DE68920303T2

DE68920303T2 - Digitaler Drucker.

Info

Publication number: DE68920303T2
Application number: DE68920303T
Authority: DE
Inventors: Douglas N Curry
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2009-12-22
Also published as: EP0375429A2; EP0375429B1; EP0375429A3; US4935891A; DE68920303D1; JP3078557B2; JPH02230864A

Description

Diese Erfindung betrifft Bittaktgeneratoren mit veränderbarer Frequenz für digitale Drucker und insbesondere Verfahren und Einrichtungen zum Verbessern der wahrgenommenen Qualität von Bildern, die durch Drucker gedruckt werden, die arithmetische Frequenz-Synthesizer zum Erzeugen ihrer Bittakte verwenden.
Arithmetische Frequenz-Synthesizer, wie sie in US-A-4,766, 560 beschrieben sind, sind zur Verwendung als Bittaktgeneratoren mit einstellbarer Frequenz für digitales Drucken gut geeignet, weil sie eine lineare Frequenzsteuerung über einen weiten, dynamischen Bereich liefern. Charakteristischerweise enthalten sie einen Akkumulator, um rekursiv ein R Bit langes, binäres Eingabewort, das einen zeitabhängigen Wert N bei einer vorausgewählten, stabilen Bezugsfrequenz FR hat, aufzuaddieren, so daß das höchstwertigste Bit des Sichaufaddierenden (das heißt das Wort, das durch den Akkumulator summierend aufaddiert worden ist) bei einer Frequenz FBC (hier als die "Bittaktfrequenz" bezeichnet) schwingt, die für irgendeinen Wert von N innerhalb des Bereiches -2R-1≤N < 2R-1 gegeben ist durch:
FBC = FR N/2R (1)
US-A-4,766,560 offenbart eine geeignete Ausführung für einen solchen arithemtischen Frequenz-Synthesizer.
Wie es bekannt ist, wird digitales Drucken herkömmlicherweise durchgeführt, indem ein reflektierendes, mehrflächiges Prisma vorgesehen wird, das um seine Mittelachse gedreht wird, um mit einem oder mehreren intensitätsmodulierten Lichtbündeln wiederholt ein fotoempfindliches Aufzeichnungsmedium in einer schnellen Abtastrichtung (das heißt einer Zeilenabtastung) zu überstreichen, während das Aufzeichnungsmedium in einer orthogonalen, langsamen Abtastrichtung (das heißt Verarbeitungsrichtung) vorwärtsbewegt wird, so daß das Bündel oder die Bündel das Aufzeichnungsmedium mit einem Rastermuster abtasten. Jedes der Lichtbündel wird gemäß einem seriellen Datenabtaststrom mit einer Geschwindigkeit intensitätsmoduliert, die durch eine Bittaktfrequenz bestimmt ist, wodurch die einzelnen Bildelemente ("pixels") des Bildes, das durch die Datenabtastungen dargestellt wird, auf dem Aufzeichnungsmedium an Stellen gedruckt wird, die mehr oder weniger genau durch den Bittakt bestimmt werden.
Digitale Drucker haben üblicherweise Erfassungseinrichtungen für den Abtaststart, um ihre Bittakte zu Beginn jeder Abtastung erneut zu synchronisieren, wodurch Fehler einer Bildelementpositionierung verringert werden, die durch das Phasenrauschen des Bittaktes hervorgerufen werden. Wenn somit ein arithmetischer Frequenz-Synthesizer als ein Bittaktgenerator für einen solchen Drucker verwendet wird, wird sein Akkumulator typischerweise synchron von einem Nullzustand oder einem "gelöschten" Zustand in Reaktion auf einen Abtaststartimpuls zu Beginn jeder Abtastung synchron initialisiert, wodurch das Phasenrauschen des Bittaktes FBC, den er erzeugt, auf ± eine halbe Periode der Bezugstaktfrequenz FR begrenzt wird.
US-A-4,766,560 lehrt, daß der Wert N des Eingangswortes für den Akkumulator eines solchen Frequenz-Synthesizers als eine Funktion der Zeit verändert werden kann, um die Bittaktfrequenz FBC einzustellen, wie es verlangt wird, um auszugleichen (1) Änderungen bei der Winkelgeschwindigkeit, mit der sich das Prisma dreht ("Motornachlauffehler"), (2) Änderungen bei der Winkelgeschwindigkeit, mit der die verschiedenen Flächen des Polygons mit dem einfallenden Lichtbündel oder den einfallenden Lichtbündeln das Aufzeichnungsmedium ("Polygonkennungsfehler") überstreichen und/oder (3) Änderungen bei der linearen Geschwindigkeit, mit der das Lichtbündel oder die Lichtbündel die unterschiedlichen Abschnitte der Abtastzeilen ("nichtlineare Abtastfehler") überstreichen. Für einen gegebenen Drucker sind Polygonkennungsfehler und nichtlineare Abtastfehler im wesentlichen zeitinvariant, während sich die Motornachlauffehler normalerweise mit niederer Frequenz ändern.
