JP2009178879A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像の記録デューティが高い場合や、記録モードのパス数が少ない場合であっても、インクの吐出特性の変化を低減する。
【解決手段】インク滴を吐出するための複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドを用いて画像を形成するための画像形成装置であって、所定数のノズルからなるノズル群をブロックとして当該ブロック毎に時分割駆動を行なうための駆動手段と、多階調の入力画像のデータを前記入力画像の階調よりも少ない階調の画像データに変換する量子化手段と、前記時分割駆動で用いるブロックパターンに基づいて求められたデータを用いて、前記量子化に用いられるデータの補正を行うデータ補正手段を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関し、特に吐出特性の変化を低減するための画像形成装置および画像形成方法に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置は、画像情報に基づいて、紙、プラスチック薄板、布等の記録媒体上にドットパターンからなる画像を形成する。

インクジェット方式による画像形成装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドのインク吐出口から記録剤であるインク滴を記録媒体に吐出させることにより画像を形成する。インクジェット記録装置は、記録ヘッドからインク滴を吐出させて記録するために非接触での記録が可能である。また、記録ヘッドは半導体同様の製造工程を用いて製造することができるためにインク吐出口の高密度実装が可能であり、高周波数で駆動することができる。このため、記録ヘッドの高速作動が可能である。

しかしながら、インクジェット記録装置は、記録ヘッドの限界動作速度の近傍または限界動作速度以上では、インクが流体であることから、流体力学的な不都合な現象が発生することがある。また、インクの粘性係数や表面張力等の物性値は、環境温度や、蒸発を惹起するインクの放置時間などによって常に変動するものである。このため、例えば、初期状態で正常吐出が可能であっても、環境温度が低下したり、インクタンク等インク収納部材内の残量の低下によって収納部材側の負圧が増加したりすると正常な吐出状態の維持が困難になる場合もある。

また、インク吐出口ないしはこれに連通する流路が集積された記録ヘッドであるマルチノズルヘッドは、インクの流れが、周囲の他のインクの流れに影響を及ぼし、正常な吐出が行なわれないことがある。すなわち、吐出口もしくは吐出口群からの、インクの吐出ないしは吐出後の液路内へのインクのリフィル動作に伴うインクの流れに伴う乱流や層流等が、周囲のインクに影響を及ぼすことがある。

ところで、マルチノズルヘッドでは、同時に全ての吐出口から吐出動作を行うと、電源容量およびリフィル動作等の観点から好ましくない。このため、所定個数の吐出口群毎にブロックを形成して各ブロックを時分割駆動で制御されているものがある。しかしながら、時分割駆動を行なっても、各ブロック内のノズル群は同時に駆動されている。したがって、入力画像によっては吐出口群の中で吐出の練成振動や駆動状態に応じた電圧変動によって吐出特性（吐出量、吐出速度、発泡状態、リフィル状態など）が変化することがある。

一方、モノクロ画像やカラー画像を形成する広範な画像形成装置では、濃度の安定性、階調の再現性、色再現性など様々な性能において安定していることが要求されている。このような要求に対応するため、駆動制御方法を適切に選定することによって対応している。

特に、バブルジェット（登録商標）方式の記録装置では、環境温度の変化や記録動作による自己昇温の影響でインクの吐出特性が変化することがある。これは、バブルジェット方式の記録装置は、吐出口内方の流路中のインクに熱エネルギを付与してインクを膜沸騰させ、これによって発生する気泡の膨張を利用してインクを吐出するためである。そこで、安定性を保つべく、記録素子（電気熱変換素子）の駆動信号として複数のパルスからなる駆動波形を用いる方法（分割パルス制御）や、パルス幅を適宜制御する方法（パルス幅変調制御）等が用いられている。しかしながら、これらの制御方法を用いた場合であっても、入力画像や記録モードによっては吐出特性が変化することがある。

このような吐出特性の変化を低減するために、様々な対応が知られている。例えば、電圧変動による吐出量の変動をテーブル化して、駆動信号を補正する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。この方法では、種々の入力画像によって存在する様々な吐出口群の駆動状態に応じた電圧変動による吐出量変動をテーブル化し、形成にかかる画像信号のパターンを判定して吐出量変動を予測する。そして、予測に基づいて吐出口からインクを吐出するために付与される駆動信号を補正している。かかる方法によれば、種々の画像を形成する際に様々な挙動を行う流体の影響による動的な吐出量変化に対応した補正を行なうことができる。

また、１以上の欠陥の有るノズルによって画質が劣化する場合、欠陥の有るノズルにより記録される画素の画素値を、欠陥の無いノズルへ画素値を再配分することにより補正する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。

さらに、複数の画素を考慮してハーフトーン処理をする場合には、画素強度に応じてドット密度、ドットのクラスタサイズ、ドットのサイズを制御する方法が知られている（例えば特許文献３参照）。

