JP6282608B2 - 量子化方法及び画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、量子化方法及び画像処理装置に係り、特に連続階調画像を２値又は多値のドット画像に変換する量子化技術に関する。

インクを吐出するノズルが２次元状に配置されたプリントヘッドを用いて、シングルパス方式で用紙等の記録媒体に印字するインクジェット印刷機が知られている。このような印刷機においてプリントヘッドと用紙との間で紙送り方向に相対的な振動が発生した場合、紙送り垂直方向に沿って延びる帯状のムラ（振動ムラ）が発生する。

特許文献１には、プリントヘッドと用紙との相対振動が紙送り垂直方向（紙の幅方向）に生じた場合に、ハーフトーンパターンを制御することでムラを抑制する技術が開示されている。この技術によれば、紙送り垂直方向の相対振動によって紙送り方向に発生するムラを効果的に抑制することができる。

また、類似した課題はプリントヘッドのヘッドモジュールのつなぎ部においても発生する。複数のヘッドモジュールを紙送り方向に交互にずらして紙送り垂直方向に並べて配置されたシングルパス方式のプリントヘッドが知られている。このようなプリントヘッドでは、隣接するヘッドモジュール間のつなぎ目領域においては、両ヘッドモジュールが紙送り方向にオーバーラップするように配置されることで、両ヘッドモジュールのノズルが紙送り垂直方向に沿って実質的に交互に配置される。ここで、ヘッドモジュールの紙送り方向の配置がずれていると、つなぎ目領域とそれ以外の領域とで印字するパターンに差異が生じ、紙送り方向に沿って延びる帯状のムラ（モジュール間つなぎムラ）が発生する。

特許文献２及び特許文献３には、ヘッドモジュールの位置ズレ等によりヘッドモジュール間のつなぎ部で粒状悪化や濃度変動する問題に対して、ドットの振り分けおよびハーフトーン処理により解決する方法が開示されている。

特開２０１２−１７６５４３号公報 特開２００９−０１８４７９号公報 特開２０１１−１２１２４８号公報

特許文献１に記載の技術は、紙送り方向に振動が発生した場合も有効ではあるが、粒状感に劣るという課題があった。また、所定の階調域ではムラを抑制することができるが、全階調でその特性を満たすことができるとは限らないという課題があった。

また、特許文献２及び特許文献３の技術は、つなぎ目領域において複数のノズルが同一領域を重複する場合に有効な技術であり、複数のノズルが同一領域を重複しない場合には適用することができないという問題点があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、振動ムラやモジュール間つなぎムラの視認性を低減する量子化方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために量子化方法の一の態様は、第１画像データを量子化し、第１画像データよりも階調数の少ない２値又は多値の量子化パターンを表す第２画像データであって、第１方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じ記録素子によりドットが配置され、かつ第１方向に直交する第２方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるタイミングでドットが配置される第２画像データに変換する量子化工程と、少なくとも一部の階調において量子化工程を最適化し、量子化パターン内の各画素を順次注目画素とした場合の注目画素と注目画素の近傍に位置する複数の近傍画素であって、注目画素と第２方向に隣接する隣接画素と、隣接画素に対して第１方向に順次隣接する次隣接画素と、を含む近傍画素との相対位置関係毎のドットの配置の発生頻度のばらつきを最適化前のばらつきよりも低減させる最適化工程とを備える。

本態様によれば、濃度振動ムラやモジュール間つなぎムラの視認性を低減することができる。また、より高い自由度で量子化パターンを設計することができる。

特許文献２及び特許文献３においては、それぞれの画素列に属するパターンの評価値を算出することが必要であるのに対し、本態様ではその必要がない。したがって、より簡易に量子化パターンを生成することができる。

近傍画素は、隣接画素と、隣接画素と第１方向に隣接する第１次隣接画素と、第１次隣接画素と第１方向において隣接する第２次隣接画素であって、隣接画素とは異なる第２次隣接画素であることが好ましい。これにより、第２方向に隣接する画素列に配置されるドットが第１方向に１画素程度のずれを有していても、振動ムラやモジュール間つなぎムラを抑制することができる。

最適化工程は、相対位置関係毎の位置相関関数成分に相関する複数の評価値をそれぞれ算出する評価値算出工程と、複数の評価値の差分に基づいて量子化パターンを変更する変更工程とを備えることが好ましい。これにより、量子化工程を適切に最適化することができる。

最適化工程は、相対位置関係毎の位置相関関数成分に相関する複数の評価値のばらつきに相関する最適判定評価値を算出する最適判定評価値算出工程と、最適判定評価値に基づいて量子化パターンが最適か否かを判定する判定工程とを備えることが好ましい。これにより、量子化工程を適切に最適化することができる。

最適判定評価値は、低周波ノイズ及び粒状に相関する評価値を含むことが好ましい。これにより、画像の粒状感が悪化したり、低周波のノイズを発生させたりするハーフトーンパターンが最適値として選択されることを防止することができる。

最適化工程は、２値又は多値のうちの第１種値の画像、又は第１種値と第１種値とは異なる第２種値との組み合わせを抽出した画像について発生頻度のばらつきを最適化前のばらつきよりも低減させることが好ましい。これにより、量子化工程を適切に最適化することができる。

量子化工程は、誤差拡散法により第１画像データを量子化し、最適化工程は、誤差拡散法に用いる誤差拡散係数を最適化することが好ましい。これにより、誤差拡散法を用いる量子化工程を適切に最適化することができる。

量子化工程は、誤差拡散法により第１画像データを量子化し、仮の誤差拡散係数を用いて仮の量子化パターンである評価用パターンを生成する評価用パターン生成工程と、判定工程により評価用パターンが最適と判定された場合に仮の誤差拡散係数を最適な誤差拡散係数として更新する更新工程と備えることが好ましい。これにより、誤差拡散法を用いる量子化工程を適切に最適化することができる。

量子化工程は、閾値マトリクスを使用して第１画像データを量子化し、最適化工程は、閾値マトリクスを最適化することが好ましい。これにより、閾値マトリクスを用いる量子化工程を適切に最適化することができる。

量子化工程は、閾値マトリクスを使用して第１画像データを量子化し、評価値算出工程は、閾値マトリクスを特定閾値で２値又は多値化したパターンについて複数の評価値をそれぞれ算出し、変更工程は、閾値マトリクスを特定閾値で２値又は多値化したパターンについて、複数の評価値の中から複数の評価値の平均値との差分が相対的に大きい評価値に対応するドットの配置を変更することで閾値マトリクスを最適化することが好ましい。これにより、閾値マトリクスを用いる量子化工程を適切に最適化することができる。

第２画像データは、複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、第２方向に複数の記録素子が配列された記録素子列が第１方向に複数列配置された２次元の記録素子配列を有する記録ヘッドと、記録ヘッドと記録媒体とを第１方向に１回だけ相対移動させる移動手段と、記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら記録ヘッドにより第２画像データを記録する記録制御手段であって、第１方向に沿う画素列の各画素にそれぞれ同じ記録素子によりドットを配置し、かつ第１方向に直交する第２方向に沿う画素列の各画素に記録素子列毎に異なるタイミングでドットを配置する記録制御手段とを備えた画像記録装置によって記録されることが好ましい。

本態様に係る量子化方法は、第２方向に複数の記録素子が配列された記録素子列が第１方向に複数列配置された２次元の記録素子配列を有する記録ヘッドを備えた画像記録装置によって記録される画像データの量子化に適用することができる。

第２画像データは、複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、複数の記録素子が第２方向に沿って２以上のＭ画素間隔で配置された記録素子列を有する記録ヘッドと、記録ヘッドと記録媒体とを第１方向に相対移動させる移動手段であって、記録ヘッドを記録媒体に対して第１方向に往復走査させるヘッド走査手段と、記録ヘッドの第１方向の走査毎に記録媒体を第２方向に移動させる搬送手段と、を備えた移動手段と、記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら記録ヘッドにより第２画像データを記録する記録制御手段であって、記録ヘッドの１回の走査において第１方向に沿う画素列の各画素をそれぞれ同じ記録素子によって記録し、かつＭ回の走査によって第２方向に沿う画素列の各画素をＭ種類の異なるタイミングで記録する記録制御手段とを備えた画像記録装置によって記録されることが好ましい。

本態様に係る量子化方法は、複数の記録素子が第２方向に沿って２以上のＭ画素間隔で配置された記録素子列を有する記録ヘッドを備えた画像記録装置によって記録される画像データの量子化に適用することができる。なお、第２方向に沿ってＭ画素間隔で配置とは、複数の記録素子が第２方向に直線状にＭ画素間隔で配置されている場合に限定されず、第２方向に沿って並ぶように投影（正投射）した投影記録素子列において、投影記録素子がＭ画素間隔で配置される場合を含んでいる。

第２画像データは、複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、それぞれ複数の記録素子が配置された複数のヘッドモジュールを第２方向につなぎ合わせて構成され、隣接する第１ヘッドモジュールと第２ヘッドモジュールとのつなぎ部において第１ヘッドモジュールの記録素子と第２ヘッドモジュールの記録素子とが第２方向に沿って交互に配置された記録ヘッドと、記録ヘッドと記録媒体とを第１方向に１回だけ相対移動させる移動手段と、記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら記録ヘッドにより第２画像データを記録する記録制御手段であって、つなぎ部において第２方向に沿う画素列の各画素を第１ヘッドモジュールと第２ヘッドモジュールとにおいて異なるタイミングで記録する記録制御手段とを備えた画像記録装置によって記録されることが好ましい。

本態様に係る量子化方法は、それぞれ複数の記録素子が配置された複数のヘッドモジュールを第２方向につなぎ合わせて構成され、隣接する第１ヘッドモジュールと第２ヘッドモジュールとのつなぎ部において第１ヘッドモジュールの記録素子と第２ヘッドモジュールの記録素子とが第２方向に沿って交互に配置された記録ヘッドによって記録される画像データの量子化に適用することができる。

上記目的を達成するために画像処理装置の一の態様は、第１画像データを取得する画像取得手段と、第１画像データを量子化し、第１画像データよりも階調数の少ない２値又は多値の量子化パターンを表す第２画像データであって、第１方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じ記録素子によりドットが配置され、かつ第１方向に直交する第２方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるタイミングでドットが配置される第２画像データに変換する量子化手段と、少なくとも一部の階調において量子化手段を最適化し、量子化パターン内の各画素を順次注目画素とした場合の注目画素と注目画素の近傍に位置する複数の近傍画素であって、注目画素と第２方向に隣接する隣接画素と、隣接画素に対して第１方向に順次隣接する次隣接画素と、を含む近傍画素との相対位置関係毎のドットの配置の発生頻度のばらつきを最適化前のばらつきよりも低減させる最適化手段とを備える。

