JP6544961B2 - 画像処理装置、画像記録装置、画像処理方法、およびプログラム - Google Patents
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本実施形態における記録装置は、液体としてのインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドを用いて、記録媒体にインクを付与することによって画像を記録するインクジェット記録装置としての適用例である。
図1は、本実施形態のインクジェット記録装置(画像記録装置)1の構成例を説明するための要部の斜視図である。
次に、複数サイズのドットの混合比率の選択処理方法について説明する。本実施形態では、大,中,小ドットの3つのサイズのドットを用い、それらを形成するためのインクの吐出量は、それぞれ5pl、7pl、12plである。また、以下においては、単色インクを例にして説明する。しかし、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインク、および濃度が薄い淡インクなどの種々のインクに対して同様の処理を行うことによって、それらのドットの混合比率が求めることができる。
図8(a)は、全階調に関する混合比率の選択処理を説明するためのフローチャートである。
図8(b)は、ステップS22の処理、つまり階調毎の混合比率を画像評価値によって順位付ける処理を説明するためのフローチャートである。
前述したように、図8(b)のステップS32において、大,中,小ドットの混合比率を異ならせた複数の画像データに基づいて、その画像データに基づいて記録される画像をシミュレーションする。その処理について、図10のフローチャートを用いて説明する。本例のシミュレーションシステムは、コンピュータ上で動作するプログラムによって実現することができる。また、シミュレーションによる出力画像の解像度は、数μm程度が望ましい。それより高解像とした場合には、記録媒体上に形成されるドットの形状の精度は高くなるものの、計算処理に要する時間が長くなる。一方、解像度が低すぎた場合には、ドットの形状の精度が低下し、さらに、本実施形態のように後述する着弾ばらつきを使用して画像のシミュレーションを行う場合には、その着弾ばらつきの値が反映しにくくなる。
前述したように、図8(b)のステップS33において、シミュレーション画像を評価する。画像の評価値としては、画像の粒状度を表す評価値と、スジを表す評価値と、を用いた。
DPI:スキャン解像度
R:DooleyのVTFの式における観察距離
そして、このウィーナースペクトルWS VTF (u,v)の積分値を粒状度評価値Gとする。Gの値が大きいほど粒状度が大きいことを表している。
次に、ライン毎の平均明度をフーリエ変換し、空間周波数特性F(v)を求める。この空間周波数特性F(v)に視覚特性VTF 1D (v)を掛け、ウィーナースペクトルWS VTF (v)を求める。
DPI:スキャン解像度
R:DooleyのVTFの式における観察距離
そして、下式により、ウィーナースペクトルWS VTF (v)の積分値を求めて、スジ評価値Bとする。Bの値が大きいほどスジが大きいことを表している。
上記で算出した粒状度評価値Gとスジ評価値Bを用いて、下式により総合評価値Tを算出する。
B:スジ評価値
α:スジ視認限界閾値
β:重み付けパラメータ
この総合評価値Tを用いて画像を評価し、その評価が良いものから順に並べ替える。本例の場合は、評価値が小さいものから順に並べ替えることになる。
フェザリングに関する情報として、ドットの歪データを図10のステップS42において入力することができる。その歪データは、インクドットに関する情報の1つである。図15に、ドットの歪データの具体例を示す。この歪データは、異なる記録媒体A,B,C,Dに形成したインクドットのにじみを光学顕微鏡によって観察した結果に基づくものである。本例では、シミュレーションの計算速度を向上させるために、ブラック(bk)などの単色のインクドットの歪データを用いた。しかし、歪データとして、グレーあるいは色情報をもつRGBデータを用いてもよい。フェザリングによるドットにじみは、あらゆる方向にランダムに起こる現象であるため、歪データを反映させたシミュレーションにおいては、ドットの重心を中心として、ドットの歪をランダムに回転させる。
フェザリングに関する情報は、記録媒体毎の着弾ばらつきデータとして、図10のステップ43において入力することもできる。記録媒体毎のフェザリングを記録媒体毎の着弾ばらつきデータに反映させることにより、それらのフェザリングを再現することができる。
フェザリングを考慮したシミュレーションにおいては、図16(a)のような7つのパラメータを入力する。それらのパラメータを求めるために、次のようにドットを測定する。
フェザリングを考慮したシミュレーションにおいては、図16(a)のような7つのパラメータ(Xヨレ,Yヨレ,Xゆらぎ,Yゆらぎ,平均ドット径,ドット径ゆらぎ,ノズルばらつき)を用いる。これらのパラメータは、上述したXヨレ、Yヨレ、およびドット径の測定結果から算出する。本例では、下式11のような一般的な統計処理の公式から求められる「平均値」や「標準偏差」によって、それぞれのパラメータを定義する。
σ:標準偏差
N:サンプリング個数(測定ノズル数)
次に、7つのパラメータ(Xヨレ,Yヨレ,Xゆらぎ,Yゆらぎ,平均ドット径,ドット径ゆらぎ,ノズルばらつき)のそれぞれの計算式について説明する。このようなパラメータを用いてシミュレーションした結果は、前述したように画質評価の対象となる。
下式12は、Xヨレの計算式を示す。
m:測定イベント数
