(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセルのアレイとして表わされる原画像からハーフトーン画像を発生させる装置であって、
内部にしきい値の第１のアレイと第２アレイを記憶しているしきい値メモリであって、画像領域が印刷される場合に、前記画像領域のカラーが第１の範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１のアレイのしきい値の位置にのみドットを生じさせ、前記画像領域のカラーが前記第１の範囲より大きい第２の範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１のアレイのしきい値の位置とともに前記第２のアレイのしきい値の位置にもドットを生じさせるように、前記第１と第２アレイのしきい値が配置され、かつ、前記第１のアレイのしきい値は、第１と第２の層にグループ化され、前記画像領域のカラーが前記第１の範囲中の第１の副範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１の層のしきい値の位置にのみドットを生じさせ、前記画像領域のカラーが前記第１の範囲中の前記第１の副範囲より大きい第２の副範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１の層のしきい値の位置とともに前記第２の層のしきい値の位置にもドットを生じさせ、各層が前記第１のアレイ内で複数本の対角ドットパターンを形成し、かつ同層の対角ドットパターン同士は隣り合わず異層の対角ドットパターン同士が隣り合うように配置され、前記第２アレイのしきい値は、前記画像領域のカラーのインクデューティの増加に伴って前記第２アレイ内で、前記第1アレイに隣接する位置を起点にして外側から内側に向かうらせん形に沿って成長するドットパターンを形成するように配置されている、前記しきい値メモリと、
前記原画像の各ピクセル値と前記しきい値メモリ中に記憶されているしきい値の対応する１つの値とを比較することで、ドットのパターンを発生する画像発生手段と
を備えたことを特徴とするハーフトーン画像発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記各層内のしきい値が水平および垂直の両方向に少なくとも１ピクセル分だけ間隔をあけていることを特徴とするハーフトーン画像発生装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、各ドットが同一サイズであることを特徴とするハーフトーン画像発生装置。
【請求項４】
ディジタルデータファイルからハーフトーン画像を生成する方法において、
しきい値の第１のアレイと第２アレイをもつディザマトリックスであって、画像領域が印刷される場合に、前記画像領域のカラーが第１の範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１のアレイのしきい値の位置にのみドットを生じさせ、前記画像領域のカラーが前記第１の範囲より大きい第２の範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１のアレイのしきい値の位置とともに前記第２のアレイのしきい値の位置にもドットを生じさせるように、前記第１と第２アレイのしきい値が配置され、かつ、前記第１のアレイのしきい値は、第１と第２の層にグループ化され、前記画像領域のカラーが前記第１の範囲中の第１の副範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１の層のしきい値の位置にのみドットを生じさせ、前記画像領域のカラーが前記第１の範囲中の前記第１の副範囲より大きい第２の副範囲内のインクデューティで印刷されるものであるときには前記第１の層のしきい値の位置とともに前記第２の層のしきい値の位置にもドットを生じさせ、各層が前記第１のアレイ内で複数本の対角ドットパターンを形成し、かつ同層の対角ドットパターン同士は隣り合わず異層の対角ドットパターン同士が隣り合うように配置され、前記第２アレイのしきい値は、前記画像領域のカラーのインクデューティの増加に伴って前記第２アレイ内で、前記第1アレイに隣接する位置を起点にして外側から内側に向かうらせん形に沿って成長するドットパターンを形成するように配置されている前記ディザマトリックスを記憶する段階と、
原画像の各ピクセルの値を前記ディザマトリックスの対応する１つのしきい値とを比較することでドットパターンを発生させる段階と、
を含むことを特徴とするハーフトーン画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には印刷に関する。さらに詳しくは画像の欠陥を減少するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
当分野において公知であるように、ディジタルカラー画像は、組み合わせによって画像を形成する画素（「ピクセル」）の３次元値として記憶し、または表現することができる。各ピクセル値は特定の色を表すカラー空間内の位置に対応している。使用頻度の高いカラー空間として、いわゆる赤−緑−青（ＲＧＢ）のカラー空間およびシアン−マゼンダ−黄色（ＣＭＹ）のカラー空間がある。
【０００３】
ＲＧＢカラー空間においては、各ピクセルは、赤、緑および青ピクセルの成分の組み合わせ、または所定の大きさを有する赤、緑および青ピクセルのベクトルの組み合わせによって提供される。したがって、赤、緑および青色のピクセル成分を組み合わせることによって特定のカラーを有するピクセルが得られる。同様に、ＣＭＹカラー空間においても、各ピクセルは、組み合わせにより特定のカラーを有するピクセルを提供する所定の大きさを有するシアン−マゼンダ−黄色のピクセル成分の組み合わせによって提供される。
【０００４】