本態様によれば、濃度振動ムラやモジュール間つなぎムラの視認性を低減することができる。また、より高い自由度で量子化パターンを設計することができる。

本発明によれば、振動ムラやモジュール間つなぎムラの視認性を低減することができる。

図１は、印字の際の紙送り方向の振動量と印字された画像とを示す図である。 図２は、振動の有無による用紙上のインクの配置のずれを説明するための図である。 図３は、振動の有無におけるハーフトーンのパターンの変化を示す図である。 図４は、モジュール間つなぎ部の用紙上のインクの配置を示す図である。 図５は、モジュール間つなぎムラを示す図である。 図６は、近傍ドットの相互作用によって生じる濃度変動を説明するための図である。 図７は、対象画素と隣接画素及び次隣接画素との位置関係を示した図である。 図８は、ラスター間でインク着弾位置ズレが発生した場合の近傍領域の画素の位置関係の変化を示す図である。 図９は、２つの画素の１０種類の配置パターンを示す図である。 図１０は、ハーフトーンパターンの最適化方法の処理を示すフローチャートである。 図１１は、２つの画素の１０種類の配置の組み合わせを示す図である。 図１２は、誤差拡散係数の最適化方法の処理を示すフローチャートである。 図１３は、２次元プリントヘッド１０と２次元プリント１０により形成されるラスターの配置を示す図である。 図１４は、誤差拡散係数生成装置のブロック図である。 図１５は、誤差拡散法を用いる画像処理装置のブロック図である。 図１６は、誤差拡散マトリクスの一例を示す図である。 図１７は、閾値マトリクスの最適化方法の処理を示すフローチャートである。 図１８は、仮パターンの作成処理を示すフローチャートである。 図１９は、閾値マトリクス生成装置のブロック図である。 図２０は、閾値マトリクスを用いる画像処理装置のブロック図である。 図２１は、誤差拡散法と閾値マトリクスとを併用した量子化処理を示すフローチャートである。 図２２は、誤差拡散法と閾値マトリクスとを併用する画像処理装置のブロック図である。 図２３は、マルチスキャン方式のプリントヘッド３０と用紙上に形成されるラスターの配置を示す図である。 図２４は、２次元プリントヘッド４０と用紙上に形成されるラスターの配置を示す図である。 図２５は、２次元プリントヘッド５０と用紙上に形成されるラスターの配置を示す図である。 図２６は、インクジェット記録装置２００の側面模式図である。 図２７は、１つのノズル２２６に対応した記録素子の断面図である。 図２８は、インクジェット記録装置２００の要部構成を示すブロック図である。 図２９は、インクジェット記録装置２００Ａの要部構成を示すブロック図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。

＜振動ムラの発生＞
図１は、インクジェットの２次元プリントヘッドを用いてシングルパス方式で印字（記録）された画像（印字画像）と、印字の際に発生した紙送り方向の振動の振動量とを示している。同図に示すように、印字画像には、振動の発生に伴い紙送り垂直方向に沿って延びる振動ムラが発生している。この振動ムラの発生原理について説明する。

図２に示すように、２次元プリントヘッド３００（記録ヘッドの一例）は、紙送り方向上流側に配置された上流側ノズル列３０２と紙送り方向下流側に配置された下流側ノズル列３０４とを有し、上流側ノズル列３０２と下流側ノズル列３０４には、それぞれノズル３０６が紙送り垂直方向に２画素間隔で並べて配置されるとともに、紙送り垂直方向に互いに１画素分ずつずれて配置されている。これにより、ノズル３０６を紙送り垂直方向に沿って並ぶように投影（正投射）した投影ノズル列（投影記録素子列の一例）は、上流側ノズル列３０２のノズル３０６と下流側ノズル列３０４のノズル３０６とが１ノズルずつ交互に配置される。すなわち、上流側ノズル列３０２のノズル３０６と下流側ノズル列３０４のノズル３０６とは、紙送り垂直方向に沿って実質的に１ノズルずつ交互に配置される。

このような２次元プリントヘッド３００によって印字される画像について、紙送り方向に並ぶ画素列について着目すると、各画素はそれぞれ同じノズル３０６によってインクが打滴（記録）される。また、紙送り垂直方向（ｘ方向の一例）に並ぶ画素列について着目すると、第１のタイミングで上流側ノズル列３０２のノズル３０６からインクが打滴される第１の画素と、第１のタイミングとは一定時間遅れた（異なる）第２のタイミングで下流側ノズル列３０４のノズル３０６からインクが打滴される第２の画素とが交互に（周期的に）配置されている。すなわち、紙送り垂直方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるノズルにより異なるタイミングで打滴される。

図２（ａ）に、２次元プリントヘッド３００と用紙（不図示）との間に振動が無い状態で印字される場合の紙送り方向に沿う画素列（ラスター）であって、上流側ノズル列３０２のノズル３０６によってインクが打滴される画素列と下流側ノズル列３０４のノズル３０６によってインクが打滴される画素列との用紙上のインクの配置を示す。

一方、２次元プリントヘッド３００と用紙との間に紙送り方向の相対的な振動が発生した場合（振動ズレが発生した場合）、上流側ノズル列３０２のノズル３０６から打滴するインクと下流側ノズル列３０４のノズル３０６から打滴するインクとの用紙上の着弾に時間差が生じる。図２（ｂ）に、紙送り方向の振動が発生した状態で印字される場合の上流側ノズル列３０２のノズル３０６によってインクが打滴される画素列と下流側ノズル列３０４のノズル３０６によってインクが打滴される画素列との用紙上のインクの配置を示す。同図に示すように、用紙上に配置されたインクには紙送り方向の位置にズレが生じている。

また、図３（ａ）は、図２（ａ）に示した振動が無い状態で印字された画像のある濃度のハーフトーンパターンであり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示した振動が発生した状態で印字された画像の同じ濃度のハーフトーンパターンである。このように、振動により異なるタイミングで打滴したインクの着弾位置にズレ（着弾位置ズレ）が生じ、インクの配置のパターンが変化する。その結果、振動が無い状態で印字した画像と振動が発生した状態で印字した画像とで濃度が異なり、紙送り垂直方向に沿って延びる帯状の振動ムラが発生する。

＜モジュール間つなぎムラの発生＞
前述した振動ムラと類似したムラは、プリントヘッドを構成するヘッドモジュールのつなぎ目領域においても発生する可能性がある。

図４に、複数のヘッドモジュールを紙送り方向に交互にずらして紙送り垂直方向に並べて配置されたシングルパス方式のプリントヘッド３１０を示す。ここでは、ヘッドモジュール３１２とヘッドモジュール３１４とが紙送り垂直方向に並べて配置されており、かつそのつなぎ目において、ヘッドモジュール３１２とヘッドモジュール３１４とが紙送り垂直方向に一部がオーバーラップするように配置される。このつなぎ目領域（オーバーラップ領域）においては、ヘッドモジュール３１２及びヘッドモジュール３１４には、それぞれ紙送り垂直方向に２画素間隔でノズル（不図示）が並べて配置されるとともに、紙送り垂直方向に互いに１画素分ずつずれて配置されている。したがって、ヘッドモジュール３１２のノズルとヘッドモジュール３１４のノズルとは、紙送り垂直方向に沿って実質的に１画素分ずつ交互に配置されている。

このようなプリントヘッド３１０によって印字される画像について、つなぎ目領域の紙送り方向に並ぶ画素列について着目すると、各画素はそれぞれ同じノズルによって記録される。また、紙送り垂直方向に並ぶ画素列について着目すると、第１のタイミングでヘッドモジュール３１２のノズルからインクが打滴される第１の画素と、第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでヘッドモジュール３１４のノズルからインクが打滴される第２の画素とが交互に（周期的に）配置されている。すなわち、紙送り垂直方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるノズルから異なるタイミングで記録される。図４に、ヘッドモジュール３１２とヘッドモジュール３１４とで印字される用紙上のインクの配置を示す。

図５に、複数のヘッドモジュールを紙送り方向に交互にずらして紙送り垂直方向に並べて配置されたシングルパス方式のプリントヘッド３２０において、各ヘッドモジュールを正常な位置から紙送り方向に相対的にずらして配置した場合（ヘッドモジュール間つなぎズレを有する場合）の用紙上に印字される画像（印字画像）を示す。紙送り方向にヘッドモジュールを相対的にずらして配置すると、つなぎ目領域において紙送り方向上流側のヘッドモジュールのノズルから打滴するインクと紙送り方向下流側のヘッドモジュールのノズルから打滴するインクとの用紙上の着弾に時間差が生じ、用紙上に配置されたインクには紙送り方向の位置にズレ（着弾位置ズレ）が生じる（図３（ｂ）参照）。一方、つなぎ目領域以外の領域においては、そのようなズレが生じない（図３（ａ）参照）。その結果、印字される画像のつなぎ目領域において印字される部分が、紙送り方向に沿って延びる帯状のモジュール間つなぎムラとなる。

＜濃度変動の原因＞
振動ムラやモジュール間つなぎムラにおける濃度変動について、ドット配置のいずれの寄与が、濃度変動に最も影響を及ぼしているかを考える。ここでは、濃度寄与成分を、以下の（Ａ）〜（Ｃ）の３種類に分解する。

濃度＝（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）
ここで、（Ａ）＝単独ドット効果（〜ドットの密度）、（Ｂ）＝近傍ドット（例えば１〜２画素）の総合作用（〜メカニカルドットゲイン）、（Ｃ）＝遠隔ドット（例えば３画素以上）の相互作用（〜オプティカルドットゲイン）である。

発生するズレ量を、１画素程度であると仮定する。（Ａ）のドットの密度に関しては、記録位置が相対的にずれるだけではドットの数は変化しないため、ドット密度は変化しない。したがって、濃度変動には寄与しない。

また、（Ｃ）の遠隔ドットの相互作用に関しては、十分に周期性が分散されたパターンにおいては、１画素程度のズレでは遠隔ドットの位置関係は変化しない。したがって、濃度変動には寄与しない。

以上により、濃度変動に対して最も影響が大きいのは、（Ｂ）の近傍ドットの相互作用であることがわかる。近傍ドットは、多くの場合それぞれ互いに接触しており、これらの接触関係は濃度寄与に大きな影響を及ぼす。そして、着弾位置ズレの発生によってこれらの接触関係が変化すると、濃度が変動すると予想される。

