JP5086705B2 - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体の所定領域を複数回走査して、記録媒体上に画像を形成する装置用の画像処理に関する。

［パス分割］
インクジェットプリンタなどにおいては、誤差拡散法などによって入力画像の多値データを二値化したり、階調数を落して、印刷データを生成する。そして、プリントヘッドにより印刷するための印刷データを生成した後、プリントヘッドの特性や、メカの制御誤差などを目立たなくするために、1スキャンで印刷可能なデータを複数に分割して、複数回のスキャンで印刷を行うマルチパス印刷を行う。その際、パスに応じたマスクパターンを予め用意し、マスクパターンと印刷データの論理積をとることで、生成した印刷データを複数回のスキャン用に分割する（以下、パス分割）。マスクパターンは、複数回のスキャンにより、生成された印刷データのすべてを出力するように決められている。

マスクパターンは印刷可能なドットを100%として、各パスごとに印刷可能なドットが決められている。各パスが印刷可能なドットは排他的で、全パスの印刷可能なドットの論理和をとると全印刷領域に等しくなる。このため、マスクパターンは、極力ランダムになるように、設計される。また、マスクパターンは、基本的に、複数回のスキャンに対して生成された印刷データを均等に振り分けるように設計される。これは、入力画像に画像処理を施して得られる印刷データを、パスごとに均等に印刷するためである。

［インク滴と印刷デューティ］
図1は記録媒体上で、画素格子とインク滴および印刷デューティを示す図である。

図1において、破線は画素を表す格子（実際に印刷されるわけではない）を示し、丸印は記録媒体に着弾したインク滴を表す。また、左側の数字は印刷デューティを表す。すべての画素にインクを吐出する状態が印刷デューティ100%である。なお、図1に示す印刷デューティとインク滴の関係は、理解し易いようにインク滴を配置したもので、必ずしも、図1に示すような配置になるわけではない。

図1に示すように、インク滴の大きさは画素よりも大きい。これは、画素が矩形であるのに対して、記録媒体に着弾し、記録媒体に染み込んだインク滴は概ね円形を示す。そのため、100%の印刷デューティで印刷した場合、インク滴で記録媒体の表面を埋め尽くす必要があるからである。つまり、インク滴は、最低、画素に外接する円の大きさが必要になる。

しかし、実際の印刷は、紙送り、プリントヘッドの走査機構などのメカ機構があり、メカ機構には少なからず制御誤差が含まれる。さらに、プリントヘッド自体も、インクの吐出に伴う誤差要因を含む。これらの誤差要因を含みながら、安定した印刷を行うには、画素に対して、インク滴の大きさを大きくしておく必要がある。

なお、記録媒体上でのインク滴の大きさは、インクと記録媒体の組み合せによって、同じインク量を吐出したとしても変化する。通常のインクジェットプリンタの使用において、プリンタ本体にインクタンクがセットされることでインクは固定され、印刷目的に応じて記録媒体を普通紙、各種の専用記録紙から選択する。従って、プリンタからみれば、記録媒体上でのインク滴の大きさは、記録媒体の種類によって変化すると考えてよい。

図1に示すインク滴の大きさが、画素よりも大きい理由は上記のとおりである。次に、画素に対して大きなインク滴で印刷を行う際、印刷デューティを徐々に増やしていった場合のインク滴の埋り方を説明する。

図1において、上部に記載した印刷デューティ12.5%や25%の印刷では、隣り合うインク滴同士が重なることはない。しかし、印刷デューティが37.5%に達すると、隣り合うインク滴同士の重なりが発生し、印刷デューティが50%になると記録媒体のほとんどをインク滴が埋め尽くす。なお、インク滴が記録媒体を埋める割合を以下では「被覆率」と呼ぶ。

図2は印刷デューティとインク滴の被覆率を示すグラフで、横軸が印刷デューティを示し、縦軸が被覆率を示す。なお、図2は、説明のために、画素とインク滴の大きさの比率を仮に特定した場合のグラフであり、実際のプリンタにおける比率を表すものではない。

記録媒体の種類にも影響されるが、インク滴の被覆率と出力濃度の間には強い相関がある。そこで、出力濃度に代えて、インク滴の被覆率に基づき説明する。

図2に示すように、印刷デューティ50%の状態で、既に被覆率は90%を超える。そして、印刷デューティが50%を超える当りからは、記録媒体の残りスペースが非常に小さいために、その後、幾らインク滴を吐出しても被覆率は上がらない。なお、記録媒体によっては、表面のインク受容層が厚く、印刷デューティが100%を超えて印刷可能であり、インク滴の吐出量に応じて出力濃度が上がるような記録媒体も存在する。しかし、そのような記録媒体であっても、50%乃至100%を超えた印刷デューティに対して、印刷デューティが0から50%の範囲における出力濃度の上昇は望めない。

インク滴の被覆率と出力濃度には強い相関があると説明したが、出力濃度に関しては、記録媒体上でのインク滴の受容量により最大濃度が決まる。インクジェットプリンタ専用の記録紙には、多くのインク滴を受容できるコート層を記録媒体の表面に塗ってあるものがある。これらの記録媒体においては、被覆率が100%を超えてもなお出力濃度が上がる。記録媒体の種類によって、出力特性が変わる理由は、記録媒体のインクの受容量と、インクの滲みなどに依存する。

