JP3834134B2

JP3834134B2 - 原色着色剤に余分な着色剤を添加してカラー画像を印刷するための方法

Info

Publication number: JP3834134B2
Application number: JP25737397A
Authority: JP
Inventors: バラスブラマニアンタイアガラヤン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2017-09-22
Also published as: DE69720361D1; EP0833500A2; US5870530A; DE69720361T2; JPH10112809A; EP0833500A3; EP0833500B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子画像信号に基づいて画像が印刷されるデジタル印刷システムに関する。より詳細には、本発明は、「ハイファイ（hi-fi）」電子カラー印刷システムとして時々知られているものであり、実行可能なカラーの範囲が典型的な３原色以上によって形成されるように成したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、加法混色及び減法混色の原色を示す、可視スペクトル内におけるカラー空間の典型的な「切片（slice）」を表わしている。（色彩科学の分野では周知であるように、図１で示された切片は、３次元カラー空間の断片であり、白から黒への中立軸は、ダイヤグラムの中心からページの外へ出るように現出する。しかしながら、カラー空間のこの次元は、本件の議論では直接関連するものではない。）カラー空間の当該断片の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の減法混色の原色に関する全彩度を表わす位置が示されている。これらの減法混色のカラーは、理論的にはこれらのカラーの組合せが可視スペクトル内におけるその他のすべてのカラーをシミュレーションすることが可能であるので、周知のように、画像の印刷で使用されている。
【０００３】
カラー空間内における減法混色の原色の様々な対の間には、ここでは「２次的カラー（secondary colors）」と呼ばれる、青（Ｂ）、赤（Ｒ）及び緑（Ｇ）が配置される。図面から理解され得るように、各々の２次的カラーは、理論的には印刷面などの上において２つの隣接する原色の着色剤（トナー又はインクのような）を組合せることによってシミュレーションされることが可能であり、結果として、印刷シートの上においてマゼンタにシアンを併せて加えたものが青色を産み出すことになり、一方、シアン及びイエローが緑色を産み出すことなどになる。しかしながら、画像が紙シートに定着される乾燥粉体によって典型的に形成されるゼログラフィーの分野では特に、他のカラーを産み出すための原色のこの理論的な混合は、結果としてプリンタ領域を限定的なものにしてしまう可能性がある。典型的なトナー組成の不可避的な化学的欠陥は、しばしば、原色トナーの組合せに、所望の組合せカラーの最適状態に及ばない次善のレンダリングを生じさせることになるのである。
【０００４】
何れの種類のカラーもその周辺に接近するにつれてより鮮明になる（即ち、より高い彩度を有する）ように成した当該図面で示された６角形の中において、湾曲した実線によって画成された陰影領域は、印刷装置によって達成され得るカラーの典型的な実際の領域を表わすものである。イエローのような原色の１つを印刷することが試みられるならば、イエローのトナーが、その他の何れのカラーをも混合せずに、シートに対して単純に適用される。そのような場合には、純粋なイエローのトナーが、所望カラーの理論的な最大のクロミナンスを産み出すことになる。この独立した原色の最適な使用は、イエローのトナーがマゼンタ又はシアンの何れのトナーとも組合せられないときに、６角形内部の湾曲した実線が純粋なカラーのポイントにおいてのみ６角形の周辺と交わるという事実によって表現される。
【０００５】
