JP2006240060A - 画像補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速補正、リアルタイム補正の実現。
【解決手段】 インクジェットヘッドで印字された隣接ノズルの印字パタンが分離されたテストパタンを光学測定し、その光学濃度の情報を用いてノズル個々の濃度情報および位置情報を考慮した色ムラ補正を行うインクジェット画像補正法において、光学測定により各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報として取得し、各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報から、印字領域に対する各ノズルの着色の影響度を計算し、各ノズルの補正データを作成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録部に設けられた複数のノズルの出力特性を得るため、濃度センサにより光学的に濃度測定されるテストパタンを記録媒体に記録するテストパタン記録方法、およびその測定方法に関するものである。

現在、記録方式としては、たとえば熱エネルギーによりインクリボンのインクをかみなどの記録媒体に転写させる熱転写方式、飛翔させた液滴を紙などの記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット記録方式などが知られている。

この中でもインクジェット方式は低騒音、低ランニングコストであり、装置の小型化、カラー化が容易であるため、プリンタ、複写機などに広く利用されている。

このようなインクジェット記録方式を用いた記録装置は、記録速度を向上させるために、複数の記録素子が集積配列された記録部を用いることが一般的である。その記録素子としては、たとえばインクを吐出させるノズルやインク吐出口などが含まれる。このようなインクジェット記録装置において、大きな問題となるのがムラである。複数のノズルのインク吐出特性の違いは、ムラを引き起こす。

そこで現在ではこのようなムラの発生を防止して高画質化を図る方法が様々提案されている。たとえばマルチパス記録方法では、記録部の複数回の走査によって、記録媒体上の１つの記録領域に対する記録を完成させるようにした方法である。しかし、その効果をあげるためには、１つの記録領域に対する記録部の走査回数、つまり分割数を増やさなければならず、その分スループットの低下を招くことになる。

また、分割記録方法を用いずに、ムラの発生を抑える方法としては、たとえば、特開明５−６９５４５号に記載されているよなヘッドシェーディング方法がある。この方法の場合には、まず、記録部を用いて、予め設定された補正値決定用のテストパタンを記録媒体上に記録し、その記録されたテストパタンの記録濃度をＣＣＤなどの固体撮像素子を備えたスキャナによって読み込み、その読み取り画像を適当に位置補正した後、その画像濃度を、記録部のノズル毎の対応するラスターに割り付ける。記録濃度の変化はノズル毎における吐出量の誤差や、インクの吐出方向のずれ、または記録媒体上におけるインクのにじみなどによって生じる。

次にラスター毎に割り付けられた濃度データから、ノズル毎に対応する記録濃度の補正値を決定する。そして、その補正値にもとずいてノズル毎のγテーブルを変更したり、ノズル毎の駆動テーブルを変更して、インクの吐出量などを変える。このような補正により、補正なしの状態において濃く記録されるラスターについては、それが薄くなるように出力γ補正などの濃度補正がなされ、また補正なしの状態において薄く記録されるラスターについては、それが濃くなるように出力γ補正などのように濃度補正がなされて濃度のムラを低減している。

上記ヘッドシェーディングについても最近の高画質化の流れにより、様々な方法が提案されている。Ｎｏ４４１３２０４の方法では、階段パタンと呼ばれる隣接ノズルの印字パタンが分離されているテストパタンを印字し、そのＹよれの情報まで考慮した補正が提案されている。この方法では、階段パタンよりＹよれ、ドット径などを算出し補正データを算出する。

又、別の従来例としては、特許文献１及び特許文献２をあげることが出来る。
特開２０００−０５２５７３号公報 特開平１１−２５４７１２号公報

しかしながら、上記方法では以下のような課題がある。Ｙよれ、ドット径などを測定するには重心処理やエッジ処理などの画像処理が必要であり、処理速度がおそい。また得られたＹよれ、ドット径からむらを予想するにも、処理時間がばかにならない。通常の個人ユースのプリンタなどでは、これら上記の処理時間はさほど問題ではないが、業務用、オフィス用など超高速プリンタでは、ノズル数が膨大な数であり補正にかかる時間が無視できなくなる。

