JP4822712B2 - 画像形成装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴吐出ヘッドを記録ヘッドに用いたインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドから被記録媒体（記録媒体、用紙、転写紙などとも称され、紙に限定されるものではなく、ＯＨＰ用紙などを含み、インク（記録液）が付着可能なものの意味である。）にインクを吐出して記録を行うものであり、高精細なカラー画像を高速で記録することができる。

このようなインクジェット記録装置は、廉価な価格設定と専用紙を用いた場合の高画質特性を有することから、当初はパーソナル用途で急速に普及していったが、最近では、電子写真方式のレーザープリンタが主流であったオフィスにおいても、カラー出力が可能な記録装置として使用されるようになっている。

ところで、通常、インクジェット記録装置で使用される記録液としてのインクは、水を主成分とし、これに着色剤、及び目詰まり防止等の目的でグリセリン等の湿潤剤を含有したものが一般的である。着色剤としては、染料と顔料があり、優れた発色性や安定性が得られる点から、カラー色部には染料系インクが用いられる場合が多い。

この染料系インクを用いて得られる画像の耐光性、耐水性等の堅牢性は、着色剤に顔料を利用したものに対して劣るものであり、特に、耐水性については、インク吸収層を有するインクジェット専用記録紙を使用すればある程度の改善を図ることは可能となるが、普通紙を使用した場合には、満足の得られるものとはなっていない。

そこで、最近では、普通紙を使用する場合の上記染料系インクにおける問題点を改善するために、着色剤として有機顔料、カーボンブラック等を用いる顔料系インクの使用が検討、あるいは実用化がされている。顔料は染料と異なり、水への溶解性がないため、通常は顔料を分散剤とともに混合し、分散処理して水に安定分散させた状態の水性インクとして用いられる。

ただし、顔料を用いることで耐光性や耐水性の向上は得られるものの、他の画質特性を同時に満足することは難しく、特に、普通紙に高速印字しようとした場合には高い画像濃度、十分な発色性、色再現性等を得ることが困難で、文字滲み、色境界滲み、両面印刷性、インク乾燥性（定着性）等も十分に満足の得られるものとはなっていない点が未だある。

そこで、上記顔料系インクを使用して普通紙上に印字した場合の問題を解決するために、例えば特許文献１に記載されているように、インクとして顔料と高分子分散剤と樹脂エマルジョンとを含み、１００％Ｄｕｔｙ印字時の記録紙上の単位面積当たりの固形分付着量を適正範囲に調整することにより、顔料インク特有の顔料凝集による印字ムラを紙種に依らず低減させ、印字滲みが無く、印字濃度の高い画質が得られるようにすることが提案されている。
特開平６−１７１０７２号公報

また、特許文献２に記載されているように、インク組成物として顔料表面に分散基を有する単独で水性溶媒に分散可能なように表面処理された顔料と、浸透剤とを含ませたインクをもって、記録媒体側への単位面積当たりのインク組成物吐出量を調整することにより、印字画像の不規則な滲み発生を抑え、また吐出されたインク組成物を記録媒体上で素早く乾燥させて、高い印字濃度の確保と、良好な印字画像が得られるようにすることが提案されている。
特開２０００−３５５１５９号公報

上述した特許文献１に記載のものにあっては、普通紙のようなサイズされた紙に対して、その使用するインクの接触角が７０°以上と非常に高いため、印字濃度の向上や文字滲みの低減等の改善は見られる。しかしながら、１００％Ｄｕｔｙで記録紙上に印字しようとした場合には、単位面積当たりの固形分付着量が数十ｎｇ／ｍ２程度も必要となり、インク定着性（乾燥性）の面で不具合を発生する。特に、複数枚の紙を重ねて高速印字する場合には、紙間でインク転写による紙汚れ問題が発生するため高速印字は不向きである。また、紙種によっては、１００％Ｄｕｔｙ印字の際に、その高い接触角のためにベタ部や文字部等に紙の地肌の白スジ等が発生してしまう問題を有している。更に、カラーの色境界部分では、その高い接触角のために隣接に印字されたドット同士の間で液滴状のままカラーブリードの問題が発生しやすくなっている。

また、特許文献２に記載のものにあっては、浸透剤を使用しているため、インク乾燥性（定着性）の面で画質的に有利であり、複数枚の紙を重ねて高速印字する場合には紙間でのインク転写による紙汚れ問題が発生しないので、高速印字には向いている。しかしながら、インク構成中に浸透剤を使用しているために、普通紙に印字した場合には、染料系インクのような文字滲み現象が発生し、特に普通紙の場合、紙の深さ方向へもインクが浸透するため、インクの裏抜け現象により、普通紙での両面印刷性が不向きな構成となってしまっている。

このような顔料系インクによる普通紙印字で発生する問題点を、インク構成にて解決する目的で、顔料、水溶性有機溶剤、炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテル、及び水を少なくとも含んでなるインクを用いることで、普通紙上へ印字した場合でも、(1)良好な色調（十分な発色性，色再現性を有する）、(2)高い画像濃度、(3)文字・画像にフェザリング現象やカラーブリード現象のない鮮明な画質、(4)両面印刷にも耐え得るインク裏抜け現象の少ない画像、(5)高速印刷に適した高いインク乾燥性（定着性）、(6)耐光性，耐水性などの高い堅牢性を有した画像等、これら画像特性に対して十分満足の得られる高画質画像を印字可能とすることも提案されている。

