DE69418971T2

DE69418971T2 - Zweidimensionale Linearitäts- und Schreib-Fehlerkorrektur in einem Drucker mit hoher Auflösung

Info

Publication number: DE69418971T2
Application number: DE69418971T
Authority: DE
Inventors: Douglas N. Curry
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2014-10-28
Also published as: DE69418971D1; EP0651552A2; US5732162A; CA2128834A1; CA2128834C; JP3534263B2; JPH07195736A; EP0651552B1; EP0651552A3

Description

Diese Erfindung betrifft ein System zum dynamischen Ausgleichen zweidimensionaler Ausrichtungsfehler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 für einen Drucker mit hoher Auflösung.
US 40 80 634 offenbart ein System, das einem System zum dynamischen Ausgleichen zweidimensionaler Ausrichtungsfehler entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 ähnlich ist.
Die Ausrichtung von Bildschichten wird wichtiger, wenn zum Farbdrucken eine mehrschichtige Bilderzeugung verwendet wird. Mechanische Einrichtungen zum Ausrichten von Schichtinformationen innerhalb des Bereiches von einem bis zehn Mikron ist wegen der äußerst engen mechanischen Toleranz, die erreicht werden müssen, äußerst kostspielig. Daher besteht ein Bedürfnis nach einer Möglichkeit, elektronisch Ausrichtungsfehler mit Subabtastgenauigkeit zu korrigieren, statt äußerst enge mechanische Toleranzen einzuhalten.
Bisher ist bei einem Rasterausgangsabtaster ROS mit Polygonspiegelbilderzeugung eine elektronische Ausrichtungskorrektur nur in der Schnellabtastrichtung wegen des fortlaufenden Umlaufs des Datenstroms mit dem Fleck möglich gewesen. Eine Beschleunigung oder Verlangsamung des Datentakts, um an die Fleckgeschwindigkeit der Schnellabtastung anzupassen, ist in US-A-4,766,560 von Curry u. a. gezeigt worden. In der Langsamabtastrichtung jedoch ist eine elektronische Ausrichtungskorrektur mit Subabtastgenauigkeit unmöglich gewesen, weil die Abtaststruktur in der Langsamabtastrichtung die Datenübergänge oder Ränder auf Intervalle der Abtastschrittweite beschränkt.
Jedoch ist mit dem Aufkommen, eine veränderliche Intensität auf dem Photorezeptor zu verwenden, wie eine Impulsweitenmodulation, eine beschränkte Subabtastpositionierungsgenauigkeit verfügbar gemacht worden, um Bilder herzustellen. Des weite ren ist mit dem Auftreten der übermäßig abgetasteten Bilderzeugung oder dem Drucken mit hoher Genauigkeit, US-A-5,138,399 von Curry u. a., der zum Drucken verwendete Gauß-Fleck überdimensioniert und filtert die Abtaststruktur heraus. Daher weist die Anwendung von Grau-Ausgangsdaten auf den Photorezeptor eine bessere Intensität gegenüber einer Randanordnung auf, und die Bildübergänge in der Langsamabtastrichtung können elektronisch ebenfalls korrigiert werden, einen Positionierungsausgleich der Langsamabtastrichtung mit einer besseren Subabtast-Schrittweitengenauigkeit zu erzeugen.
US 43 81 547 offenbart die Interpolation von Dichtepegeln von vergrößerungsmäßig veränderten Bildelementen.
Daher besteht eine Möglichkeit den Schnellabtastausgleich mit der Verwendung beim Drucken mit hoher Genauigkeit zu kombinieren, um eine zweidimensional Fehlerkorrektur der Bildausrichtung mit Subabtastgenauigkeit zu erreichen. Des weiteren kann bei Verwendung einer Wiederabtast-Interpolationseinrichtung ein genauer wiederabgetasteter Bilddatenwert mit Bruchteilsgenauigkeit berechnet werden, um bei der Korrektur zu helfen. Diese zweidimensionale Korrektur kann Fehler von einfacher Bildphasenverschiebung und veränderlicher Auflösung bis zu einer sehr komplizierten nichtlinearen Dehnung der Bilddaten korrigieren, um zu vorhergehenden Bildschichten zu passen, oder mechanische Unregelmäßigkeiten in dem System auszugleichen. Des weiteren sollte diese Technik zeigen, daß sie sehr kostenwirksam ist, da sie vollständig elektronisch ist.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein System, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, zum Korrigieren von Ausrichtungsfehlern in einem Drucker geschaffen,.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm eines elektrostatographischen Druckers ist, der ausgerüstet ist, die vorliegende Erfindung auszuführen,
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Bilderzeugungsuntersystems hoher Genauigkeit mit einem einzigen Kanal entsprechend der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 3 ein Diagramm eines Bilderzeugungsuntersystems hoher Genauigkeit mit zwei Kanälen entsprechend der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das die in dem FIFO und dem Phasen/Auflösungskontroller, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, enthaltenen Elemente zeigt,
Fig. 5 ein Blockdiagramm ist, das die in dem Grau-Verschachtelungsformatierer, der in der Fig. 3 gezeigt ist, enthaltenen Elemente zeigt,
Fig. 6 ein Blockdiagramm ist, das die Elemente zeigt, die in dem Abtastungsinterpolator und dem Phasen/Auflösungskontroller, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, enthalten sind,
Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das die Elemente darstellt, die in dem y Interpolator, dem x Interpolator und dem Steigungsinterpolator enthalten sind, die in der Fig. 6 gezeigt sind,
Fig. 8 ein Diagramm ist, das den Grundgedanken der Steigungsschwellenverarbeitung in zwei Dimensionen darstellt;
Fig. 9 ein Blockdiagramm ist, das die Elemente für die Steigungsschwelleneinrichtung zeigt,
Fig. 10 eine schematische Darstellung der vollen Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 17 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 18 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 20 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 21 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 22 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 23 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 24 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 25 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 26 eine schematische Darstellung eines Schritts bei der Erzeugung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 27 ein Blockdiagramm der Halbtoneinrichtung ist,
Fig. 28 ein Blockdiagramm des x und des y Akkummulators der Halbtoneinrichtung in der Fig. 26 ist,
Fig. 29 eine graphische Darstellung der Werte ist, die in den x und den y Akkummulator der Fig. 27 geladen sind;
Fig. 30 eine graphische Darstellung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 31 eine graphische Darstellung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 32 eine graphische Darstellung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 33 eine graphische Darstellung eines Halbtonflecks ist,
Fig. 34 ein Blockdiagramm eines veränderlichen Modulus-Akkummulators ist, der zur Adressierung des Halbtonspeicherblocks verwendet wird,
Fig. 35 ist eine graphische Darstellung von vierten Typen von Ausrichtungsfehlern;
Fig. 36 ist ein Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Phasenauflösungskontroller und dem Linearitäts- und Ausrichtungskontroller zeigt;
Fig. 37 ist ein Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem x Adresse Akkumulator und dem y Adresse Akkumulator der Halbtoneinrichtung und des Linearitäts- und Ausrichtungskontrollers zeigt;
Fig. 38 ist ein Blockdiagramm, das eine alternative Beziehung zwischen dem Phasenauflösungskontroller und dem Linearitäts- und Ausrichtungskontroller zeigt; und
Fig. 39 ist ein Blockdiagramm, das eine alternative Beziehung zwischen dem x Adresse Akkumulator und dem y Adresse Akkumulator der Halbtoneinrichtung und des Linearitäts- und Ausrichtungskontrollers zeigt.

