DE102005009803B3

DE102005009803B3 - Nicht-mechanischer Drucker oder Kopierer und Verfahren zum Abgleichen eines Zeichengenerators für einen nicht mechanischen Drucker oder Kopierer

Info

Publication number: DE102005009803B3
Application number: DE102005009803A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Phys-. Eichstetter; Rainer Dr. Hoffmann; Benno Dr. Petschik; Wolfgang Dipl.-Ing. Schullerus
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-03-04

Abstract

Zum Abgleichen eines Zeichengenerators (11) eines Druckers (10) oder Kopierers wird zunächst ein erstes Testbild (37) gedruckt. Anschließend wird der Zeichengenerator (11) in Richtung einer Zeile physikalisch verschoben und erneut ein Testbild (38) gedruckt. Die gedruckten Testbilder (37, 38) werden digitalisiert und miteinander verglichen. Mit Hilfe des Vergleichsergebnisses werden dann die Bildpunkterzeugungselemente (12) des Zeichengenerators (11) entsprechend korrigiert angesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen eines Zeichengenerators für einen nicht-mechanischen Drucker oder Kopierer und einen solchen Drucker oder Kopierer. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Abgleich des Zeichengenerators, um einen gleichmäßigen Druck weitgehend ohne Druckstreifigkeit sicherzustellen.

Bei einem bekannten Verfahren zum Abgleichen der Druckgleichförmigkeit eines elektrofotografischen Druckers ( US 6,819,352 B2 ) wird zunächst ein Testbild gedruckt. Dieses Testbild wird anschließend durch einen Scanner digitalisiert. Durch das Scannen werden Zeileninformationen des Testbildes ermittelt. Anschließend werden die Unterschiede zwischen dem digitalisierten Bild und dem beabsichtigten, zu druckenden Bild berechnet und abhängig davon werden die einzelnen bildgebenden Elemente des Zeichengenerators entsprechend abgeglichen.

Durch diesen Abgleich soll eine Druckbildstreifigkeit verringert oder ganz entfernt werden. Allerdings läßt das eingescannte Druckbild keine Zuordnung der Druckbildstreifigkeit zum Verursacher zu, d.h. es kann nicht exakt ermittelt werden, ob der Zeichengenerator oder ein anderes Element im Druckprozess Mitverursacher für die Bildstreifigkeit ist.

Ein weiterer, bekannter Drucker (JP 2003-191580 A) weist zwei Zeichengeneratoren aufweist, die in Umfangsrichtung um einen Fotoleiter beabstandet zueinander angeordnet sind. Der zweite Zeichengenerator ist längsbeweglich aus gebildet. Mit dieser Anordnung soll die Auflösung des Drucks erhöht werden.

Jeder Zeichengenerator erzeugt dabei die Hälfte der Bildpunkte einer kompletten Bildzeile. Die Bildpunkte sind zueinander versetzt. Um die Auflösung möglichst hoch zu machen, sollten die Bildpunkte von jedem einzelnen Zeichengenerator so auf Lücke versetzt angeordnet sein, dass sie genau zwischen den Bildpunkten des anderen Zeichengenerators in Transportrichtung gesehen liegen. Anhand von Druckmuster wird der Versatz der Bildpunkte ausgewertet. Wenn die Bildpunkt nicht genau auf Lücke angeordnet sind, wird der zweite Zeichengenerator quer zur Transportrichtung derart verschoben, dass die Bildpunkte dann genau auf Lücke liegen.

Mit einem solchen Drucker ist es jedoch nicht möglich, Druckfehler, die durch den Zeichengenerator verursacht sind, zu erkennen.

Ein anderer, bekannter Drucker (JP 04-148 948 A) weist einen Zeichengenerator auf, der verschwenkbar ist. Durch dieses Verschwenken soll der Zeichengenerator von seiner Lage her ausgerichtet werden, damit eine Zeile auch senkrecht zur Transportrichtung des Papiers ausgerichtet ist. Das Maß des Verschwenkens wird durch Auswerten eines gedruckten Musters ermittelt. Auch mit einem solchen Drucker ist es nicht möglich, Druckfehler, die durch den Zeichengenerator verursacht sind, zu erkennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen nicht-mechanischen Drucker oder Kopierer zu schaffen, bei dem Druckfehler, die durch einen Zeichengenerator verursacht sind, durch einen Abgleich weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drucker oder Kopierer mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Abgleichen eines Zeichengenerators für einen Drucker oder Kopierer mit den Merkmalen von Patentanspruch 5 gelöst.

Der Drucker oder Kopierer weist einen Bildträger auf, auf dem ein latentes Bild durch einen Zeichengenerator erzeugt wird. Der Zeichengenerator erzeugt das Bild zeilenweise. Eine Entwicklerstation entwickelt das latente Bild, um ein Druckbild entsprechend zu drucken. Der Zeichengenerator ist mit einer Verschiebevorrichtung versehen, die den Zeichengenerator längs einer Bildzeile verschieben kann. Ein Bildsensor tastet das Druckbild ab und digitalisiert dieses Bild.

Zum Abgleichen des Zeichengenerators wird zunächst ein erstes Testbild auf einen Aufzeichnungsträger gedruckt. Anschließend wird der Zeichengenerator quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers, d.h. längs einer Druckzeile, um ein vorgegebenes Maß (im Folgenden als Verschiebeweite bezeichnet) verschoben. Anschließend wird erneut das gleiche Testbild auf den Aufzeichnungsträger gedruckt. Die beiden gedruckten Bilder werden jeweils berührungslos abgetastet und digitalisiert. Ein Vergleicher vergleicht die beiden digitalisierten Testbilder und abhängig von dem Vergleichsergebnis werden dann einzelne Bildpunkterzeugungselemente des Zeichengenerators abgeglichen.

