JP2010082989A - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム及び画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ムラ補正用パターンを読み取った結果得られた濃度データに基づいて、入力画像データ（濃度データ）を補正してムラ補正を行う場合に、ムラ補正用パターンが印字された記録媒体へのゴミや汚れの付着等に起因する読み取り誤差の影響を抑える。
【解決手段】ステップＳ１２において取得された濃度測定データＤと、基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）とから濃度変換曲線Ｆ（ｄ）が算出される（ステップＳ１４）。ここで、基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）は、入力された濃度データの濃度値ｔを濃度値ｄに変換する関数であり、Ｆ（ｄ）＝Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）（Ｋｎ：実数）として、最小二乗法により濃度変換曲線Ｆ（ｄ）を求める。上記ステップＳ１４の算出工程が記録ヘッドのすべてのノズルについて終了すると（ステップＳ１６）、この濃度変換曲線が濃度補正係数記憶部に記憶され、処理が終了する。
【選択図】図７

Description

本発明は画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム及び画像記録装置に係り、特に複数の記録素子を備えた記録ヘッドを用いて記録媒体（記録紙）上に画像を記録するときに記録素子ごとの特性のばらつきによって生じる濃度ムラを補正する画像処理装置等に関する。

特許文献１には、所定方向に配列した複数の画像記録素子を有する記録ヘッドと、該記録ヘッドにより記録されたテストパターンを読み取る読み取り手段と、該読み取り手段により読み取られたテストパターンの濃度ムラ分布に基づき濃度ムラを補正する濃度ムラ補正手段と、記録ヘッドの階調特性の個体差を示す階調補正情報に基づいて階調補正を行う階調補正手段とを備えた画像記録装置が開示されている。
特開平３−１６２９７６号公報

従来、画像記録装置（インクジェット記録装置）において、ノズルの吐出不良（例えば、位置ズレ、滴量ムラ及び不吐出）に起因する濃度ムラを補正する方法として下記のような方法が提案されている。即ち、記録ヘッド１（図１２（ａ））の各ノズル２に一様な入力信号（濃度データ：図１２（ｂ））を入力し、ムラ補正用パターンを記録媒体に印字する。次に、この画像をスキャナにより読み取ってノズル位置ごとの出力濃度（図１２（ｃ））を測定する。そして、この測定値に基づいて入力信号を補正することにより（図１２（ｄ））、出力画像のムラを補正する（図１２（ｅ））。

しかしながら、ムラ補正用パターンを読み取るときには、例えば、記録媒体（記録紙）へのゴミの付着や汚れ又は記録媒体による光の散乱により、濃度の測定値に誤差が生じるおそれがある。濃度の測定値に上記のような誤差が加わると、ムラ補正が正常に行えないという問題があった。上記特許文献１は、このような問題を解決するためのものではなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ムラ補正用パターンを読み取った結果得られた濃度データに基づいて、入力画像データ（濃度データ）を補正してムラ補正を行う場合に、ムラ補正用パターンが印字された記録媒体へのゴミや汚れの付着等に起因する読み取り誤差の影響を抑えることができる画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム及び画像記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る画像処理装置は、所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドによって記録媒体上に記録された濃度測定用テストチャートの画像を読み取って、各記録素子の記録濃度を示す測定濃度データを取得する測定濃度データ取得手段と、前記記録ヘッドに対して予め設定された基準濃度変換関数と、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データとに基づいて、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を新たな画像データ濃度値に変換する濃度変換関数を、最小二乗法を用いて、前記記録ヘッドのノズルごとに算出する濃度変換関数算出手段と、前記濃度変換関数に基づいて画像データ濃度値を補正する画像補正処理手段とを備える。

本発明の第２の態様に係る画像処理装置は、上記第１の態様において、前記濃度変換関数算出手段が、前記濃度変換関数を前記基準濃度変換関数Ｆ０（ｄ）のＫｎ（実数）倍とし、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データに関数Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）を最小二乗法により近似させることにより濃度変換関数を算出するようにしたものである。

