JP4572867B2 - 画像処理装置、画像処理方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を形成するに際して多値の画像情報を２値の画像情報に変換処理する画像処理装置等に関する。

従来より、電子写真方式やインクジェット方式等を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、入力された多値の画像データを２値の画像データに変換して中間調を表現する画像処理が一般的に行なわれている。多値の画像データを２値の画像データに変換する画像処理方法としては、入力された多値の画像データに対応した大きさの網点（着色ドット）を形成し、その着色ドットの大きさによって擬似的に中間調画像の濃度を再現する２値化処理（網点処理）が知られている。
例えば、電子写真方式によりカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナー像を、記録媒体である用紙の上に順次重ね刷りすることによってカラー画像を作成している。その際に、各色トナー像の濃淡は、上記した２値化処理を用いて、多数の微小な網点の集合として再現される。

ここで、電子写真方式を用いたカラー複写機を例として、従来の２値化処理を具体的に説明する。図１５は、（Ａ）が従来の２値化処理の一例を概略的に示した図であり、（Ｂ）がこの２値化処理で生成される網点ドット（網点画像）の一例を示した図である。図１５（Ａ）に示したように、画像形成に際して、まず、カラー原稿における画像濃度が所定サイズの画素単位毎に検出され、画像濃度を表す所定ビットの多値データ（図１５では、一例として４ビット１６階調での濃度レベル“８”とした）が入力画像信号として生成される。続いて、この入力画像信号（多値データ）は、比較器において所定のスクリーンパターンデータ（閾値マトリクスの各閾値データ）と比較される。それにより、カラー原稿における画素毎の多値データは、２値化されて２値化記録信号が生成される。

生成された２値化記録信号は、露光装置に出力される。そして、露光装置では、２値化記録信号に基づいて露光ビーム（例えば、レーザビーム）がＯＮ／ＯＦＦ制御されて、像担持体（例えば、感光体ドラム）上を走査露光する。それにより、像担持体上には露光ビームのＯＮ／ＯＦＦに応じた静電潜像が形成され、これが各色トナーにより現像されて、各色トナー像が形成される。この各色トナー像は、用紙上に転写・定着され、カラー画像が形成される。その際に、用紙上のカラー画像は、図１５（Ｂ）に示したように、それぞれの画像濃度に対応したサイズを持った網点ドットにより画像濃度が表現される。

ところで、電子写真方式の画像形成装置において網点ドットを用いた場合には、用紙上に各色トナー像が転写された際に、通常１〜２個、平均１．５個程度のトナーが積層される。そのため、定着が行なわれる時点においては、トナー像の層厚は１０数μｍ程度で形成されている。このようなトナー量は、充分な最大濃度を得る必要から定められるものである。ところが、このように設定されたトナー量は、中間調を再現する網点ドットとしては、トナー過多となる傾向が強い。

そのため、転写時に、中間調の画像濃度領域において像乱れ等の画質劣化が生じ易くなるという問題がある。すなわち、転写に際しては、トナー層が厚くなるほどトナーが飛び散り易くなるため、像乱れ等の画質劣化が生じ易い。特に、カラー画像を再現する場合には、各色トナー像の多重転写が行なわれるため、転写での画像劣化が生じ易くなる。したがって、かかる観点からは、トナー像は、薄層に形成することが好ましい。

また、中間調の画像濃度領域において色再現が不充分となるという問題もある。すなわち、各色トナー像が転写された際の層厚１０数μｍのトナー像は、定着により数μｍ程度の層厚に圧縮されることとなる。ところが、トナーによる色再現は、用紙上に定着されたトナーが所定波長の光を吸収することによって生じる。そのため、この光吸収効率を高めるには、トナー層を薄層に形成することが必要であるが、上述のように、中間調再現のための網点ドットにおいて、トナー層は過剰に厚くなることから、色再現性が不充分となり易い。
さらには、中間調の画像濃度領域でのトナー過多は、現像工程においてトナーを不要に消費してしまうという問題も引き起こす。
そこで、２値化処理を行なうに際しては、充分な最大濃度を確保しつつ、中間調の画像濃度領域でのトナー過多を抑制することが必要となる。

ここで、中間調の画像濃度領域でのトナー過多を抑制する従来技術としては、網点を構成する基本単位または最小単位を中空構造に形成して印刷を行なう技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２６９８７号公報(第４−５頁)

上記した特許文献１に記載された技術のように、網点を中空構造とすることにより、充分な最大濃度を確保しつつ、中間調の画像濃度領域でのトナー過多を抑制することが可能となる。
しかしながら、網点を中空構造とすると、ハイライト部分（低濃度域）において画像の途切れが生じ易い。そのために、中空構造の網点は、低濃度域において出力画像濃度の立ち上がりが小さいという特性を有している。また、中空構造の網点は高い光吸収効率を有するので、中間濃度域においては、網点ドットの大きさの変化に対して、出力画像濃度の変化率が高くなる。すなわち、僅かな網点ドットの大きさの変化でも、画像濃度が敏感に変動する。そのため、入力画像信号に対する出力画像濃度の変化率が高い、所謂ガンマ（γ）の立った画像が形成され易い。そのような点が要因となって、網点を中空構造とした場合には、入力画像信号に応じて出力画像濃度が単調増加する領域が狭くなり、実効的な階調数が減少するといった問題があった。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、最大濃度を高いレベルに維持しつつ、中間調の画像濃度領域でのトナー過多の発生を抑制可能な２値化処理を実現することにある。
また、他の目的は、中間調を再現する実効的な階調数を大きく設定できる２値化処理を実現することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像処理装置は、所定の濃度階調数からなる多値画像データを２値化して擬似的に中間調を再現するための出力画像データを生成する画像処理装置であって、多値画像データを入力する入力部と、入力部から入力された多値画像データに基づいて、基本単位または最小単位が画素ドットと空隙ドットとから構成される中空構造の網点を形成する出力画像データを生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、画素ドットの数が目標とする濃度階調性を再現可能なドット数に設定され、空隙ドットの数が多値画像データに応じて設定された網点を形成する出力画像データを生成することを特徴としている。
ここでの「中空構造」とは、網点内部に無出力の空隙ドットが形成される場合に加えて、網点内部に外郭部よりも低濃度の空隙ドットが形成される場合をも含む。以下、同様である。

ここで、画像処理部は、目標とする濃度階調性を再現するドット数の画素ドットを形成するように、入力部から入力された多値画像データを補正し、補正された多値画像データに応じて画素ドットの数を設定することを特徴とすることができる。また、画像処理部は、入力部から入力された多値画像データに対応した空隙ドット数を設定する空隙プロファイルを保持し、空隙プロファイルの特性を変更することにより空隙ドットの数を調整することを特徴とすることもできる。さらに、画像処理部は、入力部から入力された多値画像データのデータ値が所定値以上の範囲にて、空隙ドットを形成することを特徴とすることができる。また、画像処理部は、画素ドットの数を目標とする濃度階調性を再現可能なドット数に設定し、空隙ドットの数を多値画像データに応じて設定する閾値マトリクスを保持し、閾値マトリクスを用いて多値画像データから出力画像データを生成することを特徴とすることもできる。

