JP2014151595A - 画像処理装置、画像処理方法、画像形成装置およびプログラム - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、画像形成装置およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】入力画像の光沢部を判定し、光沢部に対して光沢差を形成する。
【解決手段】入力画像から高白色レベル点(画素)を探索する(ステップ202)。注目画素の階調値(白色レベル)が225以上であるか否かを判定し(ステップ203)、白色レベルが225以上と判定された画素の分布面積を算出し、入力画像に占める割合が例えば30%以下であるか否かを判定する(ステップ204)。分布面積が30%以下である場合には、白色部周囲との階調差(レベル差)が100以上であるか否かを判定する(ステップ205)。白色部周囲との階調差(レベル差)が100以上である場合には、光沢部と判定する(ステップ206)。
【選択図】図4

Description

本発明は、光沢部を判定する画像処理装置、画像処理方法、画像形成装置およびプログラムに関する。
印刷画像の忠実性は、色味や階調性だけではなく、光沢感(光沢差)の再現も必要である。例えば、立体感を出すためには、陰影の再現だけでなく、光沢の分布によっても立体をイメージできることから、2次元画像上で絵柄に合わせて光沢の分布や光沢差を調整できれば、よりリアルな質感を実現できる。
例えば、特許文献1では、染料インクと顔料インクを併用することにより光沢を制御し、また、特許文献2では、反応液によりインクを凝集させて光沢を制御している。さらに、特許文献3では、ブラック顔料、シアン、マゼンタ、イエロー染料を組合せて、ブラック顔料のインク量により光沢を制御している。
上記した技術では、何れも光沢を制御して光沢感を一定に揃えるという効果が得られるが、光沢差を任意に再現できない。また、入力画像の光沢部を判定していないため、光沢部に対して光沢差を付与して、よりリアルで立体感を持った品質の印刷画像を再現できない。
本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、入力画像の光沢部を判定し、光沢部に対して光沢差を形成する画像処理装置、画像処理方法、画像形成装置およびプログラムを提供することにある。
本発明は、所定画像の光沢部を判定する判定手段と、前記判定された光沢部に対して光沢差を形成する形成手段を備えることを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、入力画像の光沢部を判定することができ、判定された光沢部に対して光沢差を再現することができる。
光沢を制御する例を示す。 画像上の光沢例を示す。 本発明の実施例の画像処理装置の構成を示す。 本発明の光沢判定部の処理フローチャートを示す。 染料インク、光沢低減インク使用量の関係を示す。 光沢部の白色レベルに応じた光沢低減インクの使用例を示す。 ディザ処理、誤差拡散処理による光沢低減インクドットの入れ替え例を示す。 ユーザーインターフェース画面での光沢部の指定方法の例を示す。 光沢を制御して光沢差画像を形成する本発明の制御方法のフローチャートを示す。 本発明の光沢を制御する別のフローチャートを示す。 一般的なインクジェット記録装置(画像形成装置)の構成を示す。
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。
図1は、光沢を制御する例を示す。図1(a)は、光沢紙(光沢記録媒体)1に染料インク(光沢インク)3を付与して光沢を制御し、(b)は光沢紙1に顔料インク(光沢低減インク)4を付与して光沢を制御し、(c)は光沢紙1に顔料インク4を付与し、さらに光沢補助液5を重ねて吐出して光沢を制御する例を示す。(d)は、光沢紙1に染料インク3を付与した状態に対して、顔料インク(光沢低減インク)4を重ね打ちすることで、光沢紙1の表面に顔料インクによる非光沢部を形成して光沢差を制御する。
ところで、光沢があるものと、光沢がないものとの相違は簡単に言えば、物体の表面で光を反射するか、光を吸収(あるいは散乱)するかという点にあり、光沢を持った物体には、光源からの反射像や周囲に置かれた物体の反射像が表面に映っている。逆に、光沢がない物体には、どのような角度で光が当たろうとも、明確な反射像がその表面に映し出されることはない。
本発明では、物体表面に映し出された反射像を基に、光沢を持った物体であるか光沢のない物体であるかを判断し、「染料インク+光沢紙」に対して顔料インク(あるいは光沢性を低減させる何らかの液体でも良い。以降、光沢低減インクと総称する)を併用するか否かを決定する。本発明では、図1(d)の光沢制御を用いて、光沢差(光沢感)を再現する。
図2(a)は、瞳に映った光(いわゆるキャッチライト)を示す。このキャッチライトは、眼球表面にうっすらと張った涙の膜に、照明のような光源からの光が照り返したものである。また、図2(b)に示すように、光沢がある物体でも同様の現象が発生する。図2(c)は、画像上に光沢がない例を示す。