1. SYSTEMÜBERBLICK

1.0 Typisches Rasterausgangsabtastersystem

Es wird sich nun den Zeichnungen zugewandt, und an dieser Stelle insbesondere der Fig. 1, in der ein elektostatographisches Druckgerät 11 (nur mit den wichtigen Teilen gezeigt) gezeigt ist, das ein mehr oder weniger üblich ausgebildetes Lichtpunktrasterausgangssystem 12 zur Abtastung eines datenmodulierten Lichtbündels 13 über einen elektrostatographischen Photorezeptor 14 entsprechend einem vorbestimmten Rasterabtastmuster aufweist. Hierfür umfaßt der Rasterausgangsabtaster 12 eine Laserdiode 15, um das Lichtbündel 13 in dem sichtbaren oder unsichtbaren (z. B. infraroten) Spektralband auszusenden, sowie einen Polygonabtaster 17, der eine Mehrzahl nahezu identischer, spiegelartiger, äußerer Seitenwände oder "Fazetten" 18 aufweist.
Entsprechend der herkömmlichen Praxis gibt es einen Motor 21 zur Drehung des Abtasters 17 um seine Mittelachse, wie es durch den Pfeil 22 gezeigt ist, bei einer im wesentlichen konstanten Wickelgeschwindigkeit. Der Abtaster 17 ist optisch zwischen dem Laser 15 und dem Photorezeptor 14 ausgerichtet, so daß seine Drehung bewirkt, daß das Laserbündel 13 nacheinander von den Abtasterfazetten 18 geschnitten und reflektiert wird mit dem Ergebnis, daß das Bündel 13 zyklisch über den Photorezeptor 14 in einer Schnellabtastrichtung geschwenkt wird. Der Photorezeptor 14 wird andererseits (durch nicht gezeigte Mittel) gleichzeitig in einer orthogonalen Arbeitsrichtung mit einer im wesentlichen konstanten linearen Geschwindigkeit vorwärtsbewegt, wie es durch den Pfeil 23 angegeben ist, so daß das Laserbündel 13 den Photorezeptor 14 entsprechend einem Rasterabtastmuster abtastet. Wie es gezeigt ist, ist eine Drehtrommel 24 mit dem Photorezeptor 14 beschichtet, wobei es aber offensichtlich ist, daß er auch von einem Band oder irgendeinem geeigneten Träger getragen werden könnte.
Typischerweise umfaßt der Rasterausgangsabtaster 12 zusätzlich eine Vorabtasteroptik 25 und eine Nachabtasteroptik 26, um das Laserbündel 13 zu einem allgemein kreisförmigen Brennpunkt nahe dem Photorezeptor 14 zu bringen, und um irgendeine optische Korrektur bereitzustellen, die benötigt werden mag, Schlagen des Abtasters und andere optische Ungleichmäßigkeiten auszugleichen. Vorzugsweise ist die optische Apertur des Rasterausgangsabtasters 12 ausreichend groß, um ein übermäßiges Abschneiden des Laserbündels 13 zu vermeiden, weil dann das Bündel 13 zu einem allgemeinen kreisförmigen oder elliptischen Brennpunkt mit einem Gauß- Intensitätsprofil kommt. Jedoch sind die weiteren Gesichtspunkte dieser Erfindung nicht auf irgendeine bestimmte Abtastfleckgeometrie oder ein Intensitätsprofil begrenzt.
Akzeptierte Konstruktionsprinzipien zeigen, daß das räumliche Frequenzenergiespektrum des Abtastfleckprofils keine wesentlichen Raumfrequenzkomponenten außerhalb des Raumfrequenzdurchlaßbandes des Bilderzeugungssystems aufweisen sollte, wobei aber der Abtastfleck sonst maßgeschneidert werden kann, um eine Vielzahl Systemanforderung zu erfüllen.
Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die Amplitude, das Tastverhältnis und/oder die Impulsbreite des Laserstrahls 13 seriell durch den Intensitätsmodulator 28 (hier allgemein als "Intensitätsmodulation" bezeichnet) entsprechend aufeinanderfolgender digitaler Mehrbitdatenwerte moduliert. Diese Datenwerte werden aus einer gepufferten Datenquelle 23 seriell in Antwort auf Datentaktimpulse herausgetaktet, die mit der Abtastung des Abtastflecks von Pixlemusterspeicherstelle zu Pixlemusterspeicherstelle innerhalb des Rasterabtastmusters zeitlich synchronisiert sind. Somit kann die Datentaktfrequenz (durch nicht dargestellte Mittel) ausgewählt werden, die Daten auf das Rasterabtastmuster mit irgendeiner erwünschten Auflösung abzubilden, wobei entweder dieselbe oder eine unterschiedliche Auflösung in der Schnellabtast- und der Arbeitsrichtung verwendet wird. Man erkennt, daß die Daten im voraus (wie durch hier beschriebene Mittel) zum Drucken von Halbtonbildern und/oder Text und anderen Arten Strichvorlagen verarbeitet werden können, so daß die Datenquelle 23 allgemein irgendeine geeignete Quelle von Grauwertdaten zur Intensitätsmodulation des Laserbündels 13 darstellt.
Bekannter Weise kann die Positionierungsgenauigkeit des Pixels in der Schnellabtastrichtung des Druckergeräts 11 verbessert werden, wenn es erwünscht ist, indem dynamisch die Frequenz des Datentakts eingestellt wird, damit Pixelpositionierungsfehler ausgeglichen werden, die die Neigung besitzen, erzeugt zu werden durch "Motorpendeln" (d. h., Änderungen der Winkelgeschwindigkeit des Abtasters 17), "Polygonkennzeichnung"-Eigenschaften (Änderungen der Winkelgeschwindigkeit, mit der die verschiedenen Fazetten 18 des Abtasters 17 den Abtastfleck über den Photorezeptor 14 von einer Abtaststartposition zu einer Abtastendposition bewegen) und "Abtastnichtlinearitäten" (d. h., örtliche Änderungen der linearen Geschwindigkeit der Schnellabtastung, die durch Schwankungen der geometrischen Beziehung des Abtasters 17 zu räumlich bestimmten Segmenten irgendeiner gegebenen Abtastlinie hervorgerufen werden). Wegen weiterer Informationen über diese Quellen potentieller Pixelpositionierungsfehler und der Ausgleich, der für diese Fehler vorgesehen werden kann, werden die folgenden gemeinsam übertragenen US Patente durch Bezugnahme auf sie eingegliedert: US-A-4,622,593; US-A-4,639789; US-A-4,766,560; US-A-4,860,237; US-A-4,893,136 und US-A-4,935,891.
Man versteht jedoch, daß sich die erhöhte Pixelpositionierungsgenauigkeit der bestehenden Ausgleichstechniken, die oben angegeben sind, streng genommen auf die räumliche Positionierung der Pixelmitten in der Schnellabtastrichtung beziehen. Somit wird eine Synchronisierung verwendet, die Pixelpositionen der Schnellabtastung einzustellen. Dies unterscheidet sich von der zweidimensionalen "hohen Adressierbarkeit" oder "Mikroadressierbarkeit", die hier verwendet wird, weil die Mikroadressierbarkeit ermöglicht, daß Bildübergänge räumlich mit Subauflösungsgenauigkeit sowohl in der Arbeitsrichtung als auch in der Schnellabtastrichtung positioniert werden. Dieses Merkmal wird manchmal als, "hohe zweidimensionale, Adressierbarkeit" oder in abgekürzter Form als "hohe 2D Adressierbarkeit" bezeichnet und ist vollständig in US-A-5,138,339 beschrieben. Typischerweise wird die Intensität verwendet, die Pixelpositionen in der Arbeitsrichtung einzustellen.
Insbesondere wird entsprechend US-A-5,138,339, die von der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, die Schrittweite des Abtastmusters für den Drucker 11 so ausgewählt, daß sie merklich feiner (d. h., kleiner) als der Durchmesser des Abtastflecks bei der FWHM (volle Weite bei halbem Maximum) ist, der durch das Abtastbündel 13 erzeugt wird. Dieses Abtastmuster mit relativ feiner Schrittweite bewirkt, daß der Drucker 11 in einem "Überabtast"-Modus arbeitet, weil sich der zentrale Kern des Abtastflecks bei FWHM über die räumlich überlagerten Abschnitte des Photorezeptors 14 während des Abtastens räumlich naher (d. h., benachbarter) Abtastlinien bewegt. Eine Überabtastung verschlechtert etwas die Raumfrequenzreaktion des Druckers 11 in der Arbeitsrichtung. Jedoch hat es sich herausgestellt, daß die Linearität der Adressierbarkeitsreaktion von Rasterausgangsabtastdruckern, wie dem Druc ker 11 schnell zunimmt, wenn das Verhältnis der Abtastschrittweite zu dem Durchmesser des Abtastflecks bei FWHM auf zunehmend kleinere Subeinheitswerte verringert wird (d. h., Zunahme der Überabtastung). Mit anderen Worten hat es sich herausgestellt, daß die Überabtastung der Schlüssel ist, die im wesentlich lineare Positionsteuerung zu schaffen, die diskrete Belichtungen ermöglicht, um Bildübergänge auf ein Abtastmuster bei einer Subauflösungspräzision abzubilden. Somit wird bei dem in der Fig. 1 gezeigten Drucker ein relativ kleiner Verlust an Frequenzreaktion in der Arbeitsrichtung akzeptiert, um im wesentlichen eine erhöhte Adressierbarkeit in der Arbeitsrichtung zu erreichen. Die Verwendung eines Überabtastfaktors (d. h., das Verhältnis des Durchmessers des Abtastflecks bei dem FWHM zu der Abtastschrittweite) von über ungefähr 2· verbessert nur marginal die Linearität der Adressierbarkeitsreaktion des Druckers 11, so daß Konstrukteure, die die Verwendung von Überabtastfaktoren größer als 2· oder so in Betracht ziehen, sorgfältig die Gesamtleistung des Systems analysieren sollten, die konstruiert wird, um sicherzustellen, daß es zufriedenstellen ist.
Die Erklärung dafür, daß es wichtig ist, die Pixelpositionen mit Subpixel- oder Subabtastgenauigkeit in der Schnellabtast- und in der Arbeitsrichtung einzustellen, liegt an der Fähigkeit des menschlichen Sehsystems, die Randanordnungsgenauigkeit 10 bis 60 mal genauer als die Schärfe (Auflösung) des Sehsystems wahrzunehmen. Diese Fähigkeit des menschlichen Sehsystems wird als hohe Schärfe bezeichnet. Somit muß sich die Auflösungsleistung des Druckers bis gerade jenseits der Schärfegrenze des Sehsystems von ungefähr 300 bis 400 Linien pro Zoll in einem Sehabstand von 12 Zoll fortsetzen, und die hohe Auflösungsreaktion des Druckers muß fähig sein, die Ränder dieser relativ groben Markierungen mit einer Genauigkeit von 3000 bis 20000 Position pro Zoll anzuordnen. Es ist nicht zweckmäßig, Hochgeschwindigkeitsdrucker mit Auflösungen von 3000 bis 20000 Pixel pro Zoll auszuführen, und die Alternative ist, einen Abtaster mit ähnlichen Eigenschaften wie das menschliche Sehsystem herzustellen: seine hohe Auflösungsreaktion ist eine Größenordnung oder mehr höher als seine eigene Auflösung. Die durch Überabtastung bereitgestellte Linearität ermöglicht diese Leistung.
Es ist dann notwendig, diesen Abtaster mit ausreichend Wiedergabetreueinformationen zu versehen, um ihn anzusteuern. Pixelmuster, die üblicherweise verwendet werden, sind eine schlechte Quelle, weil sie Informationen nicht wirksam speichern. Die Informationen werden am besten durch Grauquellendaten geliefert, die beispielsweise eine begrenzte Auflösung von 300 bis 400 Abtastungen pro Zoll und eine Grautiefe von vielleicht 8 Bit aufweisen, die logarithmisch codiert wird, um 256 Werte zu erreichen, und die die hohe Auflösungsinformationen liefert. Diese Daten können in Realzeit durch hier beschriebene Elektronik umgewandelt werden, um die Graudaten hoher Bandbreite zu erzeugen, die für den Photorezeptor oder das Medien bestimmt sind. Somit wird diese Information, die dem Äquivalent von mehr als 23 Millionen Bit pro Quadratzoll entspricht (bei beispielsweise 4800 · 4800 Adressierbarkeitseinheiten pro Zoll) nur auf dem Photorezeptor oder den Medien verwendet und nicht in einem kostspieligen Seitenpuffer gespeichert.

