DE69228409T2 - Verfahren und Vorrichtung für die Abtastung eines Aufzeichnungsträgers - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art zur Verhinderung von Artefakten in einem damit erzeugten Bild.
• Bei einer Ausführung bekannter Abtastvorrichtungen wird ein lichtempfindliches Material auf eine drehbare Trommel gelegt und ein mit einer Lichtquelle versehener Druckkopf mittels einer Gewindespindel relativ zu dem lichtempfindlichen Material vorwärtsbewegt. Die Lichtquelle wird in Abhängigkeit von einem Informationssignal moduliert, um auf dem lichtempfindlichen Material ein Bild zu erzeugen. Um die Produktionsleistung solcher Vorrichtungen zu erhöhen, wird der Druckkopf mit mehreren Lichtquellen versehen, damit eine Vielzahl von Druckzeilen in einem Durchgang erzeugt werden kann. Bei Mehrzeilen-Abtastsystemen kann jeder Dichteunterschied der Zeilen sehr starke Artefakte im Bild verursachen. Diese Artefakte können als sich wiederholende Muster auftreten, die als "Banding" bekannt sind.
• "Banding" kann bei Rasterdruck, bei dem beispielsweise 12 Minipixel zum Drucken eines Rasterpunkts verwendet werden, besonders störend wirken. Durch eine ungleichmäßige Dichte der Zeilen verursachte sichtbare Linien im Bild können in unterschiedlichen Abschnitten aufeinanderfolgender Rasterpunkte auftreten und auf diese Weise über das Bild wandern. Die sichtbaren Linien können beispielsweise durch eine Veränderung der Intensität der Lichtquellen verursacht werden. Die Frequenz der sichtbaren Linien im Bild schwingt mit der Rasterpunktfrequenz. Die daraus resultierende Makrodichteschwankung kann im Bild eine Ortsfrequenz aufweisen, die unglücklicherweise der Frequenz entspricht, bei der das menschliche Auge am empfindlichsten ist, nämlich etwa 0,5 Periode/mm. In diesem Frequenz bereich kann das typische menschliche Auge eine Dichteschwankung von etwa 0,2% wahrnehmen. Diese geringe Ungleichförmigkeit der Dichte ist in einem Drucker mit einem Mehrzeilen-Druckkopf sehr schwer zu beherrschen.
• Weitere Einzelheiten zum Stand der Technik sind US-A-4,414,583 zu entnehmen. Die dort beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bilderzeugung mit einem Abtastlichtstrahl, wobei, wenn der Abtastlichtstrahl für optische Abbildungen eingesetzt wird, ein moduliertes Steuersignal mit einem Zufallsrauschsignal kombiniert und dem Lichtstrahlmodulator aufgeschaltet wird. Auf diese Weise wird der Lichtstrahl rechtwinklig zur Abtastrichtung mit einer Zufallsbewegungmodulation beaufschlagt, um gegebenenfalls nicht abgetastete oder überlappte Lücken zwischen benachbarten Abtastzeilen aufzubrechen, damit die Lücken fast nicht mehr sichtbar sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erörterten Probleme der bekannten Vorrichtungen und Verfahren zu lösen und ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers zu schaffen.
• Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1.
• Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 6.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Abtastvorrichtung eingesetzt werden, in der ein Diodenlaser von einem in Abhängigkeit von einem digitalen Informationssignal gesteuerten Steuerstrom moduliert wird. Die Strahlung des Diodenlasers wird auf einem Aufzeichnungsträger, beispielsweise einem Thermodruckmedium, abgebildet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein von einem Zufallsrauschgenerator erzeugtes Signal in den Steuerstrom für den Diodenlaser injiziert. Bei einer zweiten Ausführungsform wird das digitale Informationssignal durch zufäl lige Veränderung der Bit-Zustände im Signal modifiziert. Dadurch wird die Laserleistung zufällig verändert.
• Ein Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß ein von Artefakten freies Bild durch Rasterdruck ebenso wie durch Halbtondruck erzeugt werden kann. Die Erfindung bietet darüberhinaus den Vorteil, daß ein von Artefakten freies Bild ohne einen genauen Abgleich der Ausgangsleistung der in dem Drucker verwendeten Laser erzeugt werden kann.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Druckers, in dem die Erfindung verwirklicht werden kann,
• Fig. 2 eine Diodenlaser-Steuerschaltung für eine Ausführungsform der Erfindung,
• Fig. 3 eine Schaltung für eine zweite Ausführungsform der Erfindung und
• Fig. 4 einen Zufallsrauschgenerator für die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer Abtastvorrichtung, wie zum Beispiel dem in Fig. 1 gezeigten Thermodrucker 10, eingesetzt werden. Der Drucker 10 ist mit einer Trommel 12 versehen, die auf einer Achse 15 drehbar gelagert ist und von einem Motor 14 angetrieben wird. Die Trommel 12 kann ein Thermodruckmedium (nicht dargestellt) aufnehmen, bei dem ein Farbstoff durch Sublimation von einem Gebermedium auf ein Empfangsmedium übertragen wird, wenn der Farbstoff in dem Gebermedium erhitzt wird. Ein für den Drucker 10 geeignetes Thermodruckmedium ist beispielsweise das in US-A-4,772,582 offenbarte Medium. Dieses Patent wird an den Zessionar der vorliegenden Erfindung abgetreten.
