JP5526873B2 - 擬似中間調処理装置、画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機等を構成する画像形成システムに関し、詳細には、画像形成システムにおける擬似中間調処理の一形態であるディザ法を用いる擬似中間調処理装置と、これを採用した画像形成システムに関する。

画像形成装置に入力される画像データは、写真などの階調画像では１ピクセルあたり８〜１２ビットの多値データを持つ。これに対して紙上に画像（いわゆるハードコピー）を形成するような、画像形成装置（電子写真方式を含む）では、１ピクセルあたりで表現が可能な階調数は実質的には非常に少ない。このような問題を解決するために、ハードコピー機器では、解像度を６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉなどと向上させ、複数の画素を使用して画像濃度を面積的に変調して、擬似的に中間調の画像を表示する。この入力画像データを、擬似的な中間調画像に変換する工程で施される画像処理が、擬似中間調処理である。

ディザ法による多値画像データの量子化処理の詳細については、公知の特許文献や非特許文献（特に非特許文献１参照）などで解説されているため、ここでは、ディザ法を用いた擬似中間調処理装置を簡単に説明する。

ディザ法を用いた擬似中間調処理装置では、擬似中間調処理前の画像データ（例として、１画素あたり、１色あたり、８ビット（２５６階調）のデータをもつ）から、ディザマトリクスあるいは閾値マトリクスと呼ばれるテーブルを参照しながら、擬似中間調処理後の画像データ（例として、１画素あたり１色あたり４ビット（１６階調）のデータをもつ）を生成するものとする。この例のように、８ビットデータから４ビットデータを生成するために使用されるディザマトリクスは、１５枚（処理後の１６階調より１小さい値となる）のプレーンから構成され、各プレーンには１画素毎に０〜２５４の２５５個（処理前の２５６階調より１小さい値となる）の閾値が配置されている。

ディザ法による擬似中間調処理方法では、処理前の画像データの各画素データの値と、前述したディザマトリクスの各プレーンの各画素に設定されている閾値との大小関係から、処理後の画像データの各画素の値を決定していく。そしてディザマトリクスの各プレーンと各画素に設定する閾値の設定の仕方を変えることで、様々なタイプのディザ処理を実現することができる。

たとえば、網点の形状を表現する際に用いられるドットスクリーンタイプやラインスクリーンタイプといったタイプに違いは、このディザマトリクスに設定する閾値を適宜に行うことで実現される。また、スクリーン線数などの周期構造の大小や、ブルーノイズやグリーンノイズなどの非周期タイプなどタイプの違いも、やはりディザマトリクスに設定する閾値を適当に行うことで実現することができる。

多くの画像形成装置では、上述した擬似中間調処理装置のほかに、階調補正処理装置を有している。この階調補正処理装置の機能は、主には入力した画像が意図した階調特性で出力されるように、画像形成装置の出力特性を反映させて階調補正を行うことである。このとき、このような階調補正は入力画像の階調数と同じ階調数での変換となることが多い（通常は、入力画像の階調数が８ビットであることが多いため、階調補正は８ビット→８ビットの変換となることが多い。）。このような階調補正の結果、補正後の画像では８ビット以下の階調数でしか階調再現を行うことができなくなる。このため、いわゆる階調損失が発生することになる。この階調損失は、階調の飛びが大きくなる領域の発生などを引き起こし、画質劣化の要因となる。

階調損失を防止、低減するための方策の１つとして、ディザマトリクスに階調変換を組み込む手法が提案されている。これに該当する従来技術としては、例えば特許文献１を挙げることができる。

ディザマトリクスに階調変換を組み込むことで階調損失を低減することができる理由を説明すると次のようになる。すなわち、ディザマトリクスは、閾値を割り当てる箇所の数だけの階調自由度を持っており、閾値を割り当てる箇所の数とは、ディザマトリクスのプレーン数と各プレーンを構成する画素数との積に等しく、そしてこの各プレーンを構成する画素数は、スーパーマトリクス（ディザ基本周期を複数包含するようなディザマトリクス）を用いることによって、比較的容易に大きな値にすることが可能である。このため、大きな画素数を含むディザマトリクスを使用することで、入力画像の階調数を上回るような階調自由度をもつディザマトリクスを容易に作成して使用することができるというものである。

また、大きな階調自由度をもつディザマトリクスにたいして、０〜２５４の２５５個の閾値を狙いの階調特性となるような個数分布で配置することで、階調変換を組み込んだディザマトリクスを得ることができる。たとえば出力画像の階調変化を小さくしたい領域では、その領域に該当する閾値の個数を相対的に小さくする。反対に、出力画像の階調変化を大きくしたい領域では、該当する閾値の個数を相対的に大きくする、といった方法で狙いの階調変換を組み込んだディザ処理を実現することができる。

このように、ディザマトリクスに階調変換を組み込む手法は、大きな階調自由度をもつ閾値マトリクスを使用することで、この大きな実現可能な階調の中から必要な階調（２５６階調）を抜き出すことに相当する。つまりこのことは、大きな階調数において階調変換を行っていることに相当するため、階調損失を低減することができるのである。

なお特許文献１では、基準閾値配列を用いて多値ディザ処理を行う画像処理装置であって、出力特性がターゲット特性になるように画像データを変換するガンマ変換処理を多値ディザ処理に用いる各ディザ閾値プレーンの閾値に組み込んだ装置を提案している。この発明によれは、従来のディザ処理には、各色間の干渉によりロゼッタ等のモアレや特定の階調部で視覚に目立つテクスチャが発生してしまい、全階調にわたって最適な出力特性を得るには解決する問題が多いことを、と指摘している。すなわち従来のような問題に対して、上述の構成とすることにより、階調再現性を向上できる画像処理装置を提供することができるとしている。

また特許文献２では、入力画像に対して、画像マトリクスを形成しエッジ検出フィルタによるエッジ検出を行うエッジ検出手段と、周辺画素データの変動幅を演算して変動幅をあらかじめ設定した閾値と比較することによるベタ部検出を行うベタ検出手段とを備え、エッジ検出手段によるエッジ検出結果およびベタ部検出手段によるベタ部検出結果を基に画像部位に適応する擬似中間調処理を切り換える。この発明によれば、従来技術では文字部と非文字部での処理の切り換えは行えるが、ベタ部を検出しての処理の切り換えができない、といった不具合が発生していたとして、このような課題に対して、上述したような構成とすることにより、文字の先鋭性とベタ部の滑らかさとを両立した画像部位に最適な擬似中間調処理を行うことを可能とする画像処理装置を提供することができる、としている。

特許文献３では、入力された多階調画像データの各色成分についてスクリーン角を持たない閾値マトリクスに対応して標本化する標本化手段と、この標本化後の画像データのうち１つの色成分を除く他の色成分の画像データについて画像データからスクリーン角を持つ閾値マトリクスに対応して標本化された画像データを生成する補間手段と、前記１つの色成分についての前記標本化手段による標本化後の画像データに対しスクリーン角を持たない閾値マトリクスを用いて面積階調処理を施すとともに、前記他の色成分について前記補間手段が生成した画像データに対してはスクリーン角を持つ閾値マトリクスを用いて面積階調処理を施す擬似中間調処理手段と備えている。

この特許文献３は、従来の構成では、複数種類の互いに異なったスクリーン角を持つ閾値マトリクスを適用して網点化を行う場合には、各スクリーン角に対応して高周波成分の除去を行うための手段を個別に備えなければならず、その網点化による面積階調処理を行う画像処理装置の大型化や高コスト化を招いてしまうおそれがあったことに対して、上述した画像処理装置の構成とすることで、スクリーン角を持つ閾値マトリクスに対応した二次元的な位置の画像データを別途保持しておかなくても、その閾値マトリクス用いた面積階調処理を施すことができ、装置の小型化や低コスト化等の実現が容易になるとともに処理の迅速化も期待でき、さらにはスクリーン角の変更容易化を通じて面積階調処理の汎用性を十分に確保することができる、とされている。

なお、画像形成装置によって出力される画像は、本来は入力した画像データが同じであれば、同じ色で（モノクロ画像の場合には同じ明度で、あるいは同じ濃度で）出力されることが要求される。このため、画像形成装置は出力画像の色が一定となることを意図して設計されている。しかしながら厳密にいえば、画像形成位置の差異などにより、入力した画像データが同一であっても出力画像の色が完全に同一というわけではなく、色が変化した状態で再現されている。このような、本来は同じ色で再現されて欲しいにもかかわらず、何らかの理由によって色が変化して再現されてしまう事象を、本願ではこれ以降、「色変動」と呼ぶこととする。