特開平９−１５６１０２号公報 特開２００２−２９０７４号公報 特開２００５−２１０７３１号公報

しかしながら電圧変動による吐出量の変動をテーブル化して、駆動信号を補正する方法（特許文献１参照）では、吐出量変動を補正するためのテーブルの数には限りがあるので、任意の環境において吐出量変動を完全に補正することは困難である。また、記録ヘッドの流路内におけるインクの挙動や吐出口における発泡や吐出の現象はまだ完全には解析されておらず、任意の環境において吐出量変動を完全に予測することは困難である。

また、欠陥のあるノズルにより記録される画素の画素値を、欠陥の無いノズルへ画素値を配分する補正（特許文献２参照）では、ノズルに欠陥が有るか無いかという吐出特性を考慮してハーフトーン処理を行うことができる。しかしながら、それ以外の吐出特性は考慮することができない。

さらに、画素強度に応じてドット密度、ドットのクラスタサイズ、ドットのサイズを制御する方法では、これらの吐出特性によって変化するドットプロファイルを考慮してハーフトーン処理を行うことができる（特許文献３参照）。しかしながら、吐出特性の変化を低減するような処理を行うことはできない。

ここで、吐出特性の変化を低減するためには、駆動ブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しくすることが挙げられる。また、隣接する駆動ブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくすることなどが挙げられる。したがって、入力画像の記録デューティが低い場合または記録モードのパス数が多い場合は、各駆動ブロックを時分割駆動で制御すれば吐出特性は比較的安定する。しかしながら、入力画像の記録デューティが高い場合、または、記録モードのパス数が少ない場合には、各駆動ブロックを時分割駆動で制御するだけでは不十分である。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、入力画像の記録デューティが高い場合や、記録モードのパス数が少ない場合であっても、インクの吐出特性の変化を低減することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、インク滴を吐出するための複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドを用いて画像を形成するための画像形成装置であって、所定数のノズルからなるノズル群をブロックとして当該ブロック毎に時分割駆動を行なうための駆動手段と、多階調の入力画像のデータを前記入力画像の階調よりも少ない階調の画像データに変換する量子化手段と、前記時分割駆動で用いるブロックパターンに基づいて求められたデータを用いて、前記量子化に用いられるデータの補正を行うデータ補正手段と、を備えることを特徴とする。

以上の構成によれば、吐出口の時分割駆動のブロックパターンに応じてハーフトーン処理の入力画素値や閾値を補正することができる。その結果、記録走査におけるブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しく、隣接するブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくすることができる。これより、入力画像の記録デューティが高い場合や、記録モードのパス数が少ない場合であっても、インクの吐出特性の変化を低減することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明に最適な実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の画像処理装置と記録制御装置を示すブロック図である。画像処理装置１０１と記録制御装置１０２とは回路によって接続されている。

画像処理装置１０１では、アプリケーション１０３によって作成、編集された画像データを入力画像バッファ１０２に格納する。色分解処理部１０５は、入力されたカラー画像を記録制御装置１０２が備えるインク色へ色分解する。この色分解処理に際しては、色分解用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１０９が参照される。色分解処理後の各色の多階調（３階調以上）の画像データと後述の駆動情報バッファ１１０に格納されたデータを元にして入力画像を補正する。そして、その補正画像データを補正画像バッファ１０６に格納する。ハーフトーン処理部１０７は補正画像バッファ１０６に格納された画像データにハーフトーン処理（量子化処理）を行う。本実施形態では、ハーフトーン処理部１０７は補正画像バッファ１０６に格納された多階調（３階調以上）の画像データを２階調の画像データに変換する。また、駆動情報バッファ１１０には、ハーフトーンの画素値や閾値を補正するためのデータが格納されている。本実施形態では、記録される画像上のアドレスに、駆動ブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しく、かつ隣接する駆動ブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくするという条件を満たすようなデータが格納されている。なお、駆動情報バッファ１１０は、インク色毎に確保されている。出力画像格納バッファ１０８には、ハーフトーン処理部１０７にて得られた各色の画像データが格納される。出力画像格納バッファ１０８に格納された画像データは記録制御装置１０２へ出力される。

記録制御装置１０２では、記録ヘッド１１６を記録媒体１１８に対して相対的に縦横に移動させ、画像処理装置１０１にて作成された画像データを記録媒体１１８に記録する。なお、本実施形態では、出力された画像データが２階調の画像データ（所謂リアルＥＤ処理）であり、１パス記録であるため、インデックス処理およびマスク処理を行なわないものである。しかしながら、出力された画像データが３階調以上の多値データである場合には、記録制御装置１０２において、インデックス処理を行なう。また、１パス記録ではなく、マルチパス記録を行なう場合には、記録制御装置１０２において、マスク処理を行なう。