この近傍ドットの相互作用について、図６を用いて説明する。ここでは、量子化されたパターンとして、チェッカーフラッグパターンを例にして説明する。

図６（ａ）に示すチェッカーフラッグパターン３３０は、量子化パターンの元画像である。同図においては、二次元画像の画素配列に対応する正方格子上にドットを印字可能であると仮定し、ドット有りの画素を黒で、ドット無しの画素を白で表している。チェッカーフラッグパターン３３０は、水平方向と垂直方向とにそれぞれ２画素周期でドット有りの画素とドット無しの画素とを交互に繰り返すドット配置である。

一方、図６（ａ）に示す位置ズレパターン３３２は、元画像であるチェッカーフラッグパターン３３０に対して、垂直方向に並ぶ２画素列毎（２ラスター毎）にドットの配置を垂直方向上方に１画素分の位置ズレを付与したものである。その結果、位置ズレパターン３３２は、水平方向の画素列が２画素列周期でドット有りの画素からなる画素列とドット無しの画素からなる画素列とを交互に繰り返すドット配置となる。

ここで、チェッカーフラッグパターン３３０と位置ズレパターン３３２とにおける周辺画素の配置パターンである近傍パターンの出現頻度について考える。ここでは、近傍パターンとして、水平方向２画素、垂直方向３画素の計６画素からなる配置パターンを考える。

図６（ｂ）に、近傍パターン３３４、近傍パターン３３６、及び近傍パターン３３８を示す。近傍パターン３３４は図中の左側上段画素と右側中央段画素とがドット有り、近傍パターン３３６は図中の左側中央段画素と右側中央段画素とがドット有り、近傍パターン３３８は図中の左側下段画素と右側中央段画素とがドット有りのパターンである。

図６（ｂ）に示すように、チェッカーフラッグパターン３３０においては、近傍パターン３３４及び近傍パターン３３８の出現が多頻度であり、近傍パターン３３６は出現しない。一方、位置ズレパターン３３２においては、近傍パターン３３６の出現が多頻度であり、近傍パターン３３４及び近傍パターン３３８は出現しない。このように、チェッカーフラッグパターン３３０と位置ズレパターン３３２とでは、３つの近傍パターンの出現頻度が大きく異なる。

図６（ｃ）に、印字時の濃度の変化をシミュレートするために、チェッカーフラッグパターン３３０及び位置ズレパターン３３２の黒で示したドット有りの画素をそれぞれインクドットに置き換えたシミュレーション画像３４０及び３４２を示す。同図に示すように、シミュレーション画像３４０とシミュレーション画像３４２とでは、インクドットによる用紙の被覆率（黒で覆われている面積の割合）が大きく異なり、この被覆率の差が濃度の変動に寄与することが示唆されている。

＜濃度変動の抑制方法＞
本実施形態では、ノズル列方向に複数の異なるノズルによるラスターを組み合わせることで画像を記録する場合において、少なくとも一部の階調において濃度変動要因の主成分である近傍パターンの統計的な出現頻度が、ノズル列垂直方向におけるインクの着弾位置ズレの発生前後で変化しないようにハーフトーンパターンを制御する。

このような特性を有するハーフトーンパターンについて説明する。

まず「近傍領域」を定義する。近傍領域は、ドットの接触によって被覆率が変動する領域のことを指し、例えばある対象画素（注目画素）とノズル列方向に隣接する隣接画素と、隣接画素に対してノズル列垂直方向に順次隣接する次隣接画素からなる近傍画素の領域である。ここでは、対象画素とノズル列方向に隣接する隣接画素と、隣接画素とノズル列垂直方向に隣接する第１次隣接画素の近傍画素の領域を指すこととする。

図７は、対象画素と隣接画素及び次隣接画素との位置関係を示した図である。同図では、対象画素を（０，０）とし、各画素についてノズル列方向をＸ方向、ノズル列垂直方向をＹ方向とした場合の各方向における対象画素からの距離（Ｘ，Ｙ）で示している。すなわち、同図に示す（−１，０）の画素及び（１，０）の画素がＸ方向の隣接画素、（０，−１）の画素及び（０，１）の画素がＹ方向の隣接画素である。また、（−１，−１）の画素、（−１，１）の画素、（１，−１）の画素、及び（１，１）の画素が次隣接画素である。

ここで、ノズル列垂直方向の画素列（ラスター）間において１画素程度のインクの着弾位置ズレがある場合を考える。図８に、ラスター間でインク着弾位置ズレが発生した場合の近傍領域の画素の位置関係の変化を示す。同図においては、近傍領域を破線で囲って示している。

図８（ａ）は、インクの着弾位置ズレが発生していない状態を示しており、図８（ｂ）は、対象画素の図中左側に隣接するラスター（Ｘ＝−１のラスター）において、Ｙ方向に−１画素分のズレが発生した状態を示している。また、図８（ｃ）は、対象画素の図中左側に隣接するラスター（Ｘ＝−１のラスター）において、Ｙ方向に＋１画素分のズレが発生した状態、図８（ｄ）は、対象画素の図中右側に隣接するラスター（Ｘ＝＋１のラスター）において、Ｙ方向に−１画素分のズレが発生した状態、図８（ｅ）は、対象画素の右側に隣接するラスター（Ｘ＝＋１のラスター）において、Ｙ方向に＋１画素分のズレが発生した状態を示している。

図８（ａ）においては、前述したように、対象画素（０，０）に対して（±１，０）の画素及び（０，±１）の画素が隣接画素であり、（±１、±１）の画素が次隣接画素である。

一方、図８（ｂ）においては、対象画素（０，０）に対して（−１，１）、（１，０）、及び（０，±１）の画素が隣接画素であり、（−１，０）、（−１，２）、及び（１，±１）の画素が次隣接画素となる。

また、図８（ｃ）においては、対象画素（０，０）に対して（−１，−１）、（１，０）、及び（０，±１）の画素が隣接画素であり、（−１，−２）、（−１，０）、及び（１，±１）の画素が次隣接画素となる。

同様に、図８（ｄ）においては、対象画素（０，０）に対して（−１，０）、（１，−１）、及び（０，±１）の画素が隣接画素であり、（−１，±１）、（１，−２）、及び（１，０）の画素が次隣接画素となり、図８（ｅ）においては、対象画素（０，０）に対して（−１，０）、（１，１）、及び（０，±１）の画素が隣接画素であり、（−１，±１）、（１，０）、及び（１，２）の画素が次隣接画素となる。

したがって、図８（ａ）〜（ｅ）に示した５つのケースにおいて、近傍領域のドット（対象画素に対する隣接画素及び次隣接画素のドット）の出現頻度が均一であるハーフトーンパターンを生成することができれば、ノズル列垂直方向のラスター間において１画素程度のインクの着弾位置ズレが発生した場合であっても、近傍領域の位置関係を保存することができることがわかる。

なお、図８（ａ）〜（ｅ）に示した近傍領域のドットの出現頻度が均一であるハーフトーンパターンとは、図９（ａ）〜（ｊ）に示す１０種類の配置の組み合わせ（黒丸と白丸で表した２つの画素の相対位置関係）の発生頻度が同一であるハーフトーンパターンと等価である。

このように、本実施形態に係るハーフトーンパターンは、少なくとも一部の階調において以下の２画素間の相互位置相関関係が均一である。

Ｘ＝ノズル列方向、Ｙ=ノズル列垂直方向とすると、
（１）対象画素とノズル列方向に隣接する画素とからなるパターンの頻度＝位置相関関数のＸ＝±１、Ｙ＝０の値
（２）対象画素とノズル列方向に隣接し、かつノズル列垂直方向に±１画素ずれた画素からなるパターンの頻度＝位置相関関数のＸ=±１、Ｙ＝±１の値
（３）対象画素とノズル列方向に隣接し、かつノズル列垂直方向に±２画素ずれた画素からなるパターンの頻度＝位置相関関数のＸ=±１、Ｙ=±２の値
このハーフトーンパターンによれば、ドットの配置がノズル列垂直方向に１画素程度ずれた場合（ノズル列垂直方向に１画素程度の着弾位置ズレが発生した場合）であっても、対象画素と隣接画素（ΔＸ＝±１、ΔＹ＝０の画素）及び次隣接画素（ΔＸ＝±１、ΔＹ＝±１の画素）からなる近傍パターンの統計的な出現頻度が変化しない。したがって、各ラスターがノズル列垂直方向にずれてパターンが変動しても、濃度変動に対して最も影響の大きな近傍パターンの統計的な出現頻度を変動させないようにして、濃度変動を抑制することができる。

＜ハーフトーンパターン実現方法＞
次に、前述の濃度変動を抑制するハーフトーンパターンを実現する方法について説明する。本実施形態では、少なくとも一部の階調において量子化工程を最適化し、量子化パターン内の各画素を順次注目画素とした場合の注目画素と注目画素の近傍に位置する複数の近傍画素であって、注目画素と第２方向に隣接する隣接画素と、隣接画素に対して第１方向に順次隣接する次隣接画素と、を含む近傍画素との相対位置関係毎のドットの配置の発生頻度のばらつきを最適化前のばらつきよりも低減させた量子化パターンを生成する。

ドットの配置の発生頻度は、２値又は多値のハーフトーン画像のうちの１種類の滴種（第１種値）の画像の相対位置関係について発生頻度のばらつきを低減してもよいし、２種類の滴種（第１種値及び１種値とは異なる第２種値）の組み合わせを抽出した画像について発生頻度のばらつきを低減してもよい。

基本的な流れとしては、図１０に示すように、特定階調の量子化パターンを作成し（ステップＳ１、量子化工程の一例）、位置相関関数成分に相関する評価値を算出し（ステップＳ２）、算出した評価値に基づいて量子化パターンを変更する（ステップＳ３、最適化工程の一例）。そして、処理を終了するか否かを判定し（ステップＳ４）、終了しない場合はステップＳ２に戻り、変更した量子化パターンにおいて同様の処理を繰り返す。

なお、位置相関関数成分に相関する評価値とは、図９に示した各配置パターン（２つの画素の相対位置関係）の出現頻度（発生頻度）に相関する量であり、具体的には以下のように算出する。

i、mを自然数とし、1≦i≦mを満たす滴種iを有するm値量子化画像について考える。ノズル列方向をx方向、ノズル列垂直方向をy方向、m値量子化画像を、
quant_m(x, y)
と定義する。

このm値量子化画像のうち、滴種iのドットの画像img(i,x,y)を、
if quant_m(x,y) ＝= i then,
img(i,x,y) = 1
else
img(i,x,y) = 0
endif
と定義する。

この場合、滴種i（第１種値の一例）のドットの画像と滴種j（第２種値の一例、jは1≦j≦mを満たす自然数）のドットの画像との位置相関関数（相互相関関数）は、下記式１によって求めることができる。