2.0

Architektur des Drucker hoher Auflösung

Drucken hoher Qualität hängt nicht nur von dem Geräterauschen und der Belichtungsqualität ab, sondern auch davon, wieviel Wiedergabetreueinformationen von der Datenquelle zu dem Drucker übertragen werden können. Der Zweck der Elektronik in dem Drucker ist, eine abgetastete Darstellung hoher Wiedergabetreue in einen Bitstrom hoher Bandbreite und hoher Auflösung zu Abgabe auf den Photorezeptor umzuwandeln. Die Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Untersystemkomponenten in einem Drucksystem mit hoher Auflösung entsprechend der vorliegenden Erfindung, das hier als Drucker 50 bezeichnet wird. Der Drucker 50 kann wie das elektrostatographische Druckgerät 11 der Fig. 1 ausgeführt werden, wobei aber nicht beabsichtigt ist, daß er auf eine solche Druckergerätausgestaltung beschränkt ist.
Der Drucker 50 enthält Datenquellen von dem Bildgenerator 51, der den Grauwertbildgenerator 52, den Binärbildgenerator 54 und den Gauwertwandler 56 umfaßt. Des weiteren sind ein FIFO (zuerst herein zuerst heraus) Speicher 58, ein Abtastungsin terpolator 60, ein Segmentierer 62, ein Phasen/Auflösungskontroller 66, eine Halbtoneinrichtung 70, ein Digital/Analogwandler 76, eine Laserdiode 15 und ein Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 enthalten. Der Abtastungsinterpolator 60, die Halbtoneinrichtung 70, die Schwelleneinrichtung 68 und der Digital/Analogwandler 76 sind für die Umwandlung der abgetasteten Darstellung in einem Bitstrom hoher Bandbreite und hoher Auflösung zur Abgabe an den Photorezeptor über die Laserdiode 15 verantwortlich.
Die Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Druckers mit hoher Auflösung und zwei Kanälen, wobei der Drucker zwei Laserdioden aufweist. Man beachte, daß das System der Fig. 3 die gleichen Elemente wie das in der Fig. 2 gezeigte System mit Hinzufügung des Verschachtelungsformatierers 80 enthält. Der Drucker 50 ist allgemein unten beschrieben, wobei ausführliche Beschreibungen einer jeden Untersystemkomponente der allgemeinen Beschreibung folgen.
Der Bildgenerator, der in dem Druckersystem verwendet wird, kann ein binärer oder ein punktschattierter sein, und er ist auf keine besondere Auflösung oder Graudichte (mehrere Bit) beschränkt. Im allgemeinen kann die Graudichte über ein Bild veränderlich sein, um eine physikalische Schnittstelle an das Bilderzeugungsuntersystem anzupassen oder um die Wiedergabetreue der Bildinformationen einzustellen, die zu dem Drucker gesandt werden, während die Abtastdichte (die Anzahl Abtastungen pro Zoll) bis zu irgendeinem Maximum einstellbar ist, um an das Auflösungsziel der Bilderzeugungseinrichtung angepaßt zu sein. Wie es in der Fig. 2 gezeigt ist, können Bilddaten von einem Grauwertbildgenerator 52 bereitgestellt werden, der mehrere Bit pro Pixeldate zu dem FIFO 58 liefert. Bilddaten können im binären Format (d. h., ein Bit pro Pixel) durch den binären Bildgenerator 54 bereitgestellt werden. Diese Binärdaten von dem Generator 54 können dann durch den Grauwertwandler 56 vor der Bearbeitung in Grauwerte umgewandelt werden. Eine typische von dem Grauwertwandler 56 ausgeführte Operation ist eine Umhüllung oder Filterung, dann eine Skalierung eines Binärbildes hoher Auflösung in ein gröberes Graubild. Jedoch wird die in dem Binärbild vorhandene Randinformation natürlich durch die Umhüllungs- und Fil terungsoperation in Grautiefe umgewandelt. Eine beispielhafte Beschreibung eines Grauwertwandlers kann in EP-A-585,043 gefunden werden.
Der Bildgenerator 51 kann auch (vor dem Drucken) Halbton und Schwelleninformationen herabladen, die auf die besonderen Eigenschaften der Bilderzeugungseinrichtung und die erwünschte Bilderzeugungsreaktion abgestimmt sind. Die Herunterladedatei sind keine Bilddaten, sondern vielmehr der Inhalt der Nachschlagtabelle, die zur Halbton- oder Schwellenverarbeitung verwendet wird. Zum Beispiel könnte die Software in dem Bildgenerator das Niveau bestimmen, einen bestimmten Schriftzeichensatz für die Sollschreibplattform in schwarz oder weiß herauszunehmen oder zu erweitern und eine geeignete Herabladedatei zu erzeugen.
Der FIFO 58 stellt Puffern bereit, das ermöglicht, Daten zur Verwendung bei Mehrdiodenausbildungen und zum Zugriff auf zwei benachbarte Abtastungen zur Interpolation zu verzögern. Wie man sieht, sind bei einer Mehrdiodenausgestaltung die Dioden entlang der Arbeitsrichtung mit einer gewissen Bündelabstandsentfernung angeordnet. Daher greift zu irgendeinem Zeitpunkt während des Druckens eine Diode auf Daten von einem verschiedenen Speicherbereich in Arbeitsrichtung als eine andere Diode zu. Die Steuerung der FIFO Puffer bei einer Mehrkanalausbildung, wie der der Fig. 3, ist in der Verantwortung des Verschachtelungsformatierers 80 in Zusammenarbeit mit dem Phasen/Auflösungskontroller 66. Da die Bildinformationen nur einmal von dem Bildgenerator in der Form von seriellen Rastern geschickt werden, puffert der FIFO die Anzahl der Raster, die von den Laserdioden in der Arbeitsrichtung überspannt werden. Des weiteren liefert der FIFO 58 verzögerte Rasterinformationen zur Verwendung mit anderen Bildverarbeitungsfunktionen. In diesem Fall werden diese verzögerten Raster von dem Abtastungsinterpolator 60 paarweise verwendet.
Das Vorhandensein des Abtastungsinterpolators 60 in dem elektronischen Weg zwischen den Bildgeneratoren und dem Ausgang ermöglicht eine einzigartige Möglichkeit, elektronisch räumliche Positionsdaten auf beliebige Fehlanordnung der Bilderzeugungseinrichtung und ihres mechanischen Verfahrens sowie die übliche Verwen dung abzubilden, die die Auflösungsumwandlung liefert. Die Informationen, die verlangt werden, konform die Daten auf Fehler des Geräts und des Laserabtasters abzubilden, werden von dem Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 erhalten, und durch den Phasen/Auflösungskontroller 66 verarbeitet und können als eine dynamische Auflösungssteuerung betrachtet werden. Irgendein Mangel bei der Plattform, der genau gemessen werden kann, kann elektronisch zur konformen elektronischen Ausrichtung servomäßig verarbeitet werden.
Der Abtastungsinterpolator 60 führt eine übliche Interpolationsfunktion bei der Bildverarbeitung durch, die zur Verarbeitungsvereinfachung eine lineare Interpolation sein kann. Bei dem Drucker 50 mit hoher Auflösung wird der Fleck auf dem Photorezeptor durch geeignete Elektronik verfolgt, wobei die elektronischen Ausrichtungsanforderungen berücksichtigt werden. Ohne elektronische Ausrichtungsrückkopplung würde der Phasen/ Auflösungskontroller 66 von null starten und einen konstanten Wert in der Schnellabtast- und in der Langsamabtastrichtung aufsummieren. Bei einer Rückkopplung werden jedoch die Startwerte oder die aufaddierten Werte dynamisch belastet, indem Fehleränderungswerte während des Druckens hinzugeführt werden. Diese Informationen über die gegenwärtige Position des Flecks werden zu dem Abtastinterpolator 66 weitergegeben, der eine Abtastintensität für diese Position zurückgibt, die eine Abtastung genannt wird.
Um eine Abtastung zu erhalten, fällt die gegenwärtige Position des Flecks, die in Einheiten der Adressierbarkeit in der x (schnellen Abtast-) und der y (langsamen Abtast- oder Arbeits-) Dimension gemessen wird, nicht notwendigerweise mit einer der ganzzahligen Abtastungsposition zusammen, sondern wird statt dessen bruchteilweise unter vier der nächsten Nachbarn angeordnet. Der Interpolator führt einen Algorithmus aus, der abschätzt, wie die Abtastungsintensität an der gegenwärtigen Position ist, indem die Intensitäten dieser vier nahesten Nachbarn extrapoliert werden. Die einfachste Form dieser Berechnung nimmt an, daß sich die Intensität in einer geraden Linie zwischen benachbarten Abtastungen ändert, daher der Ausdruck lineare Interpolation.
Zusätzlich berechnet der Abtastinterpolator 60 gleichzeitig die örtliche Rate der Änderung (der Steigung) der Intensitäten und gibt diese Informationen an die Schwelleneinrichtung 68 weiter, wie es durch die Leitung 85 gezeigt ist. Diese Informationen können verwendet werden, vorauszusagen, wo die Belichtungsintensitäten der Strichvorlage die elektrostatographische Schwelle kreuzt.
Wie es oben erwähnt wurde, wird der Abtastinterpolator zur Auflösungsumwandlung verwendet. EP-A-580,388 beschreibt eine alternative Einrichtung und Verfahren, die Auflösungsumwandlung in der Arbeitsrichtung in einen Drucker mit hoher Auflösung ohne Verwendung eines Abtastinterpolators durchzuführen. US-A-5,229,760 und EP- A-461,854 wenden sich auch der Auflösungsumwandlung in der Arbeitsrichtung zu, verwenden aber keinen Interpolator.
Die Schwelleneinrichtung 68 wandelt die abgetasteten Informationen von dem Interpolator 60 in einen Graudatenstrom, den den Digital/Analogwandler ansteuert, wenn Strichvorlagen, wie Schriftzeichensätze und Linien, erzeugt werden sollen. Der Drucker 50 mit hoher Auflösung besitzt die Fähigkeit, Ränder von Bildbereichen sehr genau in der Arbeits- und in der Schnellabtastrichtung aufgrund der Verwendung von Synchronisierung und veränderbarer Intensität anzuordnen, wie es oben beschrieben ist. Die Schwelleneinrichtung jedoch versucht, die abgetasteten Daten herzustellen, indem abgeschätzt wird, wo die Abtastungsdarstellung die elektrostatographische Schwelle kreuzt. Eine Art Hardware, die Schwellenfunktion durchzuführen, ist ein Cachespeicher, der als Nachschlagtabelle wirkt. Eine andere Art Hardware zur Durchführung der Schwellenfunktion könnte ein Prozessor oder andere geeignete Elektronik sein, die die Funktion in Realzeit berechnet.
Die Schwelleneinrichtung 68 verwendet zweidimensionale Steigungsinformationen, Leitung 85, die durch den Abtastinterpolator 80 erzeugt werden (was allgemein in herkömmlichen Interpolationsschemata weggeworfen wird), und ist daher fähig, Schwellenkreuzungen der Eingangsdatei mit Subpixelgenauigkeit vorauszusagen. Dies ist wichtig, weil es bedeutet, daß die Verwendung von Pixelmustern mit immer zunehmender Auflösung (jenseits der Schärfegrenze des menschlichen Sehsystems von beispielsweise 300 bis 400 Pixel pro Zoll bei 12 Zoll Sehabstand), um Ränder zu positionieren, nicht länger notwendig sind.