式8によって、図17のn×m個の実測のXヨレから、その平均値Ave xall を求めて、最終的に、標準偏差値としてのXヨレを算出する。
Xヨレと同様に、下式13によって、標準偏差値としてのYヨレを算出する。Ynzl,eventは、図17における実測のYヨレに相当する。
下式14は、Xゆらぎの計算式である。Xeventは、図17における各ノズルに関するm個のXヨレに相当する。
下式15は、Yゆらぎの計算式であり、その求め方はXゆらぎと同様である。Yeventは、図17における各ノズルのm個のYヨレに相当する。
下式16は、平均ドット径(Dot Diameter)の計算式である。この平均ドット径は、n×m個のドット径の測定データの平均値である。
下式17は、ドット径ゆらぎの計算式である。doteventは、図17における各ノズルのm個のドット径に相当する。
下式18は、ノズルばらつきの計算式である。
記録ヘッドの各ノズルから吐出されるインク滴は、同一ノズルから吐出されたものであれば、本来、そのノズルの電気的あるいは機械的な特性によって吐出方向と吐出量が決定される。このような関係は、本来、使用する記録媒体の種類に依存しない。例えば、インクジェット記録用の専用紙などにおいては、インクによって形成されるドットは略真円となり、Xヨレ、Yヨレ、およびドット径の値はm個のイベント内において安定する。しかし、それらは、大きなフェザリングが生じる普通紙においては安定しない。本実施形態においては、パラメータとしてのゆらぎ(Xゆらぎ,Yゆらぎ,ドット径ゆらぎ)によって、フェザリングの発生の程度の違いを表現する。
平均ドット径を除くXヨレ,Yヨレのパラメータは、標準偏差としてシミュレーションシステムに入力される。シミュレーションのプログラムによって、入力された標準偏差を用いてノズル毎に与えるXヨレとYヨレを算出する。
次に「ゆらぎ」のパラメータについて説明する。図18は、シミュレーションした結果としての出力画像(シミュレーション画像)のイメージ図であり、ドットの形状は略真円としている。図18(a)においては、各ノズルに対応するドットの径は略同一としている。つまり、ノズルばらつきは、ゼロとしている。各ドットにXヨレ、およびYヨレがなくて、理想的な位置に形成された場合には、図18(a)のように、シミュレーション画像にはスジなどは現れない。
本発明者らは、ノズル数nを40、イベント数mを30程度としてドットを形成し、それらのドットの実測値から前述した7つのパラメータを計算し、それらの値を、256ノズルを使用するシミュレーションに用いた。その結果を図19に示す。より具体的には、フェザリングの形態が異なる13種類の普通紙(普通紙AからM)のそれぞれについて、先述した7つのパラメータを取得した。そして、それらのパラメータを入力して、それぞれの普通紙に対して3種類の異なる濃度の画像を記録した状況をシミュレートし、そのシミュレート画像におけるスジを定量評価した。一方、それぞれの普通紙に3種類の異なる濃度の画像を実際に記録し、その実記録画像におけるスジを定量評価した。両者の定量評価の値は、図19のような関係となった。図19には、合計39点がプロットされており、両者の定量評価の値に高い相関があることが分かった。このことは、シミュレーションを想定する256ノズルの全てに関して実測データを取得する必要はなく、代表する40ノズル程度の実測データからパラメータを算出することによって、高精度のシミュレーションが可能なことを意味する。
本実施形態では、フェザリングの形態に応じて記録媒体を複数のグループに分け、それぞれのグループに対して、大,中,小の打ち込み比率が異なるテーブルを割り当てる。
フェザリングは、図15を用いて説明したようにドットの歪みで表すことができ、その歪は、重心モーメントによって数値化できる。
その重心モーメントは、図15のようなドットについて、ドットを構成する各画素の濃度から求めた重心位置と、そのドットが着弾すべき理想位置と、の距離をもとめ、各画像の濃度の合計値をかけたものである。この値が大きいほどフェザリングの影響が大きいと考えることができる。図27に、この結果を示す。重心モーメントとスジの間に大きな相関があることがわかる。
Xゆらぎ、およびYゆらぎは、図18を用いて説明したように、フェザリングと高い相関をもっている。図20に、その相関の一例を示す図である。図20の横軸は、Xゆらぎ(μm)であり、その縦軸は、スジ評価値(大きい場合はスジが目立ち、小さい場合はスジが目立たない)であり、それらは高い相関がある。すなわち、Xゆらぎが大きい記録媒体、つまりフェザリングの影響が大きい記録媒体の場合には、スジが目立たなくなる。逆に、Xゆらぎが小さい記録媒体、つまりフェザリングの影響が小さい記録媒体の場合には、スジが目立つことになる。図21は、Yゆらぎとスジ評価値の相関の一例を示す図である。Yゆらぎとスジ評価値との間にも同様に高い相関がある。したがって、Xゆらぎ,Yゆらぎによってフェザリングを数値化して、記録媒体を複数のグループに分けることができる。つまり、複数種の記録媒体に記録された画像の測定値を評価し、その測定値評価の結果に基づいて、それらの記録媒体をグループ分けすることができる。
前述した第1の実施形態において、異なる記録媒体について大,中,小ドットの混合比率を最適化した後、それらの混合比率のプロファイルから、フェザリングの程度に応じて記録媒体を複数のグループに分けることができる。図22および図23は、第1の実施形態において、6つの異なる記録媒体について最適化した混合比率を示し、図22(a),(b),(c)、図23(a),(b),(c)は、フェザリングの程度が少ない順である。これらの図の横軸は濃度、縦軸は、大,中,小ドットのそれぞれの混合比率である。これら図から、図22(a)における記録媒体はフェザリングの程度が小さいもの、プロファイルが似ている図22(b),(c)における記録媒体は、フェザリングの程度が中のものとしてグループ分けすることができる。また、プロファイルが似ている図23(a),(b),(c)における記録媒体は、フェザリングの程度が大のものとして、同一グループに分けすることができる。