また、本発明の画像処理装置は、所定の濃度階調数からなる多値画像データを２値化して擬似的に中間調を再現するための出力画像データを生成する画像処理装置であって、多値画像データを入力する入力部と、入力部から入力された多値画像データに基づいて、基本単位または最小単位が画素ドットと空隙ドットとから構成される中空構造の網点を形成する出力画像データを生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、入力された多値画像データに対して濃度補正を施す補正手段を有し、入力された多値画像データに応じて空隙ドットの大きさを設定するとともに、補正手段によって濃度補正が施された多値画像データに応じて画素ドットの数を設定することを特徴としている。

また、本発明を画像処理方法として捉え、本発明の画像処理方法は、所定の濃度階調数からなる多値画像データから、基本単位または最小単位が画素ドットと空隙ドットとから構成される中空構造の網点を形成する出力画像データを生成する画像処理方法であって、多値画像データを入力する入力ステップと、入力された多値画像データから、画素ドットの数が目標とする濃度階調性を再現可能なドット数に設定され、空隙ドットの数が多値画像データに応じて設定された網点を形成する出力画像データを生成する処理ステップと、出力画像データを出力する出力ステップとを含むことを特徴としている。
ここで、処理ステップは、目標とする濃度階調性を再現するドット数の画素ドットを形成するように、入力部から入力された多値画像データを補正し、補正された多値画像データに応じて画素ドットの数を設定することを特徴とすることができる。また、処理ステップは、画素ドットの数を目標とする濃度階調性を再現可能なドット数に設定し、空隙ドットの数を多値画像データに応じて設定する閾値マトリクスを用いて多値画像データから出力画像データを生成することを特徴とすることができる。

また、本発明を画像形成装置として捉え、本発明の画像形成装置は、所定の濃度階調数からなる多値画像データを２値化して擬似的に中間調を再現する画像形成装置であって、多値画像データを入力する入力部と、入力部から入力された多値画像データに基づいて、基本単位または最小単位が画素ドットと空隙ドットとから構成される中空構造の網点を形成する出力画像データを生成する画像処理部と、画像処理部により生成された出力画像データに基づいて中間調画像を形成する画像形成部とを備え、画像処理部は、画素ドットの数と空隙ドットの数とが、濃度階調数を維持しつつ目標とする濃度階調性を再現するドット数にそれぞれ設定された網点を形成する出力画像データを生成することを特徴としている。

ここで、画像処理部は、目標とする濃度階調性を再現するドット数の画素ドットを形成するように、入力部から入力された多値画像データを補正し、補正された多値画像データに応じて画素ドットの数を設定し、入力された多値画像データに応じて空隙ドットの数を設定することを特徴とすることができる。また、画像処理部は、画素ドットの数を目標とする濃度階調性を再現可能なドット数に設定し、空隙ドットの数を多値画像データに応じて設定する閾値マトリクスを用いて、入力された多値画像データから出力画像データを生成することを特徴とすることができる。さらに、画像形成部は、着色剤を記録媒体上に塗付することで中間調画像を形成するとともに、画像処理部により生成された出力画像データに基づいて、空隙ドットでの着色剤の塗付量を制御するか、または着色剤の塗付を禁止することを特徴とすることができる。

本発明によれば、画像濃度再現性および色再現性に優れた画像を形成することができる。また、トナーの消費を抑制することも可能となる。さらには、階調再現性に富んだ画像を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成を示す図である。図１に示す画像形成装置１は、画像データが入力される入力部の一例であって、入力された画像データに対してマッピング処理等の画像処理を行なう色分解信号生成部１０、色分解信号生成部１０により画像処理された画像データに対して階調補正処理を行なう補正手段の一例としての階調変換部２０、色分解信号生成部１０により画像処理された画像データに基づいて、スクリーン処理に際して使用する閾値マトリクスを生成する閾値出力部３０、スクリーン処理により多値の画像データを２値の画像データに変換する２値化処理部６０、２値化処理部６０で生成された２値の画像データを記憶する２値データ記憶部７０、記録材である用紙上に画像を印刷する画像印刷部（画像形成部）としてのマーキングエンジン部４０、装置全体の動作を制御する制御部８０、マーキングエンジン部４０に対して中間転写ベルト５０上に基準パッチを形成するための信号を出力するパッチ信号発生部９０を含んで構成されている。ここで、色分解信号生成部１０、階調変換部２０、閾値出力部３０、２値化処理部６０、２値データ記憶部７０は、多値の画像データを２値の画像データに変換する２値化処理を実行する画像処理部（画像処理装置）１００を構成する。

色分解信号生成部１０は、ネットワーク等を介して接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３やスキャナ等の画像読取装置４等から、所定ビット（例えば、８〜１０ビット）からなる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等の色成分毎の画像データＤｉｎ_Ｒ，Ｄｉｎ_Ｇ，Ｄｉｎ_Ｂ（単に、「Ｄｉｎ」とも記す）が入力される。そして、色分解信号生成部１０は、取得した色成分毎の画像データＤｉｎ_Ｒ，Ｄｉｎ_Ｇ，Ｄｉｎ_Ｂから、マーキングエンジン部４０での処理に用いられる、例えばトナー色に対応したＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）等の各色成分毎の画像データＤＭＶ_Ｃ，ＤＭＶ_Ｍ，ＤＭＶ_Ｙ，ＤＭＶ_Ｋ（単に、「ＤＭＶ」とも記す）を生成する。すなわち、所定ビットの多値のＲＧＢ表色系の画像データＤｉｎ_Ｒ，Ｄｉｎ_Ｇ，Ｄｉｎ_Ｂを、同じく所定ビットの多値のＣＭＹＫ表色系の画像データＤＭＶ_Ｃ，ＤＭＶ_Ｍ，ＤＭＶ_Ｙ，ＤＭＶ_Ｋに変換するマッピング処理を行なう。
なお、色分解信号生成部１０においては、上記したマッピング処理に加えて、下地除去処理、変倍処理、コントラスト調整（濃度調整）処理、色補正処理、フィルタ処理等の所定の画像処理（前処理）が同時に施される。

階調変換部２０は、マーキングエンジン部４０において画像の階調性が忠実に再現されるように、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに対して階調補正処理（ＴＲＣ：Tone Reproduction Curve）を行なう。
ここで、階調変換部２０が実行する階調補正処理の手順について説明する。図２は、階調変換部２０が実行する階調補正処理の手順の一例を示したフローチャートである。図２に示したように、まず、階調変換部２０は、パッチ信号発生部９０に対して基準パッチデータの発生を要求する。これにより、パッチ信号発生部９０はマーキングエンジン部４０に基準パッチデータを出力し、マーキングエンジン部４０での画像形成プロセスにより、中間転写ベルト５０上に各色（Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ）毎の基準パッチが形成される（Ｓ１０１）。具体的には、階調変換部２０は、マーキングエンジン部４０内の各画像形成ユニット４６および各レーザ露光装置４５に対して、例えば画像面積率（Ｃ_ｉｎ：Input Coverage）０％,１０％,２０％,３０％,４０％,５４％,６０％,６６％,８０％および１００％の１０個の各色基準パッチデータの発生を順次要求し、これらの基準パッチを中間転写ベルト５０上に形成する。
そして、中間転写ベルト５０上に形成されたこれら各色（Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ）毎の基準パッチの出力画像濃度Ｄが濃度検出センサ４９により測定される（Ｓ１０２）。なお、本実施の形態において画像データＤＭＶは８ｂｉｔのデジタル信号として処理しているので、入力画像信号（画像データＤＭＶ）の階調数は０〜２５５の２５６階調に設定されている。すなわち、例えば、Ｃ_ｉｎ＝２０％に対応した階調数は５１、Ｃ_ｉｎ＝６０％に対応した階調数は１５４である。