Durch das Verschieben des Zeichengenerators zwischen den beiden Druckvorgängen und das Vergleichen der beiden Testbilder können die durch den Zeichengenerator verursachten Druckfehler ermittelt und entsprechend korrigiert werden. Da das beabsichtigte Testbild mit seinen punktweise zu druckenden Farbintensitäten bekannt ist, können durch das Auswerten des digitalisierten Testbildes und durch den Vergleich die einzelnen bildgebenden Elemente des Zeichen- Vergleich die einzelnen bildgebenden Elemente des Zeichengenerators bezüglich ihrer Intensitätswerte korrigiert werden oder korrigiert angesteuert werden.

Somit kann eine Streifigkeit, die insbesondere bei einem elektrofotografischen Drucker oder Kopierer durch Toleranzen in der Lichtausbeute der LEDs und Fehler oder Ungleichmäßigkeiten einer Abbildungsoptik verursacht werden, in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers vermindert werden.

Diese Lösung hat auch den Vorteil, dass zwei tatsächlich gedruckte Bilder miteinander verglichen werden. Dadurch kann der Zeichengenerator noch besser abgeglichen werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche wiedergegeben. So wird vorteilhafterweise ein elektrofotografischer Drucker mit einem Zeichengenerator verwendet, der optische Elemente, wie LEDs in einer linearen Zeile mit einer vorgegebenen Breite (Druckzeilenbreite) aufweist. Optische Zeichengeneratoren haben eine hohe Auflösung und weisen schnelle Antwortzeiten auf. Sie bestehen aus einer großen Anzahl von dicht beieinander angeordneten LEDs, die eine lineare Zeile zum Belichten einer Druckzeile darstellen.

Wenn die digitalisierten Bilder durch einen Bandpass vorgefiltert werden, können die gemessenen Intensitätswerte besser verglichen werden. Es werden dann nämlich zeichengeneratorspezifische, periodische Anteile gefiltert. Diese enthalten vor allem Streifigkeiten aufgrund von LED-Chip Abständen und periodische Anteile, die durch Eigenschaften der Abbildungsoptik (z.B. Linsendurchmesser einer Selfoc-Optik) entstehen.

Vorteilhaft ist es, ein einfarbiges Testbild zu drucken, das aus mehreren Druckzeilen mit jeweils gleichem Intensi tätswert (Grauwert) zusammengesetzt ist. So werden alle Druckpunkte in einer Spalte von einem und demselben Bildpunkterzeugungselement des Zeichengenerators erzeugt. Die einzelnen Druckzeilen werden zeilenweise parallel zueinander erzeugt und gedruckt. Die Druckbilder werden insbesondere zeilenweise abgetastet und punktweise digitalisiert. Durch Aufsummieren der digitalisierten Grauwerte von einzelnen Spalten über alle gescannte Zeilen oder durch Mittelwertbildung über die Einzelbildpunkte in den Spalten wirken sich zufällige Druckfehler weniger stark aus.

Werden in jedem Bild ortsfeste Referenzmarkierungen, wie beispielsweise weiße oder schwarze Striche, d.h. Markierungen mit maximaler oder minimaler Intensität mitgedruckt, so wird ein Vergleichen der digitalisierten Testbilder vor und nach dem Verschieben des Zeichengenerators erleichtert, da die vom Grauwert abhängigen, erhaltenen Intensitätskurven mit Bezug auf dieselbe Position innerhalb einer Zeile, und zwar anhand der Markierungen, besser miteinander verglichen werden können. Zudem kann durch diese Referenzmarkierungen eine Schrumpfung des Aufzeichnungsträgers infolge der Fixierung durch Interpolation der digitalisierten Grauwerte kompensiert werden.

