JP4289844B2 - モノトーン画像記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモノトーン画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラ等の普及からプリンタ出力も写真画質が求められ濃度の薄いカラーインクを用いるなどしてカラー印刷時に画素の目立たない工夫を凝らし、カラー画像については写真に劣らぬ高品質印字可能なプリンタが普及している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｘ線写真やＣＴ・ＭＲＩ画像等を用いる医療分野や芸術写真といった分野では依然としてモノトーンの画像が多用されている。
【０００４】
その理由は、人間の目の濃度分解能が高いため、モノトーン画像の方がカラー画像よりも目で認識できる情報量が多いためである。
【０００５】
更に、反射式の記録媒体を用いるよりも透過式の記録媒体を用いる方が、人間の目で認識できる濃度分解能が高くなることが知られている。一般的に、カラー画像に対する人間の目の濃度分解能は８ビット程度であるのに対し、モノトーン透過画像については１０乃至１１ビットと言われている。
【０００６】
そして、Ｘ線写真やＣＴ・ＭＲＩ画像を透過式の記録媒体に記録することで医療用画像として提供され、医者が人間の目の濃度分解能限度において画像を読み取ることで診断結果が得られる。
【０００７】
ところが、主に医療分野に用いられるモノトーン高階調画像専用の記録装置は非常に高価な装置になってしまう。
【０００８】
比較的安価でモノトーン画像を記録可能な写真画質対応カラー画像記録用の記録装置もあるが、モノトーン画像専用の記録装置に比べ階調表現で劣るという欠点がある。
【０００９】
このような記録装置の一例として、昇華型熱転写方式のものがある。これは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、若しくはＲ、Ｇ、Ｂの３種類のインクリボン（染料）を用意し、インクリボンと被記録媒体を重ねた状態で、サーマルヘッドで部分的に加熱し、インクリボンの染料を媒体に転写することで画像を形成するものである。３種類のインクリボンについて同じプロセスを３回繰り返すことで、カラー画像を形成することができる。この方式で、モノトーンを記録するには、３種類のインクを全て均等に重ねればよい。
【００１０】
しかし、この方式では、３種類のカラーを重ねてモノトーンを表現するため、色味のない、中立のモノクロを表現することは難しい。また、特に透過媒体に対して、十分なモノクロの濃度（例えば、ＯＤ３）を表現することはできない。
【００１１】
もう１つの方法は、インクジェット方式である。この場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、若しくはＲ、Ｇ、Ｂの３種類のインクを用意しておき、３色を重ねることでカラー画像が表現できる。この場合も、モノトーンを表現する場合は、３色を均等に重ねて表現することができる。しかし、この場合も昇華型熱転写方式と同様に、３色を重ねるため、色味のない、中立のモノトーンを表現することは難しい。また、特に透過媒体に対して、十分なモノクロの濃度（例えば、ＯＤ３）を表現するためには、インクを同じ画素に対して重ねなければならないが、媒体のインク吸収容量には限界があり、十分なモノトーン濃度を表現することはできなかった。即ち、画像に階調を出すため、また、濃度を濃くするため、同一画素にインクを重ね打ちするが、被記録媒体のインク吸収量には限界があり、この限界を超えて重ねると、インクが溢れ、画像がにじんでしまう。
【００１２】
上記いずれの方式も、カラーインクを使用するためモノトーンを表現することは難しく若干の色味が生じてしまう。
【００１３】
加えて、淡濃度部分はディザの目立つ粗い画質となってしまう。
【００１４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、安価に品位の高いモノトーン高階調画像を記録可能なモノトーン画像記録装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するため本発明の画像記録装置は、以下の構成を備える。
【００１６】
上記問題を解決するために、本発明の画像記録装置では、３種類以上のインクを吐出するノズル群と、該ノズル群を移動させる駆動手段と、入力画像の情報を３種類以上の画像輝度信号として入力する入力手段と、該入力された画像輝度信号に関して各インクに対応した画像濃度信号に振り分ける濃淡振り分け手段と、該濃淡振り分け手段によって振り分けられた各インクに対する画像濃度信号に基づいて３種類以上のインクを前記ノズル群から吐出させることで、前記記録媒体に画像を記録させる制御手段とを備え、前記３種類以上のインクにおいて、モノトーンのプリンタとして使用する場合、前記各インクのインクカートリッジには、カラープリンタとして使用する場合のインクカートリッジに入る各カラーインクの明度に対応する濃度のモノトーンインクがそれぞれ入ることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
