JP6632345B2 - 画像処理装置、方法、プログラム及びデータ構造 - Google Patents

Description

本発明は擬似中間調処理に関し、特に、ディザ法により形成されるドットの形状と画像回転処理との関係を考慮した技術に関する。

複写機やプリンタといった画像形成装置に用いられる画像記録方式には様々な種類がある。例えば電子写真方式は、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、トナーと呼ぶ。）により現像し、現像されたトナー像を用紙に転写して定着することで画像を記録する方式である。このような電子写真方式の画像形成装置は、画素単位には低階調でのみ出力可能であることが多い。従って、印刷対象の画像データの中間調表現を安定して忠実に再現するため、画素単位で多階調持っている画像データに対して、複数の画素を用いて階調を表現する疑似中間調処理を行なって画素単位の階調数を落す処理がなされる。

一方で、製本やソート等の印刷仕上げ処理、或いは紙なし時のカセット変更といった目的で、画像データを画像形成装置内のメモリやハードディスクドライブなどの記憶装置に格納し、その後印刷出力前に90度単位の回転処理を行う場合がある。

ここで画像データを格納する際、多階調の画像データよりも、疑似中間調処理後の低階調で表現された画像データを格納する方が記憶装置の容量を小さくでき、記憶装置への書き込み時間の観点でも有利である。

しかしながら、従来の画像形成装置において、疑似中間調処理後の画像データに対して90度単位の回転処理を行って印刷出力した場合、回転処理を行わない画像データの印刷出力結果と比較し画像濃度に変化を生じてしまうという問題がある。これは擬似中間調処理により、ある特定の濃度に対応するドットパターンに変換された画像が、回転処理によりそのドットパターンの縦と横とが入れ替わり、その結果、例えば横長のドットだったものが縦長のドットに変化することに起因している。このようなドットパターンの変化は、例えば電子写真方式の印刷プロセスにおいては感光ドラム上でレーザ照射して得られる潜像パターンの変化を生じさせる。画像データの回転は、レーザ走査の向きと感光ドラムの回転向きとが入れ替わることを意味するからである。例えば、ある画像形成装置においては特定のレーザ走査の向きや感光ドラムの回転向きに対応して、横長のドットの再現性が良い（同じ濃度値の縦長のドットよりも濃く出力される）という特性を有していたとする。この場合、画像の回転によってドット形成プロセスが変わり、例えば回転前は横長であったドット形状が縦長に変化すると、転写段階で用紙上に形成される画像の濃度が変化する（上記の例では薄くなる）ことになる。このような画像の回転に伴うドット形成プロセスの変化による濃度変化は、他の記録方式（例えば、インクジェット記録方式）でも同様に起こり得るものである。

この点、印刷出力の向きが予め分かっていれば、画像をどの向きに回転するかを事前に把握でき、擬似中間調処理により変換するドットパターンを、回転方向を考慮した上で作成することも可能である。例えば画像を90度回転した上で印刷することが事前に分かっていれば、ドットパターンそのものを270度回転して作っておけば、後に画像を90度回転しても、回転を伴わな場合と等価な濃度の印刷物を生成することができる。しかし、あらゆるユースケースで事前に回転方向を確定することは困難である。

また、複写機やプリンタ等の画像形成装置には、用紙を給紙するための給紙カセットを複数持つものがある。このような複数の給紙カセットを持つタイプの画像形成装置には、オートカセットチェンジと呼ばれる機能を持っているものが多い。オートカセットチェンジ機能は、ある給紙カセットが用紙切れとなった場合に、同一種類の用紙が格納されている他の給紙カセットに自動的に切り替える機能である。この機能により、給紙元となる給紙カセットの設定を切り替えるユーザの手間を軽減することができる。このオートカセットチェンジ機能によって、例えば用紙が当初はランドスケープ方向で給紙されていたのに対し、用紙切れに伴い給紙元の給紙カセットが切り替わることで、ポートレート方向での給紙に変わるケースがある。この場合、印刷出力に際して画像データの回転処理が必要となり、前述の濃度変化の問題が発生し得ることになるが、用紙切れによる給紙カセットの切替の発生タイミングを事前に把握することは現実の使用環境下では不可能である。

このような、疑似中間調処理後の画像データの回転処理に伴う濃度変動の問題への対処として、ディザ法による擬似中間調処理後の画像データに対して回転耐性の高いディザマトリクスを適用する技術が提案されている（特許文献１）。この技術は、回転角度が０度での画像のドットゲインと、同じ画像を９０度回転させたときのドットゲインとの差を生じさせないような、ドットパターンを形成するものである。具体的には、同じ連続画素数が主走査にも副走査にも同じ様に存在する様なドット（ある方向に対する連続画素数が回転対称になっているドット）を形成するディザマトリクスを用いてディザ法による擬似中間調処理を行なう手法である。この手法によれば、擬似中間調処理後に回転処理を行ったとしてもその前後で濃度が等価な画像データを得ることができる。

