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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrophotographische Vorrichtungen wie etwa Drucker, Kopiermaschinen und Telefaxgeräte.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Als Folge der wachsenden Nachfrage nach der Erzeugung von Farbdokumenten mit hoher Geschwindigkeit werden Farbdrucker zunehmend üblich. Beispielsweise ist eine Farb-Elektrophotographievorrichtung bekannt, in der schwarzer Toner und Toner für die Farben Gelb, Magenta und Cyan verwendet werden. Tonerbilder, die durch Bilderzeugungseinheiten für die einzelnen Farben erzeugt werden, werden auf ein Zwischenübertragungselement übertragen, woraufhin ein resultierendes Tonerbild mit den einander überlagerten Farben auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen und dann fixiert wird, wodurch ein Farbbild erhalten wird.
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Um bei diesem Typ einer elektrophotographischen Vorrichtung eine stabile Bildqualität in Bezug auf Bilddichte und dergleichen zu erhalten, werden Bilderzeugungsbedingungen dadurch gesteuert, dass auf dem Zwischenübertragungselement mehrere Testvollflecke unter vorgegebenen Bilderzeugungsbedingungen erzeugt werden und die in den Flecken haftenden Tonermengen durch einen optischen Sensor detektiert werden.
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Die Patentdokumente 1 und 2 offenbaren Verfahren zum Messen der anhaftenden Tonermengen. Wenn die Menge von anhaftendem schwarzem Toner, der Licht gut absorbiert und wenig Streulicht produziert, gemessen wird, wird ein Verfahren verwendet, das einen spiegelnden Reflexionsausgang (Vreg) eines Photoaufnahmeelements, auf das das Licht für die spiegelnde Reflexion auftrifft, nutzt.
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Dieses Verfahren ist jedoch nicht zum Messen der anhaftenden Mengen von Farbtonern geeignet, weil die Farbtoner viel Streulicht produzieren, wobei mit zunehmender anhaftender Tonermenge eine Streulichtkomponente in dem spiegelnden Reflexionsausgang Vreg zunimmt. Daher wird ein Verfahren verwendet, das ein zusätzliches Photoaufnahmeelement verwendet, auf das nur diffuses reflektiertes Licht auftrifft. In diesem Verfahren wird gleichzeitig ein diffuser Reflexionsausgang (Vdif) gemessen, wobei die Streulichtkomponente, die in dem spiegelnden Reflexionsausgang Vreg enthalten ist, anhand des diffusen Reflexionsausgangs entfernt wird.
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Selbst bei Verwendung des spiegelnden Reflexionsausgangs Vreg, aus dem die Streulichtkomponente entfernt ist, wie im Patentdokument 1 diskutiert wird, ist jedoch die Obergrenze des messbaren Bereichs der anhaftenden Tonermenge nicht höher als etwa eine ganze Tonerlage. Oberhalb hiervon ist der spiegelnde Reflexionsausgang Vreg gesättigt und kann nicht gemessen werden. Normalerweise ist die anhaftende Tonermenge eines Vollbilds, das in einem tatsächlichen Druckvorgang gesetzt wird, im Sättigungsbereich und kann nicht gemessen werden. Daher wird im Hinblick auf Entwicklungseigenschaften und dergleichen ein Verfahren verwendet, durch das große anhaftende Mengen außerhalb des messbaren Bereichs anhand eines Bereichs messbarer, niedriger anhaftender Mengen geschätzt werden.
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Was die Messung der anhaftenden Mengen von Farbtonern betrifft, kann der diffuse Reflexionsausgang Vdif unter Bezugnahme auf Daten bezüglich der anhaftenden Tonermenge in einem Bereich niedriger Mengen anhaftenden Toners, die durch den spiegelnden Reflexionsausgang Vreg gemessen werden kann, korrigiert werden. Dann kann eine anhaftende Tonermenge aus dem korrigierten diffusen Reflexionsausgang unter Verwendung einer Umsetzungstabelle für anhaftende Tonermenge für diffuse Reflexion berechnet werden. Auf diese Weise können die anhaftenden Mengen hoher Dichte in Vollbildern bestimmt werden Es gibt zwei Arten der Testtonerflecke, die herkömmlich verwendet werden. Einer ist ein Vollfleck, der durch Vollbelichtung erzeugt wird; der andere ist ein Halbtonfleck, für den die Belichtung wiederholt ein- und ausgeschaltet wird, um ein Halbtonbild wie etwa ein Halbton-Punktbild zu erzeugen.
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Der Vollfleck wird verwendet, um die anhaftende Tonermenge in einem Vollbildbereich innerhalb eines aufgezeichneten Bildes zu steuern. Beispielsweise werden zahlreiche Vollflecke erzeugt, während das Entwicklungsvorspannungspotential als eine Bilderzeugungsbedingung variiert wird, wobei die anhaftenden Tonermengen mit einem optischen Sensor gemessen werden. Auf diese Weise kann ein Entwicklungsvorspannungspotential, mit dem eine gewünschte anhaftende Menge für ein Vollbild erhalten wird, bestimmt werden.
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Andererseits wird der Halbtonfleck verwendet, um die anhaftende Tonermenge in einem Halbton-Punktbildbereich oder in einem Graustufen-Bildbereich innerhalb eines aufgezeichneten Bildes zu steuern. Beispielsweise werden mehrere Halbtonflecke erzeugt, während der Laserausgang als eine Bilderzeugungsbedingung variiert wird, wobei die anhaftenden Tonermengen mit einem optischen Sensor gemessen werden. Auf diese Weise kann ein Laserausgang, mit dem eine gewünschte anhaftende Tonermenge erhalten wird, bestimmt werden.
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Die Größe solcher Testtonerflecke liegt normalerweise in der Größenordnung von 10 mm × 10 mm. Die anhaftende Tonermenge in einem Kantenbereich von 0,3 bis 0,6 mm ab der Tonerkante ist typischerweise größer als die anhaftende Tonermenge in dem inneren Bereich des Testflecks. Dies ist durch ein lange bekanntes Phänomen bedingt, das als Fransenfeldwirkung oder Kantenwirkung bezeichnet wird.
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Gemäß dem Stand der Technik, der in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart ist, wird nur der innere zentrale Bereich des Testtonerflecks gemessen und gesteuert, so dass die anhaftende Tonermenge in dem oben erwähnten Kantenbereich nicht auf einen gewünschten Wert (der normalerweise gleich jenem der anhaftenden Tonermenge in dem inneren Bereich ist) gesteuert werden kann. Dieses Problem ist im Stand der Technik folgendermaßen beseitigt worden.
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Die Patentdokumente 3 und 4 offenbaren, dass ein Halbtonfleck erzeugt wird und dass die Menge von anhaftendem (entwickeltem) Toner in dem Bildkantenabschnitt gemessen wird. Die Kantenabschnitte eines Halbton-Punktbildes, eines Bildes mit dünnen Linien und eines Vollbildes werden durch eine Mustererkennungstechnologie erkannt und die Belichtungsmenge oder dergleichen werden innerhalb des Bildes wahlweise geändert, um die Kantenwirkung zu reduzieren. Das Patentdokument 5 offenbart, dass nach dem Messen der anhaftenden Tonermenge die Belichtungsmenge oder dergleichen statt durch die Mustererkennungstechnologie unter Verwendung eines räumlichen digitalen Filters moduliert wird, so dass die anhaftende Tonermenge innerhalb des Bildkantenabschnitts korrigiert werden kann.
Patentdokument 1:
JP 2005-77 685 A Patentdokument 2:
JP 2002-236 402 A Patentdokument 3:
JP 2003-98 773 A Patentdokument 4:
JP 3 479 447 B2 Patentdokument 5:
JP 3 373 556 B2 -
Das Dokument
DE 10 2004 011 990 A1 offenbart eine elektrofotografische Aufzeichnungsvorrichtung, worin ein mehrfarbiges Tonerbild durch Bilder in jeder Farbe geformt wird, die übereinander gelegt werden. Um eine Bildfehlausrichtung zu erfassen, formen bildformende Einheiten ein Farbregistrierungserfassungsmuster und Sensoren erfassen das Muster und geben Erfassungssignale aus. Eine Steuereinheit erfasst die Position der Muster auf der Grundlage von nur Teilen der Erfassungssignale, die Vorderkanten der Muster entsprechen.
