JP4632059B2 - スクリーンの組み合わせを決定する方法および画像出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラープリンタやカラーコピーなどの複数の色のトナーを利用して画像を再生するカラー電子写真のスクリーン配置および画像処理方法、装置、プログラム、記録媒体に関する。

カラープリンタやカラーコピーなどのカラー画像出力装置は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのインクを利用してカラー画像の再生を行う。特に、カラープリンタのうちレーザプリンタを使用して感光体ドラムの上に潜像を形成し、帯電したトナーにより現像し、当該現像されたトナーを転写紙に転写するページプリンタは、レーザビームの照射領域をドット内において種々変更することができ、単位面積あたりのドット数が少なくても、より高解像度で且つ高い階調のカラー画像データを再現できる。カラーレーザプリンタにおいては、濃淡画像の階調再現の２値化手法として、ディザ法（Dither Method）が広く利用されている。このディザ法によれば、入力信号である各色の階調データに対して、階調データと画像再生情報との対応を有するディザマトリックスまたは閾値マトリックスなどと称される変換テーブルを参照して、それぞれのドットでの表示の有無（１，０）を決定する。そして、複数の隣接するドットでの表示の有無により網点を形成して、当該網点の大きさにより濃淡画像の中間階調を再現する。

しかしながら、カラーレーザプリンタにおいて避けられない問題として、各色の網点の位置ずれがある。かかる位置ずれは、産業用の印刷装置を利用しても避けられないが、カラー画像出力装置の場合は、例えば感光体ドラムの回転むら（ジッタ）により主に副走査方向に発生する。このような位置ずれは、明るさの変化または最悪の場合、所望の色からずれてしまう色ずれを招く。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、色ずれの発生量を抑えたスクリーンの組み合わせを決定する方法および画像出力装置を提供することを課題とする。

本発明は、複数色のスクリーンの中から任意に選択された２つ以上のスクリーンを重ねることで発生する繰り返しパターンが、ある一つのスクリーンの他の一つのスクリーンに対する相対的な位置を所定量変更しても、同じとなるスクリーンの組み合わせを決定する方法で、前記２つ以上のスクリーンは、各色のスクリーンの周波数スペクトルを畳込み演算することによりえられる周波数スペクトルの振幅と、前記各色のスクリーンのうち少なくとも一つについてスクリーンの位置を所定量変更したスクリーンと前記各色のスクリーンの残りのスクリーンの周波数スペクトルを畳込み演算することによりえられる周波数スペクトルの振幅と、が等しい前記各色のスクリーンを前記同じとなるスクリーンの組み合わせとして決定する方法である。

本発明は、複数色のスクリーンの中から任意に選択された２つ以上のスクリーンを重ねることで発生する繰り返しパターンが、ある一つのスクリーンの他の一つのスクリーンに対する相対的な位置を所定量変更しても、同じとなるスクリーンの組み合わせを決定する方法で、前記選択された各スクリーンの画素値を乗算し、乗算結果が所定値を取るものの個数を求める工程と、前記選択されたスクリーンのいずれか一つの画素をシフトし、シフトした後の前記選択された各スクリーンの画素値を乗算し、乗算結果が前記所定値を取るものの個数を求める工程と、前記各スクリーンの画素をシフトせず求めた前記個数と前記シフトした後に求めた前記個数とが等しいものを前記同じとなるスクリーンの組み合わせとして決定する工程とによりスクリーンの組み合わせを決定する方法である。

なお、本発明にかかる画像出力装置は、本発明にかかるスクリーンの組み合わせを決定する方法によって決定されたスクリーンの組み合わせを再現する変換テーブルを用いて入力階調値から画像再生データを得ることにより印刷を実行する画像出力装置である。

第一の実施形態
図１は、本発明の好適な実施形態による画像出力システムの構成図である。この例では、ホストコンピュータ５０において、ＲＧＢそれぞれの階調データ（各８ビットで合計２４ビット）からなる画像データ５６が生成され、ページプリンタなどの画像出力装置６０に与えられる。ページプリンタなどの画像出力装置６０は、供給された画像データ５６に基づきカラー画像を再現する。画像出力装置６０は、画像処理を行ってエンジン７０にレーザ駆動用データ６９を供給するコントローラ６２と、前記駆動用データ６９に従って画像の再生を行うエンジン７０とを有する。

ホストコンピュータ５０は、ワードプロセッサや図形ツールなどのアプリケーションプログラム５２により、文字データ、図形データ及びビットマップデータ等を生成する。これらのアプリケーションプログラム５２により生成されたそれぞれのデータは、ホストコンピュータ５０にインストールされている画像出力装置用のドライバ５４により、ラスタライズされ、画素またはドット毎のＲＧＢ各色の階調データからなる画像データ５６に変換される。

画像出力装置６０も、図示しないマイクロプロセッサを備え、そのマイクロプロセッサとインストールされている制御プログラムにより、色変換部６４、ハーフトーン処理部６６及びパルス幅変調部６８等を有するコントローラ６２が構成される。また、エンジン７０内のレーザドライバ７２が、駆動用データ６９に基づいて、画像描画用のレーザダイオード７４を駆動する。エンジン７０には、感光ドラムや転写ベルト等とその駆動部が含まれるが、図１では省略されている。

