JP2004015086A

JP2004015086A - 画像処理装置及びその制御方法

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Publication number: JP2004015086A
Application number: JP2002161442A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Chikuma; 筑間　聡行; Hidehiko Kanda; 神田　英彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】誤差拡散処理で２以上の色成分を有する多値カラー画像を、それより少ない階調数にルックアップテーブルを用いて量子化することを、少ないメモリ容量のルックアップテーブルで実現する画像処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】入力した画素を構成する色成分０、１があった場合、それぞれの位置に量子化処理で発生した誤差を加算させその結果を入力する。１次元ＬＵＴはデータをアドレスとして入力し、それらデータのレンジよりも狭いレンジのデータに量子化しその結果をｇ０，ｇ１として出力する。Ｎ次元ＬＵＴは入力した２つの色成分のデータの相関関係を有するものとして最終的な量子化結果を出力する。Ｎ次元ＬＵＴのメモリ空間の大きさは、ｇ０、ｇ１に支配されるので、ｇ０、ｇ１の取り得るレンジが狭い方が良い。一方、ｇ０、ｇ１のレンジは広い方が、量子化結果は高い品位の画像を形成に適したものである。そこで、この画質が許容範囲で最小となるｇ０、ｇ１を決定する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置、特に、インクジェット記録装置等における、疑似階調処理を行う画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より多値データを２値で表現する疑似中間調処理として誤差拡散法が知られている（”Ａｎ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｇｒａｙ　Ｓｃａｌｅ”　ｉｎ　ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ１９７５　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ，１９７５，３６）。この誤差拡散法を簡単に説明する次の通りである。
【０００３】
今、着目画素をＰ、その濃度をＶとする。また、着目Ｐ点の周辺の未２値化画素をＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とし、着目画素Ｐを２値化した際にそれぞれの未２値化周辺画素に振り分ける濃度（誤差）をそれぞれｖ０、ｖ１、ｖ２、ｖ３とする。更に、２値化のための閾値をＴとする。
【０００４】
誤差拡散法では、着目画素Ｐにおける２値化した際の誤差Ｅを周辺の未２値化画素Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置に上記Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を振り分ける（拡散する）わけであるが、このＶ０〜Ｖ３は、経験的に求めた重み係数Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３（ただし、Ｗ０＋Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＝１）を用いて算出する。この結果、マクロ的には、入力多値画像の全体の濃度（或いは平均濃度と言ってもいい）と、２値化結果である出力画像の全体の濃度（同）と実質的に等しく、換言すれば、濃度を保存することができるようになる。
【０００５】
上記の如く、着目画素Ｐを２値化する際に発生した誤差はその周辺の未２値化画素位置に上記重み係数で振り分ける。これを言い換えると、着目画素Ｐの位置には、既に２値化済みの４画素それぞれの２値化した際の誤差が上記の重みづけ係数で累積加算されている、と言うこともできる。
【０００６】
そこで、注目画素Ｐの位置に、その周辺の４つの「既」２値化画素位置で発生し累積された誤差の累積加算値をＥａｃｍとすると、注目画素Ｐの濃度は、自身の濃度ＶにＥａｃｍを加算して補正される。ここで、Ｖ’＝Ｖ＋Ｅａｃｍと置き換えると、誤差拡散法では、
Ｖ’＞Ｔ　の場合、　Ｏ＝１、　誤差Ｅ＝Ｖ−Ｖｍａｘ　　　…（１）
Ｖ’≦Ｔ　の場合、　Ｏ＝０、　誤差Ｅ＝Ｖ−Ｖｍｉｎ
（ただし、Ｖｍａｘは最大濃度、Ｖｍｉｎは最小濃度である）
そして、未２値化画素位置Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３それぞれに振り分ける誤差（濃度）Ｖ０〜Ｖ３は次のようにして算出される。
【０００７】
Ｖ０＝Ｅ×Ｗ０
Ｖ１＝Ｅ×Ｗ１
Ｖ２＝Ｅ×Ｗ２
Ｖ３＝Ｅ×Ｗ３
ここで、重み係数の例としては、例えば、Ｗ０　＝７／１６、Ｗ１　＝１／１６、Ｗ２　＝５／１６、Ｗ３　＝３／１６である。
【０００８】
従って、着目画素Ｐの未二値化画素位置Ｐ０〜Ｐ３の位置に累積加算される誤差Ｅ０〜Ｅ３は、
Ｅ０←Ｅ０＋Ｖ０　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
Ｅ１←Ｅ１＋Ｖ１　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
Ｅ２←Ｅ２＋Ｖ２　　　　　　　　　　　　　　　　…（４）
Ｅ３←Ｅ３＋Ｖ３　　　　　　　　　　　　　　　　…（５）
として表現できる。
【０００９】
