(57)【要約】【課題】階調変換部とスクリーン処理部とをそれぞれ独立して所望の構成にすることができる画像処理装置を提供する。【解決手段】画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において，Ｌビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてＭビット（Ｌ＜Ｍ）の第１の階調データに変換する階調変換ユニット384と，第１の階調データをＮビット（Ｍ＞Ｎ）の第２の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第１の階調データから変換される第２の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニット385と，前記第２の階調データを前記画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニット386とを有する。【選択図】図４
2008066789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において，
Ｌビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてＭビット（Ｌ＜Ｍ）の第１の階調データに変換する階調変換ユニットと，
前記第１の階調データをＮビット（Ｍ＞Ｎ）の第２の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第１の階調データから変換される第２の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと，
前記第２の階調データを画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１において，
前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１において，
前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が，前記印刷エンジンの出力濃度特性に対応して前記入力階調データに対応する当該印刷エンジンの出力濃度特性がリニアな関係になるような変換特性であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１において，
前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が，所定の基準階調値より低い入力階調データを階調値ゼロにする，または所定の基準階調値より高い入力階調データを階調値最大にするいずれか一方または両方を有する変換特性であることを特徴する画像処理装置。
【請求項５】
請求項１において，
前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が，前記印刷エンジンの出力濃度特性の経年変化に応じて，修正されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１において，
前記スクリーン処理ユニットは，前記第２の階調データの階調値を面積変調または密度変調して前記画像再生データを生成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において，
Ｌビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてＭビットの第１の階調データに変換する階調変換ユニットと，
前記第１の階調データをＮビット（Ｍ＞Ｎ）の第２の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第１の階調データから変換される第２の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと，
前記第２の階調データを画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有し，
前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能であることをすることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，プリンタや複写機などの画像形成装置に内蔵される画像処理装置に関し，特に，入力階調データを所定の特性に対応して階調変換し，拡散処理し，スクリーン処理を行う画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタなどの画像形成装置は，画像処理装置と印刷エンジンとを有し，画像処理装置は，画像データから得られた画素毎の入力階調データを画像処理して画像再生データを生成し，印刷エンジンに画像再生データを供給する。画像処理装置は，ＲＧＢの階調データを印刷エンジンの色材の色であるＣＭＹＫの階調データに色変換し，ＣＭＹＫの階調データを印刷エンジンのデバイス特性に対応させるなどの目的で階調変換を行い，階調変換されたＣＭＹＫの階調データをスクリーン処理して画像再生データを生成する。
【０００３】
