JP4826549B2 - 地紋画像生成プログラム及び地紋画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は，地紋画像生成プログラム及び地紋画像生成装置に関し，特に，原本の複写による偽造を抑止する効果を有する地紋画像の生成プログラム及び生成装置に関する。

偽造抑止地紋は，原本の本来の画像に背景として合成され，印刷された文書が原本か複写物かを区別することを可能にする。偽造抑止地紋は，原本では識別することが難しいが，複写すると地紋の文字や画像が浮かび上がる。それを利用して，原本と複写物とを容易に区別することが可能になる。また，複写によって地紋の文字や画像が浮かび上がるので，偽造抑止地紋を合成して原本を生成すれば，心理的に原本の複写を抑止する効果が得られる。

偽造抑止地紋については，特許文献１に記載され，この記載によれば以下の通りである。

偽造抑止地紋の一般的な構成は，複写によってドットが残るまたは減少が少ない「潜像部」と，複写によってドットが消失または大きく減少する「背景部」の２つの領域からなる。つまり，潜像部は複写による濃度変化が少なく原本の画像がそのまま再現され，背景部は複写による濃度変化が大きく原本の画像が消失する。この２つの領域により地紋の文字や画像が形成され，この地紋の文字や画像を「潜像」と称する。

この潜像部と背景部の２つの領域は濃度がほぼ同等であり，原本の状態では一見すると「複写」などの地紋の文字や画像が隠れていることが判別困難であるが，ミクロ的には各々異なる特性を持っている。そして，複写されるとそれらの濃度変化の差により，潜像部と背景部との間に濃度差が生じてこの２つの領域で形成された地紋の文字や画像の判別が容易になる。

潜像部は複写時(コピアによるスキャニング時)にドットを読み取り易くするために，各々のドットを集中した固まりのドットで構成し，逆に背景部は複写時にドットを読み取り難くするために，各々のドットを分散したドットで構成する。このようにすることで，潜像部は複写後にドットが残り易く，背景部は潜像部よりもドットが消え易い特性になる。集中したドットや分散したドットは，異なる線数の網点を用いた網点処理によって実現することができる。すなわち，集中したドット配置を得るためには低い線数の網点を用い，分散したドット配置を得るためには高い線数の網点を用いる。

一般に複写機には，複写対象の原稿の微小なドットをスキャナーで読み取る工程での入力解像度と，スキャナーで読み取った微小なドットを印刷エンジンで再現する工程での出力解像度とに依存した画像再現能力の限界が存在する。従って，複写機の画像再現能力の限界を超えた孤立した微小なドットが原稿中に存在すると，その複写物では微小なドットを完全には再現できず，孤立した微小なドットの部分が消失する。即ち，偽造抑止地紋の背景部が複写機で再現できるドットの限界を超えるように作成されている場合，偽造抑止地紋の大きなドット(集中したドット)は複写によって再現できるが，小さなドット(分散したドット)は複写によって再現できず，複写原稿に隠された潜像が浮かび上がる。また，複写により背景部の分散したドットが完全に消えなくとも，潜像部の集中したドットと比較してドットの消失の程度が大きければ，複写後に背景部と潜像部で濃度差が発生し，複写原稿において隠された潜像が浮かび上がる。

また，偽造抑止地紋では，潜像として隠されている文字や画像をより判別し難くするために，「カモフラージュ」と言う技術が利用される。このカモフラージュ技術は，潜像部や背景部とは濃度が異なる模様を偽造抑止地紋画像全体に配置する方法であり，マクロ的には一見すると潜像部や背景部とは異なる濃度のカモフラージュ模様が目立ち，潜像が更に目立たなくなる効果がある。つまり，カモフラージュ模様のコントラストが大きく，それに比較して潜像部と背景部のコントラストが小さいため，目の錯覚により潜像がより効果的に隠蔽される。さらに，カモフラージュ模様は印刷物に装飾的な印象を与えることができ，意匠性に優れた偽造抑止地紋を作成することができるといった利点もある。尚，一般的にカモフラージュ模様は２値で作成されており，カモフラージュ模様に相当する領域で地紋のドットを発生させないことでカモフラージュ模様を形成している。以上が偽造抑止地紋の概要である。

図１は，偽造抑止地紋の潜像とカモフラージュ模様の例を示す図である。文字「複」の潜像マスクパターン１０は，その拡大図１０Ｘにも示されるとおり，例えば黒い部分が地紋の潜像部ＬＩに対応し白い部分が地紋の背景部ＢＩに対応する。一方，カモフラージュ模様１２は，その拡大図１２Ｘにも示されるとおり，例えば黒い部分ＣＡＭが地紋のドットが形成されない領域になり，白い部分が地紋のドットが形成される。

図２は，偽造抑止地紋の原本の例を示す図である。地紋１４は，図１の潜像マスクパターン１０に基づいて潜像部ＬＩと背景部ＢＩとが形成されている。潜像部ＬＩは，ドット集中型ディザ法による低網点線数（５３ｌｐｉ）のドットで形成され，背景部ＢＩは，ドット分散型ディザ法による高網点線数（２１２ｌｐｉ）のドットで形成されている。拡大された地紋１４Ｘから明らかなとおり，地紋全体が一定の出力濃度になっているが，潜像部ＬＩのドットは低い網点線数のスクリーンにより形成されているので大きなドットであり，背景部ＢＩのドットは高い網点線数のスクリーンにより形成されているので微少なドットである。

地紋１６は，図１の潜像マスクパターン１０とカモフラージュ模様１２に基づいて潜像部ＬＩと背景部ＢＩとがカモフラージュ模様の黒い部分ＣＡＭの領域を除いて形成されている。拡大された地紋１６Ｘに示されるとおり，地紋全体は一定の出力濃度であり，カモフラージュ模様の領域ＣＡＭにはドットが形成されず，それ以外の領域では，図１と同様に大きなドットからなる潜像部ＬＩと微少なドットからなる背景部ＢＩとが形成されている。カモフラージュ模様のコントラストが大きいため，コントラストが小さい潜像部ＬＩと背景部ＢＩとで形成される潜像（文字「複」）が目立たない。

図２の偽造抑止地紋の原本は，潜像部ＬＩと背景部ＢＩの出力濃度が同じであるので，それにより形成される潜像「複」が隠蔽される。これを原本における潜像の隠蔽性が高いと称する。

図３は，偽造抑止地紋の複写物の例を示す図である。複写物１８は，コピアによるスキャニング工程とドット形成工程を経て形成され，その拡大図１８Ｘに示されるとおり，潜像部ＬＩの大きなドットはほとんど消失していないが，背景部ＢＩの微少なドットはかなり消失している。その結果，複写物１８において，潜像部ＬＩの出力濃度はほとんど低下しないが，背景部ＢＩの出力濃度はかなり低下し，潜像「複」が浮き上がって見える。つまり，複写物における潜像の識別性が高くなっている。

複写物２０も同様に，カモフラージュ模様の領域ＣＡＭを除いて，複写物１８と同じである。背景部ＢＩの出力濃度が低下したことでカモフラージュ模様のコントラストが低下し，潜像「複」が浮き上がって見えている。

図４は，図２の原本の拡大図と図３の複写物の拡大図とを更に拡大した図である。（ａ）原本では，潜像部ＬＩは網点線数が低く面積が大きなドット（網点）で構成され，背景部ＢＩは網点線数が高く微少なドットで構成される。そして，カモフラージュ模様の黒い部分ＣＡＭにはいずれのドットも形成されていない。一方，（ｂ）複写物では，潜像部ＬＩの大きなドット（網点）のサイズはそれほど変化していないのに対して，背景部ＢＩの微少なドットはかなりの数が消失ししている。その結果，複写物では，潜像部ＬＩの出力濃度の低下はほとんどなく，背景部ＢＩの出力濃度の低下は大きく，地紋の潜像「複」が顕在化される。
特開２００５−１５１４５６号公報