コントローラ６２内の色変換部６４は、供給された各ドット毎のＲＧＢの階調データ５６をＣ（シアン）Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）Ｋ（ブラック）の階調データ１０に変換する。ＣＭＹＫの階調データ１０は各色８ビットずつの階調データであり、最大で２５６階調を有する。尚、色変換部６４は、ドット毎のＲＧＢ階調データ５６から、ＣＭＹＫ各色のプレーンのドット毎の階調データ１０に変換する。従って、ハーフトーン処理部６６には、各色のプレーン毎に、ドットに対応した階調データ１０（図２の入力データ１０参照）が供給される。

ハーフトーン処理部６６は、ドット毎の階調データ１０に対して、予め作成された階調データと画像再生情報との対応を有する変換テーブルを参照して、各ドットに対する画像再生データ３０を生成する。このハーフトーン処理部６６は、図２〜図５を参照して以下に説明するディザ法を利用して、ハーフトーンを表現する画像再生データ３０を生成する。例えば、図２に示した閾値マトリクス２０からなる変換テーブルを使用することで、各ドット毎に２値の画像再生データ３０を生成することができる。

図２は、ディザ法による濃淡画像の階調再現の２値化手法を説明する図である。ホストコンピュータ等の画像作成プログラムにより画像データが生成され、画像出力用の画像処理部に入力データとして供給される。この入力画像データは、例えば各色のドット毎の階調データ１０である。図２において、各ドット内に階調データがそれぞれ記入される。かかる階調データに対して、ディザ法では、各ドットの閾値を所定の規則により変化させた閾値マトリクスと呼ばれる変換テーブル２０が利用される。より具体的には、各ドットの階調データと閾値マトリックスの閾値とが比較され、階調データが対応するドットの閾値以上であれば、描画有りの画像再生データ３０が生成され、小さければ描画なしの画像再生データ３０が生成される。即ち、ドット毎の多階調データ１０が、ドット毎の２値の画像再生データ３０に変換される。

図２に示される閾値マトリクスは、階調データと描画の有無である画像再生情報との対応を有する変換テーブルである。即ち変換テーブル内の各ドットの閾値は、階調データに対して描画をすべきか否かを示す画像再生情報ということができる。図２に示される閾値マトリクス２０は、４×４のマトリクスであり、その中心部分で低く、周辺部分で高い、いわゆるドット集中型である。

図３は、ディザ法の閾値マトリクスを説明する図である。図３は、図２のドット集中型の閾値マトリクス２０を利用した場合の、階調毎に再生される画像を示す。左上から右方向に、そして左下から右方向に沿って順番に階調が高くなる場合に、それぞれ再現できる画像を示す。即ち、４×４の網点セルの中心部から網点が成長することが理解される。ドット集中型の閾値マトリクスは、ドット密度がある程度高くなるとドット分散型よりも優れていることが知られている。

図４は、ディザ法を利用して形成される網点の形状変化を示す図である。図２および図３に示したドット集中型の閾値マトリクスからなる変換テーブルを利用することで、ｍ×ｍで構成される網点セル内のドットが、階調度（明るさ）に応じてだんだん太く成長していくことが理解される。この二次元的な密度により濃淡画像の階調が表現される。

図４の真ん中の網点の例（中間部分の網点）に示される通り、この例では、網点の成長する方向が縦方向と横方向に設定される。閾値マトリクスの配置またはマトリクス内の閾値の配置によって、この網点の成長する方向が決定される。従って、図４の例ではスクリーン角は、０°または９０°である。

図５は、スクリーン角の形成方法を示す図である。図５に示される通り、ｍ×ｍのドットからなる網点セル４０を適当にずらして配置することにより、所定のスクリーン角を持つ網点を形成することができる。図５の例では、ｍ×ｍの網点セルが、右に４（図中Ｎ）個移動すると上に１個ずれるように配置されることから、ａ：ｂ＝４：１に配置される。従って、スクリーン角θは、
θ＝ｔａｎ^−１（ｂ／ａ）＝ｔａｎ^−１（１／４）となる。

ここで、網点の１周期に相当する正方閾値マトリクス４２のサイズＮは、
Ｎ＝ＬＣＭ（ａ，ｂ）×（ｂ／ａ＋ａ／ｂ）
となる。ただし、ＬＣＭは最小公倍数を意味する。

上記の網点セル４０の配置は、入力データ１０のドットと閾値マトリクス２０との対応関係をずらすことにより、任意に設定することができる。あるいは、正方閾値マトリクスサイズ分の異なる閾値マトリクスを予め準備しておき、その正方閾値マトリクス４２のサイズ分の閾値マトリクスと入力データとの比較を行うことでも、スクリーン角を設定することができる。

図５を参照して説明した通り、変換テーブルである閾値マトリクス２０の配置の設定により、各色のスクリーン角を好適に設定することができる。そして、２値の画像再生データ３０が生成される場合は、パルス変調部６８で、ドット毎にレーザ駆動パルス有りとなしからなる駆動データ６９が生成される。当該画像評価装置１００は、画像評価処理プログラムがホストコンピュータ５０によって実行されることによって構成される。この画像評価処理プログラムは、通常、ホストコンピュータ５０が読取可能な形態でフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録されて流通する。当該プログラムは、メディア読取装置（ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フロッピーディスクドライブなど）によって読み取られてハードディスクにインストールされる。そして、ＣＰＵが所望のプログラムを適宜ハードディスクから読み出して所望の処理を実行するように構成されている。