ここで、未２値化画素位置Ｐ０〜Ｐ３は、着目画素Ｐの相対的な位置である。従って、上記の未２値化画素Ｐ０は、別な画素を２値化する際のＰ１に対応する場合もあるし、Ｐ２やＰ３に相当する場合もある。従って、或る画素位置に累積される誤差は４つの既２値化画素位置で発生した誤差にＷ０〜Ｗ３で重みづけした結果の総和（上記のＥａｃｍに対応する）ということになるのが理解できよう。
【００１０】
以上が誤差拡散法の原理であるが、カラー画像をドットをインク液を吐出する／しない、の２値で表現するプリンタに適用する場合、各色成分（減法混色なので一般に、シアン、マゼンタ、イエローの３色成分、或いは、これにブラックを加えた４色成分）につき上記の２値化処理を行えばよいことになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カラー画像は、各色成分のインクの合成によって形成されることに注意しなければならない。それ故、１つ１つの色成分に着目した場合、それぞれの成分での階調表現は意図した通りの視覚特性の階調再現を得ることができるものの、２色以上色のインクが重なると必ずしも良好な視覚特性が得られない、という問題が発生する。
【００１２】
この課題を解決する方法として、本願出願人は特願２００１−３０８８３４として既に提案している。この提案は、入力した複数色（例えば２つの色）の相関関係を加味した量子化処理を、ルックアップテーブルを利用して実現するものである。また、このルックアップテーブルのメモリ容量を削減するため、入力されたそれぞれの画素データに対して、第１段階で１次元変換を施して階調数を減らし、その後で、相関関係の量子化結果を格納している第２段階のＮ次元ルックアップテーブルにアドレスとして供給することで、全体としてのメモリ容量の削減にも成功している。
【００１３】
しかしながら、最初の段階における階調数を減らす１次元ルックアップテーブルを利用した場合、その階調数を減らしすぎると、第２段階のルックアップテーブルに対するアドレスの粗さに起因し、量子化結果の異なる境界付近で不安定な再現が行われることがわかった。
【００１４】
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、２段階のルックアップテーブルでもって２色以上の多値画像データを、それより少ない階調数に下げる場合に、最初の段階に位置するルックアップテーブルでの出力データとなる階調数の下限を決め（従って、２番目のルックアップテーブルのメモリ空間の大きさもそれに応じて決まる）、高画質を維持しつつ、全体としてのルックアップテーブルの容量増大を抑制することに成功する画像処理装置及び方法を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
少なくとも多値の２色成分を有するカラー画像を、誤差拡散法を利用して、前記多値で表現される階調数よりも少ない階調数に量子化させる画像処理装置であって、
入力した画素の第１、第２の色成分の多値データに、従前の量子化処理で発生したそれぞれの色成分の誤差を加算する加算手段と、
該加算手段による前記第１、第２の色成分それぞれの加算結果をアドレスとして入力し、それぞれの加算結果の取り得るレンジよりも少ないレンジであって、それぞれの加算結果に対応するデータを出力する１次元ルックアップテーブルと、
該第１のルックアップテーブルにより得られた、前記第１、第２の色成分に対応する２つのデータを、多次元のアドレスとして入力し、それぞれの色成分に相関関係を有する量子化結果を出力する多次元ルックアップテーブルとを備え、
前記１次元ルックアップテーブルは、アドレスとして入力される前記加算結果のとり得るレンジに対して、実質的に１／９のレンジのデータを出力することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を説明するが、先ず、基本部分について説明する。
【００１７】
図１１は、実施形態におけるインクジェット記録装置の要部構成を模式的に示す斜視図である。同図において、記録手段としてのヘッドカートリッジ１はキャリッジ２上に交換可能に搭載されており、このヘッドカートリッジ１はそれぞれが異なる種類（色等）のインクで記録する４個のヘッドカートリッジ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄで構成されている。各カートリッジ１Ａ〜１Ｄのそれぞれには、記録ヘッド部を駆動する信号を受けるためのコネクターが設けられている。なお以下の説明では前記記録手段１Ａ〜１Ｄの全体または任意の１つを指す場合、単に記録手段（記録ヘッドまたはヘッドカートリッジ）１で示すことにする。
【００１８】
前記複数のカートリッジ１は、それぞれ異なる色のインクで記録するものであり、それらのインクタンク部には例えばシアン、マゼンタ、イエロー、黒（ブラック）などの異なるインクが収納されている。各記録手段１はキャリッジ２に位置決めして交換可能に搭載されており、そのキャリッジ２には、前記コネクターを介して各記録手段１に駆動信号等を伝達するためのコネクターホルダー（電気接続部）が設けられている。
【００１９】
キャリッジ２は、主走査方向（図示の矢印Ｅに沿った方向）で装置本体に設置されたガイドシャフト３に沿って移動方向に案内支持される。そしてキャリッジ２は、主走査モーター４により、モータプーリー５、従動プーリー６、及びタイミングベルト７を介して駆動され、その位置及び移動を制御される。用紙やプラスチック薄板等の被記録媒体８は、２組の搬送ローラーの回転により第１の記録ヘッドＨ１の吐出口面と対向する位置（記録部）を通して搬送（紙送り）される。なお被記録媒体８は、記録部において平坦な記録面を形成できるように、その裏面をプラテン（不図示）により指示されている。この場合、キャリッジ２に搭載された各カートリッジ１は、それらの吐出口面がキャリッジ２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラー対の間で被記録媒体８と平坦になるように保持されている。
【００２０】