図５は，図１〜４の背景部ＢＩと潜像部ＬＩの画像を生成するためのディザマトリクスの例を示す図である。図５（ａ）の背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩは，４×４のマトリクスの各要素に閾値１〜８を有するドット分散型ディザマトリクスである。閾値「１」は変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の要素に割り当てられ，閾値「２」は閾値１の要素と離間した位置に配置され，閾値「３〜８」はそれらの間に配置されている。地紋画像の形成工程で，背景部の入力階調値と背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩの各要素の閾値とが比較され，入力階調値が閾値以上であればその画素にドットが形成される。そして，図５（ａ）の背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩに対しては，入力階調値が「１」に設定され，閾値「１」の黒い画素の位置に第２のドットＤ２が形成される。その拡大図が図４（ａ）の背景部ＢＩに示され，背景部ＢＩは微少ドットが網点線数２１２ｌｐｉで形成されている。

一方，図５（ｂ）の潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩは，３２×３２のマトリクスの各要素の閾値１〜１２８を有するドット集中型ディザマトリクスである。閾値「１」は変位ベクトル（−８，８）（８，８）の位置の画素に割り当てられ，第１のドット（網点）Ｄ１の中心位置に対応する。また，閾値「２〜１２８」は第１のドット（網点）Ｄ１の中心位置に対応する閾値「１」の画素から順に分配されている。地紋画像の形成工程で，潜像部の入力階調値と潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩの各画素の閾値が比較され，入力階調値が閾値以上であればその画素にドットが形成される。図５（ｂ）の潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩに対しては，入力階調値「３１」が設定されと，閾値「１〜３１」の要素の位置にドットが形成され，大きなドット（網点）Ｄ１が形成される。その拡大図が図４（ａ）の潜像部ＬＩに示され，大きなドットが網点線数５３ｌｐｉで形成されている。

前述のとおり，偽造抑止地紋は，原本において背景部と潜像部の出力濃度を等しくして潜像の隠蔽性を高く保つことが求められている。また，複写物においては背景部と潜像部の出力濃度の違いを大きくし且つ潜像部の出力濃度を高くして，潜像の識別性を高くすることが求められる。

しかしながら，図５に示すディザマトリクスＤＭ−ＢＩ，ＤＭ−ＬＩにより形成される画像は，地紋に使われる低い出力濃度領域，例えば１０〜１５％の出力濃度領域では，出力濃度の階調数（分解能）に限りがある。背景部の基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩでは，閾値「１」の位置に微少ドットＤ２が形成されるので，それに対応する出力濃度で背景部が形成される。それに対して，潜像部の形成工程では，背景部の出力濃度と同じ出力濃度を生成できる入力階調値が選択され，その入力階調値と潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩとの比較により潜像部の画像が形成される。しかし，前述のとおり潜像部ＬＩの出力濃度の階調数（分解能）に限りがあるので，かならずしも背景部の出力濃度と一致する出力濃度を潜像部ＬＩに形成することができない場合がある。

図６は，原本における潜像の隠蔽性が悪化した例を示す図である。図６（ａ）の潜像マスクパターン「複写」について，図６（ｂ）は潜像部の入力階調値を「１２」にした場合の地紋画像，図６（ｂ）は潜像部の入力階調値を「１３」にした場合の地紋画像を示す。図６（ｂ）では，潜像マスクパターンの出力濃度が背景部より低くなり，潜像「複写」の隠蔽性が低下している。同様に，図６（ｃ）では，潜像マスクパターンの出力濃度が背景部より高くなり，同様に潜像「複写」の隠蔽性が低下している。

また，背景部の基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩのサイズを拡大して，変位ベクトル（−８，８）（８，８）の位置の要素に複数の閾値，例えば閾値「１」「２」「３」を分散して配置することで，地紋の出力濃度を可変にすることができる。その場合でも，潜像部の出力濃度を背景部の出力濃度に一致させることが望ましいが，潜像部の出力濃度の階調数（分解能）に限界があり，両者の出力濃度を完全に一致させることが困難になり，原本における潜像の隠蔽性を低下させることになる。

そこで，本発明の目的は，原本における潜像の隠蔽性を高くすることができる偽造抑止地紋を生成するプログラム及び装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために，本発明の第１の側面によれば，複写時に再現される潜像部と複写時に出力濃度が低下する背景部とを含む地紋画像を形成する地紋画像生成工程をコンピュータに実行させる地紋画像生成プログラムにおいて，
前記地紋画像生成工程は，
前記潜像部の入力階調値について，潜像部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第１のドットを形成する潜像部画像データを生成する潜像部画像データ生成工程と，
前記背景部の入力階調値について，背景部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第２のドットを形成する背景部画像データを生成する背景部画像データ生成工程とを有し，
前記潜像部ディザマトリクス及び背景部ディザマトリクスのいずれか一方または両方が，前記背景部及び潜像部で取りうる第１の入力階調値からそれより高い第２の入力階調値までの第１の入力階調範囲に対して，第１の出力濃度からそれより高く且つ最大出力濃度より低い第２の出力濃度まで増大する第１の出力濃度範囲の画像を生成する画像データを生成可能であり，更に，前記第２の入力階調値より高い第３の入力階調値を含む第２の入力階調範囲に対して，前記第２の出力濃度の画像を生成する画像データを生成可能であることを特徴とする。

上記の第１の側面において，好ましい態様によれば，前記潜像部ディザマトリクスは前記第１のドットの中心にドットを集中して形成するドット集中型ディザマトリクスであり，前記背景部ディザマトリクスは前記第２のドットを分散して形成するドット分散型ディザマトリクスであることを特徴とする。

上記の第１の側面において，好ましい態様によれば，前記第１の入力階調範囲の入力階調数が前記第２の入力階調範囲の入力階調数よりも多いことを特徴とする。

上記の第１の側面において，好ましい態様によれば，前記第１の入力階調値は最小入力階調値であり，前記第２の入力階調値は最大入力階調値より１階調値低く，前記第３の入力階調値は最大入力階調値であることを特徴とする。

上記の第１の側面において，好ましい態様によれば，前記地紋画像生成工程は，
さらに，地紋画像の出力濃度設定入力に応答して，当該出力濃度設定入力に対応する前記背景部及び潜像部の入力階調値を個別に設定する出力濃度設定工程を有し，
前記潜像部画像データ生成工程及び前記背景部画像データ生成工程は，前記個別に設定された入力階調値について，それぞれのディザマトリクスを参照して潜像部画像データ及び背景部画像データをそれぞれ生成し，当該生成された潜像部画像データ及び背景部画像データによる出力濃度が同等であることを特徴とする。

上記の目的を達成するために，本発明の第２の側面によれば，複写時に再現される潜像部と複写時に出力濃度が低下する背景部とを含む地紋画像を形成する地紋画像生成工程をコンピュータに実行させる地紋画像生成プログラムにおいて，
前記地紋画像生成工程は，
地紋画像の出力濃度設定入力に応答して，当該出力濃度設定入力に対応する前記背景部及び潜像部の入力階調値を個別に設定する出力濃度設定工程と，
前記潜像部の入力階調値について，潜像部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第１のドットを形成する潜像部画像データを生成する潜像部画像データ生成工程と，
前記背景部の入力階調値について，背景部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第２のドットを形成する背景部画像データを生成する背景部画像データ生成工程とを有し，
前記出力濃度設定工程で，前記地紋画像の出力濃度が第１の出力濃度からそれより高く且つ最大出力濃度より低い第２の出力濃度までの範囲内で可変設定可能であり，
前記潜像部ディザマトリクス及び背景部ディザマトリクスのいずれか一方または両方が，最小入力階調値から最大入力階調値までの第１の入力階調範囲に対して，前記第１の出力濃度から前記第２の出力濃度まで増大する第１の出力濃度範囲の画像を生成する画像データを生成可能であることを特徴とする。