• Ein Abtastkopf 20 ist bewegbar vor der Trommel 12 gelagert. Der Abtastkopf 20 kann auf einer Schiene 22 gleiten und wird von einem Motor 24 angetrieben, der eine Gewindespindel 26 dreht. Der Abtastkopf 20 ist mit Lichtleitern 31 versehen, die mit einer Vielzahl von Diodenlasern (nicht dargestellt) verbunden sind. Die Diodenlaser können in an sich bekannter Weise einzeln moduliert werden, um Licht von den Lichtleitern wahlweise auf das Thermodruckmedium zu lenken. Eine vollständigere Beschreibung des hier beschriebenen Thermodruckers ist US-A-5,164,742 zu entnehmen.
• Bei Mehrzeilendruckern verursacht jeder Dichteunterschied der Druckzeilen einen als "Banding" bekannten sehr starken Artefakt. Dieser Artefakt kann beispielsweise auf mangelnden Abgleich der Laserleistung zurückzuführen sein und wirkt in Rasterdruckern besonders störend. Rasterdrucker können beispielsweise 12 Minipixel zum Drucken eines Rasterpunkts erfordern. Bei einem manchmal auch vorkommenden Druckdurchgang mit weniger als 12 Minipixeln erscheint eine dunklere Zeile (oder mehrere dunklere Zeilen) in unterschiedlichen Abschnitten aufeinanderfolgender Rasterpunkte. Diese dunkleren Zeilen wandern über das Bild. Die Frequenz der Zeilen ungleichförmiger Dichte schwingt mit der Rasterpunktfrequenz und erscheint im Bild optisch als "Banding". Die daraus resultierende Makrodichteschwankung kann im Bild eine Ortsfrequenz aufweisen, die der größten Kontrastempfindlichkeit des menschlichen Auges entspricht.
• Das oben beschriebene "Banding"-Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die dem Laser zugeführte Energie ein Zufallsrauschen injiziert wird. Die Anmelderin hat festgestellt, daß durch zufällige Veränderung der Laserenergie die genau definierte Schwingung zwischen den ungleichförmigen Dichten der Rasterpunkte durchbrochen werden kann, so daß die Dichteschwankung im Bild mit dem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist.
• Eine Ausführungform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei der dort gezeigten Steuerschaltung 40 wird ein Zufallsrauschen unmittelbar in den Steuerstrom des Diodenlasers injiziert. In der Schaltung 40 wird ein D/A-Umsetzer 42 mit einem digitalen Informationssignal 41 beaufschlagt. Das analoge Ausgangssignal des Umsetzers 42 wird einem Verstärker 44 zugeführt. Mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 44 wird eine Stromsteuerung 45 für den Diodenlaser 46 beaufschlagt. Das von einem Zufallsrauschgenerator 48 erzeugte Zufallsrauschen wird mit einer konstanten Bezugsspannung VREF kombiniert. Mit dem kombinierten Signal wird ein Verstärker 50 beaufschlagt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 50 wird mit einem Bezugsspannungsanschluß des Umsetzers 42 verbunden. Auf diese Weise wird durch Injizieren von Rauschen in die konstante Bezugsspannung VREF das Ausgangssignal des Diodenlasers 46 hinreichend verändert, um die Wirkungen von Veränderungen der Laserleistung auszugleichen und "Banding" im Bild zu verhindern. Statt am Umsetzer 42 könnte das Zufallsrauschen auch an einer Stelle zwischen der Stromsteuerung 45 und dem Verstärker 44 in die Schaltung 40 injiziert werden.
• Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der Bit-Zustände in einem digitalen Informationssignal zufällig verändert werden, um die einem Laser zugeführte Energie zufällig zu verändern. Die Schaltung 60 in Fig. 3 bildet den Eingang für einen D/A-Umsetzer in einer Diodenlaser-Steuerschaltung der in Fig. 2 dargestellten Art. Bei Verwendung der Schaltung 60 in Verbindung mit einer solchen Steuerschaltung wird der D/A-Umsetzer natürlich nicht, wie in Fig. 2 gezeigt, mit dem kombinierten Signal, sondern mit einer konstanten Bezugsspannung beaufschlagt. Die Schaltung 60 weist einen Zufallsrauschgenerator 62 auf, der über Zufallsrauschmischer 64 mit einer bestimmten Anzahl der wertniedrigsten Bits verbunden ist. Die Mischer 64 sind jeweils mit einem Exclusives-ODER-Gatter 66 versehen, das ein Signal von dem Rauschgenerator 62 und 1 Bit des Informationssignals empfängt. Der Zufallsrauschgenerator 62 kann, wie in Fig. 4 gezeigt, als sogenannter Pseudo- Zufallsrauschgenerator ausgebildet sein. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Generator 62 mit einem Schieberegister 67 versehen, das Speicherelement 1 bis m und ein Exclusives-ODER-Gatter 68 aufweist, das Eingangssignale von zwei der Speicher elemente empfängt. Mit dem Ausgangssignal des Gatters 68 wird das erste Speicherelement im Register 66 beaufschlagt. Die Ausgangsabgriffe 70 des Generators 62 werden beispielsweise, wie in Fig. 3 gezeigt, mit den Bits 3-6 verbunden. Die Anzahl von Speicherelementen im Register 66 und die Lage der Abgriffe 70 bestimmen die Länge des Zufallsmusters, bevor sich dieses wiederholt. Die Wiederholung des Musters beeinträchtigt nicht die Wirksamkeit des Generators 62, solange das Muster wesentlich länger ist als eine Bildzeile. Da der Generator 62 Werte nur dann ändert, wenn das Schieberegister getaktet wird, läßt sich die größte Frequenzkomponente in dem erzeugten Rauschspektrum problemlos beherrschen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers mitttels eines Abtastkopfes (20), der eine Lichtquelle aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträger und Abtastkopf (20),