色変動は大きくは２つタイプに分類することができる。
１つ目のタイプは色変動に何らかの規則性がある場合である。この規則性を有するタイプの色変動を生じさせる要因はさまざまであるが、例としてしては、レーザーラスター方式（電子写真方式の画像形成装置で一般的に用いられる露光方式）の光書き込みでの、主走査位置による光量差に起因するものを挙げることができる。この他にも、規則性を有するタイプの色変動の要因としては、感光体ドラムの感光層の厚みむらに起因したものや、感光体ドラムの偏芯（ドラムの偏芯により現像ギャップなどが規則的に変化する）に起因したもの、などを挙げることができる。こうした規則性を有するタイプの色変動は、比較的に原因が特定しやすく対策が容易であるため、すでに低減が図られている。しかしながら、十分な対策を行うことはその分だけ新たな機構を追加することにつながり、コストアップの要因となってしまう。また、近年では以前にもまして色を安定させて出力したいといった要望が大きくなってきているため、より一層の色変動の低減が要求されている。このため、低コストで色変動を低減することが可能な技術が強く求められている。

色変動のもう１つのタイプは、規則性が無いタイプの色変動である。この規則性が無いタイプの色変動を生じさせる要因もさまざまであり、規則性がないため要因自体を特定しにくいケースが多い。このタイプの例としては、温度や湿度などの環境の変動に起因する色変動や、過去の使用履歴などによって引き起こされる（長期使用による部品特性の変化などによる）色変動など、を挙げることができる。

ところで特許文献１には、ガンマ変換処理（本願発明における階調変換）を、多値ディザ処理に用いる各ディザ閾値プレーンの閾値に組み込むことにより行う技術が開示されている。しかしながら、この発明では、全階調にわたって最適な出力特性を得ることを目的としているため、「色変動」といった問題の解消のためのものではなく、ガンマ変換処理を組み込んだディザ閾値プレーンを組み込んではいるものの、このガンマ変換処理を組み込んだ閾値プレーンをすべての画像領域にたいして適用する構成になっているため、「色変動」に起因して発生する画像領域（画像の位置）毎に階調特性が異なるといった問題を解決することはできない。

また特許文献２には、画像領域ごとに異なるディザマトリクスを適用することが開示されている。しかながら、この発明では文字の先鋭性とベタ部の滑らかさとの両立を目的としている。すなわち、文字部とベタ部との２通りのディザマトリクスしかもたない構成であるため、２通りよりも多くの画像領域それぞれに異なるディザマトリクスを適用するような内容の記載はない。すなわち、「色変動」に起因して発生する画像領域（画像の位置）毎に階調特性が異なるといった問題を解決することはできない。

さらに特許文献３には、画像データを補間する補間手段などを備えた技術が開示されている。しかしながら、この発明においてもやはり、「色変動」に起因して発生する画像領域（画像の位置）毎に階調特性が異なるといった問題に関連する記載はなく、この発明に開示された技術によって、「色変動」に起因して発生する画像領域（画像の位置）毎に階調特性が異なるといった問題を解決することはできない。

そこで本発明は、先述した色変動の２つのタイプに中の、規則性を有するタイプの色変動の解消を目的としている。つまり本願発明は、本来であれば同一の色として再現されるはずにもかかわらず画像領域の差異により出力される色が少しずつずれて再現されるような不具合を解消して、すべての画像領域において狙い階調特性を実現することを可能とする画像処理装置を提案することを目的としている。

本発明の擬似中間調処理装置のうち請求項１に係るものは、閾値マトリクスを用いることで対象画像に擬似中間調処理を施す擬似中間調処理装置において、前記閾値マトリクスは複数の閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットであって、対象画像の位置に応じて、使用する閾値マトリクスを前記閾値マトリクスセットから１つ選択して、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用し、かつ、前記閾値マトリクスセットに含まれる各閾値マトリクスは、すべて周期構造が同一であって階調特性のみが異なる閾値マトリクスであることを特徴とする。

請求項２に係るものは、閾値マトリクスを用いることで対象画像に擬似中間調処理を施す擬似中間調処理装置において、前記閾値マトリクスは複数の閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットであって、対象画像の位置に応じて、使用する閾値マトリクスを前記閾値マトリクスセットから１つ選択して、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用し、かつ、前記閾値マトリクスセットに含まれる各閾値マトリクスは、すべて同一の親マトリクス（より多くの階調自由度を持つ閾値マトリクス）から生成される閾値マトリクスであることを特徴とする。

請求項３に係るものは、閾値マトリクスを用いることで対象画像に擬似中間調処理を施す擬似中間調処理装置において、対象画像の階調数よりも大きな階調数をもつ親マトリクスを有し、該親マトリクスから対象画像に擬似中間調処理を施す際に用いる閾値そのものを生成する閾値生成装置を有し、該閾値生成装置では、対象画像の位置に応じて変化する閾値を生成して、この生成された閾値を用いて、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用することを特徴とする。

請求項４に係る画像形成システムは、少なくとも、擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、を有する画像形成システムにおいて、前記擬似中間調処理装置が、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置であることを特徴とする。

請求項５に係るものは、擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有する画像形成システムにおいて、前記擬似中間調処理装置が、請求項１に記載の擬似中間調処理装置であって、かつ、前記作像装置によって前記記録媒体上に形成したトナー像を前記読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、使用する閾値マトリクスを決定することを特徴とする。

請求項６に係るものは、擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有する画像形成システムにおいて、前記擬似中間調処理装置が、請求項２に記載の擬似中間調処理装置であって、かつ、前記作像装置によって記録媒体上に形成したトナー像を前記読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、親マトリクスから生成される閾値マトリクスの階調特性を生成することを特徴とする。

請求項７に係るものは、擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有する画像形成システムにおいて、前記擬似中間調処理装置が、請求項３に記載の擬似中間調処理装置であって、かつ、前記作像装置によって記録媒体上に形成したトナー像を前記読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、親マトリクスから生成される閾値を決定することを特徴とする。

請求項８に係る擬似中間調処理装置は、請求項１から３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置において、異なる階調特性を適用する領域の大きさがすべて一致しているものではないことを特徴とする。

請求項９に係る画像形成システムは、請求項８記載の擬似中間調処理装置を用いたことを特徴とする。

請求項１０に係る擬似中間調処理装置は、請求項１から３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置において、異なる階調特性を適用する領域の個数（階調特性で分割される領域の個数）が、記録媒体がＡ３サイズの場合で縦、横それぞれ３〜１０個であることを特徴とする。

請求項１１に係る画像形成システムは、請求項１０記載の擬似中間調処理装置を用いたことを特徴とする。

請求項１２に係る擬似中間調処理装置は、請求項１から３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置において、異なる階調特性を適用する領域の、周期性が感光体ドラムの周長の周期と一致することを特徴とする。

請求項１３に係る画像形成システムは、請求項１２記載の擬似中間調処理装置を用いたことを特徴とする。

請求項１４に係る画像形成システムは、請求項５から７のいずれかに記載の画像形成システムにおいて、前記読み取り装置による読み取りを複数枚のトナー像に対して行い、トナー像画像情報データを得ることを特徴とする。

本発明の画像処理装置および画像処理方法によれば、装置の小型化や低コスト化等の実現が容易になるとともに処理の迅速化も期待でき、さらにはスクリーン角の変更容易化を通じて面積階調処理の汎用性を十分に確保することができる。

実施例１の画像処理装置を示す図 実施例１の擬似中間調処理装置における領域分割の概念図 ラインスクリーンでの、周期構造と主・副ベクトルおよびスクリーン角度・線数との関係を示す図 実施例１のディザ周期構造（面積率３０％）を示す図 実施例１のディザ周期構造（面積率５０％）を示す図 実施例１のディザ処理装置を示す図 実施例３のディザ処理装置を示す図 実施例４のフルカラー作像装置を示す図 実施例５の画像形成システムを示す図 実施例６の擬似中間調処理装置における領域分割の概念図 実施例７の擬似中間調処理装置における分割周期性の概念図

本発明は、擬似中間調処理装置に関するものであるが、階調変換を組み込んだディザマトリクスを使用することの利点である、階調損失を発生させることなく階調変換を行うことができる点を活用している。つまり、通常の階調変換では階調損失が発生してしまうといった問題を解消して、階調損失を発生させることなく階調変換を行うことができるようにしている。

