JP5083115B2 - 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，印刷媒体に印刷されるための地紋画像データを生成するプログラム及び装置に関する。さらに，この地紋画像データに基づいて地紋画像を印刷した印刷媒体（原本）の複写による偽造を抑止する効果，あるいは原本と複写物とを区別する効果を有する地紋画像データの生成プログラム及び地紋画像生成装置に関する。

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。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，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。

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。

地紋の一般的な構成は，複写によって原本に印刷されたドットが残るまたはドットの減少が少ない「潜像部」と，複写によって原本に印刷されたドットが消失またはドットが大きく減少する「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，ミクロ的には背景部と潜像部の各々が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(コピー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，集中したドットの固まりで構成し，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，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，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，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ドットを発生させるか発生させないかの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。２値のカモフラージュ模様については，特許文献２に記載されている。以上が地紋の概要である。

図１は，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領域になる。言いかえると，カモフラージュ模様のデータは，各画素が，地紋画像を印刷する部分と印刷しない部分とを示す２値の画像データである。

図２は，地紋を印刷した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に基づき，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，地紋の複写物の例を示す図である。複写物１８は，複写によるスキャニング工程とドット形成工程（スキャニング工程によって生成されたスキャンデータに基づき，印刷媒体に印刷する工程）とを経て形成され，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もカモフラージュ模様の領域ＣＡＭを除いて，複写物１８と同様である。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 特開平４−１７０５６９号公報

上記の通り，地紋は，原本における潜像の隠蔽性が高いことと，複写物における潜像の識別性が高いこととが両立することが求められる。その点，カモフラージュ模様を付加すると原本の隠蔽性を向上させ，印刷物に装飾的なイメージを与え意匠性に優れた地紋を提供することができる。

しかしながら，第１に，地紋にドットを発生させるか発生させないかの２値の情報で構成されたカモフラージュ模様では模様の表現力に乏しい。第２に，図２中のカモフラージュ模様付き地紋１６では，カモフラージュ模様のコントラストが高く潜像が判別しずらく原本の隠蔽性向上には有利に働くが，逆にコントラストが強すぎて本来の画像（印刷文書画像）を合成した場合にカモフラージュ模様が目立ちすぎる問題がある。第３に，図３のカモフラージュ模様なしの複写物１８とカモフラージュ模様ありの複写物２０とを比較すると，潜像「複」においてカモフラージュ模様に対応する領域ＣＡＭでドットが形成されていないので，複写物２０の潜像の識別性が複写物１８より低下している。つまりカモフラージュ模様の存在が複写物での潜像の識別性を低下させている。

上記のように，２値情報で構成されるカモフラージュ模様を利用した場合に，原本の文書の判別性低下を防止し，複写物の潜像の識別性低下を防止することが望まれる。また，カモフラージュ模様の表現力向上も望まれている。

そこで，本発明の目的は，カモフラージュ模様の自由度を高くした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。

本発明の別の目的は，原本の潜像の隠蔽性を維持しつつ本来の印刷文書画像の判別性低下を防止できるカモフラージュ模様付き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。

さらに，本発明の別の目的は，複写物の潜像の識別性低下を防止できるカモフラージュ模様付き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出力濃度が異なる潜像部と背景部とを含む地紋画像を印刷媒体上に形成する地紋画像データを生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，
２階調を超える多階調のカモフラージュ模様データを取得する第１の工程と，
前記潜像部及び背景部の入力階調値に基づいて前記カモフラージュ模様データの階調値を補正して補正カモフラージュ模様データを生成する第２の工程と，
前記補正カモフラージュ模様データの階調値について，前記潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対する潜像部画像データを生成し，前記背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対する背景部画像データを生成する第３の工程とを有する。

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及び背景部ディザマトリクスを参照してそれぞれ生成される前記潜像部画像データ及び背景部画像データは，多階調の潜像部画像と背景部画像をそれぞれ再生する画像データである。

上記の第１の側面において，好ましい態様によれば，前記潜像部画像データは，前記補正カモフラージュ模様データの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画像データであり，
前記背景部画像データは，前記補正カモフラージュ模様データの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画像データであり，
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。

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と背景部ディザマトリクスとが，階調値の取りうる範囲に対する出力濃度の特性が一致していて，前記潜像部及び背景部の入力階調値が同じである。

上記の第１の側面において，好ましい態様によれば，前記多階調のカモフラージュ模様データが複数色の階調値データを有し，
前記第１の工程では，前記カモフラージュ模様データの階調値が前記複数色の階調値から求められるグレー階調値である。

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出力濃度が異なる潜像部と背景部とを含む地紋画像を印刷媒体上に形成する地紋画像データを生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，
２階調を超える多階調のカモフラージュ模様データを取得する工程と，
前記カモフラージュ模様データの階調値について，前記潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対する潜像部画像データを生成し，前記背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対する背景部画像データを生成する工程とを有し，
前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスとが，入力階調値の取りうる範囲に対する出力濃度の特性が一致していて，前記潜像部及び背景部の階調値が前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスの入力階調値の取りうる範囲内で最大の入力階調値に設定されている。

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５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，カモフラージュ模様データ３５と，プリンタ４０とで構成される。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は，プリンタメーカが記録媒体を介してもしくはインターネットなどのネットワーク回線を介して，ユーザに配布するプリンタドライバプログラム３２に含まれ，プリンタドライバプログラム３２をホストコンピュータにインストールするときに，ホストコンピュータ内の記録媒体に保存される。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とを更に有し，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（印刷文書画像データ）を生成する。

