JP2004074522A

JP2004074522A - モノトーン画像記録装置

Info

Publication number: JP2004074522A
Application number: JP2002236336A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kimura; 木村　雅彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】安価に高品位のモノトーン高階調画像出力装置を提供する。
【解決手段】カラーインクジェットプリンタにおけるカラーインク構成のカラーインクの明度の順序とモノトーンインクの濃度順序が同じ順序になるように構成する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモノトーン画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラ等の普及からプリンタ出力も写真画質が求められ濃度の薄いカラーインクを用いるなどしてカラー印刷時に画素の目立たない工夫を凝らし、カラー画像については写真に劣らぬ高品質印字可能なプリンタが普及している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｘ線写真やＣＴ・ＭＲＩ画像等を用いる医療分野や芸術写真といった分野では依然としてモノトーンの画像が多用されている。
【０００４】
その理由は、人間の目の濃度分解能が高いため、モノトーン画像の方がカラー画像よりも目で認識できる情報量が多いためである。
【０００５】
更に、反射式の記録媒体を用いるよりも透過式の記録媒体を用いる方が、人間の目で認識できる濃度分解能が高くなることが知られている。一般的に、カラー画像に対する人間の目の濃度分解能は８ビット程度であるのに対し、モノトーン透過画像については１０乃至１１ビットと言われている。
【０００６】
そして、Ｘ線写真やＣＴ・ＭＲＩ画像を透過式の記録媒体に記録することで医療用画像として提供され、医者が人間の目の濃度分解能限度において画像を読み取ることで診断結果が得られる。
【０００７】
ところが、主に医療分野に用いられるモノトーン高階調画像専用の記録装置は非常に高価な装置になってしまう。
【０００８】
比較的安価でモノトーン画像を記録可能な写真画質対応カラー画像記録用の記録装置もあるが、モノトーン画像専用の記録装置に比べ階調表現で劣るという欠点がある。
【０００９】
このような記録装置の一例として、昇華型熱転写方式のものがある。これは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、若しくはＲ、Ｇ、Ｂの３種類のインクリボン（染料）を用意し、インクリボンと被記録媒体を重ねた状態で、サーマルヘッドで部分的に加熱し、インクリボンの染料を媒体に転写することで画像を形成するものである。３種類のインクリボンについて同じプロセスを３回繰り返すことで、カラー画像を形成することができる。この方式で、モノトーンを記録するには、３種類のインクを全て均等に重ねればよい。
【００１０】
しかし、この方式では、３種類のカラーを重ねてモノトーンを表現するため、色味のない、中立のモノクロを表現することは難しい。また、特に透過媒体に対して、十分なモノクロの濃度（例えば、ＯＤ３）を表現することはできない。
【００１１】
もう１つの方法は、インクジェット方式である。この場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、若しくはＲ、Ｇ、Ｂの３種類のインクを用意しておき、３色を重ねることでカラー画像が表現できる。この場合も、モノトーンを表現する場合は、３色を均等に重ねて表現することができる。しかし、この場合も昇華型熱転写方式と同様に、３色を重ねるため、色味のない、中立のモノトーンを表現することは難しい。また、特に透過媒体に対して、十分なモノクロの濃度（例えば、ＯＤ３）を表現するためには、インクを同じ画素に対して重ねなければならないが、媒体のインク吸収容量には限界があり、十分なモノトーン濃度を表現することはできなかった。即ち、画像に階調を出すため、また、濃度を濃くするため、同一画素にインクを重ね打ちするが、被記録媒体のインク吸収量には限界があり、この限界を超えて重ねると、インクが溢れ、画像がにじんでしまう。
【００１２】