［入力濃度と出力濃度の関係］
図3は入力画像の濃度（以下、入力濃度）と記録媒体上での出力濃度の関係を示す図である。図3に示すように、入力濃度に対する出力濃度は、線形ではなく、上に膨らんだカーブを示す。

上述したように、パス分割は、生成した印刷データと、ランダムに生成されたマスクパターンとの論理積によって印刷データを例えば4パス分に分割する。従って、生成した印刷データは四つに均等分割されることになる。つまり、入力濃度が100%の印刷データの場合、入力濃度を図3に示すレンジk1〜k4に四等分し、各レンジk1〜k4が次の関係をもつように四分割するのと等価である。
k1：k2：k3：k4 = 1：1：1：1

［マルチパス印刷］
図4Aから図4Dは、プリントヘッドを複数回走査して、記録媒体上に画像を形成するマルチパス印刷を説明する図である。ここでは、4パス印刷時の動作を説明する。

プリントヘッド300には、縦方向に複数のノズルが配置されている。ノズル領域300aは、プリントヘッド300の最初（一番下）の1/4のノズル群を含む領域を示す。同様に、ノズル領域300bは、プリントヘッド300の下から二つ目の1/4のノズル群を含む領域である。ノズル領域300cは、プリントヘッド300の下から三つ目の1/4のノズル群を含む領域である。そして、ノズル領域300dは、プリントヘッド300の最後（一番上）の1/4のノズル群を含む領域である。

記録媒体310上においてプリントヘッド300を主走査方向に走査した後、紙送り機構を用いて記録媒体310を移動することで、印刷を繰り返す。図4Aから図4Dにおいて、記録媒体310は、プリントヘッド300に対して上方向に移動され、印刷が繰り返される。

図4Aから図4Dはそれぞれ、記録媒体310に対するプリントヘッド300の相対位置を示している。

図4Aは、第一パスに相当するノズル領域300aに対応する、記録媒体310の所定領域である第一領域310_1を印刷する一回目の走査を示す。一回目の走査は、第一領域310_1に対応する印刷データのうち第一パスの印刷データをノズル領域300aのノズル群に送り、プリントヘッド300を右から左（または左から右）に走査する。これにより、第一領域310_1に第一パスの印刷を行う。

一回目の走査では、ノズル領域300b〜300dのノズル群には印刷データを送らず、印刷を行わない。一回目の走査終了後に、プリントヘッド300の長さの約1/4分、つまりノズル領域300a分、記録媒体310を紙送りする。

図4Bは二回目の走査を示す。なお、図4Bのプリントヘッド300は記録媒体310に対する現在の位置を示し、破線で示すプリントヘッド300_1は一回目の走査におけるプリントヘッド300の記録媒体300に対する位置を示す。

二回目の走査は、第二領域310_2に対応する印刷データのうち第一パスの印刷データをノズル領域300aのノズル群に送る。同時に、第一の領域310_1に対応する印刷データのうち第二パスの印刷データをノズル領域300bのノズル群に送り、プリントヘッド300を左から右（または右から左）に走査する。これにより、第一領域310_1に第二パス、第二領域310_2に第一パスの印刷を行う。

二回目の走査では、ノズル領域300c、300dのノズル群は、まだ印刷領域に入っていないため印刷データを送らず、印刷を行わない。二回目の走査終了後、プリントヘッド300の長さの約1/4分、つまりノズル領域300a分、記録媒体310を紙送りする。

図4Cは三回目の走査を示す。なお、図4Cのプリントヘッド300は記録媒体310に対する現在の位置を示し、破線で示すプリントヘッド300_1と300_2は一回目と二回目の走査におけるプリントヘッド300の記録媒体300に対する位置を示す。

三回目の走査は、第三領域310_3に対応する印刷データのうち第一パスの印刷データをノズル領域300aのノズル群に送る。同時に、第二領域310_2に対応する印刷データのうち第二パスの印刷データをノズル領域300bのノズル群に送る。同時に、第一の領域310_1に対応する印刷データのうち第三パスの印刷データをノズル領域300cのノズル群に送り、プリントヘッド300を右から左（または左から右）に走査する。これにより、第一領域310_1に第三パス、第二領域310_2に第二パス、第三領域310_3に第一パスの印刷を行う。

三回目の走査では、ノズル領域300dのノズル群は、まだ印刷領域に入っていないため印刷データを送らず、印刷を行わない。三回目の走査終了後、プリントヘッド300の長さの約1/4分、つまりノズル領域300a分、記録媒体310を紙送りする。

図4Dは四回目の走査を示す。なお、図4Dのプリントヘッド300は記録媒体310に対する現在の位置を示し、破線で示すプリントヘッド300_1、300_2、300_3は一回目、二回目、三回目の走査におけるプリントヘッド300の記録媒体300に対する位置を示す。

四回目の走査は、第四領域310_4に対応する印刷データのうち第一パスの印刷データをノズル領域300aのノズル群に送る。同時に、第三領域310_3に対応する印刷データのうち第二パスの印刷データをノズル領域300bのノズル群に送る。同時に、第二領域310_2に対応する印刷データのうち第三パスの印刷データをノズル領域300cのノズル群に送る。同時に、第一の領域310_1に対応する印刷データのうち第四パスの印刷データをノズル領域300dのノズル群に送り、プリントヘッド300を左から右（または右から左）に走査する。これにより、第一領域310_1に第四パス、第二領域310_2に第三パス、第三領域310_3に第二パス、第四領域310_4に第一パスの印刷を行う。