上記の目的を達成するために，本発明の第３の側面は，上記第１，第２の側面の地紋画像生成装置である。

以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

図７は，本実施の形態における地紋画像形成装置の構成を示す図である。地紋画像形成装置は，ホストコンピュータ３０にインストールされているプリンタドライバプログラム３２と，潜像部ディザマトリクス３３と，背景部ディザマトリクス３４と，プリンタ４０とで構成される。ホストコンピュータ３０は，ＣＰＵとＲＡＭとアプリケーションプログラム３１を更に有し，アプリケーションプログラム３１を実行して文字，イメージ，グラフィックスなどからなる画像データを生成する。さらに，ホストコンピュータ３０は，プリンタドライバ３２により地紋データ３７を生成する。アプリケーション３１が生成した画像データについて，ユーザから印刷要求を受けると，プリンタドライバはプリンタ装置４０が解釈可能なプリンタ制御言語に基づき，画像データ３６のプリントジョブを生成する。もし，印刷要求に，画像データに対して地紋データを付加することが含まれていた場合には、プリントジョブに地紋データ３７を含めてプリンタ４０のインターフェースＩＦに送信する。

画像データ３６は，例えば，ページ記述言語で記述されたデータ，プリンタの中間コードに展開されたデータ，または画素に展開したＲＧＢのビットマップデータなど様々な形態をとりうる。また，地紋データ３７は，例えば画素毎のドットの有無（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を示すデータである。

一方，プリンタ４０は，画像を生成する印刷エンジン４６と，受信した画像データ３６と地紋データ３７について所定の画像処理を行いさらに印刷エンジン４２の制御を行うコントローラ４１とを有する。コントローラ４１のＣＰＵは，画像形成プログラム４２を実行して，受信した画像データ３６から画素に展開したビットマップデータを生成する。受信した画像データ３６がビットマップデータの形態であればそのビットマップデータがそのまま利用できる。

そして，合成部４３が，画像データ３６のビットマップデータと，地紋データ３７のドットデータとを合成する。さらに，色変換部４４が合成されたＲＧＢのデータをＣＭＹＫのデータに色変換し，二値化ユニット４５がＣＭＹＫのデータから画素内のドットのデータに変換し，印刷エンジン４６に出力する。その結果，印刷エンジン４６は，アプリケーションプログラムにより生成された画像とプリンタドライバ３２により生成された地紋画像とを合成した画像を生成する。これが地紋の原本である。

図７の実施の形態では，ホストコンピュータ３０のプリンタドライバ３２が地紋データ３７を生成している。ただし，変型例として，プリンタドライバ３２が地紋を生成するジョブデータを生成し，プリンタ４０のコントローラ４１が地紋生成ジョブデータから潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスとを使用して地紋データを生成するようにしても良い。この場合の地紋生成用のジョブデータは，複写時に消失するもしくは再現される文字やパターンの指定，地紋の濃度の指定、カモフラージュ付加の指定など地紋データ生成するために必要な情報を含むデータである。

以下，本実施の形態における地紋画像生成装置による生成方法の概略について説明する。なお，地紋画像生成装置とは，プリンタドライバ３２により地紋画像が生成される場合はホストコンピュータ，画像形成プログラムにより地紋画像が生成される場合にはプリンタ４０をいう。本実施の形態では，図１，図２と同様に，地紋画像生成装置が，ユーザがデフォルトパターンから選択した潜像マスクパターンまたはユーザが独自に生成した潜像マスクパターンに対応して，潜像部と背景部とからなる地紋画像データを生成する。

潜像部は潜像部ディザマトリクス３３を使用して複数の第１のドットにより所定の出力濃度の画像に形成され，一方，背景部は背景部ディザマトリクス３４を使用して複数の第２のドットにより所定の出力濃度の画像に形成される。原本における潜像の隠蔽性を高くするために，潜像部と背景部とは同等の出力濃度の画像になることが望ましい。

図８は，背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩ及び潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩの入力階調と出力濃度の特性を示す図である。図８に示された特性は，簡単のために，基本ディザマトリクスにおいて入力階調以下の閾値の画素に形成されるドットの数と，プリンタエンジンにより生成される地紋画像の出力濃度とが理想的なリニアな関係にあると仮定している。

地紋画像生成装置が，潜像部ディザマトリクス３３として図５（ｂ）に示した潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩを，背景部ディザマトリクス３４として図５（ａ）に示した背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩを使用した場合，入力階調値とそれに対応する潜像部画像データ及び背景部画像データによる出力濃度の特性は，図８に示されるとおりである。すなわち，背景部の場合は，入力階調値ＩＮ＝０〜８に対して出力濃度ＯＵＴは「０」も含めると９つの出力濃度値をとりうる。つまり，全ての画素がドットｏｆｆの紙白から全ての画素がドットｏｎの最大出力濃度までの出力濃度の階調数（または分解能）は９である。そして，図５（ａ）に示したとおり，背景部では入力階調値ＩＮ＝１に対して，ディザマトリクスＤＭ−ＢＩの閾値「１」の画素の位置に分散した微少の第２ドットＤ２の画像になる。それに対して，潜像部の場合は，入力階調値ＩＮ＝０〜１２８に対して出力濃度ＯＵＴは「０」も含めると１２９の出力濃度値をとりうる。つまり，紙白から最大出力濃度までの出力濃度の階調数（または分解能）は１２９である。

しかしながら，背景部で入力階調ＩＮ＝１に対応する出力濃度は，潜像部で入力階調ＩＮ＝１２，１３に対応する２つの出力濃度の中間に位置している。そのため，背景部と潜像部とで等しい出力濃度にすることができない。これが，図６に示した原本での潜像の隠蔽性を低下させる原因である。

地紋画像として採用される出力濃度の範囲は，最大出力濃度の１０％〜１５％である。そして，１０〜１５％の出力濃度の範囲では，潜像部基本ディザマトリクスにより再現可能な出力濃度の階調数は高々２０階調程度である。そのため，潜像部の入力階調値を１段階変更することにより調整可能な出力濃度の変化量が一定以上に大きくなるので，潜像部ディザマトリクスの網点線数を低くして潜像部の出力濃度の階調数を多くしたとしても，潜像部の出力濃度を背景部の出力濃度に高精度に一致させることは困難または不可能である。

さらに，背景部基本ディザマトリクスのサイズを２倍または４倍に大きくして背景部の出力濃度の階調数を増加させて，１０〜１５％の範囲内で地紋画像の出力濃度変更を可能にした場合も，上記と同様の理由により背景部の出力濃度と潜像部の出力濃度とを高精度に一致させることは困難または不可能である。

図９，１０，１１は，本実施の形態における背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスの入力階調値に対する出力濃度の特性を示す図である。

第１の実施の形態では，図９の入力・出力濃度特性を有するディザマトリクスを使用して背景部と潜像部の画像データを生成する。図９（ａ）は背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩによる入力・出力濃度特性を示し，図８（ａ）と同じであり，出力濃度の階調数は「９」と少ない。一方，図９（ｂ）は本実施の形態による潜像部ディザマトリクス３３による入力・出力濃度特性を示す。

図９（ｂ）の潜像部ディザマトリクス３３は，入力階調０〜２５４（第１の入力階調範囲）に対して紙白の最小出力濃度（第１の出力濃度）から最大出力濃度の１５％の出力濃度（第２の出力濃度）まで順次増加する第１の出力濃度範囲の画像データを生成可能に構成されている。さらに，入力階調２５５（第２の入力階調範囲）に対しては最大出力濃度の１５％の出力濃度（第２の出力濃度）の画像データを生成可能に構成されている。

つまり，図９（ｂ）の潜像部ディザマトリクス３３は，全ての入力階調０〜２５４に対して順次増加する出力濃度（若しくは一部の隣接する入力階調では同じ出力濃度）の画像データを生成可能にする。そのため，最大出力濃度の０〜１５％の範囲で多くの出力濃度の階調数を有することができ，図中７０に示されるとおり，背景部の出力濃度と潜像部の出力濃度とを高精度に一致させることができる。

