JPH03258164A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は原稿画像から得られる画像情報信号を、新規な
階調変換方式により変換処理し、階調の再現性に優れた
複製画像を形成することができる画像形成装置に関する
。

更に詳しくは、本発明は、各種の記録媒体に記録または
蓄積されている原稿画像（例えばモノクロあるいはカラ
ー写真などの写真感光材料上の連続階調画像、光電体や
光導電体上に記録されている画像、あるいはこれら各種
の記録媒体上の画像を利用したテレビ系またはコンピュ
ータ系映像信号からなるＣＲＴ上のビデオ画像など、記
録紙上に複製しようとする対象のものを全て含む。以下
、本発明において、媒体画像ともいい、所定の記録媒体
に記録され、かつ複製の対象にされる全ての画像がこの
範囲に入る。）から入手される濃度及び濃度に相関した
画像情報値（以下、本発明において５濃度情報値という
。後述するようにこの用語は最広義に解釈されるべきで
ある。）を、新規な階調変換式を用いた階調調整機構の
もとで変換処理し、この階調変換された出力信号に基づ
いて記録紙上に階調や色調の再現性に優れた複製画像を
形成することができる画像形成装置に関するものである
。

（従来技術） 写真のように連続階調を有する原稿画像から複写機等の
画像形成装置を用いて記録シート上に画像を複製する場
合、記録シー・トとして感光紙を用いるものは原稿のア
ナログ的処理（露光）により原稿に対応した連続階調を
有する画像が形成（銀塩写真記録）される。一方、感光
紙や普通紙にデジタル的に画像を記録する各種のプリン
ター、複写機器など（以下、画像形成装置という。）に
おいては、前記したアナログ的処理により画像を形成す
るものでないため、濃度階調（グラデーション）の再現
が難しく、特にカラー画像の複製の場合には前記した濃
度階調とともに色調（カラーバランス）の調整も容易で
はない。

このため、画像形成装置における階調や色調の再現性を
改良する努力が盛んに行われている。画像形成装置にお
ける複製画像の形成は、印刷における写真製版の連続階
調から網点階調に変換する手法と同様に、写真等の連続
階調を有する原稿画像を光電走査などして得れらる濃度
情報値を処理し、その信号により原稿画像に対応した階
調や色調をもつ画素の分布から成る画像を記録用紙上に
形成しようとするものである。

しかしながら、現在の画像形成装置は、原稿画像から得
られる濃度情報値を濃度階調（グラデーション）の再現
のために処理する階調調整方式が非科学的であるため、
満足のいく濃度階調及びそれと密接な関係を有する色調
の再現性が得られていないのが現状である。

周知のように複製画像の濃度階調は画素の濃度表示方式
に依存する。このような画素の濃度階調を表示する方法
としては、ドツトの大きさで画素の被覆率を変える方法
（サイズ変調法、面積可変ドツト。この方式は印刷画像
を製作するためのモノクロ及びカラースキャナー、圧電
型インクジェットなどにみられる。）　規定（同一大の
）ドツトの配列数で画素の被覆率を変える方法（密度変
調法、コンスタントドツト。この方式は熱溶融転写など
にみられる。）、及び規定（同一大の）ドツト自体の濃
度を変える方法（濃度変調法、濃度可変ドツト。この方
式は熱昇華性転写にみられる）がある。

しかしながら、前記したように、原稿画像を従来の各種
の画像形成装置により複製しようとする場合、原稿画像
上の所定の標本点（画素）の濃度情報値に対して、例え
ばこれに対応する複製画像上の画素においてドツトの径
の大小や密度により画素の被覆率（画素ブロックを構成
する単位画素の数に対して、どのような割合で記録する
かという比率）、即ち画素の濃度階調を規定する値（以
下、画素の階調強度値あるいは単に階調強度値という。

この用語は前記した各種の画素の濃度階調の表示法に共
通して使用される。）をどのようにするべきか、またそ
のような画素の階調強度値を得るにはどのようにすべき
かについて、科学的な検討がなされていないのが現状で
ある。

即ち、原稿画像上の所定の画素の濃度情報値に対して、
該画素に対応する複製画像上の画素に、どのような画素
の階調強度値を相関させるべきかということについて、
科学的な相関式が開発されておらず、現状では、これら
機器メーカーが予め経験、勘あるいは限られた数の固定
条件に基づいて決定したもの（相関式）に依存せざるを
得ない。

そのため、機器メーカーが想定しなかった画質の原稿画
像、例えば非標準的な（露光オーバの明るすぎる原稿、
露光アンダーの暗すぎる原稿、ハイキーやローキーの原
稿、色カブリや退色した原稿など）カラーフィルム原稿
などの場合、階調や色調に優れた所望の複製画像を得る
ことが極めて困難である。従って、標準的な画質をもつ
原稿画像は勿論のこと、前記した非標準的な原稿画像か
らでも所望の画質の複製画像が得られ、かつ、原稿画像
の画質を任意に変更や修正（階調や色調の変更や修正）
したりできるフレキシビリティのある画像形成装置を開
発することができないでいる。

これは、従来の画像形成装置が、複製画像を製作するう
えで極めて重要な画像情報値である原稿画像上の所定の
画素の濃度情報値を、対応する複製画像上の画素の階調
強度値に科学的かつ合理的に変換させるとかできないで
いることを意味するものである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の画像形成装置における上記した問題を生起させて
いる原因は、連続階調画像などの原稿画像から最終的な
画素の分布による複製画像を形成する際、その最初の段
階で、かつ重要な役割を果す画像の濃度階調の変換工程
に対する考え方にあると認められる。

即ち、原稿画像上の所定の画素の濃度情報値を、対応す
る複製画像上の画素の階調強度値に変換する際、従来の
画像の階調変換技術が科学的に合理的な変換技術に基づ
いて行なうというものでなく、専ら経験と勘に依存する
ものであったことにあると認められる。

本発明者らは、このような状況のもとにおいて、画像形
成工程の究極的な合理化と品質の優れた複製画像を製作
するためには、合理的な画像の階調変換技術を確立しな
ければならないという基本的認識のもとに鋭意、研究を
重ねた。

その結果、画像形成装置により複製の対象とされる各種
の記録媒体上に記録や蓄積されている原稿画像（媒体画
像）において、濃度階調の変換に使用されるべき画像情
報値として、原稿画像（媒体画像）から入手される濃度
情報値（これは、後述するように濃度に相関した物理量
であればいずれでもよく、最広義に解釈されるべきもの
である。）を濃度階調の変換に際して直接的に使用する
のではなく、各記録媒体の有する、原稿画像の濃度情報
値と当該記録媒体に入射される原稿画像の元をなす被写
体（実体画像）からの光量に相関した画像情報値との関
係を規定する特性曲線（以下、本発明において、どのよ
うな記録媒体系においても、それぞれの記録媒体系が有
する前記した特性曲線を濃度特性曲線と総称する。）を
介して求めた被写体の光量に相関した画像情報値を使用
し、かつ該光量に相関した画像情報値を特定の〈階調変
換式〉により変換処理して階調変換用の階調強度値とす
るとき、被写体（実体画像）に忠実な画像特性はもとよ
り、任意に画像特性を修正や変更した複製画像が得られ
ることを見い出した。本発明において、前述したように
被写体（実体画像）とは、複製の真に対象になる画像を
いい、各種の記録媒体上に記録または蓄積されている原
稿画像（媒体画像）をいうものではない。例えば、これ
ら原稿画像（媒体画像）の元をなす風景、静物１人物な
どの実景（写真画像などでは被写体といわれる。）、あ
るいは複写（コピー）により複製画像を製作しようとす
る場合は印刷物、雑誌などの複写対象物が複製の真に対
象となるものである。本発明はこれを総称して被写体（
実体画像）といっている。

本発明は、従来の各種の記録媒体上に記録された原稿画
像（媒体画像）から構成される装置情報値を重視した複
製画像の製作技術を改め、複製の真の対象となるべき被
写体（実体画像、実景）のもつ画像情報値、即ち被写体
から記録媒体系に入射される光量に相関した画像情報値
を重視するという全く新しい複製画像の製作技術、特に
その中核技術となる画像の階調変換技術を組込んだ画像
形成装置を提供しようとするものである。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明を概説すれば、本発明は、記録媒体に記録されて
いる原稿画像（媒体画像）から得られる濃度情報値を階
調調整機構で処理し、該処理信号に基づいて、記録用紙
上に１色または多色の中間調を有する複製画像を形成す
るための画像形成装置において、 前記階調調整機構が、 ｆｉ）原稿画像から得られる各画素の濃度情報値（Ｄｎ
値）を、原稿画像が記録されている記録媒体の有する濃
度情報値（Ｄ値）と原稿画像の元をなす被写体（実体画 像）から該記録媒体に入射される光量に相関した画像情
報値（Ｘ値）との関係を規定する濃度特性曲線を利用し
て、前記各画素の濃度情報値（Ｄｎ値）に対応する画像
情報値（Ｘｎ値）に変換し、 （ｉｉ）更に、該光量に相関した画像情報値（Ｘｎ値）
を、下記〈階調変換式（１）〉により階調調整のための
階調強度値（ｙ値）に変換すること、 を特徴とする画像形成装置に関するものである。