以下、本発明では、被写体に写り込んだ光源の像を、光沢部と定義する。図3は、本発明の実施例の画像処理装置の構成を示す。図1において、101は画像入力部、102は光沢判定部、103は白色レベル判定部、104は光沢低減インク量設定部、105は色変換処理部、106はγ補正部、107はハーフトーン処理部、108は画像出力部である。
図4は、本発明の光沢判定部の処理フローチャートを示す。ステップ201において、入力画像を取得する。ここで入力画像は8ビット階調(0〜255)の画像データであり、0が黒、255が白であるとする。
ステップ202において、入力画像から高白色レベル点(画素)を探索する。ステップ203において、注目画素(各画素)の階調値(白色レベル)が所定値(225)以上であるか否かを判定する。ここでは注目画素のRGB成分の全てが(R、G、B)=(255、255、255)〜(225、225、225)の範囲にあるか否かを判定する。白色レベルが所定値以上と判定された画素(以下、白色部)に、例えばビット1をセットする。
ステップ204において、白色部の分布面積を算出し、入力画像に占める割合が例えば30%以下であるか否かを判定する。光沢画像は、単なる光源反射でしかないので、画像構成上、支配的になる程の面積を占めることは殆どない。
分布面積が30%以下である場合には、ステップ205において、白色部周囲との階調差(レベル差)が100以上であるか否かを判定する。階調値255を完全な白とした場合、(R、G、B)値の差を判定する。すなわち、R、G、Bの何れかで100程度の差があるか否かを(白に近い物体は光沢差が見分け難い)判定する。
白色部周囲(周囲の画素値)との階調差(レベル差)が100以上である場合には、光沢部と判定し(ステップ206)、ステップ203、204、205でNoの場合には、非光沢部と判定する(ステップ207)。
画像上に光沢部が存在しない場合(図2(c))は、光沢のある物体は存在しない、あるいは光沢のある物体があっても、人間には光沢があるようには見えないものとして、光沢低減インクをハイライトからシャドー部まで積極的に使用し、光沢性の低い画像として再現する。
これに対して、光沢部が存在する場合は、光沢のある物体が画像上に存在するため、ハイライトからシャドー部にかけて徐々に染料インクが光沢低減インクに置き換わるように使用することで、あたかも光沢を持った物体の形状に合わせて光沢が変化するように見せることが可能となる(図5(c))。図5(a)は、全面高光沢画像と染料インク使用量の関係を示し、図5(b)は、全面マット(無光沢)画像(+半光沢紙)と光沢低減インク使用量の関係を示し、図5(c)は、光沢差表現画像と染料インク、光沢低減インク使用量の関係を示す。
なお、光沢部も光沢物体の表面状態によって強弱があり、鏡面性が高い程より強烈な反射となって画像上に現れてくる。具体的には、全反射に近い白として画像上に現れる。光沢物体であっても、多少表面の鏡面性が低いと、光沢部の白も淡くなり、元々の物体の表面色が透けて見えてくる。
本発明ではこの点を考慮し、光沢部の白色レベルの段階に応じて、光沢低減インクの使用量を変化させている。光沢部の白色レベルが高い場合、光を反射している物体は相当量の光沢があると考え、光沢部から非光沢部への変化が大きくなるように光沢低減インクを使用する。光沢部の白色レベルが低いと、光を反射している物体の光沢はあまりないと考え、光沢部から非光沢部への変化が小さくなるように光沢低減インクを使用する。
図6(a)は、白色レベルが大(第1の所定値以上)のときの光沢低減インクの使用例を示し、(c)は白色レベルが小(第2の所定値(<第1の所定値)以下)のときの光沢低減インクの使用例を示す。(b)は標準設定の例を示す。(a)では、光沢部と非光沢部における光沢低減インクの使用量の差が大きくなるよう制御し、(c)では、光沢部と非光沢部における光沢低減インクの使用量の差が小さくなるように制御する。
更に、光沢部の白色レベルが低い、あるいは、光沢部が画像上に存在しない場合、「染料インク+光沢紙」で再現される紙白部分(インクが吐出されない部分)の光沢が高すぎて、画像との違和感が生じてしまう場合がある。このような場合、完全な白として入力された画像部に対しても微量に光沢低減インクを吐出することで、紙白部分の光沢を抑えて違和感を低減することが可能である(図6(d))。
また、上記した光沢部は、画像中に一つだけではなく、複数存在する場合もある。そして、各光沢部の白色レベルも異なる場合があるので、各光沢部を含む画像領域(光沢部を取り囲む同系色の領域)毎に、光沢低減インクの使用量を調整するのがよい。
次に、染料インクと光沢低減インクの入れ替え方について説明する。前述した特許文献では開示されていないが、染料インクドットと光沢低減インクドットは、可能な限り分散して配置される方がよい。染料インクドット同士、光沢低減インクドット同士が固まって存在すると、元の画像にない光沢ムラやテクスチャーとして認識されてしまう可能性がある。画像の階調レベルが上がり、ドットを多く形成すると、同種のドットが隣接するが、そのような場合でも可能な限り固まり同士が分散して配置するのがよい。
そこで、本発明では、ハーフトーン処理にFMディザ(Bayer型、ランダム型、BlueNoise型、GreenNoise型等)を使用している場合、ディザマトリクスの閾値の順番を利用して、染料インクから光沢低減インクへの置き換えを行う。
