DE68927335T2

DE68927335T2 - Stückweise Druckbildvergrösserung für Punktmatrixdrucker

Info

Publication number: DE68927335T2
Application number: DE68927335T
Authority: DE
Inventors: Charles Cheng-Yuan Tung
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: EP0356038B1; EP0356038A3; DE68927335D1; EP0356038A2; EP0710565B1; EP0710565A2; EP0710565A3; US5005139A; DE68929094T2; DE68929094D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Druckbild-Verbesserungstechniken, die in Punktmatrix-Druckmaschinen, beispielsweise elektrophotographischen Druckmaschinen, verwendet werden, und bezieht sich insbesondere auf das Anpassen digitalisierter Standardbittabellen auf einer Zelle-um-Zelle-Basis (stückweise) an vorgespeicherte, vorbestimmte Muster, um Kompensationsdrucksignale zu liefern, um ein synthetisches verbessertes Druckbild mit hoher Auflösung zu erzeugen.
Typischerweise sind anschlagfreie Druckmaschinen entworfen, um ein gedrucktes Bild durch das Drucken einer Reihe von Bildelementen, Pixeln oder Punkten auf einem Druckmedium, beispielsweise Papier, zu erzeugen. Bei elektrophotographischen Druckmaschinen, beispielsweise Laserdruckern, kann ein gewünschtes Bild durch eine Lichtquelle erzeugt werden, wobei bewirkt wird, daß sich dieselbe in einer Sezession von Abtastlinien über die geladenen Oberfläche eines photoempfindlichen Materials bewegt. Jede Abtastlinie ist in Pixelbereiche geteilt und das Licht des Laserstrahls ist moduliert, derart, daß einige Pixelbereiche mit Licht belichtet werden und einige nicht, was eine vorbestimmte Reihe odei ein Muster von überlappenden Pixeln auf jeder Abtastlinie zur Folge hat. Immer wenn ein Pixelbereich durch den Laserstrahl beleuchtet wird, wird das photoempfindliche Material entladen. Auf diese Art und Weise wird bewirkt, daß das photoempfindliche Material ein Ladungsmuster von Pixeln trägt das den Gegenstand, der gedruckt oder reproduziert wird, abbildet. Die gedruckte Kopie wird dann erhalten, indem das mit Ladungen versehene Muster entwickelt wird und das entwickelte Bild auf das Druckmedium übertragen wird.
Das gedruckte Bild, das durch einen Punktmatrixdrucker erzeugt wird, ist ein digitalisiertes oder quantisiertes Bild eines gewünschten analogen Bilds, das manchmal als ein Bittabellenbild bezeichnet wird. Ein analoges Bild kann nicht exakt durch ein digitales Bittabellenbild dargestellt werden. Die Komponenten eines analogen Bildes können in jeder Ausrichtung kontinuierlich sein, während diejenigen eines Bittabellenbildes in orthogonalen inkrementalen Schritten fortschreiten müssen. Diese Beschränkung hat eine Verzerrung der Bittabellendarstellung eines analogen Bilds zur Folge. Das Bittabellenbild besteht typischerweise aus einer großen Anzahl von diskreten Pixeln oder Punkten, die in einem vorbestimmten (räumlichen) Muster organisiert sind. Jeder Punkt weist Charakteristika auf, beispielsweise die Ortskoordinaten, die Intensität, die Farbe und die Größe. Jede Charakteristik ist unabhängig von den anderen Charakteristika und kann als eine unabhängige Dimension betrachtet werden.
Die Auflösung der Bittabellenbilder, die durch Punktmatrix- Druckmaschinen erzeugt werden, wird typischerweise in der Anzahl von Pixeln oder Punkten, die pro Inch gedruckt werden, angegeben. Beispielsweise weist ein Drucker mit 300 Punkten pro Inch (dpi; dpi = dot per inch) eine höhere Auflösung auf als ein Drucker mit 240 dpi. Ein Drucker, der 300 dpi in der horizontalen Zeilenrichtung und 300 dpi in der vertikalen Spaltenrichtung erzeugt, weist eine Auflösung von 300 x 300 dpi auf. Bei einer Auflösung von 300 x 300 dpi werden Linien, die parallel oder senkrecht zu der Abtastrichtung gedruckt werden, mit einer sehr geringen sichtbaren Verzerrung gedruckt. Jedoch erzeugen diagonale Linien oder Grenzen zwischen unterschiedlichen Regionen von Druckerpunkten zerklüftete Schritte oder eine Treppenverzerrung, die für das menschliche Auge ziemlich sichtbar ist.
Die Verzerrung der Bittabellendarstellungen ist eine Folge der geringen Auflösung der Bittabelle oder der geringen Abtastraten des gewünschten analogen Bilds. Ein typischer Lösungsansatz, um diese Verzerrung zu reduzieren, bestand darin, die Auflösung des Bittabellenbildes durch das Erhöhen der Anzahl von Punkten bei einem Bild fester Größe zu erhöhen, d.h. durch das Reduzieren der Punktgröße, was die räumliche Auflösung erhöht. Das Erhöhen der Auflösung reduziert die Größe der Schrittverzerrungen und bewahrt ebenso viele feine Details, die bei einer geringeren Auflösung verloren sind. Das Erhöhen der Auflösung ist jedoch aufwendig. Die Datenmenge, die verarbeitet und gespeichert werden muß, ist proportional zu der Anzahl der Pixel oder Zellen in der Bittabelle. Beispielsweise hat das Verdoppeln der Auflösung einer zweidimensionalen Bittabelle mit 300 x 300 dpi eine Bittabelle mit 600 x 600 dpi zur Folge, was eine viermal größere Speicher- und Verarbeitungs-Leistung erfordert. Ferner muß eine Bittabellenbild-Ausgabevorrichtung, beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre (CRT; CRT = cathode ray tube) oder ein Drucker, die in der Lage ist, dieses Bild mit höherer Auflösung anzuzeigen, verwendet werden, was die Kosten weiter erhöhen kann. Wenn es erforderlich ist, die Auflösung auch auf dem Intensitätspegel oder den Farben zu erhöhen, werden die Kosten weiter erhöht sein. Obwohl diese Lösung bei vielen weiterentwickelteren Druckern der oberen Preisklasse verwendet wurde, ist es keine zweckmäßige Lösung für kostengünstigere Drucker der unteren Preisklasse.
Ein zweiter Lösungsansatz zum Reduzieren der Verzerrung, die durch das Digitalisierungsverfahren bewirkt wird, verwendet Interpolationstechniken, um entweder die herausstehenden Ecken eines zerklüfteten Rands in eine kontinuierliche Steigung zu verbinden, oder die Intensität benachbarter Punkte zu mitteln und den zerklüfteten Rand zu verwischen. Obwohl einfache Interpolationsverfahren, die die zerklüfteten oder treppenstufenartigen Ränder glätten, Ergebnisse erzeugen die im allgemeinen annehmbarer sind als einfache Bittabellenbilder, weisen sie viele Nebeneffekte auf, die nicht weniger störend sind, als das ursprüngliche Rauschen der ungeradzahligen Harmonischen, das durch die Digitalisierung eingeführt wird. Beispielsweise vermischt und glättet das Grauskalen-Anti-Aliasing-Verfahren die zerklüfteten Randübergänge, opfert jedoch den Kontrast. Die scharfen Merkmale werden gemittelt und geglättet, wobei jedoch auch viele detaillierte Merkmale herausgefiltert werden. In anderen Worten heißt das, daß das Interpolations-Verbundverfahren einen zusätzlichen Datenverlust nach dem anfänglichen Datenverlust aufgrund des Bittabellen-Umwandlungs-, Digitalisierungs-, Verfahrens bewirkt.
Das U.S.-Patent Nr. 4.625,222, erteilt an Bassetti u.a. am 25. November 1986, mit dem Titel "Interacting Print Enhancement Techniques" offenbart eine Technik zum Glätten digitalisierter Treppeneffekte mit einer Technik, die als Feinlinienverbreiterung bekannt ist. Um die Glättungsfunktion durchzuführen, werden Punkte eines visuellen Zwischenpegels, beispielsweise grau, entlang beider Ränder einer schrägen Linie, die benachbart zu den schwarzen Punkten sind, die die schräge Linie bilden, erzeugt. Für die Verbreiterungsfunktion werden graue Punkte direkt benachbarten schwarzen Punkten in einer Dimension parallel zu der Abtastrichtung hinzugefügt, während in einer Dimension senkrecht zu der Abtastrichtung vergrößerte schwarze Punkte erzeugt werden. Beim Kombinieren der Glättungs- und Verbreiterungs-Druckverbesserungstechniken werden verschiedene Wechselwirkungen betrachtet, wobei verbesserte Punkterzeugungssignale in vielen Fällen verhindert sind. Das U.S.-Patent Nr. 4,544,264, erteilt an Bassetti u.a. am 1. Oktober 1985, mit dem Titel " Fine Line Print Enhancement" offenbart Techniken zum Verbessern des Druckens feiner Linien in einer Richtung parallel zu der Druckerabtastrichtung durch das Vorsehen eines grauen Punktes benachbart zu dem schwarzen Punkt auf zumindest einer Seite der Linie. Bei feinen Linien in eine Richtung senkrecht zu der Abtastrichtung ist die Linie durch das Erhöhen der Zeitperiode für die Punktmodulation um einen vorbestimmten Betrag größer als der normale Punkt verbreitert. Dadurch wächst die Größe der Linie oder dieselbe wird verbreitert. Schaltungen sind beschrieben, die die Druckverbesserungstechniken implementieren, und die zwischen den Zeichengenerator und den Drucker-Laserdruckkopf geschaltet sind. Die Druckverbesserungstechniken, die in den oben genannten U.S.-Patenten offenbart sind, weisen Linienverbreiterungstechniken auf, die Bilder erzeugen, bei denen scharfkantige Merkmale mit einem Verlust feiner Details nicht klar definiert sind.
Das U.S.-Patent Nr. 4,544,922, erteilt an Watanabe u.a. am 1. Oktober 1985, mit dem Titel "Smoothing Circuit For Display Apparatus" offenbart eine Glättungstechnik, die das ausgewählte Hinzufügen oder Entfernen eines kleinen Punktes mit einer Breite, die ein Drittel der Standardpunktbreite beträgt, zu oder von speziellen Abschnitten eines Punktmusters aufweist. Eine Glättungsschaltung für eine Anzeigevorrichtung ist offenbart, die eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, die aus ausgewählten Punkten einer Standardbreite einer Punktmatrix, die ein Zeichen darstellt, das angezeigt werden soll, zusammengesetzt sind, und eine Logikoperations-Schaltungseinrichtung aufweist, die auf die Daten anspricht, um logische Operationen auf denselben durchzuführen, die vorbestimmten Bedingungen genügen, um die Daten entsprechend der Hinzufügung oder dem Entfernen an der Matrixposition, die als ein kleiner Punkt mit einer Breite von einem Drittel der Standardpunktbreite betrachtet wird, selektiv zu ändern. Die selektiv geänderten Daten stellen das gewünschte Zeichen mit relativ glatten Konturen dar.