本発明の第３の態様に係る画像処理装置は、上記第１又は第２の態様において、前記記録ヘッドの記録素子ごとの測定濃度データの平均値から前記基準濃度変換関数を算出する基準濃度変換関数算出手段を更に備えるものである。

本発明の第４の態様に係る画像記録装置は、所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドと、記録媒体に記録する濃度データを入力するデータ入力手段と、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を前記濃度変換関数により新たな画像データ濃度値に変換する、請求項１から３のいずれか１項記載の画像処理装置と、前記画像処理装置により得られた新たな画像データ濃度値に基づいて、前記記録ヘッドにより記録媒体上に画像を記録する画像記録手段とを備える。

本発明の第５の態様に係る画像処理方法は、所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドによって記録媒体上に記録された濃度測定用テストチャートの画像を読み取って、各記録素子の記録濃度を示す測定濃度データを取得する測定濃度データ取得工程と、前記記録ヘッドに対して予め設定された基準濃度変換関数と、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データとに基づいて、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を新たな画像データ濃度値に変換する濃度変換関数を、最小二乗法を用いて、前記記録ヘッドのノズルごとに算出する濃度変換関数算出工程と、前記濃度変換関数に基づいて画像データ濃度値を補正する画像補正処理工程とを備える。

本発明の第６の態様に係る画像処理方法は、上記第５の態様の濃度変換関数算出工程において、前記濃度変換関数を前記基準濃度変換関数Ｆ０（ｄ）のＫｎ（実数）倍とし、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データに関数Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）を最小二乗法により近似させることにより濃度変換関数を算出するようにしたものである。

本発明の第７の態様に係る画像処理方法は、上記第５又は第６の態様において、前記記録ヘッドの記録素子ごとの測定濃度データの平均値から前記基準濃度変換関数を算出する基準濃度変換関数算出工程を更に備えるものである。

本発明の第８の態様に係る画像処理プログラムは、所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドによって記録媒体上に記録された濃度測定用テストチャートの画像を読み取って、各記録素子の記録濃度を示す測定濃度データを取得する測定濃度データ取得機能と、前記記録ヘッドに対して予め設定された基準濃度変換関数と、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データとに基づいて、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を新たな画像データ濃度値に変換する濃度変換関数を、最小二乗法を用いて、前記記録ヘッドのノズルごとに算出する濃度変換関数算出機能と、前記濃度変換関数に基づいて画像データ濃度値を補正する画像補正処理機能とをコンピュータに実現させるものである。

本発明の第９の態様に係る画像処理プログラムは、上記第８の態様において、前記濃度変換関数算出機能が、前記濃度変換関数を前記基準濃度変換関数Ｆ０（ｄ）のＫｎ（実数）倍とし、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データに関数Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）を最小二乗法により近似させることにより濃度変換関数を算出するようにしたものである。

本発明の第１０の態様に係る画像処理プログラムは、上記第８又は第９の態様において、前記記録ヘッドの記録素子ごとの測定濃度データの平均値から前記基準濃度変換関数を算出する基準濃度変換関数算出機能を更に備えるものである。

本発明によれば、最小二乗近似を用いて、入力濃度データと実際に各ノズルから出力される出力濃度データとの関係を示す濃度変換曲線（濃度変換関数）を求めるので、ムラ補正用パターンの読み取り時に記録媒体にゴミや汚れの付着や記録媒体による光の散乱に起因する測定濃度値の誤差が生じた場合にも、誤差が生じた部分が過度に補正されることがないので、ムラ補正を正確に行うことができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム及び画像記録装置の好ましい実施の形態について説明する。

［インクジェット記録装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像処理装置を適用したインクジェット記録装置の全体構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェット記録ヘッド（以下、ヘッドという。）１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを有する記録ヘッド１１２と、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録媒体たる記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記記録ヘッド１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、記録ヘッド１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。

インク貯蔵／装填部１１４は、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

図１では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

複数種類の記録媒体（メディア）を利用可能な構成にした場合、メディアの種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図９のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも記録ヘッド１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において記録ヘッド１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１１６がベルト１３３上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。

ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図６の符号１８８）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図１上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト清掃部１３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組合せなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、ベルト搬送部１２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において記録ヘッド１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

