JP4059432B2 - 階調再現方法、閾値マトリクス、画像処理方法、画像形成装置及びプリンタドライバ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は階調再現方法、閾値マトリクス、画像処理方法、画像形成装置及びプリンタドライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置（画像記録装置）において、デジタル画像出力は、「１」と「０」すなわち「ＯＮ」と「ＯＦＦ」で構成される２値画像が主であったが、作像エンジンの進歩と高画質画像のニーズの高まりにより、１画素で複数の階調を表現する多値画像が主になっている。
【０００３】
例えば、インク滴を吐出して画像を形成（記録）するインクジェット記録装置において、階調記録を行う方式としては、インクの濃淡を変化させる濃度変調方式と異なるサイズのドットを利用したドットサイズ変調方式、更にはその両方を合わせた方式の３つが主に使用されている
【０００４】
この場合、インクジェット記録装置あっては、インクジェットヘッドの圧力発生手段、例えば、サーマルインクジェット方式の場合は、気泡を発生させるための発熱抵抗体であり、ピエゾ方式の場合は、液室壁を変形させるための電気機械変換素子であるピエゾ素子であり、静電方式の場合には電極に与える駆動波形の駆動電圧の大きさ、パルス幅、パルス数など変化させることで、ドットサイズを変化させるが、インクの広がりなどがあるため、せいぜい、ドットサイズとしては「大滴、中滴、小滴、印字なし」の４値程度が限界である。
【０００５】
ここで、一般的に使用されている２値化処理および多値化処理を適用した場合のドットパターンの一例を図４３に示している。同図（ａ）は２値化処理を行ってドット再現を行う場合の例、同図（ｂ）は濃度変調を行ってドット再現を行う場合の例、同図（ｃ）はドットサイズ変調を行ってドット再現を行う場合の例である。
【０００６】
このようなドットによる階調表現では、基本的に制御可能なドットサイズで情報量が決定する。制御できる段階が多ければ多い程情報量が増え、原画像データに近い高品質な出力画像が得られるが、上述したようにインクジェット記録装置等では、１〜３段階（０を含めて４段階）程度の制御しかできないものがほとんどである。濃度変調方式との組み合わせである程度の改善は図れるが、その分、色剤や記録ユニットの占める割合が増えるため、コストや装置のサイズから来る制約により、倍程度にしか改善することができない。
【０００７】
このような１画素当たりの情報量不足を補うために、単位面積当たりのドット数を制御することで階調表現を行う手法として、一般的には中間調処理と呼ばれる擬似階調表現が用いられる。擬似階調表現は、配置されたドットの数を濃度として表現し、点の密度を変化させて多くの階調を表現する。
【０００８】
擬似階調表現には、ディザ法が広く用いられ、代表的なものとして組織的ディザ法とランダムディザ法がある。組織的ディザ法はn×n個の閾値からなるサブマトリクス（これをディザマトリクスという）を設定し、このディザマトリクスを入力画像に重ね合わせ、対応する各画素の濃淡レベルと閾値を比較し、入力画像の値の方が大きい場合は１（白）、小さい場合は０（黒）として２値表示する。ｎ×ｎ画素の処理が済んだら、順次ディザマトリクスを次のｎ×ｎ画素の位置に移動し、同じ処理を繰り返して画像を形成する。
【０００９】
例えば、図４４（ａ）に示すように入力された多値画像データに対して、同図（ｂ）に示すような所定の方法で作成されたｎ×ｎの閾値マトリクスであるディザマトリクスとの比較を行い、同図（ｃ）に示すように、その閾値以上（あるいは以下）の値を示す画素のみをドットに置き換える手法である。
【００１０】
同図ではＯＮ／ＯＦＦのみの２値について示しているが、それ以上の組み合わせを持つ多値については、図４５に示すように再現可能階調領域を例えば小ドット、中ドット、大ドットに区分し、図４６（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれのドットサイズに応じた閾値マトリクスを適用し、それぞれを入力画像データと比較することで対応したドットへの置き換えを行うことになる。
【００１１】
また、ランダムディザ法とは、入力画像の各画素に対して乱数を発生させ、その値を閾値とする方法であるが、ランダムディザ法による場合、一般に形成した画像はざらついた画像となり、組織的ディザ法に比べ画質向上には不向きである。
【００１２】
一方、擬似階調表現には誤差拡散法もあるが、誤差拡散法はディザ法と比べるとかなり複雑な処理となる。図４７は２値誤差拡散の手順について示したものであるが、画素毎に閾値処理を行い、その際の誤差を保持しつつ後の計算に所定の比率で反映させている。これにより、ディザ処理では強制的に切り捨てられてしまう分の情報をも出力画像にフィードバックさせることができ、解像力等の面でディザ画像を上回る品質を得ることができる。
【００１３】
これらのディザ法や誤差拡散法については、より高画質な出力を目指して高解像度化が進められてきている。これは、高解像度にすることで個々のドットのサイズや相互間距離が小さくなり、ディザ法もしくは誤差拡散法によって作成されるドットパターンが見分け辛くなるためである。パターンとして人間の目に認識できなくなれば、それは１画素で多値表現を行っているのと同義となり、最近のインクジェット記録装置では２８８０dpiの解像度のものもある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高解像度化によって画質面では改善されるものの、そのデメリットとして、記録ユニットにかかるコストの増加及び記録速度の低下が生じてくる。高解像度を実現するには、従来よりも小さなドットを形成する技術に加えてドット位置精度の面でもより高度な制御が必要とされ、必然的にコストが高くなり、また、１ドット当たりの被覆面積が小さくなるため、同じ構成の記録ユニットでは、より高解像の方が記録に時間がかかることになる。
【００１５】
ところが、実際には、速度やコストよりも高画質が要求されるケースの他に、あるレベル以上の画像品質が得られるならば速度やコストを優先する場合もあり、常に高画質のみが要求されるものではない。
【００１６】
しかしながら、これまでは全て高解像度化の延長で考えられており、高解像度のまま「ドット形成速度を上げる」、「記録ユニットの実装密度を上げる」というようなハードウエアによる対処法が採られている。これは、安価な装置でも画質を向上しようというアプローチではなく、あくまでも高画質記録装置における高速化を図るものである。
【００１７】
実際、このような高速化を図った装置においては、コストや実装面積の観点から制限がかかるため、記録シーケンスそのものを変更しない限り大幅な速度向上を実現することができず、また、記録シーケンスを変更した場合には、そのままでは高解像度用の画像処理が適用できなくなるため、新たな記録シーケンスに応じた画像処理が必要となるが、従来の装置では単純な画像処理が適用されるだけで、積極的に画像品質を向上させるということは行われていない。
【００１８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低解像度／高速記録においても良好な画像品質が得られる階調再現方法、閾値マトリクス、画像処理方法、画像形成装置及びプリンタドライバを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る階調再現方法は、ディザマトリクスで、全階調区間にわたって斜め万線のライン基調を形成し、階調の連続性が失われる一部の濃度においてライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持たせ、かつ、ライン基調を３ドット〜５ドット毎に形成する構成とした。
【００２０】
ここで、入力された画像データ又は指定された出力設定情報に応じて、前記ライン基調の向きを変える構成とできる。また、ディザマトリクスにより多階調画像が一部の濃度において閾値化されたときに、その２次元空間周波数による極座標上の所定方向のライン基調の角度以外のパワースペクトルの分布が一様に近似する構成とできる。また、多階調画像をディザマトリクスを用いて各ドットｎ値（ｎ＝３以上の整数）の画像データに変換するとき、ｎ値のうち少なくとも１つの階調値のドットは主走査方向に対しある一定パターンを連続して出現させない構成とでき、この場合、ｎ値のうちの少なくとも１つの階調値のドットを主走査方向に対してある一定パターンを連続して出現させるか否かを選択的に行う構成とできる。
【００２１】
本発明に係る階調マトリクスは、多階調画像を各ドット２値あるいは多値の画像データに変換するための閾値マトリクスにおいて、全階調区間にわたって斜め万線のライン基調を形成するマトリクスであり、階調の連続性が失われる一部の濃度においてライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持ち、かつ、この閾値マトリクスを構成する最小の閾値マトリクスがｍ×ｍ（ｍ＝３〜５の整数）のサイズである構成とした。
【００２２】