特開２０１０−２２０１４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、濃度に対応したドットサイズの変化が制約されるため、線形な濃度変化が難しくなってしまう。これは、通常はドットのサイズを徐々に大きくすることで連続的に濃度を上昇させるが、ドットを構成する画素（ON画素）を１つずつ増やしていく過程で必ずしも上記回転対称のルールが守れないドット形状が生まれるためである。その結果、回転対称のルールから外れたドットが形成された濃度域では、回転処理に伴って濃度変化を起こすことになる。或いは濃度変化の抑制を重視して回転対称のルールから外れるようなドットが形成されないようにすると、今度はドットサイズを大きくしていく過程で一度に複数のON画素を増やさないといけなくなり、濃度の連続性、階調性を損なうことになってしまう。

本発明に係る画像処理装置は、多階調の入力画像に対して、ディザマトリックスを用いた中間調処理を実行し、複数のドットで構成されるハーフトーン画像データを出力する出力手段と、前記中間調処理に用いるディザマトリクスを保持する保持手段と、を備え、前記ディザマトリクスは、複数のサブマトリクスを有し、第１のサブマトリクスの閾値配置は、所定の濃度の入力画像に対して第１の形状のドットを含むハーフトーン画像を出力するよう構成されており、前記第１のサブマトリクスと接する第２のサブマトリクスの閾値配置は、前記所定の濃度の入力画像に対して前記第１の形状のドットを所定の角度回転した形状である第２の形状のドットを含むハーフトーン画像を出力するよう構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、印刷出力の際に擬似中間調処理後の画像データの回転処理を伴う場合でも、良好な階調性を維持しつつ濃度変化を抑制することが可能となる。

MFPの基本構成を示すブロック図である。 画像処理部の内部構成を示すブロック図である。 出力画像処理部の内部構成を示すブロック図である。 出力画像処理部における処理の流れを示すフローチャートである。 従来の閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 実施例１に係る回転耐性のある閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 従来の閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 実施例１に係る回転耐性のある閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 ドットを構成する画素総数が偶数の場合に、ドット形状が180度回転対称になるように閾値マトリクスを制御する例を説明する図である。 実施例２に係る回転耐性のある閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 実施例２に係る回転耐性のある閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 実施例３に係る回転耐性のある閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。 実施例３に係る回転耐性のある閾値マトリクス、当該閾値マトリクスを用いたディザ処理の結果画像、及び結果画像に回転処理を行なった後の画像を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明を実施する形態について説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

［実施例１］
本実施例では、CMYK４色のトナーを用いた電子写真方式によるカラー印刷機能を備えたMFP(Multi Function Printer)の場合を例に説明するが、適用可能な画像形成装置はこれに限られるものでない。モノクロ印刷機能のプリンタでもよいし、インクジェット記録方式等の他の記録方式を採用した画像形成装置でもよい。

図１は、MFPの基本構成を示すブロック図である。MFP１００は、制御部１０１、操作表示部１０２、画像処理部１０３、給紙部１０４、エンジンＩ／Ｆ１０５、プリンタエンジン１０６、ネットワークＩ／Ｆ１０７、スキャナＩ／Ｆ１０８．スキャナ１０９及びバス１１０で構成される。

制御部１０１は、MFP１００全体の制御を司るモジュールであり、CPU、ROM、RAM等で構成され、ROMに格納されたプログラムに基づき様々な処理を実行する。ROMには、システム起動プログラム、プリンタエンジン１０６の制御プログラム、文字データ及び文字コード情報といった各種データが格納される。RAMは、CPUのワーク領域として各種プログラムが展開される他、受信した画像データの一時記憶領域としても利用される。

操作表示部１０２は、例えばタッチパネル機能を有した液晶表示器で構成され、制御部１０１の制御下で各種表示を行う。例えば、印刷時のレイアウトや拡大・縮小・回転といった、印刷条件の指定を受け付けるための操作画面を表示し、ユーザの入力操作を受け付ける。また、MFP１００の各種設定状態や、現在実行中の処理に関する情報（エラー状態など）の表示に使用される。その他、各種設定の変更など、ユーザが各種の指示を行うために使用される。

画像処理部１０３は、入力された画像データに対し必要な画像処理を行なって、プリンタエンジン１０６で利用可能なフォーマットの画像データを生成する。その詳細については後述する。

給紙部１０４は、複数の給紙カセットを備え、制御部１０１の制御の下、プリンタエンジン１０６に対し用紙を供給する。それぞれの給紙カセットには、異なる大きさの用紙（例えばA4やA3）、或いは同じ大きさで向きが異なる用紙（例えば同じA4で、ランドスケープ方向（横長）とポートレート方向（縦長））を格納することができる。

