(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
光源と、前記光源から発光された光ビームを前記感光体上に照射する光学部と、
入力された画像信号に対して、注目画素とその周囲の領域を参照し、予め用意されたパターンと比較し、該パターンと一致した場合に、前記注目画素のサイズ及び位置を補正するためのスムージング信号を出力するスムージング回路と、
前記光ビームの前記感光体の走査上の位置を検出し、検出された位置信号を出力する位置検出部と、
前記スムージング信号と前記位置信号とに基づいて、前記光ビームの照射時間または発光強度もしくはその両方を制御する光ビーム変調信号を出力する光ビーム変調信号生成部を有し、
前記光ビーム変調信号生成部は、ルックアップテーブルを備え、前記スムージング信号を前記注目画素とその周囲の領域データと、前記位置信号とを、同一のルックアップテーブルに対しアドレスとして入力し、該アドレスに書き込まれているパターン選択信号を読み出し、
前記スムージング信号は、前記位置信号が、前記感光体上に照射された前記光ビームの焦点が前記感光体上に合っている領域と、前記領域以外の領域のどちらかを示すかによって分割して出力されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１の画像処理装置において、
前記光ビーム変調信号生成部は、前記スムージング信号と前記位置信号とから前記スムージング信号より多いビット数のパターン選択信号を生成する画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザビームプリンタ等の画像処理装置に関するものであり、特に画像品質を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置は、例えば特開平2−112966 号公報に記載のように注目画素とその周囲の領域を参照し、予めＲＯＭに書き込まれているパターンと比較する。そして、パターンと一致した場合に、印字すべき注目画素のサイズと位置を補正すべく光ビーム変調信号を出力し、スムージングを行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術はレーザビームプリンタの光学系における主走査像面湾曲等の原因による光ビームスポット径変動について配慮がされておらず、印字されるべき画素の感光体上の主走査上のビームスポット照射位置によってスムージングの効果が変わってしまうという問題があった。
【０００４】
以下に上記問題について図を用いて説明する。
【０００５】
図２はレーザビームプリンタの光学系を示す図である、図２において、２１は半導体レーザ等の発光素子、２９はコリメートレンズ、２２は光を偏向するための回転多面鏡、２３は等角度走査された回転多面鏡２２からの光を感光体２５上で等速度走査に直すためのＦθレンズ、２４は光ビームを検知して、ラインの始まりを示すビームディティクト信号２６を出力するビーム検知センサ、２５は感光体、２７は点ｘ１において感光体２５上に収束した光ビームの断面形状、２８は点ｘ２において感光体２５上に収束した光ビームの断面形状、２１０は走査線、２１１はＦθレンズ２３を通った後のレーザ光の焦点軌跡、２１２は、ある点における焦点と感光体２５表面のずれを示す。
【０００６】
図２において、発光素子２１から放射されたレーザ光はコリメートレンズ２９により平面波に変換され、さらに回転多面鏡２２によって偏向されＦθレンズ２３に入射する。このとき焦点軌跡２１１に示すように走査線上で焦点のずれが生じる。例えば図２において点ｘ１は、光ビームの焦点が感光体２５上に完全に合っている場合であり、ｘ２は光ビームの焦点が感光体２５の表面よりも奧にあるので２１２に示すように焦点の少し手前で感光体２５上に収束してしまう。点ｘ１において感光体２５上に収束した光ビームの主走査方向スポットの直径を