前記記録ヘッド１は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録手段であって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものである。また前記記録ヘッド１は前記電気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行うものである。
【００２１】
図１２は、前記記録ヘッド１のインク吐出部１３の主要部構造を部分的に示す模式的透視斜視図である。図１２において被記録媒体８と所定の隙間（約０．５〜２［ｍｍ］程度）をおいて対面する吐出口面２１には、所定のピッチで複数の吐出口２２が形成され、共通液室２３を各吐出口２２とを連通する各流路２４の壁面に沿ってインク吐出量のエネルギーを発生するために電気熱変換体（発熱抵抗体など）２５が配設されている。本例においては、記録ヘッド１は吐出口２２がキャリッジ２の走査方向と交差する方向に並ぶような位置関係で、該キャリッジ２に搭載されている。こうして画像信号または吐出信号に基づいて対応する電気熱変換体２５を駆動（通電）して、流路２４内のインクを膜沸騰させ、その時に発生する圧力によって吐出口２２からインクを吐出させる記録ヘッド１が構成されている。
【００２２】
図１３は本発明を適用したインクジェット記録装置の実施形態における制御システムの構成を例示するブロック図である。同図において、４１は記録信号を入力するインターフェイスであり、４２はマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）であり、４３はこのＭＰＵ４２が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭであり、４４は前記記録信号や記録ヘッド１に供給される記録データ等の各種データを保存しておくＤＲＡＭである。このＤＲＡＭ４４では、記録ドット数や記録時間なども記憶（カウント）出来るようになっている。４５は記録ヘッド１に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイであり、インターフェース４１とＭＰＵ４２とＤＲＡＭ４４との間のデータの転送制御も行うように構成されている。
【００２３】
図１１において、４は記録ヘッド１を搭載したキャリッジ２を搬送する為のキャリアモータ（主走査）であり、２０は記録用紙等の被記録材８を搬送する為の搬送モータである。４６は記録ヘッド１を駆動する為のヘッドドライバであり、４７は搬送モータ２０を駆動する為のモータドライバであり、４８はキャリアモータ（主走査モータ）４を駆動する為のモータドライバであり４９は各種の検出を行うためのセンサ群である。このセンサ４９は例えば、被記録材（用紙等）８の有無を検知するセンサ、キャリッジ２がホームポジションにあることを検知するセンサ、記録ヘッド１の温度を検知するセンサなどであり、これらにより、被記録材８の有無やキャリッジ２の位置や環境温度などを認識することが出来る。
【００２４】
図１１及び図１３において、ホスト（例えばパーソナルコンピュータ等）からの記録データがインターフェース４１を介して送られてくると、ゲートアレイ４５を通してＤＲＡＭ４４に記録データが一時的に蓄えられる。その後ＤＲＡＭ４４のデータをゲートアレイ４５によってラスターデータから記録ヘッド１で記録するための画像イメージに変換（２値化等の量子化処理）し、再度ＤＲＡＭ４４に記憶する。そのデータを、再度ゲートアレイ４５によってヘッドドライバ４６を介して記録ヘッド１に送り、対応する位置の吐出口からインクを吐出させて記録を行う。その際、ゲートアレイ４５に記録させるドットのカウンターを構成しておき、記録させるドットを高速でカウントできる構成としておく。
【００２５】
前記モータドライバ４８を介してキャリアモータ（主走査モータ）４を作動させ、記録ヘッド１の記録速度に合わせて該記録ヘッドを主走査方向へ動かし、その主走査における記録は行われる。当該主走査の記録が完了すると、搬送モータ用のモータドライバ４７を介して搬送モータ２０を作動させ、被記録材８主走査方向と交叉する搬送方向（副走査方向）へ、キャリッジ２の１走査運動で記録されるバンド幅だけ搬送（紙送り）する。そして、次のラインの記録を行うべく、前記モータドライバ４８を介して再びキャリアモータ（主走査モータ）４を作動させ、記録ヘッド１の記録速度に合わせて該記録ヘッドを主走査方向へ動かし、その主走査（次のラインの主走査）における記録が行われる。以下、これらを繰り返すことにより、被記録材８の全体における記録が行われる。
【００２６】
図１は本発明に係わる画像処理装置の構成を説明するブロック図であり、図２は図１における出力決定部２のブロック構成図である。
【００２７】
本実施形態では、８ビットの多値画像データを入力し画像処理により２値データを出力する装置である。また、印刷対象となるカラー画像は、一般に、シアン、マゼンタ、イエローの３色成分で表現される。このうち、イエローは人間の視覚感度がさほど高くはないという理由、及び、説明を簡単なものとするため、実施形態ではシアンとマゼンタについての相関関係を有する誤差拡散処理を行う場合について説明する。すなわち、イエロー成分については、独立した誤差拡散処理を施すこととし、その説明は省略する。
【００２８】
さて、図１において、Ｉ０、Ｉ１はそれぞれ色０（例えばシアン）、および色１（例えばマゼンタ）の入力画像ピクセルデータを表しており、それぞれ８ビットの多値画像データであり、これらのピクセルデータは加算器１−０、１−１で示される加算器に入力される。
【００２９】
加算器１−０、１−１においては、入力した画素の色成分データＩ０，Ｉ１の位置に、既に擬似階調処理（２値化）が済んだ画素からの誤差データＥ０、Ｅ１をそれぞれ入力として加算して出力する。加算器１−０、１−１の出力Ｉ’０、Ｉ’１は出力決定部２に入力される。なお、２値化する際の最小誤差は−１２８、最大誤差は＋１２８となる。入力されるデータは８ビットの０〜２５５であるので、加算器１−０、１−１の出力値は−１２８〜＋３８３の範囲を取り得ることになる。ＭＳＢを符号ビットとすると、加算器１−０、１−１の出力データは１０ビット（符号ビット込み）あれば十分となる。