スクリーン処理は，網点の面積によって画像の濃淡を表現するＡＭスクリーン（面積変調）であれば，入力階調データを網点を構成する画素のドットサイズのデータに変換し，同じ粒径のドットの密度で画像の濃淡を表現するＦＭスクリーン（密度変調）であれば，入力階調データを誤差拡散法などにより画素にドットを形成するまたは形成しないかのデータに変換する。これらのスクリーン処理されたデータが画像再生データとして生成され，電子写真であればパルス幅変調器でパルス幅信号に変換されて印刷エンジンに供給される。また，インクジェットであればドット形成データとして印刷ヘッドに供給される。よって，このスクリーン処理は，ハーフトーン処理または二値化処理などと称され，画像再生データはスクリーン処理データまたは二値化データなどと称される。
【０００４】
特許文献１によれば，画像処理装置内の階調変換ユニットにおいて，８ビットの入力階調データを１０ビットの出力階調データに変換することで，ガンマ特性改善の精度を高めることが記載されている。
【０００５】
また，特許文献２によれば，画像処理装置内のハーフトーン処理ユニットが参照するガンマテーブルを拡散ガンマテーブルにして，少ないビット数の画像再生データであってもそのビット数では表現できない仮想上の階調値の画像を再生可能にしたことが記載されている。拡散ガンマテーブルは，大きなテーブル内に所定の変位ベクトル上に配置された同一のインデックス画素群の出力階調値を拡散させその平均値が仮想上の階調値に一致するようにしている。こうすることで，少ないビット数でも多くの濃淡画像を表現することができる。
【特許文献１】特開２０００−５６５２５号公報
【特許文献２】特開２００６−３３４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像処理装置において，８ビットの入力階調データを８ビットより多い例えば１６ビットの出力階調データに階調変換することにより，所望の特性に対応した高精度の階調データに変換することができる。
【０００７】
しかしながら，階調変換後の階調データのビット数が増加すると，その階調データが入力されるスクリーン処理部が大規模化しコストアップを招く。たとえば，スクリーン処理部がＡＭスクリーンの場合には，参照するルックアップテーブルのテーブル数が多くなりデータ容量が膨大になる。さらに，スクリーン処理部の後段のパルス幅変調器の回路規模も大型化しコストアップを招く。また，スクリーン処理部がＦＭスクリーンの場合には，誤差拡散の演算回路が大規模化する。
【０００８】
そこで，本発明の目的は，階調変換部とスクリーン処理部とをそれぞれ独立して所望の構成にすることができる画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために，本発明の第１の側面によれば，画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において，Ｌビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてＭビット（Ｌ＜Ｍ）の第１の階調データに変換する階調変換ユニットと，第１の階調データをＮビット（Ｍ＞Ｎ）の第２の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第１の階調データから変換される第２の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと，前記第２の階調データを前記画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有する。
【００１０】
本発明の第１の側面によれば，階調変換ユニットとスクリーン処理ユニットとの間に拡散処理ユニットを設けて，階調変換ユニットの出力である第１の階調データを少ないビット数の第２の階調データに変換する。したがって，スクリーン処理ユニットを大規模化することなく，階調変換ユニットに所望の変換特性と変換精度を持たせることができる。しかも，拡散処理ユニットによりビット数を減じているので，第１の階調データの精度は失われずに第２の階調データに変換され，階調変換ユニットによる変換特性を生かすことができる。
【００１１】
上記第１の側面において，好ましい態様によれば，前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能である。
【００１２】
上記第１の側面において，好ましい態様によれば，前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が，前記印刷エンジンの出力濃度特性に対応して前記入力階調データに対応する当該印刷エンジンの出力濃度特性がリニアな関係になるような変換特性である。
【００１３】
上記第１の側面において，好ましい態様によれば，前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が，所定の基準階調値より低い入力階調データを階調値ゼロにする，または所定の基準階調値より高い入力階調データを階調値最大にするのいずれか一方または両方を有する変換特性である。
【００１４】
