JP3243404B2

JP3243404B2 - カラー階調制御方法

Info

Publication number: JP3243404B2
Application number: JP34421595A
Authority: JP
Inventors: 登村山; 宏一鈴木; 茂樹大内; 清詞鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: JPH09186891A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタルカラー複写機
などのカラー画像処理システムにおいて、画像出力装置
（プリンタ）のカラーバランスと濃度特性を独立して補
正するカラー濃度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、例えば特開平２−７
６７６０号公報に記載のように、装置に内蔵するグレー
スケール信号を用いてプリンタよりグレースケール画像
を出力し、それをスキャナにより読み取り、プリンタの
特性の初期値からのずれを検出し、カラー画像信号に補
正を与える出力トーン変換回路の特性（テーブル）を修
正する方法がある。これはグレースケール画像のみを利
用する方法であるため、各色トナー固有の特性や単色の
画像形成特性の変動を検出し補正することが困難であ
る。また、他に、特開平４−２７７９７４号公報に記載
のように、白（媒体そのもの）と黒インクのパターンを
走査して、走査システムのダイナミックレンジと非線形
性を補正し、使用インクのパターンを走査して各インク
の色成分比からグレーバランス条件を求めて補正パラメ
ータを設定する方法がある。これはインク固有の特性の
み注目してバランス条件を設定するので、出力装置固有
の特性（すなわち色毎の出力特性や合成色の出力特性）
が反映されない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、デジタルカラー複写機等のトナー（イン
ク）固有の特性と経時変化する出力装置固有の特性に応
じたカラーバランスの自動設定（カラーバランスを保証
するための補正曲線の生成）と濃度特性の補正（濃度補
正曲線の生成）を同時に実現することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、使用する各色
トナーを用いて複数の濃度レベルからなるテスト用のカ
ラーパッチをディザパターンとしてプリンタから出力
し、そのカラーパッチをスキャナにかけて３色分解した
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号として読みとり、トナー固有の特性とカ
ラーパッチ出力時のプリンタの出力特性を検出してカラ
ーバランス条件を算出し、画像読み取り信号に対する補
正曲線（パラメータ）を設定してプリンタ出力のための
画像信号を補正する。

【０００５】具体的には、請求項１記載の発明では、カ
ラー階調画像を出力する際に使用する所定の階調を指定
する濃度パターンでカラーパッチをプリント出力し、そ
れをイメージスキャナにより読み取り、カラーバランス
と濃度特性の適正化条件を演算により求めて補正回路な
どに設定する。請求項２記載の発明では、カラーパッチ
の読み取り値からグレーバランスを維持する条件を演算
により求めて、グレーバランスを維持するため補正曲線
を設定することと、階調の調子（トーン）を整えるため
のγ補正曲線（濃度補正曲線）の設定とを独立に行な
う。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳述する。

【０００７】〈カラーパッチ〉システムが内蔵するカラーパッチ出力のためのデータは
トナー濃度指示値であり、出力されたカラーパッチの濃
度（付着トナー量に対応する）はプリンタの状況によっ
て変動するが、スキャナの読み取り値から検出できる。

【０００８】図１と図２に、プリンタから出力される複
数のカラーパッチからなるテストシートの構成例を示
す。

【０００９】図１のテストシート１００は、濃度レベル
がｎ＋１段階の、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋトナー単色の各パッチ
１１１，１１２，１１３，１１４と、Ｃ，Ｍ，Ｙの３色
重ね（３Ｋ）１２０パッチで構成されている例である。
濃度レベル０〜ｎに対して、適当な濃度指示値が付与さ
れ、横方向のパッチは同一濃度指示値によるもので統一
されている。