画像処理システムは典型的には所定のビット数により各ピクセル成分を表わしている。例えば、各ピクセル成分は８ビットで表すことができる。８ビットで表した場合には、各ピクセル成分には２の８乗すなわち２５６の数値のうちの１つが割り当てられる。この場合、例えば、各ピクセル成分は０から２５５の間の数値を持つことができる。インクジェットプリンタは典型的には紙などの記録媒体上に同じようなサイズの複数のインクドットを配置することにより印刷する。インクドットは記録媒体上の画像のピクセル位置に対応する各位置に置かれる。
【０００５】
このプリンタは、インクドットが所定のピクセル位置で記録媒体上に置かれるかまたは置かれないかのいずれかであるという意味で、バイナリ方式である。バイナリ方式のプリンタで直接生成することができないオリジナル画像の輝度レベルおよび色調は、一般にハーフトーニングとよばれる手法を用いて印刷画像にシミュレートされる。ハーフトーニング手法においては、プリンタが直接供給できるものとは異なる色および輝度がピクセル比率の異なるプリンタインク・ドットを適用することによって生成されている。規則的ディザ型ハーフトーニングでは、ディザマトリックスのしきい値は個々の表示媒体のピクセル位置と関係しており、プリンタは記録媒体上にあってピクセル成分値がディザマトリックスの関連するしきい値と等しいか、または関係するしきい値を超える画像位置にインクを付着させる。
【０００６】
したがって、ディザマトリックスがある範囲（例えば、０〜２５５）の全体にわたりおおむね均等に分布しているしきい値を含んでいるときには、その範囲の中間部に値を有するピクセル成分（例えば、値１２８）は、ピクセル位置の約１／２に付着しているピクセル成分に関係するカラーを有するインクのドットとなる。同様に、しきい値範囲の上端近く、または上端に値を有するピクセル成分（例えば、値２５５）は、典型的には画像のその領域のすべてのピクセル位置に付着しているそのピクセル成分と関係したインクのドットとなる。
【０００７】
ドットが画像の全位置に付着しているときには、インクはインクデューティ１００％で付着していると言う。インクデューティ１００％とは記録媒体に付着させることのできる単位面積当たりの最大インク量を表す。また公知のように、集中ドット型ディザ法では、ドットは各種のパターンで集中化される。従って、集中ドットには典型的には複数のプリンタ−インクドットを含んでいる。集中ドットのサイズは、ディザマトリックスによって定義された初期点に第１のインクドットを印刷し、そしてその第１の点から発生するらせんパターンで後続インクドットを印刷することにより増大する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の集中ドット型ディザ法を用いて印刷するときの１つの問題は、インクドットが互いに密接しているために隣接するプリンタドットの１部が重なり合ってしまうことである。さらに、かかるインクドットを詳細に検査してみると、垂直または水平に隣接しているドットが最大インク・デューティ・リミットで印刷されたときに、ドットが重複している領域とインクのブリーディングが発生している集中ドット内の局部領域とが対応していることがわかる。
【０００９】
インクブリーディングとは、記録媒体上に記録媒体の吸収限度を超えた量のインクが付着した結果、その過剰量のインクが付着した部位からインクが流れ出すことを言う。例えば、黒点を生成するためにシアン、マゼンダおよび黄色のインクドットを印刷することが望ましいときに、綜合インクデューティは記録媒体上に付着されるインクの量は典型的には記録媒体が正常に吸収できる量よりも大きいので、各ピクセル成分カラーに１００％インクデューティを用いることができない。
【００１０】
その結果、記録媒体上でインクの流出、すなわちブリーディングを生ずることになる。上記のインクデューティ・リミットの問題に加えて、インクドットを記憶媒体上に付着させ集中ドットを形成させるらせんパターンにより、インクドットは重複する部分を有して連続的に印刷される。例えば、従来の集中ドット型ディザでは、４つのドットが印刷されるときには、これらのドットは正方形のパターンに配置され、４つのドットの中央に位置する点で重複する。可能な１６ドットのうちから４ドットのみが印刷されるときには、例えば、１６ドット中の４ドットのみが印刷されるので、画像領域の綜合インクデューティ・リミットの侵害を生じない。しかし、画像はブリーディングのために比較的ノイズが多い画像に見えることがある。このように画像にノイズが現われるのは、少なくとも一部には、インクの量が過剰であることと、インクドットの重複の問題によるものである。従来の集中ドット型ディザ法により印刷するインクジェットプリンタにおいては、重複の問題は少なくとも２つの理由により増幅される。
【００１１】
第１に、プリンタのインクドットの方が、インクドットが充填するのに理想的に適している対応スペースよりも大きいことが多い。第２に、記録媒体上に配置されるインクドットが記録媒体と衝突したときに拡散する傾向、すなわち寸法的に拡大する傾向があるためにドットが部分的に重なり合う。ドットの拡大量は、用紙の品質（例えば、光沢紙と非光沢紙）やインクの組成などを含む諸要因によって異なる。
【００１２】
ドットが拡大するとさらに近接するドットが重なり合うことになり、またさらに過剰量のインクを記録媒体上に付着させて悪くする。さらに、プリンタの水平位置合わせや印刷位置合わせが不完全な場合にもインクドットが重なり合うことになる。画像のドットの重複領域は、典型的にはバンディングノイズと呼ばれる明もしくは暗のバンドとして現われる。したがって、集中ドット型ディザ法を用いて印刷した画像は、隣接したプリンタドットの重複およびプリンタ印刷位置合わせ問題を含む諸要因により生ずるバンディングノイズの影響を受けやすい。
【００１３】
ブリーディングやバンディングノイズは、画像が比較的低いインクデューティ（即ち、０％〜約２５％のインクデューティの範囲内にあるインクデューティ）で印刷されたインクドットを有する領域を含んでいる場合には特に目立つ。
【００１４】
プリンタの印刷位置合せのずれは、典型的には、プリンタの電気機械的設計および／または製造の機械的公差や不正確さにより生ずる。印刷位置合せのずれを生ずる１つの特殊な原因は、プーリ、ベルト、ウォームギア、および親ねじを含むプリンタのギアボックスや駆動機構の不正確さにある。