ここで、多階調画像が一部の濃度について閾値化されたときに、２次元空間周波数による極座標上の所定方向のライン基調の角度以外のパワースペクトルの分布が一様に近似する構成とできる。また、前記基調以外の部分は空間周波数分析による人間の視覚の空間周波数特性を適用して形成されている構成、前記基調以外の部分はＢａｙｅｒ型ディザ法で形成されている構成、前記基調以外の部分はブルーノイズ特性を有するように形成されている構成とできる。また、多階調画像を各ドットｎ値（ｎ＝３以上の整数）の画像データに変換するとき、前記ｎ値のうち少なくとも１つの階調値のドットは主走査方向に対しある一定パターンを連続して出現させない構成とできる。
【００２３】
本発明に係る画像処理方法は、多色画像を複数の色成分に分解し、少なくとも１つの色成分の原画像を入力画像として、ディザマトリクスを用いて各ドット２値あるいは多値の画像データに変換処理する画像処理方法において、本発明に係る階調再現方法を実行する構成とした。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、多階調画像をディザマトリクスを用いて各ドット２値あるいは多値の画像データに変換し、複数のドットからなる画像を形成する画像形成装置において、前記ディザマトリクスで、全階調区間にわたって斜め万線のライン基調を形成し、階調の連続性が失われる一部の濃度においてライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持ち、かつ、前記ライン基調を３ドット〜５ドット毎に形成する構成とした。
【００２５】
ここで、ディザマトリクスによる画像データへの変換は３００ｄｐｉ以下の解像度で形成する画像に適用する構成とできる。
【００２６】
本発明に係るプリンタドライバは、複数のドットからなる画像を形成する画像形成装置用の画像データを処理するプリンタドライバにおいて、本発明に係る画像処理方法を実行する手段を含む構成とした。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は画像形成装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機構部の側面説明図である。
【００５１】
このインクジェット記録装置装置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。
【００５２】
印字機構部２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側にはヘッド１４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着している。
【００５３】
インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ１５からインクをヘッド１４内に供給する。
【００５４】
ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミングベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動される。
【００５５】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１４としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板と、この振動板を圧電素子（圧電素子）で変形させるピエゾ型インクジェットヘッドを用いている。
【００５６】
ただし、これに限るものではなく、例えば、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とこれに対向する電極とを備え、静電力で振動板を変形変位させてインクを加圧する静電型ヘッド、圧電素子を用いるものであって振動板の座屈変形を用いるもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のものなどを用いることもできる。
【００５７】
一方、給紙カセット４にセットした用紙３をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００５８】
そして、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５、３６とを配設している。
【００５９】
記録時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を排紙する。
【００６０】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７を配置している。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７側に移動されてキャッピング手段でヘッド１４をキャッピングされ、吐出口部（ノズル孔）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００６１】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００６２】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃至図７を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドの分解斜視説明図、図４は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図５は図４の要部拡大説明図、図６は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図、図７は同ヘッドのノズル板の平面説明図である。
【００６３】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路形成基板（流路形成部材）４１と、この流路形成基板４１の下面に接合した振動板４２と、流路形成基板４１の上面に接合したノズル板４３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４５が連通するインク流路である加圧室４６、加圧室４６に流体抵抗部となるインク供給路４７を介してインクを供給する共通液室４８を形成し、これらの流路形成基板４１のインクに接する面となる加圧室４６、インク供給路４７、共通液室４８を各壁面には有機樹脂膜からなる耐液性薄膜５０を成膜している。
【００６４】
そして、振動板４２の外面側（液室と反対面側）に各加圧室４６に対応して積層型圧電素子５２を接合し、この積層型圧電素子４２はベース基板５３に接合して固定し、この圧電素子５２の列の周囲にはスペーサ部材５４をベース基板５３に接合している。
【００６５】
この圧電素子５２は、図５にも示すように、圧電材料５５と内部電極５６とを交互に積層したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子５２の伸縮により加圧室４６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子５２に駆動信号が印加され充電が行われると、図５の矢示Ａ方向に伸長し、また圧電素子５２に充電された電荷が放電すると矢示Ａ方向と反対方向に収縮するようになっている。ベース基板５３及びスペーサ部材５４には共通液室４８に外部からインクを供給するためのインク供給口４９を形成する貫通穴を形成している。
【００６６】
また、流路形成基板４１の外周部及び振動板４２の下面側外縁部をエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したヘッドフレーム５７に接着接合し、このヘッドフレーム５７とベース基板５３とは図示しない部分で接着剤などで相互に固定している。さらに、圧電素子５２には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル５８を接続し、このＦＰＣケーブル５８には各圧電素子５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）５９を実装している。
【００６７】
ここで、流路形成基板５１は、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、各加圧室５６となる貫通穴、インク供給路５７となる溝部、共通液室５８となる貫通穴をそれぞれ形成している。
【００６８】
振動板４２はニッケルの金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法で製造している。この振動板４２は加圧室４６に対応する部分に変形を容易にするための薄肉部６１及び圧電素子５２と接合するための厚肉部６２を形成するとともに、液室間隔壁に対応する部分にも厚肉部２３を形成し、平坦面側を流路形成基板４１に接着剤接合し、厚肉部をフレーム１７に接着剤接合している。この振動板２の液室間隔壁に対応する厚肉部６３とベース基板５３との間には支柱部６４を介設している。この支柱部６４は圧電素子５２と同じ構成である。
【００６９】
