JP4378077B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理方法、画像処理装置、及びコンピュータプログラムに関し、特に、多値画像データを画像処理し、例えば、インクジェット記録装置を用いて記録を行なうための画像処理方法、画像処理装置、及びコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画素毎に複数の階調を有する多値画像データを、例えば、インクジェット記録装置のようなオン又はオフの２値記録のみ可能な記録装置によって記録するために、２値画像データに変換する方法として、濃度パターン法や誤差拡散法が知られている。
【０００３】
濃度パターン法は、多値画像の１画素を複数の２値画素から構成される画素ブロックに対応させ、各画素ブロック内のオン、オフ画素数の増減により階調再現を行なうものである。しかしながら、濃度パターン法では、画素ブロックのサイズが小さいと表現可能な階調数が少なく、なめらかな階調再現が困難であり、逆に、多くの階調数を得るために画素ブロックのサイズを大きくすると画像の解像度の低下につながるという欠点がある。
【０００４】
誤差拡散法は多値画像データが表現する各画素に対して得られる２値画像データが表現する画素も１画素である２値化方法である。誤差拡散法では、２値化のための判定値と多値画像データの画素値との比較を行ない、出力のオンオフを決定すると同時に、その判定値と注目画素値の差（以下、誤差と呼ぶ）を計算し、その誤差を周辺の画素に伝播させるものである。誤差拡散法では、画像の濃度は保存される。
【０００５】
誤差拡散法では、２値化の際に発生した誤差を拡散することで、優れた階調再現を得ることができ、高画質な２値化画像が得られる。しかしながら、多値画像データ１画素に対して２値画像データ１画素を対応させて拡散処理等をするため２値化処理に多くの時間が必要であるという欠点がある。
【０００６】
そこで従来より、より滑らかな中間調の画像をより短い処理時間で得るために、マトリックスサイズの小さな濃度パターン法に誤差拡散法を組み合わせた方法（以下、インデックス法と呼ぶ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０９−０８３７９４号公報。
【０００８】
ここで、インデックス法について、解像度が６００×６００ｄｐｉの多値画像データを入力し、出力画像の解像度が１２００×１２００ｄｐｉとなるインクジェット記録装置を例に説明する。
【０００９】
図８は、インデックス法の処理の流れを示す図である。
【００１０】
図８によれば、解像度６００×６００ｄｐｉの多値画像データが５値化処理部１０１に入力されて多値誤差拡散法により量子化され５値インデックスデータが出力される。次に、解像度６００×６００ｄｐｉの５値インデックスデータはインデックスパターン出力部１０２において変換されて解像度１２００×１２００ｄｐｉの２値データとなり、これがインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１０３に転送されて出力される。
【００１１】
次に、５値化処理について、図９〜図１０を参照して説明する。
【００１２】
図９は閾値判定について示す図である。
【００１３】
ここで、入力多値画像データは１画素８ビットのデータとし、各画素について階調値０から２５５の２５６階調を表現できるデータとする。
【００１４】
そして、図９に示すように、５値化のための量子化閾値は“３２”、“９６”、“１６０”、“２２４”とし、５値化によって得られる出力階調値は、“０”、“６４”、“１２８”、“１９２”、“２５５”とし、これらの出力階調値にそれぞれ対応して５値インデックスデータ“０”、“１”、“２”、“３”、“４”を出力する。
【００１５】
従って、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が０≦Ｌ≦３２のとき、出力階調値は“０”、５値インデックスデータは“０”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が３３≦Ｌ≦９６のとき、出力階調値は“６４”、５値インデックスデータは“１”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が９７≦Ｌ≦１６０のとき、出力階調値は“１２８”、５値インデックスデータは“２”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が１６１≦Ｌ≦２２４のとき、出力階調値は“１９２”、５値インデックスデータは“３”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が２２５≦Ｌ≦２５５のとき、出力階調値は“２５５”、５値インデックスデータは“４”である。
【００１６】
そして、それぞれの場合において、出力階調値と入力階調値の差を誤差として周辺画素に拡散する。
【００１７】
図１０は誤差拡散について示す図である。
【００１８】
図１０（ａ）は矢印Ａで示すようにラスターの左から右方向に量子化する場合のものである。
【００１９】
図１０（ａ）において、３０１ａは量子化する注目画素である。３０２ａ、３０３ａ、３０４ａ、３０５ａは、注目画素３０１ａを量子化した際に生じた誤差を分配する画素であり、ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４は、その誤差を分配する正規化された割合を表している。従って、ｅ１＋ｅ２＋ｅ３＋ｅ４＝１である。
【００２０】
図１０（ｂ）は矢印Ｂで示すようにラスターの右から左方向に量子化する場合のものである。
【００２１】
同様に、図１０（ｂ）において、３０１ｂは量子化する注目画素であり、３０２ｂ、３０３ｂ、３０４ｂ、３０５ｂは注目画素３０１ｂを量子化した際に生じた誤差を分配する画素である。
【００２２】
次に、５値インデックスデータからインデックスパターンへの変換について図１１を用いて説明する。
【００２３】
図１１は、５値インデックスデータ“０”から“４”までに対応するインデックスパターンを示す図である。
【００２４】
図１１に示されているように、５値インデックスデータの値に応じて、インデックスパターンへ変換する。この際、インデックスパターンが複数ある、即ち、５値インデックスデータが“１”、“２”、“３”の場合は、これら複数のパターンの中からランダムに選択して変換するか、あるいは、それぞれの５値インデックスデータの値に対応するパターン全てもしくはその一部を、順番に繰り返し選択して変換する。