はじめに擬似中間調処理装置が含まれる画像処理装置全体を説明する。図１が一般的な画像処理装置を示した概略図である。画像処理装置における入力画像データ１はパソコンなどからの多値（８ビット）画像であると想定して説明する（デジタル複写機などの場合には、原稿を読み取るスキャナ部から、この入力画像データが送られてくるものと考える）。入力画像データ１に対してはＭＴＦフィルタ処理部２において強調処理を行う。次いで色分解処理部３においてＲＧＢ色空間からＣＭＹＫ色空間への色変換を行う。また、階調補正部４では階調変換を行う。なお、本願発明では狙いの階調特性を実現することを目的とした階調変換を次工程である擬似中間調処理部５に組み込んで行っているが、こうした擬似中間調処理部５での階調変換で行うことが適当ではないような階調変換をこの階調補正部４において行う。例えば、比較的階調損失が小さいような階調変換で、ディザマトリクスを作り直すことを回避したいような階調変換がこれに該当する。

次いで擬似中間調処理部５において、擬似中間調処理であるディザ処理（詳細は後述する）を行う。なお後述するように、このディザ処理の際に階調変換を組み込んだ閾値マトリクスを使用してディザ処理を行うことで、狙いの階調特性を実現することができるようにディザ処理と同時に階調変換を行うことができる。こうした画像処理を入力画像に対して行うことによって、出力用画像データ６が生成される。なお、ＭＴＦフィルタ処理、色分解処理、階調補正処理については従来の技術と同一であっても構わないので、ここでは詳細の説明は省略する。

本発明の第１の実施形態に係る擬似中間調処理装置は、閾値マトリクスが複数の閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットであって、対象画像の位置に応じて、使用する閾値マトリクスを前記閾値マトリクスセットから選択して、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用し、さらに、前記マトリクスセットに含まれる各閾値マトリクスは、すべて周期構造が同一であって階調特性のみがことなる閾値マトリクスである点が特徴である。

既述のように、画像形成装置では「色変動」と呼ばれる不具合が少なからず発生している。「色変動」とは、本来であれば同じ色で再現されて欲しいにもかかわらず、様々な要因によって画像形成位置が異なることで再現される色にずれが生じる、問題のことを指している。この「色変動」の問題のため、画像領域のすべての箇所で同じ階調変換を行っても、特定の箇所では狙いの階調特性に合わせることができるものの、画像領域のすべての箇所で狙いの階調特性に合わせることができなかった。そこで本発明の第１の実施形態では、画像の位置に応じて異なる閾値マトリクスを適用するため、それぞれの閾値マトリクスに異なる階調特性を持たせることが可能となる。この結果、画像のすべての箇所について狙いの階調特性を実現することができるようになる。

また本発明の第１の実施形態に係る構成では、階調変換を閾値マトリクスに組み込んで形で行うようにしている。既述のように、階調変換を閾値マトリクスに組み込んで行うことにより、階調損失を発生させることなく階調変換を行うことができるようになる。階調損失が解消できることは、本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置においては重要な意味を持つことがある。階調損失が発生しないことは、階調の各ステップを視覚限界（階調の差異を知覚できる最小の色差のこと）よりも小さく設定することができることを意味しているためである。

さらに、階調特性を組み込んだ閾値マトリクスを使用することで、分割した領域（異なる閾値マトリクスを適用する領域）の境界が目立ち難くなる。これは、階調特性を組み込んだ閾値マトリクスの使用により狙いの色とのずれを低減することできるといった利点に起因する現象である。通常の階調変換では取ることができる階調に制限が大きいため、狙いの色に完全に一致させることが比較的に難しい。このため狙いの色とのずれが比較的大きく分割領域の境界が目立ちやすかった。

本発明の第１の実施形態では、上述したとおり画像形成位置が異なれば異なる階調変換を行うような構成（画像形成位置が異なる箇所では、異なる階調特性を組み込んだ閾値マトリクスを適用するような構成）になっている。つまり、入力画像に対して、出力画像の階調特性を狙いの特性に合わせるための階調変換（従来行われている階調変換）と、画像位置が異なることを補正する階調変換とを、組み合わせた階調変換を行っていること意味している。このように本発明の第１の実施形態では、実質的には２つの階調変換を課している状態であるため、従来の階調損失が発生してしまう階調変換（入力画像に対して８ビット→８ビットの階調変換を行う）によってこのような２つの階調変換を行った場合には、階調損失がさらに大きく発生し画質劣化が増大してしまうが、本発明の第１の実施形態では、このような問題に対して、階調特性を組み込んだ閾値マトリクスを使用する構成になっているため、階調損失を発生させることなく、さらに、画像形成位置が異なる箇所のそれぞれに適当な階調変換を行って、「色変動」を発生させることなく、すべての画像形成位置において狙いの階調特性に合わせることができるようになる。

また、後述するように、周期構造が同一であって階調特性のみが異なる閾値マトリクスを使用しているため、それぞれの画像形成位置について階調特性が一致しているだけでなく、すべての画像形成位置で周期構造（いわゆるディザのスクリーン線数・角度）が同じであるため、閾値マトリクスを切り換える境界部分が知覚されてしまうようなことも無い。つまり、本発明の構成により、閾値マトリクスの切り換えに伴う違和感を生じることなく、さらに、すべての画像形成位置において狙いの階調特性に合わせることができるようになる。

また本発明の第２の実施形態に係る擬似中間調処理装置は、閾値マトリクスが複数の閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットであって、対象画像の位置に応じて、使用する閾値マトリクスをこの閾値マトリクスセットから選択して、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用する。第１の実施形態に係る装置との差異は、閾値マトリクスセットを構成する各閾値マトリクスが、すべて同一の親マトリクス（より多くの階調自由度をもつマトリクス）から生成される閾値マトリクスである点である。

同一の親マトリクスから生成される閾値マトリクスは同一の周期構造をもち、スクリーン線数やスクリーン角度は同じである。これは、生成される閾値マトリクスが、親マトリクスの階調自由度が大きいことを利用して階調特性を変更する操作を行っているためであり、こうした階調特性を変更する操作を行っても周期構造が変わってしまうことはないためである。このため、閾値マトリクスはすべて周期構造が同じであり、第２の実施形態に係る構成は第１の実施形態に係る装置の構成要件を満足する。なお第１の実施形態では、周期構造が同一ではあるが同じ親マトリクスから生成されてはいないといった場合を含めることができる。

この第２の実施形態の構成も、上述した第１の実施形態の構成要件を満足する。つまり、第２の実施形態の構成によっても、画像の位置に応じて異なる閾値マトリクスを適用することができ、それぞれの閾値マトリクスに異なる階調特性を持たせることが可能となることによって、画像のすべての箇所について狙いの階調特性を実現することができるようになる。そして、このような画像のすべての箇所で狙いの階調特性を実現するに伴い発生していた問題を両立して解決することができる。具体的には、実質的には２つの階調変換を課することで発生する階調損失といった問題を、階調特性を組み込んだ閾値マトリクスを使用する構成によって解決することができる。また、閾値マトリクスの切り換えに伴う違和感を生じるといった問題を、周期構造が同一である閾値マトリクスを使用することで、閾値マトリクスを切り換える境界部分が知覚されないようにすることで解決することができる。

さらに、第２の実施形態では、閾値マトリクスセットを構成する各閾値マトリクスが同一の親マトリクスから生成される。このため、大きな階調自由度をもつ親マトリクスから所定の階調数（８ビット、２５６階調を持つ場合が多いがこれに限定されるものではない）をもつ閾値マトリクスを生成する過程では、閾値マトリクスの階調特性のみを考えるだけでよく、そのほかの閾値マトリクスを作成する際に必要となる項目である、周期構造（スクリーン線数、スクリーン角度、など）やドット成長順（深さ方向に成長、面方向に成長、など）といった項目を考える必要がない。これは、こうした項目については、親マトリクスを作成する時点で決定されることになり、親マトリクスから閾値マトリクスを生成する過程では変更することはできないためである。第２の実施形態では、周期構造（スクリーン線数、スクリーン角度）は同一で、階調特性のみが異なる閾値マトリクスを作成したいので、このような親マトリクスから閾値マトリクスを生成する方法は都合がよく、閾値マトリクスを作成工程の簡素化を実現することができる。

これに対して、閾値マトリクスセットを構成する各閾値マトリクスを互いに関連させる（親マトリクスを共通とする）ことなく独立に作成することももちろんできる（このような構成が第１の実施形態の構成に相当する）。しかしながら、第２の実施形態に寄与する構成は、周期構造は同一で階調特性のみが異なる閾値マトリクスであるので、これらを独立に作成することは余計な作成工程を発生させ、作成工程が複雑になるといった短所を持っている。

このように、第２の実施形態では、第１の実施形態と同じ効果を有しさらに加えて、閾値マトリクスセットを構成する各閾値マトリクスの作成工程を簡素化することができるといった効果をえることができる。