【００１０】図２のテストシート２００は、紙の上に２
セットのパッチ２１０、２２０が出力された例である。
カラーパッチを出力する際に使用するディザパターンに
より、プリンタの出力特性は異なるので、厳密にカラー
バランスを設定するには、使用するディザパターン毎に
設定条件を切替える必要がある。該テストシート２００
の中の“Ｔype １”，“Ｔype ２”はディザパターンの
種類に対応している。また、該テストシート２００上に
は、オペレータが容易に操作ができるよう説明文２３０
が印刷されており、さらに、２箇所の“＋”マーク２４
１，２４２は、後述のスキャナで読み取る時の位置合わ
せ（ソフトスキュー補正）が実施できるよう配慮したも
のである。

【００１１】〈表色系の変換〉スキャナによるカラーパッチの読み取り信号は３原色
Ｒ，Ｇ，Ｂによる加法混色系を用いているが、プリンタ
側はトナー色の３原色Ｃ，Ｍ，Ｙによる減法混色系を用
いており、まずその表色系の変換が必要である。

【００１２】スキャナでは、標準白に対してＲ＝Ｇ＝Ｂ
＝１、基準黒に対してＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０に正規化され、か
つ、無彩色に対してはＲ＝Ｇ＝Ｂが保証されてグレーバ
ランスが保たれていることが前提となる。

【００１３】赤（Ｒ）の信号からは赤の補色（純シア
ン；Ｃ_p）濃度が、緑（Ｇ）の信号からは緑の補色（純
マゼンタ；Ｍ_p）濃度が、青（Ｂ）の信号からは青の補
色（純イエロー；Ｙ_p）濃度が求まり、次の（１）、
（２）、（３）式で表すことができる。

【００１４】

【数１】

【００１５】一方、トナー色Ｃ，Ｍ，Ｙは純色ではな
く、各トナーはそれぞれに自トナーの色吸収成分（主吸
収成分）のほかに、他のトナーが分担すべき色吸収成分
（副吸収成分）が含まれている。図３乃至図５に、Ｃ，
Ｍ，Ｙトナー特性の具体的測定結果を示す。例えば、図
３のシアントナーのＣＭＹ特性に着目するに、シアンの
成分（主吸収成分）のほかにマゼンタ、イエローの成分
（副吸収成分）が含まれていることが分かる。図４のマ
ゼンタトナーのＣＭＹ特性、図５のイエロートナーのＣ
ＭＹ特性についても同様である。また、図６に、Ｃ，
Ｍ，Ｙの３色重ね（３Ｋ）の具体的測定結果を示す。

【００１６】いま、Ｃ，Ｍ，Ｙトナーの純色成分Ｃ_p、
Ｍ_p、Ｙ_pの構成比率がそれぞれ｛ｃ_c，ｍ_c，ｙ_c｝、
｛ｃ_m，ｍ_m，ｙ_m｝、｛ｃ_y，ｍ_y，ｙ_y｝で対応づけられ
るとすると、任意のカラーパッチ（テストシート）のス
キャナによる読みとり値とパッチ生成時のトナー濃度指
示値（Ｃ，Ｍ，Ｙで表すものとする）に関して次の
（４）式が成り立つ。

【００１７】

【数２】

【００１８】これの逆行列の次の（５）式によりスキャ
ナ読み取り値からトナー色系への変換ができることにな
る。

【００１９】

【数３】

【００２０】本発明は、基本的にこの変換式であるマト
リクスのパラメータを求めるものである。

【００２１】〈ダイナミックレンジの設定〉飽和領域でのカラーバランスは保証できないので、カラ
ーバランスの設定に先立ちプリンタの出力特性を調べ、
トナー濃度指示値は非飽和領域に収まる範囲にマッピン
グする必要がある。

【００２２】プリンタの出力特性は、図３乃至図５に示
した如く、トナー毎に複数濃度の単色カラーパッチをス
キャナから読取ることにより測定でき、その測定値をも
とに非飽和領域（トナーの濃度可変領域）が最大限利用
できるようダイナミックレンジを設定する。

【００２３】〈カラーバランス設定〉カラーバランスの基本はグレーバランスであり、標準状
態では無彩色（グレー）の画像をスキャナで読み取り再
現画像をプリンタから出力すると、無彩色で再現される
ことが最も重要である。

