JP3673533B2

JP3673533B2 - カラープリンタを較正するための較正用装置

Info

Publication number: JP3673533B2
Application number: JP26055094A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ジェイ・ローレストン; マーティン・エス・モルツ; ジュデス・イー・スタインナワー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: JPH07209946A; US5416613A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は較正を行って準備された理想入力画像に基づく正確なプリンタ特性を得るためのプリンタ較正システムに関し、特に、較正システムと組み合わせて使用した場合に、プリントされたテストターゲットシートの空間的及び／又は時間的領域にわたって生ずるプリンタの非統一性の影響を減少させる較正テストターゲット又はパターンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー文書の発生は次の二段階処理として考えることが出来る：即ち、第一段階では、カラー画像入力端末又はスキャナによりオリジナル文書を走査して、又はその代わりとして、カラー画像発生プログラムに応じて動作されるワークステーション上にカラー画像を創作して画像を発生させ、又第二段階では、スキャナ又はコンピュータにより発生した画像により定義されるカラーに応じてカラープリンタにより画像をプリントする。カラー修正スキャナは通常は三刺激値、例えば、ＲＧＢ（赤−緑−青）によるカラー空間に定義される色により動作する。
【０００３】
通常、これらの値はＣＩＥカラー空間の標準ＸＹＺ座標の一次変換値であり、又はこれらの値の修正変換値である。コンピュータにより発生される画像の場合は、ユーザーのワークステーションのインターフェースにおいてユーザーにより定義される色は直ちにカラー空間値に変換され、文書カラーで定義されたものとしてシステムから出力される。プリンタは、その性能及び着色剤によりプリンタに対して一義的に定義されるＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、黄色、基調色又は黒）と呼ばれるカラー空間に存在するものとして定義される出力を有する。また、プリンタはページに対して多層インク又は積層着色剤又はハーフトーンドットを加えることにより動作する。プリンタの特性は非直線的な傾向がある。従って、プリンタが他の装置とは独立に定義された値を有する第一のカラー空間において情報を受信した場合は、プリンタは第二のカラー空間においてその情報を変換し、プリントしなければならない。
【０００４】
後でプリンタの着色剤を有するカラー空間に変換する三刺激値を持つカラー空間における好ましい動作方法は、シュライバー (Schreiber)への米国特許第４，５００，９１９号明細書、ノイゲバウアー(Neugebauer)への米国特許第２，７９０，８４４号明細書、及びサカモト (Sakamoto) への米国特許第４，２７５，４１３号明細書に述べられている。カラー空間の間での変換には様々な方法があるが、どの方法の場合も、先ず入力値を確定するためにプリンタの特性を測定することから始まる。共通な動作としては、プリンタはカラー入力値をセットすることにより動作し、この値はプリンタの正常動作によりプリントされ、これらのカラーを測定して色の規格に応じてプリントされた実際の色が決定される。先に述べたように、殆どのプリンタは非直線的な応答特性を有している。
【０００５】
プリンタの較正では、好ましいプリントカラーを得るためにはプリンタに対してどんな信号をセットすればよいかを検出する処理が含まれる。好ましいプリントカラーは装置特性に無関係にカラー（即ち、定義された標準カラー）を設定することが出来るが、プリンタに与えられる信号により装置特性に基づくプリントカラーを得ることが出来る。従って、較正を行うことにより装置特性と無関係なプリントカラーを、装置特性に基づくプリントカラーに変換することが出来るので、紙面上の材料（即ち、インク、トナー、染料等）を組み合わせることにより好ましいプリントカラー（即ち、装置特性とは無関係に初期設定されるプリントカラー）を発色させることが出来る。