記録ヘッド１１２の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と記録ヘッド１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

図１に示した印字検出部１２４は、記録ヘッド１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置誤差などの吐出特性をチェックする手段として機能する。各色のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙにより印字された濃度測定用テストチャート又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。

印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。また、図１には示さないが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

［ヘッドの構造］
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によってヘッドを示すものとする。

図３（ａ）は、ヘッド１５０の構造例を示す平面透視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の一部の拡大図である。また、図３（ｃ）はヘッド１５０の他の構造例を示す平面透視図であり、図４は１つの液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図３（ａ）の４−４線に沿う断面図）である。

記録紙１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド１５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド１５０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

記録紙１１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３（ａ）の構成に代えて、図３（ｃ）に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

図４に示したように、各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。

圧力室１５２の一部の面（図４において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）１５６には個別電極１５７を備えたアクチュエータ１５８が接合されている。個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ１５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。

上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図５に示すように主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が一例で１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１−１１、１５１−１２、１５１−１３、１５１−１４、１５１−１５、１５１−１６を１つのブロックとし（他にはノズル１５１−２１、…、１５１−２６を１つのブロック、ノズル１５１−３１、…、１５１−３６を１つのブロック、…として）、記録紙１１６の搬送速度に応じてノズル１５１−１１、１５１−１２、…、１５１−１６を順次駆動することで記録紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

そして、上述の主走査によって記録される１ライン（あるいは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙１１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ１５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

［制御系の説明］
図６は、インクジェット記録装置１１０のシステム構成を示すブロック図である。

図６に示すように、インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、ＲＯＭ１７５、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部（画像入力手段）である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４及びＲＯＭ１７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。

また、システムコントローラ１７２は、印字検出部１２４から読み込んだ濃度測定用テストチャートの読取データから着弾位置誤差のデータを生成する演算処理を行う着弾誤差測定演算部１７２Ａと、測定された着弾位置誤差の情報から濃度補正係数を算出する濃度補正係数算出部１７２Ｂとを含んで構成される。なお、着弾誤差測定演算部１７２Ａ及び濃度補正係数算出部１７２Ｂの処理機能はＡＳＩＣやソフトウエア又は適宜の組み合わせによって実現可能である。

濃度補正係数算出部１７２Ｂにおいて求められた濃度補正係数のデータは、濃度補正係数記憶部１９０に記憶される。

ＲＯＭ１７５には、システムコントローラ１７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データ（濃度測定用テストチャートのデータを含む）などが格納されている。ＲＯＭ１７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。また、このＲＯＭ１７５の記憶領域を活用することで、ＲＯＭ１７５を濃度補正係数記憶部１９０として兼用する構成も可能である。

画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２等のヒータ１８９を駆動するドライバである。

プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ） から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理手段として機能するとともに、生成したインク吐出データをヘッドドライバ１８４に供給してヘッド１５０の吐出駆動を制御する駆動制御手段として機能する。

すなわち、プリント制御部１８０は、濃度データ生成部１８０Ａと、補正処理部１８０Ｂと、インク吐出データ生成部１８０Ｃと、駆動波形生成部１８０Ｄとを含んで構成される。これら各機能ブロック（１８０Ａ〜１８０Ｄ）は、ＡＳＩＣやソフトウエア又は適宜の組み合わせによって実現可能である。

濃度データ生成部１８０Ａは、入力画像のデータからインク色別の初期の濃度データを生成する信号処理手段であり、濃度変換処理（ＵＣＲ処理や色変換を含む）及び必要な場合には画素数変換処理を行う。

補正処理部１８０Ｂは、濃度補正係数記憶部１９０に格納されている濃度補正係数を用いて濃度補正の演算を行う処理手段であり、ムラ補正処理を行う。

インク吐出データ生成部１８０Ｃは、補正処理部１８０Ｂで生成された補正後の濃度データから２値（又は多値）のドットデータに変換するハーフトーニング処理手段を含む信号処理手段であり、２値（多値）化処理を行う。インク吐出データ生成部１８０Ｃで生成されたインク吐出データはヘッドドライバ１８４に与えられ、ヘッド１５０のインク吐出動作が制御される。