上述したように、顔料インクの研究・開発が進められた成果として、従来はレーザーの独壇場であった普通紙記録においても、インクジェットプリンタは十分な画像品質を実現できるようになり、コストやメンテナンスの容易さから、オフィスへ急速に浸透することとなっている。

しかしながら、一方で、インクジェット専用紙を用いて、より高画質な画像出力を行うニーズも依然として存在している。従来からあるスキャナに加えて、高品質なデジタルカメラの普及により、一般的なユーザーにおいても高品質な画像データの作成が可能となり、入力データに見合った出力画像を得るために、専用紙、特に用紙表面に光沢感を持たせた光沢紙等を用いて出力されることが多い。

ところが、普通紙の画像品質を向上させる目的で開発された顔料インクは、光沢紙に対して必ずしも理想的な組み合わせではない。つまり、光沢紙の一般的な構成として、台紙となる厚紙の表面にインク受容と光沢付加を兼ねたコーティングが施されているが、顔料インクの場合、コーティング層表面に顔料成分が堆積する形で記録が行われることになる。コーティング層の表面に顔料成分が留まる事になるため、記録面の光沢感が失われ、また、乾燥した顔料成分が剥離しやすいといった問題が生じることとなる。

この場合、カラーインクには染料系インクを用い、黒インクには顔料系インクを用いる方法が広く採用されている。光沢紙用と普通紙用のそれぞれに調整を行った顔料インクを搭載する方法もあるが、その分、ヘッドユニットやインクカートリッジユニットの占める容積が増大するため、普及サイズであるＡ４対応機での搭載は難しい。

また、光沢紙及び普通紙の中間を取ったインク調整を行うことも可能であるが、光沢紙及び普通紙のどちらも十分なインクの特性を出せない中途半端な画像品質となってしまうおそれがある。この他、光沢紙自体の光沢感を抑えた半光沢紙を使用し、顔料インク付着による光沢感の喪失を目立たなくする方法もあるが、「染料インク＋光沢紙」の画像品質と比べると見劣りする。

カラーインクに染料系インクを使用し、黒インクに顔料系インクを使用するのは、普通紙に記録される画像データの多くがテキスト画像であり、テキストの大半が黒インクによって記録されるためである。黒インクを普通紙に最適な顔料系インクとすることで、テキスト画像の品質を上げ、ひいては、普通紙画像そのものの品質を上げることになる。

また、シアン（Ｃ）＋マゼンタ（Ｍ）＋イエロー（Ｙ）の組み合わせでも黒（コンポジットブラック）は再現できるため、光沢紙においては黒インクを使用せず、３色の組み合わせのコンポジットブラックで黒の表現を行うことで、光沢感の喪失を無くし、定着性の向上を図ることが可能となる。

このように、コンポジットブラックで黒を再現する場合に問題となるのがグレーバランスの調整である（各階調レベル毎に表現される黒を便宜上、「グレー」と称する）。理論的には、減法混色で色再現が行われるため、ＣＭＹを混ぜれば黒が再現できるはずであるが、各色のインクそのものが理想的なＣＭＹの色相特性を持っている訳ではないので、理想の色再現性が得られるように、インク特性に合わせて各色毎にγ補正や中間調処理等が施されることになる。

特に、中間調処理については、色味だけでなく、粒状感やテクスチャーの低減を目指して様々な工夫がなされている。例えば、インクジェット記録装置の場合、ドット配置の空間周波数特性が高周波となる所謂誤差拡散法が主流となっている。また、ディザ法でも、特許文献３に記載されているように、各色の中間調処理後のドット配置がブルーノイズ特性持つように処理することで、見た目の粒状感を改善する方法が提案されている。
特開平１１−１５０６５２号公報

しかしながら、これらの処理が適用された場合、できあがったコンポジットブラックを各階調レベル毎にみてみると、理想的なグレーに揃えることは非常に困難であり、図２０に示すように、様々な色相にふらついてしまうことが多くなる。この図２０の例では、シアンがかったグレーからブルー、マゼンタがかったグレーまで、各階調レベル毎にグレーの色味が変化する。

このグレーバランスの乱れは、画像によっては著しい画質低下とみなされることになる。一般的な写真画像ではあまり目立たないが、３次元ＣＡＤや所謂コンピューターグラフィックスと呼ばれる人工的な階調画像、プレゼンテーション画像等では、グレーの階調が連続的に変化する階調表現が良く使用される。このとき、グレーバランスが一定せず様々な色相に変化すると、それが色むらとなって目につきやすく、結果的に画像品質が低下したものと見なされやすい。

光沢紙のように、黒をコンポジットブラックで代用する場合、モノクロ画像や黒文字も同様にコンポジットブラックで処理されるため、このような色むらは、より顕著に画質低下要因としてとらわれやすくなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、コンポジットブラックの色相変化を抑えて均一なグレーバランスが得られるようにして、画像品質を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
黒インク以外の色を用いて黒を再現する画像形成装置において、
入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする処理を行う手段を備えている
構成とした。

ここで、前記各色のドット配置パターンを同じにする階調レベルの区間を、入力画像データのオブジェクトの種類に応じて調整する構成とできる。
また、入力画像データの階調レベルに応じて、前記各色のドット配置パターンを同じにする処理と同じにしない処理を切替え、
前記各色のドット配置パターンについて、ハイライト側では同じドット配置パターンにせず、シャドー側では同じドット配置パターンにする
構成とできる。
また、前記各色のドット配置パターンを同じにする処理では、ＣＭＹの各色に共通のディザマスクを使用した中間調処理を行う構成とできる。