本発明の第３の実施形態の擬似中間調処理装置は、上述した第１、第２の実施形態とは異なり、閾値マトリクスといった形態は取らずに閾値マトリクスを構成する閾値そのものを、使用する度に（ディザ処理で使用する都度に）階調特性を組み込んで親マトリクスから計算する構成になっている。第２の実施形態ではあらかじめ閾値マトリクスの各閾値をすべて計算しておき、閾値マトリクスとしてメモリ上の記憶させておく構成になっている。これにたいして、第３の実施形態では、閾値を使用の度に計算してディザ処理を行い、使用後も計算結果である閾値をメモリ上に記憶させない構成になっている。

すなわち、第３の実施形態と第２の実施形態との構成の差異は、閾値を使用する際に生成するか閾値をあらかじめ生成して保持しておくか、否かといった点にあるので、第３の実施形態の構成であっても第２の実施形態の構成と同様の効果を得ることができる。つまり、第３の実施形態の構成によっても、画像の位置に応じて異なる階調特性を持たせた閾値を適用することができ、画像のすべての箇所について狙いの階調特性を実現することができるようになる。そしてまた、このような画像のすべての箇所で狙いの階調特性を実現するに伴い発生していた問題を両立して解決することもできる。具体的には、実質的には２つの階調変換を課することで発生する階調損失といった問題を、階調特性を組み込んだ閾値を生成して使用する構成によって解決することができる。また、閾値マトリクスの切り換えに伴う違和感を生じるといった問題を、親マトリクスから生成される閾値を用いることで擬似中間調処理後の周期構造が同一となるようにすることができ、階調特性を切り換える境界部分が知覚されないようにすることで解決することができる。

さらに、第３の実施形態では、ディザ処理で使用する閾値を、使用する毎に階調特性を組み込んだのち親マトリクスから生成する構成になっている。このことは次のような効果をもたらす。すなわち、第２の実施形態の構成では、場所ごとに異なる階調特性を組み込んだ閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットのすべてをメモリ上に保持して記憶しておくことが必要であったが、このことは比較的大きな記憶容量が必要となることを意味する。一方、第３の実施形態の構成では場所ごとに異なる階調特性を記述するために必要な情報だけを保持しておけば十分であるため、第３の実施形態の構成は第２の実施形態の構成と比較して、必要となる記憶容量を格段に小さくすることができるといった利点をもつ。

本発明の画像形成システムの第１の実施形態は、上述したいずれかの実施形態１〜３に係る擬似中間調処理装置と、紙などの記録媒体上トナー像を形成する作像装置と、を有することが特徴である。上述した擬似中間調処理装置を実装した画像形成システムとすることで、作像装置において回避することが難しい「色変動」（厳密には規則性のある色変動）といった問題に対応することができるようになる。つまり作像装置が元々持っていた「色変動」と打ち消すように、擬似中間調処理装置の画像位置毎に異なる階調特性を設定することで、こうした「色変動」の問題を解決することができる。

このように、従来の画像形成システムでは、すべての画像位置で狙いの色を厳密に再現することができないといった「色変動」の問題が生じていたが、本発明の画像形成システムの第１の実施形態ではこの「色変動」の問題を解決してすべての画像位置で狙いの色を厳密に再現することを実現する。

本発明の画像形成システムの第２〜４の実施形態は、それぞれ上述した擬似中間調処理装置の実施形態１〜３の他に、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有している。そしてさらに、作像装置によって記録媒体上に形成したトナー像を読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、擬似中間調処理装置での場所ごと異なる階調特性を決定する構成になっている点が、特徴である。なお擬似中間調処理装置の実施形態１は、画像位置に応じて異なる閾値マトリクスを使用するだけの構成であるが、本発明の画像形成システムの第２の実施形態では画像位置に応じて異なる閾値マトリクスを前記トナー像情報データに基づいて決定する。なお実施形態２に係る擬似中間調処理装置でも画像位置に応じて異なる閾値マトリクスを使用する。

本発明の画像形成システムの第３の実施形態は、画像位置に応じて異なる閾値マトリクスの階調特性を前記トナー像情報データに基づいて生成する。実施形態３に係る擬似中間調処理装置では、閾値マトリクスを作成せず、親マトリクスから階調特性を組み込んだ閾値のみを生成し、この閾値が画像位置に応じて異なるように生成される。

本発明の画像形成システムの第４の実施形態ではこの画像位置に応じて異なる閾値を前記トナー像情報データに基づいて決定する。

すなわち、本発明の画像形成システムの第２〜４の実施形態では、このような構成にすることによって、作像装置の「色変動」の状態が、作像装置を長期間に渡って使用することで変化する場合や、作像装置の部品交換によって変化する場合、であっても対応することができるようになる。具体的には、たとえば感光体ドラムの感光層の偏磨耗や現像ギャップのなどの変化が発生することで「色変動」の状態が変化すると予想している。また、このような作像装置の「色変動」の状態が変化した場合であっても、読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づいて、改めて擬似中間調処理装置での場所ごとに異なる階調特性を変更して再度設定することができる構成となっている。このため、「色変動」の状態が変化してしまう場合であっても、変化後の「色変動」の状態を打ち消すように、擬似中間調処理装置の画像位置毎に異なる階調特性を設定することで、「色変動」の状態が作像装置を長期間に渡る使用によって変化するといった問題を解決することができる。

このように、本発明の画像形成システムの第２〜４の実施形態では、通常の「色変動」の問題を解決することに加えて、長期間の使用や部品の交換などによって「色変動」の状態が当初の状態とは変化してしまうような場合であっても、すべての画像位置で狙いの色を厳密に再現することを実現する。

本発明の擬似中間調処理装置の実施形態４とこれに係る画像形成システムの第５の実施形態は、前記したいずれかの実施形態の構成に加えて、擬似中間調処理装置において場所ごとに異なる階調特性を適用する領域の大きさが同じではない、ことが特徴である。つまり、本実施形態の構成では、ある階調特性を適用する領域は狭く、一方で別の階調特性を適用する領域は広く、なるように構成されている。

本願発明では、画像の位置毎に異なる階調特性を組み込んだ閾値マトリクスを使用することで、「色変動」といった問題を解決して、すべての画像領域で狙いの色を実現すること実現している。このため、「色変動」が狭い領域で発生（比較的に狭い領域で色が急激に変化する）しているような領域にたいしては、同じ階調特性を適用する領域を狭くしなければ、場所ごとに再現される色が異なるといった問題を解決することができない。すなわち、同じ階調特性を適用する領域の中で「色変動」が発生していたのでは狙いの色を再現することはできない。その一方で、「色変動」が広い領域に渡って発生しているような領域にたいしては、同じ階調特性を適用する領域を大きくとっても問題はなく、このようなケースでは同じ階調特性を狭く取りすぎることで必要以上に閾値マトリクスを保持するといったデメリットが生じてしまう。

そこで、本発明の擬似中間調処理装置の実施形態４とこれに係る画像形成システムの第５の実施形態は、このような状況を反映して、同じ階調特性を適用する領域の大きさをすべて同じにするのではなく、異なる大きさに設定することができるにしている。これにより、「色変動」が狭い領域で発生しているような領域に対しては小さめに設定し、「色変動」が広いに渡って発生しているような領域にたいしては大きめに設定することできる。これにより狭い領域で発生する「色変動」に対応することができるようになり、さらに、不必要に異なる階調特性の閾値マトリクスを適用する領域を増やすといったことも回避することができるようになる。異なる階調特性の閾値マトリクスを適用する領域が増えれば増えるほど、それを記憶・保持するために必要となるメモリが増加するため、本発明の擬似中間調処理装置の実施形態４とこれに係る画像形成システムの第５の実施形態は、メモリを増加させることなく、急峻な「色変動」に対応することができるようになる。

このように、本発明の擬似中間調処理装置の実施形態４とこれに係る画像形成システムの第５の実施形態では、各々先行する各実施形態と同じく「色変動」の問題を解決し、さらに加えて、この「色変動」が狭い領域で発生するような場合であっても、不必要に記憶しておく閾値マトリクスを多くする必要がない、といった効果を得ることができる。

本発明の擬似中間調処理装置の実施形態５とこれに係る画像形成システムの第４の実施形態は、先行する各実施形態のいずれかの構成に加えて、異なる階調特性を適用する領域の個数（階調特性で分割される領域の個数）が、記録媒体のサイズがＡ３サイズで縦横それぞれ３〜１０であることが特徴である。