【００３０】
出力決定部２は図２に示すようにＬＵＴなどによって構成され、以下のような処理が実行される。
【００３１】
まず加算器１−０および１−１の出力データＩ’０、Ｉ’１は、出力決定部２内の１次元ＬＵＴ７−０、７−１にアドレスとして供給され、ｇ０とｇ１の２つの信号を得る。ここで、この出力ｇ０，ｇ１をグリッドと呼ぶことにする。
【００３２】
図８は１次元ＬＵＴ７−０、７−１における入力されるアドレスと出力データ（グリッドｇ０、ｇ１）の関係を示している。ここでは、入力Ｉ’０、Ｉ’１の値に応じて出力されるグリッドｇ０、ｇ１の値が図示されている。このグリッドｇ０、ｇ１は図８に示すように０〜８の９通りであるので４ビット必要になる。
【００３３】
ｇ０、ｇ１の値は入力値Ｉ’０、Ｉ’１が図２におけるＮ次元ＬＵＴ４（ここでは２入力２出力であるので２次元ＬＵＴとなる）において、各軸方向の最も近い格子点を表すデータを生成する。
【００３４】
従って、ｇ０およびｇ１が出力されれば、Ｎ次元ＬＵＴ４上の格子点１点が決定され、その格子点上にある出力値が出力決定部２の出力Ｏ０、Ｏ１、すなわち、２値化結果を得ることができる。
【００３５】
上記の如く、２色成分に対して２つの量子化結果を得る場合、出力決定部２を２色成分各々に設けられた１次元ＬＵＴ、共通のＮ次元ＬＵＴ（２次元ＬＵＴ）で構成することのメリットは、Ｎ次元ＬＵＴのデータ量を小さくできる点である。例えば、１次元ＬＵＴがない場合、加算器１−０、１−１からのデータがそれぞれ１０ビットであるとすると、合計２０ビットのアドレスが供給されることになる。これに対し、上記の場合、各１次元ＬＵＴ７−０、７−１の出力は各４ビットであるので、合計８ビットということになる。
【００３６】
周知の如く、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）において、アドレスのビット数が１つ増えると、ＬＵＴの容量は２倍になる。従って、アドレスが８ビットと２０ビットとを比較すると、その差は１２ビット存在することになり、実に２^１２≒４０００、すなわち、約４０００分の１の容量で済むことになる。
【００３７】
図３はＮ次元ＬＵＴ４の構成を示しており、横軸は１次元ＬＵＴ７−０からの出力ｇ０を、縦軸は１次元ＬＵＴ７−１の出力ｇ１を表している。
【００３８】
また、図中、４種類の記号で示される各格子位置のマークは、ＬＵＴの格子点上にある出力の値を示している。すなわち、色０の出力値（２値データ）をＯ０、色１の出力値をＯ１（２値データ）とすれば、各格子点上での出力（Ｏ０、Ｏ１）はそれぞれ（０，０），（１，０），（０，１），（１，１）であることを示している。
【００３９】
さらに出力決定部２の出力Ｏ０、Ｏ１はそれぞれ誤差計算部３−０、３−１に入力される。
【００４０】
誤差計算部３−０、３−１はそれぞれ図４のような構成になっており、出力決定部２の出力Ｏ０あるいはＯ１と加算器１−０、１−１の出力Ｉ’０、Ｉ’１を入力とし、誤差Ｅ０、Ｅ１を出力する。
【００４１】
図中、５は１次元のＬＵＴであり、出力決定部２の出力Ｏ０あるいはＯ１が入力されると、ＬＵＴ５が参照されＯ’０あるいはＯ’１が出力される。
【００４２】
ここで図５から解るようにＯ’０あるいはＯ’１は、出力決定部２の出力Ｏ０あるいはＯ１（本実施形態の場合は０または１の値）を入力信号レベル（０〜２５５）に換算した値である。
【００４３】
出力Ｏ’０あるいはＯ’１は、減算器６により加算器１−０、１−１からの出力Ｉ’０、Ｉ’１から減算されて誤差出力Ｅ０、Ｅ１を得る。すなわち、
Ｅ０＝Ｉ’０−Ｏ’０
Ｅ１＝Ｉ’１−Ｏ’１
である。
【００４４】
誤差計算部３−０、３−１の出力Ｅ０、Ｅ１は、予め設定された重みづけ係数を乗算することで、未２値化の画素における累積誤差値を保存する誤差メモリ６−０、６−１に格納される。この結果、次のタイミングで入力する画素データに対し、その画素位置に累積された誤差値Ｅ０，Ｅ１が加算器１−０、１−１で足し込まれることになる。
【００４５】
以上の構成により１入力データに対する処理が行われるので、以上の処理を処理方向に１ピクセルづつずらして繰り返すことにより１ラインの処理を行い、さらに１ラスタづつずらして同様の処理を繰り返すことにより画像全体に対する疑似階調処理（２値化）が可能となる。後は、このデータに従って、記録ヘッドを駆動することになる。
【００４６】
以上が、本実施形態における前提部分の説明であるが、以下、本発明を適用した具体例を説明する。
【００４７】
＜第１の実施形態＞
上記の例において、１次元ルックアップテーブル７−０、７−１、Ｎ次元ルックアップテーブル４の合計メモリ容量に対して支配的なものは、Ｎ次元ルックアップテーブル４である（２次元であるため、アドレスビットの２乗に比例する容量が必要になる）。このＮ次元ルックアップテーブルの容量を減らすためには、そのＮ次元ルックアップテーブル４へのアドレスである、１次元ルックアップテーブル７−０、７−１で得られた値（グリッド値ｇ０、ｇ１）の取り得るレンジを小さくすることである。
【００４８】
先に説明した例では、グリッド値ｇ０、ｇ１はそれぞれ０乃至８の値を取り得るので、グリッド数は９（４ビットで表現できる）となる。
【００４９】
図１４（ａ）は、この状態におけるＬＵＴ４のメモリ空間の内容を２次元空間の格子点で示している。
【００５０】
図示において、横軸が色０（実施形態ではシアン）のグリッド値、縦軸が色１（実施形態ではマゼンタ）のグリッド値を示している。
【００５１】
図示において、線分１４−１は出力値（Ｏ０，Ｏ１）について（０、０）の領域と他の領域との境界を示している。ここで、境界線１４−１を含む図示の３×３の領域１４−２を拡大して示したのが同図（ｂ）である。
【００５２】