In jüngeren Anmeldungen wurden Mustererkennungs- oder Modellübereinstimmung serfassungs-Verfahren implementiert. Bei diesen Techniken ist die Modellübereinstimmungserfassung als ein gewichteter Matrixoperator implementiert, der mit jeder Position eines willkürlichen Bittabellenbilds multipliziert wird, um eine Korrelation von Faktoren zwischen dem Bittabellenbild und dem verglichenen Modell oder dem Muster zu liefern. Diese komplexen Matrixberechnungen können gedruckte Bilder mit einem scharfen Kontrast, klar definierte Bilder und einen erweiterten Dynamikbereich liefern. Hintergrundrauschen (Raum-invariant) kann ohne einen Verlust der detaillierten Bildmerkmale selektiv beseitigt werden. Jedoch ist dieses komplexe Verfahren langsam, Hardware-intensiv und sehr kostspielig, was seine Anwendungen auf eine Fernerfassungs-Bildverarbeitung begrenzt, die durch militärische oder Weltraumforschungs-Organisationen verwendet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung liefert eine Technik zum Verbessern des Druckens von Bittabellenbildern durch die stückweise Übereinstimmungserfassung der Bittabelle mit vorbestimmten gespeicherten Modellen oder Mustern, um das Auftreten von voreingestellten Bittabellenmerkmalen zu erfassen. Wann immer eine Übereinstimmung auftritt, wird ein Fehlersignal erzeugt, um einen korrigierten oder kompensierten Punkt oder eine Zelle zu erzeugen, um die übereinstimmende Bittabellenzelle zu ersetzen. Auf diese Weise wird das gedruckte Bild des gewünschten Bittabellenbilds verbessert, indem die Zellen des voreingestellten Merkmals in dem ursprünglichen Bittabellenbild auf einer Basis Stück um Stück oder Zelle um Zelle durch Fehler-kompensierte Unterzellen ersetzt wird. Empirisch abgeleitete Bit-Muster oder -Modelle, die Verbundfehlerelemente darstellen, die für alle Bittabellenbilder gemeinsam sind, die zugeordneten Kompensationssignale für jedes Modell und die Regeln, die die Beziehungen zwischen den übereinstimmenden Modellen und ihren zugeordneten Kompensationssignalen steuern, werden in eine Indexübereinstimmungserfassungstabelle kompiliert, die in einem schnellen parallelen Logikarray implementiert ist.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Verbessern des angezeigten Bilds einer Anzeigevorrichtung gemäß den folgenden Ansprüchen 1 und 3 sowie eine elektrophotographische Druckmaschine gemäß dem folgenden Anspruch 7.
Die EP-A-199502 beschreibt eine Technik zum Verbessern der Qualität eines Bilds, das durch eine Rasteranzeigevorrichtung erzeugt wird. Reihen von Bittabellenbildern werden mit einem gespeicherten Satz von Mustern verglichen, wobei, wenn eine Übereinstimmung auftritt, die Intensität des mittleren Pixels des Bittabellenbilds modifiziert wird, wobei dasselbe jedoch seine ursprüngliche Größe beibehält.
Die Druckverbesserungstechniken der vorliegenden Erfindung sind in einem Schaltungsaufbau implementiert, der zwischen der Zeichengeneratorschaltung (dem Formatierer) und dem Druckmechanismus eines anschlagfreien Druckers, beispielsweise dem Abtastlaser eines Laserstrahldruckers, angeordnet ist. Die Bittabellenbilddaten, die durch den Zeichengenerator erzeugt werden, werden serialisiert und in einen FIFO- Datenpuffer eingegeben (FIFO = first-in-first-out zuerst hinein, zuerst heraus). Ein fester Teilsatz der FIFO-Pufferspeicherzellen bilden ein Abtastfenster, durch das ein ausgewählter Block von Bittabellenbilddaten betrachtet wird. Während serialisierte Daten fortgesetzt durch den Puffer geschoben werden, betrachtet das Fenster sukzessive Bitmuster, die durch Bittabellenzellen, die sich an der mittleren Zelle des Fensters und deren umgebenden Nachbarzellen befinden, gebildet sind. Jedes Datenbit, das eine Bittabellenbildzelle darstellt, läuft mehrere Male an unterschiedlichen Positionen durch das Fenster, bis es die Position der mittleren Zelle erreicht. Jedes Bitmuster, das durch ein Bit, das die mittlere Zelle besetzt, und seine benachbarten Bits gebildet ist, wird durch ein Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk geleitet. Das Bit, das die mittlere Zelle besetzt, wird durch eine zugeordnete Kompensationsunterzelle ersetzt, wenn das Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk eine oder mehrere Modellübereinstimmung en findet; andernfalls erscheint das mittlere Bit unverändert am Ausgang. Alle Modelle, die die gleiche Kompensationsunterzelle erzeugen, wenn sie auf Übereinstimmung geprüft werden, werden miteinander ODER-verknüpft. Wenn folglich ein Modell in der ODER-verknüpften Gruppe mit dem Abtastfenster-Bitmuster übereinstimmt, wird die Ausgabe der zugeordneten Kompensationsunterzelle aktiviert. Eine Ausgabesteuerung (ein Kompensationsunterzellen- Generator) leitet die unmodifizierte mittlere Zelle oder die Kompensationsunterzelle, wenn durch das Übereinstimmungserfassungs-Logiknetzwerk eine Übereinstimmung erfaßt wurde, zu dem Ausgang, der mit der Lasersteuerschaltung gekoppelt werden soll. Die Kompensationsunterzelle erzeugt einen gedruckten Punkt, der eine kleinere Größe als ein unmodifizierter Standardbittabellenpunkt aufweist. Mit der Verwendung horizontaler und vertikaler Korrekturtechniken sind bei dem Laserstrahldrucker horizontale und vertikale Punktinkremente möglich, die kleiner als die unmodifizierte Punktgröße sind. Die Ausgabesteuerung erzeugt die Pulsmodulationssignale, die erforderlich sind, damit der Laser die modifizierten Punkte, die den Kompensationsunterzellen zugeordnet sind, druckt. Die Verwendung dieser Technik erzeugt eine gedruckte Ausgabe, die eine wirksam höhere Auflösung in dem unmittelbaren Bereich der Korrektur aufweist als die des Bittabellenbilds, wie es ursprünglich erzeugt wird.
Diese stückweise Technik der Bildverbesserung, die durch die Modellübereinstimmungserfassung implementiert ist, ermöglicht ein unabhängiges Testen und eine Kompensation für jede Bittabellenzelle, bewahrt jedoch die Korrelation zwischen den Zellen. Dieses Verfahren nutzt die Fehler-tolerante Beschaffenheit von Bittabellenbildern und die Konsistenz der Abrundungsfehler-Charakteristik von Bittabellenbildern aus. Folglich wird eine Abfolge von unabhängig kompensierten Fehlerzellen vereint, um ein kontinuierliches, kompensiertes Verbundfehlerelement zu bilden. Dieser Lösungsansatz ermöglicht nicht nur eine einzigartige und flexiblere Modellsatz-Entwicklung und -Erweiterung, um spezielle Fälle einzuschließen, sondern reduziert sehr komplexe Mehrdurchlauf- Bildverarbeitungsberechnungen auf ein relativ einfaches, wiederholbares und zuvor festgelegtes Übereinstimmungserfassungsverfahren, das durch eine schnelle Indexübereinstimmungserfassungs-Tabelle ausgeführt wird, die in einer einfachen parallelen Echtzeithardware implementiert ist. Im Vergleich zu anderen Techniken für eine Bittabellenbild- Druckqualitätsverbesserung ergibt das Verfahren zur stückweisen Übereinstimmungserfassung der vorliegenden Erfindung eine exakte Qualitätsverbesserung ohne eine große Zunahme des Speicherraums und der Bildverarbeitungsleistung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1a ist ein Blockdiagramm einer typischen elektrophotographischen Druckmaschine.
Fig. 1b ist ein Diagramm, das die Festkörperlaser-Vorrichtung und die zugeordnete Steuerschaltung zum Erzeugen eines Abtastlaserstrahls für die Maschine, die in Fig. 1a gezeigt ist, darstellt.
Fig. 1c ist ein Diagramm, das das Schreibverfahren auf einer photoempfindlichen Trommel für die Maschine, die in Fig. 1a gezeigt ist, darstellt.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Bittabellenbilds für das Zeichen "&", die den Entwurf von Musterübereinstimmungserfassungs-Modellen der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer vertikal geneigten, geraden Linie, die den Entwurf von Musterübereinstimmungserfassungs-Modellen und Kompensationsunterzellen, die durch die Übereinstimmungserfassungsmodelle der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, darstellt.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Bittabellenbilds des Kleinbuchstaben "b" in Kursivschrift, die den Entwurf der Musterübereinstimmungserfassungs-Modelle und der resultierenden Verbesserung des Buchstaben zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des Schnittstellen-PCA von Fig. 1a, das die Position der Verbesserungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das die Verbesserungsschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Lasermodulationssignale darstellt, die durch die Schaltung, die in Fig. 5 gezeigt ist, geliefert werden.
Fig. 8 ist ein Zeitablaufdiagramm, das verschiedene Zeitgebungssignale, die in der Druckverbesserungsschaltung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt.
Fig. 9, 10 und 11 sind ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Verbesserungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die vorliegende Erfindung ist bei der Anwendung auf einen elektrophotographischen Drucker, beispielsweise einen Laserstrahldrucker, beschrieben, obwohl es offensichtlich sein sollte, daß die vorliegende Erfindung mit anderen Punktmatrix-Anzeigevorrichtungen, beispielsweise thermischen Tintenstrahldruckern und Kathodenstrahlröhren (CRT) kompatibel ist. Bei Punktmatrixdruckern besteht jedes Zeichen aus einer Matrix von Zellen, Punkten, die gefüllte Zellen sind, und Leerstellen, die leere Zellen sind, welche zusammen das gewünschte Zeichen definieren. Die Punkte und Leerstellen sind in einer Matrix von Positionen angeordnet, die typischerweise in horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten, die benachbart, parallel und gleichmäßig beabstandet sind, angeordnet sind. Die Schnittpunkte der Zeilen und Spalten bestimmen die Orte der Zellen, Punkte und Leerstellen. Die Zellen können überlappen, abhängig von der Beabstandung zwischen Matrixschnittpunkten und dem Zellendurchmesser. Jede Matrixzelle ist in der Vorrichtung durch ein binäres Datenelement dargestellt, wobei eine binäre Eins typischerweise einen Punkt, eine gefüllte Zelle, darstellt, während eine binäre Null eine Leerstelle, eine leere Zelle, darstellt. Daten, die in der Vorrichtung gespeichert sind und ein oder mehrere gewünschte Zeichen oder Zeichensätze darstellen, sind typischerweise als Bittabellen oder Bittabellenbilder bekannt. Derartige Bittabellen können als digitale Darstellungen analoger Zeichen charakterisiert werden.
Bei einer elektrophotographischen Druckmaschine, beispielsweise einem Laserstrahldrucker, wird das Drucken durch das Erzeugen einer elektrostatischen Darstellung des gewünschten Bilds auf einer photorezeptiven Oberfläche, das Entwickeln des Bilds und dann das Schmelzen des Bilds auf ein Druckmedium, beispielsweise Papier, erzeugt. Das Drucken auf einem Laserstrahldrucker erfordert die Wechselwirkung mehrerer unterschiedlicher Technologien, um eine Seite einer gedruckten Ausgabe zu liefern. Bei Druckern, die unbeschichtetes Verbundpapier oder andere bildaufnehmenden Medien, die nicht mit einem photorezeptiven Material beschichtet sind, verwenden, ist das Druckverfahren um die Bilderzeugung auf einer sich drehenden photoempfindlichen Trommel zentriert.
