JPH0614215B2

JPH0614215B2 - カラ−電子複写方式における階調性補正方法

Info

Publication number: JPH0614215B2
Application number: JP59203806A
Authority: JP
Inventors: 慧新宮領; 秀哉古田; 良博堺; 五男池田; 捷夫酒井; 司安達
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS6180264A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、カラー電子複写方式における階調性補正方
法に関する。

（従来技術）周知の如く、電子複写方式では、原稿の画像濃度を横軸
にとり、複写画像の画像濃度を縦軸にとって、両濃度の
対応関係をプロットしてみると、この対応関係は一般に
直線とはならず、階調曲線とよばれる曲線となる。従っ
て原稿が低画像濃度から高画像濃度まで連続して画像濃
度分布を有する場合、この原稿を複写して、複写画像上
で原稿の階調性を全濃度領域にわたって再現することは
できない。

しかしながら、一般に複写される原稿の大部分は事務用
の書類であって、このような原稿では、画像濃度が低濃
度領域から高濃度領域まで連続するようなものは殆どな
い。

一方において、上記階調曲線は、感光体の帯電条件や露
光条件、現像条件や転写条件、即ち複写条件に応じて変
化する。

従って、複写すべき原稿における画像濃度分布に応じ
て、適当な階調曲線を設定することによって、原稿上の
画像の階調性を向上させることができる。

このことは、カラー電子複写方式においても同様なので
あるが、カラー電子複写方式では、原稿が色分解され、
階調曲線の選択設定は、色分解画像に対応してなされね
ばならないため、上記の如き原理を利用して階調性を補
正することが困難であった。

（目的）本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、カラー電子複写方式において、階調性の向上が可能
となる新規な階調性補正方法の提供を目的とする。

（構成）以下、本発明を説明する。

本発明が適用されるカラー電子複写方式では、原稿は色
分解され、かつ、ニュートラル画像は、黒色トナーで現
像される。

原稿は有彩色画像と無彩色画像とを有するが、有彩色画
像部をカラー画像部と呼び、その他の部分をニュートラ
ル部と呼ぶことにする。

また、予め、複数種類の階調曲線が用意される。

原稿は、カラー電子複写プロセスに先立って色分解して
固体撮像素子で読取られる。

この読取により得られる画像情報にもとづいて、カラー
画像部の各色分解画像および、ニュートラル画像におけ
る濃度分布のパターンが検知される。

そして、１枚のカラー複写を得るのに必要な複数の可視
像の個々に対する階調曲線を、上記濃度分布のパターン
に応じて選択し、設定するのである。即ち、上記予め用
意された複数種類の階調曲線のうちから、濃度分布のパ
ターンを最も良く再現する階調曲線を、上記複数の可視
像の個々に対して選択し、設定するのである。

第１図は、本発明を適用しうるカラー電子複写装置の１
例を示している。この図は説明図であるので、各部の寸
法の相対的な大小関係は必らずしも正確でない。

まず、この複写装置について簡単に説明し、ついで、カ
ラー複写プロセスにつき簡単に説明したのち、本発明が
如何にして実施されるかを説明することとする。

第１図において、符号１０は光導電性の感光体を示す。
この感光体１０はドラム状であって、矢印方向へ回動可
能である。光導電層の材料としては、例えばAs₂Se₃の如
き、パンクロマチックな分光感度を有する光導電物質が
用いられる。

この感光体１０の周囲には、チャージャー１２、イレー
サー１８、現像装置２０，２２，２４，２６、保持体２
８、除電器３２、クリーナー３４が配備されている。

符号１６は原稿載置ガラスを示し、複写さるべき原稿Ｏ
は、この原稿載置ガラス１６上に平面的に定置される。

符号１４をもって示す露光光学系は、ランプ140、平面
鏡141、ダハミラー142、平面鏡143、レンズ144、フィル
ター装置Ｆによって構成されている。

また、符号４０をもって示す読取光学系は、ミラー40
1、レンズ402、単板式のカラー固体撮像素子403とによ
り構成されており、ミラー401は揺動により実線の態位
とを選択的にとりうるようになっている。