移動部１１５は、プリンタ制御部１１４の制御下、記録ヘッド１１６を移動させる。また、搬送部１１７は、プリンタ制御部１１４の制御下で、記録媒体１１８を搬送させる。

図２は本実施形態の記録ヘッド１１６の構成を示す概略図である。本実施形態では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクを記録ヘッドに搭載している。図２において、各ノズルに記載された数字は時分割駆動を行う単位である駆動ブロックの番号を表している。本実施形態では、説明の便宜上、Ｎ（Ｎは２以上の整数。図２ではＮ＝６）ノズル毎の離散した位置のノズルからなるノズル群を単一のブロックとし、これら単一のブロックがＭ（Ｍは２以上の整数。図２ではＭ＝５）ブロック分存在するものとして説明する。なお、本発明の記録ヘッドはこのようなものに限定されるものではなく、駆動ブロックの数（Ｍ）は４以下のものであっても６以上のものであってもよい。また、Ｎノズル毎の離散した位置のノズルからなるノズル群を単一のブロックとする形態に限定されるものではなく、ノズル配列方向に沿って連続したＮ（Ｎは２以上の所定数）ノズルからなるノズル群を単一のブロックとしてもよい。また、本実施形態では、駆動ブロックは、副走査方向に沿って、ノズルを１から５に規則的に割り振られたものであるが、各ブロックはこのような規則のものに限定されない。また、駆動ブロックは、不規則な順番に割り振られているものであってもよい。

図３は記録媒体１１８の画像アドレスを示す図である。図３では、横軸が画像アドレスのＸ方向と定義し、縦軸が画像アドレスのＹ方向と定義する。（ｘ，ｙ）は画像アドレスを表しており、ハーフトーン処理（量子化処理）の始点は（０，０）とし、終点は（Ｘ，Ｙ）とする。したがって、記録ヘッド１１６の走査方向は＋Ｘ方向、記録媒体１１８の搬送方向は−Ｙ方向となる。

図４は各ノズル群（各ブロック）の時分割駆動の制御を示す図である。横軸に吐出タイミングを、縦軸に記録ヘッドの位置を示している。通常は、このような各ブロックを時分割駆動による制御することにより、吐出特性の変化を低減できる。しかしながら、記録走査内の記録デューティが高い場合、各ブロックを時分割駆動で制御するだけでは吐出特性が変化する可能性がある。そこで、本発明では吐出特性の変化を低減するような画像に補正した後にハーフトーン処理を行う。

図５は、本実施形態の、ハーフトーン処理の流れを示すブロック図である。本実施形態のハーフトーン処理では、駆動情報に応じて入力画素値を補正（データ補正）している。ハーフトーン処理は、誤差拡散法を用いている。以下、ブラックのプレーンについてのハーフトーン処理について説明する。

まず、０から２５５で表された補正画像バッファに格納されたデータＩ(ｘ，ｙ)と駆動情報バッファに格納されたデータＢ’(ｘ，ｙ)の加算で表されたハーフトーン入力画像データＩ’(ｘ，ｙ)をハーフトーン処理部１０７に入力する。すなわち、
Ｉ’(ｘ，ｙ)＝Ｉ(ｘ，ｙ)＋Ｂ’(ｘ，ｙ)
をハーフトーン処理部１０７に入力する。

ここで、駆動情報バッファＢ’(ｘ，ｙ)は、駆動のブロックパターンＢ(ｘ，ｙ)の関数で定義されている。詳しくは、
Ｂ’(ｘ，ｙ)＝(Ｂ(ｘ，ｙ)＋ｈ)×ｋ
である。ここで、ｈはオフセット係数であり、ｋは重み付け係数である。Ｂ(ｘ，ｙ)は画像アドレスに応じて０または１の値をとる。オフセット係数ｈを調節することにより記録走査内の補正値の合計を調節できる。後述するように、記録走査内の補正値の合計は、０になることが好ましい。また、重み付け係数ｋを調節することにより、ハーフトーン処理に対する駆動のブロックパターンの影響度を調節できる。

図６は、本実施形態で用いられる駆動のブロックパターンとノズル位置の関係を示す図である。ここでは、代表的な３パターンのノズル位置に対する補正値のグラフを示している。

本実施形態では、ノズル数は３０であり、各ブロックを時分割駆動で制御することによって吐出特性の変化を低減している。本実施形態では、リアルＥＤ処理かつ１パス記録であるため、記録走査毎のノズル位置と画像アドレスは１対１に対応している。

補正値はブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しくすること、かつ隣接する駆動ブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくすることを考慮して決定されている。補正値が正になる場合はハーフトーン処理をする際に画素値が大きくなるのでドットが形成され易くなる。一方、補正値が負になる場合はハーフトーン処理をする際に画素値が小さくなるのでドットが形成され難くなる。