四回目の走査終了すると、第一領域310_1には、ノズル領域300aのノズル群による第一パスの印刷から、ノズル領域300dのノズル群によるり第四パスの印刷までが実行され、第一領域310_1の画像形成が完了する。

このように、記録媒体の各領域を、それぞれ異なるノズル群で複数回の走査し、各走査には印刷データから分割した各パス用の印刷データを用いる。こうすれば、1パス印刷に比べて、メカの紙送り誤差による筋を目立たなくし、ノズル特性のばらつき（吐出量の大小や、インク滴が真直ぐ飛ばない縒れなど）による画質劣化を軽減することができる。

［濃度むら］
インクジェットプリンタのような記録装置では、インク吐出量のばらつき、インク吐出方向のばらつき（縒れ）などにより、インク滴により形成されるドットの大きさや形成位置がばらつき、印刷画像に濃度むらが生じる。とくに、記録ヘッド（プリントヘッド）を記録素子（ノズル）の配列方向と異なる方向、例えば直交方向に走査するシリアル型の記録装置は、上記ばらつきに起因する濃度むらが横筋状の筋むらとして現れるため、視覚上、目立ち易く、印刷画像の品位低下を招く。

一般に、インクジェットプリンタにおいては、上記縒れや紙送り誤差などに起因するドット位置のずれ（着弾ずれ）、インク吐出量のばらつきなどを考慮した画像形成を行う。つまり、画像データの記録解像度以上に小さいドット径を使用して画像形成を行い、筋むらや濃度むらによる画質劣化を防ぐ。

濃度むらを補正するために、ハーフトーン処理した後のドットパターンの1ラインを複数の異なるノズルから吐出したインクで形成する方法が提案されている。これは、例えば、記録ヘッドの幅未満の紙送りを行い、1ラインを複数の走査（スキャンまたはパス）で補完すること実現可能である。この方法は、一般にマルチパス印刷またはマルチパス記録方式と呼ばれ、先述したとおりである。

［パスと濃度の関係］
上述したように、パス分割は、ドット数がパスごとに均等になるように印刷データを分割する。このため、図3に示すように、第一パスの印刷が濃度むらを含めて出力濃度に大きく影響する。

この問題を解決するために、特許文献1は、濃度レベルに応じて、パスごとのドットの記録比率を適応的に制御する方法を開示する。この方法は、所定濃度以下の場合はパスごとに均等な記録比率とし、所定濃度を超える場合は第一パスの記録比率を抑制し、その分、第二パスの記録比率を上げる。記録比率は、閾値テーブルとマスクテーブルの組み合せで制御する。閾値テーブルを利用するため、ハーフトーン処理にはディザを用いる。

つまり、ハーフトーン処理用の閾値マトリクスと、マルチパス記録用のマスクパターンを関連付けて構成する。そして、閾値マトリクスを構成する閾値群に対して、各走査（ノズル）のマスクオフ比率を制御して、入力濃度に応じた各走査（ノズル）のドット割り当てを最適化する。

しかし、ディザによるハーフトーン処理は、ディザの周期性が出力画像に現れる。また、閾値テーブルとの組み合せを使うため、入力画像データによっては、決定した記録比率に対して必ずしもドット生成比率が一致しない問題がある。また、任意の記録比率を作成することは困難であり、また、閾値テーブル、マスクテーブルをリアルタイムに生成し変更することも困難である。

さらに、一般に、画素の大きさと記録ヘッドから吐出されるインク滴の大きさは等しくない。メカ制御の誤差、記録ヘッドの特性などを考慮して、図1に示したように、インク滴の方が画素より大きく設定される。このために、単位面積当りに吐出するインク滴の数（入力濃度）と記録媒体上の出力濃度は、図3に示したように、線形にはならない。

マルチパス印刷において、印刷データを各パスに均等配分すれば、第一パスの印刷が出力濃度に大きく影響し、当然の結果として、第二パス以降の印刷の出力濃度への影響は小さいものになる。例えば、入力濃度100%を4パスで印刷する場合、各パスに25%ずつ均等配分すれば、第一パスで最初の25%のドットを印刷し、第二パスで次の25%のドットを印刷して、第一および第二パスを合せて50%のドットを印刷することになる。しかし、記録媒体上では、図2に示すように、既にインク滴の被覆率は90%以上である。

マルチパス印刷は、様々な誤差要因（メカの紙送り誤差、記録ヘッドのノズルのばらつきなど）を分散して、誤差要因に起因する画質劣化（濃度むら）を目立たなくするものである。しかし、各パスの印刷が出力濃度に均等に影響するわけではなく、第一パスの印刷が出力濃度に最も影響する。言い換えれば、マルチパス印刷は、誤差要因を均等に分散しているわけではない。

［往復記録］
図15は2パスによって画像を記録する様子を示す図である。

記録ヘッド601は、副走査方向にNドット分のノズルを備える。所定領域603は、第一パスによってドットが記録される領域である。所定領域604は、第二パスによってドットが記録される領域である。記録ヘッド601の主走査が終了すると、記録媒体602は副走査方向に、記録ヘッド601のN/2ドット分に相当する距離だけ移動（副走査）され、記録ヘッド601の次の主走査に備える。そして、このような主走査と副走査を繰り返して画像が完成する。つまり、ある領域に着目すると、第一パスによって記録された画像に、第二パスによって記録された画像が重畳されて、画像が合成される。