［機械的構成］
図１は、本発明に係わる実施形態のインクジェット記録装置の主要部（記録部）を示す斜視図であり、図２は図１の矢視Ａから見た側面図であり、図３、図４（Ａ）及び（Ｂ）は、図１の記録ヘッドの部分詳細図である。
【００２５】
図１及び図２において、５０１は画像を記録されるシート、５０２、５０３と、５０４、５０５はそれぞれ対になってシートをＸ方向に搬送するローラである。ローラ５０５は、長手方向に所定間隔で拡径部５０６が設けられ、拡径部５０６がシートに接触する。５０７はモータ、５０８はモータ軸に取り付けられたプーリ、５０９、５１０はローラ５０２、５０４の一端に取り付けられたプーリで、ベルト５１１によってプーリ５０８に結合されており、モータの回転によってローラ５０２、５０４が回転するようになっている。また、ローラ５０３、５０５は、不図示の付勢手段により、ローラ５０２、５０４を夫々押圧する方向に付勢されていて、各ローラでシートを挟み込んでＸ方向に搬送するようになっている。
【００２６】
５１２は、複数のヘッド５１３ａ〜５１３ｆを搭載するキャリッジで、各ヘッドには、図４の（Ａ）に示すように、多数のノズル５１４がシート面に対向する位置に設けられている。５１６、５１７は、キャリッジを摺動可能に保持するシャフトで、５１６はキャリッジに設けられた孔５１８を貫通し、また、キャリッジ５１２に延設された突起部５１９がシャフト５１７上に当接する構造になっている。
【００２７】
以上の構成によって、ヘッド５１３のノズル５１４の設けられた面が所定間隔ｄでシートに対向するように配置される。５２０は、一部をキャリッジ５１２に固定されたベルトで、モータ５２１の駆動軸に取り付けられたプーリ５２２及び固定軸５２３に回転可能に取り付けられたプーリ５２４との間を結合している。
【００２８】
以上の構成によって、モータ５２１の回転によってキャリッジがＹ方向に沿って往復移動可能となり、シートのＹ方向全域及び、キャリッジの待機位置５１２ａ及びシートに関して待機位置５１２ａと対称な位置に移動可能となる。尚、シート上を移動する間に、ノズル面とシートの間隔ｄは、一定に保持されるように構成されている。５２６ａ〜５２６ｆは、インクを入れたインクカートリッジで、ヘッド５１３ａ〜５１３ｆに装着され、ヘッドにインクを供給するようになっている。ヘッドカートリッジ５２６は、ヘッド５１３に対し、着脱自在となっていて、インクカートリッジのインクがなくなったら、取り外して新しいインクカートリッジを取り付けることでインクを補給できるようになっている。
【００２９】
本実施例ではインクカートリッジは、６種類用意されている。その内訳は、５２６ａから順番に、
イエローインクの明度と比例する濃度のモノトーンインク、
マゼンタインクの明度と比例する濃度のモノトーンインク、
シアンインクの明度と比例する濃度のモノトーンインク、
淡マゼンタインクの明度と比例する濃度のモノトーンインク、
淡シアンインクの明度と比例する濃度のモノトーンインク、
黒インクの明度と比例する濃度のモノトーンインク
の６種類となっている。なお、明度と濃度の比例関係はカラーインクの明度が上がるほどモノトーンインクの濃度が高くなる関係となり、本実施例では濃度比は表１のようになっている。
【００３０】
【表１】

【００３１】
たとえば、中立なモノクロ画像のインクセットとする場合には５２６ｆは黒インクとなり、５２６ａ〜５２６ｅはそれぞれ表１の比率となるような濃度の異なるグレーインクとなる。
【００３２】
また、用途に応じてインクセットのトーンを変えることにより高階調の品位を維持したまま、セピア調などの色調に変えることも可能である。
【００３３】
５２５はローラ５０２、５０４間に設けられたシートガイドで、シートに接する面に設けられた多数の小孔から、不図示の吸引手段により図２の下方に向かってエアによりシートを吸引し、その吸引力によってシートがシートガイドに密着することでシートの浮き上がりを防止している。シートが浮き上がると、当然間隔ｄを保持できなくなり、また、シートがヘッドに衝突する場合もある。５１５はノズル５１４からシート上にインクを吐出した時にシート上に形成されるドットである。
【００３４】
尚、本例では、各色ごとに別々なヘッドで構成しているが、複数の色又は濃度のヘッドを一体構成とし、１つのヘッドの中を複数のノズル群に分け、それぞれのノズル群ごとに色又は濃度を割り当てるようにしてもよい。
【００３５】