本発明は上記種々の課題に鑑みてなされたものであり、高速（リアルタイム補正）、高画質補正を達成することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、インクジェットヘッドで印字された隣接ノズルの印字パタンが分離されたテストパタンを光学測定し、その光学濃度の情報を用いてノズル個々の濃度情報および位置情報を考慮した色ムラ補正を行うインクジェットの画像補正法において、光学測定により各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報として取得する工程と、各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報から、印字領域に対する各ノズルの着色の影響度を計算し、各ノズルの補正データを作成する工程とを有することを特徴とする画像補正方法である。

又、本発明は、更に、各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報からの印字領域に対する各ノズルの着色の影響度の計算において、異なるノズルのインクの重なりを考慮する工程を有することを特徴とする画像補正方法である。

以上説明したように本発明によれば、Ｙよれ、ドット径など個々のノズルの吐出特性を考慮した補正において、直接Ｙよれ、ドット径などを数値として算出しなくとも、同等の補正が行える。これにより、測定および補正データ算出処理が簡易になり、補正処理時間が大幅に短縮される。よって高速（リアルタイム）補正、高画質補正を実現できる。

［第一の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略を示す正面図である。キャリッジ２０上には複数のインクジェットヘッド２１−１〜２１−３が搭載されており、各インクジェットヘッド２１にはインクを吐出するためのインク吐出口が複数配列されている。２１−１、２１−２、２１−３は夫々、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するためのインクジェットヘッドである。インクカートリッジ２２は各インクジェットヘッド２１−１〜２１−３及びそれらにインクと供給するインクタンクとから構成されている。４０には濃度センサとして反射型濃センサさが設置されており、キャリッジの移動により所定の場所に着色された、テストパタンを撮像できる構成となっている。

インクジェットヘッド２１への制御信号などはフレキシブルケーブル２３を介して送られる。普通紙や高品位専用紙、ＯＨＰシート、光沢紙、光沢フィルム、ハガキ等の記録媒体２４は不図示の搬送ローラを経て排紙ローラ２５に挟持され、搬送モータ２６の駆動に伴い矢印方向（副走査方向）に送られる。ガイドシャフト２７、およびリニアエンコーダ２８によりキャリッジ２０が案内支持されている。キャリッジ２０は駆動ベルト２９を介してキャリッジモータ３０の駆動により前述ガイドシャフト２７に沿って主走査方向に往復運動させられる。前述のインクジェットヘッド２１のインク吐出口の内部（液路）にはインク吐出用の熱エネルギーを発生する発熱素子（電気・熱エネルギー変換体）が設けられている。リニアエンコーダ２８の読みとりタイミングに伴い、前記発熱素子を記録信号に基づいて駆動し、記録媒体上にインク滴を飛翔、付着することで画像を形成することができる。

記録領域外に設定されたキャリッジ２０のホームポジションにはキャップ部３１を持つ回復ユニット３２が設置されている。記録を行わないときには、キャリッジ２０をホームポジションに移動させてキャップ部３１の各キャップ３１−１〜３１−３により対応する各インクジェットヘッド２１のインク吐出口面を密閉し、インク溶剤の蒸発に起因するインクの固着あるいは塵埃などの異物の付着などによる目詰まりを防止する。

また、上記キャップ部３１のキャッピング機能は記録頻度の低いインク吐出口の吐出不良や目詰まりを解消するために、インク吐出口から離れた状態にあるキャップ部へインクを吐出させる空吐出に利用されたり、キャップした状態で不図示のポンプを作動させ、インク吐出口からインクを吸引し、吐出不良を起こした吐出口の吐出回復に利用される。３３はインク受け部で、各インクジェットヘッド２１−１〜２１−４が印字直前にインク受け部３３の上部を通過する時に、インク受け部３３にめがけ予備吐出を行う。またキャップ部隣接位置に不図示のブレード、拭き部材を配置することにより、インクジェットヘッド２１のインク吐出口形成面をクリーニングすることが可能である。

次に、図２は、前述したインクジェットヘッド２１の構成を示す図である。図２において、プリントヘッドは記録方向に概略垂直な方向に、多数のインク吐出ノズルを有している。この図では、インク吐出ノズルはひとつのプリントヘッドにおいて２列で構成している例を示しているが、１列でも数列でもよく、また、直線性をもって並ぶ必要もない。また、図２のノズルとノズルの間隔をプリントヘッドの解像度、ノズルピッチ、ノズルの密度と呼ぶこととする。図の記録方向へプリントヘッドの走査を行うことで、インクを吐出するノズル列の幅に相当するプリントが行えるように構成されていることが望まれ、往復動作を行っても良い。プリントヘッドは、印字に用いる本数分用意すればよく、たとえばシアン、マゼンタ、イエローの３本でフルカラー印字してもよく、また、濃淡インクを利用したプリントの場合には、濃シアン、淡シアン、濃マゼンタ、淡マゼンタ、濃ブラック、淡ブラック、濃イエロー、淡イエロー、さらに特色のインクを吐出するプリントヘッドを用意しても良い。