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Das Dokument
US 2007/0279695 A1 offenbart eine Bilderzeugungsvorrichtung, die verschiedene Graustufen-Reproduzierungsverfahren verwendet für jedes von zwei oder mehr verschiedenen Atributen enthalten in Teilen des Bildes. Die Bilderzeugungsvorrichtung bildet ein unterschiedliches Standardmuster in einer 1-zu-1-Korrespondenz mit jedem unterschiedlichen Attribut enthaltend in den Bildteilen, unter Verwendung eines Graustufen-Reproduktionsverfahrens verwendet zum Reproduzieren von Bildteilen enthalten das Attribut, detektiert die Dichte jedes Standardmusters, legt, für jedes verschiedene Attribut, eine Bedingung zum Korrigieren der Graustufen der Bildteile enthaltend das Attribut fest und korrigiert die Graustufen der Bildteile gemäß den jeweiligen Konditionen.
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Das Dokument
US 7006244 B2 offenbart ein xerographisches Gerät enthaltend eine Quelle von Pixeln, die eine digitalisierte Bildinformation repräsentieren. Ein Prozessor analysiert die Pixel bezüglich einer Bildcharakteristik und ordnet jedem Pixel einen von mindestens drei Werten zu. Die drei Werte sind ausgewählt aus einer Menge von Werten, die zu einem positiven, negativen oder neutralen Belichtungs-Bias korrespondieren. Das Gerät enthält weiterhin eine Ausgabeeinheit, das die den Pixeln zugeordneten Werte auf einer ladungstragenden Oberfläche in Bereichen einer selektiven Belichtung konvertiert.
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Das Dokument
JP 2006/276422 A offenbart ein Bilderzeugungsgerät, das in einem Kantenbereich, in dem die Daten von 00 zu OF oder von OF zu 00 wechseln, mehr Toner aufgebracht wird als in einem durchgehenden Druckbereich.
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Wenn die Technologien gemäß den Patentdokumenten 3 und 4 auf eine Hochgeschwindigkeits-Elektrophotographievorrichtung angewendet werden, entstehen die folgenden Probleme.
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Zunächst wird ein Einzelpunktbild oder eine Linie mit Einzelpunktbreite entweder unscharf oder es bzw. sie kann überhaupt nicht aufgezeichnet werden. Der Grund hierfür besteht darin, dass, obwohl die elektrische Feldstärke dazu neigt, die Kanten bei der Entwicklung auf Grund der Kantenwirkung zu verstärken, dies nicht notwendig eine entsprechende entwickelte Tonermenge zur Folge hat. Vielmehr ist in einer Hochgeschwindigkeitsmaschine die anhaftende Tonermenge in einem Bereich bis zu etwa 0,1 mm ab der Bildkante kleiner als im mittleren Abschnitt. Die anhaftende Tonermenge nimmt ausgehend von dem oben genannten Bereich zu und erreicht eine maximale anhaftende Tonermenge (Spitze) bei etwa 0,2 mm ab der Bildkante. Die anhaftende Tonermenge nimmt dann wieder ab, bis sie gleich der anhaftenden Tonermenge im mittleren Abschnitt ist.
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Selbstverständlich ist die Position der Spitze oder die Menge des anhaftenden Toners zwischen den Kantenabschnitten stromaufseitig, stromabseitig und an den Seiten des Flecks unterschiedlich. Wenn daher die herkömmliche Technik verwendet wird, nimmt eine kleine Menge anhaftenden Toners eines Einzelpunktbildes oder einer Linie mit Einzelpunktbreite noch weiter ab, was zur Folge hat, dass das Bild unscharf ist oder dass das Bild überhaupt nicht vorhanden ist.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass es bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen schwierig ist, die Belichtungsmenge von einer Laserlichtquelle mit mehreren Niveaus genau zu steuern. Der Grund hierfür besteht in der Tatsache, dass die Lasermodulationsgeschwindigkeit zu hoch ist. Im Fall einer Hochgeschwindigkeitsvorrichtung können daher geeignete Belichtungsstärken für stromaufseitige, stromabseitige, seitliche und um 45° geneigte Kantenabschnitte eines Vollbilds nicht einzeln gesetzt werden, wie in 7 des Patentdokuments 4 gezeigt ist. Ferner kann die Belichtungsstärke anhand eines Ausgangs eines digitalen Filters, der im Patentdokument 5 offenbart ist, nicht genau moduliert werden; die herkömmliche Belichtungsstärke kann nur um ein Niveau stabil reduziert werden.
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Da ein Halbton-Punktbild normalerweise durch eine Steuereinheit der oberen Ebene in einem Gradationsprozess hochgenau dichtegesteuert wird, kann sich die Bildqualität verschlechtern, falls die Belichtungsstärke für einen Kantenabschnitt des Halbton-Punktbildes ungenau moduliert wird. Somit sollte die Kantensteuerung für Halbton-Punktbilder dem Gradationsprozess durch die Steuereinheit der oberen Ebene überlassen werden, wobei nur die Kanten von Vollbildern unter Verwendung der herkömmlichen Technik korrigiert werden sollten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrophotographische Vorrichtung zu schaffen, in der eines oder mehrere der oben genannten Probleme des Standes der Technik beseitigt sind.
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Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrophotographische Vorrichtung zu schaffen, in der die Kantenwirkung gesteuert werden kann, ohne die Unschärfe oder das Verschwinden eines Einzelpunktbildes oder einer Linie mit Einzelpunktbreite zu verursachen.
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Eine weitere Aufgabe ist es, eine elektrophotographische Vorrichtung zu schaffen, in der die Kantenwirkung in einem Umfangsabschnitt eines Halbton-Punktbilds nicht gesteuert wird.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrophotographische Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet anhand der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung deutlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:
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1 einen Maschinenabschnitt einer Farb-Elektrophotographievorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine schematische Darstellung einer Bilderzeugungseinheit der elektrophotographischen Vorrichtung zeigt;
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3 einen Blockschaltplan zeigt, der den Fluss einer Signalverarbeitung von einer Steuereinheit der oberen Ebene zu der Belichtungseinheit der elektrophotographischen Vorrichtung veranschaulicht;
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4 eine Schablone (Muster) zeigt, die in der Schablonenanpassungsschaltung verwendet wird;
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5 ein Diagramm zeigt, das die Kantenwirkung veranschaulicht;
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6 ein Tonerbild eines Vollflecks zeigt, der auf einem Zwischenübertragungselement durch eine herkömmliche elektrophotographische Vorrichtung erzeugt worden ist;
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7 Tonerbilder von Flecken aus dünnen Linien zeigt, die auf einem Zwischenübertragungselement durch eine herkömmliche elektrophotographische Vorrichtung erzeugt worden sind;
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8 einen Graphen zeigt, der eine Beziehung zwischen der Linienbreite eines durch eine vertikale Linie gegebenen Flecks und dem Verhältnis der anhaftenden Tonermenge veranschaulicht;
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9 einen Pixelbereich zeigt, der durch ein eine Schablone verwendendes Verfahren so bestimmt ist, dass er an Originalbilddaten angepasst ist,
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10A einen Bildbereich zeigt, der unter Verwendung einer Schablone A extrahiert worden ist;
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10B einen Bildbereich zeigt, der unter Verwendung einer Schablone B extrahiert worden ist;
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10C einen Bildbereich zeigt, der durch Subtrahieren des Bildbereichs von 10B von dem Bildbereich von 10A erhalten worden ist;
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11 einen Aufbau eines optischen Sensors und eines Messbereichs zeigt;
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12 eine Reihe rechtwinkliger Testflecke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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13A und 13B Parallelogramm-Testflecke gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
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14 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Berechnen und Steuern einer Belichtungsmenge zeigt, um den Einfluss der Kantenwirkung zu reduzieren; und
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15A und 15B Zeichnungen zeigen, um die verschiedenen Abstände und Breiten der Flecke zu definieren.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt einen Maschinenabschnitt einer Farb-Elektrophotographievorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein riemenförmiges Zwischenübertragungselement 101, eine erste Bilderzeugungseinheit 102 für Schwarz (K), eine zweite Bilderzeugungseinheit 103 für Gelb (Y), eine dritte Bilderzeugungseinheit 104 für Magenta (M) und eine vierte Bilderzeugungseinheit 105 für Cyan (C). Die Übertragungseinheiten 106 bis 109 sind an Positionen angeordnet, die den Bilderzeugungseinheiten 102 bis 105 entsprechen. Ein optischer Sensor 110 ist konfiguriert, um eine Menge anhaftenden Toners zu detektieren. Der optische Sensor 110 ist in der Nähe der vierten Bilderzeugungseinheit 105 in der letzten Stufe und in Drehrichtung des Zwischenübertragungselements 101 stromabseitig angeordnet.
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2 zeigt schematisch die Bilderzeugungseinheit 102. Die Bilderzeugungseinheit 102 umfasst eine Ladevorrichtung 201, ein photoempfindliches Element 202, eine Belichtungseinheit 203, eine Entwicklungseinheit 205 und einen Reiniger 206 für das photoempfindliche Element.