本発明に係る画像処理方法は、
黒インク以外の色を用いて黒を再現する画像データを生成する画像処理方法において、
入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする処理を行う
構成とした。

ここで、前記各色のドット配置パターンを同じにする階調レベルの区間を、入力画像データのオブジェクトの種類に応じて調整する構成とできる。
また、入力画像データの階調レベルに応じて、前記各色のドット配置パターンを同じにする処理と同じにしない処理を切替え、
前記各色のドット配置パターンについて、ハイライト側では同じドット配置パターンにせず、シャドー側では同じドット配置パターンにする
構成とできる。
また、前記各色のドット配置パターンを同じにする処理では、ＣＭＹの各色に共通のディザマスクを使用した中間調処理を行う構成とできる。

本発明に係るプログラムは、
黒インク以外の色を用いて黒を再現する画像データを生成する画像処理をコンピュータに行わせるプログラムにおいて、
入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする処理をコンピュータに行わせる
構成とした。

本発明に係る画像形成装置、画像処理方法及びプログラムによれば、入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする構成としたので、階調毎に異なる各色のドット分布ズレに起因する色ムラの発生を回避できて色調の均一な黒を再現することができ、画像品質が向上する。

まず、本発明を適用する双方向印刷可能な画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同記録装置の機構部全体の概略構成図、図２は同記録装置の要部平面説明図、図３は同記録装置のヘッド構成を説明する斜視説明図、図４は同記録装置の搬送ベルトの模式的断面説明図である。

このインクジェット記録装置は、装置本体１の内部に画像形成部２等を有し、装置本体１の下方側に多数枚の記録媒体（以下「用紙」という。）３を積載可能な給紙トレイ４を備え、この給紙トレイ４から給紙される用紙３を取り込み、搬送機構５によって用紙３を搬送しながら画像形成部２によって所要の画像を記録した後、装置本体１の側方に装着された排紙トレイ６に用紙３を排紙する。

また、このインクジェット記録装置は、装置本体１に対して着脱可能な両面ユニット７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構５によって用紙３を逆方向に搬送しながら両面ユニット７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ６に用紙３を排紙する。

ここで、画像形成部２は、ガイドシャフト１１、１２にキャリッジ１３を摺動可能に保持し、図示しない主走査モータでキャリッジ１３を用紙３の搬送方向と直交する方向に移動（主走査）させる。このキャリッジ１３には、液滴を吐出する複数の吐出口であるノズル孔１４ｎ（図３参照）を配列した液滴吐出ヘッドで構成した記録ヘッド１４を搭載し、また、この記録ヘッド１４に液体を供給するインクカートリッジ１５を着脱自在に搭載している。なお、インクカートリッジ１５に代えてサブタンクを搭載し、メインタンクからインクをサブタンクに補充供給する構成とすることもできる。

ここで、記録ヘッド１４としては、例えば、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドである独立した４個のインクジェットヘッド１４ｙ、１４ｍ、１４ｃ、１４ｋとしているが、各色のインク滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。なお、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。

記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。

給紙トレイ４の用紙３は、給紙コロ（半月コロ）２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体1内に給紙され、搬送機構５に送り込まれる。

搬送機構５は、給紙された用紙３をガイド面２３ａに沿って上方にガイドし、また両面ユニット７から送り込まれる用紙３をガイド面２３ｂに沿ってガイドする搬送ガイド部２３と、用紙３を搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４に対して用紙３を押し付ける加圧コロ２５と、用紙３を搬送ローラ２４側にガイドするガイド部材２６と、両面印刷時に戻される用紙３を両面ユニット７に案内するガイド部材２７と、搬送ローラ２４から送り出す用紙３を押圧する押し付けコロ２８とを有している。

さらに、搬送機構５は、記録ヘッド１４で用紙３の平面性を維持したまま搬送するために、駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に掛け渡した搬送ベルト３３と、この搬送ベルト３３を帯電させるための帯電ローラ３４と、この帯電ローラ３４に対向するガイドローラ３５と、図示しないが、搬送ベルト３３を画像形成部２に対向する部分で案内するガイド部材（プラテンプレート）と、搬送ベルト３３に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。

ここで、搬送ベルト３３は、無端状ベルトであり、駆動ローラ３１と従動ローラ（テンションローラ）３２との間に掛け渡されて、図１の矢示方向（用紙搬送方向）に周回するように構成している。

この搬送ベルト３３は、単層構成、又は図４に示すように第１層（最表層）３３ａと第２層（裏層）３３ｂの２層構成あるいは３層以上の構成とすることができる。例えば、この搬送ベルト３３は、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とで構成する。

帯電ローラ３４は、搬送ベルト３３の表層に接触し、搬送ベルト３３の回動に従動して回転するように配置されている。この帯電ローラ３４には図示しない高圧回路（高圧電源）から高電圧が所定のパターンで印加される。

また、搬送機構５から下流側には画像が記録された用紙３を排紙トレイ６に送り出すための排紙ローラ３８を備えている。

このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト３３は矢示方向に周回し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ３４と接触することで正に帯電される。この場合、帯電ローラ３４からは所定の時間間隔で極性を切り替えることによって、所定の帯電ピッチで帯電させる。

ここで、この高電位に帯電した搬送ベルト３３上に用紙３が給送されると、用紙３内部が分極状態になり、搬送ベルト３３上の電荷と逆極性の電荷が用紙３のベルト３３と接触している面に誘電され、ベルト３３上の電荷と搬送される用紙３上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い、用紙３は搬送ベルト３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト３３に強力に吸着した用紙３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。