さらに，ホストコンピュータ３０は，ユーザからの要求に応答して，プリンタドライバ３２を実行してカモフラージュ模様付き地紋データ３７を生成する。そして，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３２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，印刷対象の画像データ３６の印刷ジョブデータを生成する。もし，ユーザからの印刷要求に，印刷対象の画像データ３６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，プリンタドライバ３２は，地紋データを生成し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，カモフラージュ模様付き地紋データ３７は，多階調のカモフラージュ模様の階調データを地紋の入力階調で補正（または変調）した階調データをディザマトリクス３３，３４でスクリーニング処理した画像データである。本実施の形態では，カモフラージュ模様が多階調（３階調以上）であり，カモフラージュ模様の階調データは３ビット以上のバイナリデータである。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。地紋データのドットの有無は，例えば画素毎に０と１の２値で表現される。または，印刷対象の画像データがＲＧＢ各色８ビット階調値で表現される場合には，地紋データのドットの有無は，画素毎にその最大階調値に対応する値２５５と最小階調値に対応する値０として８ビットで表現されてもよい。

一方，プリンタ４０は，印刷媒体給紙部，印刷媒体上に画像を形成する印刷実行部，印刷媒体排紙部などからなる印刷エンジン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の画素毎に階調値を持つ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。この合成は，例えば地紋データ３７の画像に画像データ３６の画像を重ねる処理により行われる。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のビットマップデータから所定のスクリーンを用いて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印刷対象の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印刷媒体上に印刷する。これが地紋の原本である。

あるいは，別の合成方法によれば，画像データ３６のＲＧＢビットマップデータと地紋画像画像データを合成する前に，画像データ３６のＲＧＢビットマップデータをＣＭＹＫのビットマップデータに色変換し，ＣＭＹＫのいずれかの色のビットマップデータに地紋データ３７を合成する。この場合は，地紋データ３７における画素毎のドットＯＮ／ＯＦＦ情報をビットマップデータの最大階調値/最小階調値とし，その地紋データ３７を画像
データ３６のＣＭＹＫのうちいずれかの色のビットマップデータに上書きする。例えば，画像データ３６が黒色Ｋの文字データの場合にＣＭＹのいずれかの色のビットマップデータを地紋データ３７に変換する。もしくは，画像データ３６のいずれかの色のビットマップデータの最小濃度の階調値の画素に地紋データ３７を上書きする。

図５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が地紋画像生成プログラムに対応し，地紋データ３７を生成している。ただし，変型例として，プリンタ内で地紋データとカモフラージュ模様データとを生成しそれに基づいて地紋画像を生成してもよい。この場合は，プリンタドライバ３２が印刷対象の画像データ３６に地紋画像を合成して印刷する指定を含む印刷ジョブデータを生成し，プリンタ４０のコントローラ４１が地紋画像生成プログラムを実行し，プリンタ４０内に記憶された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，印刷ジョブデータからカモフラージュ模様付き地紋データを生成する。地紋生成用の印刷ジョブデータは，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，カモフラージュ模様の指定など，カモフラージュ模様付き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。このプリンタ４０内での地紋生成処理は，プリンタのCPUが画像生成プログラムを実行す
ることにより実施されてもよいし，ASICなどの専用画像処理生成装置で実行されてもよい。

［地紋生成手順の概略］
以下，本実施の形態における地紋画像生成装置による地紋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４２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。

図６は，本実施の形態における地紋データの生成手順を示すフローチャート図である。まず，地紋画像生成装置は，潜像マスクパターンデータを生成する（Ｓ１）。潜像マスクパターンデータは，図１に示した文字「複」の潜像マスクパターン１０のデータであり，各画素が潜像部ＬＩか背景部ＢＩかを示すデータ０，１で構成される。そして，地紋画像生成装置は，多階調のカモフラージュ模様データを取得する（Ｓ２）。ユーザにより取得された写真データやイメージデータなどの多階調画像データや，あらかじめホストコンピュータ３０内のメモリに格納されている複数のカモフラージュ模様データ３５から選択されたデータが，カモフラージュ模様データとなる。多階調のカモフラージュ模様データは，画素毎に例えば８ビットの階調データで構成され，そのカモフラージュ模様は２階調を超える２５６階調を表現することができる。カモフラージュ模様が多階調化されることで，原本における本来の印刷対象の印刷文書画像の識別性低下を抑制することができ，複写物における潜像の識別性低下も抑制することができる。さらに，多階調のカモフラージュ模様を使用することができるので，意匠性に優れた印刷物を作成することができる。

本実施の形態でのカモフラージュ模様データは，画素毎の８ビット（０：黒〜２５５：白）の階調値データであり，２５６階調で表現されるグレイイメージデータである。カモフラージュ模様は，階調値０（黒）に近いほど出力濃度が低く，階調値２５５（白）に近いほど出力濃度が高く構成されている。そして，カモフラージュ模様の階調値Ａ（Ａ＝０〜２５５）に対して出力される地紋の出力濃度ＤＡは，カモフラージュ模様を付加しない場合の地紋の出力濃度Ｄmaxに対して，
ＤＡ＝（Ａ／２５５）×Ｄmax （０≦Ａ≦２５５） （１）
になる。

よって，カモフラージュ模様の階調値が全て白（Ａ＝２５５）では，カモフラージュ模様付き地紋の出力濃度ＤＡは，ＤＡ＝Ｄmaxとなり，カモフラージュ模様を付加しない地紋と同じ出力濃度になる。つまり，図２中の１６の模様ＣＡＭ以外の領域の出力になる。また，カモフラージュ模様の階調値が２５５（白）に近いほど，地紋の出力濃度Ｄmaxの
減少量が小さくなる。一方，カモフラージュ模様の階調値が０（黒）に近いほど，地紋の出力濃度Ｄmaxの減少量が大きくなる。そして，カモフラージュ模様の階調値が全て黒（Ａ＝０）では，カモフラージュ模様付き地紋の出力濃度ＤＡは，ＤＡ＝０になり，地紋のドットは形成されない。つまり，図２中の１６の模様ＣＡＭ内の出力になる。