ｗｘ，副走査方向スポットの直径をｗｙとする。このとき、２１２のように光ビームの焦点の少し手前で感光体２５上に収束してしまうような点ｘ２では、２８に示すように光ビームのスポット径が、主走査方向，副走査方向とも１０％程広がってしまい、主走査方向には１.１ｗｘ、副走査方向には１.１ｗｙになってしまう。このとき光量は一定であり、光量が一定で光スポット径が広がると露光強度のピークが減少してしまう。
【０００７】
また、図３は走査線間隔をｐとしたとき、前記ｗｘ＝１.６ｐ，ｗｙ＝１.６ｐであるような光ビームを用いて、通常スポット径の１.６ 分の１程度で定義され最小分解能を表す画素を１画素印字した場合の感光体上露光強度分布を示す図であり、３１は光ビームオン／オフ信号で、この信号が“Ｈ”の間，光ビームが照射される。この場合、照射幅はｐである。３２は図２の点ｘ１における露光強度分布、３３は図２の点ｘ２における露光強度分布、３４は現像のしきい値を示し、このしきい値よりも露光強度が強い領域が現像部で印字され画像となる。点ｘ１における露光強度分布３２と点ｘ２における露光強度分布３３はしきい値３４上での幅がほとんど同じであるので、印字される画像に差はほとんど生じない。
【０００８】
ただし上記従来技術（特開平2−112966 号）は、受け取った２値画像信号をスムージング部によってスムージングし、光ビームの発光時間を１画素の単位内で制御する。このようなとき、例えば１画素の３０％幅の微小な微画素を印字する場合は、図４に示すようになる。
【０００９】
図４は走査線間隔をｐとしたとき、前記ｗｘ＝１.６ｐ，ｗｙ＝１.６ｐであるような光ビームを用いて０.３ ドット印字を行った場合の感光体上の露光強度分布を示す図であり、４１は光ビームオン／オフ信号で、この信号が“Ｈ”の間，光ビームが照射される。この場合、照射幅はｐの３０％である。４２は図２の点ｘ１における露光強度分布、４３は図２の点ｘ２における露光強度分布、３４は現像のしきい値を示し、このしきい値よりも露光強度が強い領域が現像部で印字され画像となる。このような場合は、点ｘ１における露光強度分布４２は露光強度のピークがしきい値を上回っているため微画素が印字されるのに対し、点ｘ２における露光強度分布４３は露光強度のピークがしきい値に達していないため何も印字されないという、いわゆる画素ぬけといわれる問題が起こり、画質の低下を招く。
【００１０】
この解決策として、予め像面湾曲を測定しておき、その測定結果に基づいて、光ビームの照射強度を制御するといった対策が考えられる。
【００１１】
しかし上記解決策では図４に示したような問題は解決されるが、新たな問題が発生する。図５はその一例を示す図で、走査線間隔をｐとしたとき、前記ｗｘ＝１.６ｐ，ｗｙ＝１.６ｐであるような光ビームを用いて黒画素の間に幅ｐの非印字領域を形成するような場合の感光体上の露光強度分布を示す。図５において５１は光ビームオン／オフ信号で、この信号が“Ｈ”の間，光ビームが照射される。この場合、非照射幅がｐであるような信号である。５２は図２の点ｘ１における露光強度分布、５３は図２の点ｘ２において露光強度を上げる処理を施した露光強度分布、３４は現像のしきい値を示し、このしきい値よりも露光強度が強い領域が現像部で印字され画像となる。このような場合は、点ｘ１における露光強度分布５２は非照射領域において露光強度がしきい値以下まで落ちているので画素の間に非印字領域が形成されるのに対し、点ｘ２において露光強度を上げる処理を施した露光強度分布５３は露光強度を上げる処理を施したために非照射領域において露光強度がしきい値以下まで落ちず、画素の間の非印字領域が形成されない、いわゆるつぶれという問題が発生する。
【００１２】
もう一つの解決策としては、光学系の精度を非常に高くして像面湾曲を極力なくすようにすることが考えられるが、機械的部品が増えコストもかかるため現実的ではない。
【００１３】