上記第１の側面において，好ましい態様によれば，前記階調変換ユニットの前記所定の変換特性が，前記印刷エンジンの出力濃度特性の経年変化に応じて，修正されることを特徴とする。
【００１５】
上記第１の側面において，好ましい態様によれば，前記スクリーン処理ユニットは，前記第２の階調データの階調値を面積変調または密度変調して前記画像再生データを生成する。
【００１６】
上記の目的を達成するために，本発明の第２の側面によれば，画像の濃淡度を示す入力階調データから画像形成装置の印刷エンジンに供給する画像再生データを生成する画像処理装置において，
Ｌビットの入力階調データを所定の変換特性に基づいてＭビットの第１の階調データに変換する階調変換ユニットと，
前記第１の階調データをＮビット（Ｍ＞Ｎ）の第２の階調データにランダムなシフト量を加えて変換し且つ同じ階調値を有する複数の第１の階調データから変換される第２の階調データの階調値の平均値が前記同じ階調値にほぼ一致する拡散処理ユニットと，
前記第２の階調データを画像の濃淡度を再現する画像再生データに変換するスクリーン処理ユニットとを有し，
前記拡散処理ユニットのランダムなシフト量の範囲が動的に変更可能であることをすることを特徴とする。
【００１７】
上記の第２の側面によれば，階調変換ユニットが，スクリーン処理ユニットから独立して，任意の変換特性で入力階調データを階調変換することができ，コストダウンしながら設計の自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００１９】
図１は，本実施の形態における画像形成装置とそれに内蔵される画像処理装置の構成図である。図１の画像形成装置は，一例としてプリンタ装置１４であり，コントローラ１６が画像処理装置に対応する。
【００２０】
ホストコンピュータ１０にインストールされているプリンタドライバ１１が，印刷データをプリンタ装置１４に供給する。コントローラ１６のインターフェース３０は印刷データ１２を受信し，ＣＰＵ３２がプログラムメモリ３４内の処理プログラムにより印刷データを解釈し，画素に展開したＲＧＢの階調データを生成しメモリ３６内に保存する。画像処理ユニット３８は，この画素に対応したＲＧＢの階調データを処理して画像再生データを生成する。画像処理ユニット３８の構成については後述する。そして，画像再生データがパルス幅変調ユニット４０により印刷エンジン２０のレーザ駆動信号のパルス幅データに変調され，印刷エンジン２０に転送される。印刷エンジン２０では，メカニカル制御部２２がエンジンユニット２４を制御し，エンジンユニット２４内で，転送されたパルス幅データに基づいて図示しない露光ユニットのレーザを駆動して潜像が形成され，色材であるＣＭＹＫのトナーが潜像に付着されて現像され，記録紙に転写され定着される。その結果，記録紙に画像が形成される。
【００２１】
図１は，ＡＭスクリーンによる電子写真の例であり，ＦＭスクリーンによる場合は，画像処理ユニットで誤差拡散により生成された画像再生データが印刷エンジンに転送され，画像再生データに基づいて画素にドットが形成される。
【００２２】
図２は，一般的な画像処理ユニットの構成図である。画像処理ユニット３８は，ＲＧＢの階調データをＣＭＹＫの階調データに変換する色変換ユニット３８２と，所定の特性で階調変換する階調変換ユニット３８４と，階調変換された階調データを画像再生データに変換するスクリーン処理ユニット３８６とを有する。
【００２３】
色変換ユニット３８２は，ＲＧＢ色空間からＣＭＹＫ色空間への変換テーブルＬＵＴ１を参照して，各８ビットのＲＧＢの階調データを各８ビットのＣＭＹＫの階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０に色変換する。階調変換ユニット３８４は，例えばエンジンユニット２４の特性に対応する変換特性γ０を有する階調変換テーブルＬＵＴ２を参照して，各８ビットのＣＭＹＫの階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０を，各８ビットのＣＭＹＫの階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１に変換する。そして，スクリーン処理ユニット３８６は，スクリーンに対応した変換テーブルγ１，γ２，γ３を有するスクリーンテーブルＬＵＴ３を参照して，各８ビットのＣＭＹＫの階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１を１ビットまたは数ビットの画像再生データＣ２，Ｍ２，Ｙ２，Ｋ２に変換する。
【００２４】
図３は，階調変換ユニット３８４が参照する階調変換テーブルの具体例を示す図である。この階調変換テーブルＬＵＴ２は，８ビットの入力階調データに対応して８ビットの出力階調データを有する。変換特性は，例えばエンジンユニットの濃度特性に対応して入力階調値に対応する画像の出力濃度がリニアになるようなＳ字形状を有する。
【００２５】
図３に示したとおり，階調変換テーブルＬＵＴ２の変換特性がＳ字などのノンリニアな特性を有する場合，８ビットの入力階調データを同じビット数の出力階調データに変換すると，入力階調データに２５５階調の階調数があっても，出力階調データにはどこかに階調の歪みが生じる。つまり，出力階調データは，階調変化がない領域と階調変化が激しくトーンジャンプを招く領域とが存在する。例えば，入力階調データが「０，１，２，３，４」では，出力階調データは「０」と「１」しかなく，同様に，入力階調データが「２５２」〜「２５５」では出力階調データは「２５４」と「２５５」しかない。図３の例では，出力階調データがとる階調数は２００個であり，入力階調データがとる階調数２５６から大幅に減少している。