ここで、correl( i, j, ±1, 0)は、対象画素とノズル列方向に隣接する（ｘ＝±１，ｙ＝０）隣接画素とのドットの配置の評価値を示し、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせの頻度の評価値に相当する。

また、correl( i, j, ±1, ±1)は、対象画素と、ノズル列方向に隣接し（ｘ＝±１）、かつノズル列垂直方向に±１画素ずれた（ｙ＝±１）第１次隣接画素との配置の評価値を示し、それぞれ図１１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、及び（ｆ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせの頻度の評価値に相当する。

さらに、correl( i, j, ±1, ±2)は、対象画素と、ノズル列方向に隣接し（ｘ＝±１）、かつノズル列垂直方向に±２画素ずれた（ｙ＝±２）第２次隣接画素との配置の評価値を示し、それぞれ図１１（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、及び（ｊ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせの頻度の評価値に相当する。

これらの１０種類の配置の組み合わせの評価値を求め、各評価値が均一になるようにパターンを変更する。

＜誤差拡散係数の最適化＞
次に、上記の評価値を均一にする制御方法を説明する。最初に、誤差拡散法を用いて量子化する場合について説明する。誤差拡散法を用いる場合は、誤差拡散係数を最適化することで、生成されたハーフトーンパターンに濃度変動を抑制できる特性を持たせる。

誤差拡散係数の最適化方法は、図１２に示すように、まず仮の最適な誤差拡散係数として、初期の誤差拡散係数を設定する（ステップＳ１１）。

次に、最適な誤差拡散係数に乱数を加算し（ステップＳ１２）、この乱数を加算した誤差拡散係数（仮の誤差拡散係数の一例）を使用して、平網画像（中間階調のベタ画像）を量子化して評価用パターンを生成する（ステップＳ１３、評価用パターン生成工程）。続いて、この評価用パターンである量子化画像を使用して、評価値を算出する（ステップＳ１４、評価値算出工程の一例）。

そして、この評価値が最適な誤差拡散係数の評価値（最適化前のばらつきに相当）に対して改善したか否かを判定し（ステップＳ１５、判定工程の一例）、改善した場合にはステップＳ１２において乱数を加算した誤差拡散係数を新たな最適な誤差拡散係数として更新し（ステップＳ１６、変更工程の一例、更新工程の一例）、改善しない場合には最適な誤差拡散係数の更新を行わない（ステップＳ１７）。

この処理を予め設定した規定回数だけ実施したか否かを判定し（ステップＳ１８）、規定回数に達していない場合にはステップＳ１２に戻って同様の処理を繰り返す。規定回数の実施をした場合は、処理を終了する。

ここで、ステップＳ１４（最適判定評価値算出工程の一例）において評価値（最適判定評価値の一例）を算出する際の評価関数の一例を下記式２に示す。

なお、c_ijは、c_ij>0を満たす重み付け係数である。

式２は、図１１（ａ）〜（ｊ）に示した１０種類の滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせの相関関数成分のばらつき、すなわち、対象画素と隣接画素及び次隣接画素との相関関数成分の平均値との差分を、滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせ毎に加算したものである。したがって、このeval_bandの値が小さいほど、各近傍パターンの発生頻度のばらつきが小さく、着弾位置ズレが発生しても濃度変動を抑制することができる。したがって、ステップＳ１５において評価値が改善するとは、このeval_bandの値が乱数を加算する前の誤差拡散係数に対するeval_bandと比較して小さくなることを指す。

なお、相関関数の性質上、correl(i,j,x,y) = correl(j,i, -x, -y)が成り立つ。これらの関係性を用いて、評価関数の足し合わせの組み合わせ（例えば {i,j}の組み合わせ）を減らしてもよい。また、寄与が小さいと考えられる滴種のドットの配置の組み合わせ等に関しては、重みづけ係数c_ijの値を相対的に小さくして寄与を変えてもよい。

このように最適化された誤差拡散係数を用いて量子化を行うことで、濃度変動を抑制することができる。

〔左右対称性がある場合〕
その他にも、物理的な検討からeval_bandに加算する滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の相関関数成分のばらつきの組み合わせを省略可能な場合が存在する。

図１３に示す２次元プリントヘッド１０は、紙送り垂直方向（ノズル列方向）に複数のノズル１２（記録素子の一例）が配列されたノズル列１２ａ（記録素子列の一例）とノズル列１２ｂとが紙送り方向（ノズル列垂直方向）に複数列配置された２次元のノズル配列（記録素子配列の一例）を有している。ノズル列１２ａ及びノズル列１２ｂの各ノズル１２は、それぞれ紙送り垂直方向に２画素間隔で並べて配置されるとともに、紙送り垂直方向に互いに１画素分ずつずれて配置されている。したがって、ノズル列１２ａのノズル１２とノズル列１２ｂのノズル１２とは、紙送り垂直方向に沿って実質的に１画素分ずつ交互に配置されている。

このように構成された２次元プリントヘッド１０と用紙（図１３において不図示）とを紙送り方向に相対的に移動させながら用紙に画像を印字した場合、印字される画像の紙送り方向に並ぶラスターについて着目すると、ノズル列１２ａのノズル１２からインクが打滴されるラスターとノズル列１２ｂのノズル１２からインクが打滴されるラスターとを有している。すなわち、紙送り方向に沿うラスターの各画素はそれぞれ同じノズルによって印字される。

また、紙送り垂直方向に並ぶ画素列について着目すると、第１のタイミングで上流側のノズル列１２ａのノズル１２からインクが打滴される画素と、第１のタイミングとは異なる第２のタイミングで下流側のノズル列１２ｂのノズル１２からインクが打滴される画素とが１画素ずつ交互に配置されている。すなわち、紙送り垂直方向に沿う画素列は、異なるノズルによるラスターが組み合わされている。

図１３は、正方格子で表される画像格子の各セルが画素に対応しており、ノズル列１２ａからインクが打滴されるラスター１４ａとノズル列１２ｂからインクが打滴されるラスター１４ｂとを示している。

このように構成された２次元プリントヘッド１０において振動ズレが発生した場合、インクの着弾位置ズレはラスター１４ａ同士とラスター１４ｂ同士とで連動して発生する。また、一方のラスターから見ると他方のラスターは必ずノズル列方向の両側に存在する。すなわち、ラスターには紙送り垂直方向の対称性が存在する。

このような場合は、濃度寄与に関して以下の関係があるといえる。

correl(i,j,x,y)の濃度寄与 ~ correl(i,j,-x,y)の濃度寄与
例えば、図１１（ａ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせにおける濃度寄与と図１１（ｂ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせにおける濃度寄与とは等しい。同様に、図１１（ｃ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせにおける濃度寄与と図１１（ｄ）に示す滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせにおける濃度寄与とは等しい。

このような特性を鑑みて、評価関数を変更することも可能である。左右対称性を有する場合の評価値を算出する際の評価関数の一例を下記式３に示す。

〔低周波ノイズ及び粒状感を考慮する場合〕
以上のように、濃度変動の抑制にのみに着目した評価関数を使用した場合、画像の粒状感が悪化したり、低周波のノイズを発生させたりするハーフトーンパターンが最適値として選択されることがある。このような課題に対しては、下記式４に示すように、評価関数を濃度変動抑制と低周波ノイズ及び粒状との関数とする構成も可能である。

eval_total = f(eval_band, eval_graininess) …（式４）
関数の形としては、例えば単純に積をとることも可能である。

eval_total = eval_band ・eval_graininess …（式５）
また、低周波ノイズ及び粒状の評価関数としては例えば以下の構成が可能である。

ここで、quant_m(k_x,k_y)=fft(quant_m(x,y))、fftはフーリエ級数展開を示す。また、filterは周波数フィルタであり、ハイパスフィルタであることが望ましい。特に人間の目で視認される周波数（例えば５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）より低い周波数に関しては、強調されるものが好ましい。

これにより、最適判定評価値に低周波ノイズ及び粒状に相関する評価値を含むことができ、したがって、画像の粒状感が悪化したり、低周波のノイズを発生させたりするハーフトーンパターンが最適値として選択されることを防止することができる。

＜誤差拡散係数生成装置＞
以上のように誤差拡散係数を最適化する誤差拡散係数生成装置１００について説明する。図１４に示すように、誤差拡散係数生成装置１００（最適化手段の一例）は、初期係数設定部１１２、乱数加算部１１４、平網量子化部１１６、評価値算出部１１８、誤差拡散係数更新部１２０、及び誤差拡散係数記憶部１２２から構成される。

初期係数設定部１１２は、仮の最適な誤差拡散係数である初期の誤差拡散係数を設定する。乱数加算部１１４は、最適な誤差拡散係数に乱数を加算する。平網量子化部１１６は、乱数が加算された誤差拡散係数を用いて平網画像を量子化する。

評価値算出部１１８は、平網画像の量子化画像の評価値（例えば式２に示したeval_band）を算出する。誤差拡散係数更新部１２０は、評価値算出部１１８が算出した評価値が最適な誤差拡散係数の評価値に対して改善したか否かを判定し、改善した場合に乱数を加算した誤差拡散係数を新たな最適な誤差拡散係数として更新する。誤差拡散係数記憶部１２２は、最適な誤差拡散係数を記憶する。

＜誤差拡散法による画像処理装置＞
以上のようにして最適化した誤差拡散係数を用いて連続階調画像（入力画像）の量子化を行う画像処理装置について説明する。図１５に示すように、画像処理装置１３０は、画像データ入力部１３２、処理画素特定部１３４、演算部１３６（図１５中「階調値＋周辺誤差演算部」として表記した。）、基本パターン格納部１３８、閾値格納部１４０、量子化判定部１４２、量子化誤差演算／拡散部１４４、処理結果記憶部１４６、及び量子化画像出力部１４８から構成される。

画像データ入力部１３２（画像取得手段の一例）には、量子化を行うための連続階調画像データ１９２（第１画像データの一例）が入力される。画像データ入力部１３２は、外部又は装置内の他の信号処理部から画像データを取り込むデータ入力端子で構成することができる。また、有線又は無線の通信インターフェース部を採用してもよいし、メモリカードなどの外部記憶媒体（リムーバブルディスク）の読み書きを行うメディアインターフェース部を採用してもよく、若しくは、これら態様の適宜の組み合わせであってもよい。

処理画素特定部１３４は、入力された画像データにおける量子化処理の対象となる画素（処理画素）を指定する。演算部１３６は、処理画素の階調値と周辺の量子化済み画素から拡散された量子化誤差の累積値とを加算する。

