JP5765912B2 - 画像処理装置及び画像処理方法並びにプログラム - Google Patents
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Description
一方でトナーやインク等の記録材料は単位面積当たり、ある一定量を超えるとトナーの定着不良や飛び散りが発生し、画質が損なわれるだけでなく装置本体への損傷が懸念される。そのため通常の単位面積当たりの記録材の総量を、予め定められた一定量を必ず下回るような制御が行われる。例えばカラープリンタであれば、その過剰削減を抑制するために、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のトナーの組み合わせを変えることで単位面積当たりの総量を減らす方法がある。具体的にはシアン、マゼンタ、イエローを等量減らす代わりにブラックを増やすことで、色味変化や階調性劣化を最小限に抑える方法を取るのが方法としては一般的である。
印刷される画像の濃度の上昇分を多く見積もり、トナーの制限値を小さくすると、プリンタの特性によって印刷される画像の濃度が薄い場合、過剰にトナーが削減されてしまう。通常トナー量が多いほど画像の濃度は濃くなり、色に深みが出てより好ましい色再現が可能になるため、トナーの削減量は最小限にとどめるほど画質には良いとされている。
[画像処理装置の構成]
図1は実施形態1,2,3の画像処理装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、画像処理装置は、画像読取部101、画像処理部102、記憶部103、CPU 104および画像出力部105を備える。なお、画像処理装置は、画像データを管理するサーバ、プリントの実行を指示するパーソナルコンピュータ(PC)などにネットワークなどを介して接続可能である。
画像読取部101は、原稿の画像を読み取り、画像データを出力する。
このRAMとHD上で画像データを蓄積し、ページのソートや、ソートされた複数ページにわたる原稿を蓄積し、複数部数プリント出力を行う。
画像出力部105は、記録紙などの記録媒体にカラー画像を形成して出力する。
図2は画像処理装置の概観図である。
画像読取部101において、原稿台ガラス203および原稿圧板202の間に画像を読み取る原稿204が置かれ、原稿204はランプ205の光に照射される。原稿204からの反射光は、ミラー206と207に導かれ、レンズ208によって3ラインセンサ210上に像が結ばれる。なお、レンズ208には赤外カットフィルタ231が設けられている。図示しないモータにより、ミラー206とランプ205を含むミラーユニットを速度Vで、ミラー207を含むミラーユニットを速度V/2で矢印の方向に移動する。つまり、3ラインセンサ210の電気的走査方向(主走査方向)に対して垂直方向(副走査方向)にミラーユニットが移動し、原稿204の全面を走査する。
画像処理部102は、3ラインセンサ210から入力される画像信号を電気的に処理して、シアンC、マゼンタM、イエローYおよびブラックKの各色成分信号を生成し、生成したCMYKの色成分信号を画像出力部105に送る。このとき出力される画像はディザなどのハーフトーン処理が行われたCMYKの画像となっている。
このようにしてC、M、YおよびKの四色のトナー像が順次転写された記録紙は、定着ユニット226を通過することで、トナー像が定着された後、装置外へ排出される。
以降では、本実施形態の特徴であるトナー総量制御部402の処理とガンマ補正処理部413,423,433,443の詳細および設定値の算出方法を説明する。
UCR = min((SUM1−Limit/2),C1,M1,Y1) 式(1)
ここでUCR値とはCMYのトナーの削減値及びKの増加値に影響する。トナー総量制御部402ではトナー量の削減値を最小にするため、制限値を超えた量の半分、またはC1、M1、Y1の中で最も小さい値をUCR値とする。
C2 = C1 −(K2 − K1)
M2 = M1 −(K2 − K1) 式(2)
Y2 = Y1 −(K2 − K1)
ここではステップS506で算出したK2の値とK1の値の差分を削減値とする。以上の処理の流れでトナー総量を削減したCMYK(C2、M2、Y2、K2)508を算出する。
C3 = C2 *(LIMIT−K2)/(C2+M2+Y2)
M3 = M2 *(LIMIT−K2)/(C2+M2+Y2) 式(3)
Y3 = Y2 *(LIMIT−K2)/(C2+M2+Y2)
K3 = K2
ステップS511では、K2の値はそのままK3として設定し、LIMIT(制限値)504からK2を引いた値とC2、M2、Y2の合計値から係数を算出する。そしてC2、M2、Y2に算出した係数をかけることでトナー量が削減されたC3、M3、Y3を算出し、CMYK(C3、M3、Y3、K3)514を出力する。
前述したように装置周囲の温度や湿度、構成部品の経時変化などの影響をうけ紙上のトナー濃度(トナー量)は変化してしまう。この不安定性を吸収するために階調を補正する処理が必要になり前記ガンマ補正処理部においてガンマ補正処理を行う。前記ガンマ補正処理部で用いるガンマ補正値は初期値のまま動作させ続けることはできず、環境によってその変動に追従する形で更新(キャリブレーション)していく必要がある。
D = −255 * log10(S/255)/1.6 式(4)
この式は、原稿濃度が1.6の時、輝度信号SをD=255になるように正規化した変換式であり、255を超える場合には255に制限する必要がある。式(4)を用いて計算してもよいし、輝度を入力、濃度を出力としたテーブルを用いて濃度変換してもよい。
図10は、Dmax濃度を用いて、トナー総量制御部402におけるトナー制限値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。記憶部103に格納された図10のフローチャートの各処理を実行するためのプログラムをRAM(不図示)にロードしてCPU104が実行することで、図10のフローチャートが実行される。
