JP7459533B2 - 画像形成装置、画像形成方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法およびプログラムに関し、特にラインヘッドを使ってハーフトーンの画像形成を行う技術に関する。

インクジェット方式で画像形成を行う画像形成装置には、用紙の幅方向に配置された複数のラインヘッドを備えて、高速での画像形成が行えるようにしたものが各種開発されている。
用紙の幅方向に複数のラインヘッドを配置した場合など、各ノズル位置での感度ばらつきにより濃度ムラが生じるため、濃度ムラが生じないようにヘッドシェーディング補正を行う必要がある。
ヘッドシェーディング補正の詳細は後述する実施の形態で説明するが、簡単に説明すると、ラインヘッドでテスト用階調パターンの画像形成を行い、得られた階調パターンをセンサで読み取って、各ヘッドの濃度ムラがなくなるように補正をかけるものである。

特許文献１には、複数のノズルを有する印字ヘッドを備えたインクジェット方式の印刷機構で階調パターンを印刷しスキャナで読み取って、各ノズルのガンマ特性を取得して、各ノズルのガンマ特性曲線をリニアに補正する技術が記載されている。

特開２０１２－６６５１６号公報

ところで、インクジェット方式の画像形成装置の場合、インクの吐出量は限られた段階数にしか制御できないため、連続的な階調の画像データを印字する際には、画像データをインクジェットヘッドで記録可能な階調数に変換するハーフトーン処理を行う必要がある。
例えば、ハーフトーン処理の一つとして知られているディザマスク処理では、２５６画素×２５６画素のブロック単位で、元の画像の階調数に応じて、インクジェットヘッドがインクを吐出させるドットを選び、ブロック単位で元の階調数が再現されるようにしている。
別のハーフトーン処理としては、階調の誤差を隣接した箇所に加算して行く誤差拡散処理がある。

このようなハーフトーン処理を行う画像形成装置で、上述したヘッドシェーディング補正を行う場合には、補正用の階調パターンを読み取った際に、補正データにノイズが混入して、ヘッドシェーディング補正後の状態が適正でない可能性が生じる。
すなわち、ハーフトーン処理では、２５６画素×２５６画素のブロックのようなある程度の印刷領域を使って元の画像の階調数が再現される。このため、この階調を再現したブロックとは異なる範囲や異なるサイズの箇所を取り出して読み取ったとき、本来再現されている階調数とは異なる濃度が検出されて、ノイズのある濃度が検出されてしまう。
このようにテスト用階調パターンの読取りでヘッドシェーディング補正のための濃度検出を行う際には、階調パターンの読取りデータにノイズが混入しないように注意する必要があるが、従来のテストパターンの読取り時にはそのような対処は行われていなかった。

本発明は、ヘッドシェーディング補正を行う場合に、テスト用階調パターンの読取りノイズなどの影響を受けない高精度な補正が可能な画像形成装置、画像形成方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、ハーフトーン処理を行って印刷媒体に所定の階調数の画像形成を行う画像形成装置であって、所定方向に配列されたラインヘッドによって、所定方向と直交する搬送方向に搬送される印刷媒体に画像形成を行う記録部と、記録部によって印刷媒体に印刷されたテスト用階調パターンを読み取る画像読取部と、画像読取部で読み取った画像を取得して、階調ごとの特性データを求め、求められた特性データから記録部の所定方向の特性の不均一性を補正すると共に、特性データを取得するために、テスト用階調パターンの１段階の階調を読み取る搬送方向の長さを、ハーフトーン処理に応じて設定する制御部と、を備え、記録部は、少なくとも黒色用のヘッドと、黒以外の色用のヘッドとを有し、テスト用階調パターンは、黒色の階調数を黒以外の色の階調数より多くした。

また、本発明の画像形成方法は、所定方向に配列されたラインヘッドによって、所定方向と直交する搬送方向に搬送される印刷媒体に、所定の階調数の画像形成が行われると共に、所定の階調数の画像形成がハーフトーン処理によって行われる画像形成方法において、ラインヘッドによって印刷媒体に印刷されたテスト用階調パターンを読み取る画像読取処理と、画像読取処理により読み取った画像を取得して、階調ごとの特性データを求め、求められた特性データからラインヘッドの所定方向の特性の不均一性を補正する補正処理と、特性データを取得するためにテスト用階調パターンの１段階の階調を読み取る長さを、ハーフトーン処理に応じて設定する設定処理と、を含み、ラインヘッドとして、少なくとも黒色用のヘッドと、黒以外の色用のヘッドとを有し、画像読取処理で読み取られるテスト用階調パターンは、黒色の階調数を黒以外の色の階調数より多くした。

また、本発明のプログラムは、上述の画像形成方法の各処理を手順化して、コンピュータに実行させるものである。

本発明によれば、ラインヘッドの濃度むらを補正するための特性データの取得が、ハーフトーン処理の量子化状態に応じた設定で行われるようになり、ラインヘッドの濃度むらの補正を高い精度で行うことができる。