図１４（ｂ）において、例えば領域１４ａは、本来であれば、（０、０）の領域にあることが望まれるが、グリッド値は整数でしか存在しえないので、この領域１４ａは（０，１）の領域に存在するものとして決定される。
【００５３】
このように、本来は領域（０，０）であるべきはずが、（０、１）の領域に含まれることになった領域１４ａ（或いはその逆の領域である１４ｂ等）の面積はできるだけ小さいことが望ましい。もし、この領域の面積が大きい場合、入力した２入力画素のデータがこの境界近傍にあった場合、不自然な変換が行われるからである。
【００５４】
領域１４ａ、１４ｂ等の面積を小さくするには、グリッド数を増やせばよい。同図（ｃ）は２倍にした場合を示しており、基本となる１つひとつの矩形サイズが小さくなるので、結果的に境界線１４−１で分断される上記領域の面積は小さくできる。例えば、図１４（ｂ）における領域１４ａは、同図（ｃ）に示す如く、その大部分が（０，０）と決定できる。究極的には、１次元ＬＵＴ７−０、７−１を不要にし、加算器１−０、１−１による加算結果であるＩ’０、Ｉ’１をダイレクトにＮ次元ＬＵＴ５のアドレスとして供給することであるが、これではＬＵＴ５が大きな容量を必要とする。
【００５５】
図１４（ａ）における隣接する格子点間の距離は、加算器１−０（或いは１−１）の取り得る範囲（先の説明によれば、−１２８〜＋３８３でそのレンジ幅は「５１２」となる）を８分割（グリッド数は水平、垂直とも９）した値であるから、５１２／８＝６４となる。一方、同図（ｃ）では隣接する格子点間の距離は、その半分の３２となり、グリッド数は１８×１８となる。
【００５６】
つまり、十分な品位の画質を形成する最低グリッド数を見つければ良いことになる。
【００５７】
本発明者らは、この下限となるグリッド数を見つけ出すため、幾つかのサンプル画像を実際に記録し、それを目視でランク付けしていった。動作環境としては、記録ヘッドの解像度が１２００ｄｐｉで行った。サンプル画像は通常の自然画（デジタルカメラで撮像した画像等）でも良いが、問題にしているのは図１４（ｂ）のような、境界線で分断される領域１４ａや１４ｂの影響がどの程度、現れるかであるので、現れるとしたら予めその位置が分かっていることが望ましい。そこで、ｎ×ｍの画素ブロックを単位とし、各ブロックにつき、２つの色成分の入力値（Ｃ１、Ｃ２）としたとき、
（０、０）、　（０、１）、　…、（０、２５５）、
（１、０）、　（１、１）、　…、（１、２５５）、
（２、０）、　　　　　　　　…、（２、２５５）、
：
（２５５、０）、…、　　　　…、（２５５、２５５）
という２次元的に広がる２５６×２５６の連続したブロックで構成されるパッチをプリントすることを、グリッド数を変更しながら行い、それぞれについて、記録された各ブロックの境界において不自然な画素が模様等が現れるかどうか、全体として濃度が滑らかに変化しているかどうかを目視で判断するようにした。なお、このサンプル画像の記録サイズはある程度の大きさが望ましい。例えば、２００ｍｍ×２００ｍｍ程度にする場合、上記ｎ，ｍは２００／２５６×１２００／２５．４≒３７となる。
【００５８】
上記グリッド数を変更して記録される画像の記録品質検査は、プリンタにとっては過酷なものである。自然画では、上記の状況は先ずあり得ないのがその理由でもあるが、この品質検査でもって十分な品質であると判断された場合には、通常のプリントでも先ず問題は発生することはないので、判断の基準とした。実施形態では、このランク付けを４段階で、複数人数で行ない、その平均値をそのグリッド数に対する評価とした。
【００５９】
図１５はこの検査による評価結果を示している。図示から、十分な記録品位を確保するには、グリッド数が５７×５７であることがわかった。なお、中央の「グリッド数に対する擬似階調数の比」であるが、加算器１−０、１−１での加算結果は、上記実施形態によれば、−１２８〜＋３８３の５１２のレンジを持っており、これを例えば５７×５７のグリッドに丸めるわけであるから、５１２／５７≒９となり、１：９の関係にあることを示している。
【００６０】
上記の如く、グリッド数が５７×５７以上、換言すれば、上記比が１／９以上であれば十分な品位が確保できることになるので、このグリッド数（或いはこの比）を下限として決定した。
【００６１】
なお、グリッド数が５７×５７というのは、ソフトウェアでもって誤差拡散処理を行う場合に特に適したものである。なぜなら、ソフトウェアでもって実現する場合には、ＬＵＴ５を５７×５７の２次元の配列変数に格納して実現することになり、必要以上にメモリを消費しないからである。なお、ソフトウェアでもって実現する場合、図１及び図２における加算器１−０、１−１、減算器等はＣＰＵの演算命令で実現し、ＬＵＴ４、５、７−０、７−１、誤差メモリ６−０、６−１等は配列変数を利用することになる。
【００６２】
一方、図２に示す構成と等価の構成をハードウェアでもって実現する場合、「５７」という数値を表現するには、６ビット必要になる。その一方で６ビットは０乃至６３が表現できる。上記の説明から明らかなように、グリッド数は多い方が記録品位が高いわけであり、ＬＵＴに供給するアドレスが１色成分につき６ビット（２成分であるのでその２倍の１２ビット）となるわけであるから、これを最大限活用することが望ましい。すなわち、ハードウェアで実現する場合には、５７×５７のグリッドではなく、むしろ６４×６４のグリッド数にした方がメモリの使用効率が高く有利である。
【００６３】
要するに、ハードウェアでもって実現する場合、記録品位が十分であると判断できたグリッド数を表現するのに必要なビット数が与えられたとき、そのビット数で表わすことが可能な最大数をグリッド数として決定することが望ましい。
【００６４】
以上の結果をまとめると、本第１の実施形態によれば、図２における１次元ＬＵＴ７−０，７−１は、０〜５６のグリッド値を出力し、ＬＵＴはこの５７×５７のグリッドによる２値化結果を記憶する（グリッド数に対する擬似階調数の比が１／９）、ということで十分な記録品位が確保でき、しかも、全体のメモリ容量を最低限できるものとして決定した。