次に、ステップS1002において、TDMaxとDMaxから単色あたりの最大トナー量を算出する。例えば、式(5)を用いて算出する。
TonrMax = DMax*100/TDMax 式(5)
TonrMaxはDMax>TDMaxの時に100%を超える値を示す。
次に、ステップS1003において、TonrMaxから100を減算し、想定制限値を超えたトナー量を算出する。
次に、ステップS1004において、S1003で算出したトナー量を想定制限値から減算することで新たな制限値504を算出する。新たな制限値504は、小さくなりすぎないように所定の値よりは大きいものとする。
例えば、C(シアン)のTDMaxが濃度1.6の装置において、DMaxが濃度1.7の場合、ベタを出力するときのシアンのトナー量(TonrMax)が106.25%となり、6.25%オーバーしてしまう。同様に、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)についても、それぞれの色のTDMaxとDMaxを用いてTonrMaxを計算し、オーバーする量を算出する。その結果、マゼンタが5%、イエローが10%、ブラックが20%トナー量がオーバーする場合、100%を超えたオーバー分の総和を算出し、想定制限値から減算する。この場合、想定制限値250%であるから(6.25+5+10+20)%を減算した208.75%を新たな記録材の制限値504に決定する。これにより、どのようなプリンタ状態の場合であっても、確実にトナー量を想定制限値以下にすることができ、トナーのあふれを防止することができる。すなわち、本実施形態では、ガンマ補正処理部413〜443の終端補正によってトナー量が増えた場合に、トナー総量制御部402におけるトナー制限値を小さくすることで、プリンタから出力されるトナー量をトナー制限値以下に抑えることができる。
また最大値を255とした8Bit信号として値の説明を行ってきたが、当然それに限るものではない。
実施形態1では、テストチャートを読み込み、テストチャートの濃度を測定することで、ガンマ補正テーブルとベタ出力濃度DMaxを取得し、取得したDMaxを元にトナー制限値を算出していた。本実施例では、すでに作成されているガンマ補正テーブルを元にベタ出力濃度DMaxを予測し、予測したDMax値を元にトナー制限値を算出する方法に関して説明する。
S1104において、S1103で得られたパッチ平均値を濃度値へ変換する。リーダースキャナからの読み取り信号は反射率に対してリニアな信号として読みとられるため、濃度への変換は通常対数変換になる。例えば入力輝度が8bitの場合、式(4)を用いることが可能である。
前記ガンマ補正テーブルを用いてガンマ補正を行って画像データを出力すると、ベタの濃度こそ保証されていないが、ターゲットとしている濃度特性に関して完全一致することが保証されている。そのため写真画像等ジャギーや途切れよりも階調性を優先させるような画像に対しては、このガンマ補正テーブルを用いてガンマ補正を行う方が適している場合がある。
DMax = TDmax * 255/Wmax 式(6)
なお、式(6)を用いてDMaxを計算してもよいし、Wmaxを入力、DMax濃度を出力としたテーブルを用いて変換してもよい。このようにして終端点補正処理を行っていないガンマ補正テーブルからDmaxを直接算出することが可能になる。
続くS1403〜S1405までの処理は、それぞれ実施例1で説明した図10のS1002〜S1004と同様の処理なので説明を省略する。
このような構成を取ることで終端点補正処理がされていないガンマ補正テーブルを記憶しておき、記憶したテーブルを元にDmax値の予測を可能にしている。
また本実施例においても実施例1と同様、CMYK全色に対して同一の処理を行っている例を説明したが特定色のみに適用させることも可能である。
終端点補正処理を行わないことによるジャギーや細線の途切れの影響が一番大きい色はブラックである。逆に終端点補正処理やトナー量制限処理を行ってしまうことで階調性や色味に影響が出てしまうのはCMYになる。そこで、本実施例ではブラックのみに終端点補正処理を行ったガンマ補正を行い、C(シアン)、M(マゼンタ),Y(イエロー)については終端点補正を行わないガンマ補正を行う。
このようなトナーの過剰削減を防止するために、本実施形態のトナー総量制御部402について説明する。
トナー総量制御部402について図12を用いて説明する。基本的な流れは図5を用いて実施例1にて説明しているので、ここでは主に図5との差分を説明する。
Gain = DMax / TDMax 式(7)
式(7)では、記憶または算出される最大濃度DMax(1203)とターゲット濃度TDMaxを用いてゲインが算出される。
次に、ステップS1205にてLIMIT(制限値)1206を読み込みSUM1と比較する。LIMIT(制限値)1206とは定着可能なトナー量の制限値であり、例えば「250%」といった数値で定義される。
次にステップS1208にて第1のトナー総量制限後の値であるC2、M2、Y2、K3の中のK3を算出する。K2にUCR値を足した値を基本的には用いる。S506ではK2単体で100%を超えた値は設定できないとしたが、今回はブラックに対してGainがかけられているのでその最大値は100 * Gainで求められる。
K4 = K3 / Gain 式(8)
としてS1202の逆演算を行う。
このようにすることで、図13(b)で説明したように、CMYが過剰にトナー制限されることを抑制し、画質の劣化を抑えることが可能になる。
Claims (11)
- 画像データに対応する記録材の量を制御する画像処理装置であって、
画像形成部で形成されたパッチパターンを読み取り得られたデータに基づき算出される階調補正テーブルを記憶する記憶手段と、
前記階調補正テーブルに対して入力信号に最大値を入力した際の出力信号値と前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値とを用いて、