本発明の一実施の形態例による画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態例による画像形成装置のヘッド構成を示す正面図である。 本発明の一実施の形態例による画像形成装置の機能から見た構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態例に適用されるハーフトーン処理の概要を示す図である。 本発明の一実施の形態例による濃度補正処理の概要を示す図である。 本発明の一実施の形態例による濃度補正テーブルの作成処理の流れを示すフローチャートである。 テスト用階調パターンを読み取る際の読取り画素数の周期と明度偏差との関係の例を示す特性図である。 テスト用階調パターンを読み取る際の読取りサイズと明度偏差との関係の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例によるテスト用階調パターンの例を示す図である。 本発明の一実施の形態例による白すじ成分の除去処理の概略を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態例（以下、「本例」と称する）を、添付図面を参照して説明する。

［画像形成装置の構成］
図１は、本例の画像形成装置１００の概略構成を示す図である。
インクジェット記録装置である画像形成装置１００は、記録媒体Ｐに対する画像の記録を行う記録装置１と、ユーザによる入力操作に応じて記録装置１における動作の制御の設定に用いられる各種設定データの生成処理を行う情報処理装置２とを備える。

記録装置１は、給紙部１０と、画像形成部２０と、排紙部３０と、制御部４０とを備える。記録装置１は、制御部４０による制御下で、給紙部１０に格納された記録媒体Ｐを画像形成部２０に搬送し、画像形成部２０で記録媒体Ｐにインクを吐出して画像を記録し、画像が記録された記録媒体Ｐを排紙部３０に搬送する。詳しくは、記録装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色についてそれぞれ所定の記録階調数（例えば２５６階調）で色を重ねて出力することで、記録媒体Ｐ上にカラー画像を記録する。記録媒体Ｐとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の印刷媒体を用いることができる。

給紙部１０は、記録媒体Ｐを格納する給紙トレー１１と、給紙トレー１１から画像形成部２０に記録媒体Ｐを搬送して供給する媒体供給部１２とを有する。媒体供給部１２は、２本のローラにより支持された輪状のベルトを備え、このベルト上に記録媒体Ｐを載置した状態でローラを回転させることで記録媒体Ｐを給紙トレー１１から画像形成部２０へ搬送する。

画像形成部２０は、搬送部２１と、受け渡しユニット２２と、加熱部２３と、ヘッドユニット２４と、定着部２５と、画像読取部２６と、デリバリ部２７などを有する。

搬送部２１は、円筒状の搬送ドラム２１１の搬送面上に載置された記録媒体Ｐを保持し、搬送ドラム２１１が回転して周回移動することで搬送ドラム２１１上の記録媒体Ｐを搬送面に沿った方向に搬送する。搬送ドラム２１１は、その搬送面上で記録媒体Ｐを保持するための図示しない爪部および吸気部を備える。記録媒体Ｐは、爪部により端部が押さえられ、かつ吸気部により搬送面に吸い寄せられることで搬送面に保持される。

受け渡しユニット２２は、給紙部１０の媒体供給部１２と搬送部２１との間の位置に設けられ、媒体供給部１２から搬送された記録媒体Ｐの一端をスイングアーム部２２１で保持して取り上げ、受け渡しドラム２２２を介して搬送部２１に引き渡す。

加熱部２３は、受け渡しドラム２２２の配置位置とヘッドユニット２４の配置位置との間に設けられ、搬送部２１により搬送される記録媒体Ｐが所定の温度範囲内の温度となるように記録媒体Ｐを加熱する。加熱部２３は、例えば、赤外線ヒータ等を有し、制御部４０（図３）から供給される制御信号に基づいて赤外線ヒータに通電して当該赤外線ヒータを発熱させる。

ヘッドユニット２４は、記録媒体Ｐが保持された搬送ドラム２１１の回転に応じた適切なタイミングで、搬送ドラム２１１の搬送面に対向するインク吐出面に設けられたノズル開口部から記録媒体Ｐに対してインクを吐出することにより画像を記録する記録部である。ヘッドユニット２４は、インク吐出面と搬送面とが所定の距離だけ離隔されるように配置される。本例の画像形成装置１００では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット２４が記録媒体Ｐの搬送方向上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。

図２は、ヘッドユニット２４の構成を示す模式図である。図２は、ヘッドユニット２４の全体を、搬送ドラム２１１の搬送面と相対する側から見た平面図である。既に説明したようにヘッドユニット２４は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ごとに用意されており、図２では１つの色のヘッドユニット２４を示す。

１つの色のヘッドユニット２４は、インクを吐出するインク吐出動作（出力動作）を行う複数の記録素子２４３がＸ方向（所定方向）に配列された１６個の記録ヘッド２４２を備える。Ｘ方向は記録媒体Ｐを搬送する方向（Ｙ方向）と直交する方向であり、記録媒体Ｐの幅方向である。本例の場合、ヘッドユニット２４は、記録媒体ＰのＸ方向（所定方向）に並べて配置されたラインヘッドとして構成されている。

記録素子２４３は、それぞれ、インクを貯留する圧力室と、圧力室の壁面に設けられた圧電素子と、圧電素子に電圧を印加して電界を生じさせるための電極と、圧力室に連通し圧力室内のインクを吐出するノズルとを有する。この記録素子２４３は、圧電素子を変形動作させる駆動信号が入力されると、圧電素子の変形により圧力室が変形して圧力室内の圧力が変化し、圧力室に連通するノズルからインクを吐出する。ノズルから吐出されるインクの量は、駆動信号の電圧の振幅を変更することにより調整することができる。図２では、記録素子２４３の構成要素であるノズルのインク吐出口の位置が示されている。なお、各記録ヘッド２４２における記録素子２４３の配列方向をＸ方向とするのは一例であり、記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ方向）と直角以外の角度で交差する方向であってもよい。