図６に、本発明の第一の実施形態による画像評価装置のブロック図を示す。

当該画像評価装置１００は、スクリーン基本条件を入力するための入力部１０２と；入力されたスクリーン条件および設定された位相のシフト量に基づき所定のスペクトルを生成するためのスペクトル生成部１０４と；生成された基本スペクトルの周波数成分に対して所定の演算を行うスペクトル演算部１０６と；各スクリーンの周波数スペクトルに対してたたみ込み演算を行うたたみ込み実行部１０８と；たたみ込み演算の演算結果であるスペクトルデータを受け、そのスペクトルデータの振幅であって、位相のシフトを行ったものと行っていないものとを比較することにより色ずれの程度を評価する画像評価部１１６と；色ずれの少ないスクリーンの組合せを決定する最適組合せ決定部１１８と；評価の対象となるスクリーンを設定するスクリーン設定部１２２と；位相のシフト量を設定する位相シフト量設定部１２４と；を備えて構成される。

次に、画像評価装置１００の各部分の動作を説明する。

まず、入力部１０２において、スクリーン基本条件（スクリーンの網点間隔、網点サイズ（直径）、ピッチ、角度）がスクリーン枚数分入力される。なお、本実施形態においては、網点形状を円形として記載している。よって、網点サイズは直径により特定できる。ただし、網点形状は任意であり、他の形状の網点を使用してもよい（例、矩形など）。スクリーンのピッチおよび角度について図７を参照して説明する。網点１０２ａはCMYKの内の一色（例えばシアン）のスクリーンの網点である。スクリーンの網点１０２ａは、平行四辺形状に配置されており、θが角度（スクリーン角）、平行四辺形の対向する辺の間隔であるP1およびP2がピッチに相当する。このように非正方の形状に網点を配置することが好ましい。なお、スクリーン角θの正接であるtanθは有理数であることが、閾値マトリクスを小さくするために好ましい。

スクリーン設定部１２２は、入力部１０２に入力するスクリーンを設定する。スクリーンは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの内のいずれか二つ以上に関するものである。ここでは、スクリーンをシアンおよびマゼンタに関するものとして説明する。また、スクリーン角（θ：図７参照）およびピッチ（P1およびP2：図７参照）を各スクリーンごとに設定（好ましくは複数種類）できるようにする。

位相シフト量設定部１２４は、スペクトルの位相シフト量を設定する。この位相シフト量の設定はスペクトル生成部１０４に対して行われる。位相シフト量は、例えば、シアンおよびマゼンタのスクリーンのいずれか一方をｘ方向（主走査方向）またはｙ方向（副走査方向）に１pixel（画素）移動することに相当する分のスペクトルの位相である。位相をシフトすることにより、シアンのスクリーンのマゼンタのスクリーンに対する相対位置がｘ方向またはｙ方向に１pixel（画素）移動することになる。

なお、位相シフト量を、例えば、シアンおよびマゼンタのスクリーンのいずれか一方をｘ方向（主走査方向）について０．５pixel（画素）の整数倍移動することに相当する分のスペクトルの位相としてもよい。位相をシフトすることにより、シアンのスクリーンのマゼンタのスクリーンに対する相対位置がｘ方向（主走査方向）に０．５pixel（画素）の整数倍移動することになる。

図８にスクリーン設定部１２２および位相シフト量設定部１２４の処理を示す。まず、スクリーン設定部１２２が入力部１０２に対してスクリーンを設定する（ステップ２６２）。設定内容は、スクリーンの色（例、シアンおよびマゼンタ）、各要素色のスクリーンのスクリーン角、ピッチなどである。なお、この後、スペクトルの生成（スペクトル生成部１０４）、スペクトルの演算（スペクトル演算部１０６）、たたみ込み（たたみ込み実行部１０８）、たたみ込みの結果の振幅の計測（画像評価部１１６）が行われるが、詳細は後述する。そして、位相シフト量設定部１２４が、位相シフト量を、スペクトル生成部１０４に対して設定する（ステップ２６４）。この後でも、スペクトルの生成（スペクトル生成部１０４）、スペクトルの演算（スペクトル演算部１０６）、たたみ込み（たたみ込み実行部１０８）、たたみ込みの結果の振幅の計測（画像評価部１１６）が行われるが、詳細は後述する。そして、スクリーンの設定を全て設定し終えた後に（ステップ２６６、Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、スクリーンの設定を全て設定し終えるというのは、例えばシアンおよびマゼンタのスクリーンについて、全てのスクリーン角およびピッチの組合せを設定し終えたということをいう。このようにすることで、位相シフトを行わない場合と行った場合とにおけるたたみ込みの結果の振幅の計測が行える。

次に、スペクトル生成部１０４における処理について説明する。スペクトル生成部１０４は、網点形状毎に用意された変換式に前記スクリーン条件が入力されると、縦横適当な次数のスペクトルをスクリーン枚数分生成する。