【００２５】
以上説明したようにインデックス法では、解像度が低下することなく、また、多値データ１画素を２値データ１画素に対応させた誤差拡散法よりも処理時間を短縮して、６００×６００ｄｐｉの多値画像データを１２００×１２００ｄｐｉの２値データに変換することができる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例のインデックス法では以下のような問題があった。
【００２７】
即ち、記録ヘッドの記録素子の状態に関係なく２値化処理を行なうため、せっかく濃度を保存して処理しても、記録ヘッドに記録不可能状態の記録素子が存在する場合、記録媒体に形成された画像の濃度は保存されない。
【００２８】
インクジェット記録装置の場合であれば、記録ヘッドに不吐ノズルが存在すると、その不吐ノズルに供給されるデータは記録媒体に記録されないことになる。この場合、せっかく２値化処理の段階では保存されていた濃度も、記録媒体に実際に形成された画像では濃度が保存されず、また、不吐ノズルのせいで記録媒体に形成された画像には白スジが発生し、画像品位を低下させてしまう。
【００２９】
本発明は上記従来例とのその問題点に鑑みてなされたものであり、記録ヘッドにたとえ記録不可能状態の記録素子が存在しても、高品位の画像記録を行なうことができる画像処理方法、画像処理装置、及びコンピュータプログラムを提供することを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の画像処理方法は以下の工程からなる。
【００３１】
上記課題を解決するために、本発明は、インクを吐出するための複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて濃度パターンに従って注目画素の記録を行うために、当該注目画素の多値画像データを前記濃度パターンに変換する処理を行うための画像処理装置であって、前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により量子化する量子化手段と、前記量子化手段により量子化された量子化データを、前記注目画素に吐出すべきインクの数に対応した濃度パターンに変換する変換手段とを有し、（Ａ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれない場合、前記量子化手段は前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法によりＮ−１個（Ｎ≧２）の閾値を用いてＮ値に量子化し、前記変換手段は前記Ｎ値の量子化データをＮ階調の濃度パターンに変換し、（Ｂ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれる場合、前記量子化手段は前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により前記Ｎ−１個の閾値のうちの低階調側のＭ−１個（１≦Ｍ＜Ｎ）の閾値を用いてＭ値に量子化し、前記変換手段は前記Ｍ値の量子化データを前記吐出不良ノズルを用いずに記録可能なＭ階調の濃度パターンに変換することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、上記画像処理方法における各工程をコンピュータによって実行するために、コンピュータが実行可能なコードによって記述されたプログラムの形態であっても良い。
【００３３】
さらに、そのプログラムは、コンピュータが読み取り可能であるように、コンピュータ可読の記憶媒体に格納するように備えられても良い。
【００３４】
このようにして、プログラムや記憶媒体の形で本発明を実現することも可能である。
【００３５】
またさらに、本発明は、上記画像処理方法を実行できる画像処理装置の形態であっても良い。
【００３６】
即ち、本発明は、多値画像データに擬似中間調処理を施し、記録ヘッドを用いる記録を行なうために複数画素の２値画像データから成る濃度パターンに変換して出力する画像処理装置であって、多値画像データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力される多値画像データの注目画素を記録するために用いる前記記録ヘッドの複数の記録素子の状態を調べる調査手段と、前記調査手段による調査結果に従って、量子化数を制限するように前記注目画素の多値画像データを量子化する量子化手段と、前記量子化手段による量子化によって発生した誤差を後続する画素に拡散する誤差拡散手段と、前記量子化手段によって量子化された量子化データを前記調査手段による調査結果に従って濃度パターンに変換する変換手段と、前記変換手段によって得られた濃度パターンの２値画像データを出力する出力手段とを有することを特徴とするものである。
【００３７】
またさらに、本発明は以上の構成の画像処理装置を組み込んだ記録装置の形態でも良い。
【００３８】
以上の構成により本発明は、多値画像データに擬似中間調処理を施し、記録ヘッドを用いる記録を行なうために複数画素の２値画像データから成る濃度パターンに変換して出力する際に、入力多値画像データの注目画素を記録するために用いる記録ヘッドの複数の記録素子の状態を調べ、その調査結果に従って、量子化数を制限するように注目画素の多値画像データを量子化し、その量子化によって発生した誤差を後続する画素に拡散する一方、その量子化データを前記調査結果に従って濃度パターンに変換し、その得られた濃度パターンの２値画像データを出力する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
さて、以上説明したような画像処理装置では、記録ヘッドの複数の記録素子の状態を調べるために前記状態を格納した記憶手段を備えると良い。
【００４０】
また、量子化データを前記調査手段による調査結果に従って濃度パターンに変換する際には、量子化数を考慮した複数の濃度パターンを予め格納したメモリを備えると良い。
【００４１】
例えば、量子化数が５である場合には、５値の各々の値に対応した複数の濃度パターンを第１のメモリに格納し、量子化数が３である場合には、３値の各々の値に対応した複数の濃度パターンを第２のメモリに格納しておき、これら第１、第２のメモリから量子化データに対応した濃度パターンを選択する選択手段をさらに備えると良い。