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In der Bilderzeugungseinheit 102 wird zunächst eine Oberfläche des photoempfindlichen Elements 202, das ein negativ geladenes OPC-Material (Material aus einem organischen Photoleiter) aufweist, durch die Ladevorrichtung 201 gleichmäßig geladen. Dann wird das photoempfindliche Element 202 mit Laserlicht 204, das von der Belichtungseinheit 203 in Übereinstimmung mit Bilddaten 207 von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit der oberen Ebene emittiert wird, bestrahlt, um auf dem photoempfindlichen Element 202 ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen. Die Bilddaten 207 sind an die Farbe und an die Zeitsteuerung der Bilderzeugungseinheit 102 angepasst.
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Von der Entwicklungseinheit 205 wird ein Toner einer vorgegebenen Farbe zu dem auf dem photoempfindlichen Element 202 erzeugten elektrostatischen latenten Bild geliefert, wodurch ein Tonerbild erzeugt wird. Die Entwicklungseinheit 205 enthält ein zweikomponentiges Entwicklungsmittel als Tonermaterial. Der Toner wird dazu veranlasst, durch ein Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren über eine interne Entwicklungswalze 208 an dem elektrostatischen latenten Bild auf dem photoempfindlichen Element 202 anzuhaften.
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Das auf dem photoempfindlichen Element 202 erzeugte Tonerbild wird durch die Übertragungseinheit 106 (siehe 1) auf das Zwischenübertragungselement 101 übertragen. Der Toner, der auf dem photoempfindlichen Element 202 zurückbleibt, ohne auf das Zwischenübertragungselement 101 übertragen worden zu sein, wird durch den Reiniger 206 des photoempfindlichen Elements gesammelt.
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Auf gleiche Weise wird in jeder der Bilderzeugungseinheiten 103 bis 105, die mit Tonern unterschiedlicher Farben versorgt werden, auf den einzelnen photoempfindlichen Elementen 202 ein Tonerbild erzeugt. Die Tonerbilder der einzelnen Farben werden dann über die Übertragungseinheiten 107 bis 109 auf das Zwischenübertragungselement 101 übertragen. Schließlich wird das Farbtonerbild durch eine Übertragungseinheit 111 auf ein Aufzeichnungsmedium 112 übertragen, gefolgt vom Fixieren des Farbtonerbildes auf dem Aufzeichnungsmedium 112 durch eine (nicht gezeigte) Fixiereinheit, wodurch eine Folge eines Druckprozesses abgeschlossen ist.
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Mit Bezug auf 5 wird die Kantenwirkung beschrieben.
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5(a) zeigt ein Diagramm elektrostatischer latenter Bilder, die auf dem photoempfindlichen Element 202 erzeugt werden. Die horizontale Achse zeigt die Position in der Richtung, in der das latente Bild auf dem photoempfindlichen Element 202 entwickelt wird, was auf dem Zeichnungsblatt von links nach rechts geschieht. Das elektrostatische latente Bild auf der linken Seite entspricht einem quadratischen Vollfleck mit der Fläche eines Quadratzolls. Das elektrostatische latente Bild auf der rechten Seite entspricht einem seitlichen Linienfleck mit einer Linienbreite von 0,3 mm. Die vertikale Achse in der Zeichnung zeigt das Oberflächenpotential des photoempfindlichen Elements 202. Wie gezeigt, beträgt das Oberflächenpotential, wenn es an der Entwicklungsposition in Spannungen umgesetzt wird, in den (belichteten) Bildabschnitten –50 V und in den (nicht belichteten) bildlosen Abschnitten –600 V.
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5(b) zeigt die elektrische Feldstärke für die Entwicklung über dem photoempfindlichen Element in dem Entwicklungsbereich. Der Entwicklungsbereich umfasst einen Raum zwischen dem photoempfindlichen Element 202 und der Entwicklungswalze 208 in 2, wo ein Entwicklungsspalt in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einen Wert im Bereich von 0,5 bis 1,0 mm gesetzt sein kann. Die elektrische Feldstärke für die Entwicklung auf dem photoempfindlichen Element besitzt eine Komponente des elektrischen Feldes in einer Richtung von dem photoempfindlichen Element 202 zu der Entwicklungswalze 208.
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Der negativ geladene Toner wird durch ein elektrisches Feld, das in dem Entwicklungsbereich erzeugt wird, dazu veranlasst, sich von der Entwicklungswalze 208 zu bewegen und an dem Abschnitt des latenten Bildes auf dem photoempfindlichen Element 202 anzuhaften. Im Fall des Vollflecks mit der Größe eines Quadratzolls, das in 5(a) links gezeigt ist, wird die elektrische Feldstärke an den Bildkantenabschnitten an der Vorderseite und an der Rückseite (die auf dem Blatt die linke Seite bzw. die rechte Seite sind) durch die Konzentration der elektrischen Flusslinien verstärkt. Im Fall des Flecks einer seitlichen Linie auf der rechten Seite in 5(a) mit einer Linienbreite von 0,3 mm sind die Kantenwirkungen der vorderen Kante und der hinteren Kante (auf der linken Seite bzw. auf der rechten Seite des Blatts) kombiniert, um ein noch stärkeres elektrisches Feld für die Entwicklung zu erzeugen.
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5(c) zeigt die anhaftenden Tonermengen auf dem photoempfindlichen Element 202. An den Bildkantenabschnitten ist das elektrische Feld für die Entwicklung stärker, was größere anhaftende Tonermengen zur Folge hat. Im Fall eines Vollflecks mit der Größe eines Quadratzolls auf der linken Seite in 5(a) ist die anhaftende Tonermenge in einem Bereich von der Bildkante bis zu einem Abstand d größer; der Abstand d kann in Abhängigkeit von den Bedingungen unterschiedlich sein. In einer Ausführungsform kann d gleich 0,3 mm sein, wobei die anhaftende Tonermenge in dem Bereich innerhalb des Abstands d (der als ein Kantenabschnitt definiert ist) etwa 1,2 bis 1,5-mal größer ist als die in dem Bild durchschnittlich anhaftende Tonermenge.
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Im Fall des Flecks einer seitlichen Linie mit einer Linienbreite von etwa 0,3 mm, der auf der rechten Seite in 5(a) gezeigt ist, erzeugen sowohl die linke als auch die rechte Seite des Blatts die Kantenwirkung in dem Bereich von 0,3 mm, was eine nochmals größere Menge anhaftenden Toners zur Folge hat.
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Die Kantenwirkung wird größer, wenn der Spalt in dem Entwicklungsbereich zunimmt. Insbesondere ist in Hochgeschwindigkeits-Elektrophotographievorrichtungen die Breite des Aufzeichnungsmediums, auf das aufgezeichnet werden soll, groß und ist der Abstand (Entwicklungsspalt) zwischen der Entwicklungswalze und dem photoempfindlichen Element groß. Daher gibt es eine starke Kantenwirkung und die Bildkanten werden dichter, was eine Außenlinie und somit eine verschlechterte Bildqualität zur Folge hat, alternativ können in einem schlechteren Fall ein Übertragungsfehler oder ein fehlerhaftes Fixieren an den Kanten auftreten.
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Die anhaftende Tonermenge nach der Entwicklung entspricht wegen des Entwicklungsprozesses nicht der oben genannten elektrischen Feldstärke für die Entwicklung. Wenn beispielsweise die Entwicklungswalze 208 und das photoempfindliche Element 202 die gleiche Umfangsdrehrichtung haben und die Entwicklungswalze 208 eine höhere Umfangsgeschwindigkeit besitzt, wird die anhaftende Tonermenge an dem vorderen Bildkantenabschnitt (d. h. auf der linken Seite des Blatts) größer als die anhaftende Tonermenge an dem hinteren Bildkantenabschnitt (d. h. auf der rechten Seite des Blatts). In manchen Fällen kann es sein, dass die Kantenwirkung am hinteren Kantenabschnitt des Bildes überhaupt nicht auftritt.
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6 zeigt ein Tonerbild auf dem Zwischenübertragungselement 101, das einem Vollfleck 603 entspricht, das durch eine herkömmliche elektrophotographische Vorrichtung erzeugt wird. Es wurde beobachtet, dass die anhaftende Tonermenge gleich der 1,2- bis 1,5-fachen durchschnittlichen anhaftenden Tonermenge innerhalb des Vollflecks in den Bereichsbändern (Tonerfleck-Umfangsabschnitt 601) am vorderen Ende (oben im Zeichnungsblatt) und an den Seiten (horizontal auf dem Blatt) bezogen auf die Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung 602 ist, wobei die Bänder ausgehend von den Kanten eine Breite von etwa 0,25 bis 0,35 mm haben.
