(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調画像を網点画像に変換するために８×８又は１６×１６のマトリクス状に定義される複数の閾値を記述した閾値データを、特定の位置において隣り合う２以上の前記閾値の配置が異なるようにして複数記憶する記憶手段と、
前記階調画像の階調値を前記記憶手段に記憶された前記複数の閾値と比較する比較手段であって、当該比較に用いる前記閾値データを前記階調値に応じて切り替える比較手段と
を備え、
前記閾値データにおいて前記特定の位置が複数あり、
前記複数の閾値データは、前記特定の位置において前記閾値の大小関係が異なる
画像処理装置。
【請求項２】
前記特定の位置の前記閾値は、特定の階調値と比較されたときに、当該階調値以下又は以上となる値が同数である
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記比較手段は、前記複数の閾値データをあらかじめ決められた順番で繰り返し用いる
請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記複数の閾値データは、第１の閾値データと第２の閾値データとを含み、
前記比較手段は、前記第１の閾値データを前記階調値が偶数である場合に用い、前記第２の閾値データを前記階調値が奇数である場合に用いる
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
前記比較手段による比較結果に応じた網点画像を記録媒体に形成する画像形成手段と
を備える画像形成装置。
【請求項６】
コンピュータを、
階調画像を網点画像に変換するために８×８又は１６×１６のマトリクス状に定義される複数の閾値を記述した閾値データを、特定の位置における前記閾値の配置が異なるようにして複数記憶する記憶手段から、当該閾値データを読み出す手段と、
前記階調画像の階調値を前記記憶手段に記憶された前記複数の閾値と比較する手段であって、当該比較に用いる前記閾値データを前記階調値に応じて切り替える手段
として機能させるためのプログラムであって、
前記閾値データにおいて前記特定の位置が複数あり、
前記複数の閾値データは、前記特定の位置において前記閾値の大小関係が異なるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像形成装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
網点１個あたりの階調数が少ないと、階調差が視認されやすくなり、いわゆるトーンジャンプが生じやすくなる。特許文献１には、連続階調データを２値画像データに変換する画像データ処理装置において、網点画像上に発生するトーンジャンプを防止する目的で、元の閾値データの下位ビットに乱数データを付加した閾値データを用いて連続階調データを比較することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３６５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、閾値データを構成する閾値の個数を変えずに当該個数によって再現可能な階調数を増やすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る画像処理装置は、  階調画像を網点画像に変換するために８×８又は１６×１６のマトリクス状に定義される複数の閾値を記述した閾値データを、特定の位置において隣り合う２以上の前記閾値の配置が異なるようにして複数記憶する記憶手段と、前記階調画像の階調値を前記記憶手段に記憶された前記複数の閾値と比較する比較手段であって、当該比較に用いる前記閾値データを前記階調値に応じて切り替える比較手段とを備え、前記閾値データにおいて前記特定の位置が複数あり、前記複数の閾値データは、前記特定の位置において前記閾値の大小関係が異なる構成を有する。
【０００６】
本発明の請求項２に係る画像処理装置は、請求項１に記載の構成において、前記特定の位置の前記閾値は、特定の階調値と比較されたときに、当該階調値以下又は以上となる値が同数である構成を有する。
本発明の請求項３に係る画像処理装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記比較手段は、前記複数の閾値データをあらかじめ決められた順番で繰り返し用いる構成を有する。
