JP7257806B2 - 画像形成装置、生成装置、変換方法、並びに、生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディザ法による階調再現が可能な画像形成装置、生成装置、変換方法、並びに、生成方法に関する。

プリンタ又は複写機等の画像形成装置に用いられる画像記録方式として、電子写真方式が知られている。電子写真方式は、レーザビームを利用して感光ドラム上に潜像を形成し、帯電した色材（以下、トナーと称する。）により潜像を現像するものである。画像の記録は、現像されたトナーによる画像を転写紙に転写して定着させることにより行う。その際の出力画像は中間調を含む多階調の画像データであることが考えられるが、上記電子写真方式では、中間調の画像を得にくいため、一般的にディザ法を用いた擬似階調方式にて画像を作成する必要があり、その変換が必要となる。上記ディザ法では、低濃度域ではドットを集中させ安定したドットが形成されるような閾値マトリクスを用いてドットを成長させるが、その際、低濃度域の再現性及び粒状性と解像力のトレードオフとを勘案しながらドットサイズが決定される。

低濃度域からのドット成長に関して、特許文献１では、低濃度域以下においてはドットサイズを規定し、ドットの疎密で階調を表現（以下、ＦＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎと称する。）する手法が記載されている。また、低濃度域以上では、ドットの大きさで階調を表現（以下、ＡＭ：Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎと称する。）する手法が記載されている。しかしながら、特許文献１では、低濃度域においてＦＭスクリーンを用いることでドットをランダムに点灯させるため、極めて大きな閾値テーブルが必要となる。対して、特許文献２では、閾値マトリクスが分割されたサブマトリクスを用いることが記載されている。特許文献２では、第一のサブマトリクスのドットが点灯する（付加される）前に、第二のサブマトリクスにおいて、互いに隣接するよう調整されたドットを点灯させることが記載されている。

特開平１０－１４５５９３号公報 特許４７０２４７０号

しかしながら、特許文献２では、サブマトリクス方式の閾値マトリクスを用いてドットを集中させながら成長を行うため、低濃度域において変則的なテクスチャが低周期で発生し、モアレとして視認されてしまう可能性がある。

本発明の目的は、このような従来の問題点を解決することにある。上記の点に鑑み、本発明は、テクスチャの発生を抑え、濃度の再現性を向上させる画像形成装置、生成装置、変換方法、並びに、生成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、網点のドットサイズを成長させるように閾値が設定されたディザマトリクスを用いて、多値画像データを出力装置用の画像データに変換する変換手段、を備え、前記変換手段で用いられる前記ディザマトリクスは、複数の網点が第１ドットサイズとなるまでは、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させ、前記複数の網点が前記第１ドットサイズとなった後は、１つの網点の大きさを第２ドットサイズとなるまで成長させ、その後、次の網点に移行し、前記１つの網点の大きさを成長させずに当該次の網点を前記第２ドットサイズとなるまで成長させ、前記複数の網点が前記第２ドットサイズとなった後は、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させるように、前記閾値が設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、テクスチャの発生を抑え、濃度の再現性を向上させることができる。

システムの構成を示す図。 プリンタ画像処理部の構成を示す図。 画像２値化の原理を説明するための図。 テクスチャの発生の様子を示す図。 閾値マトリクスの生成の処理手順を示すフローチャート。 ドット成長をしていく過程を閾値マトリクスと合わせて説明するための図。 ドット成長をしていく過程を説明するための図。 閾値マトリクスの閾値の更新を説明するための図。 パターンごとにドットサイズを定めたテーブルを示す図。 ドット成長をしていく動作を示すフローチャート。 閾値マトリクスの生成の処理手順を示すフローチャート。 ドット成長をしていく過程を閾値マトリクスと合わせて説明するための図。 閾値マトリクスの閾値の更新を説明するための図。 ドット成長をしていく動作を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１を参照して、本実施形態に係るシステムの構成について説明する。本システムは、画像形成装置１００を構成するプリンタを含んで構成される。本実施形態に係る画像形成装置は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色で表現されるカラーの画像形成装置である。画像形成装置１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、表示部１０５、操作部１０６を含む。また、画像形成装置１００は、スキャナ部１０７、スキャナ画像処理部１０８、ネットワークＩ／Ｆ１０９、プリンタ画像処理部１１０、及びプリンタ部１１１を含む。各ブロックは、システムバス１１２を介して相互にデータを送受信可能に構成される。また、画像形成装置１００には、情報処理装置であるコンピュータ（以下、ＰＣとする）１１４が接続され、ＰＣ１１４にはモニタ１１３が接続される。なお、画像形成装置１００とＰＣ１１４は、ケーブル等によりダイレクトに接続されても良いし、有線や無線等のネットワークを介して接続されても良い。

ＣＰＵ１０１は、画像形成装置１００全体の制御及び演算処理等を統括的に行う中央処理装置であり、例えば、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムに基づき後述する各画像処理を実行する。ＲＯＭ１０２は、読み出し専用メモリであり、システム起動プログラムやスキャナ部１０７及びプリンタ部１１１の制御を行うプログラム、文字データや文字コード情報等のための記憶領域である。ＲＡＭ１０３は、ランダムアクセスメモリであり、様々な処理毎にＲＯＭ１０２に格納されているプログラムやデータがＣＰＵ１０１によりロードされ実行される際に用いられる。また、ＲＡＭ１０３は、スキャナ部１０７で取得された若しくはネットワークＩ／Ｆ１０９から受信した画像データのデータ記憶領域として用いられる。ＨＤＤ１０４は、例えばハードディスク等から構成されており、ＣＰＵ１０１による処理の実行結果や、プログラム、ファイルやデータ、画像データ等の格納のために用いられる。また、ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１によって処理を実行する際の作業用領域としても用いられる。