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In der vorliegenden Beschreibung ist ein Verhältnis der anhaftenden Tonermenge definiert als das Verhältnis der anhaftenden Tonermenge in dem Tonerfleck-Umfangsabschnitt zu der durchschnittlichen anhaftenden Tonermenge in dem Fleck. An der Hinterkante (Unterseite von 6) des Tonerbildes tritt getrennt von der Kantenwirkung ein bestimmtes Phänomen, das ”Hinterkantenverlust” genannt werden könnte, auf, wodurch die Kantenwirkung aufgehoben wird. Daher kann sich die Intensität der Kantenwirkung zwischen dem vorderen Kantenabschnitt und dem hinteren Kantenabschnitt längs der Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung oder zwischen dem rechten Kantenabschnitt und dem linken Kantenabschnitt unterscheiden.
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7 zeigt Tonerbilder verschiedener Muster dünner Linien, die auf dem Zwischenübertragungselement 101 durch die herkömmliche elektrophotographische Vorrichtung erzeugt worden sind. Die Zahlen unter den Tonerbildern geben die Linienbreiten ausgedrückt durch die Anzahl von Punkten bei 600 dpi an.
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Bezugnehmend auf die Linie mit einer Breite von 24 Punkten (1,02 mm) auf der linken Seite ist die anhaftende Tonermenge in den Umfangsbereichen mit der Breite von etwa 0,3 mm größer als in dem Vollfleck 603. Da die Linienbreite nach rechts kleiner wird, nimmt das Intervall zwischen den Kantenwirkungsbereichen bis zu der Linie mit einer Breite von 14 Punkten (0,59 mm) ab. Über diese Linie hinaus sind die Kantenwirkungen im linken und im rechten Bereich kombiniert, was eine nochmals höhere maximale anhaftende Tonermenge hervorruft. Die maximale anhaftende Tonermenge wird bei einer Breite von acht Punkten (0,34 mm) maximal, wo das Verhältnis der anhaftenden Tonermenge etwa 1,6 bis 1,7 beträgt.
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Wenn die Linie noch schmäler als die Linie mit einer Breite von acht Punkten (0,34 mm) wird, nimmt die anhaftende Tonermenge plötzlich ab, wobei eine Linie mit einer Breite von drei Punkten (0,127 mm) oder weniger ein Verhältnis der anhaftenden Tonermenge von weniger als Eins besitzt. Die Linie mit einer Einzelpunktbreite (0,042 mm) besitzt ein Verhältnis der anhaftenden Tonermenge von 0,7. Tatsächlich unterliegt ein solcher Bereich mit schmaler Linienbreite ebenfalls der Kantenwirkung; die Auflösung der verwendeten elektrophotographischen Vorrichtung ist jedoch so gering, dass die erhaltene Tonermenge geringer als eine beabsichtigte anhaftende Menge wird. Mit anderen Worten, die Auflösung der dünnen Linie in solchen Bereichen wird durch die Kantenwirkung aufrechterhalten. Falls die Kantenwirkung nicht vorhanden ist, können Einzelpunktbilder oder dünne Linien nicht genau aufgezeichnet werden.
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8 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Linienbreite und dem Verhältnis der anhaftenden Tonermenge der Flecke einer vertikalen Linie veranschaulicht. Die horizontale Achse zeigt die Linienbreite der Flecke einer vertikalen Linie anhand der Anzahl von Punkten bei 600 dpi. Die vertikale Achse zeigt das Verhältnis der anhaftenden Tonermenge.
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Wie aus dem Graphen hervorgeht, besitzt das Verhältnis der anhaftenden Tonermenge bei der Linienbreite von etwa acht Punkten, d. h. bei etwa 0,33 mm, eine Spitze. Für die dünneren Linien mit Linienbreiten von weniger als drei Punkten wird das Verhältnis der anhaftenden Tonermenge kleiner als Eins. Die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführten Analysen haben gezeigt, dass die Position der Spitze und der Spitzenwert auf Grund der Umgebung oder der Alterung und auf Grund von Schwankungen zwischen einzelnen Vorrichtungen um etwa 10 bis 20% schwanken.
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Im Stand der Technik gemäß den Patentdokumenten 3 und 4 werden die oben genannten Eigenschaften nicht berücksichtigt. Im Ergebnis korrigiert der Stand der Technik die anhaftende Tonermenge auf weniger als einen geeigneten Wert für Einzelpunktbilder oder Linien mit Einzelpunktbreite, woraus sich die Probleme einer Unschärfe oder des Fehlens des Bildes ergeben.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Kantenwirkung gesteuert werden, ohne eine solche Unschärfe oder ein solches Fehlen eines Einzelpunktbildes oder einer Linie mit Einzelpunktbreite hervorzurufen.
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3 zeigt einen Fluss einer Signalverarbeitung von einer Steuereinheit 301 der oberen Ebene zu der Belichtungseinheit 203 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Steuereinheit 301 der oberen Ebene gibt monochrome binäre (Einbit-)Originalbilddaten 302 aus, die den Pixeln mit einer Auflösung von 600 dpi entsprechen. Es wird hier angenommen, dass selbst dann, wenn das Originalbild aus Bilddaten mit einer Gradation besteht, die Daten durch die Steuereinheit 301 der oberen Ebene unter Verwendung einer bekannten Binarisierungstechnologie in binäre Form umgesetzt werden, etwa durch das Dither-Verfahren oder das Fehlerdiffusionsverfahren. Das Konzept der monochromen Binärdaten kann auch auf Farbdaten angewendet werden, solange die Daten für jede Farbe binarisiert werden.
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Die binären Originalbilddaten 302 werden dann zu einer herkömmlichen Schablonenanpassungsschaltung 303 geliefert, um zu bestimmen, ob sie Bildkantenpixel sowie die normalen monochromen Pixel enthalten. Im Ergebnis werden bestimmte Zweibit-Bilddaten 304 (0, 1, 2, 3) erhalten, wobei ”0” einen weißen Bildabschnitt angibt, ”2” einen Bildkantenabschnitt angibt und ”3” einen schwarzen Bildabschnitt angibt, während ”1” unbenutzt bleibt. Die bestimmten (dreiwertigen) Zweibit-Bilddaten 304 werden dann zu einer herkömmlichen Impulsbreitenmodulationsschaltung (PWM-Schaltung, Pulsweitenmodulationsschaltung) 305 geliefert, wo Pixeldaten 306 durch Impulsbreitenmodulation der Daten in der Weise erzeugt werden, dass sie dem Ein- und Ausschalten der Belichtungseinheit 203 entsprechen.
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Wenn insbesondere die bestimmten Bilddaten 304 gleich ”0” sind, geben die Pixeldaten 306 0% (keine Lichtemission) an; für ”2” geben die Pixeldaten 306 ein Kantensteuerungsverhältnis (ECR) (%) an; und für ”3” geben die Pixeldaten 306 100% (Pixelemissionslicht zu allen Zeiten) an. Das ECR kann durch Verändern der Impulsbreite, die durch die Impulsbreitenmodulationsschaltung (PWM-Schaltung) 305 ausgegeben wird, geändert werden, wenn die bestimmten Bilddaten 304 ”2” angeben. Es wird hier angenommen, dass das ECR anfangs auf 75% gesetzt ist. Das ECR wird nach Bedarf anhand von Testbildflecken verändert, wie später beschrieben wird.
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Die Pixeldaten 306 werden zu der Belichtungseinheit 203 geleitet, die das Einschalten und Ausschalten einer Lichtquelle in Übereinstimmung mit den Pixeldaten 306 steuert. Die obige Signalverarbeitung wird in Echtzeit in Bezug auf die Emission der Lichtquelle ausgeführt.
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4 zeigt eine Schablone 402 (Muster), die in der Schablonenanpassungsschaltung 303 verwendet wird. In der elektrophotographischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Schablone 402 zwei Typen: nämlich eine Schablone A mit einer kleineren Größe und eine Schablone B mit einer größeren Größe. Jede Schablone 402 besitzt einen im Wesentlichen kreisförmigen Bereich, in dessen ungefährer Mitte eine Referenzpixelposition 401 ist. Genauer ist, wie in 4 gezeigt ist, die jeweilige Anzahl von Pixeln von der Referenzpixelposition 401 zu den jeweiligen Kanten des Schablonenbereichs durch Nxp, Nxm, Nyp bzw. Nym gegeben.
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Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die kleinere Schablone A definiert ist durch (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) und die größere Schablone B definiert ist durch (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb), gelten die folgenden Ungleichungen: Nxpa ≤ Nxpb, Nxma ≤ Nxmb, Nypa ≤ Nypb und Nyma ≤ Nymb.
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Die einzelnen Pixel der Schablone 402 sind in der Zeichnung nicht gezeigt, weil die Pixel und ihre Werte (entweder 0 oder 1) sehr klein sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Werte der Pixel einschließlich der Referenzpixelposition 401 alle gleich 1.