ディザ処理の場合、下位の階調におけるドット配置は、必ず上位の階調のドット配置に内包されているので、光沢低減インクの使用量に応じた下位の階調パターンでドットを入れ替えていけば、染料インクドット/光沢低減インクドットの双方が、最大限分散されて配置されることになる。
図7は、ディザ処理による光沢低減インクドットの入れ替え例を示す。(a)はディザ閾値、(b)は下位階調のドットパターン、(c)は上位階調のドットパターンを示す。上位階調のドットパターンを染料インクのドットで形成するとき(c)、下位階調のドットパターン(b)に対応した染料インクのドットを、光沢低減インクのドットに置き換える。
また、ハーフトーン処理に誤差拡散処理を使用している場合は、誤差拡散処理の仕組み上、固定されたパターンは発生しないため、一度誤差拡散処理によってドットパターンが確定した後、光沢低減インクの使用量から算出される理想のドット間距離(お互いにドット同士が最も離れた時の距離)に基づいて入れ替えを行っても良い。
図7(d)は、誤差拡散処理による光沢低減インクドットの入れ替え例を示す。図7(d)では、誤差拡散処理によって11個の染料インクのドットが形成されている。誤差拡散処理によって形成された各ドット間の距離を算出し、理想の光沢低減インクのドット間距離Lに近い位置関係となるドットを順次、光沢低減インクのドットに置き換えていく(当該階調における単位面積s当たりの光沢低減インクのドット数に至るまで)。図7(d)では、染料インクのドット10から距離Lだけ離れた位置の染料インクのドット11を、光沢低減インクのドットに置き換える。染料インクのドット12は、染料インクのドット10に近すぎるので、光沢低減インクのドットに置き換えない。
図7の方法の他に、ディザ法と同様に固定されたパターンにより選択してもよいし、BlueNoiseの周波数特性に基づいて高周波特性となるドット位置で選択しても良い(つまり、光沢低減インクドットが最大限に分散されて配置されれば良い)。
更に、光沢差の表現だけでなく、前提となる「染料インク+光沢紙」だけで実現できる全面高光沢画像や、「光沢紙+光沢低減インク」の組合せ(前記したように紙白の補正を含む)による全面半光沢画像(あるいは全面無光沢画像)の再現も可能となることから、光沢差を形成するモードだけでなく、どの画像出力モードにするかユーザーが選択できるようにしても良い。
上記したように、入力画像から自動的に光沢部を判定したが、これをユーザーインターフェース上で直接、光沢部を指定させる方法を採るようにしてもよい。図8は、ユーザーインターフェース画面での光沢部の指定方法の一例を示す。例えば、マウスを使ってカーソルで範囲を指定する、スタイラスペンを使って範囲をなぞって指定する、タッチパネルによって指で範囲をなぞって指定する。
図9は、光沢を制御して光沢差画像を形成する、本発明の制御方法のフローチャートを示す。画像入力部101により写真画像を入力する(ステップ301)。次いで、ユーザーは画像入力部101を用いて、光沢処理の記録モードを選択する(ステップ302)。全面高光沢の記録モードを選択するとフラグfgに1がセットされ、光沢差再現の記録モードを選択するとフラグfgに2がセットされ、全面無光沢(または全面半光沢)の記録モードを選択するとフラグfgに3がセットされる。
フラグfgが2であると(ステップ303)、光沢判定部102は入力画像の光沢部を判定する(ステップ304)。光沢部がある場合には(ステップ305でYes)、白色レベル判定部103は、光沢部の白色レベル(階調値)を判定する(ステップ306)。白色レベルが低光沢(≦240)であるか否かを判定し(ステップ307)、白色レベルが低光沢でない場合は(ステップ307でNo)、白色レベルが中光沢(≦250)であるか否かを判定し(ステップ308)、白色レベルが中光沢でない場合は(ステップ308でNo)、光沢低減インク量設定部104は、高光沢用の光沢低減インク量(図6(a))をセットする(ステップ309)。
白色レベルが中光沢である場合は(ステップ308でYes)、光沢低減インク量設定部104は、中光沢用の光沢低減インク量(図6(b))をセットする(ステップ310)。白色レベルが低光沢である場合は(ステップ307でYes)、光沢低減インク量設定部104は、低光沢用の光沢低減インク量(図6(c))をセットする(ステップ311)。
また、光沢部がない場合には(ステップ305でNo)、光沢低減インク量設定部104は、低光沢用の光沢低減インク量(図6(c))をセットする(ステップ311)。フラグfgが3であると(ステップ312でYes)、光沢低減インク量設定部104は、光沢低減インクのみをセットし(ステップ313)、フラグfgが2でも3でもない場合は(ステップ312でno)、光沢低減インク量設定部104は、光沢低減インクを使用しない(ステップ314)。
色変換処理部105は、RGB信号をCMY信号に変換し(ステップ315)、K信号の生成と下色除去を行い(ステップ316)、γ補正部106は出力画像のγ特性を補正し(ステップ317)、ハーフトーン処理部107は、256階調の画像を2値または少値の画像に階調を変換する(ステップ318)。また、階調を変換する際に、高光沢用、中光沢用、低光沢用などに応じて染料インクドットを光沢低減インクドットに入れ替える(ステップ319)。画像出力部108は、本発明により光沢差が再現された写真画像を印刷出力する(ステップ320)。
