JP2011114715A - 画像記録装置、ハーフトーン画像データ生成装置および閾値マトリクス - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフトーン画像において粒状性および筋ムラの発生を抑制する。
【解決手段】画像記録装置では、最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを一様に有する第１の仮元画像データに基づいて記録されるハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを一様に有する第２の仮元画像データに基づいて記録されるハーフトーン画像が、当該第２の階調値が最もシャドウ側の階調値に近づくに従ってホワイトノイズ特性に近づくように、閾値マトリクスにおいて複数の閾値が配置されている。その結果、最もハイライト側の階調値近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて粒状性の発生が抑制され、中間の階調値から最もシャドウ側の階調値近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にてドットの形成位置のばらつきによる筋ムラの発生が抑制される。
【選択図】図２１

Description

本発明は、対象物上に画像を記録する画像記録装置、ハーフトーン画像データを生成するハーフトーン画像データ生成装置、および、多階調の元画像をハーフトーン化する際に元画像データと比較される閾値マトリクスに関する。

多階調（すなわち、連続階調）の元画像を各種対象物に記録する際に、不規則に配置される一定の大きさのドット（記録可能な最小画素単位であり、マイクロドットとも呼ばれる。）の個数を変更することにより階調表現が実現されるＦＭ（Frequency Modulated）スクリーンが用いられる。特に、インクジェット方式のプリンタ等、ドットの記録解像度が比較的低い画像記録装置ではＦＭスクリーンがよく用いられる。一般的なＦＭスクリーンでは、不規則かつ均一に分散するように（すなわち、ドットの粗密が少なくなるように）ドットが配置されてブルーノイズ特性を示す画像が生成され、当該画像における粒状性が低減される。実際に元画像をハーフトーン化する際には、元画像データと比較される閾値マトリクスが生成されて準備される。

ＦＭスクリーン用の閾値マトリクスの生成手法として様々なものが知られており、特許文献１には、ブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像を生成するための青色雑音マスク（閾値マトリクス）の生成手法が記載されている。また、特許文献２では、ハーフトーン画像においてザラツキ感を少なくすることが可能な閾値マトリクスの生成手法が開示されており、特許文献３では、ハーフトーン画像において傾斜した方向の方向性を生じさせつつザラツキ感を少なくし、さらに、文字等の再現性を高くすることが可能な閾値マトリクスの生成手法が開示されている。なお、特許文献２および３の閾値マトリクスによっても、ブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像の生成が可能となる。

なお、特許文献４では、ＦＭスクリーンではないが、不規則に分散した基準点から階調レベルの増大に従ってドット状の領域が成長する（すなわち、互いに接合するマイクロドットの個数が増大する）ことにより階調表現を実現する手法が開示されており、特許文献５では、ランダムな分布を有する砂目パターンによるハーフトーン画像の生成について記載されている。

特表平６−５０８００７号公報 特開２００８−１９９１５４号公報 特開２００８−２９４７０２号公報 特開２００１−１８６３４６号公報 特開平１−２２２９６３号公報

ところで、近年、ヘッドから微小液滴を吐出して対象物上に画像を記録する画像記録装置では、液滴の微小化が進められており、これにより、記録される画像における粒状性の低減が図られている。しかしながら、液滴の重量が軽くなることにより、液滴が周囲の気流の影響を受けやすくなり、吐出口に対する液滴の相対的な着弾位置（対象物上のドットの実際の形成位置）が不安定になることがある。また、ヘッドの加工精度に依存して複数の吐出口からの液滴の吐出方向がばらつくこともある。このような場合、記録される画像において、およそ均一な濃度を有する領域が表現される部分に、ヘッドの走査方向に伸びる筋状のムラ（バンディングムラとも呼ばれ、以下、「筋ムラ」という。）が発生することがあり、ドットが不規則かつ均一に分散するＦＭスクリーン（すなわち、ブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像）では、通常、筋ムラが顕著となる。

複数のドットの集合をドット群として、複数のドット群を不規則かつ均一に分散するように配置する場合、ある程度の筋ムラの低減が期待できるが、ドットの密度が低いハイライト領域にて粒状性が増大してしまう。また、特許文献４の手法において、筋ムラの周期を考慮して基準点の配置（密度）を決定することにより、筋ムラの視認性を低下させることも考えられるが、筋ムラの周期は個々の画像記録装置に依存するため、このような手法は現実的ではない。特許文献５の砂目パターンではドットの密度が高いシャドウ領域にて筋ムラを抑制することが期待できるが、ハイライト領域において強い粒状性が生じてしまう。さらに、元画像データにノイズを付加することにより、筋ムラを抑制することも考えられるが、元画像データを順次変更しつつ画像を記録する処理（いわゆる、バリアブル印刷）では、元画像データにノイズを付加する処理が、画像記録装置における処理速度のボトルネックとなってしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ハーフトーン画像において粒状性および筋ムラの発生を抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、対象物上に画像を記録する画像記録装置であって、対象物上にドットを形成する形成部と、前記形成部による前記対象物上のドットの形成位置を前記対象物に対して相対的に移動する移動機構と、入力された多階調の元画像の元画像データが有する複数の階調値と、閾値マトリクスが有する複数の閾値とを、互いに対応する画素位置において比較することにより、前記元画像をハーフトーン化するためのハーフトーン画像データを生成するハーフトーン画像データ生成部と、前記ハーフトーン画像データに従って前記形成部を制御し、前記対象物上に前記形成部により複数のドットを形成してハーフトーン画像を記録する制御部とを備え、前記ハーフトーン画像データ生成部に、最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数、有する第１の仮元画像データが入力されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、前記制御部が前記対象物上に記録したハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、前記ハーフトーン画像データ生成部に、前記所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数、有する第２の仮元画像データが入力されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、前記制御部が前記対象物上に記録したハーフトーン画像が示す特性が、前記第２の階調値が前記最もシャドウ側の階調値に近づくに従って、ホワイトノイズ特性に近づくように、前記閾値マトリクスにおいて前記複数の閾値が配置されている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置であって、前記閾値マトリクスが、ａ）前記第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記閾値マトリクスが生成されるマトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する工程と、ｂ）前記第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、前記複数の閾値の配置を修正する工程とを実行することにより生成されたものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像記録装置であって、前記ａ）工程において、全階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域の全ての位置に閾値が配置され、前記ｂ）工程において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値の配置が修正される。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像記録装置であって、前記ｂ）工程が、ｂ１）前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値が配置された前記マトリクス領域の複数の位置のうち２つの位置を選択する工程と、ｂ２）前記２つの位置の閾値を交換する工程と、ｂ３）前記ｂ１）およびｂ２）工程を所定回数だけ繰り返す工程とを備え、前記ｂ１）工程において、閾値が大きい位置ほど前記２つの位置のいずれかとして選択される確率が高い。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像記録装置であって、前記対象物上のドットが、前記形成部から吐出されるインクの微小液滴により形成される。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像記録装置であって、前記形成部において複数サイズのドットの形成が可能とされ、前記閾値マトリクスの各閾値が、ドットのサイズの決定に利用される複数のサブ閾値の集合であり、前記ハーフトーン画像データ生成部において、前記元画像データの前記複数の階調値と前記閾値マトリクスの前記複数の閾値とを互いに対応する画素位置において比較する際に、前記元画像データの各階調値と、前記各階調値に対応する閾値である複数のサブ閾値とが比較され、前記ハーフトーン画像データ生成部は、所定の画素位置において最もハイライト側の階調値近傍に対応する前記元画像データの階調値が入力されたときに、前記形成部が最大を除くサイズのドットのみを前記所定の画素位置に対応する前記対象物上に形成するようなハーフトーン画像データを生成し、所定の画素位置において最もシャドウ側の階調値近傍に対応する前記元画像データの階調値が入力されたときに、前記形成部が最小を除くサイズのドットのみを前記所定の画素位置に対応する前記対象物上に形成するようなハーフトーン画像データを生成する。

請求項７に記載の発明は、多階調の元画像をハーフトーン化するためのハーフトーン画像データを生成するハーフトーン画像データ生成装置であって、閾値マトリクスを記憶する記憶部と、入力された元画像の元画像データが有する複数の階調値と、前記閾値マトリクスが有する複数の閾値とを、互いに対応する画素位置において比較することにより、前記元画像をハーフトーン化するためのハーフトーン画像データを生成する比較部とを備え、最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数、有する第１の仮元画像データが入力されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、前記所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数、有する第２の仮元画像データが入力されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像が示す特性が、前記第２の階調値が前記最もシャドウ側の階調値に近づくに従って、ホワイトノイズ特性に近づくように、前記閾値マトリクスにおいて前記複数の閾値が配置されている。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のハーフトーン画像データ生成装置であって、前記閾値マトリクスが、ａ）前記第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記閾値マトリクスが生成されるマトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する工程と、ｂ）前記第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、前記複数の閾値の配置を修正する工程とを実行することにより生成されたものである。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のハーフトーン画像データ生成装置であって、前記ａ）工程において、全階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域の全ての位置に閾値が配置され、前記ｂ）工程において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値の配置が修正される。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のハーフトーン画像データ生成装置であって、前記ｂ）工程が、ｂ１）前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値が配置された前記マトリクス領域の複数の位置のうち２つの位置を選択する工程と、ｂ２）前記２つの位置の閾値を交換する工程と、ｂ３）前記ｂ１）およびｂ２）工程を所定回数だけ繰り返す工程とを備え、前記ｂ１）工程において、閾値が大きい位置ほど前記２つの位置のいずれかとして選択される確率が高い。