駆動波形生成部１８０Ｄは、ヘッド１５０の各ノズル１５１に対応したアクチュエータ１５８（図４参照）を駆動するための駆動信号波形を生成する手段であり、該駆動波形生成部１８０Ｄで生成された信号（駆動波形）は、ヘッドドライバ１８４に供給される。なお、駆動波形生成部１８０Ｄから出力される信号は、デジタル波形データであってもよいし、アナログ電圧信号であってもよい。

プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図６において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの多値の画像データが画像メモリ１７４に記憶される。

インクジェット記録装置１１０では、インク（色材）による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ１７４に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ１７２を介してプリント制御部１８０に送られ、該プリント制御部１８０の濃度データ生成部１８０Ａ、補正処理部１８０Ｂ、インク吐出データ生成部１８０Ｃを経てインク色ごとのドットデータに変換される。

すなわち、プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、ヘッド１５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。

ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるインク吐出データ及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じてヘッド１５０の各ノズル１５１に対応するアクチュエータ１５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ１８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

こうして、ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号がヘッド１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期してヘッド１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。

上記のように、プリント制御部１８０における所要の信号処理を経て生成されたインク吐出データ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ１８４を介して各ノズルからのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

印字検出部１２４は、図１で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０及びシステムコントローラ１７２に提供する。

プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいてヘッド１５０に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。

なお、図６で説明した着弾誤差測定演算部１７２Ａ、濃度補正係数算出部１７２Ｂ、濃度データ生成部１８０Ａ、補正処理部１８０Ｂが担う処理機能の全て又は一部をホストコンピュータ１８６側に搭載する態様も可能である。

［濃度ムラの補正処理］
図７は、本実施形態に係る濃度ムラの補正処理の流れを示すフローチャートである。

まず、インクジェット記録装置１１０によりムラ補正用パターンが記録媒体１１６の上に出力（印字）される（ステップＳ１０）。

図８に示すように、本実施形態に係るムラ補正用パターンＣ１は、濃度値が異なる濃度パッチＰ１，…，Ｐ８を、用紙搬送方向（ｙ方向）に複数配列したものである。濃度パッチＰ１，…，Ｐ８は、ノズル列方向（ｘ方向）の長さが記録ヘッド１１２の幅と略等しく、ｘ方向に濃度値が一定になっている。濃度パッチＰ１，…，Ｐ８は、記録ヘッド１１２と記録媒体１１６とをｙ方向に相対的に走査することにより描画される。なお、濃度パッチの数は、図８に示す例（８つ）に限定されるものではない。

次に、印字検出部１２４によってムラ補正用パターンＣ１が読み取られる。そして、印字検出部１２４によって測定された各ノズル位置におけるスキャンデータは、スキャンデータ−濃度値変換関数によって濃度値に変換される。これにより、パターンＣ１上の濃度パッチＰ１，…，Ｐ８の濃度が測定され、ノズルごとの濃度測定データが取得される（ステップＳ１２）。

図９に示すように、濃度測定データＤ１，…，Ｄｉは、入力濃度値（各濃度パッチの画像データ値）と濃度測定値と関係を示すデータであり、入力濃度値記録ヘッド１１２のノズルごとに作成される。

次に、ステップＳ１２において取得された濃度測定データＤと、基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）とから濃度変換曲線Ｆ（ｄ）が算出される（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。ここで、基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）は、濃度データの濃度値ｔ（入力）を濃度値ｄ（図１０中では入力濃度値と記載）に変換する関数である。基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）は、インクジェット記録装置１１０ごとに予め実験的に定められており、出荷時に添付される。

なお、基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）は、例えば、ムラ補正用パターンＣ１の測定濃度データから算出するようにしてもよい。具体的には、例えば、各ノズルの測定濃度データの平均値、又は当該平均値の相関関数を基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）として求めるようにしてもよい。また、基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）の作成用の専用の濃度測定用パターン（例えば、ムラ補正用パターンＣ１よりも濃度パッチ数が多いパターン）を出力し、このパターンを読み取って得られた測定濃度データから基準濃度変換曲線Ｆ０（ｄ）を算出するようにしてもよい。