原稿載置ガラス１６の右方端部には規準濃度板４２が配
備されている。

また、第１図において符号３０は転写器、符号３６は定
着装置を示す。また、符号Ｓは転写紙を示す。

さて、露光光学系１４にもどると、原稿Ｏを照明走査す
るときは、ランプ140を発光させ、ランプ140と平面鏡14
1とを一体的に左方へ移動させ、同時に、ダハミラー142
を平面鏡141の移動速度の1/2の速度で左方へ移動させ
る。するとミラー401が破線の態位にあればレンズ144に
より原稿Ｏの照明部の像が感光体１０上に結像する。

もし、読取光学系４０のミラー401が実線の態位におか
れていると、原稿Ｏの照明部の像はカラー固体撮像素子
403上に結像する。

フィルター装置Ｆは、赤色フィルターＦ１、緑色フィル
ターＦ２、青色フィルターＦ３、ニュートラルデンシテ
ィフィルターＦ４（以下、ＮＤフィルターＦ４と略記す
る。）とを有し、各フィルターを選択的に露光光学系の
光路中に配置できるようになっている。

イレーサー１８はLEDアレイ181と、集束性光伝送体アレ
イ182とによって構成されている。

保持体２８はドラム状であって、可視像の転写のため
に、転写紙Ｓを保持するためのものであり、感光体１０
の回動に従動して矢印方向へ回動するようになってい
る。

さて、カラー固体撮像素子403においては、微小な受光
素子が多数、１列に密接して第１図の図面に直交する方
向へ配列されている。個々の受光素子は、原稿Ｏ上にお
いて、の画像要素に対応し、従って、１個の受光素子は、一度
に、原稿上の、上記画像要素を信号化する。

個々の受光素子は、それぞれひとつずつ、微小なフィル
ターを冠せられている。これらフィルターの色は、赤、
緑、青の３種であって、赤、緑、青の順でサイクリック
に配列されている。従って、相隣る３ケの受光素子を見
ると、これらのうちひとつは赤フィルター、他のひとつ
は緑フィルター、別のひとつは青フィルターをかぶせら
れている訳である。

このような３個の受光素子は、原稿上の１画素すなわ
ち、原稿上の125μm×125μmの面積部分に対応する。従
って、原稿Ｏの照明走査とともに、読取を行なえば、原
稿Ｏは各画素ごとに赤、緑、青に色分解して読取られる
ことになる。

第１図において、原稿Ｏの左右方向の長さをｌ_１，図面
に直交する方向の長さをｌ_２とすれば、として、原稿ＯはＭ行Ｎ列にマトリックス化されて色分
解して読取られる訳である。この画素のマトリックスに
おいて、ｍ行ｎ列の位置にある画素を、画素（ｍ，ｎ）
と記することにする。

一方、イレーサー１８のLEDアレイ181は、125μm×125
μmの発光面積を有する微小な発光素子（LED）を第１図
の図面に直交する方向へ密接して配列してなり、これら
発光素子（以下LEDという）を任意の組合せで発光させ
うるようになっている。

LEDのひとつを発光させると、集束性光伝送体アレイ182
の結像作用により、発光したLEDの等倍像が感光体１０
上に結像する。従って、このイレーサー１８により感光
体１０上の静電潜像を画素単位で消去することができ
る。

以下、第１図に示すカラー電子複写装置における、カラ
ー複写プロセスのあらましについて説明する。このプロ
セスにおいては、まだ、本発明は適用されていない。

複写するべき原稿Ｏを、原稿載置ガラス１６上に図の如
く載置して装置を作動させると、原稿Ｏを読取る読取光
学系４０のミラー401は実線の態位に配置され、ついで
原稿Ｏの照明走査が行なわれ、カラー原稿Ｏは、カラー
固体撮像素子403によって、画素ごとに３原色赤、緑、
青に色分解して信号化される。