【００１５】
ギア操作が変わるとバンディングの頻度も変化する。画像の欠陥の発生を回避するか、または最少限にとどめるためにプリンタは、規則的な間隔で集中ドットを生成できるように、記録媒体上に正確にドットを置かなければならない。ただし、印刷位置合わせのずれは、プリンタの構成要素とプリンタ構成要素のアセンブリの両方の機械的公差を改善することにより改善できるが、これは典型的に設計および製造工程の両面でコスト高となる。このように、プリンタは水平方向および垂直方向に完全な印刷位置合わせができないためにプリンタドットを正しい位置に正確に集中して置くことができず、結果的に印刷画像が欠陥を有することになる。
【００１６】
プリンタの印刷位置合わせのずれにより隣接するプリンタドットの１部が重複するときは、これらのプリンタドットは「引き裂かれた」もしくは「せん断された」と言われる。集中ドットがせん断されると、少なくとも一部に、集中ドットの重複が生じる一方で、他の集中ドット間の間隔は大きくなることにより、画像の輝度に変化が生じる。これは特に約２５％以下のインクデューティリミットを使用した印刷画像の領域内で特に顕著である。
【００１７】
このように、「せん断」の結果、バンディング欠陥を有する印刷画像が生ずる。したがって、プリンタによって媒体上に配置されたインクを記録媒体が吸収することができたとしても、プリンタの印刷位置合わせの問題があるために、各インクを１００％インクデューティで配置させたとすると、バンディング欠陥は特に顕著となると考えられる。逆に、例えば、送出し機構（例えば、印刷ヘッド）が１／７２０インチ位置ごとに正確に停止することができたとしても、プリンタインク・ドットはなお記録媒体の比較的広い部分に拡散して隣接するドットが部分的に重複し、その結果、画像化に前述のバンディング欠陥およびブリーディング特性を生じる。したがって、インクのブリーディングとプリンタの印刷位置合わせの問題は互いに交絡している。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、集中ドット型ディザ法を用いてハーフトーン画像を発生するプリンタから生じるバンディング欠陥を減少させる手法を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の別の目的は、画像のインクのブリーディングを減少させる手法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に従がう原画像からハーフトーン画像を発生させる装置は、内部にしきい値の第１のアレイを記憶したしきい値メモリを含んでおり、各しきい値は複数層にグループ化されている。各層を構成しているしきい値の相対位置は、しきい値のアレイ内で相補的対角パターンを形成するように配置されている。この装置はさらに原画像メモリとしきい値メモリに結合している比較手段、およびハーフトーン画像発生手段とを含んでいる。比較手段は原画像メモリ中に記憶されている各ピクセル値としきい値メモリ中に記憶されているしきい値の対応する１つとを比較し、またハーフトーン画像発生手段はしきい値メモリの層によって定義されたパターン中に配置されたドットのパターンを構築する。この構成により、プリンタヘッドの前後運動から生ずる画像のバンディング欠陥を減少させる装置が得られる。しきい値メモリ中のしきい値をグループ化して複数の層を形成することにより集中ドットとして連続的に印刷されるインクドットは、ディザマトリックス内で連続して印刷されるドット間の重複量を最少化する距離をとって配置される。さらに、層手法によって行なわれるドットスペーシングにより連続印刷されるドット間の重複量を減少できるので、記録媒体上での局部的な過剰インク付着およびインクブリーディングの領域を減少させることができる。好ましい実施態様では、これらの層は所要のインクデューティ水準に従って選択される。
【００２１】
本発明の別の態様に従がう、ディジタルデータファイルからハーフトーン画像を提供する方法は、複数色のカラーそれぞれのドットパターンを発生する段階を含んでおり、この段階でドットの記録媒体に適用されるパターンは複数のカラーのそれぞれの入力密度の関数として変化する。この発生段階は、集中ドット型ディザマトリックスの第１の対角パターンを形成する集中ドット型ディザマトリックスの第１の層を発生する段階と、集中ドット型ディザマトリックスの第２の層を発生する段階とを含んでおり、この第２の層が集中ドット型ディザマトリックスの第２の対角パターンを発生する。１つの実施形態では、第２の層により定義された対角パターンは第１の層により定義された対角パターンと相補的である。この構成により、プリンタの印刷位置合わせのずれによって生じる画像の欠陥を減少させる手法が得られる。各層が対角パターンを定義する複数の層を有するディザマトリックスを提供することにより、各層で連続的に印刷されるインクドットは、集中ドット内の連続的に印刷されるドット間の重複量を最小化する距離だけ間隔をとって配置される。さらに、対角層手法によって行なわれるドットスペーシングによって、記録媒体上での局部的なオーバーインキングやインクブリーディング領域の数は減少する。１つの好ましい実施形態では、各層のドットは、所要のインクデューティに従って選択的に印刷される。実施形態の１つでは、本方法は、さらに、画像領域のインクデューティを決定する段階と、インクデューティ値に応答して集中ドット型ディザマトリックスの第１層内のドットを印刷する段階とを含んでいる。このようにして、これらの層はインクデューティの値に従って選択的に適用される。これにより画像領域内の局部的なオーバーインキング領域の発生を減少させ、また比較的低いインクデューティでインクが使用される画像の外観的ノイズは減少する。
【００２２】