Des weiteren können diese Randinformationen in Verbindung mit vorausgehender Kenntnis der Tonwiedergabekurve des Druckers und der Fleckabmessungen verwendet werden, die Fleckweite auszugleichen und somit eine Unabhängigkeit der Druckereinrichtung zu erreichen, um ein Bild bei Druckern mit Ladungsbereichentwicklung (schwarzes Schreiben) oder Druckern mit belichteter Bereichsentwicklung (weißes Schreiben) herzustellen. Dies macht auch die Notwendigkeit unnötig, Schriftsatzzeichen im voraus zu verzerren, um Drucken auf bestimmten Druckern auszugleichen.
Die Halbtoneinrichtung 70, die den Fleckgenerator 72 und einen Rastergenerator 74 enthält, wandelt die abgetasteten Informationen von dem Abtastinterpolator 60 in ein Pixelmuster um, wenn Bilder hergestellt werden sollen. Bilder verlangen viele Grauwerte, damit sie konturfrei sind, sowie eine feine Fleckstruktur, um Körnigkeit unwahrnehmbar zu machen. Ein Drucker mit einer Adressierbarkeit von 4800 pro Zoll (beispielsweise 1200 Abtastungen pro Zoll und 4 Grauwerten auf dem Photorezeptor) besitzt die Fähigkeit beispielsweise Pixelmuster mit mehr als 1000 Grauwerten bei 150 Halbtonflecken pro Zoll zu erzeugen (4800/150 = 32 Adressierbarkeitseinheiten pro Halbtonzellenseite; 32 · 32 = 1024 mögliche Werte). Des weiteren kann die Tonwiedergabekurve in die Fleckdefinition eingefügt werden, da nur 256 Werte (oder weniger) in den Eingangsdaten wiedergegeben werden müssen. Zusätzlich wird die Form und die Größe des Laserflecks ausgeglichen, um dies durchzuführen, wird eine Darstellung eines Halbtonflecks mit hoher Wiedergabetreue verlangt.
Die Definition für den Halbtonfleck als Funktion der Fleckposition auf dem Photorezeptor und der verlangte Grauwert werden in einem Speicher gespeichert. Wenn der Fleck abtastet, wird die Intensität des Flecks durch den Digital/Analogwandler (oder irgendein anderes Intensitätsmodulationsschema, wie beispielsweise Impulsweitenmodulation oder Tastzyklusmodulation) durch den Mehrbit-(grau)-Ausgang der Halbtoneinrichtung eingestellt, um die Grenzen der Halbtonflecken zu definieren. In dem Fall eines Halbtonflecks mit einer Schrittweite von 1/150 Zoll und einer Adressierbarkeit von 4800 (4800/150 = 32 Adressierbarkeitseinheiten auf jeder Seite der Halbtonzelle) und 256 verschiedenen Grauwerten ist die Anzahl der in dem Speicher verlangten Bits, um dies zu definieren, in der Größenordnung von einer Million (32 · 32 · 256 Speicherstellen · 4 Bit pro Speicherstelle = 1,05 Millionen Bit in dem Speicher des Beispiels).
Diese Halbtoneinrichtung unterscheidet sich von anderen nach dem Stand der Technik dahingehend, daß die Intensitätsinformationen (256 Werte), sowie die Rasterposition (32 · 32 Werte) als eine Adresse in dem Speicher verwendet werden, und der ausgegebene Mehrbitwert wird zu einem Graumodulator gerichtet. Halbtoneinrichtungen nach dem Stand der Technik gewinnen einen Wert nur auf der Grundlage der Rasteradresse wieder, vergleichen ihn mit der Eingangsintensitätsinformation (mit einem Hardwarevergleicher) und schalten in Abhängigkeit davon, ob der wiedergewonnene Wert oberhalb oder unterhalb der Eingangsintensität ist, einen Laser entweder ein oder aus.
Des weiteren hat die Halbtoneinrichtung 70 eine sehr feine Steuerung über die Form und Größe des Halbtonflecks. Zum Beispiel kann die Halbtoneinrichtung Flecken mit elliptischer Form oder anderen optimierten Formen erzeugen, um die Fleckverstärkung bei den mittleren Tonwerten zu minimieren oder die Impulsreaktion in den hervorgehobenen Bereichen zu maximieren.
Um gedruckte Bilder richtig herzustellen, müssen alle Anzeigesysteme, die eine binäre Darstellung verwenden, wie die Elektrostatographie und die Offset-Lithographie, fähig sein, den Unterschied zwischen Graubildern (Tonwertdarstellung oder Bilder) und synthetischen Bildern (Strichvorlagen einschließlich Text und Linien) unterscheiden. Der Grund hierfür ist, daß die Binärdrucker graue Bilder durch Punktschattierung drucken müssen. Es gibt keine Fähigkeit, einen ausreichend Graugradienten zu steuern, um einen fortlaufenden Tonwert wie in Photographien oder Wärmeübertragungsdruckern zu erzeugen. Andererseits ist es unter dem Gesichtspunkt der Betrachtung wichtig, daß Linienzüge und Text hohen Kontrasts mit glatten Rändern ge druckt werden. Dies wird mittels der Segmentierung über den Segmentierer 62 durchgeführt.
Wenn die abgetasteten Darstellungen gedruckt werden, gehen die Abtastungen durch die Halbtoneinrichtung 70 (für Tonwerte) und die Schwelleneinrichtung 68 (für Strichvorlagen) gleichzeitig hindurch. Ein zusätzliches Bit, das als Segmentierungsbit oder Markierungsbit bekannt ist, Leitung 63, von dem FIFO 58 wird zusammen mit dem Mehrbit-Abtastungspixel geführt und durch den Segmentierer 62 nach einer geeigneten Zeitverzögerung der Halbton- und Schwelleneinrichtung geliefert. Dieses Bit wird verwendet, während des Druckens zwischen diesen zwei Einrichtung entsprechend umzuschalten, ob ein Halbtonwert von der Halbtoneinrichtung oder eine Strichvorlage von der Schwelleneinrichtung hergestellt werden soll. Die Auflösung der Information, die dies bestimmt, kann so groß wie ein Bit pro Abtastung oder irgendeine geringere Zahl sein. Um zu steuern, von wo der Digital/Analogwandler 76 seinen Eingang erhält, kann der Segmentierer 62 entweder die Eingangsadresse zu der Halbtoneinrichtung 70 und zu der Schwelleneinrichtung 68 abändern oder ein Freigabesignal den Dreizustandsausgangseinrichtungen bei den Ausgängen der Halbtoneinrichtung 70 und der Schwelleneinrichtung 68 liefern. Auf jeden Fall liefert der Segmentierer 62 eine Umschaltfunktion zwischen der Schwelleneinrichtung 68 und der Halbtoneinrichtung 70 über den Ausgang 64.
Der Segmentierer verwendet vorzugsweise Steigungsinformationen 85 von dem Abtastinterpolator 60 bei der Bestimmung der Segmentierung.
Man kann erkennen, daß andere Segmentierungsalgorithmen, die auf dem Gebiet bekannt sind, verwendet werden können, zwischen halbtonmäßig zu verarbeitenden Pixeln und schwellenmäßig zu verarbeitenden Pixeln zu unterscheiden. Des weiteren können mehr als zwei Segmentierungsunterteilungen verwendet werden, indem neue Algorithmushardware parallel hinzugefügt wird und zwischen ihnen mit zusätzlichen Segmentierungs- oder Markierungsbits umgeschaltet wird.
Die Halbtoneinrichtung 70 und die Schwelleneinrichtung 68 liefern mehrere Intensitätswerte bei der durch den Schnellabtasttakt festgelegten Frequenz. Die Anzahl der Werte wird durch die Systemkonstruktionsüberlegungen bestimmt, unter Einschluß von Kompromissen zwischen der Taktrate, der Anzahl der Kanäle, des Maschinendurchsatzes und des elektrostatographischen Rauschens. Der Digital/Analogwandler 76 kann das Tastverhältnis, die Impulsbreite oder eine Stromsteuerung verwenden, die analoge Umwandlung bei mehreren Lichtintensitäten zu erreichen.
Man beachte, daß wegen der Art, in der Werte festgelegt werden, die Anzahl der verlangten Werte, die Werte zu codieren, immer um eins größer als die Anzahl der Werte ist. Wenn beispielsweise vier Werte festgelegt werden, wären die verlangten Werte für die Intensität 0%, 25%, 50%, 75%, 100% = 5 Werte. Man erkennt, daß mehr als vier Werte, wie 16 oder 256, zweckmäßig und leicht auszuführen sein können.
Ein wichtiger Gesichtspunkt des Druckers mit hoher Auflösung ist der Einsatz einer Laserdiodenquelle 15. Die Laserdiode 15 bietet eine Bandbreite gut innerhalb des GHz Bereiches mit der Fähigkeit ihre Intensität durch elektronische Stromsteuerung zu modulieren. Des weiteren kann die Laserdiode in einer monolithischen, eng beabstandeten Mehrbündelausgestaltung erzeugt werden, was Durchsatz und Qualitätsverbesserung ermöglicht. Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung ist ein System mit zwei Laserdioden dargestellt. Die gemeinsam übertragene US-A- 5,216,443 erörtert die Eingliederung des Digital/Analogwandlers (D/A) in das Halbleitersubstrat mit der Laserdiode, wobei die Digital/Analogumwandlung unter Verwendung einer Impulsbreitenmodulation gesteuert wird.
Ein anderes zweckmäßiges und einzigartiges Merkmal, das bei dem Drucker 50 verfügbar ist, ist die Linearitäts- und Ausrichtungssteuerung. Zum Beispiel verlangt die Farbwiedergabe eine größere Genauigkeit an die mechanischen Anforderungen der Maschine zur Ausrichtung, um eine Farbschicht zur Farbschichtausrichtung im Bereich von zweitausendstel Zoll zu erzielen. Es ist äußerst wichtig, daß die Schicht-auf- Schicht Ausrichtung genau ist. Mit einer solchen Genauigkeit kann es möglich sein, Verfahrensfarbe für Linien und Text unter Verwendung dieses Systems zu erreichen. Diese Genauigkeit ist äußerst schwierig und teuer, mechanisch zu erreichen. Andere Anforderungen zur Ausrichtung in einer Farbmaschine mit mehreren Stationen können auch erfüllt werden, wo jede Schreibstation kalibriert würde, ein Pixelmuster zu liefern, das genau die Pixelmuster der anderen überlappt. Es ist offensichtlich, daß unter der Annahme, daß die Fehler gemessen werden können, der zweidimensionale Drucker mit hoher Auflösung fähig ist, diese Zielsetzungen durch elektronische Ausrichtung unter Verwendung des Linearitäts- und Ausrichtungskontrollers 78 zu erreichen. Zum Beispiel ist bei einer Adressierbarkeit von 4800 pro Zoll die Anordnungsgenauigkeit der Ränder 2 Tausendstel Zoll.
Der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 macht dies, indem Fleckpositionsfehlerinformationen über die Leitung 81 zu dem Phasen/Auflösungskontroller zurückgekoppelt werden. Der Kontroller 78 verschob auch geeignet Abtastungen zu der Zerlegungselektronik (Halbtoneinrichtung 70) über die Leitung 83. Des weiteren können eine x-y Positionsausrichtung, eine Abtastlinearitätskorrektur, eine Servoverarbeitung der Geschwindigkeit und eine Photorezeptorneigungs- und Ausschlagkorrektur elektronisch durchgeführt werden, während die Spezifizierungen für die optomechanischen Bauteile gelockert werden.
Es wird sich nun den Fig. 4 bis Fig. 30 zugewandt, wobei jedes Untersystem im Drucker 50 ausführlich beschrieben wird.