請求項１１に記載の発明は、多階調の元画像をハーフトーン化する際に前記元画像の元画像データと比較される閾値マトリクスであって、最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数、有する第１の仮元画像データと比較されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、前記所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数、有する第２の仮元画像データと比較されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像が示す特性が、前記第２の階調値が前記最もシャドウ側の階調値に近づくに従って、ホワイトノイズ特性に近づくように、複数の閾値が配置されている。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の閾値マトリクスであって、ａ）前記第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記閾値マトリクスが生成されるマトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する工程と、ｂ）前記第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、前記複数の閾値の配置を修正する工程とを実行することにより生成されたものである。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の閾値マトリクスであって、前記ａ）工程において、全階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域の全ての位置に閾値が配置され、前記ｂ）工程において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値の配置が修正される。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の閾値マトリクスであって、前記ｂ）工程が、ｂ１）前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値が配置された前記マトリクス領域の複数の位置のうち２つの位置を選択する工程と、ｂ２）前記２つの位置の閾値を交換する工程と、ｂ３）前記ｂ１）およびｂ２）工程を所定回数だけ繰り返す工程とを備え、前記ｂ１）工程において、閾値が大きい位置ほど前記２つの位置のいずれかとして選択される確率が高い。

本発明によれば、最もハイライト側の階調値近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて粒状性が生じることを抑制するとともに、中間の階調値から最もシャドウ側の階調値近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて筋ムラの発生を抑制することができる。

また、請求項６の発明では、最もハイライト側の階調値近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて滑らかな画像を記録し、最もシャドウ側の階調値近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて筋ムラをさらに抑制することができる。

画像記録装置の構成を示す図である。 ヘッドの底面図である。 画像記録時におけるヘッドの基材に対する相対移動を示す図である。 画像記録装置の機能構成を示すブロック図である。 元画像データおよび閾値マトリクスを示す図である。 コンピュータの構成を示す図である。 コンピュータが実現する機能構成を示すブロック図である。 閾値マトリクスを生成する処理の流れを示す図である。 初期閾値マトリクスを生成する処理の流れを示す図である。 基本タイルを示す図である。 基本タイルを示す図である。 要素マトリクスを示す図である。 置換基本タイルへの置き換えを説明するための図である。 置換基本タイルへの置き換えを説明するための図である。 禁止条件を説明するための図である。 禁止条件を説明するための図である。 禁止条件を説明するための図である。 禁止条件を説明するための図である。 基本要素マトリクスを示す図である。 点灯順序を決定する処理を説明するための図である。 初期閾値マトリクスにおける閾値の配置を修正する処理の流れを示す図である。 他の色の閾値マトリクスを取得する処理を説明するための図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像の周波数スペクトルを示す図である。 比較例のハーフトーン画像を示す図である。 比較例のハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像の周波数スペクトルを示す図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像の空間周波数特性を示す図である。 ハーフトーン画像を示す図である。 ハーフトーン画像の空間周波数特性を示す図である。 変換テーブルを示す図である。

図１は本発明の一の実施の形態に係るインクジェット方式の画像記録装置１の構成を示す図である。画像記録装置１は、シート状の透明な基材（例えば、プラスチックフィルム）９上に複数の色成分の画像を重ねて記録するプリンタである。画像記録装置１は、インクの微小液滴を基材９に向けて吐出するヘッド２１、ヘッド２１を図１中のＸ方向へと基材９に沿って移動するヘッド移動機構２２、ヘッド２１の下方にてＸ方向に垂直なＹ方向へと基材９を移動させる送り機構３、各種演算を行う演算部４、ヘッド２１、ヘッド移動機構２２、送り機構３および演算部４に接続される本体制御部１０を備える。

送り機構３は、図示省略のモータに接続された２つのベルトローラ３１、および、２つのベルトローラ３１の間に掛けられたベルト３２を有する。基材９は、モータ３３１の駆動により回転する第１ローラ９１１から引き出され、テンション調整機構３４１を介してベルト３２上へと導かれて吸引吸着により保持される。そして、基材９は、ベルト３２と共にヘッド２１の下方を通過して（＋Ｙ）側へと移動し、テンション調整機構３４２を介してモータ３３２の駆動により回転する第２ローラ９１２に巻き取られる。なお、画像記録装置１では、第２ローラ９１２から基材９を引き出し、ヘッド２１の下方にて（−Ｙ）側へと移動して、第１ローラ９１１にて巻き取ることも可能となっている。ヘッド移動機構２２は、Ｘ方向に伸びるレールを有し、図示省略のモータを駆動することにより、ヘッド２１が当該レールに案内されつつＸ方向に移動する。

図２はヘッド２１の底面図である。ヘッド２１には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタのインクをそれぞれ吐出する６個のモジュール２１１（図２では、２つのモジュールのみに符号２１１を付している。後述の図３において同様。）がＸ方向に配列され、これらのモジュール２１１に対して（−Ｘ）側かつ（−Ｙ）側にずれた位置にホワイトのインクを吐出するモジュール２１１ａが配置される。各モジュール２１１，２１１ａには、それぞれがインクの微小液滴を基材９に向けて（図１中の（−Ｚ）方向に）吐出する複数の吐出口２１０が形成され、複数の吐出口２１０は基材９に平行な面（ＸＹ平面に平行な面）上においてＹ方向に一定のピッチにて配列される。なお、図２の各モジュール２１１，２１１ａには５個の吐出口２１０のみが図示されているが、実際には、多数の吐出口が形成されている。各色のインクは紫外線硬化剤を含んでおり、紫外線硬化性を有している。本実施の形態では、モジュール２１１，２１１ａが圧電素子を有することにより吐出口２１０からの微小液滴の吐出が実現されるが、他の手法により微小液滴を吐出するモジュールが採用されてもよい。

また、ヘッド２１には、複数のモジュール２１１，２１１ａの（−Ｘ）側に２つの光照射部２１２，２１２ａが設けられ、複数のモジュール２１１，２１１ａの（＋Ｘ）側にも２つの光照射部２１２，２１２ａが設けられる。（−Ｘ）側および（＋Ｘ）側の２つの光照射部２１２は、Ｙ方向に関して（その中央が）複数のモジュール２１１とおよそ同位置に配置され、（−Ｘ）側および（＋Ｘ）側の２つの光照射部２１２ａは、Ｙ方向に関して１つのモジュール２１１ａとおよそ同位置に配置される。これらの光照射部２１２，２１２ａは図示省略の光源に接続されており、各光照射部２１２，２１２ａにより、基材９上においてＹ方向に伸びる線状の領域に紫外線が照射される。後述するように、ヘッド２１がＸ方向に連続移動しつつ複数のモジュール２１１，２１１ａからインクが吐出されるため、基材９上に着弾したインクは、その直後に光照射部２１２，２１２ａからの紫外線により硬化する。

図３は、画像記録時におけるヘッド２１の基材９に対する相対移動を示す図である。なお、図３では、ホワイト以外の色のインク（本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタのインクであり、以下、ホワイトのインクと区別するために「カラーインク」という。）を吐出する６個のモジュール２１１および２個の光照射部２１２のみを模式的に図示している。

画像記録時には、図３中に実線にて示すヘッド２１がインクを吐出しつつ（−Ｘ）方向（図３中にて符号Ａ１を付す矢印の方向）に移動し、図３中に二点鎖線にて示すように、ヘッド２１が基材９の（−Ｘ）側へと到達した後に基材９が（＋Ｙ）側に所定距離だけ移動する（すなわち、図３中にて符号Ａ２を付す矢印の方向にヘッド２１が基材９に対して相対的に副走査する。）。そして、ヘッド２１がインクを吐出しつつ（＋Ｘ）方向（図３中にて符号Ａ３を付す矢印の方向）に移動し、基材９の（＋Ｘ）側へと到達した後に基材９が（＋Ｙ）側に移動する。このように、画像記録装置１ではヘッド２１が基材９に対してＸ方向に相対的に主走査するとともに、主走査が完了する毎に、Ｙ方向に相対的に副走査する。

実際には、カラーインク用の複数のモジュール２１１の（−Ｙ）側に配置されるホワイトのモジュール２１１ａ（図２参照）により、基材９上の各部位にホワイトの画像（背景）が先行して記録され、当該画像上にカラーインク用の複数のモジュール２１１からのカラーインクによりカラーの画像が記録される。なお、基材９の裏面に画像を記録する際には、基材９を図１の第２ローラ９１２から引き出し、ヘッド２１の下方にて（−Ｙ）側へと移動して、基材９が第１ローラ９１１にて巻き取られる。これにより、カラーインク用の複数のモジュール２１１により、基材９上の各部位にカラーの画像が先行して記録され、当該画像上にホワイトのモジュール２１１ａによりホワイトの背景が記録される。

図４は、画像記録装置１の機能構成を示すブロック図である。演算部４は、外部から入力されるカラーの画像のデータ（すなわち、各画素がホワイトを除く複数の色成分の階調値を有する画像データであり、以下、「元画像データ」という。）を記憶する画像メモリ４１、複数の色成分（ホワイトを除く。）の閾値マトリクスをそれぞれ記憶するメモリである複数のマトリクス記憶部４２（ＳＰＭ（Screen Pattern Memory）とも呼ばれる。）、元画像データと閾値マトリクスとを色成分毎に比較する比較部である比較器４３（ハーフトーン化回路）、および、本体制御部１０における制御に利用される各種信号を生成する制御信号生成部４４を備える。なお、元画像データと閾値マトリクスとを比較する比較部はソフトウェアにて実現されてもよい。また、本体制御部１０は、ヘッド２１の基材９に対する相対移動を制御する移動制御部１０２、および、ヘッド２１の相対移動に同期してヘッド２１の複数の吐出口２１０からのインクの吐出を制御する吐出制御部１０１を備える。

次に、画像記録装置１が画像を記録する動作について説明する。なお、画像記録装置１が基材９上に画像を記録する際には、後述の閾値マトリクス生成処理により、予め閾値マトリクスが色成分毎に生成されて、図４のマトリクス記憶部４２に記憶されている。

画像記録装置１では、外部のコンピュータから演算部４の画像メモリ４１にカラーの元画像データが入力されて記憶される。図５は、元画像データ７０および閾値マトリクス７１０を抽象的に示す図である。元画像データ７０および閾値マトリクス７１０のそれぞれでは、主走査方向に対応する行方向（図５中にてｘ方向として示す。）、および、副走査方向に対応する列方向（図５中にてｙ方向として示す。）に複数の画素または複数の要素が配列されている。以下の説明では、元画像データは０〜２５５までの階調範囲にて表現されるものとする。また、単に階調範囲におけるレベルを意味する場合に、画像データにおける画素の値（画素値）である階調値と区別して、各階調値を階調レベルと呼ぶ。