Der Zeichengenerator kann automatisch nach einer vorgegebenen Druckzeit oder einer vorgegebenen Druckmenge abgeglichen werden. Der Abgleich kann auch zu den Zeiten des durchgeführten Druckerservice manuell ausgelöst vorgenommen werden. Ebenso ist es möglich, den Zeichengenerator in einer separaten Testumgebung abzugleichen und anschließend in einen neuen Drucker oder Kopierer einzubauen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Zeichengenerators mit einem Fotoleiter als Teil eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers,
2 ein schematisches Blockschaltbild von Teilen eines Druckers oder Kopierers nach 1,
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Abgleichen eines Zeichengenerators,
4 gedruckte Testbilder auf einem Aufzeichnungsträger zum Durchführen eines Abgleichs des Zeichengenerators und
5 Grauwertdiagramme von digitalisierten Testbildern vor und nach einer Korrektur.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines elektrofotografischen Druckers 10 oder Kopierers beispielhaft erläutert. Selbstverständlich können auch andere nichtmechanische Drucker oder Kopierer mit ihren entsprechenden Zeichengeneratoren verwendet werden. Bei anderen Digitaldruckern, wie elektrografischen, magnetografischen, ionografischen oder elektrostatischen Druckern werden Zeichengeneratoren verwendet, die jeweils eine lineare Zeile mit ihren Bildpunkterzeugungselementen erzeugen. Über die Bildpunkterzeugungselemente werden mittelbar oder unmittelbar Druckpunkte einer Druckzeile erzeugt. Mehrere Zeilen ergeben ein gewünschtes Druckbild auf einem Aufzeichnungsträger.
Gemäß 1 wird ein elektrofotografischer Drucker mit einem optischen Zeichengenerator 11 bevorzugt verwendet. Der Zeichengenerator 11 ist vorzugsweise in LED-Technologie aufgebaut. Er weist Leuchtdioden (LED) als Bildpunkterzeugungselemente auf, die über eine Breite entsprechend einer Druckzeile dicht nebeneinander in einer Reihe/Linie angeordnet sind. Ein Druckpunkt kann somit einer ihn erzeugenden LED eindeutig zugeordnet werden. Der mittlere Abstand der einzelnen LEDs zueinander entspricht dabei der gewünschten Auflösung des Druckers 10.
Die LEDs sind beispielsweise zu Blöcken von 64 oder 128 LED, je nach Auflösung, in einem LED-Chip 12 integriert. Jedem LED-Chip 12 ist ein Treiber-Chip 13 zugeordnet, so dass die einzelnen LEDs abhängig vom Steuerstrom unterschiedlich stark oder unterschiedlich lang Licht abstrahlen. Das Licht jeder LED wird über eine Abbildungsoptik 14 (hier eine Glasfaser-Optik, die als Selfoc-Optik bezeichnet wird) im Maßstab 1:1 auf einen Fotoleiter 15 abgebildet. Da für jeden Bildpunkt einer Belichtungszeile (Zeichengeneratorzeile) eine eigene Lichtquelle (LED) vorhanden ist, kann ohne Bewegung von Teilen im Zeichengenerator 11 nur durch Einschalten der LEDs eine komplette Zeile auf dem Fotoleiter 15 simultan belichtet werden.
Der Zeichengenerator 11 weist beispielsweise 96 LED-Chips 12 mit jeweils 128 LEDs auf. Wenn ein LED-Chip 12 eine Breite von etwa 5,4 mm aufweist, so ergibt sich eine Zeilenbreite von etwa 518 mm mit insgesamt 12.288 LEDs in einer Zeile. Jeder Bilderzeugungspunkt weist ein Rastermaß von etwa 42,3 μm bei einer Auflösung von 600 dpi auf.
Der aufgeladene oder entladene Fotoleiter 15 wird punktweise entladen bzw. geladen. Jeder entladene bzw. geladene Bildpunkt kann dann entwickelt und auf einen Aufzeichnungsträger 20 (vgl. 2) als Druckpunkt umgedruckt werden. Das entwickelte Druckbild wird auf dem Aufzeichnungsträger 20 fixiert (fest mit dem Material, wie Papier, Kunststoff- oder Metallfolie verbunden). Somit repräsentiert jede LED einen Druckpunkt in einer Druckzeile. Und mehrere parallel gedruckte Zeilen ergeben ein Druckbild.
Zum Abgleich des Zeichengenerators 11 weist dieser eine Verschiebeinrichtung 16 auf, die den Zeichengenerator 11 längs einer Zeile um ein vorgegebenes Maß (im Folgenden als Verschiebeweite 18 bezeichnet) verschieben kann (Verschieberichtung ist in 1 durch die Doppelpfeile 17 dargestellt). Somit verschieben sich auch die durch die LEDs belichteten Bildpunkte auf dem Fotoleiter 15 und damit auch die Druckpunkte auf dem Aufzeichnungsträger 20 entsprechend längs einer Druckzeile (und damit quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers 20). Die Längsverschiebung kann manuell oder auch automatisch mittels elektromechanischer oder elektromotorischer Verstellung vorgenommen werden.
In 2 ist ein Teil eines elektrofotografischen Drukkers 10 oder Kopierers als Blockschaltbild vereinfacht dargestellt. Die Einzelelemente zum Drucken sind bereits weitgehend bekannt und werden daher nicht näher erläutert. So weist dieser Drucker 10 eine mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Fotoleitertrommel 25 auf, deren Oberfläche von einem Ladekorotron 26 auf ein vorgegebenes Potenzial aufgeladen wird. Die Oberfläche der Fotoleitertrommel 25 ist mit einem Fotohalbleiter beschichtet, der einen spezifischen Dunkelwiderstand aufweist. Bei ausreichender Lichteinwirkung sinkt der Widerstand ab. Auf diese Weise kann durch entsprechend starke oder entsprechend lange Belichtung ein latentes Bild (Ladungsbild) auf dem Fotoleiter 15 erzeugt werden.
Anschließend wird in einer Entwicklerstation 27 das durch den Zeichengenerator 11 auf dem Fotoleiter 15 erzeugte Ladungsbild mit elektrostatisch geladenem Toner 28 eingefärbt. Das latente Ladungsbild wird nun also durch Einfärben mit dem zugeführten Toner 28 sichtbar gemacht.