一般的に、色差の視覚限界としてしてはΔＥ＝３程度がしばしば引用されている。また、本願発明では、もともとの出力画像中の「色変動」としてはＡ３サイズでΔＥ＝１０程度が発生している場合を想定しており、本願発明ではこの色差をさらに改善することを目的としている。ΔＥ＝１０を仮定した理由としては、ΔＥ＝１０を上回るような「色変動」が発生している場合には、色の安定性が非常に低いと認識されるため、このレベルでは発生原因の特定および改善が第一に図られるべきであると考えられている。一方で、ΔＥ＝１０程度であれば、「色変動」の発生の知覚はできるものの、多くの使用用途にたいしては許容される場合が多いと考えられている。つまり、ΔＥ＝１０程度からのさらなる改善を、比較的低コストで実現する必要があるため、本願発明ではＡ３サイズの記録媒体でΔＥ＝１０程度からの改善を想定している。

ΔＥ＝１０程度の状態をΔＥ＝３程度に低減するためには、Ａ３サイズの記録媒体につき３〜４個の異なる階調特性を適用する領域を設定すれことでこの問題を解決することができる。しかしながら、「色変動」がＡ３サイズ内で１方向に起こるとは限らないため、縦横それぞれに分割することでこうした「色変動」を解決することができる。また、請求項８の項でも説明したように、狭い領域で「色変動」が発生するような場合には、さらに細かく領域を分割する必要がある。このような問題にたいしては、分割数を１０程度まで確保することができれば解決することができると考えられる。

つまり本発明の擬似中間調処理装置の実施形態５とこれに係る画像形成システムの第４の実施形態では、上述した構成にすることにより、Ａ３サイズでΔＥ＝１０程度であった「色変動」をΔＥ＝３程度に低減することができ、さらに狭い領域で「色変動」が発生するような場合にも対応することが可能となる。

本発明の擬似中間調処理装置の実施形態６とこれに係る画像形成システムの第５の実施形態は、異なる階調特性を適用する領域の周期性が用紙サイズ以外の周期と一致する、ことが特徴である。より具体的には、感光体ドラムの偏芯周期と一致するように設定している。つまり、感光体ドラム上の作像位置に対応するように、異なる階調特性を適用するようにしている。これにより、感光体ドラムの偏芯ともなう発生する「色変動」を低減して、狙いの色を実現することができる。

本発明に係る画像形成システムの第６の実施形態は、前記読み取り装置による読み取りを複数枚のトナー像に対して行ってトナー像画像情報データを得る。これにより、複数枚のトナー像に対して読み取りを行い、この複数枚分のトナー画像情報データを参考にすることで、「色変動」全体のうちの規則性のある成分を抽出することが可能となる。既述のように、「色変動」には規則性のある「色変動」と規則性のない「色変動」がある。読み取った複数枚のトナー像について平均を行うなどにより、規則性のある「色変動」のみを検出して階調補正を行うことができる。反対に、読み取った画像が１枚だけの場合には、規則性のない「色変動」を含んだ状態で階調補正を行ってしまうことになるため、階調補正を行っても必ずしも狙いの色を実現することができないといった問題が生じる。この第６の実施形態では、このような問題の解決を行う。なおこの実施形態６では、その他に、複数画像にまたがるような周期性をもつ「色変動」に対応することができるようになる。

＜実施例１＞
次に、実施例１に係る擬似中間調処装置で行うディザ処理について説明する。
実施例１に係る装置では、対象画像の位置に応じてディザ処理で使用する閾値マトリクスを、閾値マトリクスセットから１つ選択してディザ処理を行うといった構成になっている。このように実施例１では対象画像の位置に応じて使用する閾値マトリクスが異なる点が特徴の１つであるが、閾値マトリクス選択後に行うディザ処理については画像位置による差異はないため、はじめにディザ処理の概要を説明する。

実施例１では、擬似中間調処理を施した後のデータが４ビット（１６値）となるような、４ビットディザ処理を行う。４ビットディザ処理では、入力画像データに上記した前段の画像処理工程を施こした８ビットデータ（生成される各画素が０〜２５５の２５６階調で表現される。以下これを図１に示した「ディザ処理前データ」と略す。）を、各画素をレベル０〜レベル１５の１６階調によって表現する出力用画像データ６に変換処理する。この変換処理では、ディザ処理前データ７の各画素の階調値（２５６階調）と閾値マトリクスとして記憶させてある（画像処理装置などのメモリやハードディスク内部に記憶させてある）閾値との比較を行うことで、各画素がレベル０〜レベル１５のいずれのレベルに属するかを決定する。４ビットディザマ処理で使用する閾値マトリクスは、閾値が記述された１５枚のテーブルによって形成される閾値マトリクスである。なお、このようなディザ処理前データ７から出力用画像データ６を生成するディザ処理は、従来からおこなわれているディザ処理と大きく変わるところはない。また、こうしたディザ処理による出力用画像データ６の導出方法については、特許文献３（具体的には段落００３６〜００４０）に詳しく記載されているので、ここでは説明を省略する。

本実施例１のディザ処理では、量子化数は４ビット（１６値）として説明を行ったが、それ以外の量子化数であっても、本願発明の効果を妨げるものではない。たとえば、１ビット、２ビット、８ビットなどのほか、３値や５値などであっても構わない。下記で説明するような周期構造のトナー像が形成されるようなディザ処理であれば量子化数はいくつであっても効果は同じである。

この実施例１の擬似中間調処理装置では、入力画像データを２５の領域に分割（縦横それぞれ５分割）し、それぞれの領域において異なる閾値マトリクスを用いて上述したディザ処理を行う。より具体的には次のようになる。ディザ処理前データ７は図２に示すようにＡ１〜Ａ２５の領域に分割される。図２では画像領域（図の太線で囲まれた領域でＡ３サイズに相当）を、擬似中間調処理上は破線で囲まれたＡ１〜Ａ２５の領域へと分割する。そして分割された各領域ではＤ１〜Ｄ２５の異なる閾値マトリクスを使用してディザ処理を行う（詳細は後述する）。実施例１では、このように閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５から構成される閾値マトリクスセットから分割された領域ごとに使用する閾値マトリクスを１つ選択してディザ処理を行う。閾値マトリクスＤ１〜Ｄ５は周期構造が同一であって階調特性のみが異なるように作成されている。なお、実施例１では、ディザ処理前データ７を図２のように２５の領域に分割しているが、これ以外の分割数および分割方法であてももちろんかまわない。

本実施例１では閾値マトリクスの周期構造はライン状の周期構造であり、ラインスクリーンよばれる構造をとる閾値マトリクスである（この閾値マトリクスを使用してディザ処理を行うことで、ライン状の周期構造を持つ出力用画像データ６が生成される。）。ディザマトリクスの周期構造を特徴づける数値として、スクリーン角度およびスクリーン線数が頻繁に用いられる。このため、はじめにラインスクリーンにおけるこのスクリーン角度およびスクリーン線数の説明を行うことにする。

図３のような周期構造ディザマトリクスの場合、スクリーン角度およびスクリーン線数は、以下の計算式によって一義的に算出される。すなわち、主ベクトルについては、
副ベクトルについては、
スクリーン線数については、
スクリーン角度については、
である。

一般に、２次元の周期構造は、２つの２次元ベクトルによって表すことが便利であるため、この２つのベクトルを以後、主ベクトルおよび副ベクトルと呼ぶことにする。上記の主ベクトル、副ベクトルを用いて、実施例１での閾値マトリクスを記載すると表１のようになる。
上記表１に記載されている主ベクトルおよび副ベクトルを有する閾値マトリクスによって実現される周期構造を実際に示したものが図４、５である。図４は画像面積率が３０％の場合のディザパターン、図５は画像面積率が５０％の場合のディザバターンを、それぞれ表している。

実施例１の擬似中間調処理装置では、ディザ処理によって表１に記載した周期構造となるような出力用画像データ６を生成する。そして閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５のすべての閾値マトリクスが表１に記載した周期構造となるような出力用画像データ６を生成する構成となっている。なおスクリーン線数とスクリーン角度が、閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５ですべて同一となる。

またなお、実施例１では、閾値マトリクスの周期構造をライン状の周期構造として説明を行っているが、これ以外の周期構造であってももちろんかなわない。いわゆるドット状の周期構造となるドットスクリーンであってももちろんかまわない。また、スクリーン線数およびスクリーン角度についても、本願発明が表１に例示した値に限定されるものではない。さらには、従来技術について説明した非周期の周期構造であるブルーノイズやグリーンノイズといった擬似中間調処理方法にも応用することができる。なお一般的には、ブルーノイズやグリーンノイズは非周期構造とされるが、厳密には有限サイズの閾値マトリクスを用いることから周期的な構造になっている。ただし、上述のラインスクリーンやドットスクリーンと比較するとその周期ははるかに大きくなっている。