本発明のさらに別の側面に従がう、ディジタルデータファイルからハーフトーン画像を生成するためのコンピュータプログラム製品は、複数の各カラーについてのドットのパターンを発生させる動作であって、ドットパターンが複数の各カラーの入力密度の関数として変化するような動作をコンピュータに行わせるためのプログラムコードを担持したコンピュータ読取可能媒体と、集中ドット型ディザマトリックスのしきい値が記憶されたコンピュータ読取可能媒体とを含んでいる。そして、その集中ドット型ディザマトリックスは複数のマトリックスセルを有しており、その複数のマトリックスセルの第１のマトリックスセル群が集中ドット型ディザマトリックスの第１の層を形成し、また第２のマトリックスセル群が集中ドット型ディザマトリックスの第２の層を形成している。第１層内の一つのマトリックスセル群は集中ドット型ディザマトリックスの対角軸に沿って存在し、第２層内の一つのマトリックスセル群は集中ドット型ディザマトリックスの第２の別の対角軸に沿って存在している。
【００２３】
このコンピュータプログラム製品は、さらに、ディジタルデータファイルからの値と、集中ドット型ディザマトリックスの第１の層中の対応するマトリックスセルのしきい値とを比較する動作をコンピュータに行わせるためのプログラムコードを担持したコンピュータ読取可能媒体と、ディジタルデータファイルからの値と、集中ドット型ディザマトリックスの第２の層中の対応するマトリックスセルの値とを比較する動作をコンピュータに行わせるためのプログラムコードを担持したコンピュータ読取可能媒体とを含んでいる。この構成により、画像の欠陥が小さくかつインクブリーディングの少ないカラー画像印刷を可能にするコンピュータプログラムが得られる。
【００２４】
本発明のさらに別の側面に従がう、プリンタヘッドの前後運動によって生ずるバンディング欠陥を減少させる手法は、画像を１つ以上のピクセル領域に分割する段階と、１つ以上の各ピクセル領域を複数の層に分割する段階とを含んでいる。各層は所定の距離だけ間隔を置いた複数の点を含んでいる。第１の層の最初の点が定義され、また以後の各層について定義された最初の点は第１層の最初の点から所定の量だけ所定の方向にオフセットされる。これらの層は、所望のドット形状とサイズを発生させるため、インクデューティ値に応答して所定の順序で適用される。
【００２５】
本発明のさらに別の側面に従う集中ドット型ディザマトリックスは複数の層を含んでおり、各層はそのディザマトリックス内の複数の相補的対角パターンの１つに配置される。対角パターンでドットを発生させるディザマトリックスを用いることにより、集中ドット型ディザ法を使用してハーフトーン画像を発生させるプリンタに起因する画像バンディング欠陥およびインクブリーディング特性は減少する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態に係るコンピュータシステムのブロック図である。
【００２８】
ここで図１について説明する。図１は本発明を実施することができるコンピュータ・システムを示す。図１に実施例として示したコンピュータ・システムは、説明のみを目的としたものである。説明には特定のコンピュータ・システムについて記述するときに共通して使用される用語を用いているが、本説明および概念は図１と異なるアーキテクチャを有するその他のシステムにも同様に適用されるものである。
【００２９】
コンピュータ・システムは中央演算処理装置（ＣＰＵ）１２を含んでおり、ＣＰＵは、例えば従来のマイクロプロセッサ、情報の一時記憶用のランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１４、および情報の永久記憶用の読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１６として提供することができる。
【００３０】
上述の構成要素はそれぞれバス２０に結合されている。コンピュータ・システムの操作は通常オペレーティング・システム・ソフトウエアによって制御・調整される。オペレーティング・システム・ソフトウエアはシステム資源の割当てを制御し、特にスケジューリング、記憶域管理、ネットワーキング、および入出力サービスなどのタスクを実行する。従って、システムメモリ内に常駐しＣＰＵ１２上で作動するオペレーティング・システムは、コンピュータ・システムのその他のエレメント間の操作を調整する。
【００３１】
さらに、バス２０には不揮発性の大容量記憶装置を結合して、これをディスケット２２として提供することもできる。ディスケット２２はディスケット・ドライブ２４に挿入可能であって、ディスケット・ドライブ２４は次にコントローラ２６によってバス２０に結合される。同様に、コンパクトディスク（ＣＤ）ＲＯＭ２８はＣＤ−ＲＯＭドライブ３０に挿入可能であって、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３０は次にコントローラ３２によってバス２０に結合される。ハードディスク３４は典型的にはディスクコントローラ３８によってバス２０に結合される固定ディスク・ドライブ３６の一部として提供される。
【００３２】
データおよびソフトウエアは、ディスケット２２およびＣＤ−ＲＯＭ２８など取り外し可能な記憶媒体を介してコンピュータ・システムに提供され、また、コンピュータ・システムから抽出されるようにしてもよい。例えば、図２〜１０に関係して以下に説明する手法を用いて生成されるデータ値を、媒体２２および２８と同様の記憶媒体上に記憶させてもよい。データ値は次にＣＰＵ１２によって媒体２２、２８から検索し、画像のカラー印刷を実行するためにＣＰＵ１２によって使用するようにしてもよい。
【００３３】
別法として、ＣＰＵ１２はかかるデータ値をＲＯＭ１６に単に記憶するようにすることもできる。さらに、別法として、カラー印刷周辺装置上に画像を印刷する際に有用なコンピュータ・ソフトウエアを、媒体２２、２８と同様の記憶媒体上に記憶させることができる。かかるコンピュータ・ソフトウエアは、ＣＰＵ１２によって即時に実行するために媒体２２、２８から検索することができる。ＣＰＵ１２はコンピュータ・ソフトウエアを検索し、次いで後で実行するためにソフトウエアをＲＡＭ１４またはＲＯＭ１６に記憶するようにしてもよい。
【００３４】
コンピュータ・システムへのユーザ入力は多数の装置によって行なうことができる。例えば、キーボード４０およびマウス４２をコントローラ４４によってバス２０に結合する。スキャナ４６を、例えばバス２０に結合したハンドヘルド・スキャナまたはページ・スキャナとして提供することができる。