上記いずれの方式も、カラーインクを使用するためモノトーンを表現することは難しく若干の色味が生じてしまう。
【００１３】
加えて、淡濃度部分はディザの目立つ粗い画質となってしまう。
【００１４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、安価に品位の高いモノトーン高階調画像を記録可能なモノトーン画像記録装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するため本発明の画像記録装置は、以下の構成を備える。
【００１６】
上記問題を解決するために、本発明では、カラープリンタとして構成されたＹ、Ｍ、Ｃ若しくはＲ、Ｇ、Ｂのインクセット全てのインクに対してカラーインクの明度の順序とモノトーンインクの濃度の順序とを同じになるように構成することを特徴とする。
【００１７】
以上、本発明を整理して要約すれば以下の構成に集約できる。
【００１８】
（１）少なくとも３種類以上のインクを吐出可能な記録ノズル群を備え、該記録ノズル群を記録媒体に対して相対的に移動させて、該記録媒体にカラーインクを吐出させることで、カラー画像を記録するカラー画像記録装置の記録エンジンを用い、複数の濃度の異なるモノトーンインクを吐出することでモノトーン画像を記録するモノトーン画像記録装置であって、構成する前記モノトーンインクの濃度の順序をカラーインクの明度の順序と同じように構成することを特徴とするモノトーン画像記録装置。
【００１９】
（２）前記順序は、カラーインクの明度が高くなる順に前記モノトーンインクの濃度を低くすることを特徴とする前記（１）に記載のモノトーン画像記録装置。
【００２０】
（３）前記画像記録装置は、カラー入力画像に対しては、カラーインクを使用してカラー印字を行う場合と全く同じ画像処理を施すことによりモノトーン画像を記録することを特徴とする前記（１）または（２）に記載のモノトーン画像記録装置。
【００２１】
（４）前記画像記録装置は、モノクロ入力画像に対しては三原色の混合によるプロセスブラック生成処理を含まない画像処理を施し、モノトーン画像を記録することを特徴とする前記（１）または（２）に記載のモノトーン画像記録装置。
【００２２】
（５）前記画像記録装置は、医療用画像の記録に用いられることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のモノトーン画像記録装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
［機械的構成］
図１は、本発明に係わる実施形態のインクジェット記録装置の主要部（記録部）を示す斜視図であり、図２は図１の矢視Ａから見た側面図であり、図３、図４（Ａ）及び（Ｂ）は、図１の記録ヘッドの部分詳細図である。
【００２５】
図１及び図２において、５０１は画像を記録されるシート、５０２、５０３と、５０４、５０５はそれぞれ対になってシートをＸ方向に搬送するローラである。ローラ５０５は、長手方向に所定間隔で拡径部５０６が設けられ、拡径部５０６がシートに接触する。５０７はモータ、５０８はモータ軸に取り付けられたプーリ、５０９、５１０はローラ５０２、５０４の一端に取り付けられたプーリで、ベルト５１１によってプーリ５０８に結合されており、モータの回転によってローラ５０２、５０４が回転するようになっている。また、ローラ５０３、５０５は、不図示の付勢手段により、ローラ５０２、５０４を夫々押圧する方向に付勢されていて、各ローラでシートを挟み込んでＸ方向に搬送するようになっている。
【００２６】
５１２は、複数のヘッド５１３ａ〜５１３ｆを搭載するキャリッジで、各ヘッドには、図４（Ａ）に示すように、多数のノズルがシート面に対向する位置に設けられている。５１６、５１７は、キャリッジを摺動可能に保持するシャフトで、５１６はキャリッジに設けられた孔５１８を貫通し、また、キャリッジ５１２に延設された突起部５１９がシャフト５１７上に当接する構造になっている。
【００２７】
以上の構成によって、ヘッド５１３のノズルの設けられた面が所定間隔ｄでシートに対向するように配置される。５２０は、一部をキャリッジ５１２に固定されたベルトで、モータ５２１の駆動軸に取り付けられたプーリ５２２及び固定軸５２３に回転可能に取り付けられたプーリ５２４との間を結合している。
【００２８】