In einem Umdruckbereich 29 wird der Toner 28 durch eine Umdruckstation 30 auf einen Aufzeichnungsträger 20 elektrostatisch übertragen. Das umgedruckte Tonerbild oder Druckbild wird danach in einer Fixiereinrichtung 31 auf den Aufzeichnungsträger 20 aufgeschmolzen, damit der Toner 28 fest mit dem Aufzeichnungsträger 20 verbunden ist.
Die nach dem Umdrucken noch auf dem Fotoleiter 15 befindlichen Tonerteilchen werden durch ein Lösch-Korotron 32 entladen, so dass sie dann durch eine Reinigungseinheit 33 von der Fotoleitertrommel 25 leichter entfernt werden können. Anschließend wird die Oberfläche der Fotoleitertrommel 25 ganzflächig mittels einer Entladelampe 39 entladen, damit die Oberfläche danach durch das Ladekorotron 26 wieder gleichmäßig aufgeladen werden kann.
Der Zeichengenerator 11 wird von einer Steuereinheit 34 gesteuert, die zu druckende Bildinformationen von einer nicht dargestellten Zentraleinheit erhält. Zum Steuern oder Regeln der Belichtung kann ferner ein Potenzialsensor 35 vorhanden sein, der das Auf- und/oder Entladen überprüfen kann.
Statt einer Fotoleitertrommel 25 kann auch ein Fotoleiterband (Endlosband) verwendet werden. Statt des unmittelbaren Umdrucks des Toners 28 von dem Fotoleiter 15 auf den Aufzeichnungsträger 20 kann der Umdruck auch mittelbar über ein nicht dargestelltes Transferband auf den Aufzeichnungsträger 20 erfolgen. Als Aufzeichnungsträger 20 können Einzelblätter oder bandförmige Aufzeichnungsträger aus Papier, Kunststoff, Metall oder sonstigen, bedruckbaren Stoffen verwendet werden.
Wenn kein elektrofotografischer Drucker 10 verwendet wird, so werden entsprechend andere Elemente benötigt, um einen Druck zu bewerkstelligen. Das Druckbild kann vom Zeichengenerator 11 auch direkt auf dem Aufzeichnungsträger als latentes Bild erzeugt und dann mit entsprechenden Mitteln, wie beispielsweise Hitze sichtbar gemacht werden. Allen digitalen Druckverfahren ist jedoch gemeinsam, dass sie einen zeilenförmig aufgebauten Zeichengenerator 11 verwenden, dessen Zeile sich aus Einzelbildpunkterzeugungselementen zusammensetzt, die in einer Linie/Zeile hintereinander angeordnet sind. Diese Einzelelemente sind letztend lich für den Druck jeweils einer Druckzeile auf dem Aufzeichnungsträger 20 ursächlich.
Der Drucker 10 kann mit einer zusätzlichen, nicht dargestellten Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Belichtungsenergie der LEDs gemäß der Patentschrift EP 0 275 254 B1 und/oder einer Einrichtung zum Kompensieren der Wellenlängen abhängigen Lichtempfindlichkeit des Ladungsbildträgers gemäß Patentschrift EP 0 617 817 B1 versehen sein. Allerdings können durch diese Einrichtungen nicht Druckfehler erkannt und behoben, die einzig und allein durch den Zeichengenerator 11 verursacht werden. Insbesondere eine Druckstreifigkeit in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers, die durch Effekte im Randbereich der LED-Chips und durch Toleranzen in der Lichtsausbeute der LEDs oder durch Fehler und Ungleichmäßigkeiten der Abbildungsoptik 14 entstehen, kann nicht kompensiert oder abgeglichen werden.
Zum Abgleichen des Zeichengenerators 11 weist daher der Drucker 10 erfindungsgemäß einen vorzugsweise flächenhaft ausgebildeten Bildsensor (im folgenden als Scanner 36 bezeichnet) auf, der vor oder nach der Fixiereinrichtung 31 angeordnet ist und der das gedruckte Bild berührungslos abtastet und digitalisiert.
Zum Abgleichen werden mehrere geeignete Testbilder 37, 38 (vgl. 4) gedruckt. Nach jedem Druckvorgang eines Testbildes 37, 38 wird der Zeichengenerator 11 in Zeilenrichtung um die Verschiebeweite 18 verschoben. Die digitalisierten Testbilder 37, 38 werden einer Auswerteeinheit 40 zugeführt. Abhängig vom Ergebnis der Auswertung werden dann die einzelnen Bildpunkterzeugungselemente des Zeichengenerators 11, d.h. die einzelnen LEDs entsprechend gesteuert.
In 3 ist ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Abgleichverfahren beispielhaft und vereinfacht dargestellt. So wird zunächst nach dem Start ein erstes Testbild 37 mit einem vorgegebenen Druckmuster (hier ein Grauraster mit einem vollflächigen Grau mit identischem Grauwert) gedruckt. Dies bedeutet, dass eine oder mehrere Zeilen mit gleichmäßig erscheinender Intensität (Grauwert) gedruckt werden.
Anschließend wird der Zeichengenerator 11 längs einer Zeile um die Verschiebeweite 18 (beispielsweise 5 mm) verschoben. Nachfolgend wird ein zweites Testbild 38 mit dem gleichen Druckmuster wie das erste Testbild 37 gedruckt. Da der Zeichengenerator 11 verschoben wurde, wird das zweite Testbild 38 um die Verschiebeweite 18 in Zeilenrichtung versetzt gedruckt. Danach werden beide Testbilder 37, 38 gescannt, d.h. berührungslos abgetastet und digitalisiert. Jedes digitalisierte Testbild 37, 38 kann nun matrixförmig mit Zeilen und Spalten mit dem jeweils zugehörigen Grauwert als Amplitude zum Zwecke des Auswertens abgespeichert werden.
Zur besseren Verarbeitung der digitalisierten Testbilder 37, 38 können die Werte messwerttechnisch bearbeitet werden (beispielsweise analog einer Zeit-Frequenz-Bereichs-Transformation). Somit kann jedes Testbild 37, 38 optional jeweils einem Bandpass zugeführt werden, wodurch die Messwerte auf den im Wesentlichen interessierenden Frequenzbereich reduziert werden, d.h. hohe und tiefe Frequenzen werden gefiltert und die mittleren Frequenzen werden zur Korrektur weiterverarbeitet.