表示部１０５は、例えば液晶等によって画面表示を行うものであり、装置の設定状態や、ＣＰＵ１０１などの各部の処理、エラー状態などの表示に用いられる。操作部１０６は、ユーザによる設定の変更やリセット等、各種ユーザ操作を受け付ける。例えば、操作部１０６を介して入力された指令情報は、ＲＡＭ１０３に格納され、ＣＰＵ１０１により用いられる。

スキャナ部１０７は、不図示の原稿台に載置された原稿に対して光を照射し、その反射光をＲＧＢのカラーフィルタを備えたＣＣＤなどで電気信号に変換し、パラレル（又はシリアル）ケーブルなどを介して受光する構成を有する。そのような構成により、スキャナ部１０７は、原稿画像に対応したＲＧＢ画像データを取得する。また、スキャナ部１０７は、ＲＧＢ画像データをスキャナ画像処理部１０８へ送信する。スキャナ画像処理部１０８は、スキャナ部１０７で読み取られたＲＧＢ画像データに対して、シェーディング処理や像域分離処理などの画像処理を実行する。

ネットワークＩ／Ｆ１０９は、画像形成装置１００をイントラネットなどのネットワークに接続する。また、ネットワークＩ／Ｆ１０９は、ＰＣ１１４からＰＤＬデータ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）を入力する。ＰＤＬとは、文章や画像などを印刷する際に、プリンタ部１１１への出力イメージを記述し、プリンタ部１１１に対して指示する言語であり、例えば、Ａｄｏｂｅ ＳｙｓｔｅｍのＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔである。

プリンタ画像処理部１１０は、スキャナ画像処理部１０８で画像処理を実行した画像データ、又はネットワークＩ／Ｆ１０９を経由して受信したＰＤＬデータに対して、プリンタ部１１１に適した画像処理、例えば色空間変換や補正処理を実行する。プリンタ部１１１は、プリンタ画像処理部１１０で処理された例えばシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４種から成るＣＭＹＫ画像データを露光、潜像、現像、転写、定着の各電子写真プロセスによって記録媒体上への画像形成を行う。

モニタ１１３及びＰＣ１１４は、画像形成装置１００のホスト装置となる。即ち、ＰＣ１１４は、モニタ１１３に表示される画像などをプリンタ部１１１で印刷するために、印刷のための画像データを保持し、印刷に際して画像データを画像形成装置１００に送信する。

印刷対象の画像データが多値画像データである場合、電子写真方式のプリンタ部１１１（出力装置）では、中間調の画像を得にくい。そのため、本実施形態では、ディザ法を用いた擬似階調方式にて画像形成を行う。図３は、１画素で再現可能な階調数が２階調のプリンタの場合に行われるディザ法による画像２値化の原理を説明するための図である。ディザ法では、入力の多値画像（例えば、８ｂｉｔ階調画像）をＮ×Ｍ（図３では５×５）のブロックに分割し、ブロック内の画素の階調値を同サイズのＮ×Ｍのディザマトリクスの閾値と比較することで、２種類の輝度（例えば、０と２５５）を出力する。例えば、閾値より画素値が大きければ黒を出力し、それ以外では白を出力する。これをディザマトリクス（閾値マトリクス）のサイズ毎に全画素に対して行うことで、画像全体の２値化を実現する。

次に、プリンタ画像処理部１１０の構成について説明する。図２は、プリンタ画像処理部１１０の構成を示す図である。図２に示すように、プリンタ画像処理部１１０は、色変換部２０１、ガンマ補正部２０２、順序テーブル保持部２０３、閾値マトリクス生成部２０４、閾値マトリクス保持部２０５、及び画像形成部２０６を含む。本実施形態では、プリンタ画像処理部１１０の各モジュール部がＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェア回路として実現される場合を想定しているが、これに限定されるものではない。例えば、プリンタ画像処理部１１０の各機能に対応するプログラムを汎用プロセッサが実行することにより実現するようにしても良い。また、汎用プロセッサとハードウェア回路とが協働するように構成しても良い。

ＣＰＵ１０１は、ＰＣ１１４から印刷ジョブを受信する。そして、ＣＰＵ１０１は、受信した印刷ジョブに含まれる多階調の画像データ（例えば８ビット深度のビットマップデータ）に基づく印刷指示とジョブに含まれる画像データとを、プリンタ画像処理部１１０に送信する。ＣＰＵ１０１から指示を受けたプリンタ画像処理部１１０は、多階調の画像データに基づいて、出力装置で処理可能なＣＭＹＫの印刷データを生成する。以下、プリンタ画像処理部１１０が実行する画像形成処理について説明する。

色変換部２０１は、入力されたＲＧＢ画像データを色変換テーブルに基づいて、ＣＭＹＫ画像データに変換する。このとき、色変換テーブルは、ＲＧＢ値によって規定される例えば１６×１６×１６個の格子点を有し、それらの格子点に対応するＣＭＹＫ値をテーブルデータとして格納している。ＣＰＵ１０１は、テーブルデータに基づき、四面体補間や立方体補間などの補間演算を行うことにより、ＲＧＢ画像データをＣＭＹＫ画像データに変換する。ガンマ補正部２０２は、色変換部２０１で変換されたＣＭＹＫ画像データに対して、予め保持されている１Ｄ－ＬＵＴデータを用いて、プリンタ部１１１の階調特性を一定に保つためのガンマ補正処理を実行する。

順序テーブル保持部２０３は、ディザの線数と角度、及びドットの成長順を示す順序テーブルを保持している。閾値マトリクス生成部２０４は、環境センサや出力装置における出力枚数に対応して予め定められたドットサイズをＲＯＭ１０２からロードする。そして、閾値マトリクス生成部２０４は、順序テーブル保持部２０３に保持されている順序テーブルを用いて閾値マトリクスを生成し、生成した閾値マトリクスを閾値マトリクス保持部２０５に保持する。閾値マトリクス保持部２０５は、閾値マトリクス生成部２０４で生成された閾値マトリクスを保持する。