ヘッドユニット２４では、１６個の記録ヘッド２４２が２つずつ組み合わされて、記録ヘッド２４２の組み合わせによりそれぞれ構成される８つのヘッドモジュール２４２Ｍが設けられている。各ヘッドモジュール２４２Ｍでは、２つの記録ヘッド２４２のノズルがＸ方向について交互に配置されるような位置関係で２つの記録ヘッド２４２が配置されている。このように記録素子２４３が配列されることにより、各ヘッドモジュール２４２Ｍでは、幅方向について例えば１２００ｄｐｉ（dot per inch）の解像度での記録が可能となっている。

また、８つのヘッドモジュール２４２Ｍは、Ｘ方向について記録媒体Ｐにおける画像の記録幅に亘って記録素子２４３が配置されるような位置関係で、幅方向についての配置範囲が互いに一部重複するように千鳥格子状に配置されて、ラインヘッドを構成している。隣接ヘッドモジュール間でＸ方向についての記録素子２４３の配置範囲が重複する部分では、Ｘ方向の各位置において、いずれか一方のヘッドモジュール２４２Ｍの記録素子２４３によりインクが吐出される。

ヘッドユニット２４に設けられた画像の記録に用いられる各記録素子２４３は、記録素子２４３におけるノズルのＸ方向についての配列順に従った配列番号（ノズル番号：０～ｎ_end）で特定される。画像の記録に用いられる記録素子２４３の数Ｎ（＝ｎ_end＋１）（ノズル数）は、例えば約２８０００である。

ヘッドユニット２４は、画像の記録時には位置が固定されて用いられ、記録媒体Ｐの搬送に応じて搬送方向の異なる位置に所定の間隔（搬送方向間隔）で順次インクを吐出していくことで、シングルパス方式で画像を記録する。
なお、ヘッドユニット２４の構成は、複数の記録素子２４３がＸ方向について互いに異なる位置に設けられていれば、図２に示す構成に限られない。例えば、ヘッドモジュール２４２Ｍに代えて記録ヘッド２４２が千鳥格子状に配置された構成であってもよい。また、単一の記録ヘッド２４２により、ラインヘッドとしてのヘッドユニット２４が構成されていてもよい。

記録素子２４３のノズルから吐出されるインクとしては、温度によってゲル状又はゾル状に相変化し、紫外線等のエネルギ線を照射することにより硬化する性質を有するものが用いられる。例えば、常温でゲル状であり加熱されることによりゾル状となるインクが用いられる。ヘッドユニット２４は、ヘッドユニット２４内に貯留されるインクを加熱する不図示のインク加熱部を備え、ゾル状となる温度にインクを加熱する。記録ヘッド２４２は、加熱されてゾル状となったインクを吐出する。

図１の構成の説明に戻ると、定着部２５は、搬送部２１のＸ方向の幅に亘って配置されたエネルギ線照射部を有し、搬送部２１に載置された記録媒体Ｐに対して紫外線等のエネルギ線を照射して記録媒体Ｐ上に吐出されたインクを硬化させて定着させる。定着部２５のエネルギ線照射部は、ヘッドユニット２４の配置位置からデリバリ部２７の受け渡しドラム２７１の配置位置までの間に、搬送面と対向して配置される。

画像読取部２６は、定着部２５によりインクが定着された記録媒体Ｐの表面を読み取り可能に配置され、搬送ドラム２１１により搬送される記録媒体Ｐに記録されている画像を読み取る画像読取処理を行って、取得した画像データを出力する。

画像読取部２６は、搬送ドラム２１１により搬送される記録媒体Ｐに対して光を照射する光源と、記録媒体Ｐに入射した光の反射光の強度を検出する撮像素子がＸ方向に配列されたラインセンサとを備える。ラインセンサは、幅方向に配列された撮像素子からなる撮像素子列が３列設けられ、各撮像素子列の撮像素子により、入射光のうちＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の波長成分の強度に応じた信号がそれぞれ出力される。Ｒ，Ｇ，Ｂにそれぞれ対応する撮像素子は、例えば、光電変換素子としてフォトダイオードを備えるＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサの受光部に、Ｒ，Ｇ，又はＢの波長成分の光を透過するカラーフィルタが配置されたものを用いることができる。ラインセンサの各撮像素子による読み取り解像度は、例えば、幅方向に６００ｄｐｉである。すなわち、このイメージセンサは、ノズルの配列間隔に対応する解像度よりも低い解像度で画像を取得するものであってもよい。

ラインセンサから出力された信号は、不図示のアナログフロントエンドにおいて電流電圧変換、増幅、雑音除去、アナログデジタル変換等がなされ、読取画像の輝度値を示す画像データとして制御部４０に出力される。なお、画像読取部２６の構成はこれに限られず、例えばラインセンサに代えてエリアセンサが用いられてもよい。

