JP2705771B2 - 濃度階調形カラープリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は、濃度階調形カラープリンタにおいて、プリ
ンタの三原色インクの濃度階調レベルを、上記インクの
同一濃度階調レベルの各色を重ね合わせた時に生じる無
彩色の明度軸を均等分割する如く定め、各色の濃度値を
この濃度階調レベルのうちの１つのレベルに量子化する
如く構成したことにより、良好な画質を得るものであ
る。 〔産業上の利用分野〕 本発明は濃度階調形カラープリンタにおける三原色イ
ンクの濃度階調レベル設定方法に関するものである。 〔従来の技術〕 濃度階調形カラープリンタにおいては、各濃度階調レ
ベルに対して記録されるインク濃度を決定付ける量子化
レベルは、出力画像の画質に大きく影響する。 この量子化レベルと人間が色の違いを感じる度合との
一致度が高い程、階調変化が滑らかで、良好な画質が得
られる。このため、濃度値の量子化が容易で、且つ上記
視覚特性に近くなるように、量子化レベルを定める必要
がある。 カラープリンタにおける階調表現方式としては、濃度
階調法と、擬似面積階調法がある。 前者は記録ドット自体が異なる濃度，または面積を表
現できる場合に用いられ、画像信号の各画素を記録ドッ
トに対応させる。 後者の擬似面積階調法は、記録ドット自体の濃度も面
積も変化できない場合に用いられ、複数の記録ドットの
集団（画素マトリックス）に画像信号の各画素を対応さ
せる。画素マトリックスの記録ドット数を変化させるこ
とにより、面積率を変化させ、見掛け上の濃度変化を得
るものである。 これは、二値プリンタで階調記録を行うための記録方
式であり、１画素を複数の記録ドットで構成するため、
画素密度を高くできない。例えば、８ドット/mmのドッ
ト密度で16階調記録を行う場合、前者では８画素/mmの
画素密度が得られるのに対して、後者では２画素/mmと
いう低い画素密度しか得られない。このため、一般に高
解像，高画質の記録には前者が用いられる。 本発明は濃度階調法を用いるカラープリンタに関する
ものであるので、以下その代表的記録方式である熱転写
プリンタを例に取って、従来の濃度階調法を説明する。 熱転写プリンタの発熱素子（サーマルヘッド）は、ラ
イン記録方式用とシリアル記録方式用とに大別すること
ができる。高速記録にはライン記録方式が用いられ、低
速記録にはシリアル記録方式が用いられる。記録原理上
は同一であるから、以下ライン記録方式についてのみ説
明する。 第３図は前述のライン記録方式のサーマルプリンタの
要部を示すものであり、サーマルヘッド７はインクシー
ト8,記録用紙９を介してプラテン10と対向している。こ
のインクシート８を加熱することにより、インクシート
８のインクが溶融して記録用紙９に転写され、記録が行
われることになる。 サーマルヘッド７は、紙面に対して垂直な方向に配列
された１ライン分の発熱素子を有し、１ライン分の記録
がほぼ同時に行われる。この１ライン分の記録が終了す
ると、記録用紙９とインクシート８とは矢印方向に移送
される。 濃度階調形の記録方式を用いる場合、記録は多値的に
行われることになる。即ち、第４図の印加熱エネルギと
記録濃度との関係説明図に示すように、与える熱エネル
ギを０からE_Nまで変化させると、記録濃度はD_minからD
_maxまで変化する。記録濃度を一般に16〜64個程度のレ
ベル（濃度階調レベル）に分割し、各レベルごとにその
レベルを代表する濃度値（量子化レベル）を定めるとと
もに、各濃度値に対応する熱エネルギを求めておく。実
際のプリントに際しては、与える熱エネルギを選択する
ことにより記録濃度を制御する。従って、量子化レベル
をいくらにするかによって、記録画像の画質が大きく変
化する。 モノクロ画像では、その量子化レベル濃度を決める際
に、濃度に均等に選ぶよりも、明度スケールで均等に選
ぶ方が人間の視覚特性に合うことが、主観実験により確
かめられている。 そこで計算機で複雑な処理を施して処理する場合や、
プリンタでも高価な特殊用途のものでは、明度スケール
上で均等に分割した量子化レベルを使用する方法が用い
られている。 しかしながら、カラーでは均等色空間が人間の視覚特
性に対応し、濃度，明度ともにYMC各色の三次元での扱
いが必要である。そのためカラー画像の取り扱いは、か
なり複雑であり、従って装置の構成も複雑で高価とな
る。 そのため従来の一般の廉価型プリンタは、モノクロ画
像では、インク量への変換が簡単であることから、濃度
スケール上で均等に分割した量子化レベルを使用する方
法が多く用いられ、カラープリンタでは、各色の相互関
係を無視し、各色ごとに独立に、濃度を均等に分割して
量子化レベルを決定していた。 これは、インク量と記録される各色濃度とはほぼ比例
関係にあるので、濃度を測定することにより、簡単にイ
ンク量を決定することができるためである。 ところが、人間の視覚特性は、濃度に対して直線的で
はなく、特に低濃度部で非直線性が著しい。このため低
濃度部では、記録画像にモアレや偽輪郭といったものが