そこで、搬送ベルト３３を周回させて用紙３を移動させ、キャリッジ１３を片方向又は双方向に移動走査しながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動し、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、記録ヘッド１４から液滴１４ｉを吐出（噴射）させて、停止している用紙３に液滴であるインク滴を着弾させてドットＤｉを形成することにより、１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了する。なお、図５（ｂ）は図５（ａ）のドットＤｉ形成部分を拡大したものである。

このようにして、画像が記録された用紙３は排紙ローラ３８によって排紙トレイ６に排紙される。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部１００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ１０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ１０３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不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）１０４と、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ＡＳＩＣ１０５とを備えている。

また、この制御部１００は、本発明に係るプリンタドライバを搭載可能なパーソナルコンピュータ等のデータ処理装置であるホスト９０側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ１０６と、記録ヘッド１４を駆動制御するためのヘッド駆動制御部１０７及びヘッドドライバ１０８と、主走査モータ１１０を駆動するための主走査モータ駆動部１１１と、副走査モータ１１２を駆動するための副走査モータ駆動部１２３と、サブシステム７１のモータを駆動するためのサブシステム駆動部２９４と、環境温度及び／又は環境湿度を検出する環境センサ１１８、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ１１６などを備えている。

また、この制御部１１０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１１７が接続されている。さらに、制御部１００は、帯電ローラ３４に対する高電圧を印加する高圧回路（高圧電源）１１４のオン／オフの切り替え及び出力極性の切り替え制御を行う。

ここで、制御部１００は、パーソナルコンピュータ等のデータ処理装置、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９０側からの画像データを含む印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ１０６で受信する。なお、この制御部１００に対する印刷データの生成出力は、ホスト９０側の本発明に係るプリンタドライバ９１によって行なうようにしている。

そして、ＣＰＵ１０１は、Ｉ／Ｆ１０６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、ＡＳＩＣ１０５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１０７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への変換は、前述したようにホスト９０側のプリンタドライバ９１で画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしているが、例えばＲＯＭ１０２にフォントデータを格納して行っても良い。

ヘッド駆動制御部１０７は、記録ヘッド１４の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ１０８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１０８に送出する。

このヘッド駆動制御部１０７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ１０２で構成することもできる。）と、この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及び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１０８は、ヘッド駆動制御部１０７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１０７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、この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記録ヘッド１４のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。

次に、この画像形成装置をよって画像を形成するために画像データを転送するホスト側となる本発明に係るプリンタドライバを含むデータ処理装置の構成の異なる例について図７及び図８を参照して説明する。
まず、図７に示す例では、データ処理装置のプリンタドライバ９１は、アプリケーションソフトなどから与えられた画像データ１３０をモニタ表示用の色空間から記録装置用の色空間への変換（ＲＧＢ表色系→ＣＭＹ表色系）を行うＣＭＭ（Color Management Module）処理部１３１、ＣＭＹの値から黒生成／下色除去を行うＢＧ/ＵＣＲ（black generation/ Under Color Removal）処理部１３２、記録装置の特性やユーザーの嗜好を反映した入出力補正を行うγ補正部１３３、記録装置の解像度に合わせて拡大処理を行うズーミング（Zooming）部１３４、画像データを記録装置から噴射するドットのパターン配置に置き換える多値・少値マトリクスを含む中間調処理部１３５を含んでいる。

また、図８に示す例では、データ処理装置のプリンタドライバ９１は、アプリケーションソフトなどから与えられた画像データ１３０をモニタ表示用の色空間から記録装置用の色空間への変換（ＲＧＢ表色系→ＣＭＹ表色系）を行うＣＭＭ（Color Management Module）処理部１３１、ＣＭＹの値から黒生成／下色除去を行うＢＧ/ＵＣＲ（black generation/ Under Color Removal）処理部１３２、記録装置の特性やユーザーの嗜好を反映した入出力補正を行うγ補正部１３３を含んでいる。

そして、この図８の構成の場合、画像形成装置側の制御部１００では、γ補正処理を行なった後の出力データを受信して、このデータに対して記録装置の解像度に合わせて拡大処理を行うズーミング（Zooming）部１３４、画像データを記録装置から噴射するドットのパターン配置に置き換える多値・少値マトリクスを含む中間調処理部１３５を含むことになる。

つまり、これらの図７及び図８において、コンピューター上で処理された画像データは、モニタに表示する前提で色空間が形成されているために、ＲＧＢ表色系のデータとなっているが、プリンタ（記録装置）で出力するためにはＣＭＹＫ表色系のデータに変換する必要がある。そこで、ＣＭＭ処理部１３１で、ＲＧＢ→ＣＭＹの色空間の変換を行い、次のＢＧ／ＵＣＲ処理部１３２にて、ＣＭＹから黒のデータ「Ｋ」を作り出している。

また、γ補正部１３３によるγ補正は、ＣＭＹＫのそれぞれのデータに対する微調整であり、プリンタの出力特性およびユーザーの設定を反映してデータのレベル調整を行う処理である。ズーミング（zooming）処理部１３４は、一画素あたりの情報量がモニタより劣るプリンタで階調表現を行うために、モニタの一画素分のデータを更に細分化して解像度を上げることにより、不足した情報量をドットの密度で補うことが可能となる。