デリバリ部２７は、２本のローラにより支持された輪状のベルトを有するベルトループ２７２と、記録媒体Ｐを搬送部２１からベルトループ２７２に受け渡す円筒状の受け渡しドラム２７１とを有する。そして、デリバリ部２７は、受け渡しドラム２７１により搬送部２１からベルトループ２７２上に受け渡された記録媒体Ｐをベルトループ２７２により搬送して排紙部３０に送出する。

排紙部３０は、デリバリ部２７により画像形成部２０から送り出された記録媒体Ｐが載置される板状の排紙トレー３１を有する。

［画像形成装置の機能から見た構成］
図３は、画像形成装置１００の機能から見た構成を示す機能ブロック図である。
画像形成装置１００の記録装置１は、加熱部２３と、記録ヘッド駆動部２４１及び記録ヘッド２４２を有するヘッドユニット２４と、定着部２５と、画像読取部２６と、制御部４０（記録制御手段）と、搬送駆動部５１と、画像処理部５２と、入出力インターフェース５３と、バス５４などを備える。

記録ヘッド駆動部２４１は、記録ヘッド２４２の記録素子２４３に対して適切なタイミングで画像データに応じて圧電素子を変形動作させる駆動信号を供給することにより、記録ヘッド２４２のノズルから画像データの画素値に応じた量のインクを吐出させる。

制御部４０は、ＣＰＵ４１（Central Processing Unit：中央制御ユニット）、ＲＡＭ４２（Random Access Memory）、ＲＯＭ４３（Read Only Memory）及び記憶部４４を有し、記録装置１の全体動作を統括制御する。
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶された各種制御用のプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ４２に記憶させ、当該プログラムを実行して各種演算処理を行う。
ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１に作業用のメモリ空間を提供し、演算処理実行時の一時データを記憶する。ＲＡＭ４２は、不揮発性メモリを含んでいてもよい。

ＲＯＭ４３は、ＣＰＵ４１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ４３に代えて、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリを用いてもよい。

記憶部４４には、入出力インターフェース５３を介して情報処理装置２から入力されたプリントジョブと、そのプリントジョブの実行で記録される画像データ、画像読取部２６から出力された撮像データ、及び後述するテストチャートの画像データなどが記憶される。また、記憶部４４には、後述する画像データの補正において参照される参照データとしての補正テーブル４４ａが記憶される。記憶部４４としては、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）が用いられる。また、記憶部４４として、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などのメモリが併用されてもよい。

搬送駆動部５１は、制御部４０から供給される制御信号に基づいて、搬送ドラム２１１に設けられた搬送ドラムモータに駆動信号を供給して搬送ドラム２１１を所定の速度及びタイミングで回転させる。また、搬送駆動部５１は、制御部４０から供給される制御信号に基づいて媒体供給部１２、受け渡しユニット２２、及びデリバリ部２７を動作させるためのモータに駆動信号を供給して、記録媒体Ｐの搬送部２１への供給及び搬送部２１からの排出を行わせる。

画像処理部５２は、記憶部４４に記憶された画像データに対して所定の画像処理を行って、得られた画像データを記憶部４４に記憶する。この画像処理には、補正テーブル４４ａを適用して画像データを補正する補正処理のほか、色変換処理、階調補正処理、ハーフトーン処理などが含まれる。

入出力インターフェース５３は、情報処理装置２の入出力インターフェース７２と接続され、制御部４０と情報処理装置２の制御部６０との間のデータの送受信を媒介する。入出力インターフェース５３は、例えば各種シリアルインターフェース、各種パラレルインターフェースのいずれか又はこれらの組み合わせで構成される。
バス５４は、制御部４０と他の構成との間で信号の送受信を行うための伝送経路である。

画像形成装置１００の情報処理装置２は、制御部６０（出力色値取得手段、参照値設定手段）と、操作表示部７１と、入出力インターフェース７２と、バス７３などを備える。
情報処理装置２は、例えばデスクトップ型やノート型等のパーソナルコンピュータにより構成される。

制御部６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３及び記憶部６４を有する。
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に記憶された各種制御用のプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ６２に記憶し、当該プログラムを実行して各種演算処理を行う。
ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１に作業用のメモリ空間を提供し、一時データを記憶する。
ＲＡＭ６２は、不揮発性メモリを含んでいてもよい。

ＲＯＭ６３には、ＣＰＵ６１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等が格納される。なお、ＲＯＭ６３に代えてＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリが用いられてもよい。

記憶部６４には、入出力インターフェース７２を介して外部装置２００から入力された記録対象の画像に係るＰＤＬ（Page Description Language）データや、記録装置１で生成されたテストチャートを読み取った画像データなどが記憶される。記憶部６４としては、例えばＨＤＤやＳＳＤが用いられ、また、ＤＲＡＭなどが併用されてもよい。

このような構成を有する制御部６０は、情報処理装置２の全体動作を統括制御する。例えば、制御部６０は、外部装置２００から入力されたＰＤＬデータをラスター形式に変換して記録装置１の制御部４０に出力する。また、制御部６０は、記録装置１から入力された所定のテストチャートの撮像データに基づいて補正テーブル４４ａを生成して記録装置１の制御部４０に出力する。補正テーブル４４ａの生成方法については後述する。

操作表示部７１は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといった表示装置と、キーボード、マウス、及び表示装置の画面に重ねられて配置されたタッチパネルといった入力装置とを備える。操作表示部７１は、表示装置に各種情報を表示し、また入力装置からのユーザの入力操作を操作信号に変換して制御部６０に出力する。