エンジンＩ／Ｆ１０５は、プリンタエンジン１０６を制御するコマンド等を入出力するインタフェースである。プリンタエンジン１０６は、予め定められたフォーマットで生成された画像データを画像処理部１０３から受信し、給紙部１０４より給紙された用紙面上に画像を形成する。電子写真方式の場合、露光・現像・転写・定着の処理を経て、記録媒体である用紙面への印刷が完了する。ネットワークＩ／Ｆ１０７は、MFP１００を不図示のネットワークに接続するためのインタフェースである。MFP１００は、ネットワーク及びネットワークＩ／Ｆ１０７を介して、ホストコンピュータ（不図示）から印刷対象となる画像データを受信する。スキャナＩ／Ｆ１０８は、スキャナ１０９を接続するインタフェースで、スキャナ１０９で読み取った画像データを画像処理部１０３へ転送する。バス１１０は、上述の各構成要素間のデータ通路として機能する。なお、上述したMFP１００の構成要素は一例にすぎず、例えば各種データ等を記憶するための大容量記憶装置としてのＨＤＤや、カメラや携帯端末等の外部機器を接続するための外部インタフェースなどを備えていてもよい。

続いて、画像処理部１０３について詳しく説明する。図２は、画像処理部１０３の内部構成を示すブロック図である。画像処理部１０３は、PDL処理部２０１、スキャン画像処理部２０２、出力画像処理部２０３で構成される。画像処理部１０３を構成するこれら各機能部は、CPUがROMに格納された所定のプログラムを実行することで実現される。ただし、それらの一部或いは全てが専用のICで実現されてもよい。

まず、ホストコンピュータからの入力画像データに基づく印刷処理（PDL印刷）について説明する。ホストコンピュータでは、様々なアプリケーションによって、ページレイアウト文書、ワードプロセッサ文書、グラフィック文書といったデジタル文書データが生成される。生成されたデジタル文書データはプリンタドライバによって、PDL(Page Description Language)と呼ばれる描画コマンドのデータ（以下、PDLデータ）に変換される。PDLデータには、通常、イメージやグラフィックス、テキストといった属性毎の描画データと共に、印刷解像度、印刷部数、ページレイアウト、印刷順序といった印刷設定の情報が含まれている。ネットワークＩ／Ｆ１０７を介してMFP１００に入力されたPDLデータは画像処理部１０３内のPDL処理部２０１に送られる。

PDL処理部２０１は、受け取ったPDLデータの解析処理を行い、描画対象のオブジェクトを生成し、更にラスタライズ処理を行って、画像を色のついた点(ドット)の配列で表現したビットマップ形式のデータ（以下、「ラスタ画像データ」と呼ぶ。）を生成する。この際、PDLデータに含まれている上述の印刷設定に関する情報も抽出する。生成されたラスタ画像データと抽出された印刷設定情報は、出力画像処理部２０３に送られる。

出力画像処理部２０３は、ラスタ画像データに対し、印刷設定情報に基づいて、色変換処理、濃度補正処理、回転処理、疑似中間調処理といった印刷処理に向けた画像処理を行なう。擬似中間調処理によってプリンタエンジン１０６が処理可能なフォーマットに変換された画像データは、エンジンＩ／Ｆ１０５を介してプリンタエンジン１０６に送られ、印刷される。電子写真方式では、回転する感光ドラムに向ってレーザを照射し（露光）、帯電したトナーを感光ドラムに付着させ（現像）、感光ドラム上のトナー像を転写ベルトを介して用紙に移し（転写）、トナーが載った用紙を熱と圧で圧着させて（定着）、印刷が完了する。

以上のような流れにより、PDL印刷処理が完了する。

次に、スキャナ１０９で取得した画像データに基づく印刷処理（コピー印刷）について説明する。スキャナ１０９は、不図示の原稿台やＡＤＦ（Auto Document Feeder）にセットされた原稿を光学的に走査し、その反射光や透過光の強度を測り、アナログ-デジタル変換することでラスタ画像データを取得する。ここで取得されるラスタ画像データは、一般的にRGB色空間の画像データである。スキャナ１０９で取得されたラスタ画像データは、ラスタ画像処理部２０２に送られる。

ラスタ画像処理部２０２は、受け取ったラスタ画像データに対し、シェーディング補正、ライン間補正、色補正といった所定の画像処理を行う。これら所定の画像処理が施されたラスタ画像データは、出力画像処理部２０３に送られる。出力画像処理部２０３では、上述のとおり擬似中間調処理等が実行され、その後プリンタエンジン１０６によって印刷処理がなされる。

以上のような流れにより、コピー印刷処理が完了する。

なお、ホストコンピュータからPDLデータではなく、JPEGやTIFFといった形式のラスタ画像データが入力されるケースがある。その場合は、ホストコンピュータからの入力画像データであっても、ラスタ画像処理部２０２に送られることになる。

続いて、出力画像処理部２０３について詳しく説明する。図３は、出力画像処理部２０３の内部構成を示すブロック図である。出力画像処理部２０３は、色変換処理部３０１、濃度補正処理部３０２、擬似中間調処理部３０３、閾値マトリクス保持部３０４、画像記憶部３０５、回転制御部３０６及び回転処理部３０７で構成される。