次に、階調変換部２０は、濃度検出センサ４９で測定した１０個の基準パッチの出力画像濃度Ｄを予め定めておいた目標とする各画像面積率Ｃ_ｉｎにおける基準濃度Ｄ_０と比較し、これらの濃度差△ＲＡＤＣ（＝Ｄ_０−Ｄ）に基づいて入力画像信号の補正階調数△ＬＵＴを演算する（Ｓ１０３）。
具体的には、各色毎に、上記した濃度差△ＲＡＤＣと、入力画像信号の補正階調数△ＬＵＴとの間の関係を予め求めておく。ここでは、濃度差△ＲＡＤＣと入力画像信号の補正階調数△ＬＵＴとの間には、例えばブラック（Ｋ）に関して、図３に示したような関係があるとする。そして、階調変換部２０は、各色毎にこの図３で示されるような関係を数式化して保持している。したがって、階調変換部２０は、この数式に上記した濃度差△ＲＡＤＣを当てはめることにより、各色基準パッチを形成した各画像面積率に関する補正階調数△ＬＵＴを演算することができる。例えばブラック（Ｋ）に関して、Ｃ_ｉｎ＝６０％（階調数１５４）の基準パッチを像担持体上に形成した場合に、ΔＲＡＤＣ＝−１０であったとすると、図３から△ＬＵＴ＝−５と演算することができる。そして、入力画像信号の階調数を１５４−５＝１４９に補正すれば、Ｃ_ｉｎ＝６０％における階調補正された画像データＤＭＶ（画像データＤＭＶ−ＴＲＣ）が得られる。

図４は、補正階調数△ＬＵＴの果たす効果を説明する図である。図４は、一例としてブラック（Ｋ）に関しての濃度特性を示しており、図４中の実線は濃度検出センサ４９で測定した基準パッチの出力画像濃度Ｄに基づく出力画像濃度（Ｄ）曲線（ガンマ特性ともいう）を示し、破線は予め定められた目標とする基準濃度（Ｄ_０）曲線を示している。図４に示したように、例えば、入力画像信号Ｃ_ｉｎ＝６０％（階調数１５４）において、補正階調数△ＬＵＴ＝−５だけ補正して階調数１４９とする階調補正処理を行なうことにより、Ｃ_ｉｎ＝６０％（階調数１５４）が入力された際の画像濃度を基準濃度Ｄ_０に一致させることができる。一般に、Ｃ_ｉｎ＝Ｘ％（階調数Ｚ）において、Ｚ＋△ＬＵＴをＣ_ｉｎ＝Ｘ％における階調数に補正する階調補正処理を行なうことで、Ｃ_ｉｎ＝Ｘ％が入力された際の画像濃度を基準濃度Ｄ_０に一致させることができる。

引き続いて、ステップ１０３にて演算された補正階調数△ＬＵＴを補正前の入力画像信号（階調数）に対応付けるとともに、基準パッチを形成していない階調数（画像面積率Ｃ_ｉｎ）ついては補間値を演算して、入力画像信号（階調数）の全域に亘る補正階調数△ＬＵＴデータを生成する。そして、階調変換部２０は、すべての色成分（Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ）に関するこの補正階調数△ＬＵＴデータを階調補正用ＬＵＴ（Look Up Table）に保持する（Ｓ１０４）。
そして、階調変換部２０は、かかる階調補正用ＬＵＴを用いて、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに対する階調補正処理を実行する（Ｓ１０５）。

このようにして、階調変換部２０は、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに対して階調補正処理を行ない、階調補正処理された画像データＤＭＶ−ＴＲＣを生成する。生成された画像データＤＭＶ−ＴＲＣは、２値化処理部６０に出力される。
なお、階調変換部２０における階調補正処理は、上記した方法に限らず、ガンマ特性を目標とする特性に近づける様々な方法を用いることができる。

次に、閾値出力部３０は、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶから、中間濃度域（中間調域）において内部に空隙を持った中空構造（リング状）の網点を形成するための閾値マトリクスを生成する。
ここで、本実施の形態の画像処理部１００にて形成される中空構造（リング状）の網点について説明しておく。図５は、（Ａ）に中間濃度域で形成される網点の一例を示し、（Ｂ）に本実施の形態の画像処理部１００により生成される網点画像の一例を画像面積率Ｃ_ｉｎ（１２．５％,２５％, ５０％, ７５％,１００％）毎に示した。また、比較のために、（Ｃ）に従来の２値化処理により生成される網点画像の一例を同様に示した。図５に示したように、本実施の形態の画像処理部１００が中間濃度域において形成する網点は、網点の外郭を構成する外郭ドット（画素ドット）の中に、空隙を形成する白ドット（空隙ドット）が配置された構成を有している。図５（Ａ）では、一例として６ビット６４階調を表現する網点を示した。
なお、「中空構造」とは、網点内部に無出力の空隙ドットが形成される場合に加えて、網点内部に外郭部よりも低濃度の空隙ドットが形成される場合をも含む。以下、同様である。

本実施の形態の閾値出力部３０の構成を説明する。図６は、閾値出力部３０の構成を示したブロック図である。図６に示したように、本実施の形態の閾値出力部３０は、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに基づいて、網点内部に形成する空隙サイズを設定するための空隙サイズ対応閾値ｂ（空隙の大小に対応する値）を生成する空隙サイズ対応閾値生成部３０１、所定の閾値マトリクスＭＴＸを保持し、かかる閾値マトリクスＭＴＸを参照して座標値に対応した閾値ｔｈを出力する閾値保持部３０２、空隙サイズ対応閾値生成部３０１にて出力された空隙サイズ対応閾値ｂと、閾値保持部３０２から出力された閾値ｔｈとを比較して、２値化処理部６０にてスクリーン処理を行なう際に用いる閾値ｔｈ_ｏｕｔを生成する閾値変換部３０３を含んで構成されている。

空隙サイズ対応閾値生成部３０１は、所定の濃度領域（中間調域）における網点内に、濃度に応じて可変する面積の空隙を形成するための空隙サイズ対応閾値ｂを生成する。
ここで、図７は、空隙サイズ対応閾値生成部３０１にて生成される、濃度に応じて可変する空隙サイズ対応閾値ｂを設定する空隙プロファイルの一例を示した図である。図７に示したように、空隙サイズ対応閾値生成部３０１では、低濃度側の第１濃度Ｃ１から空隙の形成を開始し、高濃度側の第２濃度Ｃ２において空隙の形成を終了する。したがって、空隙サイズ対応閾値生成部３０１は、第１濃度（空隙形成開始濃度）Ｃ１と第２濃度（空隙形成終了濃度）Ｃ２との間の濃度域において、可変する空隙サイズ対応閾値ｂを生成する。
また、濃度Ｃｃｎｔは、空隙を形成するドット数（空隙ドット数）の最大値を与える濃度（遷移点濃度）である。すなわち、空隙サイズ対応閾値生成部３０１では、第１濃度Ｃ１から遷移点濃度Ｃｃｎｔまでの濃度域では、空隙サイズ対応閾値ｂは濃度に応じて増加し、遷移点濃度Ｃｃｎｔから第２濃度Ｃ２までの濃度域では、空隙サイズ対応閾値ｂは濃度に応じて減少するように、空隙プロファイルが設定されている。