【００４２】
また、入力される多値画像データが表現する画像の解像度を第１の解像度としたときに、出力される２値画像データが表現する画像の解像度である第２の解像度は第１の解像度の整数倍であると良い。
【００４３】
さらに、以上のような構成の画像処理装置を組み込んだ記録装置には、インクジェット方式に従って記録を行なう記録ヘッドを備えていることが望ましく、前記インクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出するために、インクに与える熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えていることが好ましい。
【００４４】
そのような記録装置には、外部のホスト装置から画像データを入力するインタフェースを備えるとともに、インクジェット記録ヘッドの複数の記録素子の状態を検出する手段を備えていることが望ましく、その検出結果は画像処理装置の記憶手段の情報を更新するために用いられる。
【００４５】
以下添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について、さらに具体的かつ詳細に説明する。
【００４６】
なお、以下に説明する実施形態では、インクジェット方式に従う記録ヘッドを用いた記録装置を例に挙げて説明する。
【００４７】
なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。
【００４８】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。
【００４９】
さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。
【００５０】
またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。
【００５１】
＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１は本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置１の構成の概要を示す外観斜視図である。
【００５２】
図１に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置という）は、インクジェット方式に従ってインクを吐出して記録を行なう記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２にキャリッジモータＭ１によって発生する駆動力を伝達機構４より伝え、キャリッジ２を矢印Ａ方向に往復移動させるとともに、例えば、記録紙などの記録媒体Ｐを給紙機構５を介して給紙し、記録位置まで搬送し、その記録位置において記録ヘッド３から記録媒体Ｐにインクを吐出することで記録を行なう。
【００５３】
また、記録ヘッド３の状態を良好に維持するためにキャリッジ２を回復装置１０の位置まで移動させ、間欠的に記録ヘッド３の吐出回復処理を行う。
【００５４】
記録装置１のキャリッジ２には記録ヘッド３を搭載するのみならず、記録ヘッド３に供給するインクを貯留するインクカートリッジ６を装着する。インクカートリッジ６はキャリッジ２に対して着脱自在になっている。
【００５５】
図１に示した記録装置１はカラー記録が可能で、そのためにキャリッジ２にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインクを夫々、収容した４つのインクカートリッジを搭載している。これら４つのインクカートリッジは夫々独立に着脱可能である。
【００５６】
さて、キャリッジ２と記録ヘッド３とは、両部材の接合面が適正に接触されて所要の電気的接続を達成維持できるようになっている。記録ヘッド３は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを選択的に吐出して記録する。特に、この実施形態の記録ヘッド３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方式を採用し、熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備え、その電気熱変換体に印加される電気エネルギーが熱エネルギーへと変換され、その熱エネルギーをインクに与えること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る。この電気熱変換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加することによって対応する吐出口からインクを吐出する。
【００５７】
図１に示されているように、キャリッジ２はキャリッジモータＭ１の駆動力を伝達する伝達機構４の駆動ベルト７の一部に連結されており、ガイドシャフト１３に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されるようになっている。従って、キャリッジ２は、キャリッジモータＭ１の正転及び逆転によってガイドシャフト１３に沿って往復移動する。また、キャリッジ２の移動方向（矢印Ａ方向）に沿ってキャリッジ２の絶対位置を示すためのスケール８が備えられている。この実施形態では、スケール８は透明なＰＥＴフィルムに必要なピッチで黒色のバーを印刷したものを用いており、その一方はシャーシ９に固着され、他方は板バネ（不図示）で支持されている。
【００５８】
また、記録装置１には、記録ヘッド３の吐出口（不図示）が形成された吐出口面に対向してプラテン（不図示）が設けられており、キャリッジモータＭ１の駆動力によって記録ヘッド３を搭載したキャリッジ２が往復移動されると同時に、記録ヘッド３に記録信号を与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。
【００５９】
さらに、図１において、１４は記録媒体Ｐを搬送するために搬送モータＭ２によって駆動される搬送ローラ、１５はバネ（不図示）により記録媒体Ｐを搬送ローラ１４に当接するピンチローラ、１６はピンチローラ１５を回転自在に支持するピンチローラホルダ、１７は搬送ローラ１４の一端に固着された搬送ローラギアである。そして、搬送ローラギア１７に中間ギア（不図示）を介して伝達された搬送モータＭ２の回転により、搬送ローラ１４が駆動される。