色変換処理部３０１は、PDL処理部２０１やラスタ画像処理部２０２から入力されるラスタ画像データの色空間（ここではRGB）を、プリンタエンジン１０６で使用される4色のトナーに対応する色空間（ここではCMYK）に変換する色変換処理を行う。この色変換処理は、例えば、RGB値とCMYK値とを対応付けた色変換テーブル等を用いてなされる。

濃度補正処理部３０２は、色変換処理されたCMYK色空間のラスタ画像データに対し、プリンタエンジン１０６固有の濃度特性に応じて濃度を補正する処理（ガンマ補正処理）を行う。CMYK各色について入力濃度レベルと出力濃度レベルを対応付けた濃度補正テーブルを使用したり、関数により演算で求めたりすることで、この濃度補正処理は実行される。

疑似中間調処理部３０３は、濃度補正されたラスタ画像データに対して、疑似中間調処理を行って、網点（ハーフトーンドット）で表現された画像データ（ハーフトーン画像データ、以下「HT画像データ」）を生成する。プリンタエンジン１０６は通常、2、4、16階調といった低階調でのみ出力可能であることが多い。従って、少ない階調数でしか出力できないプリンタエンジン１０６においても安定した中間調表現が可能なように、一般に誤差拡散法やディザ法の手法により疑似中間調処理がなされる。本実施例ではディザ法による擬似中間調処理を行なうことを前提としている。ここで、ディザ法について簡単に説明する。ディザ法では、所定サイズのマトリクス内に異なる閾値を配置した閾値マトリクスを用いる。この閾値マトリクスを入力画像データ上にタイル状に順次展開していき、多値の入力画像データ（入力画素値）との大小比較を行う。比較の結果、入力画素値が閾値よりも大きければ当該画素をONにし、入力画素値が閾値よりも小さければ当該画素をOFFとすることで、擬似中間調の画像（ハーフトーン画像）を表現する。その際、写真などの階調性を優先するオブジェクトについては低線数スクリーン用、文字などの解像度を優先するオブジェクトについては高線数スクリーン用といった具合に、オブジェクトの属性に合わせて適用する閾値マトリクスが変更される。これら閾値マトリクスは予め用意され、閾値マトリクス保持部３０４に保持されており、必要に応じて参照される。なお、閾値マトリクス保持部３０４に保持される閾値マトリクスの詳細に関しては後述する。疑似中間調処理部３０３で生成されたHT画像データは、出力画像処理部２０３内の画像記憶部３０５（RAM等で構成）に格納される。

回転制御部３０６は、回転処理部３０７を制御する。具体的には、回転処理を行うか否か、回転処理を行なう場合には何度回転させるかを印刷設定情報や用紙切れ情報に基づいて判定し、判定結果を回転制御信号として回転処理部３０７に伝える。以下に、回転処理が必要と判定されるケースと各ケースにおける回転角度の具体例を示す。
・両面印刷において表と裏で上下反転の指定がされているケース：180度
・Nin1印刷や製本印刷が設定されているケース：90度
・回転ソート機能が有効に設定されているケース：90度又は270度
・オートカセットチェンジ機能が有効に設定されているケース（例えば、A4用給紙カセットの用紙切れに伴い、A4R用給紙カセットに切り替える場合など）：90度又は270度。

ここで、両面印刷とは用紙の両面に画像を印刷することをいい、Nin1印刷とは1枚の用紙に複数ページを印刷することをいい、製本印刷とは2つ折りの本になるようにページを振り分けて印刷することをいう。また、回転ソート機能とは複数部印刷の際に一部ずつ交互に方向を変えて排紙する機能をいう。なお、回転処理を行なわない場合には、回転角度0度を指定した回転制御信号が生成され、回転処理部３０７に伝えられることになる。

回転処理部３０７は、回転制御部３０６からの回転制御信号に従って、画像記憶部３０５からHT画像データを読み出して回転処理を適用する。回転処理が施されたHT画像データは、画像記憶部３０５を経てプリンタエンジン１０６に送られ、印刷処理に供される。

図４は、出力画像処理部２０３における処理の流れを示すフローチャートである。この一連の処理は、制御部１０１において、ROMに格納された制御プログラムがRAMに展開されて、これをCPUが実行することで実現される。ここでは、ホストコンピュータからの印刷指示を受けて、回転処理を含む印刷出力までを間断なく実行するPDL印刷の場合を例に説明を行なうものとする。PDL処理部２０１でのラスタライズ処理によって入力PDLデータがラスタ画像データに変換されて出力画像処理部２０３に入力されると、以下の処理が開始される。

ステップ４０１では、色変換処理部３０１にて、入力されたラスタ画像データの１ページ目のデータに対して色変換処理が実行され、RGB色空間からCMYK色空間に変換される。色変換処理後のCMYK色空間のラスタ画像データは、濃度補正処理部３０２に送られる。

ステップ４０２では、濃度補正処理部３０２にて、色変換処理後のラスタ画像データに対し、濃度補正処理をCMYKの版毎に行う。濃度が補正されたラスタ画像データは、擬似中間調処理部３０３に送られる。

