DE68907802T2

DE68907802T2 - Elektrofotografisches Gerät mit Tonerdichteausgleich und Strichbreitensteuerung.

Info

Publication number: DE68907802T2
Application number: DE89480065T
Authority: DE
Inventors: Ralph Sawyer Colby; William Mark Doumas; Jean-Claude Fouere; Robert Michael Rectenwald
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2009-04-26
Also published as: US4967211A; EP0347358A1; EP0347358B1; JPH0232378A; DE68907802D1

Description

Diese Erfindung betrifft elektronische Druckmaschinen, im besonderen den Ausgleich der Dichte der Tonerauftragung auf große, vollständig ausgefüllte Bereiche, wobei die Tonerauftragungen auf Text oder Linienzeichnungen aufgebracht werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Elektrophotografische Drucker erzeugen einen Abzug, indem ein Bild des Abzugs auf einer photorezeptiven Oberfläche erzeugt wird, die das Bild entwickelt und es dann mit dem Abzugsmaterial vereint. Bei Maschinen, die übliches Bankpostpapier oder ein anderes herkömmliches Bildempfangsmaterial verwenden, das nicht speziell beschichtet ist, handelt es sich beim elektrophotografischen Verfahren um ein Übertragungsverfahren, bei dem photorezeptives Material um eine drehbare Walze angeordnet oder als Riemen konzipiert ist, der von Walzen angetrieben wird. Beim typischen Übertragungsverfahren wird das photorezeptive Material unter einer feststehenden ladungserzeugenden Einheit vorbeigeführt, die die gesamte photorezeptive Oberfläche mit einer relativ gleichmäßigen elektrostatischen Spannung von gewöhnlich einigen hundert Volt auflädt. Als nächstes wird der Photorezeptor zur Abbildungsstation bewegt, wo er Lichtstrahlen empfängt, die gemäß der zu druckenden Daten moduliert sind. Als Lichtquelle können Lasergeneratoren, ein Feld von LEDs, etc. dienen, welche die Lichtstrahlen zum Photorezeptor leiten und den Photorezeptor dazu veranlassen, ein Aufladungsmuster zu generieren, das ein latentes Bild der Daten ist, die verwendet wurden, um die Lichtstrahlen zu modulieren. Die Modulation erfolgt normalerweise durch einen Schriftzeichengenerator, der durch Bildmusterdaten angesteuert wird, die häufig von einem Computer erzeugt und in digitalisierter Form in einem Speicher gehalten werden.
Die digitalisierten Bildmusterdaten sind mit einer Adressierbarkeit einer bestimmten Anzahl von Bildelementen (PELs) pro Inch angeordnet, wobei gewöhnlich jedes Bit im Speicher ein PEL darstellt; eine übliche Adressierbarkeit einer Datenbank für den Gebrauch mit Druckern liegt bei 240 PELs pro Inch (10 PELs pro mm). Für eine derartige Datenbank wird die Lichtquelle veranlaßt, 240 Punkte, oder PELs, auf jedes Inch des Bildbereiches des Photorezeptors in beiden Dimensionen abzubilden. Einige dieser PELs stellen dunkle Bereiche, andere Hintergrundbereiche und wiederum andere verschiedene dazwischenliegende Schattierungen dar. Der Photorezeptor wird durch die Lichtquelle auf unterschiedliche Spannungsniveaus entladen, um die gespeicherten Bildmusterdaten wiederzugeben und das jeweilig dazugehörige PEL- Muster für dunkle Bereiche, Hintergrundbereiche oder die verschiedenen dazwischenliegenden Schattierungen auf dem Photorezeptor zu erzeugen.
Nachdem auf dem Photorezeptor ein Bild erzeugt wurde, besteht der nächste Schritt des elektrophotografischen Verfahrens darin, das Bild zur Entwicklerstation zu bewegen, wo ein Entwicklermaterial, genannt Toner, auf das Bild aufgebracht wird. Dieses Material kann in Form eines farbigen Pulvers vorliegen, das elektrisch aufgeladen ist, und das elektrostatisch von den Bereichen angezogen wird, die entwickelt werden sollen. Folglich müssen PELs, die zu druckenden Schriftzeichen darstellen, vollständig ausgefüllte Tonerauftragungen, weiße Hintergrundflächen keine Tonerauftragungen und graue oder andersartig schattierte Halbtonteilbereiche dazwischenliegende Tonerauftragungen erhalten. Um diese Ergebnisse problemloser zu erhalten, wird üblicherweise eine Vorspannung an die Entwicklerstation angelegt, um die Stärke der elektrostatischen Felder innerhalb des Entwicklungsbereichs zu ändern. Somit wird die Vorspannung auf ein Niveau festgesetzt, das einen Entwicklungsfeldvektor bereitstellt, der die aufgeladenen Tonerteilchen aus der Entwicklerstation hinaus zu den noch zu entwickelnden Bereichen hin bewegt, während gleichzeitig ein elektrostatischer Entwicklungsfeldvektor die aufgeladenen Tonerteilchen aus den Hintergrundbereichen zur Entwicklerstation hin bewegt.
Der Photorezeptor, nunmehr mit einem entwickelten Bild, wird vom Entwickler zur Übertragungsstation bewegt, wo ein Bildempfangsmaterial, für gewöhnlich Papier, und das entwickelte Bild aneinandergelegt werden. An die Rückseite des Druckpapiers wird Spannung angelegt, so daß das Tonermaterial am Papier haften bleibt und vom Photorezeptor gelöst wird, wenn das Papier vom Photorezeptor abgezogen wird. Toner, der nach der Übertragung auf dem Photorezeptor zurückbleibt, wird Tonerrückstand genannt und mittels einer Reinigungsstation entfernt, bevor der Photorezeptor erneut benutzt werden kann.
Das elektrophotografische Verfahren wird häufig sowohl zum Kopieren als auch zum Drucken eingesetzt. Beim Kopiervorgang wird ein Schriftstück, das kopiert werden soll, auf eine Dokumentglasscheibe gelegt, und Licht wird vom Original auf den Photoleiter reflektiert. Da die weißen Bereiche des Originalschriftstücks viel Licht reflektieren, wird das photorezeptive Material in den weißen Bereichen bis auf verhältnismäßig geringe Spannungsniveaus entladen, während die dunklen Bereiche auch nach der Belichtung weiterhin hohe Spannungsniveaus besitzen. An der Entwicklerstation besitzt das Tonermaterial eine Ladung mit einer Polarität, die dem Aufladungsmuster auf dem Photorezeptor entgegengesetzt ist. Aufgrund der Anziehung des entgegengesetzt aufgeladenen Toners, haftet dieser in großen Mengen an der Oberfläche des Photorezeptors, nämlich auf den nicht entladenen Bereichen, die die dunklen Bereiche des Originalschriftstücks darstellen. Dieser Verfahren wird CAD-Verfahren (CAD = Charged Area Development) genannt, da nach der Belichtung große Mengen Toner auf die Bereiche des Photoleiters mit hoher Aufladung aufgebracht werden.