中間調処理部（多値、少値マトリクス）１３５は、モニタ表示用に作成された多値データ（ｍ値）を、プリンタで出力可能な多値（ｎ１値）もしくは少値データ（ｎ２値）に置き換える閾値マトリクス処理（中間調処理）を行う（ｍ＞ｎ１≧ｎ２≧２）。この中間調処理部１３５で用いる多値、少値マトリクスは、例えば図９に示すような閾値マトリクスを用いた所謂ディザ処理や、図１０に示すような所謂誤差拡散処理が適用され、元の多値データをドットのＯＮ／ＯＦＦで置き換える処理を行う。

図９に示す「ディザ処理」は、同図（ａ）に示すように入力された多値画像データに対して、同図（ｂ）に示すような所定の方法で作成された閾値マトリクスであるディザマトリクスとの比較を行い、同図（ｃ）に示すように、その閾値以上（あるいは以下）の値を示す画素のみをドットに置き換える手法である。なお、同図ではＯＮ／ＯＦＦのみの２値について示しているが、それ以上の組み合わせを持つ少値については、再現可能階調領域を例えば小ドット、中ドット、大ドットに区分し、それぞれのドットサイズに応じた閾値マトリクスを適用し、それぞれを入力画像データと比較することで対応したドットへの置き換えを行うことになる。

また、図１０に示す誤差拡散処理は、ディザ処理と比べるとかなり複雑な処理となる。同図は２値誤差拡散の手順について示したものであるが、画素毎に閾値処理を行い、その際の誤差を保持しつつ後の計算に所定の比率で反映させている。これにより、ディザ処理では強制的に切り捨てられてしまう分の情報をも出力画像にフィードバックさせることができ、解像力等の面でディザ画像を上回る品質を得ることができる。

次に、本発明に係る画像処理方法及び画像形成装置並びにプリンタドライバにおいて、黒インク以外の色を用いて黒を再現し、又は黒インクと黒インク以外の色インクを混在させて黒を再現する方法として、コンポジットブラックの再現方法について説明する。

インクジェット記録装置は、前述したようにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色、あるいは、より高画質を求めた場合には、フォトインクと呼ばれる濃度の低いインク、例えばフォトシアン（ＰＣ）、フォトマゼンタ（ＰＭ）などを併用した６〜７色にて色再現が行われる。

黒の再現には基本的に黒インクが使用されるが、図１１に示すように、シアンドット、マゼンタドット及びイエロードット（これらを「ＣＭＹドット」とも表記する。）を組み合わせることによって、擬似的に黒を再現することが可能である。これは、色を重ねる毎に明度、彩度が減少していく減法混色法の特性によるものである。なお、ＣＭＹドットの組み合わせで（ＣＭＹの各インクを使用して）再現した黒を「コンポジットブラック」といい、黒インクを使用した黒を「リアルブラック」という。また、図面ではコンポジットブラックは各色のドットを区別するための面塗りの組合せで表記し、リアルブラックは黒塗りつぶしで表記しているだけ、これらの表記は濃度を示すものではない。

前述したように、黒インクに顔料インクを、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の各インクに染料インクを使用したインクジェット記録装置では、光沢紙に記録を行う場合、光沢感の喪失や定着不良を回避するため、黒インクを使用せずに、ＣＭＹの各インクによるコンポジットブラックを選択する。

ここで、入力データが１００％黒やそれに近い比率の黒を示すものの場合は、図１１に示すように近い形でＣＭＹのドットがほぼ同じ比率で重ね合わせられるため、色相の変動は殆ど認識できず、理想に近い黒が再現される。

これに対して、例えば１０％黒や３０％黒といった低い比率、すなわち、ドットよりも白地の部分が多くなるようなデータの場合には、ＣＭＹの各ドットの重なり具合によって、青みがかった黒や赤みがかった黒などに変化することになる。これは、ＣＭＹの３色のドットの重複によって発生するコンポジットブラックドット（以下「３Ｋドット」と称する。）が、色再現調上好ましくない濁りとして画質に悪影響を及ぼす、あるいは、単独のＣＭＹのドットよりも目につきやすい３Ｋドット（黒ドットも含む）が混じることによって粒状性が低下するのを防ぐ目的で、意図的にドット配置をずらしているためである。

具体的には、図１２に示すように、ＣＭＹ各色の中間調処理において、３Ｋドットが発生しにくいようにドット配置パターンが調整される。なお、図１２では、単一のドット発生パターン（Bayer型）を色毎に適用する座標を変えることで、低階調レベルにおけるドットの重複を極力回避している。この他、発生パターンを回転させる、全く異なる発生パターンを適用するといった方法もよく利用されている。

また、誤差拡散処理の場合、たった一画素の違いでも発生するドット配置パターンは全く異なってくるため、乱数ノイズ重畳等の処理を加えることで、３Ｋドットの発生をある程度抑制することが可能となる。

更に、ＣＭＭやγ補正によって、たとえ「Ｒ＝Ｇ＝Ｂ」という入力データであっても、必ずしも「Ｃ＝Ｍ＝Ｙ」という変換データになるとは限らないため、実際に発生する単位面積あたりのドット数が色毎に異なることも珍しくなく、このドット数の不均衡もグレーバランスが変動する一因となっている。

そこで、本発明に係る画像形成装置、画像処理方法或いはプリンタドライバでは、この点に着目し、コンポジットブラックにて黒を再現する必要がある記録モードにおいて、黒のデータ、すなわち入力画像データが「Ｒ＝Ｇ＝Ｂ」となる場合においては、中間調処理によって形成される各色のドット配置を同じにする。つまり、黒インク以外のインクで黒を再現するときに、各色のドット形成位置を同じにする（同一にする。）処理を行う。