1.0

FIFO

Die Fig. 4 ist ein ausführliches Blockdiagramm der Elemente, die in dem FIFO 58 und dem Phasen/Auflösungskontroller 66 enthalten sind. Der FIFO 58 ist eine Speichereinrichtung, die ausgebildet ist, als zweidimensionales (2-D) Fenster bei den darin gespeicherten Bilddaten verwendet zu werden, das eine Schnellabtast-(x)- und eine Langsamabtast-(y)-dimension aufweist. Der Phasen/Auflösungskontroller 66 sowie der Verschachtelungsformatierer 80 unterstützen, Adressen in diesem 2-D Fenster bereitzustellen.
Der FIFO 58 hat einen Speicher 82, in dem eine Anzahl Raster oder Abtastlinien gespeichert ist. Jeder Raster besitzt eine Mehrzahl Pixel, und jedes Pixel hat ein bis acht Bits. Die Weite des Speichers 82 ist zumindest ausreichend groß, einen gesamten Pixelraster zu speichern. Des weiteren enthält die Weite die Möglichkeit für das Segmentierungs- oder Markierungsbit oder Bits, wie es notwendig ist. Die Segmentierungs- oder Markierungsbits werden dem Segmentierer über die Leitung 63 geliefert und mit dem Pixel in dem FIFO gespeichert, um eine korrekte Zeitverzögerung bei der Anwendung des Halbton- oder Schwellenalgorithmus zu gewährleisten. Die Höhe des Speichers 82 ist zumindest groß genug, um den Bündelabstand in einem Mehrkanalsystem, plus die Aufnahme eines Rasters, der von dem Abtastinterpolator 60 verwendet wird, und plus ein oder zwei Raster auszugleichen, um das Lesen eines Rasters zu ermöglichen, während ein anderer geschrieben wird. Typischerweise werden vier bis acht Raster gespeichert, wobei aber die Erfindung hierdurch nicht beschränkt ist.
Der FIFO 58 ist so konfiguriert, daß er ein Speicher mit drei Ports ist, die einen Schreibport und zwei Leseports umfassen. Wenn der Speicher 82 adressiert wird, lädt der Bildgenerator gleichzeitig den Raster, der erzeugt wird, in den FIFO, da zwei Raster zur Verarbeitung ausgelesen werden. Wie es offensichtlich ist, ist die x Adresse für alle drei Ports die gleiche, während die effektive y Adresse für jeden Port durch eine gegebene Versetzung verschieden ist. Des weiteren ist für eine gegeben x Adresse das Pixel, das an dieser Adresse für jeden in dem Speicher 82 gespeicherten Raster gespeichert ist, verfügbar.
Der Speicher 82 wird in der x Richtung durch den XADDR Demultiplexer 84 (Demux) adressiert. Der Phasen/Auflösungskontroller 66 führt eine Zahl von vierzehn Bit über die XADDRESS Leitung 111 dem Demux 84 zu, wodurch dem Demux 84 gestattet wird, 2'4 Pixel in einem in dem Speicher 82 gespeicherten Raster zu adressieren. Der Phasenl Auflösungskontroller 66 führt eine Zahl von vier Bit über die YADDRESS Leitung 99 zu, wodurch 2&sup4; Adressen erzeugt werden. In der y Richtung sind Versetzungen bei der Adressierung notwendig, um gleichzeitig das Lesen aus dem und das Schreiben in den Speicher 82 zu ermöglichen. Um die notwendigen Versetzungen für die Adressierung der y Richtung zu erzeugen, addiert der Volladdierer 92 einen festen Wert zu der YADDRESS 99, die wiederum von dem YADDR Demux 86 zur Adressierung eines Schreibports verwendet wird. In ähnlicher Weise führt ein Volladdierer 94 eine feste Versetzung einem der zwei Leseports zu. Da alle in dem Speicher 82 gespeicherten Raster gleichzeitig verfügbar sind, werden Mux 88 und Mux 90 verwendet, zwei Raster zur Verarbeitung zu jeder Zeit auszuwählen. Gerade die Verwendung dieser zwei Multiplexer erzeugt die zwei Leseports. Daten von dem Mux 88 sind als die Leitung LAST 89 gezeigt, während Daten durch den Mux 90 als NEXT Leitung 91 gezeigt sind. Die Verwendung des LAST und des NEXT Rasters wird offensichtlich, wenn der Abtastinterpolator erörtert wird. Man beachtet, daß die Adressen um nicht mehr als jeweils eins fortschreiten, wodurch sich die FIFO- ähnliche Art dieses Speicheruntersystems ergibt.