Nachfolgend werden die beiden digitalisierten Testbilder 37, 38 durch Differenzbildung oder andere, geeignete mathematische Verfahren miteinander verglichen. Auf diese Weise werden die durch den Zeichengenerator 11 verursachten Fehler im Druckbild erkannt, da sich die Verschiebung des Zeichengenerators 11 im Druckbild dadurch bemerkbar macht, dass sich nur die Fehler durch den Zeichengenerator 11 im zweiten Testbild 38 mitverschoben haben. Es werden also durch die Abbildungsoptik 14 verursachte, aperiodische Anteile an der Streifigkeit des Zeichengenerators 11 über die Differenzbildung der Grauwerte des ersten und des zweiten Testbildes 37, 38 ermittelt.
Beim Vergleich wird pixelweise eine Differenzbildung der beiden Testbilder 37, 38 vorgenommen. Durch zusätzlichen Berechnung der Abweichung von dem ursprünglich gewünschten Grauwert kann jede LED proportional zu dem ursprünglich durchgeführten Energieabgleich und den dabei festgelegten Korrekturwerten für die Einschaltdauer der LEDs oder für die Steuerstromstärke entsprechend verändert angesteuert werden. D.h. jede LED kann mit einem entsprechendem Korrekturwert angesteuert werden. Diese Korrekturwerte oder die neuen Ansteuerwerte können in einem separaten Speicher zum Steuern des Zeichengenerators 11 abgespeichert werden.
Durch Drucken eines weiteren Testbilds mit den entsprechend zuvor ermittelten Korrekturwerten kann nun überprüft werden, ob der Abgleich erfolgreich war oder ob erneut ein Abgleich durchgeführt werden sollte. Ein solcher Abgleichsvorgang kann nun beliebig wiederholt werden, um den Einfluss von zufälligen Fehlern rein statistisch zu verringern.
Wenn erneut abgeglichen wird, so kann danach sofort eine Verschiebung des Zeichengenerator 11 erfolgen und das zuletzt gedruckte Testbild zum Überprüfen des vorherigen Abgleichs als ersten Testbild 37 verwendet werden.
Zum Erhöhen der Genauigkeit kann der Vorgang auch iterativ wiederholt werden, so dass mehr als zwei Testbilder 37, 38 gedruckt werden, wobei dazwischen der Zeichengenerator 11 jedes Mal um die Verschiebeweite 18 hin oder her verschoben wird.
Es können dabei auch unterschiedliche Verschiebeweiten 18 verwendet werden, um die der Zeichengenerator 11 in Zeilenrichtung verschoben wird. Statt des Drucks eines Graurasters können auch andere Druckmuster als Testbilder 37, 38 verwendet werden, um die Längsstreifigkeit zu vermindern.
In 4 ist ein Aufzeichnungsträger 20 mit den beiden gedruckten Testbildern 37, 38 zum Abgleichen des Zeichengenerators 11 dargestellt. Jedes Testbild 37, 38 besteht dabei aus mehreren Druckzeilen mit vorgegebener maximaler Druckbreite 41 entsprechend der Zeichengeneratorbreite (= Länge der LED-Zeile). Hier wurden mehrere Zeilen parallel nacheinander mit einheitlichem Grauwert gedruckt. Abhängig von der Anzahl der gedruckten Zeilen ergibt sich dann eine gewünschte Länge 42 des gedruckten Streifens des Testbildes. Aus statistischen Gründen sollten innerhalb der Länge 42 mehrere gedruckte Zeilen enthalten sein.
Zwischen dem ersten 37 und zweiten Testbild 38 ist ein nicht bedruckter Freiraum, der dadurch bedingt ist, dass während des Verschiebens des Zeichengenerators 11 nicht gedruckt wird und die Fotoleitertrommel 25 sich weiterdreht. Allerdings kann auch kein Freiraum vorhanden sein, wenn die Fotoleitertrommel 25 während der Verschiebung still steht. Für den Abgleich ist es jedoch wesentlich, dass ein Teil des Testbildes 37, 38 zumindest vor und ein Teil des Testbild 37, 38 nach dem Verschieben des Zeichengenerators 11 gescannt und digitalisiert wird. Somit können die beiden Testbilder 37 und 38 auch zusammenhängend gedruckt sein.
Infolge der in Richtung einer Zeile erfolgten Verschiebung des Zeichengenerators 11 sind die Testbilder 37, 38 in Richtung einer Zeile um die Verschiebeweite 18, die quer zur Druckrichtung/Transportrichtung 43 des Aufzeichnungsträgers 20 verläuft, versetzt gedruckt. Die Verschiebeweite 18 braucht nur einige mm (beispielsweise 5 mm) zu betragen bei einer Auflösung des Druckers 10 von etwa 600 dpi. Der Zeichengenerator 11 wird dann entsprechend 120 LEDs in Zeilenrichtung verschoben, so dass sich die einzelnen Druckpunkte deutlich sichtbar verschieben, selbst wenn der Aufzeichnungsträger 20 infolge der Fixierung schrumpfen sollte.
Es kann das gesamte Testbild 37, 38 eingescannt werden oder auch nur einige Zeilen davon. Werden mehrere Zeilen eingescannt, so hat dies den Vorteil, dass mehrere Druckpunkte in einer Spalte des Testbilds (d.h. längs der Transportrichtung 43) in ihren Grauwerten erfasst und über die Anzahl von Zeilen gemittelt oder aufsummiert werden können, damit sich zufällige Fehler (Ausreißer) bei der Messung der Intensitätswerte möglichst gering auswirken.
In 5 sind die digitalisierten Testbilder 37, 38 vor (wird als Originalkurve 45 bezeichnet) und nach einer Korrektur (wird Korrekturkurve 46 bezeichnet) dargestellt. Dabei sind die statistischen Verfahren, wie Mittelwertbildung bereits durchgeführt, so dass eine dort dargestellte Kurve die Grauwerte (Amplitude der Intensität; y-Achse) entlang einer Zeile bis zur maximalen Druckbreite 41 (Position innerhalb einer Zeile; x-Achse) darstellt.
Wenn ein Testbild 37, 38 mit einer einheitlichen Graustufe gedruckt wird, so müsste sich als Intensitätsverteilung einer Zeile (Grauwert über der Zeilenbreite grafisch aufgetragen) eine horizontale Gerade mit der Amplitude entsprechend dem speziell gewünschten Grauwert ergeben. Aufgrund von Bauteiletoleranzen und Ungenauigkeiten beim Druck ergeben sich leichte Abweichungen von dem gewünschten Grauwert. Dies macht sich wie ein Rauschen der Grau werte etwa auf Höhe des gewünschten Grauwerts über die gesamte Druckbreite 41 bemerkbar.