そして，後述するとおり，潜像部ディザマトリクス３３のマトリクスサイズは，基本ディザマトリクスよりも拡大してスーパーセル化し，出力濃度０〜１５％の範囲内により多くの出力濃度値を再生可能にする。それにより，入力階調値の１段階に対する出力濃度の変化量を小さくして，出力濃度調整能力を高くすることができる。

図９の７０によれば，背景部での入力階調ＩＮ＝１に対する出力濃度に，潜像部での入力階調ＩＮ＝１０６に対する出力濃度が高精度に一致している。

このように，第１の実施の形態では，背景部では，背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩを使用して微少ドットＤ２による画像データを形成し，潜像部では，０〜１５％の低出力濃度範囲で多くの階調数（または分解能）を生成できる潜像部ディザマトリクス３３を使用して大きなドット（網点）Ｄ１による画像を形成する。潜像部ディザマトリクス３３が低出力濃度範囲でより多くの階調数を有するので，潜像部の出力濃度を背景部の出力濃度と高精度に一致させることができる。

第２の実施の形態では，図１０の入力・出力濃度特性を有するディザマトリクスを使用して背景部と潜像部の画像データを形成する。図１０（ａ）は本実施の形態による背景部ディザマトリクス３４による入力・出力濃度特性を示す。一方，図１０（ｂ）は潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩによる入力・出力濃度特性を示し，図８（ｂ）と同じであり，最大出力濃度の０〜１５％の範囲では出力濃度の階調数は少ない。

図１０（ａ）の背景部ディザマトリクス３４は，入力階調０〜２５４（第１の入力階調範囲）に対して紙白の最小出力濃度（第１の出力濃度）から最大出力濃度の１５％の出力濃度（第２の出力濃度）まで順次増加する第１の出力濃度範囲の画像データを生成可能に構成されている。さらに，入力階調２５５（第２の入力階調範囲）に対しては最大出力濃度の１５％の出力濃度（第２の出力濃度）の画像データを生成可能に構成されている。

つまり，図１０（ａ）の背景部ディザマトリクス３４は，入力階調０〜２５４のほぼ全ての入力階調に対して順次増加する出力濃度（若しくは一部の隣接する入力階調では同じ出力濃度）を再生する画像データを生成する。そのため，最大濃度の０〜１５％の範囲で，非常に多くの出力濃度の階調数を有することができ，図中７２に示されるとおり，背景部の出力濃度と潜像部の出力濃度とを高精度に一致させることができる。

そして，背景部ディザマトリクス３４のマトリクスサイズも基本ディザマトリクスより拡大してスーパーセル化し，出力濃度０〜１５％の範囲内により多くの出力濃度値を再生可能にする。それにより，入力階調値の１段階に対する出力濃度の変化量を小さくして，出力濃度調整能力を高くすることができる。

図１０の７２によれば，背景部での入力階調ＩＮ＝８０に対する出力濃度に，潜像部での入力階調ＩＮ＝１２に対する出力濃度が高精度に一致している。

第３の実施の形態では，図１１の入力・出力濃度特性を有するディザマトリクスを使用して背景部と潜像部の画像データを形成する。図１１（ａ）は本実施の形態による背景部ディザマトリクス３４による入力・出力濃度特性を示し，図１０（ａ）と同じである。一方，図１１（ｂ）は潜像部ディザマトリクス３３による入力・出力濃度特性を示し，図９（ｂ）と同じである。いずれのディザマトリクス３４，３３も，入力階調０〜２５４のほぼ全ての入力階調に対して順次増加する出力濃度（若しくは一部の隣接する入力階調では同じ出力濃度）の画像データを生成する。そして，入力階調２５５に対しては最大出力濃度の１５％の出力濃度の画像データを生成する。つまり，入力階調０〜２５５の範囲で最大出力濃度の１５％の出力濃度が上限値になる。そのため，最大濃度の０〜１５％の範囲で，非常に多くの出力濃度の階調数を有することができ，図中７４に示されるとおり，背景部の出力濃度と潜像部の出力濃度とを高精度に一致させることができる。

図１１の７４によれば，背景部での入力階調ＩＮ＝８０に対する出力濃度に，潜像部での入力階調ＩＮ＝１０６に対する出力濃度が高精度に一致している。図１１のディザマトリクス３３，３４によれば，背景部と潜像部の両方で，地紋画像が通常とりうる出力濃度である最大出力濃度の１０〜１５％の範囲内に，より多くの出力濃度の階調数を再現できる。よって，両者の出力濃度を高精度に一致させることができる。地紋画像の出力濃度を変更設定する場合も，背景部の出力濃度と潜像部の出力濃度を高精度に一致させることができる。

図１２は，本実施の形態の第１の変型例における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の入力・出力濃度特性を示す図である。この変型例では，背景部ディザマトリクス３４では，入力階調ＩＮ＝０〜２５５に対して出力濃度が最大出力濃度の０〜１０％の範囲の画像データを生成可能になっている。それに対して，潜像部ディザマトリクス３３は，図１１と同じであり，入力階調ＩＮ＝０〜２５５に対して出力濃度が最大出力濃度の０〜１５％の範囲の画像データを生成可能になっている。

図５（ａ）の背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩに示したとおり，ドット分散型のディザマトリクスを使用することで，背景部は高い網点線数の分散された微少ドットＤ２を有する。したがって，出力濃度の範囲があまり高くなると微少ドットの分散状態がなくなる可能性がある。そこで，上記変型例のように背景部ディザマトリクス３４では出力濃度の上限値を最大出力濃度の１２％と低くすることが望ましい。ただし，この出力濃度の上限値は，背景部ディザマトリクスの網点線数に依存する値になる。具体例については後に詳述する。

図１３は，本実施の形態の第２の変型例における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の入力・出力濃度特性を示す図である。この変型例では，背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３のいずれか一方または両方が，入力階調ＩＮ＝０〜２５５に対して出力濃度が最大出力濃度の１０〜１５％の範囲の画像データを生成可能になっている。つまり，背景部や潜像部で取りうる入力階調値の範囲（ＩＮ＝０〜２５５）に対して，出力濃度の変更設定範囲である１０〜１５％の出力濃度範囲の画像データが生成可能になっている。つまり，１０〜１５％の出力濃度範囲内に，入力階調値ＩＮ＝０〜２５５に対応する全ての出力濃度の階調数が割り当てられている。よって，最大の分解能になっている。そのため，図中５７に示すとおり，背景部と潜像部とを高精度に同じ出力濃度にすることができる。

図１４は，本実施の形態の第３の変型例における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の入力・出力濃度特性を示す図である。図１４に示した背景部ディザマトリクス３４は，入力階調ＩＮ＝０〜ＩＮ１の範囲で出力濃度が０〜１５％に増大する第１の入力・出力濃度特性６０を有し，入力階調値ＩＮ２〜２５５の範囲で出力濃度が１５〜１００％に増大する第２の入力・出力濃度特性６１を有する。ただし，背景部のとりうる入力階調値は０〜ＩＮ１であり，出力濃度は０〜１５％に制限される。そして，ＩＮ１＞２５５−ＩＮ１と，第１の特性６０の入力階調値の数が第２の特性６１の入力階調値の数よりも多く，背景部の取りうる出力濃度の階調数がより多くなることが望ましい。

図１４に示した潜像部ディザマトリクス３３は，入力階調ＩＮ＝０〜ＩＮ１の範囲で出力濃度が０〜１５％に増大する第１の入力・出力濃度特性６２，６３を有し，入力階調値ＩＮ２〜２５５の範囲で出力濃度が１５〜１００％に増大する第２の入力・出力濃度特性６４を有する。ただし，背景部のとりうる入力階調値は０〜ＩＮ１であり，出力濃度は０〜１５％に制限される。また，第１の入力・出力濃度特性６３の増幅率は第１の入力・出力濃度特性６２の増幅率よりも小さく，よって，潜像部の取りうる出力階調値の範囲でより多くの階調数が確保される。