2.0

Phasen/Auflösungskontroller

Ein Zweck des Phasen/Auflösungskontrollers 66 ist, eine Adressierung für den FIFO 58 zu liefern, wie es oben beschrieben ist. Ein weiterer Zweck des Phasen/Auflösungskontrollers 66 ist, eine bruchteilsmäßig aufaddierte Zahl zur Verwendung durch den Abtastinterpolator 60 zu liefern.
Der Phasen/Auflösungskontroller 66 hat einen y Akkumulator 96 und einen x Akkumulator 108. Der y Akkumulator 96 enthält ein Register 98 und einen Volladdierer 100. Das Register 98 ist ein Register mit sechzehn Bit, in dem die linkesten vier Bits den ganzzahligen Teil und die verbleibenden zwölf Bits den Bruchzahlteil der Zahl von sechzehn Bit darstellen. Der ganzzahlige Teil wird als die YADDRESS Leitung 99 verwendet, während der BruchzahlTeil ein Multiplikationsfaktor der Leitung YFRACT 101 ist. Wie man sehen wird, wird YFRACT 101 durch den Abtastinterpolator 60 verwendet.
Der Phasen/Auflösungskontroller 66 hat auch einen X Akkumulator 108. Der X Akkumulator 108 enthält ein Register 110 und einen Volladdierer 112. Das Register 110 ist ein Register mit vierundzwanzig Bit, wobei die linkesten vierzehn Bits den ganzzahligen Teil und die verbleibenden zehn Bits den BruchzahlTeil der Zahl mit vierundzwanzig Bits darstellen. Der ganzzahlige Teil wird als die XADDRESS Leitung 111 verwendet, während der BruchtzahlTeil eine Multiplikationsfaktor der Leitung XFRACT 113 ist. Wie man sehen wird, wird XFRACT 113 durch den Abtastinterpolator 60 ebenfalls verwendet.
Mit jedem Akkumulator ist ein ladbares INC Register und ein ladbares START PHASE Register verbunden. Während eines jeden Taktzyklus, der die Akkumulatoren steuert, können die Akkumulatoren nur mit der Zahl erhöht werden, die in den INC Registern gespeichert ist. Der in die INC Register geladene Wert ist eine Bruchzahl, so daß daher die Akkumulation bruchzahlmäßig ist. Wie sich aus der Erörterung des Abtastinterpolators ergibt, ermöglicht die Bruchzahlserhöhung die Berechnung von Pixelwerten zwischen zwei Pixeln und/oder zwei Rastern, die in dem FIFO gespeichert sind. Sobald die Akkumulatoren den Bruchzahlswert akkumuliert haben, wobei er in den ganzzahligen Wert übergeht, befindet sich die Adresse für den FIFO an der nächsten Adressenposition, oder zeigt zu dem nächsten Pixel oder Datenraster. In dem hier beschriebenen System mag es, um das Nyquist Kriterium zu erfüllen, erwünscht sein, wenigstens zwei Taktzyklen zu haben, bevor zu der nächsten Adresse gewechselt wird, wobei daher die INC Werte auf weniger als oder gleich 0,5 beschränkt sein können.
Für den x Akkumulator 108 ist der Wert in dem INC Register 114 gleich der Anzahl Abtastungen pro Zoll in der Schnellabtastrichtung dividiert durch die Anzahl der Takte pro Zoll in der Schnellabtastrichtung. Zum Beispiel ist bei 600 Abtastungen pro Zoll und 4800 Schnellabtasttakten pro Zoll INC = 0,125. Der Wert in dem START PHASE Register 116 ist gleich null (es sei denn, ein Ausrichtungskorrekturwert ist durch den Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 bereitgestellt worden, was später erörtert wird). Das Verfahren zur Bestimmung der Werte in dem INC Register 102 und in dem START PHASE Register 104 für den y Akkumulator 96 wird ausführlicher unter Bezugnahme auf den Verschachtelungsformatierer erläutert.
Am Anfang einer Seite wird in das Register 98 des y Akkumulators 96 ein START PHASE Wert von dem Register 104 geladen. Bei jedem Start des Abtasttaktsignals SOSCLK wird der y Akkumulator 96 durch den in dem INC Register 102 gespeicherten Wert erhöht. Da die akkumulierte Zahl eine Bruchzahl ist, wird der ganzzahlige Teil der Zahl in dem Register 98 nicht um mehr als eins auf einmal erhöht. Bei diesem Beispiel weisen die Register 102, 104 jeweils dreizehn Bits auf.
Am Anfang einer Abtastung wird in das Register 110 des x Akkumulators 108 der START PHASE Wert vom Register 116 geladen. Mit jedem Systemtaktsignal SYSCLK wird der x Akkumulator 108 durch den in dem INC Register 114 gespeicherten Wert erhöht. Da die Zahl, die akkumuliert wird, eine Bruchzahl ist, wird der ganzzahlige Teil der Zahl in dem Register 110 um nicht mehr als eins auf einmal erhöht. Bei diesem Beispiel weisen die Register 114, 116 jeweils elf Bits auf.
Im allgemeinen werden die x und die y Adresse für den FIFO durch den x Akkumulator für die Schnellabtastrichtung und durch den y Akkumulator für die Langsamabtastrichtung verfolgt. Daher sollten die ganzzahligen Teile der Akkumulatoren niemals um mehr als eins fortschreiten, da das System systematisch den Speicher in einer FIFO-ähnlichen Art taktet.

3.0.

Verschachtelungsformatierer

Der Phasen/Auflösungskontroller erleichtert zusammen mit dem Verschachtelungsformatierer die Auflösungsumwandlung, die Ausrichtungskorrektur und die Verschachtelung. Es wird auf die Fig. 5 Bezug genommen, in der der Verschachtelungs formatierer grundsätzlich eine Kopie der y Komponenten in dem Phasen/Auflösungskontroller mit einer Versetzung ist, damit jeder Kanal auf die FIFO Rasterdaten an einer Stelle in den Daten zugreifen kann, die zu der Bündelposition des Kanals in dem Zweikanalsystem dieses Beispiels paßt. Die in die START PHASE Register geladenen Versetzungen berücksichtigen die Bündelbeabstandung zwischen den Photodioden. Wie es gezeigt ist, gibt es eine Verbindung (Leitung 99) zwischen den Kanälen, die die Schreibadresse für beide Kanäle aufrechterhält, wodurch bewirkt wird, daß die Schreibadresse für beide Kanäle dieselbe ist. Da die Schreibadresse dieselbe ist, werden dieselben Daten gleichzeitig in den Speicher eines jeden Kanals geschrieben. Jedoch wird aufgrund der Werte in den START PHASE Registern die Leseadresse ersetzt, um den Abstand zwischen den zwei Photodioden auszugleichen. Daher muß der Bildgenerator nur einen Raster jeweils in den Speicher vor dem Drucken zu schreiben, wodurch seine Komplexität gegenüber früheren Systemen verringert wird, die verlangten, daß der Bildgenerator unterschiedliche Daten gleichzeitige jedem Kanal liefert. Der Verschachtelungsformatierer erleichtert den gleichzeitigen Zugriff auf Daten in dem Speicher an zwei Orten, so daß die Verschachtelung automatisch erzeugt wird. Der Verschachtelungsformatierer, der hier beschrieben ist, besitzt die Fähigkeit, irgendeinen Verschachtelungsfaktor auf irgendeine Gruppe Raster abzubilden, die sich in dem Speicher befinden.
US-A-5,233,367 beschreibt eine Bilderzeugungsvorrichtung und ein Verfahren zur verschachtelten Abtastung mit mehreren Lichtbündeln, indem die mehreren Bündel durch ein Drehpolygon auf ein Aufzeichnungsmedium abgelenkt werden, wo der Abstand zwischen benachbarten Bündeln die Beziehung erfüllt
worin I ein Verschachtelungsfaktor gleich der Anzahl der Bezugsabtastungen zwischen benachbarten Bündeln von einer einzelnen Fazette des Polygons auf dem Photorezeptor ist. Die Photorezeptorgeschwindigkeit ist V&sub0; ω ist die Polygonwinkelgeschwindigkeit, f ist die Anzahl Fazetten pro Umdrehung des Polygons, Q ist die Bündelanzahl und B ist der Bündelabstand. Wie gezeigt wird, ist der Verschachtelungs formatierer, der hier beschrieben ist, als eine Hardwarekonfiguration ausgeführt, die die obige Gleichung verwendet, um die Verschachtelung durch Abbilden von Rastern in die Polygonabtaststruktur des Systems zu erleichtern.
Im allgemeinen kann zur Verschachtelungsabtastung irgendein positiver Wert für den Verschachtelungsfaktor I ausgewählt werden. Indem verschiedene Werte für den Verschachtelungsfaktor I und die Bündelanzahl Q ausgewählt werden, ist es möglich, gleichbeabstandete, bruchteilsmäßige oder mehrfache Verschachtelungsabtastungen zu erhalten.
Zur gleichbeabstandeten, nichtüberlappenden Verschachtelungsabtastung muß I als eine positive ganze Zahl ausgewählt werden und diese und Q dürfen keine gemeinsamen ganzzahligen Teiler größer als 1 aufweisen. Bei gleichbeabstandeter, nichtüberlappter Verschachtelungsabtastung ist der Verschachtelungsfaktor I der Abstand zwischen benachbarten von einer einzelnen Fazette des Polygons aufgebrachten Abtastungen dividiert durch den Abstand zwischen benachbarten, verschachtelten Abtastungen. Zwischen je zwei benachbarten Abtastungen, die durch eine einzelne Fazette des Polygons aufgebracht worden sind, gibt es verschachtelte zusätzliche Abtastungen, die durch eine vorhergehende oder nachfolgende Fazette des Polygons aufgebracht worden sind.
In einem Zweikanal-Verschachtelungsformatierer, der in der Fig. 5 gezeigt ist, gibt es einen Hauptkanal (Kanal 0) und einen Nachfolgekanal (Kanal 1). Der Klarheit wegen sind die Einrichtungsnummern in dem untergeordneten Kanal mit einem Apostroph angegeben. Die Werte für die START PHASE Register können durch die Gleichung START PHASE = (ch)(D)(B) berechnet werden, wobei ch die Kanalzahl ist, D die Solldatendichte oder Datenauflösung in den Rastern pro Zoll auf dem Photorezeptor ist und B der Bündelabstand in Zoll zwischen den Photodioden ist. B kann aus der obigen Gleichung gewonnen oder kann gemessen werden. In der Fig. 5 wird das START PHASE Register 104 mit einer Null geladen, da es im Kanal null ist, das START PHASE Register 104' wird mit (D)(B) geladen, da es der Kanal 1 ist. Dies ist die Größe der Verschiebung in dem Speicher, die für die Verschachtelung verlangt wird.
Der Wert in den INC Registern 102, 102' stellt dar, wie viele Raster der Photorezeptor pro einzelner Fazette bewegt. INC ist gleich der Dichte (Raster/Zoll) mal V0/ωf in Zoll/- Fazette. Mit anderen Worten stellt INC dar, in wieweit es notwendig ist, durch den FIFO mit einer gewissen Anzahl Raster hindurchzugehen. Diese Zahl kann eine Bruchzahl sein.
Da INC eine Bruchzahl sein kann, können die y Akkumulatoren 96, 96' Pixelwerte für eine Abtastung verlangen, die zwischen zwei Raster fällt. Daher werden y Interpolatoren verwendet, die notwendigen Daten zu interpolieren. Ein bedeutendes Merkmal dieses Verschachtelungsformatierers besteht in der Fähigkeit in den FIFO zu sehen, zwei benötigte Raster in Abhängigkeit davon zu erhalten, wo die Abtastung auf dem Photorezeptor ist, und dazwischen zu interpolieren, um die korrekten Daten innerhalb eines Bruchteils einer Rastergenauigkeit zu erhalten.