本発明の請求項４に係る画像処理装置は、請求項３に記載の構成において、前記複数の閾値データは、第１の閾値データと第２の閾値データとを含み、前記比較手段は、前記第１の閾値データを前記階調値が偶数である場合に用い、前記第２の閾値データを前記階調値が奇数である場合に用いる構成を有する。
【０００７】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画
像処理装置と、前記比較手段による比較結果に応じた網点画像を記録媒体に形成する画像
形成手段とを備える構成を有する。
【０００８】
本発明の請求項６に係るプログラムは、コンピュータを、階調画像を網点画像に変換するために８×８又は１６×１６のマトリクス状に定義される複数の閾値を記述した閾値データを、特定の位置における前記閾値の配置が異なるようにして複数記憶する記憶手段から、当該閾値データを読み出す手段と、前記階調画像の階調値を前記記憶手段に記憶された前記複数の閾値と比較する手段であって、当該比較に用いる前記閾値データを前記階調値に応じて切り替える手段として機能させるためのプログラムであって、前記閾値データにおいて前記特定の位置が複数あり、前記複数の閾値データは、前記特定の位置において前記閾値の大小関係が異なる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１、６、７に記載の構成によれば、単一の閾値データのみを用いる場合と比較して、閾値データを構成する閾値の個数を変えずに当該個数によって再現可能な階調数を増やすことが可能である。
請求項２に記載の構成によれば、閾値の大小関係が異ならない場合と比較して、網点画像の形状を特定の位置において異ならせることが可能である。
請求項３に記載の構成によれば、特定の階調値と比較されたときに、当該階調値以下又は以上となる値が同数でない場合と比較して、同一の画素数で網点画像の形状を異ならせることが可能である。
請求項４に記載の構成によれば、閾値データを繰り返し用いない場合に比べ、記憶する閾値データの数を少なくすることが可能である。
請求項５に記載の構成によれば、さらに、記憶する閾値データの数を最少にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の構成を示すブロック図
【図２】画像形成部の構成の一例を概略的に示す図
【図３】画像処理部の構成を示すブロック図
【図４】２種類の閾値データを例示する図
【図５】画像処理部の比較動作を示すフローチャート
【図６】階調変化（網点の成長パターン）を示す図
【図７】階調変化（網点の成長パターン）を示す図
【図８】閾値データの比較例を示す図
【図９】オン画素の数と電位積分値の関係を説明するための図
【図１０】オン画素の配置と電位積分値の関係を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１００の構成を示すブロック図である。画像形成装置１００は、ここでは、電子写真方式のプリンタであるとする。画像形成装置１００が備える構成は、大別すると、画像処理部１１０と画像形成部１２０である。画像処理部１１０は、画像データを画像形成部１２０による画像形成に適した形式に変換する手段である。画像形成部１２０は、画像処理部１１０から供給された画像データに応じた画像を用紙などの記録媒体に形成する手段である。画像処理部１１０、画像形成部１２０は、それぞれ、本発明の画像処理装置、画像形成手段の一例に相当する。
【００１２】
図２は、画像形成部１２０の構成の一例を概略的に示す図である。画像形成部１２０は、感光体ドラム１２１と、帯電ロール１２２と、露光装置１２３と、現像装置１２４と、転写ロール１２５と、定着装置１２６とを備える。なお、図中に破線で示した矢印Ａ１は、用紙の搬送経路を示している。
【００１３】