【００３５】
スキャナ４６は、カラー画像を走査することができ、バス２０に同様に結合されるカラープリンタ４８によってそのカラー画像を後で印刷するようにすることができる。プリンタ４８は、例えば、インク・ジェット・プリンタとして提供することができる。プリンタ４８自体にプロセッサおよびメモリを含めて、ＣＰＵからプリンタ機能を制御する電気信号を受け取るようにすることもできることは注目すべきである。
【００３６】
システムにおいて、プロセッサ１２はプリンタ信号をプリンタ４８に供給し、供給されたこのプリンタ信号に応答してプリンタ４８は印刷されたページを出力する。印刷されたページは、例えばテキストのページに対応することができる、または、別法として、印刷したページを画像に対応させることもできる。プリンタ４８がカラープリンタとして提供されているときには、画像はカラー画像として提供することができる。プリンタ４８は紙などの記録媒体上にハーフトーン画像またはグレイスケール画像を作成することができる。
【００３７】
ハーフトーン画像に対しては画像の各ピクセルは印刷された記号かまたは印刷されない記号かのいずれかを有する。グレイスケール画像に対しては、ピクセル上の各々の記号は多くのグレイレベルのうちの１つを取るようにさらに詳細化される。ハーフトーン画像は通常、グレイスケール画像よりも簡単に、且つコンピュータ使用の点からも安価に生成される。従って、多くの比較的低コストのプリンタはハーフトーン画像を印刷するように特に設計されている。
【００３８】
ハーフトーン画像を印刷するためには、連続色調の画像をそれぞれ複数のピクセルを含む複数の画像領域に分割する。原画像中のピクセルはそれぞれ１つの値を有する。画像領域内の複数のピクセルはいわゆる原画像を形成する。原画像は次に複数の異なる変換技術の１つを用いてハーフトーン画像に変換される。
【００３９】
原画像をハーフトーン画像に変換するための変換技術の１つに、いわゆるディザマトリックスを利用するいわゆるディザ法がある。ディザマトリックスは原画像の一部分に対応する物理空間を表わし、複数のマトリックス・エレメントを含んでおり、各マトリックス・エレメントは所定の値を有している。ディザマトリックス内の各マトリックス・エレメントの値は、原画像の対応する画像領域と比較されるか、または画像領域上にマップされる。ディザマトリックスによって表わされる空間よりも大きな原画像の場合には、ディザマトリックスは原画像全体を覆うように複製される。ディザマトリックス内の各エレメント値はこのようにして原画像内の対応するピクセル値と比較される。原画像内のピクセル値がディザマトリックスの対応するマトリックス・エレメント内に記憶された値よりも大きい場合には、原画像内のそのピクセルの位置に対応するハーフトーン画像の位置にドットが印刷される。
【００４０】
上述の手法を用いて視覚的に好ましいハーフトーン画像を発生するためには、ディザマトリックス内のマトリックス・エレメント値は、ハーフトーン画像内の欠陥の出現を避けるように選択され、一方、比較的外観が原画像に近似するハーフトーン画像を提供する。ディザマトリックスのマトリックス・エレメント内に記憶された値は、完全にランダムなパターンでは原画像にあまり近似していない外観を有するハーフトーン画像を発生する恐れがあるため、乱数発生器によって発生しないことが好ましい。規則的ディザ法において、ディザマトリックスに記憶された値は、しきい値の決定的周期アレイに対応する。従ってしきい値はランダムよりもむしろ規則的であるべきであると言われている。規則的ディザ法は生成するドットの性質によって２つのクラスに分類することができる。最初のクラスは集中ドット型ディザ法と呼ばれ、２番目のクラスは分散ドット型ディザ法と呼ばれる。従って、プリンタ４８では集中ドット型ディザ法を使用したシステムの一例を表わす。
【００４１】
コンピュータ・システムはまた、システムをバス５１およびネットワーク５２で簡単に図示した構内通信網（ＬＡＮ）または広域通信網（ＷＡＮ）と相互接続することのできる通信用アダプタ５０を含んでいる。従って、データおよびコンピュータ・プログラム・ソフトウエアをアダプタ５０、バス５１、およびネットワーク５２を経て、コンピュータ・システムへ伝送し、またはコンピュータ・システムから受信することができる。
【００４２】
図２は本発明の実施の形態に係る集中ドット型ディザマトリックスで発生させたハーフトーン画像の概要図である。
【００４３】
図２にはコンピュータ・システムによって用いられるディザ・マトリックス５３およびインク減少マトリックス６１が示されており、原画像５５からハーフトーン画像５４を発生するためにプリンタ４８によって用いられるプリンタ信号を提供する。
【００４４】
ハーフトーン画像５４、原画像５５、およびディザ・マトリックス５３はそれぞれ１つのエリアを占めている。例えば、ディザ・マトリックスは物理的エリア５３を表わす。これらの３エリアは実質的には互いに等しい。典型的には、ディザ・マトリックス５３によって表わされるエリアの大きさは、例えば、５ｃｍ×５ｃｍと比較的小さい。原画像５５は典型的にはディザ・マトリックス５３よりも大きい。ディザ・マトリックス５３は、従って、原画像５５のエリアを覆うように複製される。
【００４５】
ハーフトーン画像５４および原画像５５は共に、原画像ピクセル５７およびハーフトーン画像ピクセル５８等の多くのピクセルを有する。各ピクセルは１つの値を持っている。例えば、原画像ピクセル５７は１００の値を持ち、ハーフトーン画像ピクセル５８は０の値を持っている。ディザ・マトリックス５３は、例えば、１５０の値を持つエレメント５９などの多くのマトリックス・エレメントを有する。１つの好ましい実施形態において、ディザ・マトリックス５３は１２８行および１２８列のマトリックス・エレメントを有する。従って、ディザ・マトリックス５３内の各エレメントは１つの値を有し、ディザ・マトリックス内に１つの位置を占めている。例えば、エレメント５９は１５０の値を有し、ディザ・マトリックス５３の１番目の行と１番目の列との交点に位置するマトリックス・エレメントに対応する位置６０を占めている。