入出力インターフェース７２は、制御部６０と記録装置１の制御部４０との間、及び制御部６０と外部装置２００との間のデータの送受信を媒介する。入出力インターフェース７２は、例えば各種シリアルインターフェース、各種パラレルインターフェースのいずれか又はこれらの組み合わせで構成される。
バス７３は、制御部６０と他の構成との間で信号の送受信を行うための伝送経路である。

外部装置２００は、例えばパーソナルコンピュータであり、入出力インターフェース７２を介してＰＤＬデータ等を制御部６０に供給する。

［ハーフトーン処理の概要］
図４は、画像形成装置１００で記録媒体Ｐに画像形成を行う際に実行されるハーフトーン処理を説明する図である。
ハーフトーン処理は、２５６階調などの連続的な階調画像データを、画像形成装置１００に適用される記録方式（本例の場合にはインクジェット方式）で記録可能な階調数に変換する処理である。ハーフトーン処理には様々な処理方式があるが、例えばディザマクス処理や誤差拡散処理が知られている。
ディザマクス処理は、例えば記録ヘッドで記録媒体Ｐに画像形成を行う際の２５６画像×２５６画素や３８４画像×３８４画素のような、予め決められたディザマクスと称されるフィルタのサイズで、元の画像データの階調数を変換する処理である。
一方、誤差拡散処理は、元の画像データの階調数と記録した階調数との誤差を、隣接した領域に拡散して行く処理である。誤差拡散処理の場合にも、誤差をどこまで拡散するのかを示すフィルタサイズが設定されている。

図４は、ディザマクス処理での階調数の変換処理の概要を示している。
例えば、図４の左側に示すように、入力画像のある領域の階調値が１５１であるとする。また、ディザマスクには、図４の中央に示すように、比較用の閾値が予め設定されている。
このとき、画像処理部５２は、入力した階調値「１５１」と、ディザマクス内に設定された閾値とを比較する。この比較の結果で、階調値「１５１」が閾値より大きいか否かによって、図４の右側に示すように、該当する画素位置でインクの吐出を行うか否かが決定される。

このような処理を行うことで、２５６階調などの連続的な階調画像データを、インクジェット方式の記録ヘッドでの記録で再現することができる。なお、図４に示すようなハーフトーン処理は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ごとに実行される。

［ヘッドシェーディング補正の概要］
次に、画像処理部５２が補正テーブル４４ａを使ってヘッドシェーディング補正を行う処理について説明する。
まず、図５を参照して、ヘッドシェーディング補正の概要について説明する。
本例の画像形成装置１００は、図２で説明したラインヘッドを使用したため、Ｘ方向の各位置で画像形成に使用されるノズルが異なり、ノズルからインクを吐出させる圧電素子の特性のばらつき等によるヘッド感度ばらつきによって、むらが発生する。
このむらの補正を行うのがヘッドシェーディング補正である。

ヘッドシェーディング補正を行うためには、まずヘッドユニット２４を使って、記録媒体Ｐの表面に、テスト用階調パターンを記録する。テスト用階調パターンのデータは、例えば記憶部４４が記憶する。
テスト用階調パターンの具体的な例については後述するが、図５（ａ）に示すように、テスト用階調パターンは、Ｙ方向（記録媒体Ｐの搬送方向）に階調値が複数段階で変化するパターンである。このテスト用階調パターンは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ごとに個別のパターンとして形成される。テスト用階調パターンのＸ方向は、同じ階調値である。

このようなテスト用階調パターンを記録媒体Ｐに画像形成したとき、ヘッドユニット２４の各位置のヘッド感度のばらつきによって、本来はＸ方向で同じ階調値であるのに対して、Ｘ方向で濃度差が生じる。図５（ａ）に示すテスト用階調パターンは、この濃度差がある状態を示している。

記録媒体Ｐ上に画像形成されたテスト用階調パターンは、画像読取部２６で読み取られる。画像読取部２６で読み取られた画像データは、画像処理部５２に送られ、画像処理部５２でノズル列方向（Ｘ方向）の階調値ごとの濃度のばらつきが判断される。すなわち、画像処理部５２は、図５（ｂ）に示すように、テスト用階調パターンから読み取った各階調値のノズル列方向位置での階調値の濃度差を判断する。

そして、画像処理部５２は、判断したノズル位置ごとの濃度差をなくすための補正テーブルを作成する。この補正テーブルが、記憶部４４に記憶される補正テーブル４４ａ（図３参照）である。

［本実施の形態例で行われるヘッドシェーディング補正処理の流れ］
次に、本例の画像形成装置１００でヘッドシェーディング補正が行われる処理の流れの詳細を■明する。
図６のフローチャートは、本例の画像形成装置１００で補正テーブル４４ａを作成する処理の流れを示す。
まず、画像処理部５２は、ハーフトーン処理を行う際のフィルタサイズを取得する。例えば図４で説明したディザマスク方式のハーフトーン処理の場合、画像処理部５２は、ディザマスクのサイズを取得する（ステップＳ１１）。