しかしながら、例えば、緑色の領域を印刷することが所望される場合には、シアンを加えたイエローの視覚効果的な組合せ（ドットに隣接するドットであるか、或いは他の層の上に重ねられる１つのトナー層の何れか）が、用紙に対して供給されなければならない。１つの原色が優勢である限り、イエロー又はシアンが優勢であるときには、湾曲した実線が６角形に対して妥当に接近しているという事実によって示されるように、殆ど最適なクロミナンスが達成され得ることになる。純粋な緑色に近いカラーが所望される場合には、２種類のトナーのほぼ半々の配分を必要とすることになり、Ｇで表示された領域の近傍では湾曲した実線が完全な緑色を表わす６角形のコーナーから全く離れているという事実によって図面で示されるように、クロミナンスの欠乏が顕著になる。実際的な条件では、湾曲した実線が６角形の周辺から離れているという事実は、組合せカラーが試みられるときに、紛れもなく鈍い色であるか又は灰色がかった外観を呈することになる。同様なクロミナンスの欠乏は、赤色又は青色のようなその他の２次的な色相が減法混色のカラーのほぼ等しい割合によって印刷されるように試みられるときにも現われることになる。
【０００６】
特にゼログラフィー印刷の分野では、ＣＭＹ原色のみを展開させる印刷装置ばかりでなく、ＲＧＢのような２次的な色相を印刷するための１種類又はそれ以上の種類のトナーを展開させる１つ又はそれ以上の装置（現像ユニットのような）をも設けることによって、２次的な色相を達成することに関わる問題を克服することが提案されてきた。例えば、純粋な青色をマゼンタとシアンのトナーを混合することによって達成しようとする代わりに、そのようなシステムは、専用の青色のトナーを単純に展開させることになる。テキストの印刷などのための黒色（Ｋ）現像ユニットを追加すれば、そのような「ハイファイ」カラー印刷システムは、典型的には、７個もの現像ユニットを包含することになる。
【０００７】
米国特許明細書第４，８９３，１７９号は、カラー画像を３色の基本的なカラーに分解するための分解回路を包含するデジタル・コピー機を開示している。原稿の分解から導出された原稿のＲＧＢデータは、その後、ゼログラフィー的に画像を印刷するためにＣＭＹＫデータに変換される。
【０００８】
米国特許明細書第５，０７７，６０４号は、ＲＧＢ色分解信号を同等のＣＭＹＫ画像信号に変換する方法を開示している。
【０００９】
米国特許明細書第５，５２８，３８６号は、原稿のＲＧＢ画像を収容して、そこからの信号を印刷装置に対して供給され得るＣＭＹＫ画像に変換する装置を説明している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、「ハイファイ」着色剤が減法混色の原色の組合せと最適に交換されるように成したシステムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの特徴に拠れば、着色剤の集合が少なくとも第１及び第２の着色剤とカラー空間内において第１及び第２の着色剤の間に配置される中間的な着色剤とから構成される、着色剤の集合の部分集合の組合せとして所望のカラーを印刷することが可能であるデジタル印刷装置において、第１着色剤及び第２着色剤を機能させる原色画像信号を、第１着色剤、第２着色剤及び中間的着色剤を機能させるハイファイ画像信号に変換する方法が提供される。原色画像信号の組合せは、反射率座標内における非線形関数に従って中間的着色剤を表わす中間的画像信号と交換される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１で示されたように、マゼンタ（Ｍ）、オレンジ（Ｏ）及びイエロー（Ｙ）の各位置を接続する一点鎖線は、これらの３色のカラーの着色剤（トナー又は液体インクのような）を組合せることによって達成され得るそれらのカラーに関する最大クロミナンスの通路を表わしている。図２は、第１段階では、オレンジ色の着色剤以外には何も展開されなくなるまでマゼンタ着色剤を犠牲にしてオレンジ色の着色剤に交換し、第２段階では、図１の一点鎖線のＯ部分からＹ部分まで移動して、イエローのトナー以外には何も展開されなくなるまでオレンジ色のトナーをイエローのトナーと交換するように成したことによって、図１の一点鎖線に沿ってカラーを達成する直接的な方法を示すグラフである。図２で示されたように、異なった種類の着色剤に関する反射率空間内の１００％の適用範囲と０％の適用範囲の間におけるそのように純粋な線形交換は、理論的には、図１の一点鎖線に沿って何らかの十分なクロミナンスのカラーを達成することを許容することになる。しかしながら、経験は、この種の交換が実際には最適な結果を産み出すものではないことを示した。