以下，図１１に示した第３の実施の形態における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の具体例について詳細に説明する。本実施の形態のディザマトリクス３４，３３は，一方で，図５の基本ディザマトリクスにあるドット分散型のディザマトリクスＤＭ−ＢＩとドット集中型のディザマトリクスＤＭ−ＬＩの網点線数と変位ベクトルを有し，他方で，背景部と潜像部で取りうる入力階調値の範囲（ＩＮ＝０〜２５５）で出力濃度０〜１５％の範囲の画像データを生成可能に設計される。しかも，出力濃度０〜１５％の範囲内により多くの階調数，望ましくは２５５階調数，を取りうるように，マトリクスサイズが拡大される。

本実施の形態のディザマトリクス３４，３３は，図５の基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩ，ＤＭ−ＬＩを出発点として，マトリクスサイズを拡大し，その拡大したディザマトリクスに最大階調数の閾値，例えば閾値０〜１０２４，を分散して配置して拡散ディザマトリクスを生成する（第１の工程）。拡散ディザマトリクスはより多くの閾値を有するのでより多くの出力濃度を生成することができ，階調性に優れている。そして，拡散ディザマトリクスについて，出力濃度が理想的なリニアな特性になるようにその閾値を補正する（第２の工程）。最後に，補正された拡散ディザマトリクスの閾値について，出力濃度０〜１５％に対応する閾値を閾値０〜２５４に変換し，それ以上の閾値を閾値２５５に変換する（第３の工程）。この結果，出力濃度０〜１５％に最大の階調数が含まれるディザマトリクス３４，３３が生成される。閾値０〜２５４，２５５に変換したのは，通常入力階調値は８ビット（０〜２５５）だからである。つまり，画像処理工程で採用される入力階調値のビット数に応じて，割り当てられる閾値範囲が決定される。

以下，第１，第２，第３の工程について，具体例を示して説明する。
［第１の工程］
まず，基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩ，ＤＭ−ＬＩを十分な階調数になるサイズまで拡大する。例えば，１２８×１２８のマトリクスサイズまで拡大するのが好ましいが，説明を簡単化するために３２×３２のマトリクスサイズまで拡大する。そして，拡大したディザマトリクスの全ての閾値について，入力階調値の増大に対応してドットを生成させる順に全ての閾値が異なるように分散及び拡散して配置する。これを拡散ディザマトリクスと称する。

図１５は，背景部の拡散ディザマトリクス３４−１の一例を示す図である。これは３２×３２のマトリクスサイズであるが，それぞれの変位ベクトルと網点線数は基本ディザマトリクスと同じである。つまり，黒いセルの位置は基本ディザマトリクスと同じである。

背景部の拡散ディザマトリクス３４−１では，基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩの閾値「１」の画素には，閾値「０〜１２７」が拡散して配置される。同様に，基本ディザマトリクスの閾値「２」「３」「４」「５」「６」「７」「８」の画素には，閾値「１２８〜２５６」「２５７〜３８４」「３８５〜５１２」「５１３〜６４０」「６４１〜７６８」「７６９〜８９６」「８９７〜１０２３」がそれぞれ拡散して配置される。

図１６は，潜像部の拡散ディザマトリクス３３−１の一例を示す図である。これは３２×３２のマトリクスサイズであるが，それぞれの変位ベクトルと網点線数は基本ディザマトリクスと同じである。つまり，黒い画素の位置は基本ディザマトリクスと同じである。

潜像部の拡散ディザマトリクス３３−１では，基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩの閾値「１」の画素には，閾値「０〜７」が拡散して配置される。同様に，基本ディザマトリクスの閾値「２」〜「１２８」の各画素には，閾値「８〜１５」〜「１０１７〜１０２３」がそれぞれ拡散して配置される。

図１５，１６の拡散ディザマトリクス３４−１，３３−１によれば，入力階調値０〜１０２３に対して出力濃度は「１０２４」の階調数を有することになる。つまり，階調性の優れたディザマトリクスになる。

上記の拡散ディザマトリクスの作成手法は，たとえば，同一変位ベクトル上の画素の閾値を粒状度が最小となるように拡散する手法や，ベイヤー型ディザ法の生成規則にしたがった拡散手法などである。この処理では，ドットの成長過程においてなるべく発生するドットの位置に偏りが生じないように閾値を拡散させることが重要である。
［第２の工程］
次に，図１５，１６の拡散ディザマトリクス３４−１，３３−１を利用した画像データで背景部と潜像部をプリンタにより印刷し，測色器で出力濃度を測定し，入力階調値０〜２５５に対して理想的な出力濃度になるように閾値を補正する。

図１７，図１８は，印刷用の正規化ディザマトリクス３４−２，３３−２の一例を示す図である。つまり，図１５，１６の拡散ディザマトリクス３４−１，３３−１の閾値０〜１０２３を，プリンタで印刷するために利用可能な最大入力階調値（通常２５５）で正規化して，正規化ディザマトリクス３４−２，３３−２が生成される。

最大入力階調値を２５５とすると，正規化ディザマトリクス３４−２，３３−２の閾値は，図３１に示した式（Ａ）により求められる。つまり，拡散ディザマトリクスの閾値０〜１０２３を，正規化された閾値０〜２５５に変換して，正規化ディザマトリクスが生成される。

次に，正規化ディザマトリクス３４−２，３３−２を用いて階調パッチをプリンタで印刷し，印刷された階調パッチの濃度特性を測色して，入力階調値に対する出力濃度特性を求める。たとえば，階調パッチは紙白からベタの入力階調値０〜２５５を３３段階程度に区切ったものを使用する。

図１９は，正規化ディザマトリクスによる入力・出力濃度特性を示す図である。図１９には，入力階調値０〜２５５に対して測定された出力濃度０．１（紙白）〜１．４（ベタ）がプロットされている。この入力・出力濃度特性によれば，入力階調値に対して出力濃度はリニアな関係になっていない。そこで，これをリニアな関係になるようにディザマトリクスの閾値を補正することが望まれる。

図２０は，図１９の入力・出力濃度特性の入力階調値と出力濃度を０〜１０２３に正規化した正規化入力・出力特性を示す図である。図１９の入力階調値０〜２５５が図２０の入力階調値０〜１０２３に正規化され，図１９の出力濃度０．１〜１．４が図２０の出力濃度値０〜１０２３に正規化されている。０〜１０２３に正規化した理由は，図１５，１６の拡散ディザマトリクス３４−１，３３−１が入力階調値０〜１０２３と出力濃度値０〜１０２３を有するからである。

図２０の正規化入力・出力特性が，閾値の補正ガンマテーブルになる。例えば，潜像部の特性では，入力階調値「４８０」に対して出力濃度値「２８０」になっている。このことは，拡散ディザマトリクス３３−１において，閾値「４８０」の画素はプリンタで印刷すると出力濃度「２８０」が得られることを意味する。よって，拡散ディザマトリクス３３−１の閾値「４８０」を補正後の閾値「２８０」に補正すれば，入力階調値「２８０」に対して補正後の閾値「２８０」の画素（正規化ディザマトリクス３３−２の閾値「４８０」の画素）にドットが形成され，図２０の特性に基づき出力濃度「２８０」を生成することができる。つまり，入力階調０〜１０２３に対して出力濃度はリニアな関係になる。このように，図１５，１６の拡散ディザマトリクス３４−１，３３−１の各画素の閾値が，図２０の補正ガンマテーブルにより補正される。

