まず、画像データの書き出し位置をシフトする量を調整する画像位置調整値入力手段２０から、画像データのアドレスを計算する画像読み出しアドレス計算部２２と閾値読み出しアドレス計算部２４に、画像データの書き出し位置のシフト量（ノズル位置のシフト量Δｉ、画素位置のシフト量Δｊ）を入力する。

そして、画像データの書き出し位置のシフト量（ノズル位置のシフト量Δｉ、画素位置のシフト量Δｊ）を反映した画像データＧとムラ補正済み閾値データＴ´とを比較してＮ値化処理を行う。

このように、画像データの書き出し位置をシフトする毎に画像データとノズル位置の位置関係が変化するので、従来の画像処理では、その都度補正済み画像データを作成する必要がある。しかし、本発明の画像処理では、図１１に示すように、改めて補正済み閾値マトリクスを作成する必要はなく、特に新たな演算を必要としない効果を得ることができる。

〔画像形成装置の全体構成〕
図１２は、本発明に係る一実施形態の画像形成装置の全体構成例を示す概略ブロック図である。

図１２において、本実施形態の画像形成装置１０は、インクジェットヘッド５０、給液部６０、搬送部８０、通信インターフェース１０２、システムコントローラ１１０、メモリ１１２（システム制御用メモリ）、給液制御部１１６、搬送制御部１１８、プリント制御部１５０、プリント制御用メモリ１５２、ヘッドドライバ１５４、打滴特性測定部１６２（吐出特性特定手段）、ムラ補正処理部１６４（閾値補正手段）、閾値データ補正テーブル作成部１６６、ムラ補正済み閾値マトリクス作成部１６８を含んで構成されている。

複数のインクジェットヘッド５０は、紙等の記録媒体に向けてインクを打滴するものである。本画像形成装置１０は、少なくとも、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）、Ｋ（黒）の各インクごとのインクジェットヘッド５０を備えている。なお、本画像形成装置１０では、ＬＣ（ライトシアン）、ＬＭ（ライトマゼンタ）といったライトインクの打滴は必須ではないが、そのようなライトインク用のインクジェットヘッド５０を設けてもよい。

給液部６０は、各インクジェットヘッド５０に各色のインクを供給するものである。給液部６０は、例えば、画像形成装置１０に着脱自在に装着されたインクカートリッジ等のインク貯蔵部(図示を省略)からインクジェットヘッド５０へ至る管路、及び、ポンプを含んで構成される。

搬送部８０は、記録媒体を所定の搬送路上で搬送するものである。例えば、記録媒体を吸引して載置する搬送ベルト、その搬送ベルトを駆動する搬送ローラ、その搬送ローラを駆動する搬送モータを含んで構成される。搬送部８０は、記録媒体とインクジェットヘッド５０とを、記録媒体の搬送方向（副走査方向）において、相対的に移動させる。

通信インターフェース１０２は、ホストコンピュータ３００との通信により画像データを取得する画像データ取得部である。通信インターフェース１０２は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース、又は、無線の通信インターフェースを用いる。ホストコンピュータ３００から送出された画像データは通信インターフェース１０２を介して画像形成装置１０に取り込まれ、一旦、メモリ１１２に記憶される。

なお、画像データの取得態様は、ホストコンピュータ３００との通信により取得する態様に特に限定されない。例えば、メモリカードや光ディスクなどのリムーバブルメディアから画像データを読み込むことにより画像データを取得するようにしてもよい。

システムコントローラ１１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従って画像形成装置１０の全体を制御する主制御部として機能するとともに、画像処理に関連する各種演算を行う演算部として機能する。システムコントローラ１１０は、通信インターフェース１０２、メモリ１１２、給液制御部１１６、搬送制御部１１８、プリント制御部１５０等の本画像形成装置１０の各部を制御する。

メモリ１１２には、システムコントローラ１１０が実行するプログラム及び制御に必要な各種データが格納されている。また、メモリ１１２は、取得された画像データの一時記憶領域として利用されるとともに演算作業領域としても利用される。

給液制御部１１６は、システムコントローラ１１０からの指示に従い、給液部６０によりインクジェットヘッド５０にインクを供給する制御を行う。

搬送制御部１１８は、システムコントローラ１１０からの指示に従い、搬送部８０を駆動するドライバ（駆動回路）である。

プリント制御部１５０は、システムコントローラ１１０からの指示に従い、メモリ１１２内の画像データからドットパターン（２値信号又は多値信号）を生成する処理や、後述のムラ補正処理部１６４を用いて基準閾値マトリクスに補正処理を行ったムラ補正済み閾値マトリクスの作成を行う機能を有する。