なお、空隙形成開始濃度を与える第１濃度Ｃ１を設定するのは、着色ドット（画素ドット）の集合で形成される網点の外郭をすべて黒ドットに維持しながら、その内部に空隙（空隙ドット）を配置するためである。一方、空隙形成終了濃度を与える第２濃度Ｃ２に関しては、中間濃度域(中間調域)でのみ網点内に白ドットを配置するためのものであり、必須のものではない。すなわち、画像濃度が空隙形成開始濃度を与える第１濃度Ｃ１を超えて、最大濃度Ｃｍａｘまでの範囲を着色ドット内部に空隙（空隙ドット）を配置する処理対象の濃度範囲としてもよい。
また、図７の空隙プロファイルは一例であって、この空隙プロファイルの変化特性（最大値を含む）を種々変えた複数のプロファイルを用いてもよい。すなわち、入力画像濃度と空隙サイズとの間に一定の対応関係が設定されていれば、如何なる空隙プロファイルも用いることが可能である。例えば、図７にて破線で示したように、中間濃度域の一定範囲で、空隙サイズが漸次大きくなり最大値に達した後には漸次小さくなるように、空隙サイズを濃度に応じて数段階に変化させる空隙プロファイルを用いることもできる。

閾値保持部３０２は、入力画像の濃度に対応する網点サイズ、すなわち、網点を発生させる入力画像の濃度を規定するプロファイルデータであって、網点形成処理において使用する網点形成用の閾値データの集合からなる網点サイズプロファイルを与える閾値マトリクスＭＴＸを保持している。基本的には、従来の網点成長に類似したドットパターンを出力することができるように設定される。そして、各座標に対応した閾値ｔｈを出力する。
図８は、閾値保持部３０２に保持される閾値マトリクスＭＴＸの一例を示した図である。閾値保持部３０２は、図８に示した閾値マトリクスＭＴＸに基づいて各座標に対応した閾値ｔｈを出力する。

閾値変換部３０３は、空隙サイズ対応閾値生成部３０１にて出力された空隙サイズ対応閾値ｂと、閾値保持部３０２から出力された閾値ｔｈとに基づいて、２値化処理部６０にてスクリーン処理を行なう際に用いる閾値ｔｈ_ｏｕｔを生成する。そして、生成された閾値ｔｈ_ｏｕｔを２値化処理部６０に出力する。
すなわち、閾値変換部３０３は、図９（閾値変換部３０３での処理フローチャート）に示した処理を行なうことで、閾値ｔｈ_ｏｕｔを生成する。図９に示したように、閾値変換部３０３は、まず、ｔｈ−ｂの演算を行なう（Ｓ２０１）。そして、ｔｈ−ｂ≧０を満たすか否かを判断する（Ｓ２０２）。ｔｈ−ｂ≧０であれば、変換処理中の画素をｔｈ_ｏｕｔ＝ｔｈ−ｂに設定する（Ｓ２０３）。一方、ｔｈ−ｂ＜０であれば、変換処理中の画素をｔｈ_ｏｕｔ＝ｔｈ_ｍａｘに設定する（Ｓ２０４）。ステップ２０４におけるｔｈ_ｍａｘは、かかる画素（座標）では着色ドットが形成され難くするために、例えば図８に示した閾値マトリクスＭＴＸでの最大値＝２５４に設定される。
そして、閾値変換部３０３において、色成分毎に、それぞれの画素毎の閾値ｔｈ_ｏｕｔが生成される。そして、色成分毎に、各座標毎の閾値ｔｈ_ｏｕｔで構成される閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔとして２値化処理部６０に出力される（Ｓ２０５）。

２値化処理部６０は、階調変換部２０にて階調補正処理された色成分毎の画像データＤＭＶ−ＴＲＣを、閾値変換部３０３にて生成された色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを用いて、それぞれの画素毎の閾値ｔｈ_ｏｕｔと比較する。そして、網点と呼ばれる着色ドットの大きさによって擬似的に中間調画像の濃度を表わす２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成する。
図１０は、階調変換部２０から出力された画像データＤＭＶ−ＴＲＣの濃度（階調数）が１００である場合であって、その場合に閾値出力部３０から出力される閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔが空隙サイズ対応閾値ｂ＝２０で構成されたとした場合に形成される中空構造の網点（ドーナツスクリーンともいう）の一例を示した図である。２値化処理部６０では、図１０でのハッチ部で示した座標位置でのドットにおいて、外郭ドットを形成する例えば“１”の信号、ハッチ部の内部の白部で示した座標位置でのドットにおいて、空隙を形成する例えば“０”の信号からなる２値化記録信号Ｄｏｕｔが生成される。
２値データ記憶部７０は、２値化処理部６０で生成された２値化記録信号Ｄｏｕｔを記憶する。

ここで、画像処理部１００において実行される網点処理の手順を示しておく。図１１は、画像処理部１００での網点処理の手順を示したフローチャートである。図１１に示したように、画像処理部１００では、まず、色分解信号生成部１０において、マッピング処理等が行なわれた画像データＤＭＮを生成する（Ｓ３０１）。次に、階調変換部２０において、画像データＤＭＮを階調補正して、画像データＤＭＮ_ＴＲＣを生成する（Ｓ３０２）。一方、閾値出力部３０において、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＮに対応する空隙サイズ対応閾値ｂを用いて、閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを生成する（Ｓ３０３）。
引き続いて、２値化処理部６０において、階調変換部２０にて生成された画像データＤＭＮ−ＴＲＣと、閾値出力部３０にて生成された閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔとを比較して、２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成する（Ｓ３０４）。そして、生成された２値化記録信号Ｄｏｕｔを２値化記録信号Ｄｏｕｔに記憶する（Ｓ３０５）。
画像処理部１００では、図１１に示したフローにより、中空構造の網点を形成する２値化記録信号Ｄｏｕｔが生成される。

次に、マーキングエンジン部４０は、２値データ記憶部７０から２値化記録信号Ｄｏｕｔを読み出し、外郭ドットの内部の一部が事実上の空隙ドットにされた２値化データである２値化記録信号Ｄｏｕｔを用いて用紙上に画像を印刷する。マーキングエンジン部４０は、例えばトナーを色材に使用した電子写真方式を利用した方式や、インクを色材に使用するインクジェット方式を利用した方式、さらには刷版製作を行ない、その版を用いてインクを記録紙に転写する製版印刷方式（たとえばリソグラフィ方式）を利用したもの等といった様々な方式が使用される。本実施の形態の画像形成装置１では、電子写真方式を利用した構成を用いた場合を例として示している。
ここでの“事実上の空隙ドット”とは、画素ドットが形成されない白ドットで構成される場合や、外郭ドットよりも低濃度の画素ドットが形成される場合を含めたものである。低濃度の画素ドットは、次に示したレーザ露光装置４５Ｙ,４５Ｍ,４５Ｃ,４５Ｋでのレーザ強度を調整することで得られる。