図７は駆動情報バッファに格納されるデータの例を示す図である。画像のｘ方向のアドレスが小さい順にパターン１、２、３、１、２、３の順で使用している。駆動情報バッファには３０（搬送方向）×６（走査方向）のデータを格納し、周期的に使用する。本実施形態は１回の記録走査で所定範囲の画像を形成する所謂１パス記録であるため、ブロックパターンと補正パターンは同じである。なお、補正パターンは、駆動ブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しくすること、および隣接する駆動ブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくすることを満たしていればよい。すなわち、周期的なパターンでなくてもよく、それぞれ対応するノズルに対して一定の正の値または一定の負の値でなくてもよい。

また、本実施形態では、記録走査内における補正値の合計が０になるような制約条件を与える。すなわち、本実施形態では、正の補正値を２／３とし、負の補正値を−１／３とすることにより、２／３＋（−１／３）×２＝０となる。この制約条件により、補正前と補正後における記録走査内のドット数が保存されることになる。

図８は、本実施形態のハーフトーン処理で用いる誤差拡散係数を示す図である。誤差拡散処理のための誤差拡散係数は、Ｋ１からＫ４までの４つの係数を持つ。Ｋ１からＫ４までの係数は、
Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＋Ｋ４＝１
Ｋ１≧０ かつ Ｋ２≧０ かつ Ｋ３≧０ かつ Ｋ４≧０
という条件を満たせばどのような値でも構わない。本実施形態では、
Ｋ１＝７／１６、Ｋ２＝３／１６、Ｋ３＝５／１６、Ｋ４＝１／１６
と設定している。

このような誤差拡散係数により誤差を拡散、累積するために、ハーフトーン処理部１０７では累積誤差バッファを確保する。本実施形態では、インクの色数が４色であるため、合計４組の累積誤差バッファが用意されている。なお、累積誤差バッファは処理開始前に全て０で初期化されていてもよいし、ランダム値で初期化されていてもよい。

ハーフトーン入力画像データＩ’(ｘ，ｙ)には、画像アドレス(ｘ，ｙ)に対応する累積誤差Ｅ’(ｘ，ｙ)が加算される。すなわち、
Ｉ’(ｘ，ｙ)＝Ｉ’(ｘ，ｙ)＋Ｅ’(ｘ，ｙ)
となる。

次に、閾値Ｔ(ｘ，ｙ)を選択する。なお、閾値Ｔ(ｘ，ｙ)は一定であってもよく、また、ノイズを与えてもよく、吐出特性の変化を低減するために、ブロックパターンやマスクパターンに応じて変えてもよい。あるいは、ドット生成遅延を回避するため、平均量子化誤差が小さくなるように画素値に応じて変えてもよい。

そして、累積誤差加算後のハーフトーン入力画像データＩ’(ｘ，ｙ)と閾値Ｔ(ｘ，ｙ)とを比較し、２値のハーフトーン出力画像データＯ(ｘ，ｙ)を決定する。
Ｉ’(ｘ，ｙ)＜Ｔ(ｘ，ｙ)のとき
Ｏ(ｘ，ｙ)＝０
Ｉ’(ｘ，ｙ)≧Ｔ(ｘ，ｙ)のとき
Ｏ(ｘ，ｙ)＝２５５
とする。そして、決定された出力画像データＯ(ｘ，ｙ)を出力画像バッファに格納する。すなわち、ここでは、多値の入力信号値を２値の入力信号値に変換する。

次に、累積誤差加算後のハーフトーン入力画像データＩ’(ｘ，ｙ)とハーフトーン出力画像データＯ(ｘ，ｙ)との誤差Ｅ(ｘ，ｙ)を計算する。
Ｅ(ｘ，ｙ)＝Ｉ’(ｘ，ｙ)−Ｏ(ｘ，ｙ)
となる。

そして、計算により算出された誤差Ｅ(ｘ，ｙ)を画像アドレス(ｘ，ｙ)に応じて拡散させる。その計算は次の様になる。
Ｅ(ｘ＋１，ｙ)＝Ｅ(ｘ＋１，ｙ)＋Ｅ(ｘ，ｙ)×(７／１６) (ｘ＜Ｘ)
Ｅ(ｘ−１，ｙ＋１)＝Ｅ(ｘ−１，ｙ＋１)＋Ｅ(ｘ，ｙ)×(３／１６) (ｘ＞１)
Ｅ(ｘ，ｙ＋１)＝Ｅ(ｘ，ｙ＋１)＋Ｅ(ｘ，ｙ)×(５／１６) (１＜ｘ＜Ｘ)
Ｅ(ｘ，ｙ＋１)＝Ｅ(ｘ，ｙ＋１)＋Ｅ(ｘ，ｙ)×(８／１６) (ｘ＝１)
Ｅ(ｘ，ｙ＋１)＝Ｅ(ｘ，ｙ＋１)＋Ｅ(ｘ，ｙ)×(１３／１６) (ｘ＝Ｘ)
Ｅ(ｘ＋１，ｙ＋１)＝Ｅ(ｘ＋１，ｙ＋１)＋Ｅ(ｘ，ｙ)×(１／１６) (ｘ＜Ｘ)
Ｅ(ｘ＋１，ｙ＋１)＝Ｅ(ｘ＋１，ｙ＋１) (ｘ＝Ｘ)
Ｅ(ｘ＋１，ｙ)＝Ｅ(ｘ＋１，ｙ)＋Ｅ(ｘ，ｙ) (ｙ＝Ｙ)
これらの処理を全ての画素に対して行うことにより、ハーフトーン処理が完了する。

