JP6764738B2

JP6764738B2 - 画像処理回路

Info

Publication number: JP6764738B2
Application number: JP2016183059A
Authority: JP
Inventors: 康隆佐々木
Original assignee: Riso Kagaku Corp
Current assignee: Riso Kagaku Corp
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: CN107846531A; US20180084147A1; EP3300887A1; JP2018049353A; US10291818B2; EP3300887B1; CN107846531B

Description

本発明は、インクジェットヘッドからインクを吐出させる画像データの補正を行う画像処理回路に関する。

１つのノズルから１つの画素に対して複数のインク滴を吐出可能なマルチドロップ方式のインクジェットヘッドが知られている。マルチドロップ方式では、１つの画素に吐出するインク滴の数（ドロップ数）により濃度を表現する階調印刷を行う。

ところで、インクジェットヘッドでは、各ノズルで均一な出力特性を得ることは困難であり、ノズルごとに吐出性能にバラツキがある。このノズルごとの吐出性能のバラツキは、印刷画像における濃度ムラの要因となる。そこで、ノズルごとの吐出性能のバラツキを補正するため、ノズル単位でガンマ補正が行われている。

このガンマ補正を行う画像処理回路の従来例を図４に示す。図４に示す画像処理回路１００は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）に実装される。

画像処理回路１００は、主に、ゲインテーブル選択部１０１と、乗算部１０２とから構成される。また、画像処理回路１００は、ＲＡＭ１０３を有し、ガンマ補正のためのゲインテーブルをＲＡＭ１０３に保持している。ＲＡＭ１０３には、インクジェットヘッドの各ノズルに対応するゲインテーブルが保持される。

ゲインテーブル選択部１０１には、入力端子１０４を介して、ラスタデータである画像データの各画素の階調値（ドロップ数）が順次入力される。ゲインテーブル選択部１０１では、入力された階調値が、フリップフロップ１１１に一時的に保持された後、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１２およびフリップフロップ１１３に入力される。

マルチプレクサ１１２は、階調値が入力された画素に対するインク吐出を行うノズルに対応するゲインテーブルにおける、入力された階調値に応じたゲイン値をＲＡＭ１０３から取得する。マルチプレクサ１１２が取得したゲイン値は、フリップフロップ１１４に入力される。

フリップフロップ１１３に入力された階調値、およびフリップフロップ１１４に入力されたゲイン値は、それぞれフリップフロップ１１３，１１４に一時的に保持された後、乗算部１０２の乗算器１１５に入力される。

乗算器１１５は、階調値にゲイン値を乗算する。乗算器１１５の演算結果が、ガンマ補正結果となる。ガンマ補正結果は、フリップフロップ１０５に一時的に保持された後、出力端子１０６により後段の回路へ出力される。

ここで、画像処理回路１００の乗算器１１５は、ＦＰＧＡに内蔵されているハード乗算器（ハードマクロ）を利用した回路により構成される。演算処理速度の面で有利だからである。しかし、ハード乗算器はＦＰＧＡ内の限定された位置に配置されており、そこまでの信号配線遅延が生じるため、ガンマ補正の際の全体的な動作クロックを上げることが困難であり、処理速度が遅くなる。

一方、乗算器１１５をソフト乗算器として実装した場合、多段構成のロジック回路を構成する必要があり、この場合も動作クロックを上げることが困難であり、処理速度が遅くなる。動作クロックを上げようとすれば、高速回路または大規模回路を搭載した高価格帯のＦＰＧＡが必要となる。このようなＦＰＧＡを用いる場合、消費電力や回路規模の増大を招く。

また、ガンマ補正に関する他の技術として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１の画像処理回路では、入力されうるすべての階調値に対応するガンマ補正結果をＬＵＴ（ルックアップテーブル）としてＲＡＭに記憶する。そして、入力信号を受信したときにＬＵＴを参照することで間接的にガンマ補正を実行している。

特開２０１１−１３０１３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１の画像処理回路は、画像信号を表示装置の特性等に合わせてガンマ補正するものである。この特許文献１の方法を、インクジェットヘッドのノズルごとの吐出性能のバラツキを補正するためのガンマ補正に適用すると、ノズルごとに、すべての階調値に対応するガンマ補正を行って、その結果を記憶することになる。このため、大量のメモリが必要となり、また、高速化が困難である。したがって、この方法で高速処理を実現するには高価格帯のＦＰＧＡが必要となり、消費電力や回路規模の増大を招く。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、消費電力や回路規模を抑えつつ、ガンマ補正の処理速度を向上できる画像処理回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像処理回路の特徴は、複数のノズルを有するマルチドロップ方式のインクジェットヘッドによる印刷対象の画像データに対するガンマ補正を行う画像処理回路であって、前記画像データにおける階調値が０以外の各画素について、当該画素に対するインク吐出を行う前記ノズルに応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算を並列に処理する演算部と、前記画像データにおける階調値が０以外の各画素について、前記演算部による各階調値に対するガンマ補正演算の演算結果から、当該画素の階調値に応じた演算結果を選択する選択部とを備えることにある。