一方で、閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５の階調特性は同一ではなく、異なる階調特性を持っている。ここでは閾値マトリクスに階調特性を組み込む方法を説明する。

実施例１の閾値マトリクス（Ｄ１〜Ｄ２５）はすべて、４ビットで縦横７画素のサイズの閾値マトリクスとしている。このことは全階調数として７３６（＝１５×７×７＋１）の階調をもつことに対応する。つまり、実施例１の閾値マトリクスでは、７３６通りの階調を規定することができる。いわゆるスーパーマトリクスを使用して大きなサイズの閾値マトリクスを作成することで、閾値マトリクスの全階調数は容易に大きな値に設定することができる。

そしてディザ処理前データ７は８ビットデータであるため、閾値マトリクスには０〜２５４までの２５５通りの数値を設定することになる。このとき２５５通りの数値の個数を一定数にせずに差を持たせることで、狙いの階調特性を組み込むことができるようになる。これは、階調変化を急峻にしたい領域では設定する個数を多くし、反対に階調変化を緩やかにしたい領域では設定する個数を小さくすることで実現できる。より具体的には、はじめに閾値マトリクスで実現できる７３６の階調をすべて求めておく。一例としては、実際に画像出力して測色するといった方法が考えられる。また同時に、ディザ処理前データ７で実現したい２５６の階調を決定しておく。通常は、狙いの階調特性があるはずなので、その狙いの階調特性のことを指している。そしてこの両者の関係から、閾値マトリクス（実施例１の閾値マトリクスでは閾値を７３５箇所で設定する）に０〜２５５の値を設定する際に、狙いの階調特性を実現することができるように閾値マトリクスを作成していく。実施例１はこのようにして階調特性を組み込まれた閾値マトリクスであって、閾値マトリクスセットを構成する閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５の階調特性が異なるように作成してある。

また実施例１では閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５に組み込む階調特性を異なるように設定することで、上述した「色変動」の問題を解消することができるようになる。すなわち、画像形成機器での出力画像の位置によって再現される色に差異が発生する問題を補正することができるようになる。本実施例１では、ディザ処理前データ７における画像領域Ａ１〜Ａ２５それぞれにおいて、閾値マトリクスに組み込む階調特性をそれぞれＧ１〜Ｇ２５として決定している。領域ごとの階調特性Ｇ１〜Ｇ２５は、対象とする出力機器の「色変動」を補正するような特性が与えられたものである。階調特性Ｇ１〜Ｇ２５の決定方法は、出力機器の領域Ａ１〜Ａ２５の各領域について階調パッチを出力して測色することで導出する。実施例１ではこのようにして決定した各領域の階調特性Ｇ１〜Ｇ２５を、前述した方法によって閾値マトリクスへ階調特性を組み込み、閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５を作成する。

以上説明した本発明の実施例１の擬似中間調処理装置の概略図が、図６である。実施例１の擬似中間調処理装置では、ディザ処理部８と領域判定部９とがそれぞれディザ処理前データ７を受け取った後、領域判定部９が対象画素の領域判定を行い、画像領域Ａ１〜Ａ２５のいずれに含まれるのかを判定する。領域判定の結果に応じて閾値マトリクス選択部１０で閾値マトリクセット部１１にセットされている閾値マトリクＤ１〜Ｄ２５の中から対象となる領域に対応するディザマトリクスを選択し、ディザ処理部８で使用できるように設定する。一方で、ディザ処理部８では、ディザ処理前データ７はこのようにして適切に選択された閾値マトリクスを使用してディザ処理を行い、出力用画像データ６を出力する。

なお、閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５は、例えば画像形成装置の製造時に「色変動」低減するようしてあらかじめ作成し、それ以後この閾値マトリクスを保存しておき、画像形成装置の使用者はこの閾値マトリクスを使用し続けるといった方式とすることができる。

また後述するように、実施例１ではこのディザ処理の際に階調変換を組み込んだ閾値マトリクスを使用してディザ処理を行うことで、狙いの階調特性を実現することができるようにディザ処理と同時に階調変換を行う。こうした画像処理を入力画像に対して行うことによって、出力用画像データ６が生成される。後述する実施例１の画像処理装置を構成する擬似中間調処理装置を除いた、ＭＴＦフィルタ処理、色分解処理、階調補正処理については従来の技術と同一であっても構わないので、ここでは詳細の説明は省略する。実施例１の擬似中間調処理装置は、このような画像処理装置を構成する要素の１つとして機能し、本願発明はこの擬似中間調処理部分において特徴を有する。

＜実施例２＞
本発明の実施例２に係る擬似中間調処理装置は、多くの部分は実施例１の擬似中間調処理装置と同じである。実施例２と実施例１とでは、閾値マトリクスの生成工程において一部差異がある。実施例１の箇所で記載したように、実施例１の閾値マトリクスセットを構成する閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５には、異なる階調特性が組み込まれており、また閾値マトリクスには周期構造（スクリーン角度、スクリーン線数）が同一であるといった制約が課せられている。この点は実施例２の閾値マトリクスにおいても同じである。ただし、実施例１の閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５には周期構造が同じであればそれ以上の制約は課されていない。つまり、実施例１では周期構造が同じであればＤ１〜Ｄ２５のディザマトリクスを関連させることなく作成してもかまわない。（Ｄ１〜Ｄ２５の閾値マトリクスを独立に作成してかまわない。）表２は、実施例２におけるＣ、Ｙ、Ｍ、Ｋ色のディザ処理のスクリーン線数、角度を示す。

これに対して、実施例２の場合には、閾値マトリクスよりも大きな階調自由度をもつ親マトリクスをあらかじめ作成しておき、閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５はすべてこの親マトリクスから生成された閾値マトリクスとなっている点が特徴である。実施例１の例を踏襲して説明すると、実施例１と同じ周期構造の閾値マトリクスを作成しようとした場合、上述したように全階調数としては７３６階調を取ることが可能である。このとき一旦０〜７３４の数値を割り当てたディザマトリクスを作成することで、これを親マトリクスとして使用することができるようになる。次に０〜７３４と０〜２５４の対応関係を、狙いの階調特性にもとづいて決定することで、狙いの階調特性を組み込んで０〜２５４の数値の割り当てた閾値マトリクスを作成している。実施例２では、同じ親マトリクスから出発して、ディザ処理前データ７における画像領域Ａ１〜Ａ２５それぞれについて、０〜７３４と０〜２５４との対応関係を決定することで、それぞれの画像領域ごとに異なる階調特性を組み込んだ閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５を生成するようにしている。このように同じ親マトリクスから作成した閾値マトリクスは必然的に周期構造が同じとなる。これは、０〜７３４の値を割り当てた親マトリクスを決定した時点で周期構造が決まってしまうためである。

親マトリクスの作成方法としては、上述した作成方法のように全階調数を使用する方法のほか、全階調数以下（ただしディザ処理前データ７の階調数よりも大きな階調数でないと階調損失が発生することになる）の階調数で親マトリクスを作成してもよい。このように全階調数よりも小さな階調数で親マトリクスを作成することで、出力用画像データ６において低周波成分が含まれるパターンの出現を回避することができるといった長所を持たせることができるようになる。

＜実施例３＞
本発明の実施例３の擬似中間調処理装置は、多くの部分は実施例１および実施例２の擬似中間調処理装置と同じである。実施例３と実施例１および実施例２とでは、最終的な閾値マトリクスを作成して保持するか否かといった点において差異がある。

実施例２では、図１に示した画像領域Ａ１〜Ａ２５それぞれについて、異なる階調特性を組み込んだ閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５を生成して、画像領域ごとにこの閾値マトリクスを切り換えてディザ処理を行う構成になっていた。このとき閾値マトリクスＤ１〜２５は、親マトリクスから画像領域ごとに必要となる階調特性を反映するようにして生成する。つまり、画像領域ごとに０〜７３４と０〜２５４との対応関係を決定しておき、この関係を親マトリクスに反映することで閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５を生成し、これを保持（記憶）しておき、ディザ処理において使用する。これにたいして、実施例３では同じ手順を踏むものの閾値マトリクスＤ１〜Ｄ２５そのものの生成は行わない。実施例３の場合も、親マトリクスを使用すること、画像領域ごとに必要となる階調特性を反映するために画像領域ごとに０〜７３４と０〜２５４との対応関係（実現しようとする階調特性を実現するためにディザマトリクスに組み込む階調特性Ｇ１〜Ｇ２５のこと）を決定しておくことは、実施例２と同じである。