【００６０】
またさらに、２０は記録ヘッド３によって画像が形成された記録媒体Ｐを記録装置外ヘ排出するための排出ローラであり、搬送モータＭ２の回転が伝達されることで駆動されるようになっている。なお、排出ローラ２０は記録媒体Ｐをバネ（不図示）により圧接する拍車ローラ（不図示）により当接する。２２は拍車ローラを回転自在に支持する拍車ホルダである。
【００６１】
またさらに、記録装置１には、図１に示されているように、記録ヘッド３を搭載するキャリッジ２の記録動作のための往復運動の範囲外（記録領域外）の所望位置（例えば、ホームポジションに対応する位置）に、記録ヘッド３の吐出不良を回復するための回復装置１０が配設されている。
【００６２】
回復装置１０は、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピングするキャッピング機構１１と記録ヘッド３の吐出口面をクリーニングするワイピング機構１２を備えており、キャッピング機構１１による吐出口面のキャッピングに連動して回復装置内の吸引手段（吸引ポンプ等）により吐出口からインクを強制的に排出させ、それによって、記録ヘッド３のインク流路内の粘度の増したインクや気泡等を除去するなどの吐出回復処理を行う。
【００６３】
また、非記録動作時等には、記録ヘッド３の吐出口面をキャッピング機構１１によるキャッピングすることによって、記録ヘッド３を保護するとともにインクの蒸発や乾燥を防止することができる。一方、ワイピング機構１２はキャッピング機構１１の近傍に配され、記録ヘッド３の吐出口面に付着したインク液滴を拭き取るようになっている。
【００６４】
これらキャッピング機構１１及びワイピング機構１２により、記録ヘッド３のインク吐出状態を正常に保つことが可能となっている。
【００６５】
＜インクジェット記録装置の制御構成（図２）＞
図２は図１に示した記録装置の制御構成を示すブロック図である。
【００６６】
図２に示すように、コントローラ６００は、ＭＰＵ６０１、後述する制御シーケンスに対応したプログラム、所要のテーブル、その他の固定データを格納したＲＯＭ６０２、キャリッジモータＭ１の制御、搬送モータＭ２の制御、及び、記録ヘッド３の制御のための制御信号を生成する特殊用途集積回路（ＡＳＩＣ）６０３、画像データの展開領域やプログラム実行のための作業用領域等を設けたＲＡＭ６０４、ＭＰＵ６０１、ＡＳＩＣ６０３、ＲＡＭ６０４を相互に接続してデータの授受を行うシステムバス６０５、以下に説明するセンサ群からのアナログ信号を入力してＡ／Ｄ変換し、デジタル信号をＭＰＵ６０１に供給するＡ／Ｄ変換器６０６、多値画像データをインデックス法によって２値画像データに変換する画像処理プロセッサ６０７などで構成される。
【００６７】
また、図２において、６１０は画像データの供給源となるコンピュータ（或いは、画像読取り用のリーダやデジタルカメラなど）でありホスト装置と総称される。ホスト装置６１０と記録装置１との間ではインタフェース（Ｉ／Ｆ）６１１を介して画像データ、コマンド、ステータス信号等を送受信する。
【００６８】
さらに、６２０はスイッチ群であり、電源スイッチ６２１、プリント開始を指令するためのプリントスイッチ６２２、及び記録ヘッド３のインク吐出性能を良好な状態に維持するための処理（回復処理）の起動を指示するための回復スイッチ６２３など、操作者による指令入力を受けるためのスイッチから構成される。６３０はホームポジションｈを検出するためのフォトカプラなどの位置センサ６３１、環境温度を検出するために記録装置の適宜の箇所に設けられた温度センサ６３２等から構成される装置状態を検出するためのセンサ群である。
【００６９】
さらに、６４０はキャリッジ２を矢印Ａ方向に往復走査させるためのキャリッジモータＭ１を駆動させるキャリッジモータドライバ、６４２は記録媒体Ｐを搬送するための搬送モータＭ２を駆動させる搬送モータドライバである。
【００７０】
以上のような構成で、記録装置本体はホスト装置６１０からインタフェース６１１を介して転送された多値画像データをＲＡＭ６０２に展開する。その多値画像データは各色成分毎に画像処理プロセッサ６０７により２値画像データに変換され、その２値画像データはＲＡＭ６０２の別の領域に確保される。
【００７１】
この別の領域は記録走査において記録ヘッド３に記録データを転送するために参照されるＲＡＭ６０２上の２次元の矩形領域として確保される記憶領域（プリントバッファ）であり、その横サイズを主走査方向の記録可能領域分の画素数Ｖｐに対応したもの、その縦サイズを記録ヘッドの１回の記録走査で記録される副走査方向の画素数に対応したものとして構成されている。
【００７２】
ＡＳＩＣ６０３は、記録ヘッド３による記録走査の際に、ＲＡＭ６０２の記憶領域に直接アクセスしながら記録ヘッドに対して記録素子（吐出ヒータ）の駆動データ（ＤＡＴＡ）を転送する。
【００７３】
次に以上の構成の記録装置における画像処理について説明する。
【００７４】
ここでは、画像処理の対象となる画像データの色成分を特定せずに説明するが画像データがカラー画像データである場合には、各色成分データごとに以下に示す処理が実行されることは言うまでもなく、白黒画像データである場合にはブラック成分のみの画像データが処理される。
【００７５】
図３は画像処理プロセッサ６０７の機能構成を示す図である。
【００７６】
図３において、５０１は記録ヘッドの記録素子が記録可能状態にあるか、記録不可能状態にあるかを記憶する記録素子状態記憶部、５０２は多値画像データを入力する端子、５０３は誤差加算部、５０４は閾値判定部、５０５は誤差拡散部、５０６は誤差記憶部、５０７はパターン出力部、５０８は２値化された画像データを出力する端子である。
【００７７】
以上の構成において、端子５０２からラスタライズされた多値画像データが入力される。ここでは、多値画像データは各色成分について１画素８ビット、即ち、画素値が０〜２５５であり２５６の階調を表現できるデータとする。
【００７８】
誤差加算部５０３では、現在処理対象となる注目画素の前画素までに拡散された誤差値と現在入力された多値画像データの画素値とが加算される。そして、閾値判定部５０４では、誤差加算部５０３で加算されたデータと複数の閾値との比較を行ない、量子化されたデータと、量子化の際に生じた誤差を出力する。その際、記録素子状態記憶部５０１を参照する。閾値判定部５０４の処理についての詳細は後述する。
【００７９】