4.0

Abtastinterpolator mit Steigungsausgang

Die Fig. 6 und 7 sind ausführliche Blockdiagramme des Abtastinterpolators 60 und verbundener Schalterungsanordnungen. Die Ausgänge des Abtastinterpolators werden für mehrere Bildverarbeitungsfunktionen in dem Drucker mit hoher Auflösung verwendet. Erstens, abgetastete Bilddaten können zur Verwendung durch die Halbtoneinrichtung rekonstruiert werden. Zweitens, abgetastete Text- und Strichvorlagendaten können mit einer Verstärkung bei der Arbeitsweise des Interpolators rekonstruiert werden, indem örtliche Steigungsinformationen (Änderungsrate der Intensitäten) beibehalten werden, wodurch die Voraussage ermöglicht wird, wo das abgetastete Bild die elektrostatographische Schwelle kreuzen wird. Die Steigungsinformationen werden von der Schwelleneinrichtung verwendet. Drittens, der Interpolator kann verwendet werden, die Eingangsdaten bei verschiedenen Raten abzutasten, um unter schiedliche Auflösungen, Vergrößerung und/oder Winkelausrichtung der Eingangsdaten zu erreichen. Der Abtastinterpolator dieses Systems ist derart konstruiert, daß die Solldichte oder die Auflösung unabhängig von der Eingangsauflösung der Daten in den Speicher geschrieben werden kann. Ferner können elektronische Ausrichtung, Abtastlinearitätskorrektur, Geschwindigkeitsservoverarbeitung und Photorezeptorneigungskorrektur in dem Drucksystem durch geeignete Messung und Rückkopplung der Fehler bei der Fleckposition durchgeführt werden. Diese Informationen werden dem Linearitäts- und Ausrichtungskontroller geliefert.
Es wird auf die Fig. 6 Bezug genommen, der entsprechend der Abtastinterpolator 60 zwei Linien benachbarter Rasterdaten von dem FIFO erhält, die passend als NEXT 91 und LAST 89 bezeichnet sind. Die Rasterdaten werden zuerst durch den y Interpolator 120 verarbeitet und dann zu dem x Interpolator 122 über die Datenleitung 126 weitergegeben. Zu der gleichen Zeit, zu der die Rasterdaten verarbeitet werden, werden die Steigungsinformationen durch den y Interpolator 120 und den x Interpolator 122 zugeführt. Die y Steigungsinformationen werden durch den Steigungsinterpolator 124 verarbeitet. Die Einzelheiten eines jeden Interpolators werden unter Bezugnahme auf die Fig. 8 erörtert. Als Teil der Verarbeitung der Rasterdaten und der Steigungsdaten verwendet der y Interpolator 120 den Bruchzahlteil der Zahl YFRACT 101 von dem y Akkumulator 96. In ähnlicher Weise verwenden der x Interpolator 122 und der Steigungsinterpolator 124 den Bruchzahlteil der Zahl XFRACT 113 von dem x Akkumulator 108. Die Ausgänge des Abtastinterpolators 60 enthalten interpolierte Rasterdaten, INTERPYINTERPX 128 mit zugeordneten Steigungsinformationen, SLOPEX 132 und interpolierte Steigungsdaten SLOPEYINTERPX 134.
Es wird nun auf die Fig. 7 Bezug genommen, in der ausführliche Blockdiagramme des x Interpolators 120, des x Interpolators 122 und des Steigungsinterpolators 124 gezeigt sind. Rasterdaten von dem FIFO in der Form von NEXT Leitung 91 und LAST Leitung 89 werden dem y Interpolator 120 zugeführt. Diese zwei Raster stellen benachbarte Raster von einem in dem FIFO gespeicherten Bild dar. Wie es gezeigt ist, wird der Raster LAST 89 von dem Raster NEXT 91 unter Verwendung des Volladdierers 136 subtrahiert. Die Subtraktion wird durch Arithmetik des Zweierkomplements ausgeführt, wobei der Kreis 137 an dem B Eingang des Addierers 136 eine Umkehrfunktion bezeichnet, und eine + 1 an dem GIN Eingang plus eins hinzuaddiert, was notwendig ist, um die Zweierkomplementfunktion auszuführen. Das Ergebnis dieser Subtraktion wird dann mit YFRACT 101 multipliziert, was der Bruchzahlteil der in dem y Akkumulator 96 gespeicherten Zahl ist (Fig. 6). Ein Ergebnis dieser Subtraktion ist auch die zugeordnete y Steigungsinformation, die als SLOPEY Leitung 130 gezeigt ist. Die Multiplikationseinrichtung 138 führt eine 8 · 8 Multiplikation durch, bei der die acht höchstwertigen Bits des Ergebnisses, Leitung 139, an den Volladdierer 140 weitergegeben werden. Der Volladdierer 140 addiert das Ergebnis der Multiplikation zu dem Raster LAST 89, um die y Interpolation abzuschließen, wobei das Ergebnis die Leitung INTERPY 126 ist. INTERPY 126 stellt die y interpolierte Date dar.
Der x Interpolator 122 erhält seinen Eingang von dem Ausgang des y Interpolators 120. Die Leitung INTERPY 126 wird der A Eingang zu dem Volladdierer 142. Auch wird die Leitung INTERPY 127 um ein Pixel durch das Register 141 verzögert. Das Ergebnis dieser Verzögerung LAST INTERPY wird durch den Kreis 143 umgekehrt und dann dem B Eingang des Addierers 143 eingegeben, wobei der Übertragseingang hoch gehalten wird. Daher wird unter Verwendung der Arithmetik des Zweierkomplements LAST INTERPY von INTERPY subtrahiert. Das Ergebnis dieser Subtraktion erzeugt zugeordnete x Steigungsinformationen SLOPEX 132. Das Ergebnis der Subtraktion wird ein Eingang zu der Multiplikationseinrichtung 144. Die Multiplikationseinrichtung 144 multipliziert FRACT 113, was der Bruchzahlteil der Zahl in dem x Akkumulator 108 ist (Fig. 6), mit dem Ausgang des Addierers 142. Die höchstwertigen acht Bits des Multiplikationsergebnisses werden dann durch den Addierer 146 zu LAST INTERPY addiert, wodurch sich eine interpolierte Date INTERPYINTERPX 128 ergibt.
Der Steigungsinterpolator 124 verwendet die y Steigungsinformation von der Leitung SLOPEY 130 von dem y Interpolator 120 als den A Eingang zu dem Addierer 148. SLOPEY 130 wird um ein Pixeltakt durch das Register 147 verzögert und wird LAST SLOPEY. LAST SLOPEY wird über den Kreis 149 umgekehrt und somit dem Eingang B des Addierers 148 eingegeben, wobei der Übertragseingang hoch gehalten wird.
Das Ergebnis ist die Subtraktion von LAST SLOPEY von SLOPEY. Der Ausgang des Addierers 148 wird dann mit XFRACT 113 durch die Multiplikationseinrichtung 150 multipliziert. Die Multiplikationseinrichtung 150 ist eine 5 · 5 Bit Multiplikationseinrichtung, und das Ergebnis ist eine Zahl mit fünf Bit, die die fünf höchstwertigen Bits der Multiplikation sind. Bei der Endberechnung wird das Ergebnis der Multiplikation, Leitung 154, zu LAST SLOPEY durch den Addierer 152 addiert, wodurch sich die zugeordnete interpolierte Steigungsinformation ergibt, die als SLOPEYINTERPX Leitung 134 bezeichnet ist.
Zusammengefaßt führt der y Interpolator 120 die Gleichung aus: YFRACT*(NEXT- LAST) + LAST = INTERPY. Der x Interpolator 122 verwendet den Ausgang des y Interpolators 120 und führt die Gleichung aus XFRACT*(INTERPY-LAST INTERPY) + LAST INTERPY = INTERPYINTERPX. Und schließlich führt der Steigungsinterpolator 124 die Gleichung aus XFRACT*(SLOPEY-LAST SLOPY) + LAST SLOPEY = SLOPE YINERPX. Daher stellt INTERPYINTERPX den interpolierten Wert dar. SLOPEY stellt die x Steigung des interpolierten Werts dar und SLOPEYINTERPX stellt die y Steigung des interpolierten Werts dar. (Man beachte, daß von der Interpolation, die die obigen Gleichungen verwendet, angenommen wird, daß sie linear ist, solange sich der Wert von YFRACT nicht ändert oder sich sehr langsam im Hinblick auf XFRACT ändert)