ところで、原稿Ｏの読取りに先立って、カラー固体撮像
素子403には、規準濃度板４２の像が投射され、規準濃
度板４２の内容が読取られる。

規準濃度板４２は、１６段階のグレースケールであり、
その内容は、表１に示す如くである。

濃度数１〜１６は、対応する濃度に与えられた便宜上の
指標である。

規準濃度板４２の読取り信号は図示されないマイクロコ
ンピューターに送り込まれる。

つづいて原稿Ｏが読みとられる訳であるが、原稿Ｏは、
白地に有彩色画像と無彩色画像とを有する。このうち、
有彩色画像の部分をカラー画像部と呼び、カラー画像部
以外の部分をニュートラル部とよぶことは先に述べたと
おりである。

さて、原稿Ｏの読取信号は、１画素ごとに、３種の信号
で構成される。すなわち、赤、緑、青の各色に色分解さ
れて読とられた信号である。そこで、画素（ｍ，ｎ）に
おいて、赤、緑、青の各々に色分解された信号を、それ
ぞれ、Ｒ（ｍ，ｎ）、Ｇ（ｍ，ｎ）、Ｂ（ｍ，ｎ）とす
る。

さて、原稿Ｏの読取信号Ｒ（ｍ，ｎ）等は、前述のマイ
クロコンピューターに送られ、先に入力されている規準
濃度板４２の内容と比較され、まず、濃度数１〜１６の
いずれかに変換される。すなわち信号Ｒ（ｍ，ｎ）は濃
度数Ｌ_Ｒ（ｍ，ｎ）に、Ｇ（ｍ，ｎ）はＬ_Ｇ（ｍ，ｎ）
に、Ｂ（ｍ，ｎ）はＬ_Ｂ（ｍ，ｎ）に変換される。

ついで、各画素ごとに、当該画素がカラー画像部に属す
るか、ニュートラル部に属するかが判別される。

無彩色画像は、どの色で色分解しても同じであるから、
画素（ｍ，ｎ）についてみれば、もしＬ_Ｒ（ｍ，ｎ）＝
Ｌ_Ｇ（ｍ，ｎ）で、かつＬ_Ｇ（ｍ，ｎ）＝Ｌ_Ｂ（ｍ，
ｎ）であれば、画素（ｍ，ｎ）は、ニュートラル部に属
し、しからざる場合は、カラー画像部に属するのであ
る。

つづいて、ミラー401は、破線の態位へおかれ、感光体
１０が回転し、チャージャーによる均一帯電が行なわれ
る。

つづいて原稿Ｏが照明され、感光体１０の露光が行なわ
れる。このときフィルター装置Ｆの赤フィルターが露光
光路中に配備される。従って、感光体１０上に形成され
る静電潜像は、赤色に色分解された画像に対応する。そ
こで、この静電潜像を、原稿Ｏの、赤色による色分解潜
像と呼ぶことにする。

この色分解潜像が、イレーサー１８のイレース部を通過
するとき、マイクロコンピューターは、LEDアレイ１８
１の、ニュートラル部に属する画素に対応するLEDを発
光させる。これによって、上記色分解潜像は、ニュート
ラル部に対応する潜像部分をイレースされる。

その後、この静電潜像は、現像装置２０により、シアン
トナー、すなわちシアン色（色分解の赤と補色の関係に
ある）に着色されたトナーを用いて磁気ブラシ現像方式
で現像される。かくして、感光体１０の上にはシアン色
の可視像が形成され、感光体の回転とともに移動する。

転写紙Ｓは、プロセスのシークエンスに従って、保持体
２８に先端部をクランプされ、保持体２８の回転によっ
て、保持体２８の周面に巻きつくように保持され、感光
体１０上のシアン色の可視像に重ねられる。このとき、
転写器３０は上記可視像を電気的に吸引する極性の電荷
により保持体２８を裏側から帯電させ、電気力によって
可視像を転写紙Ｓ上に転写する。可視像転写後の感光体
１０は、除電器３２で除電され、クリーナー３４で残留
トナーを除去される。