【００２６】
このように出力階調データがとりうる階調数が入力階調データの２５６より少なくなるため，階調変換により出力階調データの階調解像度が低下し，変換精度が低下して画質の低下を招く。
【００２７】
そこで，階調変換ユニット３８４により変換される出力階調データのビット数を入力階調データのビット数８よりも増やすことが考えられる。しかし，その結果，階調変換ユニット３８４により生成される変換階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１のビット数が大きくなり，それが入力されるスクリーン処理ユニット３８６の参照すべきスクリーンテーブルＬＵＴ３の規模が増大する。または，スクリーン処理ユニット３８６が誤差拡散演算回路などで構成される場合は，その回路規模が増大する。
【００２８】
図４は，本実施の形態における画像処理ユニットの構成図である。この画像処理ユニット３８は，図２と同様に，色変換ユニット３８２及びその色変換テーブルＬＵＴ１と，階調変換ユニット３８４及びその階調変換テーブルＬＵＴ２と，スクリーン処理ユニット３８６及びそのスクリーンテーブルＬＵＴ３とを有する。ただし，階調変換ユニット３８４は，各８ビットの入力階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０を，それより多いビット数（例えば１６ビット）の高階調度の第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１に変換する。これにより，階調変換された第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１は，入力階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０とほぼ同じ階調数を有する。よって，階調変換しても階調解像度は低下せず，階調変換による画質の低下が回避される。
【００２９】
そして，図４の画像処理ユニット３８は，階調変換ユニット３８４とスクリーン処理ユニット３８６との間に，拡散処理ユニット３８５を有する。この拡散処理ユニット３８５は，各１６ビットの第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１をそれより少ないビット数（例えば８ビットまたは４ビット）の第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄに変換する。この拡散処理ユニット３８５は，第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１を，少ないビット数に変換し，それにランダムなシフト量を加えた第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄを生成する。そして，拡散処理ユニット３８５内では，同じ階調値を有する複数の第１の階調データから変換された第２の階調データの階調値の平均値が，その同じ階調値にほぼ一致するように，ランダムなシフト量が生成される。具体的な拡散処理については後に詳述する。
【００３０】
このような拡散処理を行うことで，階調変換ユニット３８４が生成する第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１のもつ階調情報量を減じることなく，よりビット数の少ない第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄを生成することができる。つまり，第２の階調データは，少ないビット数ではあるが，第１の階調データの濃度特定を維持することができる。
【００３１】
そして，ビット数の少ない第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄが，スクリーン処理ユニット３８６でハーフトーン処理または二値化処理されて，画像再生データＣ３，Ｍ３，Ｙ３，Ｋ３に変換される。ＡＭスクリーンの場合は，スクリーン処理ユニット３８６は，図４中に示した４画素からなる画素群ＰＸに対応して，それぞれガンマ変換テーブルγ１，γ２，γ３により第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄから，同じビット数または少ないビット数の画像再生データＣ３，Ｍ３，Ｙ３，Ｋ３に変換する。また，ＦＭスクリーンの場合は，スクリーン処理ユニット３８６は，誤差拡散演算などにより画素にドットを形成するか否かの１ビットの画像再生データに変換する。
【００３２】
図５は，本実施の形態における階調変換テーブルＬＵＴ２の具体例を示す図である。図示されるとおり，階調変換テーブルＬＵＴ２には，８ビット２５６階調の入力データに対して１６ビット６５５３６階調の出力データが対応付けられている。図３の階調変換テーブルと比較すると，入力「０，１，２」には出力「０，３９，１０２」が割り当てられていて，図３のように同じ出力階調が割り当てられることがなく，階調情報量が減じられることがない。同様に，入力２５３，２５４，２５５」に対しても出力「６５４１６，６５５０４，６５５３５」が割り当てられている。