【００４６】
同様に、インク減少マトリックス６１内の各エレメントは１つの値を有し、インク減少マトリックス６１内で１つの位置を占めている。例えば、エレメント６２は１２５の値を有し、インク減少マトリックス６１の１番目の行と１番目の列との交点に位置するマトリックス・エレメントに対応する位置６３を占めている。
【００４７】
原画像５５およびハーフトーン画像５４は共に白・黒またはカラーであることができる。カラーを表わす好ましい方法の１つは、各ピクセルが異なる色の３つのドットを有するようにすることである。
【００４８】
原画像５５からハーフトーン画像５４を発生する方法は、原画像５５内の各ピクセルのカラーを識別する段階と、各ピクセルにインクデューティ・リミットを適用する段階と、原画像５５内の各ピクセル値をディザ・マトリックス５３内の対応するエレメント値と比較する段階とを含んでいる。この比較から得た結果に基づいて、ハーフトーン画像の対応するピクセル値が決定される。
【００４９】
ハーフトーン画像を発生するために適用されるインクのインクデューティに依って、ディザ・マトリックス５３内の値には複数の値のうちの１つが割当てられる。本発明では、ハーフトーン画像を発生するために使用されるインクデューティが比較的高い、すなわち、約５０％より大きいときには、ディザ・マトリックス５３内のマトリックス・エレメントの値は、通常の当業者に周知のいずれかの手法に従って割当てられた値であることができる。ただし、ハーフトーン画像５４内に含まれるピクセルについては、そのピクセル値はディザマトリックス内の対応するマトリックス・エレメント値より大きくなければならず、さらに、そのピクセルに対する減少率と１００％のインクデューティ・リミットに対応する値との積は、インク減少マトリックス６１内の対応するエレメント値以上でなければならない。この追加条件を満たさなければ、そのピクセルはハーフトーン画像５４に含まれない。従って、インク減少マトリックス６１によってディザ・マトリックス５３内のインク減少領域が限定される。
【００５０】
ディザマトリックス５３のインク減少領域は、いかなる環境においてもインクが印刷されないハーフトーン画像５４の領域を限定する。この手法は、本願の出願人に譲渡された米国特許出願シリアル番号０８／７１６９５０号「CLUSTER DITHER INK DUTY LIMIT CONTROL（集中ディザ・インクデューティ・リミット制御）」に詳細に記述されている。
【００５１】
一方、ハーフトーン画像を発生するために使用するインクデューティが比較的低い、すなわちインクデューティ０％からインクデューティ約２５％までの範囲内にある場合には、ディザ・マトリックス５３内のマトリックス・エレメント値は図３〜図１０を参照して以下に説明するように選択することができる。
【００５２】
図３〜図９を参照して、ディザ・マトリックス７０の一部分は第１のマトリックス部分７２および第２のマトリックス部分７４を含んでいる。この実施の形態において、マトリックス部分７２は第１の４×４アレイのマトリックス値に対応し、マトリックス部分７４は第２の４×４アレイのマトリックス値に対応している。ディザ・マトリックス７０の第１の部分７２および第２の部分７４中のディザ・マトリックス値は、画像の一部分を形成するためにプリンタによって発生する第１および第２のドット・パターンのそれぞれの１つを形成する。
【００５３】
ディザ・マトリックス７０の第１の部分７２中の値は相補的対角格子を形成する。例えば、マトリックス・エレメント１〜８をディザ・マトリックス７０の第１の層と見做し、また、マトリックス・エレメント９〜１６をディザ・マトリックス７０の第２の層と見做すと、マトリックス・エレメント１、２、４および７はディザ・マトリックス７０の第１の部分７２内の第１の対角経路を形成し、マトリックス・エレメント３および８は第２の対角経路を形成し、また、マトリックス・エレメント５および６は第３の対角経路を形成する。
【００５４】
同様に、マトリックス・エレメント９、１０、および１２はディザ・マトリックス７０の第１の部分７２中の第４の対角経路を形成し、また、マトリックス・エレメント１３、１４、および１６は第５の対角経路を形成する。これらの層が相補的対角パターンを形成することに注目すべきである。例えば、マトリックス・エレメント１〜８によって形成される対角経路はマトリックス・エレメント９〜１６によって形成される対角経路と相補的である。
【００５５】
集中ドット型ディザマトリックス内のこの特定パターンを用いて、記録媒体の局部的領域におけるインクの過剰付着の減少が行なわれる。これは特に、０％から約２５％までの範囲内のインクデューティ領域を有する画像の印刷に有益である。
【００５６】
さらに詳しくは、画像領域が印刷される場合に、その画像が０％から約２５％までの範囲内のインクデューティで印刷されるカラーを含むときには、プリンタは集中ドット型ディザマトリックス７０のマトリックス・エレメント１〜８によって限定される位置にドットを配置する。例えば、ディザマトリックス７０が適用されるべき原画像の部分がすべて５以下の値を有する原画像ピクセルを含む場合には、図４に図示したように、ドット７５ａ〜７５ｅによって生じるドットパターン７５は、原画像内のピクセルをディザマトリックス７０の対応するエレメント値と比較することによって生じる。図４からも明らかなように、ドットパターン７５はマトリックス７０のマトリックス・エレメント１〜５上にあるドット７５ａ〜７５ｅによって生じる。
【００５７】
集中ドット型ディザマトリックスの第２の層（マトリックス・エレメント９〜１６）は、約２５％〜約５０％までの範囲内のインクデューティ・リミットで印刷するときに使用される。集中ドット型ディザマトリックスの第２の層は、集中ドット型ディザマトリックス７０の第１の層と相補の対角経路を有する層を形成する。集中ドット型ディザマトリックス７０の第３の層（エレメント１７〜３２）は従来の集中ドット型ディザマトリックス内の位置に対応しており、約５０％から１００％までの範囲内のインクデューティを提供するために使用される。