この一例について図１３を参照して説明する。図１３では、ＣＭＹが重なった３Ｋドットのみで形成されているため、表現される黒はコンポジットブラックドットの色相に常に固定され、グレーバランスが階調レベル毎に変動することはなくなる。実際には、ＣＭＭやγ補正を通ったデータであるため、コンポジットブラックにならずにＣＭＹの１次色ドット、あるいはＲＧＢの２次色ドットになったものが混入する場合もあるが、元々が「Ｒ＝Ｇ＝Ｂ」のデータであるため、混入比率は非常に小さく、色相を左右するまでには至らない。なお、同図（ａ）は１２．５％黒の例、同図（ｂ）は２５％黒の例、同図（ｃ）は３７．５％黒の例である。

このように、黒インク以外の色を用いて黒を再現する場合（又は黒インクと黒インク以外の色インクを混在させて黒を再現する場合も同じ）、任意の階調区間における各色のドット形成位置を同じにすることで、黒インクを使用することができない記録モードにおいても、グレーバランスの取れたコンポジットブラックの再現が可能となる。つまり、階調毎に異なる各色のドット分布ズレに起因する色ムラの発生を回避することができ、色調の均一な黒の再現が可能となる。

ただし、幾つかのケースにおいて、各色のドット形成位置を同じくするだけでは、かえって品質を低下させる要因になる場合があることが判明した。例えば、図１４に示すテキスト画像がそれに該当する。つまり、図１４（ａ）に示す１００％黒の場合には、図１１で説明したように均一に３Ｋドットが敷き詰められるため、文字の形が忠実に再現されるが、図１４（ｂ）に示す４０％程度の黒になると、ＣＭＹの各ドットの形成位置を同じにしてしまった場合、図１４（ｄ）に示すように、ドットが発生しない空白によって文字の形状が著しく劣化してしまうことになる。この場合は、むしろ、図１４（ｃ）に示すように、ＣＭＹで異なる中間調処理を施して各色のドット形成位置にズレが発生する従来の方法の方が文字品質は良好になる。

文字程極端では無いが、写真画像についても、各色のドット形成位置を同じにする方法が好ましくない結果を生じる場合がある。白地に近いハイライトの階調では、黒ドットや３Ｋドットは非常に目立ちやすく、粒状感を悪化させる要因となる。特に、３Ｋドットでは、ＣＭＹの各ドットの着弾位置の微妙なブレから、ドットサイズが拡大したように見えることもあり（図１５）、より粒状感を悪化させやすくなっている。そのため、写真画像においても、極めて白地に近い階調レベルにおいては、ドット位置を同じくする方法を取らない方が良いと言える。

これに対して、所謂グラフィックス画像と呼ばれる画像データは、人工的な階調パターン（写真程、粒状性は問われない）や単一階調ベタ（色ムラは顕著に目立つ）が多用されるため、３Ｋドットによる本件発明の特徴を最大限に生かせる画像種と言える。

このように、画像種によって本発明による効果が異なることから、次のような制御を行うことが好ましい。
（１）入力された黒の階調レベルに応じて、ＣＭＹドットの形成位置を「同じにしない」処理（図１６に示す処理）と「同じにする」処理（図１７又は図１８に示す処理）を切り替える。
（２）入力された画像データのオブジェクト（画像種）に応じて、（１）の切替階調レベルを次のように調整する。ただし、階調レベル０を白地とする。
階調レベル＝「グラフィックス ≦ 写真 ≦ 文字・線画」

つまり、上述したように、オブジェクト（文字・線画、写真、グラフィックスなど）毎に、要求される特性（色再現性、粒状性、鮮鋭性など）が異なることから、各色のドット形成位置を同じにする階調区間は、入力された画像データのオブジェクト、すなわち、文字・線画画像、写真画像、グラフィックス画像に応じて調整することで、特性が劣化することを防止できる。

また、ドット形成位置を各色で同じくすることで、黒の色ムラが回避できる反面、ドットの過剰付着（濃度アップ）及び位置ズレ（ドット径増加）によって粒状性が低下することから、特に、写真画像の場合、極めて白に近いハイライト部の粒状性悪化は画質低下要素として見過ごせない要因であることから、写真画像のハイライト部に本発明を適用すると逆効果になるおそれがある。

文字・線画画像については中間調処理によるドットの欠けが品質低下要因となり、本発明（各色のドット形成位置を同じにする）のように各色単一のドット配置を行うと、色間でドットの欠けを補い合うことができなくなるため、ある程度ドットの欠けが目に付かなくなる階調まで各色のドット形成位置を同じにしない方が好ましい。また、文字・線画画像では記録面積自体が小さくなるため、色ムラが目に付き難いという特性もある。

これらに対して、グラフィックス画像は人工的な階調パターン（写真程、粒状性は問われない）や単一階調ベタ（色ムラは顕著に目立つ）が多用されるために、各色のドット形成位置を同じにするという本発明の効果を最大限に発揮することができる。

そこで、オブジェクト毎に本件を適用する階調レベルを調整することで、画像種による得手不得手を無くすことができるようになる。

ここで、図１６ないし図１８は、図７又は図８に示した画像処理フローに対して本発明がどのように適用されるかを説明する説明図である。
まず、図１６ではＣＭＹの各ドット形成位置を同じにしない一般的な処理フローを示している。この場合には、入力データに対してＣＭＭ処理部１３１でＣＭＭ処理を施してシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に変換して（黒インクが使用できないモードの説明のため同図ではブラック（ｋ）を省略）、Ｃ、Ｍ、Ｙそれぞれについてγ補正部１３３によってγ補正を行い、Ｃ、Ｍ、Ｙそれぞれについて中間調処理部１３４によって中間調処理を行った後、出力データを出力する。