図２１，２２は，補正された拡散ディザマトリクス３４−３，３３−３をそれぞれ示す図である。つまり，図１５，１６の拡散ディザマトリクス３４−１，３３−１の各画素の閾値を，図２０の補正ガンマテーブルにより補正することで，図２１，２２の補正拡散ディザマトリクス３４−３，３３−３が生成される。
［第３の工程］
最後に，図２１，２２の補正拡散ディザマトリクス３４−３，３３−３による出力濃度の範囲を，最小出力濃度〜上限出力濃度（最大出力濃度の約１５％）に変換して、低濃度領域拡張ディザマトリクスを生成する。つまり，図１１に示したように，入力階調値０〜２５５に対して出力濃度が最少値から最大出力濃度の１５％（上限出力濃度）までの出力濃度範囲になるように変換する。具体的には，図２１，２２の補正拡散ディザマトリクス３４−３，３３−３の閾値ＴＨ’を，図３１に示した式（Ｂ）により低濃度領域拡張ディザマトリクスの閾値ＴＨ_DENSに変換する。

最大濃度「１０２３」の１５％（Ｄｍａｘ）とは，約「１５３」である。つまり，式（Ｂ）のＩＮＴ内の分母が（３２×３２−１＝１０２３）×１５／１００＝１５３である。そして，式（Ｂ）は，補正拡散ディザマトリクス３４−３，３３−３の閾値ＴＨ’を２５４／１５３倍して四捨五入して，低濃度領域拡張ディザマトリクスの閾値ＴＨ_DENSに変換する。ただし，ＴＨ_DENS＞２５４は全てＴＨ_DENS＝２５５に変換する。その結果，閾値ＴＨ’＝０〜１５３が，閾値ＴＨ_DENS＝０〜２５４に変換され，閾値ＴＨ’＝１５４〜１０２３が，閾値ＴＨ_DENS＝２５５に変換される。

上記の式（Ｂ）による閾値の変換によれば，変換後の低濃度領域拡張ディザマトリクスは，入力階調値０〜２５４に対して出力濃度０〜１５３の低濃度領域の画像データを生成し，入力階調値２５５には出力濃度１０２３の画像データを生成する。この結果，低濃度拡張ディザマトリクスを用いることで，入力階調値０〜２５４に対して出力濃度０〜１５３を再生する画像データが生成されることになる。

図２３，２４は，低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４，３３−４の例を示す図である。この低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４，３３−４は，図２１，２２の補正拡散ディザマトリクス３４−３，３３−３の閾値ＴＨ’を，図３１の式（Ｂ）により変換した閾値ＴＨ_DENSを有する。つまり，低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４，３３−４は，図１１に示した入・出力濃度特性を有し，最小入力階調値「０」から最大入力階調値「２５５」に対して，最小出力濃度値から最大出力濃度値の１５％までの出力濃度範囲の画像データを生成する。

図２３の背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４では，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素には閾値０〜１３３が与えられ，その画素以外の一部の画素に閾値１３４〜２５４が与えられ，その他の画素には閾値２５５が与えられている。なお，閾値マトリクスを使用する場合，入力階調０〜２５５に対して，入力階調以下の閾値の画素にドットが生成される。そのため，図２３の閾値マトリクスでは，入力階調０〜２５４に対しては最小出力濃度値から最大出力濃度値の１５％までの出力濃度範囲の画像データが生成されるが，入力階調２５５に対しては閾値２５５の画素が全てドットＯＮになり出力濃度が１００％になる。そこで，図２３の閾値マトリクスを使用する場合には，入力階調２５５に対してはその閾値の画素はドットｏｆｆに制御される。若しくは，背景部において入力階調２５５が禁止される。このような特別の処理を行うことで，図２３の閾値マトリクスは，図１０（ａ）と同様の特性を得ることができる。

よって，低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４を使用するとにより，背景部の画像は，入力階調０〜１３３に対して，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置に第２のドットＤ２が徐々に発生し，入力階調１３４〜２５５に対して，第２のドットＤ２の間に新たなドットが発生する。そして，出力濃度０ないし１５％の範囲に多くの階調数を有する。

なお，背景部において取りうる入力階調値を０〜１３３に制限することで，背景部に生成される微少ドットを変位ベクトル上の位置に制限することができる。

一方，図２４の潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３−４では，変位ベクトル（−８，８），（８，８）の位置の画素には閾値１〜７が与えられ，その周りのグレーの画素に閾値８〜２５４が与えられている。つまり，黒とグレーの画素は，第１のドットＤ１の最大サイズに対応する。そして，それ以外の画素には閾値２５５が与えられている。この場合も，入力階調０〜２５４に対しては，それ以下の閾値の画素にドットが生成されるが，入力階調２５５に対してはその閾値の画素はドットｏｆｆに制御される。若しくは，背景部において入力階調２５５が禁止される。

よって，低濃度領域拡張ディザマトリクス３３−４を使用することにより，潜像部の画像は，入力階調０〜２５５に対して，第１のドットＤ１が変位ベクトル（−８，８），（８，８）の位置の画素による最小サイズから，黒とグレーの画素による最大サイズまで変化する。そして，出力濃度０〜１５％の範囲に多くの階調数を有する。

図５（ｂ）の潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩには，最大サイズの第１のドットＤ１が生成される画素には閾値１〜３１が与えられている。それに対して，図２４の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３−４には，最大サイズの第１のドットＤ１が生成される画素には閾値１〜２５４が与えられている。つまり，出力濃度の階調数（分解能）が格段に多くなっている。よって，濃度調整における分解能が高くなり潜像部の出力濃度を背景部と同じ出力濃度に高精度に調整することができる。

図２５は，低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４の別の例を示す図である。図２３に示した低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４では，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素には閾値０〜１３３が与えられ，その画素以外の一部の画素に閾値１３４〜２５４が与えられ，その他の画素には閾値２５５が与えられている。ただし，背景部では，微少ドットを変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素にのみ生成することが望ましい。微少ドットをそれ以外の位置に生成すると，微少ドットどうしが結合して複写した時の濃度低下が小さくなり，複写物の潜像の識別性が低くなるからである。

そこで，図２５の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４は，図２１の補正拡散ディザマトリクス３４−３の閾値ＴＨ’を，図３１の式（Ｃ）により変換した閾値ＴＨ_DENSを有する。式（Ｂ）のＩＮＴの括弧内の分母は，（３２×３２−１）×Ｄｍａｘであるが，式（Ｃ）のＩＮＴの括弧内の分母は，補正拡散ディザマトリクス３４−３の変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素に与えられた最大閾値ＴＨ’ｍａｘになっている。つまり，分母を最大出力濃度の１５％に対応する閾値「１５３」ではなく，第２ドットＤ２が生成されるべき変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素に与えられた最大閾値ＴＨ’ｍａｘ＝８０にして，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素に閾値１〜２５４が与えられるようにする。それ以外の画素には閾値２５５が与えられる。

この図２５の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４を使用すれば，入力階調値０〜２５５に対して，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素にのみ微少ドットＤ２が順次生成し，それ以外の画素にはドットは生成しない。よって，背景部の画像は，網点線数２１２ｌｐｉの位置に分散された微少ドットＤ２を有するだけであり，それ以上のドットは形成されない。その結果，背景部の特性を最も引き出せるような安定した微少ドットの配置が保証される。図２５の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４の入力・出力濃度特性は，図１２（ａ）に示された通り，入力階調０〜２５５に対して出力濃度は０〜約１２％の範囲になる。
［地紋画像データの生成方法］
以上が，本実施の形態における背景部と潜像部のディザマトリクス３３，３４の説明である。以下，このディザマトリクスを使用する地紋画像データの生成方法について説明する。