画像形成部２０６は、閾値マトリクス保持部２０５に保持されている閾値マトリクスを用いて、ガンマ補正部２０２でガンマ補正されたＣＭＹＫ画像データを、出力装置用のＮ（整数）ビットのハーフトーン画像データに変換してプリンタ部１１１へ送る。

次に、図７を参照しながら、本実施形態における閾値マトリクスを用いたディザ処理の様子を説明する。図７（ａ）に示すように、通常のＡＭスクリーンの閾値マトリクスによるディザ処理の場合、各網点は円形、楕円形、方形、矩形等の任意の形状を有し、濃度に応じてドットサイズを変える面積変調で階調表現する。従って、図７（ａ）において、濃度は、”段階７０１＜段階７０２＜段階７０３＜段階７０４”のように増加し、ドットサイズも”段階７０１＜段階７０２＜段階７０３＜段階７０４”のように大きくなる。ここで、閾値マトリクスのサイズ増大を防ぐためにサブマトリクス方式が用いられることがある。しかしながら、サブマトリクスの各閾値は、同じ点灯順となるため、ドットが規則的に点灯しやすい。

図４は、テクスチャの発生の様子を示す図である。図４のドットパターン４０３はテクスチャが発生していない様子を示し、ドットパターン４０１、４０２、４０４、４０５、４０６はテクスチャとして視認される様子を示している。テクスチャとして視認されるか否かは、縦、横、斜めの各方向に対して、一定の周期性でドットが点灯している（付加される）か否かで決定される。一定の周期性でドットが点灯していればテクスチャとして視認されないが、異なる周期性でドットを点灯している場合は、テクスチャとして視認されてしまう。例えば、図４のドットパターン４０７はドットパターン４０２を拡大したものであり、ドットパターン４０８はドットパターン４０３を拡大したものである。横方向に注目した場合、ドットパターン４０７では８画素間隔でドットが点灯している部分と、１６画素間隔でドットが点灯している部分が混在しているため、テクスチャとして視認されてしまう。一方、ドットパターン４０８ではどの部分も８画素間隔でドットを点灯しているため、テクスチャは視認されない。このように、図７（ａ）のドット成長方法によると、サブマトリクス方式を用いることで、ドットが規則的に点灯する過程において発生するテクスチャが視認されてしまう可能性がある。

一方、図７（ｂ）では、低濃度域以上においてはＡＭスクリーンを用いて階調表現を行い、低濃度域以下においては、ディザを形成するドットのサイズを固定化し、ドットの個数を変える周波数変調で階調表現を行う。従って、図７（ｂ）に示すように、濃度が”段階７０５＜段階７０６＜段階７０７＜段階７０８”のように増加するのに対して、ドットサイズは、”段階７０５＝段階７０６＝段階７０７＜段階７０８”のように変化する。つまり、図７（ｂ）のドット成長方法では、段階７０７まではドットサイズが同じであり、その後は、図７（ａ）のＡＭスクリーンと同じようにドットサイズを大きくしていくことで階調表現される。しかしながら、図７（ｂ）のドット成長方法によると、ドットをランダムに点灯させるためにＦＭスクリーンを用いるため、大きい閾値テーブルが必要となってしまう。また、網点が比較的大きいため、上記のテクスチャの発生によりモアレとして視認されてしまう可能性はより高くなる。

本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、全ての網点を点灯させた後に、即ちドットの個数を最大にした後に（段階７０９）、固定サイズのドットに成長させるドット集中型の成長を行う（段階７１０）。そして、全ての網点が固定サイズのドットに成長した後（段階７１１）、ＡＭスクリーンのドット成長に移行する（段階７１２）。従って、図７（ｃ）に示すように、濃度が”段階７０９＜段階７１０＜段階７１１＜段階７１２”と増加するのに対して、ドットサイズは”段階７０９＜段階７１０＝段階７１１＜段階７１２”のように変化させる。従って、最初はドットサイズが一様に大きくなり、全ての網点を点灯させた後はドットサイズを順次、固定サイズのドットに成長させていく。そして、全ての網点が固定サイズのドットに成長した後は、一様にドットサイズを大きくしていく、といった３段階のドット成長方法により濃度制御を行う。以下、本実施形態におけるドット成長を実現するための閾値マトリクスの生成方法について説明する。

図５は、本実施形態における閾値マトリクスの生成の処理手順を示すフローチャートである。図５の各処理は、例えば、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０３にロードして実行することにより実現される。

Ｓ５０１において、ＣＰＵ１０１は、順序テーブル保持部２０３に保持されている順序テーブル、サブマトリクス数（sub）、閾値のビット数（bit）、及び閾値マトリクスの枚数（プレーン（plane）数）を読み込む。順序テーブルとは、ディザ法の階調再現におけるドットの点灯順序（成長順）が定められたテーブルであり、通常のＡＭスクリーンの階調再現を表すものである。サブマトリクスとは、同じ位置の閾値を少しずつずらした複数のマトリクスを組み合わせる方式であり、一つの閾値マトリクスを生成することで見かけ上のマトリクスサイズ（パターン）を小さくする方式である。図８（ａ）の例では、マトリクス８０１がメインとなるマトリクスであり、マトリクス８０２、８０３、８０４が同じ位置の閾値を少しずつずらしたサブマトリクスとなる。閾値のビット数（bit）とは、閾値マトリクスで再現可能な階調数を表わす。閾値マトリクスの枚数（plane）とは、１ドットが再現できる階調数に基づいて決定され、１ｂｉｔであれば１枚、４ｂｉｔであれば１５枚となる。