In den Fig. 1a, 1b und 1c sind Blockdiagramme gezeigt, die eine typische elektrophotographische Laserstrahldruckmaschine darstellen. Eine photoempfindliche Trommel 11 wird durch einen Motor (nicht gezeigt) in eine Richtung A angetrieben. Die Trommel 11 ist ein Metallzylinder, beispielsweise extrudiertes Aluminium, der typischerweise mit einer Schicht eines organischen photoleitenden Materials beschichtet ist. Während des Druckverfahrens dreht sich die Trommel 11 konstant und kann pro gedruckter Seite mehrere vollständige Umdrehungen durchführen. Vor dem Bilden des Bilds für einen gegebenen Druckabschnitt muß die elektrostatische Oberfläche 13 der Trommel durch das physikalische und elektrostatische Reinigen der Trommel vorbereitet werden, um das gewünschte elektrostatische Bild zu halten. Die physikalische Reinigung wird durch eine Gummireinigungsklinge 12 erreicht, die jeden Toner, der von einem vorherigen Zyklus übrigbleibt, von der Trommel 11 und in einen Abfallhohlraum abschabt. Die Trommel 11 wird dann durch Löschlampen 14, die das photoempfindliche Material der Trommel beleuchten, um alle elektrischen Ladungen, die sich vorher auf der Trommel 11 befunden haben, zu neutralisieren, elektrostatisch gereinigt. Die gereinigte Oberfläche 13 der elektrostatischen Trommel wird dann durch das Aufbringen einer gleichmäßigen negativen Ladung konditioniert. Die sich drehende Trommel 11 leitet das photoempfindliche Material durch eine ionisierte Region, die durch einen Ladungskorona-Generator 16 erzeugt wird, in der negative Ladungen von dem Koronagenerator 16 zu der Oberfläche der Trommel 11 wandern. Nachdem sie an dem Ladungskoronagenerator 16 vorbei gedreht wurde, weist die Trommel 11 auf ihrer Oberfläche ein gleichmäßiges negatives Potential von 600 Volt auf. Während des Schreibens wird ein Laserstrahl 17 verwendet, um das Oberflächenpotential der Trommel 11 in ausgewählten Bereichen zu entladen, indem das Laserlicht auf ausgewählte Abschnitte der photoleitenden Trommeloberfläche 13 fokussiert wird. Auf diese Art und Weise wird ein elektrostatisches Bild erzeugt, das später in ein sichtbares Bild entwickelt und auf das Druckmedium übertragen wird.
Der Laserstrahl 17 wird durch einen Festkörperlaser 19 erzeugt, der ein- und aus-geschaltet wird, indem einfach Leistung zugeführt oder abgeschaltet wird. Das Laserlicht, das durch die Diode 19 erzeugt wird, wird durch eine Kollimatorlinse 21 in einen gut definierten Strahl ausgerichtet und durch eine zylindrische Linse 25 auf einen Abtastspiegel 23 fokussiert. Der Abtastspiegel 23 ist ein sechsseitiger, sich drehender Polygonspiegel, der durch den Abtastvorrichtungsmotor 27 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird. Während sich der Abtastspiegel 23 dreht, wobbelt der Laserstrahl 17 in einer Bogenrichtung, wie durch einen Pfeil B angezeigt ist. Der Wobbellaserstrahl 17 ist durch die Fokussierungslinse 31 und den Spiegel 33 auf eine horizontale Linie 29 auf der photoempfindlichen Oberfläche 13 der Trommel 11 fokussiert.
Da sich die Trommel in eine Richtung A dreht, wird, während der Laserstrahl 17 die Länge der Trommel 11 in die Richtung B durchläuft, die gesamte Oberfläche 13 der Trommel mit einem Rasterbild bedeckt. Die Geschwindigkeit des Abtastvorrichtungsmotors 27, der den Abtastspiegel 23 dreht, und die Geschwindigkeit des Hauptmotors, der die Trommel 11 dreht, sind synchronisiert, derart, daß jeder aufeinanderfolgende Durchlauf des Laserstrahls 17 auf der Oberfläche der Trommel 11 um 1/300 Inch versetzt ist. Der Laser 19 kann ferner ein- und aus-geschaltet werden, um dadurch den Laserstrahl 17 mit einer solchen Rate zu modulieren, um in der horizontalen Richtung entlang der Linie 29 alle 1/300 Inch einen Lichtpunkt zu plazieren, wodurch eine Auflösung von 300 x 300 Punkten pro Inch (dpi) erreicht wird. Am Beginn jedes Durchlaufs, bevor der Laserstrahl die Trommel 11 erreicht, wird der Laserstrahl 17 von einem Strahlerfassungsspiegel 35 in eine optische Faser 37 reflektiert. Dieser momentane Lichtpuls wird durch die optische Faser 37 zu der DC-Steuerung 39 übertragen, in der derselbe in eine elektrisches Signal umgewandelt wird, das verwendet wird, um die Datenausgabe für einen Durchlauf (eine Abtastlinie) mit dem Rest der Daten und für weitere Druckersteuerungs- und Test-Funktionen zu synchronisieren.
Nach dem Schreiben weist die Trommel 11 ein unsichtbares, elektrostatisches, latentes Bild auf ihrer photoempfindlichen Oberfläche 13 auf. Die Abschnitte der Trommeloberfläche 13, die nicht mit dem Laserstrahl 17 belichtet wurden, sind noch auf dem negativen Potential von 600 Volt, während diejenigen Abschnitte, die mit dem Laserstrahl belichtet wurden, nun auf näherungsweise - 100 Volt entladen wurden. Nach dem Schreiben wird das elektrostatische Bild in ein sichtbares Bild auf der Trommeloberfläche 13 entwickelt.
An der Entwicklungsstation wird ein Entwicklungsmaterial, das Toner 18 genannt wird, auf dem elektrostatischen Bild plaziert. Das Tonermaterial ist eine pulvrige Substanz, die aus einem schwarzen Kunststoffharz hergestellt ist, das an Eisenpartikel gebunden ist. Das Eisen in dem Toner bewirkt eine Anziehung des Toners an einen metallischen, rotierenden Zylinder 20, der entlang der Länge des Zylinders einen Permanentmagneten (nicht gezeigt) aufweist. Die Kunststoff-Tonerpartikel 18 erhalten durch die reibende Bewegung gegenüber dem Zylinder 20, der mit einer negativen DC-Quelle verbunden ist, eine negative Oberflächenladung. Diese elektrostatische Ladung, die durch den Toner erhalten wird, ist derart, daß die Tonerpartikel 18 zu den Bereichen der Trommeloberfläche 13 angezogen werden, die mit dem Laserlicht belichtet wurden, und von den Oberflächenbereichen abgestoßen werden, die nicht belichtet wurden.
An der Übertragungsstation 24 wird das Tonerbild auf der Trommeloberfläche 13 auf das Druckpapier 22 übertragen. Das Druckpapier 22, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Oberfläche der Trommel 11 bewegt, berührt die Oberfläche der Trommel. Eine Koronaanordnung 28 erzeugt positive Ladungen, die sich auf der hinteren Oberfläche des Papiers 22 ablagern. Die stärkeren positiven Ladungen auf dem Papier ziehen die negativ geladenen Tonerpartikel 18 aus der Oberfläche der Trommel 11. Eine Beseitigungsvorrichtung für statische Aufladungen 32 schwächt die anziehenden Kräfte zwischen der negativ geladenen Trommeloberfläche 13 und dem positiv geladenen Papier 22 ab, um zu verhindern, daß das Papier 22 um die Trommel 1 gewickelt wird. Von der Übertragungsstation bewegt sich das Druckpapier 22 zu der Schmelzstation 22, während sich die Trommel 11 zu der Reinigungsstation dreht, um dieselbe darauf vorzubereiten, den nächsten Druckabschnitt aufzunehmen.
An der Schmelzstation 26 wird der Toner geschmolzen und durch Wärme und Druck in das Papier getrieben, um ein dauerhaftes gedrucktes Bild zu erzeugen. Die Schmelzstation 26 weist eine nichthaftende Wärmerolle 34, die durch eine Hochintensitätslampe 36 innen erwärmt wird, und eine weiche Druckrolle 38 auf, die etwas komprimiert wird, wenn ein Druck ausgeübt wird, um eine große Kontaktfläche zwischen dem Papier und der oberen Wärme- oder Schmelz-Rolle 34 zu liefern. An diesem Punkt wird der Toner 18, der auf dem Papier 22 abgelagert ist, geschmolzen und in die Papierfasern gequetscht.
Die gedruckte Schaltungsanordnung (PCA; PCA = printed circuit assembly) der DC-Steuerung 39 ist das Druckersteuersystem und ist für das Koordinieren aller Aktivitäten, die in das Druckverfahren eingebunden sind, verantwortlich. Die DC-Steuerung 39 liefert die Steuersignale, die den Laserstrahl 17 treiben, die Punktmusterdaten von der Schnittstellen-PCA 41 mit der Papiergröße, Empfindlichkeits- und Laserbewegungs-Informationen koordinieren.
Die Schnittstellen-PCA 41 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU; CPU = central processing unit), die den Betrieb der Schnittstellen-PCA 41 steuert, und einen Block eines Nur-Lese-Speichers (ROM; ROM = read only memory) zum Speichern der Punktmuster oder Bittabellenbilder der gewünschten Zeichensätze auf. Zusätzliche Bittabellenbuddaten können zusätzlich auf ROM-Kassetten geliefert werden. Das Schnittstellen-PCA 41 ist für die korrekte Kommunikation zwischen dem Drucker und externen Geräten 431, beispielsweise einem Personalcomputer, verantwortlich, welche durch Konfigurationseinstellungen, die an dem Druckersteuerungsbedienfeld 433 ausgewählt sind (wie in Fig. 5 gezeigt ist), eingerichtet sind. Codierte Daten von dem externen Gerät 431 werden dann gemäß den Einstellungen des Steuerbedienfelds 433 oder den Druckerbefehlen verarbeitet und werden in Punktdaten zum Modulieren des Laserstrahls 17 umgewandelt.
Wie oben beschrieben wurde, sind die tatsächlichen Daten oder Bittabellenbilder für die gewünschten Zeichen und Graphiken in dem Speicher (ROM) in der Schnittstellen-PCA 41 gespeichert, wobei zusätzliche Zeichensätze zusätzlich auf (einsteckbaren) ROM-Fondkassetten geliefert werden. Eine Videoschaltung, die in der Schnittstellen-PCA 41 enthalten ist, wandelt die Zeichen- und Graphik-Daten, die Bittabellenbilder, in Punktdaten um, die zu der DC-Steuerung ausgegeben werden, um den Laser 19 zu treiben. Um die Fehler zu kompensieren, die bei dem Verfahren des Umwandelns der analogen Zeichen in digitale Bittabellen erzeugt werden, werden diese Videosignale durch Korrektur- oder Kompensations-Signale modifiziert, wenn es erforderlich ist.
Gemäß den Fig. 2, 3, und 4 kann jedes Bittabellenbild, beispielsweise das Zeichen "&" 50, das in Fig. 2 gezeigt ist, die schräge gerade Linie 70, die in Fig. 3 gezeigt ist, und der kursive Buchstabe "b", der in Fig. 4 gezeigt ist, in viele kleine Stücke aufgebrochen werden, beispielsweise der gestufte vertikale Rand, die durch Kreise 51 markiert ist. Da jeder dieser gestuften Randfehler drei vertikale Punkte aufweist, kann derselbe als ein 3:1-Verbundfehlerelement betrachtet werden. Diese 3:1-Verbund-Elemente können sich häufig wiederholen und acht mögliche Ausrichtungen aufweisen, die symmetrisch zueinander sind. Ein zweites Beispiel eines 3:1-Verbundfehler-Elements ist die Gruppe von drei horizontalen Punkten, die bei dem Kreis 53 gezeigt ist, und die die horizontale Spitze des Zeichens "&" bildet. Diese Verbundfehlerelemente können Abschnitte einer glatten Randkurve, die Kreise 51, oder ein Abschnitt einer scharfen Spitze, der Kreis 53, oder andere Abschnitte eines beliebigen willkürlichen Bittabellenbilds sein. Diese Verbundfehlerelemente sind die elementaren Bausteine für alle Bittabellenbilder. Dieselben können andere spezielle Formen aufweisen, beispielsweise 2:2, 5:1 oder 6:1, wie in Fig. 3 bei 71 gezeigt ist. Alle Bittabellenbilder sind aus einem begrenzten Satz dieser Verbundfehlerelemente aufgebaut. Die unterschiedlichen Verbundfehlerelemente sind durch den Typ kategorisiert, beispielsweise eine Randverkrümmung, eine Spitze, eine Abrundung, ein nicht gefülltes Tal oder quadratische Hügel. Ein einzelnes Verbundfehlerelement kann eine Randgrenze über einen Längenbereich von einem einzelnen Segment (die Abmessung einer Matrix-Zelle oder eines -Punkts) bis 20 aufeinanderfolgenden Segmenten abdecken. Verbundfehlerelemente mit mehreren Segmenten können ferner in kleinere Stücke aufgebrochen werden.