閾値判定部５０４から出力された誤差は、誤差拡散部５０５において所定の誤差拡散マトリックスに従って周辺画素に拡散され、加算する対象画素毎に誤差記憶部５０６に格納される。
【００８０】
パターン出力部５０７は、閾値判定部５０４から出力された量子化されたデータをインデックスパターンに変換する。その際、記録素子状態記憶部５０１を参照する。パターン出力部５０７の処理についての詳細は後述する。
【００８１】
そして、出力端子５０８より２値化されたデータが出力される。
【００８２】
図４は入力多値画像データの画素と出力２値画像データの画素と記録ヘッドのインク吐出ノズルとの関係を示す図である。
【００８３】
この実施形態では、入力多値画像データの解像度を６００×６００ｄｐｉ、出力２値画像データの解像度を１２００×１２００ｄｐｉとしている。従って、図４に示すように入力多値画像データの１画素が出力２値画像データの２×２の４画素に対応する。
【００８４】
図４において、８０１、８０２はインク吐出ノズル（以下、ノズルという）、８１０は多値データの１画素（６００×６００ｄｐｉ）、８１１、８１２、８１３、８１４は２値データの１画素（１２００×１２００ｄｐｉ）を表しており、これら２値データの４画素が多値データの１画素８１０に対応する。そして、２値データの画素８１１、８１２はノズル８０１を用いて記録し、２値データの画素８１３、８１４はノズル８０２を用いて記録する。
【００８５】
ここで、閾値判定部５０４の処理の詳細について説明する。
【００８６】
例えば、図４において、ノズル８０１、８０２の両方が記録可能な状態であれば、２値データの画素８１１〜８１４の画素値をオン、オフさせることにより、５階調での記録が可能である。
【００８７】
従って、従来例の図９に示されているように、５値化の処理を行なう。
【００８８】
即ち、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が０≦Ｌ≦３２のとき、出力階調値は“０”、５値インデックスデータは“０”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が３３≦Ｌ≦９６のとき、出力階調値は“６４”、５値インデックスデータは“１”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が９７≦Ｌ≦１６０のとき、出力階調値は“１２８”、５値インデックスデータは“２”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が１６１≦Ｌ≦２２４のとき、出力階調値は“１９２”、５値インデックスデータは“３”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が２２５≦Ｌ≦２５５のとき、出力階調値は“２５５”、５値インデックスデータは“４”である。
【００８９】
そして、それぞれの場合において、出力階調値と入力階調値の差を誤差として周辺画素に拡散する。
【００９０】
しかしながら、一方のノズル、例えば、ノズル８０１が吐出不良ノズルである場合、画素８１１、８１２に記録を行なうことができないため、多値データ８１０に対応させて３階調の記録しかできない。
【００９１】
そこで、閾値判定部５０４では多値画像データを多値誤差拡散法にて５値化する際、記録素子状態記憶部５０１を参照し、処理している注目画素を記録する記録素子の状態を調べ、２つのノズルの内１つが記録不可能状態である場合には、５値化処理の出力を０〜２の３階調に制限する。言い換えると、実際には３値化処理を行なう。
【００９２】
図５は閾値判定部５０４が実行する入力多値画像データを３値化する処理を示す図である。
【００９３】
図５によれば、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が０≦Ｌ≦３２のとき、出力階調値は“０”、５値インデックスデータは“０”である。同様に、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が３３≦Ｌ≦９６のとき、出力階調値は“６４”、５値インデックスデータは“１”である。そして、入力多値画像データの階調値（Ｌ）が９７≦Ｌ≦２５５のときは、すべて、出力階調値“１２８”、５値インデックスデータ“２”とする。そして、それぞれの場合において、出力階調値と入力階調値の差を誤差として周辺画素に拡散する。
【００９４】
さらに、処理している注目画素を記録する２つのノズル両方が、記録不可能状態の場合には、全く記録することができないため、５値インデックスデータを“０”とし、入力多値画像データの画素値を全て誤差として周辺画素へ拡散する。
【００９５】
なお、記録素子状態記憶部５０１に格納される情報はＭＰＵ６０１から提供され、ＭＰＵ６０１が定期的に実行する吐出不良ノズルの検出処理の結果がフィードバックされて適宜、その情報が最新の記録ヘッドのノズル状態を反映するように更新される。また、吐出不良ノズルの検出処理は公知であるので、ここで、その詳細については説明しないが、吐出不良ノズルの検出方法としては、例えば、（１）記録ヘッドからインク吐出して記録媒体Ｐに所定のドットパターンを形成し、この形成されたドットパターンを読取センサにて読み取ることで吐出不良ノズルの検出する方法や、（２）発行素子と受光素子を記録装置に設け、その発光素子から出た光ビームの中にノズルからインク滴を吐出し、その光ビームを受ける受光素子の出力変化から吐出不良ノズルを検出する方法がある。
【００９６】
次に、パターン出力部５０７の処理の詳細について説明する。
【００９７】
パターン出力部５０７では閾値判定部５０４から出力された量子化データである５値インデックスデータを入力してインデックスパターンに変換する際には、記録素子状態記憶部５０１にアクセスし、処理している注目画素を記録する記録素子が記録可能状態か記録不可能状態かを示す情報を読み込んでから、その変換を行なう。
【００９８】
処理している注目画素を記録する２つのノズル両方が、記録可能状態の場合には、５値インデックスデータそれぞれに対して、従来例で説明した図１１に示したようなインデックスパターンが存在する。この場合には、図１１に示したインデックスパターンの全部もしくは一部を、パターン出力部５０７に備えられたパターンメモリ５０７ａに格納しておき、入力５値インデックスデータに対応するインデックスパターンをパターンメモリ５０７ａから、順番にもしくはランダムに読み込んでパターンに変換し２値データを出力する。