〈階調変換式（１）〉 以下、本発明の構成について詳しく説明する。

まず２本発明の理論的背景について言及し、本発明の位
置づけを明確にする。

なお、本発明の画像の階調変換の理論は、複製画像の製
作技術として特に代表的な分野である印刷画像の製作時
における階調変換の問題点を解決すべく開発されたので
、印刷画像のスキャナー（モノクロ及びカラースキャナ
）による製作技術との関連で多くが説明される。しかし
、これは説明の便宜のためのものであり、もとよりプリ
ンタ、コピー、ＤＴＰ　（デスクトップパブリッシング
）関連機器など各種の画像形成装置における階調変換に
際しても同様な問題点があることから、ここで説明され
る本発明の階調変換の理論の価値がこれら画像形成装置
にビルトインされるとき、いささかもその価値が減じら
れるものではない。

本発明者らは、画像の階調変換技術に合理的な理論の裏
付けを行ない、かつ前記した各種の原稿画像からでも調
子（濃度階調と色調の両者を含むものである。）の再現
性をもち、さらに進んで所望の調子をもつ複製画像を合
理的に製作するためには、複製画像の製作において中核
的な二つの要素技術、即ち階調変換技術ｆｇｒａｄａｔ
ｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ）と色補正（修正）技術（ｃｏ
ｌｏｕｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）のうち、色補正（修
正）技術の向上に先立ち、画像の各画素の濃度階調の変
換を合理的に行なうことができる技術が第一義的に重視
されなければならないと考えている。

前記した点は、代表的にはカラー印刷画像の製作などに
見られるごとく、複製画像の製作において科学的な解析
（マスキング方程式あるいはノイゲバウア方程式による
解析）が比較的に容易である色補正（修正）技術、カラ
ーマツチング技術を画像の濃度階調の変換技術よりも重
視している従来技術に対して、大きな反省をせまるもの
である。

そして、本発明者らは、原稿画像から複製画像を作成す
るときに用いられる現在の画像の濃度階調の変換技術が
、原稿画像、例えば複製画像である印刷画像を作成する
ときのカラーフィルム原稿（原稿画像）について、その
最明部から最暗部に至る濃度特性を合理的に把握してい
ないこと、及び原稿画像の濃度特性を１＝１の忠実性を
もって複製画像に変換させるうえで不可欠な両画像（原
稿画像と複製画像）間の相関関係（階調変換式）の決定
に合理的な理論の裏付けがなく、専ら人間の経験と勘に
依存したままである、という基本認識をもっている。

このような基本認識のもとで、先に本発明者らは、画像
の階調変換技術を科学的１合理的なものとするために特
定の〈階調変換式〉を提案した（特開昭６４−７７７０
号公報、特願昭６３１１４５９９号、特願昭６３−２０
７３２６号、米国特許第４．８１１，１０８号明細書）
。

しかしながら、本発明者らのその後の研究において、前
記した特定の〈階調変換式〉のもとで行なう画像の階調
変換技術に一定の限界があることが見い出された。

この限界事項とは、前記したように複製画像の真の対象
とすべきものは被写体（実体画像）であるべきところ、
本発明者らの先の提案を含めて従来の画像の階調変換技
術においては、所定の記録媒体に記録や蓄積されている
原稿画像（媒体画像）の濃度情報値を手掛かりとして画
像の階調変換を行なっているということである。

例えば、複製画像としてカラー印刷画像を製作する場合
を例にとると、カラーフィルム原稿（原稿画像）から人
手する画像の階調変換のための画像情報は被写体（実体
画像、実景）の画像情報を基礎とするのではなく、被写
体から記録媒体である写真用感光材料（写真用感光乳剤
層）へ入射される光を所定の露光条件（周知のごとく、
入射光の強さ■と入射時間ｔの条件のとき、露光量Ｅは
Ｅ＝Ｉｔで表される。）で記録したカラーフィルム原稿
である写真画像の濃度情報値を基礎として色分解作業（
カラーセパレーション作業とは、前記したカラーコレク
ションとグラデーションコントロールの両者を含むもの
である。）を行なっている。

周知のように被写体が撮影された写真用感光材料には現
像により写真濃度（ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃｄｅｎｓ
ｉｔｙ）が形成され、これが原稿画像（媒体画像）とな
るものである。前記した写真濃度（黒化度）と写真用感
光材料の露光量Ｅの相関関係を表す曲線が、写真濃度特
性間＄ｊ１　（ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　ｃｈａｒａ
ｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｃｕｒｖｅｌである。これは、縦
軸に写真濃度（Ｄ）　ｆＤ　＝　ｌｏｇ　ＩＯ／　Ｉ　
）　、横軸に露光量Ｅの対数値（ＩｏｇＥ）をとって表
示されるものである。なお、フィルムや乾板（透過原稿
）では透過光の強さ■と入射光の強さ■０との比が、ま
た印画紙（反射原稿）では反射光の強さ■と完全反射光
の強さＩｏとの比が用いられることはいうまでもないこ
とである。

典型的な写真濃度特性曲線は、下に凸形状の足部、略直
線状の直線部、上に凸形状の肩部を有するかなり複雑な
曲！ＩＩ（この点は、後述する第１図を参照のこと。）
となることは周知のことである。

別言すれば、従来のカラー印刷画像を製作するときの色
分解技術は、前記写真濃度特性曲線の縦軸（濃度値）の
立場から組み立てられた色分解技術であり、被写体から
写真用感光材料に入射される露光量（以下、本発明にお
いては後述するように露光量の絶対値を用いてもあるい
は相対値を用いてもよいことから、「光量に相関した画
像情報値」という。）、即ち前記写真濃度特性曲線の横
軸（光量に相関した画像情報値）の立場から組み立てら
れた色分解技術ではない。そして従来技術が色分解作業
の基礎とするカラー原稿画像の濃度情報値は、写真濃度
特性曲線の形状から明らかの如く被写体（実体画像、実
景）の光量に相関した画像情報値とは相違しく別言すれ
ば、被写体の画像情報を線形に与えていない。）、シか
も露光条件や現像条件などの与件の変化により両者の垂
離の様相は千差万別のものとなる。

すなわち、記録媒体である写真用感光孔付の感光特性に
影響されるため、媒体画像であるカラー原稿画像の濃度
情報値である写真濃度と被写体（実体画像、実景）の光
量に相関した画像情報値とを直線関係（例えば１：１の
４５°の直線関係）で相関させることができない。

一方、人間の視覚においては、明暗に対する弁別特性が
対数的であることは周知のことであり、人間は被写体（
実体画像、実景）より視覚系に入射される光量を前記し
た弁別特性に基づいてその明暗を評価している。ここで
は、濃度変化の勾配が直線的（リニア）であるものを自
然なものとして感じているのである。

従って、カラー印刷画像の製作において、写真用感光材
料に記録された原稿画像（媒体画像）の濃度値（Ｄ＝ｌ
ｏｇ”　／Ｉ　）を手掛かりに作業を進めると、それは
写真用感光孔付の感光特性に影響されたあとの濃度情報
値を使用していることになり、複製の真の対象となる被
写体（実体画像、実景）の光量に相関した画像情報値を
使用していることにならない。

本発明者らは、前記した状況を踏まえて、複製画像の製
作において各種の画像の記録媒体（写真用感光孔付、フ
ォトダイオードやＣＣＤなとの光電体や光導電体など）
の感光特性や光電変換特性によって影響された原稿画像
（媒体画像）の濃度情報値を使用することなく、被写体
（実体画像、実景）からの第１次の（生の、原初的な）
光量に相関した画像情報値を基礎として各種の複製画像
を製作する方法について鋭意検討を加えた。