Die vertikale schräge Linie 70 ist aus einer Mehrzahl von vertikal ausgerichteten Verbundfehlerelementen einer Länge von 6 Segmenten zusammengesetzt, die jeweils unmittelbar untereinander und eine Matrixzelle rechts bezüglich derjenigen über derselben plaziert sind. Jedes Verbundfehlerelement 71 weist 6 Randzellen auf; die zwei mittleren Fehlerzellen weisen einen geringen Abrundungsfehler auf und erfordern keine Modifikation, während jeder Punkt in den Punktpaaren an jedem Ende des Verbundfehlerelements 71 eine Modifikation erfordert, um die schräge Treppenstufenlinie 70 zu glätten. Die Modifikationen, die für den Punkt oder die Fehlerzelle 72 erforderlich sind, bestehen beispielsweise darin, einen Abschnitt von der linken Seite des Punkts 72 zu entfernen oder abzuschneiden, und auf der rechten Seite des Punkts 72 hinzuzufügen oder zu füllen (d.h. einen Abschnitt der benachbarten leeren Zelle zu füllen). Das Verbundfehlerelement 73 ist das Verbundfehlerelement 71, das vergrößert ist, um die Modifikationen zu zeigen, die für jeden Punkt oder jede Fehlerzelle des Verbundfehlerelements 71 durchgeführt werden. Eine Modifikation der Fehlerzelle 72, die auf der einen oder der anderen Seite der Fehlerzelle eine Auffüllung durchführt, ist tatsächlich das Auffüllen eines Abschnitts der Leerstelle oder der leeren Zelle unmittelbar benachbart zu der Fehlerzelle 72. Die Glättungskompensation für das Verbundfehlerelement 71 erfordert acht separate Korrekturen, eine Schnitt- und eine Füll-Korrektur für jede Fehlerzelle in den Paaren an dem oberen und dem unteren Ende des Verbundfehlerelements 71. Acht Musterübereinstimmungserfassungs-Modelle 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89 und 91 sind erforderlich, um die eindeutige Fehlerzellen-Organisation oder das -Muster zu erfassen, das für jedes Segment mit einem Abrundungsfehler auftritt. Das Verbundfehlerelement 75 ist eine vergrößerte Ansicht des Verbundfehlerelements 73, das die Füll- und Schnitt-Korrekturen für jede Fehlerzelle des Verbundfehlerelements 71 zeigt. Die Modelle 77, 79, 85 und 87 liefern eine Fülimodifikation, während die Modelle 81, 83, 89 und 91 eine Schnittmodifikation liefern. Wie bei dem Verbundfehlerelement 73 gezeigt ist, besteht beim Druck das Ergebnis darin, daß das obere Paar von Punkten 74 etwas nach links verschoben wurde, und das untere Paar von Punkten 76 etwas nach rechts verschoben wurde, wodurch der Treppeneffekt der schrägen Linie 70 geglättet wird. Wie aus diesem Beispiel zu sehen ist, wird jeder Punkt oder jede Fehlerzelle eines Verbundfehlerelements mit dem Satz von Modellen auf Übereinstimmung geprüft, um die geeignete Modifikation zu bestimmen, die erforderlich sein kann.
Jedes der Musterübereinstimmungserfassungsmodelle stimmt mit einer eindeutigen Bitfehlersignatur eines Digitalisierungsfehlers überein und wurde einer geeigneten Kompensationsunterzelle zugewiesen, die einem Kompensations- oder Korrektur-Signal zugeordnet ist. Da die Übereinstimmungserfassungsmodelle für einen Verbundfehler in Sezession auftreten, sind die Kompensationsunterzellen, die diesen Modellen zugeordnet sind, entworfen, um sich miteinander zu verbinden. Eine Gruppe dieser Modelle, die einem speziellen Kompensationskorrektursignal zugeordnet ist, ist für jede andere Gruppe von Modellen gegenseitig ausschließend. Ein Zufallsbit-Tabellenmuster kann mit vielen Modellen übereinstimmen, wobei dieselben jedoch alle in der gleichen Gruppe sind und das gleiche Kompensationssignal liefern werden. Jeder dieser elementaren Fälle, die mit Modellen übereinstimmt, wird Fehlerzellenkomponente oder Fehlerzelle genannt.
Die Verbesserungstechnik der vorliegenden Erfindung verwendet einen hierarchischen Lösungsansatz für Bittabellenbilder; in der obersten Ebene ist das Bittabellenbild selbst, das aus Verbundfehlerelementen besteht. Die Verbundfehlerelemente wiederum bestehen aus Fehlerzellenkomponenten. Jede Fehlerzellenkomponente weist ihre zugewiesene Kompensationsunterzelle auf. Allen Fehlerzellen, die benachbart zu ande ren sein können, sind Kompensationsunterzellen zugewiesen, die sich glatt miteinander verbinden. Diese Fehlerzellen sind basierend auf ihren zugeordneten Kompensationsunterzellen wechselseitig und ausschließend gruppiert. Die komplexe Prozedur der Reduktion von Bittabellenbildern zu Verbundfehlerelementen zu Fehlerzellenkomponenten und die Zuweisung der entsprechenden Kompensationsunterzelle zu jeder Fehlerzellenkomponente wird mit dem Entwurf des Übereinstimmungserfassungsmusters vollendet. Diese komplexem mehrstufigen Entscheidungen sind ferner in einer Tabellenindex-Übereinstimmungserfassungs-Operation vereinfacht, die durch eine Hardware in Echtzeit implementiert ist. Da Fehlerzellenelemente unabhängige Komponenten der Bildverzerrung sind, können die Modelle, die von einem speziellen Verbundfehlerelement abgeleitet werden, die gleichen sein wie die Modelle, die von einem anderen Verbundfehlerelement abgeleitet werden, und werden die gleiche Kompensation liefern, was die Komplexität der Modellindex-Übereinstimmungserfassungs-Taballe reduziert.
Jede Fehlerzellenkomponente ist unabhängig von allen Verbundfehlerelementen. Alle möglichen Verbundbeziehungen, die die innere Abhängigkeitsbeschränkung einer Kompensationsunterzelle sind, sind bereits in der endgültigen Übereinstimmungserfassungs-Musterspezifikation eingebettet. Wenn ein Bittabellenmuster mit allen Anforderungen eines Modells übereinstimmt, kann die Entscheidung getroffen werden, eine Kompensation zu liefern, ohne Kenntnis davon zu haben, ob die Zelle ein Teil eines Kurven-, eines Steigungs- oder eines Einkerbungs-Verbundfehlerelements ist, oder welche Kompensationsunterzellen den benachbarten Zellen derselben zugewiesen wurden. Der Entwurf der Übereinstimmungserfassungsmodelle garantiert, daß benachbarten Fehlerzellen zusammenpassende Kompensationsunterzellen zugewiesen werden. Das Modellübereinstimmungserfassungs-verfahren für ein vollständiges Bittabellenbild kann stückweise erreicht werden, d.h. Zelle um Zelle von rechts nach links, von oben nach unten oder in einer beliebigen Zufallssequenz, wobei es noch das gleiche Ergebnis zur Folge hat.
Jedes Modell weist nur eine mittlere Fehlerzelle und eine zugeordnete Kompensationsunterzelle auf, kann jedoch so viele willkürlich definierte Übereinstimmungserfassungs-Bittabellen-Musterzellen aufweisen, wie es die Probengröße ermöglichen wird. Dies ermöglicht, daß Bitmuster-Spezifikationszellen ohne weiteres hinzugefügt, entfernt oder in einem existierenden Modell geändert werden, um zu modifizieren oder um zusätzliche Modelle zu bilden, die einen speziellen Teilsatz von Fällen auswählen oder ausschließen können. Diese Flexibilität ermöglicht die Entwicklung von Modellen, um außergewöhnliche Verbundfehlerelemente zu handhaben. Spezielle Bittabellenbild-Merkmale oder -Charakteristika, die eine einzigartige Kompensation erfordern, oder Platzbeschränkungen bei Kompensationen werden als außergewöhnliche Fälle betrachtet.
Zusätzlich zu glatten Randkurven sind scharfe Spitzen und Kerben weitere übliche Merkmale, die in dem ursprünglichen analogen Bild zu finden sind. Während des Digitalisierungsverfahrens werden Spitzen abgeschnitten und Kerben gefüllt, wenn deren verengte Breiten kleiner als eine Zellenlänge sind. Die resultierenden Bittabellenbilder weisen unterscheidbare Signaturen auf, die erfaßt und durch die Verwendung einer Gruppe von speziell entworfenen Modellen kompensiert werden können. Ein Satz von Modellen 59, 61, 63 der verwendet ist, um Spitzen einer schwarzen Region zu erfassen und wiederzugewinnen, wie bei 55 dargestellt ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Das Modell 61 wird ein Spitzenende-Verbundfehlerelement 53 erfassen, bei dem sich zwei Ränder in einem spitzen Winkel schneiden. In diesem Fall beträgt der geographische Abrundungsfehler im Durchschnitt positive 25% in der Fehlerzelle 54. Die Kompensationsunterzelle, die diesem Modell 61 zugewiesen ist, wird daher die Fläche der Fehlerzelle 54 abschneiden, wobei der Fehlerzellenrand in eine Richtung gezogen wird, die durch die extrapolierte Richtungstendenz der Spitze 55 bestimmt ist. Wenn sich ein Abtastfenster um eine weitere Zellenposition nach rechts bewegt, ist seine Mitte unmittelbar benachbart zu der Fehlerzelle 54 auf der Fehlerzelle positioniert. Diese Fehlerzelle ist leer oder eine Leerstelle. Der geographische Abrundungsfehler für diese Zelle beträgt im Mittel negative 25%, weshalb eine Füllkompensations-Unterzelle dem Modell 63 zugewiesen ist, was eine Füllkorrektur in der extrapolierten Richtung der Spitze 55 zur Folge hat.
Ein scharfe Kerbe 57 oder 91 in einer schwarzen Region des ursprünglichen analogen Bilds kann als eine scharfe Spitze in der benachbarten weißen Region betrachtet werden. Aufgrund der Charakteristika eines Laserstrahldruckers, der schwarzen Toner auf ein weißes Papier aufbringt, werden Spitzen einer weißen Region jedoch nicht auf die gleiche Art und Weise wie Spitzen einer schwarzen Region kompensiert, da eine schmale weiße Region durch die benachbarten schwarzen Regionen überlappt und gefüllt werden kann. Die Bittabellenbilderzeugung kann diesen Effekt nicht voraussehen und kompensieren. Viele Bittabellenbildformationen enthalten weiße Zellen, d.h. Leerstellen oder leere Zellen, die von einer Anzahl von schwarzen Zellen oder Punkten umgeben sind, die Kerbe 91 in dem "b" 90 (wie in Fig. 4 gezeigt ist), die nicht ordnungsgemäß gedruckt werden können. Modelle 93 und 95 sind entworfen, um die umgebende schwarze Region in diesen Fällen zurückzuschneiden, um die schwarzen Kerben, d.h. die weißen Spitzen, in ihrer vorhergesagten gewünschten Form wiederzugewinnen. Auf eine ähnliche Art und Weise zu der, die oben für eine schwarze Spitze 55 beschrieben wurde, können weiße Spitzen ausgedehnt oder extrapoliert werden, was eine genauere Darstellung des gewünschten analogen Bilds zur Folge hat.