Das CAD-Verfahren kann bei elektrophotografischen Druckern eingesetzt werden, es hat sich jedoch als sinnvoller herausgestellt, DAD-Verfahren (DAD = Discharged Area Development) anzuwenden, hauptsächlich, weil hiermit für Linien und Schriftzeichen bessere Druckergebnisse erzielt werden. Beim DAD-Verfahren entlädt die Lichtquelle, beispielsweise der Laser oder das Feld von LEDs, etc. den Photoleiter in den Bereichen, die entwickelt werden sollen; folglich stellen die Bereiche des Photoleiters mit hoher Aufladung den weißen Hintergrund dar, die entladenen Bereiche hingegen Bereiche, auf die Toner aufgetragen werden soll. Beim DAD-Verfahren besitzt das Tonermaterial eine Aufladung mit der gleichen Polarität wie das Aufladungsmuster auf dem Photorezeptor. Dadurch, daß sich der mit gleicher Polarität aufgeladene Toner abstößt, haftet der Toner nicht an den Hintergrundbereichen mit hoher Aufladung, sondern lagert sich auf den entladenen Bereichen mit niedrigerer Aufladung ab. Das DAD-Verfahren wird schon seit vielen Jahren erfolgreich bei elektrophotografischen Druckern eingesetzt, z.B. beim IBM 3800.
Das DAD-Verfahren zeichnet sich zwar durch die ausgezeichnete Druckqualität von Schriftzeichen aus, ist jedoch (wie auch das CAD-Verfahren) gekennzeichnet durch Schwierigkeiten beim Drucken großer, vollständig ausgefüllter Bereiche, insofern, als diese Bereiche häufig mit einem unerwünschten dunklen Rand sowie einem nicht ausreichend dunklen Inneren gedruckt werden. Das bedeutet, daß es zu einer übermäßigen Tonerauftragung an den Rändern des vollständig ausgefüllten Bereiches und/oder zu einer nicht ausreichenden Tonerauftragung im Inneren des vollständig ausgefüllten Bereiches kommt. Versuche, dieses Problem zu lösen, verbesserten die Druckqualität des Inneren der vollständig ausgefüllten Bereiche, führten jedoch zu einem übermäßigen Auftragen des Tonermaterials auf Schriftzeichen und feinen Linien sowie zu einem übermäßigen Auftragen des Toners an den Rändern der vollständig ausgefüllten Bereiche. Wenn übermäßig viel Toner auf feine Linien aufgetragen wird, werden diese Linien breiter und können eventuell nicht mehr von angrenzenden Linien unterschieden werden.
Obwohl der Hintergrund der Erfindung bezüglich elektophotografischer Drucker dargelegt worden ist, finden sich Probleme hinsichtlich des Tonerausgleichs in anderen anschlagfreien Druckverfahren, wie bei Verfahren mit Ionenauftragung und magnetischen Verfahren. Die hier beschriebene Erfindung gilt auch für diese anderen Verfahren.
Es ist Aufgabe dieser Erfindung, die Tonerauftragungen für Schriftzeichen, feine Linien und große, vollständig ausgefüllte Bereiche so auszugleichen, daß keine übermäßigen Tonerauftragungen auf Schriftzeichen und Linienzeichnungen auftreten, daß keine übermäßigen Tonerauftragungen entlang der Ränder der vollständig ausgefüllten Bereiche auftreten sowie, daß Tonerauftragungen im Inneren der vollständig ausgefüllten Bereiche sich in ausgeglichenem Zustand mit den Tonerauftragungen auf Schriftzeichen befinden.
Ein weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Steuerung des Auftragens von Toner auf Grundlage einer PEL-für-PEL-Methode zu erlangen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine solche Steuerung zu erlangen, indem jedes PEL differenziert gemäß den jeweiligen Bildmusterdaten belichtet wird.
Schließlich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der gewünschten Niveaus differenzierter Steuerung bereitzustellen, die eingesetzt wird, um die gewünschte Linienbreite und Tonerdichte beim Kopieren von Linien und beim Ausgleichen der Tonerdichte für vollständig ausgefüllte Bereiche zu erreichen.
Die Aufgaben dieser Erfindung sind vom Stand der Technik noch nicht erfüllt worden. US-Patentschrift Nr. 4,517,579 bezieht sich auf das Problem des schwach entwickelten Inneren vollständig ausgefüllter Bereiche und zeigt, wie durch das Erzeugen weißer PELs zwischen den schwarzen PELs zusätzliche Randfelder innerhalb des Inneren des schwarzen Bereiches erzeugt werden, um dadurch mehr Toner anzuziehen. Dies ist offensichtlich ein anderer Ansatz als der hier beschriebene.
US-Patentschrift Nr. 4,460,909 bezieht sich auf die Glättung digitalisierter, diagonaler Linien durch das Erzeugen grauer PELs am Übergang von weißen und schwarzen PELs.
US-Patentschrift Nr. 4,544,264 bezieht sich auf die Verbreiterung feiner Linien, ein Problem, das am häufigsten bei Geräten auftritt, die mit dem CAD-Verfahren arbeiten. US-Patentschrift Nr. 4,491,875 bezieht sich auf einen Algorithmus zur Messung der Schwärze des PEL-Fensters und zur anschließenden Erzeugung eines PEL-Musters, um dieses PEL-Fenster zu reproduzieren.
US-Patentschrift Nr. 4,595,956 stellt einen Algorithmus zum Erkennen der Übergänge von schwarz nach weiß und von weiß nach schwarz bereit.
US-Patentschrift Nr. 4,463,364 bezieht sich auf die Verbreiterung feiner Linien.
US-Patentschrift Nr. 4,403,257 bezieht sich auf das Erkennen des Unterschiedes zwischen einem Halbtonfenster und einem Textfenster mittels Bildmustererkennung.
US-Patentschrift Nr. 4,370,667 bezieht sich auf das Erlangen verschiedener Belichtungsniveaus durch Frequenzmodulation kurzer Impulse zum Steuern der Lichtquelle.
US-Patentschrift Nr. 4,437,122 verwendet Bildmustererkennung, um zu ermitteln, ob Änderungen des PEL-Musters erforderlich sind, wenn dieses von einer Adressierbarkeit einer Datenbank in eine andere umgewandelt wird.