【０００６】
較正の最終段階においては、カラー修正のための変換が必要となる。現在では、この変換はカラー空間全体に配分されている１０００（１０×１０×１０）個又は５１２（８×８×８）個のパッチをプリントし、測定することにより行っている。これらのパッチは正四面体補間法と共に用いられる三次元ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）を構成するのに利用される。
【０００７】
シュライバー (Schreiber)への米国特許第４，５００，９１９号明細書、及びサカモト (Sakamoto) への米国特許第４，２７５，４１３号明細書においては、パッチの測定から得られる情報はルックアップ・テーブルに置かれ、ルックアップ・テーブルにより入力カラー空間と出力カラー空間が関連付けられる、ＲＯＭメモリ又はＲＡＭメモリ等のメモリに記憶されていた。このルックアップ・テーブルは通常は、カラー空間が三次元なので、三次元テーブルとなっている。スキャナ又はコンピュータにより、ＲＧＢ空間は三次元として定義され、三次元座標システムの原点の黒は（０、０、０）の位置になり、８ビットシステムにおける三次元座標システムの最大点の白は（２５５、２５５、２５５）の位置になる。この座標システムの原点から放射する三つの軸の各々に赤、緑及び青が定義される。シアン、マゼンタ及び黄色の三軸を用いて、同様な構成をプリンタに対しても設けることが出来る。黒は通常、別途加えられる別のトナーを用いる。しかし、提示された８ビットシステムにおいては、１６００万（２５６³）色以上のプリントカラーが存在する。ＣＭＹＫに対するＲＧＢの１：１のマッピングに対しては明らかに多すぎる値が存在する。従って、サカモト (Sakamoto) への米国特許第４，２７５，４１３号明細書に提示されているように、プリンタにおいては比較的少数の、多分１０００もしくはそれ以下のオーダーのサンプルが用意されているに過ぎない。よって、ルックアップ・テーブルは、互いの頂部に搭載される一組の直方体の角部の交点とも言える一組の値から構成される。各矩形容積内にあるカラーは、目的とする結果に応じて、三線補間法、正四面体補間法、多項式補間法、直線補間法及び他の補間法を含む多くの補間法により、測定した値から補間することが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
プリントシステムの較正を行うためには以下のような共通のアプローチがある：カラー空間に分配されている一組のカラーパッチを発生し、（出力カラー空間内の）パッチを一枚の紙等の好ましい出力媒体にプリントし、通常は高精度の濃度計、分光光度計等を用いてパッチの色を測定して入力カラー空間から見て何がプリントされていたかを決定する。こうして得たデータは次いでルックアップ・テーブルに記録される。しかし、光検出素子の変化、熱的ヒステリシス又は露出の不均一性等によりプリントした用紙の空間領域全体にプリンタによる変化が生じることはまず間違いないと言える。したがって、この減少が生じた場合は、色の変化が与えられた信号に対するプリンタの特性の変化によるものか、又はその変化が紙全体の非均一性によるものか判断出来なくなる。多くの場合、ページの再プリントがおこなわれた時には非均一性は繰り返される。システムにおいては、空間の非均一性の問題は測色特性が原因であるので、装置の特性化に誤差が生じてしまう。
【０００９】