図10は、本発明の光沢を制御する別のフローチャートを示す。このフローチャートでは、色変換を行う際に、インクドットの入れ替えを行う点が図9と異なる(ステップ309a〜311a)。すなわち、RGBをCMYKに変換するときに、例えばK信号を、白色レベルに応じて染料インク量と光沢低減インク量に割り当てる。
以上説明したように、本発明の画像処理方法は、入力画像の光沢部を判定し、光沢部の白色レベルに応じた光沢低減インクを使用することにより、光沢差(光沢感)を再現している。本発明の画像処理方法は、プリンタドライバのようなソフトウエア処理だけでなく、ASICなどのコントローラーに実装してインクジェット記録装置などの画像形成装置に適用することも可能である。
図11は、本発明が適用される、一般的なインクジェット記録装置(画像形成装置)の構成を示す。制御部500は、本発明の図4、図9の処理方法を実行するCPU501と、CPU501が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、画像データ等を一時格納するRAM503と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ504と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC505とを備えている。
また、記録ヘッドユニット50を構成する各ヘッドモジュールを駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含むヘッド駆動制御部508と、記録ヘッドを駆動するためのヘッドドライバ(ドライバIC)509と、画像形成ユニットを移動させる画像形成ユニット移動モータ510を駆動するための画像形成ユニット移動モータ駆動部511(シリアルプリンタの場合に必要)と、用紙搬送ベルト移動モータ512を駆動するための搬送ベルト移動モータ駆動部513と、吸引ファン44に対する吸引モータ514を駆動する吸引モータ駆動部515と、検知部材71の電極間の電気的特性の変化を検出する液滴吐出状態検出部516と、各種センサからの情報を入力するI/O517を有している。
I/O517にはセンサ情報として、図示しない環境温度や環境湿度を検出する環境センサ、画像形成ユニットに備えた用紙を検知する用紙センサなどの各種センサからの検知信号が入力される。また、制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル518が接続されている。制御部500は、パーソナルコンピュータ(PC)等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ等をケーブルやネットを介してホストI/F506で受信する。CPU501は、ホストI/F506に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC505にてデータの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部508に画像データを転送する。
なお、画像出力するための印刷データのビットマップデータ(印刷ラスタデータ)への変換は、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開し、印刷データのビットマップデータ(印刷ラスタデータ)を作成した上で、印刷ラスタデータをこの装置に転送する。
ヘッド駆動制御部508は、印刷ラスタデータを受け取ると、ドットパターンデータ(印刷ラスタデータ)を、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ509にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ509に送出する。
ヘッド駆動制御部508は、駆動波形(駆動信号)のパターンデータを格納したROMと、ROMから読出される駆動波形のデータをD/A変換するD/A変換器を含む波形生成回路、アンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。
また、ヘッドドライバ509は、ヘッド駆動制御部508からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部508からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)と、レベルシフタでオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ手段)等を含み、アナログスイッチアレイのオン/オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的にヘッドユニットのアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動し、画像データを印刷してドットパターンを形成する。