VERWANDTE PATENTANMELDUNG

US-Patentanmeldung, S.N. 183,216, abgelegt am 19. April 1988, (entsprechend EP-A-0 338962) bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der elektrostatischen Parameter einer DAD-Vorrichtung. Solche Geräte können von der Anwendung sowohl dieser als auch der hier beschriebenen Erfindung profitieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft die Steuerung der Länge des Entwicklungfeldvektors in Übereinstimmung mit der Art von Daten, die gedruckt werden sollen. Damit diese Steuerung auf Grundlage einer PEL-für-PEL-Methode erreicht werden kann, stellt diese Erfindung ein System differenzierter Steuerung für jedes PEL gemäß der jeweiligen Daten bereit. Auf diese Art werden PELs, die sich an den Rändern der vollständig ausgefüllten Bereiche befinden, mit einem kürzeren Vektor entwickelt als PELs im Inneren der vollständig ausgefüllten Bereiche. Von besonderer Bedeutung für das DAD-Verfahren ist dabei, daß die PELs für Strichdaten, wie Texte oder Linien, auf ähnliche Weise mit einem anderen Vektor entwickelt werden wie die PELs im Inneren des vollständig ausgefüllten Bereiches.
Die Erfindung betrifft das Erkennen der Daten des vollständig ausgefüllten Bereiches durch das Prüfen aller Datenbits (wobei jedes Bit ein PEL darstellt) in einer Matrix geeigneter Größe, z.B. einer 5x5-Bit-Matrix. Diese Daten werden mit Beispielmustern verglichen, und wenn ein Muster eines vollständig ausgefüllten Bereiches erkannt worden ist, wird das Bit im Zentrum der Matrix mit einem angemessenen Belichtungsniveau gedruckt. Jedes Bit, das abgebildet werden soll, wird als Bit im Zentrum der Matrix geprüft. Bits, die als PELs nicht vollständig ausgefüllter Bereiche identifiziert werden, werden mit einem anderen Belichtungsniveau abgebildet als Bits, die PELs vollständig ausgefüllter Bereiche darstellen. Für die praktische Nutzung der Erfindung, ist diese mit Mitteln ausgerüstet, welche die Art der Bildmusterdaten, die zum Bildgenerator geschickt werden, identifizieren. Wenn die Bildmusterdaten aus Strichdaten bestehen, wie Textinformationen oder Graphikinformationen für Linien, richtet die vorliegende Erfindung den Entwicklungsfeldvektor auf ein Niveau aus, das übermäßige Tonerauftragung verhindert. Werden die Bildmusterdaten als Daten für den vollständig ausgefüllten Bereich identifiziert, wird der Entwicklungsfeldvektor erneut ausgerichtet, so daß das Innere des vollständig ausgefüllten Bereichs eine angemessene Tonerauftragung erhält. Zusätzlich kann der Entwicklungsfeldvektor der Daten für die Ränder des vollständig ausgefüllten Bereichs angepaßt werden, um übermäßige Tonerauftragung am Rand zu verhindern. Das bevorzugte Verfahren, den Entwicklungsfeldvektor für einen elektrophotografischen Drucker anzupassen, besteht in der Steuerung der Belichtungsintensität, die durch eine Lichtquelle produziert wird. Beim DAD- Verfahren zum Beispiel, wird beim Drucken von Textdaten die Intensität der Belichtung auf einen Wert reduziert, der geringer ist als die Intensität, die für das Drucken von Daten der vollständig ausgefüllten Bereiche verwendet wird. Auf diese Art wird der Entwicklungsfeldvektor, gemäß des jeweiligen Datentyps, auf der Grundlage der PEL-für-PEL-Methode angepaßt, was zum Ausgleich der Tonerdichte auf der Gesamtheit der Bildmuster führt, ungeachtet dessen, ob es sich um Textdaten oder Daten des vollständig ausgefüllten Bereiches handelt und ungeachtet dessen, wie diese Daten auf einer Seite miteinander vermischt sind.
Diese Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Ermittlung der unterschiedlichen differenzierten Belichtungsmenge, die für ein bestimmtes Gerät oder eine Gerätefamilie notwendig ist, um einen Ausgleich der Tonerauftragung zu erhalten. Das Verfahren beinhaltet, das Ansprechen des Photoleiters auf Belichtung mittels einer Reihe von Belichtungen sowie die Tonerauftragungsdichten zu ermitteln, die sich aus diesen Belichtungen für 1) das Kopieren von Linien und 2) vollständig ausgefüllte Bereiche ergeben. Darüber hinaus werden auch die jeweiligen Strichbreiten ermittelt, die den entsprechenden Auftragungsdichten der kopierten Linien entspricht. Mit diesen Daten kann die korrekte Belichtungsintensität für eine gewünschte Strichbreite und Tonerdichte festgesetzt werden. Die Belichtungsintensität für vollständig ausgefüllte Bereiche kann dann so eingestellt werden, daß sie im Inneren der vollständig ausgefüllten Bereiche die entsprechende Tonerdichte bereitstellt.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Die oben genannten Aufgaben und anderen kennzeichnende Merkmale und Aufgaben dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden deutlicher und die Erfindung selbst wird verständlicher, wenn die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen der Erfindung zu Hilfe genommen werden, in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen, deren Beschreibung folgt.
FIG. 1 ist eine schematische Ansicht eines typischen elektrophotografischen Druckers des CAD- bzw. des DAD-Typs.
FIG. 2 ist eine grafische Darstellung der Spannungsniveaus, die in einem typischen DAD-Gerät vorliegen, wie in FIG. 1 abgebildet.
FIG. 3 ist eine Darstellung des Druckens vollständig ausgefüllter Bereiche, die in den Erklärungen zu dieser Erfindung Verwendung findet.
FIG. 4 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen Belichtungsintensität, Tonerdichte und Strichbreite für Liniendruck sowie Belichtungsintensität und Tonerdichte für vollständig ausgefüllte Bereiche für das Gerät aus FIG. 1.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