枚数（plane）についてさらに説明する。プリンタの階調がＰＷＭ制御を用いて再現される場合、レーザによる１画素の露光時間は、例えば４ｂｉｔのパルス幅で制御される。その場合、プリンタでは１６階調が再現される。ここで、プリンタが再現可能な階調数以上の階調（例えば１０２４階調）を実現するために、ディザ法による面積階調を併用する。例えば、プリンタが再現可能な階調数が４ｂｉｔで１６階調である場合、各階調間でディザ法による面積階調を用いることで、８ｂｉｔ程度の階調数（例えば１０２４階調）を再現可能となる。その場合、各階調間で閾値マトリクスを１枚用いるので、プリンタが再現可能な階調数が４ｂｉｔで１６階調であれば、プレーン数（plane）は１５枚となる。より簡易な例として、プリンタが再現可能な階調数が１ｂｉｔで２階調である場合には、階調間で１枚の閾値マトリクスを用いて面積階調を併用することで２階調以上の階調数を再現可能となる。従って、プリンタが再現可能な階調数が１ｂｉｔで２階調であれば、プレーン数は１枚となる。本実施形態では、プレーン数を１枚として説明する。

次に、Ｓ５０２において、ＣＰＵ１０１は、開始ドットサイズ、ドット集中を開始するドットサイズ、ドット集中を終了するドットサイズをＲＯＭ１０２からロードする。ここで、開始ドットサイズ（以降ではstartと記載する）は、図７（ｃ）の段階７０９でドット成長が開始されるドットサイズである。また、ドット集中を開始するドットサイズ（以降ではleadと記載する）は、図７（ｃ）の段階７１０でドット集中型の成長が開始されるドットサイズである。また、ドット集中を終了するドットサイズ（以降ではendと記載する）は、図７（ｃ）の段階７１０でドット集中型の成長が終了するドットサイズである。

上記の各ドットサイズは使用環境（温度・湿度）や経時変化、使用する用紙（記録媒体）に応じて適切なドットサイズが変化する。従って、図９に示すように、ドットサイズの組み合わせの複数パターンをＲＯＭ１０２に記憶しておき、条件に応じて読み込むパターンを切り替える構成とする。例えば、低温・低湿の環境の場合、標準気温・標準湿度の環境に比べると、ドットが紙上に付着しにくい。そのため、９０１のパターン１のように各種ドットサイズは比較的大きく設定される。なお、図９の例では、イエローは他のシアン、マゼンタ、ブラックに比べて、ドットの視認性が低く、テクスチャが見えにくいので、本実施形態の動作を適用しない。このように、色の視認性に応じて、本実施形態の動作を適用するか否かを切り替えるようにしても良い。図９の９０２のパターン２は、標準気温・標準湿度の環境で使用されるパターンであるので、パターン１に比べると、ドットサイズが小さく設定されている。さらに、図９の９０３のパターン３は、高温・高湿の環境で使用されるドットサイズであり、標準気温・標準湿度に比べると、ドットが紙上に付着しやすい。そのため、各種ドットサイズはパターン２よりも小さく設定されている。

次に、Ｓ５０３において、ＣＰＵ１０１は、Ｓ５０１で読み込まれた順序テーブルと、Ｓ５０２で読み込まれたlead、endの２つのドットサイズに基づいて、順序テーブルの各値から得られる閾値がドット集中型成長の対象となる閾値であるか否かを判定する。

図６は、エンジン解像度６００ｄｐｉ、１５０線０度のスクリーン、lead＝２、end＝４の閾値マトリクスの一例を示す図である。図６は、図７（ｃ）で説明したようなドット成長をしていく過程を示しており、以下、図７（ｃ）の段階７０９～７１２と対応づけて説明する。

閾値マトリクス６０１～６０８は、網点のドットサイズがlead未満の場合に対応し、ドットの密度を高める成長の対象となる閾値の箇所が点灯されている様子が示されている。ドットの密度を高める成長とは、全ての網点を１画素ずつ順次点灯させていく成長であり、図７（ｃ）の段階７０９に対応する。

一方、閾値マトリクス６０９～６１６は、網点のドットサイズがlead以上の場合に対応し、ドット集中型成長の対象となる閾値の箇所が点灯されていく様子が示されている。ドット集中型の成長とは、１つの網点の大きさを所定のドットサイズ（end）まで成長させた後、次の網点に移行し、同様にドットの大きさを成長させる方法であり、図７（ｃ）の段階７１０に対応する。図６は、end＝４の場合の例であるため、閾値マトリクス６０９と６１０で１つの網点をドットサイズがend＝４になるまで成長させ、閾値マトリクス６１１と６１２で次の網点も同様にドットサイズがend＝４になるまで成長させていく。

さらに、閾値マトリクス６１７～６２０は、網点のドットサイズがend以上の場合に対応し、各網点に１画素ずつ順次ドットを点灯させていき、閾値マトリクス６２１で全画素を点灯させる様子が示されている。閾値マトリクス６１７～６２０は、図７（ｃ）の段階７１２に対応する。

Ｓ５０３での判定方法としては、以下の式（１）で算出されるlead_max、式（２）で算出されるend_maxを算出する。

lead_max＝sub×lead×plane ・・・（１）
end_max＝sub×end×plane ・・・（２）
そして、ＣＰＵ１０１は、lead_max以上でend_max未満となる閾値を、ドット集中型成長の対象となる閾値と判定する。ここで、lead_maxは、ドット集中型の成長を開始する閾値を示し、end_maxは、ドット集中型の成長が終了する閾値を示している。また、subは、サブマトリクス数を示し、図６の例ではsub＝１６である。なお、図６では、閾値の数が多くなり煩雑となるので、図面上、サブマトリクス１６個分のうち４個分のみを示している。planeは、閾値マトリクスの枚数を示し、図６の例ではplane＝１である。このとき、lead_max＝３２であり、end_max＝６４となる。Ｓ５０３でドット集中型成長の対象となる閾値であると判定された場合はＳ５０４に進み、ドット集中型成長の対象となる閾値でないと判定された場合はＳ５０７に進む。