その結果、印刷画像の製作において、 （ｉｉ写真濃度特性曲線を使用して、縦軸（Ｄ＝ｌｏｇ
　Ｉｏ／　Ｉ　）の値から横軸（１，ｇＥ）の値を求め
（以下、縦軸をＤ軸、横軸をＸ軸ともいう。）、別言す
れば写真濃度特性曲線上で規定される最明部から最暗部
に至るカラー原稿画像（媒体画像）のＤ軸上の濃度情報
値（Ｄ値）をＸ軸上に投影させてＸ軸上の画像情報値（
Ｘ値）を求め、 （２）より具体的には原稿画像（媒体画像）上の任意の
画素のＤ軸上の濃度値（Ｄｎ値）を該写真濃度特性曲線
を介してＸ軸上に投影して対応する画素の画像情報値（
Ｘｎ値）（Ｘ軸は写真濃度特性曲線においては露光量の
対数値を示スが１本発明においてはその絶対値を用いて
もあるいはＤ軸と同じスケーリングで読みとった相対値
を用いても等しく有効であるため、前記したように、被
写体から記録媒体に入射された光量に相関した画像情報
値、あるいは単に光量に相関した画像情報値という。）
を求め、次いで、 （３）前記のようにして得られたｘｎ値を基礎とし、か
つ本発明者らが先に提案した特定の〈階調変換式〉を運
用して該ｘｎ値から網点面積％値を示す階調強度値を求
め、これにより網点の大きさを制御したとき、 被写体（実体画像、実景）に忠実な画像特性を有する優
れた網点階調の印刷画像が得られることを見い出した。

本発明の画像の階調変換において、原稿画像（媒体画像
）上の任意の画素の濃度情報値を対応する複製画像の画
素の階調強度値に変換するに際し、該画素の濃度情報値
として前記したごとく各種の記録媒体に記録または蓄積
された原稿画像（媒体画像）から入手される濃度情報値
をそのまま使用するものではない。即ち、該濃度情報値
から記録媒体系の感光特性や光電変換特性に影響されな
い複製の真の対象となる被写体（実体画像、実景）が有
する画像情報値（被写体から各種の記録媒体に入射され
る光量に相関した画像情報値）を求め、これを前記した
〈階調変換式（１）〉のもとで処理して階調強度値に変
換するというように行なう点に大きな特徴を有するもの
である。

次に、本発明の前記〈階調変換式（１）〉の導出法や特
質などについて説明する。

画像形成装置により形成される複製画像において、その
複製画像を構成する基本的構成要素は、所定の画素にお
ける階調強度値と画像の形成材料（インクやトナー等）
の表面反射濃度との二つであり、このうち、人間の視覚
が例えば印刷画像における網点面積の大きさの１％の差
異を濃度差として容易に識別する能力を持っていること
かられかるように、画像の形成手段として網点面積の大
きさと同じ関係にある画素の階調強度値が極めて重要な
役割を果たす。例えば、ある所定の画素に設定されるド
ツトに注目して、そのドツト上に塗布するインキの量の
変化とドツトの大きさの変化が濃度階調に与える影響を
調べてみると、後者の方が格段に大きく、階調の再現性
に優れた複製画像の製作において階調強度値をどのよう
に設定すべきかは、極めて重要な問題である。そして、
濃度階調の再現性に優れる複製画像は、色調の再現性に
おいても優れたものであり、これは多くの事例で確認す
ることができる。

また前記したことと関連して、画像形成装置により複製
画像を製作しようとする場合、原稿画像の品質内容が千
差万別であること、画像の形成工程も多様な特性を有す
るものであること、さらに画像品質の評価基準が一様で
ないことなどの背景を抱えており、これらの複雑、不安
定要因を克服するメカニズムが画像形成装置の中にビル
トインされていることが強く望まれている。

このようなことから、連続階調画像などの原稿画像から
画像形成装置により中間調を有する複製画像を製作する
にあたり、複製画像上の最明部（Ｈ）の画素の階調強度
値（ｙｈ）と最暗部（Ｓ）の画素の階調強度値（ｙ３）
とを任意に選択することができ、しかも最明部（Ｈ）か
ら最暗部（Ｓ）にいたる画像の濃度階調を合理的かつ簡
便に調整管理することができる手だてを設けることが是
非とも必要である。

このような考え方に立脚して案出したのが本発明の階調
の調整方法、具体的には前記〈階調変換式（１）〉を用
いた階調の調整方法である。

本発明者らは、連続階調のカラーフィルム原稿から網点
階調の印刷画像を製作するとき、合理的に階調の変換（
連続階調の網点階調への変換）を行わしめるために使用
する本発明の〈階調変換式（ｌ））と同様のく階調変換
式〉を先に提案したが（特開昭６４−７７７０号、特願
昭６３−１１４５９９号参照）、その運用条件は本発明
と全く相違するものである。

前記の先に提案した網点階調の印刷画像を製作するとき
に用いられる網点面積パーセントの数値（ｙ）を求める
く階調変換式〉　（これは、前記したように基本骨格は
本発明のく階調変換式（１））と同様のものであるが、
その運用条件は全く異なるものである。）は、一般に認
められる濃度公式（写真濃度、光学濃度）から誘導する
ことができる。即ち Ｄ　＝　ｌｏｇｌｏ　／　Ｉ　＝　ｌｏｇ１／　Ｔを応
用すことによって誘導することができる。

この濃度りに関する一般公式を、製版・印刷に適用する
と次のようになる。

この製版・印刷に関する濃度式（Ｄ′）に、印刷画像の
Ｈ部と８部に所望の大きさの網点を任意に設定すること
を可能とし、かつ、連続階調画像（原稿画像）上の任意
の標本点における基礎濃度値（ｘ）と、これに対応した
網点階調画像（印刷画像）上の標本点における網点の網
点面積パーセントの数値（ｙ）とを合理的に関連づける
という要請を組込み、理論値と実測値が近以的に合致す
るように誘導して得たものが、下式で示される〈階調変
換式（２）〉である。

〈階調変換式（２）〉 前記〈階調変換式　（２）〉を印刷画像を製作するとき
の画像の階調変換に適用する場合、ａ。

ｙＨ，ｙｓ、γ値を任意に選びながら、原稿画像上の任
意の画素の基礎濃度値（Ｘ）から印刷画像上の対応した
画素における網点の網点面積パーセントの数値（ｙ）を
求めるように運用される。これにより原稿画像（連続階
調画像）の濃度階調を印刷画像（網点階調画像）上に１
＝１に忠実に再現させることができるばかりでなく、所
望の画質（所望の濃度階調や色調を有するもの）の印刷
画像を製作することができる。

尚、多色製版（一般にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、
イエロー（Ｙ）、墨（ＢＬ）の４版が１組と考えられて
いる。）の場合、基準となる版（多色製版の場合、周知
の如くシアン版（Ｃ）が基準の版となる。）の作業基準
特性曲線、即ち原稿画像の濃度情報値を印刷画像の網点
面積値に変換するための作業基準となる網点階調特性間
１！（前記したｙ値とｙ値をグラフ化して得られる曲線
で、これが連続階調を網点階調に変換するための基準と
なるものである。）が決まれば、その他の色版の網点階
調特性曲線は、基準となった版のｙ値に印刷インキ各色
のグレー・バランス比に基く適切な調整数値を乗するこ
とにより、常に、合理的に決めることが出来る。このよ
うにして決められた各色版の網点階調特性曲線は夫々が
合理的な特性曲線であることは勿論のこと、更にはそれ
らの特性曲線間の階調および色調に係る相互関係もまた
合理的かつ適切なものである。

即ち、連続階調の原稿画像から網点階調の印刷画像を作
成するとき、画像の階調変換を前記〈階調変換式　（２
）〉に基づいて行うならば、従来の経験と勘に頼る画像
の階調変換方法から脱却して、任意かつ合理的に画像の
階調変換を行うことができ、しいては階調と密接不可分
の関係にある色調についても合理的に調整することがで
きる。これにより人間の視覚感覚にとって自然な濃度勾
配、色調を有する印刷画像を得ることができる。

以上は、複製画像として網点階調の印刷画像を製作する
場合を中心にして説明してきたが、前記したく階調変換
式（２）〉を使用する階調の変換作業を支える理論は各
種のプリンタ、複写機器などによる複製画像の製作にも
転用することができることはいうまでもないことである
。

しかしながら、前記した〈階調変換式（２）〉を運用し
て複製画像を製作する場合、濃度階調の変換は原稿画像
から入手される濃度情報値を使用するものである。

これに対して、本発明の画像の階調変換においては、よ
り優れた濃度階調の変換を図るために、階調変換時に採
用すべき原稿画像（媒体画像）の画像情報値として、従
来の濃度情報値を使用するかわりに被写体の光量に相関
した画像情報値を採用するものである。前記した従来と
は相違する本発明の階調変換を行なうために〈階調変換
式（２）〉の運用条件を整理すると、〈階調変換式（１
）〉になることはいうまでもないことである。