尚、本発明に適用可能なインクジェット記録方式は、発熱素子（ヒータ）を使用した方式に限られるものではなく、例えば、インク滴を連続噴射し粒子化するコンティニュアス型の場合には荷電制御型、発散制御型等、また、必要に応じてインク滴を吐出するオンデマンド型の場合には、ピエゾ振動素子の機械的振動によりオリフィスからインク滴を吐出する圧力制御方式等でも適用可能である。

図３は本発明のインクジェット記録装置の制御系の構成の一例を示すブロック図である。図３において、１は画像データ入力部、２は操作部、３は各種処理を行うＣＰＵ部、４は各種データを記憶する記憶媒体、４ａは各ノズルに対応する不吐出、不良ノズルデータとプリントヘッドの印字情報を格納するプリント情報格納メモリ、４ｂは各種制御プログラム群、５はＲＡＭ、６は画像データ処理部、７は画像出力を行う画像記録部、８は各種データを転送するバス部である。

詳述すると、１はスキャナやデジタルカメラ等の画像入力機器からの多値画像データやパーソナルコンピュータのハードディスク等に保存されている多値画像データを入力する画像データ入力部、２は各種パラメータの設定および印字開始を指示する各種キーを備えている操作部、３は記憶媒体中の各種プログラムに従って本記録装置全体を制御するＣＰＵである。４は制御プログラムやエラー処理プログラムに従って本記録装置を動作させるためのプログラムなどを格納している記憶媒体である。本実施形態例の動作はすべてこのプログラムによる動作である。該プログラムを格納する記録媒体４としては、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤ、メモリカード、光磁気ディスクなどを用いることができる。５は記憶媒体４中の各種プログラムのワークエリア、エラー処理時の一時待避エリア及び画像処理時のワークエリアとして用いるＲＡＭである。また、ＲＡＭ５は、記録媒体４の中の各種テーブルをコピー後、そのテーブルの内容を変更し、この変更したテーブルを参照しながら画像処理を進めることも可能である。

６は入力された多値画像データをＮ値の画像データに各画素毎に量子化し、その量子化された各画素が示す階調値“Ｔ”に対応する吐出パターンを作成する画像データ処理部である。即ち、入力された多値画像データをＮ値化処理した後、階調値“Ｔ”に対応する吐出パターンを作成するのである。例えば、８ｂｉｔ（２５６階調）で表現される多値画像データが画像データ入力部１に入力され場合、画像データ処理部６においては出力する画像データの階調値を２５（＝２４＋１）値に変換する必要がある。尚、ここでは入力階調画像データのＴ値化処理には多値誤差拡散法を用いたが、これには限られず平均濃度保存法、ディザマトリックス法等、任意の中間調処理方法で行うことができる。また、画像の濃度情報に基づいて前述のＴ値化処理を全ての画素数分繰り返すことにより、それぞれのインクノズルに対する各画素毎の吐出、不吐出の２値の駆動信号が形成される。

７は画像データ処理部６で作成された吐出パターンに基づいてインクを吐出し、記録媒体上にドット画像を形成する画像記録部であり、８は本装置内のアドレス信号、データ、制御信号などを伝送するバスラインである。

次に、本発明の特徴的部分であるムラ補正について述べる。この工程は、テストパタンを印字し、そのパタンの部分的な濃度の差を光学測定により検出し、次に、各ノズル位置と濃度データを相関させ、出力する画像に濃度が高くでる部分は低く、濃度が低くでる部分は高く補正したり、また、各ノズルの駆動制御を変更し、吐出量が大きいノズルの駆動パルスを短くしたり、吐出量の小さいノズルの駆動電圧を上げるなどする。いわゆるヘッドシェーディングである。本発明では、説明を簡易化するためシアンの補正について述べる。