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Sobald die Referenzpixelposition 401, die nach den eingegebenen Orignalbilddaten 302 (siehe 3) aufgezeichnet wird, bestimmt ist, werden die Originalbilddaten 302 und die Schablone 402 auf pixelweiser Basis verglichen. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Werte der Pixel der Schablone 402 alle gleich 1 sind, wird bestimmt, dass die Originalbilddaten 302 mit der Schablone 402 übereinstimmen, falls die Werte der Originalbilddaten 302 an den entsprechenden Schablonenpositionen alle gleich 1 sind. Eine solche Bestimmung wird für alle Originalbilddaten 302 ausgeführt, während die Referenzpixelposition 401 um ein Pixel zu einer Zeit in der Aufzeichnungsreihenfolge verschoben wird.
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9 zeigt einen Pixelbereich, für den bestimmt worden ist, dass er mit der Schablone 402 übereinstimmt. Der Bereich innerhalb der gestrichelten Linie entspricht dem schwarzen Abschnitt (”1”) der Originalbilddaten 302 und die Bereiche außerhalb des Bereichs entsprechen den weißen Abschnitten (”0”). Ein weiter innen befindlicher Bereich, der schraffiert ist, ist der Pixelbereich, für den bestimmt worden ist, dass er mit der Schablone 402 übereinstimmt. Dieser schraffierte Bereich ist um Nxp und Nxm horizontal und um Nym und Nyp vertikal kleiner als der schwarze Bereich der Originalbilddaten 302. Eine solche Schablonenverarbeitung ist als ”Kahlfraß” (”skeletonizing”) bekannt, wodurch die Größe einer Figur reduziert wird.
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Die 10A bis 10C zeigen Bildbereiche, die durch die Schablonenanpassungsschaltung 303 gemäß der vorliegenden Ausführungsform extrahiert worden sind. Die folgende Beschreibung beruht auf der Annahme, dass die Größe der kleineren Schablone A (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) derart ist, dass Nxpa = Nxma = Nypa = Nyma = 2, und dass die Größe der größeren Schablone B (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb) derart ist, dass Nxpb = Nxmb = Nypb = 6 und Nymb = 4. Ein bestimmtes Verfahren zum Bestimmen dieser Werte wird später beschrieben.
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10A zeigt einen Bildbereich A, der so bestimmt worden ist, dass er mit der Schablone A übereinstimmt. 10B zeigt einen Bildbereich B, der so bestimmt worden ist, dass er mit der Schablone B übereinstimmt. Da die Schablone A kleiner ist, ist der extrahierte Bildbereich A größer als der Bildbereich B der Schablone B. 10C zeigt einen Bildbereich A–B, in dem der Bildbereich B von dem Bildbereich A subtrahiert ist. Wie gezeigt ist, ist der Bereich A–B ein Bandbereich, der von der Bildkante um eine vorgegebene Strecke beabstandet ist. Der Bandbereich wird im Folgenden als ”bestimmter Kantenbereich” bezeichnet.
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Der Ausgang der Schablonenanpassungsschaltung 303 ist folgendermaßen definiert:
- (1) Wenn die Daten der Originalbilddaten 302 an der Referenzpixelposition 401 gleich ”0” sind (weißer Punkt), sind die bestimmten Bilddaten 304 (siehe 3) gleich ”0”.
- (2) Wenn die Daten der Originalbilddaten 302 an der Referenzpixelposition 401 gleich ”1” sind (schwarzer Punkt) und wenn für sie durch die Schablonenanpassungsschaltung 303 bestimmt wird, dass sie übereinstimmen, sind die bestimmten Bilddaten 304 gleich ”2”.
- (3) Wenn die Daten der Originalbilddaten 302 an der Referenzpixelposition 401 gleich ”1” sind (schwarzer Punkt) und wenn durch die Schablonenanpassungsschaltung 303 bestimmt wird, dass sie nicht übereinstimmen, sind die bestimmten Bilddaten 304 gleich ”3”.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält der bestimmte Kantenbereich Bandbereiche von der oberen und von der horizontalen Kante längs des Umfangs des Bildes zur Mitte des Bildes zwischen dem dritten Punkt und dem sechsten Punkt (d. h. 84 bis 252 μm bei 600 dpi) und einen Bandbereich von der unteren Kante längs des Bildumfangs zur Mitte zwischen dem dritten Punkt und dem vierten Punkt (84 bis 168 μm bei 600 dpi).
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Diese Bandbereiche stimmen mit dem oben erwähnten Bereich, in dem die Kantenwirkung vorhanden ist, überein. Somit kann durch Reduzieren der Belichtungsmenge für den bestimmten Kantenbereich im Vergleich zu den anderen Abschnitten die anhaftende Tonermenge in dem bestimmten Kantenbereich auf einem geeigneten Wert gesteuert werden.
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In den 9 und 10A bis 10C ist die Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung (y-Richtung) auf dem Zeichnungsblatt die vertikale Richtung. Ausgedrückt durch die Linienbreite erscheint in vertikalen Linien (längs der y-Achse) kein Bildkantenabschnitt mit einer Linienbreite von vier Punkten (168 μm bei 600 dpi) und weniger. Im Fall von Linienbreiten von 5- bis 12-Punkt-Linienbreiten (210 bis 504 μm bei 600 dpi) wird der mittlere Abschnitt der Bildkantenabschnitt. Wenn die Linienbreite 13 Punkte oder mehr beträgt, ist der Mittelabschnitt nicht mehr der Bildkantenabschnitt. Mit anderen Worten, im Fall von vertikalen Linien werden bis zu 12 (= 6 + 6) Punkte korrigiert, weil in der Schablone B Nxpb = 6 und Nxmb = 6 ist, es erscheint jedoch bei 13 Punkten oder mehr im Mittelabschnitt ein nicht korrigierter Abschnitt.
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Ähnlich erscheint bezüglich der seitlichen Linien (längs der x-Achse) bei Linien mit der Linienbreite von vier Punkten (168 μm bei 600 dpi) oder weniger kein Bildkantenabschnitt. Im Fall von Linien mit der Linienbreite von 5 bis 10 Punkten (210 bis 420 μm bei 600 dpi) wird der Mittelabschnitt der Bildkantenabschnitt. Wenn die Linienbreite elf Punkte oder mehr beträgt, ist der Mittelabschnitt nicht mehr der Bildkantenabschnitt. Mit anderen Worten, im Fall von seitlichen Linien werden bis zu zehn (= 6 + 4) Punkte korrigiert, weil in der Schablone B Nypb = 6 und Nymb = 4 ist, wobei im Mittelabschnitt für elf Punkte oder mehr ein nicht korrigierter Abschnitt erscheint.
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Im Fall der obigen größeren und kleineren Schablonen unterliegen Linien, die dünner als die 4-Punkt-Linienbreite sind, keiner Belichtungsmengeneinstellung, um die Kantenwirkung zu verhindern, weil solche Linien keinen Bildkantenabschnitt enthalten. Normalerweise verschlechtert sich die Auflösung eines Drucksystems allmählich bei der Grenzauflösung des Systems. Ebenso wird in der elektrophotographischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Auflösung bei etwa 600 dpi verschlechtert. Daher kann im Fall von Linien mit einer Linienbreite von 168 μm oder weniger eine verbesserte Auflösung durch Ausnutzen des Vorteils der Kantenwirkung statt durch ihre Beseitigung erhalten werden.
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Da bei Halbton-Punktbildern die Anzahl von Linien pro Zoll (lpi) in einem Halbton-Punktbild normalerweise größer als 141 lpi ist, werden nach jeweils höchstens drei Punkten Halbtonpunkte vertikal und horizontal im Fall des Rasterwinkels von 45° und 600 dpi erzeugt. Andererseits werden in der elektrophotographischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Linien, die dünner als eine Vier-Punkt-Linienbreite ist, wie oben erwähnt nicht korrigiert, so dass keine Korrektur innerhalb eines Halbton-Punktbildes ausgeführt wird. Somit wird die Halbtonreproduzierbarkeit eines Halbton-Punktbildes, das in einem hochgenauen Gradationsprozess durch die Steuereinheit der oberen Ebene erzeugt wird, durch die vorliegende Ausführungsform nicht nachteilig beeinflusst. Selbstverständlich unterliegt der Mittelabschnitt eines Vollabschnitts mit einer bestimmten Größe innerhalb eines Halbton-Punktbildes der Verarbeitung der vorliegenden Ausführungsform. Der Kantenabschnitt des Halbton-Punktbildes unterliegt dieser Verarbeitung jedoch nicht. Die Korrektur des Kantenabschnitts des Halbton-Punktbildes kann, wenn dies notwendig ist, in einem Gradationsprozess durch die Steuereinheit der oberen Ebene ausgeführt werden.