次に、本発明の前記〈階調変換式　（１）〉の各項の意
味、運用面の特質などについて説明する。

本発明の前記〈階調変換式（１）〉の運用において、原
稿画像から基礎光量値（ｘ）を求めなければならない。

前記したように、基礎光量値（ｘ）は原稿画像が記録あ
るいは蓄積されている記録媒体の濃度特性曲線を介して
、原稿画像上の所定の画素の濃度情報値（Ｄｎ値）を手
掛かりにして求められるものである。

本発明において、濃度情報値は原稿画像（媒体画像）の
各画素のもっている濃度に関する物理量を反映するもの
であればいずれでも良く、最広義に解釈されるべきであ
る。同義語とじては、反射濃度、透過濃度、輝度、光量
、電流・電圧値、などがある。これらの濃度情報値は、
原稿画像を光電走査などして濃度情報信号として取り出
せばよい。なお、本発明の前記（階調変換式　（］）〉
において、基礎光量値（ｘ）を濃度特性曲線の縦軸と同
じスケーリングにより目盛った横軸の光量に相関した画
像情報値から求め、（例えば、ポジカラーフィルムの人
物画として、縦軸において０．２〜２７０の濃度値をも
つものなどがあるが、これに対応した横軸の値を採用す
る。）、また、ｙＨ［最明部（Ｈ）の画素に設定される
階調強度値］とｙｓ　　［最暗部（Ｓ）の画素に設定さ
れる階調強度値］にパーセント数値（例えば５％とか９
５％という画素の被覆率。）を用いると、ｙ値［原稿画
像上の任意の画素に対応する複製画像上の画素に設定さ
れる階調強度値］はパーセント数値で算出される。

本発明の前記〈階調変換式　（１）〉の運用において、
次のように変形して利用することはもとより、任意の加
工、変形、誘導するなどして使用することも自由である
。

Ｘ ｙ＝ｙＨ十Ｅ　（１−１０Ｈｙｓ　−ｙｕ）前記の変形
例は、ａ＝１としたものである。

これは、複製画像を記録する記録用紙（基材）の表面反
射率を１００％としたものである。αの値としては、記
録用紙を基準として濃度測定機器（機構）の零点調整を
行なうならば実務上１．０として構わない。

また、前記変形例（α＝１＝０）によれば、画像形成装
置による複製画像上の最明部Ｈにｙ８を、最暗部Ｓにｙ
３を予定した通りに設定することができる。これは、複
製画像上の最明部Ｈにおいてはｘ＝Ｏとなること、また
最暗部ＳにおいてはＸ　”　［Ｘ　ｓｎ　　Ｘ　ｏｎ］
となること、即ち、 て−ｋＸ＝−γとなることから明らかである。

本発明の前記〈階調変換式　１１）〉の運用において、
ａ、β、γ（これは、前記したようにβ＝１０〜７によ
りβ値を規定する。）の数値は種々の値をとる。本発明
においては、これらの数値を適宜選ぶことにより、原稿
画像の品質特性がどのようなものであれ画像の階調の変
換処理を合理的に行うことができる。

即ち、本発明の前記〈階調変換式　（ｌ）〉をベースと
した画像の階調の変換処理法は、原稿画像の濃度階調や
色調の再現、即ち原稿画像の調子を複製画像に１：１に
再現させるうえで極めて有用であるが、その有用さはこ
れに限定されるものではない。本発明の前記〈階調変換
式（１）〉は、原稿画像の特性を忠実に再現する以外に
も、該〈階調変換式　（ｌ）〉の性格から容易にわから
ないようにａ、β、γ値、さらにはｙｓ、ｙｓ値を適宜
選択することにより原稿画像の特性を合理的に変更した
・り修正したりするうえで極めて有用なものである。な
おく階調変換式　（１）〉のパラメータのうち、特にγ
値が原稿画像の特性を調整（修正または変更を含む。）
するうえで大きな役割を果すことは、該〈階調変換式　
（１）〉を運用してみれば容易にわかることである。

前記〈階調変換式　（１）〉を使用して多色画像を形成
する場合、例えばカラー原稿を画像形成装置により複製
する場合、印刷などの分野において周知の色分解技術、
即ち、カラー原稿からの反射光などをブルー（Ｂ）　　
グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）に分光させて各色毎の濃
度情報値（β値）に相関した信号を入手し、これを画像
情報値（ｙ値）に変換し、更に前記〈階調変換式（１）
〉を用いた階調調整機構で処理し、この処理情報値（ｙ
値）に基づいて画像形成装置の記録部を調整し画像を形
成していけば良い。その際、基準となる色版（桝えばＣ
版）に関するｙ値、即ち基準となる色版の階調特性曲１
ｍ（ｙ値を計算し、ｙ値に対するｙ値をプロットしてい
くと、前記した印刷技術における網点階調特性曲線と同
様の階調特性曲線が得られる。）を決め、その他の色版
（Ｍ版、Ｙ版）の階調特性曲線は該基準となる色版のｙ
値に、各インクのグレー・バランス比に基づく適切な調
整数値を乗することにより合理的に決めることができる
ので、これらの階調特性曲線を利用して画像を形成して
いけば良い。

前記のようにして設定された各色版についての階調特性
曲線は、〈階調変換式（１）〉で規定されるため合理的
な特性曲線であることは勿論、それらの特性曲線間の階
調及び色調に係る相互関係も合理的かつ適切なものであ
る。

次に、原稿画像（媒体画像）の濃度情報値（β値）から
、各記録媒体のもつ濃度特性曲線を介して被写体から各
記録媒体に入射される光量に相関した画像情報値（ｙ値
）を求める方法について説明する。

本発明により、原稿画像（媒体画像）として種々の記録
媒体、例えば写真用感光材料、フォトダイオードやＣＣ
Ｄなとの光電体や光導電体という記録媒体に記録された
媒体画像が、直接的または間接的に複製画像の製作のた
めに対象とされるものである。その際、原稿画像（媒体
画像）の各画素における濃度情報値（Ｄ値）から各記録
媒体のもつ固有の濃度特性曲Ｊｉｍ（原稿画像の濃度情
報値と各記録媒体に入射される原稿画像の元をなす被写
体からの光量に相関する画像情報値との関係を規定する
特性曲線）を介して被写体の対応する画素の光量に相関
した画像情報値（Ｘ値）を求めなければならない。その
ためには各記録媒体の濃度特性曲線が正確にあるいは近
辺的に関数化（数式化）されなければならない。

ここでは、原稿画像（媒体画像）としてカラーフィルム
原稿を用いたときを例にして、写真濃度特性曲線の数式
化法について説明するが、他の記録媒体の濃度特性曲線
の数式化も同様にして行えばよい。

写真濃度特性曲線として、第１図に示されるカラーフィ
ルム（フジクローム、富士写真フィルム社製）のものを
使用した。

写真濃度特性曲線の数式化にあたっては適宜の方法によ
り数式化すればよく、何等の制限を受けるものではない
。

例えば、縦軸＝Ｄ＝ｌｏｇｌＯ／Ｉ、横軸＝Ｘ（但し、
Ｘ軸の目盛りスケールをＤ軸と一致させるようにした。

）とし、ａ　＋　ｂ　、ｃ　、ｄ　＋ｅ、ｆを常数とす
れば、 （イ）写真濃度特性曲線の足の部分（下に凸形状のとこ
ろで、Ｄ値が小さい領域） Ｄ：ａ、ｂｃ・　（Ｘ十ｄ　）十ｅ＋ｆ（ロ）略直線状
の部分（略直線状のところで、Ｄ値が中間値の領域） Ｄ−ａ−Ｘ＋ｂ　　　　または Ｄ＝ａ　−Ｘ”　十ｂＸ＋ｃ （ハ）肩の部分（上に凸形状のところで、Ｄ値が大きい
領域） Ｄ＝ａ　−ｌｏｇ（ｂ＋ｆＸ＋ｃ）　）　＋ｃｉなどで
数式化すればよい。

第１表に、第１図に示される写真濃度特性曲線を数式化
した内容を示す。第１表には、可能な限り正確に写真濃
度特性曲線を数式化するために、数式化区分を複数とし
ている。

（以下余白） 〈第１表〉 写真濃度特性曲線の関数式−覧表 本発明においては、第１図に示されるようにカラー原稿
画像（媒体画像）の濃度値を示すＤ軸の目盛と、被写体
（実体画像）のｌｏｇＥで示される画像情報値を示すＸ
軸の目盛が同一であるとしてＤとＸの相関関係を関数化
した。