Die Phasenübergänge des Bittakts, der durch einen arithmetischen Frequenz-Synthesizer erzeugt wird, überspannen eine ganzzahlige Zahl von Bezugstaktzyklen. Unglücklicherweise jedoch ändert sich, es sei denn der Wert N des Eingabeworts für den Akkumulator ist eine ganzzahlige Potenz von zwei (das heißt N = 2K, wobei K eine ganze Zahl ist), der Abstand der Bittakt-Phasenübergänge mehr oder weniger periodisch um ± eine halbe Periode der Bezugstaktfrequenz. Deshalb neigt immer dann, wenn der Eingabewortwert N für den Akkumulator nicht eine ganzzahlige Potenz von zwei (das heißt N # 2K) ist, der Arbeitszyklus des Bittakts dazu, sich periodisch mit einer mäßig hohen Frequenz zu ändern.
Periodische Änderungen des Arbeitszyklus des Bittakts FBC bei einem digitalen Drucker sind lästig, weil ein normaler Betrachter fähig ist, sehr kleine, räumlich periodische Mängel in gedruckten Bildern zu erfassen. Wenn beispielsweise Linien parallel zu der Verarbeitungsrichtung mit einer hohen Raumfrequenz gedruckt werden, kann ein Betrachter wahrscheinlich eine Abweichung beim Arbeitszyklus dieser Zeilen erfassen, wenn die Arbeitszyklusänderungen im wesentlichen in der Verarbeitungsrichtung von Abtastlinie zu Abtastlinie ausgerichtet ist. Dies ist unglücklicherweise genau die Ausrichtung, die dazu neigt, durch periodische Änderungen des Arbeitszyklus eines Bittakts hervorgerufen zu werden, der durch einen arithmetischen Frequenz-Synthesizer erzeugt wird.
Aus diesem Grund enthält gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist, ein arithmetischer Frequenz-Synthesizer zum Erzeugen eines Bittakts für den Lichtpunktabtaster eines digitalen Druckers eine Einrichtung, zum Laden eines pseudozufälligen Offset- Werts accm&sub1; in seinen Akkumulator beim Start jeder Abtastung. Die Offset-Werte für aufeinanderfolgende Abtastungen ändern sich pseudozufällig innerhalb eines Bereiches von 0 ≤ accm&sub1; < N für alle Bittaktfrequenzen, die für den normalen Betrieb des Druckers verlangt werden. Somit verschieben die Offset pseuodzufällig die Phase der Phasenübergänge des Bittakts ausreichend, um periodische Änderungen bei dem Arbeitszyklus des Bittakts daran zu hindern, daß sie sich räumlich zueinander in der Verarbeitungsrichtung während des Druckens benachbarter Abtastlinien ausrichten.
In einem Drucker mit einem Prismaabtaster wird ein unterschiedlich vorbestimmter, pseudozufälliger Offset-Wert vorteilhafterweise für jede Fläche des Polygons vorgesehen, wodurch der Offset-Wert für irgendeine gegebene Fläche von einem Nachsehtabellenspeicher unter der Steuerung eines Abtastzählers oder ähnlichem wiedergewonnen werden kann, damit er auf den Frequenz-Synthesizer alleine angewendet wird, oder als ein anfänglicher Offset, für einen Polygonkennungs-Korrekturwert für diese besondere Fläche.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden offensichtlich, wenn die folgende, ins einzelne gehende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:
Fig. 1 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines Laserdruckers ist, und
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines arithmetischen Frequenz- Synthesizers ist, der diese Erfindung verkörpert und einen pseudozufälligen, phasenverschobenen Bittakt für den in Fig. 1 gezeigten Drucker erzeugt.