図９に、スペクトル生成部１０４における処理を示す。スペクトル生成部１０４には、予め計算されたスペクトル生成式が格納されている。このスペクトル生成式は、スクリーンの網点形状が円である場合に対応する。まず、入力部１０２から入力されたスクリーンの網点間隔および網点サイズが、スペクトル生成式に代入される（ステップ２０２）。そして、位相シフト量を設定する（ステップ２０３）。さらに、スペクトルが生成される（ステップ２０４）。そして、上記ステップ２０２〜２０４が全てのスクリーンに対して実行された後（ステップ２０６、Ｙｅｓ）、スペクトル生成部１０４における処理を終了する。

次に、スペクトル生成部１０４における具体的な処理について説明する。図１０に、階調が一様な網点パターン（図１０ａ）とそのスペクトル（図１０ｂ）を示す。一例として、直交スクリーンを用いて製作される網点の周波数スペクトルＰ（μ，ν）は、図１０ａに示すような階調濃度が一様な網点の濃度分布をｐ（ｘ，ｙ）、網点の周期ピッチをＴとすると、フーリエ積分の公式を用いて、

のように表される。周波数スペクトルＰ（μ，ν）が、ステップ２０４において生成されるスペクトルである。

スペクトル生成部１０４は網点形状が円の場合に適応しており、この場合のＡm,nを求める。図１１に示すように、網点形状が直径２Ｒの円形の場合、

となる。

なお、ステップ２０３において位相をシフトした場合のスペクトルは、

となる。

例えば、解像度600dpiの条件でx方向に1pixelだけスクリーンを移動させる操作を行うと、振幅5.0、x方向の空間周波数100lpi、y方向の空間周波数150lpiの条件を持つスペクトルは、

となる。

すなわち、この具体例では、ステップ２０２において、入力部１０２から入力されたスクリーンの網点間隔および網点サイズが、スペクトル生成式に代入され、さらに、ステップ２０３において、位相シフト量を設定する。ステップ２０４において、スペクトル周波数スペクトルＰ（μ，ν）が生成される。そして、上記ステップ２０２〜２０４が全てのスクリーンに対して実行された後（ステップ２０６、Ｙｅｓ）、スペクトル生成部１０４における処理を終了する。図１６に、スペクトル生成部１０４において生成された出力スペクトルの一例を示す。

次に、スペクトル演算部１０６における処理について説明する。スペクトル演算部１０６は、スペクトル生成部１０４で生成された基本スペクトルの周波数成分を操作して、スクリーンを平行四辺形形状にするために、スクリーンのスライド・回転・平行移動（原点移動）に相当する演算をスクリーン枚数分繰り返す。

図１２に、スペクトル演算部１０６における処理を示す。スペクトル演算部１０６は、スクリーンスライド処理を行う（ステップ２１０）。すなわち、ドットを平行四辺形状の格子に配置するための操作を行う。図１３にスクリーンスライド処理を説明するための図を示す。図１３に示すように、ｘｙ軸平面において、正方格子状に網点が並んだスクリーンの垂直方向の辺を右斜めに傾いた辺に変形させる（例えば、ｙ：ｘ＝２：１で傾ける）操作は、周波数軸では横方向の変位ｘの１／２、すなわちｘ／２の変位を、スペクトルのｙ方向の周波数成分から減算する操作に対応する。任意の傾きを有する平行四辺形に変形する場合は、変位率をａとして、ｘｙ軸座標軸で
ｘ’＝ｘ＋ａｙ
の変形を行うことに対応するので、周波数軸では
ｙ’＝ｙ−ａｘ
の変形を行えばよい。

次に、スペクトル演算部１０６は、スクリーン回転処理を行う（ステップ２１２）。すなわち、各スペクトルの周波数を、以下の式
fx’=fxcosθ−fycosθ
fy’=fxsinθ＋fysinθ
を用いて原点を中心として回転させて、ｘｙ軸での回転操作に対応する変換を行う。ここで、
fx：回転前のｘ方向の周波数（line per inch）
fy：回転前のｙ方向の周波数（line per inch）
fx’：回転後のｘ方向の周波数（line per inch）
fy’：回転後のｙ方向の周波数（line per inch）
θ：回転角度（スクリーン角）
とする。

さらに、スペクトル演算部１０６は、スクリーン平行移動処理を行う（ステップ２１４）。すなわち、スクリーンの原点を調整するため、各スペクトルに、各スペクトルの周波数成分、網点間隔および原点位置によって定まる量の位相成分を与える。当該与えられる位相成分phaseは、
phase＝（px×fx／lx）＋（py×fy／ly）
で表される。ここで、
fx：スペクトルのｘ方向の周波数
fy：スペクトルのｙ方向の周波数
lx：ｘ方向の線数（line per inch）
ly：ｙ方向の線数（line per inch）
px：網点間隔を２π(rad)とした原点位置のｘ方向の移動量
(rad)
py：網点間隔を２π(rad)とした原点位置のｙ方向の移動量
(rad)
とする。

そして、上記ステップ２１０〜２１６における処理が全てのスクリーンに対して実行された後（ステップ２１６、Ｙｅｓ）、スペクトル演算部１０６における処理を終了する。なお、スペクトル演算部１０６の演算結果の内、Cに関するスクリーンのスペクトルをA_C、Mに関するスクリーンのスペクトルをA_M、Yに関するスクリーンのスペクトルをA_Y、Kに関するスクリーンのスペクトルをA_Kということとする。なお、A_Cm,nという表記をした場合は、ｍおよびｎがスペクトルの次元を示す。