FIG. 1 zeigt ein typisches elektrophotografisches Gerät, wie es zur Implementierung dieser Erfindung benutzt wird. Photorezeptives Material 10 wird auf die Oberfläche der Walze 11 plaziert, die sich, von einem Antriebsmittel angetrieben, das nicht dargestellt ist, in Richtung A dreht. Ladungsgenerator 12 legt eine gleichmäßige Ladung an, um eine Oberflächenspannung von mehreren hundert Volt auf der Oberfläche des Photorezeptors bei Ladestation 12' zu erzeugen. Der aufgeladene Photorezeptor wird in einem dunklen Gehäuse, das nicht dargestellt ist, angebracht und dreht sich in Richtung eines Druckkopfes 13, der aus einer geeigneten Lichtquelle, z.B. einem Lasergenerator, einem Feld von LEDs, etc. bestehen kann. Die Lichtquelle belichtet selektiv den aufgeladenen Photorezeptor bei Abbildungsstation 13', um ihn in den Bereichen, die entwickelt werden sollen, zu entladen (DAD- Verfahren)
Die entladenen Bereiche des Photorezeptors werden bei der Entwicklerstation 14' von der Entwicklervorrichtung 14 entwikkelt, die den Toner aufträgt, so daß der Photorezeptor ein sichtbares Bild der Daten trägt. Das entwickelte Bild dreht sich zur Übertragungsstation 15', wo Druckpapier, das sich in Richtung B bewegt, an die Oberfläche des Photorezeptors angelegt wird. Eine Spannung, deren Polarität entgegengesetzt zur Spannung des Toners ist, wird durch den Übertragungs-Ladungsgenerator 15 auf der Rückseite des Druckpapiers angelegt, so daß Toner vom Papier angezogen wird und sich von der Oberfläche des Photorezeptors 10 ablöst, wenn das Papier von der Oberfläche des Photorezeptors abgenommen wird. Auf dem Photorezeptor zurückbleibende Tonerrückstände werden mittels der Reinigungsstation 16' von Reinigungsvorrichtung 16 entfernt.
Die selektive Anwendung von Lichtstrahlen auf Photorezeptor 10, bei der Abbildungsstation 13' wird mit Hilfe eines Druckkopfmodulatormittels 17 erreicht. Bei einem Halbleiterlaser oder einem Lumineszenzdiodenstrahl, besteht der Druckkopfmodulator aus einer Stromversorgungseinheit, welche die Lichtquelle entweder für längere oder kürzere Zeiträume aktiviert, um gemäß der Datenmuster unterschiedliche Grade der Photorezeptorentladung zu erreichen, oder welche die Lichtquelle so steuert, daß die Intensität der Belichtung gemäß dieser Daten stärker oder schwächer eingestellt wird. In jedem Fall findet die Modulation gemäß der Daten statt, die in Speicher 24 gespeichert sind. Diese Daten werden zu einem Rasterpuffer 18 und weiter zu einem Mittel 19, das Fenster erzeugt, gesendet, wo jedes zu druckende Bit im Zentrum einer Matrix, z.B. einem 5x5-Bit-Fenster, geprüft wird, so daß die Datenmuster durch das Musteridentifizierungsmittel 20 identifiziert werden können. Sollte z.B. ein Muster vollständig ausgefüllter Bereiche identifiziert werden, veranlaßt der Druckkopfmodulator den Druckkopf dazu, Lichtstrahlen eines höheren Intensitätsniveaus oder Lichtstrahlen für eine längere Belichtungszeitdauer zu erzeugen, als dies der Fall ist, wenn nicht vollständig ausgefüllte Muster erkannt werden. Der Rasterpuffer, der Fenstererzeuger und unterschiedliche Algorithmen der Musteridentifizierung sind in der Fachwelt bekannt, und sind deshalb nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, jedes abzubildende Bit des Datenstromes im Zentrum eines Matrixfensters von 5x5 Bit, 7x7 Bit, oder einer anderen geeigneten Fenstergröße, zu überprüfen. Im Falle eines 5x5-Bit-Fensters führt, falls das Fenster Bits beinhaltet, die rein dunkle PELs repräsentieren, ein bevorzugter Algorithmus schließlich zur Bestimmung eines vollständig ausgefüllten Bereiches, und das Bit im Zentrum der Matrix wird mit einem für die Entwicklung von vollständig ausgefüllten Bereichen geeigneten Niveau belichtet. Bei einem derartigen Algorithmus werden die beiden Bits, welche die beiden Rand-PEL eines vollständig ausgefüllten Bereiches repräsentieren, als PELs nicht vollständig ausgefüllter Bereiche festgelegt und erhalten die Belichtung, die für die Entwicklung von Schriftzeichen und Linien angemessen ist, wodurch ein übermäßiger Tonerauftrag an den Rändern der vollständig ausgefüllten Bereiche vermieden wird.