上記の通り，多階調のカモフラージュ模様を利用することで，地紋の潜像部と背景部とに多階調のカモフラージュ模様が合成されることになり，１ビットのカモフラージュ模様データに比較すると，カモフラージュ模様のコントラストを低下させることができる。

上記のカモフラージュ模様を地紋に反映するために，地紋画像生成装置は，潜像部，背景部の入力階調に基づいて補正カモフラージュ模様階調データを生成する（Ｓ３）。潜像部，背景部の入力階調は，地紋画像の出力濃度に対応するものであり，デフォルトで決められた階調値，もしくは，ユーザが任意に選択した地紋画像の出力濃度に対応する階調値である。上記式（１）で示したとおり，カモフラージュ模様付き地紋画像は，潜像部と背景部とからなる地紋画像が多階調のカモフラージュ模様の階調値で変調された画像である。言い換えると，多階調のカモフラージュ模様の階調値が地紋画像の入力階調で変調された画像である。上記の手順Ｓ３は，この変調処理を行ってカモフラージュ模様階調データを生成する手順であり，補正カモフラージュ模様階調データが変調処理された階調データである。

最後に，地紋画像生成装置は，補正カモフラージュ模様階調データを，潜像マスクパターンデータに応じて，潜像部ディザマトリクス３３か背景部ディザマトリクス３４かを参照してスクリーニング処理し，カモフラージュ模様付き地紋データ３７を生成する（Ｓ４）。つまり，潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクス３３を参照して地紋の画像データを生成し，背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクス３４を参照して地紋の画像データを生成する。

この潜像部，背景部ディザマトリクス３３，３４は，例えば閾値マトリクス，階調変換マトリクスなどであり，いずれも多階調の画像データに変換可能なディザマトリクスである。ディザマトリクス３３，３４は，ドット面積で多階調を表現するＡＭスクリーンでも良いし，ドット密度で多階調を表現するＦＭスクリーンでもよい。ただし，地紋画像の本来の機能として潜像部と背景部とで複写時に再現される出力濃度が異なる必要があるので，それを実現できるスクリーンであることが求められる。例えば，潜像部，背景部ディザマトリクス３３，３４は，各々スクリーン線数が異なる。または，ドット集中型マトリクスとドット分散型マトリクスである。

以下，本実施の形態におけるカモフラージュ模様付き地紋データの生成手順について詳述する。
［潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクス］
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７は，地紋の背景部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７（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７（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Ｄ２が網点線数２１２ｌｐｉで形成されている。

一方，図７（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７（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，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Ｄ１が網点線数５３ｌｐｉで形成されている。

前述のとおり，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。大きな第１のドットＤ１は複写物で消失しにくく，一方，小さな第２のドットＤ２は複写物で消失しやすい。これにより潜像部と背景部とで複写時の出力濃度が異なる。

しかしながら，図７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７（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７（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＝０〜７に対して出力濃度ＯＵＴは「０」も含めると８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８である。そして，図７（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＝０〜１２７に対して出力濃度ＯＵＴは「０」も含めると１２８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１２８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。

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９（ａ）の潜像マスクパターン「複写」について，図９（ｂ）は潜像部の入力階調値を「１２」にした場合の地紋画像，図９（ｃ）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９（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９（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。

そこで，本実施の形態では，背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスについて，図７の基本ディザマトリクスをもとに生成され，入力階調値０〜２５５に対して出力濃度が例えば０〜１５％程度の低濃度領域内で増加する特性をもつディザマトリクスを採用する。

図１０，図１１は，本実施の形態で採用される潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３と背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４を示す図である。そして，図１２は，それら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の入力階調値に対する出力濃度特性を示す図である。

図７の基本ディザマトリクスＤＭ−ＢＩ，ＤＭ−ＬＩを十分な階調数になるまでサイズを拡大する。例えば，１２８×１２８のマトリクスサイズまで拡大する。ただし，図１０，図１１には，便宜上３２×３２のマトリクスサイズが示されている。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。

次に，拡散ディザマトリクスを使用して複数の入力階調値に対する背景部と潜像部とをプリンタにより印刷し，測色器で出力濃度を測定する。この出力濃度の測定結果を基に入力階調０〜２５５に対して理想的な出力濃度特性，例えばリニアな特性，になるように閾値を補正する。この補正は，通常行われるスクリーンガンマテーブルのキャリブレーション工程で行われる補正と同様である。この結果，補正拡散ディザマトリクスが生成される。

そして，最後に，最大出力濃度の１５％程度が最大値になるように，補正拡散ディザマトリクスの閾値を１５／１００倍して低濃度領域拡張ディザマトリクス３３，３４を生成する。つまり，低濃度領域拡張ディザマトリクスによりスクリーニング処理を行えば，入力階調０〜２５５に対して，出力濃度が最大で１５％程度までしか増加しない出力濃度特性を有する。

図１０の潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３では，変位ベクトル（−８，８），（８，８）の位置の要素には閾値１〜７が与えられ，その周りのグレーの要素に閾値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，それ以外の要素には閾値２５５が与えられている。この場合，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，便宜上，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，潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３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）の位置の要素による最小サイズから，黒とグレーの要素による最大サイズまで変化する。第１のドットＤ１が最大サイズでの出力濃度は黒ベタの１５％であるので，入力階調０〜２５５に対して出力濃度は０〜１５％と変化する。よって，出力濃度０〜１５％の範囲に多くの階調数（２５４階調）を有する。