ここで、本実施の形態で用いられる電子写真方式のマーキングエンジン部４０について説明する。図１に示したように、本実施の形態のマーキングエンジン部４０には、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成ユニット４６Ｙ,４６Ｍ,４６Ｃ,４６Ｋが備えられている。画像形成ユニット４６Ｙ,４６Ｍ,４６Ｃ,４６Ｋ（以下、単に“４６”とも記す）は、静電潜像を形成してトナー像を担持する感光体ドラム４１、感光体ドラム４１の表面を所定電位で一様に帯電する帯電ロール４２、感光体ドラム４１上に形成された静電潜像を現像する現像器４３、転写後の感光体ドラム４１表面を清掃するドラムクリーナ４４を含んで構成されている。また、各画像形成ユニット４６のそれぞれに対応して、感光体ドラム４１を露光するレーザ露光装置４５Ｙ,４５Ｍ,４５Ｃ,４５Ｋ（以下、単に“４５”とも記す）が設けられている。
ここで、各画像形成ユニット４６は、現像器４３に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。そして、画像形成ユニット４６Ｙ,４６Ｍ,４６Ｃ,４６Ｋは、それぞれがイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、マーキングエンジン部４０は、各画像形成ユニット４６の感光体ドラム４１にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト５０、各画像形成ユニット４６の各色トナー像を一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト５０に順次転写（一次転写）させる一次転写ロール４７、中間転写ベルト５０上に転写された重畳トナー像を二次転写部Ｔ２にて記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写ロール４８、中間転写ベルト５０に形成されたパッチ画像の濃度を検出する濃度検出センサ４９、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５４を備えている。

２値データ記憶部７０から読み出された２値化記録信号Ｄｏｕｔは、マーキングエンジン部４０の各レーザ露光装置４５に供給される。各レーザ露光装置４５は、２値データ記憶部７０から得られた２値化記録信号Ｄｏｕｔに基づいて変調されたレーザ光を生成する。そして、例えばイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット４６Ｙでは、帯電ロール４２により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム４１の表面が、レーザ露光装置４５Ｙにより生成されたレーザ光で走査露光されて、感光体ドラム４１上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器４３により現像され、感光体ドラム４１上にはＹのトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット４６Ｍ,４６Ｃ,４６Ｋにおいても、Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット４６で形成された各色トナー像は、図１の矢印Ａ方向に回動する中間転写ベルト５０上に、一次転写ロール４７により順次静電吸引され、中間転写ベルト５０上に重畳されたトナー像が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト５０の移動に伴って二次転写ロール４８が配設された二次転写部Ｔ２に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されると、トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが用紙カセット５３から二次転写部Ｔ２に供給される。そして、二次転写部Ｔ２にて二次転写ロール４８により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される。
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト５０から剥離され、搬送ベルト５１,５２により定着装置５４まで搬送される。定着装置５４に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置５４によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙載置部（不図示）に搬送される。

ところで、このように構成された本実施の形態の画像形成装置１においては、上述したように、本実施の形態の画像処理部１００にて、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、単位網点領域内において、網点の輪郭、すなわち網点の外郭形成に寄与する縦・横・斜めの最外周部（外郭部）の着色ドットをそのまま画素ドットに維持しつつ、その着色ドットの内部の一部のドットを空隙ドットにすることで空隙を形成している。それにより、網点の輪郭部分の着色剤の量を所定量に維持しながら、その内部の着色剤の量を所定量よりも適度に低下させることができる。そのため、少ない着色剤量で、効果的に着色剤の光吸収効率を高められるので、色再現性および濃度再現性を向上させることが可能となる。さらには、トナーの消費量の削減を図ることも可能となる。

特に、本実施の形態の画像形成装置１では、画像処理部１００において、閾値出力部３０での色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔの生成に際して、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに基づいて、網点内部に形成する空隙サイズを設定するための空隙サイズ対応閾値ｂを定めている点に特徴を有している。
すなわち、階調変換部２０において階調補正処理される前の画像データＤＭＶであって、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶそのものを用いて、空隙サイズ対応閾値ｂを定めている。そして、上記した図９の処理フローにより、このような空隙サイズ対応閾値ｂを用いて、色成分毎に画素毎の閾値ｔｈ_ｏｕｔを演算して、閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを生成している。
それにより、本実施の形態の画像処理部１００では、階調変換部２０にて階調補正処理された色成分毎の画像データＤＭＶ−ＴＲＣが、階調変換部２０において階調補正処理される前の画像データＤＭＶに基づいて生成された色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔにより、２値化記録信号Ｄｏｕｔに変換される。

このように、本実施の形態の画像形成装置１では、２値化処理部６０での網点処理に際して、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに基づいて空隙サイズが設定された閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを用いることで、マーキングエンジン部４０にて印刷される画像の階調性をより高精細に再現することが可能となる。そのため、出力画像の濃度／色再現性のさらなる向上を図ることができる。

本実施の形態の画像形成装置１のように、中空構造の網点を用いて２値化処理を行なう場合には、上記したように、少ない着色剤量で、効果的に着色剤の光吸収効率を高められるので、色再現性および濃度再現性を向上させることが可能となる。ところが、そのような作用は、僅かな網点ドットの大きさの変化に対して、画像濃度が敏感に変動する特性を生むこととなる。そのため、特に中間調域において、入力画像信号に対する出力画像濃度の変化率が高い、所謂ガンマ（γ）の立った画像が形成される。
上記した図４を参照して、中空構造の網点によるガンマ特性を具体的に説明する。まず、低濃度域では、濃度形成に寄与し難い微小サイズの網点が形成されるために、濃度の立ち上がりが小さい。ところが、低濃度域から次第に濃度が高くなるに連れて、中空構造の網点の特質である高い光吸収効率が寄与し始めるために、ガンマは急激に立つ傾向が顕著に現れることとなる（中間調域）。そして、高濃度域では、比較的低い入力画像信号（画像面積率Ｃ_ｉｎ）でも濃度が１００％に近い値に飽和する。このようなガンマ特性から、中空構造の網点を用いた場合には、階調表現域である中間調域が比較的狭い範囲となる傾向が発生する。

そこで、本実施の形態の画像処理部１００では階調変換部２０を配設して、全体の濃度域でのガンマが基準濃度曲線に近づくように、階調補正処理（ＴＲＣ：Tone Reproduction Curve）を行なっている。それにより、マーキングエンジン部４０にて印刷される画像の階調性において所望の特性が得られるように設定している。
ところが、図４に示したように、出力画像濃度曲線と基準濃度曲線とが交差する点Ｐよりも濃度が低い領域（低濃度レンジ）では、出力画像濃度曲線が基準濃度曲線よりも下に位置する。すなわち、この低濃度レンジでは、出力画像濃度は基準濃度よりも小さい。その一方で、点Ｐよりも濃度が高い領域（高濃度レンジ）では、出力画像濃度曲線が基準濃度曲線よりも上に位置する。すなわち、この高濃度レンジでは、出力画像濃度は基準濃度よりも大きい。