［電気回路構成］
図５および図８は本実施形態のインクジェット記録装置の各種制御を司る制御回路のブロック図である。
【００３６】
図５に示すように、１はスキャナ等の画像入力部で外部機器やネットワークを通じて画像データが入力される。
【００３７】
入力される画像データはカラー画像としてイエロー、マゼンタ、シアンもしくは、レッド、グリーン、ブルーの３色に色分解されたそれぞれのカラーについての各画素に対する濃度データを得る。また、入力部にはＣＴやＭＲのようなモダリティーも含まれる。
【００３８】
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。
【００３９】
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憶媒体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。
【００４０】
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。
【００４１】
６は入力画像を元に、インクジェットで高階調を実現するための吐出パターンを作成する画像処理部である。
【００４２】
７は記録時に画像処理部で作成された吐出パターンに基づいてドット画像を形成するプリンタであり、図１に示した記録部を含んでいる。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。
【００４３】
［画像処理部］
次に、図８を参照して画像処理部６について説明する。
【００４４】
入力された画像がカラー画像の場合は汎用インクジェット式カラープリンタのカラー印刷の画像処理と全く同じでよい。
【００４５】
カラー画像を記録するアルゴリズムは、例えば、特開平６−２２６９９８号公報に記載されている。
【００４６】
図８の記憶媒体４において符号４ａは後述する入出力ガンマ変換回路の処理で参照するための入出力ガンマ変換テーブル、符号４ｂは後述の色補正（マスキング）回路の処理で参照するマスキング係数、符号４ｃは後述の黒生成およびＵＣＲ回路の処理で参照する黒生成およびＵＣＲテーブル、符号４ｄは後述の濃淡振り分け回路の処理で参照するための濃淡振り分けテーブル、符号４ｅは上述の各種プログラムを格納しているプログラム群をそれぞれ示している。これらはカラー入力に対する画像処理に使用される。
【００４７】
図７は本実施例の画像信号処理部６を構成する回路の一例を示すブロック図である。
【００４８】
ホスト装置等から転送されるレッド，グリーン，ブルーそれぞれの画像輝度信号Ｒ，Ｇ，Ｂは入力ガンマ補正＋輝度濃度変換回路１１に入力し、ここでイエロー，マゼンタ，シアンそれぞれの画像濃度信号２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃに変換される。これら信号は、色補正（マスキング）回路１２、黒生成・ＵＣＲ（下色除去）回路１３で色処理が施されてイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック、の新たな画像濃度信号２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋに変換される。
【００４９】
これらの画像濃度信号は、出力ガンマ補正回路１４でガンマ補正が行われた後、濃淡振り分け回路１５でイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各インクに対応した画像濃度信号２５Ｙｋ，２５Ｍｋ，２５Ｃｋ，２５Ｋｋおよび染料濃度が低い、淡シアン，淡マゼンタの各インクに対応した画像濃度信号２５Ｍｕ、２５Ｃｕに振り分けられる。
【００５０】
２５Ｙｋ，２５Ｍｋ，２５Ｃｋ，２５Ｍｕ，２５Ｃｕ、２５Ｋｋそれぞれに振り分けられた各画像濃度信号は２値化回路１６で２値化される。プリンタ部７ではこの２値データを各記録ヘッドの吐出信号とし、各記録ヘッドから信号値に応じて対応するモノトーンインク吐出口よりインクが吐出されてモノトーン画像が記録される。
【００５１】
一方、入力部がＣＴやＭＲなどのモダリティーの場合には入力画像は一般にモノクロ画像となる。入力画像がモノクロ画像の場合には、上記カラープリンタとは異なる以下のアルゴリズムにより記録が行われる。
【００５２】
図５の記憶媒体４において４ｆはガンマ変換処理で参照するためのガンマ補正変換テーブル、４ｇは後述のインク種分配の処理で参照するためのインク種分配テーブル（インク種組み合せテーブル）、４ｈは各種プログラムを格納しているプログラム群をそれぞれ示している。これらはモノクロ入力に対する画像処理に使用される。
【００５３】
図６を参照してモノクロ画像処理部６について説明する。
【００５４】