図７（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が生成される要素には閾値１〜３１が与えられている。それに対して，図１０の潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３には，最大サイズの第１のドットＤ１が生成される要素には閾値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１１の背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４は，変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の要素に閾値１〜２５４が分散して与えられ，それ以外の要素には閾値２５５が与えられる。この場合も，入力階調０〜２５４に対してはそれ以下の閾値の要素に対応する画素にドットが生成されるが，便宜上，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。

この背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４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。変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の画素全てに微少ドットＤ２が生成された時の出力濃度は黒ベタの約１２％である。つまり，背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４は，入力階調０〜２５５に対して，出力濃度は０〜約１２％の範囲内で増減する。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１０，図１１の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３，３４の入力階調値に対する出力濃度特性が，図１２に示されている。上述したとおり，背景部のディザマトリクス３４の入力階調値に対する出力濃度特性は，入力階調０〜２５５に対して出力濃度は０〜約１２％の範囲になる。一方，潜像部のディザマトリクス３３の入力階調値に対する出力濃度特性は，入力階調０〜２５５に対して出力濃度は０〜１５％の範囲になる。いずれも，キャリブレーションにより入力階調値に対して出力濃度は単純増加のリニアな関係になっている。

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。

［地紋画像データの生成方法］
以下，本実施の形態における多階調カモフラージュ模様付きの地紋画像データの生成方法について説明する。

図１３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１３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。

ユーザが独自に潜像マスクパターンを生成する場合，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１４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」でその文言が原本または複写物で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，同じ文言でその文言が原本または複写物で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１５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ように地紋画像が生成される。（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１４に示したとおり，潜像部領域と背景部領域とを区別可能な１ビットデータからなる。

ユーザがデフォルトの潜像マスクパターンを使用する場合は，Ｓ１０〜Ｓ１４は省略され，ユーザによる潜像マスクパターンの選択がされる。 次に，プリンタドライバ３２は，地紋画像の入力階調値を設定する（Ｓ１６）。図１０，図１１に示した潜像部ディザマトリクス３３，背景部ディザマトリクス３４を使用する場合は，背景部では入力階調値を最大値の「２５５」に，潜像部では背景部の出力濃度（黒ベタの１２％）と一致する入力階調値Ｉｎ＝１７０が選ばれる。すなわち，背景部では，入力階調値を「２５５」にすることで背景部ディザマトリクス３４（図１１）の変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の黒い画素全てに微少ドットＤ２が生成される。この時の出力濃度は黒ベタの１２％であり，分散された第２の微少ドットが最大限生成されるので，地紋画像としては最適である。一方，潜像部では，入力階調値Ｉｎ＝１７０にすることで，潜像部ディザマトリクス３３（図１０）の黒い要素とグレーの要素に対応する画素で構成される網点領域内に，Ｉｎ＝１７０に対応する数のドットが生成される。その結果，入力階調値Ｉｎ＝１７０に対応するサイズの大ドットＤ１が形成される。

図１２の出力濃度特性に示したとおり，図１０，１１の潜像部ディザマトリクス３３，背景部ディザマトリクス３４は，入力階調に対する出力濃度特性が異なっている。つまり，潜像部ディザマトリクスのほうが入力階調に対する出力濃度の傾きが大きい。よって，背景部において最適な出力画像を再生できる入力階調「２５５」を選択した場合，それと出力濃度が一致する入力階調Ｉｎ＝１７０が潜像部において選択される。

プリンタドライバ３２は，ユーザの選択要求に応じて，カモフラージュ模様データを取得する（Ｓ１７）。ホストコンピュータ内のメモリ，または外付けメモリ内にカモフラージュ模様データが格納されており，ユーザの選択要求に応じて，カモフラージュ模様データを取得する。

図１６は，カモフラージュ模様の一例とそれを採用した地紋画像の例を示す図である。カモフラージュ模様５０は，複数の矩形領域の組み合わせからなり，各矩形領域の階調値Ａは，図１６に示される通りである。このような多階調のカモフラージュ模様を選択した場合の地紋画像５２が示されている。この地紋画像５２は，前述した式（１）により，地紋画像の出力濃度Ｄmax（例えばＤmax＝４０％）がＡ／２５５倍されている。このように，カモフラージュ模様がより黒い領域では，地紋画像の出力濃度がより低下し，カモフラージュ模様がより白い領域では，地紋画像の出力濃度の低下はより少ない。

図１７は，メモリに格納されているカモフラージュ模様の例である。図１７には１０種類のカモフラージュ模様が示されている。ただし，（１）は黒べた（階調値＝０）であるので，このカモフラージュ模様を採用すると地紋画像は白ベタになる。

カモフラージュ模様の階調値Ａは，前述のとおりグレイデータである。カモフラージュ模様がＲＧＢのカラー画像データの場合は，階調値Ａは以下の式（２）により求められる。

Ａ＝０．３×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１Ｂ （２）
カモフラージュ模様データの階調値を，黒で「０」，白で「２５５」と定義した結果，カモフラージュ模様データによるカモフラージュ模様画像と，地紋に反映されるカモフラージュ模様画像とは，白黒が反転した画像になる。よって，ユーザが地紋に反映された状態でカモフラージュ模様を選択可能にするために，プリンタドライバ３２は，選択画面において，白黒反転したカモフラージュ模様の画像を表示することが望ましい。白黒反転画像の画像データの階調値Ｋは，以下の式（３）により求められる。

Ｋ＝２５５−Ａ （３）
さらに，プリンタドライバ３２は，ユーザの選択要求に応じて，地紋の色（ブラック，シアン，マゼンタなど）の選択を行う（Ｓ１８）。地紋の色は，単色であることが望ましい。それに伴い，カモフラージュ模様データの階調値は，前述のとおりグレイデータの階調値Ａを反転した式（３）による階調値Ｋにする。その理由は，加法混色表示のＲＧＢと減法混色表示のＣＭＹＫとの違いによる。

