JP5843517B2 - 画像形成装置およびその方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1および特許文献3に記載の技術では、新たなインクを必要とするため、プリンタの構造がより複雑になり、大型化する。
また、特許文献2に記載の技術では、イエロからグリーンを経由してシアンに至る色相において中間明度の色域を拡大するが、イエロからブラックに至る暗部(低明度領域)の色域は拡大しない。
記録媒体(例えば紙面)上における色材の空間的な配置(以降、像構造とも呼ぶ)と発色との関係について、図面を用いて説明する。
ここで、R(λ)、R_K(λ)、R_Y(λ)はそれぞれ、混色時、ブラックインク、イエロインクの波長λにおける反射率を表し、S_K、S_Yはそれぞれ、ブラックインク、イエロインクの紙面上における面積率(0〜1の値)を表す。また、配置302は、ブラックインクとイエロインクが互いに重なり合い、上下に層状に配置されている場合(色材層を形成している場合)を示している。尚、配置301と同様、紙面上では、紙自体が露出する領域が存在せず、全ての領域がインクで埋め尽くされているものとする。ここで、配置302における発色は、次式(2)から算出される。
ここで、R(λ)、R_K(λ)、R_Y(λ)はそれぞれ、混色時、ブラックインク、イエロインクの波長λにおける反射率を表し、T_Y(λ)はイエロインクの透過率を表す。
特に、顔料インクなど、染料インクと比べて光の散乱成分が多いインクの場合、反射率および透過率は光の吸収成分だけでなく散乱成分を考慮する必要がある。図2に示す分光反射率特性について、上述のように特に顔料インクなど光の散乱成分が無視できないインクを用いた場合に上記式(1)、式(2)から算出される分光反射率の模式図を図4に示す。波形401は配置301、波形402は配置302に対応している。尚、比較しやすいよう、波形401と波形402とは同程度の明度になるようにS_K、S_Yが調整されているが、どちらの波形が急峻かを判定するのには影響がない。波形401は波形402に比べて急峻な変化を示す波形の分光反射率であることがわかる。
上記では、ブラックインクと1つの有色インクの組み合わせについて説明した。次に、ブラックインクと2つの有色インクとの組み合わせについて、紙面上における色材層の空間的な配置と発色との関係を説明する。
ここまで、L*−a*平面およびL*−b*平面で説明したが、他のドットと重なることなく排他に記録される有彩色(以降、排他カラーとも称する)を1色以下にすることで、より彩度の高い色を再現できることをCIELab色空間のa*−b*平面で説明する。図10は、インクの重なり状態と画像の色度の関係を説明する模式図であり、横軸がCIELab色空間のa*、縦軸がb*を示す。図において、点Aは全ての画素をYドットのみで形成した時の色を示す点、点Bは全ての画素をYドットおよびCドット同士を重ねて形成した時の色を示す点、点Cは全ての画素をCドットのみで形成した時の色を示す点、点Oは無彩色を示す点である。ここで、Yドットのみで形成した第一の画素とYドットおよびCドットで形成した第二の画素とを含む第一の画像の色は、線分AB上の点で示される。同様に前記第二の画素とCドットのみで形成した第三の画素とを含む第二の画像の色は線分BC上の点で示される。また、前記第一の画素と、前記第二の画素と、前記第三の画素とを含む第三の画像の色は、三角形ABCの内部の点で示される。
(画像形成装置の構成)
最初に、本実施例の画像形成装置の構成を説明する。図14は、本実施例の画像形成装置1501の構成を説明する模式図である。ヘッドカートリッジ1401は記録ヘッドとインクタンクとが一体的に構成され、キャリッジ1402に交換可能に搭載されている。ヘッドカートリッジ1401は、複数の吐出口からなる記録ヘッドと、記録ヘッドへインクを供給するインクタンクとを有し、記録ヘッドの各吐出口を駆動するための信号などを授受するためのコネクタが設けられている。各吐出口は、受け取った信号に応じて吐出するインクの量を7ピコリットル(大ドットに相当)、3ピコリットル(中ドットに相当)、1ピコリットル(小ドットに相当)の3段階に変更可能である。キャリッジ1402には、上記コネクタを介してヘッドカートリッジ1401に信号を伝達するためのコネクタホルダが設けられている。キャリッジ1402は、ガイドシャフト1403に沿って往復移動可能となっている。具体的には、キャリッジ1402は主走査モータ1404を駆動源としてモータ・プーリ1405、従動プーリ1406およびタイミング・ベルト1407等の駆動機構を介して駆動されるとともに、その位置および移動が制御される。キャリッジ1402に搭載されたヘッドカートリッジ1401は、吐出口面がキャリッジ1402から下方へ突出して記録媒体1408と平行になるように保持されている。尚、このキャリッジ1402のガイドシャフト1403に沿った移動を「主走査」といい、移動方向を「主走査方向」という。