プリント制御部１５０にはプリント制御用メモリ１５２が備えられており、プリント制御部１５０における画像処理時に画像データやパラメータなどのデータがプリント制御用メモリ１５２に一時的に格納される。なお、図１２においてプリント制御用メモリ１５２はプリント制御部１５０に附随する態様で示されているが、システム制御用のメモリ１１２と兼用することも可能である。また、プリント制御部１５０とシステムコントローラ１１０とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

通信インターフェース１０２を介してホストコンピュータ３００から入力された画像データ（例えばＲＧＢデータ）は、前述のようにメモリ１１２に一旦蓄えられ、メモリ１１２に蓄えられた画像データは、所定の変換処理が施された後、システムコントローラ１１０の制御によりプリント制御部１５０に送られ、プリント制御部１５０においてムラ補正済み閾値マトリクスを用いたハーフトーニングが行われ、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）、Ｋ（黒）の各インク色ごとのドットパターンに変換される。ドットパターンが２値信号である場合には、ノズルから打滴するか否かを示す２値（１又は０）のデータからなる。ドットパターンが多値信号である場合には、単に打滴するか否かを表すだけではなく、打滴量（あるいはドットサイズ）をも表し得る。ムラ補正済み閾値マトリクスを用いて生成されたドットパターンは、ヘッドドライバ１５４に与えられる。

ヘッドドライバ１５４は、与えられたドットパターンに従ってインクジェットヘッド５０の駆動信号を生成する。ヘッドドライバ１５４で生成された駆動信号がインクジェットヘッド５０に与えられることによって、ドットパターンに応じたノズルから所定量のインクが打滴される。

記録媒体の搬送速度に同期してインクジェットヘッド５０からインクを打滴させることにより、記録媒体に所望の画像が形成される。

打滴特性測定部１６２は、インクジェットヘッド５０の打滴特性を実際に測定することにより、インクジェットヘッド５０の打滴特性を特定するものである。

なお、打滴特性の特定は画像形成装置１０で実際に測定することにより取得する場合に限定されない。例えば、画像形成装置１０の外部の装置（例えばスキャナ）により記録媒体から読み込んだ画像データに基づいて打滴特性を特定してもよいし、解析結果としての打滴特性情報そのものをホストコンピュータ３００等から取得してもよい。

ムラ補正処理部１６４は、インクジェットヘッド５０の打滴特性に応じて、前記のノズル階調補正係数を作成する手段である。

閾値データ補正テーブル作成部１６６は、ムラ補正処理部１６４で作成されたノズル階調補正係数をもとに、ノズル５１毎の閾値データ補正テーブルを作成するための手段である。

ムラ補正済み閾値マトリクス作成部１６８は、閾値データ補正テーブル作成部１６６で作成したノズル５１毎の閾値データ補正テーブルをもとに、基準閾値マトリクスの基準閾値データに補正処理を施したムラ補正済み閾値データからなる補正済み閾値マトリクスを作成するものである。

本画像形成装置１０は、ムラ補正処理部１６４により予め補正済み閾値マトリクスに対してインクジェットヘッド５０の打滴特性に応じたムラ補正処理を施しておき、オンデマンドの画像形成時には予めムラ補正処理を施した補正済み閾値マトリクスにより高画質の画像を高速で形成する。

〔インクジェットヘッドの構造〕
図１３は、インクジェットヘッド５０の例の概略構造を示す平面透視図である。

図１３において、インクジェットヘッド５０は、最大サイズの記録紙の少なくとも一辺を超える長さにわたって配列された多数のノズル５１（打滴口）を有し、紙などの記録媒体に対して相対的に移動しながら、ノズル５１から記録媒体に向けてインクを打滴する。

インクジェットヘッド５０は、インクを打滴する複数のノズル５１、ノズル５１と連通しておりノズル５１からインクを打滴するときにインクに対して圧力を付与する圧力室５２、及び、図１３では図示を省略した後述の共通液室から圧力室５２に対してインクを供給するインク供給口５３をそれぞれ含んで構成される複数の圧力室ユニット５４が、２次元マトリクス状に配列されて構成されている。