次に、Ｓ５０４において、ＣＰＵ１０１は、順序テーブルから得られる閾値をサブマトリクス数（sub）で剰余算（mod）する。そして、Ｓ５０５において、ＣＰＵ１０１は、順序テーブルから得られる閾値をサブマトリクス数（sub）で除算（div）する。

次に、Ｓ５０６において、ＣＰＵ１０１は、順序テーブルから得られる閾値に対して以下の式（３）により、更新後の閾値（mtx）を算出する。なお、図６はlead＝２、end＝４の例である。

mtx＝（plane×end）×mod＋div＋(plane×lead)×（sub－mod－1） ・・・（３）
ここで、mtxは更新後の閾値を示し、modは順序テーブルから得られる閾値をサブマトリクス数で剰余算した値を示し、leadはドット集中を開始するドットサイズを示し、endはドット集中を終了するドットサイズを示す。また、divは順序テーブルから得られる閾値をサブマトリクス数で除算した値を示し、subはサブマトリクス数を示し（図６ではsub＝１６）、planeは閾値マトリクスの枚数を示す（図６ではplane＝１）。式（３）に示されるように、閾値の変更には、サブマトリクス数とプレーン数とが寄与する。式（３）によれば、例えば、入力された閾値が４８の場合、sub＝１６であるため、mod＝０、div＝３となり、mtx＝３３となる。

図８は、閾値マトリクスの閾値の更新を説明するための図である。図８（ｂ）の閾値マトリクスが更新後の閾値の一例を示しており、図８（ａ）の閾値マトリクスと比較すると、グレーで塗られた閾値の中に、更新された閾値が示されている。一方で、グレー以外の閾値は、ＡＭ方式の対象となる閾値であるため、図８（ａ）と図８（ｂ）とで、後段のＳ５０８での正規化が行われていることによる以外の変化はない。

次に、Ｓ５０７において、ＣＰＵ１０１は、最初に同時点灯させるドットサイズ（start）に基づいて、mtxの各閾値が最初に同時点灯させる対象となる閾値であるか否かを判定する。判定方法としては、以下の式（４）により最初に同時点灯させるドット数（start_max）を算出する。

start_max＝sub×start×plane ・・・（４）
閾値mtxからstart_max未満となる閾値を０とし、一方、start_max以上の閾値については、閾値mtxからstart_maxを減算する。ここで、start_maxは最初に同時点灯させる閾値を示し、subはサブマトリクス数を示し（図６ではsub=１６）、startは最初に同時点灯させるドットサイズを示す。図６はstart＝０の例を示している。planeは閾値マトリクスの枚数を示す（図６ではplane＝１）。最初に同時点灯させる理由は、電子写真特性上、エンジン解像度が２４００ｄｐｉのような高解像度エンジンにおいて１ドットが形成されにくいからである。従って、最初に同時点灯させるドットサイズ（start）を予め定めておき、start＝１の場合は、開始時に各網点に対して１ドットまとめて点灯させる。つまり、図６の閾値マトリクス６０１～６０３の段階をスキップし、閾値マトリクス６０４の４ドットをまとめて点灯させ、その後、以降の成長（閾値マトリクス６０５以降の成長）を行う。これにより、低濃度域において、ドットが再現されない階調領域を狭くすることで、低濃度域の再現性を高めることができる。

次に、Ｓ５０８において、ＣＰＵ１０１は、Ｓ５０７で更新した閾値に対して、閾値の最大値と閾値のビット数（bit）に基づいて正規化を行う。Ｓ５０９において、ＣＰＵ１０１は、Ｓ５０８で正規化された閾値を、補正された閾値マトリクスとして閾値マトリクス保持部２０５に保持する。以上の手順により、各色について決定した３つのドットサイズ（start、lead、end）に基づいて閾値マトリクスを生成する。

図８（ｃ）の閾値マトリクスは、最終的に作成された更新後の閾値の一例を示している。図８（ａ）の閾値マトリクスと比較すると、グレーで塗られた閾値は更新の対象となる閾値であり、さらにstart＝１であるため、最初に１ドットで同時点灯させる閾値に更新されている。グレー以外の閾値は、ＡＭ方式の対象となる閾値であるため、図８（ａ）と図８（ｃ）とで、Ｓ５０８での正規化が行われていることによる以外の変化はない。

図１０は、図５で生成された閾値マトリクスを用いることにより、ドット成長をしていく動作を説明するためのフローチャートである。

Ｓ１００１において、画像形成部２０６は、ドットの密度を高める成長により点灯を開始する。ドットの密度を高める成長とは、全ての網点を１画素ずつ順次点灯させていく成長の方法であり、図７（ｃ）の段階７０９、図６の閾値マトリクス６０１～６０８の点灯状態に対応する。ドットの密度が最大の状態になると、Ｓ１００２に進む。ここで、ドットの密度が最大の状態とは、lead＝２であれば、図６の閾値マトリクス７０８の状態を示す。なお、Ｓ１００１では、start＝０の場合の図６の閾値マトリクス６０１～６０３のような成長と、start＝１の場合の図６の閾値マトリクス６０４のような同時点灯による成長とを含む。即ち、入力画像が所定濃度以下の極低濃度画像であれば、６０１～６０８に示すようにドット生長の基準位置にサイズ２以下のドットが点灯することになる。