【００２４】そのためには、Ｒ＝Ｇ＝Ｂが成立する場合
には（５）式により得られるＣ，Ｍ，Ｙ（Ｃ≠Ｍ≠Ｙ≠
Ｃ）値はその時のプリンタの出力特性にあわせて補正さ
れていて、無彩色の再現が保証されていることが必要で
ある。

【００２５】相互の関連を単純化するため、これよりシ
アントナーを基準に相対的なバランスを考えていくこと
にする。

【００２６】スキャナにより読みとった任意の合成色
（図６：３色重ねパッチ）のＣｐ，Ｍｐ，Ｙｐの値を
｛ｃ₀，ｍ₀，ｙ₀｝、そのパッチを出力した際のトナー
濃度指示値はＣ₀，Ｍ₀，Ｙ₀（ただしＣ₀＝Ｍ₀＝Ｙ₀）と
し、同一トナー濃度指示値による各単色パッチのＣ_p，
Ｍ_p，Ｙ_pの値がシアントナーのパッチに対しては
｛ｃ_c0，ｍ_c0，ｙ_c0｝、マゼンタトナーのパッチに対し
ては｛ｃ_m0，ｍ_m0，ｙ_m0｝、イエロートナーパッチに対
しては｛ｃ_y0，ｍ_y0，ｙ_y0｝であったとする。

【００２７】ここでシアントナー基準のマゼンタトナ
ー、イエロートナーに対するマスク係数ａ_m、ａ_yを導入
して次の（６）式に関連づける。マスク係数とは単色出
力時を基準として、合成色を出力する際のそのトナー成
分の実効係数とみてよい。

【００２８】

【数４】

【００２９】この（６）式は、ａ _ｍ，ａ _ｙのみが未知数
の連立方程式であり、ａ _ｍ，ａ _ｙは一意に求まる。この
（６）式より求めたマスク係数ａ_m，ａ_yをもとにマトリ
クスのパラメータを補正すると共に、ここで新たにシア
ントナー基準のグレーバランス係数ｂ_m，ｂ_yを導入して
次の（７），（８）式よりその値を求める。（７）式
も、（８）式の条件を導入することにより、ｂ _ｍ，ｂ _ｙ
のみが未知数の連立方程式であり、ｂ _ｍ，ｂ _ｙは一意に
求まる。ここで、シアンを基準とする必然性はないが、
最高濃度の最も低いトナーを基準とするのが好都合であ
り、図６より、この例ではシアンがそれに該当したにす
ぎない。図７に、シアントナーのＣＭＹ成分比の具体例
を示す。

【００３０】グレーバランス係数とは、先のマスク係数
ａ_m，ａ_yを考慮した上でグレーを再現するためのトナー
濃度指示値の比率に相当する。

【００３１】

【数５】

【００３２】ここで求まったグレーバランス係数をもと
に、先の変換式（４）、（５）のパラメータは次の
（９）式に関連づけられる。

【００３３】

【数６】

【００３４】簡易的には、非飽和領域にある代表指示値
に対してグレーバランスが成り立つための全ての係数を
求め、これを全域に適用してもよいが、厳密には全域に
わたる係数を変数（関数形）として設定するのが好まし
い。なお、関数形で設定するにはＭＢ曲線（拡張べジエ
曲線）を利用すると都合がよい（例えば、特開平２−２
２２２６４号公報参照）。ＭＢ曲線は次の（１０）式で
表わされる。

【００３５】

【数７】

【００３６】図８にＭＢ曲線の一例を示す。図８より、
制御点Ｐ₀〜Ｐ₃はそのままにして、膨らみ制御パラメー
タｃ、ｄを大きくすると曲線の膨らみは大きくなり、逆
に小さくすると曲線の膨らみは小さくなる。また、その
値は任意にとることができ、負の場合は膨らみの方向が
逆方向となる。これを利用することで任意の曲線を生成
できる。