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１８のフローチャートに従って行われる。

図１８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。つまり，図１３の地紋画像生成処理Ｓ１９が，図１８のフローチャートに示されている。まず，潜像部及び背景部の入力階調値に基づいてカモフラージュ模様データの階調値を補正して補正カモフラージュ模様データを生成する（Ｓ２１）。この手順は，図６の手順Ｓ３に対応する。

カモフラージュ模様の階調値Ａ（０≦Ａ≦２５５），地紋を構成する潜像部と背景部の入力階調Ｉｎ（１≦Ｉｎ≦２５４）とする。まず，階調値Ａを式（３）により階調値Ｋに変換する。そして，補正カモフラージュ模様の階調値Ｋiは，
以下の式（４）により演算される。

Ｋi＝（Ｋ／２５５）×Ｉｎ （４）
この演算式は，前述の式（１）に対応している。

図１３の地紋画像の入力階調値を設定する工程Ｓ１６で，背景部では入力階調を「２５５」に設定し，潜像部では入力階調をＩｎ＝１７０と設定した。このように背景部と潜像部とで異なる入力階調を設定した場合，上記式（４）による補正カモフラージュ模様階調データの演算で，潜像マスクパターンに応じて，潜像部と背景部とで変調すべき入力階調Ｉｎを異ならせることが必要になる。この理由は，図１２に示したとおり，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とが異なる出力濃度特性を有することに起因する。

そこで，本実施の形態では，演算を簡単化するために，潜像部と背景部の両方で入力階調をＩｎ＝１７０に共通化する。ただし，背景部ディザマトリクス３４を入力階調Ｉｎ＝１７０で最大出力濃度（１２％）になるように正規化し（例えば図２０），正規化された背景部ディザマトリクスを参照してスクリーニング処理を行う。

もしくは，後述する実施の形態の変形例（図２７）で説明するように，潜像部と背景部の両方で入力階調を取りうる階調値の最大値（例えば２５５）にし，但し，潜像部ディザマトリクス３３を入力階調値「２５５」で入力階調値Ｉｎ＝１７０に対応する出力濃度（１２％）になるように正規化する。つまり，図１０，１２の潜像部ディザマトリクスの入力階調値０〜１７０とその出力濃度の特性が，入力階調値０〜２５５に正規化される。

以下は，入力階調Ｉｎ＝１７０に設定した場合について説明する。工程Ｓ２１で，入力階調Ｉｎ＝１７０について式（４）に基づき補正カモフラージュ模様の階調値データが演算される。そして，プリンタドライバ３２は，図１１，１２の背景部ディザマトリクス３４を正規化して正規化背景部ディザマトリクスを生成する（Ｓ２２）。

図１９は，正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎを示す図である。図１１の背景部ディザマトリクス３４の変位ベクトル（−２，２），（２，２）の位置の黒い画素内の閾値０〜２５４を，以下の式（５）により新たな閾値０〜１７０（＝Ｉｎ）に正規化する。

正規化閾値＝（閾値／２５４）×Ｉｎ （５）
よって，図１９の正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎでは，黒い画素内の閾値は０〜１７０に置き換えられ，入力階調値が「１７０」の時に全ての黒い画素にドットが形成され最大出力濃度（黒ベタの１２％）になる。

図２０は，正規化背景部ディザマトリクスと正規化前の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・出力濃度特性を示す図である。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の出力濃度特性は，図１２と同じである。前述の例では，背景部では変位ベクトル上の要素に対応する画素全てにドットを生成する入力階調「２５５」が採用され，潜像部ではそれと同じ出力濃度を再生できる入力階調値Ｉｎ＝１７０が採用された。そこで，背景部でも入力階調値Ｉｎ＝１７０を採用するために，背景部ディザマトリクス３４を入力階調Ｉｎ＝１７０で正規化して，図２０中の破線の特性３４Ｎに示される正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎを生成する。上記式（５）による演算により正規化背景ディザマトリクス３４Ｎは簡単に演算することができる。

エンジンの経年変化に応じて，潜像部の入力階調値Ｉｎが変動する場合がある。よって，変動時の入力階調値Ｉｎを使用して正規化背景ディザマトリクス３４Ｎを生成することで，経年変化を吸収することができる。

図１８に戻り，補正カモフラージュ模様階調データについて，潜像マスクパターンに応じて，潜像部ディザマトリクス３３または正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎを参照して，カモフラージュ模様付き地紋画像データを生成する（Ｓ２３〜Ｓ２７）。このカモフラージュ模様付き地紋画像データは，画素毎にドット有りまたはドットなしを示す画像データである。

図２１は，図１８の地紋画像生成処理を説明する図である。図２１（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２１（Ｂ）は，図２１（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２１（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２１（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セル×３２セル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２１（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，プリンタドライバは，補正カモフラージュ模様の階調値と，ディザマトリクス３３−４，３４−５の閾値とを比較し，階調値が閾値以上であれば画素ドットＯＮ，階調値が閾値未満であれば画素ドットＯＦＦにする。ただし，補正カモフラージュ模様の階調値は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。

図１８のフローチャートに戻って，地紋画像生成処理を説明する。地紋画像の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（Ｓ２３）。そして，画素（ｉ，ｊ）で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３３の対応する画素の閾値と補正カモフラージュ模様階調値Ｋｉ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）正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎの対応する画素の閾値と補正階調値Ｉｎとが比較される（Ｓ３１）。いずれの比較でも補正階調値Ｋｉが閾値以上の場合は地紋画像データ（ｉ，ｊ）はドットＯＮになり（Ｓ３０），補正階調値Ｋｉが閾値未満の場合は地紋画像データ（ｉ，ｊ）はドットＯＦＦになる（Ｓ３２）。

