(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調表現された画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため変調されるドットのサイズを決定するドットサイズ決定方法であって、
画像の全領域を最小明度で埋め尽くすために要するドットのサイズを最大ドットサイズとして選択し、画像が出力される媒体の明度を最大明度に設定する手順と、
レベル毎に、各レベルに対応したサイズのドットを画像の全領域に所定の解像度で配置することにより得られる明度が、最大明度と最小明度を結んだ直線上に位置するように、前記サイズのドットのサイズを制限する条件を設定する手順と、
ドットサイズ毎に粒状度が最も高い最悪値を取得し、所定レベルに対応したサイズのドットサイズの最悪値を基準にした該所定レベルに対応したサイズ以外の各サイズのドットサイズの相対的な最悪値を、ドットサイズ毎にそれぞれ取得する手順と、
前記各サイズのドットサイズの中で、前記所定レベルに対応したサイズのドットサイズの最悪値と該サイズ以外の各サイズのドットサイズの相対的な最悪値との差が最小となるドットサイズを、前記所定レベルに対応したサイズの最適ドットサイズとして決定する手順と、
前記所定レベルに対応したサイズ以外の各サイズのドットサイズを、前記所定レベルに対応したサイズの最適ドットサイズ及び前記条件に基づいて決定する手順と、
を有する、ドットサイズ決定方法。
【請求項２】
該決定されたドットサイズを使用して実際に出力されたデータをスキャニングする手順と、
スキャニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する手順と、
該実際のドットのサイズが該決定されたドットのサイズを再現しているかどうかを判定する手順と、
該実際のドットのサイズが該決定されたドットのサイズを再現していないと判定された場合に、該画像データの該レベル数を少なくし、前記粒状度が最も小さい組み合わせを再決定する手順と、
を更に有する請求項１記載のドットサイズ決定方法。
【請求項３】
階調表現された画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため使用されるドットのサイズを変調するシステムにおいて、
画像の全領域を最小明度で埋め尽くすために要するドットのサイズを最大ドットサイズとして選択し、画像が出力される媒体の明度を最大明度に設定する機能と、
レベル毎に、各レベルに対応したサイズのドットを画像の全領域に所定の解像度で配置することにより得られる明度が、最大明度と最小明度を結んだ直線上に位置するように、前記サイズのドットのサイズを制限する条件を決める機能と、
ドットサイズ毎に粒状度が最も高い最悪値を取得し、所定レベルに対応したサイズのドットサイズの最悪値を基準にした該所定レベルに対応したサイズ以外の各サイズのドットサイズの相対的な最悪値を、ドットサイズ毎にそれぞれ取得する機能と、
前記各サイズのドットサイズの中で、前記所定レベルに対応したサイズのドットサイズの最悪値と該サイズ以外の各サイズのドットサイズの相対的な最悪値との差が最小となるドットサイズを、前記所定レベルに対応したサイズの最適ドットサイズとして決定する機能と、
前記所定レベルに対応したサイズ以外の各サイズのドットサイズを、前記所定レベルに対応したサイズの最適ドットサイズ及び前記条件に基づいて決定する機能と、
をコンピュータに実現させるドットサイズ決定プログラム。
【請求項４】
該調整されたドットサイズを使用して実際に出力されたデータをスキャニングする機能と、
スキャニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する機能と、
該実際のドットのサイズが該調整されたドットのサイズを再現しているかどうかを判定する機能と、
該実際のドットのサイズが該決定されたドットのサイズを再現していないと判定された場合に、該画像データの該レベル数を少なくし、前記粒状度が最も小さい組み合わせを再決定する機能と、
を更にコンピュータに実現させる請求項７又は８記載のドットサイズ決定プログラム。
【請求項５】
請求項３又は４記載のドットサイズ決定プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項６】
媒体への書き込み手段と、
階調表現された画像データを受け、該書き込み手段を制御する制御手段と、を有し、
該画像データをドットで該媒体へ出力する記録装置であって、
該制御手段は、該画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため、画像の全領域を最小明度で埋め尽くすために要するドットのサイズを最大ドットサイズとして選択し、画像が出力される媒体の明度を最大明度に設定し、
レベル毎に、各レベルに対応したサイズのドットを画像の全領域に所定の解像度で配置することにより得られる明度が、最大明度と最小明度を結んだ直線上に位置するように、前記サイズのドットのサイズを制限する条件を設定し、
ドットサイズ毎に粒状度が最も高い最悪値を取得し、所定レベルに対応したサイズのドットサイズの最悪値を基準にした該所定レベルに対応したサイズ以外の各サイズのドットサイズの相対的な最悪値を、ドットサイズ毎にそれぞれ取得し、
前記各サイズのドットサイズの中で、前記所定レベルに対応したサイズのドットサイズの最悪値と該サイズ以外の各サイズのドットサイズの相対的な最悪値との差が最小となるドットサイズを、前記所定レベルに対応したサイズの最適ドットサイズとして決定し、
前記所定レベルに対応したサイズ以外の各サイズのドットサイズを、前記所定レベルに対応したサイズの最適ドットサイズ及び前記条件に基づいて決定する、記録装置。
【請求項７】
該画像データの階調に応じたドットのサイズを保持する記憶手段を更に有する、請求項６記載の記録装置。
【請求項８】
該媒体へ出力されたデータをスキャンニングする入力手段と、
該入力手段によってスキャンニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する手段と、
該制御手段で使用されたドットのサイズと該実際のドットのサイズとの差を検出する手段と、
該差を補正するよう該書き込み手段の出力を調整する手段と、
を更に有する、請求項６又は７記載の記録装置。
【請求項９】
該媒体へ出力されたデータをスキャニングする入力手段と、