【００６５】
ただし、ハードウェアでもって実現する場合について言及するのであれば、メモリ効率の観点から、図２における１次元ＬＵＴ７−０，７−１は、それぞれ６ビットのアドレス（合計１２ビット）ＬＵＴに出力し、ＬＵＴは６４×６４（水平、垂直とも０〜６３）のグリッド数の各格子点位置について、２つの色成分の２値化結果を記憶する、ということになる。
【００６６】
＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態は、出力Ｏ０、Ｏ１の階調数が同じ２値の場合であったが、本第２の実施形態では、色０（シアン）を３階調（３値）、色１（マゼンタ）を２階調（２値）とする場合について説明する。なお、シアンの階調数がマゼンタよりも多いのは、人間の視覚感度はシアンの方がマゼンタより高いためである。換言すれば、量子化後のデータを記憶するＬＵＴ４が、１組の入力データに対して、３ビット確保できるとした場合、一方が２ビット、他方が１ビットとせざるをえない。かかる状況にあるときには、人間の視覚感度の高い成分に多くのビットを割り当てた方が都合が良い、というのが理由でもある。
【００６７】
処理装置の構成事体は図１に示されるものと変わらないが、出力決定部２および誤差計算部３−０、３−１におけるＬＵＴ７−０、７−１、ＬＵＴ４およびＬＵＴ５の内容が異なることになる。
【００６８】
図６、図７、図８、図９に従って本発明の第２の実施形態を説明する。
【００６９】
図６は第２の実施形態における出力決定部２内のＮ次元ＬＵＴ４のデータ内容を２次元的に示している。なお、図示では、グリッドｇ０の範囲が０乃至６（グリッド数が７）、縦のグリッドｇ１の範囲が０乃至８（グリッド数が９）の例である。
【００７０】
２値化の場合には、入力される画素値に足し込まれる誤差の値は−１２８〜＋１２８の範囲を取り得る。従って、入力された画素値に誤差を加算した後の値は−１２８〜＋３８３の範囲（レンジは５１２）となる。従って、誤差加算後のデータＩ’１に対し、グリッド数を９にするのであれば、１次元ＬＵＴ７−１は、第１の実施形態と同様、図８のＬＵＴのようになる。
【００７１】
一方、３値化の場合、３値化する際に発生する誤差は、−６４〜＋６４となるので、入力される画素の色成分のデータは、−６４〜３１９の範囲（レンジ幅は３８３）となる。従って、この範囲を７グリッドで表現する場合、図９に示すようになる。すなわち、１次元ＬＵＴ７−０は、図９の内容にする。
【００７２】
上記の例では、色０につき３値化、色１に対して２値化する例を示し、図６ではグリッド数を７×９の例を示している。
【００７３】
実際には、このグリッド数を変更しながら、第１の実施形態と同様のサンプル画像のプリント処理を行ない、十分な品位のプリントを行える中で最も小さいグリッド数を決めれば良い。
【００７４】
その結果、やはり、グリッド数に対する擬似階調数の比が１／９以上の場合に、十分な品位を確保することができることが分かった。
【００７５】
従って、色成分のグリッド数は、
３８３×（１／９）≒４３
５１２×（１／９）≒５７
として得られる。要するに、色０のグリッド数は４３（従って格子位置は０〜４２）、色１のグリッド数は５７（従って格子位置は０〜５６）で良いことになる（ただし、それぞれ異なるグリッド数にするのではなく、大きい方に合わせるようにしても良い）。
【００７６】
なお、色０に対する誤差計算部３−０内のＬＵＴ５の内容は、３値化に対応させるため、図７（ａ）に示す内容となる。一方、色１に対するＬＵＴ５は２値化用のデータである同図（ｂ）の内容（図５と同じ）となる。
【００７７】
このように、出力階調数に応じて入力擬似階調数が異なってくるので、グリッド数を全色一律に大きいものにあわせるのではなく各色毎に入力擬似階調数に応じて可変とすることで、色毎の出力階調数に応じてグリッド数を決定でき、必要最小限の格子点数で十分な出力画像を得ることが出来る。
【００７８】
なお、本第２の実施形態においては出力階調数として、Ｏ０が３階調（３値化）、Ｏ１が２階調（２値化）である場合を示したが、この組み合わせによらず出力階調に応じて、ＬＵＴ４およびＬＵＴ５を用意することにより容易に他の出力階調数の組み合わせに対応することが可能である。
【００７９】
また、以上実施の形態においては２色の組み合わせの例で示したが、３色以上の組み合わせについても、ＬＵＴ４をＮ次元（Ｎは色数）とし、加算器および誤差計算手段をそれぞれＮ個用意すれば同様な構成をとることにより可能である。
【００８０】
色の組み合わせのみではなく、同色でドットサイズの異なる組み合わせに対して、同様な構成を取ることも可能である。
【００８１】
さらには、ドットサイズと色数の複数組み合わせについても、ＬＵＴ４をＭ次元（Ｍは色数とドットサイズ数の合計）とし、加算器および誤差計算手段をそれぞれＭ個用意すれば同様な構成をとることにより可能である。
【００８２】
＜第３の実施形態＞
本第３の実施形態においては、量子化数とグリッド数の関係について説明する。
【００８３】
上記第１、第２の実施形態では、２つの色（シアン、マゼンタ）について、入力される階調数をより少ない階調数に量子化する例を説明した。そして、第１の実施形態では、２つの色成分の出力は共に２階調（２値化）の例であり、第２の実施形態では一方が３階調（３値化）、もう一方が２階調（２値化）の場合であった。
【００８４】
いずれ実施形態でも、出力決定部２内の１次元ＬＵＴ７−０、７−１では、入力するレンジ幅に対して１／９の比率のグリッド数にし、Ｎ次元ＬＵＴ４のメモリ容量の増大を抑えつつも、高い品位を実現できるものであった。
【００８５】
ところで、２色成分の出力Ｏ０、Ｏ１が共に２階調（２値化）である場合、ＬＵＴ４に記憶されるデータ分布は図３のようになる。ただし、図示ではグリッド数が９×９であるものの、先に説明したように第１の実施形態によれば、グリッド数は５７×５７以上が望ましい。つまり、ＬＵＴ４は５７×５７＝３２４９組のデータを記憶することになる。
【００８６】