これは、次の観点から行なった一種の相対化（擬制）で
あり、本発明者らにおいて合理的なものと考えている。

即ち、本来、写真濃度特性曲線においては、Ｘ軸には露
光量Ｅの対数値（ｌｏｇ　Ｅ＝１ｏｇ　Ｉ　ｘｔ）が位
置づけられること、これが視覚の明暗に対する弁別特性
が対数的に評価してリニヤ（直線性、線形）なものとし
ていることに対応すること、以上の点からみて前記した
Ｄ軸とＸ軸のスケーリングを同一のものにするという相
対化（擬制）は合理的なものであると考える。

後述する実施例で示されるように、この相対化（擬制）
のもとで画像の階調変換において優れた結果を得ること
ができる。なお、本発明において上記の目盛りづけは一
種の簡便法であり、これに限定されないことはいうまで
もないことである。

本発明は、前記したように原稿画像（媒体画像）の各画
素の有する濃度情報値（Ｄｎ値）を基礎とするのでなく
、被写体（実体画像、実景）が与えてくれる画像情報値
、即ちＸ軸で表わされる光量に相関した画像情報値（ｘ
ｏ値）を基礎とするものである。そして、写真濃度特性
曲線が第１表に示されるようにＤｎ値とｘ、、値とはＸ
：ｆ（Ｄｉの間数式により相関されているため、容易に
Ｄｎ値からＸ。値を求めることができる。

以上のようにして、被写体（実体画像）から写真感光乳
材層へ入射される光量に相関した画像情報値（ｘｏ値）
を容易に得ることができる。

次いで、このようにして合理的に求めた原稿画像（媒体
画像）の各画素におけるｘ７値を前記〈階調変換式　（
１）〉を使用して、各画素に対応するｙ値を求めること
ができる。

本発明において、該Ｘｎ値を表示するＸ軸（横軸）、ｙ
値を表示する縦軸の直交座標系に、ｘ７値と対応するｙ
値をプロットすると、階調特性曲線が得られることは前
記した通りである。本発明を従来技術と区別するために
、該階調特性曲線をＸ軸合分解カーブと称し、従来のＤ
軸上の濃度情報値を重視するものをＤ軸合分解カーブと
いう。

前記した本発明により得られるＸ軸分解カーブと従来の
Ｄ軸合分解カーブの特徴について説明する。

本発明のく階調変換式　（１）〉を一定の条件、即ちＧ
！　３’Ｈ＋　ｙｓ　＋　γ値をそれぞれ一定として運
用し、かつ原稿画像として画質が相違している（即ち各
原稿の濃度レンジや濃度情報値が相違している）複数の
原稿画像を使用して夫々のＸ軸合分解カーブ（階調特性
曲線）を求めるとき、得られる夫々のＸ軸合分解カーブ
Ｃ階調特性曲線）は、最終製品である複製画像（例えば
印刷画像）のＨ部から８部に至るｙ値の配列状態を全て
相対的に同じ関係にするという特質を有する。これは極
めて重要な本発明の特徴である。別言すれば、後述する
実施例で示されるように、各原稿画像のＸ軸上の光量に
相関した画像情報値（ｙ値）のレンジが相違していても
（これは、原稿画像の画質の相違を反映するもので濃度
レンジが相違すれば当然のことである。）所定の同一の
Ｘ軸しンジに調整すると、本発明により得られるＸ軸合
分解カーブ（階調特性曲線）は−本（唯一のもの）に収
れんするということである。

従って、夫々のＸ軸合分解カーブ（階調特性曲線）から
、例えば網点の配列状態（ｙ値を網点面積％値に対応さ
せたとき）最終的に複製画像としてどのような画質のも
のが得られるか、校正刷をしなくても事前に正しく評価
することができる。

これに対して、Ｄ軸合分解カーブにおいては、夫々の原
稿画像に対応した曲線が得られるものの、前記したよう
にＤ軸上で同一のＤ軸しンジに調整しても、これらは−
本（唯一のもの）に収れんしないものである。即ち、夫
々のＤ軸合分解カーブは階調変換の選択肢を示すにすぎ
ず、夫々のＤ軸合分解カーブに従って校正刷しないと所
定の階調変換が行なわれ、所望の画質の複製画像が製作
されるのか否かを正確に判断することができない関係に
ある。

上記の点と関連して、本発明のく階調変換式（１）〉の
性格上、Ｑ＋　３’Ｈ＋　ｙｓ　＋　γ値を任意に変え
ることにより（特にγ値を変えることにより）、合理的
に階調特性曲線の形状を変更することができること、即
ち階調の変換作業を管理する作業者は本発明のく階調変
換式（１）〉のもとて複製画像の階調を任意に所望する
ものに調整（修正、変更）することができること、別言
すれば該Ｘ軸位分解カーブのもとて階調の変換作業を合
理的に管理することができる。

本発明においては、原稿画像（媒体画像）として、前記
した写真感光材料に被写体（実体画像、実景）が記録さ
れたものだけでなく、各種の記録媒体、例えばフォトダ
イオ・−ドやＣＣＤなどの光電体あるいは光導電体など
の記録媒体に被写体（実体画像、実景）が記録または蓄
積されたものも複製の対象とするものである。これらの
記録媒体は、写真感光材料と同様に原稿画像（媒体画像
）の元をなす被写体（実体画像）から、これら記録媒体
系に入射される光量に相関した画像情報値により結像（
撮像）するものである。これらの記録媒体は本発明でい
うところの固有の濃度特性曲線（光電変換特性曲線）を
有しているので、これらの記録媒体に記録されている原
稿画像（媒体画像）から複製画像を製作するに際して、
前記カラーフィルム原稿と同様に濃度特性曲線（光電変
換特性曲線）を利用して基礎光量値（Ｘ）を求め、次い
で〈階調変換式（ｌ）〉により階調変換を行なうように
すればよい。

更に、本発明においては、複製の対象として、通常、複
写（コピー）の対象とされるもの、例えば各種の印刷物
（本、写真集など）も原稿画像（媒体画像）とされる。

この場合、印刷物の記録用紙自体は前記した写真感光材
料、フォトダイオード、ＣＣＤなとのように記録媒体自
体が直接に被写体（実体画像）を結像（撮像）するもの
でない、従って、本発明においては前記した複写（コピ
ー）の場合、その対象となる印刷物自体を被写体（実体
画像）とみなし、画像形成装置の濃度測定機構（例えば
ＣＣＤなどが利用されている。）を記録媒体とし、該記
録媒体の感光特性（光電変換特性）に基づいて濃度特性
曲線が決定されると考える。

本発明の画像形成装置においては、写真感光材料に記録
されたものを原稿画像（媒体画像）とするとき、前記し
た複写（コピー）と同様に、実際には画像形成装置の濃
度測定機構（例えばＣＯＤにより構成されるもの。）に
より濃度測定が行なわれ、ここでも、原稿画像（媒体画
像）のもつ濃度情報値が変質を受ける。従って、この変
質分を補正する必要があるが、本発明においては、被写
体（実体画像、実景）により近いところで補正すれば十
分であると考える。即ち、該補正は、写真濃度特性曲線
により補正（濃度情報値から光量に相関した画像情報値
に補正すること。）すれば十分であると考える。勿論、
前記した濃度測定機構系の特性に基づいて測定される濃
度情報値を補正してもよいことはいうまでもないことで
ある。

なお、本発明により複製画像を製作する場合、前記した
フォトダイオードやＣＣＤなとの各種の記録媒体として
、これら記録媒体の有する固有の濃度特性曲線（光電変
換特性曲線）が規定できれば、既存の記録媒体で十分で
あり、これにより階調（濃度階調や色調）に優れた複製
画像が製作される。即ち、高画質の複製画像を製作しよ
うとして、各種の記録媒体の特性（感光特性や光電変換
特性）を改善する努力が栄んになされているが、本発明
により複製画像を製作する場合、必ずしも各種の記録媒
体の高級化、高性能性が要求されず既存の性能（特性）
もので十分である。

以上、説明したように、本発明の画像形成装置により複
製画像を形成する場合、その階調調整機構部に、前記〈
階調変換式　（１）〉に基づいて階調変換を行うハード
またはソフトを組込むことにより、濃度階調はもとより
色調の再現に優れた複製画像、あるいは原稿画像の画質
を任意に修正または変更した複製画像を得ることができ
る。