上述したように、2パスで画像を記録する場合、先行する第一パスにおいて形成するドットが数量の上では50%だとしても、インク滴の被覆率は50%を大きく超えて紙面上を覆い尽くす。

さらに、記録ヘッド601の主走査の往路と復路で印刷する場合、往路走査時は往路走査の一色目が支配的になり、復路走査時は復路走査の一色目が支配的になる。そのため、往路と復路で色材の打込順が異なる場合、結果として、紙の送り幅ごとに交互に、色が異なる紙送り幅のバンドが形成されて、画像品位を大きく損う。これも色むらの一種と言えるが、記録ヘッド601から吐出される単位面積当りのインク量（印刷デューティ）が増えるほど顕著になり、印刷デューティの高い混色領域では著しい色むらとして認識される。なお、この色むらは、記録媒体のインク吸収特性によっても見え方が異なる。

特開2004-209943公報

本発明は、マルチパス印刷における誤差要因を均等に分散することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明にかかる画像処理は、記録媒体の所定領域を複数回走査して、前記記録媒体上に画像を形成する装置用の画像データを生成する際に、前記記録媒体の種類を示す情報を取得し、前記取得した情報が示す記録媒体の濃度特性に基づき、前記複数回の走査における各走査の入力濃度の分担を示す分担係数k1、k2、k3を決定し、前記分担係数に基づき、入力画像データから前記複数回走査の分の画像データを生成し、前記分担係数は、前記所定領域の出力濃度の増加が前記各走査において略均等になるように決定され、前記複数回の走査は第一走査、第二走査、第三走査を含み、前記第一走査、前記第二走査、前記第三走査の順に実行され、前記分担係数はk1＜k2＜k3の関係を有し、前記第一走査よりも前記第二走査に割り当てられる入力濃度が高く、前記第二走査よりも前記第三走査に割り当てられる入力濃度が高いことを特徴とする。

本発明によれば、マルチパス印刷における誤差要因を均等に分散することができる。

以下、本発明にかかる実施例の画像処理を図面を参照して詳細に説明する。

［装置の構成］
図5は実施例1のプリンタの構成例を示すブロック図である。

プリンタ10には、USBを介して、PC 20やディジタルカメラ30が接続される。

CPU 100は、RAM 120をワークメモリとして、ROM 110に格納されたプログラムを実行し、システムバス190を介して、後述する各構成を制御する。また、ROM 110には、プログラムだけでなく、テーブルデータなど様々なデータが格納されている。

USBインタフェイス(IF)130は、USBホストのPC 20と通信を行うUSBデバイスインタフェイスである。USB IF 140は、USBデバイスのディジタルカメラ30などと通信を行うUSBホストインタフェイスである。

画像処理部150は、PC 20やディジタルカメラ30などから入力されたRGB多値の画像データに色変換処理、二値化処理などの画像処理を施す。印刷制御部160は、画像処理部150から出力される印刷データをプリンタエンジン180のプリントヘッドに送って印刷を行う。メカ制御部170は、プリンタエンジン180の紙送り機構やキャリッジ送り機構などのメカを制御する。

なお、画像処理部150のハーフトーン処理は、二値化処理に限られず、多値画像データが表す画像を印刷するために多値画像データの階調数を低減して中間調を再現する処理であればよい。例えば、濃淡インクを用いた印刷、インク滴の大小、あるいは、大中小のインク滴など、多値データをより少ないビット数に量子化するN（Nは2以上の整数）値化処理であればよい。

［印刷手順］
プリンタ10が、ディジタルカメラ30によって撮影された画像を直接印刷する例を説明する。

CPU 100は、まず、記録媒体の種類の検出する。CPU 100は、プリンタエンジン180にセットされた記録媒体の種類検出用のセンサにより、記録媒体の情報を読み取り、記録媒体の種類を判別する。記録媒体の種類検出用のセンサは、特定の波長の光を投射して、その反射光を読み取る方式などが提案されている。

ディジタルカメラ30が撮影した画像データは、例えばJPEGデータとしてディジタルカメラ30のメモリに格納されている。ディジタルカメラ30をプリンタ10のUSB IF 140に接続すると、ディジタルカメラ30のメモリに格納されたJPEGデータは、USBを介して、RAM 120に格納される。CPU 100は、ディジタルカメラ30から受信したJPEGデータを伸長したビットマップデータをRAM 120に格納する。

CPU 100は、RAM 120に格納したビットマップデータから印刷データを作成するために、画像処理部150を制御して、記録媒体の種類に応じた画像処理を実行させる。画像処理部150は、RAM 120から読み出したビットマップデータに色変換、二値化処理などの画像処理を施して印刷データ（ドットデータ）を生成する。画像処理部150は、詳細は後述するが、生成した印刷データをマルチパス印刷用にパス分割して、印刷制御部160に供給する。