次に、本実施例の画像形成システムのハードウエア構成を、図15のブロック図を用いて説明する。画像処理装置としてのホスト1500は、例えばパーソナルコンピュータで実現される。ホスト1500は、CPU1503と、メモリ1504と、キーボード等の入力部1505と、外部記憶装置1506と、画像形成装置1501との間のインターフェイス(以下I/Fと呼ぶ)1508と、モニタ1502との間のビデオI/F1507を備える。CPU1503は、メモリ1504に格納されたプログラムに従い、画像生成手段として種々の処理を実行するものであり、本実施例の画像処理を実行する。これらのプログラムは例えば、プリンタドライバとして外部記憶装置1506に記憶され、或いは外部接続装置から供給され、ワークエリアとして使用されるメモリ1504を用いてCPU1503により適宜読み出されて実行される。ホスト1500はビデオI/F1507を介してモニタ1502に種々の情報を出力すると共に、入力部1505を通じて各種情報を入力する。また、ホスト1500はI/F1508を介して画像処理を施した画像データを含むプリントデータを画像形成装置1501に送信する。
次に、本実施例の画像形成システムにおいて実行される画像処理の構成を、図16のブロック図を用いて説明する。ホスト1500で動作するプリンタドライバ1602は、アプリケーションプログラム1601から受け取った入力画像データをプリントデータに変換して画像形成装置1501に出力する。入力画像データからプリントデータへの変換は、解像度変換部1603、カラーマッチング部1604、色分解部1605、ハーフトーン処理部1606によって実行される。画像形成装置1501は、プリンタドライバ1602から受け取ったプリントデータをパス分解部1609、吐出信号生成部1611によってインク吐出信号に変換し、記録ヘッド1513で記録媒体1408へ記録する。各部により行われる処理の詳細は後述する。尚、ホスト1500で実行される上記画像処理の一部を画像形成装置1501で行ってもよい。
解像度変換部1603は、入力画像データの解像度を画像形成装置1501の解像度に変換して出力する。本実施例において画像形成装置1501の解像度を、主走査方向2400dpi、副走査方向1200dpiとする。入力画像データは、例えば、600dpiの8ビットRGBデータである。この場合入力画像データは、1/600インチ幅の画素の集合で表現されており、各画素は0から255の値を取るレッド(R)、グリーン(G)およびブルー(B)の3種類の信号から成る。解像度変換部1603は、公知の解像度変換法であるバイキュービック法によって、上記入力画像データを主走査方向2400dpi、副走査方向1200dpiの画像データに変換する。
カラーマッチング部1604は、カラーテーブル格納部1607に格納されたカラーテーブルを参照し、解像度変換部1603の出力画像データを構成する色信号(R,G,B)を画像形成装置1501に依存した色信号(R’,G’,B’)に変換して出力する。色信号(R’,G’,B’)のR’、G’、B’は、各8ビットの信号で0から255の値を取る。カラーテーブル格納部1607に格納されるカラーテーブルには、離散的な色信号(R,G,B)に対応する色信号(R’,G’,B’)が記述されている。色信号(R’,G’,B’)は該カラーテーブルを用いた公知の3次元ルックアップテーブル法(以下3DLUT法)で算出される。好適には、記録媒体の種類や画像形成の目的に応じた複数のカラーテーブルを用意しておき、適切なカラーテーブルが選択可能な構成を備える。
色分解部1605は、色分解テーブル格納部1608に格納された色分解テーブルを参照し、上記色信号(R’,G’,B’)を各色材の記録ドット数に関する色材量信号(C,M,Y,K)に変換して出力する(以下、色材量信号を色材量データとも称する)。以下、色材量信号(C,M,Y,K)は、例えば、8ビット信号でC、M、Y、Kはそれぞれ0から255の範囲の値を取る。
Cp=(R’,G’,B’)=(0,255,255) ・・・(4)
Mp=(R’,G’,B’)=(255,0,255) ・・・(5)
Yp=(R’,G’,B’)=(255,255,0) ・・・(6)
Rp=(R’,G’,B’)=(255,0,0) ・・・(7)
Gp=(R’,G’,B’)=(0,255,0) ・・・(8)
Bp=(R’,G’,B’)=(0,0,255) ・・・(9)