その際、〈階調変換式（１）〉の演算処理により得られ
るｙ値（階調強度値）を各画像形成装置に適した濃度表
示方式（可変ドツト方式、コンスタントドツト方式、濃
度可変ドツト）に対応させればよいことはいうまでもな
いことである。

例えば第４図に示されるように、第４図の（ａ）の列の
場合、所定の画素ブロックにおいて記録される画素の分
布は記録される画素が増加するに従って画素ブロック内
で相互に分散した位置関係にあるが、ばかに例えば画素
ブロックの中心部から順次外方に渦巻き状に広がるよう
にすることも考えられ、その場合には写真製版での網点
に近似したものとなる。また第４図（ｂ）の列には、（
ａ）の列での画素の数に対応した面積をもつ網点が示し
である。

画素ブロックはここでは４×４のマトリックス型として
説明したが、これにより１７段階の階調が表現される。

−船釣にｎＸｎのマトリックス型の画素ブロックで０２
＋１段階の階調（０〜１００％）が表現される。

このようにマトリックス型の画素ブロックにおいて形成
される画素の分布により連続階調画像などの原稿画像の
濃度階調を表現する方法は、−船釣にデイザ・マトリッ
クス法と称され周知のものである（例えば特開昭５８−
８５４３４号、同５８−１．１４５６９号、同５９−５
２９６９号、同６０−１４１５８５号、同６２−１８６
６６３号等に示されている。）。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが
、本発明はこれら実施例のものに限定されるものではな
い。

本発明にいおいては、画像形成装置による複製画像の製
作において中核的な画像の階調変換を前記〈階調変換式
　（Ｉ）〉のもとで行なわせることに最大の特徴を有す
る。従って、まず最終製品である複製画像の品質を決定
づける色分解カーブ（階調特性曲線）の設定例について
説明する。ここでは本発明のＸ軸性分解カーブと従来の
Ｄ輸注分解カーブの設定例とその相違点を明確にする。

次いで本発明のく階調変換式（１）〉に基づいて階調変
換を行うハードまたはソフトを組込んだ階調調整機構部
を有する画像形成装置について説明する。

実施例１　（Ｘ軸性分解カーブの設定）１、実験に使用
した濃度特性曲線 濃度特性曲線として第１図（Ｄ−Ｘ直交座標系）に示さ
れる写真濃度特性曲線Ｃ１社製、フジクロームのもの）
を使用した。第１図においてＤ軸（縦軸）はカラー原稿
画像の濃度値を表示する。一方、Ｘ軸は写真濃度特性曲
線においては露光量（ｌｏｇＥ＝　ｌｏｇＩ　Ｘ　ｔ　
）を示すが、ここではＤ軸と同じスケーリングで数値化
した。また、該写真濃度特製曲線の関数式は第１表に記
載されたものを使用した。

２、実験用原稿画像 カラー原稿画像の画質は、−船釣には写真撮影時の露光
条件などにより標準的なもの（適性露光）、非標準的な
もの（オーバー／アンダー露光）など千差万別である。

これら千差万別のカラー原稿画像に対して本発明が合理
的に対応できるかどうかを検証するために、カラー原稿
画像の濃度レンジ（ＤｅｎｓｉｔｙＲａｎｇｅ＝ＤＲ）
が相違するもの（Ｄ軸における濃度レンジが相違するも
の）について実験した。

３、Ｘ軸性分解カーブの設定用データの計算第１図の写
真濃度特性曲線を関数化した第１表の関数式を用いて、
各種カラー原稿画像のＤ軸上のり。値をＸ軸上のｘｎ値
に変換した。次いで、該Ｘ。値を〈階調変換式　（１）
〉により階調強度値（ｙ値）に変換した。

なお、〈階調変換式　（１）〉の運用条件は以下の通り
である、 Ｘ＝’１．Ｌｌ−Ｘ、ｎ ｙＨ＝５％＋　　ｙｓ＝９５％。

γ＝　１．００．　　β＝１０　　　−０．１．　　　
α＝１．．００に一γ／Ｘｇ□−ＸＨｎ。

（下記第２表■の場合、Ｘ　、、＝　０．４７８１Ｘ　
、、、＝　２．２３００となる。その他の場合は第２表
を参照のこと。） 結果を第２表に示す。

第２表において、第２表の■〜■は露光オーバーのもの
（淡い原稿画像）、第２表の■〜■は適性露光に近いも
の、第２表の■〜［相］は露光アンダーのもの（濃い原
稿画像）、をそれぞれ示す。

（以下余白） 〈第２表〉 適正露光に近いカラー原稿に対する Ｘ軸出分解カーブの設定用データ（その２）（第２表〉 淡いカラー原稿に対するＸ軸出分解カーブの設定用ブタ
（その１） 〈第２表〉 濃いカラー原稿に対するＸ軸位分解カーブの設定用デー
タ（その３）４、ｘ軸合分解カーブ 第２表のデータを第２図、第３図に示す。

なお、第２図〜第３図において、縦軸はｙ値を示すが、
横軸の性格が相違することに注意しなければならない。

第２図の横軸は光量に相関した画像情報値を示し、第３
図の横軸はカラーフィルム原稿画像の濃度値を示す。グ
ラフ化するに当たり、比較の便宜を図るために同一の光
量及び濃度に関するレンジとして調整した数値（本実施
例の場合は２．５０００とした。）を用いた。この調整
後の値は、第２表に（Ｄｎ−）　Ｄ、’　、　　（Ｘｎ
−）　Ｘ’として示される。Ｄｎ−ＩＤ、、’への調整
は、第２表■の場合、。、’　＝　（Ｄ。−１，８００
）　ｘ　　’調整レンジ）Ｒｎ ２．５０ ”　（Ｄｎ　−１，８００）　ｘ　　□により計算すれ
２．５２ ばよい。同様にＸ。−Ｘｎ’は、 ２．５００ Ｘｎ’　＝　（Ｘｎ−０，４７８］）　ｘ　　　１．７
５１９により計算すればよい。

第２図は、本発明による階調特製曲線、即ちＸ軸位分解
カーブ（前記したようにＸｎ′とｙの関係）を示し、第
３図はＤ軸位分解カーブ（前記したようにり、、′　と
ｙの関係を示すもので、これは従来の色分解カーブの設
定例とみなすことができる。）を示すものである。

第２図、第３図から明らかな如く、極めて驚くべき事実
を発見することができる。即ち、どのような画質のカラ
ー原稿画像を用いようとも、〈階調変換式　（１）〉中
のａ＋　ｙＨ＋　ｙＳ　＋γ値の四つの値を同一にする
場合、第２図に示されるように夫々のＸ軸位分解カーブ
は一つの同一のカーブに収れんしてしまうという驚くべ
き事実であり、かつ色分解後に得られるカラー複製画像
の調子を統一的に表示しているという事実である。即ち
、本発明の階調特性曲線（Ｘ軸位分解カーブ）の設定技
術によれば、どのような画質のカラー原稿画像を用いよ
うとも、全てｙ値の配列状態が同一な同質の複製画像を
製作することができる階調特性曲線が得られる。

加えて、画像形成装置により複製画像を製作しようとす
る作業者は、前記のようにして求めたＸ軸位分解カーブ
を〈階調変換式　（１））中のパラメーター、特にγ値
を変えることにより所望の形状に変更することができる
。即ち、前記したＸ軸位分解カーブをベースとして所望
な画質や調子が得られるように階調を合理的に管理する
ことができる。

これに対して、第３図に示される従来の色分解カーブの
設定例においては、各カラー原稿画像の画質内容に対応
したＤ軸位分解カーブが得られるものの、色分解後に製
作されるカラー印刷画像の調子が全て同じものになって
いるかを夫々のＤ軸位分解カーブからは予め正確に知る
ことができない。即ち、従来のＤ軸位分解カーブのもと
では実際に校正刷をして評価してみないと、最終製品の
画質や調子が適正なものなのかどうか判らないという欠
点を有する。

これは、画像形成装置による色分解作業において数多く
の色分解カーブの中から適切な色分解カーブを選び出さ
なければならないというセットアツプ作業、及びセット
アツプ作業の前工程においてカラー原稿のグルービング
作業などが必要であることを意味する。即ち、従来のＤ
軸位分解カーブの設定技術では階調の変換作業を効率的
に実施したり管理することができない。