元画像データ７０が画像メモリ４１にて記憶されると、元画像データ７０を色成分毎に閾値マトリクス７１０と比較することにより、元画像データが示す多階調の画像（顕在化した画像であり、以下、「元画像」という。）を表現するためのカラーのハーフトーン画像データ（実際には、基材９上に記録された場合にＦＭスクリーンにより表現される画像）が生成される。以下の説明では、元画像に基づいて当該元画像を表現するハーフトーン画像を基材９上に記録する処理のみならず、元画像データ７０からハーフトーン画像データを生成する処理もハーフトーン化と呼ぶ。

元画像データ７０のハーフトーン化の際には、図５に示すように元画像データ７０が示す全体の領域を同一の大きさの多数の領域に分割してハーフトーン化の単位となる繰り返し領域７１が設定される。各マトリクス記憶部４２は１つの繰り返し領域７１に相当する記憶領域を有し、この記憶領域の各アドレス（座標）に閾値が設定されることにより閾値マトリクス７１０を記憶している。そして、概念的には元画像データ７０の各繰り返し領域７１と各色成分の閾値マトリクス７１０とを重ね合わせ、繰り返し領域７１の各画素の当該色成分の階調値（画素値）と閾値マトリクス７１０の対応する閾値とが比較されることにより、基材９上のその画素の位置に描画（当該色のドットの形成）を行うか否かが決定される。

実際には、図４の比較器４３が有するアドレス発生器からのアドレス信号に基づいて画像メモリ４１から元画像データ７０の１つの画素の階調値が色成分毎に読み出される。一方、アドレス発生器では元画像データ７０中の当該画素に相当する繰り返し領域７１中の位置を示すアドレス信号も生成され、各色成分の閾値マトリクス７１０における１つの閾値が特定されてマトリクス記憶部４２から読み出される。そして、画像メモリ４１からの階調値とマトリクス記憶部４２からの閾値とが比較器４３にて色成分毎に比較されることにより、各色成分の２値の出力画像データにおけるその画素の位置（アドレス）の階調値が決定される。したがって、一の色成分に着目した場合に、図５に示す多階調の元画像データ７０において、階調値が閾値マトリクス７１０の対応する閾値よりも大きい位置には、例えば、階調値「１」が付与され（すなわち、ドットが置かれ）、残りの画素には階調値「０」が付与され（すなわち、ドットは置かれず）、２値の出力画像データが当該色成分のハーフトーン画像データとして生成される。

以上のように、図４の演算部４は、入力された元画像データが有する複数の階調値と、閾値マトリクス７１０が有する複数の閾値とを、比較器４３により互いに対応する画素位置（閾値マトリクス７１０では要素位置）において比較することにより、元画像をハーフトーン化する（すなわち、当該元画像を表現するハーフトーン画像を基材９上に記録する）ためのハーフトーン画像データを生成するハーフトーン画像データ生成部となっている。演算部４はハーフトーン画像データ生成装置と捉えることもできる。

制御信号生成部４４では、ハーフトーン画像データに従ってヘッド２１の制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）が生成され、本体制御部１０に出力される。なお、制御信号生成部４４では、送り機構３のタイミング信号や送り量、あるいは、ヘッド移動機構２２によるヘッド２１の移動速度や移動量等を示す信号も生成され、本体制御部１０へと出力される。

図１の画像記録装置１では、元画像データ７０において最初に記録される部分（例えば、最も（＋ｙ）側の複数の繰り返し領域７１）のハーフトーン画像データ（の部分）が各色に対して生成されると、移動制御部１０２が、ヘッド移動機構２２および送り機構３を駆動することによりヘッド２１の主走査、および、ヘッド２１の間欠的な副走査が開始され、上記ハーフトーン化処理（ハーフトーン画像データの生成処理）に並行して、ヘッド２１の基材９に対する相対移動に同期しつつヘッド２１の各モジュール２１１に含まれる複数の吐出口２１０からのインクの吐出が吐出制御部１０１により制御される。

ここで、ハーフトーン画像データは基材９上に画像を記録するためのデータであるため、ハーフトーン画像データの複数の画素は基材９上に配列して設定されていると捉えることができ、吐出制御部１０１では、ドット形成部であるヘッド２１の基材９に対する相対移動に同期して、各吐出口２１０の基材９上の吐出位置（すなわち、ドットの形成位置）に対応するハーフトーン画像データの階調値が「１」である場合には当該吐出位置にドットが形成され、ハーフトーン画像データの階調値が「０」である場合には当該吐出位置にはドットは形成されない。このようにして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタのそれぞれに関して、複数の吐出口２１０にそれぞれ対応する基材９上の複数の吐出位置を基材９に対して相対的に移動しつつ、複数の吐出位置における元画像データ７０の階調値と閾値マトリクス７１０の対応する閾値との比較結果（すなわち、ハーフトーン画像データ）に従って、複数の吐出口２１０からのインクの吐出が制御される。実際には、ホワイトのインクを吐出するモジュール２１１ａの吐出制御も行われる。

画像記録装置１では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタに関して、ハーフトーン画像データを生成しつつ当該ハーフトーン画像データに従って画像を記録する動作が並行して行われ、基材９上（正確には、ホワイトの背景上）にカラーの元画像を表現するカラーのハーフトーン画像が記録される。基材９上にハーフトーン画像の全体が記録されると、ヘッド２１の基材９に対する相対移動が停止し、画像記録装置１における画像記録動作が終了する。

次に、画像記録装置１にて用いられる閾値マトリクスの生成について説明する。図６は、閾値マトリクスを生成するコンピュータ６の構成を示す図である。

コンピュータ６は、各種演算処理を行うＣＰＵ６１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ６２および各種情報を記憶するＲＡＭ６３をバスラインに接続した一般的なコンピュータシステムの構成となっている。バスラインにはさらに、情報記憶を行う固定ディスク６５、各種情報の表示を行うディスプレイ６６、操作者からの入力を受け付けるキーボード６７ａおよびマウス６７ｂ、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８１から情報の読み取りを行ったり記録媒体８１に情報の書き込みを行う読取／書込装置６８、並びに、外部との通信を行う通信部６９が、適宜、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介する等して接続される。

コンピュータ６には、事前に読取／書込装置６８を介して記録媒体８１からプログラム８１０が読み出され、固定ディスク６５に記憶される。そして、プログラム８１０がＲＡＭ６３にコピーされるとともにＣＰＵ６１がＲＡＭ６３内のプログラムに従って演算処理を実行することにより（すなわち、コンピュータがプログラムを実行することにより）、コンピュータ６が、既述の閾値マトリクス７１０を生成する閾値マトリクス生成装置としての処理を行う。閾値マトリクス７１０のデータは、読取／書込装置６８にて（コンピュータを含む）電子装置読み取り／書き込み可能な記録媒体８２に記録され、記録媒体８２が画像記録装置１の演算部４にて読み取られることによりマトリクス記憶部４２に記憶される。もちろん、通信部６９を介して閾値マトリクス７１０のデータが演算部４に送信されてもよい。

図７はコンピュータ６が実現する機能構成を示すブロック図であり、図８はコンピュータ６が閾値マトリクスを生成する処理の流れを示す図である。以下、図８の処理の流れに沿って一の色の閾値マトリクスを生成する処理について説明する。なお、他の色の閾値マトリクスの生成については後述する。

図７の第１閾値決定部５１では、後述するマトリクス領域の全ての位置に閾値を配置することにより、全階調範囲０〜２５５内の一の階調レベルにて一様な画像データ（すなわち、全ての画素が同じ階調値を有する画像データであり、以下、「仮元画像データ」ともいう。）から生成されるハーフトーン画像データ（以下、「仮ハーフトーン画像データ」ともいう。）に従って、基材９上にハーフトーン画像を記録した場合に、当該ハーフトーン画像の周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すような閾値マトリクス（最終的に生成される閾値マトリクス７１０と区別するために、以下、「初期閾値マトリクス」という。）が生成される（ステップＳ１１）。なお、後述する他の閾値マトリクス生成処理のステップＳ１１の処理では、マトリクス領域内の一部の位置に一部の閾値のみが配置されるため、図８のステップＳ１１では、一般化した処理の内容が記載されている。

図９は、初期閾値マトリクスを生成する処理の流れを示す図であり、図８のステップＳ１１にて行われる処理を示している。本実施の形態では、特開２００８−１９９１５４号公報（特許文献２）と同様の手法により、初期閾値マトリクスが生成される。

具体的には、まず、一の色の閾値マトリクスを記憶する領域であって、主走査方向に対応する行方向および副走査方向に対応する列方向にて規定されるマトリクス領域が設定されるとともに、マトリクス領域内に配置される基本タイルが準備される。

図１０．Ａおよび図１０．Ｂは、第１閾値決定部５１にて準備される２種類の基本タイル７３１，７３２をそれぞれ示す図である。基本タイル７３１，７３２とは、マトリクス領域内においてその位置における仮想ドット（基材９上に形成されるドットではなく、第１閾値決定部５１の処理における仮想的なドット）の存在を示す２つのＯＮ要素７２１、および、仮想ドットの不存在を示す２つのＯＦＦ要素７２２から成る２行２列の要素配列であり、図１０．Ａおよび図１０．Ｂでは、ＯＮ要素７２１に平行斜線を付すことによりＯＮ要素７２１とＯＦＦ要素７２２とを区別して図示している。

続いて、図１１に示すように、マトリクス領域７２内にて一の種類の複数の基本タイル７３１が行方向（ｘ方向）および列方向（ｙ方向）に配列され、要素マトリクス７２０が構成される（ステップＳ１１１）。図１１では、複数の基本タイル７３１が行方向および列方向に９行９列にて配列されて、１８行１８列にて要素が配列される要素マトリクス７２０が構成されている。なお、要素マトリクス７２０の大きさ（すなわち、ステップＳ１１１にて配列される基本タイル７３１の個数）は生成する予定の閾値マトリクスの大きさに応じて適宜変更されてよく、正方行列である必要もない。以下の説明では、要素マトリクス７２０がＫ行Ｌ列の要素配列であるものとし、図１１中の各基本タイル７３１の位置をタイル位置と呼ぶ。