以上説明したスペクトル生成部１０４およびスペクトル演算部１０６における処理は、各スクリーン毎の情報を独立して処理しているが、以下に説明するたたみ込み実行部１０８では、各スクリーン毎の情報を１つの情報に合成している。

次に、たたみ込み実行部１０８における処理について説明する。たたみ込み実行部１０８では、各スクリーンをｘｙ座標のイメージとして掛け合わせた演算に相当するたたみ込み演算を各スクリーンの周波数スペクトルに対して行う。

図１４に、たたみ込み演算を説明するための図を示す。同時に２枚の重ね合わせに相当する演算しか行えないため、４枚の重ね合わせを行う場合には、たたみ込み演算１、たたみ込み演算２およびたたみ込み演算３に示す３回のたたみ込み演算が必要である。すなわち、たたみ込み演算１において、スクリーン１とスクリーン２との重ね合わせに相当する演算が行われ、たたみ込み演算２において、スクリーン３とスクリーン４との重ね合わせに相当する演算が行われる。そして、たたみ込み演算３において、スクリーン１〜スクリーン４の重ね合わせに相当する演算が行われる。当該たたみ込み演算結果は、評価値演算部１１６に供給される。たたみ込み演算は、スクリーンが２枚（例、A_CとA_M）、３枚（例、A_C、A_MおよびA_K）あるいは４枚（例、A_C、A_M、A_YおよびA_K）の場合について行われる。たたみ込み演算結果は、たたみ込まれたスクリーンを添字にして表記する。例えば、A_CMといったように表記する。A_CMはA_CとA_Mとをたたみ込んだ結果である。なお、A_CMm,nという表記をした場合は、ｍおよびｎが次元を示す。

図１５に、たたみ込み演算の概念を説明するための図を示す。図１５に示すように、スクリーン１およびスクリーン２のスペクトルを仮定すると、たたみ込み後のスペクトルは、一方のスペクトル（この例では、スペクトル１）の原点を他方のスペクトル（この例では、スペクトル２）に重ねたものとなる。そして、スペクトルの強度は、各スペクトルの積に相当する。

次に、画像評価部１１６における処理について説明する。画像評価部１１６は、たたみ込み演算結果であるスペクトルデータをたたみ込み実行部１０８から受ける。スペクトルデータは、位相シフトが行われたものと行われていないものとがある。そこで、位相シフトが行われた場合のスペクトルデータの振幅と、位相シフトが行われていない場合のスペクトルデータの振幅とを比較する。両者が同じである場合が、色ずれが少ない画像を得られる。

振幅のずれの割合は、スカラ量であるため、スクリーンの相対的な比較、スクリーンの絶対的な評価に使用することができる。すなわち、スクリーンのスクリーン角およびピッチを変更したときの色ずれに関する比較を行う場合、これらの振幅のずれの割合を比較することによって、色ずれの有無に関する順位つけを行うことができる。また、あるスクリーンのスクリーン角およびピッチにおける振幅のずれの割合を基準として、当該基準と他のスクリーンのスクリーン角およびピッチにおける振幅のずれの割合との比較に基づき色ずれの目立つ程度を判断することもできる。

最適組合せ決定部１１８は、画像評価部１１６において、位相シフトが行われた場合のスペクトルデータの振幅と、位相シフトが行われていない場合のスペクトルデータの振幅とが等しい場合のスクリーンの組合せを、色ずれの少ないスクリーンの組合せとすることを決定する。位相シフトが行われた場合のスペクトルデータの振幅と、位相シフトが行われていない場合のスペクトルデータの振幅とが等しいということは下記のことを意味する。すなわち、あるスクリーン（例、シアン）と、またあるスクリーン（例、マゼンタ）とを重ねることで発生する繰り返しパターンが、あるスクリーン（例、シアン）のまたあるスクリーン（例、マゼンタ）に対する相対位置をｘ方向またはｙ方向に１pixel（画素）移動することによっては変化しない（全く同じ）ことを意味する。このようなスクリーンの組合せを印刷などに使用すれば、色ずれを少なくできる。

次に、画像評価装置１００の全体の動作を説明する。

画像評価装置１００の全体の動作を図１７に示す。まず、スクリーン設定部１２２により、入力部１０２に入力するスクリーンを設定する（ステップ４０２）。設定内容は、スクリーンの色、スクリーン角、ピッチである。設定されたスクリーンは入力部１０２を介してスペクトル生成部１０４に送られ、スペクトルが生成される（ステップ４０４）。生成されたスペクトルはスペクトル演算部１０６により所定の演算が施される（ステップ４０６）。かかる演算結果は、たたみ込み実行部１０８によりたたみ込まれ（ステップ４０８）、画像評価部１１６において、たたみ込まれたスペクトルの振幅が計測される（ステップ４１０）。ここではまだ位相をシフトしていないので（ステップ４１２、Ｎｏ）、位相シフト量設定部１２４によりスペクトルの位相を１画素（pixel）分だけｘ軸またはｙ軸方向に移動させる（ステップ４１４）。そして、スペクトル生成からたたみ込まれたスペクトルの振幅の計測（ステップ４０４〜ステップ４１０）を行う。この後はすでに位相をシフトずみなので（ステップ４１２、Ｙｅｓ）、全てのスクリーンを設定し終えたか否かを判定し（ステップ４１６）、終えていなければ（ステップ４１６、Ｎｏ）、スクリーンの設定（ステップ４０２）に戻る。終えていれば（ステップ４１６、Ｙｅｓ）、たたみ込まれたスペクトルの振幅が位相シフトの有無にかかわらず等しいものを、最適組合せ決定部１１８が色ずれの少ないスクリーンとして決定する（ステップ４１８）。