該入力手段によってスキャニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する手段と、
該実際のドットのサイズが該制御手段で使用されるドットのサイズを再現しているかどうかを判定する手段と、を更に有し、
該制御手段は、該実際のドットのサイズが該決定されたドットのサイズを再現していないと判定された場合に、該画像データの該レベル数を少なくし、前記粒状度が最も小さい組み合わせを再決定する、請求項６又は７記載の記録装置。
【請求項１０】
該画像データの階調に応じて更に変調されたドットのサイズを保持する更なる記憶手段を更に有する、請求項９記載の記録装置。
【請求項１１】
該入力手段は、該媒体へ出力されたデータの明度を測定し、該実際のドットのサイズを判定する手段は、該媒体へ出力されたデータの明度からドットサイズを算出する、請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載の記録装置。
【請求項１２】
該入力手段は、該媒体へ出力されたデータの反射濃度を測定し、測定された反射濃度から明度を算出し、該実際のドットのサイズを判定する手段は、該媒体へ出力されたデータの明度からドットサイズを算出する、請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像処理において、多値で表現された画像データをより少ない情報レベルで再現する少値化処理に係り、特に、色剤の濃度ではなく、ドットのサイズを変調することにより少値化を行う処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタル画像出力は、「１」と「０」すなわち「ＯＮ」と「ＯＦＦ」で構成される２値画像が主であった。近年、作像エンジンの進歩と高画質画像のニーズの高まりにより、デジタル画像出力においても、１画素で複数の階調を表現できる少値（多値）画像記録装置が市場に出回るようになってきている。
【０００３】
デジタル画像処理では、通常、入力画像データが１画素当たり８ビット（２５６値）程度の多値的な情報量を持っているのに対し、出力部である記録装置では、それよりもずっと少ない情報量でしか階調画像を再現できない。このように、元の多値よりも少ない情報量を少値と呼ぶ。
【０００４】
図１に、少値化処理を説明するための図である。同図には、一般的に使用されている２値化処理によるドットパターン（上段）と、少値化処理によるドットパターン（中段及び下段）とが示されている。左の列から右の列へ濃度が増加し、右の列は、「ベタ」で埋め尽くされている。同図の少値化処理の例では、３レベルが使用されている。少値化処理では、色剤の濃淡を利用した濃度変調方式と、異なるサイズのドットを利用したドットサイズ変調方式と、更には、その両方を合わせた方式の３つの方式が主に使用されている。
【０００５】
濃度変調方式は、基本的に色剤の種類が色調のレベルに応じて増えるだけであり、作像エンジンは２値化処理用と同じものを利用することができるため、従来の主流の２値化処理から濃度変調方式の少値化処理へ移行する際に、装置面でのハードルは低い。その代わり、特開平10-044475で提案されているように、同系色で濃度の異なる色剤を用いての色調のチューニングを行う必要があり、このチューニングにかかる負担が大きくなる。また、色剤タンクや作像エンジンを色数分用意しなければならないため、高速な印刷速度や大量の印刷枚数はあまり期待できない。ただし、作像エンジン自体は廉価なものが使用できるので、濃度変調方式は、主にパーソナル用途に向いている方式である。
【０００６】
ドットサイズ変調方式は、１画素当たりの情報量を上げるため、複数のドットサイズを形成する必要があり、濃度変調方式と比べるとより小さいサイズのドットを形成しなければならない分、より高性能な作像エンジンが必要とされる。その一方で、色数が少ない分、色調のチューニングにかかる負担が小さく、色剤タンクや作像ユニットをＣＭＹＫのそれぞれに振り分けられるので、高速・大量印刷に向いている。
【０００７】
ドットサイズ変調方式で階調画像を少値化する場合、階調再現範囲とドットサイズの対応付けが行われる。たとえば、濃度が段階的に増加する０から２５５までの２５６階調を均等に４値化する場合、２５６レベルの階調は、０から６３までの第１階調再現範囲と、６４から１２７までの第２階調再現範囲と、１２８から１９１までの第３階調再現範囲と、１９２から２５５までの第４階調再現範囲の４つの階調再現範囲に分割される。そして、第１から第４までの４つの各階調再現範囲に対し、ドットサイズが小さい方から順番に、第１ドットサイズ、第２ドットサイズ、第３ドットサイズ及び第４ドットサイズのドットサイズが割り当てられる。
【０００８】
第１階調再現範囲の各階調０から６３を小さい方から順番に再現する場合、第１ドットサイズのドットが所定の領域内に徐々に配置される。階調レベルが６３に達したとき、所定の領域は、第１ドットサイズのドットで埋められる。
【０００９】
次に、第２階調再現範囲の各階調６４から１２７を小さい方から順番に再現する場合、所定領域に配置された第１ドットサイズのドットが徐々に第２ドットサイズのドットで置き換えられる。階調レベルが１２７に達したとき、所定の領域は、第２ドットサイズのドットで埋められる。以下同様に、第３階調再現範囲及び第４階調再現範囲における各階調に対応したドットの配置が行われる。
【００１０】
また、各階調再現範囲内におけるドットの配置位置は、bayer法、ディザ法、誤差拡散法などの中間調処理方法に従って決定される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、高速かつ大量に複数階調の画像を記録するため、上述のドットサイズ変調方式に基づく少値化処理を用いる。
【００１２】
濃度変調方式と異なり、ドットサイズ変調方式は、色剤の濃度が常に一定となる。この濃度は、あくまでも「文字やベタ」の再現性を考慮して設定されるため、ハイライト部の階調再現に用いるには非常に濃いものとなる。たとえば、白地に黒色でハイライト部の画像を記録する場合、非常に濃い黒色のドットで画像を描こうとしてもハイライト部を巧く再現できない。
【００１３】