Die Implementierung der Modellübereinstimmungserfassungs- Verbesserungstechnik, die oben beschrieben wurde, ist zumindest teilweise durch die Anzeigevorrichtung oder die Druckmaschine, für die die Technik verwendet werden soll, bestimmt. Unterschiedliche Ausgabevorrichtungen können unter schiedliche Kompensationstechniken erfordern. Der Laserdrucker, der hierin oben beschrieben wurde, ist eine zweidimensionale Zweiebenen-Rasterbild-Ausgabevorrichtung, in der jede Zelle einen 1-Bit-Parameter (schwarz/weiß) aufweist. Der Festkörperlaser 19 wird durch ein einzelnes serielles Datenmodulationssignal (Video) getrieben, das der DC-Steuerung 39 durch die Schnittstellen-PCA 41 geliefert wird.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der Laserstrahldrucker-Schnittstellen-PCA 41, das die Position der Schaltungskomponenten zeigt, um das gedruckte Bild gemäß der vorliegenden Erfindung zu verbessern, und richtet sich auf ein Ausführungsbeispiel zur Verwendung mit dem Laserdrucker, der in den Fig. 1a und 1b gezeigt ist. Ein Zeichengenerator 411 liefert serielle Datensignale, um den Laserstrahl 17 zu modulieren, um die gewünschten Zeichen oder Graphiken zu liefern. Daten von dem Zeichengenerator 411 werden der Laser-Treiberschaltung 391 auf der DC-Steuerungs-PCA 39 geliefert.
Die Laserdrucker-Schnittstellen-PCA 41 wird durch eine CPU 413 gesteuert, die einen 16-Bit-Mikroprozessor aufweist, der Programme ausführt, die in einem ROM 415 gespeichert sind. Zusätzlich zum Speichern der Mikroprozessor-Steuerungsprogramme, die in der CPU 413 ausgeführt werden sollen, besteht der primäre Zweck des ROM 415 darin, die Punktmuster oder Bittabellenbilder der Druckerzeichen-Sätze oder -Fonts zu speichern. Der ROM 415 kann bei alternativen Ausführungsbeispielen ferner verwendet sein, um die Modellbitmuster zu speichern, wobei die Modellübereinstimmungserfassungs-Operation als eine Tabellensuche oder eine Nachschlagoperation, die durch eine Software oder eine Firmware gesteuert wird, implementiert sein kann. Die Fontkassetten 435, 437 weisen einsteckbare ROM-Kassetten auf, die zusätzliche Zeichensatz-Punktmusterdaten für unterschiedliche, optionale Fonts zu dem Drucker liefern. Zusätzliche oder optionale Übereinstimmungserfassungsmodelle für spezielle Fonts oder kundenspezifische Effekte können ebenfalls über die optionalen Fontkassetten 435, 437 in den Zeichengenerator 411 und Verbesserungsschaltung 421 eingegeben werden. Die Fontkassettenschnittstelle 439 puffert den Hauptdatenbus 441 von den Verbindern der Fontkassetten 435, 437. Ein nicht-flüchtiger Direktzugriffsspeicher (NVRAM; NVRAM = non-volatile random access memory) 419 ist vorgesehen, um wichtige Daten zu speichern, beispielsweise die Druckdatenkonfiguration und die Seitenzahlinformationen, die über das Steuerbedienfeld 413 eingegeben werden. Ein statischer Direktzugriffsspeicher 419 (SPAM; SRAM = static random access memory) liefert einen zusätzlichen Adreßraum für den Mikroprozessor in der CPU 413. Die Adreßsteuerung 423 gibt Adreßinformationen aus, die einen Zugriff auf die Daten, die in den vier separaten Abschnitten des ROM 415 gespeichert sind, ermöglichen. Die Adreßsteuerung 423 ist als eine einzelne Gatterarrayschaltung implementiert. Ein erweiterbarer dynamischer Direktzugriffspeicher (DRAM; DRAM = dynamic = dynamischer RAM) 425 ist vorgesehen, um Druckinformationen, Font-Informationen und weitere Informationseingaben von externen Geräten 431 zu speichern. Der Mikroprozessor in der CPU 413 unterteilt den DRAM-Speicherraum, wenn es erforderlich ist. Die Adreßsteuerung 423 gibt ferner Adreßinformationen aus, die einen Zugriff auf die Daten ermöglichen, die in dem DRAM 425 gespeichert sind. Die Zeitgebungssteuerung 429 erzeugt die erforderlichen Zeitgebungssignale, wann Daten in den DRAM 425 geschrieben oder von demselben gelesen werden sollen, und erzeugt ferner die Datenauffrischsignale für den DRAM 425. Der Bitschieber 427 erzeugt als Reaktion auf die Befehle von dem Steuerbedienfeld 433 oder den äußeren Vorrichtungen 431 die notwendigen Befehle, um gedruckte Zeichen zu versetzen oder zu überlappen und um Daten um 1 bis 15 Bits zu verschieben. Die I/O-Steuerung 443 steuert die Zeitgebung der Dateneingabe von der äußeren Vorrichtung 431 zu der CPU 413 über einen parallelen Schnittstellenverbinder 445. Die I/O- Steuerung 443 steuert ferner die Zeitgebung der Kommunikationen zwischen der Schnittstellen-PCA 41 und der DC-Steuerungs-PCA 39. Der Zeichengenerator 411, der auf Befehle von der CPU 413 anspricht, wandelt die Bittabellenbuddaten, die in dem ROM 415 oder den Fontkassetten 435, 437 gespeichert sind, in Punktdaten um, die in der Form eines seriellen Datensignals kontinuierlich zu der Lasertreiberschaltung 391 ausgegeben werden. Die Druckverbesserungsschaltung 421 ist zwischen den Zeichengenerator 411 und der Lasertreiberschaltung 391 angeordnet, um das serielle Datensignal zu modifizieren oder zu kompensieren, derart, daß die Druckverbesserungstechniken ausgeführt werden können.
Fig. 6 ist ein konzeptionelles Blockdiagramm der Druckverbesserungsschaltung 421. Die Daten für ein vollständiges Bittabellenbild werden serialisiert, beispielsweise das kursive "b" 90, und zu dem ersten Eingang eines "Zuerst-Hinein-Zuerst-Heraus"-Datenpuffers (FIFO-Datenpuffers) 101 gekoppelt. Das Bittabellenbild 90 wird in dem FIFO-Puffer 101 partiell wieder zusammengestellt. Ein fester MxN-Teilsatz 107 der FIFO-Speicherzellen bildet ein Abtastfenster 109, das einen Block des Bittabellenbilds betrachtet. Während die serialisierten Daten fortgesetzt durch den FIFO-Puffer 101 geschoben werden, betrachtet das Fenster 109 nacheinander mittlere Zellen 111 und ihre umgebenden Nachbarzellen.
Jedes Datenbit durchläuft das Fenster 109 mehrmals an unterschiedlichen Positionen, bis dasselbe die mittlere Zelle 111 des Fensters erreicht. Dieses mittlere Bit 111 wird zusammen mit seinen benachbarten Bitmustern durch das Fenster 109 betrachtet und durch das Übereinstimmungserfassungs- Netzwerk 103 geleitet. Das mittlere Bit 111 wird durch eine zugewiesene Kompensationsunterzelle ersetzt, wenn das Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk 103 eine Modellübereinstimmung findet; andernfalls wird dasselbe unverändert an dem Ausgang 113 erscheinen. Die Pufferung führt eine (N-1)/2-Linien- und eine (M-1)/2-Bit-Verzögerung von der Zeit, zu der ein Bit an dem Eingang des FIFO-Puffers 101 erscheint, bis zu der Zeit, zu der die zugeordnete Kompensationsunterzelle an dem Ausgang 113 erscheint, ein. Das Bit bleibt dann für weitere (N-1)/2 Linien in dem FIFO-Puffer 101, um als Nachbarzelle für nachfolgende mittlere Bits 111 in den Linien, die dem Bit folgen, zu dienen.
Das logische Netzwerk 103 zur schrittweisen Übereinstimmungserfassung ist in einem programmierbaren logischen Array (PLA; PLA programmable logic array) implementiert. Das PLA weist eine UND-Matrix, eine ODER-Matrix und eine Mehrzahl von Reihen von Mintermen oder Knoten auf, wobei jede Reihe ein unterschiedliches der Übereinstimmungserfassungs-Modelle darstellt. Jeder UND-Matrixeingang stellt den Zustand einer Zelle in dem Bittabellen-Abtastfenster 109 dar. Jeder Minterm stellt ein Modell-Bit oder eine -Zelle dar und wird aktiv sein, wenn eine Übereinstimmung mit dem entsprechenden Abtastfenster-Bit oder der -Zelle existiert (logisches UND). Alle Modelle, die der gleichen Kompensationsunterzelle zugewiesen sind, sind miteinander ODER-verknüpft. Wenn folglich ein Modell in der Gruppe mit dem eingegebenen Bittabellenmuster übereinstimmt (dem Bitmuster des Abtastfensters 109), wird die zugeordnete Kompensationsunterzellenausgabe aktiviert (logisches ODER).
Da auf der Basis der Zellenzustände des Abtastfensters 109 eine spezielle Kompensationsunterzelle ausgewählt wird, ist ein Kompensationsunterzellen-Auswahlsignal eine Summe-von- Produkten-Funktion. Immer wenn eine spezielle Kompensationsunterzelle erforderlich ist, wird ein Modell als ein Produktterm der Zelleneingaben des Abtastfensters 109 codiert und wird ein neuer unabhängiger Minterm. Das Auswahlsignal für eine spezielle Kompensationsunterzelle wird durch Summieren aller Produkt-Minterme, die der Kompensationsunterzelle zugeordnet sind, gebildet. Jeder Knoten der UND-Matrix kann verbunden (Bittabellenmuster-spezifisch) oder offengelassen werden. Jede Mintermausgabe kann nur mit einer oder einer Reihe verbunden sein (eindeutige Kompensationsunterzellen-Lösung). Die Größe des Abtastfensters 109 bestimmt die Abmessung der UND-Matrix. Die Anzahl von Modellen bestimmt die Anzahl von Mintermen, während die verwendete Anzahl von Kompensationsunterzellen die Anzahl von unabhängigen ODER-Term-Ausgaben bestimmt.
Diese Matrixstruktur liefert eine große Flexibilität und eine Einfachheit für den Modellentwurf. Sehr komplexe Modelle, die von jeder Bitzelle in dem Abtastfenster 109 abhängen, können erforderlich sein, um die außergewöhnlichen Fälle zu handhaben. Das PLA funktioniert auf eine ähnliche Art und Weise wie eine schnelle Parallelindex-Übereinstimmungserfassungstabelle. Das Bittabellenmuster in dem Abtastfenster 109 ist ein Satz von komplexen Eingangssignalen, die die sich durch das PLA verbreiten. Der Datenweg und folglich die logischen Funktionen sind durch die Knotenverbindungen in dem Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk 103 bestimmt.
Das Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk 103 bestimmt, ob die mittlere Zelle 111 des Abtastfensters 109 eine Korrektur erfordern wird, um die Verzerrung in dem ursprünglichen Bittabellenbild zu reduzieren. Die mittlere Zelle 111 des Abtastfensters 109 ist daher die "zu testende Zelle" und wird im Zusammenhang mit dem Muster, das durch ihre benachbarten Abtastfensterzellen gebildet ist, untersucht. Das Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk 103 liefert Ausgangssignale, die anzeigen, welche Kompensationsunterzelle wenn überhaupt erforderlich ist. Während die Daten durch den FIFO-Puffer 101 geschoben werden, betrachtet das Abtastfenster 109 nacheinander mittlere Zellen 111 und ihre umgebenden Bittabellenmuster, wodurch in dem Netzwerk 103 zur stückweisen Übereinstimmungserfassung jede Zelle einzeln getestet wird. Die kummulative Wirkung der unabhängigen diskreten Zellenkompensationssignale werden Abfolgen verbundener Kompensationsunterzellen sein, die die diskontinuierlichen Bittabellenbildmerkmale in eine bessere Annäherung ihrer ursprünglichen, analogen, kontinuierlichen Form glätten werden. Aufgrund der physikalischen Charakteristika des Toners und des Schmelzverfahrens wird das endgültige, verbesserte, gedruckte Bild dem analogen Bild sehr nahe kommen.