図１０は、濃度変換曲線Ｆ（ｄ）の算出工程を説明するための図である。

本実施形態では、Ｆ（ｄ）＝Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）（Ｋｎ：実数）として、最小二乗法により濃度変換曲線Ｆ（ｄ）を求める。なお、Ｆ（ｄ）＝Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）＋αとして関数Ｆ（ｄ）が図１０の原点（０，０）を通るように調整するようにしてもよい。

図１０に示すように、入力濃度値ｄ０，ｄ１，ｄ２，…に対応するＦ（ｄ）の値をそれぞれｔ０，ｔ１，ｔ２，…、測定濃度データをそれぞれｘ０，ｘ１，ｘ２，…とし、下記の式（１）を満たすような係数Ｋｎを求める。

そして、上記ステップＳ１４の算出工程が記録ヘッド１１２のすべてのノズルについて終了すると（ステップＳ１６）、この濃度変換曲線が濃度補正係数記憶部１９０に記憶され、処理が終了する。

図１１は、濃度変換曲線を用いた印字処理の流れを示すフローチャートである。

まず、印字対象の画像データ（濃度データ）がインクジェット記録装置１１０に入力されると（ステップＳ２０）、濃度変換曲線により該濃度データを入力したときに、各ノズルから実際に出力される出力濃度データｄｎ’が算出される。

ｄｎ’＝Ｆ（ｄ）＝Ｋｎ×Ｆ０（ｄ） …（２）
次に、入力濃度データと出力濃度データとの差分値が入力画像データに加算されて、入力濃度データが補正され（ステップＳ２２）、この補正後の入力濃度データに基づいて、画像の印字が実行される（ステップＳ２４）。これにより、ムラのない画像の印字が可能になる。

本実施形態によれば、最小二乗近似を用いて、入力濃度データと実際に各ノズルから出力される出力濃度データとの関係を示す濃度変換曲線（濃度変換関数）を求めるので、ムラ補正用パターンＣ１の読み取り時に記録媒体１１６にゴミや汚れの付着や記録媒体１１６による光の散乱に起因する測定濃度値の誤差が生じた場合にも、誤差が生じた部分が過度に補正されることがないので、ムラ補正を正確に行うことができる。

なお、本実施形態では、インクジェット記録装置１１０内に印字検出部（スキャナ）１２４を設けたが、濃度測定用テストチャート読み取り用の印字検出部をインクジェット記録装置１１０とは別に設けるようにしてもよい。

また、入力濃度データの処理は、インクジェット記録装置１１０とは別体の画像処理装置により行うようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、本発明をインクジェット記録装置に適用した場合について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。即ち、本発明は、インクジェット記録装置以外の形式の画像記録装置、例えば、サーマル素子を記録素子とする記録ヘッドを備えた熱転写記録装置、ＬＥＤ素子を記録素子とする記録ヘッドを備えたＬＥＤ電子写真プリンタ、ＬＥＤライン露光ヘッドを有する銀塩写真方式プリンタについても適用可能である。

本発明の一実施形態に係る画像処理装置を適用したインクジェット記録装置の全体構成図 図１に示したインクジェット記録装置の記録ヘッド周辺の要部平面図 （ａ） ヘッドの構造例を示す平面透視図 （ｂ） 図３（ａ）の要部拡大図 （ｃ） フルライン型ヘッドの他の構造例を示す平面透視図 図３（ａ）の４−４線に沿う断面図 図３（ａ）に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図 インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 濃度ムラの補正処理の流れを示すフローチャート ムラ補正用パターンの例を示す平面図 ムラ補正用パターンＣ１の読み取り工程を説明するための図 濃度変換曲線Ｆ（ｄ）の算出工程を説明するための図 濃度変換曲線Ｆ（ｄ）を用いた印字処理の流れを示すフローチャート 濃度ムラの補正処理の流れを示す図