そのために、階調変換部２０での階調補正処理においては、低濃度レンジでは、出力画像濃度は基準濃度以下であることから、補正階調数△ＬＵＴは０以上の値を持つ。したがって、入力画像信号の階調数ＺはＺ＋△ＬＵＴの階調補正処理を受けることから、低濃度レンジにおいては、階調変換部２０にて階調補正処理された色成分毎の画像データＤＭＶ−ＴＲＣの階調数Ｚ_ＬＴＲＣは、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶの階調数Ｚ_Ｌ以上になる。すなわち、Ｚ_ＬＴＲＣ＝Ｚ_Ｌ＋△ＬＵＴ（△ＬＵＴ≧０）に変換される。
これに対して、高濃度レンジでは、出力画像濃度は基準濃度以上であることから、補正階調数△ＬＵＴは０以下の値を持つ。したがって、高濃度レンジにおいては、階調変換部２０にて階調補正処理された色成分毎の画像データＤＭＶ−ＴＲＣの階調数Ｚ_ＨＴＲＣは、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶの階調数Ｚ_Ｈ以下になる。すなわち、Ｚ_ＨＴＲＣ＝Ｚ_Ｈ＋△ＬＵＴ（△ＬＵＴ≦０）に変換される。
このようなことから、階調変換部２０での階調補正処理により、階調数Ｚ_Ｌ〜階調数Ｚ_Ｈの階調数レンジを持った入力画像信号は、階調数Ｚ_ＬＴＲＣ（≧Ｚ_Ｌ）〜階調数Ｚ_ＨＴＲＣ（≦Ｚ_Ｈ）の狭い階調数レンジに変換されることとなる。そのために、色分解信号生成部１０にて生成された、階調数Ｚが近接する異なる複数の画像データＤＭＶが、階調補正処理によって、同じ階調数ＺＴＲＣの画像データＤＭＶ−ＴＲＣに変換される場合が発生する。

そこで、本実施の形態の画像処理部１００では、閾値出力部３０において、色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを生成するに際して、階調変換部２０において階調補正処理される前の画像データＤＭＶを用いて、空隙サイズ対応閾値ｂを定め、色成分毎に画素毎の閾値ｔｈ_ｏｕｔを演算して、閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを生成している。そして、２値化処理部６０での網点処理に際しては、かかる色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに基づいて空隙サイズが設定された閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを用いている。
それにより、色分解信号生成部１０にて生成された、階調数Ｚが近接する異なる複数の画像データＤＭＶが、階調補正処理によって、同じ階調数ＺＴＲＣの画像データＤＭＶ−ＴＲＣに変換された場合でも、色分解信号生成部１０にて異なる階調数Ｚとして生成された画像データＤＭＶであれば、空隙サイズの異なる閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔが用いられることとなる。そのため、階調補正処理にて同じ階調数ＺＴＲＣの画像データＤＭＶ−ＴＲＣが２値化処理された２値化記録信号Ｄｏｕｔであっても、階調補正処理前の色分解信号生成部１０での画像データＤＭＶとして異なる階調数Ｚを有していれば、その画像データＤＭＶの階調数Ｚに応じた空隙サイズを有する網点を形成する２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成することが可能となる。

したがって、本実施の形態の画像処理部１００では、階調補正処理にて同じ階調数ＺＴＲＣの画像データＤＭＶ−ＴＲＣとして生成され、かかる画像データＤＭＶ−ＴＲＣが２値化処理部６０にて２値化処理されることで生成された２値化記録信号Ｄｏｕｔは、階調補正処理前の色分解信号生成部１０での画像データＤＭＶの階調数Ｚに応じた空隙サイズを有する異なる網点を形成する。それにより、階調変換部２０での階調補正処理により、入力画像信号が狭い階調数レンジに変換される場合でも、色分解信号生成部１０での画像データＤＭＶの階調数Ｚが維持されるので、高精細な階調ステップで画像表現が可能となる。その結果、本実施の形態の画像形成装置１においては、印刷される画像の階調性を所望の特性に設定することができると同時に、画像の階調性をより高精細に再現することを可能としている。

図１２は、階調補正処理にて生成された画像データＤＭＶ−ＴＲＣの階調数ＺＴＲＣが同じであっても、階調補正処理前の画像データＤＭＶが異なる階調数Ｚを有している場合には、階調数Ｚに応じた空隙サイズを有する異なる網点が形成される様子を概略的に説明する図である。図１２（Ａ）は、階調補正処理前の画像データＤＭＶが階調数ｄ，ｄ＋１，ｄ−１であり、これらが階調補正処理にて同じ階調数Ｄの画像データＤＭＶ−ＴＲＣが生成された場合を示し、図１２（Ｂ）は、階調補正処理された階調数Ｄの画像データＤＭＶ−ＴＲＣであって、階調補正処理前の画像データＤＭＶの階調数がｄ，ｄ＋１，ｄ−１である画像データＤＭＶ−ＴＲＣにより形成される中空構造の網点の例を示している。

図１２（Ｂ）に示した中空構造の網点では、階調変換部２０での階調補正処理により、入力画像信号が同じ階調数Ｄ（画素ドット数が同じ２０）の画像データＤＭＶ−ＴＲＣに変換されているが、画像データＤＭＶの階調数ｄ，ｄ＋１，ｄ−１に対応して、空隙サイズが異なる（それぞれ空隙ドット数が４，５，３）空隙が形成されている。通常、階調数Ｄ（画素ドット数）が同じであっても、空隙サイズが大きく、それに従って外郭ドットの広がりの大きい網点のほうが、空隙サイズが小さく、それに従って外郭ドットの広がりの小さな網点よりも濃い濃度を再現できる。それにより、上記した閾値変換部３０３で形成される閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを用いれば、階調数Ｄ（画素ドット数）が同じ網点でも、空隙サイズの大小（例えば、空隙ドット数が４，５，３）に応じて異なる濃度を表現可能である。
そのため、階調変換部２０での階調補正処理により、入力画像信号が同じ階調数Ｄの画像データＤＭＶ−ＴＲＣに変換される場合でも、色分解信号生成部１０での画像データＤＭＶの階調数ｄ−１〜ｄ〜ｄ＋１を維持することができるので、高精細な階調ステップでの画像階調表現が可能となる。

さらに、上述したような構成の画像処理部１００により２値化処理を行なって、中空構造の網点による階調再現を行なうのに際して、閾値出力部３０に設けられた空隙サイズ対応閾値生成部３０１にて、空隙サイズ対応閾値ｂを生成する際に用いる空隙プロファイル（図７参照）の設定を変えることにより、入力画像信号に対する出力画像濃度の変化率（ガンマ）を細かく調整することも可能である。
例えば、階調変換部２０での階調補正処理（ＴＲＣ）により、入力画像信号に対する出力画像濃度の変化率が不連続的に大きくなった濃度領域（ガンマが立った濃度領域）においては、空隙サイズが細かく変化するような空隙プロファイルを用いることにより、かかる濃度領域での階調再現をさらに細かく設定することが可能となる。
また、マーキングエンジン部４０に配設された画像形成ユニット４６における感光体ドラム４１や現像剤の特性や経時変化、環境条件等に合わせて、所望の階調性（ガンマ特性）を得ることができるように、階調変換部２０での階調補正処理（ＴＲＣ）を補足する微調整手段として、空隙プロファイルを変化させて用いることも有効である。