一方で、図２で示される出力値（０，０）、（１，０）、（０，１）、及び（１、１、）の各々の領域に含まれるグリッド数（格子数）は、互いに等しいことが望ましい。なぜなら、図１４の場合、グリッド数は９×９であるので、例えば出力値（１，０）と（０、１）の境界線は、グリッドの真ん中を通過することになるので、この線上のグリッドはいずれか一方に含めるようにしなければならない。この結果、出力値（１，０）と（０、１）に含まれるグリッド数に偏りが生じてしまうからである。全体のグリッド数が多いと、この偏りの占める割合は小さくなっていくが、それでもそれぞれの領域の面積は互いに等しい方が望ましい。
【００８７】
従って、実際には、グリッド数を決定する際には、入力されるデータレンジに対するグリッド数の比が１／９以上であり、それぞれの色の出力階調数の倍数となり、尚且つ、その条件を満たすものの中で最も数が少ないグリッド数Ｎ×Ｍを探し出せば良いことになる。
【００８８】
第１の実施形態の場合、決定したグリッド数は５７×５７であったわけであるから、これに適用するのであれば、これを５８×５８にすれば良いであろう。すなわち、図２における１次元ＬＵＴ７−０、７０１は、グリッド値ｇ０、ｇ１として０〜５７のいずれかを出力するようにすればよい。この場合、ＬＵＴ７−０、７−１は、図１０に示すデータ内容になっていれば良いであろう。
【００８９】
一方、ハードウェアで実現する場合には、比率１／９を満たすグリッド数がＮ０×Ｍ０（上記の例ではＮ０＝Ｍ０＝５７）が見つけられた場合、Ｎ０（或いはＭ０）以上となる、２のべき数のうち、最小となる指数Ｐを求める。そして、２^Ｐを越えないようにするという条件を追加すれば良いであろう。
【００９０】
なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達成できるのが１つの要因でもある。
【００９１】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。
【００９２】
この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて、書く沸騰を超える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印可することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが出来る。
【００９３】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に記載されているような吐出口、液路電気熱変換体の組合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９―１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９―１３８４６１号公報に基づいた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことが出来るようになるからである。
【００９４】
さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応して長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００９５】
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００９６】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定出来るので、好ましいものである。これらを具体的にあげれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体或いはこれとは別の加熱素子或いはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出手段をあげることができる。
【００９７】
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたもののほか、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個設けられるものであっても良い。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては記録ヘッドを一体的に構成するか複数個によるかのいずれでも良いが、異なる色の複数カラー、または、混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明はきわめて有効である。
【００９８】
さらに加えて、以上説明した本発明の実施形態においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以上で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によってはじめて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４―５６８４７号公報あるいは特開昭６０―７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対してもっとも有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００９９】
さらに加えて、本発明インクジェット方式の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【０１００】
以上説明したように本実施形態によれば、２色以上を組み合わせて誤差拡散法を用いる際に、２色以上の入力色を持つ場合に持つ場合において、格子点ひとつあたりに対する入力階調数をより望ましいものにすることができ、良好な出力結果を提供するインクジェット記録装置を得ることが可能となる。
【０１０１】