そして、画像処理部５２がディザマスクのサイズを反映したテスト用階調パターンの画像データを作成する。すなわち、画像処理部５２は、テスト用階調パターンの１つの階調のＹ方向の長さが、ステップＳ１１で取得したフィルタサイズ（ディザマスクのサイズ）の２倍以上の画素数となるテスト用階調パターンの画像データを作成する。例えば、ディザマスクのサイズが２５６画素×２５６画素であるとき、少なくともＹ方向の１段階の階調値の画素数を５１２画素以上にする。記録されるテスト用階調パターンとしては、読み取り位置の誤差等を考慮し、後述の特性取得画素数より１割程度大きいパターンにするのが好ましい。また、テスト用階調パターンで再現される階調数は、５２階調や１７階調などの、本来再現される階調数（例えば２５６階調）よりも制限された階調数として良い。
画像処理部５２は、このようにして作成したテスト用階調パターンの画像データにより、記録媒体Ｐへのテスト用階調パターンの記録処理を行う（ステップＳ１２）。

次に、画像読取部２６は、記録媒体Ｐに記録されたテスト用階調パターンの読取処理を行う（ステップＳ１３）。画像読取部２６で読み取ったテスト用階調パターンの画像データは、画像処理部５２に送られる。

画像処理部５２は、画像読取部２６で読み取ったテスト用階調パターンの画像データから、各ノズル位置での各階調の特性を求める処理を行う。この各ノズル位置での各階調の特性を求める処理を行う上で、まず画像処理部５２は、各階調の特性を求めるＹ方向の画素数を、フィルタサイズ（ディザマスクのサイズ）の２以上のほぼ整数倍の読み取り長さに設定する。例えば、ディザマスクのサイズが２５６画素×２５６画素であり、Ｙ方向の１段階の階調値の画素数が５１２画素以上であるとき、画像処理部５２は、各階調の特性を求めるＹ方向の画素数を５１２画素に設定する（ステップＳ１４）。なお、ここでの画素数は、記録媒体Ｐに記録ヘッド２４２で記録を行う画素数であり、画像読取部２６が読み取る解像度が記録を行う画素数と異なる場合には、対応した画素数に変換する必要がある。

次に、画像処理部５２は、ステップＳ１４で設定した画素数でＹ方向の各画素の値を平均化して、Ｘ方向の各画素位置での濃度プロファイルを取得する（ステップＳ１５）。
取得したＸ方向の各画素位置での濃度プロファイルは、画像処理部５２でＸ方向のノズル数に変換され、、各ノズルの濃度プロファイルが、テスト用階調パターンで得られた各階調ごとに得られる（ステップＳ１６）。

そして、ステップＳ１６で得た濃度プロファイルに対し、Ｘ方向の移動平均処理などの高周波除去のためのフィルタ処理を行っても良い（ステップＳ１７）。
そして、画像処理部５２は、ステップＳ１７で得られた階調数の各ノズル位置でのデータから、入力階調値が指定する、所定の濃さを得るために必要な当該ノズルごとの各階調値（２５６階調など）ごとの補正値が示された濃度補正テーブルを作成する（ステップＳ１８）。作成した濃度補正テーブルは、記憶部４４の補正テーブル４４ａとして記憶される。
なお、この図６のフローチャートに示す補正テーブル作成処理は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ごとに実行される。
また、この図６のフローチャートに示す補正テーブル作成処理は、例えば画像形成装置１００の製造時や、記録ヘッド２４２を交換した際に実行される。また、ユーザ操作によって任意のタイミングで補正テーブルの作成処理（更新処理）を行うようにしてもよい。

図７及び図８は、本例の補正テーブル作成処理により適切な補正テーブルが得られることを■明するための図である。
図７は、テスト用階調パターンを読み取った際の、１７６画素ずれた位置での明度の偏差の最大値を、階調ごとに示した図である。図７の横軸は、階調段０（最も小さい階調値：例えば白）から階調段６４（最も濃い階調値：例えば黒）までの階調を示し、縦軸は、各階調での明度偏差ΔＬを示す。この明度偏差ΔＬは、１７６画素ずれた位置における明度の偏差である。

図７では、テスト用階調パターンを読み取る場合における、各階調の特性を求めるＹ方向の画素数を、フィルタサイズ（ディザマスクのサイズ）の０．５倍、１倍、１．５倍、２倍、２．５倍、３倍に設定した例を示す。図７に示す各特性は、それぞれフィルタサイズの０．５倍、１倍、１．５倍、２倍、２．５倍、３倍で読み取ったときの明度偏差の特性である。

この図７の各特性を比較すると分かるように、フィルタサイズの０．５倍、１倍、１．５倍の特性は、明度偏差ΔＬが比較的大きく、作成される濃度プロファイルに誤差が大きいことが分かる。
一方、フィルタサイズの２倍の特性は、ほぼ全ての階調で、０．５倍～１．５倍の特性よりも明度偏差ΔＬが小さく、適切な濃度プロファイルが得られることが分かる。
同様に、フィルタサイズの２．５倍や３倍の特性についても、ほぼ全ての階調で、０．５倍～１．５倍の特性よりも明度偏差ΔＬが小さく、適切な濃度プロファイルが得られることが分かる。

このように、適切な濃度プロファイルを得るためには、ハーフトーン処理時のフィルタサイズに対して、２倍以上の長さ（画素数）のテスト用階調パターンの読取りを行って、読み取ったテスト用階調パターンの各階調を平均化する処理が必要である。