これを緩和するために、ドットサイズ変調方式では、非常に微少なドットを形成する必要がある。ただし、作像エンジンによって再現できるドットサイズには限界があるので、ドットサイズ変調方式で実現可能な少値化レベル数にも限りがある。そのため、限られた少値化レベル数の範囲内で画像を記録する場合、ドットのサイズ設定如何により画像品質が大きく影響を受けてしまう事になる。例えば小ドットと大ドットのドットサイズのギャップを表わす図２に示されるように、小さい方のドットを小さくしすぎると、ベタを埋めるための大ドットとの差が大きくなり過ぎ、ドットの切り替わりが目に付き易くなる。これは最終的には疑似輪郭の発生につながる恐れがある。また、逆に、ドットサイズが大きい方に偏りすぎると、ハイライトの階調再現性が劣り、２値化処理との差が無くなってしまう。図３には、多値で階調表現されたオリジナル画像と、ドットサイズが大きい方に偏ったドットを使用する少値化処理をこのオリジナル画像に施した結果として得られた少値化画像が示されている。同図の例では、階調性が崩れるため、ドットを配置できない領域が現れている。
【００１４】
本発明は、このドットサイズ変調方式おけるドットサイズの設定方法に着目し、画質低下が防止される最適なドットサイズを導き出すドットサイズ決定方法、本発明のドットサイズ決定方法を実現するドットサイズ決定プログラム、ドットサイズ決定プログラムを記録した記録媒体、並びに、本発明のドットサイズ決定方法を使用する記録装置を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多値で入力された画像データをより少ない情報レベルで再現するため、複数のサイズのドットを用いて階調表現を行う少値化処理において、使用される各サイズのドットを切り替える際に生じる粒状度の変化に着目し、この粒状度の変化が最小となるようなドットサイズの組合せを理想のドットサイズとして適用することにより、階調再現範囲と粒状度の観点から最適なドットサイズを導出する。
【００１６】
少値化処理され出力された画像のざらざらした度合いの視覚的な指標である粒状度は、同じ階調再現範囲内では比較的滑らかに変化するが、階調再現範囲が切り替わるとき、すなわち、使用されるドットサイズが切り替わるときに変化する。図４は、このような階調再現範囲と粒状度との典型的な関係を表わすグラフである。粒状度の大きい変化は、同図において点線で示されている。本発明は、各階調再現範囲における粒状度の変化を最小になるようなドットサイズの組を決定する。
【００１７】
開示の方法は、階調表現された画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため変調されるドットのサイズを決定するドットサイズ決定方法であって、各階調に対応した粒状度を取得し、階調の変化に対応したドットの配置によって生じる粒状度の変化が小さくなるように各レベルのドットのサイズを調整する、
ドットサイズ決定方法である。
【００１８】
また、人間の視覚特性は、濃度よりもむしろ明度に対してリニアな特性を有することが知られている。そこで、請求項２に係る発明では、階調と明度が直接的に関連付けられている。
【００１９】
開示の方法では、人間の視覚特性が明度リニアであることを考慮して階調再現範囲内でも階調と明度がリニアな関係を実現できるように、各レベルのドットのサイズは、各レベルに対応したサイズのドットを画像の全領域に所定の解像度で配置することにより得られる明度と階調が線形的な関係になるように調整される。
【００２０】
また、記録装置の経年変化や製品ばらつき、環境条件の変動や被記録部材の種類変更等による画像品質の劣化を補償するため、開示の方法は、レベル毎に再現される階調に対応した粒状度の最悪値を取得し、各レベルの粒状度の最悪値の差が小さくなるように各レベルのドットのサイズを調整する。
【００２１】
図５は、本発明によるドットサイズ決定方法のフローチャートである。同図に示されるように、開示の方法は、階調表現された画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するためドットのサイズを変調するシステムにおいて、画像の全領域を最小明度で埋め尽くすために要するドットのサイズを最大ドットサイズとして選択し、画像が出力される媒体の明度を最大明度に設定する手順（ステップ１）と、各レベルのドットのサイズ毎に各レベルに対応したサイズのドットを画像の全領域に所定の解像度で配置することにより得られる明度が、最大明度と最小明度を結んだ直線上に位置するように、各レベルのドットのサイズを制限する条件を設定する手順（ステップ２）と、最大ドットサイズ以外のドットのサイズを変化させ、レベル毎に再現される階調に対応した粒状度の最悪値を取得し、各レベルの粒状度の最悪値の差が小さくなるように、制限された条件の範囲内でドットのサイズを調整する手順（ステップ３）と、を有し、階調再現範囲と粒状度の観点から最適なドットサイズを導出する、ドットサイズ決定方法である。
【００２２】
最大ドットは、媒体を「ベタ」で埋めるために必要なサイズである。また、媒体を「ベタ」で埋めたとき、画像領域の明度は最小明度となる。
【００２３】
元々、最小サイズドットの出力安定性に問題のある電子写真や、経年変化によってインク粘度が増す事で小ドットの噴射安定性が低下し易いインクジェット等では、不安定な条件下で無理に出力を続けても画像品質は落ちるばかりである。そこで、開示の方法によれば、ドットサイズ決定方法は、調整されたドットサイズを使用して実際に出力されたデータをスキャニングする手順（ステップ４）と、スキャニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する手順（ステップ５）と、実際のドットのサイズが調整されたドットのサイズを再現しているかどうかを判定する手順（ステップ６）と、実際のドットのサイズが調整ドットのサイズを再現していないと判定された場合に、画像データをレベル数よりも少ない更なるレベル数で表現するため、階調の変化に対応したドットの配置によって生じる粒状度の変化が小さくなるようにレベル毎に使用されるドットのサイズを更に調整する手順（ステップ７）と、を更に有する。
【００２４】
この時、少値化レベル数を減少させることで、理想的な最小ドットサイズは少し大きめに再設定されるので、より安定した条件で出力が可能となる。少値化レベル数が減ったとしても、再調整される値そのものは、理想的なドットサイズの組合せであり、最初に調整された最小ドットサイズでドットを出し続けた場合よりも高品位な画像を得ることができる。
【００２５】
また、開示のプログラムは、上記本発明のドットサイズ決定方法をコンピュータに実現させるドットサイズ決定プログラムに関する。
【００２６】
開示の媒体は、本発明のドットサイズ決定プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