基本パターン格納部１３８は、ドット配置の制約条件に利用する基本パターンのデータを格納している。また、閾値格納部１４０は、本実施形態に係る最適な誤差拡散係数が格納されている。

量子化判定部１４２は、演算部１３６から得られる値と、量子化判定用の閾値（「誤差拡散用閾値」ともいう。）とを比較し、さらに基本パターンの制約条件を満たすように画素値を量子化する。量子化誤差演算／拡散部１４４は、量子化誤差を計算して処理画素の周囲の未処理画素に拡散させる。

処理結果記憶部１４６は、量子化結果を記憶する。量子化画像出力部１４８は、量子化処理によって生成された量子化パターンのドット画像１９４（第２画像データの一例）を出力する出力部である。量子化画像出力部１４８は、通信インターフェース、メモリカードその他の外部記憶媒体を読み込むメディアインターフェース、画像信号の出力端子など、各種の形態があり得る。

図１６は、量子化誤差演算／拡散部１４４で用いられる誤差拡散マトリクスの例である。同図における「ｘ」が量子化対象画素の位置を表し、矢印は量子化処理の処理順を表す。注目画素（量子化対象画素ｘ）に隣接する４つの未処理画素（右横、右斜め下、真下、左斜め下）に対して、それぞれ量子化誤差が配分される。誤差の配分比率を規定する誤差拡散係数Ａ〜Ｄは、本実施形態により最適化されており、閾値格納部１４０に格納されている。

本実施形態において、処理画素特定部１３４、演算部１３６、基本パターン格納部１３８、閾値格納部１４０、量子化判定部１４２、量子化誤差演算／拡散部１４４、及び処理結果記憶部１４６が「量子化手段」に相当する。

＜閾値マトリクスの最適化＞
次に、閾値マトリクスを用いて量子化する場合における評価値を均一にする制御方法について説明する。ここでは、特定閾値で２値化又は多値化したパターンを最適化した閾値マトリクスとすることで、閾値マトリクスを用いて生成されたハーフトーンパターンに濃度変動を抑制できる特性を持たせる。

閾値マトリクスの最適化方法は、図１７に示すように、まず仮パターンとして初期パターンを作成する（ステップＳ２１）。

次に、仮パターンについて特定閾値で２値化又は多値化したパターンの位置相関関数成分に相関する評価値を算出し（ステップＳ２２、評価値算出工程の一例）、この評価値が前回の評価値（最適パターンにおける評価値、最適化前のばらつきに相当）に対して改善したか否かを判定する（ステップＳ２３、判定工程の一例）。改善した場合にはこのパターンを最適パターンとして更新し（ステップＳ２４、変更工程の一例、更新工程の一例）、改善しない場合には最適パターンの更新を行わない（ステップＳ２５）。

この処理を予め設定した規定回数だけ実施したか否かを判定し（ステップＳ２６）、規定回数に達していない場合には、評価値を算出したパターンとは異なる新たな仮パターンを作成し（ステップＳ２７）、ステップＳ２２に戻って同様の処理を繰り返す。規定回数の実施をした場合は、この時点での最適パターンを最適化された閾値マトリクスとして処理を終了する。

位置相関関数成分に相関する評価値は、誤差拡散法の場合と同様に、式２や式３を用いて算出することができる。

このように最適化された閾値マトリクスを用いて量子化を行うことで、濃度変動を抑制することができる。

〔評価値を使用した仮パターン作成〕
ステップＳ２７における仮パターン作成時に、ステップＳ２２において算出した評価値をフィードバックして使用する構成も可能である。ここでは、評価値を使用して変更画素の候補を絞る例を説明する。

この仮パターンの作成処理は、図１８に示すように、最初に元画像を取得する（ステップＳ３１）。ここでは、元画像として現在の最適パターンを用いる。

次に、この最適パターンを特定閾値で２値化又は多値化したパターンの位置相関関数成分に相関する評価値を算出する（ステップＳ３２）。ここでは、相対位置関係毎の複数の評価値を算出する。ステップＳ２２において算出した評価値を記憶しておき、その記憶した評価値を読み出してもよい。

次に、均一にするべき位置相関関数成分のうち、平均から最も乖離しているものを選択する（ステップＳ３３）。ここでは、ステップＳ３２で算出した複数の評価値のうち、これら複数の評価値の平均値から最も差分が大きい評価値（差分が相対的に大きい評価値の一例）を選択する。すなわち、図１１（ａ）〜（ｊ）に示した１０種類の滴種iのドットと滴種jのドットとの配置の組み合わせの評価値のうち、最も出現頻度が高い、又は最も出現頻度が低い組み合わせの評価値を、それぞれの相関関数成分correl( i, j,Δx,Δy)とその平均とを比較して選択する。また、この選択した評価値に対応する配置の組み合わせの画素の位置を特定し、変更候補領域として設定する（ステップＳ３４）。

続いて、元画像（最適パターンを特定閾値で２値化又は多値化したパターン）にハイパスフィルタを畳み込む（ステップＳ３５）。これにより、元画像内のドットの配置の周波数成分を濃淡で表した画像に変換する。さらに、ハイパスフィルタを畳み込んだ画像の中で、ステップＳ３４において設定された変更候補領域に含まれ、かつ濃度が最も平均からずれている画素（ドット密度が最も高い又は低い画素）を、ドット有りの画素（ここではｏｎ画素と呼ぶ）であればドット無しの画素に変更し、ドット無しの画素（ここではｏｆｆ画素と呼ぶ）であればドット有りの画素に変更する（ステップＳ３６）。

次に、ステップＳ３６において変更した画素がｏｎ画素であったか（変更してｏｆｆ画素になったか）否かを判定する（ステップＳ３７）。変更した画素がｏｎ画素であった場合（ｏｎ画素をｏｆｆ画素に変更した場合）はステップＳ３８に移行し、変更した画素がｏｆｆ画素であった場合（ｏｆｆ画素をｏｎ画素に変更した場合）はステップＳ４１に移行する。

変更した画素がｏｎ画素であった場合は、画素変更後の画像において、ｏｆｆ画素をｏｎ画素に変更しても位置相関関数成分が平均から外れない画素を、新変更候補領域として設定する（ステップＳ３８）。

さらに、画素変更後の画像にハイパスフィルタを畳み込み（ステップＳ３９）、画素変更後の画像内のドットの配置の周波数成分を濃淡で表した画像に変換する。そして、ステップＳ３８で設定された新変更候補領域に含まれ、かつ最も濃度の低いｏｆｆ画素をｏｎ画素に変更することで（ステップＳ４０）、変更後画像を作成する（ステップＳ４４）。

一方、変更した画素がｏｆｆ画素であった場合は、画素変更後の画像において、ｏｎ画素をｏｆｆ画素に変更しても位置相関関数成分が平均から外れない画素を、新変更候補領域として設定する（ステップＳ４１）。

さらに、変更後の画像にハイパスフィルタを畳み込み（ステップＳ４２）、画素変更後の画像内のドットの配置の周波数成分を濃淡で表した画像に変換する。そして、ステップＳ４１で設定された新変更候補領域に含まれ、かつ最も濃度の高いｏｎ画素をｏｆｆ画素に変更することで（ステップＳ４３）、変更後画像を作成する（ステップＳ４４）。

変更後画像は、特定閾値で２値化又は多値化したパターンとなっているため、元画像である閾値マトリクスに基づいて変更後画像から閾値マトリクスを生成し、最適パターンを更新する。

このように、算出した評価値を使用し、位置相関関数成分のなかで最も平均からずれているものに対応する画像領域からドット（又は抜け）を選択し、濃度の均一性を考慮したうえで位置相関関数成分が増えない（減らない）場所に移動する。その結果、位置相関関数成分の中で平均からずれたものがより平均に近くなるため、濃度変動に起因するムラが低減でき、かつ粒状感をも改善することができる。

＜閾値マトリクス生成装置＞
以上のように閾値マトリクスを最適化する閾値マトリクス生成装置１５０について説明する。図１９に示すように、閾値マトリクス生成装置１５０（最適化手段の一例）は、パターン作成部１５２、評価値算出部１５４、パターン更新部１５６、及び閾値マトリクス記憶部１６８から構成される。

また、パターン更新部１５６は、入力部１５８、変更候補領域設定部１６０、ハイパスフィルタ処理部１６２、画素変更部１６４、及び出力部１６６から構成される。

パターン作成部１５２は、前述の仮パターンを作成する。評価値算出部１５４は、仮パターンの位置相関関数成分に相関する評価値を算出する。

パターン更新部１５６は、評価値算出部１５４が算出した評価値に応じて最適パターンを更新する。入力部１５８は、現在の最適パターンである元画像を取得する。

変更候補領域設定部１６０は、前述の変更候補領域や新変更候補領域を設定する。ハイパスフィルタ処理部１６２は、元画像や画素変更画像にハイパスフィルタを畳み込む処理を行う。

画素変更部１６４は、元画像にハイパスフィルタを畳み込んだ画像の中で、変更候補領域に含まれ、かつ濃度が最も平均からずれている画素の変更を行う。また、画素変更後の画像にハイパスフィルタを畳み込んだ画像の中で、新変更候補領域に含まれ、かつ最も濃度の低いｏｆｆ画素をｏｎ画素に変更したり、最も濃度の高いｏｎ画素をｏｆｆ画素に変更する。

出力部１６６は、新たな仮パターンである変更後画像を作成し、出力する。閾値マトリクス記憶部１６８は、最終的な最適パターンである最適化された閾値マトリクスを記憶する。

＜閾値マトリクスによる画像処理装置＞
以上のようにして最適化した閾値マトリクスを用いて連続階調画像の量子化を行う画像処理装置について説明する。図２０に示すように、画像処理装置１７０は、画像データ入力部１７２、閾値マトリクス格納部１７４、量子化処理部１７６、及び量子化画像出力部１７８から構成される。

画像データ入力部１７２（画像取得手段の一例）には、量子化を行うための連続階調画像データ１９２が入力される。閾値マトリクス格納部１７４には、本実施形態により最適化された閾値マトリクスのデータが記憶される。量子化処理部１７６は、閾値マトリクス格納部１７４に格納されている閾値マトリクスを参照して入力画像の量子化を行う。

量子化画像出力部１７８は、量子化処理部１７６で生成された量子化パターンのドット画像１９４を出力する出力部である。

本実施形態において、量子化処理部１７６及び閾値マトリクス格納部１７４が「量子化手段」に相当する。

＜誤差拡散法と閾値マトリクスとを併用した量子化＞
誤差拡散法と閾値マトリクスとを併用した量子化処理について、図２１を用いて説明する。同図において、dither[x][y]は位置(x,y)の閾値マトリクス値（成分）を表す。th_dth[i][level]は階調に依存した、閾値マトリクスとの比較値（閾値マトリクスと比較する閾値）を示す（i=0,1,2）。th_edf[level]は誤差拡散閾値を示す。dot[j][level]は階調値（level）ごとに｛滴なし、小滴、中滴、大滴｝のうちいずれかのドットサイズ（滴種）に対応付けられる（ｊ＝0,1,2,3）。