【００５８】
図３において、集中ドット型ディザマトリックスの第１の層と第２の層が満たされる（すなわち、マトリックス・エレメント１〜１６がそれぞれその上に位置するドットを有する）と、過剰量のインクが画像の局部的領域に付着するため、オーバーインキングの局部領域がさらに発生することがある。従って、画像領域に対するインクデューティ・リミットを超えることができないのに対して、画像の局部領域内でインクデューティ・リミットを超えることがある。しかし、本発明のディザマトリックス法を用いることによって、画像の初期印刷段階で局部的なオーバーインキング作用を防ぐことができる。
【００５９】
従って、本発明の技術を用いることによって、０％から約２５％までの範囲内のインクデューティで印刷するときには、局部的インクデューティの侵害、およびその結果生じるオーバーインキングの局部領域を最少限度に抑えること、または完全に避けることさえも可能である。これは、集中ドット型ディザマトリックス内の点が、４つの隣接するブロック内に４つのドットが発生するパターンを避けるように配置されているためである。例えば、マトリックス・エレメント１および１３は２つの隣接するブロック（すなわち少なくとも１辺を共有するブロック）を表わし、他方マトリックス・エレメント１、２、９および１３は４つの隣接するブロックを表わす。これと対照的に、マトリックス・エレメント１〜８はいずれの辺も共有していない。
【００６０】
なお、領域７４（図３）等の比較的高いインクデューティでプリンタが印刷する画像領域においては、例えば、前述した米国特許出願シリアル番号０８／７１６９５０号に記載されているようなパンチアウト・ホール手法等も使用することが出来る。この手法によって比較的高いインクデューティの画像領域中の局部的なオーバーインキングは極少化される。
【００６１】
本発明は、このようにして０％から約２５％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域内の局部的なオーバーインキングの発生を最少限度に抑制し、また場合によっては全面的に防止する。さらに、本発明の手法によって、位置決めエラーによる画像変動による画像内の色調変化が減少する。この手法は、比較的低いインクデューティ（例えば約０％〜２５％までの範囲内のインクデューティ）のときに有効であるが、２５％を超えるインクデューティでも使用することが出来ることに注目すべきである。
【００６２】
比較的低いインクデューティを有する画像領域は、比較的低いインクデューティでは記録媒体上へのオーバーインキングの発生等のインクデューティに関する問題が存在しないため、見る人には理想的には比較的平滑に見える。しかし、実際には、比較的低いインクデューティを有する画像領域にもインクデューティに関する問題が存在する。これは従来の集中ドット型マトリックスを使用するときに生じる可能性のある上述の局部的オーバーインキングによるためである。従って、画像は、ある距離からは、比較的平滑な外観を有するよりもむしろ、上述のオーバーインキングとバンディングの問題の組み合わせによって、比較的ノイズの多い外観を持つようになることがある。
【００６３】
しかし、図３の集中ドット型ディザマトリックスは、局部的なオーバーインキングとバンディングパターンの問題が減少した画像を生成する。これは特に比較的低いインクデューティでインクを配置した画像領域に当てはまる。従って、集中マトリックスのマトリックス値の選択は、集中ドットが発生する初期段階でのインクのブリードを減少、または回避するように行なわれる。ここで図５〜図９を参照して説明する。
【００６４】
図５〜図９は、対角パターンを用いた層を示す。図５はマトリックス・エレメント１〜４を含む第１の層を表わし、０％〜約１２．５％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用される。図６はマトリックス・エレメント５〜８を含む第２の層を表わしている。集中ドット型ディザマトリックス７０の第２の層は、第１の層と連係して約１２．５％から約２５％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用される。図７はマトリックス・エレメント９〜１２を含む第３の層を表わし、層１および層２と連係して約２５％から約５０％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用することができる。図８はマトリックス・エレメント１３〜１６を含む第４の層を表わし、層１、層２、および層３と連係して約５０％の範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用することができる。図９は層１および層２から提供されるドット・パターンを図示している。図９のドット・パターンはマトリックスの水平または垂直のいずれかの方向に隣接するドットを全く含んでいないことに注目すべきである。より正確には、すべてのドットはマトリックスの対角経路に沿って一直線に並んでいる。
【００６５】
図１０に示す集中ドット型ディザマトリックス８０は第１のマトリックス部分８２と第２のマトリックス部分８４を含んでいる。この実施の形態では、マトリックス部分８２はマトリックス値の第１の４×４アレイに対応し、またマトリックス部分８４はマトリックス値の第２の４×４アレイに対応している。第１のマトリックス部分８２は４層に細分される。
【００６６】
第１の層は、マトリックス・エレメント１〜４を含んでおり、０％から約１２．５％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用される。集中ドット型ディザマトリックス８０の第２の層は、マトリックス・エレメント５〜８を含んでおり、第１の層と連係して約１２．５％から約２５％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用される。集中ドット型ディザマトリックス８０の第３の層は、マトリックス・エレメント９〜１６を含んでおり、層１および層２と連係して約２５％から約５０％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用される。集中ドット型ディザマトリックス８０の第４の層は、マトリックス・エレメント１６〜３２を含んでおり、層１、層２および層３と連係して約５０％から約１００％までの範囲内のインクデューティを有する画像領域の印刷に使用される。