ダスティン (Dastin) に対する米国特許第５，２２７，８１５号明細書においては、多種現像材を用いるゼログラフィックシステムの登録を決定するために使用されるカラー登録用テストパターン、プリントされたシアン、マゼンタ、黄色、及び黒が示されている。「コダック・エクタカラー・プラス・ペーパー複製ガイドＱ−６０Ｃ」（ “KODAK EKTACOLOR PLUS Paper Reproduction guide Q-60C"）のタイトルでコダック社から供給されるテストパターンは一種のカラーチャートで、そこでは均等に一つの色から次の色へと変化している。従って、互いに非常に似ている色が互いに近接して置かれている。「ＯＦＯＴＯ（登録商標）を適用した較正用カラーチャート」（“OFOTO^R Adaptive Calibration Color Chart") のタイトルでライトソースコンピュータイメージ社 (Light Sources Computer Images, Inc,)からの同様なテストパターンも一種のカラーチャートで、色は均等に一つの色から次の色へと変化している。重ねて言うと、テストパターンにおいては、互いに非常に似ている色同志が互いに近くに置かれている。従って、部分的に生ずる色の歪みがその位置に対してテストされる全ての色に影響を与える傾向がある。システムの較正について述べた国際公開第９２／０１２６４号（ＷＯ−９２／０１２６４）にも注目する必要がある。最後に、キャンデラ（Candela)社の製品ＳＹＳ−ＣＡＬの一部であるテストターゲットの場合は、スキャナを較正するために色がランダムに配置されているので部分的なプリンタ歪みの問題を引き起こさない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、出力プリント上にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ）、及び黒（Ｋ）の着色剤の組み合わせ関数として画像を発生するプリンタにおいて、種々の色に於けるプリンタ応答特性を改良するための簡単な構成の較正チャートが提供される。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、画像を装置特性とは無関係に測色法(colorimetic) を記述することに対応して、出力プリント上にプリンタで使用する着色剤の組合わせ関数として画像を発生するプリンタにおいて、プリンタの応答特性を測色値として記述される画像に較正するための方法が提供され、この方法はａ）プリンタのパラメータをセットするステップ；ｂ）装置メモリに記憶されている装置特性に基づくプリンタ信号から較正テストをプリントすることによりプリンタの応答特性を得るステップ、この場合の較正画像は複数のカラーパッチを含み、少なくともその一部はプリンタの部分的な非均一性が場所に応じて影響を与えないように選択された空間的に分離した場所におけるテスト画像上の複数の場所で繰り返され；ｃ）装置特性とは無関係な用語記述されるプリンタの応答特性を測定するステップ；ｄ）後で装置特性とは無関係な用語で定義された画像をプリントするため、プリンタ特性に対して、装置特性とは無関係な色のメモリ写像を作成するステップを含んで構成される。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、較正ターゲットはプリンタの着色剤の組合わせに応じて発生された多数のパッチを含み、用紙上の空間的に別々の位置で同じ用紙又は複数の用紙上のいづれか一方の少なくとも一部のパッチが繰り返えされている。
【００１３】
本発明の他の特徴によれば、プリンタシステムの較正処理において、プリンタ特性は、プリンタの着色剤の組合わせに応じて発生された無数のパッチを含み、用紙上の空間的に別々の位置で同じ用紙又は複数の用紙上のいづれか一方の少なくとも一部のパッチを繰り返えすように較正ターゲットを用いて測定される。プリンタ特性はパッチ間を相関することにより、最上のプリンタ応答特性を決定することが出来る。
【００１４】
用紙上の空間的に別々の位置の色を繰り返すことにより、プリンタの測色応答特性はプリンタ特性の関数である部分的な非均一性から分離することが出来る。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例は図面を参照してを説明されるが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明を実施するための基本的なシステムを図１に示す。本実施例の場合は、普通、コンピュータワークステーション又は文書発生器１０として示される画像ソースは測色法の用語で定義される画像、代表的には、ディジタル信号で示されるＲ_c，Ｇ_c，Ｂ_c画像を出力する。