【００３３】
したがって，階調変換ユニット３８４の出力階調データのビット数を増加させることで，より高精度に所望の変換特性で入力階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０を階調変換することができる。
【００３４】
図６は，本実施の形態における階調変換テーブルの他の例を示す図である。本実施の形態では，階調変換ユニット３８４が入力階調データよりビット数が多い出力階調データに変換するので，変換された出力階調データに所望の変換特性を高精度に与えることができる。たとえば，図６の階調変換テーブルＬＵＴ２−１は，Ｓ字特性のガンマ特性γ０を有する。階調変換テーブルＬＵＴ２−２は，低濃度の入力階調データを濃度０の出力階調データに変換する背景除去の特性γ１０を有する。階調変換テーブルＬＵＴ２−３は，高濃度の入力階調データを最大濃度の出力階調データに変換する黒強調の特性γ１２を有する。さらに，階調変換テーブルＬＵＴ２−４は，低濃度の入力階調データを濃度０に，高濃度の入力階調データを最大濃度にそれぞれ変換する特性γ１４を有する。
【００３５】
上記以外にも，印刷エンジンの入力階調データに対する出力濃度値の特性が経年変化により変化する場合，変化したデバイス特性に追従して階調変換テーブルＬＵＴ２の特性を補正することで，印刷エンジンにより再生される画像の濃淡度を一定に保つことも可能である。このエンジンのデバイス特性に追従させて階調変換テーブルＬＵＴ２を変化させることは，例えば特許文献１にも記載されているとおり，周知の技術的事項である。
【００３６】
このように，階調変換ユニット３８４において，変換後の出力階調データのビット数を増やすことで，任意の特性に基づいて高精度に階調変換することが可能になる。
【００３７】
次に，本実施の形態における拡散処理ユニットの拡散処理について説明する。拡散処理ユニット３８５は，階調変換ユニット３８４が変換した第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１を，その階調データが持つ階調情報量を失うことなくより少ないビット数の第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄに変換する。
【００３８】
図７は，本実施の形態における拡散処理ユニット３８５の構成図である。拡散処理ユニットは，シフト量Ｓに応じた範囲の乱数を発生する乱数発生ユニット５０と，第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１それぞれを，より少ないビット数に変換し，乱数発生ユニットが発生する乱数に対応するランダムなシフト量を加えて第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄを生成する拡散演算器５２〜５５とを有する。
【００３９】
図８は，本実施の形態における拡散処理ユニットの拡散処理の原理を示す図である。横軸は入力階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０の０〜２５５階調を示す。この入力階調データは，階調変換ユニット３８４で階調変換テーブルＬＵＴ２により変換されて，黒矩形点の第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１に変換される。例えば，入力階調データが「９３」の場合に，図５に示されるように，第１の階調データが「１３０１１」に変換される。
【００４０】
一方で，拡散処理により１６ビットの第１の階調データが８ビットの第２の階調データに変換される。黒矩形点の第１の階調データ「１３０１１」は縦軸の第２の階調データ「５０」と「５１」との間に位置するので，単純にビット数を減じると，第２の階調データは「５０」または「５１」になり，第１の階調データ「１３０１１」が有する階調情報が失われる。
【００４１】
そこで，拡散処理により，黒矩形点の第１の階調データを，たとえば４つの黒丸点ｄ１〜ｄ４の階調データに拡散させる。つまり，第１の階調データをよりビット数の少ない第２の階調データに変換し，ランダムなシフト量を加えて，第２の階調データｄ１〜ｄ４に変換する。そして，同じ階調値を有する第１の階調データ（黒矩形点）に対応する複数の第２の階調データ（黒丸点ｄ１〜ｄ４）の平均値が，第１の階調データの階調値とほぼ同じになるようにする。つまり，同じ濃度を有するある面積を持つ画像が，第２の階調データｄ１〜ｄ４の画素で再現され，全体的には第１の階調データの階調情報が再現されるのである。
【００４２】
シフト量Ｓを大きくすると，拡散される黒丸点の数が増加し，再生された画像の粒状感が増大しよりノイジーになるが階調情報は高精度に維持される。逆に，シフト量Ｓを小さくすると，拡散される黒丸点の数が減少し，再生された画像の粒状感は減少するが階調情報は失われる。
【００４３】