本発明の目的は、上述したような問題をなくし、印字されるべき微画素の主走査方向の走査線上位置と印字パターンに応じて最適な制御を行い、画素ぬけ，つぶれ等の欠陥のない高品質な画像を提供できる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、感光体と、光源と、前記光源から発光された光ビームを前記感光体上に照射する光学部と、入力された画像信号に対して、注目画素とその周囲の領域を参照し、予め用意されたパターンと比較し、該パターンと一致した場合に、前記注目画素のサイズ及び位置を補正するためのスムージング信号を出力するスムージング回路と、前記光ビームの前記感光体の走査上の位置を検出し、検出された位置信号を出力する位置検出部と、前記スムージング信号と前記位置信号とに基づいて、前記光ビームの照射時間または発光強度もしくはその両方を制御する光ビーム変調信号を出力する光ビーム変調信号生成部を有し、前記光ビーム変調信号生成部は、ルックアップテーブルを備え、前記スムージング信号を前記注目画素とその周囲の領域データと、前記位置信号とを、同一のルックアップテーブルに対しアドレスとして入力し、該アドレスに書き込まれているパターン選択信号を読み出し、前記スムージング信号は、前記位置信号が、前記感光体上に照射された前記光ビームの焦点が前記感光体上に合っている領域と、前記領域以外の領域のどちらかを示すかによって分割して出力されることを特徴とする画像処理装置とする。
また、前記光ビーム変調信号生成部は、前記スムージング信号と前記位置信号とから前記スムージング信号より多いビット数のパターン選択信号を生成する画像処理装置とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１６】
図６はプリンタのシステム構成図を示す。
【００１７】
同図において、６１はシステム全体の制御を行うプリンタコントローラ、６２は画質向上のため、スムージング等の処理を行う画像処理装置、６３は実際に印字を行うレーザプリンタである。
【００１８】
プリンタコントローラ６１は不図示のコンピュータより制御信号６７を入力され、それに従って画像処理装置６２を制御する。プリンタコントローラ６１は、通常光ビームのスポット径の１.６ 分の１程度で定義され最小分解能を表す画素の有無を示す２値画像信号１４を基準画素クロック１５に同期して出力する。画像処理装置６２は入力された２値画像信号１４にスムージング等の処理を施した後、レーザプリンタ６３に対して光ビームの発光時間または発光強度またはその両方を変調する光ビーム変調信号１９を出力する。レーザプリンタ６３はビーム検知センサ２４から出力されたラインの始まりを示すビームディティクト信号
１６をプリンタコントローラ６１と画像処理装置６２に対して出力する。
【００１９】
次に上記画像処理装置６２の内部構成の詳細を図１を用いて説明する。
【００２０】
１１はスムージング用処理を行うスムージング回路、１２は走査線上位置検出回路、１３は光ビーム変調信号生成回路である。
【００２１】
スムージング回路１１はプリンタコントローラ６１より２値画像信号１４を入力され、スムージング用処理を行う。本実施例で使用する公知のスムージング回路では、注目画素とその周囲の領域を参照し、予めＲＯＭに書き込まれているパターンと比較する。そしてパターンと一致した場合に、印字すべき注目画素のサイズと位置を補正すべくスムージング信号１７を出力する。
【００２２】
出力されるスムージング信号はここでは３ビットだが、これはもちろん何ビットでも良い。
【００２３】
このスムージング信号１７は、光ビーム変調信号生成回路１３に入力される。
次に光ビーム走査線上位置検出回路１２の一実施例を図７に示す。
【００２４】
図７において７１は基準クロックを計数するドットカウンタで、７２はドットカウンタ７１の出力を計数する領域カウンタである。
【００２５】
図８は図７の回路の動作を示したタイミングチャートである。
【００２６】