これにより，潜像部では補正カモフラージュ模様階調値Ｋｉに対応したサイズの第１のドット（網点）が生成され，背景部では補正階調値Ｋｉ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（ｊ＝ｊ＋１）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（ｉ＝ｉ＋１）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。

以上の処理により，多階調のカモフラージュ模様を反映した地紋画像データが生成される。

このようにして生成された地紋画像は，画素毎にドットＯＮ／ＯＦＦのいずれかを有する地紋画像データとなる。

生成された地紋画像データと印刷対象の画像データ３６の合成は以下の通りである。

印刷対象の画像データが，ＲＧＢの階調値を持つＲＧＢビットマップデータからプリンタの色であるＣＭＹＫビットマップデータに変換された後，印刷対象の画像データのＣＭＹＫビットマップデータのうち，ユーザが指定した地紋の色（本実施例では，シアン，マゼンタ，ブラックのいずれか。）のビットマップデータに対して地紋画像が合成される。

この合成方法は，まず，地紋画像のドットＯＮのデータを上記ビットマップデータの最大濃度に対応する階調値に変換し，ドットＯＦＦのデータを上記ビットマップデータの最小濃度「０」に対応する階調値に変換する。プリンタ内で画素毎のＲＧＢの値が各色８ビットの階調値の場合には，最大濃度に対応する階調値は「２５５」，最小濃度に対応する階調値は「０」となる。そして，この最大階調値もしくは最小階調値に変換された地紋画像データに，印刷対象の画像データの地紋指定色のビットマップデータで階調値「０」よりも大きい階調値を持つ画素の階調データを上書きする。これにより，印刷対象の画像の階調値「０」の画素には地紋画像が形成され，それ以外の画素には印刷対象画像が形成される。

あるいは，別の合成方法は，印刷対象の画像データの地紋指定色のビットマップデータに地紋画像データを上書きする。たとえば，印刷対象画像データが黒色の文字を形成するデータの場合，ＣＭＹのビットマップデータは全ての画素で階調値「０」になっている。したがって，ＣＭＹのうち地紋指定色のビットマップデータは印刷対象画像データとしての情報を有していないので，その色のビットマップデータが全て地紋画像データに置き換えられる。

合成方法は上記の上書きに限定されず，印刷対象の画像データの各画素毎の画像種別（テキスト，イメージ，グラフィックなど）と階調値とに基づき，印刷対象の画像と地紋画像とを所定の割合でブレンディング処理するようにしてもよい。さらに，地紋指定色のビットマップデータのうち，ＣＭＹＫいずれも印刷対象のデータの階調値が「０」，つまり印刷対象画像データで印刷媒体上に画像が形成されない部分にのみ，地紋データを上書きするようにしてもよい。

合成された画像データは，通常のプリンタの２値化処理（スクリーン処理）を経て，印刷媒体に印刷される。

合成された画像データのうち，地紋画像のみからなる部分は，最大濃度階調値と最小階調値からなる階調値を持つ画素で構成されることになるので，スクリーン処理の閾値マトリクスがどのようなものであろうと，スクリーン処理後も最高濃度「２５５」の部分はその濃度値が保存されるように階調変換され，最小濃度「０」の部分は濃度が「０」となるように階調変換される。その結果，地紋生成処理で生成した地紋画像が印刷媒体上に印刷される。
［具体例］
本実施の形態における多階調カモフラージュ模様付き地紋画像の生成を，具体例を示して説明する。

図２２は，潜像マスクパターンの一例を示す図である。３２×３２のマトリクス内に潜像マスクパターン１０が形成されている。パターン１０Ａが潜像部，パターン１０Ａ以外が背景部に対応する。よって，潜像マスクパターンのマトリクスデータは，３２×３２マトリクスの各画素に「０」（潜像部）または「１」（背景部）の１ビットを有する。

図２３は，カモフラージュ模様の一例を示す図である。このカモフラージュ模様１２は，３２×３２のマトリクス内の画素が９つのストライプ状の領域１２Ａ〜１２Ｉを有する。各領域１２Ａ〜１２Ｉの階調値Ｋは，図示されるとおりである。つまり，領域１２Ａ，１２Ｅ，１２Ｉが階調値「２５５」の白の領域であり，領域１２Ｂ，１２Ｈが階調値「６４」と最も黒に近い領域である。

図２４は，補正カモフラージュ模様階調値の一例を示す図である。この補正カモフラージュ模様階調値データ１２０は，前述の式（４）により求められる。この例では，地紋画像の入力階調値Ｉｎ＝１７０に基づいて，図２３のカモフラージュ模様を補正して得られた階調値データである。図２４中には，潜像マスクパターン１０Ａをグレーで示し，カモフラージュ模様の領域１２Ａ〜１２Ｉが破線で区分して示されている。図２３に示したカモフラージュ模様の階調値Ｋに対して，補正カモフラージュ模様の階調値Ｋｉが図２４中に示されている。

図２５は，カモフラージュ模様付き地紋画像の一例を示す図である。これは，図２４に示した補正カモフラージュ模様の階調値Ｋｉについて，図１０，図１９，図２０の潜像部ディザマトリクス３３と正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎを参照してスクリーン処理した結果得られた地紋画像１６である。図中，カモフラージュ模様の領域１２Ａ〜１２Ｉが一点鎖線で示され，潜像マスクパターン１０Ａが破線で示されている。