Es wird sich nun den Zeichnungen zugewandt, und hier insbesondere der Fig. 1, in der es einen mehr oder weniger herkömmlichen, digitalen Drucker 11 mit einem reflektierenden, mehrflächigen Prisma 12 gibt, das um seine Mittelachse, wie es durch den Pfeil 13 gezeigt ist, von einem Motor 14 gedreht wird, um mit einem einfallenden, intensitätismodulierten Lichtbündel zyklisch in einer Schnellabtastrichtung oder "Zeilenabtast"-Richtung ein fotoempfindliches Aufzeichnungsmedium 16 zu überstreichen. Das Aufzeichnungsmedium 16 wiederum wird gleichzeitig in einer orthogonalen, langsamen Abtastrichtung oder "Verarbeitungs"-Richtung vorwärtsbewegt, so daß es das Lichtbündel gemäß einem Rasterabtastmuster belichtet. Wie es dargestellt ist, ist das Aufzeichnungsmedium 16 auf eine Trommel 17 geschichtet, die um ihre Längsachse gedreht wird, wie es durch den Pfeil 18 angegeben ist; aber dies ist nur eine von vielen möglichen Ausgestaltungen.
Als allgemeine Regel wird das Lichtbündel 15 von einem Laser 21 zugeführt und wird gemäß Datenabtastgrößen, die seriell an einen Modulator 22 gegeben werden, mit einer Geschwindigkeit moduliert, die durch die Frequenz eines Bittakts bestimmt wird, der an einen Abtastpuffer 23 oder ähnliches durch einen Bittaktgenerator 24 mit einstellbarer Frequenz gegeben wird. Die Datenabtastgrößen stellen einzelne Punkte eines Halbtonbildes oder von Bildelementen eines einfachen Bilds (allgemein hier als "Bildelemente" bezeichnet) dar, so daß die Geschwindigkeit, mit der sie an den Modulator 22 gegeben werden, durch den Bittaktgenerator 24 gesteuert wird, um die Positionierung der Bildelemente auf dem Aufzeichnungsmedium 16 zu steuern.
Bezug nehmend auf die Fig. 2 sieht man, daß der Generator 24 für den Bittakt ein arithmetischer Frequenz-Synthesizer ist, der einen R Bit weiten Akkumulator 32 zum rekursiven, summierenden Aufaddieren eines R Bit weiten Eingabeworts mit zeitveränderlichem Wert N ist. Um die Aufsummierung durchzuführen, umfaßt der Akkumulator 32 einen R Bit weiten Addierer 33 mit zwei Einläßen, dessen Ausgang zu einem seiner Einläße durch ein R Bit weites Register 34 zurückgeführt wird, das mit einer vorbestimmten Bezugsfrequenz FR getaktet wird. Das Eingangswort wird an den anderen Einlaß des Addierers 33 gegeben, so daß das höchstwertigste Bit des sich summierend Aufaddierenden des Akkumulators 32 mit der Bittaktfrequenz FBC schwingt, die durch die obige Gleichung (1) gegeben ist.
Der Akkumulator 32 wartet von dem Abschluß einer jeder Abtastung bis zum Beginn der nächsten, weil sein Register 34 während solcher "Rücklauf "-Perioden gelöscht wird. Beispielsweise wird das Register 34 in geeigneter Weise während der Rücklaufzeit des Abtasters durch ein niederes ("0") Logikpegelsignal LÖSCHEN gelöscht, das durch ein Flip-Flop 35 in Reaktion auf einen Abtastendeimpuls bejaht und verneint wird, der von einem Zeilenlängenzähler 37 zugeführt wird, bzw. ein Abtaststartimpuls (SoS), der von einer Abtaststarterfassungseinrichtung (nicht gezeigt) zugeführt wird. Jede Abtastzeile des gedruckten Bildes ist herkömmlicherweise aus einer vorbestimmten Anzahl von Bildelementen (oder Punkten im Fall eines Halbtonbildes) zusammengesetzt, so daß der Zähler 37 ausgewählt wird, darüber hinwegzulaufen und einen Abtastendeimpuls jedes Mal zuzuführen, wenn er eine äquivalente Anzahl von Bittaktimpulsen summierend aufaddiert hat. Die Erfassungseinrichtung für den Abtaststart ist andererseits in charakteristischer Weise mit einem kurzen, festen Abstand von dem Führungsrand des Abtastfeldes positioniert, um einen Abtaststartimpuls zum erneuten Initialisieren des Frequenz-Synthesizers 24 zu Beginn von jedem Abtastzyklus zuzuführen.