以上の構成によって、モータ５２１の回転によってキャリッジがＹ方向に沿って往復移動可能となり、シートのＹ方向全域及び、キャリッジの待機位置５１２ａ及びシートに関して待機位置５１２ａと対称な位置に移動可能となる。尚、シート上を移動する間に、ノズル面とシートの間隔ｄは、一定に保持されるように構成されている。５２６ａ〜５２６ｆは、インクを入れたインクカートリッジで、ヘッド５１３ａ〜５１３ｆに装着され、ヘッドにインクを供給するようになっている。ヘッドカートリッジ５２６は、ヘッド５１３に対し、着脱自在となっていて、インクカートリッジのインクがなくなったら、取り外して新しいインクカートリッジを取り付けることでインクを補給できるようになっている。
【００２９】
本実施例ではインクカートリッジは、６種類用意されている。その内訳は、５２６ａから順番に、流用元のカラープリンタではイエローインク、マゼンタインク、シアンインク、淡マゼンタインク、淡シアンインク、黒インクの順で構成されている。これらのインクの明度は本実施例では順に９５、５２、６２，１２、９０、９２とする。本実施例で使用するモノトーンインクは濃度の濃い順に１００％、５０％、２５％、１３％、６％、３％の６種類とする。これらの濃度の異なるモノトーンインクをカラーインクの明度の低い方から順に並べて構成する。
【００３０】
本実施例ではインクの順序は表１のようになっている。
【００３１】
【表１】

【００３２】
また、用途に応じてインクセットのトーンを変えることにより高階調の品位を維持したまま、セピア調などの色調に変えることも可能である。
【００３３】
５２５はローラ５０２、５０４間に設けられたシートガイドで、シートに接する面に設けられた多数の小孔から、不図示の吸引手段により図２の下方に向かってエアによりシートを吸引し、その吸引力によってシートがシートガイドに密着することでシートの浮き上がりを防止している。シートが浮き上がると、当然間隔ｄを保持できなくなり、また、シートがヘッドに衝突する場合もある。５１５はノズルからシート上にインクを吐出した時にシート上に形成されるドットである。
【００３４】
尚、本例では、各色ごとに別々なヘッドで構成しているが、複数の色又は濃度のヘッドを一体構成とし、１つのヘッドの中を複数のノズル群に分け、それぞれのノズル群ごとに濃度を割り当てるようにしてもよい。
【００３５】
［電気回路構成］
図５および図８は本実施形態のインクジェット記録装置の各種制御を司る制御回路のブロック図である。
【００３６】
図５に示すように、１はスキャナ等の画像入力部で外部機器やネットワークを通じて画像データが入力される。
【００３７】
入力される画像データはカラー画像としてイエロー、マゼンタ、シアンもしくは、レッド、グリーン、ブルーの３色に色分解されたそれぞれのカラーについての各画素に対する濃度データを得る。また、入力部にはＣＴやＭＲのようなモダリティーも含まれる。
【００３８】
２は各種パラメータの設定および印字開始を指示する各種キーを備えている操作部、３は記憶媒体中の各種プログラムに従って本記録装置全体を制御するＣＰＵである。
【００３９】
４は制御プログラムやエラー処理プログラムに従って本記録装置を動作させるためのプログラムなどを格納している記憶媒体である。本実施形態の動作はすべてこのプログラムによる動作である。該プログラムを格納する記憶媒体４としては、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤ、メモリカード、光磁気ディスクなどを用いることができる。
【００４０】
５は記憶媒体４中の各種プログラムのワークエリア、エラー処理時の一時待避エリア及び画像処理時のワークエリアとして用いるＲＡＭである。また、ＲＡＭ５は、記録媒体４の中の各種テーブルをコピー後、そのテーブルの内容を変更し、この変更したテーブルを参照しながら画像処理を進めることも可能である。
【００４１】
６は入力画像を元に、インクジェットで高階調を実現するための吐出パターンを作成する画像処理部（画像信号処理部）である。
【００４２】
７は記録時に画像処理部で作成された吐出パターンに基づいてドット画像を形成するプリンタであり、図１に示した記録部を含んでいる。８は本装置内のアドレス信号、データ、制御信号などを伝送するバスラインである。
【００４３】
［画像処理部］
次に、図８を参照して画像処理部６について説明する。
【００４４】
入力された画像がカラー画像の場合は汎用インクジェット式カラープリンタのカラー印刷の画像処理プロセスと同じでよい。
【００４５】
カラー画像を記録するアルゴリズムは、例えば、特開平６−２２６９９８号公報に記載されている。