図４は、は階段パターンと呼ぶテストパターンであり、ノズル列並び方向に隣接ドットが接触していない。本実施形態での階段パタンは５ノズルおきに異なるブロックに印字される。階段パターンを測定して補正を行う方法の先行技術があるが、個々のノズルを着弾ずれ量（よれ）、ドット径またはインクのドット径などを、正確に測定する必要がある。例えば、階段パタンの濃度測定による重心計算から、各ノズルのノズル列並び方向のよれ（Ｙよれ）を算出したりする。しかしながら重心計算からのＹよれ計算や、インクの濃度情報からのドット径計算を行うためには、光学分解能の高いセンサを用いなければならない。２４００ＤＰＩのセンサを用いたとしても１ピクセルは１０μｍ程度であり、この程度のセンサで数μｍのＹよれや数μｍの精度でのドット径を測定するには非常に高コントラストな画像が必要である。これは、測定システムの高コスト化につながる。また、重心処理やエッジ処理などのデジタル画像処理は、処理時間の増大が問題になる。本発明によると以上のような問題に効果がある。

まず、本実施形態では光学センサにより階段パタンの測定データをデジタル画像として取り込む。図３５に取り込み画像の一例を示す。先行技術ではこの画像からＹよれ、ドット径を算出する。補正画質の要求レベルにもよるが、２４００ＤＰＩでの特にドット径の算出は十分でない。さらに、重心計算やエッジ処理などは処理時間が長い。さらに、Ｙよれ、ドット径からむらを予想する計算も処理時間がながい。超高速プリンタではノズル数が１００００以上で構成されるものもあり、全ノズルに対してこれらの処理を行うことになり、補正時間の増加につながる。そこで本発明では、ドット径、Ｙよれなどを算出せずに、むらを予想する。

簡単のため図４のようなパタンを測定した場合で説明する。ここでは、簡単のため３００３〜３００５までの影響は省いて説明する。３１０１は図４の３００１部分、３１０２は図４の３００２部分を表したものである。例えば図５の中の縦線、横線は、それぞれ各ノズルのＹよれ、ドット径に相関する位置を示している。先行技術では、Ｙよれ、ドット径などをこのデータから求める。本発明ではＹよれ、ドット径の算出は行わない。図６に図５と同等の図を示し説明する。図６中の３６０５の領域の着色に影響している部分は、３１０１ブロックの一番左のノズルと３１０２ブロックの一番左のノズルであることがわかる。図７に拡大図を示す。３７０１と３７０２が３６０１の領域の着色に影響している。そこで３７０１と３７０２の面積が３７０１の着色の濃度に影響しているといえる。３７０１は３１０１ブロックの一番左のノズル、３７０２は３１０２ブロックの一番左のノズルに起因することがわかる。このデータを用いると先行技術における近傍ノズルの影響と表現されている量、すなわち上記説明における３６０１領域における３７０１、３７０２の影響をＹよれ、ドット径などを算出しなくとも得ることができる。繰り返し述べるが上記説明では図４の３００１、３００２の影響のみを述べたが実際には３００３〜３００５も考慮して算出する。

さらに上記例では３７０１、と３７０２の重なりからお互いのドット重なりの面積を計算することができる。しかし、ドット重なり部では、３７０１、と３７０２の輝度データから実際に重なった場合の輝度値や光学濃度などが計算できない。よって予め、インクドットが重なり合った時の輝度または光学濃度を見積もっておくとよい。本発明では、ドット重なりの面積を計算することができるため、より正確なむらの予測が行える。

インクジェット記録装置の概略図。 インクジェット記録ヘッド構成図。 インクジェット記録装置の制御系の構成。 テストパタンのドット模式図。 テストパタンの各ブロックの測定結果の模式図。 テストパタンの各ブロックの測定結果の模式図。 テストパタンの各ブロックの測定結果の模式図。

Claims (2)

1. インクジェットヘッドで印字された隣接ノズルの印字パタンが分離されたテストパタンを光学測定し、その光学濃度の情報を用いてノズル個々の濃度情報および位置情報を考慮した色ムラ補正を行うインクジェットの画像補正法において、光学測定により各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報として取得する工程と、各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報から、印字領域に対する各ノズルの着色の影響度を計算し、各ノズルの補正データを作成する工程を有することを特徴とする画像補正方法。
2. 請求項１に記載の各ノズルのノズル列並び方向の位置に対する光学濃度情報からの印字領域に対する各ノズルの着色の影響度の計算において、異なるノズルのインクの重なりを考慮する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の画像補正方法。

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