図２６は，本実施の形態における地紋画像データの生成方法を示すフローチャート図である。プリンタユーザは，ホストコンピュータ３０のプリンタドライバ３２において，地紋生成メニューを選択し，図２６のフローチャートに従って地紋画像データの生成を実行する。まず，ユーザは，地紋の文言を入力する（Ｓ１０）。例えば，「複写」「コピー」「社外秘」などの文言であり，この文言が地紋の潜像になる。さらに，４８ポイントなどの地紋文言のサイズを入力し（Ｓ１１），４０度などの地紋文言の角度を入力し（Ｓ１２），地紋効果と配置を選択する（Ｓ１３）。地紋効果とは，文言が白抜きになるか（文言が白，周囲が黒）浮きだしになるか（文言が黒，周囲が白）のいずれかである。白抜きの場合は文言が背景部に周囲が潜像部になり，浮きだしの場合は文言が潜像部に周囲が背景部になる。また，地紋の配置とは，正方配置，斜交配置，反転配置などである。

図２７は，地紋効果の例を示す図である。地紋パターン５０，５１は，文言が「複写」「コピー」で文言が浮きだしになる地紋効果の例である。地紋パターン５２，５３は，同じ文言で文言が白抜きになる地紋効果の例である。いずれも文言の角度が４０度に設定されている。

図２８は，地紋の配置の例を示す図である。いずれも文言が「複写」，角度が４０度，地紋効果が浮きだしである。（ａ）正方配置では，潜像マスクパターンがタイル状に貼り付けられる。（ｂ）斜交配置では，潜像マスクパターンが改行のたびに所定の位相だけずらして配置される。（ｃ）反転配置では，潜像マスクパターンが改行のたびに上下反転して配置される。

工程Ｓ１０〜Ｓ１３によりユーザによる入力または選択が終わると，プリンタドライバ３２は潜像マスクパターンを生成する（Ｓ１４）。潜像マスクパターンの例は，図２７に示したとおりである。

ユーザは，地紋を実際に印刷し複写したりプレビュー画面で確認したりして，最適な地紋出力濃度（薄い，普通，濃い）を選択する（Ｓ１５）。一般に地紋の出力濃度を高くすることで複写物における潜像の識別性を高くすることができる。選択された地紋出力濃度（薄い，普通，濃い）に対応して，背景部の入力階調値が０〜２５４のなかから選択する。背景部ディザマトリクス３４−５は，入力階調値に応じて変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置に微少な第２のドットＤ２を順に生成する。つまり，入力階調値０〜２５４に応じて，第２ドットの数が増加する。ただし，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置以外の画素にドットが生成することはない。

プリンタドライバ３２は，ユーザによる地紋出力濃度の選択に応答して，地紋の潜像部の入力階調値も設定する（Ｓ１６）。具体的には，背景部の出力濃度と高精度に一致する出力濃度を生成できる入力階調値が設定される。この入力階調値に対応して，ドット集中型の潜像部ディザマトリクス３３−３に基づき，入力階調値に対応したサイズの網点が第１のドットＤ１として生成される。

ユーザは，更にカモフラージュ模様の選択を行い（Ｓ１７），地紋の色（ブラック，シアン，マゼンタなど）の選択を行う（Ｓ１８）。以上のユーザによる入力などＳ１０〜Ｓ１７が終了すると，プリンタドライバ３２は地紋画像生成処理を実行する（Ｓ１９）。地紋画像生成処理は，図２９のフローチャートに従って行われる。

図２９は，本実施の形態における地紋画像生成処理のフローチャート図である。図３０は，図２９の地紋画像生成処理を説明する図である。図３０（Ａ）には，Ａ４の印刷サイズ６０に複数の潜像マスクパターン１０が正方配置された地紋画像が示されている。Ａ４サイズの場合は，横方向に４７２０ドットの画素数，縦方向に６７７６ドットの画素数になる。図３０（Ｂ）は，図３０（Ａ）の左上の潜像マスクパターン１０と，タイル状に配置されたカモフラージュ模様１２との位置関係が示されている。潜像マスクパターン１０は横方向に２０３０ドットの画素数，縦方向に２０３０ドットの画素数を有する正方形のパターンである。それに対して，図３０（Ｃ）に示されるとおり，カモフラージュ模様１２は横方向に２１５ドット，縦方向に２１５ドットの画素数を有する正方形パターンである。

図３０（Ｄ）は，図３０（Ｃ）の左上端部領域を拡大したものである。潜像部ディザマトリクス３３−４及び背景部ディザマトリクス３４−５は，共に，３２×３２のマトリクスであり，左上から順番にタイル状に貼り付けるように画素に対応させる。このように，潜像部と背景部のディザマトリクス３３−４，３４−５は，同じマトリクスサイズであるので，図３０（Ｄ）に示されるとおり画素との対応関係は全く一致する。

そして，前述したとおり地紋の出力濃度が選択されると，背景部と潜像部の入力階調値が設定される。プリンタドライバは，この入力階調値と，ディザマトリクス３３−４，３４−５の閾値とを比較し，入力階調値が閾値以上であれば画素ドットＯＮ，入力階調値が閾値未満であれば画素ドットＯＦＦにする。ただし，入力階調値は０〜２５４までしか取りえないように設定されている。若しくは，入力階調値が２５５の場合は一律画素ドットＯＦＦにする。比較対象のディザマトリクスは，潜像マスクパターンの黒または白に対応して選択される。また，カモフラージュ模様１２の模様１２Ａの部分は白抜きにされ潜像部または背景部のドットは形成されない。

図２９のフローチャートに沿って，地紋画像生成処理Ｓ１９を説明する。画素のインデックスｉ，ｊをそれぞれｉ＝０，ｊ＝０に初期化する（Ｓ２１）。そして，画素（ｉ，ｊ）でカモフラージュ模様が黒の場合は（Ｓ２２のＹＥＳ），無条件で出力画像（ｉ，ｊ）はドットＯＦＦになる。また，カモフラージュ模様が黒でない場合は（Ｓ２２のＮＯ），潜像マスクパターンが黒なら（Ｓ２８のＹＥＳ）潜像部ディザマトリクスの対応するセルの閾値と入力階調値とが比較され（Ｓ２９），潜像部マスクパターンが黒でないなら（Ｓ２８のＮＯ）背景部ディザマトリクスの対応するセルの閾値と入力階調値とが比較される（Ｓ３１）。いずれの比較でも入力階調値が閾値以上の場合は出力画像（ｉ，ｊ）はドットＯＮになり（Ｓ３０），入力階調値が閾値未満の場合は出力画像（ｉ，ｊ）はドットＯＦＦになる（Ｓ３２）。

これにより，潜像部では入力階調値に対応したサイズの第１のドット（網点）が生成され，背景部では入力階調値に対応した数の第２のドットが対応した位置の画素に生成される。

上記の処理が完了すると，画素の行方向のインデックスｊがインクリメントされ（Ｓ２４），インデックスｊが印刷サイズ幅に達するまで（Ｓ２５）同じ処理が繰り返される。インデックスｊが印刷サイズ幅に達すると（Ｓ２５のＹＥＳ），列方向のインデックスｉがインクリメントされ且つ行方向のインデックスｊが０にリセットされ（Ｓ２６），同じ処理が繰り返される。そして，列方向のインデックスｉが印刷サイズ高さに達すると（Ｓ２７のＹＥＳ），１頁の地紋画像生成処理が完了する。このように処理対象画素は左上からラスタスキャン方向に移動し，各画素がドットＯＮかＯＦＦにされる。

以上説明したとおり，本実施の形態によれば，背景部または潜像部のディザマトリクスは，取りうる入力階調値に対して，低出力濃度を上限とする出力濃度範囲内の出力濃度を再生する画像データを生成する。特に，地紋画像の取りうる出力濃度範囲に最小入力階調値から最大入力階調値が割り当てられるようにする。しかも，ディザマトリクスは，生成されるドットＤ１，Ｄ２の網点線数に必要なマトリクスサイズよりも拡大したマトリクスであり，閾値を拡散させた拡散ディザマトリクスである。そして，その拡散ディザマトリクスにおいて，低出力濃度を上限とする濃度領域内の出力濃度になる画素の位置に，閾値０〜２５４を拡散して配置する。