Der Kompensationsunterzellen-Generator 105 spricht auf die Ausgangssignale des Übereinstimmungserfassungs-Netzwerks 103 an, um das Kompensationssignal zu liefern, das der speziellen Kompensationsunterzelle, die durch das Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk 103 ausgewählt ist, zugeordnet ist. Wenn keine Kompensation erforderlich ist, wird der Kompensationsunterzellen-Generator 105 den unmodifizierten Zustand der mittleren Zelle 111 zu seinem Datenausgang 113 leiten.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden acht unterschiedliche Kompensationsunterzellen verwendet. Die Kompensationsunterzellen, die durch Diagramme 121 bis 135 in Fig. 7 dargestellt sind, weisen Parameter mit Werten auf, die zwischen die Inkrementalmengenwerte fallen, die normalerweise für die unmodifizierten Bittabellenzellen-Parameter zulässig sind. Um beispielsweise einen unmodifizierten Standardpunkt zu drucken, wird der Festkörperlaser 19 für eine spezifizierte Zeitdauer eingeschaltet, beispielsweise 530 Mikrosekunden, während der Laser 19 nur für das erste Drittel dieser Zeitperiode eingeschaltet wird und für den Rest dieser Zeitperiode aus sein wird, was einen Punkt von näherungsweise einem Drittel der Größe des unmodifizierten Punktes zur Folge haben wird, um die Kompensationsunterzelle, die durch das Diagramm 121 dargestellt ist, zu drucken. Eine Reduzierung der zellengröße wird normalerweise durch eine Erhöhung der Bittabellenauflösung erreicht, wobei ein Ausgabemechanismus einer höheren Auflösung erforderlich ist, um dieselbe anzuzeigen. Die Modulation des Steuersignals des Lasers 19 ermöglicht eine Reduzierung der Zellengröße, um kompensierte Unterzellen mit einer geringeren Größe und ausgewählte Abschnitte der Bittabellenzellen zu liefern, die gefüllt sind, um vorbestimmte Formen zu liefern. Die Verwendung der Kompensationsunterzellen hat eine wirksame Zunahme der Bittabellenauflösung in dem unmittelbaren Bereich ihrer Verwendung zur Folge. Der Kompensationsunterzellen-Generator 105 liefert die Pulsmodulationssignale für den Laser 119, die erforderlich sind, um die Kompensationsunterzellen, die in Fig. 7 gezeigt sind, zu drucken. Die Kompensationsunterzellen, die durch die Diagramme 121 bis 127 dargestellt sind, werden erzeugt, indem der Laser 19 für eine Zeitperiode eingeschaltet wird, die kürzer ist als die Standardpunkt zeitperiode, wie oben beschrieben wurde, und werden verwendet, um Korrekturen in der Dimension parallel zu der Abtastrichtung des Lasers zu liefern. Die Kompensationsunterzellen, die durch die Diagramme 129 bis 135 dargestellt sind, werden durch komplexere Lasermodulationssignale erzeugt, die effektiv die Tonerdichte-Mittellinie in einer Dimension senkrecht zu der Abtastdimension des Laserstrahls 17 verschieben, wodurch eine Kompensationskorrektur in einer Dimension senkrecht zu der Abtastrichtung des Laserstrahls geliefert wird. Durch die Verwendung weiterer Horizontal- und Vertikal-Korrekturtechniken bei dem Laserstrahldrucker sind Horizontal- und Vertikal-Kompensations-Unterzellen, die Punkte kleinerer oder anderer Größen als denen, die in Fig. 7 gezeigt sind, möglich. Unterschiedliche Techniken können verwendet werden, um die gleichen Ziele bei anderen Bildausgabevorrichtungen zu erreichen.
Bei dem hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der FIFO-Puffer 101, das Übereinstimmungserfassungs- Netzwerk 103 und der Kompensationsunterzellen-Generator 105 in einer Hardware und fest verdrahteten logischen Schaltungen implementiert. Die Druckverbesserungsschaltung 421 kann alternativ Software-mäßig oder Firmware-mäßig implementiert sein, wobei der Modellsatz und der zugeordnete Kompensationsunterzellensatz in einem RAM oder einem ROM gespeichert ist. Unter Verwendung von Font-Skalierungs-Softwareprogrammen, um die physikalische Größe des gedruckten Bilds zu erhöhen, wird die effektive Auflösung eines Bittabellenbilds reduziert, wodurch die Digitalisierungs-Fehlereffekte verstärkt werden. Die Übereinstimmungserfassungsmodelle können ebenfalls skaliert werden, um diese Fehler zu kompensieren, und werden eine verbesserte Druckqualität bei Skalierungsfaktoren größer als Eins liefern.
Bezugnehmend auf die Fig. 8, 9, 10 und 11 ist die Verbesserungsschaltung 421 in fünf Schaltungsblöcke aufgeteilt. Der FIFO-Puffer 101 weist einen Direktzugriffsspeicher-Puffer 120 (RAM-Puffer), der in Fig. 9 gezeigt ist, und eine Schiebematrix 140, die in Fig. 10 gezeigt ist, auf. Das Netzwerk 103 zur stückweisen Übereinstimmungserfassung, das als PLAs 160 und 162 implementiert ist, und der Kompensationsunterzellen-Generator 180 sind in Fig. 11 gezeigt. Die Synchronisations- und Systemzeitgebungs-Schaltungen 122 sind ebenfalls in Fig. 9 gezeigt. Fig. 8 ist ein Zeitablaufsdiagramm, das ausgewählte Zeitgebungs- und Synchronisations-Signale zeigt, die verwendet sind, um die Verbesserungsschaltung 421, die in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigt ist, zu steuern.
Die Verbesserungsschaltung 421 ist ein Nachverarbeitungs- Schaltungsblock, der zwischen den Zeichengenerator 411 und die Lasertreiberschaltung 391 geschaltet ist (wie in Fig. 5 gezeigt ist). Die Verbesserungsschaltung 421 empfängt den seriellen Bitdatenstrom, VDO, der die Punkte darstellt, die auf einer Seite gedruckt werden sollen, an einem Anschlußstift 2 des Anschlußblocks 121 und ein Synchronisationssignal BD an einem Anschlußstift 1 des Anschlußblocks 121. BD zeigt den Beginn jeder horizontalen Abtastlinie auf der photoempfindlichen Trommel an, die einer horizontalen Linie auf der Seite von dem Zeichengenerator 411 entspricht. Die Verbesserungsschaltung 421 gibt ein modifiziertes Signal eines seriellen Bitdatenstroms Vout an einem Anschlußstift 4 des Anschlußblocks 121 zu der Lasertreiberschaltung 391 aus. Obwohl die Verbesserungsschaltung ihr Taktsignal von der Zeichengeneratorschaltung 411 empfangen könnte, wird der Zeitgebungstakt bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch einen Kristalloszillator 123 und einen Latch 125 erzeugt. Zusätzlich wird an einem Anschlußstift 3 des Anschlußblocks 121 ein Signal EN, das verwendet ist, um die Verbesserungsschaltungsfunktion zu aktivieren oder zu deaktivieren, eingegeben.
Der RAM-Pufferblock 120 besteht aus vier Zählern 122, 124, 126 und 128, einem RAM 130 und einem Oktal-D-Flip-Flop 132. Der RAM-Pufferblock führt die erste innere Funktion des FIFO-Puffers 101 durch das Speichern der Daten, die aufeinanderfolgende Punktlinien auf einer Seite darstellen, durch. Die vier Zähler 122, 124, 126 und 128 bilden einen Adreßzähler für den RAM 130. Die fallende Flanke von BD zeigt den Beginn einer neuen Linie an, so daß an diesem Punkt der RAM-Adreßzähler 122, 124, 126, 128 durch das synchronisierte Strahlerfassungssignal von der Zeitgebungs-PLA 127, das auf die fallende Flanke des Signals BD hin auftritt, rückgesetzt wird. Da ein eingegebener Punkt oder ein Zellendatenbit ein Bit in dem RAM 130 besetzen wird, wird die RAM-Adresse zu jeder Punktzeitperiode inkrementiert. Der Systemtakt inkrementiert die Zähler 122, 124, 126 und 128 mit achtmal der ankommenden Bittabellendatenrate. Die unteren drei Bits des Zählers 122 sind nicht für die Adresse verwendet, sondern sind für weitere Systemzeitgebungsfunktionen verwendet, wie nachfolgend erläutert wird.
Wenn die RAM-Adresse inkrementiert wird, wird ein neues Bittabellendatenbit in dem Speicher gespeichert. Wie in dem Systemzeitablaufdiagramm, Fig. 8, gezeigt ist, wird die Adresse des RAM 130 an dem Zustandsübergang 7-0 inkrementiert (der fallenden Flanke des Taktsignals 102). Da das RAM- Schreibfreigabesignal 104, WE, hoch ist, wird der RAM 130 Daten auslesen. Diese Daten und die nächsten nachfolgenden (neues Punktdatenbit von VDO) sind auf einer Leitung 129 an den Eingängen des Oktal-D-Flip-Flops 132 eingestellt. Bei dem Zustandsübergang 2-3 wird das Schiebematrix-Latchsignal 106, SMLAT, hoch und das Oktal-D-Flip-Flop speichert das neue Datenbit auf der Leitung 129 und die Daten des RAM 130. Während der Zustände 4, 5 und 6 wird WE 104 tief und das Flip-Flop 132 gibt seine gespeicherten Daten auf Leitungen D0 bis D7 aus, welche bei dem Zustandsübergang 6-7 in den RAM 130 geschrieben werden. Aus Fig. 9 sei bemerkt, daß das neue Bittabellendatenbit an der Position D0 in dem Flip-Flop 132 gespeichert wird, während die vorherigen Werte von D0, D1, D2, D3, D4, D5 und D6 jeweils an D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7 gespeichert werden, und der vorherige Wert von D7 gelöscht wird. Wenn sich der Prozeß für jedes Adreßinkrement wiederholt, ist zu sehen, daß die momentane Linie (Zeile) der Bittabellendaten, die über VDO gesendet werden, an den D0-Bits des RAM 130 gepuffert werden, während die Zeile, die vorher an den D0-Bits war, an den D1-Bits gespeichert wird, die Zeile an den D1-Bits sich zu den D2-Bits bewegt, usw.. Folglich halten D0 bis D7 die vorherigen sieben Linien (Zeilen) von Bittabellendaten und das Speichern von aufeinanderfolgenden Linien auf einer Seite wird erreicht. Für eine gegebene Adresse des RAM 130 liegen die acht gespeicherten Bits (die Bittabellendaten) alle in der gleichen Spalte auf einer Seite. Die RAM-Adresse wird mit der fallenden Flanke von BD rückgesetzt und einmal pro Punktzeitperiode inkrementiert. Datenbits werden von dem Zeichengenerator auf die gleiche Art und Weise gesendet; einmal pro Punktzeitperiode, beginnend zu einer vorbestimmten Zeit nach der fallenden Flanke von BD. Die RAM-Adresse ist daher eine Punktspaltenadresse; der n-te Punkt auf einer Linie wird die gleiche Spaltenadresse aufweisen wie der n-te Punkt auf jeder anderen Linie.
Der Schiebematrixblock 140 besteht aus Schieberegistern 141 bis 149. Die Funktion des Schiebematrixblocks 140 besteht darin, alle Datenbits in dem Abtastfenster 109 (wie in Fig. 6 gezeigt ist) gleichzeitig auf parallelen Signalleitungen für die Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk-PLAs 160, 162 verfügbar zu machen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Abtastfenster aus 49 Zellen oder Datenbits und ist so geformt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Die mittlere Zelle 111 ist das Bit, das für eine Modifikation untersucht wird, während die übrigen 48 umgebenden Bits das Bitmuster bilden, das mit dem Modell auf Übereinstimmung geprüft werden soll. Das Abtastfenster 109 weist bis zu elf aufeinanderfolgende Spalten von Bits von sieben aufeinanderfolgenden Linien auf. Der RAM-Pufferblock 120 gibt nach jedem RAM- Adreßinkrement nur eine Spalte von Bits von sieben aufeinanderfolgenden Linien auf den Leitungen D1 bis D7 aus. Daher muß der Schiebematrixblock 140 Bits von elf aufeinanderfolgenden RAM-Puffer-Spaltenausgaben speichern und gleichzeitig ausgeben.