通常は、この記述は装置特性に無関係な用語で文書を記述しているページ記述言語（ＰＤＬ）ファイルの一部分である。測色用語についてはＣＩＥカラー空間（例えば、Ｌ^*ａ^*ｂ^*）、測色用ＲＧＢ、輝度ー色差空間（ＬＣ₁Ｃ₂）、等を参照することが可能である。サカモト(Sakamoto)への特許第４，２７５，４１３号明細書に記述されているようなブロック２０で示されるカラー空間変換器は装置特性に無関係なデータを装置特性に基づくデータに変換するために用いられている。カラー空間変換器２０は装置特性に基づく空間、又は着色剤値Ｃ_x，Ｍ_x，Ｙ_xの観点から定義される画像を出力する。通常、このカラー空間変換器２０はルックアップ・テーブルであり、画像を設定する装置特性に無関係な信号をアドレス又はインデックスとして受信し、装置特性に基づく信号を応答出力として出力する。８ビット単位の画素／分割システムの例においては、１５００万個以上のマッピングが要求される。従ってルックアップ・テーブルと対をなすもとしては補間装置があるが、これにはサカモト(Sakamoto)への特許第４，２７５，４１３号明細書に記述されているようなものや、Ｒ．ロールストン（R. Rolleston) による「カラー空間の変換に供されるコンピュータ処理された色差テーブルの記憶容量の削減」（Reduced Storage of Pre-Computed Difference Tables Used in Color Space Conversion) のタイトルで１９９３年１０月４日に出願された同時係属米国出願第０８／１３１，１６８号は、最も近くにマップ化された出力カラーの補間関数としての補間出力カラー提供するものである。一例として、実際、着色剤の値は例えばゼロックスの４７００型ディジタルカラープリンタ等の電子写真式プリンタにおいて、決められた面積に付着されるシアン、マゼンタ及び黄色トナーの相対的は量を表している。プリントされた出力画像はＲ_c，Ｇ_c，Ｂ_cと関係のあることが望ましいとされるＲ_p，Ｇ_p，Ｂ_pの観点から定義することが出来るので、相似性に関しては全くプリンタの総合特性に完全に依存するものであるが、プリントされた画像は原色と測色法的には相似した色を有している。
【００１６】
変更可能な一つの方法を述べたサカモト(Sakamoto)への特許第４，２７５，４１３号明細書等、装置特性に無関係なデータを装置特性に基づくデータに変換する方法としては、当然なことであるが、様々な方法がある。変換テーブルが構成されたならば、三線式又は三次元補間法等の補間法を使用して限られた組合わせの入力値から出力値を計算する。ルックアップ・テーブルに保持されている値はサカモト (Sakamoto) のように実験的に取り出されるか、又はポーチエ・ユング (Po- chieh Hunng の「画像形成媒体のための測色較正に適用される正四面体分割技術」(Tetrahedral Division Technique Applied to Colorimetric Calibration for Imaging Media)、Annual MeetingＩＳ＆Ｔ，ＮＪ，May, 1992, pp. 419-422；同じくポーチエ・ユング (Po-chieh Hunngの「スキャナ及び媒体のための測色較正」(Colorimetric Calibration for Scanners and Media),ＳＰＩＥ, Vol, 1448,カメラ及び入力スキャナシステム（Camera and Input Scanner System),(1991) ；及びシグフレド・Ｉ．ニンら (Sigfredo I. Nin, et al) の「三線式補間法によるＣＭＹＫプリンタでのＣＩＥＬＡＢ画像のプリント」(Printing CIELAB Images on a CMYK Printer Using Trilinear Interpolation)、ＳＰＩＥ Proceedings, Vol. 1670, 1992, pp. 316-324に記述されるように、実験的情報に基づいて計算されるか、又は外挿法により求められる。
【００１７】