各画素量子化処理がスタートすると、最初に、対象画素の元の階調値と、誤差拡散により当該対象画素に拡散された周辺誤差の和をとることで、周辺誤差を含んだ階調値を算出する（ステップＳ１０１）。

次に、閾値マトリクスの値（dither[x][y]）と閾値th_dth[i][level]とを比較することにより、画像の領域を分割する。この閾値th_dth[i][level]は、対象画素の階調値（level）ごとに設定されるものであり、予め所定のメモリに記憶されている。ここでは、第１の閾値th_dth[0][level]、第２の閾値th_dth[1][level]、及び第３の閾値th_dth[2][level]を用いて、４領域に分割される。

まず、閾値マトリクスの値と第１の閾値th_dth[0][level]との比較を行う（ステップＳ１０２）。比較の結果、閾値マトリクスの値の方が小さい場合は、dot[0][level]で指定
されるドットサイズが選択される（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０２において、閾値マトリクスの値が第１の閾値以上の場合は、続いて閾値マトリクスの値と第２の閾値th_dth[1][level]との比較を行う（ステップＳ１０４）。比較の結果、閾値マトリクスの値の方が小さい場合は、dot[1][level]で指定されるドッ
トサイズが選択される（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０４において、閾値マトリクスの値が第２の閾値以上の場合は、さらに閾値マトリクスの値と第３の閾値th_dth[2][level]との比較を行う（ステップＳ１０６）。閾値マトリクスの値が第３の閾値th_dth[2][level]以下の場合は、ステップＳ１０７に進み、周辺誤差を含んだ階調値と誤差拡散閾値th_edf[level]との比較を行う（ステップＳ１０７）。この誤差拡散閾値th_edf[level]についても、対象画素の階調値ごとに設定されるものであり、予め所定のメモリに記憶されている。ステップＳ１０７における比較の結果、周辺誤差を含んだ階調値の方が誤差拡散閾値よりも小さい場合は、dot[2][level]で指定されるドットサイズが選択される（ステップＳ１０８）。

一方、ステップＳ１０７において、周辺誤差を含んだ階調値が誤差拡散閾値以上である場合は、dot[3][level]で指定されるドットサイズが選択される（ステップＳ１０９）。このように、ディザ閾値が第３の閾値以下（かつ第２の閾値以上）の領域では、誤差拡散法による２値化の処理が行われる。

また、ステップＳ１０６において、閾値マトリクスの値の方が第３の閾値よりも大きい場合は、dot[4][level]で指定されるドットサイズが選択される（ステップＳ１１０）。

なお、各dot[j][level]のドットサイズは階調値ごとに適宜決めることができる。例えば、ある階調値に対して、dot[0][level]は小滴、dot[1][level]は中滴、dot[2][level]は滴無し、dot[3][level]は大滴、及びdot[4][level]は大滴、のように決めることができる。基本的に、dot[3][level]＞dot[2][level]を満たしていればよく、量子化誤差が大きいと大きいドットを打ち、小さいと小さいドットを打つように各値を定める。

以上のように対象画素のドットサイズを選択後、量子化誤差を算出する（ステップＳ１１１）。量子化誤差は、周辺誤差を含んだ階調値を量子化したことによって発生する誤差であり、周辺画素を含んだ階調値と量子化閾値との差である。量子化閾値は、各dot[0][level]、dot[1][level]、dot[2][level]、dot[3][level]、dot[4][level]にそれぞれ対応付けられた階調値である。

この算出した量子化誤差を所定の誤差拡散マトリクス（図１６参照）に従って周辺の画素へ拡散する（ステップＳ１１２）。続いて量子化の対象画素を隣接画素へ移行し、同様の処理を行うことで、すべての画素の量子化を行う。

上記の量子化処理によれば、ステップＳ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１１０に該当する各領域のdot[0][level]、dot[1][level]、dot[4][level]の記録率は、閾値マトリクスに従って決定され、残りの領域は、誤差拡散法で２値化することによって決定される（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）。このように量子化を行うことで、４値の記録率を階調ごとに一意に決定することができる。

本例では、各閾値th_dth[i][level]は、対象画素の元の階調値における閾値を用いたが、周辺誤差を含んだ階調値における閾値を用いてもよい。

＜誤差拡散法と閾値マトリクスとを併用する画像処理装置＞
誤差拡散法と閾値マトリクスとを併用して連続階調画像の量子化を行う画像処理装置について説明する。図２２の構成中、図１５及び図２０で説明した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図２２に示すように、画像処理装置１８０は、画像データ入力部１３２、処理画素特定部１３４、演算部１３６（図２２中「階調値＋周辺誤差演算部」として表記）、基本パターン格納部１３８、閾値格納部１４０、量子化誤差演算／拡散部１４４、処理結果記憶部１４６、量子化画像出力部１４８、閾値マトリクス格納部１７４、及び量子化処理部１８２から構成される。

量子化処理部１８２は、演算部１３６から得られる値と、量子化判定用の閾値とを比較し、さらに基本パターンの制約条件を満たすように画素値を量子化する量子化判定部１４２Ａと、閾値マトリクス格納部１７４に格納されている閾値マトリクスを参照して入力画像の量子化を行うディザ処理部１７６Ａとを備えている。

この画像処理装置１８０は、図２１に示したフローチャートに従い、量子化を行う。

以上説明したように、基本パターンを利用した量子化を行うことで、濃度変動を抑制することができるので、振動ムラやモジュール間つなぎムラの視認性を低減することができる。

＜プリントヘッドの例＞
本実施形態に係る量子化方法は、第１方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じ記録素子によりドットが配置され、かつ第１方向に直交する第２方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるタイミングでドットが配置される第２画像データについて適用することができる。

このような記録を行うプリントヘッドとして、図２に示した２次元プリントヘッド３００、図４に示したプリントヘッド３１０、図５に示したプリントヘッド３２０、及び図１３に示した２次元プリントヘッド１０等を適用することができる。これらのプリントヘッドにおいて、紙送り方向（ノズル列垂直方向）が第１方向、紙送り垂直方向（ノズル列方向）が第２方向に相当する。

また、図２３に示すマルチスキャン方式のプリントヘッド３０は、複数のノズル３２が配置されており、各ノズル３２は、それぞれ紙送り方向（ノズル列方向、図２３における右方向）に沿って実質的に２画素間隔で並べて配置されている。

プリントヘッド３０は、図２３（ａ）に示す状態から図２３（ｂ）に示す状態までヘッド走査方向に走査される間、各ノズル３２から用紙上の第１の画素列にインクを打滴する。

その後、図２３（ｃ）に示すように紙送り方向に１画素分用紙を送り、さらに、図２３（ｄ）に示す状態から図２３（ｅ）に示す状態まで走査される間、各ノズル３２から用紙上の第２の画素列にインクを打滴する。

このように構成されたプリントヘッド３０によって印字される画像のヘッド走査方向に並ぶ画素列について着目すると、各画素はそれぞれ同じノズルによって印字される。

また、紙送り方向に並ぶ画素列について着目すると、第１のタイミングでインクが打滴される画素と、第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでインクが打滴される画素とが１画素ずつ交互に配置されている。すなわち、紙送り方向に沿う画素列の各画素は２つの異なるタイミングで印字される。図２３では、紙送り方向に並ぶ画素列において第１のタイミングでインクが打滴される画素と第２のタイミングでインクが打滴される画素とを、それぞれ異なる濃度で表現している。

本実施形態に係る量子化方法は、プリントヘッド３０によってマルチスキャン方式で印字される画像データについても適用することができる。ここでは、ヘッド走査方向が第１方向、紙送り方向が第２方向に相当する。

図２４に示す２次元プリントヘッド４０は、ヘッドモジュール４０ａ（第１ヘッドモジュールの一例）及びヘッドモジュール４０ｂ（第２ヘッドモジュールの一例）を備えている。ヘッドモジュール４０ａ及びヘッドモジュール４０ｂは、紙送り方向（ノズル列垂直方向）に互いにずらして配置されており、かつ、つなぎ目において紙送り方向にオーバーラップするように配置されている。

ヘッドモジュール４０ａ及びヘッドモジュール４０ｂには、それぞれ複数のノズル４２が配置されている。また、つなぎ目領域においては、ヘッドモジュール４０ａ及びヘッドモジュール４０ｂには、それぞれ紙送り垂直方向（ノズル列方向）に２画素間隔でノズルが並べて配置されるとともに、紙送り垂直方向に互いに１画素分ずつずれて配置されている。したがって、ヘッドモジュール４０ａのノズル４２とヘッドモジュール４０ｂのノズル４２とは、紙送り垂直方向に沿って実質的に１ノズルずつ交互に配置されている。

このように構成された２次元プリントヘッド４０によって用紙（図２４において不図示）を紙送り方向に移動させながら印字する画像のつなぎ目領域の紙送り方向に並ぶ画素列について着目すると、ヘッドモジュール４０ａのノズル４２からインクが打滴される画素列とヘッドモジュール４０ａのノズル４２からインクが打滴される画素列とを有している。すなわち、紙送り方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じノズルによって印字される。

また、紙送り垂直方向に並ぶ画素列について着目すると、第１のタイミングでヘッドモジュール４０ａのノズル４２からインクが打滴される画素と、第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでヘッドモジュール４０ｂのノズル４２からインクが打滴される画素とが１画素ずつ交互に配置されている。すなわち、紙送り垂直方向に沿う画素列の各画素は２つの異なるタイミングで印字される。図２４では、紙送り垂直方向に並ぶ画素列において第１のタイミングでインクが打滴される画素と第２のタイミングでインクが打滴される画素とを、それぞれ異なる濃度で表現している。

本実施形態に係る量子化方法は、プリントヘッド４０によってシングルパス方式で印字される画像データについても適用することができる。ここでは、紙送り方向が第１方向、紙送り垂直方向が第２方向に相当する。

また、図２５に示す２次元プリントヘッド５０は、複数のノズル５２が２次元状に配置されている。この複数のノズル５２は、紙送り方向（ノズル列垂直方向）上流側から順にノズル列５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄの４つのノズル列を構成し、紙送り方向に複数列配置されている。ノズル列５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄの各ノズル５２は、それぞれ紙送り垂直方向（ノズル列方向）に４画素間隔で並べて配置されるとともに、紙送り垂直方向に互いに１画素分ずつずれて配置されている。したがって、ノズル列５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄのノズル５２は、紙送り垂直方向に沿って実質的に１ノズルずつ周期的に配置されている。