FIG. 2 verdeutlicht das Grundprinzip des DAD-Verfahrens. In dem in FIG. 1 dargestellten Gerät legt der Ladungsgenerator 12 eine Ladung an, um eine Oberflächenspannung von -550 Volt, Vw, am Photorezeptor zu erzeugen. Gemäß dem Grundprinzip dieser Erfindung entlädt der Druckkopf 13 bei allen Dateninformationen, die die Entwicklung vollständig ausgefüllter Bereiche repräsentieren, den Photorezeptor auf ein Niveau von -100 Volt, Vs. Der Druckkopf 13 entlädt den Photorezeptor 10 auf -150 Volt, Vt, in den Bereichen, die als grafische Informationen in Form von Text oder Linien entwickelt werden sollen. Die Vorspannungszufuhr 22 (FIG. 1) legt eine Entwicklungsvorspannung, Vb, von -300 Volt am Entwickler 14 an. Diese Spannungsniveaus resultieren in der Erzeugung eines elektrostatischen Entwicklungsfeldvektors C von 200 Volt, der den negativ aufgeladenen Toner vom Entwickler auf die zu entwickelnden vollständig ausgefüllten Bereiche bewegt. Ebenso bewirkt Entwicklungsfeldvektor D, 150 Volt, für die Bereiche auf dem Photorezeptor, die als Text entwickelt werden sollen, daß das negativ aufgeladene Tonermaterial vom Entwickler auf den Photorezeptor bewegt wird. Schließlich verhindert Entwicklungsfeldvektor E, 250 Volt eine Bewegung des negativ aufgeladenen Tonermaterials vom Entwicklermittel auf die Hintergrundbereiche des Photorezeptors, deren stark aufgeladenes Spannungsniveau von ca. -550 Volt nach der Belichtung bestehen bleibt. Gemäß des Funktionsprinzips dieser Erfindung, wird der Entwicklungsfeldvektor für vollständig ausgefüllte Bereiche daher als abweichender und erheblich höherer Wert als der Entwicklungsfeldvektor für Text- oder Liniengrafiken dargestellt. Durch die Veränderung der Entwicklungsfeldvektoren kann das Problem des übermäßigen Tonerauftrages auf textorientiertes Material sowie das Problem des mangelnden Tonerauftrages im Inneren der vollständig ausgefüllten Bereiche gelöst werden.
Das Problem der nicht ausgeglichenen Tonerauftragungen entstand bei der bisherig verfügbaren Technik, da die elektrostatischen Felder, welche die Menge des aufgetragenen Toners steuern, bei Text oder Grafiken größer sind als bei vollständig ausgefüllten Bereichen, da die Felder von den Gradienten der Spannungsmuster abhängen, die das Bild hervorruft. Bei kleinen Mustern, Punkten, feinen Linien, etc. sind die Spannungsgradienten von PEL zu PEL hoch, während im Inneren der großen vollständig ausgefüllten Bereiche die Spannungswerte klein sind. Um das Problem der Veränderungen der Gradienten zu lösen, variiert diese Erfindung die Entwicklungsfeldvektoren, so daß die Tonerauftragungen trotz der nicht ausgeglichenen Spannungsgradienten ausgeglichen sind.
FIG. 3 zeigt das Problem der Gradienten bezüglich der Randzonen der vollständig ausgefüllten Bereiche. In FIG. 3 soll ein großer, vollständig ausgefüllter Bereich 30 mit Toner einer bestimmten Farbe, z.B. Schwarz, entwickelt werden. Im Zentrum des großen entwickelten Bereiches, erscheint ein weißer Buchstabe "T" 31, wie er beispielsweise im Mittelpunkt eines Logos stehen könnte. Würde diese Erfindung nicht angewendet, wäre es sehr wahrscheinlich, daß das Logo in FIG. 3 mit einer dunklen Umrandung 32 am äußeren Rand des Logos und einer dunklen Umrandung 23 am inneren Rand des Logos wiedergegeben werden würde, wobei die vollständig ausgefüllte Fläche 30 nicht ausreichend entwickelt wäre. Dies wiederum läßt sich darauf zurückführen, daß sich hohe Spannungsgradienten an den Rändern 32 und 33 der vollständig ausgefüllten Bereiche ergeben, während das Innere des vollständig ausgefüllten Bereichs 30 niedrigere Spannungsgradienten aufweist.
Diese Gradienten resultieren aus der Entladung der belichteten Bereiche auf ein Niveau von -100 Volt, wohingegen die nicht belichteten Bereiche ein Niveau von -550 Volt beibehalten. Folglich entsteht ein bedeutender Spannungsgradient dort, wo die vollständig ausgefüllten Bereiche an die nicht entladenen Bereiche angrenzen. Die Erfinder erkannten, daß den Unterschieden in den Spannungsgradienten durch die Veränderung der Länge der Entwicklungsfeldvektoren entgegengewirkt werden kann. Deshalb ist es in den Randbereichen 32 und 33, die normalerweise bis zu 0,4 mm breit sind, erstrebenswert, den Entwicklungsfeldvektor auf ein Niveau zu reduzieren, wie es für Text benutzt wird (Entwicklungsfeldvektor D in FIG. 2), während ein Entwicklungsfeldvektor mit einem hohen Wert, der gleich dem Entwicklungsfeldvektor C ist, für die vollständig ausgefüllten Bereiche 30 beibehalten wird. Auf diese Weise kann ein Ausgleich der Tonerdichte an den Randzonen der vollständig ausgefüllten Bereiche sowie im Inneren der vollständig ausgefüllten Bereiche erreicht werden.