ガンマ補正処理３１は画像入力部１で入力される画像信号ＣＶを、モノトーンについて用意されたガンマ補正変換テーブル４ｆを用いて濃度を表す信号ＣＤに変換し、ＲＡＭ５の画像処理ワークエリアのページメモリ領域に格納する。
【００５５】
注目画素選択３２は、ページメモリ領域内のこれから処理をしようとする一画素を選択し、濃度データＣＤを得る。
【００５６】
インク種分配処理３３では注目画素のＣＤ値をもとにインク種分配テーブル４ｇを参照し、注目画素の濃度ＣＤに近い濃度を表現するインク種の組み合わせを選択する。濃度誤差計算３５では、インク種分配処理３３で選択されたインクの組み合わせで表現できる濃度と注目画素のＣＤ値との差分を算出する。この組み合わせに基づき、各濃度のヘッドの吐出、不吐出の２値信号ｄ１，ｄ２，ｄ３，…が決定される。
【００５７】
誤差拡散処理３６では、前記差分を所定方法にて未だインク種分配処理をしていない周辺の画素に振り分け、該当画素のＣＤ値に加算若しくは減算をする。
【００５８】
以上の処理を行うことにより、注目した一画素の処理が終了する。
【００５９】
通常のカラープリンタでは表現できない高品位な写真画質モノトーン画像の記録が行える。
【００６０】
記録を行う場合には、図２で、不図示の手段によりシート５０１が図の左方向からローラ５０２、５０３の間に送り込まれる。ついでシートは、モータ５０７により、所定距離ずつ間欠的にＸ方向に送られる。シートが停止している間に、モータ５２１が回転し、キャリッジをＹ方向に一定のスピードで移動させる。キャリッジ上のヘッドが、シートの上を通過する間に、図５、図６の制御回路により、画像信号に対応したノズル吐出指令信号が送られ、これに従って各ノズルから選択的に液滴が吐出される。ヘッドがシート上を通過して、シート上から離れた位置にある間にモータ５０７がシートを所定距離Ｘ方向に移動して停止し、ここで再びモータ５０７がシートを所定スピードで移動させ、同様に選択的に液滴を吐出させる。以下これを繰り返すことで、最終的にシート上に所望の画像が記録される。記録が終了したシートは、５０４、５０６にて図２の左方向に搬送され、ついで不図示の搬送手段で図２の左方向に排出される。
【００６１】
このように３種類以上の黒濃淡インクを用いて高階調記録するアルゴリズムについては、例えば特願平９−７８４２３号や特開平１１−３２０９２４号公報などに記載されている。
【００６２】
以上のように、入力画像に応じて記録アルゴリズムを変えて記録する。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、モノトーンインクセットの濃度構成をカラーインクの明度構成と比例する構成とすることにより、品位の高いモノトーン高階調画像を記録可能な画像記録装置及びその制御装置並びに記録装置を提供することが可能となる。
【００６４】
このことは汎用写真画質カラープリンタの印字技術をそのまま流用できるため、高価な高階調モノトーン専用プリンタに比べて安価な提供が可能である。
【００６５】
また、インクセットを入れ替えることにより、高階調モノクロ画質や高階調セピア調モノトーン画質、または、カラー写真画質と用途に応じた汎用性を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態のインクジェット記録装置の主要部を示す斜視図
【図２】 図１の矢視Ａから見た側面図
【図３】 図１の部分詳細図
【図４】（Ａ），（Ｂ） 図１の部分詳細図
【図５】 本実施形態のインクジェット記録装置の制御ブロック図
【図６】 モノトーン画像処理部のブロック図
【図７】 図８に示す画像信号処理回路の一例を示すブロック図
【図８】 カラー画像処理部のブロック図
【符号の説明】
１ 画像入力部
２ 操作部
３ ＣＰＵ
４ 記憶媒体
５ ＲＡＭ
６ 画像処理部
７ プリンタ
８ バスライン
５０１ シート
５１２ キャリッジ
５１３ａ〜５１３ｆ ヘッド
５１４ ノズル
５２６ａ〜５２６ｆ インクカートリッジ

Claims (1)

1. ３種類以上のインクを吐出するノズル群と、
   該ノズル群を移動させる駆動手段と、
   入力画像の情報を３種類以上の画像輝度信号として入力する入力手段と、
   該入力された画像輝度信号に関して各インクに対応した画像濃度信号に振り分ける濃淡振り分け手段と、
   該濃淡振り分け手段によって振り分けられた各インクに対する画像濃度信号に基づいて３種類以上のインクを前記ノズル群から吐出させることで、前記記録媒体に画像を記録させる制御手段とを備え、
   前記３種類以上のインクにおいて、モノトーンのプリンタとして使用する場合、前記各インクのインクカートリッジには、カラープリンタとして使用する場合のインクカートリッジに入る各カラーインクの明度に対応する濃度のモノトーンインクがそれぞれ入ることを特徴とする画像記録装置。

Images