【００１３】
図３は、その実線が実ワールドの印刷システムにおいて展開されるカラーの近似的な作用を表示するようにして、図１で示されたカラー空間の断片を示している。ハーフトーン的な原色のランダムシステム即ち傾斜スクリーンシステムが使用される場合、半々の領域には、画像内に着色剤が全く存在しない「空白空間（white space）」が大量に存在することになる。特に、図２でｈとして示されたようにほぼ等しい割合のマゼンタ又はイエロー及びオレンジ色の着色剤が存在するポイントでは、基礎を為す白紙の存在は、特には図３のｈで表示される曲線の部分において、十分なクロミナンスの欠乏の故に非常に明瞭となる。図３で示されたように、紙が透けて見えるこのクロミナンスの欠乏は、図３において実線で示されるように、混合によって生じた実際の達成され得るカラーを凹ませることになり、紙面上で混合される着色剤の種類が多くなればなるほど、そのクロミナンスも理論的な最適値から遠く離れることになる。
【００１４】
例えば赤色又はオレンジ色の着色剤をマゼンタ及びイエローの組合せと交換するように、２色の原色の組合せになってしまうものを中間的なカラーの着色剤と交換するという全体的な技術は、概念的には、４色刷り印刷において使用される周知の「下色除去（undercolor removal）」技術のバリエーションである。当該技術では、３色の原色から構成される特に暗い領域は、３色の着色剤によって比較的暗いカラーを達成しようと試みる代わりに黒色着色剤という代用物を受け入れるのである。簡単に言えば、下色除去は、所望の暗い組合せカラーを理論的に達成するために使用される最小限の３原色を取り除き、当該最小限の３原色の関数として或る比率の黒色着色剤と交換することによって機能する。
【００１５】
図２及び図３で示されたようにオレンジ色の着色剤をマゼンタ又はイエローと線形的に交換することは、実際には、ケッパーズ（Kueppers）の米国特許明細書第４，８１２，８９９号において説明された技術の実施例である。ケッパーズのシステムに拠れば、減法混色の原色に対して補助的なカラーを供給することは、反射率空間内における「下色除去」の１つの形態である。例えば特定の着色剤の５０％の適用範囲のような多くのハーフトーンは、規則的に配向されたか又はランダムに配向されたハーフトーンドットのスクリーンによって達成されるので、各々の５０％の適用範囲における２種類のドットの組合せは、何れの着色剤によってもカバーされない関連領域の中へプリントシートの２５％を容易に置き去りにしてしまうことがあり得るのである。
【００１６】
図４は、図２で示されたものと同様である本発明に従った交換機構を示している。理解され得るであろうが、図２を制御する交換アルゴリズムと図４を制御するものとの間における重要な相違は、図４における交換が、ＭからＹへ通路に沿って移動するとき他のものに交換される着色剤の量に関して、非線形であるという事実である。本文における請求項の目的のためには、「非線形（non-linear）」とは、カラー空間を介して通路内を移動する際の１色のカラーにおけるパーセントの減少が、必ずしも代替的なカラーにおける等しいパーセントの増大とは適合しないように成した、関数として定義されるものとする。
【００１７】
図４のｘ軸及びｙ軸は、プリントシート上における着色剤の相対的な反射率を表わしている。図４の非線形関数は、反射率（reflectance）と濃度（density）の間における非線形的な関係に関連するものである。ケッパーズの方法は、反射率カラー空間内における下色除去の１つの形式と考えられることも可能であるが、本発明のシステムは、濃度空間内における下色除去の１つの形式を実行する。下色除去の実行に先立つ反射率から濃度への変換は、減法混色の原色の間に位置するカラーのための最適に近い色域の達成における非常に重要なステップである。
【００１８】
ＣＭＹをＣＭＹＫＯＧＢに変換するステップは、以下のように要約されることが可能である。
【００１９】
１）次の公式を使用して、Ｃ，Ｍ，Ｙを反射率から濃度の座標に変換せよ。
【００２０】

ここで、Ｄは濃度を意味し、１−Ｒは反射率を意味する（或いは、同義的にはＲが吸収率を意味する）。これ以降、すべての数量は、濃度を表わすものと想定される。このステップは、その対数関数によって、交換関数における所望の非線形性を形成する。