FIG. 4 zeigt ein Verfahren zur Festlegung der Art und Weise, wie ein System multipler Belichtungsintensität zum Ausgleich der Auftragungsdichten des Toners anzuwenden ist. Die Methode erfordert experimentelle Messungen bestimmter Merkmale eines jeden Druckers oder einer jeden Druckerfamilie, für die sie implementiert wird. Dies ist erforderlich, da das Ausmaß der Wechselwirkung zwischen den aufgeladenem Photoleitermaterialien und den aufgeladenen Tonermaterialien, sowohl entsprechend der chemischen Zusammensetzung dieser Komponenten als auch entsprechend der mechanischen und elektrischen Hardware des Druckers variiert. Die benötigten Ergebnisse dieser Messungen, die für einen bestimmten Drucker oder eine Druckerfamilie durchgeführt werden müssen, sind in FIG. 4 dargestellt. In diesem Beispiel repräsentiert der obere rechte Quadrant des Diagramms das Ansprechen des Photoleiters auf die Belichtung, ausgedrückt durch Volt auf der Oberfläche des Photoleiters. Der obere linke Quadrant zeigt die Dichten des Tonerauftrages bei Liniendruck (Text oder Grafik) sowie die Dichten des Tonerauftrages beim Drucken vollständig ausgefüllter Bereiche, die aus den Spannungen der Photoleiter in Verbindung mit den Betriebsmerkmalen des Entwicklers und Toners für jeden einzelnen Drucker resultieren. Schließlich zeigt der untere linke Quadrant die gedruckte Linienbreite (für 3 PELs breite Linien bei 95 PELs pro Zentimeter), die den Linienauftragungsdichten entsprechen.
Um dies mit einem Beispiel zu verdeutlichen, zeigt FIG. 4 die charakteristischen Kurven, die durch Versuche für einen bestimmten Drucker ermittelt wurden. Angenommen, eine Belichtungsenergiedichte wurde ausgewählt, die zu einer Spannung des Photoleiters von 250 Volt führt, wie bei Linie F dargestellt. Beim Drukken der vollständig ausgefüllten Bereiche würden als Ergebnis ca. 900 Mikrogramm Toner pro Quadratzentimeter aufgetragen, wie bei Linie F' dargestellt, während der Druck einer Linie ca. 1.700 erhalten würde, wie bei Linie F'' dargestellt. Offensichtlich liegt hier ein bedeutendes Ungleichgewicht vor, wodurch der Liniendruck wesentlich dunkler wird als der Druck vollständig ausgefüllter Bereiche. Desweiteren läge die entsprechende Linienbreite für Drei-PEL-Liniebreiten bei ca. 17 mil oder würde den gewünschten Wert von ca. 0,34 mm übersteigen. Da es diese Erfindung nunmehr ermöglicht, die Belichtung der vollständig ausgefüllten Bereiche und der Linienbereiche unabhängig voneinander zu bestimmen, wird die Belichtung des Photoleiters bei Liniendruck auf oder bei ca. 500 Volt eingestellt, wie bei Linie G dargestellt. Dies hat eine Linienauftragungsdichte von ca. 700 Mikrogramm pro Quadratzentimeter und eine Drei-PEL-Linienbreite von 0,34 mm mit einer Belichtungsintensität von I' zur Folge. Die Tonerdichte der vollständig ausgefüllten Bereiche kann nun verändert werden, um die Liniendichte von 700 auszugleichen, in diesem Beispiel wird sie jedoch bei 900 belassen, da dies kein bedeutendes Ungleichgewicht für dieses spezifische Gerät darstellt. Die jeweiligen Niveaus der Belichtungsintensität, die benötigt werden, um die erwünschte Belichtung des Photoleiters zu erreichen, werden mittels der Linien I und I' erreicht, und der Drucker wird entsprechend gesteuert. Wie deutlich wird, können bei Bedarf andere Verhältnisse zwischen Auftragungsdichten und Liniebreiten erzielt werden.
Obwohl die Erfindung insbesondere hinsichtlich des DAD-Verfahrens dargestellt und beschrieben wurde, läßt sie sich auch für das CAD-Verfahren einsetzen. Werden z.B. Daten für vollständig ausgefüllte Bereiche erkannt, kann die Belichtung der PELs, welche die Randbereiche vollständig ausgefüllter Bereiche erzeugen, auf einem Niveau durchgeführt werden, das den Tonerauftrag mit den weniger belichteten inneren Bereichen der vollständig ausgefüllten Bereiche ausgleicht. Eine derartig differenzierende Belichtung kann durch Fachleute auf diesem Gebiet der Technik, die mit den hier vorgestellten Lehren vertraut sind, problemlos durchgeführt werden. Dennoch wäre es bei einem CAD-Gerät, auf Grund der Schwierigkeit, die Unkenntlichkeit feiner Linien zu verhindern, wahrscheinlich nicht wünschenswert, einen Entwicklungsfeldvektor zu verwenden, der sich für das Innere vollständig ausgefüllter Bereiche von demjenigen unterscheidet, der für Text und feine Linien benutzt wird.
Diese Erfindung läßt sich auch für anschlagsfreie Druckvorgänge anwenden, bei denen es sich nicht um elektrophotografische Vorgänge handelt. Zum Beispiel können beim Ionen-Auftragungs-Drukken die PELs vollständig ausgefüllter Bereiche mit höheren Aufladungsniveaus als PELs nicht vollständig ausgefüllter Bereiche gedruckt werden, um die unterschiedlichen Entwicklungsfeldvektoren und einen Ausgleich der Tonerauftragung zu erreichen.
Selbstverständlich können die vorangehenden und andere Änderungen hinsichtlich der Form und der Einzelheiten der Erfindung diesbezüglich vorgenommen werden, ohne daß vom Umfang des Anspruchs der Erfindung abgewichen würde.