一方、図１７では中間調処理にディザ法を使用した場合で各色のドット形成位置を同じにする処理フローを示している。ディザ法では、閾値マトリクスで規定された配置でドットが再現されるため、ＣＭＹに共通のディザマスクを使用することで、自動的にコンポジットブラックドットが生成されることになる。つまり、この場合には、入力データに対してＣＭＭ処理部１３１でＣＭＭ処理を施してシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）に変換して（黒インクが使用できないモードの説明のため同図ではブラック（Ｋ）を省略）、Ｃ、Ｍ、Ｙそれぞれについてγ補正部１３３によってγ補正を行った後、Ｃ、Ｍ、Ｙに共通のディザマスクを使用した中間調処理部１３４によって中間調処理を行った後、出力データを出力する。

また、図１８では中間調処理に誤差拡散法を使用した場合の処理フローを示している。誤差拡散の場合、たった一画素分のノイズが混じるだけで、形成されるドット配置パターンが異なるものになってしまうため、図１８ではマゼンタのデータを代表値として処理し、それをシアン、イエローにコピーすることでドット位置の整合を取っている。元々、入力データそのものが「Ｒ＝Ｇ＝Ｂ」であるため、ＣＭＭ処理後も「Ｃ≒Ｍ≒Ｙ」の関係となるので、代表値がシアンであってもイエローであっても問題はない。なお、図１８の処理は誤差拡散法だけでなく、ディザ法の場合に適用することもできる。

つまり、この場合には、入力データに対してＣＭＭ処理部１３１でＣＭＭ処理を施してマゼンタ（Ｍ）に変換して（Ｃ、Ｙ、Ｋは省略）、Ｍについてγ補正部１３３によってγ補正を行い、Ｍについて中間調処理部１３４によって中間調処理を行った後、各色にコピーしてＣ、Ｍ、Ｙのデータを生成して出力する。

そこで、上述した本発明によるコンポジットブラックの形成方法について図１９を参照して説明する。
まず、入力がＲ＝Ｇ＝Ｂか否かを判別し、入力がＲ＝Ｇ＝Ｂでなければ中間調処理１を行う。この中間調処理１は、前述した図１６で説明した処理と同様に、ＣＭＹの各色を別々の中間調処理で処理する。

これに対して、入力がＲ＝Ｇ＝Ｂであれば、文字画像か否かを判別し、文字画像であれば切替レベルＫ＝Ｖ１とする。また、文字画像でなければ、写真画像か否かを判別し、写真画像であれば切替レベルＫ＝Ｖ２とし、文字画像でも写真画像でもなければ切替レベルＫ＝Ｖ３とする。ここで、切替レベルＫの値として代入している値はＶ１〜Ｖ３は、前述した「グラフィックス ≦ 写真 ≦ 文字・線画」を反映して「Ｖ３≦Ｖ２≦Ｖ１」の関係となる。

そして、入力データに対してＣＭＭ処理及びγ補正を行った後、入力値（ＲＧＢ）＞Ｋか否かを判別し、入力値（ＲＧＢ）＞Ｋであれば中間調処理２を行い、入力値（ＲＧＢ）＞Ｋでなければ中間調処理１を行う。なお、「中間調処理２」は、前述した図１７又は図１８で説明したと同様に、３Ｋドットを形成するための中間調処理である。

なお、以上の説明では、黒インクに顔料インク、ＣＭＹインクに染料インク、の組み合わせについて述べてきたが、これを黒インクに普通紙最適化顔料インク、ＣＭＹインクに専用紙（光沢紙含む）最適化顔料インクの組み合わせに置き換えても同様の効果を得られることは明白である。

また、本発明は、ベース材に樹脂フィルムを用いたＯＨＰ用紙についても適用することができる。光沢紙のベース材である厚紙も、ＯＨＰ用紙のベース材である樹脂フィルムも、基本的にインク受容を考慮しておらず、あくまでも表面にコーティングされた受容層（光沢層）でインクの吸収を行うために、顔料インクに対して同様の制限がかかるためである。

さらに、黒インクが使用できないモードについて説明を行ってきたが、本発明を黒インクが使用できるモードにて適用しても問題は無い。黒インクそのものによるグレーバランス調整の方が効果的であるので、本発明による効果は目立ちにくいが、例えば特開平１１−１１２８２３号公報で提案されているように、黒インクが使用される階調レベルが高濃度側にシフトさせられる場合は、それだけコンポジットブラックで表現される領域が増えることを意味するので、本発明が効果的であることになる。

本発明は、前述したように、インクの組成と特定の用紙の組み合わせにて適用することがより効果的であるので、事前にこの組み合わせが判明している場合、あるいは、記録装置に搭載された用紙種判別手段により本発明を適用することが好ましい特定の組み合わせであると判別された場合に、自動的に上述した図１９に示すような３Ｋブラックの処理がＯＮとなる（エントリーされる）ようにすることで、ユーザーが一々選択する手間を省くことができる。

つまり、被記録媒体の種類及び記録方法に応じて決定する記録モードに連動して黒を再現するときに各色のドット形成位置を同じくする画像処理を行うか否かを切り替えるようにすることで、最適な画像処理が適用されることになり、また、ユーザーがわざわざ選択する手間を省くことができる。