ノズル板４３は各加圧液室４６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル４５を形成し、流路形成基板４１に接着剤接合している。ここで、複数のノズル４５が複数のドット形成手段を構成しており、図７に示すように、ノズル４５の列（ノズル列）を主走査方向に対して直交させて配置し、ノズル４５、４５間のピッチは２×Ｐｎである。また、1つのヘッドにはノズル列を距離Ｌを隔てて２列、各ノズル列を副走査方向にピッチＰｎだけずらして千鳥状に配置している。したがって、ピッチＰｎの画像を1回の主走査及び副走査で形成することができる。
【００７０】
このノズル板４３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものを用いることができる。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
【００７１】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、圧電素子５２に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された圧電素子５２が積層方向に変位して振動板４２をノズル４５方向に変形させ、加圧液室４６の容積／体積変化によって加圧液室４６内のインクが加圧され、ノズル４５からインク滴が吐出（噴射）される。
【００７２】
そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室４６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性によって加圧液室４６内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電素子５２への電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板４２が元の位置に戻って加圧液室４６が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、インク供給口４９から共通液室４８、流体抵抗部であるインク供給路４７を経て加圧液室４６内にインクが充填される。そこで、ノズル４５のインクメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のために圧電素子５２にパルス電圧を印加しインク滴を吐出させる。
【００７３】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図８を参照して説明する。
この制御部は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）８０と、所要の固定情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等として使用するＲＡＭ８２と、ホスト側から転送される画像データ（ドットデータ或いはドットパターンデータと称する。）を格納する画像メモリ（ラスデータメモリ）８３と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、入力バッファ８５と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、波形生成回路８７と、ヘッド駆動回路８８及びドライバ８９等を備えている。
【００７４】
ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト１００のプリンタドライバ１０１側から転送される画像データなどの各種情報及びデータ、各種センサからの検知信号等が入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。
【００７５】
また、波形生成回路８７は、記録ヘッド１４の圧電素子５２に対して印加する駆動波形を生成出力する。この波形生成回路８７としては、後述するように、ＣＰＵ８０からの駆動波形データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を用いることで、簡単な構成で所要の駆動波形を生成出力することができる。
【００７６】
ヘッド駆動回路８８は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、記録ヘッド１４の選択されたチャンネルの圧電素子５２に対して波形生成回路８７からの駆動波形を印加する。さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１７及び副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャリッジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４を回転させて用紙３を所定量搬送させる。
【００７７】
この制御部のうちのヘッド駆動制御に係わる部分について図９ないし図１１を参照して説明する。なお、図９は同駆動制御に係わる部分のブロック説明図、図１０はヘッド駆動回路の一例を示すブロック図、図１１は同ヘッド駆動制御に係わる部分の作用説明に供する説明図である。
【００７８】
主制御部９１は、ホスト側から送られてくる印字データとしてのフォントデータ（ドットデータ）を処理して、ヘッドの並びに対応した縦横変換を行い、また、インク滴を大滴、小滴、非印字の３値を打ち分けるために必要な２ビットの駆動データＳＤを生成してヘッド駆動回路（ドライバＩＣ）８８に出力する。また、ドライバＩＣ８８に対しては、この他、クロック信号ＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴ、駆動波形として画像ドットを形成するサイズのドット（大滴）に対応した駆動波形、小滴に対応した駆動波形を選択するための駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３を出力する。さらに、この主制御部９１は内部ＲＯＭ８１に格納した駆動波形データを読み出して駆動波形生成回路８７に与える。
【００７９】
駆動波形生成回路８７は、主制御部９１から与えられる駆動波形データをＤ／Ａ変換してアナログ信号として出力するＤ／Ａコンバータ９２と、Ｄ／Ａコンバータ９２からのアナログ信号を実際の駆動電圧まで増幅する増幅器９３と、増幅出力をヘッドの駆動による電流を十分供給できるように増幅する電流増幅器９４とを含み、例えば、図１１に示すような１駆動周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形Ｐｖを生成してドライバＩＣ８８に与える。
【００８０】
このドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）８８は、図１０に示すように、主制御部９１からのクロック信号ＣＫによって駆動データＳＤを取り込むシフトレジスタ９５と、シフトレジスタ９５のレジスト値をラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路９６と、ラッチ回路９６にラッチされた２ビットの駆動データによって駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３（ロジック信号）を選択するデータセレクタ９７と、データセレクタ９７の出力（ロジック信号）を駆動電圧レベルに変換するレベルシフタ９８と、このレベルシフタ９８の出力でオン／オフが制御されるトランスミッションゲート９９とからなる。このトランスミッションゲート９９は、駆動波形生成回路８７からの駆動波形Ｐｖが与えられ、記録ヘッド（インクジェットヘッド）１４の各ノズルに対応する圧電素子５２に接続されている。
【００８１】
したがって、このヘッド駆動回路８８は、駆動データＳＤに応じてデータセレクタ９７により、駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３の１つが選択され、ロジック信号である選択した駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３をレベルシフタ９８により駆動電圧レベルに変換し、トランスミッションゲート９９のゲートに与える。
【００８２】
これにより、トランスミッションゲート９９は選択された駆動波形選択信号Ｍ１〜Ｍ３の長さに応じてスイッチングされるので、トランスミッションゲート９９が開状態になっているチャンネルに対して駆動波形Ｐｖを構成する駆動パルスが印加される。
【００８３】
例えば、図１１（ａ）に示すような複数の駆動パルスを含む駆動波形Ｐｖが与えられているとき、期間Ｔ０〜Ｔ１の間だけ開状態になるトランスミッションゲート９９からは同図（ｂ）に示すように１個の駆動パルスが出力されて圧電素子５２に印加されるので、吐出される滴の大きさは小滴となる。
【００８４】
同様に、期間Ｔ０〜Ｔ２の間だけ開状態になるトランスミッションゲート９９からは同図（ｃ）に示すように２個の駆動パルスが出力されて圧電素子５２に印加されるので、吐出される滴の大きさは中滴となる。さらに同様に、期間Ｔ０〜Ｔ３の間開状態になるトランスミッションゲート９９からは同図（ｄ）に示すように５個の駆動パルスが出力されて圧電素子５２に印加されるので、吐出される滴の大きさは大滴となる。このような構成をとることで、滴の大きさを可変することができ、印字画像の階調再現性を上げることがかのうとなる。
【００８５】