- Erzeugen eines modulierten Steuersignals,

- Injizieren eines Zufallsrauschsignals in das Steuersignal, um ein modifiziertes Steuersignal zu bilden; und

- Beaufschlagen der Lichtquelle mit dem modifizierten Steuersignal während des Abtastens eines Bildes auf dem Aufzeichnungsträger, um die Ausgangsintensität der Lichtquelle entsprechend zu variieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Diodenlaser ist.

3. Verfahren zum Abtasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufallsrauschsignals in das Steuersignal injiziert wird, indem das Störsignal in eine Spannungsquelle injiziert wird, die dem Laser Energie zuführt.

4. Verfahren zum Abtasten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufallsrauschsignals durch einen analogen Rauschgenerator erzeugt wird.

5. Verfahren zum Abtasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufallsrauschsignals dadurch in das Steuersignal injiziert wird, indem die Bit- Zustände in einem digitalen Steuersignal zufällig verändert werden.

6. Vorrichtung (10) zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers mittels eines Abtastkopfes (20), der eine Lichtquelle (31, 46) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Komponenten:

- Mittel (24, 26) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Aufzeichnungsträger und Abtastkopf (20),

- eine Einrichtung (41) zum Erzeugen eines modulierten Steuersignals,

- eine Einrichtung (64) zum Injizieren eines Zufallsrauschsignals in das Steuersignal, um ein modifiziertes Steuersignal zu bilden; und

- Mittel (44, 45) zum Beaufschlagen der Lichtquelle (46) mit dem modifizierten Steuersignal während des Abtastens eines Bildes auf dem Aufzeichnungsträger, um die Ausgangsintensität der Lichtquelle entsprechend zu variieren.

7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Steuersignal der Vorrichtung in digitaler Form zugeführt wird, und daß die Injiziereinrichtung (64) ein Mittel (64) zum zufälligen Verändern der Bit-Zustände des modulierten Steuersignals aufweist.

8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mindestens eine Laserstrahlungsquelle (31, 46) aufweist, die gemäß dem modifizierten Steuersignal modulierbar ist.

9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Injiziereinrichtung (64) einen Zufallsgenerator (62) aufweist.