【００２７】
図６は、階調表現された画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現する本発明による記録装置の構成図（その１）である。
【００２８】
開示の装置は、媒体２への書き込み手段１１と、階調表現された画像データを受け、書き込み手段１１を制御する制御手段１２と、を有し、階調表現された画像データをドットで媒体２へ出力する記録装置１であって、制御手段１２は、画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため、階調の変化に対応したドットの配置によって生じる粒状度の変化が小さくなるようにレベル毎に使用されるドットのサイズを変調する、記録装置である。
【００２９】
記憶装置１は、画像データの階調に応じたドットのサイズを保持する記憶手段１３を更に有する。
【００３０】
開示の装置によれば、記録装置１は、記録装置１の経年変化や製品ばらつき、環境条件の変動や被記録部材の種類変更等による画像品質の劣化を補償するため、媒体２へ出力されたデータをスキャンニングする入力手段１４と、入力手段１４によってスキャンニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する手段１５と、制御手段で使用されたドットのサイズと実際のドットのサイズとの差を検出する手段１６と、差を補正するよう書き込み手段の出力を調整する手段１７と、を更に有する。
【００３１】
図７は、階調表現された画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現する本発明による記録装置の構成図（その２）である。
【００３２】
開示の装置は、媒体２への書き込み手段１１と、階調表現された画像データを受け、書き込み手段１１を制御する制御手段１２と、を有し、階調表現された画像データをドットで媒体２へ出力する記録装置１であって、制御手段１２は、画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため、階調の変化に対応したドットの配置によって生じる粒状度の変化が小さくなるようにレベル毎に使用されるドットのサイズを変調し、記録装置１は、媒体２へ出力されたデータをスキャニングする入力手段１４と、入力手段によってスキャニングされたデータから実際のドットのサイズを判定する手段１５と、実際のドットのサイズが制御手段１２で使用されるドットのサイズを再現しているかどうかを判定する手段１８と、を更に有し、制御手段１２は、実際のドットのサイズが制御手段１２で使用されるドットのサイズを再現していないと判定された場合に、画像データをレベル数よりも少ない更なるレベル数で表現するため、階調の変化に対応したドットの配置によって生じる粒状度の変化が小さくなるようにレベル毎に使用されるドットのサイズを更に変調する、記録装置である。
【００３３】
記録装置１は、画像データの階調に応じて更に変調されたドットのサイズを保持する更なる記憶手段１９を含む。
【００３４】
入力手段１４は、媒体２へ出力されたデータの明度を測定するよう構成し、実際のドットのサイズを判定する手段１５は、媒体へ出力されたデータの明度からドットサイズを算出するよう構成することができる。或いは、入力手段１４は、媒体２へ出力されたデータの反射濃度を測定し、測定された反射濃度から明度を算出し、実際のドットのサイズを判定する手段１５は、媒体へ出力されたデータの明度からドットサイズを算出するよう構成される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、図や式を参照しながら、本発明に対する具体的な実施例を説明する。
【００３６】
図８は、本発明の第１実施例によるシステムの構成図である。本実施例のシステムは、ネットワーク４を介して接続されたコンピュータ３から、記録装置であるプリンタ１へ８ビット（２５６階調）で表現された画像データを送り、プリンタ１において、画像データに対しドットサイズ変調方式による少値化処理を実施し、少値化処理された画像を記録用紙２へ出力するシステムである。
【００３７】
ドットサイズ変調の場合、使用される色剤はＣＭＹＫの各色につき１種類のみとなるので、画像の濃度と、単位面積当たりにドットが被覆する面積の比率であるドット面積率とを関連付けて考えることができる。
【００３８】
次に示す式１は、面積率と濃度の関係を示すYule-Ｎilsenの式を、式２は濃度と反射率の変換式を、式３は反射率と明度の変換式を示している。
【００３９】
式１：
【００４０】
【数１】
0004527324.tif 000002
Ｄ：平均濃度、Ｄ０：ベタ濃度、Ｄｐ：用紙の濃度、ａ：ドット面積率、ｎ：定数。
【００４１】
式２：
【００４２】
【数２】
0004527324.tif 000003
式３：
【００４３】
【数３】
0004527324.tif 000004
Ｌ：明度、Ｒ：反射率。
【００４４】
人間の視覚特性や記録装置の再現濃度の違い等を考慮した場合、良好な階調特性が得られるのは、入力レベルに対して濃度が線形な「濃度リニア」ではなく、入力レベルに対して明度が線形な「明度リニア」であることが、過去の様々な研究により分かっている。そのため、ドットサイズ変調方式において、各サイズのドットの組合せによって表現される階調レベルは、常に明度リニア直線上のポジションによって決定することが望ましい。たとえば、式１では、明度リニアな特性に基づくものとしてｎ＝３が使用される。濃度、反射率及び明度の関係式は、式１〜式３に限定されるものではない。
【００４５】
少値化の際に選択可能な少値化レベル数及び各ドットサイズは、使用する記録装置のドット再現能力によって決まる。中でも、最も大きいサイズのドット（以降、「最大ドット」と呼称）は、図９に示す様に、ベタを埋めるために必要なドットサイズとして、解像度から決定される。図９には、円形ドットと、正方ドットの場合について、ドットピッチと必要なドットサイズとの関係が示されている。円形ドットの場合、最大ドットサイズは、ドットピッチの√２倍であり、正方ドットの場合、最大ドットサイズは、ドットピッチと同じである。
【００４６】
この最大ドットで埋め尽くされた「ベタ」の明度及び対応した階調レベルと、記録用紙本来の明度及び対応した階調レベルとを結ぶ直線上にある（階調レベル、明度）の組は、明度リニアな特性を示す。本発明の第１実施例の場合、ベタの明度及び記録用紙本来の明度は、式１〜式３にしたがって求めることができ、また、ベタ及び記録用紙の階調レベルは、それぞれ、２５５及び０のように設定される。