実施例２（画像形成装置について） 本発明の画像形成装置を第５図〜第１０に基づいて説明
する。

第５図は本発明の第１実施例の画像形成装置のブロック
図である。

第５図に示されるように、本発明の画像形成装置は、原
稿画像の透過光または反射光をＲ（レッド）、Ｇ（グリ
ーン）、Ｂ（ブルー）に分光して読み取る検出部１と、
検出部１の出力信号をＹ（イエロー）９Ｍ（マゼンタ）
、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の色分解信号に変換す
る色分解部２と、〈階調変換式（１）〉を用いて適正な
画素の分布による濃度階調をもとめる階調調整部３と、
この階調調整部３の出力信号に基づいてレーザ光により
電子写真感光体に露光を行なう出力部４とを有し、感光
体に形成された潜像が現像部において現像されてトナー
像となり、記録シートに転写され定着部で定着される。

カラー画像形成のためには成分色ごとに独立した感光体
と現像部とを備えていて各々形成されたトナー像を順次
記録シートに転写するか、あるいは１つの感光体に成分
色の潜像を形成し現像してトナー像とした後に記録シー
トに転写しこのプロセスを各色成分について反復すると
いう手順になる。

検出部１は、フォトマルや固体撮像素子（ＣＣＤ）等の
光電変換素子により原稿５の各部の透過光または反射光
を検出し電流としてのＲｌＧ、Ｂ、ＵＳＭ各信号を出力
し、この信号をＡ／Ｖ変換部６において電圧信号に変換
する。

色分解部２は、ログアンプ７において、検出部１のＲ，
Ｇ、Ｂ、ＵＳＭそれぞれの電圧信号を対数演算して濃度
に変換、ベーシックマスキング（ＢＭ）８においてこの
濃度からブラック（Ｋ）成分を分離し、さらにＹ、Ｍ、
Ｃの各成分を分離する。次にカラーコレクション（ＣＣ
）部９においてＲ，Ｇ、ＢおよびＹ、Ｍ、Ｃの各原稿色
に対しＹ成分２閘成分、Ｃ成分をコントロールし、さら
に原稿のブラック成分をＵＣＲ／ＵＣＡｍｌ　ＯのＵＣ
Ｒ（Ｈｄｅｒ　ｃｏｌｏｒｒｅｍｏｖａｌ）　、または
［Ｉ　ＣＡ　（ｕｒ＋ｄｅｒ　ｃｏｌｏｒ　ａｄｄｉｔ
ｉｏｎ）において、Ｙ、Ｍ、Ｃの３成分で表現する比率
を決定する。これらＹ、Ｍ、Ｃ，に成分が得られた後に
、従来は階調調整部（ＩＭＣ）におけるグラデーション
コントロール部において各成分の画素の占める面積比率
ｙｅ、ｍｅｃｅ　　、　ｋｅ’を求めてこれを逆ｌｏｇ
変換していたが、この実施例においてはグラデーション
コントロール部及び逆ｌｏｇ変換部にかえて調整部１】
を用い、ここでＹ、Ｍ、Ｃ，Ｋからｙｅｖｅ　　、　ｃ
ｅ　　、　ｋｅ’への変換を行なっている。調整部１１
は〈階調変換式（１）〉のアルゴリズムを内部に持ち、
Ｙ、Ｍ、Ｃ，にそれぞれについて〈階調変換式（１）〉
を適用し、ｙｅ、ｍｅｃｅ　　　ｋｅ’を求める。

階調調整部１１としては、〈階調変換式（１）〉のアル
ゴリズムをソフトウェアとして保有しかつＡ／Ｄ、Ｄ／
ＡのＩ／Ｆ（インターフェース）を有する汎用コンピュ
ータ、アルゴリズムを内部ロジックとして汎用ＩＣによ
り具現化した電気回路、アルゴリズムの演算結果を保持
したＲＯＭを含む電気回路、アルゴリズムを内部ロジッ
クとして具現化したＰＡＬ、ゲートアレカスタムＩＣ等
々種々の形態をとることができる。レーザービームによ
り原稿画像の濃度に対応した像を形成するために前述の
ようにレザービームの径及び強度は一定にし、写真製版
の場合の網点の面積に対応するものとして画像ブロック
内で形成される単位画素の数及びその分布を算出しその
データを出力する。

調整部１１によって得られた画素の面積比率はカラーチ
ャンネルセレクタ１２に入力され、カラーチャンネルセ
レクタ１２はｙｅ、ｍｅｃｅ　　、　ｋｅ’を前次選択
的に出力する。この出力はＡ／Ｄ変換部１３によりＡ／
Ｄ変換されて、出力部４に入力される。出力部４では階
調調整部３の出力に基づいてドツトコントロール部１４
においてレーザービームのコントロールを行なう。

第６図は第２実施例の画像形成装置を示すもので、従来
の逆ｌｏｇ変換部１５をそのまま使用し、従って、調整
部１１においては対数の形でｙｅ　　、ｍｅ　　、ｃｅ
　　、ｋｅ’が出力される。これによって従来の機器に
おける一つの構成要素を変換するだけで〈階調変換式（
１）〉を適用でき、第１実施例によるものよりも少ない
変更で既存システムを本方式によるシステムに改造し得
る。

第７図は第３実施例の画像形成装置を示すものであり、
従来のグラデーションコントロール（ＩＭＣ）部１６を
そのまま残し、逆ｌｏｇ変換部１５とこのグラデーショ
ンコントロール部１６との接続を断っている。そして第
２実施例と同様の調整部、即ち対数の形でｙｅ、ｍｅｃ
ｅ　　、　ｋｅ’を出力する調整部１１が採用されてい
る。調整部１１はグラデーションコントロール部１６の
前段からＹ、Ｍ、Ｃ，にの信号をとり、逆ｌｏｇ変換部
１５に変換後の値を出力している。

第８図は第４実施例の画像形成装置を示すものであり、
逆ｌｏｇ変換部１５とカラーチャンネルセレクタ１２を
そのまま残し、この両者の接続を断っている。即ち、調
整部１１はグラデーションコントロール部１６の前段か
らＹ、Ｍ。

Ｃ，に信号をとり、直接カラーチャンネルセレクタ１２
に接続しており、ｙｅ　　＋　ｌ１ｌｅ　　＋　Ｃｅｋ
ｅ’を従来システムに拘束されることなく、第１実施例
の調整部におけるのと同程度の最適な処理形態でｙｅ　
　、ｍｅ　　、　ｃｅ　　、　ｋｅ’を求めることがで
きる。そして第３実施例と同様に従来システムのわずか
な改造でシステムを異型化し得る。

第９図は第５実施例の画像形成装置を示すものであり、
従来の階調変換部全体を新たな調整部１１として構成し
、この調整部において〈階調変換式（１）〉を適用し得
るようにしている。

第５〜９図の例において画像形成部では光導電性を有す
る感光体にレーザービームの走査により静電潜像を形成
する電子写真式のものであるが、画素の分布により記録
画像を形成する手法として、他の手法、例えば静電記録
式、磁気記録式等積々のものを採用することができる。

静電記録によるものでは第１０図に示すように移動する
シート状誘電体からなる記録体に近接または接触してそ
の移動方向に直角をなす方向に多数の電極を配列した記
録ヘッドの各々の電極に電圧を印加して静電潜像を形成
する。この潜像にトナーを付加して現像する工程以降は
電子写真式の場合と同様である。電極の集合体としての
記録ヘッドに対して出力部４のドツトコントロール部１
４からの記録すべき画像に応じた出力信号としての電圧
が印加されるのである。また磁気記録式のものでは記録
体として例えばドラム体の表面に磁性体を一様に被覆し
たものを用い、その表面に接触した磁気記録ヘッドに画
像情報信号としての電圧を印加しつつ磁気記録ヘッドと
記録体面とを相対的に移動させて記録体面上に磁気潜像
を形成する。この潜像を現像するためには磁性材料によ
るトナーを用いることが、そのほかはやはり電子写真式
の場合と同様にして行なわれる。

以上のようにして従来機器の階調調整部を改造すれば、
〈階調変換式（１）〉と他の処理との融合をも行なうこ
とができ、システムの最適化による高速化、コンパクト
化が実現されるとともに、システム当りのコストパフォ
ーマンスを高めることができる。

なお以上の実施例では色分解部は従来と同様の構成にな
っていたが、〈階調変換式（１）〉を使用することによ
りカラーコレクション（ＣＣ）部９、ＵＳＲ／ＵＣＡ部
１０は必要なければこれらを省略した色分解部を採用し
てもよい。

また一般に使用されている効果に係る部分、例えば本発
明に直接関係のないボケマスクやシャープネス効果など
については以上の画像形成装置に関する実施例では説明
を省略している。