Kp=(R’,G’,B’)=(0,0,0) ・・・(10)
R’G’B’色空間上の立方体の表面上の色信号に対応する色材信号が表す色が、色域の最外郭を構成する。暗部の色域は、特に、KpとCp、Mp、Yp、Rp、Gp、Bpとで表される頂点をそれぞれ結ぶ、黒−カラーラインの色信号に関係する。
図16に戻って、ハーフトーン処理部1606の処理の詳細を説明する。尚、以下の説明においては、複数ビットで表される多値データを処理する画像処理において、対象となる最小の構成単位を画素と称し、当該画素に対応するデータを画素データと称することにする。また、画素とは階調表現可能な最小単位のことであり、1ビット以上の階調値を有する。
(Kの4値化)
続くステップS2203では、有彩色インクC、M、Yより先の順番でKについて、量子化部2004が累積誤差加算後のデータ(I_K)´と閾値設定端子2003により入力された閾値とを比較し、4値化処理を行う。
Th2´=Th2
Th3´=Th3
ステップS2504からステップS2510までの処理は、以下の式を実行することにより、Kの出力階調値O_Kを決定する。
O_K=1 (Th1´<I_K´≦Th2´) ・・・(13)
O_K=2 (Th2´<I_K´≦Th3´) ・・・(14)
O_K=3 (Th3´<I_K´) ・・・(15)
(CMYの4値化)
次に、図22のフローチャートに戻り、Kの4値化処理を実施した画素について、ステップS2204にて、Kの出力階調値O_Kが0か否かを判定する。判定の結果、Kの出力階調値O_Kが0でなかった場合、ステップS2205において、C、M、Yの出力階調値O_i{i=C,M,Y}を0に設定する量子化処理を行う。
ここで、本実施例における閾値補正処理について説明する。まず、図27を用いて、有彩色と無彩色とが隣接する場合に発生する重なり領域について説明する。2701はKインクの中ドット、2702は有彩色インクの中ドット、2703は有彩色インクの小ドットである。簡単のため、中ドットの大きさと形状を、印刷解像度の1画素に相当する正方形画素に外接する円形とし、小ドットを内接円としている。図27(a)は、無彩色および有彩色ともに中ドットのみで構成されている。画素の位置が排他されても、多くの重なり領域が発生してしまうことがわかる。図27(b)では、無彩色インクを中ドット、有彩色インクを小ドットにしている。図27(a)の場合と比較して、重なり領域が低減できていることがわかる。
Th2´=Th2 (周辺にKドットなし)
Th3´=Th3 (周辺にKドットなし)
Th1´=Th1+10 (周辺にK大ドットあり)
Th2´=Th2+30 (周辺にK大ドットあり)
Th3´=Th3+50 (周辺にK大ドットあり)
Th1´=Th1 (周辺にK大ドットがなく、K中ドットあり)
Th2´=Th2+20 (周辺にK大ドットがなく、K中ドットあり)
Th3´=Th3+30 (周辺にK大ドットがなく、K中ドットあり)
Th1´=Th1+20 (周辺にK大中ドットがなく、K小ドットあり)
Th2´=Th2 (周辺にK大中ドットがなく、K小ドットあり)
Th3´=Th3+10 (周辺にK大中ドットがなく、K小ドットあり)
上記式を用いた閾値補正処理により、周辺に存在するKドットの大きさに応じて、有彩色ドットの各大きさ(大中小ドット)の選ばれやすさを制御することができる。
(O_i)´=1 (Th1´<(I_i)´≦Th2´) ・・・(17)
(O_i)´=2 (Th2´<(I_i)´≦Th3´) ・・・(18)
(O_i)´=3 (Th3´<(I_i)´) ・・・(19)
以上で、ステップS2206におけるC、M、Yの量子化処理を完了する。
次に、ステップS2207における紙白被覆処理について、図24のフローチャートを用いて説明する。色分解部1605の処理の説明で述べた通り、暗部の色を再現する画像に紙白が露出した画素が含まれると濃度または彩度が低下してしまう。そこで、記録量の最も多いカラーインクで紙白を極力被覆するために、以下の処理を実施する。
SUM_I_Col=(I_C)´+(I_M)´+(I_Y)´ ・・・(21)
ステップS2402では、積算値SUM_O_Colの値が0か否かが判定される。積算値SUM_O_Colの値が0でない場合、すなわち、少なくとも何れかのカラーインクについて仮の出力階調値(O_i)´が1(ドットがON)となっている場合は、次式を実行してカラーインクの量子化処理を終了する。
O_M=(O_M)´ ・・・(23)
O_Y=(O_Y)´ ・・・(24)