Claims

1. Ein Belichtungsgerät, das Bildempfangsmaterial, Abbildungsmittel und ein Entwicklermittel mit Tonermaterial enthält, wobei das Abbildungsmittel dazu dient, ein latentes Bild in Übereinstimmung mit den Bildmusterdaten auf dem Bildempfangsmaterial zu produzieren, und das Gerät folgendes umfaßt:

beweglich installiertes Bildempfangsmaterial,

Abbildungsmittel, um ein Ladungsmuster in Übereinstimmung mit den Bildmusterdaten auf der Oberfläche des Bildempfangsmaterials zu produzieren,

Entwicklermittel, das neben dem Bildempfangsmaterial angeordnet ist, um den Toner auf das Material aufzutragen und so ein sichtbares Bild zu produzieren, und

Mittel zur Identifizierung von Bildmusterdaten, die Bildelemente (Pels) im Inneren ausgefüllter Bereiche repräsentieren und gekennzeichnet sind durch

ein Steuermittel zur Regulierung der Abbildungsmittel, um die Größe der für die Entwicklung benötigten Feldvektoren einzustellen, wenn Pels ausgefüllter Bereiche auf einem Niveau entwickelt werden, das sich von der Größe her von der Entwicklung von Pels für nicht-ausgefüllte Bereiche unterscheidet.

2. Das Gerät nach Anspruch 1, wobei die Pels der nicht-ausgefüllten Bereiche die Randpels der ausgefüllten Bereiche einschließen.

3. Das Gerät nach Anspruch 1, wobei das Steuermittel die Stromzufuhr zum Abbildungsmittel bis zu einem ersten Niveau reguliert, das zur Einstellung der Vektorgröße benötigt wird, wenn Pels nicht-ausgefüllter Bereiche entwickelt werden. Desgleichen reguliert das Steuermittel die Stromzufuhr bis zu einem zweiten Niveau, das zur Einstellung der Vektorgröße benötigt wird, wenn Pels ausgefüllter Bereiche entwickelt werden.

4. Das Gerät nach Anspruch 3, wobei das Steuermittel die Stromzufuhr bis zu einem Niveau reguliert, das benötigt wird, um die Vektorgröße einzustellen, wenn die Randpels ausgefüllter Bereiche auf einem Niveau entwickelt werden, das sich von der Größe her von der Entwicklung von Pels ausgefüllter Bereiche unterscheidet.