潜像マスクパターン１０Ａ内においては，領域１２Ｅでは補正階調Ｋｉ＝１７０に対する第１のドットＤ１が，領域１２Ｄ，１２Ｃ，１２Ｆ，１２Ｇでも補正階調Ｋｉ＝１２８，８５に対する第１のドットＤ１が形成されている。潜像マスクパターン１０Ａの外側においては，領域１２Ａでは補正階調Ｋｉ＝１７０に対する第２のドットＤ２が全ての変位ベクトル上に形成され，それ以外の領域１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈでも，それぞれ補正階調Ｋｉ＝４３，８５，１２８，１２８，８５，４３に対する第２のドットＤ２が形成されている。

図２５の地紋画像に示されるとおり，多階調のカモフラージュ模様を採用することにより，地紋画像にカモフラージュ模様の階調値に対応した密度またはサイズのドットが形成されている。

図２６は，従来の２階調のカモフラージュ模様の場合の地紋画像の一例を示す。従来の２階調のカモフラージュ模様では，ドット有りの領域１２Ａ，１２Ｅ，１２Ｉと，ドットなしの領域１２Ｘ，１２Ｙしか存在していない。つまり，中間階調の領域１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈは存在しない。よって，領域１２Ｘ，１２Ｙでは，ドットが全く形成されていない。

［変型例］
図２７は，本実施の形態の変型例における背景部ディザマトリクスと正規化潜像部ディザマトリクスの入力・出力濃度特性を示す図である。前述の実施の形態では，図２０に示した正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎと潜像部ディザマトリクス３３とを参照してスクリーン処理を行った。図２７は，背景部ディザマトリクス３４は図１２と同じであるが，正規化潜像部ディザマトリクス３３Ｎは，入力階調値「１７０」に対する出力濃度（１２％）が最大入力階調値「２５５」になるように正規化されている。

正規化の演算式は，以下の式（６）（７）の通りである。

正規化閾値＝（閾値／Ｉｎ）×２５４ （１≦閾値≦Ｉｎ） （６）
正規化閾値＝２５５ （ｉｆ Ｉｎ＜閾値） （７）
すなわち，図１０の潜像部ディザマトリクス３３内の閾値１〜Ｉｎ（＝１７０）は，正規化閾値１〜２５４に変換され，閾値Ｉｎ〜２５４は正規化閾値「２５５」に変換される。これにより，階調値Ｋｉに対して出力濃度が０〜１２％の範囲の画像データを生成することになる。

図２７の背景部ディザマトリクス３４と正規化潜像部ディザマトリクス３３Ｎを使用する場合は，地紋画像の入力階調値ＩｎはＩｎ＝２５５に設定される。つまり，地紋画像は背景部と潜像部が共に出力濃度１２％になる。その結果，前述の式（４）は，Ｉｎ＝２５５では
Ｋi＝（Ｋ／２５５）×Ｉｎ＝Ｋ
となり，補正後のカモフラージュ模様の階調値Ｋｉは補正前のカモフラージュ模様の階調値Ｋと等しくなる。

つまり，補正カモフラージュ模様の階調値を演算する工程（図６のＳ３，図１８のＳ２１）が不要になる。そして，補正後のカモフラージュ模様の階調値Ｋｉは最大の階調レンジ０〜２５５のいずれかになる。よって，カモフラージュ模様の多階調表現を最大限に生かすことができる。

ただし，潜像部ディザマトリクス３３Ｎと背景部ディザマトリクス３４とが，入力階調値の取りうる範囲０〜２５５に対する出力濃度の特性が一致していて，地紋画像の潜像部及び背景部の入力階調値Ｉｎが潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスの入力階調値の取りうる範囲内で最大の入力階調値「２５５」であることが必要になる。逆に言えば，潜像部と背景部のディザマトリクスを上記のように最大入力階調値Ｉｎ＝２５５で適な出力濃度になるように設計しておけば，カモフラージュ模様の階調値について潜像マスクパターンに応じてそれらディザマトリクスを参照するハーフトーン処理することで，多階調のカモフラージュ模様付き地紋画像を生成することができる。

図２０の正規化ディザマトリクス３４Ｎ，図２７の正規化ディザマトリクス３３Ｎは，工場出荷時のエンジン特性に基づいて生成されたものが採用される。ただし，エンジンの出力濃度特性が経年変化する場合は，適宜のタイミングでもしくは地紋画像を生成するときに，その都度正規化されることが望ましい。

［実験例］
図２８は，多階調カモフラージュ模様の実験例を示す図である。この多階調のカモフラージュ模様１２は中間階調を有する。ただし，前述のとおり地紋画像に反映されるときは白黒反転したカモフラージュ模様１３のようになる。１２Ｘ，１３Ｘはそれぞれ拡大図である。

図２９は，図２８の多階調カモフラージュ模様を反映させた地紋画像の原本と複写物の実験例を示す図である。図３０はその拡大図１６Ｘ，２０Ｘをより拡大した図である。図２９（ａ）の原本１６に示されるとおり，多階調のカモフラージュ模様はコントラストが抑制されるので，本来の印刷文書画像の判別性を損なうことが少ない。また，図２９（ｂ）の複写物２０に示されるとおり，多階調のカモフラージュ模様により複写物において潜像「複」がより忠実に再現され，複写物での潜像の識別性を高めることができる。図２の原本１６と図３の複写物２０と対比することで，上記の効果がより明確に理解できる。

以上説明したとおり，本実施の形態によれば，多階調のカモフラージュ模様を利用することにより，立体的な模様も表現することができ，カモフラージュ模様の表現力と自由度を大幅に向上することができる。また，カモフラージュ模様のコントラストを低下させるように調整することができ，印刷文書画像と合成した場合にカモフラージュ模様により判別性が低下することは少ない。さらに，地紋画像の複写物においては，潜像部と背景部の両方でカモフラージュ模様の階調値に対応してドットを残すことができるので，複写物における潜像「複」の識別性を高めることができる。