Wie es vorhergehend angegeben worden ist, erzeugt der arithmetische Frequenz-Synthesizer 24 einen Bittakt FBC mit einer Frequenz während des Druckens von jeder Abtastzeile eines Bildes, die durch den Wert N des Eingabewortes für seinen Akkumulator 32 bestimmt ist. Im praktischen Fall kann der Wert N dieses Wortes als Funktion der Zeit geändert werden, um die Bittaktfrequenz einzustellen, wie es erforderlich ist, um Motornachlauffehler, Polygonkennungsfehler und/oder nichtlineare Abtastfehler auszugleichen. Man erinnert sich jedoch, daß nichtlineare Abtastfehler von Abtastung zu Abtastung für alle Flächen des Prismas zeitinvariant sind, während Polygonkennungsfehler für alle Abtastungen durch irgendeine gegebene Fläche des Prismas zeitinvariant sind. Infolgedessen besteht weiterhin, selbst wenn die Bittaktfrequenz verändert wird, um einen oder beide dieser Fehler auszugleichen, die Gefahr, daß periodische Arbeitszyklusänderungen der Bittaktfrequenz ohne weiteres beobachtbare Druckunregelmäßigkeiten oder "Fehler" ergeben. Tatsächlich besteht eine beträchtliche Gefahr, daß Druckfehler selbst auftreten, wenn die Frequenz des Bittakts verändert wird, um Motornachlauffehler auszugleichen, weil Motornachlauffehler typischerweise eine relativ niedere Frequenz haben.
Deshalb ist gemäß der vorliegenden Erfindung Vorsorge getroffen, einen pseudozufälligen Offset-Wert accm&sub1; in den Akkumulator 32 zu Beginn von jedem Abtastzyklus vozuladen. Diese Offset-Werte ändern sich pseudozufällig von einer Abtastung zur nächsten innerhalb eines Bereiches von 0 ≤ accm&sub1; < N für alle Bittaktfrequenzen, die bei einem normalen Betrieb des Druckers 11 (Fig. 1) verlangt werden. Demgemäß verschieben sie pseudozufällig die Phase der Phasenübergänge des Bittakts bei benachbarte Abtastlinien, wobei die Bildelementpositionierungsgenauigkeit des Druckers 11 nur etwas verringert wird. Insbesondere wird die Phasenverschiebung des Bittakts durch die pseudozufälligen Offset auf ± eine halbe Bezugstaktperiode begrenzt, so daß sie die Phasengenauigkeit des Bittakts von dem besten Genauigkeitsfall um ± eine halbe Bezugstaktperiode auf die etwas schwächere Genauigkeit von ± eine Bezugstaktperiode verringern.
Bei einem der mehr ins einzelne gehenden Merkmal in dieser Erfindung verweilend wird eine vorbestimmter, pseudozufälliger Offset-Wert vorteilhafterweise für jede Fläche des Prismas vorgesehen, wodurch der Akkumulator 32 mit demselben Offset-Wert bei allen Abtastungen durch irgendeine gegebene Fläche initialisiert wird. In diesem Fall können die Offset für die jeweiligen Flächen des Prismas als gleitende Bezüge zum Berechnen der Kennungskorrekturwerte verwendet werden, die benötigt werden, um die Kennungsfehler der einzelnen Flächen auszugleichen. Der Vorteil, dieses durchzuführen, ist, daß der Kennungsausgleich dann bereitgestellt werden kann, ohne weiter die Genauigkeit der Bildelementpositionierung des Druckers 11 (Fig. 1) zu verringern. Beispielsweise können die Offset-Werte für die jeweiligen Flächen des Prismas in einem Tabellennachsehspeicher 41 gespeichert werden, um in zyklischer, sequentieller Reihenfolge mit der Abtastgeschwindigkeit des Abtasters unter der Steuerung eines Abtastzählers 42 wiedergewonnen zu werden, der durch die Abtaststartimpulse schrittweise erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung verhindert, daß die gewöhnlichen, periodischen Arbeitszyklusänderungen von arithmetisch, synthetisch erzeugten Bittakten eine bemerkenswerte Quelle von Mängeln bei Bildern sind, die durch digitale Drucker unter der Steuerung von einem solchen Bittakt gedruckt werden. Digitale Drucker Verwenden typischerweise Lichtpunktabtaster mit mehrflächigen Drehprismen, so daß daran erinnert wird, daß vorbestimmte, pseudozufällige Offset, wenn diese in den Akkumulator eines arithmetischen Frequenz-Synthesizers geladen werden, von einer Fläche zur nächsten Fläche eines solchen Prismas variieren können, aber für jede der Flächen zeitinvariant sind. Dies wiederum erlaubt, daß ein Kennungsausgleich für die jeweiligen Flächen des Prismas vorgesehen wird, ohne irgendeine Lockerung der Genauigkeit der Bildelementpositionierung des Druckers zu verlangen.
Typischerweise gibt eine Wortlänge von ungefähr 20 Bit (R = 20) einen arithmetischen Frequenz-Synthesizer mit ausreichender Frequenzauflösung für Qualitätsdrucken, aber die vorliegende Erfindung kann mit Frequenz-Synthesizern verwendet werden, die mit längeren oder kürzeren Wörtern arbeiten.