【００９９】
これに対して、処理している注目画素を記録する２つのノズルの内１つが記録不可能状態の場合には、記録媒体への記録が可能なインデックスパターンは限定される。この場合、ノズルの状態に応じて記録可能なインデックスパターンを格納したパターンメモリ５０７ｂ、５０７ｃから３値インデックスデータに対応したインデックスパターンを読み込んで変換を行なう。
【０１００】
図６は記録に必要な２つのノズルの内１つが不良吐出ノズルである場合に出力されるインデックスパターンの例を示す図である。
【０１０１】
図６（ａ）において、８０１ａ、８０２ａはインク吐出ノズル、８１１ａ、８１２ａ、８１３ａ、８１４ａは２値データの１画素（１２００×１２００ｄｐｉ）であり、これら２値データの４画素が多値データの１画素（６００×６００ｄｐｉ）に対応する。
【０１０２】
さて、ノズル８０２ａが吐出不良ノズルである場合、画素８１３ａ、８１４ａには記録することができない。従って、ノズル８０１ａ、８０２ａを用いて記録できるパターンは図６（ａ）に示した４つのパターンになる。このパターンを格納しているパターンメモリ５０７ｂから、５値インデックスデータ（実際には３値インデックスデータとなる）に対応したパターンを、順番にもしくはランダムに読み込んで変換し２値データを出力する。
【０１０３】
同様に図６（ｂ）において、８０１ｂ、８０２ｂはインク吐出ノズル、８１１ｂ、８１２ｂ、８１３ｂ、８１４ｂは２値データの１画素（１２００×１２００ｄｐｉ）である。ノズル８０１ｂが吐出不良ノズルである場合には、ノズル８０１ｂ、８０２ｂを用いて記録できるパターンは図６（ｂ）に示したものであり、これらを格納したパターンメモリ５０７ｃからインデックスパターンを読み込んで５値インデックスデータ（実際には３値インデックスデータとなる）を２値データに変換して出力する。
【０１０４】
なお、処理している注目画素を記録する２つのノズル両方が記録不可能状態の場合には、入力される５値インデックスデータは必ず“０”であるので、パターンメモリから読み込むことなく４画素全て“０”の２値データを出力する。
【０１０５】
以上述べたように処理された２値画像データがＲＡＭ６０４に出力され、このデータが記録ヘッド３へと転送され記録媒体への画像形成が行なわれる。
【０１０６】
図７は閾値判定部５０４とパターン出力部５０７とが実行する処理を示したフローチャートである。
【０１０７】
まず、ステップＳ２０５では注目画素の多値画像データを入力し、次のステップＳ２１０では記録素子状態記憶部５０１からその注目画素を記録する２つのノズルの状態を示す情報を入力し、さらにステップＳ２１５では、それら２つのノズルの状態がどのようなものであるかを調べる。
【０１０８】
ここで、２つのノズルの状態とも良好であれば、処理はステップＳ２２０に進み、注目画素の多値画像データの画素値を５値化処理して５値のインデックスデータを出力する。さらに、ステップＳ２３０ではパターンメモリ５０７ａにアクセスして５値のインデックスデータに対応するインデックスパターンを読込み、そのパターンに対応する２値データを出力する。その後、処理はステップＳ２６０に進む。
【０１０９】
一方、２つのノズルの内１つが吐出不良であれば、処理はステップＳ２４０に進み、注目画素の多値画像データの画素値を３値化処理して３値のインデックスデータを出力する。さらに、ステップＳ２４５ではパターンメモリ５０７ｂ或いは５０７ｃにアクセスして３値のインデックスデータに対応するインデックスパターンを読込み、そのパターンに対応する２値データを出力する。その後、処理はステップＳ２６０に進む。
【０１１０】
なお、ステップＳ２４５において、注目画素を記録する２つのノズルの内、これらが左右に並んでいるとしたとき、右側のノズルが吐出不良であれば、パターンメモリ５０７ｂにアクセスして図６（ａ）に示すようなインデックスパターンを出力し、左側のノズルが吐出不良であれば、パターンメモリ５０７ｃにアクセスして図６（ｂ）に示すようなインデックスパターンを出力する。
【０１１１】
さらに、２つのノズルの両方ともに吐出不良であれば、処理はステップＳ２５０に進み、インデックスデータとして“０”を出力し、さらにステップＳ２５５では全ての値が“０”である２値データを出力する。その後、処理はステップＳ２６０に進む。
【０１１２】
最後に、ステップＳ２６０では全て画素についての画像処理が終了したかどうかを調べ、処理未終了であれば、処理はステップＳ２０５に進み、画像処理終了と判断されたなら処理を終了する。
【０１１３】
なお、以上の構成では、図３に示すような機能構成をもった画像処理プロセッサを用いて多値画像データを２値データに変換したが、この画像処理プロセッサは機能各部が専用回路で構成されたプロセッサを用いても良いし、図７に示すような処理を行なうプログラムを実行するプロセッサを用いても良い。その場合にはそのプログラムは画像処理プロセッサ内のＲＯＭ（不図示）に格納されても良いし、ＲＯＭ６０２に格納して、記録装置が電源オンとなったときにＲＯＭ６０２からそのプログラムをロードしても良い。
【０１１４】
また、記録装置全体をコストを削減したり、或いは、画像処理に高速性が要求されない場合には、画像処理プロセッサ６０７を搭載するのではなく。ＭＰＵ６０１がその機能を代替しても良い。
【０１１５】
従って以上説明した実施形態に従えば、記録ヘッドの記録素子の状態に従って動作不良となった記録素子を用いずに全体の濃度が保存されるような画像処理を行い良好な記録素子だけを用いて記録を行なうことができるので、記録画像全体の濃度が保存された画質の良好な画像を記録することができる。
【０１１６】
さらに、記録不可能状態である記録素子で記録するはずであった画像データの濃度はその周辺の画素に拡散されて記録されるので、マクロ的には濃度が保存されて白スジが見えにくくなり、高品位の画像を記録することができる。
【０１１７】
なお、以上説明した実施形態で用いた、入力画像データの解像度、多値画像データの階調数、量子化の閾値、量子化の出力階調値、インデックスパターンを格納するパターンメモリ数、インデックスパターンのマトリックス、出力画像の解像度等は例示に過ぎず、これらの値によって本発明は限定されるものではない。
【０１１８】
言い換えると、本発明は、記録ヘッドの記録素子が記録可能状態か記録不可能状態かを示す情報を参照して、多値画像データの量子化とその量子化データをパターンデータへと変換を行なうことにより、記録不可能状態である記録素子に画像データが割り当てられず、周辺の記録素子に拡散されることにより、記録媒体に形成された画像において濃度が保存されていることを特徴としている。