このように決定された色ずれの少ないスクリーンを印刷時などに使用すると以下のような効果が得られる。まず、単位解像度（１ピクセル）だけスクリーンの相対位置がずれるごとに同じ重なりパターンが現れる。このため、どんなに大きな版ずれが発生しても、色ずれは１ピクセル内のずれで発生する最大色変化量で抑えられる。すなわち、単位解像度（１ピクセル）以上の版ずれが発生しても、色ずれが一定量に抑えられる。

また、かかる色ずれの少ないスクリーンは、１ピクセル内のずれで発生する２次色の面積移動を相殺するようにスクリーンの網点が配置されるため最大色変化量を小さく抑えられる。

なお、網点は、隣接する網点の方向に成長するようにしてもよい。いわゆるラインスクリーンである。このとき、異なる色のスクリーンの成長方向が交差するようにすると、スクリーンの２次色の面積変動が抑えられ、全濃度域で色安定性を改善できる。しかし、ラインスクリーンのハイライト部では、トナーが極めて細いラインとして紙面に付着するため、ノイズやジッタなどの影響を受けやすくなり、単色でのトナー濃度が不安定になる恐れがある。そこで、ハイライト部だけドット状に網点を成長させることにより、単色でのトナー濃度の安定性を保つ方法がとられる。つまり、ハイライト部はドット状に、高濃度部はライン状に成長するスクリーンが利用される場合が多い。このとき、従来のスクリーンでは、網点をドット状に成長させると、版ずれによる２次色の面積変動が大きくなり、色安定性が損なわれるおそれがあった。しかし、この網点の重心位置を考慮したスクリーンでは、面積変動を相殺するように網点が配置されるため、色変化量を小さく抑えられる。よって、全濃度域で版ずれに対する色安定性にすぐれ、かつ単色での濃度安定性も優れたスクリーンとすることができる。

第二の実施形態
図１８は、本発明の第二の実施形態による画像評価装置１００の構成図である。この画像評価装置１００は、これまで説明してきた画像評価装置１００と比較して、画素値を直接乗算し、スペクトルを用いない点で異なる。

当該画像評価装置１００は、スクリーン基本条件を入力するための入力部１０２と；各スクリーンの画素値を乗算する画素値乗算部１２４と；乗算結果を受け、画素のシフトを行った場合の乗算結果と、画素のシフトを行っていない場合の乗算結果とを比較することにより色ずれの程度を評価する画像評価部１２６と；色ずれの少ないスクリーンの組合せを決定する最適組合せ決定部１２８と；評価の対象となるスクリーンを設定するスクリーン設定部１２２と；画素のシフト量を設定する画素シフト部１２３と；を備えて構成される。

次に、画像評価装置１００の各部分の動作を説明する。

入力部１０２およびスクリーン設定部１２２は、第一の実施形態と同様である。 画素シフト部１２３は、画素のシフト量を設定する。この画素シフト量の設定は入力部１０２に対して行われる。画素のシフトは、例えば、シアンおよびマゼンタのスクリーンのいずれか一方をｘ方向またはｙ方向に１pixel（画素）移動するということである。これにより、シアンのスクリーンのマゼンタのスクリーンに対する相対位置がｘ方向（主走査方向）またはｙ方向（副走査方向）に１pixel（画素）移動することになる。

なお、位相シフト量を、例えば、シアンおよびマゼンタのスクリーンのいずれか一方をｘ方向（主走査方向）について０．５pixel（画素）の整数倍移動することに相当する分のスペクトルの位相としてもよい。位相をシフトすることにより、シアンのスクリーンのマゼンタのスクリーンに対する相対位置がｘ方向（主走査方向）に０．５pixel（画素）の整数倍移動することになる。

画素値乗算部１２４は各スクリーンの画素値を乗算する。画素値は、画素ごとに、網点が存在すれば１、網点が存在しなければ０とする。そこで、各スクリーン間で対応する画素の画素値を乗算する。乗算結果は、各スクリーンの画素の数だけあり、値は０または１となる。

次に、画像評価部１２６における処理について説明する。画像評価部１２６は、画素値乗算部１２４の乗算結果を受ける。この乗算結果は、画素のシフトを行ったものと画素のシフトを行っていないものとがある。そこで、画素のシフトが行われた場合の乗算結果において値が１であるものの個数と、画素のシフトを行っていない場合の乗算結果において値が１であるものの個数とをカウントして比較する。両者が同じである場合が、色ずれが少ない画像を得られる。

乗算結果において所定値（例、１）をとるものの個数は、スカラ量であるため、スクリーンの相対的な比較、スクリーンの絶対的な評価に使用することができる。すなわち、スクリーンのスクリーン角およびピッチを変更したときの色ずれに関する比較を行う場合、乗算結果において所定値をとるものの個数のずれの割合を比較することによって、色ずれの有無に関する順位つけを行うことができる。また、あるスクリーンのスクリーン角およびピッチにおける乗算結果において所定値をとるものの個数のずれの割合を基準として、当該基準と他のスクリーンのスクリーン角およびピッチにおける乗算結果において所定値をとるものの個数のずれの割合との比較に基づき色ずれの目立つ程度を判断することもできる。