このよう複数の駆動パルスを含む駆動波形を生成して、圧電素子に印加する駆動パルス数を選択することで、１つの駆動波形から小滴用、中滴用、大滴用の各波形を生成しているので、駆動波形を供給する回路、信号線が１つでよく、コスト低減、回路基板、伝送線の小型化が図れる。
【００８６】
次に、このインクジェット記録装置に画像データ等を転送する本発明に係る閾値マトリクスを含み、本発明に係る階調再現方法を含む本発明に係る画像処理方法を実行する手段を含む本発明に係るプリンタドライバを搭載する本発明に係る画像処理装置であるホスト側について図１２を参照して説明する。
【００８７】
上述したように、上記の記録装置では、装置内に画像の描画または文字のプリント命令を受けて実際に記録するドットパターンを発生する機能を持たない構成としているので、画像処理装置としてのホスト側の本発明に係る階調再現方法を実行する本発明に係る閾値マトリクスを用いたプリンタドライバでドットパターンのデータを作成してインクジェット記録装置側に転送する。
【００８８】
すなわち、プリンタドライバ１０１は、ホストコンピュータで実行されるアプリケーションソフトなどから画像データをＣＭＭ処理部１０２、ＢＧ／ＵＣＲ，γ補正部１０３及びズーミング処理部１０４で処理した後、本発明に係る閾値マトリクス（テーブル）１０５を用いて多値画像データをドットパターンに置換して出力する。
【００８９】
そこで、まず、所定のライン基調で階調再現を行うための閾値マトリクスの作成方法について図１３以降をも参照して説明する。
画像処理において、形成される画像の解像度が人間の目の分解能を超える程の高解像度化が実現できれば、どのような処理を用いても理論上画質に影響は無いが、逆に、人間の視覚で判別できる程度の解像度では、処理そのものに起因する不具合が目に付く可能性が生じてくる。
【００９０】
図１３は３００dpi程度の低解像度記録で一般的に使用される中間調処理法について、実際に形成されるドットパターンの一例を示したものであり、同図（ａ）の入力画像データに対して、Ｂａｙｅｒ型ディザ処理を施した場合の出力画像は同図（ｂ）に示すようになり、誤差拡散処理を施した場合の出力画像は同図（ｃ）に示すようになる。
【００９１】
このように、本来１画素で多値表現すべきデータを、より表現力の少ない記録装置で再現するためには、同図のように単位面積当たりのドット個数、すなわちドット面積率にて疑似階調表現を行うことになる。
【００９２】
これらの例として挙げた２種類の中間調処理方法は、単に階調レベルと面積率の整合を取っているだけではなく、ドットの配置に偏りが生ないようにほぼ均等に配置され、配置パターンそのものも目に留まりにくい高周波特性を持つように調整されている。これらの処理を６００dpi、１２００dpiといった高解像度記録に適用すると、ドットの配置パターンが殆ど目に付かず、ドットの分布にムラも無い非常に良好な画像品質を得ることができるようになる。
【００９３】
これに対して、１５０dpi、３００dpiといった低解像度記録を行うと、高周波特性を持つように調整された処理であっても、さすがにドットの配置パターンそのものが目に付くようになってくる。本来、原画像データでは１画素で表現しているところを、複数の画素を用いて表現しているため、元々の原画像にはないテクスチャーパターンが出力画像上に形成されることになる。
【００９４】
図１３（ｂ）に示す例もそれであるが、図１４（ａ）に示すような入力画像データを実寸で７２dpiという相当に粗い画像で出力した場合により明確になるように、同図（ｂ）に示すように、Bayer型ディザ処理特有のテクスチャーが生じ変化している部分、またドットが綺麗に整列してテクスチャーの全く無い部分が入り交じり、非常に汚い画像となる。
【００９５】
これに対し、誤差拡散処理では、一見ランダムにも見える配置でドットが形成されている。全ての階調レベルにおいて、このドット配置のランダム性が維持されるため、図１３（ｃ）に示すように、階調レベルによってテクスチャーが切り替わるということもなく、定型のテクスチャーそのものが存在しない。定型のテクスチャーが存在しないことで、記録装置における機械的な変動に対する干渉が発生し難く、またドット配置にある程度の自由度が得られるため、Bayer型ディザ等に比べて高い解像特性が得られる。
【００９６】
ところが、誤差拡散処理では、図１５に示すように、Ｂayer型ディザ等と比較してみると粒状度の点では大きく差が付いてしまうことがある。なお、同図は３００dpiで記録した場合の比較である。このように、数々の利点をもたらすはずのランダム性が、低解像度では、逆に、目についた時に汚いノイズ成分として認識され易く、官能評価ではＢayer型ディザの様に整然と揃ったテクスチャーが発生する方が良好に受け取られる傾向にある。
【００９７】
これらのことから、ドットの配置によって形成されるテクスチャーパターンの善し悪しが画質に大きく作用することが分かる。例にあげた上記２種類の処理方法から、低解像度で良好な画像品質を得るには、整列性の良いドット配置パターンを形成し、それを各階調レベルに渡って変化させない（もしくは、変化を感じさせない）ことが必要である。
【００９８】
そこで、本発明に係る閾値マトリクスは、ドット配置パターンのみですべての中間調レベルにおいて常に所定のライン基調（整列性を持ったドット配置パターン）を維持したドット再現を行うマトリクス構成としている。これにより、低解像度で１〜３bit程度の少値表現を行う記録装置で記録する場合の画像品質を向上することができる。中でも、上述したドット径変調が可能なインクジェット記録装置に好適な印字データを得ることができるようになる。
【００９９】
ここで、整列性を持ったドット配置パターン（以下、「基調」という。）を考える場合、上述したように記録装置の機械的な変動との相関を常に考慮しなければならない。すなわち、上述したインクジェット記録装置でもそうであるが、図１６に示すように、用紙３の送りに合わせて小型のヘッド１４及びキャリッジ１３等を含む記録ユニットが主走査方向移動しながら記録を行っていく。このとき、副走査方向の紙送り精度や主走査方向のヘッド移動速度にムラが発生すると、ドットの基調と干渉して、縦横のスジとして認識されてしまうおそれがある。
【０１００】
例えば、図１７（ｂ）は同図（ａ）に示すＢeyer型ディザの一階調パターンを用いて出力した場合の干渉について示しているが、垂直・水平に基調が揃うと、主走査・副走査の変動Ａ、Ｂと同期しやすくなってしまうことが分かる。特に人間の目は０°や９０°（１８０°や２７０°）方向に対して感度が高いので、垂直・水平に揃いやすい基調は避ける方が良い。しかし、誤差拡散で述べたように、最も干渉を起こしにくいランダム型は、低解像度ではノイズ成分が強調して認識されてしまうために好ましくない。
【０１０１】
そこで、ここでは、図１８に示すように斜め基調のドット配置となるようにしている。特に、同図（ａ）に示す特に４５°斜め基調や１３５°斜め基調などの万線基調とすることによって、主走査方向及び副走査方向のいずれの変動に対しても等しい効果が得られる。さらに、人間の視覚は斜め方向に対してはやや感度が鈍くなるため、垂直・水平の基調よりも目立ち難いという特徴もある。ここでは、あくまでも基調を揃えることが主眼であり、本来は不具合である干渉を目立たせることが主眼ではないので、この特性は利点となる。
【０１０２】
なお、図１８の万線基調は「万線型ディザ」として電子写真記録で用いられてきている。この電子写真記録では、帯電した光半導体上にレーザーで潜像を形成し、トナーを付着・転写させることで記録を行うので、レーザーのパワー変調によりドットのサイズを何段階にも制御できる反面、トナーの付着・転写不良が発生し易いため、あまり小さいドットによる階調表現は適していないことから、できるだけドットを集中させて徐々に大きなドットを形成していく面積変調方式のディザ（ＡＭディザ）が一般的に採用されている。
【０１０３】
万線型ディザは、このＡＭディザの一種であり、指向性はあるものの、ドットを渦巻き状に成長させる「集中型ディザ」よりも記録密度（線数）を高められるという利点がある。
【０１０４】
しかしながら、この電子写真用万線ディザをそのままインクジェット記録装置やその他の記録方式に適用しても基調が揃うことにはならない。すなわち、電子写真では、図１９（ａ）に示すように、ドットサイズだけでなくドット形成位置をずらすことも可能であるため、同図（ｂ）に示すようにドットをいくら配置しても、つまり階調レベルが変化しても斜線形状を崩すことなく階調を表現することができる。
【０１０５】
これに対して、インクジェット記録装置の場合、図２０（ａ）に示すように、ドット形成位置はあくまでも記録解像度によって決まるピッチに固定されてしまう。そのため、同図（ｂ）に示すように、僅か数ドット増えただけで基調が変わってしまうことになり、目的の基調変化しない（もしくは目立たない）処理法からは外れてしまうことになる。
【０１０６】
特に、一般的なディザ処理では、処理機構の単純化（高速化と低コスト化のため）を目指して、同じマスクが正方形状にタイリングされて使用されるため、例え1ドットの増加であっても、タイリングの周期で垂直・水平に揃ったパターンとして認識されることとなる。
【０１０７】
例えば、図２１（ａ）に示すような４×４のマスクを用いて同図（ｂ）に示すようにタイリングを行った場合、全体として見ると垂直・水平にドットが揃うことになるため、同図（ｃ）に示すように、基調としては格子状の基調になってしまう。