次に，拡散演算器の演算処理について説明する。仮に，階調変換テーブルＬＵＴ２の変換後の第１の階調データのビット数をＭビット，拡散処理された第２の階調データのビット数をＮビット（Ｍ＞Ｎ）とする。階調変換テーブルＬＵＴ２により変換された第１の階調データの高精度の階調変換結果ＩＮＴ＿Ｘを，拡散処理後の第２の階調データの階調数に対応する実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘに変換すると，以下の変換式により変換される。
【００４４】
【数１】
2008066789.tif 000003
【００４５】
つまり，第１の階調データＩＮＴ＿Ｘを階調変換テーブルの最大値２Ｍ−１で除算し，第２の階調データの最大値２Ｎ−１で乗算する。
【００４６】
次に，シフト量Ｓの範囲０〜Ｓで一様乱数Ｒｓを求め，以下の式（２）により，実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘから整数精度の値ＤＩＦＦ＿Ｘを求める。
【００４７】
【数２】
2008066789.tif 000004
【００４８】
ここで，関数ＩＮＴは切り捨て，関数ＲＡＮＤは０〜Ｓの範囲での乱数発生関数を意味する。実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘに乱数Ｒｓを加算してＳ／２を減算することで実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘに上下の乱数（Ｒｓ−Ｓ／２）を加えることになり，さらに，０．５を加算して切り捨て処理ＩＮＴを行うことで四捨五入処理される。つまり，実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘが±Ｓ／２の範囲で拡散されることを意味する。
【００４９】
Ｒｓが乱数であるので，同じ階調値の第１の階調データが複数の拡散された第２の階調データに変換されても，その複数の第２の階調データの平均値は第１の階調値の実数精度の値とほぼ等しくなる。
【００５０】
図５の階調変換テーブルを例にして説明する。この例では，第１の階調値は１６ビットであり，拡散後の第２の階調値は８ビットである。そして，階調変換テーブルＬＵＴ２の入力階調値９３の階調変換された第１の階調値は「１３０１１」である。よって，上記式（１）によれば，以下の通りになる。
【００５１】
【数３】
2008066789.tif 000005
【００５２】
つまり，実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘは５０．６２５であり，８ビット換算では「５０」と「５１」の間の値である。
【００５３】
次に，シフト量Ｓを「３」にして乱数を発生させ，乱数Ｒｓ＝２．４７６３８７を得たとすると，上記式（２）により，拡散された第２の階調データは，次の通りになる。
【００５４】
【数４】
2008066789.tif 000006
【００５５】
つまり，乱数Ｒｓ＝２．４７６３８７に対しては第２の階調データは「５２」（図８の黒丸ｄ１）になる。
【００５６】
同様にして，５０個の同じ階調値の第１の階調データに対して乱数Ｒｓを発生し，同様に拡散処理された第２の階調データＤＩＦ＿Ｘを求めてみると，第２の階調データの平均値は５０．６８になった。この平均値は，第１の階調データ「１３０１１」を８ビットに換算した実数精度の値ＤＢＬ＿Ｘ「５０．６２５」とほぼ同じになる。
【００５７】
図９は，本実施の形態における拡散処理の実験結果を示す図である。図９（Ａ）は，上記のように，拡散後の第２の階調データは８ビットで，シフト量Ｓを３にした場合の，入力階調データが「９３」の場合の結果である。横軸がデータ点数０〜５０を示し，縦軸が拡散処理された出力階調値である。白丸が実数精度の拡散値ＤＢＬ＿Ｘを，黒丸が整数精度の拡散値ＤＩＦＦ＿Ｘをそれぞれ示す。実数精度の値の平均値（一点鎖線）と整数精度の平均値（破線）とはほぼ同じになっている。そして，シフト量Ｓを３にしているので，乱数Ｒｓ（＝０〜３）の４階調値「４９，５０，５１，５２」に拡散されている。
【００５８】
本実施の形態の拡散処理ユニットでは，拡散処理された第２の階調データのビット数を４ビットにすることも可能である。但し，ビット数が少ない場合は，第２の階調データがとりうる階調値も少なくなり，階調値全体に対する拡散効果の影響範囲が広くなる。よって，シフト量Ｓは小さくすること，例えば１が妥当である。上記の例を，拡散後の階調データのビット数を４，シフト量Ｓを１にした場合の拡散演算について以下に示す。
【００５９】
まず，実数精度の拡散値ＤＢＬ＿Ｘは，以下の通りであり，２．９７８を得る。
【００６０】
【数５】
2008066789.tif 000007
【００６１】
次に，シフト量Ｓ＝１として乱数を発生させて，乱数Ｒｓ＝０．８２５４６２を得たとすると，整数精度の拡散値ＤＩＦＦ＿Ｘは，以下のとおりであり，「３」を得る。
【００６２】
【数６】
2008066789.tif 000008
【００６３】
同様に，５０点について乱数を発生させて拡散値を演算した結果が，図９（Ｂ）である。この実験によれば整数精度の拡散値（黒丸）の平均値は，２．９６と実数精度の拡散値（白丸）の平均値とほぼ同じなっている。そして，シフト量Ｓ＝１であるので，乱数Ｒｓは０〜１の範囲で生成され，第２の拡散データは「２」と「３」のいずれかに拡散されることになる。ただし，データ数が増大すれば整数精度の拡散値の平均値は実数精度の拡散値に限りなく近づくことは明らかである。