偽造抑止地紋の潜像とカモフラージュ模様の例を示す図である。 偽造抑止地紋の原本の例を示す図である。 偽造抑止地紋の複写物の例を示す図である。 図２の原本の拡大図と図３の複写物の拡大図とを更に拡大した図である。 図１〜４の背景部ＢＩと潜像部ＬＩの画像を生成するためのディザマトリクスの例を示す図である。 原本における潜像の隠蔽性が悪化した例を示す図である。 本実施の形態における地紋画像形成装置の構成を示す図である。 背景部基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩ及び潜像部基本ディザマトリクスＤＭ−ＬＩの入力階調と出力濃度の特性を示す図である。 第１の実施の形態における背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスの入力階調値に対する出力濃度の特性を示す図である。 第２の実施の形態における背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスの入力階調値に対する出力濃度の特性を示す図である。 第３の実施の形態における背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスの入力階調値に対する出力濃度の特性を示す図である。 本実施の形態の第１の変型例における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の入力・出力濃度特性を示す図である。 本実施の形態の第２の変型例における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の入力・出力濃度特性を示す図である。 本実施の形態の第３の変型例における背景部ディザマトリクス３４と潜像部ディザマトリクス３３の入力・出力濃度特性を示す図である。 背景部の拡散ディザマトリクス３４−１の一例を示す図である。 潜像部の拡散ディザマトリクス３３−１の一例を示す図である。 印刷用の正規化ディザマトリクス３４−２の一例を示す図である。 印刷用の正規化ディザマトリクス３３−２の一例を示す図である。 正規化ディザマトリクスによる入力・出力濃度特性を示す図である。 図１９の入力・出力濃度特性の入力階調値と出力濃度を０〜１０２４に正規化した正規化入力・出力特性を示す図である。 補正拡散ディザマトリクス３４−３をそれぞれ示す図である。 補正拡散ディザマトリクス３３−３をそれぞれ示す図である。 低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４の例を示す図である。 低濃度領域拡張ディザマトリクス３３−４の例を示す図である。 低濃度領域拡張ディザマトリクス３４−４の別の例を示す図である。 本実施の形態における地紋画像データの生成方法を示すフローチャート図である。 地紋効果の例を示す図である。 地紋の配置の例を示す図である。 本実施の形態における地紋画像生成処理のフローチャート図である。 図２９の地紋画像生成処理を説明する図である。 ディザマトリクスを生成するための閾値変換式を示す図である。

符号の説明

ＬＩ：潜像部 ＢＩ：背景部
Ｄ１：第１のドット Ｄ２：第２のドット
１４Ｘ，１６Ｘ：原本の拡大画像 １８Ｘ，２０Ｘ：複写物の拡大画像
３３：背景部ディザマトリクス ３４：潜像部ディザマトリクス

Claims (6)

1. 複写時に再現される潜像部と複写時に出力濃度が低下する背景部とを含む地紋画像を形成する地紋画像生成工程をコンピュータに実行させる地紋画像生成プログラムにおいて，
   前記地紋画像生成工程は，
   前記潜像部の入力階調値について，潜像部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第１のドットを形成する潜像部画像データを生成する潜像部画像データ生成工程と，
   前記背景部の入力階調値について，背景部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第２のドットを形成する背景部画像データを生成する背景部画像データ生成工程とを有し，
   前記潜像部ディザマトリクス及び背景部ディザマトリクスのいずれか一方または両方が，最小入力階調値から最大入力階調値までの入力階調範囲に対して，第１の出力濃度からそれより高く且つ最大出力濃度より低い第２の出力濃度まで増大する出力濃度範囲の画像を生成する画像データを生成可能であることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な地紋画像生成プログラム。
2. 請求項１において，
   前記潜像部ディザマトリクスは前記第１のドットの中心にドットを集中して形成するドット集中型ディザマトリクスであり，前記背景部ディザマトリクスは前記第２のドットを分散して形成するドット分散型ディザマトリクスであることを特徴とする地紋画像生成プログラム。
3. 請求項１において，
   前記地紋画像生成工程は，
   さらに，地紋画像の出力濃度設定入力に応答して，当該出力濃度設定入力に対応する前記背景部及び潜像部の入力階調値を個別に設定する出力濃度設定工程を有し，
   前記潜像部画像データ生成工程及び前記背景部画像データ生成工程は，前記個別に設定された入力階調値について，それぞれのディザマトリクスを参照して潜像部画像データ及び背景部画像データをそれぞれ生成し，当該生成された潜像部画像データ及び背景部画像データによる出力濃度が同等であることを特徴とする地紋画像生成プログラム。
4. 複写時に再現される潜像部と複写時に出力濃度が低下する背景部とを含む地紋画像を形成する地紋画像生成工程をコンピュータに実行させる地紋画像生成プログラムにおいて，
   前記地紋画像生成工程は，
   地紋画像の出力濃度設定入力に応答して，当該出力濃度設定入力に対応する前記背景部及び潜像部の入力階調値を個別に設定する出力濃度設定工程と，
   前記潜像部の入力階調値について，潜像部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第１のドットを形成する潜像部画像データを生成する潜像部画像データ生成工程と，
   前記背景部の入力階調値について，背景部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第２のドットを形成する背景部画像データを生成する背景部画像データ生成工程とを有し，
   前記出力濃度設定工程で，前記地紋画像の出力濃度が第１の出力濃度からそれより高く且つ最大出力濃度より低い第２の出力濃度までの範囲内で可変設定可能であり，
   前記潜像部ディザマトリクス及び背景部ディザマトリクスのいずれか一方または両方が，最小入力階調値から最大入力階調値までの入力階調範囲に対して，前記第１の出力濃度から前記第２の出力濃度まで増大する出力濃度範囲の画像を生成する画像データを生成可能であることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な地紋画像生成プログラム。
5. 複写時に再現される潜像部と複写時に出力濃度が低下する背景部とを含む地紋画像を形成する地紋画像生成装置において，
   前記潜像部の入力階調値について，潜像部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第１のドットを形成する潜像部画像データを生成する潜像部画像データ生成手段と，
   前記背景部の入力階調値について，背景部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第２のドットを形成する背景部画像データを生成する背景部画像データ生成手段とを有し，
   前記潜像部ディザマトリクス及び背景部ディザマトリクスのいずれか一方または両方が，最小入力階調値から最大入力階調値までの入力階調範囲に対して，第１の出力濃度からそれより高く且つ最大出力濃度より低い第２の出力濃度まで増大する出力濃度範囲の画像を生成する画像データを生成可能であることを特徴とする地紋画像生成装置。
6. 複写時に再現される潜像部と複写時に出力濃度が低下する背景部とを含む地紋画像を形成する地紋画像生成装置において，
   地紋画像の出力濃度設定入力に応答して，当該出力濃度設定入力に対応する前記背景部及び潜像部の入力階調値を個別に設定する出力濃度設定手段と，
   前記潜像部の入力階調値について，潜像部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第１のドットを形成する潜像部画像データを生成する潜像部画像データ生成手段と，
   前記背景部の入力階調値について，背景部ディザマトリクスを参照して前記入力階調値に対応する位置に複数の第２のドットを形成する背景部画像データを生成する背景部画像データ生成手段とを有し，
   前記出力濃度設定手段は，前記地紋画像の出力濃度が第１の出力濃度からそれより高く且つ最大出力濃度より低い第２の出力濃度までの範囲内で可変設定を行い，
   前記潜像部ディザマトリクス及び背景部ディザマトリクスのいずれか一方または両方が，最小入力階調値から最大入力階調値までの入力階調範囲に対して，前記第１の出力濃度から前記第２の出力濃度まで増大する出力濃度範囲の画像を生成する画像データを生成可能であることを特徴とする地紋画像生成装置。

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