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Nun wird unter erneuter Bezugnahme auf 3 die Impulsbreitenmodulationsschaltung (PWM-Schaltung) 305 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Belichtungsmenge für ein Pixel im Kantenabschnitt durch Ausführen einer feinen Impulsbreitenmodulation innerhalb des Pixels reduziert.
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Die bestimmten Bilddaten 304 sind so definiert, dass sie ”0” sind, wenn die Originalbilddaten 302 ”0” sind (weiß); ”2”, wenn die Originalbilddaten 302 gleich ”1” sind (schwarz) und einen Bildkantenabschnitt bilden; und ”3”, wenn die Originalbilddaten 302 gleich ”1” sind (schwarz) und einen von einem Bildkantenabschnitt verschiedenen Abschnitt bilden (siehe 10C).
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Die von der PWM-Schaltung 305 ausgegebenen Bilddaten 306 sind mit 0% impulsbreitenmoduliert, wenn die Originalbilddaten 302 gleich ”0” sind (weiß); mit einem durch das ECR (%) bestimmten Prozentsatz moduliert, wenn die Originalbilddaten 302 gleich ”1” sind (schwarz) und einen Bildkantenabschnitt bilden; und mit 100% moduliert, wenn die Originalbilddaten 302 gleich ”1” sind (schwarz) und einen von einem Bildkantenabschnitt verschiedenen Abschnitt bilden.
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Die Bilddaten 306 werden in eine Lichtemissionsausgabe durch die Belichtungseinheit 203 umgesetzt, die einen Halbleiterlaser und dessen Treiberschaltung enthalten kann, wobei das photoempfindliche Element 202 durch das emittierte Licht belichtet wird.
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Da die Impulsbreitenmodulation innerhalb des Punkts ausgeführt wird, sind die Impulsbreiten ausreichend kleiner als der Belichtungsfleckdurchmesser des Lasers. Die Lichtimpulse werden daher integriert, so dass dies analog, ausgedrückt durch die Belichtungsmenge auf dem photoempfindlichen Element 202, im Wesentlichen die gleiche Wirkung hat wie die Reduzierung der Belichtungsmenge für den Punkt.
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Wenn beispielsweise ECR = 75%, kann die Belichtungsmenge für einen Bildkantenabschnitt im Vergleich zu den anderen Abschnitten um 25% reduziert werden, so dass die anhaftende Tonermenge in dem Bildkantenabschnitt auf einen geeigneten Wert gesteuert werden kann.
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Bezüglich des Wertes des ECR, d. h. des Verhältnisses der Belichtungsmenge zu dem Kantenwirkungsbereich kann ein Inkrement der anhaftenden Menge auf Grund der Kantenwirkung im Voraus präzise gemessen werden. Die Kantenwirkung schwankt jedoch in Abhängigkeit von Änderungen der Entwicklungseigenschaften auf Grund der Umgebung. Sie nimmt außerdem zu, wenn die Schichtdicke des photoempfindlichen Elements mit der Zeit abnimmt, ferner schwankt ihre Stärke in Abhängigkeit von dem instrumentellen Fehler in dem Entwicklungsspalt. Wenn daher das ECR auf einem konstanten Wert gehalten wird, kann eine starke Korrektur implementiert werden, wenn die Kantenwirkung abgeschwächt wird, wodurch die anhaftende Tonermenge umgekehrt im Kantenabschnitt fehlen könnte. Somit ist es notwendig, die Stärke der Kantenwirkung in regelmäßigen Zeitintervallen für jede Vorrichtung zu messen.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung für ein Verfahren zum Messen des Einflusses der Kantenwirkung auf die anhaftende Tonermenge gegeben, so dass die Werte des ECR und der Größen der Schablonen A (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) und B (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb), die optimiert sind, bestimmt werden können.
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11 zeigt eine typische Konfiguration des optischen Sensors 110 und eines Messbereichs.
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Das durch eine Infrarotlichtquellen-LED 403 emittierte Licht wird durch Spalte und Linsen (nicht gezeigt) auf einem Zwischenübertragungselement 101 oder auf einem Messbereich 404 eines Testflecks 604, der darauf angeordnet ist, gesammelt. Der Messbereich 404 ist gegenüber dem optischen Sensor 110 angeordnet, so dass eine Sensormittelachse 405 zu den Messbereich 404 senkrecht ist.
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Der Auftreffwinkel von der LED 403 ist durch θ1 gegeben. Der Winkel, unter dem das Licht unter demselben Winkel θ1 reflektiert wird, wird spiegelnder Reflexionswinkel genannt, wobei spiegelndes Reflexionslicht nur in der Richtung des spiegelnden Reflexionswinkels reflektiert wird. In Auftreffrichtung des spiegelnden Reflexionslichts ist eine Photodiode (PD) 406 angeordnet, so dass sie das spiegelnde Reflexionslicht über einen Spalt oder über Linsen (nicht gezeigt) empfangen kann. Die PD 406 gibt dann eine Ausgangsspannung Vreg für spiegelnde Reflexion aus.
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Die Größe des Messbereichs 404 der PD 406 kann durch den Schlitz oder durch Linsen eingestellt werden. In einer Ausführungsform kann der Messbereich 404 die gleiche Breite von 0,3 mm des Kantenbereichs haben, wo die Kantenwirkung erzeugt wird, so dass die Stärke der Kantenwirkung genau gemessen werden kann.
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Nun wird mit Bezug auf die 12 und 13 ein Verfahren zum Erzeugen des Testflecks 604 auf dem Zwischenübertragungselement 101 beschrieben. 12 zeigt einen Testfleck 604a des Volltyps.
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Die Pfeile 605 in den Figuren geben die Bewegungsrichtung des Zwischenübertragungselements 101 an, die von der Unterseite zur Oberseite der Zeichnungsblätter erfolgt. Da der optische Sensor 110 fest ist, misst er die relative Toneranhaftungsmenge von der Oberseite zur Unterseite über die gestrichelte Linie.
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Der anfängliche Testfleck 604a wird mit dem ECR von 100%, d. h. mit 100% PWM in dem bestimmten Kantenbereich belichtet. Der anfängliche Testfleck 604a wird dann durch den optischen Sensor 110 gelesen, wodurch anhaftende Tonermengen Tme1, Tms und Tme2 für den vorderen (Oberseite des Blatts) Kantenabschnitt, den Bildmittelabschnitt und den hinteren (Unterseite des Blatts) Kantenabschnitt gelesen werden. Die Werte Tme1 und Tme2 sind größer als jener von Tms. Anhand dieser Informationen kann, falls irgendeiner der Werte von Nypa, Nyma, Nypb und Nymb bezüglich des vorderen Endes und des hinteren Endes der Größen (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) und (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb) der momentanen Schablonen A und B ungeeignet ist, dieser korrigiert werden.
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Dann wird der bestimmte Kantenbereich mit 90% belichtet (d. h. ECR = 90%). Dem folgt die Messung der anhaftenden Tonermengen Tme1 und Tme2 am vorderen (Oberseite des Blatts) Kantenabschnitt und am hinteren (Unterseite des Blatts) Kantenabschnitt mit dem optischen Sensor 110. Auf diese Weise werden fünf Testflecke 604a des Volltyps durch Verändern des ECR-Wertes für den Kantenabschnitt in Intervallen von 10% von 100% auf 90%, 80%, ..., 60% erzeugt. Danach werden die anhaftenden Tonermengen Tme1 und Tme2 für beide Kantenabschnitte jedes der Testflecke gemessen. Die Form des Testflecks 604a kann quadratisch oder rechtwinklig sein.
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In einem Verfahren zum Bestimmen des ECR kann ein Wert des ECR, der die Differenz zwischen Tme1 und Tme2 sowie Tms minimal macht, verwendet werden. Es wird nun angenommen, dass die Kantenwirkung minimal ist, wenn ECR = 80%, d. h. wenn der Kantenabschnitt mit 80% PWM belichtet wird. Falls die Differenz zwischen Tme1 und Tme2 sowie Tms in irgendeinem der Flecke nicht kleiner als eine vorgegebene Menge wird, werden die Werte von Nypa, Nyma, Nypb und Nymb, die Tme1 und Tme2 unter den Größen (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) und (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb) der Schablonen A und B betreffen, korrigiert.