印刷制御部160は、メカ制御部170からの信号に基づきプリントヘッドの駆動に同期して、印刷データをプリンタエンジン180へ供給する。つまり、印刷制御部160は、メカ制御部170によってモータ、メカが制御されるプリンタエンジン180の動作に同期して、吐出パルスを生成し、生成した吐出パルスをプリンタエンジン180のプリントヘッドに供給する。プリントヘッドは、吐出パルスに従いインク滴を吐出し、記録媒体上に、ディジタルカメラ30が撮影した画像を再現する。

なお、記録媒体の種類検出用のセンサによる記録媒体の種類の検出に限られず、プリンタ10の図示しない操作部、または、ディジタルカメラ30の図示しない操作部によって、記録媒体の種類を指定または選択してもよい。

［パス分割処理部］
図6は画像処理部150のパス分割処理部の構成例を示すブロック図である。ここでは、4パス印刷を例に説明するが、2パスや4パス以上の印刷に関しても、基本的な動作は変らない。

係数決定部220は、検出（あるいは指定または選択）された記録媒体の種類を示す記録媒体信号210からパス分割係数k1〜k4を決定する。乗算器230は、印刷データに対応する画像信号200に、パス分割係数k1を乗算する。同様に、乗算器231は画像信号200にパス分割係数k2を乗算し、乗算器232は画像信号200にパス分割係数k3を乗算し、乗算器233は画像信号200にパス分割係数k4を乗算する。

二値化部240は、乗算器230が出力する画像信号を二値化して、プリントヘッドを駆動するデータを生成する。同様に、二値化部241は乗算器231が出力する画像信号を二値化し、二値化部242は乗算器232が出力する画像信号を二値化し、二値化部243は乗算器233が出力する画像信号を二値化する。

第一パス記録バッファ250は、二値化部240が出力する第一パス用の印刷データをバッファする。同様に、第二パス記録バッファ251は、二値化部241が出力する第二パス用の印刷データをバッファする。第三パス記録バッファ252は、二値化部242が出力する第三パス用の印刷データをバッファする。第四パス記録バッファ253は、二値化部243が出力する第四パス用の印刷データをバッファする。各記録バッファにバッファされたデータは、プリントヘッドを搭載するキャリッジの走査に合せて、吐出パルスとしてプリントヘッドに出力され、プリントヘッドのノズルを駆動する。

図7はパス分割を説明する図で、横軸は入力濃度、縦軸は記録媒体上の出力濃度を示す。

係数決定部220は、入力濃度の最大値i4(100%)に対する出力濃度o4(100%)を四等分し、各パス後の最大出力濃度o1、o2、o3を決定する。そして、図7に示す濃度曲線から、o1、o2、o3に対応する入力濃度である印刷濃度i1、i2、i3を決定する。そして、印刷濃度i1、i2、i3、i4から第一パスから第四パスに対応する濃度レンジ（パス分割係数）k1〜k4を決定する。つまり、パス分割係数はk1=i1、k2=i2-i1、k3=i3-i2、k4=i4-i3である。図7から分かるように、パス分割係数は次の関係をもつ。
0＜k1＜k2＜k3＜k4＜1
k1 + k2 + k3 + k4 = 1

このように、出力濃度を均等に分割するように決定したパス分割係数を使用して、マルチパス印刷を行う。つまり、乗算器230〜233が出力する画像信号はそれぞれ、パス分割係数に応じて濃度が下げられた画像信号になり、互いに濃度が異なる画像信号になる。しかし、これらの画像信号に基づき各パスで印刷を行えば、各パスで増加する出力濃度はほぼ均等になる。つまり、パス分割係数は、各パスの濃度分担係数として機能する。

また、図7に示す濃度特性は、前述したように、プリントヘッドとインクが固定されたプリンタにおいては、記録媒体の種類によって変化する。図8は記録媒体の種類に対する濃度特性を示す図で、最大出力濃度を100%に正規化して示す図である。記録媒体の種類に応じてインクの受容量、最大出力濃度が異なり、濃度特性が変わる。

そこで、係数決定部220は、検出（あるいは指示または選択）された記録媒体の種類の濃度特性に基き、パス分割係数k1〜k4を計算する。従って、記録媒体の種類に応じて最適なパス分割係数を決定することができ、記録媒体の種類に最適なマルチパス印刷を行って、高画質な印刷を実現する。

図9はパス分割処理部の動作を説明するフローチャートである。

まず、記録媒体の種類を示す記録媒体信号210を取得し(S100)、記録媒体の種類を特定して、対応する濃度特性を例えばROM 110から読み出す(S110)。そして、記録媒体の濃度特性に応じたパス分割係数を決定し(S120)、各パスごとに印刷データを二値化する(S130)。そして、プリントヘッドへ駆動パルスを供給して印刷を行う(S140)。

上記では、ダイレクト印刷例を説明したが、PC 20から入力される画像データを印刷する場合は、PC 20上で稼働するプリンタドライバが図6から図9を用いて説明した処理を実行して、パス分割した印刷データをプリンタ10に供給してもよい。

このように、各パスにおける濃度の増加が略均等になるので、マルチパス印刷における誤差要因の分散を均等化して、より高画質な印刷を実現することができる。さらに、記録媒体の濃度特性に最適なパス分割を行うことで、筋むらや濃度むらによる画像品位の劣化を効果的に抑制することができる。

以下、本発明にかかる実施例2の画像処理を説明する。なお、実施例2において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