【００４７】
２値の場合は、この最大ドットしかないため、中間調処理方法によって構成されるドットパターンの明度が、明度リニア直線上に来るように閾値設定を行えばよい。
【００４８】
本発明の第１実施例による少値化処理の場合には、更に、サイズ毎に、同じサイズのドットで用紙（又は所定の領域）埋め尽くした時の明度が明度リニア直線に載るという条件を満たすようにドットサイズを調整する。図１０は、明度と階調レベルの関係を示す図である。同図には、小ドットと、中ドットと、大ドット（最大ドット）で用紙を埋め尽くしたときの（階調レベル、明度）の組がベタ部明度と用紙明度を結ぶ明度リニア直線上に載る様子が示されている。同図では、階調レベル０と用紙明度を関連付け、階調レベル２５５とベタ部明度を関連付けているため、便宜的に用紙明度からベタ部明度へ明度が増加するように示されている。しかし、上述の「最小明度」はベタ部濃度に対応し、「最大明度」は用紙明度に対応している。
【００４９】
本発明の第１実施例によるドットサイズ変調方式の場合には、各サイズのドットで埋め尽くした時の（階調レベル、明度）の組が明度リニア直線に載るという条件だけではなく、（階調レベル、明度）の組が明度リニア直線上で位置する場所も調整する。これにより、以下に説明するように、粒状度の変化を制御することができる。
【００５０】
粒状度とは、既に説明した通り、画像のざらざらした度合いの視覚的な指標である。以下の説明では、同条件下で測定・算出した場合の相対比較値である粒状度を考える。具体的な粒状度の算出方法については、多くの研究者から様々な方式が提案されているが、何れの方式も求めようとしている粒状性は本質的に変わらない。
【００５１】
以下に、本発明の第１実施例で使用される粒状度計算式の一例として、ＲＭＳ粒状度の算出式を示す。
【００５２】
【数４】
0004527324.tif 000005
Ｇ：粒状度、Ｎ２：サンプリング数、Ｄｉｊ：濃度、ＡＶＧ＿Ｄ：Ｄｉｊの平均値。但し、Ｄｉｊは４８μφのアパーチャで走査した拡散濃度である。
【００５３】
しかし、本発明の種々の実施例で使用される粒状度計算式は、上記のＲＭＳ粒状度の計算式に限定されるものではなく、たとえば、他の粒状度計算式の一例として、Peter.G.Engeldrumの粒状度定数式を以下に示す。
【００５４】
【数５】
0004527324.tif 000006
Ｇ：粒状度、Ｋ：log10(e)、ａ：ドット面積率、Ｒmax：ベタ部反射濃度、Ｒmin：用紙反射濃度。
【００５５】
図１１は、２値化処理された２値ドットパターンと、少値化処理された少値ドットパターンの粒状度を比較したグラフである。同図の例における少値化処理は、小ドット、中ドット、大ドットの３種類のドットサイズを使用した４値化処理である。そして、２値化処理したドットパターン「２値（同じ解像度）」、２倍の解像度の２値化処理されたドットパターン「２値（倍の解像度）」、階調再現範囲を不均等に配分した少値化処理「階調再現域不均等」、並びに、階調再現範囲を均等に配分した少値化処理「階調再現域均等」に関して、小ドット領域、中ドット領域、及び、大ドット領域における粒状度が示されている。
【００５６】
同図からわかるように、２値化処理、及び、階調再現域を均等に取った場合の少値化処理では、再現階調レベルの増加に合わせて滑らかに粒状度が減少していくのに対して、階調再現域が不均等な少値化処理の場合は、ドットがより大きいサイズのドットにシフトした段階（たとえば、階調レベルが４２又は１３０程度）で急激に粒状度が悪化する。これは、切り替わったドットのサイズ変化量が大き過ぎ、人間の目には不自然に大きくなった様に感じられるからである。この問題を回避するためには、各サイズのドットによる階調再現域を等しくし、１ドットあたりの明度変化量を等しくさせることで、滑らかなドット切り替えを行うことができるようになる。
【００５７】
このように、本発明の第１実施例では、多値で入力された画像データをより少ない情報レベルで再現する少値化処理の内、複数のサイズのドットを用いて階調表現を行う少値化処理において、使用されるドットのサイズが、明度と粒状度より規定される。
【００５８】
このように、少値化処理におけるドットサイズについて、階調再現性と粒状度の双方から最適値を求めることで、人間の目に好適な階調特性を維持しつつ、ドットの切り替わりを視覚的に認識され難くし、疑似輪郭等の画質低下を防ぐことが可能となる。
【００５９】
また、上述のように使用される各サイズのドットを出力装置の解像度ピッチで１００％配置したときの明度が、出力装置により再現し得る最大最小明度を結んだ直線上に位置するようにドットのサイズが規定される。
【００６０】
人間の視覚特性を考慮すると、理想的な階調特性は濃度リニアではなく明度リニアとなる。ドットサイズ変調による少値化処理では、階調レベルに応じて、それぞれのサイズのドットが適用される階調区間が決定するため、それぞれのサイズのドットで記録面を埋め尽くした時の明度を明度リニア直線上に来るように設定することで、各サイズのドットが適用されるそれぞれの階調区間に関しても、明度リニアな特性を持たせることが可能となる。
【００６１】
しかし、階調再現域を均等に配分した場合、再現されるドットパターンにおける粒状度の絶対値は、ドットサイズが最も小さい最小ドットのサイズによって決まる。前述したように、ベタを埋める必要性から最大ドットサイズが固定化されるので、均等に階調再現域を設定すると、最小ドットサイズは分割する少値化レベル数に依存する。少値化レベル数が十分に確保できる場合は問題ないが、図１１の例の様に、３〜５値程度の少値化レベルしか実現できないような記録装置の場合、最小ドットサイズも必然的に大きくなる。しかし、少値化処理を導入する効果を十分に発揮させるためには、最小ドットサイズは２値化のドットサイズに近づかない方が望ましい。
【００６２】