上述したようにディザ処理では、ディザ処理前データ７の各画素の階調値と閾値マトリクスを構成する閾値との比較を行うことにより、出力用画像データ６を決定する。このため、ディザ処理で最終的に必要となるのは閾値マトリクスを構成する個々の閾値である。実施例３では、ディザ処理で必要となる閾値を、必要な際にその都度、親マトリクスから導出してディザ処理を行う構成になっている。つまりディザ処理の際に必要となる閾値を、親マトリクスと前述した画像領域ごとに設定した０〜７３４と０〜２５４との対応関係から算出して、ディザ処理を行うといった構成になっている。

図７が、実施例３に係る擬似中間調処理装置を示す概略図である。実施例３では、上述したように、ディザ処理部８で使用する閾値を閾値マトリクスとして保持しておくことは行わずに、その代わりに親マトリクス部１１ａと各画像領域でディザマトリクスに組み込む階調特性Ｇ１〜Ｇ２５を保持する階調特性保持部１２を備えるようにしてあり、閾値そのものを必要な都度に図中の閾値生成装置によって生成する構成になっている。

この実施例３においても、１つの親マトリクスからすべての画像領域の閾値を算出するため、ディザ処理の後の結果（出力用画像データ６）は実施例２の場合と全く同じとなる。このため、実施例３においても、ディザ処理後のデータの周期構造（スクリーン角度、スクリーン線数）は、すべての画像領域（Ａ１〜Ａ２５）において同じとなる。

＜実施例４＞
本発明の実施例４は、実施例１〜３で説明した擬似中間調処理装置を含む画像処理装置と、ＣＭＹＫ４色のトナー像を用いて用紙上にフルカラー画像を形成するフルカラー作像装置とから構成されるフルカラー画像形成システムである。実施例４の画像形成システムでは、画像処理装置部分は実施例１と同じであるので、ここでは画像処理装置での処理結果である出力用画像データ６を受け取り、紙などの記録媒体上にトナー像を形成する、フルカラー作像装置の部分を中心に説明する。

図８は、実施例４のフルカラー作像装置の概略図である。実施例４のフルカラー作像装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の色成分画像を記録シート（記録媒体、例えば紙のこと）上で重ね合わせて画像を形成する作像装置である。この実施例４では、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色成分に対応して、４つの画像形成ユニット１３が図示のように配置されている。各画像形成ユニット１３で形成された各色成分トナー像は、４つの画像形成ユニット１３に当接して配置されているベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）１４へと、順次転写される。中間転写体１４は、不図示の駆動手段によって所定のタイミングで回転しているため、中間転写体１４上において、各色成分トナー像が所定の位置で重ね合わされるようになっている。中間転写体１４上で重ね合された各色成分トナー像は、一括して、記録シートＰ上へと転写され、記録シートＰ上の画像となる。

この実施例４では、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの４色の各色画像形成ユニット１３は共通の構成となっているため、その１組について説明を行う。画像形成ユニット１３は、感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５を所望の電位に帯電する帯電器１６、所望の電位に帯電された感光体ドラム１５に出力用画像データ６(後述する擬似中間調処理を施した画像データ)に対応して書きこみを行うレーザー光学ユニット１７、レーザー光学ユニット１７による書きこみによって感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を各色成分に対応するトナーによって現像する現像器１８、現像器１８によって感光体ドラム１５上に現像されたトナー像を中間転写体１４上へと転写する転写器（１次転写器）１９、中間転写体１４へ転写されずに感光体ドラム１５上に残った未転写トナーをクリーニングするクリーナー２０とから構成される。

紙などの記録シートＰは、記録シートバンク（不図示）から搬送手段によって搬送されたあとに、レジストローラ２１で所定のタイミングを取り、２次転写器２２へと搬送される。２次転写器２２では、上述した中間転写体１４上のトナー像（４色分のトナー像）が記録シートＰ上の所望の位置に転写される。トナー像が転写された記録シートＰは、定着器２３において加熱・加圧され、機外へと排出される。以上説明を行った動作順により、紙などの記録シートＰ上に画像データに応じたフルカラー画像を形成することができる。

つぎに、画像処理装置２（実施例１と同じ）によって作成された出力用画像データ６に対応して動作する半導体レーザーの動作を簡単に説明する。ビデオ信号処理部２４では画像処理装置２によって作成される出力画像用データ６（画像処理の結果）を受け取り、発光点（ＬＤ：レーザーダイオード）の個数分のデータをラインメモリ上に記憶し、ポリゴンミラーの回転に同期した信号（いわゆる同期信号）に合せて、各画素に対応する上記ラインメモリ上のデータを所定のタイミング（画素クロック）で、ＰＷＭ制御部へと引き渡す。なお、実施例１では、発光点の数は、各色ともに１つである。ＰＷＭ制御部では、このデータがパルス幅変調（ＰＷＭ）信号へと変換され、ＬＤドライバへと引き渡される。ＬＤドライバでは、このパルス幅変調信号に対応して所定の光量でＬＤ素子（ＬＤアレイ）を光変調駆動する。実施例１では、各色成分の出力用画像データに対応して、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、レーザーの光変調駆動を行うようになっている。

発光点ＬＤからの光は、コリーメートレンズにおいて平行光を形成するようになり、アパーチャーにより所望のビーム径に対応する光束に切り取られる。アパーチャー通過後の光束はシリンドリカルレンズを通過し、ポリゴンミラーへと入射される。ポリゴンミラーで反射された光束は、走査レンズ（f−θレンズ）によって集光されて、折り返しミラーで折り返したあとに、上述の感光体ドラム１５位置上で結像するようになっている。

実施例２では、発光点ＬＤによる光書込みを解像度６００ｄｐｉで行っている。またＰＷＭは６ビットの自由度を持つように製作してある。ただし、前述した画像処理装置において、出力用画像データ６は擬似中間調処理での量子化後には、６００ｄｐｉ４ビットのデータに変換されることになるため、ＰＷＭ６ビット中の４ビットを出力用画像データ６（擬似中間調処理後のデータ）に対応づけて、発光点ＬＤの発光を制御するようになっている。このため、発光点ＬＤの発光の仕方としては出力用画像データ６に対応した４ビット分（光らない状態を含めて１６通り）となる。

このようにして、光変調されたレーザー光が、先ほど説明したように書き込み装置によって、感光体ドラム１５上に結像して走査されるために、感光体ドラム１５上に所望の画像に対応した静電潜像を形成することができる。この静電潜像をトナー像へと現像して、記録シートＰ上のトナー像とするまでの工程は先述の通りである。以上説明を行った動作順により、記録シートＰ上に画像データに応じたフルカラー画像を形成することができる。

＜実施例５＞
本発明の実施例５の画像形成システムは、多くの部分は実施例４の画像形成システムと同じである。実施例５と実施例４との差異は、紙上に形成したトナー像の読み取りを行う読み取り装置を有し、この読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、各画像領域において必要となる階調特性を決定する点にある。

図９が実施例５の画像形成システムの概略図であるが、図９における細線で示した画像処理装置３０から作像装置３１を通って出力画像６ａとして出力されるフローが通常の画像出力時のフローである。つまり、入力画像データ１を入力して紙上に所望の画像を形成して出力を行う際のフローを示している。一方、図９において太線で示した出力画像６ａが読み取り装置３２へ戻るフローが実施例５の特徴的な部分に対応している。

すなわち本発明の実施例５では、階調特性を採取するための所定の画像を出力させることができ、さらに、この画像を図９中の読み取り装置で読み込みを行った後に各画像領域に対応したディザマトリクスに反映させる階調特性Ｇ１〜Ｇ２５を決定し、このＧ１〜Ｇ２５を画像処理装置へと反映させるような構成になっている。

また実施例５では、フルカラー作像装置によって、実施例１の項で説明を行った画像領域Ａ１〜Ａ２５のすべての領域で、それぞれ３２段の階調パターンを形成したトナー像を用紙上に形成して出力を行う。また、前述の読み取り装置は測色計を有しおり、この測色計によって上述のパターンのトナー像を測色する。このようにしてして取得した測色データから、狙いの階調特性を実現するためにディザマトリクスに組み込む階調特性Ｇ１〜Ｇ２５を決定する。

なお本実施例では画像領域Ａ１〜Ａ２５のそれぞれについて、３２段の階調パターンの測色結果にもとづいて、ディザマトリクスに組み込む階調特性Ｇ１〜Ｇ２５を決定するが、この際には３２段の階調パターンの測色結果を３次スプライン補間によって補間して、ディザマトリクスの全階調値と作像装置３１で実現される測色値（補完値）との対応関係を用意する。そして、この全階調値と実現される測色値（補完値）との関係から、ディザマトリクスに組み込む階調特性（Ｇ１〜Ｇ２５）を決定するようにしている。