【００３７】一方、簡易的になり過ぎず、厳密にもなり
過ぎない簡便な補正方法もある。これは、非飽和領域に
ある代表指示値に対してグレーバランスが成り立つため
の係数、すなわち（９）式左辺の９つのパラメータを求
め、これを全域にわたり適用する定数のパラメータとし
て（４）、（５）式に代入してトナー濃度指示値を
Ｃ″、Ｍ″、Ｙ″として求め、あらかじめ設定しておい
たバランス係数の変動率β_mβ_yで指示値を補正するもの
である。

【００３８】この変動率β_mβ_yは、グレーバランスが成
り立つための係数の内、グレーバランス係数ｂ_m、ｂ_yの
みが濃度によって変化するものと仮定し、１／ｂ_m、１
／ｂ_yの代表指示値に対して、求めた濃度値に対する比
率に相当し、最終的なトナー濃度指示値は次の（１１）
式となる。

【００３９】

【数８】

【００４０】〈トーンγ設定〉階調画像の調子（トーン）は好みにより、あるいは対象
とする画像データにより異なった特性が要求されるが、
基本的にはプリンタの出力特性を最大限に活かして設定
する。

【００４１】基本γ特性（濃度特性）の設定は先に述べ
たダイナミックレンジの設定と兼ねて行なうのがよく、
リニアーな特性にしておくのが一般的である。また、特
別なトーンを実現するには別途γ曲線を設定する必要が
あるが、ＭＢ曲線を用いるとよい。通常は全トナー色に
対して同一の補正曲線を適用すればよいが、色調を変え
る場合にはトナー色毎に設定することになる。

【００４２】〈ＵＣＲとＢＧ〉カラーバランスと直接は関係ないが、４色プリントの場
合はＵＣＲ（ＵnderＣolor Ｒemoval）と（Ｂlack Ｇen
eration）の処理を行ない、黒の部分の濃度低下を防ぐ
とともに高濃度の混色による不安定な出力領域の使用を
避ける。

【００４３】ＵＣＲは先のＣ_p，Ｍ_p，Ｙ_pの内の最小値
Ｕを基準に行なわれ、ＵＣＲパラメータをｎとするとカ
ラーバランスの対象になるのはＣ_p−ｎＵ，Ｍ_p−ｎＵ，
Ｙ _p −ｎＵとなり、これらに対応したＣ，Ｍ，Ｙトナー
濃度指示値を求めることになる。また、ＢＧはＫ＝ｎＵ
として黒トナー濃度指示値が与えられることになるが、
通常は黒トナー専用のγ補正が施される。なお、ｎの値
は経験的に設定される。

【００４４】〈カラー画像処理システム〉図９に、本発明が適用されるカラー画像処理システムの
一実施例の機能ブロック図を示す。本システムはデジタ
ルカラー複写機の例で、イメージスキャナ９００、スキ
ャナγ（濃度）設定ユニット９０１、表色系変換ユニッ
ト９０２、グレーγ設定ユニット９０３、トーンγ設定
ユニット９０４、切替スイッチ９０５、ディザ処理ユニ
ット９０６、レーザプリンタ９２０、演算処理ユニット
９３０及びカラーパッチ発生器９４０からなる。また、
図９は、Ｒ，Ｇ，Ｂ系もしくはＣ，Ｍ，Ｙ，（Ｋ）系で
の画像信号の外部とのインタフェースも可能なシステム
となっている。図９の構成のうち、９０１〜９０６はま
とめてイメージ処理ユニット（ＩＰＵ）９１０とも呼ば
れる。なお、グレーγ設定ユニット９０３とトーン設定
ユニット９０４の配置関係は逆でもよい。