感光体ドラム１２１は、光導電層を有する円筒状の部材であり、図中の矢印Ａ２が示す方向に回転する。帯電ロール１２２は、感光体ドラム１２１をあらかじめ決められた電位に帯電させる部材である。露光装置１２３は、画像データに応じたレーザ光を感光体ドラム１２１に照射し、感光体ドラム１２１に静電潜像を形成する。本実施形態において、露光装置１２３は、複数本のレーザ光を同時に照射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）を備え、これによって網点に相当する静電潜像を形成する。現像装置１２４は、感光体ドラム１２１のうちの静電潜像に対応する部分にトナーを付与し、静電潜像を現像する。現像装置１２４は、感光体ドラム１２１との間に生じる電位差（バイアス電圧）によって感光体ドラム１２１にトナーを付着させる。転写ロール１２５は、感光体ドラム１２１と接触してニップ領域を形成し、このニップ領域を通過する用紙に電位差（転写電圧）によってトナーを転写する。定着装置１２６は、トナーが転写された用紙を加熱及び加圧し、トナーを用紙に定着させる。
【００１４】
なお、画像形成装置１００は、図２に示した構成の一部又は全部を複数個備えてもよい。すなわち、画像形成装置１００は、モノクロプリンタであってもカラープリンタであってもよい。カラープリンタである場合の画像形成装置１００は、中間転写ベルトなどの中間転写体を備えてもよいが、これに限らず、いわゆるロータリー現像方式の構成としてもよい。
【００１５】
図３は、画像処理部１１０の構成を示すブロック図である。画像処理部１１０は、取得部１１１と、記憶部１１２と、比較部１１３と、出力部１１４とを備える。
なお、画像処理部１１０は、画像処理専用のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などによって構成されてもよいが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリを使用し、プログラムを実行することによって（すなわち、ソフトウェア処理によって）実現されてもよい。
【００１６】
取得部１１１は、画像データを取得する手段である。取得部１１１が取得する画像データは、各画素があらかじめ決められた階調数で表現された画像（以下「階調画像」という。）を表すデータである。このような画像データのことを、以下においては「階調画像データ」という。
【００１７】
記憶部１１２は、閾値データを記憶する手段である。ここにおいて、閾値データとは、階調画像を網点により擬似階調表示するためにマトリクス状に定義される複数の閾値を記述したデータをいう。すなわち、閾値データは、複数の閾値の集合である。記憶部１１２は、この閾値データを複数記憶している。本実施形態においては、後述するように、記憶部１１２に２種類の閾値データが記憶されている。
【００１８】
比較部１１３は、階調画像データを閾値データと比較する手段である。比較部１１３は、階調画像データに含まれる階調値を閾値データに含まれる閾値と比較し、その比較結果に応じた値を出力する。例えば、比較部１１３は、階調値が閾値以下である場合に「１」、階調値が閾値より小である場合に「０」を出力する。比較部１１３は、階調画像データに含まれる階調値を、１又は複数の画素単位で比較する。
【００１９】
また、比較部１１３は、階調画像の比較に用いる閾値データを、あらかじめ決められた規則に従って切り替える。例えば、比較部１１３は、比較に用いる閾値データを、その比較対象である階調値に応じて切り替える。すなわち、比較部１１３は、比較に用いる閾値データを階調値に応じて異ならせている。
【００２０】
出力部１１４は、比較部１１３による比較結果を出力し、画像形成部１２０に供給する手段である。出力部１１４は、比較部１１３による比較結果を２階調の画像データとして出力する。以下においては、この２階調の画像データのことを「網点画像データ」といい、網点画像データにより表される擬似階調表示された画像のことを「網点画像」という。本実施形態の網点画像データは、レーザ光を照射して網点を形成する部分の値を「１」とし、レーザ光を照射せず網点を形成しない部分（網点に対して背景となる部分）の値を「０」とする２値データであるとする。
【００２１】
画像形成装置１００の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、画像形成装置１００は、パーソナルコンピュータなどの外部装置から画像データを取得し、取得した画像データに応じた画像（網点画像）を用紙に形成する。画像形成装置１００は、外部装置から階調画像データを取得してもよいが、外部装置からは画像データを他の形式で取得し、当該他の形式の画像データを階調画像データに変換する処理を実行するようにしてもよい。
【００２２】