ステップ４０３では、擬似中間調処理部３０３にて、濃度補正処理後のラスタ画像データに対し、閾値マトリクス保持部３０４に保持されている閾値マトリクスを用いて、CMYKの版毎にディザ法による疑似中間調処理（以下、ディザ処理）を行う。なお、HT画像データは1画素あたりの階調数が2値などの低階調に低減されているので、画像記憶部３０５の容量や記憶時の処理速度がディザ処理を行う前の画像データをそのまま格納する場合に比べて有利になる。

ステップ４０４では、ステップ４０３のディザ処理によって生成されたHT画像データが画像記憶部３０５に格納・一時保存される。

ステップ４０５では、回転制御部３０６にて、回転処理の要否を判定する処理を行なう。上述の具体例のうち例えば、両面印刷、Nin1印刷、製本印刷が指定されているケースや回転ソート機能が有効に設定されているケースでは、印刷設定情報に基づいて回転処理の要否が判定される。この場合において、PDL印刷の場合はPDLデータに含まれる印刷設定の情報が参照され、スキャナで読み取った画像を印刷する場合は操作表示部１０３でなされた印刷設定の情報が参照される。また、オートカセットチェンジ機能が有効に設定されているケースでは、給紙部１０４から送られてくる用紙切れ情報に応答して、回転処理の要否が判定される。そして、判定結果は、回転無しを意味する0度を基準とした90度単位の4方向（時計回りに0度、90度、180度、270度）のいずれかを示す回転制御信号となって、回転処理部３０７に送られる。

ステップ４０６では、回転処理部３０７にて、画像記憶部３０５に格納されているHT画像を回転させる処理が、上記回転制御信号に従ってなされる。

ステップ４０７では、必要に応じて回転処理が施されたHT画像データが、プリンタエンジン１０６に対して出力される。

ステップ４０８では、入力されたラスタ画像データに未処理のページがあるかどうか判定される。未処理のページがあればステップ４０１に戻り、次のページを処理対象ページとして処理を続行する。一方、すべてのページの処理が完了していれば本処理を抜ける。

以上が、出力画像処理部２０３における処理の流れである。なお、本実施例では、回転処理を含む印刷出力までの各処理を間断なく実行する場合を例に説明を行なったがこれに限るものではない。例えばBOX保存機能を利用してHT画像データの生成・保存までをまずは行ない、その後ユーザの所望のタイミングで、保存しておいたHT画像データを対象に回転要否判定処理と回転処理を行なって印刷出力してもよい。この場合のHT画像データの保存先は、一般的には、出力画像処理部２０３内のRAMに代えて不図示のHDD等の大容量記憶装置となる。

次に、擬似中間調処理部３０３におけるディザ処理で用いる閾値マトリクスについて詳しく説明する。本実施例では、ディザ処理後の画像データに対し90度単位の回転処理が入ることを想定している。まず、従来の閾値マトリクス、ディザ処理の結果画像（HT画像）、及び回転処理を行なった後のHT画像について、図５を参照して説明する。

図５（ａ）は、1200dpiの画像データに適用した際に、スクリーン角が72度、スクリーン線数が190lpiとなるオーソドックスな閾値マトリクスの一例である。図５（ａ）に示す閾値マトリクスは、4つのサブマトリクスによって構成されている。サブマトリクス内の数字（0〜39）が入力画像の画素値（濃度値）と比較する閾値を示しており、この場合は40階調、最大濃度40までの量子化が可能である。当該閾値より大きな値を持つ画素がON画素となってハーフトーンドット（以下、「ドット」）を形成し、ドットのサイズが大きくなるにつれ画像の濃度が上昇することになる。またサブマトリクスのサイズを大きくすることで表現可能な階調数を増やすことができ、例えば8bit、256階調の量子化には各サブマトリクス内に0〜254までの数字を配置すればよい。図５（ａ）に示す閾値マトリクスを1単位として入力画像データにタイル状に隙間なく順次展開されて、ドットパターンに変換される。この最小単位となる閾値マトリクスを以降は「単位マトリクス」と呼ぶ。そして、図５（ａ）に示す閾値マトリクスには、これを全画素値（濃度値）が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用したことで得られるドットが、グレーで示されている。この場合、閾値が5未満の位置で画素値が閾値を上回り、各5個のON画素からなる4つのドット５０１〜５０４が現れる。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す閾値マトリクスを、上述した全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用して得られたHT画像（回転処理の基準となるHT画像。以下「基準HT画像」）を示している。そして、図５（ｃ）は、図５（ｂ）の基準HT画像を90度時計回りに回転させた画像を示している。図５の（ｂ）と（ｃ）とを比較すると、ドットの形状が横長から縦長に変化しているのが分かる。こうなると、印刷結果として得られる用紙上での濃度が、背景技術において説明したような理由によって、回転処理の前後で変化してしまう。なお、この回転処理に伴う濃度変化の問題は、形成されるドットの形状が変化することに起因しており、ドットの形状が上下左右に対して均等でない濃度域でのみ生じる。つまり、入力画像の全画素値が仮に4で埋まった平坦な画像である場合は、図５（ａ）の閾値マトリクスを適用しても、4個のON画素からなる正方形のドットが形成されるため、90度単位の回転処理によってドット形状は変化せず、濃度変化の問題も生じない。