マトリクス領域７２内に図１０．Ａの基本タイル７３１が一様に配列されると、任意の１つのタイル位置の基本タイル７３１が他の種類の基本タイル７３２（以下、「置換基本タイル７３２」と呼ぶ。）に置き換えられる。ここでは、図１１中の左上の基本タイル７３１ａが選択されて、図１２中に太線の矩形にて囲んで示すように置換基本タイル７３２ａに置き換えられる。

続いて、マトリクス領域７２内の各タイル位置に対して後述の評価関数を用いて評価値が算出される。そして、後述するように、評価値に基づいて既存の置換基本タイル７３２ａから最も離れた１つのタイル位置が特定され、当該タイル位置の基本タイル７３１が置換基本タイル７３２に置き換えられる。このとき、元画像データ７０のハーフトーン化時には閾値マトリクス７１０が図５に示す繰り返し領域７１に対応して上下左右に反復適用されることから、置換基本タイル７３２ａは要素マトリクス７２０内に存在するもの以外に、図１２中に太い破線にて示すように、要素マトリクス７２０（以下、「中央の要素マトリクス７２０」とも呼ぶ。）の８近傍に想定される要素マトリクス７２０（図１２中に二点鎖線にて示す。）内にも繰り返し存在するものとされる。また、後述するように、置換基本タイルへの置き換え処理は複数回繰り返されて複数の基本タイル７３１が置換基本タイル７３２に置き換えられる。したがって、ｎ番目に置き換えられる基本タイル７３１のタイル位置を求める際におけるマトリクス領域７２内の座標（ｘｔ，ｙｔ）の各タイル位置の評価値Ｅｔ_ｎ（ｘｔ，ｙｔ）は、中央の要素マトリクス７２０およびこの要素マトリクス７２０の８近傍に想定される要素マトリクス７２０の番号をｒとし、ｒ番目の要素マトリクス７２０内のｍ番目に置き換えられた置換基本タイル７３２のｘ方向およびｙ方向の位置をそれぞれｘｔ_ｍｒおよびｙｔ_ｍｒとして、数１により求められる。

マトリクス領域７２内の各タイル位置に対して評価値が算出されると、評価値が最小となるタイル位置が特定される。例えば、図１２の要素マトリクス７２０では図１２中にて符号７３１ｂを付す基本タイルが特定され、この基本タイル７３１ｂが、図１３中に太線の矩形にて囲んで示すように置換基本タイル７３２ｂに置き換えられる。ここで、数１の評価関数では、評価値として、中央の要素マトリクス７２０およびこの要素マトリクス７２０の８近傍に想定される要素マトリクス７２０における既存の置換基本タイル７３２と、中央の要素マトリクス７２０内の各タイル位置との間の距離の二乗の逆数の和が求められるため、評価値が最小となるタイル位置は、閾値マトリクス７１０の反復適用を前提として既存の置換基本タイル７３２から最も離れたものとなる。

第１閾値決定部５１では、要素マトリクス７２０において各タイル位置に対して数１を用いて評価値を算出し、評価値が最小となるタイル位置の基本タイル７３１を置換基本タイル７３２に置き換える処理が、所定回数（例えば、要素マトリクス７２０内のタイル位置数の３０〜７０％に相当する回数）だけ繰り返される。このとき、図１４．Ａに示すように評価値が最小となるタイル位置の基本タイル７３１ｃを、図１４．Ｂに示すように置換基本タイル７３２ｃに置き換えた際に、４行４列の要素配列において中央の２行２列の要素が全てＯＮ要素７２１となる場合や、図１５．Ａに示すように評価値が最小となるタイル位置の基本タイル７３１ｄを、図１５．Ｂに示すように置換基本タイル７３２ｄに置き換えた際に、４行４列の要素配列において中央の２行２列の要素が全てＯＦＦ要素７２２となる場合には、基本タイル７３１ｃ，７３１ｄの置換基本タイル７３２ｃ，７３２ｄへの置き換えがキャンセルされ、評価値が次に小さいタイル位置の基本タイル７３１が置換基本タイル７３２に置き換えられる。

以上のようにして、閾値マトリクスの反復適用を考慮しつつ（すなわち、反復適用を前提としつつ）、ＯＮ要素７２１またはＯＦＦ要素７２２のみが２行２列に並ぶことを禁止する禁止条件に従うとともに、既存の置換基本タイル７３２から最も離れたタイル位置に新たな置換基本タイル７３２を実質的に配置する処理が、所定回数だけ繰り返される。その結果、図１６に示すように、それぞれが複数種類の基本タイル７３１，７３２のいずれかである複数の基本タイルがマトリクス領域７２内に配列された要素マトリクス７２０が取得される（ステップＳ１１２）。図１６の要素マトリクス７２０では、同一種類の基本タイル７３１，７３２が不規則に分散しているため、ＯＮ要素７２１およびＯＦＦ要素７２２のそれぞれも不規則に配列されている。なお、図１６では置き換えられた置換基本タイル７３２を太線の矩形にて囲んで示している。以下の説明では、図１６の要素マトリクス７２０を基本要素マトリクス７２０と呼ぶ。

続いて、図１６の基本要素マトリクス７２０において、全てのＯＮ要素７２１の集合をハイライトドットパターン７４１として、ハイライトドットパターン７４１上において任意の１つのＯＮ要素７２１が選択される。ここでは、最も（−ｘ）側かつ最も（−ｙ）側のＯＮ要素７２１ａが選択されたものとし、図１７にクロスハッチングを付す矩形にて示すように、このＯＮ要素７２１ａに仮想ドットが配置される。そして、ハイライトドットパターン７４１上において各ＯＮ要素７２１に対して数１と同様の評価関数を用いて評価値が算出されることにより、既存の仮想ドットから最も離れた１つのＯＮ要素７２１が特定され、当該ＯＮ要素７２１に新たな仮想ドットが追加される。このとき、既述の基本タイルの置き換え処理と同様に、元画像データ７０のハーフトーン化時の閾値マトリクスの反復適用が考慮される。

例えば、図１７のハイライトドットパターン７４１では図１７中にて符号７２１ｂを付すＯＮ要素が評価値が最小となるものとして特定され、このＯＮ要素７２１に新たな仮想ドットが追加される。ハイライトドットパターン７４１上の各ＯＮ要素７２１に対して評価値を算出し、評価値が最小となるＯＮ要素７２１に新たな仮想ドットを追加する上記処理は、全てのＯＮ要素７２１に仮想ドットが配置されるまで繰り返される。このように仮想ドットを追加する位置の順序である点灯順序が決定される（ステップＳ１１３）。

点灯順序が決定されると、図１７の基本要素マトリクス７２０において、全てのＯＦＦ要素７２２の集合をシャドウドットパターン７４２として、シャドウドットパターン７４２上において、任意の１つのＯＦＦ要素７２２が選択され、当該ＯＦＦ要素７２２を除く全てのＯＦＦ要素７２２に仮想ドットが配置される。続いて、上記点灯順番の決定処理と同様にして、シャドウドットパターン７４２上において各ＯＦＦ要素７２２に対して評価値が算出されることにより、仮想ドットが不存在のＯＦＦ要素７２２から最も離れた１つのＯＦＦ要素７２２の仮想ドットが削除される。シャドウドットパターン７４２上の各ＯＦＦ要素７２２に対して評価値を算出し、評価値が最小となるＯＦＦ要素７２２の仮想ドットを削除する上記処理は、全てのＯＦＦ要素７２２の仮想ドットが削除されるまで繰り返される。このように仮想ドットを削除する位置の順序である消灯順序が決定される（ステップＳ１１４）。

以上のようにして点灯順序および消灯順序が決定されると、シャドウドットパターン７４２において消灯順序が大きい要素から順に、（Ｋ×Ｌ／２＋１）（既述のように、基本要素マトリクス７２０はＫ行Ｌ列の要素配列である。）から１ずつ増加する整数の番号がその位置に割り当てられ、これにより、要素マトリクス７２０の各要素に、仮元画像データの階調レベルの増加（全範囲に亘る増加）に従って、当該要素の位置に対応するハーフトーン画像中の画素にドットを形成するか否かが決定される。そして、元画像データが０〜２５５までの２５６（８ｂｉｔ）階調にて表現される場合には、０〜２５４の範囲に変換された順番が閾値として各要素に割り当てられ（すなわち、２５５階調に圧縮され）、初期閾値マトリクスが生成される（ステップＳ１１５）。

ここで、初期閾値マトリクスの生成では、ハイライトドットパターン７４１およびシャドウドットパターン７４２のそれぞれにおいて、任意の１つの要素を特定し、その後、閾値マトリクスの反復適用を考慮しつつ、特定済み要素から最も離れた要素を特定済み要素に変更する処理を繰り返すことにより、仮想ドットの点灯順序または消灯順序が決定されるため、仮に、全階調範囲内の一の階調レベルの仮元画像データから初期閾値マトリクスを用いてハーフトーン画像（すなわち、当該階調レベルにおけるドットパターン）を生成した場合、当該ハーフトーン画像ではドットが不規則かつ均一に分散し（すなわち、ドットの粗密が少なくなり）、当該ハーフトーン画像の周波数スペクトルが、低周波側よりも高周波側にて強度が高くなるブルーノイズ特性を示すこととなる。実際には、仮元画像データの階調レベルの増大に従ってハーフトーン画像における周波数スペクトルのピークは高周波側に移動するものとなる。

マトリクス領域７２内の全ての位置に閾値が配置されて初期閾値マトリクスが生成されると（図８：ステップＳ１１）、図７の第２閾値決定部５２では、マトリクス領域７２において、一部の閾値の配置が修正される（ステップＳ１２）。なお、後述する他の閾値マトリクス生成処理では、ステップＳ１１の処理にて一部の要素のみに閾値が配置され、ステップＳ１２の処理にて残りの要素に閾値が配置されるため、図８のステップＳ１２では、一般化した処理の内容が記載されている。