図８において、１６はビーム検知センサ２４より出力されるビームディティクト信号、８１は印字領域の開始位置を示す印字開始信号、７６はビームディティクト信号１６を反転した信号でカウンタクリア信号と呼ぶ、１５は基準画素クロック、８２はドットカウンタ７１のカウント出力、７５はドットカウンタ７１のキャリー信号で領域信号と呼ぶ、１８は領域カウンタ７２のカウント出力であり、光ビーム走査線上位置信号１８となる。
【００２７】
ドットカウンタ７１はカウンタクリア信号７６のローレベルで“０”にセットされ、基準画素クロック１５が入力されるとその立ち上がりでカウントアップする（８２）。なお、このカウンタをクリアする信号はビームディティクト信号１６に限ったものではなく、印字開始信号８１の反転信号等、副走査方向のライン毎に、光ビームが印字領域に達する前に常に同位置で出力される信号であればよい。
【００２８】
この場合はドットカウンタ７１に４ビットカウンタを用いているので、基準画素クロック１５を１６ドット計数するたびに、キャリー信号である領域信号７５を出力して、カウント出力７２を“０”に戻す。ドットカウンタ７１は、次にカウンタクリア信号７６が入力され、クリアされるまで、以上の動作を繰り返す。ドットカウンタ７１は光ビーム変調信号生成回路１３を簡略化するためのカウンタで、この実施例の場合は１６ドットを一つの領域としている。
【００２９】
領域カウンタ７２はカウンタクリア信号７６の立ち上がりで“０”にセットされ、領域信号７５が入力されるとその立ち上がりでカウントアップし、光ビーム走査線上位置信号１８を出力する。領域カウンタ７２は、次にカウンタクリア信号７６が入力され、クリアされるまで、以上の動作を繰り返す。なお、このカウンタをクリアする信号はビームディティクト信号１６に限ったものではなく、印字開始信号８１の反転信号等、副走査方向のライン毎に、光ビームが印字領域に達する前に常に同位置で出力される信号であればよい。領域カウンタ７２の段数は解像度と計数領域幅とドットカウンタ７１の段数に応じて決めればよい。例えば解像度２４０dpi でビームディティクト信号１６が出力されてから、１ライン印字終了までの幅を４０cm、ドットカウンタ６１の段数４ビット（計数可能数１６）とすると、その間に含まれる画素は約３７８０ドット、１６ドットで１領域であるので３７８０／１６＝２３６.２５ となり２３７領域、log２２３７＝７.８９より領域カウンタ７２は８ビットカウンタであればよい。
【００３０】
ここで、ドットカウンタ７１の段数を小さく設定すれば光ビーム変調信号生成回路１３は大規模なものが必要となるが、きめ細かな制御が可能となる。もちろん、このドットカウンタ７１はなくても良い。その場合、領域カウンタ７２の段数は、解像度と計数領域幅に応じて決めればよい。例えば解像度２４０dpi でビームディティクト信号１６が出力されてから、１ライン印字終了までの幅を４０cmとすると、その間に含まれる画素は約３７８０ドット、log２３７８０＝11.88より領域カウンタ７２は１２ビットカウンタであればよい。そして、光ビーム変調信号生成回路１３の規模に応じて、領域カウンタ７２の出力の全ビットまたは上位何ビットかを光ビーム走査線上位置信号１８として使用することでドットカウンタを用いた場合と同様の効果が得られる。
【００３１】
領域カウンタ７２の出力は光ビーム走査線上位置信号１８として光ビーム変調信号生成回路１３に入力される。
【００３２】
次に光ビーム変調信号生成回路１３の構成図を示す図９を用いて説明する。スムージング回路１１は、本例では注目画素とその周囲の領域、例えば５×５ドットの領域を参照し、予めＲＯＭに書き込まれているスムージングするべきパターンと比較する。そしてスムージングするべきパターンと一致した場合に、印字すべき注目画素のサイズと位置を補正すべくスムージング信号１７を出力する。
【００３３】
出力されるスムージング信号はここでは３ビットとするが、これはもちろん何ビットでも良い。
【００３４】
ルックアップテーブルＲＯＭ９１のアドレス信号としてスムージング信号１７と光ビーム走査線上位置信号１８が入力されると、ルックアップテーブルROM91は予めそのアドレスに書き込まれている４ビットデータを、パターン選択信号９２として出力する。