図１３に示されたインクジェットヘッド５０の一部分を拡大して図１４に示す。

図１４において、複数のノズル５１は、主走査方向に沿って配列されているとともに、主走査方向に対して所定の角度θをなす方向に沿って配列されてなる。すなわち、複数のノズル５１は、いわゆる２次元マトリクス状で配列されている。

具体的には、例えば、符号５１-11、５１-21、５１-31、…（あるいは符号５１-16、５１-26、５１-36、…）のｍ個のノズルが主走査方向に沿って配列されている。また、例えば、符号５１-11、５１-12、５１-13、５１-14、５１-15、５１-16のｎ個（ここではｎ＝６）のノズルが主走査方向に対して角度θをなす方向に沿って配列されている。

主走査方向に沿ったひとつの線（主走査線）に全てのノズル５１を投影してなる仮想的なノズル配列（投影ノズル配列）は、主走査方向のドットピッチＰ（すなわちノズル５１からインクが打滴されることにより記録媒体上に形成されるドット同士の主走査方向における間隔）と略同一の間隔でノズル５１が配置されてなる。すなわち、投影ノズル配列は、ドットピッチＰと略同一のピッチを有するノズル配列である。

実際上は、ノズル５１の間隔（ノズルピッチ）は、主走査方向においてはドットピッチＰのｎ倍（ここではｎ＝６）であり、主走査方向に対して角度θをなす方向においては、図１４に示されるｄ（＝Ｐ×１／ｃｏｓθ）である。

図１５は、図１３の１５−１５線に沿った断面図であり、ひとつの圧力室５２及びその周辺を示している。なお、図１５には、インクを打滴するノズル５１、ノズル５１に連通している圧力室５２、圧力室５２に供給されるインクが通るインク供給口５３、図１２のヘッドドライバ１５４から電気信号（駆動信号）が与えられる個別電極５７、及び、個別電極５７に与えられた駆動信号に応じて変位（歪み）が発生する圧電素子５８がそれぞれひとつずつ記載されているが、実際には、ノズル５１、圧力室５２、インク供給口５３、個別電極５７、及び、圧電素子５８は、２次元マトリクス状にして、複数設けられている。

振動板５６は、圧力室５２を挟んでノズル５１が配置されている側とは反対側に配置され、複数の圧力室５２に共通のものとして１枚のプレートで形成されている。振動板５６は、圧力室５２の振動面を構成しており、圧電素子５８の変位によって振動し、これにより圧力室５２の容積が変化する。

共通液室５５は、振動板５６を挟んで圧力室５２が配置されている側とは反対側に配置されており、振動板５６に形成されているインク供給口５３を介して複数の圧力室５２にインクを供給する。すなわち、圧力室５２に対してノズル５１を下として見たとき、共通液室５５は、複数の圧力室５２の直上において、これらの複数の圧力室５２の全てを覆うように、ひとつの共通の液室として形成されている。このような共通液室５５により、２次元マトリクス状に配列された各圧力室５２に対して、インクがリフィル性良く供給されることになる。

圧電素子５８の一方の電極は、個別電極５７によって構成されており、個別電極５７を介して図１２のヘッドドライバ１５４に接続されている。圧電素子５８の他方の電極は、振動板５６（共通電極）によって構成されており、接地されている。
圧電素子５８は、例えばピエゾからなり、ヘッドドライバ１５４から個別電極５７を介して与えられた駆動信号に応じて、歪みが発生する。圧電素子５８が歪むことにより、振動板５６が振動し、圧力室５２の容積が変化して、ノズル５１からインクが打滴される。

以上、本発明の画像形成方法および画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明の画像処理の概要を示す図である。 従来例の画像処理の概要を示す図である。 本発明の画像処理におけるデータの流れの様子を示す図である。 従来例の画像処理におけるデータの流れの様子を示す図である。 （ａ）は現実に即した印字モデル図であり、（ｂ）はδ関数型印字モデル図である。 本発明の補正済み閾値マトリクス作成の概要図である。 本発明の画像処理においてムラ補正済み閾値マトリクスを作成して２値化画像データを作成する具体例を示す図である。 従来例の画像処理においてムラ補正済み画像データを作成して２値化画像データを作成する具体例を示す図である。 各ノズルに対応する閾値データ補正テーブルの例を示す図である。 ムラ補正済み閾値マトリクスの一例を示す図である。 カラー画像出力時における例を示す図である。 本発明に係る一実施形態の画像形成装置の全体構成例を示す概略ブロック図である。 インクジェットヘッドの例の概略構造を示す平面透視図である。 図１３に示されたインクジェットヘッドの一部分を拡大した図である。 図１３の１５−１５線に沿った断面図であり、ひとつの圧力室及びその周辺を示した図である。