再度図１を参照すると、実施例のシステムにおいては、色を取り除き、黒を添加する状態で装置特性に基づく着色信号Ｃ_x，Ｍ_x，Ｙ_xが得られると、ＵＣＲ及びＫ＋３０で（Ｋ＋）の処理が行われる。
【００１８】
黒の添加に続いて、直線化及びグレイバランス４０において、色の値は直線化されるので、着色剤の直線的に増加する値により直線的に増加する測色特性が得られる。直線化処理は一組の入力値で発生する一組のパッチの特性を保持している一組のルックアップ・テーブルを介して実行されるが、ここでは曲線適用ルーチンを用いて一組の入力特性を測定することにより出力特性を得ている。色の値を直線化するかわりに、着色剤の直線的に増加する値は直線的に増加する測色特性を生成することが出来、またカラー値のグレイバランスが可能であるので、同じ量のカラー成分を用いてプリンタでの中間的グレイ特性を得ることが出来る。このグレイバランス処理は一組の入力値で発生する一組のパッチ特性を保持している一組のルックアップ・テーブルを介して実行されるが、ここでは曲線適用ルーチンを用いて一組の入力特性をマップ化することにより出力特性が得られる。どちらのシステムを採用しても、新規な値Ｃ_p，Ｍ_p，Ｙ_p，Ｋ_pを用いてプリンタ５０を駆動させることが出来る。
【００１９】
次に図２を参照すると、カラー変換テーブルを作成するためには、較正画像２００、即ち一組のカラーパッチ２０２ａ，ｂ，ｃ．．．．をプリントする必要である。この場合、パッチ２０２は全体に渡って検出される一様なカラーを有するプリントされた着色剤の小さな面積のことである。この実施例においては、隣接するパッチは互いに白及び／又は黒の線により分離されている。較正画像２００はプリンタのカラー空間全体に配分されているカラーの１０００（シアン濃度１０×マゼンタ濃度１０×黄色濃度１０）のオーダーにもおよぶ沢山のパッチをプリントすることにより発生させることが出来る、即ち非常に多くの組のプリンタ駆動信号をシアン、マゼンタ及び黄色を組み合わせた濃度を変化させることにより発生させることが出来、それによりプリンタを駆動させることが可能となる。他の観点（例えば、肌色のトーン、又は他のメモリカラー）でのＣＭＹの組合わせも同様に可能である。
【００２０】
図１を参照すると、各パッチのカラーは、Ｒ_cＢ_cＧ_cに基づくカラーを決定する分光光度計又は濃度計７０を用いて測定可能である。これらパッチの測定したカラーを用いてＲ_cＢ_cＧ_cで定義されるカラーとカラー空間変換器２０に保持されているＣ_xＭ_xＹ_xで定義されるカラーとを関連付ける三次元のルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）を作成する。写像化及び測定した点を含まない変換は測定データから補間可能である。
【００２１】
既に述べたように、プリンタの有するカラーの全範囲で測定を行う場合、カラーはカラー空間全体に分散されている。較正画像２００は一枚以上の受像用材料２０４（基材）の上にプリント可能で、これには光学特性の明確な紙、透明な材料又はそれに類するものを使用することが出来る。パッチは約１００色（５００色程度の少ないものから、多いもので４０００色にものぼるものが使用されているが）のｍ行×ｎ列のアレイとしてプリントされており、この色数は記憶及び処理のための適切なデータ組サイズにより優れた補間結果を適切に与えることが出来るように選択されている。プリントされたアレイの範囲は受像用材料又は基材２０４の端部２０６から少し内側に空間を設けることにより限定さられているので、端部効果によるプリンタに共通の非均一性を避けることが出来る。本発明の一実施例においては、較正画像は８．５''×１１''（２１６×２８０ｍｍ）の用紙にプリントされ、約７''×９''（１７８×２２９ｍｍ）の領域に２０×２５（５００）個のパッチが含まれている。ページの物理的レイアウトもまたユーザーがプリントされたページをみて良好なプリントであると確信を持って言及できるまで再校するという欲求と、文書全体を走査して各カラーを測定する自動索引システムを含む濃度計システムによって決定される。従って、較正ターゲットは自動走査が容易に行えるように登録マークを持っている。当然のことではあるが、使用される受像材料又は基材上には後で画像が形成され、これらの受像材料又や基材はプリンタにも使用することが可能で、それによりプリンタの非均一性は発生しないものとされている。