【０１１９】
さらに、以上説明した実施形態では記録装置が多値画像データをホスト装置から入力して記録装置内部で２値データに変換する構成としたが、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、ホスト装置が記録装置から記録ヘッドの記録素子の状態を受信できる構成であれば、ホスト装置のドライバが上述したような多値画像データを２値データに変換する処理を行い、２値データを記録装置に転送する構成としても良い。
【０１２０】
さらに、以上の実施形態において、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。
【０１２１】
以上の実施形態は、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ーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【０１２２】
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。この方式はいわゆるオンデマンド型、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核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、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１対１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１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。
【０１２３】
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できる。
【０１２４】
また、以上の実施形態は記録ヘッドを走査して記録を行なうシリアルタイプの記録装置であったが、記録媒体の幅に対応した長さを有する記録ヘッドを用いたフルラインタイプの記録装置であっても良い。フルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような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１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【０１２５】
加えて、上記の実施形態で説明した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のみならず、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を用いてもよい。
【０１２６】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定にできるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、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、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【０１２７】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもできる。
【０１２８】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ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であればよい。
【０１２９】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、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取るものであっても良い。
【０１３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、記録不可能状態である記録素子が存在した場合にも、記録媒体に形成された画像の濃度が保存される。また、従来技術では記録不可能状態である記録素子のために白スジが発生して画像品位を低下させていたが、本発明では、記録不可能状態である記録素子の周辺の記録素子に、画像データが拡散されることにより、白スジを見えにくくし、画像品位の低下を軽減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】画像処理プロセッサ６０７の機能構成を示す図である。
【図４】入力多値画像データの画素と出力２値画像データの画素と記録ヘッドのインク吐出ノズルとの関係を示す図である。
【図５】閾値判定部５０４が実行する入力多値画像データを３値化する処理を示す図である。
【図６】記録に必要な２つのノズルの内１つが不良吐出ノズルである場合に出力されるインデックスパターンの例を示す図である。
【図７】閾値判定部５０４とパターン出力部５０７とが実行する処理を示したフローチャートである。
【図８】インデックス法の処理の流れを示す図である。
【図９】閾値判定について示す図である。
【図１０】誤差拡散について示す図である。
【図１１】５値インデックスデータ“０”から“４”までに対応するインデックスパターンを示す図である。
【符号の説明】
１ インクジェット記録装置
２ キャリッジ
３ 記録ヘッド
５０１ 記録素子状態記憶部
５０２ 入力端子
５０３ 誤差加算部
５０４ 閾値判定部
５０５ 誤差拡散部
５０６ 誤差記憶部
５０７ パターン出力部
５０７ａ、５０７ｂ、５０７ｃ パターンメモリ
５０８ 出力端子
６００ コントローラ
６０１ ＭＰＵ
６０２ ＲＯＭ
６０３ ＡＳＩＣ
６０４ ＲＡＭ
６０５ システムバス
６０６ Ａ／Ｄ変換器
６０７ 画像処理プロセッサ
６１０ ホスト装置
８０１ａ インク吐出ノズル
８０２ａ インク吐出ノズル（不吐出ノズル）
８０１ｂ インク吐出ノズル（不吐出ノズル）
８０２ｂ インク吐出ノズル
８１１ａ、８１２ａ、８１３ａ、８１４ａ ２値データの１画素