なお、ハーフトーン処理時のフィルタサイズに対して、読取りサイズが２倍以上の長さがあれば、図７に示すように誤差が少ない濃度プロファイルが得られるが、フィルタサイズの整数倍でない場合には、特定の階調で明度のずれが増すことがある。
例えば、図７の例では、フィルタサイズの２．５倍の特性は、２８階調での明度偏差ΔＬが高くなっている。
一方、フィルタサイズの２倍以上の整数倍の特性の場合には、そのような明度偏差が高くなる階調が生じず、ほぼ全ての階調で明度偏差ΔＬが低く抑えられている。

図８は、読取りサイズが０．５倍、１倍、１．５倍、２倍、２．５倍、３倍と変化させることで、それらの読取りサイズでの明度偏差ΔＬの最大値が変化する状態を示す。図８の横軸は読取りサイズを示し、縦軸は明度偏差ΔＬの全階調での最大値を示す。
この図８からも分かるように、フィルタサイズの０．５倍、１倍、１．５倍では、明度偏差が大きい不飽和領域となっている。一方、フィルタサイズの２倍、２．５倍、３倍では、明度偏差が小さい不飽和領域となっている。

図９は、テスト用階調パターンを印刷したチャートの例を示す。
図９（ａ）は、５２段（５２階調）のテスト用階調パターンを示す。このテスト用階調パターンは、Ｙ方向（媒体の搬送方向）に５２段階に階調が変化し、それぞれの階調は、図７で説明した読取りが可能なような長さに設定されている。Ｘ方向（ラインヘッドの配置方向）には、同じ階調に設定されている。

この図９（ａ）のテスト用階調パターンは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のインクごとに用意される。すなわち、画像処理部５２は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ごとに、１枚ずつ別の用紙を使ってテスト用階調パターンの画像形成処理を行い、補正テーブルの取得処理を行う。
あるいは、図９（ａ）に示すように、最も色が濃いインクであるＫ（黒）のテスト用階調パターンのみを、この５２段（５２階調）のテスト用階調パターンとする。そして、Ｋ（黒）よりも薄い色であるＹ，Ｍ，Ｃの３色のインクについては、５２段（５２階調）よりも少ない階調（例えば１７階調）のテスト用階調パターンとする。１７階調などの少ない階調数の色のテスト用階調パターンは、１枚の用紙に画像形成されるようにしてもよい。
このように、濃い色であるダイナミックレンジが広い色については、多くの階調でテスト用階調パターンのチャートを形成させることで、より正確にラインヘッドのむら特性を取得することができる。

図９（ｂ）は、１７段（１７階調）のテスト用階調パターンを示す。このテスト用階調パターンは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のインクのテスト用階調パターンを、１枚の用紙のＹ方向に並べて形成させたものである。このように１枚の用紙に各色のテスト用階調パターンのチャートを画像形成することで、１枚の用紙で全ての色のむら特性を取得することができ、効率よく補正テーブルを取得できるようになる。

なお、図９（ａ）や図９（ｂ）に示す階調段数のテスト用階調パターンのチャートは、それぞれ好適な例を示すものであり、その他の段数のテスト用階調パターンのチャートを使用してもよい。

［特性データ取得時の白すじノイズを除去する例］
なお、テスト用階調パターンのチャートを読み取って補正テーブルを得る際に、ラインヘッドの内のいずれかのノズルに不良があるために、テスト用階調パターンの特定箇所に白すじが発生することがある。この白すじは、図１０（ａ）に示すようにＸ方向の特定位置に発生し、Ｙ方向の白いすじとして現れる。

画像処理部５２が、テスト用階調パターンを読み取った画像の特定データから補正テーブルを作成する場合には、この白すじ成分は除去するのが好ましい。
すなわち、画像処理部５２は、図１０（ｂ）に示すように、特性データ中に含まれる白すじノイズＮａについては特性データから除外して、その白すじノイズＮａ以外の箇所から、濃度むら特性を算出する処理を行う。
このようにすることで、特定のノズルからインクが吐出されないノズル不良が発生した際にも、そのノズル不良の影響を排除した適切な濃度むらの補正テーブルを作成することができる。

［変形例］
なお、本発明は、上述した実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、変形や変更が可能である。
例えば、上述した実施の形態例では、ハーフトーン処理として、ディザマスクを用いて行う例について説明した。これに対して、誤差拡散処理でハーフトーン処理を行う場合に、本発明を適用してもよい。この場合には、誤差を拡散する最大のサイズなどに応じて、テスト用階調パターンを読み取る長さ（画素数）を設定すればよい。

また、ハーフトーン処理として、ディザマスクを用いる場合、印刷設定などでディザマスクのサイズを複数段階に変更することがある。このような場合、ハーフトーン処理の種類（ディザマスクのサイズ）に応じて、特性データを取得するためのテスト用階調パターンを読み取る長さを変更した複数の補正テーブルを用意してもよい。あるいは、最もサイズが大きなディザマスクに合わせた長さで、テスト用階調パターンの各階調を読み取るようにしてもよい。