そこで、本発明の好適な実施例では、各々のサイズのドット切り替えに伴う粒状度のギャップ（変化）に着目し、このギャップが最小となるドットの組合せを理想のドットサイズとして適用する。ここで、「粒状度の絶対値を最小」とするのではなく、「各々のサイズの切り替え時の粒状度のギャップを最小」とする点に注意する必要がある。最小ドットのサイズを小さくすることができるとしても、使用する記録装置によって表現できる少値化レベル数および最大ドットサイズは決まっている。そのため、いずれかの階調レベルにおいて、ドットサイズが大きく変化する。図１２は、小ドットサイズと中ドットサイズの組合せによるギャップ発生箇所の推移を示すグラフである。○は、小ドットから中ドットへのサイズの切り替えのギャップを小さくした場合のグラフであり、■は、中ドットと大ドットの間で階調再現域を均等に配分した場合のグラフである。同図からわかるように、最小ドットサイズをいくら小さくしても、いずれかの階調レベルにおいて大きなギャップが発生する。明確なギャップが存在する場合、たとえ、粒状度の絶対値としては小さなギャップであっても、人間の目には段差として映り、疑似輪郭等の画質劣化に結びついてしまうことになる。そのため、各々のサイズの切り替え時の粒状度のギャップを最小にするようにドットサイズを決めることが重要である。
【００６３】
図１３は、ドットサイズの異なる300dpiドットを、2400dpiの分解能のドットで再現したデジタル画像を示す図である。これは、2400dpiの正方ドットを並べて、縦横の外径と面積が各サイズの300dpi円形ドットに近くなるようにした疑似再現画像である。ドットの配置方法すなわち中間調処理には４値のBayer型ディザ方法を適用している。併記した粒状度は2400dpiのデジタル疑似再現画像から算出したもので、実際の出力画像から測定した値とはは異なるが、同一の条件であれば相対的な比率は維持されているため、本発明におけるドットサイズ設定においてもこの粒状度を使用することができる。
【００６４】
図１３は、特にドットサイズの切り替わりがギャップとして目に付きやすく、粒状度が高い（＝低画質な）階調レベルにおけるドットの状態を表示している。前述したように、表現できる少値化レベル数が限られている場合、必ずこのようなギャップが存在するので、バランス良くドットサイズを設定することが重要である。
【００６５】
図１４は、４値（０レベルを含む）の少値化処理において、最適ドットサイズを求めるグラフを示したものである。ここでは、上述のように最大ドットサイズを決定した後、さらに、事前にギャップの発生傾向からある程度小ドットサイズを絞り込み、最小ドットサイズも固定した後に、最適な中ドットサイズを決定している。小滴最悪値、中滴最悪値及び大滴最悪値は、それぞれ、小・中・大ドットによる階調再現範囲での最悪粒状度についてプロットしたものであり、それぞれが交わるか、もしくは最も近づく箇所が理想的なドットサイズの組合せとなる。
【００６６】
上述の例では最小ドットサイズを予め固定しているが、本発明の他の実施例では、以下の手順に従って、最小ドットサイズも粒状度の変化に基づいて決定することができる。図１５は、本発明の第２実施例によるドットサイズ決定方法のフローチャートである。
【００６７】
ステップ１１：記録装置の再現能力から少値化レベル数と最大ドットサイズを決定する。
【００６８】
ステップ１２：最大ドットサイズ、最大明度及び最小明度から明度リニア直線を作成し、階調レベルと明度を関連付け、各ドットサイズが取り得る値を制限する。
【００６９】
ステップ１３：小ドットサイズを選択する。
【００７０】
ステップ１４：中ドットサイズを選択する。
【００７１】
ステップ１５：大ドット、中ドット、小ドットの階調再現範囲毎に粒状度を算出し、ドットサイズ毎に粒状度の最悪値を算出する。
【００７２】
ステップ１６：他に選択できる中ドットサイズがあるかどうかを判定し、あるならば、ステップ１４へ戻る。
【００７３】
ステップ１７：選択中の小ドットサイズに関して、大ドット、中ドット、及び、小ドットの粒状度の最悪値の差が最小となるドットサイズの組合せと、そのときの粒状度とを求める。
【００７４】
ステップ１８：他に選択できる小ドットサイズがあるかどうかを判定し、あるならば、ステップ１３へ戻る。
【００７５】
ステップ１９：小ドットサイズ毎に取得されたドットサイズの組合せの中から、粒状度が最も低くなる組合せを選び、そのときの大ドット、中ドット及び小ドットの組合せを理想的なドットサイズの組合せとする。
【００７６】
３値もしくは４値以上に対しても、同様の手法にて最適なドットサイズを求めることが可能となる。
【００７７】
上述のように、サイズ変調による少値化の場合、最小ドットサイズにこだわるあまり、他のサイズのドットとのバランスを欠きやすく、それがドットの切り替わりの際に明度や粒状度の極端な変化として現れ、疑似輪郭が発生しやすくなる。
【００７８】
これに対し、本発明の好適な実施例では、少値化処理方法において、階調レベルに応じて使用されるドットのサイズが切り替えられる時の粒状度変化が最も小さくなるよう、ドットサイズが規定される。
【００７９】
このように、ドットの切り替わりによる粒状度の変動が最小となるドットサイズに規定することで、異なるサイズの切り替わりをスムーズにし、視覚的にドットの切り替わりを意識させないようにすることが可能となる。
【００８０】
図１６は、本発明の第２実施例による階調表現された画像データをドットで媒体２へ出力する記録装置１の構成図である。記録装置１は、媒体２への書き込み部１１と、階調表現された画像データを受け、書き込み部１１を制御する制御部１２とを有する。制御部１２は、上述のドットサイズ決定方法を実施して、画像データを元の階調よりも少ないレベル数で表現するため、階調の変化に対応したドットの配置によって生じる粒状度の変化が小さくなるようにレベル毎に使用されるドットのサイズを変調する。
【００８１】
本発明の第２実施例による記録装置１は、更に、環境条件などの変化に応じて記録装置１のキャリブレーションを行うためのキャリブレーション部５１と、キャリブレーションに利用するため記録装置１の出力した画像を取り込む画像取込部１４とを具備する。以下に、本発明の第３実施例によるキャリブレーション方法について説明する。本発明の第３実施例による記録装置１は、たとえば、電子写真方式記録装置、熱転写方式記録装置、或いは、インクジェット方式記録装置を含む。
【００８２】
本来、少値化処理を設計する上で、最小ドットから最大ドットまでのドットの再現性は、常に一定であるものとして設計されている。
【００８３】
しかし、電子写真方式や熱転写方式等は、記録を行う用紙や環境条件によって、最小ドットの再現性が著しい影響を受ける。また、インクジェット方式では、しばらく使用しない期間が空くとインクの粘度が増加し、最小のドットを噴射できなくなる場合がある。
【００８４】