Bei dem Zustandsübergang 7-0 wird der RAM-Adreßzähler inkrementiert und die Bits, die durch den RAM 130 auf den Leitungen D1 bis D7 ausgegeben werden, sind Bits (die Bittabellendaten) auf sieben aufeinanderfolgenden Linien (Spalten). D1 bis D7 werden in die D7-Bit-Schieberegister 141 bis 147 eingegeben. D3, D4 und D5 weisen jeweils eine zusätzliche 3- Bit-Erweiterung auf ihren Schieberegistern 143, 144 und 145 auf, die jeweils zu den Schieberegistern 148 und 149 gekoppelt wird. Die Schieberegister 141 bis 149 werden durch FMLAP 106 gleichzeitig bei dem Zustandsübergang 2-3 getaktet, wobei die sieben eingegebenen Bits in die Schieberegister 141 bis 149 geschoben werden. Nachfolgende Adreßinkremente und Registerverschiebungen zu jeder Punktzeitperiode bewirken parallele Ausgaben der Schieberegister, um aufeinanderfolgende Bits in der Spalte, die ihrer seriellen Eingabe entsprechen, zu zeigen. Die Schiebematrixausgaben (die Ausgaben der parallelen Schieberegister) zeigen aufeinanderfolgende Spalten von Bits von den sieben aufeinanderfolgenden Linien, wobei das Abtastfenster 109 von Bits, die in dem Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk 103 untersucht werden sollen, ein Teilsatz der Ausgabe der parallelen Schiebematrix ist.
Das Abtastfenster 109 von Bits, die durch den Schiebematrixblock 140 ausgegeben werden, läuft über eine Seite und abwärts auf derselben, wobei jedes Bit auf der Seite für eine Punktperiode am Mittelpunkt der Abtastmatrix ist und für eine mögliche Modifikation untersucht wird.
Der Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkblock 160 besteht aus PLA-Netzwerken 161 und 162 und führt die Funktion des Prüfens der Bitmuster mit den Modellen auf Übereinstimmung durch, und liefert, wenn eine Übereinstimmung erfaßt wird, ein Signal, um die entsprechende Kompensationsunterzelle zu erzeugen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel existieren acht mögliche Ausgabemodifikationen (Kompensationsunterzellen) für ein Bit, wobei jede dieser Modifikationen einen entsprechenden Satz von Kombinationen oder Erkennungsmustern für die umgebenden Bitzustände aufweist. Die PLAs 161 und 162 empfangen das mittlere Bit (die mittlere Zelle 111, wie in Fig. 6 gezeigt ist) und ihre umgebenden Bits von dem Schiebematrixblock 140. Jedes Erkennungsmuster oder Modell wird durch einen Produktausdruck in einem der PLAs 161, 162 erfaßt, wobei der Satz von Produktausdrücken, die einer speziellen Ausgabebitmodifikation (einer zugeordneten Kompensationsunterzelle) entsprechen, miteinander ODER-verknüpft wird. Folglich wird zu jeder Zeit, zu der das Bitmuster in dem Abtastfenster, das durch die Schiebematrix 140 ausgegeben wird, mit einem Modell übereinstimmt, ein Produktausdruck in einem der PLAs 161, 162 aktiv, wobei die entsprechende ODER-Ausgabe wahr wird, was anzeigt, welche der acht Bitmodifikationen zu implementieren ist.
Die PLAs 161, 162, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zum Erfassen von Erkennungsmustern verwendet sind, weisen einige physikalische Begrenzungen auf, die notwendigerweise kompensiert werden müssen. Die maximal zulässige Anzahl von Eingängen zu jeder Vorrichtung ist sechsunddreißig und die maximale Anzahl von Produktausdrücken (und folglich Erkennungsmustern), die miteinander ODER-verknüpft werden können, um eine Bitmodifikation auszuwählen, ist acht. Jedoch müssen neunundvierzig Bits untersucht werden, um alle Erkennungsmuster zu erfassen, wobei die Anzahl von Produktausdrücken, die miteinander ODER-verknüpft werden müssen, um eine mögliche Bitmodifikation auszuwählen, vierundzwanzig übersteigen kann. Diese Eingangsanzahl-Begrenzung wird durch das Teilen des 49-Bit-Abtastfensters 109 in zwei kleinere Fenster, die zusammen alle Erkennungsmuster oder Modelle erfassen können, überwunden. Vierundzwanzig der Eingangsanschlußstifte auf jedem PLA 161, 162 sind tatsächlich Eingabe/Ausgabe-Makrozellenanschlußstifte. Folglich müssen die Abtastfenstereingaben angelegt werden, während die Mikrozellen die Summe (ODER) des Satzes von Produktausdrücken für jeden Modifikationsfall zwischenspeichern, wobei danach die Abtastfenstereingaben (die Ausgaben des Schiebematrixblocks 140) deaktiviert werden müssen, während die Mikrozellen die Ergebnisse ausgeben. Da jeder Makrozellenausgang nur acht Produktausdrücke ODER-verknüpfen kann, müssen mehrere Makrozellenausgänge weiter ODER-verknüpft sein, um ausreichend Produktausdrücke (Modelle) zu summieren, um einen Ausgabemodifikationsfall zu erfassen.
Während der Zustände 1, 2 und 3 ist das Schiebematrixausgabe-Freigabesignal 108 (SMOE) tief, was die Ausgaben des Schiebematrixblocks 140 von den Schieberegistern 141 bis 149 ermöglicht. Die Produktausdrücke in den PLAs 161, 162 erfassen alle Erkennungsmuster, die ODER-verknüpft sind, in Teilsätzen von acht oder weniger. Diese Teilsätze werden bei dem Zustandsübergang 2-3, bei dem das Erkennungs-Latch-Signal 112 (RECLAT) hoch wird, in Mikrozellen zwischengespeichert. Während der Zustände 4, 5, 6 und 7 ist SMOE 108 hoch, was die Ausgaben des Schiebematrixblocks 140 deaktiviert, und das Erkennungsausgabe-Freigabesignal 110 (RECOE) ist tief, wodurch die Teilsatz-Mikrozellenausgaben aktiviert werden. Diese aktivierten Mikrozellenausgaben werden nun in die PLAs zurückgeführt, wobei sie als Eingaben wirken. Die Teilsatz- Mikrozellen werden ODER-verknüpft, um die acht kompletten Sätze von Erkennungsmustern zu überprüfen, die die Bitausgabe-Modifikationsfälle erfassen. Wenn ein Erkennungsmuster erfaßt wurde, wird die entsprechende Bitmodifikationsfall- Ausgabe aktiv, wenn RECLAT 112 bei dem Zustandsübergang 5-6 wieder hoch wird. Die acht möglichen Bitmodifikationsfall- Ausgaben auf Leitungen L20, R20, L80, R80, V20, V40, V60 und V80 entsprechen den Kompensationsunterzellen, die durch Diagramme 121 bis 135 dargestellt sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Der Kompensationsunterzellen-Generatorblock weist eine Oktal-D-Flip-Flop-Schaltung 181, ein PLA 183, Exklusiv-ODER- Schaltungen 185 und 187 und D-Typ-Flip-Flops 189 und 191 auf. Der Kompensationsunterzellen-Generator liefert die modifizierten Bittabellendaten zu der Lasertreiberschaltung 391. Wenn das mittlere Bit 111 und seine umgebenden Bits in dem Abtastfenster 109 mit einem Erkennungsmuster oder einem Modell übereinstimmen, wird die entsprechende Bitmodifikationsfall-Ausgabe, Leitungen L20 bis V80, aktiv, und der Kompensationsunterzellen-Generator wird ein vorbestimmtes 16-Bit-Pulsmuster ausgeben, das der spezifischen Kompensationsunterzelle entspricht, die durch das Übereinstimmungserfassungs-Netzwerk ausgewählt ist. Wenn keine Übereinstimmung erfaßt wurde, sind die Leitungen L20 bis V80 alle inaktiv und das mittlere Bit 111 wird auf einer Leitung 182 unmodifiziert zu den Ausgangsleitungen 188 und 190 gekoppelt, wobei der Laser für eine gesamte Punktzeitperiode ein- oder aus-geschaltet wird.
Das PLA 181 ist als ein Oktal-Flip-Flop programmiert, um die Bitmodifikationsfall-Ausgaben auf den Leitungen L20 bis V80 für eine gesamte Punktzeitperiode zu halten. Es speichert die Leitungen L20 bis V80 bei dem Zustandsübergang 7-0 zwischen, während die Erkennungsausgaben der PLAs 161, 162 noch aktiv sind.
Die Flip-Flop-Schaltung 125 gibt die Signale CLK und /CLK aus, wahre und invertierte (2-Phasen) Taktsignale mit einem Tastgrad von 50%. Dieses Taktsignal ist achtmal die Rate des Bittabellendatensignals VDO. Die Verwendung der ansteigenden Flanken von sowohl CLK als auch /CLK, um die Schaltungsausgangszustände zu ändern, liefert sechzehn einzelne Zeitperioden pro Punktzeitperiode. Das Ausgangssignal auf den Leitungen 188 und 190 weist ein Tastgrad-Modulationssignal für den Laser auf, wobei jedes Bit in der 16-Bit-Ausgabesequenz durch die logischen Gleichungen, die in dem PLA 183 implementiert sind, gesteuert wird (hoch oder tief). Das PLA 183 gibt die Bits für das Ausgangspulsmuster aus, wie sie durch die Zustände von L20 bis V80 ausgewählt sind. Das 16-Bit-Muster wird von dem PLA 183 als acht aufeinanderfolgende Paare von aufeinanderfolgenden Bits, VDOA bzw. VDOB, ausgegeben, d.h. VDOA und VDOB werden gleichzeitig ausgegeben, wobei VDOB der Wert des Bits ist, das VDOA folgt. Der Zustand von a0, 114, al, 116 und a2, 118, der drei niedrigeren Bits, die durch den Zähler 122 ausgegeben werden, zeigt an, welches Paar von Bits ausgegeben werden soll. Das PLA 183 gibt VDOA und VDOB gleichzeitig mit der achtfachen Bittabellendatenrate aus. Der Rest der Schaltung, der Exklusiv-ODER-Gatter 185, 187 und Flip-Flops 189, 191 aufweist, wandelt diese Ausgaben in die erforderliche Ausgabesequenz um, die mit der sechzehnfachen Bittabellendatenrate ausgegeben wird.
Nach der ansteigenden Flanke des Takts 102 werden Daten an dem Eingang des D-Typ-Flip-Flops 189 eingestellt. Die Daten sind die Ausgabe VDOA des PLA 183 (das nächste Bit, das bei der ansteigenden Flanke von /CLK ausgegeben werden soll), die mit dem Signal EVDOB, der Ausgabe des Flip-Flop 191 auf der Leitung 190, Exklusiv-ODER-verknüpft ist. Diese Exklusiv-ODER-Operation ist eine Codierung der Daten für eine Gray-Code-Erzeugung. Die steigende Flanke von /CLK speichert diese Daten an dem Ausgang des Flip-Flops 189 auf einer Leitung 188 zwischen, das Signal EVDOA. Das Signal EVDOA und das Signal EVDOB werden in dem PLA 127 Exklusiv-ODER-verknüpft (Gray-Codierung), um das nächste Bit des Ausgangssignals Vout am Anschlußstift 4 des Anschlußblocks 121 zu liefern. Das Flip-Flop 191 und das Signal EVDOB auf der Leitung 190 wirken auf die gleiche Art und Weise, mit der Ausnahme, daß EVDOB bei der ansteigenden Flanke von CLK 102 zwischen gespeichert wird, um die Ausgabe des folgenden Bits zu bewirken. Die Gray-Codierung der Ausgabebits stellt sicher, daß keine Störungen bei der Ausgabe zwischen beliebigen zwei aufeinanderfolgenden Bits des gleichen Zustands existieren werden.
Das PLA 127 ist der Synchronisations- und Systemzeitgebungs-Schaltungsblock, der die Zeitgebungssignale, die in dem Systemzeitgebungsdiagramm gezeigt und oben erläutert sind, erzeugt. Die niedrigen drei Bits a0, a1, a2, 114, 116 bzw. 118 definieren die Systemzeitgebungszustände. Andere Funktionen des Synchronisations- und Systemzeitgebungs- Schaltungsblocks 127 schließen das Synchronisieren des ankommenden seriellen Datensignals, VDO ein, um Phasenunterschiede zwischen dem Zeichengeneratortakt und dem Verbesserungsschaltungstakt, der Oszillatorschaltung 123, zu kompensieren. Wenn die Eingabe EN an dem Anschlußstift 3 der Anschlußplatine 121 hoch ist, ist Vout an dem Anschlußstift 4 gleich EVDOA Exklusiv-ODER-verknüpft mit EVDOB, wie oben beschrieben wurde; wenn EN tief ist, ist die Verbesserungsfunktion deaktiviert und Vout ist gleich VDO.
Obwohl die Erfindung speziell bezugnehmend auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben gezeigt und beschrieben wurde, ist es für Fachleute offensichtlich, daß die vorher genannten und weitere Änderungen in Form und Detail derselben durchgeführt werden können, ohne von dem Geist und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Verbessern des angezeigten Bilds einer Anzeigevorrichtung, die ein digitaliesiertes Bild in einem Punktmatrixformat erzeugt, mit folgenden Schritten:

Erzeugen (411) eines Bitdatensignals, das zumindest ein Bittabellenbild eines gewünschten Zeichens darstellt;

Speichern (101) einer Anzahl N von aufeinanderfolgenden Bits in einer Anzahl M von aufeinanderfolgenden Linien des Bittabellenbilds in einer Temporärspeichereinrichtung, um einen MxN-Teilsatz (107) von Bits zu bilden, die das Bittabellenbild definieren;

Auswählen eines Abtastfensters (109) mit einer vorbestimmten Form, das eine vorbestimmte Anzahl von Bits aus dem MxN-Teilsatz von Bits einschließt, wobei das Abtastfenster ein mittleres Bit (111) aufweist;

Vergleichen (103) des Abtastfenster-Bitmusters, das durch die vorbestimmte Anzahl von Bits, einschließlich des mittleren Bits, gebildet ist, mit einer Mehrzahl von vorbestimmten Übereinstimmungserfassungsmustern von Bits;

Erzeugen eines Modifikationssignals, das das Bildelement, das durch das mittlere Bit erzeugt wird, modifiziert, wenn das Abtastfenster-Bitmuster mit zumindest einem der vorbestimmten Übereinstimmungserfassungsmuster übereinstimmt, wobei das modifizierte Bildelement einen Abschnitt aufweist, der verglichen mit dem Bildelement, wenn es unmodifiziert ist, größenmäßig reduziert ist; und

Erzeugen des Bildelements, das dem mittleren Bit zugeordnet ist, unter Verwendung des Modifikationssignals, um das modifizierte Bildelement zu liefern.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Speicherns der Mehrzahl von vorbestimmten Übereinstimmungserfassungsmustern.

3. Vorrichtung zum Verbessern des angezeigten Bilds, das durch eine Anzeigevorrichtung erzeugt wird, wobei die Anzeigevorrichtung eine Zeichengeneratoreinrichtung (411), die ein Bitdatensignal, das ein Bittabellenbild eines gewünschten Bilds darstellt, und eine Bildanzeigeeinrichtung aufweist, die auf das Bitdatensignal anspricht, um das gewünschte Bild anzuzeigen, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine Temporärspeichereinrichtung (101), die mit der Zeichengeneratoreinrichtung gekoppelt ist, zum temporären Speichern von Abschnitten des Bitdatensignals, die eine Anzahl N von aufeinanderfolgenden Bits in einer Anzahl M von aufeinanderfolgenden Linien des Bittabellenbilds darstellen, die einen MxN-Teilsatz (107) von Bits, die das Bittabellenbild definieren, bilden, wobei eine vorbestimmte Anzahl von Bits des Teilsatzes von Bits ein Abtastfenster (109) bildet, das eine vorbestimmte Form aufweist, die durch die Matrixposition der Bits definiert ist, wobei das Abtastfenster ein mittleres Bit (111) aufweist;

eine Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkeinrichtung (103), die mit der Temporärspeichereinrichtung gekoppelt ist, zum Vergleichen des Bitmusters, das durch das mittlere Bit und die übrigen, benachbarten Bits in dem Abtastfenster gebildet ist, mit einer Mehrzahl von vorbestimmten Fehlerübereinstimmungserfassungs-Bitmustern, wobei jedes der Übereinstimmungserfassungs-Bitmuster einem einer Mehrzahl von Modifikationssignalen zugeordnet ist; und

eine Signalerzeugungseinrichtung, die mit der Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkeinrichtung und der Bildanzeigeeinrichtung gekoppelt ist, zum Erzeugen eines zugeordneten der Mehrzahl von vorbestimmten Modifikationssignalen, wenn das Abtastfenster-Bitmuster mit zumindest einem der Mehrzahl von Fehlerübereinstimmungserfassungs-Bitmustern übereinstimmt, wobei das Modifikationssignal das Bildelement, das durch das mittlere Bit erzeugt wird, modifiziert, um einen Abschnitt aufzuweisen, der verglichen mit dem Bildelement, wenn es unmodifiziert ist, größenmäßig reduziert ist;

wobei die Bildanzeigeeinrichtung auf das Modifikationssignal anspricht, um das modifizierte Bildelement, das dem mittleren Bit zugeordnet ist, anzuzeigen.

4. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zum Speichern der Mehrzahl von vorbestimmten Übereinstimmungserfassungs-Bitmustern.

5. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeordnete Modifikationssignal einen Modulationsbitstrom mit einer Gesamtzeitdauer wie der eines unmodifizierten Bits in dem Bitdatensignal aufweist, wobei der Modulationsbitstrom die Bildanzeigeeinrichtung während der unmodifizierten Bitzeitdauer moduliert, um das modifizierte Bildelement zu erzeugen.

6. Eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkeinrichtung ein programmiertes Logikarray (103) aufweist.

7. Eine elektrophotographische Druckmaschine mit folgenden Merkmalen: einer drehbaren Trommeleinrichtung (11);

einer Schicht (13) aus einem photoleitenden Material, die für eine zyklische Bewegung durch Stationen für elektrophotographische Verfahren auf der Oberfläche der drehbaren Trommeleinrichtung befestigt ist;

einer Ladungs-Korona-Einrichtung (16), die benachbart zu der drehbaren Trommeleinrichtung angeordnet ist, um eine im wesentlichen gleichmäßige elektrostatische Ladung auf der Oberfläche der Schicht aus dem photoleitfähigen Material zu plazieren;

einer Belichtungseinrichtung (17) zum selektiven Entladen des geladenen photoleitenden Materials, um die Bildung eines latenten Bilds auf der Oberfläche des photoleitenden Materials zu bewirken;

einer Entwicklereinrichtung, die benachbart zu der drehbaren Trommeleinrichtung angeordnet ist, zum Aufbringen von Toner (18) auf das latente Bild, um ein entwickeltes Bild zu erzeugen;

einer Übertragungseinrichtung (20), die benachbart zu der drehbaren Trommeleinrichtung angeordnet ist, um das entwickelte Bild von dem photoleitenden Material zu einem Druckmedium (22) zu übertragen;

einer Schmelzeinrichtung (26) zum Schmelzen des Toners in das Druckmedium;

einer Papierübertragungseinrichtung zum seriellen Bewegen des Druckmediums aus einer Medienspeichereinrichtung durch die Übertragungseinrichtung zu der Schmelzeinrichtung;

einer Steuereinrichtung (391) zum Betreiben der Belichtungseinrichtung;

einer Zeichengeneratoreinrichtung (411) 1 die mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, um Datensignale zu liefern, die ein gewünschtes Bild, das auf dem photoleitenden Material erzeugt werden soll, darstellen;

einer Verbesserungseinrichtung (421), die zwischen der Steuereinrichtung und der Zeichengeneratoreinrichtung angeordnet ist, zum Erzeugen von Kompensationssignalen, die für ausgewählte der Datensignale substituiert werden sollen, wodurch ein Bild, das von den substituierten Datensignalen erzeugt wird, eine verbesserte visuelle Qualität aufweist, wobei die Verbesserungseinrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine Temporärspeichereinrichtung (101), die mit der Zeichengeneratoreinrichtung gekoppelt ist, zum temporären Speichern von Abschnitten der Datensignale, die ein Abtastmuster bilden, das einen Abschnitt des gewünschten Bilds darstellt, wobei das Abtastmuster ein mittleres Datensignal (111) aufweist;

eine Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkeinrichtung (103), die mit der Temporärspeichereinrichtung gekoppelt ist, zum Vergleichen des Abtastmusters mit einer Mehrzahl von vorbestimmten Modellmustern, wobei jedes der vorbestimmten Modellmuster einem einer Mehrzahl von Kompensationssignalen zugeordnet ist; und

eine Signalerzeugungseinrichtung, die mit der Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkeinrichtung gekoppelt ist, um das zugeordnete der Mehrzahl von Kompensationssignalen zu erzeugen, wenn das Abtastmuster mit zumindest einem der vorbestimmten Modellmuster übereinstimmt,

wobei das Kompensationssignal das Bildelement, das durch das mittlere Datensignal erzeugt wird, modifiziert, um einen Abschnitt aufzuweisen, der verglichen mit dem Bildelement, wenn es unmodifiziert ist, größenmäßig reduziert ist, und

wobei das Kompensationssignal der Steuereinrichtung geliefert wird, derart, daß das Bildelement, das durch das mittlere Datensignal erzeugt wird, das modifizierte Bildelement ist.

8. Eine elektrophotographische Druckmaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbesserungseinrichtung ferner eine Speichereinrichtung zum Speichern der Mehrzahl von Modellmustern aufweist.

9. Eine elektrophotographische Druckmaschine gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrichtung einen Laser (19) aufweist, wobei die Steuereinrichtung auf die Datensignale anspricht, um Lasertreibersignale zu erzeugen, die den Laser ein- und ausschalten, um einen modulierten Laserstrahl zu erzeugen, um das geladene photoleitenden Material selektiv zu entladen, um die Bildung des gewünschten Bilds zu bewirken, wobei die Steuereinrichtung auf die Datensignale anspricht, um den Laser für eine vorbestimmte volle Signalzeitperiode einzuschalten, wobei die Steuereinrichtung auf das Kompensationssignal anspricht, um den Laser für eine vorbestimmte Zeitperiode einzuschalten, die geringer als die volle Signalzeitperiode ist.

10. Eine elektrophotographische Druckmaschine gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Mehrzahl von Kompensationssignalen einen unterschiedlichen eindeutigen Bitstrom, der eine Gesamtzeitdauer aufweist, die gleich der vollständigen Signalzeitperiode ist, und der den Laser während der vollständigen Signalzeitperiode moduliert, um einen gewünschten Kompensationseffekt, der dem Kompensationssignal zugeordnet ist, zu erzeugen, aufweist.

11. Eine elektrophotographische Druckmaschine gemäß einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temporärspeichereinrichtung eine Mehrzahl von getakteten Schieberegistern und Zählern aufweist, die einen Zuerst-Hinein-Zuerst-Heraus-Datenpuffer (101) definieren.

12. Eine elektrophotographische Druckmaschine gemäß einem beliebigen der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Übereinstimmungserfassungs-Netzwerkeinrichtung ein programmiertes Logikarray (103) zum Vergleichen des Abtastmusters mit einer Mehrzahl von vorbestimmten Modellmustern aufweist.