【００３５】
ここでは、図９のルックアップテーブルＲＯＭ９１から出力されるパターン選択信号９２を４ビットとしたが、これは何ビットにしても良い。ただし、スムージング信号１７よりも少ないビット数に設定しては無意味である。
【００３６】
なお、この例では、ルックアップテーブルはＲＯＭを用いているが、代わりにＲＡＭを用いてプリンタの電源オン時等にパターン選択データを読み込むような構成にしてもよい。また、メモリを用いず論理回路を用いても構成できる。
【００３７】
前記パターン選択信号９２は光ビーム変調信号選択用セレクタ９４のセレクト信号として入力される。光ビーム変調信号用セレクタ９４は微画素形成回路９３により形成され、入力される微画素信号９５からパターン信号９２に応じた信号を選択して光ビーム変調信号１９として出力する。本実施例では、パターン選択信号９２が４ビットであるので、１６種類の微画素信号を入力する。
【００３８】
さらに、スムージング回路１１と光ビーム変調信号生成回路１３の機能を統合して回路を簡略化することができる。図１０はスムージング回路１１と光ビーム変調信号生成回路１３をまとめた例である。
【００３９】
同図において１０１は５ライン分のラインバッファ、１０２は５×５のマトリクスレジスタ、１０３はルックアップテーブルＲＯＭである。
【００４０】
ラインバッファ１０１はプリンタコントローラ６１より入力される２値画像信号１４を５ライン分格納し、各ライン毎にマトリクスレジスタ１０２に出力する。そして、ルックアップテーブルＲＯＭ１０３はアドレス信号として、マトリクスレジスタ１０２の５×５ドットのデータを示す２５ビットの５×５パターンデータ１０５と光ビーム走査線上位置信号１８を入力されると、予めそのアドレスに書き込まれている４ビットデータを、パターン選択信号９２として出力する。図１１はスムージング信号１７の値と、それに対応するパターンの一例を示す図である。本例では、１ドットを１０個の微画素に分割した。例えば、スムージング信号１７が２の時は記録するドットを、１ドットの左から３０％の領域を印字するようなパターンに置き換えて印字を行う。なお、スムージング信号１７が０のときの対応するパターンがスルーというのは、スムージングの必要がないということを示し、印字ドットに処理を行わずそのまま出力するということである。
【００４１】
図１２は感光体２５を上から見た図で、１２１は印字領域を示す。
【００４２】
印字領域１２１内で焦点が感光体２５上に比較的合っているような領域をＡ１，それ以外の領域をＡ２とする。
【００４３】
ここで、領域Ａ１は図２の点ｘ１を含む領域であり、領域Ａ２は図２の点ｘ２を含むような領域となる。
【００４４】
図１３は図１１に示した対応表を、光ビーム走査線上位置信号１８が示す領域が図１２で示した領域Ａ１，Ａ２のどちらかにあるかによって分割したものである。図１１では、例えばスムージング信号１７が２の時は記録するドットを、１ドットの右から３０％の領域を印字するようなパターンに置き換えて印字を行うが、このような微画素の印字は図４に示すような問題を持っていることは前に述べた。
【００４５】
そこで、光ビーム走査線上位置信号１８が示す領域がＡ１を示しているときはドットの右から３０％の領域を印字するようなパターンを、光ビーム走査線上位置信号５８が示す領域がＡ２を示しているときはドットの右から４０％の領域を印字するようなパターンを印字するようにした。これによる効果を図１４に示す。
【００４６】
図１４は走査線間隔をｐとしたとき、前記ｗｘ＝１.６ｐ，ｗｙ＝１.６ｐであるような光ビームを用いて図１３でスムージング信号１７＝２に対応するパターンの印字を行った場合の感光体上露光強度分布を示す図であり、１４１は前記領域Ａ１における光ビームオン／オフ信号で、この信号が“Ｈ”の間，光ビームが照射される。この場合、照射幅はｐの３０％である。１４２は前記領域Ａ２における光ビームオン／オフ信号で、この信号が“Ｈ”の間，光ビームが照射される。この場合、照射幅はｐの４０％である。１４３は領域Ａ１に含まれる点ｘ１における露光強度分布、１４４は領域Ａ２にふくまれる点ｘ２における露光強度分布、３４は現像のしきい値を示し、このしきい値よりも露光強度が強い領域が現像部で印字され画像となる。