一方で、ユーザーの好みは千差万別であり、ユーザーによっては本発明による画像処理を使用しない状態も望む場合も存在する。そのため、本発明による画像処理を強制的に自動実行するだけでなく、ユーザーの指定によってＯＮ/ＯＦＦを切り替えられるようにする手段をも設けることで、幅広いニーズに対応することが可能となる。このユーザーの指定によってＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるようにする手段は、画像形成装置側であれば例えば前述した操作パネル１１７に設けることができ、ホスト側（データ処理装置側）であればプリンタドライバによる印刷モードの設定画面でユーザーが選択できるようにするなどを構成を採用することで対応できる。

上述した画像処理方法は、例えば図７に示すように、全てをプログラム（プリンタドライバ）としてコンピュータ上で処理しても良く、また、図８に示すように、一部をプログラム化してコンピュータ上で処理し、残りをハードウエア化して画像形成装置側で処理しても良い。図示はしていないが、全ての処理をハードウエア化して、画像形成装置側で行う構成とすることもできる。

さらに、上述した画像処理方法をプログラム化した場合、安価な記憶媒体に記録することによって、容易に大量配布や複製が可能となり、プログラムの保存の点でも、不揮発性の記憶媒体に保存することで長期の保存が可能となる。更に、現在のコンピュータは、フロッピディスクドライブやＣＤ／ＤＶＤドライブといった外部記憶媒体読取手段を標準もしくはオプションで備えているため、これらの記憶媒体を用いて簡易にコンピュータに導入することが可能となる。

なお、上記実施形態においては、本発明をインクジェット記録装置に適用した例で説明したが、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用することができ、また、インク以外の記録液を用いた画像形成装置やこの画像形成装置に印刷データを与えるデータ処理装置及びこのデータ処理装置に搭載されるプリンタドライバなどにも適用することができる。

本発明を適用する画像形成装置の実施形態としてのインクジェット記録装置の機構部の概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同装置のヘッドユニット構成を説明する斜視説明図である。 同装置の搬送ベルトの一例を説明する説明図である。 同装置による記録動作の説明に供する説明図である。 同装置の制御部の概要を示すブロック図である。 本発明に係るデータ処理装置におけるプリンタドライバの構成の一例を機能的に説明するブロック図である。 本発明に係るデータ処理装置におけるプリンタドライバの構成の他の例を機能的に説明するブロック図である。 ディザ法による中間調処理の説明に供する説明図である。 誤差拡散法による中間調処理の説明に供する説明図である。 コンポジットブラックの説明に供する説明図である。 Bayer型ディザマスクで、色毎に閾値の適用位置を異ならせたときのドット形成位置を説明する説明図である。 Bayer型ディザマスクで、色毎の閾値適用位置を同じにしたときのドット形成位置を説明する説明図である。 濃度の低い文字をコンポジットブラックで表現したときのドット位置ずらしの影響の説明に供する説明図である。 ＣＭＹドットの着弾ブレによって見た目上３Ｋドットのサイズが拡大される場合について説明する説明図である。 各色のドット形成位置を同じにしない中間調処理の説明に供するフロー図である。 本発明を所謂ディザ処理によって反映した場合の説明に供するフロー図である。 本発明を所謂誤差拡散処理によって反映した場合の説明に供するフロー図である。 本発明に係る画像処理の全体説明に供するフロー図である。 コンポジットブラックの各階調レベル毎の色相分布の一例を説明する説明図である。

符号の説明

２…画像形成部
３…用紙
５…搬送機構部
１４…記録ヘッド
３３…搬送ベルト
９０…ホスト（データ処理装置）
９１…プリンタドライバ
１３３…γ補正処理部
１３４…中間調処理部

Claims (9)

1. 黒インク以外の色を用いて黒を再現する画像形成装置において、
   入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする処理を行う手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記各色のドット配置パターンを同じにする階調レベルの区間を、入力画像データのオブジェクトの種類に応じて調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 入力画像データの階調レベルに応じて、前記各色のドット配置パターンを強制的に同じにする処理と同じにしない処理を切替え、
   前記各色のドット配置パターンについて、ハイライト側では同じドット配置パターンにせず、シャドー側では同じドット配置パターンにする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記各色のドット配置パターンを同じにする処理では、ＣＭＹの各色に共通のディザマスクを使用した中間調処理を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 黒インク以外の色を用いて黒を再現する画像データを生成する画像処理方法において、
   入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする処理を行う
   ことを特徴とする画像処理方法。
6. 前記各色のドット配置パターンを同じにする階調レベルの区間を、入力画像データのオブジェクトの種類に応じて調整することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 入力画像データの階調レベルに応じて、前記各色のドット配置パターンを同じにする処理と同じにしない処理を切替え、
   前記各色のドット配置パターンについて、ハイライト側では同じドット配置パターンにせず、シャドー側では同じドット配置パターンにする
   ことを特徴とする請求項に記載６に記載の画像処理方法。
8. 前記各色のドットパターンを同じにする処理では、ＣＭＹの各色に共通のディザマスクを使用した中間調処理を行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の画像処理方法。
9. 黒インク以外の色を用いて黒を再現する画像データを生成する画像処理をコンピュータに行わせるプログラムにおいて、
   入力画像データがＲ＝Ｇ＝Ｂであるとき、ＲＧＢの色空間からＣＭＹの色空間に変換されたＣＭＹ各色のドット配置パターンを強制的に同じにして、ドット形成位置を同じにする処理をコンピュータに行わせる
   ことを特徴とするプログラム。