【００２１】
２）Ｃ１，Ｃ２及びＣ３に、濃度が増大する順番で３色の着色剤ＣＭＹを表現させよ（即ち、Ｃ１＝min(Ｃ，Ｍ，Ｙ)等）。変換は、先ず第１に、ＣＭＹからＣＭＹＫに対して行われる（即ち、従来的な下色除去）。
【００２２】
Ｋ ← f１(Ｃ１,)；
Ｃ１ ← Ｃ１−f２(Ｃ１)；
Ｃ２ ← Ｃ２−f２(Ｃ１)；
Ｃ３ ← Ｃ３−f２(Ｃ１)；
ここで、f１()及びf２()は、Ｋに対するＣ，Ｍ，Ｙの相対的な比率を決定する滑らかな単調増大関数である。
【００２３】
３）着色剤Ｃ１及びＣ２に対して下色除去を適用し、ハイファイカラーと組合せて使用される原色を導入せよ。
【００２４】
Ｈ ← f３(Ｃ２,)；
Ｃ２ ← Ｃ２−f４(Ｃ２)；
Ｃ３ ← Ｃ３−f４(Ｃ２)；
ここでもまた、f３()及びf４()は、ＣＭＹ原色及びハイファイカラーＨの相対的な比率を決定する滑らかな単調増大関数である。後者のカラーは、２次的な上重ね印刷Ｃ２Ｃ３のものに色相が最も近いものであるようにして選択される。例えば、Ｃ２がイエローの着色剤であり、Ｃ３がシアンの着色剤であるならば、Ｈは、ＣＹの上重ね印刷に色相が接近するように、緑色の着色剤である。
【００２５】
４）次の公式によって、濃度を反射率に変換せよ。
【００２６】
Ｒ(Ｄ)＝１−１０−Ｄ；０≦Ｄ＜Ｄｍａｘ
Ｒ(Ｄｍａｘ)＝１
ここでもまた、１−Ｒは反射率を意味し、即ちＲが吸収率を意味することになる。f１(ｘ)＝f２(ｘ)＝f３(ｘ)＝f４(ｘ)＝ｘである（１００％ＵＣＲと呼ばれる）単純な場合には、３色の着色剤の信号が達成される：１つは原色の着色剤（Ｃ，Ｍ，Ｙからのもの）であり；１つはハイファイ着色剤（Ｏ，Ｇ，Ｂからのもの）であり；もう１つがＫである。この場合、カラー空間における白と黒との間の輝度の軸である中立軸は、純粋なＫによって再現される。しかしながら、概ね、この方式は、５色の着色剤の混合物（ＣＭＹＫ及び１色のハイファイ原色）まで許容するものとなる。再変換された反射率ベースの信号は、その後、デジタル印刷装置を操作するために使用され得ることになる。
【００２７】
前文の請求項の範囲内では、上述の計算は、リアルタイムで画像信号に関して実施され得るものであるが、或いは代替的には、上述の計算は、実行可能な画像信号の集合に関して前もって実施されることも可能であり、カラー画像信号を変換するためにリアルタイムで使用される１つ又はそれ以上のルックアップ・テーブルを形成することになる。
【００２８】
図１に戻ると、示されたように利用可能なオレンジ色の「ハイファイ」着色剤を有する印刷システムでは、Ｍ，Ｏ及びＹの間の最適な色域を示す一点鎖線は、本質的には、ＭＹから成る赤色処理に対応する６角形のコーナーから「逸脱（leaves out）」することが明白であることになる。上述したように、例えば、７色のハイファイ・ゼログラフィーシステムでは、典型的に作成される文書に関する経験的な研究が、純粋な赤色に対比してオレンジ色のカラーへの必要性がより大きいものであることを示した。しかしながら、最適な赤色を達成するためには、マゼンタ及びイエローの着色剤のみを使用して赤色を形成し、赤色の形成に関しては食い違いがあるオレンジ色の着色剤を使用しないようにすることが最も好適であろう。これを実行に移すため、本発明は、マゼンタ及びイエローの着色剤の組合せが最良の実際的な赤色を達成することを可能にするが、同時に、そのようなオレンジ色の着色剤が利益を提供する状況ではオレンジ色の着色剤のみの使用をも可能にするように成した、線形と非線形の交換技術の組合せを提案する。
【００２９】
図５は、利用可能な３種類の着色剤が与えられていて、赤色とオレンジ色の両方に関して最大の実際的な彩度を達成するためのものである、本発明に拠る異なった種類の着色剤の交換を示すダイヤグラムである。図５のｘ軸から理解され得るであろうが、これらの着色剤の様々な組合せによる利用可能なカラーの選択は、純粋なマゼンタから最良の印刷可能な赤色を通り、純粋なオレンジ色の着色剤によって獲得される純粋なオレンジ色に至り、最終的には純粋なイエローの着色剤によって獲得される純粋なイエローにまで達する。
【００３０】