前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された最大濃度値と、前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値とに基づき、記録材の制限値を決定する決定手段と、
前記画像データに対応する記録材の量が前記決定手段によって決定された制限値以下になるように、前記画像データに対応する記録材の量の制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記決定手段は、前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値よりも前記算出手段によって算出された最大濃度値が大きいほど、前記決定手段により決定される制限値が小さくなるようにすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記階調補正テーブルにおいて入力信号の最大階調レベルに対する出力信号が最大階調レベルになるように、前記階調補正テーブルを変更する変更手段と、前記変更手段によって変更された階調補正テーブルを用いて、前記制御手段によって記録材の量が制御された画像データに対して階調補正を行う階調補正手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記階調補正手段は、前記制御手段によって制御された画像データの特定色の信号に対しては前記変更手段によって変更された階調補正テーブルを用いて階調補正を行い、前記画像データの前記特定色以外の信号に対しては前記変更手段によって変更する前の前記階調補正テーブルを用いて階調補正を行うことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
- 画像データに対応する記録材の量を制御する画像処理装置であって、
画像形成部で形成される画像の最大濃度値と前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値とに基づき、前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値を出力する時の記録材量である最大記録材量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された最大記録材量を用いて、CMYKの記録材の合計量の制限値を決定する決定手段と、
前記CMYKの記録材を用いて前記画像データを出力する場合に、前記画像データに対応する前記CMYKの記録材の合計量が前記決定手段によって決定された制限値以下になるように、前記画像データに対応する前記CMYKの記録材の合計量の制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記決定手段は、前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値よりも前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値が大きいほど、前記決定手段により決定される制限値が小さくなるようにすることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値と前記階調補正テーブルに対して入力信号に最大値を入力した際の出力信号値とを用いた線形推測にて前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記階調補正テーブルに対して入力信号に最大値を入力した際の出力信号値を入力としたテーブルを用いて前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 画像データに対応する記録材の量を制御する画像処理装置における画像処理方法であって、
画像形成部で形成されたパッチパターンを読み取り得られたデータに基づき算出される階調補正テーブルを記憶する記憶工程と、
前記階調補正テーブルに対して入力信号に最大値を入力した際の出力信号値と前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値とを用いて、前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値を算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出された最大濃度値と、前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値とに基づき、記録材の制限値を決定する決定工程と、
前記画像データに対応する記録材の量が前記決定工程によって決定された制限値以下になるように、前記画像データに対応する記録材の量の制御を行う制御工程とを有することを特徴とする画像処理方法。 - 画像データに対応する記録材の量を制御する画像処理装置における画像処理方法であって、
画像形成部で形成される画像の最大濃度値と前記画像処理装置がターゲットとする最大濃度値とに基づき、前記画像形成部で形成される画像の最大濃度値を出力する時の記録材量である最大記録材量を算出する算出工程と、
前記算出工程により算出された最大記録材量を用いて、CMYKの記録材の合計量の制限値を決定する決定工程と、
前記CMYKの記録材を用いて前記画像データを出力する場合に、前記画像データに対応する前記CMYKの記録材の合計量が前記決定工程によって決定された制限値以下になるように、前記画像データに対応する前記CMYKの記録材の合計量の制御を行う制御工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを請求項1乃至8のいずれか一項に記載された画像処理装置として機能させるためのプログラム。
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