【０１０８】
そこで、上記万線基調を維持するために、まずこのタイリングによる基調変化を回避するため、１階調レベル当たり３ドット以上を同時に発生させるようにしている。
【０１０９】
すなわち、斜め万線基調で再現を行う場合、図２２（ａ）に示すように１階調レベル当たり1ドットのマスクを同図（ｂ）に示すようにタイリングすると、同図（ｃ）に示すように垂直・水平の格子基調となる。また、図２３（ａ）に示すように１階調レベル当たり２ドットのマスク（これ自体は斜めにドットが配置されている）を同図（ｂ）に示すようにタイリングすると、同図（ｃ）に示すように斜め基調となるものの、４５°と１３５°が交わった基調となってしまう。
【０１１０】
これに対して、図２４（ａ）に示すように、１階調レベル当たりのドット数を３ドット以上とすることで、同図（ｂ）に示すようにタイリングを行っても、同図（ｃ）に示すように、一方向の斜め基調のみとなる。
【０１１１】
この場合、１階調レベル当たり３ドット以上を同時に形成するということは、同じ階調再現能力を得るために３×３＝９倍以上のサイズのマスクサイズとなる。この９倍以上という値は大きいようにも見えるが、誤差拡散処理に必要とされるバッファメモリ等と比較すると微々たるものであり、極端に大きなマスクを基準としない限り、処理速度低下やコストアップに影響することはない、ただし、高速化のためには、マスクの縦横のサイズがコンピュータの処理し易い、すなわち、メモリー上に展開した際に端数の発生しない８の倍数になるよう設定する。
【０１１２】
次に、マスクサイズの拡大について説明する。図２５（ａ）に示すような斜め万線基調となる基準マスクを基準として、同図（ｂ）に示すように４ドット同時発生時のマスクを形成し、更に同図（ｃ）に示すように基準となるマスクの1マス1マスを、必要な階調数となる様に更に細かいサブマトリクスへと分割する。この際、分割するサブマトリクスは基準となるマスクと相似形の斜め万線型とすることで、基調を崩すパターンが発生するのを防ぐことができる。
【０１１３】
例えば、同図（ｄ）はサブマトリクスを３×３としたもので３６階調を表現可能になる。また、同図（ｅ）はサブマトリクス４×４としたもので６４階調を表現可能になる。
【０１１４】
このようなサブマトリクス化によって、斜め万線基調を崩すような別の基調の発生を抑制することが可能となる。
【０１１５】
ところで、上述したような万線基調などの所定の方向のライン基調に形成される閾値マトリクス（ディザマトリクス）を使用する場合においても、一部の濃度において、低線数化、すなわち階調の連続性が途切れることによる画質低下が発生する場合がある。すなわち、所定の方向のライン基調に形成されたマトリクスパターンの一部を図２６（ａ）、（ｂ）に示しているが、このようなライン基調を維持することが困難になる濃度が存在する。
【０１１６】
例えば、図２７（ａ）に示す階調グラデーション画像のように、Ａ部の濃度において、マトリクスパターンが同図（ｂ）に示すように低線数化することで、階調の連続性が途切れて画質低下が発生する場合が生じる。
【０１１７】
そこで、本発明では、所定の方向のライン基調に形成されるような閾値マトリクス（ディザマトリクス）において、一部の濃度における低線数化による画質の低下を解決するため、低線数化した濃度範囲部を選定し、双方の濃度間のマトリクスのドット配置をハイパスフィルター特性及び所定方向のライン基調を持つように改めて配置する。
【０１１８】
ハイパスフィルター特性には、空間周波数分析による人間の視覚の空間周波数特性を適用し、空間周波数特性の低いものを抽出する。図２８は、人間の視覚特性を表したグラフを示したものである。人間の視覚の空間周波数特性は、網膜上の空間周波数fから次の（１）式で近似される。
【０１１９】
【数１】

【０１２０】
図２９（ｂ）は上述したハイパスフィルタ特性を持たせたマトリクスのライン基調以外の部分の一例を示すものであり、このライン基調以外の部分の特性は同図（ｂ）に示すようなハイパスフィルター特性となっている。
【０１２１】
また、図３０は所定の方向のライン基調に形成され、かつ基調以外の部分においてハイパスフィルター特性を持つマトリクスによる階調グラデーション画像の例を示している。
【０１２２】
すなわち、前述した図２７（ａ）のＡ部の濃度部分においては、図３０（ａ）に示すライン基調の部分と同図（ｂ）に示すハイパスフィルター特性を持つライン基調以外の部分とを組み合わせた同図（ｃ）に示すような本発明に係るディザマトリクスを用いることで、同図（ｄ）に示すように濃度が連続した階調グラデーション画像が得られる。
【０１２３】
このように、所定方向のライン基調が形成されるだけでは階調の連続性が失われる一部の濃度において、所定のライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持つマトリクスとすることによって、低線数化（階調の連続性の喪失）を抑制することができ、ライン基調の連続性を高めることができて、特に低解像度／高速記録においても再現した画像の品質が向上する。
【０１２４】
また、所定方向のライン基調が形成されるだけでは階調の連続性が失われる一部の濃度における別の補完方法として、Ｂayer法型ディザ法、ブルーノイズ法で補完し、階調グラデーション画像を作成したところ、同様に濃度が連続した階調グラデーション画像が得られ、高線数（１０６線）の基調を維持したまま補完をすることができることを確認した。
【０１２５】
そこで、本発明者らは、上述したようにハイパスフィルター特性を持たせた上に、更にサブマトリクスのサイズを変えて、すなわち、基調の線数を変えて画像を作成し、その画像品質を評価した。このとき、画像の解像度は、３００dpiで画像を形成した。その評価結果を表１に示している。
【０１２６】
【表１】

【０１２７】
なお、同表中、×＝基調が見えず、階調の連続性喪失。
○＝基調が適度に見え、階調の連続性あり。
◎＝基調が極めて良好に見え、階調の連続性あり。
△＝基調が目ざわり。階調の連続性はあり。
の意味である。
【０１２８】
ここで、サブマトリクスのサイズについて、前述した図２５（ｆ）に示すように２×２のマトリクスも可能であるが、２×２のマトリクスではチェッカーフラグ様の基調が階調表現の過程で発生してしまう。また、６×６以上のサブマトリクスも可能であるが、基調が荒くなり、基調そのものが目につきやすく、汚く見えてしまう。また、マトリクスのサイズが大きくなると、それだけ処理時間が必要になるという不具合もある。
【０１２９】
そこで、本発明では、サブマトリクスの最小単位を３×３、最大単位を５×５、最適には４×４の斜め万線マスクとしている。
【０１３０】
所定方向のライン基調が形成されるだけでは階調の連続性が失われる一部の濃度において、所定のライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持つマトリクスとすることによって、低線数化（階調の連続性の喪失）を抑制することができ、ライン基調の連続性を高めることが可能となった。さらに、前述したような最小単位を３×３、最大単位を５×５、最適には４×４の斜め万線マスクを使用することで、３ドット〜５ドット毎のライン基調（１／３、１／４基調、１／５基調と称す。線数としては、８５〜１４１線）が実現でき、それにより全ての階調で、基調が細かすぎて見えなくなったり、荒すぎて目に付いてしまうことがない最適な基調表現を実現することとを両立し、再現した画像の品質を向上することができた。
【０１３１】
このように、本発明に係る階調再現方法或いは閾値マトリクスを用いることで、ディザマトリクスにより多階調画像が一部の濃度において閾値化されたときに、所定方向のライン基調に形成され、かつ基調以外の部分においてはハイパスフィルター特性を持つ構成としたので、低線数化を抑制することができて、ライン基調の連続性が高まり、特に低解像度／高速記録においても良好な画像品質が得られるようになる。
【０１３２】
それとともに、ライン基調を３ドット〜５ドット毎に形成する、或いは、ｍ×ｍ（ｍ＝３〜５の整数）のサイズの最小の閾値マトリクスを用いることで、基調が消失してしまったり、結果的に低線数となって、逆に目につきすぎてしまうということがない、より良好な画像品質を実現できる。また、ライン基調を斜め方向に形成することにより、斜め方向のライン基調が横スジ状のノイズを低減し、より高品質な多階調画像を得ることができる。
【０１３３】
さらに、前述したように吐出される滴の大きさを可変できることから、大滴、中滴、小滴のそれぞれに本発明のディザマトリクスを用いることで、より豊かな階調表現を行うことができる。
【０１３４】
例えば、図３１に示すように、大中小のそれぞれの滴サイズに対して、同図（ａ）に示すマスク（基準マスクＡとする。）、同図（ｂ）に示すマスク（基準マスクＢとする。）、同図（ｃ）に示すマスク（基準マスクＣとする。）を設ける。
【０１３５】
そして、これらの基準マスクＡ、Ｂ、Ｃと滴サイズとを図３２に示すように組み合わせて階調表現を行うことにより、基調を保ちつつ豊かな階調表現が可能となる。なお、同図の「Ａｓ」は基準マスクＡと小滴（滴サイズｓ）とを組み合わせたもの、同様に「Ａｍ＋Ｂｓ」は基準マスクＡと中滴（滴サイズｍ）との組み合わせと基準マスクＢと小滴（滴サイズｓ）との組み合わせを組み合わせたもの、「Ａｌ＋Ｂｌ＋Ｃｍ」は基準マスクＡと大滴（滴サイズｌ）との組み合わせと基準マスクＢと大滴（滴サイズｌ）の組合せと基準マスクＣと中滴（滴サイズｍ）との組み合わせを組み合わせたものの意味であり、その他の「Ａｍ」、「Ａｍ＋Ｂｍ＋Ｃｓ」等も同様の意味を表している。