ついで、フィルター装置Ｆの緑色フィルターＦ２が露光
光路中に設置され、同様のプロセスが繰返される。この
とき形成される色分解潜像は緑色に色分解された原稿画
像に対応するが、イレーサー１８によりニュートラル部
対応潜像部分をイレースされ、現像装置２２により、マ
ゼンタトナーで現像される。得られるマゼンタ色の可視
像は転写紙Ｓ上に、シアン色の可視像と重ね合せるよう
に転写される。

フィルター装置Ｆの青色フィルターＦ４と、現像装置２
４とを用いて同様のプロセスが繰返される。現像装置２
４ではイエロートナーが用いられる。

最後に、フィルター装置ＦのＮＤフィルターＦ４が露光
光路中に配備され、感光体１０上には、原稿Ｏに対応す
る、色分解されない静電潜像（非色分解潜像という）が
形成される。この静電潜像では、カラー画像部に対応す
る潜像部分がイレーサー１８によりイレースされる。

この静電潜像は、黒色トナーを用いて現像装置２６で現
像される。

かくして得られる黒色の可視像が転写紙Ｓ上に転写され
ると、転写紙Ｓは保持体２８から分離して定着装置１６
へ送られ、トナー像を定着されて、カラー複写として装
置外へ排出される。

以上が、第１図に示す装置例において、本発明を実施し
ない場合のカラー複写プロセスのあらましである。

以下、このカラー複写プロセスを例にとって、本発明の
適用を説明していく。

本発明の実施にあたっては、１枚のカラー複写を得るの
に必要な複数の可視像の個々に対する階調曲線が、濃度
分布のパターンに応じて選択され設定される。

上記のカラー複写プロセス例にあっては、１枚のカラー
複写を得るのに必要な可視像の数は４であり、これらは
シアン、マゼンタ、イエロー、黒の各色可視像である。

さて、先にも述べたように階調曲線は、感光体の帯電条
件、露光条件、現像条件、転写条件により変化するが、
ここでは、露光条件を変化させる場場合を考えてみる。

一般的に、正常な複写条件における階調曲線は、第２図
の曲線2-1の如きものである。

横軸にあらわされた原稿画像濃度の濃度0.5以下の低画
像濃度領域を、以下、ハイライト部、逆に濃度1.0以上
の高画像濃度領域を、以下シャドー部と呼ぶことにす
る。そこで階調曲線2-1を見ると、この階調曲線2-1で
は、ハイライト部とシャードー部とにおいて階調曲線の
傾きが小さいので、この階調曲線に従って得られる可視
像では、原稿のシャドー部、ハイライト部の階調性の再
現性が悪くなる。

しかしながら、原稿の中間画像濃度領域の階調性は良好
に再現される。

従って、主として中間画像濃度領域に重要な情報のある
原稿では、階調曲線2-1を選択するのがよい。また、白
地に純黒の画像を有する原稿の場合にも階調曲線2-1が
適している。

静電潜像形成時における露光量を十分に小さくすると、
階調曲線2-2の如き階調曲線が得られる。この階調曲線2
-2の場合は、ハイライト部の階調性の再現性がよい。

また、静電潜像形成時の露光光量が大きくなると、曲線
2-3の如き階調曲線が得られる。この階調曲線2-3では、
中間画像濃度以上の画像濃度の階調性の再現性が良い。

露光光量を種々にかえることによって、他にも種々の階
調曲線が得られるが、ここでは、説明の簡単のため、階
調曲線2-1,2-2,2-3のみを想定し、濃度分布のパターン
に応じて、この３つの階調曲線のひとつを選択する場合
を例としてとりあげる。