Ｓ１００２において、画像形成部２０６は、ドット集中型の成長を開始する。ドット集中型の成長とは、１つの網点の大きさを所定のドットサイズ（end）まで成長させた後、次の網点に移行し、同様にドットの大きさを成長させる方法であり、図７（ｃ）の段階７１０、図６の閾値マトリクス６０９～６１６に対応する。全ての網点のドットサイズがドットサイズ（end）となると、Ｓ１００３に進む。ここで、end＝４の場合、図６の閾値マトリクス６１６の状態となると、Ｓ１００３に進む。即ち、入力画像が所定濃度以上であり、且つ第２の所定濃度以下である低濃度画像～中濃度画像であれば、６０９～６１６に示すようなドット点灯となる。具体的には、ドット成長の基準位置にサイズ２以上、且つサイズ４以下のドットが点灯することになる。

Ｓ１００３において、画像形成部２０６は、各網点に１画素ずつ順次点灯させていく。Ｓ１００３は、図７（ｃ）の段階８１２、図６の閾値マトリクス６１７～６２０に対応する。閾値マトリクス６２１に示すように、全画素が点灯すると、図１０の処理を終了する。即ち、入力画像が第２の所定濃度以上の中高濃度画像であれば、濃度に応じて各基準位置のドットが次第に大きくなるように点灯することになる。

なお、本実施形態ではドット成長の過程を説明するため、Ｓ１００１～Ｓ１００３のステップを用いて説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、画像形成部２０６が備えるハードウェア回路により、入力画像（ガンマ補正されたＣＭＹＫ画像データ）と、閾値マトリクスとを比較し、ハーフトーン画像データを生成することもできる。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、低濃度域における複数のドットサイズを用いて、ディザ処理を実行するための閾値マトリクスを生成する。これにより、小さな閾値マトリクスを用いて、変則的なテクスチャの発生を抑えつつ、低濃度域の安定性を定常的に維持し、低濃度域の再現性や粒状性を向上させることができる。

［第２実施形態］
以下、第２実施形態について第１実施形態と異なる点について説明する。第１実施形態では、低濃度域における複数のドットサイズを用いて、ディザ処理を実行するための閾値マトリクスを生成する構成について説明した。これにより、小さな閾値マトリクスを用いて、変則的なテクスチャの発生を抑えつつ、低濃度域の安定性を定常的に維持し、低濃度域の再現性や粒状性を向上させることができた。本実施形態ではさらに、高濃度域においても、複数のドットサイズを用いてディザ処理を実行するための閾値マトリクスを生成する。つまり、本実施形態と第１実施形態とを組み合わせることにより、低濃度域及び高濃度域を含む極濃度域において、変則的なテクスチャの発生を抑えつつ、安定性を定常的に維持し、再現性や粒状性を向上させることができる。

図１１は、本実施形態における閾値マトリクスの生成の処理手順を示すフローチャートである。図１１の各処理は、例えば、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０３にロードして実行することにより実現される。

Ｓ１１０１は、図５のＳ５０１と同様であるので、その説明を省略する。

Ｓ１１０２において、ＣＰＵ１０１は、予め定義されたドット集中を開始するドットサイズ（以降ではlead_dkと記載する）、ドット集中を終了するドットサイズ（以降ではend_dkと記載する）、最後に同時点灯させるドットサイズ（以降ではend_dk2と記載する）をＲＯＭ１０２からロードする。

上記の各ドットサイズは使用環境（温度・湿度）や経時変化、使用する用紙（記録媒体）に応じて適切なドットサイズが変化する。従って、第１実施形態と同様に、複数のパターンのドットサイズの組み合わせをＲＯＭ１０２に記憶しておき、条件に応じて読み込むパターンを切り替える。

Ｓ１１０３において、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１１０１で読み込まれた順序テーブルと、Ｓ１１０２で読み込まれたlead_dk、end_dkの２つのドットサイズに基づいて、順序テーブルから得られる各閾値がドット集中型成長の対象となる閾値であるか否かを判定する。

図１２は、エンジン解像度６００ｄｐｉ、１５０線０度のスクリーン、lead_dk＝４、end_dk＝２の閾値マトリクスの一例を示す図である。

閾値マトリクス１２０１～１２０８は、残りの網点のドットサイズの全てがlead_dk以上であるため、各網点に１画素ずつドットを点灯（付加）していき、等しいドットサイズで各網点を成長させていく。一方、閾値マトリクス１２０９～１２１６は、残りの網点のドットサイズの少なくとも１つがlead_dk未満であるため、ドット集中型成長の対象の閾値となる。

ドット集中型の成長とは、１つの網点の大きさを、残りの網点のドットサイズが所定のドット集中を終了するドットサイズ（以降ではend_dkと記載する）となるまで、成長させた後、次の網点に移行し、同様にドットの大きさを成長させる方法である。図１２は、end_dk＝２の場合の例であるため、閾値１２０９と１２１０でまだ点灯していない残りの網点のドットサイズがend_dk＝２になるまで成長させ、閾値マトリクス１２１１と１２１２で次の網点も同様に、まだ点灯していない残りの網点のドットサイズがend_dk＝２になるまで成長させていく。

さらに、閾値マトリクス１２１７～１２２０は、まだ点灯していない残りの網点のドットサイズの全てがend_dk以下であるため、各網点に１画素ずつドットを順次点灯（付加）していき、閾値マトリクス１２２４で全画素が点灯する。