Wenn die Testbilder 37, 38 einmal vor und einmal nach dem Verschieben des Zeichengenerators 11 erfasst werden, können die Fehler durch den Zeichengenerator 11 erfasst werden und die LEDs entsprechend mit korrigierten Werten angesteuert werden. Hierzu kann eine Korrektureinrichtung 48 (gestrichelt in 2 dargestellt) vorgesehen sein, die auch Teil der Auswerteeinheit 40 oder der Steuereinheit 34 sein kann, die auf die LEDs im Sinne eines Veränderns von Belichtungszeit oder Belichtungsstärke einwirkt. Es kann auch ein separater Korrekturspeicher als Korrektureinrichtung 48 vorhanden sein, in dem Intensitätswerte und/oder Korrekturfaktoren für jedes Bildpunkterzeugungselement des Zeichengenerators 11 gespeichert sind.
Wenn die Steuereinheit 34, die Auswerteeinheit 40 und die Korrektureinrichtung 48 fest mit dem Zeichengenerator 11 verbunden sind, so werden diese Teile bei einem Ausbau und Neueinbau in einen Drucker 10 zusammen mit dem zughörigen LEDs ausgetauscht. Der Abgleich des Zeichengenerators 11 kann somit in einer Test- oder Laborumgebung erfolgen.
Die untere Kurve in der 5 ist die Korrekturkurve 46 mit ihren Grauwerten über der Druckbreite 41 während die Originalkurve 45 (d.h. digitalisierte Werte des ersten Testbilds ohne Korrekturen) darüber dargestellt ist. Ein Vergleich der Originalkurve 45 mit der Korrekturkurve 46 zeigt, dass die Abweichungen vom gewünschten Grauwert bei den Korrekturwerten nicht mehr so stark sind wie bei der Originalkurve 45. Wenn die beiden Testbilder 37, 38 pixelweise voneinander subtrahiert und mit dem ursprünglich gewünschten Grauwert verglichen werden, so werden dann diejenigen LEDs stärker oder länger angesteuert, die zuvor kleiner als der gewünschte Grauwert waren und umgekehrt.
Werden dann die einzelnen LEDs für den nachfolgenden Druck mit den korrigierten Werten angesteuert, so ergibt sich dann ein weitgehend gleichmäßiger Grauwert über der Druckbreite 41 und damit ergeben sich im Normalbetrieb weniger Druckfehler, d.h. eine geringere Streifenbildung in Transportrichtung 43, die durch den Zeichengenerator verursacht sind.
Damit die digitalisierten Werte vor und nach der Verschiebung besser miteinander verglichen werden können, sind bei bestimmten Druckbreiten ortsfeste Referenzmarkierungen 47 in jedes Testbild 37, 38 eingebracht. Diese können Schwarz- oder Weißwerte sein. Allgemein sind hier Schwarzwerte mit dem Grauwert 0 und Weißwerte mit dem Grauwert 255 dargestellt. Die Markierungen 47 sind in 4 durch zwei weiße Striche und in der 5 durch die Intensitätsimpulse mit der Amplitude von 255 dargestellt. Die Markierungen 47 liegen hier etwa bei der Druckbreite 0 mm und etwa 240 mm.
Solche Markierungen 47 sind insbesondere dann nützlich, wenn ein Aufzeichnungsträger 20 verwendet wird, der infolge der Fixierung schrumpft. Dies kann bei Papier der Fall sein, wenn zur Fixierung eine Wärmefixierung angewendet wird. Durch die Markierungen 47 hat man nun Referenzwerte, um festzustellen, bei welcher Druckbreite 41, welcher Grauwert gemessen wird. Das Schrumpfen des Aufzeichnungsträgers 20 kann durch Interpolation zwischen den Markierungen 47 rechentechnisch kompensiert werden. Somit bleibt eine eindeutige Zuordnung von LED zu Druckpunkt oder digitalisiertem Pixel erhalten, auch wenn die Abbildung nicht mehr im Maßstab 1:1 vorgenommen wird.
Die Grauwerte werden oft auch als Halbtöne bezeichnet. Sie sind Bildbereiche, deren Intensität zwischen den beiden Extremen „weiß" (Grauwert = 255) und „schwarz" (Grauwert = 0) liegt. Mit elektrofotografischen Druckern 10 können Halbtöne nur mit erhöhtem Geräteaufwand direkt wiedergegeben werden. Üblicherweise werden sie – ebenso wie beim Offsetdruck – mittels Rasterung durch das Verhältnis von bedruckten zu nicht bedruckten Teilflächen erzeugt. Um einen dunkleren Halbton vorzutäuschen, vergrößert man die Zahl der gedruckten Punkte innerhalb einer so genannten Rasterzelle, wobei der Anteil der weißen Fläche geringer wird. Sind die Teilflächen (Pixel) sehr klein, sind sie für das menschlichen Auge nicht mehr unterscheidbar und es wird nur der resultierende Grauwert wahrgenommen. Herkömmlicherweise setzt sich also ein Bildpunkt beim elektronischen Drucken aus mehreren tatsächlichen Druckpunkten zusammen, die zu so genannten Rasterzellen zusammengefasst sind. Beim digitalen Druck besteht eine Rasterzelle im einfachsten Fall aus nxm Druckpunkten (n, m = 2, 3, 4, ...).
Beim elektrofotografischen Drucken können Grauwerte auch durch unterschiedlich langes oder starkes Ansteuern der LEDs des Zeichengenerators 11 erzeugt werden. Ebenso sind auch noch weitere Methoden bekannt, Grauwerte/Halbtöne beim Drucken herzustellen. Desgleichen können einzelne Methoden miteinander kombiniert werden. Da die explizite Methode zum Erzeugen der Grauwerte für die Erfindung untergeordnet ist und solche Halbtonerzeugungsverfahren schon bekannt sind, werden diese hier nicht näher beschrieben.
Für die Beschreibung der Erfindung wird daher vereinfacht und beispielhaft davon ausgegangen, dass ein Druckpunkt mit einem vorgegebenen Grauwert als Amplitude die Länge 42 (in Transportrichtung 43) einer Zeile darstellt und dieser Druckpunkt durch Scannen auch als ein Pixel erfasst wird.