積算値SUM_O_Colの値が0の場合、すなわち、全てのカラーインクについて仮の出力階調値が0(ドットがOFF)となっている場合はステップS2403にて、以下の条件判定が行われる。累積誤差加算後の画像データ(I_i)´{i=C,M,Y}の積算値SUM_I_Colを予め設定された閾値(本実施例では128とするが、紙白の露出をより抑えたい場合は128より小さい値としてもよい。)と比較する。
O_M=0 (SUM_I_Col<128) ・・・(26)
O_Y=0 (SUM_I_Col<128) ・・・(27)
S2403で、SUM_I_Colが閾値以上の場合、ステップS2405にて累積誤差加算後の画像データ(I_i)´{i=C,M,Y}の最大値となるカラーインクの出力階調値を1とする。この場合、その他のカラーインクの出力階調値を0とする(ステップS2406)。
E_i=(I_i)´−85 (O_i=1) ・・・(29)
E_i=(I_i)´−170 (O_i=2) ・・・(30)
E_i=(I_i)´−255 (O_i=3) ・・・(31)
さらに、ステップS2209では、誤差拡散部2006において、着目している画素の横方向位置xに応じて、以下のように誤差の拡散処理を行う。すなわち、記憶領域E0_iおよびE_i(x)に格納すべき量子化誤差を、以下の処理に従って算出し、累積誤差メモリに格納する。
E_i(x−1)←E_i(x−1)+E_i×3/16 ・・・(33)
E_i(x)←E0_i+E_i×5/16 ・・・(34)
E0_i←E_i×1/16 ・・・(35)
以上で、入力端子2001に入力された1画素分の誤差拡散処理が完了する。
ハーフトーン部1606で処理されたC、M、Y、K各色1ビットのデータは、画像記録装置1501に送られる。記録媒体上の各エリアに対するドットの有無は決定されたので、この情報をそのまま記録ヘッドの駆動回路に入力すれば、所望の画像を記録することは可能である。すなわち、1回の主走査で記録ヘッド幅分の画像形成を完了してよい。
Th2´=Th2 (周辺にカラーなし)
Th3´=Th3 (周辺にカラーなし)
Th1´=Th1+LUT1(L,3) (周辺にカラー大あり)
Th2´=Th2+LUT2(L,3) (周辺にカラー大あり)
Th3´=Th3+LUT3(L,3) (周辺にカラー大あり)
Th1´=Th1+LUT1(L,2) (周辺にカラー大なく、カラー中あり)
Th2´=Th2+LUT2(L,2) (周辺にカラー大なく、カラー中あり)
Th3´=Th3+LUT3(L,2) (周辺にカラー大なく、カラー中あり)
Th1´=Th1+LUT1(L,1) (周辺にカラー大中なく、カラー小あり)
Th2´=Th2+LUT2(L,1) (周辺にカラー大中なく、カラー小あり)
Th3´=Th3+LUT3(L,1) (周辺にカラー大中なく、カラー小あり)
ここで、LUT1( )、LUT2( )、LUT3( )は、明るさ情報Lと、周辺のドットサイズ(3:大、2;中、1:小)とに応じて、Th1、Th2、Th3に対する補正量が規定された閾値補正量LUTである。図30に、閾値補正量LUTの例を示す。本実施例では、明部(Lの値が大)においては閾値に正の補正を行い、暗部(Lの値が小)においては負の補正を行う。即ち、明部においてはカラードット同士が排他されやすくなり、暗部においては重なりやすくなるように閾値を制御する。
色分解部1605は、色分解テーブル格納部1608に格納された色分解テーブルを参照する。そして、入力色信号(R’,G’,B’)を各色材のドットサイズ毎の記録ドット数に関する色材量信号(C大,C中,C小,M大,M中,M小,Y大,Y中,Y小,K大,K中,K小,)に変換して出力する。各色材量信号は、例えば、8ビット信号でそれぞれ0から255の範囲の値を取る。図33に色分解テーブルの例を示す。
ハーフトーン処理部1606では、色分解部1605で決定された色材量信号データが、画像記録装置1501の記録可能なデータに変換される。本実施例においては、ディザマトリクスを用いた2値化処理を用いる。
ここで、G(T,i)およびP(T,i)は、階調Tでのi回目のループにおける粒状度評価値と重なり率評価値である。また、w1,w2は非負の重み係数である。
ここで、|x|はxの絶対値を表す。
ステップS3206では、ドットの確定処理を行う。まず、未確定ドットの画素位置に対応するディザマトリクスの閾値に、階調Tを格納する。さらに、未確定ドットを確定ドットにする。
上記実施例で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。即ち、重なることが好ましくない色材の組(無彩色と有彩色)に対して、ドット位置とドットサイズを適切に制御できれば、その手法は1つに限定されない。
Claims (7)
- 黒色色材と複数の有彩色色材とを用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