図５のｘ軸に沿って移動すると、マゼンタから赤色を通ってオレンジ色に至りイエローに達するカラー空間を介して通路内を移動するとき、その交換関数は、１つが線形の関数を示し、他の２つが非線形の関数を示す、３つの独特な部分を有するものであると理解され得ることになる。純粋なマゼンタ（Ｍ）から純粋な赤色（Ｒ）まで伸延するＩとして示される関数の１つの部分は、当然ながら、第２の着色剤が全く存在しないマゼンタの１００％配置から始まる。しかしながら、純粋なマゼンタ（Ｍ）から赤色（Ｒ）に達するためには、マゼンタの１００％配置の適用範囲は、一定に留まって、その間に、イエローの線形に増大する部分がその上に被せられる。そのようなカラー・オン・カラー技術は、当該分野では周知であるように、トナーの多数の層が感光体又は或る種の転写ロールの何れかに重ねられることが可能であるように成した、カラーゼログラフィーのシステムでは特に有益である。最大の実際的な赤色（Ｒ）が達成されるのは、イエローとマゼンタの両方に関して１００％配置が存在するときだけであることになる。ＭとＲの間の第１の部分の全体については、それらの関数が線形であり、オレンジ色の着色剤は全く何の役割も果たしていないことが留意されるべきである。
【００３１】
赤色（Ｒ）からオレンジ色（Ｏ）まで達するIIとして示される交換関数のもう１つの部分では、増大する量のオレンジ色の着色剤と、マゼンタ及びイエローの組合せによって形成される赤色との直接的ではあるが非線形の交換が存在する。図５で示されたように、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の両方の着色剤は、独立したオレンジ色の着色剤によって形成される純粋なオレンジ色が達成されるまでは、一緒に削減され、オレンジ色の着色剤と交換される。この特殊な実施例においては、部分IIでは、Ｍ及びＹの数値は、互いに等しく設定され、一緒に削減されるが、もう１つの実行可能な実施例においては、Ｍ及びＹの数値は、互いに関係なく設定するようにしても良い。例えば、Ｏに接近するにつれてＭ及びＹを異なった比率で減少させるか、或いは、部分IIの全体又は部分に渡ってＭ又はＹを１００％の適用範囲に維持することさえも構想され得るのである。
【００３２】
IIIとして示される純粋なオレンジ色と純粋なイエローの間の交換関数の部分には、ここでもまた、示されているように、全体がオレンジから全体がイエローまでの非線形の交換が存在する。
【００３３】
本発明は開示された構造に関連して説明されてきたが、それは、陳述された細部に対して限定されるものではなく、添付された請求項の範囲内に納まるような修正又は変更をカバーするものとして意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った「ハイファイ」カラーの原理を示すカラー空間の典型的な断片を示している。
【図２】既知のカラー交換システムに従った１つ又はそれ以上の原色着色剤とのハイファイ着色剤の線形交換を示すグラフである。
【図３】実行可能なカラー及びカラー空間の色域の達成においてそのような線形交換システムに関して観察される影響を示している。
【図４】非線形的であり或いは濃度に基づくものである、本発明に従ったハイファイ着色剤の原色着色剤との交換を示すグラフである。
【図５】当該関数が線形部分と非線形部分の両方を包含するように成した、本発明のもう１つの実施例に従った１つ又はそれ以上の原色着色剤とのハイファイ着色剤の交換関数を示している。

Claims

着色剤の集合が少なくとも第１及び第２の着色剤とカラー空間内において第１及び第２の着色剤の間に配置される中間的な着色剤とから構成される、着色剤の集合の部分集合の組合せとして所望のカラーを印刷することが可能であるデジタル印刷装置において、第１着色剤及び第２着色剤を機能させる原色画像信号を、第１着色剤、第２着色剤及び中間的着色剤を機能させるハイファイ画像信号に変換する方法であって、
反射率座標内における非線形関数に従って、原色画像信号の組合わせと中間的着色剤を表わす中間的画像信号との置換を実行するように成した置換ステップによって特徴付けられ、
前記置換ステップは、原色画像信号を反射率座標から濃度座標に変換することと、濃度座標内における画像信号に関する下色除去の計算を実行することとを包含するように成した、前記変換方法。
前記置換ステップは、対数関数を包含するアルゴリズムの中に原色画像信号を入力することを包含するように成した、請求項１に記載の方法。