また、上述した実施の形態例では、画像形成装置１００内の画像処理部５２などが補正テーブルを作成する処理を行うようにした。これに対して、画像形成装置１００とは別のコンピュータや、画像形成装置１００内の情報処理装置２が、図６のフローチャートで説明した処理を実行するようにして、濃度むらの補正テーブルを作成してもよい。この場合、コンピュータが実行するプログラム（ソフトウェア）は、半導体メモリや各種ディスクなどの記憶媒体に記憶させて、コンピュータに実装させることができる。

１…記録装置、２…情報処理装置、１０…給紙部、１１…給紙トレー、１２…媒体供給部、２０…画像形成部、２１…搬送部、２２…受け渡しユニット、２３…加熱部、２４…ヘッドユニット、２５…定着部、２６…画像読取部、２７…デリバリ部、３０…排紙部、３１…排紙トレー、４０…制御部、４１…ＣＰＵ（中央制御ユニット）、４２…ＲＡＭ、４３…ＲＯＭ、４４…記憶部、４４ａ…補正テーブル、５１…搬送駆動部、５２…画像処理部、５３…入出力インターフェース、５４…バス、６０…制御部、６１…ＣＰＵ、６２…ＲＡＭ、６３…ＲＯＭ、６４…記憶部、７１…操作表示部、７２…入出力インターフェース、７３…バス、１００…画像形成装置、２００…外部装置、２１１…搬送ドラム、２４１…記録ヘッド駆動部、２４２…記録ヘッド、２４２Ｍ…ヘッドモジュール、２４３…記録素子

Claims (7)

1. ハーフトーン処理を行って印刷媒体に所定の階調数の画像形成を行う画像形成装置であって、
   所定方向に配列されたラインヘッドによって、前記所定方向と直交する搬送方向に搬送される前記印刷媒体に画像形成を行う記録部と、
   前記記録部によって前記印刷媒体に印刷されたテスト用階調パターンを読み取る画像読取部と、
   前記画像読取部で読み取った画像を取得して、階調ごとの特性データを求め、求められた前記特性データから前記記録部の前記所定方向の特性の不均一性を補正すると共に、前記特性データを取得するために、前記テスト用階調パターンの１段階の階調を読み取る前記搬送方向の長さを、前記ハーフトーン処理に応じて設定する制御部と、を備え、
   前記記録部は、少なくとも黒色用のヘッドと、黒以外の色用のヘッドとを有し、
   前記テスト用階調パターンは、黒色の階調数を黒以外の色の階調数より多くした
   画像形成装置。
2. 前記ハーフトーン処理は、ディザマスクを用いて行うものであり、
   前記特性データを取得するための前記テスト用階調パターンを読み取る前記搬送方向の長さを、前記ディザマスクのサイズに応じて設定する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部の制御で実行されるハーフトーン処理には、ディザマスクのサイズが異なる複数種類を有し、
   前記ハーフトーン処理の種類に応じて、前記特性データを取得するための前記テスト用階調パターンを読み取る前記搬送方向の長さ変更する
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記特性データを取得するための前記テスト用階調パターンを読み取る前記搬送方向の長さは、前記ディザマスクの前記搬送方向のサイズの２倍以上の整数倍とした
   請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記画像読取部で読み取った画像に含まれる白すじのノイズを除去して
   、階調ごとの特性データを求める
   請求項１に記載の画像形成装置。
6. 所定方向に配列されたラインヘッドによって、前記所定方向と直交する搬送方向に搬送される印刷媒体に、所定の階調数の画像形成が行われると共に、前記所定の階調数の画像形成がハーフトーン処理によって行われる画像形成方法において、
   前記ラインヘッドによって前記印刷媒体に印刷されたテスト用階調パターンを読み取る画像読取処理と、
   前記画像読取処理により読み取った画像を取得して、階調ごとの特性データを求め、求められた前記特性データから前記ラインヘッドの前記所定方向の特性の不均一性を補正する補正処理と、
   前記特性データを取得するために前記テスト用階調パターンの１段階の階調を読み取る長さを、前記ハーフトーン処理に応じて設定する設定処理と、を含み、
   前記ラインヘッドとして、少なくとも黒色用のヘッドと、黒以外の色用のヘッドとを有し、
   前記画像読取処理で読み取られる前記テスト用階調パターンは、黒色の階調数を黒以外の色の階調数より多くした
   画像形成方法。
7. 所定方向に配列されたラインヘッドを有する記録部によって、前記所定方向と直交する
   搬送方向に搬送される印刷媒体に、所定の階調数の画像形成がハーフトーン処理によって行われる画像形成装置での処理を、コンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記ラインヘッドによって前記印刷媒体に印刷されたテスト用階調パターンを読み取る画像読取手順と、
   前記画像読取手順により読み取った画像を取得して、階調ごとの特性データを求め、求められた前記特性データから前記記録部の前記所定方向の特性の不均一性を補正する補正手順と、
   前記特性データを取得するために、前記テスト用階調パターンの１段階の階調を読み取る長さを、前記ハーフトーン処理に応じて設定する設定手順と、を前記コンピュータに実行させるプログラムであり、
   前記ラインヘッドとして、少なくとも黒色用のヘッドと、黒以外の色用のヘッドとを有し、
   前記画像読取手順で読み取られる前記テスト用階調パターンは、黒色の階調数を黒以外の色の階調数より多くした
   プログラム。

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