図１８は、初期閾値マトリクスにおける閾値の配置を修正する処理の流れを示す図であり、図８のステップＳ１２にて行われる処理を示している。

閾値の配置を修正する際には、まず、初期閾値マトリクスの各要素（位置）に対して、当該要素の閾値Ｔｈを最大閾値（ここでは、２５４）にて除することにより、正規化された閾値（０以上１．０以下のいずれかの値であり、後述の処理にて当該要素が選択される確率に係る値であるため、以下、「選択評価値」という。）Ｐｒが求められる（すなわち、（Ｐｒ＝Ｔｈ／２５４））（ステップＳ１２１）。続いて、０以上１．０未満の２つの乱数Ｒ１，Ｒ２が生成され、乱数Ｒ１よりも大きい選択評価値を有する要素のうち１つの要素Ｌ１がランダムに選択され、乱数Ｒ２よりも大きい選択評価値を有する要素のうち１つの要素Ｌ２がランダムに選択される（ステップＳ１２２）。要素Ｌの選択評価値をＰｒ（Ｌ）として表す場合、（Ｐｒ（Ｌ１）＞Ｒ１）、（Ｐｒ（Ｌ２）＞Ｒ２）となる。以下、ステップＳ１２２の処理にて選択される要素Ｌ１，Ｌ２を対象要素と呼ぶ。

初期閾値マトリクスにおける２つの対象要素Ｌ１，Ｌ２が特定されると、第２閾値決定部５２では、対象要素Ｌ１の閾値（正規化前の閾値）と対象要素Ｌ２の閾値とが交換（スワップ）される（ステップＳ１２３）。要素Ｌの閾値をＴｈ（Ｌ）として表す場合、ステップＳ１２３の処理は、
Ｔｅｍｐ＝Ｔｈ（Ｌ１）
Ｔｈ（Ｌ１）＝Ｔｈ（Ｌ２）
Ｔｈ（Ｌ２）＝Ｔｅｍｐ
のように表すことができる。

上記ステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理は、所定回数（本実施の形態では、初期閾値マトリクスの要素数の半分の回数）だけ繰り返される（ステップＳ１２４）。ここで、初期閾値マトリクスにおける各要素の選択評価値は、正規化前の閾値に比例するため、上記ステップＳ１２２の処理では、閾値が大きい要素ほど２つの対象要素Ｌ１，Ｌ２のいずれかとして選択される確率が高くなる。また、選択評価値が乱数Ｒ１，Ｒ２よりも大きい複数の要素から対象要素Ｌ１，Ｌ２がランダムに選択されるため、上記ステップＳ１２３の処理では、大きい閾値ほど元の初期閾値マトリクス（すなわち、第１閾値決定部５１により生成された直後の初期閾値マトリクス）における位置からランダムな位置へと変更される可能性が高くなる。換言すれば、小さい閾値は元の初期閾値マトリクスにおける位置から変更される可能性が低い。ステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理の繰り返し回数は、好ましくは閾値マトリクスの要素数の０．１倍以上１０倍以下とされる。

所定回数の閾値の交換が完了すると（ステップＳ１２４）、閾値の配置が変更（修正）された初期閾値マトリクスは、閾値マトリクス７１０として記録媒体８２に記録され、既述のように記録媒体８２が画像記録装置１の演算部４にて読み取られることによりマトリクス記憶部４２に記憶される。

実際には、一の色の閾値マトリクス７１０が完成すると、図１９に示すように、閾値マトリクス７１０およびこの閾値マトリクス７１０の８近傍に想定される８個の閾値マトリクス７１０（図１９中にて二点鎖線にて示す。）が配置されたマトリクス領域７２において、閾値マトリクス７１０の外形を示す矩形Ｔ１を、元の閾値マトリクス７１０の位置からｘ方向およびｙ方向に所定の距離だけシフトさせ、シフト後の矩形Ｔ１（図１９中にて破線にて示す。）内に含まれる閾値の配列が抽出されて、他の色の閾値マトリクス７１０が取得される。本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ライトシアン、ライトマゼンタの閾値マトリクス７１０が準備されるため、矩形Ｔ１のシフト量を互いに変更することにより、上記ステップＳ１１，Ｓ１２の処理により生成される閾値マトリクス７１０以外の残りの５色の閾値マトリクス７１０も取得され、演算部４のマトリクス記憶部４２に記憶される。

図２０．Ａないし図２０．Ｄは、複数の階調レベルの仮元画像データを閾値マトリクス７１０を用いてハーフトーン化した場合に形成されるドットにより記録されるハーフトーン画像を示す図である。図２０．Ａは最もハイライト側の階調レベル（すなわち、０％の濃度）近傍の第１階調レベルに対応するハーフトーン画像であり、図２０．Ｂは第１階調レベルよりも高い第２階調レベルに対応するハーフトーン画像であり、図２０．Ｃは第２階調レベルよりも高い第３階調レベルに対応するハーフトーン画像であり、図２０．Ｄは第３階調レベルよりも高い第４階調レベルに対応するハーフトーン画像である。なお、便宜上、ドットを矩形で図示しているが、画像記録装置１によって形成されるドットは円形である。図２０．Ａないし図２０．Ｄでは、ドットに符号７９を付している（後述の図２２．Ａ、図２２．Ｂ、図２３、図２５および図２７において同様）。

図２１は、閾値マトリクス７１０を用いて生成されるハーフトーン画像の周波数スペクトルを示す図であり、図２１の最上段は図２０．Ａのハーフトーン画像の周波数スペクトルを示し、上から２段目は図２０．Ｂのハーフトーン画像の周波数スペクトルを示し、上から３段目は図２０．Ｃのハーフトーン画像の周波数スペクトルを示し、最下段は図２０．Ｄのハーフトーン画像の周波数スペクトルを示している。

既述のように、上記ステップＳ１２の処理では、小さい閾値は元の初期閾値マトリクスにおける位置から変更される可能性が低いため、図２０．Ａおよび図２０．Ｂに示すように、比較的低い第１および第２階調レベルのハーフトーン画像ではドットが不規則かつ均一に分散し、図２１の最上段および２段目に示すように、これらのハーフトーン画像の周波数スペクトルは、低周波側よりも高周波側にて強度が高くなるブルーノイズ特性を示している。実際には、仮元画像データの階調レベルの増大に従ってハーフトーン画像における周波数スペクトルのピークは高周波側に移動している。

一方で、上記ステップＳ１２の処理では、大きい閾値ほど元の初期閾値マトリクスにおける位置からランダムな位置へと変更される可能性が高くなるため、図２０．Ｃおよび図２０．Ｄに示すように、中間の第３階調レベルおよび比較的高い第４階調レベルのハーフトーン画像では、ドットの配置に粗密が生じている（すなわち、ドット間の距離が不均一となっている。）。そして、図２０．Ｃのハーフトーン画像の周波数スペクトルでは、図２１の３段目に示すように、図２１の２段目の周波数スペクトルに比べて、低周波側にて強度が増大し、高周波側にて強度が低下しており、図２０．Ｄのハーフトーン画像の周波数スペクトルでは、図２１の最下段に示すように、低周波側の強度と高周波側の強度との差がさらに減小し、全周波数における強度が均一となる状態であるホワイトノイズ特性に近づいている。

図２２．Ａおよび図２２．Ｂは、仮元画像データを初期閾値マトリクスを用いてハーフトーン化した場合に記録されるハーフトーン画像を示す図である。図２２．Ａは最もハイライト側の階調レベル近傍の階調レベルに対応するハーフトーン画像であり、図２２．Ｂはおよそ中間の階調レベルに対応するハーフトーン画像である。また、図２３は、図２２．Ｂのハーフトーン画像の場合と同じ階調レベルの仮元画像データを閾値マトリクス７１０を用いてハーフトーン化した場合に記録されるハーフトーン画像を示す図である。

図２４は、ハーフトーン画像の周波数スペクトルを示す図であり、図２４の最上段は図２２．Ａのハーフトーン画像の周波数スペクトルを示し、上から２段目は図２２．Ｂのハーフトーン画像の周波数スペクトルを示し、最下段は図２３のハーフトーン画像の周波数スペクトルを示している。

初期閾値マトリクスを用いて仮元画像データから生成されるハーフトーン画像では、図２２．Ａおよび図２２．Ｂに示すようにドットが不規則かつ均一に分散しており、図２４の最上段および２段目に示すように、最もハイライト側の階調レベル近傍の階調レベルおよびおよそ中間の階調レベルの双方にて、周波数スペクトルが、低周波側よりも高周波側にて強度が高くなるブルーノイズ特性を示している。この場合、ハーフトーン画像における粒状性の発生を抑制することは可能となるが、吐出口２１０からの液滴の吐出方向のばらつき等により、中間の階調レベルおよび比較的高い階調レベルにて筋ムラが発生してしまう。

これに対し、閾値マトリクス７１０を用いて仮元画像データから生成されるハーフトーン画像では、図２３に示すようにドットの配置に粗密が生じており、図２４の最下段に示すように、周波数スペクトルにおいて低周波側の強度と高周波側の強度との差が、初期閾値マトリクスを用いて生成されるハーフトーン画像の場合（図２４の上から２段目参照）に比べて小さくなっている。実際には、最もシャドウ側の階調レベルに近づくに従って、ハーフトーン画像における周波数スペクトルはホワイトノイズ特性に近づいており（図２１参照）、その結果、液滴の吐出方向のばらつき等が生じる場合であっても、中間の階調レベルから最もシャドウ側の階調レベル（すなわち、１００％の濃度）近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて筋ムラの発生を抑制することができる。また、最もハイライト側の階調レベル近傍では、初期閾値マトリクスと同様の特性を有する（すなわち、ハーフトーン画像の周波数スペクトルがブルーノイズ特性を有する）ことにより、最もハイライト側の階調レベル近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて粒状性が生じることを抑制することができる。なお、比較的低い階調レベルでは、ハーフトーン画像においてドット間の距離が大きくなるため、液滴の吐出方向のばらつき等の影響は軽微となり、比較的高い階調レベルでは、ハーフトーン画像においてドットの密度が高くなるため、粒状性の影響は軽微となる。