実施例2では、従来と同じマスクパターンによりパス分割する例を説明する。

［パス分割処理部］
図19は実施例2における画像処理部150のパス分割処理部の構成例を示すブロック図である。実施例1と同様に、4パス印刷を例に説明するが、2パスや4パス以上の印刷に関しても、基本的な動作は変らない。

二値化部240は、画像信号200を二値化して、プリントヘッドを駆動するデータを生成し、二値化メモリ510に一旦記憶する。二値化メモリ510に記憶された印刷データは、マスクパターン520と同時に読み出され、論理積をとって各パス用の記録バッファに印刷データをバッファする。すなわち、第一パス用印刷データは、二値化メモリ510より読み出された第一パス領域の印刷データと、マスクパターン520より読み出された第一パス用のマスクパターンとをANDゲート530により論理積が取られる。第一パス記録バッファ250は、ANDゲート530により論理積が取られた第一パス用の印刷データをバッファする。

同様に、第二パス用印刷データは、二値化メモリ510より読み出された第二パス領域の印刷データと、マスクパターン520より読み出された第二パス用のマスクパターンとをANDゲート531により論理積が取られる。第二パス記録バッファ251は、ANDゲート531により論理積が取られた第二パス用の印刷データをバッファする。

第三パス用印刷データは、二値化メモリ510より読み出された第三パス領域の印刷データと、マスクパターン520より読み出された第三パス用のマスクパターンとをANDゲート532により論理積が取られる。第三パス記録バッファ252は、ANDゲート532により論理積が取られた第三パス用の印刷データをバッファする。

第四パス用印刷データは、二値化メモリ510より読み出された第四パス領域の印刷データと、マスクパターン520より読み出された第四パス用のマスクパターンとをANDゲート533により論理積が取られる。第四パス記録バッファ253は、ANDゲート533により論理積が取られた第四パス用の印刷データをバッファする。

上述したように、二値化された印刷データとマスクパターンの論理積をとることで、各パスの印刷データを生成する。各パスのマスクパターンは排他的であり、かつ、各パスのマスクパターンの論理和をとると画素100%になるように設計されている。さらに、マスクパターンは、図3を用いて説明したように、各パスの印刷ドット数が均一になるように設計されている。

図10は実施例2のマスクパターンの一例を示す図である。

つまり、記録媒体の種類に応じた濃度特性に基づきパス分割係数を決定する。そして、パス分割係数に合せて、マスクパターンのオン比率（つまりドット生成比率）を設定したマスクパターンを生成する。

図10に示すマスクパターンは4パス用である。図10に示すマスクパターンの下側より1/4の領域は第一パス用、次の1/4の領域は第二パス用、次の1/4の領域は第三パス用、一番上の1/4の領域は第四パス用である。図7を用いて説明したように、各パスで出力濃度を均等分割するために、パス分割係数はk1＜k2＜k3＜k4である。このパス分割係数と図10に示すマスクパターンのオン比率は等価である。

検出（あるいは指示または選択）された記録媒体の種類に応じた上記のマスクパターンを画像処理部150に設定すれば、記録媒体の種類に応じて最適なパス分割を行い、記録媒体の種類に最適なマルチパス印刷を行って、高画質な印刷を実現することができる。

以下、本発明にかかる実施例3の画像処理を説明する。なお、実施例3において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

［パス分割処理部］
図11は実施例3の画像処理部150のパス分割処理部の構成例を示すブロック図である。ここでは、4パス印刷を例に説明するが、2パスや4パス以上の印刷に関しても、基本的な動作は変らない。

実施例3のパス分割処理部が、図6に示す実施例1のパス分割処理部の構成と異なるのは、画像信号200のダイナミックレンジを検出する最大値検出部205を備えることである。画像信号200は、印刷開始前に、最大値検出部205に入力される。最大値検出部205は、画像信号中の最大値を検出する。係数決定部220は、入力画像信号の最大値と、検出（あるいは指定または選択）された記録媒体の種類を示す記録媒体信号210からパス分割係数k1〜k4を決定する。

図12はパス分割を説明する図で、横軸は入力濃度、縦軸は記録媒体上の出力濃度を示す。

係数決定部220は、最大値検出部205が検出した最大値imax(＜100%)に対する出力濃度o4を四等分し、各パス後の最大出力濃度o1、o2、o3を決定する。そして、図12に示す濃度曲線から、o1、o2、o3に対応する入力濃度である印刷濃度i1、i2、i3を決定する。そして、印刷濃度i1、i2、i3、i4から第一パスから第四パスに対応する濃度レンジ（パス分割係数）k1〜k4を決定する。つまり、パス分割係数はk1=i1/imax、k2=(i2-i1)/imax、k3=(i3-i2)/imax、k4=(imax-i3)/imaxである。図12から分かるように、パス分割係数は次の関係をもつ。
0＜k1＜k2＜k3＜k4＜1
k1 + k2 + k3 + k4 = 1

このように、最大値検出部205が検出した最大値imax(≦100%)に対する出力濃度を均等に分割するように決定したパス分割係数を使用して、マルチパス印刷を行う。つまり、乗算器230〜233が出力する画像信号はそれぞれ、パス分割係数に応じて濃度が下げられた画像信号になり、互いに濃度が異なる画像信号になる。しかし、これらの画像信号に基づき各パスで印刷を行えば、各パスで増加する出力濃度はほぼ均等になる。つまり、パス分割係数は、各パスの濃度分担係数として機能する。