【００４５】通常のコピーモードでは、切替スイッチ９
０５は図の状態にセットされている。イメージスキャナ
９００にセットされた原稿は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に色
分解された画像信号として読みとられ、まず、スキャナ
γ設定ユニット９０１で、グレーバランスの保証と出力
特性が適正となるように、γ補正（濃度補正）が行われ
る。次の表色系変換ユニット９０２では、Ｒ，Ｇ，Ｂの
補色濃度（Ｃ_p，Ｍ_p，Ｙ_p）への変換が行われるととも
に、演算処理ユニット９３０が前もってプリンタ９２０
の状態に合わせてセットしたタイナミックレンジに調整
される。次のグレーγ設定ユニット９０３では、これも
前もってプリンタ９２０の状態に合わせて演算処理ユニ
ット９３０がセットしたパラメータにより、グレーバラ
ンスを保証したγ補正が行われるとともに、トナー色
（トナー濃度指示値）への変換が行われる。次のトーン
γ設定ユニット９０４は、階調の調子を整えるためのγ
補正を行うのが主たる目的であるが、場合によっては、
色調を変えるためのγ補正も、ここで実施される。その
後、ディザ処理ユニット９０６において、画像データ処
理の最終段階として、指定のディザテーブルに従ったデ
ィザ処理が実施され、該処理結果（これはレーザビーム
の変調レベルに相当する）がレーザプリンタ９２０に入
力される。ただし、指定によっては、ディザ処理を行わ
ずに出力することもある。

【００４６】一方、カラーバランス設定・調整モードで
は、切替スイッチ９０５は下側（カラーパッチ発生器
側）に接続される。カラーバランス設定のプロセスは、
カラーパッチ発生器９４０が、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各単色
のトナーおよび３色混合（３Ｋ）を指定して、トナー濃
度指示値（例えば８、１６、３２、４８、６４、９６、
１２８、１９８、２５５の９階調）の、カラーパッチ出
力用のデータを繰り返し出力することで開始する。当該
データに従って、ディザ処理ユニット９０６にてディザ
処理され、レーザプリンタ９２０からテストシート１０
０として出力される。このテストシート１００のカラー
パッチをイメージスキャナ９００から読み取る。カラー
パッチの読みとりデータは、スキャナγ設定ユニット９
０１でコピーモードの時と同一条件で整えられたＲ，
Ｇ，Ｂ信号として演算処理ユニット９３０に取り込まれ
る。演算処理ユニット９３０では、カラーパッチデータ
を出力した際のＣ，Ｍ，Ｙ各トナー濃度指示値をカラー
パッチ発生器９４０から取り込み、上記スキャナγ設定
ユニット９０１からの対応するパッチのＲ，Ｇ，Ｂ値と
の関連から、トナーの特性値とプリンタ９２０の出力特
性を求め、表色系変換ユニット９０２、グレーγ設定ユ
ニット９０３、トーンγ設定ユニット９０４の各パラメ
ータ（濃度補正）を設定する。

【００４７】〈他のシステムへの適用例〉図１０に、本発明が適用されるカラー画像処理システム
の他の実施例の機能ブロック図を示す。図９との違い
は、まず、フィルタユニット９０７を有し、より一般的
な構成となっていることである。さらに、下色除去なら
びに墨版生成ユニット９０８を有し、４色プリントに対
応できる構成となっている。また、スキャナγ設定ユニ
ット９０１のγ設定値の変更も可能なシステムとなって
いる。スキャナγの設定（変更）を行なう場合、テスト
シートの中の黒トナーパッチを利用してスキャナのグレ
ーバランスを設定する。

【００４８】〈カラーバランス設定フロー〉図１１に、カラーバランス設定のための処理フローを示
す。これは、図９や図１０のシステム中の演算処理ユニ
ット９３０で実行される。