また、上記閾値マトリクスの生成処理では、全階調範囲においてハーフトーン画像にてブルーノイズ特性を示す初期閾値マトリクスを生成し、当該初期閾値マトリクスにおいて、比較的高い閾値の配置を修正することにより、ハーフトーン画像において粒状性および筋ムラの発生を抑制することが可能な閾値マトリクス７１０を容易に生成することが実現される。なお、初期閾値マトリクスを修正する際に、仮に各要素の閾値自体を変更すると、閾値マトリクスにおいて同じ値の閾値の個数（すなわち、同じ閾値を有する要素数）が初期閾値マトリクスにおける個数から変化するため、ハーフトーン画像においてトーンジャンプが生じる虞があるが、図１８のステップＳ１２１〜Ｓ１２４の処理では、２つの位置の閾値の交換により閾値の配置が修正されるため、ハーフトーン画像においてトーンジャンプが生じることもない。

図１８のステップＳ１２１の処理では、所定の階調レベルに対応する値（階調レベルを順次増大した場合に、当該階調レベルの仮元画像データの階調値との比較により、ハーフトーン画像において対応する位置にドットが初めて形成される閾値であり、本実施の形態では、所定の階調レベルよりも１だけ小さい閾値）以下の閾値を有する要素に対する選択評価値が強制的に０に変更されてもよい。この場合、所定の階調レベルに対応する値以下の閾値に対して、ステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理による閾値の交換が行われないため、所定の階調レベル以下の階調レベルの仮元画像データから閾値マトリクスを用いて生成されるハーフトーン画像では、初期閾値マトリクスを用いて生成されるハーフトーン画像とドットの配置が同一となる。これにより、最もハイライト側の階調レベル近傍におけるハーフトーン画像においてブルーノイズ特性を確実に維持することが可能となる。

初期閾値マトリクスは、ブルーノイズ特性を有するハーフトーン画像が生成可能なものであるならば、他の手法により生成されてもよく、例えば、マトリクス領域７２内をハイライトドットパターン７４１とシャドウドットパターン７４２とに区別することなく、マトリクス領域７２の全体に対して、既述の図９のステップＳ１１３（または、ステップＳ１１４）の処理を行うことにより点灯順序が決定されて、初期閾値マトリクスが生成されてもよい。この場合も、仮元画像データを初期閾値マトリクスを用いてハーフトーン化したときに記録される図２５のハーフトーン画像では、ドットが不規則かつ均一に配置される。実際には、ドットの配置は等方性を有するため、図２５のハーフトーン画像の空間周波数特性を２次元の周波数空間に表すと、図２６に示すように、リング状の強度が高い領域（図２６中の白い領域）β１が表れ、当該領域β１の内側の領域よりも、外側の領域にて強度が高くなる。図２６では、平行斜線の間隔が広いほど高い強度を示している（後述の図２８において同様）。

また、異方性を有するハーフトーン画像が生成可能な初期閾値マトリクスが生成されてもよく、例えば、特開２００８−２９４７０２号公報（特許文献３）と同様の手法が用いられてもよい。この場合、行方向および列方向に複数の要素が配列されたマトリクス領域において、特定方向に伸びる複数の線状領域が特定方向に垂直な方向に隙間なく配列される。また、全階調範囲を複数に分割した複数の階調範囲が予め設定され、複数の線状領域が特定方向に垂直な方向に沿って当該複数の階調範囲に対応する複数の要素グループに順次割り当てられる。続いて、既述のステップＳ１１３，Ｓ１１４の処理と同様に、各要素グループにおいて、任意の１つの要素を特定し、その後、閾値マトリクスの反復適用を考慮しつつ、特定済み要素から最も離れた要素を特定済み要素に変更する処理を繰り返すことにより、当該要素グループに対応する階調範囲内の階調レベルの増加に伴って当該要素グループ内にて仮想ドットを追加する要素の順序を示す点灯順序、または、当該階調範囲内の階調レベルの減小に伴って当該要素グループ内にて仮想ドットを削除する要素の順序を示す消灯順序が決定される。そして、複数の要素グループに対する点灯順序または消灯順序に従って、マトリクス領域内の各要素の閾値が決定される。

上記処理にて生成される初期閾値マトリクスを用いて、仮元画像データをハーフトーン化すると、図２７のハーフトーン画像が得られ、このハーフトーン画像では、ドットが不規則に配置されつつドットの配置が方向性を有している。実際には、一の方向のみに着目した場合に、ドットの配置は均一となっており、図２７のハーフトーン画像の空間周波数特性を２次元の周波数空間に表すと、図２８に示すように、楕円環状の強度が高い領域（図２８中の白い領域）β２が表れる。図２８では、当該領域β１の内側の領域よりも、外側の領域にて強度が高くなっており、図２７のハーフトーン画像はブルーノイズ特性を有している。

次に、閾値マトリクスの他の生成手法について説明する。本処理例では、最もハイライト側の階調レベルから所定の階調レベルに至る第１階調範囲（例えば、０〜１０％の濃度範囲に対応する階調範囲）が予め設定されており、まず、マトリクス領域の全体に対して、任意の一の要素に仮想ドットが配置される。続いて、各要素と既存の仮想ドットとの距離が長いほど評価値が大きくなる評価関数を用いて他の全ての要素の評価値が算出され、評価値が最大となる要素に仮想ドットが配置される。上記処理は、所定の階調レベルに対応する個数の仮想ドット（すなわち、マトリクス領域と同じサイズの当該階調レベルの仮元画像データをハーフトーン化した場合に記録されるハーフトーン画像において形成されるべき個数のドット）がマトリクス領域内に配置されるまで繰り返されることにより、マトリクス領域において所定の階調レベルに対応する値以下の全ての閾値が配置される（図８：ステップＳ１１）。

上記のようにしてマトリクス領域において一部の閾値が配置されると、所定の階調レベルから最もシャドウ側の階調レベルに至る第２階調範囲内の階調レベルに対応する閾値がマトリクス領域内の残りの要素に配置される（ステップＳ１２）。具体的には、マトリクス領域内の閾値が配置されていない全ての要素に対して上記の評価関数を用いて評価値が算出される。続いて、既に閾値が配置された要素を除く各要素に対して、例えば（−０．１）〜（＋０．１）の範囲内の乱数が個別に求められ、当該要素の評価値に乱数が加算される。そして、乱数を加算した評価値が最大となる要素が特定され、当該要素に仮想ドットが配置される。上記処理は、全ての要素に仮想ドットが配置されるまで繰り返されることにより、マトリクス領域において所定の階調レベルに対応する値よりも大きい複数の閾値が配置される。

このとき、既述のように、上記評価関数による評価値は各要素が既存の仮想ドットから離れるほど大きくなり、評価値の算出、乱数の加算および仮想ドットの配置の処理の繰り返し回数が少ない段階では、仮想ドット間の距離は比較的大きいため、乱数を加算した評価値において、上記評価関数による評価値の影響が大きくなり、既存の仮想ドットから離れた要素に仮想ドットが配置されやすくなる。一方で、評価値の算出、乱数の加算および仮想ドットの配置の処理の繰り返し回数が多くなると、仮想ドット間の距離が小さくなるため（すなわち、残りの各要素において、既存の仮想ドットからの距離が短くなるため）、上記評価関数による評価値の影響が小さくなり、仮想ドットの配置対象の要素がランダムに特定されやすくなる。よって、仮想ドットの個数が増加するに従って、仮想ドットの配置において粗密が生じやすくなる。

以上の処理により生成される閾値マトリクスでは、最もハイライト側の階調レベルから所定の階調レベルに至る第１階調範囲では、ハーフトーン画像がブルーノイズ特性を有することにより、ハーフトーン画像に粒状性が生じることを抑制することができる。また、所定の階調レベル（すなわち、中間の階調レベル）から最もシャドウ側の階調レベルに至る第２階調範囲内では、最もシャドウ側の階調レベルに近づくに従って、ハーフトーン画像の周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくこととなるため、ドットの形成位置のばらつきによる筋ムラの発生を抑制することができる。

ところで、図１８の処理にて初期閾値マトリクスの閾値の配置が修正される場合も、各要素の閾値に比例する選択評価値が用いられ、選択評価値が高いほど閾値の交換が行われる可能性が高くなるため、図１８のステップＳ１２２の処理では、所定の階調値に対応する値以下の閾値を有する要素が選択される可能性は限りなく低くなる。したがって、ステップＳ１２２の処理は、所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値が配置されたマトリクス領域７２の複数の位置（すなわち、初期閾値マトリクスの複数の要素）のうち２つの位置を選択する処理と捉えることができる。よって、図１８の処理により生成される閾値マトリクス７１０も、ステップＳ１１の処理にて一部の閾値を配置し、ステップＳ１２の処理にて残りの閾値を配置する上記の閾値マトリクス生成処理と同様に、実質的には、最もハイライト側の階調値から所定の階調値（好ましくは５％以上３０％以下の濃度範囲内の階調値）に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数有する（すなわち、一様に有する）第１の仮元画像データと比較されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が基材９上に記録される場合に、当該ハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数有する第２の仮元画像データと比較されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が基材９上に記録される場合に、当該ハーフトーン画像が示す特性が、第２の階調値が最もシャドウ側の階調レベルに近づくに従ってホワイトノイズ特性に近づくように、複数の閾値が配置されたものであるといえる。

また、マトリクス領域において全ての閾値を配置する場合と、所定の階調レベルに対応する値以下の閾値のみを配置する場合とを含む図８のステップＳ１１の処理は、第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、所定の階調レベルに対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する処理と捉えることができる。また、図８のステップＳ１２の処理は、第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、マトリクス領域において、所定の階調レベルに対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、当該複数の閾値の配置を修正する処理と捉えることができる。