またなお、以上説明したディザマトリクスに組み込む階調特性Ｇ１〜Ｇ２５を決定するための構成は単なる一例にすぎない。上述の測色計にしても、トナー作像部の内部に配置して出力画像をオンライン（出力画像を人の手を介することなく読み取る）で読み取るような構成のほか、測色計の代わりにいわゆるスキャナやデジタルカメラなどの入力手段であってもよい。出力画像のトナー像の階調特性を検知することができればこれ以外の構成であってもかまわない。また、そのほかの点においても、３２段の階調パターンを使用することや３次スプライン補完を使用するといった点についても本願発明をなんら制限するものではなく、これ以外の段数の階調パターンの使用や補間方法の使用であっても全くかまわない。結果としてディザマトリクスに組み込む階調特性（Ｇ１〜Ｇ２５）を得られる手法であればどのようなものを用いてもかまわない。

＜実施例６＞
本発明の実施例６の擬似中間調処理装置は、多くの部分は実施例１の擬似中間調処理装置と同じである。実施例６と実施例１とでは、異なる階調特性を適用する領域の大きさ（領域の分割方法）の点において差異がある。より具体的には、実施例１の場合には図２のように、異なる階調特性を適用する領域（Ａ１〜Ａ２５）の大きさがすべて同一となるように領域の分割を行っていた。これにたいして、実施例６の場合には図１０のように、異なる階調特性を適用する領域（Ａ１〜Ａ２５）の大きさがすべて同じではなく、相対的に大きな領域と小さな領域とが混在する形態で領域の分割を行っている。

＜実施例７＞
本発明の実施例７の擬似中間調処理装置は、多くの部分は実施例１の擬似中間調処理装置と同じである。実施例７と実施例１とでは、異なる階調特性を適用する領域の周期性が用紙サイズ以外の周期性と一致する、否かといった点において差異がある。具体的には、実施例１の場合には図１１（ａ）のように、用紙に対する位置が同じであれば同じ階調特性を有するディザ処理が適用されるようになっている。すなわち、異なる階調特性を適用する領域の周期性が用紙サイズと一致している状態の場合である。一方で実施例７の場合には、図１１（ｂ）のように、用紙に対する位置が同じであっても、必ずしも同じ階調特性を有するディザ処理が適用されるとはかぎらない。異なる階調特性を適用する領域の周期性が用紙サイズとは一致せず、他の周期と一致するように設定されている。

具体的には、実施例７では、異なる階調特性を適用する領域の周期性は、感光体ドラム１５の周長（例えば３１．４ｍｍ）と一致する周期で設定している。これは、感光体ドラム１５の偏心に伴って発生する色変動を低減することを意図したためである。

＜実施例８＞
本発明の実施例８の画像形成システムは、多くの部分は実施例５の画像形成システムと同じである。実施例８と実施例５とでは、読み取り装置においてトナー像を読み取ってトナー像画像情報データを取得する際に、読み取りを行うトナー像の枚数において差異がある。具体的には、実施例５では１枚のトナー像の読み取っていたのに対して、実施例８では同一の条件でトナー像を形成した３枚のトナー像を読み取ってトナー像画像情報データを取得している。また、実施例８では読み取った３枚分のトナー像画像情報データの平均値を用いて、狙いの階調特性を実現するためにディザマトリクスに組み込む階調特性を決定している。いわば、３枚分のトナー像画像情報データを用いて平均値を算出以外の点は、実施例５と同じであるといえる。

１：入力画像データ
２：ＭＴＦフィルタ処理部
３：色分解処理部
４：階調補正部
５：擬似中間調処理部
６：出力用画像データ
６ａ：出力画像
７：ディザ処理前データ
８：ディザ処理部
９：領域判定部
１０：閾値マトリクス選択部
１１：閾値マトリクセット部
１１ａ：親マトリクス部
１２：階調特性保持部
１３：画像形成ユニット
１４：中間転写体（中間転写ベルト）
１５：感光体ドラム
１６：帯電器
１７：レーザー光学ユニット
１８：現像器
１９：転写器（１次転写器）
２０：クリーナー
２１：レジストローラ
２２：２次転写器
２４：ビデオ信号処理部
３０：画像処理装置
３１：作像装置
３２：読み取り装置
Ｐ：記録シート
ＬＤ：発光点

特開２００１−６１０６４ 特開２００６−４９９９２号公報 特許３８２３７０３号 特開２０００−２９９７８３

電子写真学会誌、第２４巻、第１号（１９８５）第５１ページから第５９ページ

Claims (14)

1. 閾値マトリクスを用いることで対象画像に擬似中間調処理を施す擬似中間調処理装置において、
   前記閾値マトリクスは複数の閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットであって、
   対象画像の位置に応じて、使用する閾値マトリクスを前記閾値マトリクスセットから１つ選択して、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用し、かつ、
   前記閾値マトリクスセットに含まれる各閾値マトリクスは、すべて周期構造が同一であって階調特性のみが異なる閾値マトリクスである
   ことを特徴とする擬似中間調処理装置。
2. 閾値マトリクスを用いることで対象画像に擬似中間調処理を施す擬似中間調処理装置において、
   前記閾値マトリクスは複数の閾値マトリクスから構成される閾値マトリクスセットであって、
   対象画像の位置に応じて、使用する閾値マトリクスを前記閾値マトリクスセットから１つ選択して、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用し、かつ、
   前記閾値マトリクスセットに含まれる各閾値マトリクスはすべて、対象画像の階調数よりも大きな階調数をもつ一つの閾値マトリクスから生成される閾値マトリクスである
   ことを特徴とする擬似中間調処理装置。
   
3. 閾値マトリクスを用いることで対象画像に擬似中間調処理を施す擬似中間調処理装置において、
   対象画像の階調数よりも大きな階調数をもつ親マトリクスを有し、
   該親マトリクスから対象画像に擬似中間調処理を施す際に用いる閾値そのものを生成する閾値生成装置を有し、
   該閾値生成装置では、対象画像の位置に応じて変化する閾値を生成して、この生成された閾値を用いて、対象画像へ施す擬似中間調処理に使用する
   ことを特徴とする擬似中間調処理装置。
4. 少なくとも、擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、を有する画像形成システムにおいて、
   前記擬似中間調処理装置が、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置である
   ことを特徴とする画像形成システム。
5. 擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有する画像形成システムにおいて、
   前記擬似中間調処理装置が、請求項１に記載の擬似中間調処理装置であって、かつ、
   前記作像装置によって前記記録媒体上に形成したトナー像を前記読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、使用する閾値マトリクスを決定する
   ことを特徴とする画像形成システム。
6. 擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有する画像形成システムにおいて、
   前記擬似中間調処理装置が、請求項２に記載の擬似中間調処理装置であって、かつ、
   前記作像装置によって記録媒体上に形成したトナー像を前記読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、親マトリクスから生成される閾値マトリクスの階調特性を生成する
   ことを特徴とする画像形成システム。
7. 擬似中間調処理装置と、記録媒体上にトナー像を形成する作像装置と、記録媒体上のトナー像の読み取りを行う読み取り装置と、を有する画像形成システムにおいて、
   前記擬似中間調処理装置が、請求項３に記載の擬似中間調処理装置であって、かつ、
   前記作像装置によって記録媒体上に形成したトナー像を前記読み取り装置によって読み取ったトナー像情報データに基づき、親マトリクスから生成される閾値を決定する
   ことを特徴とする画像形成システム。
8. 請求項１から３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置において、
   異なる階調特性を適用する領域の大きさがすべて一致しているものではないことを特徴とする擬似中間調処理装置。
9. 請求項８記載の擬似中間調処理装置を用いたことを特徴とする画像形成システム。
10. 請求項１から３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置において、
    異なる階調特性を適用する領域の個数（階調特性で分割される領域の個数）が、記録媒体がＡ３サイズの場合で縦、横それぞれ３〜１０個である
    ことを特徴とする擬似中間調処理装置。
11. 請求項１０記載の擬似中間調処理装置を用いたことを特徴とする画像形成システム。
12. 請求項１から３のいずれかに記載の擬似中間調処理装置において、
    異なる階調特性を適用する領域の、周期性が感光体ドラムの周長の周期と一致する
    ことを特徴とする擬似中間調処理装置。
    
13. 請求項１２記載の擬似中間調処理装置を用いたことを特徴とする画像形成システム。
14. 請求項５から７のいずれかに記載の画像形成システムにおいて、
    前記読み取り装置による読み取りを複数枚のトナー像に対して行い、トナー像画像情報データを得る
    ことを特徴とする画像形成システム。