実施例1の場合は、入力濃度の最大値(100%)と記録媒体の最大濃度の関係で、単純に、パス分割係数を決定する。このため、全体に濃度が低い画像の印刷は、第一パスや第二パスに偏ることになり、第三パス、さらには第四パスを有効に利用することができない。これに対して、実施例3の場合は、画像信号の最大値imax(≦100%)と記録媒体の最大濃度の関係で、パス分割係数を決定するから、第二パス以降の利用率が向上し、マルチパス印刷における誤差要因の分散をさらに均等化することができる。

図13はパス分割処理部の動作を説明するフローチャートである。

実施例3のパス分割処理部の動作は、次の二点で、図9に示す実施例1のパス分割処理部の動作と異なる。一つ目は、画像信号200のデータをスキャンして最大値（最大濃度値imax）を検出(S121)することである。二つ目は、最大濃度値imaxと記録媒体の濃度特性に応じたパス分割係数を決定する(S122)ことである。

［領域ごとのパス分割係数］
図14は記録媒体上の記録領域を示す図である。記録媒体400の第一の領域410と、第二の領域420には異なる画像が印刷されるものとする。

この場合、画像信号200の最大値（最大濃度値imax）の検出は、第一の領域410と第二の領域420で別々に行う。そして、記録媒体400の濃度特性と、第一の領域410の最大濃度値imax1により第一の領域410のパス分割係数を決定し、印刷を行う。そして、記録媒体400の濃度特性と、第二の領域420の最大濃度値imax2によりパス分割係数を決定し、印刷を行う。

このようにすれば、画像領域ごとの最大濃度値に応じたパス分割係数を決定することができるので、領域ごとに第二パス以降の利用率が向上して、マルチパス印刷における誤差要因の分散をさらに均等化することができる。

なお、領域の分割方法は、図14に示すような方法に限らず、主走査方向に領域を裁断するような方法であれば、画像の切り替わり部分で分割しても、一枚の画像の途中で分割してもよい。また、領域の分割数は幾つでもよい。つまり、領域ごとに最適なパス分割係数を求めればよい。

以下、本発明にかかる実施例4の画像処理を説明する。なお、実施例4において、実施例1と略同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

［装置の構成］
図16は実施例4の画像処理装置の構成例を示すブロック図である。

画像メモリ1301は、印刷するRGB多値の画像データを格納する。色分解部1302は、画像メモリ1301に格納された画像データを、インク色（記録色）に対応する多値データに色分解する。実施例3では、RGBデータをYMCKデータに色分解する。

各色のガンマ補正1303〜1306は、CMYK多値データをそれぞれガンマ補正する。ガンマ補正は、ドットの解像度とドットの被覆率が一致すると仮定した濃度補正、つまり理想の記録装置における濃度補正を行う。

パス分割／低階調化部1307〜1310は、ガンマ補正された濃度リニアなCMYK多値データを、パス分割し、パス分割した多値データを誤差拡散などのハーフトーン処理によって低階調化する。

Yバッファ1311〜1314はそれぞれ、パス分割され低階調化された、第一から第四パスのYデータをバッファする。同様に、Mバッファ1315〜1318はそれぞれ、パス分割され低階調化された、第一から第四パスのMデータをバッファする。Cバッファ1319〜1322はそれぞれ、パス分割され低階調化された、第一から第四パスのCデータをバッファする。Kバッファ1323〜1326はそれぞれ、パス分割され低階調化された、第一から第四パスのKデータをバッファする。

ドット生成部1327〜1330は、パスごとの画像データからドットパルスを生成する。インクヘッド1331〜1334は、ドットパルスにより各ノズルからインクを吐出する。各インクヘッドは、各走査パスごとに、ドット記録を時分割に行ってマルチパス印刷を行う。

［パス分割／低階調化部］
図17はパス分割／低階調化部の詳細な構成例を示すブロック図である。

パス分割テーブル1101は、入力画像データから求めた出力濃度特性に従って、画素ごとに、第一パスから第四パスに画像データを分割するパス分割係数k1〜k4を出力する。パス分割係数k1〜k4は、入力画像データの画素ごとに決定される。乗算器1102〜1105は、画素ごとに、入力画像データに、パス分割テーブル1101から入力されるパス分割係数を乗算して、乗算結果を低階調化部1106〜1109に出力する。

図18はパス分割を説明する図で、横軸は入力濃度、縦軸は記録媒体上の出力濃度を示す。

パス分割テーブル1101は、入力画像データの濃度値i(＜100%)に対する出力濃度o4を四等分した出力濃度o1、o2、o3に対応する入力濃度である印刷濃度i1、i2、i3に応じた濃度レンジのパス分割係数k1〜k4を出力する。つまり、パス分割係数はk1=i1/i、k2=(i2-i1)/i、k3=(i3-i2)/i、k4=(i-i3)/iである。図12から分かるように、パス分割係数は次の関係をもつ。
0＜k1＜k2＜k3＜k4＜1
k1 + k2 + k3 + k4 = 1

なお、出力濃度o4を均等分割せずに、パスに応じて重み付けしてもよい。

このように、入力画像データの濃度値i(≦100%)に対する出力濃度を均等に分割するように決定したパス分割係数を使用して、マルチパス印刷を行う。つまり、乗算器1102〜1105が出力する画像信号はそれぞれ、パス分割係数に応じて濃度が下げられた画像信号になり、互いに濃度が異なる画像信号になる。しかし、これらの画像信号に基づき各パスで印刷を行えば、各パスで増加する出力濃度はほぼ均等になる。つまり、パス分割係数は、各パスの濃度分担係数として機能する。