以下の具体例は、６００ｄｐｉ（dots per inch）の階調画像データを１２００ｄｐｉの網点画像データに変換する場合を示すものである。ここにおいて、１個の網点は、８×８画素、すなわち６４画素によって構成されるものとする。よって、この場合の線数は、１２００／８ｌｐｉ（lines per inch）、すなわち１５０ｌｐｉである。
【００２３】
また、以下においては、説明の便宜上、階調画像データの階調数を６８階調であるとする。このような階調数を用いるのは、６４画素で構成される網点によって６８階調の階調表現が実現されることを説明するためである。したがって、本発明を実際に実施する場合にあっては、階調数を「６４」や「２５６」といった一般的な値としてもよい。この場合には、１個の網点を構成する画素数を８×８画素（６４階調の場合）や１６×１６画素（２５６階調の場合）よりも少ない画素数にしてもよい。
【００２４】
図４は、本実施形態において用いられる２種類の閾値データＴ１、Ｔ２を例示する図である。閾値データＴ１、Ｔ２は、いずれも、最小値を「１」とし、最大値を「６８」とする６４画素分の閾値の集合である。ここでは、閾値データＴ１、Ｔ２を構成する閾値を、Th(i,j)と表記する。ここにおいて、ｉ、ｊは、それぞれ、各画素の行方向、列方向における位置を示すためのインデックスである。例えば、Th(1,1)は、第１行第１列の閾値を意味し、その値は「６５」である。同様に、Th(1,2)は、第１行第２列の閾値を意味し、その値は「６１」である。
【００２５】
閾値データＴ１、Ｔ２は、特定の位置において閾値の配置が異なっている。図４において、閾値データＴ１、Ｔ２を比較すると、行方向に並んだTh(4,6)とTh(4,7)の位置（第１の位置）、列方向に並んだTh(2,4)とTh(3,4)の位置（第２の位置）、行方向に並んだTh(5,2)とTh(5,3)の位置（第３の位置）、列方向に並んだTh(6,5)とTh(7,5)の位置（第４の位置）の４箇所において閾値の配置が異なっており、それ以外の位置においては同一の閾値が配置されている。
【００２６】
第１の位置〜第４の位置にある閾値は、隣り合う方向について、その大小関係が異なっている。より詳細にいえば、第１の位置〜第４の位置の閾値は、隣り合う方向について、その大小が逆転した関係となっている。例えば、第１の位置（第５行）においては、閾値データＴ１の方が２列目の閾値が大である一方、閾値データＴ２の方が３列目の閾値が大である。
【００２７】
図５は、閾値データＴ１、Ｔ２を用いた場合の画像処理部１１０の比較動作を示すフローチャートである。この例において、画像処理部１１０は、まず、階調画像データの特定の位置の階調値（ｎ）を参照し、これが偶数であるか否かを判断する（ステップＳ１）。画像処理部１１０は、比較に用いる閾値データを、階調値の判断結果に応じて異ならせる。具体的には、画像処理部１１０は、階調値が偶数である場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、閾値データＴ１を参照する（ステップＳ２）一方、階調値が奇数である場合には（Ｓ１：ＮＯ）、閾値データＴ２を参照し、参照した閾値データを階調値と比較する（ステップＳ３）。
【００２８】
画像処理部１１０は、階調画像データと閾値データとを比較し（ステップＳ４）、その比較結果に応じた値を出力する。画像処理部１１０は、階調画像データの特定の位置の階調値が当該位置に対応する位置の閾値以下であれば（Ｓ１：ＹＥＳ）、画素を点灯させる「１」の値を出力し（ステップＳ５）、当該階調値が当該閾値より大であれば、画素を点灯させない「０」の値を出力する（ステップＳ６）。
【００２９】
そして、画像処理部１１０は、このような比較を階調画像データの全体について行ったか否かを判断する（ステップＳ７）。画像処理部１１０は、未処理の階調値がある場合には（Ｓ７：ＮＯ）、未処理の階調値についてステップＳ１以降の処理を実行し、未処理の階調値がない場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、処理を終了させる。
【００３０】
図６は、本実施形態における階調変化、すなわち、網点の成長パターンを示す図である。ここでは、階調値が同一である４×４画素の領域を閾値データＴ１、Ｔ２と比較する場合を示している。図６に示すのは、階調画像データの階調値が「１５」、「１６」、「１７」の場合のそれぞれの網点である。なお、閾値データの閾値のうち、ハッチングが付されているものは、階調画像データの階調値以下となるものである。