Ｓ１１０３での判定方法としては、以下の式（５）で算出されるlead_max、式（６）で算出されるend_maxを算出する。

lead_max＝max－sub×lead_dk×plane ・・・（５）
end_max＝max－sub×end_dk×plane ・・・（６）
そして、ＣＰＵ１０１は、lead_maxより大きくend_max以下となる閾値を、ドット集中型成長の対象となる閾値であると判定する。ここで、lead_maxはドット集中型の成長を開始する閾値を示し、end_maxはドット集中型の成長を終了する閾値を示している。また、maxは閾値マトリクスの最大閾値を示す。subは、サブマトリクス数を示し、図１２の例ではsub＝１６である。planeは閾値マトリクスの枚数を示し、図１２の例ではplane＝１である。このとき、８ｂｉｔの閾値マトリクスであればmax＝２５５であるため、lead_max＝１９１、end_max＝２２３となる。Ｓ１１０３でドット集中型成長の対象となる閾値であると判定された場合はＳ１１０４に進み、ドット集中型成長の対象となる閾値でないと判定された場合はＳ１１０７に進む。

次に、Ｓ１１０４、Ｓ１１０５は、図５のＳ５０４、Ｓ５０５と同様であるため、それらの説明を省略する。

次に、Ｓ１１０６において、ＣＰＵ１０１は、順序テーブルから得られる閾値に対して以下の式（７）により更新後の閾値（mtx）を算出する。

mtx＝（plane×lead_dk）×mod＋div＋lead_max－(plane×end_dk×mod）・・・（７）
ここで、mtxは更新後の閾値を示し、modは順序テーブルから得られる閾値からlead_maxを減算した後にサブマトリクス数で剰余算した値を示し、lead_dkはドット集中を開始するドットサイズを示し、end_dkはドット集中を終了するドットサイズを示す。また、divは順序テーブルの閾値からlead_maxを減算した後にサブマトリクス数で除算した値を示し、subはサブマトリクス数（図１２ではsub＝１６）を示し、planeは閾値マトリクスの枚数（図１２ではplane＝１）を示す。例えば、入力された閾値が２０８の場合、sub＝１６であるため、mod＝１、div＝１となるため、mtx＝１９４となる。

図１２は、閾値マトリクスの閾値の更新を説明するための図である。図１２（ｂ）の閾値マトリクスが更新後の閾値の一例を示しており、図１２（ａ）の更新前の閾値と比較すると、背景が白の閾値の中に、更新された閾値が示されている。一方で、白以外の閾値はＡＭ方式の対象となる閾値であるため、図１２（ａ）と図１２（ｂ）とで、後段のＳ１１０８での正規化が行われていることによる以外の変化はない。

次に、Ｓ１１０７において、ＣＰＵ１０１は、最後に同時点灯させるドットサイズ（end_dk2）に基づいて、mtxの各閾値が最後に同時点灯させる対象となる閾値であるか否かを判定する。判定方法としては、以下の式（８）により最後に同時点灯させるドット数（end_dk2_max）を算出する。

end_dk2_max＝max－sub×end_dk2×plane ・・・（８）
そして、ＣＰＵ１０１は、閾値mtxからend_dk2_max以上の閾値をend_dk2_maxに置換する。ここで、end_dk2_maxは最後に同時点灯させる閾値を示し、maxは閾値マトリクスの最大閾値を示し、subはサブマトリクス数（図１２の例ではsub＝１６）を示す。また、end_dk2は最後に同時点灯させるドットサイズを示し、planeは閾値マトリクスの枚数を示す（図１２ではplane＝１）。

最後に同時点灯させる理由は、電子写真特性上、エンジン解像度が２４００ｄｐｉのような高解像度エンジンにおいて１ドットの白抜けドットは潰れてしまう可能性があるからである。従って、最後に同時点灯させるドットサイズ（end_dk2）を予め定めておき、end_dk2＝１の場合は、終了時に各網点に対して１ドットまとめて点灯させる。つまり、図１２において、閾値マトリクス１２２０の次は、閾値マトリクス１２２１～１２２３をスキップし、閾値マトリクス１２２４で終了する。これにより、高濃度域において、白抜けドットが再現されない領域を狭くすることで、高濃度域の階調性を高めることができる。

次に、Ｓ１１０８において、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１１０７で更新した閾値に対して、閾値の最大値と閾値のビット数（bit）に基づいて正規化を行う。Ｓ１１０９において、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１１０８で正規化された閾値を、補正された閾値マトリクスとして閾値マトリクス保持部２０５に保持する。以上の手順により、各色の決定した３つのドットサイズ（lead_dk、end_dk、end_dk2）に基づいて閾値マトリクスを生成する。

図１３（ｃ）の閾値マトリクスは、最終的に生成された更新後の閾値の一例を示している。図１３（ａ）の閾値マトリクスと比較すると、背景が白の閾値は更新の対象となる閾値であり、さらにend_dk2＝１であるため、最後に１ドットで同時点灯させる閾値に更新されている。背景が白以外の閾値は、ＡＭ方式の対象となる閾値であるため、図１３（ａ）と図１３（ｃ）とで、Ｓ１１０８での正規化が行われていることによる以外の変化はない。

図１４は、図１１で生成された閾値マトリクスを用いることにより、ドット成長をしていく動作を説明するためのフローチャートである。

Ｓ１４０１において、画像形成部２０６は、各網点に１画素ずつドットを点灯（付加）していく。まだ点灯していない残りの網点のドットサイズがlead_dk＝４となると、Ｓ１４０２に進む。

Ｓ１４０２において、画像形成部２０６は、ドット集中型の成長を開始する。ドット集中型の成長とは、１つの網点の大きさを、まだ点灯していない残りの網点のドットサイズが所定のドット集中を終了するドットサイズ（end_dk2）となるまで、成長させる。Ｓ１４０２は、図１２の閾値マトリクス１２０９～１２１６に対応する。