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Die 13A und 13B zeigen ein weiteres Beispiel des Testvollflecks 604a. Im Fall von 13A sind sowohl der Vorderkantenabschnitt als auch der Hinterkantenabschnitt, die gemessen werden, um 45° geneigt, wobei sich ihre linken Seiten in Bezug auf die Bewegungsrichtung 605 des Zwischenübertragungselements 101 höher befinden. Unter Verwendung solcher Testflecke 604a kann der Einfluss der Kantenwirkung von der rechten Seite in der anhaftenden Tonermenge Tme1, die im Oberkantenabschnitt und an der Position des Bereichs mit erhöhter anhaftender Tonermenge gemessen wird, enthalten sein. Außerdem kann der Einfluss der Kantenwirkung auf die linke Seite in der am hinteren Kantenabschnitt gemessenen anhaftenden Tonermenge Tme2 enthalten sein.
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Im Fall von 13B sind sowohl der Vorderkantenabschnitt als auch der Hinterkantenabschnitt, die gemessen werden, um 45° in Bezug auf die Richtung 605 der Bewegung des Zwischenübertragungselements 101 geneigt, wobei sich ihre rechten Seiten höher befinden. Unter Verwendung solcher Testflecke 604a kann der Einfluss der Kantenwirkung vom linken Ende in der anhaftenden Tonermenge Tme1 enthalten sein, die am Vorderkantenabschnitt und an der Position des Bereichs mit erhöhter anhaftender Tonermenge gemessen wird. Außerdem kann der Einfluss der Kantenwirkung vom rechten Ende in der anhaftenden Tonermenge Tme2 enthalten sein, die am hinteren Kantenabschnitt gemessen wird.
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In einer Ausführungsform kann die Reihe rechtwinkliger Testflecke, die in 12 gezeigt ist, auf dem Zwischenübertragungselement 101 erzeugt werden, woraufhin die Reihe der Parallelogramm-Testflecke, die entweder links oder rechts in 13 gezeigt sind, erzeugt werden können. Durch Lesen der rechtwinkligen Testflecke und der Parallelogramm-Testflecke kann der Einfluss der Kantenwirkungen auf die linke und auf die rechte Kante der Testflecke anhand der Differenz zwischen den rechtwinkligen Testflecken und den Parallelogramm-Testflecken berechnet werden.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Bestimmen der anhaftenden Tonermenge am oberen, am unteren, am linken und am rechten Kantenabschnitt unter Verwendung der rechtwinkligen Testflecke, die in 12 gezeigt sind, und der um 45° geneigten Parallelogramm-Testflecke, die in 13 gezeigt sind, gegeben.
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Zunächst wird die Reihe der rechtwinkligen Testflecke, die in 12 gezeigt sind, auf dem Zwischenübertragungselement 101 erzeugt. Die anhaftende Tonermenge Tme1 am Vorderkantenabschnitt und die anhaftende Tonermenge Tme2 am Hinterkantenabschnitt jedes Testflecks werden gemessen. In der vorliegenden Ausführungsform geben Tme1 und Tme2 Spitzenwerte der anhaftenden Tonermenge an.
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Dann wird die Reihe der um 45° geneigten Parallelogramm-Testflecke, die in 13 gezeigt sind, auf dem Zwischenübertragungselement 101 erzeugt. Die anhaftende Tonermenge Tme1s im Vorderkantenabschnitt und die anhaftende Tonermenge Tme2s im Hinterkantenabschnitt jedes der Testflecke werden anschließend gemessen.
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Anhand der Messergebnisse werden eine anhaftende Tonermenge TmeR für den rechten Kantenabschnitt und eine anhaftende Tonermenge TmeL für den linken Kantenabschnitt durch die folgenden Gleichungen berechnet: TmeR = 2 × Tme1s – Tme1 (1) TmeL = 2 × Tme2s – Tme2 (2)
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Dann werden die Parallelogramm-Testflecke, die um 45° geneigt sind und in 13B gezeigt sind, vorbereitet, woraufhin die anhaftende Tonermenge Tme1s für den Vorderkantenabschnitt und die anhaftende Tonermenge Tme2s für den Hinterkantenabschnitt jedes der Testflecke wie in 12 gezeigt bestimmt werden.
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Anhand der erhaltenen Ergebnisse werden die anhaftenden Tonermengen TmeR für die rechte Kante und die anhaftende Tonermenge TmeL für die linke Kante durch die folgenden Gleichungen berechnet: TmeL = 2 × Tme1s – Tme1 (3) TmeR = 2 × Tme2s – Tme2 (4)
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Schließlich werden die Ergebnisse der 13A und 13B gemittelt, um eine anhaftende Tonermenge für die linke Kante und für die rechte Kante zu bestimmen.
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In einer weiteren Ausführungsform können die anhaftenden Tonermengen auf der linken und auf der rechten Seite experimentell bestimmt werden.
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Das obige Verfahren kann auch für den Bereich verwendet werden, in dem die anhaftende Tonermenge auf Grund der Kantenwirkung auf der linken und auf der rechten Seite erhöht ist. Somit wird, falls irgendeiner der Werte Nxpa, Nxma, Nxpb und Nxmb, die die linke und die rechte Kante in den Größen (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) und (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb) der momentanen Schablonen A und B betreffen, ungeeignet ist, dieser Wert anhand der erhaltenen Ergebnisse korrigiert.
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Nun wird ein ähnliches Verfahren zum Bestimmen der Bildkantenbreite beschrieben.
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Zunächst werden Reihen rechtwinkliger Testflecke, die in 12 gezeigt sind, auf dem Zwischenübertragungselement 101 erzeugt. In jedem der Testflecke werden die folgenden Werte berechnet: eine Strecke Dp zwischen der Kante des Vorderkantenabschnitts und der Mitte eines Bereichs mit einer auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; eine Breite Wp jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung); eine Strecke Dm zwischen der Kante des Hinterkantenabschnitts und der Mitte des Bereichs, in dem die anhaftende Tonermenge auf Grund der Kantenwirkung erhöht ist; und eine Breite Wm jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung). 15A zeigt eine genaue Darstellung des rechtwinkligen Testflecks, der in 12 gezeigt ist.
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Danach werden die Reihen von Parallelogramm-Testflecken, die unter 45° geneigt sind und die in 13A gezeigt sind, auf dem Zwischenübertragungselement 101 erzeugt. Anschließend werden die folgenden Werte für jeden der Testflecke berechnet: eine Strecke Dps zwischen der Kante des Vorderkantenabschnitts und der Mitte eines Bereichs mit einer auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; eine Breite Wps jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung); eine Strecke Dms zwischen der Kante des Hinterkantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; und eine Breite Wms jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung). 15B zeigt eine genaue Darstellung des Parallelogramm-Testflecks, der um 45° geneigt ist und in 13 gezeigt ist.
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Anhand der erhaltenen Ergebnisse werden eine Strecke DR zwischen der rechten Kante des rechten Kantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; eine Breite WR jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung); eine Strecke DL zwischen der linken Kante des linken Kantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; und eine Breite WL jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung) durch die folgenden Gleichungen berechnet: DR = 2 × Dps – Bp (5) WR = 2 × Wps – Wp (6) DL = 2 × Dms – Dm (7) WL = 2 × Wms – Wm (8)
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Daher werden die Reihen der um 45° geneigten Parallelogramm-Testflecke, die in 13B gezeigt sind, erzeugt, woraufhin die folgenden Werte für jeden der Testflecke bestimmt werden: eine Strecke Dps zwischen der Kante des Vorderkantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; eine Breite Wps jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung); eine Strecke Dms zwischen der Kante des Hinterkantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; und eine Breite Wms jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung).
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Anhand der erhaltenen Ergebnisse werden die Strecke DR zwischen der rechten Kante des rechten Kantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; eine Breite WR jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung); eine Strecke DL zwischen der linken Kante des linken Kantenabschnitts und der Mitte des Bereichs mit der auf Grund der Kantenwirkung erhöhten anhaftenden Tonermenge; und eine Breite WL jenes Bereichs in der y-Richtung (Aufzeichnungsmedium-Transportrichtung) durch die folgenden Gleichungen berechnet: DL = 2 × Dps – Dp (9) WL = 2 × Wps – Wp (10) DR = 2 × Dps – Dm (11) WR = 2 × Wps – Wm (12)
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Die 15A und 15B definieren die oben erwähnten Werte DL, WL, DR, WR, Dp, Wp, Dm, Wm, Dps, Wps, Dms und Wms.
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Somit können unter Verwendung der Testflecke 604a, die in Bezug auf die Richtung 605 der Bewegung des Zwischenübertragungselements 101 geneigt sind, die Kantenwirkungen an den linken und rechten Kanten gemessen werden. Daher können das ECR und die Größe der Schablonen A (Nxpa, Nxma, Nypa, Nyma) und B (Nxpb, Nxmb, Nypb, Nymb) unter Berücksichtigung der Stärke der Kantenwirkungen an allen Kantenpositionen bestimmt werden.