最適組合せ決定部１２８は、画像評価部１２６において、画素のシフトが行われた場合の乗算結果において所定値をとるものの個数と、画素のシフトが行われていない場合の乗算結果において所定値をとるものの個数とが等しい場合のスクリーンの組合せを、色ずれの少ないスクリーンの組合せとすることを決定する。画素のシフトが行われた場合の乗算結果において所定値をとるものの個数と、画素のシフトが行われていない場合の乗算結果において所定値をとるものの個数とが等しいということは下記のことを意味する。すなわち、あるスクリーン（例、シアン）と、またあるスクリーン（例、マゼンタ）とを重ねることで発生する繰り返しパターンが、あるスクリーン（例、シアン）のまたあるスクリーン（例、マゼンタ）に対する相対位置をｘ方向またはｙ方向に１pixel（画素）移動することによっては変化しない（全く同じ）ことを意味する。このようなスクリーンの組合せを印刷などに使用すれば、色ずれを少なくできる。

次に、画像評価装置１００の全体の動作を説明する。

画像評価装置１００の全体の動作を図１９に示す。まず、スクリーン設定部１２２により、入力部１０２に入力するスクリーンを設定する（ステップ４０２）。設定内容は、スクリーンの色、スクリーン角、ピッチである。設定されたスクリーンは入力部１０２を介して画素値乗算部１２４に送られ、画素値が決定され、互いに対応する画素の画素値が乗算される（ステップ４２２）。そして、画像評価部１２６は、乗算結果の内で、所定の値（例、１）をとるものの個数をカウントする（ステップ４２４）。ここではまだ画素をシフトしていないので（ステップ４２６、Ｎｏ）、画素シフト部１２３によりシアンおよびマゼンタのスクリーンのいずれか一方をｘ方向またはｙ方向に１pixel（画素）移動する（ステップ４２８）。そして、画素値の乗算および乗算結果の内で所定値をとるもののカウント（ステップ４２２、ステップ４２４）を行う。この後はすでに画素をシフトずみなので（ステップ４２６、Ｙｅｓ）、全てのスクリーンを設定し終えたか否かを判定し（ステップ４３０）、終えていなければ（ステップ４３０、Ｎｏ）、スクリーンの設定（ステップ４０２）に戻る。終えていれば（ステップ４３０、Ｙｅｓ）、乗算結果の内で所定値をとるもの個数が画素シフトの有無にかかわらず等しいものを、最適組合せ決定部１１８が色ずれの少ないスクリーンとして決定する（ステップ４３２）。

このように決定された色ずれの少ないスクリーンを印刷時などに使用すると第一の実施形態と同様な効果を奏する。

なお、網点は、隣接する網点の方向に成長するようにしてもよい。いわゆるラインスクリーンである。このとき、異なる色のスクリーンの成長方向が交差するようにすると、スクリーンの２次色の面積変動が抑えられ、全濃度域で色安定性を改善できる。しかし、ラインスクリーンのハイライト部では、トナーが極めて細いラインとして紙面に付着するため、ノイズやジッタなどの影響を受けやすくなり、単色でのトナー濃度が不安定になる恐れがある。そこで、ハイライト部だけドット状に網点を成長させることにより、単色でのトナー濃度の安定性を保つ方法がとられる。つまり、ハイライト部はドット状に、高濃度部はライン状に成長するスクリーンが利用される場合が多い。このとき、従来のスクリーンでは、網点をドット状に成長させると、版ずれによる２次色の面積変動が大きくなり、色安定性が損なわれるおそれがあった。しかし、この網点の重心位置を考慮したスクリーンでは、面積変動を相殺するように網点が配置されるため、色変化量を小さく抑えられる。よって、全濃度域で版ずれに対する色安定性にすぐれ、かつ単色での濃度安定性も優れたスクリーンとすることができる。

第三の実施形態
図２０は、本発明の第三の実施形態による画像出力システムの構成図である。このシステム構成例は、図１に示したシステム構成例の変形例である。図２０のシステムでは、ホストコンピュータ５０にインストールされているドライバ８０が、ラスタライズ機能５４、色変換機能６４、ハーフトーン処理機能６６、画像評価機能１００および画像設定機能３００を有する。これらの各機能５４，６４，６６，１００は、図１に示した同じ引用番号の機能と同じである。そして、ハーフトーン処理機能により生成された各色毎の画像再生データ（パルス幅データ）３０が、ページプリンタなどの画像出力装置６０内のコントローラ６２のパルス幅変調部６８に供給され、所望の駆動データ６９に変換されエンジン７０に与えられる。

図２０のシステム例では、ホストコンピュータ側にインストールされるドライバ８０により、色変換処理とハーフトーン処理と画像評価処理とが行われる。図１の例では、色変換処理とハーフトーン処理とが、画像出力装置内のコントローラで行われていたが、図２０の例ではホストコンピュータ５０側で行われる。画像出力装置６０の低価格化が要求される場合は、コントローラ６２の能力を下げて価格を抑えることが要求される。この場合は、ホストコンピュータにインストールされるドライバプログラムにより、図１のコントローラが行っていた機能の一部を変わりに実現することが有効である。ドライバ８０にてハーフトーン処理が実現される場合、上記したハーフトーン処理手順をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記録媒体が、ホストコンピュータ５０内に内蔵される。