地紋の潜像とカモフラージュ模様の例を示す図である。 地紋の原本の例を示す図である。 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。 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。 本実施の形態における地紋データの生成手順を示すフローチャート図である。 地紋の背景部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。 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。 本実施の形態で採用される潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３３を示す図である。 本実施の形態で採用される背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス３４を示す図である。 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の入力階調値に対する出力濃度特性を示す図である。 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。 カモフラージュ模様の一例とそれを採用した地紋画像の例を示す図である。 メモリに格納されているカモフラージュ模様の例である。 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。 正規化背景部ディザマトリクス３４Ｎを示す図である。 正規化背景部ディザマトリクスと正規化前の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・出力濃度特性を示す図である。 図１８の地紋画像生成処理を説明する図である。 潜像マスクパターンの一例を示す図である。 カモフラージュ模様の一例を示す図である。 補正カモフラージュ模様階調値の一例を示す図である。 カモフラージュ模様付き地紋画像の一例を示す図である。 従来の２階調のカモフラージュ模様の場合の地紋画像の一例を示す。 本実施の形態の変型例における背景部ディザマトリクスと正規化潜像部ディザマトリクスの入力・出力濃度特性を示す図である。 多階調カモフラージュ模様の実験例を示す図である。 図２８の多階調カモフラージュ模様を反映させた地紋画像の原本と複写物の実験例を示す図である。 図２９の拡大図１４Ｘ，１６Ｘをより拡大した図である。

符号の説明

１６：原本 ２０：複写物
ＬＩ：潜像部 ＢＩ：背景部
１６Ｘ：原本の拡大画像 ２０Ｘ：複写物の拡大画像
３３：潜像部ディザマトリクス ３４：背景部ディザマトリクス

Claims (10)

1. 複写時に再現される出力濃度が異なる潜像部と背景部とを含む地紋画像を印刷媒体上に形成する地紋画像データを生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，
   ２階調を超える多階調のカモフラージュ模様データを取得する第１の工程と，
   前記潜像部及び背景部の入力階調値に基づいて前記カモフラージュ模様データの階調値を補正して補正カモフラージュ模様データを生成する第２の工程と，
   前記補正カモフラージュ模様データの階調値について，前記潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する潜像部画像データを生成し，前記背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する背景部画像データを生成する第３の工程とを有する
   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及び背景部ディザマトリクスを参照してそれぞれ生成される前記潜像部画像データ及び背景部画像データは，多階調の潜像部画像と背景部画像をそれぞれ再生する画像データ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，
   前記潜像部画像データは，前記補正カモフラージュ模様データの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画像データであり，
   前記背景部画像データは，前記補正カモフラージュ模様データの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画像データであり，
   前記潜像部ディザマトリクスは複数の画素のドットを集中して前記第１のドットを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。
4. 請求項１において，
   前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスとが，階調値の取りうる範囲に対する出力濃度の特性が一致していて，
   前記潜像部及び背景部の入力階調値が同じであることを特徴とする地紋画像生成プログラム。
5. 請求項１において，
   前記多階調のカモフラージュ模様データが複数色の階調値データを有し，
   前記第１の工程では，前記カモフラージュ模様データの階調値が前記複数色の階調値から求められるグレー階調値であることを特徴とする地紋画像生成プログラム。
6. 請求項１において，
   前記第１の工程では，ユーザの選択要求に応答して，メモリに格納された複数種類のカモフラージュ模様データのうち選択されたカモフラージュ模様データを取得することを特徴とする地紋画像生成プログラム。
7. 複写時に再現される出力濃度が異なる潜像部と背景部とを含む地紋画像を印刷媒体上に形成する地紋画像データを生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，
   ２階調を超える多階調のカモフラージュ模様データを取得する工程と，
   前記カモフラージュ模様データの階調値について，前記潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する潜像部画像データを生成し，前記背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する背景部画像データを生成する工程とを有し，
   前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスとが，入力階調値の取りうる範囲に対する出力濃度の特性が一致していて，前記潜像部及び背景部の階調値が前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスの入力階調値の取りうる範囲内で最大の入力階調値に設定されている
   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。
8. 請求項７において，
   前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスの前記最大の入力階調値に対応する出力濃度が，前記地紋画像の出力濃度の最大値に対応していることを特徴とする地紋画像生成プログラム。
9. 複写時に再現される出力濃度が異なる潜像部と背景部とを含む地紋画像を印刷媒体上に生成する地紋画像生成装置において，
   ２階調を超える多階調のカモフラージュ模様データを取得するカモフラージュ模様データ取得手段と，
   前記潜像部及び背景部の入力階調値に基づいてカモフラージュ模様データの階調値を補正して補正カモフラージュ模様データを生成する補正手段と，
   前記補正カモフラージュ模様データの階調値について，前記潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する潜像部画像データを生成し，前記背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する背景部画像データを生成する地紋画像データ生成手段とを有することを特徴とする地紋画像生成装置。
10. 複写時に再現される出力濃度が異なる潜像部と背景部とを含む地紋画像を印刷媒体上に生成する地紋画像生成装置において，
    ２階調を超える多階調のカモフラージュ模様データを取得するカモフラージュ模様データ取得手段と，
    前記カモフラージュ模様データの階調値について，前記潜像部に対応する領域では，潜像部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する潜像部画像データを生成し，前記背景部に対応する領域では，背景部ディザマトリクスを参照して前記階調値に対応する背景部画像データを生成する地紋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と背景部ディザマトリクスとが，入力階調値の取りうる範囲に対する出力濃度の特性が一致していて，前記潜像部及び背景部の階調値が前記潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスの入力階調値の取りうる範囲内で最大の入力階調値に設定されていることを特徴とする地紋画像生成装置。