次に、画像記録装置１の他の動作例について説明する。本動作例に係る画像記録装置１のヘッド２１の各吐出口は、異なる量の微小液滴を吐出して基材９上に複数サイズのドットの形成が可能とされ、ここでは、最も小さなＳサイズのドット、Ｓサイズよりも大きなＭサイズのドット、および、Ｍサイズよりも大きなＬサイズのドットのいずれかが形成可能となっている。もちろん、ヘッド２１が、２種類のサイズのドット、あるいは、４種類以上のサイズのドットを形成するものであってもよく、本動作例では、ヘッド２１が２以上のサイズのドットが形成可能であればよい。

本動作例に係る画像記録装置１において実際の画像記録に用いられる閾値マトリクスの各閾値は、Ｓサイズのドット形成の要否を決定するためのサブ閾値、Ｍサイズのドット形成の要否を決定するためのサブ閾値、および、Ｌサイズのドット形成の要否を決定するためのサブ閾値の集合とされる。ただし、図４のマトリクス記憶部４２では、閾値マトリクスが、Ｓサイズ用のサブ閾値の２次元配列であるサブ閾値マトリクス、Ｍサイズ用のサブ閾値の２次元配列であるサブ閾値マトリクス、および、Ｌサイズ用のサブ閾値の２次元配列であるサブ閾値マトリクスに分解されて記憶されている。サブ閾値マトリクスにおいて互いに対応するサブ閾値はＳサイズ用のサブ閾値マトリクスにて最も小さく、Ｌサイズ用のサブ閾値マトリクスにて最も大きくなっている。なお、サブ閾値マトリクスについては後述する。

画像記録装置１において各色成分のハーフトーン画像データを生成する際には、まず、元画像データの各画素の階調値とＳサイズ用のサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値とが比較される。実際には、１画素ずつ比較されるが、概念的には、元画像データにおいて、階調値がサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値よりも大きい位置の画素には、例えば、階調値「１」が付与され、残りの画素には階調値「０」が付与されて仮の出力画像データが生成される。続いて、元画像データの各画素の階調値とＭサイズ用のサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値とが比較され、階調値がサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値よりも大きい位置の出力画像データ中の画素は、階調値が「２」に変更され、残りの画素の階調値はそのまま保持されて、仮の出力画像データが更新される。そして、元画像データの各画素の階調値とＬサイズ用のサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値とが比較され、階調値がサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値よりも大きい位置の出力画像データ中の画素は、階調値が「３」に変更され、残りの画素の階調値はそのまま保持されて、元画像データの階調値と閾値マトリクスの対応する閾値との比較結果である４値の出力画像データがハーフトーン画像データとして取得される。

なお、既述のように、閾値マトリクスの各要素において互いに対応するサブ閾値はＳサイズ用のサブ閾値マトリクスにて最も小さく、Ｌサイズ用のサブ閾値マトリクスにて最も大きくなっている。したがって、元画像データとＳサイズ用のサブ閾値マトリクスとの比較において、階調値がサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値以下となる元画像データの画素は、Ｍサイズ用のサブ閾値マトリクスおよびＬサイズ用のサブ閾値マトリクスのそれぞれの対応するサブ閾値との比較においても必ず当該サブ閾値以下となり、階調値がＭサイズ用のサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値以下となる元画像データの画素は、Ｌサイズ用のサブ閾値マトリクスの対応するサブ閾値との比較においても必ず当該サブ閾値以下となるため、このような元画像データ中の画素については、他のサブ閾値マトリクスとの比較が省略されてもよい。

画像記録装置１では、各色成分に関して、上記のようにしてハーフトーン画像データを生成しつつ、ハーフトーン画像データの生成された部分を記録する処理が行われる。ハーフトーン画像を記録する際には、吐出制御部１０１ではヘッド２１の基材９に対する相対移動に同期して、各吐出口の基材９上の吐出位置に対応するハーフトーン画像データの階調値が「１」である場合には当該吐出位置にＳサイズのドットが形成され、ハーフトーン画像データの階調値が「２」である場合には当該吐出位置にＭサイズのドットが形成され、ハーフトーン画像データの階調値が「３」である場合には当該吐出位置にＬサイズのドットが形成され、ハーフトーン画像データの階調値が「０」である場合には当該吐出位置にはドットは形成されない。このようにして、ヘッド２１の相対移動（すなわち、複数の吐出口にそれぞれ対応する基材９上の複数の吐出位置の走査）に並行して、複数の吐出口の基材９上の吐出位置における元画像データの階調値と閾値マトリクスの対応する閾値との比較結果に従って、複数の吐出口からのインクの吐出が制御され、基材９上にハーフトーン画像が記録される。

次に、サブ閾値マトリクスの生成手法について一の色成分に着目して説明する。なお、他の色成分のサブ閾値マトリクスも同様の処理により生成される。演算部４では、閾値マトリクス７１０が入力されると、予め記憶される変換テーブルを利用してサブ閾値マトリクスが生成される。

図２９は、変換テーブルを示す図である。変換テーブルは、仮元画像データの各階調レベルと各サイズのドットの吐出率（仮元画像データから導かれる仮ハーフトーン画像データに従って基材９上に形成される各サイズのドット数の全画素数に対する割合）とを対応付けるものである。図２９において、Ｓサイズのドットの吐出率を示す直線Ｌａ１の傾きはｒ１であり、直線Ｌａ１と横軸（すなわち、吐出率０を示す直線）との交点の階調レベルは０であり、演算部４では、閾値マトリクス７１０の各要素の閾値をｒ１で除した商をこの要素の新たな値（すなわち、サブ閾値）とするマトリクスがＳサイズのドット形成用のサブ閾値マトリクスとして生成される。

また、Ｍサイズのドットの吐出率を示す直線Ｌａ２の傾きはｒ２であり、直線Ｌａ２と横軸との交点の階調レベルはＰ１であり、この場合、閾値マトリクス７１０の各要素の閾値をｒ２で除した商にＰ１を加えた値をこの要素の新たな値とするマトリクスがＭサイズのドット形成用のサブ閾値マトリクスとして生成される。さらに、Ｌサイズのドットの吐出率を示す直線Ｌａ３の傾きはｒ３であり、直線Ｌａ３と横軸との交点の階調レベルはＰ２であり、この場合、閾値マトリクス７１０の各要素の閾値をｒ３で除した商にＰ２を加えた値をこの要素の新たな値とするマトリクスがＬサイズのドット形成用のサブ閾値マトリクスとして生成される。このようにして閾値マトリクス７１０の各要素の閾値を変換テーブルを利用して変換することにより、Ｓサイズのドット形成用のサブ閾値マトリクス、Ｍサイズのドット形成用のサブ閾値マトリクス、および、Ｌサイズのドット形成用のサブ閾値マトリクスにそれぞれ含まれる複数のサブ閾値が決定される。

ここで、図２９の変換テーブルにおいて２つの直線Ｌａ１，Ｌａ２および横軸により囲まれる領域（最も間隔の狭い平行斜線を付す領域）α１の各階調レベルの位置における縦軸方向の幅は、当該階調レベルにて均一な仮元画像データをハーフトーン化した場合に記録されるハーフトーン画像におけるＳサイズのドットの吐出率を示している。また、２つの直線Ｌａ２，Ｌａ３および横軸により囲まれる領域（２番目に間隔の狭い平行斜線を付す領域）α２の各階調レベルの位置における縦軸方向の幅は、当該階調レベルの仮元画像データをハーフトーン化した場合に記録されるハーフトーン画像におけるＭサイズのドットの吐出率を示している。さらに、直線Ｌａ３、最もシャドウ側の階調レベルＰ４を示す直線、および、横軸により囲まれる領域（最も間隔の広い平行斜線を付す領域）α３の各階調レベルの位置における縦軸方向の幅は、当該階調レベルの仮元画像データをハーフトーン化した場合に記録されるハーフトーン画像におけるＬサイズのドットの吐出率を示している。

上記サブ閾値マトリクスの生成処理では、各階調レベルの仮元画像データに基づいて記録されるハーフトーン画像において、図２９の変換テーブルに従った吐出率にて各サイズのドットが形成されるように、閾値マトリクス７１０からサブ閾値マトリクスが生成されており、仮元画像データの階調レベルが０からＰ１の間では、Ｓサイズのドットのみによりハーフトーン画像が記録される。また、仮元画像データの階調レベルがＰ１からＰ２の間では、ＳサイズのドットおよびＭサイズのドットのみによりハーフトーン画像が記録され、仮元画像データの階調レベルがＰ２からＰ３の間では、Ｓサイズのドット、ＭサイズのドットおよびＬサイズのドットによりハーフトーン画像が記録される。さらに、仮元画像データの階調レベルがＰ３からＰ４の間では、Ｌサイズのドットのみによりハーフトーン画像が記録される。

このように、上記処理例にて生成される閾値マトリクスを用いて記録されるハーフトーン画像では、最もハイライト側の階調レベル０近傍の階調値を有する元画像データ中の領域が最小のサイズのドットのみにより表現され、最もシャドウ側の階調レベルＰ４近傍の階調値を有する元画像データ中の領域が最大のサイズのドットのみにより表現されることとなる。その結果、最もハイライト側の階調レベル近傍の階調値を有する元画像データの画素群に対応するハーフトーン画像中の領域では、小さいドット（Ｓサイズのドット）が均一に分散することにより、滑らかな画像を記録することができ、最もシャドウ側の階調レベル近傍の階調値を有する元画像データの画素群に対応するハーフトーン画像中の領域では、大きな粗密がある配置にて大きいドット（Ｌサイズのドット）が形成されることにより、筋ムラをさらに抑制することができる。

もちろん、最もハイライト側の階調レベル近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて、Ｍサイズのドットが含まれてもよく、また、最もシャドウ側の階調レベル近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて、Ｍサイズのドットが含まれてもよい。