第四の実施形態
図２１は、本発明の第四の実施形態による画像出力システムの構成図である。このシステム構成例は、図１に示したシステム構成例の変形例である。図１に示したシステム構成例との相違は、画像評価装置１００がホストコンピュータ５０と別体である点である。

この場合は、ホストコンピュータ５０が画像出力装置６０に画像データ５６を与える前に、予め画像評価装置１００により色ずれの少ないスクリーンの組合せを決定してハーフトーン処理部６６に与えておく。ハーフトーン処理部６６は与えられた色ずれの少ないスクリーンの組合せを使用して、階調データ１０を処理する。

例えば、ホストコンピュータ５０がパーソナルコンピュータ、画像出力装置６０がレーザプリンタである。さらに、ハーフトーン処理部６６がROM（Read Only
Memory）を有する。画像出力装置（レーザプリンタ）６０の出荷前に、このROMに画像評価装置１００により色ずれの少ないスクリーンの組合せを記録しておく。ハーフトーン処理部６６は、このROMから色ずれの少ないスクリーンの組合せを読み出して階調データ１０を処理する。

なお、ハーフトーン処理部６６は、ハーフトーン処理プログラムが画像出力装置６０によって実行されることによって構成されるようにしてもよい。このハーフトーン処理プログラムは、通常、画像出力装置６０が読取可能な形態でフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録されて流通する。当該プログラムは、メディア読取装置（ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フロッピーディスクドライブなど）によって読み取られてハードディスクにインストールされる。そして、ＣＰＵが所望のプログラムを適宜ハードディスクから読み出して所望の処理を実行するように構成されている。あるいは、画像出力装置６０がROMなどの記録媒体を有しており、ハーフトーン処理プログラムがこのROMに記録されるようにしてもよい。

画像出力システムの構成図である。 ディザ法による濃淡画像の階調再現の２値化手法を説明する図である。 ディザ法の閾値マトリクスを説明する図である。 ディザ法を利用して形成される網点の形状変化を示す図である。 スクリーン角の形成方法を示す図である。 本発明の第一実施形態による画像評価装置のブロック図を示す。 スクリーンのピッチ、角度を示す図である。 スクリーン設定部１２２および位相シフト量設定部１２４の処理を説明するためのフローチャートである。 スペクトル生成部１０４における処理を説明するためのフローチャートである。 階調が一様な網点パターン（図１０ａ）とそのスペクトル（図１０ｂ）を示す図である。 網点形状が円形の場合の網点形状のサイズを説明するための図である。 スペクトル演算部１０６における処理を説明するためのフローチャートである。 スクリーンスライド処理を説明するための図である。 たたみ込み演算を説明するための図である。 たたみ込み演算の概念を説明するための図である。 スペクトル生成部１０４において生成された出力スペクトルの一例を示す図である。 本発明の第一実施形態による画像評価装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態による画像評価装置のブロック図を示す。 本発明の第二実施形態による画像評価装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施形態による画像出力システムの構成図である。 本発明の第四の実施形態による画像出力システムの構成図である。

符号の説明

１０ 入力データ、階調データ
２０ 変換テーブル、閾値マトリクス
３０ 画像再生データ
５０ ホストコンピュータ
６０ コントローラ
６６ ハーフトーン処理部
７０ エンジン

Claims (3)

1. 複数色のスクリーンの中から任意に選択された２つ以上のスクリーンを重ねることで発生する繰り返しパターンが、ある一つのスクリーンの他の一つのスクリーンに対する相対的な位置を所定量変更しても、同じとなるスクリーンの組み合わせを決定する方法で、
   前記２つ以上のスクリーンは、
   各色のスクリーンの周波数スペクトルを畳込み演算することによりえられる周波数スペクトルの振幅と、前記各色のスクリーンのうち少なくとも一つについてスクリーンの位置を所定量変更したスクリーンと前記各色のスクリーンの残りのスクリーンの周波数スペクトルを畳込み演算することによりえられる周波数スペクトルの振幅と、が等しい前記各色のスクリーンを前記同じとなるスクリーンの組み合わせとして決定する方法。
2. 複数色のスクリーンの中から任意に選択された２つ以上のスクリーンを重ねることで発生する繰り返しパターンが、ある一つのスクリーンの他の一つのスクリーンに対する相対的な位置を所定量変更しても、同じとなるスクリーンの組み合わせを決定する方法で、
   前記選択された各スクリーンの画素値を乗算し、乗算結果が所定値を取るものの個数を求める工程と、
   前記選択されたスクリーンのいずれか一つの画素をシフトし、シフトした後の前記選択された各スクリーンの画素値を乗算し、乗算結果が前記所定値を取るものの個数を求める工程と、
   前記各スクリーンの画素をシフトせず求めた前記個数と前記シフトした後に求めた前記個数とが等しいものを前記同じとなるスクリーンの組み合わせとして決定する工程と、
   によりスクリーンの組み合わせを決定する方法。
3. 請求項１または２に記載の方法によって決定されたスクリーンの組み合わせを再現する変換テーブルを用いて入力階調値から画像再生データを得ることにより印刷を実行する画像出力装置。

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