８１１ｂ、８１２ｂ、８１３ｂ、８１４ｂ ２値データの１画素

Claims (4)

1. インクを吐出するための複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて濃度パターンに従って注目画素の記録を行うために、当該注目画素の多値画像データを前記濃度パターンに変換する処理を行うための画像処理装置であって、
   前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により量子化する量子化手段と、
   前記量子化手段により量子化された量子化データを、前記注目画素に吐出すべきインクの数に対応した濃度パターンに変換する変換手段とを有し、
   （Ａ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれない場合、前記量子化手段は前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法によりＮ−１個（Ｎ≧２）の閾値を用いてＮ値に量子化し、前記変換手段は前記Ｎ値の量子化データをＮ階調の濃度パターンに変換し、
   （Ｂ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれる場合、前記量子化手段は前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により前記Ｎ−１個の閾値のうちの低階調側のＭ−１個（１≦Ｍ＜Ｎ）の閾値を用いてＭ値に量子化し、前記変換手段は前記Ｍ値の量子化データを前記吐出不良ノズルを用いずに記録可能なＭ階調の濃度パターンに変換することを特徴とする画像処理装置。
2. インクを吐出するための複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて濃度パターンに従って注目画素の記録を行うために、当該注目画素の多値画像データを前記濃度パターンに変換する処理を行うための画像処理装置であって、
   前記注目画素の記録に使用すべき複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれない場合、前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法によりＮ−１個（Ｎ≧２）の閾値を用いてＮ値に量子化し、前記注目画素の記録に使用すべき複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれる場合、前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により前記Ｎ−１個の閾値のうち低階調側のＭ−１個（１≦Ｍ＜Ｎ）の閾値を用いてＭ値に量子化する量子化手段と、
   前記量子化手段によりＮ値に量子化された量子化データをＮ階調の濃度パターンに変換し、前記量子化手段によりＭ値に量子化された量子化データを、前記Ｎ階調の濃度パターンにおける低階調側のＭ階調の濃度パターンのうちの前記吐出不良ノズルを用いずに記録可能な濃度パターンに変換する変換手段とを有する画像処理装置。
3. インクを吐出するための複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて濃度パターンに従って注目画素の記録を行うために、当該注目画素の多値画像データを前記濃度パターンに変換する画像処理方法であって、
   前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により量子化する量子化工程と、
   前記量子化工程により量子化された量子化データを、前記注目画素に吐出すべきインクの数に対応した濃度パターンに変換する変換工程と
   を有し、
   （Ａ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれない場合、前記量子化工程において前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法によりＮ−１個（Ｎ≧２）の閾値を用いてＮ値に量子化し、前記変換工程において前記Ｎ値の量子化データをＮ階調の濃度パターンに変換し、
   （Ｂ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれる場合、前記量子化工程において前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により前記Ｎ−１個の閾値のうちの低階調側のＭ−１個（１≦Ｍ＜Ｎ）の閾値を用いてＭ値に量子化し、前記変換工程において前記Ｍ値の量子化データを前記吐出不良ノズルを用いずに記録可能なＭ階調の濃度パターンに変換することを特徴とする画像処理方法。
4. インクを吐出するための複数のノズルを有する記録ヘッドを用いて濃度パターンに従って注目画素の記録を行うために、当該注目画素の多値画像データを前記濃度パターンに変換するための処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記処理は、前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により量子化する量子化工程と、前記量子化工程により量子化された量子化データを、前記注目画素に吐出すべきインクの数に対応した濃度パターンに変換する変換工程とを含み、
   （Ａ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれない場合、前記量子化工程において前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法によりＮ−１個（Ｎ≧２）の閾値を用いてＮ値に量子化し、前記変換工程において前記Ｎ値の量子化データをＮ階調の濃度パターンに変換し、
   （Ｂ）前記注目画素の記録に用いられる複数のノズルに吐出不良ノズルが含まれる場合、前記量子化工程において前記注目画素の多値画像データを誤差拡散法により前記Ｎ−１個の閾値のうちの低階調側のＭ−１個（１≦Ｍ＜Ｎ）の閾値を用いてＭ値に量子化し、前記変換工程において前記Ｍ値の量子化データを前記吐出不良ノズルを用いずに記録可能なＭ階調の濃度パターンに変換することを特徴とするプログラム。

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