なお、実施形態におけるインクジェットプリンタでの出力対象の記録媒体としては、通常の記録紙に限るものではなく、布、革、不織布、ＯＨＰ用紙等、さらには金属等の記録媒体を用いる機器すべてに適用可能である。具体的な適用機器としては、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の事務機器や工業用生産機器等を挙げることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、誤差拡散処理でもって、２以上の色成分を有する多値カラー画像を、それより少ない階調数にルックアップテーブルを用いて量子化することを、高い品質を確保しながらも、その最低限の容量のルックアップテーブルでもって実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における出力決定部の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態の出力決定手段におけるＬＵＴ４の内容を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態における誤差計算部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態の誤差計算部におけるＬＵＴ５の内容を示す模式図である。
【図６】第２の実施形態の出力決定部におけるＬＵＴ４の内容を示す模式図である。
【図７】第２の実施形態の誤差計算部におけるＬＵＴ５の内容を示す模式図である。
【図８】第１および第２の実施形態の出力決定部におけるＬＵＴ７−０、７−１の内容を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態の出力決定部におけるＬＵＴ７−０の内容を示す模式図である。
【図１０】第３の実施形態の出力決定部におけるＬＵＴ７−０、７−１の内容を示す模式図である。
【図１１】実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を一部破断して示す斜視図である。
【図１２】図１３中の記録手段におけるインク吐出部構造を模式的に示す部分斜視図である。
【図１３】本発明を適用したインクジェット記録装置における実施形態の制御システム構成を例示するブロック図である。
【図１４】格子点について説明する模式図である。
【図１５】第１の実施形態におけるサンプル画像の記録における評価試験の結果を示す図である。

Claims

少なくとも多値の２色成分を有するカラー画像を、誤差拡散法を利用して、前記多値で表現される階調数よりも少ない階調数に量子化させる画像処理装置であって、
入力した画素の第１、第２の色成分の多値データに、従前の量子化処理で発生したそれぞれの色成分の誤差を加算する加算手段と、
該加算手段による前記第１、第２の色成分それぞれの加算結果をアドレスとして入力し、それぞれの加算結果の取り得るレンジよりも少ないレンジであって、それぞれの加算結果に対応するデータを出力する１次元ルックアップテーブルと、
該第１のルックアップテーブルにより得られた、前記第１、第２の色成分に対応する２つのデータを、多次元のアドレスとして入力し、それぞれの色成分に相関関係を有する量子化結果を出力する多次元ルックアップテーブルとを備え、
前記１次元ルックアップテーブルは、アドレスとして入力される前記加算結果のとり得るレンジに対して、実質的に１／９のレンジのデータを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
前記多次元ルックアップテーブルは、所定の印刷手段のドット形成用としてデータとして出力することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記印刷手段は、インク液を熱エネルギーにより吐出することで可視画像を形成する手段であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記２色成分は、シアン、マゼンタであることを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
前記多次元ルックアップテーブルから出力される各色成分の量子化結果のビット数は、シアン≧マゼンタとすることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
前記１次元ルックアップテーブルで出力される各々の色成分のデータで表現されるアドレス空間は、前記多次元ルックアップテーブルで出力される各色成分の量子化する階調数の倍数であることを特徴とする請求項第１項乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
少なくとも多値の２色成分を有するカラー画像を、誤差拡散法を利用して、前記多値で表現される階調数よりも少ない階調数に量子化させる画像処理装置の制御方法であって、
入力した画素の第１、第２の色成分の多値データに、従前の量子化処理で発生したそれぞれの色成分の誤差を加算する加算工程と、
該加算工程による前記第１、第２の色成分それぞれの加算結果をアドレスとして入力し、それぞれの加算結果に対応するデータを出力するための１次元ルックアップテーブルを用いて、それぞれの加算結果の取り得るレンジよりも少ないレンジのデータを出力する第１の出力工程と、
該第１の出力工程で得られた各色成分毎のデータを多次元のアドレスとして入力し、それぞれの色成分に相関関係を有する量子化結果を出力するための多次元ルックアップテーブルを用いて、それぞれの色成分の量子化結果を出力する第２の出力工程とを備え、
前記１次元ルックアップテーブルは、アドレスとして入力される前記加算結果のとり得るレンジに対して、実質的に１／９のレンジのデータを出力する
ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。