以上のように、画像記録装置１の演算部４では、所定の画素位置（画素群）において最もハイライト側の階調値近傍に対応する元画像データの階調値が入力されたときに、ヘッド２１が最大を除くサイズのドットのみを当該画素位置に対応する基材９上の位置に形成するようなハーフトーン画像データが生成され、所定の画素位置において最もシャドウ側の階調値近傍に対応する元画像データの階調値が入力されたときに、ヘッド２１が最小を除くサイズのドットのみを当該画素位置に対応する基材９上の位置に形成するようなハーフトーン画像データが生成される。その結果、最もハイライト側の階調レベル近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて、ブルーノイズ特性を有する画像（ドットパターン）が最大を除くサイズのドットのみにより記録されることにより、滑らかな画像を記録することができ、最もシャドウ側の階調レベル近傍に対応するハーフトーン画像中の領域にて、ホワイトノイズ特性を有する画像が最小を除くサイズのドットのみにより記録されることにより、ホワイトノイズ特性を強調して筋ムラをさらに抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

画像記録装置１では、基材９がヘッド２１に対して主走査方向に移動し、ヘッド２１が基材９に対して副走査方向に間欠移動することにより、画像の記録が行われてもよい。また、図１中のＸ方向に多数の吐出口が配列され、基材９がヘッド２１の下方をＹ方向に連続的に移動することにより、高速な画像記録が行われてもよい。

画像記録装置１は、プラスチックフィルム等の基材９以外に、プリント用紙（連続紙またはカット紙）等、他の対象物上に画像を記録するものであってもよい。また、図８の処理により生成される閾値マトリクスは、電子写真方式のプリンタやＣＴＰ（Computer To Plate）用の製版装置等、元画像をハーフトーン化したハーフトーン画像を対象物に記録する他の画像記録装置にて用いられてもよい。例えば、電子写真方式のプリンタ等では、複数の光出射部から感光体上に光を照射してドットを形成する形成部が設けられ、この場合に、感光体上の複数の光照射位置の間隔がばらついている場合等でも、上記閾値マトリクスを用いることにより、記録される画像（静電潜像）にて筋ムラが発生することを抑制することができる。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。

１ 画像記録装置
３ 送り機構
４ 演算部
９ 基材
１０ 本体制御部
２１ ヘッド
２２ ヘッド移動機構
４２ マトリクス記憶部
４３ 比較器
７０ 元画像データ
７２ マトリクス領域
７９ ドット
７１０ 閾値マトリクス
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１２２〜Ｓ１２４ ステップ

Claims (14)

1. 対象物上に画像を記録する画像記録装置であって、
   対象物上にドットを形成する形成部と、
   前記形成部による前記対象物上のドットの形成位置を前記対象物に対して相対的に移動する移動機構と、
   入力された多階調の元画像の元画像データが有する複数の階調値と、閾値マトリクスが有する複数の閾値とを、互いに対応する画素位置において比較することにより、前記元画像をハーフトーン化するためのハーフトーン画像データを生成するハーフトーン画像データ生成部と、
   前記ハーフトーン画像データに従って前記形成部を制御し、前記対象物上に前記形成部により複数のドットを形成してハーフトーン画像を記録する制御部と、
   を備え、
   前記ハーフトーン画像データ生成部に、最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数、有する第１の仮元画像データが入力されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、前記制御部が前記対象物上に記録したハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、
   前記ハーフトーン画像データ生成部に、前記所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数、有する第２の仮元画像データが入力されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、前記制御部が前記対象物上に記録したハーフトーン画像が示す特性が、前記第２の階調値が前記最もシャドウ側の階調値に近づくに従って、ホワイトノイズ特性に近づくように、
   前記閾値マトリクスにおいて前記複数の閾値が配置されていることを特徴とする画像記録装置。
2. 請求項１に記載の画像記録装置であって、
   前記閾値マトリクスが、
   ａ）前記第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記閾値マトリクスが生成されるマトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する工程と、
   ｂ）前記第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、前記複数の閾値の配置を修正する工程と、
   を実行することにより生成されたものであることを特徴とする画像記録装置。
3. 請求項２に記載の画像記録装置であって、
   前記ａ）工程において、全階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域の全ての位置に閾値が配置され、
   前記ｂ）工程において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値の配置が修正されることを特徴とする画像記録装置。
4. 請求項３に記載の画像記録装置であって、
   前記ｂ）工程が、
   ｂ１）前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値が配置された前記マトリクス領域の複数の位置のうち２つの位置を選択する工程と、
   ｂ２）前記２つの位置の閾値を交換する工程と、
   ｂ３）前記ｂ１）およびｂ２）工程を所定回数だけ繰り返す工程と、
   を備え、
   前記ｂ１）工程において、閾値が大きい位置ほど前記２つの位置のいずれかとして選択される確率が高いことを特徴とする画像記録装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像記録装置であって、
   前記対象物上のドットが、前記形成部から吐出されるインクの微小液滴により形成されることを特徴とする画像記録装置。
6. 請求項５に記載の画像記録装置であって、
   前記形成部において複数サイズのドットの形成が可能とされ、
   前記閾値マトリクスの各閾値が、ドットのサイズの決定に利用される複数のサブ閾値の集合であり、
   前記ハーフトーン画像データ生成部において、前記元画像データの前記複数の階調値と前記閾値マトリクスの前記複数の閾値とを互いに対応する画素位置において比較する際に、前記元画像データの各階調値と、前記各階調値に対応する閾値である複数のサブ閾値とが比較され、
   前記ハーフトーン画像データ生成部は、所定の画素位置において最もハイライト側の階調値近傍に対応する前記元画像データの階調値が入力されたときに、前記形成部が最大を除くサイズのドットのみを前記所定の画素位置に対応する前記対象物上に形成するようなハーフトーン画像データを生成し、所定の画素位置において最もシャドウ側の階調値近傍に対応する前記元画像データの階調値が入力されたときに、前記形成部が最小を除くサイズのドットのみを前記所定の画素位置に対応する前記対象物上に形成するようなハーフトーン画像データを生成することを特徴とする画像記録装置。
7. 多階調の元画像をハーフトーン化するためのハーフトーン画像データを生成するハーフトーン画像データ生成装置であって、
   閾値マトリクスを記憶する記憶部と、
   入力された元画像の元画像データが有する複数の階調値と、前記閾値マトリクスが有する複数の閾値とを、互いに対応する画素位置において比較することにより、前記元画像をハーフトーン化するためのハーフトーン画像データを生成する比較部と、
   を備え、
   最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数、有する第１の仮元画像データが入力されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、
   前記所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数、有する第２の仮元画像データが入力されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像が示す特性が、前記第２の階調値が前記最もシャドウ側の階調値に近づくに従って、ホワイトノイズ特性に近づくように、
   前記閾値マトリクスにおいて前記複数の閾値が配置されていることを特徴とするハーフトーン画像データ生成装置。
8. 請求項７に記載のハーフトーン画像データ生成装置であって、
   前記閾値マトリクスが、
   ａ）前記第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記閾値マトリクスが生成されるマトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する工程と、
   ｂ）前記第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、前記複数の閾値の配置を修正する工程と、
   を実行することにより生成されたものであることを特徴とするハーフトーン画像データ生成装置。
9. 請求項８に記載のハーフトーン画像データ生成装置であって、
   前記ａ）工程において、全階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域の全ての位置に閾値が配置され、
   前記ｂ）工程において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値の配置が修正されることを特徴とするハーフトーン画像データ生成装置。
10. 請求項９に記載のハーフトーン画像データ生成装置であって、
    前記ｂ）工程が、
    ｂ１）前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値が配置された前記マトリクス領域の複数の位置のうち２つの位置を選択する工程と、
    ｂ２）前記２つの位置の閾値を交換する工程と、
    ｂ３）前記ｂ１）およびｂ２）工程を所定回数だけ繰り返す工程と、
    を備え、
    前記ｂ１）工程において、閾値が大きい位置ほど前記２つの位置のいずれかとして選択される確率が高いことを特徴とするハーフトーン画像データ生成装置。
11. 多階調の元画像をハーフトーン化する際に前記元画像の元画像データと比較される閾値マトリクスであって、
    最もハイライト側の階調値から所定の階調値に至る第１階調範囲内の第１の階調値のみを複数、有する第１の仮元画像データと比較されたときに生成される第１の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像がブルーノイズ特性を示し、
    前記所定の階調値から最もシャドウ側の階調値に至る第２階調範囲内の第２の階調値のみを複数、有する第２の仮元画像データと比較されたときに生成される第２の仮ハーフトーン画像データに従って、ハーフトーン画像が対象物上に記録される場合に、前記ハーフトーン画像が示す特性が、前記第２の階調値が前記最もシャドウ側の階調値に近づくに従って、ホワイトノイズ特性に近づくように、
    複数の閾値が配置されていることを特徴とする閾値マトリクス。
12. 請求項１１に記載の閾値マトリクスであって、
    ａ）前記第１階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記閾値マトリクスが生成されるマトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値以下の全ての閾値を含む閾値を配置する工程と、
    ｂ）前記第２階調範囲内における階調値の増大に従って周波数スペクトルがホワイトノイズ特性に近づくハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい複数の閾値を配置する、または、前記複数の閾値の配置を修正する工程と、
    を実行することにより生成されたものであることを特徴とする閾値マトリクス。
13. 請求項１２に記載の閾値マトリクスであって、
    前記ａ）工程において、全階調範囲内の階調値において周波数スペクトルがブルーノイズ特性を示すハーフトーン画像が生成されるように、前記マトリクス領域の全ての位置に閾値が配置され、
    前記ｂ）工程において、前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値の配置が修正されることを特徴とする閾値マトリクス。
14. 請求項１３に記載の閾値マトリクスであって、
    前記ｂ）工程が、
    ｂ１）前記所定の階調値に対応する値よりも大きい前記複数の閾値が配置された前記マトリクス領域の複数の位置のうち２つの位置を選択する工程と、
    ｂ２）前記２つの位置の閾値を交換する工程と、
    ｂ３）前記ｂ１）およびｂ２）工程を所定回数だけ繰り返す工程と、
    を備え、
    前記ｂ１）工程において、閾値が大きい位置ほど前記２つの位置のいずれかとして選択される確率が高いことを特徴とする閾値マトリクス。

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