［発明の効果１ 本発明は、次のような優れた効果を奏するものである。

Ｉ）複製画像を製作するうえで最も基本的な事項である
、連続階調画像などの原稿画像上の所定の画素の濃度値
と製作される複製画像（画素の分布によって記録される
画像）上の対応する画素の階調強度値との相関関係を決
めるにあたり、従来は専ら作業者の経験と勘、あるいは
限られた数の固定千件の資料に基づくという非合理的な
方法によるものであった。これに対して、本発明では、
どのような千件の下にあっても、これを〈階調変換式　
（１））のもとて合理的に決定することができる。また
連続階調画像などの原稿画像を画素の分布による複製画
像に変換するとき、最も重要な要素技術である階調の管
理（階調の変換、修正又は変更）の如何は、単に画像の
濃度階調のみに止まらず、画像の色調にも直接的に深い
係り合いをもっているため、本発明により濃度階調と色
調を合理的に管理することができる。即ち、階調の調整
機構に本発明のく階調変換式　（１）〉のアルゴリズム
を採り入れた画像形成装置は、階調変換作業（色分解作
業）を理論的、合理的に体系化し、その作業を単純化す
ることができ、その効果は極めて大きなものである。

２）〈階調変換式　（１）〉のアルゴリズムを画像形成
装置の階調調整機構に採り入れることにより、画像形成
装置が合理化、簡素化され、製造コストを低減させるこ
とが可能である。

また、操作も簡易化、明確化され、作業のやり直しを極
端に少なくし、消耗資材の消費を大幅に節約して、画像
形成装置の性能を大幅に向上させることができる。特に
、画像形成装置の性能において、原稿画像の品質がどの
ようなものであれ、階調や色調に優れた複製画像を形成
できるという大きなメリットを有する。

３）〈階調変換式　（Ｉ）〉のアルゴリズムを採り入れ
た階調調整機構により、原稿画像の画像情報と切り離し
て合理的に、かつ簡便に画素の分布による記録画像の品
質の評価基準を規定することができる。従って、顧客の
多様化したニーズに合理的に対応することができる。

４）〈階調変換式　（１）〉を採用することにより、現
在プリンタやコピーなどの画像作成機器の高度化にとも
なって必要とされる技術者の教育、訓練を〈階調変換式
　（１）〉の運用を通じて効果的に行うことができ、か
つ日常作業における無用な労力を省き、新しい創造的開
発に向ける時間的余裕を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カラーフィルムの写真濃度特性曲線を示す。 第２図は、第１図の写真濃度特性曲線に基づいて設定さ
れたＸ軸合分解カーブ（本発明の階調変換において使用
されるもの）を示す。 第３図は、第１図の濃度特性曲線に基づいて設定された
Ｄ軸位分解カーブ（従来例の階調変換において使用され
るもの）を示す。 第４図（ａ）は、連続階調を有する原稿画像を画素ブロ
ック内での単位画素の分布によって濃度階調を表現する
場合の例を示し、第４図（ｂ）は、（ａ）の場合に対応
する写真製版において網点の大きさで濃度階調を表現す
る場合を示す図である。 第５図は、本発明の第１実施例の画像形成装置のブロッ
ク図である。 第６図は、第２実施例の画像形成装置のブロック図であ
る。 第７図は、第３実施例の画像形成装置のブロック図であ
る。 第８図は、 第４実施例の画像形成装置のプロ ツタ図である。 第９図は、 第５実施例の画像形成装置のプロ ツク図である。 第１０図は、 静電記録式における画像形成部 の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体に記録されている原稿画像（媒体画像）か
   ら得られる濃度情報値を階調調整機構で処理し、該処理
   信号に基づいて、記録用紙上に１色または多色の中間調
   を有する複製画像を形成するための画像形成装置におい
   て、 前記階調調整機構が、 （ｉ）原稿画像から得られる各画素の濃度情報値（Ｄ＿
   ｎ値）を、原稿画像が記録されている記録媒体の有する
   濃度情報値（Ｄ値）と原稿画像の元をなす被写体（実体
   画像）から該記録媒体に入射される光量に相関した画像
   情報値（Ｘ値）との関係を規定する濃度特性曲線を利用
   して、 前記各画素の濃度情報値（Ｄ＿ｎ値）に対応する画像情
   報値（Ｘ＿ｎ値）に変換し、 （ｉｉ）更に、該光量に相関した画像情報値（Ｘ＿ｎ値
   ）を、下記＜階調変換式（１）＞により階調調整のため
   の階調強度値（ｙ値）に変換すること、 を特徴とする画像形成装置。 ＜階調変換式（１）＞ ｙ＝ｙ＿Ｈ＋（α（１−１０＾−＾ｋ＾Ｘ）／（α−β
   ））（ｙ＿Ｓ−ｙ＿Ｈ） 〔但し、上記＜階調変換式（１）＞において、Ｘ：（Ｘ
   ＿ｎ−Ｘ＿Ｈ＿ｎ）を示す。これは、前記濃度特性曲線
   を利用して原稿画像上の任意の画素の濃度情報値（Ｄ＿
   ｎ値）より求めた被写体（実体画像）の対応する画素の
   光量に相関した画像情報値（Ｘ＿ｎ）から、原稿画像上
   の最明部（Ｈ部）の濃度情報値（Ｄ＿Ｈ＿ｎ）より該濃
   度特性曲線を介して求めた被写体（実体画像）の対応す
   る最明部の光量に相関した画像情報値（Ｘ＿Ｈ＿ｎ）を
   差し引いた基礎光量値である。 ｙ：原稿画像上の任意の画素に対応した複製画像上の画
   素に設定される階調強度値。 ｙ＿Ｈ：原稿画像または被写体（実体画像）上の最明部
   （Ｈ部）に予め設定される階調強度値。 ｙ＿ｎ：原稿画像または被写体（実体画像）上の最暗部
   （Ｓ部）に予め設定される階調強度値。 α：複製画像を形成させるための記録用紙の表面反射率
   。 β：β＝１０＾−＾γにより決定される数値。 Ｋ：γ／（Ｘ＿Ｓ＿ｎ−Ｘ＿Ｈ＿ｎ） 但し、Ｘ＿Ｓ＿ｎは、原稿画像上の最暗部 （Ｓ部）の濃度情報値（Ｄ＿Ｓ＿ｎ）より該濃度特性曲
   線を介して求められる被写体（実体画像）の対応する最
   暗部の光量に相関した画像情報値（Ｘ＿Ｓ＿ｎ）を示す
   。 γ：任意の係数。 をそれぞれ表わす。〕 ２、記録シートへの画素の記録のために一様に帯電され
   た光導電性層を有する像形成体上に、レーザービームの
   走査により前記画素の分布を表わす潜像を形成し、該潜
   像をトナーにより現像した後に記録シートに転写し、さ
   らに定着するようにした請求項１に記載の画像形成装置
   。 ３、前記像形生体への潜像の形成、トナーでの現像、記
   録シートへの転写という一連の動作またはその一部を特
   定の色のトナーを用いて行ない、同じ動作を異なる色の
   トナーで行ない、以下同様の動作を必要な色数だけ反復
   して同じ記録シート上に位置合せをして転写した後に定
   着することによりカラー画像を形成するようにした請求
   項２に記載の画像形成装置。 ４、記録シートへの画素の記録のために移動する静電記
   録体に対しその移動方向に直角をなす方向に配列された
   多数の記録電極に電圧を印加して静電記録体に静電潜像
   を形成し、該潜像をトナーで現像した後に記録シートに
   転写し、さらに定着するようにした請求項１に記載の画
   像形成装置。 ５、前記静電記録体への潜像の形成、トナーでの現像、
   記録シートへの転写という一連の動作またはその一部を
   特定の色のトナーを用いて行ない、同じ動作を異なる色
   のトナーで行ない、以下同様の動作を必要な色数だけ反
   復して同じ記録シート上に位置合せをして転写した後に
   定着することによりカラー画像を形成するようにした請
   求項４に記載の画像形成装置。 ６、原稿画像が記録媒体としての写真感光材料上に記録
   されたものである請求項１に記載の画像形成装置。 ７、記録媒体の特性曲線が、濃度情報値（Ｄ値）と原稿
   画像の元をなす被写体（実体画 像）から記録媒体に入射される光量に相関した画像情報
   値（Ｘ値）の関係を規定する写真濃度特性曲線である請
   求項６に記載の画像形成装置。 ８、原稿画像が光電体または光導電体上に記録されたも
   のである請求項１に記載の画像形成装置。 ９、記録媒体の特性曲線が、濃度情報値（Ｄ値）と原稿
   画像の元をなす被写体（実体画 像）から記録媒体に入射される光量に相関した画像情報
   値（Ｘ値）の関係を規定する光電変換特性曲線である請
   求項８に記載の画像形成装置。