【０１３６】
また、図３３に示すように、小滴（滴サイズｓ）のドットが主走査方向に連続して出現しない条件を加えたマスクとして階調表現を表すこともできる。このように、例えば記録ヘッドのインク噴射特性のうち苦手な印字（駆動）周波数がある場合などに、特定の周波数を避けて記録を行うことができる。これにより、噴射不安定による印字不良等を未然に防ぐことができ、階調表現のみならず、安定した高品質の画像を得られることになる。
【０１３７】
この図３３の例では、小滴（滴サイズｓ）のドットを主走査方向に連続して出現させないために、図３４の例と比較して、基本マスクＢと滴サイズｓの組み合わせ、及び、基本マスクＣと滴サイズｓの組み合わせを省く形をとっているが、これでも基調を保持した豊かな階調表現が可能となっている。なお、ここでの説明は、本発明の特徴の一部を示した例であり、基調を保ちつつ階調表現を行える範囲であれば上記と同様の効果が期待できる。
【０１３８】
このように、本発明に係る階調再現方法或いは閾値マトリクスを用いることで、ディザマトリクスにより多階調画像が一部の濃度において閾値化されたときに、所定方向のライン基調に形成され、かつｎ値のうち少なくとも１つの階調値のドットは主走査方向に対しある一定パターンを連続して出現させない構成とするので、記録ヘッドの特性を最大限に活かした印字を行うことができ、不安定なドット印字をなくせるため、画像品質を向上することができる。
【０１３９】
すなわち、各階調レベルにわたって変化しないような斜め基調を形成しても、基調の作り方によっては基調が維持できない、あるいは基調が判別できない、あるいは逆に基調が目立ちすぎてしまうとことが生じることから、本発明者らは基調の作成方法を変えた画像を作成、評価した結果、この問題を解決する基調の作成条件を見出し、本発明にいたった。すなわち、本発明の目的は、コストや記録速度のために高解像度化が困難な記録装置においても、基調を形成することで良好な画像品質を得ることができる中間調処理方法を提供したうえにさらに、各階調レベルで基調が維持でき、その基調がきちんと表現でき、しかも基調が目立ちすぎて目についてしまうことなく、かつ記録ヘッドの特性を最大限活かせる中
【０１４０】
この場合も、ディザマトリクスにより多階調画像が一部の濃度において閾値化されたときに、所定方向のライン基調に形成され、かつ基調以外の部分においてはハイパスフィルター特性を持つ構成することで、低線数化を抑制することができて、ライン基調の連続性が高まり、特に低解像度／高速記録においても良好な画像品質が得られるようになる。
【０１４１】
また、ライン基調を３ドット〜５ドット毎に形成する、或いは、ｍ×ｍ（ｍ＝３〜５の整数）のサイズの最小の閾値マトリクスを用いることで、基調が消失してしまったり、結果的に低線数となって、逆に目につきすぎてしまうということがない、より良好な画像品質を実現できる。また、ライン基調を斜め方向に形成することにより、斜め方向のライン基調が横スジ状のノイズを低減し、より高品質な多階調画像を得ることができる。
【０１４２】
なお、画像解像度としては、３００dpiに限ることではではなく、６００dpi、１２００dpiの画像でも好適に用いることができるが、、高速化と高画質化を両立するうえで低解像度での画質向上という観点からみると、４００dpi以下、特に３００dpi以下の比較的低解像度で画像を形成、出力する場合に極めて好適に用いることができる。
【０１４３】
さらに、別の実施例として、基調以外を補完する方法を、ＶＴＦ法とＢayer法を階調レベルによって組み合わせて作成したディザマトリクスで作成した画像においても、基調が極めて良好で、階調の連続性が維持された階調グラデーション画像が実現できることが確認された。
【０１４４】
具体的には、例えば０〜２５５の階調レベルに対して、階調レベル５０まではＢayer、５０以上はＶＴＦ法で作成した。また、ブルーノイズ法とＢayer法、ブルーノイズ法とＶＴＦ法を組み合わせたディザマトリクスでも、同様に良好な画像が得られた。なお、適用する階調レベルも、階調レベル５０での切替に限られるものではなく、インクジェット記録装置で得られる変調ドット径のサイズ、それによって得られる階調グラデーション画像の品質に応じて決定すれば良い。
【０１４５】
このように、本発明にかかる階調再現方法によれば、ディザマトリクスにより多階調画像が一部の濃度において閾値化されたときに、所定方向のライン基調に形成され、かつ基調以外の部分においてはハイパスフィルター特性を持つ構成とするとき、そのハイパスフィルター特性は、人間の視覚の空間周波数特性を適用、あるいはBayer型ディザ法で補完、あるいはブルーノイズ特性を持たせることで容易に実現可能であり、低線数化を抑制することができて、ライン基調の連続性が高まり、特に低解像度／高速記録においても良好な画像品質が得られるようになる。また、ライン基調を斜め方向に形成することにより、斜め方向のライン基調が横スジ状のノイズを低減し、より高品質な多階調画像を得ることができる。
【０１４６】
そして、これらの補完方法としての人間の視覚の空間周波数特性の適用、あるいはBayer型ディザ法での補完、あるいはブルーノイズ特性を持たせるということを、階調レベルに応じ選択的或いは組み合わせて適用することにより、一層画像品質を向上することができる。
【０１４７】
ここで、上述したハイパスフィルター特性を持つ場合、一部の濃度間における双方のディザマトリクスを２値画像としたときに、両画像の差分画像においてハイパスフィルター特性を持つことになる。
【０１４８】
すなわち、ディザ法では、低い濃度側で設定された閾値ドットは、高い濃度側でも必ず存在する。上述のディザマトリクスの一部の濃度間における双方において、濃度が低い側をＡマスク、濃度が高い側をＢマスクとすると、ディザ法の性質上、Ａマスクに存在するライン基調は、Ｂマスクにも必ず存在する。したがって、Ｂマスクを２値化した画像から、Ａマスクを２値化した画像の差分を求めると、ライン基調が無い画像になる。
【０１４９】
つまり、図３４（ａ）に示すように、Ａマスクを用いるＡ部の濃度とＢマスクを用いるＢ部の濃度との間において、同図（ｂ）に示すＡマスクと同図（ｃ）に示すＢマスクとの差分（Ｂ−Ａ）を採ると、同図（ｄ）に示す差分画像（差分パターン）が得られ、この差分画像は同図（ｅ）に示すように前述したハイパスフィルタ特性を持つことになる。
【０１５０】
また、本発明に係るマトリクスを用いて多階調画像を一部の濃度において閾値化したときに、その２次元空間周波数による極座標上の所定方向のライン基調の角度以外のパワースペクトルの分布が一様に近似する。
【０１５１】
すなわち、画像の空間周波数のパワースペクトルは、次の（２）式で定義される。
【０１５２】
【数２】

【０１５３】
この値は空間周波数(u,v)の強さを表す。(u,v)から方向性を抽出するには、これを極座標であらわしてP(r,θ)としたのち、次の（３）式で求める。
【０１５４】
【数３】

【０１５５】
上述したように、本発明に係るマトリクスは、所定の方向のライン基調に形成され、かつ基調以外の部分においてハイパスフィルター特性を持つ。ライン基調の部分においては、所定方向のみのライン基調があることから、極座標上のパワースペクトルは所定方向の角度のみ強い値を持つ。また、基調以外の部分においては、ハイパスフィルター特性を持つことから、極座標上のパワースペクトルの値は一様に近似することになる。
【０１５６】
図３５（ａ）は本発明に係るマトリクスの極座標上のパワースペクトルを、同図（ｂ）はライン角度４５度を除いた極座標上のパワースペクトルの分布を示したものである。同図（ａ）に示すように、マトリクスの極座標上のパワースペクトルでは４５度部分のみが強い値を持ち、同図（ｂ）に示すように、極座標上の４５度を除いたパワースペクトルでは、値は一様に近似している。
【０１５７】
したがって、マトリクスは４５度のライン基調方向に形成されており、それ以外の角度のパワースペクトルは、ハイパスフィルター特性により一様に近似していることになる。
【０１５８】
これに対して、従来の組織的ディザ法の代表的なマスク手法である、ベイヤー型ディザマトリクスおよび集中型ディザマトリクスによる図３５と同じ濃度によるパワースペクトル分布は、図３６及び図３７にそれぞれ示すようになる。これらは、それぞれ複数の角度で値が高くなっており、本発明に係るマトリクスの特徴が従来のマトリクスと異なることが分かる。
【０１５９】
このように、低線数化を抑制したマトリクスにより所定の方向のライン基調の連続性が高まり、連続した階調表現による所望の品質の多階調画像を再現することができる。また、誤差拡散法に比べ、マスク手法を使用することにより処理が単純になり処理速度（印刷速度、画像処理速度、或いは画像形成速度）の高速化がはかれる。この場合、所定の方向のライン基調を斜め方向とする、万線基調とすることにより、斜め方向のライン基調が画像形成装置による横スジ状のノイズを低減し、より高品質な多階調画像の出力を得ることができるようになる。
【０１６０】