以上説明したように、補正値はブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しくし、隣接する駆動ブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくすることを考慮して決定された補正値により入力画像を補正した後にハーフトーン処理を行う。これにより、入力画像の記録デューティが高い場合や、記録モードのパス数が少ない場合であっても、インクの吐出特性の変化を低減することができる。

（第１実施形態の変形例１）
上述の実施形態におけるデータ補正は、入力画像の補正を行っている。すなわち、入力画像を駆動情報に基づき補正をすることにより、インク滴の同時吐出数を調節している。しかしながら、本実施形態のデータ補正は、このようなものに限定されず、閾値を駆動情報に基づき補正をすることにより、インク滴の同時吐出数を調節してもよい。

図９は第１実施形態の変形例１で用いる、駆動情報に応じて閾値を補正する場合のハーフトーン処理の流れを示すブロック図である。

本実施形態のように駆動情報に応じて閾値を補正する場合、補正値が正になる場合はハーフトーン処理をする際に閾値が大きくなるのでドットが形成され難くなる。逆に、補正値が負になる場合はハーフトーン処理をする際に閾値が小さくなるのでドットが形成され易くなる。

（第１実施形態の変形例２）
上述した実施形態では、図２に示すように、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクの吐出口（ノズル）が１列搭載された記録ヘッドについて説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１０は第１実施形態の変形例２で使用する記録ヘッド１１６の構成例を示す図である。ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ１，Ｃ２）、マゼンタ（Ｍ１，Ｍ２）、イエロー（Ｙ）の４色の吐出口（ノズル）が搭載されている。そして、シアンとマゼンタは２列搭載され、それぞれ二股流路によって液室からノズルへインクが供給される。なお、各ノズルに記載された数字は駆動ブロックの番号を表している。

上述の実施形態では、インクの色毎で補正パターンを変えていない。これは、色間によるインク滴の吐出特性に関する相互作用はほとんどないからである。しかしながら、本変形例のように二股流路の構成の場合、インクの色毎（本変形例ではＣ１とＣ２かつＭ１とＭ２）で、インク滴の吐出特性に関する相互作用を考慮して、補正パターンを変えてもよい。なお、補正パターンは新規のパターンでもよく、既存のパターン（パターン１、２、３）でもよい。

（第２実施形態）
第１実施形態では、出力された画像データが２階調の画像データ（リアルＥＤ処理）であったため、インデックス処理を行わないものであった。しかしながら、本発明では、出力される画像データが２階調の画像データに限定されず、３階調以上の多階調データであってもよい。

図１１は、本実施形態の画像処理装置と記録制御装置を示すブロック図である。第１実施形態と同様、画像処理装置１０１と記録制御装置１０２とは回路によって接続されている。

第１実施形態におけるハーフトーン処理では、２５６階調の画像データを入力し、２階調の画像データを出力するリアルＥＤ処理を行っている。しかしながら本実施形態のハーフトーン処理では、出力された画像データが多階調（３階調以上）の画像データである。したがって、そのままでは記録制御装置では記録できない。そこで、出力された画像データの階調レベルに応じて、信号値が０または２５５の複数の画素で定義されたモノクロ２階調のドット配置パターンに置き換える所謂インデックス処理が必要になる。

本実施形態のハーフトーン処理の流れは第１実施形態と同じであるが、閾値処理の部分が異なるので、その部分のみ説明する。

第２実施形態における閾値処理は、累積誤差加算後のハーフトーン入力画像データＩ’(ｘ，ｙ)と閾値Ｔ＿１(ｘ，ｙ)、Ｔ＿２(ｘ，ｙ)を比較し、３値のハーフトーン出力画像データＯ(ｘ，ｙ)を決定する。すなわち、
Ｉ’(ｘ，ｙ)＜Ｔ＿１(ｘ，ｙ)のとき
Ｏ(ｘ，ｙ)＝０
Ｔ＿１(ｘ，ｙ)＜Ｉ’(ｘ，ｙ)＜Ｔ＿２(ｘ，ｙ)のとき
Ｏ(ｘ，ｙ)＝１２８
Ｉ’(ｘ，ｙ)≧Ｔ＿２(ｘ，ｙ)のとき
Ｏ(ｘ，ｙ)＝２５５
となる。すなわち、ここでは多値の入力信号値から３値の入力信号値に変換する。