5. Das Gerät nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Randpels der ausgefüllten Bereiche als die Pels definiert werden, die den bis zu 0,4 mm breiten Bereich bilden, der an ausgefüllten Bereiche angrenzt.

6. Das Gerät nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Pels der nicht- ausgefüllten Bereiche die Pels der Strichbereiche einschließen, die zu entwickelnde Bereiche von bis zu 0,4 mm Breite produzieren.

7. Das Gerät nach Anspruch 4, das weiterhin ein Auflademittel umfaßt, das neben dem Bildempfangsmaterial angeordnet ist, um die Oberfläche des Bildempfangsmaterials beim Vorbeilaufen am Auflademittel relativ gleichmäßig aufzuladen, und wobei:

das Bildempfangsmaterial einen Photoleiter umfaßt, und

das Abbildungsmittel eine Lichtquelle umfaßt, die Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Photoleiters lenkt, um den Photoleiter in ausgewählten Bereichen in Übereinstimmung mit den Bildmusterdaten zu entladen.

8. Das Gerät nach Anspruch 7, das weiterhin ein Entwicklervorspannungsmittel enthält, um eine Vorspannung am Entwicklermittel anzulegen, welche die Größe der Entwicklungsvektoren so ändert, daß die Wartung des tonerfreien Hintergrundes verbessert wird, während die Größenunterschiede zwischen den Pels ausgefüllter und nicht-ausgefüllter Bereiche beibehalten werden.

9. Ein Belichtungsgerät, das auf der Grundlage einer Pels-für- Pels-Methode photorezeptives Material unterschiedlich belichtet, wobei das Gerät folgendes umfaßt:

eine Aufladevorrichtung, die neben dem photorezeptiven Material angeordnet ist, um das Material elektrisch aufzuladen,

ein Druckkopf, der in der Lage ist, Lichtstrahlen zu produzieren und diese auf das photorezeptive Material zu lenken, um das Material in Übereinstimmung mit Bildmusterdaten selektiv zu entladen und so ein latentes Bild dieser Daten auf dem Material zu produzieren,

ein Entwickler, der neben dem photorezeptiven Material angeordnet ist, um Toner auf das latente Bild aufzutragen und so ein sichtbares Bild zu produzieren,

ein Bildmusterspeicher, um die Daten des Bildmusters zu speichern, und

ein Druckkopfsteuermittel, das an den Bildmusterspeicher und den Druckkopf angeschlossen ist, um Daten der ausgefüllten Bereiche im Bildmuster zu identifizieren und dadurch gekennzeichnet ist, daß es so konzipiert ist, daß es den Druckkopf in einer Weise steuert, daß er die Belichtungsintensität erhöht, wenn Pels für ausgefüllte Bereiche produziert werden sollen.

10. Das Gerät nach Anspruch 9, wobei das Steuermittel die Leistung des Druckkopfes erhöht, wenn Pels für ausgefüllte Bereiche produziert werden sollen.

11. Das Gerät nach Anspruch 10, das weiterhin ein Entwicklervorspannungsmittel umfaßt, das mit dem Entwickler verbunden ist, um eine Vorspannung an diesen anzulegen und so einen ersten Entwicklungsfeldvektor (E) festlegt, der die Auftragung des Toners auf nicht entladene Pels des photorezeptiven Materials verhindern soll; das einen zweiten Entwicklungsfeldvektor (D) festlegt, der die Auftragung des Toners auf Pels nicht-ausgefüllter Bereiche herbeiführen soll, um so die gewünschte Tonerdichte auf dem photorezeptiven Material zu produzieren; und das einen dritten Entwicklungsfeldvektor (C) festlegt, der größer als der zweite Vektor ist und die Auftragung des Toners auf Pels ausgefüllter Bereiche im Ausgleich mit der gewünschten Tonerdichte herbeiführen soll.

12. Ein Verfahren, verschiedene Belichtungsniveaus auf Grundlage einer Pels-für-Pels-Methode einzuführen, um einen elektrophotographischen Drucker zu betreiben, das folgende Schritte umfaßt:

Betrieb des Geräts bei verschiedenen Niveaus der Belichtungsintensität, um eine Beziehung zwischen den Niveaus der Belichtungsintensität und den entsprechenden Linienauftragsdichten des Toners herzustellen,

Herstellen der Beziehung zwischen der Linienauftragsdichte des Toners und der daraus resultierenden Strichbreite,

Auswählen der Linienauftragsdichte des Toners und des entsprechenden Niveaus der Belichtungsintensität, das die gewünschte Linienstrichbreite liefert,

Betrieb des Geräts bei verschiedenen Niveaus der Belichtungsintensität, um eine Beziehung zwischen den Niveaus der Belichtungsintensität und den Tonerauftragsdichten für die Entwicklung von Pels ausgefüllter Bereiche herzustellen,

Auswählen des Niveaus der Belichtungsintensität, das eine Tonerdichte im ausgefüllten Bereich im Ausgleich mit der ausgewählten Liniendichte des Toners produziert,

wobei der Drucker für Pels im ausgefüllten Bereich mit einem anderen Niveau der Belichtungsintensität als dem für Pels im nicht-ausgefüllten Bereich betrieben werden kann, um ausgeglichene Auftragsdichten des Toners bei Pels im ausgefüllten wie auch im nicht-ausgefüllten Bereich zu garantieren.

13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei die verschiedenen Niveaus der Belichtungsintensität dadurch erreicht werden, daß der Druckkopf mit unterschiedlich hohen Eingangsleistungen betrieben wird.