前記黒色色材に対応する黒色色材量データと前記複数の有彩色色材のそれぞれに対応する複数の有彩色色材量データとを有する入力画像データから、黒色色材のドットを記録媒体上に配置させるための黒色色材データと複数の有彩色色材各々のドットを前記記録媒体上に配置させるための複数の有彩色色材データとを生成する生成手段により、前記黒色色材と前記複数の有彩色色材とを用いて再現可能である色域における暗部の最外殻に位置する色において、前記黒色色材のドットと前記複数の有彩色色材各々のドットとが前記記録媒体上で排他に配置されるように前記黒色色材データと前記複数の有彩色色材データとを生成する画像形成装置であって、
前記黒色色材データと前記複数の有彩色色材データとに基づき、前記黒色色材と前記複数の有彩色色材とを用いて記録媒体上に画像を形成する形成手段と
を有し、
前記画像形成装置が再現可能な色域の最外殻に位置する色に対応する前記黒色色材量データの値と該色に対応する前記複数の有彩色色材量データの値のうち最大となる値との和は、前記入力画像データの最大値と等しく、
前記生成手段は、大きさが異なる複数の前記ドットを配置するための前記色材データを生成し、
前記色材データは、前記黒色色材のドットと前記複数の有彩色色材のドットとを、一方のドットの大きさに対して隣接する他方のドットの大きさを異ならせて配置するように生成されることを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、前記黒色色材と前記複数の有彩色色材と、該黒色色材より明度が高いグレー色色材とを用いて前記記録媒体上に画像を形成することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記生成手段は、前記最外殻に位置する色において、前記入力画像データに応じて前記記録媒体上の所定領域に前記ドットを配置するか否かを決定する閾値群を保持し、前記閾値群は、前記黒色色材のドットを配置するための閾値群と前記複数の有彩色色材各々のドットを配置するための閾値群とを保持することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記一方のドットは前記黒色色材のドットであり、前記他方のドットは前記複数の有彩色色材のドットであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記一方のドットの大きさは中ドットであり、前記他方のドットの大きさは小ドットであることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の画像形成装置。
- コンピュータを、請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載された画像形成装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
- 黒色色材と複数の有彩色色材とを用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、
前記黒色色材に対応する黒色色材量データと前記複数の有彩色色材のそれぞれに対応する複数の有彩色色材量データとを有する入力画像データから、黒色色材のドットを記録媒体上に配置させるための黒色色材データと複数の有彩色色材各々のドットを前記記録媒体上に配置させるための複数の有彩色色材データとを生成する生成工程により、前記黒色色材と前記複数の有彩色色材とを用いて再現可能である色域における暗部の最外殻に位置する色において、前記黒色色材のドットと前記複数の有彩色色材各々のドットとが前記記録媒体上で排他に配置されるように前記黒色色材データと前記複数の有彩色色材データとを生成する画像形成方法であって、
前記黒色色材データと前記複数の有彩色色材データとに基づき、前記黒色色材と前記複数の有彩色色材とを用いて記録媒体上に画像を形成する形成工程と
を有し、
前記画像形成装置が再現可能な色域の最外殻に位置する色に対応する前記黒色色材量データの値と該色に対応する前記複数の有彩色色材量データの値のうち最大となる値との和は、前記入力画像データの最大値と等しく、
前記生成工程は、大きさが異なる複数の前記ドットを配置するための前記色材データを生成し、
前記色材データは、前記黒色色材のドットと前記複数の有彩色色材ドットとを、一方のドットの大きさに対して隣接する他方のドットの大きさを異ならせて配置するように生成されることを特徴とする画像形成方法。
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