【００３１】
階調値が「１５」である場合、すなわち奇数である場合、画像処理部１１０は、閾値データＴ２を比較に用いる。閾値データＴ２は、Th(4,7)が「１５」であるため、この位置に相当する画素（２値化後の画素）を「１」にする。また、閾値データＴ２は、閾値が「１５」以下であるその他の画素も「１」にする。以下においては、２値化後の階調値が「１」である画素を「オン画素」といい、２値化後の階調値が「０」である画素を「オフ画素」という。オン画素とは、レーザ光を照射する位置に対応する画素のことである。なお、このとき、Th(4,6)に相当する画素はオフ画素である。
【００３２】
次に、階調値が「１６」である場合、すなわち偶数である場合、画像処理部１１０は、比較に用いる閾値データを、閾値データＴ２から閾値データＴ１に切り替える。閾値データＴ１は、Th(4,6)が「１６」であり、Th(4,7)が「１７」である点において閾値データＴ１と相違する。この結果、第４行第６列の画素がオン画素となり、第４行第７列の画素がオフ画素となる。
【００３３】
ここで、階調値が「１５」の場合と「１６」の場合とを比較すると、オン画素の数は、いずれの場合においても１３個であり、同数である。しかしながら、オン画素の位置は、第３の位置において異なっている。第３の位置において、オン画素の位置は、階調値が「１５」の場合には第４行第７列である一方、階調値が「１６」の場合には第４行第６列である。
【００３４】
次に、階調値が「１７」である場合、すなわち再び奇数である場合、画像処理部１１０は、閾値データＴ２を比較に用いる。すなわち、画像処理部１１０は、比較に用いる閾値データを閾値データＴ１から閾値データＴ２に切り替える。このときのオン画素の数は、階調値が「１５」又は「１６」の場合よりも１個多く、１４個である。また、このときのオン画素の位置は、階調値が「１５」の場合と「１６」の場合の論理和をとった位置に相当する。
【００３５】
図７は、本実施形態における階調変化を、複数の閾値データを用いない場合と対比して示す図である。また、図８は、比較例として示す閾値データであって、閾値が１ずつ増加する６４階調の閾値データＴ３を示す図である。例えば、オン画素の数が８個から１１個に増える場合において、閾値データＴ３を用いたときの階調変化は、状態１→状態２→状態３→状態４、というようになる。このときの階調値の変化は、８→９→１０→１１、となる。
【００３６】
一方、本実施形態のように、閾値データＴ１、Ｔ２を併用した場合の階調変化は、状態１→状態２ａ→状態２→状態３→状態４ａ→状態４、というようになる。このときの階調値の変化は、８→９→１０→１１→１２→１３となる。すなわち、この場合においては、状態１、２、４ａのときに閾値データＴ１と比較が行われ、状態２ａ、３、４のときに閾値データＴ２と比較が行われる。
【００３７】
状態２ａと状態２とを比較すると、オン画素の数は同一であるが、オン画素の位置が異なっている。より詳細には、状態２の場合には、状態２の場合に比べ、オン画素の位置がより密集した状態になっており、オン画素の位置が全体として網点の中心により近い状態になっているといえる。また、状態４ａと状態４とを比較した場合についても、同様のことがいえる。
【００３８】
図９は、１個の網点により生じる感光体ドラム１２１の表面電位のうちの現像に寄与する分の積分値（以下、「電位積分値」という。）を示す図である。電位積分値は、感光体ドラム１２１の表面電位からバイアス電圧に応じた電圧を減じた値の積分値である。一般に、画像濃度（画像の色の濃さ）は、この電位積分値に比例する。したがって、電位積分値が大きいほど、画像濃度も高くなり、網点面積率も高くなる。
【００３９】
図９に示す電位積分値のうち、ハッチングによって示したものが、本実施形態の構成によって追加される階調である。それ以外の電位積分値は、本実施形態の構成と比較例の閾値データＴ３のいずれにおいても発生する階調である。すなわち、本実施形態の構成によると、同一の数のオン画素によって互いに異なる階調（すなわち画像濃度）が生じ得る。それゆえ、このようにして追加された階調は、網点の段階的な成長（拡大）による階調変化を緩やかにし、トーンジャンプを抑制する。
【００４０】