次に、本実施例に係る、回転処理の前後で濃度変化を生じないように工夫をした回転耐性のある閾値マトリクスについて説明する。図６（ａ）は、本実施例に係る回転耐性のある閾値マトリクスの一例である。図５（ａ）で示した閾値マトリクスと同じサイズ、同じスクリーン線数、同じスクリーン角を有し、40階調、最大濃度40までの量子化が可能な閾値マトリクスとなっている。そして、図５（ａ）と同様、全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用したことで得られる4つのドット６０１〜６０４がグレーで示されている。図６（ａ）の閾値マトリクスを適用した場合、形成される4つのドット６０１〜６０４のそれぞれは同じ形であるが、90度ずつずれた異なる4通りの方向（0度、90度、180度、270度）をそれぞれ向いているのが分かる。本実施例では、このような異なる4方向を向いたドットが形成されるようにサブマトリクス内の各閾値を配列した閾値マトリクスを単位マトリクスとする。そして、図６（ａ）の閾値マトリクス（＝単位マトリクス）を、全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用して得られた結果画像（基準HT画像）が図６（ｂ）である。そして、図６（ｃ）は、図６（ｂ）の基準HT画像を90度時計回りに回転させた画像を示している。この場合、例えば0度を向いていたあるドットが90度回っても、270度を向いていた別のドットが90度回って0度になるので、画像全体では出現するドットのパターンが変わらない。それぞれの向きを持ったドットが回転により入れ替わるだけで、ドット相互の関係が変化せず、結果として回転処理の有り無しによって（すなわち、基準HT画像と90度回転HT画像との間で）印刷紙上での濃度変化が起こらない。

図７及び図８は、従来の閾値マトリクスと本実施例に係る回転耐性のある閾値マトリクスとを、全画素値が10で埋まっている平坦な入力画像に適用した場合の一例を示している。つまり、図７（ａ）は図５（ａ）と同じ従来の閾値マトリクスであり、図７（ｂ）はこれを適用して得られた結果画像（基準HT画像）、図７（ｃ）はその基準HT画像を90度回転させた画像である。同様に、図８（ａ）は図６（ａ）と同じ回転耐性のある閾値マトリクスであり、図８（ｂ）はこれを適用して得られた結果画像（基準HT画像）、図８（ｃ）はその基準HT画像を90度回転させた画像である。いずれの場合も、図５及び図６のときのドットと比較してそのサイズ（ドット面積）は倍になっている。そして、出来上がったドットパターンをみると、従来の閾値マトリクスを用いた図７の場合には、形成されるすべてのドットの形状が回転処理によって縦長から横長に変化している。これに対し回転耐性のある閾値マトリクスを用いた図８の場合には、（ｂ）に示す基準HT画像と（ｃ）に示す90度回転HT画像のいずれにおいても、縦長のドットと横長のドットとがそれぞれ半分ずつを占め、その差が全くない。またこの濃度（画素値：10）では各ドットが180度回転対称になっているため、ドットの向きが0度と90度の2パターンしか現れていない。そのため面内のドット一様性はより高まっている。一様性が高いほど画像の粒状性が良く高画質な出力結果を得ることができる。

ここで、ドットを構成する画素の総数が偶数である場合は、必ず180度回転対称のドット形状を作ることが可能である。ドットを構成する画素総数が偶数の場合に、ドット形状が180度回転対称になるように閾値マトリクスを制御する例を説明する。図９は、この場合の閾値マトリクスを構成する6×6画素のサブマトリクス９０１〜９２０を示している。各サブマトリクス内のグレーで示すドットのサイズが、９０１から９２０に向かうに連れて大きくなって（ON画素が1つずつ増えて）おり、濃度が上昇している。そして、ドットを構成する画素総数が偶数になる各サブマトリクス（９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、９１２、９１４、９１６、９１８、９２０）においては、必ず180度回転対称になっている。加えて、９０４と９１６のサブマトリクスにおけるドットに関しては90度回転対称になっているため、このときの濃度（すなわち、濃度値4と16）においては画像の回転前後でドットの完全な一様性が確保できる。この例では、ドットを構成する画素総数が奇数になるとき（９０３、９０５、９０７、９０９、９１１、９１３、９１５、９１７、９１９の各サブマトリクス）、単位マトリクスで形成される4つのドットは90度ずつずれた異なる4通りの方向を向くことになる。そして、ドットを構成する画素総数が偶数になるときは、単位マトリクスによって形成される4つのドットは、180度ずつずれた2通りの方向ないし1方向を向いたドットとなる。

このような条件で作られた回転耐性のある閾値マトリクスが、CMYKの色毎に前述の閾値マトリクス保持部３０４に保持されている。なお、通常はCMYKの色毎に異なるスクリーン線数やスクリーン角を持った閾値マトリクスとすることで色間のモアレの発生を抑える工夫がなされるが、本発明の特徴ではないので具体的な説明を省く。