このように構成された２次元プリントヘッド５０によって用紙（図２５において不図示）を紙送り方向に移動させながら印字する画像の紙送り方向に並ぶ画素列について着目すると、ノズル列５２ａのノズル５２からインクが打滴される画素列と、ノズル列５２ｂのノズル５２からインクが打滴される画素列と、ノズル列５２ｃのノズル５２からインクが打滴される画素列と、ノズル列５２ｄのノズル５２からインクが打滴される画素列とを有している。すなわち、紙送り方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じノズルによって印字される。

また、紙送り垂直方向に並ぶ画素列について着目すると、第１のタイミングで最も上流側のノズル列５２ａのノズル５２からインクが打滴される画素と、第１のタイミングとは異なる第２のタイミングでノズル列５２ａの次に上流側のノズル列５２ｂのノズル５２からインクが打滴される画素と、第１のタイミング及び第２のタイミングとは異なる第３のタイミングでノズル列５２ｂの次に上流側のノズル列５２ｃのノズル５２からインクが打滴される画素と、第１のタイミング、第２のタイミング及び第３のタイミングとは異なる第４のタイミングで最も下流側のノズル列５２ｄのノズル５２からインクが打滴される画素とが、１画素ずつ周期的に配置されている。すなわち、紙送り垂直方向に沿う画素列の各画素はノズル列５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄ毎の４つの異なるタイミング（記録素子列毎に異なるタイミングの一例）で印字される。図２５では、紙送り垂直方向に並ぶ画素列において第１のタイミング〜第４のタイミングでインクが打滴される画素を、それぞれ異なる濃度で表現している。

本実施形態に係る量子化方法は、プリントヘッド５０によってシングルパス方式で印字される画像データについても適用することができる。ここでは、紙送り方向が第１方向、紙送り垂直方向が第２方向に相当する。

＜インクジェット記録装置の構成について＞
図２６に示すように、本実施形態の画像処理装置が用いられるインクジェット記録装置２００（画像記録装置の一例）は、用紙１の記録面に画像を記録するシングルパス方式のラインプリンタであり、搬送ドラム２１０、インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙ等を備えている。

搬送ドラム２１０の搬送面の回転軸を挟んで対向する位置には、用紙１の先端を把持するための２つのグリッパー２１２が設けられている。また、搬送ドラム２１０の搬送面には、多数の吸引穴（不図示）が所定のパターンで形成されている。給紙部２０２から導入された用紙１は、グリッパー２１２によって先端を把持され、回転する搬送ドラム２１０の周面に巻き掛けられる。さらに用紙１は、吸引穴から吸引されることにより、搬送ドラム２１０の周面に吸着保持される。搬送ドラム２１０は、吸着保持した用紙１を搬送ドラム２１０の回転方向であるＹ方向に搬送する。Ｙ方向は、紙送り方向に該当する。

４つのインクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙは、搬送ドラム２１０の紙送り方向に所定の間隔を空けて上流側から順に配置されている。インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙは、それぞれ搬送ドラム２１０と対向するノズル面２２２Ｍ、２２２Ｋ、２２２Ｃ、２２２Ｙを備えており、各ノズル面２２２Ｍ、２２２Ｋ２、２２２Ｃ、２２２Ｙには、それぞれマゼンタインク（Ｍインク）、ブラックインク（Ｋインク）、シアンインク（Ｃインク）、イエローインク（Ｙインク）を吐出するための複数のノズル（図２７参照）が、用紙１の全幅にわたって形成されている。

インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙとしては、図２に示した２次元プリントヘッド３００、図４に示したプリントヘッド３１０、図５に示したプリントヘッド３２０、及び図１３に示した２次元プリントヘッド１０、図２４に示した２次元プリントヘッド４０、及び図２５に示した２次元プリントヘッド５０等を適用することができる。

インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙは、図２７に示すように、ノズル２２６が形成されたノズルプレート２３０と、圧力室２３２や共通流路２３４等の流路が形成された流路板２３６等を積層接合した構造から成る。ノズルプレート２３０は、ヘッド２２０のノズル面２２２の一部を構成し、各圧力室２３２にそれぞれ連通する複数のノズル２２６が２次元状に形成されている。

流路板２３６は、圧力室２３２の側壁部を構成するとともに、共通流路２３４から圧力室２３２にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口２３８を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図２７では簡略的に図示しているが、流路板２３６は一枚又は複数の基板を積層した構造である。

ノズルプレート２３０及び流路板２３６は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。

共通流路２３４はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路２３４を介して各圧力室２３２に供給される。

圧力室２３２の一部の面（図２７における天面）を構成する振動板２４０には、個別電極２４２及び下部電極２４４を備え、個別電極２４２と下部電極２４４との間に圧電体２４６が挟まれた構造を有するピエゾアクチュエータ２４８が接合されている。振動板２４０を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、ピエゾアクチュエータ２４８の下部電極２４４に相当する共通電極として機能する。なお、樹脂等の非導電性材料によって振動板を形成する態様では、振動板部材の表面に金属等の導電材料による下部電極層が形成される。

個別電極２４２に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ２４８が変形して圧力室２３２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル２２６からインクが吐出される。インク吐出後、ピエゾアクチュエータ２４８が元の状態に戻る際、共通流路２３４から供給口２３８を通って新しいインクが圧力室２３２に再充填される。

本例では、ヘッド２２０に設けられたノズル２２６から吐出させるインクの吐出力発生手段としてピエゾアクチュエータ２４８を適用したが、圧力室２３２内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。

＜インクジェット記録装置の電気的構成＞
図２８は、インクジェット記録装置２００の要部構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置２００は、インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙと、各ヘッド２２０による記録動作を制御する制御装置２５０と、用紙搬送部２７０とを含んで構成される。

インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙは、各ノズル２２６（図２７参照）に対応してインク吐出に必要な吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子としての複数のピエゾアクチュエータ２４８と、各ピエゾアクチュエータ２４８の駆動／非駆動を切り換えるスイッチＩＣ２８０と、を備える。

２次元ノズル配列を有するインクジェットヘッドの場合、当該２次元ノズル配列における各ノズルを紙送り垂直方向（ノズル列方向）に沿って並ぶように投影（正射影）した投影ノズル列は、紙送り垂直方向について、記録解像度を達成するノズル密度でノズルが概ね等間隔で並ぶ一列のノズル列と等価なものと考えることができる。ここでいう「等間隔」とは、インクジェット印刷システムで印字可能な打滴点として実質的に等間隔であることを意味している。例えば、製造上の誤差や着弾干渉による媒体上での液滴の移動を考慮して僅かに間隔を異ならせたもの等が含まれている場合も「等間隔」の概念に含まれる。投影ノズル列（「実質的なノズル列」ともいう。）を考慮すると、紙送り垂直方向に沿って並ぶ投影ノズルの並び順に、ノズル位置（ノズル番号）を対応付けることができる。以下の説明で「ノズル位置」という場合、この実質的なノズル列におけるノズルの位置を指す。

制御装置２５０は、システム制御部２５６と、印字すべき多階調画像データ（第１画像データの一例）を受け入れる入力インターフェース部として機能する画像データ入力部２５２と、入力された画像データに対して、濃度補正や量子化処理を行う画像処理部２５４を備える。また、制御装置２５０は、駆動波形生成部２５８とヘッドドライバ２６０を備える。

画像処理部２５４は、入力された画像データから２値又は多値のドットデータ（第２画像データの一例）に変換する信号処理手段である。この画像処理部２５４には、前述した画像処理装置１３０、１７０、１８０を適用することができる。

量子化処理（ハーフトーン処理）の手段としては、前述した閾値マトリクス方式、誤差拡散法を利用する方式、閾値マトリクスと誤差拡散を併用する方式を適用することができる。量子化処理は、一般に、m値（mは３以上の整数）の画像データを、mよりも階調数の少ないn値（nは２以上m未満の整数）の階調画像データに変換する。最も単純な例では、２値（ドットのオン／オフ）のドット画像データに変換するが、量子化処理において、ドットサイズの種類（例えば、大ドット、中ドット、小ドット等の３種類）に対応した多値の量子化を行うことも可能である。

画像処理部２５４にて生成された２値又は多値の画像データ（ドットデータ）は、各ノズルの駆動（オン）／非駆動（オフ）、さらに、多値の場合には液滴量（ドットサイズ）を制御するインク吐出制御データ（打滴制御データ）として利用される。画像処理部２５４で生成されたドットデータ（打滴制御データ）は、ヘッドドライバ２６０に与えられ、インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙのインク吐出動作が制御される。

駆動波形生成部２５８は、インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙの各ノズル２２６に対応したピエゾアクチュエータ２４８を駆動するための駆動電圧信号波形を生成する手段である。駆動電圧信号の波形データは予めＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶手段に格納されており、必要に応じて使用する波形データが出力される。駆動波形生成部２５８で生成された信号（駆動波形）は、ヘッドドライバ２６０に供給される。なお、駆動波形生成部２５８から出力される信号は、デジタル波形データであってもよいし、アナログ電圧信号であってもよい。

本例に示すインクジェット記録装置２００は、インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙの各ピエゾアクチュエータ２４８に対して、スイッチＩＣ２８０を介して共通の駆動電力波形信号を供給し、各ノズル２２６の吐出タイミングに応じて、該当するピエゾアクチュエータ２４８の個別電極に接続されたスイッチ素子のオン／オフを切り換えることで、各ピエゾアクチュエータ２４８に対応するノズル２２６からインクを吐出させる駆動方式が採用されている。インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙは、ヘッドドライバ２６０から与えられる駆動信号及び吐出制御信号に従い、オンデマンドでインク液滴を吐出する。

図２８におけるシステム制御部２５６、画像データ入力部２５２、及び画像処理部２５４の組み合わせが「画像処理装置」に相当する。

用紙搬送部２７０（搬送手段の一例）は、搬送ドラム２１０や搬送ドラム２１０を回転させるモータを含んで構成される。システム制御部２５６（記録制御手段の一例）は、用紙搬送制御部２７２を介して用紙搬送部２７０を制御する。これにより、インクジェットヘッド２２０Ｍ、２２０Ｋ、２２０Ｃ、２２０Ｙに対して用紙１（図２６参照）が搬送される。用紙搬送制御部２７２及び用紙搬送部２７０が「相対移動手段」に相当する。