Claims

1. Ein digitaler Drucker, umfassend:

einen arithmetischen Frequenz-Synthesizer (24) mit einem Akkumulator (32) zum rekursiven, summierenden Aufaddieren eines R Bit langen Wortes mit dem Wert N, mit - 2R-1 ≤ N < 2R-1, um einen Sichaufaddierenden mit einem höchstwertigsten Bit bereitzustellen, das bei einer zu dem Wert N proportionalen Bittaktfrequenz schwingt;

eine Einrichtung (22), die mit dem Frequenz-Synthesizer zum Modulieren eines Lichtbündels (15) mit der Bittaktfrequenz in Übereinstimmung mit gemäß Datenabtastgrößen gekoppelt ist, die ein Bild darstellen; und

einen Abtaster (12, 14), zum wiederholten Abtasten eines fotoempfindliches Aufzeichnungsmedium (16) mit dem modulierten Lichtbündel, um das Bild auf dem Aufzeichnungsmedium durch Rasterabtasten zu bilden, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (23), die mit dem Frequenz-Synthesizer zum Vorausladen von pseudozufälligen Offset-Werten in den Akkumulator für aufeinanderfolgende Abtastungen gekoppelt ist, wobei sich die Offset-Werte pseudozufällig von Abtastung zu Abtastung innerhalb eines Bereiches von 0 ≤ accm&sub1; < N ändern, wobei accm&sub1; der Offset-Wert für irgendeine gegebene Abtastung ist, wodurch der Bittakt pseudozufällig von Abtastung zu Abtastung phasenverschoben wird, ohne seine Frequenz merklich zu beeinflussen.

2. Der digitale Drucker des Anspruchs 1, in dem der Abtaster ein mehrflächiges Drehreflexionsprisma (12) enthält, das optisch so ausgerichtet ist, daß eine seiner Flächen nach der anderen mit dem modulierten Lichtbündel das Aufzeichnungsmedium überstreicht, wenn sich das Prisma dreht, und wobei sich der Wert N des von dem Akkumulator aufaddierten Worts als eine Funktion der Zeit zum Einstellen der Bittaktfrequenz ändert.

3. Der digitale Drucker des Anspruchs 2, in dem jede der Flächen des Prismas einen bekannten Kennungsfehler hat und der Drucker eine Einrichtung enthält, um den Wert N des Wortes vor jeder Abtastung einzustellen, um einen Korrekturwert einzuschließen, der ausgewählt ist, den Kennungsfehler der Fläche auszugleichen, mit der die Abtastung durchgeführt werden soll.

4. Der digitale Drucker des Anspruchs 3, in dem ein Vorbestimmter, pseudozufälliger Offset-Wert einschließlich eines Kennungskorrekturwerts in den Akkumulator für jede Abtastung durch jede Fläche des Prisma vorgeladen wird, wodurch ein Kennungsausgleich für das Prisma vorgesehen wird, ohne die Phase oder die Frequenz des Bittakts merklich zu beeinflussen.