本実施例では、ディザ処理後のHT画像データは、画素単位でON/OFFを表す2階調の画像として説明を行ったが、4階調や16階調等の画像であってもよい。

以上のとおり、本実施例によれば、ディザ処理によって形成される各ドットが、原則としてそれぞれ90度単位でずれた異なる4通りの方向を向くように、閾値マトリクスが構成される。つまり、ドットの形状が90度単位で回転対称ではない多くの場合には上記のとおり4通りの方向を向くことになり、180度単位で回転対称であれば2通りの方向、90度単位で回転対称であれば1方向（どの方向から見ても同じ形）となる。これにより、ディザ処理において、階調性を維持しつつ、回転処理に伴う濃度変化の発生を抑制したHT画像データを生成することができる。

［実施例２］
実施例１においては、回転処理における回転角度を、0度を含めた90度単位の4方向としていた。これは、回転ソートやオートカセットチェンジの場合にはランドスケープ方向からポートレート方向へといったように、90度（または270度）の回転処理が必要となるためである。しかし、両面印刷に限定して考えると、180度の回転処理のみで足りる。両面印刷において、裏面を表面と上下同じ向きに印刷するか逆向きに印刷するかはその印刷物の使用用途により異なる。例えば出力された複数ページの綴じ位置を横にする場合は、裏面と表面とが上下同じ向きの方が適しているか、綴じ位置を上にする場合は上下を逆向きにした方が適している。いずれにしても90度や270度の回転処理が必要になることはない。そこで、回転処理の回転角度を180度に限定し、180度の回転に耐性を持たせた閾値マトリクスを使用する態様について、実施例２として説明する。

なお、実施例１と共通するMFP１００の基本構成や出力画像処理部２０３の構成等については説明を省略し、差異点であるディザ処理時に用いる閾値マトリクスを中心に説明するものとする。

図１０（ａ）は、本実施例に係る、180度の回転に耐性のある閾値マトリクスの一例である。実施例の１の図６（ａ）で示した閾値マトリクスと同じサイズ、同じスクリーン線数、同じスクリーン角を有し、40階調、最大濃度40までの量子化が可能な閾値マトリクスとなっている。そして、図６（ａ）と同様、全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用したことで得られる4つのドット１００１〜１００４がグレーで示されている。図１０（ａ）の閾値マトリクスを適用した場合、形成される4つのドット１００１〜１００４のそれぞれは実施例１と同様に同じ形である。そして、対角に対をなす2組のドット（ドット１００１とドット１００３、ドット１００２とドット１００４）が、それぞれ異なる方向（0度、180度）を向いている。このようなドットが形成されるように各サブマトリクスに閾値を配置した閾値マトリクスを、本実施例では単位マトリクスとする。そして、図１０（ａ）の閾値マトリクス（＝単位マトリクス）を、全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用して得られた結果画像（基準HT画像）が図１０（ｂ）である。そして、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の基準HT画像を180度時計回りに回転させた画像を示している。この場合例えば0度を向いていたドットが180度回っても、180度を向いていたドットが180度回って0度になるので、結果として出現するドットのパターンは変わらない。それぞれの向きを持ったドットが回転により入れ替わるだけで、結果として回転の有り無しで印刷出力された用紙上での濃度変化が生じないようにしている。

図１１は、本実施例に係る同じ回転耐性の閾値マトリクスを、全画素値が10で埋まっている平坦な入力画像に適用した場合の一例を示している。つまり、図１１（ａ）は図１０（ａ）と同じ閾値マトリクスであり、図１１（ｂ）はこれを適用して得られた基準HT画像、図１１（ｃ）はその基準HT画像を180度回転させた画像である。図１０のときのドットと比較してそのサイズ（ドット面積）は倍になっており、回転の前後で完全にドット形状が一致している。このように本実施例の場合は、回転角度を180度に限定することを前提とすることで、ドット形状の一様性がより増し、粒状感により優れた印刷結果を得ることができる。

［実施例３］
前述のとおり例えば電子写真方式の印刷プロセスでは、レーザ走査の向きと感光ドラムの回転向きとの関係が入れ替わるのは回転角度が90度と270度の場合である。そして、これらの角度で回転処理を行なって印刷したものと回転処理を行なわずに印刷したものとの間で濃度変化が起きやすく、その程度も大きい。逆に言えば、レーザ走査の向きと感光ドラムの回転向きとの関係が変化しない回転角度であれば濃度変化は起きにくく、起きたとしてもその程度は小さい。そこで、0度と180度との間及び90度と270度との間では濃度変化はないものと見做し、回転角度は実施例１と同様に90度単位（4方向）としつつ、形成されるドットの向きを180度単位（2方向）に限定する態様について実施例３として説明する。

なお、実施例１と共通するMFP１００の基本構成や出力画像処理部２０３の構成等については説明を省略し、差異点であるディザ処理時に用いる閾値マトリクスを中心に説明するものとする。