図１０は、オン画素の配置と電位積分値の関係を説明するための図である。なお、ここにおいて、レーザ光による表面電位は実線、その総和は破線で、それぞれ示されている。感光体ドラム１２１に照射されるレーザ光の強度分布は、図１０に示すように、ほぼガウス分布となる。一般に、各画素のサイズが１２００ｄｐｉ程度であるとすると、ピーク強度の１／ｅ2の位置におけるレーザ光の径は、５０μｍないし６０μｍ程度であり、画素のサイズに比して大きめに設定されている。したがって、ある２画素分のレーザ光を照射する場合において、これらの画素が隣り合っているときには、一方の画素に照射されるレーザ光が他方の画素にも部分的に照射されることになる。そうすると、これらの画素に照射されるレーザ光の強度は、一方のレーザ光のみが照射されている場合よりも大きく（すなわち強く）なる。
【００４１】
このようにレーザ光の強度が重畳されると、電位積分値にも相違が生じる。図１０に示すように、ある２画素分のレーザ光を照射する場合において、これらの画素が隣り合っているときと隣り合っていないときとでは、表面電位がバイアス電圧（Ｖbias）を超える部分の電位積分値の総和（すなわち面積）が異なり得るからである。つまり、複数画素分のレーザ光を照射する場合において、これらの画素が隣り合っているときには、これらの画素が隣り合っていないとき（すなわち、間にオフ画素が含まれるとき）に比べ、（現像に寄与する）電位積分値が大きくなり、結果的に画像濃度が高くなる。
【００４２】
［変形例］
本発明の実施の形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す形態であってもよい。また、これらの形態は、必要に応じて、併用したりその一部を置き換えたりすることによって、互いに組み合わされてもよい。
【００４３】
（１）本発明において、画素や閾値が「隣り合う」関係とは、行方向や列方向に連続している場合のみを指すものではない。例えば、図４に示す閾値データＴ１、Ｔ２において、Th(2,2)と隣り合う閾値は、Th(1,1)、Th(1,2)、Th(1,3)、Th(2,1)、Th(2,3)、Th(3,1)、Th(3,2)、Th(3,3)の８つである。
【００４４】
（２）上述した閾値データＴ１、Ｔ２は、本発明を実現するための閾値データの一例にすぎない。よって、閾値データにおける閾値の具体的な配置は、必要とされる画質などに応じて変更されてもよい。また、本発明でいうところの「特定の位置」、すなわち、ある閾値データと別の閾値データとで閾値の配置を異ならせている位置も、閾値データ中のいかなる位置にあってもよく、トーンジャンプの抑制が求められるさまざまな階調値の位置であってよい。また、閾値の大小関係を異ならせる場合において、隣り合う閾値は、必ずしも２個でなくてもよく、３個以上であってもよい。さらに、本発明における比較は、階調値が閾値以上である場合にオフ画素とし、階調値が閾値未満である場合にオン画素とするものであってもよい。
【００４５】
（３）本発明において階調値の比較に用いられる閾値データは、２種類以上あれば、何種類あってもよい。例えば、閾値データを３種類用いる場合であれば、階調値を３で除したときの剰余に注目し、剰余が「１」の場合に第１の閾値データ、「２」の場合に第２の閾値データ、「０」の場合に第３の閾値データをそれぞれ参照する、としてもよい。なお、閾値データは、あらかじめ決められた順番で繰り返し用いられるのが望ましいが、階調値の最大値から最小値までのそれぞれについて、互いに異なるものが設定されていてもよい。
【００４６】
（４）本発明に係る画像処理装置は、画像処理部１１０のように他の装置の一部として構成されてもよいし、単体の装置として構成されてもよい。また、本発明に係る画像処理装置は、上述したように、プログラムとして提供されてもよいし、かかるプログラムを記録した記録媒体の形態で提供されてもよい。さらに、本発明に係るプログラムは、ネットワークやその他の通信手段を介して外部装置から取得され、コンピュータにダウンロードされてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１００…画像形成装置、１１０…画像処理部、１１１…取得部、１１２…記憶部、１１３…比較部、１１４…出力部、１２０…画像形成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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