そして、このような閾値マトリクス、階調再現方法を、多色画像を複数の色成分に分解し、少なくとも１つの色成分の原画像を入力画像とした多色画像の画像処理方法に適用することで、より高画質な多色画像を出力できる。
【０１６１】
多色画像形成装置、一般にカラー印刷装置では、等和色であるシアン、マゼンタ、イエローの３つの基本色が用いられる。また、インクジェットカラー印刷装置では、明度なども加味し、所望の色彩の外観を向上させるため、これらの３色にさらにブラックを加え、４色の原色を用いて印刷を行うものが主流になっている。さらに、最近では印刷画質の向上のため、基本色を組み合わせた多次色を予め用意して、さらに多くの色を用いた印刷を行うものも多くなってきている。
【０１６２】
これらの装置のように、複数の色成分に分解し、それぞれの色成分の原画像を入力画像とする多色画像形成方法は、色成分単位で擬似階調表現処理を行う。したがって、本発明を適用することで、各色成分単位でのライン基調の連続性が高まり、結果として単色画像、多色画像において、より高画質な画像を形成することができる。
【０１６３】
特に、マトリクスを用いて各ドット２値あるいは多値の画像データに変換する画像形成装置において、特におよそ３００ｄｐｉ以下の低解像度な精細度で出力する（画像形成する）場合に適用することで、画像形成速度、印刷速度の高速化と高画質化を図ることができる。
【０１６４】
すなわち、一般に擬似階調表現処理を使用する画像形成装置は、単位あたりのドット密度すなわち解像度を上げて画質を向上させている。しかし、解像度を上げることは同時に処理する画像データ量も面積単位で大きくなるため、処理時間も多く必要とする。３００dpiの解像度の画像形成装置においての擬似階調表現処理では、一般に１インチあたり最高で約１５０本の線を表現するのが限界とされ、高画質化が困難といわれている。
【０１６５】
上述した所定方向のライン基調を持つディザマトリクスによる擬似階調表現処理においては、一部の濃度において人間の視覚上では低線数化が発生し、特に３００dpiの解像度ではさらに線数が低くなることで、階調表現の連続性が失われ、画質低下が目立つことになる。このような画像形成装置における出力形態（低解像度での出力）で画像形成する場合に本発明を適用することで、低線数化を抑制し所定方向のライン基調の連続性が高まり、連続した階調表現による所望の品質の多階調画像を形成することができる。
【０１６６】
なお、上記実施形態では、本発明に係る階調再現方法、閾値マトリクス、画像処理を、ホスト１００のプリンタドライバ１０１に閾値マトリクステーブルとして保持し、ソフトウエア処理で行っている。
【０１６７】
この場合、ホスト１００のプリンタドライバ１０１によって入力画像データに基づいて、あるいは指定された出力設定情報に基づいて、「用紙の向き」や「横書き／縦書き」を判別し、基調の向きが常に一定となるように閾値マトリクスを回転させて適用する処理を行う。すなわち、用紙の向きが縦長となるポートレイトと用紙の向きが横長となるランドスケープとで基調の向きが同じになるように閾値マトリクステーブルを回転させて適用することが好ましい。
【０１６８】
また、上記実施形態ではホスト側のプリンタドライバで閾値マトリクスをテーブルとして保持する例で説明しているが、図３８に示すように、プリンタドライバ１０１側にはホストコンピュータで実行されるアプリケーションソフトなどから画像データを処理するＣＭＭ処理部１０２及びＢＧ／ＵＣＲ，γ補正部１０３のみを有し、インクジェット記録装置２００側の制御部にズーミング処理部１０４及び本発明に係る閾値マトリクス１０５を格納したＲＯＭなどを備えて、ドット配置への変換はインクジェット記録装置側で行うようにすることもできる。何れの場合も、入力画像データに対して１対１の比較で処理を行うことができるので、高速かつ低コストで画像処理を行うことができるようになる。
【０１６９】
また、上記実施形態では主にインクジェット記録装置及びそのホストに本発明を適用する例で説明したが、ドットで画像を形成できる（ドット再現で画像を形成する）画像形成装置、例えば熱転写記録装置などにも同様に適用することができる。さらに、レーザープリンタ、ＬＥＤプリンタなどの電子写真方法を用いた画像形成装置にも適用することができる。
【０１７０】
熱転写記録装置は、図３９に示すように、発熱体３０１を有するサーマルヘッド３００と加圧ローラ３０３との間で用紙３０４とインクシート３０５とを挟んで送りながら、サーマルヘッド３００の発熱体３０１を駆動することによって、インクシート３０５のベース層３０６上の所定領域のワックス層３０７を用紙３０４に転写して画像を記録する。
【０１７１】
また、電子写真方法を用いた画像形成装置の一例について図４０及び図４１を参照して簡単に説明する。なお、図４０は画像形成装置の概略構成図、図４１は同画像形成装置を構成するプロセスカートリッジの概略構成図である。
【０１７２】
この画像形成装置４４０は、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）の４色でフルカラー画像を形成するレーザプリンタの一例であり、各色用の画像信号に応じたレーザビームを出射する４つの光書き込み装置４４２Ｍ、４４２Ｃ、４４２Ｙ、４４２Ｂｋと、作像用の４つのプロセスカートリッジ４４１Ｍ、４４１Ｃ、４４１Ｙ、４４１Ｂｋと、画像が転写される記録用紙を収納する給紙カセット４４３と、給紙カセット４４３から記録用紙を給紙する給紙ローラ４４４と、記録用紙を所定のタイミングで搬送するレジストローラ４４５と、記録用紙を各プロセスカートリッジの転写部に搬送する転写ベルト４４６と、記録用紙に転写された画像を定着する定着装置４４９と、定着後の記録用紙を排紙トレイ４５１に排紙する排紙ローラ４５０等を備えた構成となっている。
【０１７３】
４つのプロセスカートリッジ４４１Ｍ、４４１Ｃ、４４１Ｙ、４４１Ｂｋの構成は同じであり、図３７に示すように、各プロセスカートリッジ４４１は、ケース内に像担持体であるドラム状の感光体４５２と、帯電ローラ４５３と、現像器４５４と、クリーニングブレード４５９等を一体に備えている。
【０１７４】
また、現像器４５４内には、トナー供給ローラ、帯電ローラ、静電搬送基板４５７、トナー戻しローラ４５８が設けられており、各色のトナーが収納されている。また、プロセスカートリッジ４４１の背面側には、光書き込み装置からのレーザビームが入射される窓口となるスリット４６０が設けられている。
【０１７５】
各光書き込み装置４４２Ｍ、４４２Ｃ、４４２Ｙ、４４２Ｂｋは、半導体レーザ、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系等から構成され、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホスト（画像処理装置）から入力される各色用の画像データに応じて変調されたレーザビームを出射し、各プロセスカートリッジ４４１Ｍ、４４１Ｃ、４４１Ｙ、４４１Ｂｋの感光体４５２上を走査し、静電荷像（静電潜像）を書き込む。
【０１７６】
そして、画像形成が開始されると、各プロセスカートリッジ４４１Ｍ、４４１Ｃ、４４１Ｙ、４４１Ｂｋの感光体４５２が帯電ローラ４５３で均一に帯電され、各光書き込み装置４４２Ｍ、４４２Ｃ、４４２Ｙ、４４２Ｂｋから画像データに応じたレーザビームが照射されて各感光体上に各色の静電潜像が形成される。感光体４５２上に形成された静電潜像は、現像器４５４の静電搬送基板４５７で静電搬送された各色のトナーにより現像され顕像化される。感光体４５２と静電搬送基板４５７の対向部間にパスル状の現像バイアスが印加され、感光体４５２上の静電潜像が、静電搬送基板４５７で搬送されて来たトナーによりホッピング現象される。また、現像に供されなかったトナーは静電搬送基板４５７で搬送されてトナー戻しローラ４５８に戻される。
【０１７７】
各プロセスカートリッジ４４１Ｂｋ、４４１Ｙ、４４１Ｃ、４４１Ｍの各色の画像形成に同期して、供給カセット４４３内の記録用紙が供給ローラ４４４で給紙され、レジストローラ４４５により所定のタイミングで転写ベルト４４６に向けて搬送される。そして、記録用紙は転写ベルト４４６に担持されて４つのプロセスカートリッジ４４１Ｂｋ、４４１Ｙ、４４１Ｃ、４４１Ｍの感光体に向けて順次搬送され、各感光体上のＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。４色のトナー像が転写された記録用紙は、定着ベルト４４７と加圧ローラ４４８からなる定着装置４４９に搬送され、４色のトナー像からなるカラー画像が定着されて排紙トレイ４５１に排紙される。
【０１７８】
この画像形成装置においては、図４２（ａ）〜（ｃ）に示すように、各光書き込み装置４４２Ｍ、４４２Ｃ、４４２Ｙ、４４２Ｂｋから出射するレーザビームのオン時間又はオフ時間を変化させることによってドットサイズを変化させることができる。
【０１７９】
さらに、インクジェット記録装置のヘッド構成も上記実施形態のものに限らず、発熱抵抗体を用いるサーマル型インクジェットヘッドや振動板と電極を用いる静電型インクジェットヘッドを搭載する装置などでもよい。また、上記実施形態では画像形成装置について適用しているが、画像表示装置に画像データを出力する場合の画像処理、階調再現にも同様に適用することができる。