上述した第1および第2の実施形態においては、大きさの異なるドットによって画像を記録する場合に、フェザリングを考慮したシミュレーションによってドットの最適な混合比率を選択し、その混合比率を実現するためのディザテーブルを作成する。しかし、画像を形成するドットは、必ずしも異なる大きさのものでなくてもよい。
前述した第3の実施形態においては、図24のステップ52にて実測したn×mの測定データから、入力パラメータとしての平均ドット径やゆらぎを算出し、それによってフェザリング状態の異なる記録媒体(普通紙など)に対するシミュレーションを実行する。このようなシミュレーションによって、前述した第1の実施形態と同様に、256ノズルのそれぞれに対するシミュレーションにおいて、40ノズル程度の実測値を代表値として用いることにより、良好なシミュレーション結果を得たことができた。つまり、Xヨレ、Yヨレ、さらには、各ゆらぎを標準偏差によって与えて、外部の計算ソフトのExcel(商標)などの関数機能、またはシミュレーションのプログラムによって、ノズル毎のシミュレーション用のデータを作成する。
本発明は、記録媒体にインクを付与して画像を記録する種々の記録装置に対して広く適用することができ、その記録装置は、例えば、図1のようなフルラインタイプの他、いわゆるシリアルスキャンタイプなどであってよい。また、インクを付与する方式は、インクジェット記録ヘッドを用いる方式のみに特定されない。
36 画像処理部
37 記録ヘッド制御部
200 吐出口
P 記録媒体
D ドット
Claims (10)
- インクのドットによって記録媒体に記録される画像をシミュレートするためのシミュレーション画像を生成する画像処理装置であって、
前記記録媒体の所定領域内に、複数の吐出口を有する記録ヘッドによって形成された複数のドットの測定値を取得する取得手段と、
前記複数のドットの前記測定値のばらつきを算出する算出手段と、
前記シミュレーション画像に前記ばらつきを反映させる反映手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記記録ヘッドの前記複数の吐出口のうちの一部の複数の吐出口から吐出されたインクによって形成されたドット各々の測定値を取得し、
前記算出手段は、前記取得手段によって取得された前記測定値の標準偏差が正規分布をとるとして、前記記録ヘッドの前記一部の複数の吐出口および他の吐出口を含む複数の吐出口から吐出されるインクによって形成されるドット各々の測定値のばらつきを算出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記測定値は、前記ドットの重心位置のずれ量、および前記ドットを真円に換算したときの直径のうち、少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記ずれ量は、前記記録媒体上のX,Y座標上におけるX軸方向、およびY軸方向のうち、少なくとも一方におけるずれ量を含むことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記シミュレーション画像は、前記ドットを円として表現することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記測定値は、異なる記録媒体に形成された前記複数のドットの測定値を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記測定値は、所定のパターンを形成する前記複数のドットの測定値を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 請求項1から6のいずれかに記載の画像処理装置と、
前記シミュレーション画像を記録可能な記録手段と、
を備えることを特徴とする画像記録装置。 - インクを吐出可能な記録ヘッドと、
前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の画像記録装置。 - インクのドットによって記録媒体に記録されるべき画像をシミュレートするためのシミュレーション画像を生成する画像処理方法であって、
前記記録媒体の所定領域内に、複数の吐出口を有する記録ヘッドによって形成された複数のドットの測定値を取得する取得工程と、
前記複数のドットの前記測定値のばらつきを算出する算出工程と、
前記シミュレーション画像に前記ばらつきを反映させる工程と、
を含み、
前記取得工程は、前記記録ヘッドの前記複数の吐出口のうちの一部の複数の吐出口から吐出されたインクによって形成されたドット各々の測定値を取得し、
前記算出工程は、前記取得工程によって取得された前記測定値の標準偏差が正規分布をとるとして、前記記録ヘッドの前記一部の複数の吐出口および他の吐出口を含む複数の吐出口から吐出されるインクによって形成されるドット各々の測定値のばらつきを算出することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項9に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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