【００６４】
図４に戻り，画像処理ユニット３８は，拡散処理されたビット数が少ない第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄが，スクリーン処理ユニット３８６により，所定のビット数の画像再生データＣ２，Ｍ２，Ｙ２，Ｋ２に変換される。図４に示されているように，スクリーンテーブルＬＵＴ３が３つの特性γ１，γ２，γ３を有する参照テーブルからなり，十字形状の４つの画素ＰＸに対して，真ん中の画素には特性γ１の変換テーブルが，残りの４の画素には特性γ２またはγ３の変換テーブルが対応付けられ，画素の第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄが画像再生データＣ２，Ｍ２，Ｙ２，Ｋ２に変換される。第２の階調データのビット数が少ないので，変換テーブルのデータ量が小さくなる。
【００６５】
あるいは，誤差拡散演算により画素の第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄが画像再生データＣ２，Ｍ２，Ｙ２，Ｋ２に変換される。この場合も第２の階調データのビット数が少ないので，誤差拡散演算の演算回路規模も小さくなる。
【００６６】
いずれの場合も，第２の階調データのビット数が少なくなっているので，スクリーンテーブルＬＵＴ３を含めたスクリーン処理ユニット３８６の規模を小さくすることができ，コストダウンを図ることができる。
【００６７】
本実施の形態では，拡散処理でのシフト量Ｓを動的に変更可能にすることが望ましい。前述したとおり，シフト量Ｓを大きくすることで拡散処理後の第２の階調データにより再現される画像の濃淡度を高精度に保つことが出来る。しかし，一方で，シフト量Ｓを大きくすると粒状感が目立ちノイジーな画像になる。この粒状感は，拡散処理後の第２の階調データのビット数にも依存し，さらに画像の濃淡度の変化にも依存する。したがって，シフト量Ｓが再生される画像を確認したあとにまたは再生される画像を予想して，動的に変更設定可能にされれば，最適な画像を再生することができる。たとえば，外部インターフェースを介してユーザがシフト量を所望の値に設定可能にする。その場合，拡散処理後の第２の階調データのビット数に依存して設定可能なシフト量の範囲がユーザに示されることが望ましい。
【００６８】
図４に示されるとおり，本実施の形態では，階調変換ユニット３８４とスクリーン処理ユニット３８６との間に，拡散処理ユニット３８５を独立して設けている。したがって，階調変換ユニット３８４では，任意の変換特性に基づいて入力階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０を第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１に変換することができる。この場合，第１の階調データのビット数を大きくして変換精度を高めることができる。一方で，拡散処理ユニット３８５により高精度の階調情報を失うことなく階調データのビット数を減らすことができるので，その後段のスクリーン処理ユニット３８６の構成を簡単にすることができ，コストダウンを図ることができる。
【００６９】
上記の実施の形態では，階調変換ユニット３８４が入力階調データＣ０，Ｍ０，Ｙ０，Ｋ０からよりビット数の多い第１の階調データＣ１，Ｍ１，Ｙ１，Ｋ１に変換した。しかし，同じビット数または少ないビット数の第１の階調データに変換した場合も，任意のシフト量Ｓが設定可能な拡散処理ユニット３８５により最適な拡散条件でより少ないビット数の第２の階調データＣ１ｄ，Ｍ１ｄ，Ｙ１ｄ，Ｋ１ｄに変換できるので，この後段のスクリーン処理ユニットのコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施の形態における画像形成装置とそれに内蔵される画像処理装置の構成図である。
【図２】一般的な画像処理ユニットの構成図である。
【図３】階調変換ユニットが参照する階調変換テーブルの具体例を示す図である。
【図４】本実施の形態における画像処理ユニットの構成図である。
【図５】本実施の形態における階調変換テーブルＬＵＴ２の具体例を示す図である。
【図６】本実施の形態における階調変換テーブルの他の例を示す図である。
【図７】本実施の形態における拡散処理ユニット３８５の構成図である。
【図８】本実施の形態における拡散処理ユニットの拡散処理の原理を示す図である。
【図９】本実施の形態における拡散処理の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
３８２：色変換ユニット              ３８４：階調変換ユニット
３８５：拡散処理ユニット            ３８６：スクリーン処理ユニット
Ｓ：シフト量
【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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