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In dem in 13 gezeigten Beispiel sind die Testflecke 604a in Bezug auf die Richtung der Bewegung 605 des Zwischenübertragungselements 101 um 45° geneigt. Dies stellt lediglich ein Beispiel dar, wobei die Testflecke 604a unter anderen Winkeln geneigt sein können. Wenn der Winkel von 45° verschieden ist, müssen jedoch die obigen Berechnungsausdrücke modifiziert werden, weil die Verhältnisse des Einflusses der Vorderkante, der Hinterkante, der linken Kante und der rechten Kante auf die geneigten Kanten des Flecks unterschiedlich sind.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die in den 12 und 13 gezeigten Testflecke verwendet, um das ECR anhand der anhaftenden Tonermengen an den Kantenabschnitten der Testflecke zu berechnen. Außerdem wird die Größe des Kantenbereichs detektiert und werden die Größen der zwei Arten von Schablonen mit unterschiedlichen Größen, die mit Bezug auf die 4, 9 und 10 beschrieben worden sind, bestimmt.
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Die zu druckenden Bilddaten werden dann der Schablonenanpassung unter Verwendung der zwei Arten von Schablonen unterworfen, wobei die Belichtung bezüglich der Differenz zwischen den Schablonen durch das ECR gesteuert wird.
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14 zeigt einen Ablaufplan des Prozesses zum Berechnen und Steuern der Belichtungsmenge, um den Einfluss der Kantenwirkung zu reduzieren.
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Schritt S100: Anfangswertsetzung
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Das ECR und die Größen der Schablonen A und B werden als Anfangswerte bestimmt. Ihre Werte können durch Mitteln erhalten werden oder die Werte, die für die vorhergehende Steuersequenz bestimmt worden sind, werden ersetzt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ECR = 100% (keine Korrektur) und die Größen der Schablonen A und B sind gleich jenen von 10, nämlich Nxpa = Nxma = Nypa = Nyma = 2, Nxpb = Nxmb = Nypb = 6 und Nymb = 4.
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Schritt S110: Druckbetriebsart
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Dies ist eine Betriebsart, in der die Originalbilddaten 302 von der Steuereinheit 301 der oberen Ebene in dem in 3 gezeigten System normal gedruckt werden.
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Schritt S120: Beginnen der Einstellung
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Hier wird bestimmt, ob die Betriebsart zu einer Einstellungsbetriebsart geschaltet werden sollte, um das ECR und die Größe der Schablonen A und B auf geeignete Werte zu ändern. Normalerweise erfolgt die Bestimmung nach dem Druckjob anhand einer gezählten Anzahl von Blättern des Aufzeichnungsmediums, die seit der letzten Einstellung bedruckt worden sind. Das Schalten zu der Einstellungsbetriebsart kann auch dann erfolgen, wenn sich Umgebungsbedingungen geändert haben oder nachdem eine Komponente der elektrophotographischen Vorrichtung ausgetauscht worden ist. Auch bei einem sehr langen Druckjob kann in der Mitte des Jobs obligatorisch in die Einstellungsbetriebsart eingetreten werden.
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Schritte S130 und S140:
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Einer der Testflecke, die in 12 gezeigt sind, wird mit dem ECR = 100% gedruckt, woraufhin die anhaftenden Tonermengen im Vorderkantenabschnitt, im Hinterkantenabschnitt und im Fleckzwischenabschnitt mit dem optischen Sensor 110 gemessen werden. Gleichzeitig werden die Bildkantenbreiten am vorderen Ende und am hinteren Ende, wo mehr Toner als im Zwischenabschnitt anhaftet, detektiert.
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Schritt S150: Aktualisieren von Nypa, Nyma, Nypb und Nymb
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Anhand der Bildkantenbreiten am vorderen und am hinteren Ende werden die Größen der Schablonen A und B in Richtung des vorderen Endes und des hinteren Endes bestimmt, so dass sie mit den Bildkantenbreiten übereinstimmen.
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Schritte S160, S170 und S180:
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Es werden vier der Testflecke, die in 12 gezeigt sind, auf das Zwischenübertragungselement 101 gedruckt, wobei das ECR von 100% in 10%-Dekrementen von 100% auf 60% reduziert wird. Die anhaftenden Tonermengen am Vorderkantenabschnitt und am Hinterkantenabschnitt jedes Flecks werden mit dem optischen Sensor 110 gemessen und die resultierenden Daten werden im Speicher gespeichert.
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Schritte S190 und S200:
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Die Testflecke, die in den 13A und 13B gezeigt sind, werden mit dem ECR von 100% einzeln auf das Zwischenübertragungselement 101 gedruckt. Die anhaftenden Tonermengen im Vorderkantenabschnitt, im Hinterkantenabschnitt und im Fleckzwischenabschnitt auf jedem Fleck werden mit dem optischen Sensor 110 gemessen. Gleichzeitig werden die Bildkantenbreiten am vorderen Ende und am hinteren Ende, wo mehr Toner anhaftet als im Zwischenabschnitt, detektiert. Die Testflecke können entweder jene von 13A oder jene von 13B sein.
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Schritt S210:
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Anhand der Bildkantenbreiten, die in den Schritten S140 und S200 gemessen worden sind, werden die Bildkantenbreiten auf der linken Seite und auf der rechten Seite durch die oben genannten Gleichungen (5) bis (12) berechnet.
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Schritt S220:
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Anhand der Bildkantenbreiten auf der linken und auf der rechten Seite, die im Schritt S210 berechnet worden sind, werden die Größen der Schablonen A und B in den Richtungen nach links und nach rechts bestimmt, so dass sie mit den Bildkantenbreiten übereinstimmen.
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Schritte S230, S240 und S250:
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Vier der in den 13A und 13B gezeigten Testflecke werden auf das Zwischenübertragungselement 101 gedruckt, während das ECR in 10%-Dekrementen von 100% auf 60% verringert wird. Die anhaftenden Tonermengen im Vorderkantenabschnitt, im Hinterkantenabschnitt und im Fleckzwischenabschnitt jedes Flecks werden mit dem optischen Sensor 110 gemessen.
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Schritt S260:
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Anhand der anhaftenden Tonermengen im Vorderkantenabschnitt und im Hinterkantenabschnitt, die in S180 und in S250 gemessen worden sind, werden die anhaftenden Tonermengen in dem linken und in dem rechten Seitenkantenabschnitt durch die oben erwähnten Gleichungen (1) bis (4) berechnet und im Speicher gespeichert.
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Schritt S270:
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Es wird ein ECR bestimmt, mit dem die Differenz der anhaftenden Tonermengen zwischen dem vorderen, dem hinteren, dem linken und dem rechten Bildkantenabschnitt sowie dem Bildzwischenabschnitt, die für die verschiedenen gespeicherten Kantensteuerungsverhältnisse im ECR im Speicher gespeichert worden sind, minimal ist. Falls die Differenz nicht unter einen bestimmten vorgegebenen Wert reduziert werden kann, werden die Größen der Schablonen A und B eingestellt.
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Danach kehrt die Routine zur Druckbetriebsart im Schritt S110 zurück und der normale Druckprozess wird begonnen.
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Wenn die vorliegende Erfindung auf eine Farb-Elektrophotographievorrichtung angewendet wird, werden die Testflecke 604 auf dem Zwischenübertragungselement 101 für die einzelnen Farben erzeugt.
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Somit werden die Testflecke 604 während der Periode, in der der normale Druckprozess der elektrophotographischen Vorrichtung nicht ausgeführt wird, erzeugt und ihre anhaftenden Tonermengen werden unter Verwendung des optischen Sensors 110 gemessen, wodurch ein geeignetes ECR bestimmt werden kann. Danach wird der normale Druckprozess anhand des bestimmten ECR ausgeführt, so dass ein qualitativ hochwertiges Ausgangsbild ohne Kantenwirkung erhalten werden kann.
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Obwohl diese Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sind Veränderungen und Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Erfindung und des Erfindungsgedankens, wie er beschrieben worden ist und in den folgenden Ansprüchen definiert ist, möglich. Während beispielsweise in den obigen Ausführungsformen die Testflecke auf dem Zwischenübertragungselement erzeugt werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen eingeschränkt. In einer weiteren Ausführungsform können die Testflecke auf einem weiteren Tonerbildträger wie etwa einem photoempfindlichen Element erzeugt werden.
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Obwohl die obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf eine Farb-Elektrophotographievorrichtung gerichtet gewesen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen eingeschränkt und kann auf monochrome Elektrophotographievorrichtungen angewendet werden.
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Die vorliegende Anmeldung basiert auf den
japanischen Prioritätsanmeldungen Nr. 2008-052269 , eingereicht am 3. März 2008, und
Nr. 2008-236595 , eingereicht am 16. September 2008, deren gesamte Inhalte hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen sind.