Es kann das gesamte gedruckte Testbild 37, 38 oder nur ein kleiner Streifen davon (Breite gleich der Druckbreite 41 und einer Länge 42 entsprechend der Anzahl der gescannten Druckzeilen) gescannt werden. Der Abstand der gedruckten Testbilder 37, 38 kann variieren und abhängig von der Prozessgeschwindigkeit (Drucken, Verschieben des Zeichengenerators 11, Scannen) sein.
Vorzugsweise ist beim Testbild 37, 38 der Grauwert voll– flächig über das gesamte Testbild 37, 38 gleich groß, so dass sich bei fehlerfreiem Druck im Diagramm (Grauwert in Abhängigkeit von Druckbreite 41) bezogen auf eine Druckzeile eine Gerade ergeben müsste. Durch das Verschieben des Zeichengenerators 11 und die Differenzbildung ergeben sich zeichengeneratorbedingte Druckfehler zu Null, da sie sowohl in dem unversetzten 37 als auch in dem versetzten Testbild 38 vorhanden sind. Abhängig von der Abweichung vom gewünschten Grauwert können Fehler durch entsprechendes oder korrigiertes Ansteuern der entsprechenden LED korrigiert werden.
Fehler oder Druckstreifen, die sich durch eine veränderte Amplitude im Grauwert bemerkbar machen und die sich durch das Verschieben in Zeilenrichtung im Druckbild nicht mitverschieben, stammen von anderen Teilen des Druckers 10 und können auf diese Weise nicht korrigiert werden.
Mit dem Bandpass werden die digitalisierten Werte ähnlich einer Zeit-Frequenz-Transformation (Fourier-Transformation) bearbeitet. Durch den Bandpass werden sehr hohe und sehr niedrige Orts-Frequenzen des Kurvenverlaufs herausgefiltert. Diese sind für eine Korrektur nicht erwünscht.
Hohe Frequenzen liegen gemäß Fourier-Transformation beispielsweise bei einem steilen Impuls vor, wie er beispielsweise in 5 durch die Markierungen 47 gegeben ist. Die Impulse werden durch den Bandpass etwas in ihrer Amplitude verkleinert.
Sehr hohe Frequenzen liegen z.B. bei einzelnen LEDs vor. Sehr niedrige Frequenzen liegen beispielsweise in der 5 im Bereich einer Druckbreite von etwa 120 bis 170 mm vor. Diese sind durch Einflüsse des Druckers verursacht. Die Originalwerte weisen da eine sehr niederfrequente Schwingung auf, der das höherfrequente Rauschen der einzelnen Grauwerte in diesem Bereich überlagert ist. Die sehr niederfrequente Schwingung und die sehr hochfrequenten Frequenzanteile werden durch den Bandpass gefiltert, während mittlere Frequenzanteile den Bandpass passieren und für die Korrektur durch mathematische Algorithmen weiterverarbeitet werden.
In der Korrekturkurve 46 ist zu erkennen, dass das höherfrequente Rauschen verglichen zur Originalkurve 45 durch den Bandpass geglättet wurde (niedrigere Nadelimpulse).
Beim Scannen eines Druckbildes wird ein digitalisiertes "Foto" des Druckbildes erstellt, wobei die analogen Grauwerte abgetastet und mittels eines A/D-Wandlers digitalisiert werden. Das Scannen kann vor oder nach dem Fixieren stattfinden. In beiden Fällen kann das analoge Druckbild berührungslos abgetastet werden. Aus den digitalisierten Werten wird ein Zuordnung zu den einzelnen Bildpunkterzeugungselementen des Zeichengenerators 11 erhalten.
Das Scannen erfolgt üblicherweise berührungslos, vorzugsweise optisch. Es kann mit einer Kamera, einem Scanner 36, einem matrixförmig aufgebauten Sensor oder funktionell gleichwertigen Geräten durchgeführt werden. Dabei wird das analoge Druckbild in digitale Werte abhängig von den Koordinaten (Zeile, Spalte) von jedem Bildpunkt und der Graustufe als Amplitude umgewandelt. Vorzugsweise wird das Druckbild zeilenweise eingescannt und mit den jeweiligen Grauwerten für jeden Bildpunkt sowie den Koordinaten seiner Position (Zeile und Position innerhalb der Zeile/Druckbreite) abgespeichert.
Ein Ausgabepixel ist der kleinste Punkt, den ein Drucker 10 erzeugen kann. Eine Rasterzelle oder ein Rasterpunkt wird aus mehreren Ausgabepixeln gebildet (gedruckter Bildpunkt). Ein Druckpunkt (oder auch als Dot bezeichnet) ist der an Stelle eines Ausgabepixels physikalisch gedruckte Punkt. Dieser ist in der Regel flächenmäßig größer als das Ausgabepixel, um eine homogene Flächenschwärze zu gewährleisten. Diese Effekte wurden bei der Beschreibung der Erfindung der Vereinfachung wegen vernachlässigt.
Bei gescannten Bildvorlagen entspricht ein Bildpixel der Auflösung des Scanners (z.B. haben Flachbettscanner eine typische Auflösung von 300 dpi bis 1200 dpi), mit einer Intensitätsauflösung von 8 Bit (256 Halbtönen) oder 16 Bit pro Farbkanal. Vorteilhafterweise kann der hier verwendete Scanner 36 die gleiche Auflösung wie der Drucker 10 haben, wenn dieser einen Druckpunkt pro Zeile mit unterschiedlichem Grauwert druckt, damit eine 1:1 Abbildung stattfindet von dem gedruckten Testbild 37, 38 zum digitalisierten Testbild. Selbstverständlich sind auch andere Abbildungsverhältnisse möglich, die abhängig von der Auflösung des Druckers 10 oder Kopierers, der Raster- oder Grauwerttechnik und der Auflösung des Scanners sind.
Ein Pixel ist ein Kunstwort aus dem Englischen (abgeleitet von picture element = Bildpunkt). Ein Pixel ist die kleinste Bildinformation, die in einem Computer gespeichert werden kann. In der vorstehenden Beschreibung werden Pixel und Bildpunkt als Synonym verwendet.
Der Zeichengenerator 11 ist zeilenförmig aufgebaut mit je nach Auflösung unterschiedlichen Anzahl von Bildpunkterzeugungselementen (LED) pro Länge einer Zeile (= Druckbreite 41). Pro LED wird ein Ausgabepixel erzeugt, aus dem dann ein Druckpunkt wird. Eine Zeile des Zeichengenerators 11 kann daher einer Zeile des gedruckten Bildes und weiter auch einer Zeile des gescannten Bildes entsprechen, wenn alle Teile gleich große Auflösung haben und die jeweiligen Abbildungen im Verhältnis 1:1 vonstatten gehen.