図１２（ａ）は、本実施例に係る回転耐性のある閾値マトリクスの一例である。実施例の１の図６（ａ）で示した閾値マトリクスと同じサイズ、同じスクリーン線数、同じスクリーン角を有し、40階調、最大濃度40までの量子化が可能な閾値マトリクスとなっている。そして、図６（ａ）と同様、全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用したことで得られる4つのドット１２０１〜１２０４がグレーで示されている。図１２（ａ）の閾値マトリクスを適用した場合、形成される4つのドット１２０１〜１２０４のそれぞれは実施例１と同様に同じ形である。本実施例の閾値マトリクスでは、対角に対をなす2組のドット（ドット１２０１とドット１２０３、ドット１２０２とドット１２０４）が、それぞれ異なる方向（0度と90度）を向いている。このようなドットが形成されるように各サブマトリクスに閾値を配置した閾値マトリクスを、本実施例では単位マトリクスとする。そして、図１２（ａ）の閾値マトリクス（＝単位マトリクス）を、全画素値が5で埋まっている平坦な入力画像データに適用して得られた結果画像（基準HT画像）が図１２（ｂ）である。そして、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の基準HT画像を90度時計回りに回転させた画像を示している。この場合、2種類の向きを持ったドットが回転により入れ替わり、同じかもしくは180度回転したいずれかのドットで構成されるドットパターンとなる。ドットが180度回転したとしても濃度変化は生じないとの仮定に立てば、回転の有り無しで印刷出力された用紙上での濃度変化はないことになる。

図１３は、本実施例に係る同じ回転耐性の閾値マトリクスを、全画素値が10で埋まっている平坦な入力画像に適用した場合の一例を示している。つまり、図１３（ａ）は図１２（ａ）と同じ閾値マトリクスであり、図１３（ｂ）はこれを適用して得られた結果画像（基準HT画像）、図１３（ｃ）はその基準HT画像を90度回転させた画像である。図１２のときのドットと比較してそのサイズ（ドット面積）は倍になっており、回転の前後で完全にドット形状が一致している。実施例２と同様、ドット形状の一様性がより増して、粒状感により優れた印刷結果を得ることができる。

（その他の実施例）
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。

Claims (9)

1. 入力画像に対してディザマトリクスを適用することでハーフトーン画像を出力する出力手段と、
   前記ディザマトリクスを保持する保持手段と、
   を備え、
   前記ディザマトリクスは、
   第１のサブマトリクスと第２のサブマトリクスとを有し、
   前記第１のサブマトリクスと前記第２のサブマトリクスの位置に同じ濃度を持つ入力画像を適用すると、
   前記第１のサブマトリクスの位置において、第１の形状のドットを、
   前記第２のサブマトリクスの位置において、前記第１の形状のドットとは異なる形状で、かつ、前記第１の形状のドットを所定の角度回転した形状である第２の形状のドットを含む、ハーフトーン画像を出力するように構成されており、
   前記所定の角度は、９０度、１８０度、２７０度のいずれかである、
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記出力されたハーフトーン画像を前記所定の角度で回転させる回転処理を行う回転手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第１のサブマトリクスと前記第２のサブマトリクスとは隣り合っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１の形状のドット及び前記第２の形状のドットは凸部を有し、
   前記第１の形状のドットが有する凸部の向きと、前記第２の形状のドットが有する凸部の向きとは異なる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記入力画像の印刷処理に関する情報に基づいて、前記回転処理において画像を回転させるべき角度を９０度単位で判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
6. 前記印刷処理に関する情報は、前記入力画像の印刷条件を指定した印刷設定情報であり、
   前記判定手段は、前記印刷設定情報で両面印刷が指定され、かつ、表面と裏面とで印刷すべき画像を反転する印刷条件が指定されていることに従って、前記画像を回転させるべき角度が１８０度であると判定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記印刷処理に関する情報は、前記印刷処理を実行する印刷装置においてオートカセットチェンジ機能が有効に設定されている場合における用紙切れに伴い、印刷に用いる用紙の向きが切り替わることを示す情報であり、
   前記判定手段は、前記用紙の向きが切り替わることを示す情報に基づき、前記画像を回転させるべき角度が９０度又は２７０度であると判定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
8. ディザマトリクスを保持する保持手段を備えた画像処理装置の制御方法であって、
   入力画像に対して前記ディザマトリクスを適用することでハーフトーン画像を出力する工程を含み、
   前記ディザマトリクスは、
   第１のサブマトリクスと第２のサブマトリクスとを有し、
   前記第１のサブマトリクスと前記第２のサブマトリクスの位置に同じ濃度を持つ入力画像を適用すると、
   前記第１のサブマトリクスの位置において、第１の形状のドットを、
   前記第２のサブマトリクスの位置において、前記第１の形状のドットとは異なる形状で、かつ、前記第１の形状のドットを所定の角度回転した形状である第２の形状のドットを含む、ハーフトーン画像を出力するように構成されており、
   前記所定の角度は、９０度、１８０度、２７０度のいずれかである、
   ことを特徴とする制御方法。
9. コンピュータを請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。