本発明に係る画像処理回路の特徴によれば、画像データにおける階調値が０以外の各画素について、演算部により、当該画素に対するインク吐出を行うノズルに応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算を並列に処理する。そして、選択部により、画像データにおける階調値が０以外の各画素について、演算部による各階調値に対するガンマ補正演算の演算結果から、当該画素の階調値に応じた演算結果を選択する。

演算部おける各階調値に対するガンマ補正演算は、それぞれ乗数（階調値）を固定した演算であるため、ＦＰＧＡにおいて、ハード乗算器を用いなくとも実現できる。これにより、ハード乗算器を用いてガンマ補正演算を行う場合に生じるような、ハード乗算器のＦＰＧＡ内における位置が限定されていることによる信号配線遅延を回避できる。

このため、高速回路または大規模回路を搭載した高価格帯のＦＰＧＡを用いなくとも、低価格帯のＦＰＧＡにより、ガンマ補正の処理速度を向上できる。したがって、高価格帯のＦＰＧＡを用いる場合に生じるような消費電力や回路規模の増大を抑えつつ、ガンマ補正の処理速度を向上できる。

また、マルチドロップ方式のインクジェットヘッドによる印刷対象の画像データでは、階調数は限定的である。このため、低価格帯のＦＰＧＡにおいて、演算部において０以外の各階調値に対応するガンマ補正演算を並列に処理する構成としても、回路規模は抑えられる。また、選択部についても、階調数が限定的であることから、回路規模は抑えられる。

したがって、本発明に係る画像処理回路の特徴によれば、消費電力や回路規模を抑えつつ、ガンマ補正の処理速度を向上できる。

実施の形態に係る画像処理回路を含むインクジェット印刷装置が備えるインクジェットヘッドの概略構成図である。本実施の形態に係る画像処理回路を示す図である。ゲインカーブの一例を示す図である。ガンマ補正を行う画像処理回路の従来例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理回路を含むインクジェット印刷装置が備えるインクジェットヘッドの概略構成図である。図２は、本実施の形態に係る画像処理回路を示す図である。図３は、ゲインカーブの一例を示す図である。

図１に示すように、インクジェットヘッド１は、それぞれインクを吐出する複数のノズル２を有する。インクジェットヘッド１は、マルチドロップ方式のものであり、１つのノズル２から１つの画素に吐出するインクのドロップ数により濃度を表現する階調印刷を行う。

図２に示す画像処理回路１０は、インクジェットヘッド１を有するインクジェット印刷装置において、印刷対象の画像データに対してガンマ補正を行うものである。

ガンマ補正は、図３のようなゲインカーブに基づき、画像データにおける各画素の階調値（ドロップ数）を補正するものである。図３において、横軸はガンマ補正前の階調値（ｘ）を示し、縦軸はガンマ補正後の階調値（ｘ´）を示す。ゲインカーブは、ノズル２ごとに、その出力特性に応じたものとなる。

図２に示すように、画像処理回路１０は、入力端子１１と、フリップフロップ１２と、ＲＡＭ１３と、演算部１４と、マルチプレクサ（請求項の選択部に相当）１５と、フリップフロップ１６と、出力端子１７とを備える。画像処理回路１０は、ＦＰＧＡに実装されるものである。画像処理回路１０の入力端子１１、ＲＡＭ１３、フリップフロップ１６、および出力端子１７を除いた部分は、ＦＰＧＡにおいてＬＵＴで生成される。

入力端子１１は、ラスタデータである画像データが入力される端子である。入力端子１１に入力される画像データは、画素ごとにインクのドロップ数に対応する階調値（例えば、０〜７）を有するデータである。

フリップフロップ１２は、入力端子１１から入力される画像データの各画素の階調値を一時的に保持した後、マルチプレクサ１５へ出力する。

ＲＡＭ１３は、各ノズル２に対応するゲインテーブルを保持する。ゲインテーブルは、図３のようなゲインカーブに基づくガンマ補正を行うための階調値ごとのゲイン値を保持するものである。

演算部１４は、画像データにおける階調値が０以外の各画素について、当該画素に対するインク吐出を行うノズル２に応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算を並列に処理する。演算部１４は、Ｚ個の乗算部２１−１〜２１−Ｚと、Ｚ個のフリップフロップ２２−１〜２２−Ｚとを備える。

乗算部２１−１〜２１−Ｚは、それぞれ１〜Ｚの階調値に対応して設けられている。Ｚは、インクジェットヘッド１における１画素あたりの最大ドロップ数である。乗算部２１−１〜２１−Ｚは、それぞれに対応する階調値にゲイン値を乗算するガンマ補正演算を、画素ごとに行う。乗算部２１−１〜２１−Ｚが階調値に乗算する画素ごとのゲイン値は、当該画素に対するインク吐出を行うノズル２における、各乗算部２１−１〜２１−Ｚの階調値に対応するゲイン値である。乗算部２１−１〜２１−Ｚは、高速キャリーロジックにより実現される。