10: Drucker
11: Zeichengenerator
12: LED-Chips
13: Treiber-Chips
14: Abbildungsoptik
15: Fotoleiter
16: Längsverschiebeeinrichtung
17: Verschieberichtung
18: Verschiebeweite
20: Aufzeichnungsträger
25: Fotoleitertrommel
26: Ladekorotron
27: Entwicklerstation
28: Toner
29: Umdruckbereich
30: Umdruckstation
31: Fixiereinrichtung
32: Lösch-Korotron
33: Reinigungseinheit
34: Steuereinheit
35: Potenzialsensor
36: Scanner
37, 38: Testbild
39: Entladelampe
40: Auswerteeinheit
41: Druckbreite
42: Länge des Testbilds
43: Transportrichtung
45: Originalkurve
46: Korrekturkurve
47: Referenzmarkierung
48: Korrektureinrichtung

Claims

Nicht-mechanischer Drucker oder Kopierer, der aufweist: – einen Zeichengenerator (11), der mehrere Bildpunkterzeugungselemente (LED) in einer Zeile aufweist, – einen Bildträger (15, 25), auf dem ein latentes Bild zeilenweise durch den Zeichengenerator (11) erzeugt wird, und – eine Entwicklerstation (27), durch die das latente Bild entwickelt wird, wobei – der Zeichengenerator (11) eine mechanische Verschiebevorrichtung aufweist, mit der der Zeichengenerator (11) längs einer Bildzeile um ein vorgegebenes Maß (18) verschiebbar ist, und der Zeichengenerator vor und nach der Verschiebung jeweils ein latentes Bild erzeugt, – ein Bildsensor (36) ein entwickeltes und gegebenenfalls fixiertes Druckbild berührungslos erfasst und digitalisiert, – eine Auswerteeinheit (40) mit dem Bildsensor (36) verbunden ist, die zumindest zwei digitalisierte Testbilder (37, 38), die durch den Bildsensor (36) erfasst wurden, auswertet und miteinander vergleicht, und wobei – eine mit der Auswerteeinheit (40) verbundene Korrektureinrichtung (48) vorhanden ist, die abhängig vom Ergebnis des Vergleichs. jeweils auf die Bildpunkterzeugungselemente (LED) einwirkt.
Drucker oder Kopierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucker ein elektrofotografischer Drucker (10) ist und der Zeichengenerator (11) zeilenförmig angeordnete optische Bildpunkterzeugungselemente (LED) aufweist.
Drucker oder Kopierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektureinrichtung (48) auf die Bildpunkterzeugungselemente (LED) im Sinne eines Veränderns von Belichtungszeit oder Belichtungsstärke einwirkt.
Drucker oder Kopierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturspeicher, in dem Intensitätswerte und/oder Korrekturfaktoren für jedes Bildpunkterzeugungselement (LED) des Zeichengenerators (11) gespeichert sind, Teil einer Korrektureinrichtung (48) ist.
Verfahren zum Abgleichen eines Zeichengenerators (11) für einen nicht-mechanischen Drucker (10) oder Kopierer, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – zeilenweises Drucken eines Testbildes (37) mit vorgegebenem Druckmuster auf einen Aufzeichnungsträger (20), – mechanisches Verschieben des Zeichengenerators (11) in Richtung einer Zeile, – erneutes Drucken eines Testbildes (38) mit gleichem Druckmuster auf den Aufzeichnungsträger (20), – Erfassen und Digitalisieren der beiden gedruckten Testbilder (37, 38), – Auswerten und Vergleichen der beiden digitalisierten Testbilder (37, 38) und – Abgleichen des Ansteuerns einzelner Bildpunkerzeugungselemente (LED) des Zeichengenerators (11) abhängig von dem Ergebnis des Vergleichens der digitalisierten Testbilder (37, 38).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes digitalisierte Bild (37, 38) in einem Bandpassfilter gefiltert wird und dass die gefilterten Bilder anschließend miteinander verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für ein digitalisiertes Bild (37, 38) die Intensitätswerte von Einzelbildpunkten mehrerer Druckzeilen aufsummiert werden oder von den zeilenweise parallelen Einzelbildpunkten ein Mittelwert als Messbildpunkt ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Testbild (37, 38) mit zumindest zwei Referenzmarkierungen (47) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle Bildpunkerzeugungselemente (LED) des Zeichengenerators (11) abhängig vom Auswerteergebnis der beiden digitalisierten Bilder (37, 38) für den nachfolgend Druckbetrieb hinsichtlich Leuchtdauer oder Helligkeit korrigiert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Abgleichen des Zeichengenerators (11) nach einer vorgegebenen Betriebsdauer oder Druckmenge automatisch durchgeführt wird.