生じやすく、十分な画質の画像が得られていないという
問題が生じる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述の如く従来の濃度階調形カラープリンタは、良好
な色再現性及び画質を得ようとすると装置が複雑で高価
となり、装置を簡単化した廉価型のものでは、十分に満
足し得る色再現性及び画質を得ることができなかった。 そこで本発明は、良好な色再現性と画質が得られると
ともに、構成が簡単で安価な濃度階調形カラープリンタ
を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、印刷に用いるインクの三原色濃度
値を出力するカラー画像入力部１と、前記三原色の同一
濃度階調レベルを重ね合わせたときに生じる無彩色が、
明度軸上で均等距離間隔で配列する如く定めたインクの
濃度階調レベルテーブルにより、画像入力部１から出力
された濃度値のうち１個を選択して出力する濃度レベル
変換部２とを設けたことにより、原画と、該原画を読み
取った画像信号を変換して得られた記録画像とが略一致
する如く構成した。 なおここで、『明度軸上での均等距離間隔で配列』に
ついて説明する。明度軸は第５図に示す通りであり、日
本色彩学会編，‘新編 色彩科学ハンドブック',にも説
明されているが、別名無彩軸（neutral axis）といい、
その軸上の色は無彩色（neutral color）と言われ、黒
から灰色を経て白に到る一連の知覚色であって、色相知
覚の生じないものをいう。 従って、任意の色を無彩色にするにはその色にその補
色を加えればよい。このように無彩色とは、全ての色空
間の中で灰色となる三原色の特別な組合せを言い、『明
度軸上で』とはこの三原色の無彩色である特別な組合せ
を云う。 その明度軸上での『均等距離間隔で配列』とは、理論
的には第５図に示すように人間の視覚特性に合わせて目
盛られた明度軸の最下部の真っ黒（Ｖ＝０）から最上部
の真っ白（Ｖ＝10）の間を均等距離間隔で配列すること
を意味し、実際には真っ黒は使用するインクにより限界
があり、Ｖ＝0.5程度となろう。一方真っ白も使用する
用紙の白さに限界があり、Ｖ＝７程度であろう。従って
0.5から７の間を均等距離間隔で配列することを意味す
る。明度軸の値（Ｖ）についても上記ハンドブックに記
載されている。〔参照文献：日本色彩学会編，‘新編
色彩科学ハンドブック',東京大学出版会,p.123,（昭57.
07.25.4刷）の第４章「表色系」，§５「知覚色の表
示」,5.2「Munsell 表色系」〕 〔作 用〕 本発明を用いて得られる記録画像は、量子化レベルを
視覚特性に対して均等に設定するため、視覚上、量子化
ノイズは最小となり、良好な画質が得られる。また、上
述の構成は至って簡単であるので、廉価型の濃度階調形
カラープリンタを製作し得る。 〔実 施 例〕 以下本発明を実施例により詳細に説明する。 第１図は本発明の原理を説明するブロック図である。 同図において、カラー画像入力回路１は、入力信号を
印刷に用いるインクの三原色濃度値に変換する回路であ
る。ここで得られた濃度値は原画の濃度値であり、記録
を行うためにはこれを量子化して濃度階調レベルに変換
しなければならない。 そこで、各色の濃度値は、濃度レベル変換部２で、各
同一濃度レベルの三色を重ね合わせて得られる無彩色が
明度軸上で均等距離間隔で配列する如く定めたインクの
濃度レベル即ち、濃度階調レベルの一つに割り付けるこ
とによって量子化される。この処理によって、濃度と明
度との視覚特性の差が補正され、視覚上の量子化ノイズ
は最小となる。 量子化された各濃度階調レベルは、サーマルヘッドの
駆動条件に応じて、画像記録部３でヘッドを駆動するた
めのパルス幅値を示す信号に変換され、更にこのパルス
幅を有する出力信号に変換される。 上記パルス幅値は第４図に示す印加熱エネルギと記録
濃度との特性曲線から決定できる。即ち、パルス幅値と
印加熱エネルギとの関係は装置の種類ごとに一定となる
ので、この関係を予め求めておけば、上記特性曲線から
各濃度レベルに対応する印加熱エネルギを、必要なパル
ス幅値に換算することができる。 サーマルヘッドの周囲温度が一定で、記録速度が十分
遅い場合には、各濃度レベルに対応する駆動パルスのパ
ルス幅値は一意に定めることができる。しかし、一般に
サーマルヘッドの周囲温度や記録濃度の履歴によって、
サーマルヘッドの基板温度は変動し、第４図に示した特
性曲線も変化する。従って、上記画像記録部３はカラー
画像入力部１の出力濃度値とともに、サーマルヘッドに
取りつけられた温度検出器（図示せず）の出力を入力し
て、所定の記録濃度を与える駆動パルス幅値を補正す
る。 このように本発明においては、発生される各色に対応
して最適化されたパルスが、画像記録部３において発生
され、これによってサーマルヘッドを制御し、視覚特性
に合った良好な濃度階調記録が行われる。 本発明では、第１図に示す濃度レベル変換部２が色再
現特性を決定する。 本発明では、三色を重ね合わせた時の無彩色の明度を
各色の量子化レベルの基準として用いることにより、三