【００２２】
図２に示されるように、パターンはランダムに又は少なくともパッチ間に相関がないように形成されている。ランダムに形成するのはプリンタの非均一性により、例えば、カラー空間の一つの領域内にある全てのカラーが影響されないようにするためである。しかし、較正画像を形成するカラーの少なくとも幾つかは一回以上プリントされ、色の繰り返しはそれぞれＣ＝１７５，Ｍ＝１２５及びＹ＝２５（このＹの場合は、着色剤の密度が最低であるので黒がＫ＋追加処理により加えられる）の値をもつ色２０２ａ，２０２ｂ及び２０２ｃに関しては図に示されるように用紙の異なる位置において行われるので、パターンは単に疑似ランダムパターンであるに過ぎない。処理方向が図のＸ軸に平行で、交差する処理方向が図のＹ軸に平行とすれば、繰り返される色はＸ軸に沿う複数の位置でプリントされる。Ｘ軸を横切って発生する色の分散は、繰り返される色がＹ軸を横切って分散されるのと同じ理由で発生するものと思われる。
【００２３】
再度図１を参照すると、較正画像２００は較正ＲＯＭ６０、ＲＡＭ、フロッピィ等の装置メモリに容易に記憶され、また所定の発生機構により即座に取り出すことが出来る。装置メモリに記憶された信号は、プリンタ制御装置６５による制御下でプリンタに送られる。
【００２４】
濃度計又は分光光度計７０は較正ターゲットを走査するためのもので、各走査したパッチの色を示す検出された密度の関数としてＲ_oＧ_oＢ_o信号値を発生する。出力は編成されて装置特性に無関係な色情報と共に位置情報を提供している。
【００２５】
パッチ間相関処理装置８０は較正ターゲットの各位置に対する濃度計７０からの応答を読み取り、その応答を入力ＣＭＹ信号と相関させるので、ＣＭＹマッピングに対するＲ_cＧ_cＢ_cが発生する。さらに、複数位置での繰り返しパッチに対しては、パッチ間相関処理装置は信号を平均化し空間の非均一性を考慮した出力を発生する。上記の実施例においては、多重パッチ応答信号を平均化したが、他の処理方法でも同様な処理結果を得られることは明らかなことである。例えば、繰り返されるパッチを統計的に評価をして、非均一性データを無視する。パッチ間相関処理装置は相関信号をカラー空間変換器２０のＬＵＴに送り、記憶させ、プリントのために使用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置特性に無関係な画像の記述を装置特性に基づいて画像の記述に変換するためのカラー変換を伴うプリンティングシステムのブロックダイアグラムである。
【図２】本発明に基づく較正テストターゲットを簡単に示す図である。
【符号の説明】
１０文書発生器、２０カラー空間変換器、３０ＵＣＲ及びＫ＋、４０直線データ及びグレイバランス、５０プリンタ、６０較正ＲＯＭ、６５プリンタ制御装置、７０濃度計、８０パッチ間相関処理装置

Claims

電子信号に応答動作して基材上にシアン、マゼンタ、黄色及び黒の複数の着色材を組合わせてプリントを行う多色プリンタと、
カラープリンタを駆動するのに適した電子信号を記憶し、較正画像を発生するメモリとを含み、
前記較正画像は疑似ランダムパターン上に編成された複数のパッチを含み、この複数のパッチは、減法混色の原色の着色材を組合わせて前記基材上の疑似ランダムパターンにプリントされてプリンタのカラー空間に分散された一組のカラーを代表し、かつ、プリントされた一組のカラーにおけるそれぞれのカラーは、前記基材上の空間的に分散された場所において較正画像中に少なくとも２回繰り返されており、
さらに、プリンタを制御して較正動作中に較正画像をプリントするプリンタ制御装置と、
装置に無関係な測色法により基材上に較正画像をプリントする間にプリンタの測色特性を測定する濃度計と、
濃度計を用いた測色法によるプリンタ特性の測定により得られる、装置特性に無関係な色とプリンタの着色材とを関連付けるルックアップ・テーブルを記憶する装置メモリと、
装置メモリに記憶されるルックアップ・テーブルを使用して、装置に無関係な色情報をプリンタの着色材信号に変換するための手段とを含む、カラープリンタを較正するための較正用装置。