以下、本発明の各工程を説明する。

(イ) 濃度分布のパターンの検知先にのべたように、第１図の装置例では、複写プロセス
に先立って、カラー原稿が色分解して読みとられる。す
なわち、画素（ｍ，ｎ）から、色分解読取信号Ｒ（ｍ，
ｎ）、Ｇ（ｍ，ｎ）、Ｂ（ｍ，ｎ）が得られ、これら
は、マイクロコンピューターにて、濃度数Ｌ_Ｒ（ｍ，
ｎ）、Ｌ_Ｇ（ｍ，ｎ）、Ｌ_Ｂ（ｍ，ｎ）に変換される。
これら濃度数Ｌ_Ｒ（ｍ，ｎ）等は、画素（ｍ，ｎ）の、
色分解画像における画像濃度に対応する。ついで、これ
ら濃度数を用いて、カラー画像部とニュートラル画像部
とが分離されるのであった。

すると、この段階で、原稿Ｏの、ニュートラル画像部の
情報、カラー画像部の各色分解画像の情報が得られてい
る訳である。この情報は濃度数によって与えられてい
る。

そこで、これら４種の情報の個々につき、各濃度数ごと
に、同一濃度数の画素の総和をとる。

たとえば、カラー画像部の赤色色分解画像を例にとる
と、この赤色色分解画像で、濃度数１の画素の総数が、
X_R(1)であるとする。濃度数ｉ（ｉ＝１〜１６）の画素
の総数をX_R(i)と書くことにする。すると、X_R(i)は、当
該赤色色分解画像の濃度分布のパターンを与える。同様
にして、緑、青色色分解画像の濃度分布のパターンを、
X_G(i)，X_B(i)と書くことにし、ニュートラル画像部の濃
度分布のパターンをX_N(i)と書くことにする。

今、例えば、X_R(i)をヒストグラムで表したものが、第
３図(I)の如きものであるとする。濃度数９は濃度とし
ては0.5に対応するから（表１参照）、第３図(I)に示す
如きパターンの場合、画像情報の大部分はハイライト領
域に集中している訳である。

従って、この場合は、階調曲線として、第２図の曲線2-
2を選択すべきことが分る。

また、例えばニュートラル画像部の濃度分布のパターン
が第３図(II)の如きものであったとすれば、先にのべた
ところから、階調曲線2-1を選択すべきことは、容易に
理解されるであろう。

(ロ) 階調曲線の選択画像濃度分布のパターンX_R(i),X_G(i),X_B(i),X_N(i)（ｉ
＝１〜１６）が得られた段階で、次に、各パターンに応
じて、如何にして、適切な階調曲線を選択するかが問題
となる。これには種々の方法があるが、ここでは１例と
して判別関数を用いる方法をあげておく。

第４図に示す関数f_i(i),f₂(i),f₃(i),f₄(i)を判別関数
と称する。これら関数のうちf_i(i)は階調曲線2-2に、又
f₂(i)は階調曲線2-3に、又、f₃(i)とf₄(i)とは階調曲線
2-1に対応する。すなわち、もし、画像濃度のパターン
がf₁(i)のようであれば、階調曲線2-2を選択すること
で、原稿上の情報（ハイライト部に集中している）の階
調性を良好に再現できる。そこで、原稿の読取によって
得られた画像濃度分布のパターンX_R(i)等が、どの判別
関数と似ているかを判断するのである。

これを具体的に行うには以下のようにする。例として、
パターンX_R(i)をとりあげて見る。

このとき、（ｊ＝１〜４）を算出し、Y_R1,Y_R2,Y_R3,Y_R4の大小関係
を調べ、これらのうち、最小のものをもとめる。仮に、
Y_R4が最小であったとすると、パターンX_Rは、判別関数f
₄(i)にもっとも似ているものとして、階調曲線2-1を選
択するのである。X_R(i)が第３図(I)の如きものであれ
ば、X_R(i)は判別関数f₁(i)にもっともよく似るものとし
て、判別曲線2-2が選択されることになる。