【００６７】
印刷用途の中には図３の集中ドット型ディザマトリックスを使用することが好ましいものもあるが、他の印刷用途では図１０の集中ドット型ディザマトリックスを使用することが好ましい場合もある。特定の集中ドット型ディザマトリックスの使用についての決定は、用紙の種類および印刷されるドットサイズを含む様々の要因に基づいているが、これらのみに限定されるものではない。例えば、記録媒体として光沢紙やフイルムを使用する場合には、図１０の集中ドット型ディザマトリックスを使用することが望ましい。
【００６８】
一方、プリンタが比較的小さなドットサイズを使用しており、ディザマトリックス７０（図３）のマトリックス・エレメント１および２に位置するドットのように隣接するドット間にほとんど、または全く局部的なオーバーインキングを生じないときには、ドットサイズが小さいので、オーバーインキングをほとんど、または全く生じないため、図３の集中ドット型ディザマトリックスを使用することができる。
【００６９】
反対に、プリンタのドットサイズが比較的大きく、記録媒体上に隣接するドットを適用したために局部的なオーバーインキングが生じるような場合には、図１０の集中ドット型ディザマトリックスを使用することが望ましい。図３を参照して上述した集中ドット型ディザマトリックス７０の対角的位置に隣接するマトリックス・エレメントは、画像印刷時、局部的なオーバーインキングを最小限におさえることになるが、この手法でさえも場合によっては局部的なインクデューティ・リミットに違反することがある。したがって、図１０に示したディザマトリックス８０では、ディザマトリックス８０の部分８２の１つのマトリックス・エレメントを常に水平および垂直の両方向にスキップさせる。
【００７０】
その結果、０％から約１２．５％までの範囲内のインクデューティで第１のディザマトリックス層を使用して印刷するときには、水平および垂直の両方向での１つ置きのマトリックス・エレメントが使用されない（すなわち、これらの領域内の記録媒体にはインクが付着されない）。第２のディザマトリックス層は次の対角的に最も近いセルの位置まで移動することにより発生し、またこの場合にも１２．５％〜２５％までの範囲内のインクデューティに対して１つの水平セルと１つの垂直セルとを使用しない。
【００７１】
これまで述べたように、本発明の態様はコンピュータ・システム上で実行可能な特定の機能に属する。当業者は、これらの機能を定義するプログラムを、（ａ）書き込み不可記憶媒体（例えば、コンピュータ内の読出し専用メモリ装置またはコンピュータ入出力接続機構）に永久記憶された情報、（ｂ）書き込み可能記憶媒体（例えば、フロッピー・ディスクおよびハード・ドライブ）に変更可能に記憶された情報、または（ｃ）電話機回線網などの通信媒体によってコンピュータに伝達された情報を含む様々な形態を取ってコンピュータに伝達することができるが、これらに限定されるものではないことを容易に評価できる筈である。
【００７２】
従って、斯かる情報を送信するときには、斯かる媒体が本発明の別の実施形態を表わしていることが理解できよう。本発明の好ましい実施形態について説明したが、その結果これらの概念を組み入れたその他の実施形態を使用することが出来ることは当業者には明かになるであろう。従って、これらの実施形態は開示した実施形態に制限されるべきではなく、添付した請求項の精神と範囲によって制限されるべきであると考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコンピュータシステムのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る集中ドット型ディザマトリックスで発生させたハーフトーン画像の概要図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る集中ドットが対角的に配置された層を有する集中ドット型ディザマトリックスを示す図である。
【図４】図３に示す集中ドット型ディザマトリックスの第１層に配置されたドットを示す図である。
【図５】図３に示す集中ドット型ディザマトリックスの第１の層の配置を示す図である。
【図６】図３に示す集中ドット型ディザマトリックスの第２の層の配置を示す図である。
【図７】図３に示す集中ドット型ディザマトリックスの第３の層の配置を示す図である。
【図８】図３に示す集中ドット型ディザマトリックスの第４の層の配置を示す図である。
【図９】図３に示す集中ドット型ディザマトリックスの第１、２層に配置されたドットを示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る集中ドットが１セル分だけ間隔をあけて配置される層を有する集中ドット型ディザマトリックスを示す図である。
【符号の説明】
１２  ＣＰＵ
１４  システムＲＡＭ
１６  ＲＯＭ
２２  ディスケット
２４  ディスケットドライブ
２６、３２  コントローラ
２８  ＣＤ−ＲＯＭ
３０  ＣＤ−ＲＯＭドライブ
３４  ハードディスク
３６  固定ディスクドライブ
３８  ディスクコントローラ
４０  キーボード
４２  マウス
４４  キーボード及びマウスコントローラ
４６  スキャナ
４８  プリンタ
５０  通信用アダプタ
５３  ディザ・マトリックス
５４  ハーフトーン画像
５５  原画像
６１  インク減少マトリックス
７０、８０  集中ドット型ディザマトリックス
７２、８２  第１のマトリックス部分
７４、８４  第２のマトリックス部分
【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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