本実施形態では、画像処理装置１０１の出力画像格納バッファ１０８に格納された画像データが記録制御装置１０２へ出力される。その後、インデックス処理部１１２において、出力画像データがインデックス処理される。

以下では、出力された３階調の画像データを２×１のインデックスパターンに展開する方法について説明する。

図１２は、本実施形態におけるインデックス処理で使用する入力レベル０〜レベル２に対する出力パターンを示す図である。本図に示す各レベル値は、画像処理装置のハーフトーン処理部からの出力値であるレベル０〜レベル２に相当する。また、縦２エリア×横１エリアで構成される領域は、ハーフトーン処理で出力される１画素の領域に対応するものである。１画素内の各エリアは、ドットのオンとオフが定義される最小単位に相当する。丸印を記入したエリアがドットの記録を行うエリアを示しており、レベル数が上がるに従い、記録するドット数も１つずつ増加している。

本実施形態におけるインデックス処理は、３値のハーフトーン出力画像データに対して、それぞれの階調レベルに応じたドット配置パターンに置き換えている。画素値２５５はレベル０のドット配置パターン、画素値０はレベル２のドット配置パターンと１対１に対応しているが、画素値１２８はレベル１のドット配置パターンが２種類あるので、どちらかのドット配置パターンを選択する。

図１３は本実施形態で使用する記録ヘッド１１６の構成例を示す図である。ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色それぞれについて奇数ノズル列と偶数ノズル列の２組ずつ該記録ヘッドに搭載しているものである。奇数ノズルと偶数ノズルは搬送方向に半周期ずらして配置されている。各ノズルに記載された数字は駆動ブロックの番号を表している。第１実施形態で使用した記録ヘッドの構成では、インデックス処理によって、ドット配置パターンに置き換えた場合（具体的にはレベル１の階調を処理する場合）、置き換えたパターンによって使用する駆動ブロックが変化するの。したがって、駆動ブロック毎の同時吐出数を制御するのは困難である。しかしながら、本実施形態で使用する記録ヘッドの構成では、各駆動ブロックは奇数ノズルと偶数ノズルを一組にして制御しているので、置き換えたパターンによって使用する駆動ブロックは変化しない。また、奇数ノズル列と偶数ノズル列は走査方向にずれているため、吐出特性の相互作用による弊害はほとんどない。よって、奇数ノズルの駆動ブロックと、偶数ノズルの駆動ブロックは別々に考慮しても構わない。

駆動ブロック毎の同時吐出数を可能な限り等しくするために、レベル１のインデックスパターンに置き換えて奇数ノズルを使うか偶数ノズルを使うかを決める際に、両方のノズルを均等に使うように制御すればよい。このような制御を行なうために、本実施形態では、駆動ブロック毎に前回使用したインデックスパターンとは異なるパターンを選択するような制御（所謂トグル制御）を実施している。以上の制御により、駆動ブロック毎の同時吐出数を制御することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態では、ハーフトーン処理で出力された画像データは１回の記録走査で所定範囲の画像を形成する１パス記録であった。しかしながら、本発明は、出力された画像データを複数回の記録走査で所定範囲の画像を形成するマルチパス記録であってもよい。この場合、出力された画像データに対する記録走査毎（パス毎）のノズル使用位置を指定するマスク処理が必要になる。本実施形態では出力された２階調の画像データを２パスのマスクパターンで展開する方法について説明する。

図１４は、本実施形態の画像処理装置と記録制御装置を示すブロック図である。第１および第２実施形態と同様、画像処理装置１０１と記録制御装置１０２とは回路によって接続されている。

第１および第２実施形態では、１パス記録であることから、２階調の画像データは、マスク処理を行なわずに、プリンタ制御部１１４に送信される。しかしながら、本実施形態は、マルチパス記録であることから、２階調の画像データは、マスク処理部１１３により、記録走査毎の画像データに分割される。

図１５は、本実施形態で用いるマスクパターンとノズル位置の関係を示す図である。本実施形態で使用する記録ヘッド１１６は、第１実施形態と同様のものとする。

図１６は、本実施形態で用いる補正パターンとノズル位置の関係を示す図である。本実施形態で使用する記録ヘッド１１６は第１実施形態と同様である。ブロックパターンは第１実施形態と同様に３通りであり、マスクパターンは図１５に示すように２通りである。したがって、補正パターンは６通りである。