パターンX_G(i),X_B(i),X_N(i)についても同様である。

以下、第１図に示す装置例において本発明を実施すると
きのプロセスを簡単に述べておく。

まず、原稿Ｏが読みとられ、カラー画像部の各色分解画
像、ニュートラル画像部の判別が行なわれ、また、色分
解画像の個々および、ニュートラル画像部の、画像濃度
分布のパターンの検知と、これらに応じた階調曲線の選
択が行なわれる。

今、説明の具体性のために、カラー画像部の赤、緑、青
の各色分解画像および、ニュートラル画像部に対して、
それぞれ階調曲線2-2,2-2,2-3,2-1が選択されたものと
する。

すると装置のマイクロコンピューターは、まず階調曲線
2-2が実現するように露光条件、すなわちランプ140の発
光量を設定する。

ついで、複写プロセスが開始される。

まず、フィルターＦ１による原稿Ｏの赤色による色分解
と、シアントナーによる現像とが行なわれるが、転写紙
Ｓ上に転写されたシアン色の可視像の階調曲線は曲線2-
2（第２図）に従っている。なお、静電潜像のニュート
ラル画像対応部位がイレーサー１８により消去されるこ
とは、いうまでもない。

つづいて、フィルターＦ２による緑色の色分解、色分解
潜像のうちのニュートラル画像対応部位のイレース、マ
ゼンタトナーによる現像、可視像の転写が行なわれる。

さらに、フィルターＦ３による青色の色分解、色分解潜
像のニュートラル画像対応部位のイレース、イエロート
ナーによる現像、可視像の転写が行なわれる。このと
き、露光条件は階調曲線2-3が実現されるように設定さ
れる。

ついで、マイクロコンピューターは、露光条件を階調曲
線2-1が実現するように設定する。そして、ＮＤフィル
ターＦ４を介しての静電潜像の形成、カラー画像部対応
潜像部位のイレース、黒色トナーによる現像、黒色可視
像の転写が行なわれ、さらに、カラー画像の定着複写の
排出が行なわれて複写プロセスは終了する。

（効果）以上、本発明によれば、カラー電子複写方式における新
規な階調性補正方法を提供できる。

この階調性補正方法では、原稿を色分解して読取り、読
取られた画像情報にもとづき、カラー画像部の各色分解
画像およびニュートラル画像における濃度分布のパター
ンを検知し、このパターンに応じて、パターンを最も良
く再現する階調曲線を選択し設定するので、カラー複写
において、適切な階調性補正を行うことができる。

なお、上記説明では、選択すべき階調曲線を３種とした
が、さらに４本以上の階調曲線を用意してもよい。

原稿の読取は、３原色のフィルターの複数（３個）の固
体撮像素子（例えばCCD）とで行ってもよく、またイレ
ーサーのLEDアレイにかえて、周知のドット螢光管アレ
イを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施しうるカラー電子複写装置の１
例を要部のみ示す説明図、第２図ないし第４図は、本発
明を説明するための図である。１……感光体、Ｆ……フィルター装置、１８……イレー
サー、４０……読取光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田五男東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者酒井捷夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者安達司東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿を色分解し、かつ、ニュートラル画像
は黒色トナーで現像するカラー電子複写方式において、複写条件に応じて変化し、原稿画像濃度と複写画像濃度
との対応関係を定める階調曲線を予め複数種類用意し、カラー電子複写プロセスに先立って、カラー原稿を色分
解して固体撮像素子で読取り、読取られた画像情報にもとづき、カラー画像部の各色分
解画像およびニュートラル画像における濃度分布のパタ
ーンを検知し、１枚のカラー複写を得るのに必要な複数の可視像の個々
に対し、上記濃度分布のパターンに応じ、各濃度分布の
パターンを最も良く再現する階調曲線を選択し設定する
ことを特徴とする、階調性補正方法。