Ｓ１４０３において、画像形成部２０６は、各網点に１画素ずつドットを点灯（付加）していき、等しいドットサイズで各網点を成長させていく。Ｓ１４０３は、図１２の閾値マトリクス１２１７～１２２３に対応する。閾値マトリクス１２２４に示すように、全画素が点灯すると、図１４の処理を終了する。

なお、本実施形態ではドット成長の過程を説明するため、Ｓ１４０１～Ｓ１４０３のステップを用いて説明しているが、これに限定されるものではない。画像形成部２０６が備えるハードウェア回路により、入力画像と、閾値マトリクスとを比較することにより、ハーフトーン画像データを生成することもできる。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、高濃度域における複数のドットサイズを用いて、ディザ処理を実行するための閾値マトリクスを生成する。これにより、小さな閾値マトリクスを用いて、変則的なテクスチャの発生を抑えつつ、高濃度域の安定性を定常的に維持し、高濃度域の再現性や粒状性を向上させることができる。また、第１実施形態と組み合わせても良い。そのような構成により、低濃度域と高濃度域との両方において変則的なテクスチャの発生を抑えつつ、濃度の再現性や粒状性を向上させることができる。

（他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００ 画像形成装置： １０１ ＣＰＵ： １０２ ＲＯＭ： １０３ ＲＡＭ： １１０ プリンタ画像処理部

Claims (17)

1. 網点のドットサイズを成長させるように閾値が設定されたディザマトリクスを用いて、多値画像データを出力装置用の画像データに変換する変換手段、を備え、
   前記変換手段で用いられる前記ディザマトリクスは、
   複数の網点が第１ドットサイズとなるまでは、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させ、
   前記複数の網点が前記第１ドットサイズとなった後は、１つの網点の大きさを第２ドットサイズとなるまで成長させ、その後、次の網点に移行し、前記１つの網点の大きさを成長させずに当該次の網点を前記第２ドットサイズとなるまで成長させ、
   前記複数の網点が前記第２ドットサイズとなった後は、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させるように、
   前記閾値が設定されている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１ドットサイズと前記第２ドットサイズは、複数画素のサイズの違いがあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１ドットサイズは、複数画素からなるドットのサイズであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１ドットサイズおよび前記第２ドットサイズのそれぞれのドットサイズとなるまでの網点の成長は、前記画像データの画像が表す低濃度域において行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１ドットサイズおよび前記第２ドットサイズのそれぞれのドットサイズとなるまでの網点の成長は、前記画像データの画像が表す高濃度域において行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の網点それぞれを前記第１ドットサイズより小さい第３ドットサイズまで成長させた後、前記第３ドットサイズとなった前記複数の網点それぞれを前記第１ドットサイズとなるまで成長させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記複数の網点を同時に前記第３ドットサイズまで成長させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１ドットサイズおよび前記第２ドットサイズを記憶する記憶手段、をさらに備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記記憶手段は、前記第１ドットサイズおよび前記第２ドットサイズの組み合わせを複数、記憶することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記記憶手段はさらに、前記第３ドットサイズを記憶することを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記第１ドットサイズおよび前記第２ドットサイズのそれぞれのドットサイズとなるまでの網点の成長は、出力装置で出力が可能な色のうち、第１の視認性を有する色について行い、第２の視認性を有する色について行わないことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記第１の視認性を有する色は、前記第２の視認性を有する色よりも視認性が強いことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第２の視認性を有する色は、イエローを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。
14. 前記ディザマトリクスとして、複数のサブマトリクスを用いることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 多値画像データを出力装置用の画像データに変換する際に用いられるディザマトリクスであり、網点のドットサイズを成長させるように閾値が設定された前記ディザマトリクスを生成する生成手段、を備え、
    前記生成手段で生成される前記ディザマトリクスは、
    複数の網点が第１ドットサイズとなるまでは、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させ、
    前記複数の網点が前記第１ドットサイズとなった後は、１つの網点の大きさを第２ドットサイズとなるまで成長させ、その後、次の網点に移行し、前記１つの網点の大きさを成長させずに当該次の網点を前記第２ドットサイズとなるまで成長させ、
    前記複数の網点が前記第２ドットサイズとなった後は、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させるように、
    前記閾値が設定されている、
    ことを特徴とする生成装置。
16. 画像形成装置において実行される変換方法であって、
    網点のドットサイズを成長させるように閾値が設定されたディザマトリクスを用いて、多値画像データを出力装置用の画像データに変換する変換工程、を有し、
    前記変換工程で用いられる前記ディザマトリクスは、
    複数の網点が第１ドットサイズとなるまでは、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させ、
    前記複数の網点が前記第１ドットサイズとなった後は、１つの網点の大きさを第２ドットサイズとなるまで成長させ、その後、次の網点に移行し、前記１つの網点の大きさを成長させずに当該次の網点を前記第２ドットサイズとなるまで成長させ、
    前記複数の網点が前記第２ドットサイズとなった後は、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させるように、
    前記閾値が設定されている、
    ことを特徴とする変換方法。
17. 画像形成装置において実行される生成方法であって、
    多値画像データを出力装置用の画像データに変換する際に用いられるディザマトリクスであり、網点のドットサイズを成長させるように閾値が設定された前記ディザマトリクスを生成する生成工程、を有し、
    前記生成工程で生成される前記ディザマトリクスは、
    複数の網点が第１ドットサイズとなるまでは、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させ、
    前記複数の網点が前記第１ドットサイズとなった後は、１つの網点の大きさを第２ドットサイズとなるまで成長させ、その後、次の網点に移行し、前記１つの網点の大きさを成長させずに当該次の網点を前記第２ドットサイズとなるまで成長させ、
    前記複数の網点が前記第２ドットサイズとなった後は、前記複数の網点を１画素ずつ順次成長させるように、
    前記閾値が設定されている、
    ことを特徴とする生成方法。

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