【０１８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる階調再現方法、閾値マトリクス、画像処理方法、画像形成方法、プリンタドライバによれば、ライン基調の連続性を維持し、基調消失や基調強調が抑えられて、高い画像品質での階調再現、画像処理、画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例を示す機構部の概略斜視説明図
【図２】同機構部の側面説明図
【図３】同記録装置のヘッドの一例を示す分解斜視説明図
【図４】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図
【図５】図４の要部拡大説明図
【図６】同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図
【図７】同ヘッドのノズル板の平面説明図
【図８】同記録装置の制御部の概要を説明するブロック図
【図９】同制御部のヘッド駆動制御に係わる部分のブロック説明図
【図１０】図９のヘッド駆動回路の一例を示すブロック図
【図１１】同ヘッド駆動制御に係わる部分の作用説明に供する説明図
【図１２】本発明に係る閾値マトリクスを含む本発明に係るプリンタドライバを搭載した本発明に係る画像処理装置であるホスト側の構成の一例を説明するブロック図
【図１３】入力画像に対するＢayer型ディザ処理、誤差拡散処理後のドットパターンを示す説明図
【図１４】入力画像に対するＢayer型ディザ処理後の画像データを示す説明図
【図１５】３００dpiのＢayer型ディザパターンと誤差拡散パターンの粒状度を１０％濃度おきに測定したときの説明図
【図１６】インクジェット記録装置における機械的な変動要因を説明するための説明図
【図１７】Ｂayer型ディザパターンと記録装置の機械的変動との干渉の説明に供する説明図
【図１８】本発明に係る閾値マトリクスにおける斜め基調のドット配置パターンを説明する説明図
【図１９】電子写真記録装置の万線ディザパターンのドットパターンと階調レベルの基調変化の説明に供する説明図
【図２０】同手法をインクジェット記録装置に適用した場合のドットパターンと階調レベルの基調変化の説明に供する説明図
【図２１】ディザマスクをタイリングすることで形成される基調についての説明に供する説明図
【図２２】マスクが１階調レベル当たり１ドットの場合のタイリングと基調についての説明に供する説明図
【図２３】マスクが１階調レベル当たり２ドットの場合のタイリングと基調についての説明に供する説明図
【図２４】マスクが１階調レベル当たり３ドットの場合のタイリングと基調についての説明に供する説明図
【図２５】基本マトリクスからサブマトリクスへの分割の説明に供する説明図
【図２６】所定方向のライン基調を有するマトリクスパターンの異なる例を説明する説明図
【図２７】階調グラデーション画像と一部の濃度において低線数化したマトリクスパターンの例を説明する説明図
【図２８】人間の視覚特性を説明する説明図
【図２９】マトリクスパターンのハイパスフィルタ特性を有する基調以外の部分の説明図
【図３０】所定のライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルタ特性を有するマトリクスによる階調グラデーション画像の説明に供する説明図
【図３１】基本マスクの例を説明する説明図
【図３２】基本マスクと滴サイズの組合せの説明に供する説明図
【図３３】本発明に係る主走査方向に対しある一定のパターンが連続して出現しない基本マスクと滴サイズの組合せの例の説明に供する説明図
【図３４】一部濃度間のマトリクスの差分画像について説明する説明図
【図３５】本発明に係るマトリクスの極座標上のパワースペクトル分布の説明に供する説明図
【図３６】従来のベイヤー型ディザマトリクスの極座標上のパワースペクトル分布の説明に供する説明図
【図３７】従来の集中型ディザマトリクスの極座標上のパワースペクトル分布の説明に供する説明図
【図３８】本発明に係る画像形成装置の説明に供するブロック図
【図３９】熱転写記録装置の概略説明図
【図４０】電子写真方法を用いる画像形成装置の概略構成図
【図４１】同画像形成装置のプロセスカートリッジの概略構成図
【図４２】ドットサイズの変更の説明に供する説明図
【図４３】２値化および少値化により階調表現を行ったときに実際に配置されるドットの説明に供する説明図
【図４４】ディザ法による2値化処理の説明に供する説明図
【図４５】少値化処理におけるサイズ変調ドットとディザマスクの対応の説明に供する説明図
【図４６】各ドットサイズのディザマスクの一例を説明する説明図
【図４７】２値誤差拡散処理の手順について説明する説明図
【符号の説明】
１３…キャリッジ、１４…記録ヘッド、８７…駆動波形生成回路、８８…ヘッド駆動回路、９１…主制御部、１０１…プリンタドライバ、１０５…閾値マトリクス。

Claims (15)

1. 多階調画像をディザマトリクスを用いて各ドット２値あるいは多値の画像データに変換する階調再現方法において、
   前記ディザマトリクスで、全階調区間にわたって斜め万線のライン基調を形成し、階調の連続性が失われる一部の濃度において前記ライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持たせ、かつ、前記ライン基調を３ドット〜５ドット毎に形成する
   ことを特徴とする階調再現方法。
2. 請求項１に記載の階調再現方法において、入力された画像データ又は指定された出力設定情報に応じて、前記ライン基調の向きを変えることを特徴とする階調再現方法。
3. 請求項１又は２に記載の階調再現方法において、前記ディザマトリクスにより多階調画像が一部の濃度において閾値化されたときに、その２次元空間周波数による極座標上の所定方向のライン基調の角度以外のパワースペクトルの分布が一様に近似することを特徴とする階調再現方法。
4. 請求項１又は２に記載の階調再現方法において、多階調画像をディザマトリクスを用いて各ドットｎ値（ｎ＝３以上の整数）の画像データに変換するとき、前記ｎ値のうち少なくとも１つの階調値のドットは主走査方向に対しある一定パターンを連続して出現させないことを特徴とする階調再現方法。
5. 請求項４に記載の階調再現方法において、前記ｎ値のうちの少なくとも１つの階調値のドットを主走査方向に対してある一定パターンを連続して出現させるか否かを選択的に行うことを特徴とする階調再現方法。
6. 多階調画像を各ドット２値あるいは多値の画像データに変換するための閾値マトリクスにおいて、
   この閾値マトリクスは、全階調区間にわたって斜め万線のライン基調を形成するマトリクスであり、階調の連続性が失われる一部の濃度においてライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持ち、かつ、この閾値マトリクスを構成する最小の閾値マトリクスがｍ×ｍ（ｍ＝３〜５の整数）のサイズであることを特徴とする閾値マトリクス。
7. 請求項６に記載の閾値マトリクスにおいて、前記多階調画像が一部の濃度について閾値化されたときに、２次元空間周波数による極座標上の所定方向のライン基調の角度以外のパワースペクトルの分布が一様に近似することを特徴とする閾値マトリクス。
8. 請求項６に記載の閾値マトリクスにおいて、前記基調以外の部分は空間周波数分析による人間の視覚の空間周波数特性を適用して形成されていることを特徴とする閾値マトリクス。
9. 請求項６に記載の閾値マトリクスにおいて、前記基調以外の部分はＢａｙｅｒ型ディザ法で形成されていることを特徴とする閾値マトリクス。
10. 請求項６に記載の閾値マトリクスにおいて、前記基調以外の部分はブルーノイズ特性を有するように形成されていることを特徴とする閾値マトリクス。
11. 請求項６に記載の閾値マトリクスにおいて、多階調画像を各ドットｎ値（ｎ＝３以上の整数）の画像データに変換するとき、前記ｎ値のうち少なくとも１つの階調値のドットは主走査方向に対しある一定パターンを連続して出現させないことを特徴とする閾値マトリクス。
12. 多色画像を複数の色成分に分解し、少なくとも１つの色成分の原画像を入力画像として、ディザマトリクスを用いて各ドット２値あるいは多値の画像データに変換処理する画像処理方法において、前記請求項１ないし５のいずれかに記載の階調再現方法を実行することを特徴とする画像処理方法。
13. 多階調画像をディザマトリクスを用いて各ドット２値あるいは多値の画像データに変換し、複数のドットからなる画像を形成する画像形成装置において、
    前記ディザマトリクスで、全階調区間にわたって斜め万線のライン基調を形成し、階調の連続性が失われる一部の濃度においてライン基調と基調以外の部分でハイパスフィルター特性を持ち、かつ、前記ライン基調を３ドット〜５ドット毎に形成する
    ことを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３に記載の画像形成装置において、前記ディザマトリクスによる画像データへの変換は３００ｄｐｉ以下の解像度で形成する画像に適用することを特徴とする画像形成装置。
15. 複数のドットからなる画像を形成する画像形成装置用の画像データを処理するプリンタドライバにおいて、前記請求項１２に記載の画像処理方法を実行する手段を含むことを特徴とするプリンタドライバ。

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