何れの場合も、中ドットや大ドットといった上のレベルのドットになると、ドット形成のために大きなエネルギー（電荷や、熱、圧力等）が加えられるため、ドットの再現性は安定してくる。既に説明した通り、本発明は、濃度や明度から理想的なドットサイズを求めるものである。この濃度や明度と理想的なドットサイズとの関係に基づいて、逆に、理想的なドットサイズが事前に分かっていれば、本来あるべき濃度や反射率、明度等を求めることも可能である。よほど劣悪な環境下にない限り、色剤そのものの濃度が大きく変動することは無いので、出力画像を再スキャニングして濃度や明度等を測定することで、仕様通りのドットサイズが実現できているかをチェックすることが可能となる。
【００８５】
画像の取り込みに関しては、記録装置がコピー機やＦＡＸであれば備え付けのスキャナーを用いることが可能であり、最近では廉価なインクジェットプリンターでもスキャナユニットを装着できるものもあるので、それらを利用する方法もある。また、スキャナーのような機能を備えていなくても、反射率を測定することができるならば、反射率から濃度や明度を算出できるので安価なフォトセンサーでも代用は可能である。更に、電子写真方式では、感光体上の用紙の印刷されない部分にテストチャートを記録する、或いは、装置内部にキャリブレーション用の記録システムを用意するといったことも可能である。
【００８６】
最小ドットの再現性に異常を検出した場合、本発明では全てのドットのサイズを、少値化レベル数を一段少なくした場合に対応した理想的な組合せに再設定する。少値化レベル数を一段少なくすることによって、理想の最小ドットサイズは大きくなるので、最小ドットをより安定した状態で形成できるようになる。また、最小ドットサイズ以外のサイズのドットも一緒に新しい理想値に変更されているため、粒状度のギャップを生じることなく調整が行える。
【００８７】
従来のキャリブレーション方法では、画像取込部１４を用いて同じように濃度等を検出したとしても、単純にドット形成エネルギーを上げるだけなので、安定して出力できている中ドットや大ドットまで強調する恐れがあり、理想的なドットサイズのバランスを崩してしまう。特にカラーバランスまで考慮に入れると、細かい調整を行おうとすると、膨大な参照テーブルを用意するか、リアルタイム演算を行わなければならなくなる。
【００８８】
これに対して本発明の第３実施例では、標準の設定となる理想ドットの組合せに加えて、少値化レベル数が１〜２レベルだけ少ない条件のテーブルを１〜２つ余計に保持するだけで十分なキャリブレーション効果を得ることができる。また、何よりも理想的な設定条件のみを選択していくことになるので、調整後の画像品質も一定のレベルに保つことが可能となる。１段階のキャリブレーションを実行しても、依然として最小ドットの再現性の異常がが解消されない場合は、更にもう１段階、２段階と少値化レベル数をシフトして対応することも可能である。
【００８９】
元々、最小サイズドットの出力安定性に問題のある電子写真や、経年変化によってインク粘度が増す事で小ドットの噴射安定性が低下し易いインクジェット等では、不安定な条件下で無理に出力を続けても画像品質は落ちるばかりである。
【００９０】
しかし、上記の通り、本発明の第３実施例では、出力された画像を所定の手段で再スキャンニングし、出力手段の調整を行う機構を備えた記録装置において、再スキャニングによってドット再現性をチェックし、環境条件や記録装置の品質ばらつきにより最小サイズのドット出力が安定しない場合には、本発明のドットサイズ決定方法によって規定される少値化ドットサイズの中から、少値化レベルを１段減らしたときの理想ドットサイズを適用する。
【００９１】
このように、少値化レベル数を一つ落とす事で、理想的な最小ドットサイズは少し大きめに再設定されるので、より安定した条件で出力が可能となる。少値化レベル数が一つ減ったとしても、再調整される値そのものも理想的なドットサイズの組合せであり、無理に小ドットを出し続けた場合よりも高品位な画像を得る事ができる。
【００９２】
勿論、この調整は無制限に続けていくわけにはいかない。たとえ、理想的な組合せであっても、少値化レベルのシフトに伴い確実に粒状性は悪くなっていく。そこで、元々の少値化レベル数に応じてリミッターを設ける必要がある。少値化レベル数が比較的多い記録装置などでは、単なる環境条件の変化でも数段階シフトする事も考えられるが、レベル数の少ない記録装置では一段階のシフトでもかなり条件が変わり、明らかに異常と見なすことができる。この場合、少値化レベル数シフトは修理やメンテナンスまでの繋ぎの処置として用いられ、この間にユーザーもしくはメーカーのサポートセンター等へ自動的に警告を発するような機構を設けることにより、万一のマシントラブルや耐用限界等による画質劣化を最小限に抑えつつ、迅速な対処が可能となる。
【００９３】
したがって、本発明の第４実施例による記録装置は、少値化レベルの減少度合いをチェックし、出力エンジンの消耗度を自動判定し、ユーザーもしくはサポートセンターへ自動報告する機構を備える。
【００９４】
少値化レベル数を１段階下げることによって記録装置の変動に対処することができ、さらに、このレベル数の変動具合をチェックすることによって、環境条件が変わっただけであるのか、記録装置そのものが経年変化によって当初の性能を発揮できなくなっているのかを判断することが可能である。
【００９５】
少値化レベル数ダウンが経年変化に対する処置であった場合には、この処置はあくまでも「根本的な対策をとるまでの暫定処置」であり、より品質が落ち始める前に、ユーザーもしくはメーカーに通知することで、経年変化への対策をとる猶予を与えることができる。
【００９６】
本発明の第５実施例によれば、記録装置１は、書き込み部１１の調整を行う出力調整部１７（図６を参照）を備え、出力された画像を画像取込部１４で再スキャンニングし、キャリブレーション部５１で、再スキャニングにより直接測定した明度もしくは反射濃度から逆算した明度と、理想的なドットサイズとを比較して、補正量を算出し、その補正量に基づいて出力調整部１７で出力調整を行うことができる。
【００９７】
このように、出力画像をスキャニングし、出力特性を調整することで、装置の経年変化や製品ばらつき、環境条件の変動や被記録部材の種類変更等による画像品質の劣化を抑える事が可能となる。特に、キャリブレーション部５１において、上述のドットサイズ決定方法の基準に基づいて調整することにより、大きく出力特性が変わったとしても、明度と粒状度の双方から補正をかけられた新しい設定に変更されるので、常に一定の画像品質を保つことが可能となる。
【００９８】
また、本発明の第６実施例による記録装置は、最小ドット出力が安定しない場合に備えて、少値化レベル数を１つずつ減らしたときの理想ドットサイズの組合せと、その組合せに対応した色処理パラメータを複数備えている。