＜インクジェット記録装置の電気的構成の他の態様＞
図２９は、マルチスキャン方式のインクジェット記録装置２００Ａの要部構成を示すブロック図である。図２８に示すインクジェット記録装置２００と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

インクジェット記録装置２００Ａは、図２３を用いて説明したマルチスキャン方式で画像を記録するプリンタであり、ヘッド走査部２７４、ヘッド走査制御部２７６、及びプリントヘッド３０を備えている。

ヘッド走査部２７４（ヘッド走査手段の一例）は、図１３に示すヘッド走査方向についてプリントヘッド３０を往復移動（往復走査の一例）させる。システム制御部２５６は、ヘッド走査制御部２７６を介してヘッド走査部２７４を制御する。ここでは、用紙搬送部２７０、用紙搬送制御部２７２、ヘッド走査部２７４、及びヘッド走査制御部２７６が「移動手段」に相当する。

プリントヘッド３０のノズル面（不図示）には、複数のノズル（不図示）が配置されている。この複数のノズルを紙送り方向に沿って並ぶように投影（正投射）した投影ノズル列は、投影ノズルがＭ画素間隔（Ｍは自然数）で配置される。すなわち、紙送り方向に沿って実質的にＭ画素間隔でノズルが配置される。

システム制御部２５６は、用紙搬送制御部２７２及びヘッド走査制御部２７６を介して用紙搬送部２７０及びヘッド走査部２７４を制御し、プリントヘッド３０をヘッド走査方向に１回走査するたび（走査毎）に用紙１（図２９において不図示）を所定量搬送し、記録ヘッドをＭ回走査することで画像の所定の領域の印字を完成させる。

＜記録媒体について＞
「記録媒体」は、記録ヘッドによってドットが記録される媒体の総称であり、記録媒体、印字媒体、被記録媒体、被画像形成媒体、受像媒体、被吐出媒体等、様々な用語で呼ばれるものが含まれる。本発明の実施に際して、記録媒体の材質や形状等は、特に限定されず、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰ（ＯｖｅｒｈｅａｄＰｒｏｊｅｃｔｏｒ）シート等の樹脂シート、フィルム、布、不織布、配線パターン等が形成されるプリント基板、ゴムシート、その他材質や形状を問わず、様々な媒体に適用できる。

＜装置応用例＞
上記の実施形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を例に説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト記録装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置等、液状機能性材料を用いて様々な
形状やパターンを描画するインクジェット装置に広く適用できる。

＜インクジェット方式以外の記録ヘッドの利用形態について＞
上述の説明では、記録ヘッドを用いる画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。インクジェット方式以外では、サーマル素子を記録素子とする記録ヘッドを備えた熱転写記録装置、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を記録素子とする記録ヘッドを備えたＬＥＤ電子写真プリンタ、ＬＥＤライン露光ヘッドを有する銀塩写真方式プリンタ等、ドット記録を行う各種方式の画像形成装置についても本発明を適用することが可能である。

以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有するものにより、多くの変形が可能である。

１０…２次元プリントヘッド、１２…ノズル、１２ａ，１２ｂ…ノズル列、１４ａ，１４ｂ…ラスター、１００…誤差拡散係数生成装置、１１２…初期係数設定部、１１４…乱数加算部、１１６…平網量子化部、１１８…評価値算出部、１２０…誤差拡散係数更新部、１２２…誤差拡散係数記憶部、１５０…閾値マトリクス生成装置、１５２…パターン作成部、１５４…評価値算出部、１５６…パターン更新部、１５８…入力部、１６０…変更候補領域設定部、１６２…ハイパスフィルタ処理部、１６４…画素変更部、１６６…出力部、１６８…閾値マトリクス記憶部

Claims (14)

1. 第１画像データを量子化し、前記第１画像データよりも階調数の少ない２値又は多値の量子化パターンを表す第２画像データであって、第１方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じ記録素子によりドットが配置され、かつ前記第１方向に直交する第２方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるタイミングでドットが配置される第２画像データに変換する量子化工程と、
   少なくとも一部の階調において前記量子化工程を最適化し、前記量子化パターン内の各画素を順次注目画素とした場合の前記注目画素と前記注目画素の近傍に位置する複数の近傍画素であって、前記注目画素と前記第２方向に隣接する隣接画素と、前記隣接画素に対して前記第１方向に順次隣接する次隣接画素と、を含む近傍画素との相対位置関係毎のドットの配置の発生頻度のばらつきを最適化前の前記ばらつきよりも低減させる最適化工程と、
   を備える量子化方法。
2. 前記近傍画素は、前記隣接画素と、前記隣接画素と前記第１方向に隣接する第１次隣接画素と、前記第１次隣接画素と前記第１方向において隣接する第２次隣接画素であって、前記隣接画素とは異なる第２次隣接画素である請求項１に記載の量子化方法。
3. 前記最適化工程は、
   前記相対位置関係毎の位置相関関数成分に相関する複数の評価値をそれぞれ算出する評価値算出工程と、
   前記複数の評価値の差分に基づいて前記量子化パターンを変更する変更工程と、
   を備える請求項１又は２に記載の量子化方法。
4. 前記最適化工程は、
   前記相対位置関係毎の位置相関関数成分に相関する複数の評価値のばらつきに相関する最適判定評価値を算出する最適判定評価値算出工程と、
   前記最適判定評価値に基づいて前記量子化パターンが最適か否かを判定する判定工程と、
   を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の量子化方法。
5. 前記最適判定評価値は、低周波ノイズ及び粒状に相関する評価値を含む請求項４に記載の量子化方法。
6. 前記最適化工程は、前記２値又は多値のうちの第１種値の画像、又は前記第１種値と前記第１種値とは異なる第２種値との組み合わせを抽出した画像について前記発生頻度のばらつきを最適化前の前記ばらつきよりも低減させる請求項１から５のいずれか１項に記載の量子化方法。
7. 前記量子化工程は、誤差拡散法により前記第１画像データを量子化し、
   前記最適化工程は、前記誤差拡散法に用いる誤差拡散係数を最適化する請求項１から６のいずれか１項に記載の量子化方法。
8. 前記量子化工程は、誤差拡散法により前記第１画像データを量子化し、
   仮の誤差拡散係数を用いて仮の前記量子化パターンである評価用パターンを生成する評価用パターン生成工程と、
   前記判定工程により前記評価用パターンが最適と判定された場合に前記仮の誤差拡散係数を最適な誤差拡散係数として更新する更新工程と、
   を備える請求項４に記載の量子化方法。
9. 前記量子化工程は、閾値マトリクスを使用して前記第１画像データを量子化し、
   前記最適化工程は、前記閾値マトリクスを最適化する請求項１から６のいずれか１項に記載の量子化方法。
10. 前記量子化工程は、閾値マトリクスを使用して前記第１画像データを量子化し、
    前記評価値算出工程は、前記閾値マトリクスを特定閾値で２値又は多値化したパターンについて前記複数の評価値をそれぞれ算出し、
    前記変更工程は、前記閾値マトリクスを特定閾値で２値又は多値化したパターンについて、前記複数の評価値の中から前記複数の評価値の平均値との差分が相対的に大きい評価値に対応するドットの配置を変更することで前記閾値マトリクスを最適化する請求項３に記載の量子化方法。
11. 前記第２画像データは、
    複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、前記第２方向に複数の記録素子が配列された記録素子列が前記第１方向に複数列配置された２次元の記録素子配列を有する記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを前記第１方向に１回だけ相対移動させる移動手段と、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら前記記録ヘッドにより前記第２画像データを記録する記録制御手段であって、前記第１方向に沿う画素列の各画素にそれぞれ同じ記録素子によりドットを配置し、かつ前記第２方向に沿う画素列の各画素に前記記録素子列毎に異なるタイミングでドットを配置する記録制御手段と、
    を備えた画像記録装置によって記録される請求項１から１０のいずれか１項に記載の量子化方法。
12. 前記第２画像データは、
    複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、複数の記録素子が前記第２方向に沿って２以上のＭ画素間隔で配置された記録素子列を有する記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを前記第１方向に相対移動させる移動手段であって、前記記録ヘッドを前記記録媒体に対して前記第１方向に往復走査させるヘッド走査手段と、前記記録ヘッドの前記第１方向の走査毎に前記記録媒体を前記第２方向に移動させる搬送手段と、を備えた移動手段と、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら前記記録ヘッドにより前記第２画像データを記録する記録制御手段であって、前記記録ヘッドの１回の走査において前記第１方向に沿う画素列の各画素をそれぞれ同じ記録素子によって記録し、かつＭ回の走査によって前記第２方向に沿う画素列の各画素をＭ種類の異なるタイミングで記録する記録制御手段と、
    を備えた画像記録装置によって記録される請求項１から１０のいずれか１項に記載の量子化方法。
13. 前記第２画像データは、
    複数の記録素子を有する記録ヘッドであって、それぞれ複数の記録素子が配置された複数のヘッドモジュールを前記第２方向につなぎ合わせて構成され、隣接する第１ヘッドモジュールと第２ヘッドモジュールとのつなぎ部において前記第１ヘッドモジュールの記録素子と前記第２ヘッドモジュールの記録素子とが前記第２方向に沿って交互に配置された記録ヘッドと、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを前記第１方向に１回だけ相対移動させる移動手段と、
    前記記録ヘッドと記録媒体とを相対移動させながら前記記録ヘッドにより前記第２画像データを記録する記録制御手段であって、前記つなぎ部において前記第２方向に沿う画素列の各画素を前記第１ヘッドモジュールと前記第２ヘッドモジュールとにおいて異なるタイミングで記録する記録制御手段と、
    を備えた画像記録装置によって記録される請求項１から１０のいずれか１項に記載の量子化方法。
14. 第１画像データを取得する画像取得手段と、
    第１画像データを量子化し、前記第１画像データよりも階調数の少ない２値又は多値の量子化パターンを表す第２画像データであって、第１方向に沿う画素列の各画素はそれぞれ同じ記録素子によりドットが配置され、かつ前記第１方向に直交する第２方向に沿う画素列の各画素は複数の異なるタイミングでドットが配置される第２画像データに変換する量子化手段と、
    少なくとも一部の階調において前記量子化手段を最適化し、前記量子化パターン内の各画素を順次注目画素とした場合の前記注目画素と前記注目画素の近傍に位置する複数の近傍画素であって、前記注目画素と前記第２方向に隣接する隣接画素と、前記隣接画素に対して前記第１方向に順次隣接する次隣接画素と、を含む近傍画素との相対位置関係毎のドットの配置の発生頻度のばらつきを最適化前の前記ばらつきよりも低減させる最適化手段と、
    を備える画像処理装置。