【００４６】
図８の記憶媒体４において符号４ａは後述する入出力ガンマ変換回路の処理で参照するための入出力ガンマ変換テーブル、符号４ｂは後述の色補正（マスキング）回路の処理で参照するマスキング係数、符号４ｃは後述の黒生成およびＵＣＲ回路の処理で参照する黒生成およびＵＣＲテーブル、符号４ｄは後述の濃淡振り分け回路の処理で参照するための濃淡振り分けテーブル、符号４ｅは上述の各種プログラムを格納しているプログラム群をそれぞれ示している。これらはカラー入力に対する画像処理に使用される。
【００４７】
図７は本実施例の画像信号処理部６を構成する回路の一例を示すブロック図である。
【００４８】
ホスト装置等から転送されるレッド，グリーン，ブルーそれぞれの画像輝度信号Ｒ，Ｇ，Ｂは入力ガンマ補正＋輝度濃度変換回路１１に入力し、ここでイエロー，マゼンタ，シアンそれぞれの画像濃度信号２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃに変換される。これら信号は、色補正（マスキング）回路１２、黒生成・ＵＣＲ（下色除去）回路１３で色処理が施されてイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック、の新たな画像濃度信号２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋに変換される。
【００４９】
これらの画像濃度信号は、出力ガンマ補正回路１４でガンマ補正が行われる。
【００５０】
この時の、出力ガンマ補正値はカラーインクを使用する場合とは異なり、カラーインクの明度比とモノトーンインクの濃度比とのずれ分はここで吸収される。ガンマ補正値は予めグレースケール等のテスト出力がリニアになるように調整される。
【００５１】
ガンマ補正後、濃淡振り分け回路１５でイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各インクに対応した画像濃度信号２５Ｙｋ，２５Ｍｋ，２５Ｃｋ，２５Ｋｋおよび染料濃度が低い、淡シアン，淡マゼンタの各インクに対応した画像濃度信号２５Ｍｕ、２５Ｃｕに振り分けられる。
【００５２】
２５Ｙｋ，２５Ｍｋ，２５Ｃｋ，２５Ｍｕ，２５Ｃｕ，２５Ｋｋそれぞれに振り分けられた各画像濃度信号は２値化回路１６で２値化される。プリンタ部７ではこの２値データを各記録ヘッドの吐出信号とし、各記録ヘッドから信号値に応じて対応するモノトーンインク吐出口よりインクが吐出されてモノトーン画像が記録される。
【００５３】
一方、入力部がＣＴやＭＲなどのモダリティーの場合には入力画像は一般にモノクロ画像となる。入力画像がモノクロ画像の場合には、上記カラープリンタとは異なる以下のアルゴリズムにより記録が行われる。
【００５４】
図５の記憶媒体４において４ｆはガンマ変換処理で参照するためのガンマ補正変換テーブル、４ｇは後述のインク種分配の処理で参照するためのインク種分配テーブル（インク種組み合わせテーブル）、４ｈは各種プログラムを格納しているプログラム群をそれぞれ示している。これらはモノクロ入力に対する画像処理に使用される。
【００５５】
図６を参照してモノクロ画像処理部６について説明する。
【００５６】
ガンマ補正処理３１は画像入力部１で入力される画像信号ＣＶを、モノトーンについて用意されたガンマ補正変換テーブル４ｆを用いて濃度を表す信号ＣＤに変換し、ＲＡＭ５の画像処理ワークエリアのページメモリ領域に格納する。
【００５７】
注目画素選択３２は、ページメモリ領域内のこれから処理をしようとする一画素を選択し、濃度データＣＤを得る。
【００５８】
インク種分配処理３３では注目画素のＣＤ値をもとにインク種分配テーブル４ｇを参照し、注目画素の濃度ＣＤに近い濃度を表現するインク種の組み合わせを選択する。濃度誤差計算３５では、インク種分配処理３３で選択されたインクの組み合わせで表現できる濃度と注目画素のＣＤ値との差分を算出する。この組み合わせに基づき、各濃度のヘッドの吐出、不吐出の２値信号ｄ１，ｄ２，ｄ３，…が決定される。
【００５９】
誤差拡散処理３６では、前記差分を所定方法にて未だインク種分配処理をしていない周辺の画素に振り分け、該当画素のＣＤ値に加算若しくは減算をする。
【００６０】
以上の処理を行うことにより、注目した一画素の処理が終了する。
【００６１】
通常のカラープリンタでは表現できない高品位な写真画質モノトーン画像の記録が行える。