空隙プロファイルを変化させる構成としては、空隙サイズ対応閾値生成部３０１に複数の空隙プロファイルを記憶しておき、ガンマ特性に対応して最適なものを選択する構成を用いることができる。また、空隙サイズ対応閾値生成部３０１において、状況に応じて濃度に対応する空隙サイズ対応閾値ｂを変化させることで、ガンマ特性に対応して最適な空隙プロファイルを生成するように構成することもできる。
その場合には、例えば、パッチ信号発生部９０により中間転写ベルト５０上に各色（Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ）毎の基準パッチを形成し、濃度検出センサ４９により測定されたこれら各色（Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ）毎の基準パッチの出力画像濃度に基づいて、最適な空隙プロファイルを選択したり、空隙プロファイルを生成することとなる。

以上説明したように、本実施の形態の画像処理部１００による網点処理（２値化処理）を行なうことにより、網点の輪郭形状を維持しながら、網点内部に空隙を持つ２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成することができる。そのため、その網点内部のデータ上の空隙により、出力画像においては、網点内部領域の着色剤（本実施の形態ではトナー）の塗付を無くすか、または着色剤の層厚を薄く形成することができる。それにより、着色剤の転写性を向上させることができるので、高品質の画像を提供することが可能となる。また、光吸収に寄与する着色剤量の割合を増加させることができる。その結果、色再現性および濃度再現性を維持しつつ、着色材の消費量を低減することもできる。

加えて、本実施の形態の画像処理部１００では、階調変換部２０にて階調補正処理された色成分毎の画像データＤＭＶ−ＴＲＣを、階調変換部２０において階調補正処理される前の画像データＤＭＶに基づいて生成された色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔにより、２値化記録信号Ｄｏｕｔに変換している。そのため、画像処理部１００での網点処理に際して、階調変換部２０での階調補正処理を行なっても、色分解信号生成部１０で生成された画像データＤＭＶの階調数を維持することができるので、高精細な階調ステップでの画像階調表現が可能となる。それにより、マーキングエンジン部４０にて印刷される画像の階調性をより高精細に再現することが可能となる。その結果、出力画像の濃度／色再現性のさらなる向上を図ることができる。

[実施の形態２]
実施の形態１では、階調変換部２０にて階調補正処理された色成分毎の画像データＤＭＶ−ＴＲＣを、階調変換部２０において階調補正処理される前の画像データＤＭＶに基づいて生成された空隙が形成される色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔにより、２値化記録信号Ｄｏｕｔに変換する場合を示した。本実施の形態では、階調補正処理を実行するのに代えて、入力画像信号に対する出力画像濃度の変化率を所望値に設定可能な色成分毎の閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔにより、２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成する場合を示す。なお、実施の形態１と同様の構成については、詳細な説明を省略する。

図１３は、本実施の形態が適用される画像形成装置２の全体構成を示す図である。図１３に示す画像形成装置２は、図１に示した実施の形態１の画像形成装置１とは、画像処理部１１０の構成が相違している。すなわち、本実施の形態の画像処理部１１０では、実施の形態１の階調変換部２０を配設しないとともに、閾値出力部３０に代えて、閾値マトリクスＭＴＸの構成を変化させて出力することが可能な可変閾値出力部３５を配設している。したがって、色分解信号生成部１０で生成された画像データＤＭＶは、そのまま２値化処理部６０に入力される。また、２値化処理部６０には、可変閾値出力部３５にて生成された閾値マトリクスＭＴＸが入力される。

ここで、本実施の形態の可変閾値出力部３５の構成を説明する。図１４は、本実施の形態の可変閾値出力部３５の構成を示したブロック図である。図１４に示したように、本実施の形態の可変閾値出力部３５は、色分解信号生成部１０にて生成された画像データＤＭＶに基づいて、網点内部に形成する空隙サイズを設定するための空隙サイズ対応閾値ｂ（空隙の大小に対応する値）を生成する空隙サイズ対応閾値生成部３０１、所定の閾値マトリクスＭＴＸを保持し、かかる閾値マトリクスＭＴＸを参照して座標値に対応した閾値ｔｈを出力する閾値保持部３０２、閾値保持部３０２に保持する閾値マトリクスＭＴＸの各座標値に対応する閾値ｔｈを補正して、補正された閾値ｔｈ_ｍｏｄを出力する閾値補正部３５１、空隙サイズ対応閾値生成部３０１にて出力された空隙サイズ対応閾値ｂと、閾値補正部３５１から出力された閾値ｔｈ_ｍｏｄとを比較して、２値化処理部６０にてスクリーン処理を行なう際に用いる閾値ｔｈ_ｏｕｔを生成する閾値変換部３０３を含んで構成されている。
なお、空隙サイズ対応閾値生成部３０１、閾値保持部３０２および閾値変換部３０３は、実施の形態１におけるものを同様の構成および機能を有している。

続いて、本実施の形態の閾値補正部３５１の機能について説明する。本実施の形態の閾値補正部３５１は、図４に示した出力画像濃度（Ｄ）曲線（ガンマ特性）が予め定められた目標とする基準濃度（Ｄ_０）曲線（破線）に近づくように、閾値保持部３０２に保持する閾値マトリクスＭＴＸの各座標値に対応する閾値ｔｈを補正する機能を有している。

ここで、実施の形態１における図４に示したように、中空構造の網点により画像を形成した場合には、低濃度域では、濃度形成に寄与し難い微小サイズの網点が形成されるために、濃度の立ち上がりが小さい。また、低濃度域から次第に濃度が高くなるに連れて、中空構造の網点の特質である高い光吸収効率が寄与し始めるために、ガンマは急激に立つ傾向が顕著に現れることとなる（中間調域）。そして、高濃度域では、比較的低い入力画像信号（画像面積率Ｃ_ｉｎ）でも濃度が１００％に近い値に飽和する。そのため、中空構造の網点を用いた場合には、階調表現域である中間調域においてガンマが立った特性を有し、出力画像濃度（Ｄ）曲線（ガンマ特性）と基準濃度（Ｄ_０）曲線との乖離が大きい。

そこで、本実施の形態の閾値補正部３５１では、出力画像濃度（Ｄ）曲線（ガンマ特性）を基準濃度（Ｄ_０）曲線に近づけるように、閾値マトリクスＭＴＸの閾値ｔｈを補正する。すなわち、出力画像濃度（Ｄ）が基準濃度（Ｄ_０）よりも小さい領域（低濃度レンジ）では、出力画像濃度（Ｄ）を高く出力させるため、外郭ドットの広がりを広げるように閾値マトリクスＭＴＸの閾値ｔｈを補正する。一方、出力画像濃度（Ｄ）が基準濃度（Ｄ_０）よりも大きい領域（高濃度レンジ）では、出力画像濃度（Ｄ）を低く出力させるため、外郭ドットの広がりを狭めるように閾値マトリクスＭＴＸの閾値ｔｈを補正する。