101 画像入力部
102 光沢判定部
103 白色レベル判定部
104 光沢低減インク量設定部
105 色変換処理部
106 γ補正部
107 ハーフトーン処理部
108 画像出力部
特許4178002号公報 特開2007−301858号公報 特許4484505号公報

Claims (17)

  1. 所定画像の光沢部を判定する判定手段と、前記判定された光沢部に対して光沢差を形成する形成手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記判定手段は、前記所定画像における階調値に基づいて光沢部であるか非光沢部であるかを判定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. 前記判定手段は、前記所定画像における所定階調値が占める面積に基づいて光沢部であるか非光沢部であるかを判定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  4. 前記判定手段は、前記所定画像における階調値差に基づいて光沢部であるか非光沢部であるかを判定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  5. 前記判定手段は、前記所定画像の各画素の階調値が所定値以上であり、前記階調値が所定値以上の画素(以下、白色部)の面積が前記所定画像に占める割合が所定値以下であり、前記白色部の階調値と、周囲の階調値との差が所定値以上である前記白色部を、前記光沢部として判定することを特徴とする請求項2、3または4記載の画像処理装置。
  6. 前記形成手段は、光沢記録媒体に光沢インクを付与して高光沢画像を形成し、光沢を低減する光沢低減インクを前記高光沢画像上に付与することにより光沢差を形成し、前記光沢部に応じて前記光沢低減インクの使用量を制御することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  7. 前記形成手段は、前記光沢部の白色レベルに応じて前記光沢低減インクの使用量を制御することを特徴とする請求項1または6記載の画像処理装置。
  8. 前記形成手段は、前記光沢部の白色レベルが第1の所定値以上のとき、光沢部と非光沢部における光沢低減インクの使用量の差が大きくなるよう制御し、前記白色レベルが第2の所定値(<第1の所定値)以下のとき、光沢部と非光沢部における光沢低減インクの使用量の差が小さくなるように制御することを特徴とする請求項7記載の画像処理装置。
  9. 前記形成手段は、前記所定画像に前記光沢部が存在しない場合、前記所定画像における白色部分に対して、所定量の光沢低減インクを使用することを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
  10. 前記形成手段は、前記所定画像をハーフトーン処理する際に、前記光沢低減インクの使用量に応じて、光沢インクと光沢低減インクの置き換えを行うことを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
  11. 前記ハーフトーン処理がディザ処理の場合、上位階調のドットパターンを光沢インクのドットで形成するとき、下位階調のドットパターンに対応した光沢インクのドットを、光沢低減インクのドットに置き換えることを特徴とする請求項10記載の画像処理装置。
  12. 前記ハーフトーン処理が誤差拡散処理の場合、誤差拡散処理によって形成された光沢インクの各ドット間の距離が所定の距離にあるドットを、光沢低減インクのドットに置き換えることを特徴とする請求項10記載の画像処理装置。
  13. 光沢インクと高光沢記録媒体と光沢低減インクにより光沢差画像を形成する記録モードと、光沢インクと高光沢記録媒体により全面高光沢画像を形成する記録モードと、半光沢記録媒体と光沢低減インクにより全面半光沢または全面無光沢画像を形成する記録モードを備え、前記何れかの記録モードを指定する指定手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  14. 前記所定画像は、写真画像であることを特徴とする請求項1乃至5、9、10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  15. 所定画像の光沢部を判定する判定工程と、前記判定された光沢部に対して光沢差を形成する形成工程を備えることを特徴とする画像処理方法。
  16. 所定画像の光沢部を判定する判定手段と、光沢記録媒体に光沢インクを付与して高光沢画像を形成し、光沢を低減する光沢低減インクを前記高光沢画像上に付与することにより光沢差を形成する形成手段を備え、前記形成手段は、前記判定された光沢部に応じて前記光沢低減インクの使用量を制御することを特徴とする画像形成装置。
  17. 請求項15記載の画像処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
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