符号の説明

１０…ラインヘッド、１１０…インクジェット記録装置、１１２…記録ヘッド、１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙ…ヘッド、１１４…インク貯蔵／装填部、１１６…記録紙（被記録媒体）、１２２…ベルト搬送部（搬送手段）、１２４…印字検出部、１５０…ヘッド、１５１…ノズル（記録素子）、１５２…圧力室、１５３…インク室ユニット、１５８…アクチュエータ、１７２…システムコントローラ、１８０…プリント制御部、１８４…ヘッドドライバ

Claims (10)

1. 所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドによって記録媒体上に記録された濃度測定用テストチャートの画像を読み取って、各記録素子の記録濃度を示す測定濃度データを取得する測定濃度データ取得手段と、
   前記記録ヘッドに対して予め設定された基準濃度変換関数と、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データとに基づいて、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を新たな画像データ濃度値に変換する濃度変換関数を、最小二乗法を用いて、前記記録ヘッドのノズルごとに算出する濃度変換関数算出手段と、
   前記濃度変換関数に基づいて画像データ濃度値を補正する画像補正処理手段と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記濃度変換関数算出手段は、前記濃度変換関数を前記基準濃度変換関数Ｆ０（ｄ）のＫｎ（実数）倍とし、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データに関数Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）を最小二乗法により近似させることにより濃度変換関数を算出する、請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記記録ヘッドの記録素子ごとの測定濃度データの平均値から前記基準濃度変換関数を算出する基準濃度変換関数算出手段を更に備える請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドと、
   記録媒体に記録する濃度データを入力するデータ入力手段と、
   記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を前記濃度変換関数により新たな画像データ濃度値に変換する、請求項１から３のいずれか１項記載の画像処理装置と、
   前記画像処理装置により得られた新たな画像データ濃度値に基づいて、前記記録ヘッドにより記録媒体上に画像を記録する画像記録手段と、
   を備える画像記録装置。
5. 所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドによって記録媒体上に記録された濃度測定用テストチャートの画像を読み取って、各記録素子の記録濃度を示す測定濃度データを取得する測定濃度データ取得工程と、
   前記記録ヘッドに対して予め設定された基準濃度変換関数と、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データとに基づいて、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を新たな画像データ濃度値に変換する濃度変換関数を、最小二乗法を用いて、前記記録ヘッドのノズルごとに算出する濃度変換関数算出工程と、
   前記濃度変換関数に基づいて画像データ濃度値を補正する画像補正処理工程と、
   を備える画像処理方法。
6. 前記濃度変換関数算出工程において、前記濃度変換関数を前記基準濃度変換関数Ｆ０（ｄ）のＫｎ（実数）倍とし、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データに関数Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）を最小二乗法により近似させることにより濃度変換関数を算出する、請求項５記載の画像処理方法。
7. 前記記録ヘッドの記録素子ごとの測定濃度データの平均値から前記基準濃度変換関数を算出する基準濃度変換関数算出工程を更に備える請求項５又は６記載の画像処理方法。
8. 所定の方向に配置された複数の記録素子を備えた記録ヘッドによって記録媒体上に記録された濃度測定用テストチャートの画像を読み取って、各記録素子の記録濃度を示す測定濃度データを取得する測定濃度データ取得機能と、
   前記記録ヘッドに対して予め設定された基準濃度変換関数と、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データとに基づいて、記録媒体上に記録する画像データ濃度値の入力値を新たな画像データ濃度値に変換する濃度変換関数を、最小二乗法を用いて、前記記録ヘッドのノズルごとに算出する濃度変換関数算出機能と、
   前記濃度変換関数に基づいて画像データ濃度値を補正する画像補正処理機能と、
   をコンピュータに実現させる画像処理プログラム。
9. 前記濃度変換関数算出機能は、前記濃度変換関数を前記基準濃度変換関数Ｆ０（ｄ）のＫｎ（実数）倍とし、前記測定濃度データ取得手段により取得した測定濃度データに関数Ｋｎ×Ｆ０（ｄ）を最小二乗法により近似させることにより濃度変換関数を算出する、請求項８記載の画像処理プログラム。
10. 前記記録ヘッドの記録素子ごとの測定濃度データの平均値から前記基準濃度変換関数を算出する基準濃度変換関数算出機能を更に備える請求項８又は９記載の画像処理プログラム。

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