［他の実施例］
なお、本発明は、複数の機器（例えばコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置、制御装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、上記実施例の機能を実現するコンピュータプログラムを記録した記憶媒体をシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（CPUやMPU）が前記コンピュータプログラムを実行することでも達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたソフトウェア自体が上記実施例の機能を実現することになり、そのコンピュータプログラムと、そのコンピュータプログラムを記憶する、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体は本発明を構成する。

また、前記コンピュータプログラムの実行により上記機能が実現されるだけではない。つまり、そのコンピュータプログラムの指示により、コンピュータ上で稼働するオペレーティングシステム(OS)および/または第一の、第二の、第三の、…プログラムなどが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

また、前記コンピュータプログラムがコンピュータに接続された機能拡張カードやユニットなどのデバイスのメモリに書き込まれていてもよい。つまり、そのコンピュータプログラムの指示により、第一の、第二の、第三の、…デバイスのCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

本発明を前記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応または関連するコンピュータプログラムが格納される。

記録媒体上で、画素格子とインク滴および印刷デューティを示す図、 印刷デューティとインク滴の被覆率を示すグラフ、 入力画像の濃度（以下、入力濃度）と記録媒体上での出力濃度の関係を示す図、 プリントヘッドを複数回走査して、記録媒体上に画像を形成するマルチパス印刷を説明する図、 プリントヘッドを複数回走査して、記録媒体上に画像を形成するマルチパス印刷を説明する図、 プリントヘッドを複数回走査して、記録媒体上に画像を形成するマルチパス印刷を説明する図、 プリントヘッドを複数回走査して、記録媒体上に画像を形成するマルチパス印刷を説明する図、 実施例1のプリンタの構成例を示すブロック図、 画像処理部のパス分割処理部の構成例を示すブロック図、 パス分割を説明する図、 記録媒体の種類に対する濃度特性を示す図、 パス分割処理部の動作を説明するフローチャート、 実施例2のマスクパターンの一例を示す図、 実施例3の画像処理部のパス分割処理部の構成例を示すブロック図、 パス分割を説明する図、 パス分割処理部の動作を説明するフローチャート、 記録媒体上の記録領域を示す図、 2パスによって画像を記録する様子を示す図、 実施例4の画像処理装置の構成例を示すブロック図、 パス分割／低階調化部の詳細な構成例を示すブロック図、 パス分割を説明する図、 実施例2における画像処理部のパス分割処理部の構成例を示すブロック図である。

Claims (8)

1. 記録媒体の所定領域を複数回走査して、前記記録媒体上に画像を形成する装置用の画像データを生成する画像処理装置であって、
   前記記録媒体の種類を示す情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した情報が示す記録媒体の濃度特性に基づき、前記複数回の走査における各走査の入力濃度の分担を示す分担係数k1、k2、k3を決定する決定手段と、
   前記分担係数に基づき、入力画像データから前記複数回走査の分の画像データを生成する生成手段とを有し、
   前記決定手段は、前記所定領域の出力濃度の増加が前記各走査において略均等になるように前記分担係数を決定し、
   前記複数回の走査は第一走査、第二走査、第三走査を含み、前記第一走査、前記第二走査、前記第三走査の順に実行され、
   前記分担係数はk1＜k2＜k3の関係を有し、前記第一走査よりも前記第二走査に割り当てられる入力濃度が高く、前記第二走査よりも前記第三走査に割り当てられる入力濃度が高いことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記決定手段は、前記取得手段が取得した情報から画像データと前記記録媒体の出力濃度との特性を取得し、前記特性に基づき前記分担係数を決定することを特徴とする請求項1に記載された画像処理装置。
3. 前記決定手段は、画像データが取り得る範囲の濃度を前記各走査に分担させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
4. 前記決定手段は、前記入力画像データのレンジを前記各走査に分担させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
5. 前記生成手段は、前記入力画像データに前記各走査の分担係数を乗算して、前記各走査のための画像データを生成することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載された画像処理装置。
6. 記録媒体の所定領域を複数回走査して、前記記録媒体上に画像を形成する装置用の画像データを生成する画像処理方法であって、
   前記記録媒体の種類を示す情報を取得し、
   前記取得した情報が示す記録媒体の濃度特性に基づき、前記複数回の走査における各走査の入力濃度の分担を示す分担係数k1、k2、k3を決定し、
   前記分担係数に基づき、入力画像データから前記複数回走査の分の画像データを生成し、
   前記分担係数は、前記所定領域の出力濃度の増加が前記各走査において略均等になるように決定され、
   前記複数回の走査は第一走査、第二走査、第三走査を含み、前記第一走査、前記第二走査、前記第三走査の順に実行され、
   前記分担係数はk1＜k2＜k3の関係を有し、前記第一走査よりも前記第二走査に割り当てられる入力濃度が高く、前記第二走査よりも前記第三走査に割り当てられる入力濃度が高いことを特徴とする画像処理方法。
7. 画像処理装置を制御して、請求項1から請求項5の何れか一項に記載された画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
8. 請求項7に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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