【００４７】
図１４の１４３と１４４の比較より分かるように、本実施例に示した処理によって、１４３と１４４の間の露光強度分布の差がほとんどなくなっている。これによって、図４に示したような問題点が解消される。
【００４８】
また、本実施例では像面湾曲が問題になるような微画素を印字する場合のみ、光ビームの変調を行うので図５に示したような問題は発生しない。
【００４９】
図１５は走査線間隔をｐとしたとき、前記ｗｘ＝１.６ｐ，ｗｙ＝１.６ｐであるような光ビームを用いて黒画素の間に幅ｐの非印字領域を形成するような場合の感光体上露光強度分布を示す図であり、５１は光ビームオン／オフ信号で、この信号が“Ｈ”の間，光ビームが照射される。この場合、非照射幅がｐであるような信号である。５２は図２の点ｘ１における露光強度分布、１５３は図２の点ｘ２における露光強度分布、３４は現像のしきい値を示し、このしきい値よりも露光強度が強い領域が現像部で印字され画像となる。点ｘ１における露光強度分布５２と点ｘ２における露光強度分布１５３はしきい値３４上での幅がほとんど同じであるので、印字される画像に差はほとんど生じなくなり、図５で示した問題点が解消される。
【００５０】
なお、本例では簡単のために領域を２つにしか分割しなかったが、もっと多く分割すればよりきめ細かな制御ができる。
【００５１】
また、本例では簡単のために光ビーム変調信号１９はパルス幅変調のみを行って、光ビームの発光時間のみを制御したが、光ビーム変調信号１９は光ビームの発光強度を変調するような信号でもよいし、または、光ビームの発光時間と発光強度の両方を制御する信号でもよい。いずれの場合も本実施例と同様の手順で制御を行えばよい。
【００５２】
【発明の効果】
印字されるべき微画素の主走査方向走査線上位置と印字パターンに応じて最適な制御を行うことにより、画素ぬけ，つぶれ等の欠陥のない高画質な画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す構成図である。
【図２】レーザビームプリンタの光学系の模式図である。
【図３】１ドット印字する場合の感光体上露光強度分布を表す図である。
【図４】０.３ドット印字する場合の感光体上露光強度分布を表す図である。
【図５】従来例による補正を行った場合の感光体上露光強度分布を表す図である。
【図６】プリンタのシステム構成図を示す。
【図７】本発明の走査線上位置検出回路の一実施例を示す図である。
【図８】本発明の走査線上位置検出回路のタイミングチャートである。
【図９】本発明の光ビーム変調信号生成回路の例を示す図である。
【図１０】本発明の光ビーム変調信号生成回路の他の例を示す図である。
【図１１】スムージング信号と出力される信号の対応表である。
【図１２】感光体上の領域分割の一例である。
【図１３】スムージング信号と分割された領域に対して出力される信号の対応表である。
【図１４】本発明を適用した場合の感光体上露光強度分布を表す図である。
【図１５】本発明を適用した場合の感光体上露光強度分布を表す他の図である。
【符号の説明】
１１…スムージング回路、１２…走査線上位置検出回路、１３…光ビーム変調信号生成回路、１４…２値画像信号、１５…基準画素クロック、１６…ビームディティクト信号、１７…スムージング信号、１８…光ビーム走査線上位置信号、１９…光ビーム変調信号、２１…発光素子、２２…回転多面鏡、２３…ｆθレンズ、２４…ビーム検知センサ、２５…感光体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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