原色に関する三次元での取り扱いを一次元に落とし、変
換処理を簡単化している。しかもその均等分割した明度
スケールに対応する量子化レベルを、テーブルの形で濃
度レベル変換部２に設けることにより、安価で簡単な構
成を可能としている。 以下にその決定法について述べる。 ３色を重ね合わせた時に無彩色が得られるような３色
の濃度値の関係を、理論式及び実験によって予め求めて
おく。 次にその無彩色レベルを明度スケールに均等になるよ
うに分割し、各色の量子化レベルを決定する。つまり、
第５図に示すように、均等色空間での明度軸（縦軸）を
均等分割するように各色の量子化濃度レベルが選ばれ
る。 以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。 第２図は本発明の一実施例のブロック図であって、濃
度を16階調に分割する例を示す。同図のROM−１〜ROM−
３は、第１図の濃度レベル変換部２の主要部であって、
量子化回路４を構成する。 カラー画像入力部１で変換された各色（YMC）の濃度
値（各８ビット）は、各色に対応する量子化テーブルを
格納したメモリROM−1,ROM−２及びROM−３によって、
それぞれ４ビットの階調レベル値に変換される。ROM−
1,ROM−2,及びROM−３は、３色を重ね合わせた時に得ら
れる無彩色の明度軸を均等分割するような量子化した濃
度レベル，即ち各色のインクの濃度値を出力する。容量
はいずれも256×４ビットの1KビットのROMを用いる。 ROM−1,ROM−2,及びROM−３の量子化テーブルの決定
法を示す。 熱転写プリンタを用いて各色インクを重ね合わせた時
の印加熱エネルギと、記録濃度との特性曲線は、前述の
如く第４図のようになる。 次に理論式と実験から、パルス幅を調整し、３色を重
ね合わせたときに無彩色が得られるようにする。得られ
た無彩色レベルを、第５図に示すように明度スケールで
16階調に等分し、各色の濃度レベル値のパルス幅を求め
る。求めたテーブルで印字すると、転写条件によって理
論値との誤差を生じる。 そのため再び特性曲線を印字実験から求め、各色レベ
ル値を補正する。補正を繰り返し、最適なパルス幅テー
ブルを求め、ROM−1,ROM−2,及びROM−３に量子化テー
ブルとして格納する。 変換された階調レベル値は、サーマルヘッドの温度情
報（８ビット）を考慮して、ROM−4,ROM−5,及びROM−
６でパルス幅（８ビット）に変換される。この際、温度
データはヘッドの蓄熱補正を行うために用いる。ROM−
4,ROM−5,及びROM−６は、第１図の画像記録部３に含ま
れ、容量はいずれも4096×８ビットの32KビットのROMを
用いる。 変換された各色パルス幅データは、画像記録部３内の
二値化回路６でサーマルヘッド駆動のための二値信号列
に変換され、サーマルヘッドを駆動する。 以上により得られた本実施例の記録画像は、視覚特性
上、人間によって感じ取られる量子化誤差が最小となっ
ている。 かかる濃度レベルの変換を行うための手段は、上記一
実施例で説明したように、極めて簡単な構成で実現し得
るので、安価な濃度階調形カラープリンタを提供でき
る。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、濃度階調の量子化レ
ベルを、三原色を重ね合わせたときに生じる無彩色が明
度軸上で均等距離間隔で配列するように選ぶことによ
り、視覚特性に合った高画質の画像が得られる。また、
濃度レベル変換部２を小容量のROMで構成できるので、
回路構成は簡単であり、従って安価に実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例のブロック図（16階調の例） 第３図はサーマルプリンタの要部構成説明図、 第４図は印加熱エネルギと記録濃度との関係説明図、 第５図は均等色空間での明度軸の説明図である。 図において、１はカラー画像入力部、２は濃度レベル変
換部、３は画像記録部、４は量子化回路、６は二値化回
路、７はサーマルヘッドを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−67781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−162664（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．印刷に用いるインクの三原色の濃度値を出力するカ
   ラー画像入力部と、 前記三原色を無彩色となる如くに重ね合わせ、その重ね
   合わせたときに生じる無彩色が明度軸上で均等距離間隔
   で配列する如く定めたインクの濃度階調レベルテーブル
   を有し、該テーブルより前記カラー画像入力部から出力
   された濃度値に応じた前記濃度階調レベル値を出力する
   濃度レベル変換部と、 画像記録部とを具備し、 該出力された濃度階調レベルに従って前記三原色の各色
   の記録を行うよう構成されたことを特徴とする濃度階調
   形カラープリンタ。