【００９９】
出力特性の変動を読みとり、出力条件をその都度微調整することはそれほど難しいことではないが、カラー画像記録装置の場合、色毎に変動具合が異なると、それに合わせて色変換テーブルを再調整するのは容易なことではない。
【０１００】
これに対して、本発明の第６実施例による記録装置は、少値化レベル数を１段階ずつ下げるキャリブレーション方式を採用し、安定した条件下まで一気に変更するので、少値化レベル数に応じた色変換テーブルを数種類用意しておくだけで、色変換テーブルを再設計する必要が無い点で有利である。
【０１０１】
以上のように、本発明はドットサイズに起因する粒状度を重要な要素として最適化を行っている。そのため、記録装置の主流であるインクジェット記録装置や電子写真記録装置、熱転写記録装置等、ドットを使用して階調表現を行うすべての記録装置に適用が可能である。これらの記録装置は、色剤の濃度が一定であり、屡々、ドットサイズ変調による少値化処理が採用される。そこで、これらの記録装置に本発明によるドットサイズ規定方法を適用することで、良好な少値化画像を得ることが可能となる。
【０１０２】
【実施例】
図１７〜図１９に、各種記録方式による作像プロセスの概略図を示す。図１７はインクジェット記録方式、図１８は電子写真記録方式、図１９は熱転写記録方式を示している。
【０１０３】
インクジェット方式は、圧電素子による変形加圧や膜沸騰による容積変化、静電引力による吸引等といった様々な手法にて、インクをノズルから滴の形で用紙上に噴射して記録を行う方法である。
【０１０４】
電子写真は、帯電させた感光体とレーザー等による露光ユニットを用い、データに合わせてトナーが付着する部分と付着しない部分を作りだし（潜像形成）、用紙に転写定着を行うことで記録を行う方法である。
【０１０５】
熱転写は、信号に応じて急加熱・放冷を行える発熱体を備えたサーマルヘッドと用紙の間にインクワックスを塗布したインクリボンを挟み込み、加熱のＯＮ／ＯＦＦによってワックスを用紙上に転写することで記録を行う方法である。
【０１０６】
何れの方法も、用紙上に円形もしくは方形のドットを形成し、ドットの配置によって画像を形成する方法である。そのため、ドットの配置方法（中間調処理）と合わせて、本発明におけるドットサイズの設定方法が画像品質改善に大きく寄与する。
【０１０７】
上記の本発明の実施例によるドットサイズ決定方法は、ソフトウェア（プログラム）で構築することが可能であり、コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを実行することにより本発明の実施例によるドットサイズ決定方法を実現することができる。構築されたプログラムは、ディスク装置等に記録しておき必要に応じてコンピュータにインストールされ、フロッピーディスク、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記録媒体に格納して必要に応じてコンピュータにインストールされ、或いは、通信回線等を介してコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵによって実行されうる。
【０１０８】
以上、本発明の代表的な実施例を説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明によれば、階調再現性と粒状度の観点から少値化処理におけるドットサイズを最適に決定することができるので、人間の目に好適な階調特性を維持したまま、ドットの切り替わりを視覚的に認識され難くし、擬似輪郭などの画質低下を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】少値化処理の説明図である。
【図２】ドットサイズのギャップの説明図である。
【図３】ドットを配置できない領域が生じた少値化画像の説明図である。
【図４】階調再現範囲と粒状度との関係を表わすグラフである。
【図５】本発明によるドットサイズ決定方法のフローチャートである。
【図６】本発明による記録装置の構成図（その１）である。
【図７】本発明による記録装置の構成図（その２）である。
【図８】本発明の第１実施例によるシステム構成図である。
【図９】ベタ部を埋めるための必要ドットサイズの説明図である。
【図１０】明度と階調レベルの関係の説明図である。
【図１１】２値ドットデータと少値ドットデータの粒状度のグラフである。
【図１２】小ドットと中ドットの組合せによるギャップ発生箇所の推移を示すグラフである。
【図１３】サイズの異なるドットを再現した画像とその粒状度の説明図である。
【図１４】最適ドットサイズの組合せを算出方法を示すグラフである。
【図１５】本発明の第２実施例によるドットサイズ決定方法のフローチャートである。
【図１６】本発明の第３実施例による記録装置の構成図である。
【図１７】インクジェット方式による作像プロセスの概略図である。
【図１８】電子写真方式による作像プロセスの概略図である。
【図１９】熱転写方式による作像プロセスの概略図である。
【符号の説明】
１    記録装置
２    媒体
１１    書き込み手段
１２    制御手段
１３    記憶手段
１４    入力手段
１５    ドットサイズ判定手段
１８    ドットサイズ再現性判定手段
１９    更なる記憶手段
【図１】
0004527324.tif 000007
【図２】
0004527324.tif 000008
【図３】
0004527324.tif 000009
【図４】
0004527324.tif 000010
【図５】
0004527324.tif 000011
【図６】
0004527324.tif 000012
【図７】
0004527324.tif 000013
【図８】
0004527324.tif 000014
【図９】
0004527324.tif 000015
【図１０】
0004527324.tif 000016
【図１１】
0004527324.tif 000017
【図１２】
0004527324.tif 000018
【図１３】
0004527324.tif 000019
【図１４】
0004527324.tif 000020
【図１５】
0004527324.tif 000021
【図１６】
0004527324.tif 000022
【図１７】
0004527324.tif 000023
【図１８】
0004527324.tif 000024
【図１９】
0004527324.tif 000025