符号の説明

５０…インクジェットヘッド、５１…ノズル、１６２…打滴特性測定部、１６４…ムラ補正処理部、１６８…ムラ補正済み閾値マトリクス作成部

Claims (8)

1. 複数の記録素子が所定の方向に並べられた記録ヘッドを用いた画像記録における多階調の入力画像を画素ごとに階調の高低の基準閾値データを規定した基準閾値マトリクスを用いて該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像処理方法において、
   前記記録素子の記録特性を補正するために前記基準閾値データと当該基準閾値データを補正した補正済み閾値データとの関係を規定するものであって前記複数の記録素子の個々について対応して形成される閾値データ補正テーブルを作成する閾値データ補正テーブル作成工程と、
   前記閾値データ補正テーブルを用いて算出された前記補正済み閾値データからなる補正済み閾値マトリクスを作成する補正済み閾値マトリクス作成工程と、
   前記補正済み閾値マトリクスを用いて前記多階調の入力画像を該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像変換工程と、を有し、
   前記補正済み閾値マトリクス作成工程では、前記所定の方向の画素数が前記記録素子の数より少ない前記基準閾値マトリクスを用いて、前記所定の方向の画素数が前記基準閾値マトリクスの画素数よりも多い前記補正済み基準閾値マトリクスを作成すること、 を有することを特徴とする画像処理方法。
2. 請求項１の画像処理方法において、
   前記閾値データ補正テーブルは、前記記録素子の記録特性が変化する毎に更新され、
   前記閾値データ補正テーブルが更新される毎に前記補正済み閾値マトリクスも更新されること、
   を特徴とする画像処理方法。
3. 請求項１または２の画像処理方法において、
   前記補正済み閾値マトリクス作成工程は、入力画像データが入力されないオフライン時に行われること、
   を特徴とする画像処理方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つの画像処理方法において、
   前記閾値データ補正テーブルは１次元ルックアップテーブルであること、
   を特徴とする画像処理方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つの画像処理方法において、
   前記閾値データ補正テーブルは、前記補正済み閾値データと前記基準閾値データの差分値が規定されていること、
   を特徴とする画像処理方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つの画像処理方法において、
   前記閾値データ補正テーブルは画像の出力条件毎に規定された複数のパターンを有し、
   前記補正済み閾値マトリクス作成工程では、前記画像の出力条件に対応した前記閾値データ補正テーブルを用いて前記補正済み閾値マトリクスを形成すること、
   を特徴とする画像処理方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つの画像処理方法において、
   前記入力画像はカラー画像を構成する単色画像であって、
   前記画像変換工程では、画像の書き出し位置を前記記録素子のピッチに合わせてシフトするため画像の読み出しタイミングを調整すること、
   を特徴とする画像処理方法。
8. 複数の記録素子が所定の方向に並べられた記録ヘッドを用いた画像記録における多階調の入力画像を階調の高低の閾値データを規定した基準閾値マトリクスを用いて該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像処理装置において、
   前記記録素子の記録特性を補正するために前記基準閾値マトリクスの基準閾値データと当該基準閾値データを補正した補正済み閾値データとの関係を規定するものであって前記複数の記録素子の個々について対応して形成される閾値データ補正テーブルを作成する閾値データ補正テーブル作成手段と、
   前記閾値データ補正テーブルを用いて算出された前記補正済み閾値データからなる補正済み閾値マトリクスを作成する補正済み閾値マトリクス作成手段と、
   前記補正済み閾値マトリクスを用いて前記多階調の入力画像を該入力画像よりも低い階調の画像に変換する画像変換手段と、を有し、
   前記補正済み閾値マトリクス作成手段は、前記所定の方向の画素数が前記記録素子の数より少ない前記基準閾値マトリクスを用いて、前記所定の方向の画素数が前記基準閾値マトリクスの画素数よりも多い前記補正済み基準閾値マトリクスを作成すること、
   を有することを特徴とする画像処理装置。

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