【００６２】
記録を行う場合には、図２で、不図示の手段によりシート５０１が図の左方向からローラ５０２、５０３の間に送り込まれる。ついでシートは、モータ５０７により、所定距離ずつ間欠的にＸ方向に送られる。シートが停止している間に、モータ５２１が回転し、キャリッジをＹ方向に一定のスピードで移動させる。キャリッジ上のヘッドが、シートの上を通過する間に、図５、図６の制御回路により、画像信号に対応したノズル吐出指令信号が送られ、これに従って各ノズルから選択的に液滴が吐出される。ヘッドがシート上を通過して、シート上から離れた位置にある間にモータ５０７がシートを所定距離Ｘ方向に移動して停止し、ここで再びモータ５０７がシートを所定スピードで移動させ、同様に選択的に液滴を吐出させる。以下これを繰り返すことで、最終的にシート上に所望の画像が記録される。記録が終了したシートは、５０４、５０６にて図２の左方向に搬送され、ついで不図示の搬送手段で図２の左方向に排出される。
【００６３】
このように３種類以上の黒濃淡インクを用いて高階調記録するアルゴリズムについては、例えば特願平９−７８４２３号や特開平１１−３２０９２４公報などに記載されている。
【００６４】
以上のように、入力画像に応じて記録アルゴリズムを変えて記録する。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モノトーンインクセットの濃度構成順序をカラーインクの明度構成順序と一致させることにより、画像処理をカラー印刷のアルゴリズムをそのまま利用してもそれ相応のモノクロ画像の出力が可能になる。このことは汎用写真画質カラープリンタの画像処理ＬＳＩなどの印字技術をそのまま流用できるため、安価で高速なモノクロ画像記録装置として利用でき、安価な医療用参照画像プリンタの提供が可能になる。一方、より高品位なモノクロ画像、特に医療用診断画像のように高階調出力が必要な場合にはプリンタドライバ等での選択等もしくは、ＤＩＣＯＭからの印刷リクエストに対する自動選択などの手段で、モノクロ専用の画像処理を施すことにより高階調モノクロ画像の出力が可能となる。このように参照用途と診断用途どちらにも対応可能なモノクロプリンタの提供が可能になる。
【００６６】
また、インクセットを入れ替えることにより、高階調モノクロ画質や高階調セピア調モノトーン画質、または、カラー写真画質と用途に応じた汎用性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のインクジェット記録装置の主要部を示す斜視図
【図２】図１の矢視Ａから見た側面図
【図３】図１の部分詳細図
【図４】（Ａ），（Ｂ）　図１の部分詳細図
【図５】本実施形態のインクジェット記録装置の制御ブロック図
【図６】モノトーン画像処理部のブロック図
【図７】図８に示す画像信号処理回路の一例を示すブロック図
【図８】カラー画像処理部のブロック図
【符号の説明】
１　画像入力部
２　操作部
３　ＣＰＵ
４　記憶媒体
５　ＲＡＭ
６　画像処理部
７　プリンタ
８　バスライン
５０１　シート
５１２　キャリッジ
５１３ａ〜５１３ｆ　ヘッド
５１４　ノズル
５２６ａ〜５２６ｆ　インクカートリッジ

Claims

少なくとも３種類以上のインクを吐出可能な記録ノズル群を備え、該記録ノズル群を記録媒体に対して相対的に移動させて、該記録媒体にカラーインクを吐出させることで、カラー画像を記録するカラー画像記録装置の記録エンジンを用い、複数の濃度の異なるモノトーンインクを吐出することでモノトーン画像を記録するモノトーン画像記録装置であって、構成する前記モノトーンインクの濃度の順序をカラーインクの明度の順序と同じように構成することを特徴とするモノトーン画像記録装置。
前記順序は、カラーインクの明度が高くなる順に前記モノトーンインクの濃度を低くすることを特徴とする請求項１に記載のモノトーン画像記録装置。
前記画像記録装置は、カラー入力画像に対しては、カラーインクを使用してカラー印字を行う場合と全く同じ画像処理を施すことによりモノトーン画像を記録することを特徴とする請求項１または２に記載のモノトーン画像記録装置。
前記画像記録装置は、モノクロ入力画像に対しては三原色の混合によるプロセスブラック生成処理を含まない画像処理を施し、モノトーン画像を記録することを特徴とする請求項１または２に記載のモノトーン画像記録装置。
前記画像記録装置は、医療用画像の記録に用いられることを特徴とする請求項１または２に記載のモノトーン画像記録装置。