図１７は、本実施形態におけるブロックパターン、マスクパターン、補正パターンの関係を示す図である。それぞれのパターンにおける黒塗りエリアは記録エリアを示し、白塗りエリアは非記録エリアを示している。ブロックパターンの左３列の領域が１周期目、右３列の領域が２周期目に対応する。本図では２周期目まで図示している。マスクパターンの左３列の領域と右３列の領域は互いに補完の関係にあり、２回の記録走査によって６×１５の領域に対応した領域の記録が完成する。補正パターンはブロックパターンとマスクパターンの両方が黒塗りエリアの場合は黒塗りエリアになり、それ以外は白塗りエリアになるようなパターンである。本図により、任意の記録走査内において駆動ブロック毎の同時吐出数が等しくなるように設定されていることが分かる。

図１８は、本実施形態における補正パターンと記録ヘッドの位置の関係を示す図である。本実施形態において、記録媒体は記録走査毎に１５ノズル分だけ搬送される。本図では、説明上記録媒体を基準にして、記録ヘッドを相対的に搬送方向とは逆方向に移動させている。記録媒体の所定範囲（６×１５の単位領域）は２回の記録走査で画像が形成される。このように、記録媒体の所定範囲の画像データを複数回の記録走査で複数のノズル群によって形成することによって、記録ヘッドの吐出特性のばらつきや記録媒体の搬送精度のばらつき等を低減することができる。図１５において説明したマスク処理に使用するマスクパターンが変化すると、使用する駆動ブロックが変化するので、マスクパターンを考慮して駆動情報バッファに格納するデータを補正する必要がある。ハーフトーン処理の流れは第１実施形態と同じであるが、駆動情報バッファに格納するデータの部分が異なるので、その部分のみ説明する。

本実施形態における駆動情報バッファＢ’（ｘ，ｙ）に格納するデータは、ブロックパターンＢ(ｘ，ｙ)とマスクパターンＭ（ｘ，ｙ）の関数で定義される。すなわち、
Ｂ’(ｘ，ｙ)＝(Ｂ(ｘ，ｙ)×Ｍ(ｘ，ｙ)＋ｈ)×ｋ
となる。

ここで、ｈはオフセット係数であり、ｋは重み付け係数である。Ｂ(ｘ，ｙ)、Ｍ(ｘ，ｙ)は画像アドレスに応じて０または１の値をとる。

すなわち、図１８の補正パターンは駆動情報バッファＢ’(ｘ，ｙ)に格納する。この補正パターンは、補正パターンは、駆動ブロック毎のインク滴の同時吐出数を可能な限り等しくすること、および隣接する駆動ブロックにおけるインク滴の吐出を可能な限り少なくすることを満たしていればよい。したがって、規則的なパターンでもよいし、特定の周波数特性を持つようなパターンであってもよい。

このように、決定された補正パターンを使用し、ハーフトーン処理を行った出力画像データは、記録制御装置１０２に送信され、インデックス処理部１１２でインデックス処理を行われた後、マスク処理部１１３でマスク処理が行われる。

（第３実施形態の変形例１）
記録媒体上に形成される画像の走査方向の解像度が一回の記録走査で記録可能な走査方向の解像度より大きいことがある。この場合、複数の走査で分割して記録することによって入力画像と出力画像の走査方向の解像度を等しくするような記録（カラム間引き記録）を行うことがある。本発明は、このような記録についても適用することができる。

本変形例は、このような記録を行なう場合について説明する。ここでは、ハーフトーン処理の出力画像の解像度と記録媒体に形成された出力画像の解像度が等しい、リアルＥＤ処理の場合について説明する。

ハーフトーン処理の流れは第３実施形態と同じであるが、駆動情報バッファに格納するデータの部分が異なるので、その部分のみ説明する。

図１９は、第３実施形態の変形例１における補正パターンと記録ヘッドの位置の関係を示す図である。第３実施形態の変形例１における駆動情報バッファＢ’（ｘ，ｙ）に格納するデータは、ブロックパターンＢ(ｘ，ｙ)とカラム間引き記録で使用する間引きパターンＭ＿１(ｘ，ｙ)の関数で定義する。本変形例におけるカラム間引き記録とは、走査番号が奇数の場合は記録ヘッドに対応する領域のＸ方向の画像アドレスが奇数のみ記録し、走査番号が偶数の場合は記録ヘッドに対応する領域のＸ方向の画像アドレスが偶数のみ記録する手法である。カラム間引き記録を行なう場合において、駆動情報バッファＢ’(ｘ，ｙ)に格納するデータは図１８のパターンの代わりに図１９のパターンを使用すればよい。

（第３実施形態の変形例２）
記録媒体上に形成される画像の搬送方向の解像度が一回の記録走査で記録可能な搬送方向の解像度より大きいことがある。この場合、複数の走査で分割して記録することによって入力画像と出力画像の搬送方向の解像度を等しくするような記録（インターレース記録）を行うことがある。本発明は、このような記録についても適用することができる。