フリップフロップ２２−１〜２２−Ｚは、それぞれ乗算部２１−１〜２１−Ｚによるガンマ補正演算の演算結果を一時的に保持する。

マルチプレクサ１５は、画像データにおける階調値が０以外の各画素について、演算部１４による各階調値に対するガンマ補正演算の演算結果から、当該画素の階調値に応じた演算結果をガンマ補正結果として選択して出力する。また、マルチプレクサ１５は、画像データにおける階調値が０の各画素については、０をガンマ補正結果として出力する。

フリップフロップ１６は、マルチプレクサ１５から出力されたガンマ補正結果を一時的に保持する。

出力端子１７は、各画素に対するガンマ補正結果をフリップフロップ１６から受け取って後段の回路へ出力する。

次に、画像処理回路１０の動作について説明する。

画像処理回路１０においてガンマ補正を行う際、入力端子１１に画像データの各画素の階調値が順次入力される。

階調値が０以外の画素の階調値が入力端子１１に入力されると、そのタイミングに合わせて、演算部１４は、その入力画素に対するインク吐出を行うノズル２に応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算を並列に処理する。

具体的には、乗算部２１−１〜２１−Ｚは、入力画素に対するインク吐出を行うノズル２に応じたゲイン値をＲＡＭ１３のゲインテーブルから取得する。ここで、乗算部２１−１〜２１−Ｚは、それぞれに対応する階調値に応じたゲイン値を取得する。例えば、乗算部２１−１は、階調値「１」に応じたゲイン値を取得する。

次いで、乗算部２１−１〜２１−Ｚは、それぞれに対応する階調値にゲインテーブルから取得したゲイン値を乗算するガンマ補正演算を行う。例えば、乗算部２１−１は、階調値「１」に、それに応じたゲイン値を乗算する。乗算部２１−１〜２１−Ｚは、このガンマ補正演算の演算結果を、それぞれフリップフロップ２２−１〜２２−Ｚへ出力する。

一方、入力端子１１に入力された入力画素の階調値は、フリップフロップ１２に一時的に保持された後、マルチプレクサ１５へ出力される。

入力画素の階調値が０以外の場合、当該画素の階調値がマルチプレクサ１５に入力された時点で、当該画素に対するインク吐出を行うノズル２に応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算の演算結果がフリップフロップ２２−１〜２２−Ｚに保持されている。

マルチプレクサ１５は、入力画素の階調値に対応するフリップフロップ２２−１〜２２−Ｚから演算結果を選択して取得する。そして、マルチプレクサ１５は、取得した演算結果を、ガンマ補正結果としてフリップフロップ１６へ出力する。

入力画素の階調値が０の場合、マルチプレクサ１５は、０をガンマ補正結果としてフリップフロップ１６へ出力する。

マルチプレクサ１５から出力されたガンマ補正結果は、フリップフロップ１６に一時的に保持された後、出力端子１７により後段の回路へ出力される。

以上説明したように、画像処理回路１０では、画像データにおける階調値が０以外の各画素について、演算部１４により、当該画素に対するインク吐出を行うノズルに応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算を並列に処理する。そして、マルチプレクサ１５により、演算部１４による各階調値に対するガンマ補正演算の演算結果から、当該画素の階調値に応じた演算結果をガンマ補正結果として選択する。

演算部１４は、乗算部２１−１〜２１−Ｚにおいて、それぞれ乗数（階調値）を固定した演算を行うものであるため、ＦＰＧＡにおいて、ハード乗算器を用いなくとも、高速キャリーロジックにより実現できる。これにより、ハード乗算器を用いてガンマ補正演算を行う場合に生じるような、ハード乗算器のＦＰＧＡ内における位置が限定されていることによる信号配線遅延を回避できる。

また、マルチドロップ方式のインクジェットヘッド１による印刷対象の画像データでは、階調数は限定的（例えば、１６以下）である。このため、低価格帯のＦＰＧＡにおいて、演算部１４において０以外の各階調値に対応する乗算部２１−１〜２１−Ｚを設ける構成としても、回路規模は抑えられる。また、マルチプレクサ１５についても、階調数が限定的であることから、回路規模は抑えられる。

したがって、画像処理回路１０によれば、消費電力や回路規模を抑えつつ、ガンマ補正の処理速度を向上できる。

本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

１インクジェットヘッド
２ノズル
１０画像処理回路
１３ＲＡＭ
１４演算部
１５マルチプレクサ
２１−１〜２１−Ｚ乗算部

Claims

複数のノズルを有するマルチドロップ方式のインクジェットヘッドによる印刷対象の画像データに対するガンマ補正を行う画像処理回路であって、
前記画像データにおける階調値が０以外の各画素について、当該画素に対するインク吐出を行う前記ノズルに応じた、０以外の各階調値に対するガンマ補正演算を並列に処理する演算部と、
前記画像データにおける階調値が０以外の各画素について、前記演算部による各階調値に対するガンマ補正演算の演算結果から、当該画素の階調値に応じた演算結果を選択する選択部と
を備えることを特徴とする画像処理回路。