【００４９】Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各単色トナーのカラーパ
ッチデータをそれぞれ平均化した後（ステップ１１０
１）、ＣパッチデータについてはＭＢ曲線で補完し、そ
の特性曲線の逆関数を求めておく（ステップ１１０
２）。一方、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋパッチデータを用いて、ま
ず、（６）式により、Ｃトナー基準のＭトナー、Ｙトナ
ーに対するマスク係数ａ_m，ａ_yを求める（ステップ１１
０３）。次に、この求めたマスク係数ａ_m，ａ_yをもと
に、（７）および（８）式により、Ｃトナー基準のＭト
ナー、Ｙトナーに対するグレーバランス係数ｂ_m，ｂ_yを
求める（ステップ１１０４）。このステップ１１０３，
１１０４を各トナー濃度指示値（例えば８、１６、３
２、４８、６４、９６、１２８、１９６、２５５の各階
調）について繰り返す（ステップ１１０５）。なお、簡
便法として、非飽和領域の或る代表指示値（例えば指示
値１９６）のみを使用する場合には、ステップ１１０５
の判定は不要である。次に、ステップ１１０２で求めて
おいたＣトナーの特性曲線の逆関数を、それぞれｂ
_m倍、ｂ_y倍して、Ｍトナー、Ｙトナーの補正曲線（カラ
ーバランス曲線）とする（ステップ１１０６）。なお、
ブラックトナーはＣトナーと同じにする。

【００５０】ステップ１１０６で求めたカラーバランス
曲線でほぼ濃度リニアになるが、ハイライト、ミドル、
シャドウなどの濃度を変更する場合は、そのための濃度
補正曲線が必要であるが、これもＭＢ曲線で可能であ
る。濃度補正曲線は４色（ＣＭＹＫ）共通である。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、使用する
トナーの特性が変わった場合や、プリンタの出力特性が
（経時的に）変動した場合などにも、特別な知識や経験
がなくとも容易に（ほぼ自動的に）カラーバランスを設
定できる。請求項２記載の発明によれば、濃度やトーン
の設定がカラーバランスの設定と独立して実施できるの
で、色相のづれを心配することなく、濃度調整やトーン
の変更が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーパッチ・テストシートの構成例である。

【図２】カラーパッチ・テストシートの他の構成例であ
る。

【図３】シアントナーのＣＭＹ特性の具体例である。

【図４】マゼンタトナーのＣＭＹ特性の具体例である。

【図５】イエロートナーのＣＭＹ特性の具体例である。

【図６】３色重ねのＣＭＹ特性の具体例である。

【図７】シアントナーのＣＭＹ成分比の具体例である。

【図８】拡張ベジェ曲線（ＭＢ曲線）の一例である。

【図９】本発明が適用されるカラー画像処理システムの
構成例を示す図である。

【図１０】本発明が適用されるカラー画像処理システム
の他の構成例を示す図である。

【図１１】本発明によるカラーバランス設定のための処
理フローの一例である。

【符号の説明】

１００，２００テストシート１１１〜１１４，１２０パッチ９００イメージスキャナ９０１スキャナγ設定ユニット９０２表色系変換ユニット９０３グレーγ設定ユニット９０４トーンγ設定ユニット９０５切替スイッチ９０６ディザ処理ユニット９１０イメージ処理ユニット９２０レーザプリンタ９３０演算処理ユニット９４０カラーパッチ発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木清詞東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/46 - 1/64 H04N 1/40 - 1/409 G06T 1/00 510

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーイメージスキャナ及びフルカラー
プリンタを含むカラー画像処理システムにおけるカラー
階調制御方法であって、プリンタ固有のトナーによるカ
ラーパッチを所定の階調を指定する濃度パターンとして
プリンタから出力し、該カラーパッチをカラーイメージ
スキャナから読みとって使用するトナー固有の出力特性
を測定し、使用するプリンタに最適化されたカラーバラ
ンスと濃度特性とを自動的に設定することを特徴とする
カラー階調制御方法。
【請求項２】請求項１記載のカラー階調制御方法にお
いて、グレーバランスを維持するため各色のトナー濃度
指示値を補正するための補正曲線あるいはそのパラメー
タを設定する第１の行程と、色相に関係なく濃度特性を
規定するための濃度補正曲線あるいはそのパラメータを
設定する第２の工程を含むことを特徴とするカラー階調
制御方法。