この場合には、出力画像濃度（Ｄ）と基準濃度（Ｄ_０）との濃度差△ＲＡＤＣ（Ｄ_０−Ｄ）と、その濃度差△ＲＡＤＣを補償するための閾値補正値△ｔｈとの関係を予め求めておく。そして、閾値補正部３５１において、濃度差△ＲＡＤＣと閾値補正値△ｔｈとの間の対応関係を閾値補正テーブルとして保持しておき、閾値補正テーブルにより閾値マトリクスＭＴＸの閾値ｔｈを補正する。このようにして、濃度差△ＲＡＤＣに対応して補正された閾値ｔｈ_ｍｏｄを生成する。
閾値変換部３０３は、空隙サイズ対応閾値生成部３０１にて出力された空隙サイズ対応閾値ｂと、閾値補正部３５１から出力された閾値ｔｈ_ｍｏｄとに基づいて、２値化処理部６０にてスクリーン処理を行なう際に用いる閾値ｔｈ_ｏｕｔを生成する。そして、生成された閾値ｔｈ_ｏｕｔを閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔとして２値化処理部６０に出力する。
２値化処理部６０は、色分解信号生成部１０で生成された色成分毎の画像データＤＭＶと、可変閾値出力部３５にて生成された閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔとを比較して、２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成する。

このように、本実施の形態の画像形成装置２においては、出力画像濃度（Ｄ）曲線（ガンマ特性）を基準濃度（Ｄ_０）曲線に近づけるように、閾値マトリクスＭＴＸの閾値ｔｈを補正している。そして、色分解信号生成部１０で生成された色成分毎の画像データＤＭＶと、補正された閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔとを比較して２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成している。
そのため、所望の画像階調性が得られると同時に、画像データＤＭＶを用いるので画像データＤＭＶの有する階調数をそのまま維持することができる。それにより、高精細な階調ステップでの画像階調表現が可能となる。それにより、マーキングエンジン部４０にて印刷される画像の階調性をより高精細に再現することが可能となる結果、出力画像の濃度／色再現性のさらなる向上を図ることができる。

また、実施の形態１と同様に、網点の輪郭形状を維持しながら、網点内部に空隙を持つ２値化記録信号Ｄｏｕｔを生成することができる。そのため、その網点内部のデータ上の空隙により、出力画像においては、網点内部領域の着色剤（トナー）の塗付を無くすか、または着色剤の層厚を薄く形成することができる。それにより、着色剤の転写性を向上させることができるので、高品質の画像を提供することが可能となる。また、光吸収に寄与する着色剤量の割合を増加させることができる。その結果、色再現性および濃度再現性を維持しつつ、着色材の消費量を低減することもできる。

実施の形態１における画像形成装置の全体構成を示す図である。 階調変換部が実行する階調補正処理の手順の一例を示したフローチャートである。 濃度差△ＲＡＤＣと入力画像信号の補正階調数△ＬＵＴとの間の関係を示した図である。 補正階調数△ＬＵＴの果たす効果を説明する図である。 画像処理部にて形成される中空構造（リング状）の網点を説明する図である。 閾値出力部の構成を示したブロック図である。 空隙サイズ対応閾値生成部にて生成される空隙サイズ対応閾値ｂを設定する空隙プロファイルの一例を示した図である。 閾値出力部に保持される閾値マトリクスＭＴＸの一例を示した図である。 閾値変換部にて閾値マトリクスＭＴＸ_ｏｕｔを生成する際に実行される処理を示したフローチャートである。 ２値化処理部にて形成される中空構造の網点（ドーナッツスクリーン）の一例を示した図である。 画像処理部での網点処理の手順を示したフローチャートである。 階調補正処理前の画像データＤＭＶが有する異なる階調数Ｚに応じた空隙サイズを有する網点が形成される様子を概略的に説明する図である。 実施の形態２における画像形成装置の全体構成を示す図である。 可変閾値出力部の構成を示したブロック図である。 （Ａ）が従来の２値化処理の一例を概略的に示した図であり、（Ｂ）がこの２値化処理で生成される網点ドットの一例を示した図である。

符号の説明

１,２…画像形成装置、１０…色分解信号生成部、２０…階調変換部、３０…閾値出力部、３５…可変閾値出力部、４０…マーキングエンジン部、４５,４５Ｙ,４５Ｍ,４５Ｃ,４５Ｋ…レーザ露光装置、６０…２値化処理部、７０…２値データ記憶部、８０…制御部、９０…パッチ信号発生部、１００,１１０…画像処理部（画像処理装置）、３０１…空隙サイズ対応閾値生成部、３０２…閾値保持部、３０３…閾値変換部、３５１…閾値補正部

Claims (3)

1. 所定の濃度階調数からなる多値画像データを２値化して擬似的に中間調を再現するための出力画像データを生成する画像処理装置であって、
   多値画像データに対して濃度補正を施す補正手段と、
   網点を形成するための第１の閾値マトリクスと多値画像データの値に対応した空隙を形成する閾値とに基づき、当該多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための第２の閾値マトリクスを生成して出力する閾値出力部と、
   入力された多値画像データと、前記閾値出力部から出力された前記第２の閾値マトリクスとに基づき、中空構造の網点を表す２値データを前記出力画像データとして生成する２値化処理部とを備え、
   前記閾値出力部は、前記補正手段による濃度補正前の前記多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための前記第２の閾値マトリクスを生成し、
   前記２値化処理部は、前記補正手段による濃度補正後の前記多値画像データの入力を受け付けるとともに、入力された濃度補正後の当該多値画像データと、当該補正手段による濃度補正前の当該多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための前記第２の閾値マトリクスとに基づき、前記２値データを生成することを特徴とする画像処理装置。
2. 所定の濃度階調数からなる多値画像データから、基本単位または最小単位が画素ドットと空隙ドットとから構成される中空構造の網点を形成する出力画像データを生成する画像処理方法であって、
   多値画像データに対して濃度補正を施すステップと、
   網点を形成するための第１の閾値マトリクスと多値画像データの値に対応した空隙を形成する閾値とに基づき、濃度補正前の当該多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための第２の閾値マトリクスを生成して出力するステップと、
   濃度補正後の前記多値画像データの入力を受け付けるとともに、入力された濃度補正後の当該多値画像データと前記第２の閾値マトリクスとに基づき、中空構造の網点を表す２値データを前記出力画像データとして生成するステップと、
   前記出力画像データを出力する出力ステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
3. 所定の濃度階調数からなる多値画像データを２値化して擬似的に中間調を再現する画像形成装置であって、
   多値画像データを入力する入力部と、
   前記入力部から入力された前記多値画像データに基づいて、基本単位または最小単位が画素ドットと空隙ドットとから構成される中空構造の網点を形成する出力画像データを生成する画像処理部と、
   前記画像処理部により生成された前記出力画像データに基づいて中間調画像を形成する画像形成部とを備え、
   前記画像処理部は、
   前記多値画像データに対して濃度補正を施す補正手段と、
   網点を形成するための第１の閾値マトリクスと多値画像データの値に対応した空隙を形成する閾値とに基づき、当該多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための第２の閾値マトリクスを生成して出力する閾値出力部と、
   入力された多値画像データと、前記閾値出力部から出力された前記第２の閾値マトリクスとに基づき、前記中空構造の網点を表す２値データを前記出力画像データとして生成する２値化処理部とを有し、
   前記閾値出力部は、前記補正手段による濃度補正前の前記多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための前記第２の閾値マトリクスを生成し、
   前記２値化処理部は、前記補正手段による濃度補正後の前記多値画像データの入力を受け付けるとともに、入力された濃度補正後の当該多値画像データと、当該補正手段による濃度補正前の当該多値画像データの値に対応した空隙をもつ中空構造の網点を形成するための前記第２の閾値マトリクスとに基づき、前記２値データを生成することを特徴とする画像形成装置。

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