本変形例は、このような記録を行なう場合について説明する。ここでは、ハーフトーン処理の出力画像の解像度と記録媒体に形成された出力画像の解像度が等しい、リアルＥＤ処理の場合について説明する。

ハーフトーン処理の流れは第３実施形態と同じであるが、駆動情報バッファに格納するデータの部分が異なるので、その部分のみ説明する。

図２０は、第３実施形態の変形例２における補正パターンと記録ヘッドの位置の関係を示す図である。第３実施形態の変形例２における駆動情報バッファＢ’（ｘ，ｙ）に格納するデータは、ブロックパターンＢ(ｘ，ｙ)とインターレース記録で使用する間引きパターンＭ＿２(ｘ，ｙ)の関数で定義する。本変形例におけるインターレース記録とは、走査番号が奇数の場合は記録ヘッドに対応する領域のＹ方向の画像アドレスが奇数のみ記録し、走査番号が偶数の場合は記録ヘッドに対応する領域のＹ方向の画像アドレスが偶数のみ記録する手法である。インターレース記録を行なう場合において、駆動情報バッファＢ’(ｘ，ｙ)に格納するデータは図１８のパターンの代わりに図２０のパターンを使用すればよい。

（その他）
上述した実施形態では、量子化に用いられる入力画像データや、閾値を補正した後に量子化を行うものであった。しかしながら本発明は、量子化に用いられる誤差拡散係数等の画像データの分配率を補正するものであってもよい。

本発明の第１実施形態で用いる画像処理装置と記録制御装置を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態で使用する記録ヘッドの構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態で使用する記録媒体の画像アドレスを示す図である。 各ノズル群の時分割駆動の制御を示す図である。 本発明の第１実施形態で用いる駆動情報に応じて入力画素値を補正する場合のハーフトーン処理の流れを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態で用いる駆動のブロックパターンとノズル位置の関係を示す図である。 本発明の第１実施形態における駆動情報バッファに格納されるデータの例を示す図である。 本発明の第１実施形態のハーフトーン処理で用いた誤差拡散係数を示す図である。 本発明の第１実施形態の変形例１で用いる駆動情報に応じて閾値を補正する場合のハーフトーン処理の流れを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の変形例２で使用する記録ヘッドの構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態で用いる画像処理装置と記録制御装置を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態におけるインデックス処理で使用する出力パターンを示す図である。 本発明の第２実施形態で使用する記録ヘッドの構成例を示す図である。 本発明の第３実施形態で用いる画像処理装置と記録制御装置を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態で用いるマスクパターンとノズル位置の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態で用いる補正パターンとノズル位置の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるブロックパターン、マスクパターン、補正パターンの関係を示す図である。 本発明の第３実施形態における補正パターンと記録ヘッドの位置の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態の変形例１における補正パターンと記録ヘッドの位置の関係を示す図である。 第３実施形態の変形例２における補正パターンと記録ヘッドの位置の関係を示す図である。

符号の説明

１０１ 画像処理装置
１０２ 記録制御装置

Claims (9)

1. インク滴を吐出するための複数のノズルが配列されたノズル列を有する記録ヘッドを用いて記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、
   所定数のノズルをからなるノズル群をブロックとして当該ブロック毎に時分割駆動を行うための駆動手段と、
   多階調の入力画像のデータを前記入力画像の階調よりも少ない階調の画像データに変換する量子化手段と、
   前記時分割駆動で用いるブロックパターンに基づいて求められたデータを用いて、前記量子化に用いられるデータの補正を行うデータ補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記データは、前記入力画像データであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記データ補正手段は、前記ブロックパターンに基づいて決定された特定の画素の多階調の入力信号値を他の画素の多階調の入力信号値よりも大きくするように補正をすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記データは、前記量子化するために用いられる閾値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記データ補正手段は、前記ブロックパターンに基づいて決定された特定の画素の多階調の入力信号値に対する閾値を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記量子化手段は、前記画像データの階調に応じて、信号値が０または２５５の複数の画素で定義された２階調のドット配置パターンにすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記データ補正手段は、前記記録媒体の単位領域に対する記録ヘッドの複数回の走査により記録を行なうためのマスクパターンと、前記ブロックパターンに基づいて決定された補正パターンとにより、前記入力画像データを補正することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
8. 前記データ補正手段は、前記記録媒体に形成すべき画像の解像度が、前記記録ヘッドが一回の走査により記録が可能な解像度より大きい場合、前記記録媒体の単位領域に対する記録ヘッドの複数回の走査に前記画像データを振り分ける間引きパターンと、前記ブロックパターンとに基づき、前記入力画像データの補正をすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
9. 前記データは、前記画像データの分配率であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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