5.0

Steigungsschwelleneinrichtung

Der Zweck der Steigungsschwelleneinrichtung ist, Strichvorlagen oder Text aus einer abgetasteten Darstellung herzustellen, indem lineare Annäherungen der Ränder oder Übergänge erzeugt und diese Annäherungen in Abfolgen von Intensitätswerten für die Ausgangslaserdiode umgewandelt werden. Wie gezeigt wird, nimmt die Steigungsschwelleneinrichtung linear interpolierte Daten und zugeordnete zweidimensionale Steigungsinformationen von dem Abtastinterpolator und liefert eine Schwellenfunktion. Diese zweidimensionalen Steigungsinformationen werden verwendet, zu bestimmen, wo sich der Rand, der hergestellt worden ist, befindet und im Hinblick auf die gegenwärtige Position des Laserflecks ausgerichtet ist. Alle möglichen Steigungen und Intensitätseingangspermutationen werden berechnet, indem Software vor dem Drucken ausgeführt wird. Sobald sie bestimmt ist, liefert die Schwellenfunktion mehr Bit-Intensitätswertdaten, die in der Schwellennachschlagtabelle gespeichert sind und verwendet werden, die Laserdiode anzusteuern.
Die Fig. 8 zeigt, wie die Erzeugungssoftware für die Steigungsschwelleneinrichtung die Intensitäts- und Steigungsinformationen verwendet, die durch den Interpolator erzeugt worden sind, um die Ränder mit hoher Genauigkeit zu präzisieren. Die Intensität 153 und die x Steigung und die y Steigung an der gegenwärtigen Position des Laserflecks werden durch den Interpolator erzeugt. Die Erzeugungssoftware konstruiert eine imaginäre elektrostatographische Schwelle als Ebene 165, die senkrecht zu der Intensität 153 angeordnet ist und eine nominale Höhe von 50% der maximal möglichen Intensität von 153 aufweist.
In der x (schnellen) Richtung erzeugt die Erzeugungssoftware einen imaginären Strahl 155 von der Spitze der Intensität 153 unter einem Winkel 154, der durch die x Steigung bestimmt ist. Dieser imaginäre Strahl 155 schneidet die nominale elektrostatographische Schwelle 165 an dem Punkt 156. In der y (langsamen Abtast-) Richtung erzeugt die Erzeugungssoftware einen imaginären Strahl 158 von der Spitze der Intensität 153 unter einem Winkel 157, der durch die y Steigung bestimmt ist. Dieser imaginäre Strahl 158 schneidet die nominale elektrostatographische Schwelle 165 am Punkt 159. Auf diese Weise werden die Punkte 156 und 159 erzeugt und bestimmen eine Linie 166, die eine Abschätzung für den Merkmalsrand ist, der an der gegenwärtigen Position des Flecks erzeugt werden soll.
Wenn der zu erzeugende Merkmalsrand hauptsächlich senkrecht zu der Schnellabtastrichtung ist, wird eine Synchronisierung verwendet, den Rand herzustellen, und der Erzeugungsalgorithmus verwendet einen Ein-zu-Aus oder Aus-zu-Ein-Übergang, der keine grauen Zwischenwerte hat, um die steilste Steigung bei der möglichen Belichtung zu erreichen. Der Erzeugungsalgorithmus muß auch die Weite des Flecks in der Schnellabtastrichtung, die Quantisierung des Schnellabtasttakts und andere elektrostatographische Entwicklungsübertragungsfunktion berücksichtigen. Wenn der Merkmalsrand, der hergestellt werden soll, hauptsächlich parallel zu der Schnellabtastrichtung ist, wird grau verwendet, eine Subabtastgenauigkeit des Randes zu erreichen, und der geeignete Grauwert wird dieser Speicherstelle zugeordnet. Der Erzeugungsalgorithmus muß auch die Weite des Flecks in der Langsamabtastrichtung (die die Linearität der Intensität zu der Randanordnungsposition einstellt), die Anzahl der verwendeten Werte, die Abtastschrittweite und andere elektrostatographische Entwicklungsübertragungsfunktion berücksichtigen.
Man erkennt, daß das hier verwendete Verfahren, die Position des Randes, der erzeugt werden soll, abzuschätzen, linear ist, d. h., gerade Linien wurden bei der Erläuterung der Einfachheit halber verwendet. Jedoch wird die Erzeugungssoftware zum Herabladen in die Nachschlagtabelle vor dem Drucken verarbeitet, so daß daher die Geschwindigkeit zur Ausführung der Berechnungen von geringerer Bedeutung ist. Daher sind kompliziertere Verfahren, die Position der Ränder im voraus zu berechnen, vollkommen geeignet und werden empfohlen.
Ein Beispiel für die Verwendung einer Gleichung, den Ausgang der Schwellenfunktion zu berechnen, ist:
worin C den Intensitätswert zum Ansteuern bei der Photodiode darstellt, Sx die x Steigung ist, Sy die y Steigung ist, T die elektrostatographische Schwelle ist und V die Größe der Abtastung ist, die geschrieben wird. Entsprechend dem geoffenbarten System ist Sx = SLOPEX 132, Sy = SLOPEYINTERPX 134 und V = INTERPYINTERPX 128. T, die elektrostatographische Schwelte, wird typischerweise auf den Punkt in der Mitte eingestellt, entsprechend der Datenbits, die verwendet werden, die Intensität bei der Photodiode zu modulieren. Wenn es beispielsweise acht Bits an Daten gibt, dann T = 128. F ist ein Skalierungsfaktor, um irgendeine Dif ferenz bei der langsamen Abtast- und der Schnellabtastauflösung auszugleichen. Wenn die Auflösungen die gleichen sind, ist F = 1. Wenn die schnelle Abtastauflösung viermal größer als die langsame Abtastauflösung ist, dann ist F = 4. Man beachte, daß es viele Gleichungen gibt, die verwendet werden könnten, die Schwellenfunktion darzustellen, und die obige Gleichung ist nur ein Beispiel.
Es wird auf die Fig. 9 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm gezeigt ist, das die Schwelleneinrichtung 68 und den Digital/Analogwandler 76 enthält. In der Schwelleneinrichtung 68 sind ein Schwellenfunktionsblock 160 und ein Schieberegister 162 enthalten. Wie es gezeigt ist, erhält die Schwellenfunktion 160 drei Eingangsleitungen von dem Abtastinterpolator INTERPYINTERPX 128, SLOPEX 132 und SLOPEYINTERPX 134, die die interpolierten Daten, die x Steigung bzw. die interpolierte y Steigung darstellen. Unter Verwendung dieser Eingangswerte erzeugt der Schwellenfunktionsblock 160 dann einen Mehrbit-Intensitätswert, der von der Laserdiode verwendet wird. Dieser Wert kann in Realzeit berechnet oder in einer Nachschlagtabelle gespeichert werden, die mit einem Speicherblock durchgeführt wird.
Hier sollte man beachten, daß häufig die Speicherzugriffsgeschwindigkeit auf etwas weniger als die Zugriffsanforderungen zur Wiedergewinnung von Daten bei dem Adressierbarkeitstakt in der Schnellabtastrichtung begrenzt ist, beispielsweise auf 4800 Takte pro Zoll oder über 200 MHz bei dem Beispielssystem. In diesem Fall wird der Speicherabruf für die nächsten n Abrufe im voraus durch die Erzeugungssoftware berechnet, wobei die während dieser Zeit abgeschätzte Position des Flecks berücksichtigt wird, und die Zugriffe für alle n Abrufe werden in einem Abruf in einem Speicher bereitgestellt, der n mal größer als sonst ist. Diese n m-Bit Werte können dann parallel in ein n·m Bit Schieberegister 162 geladen und zu dem Digital/Analogwandler mit jeweils m Bits n-mal schneller herausgeschoben werden. Wenn n Abrufe verwendet werden, muß der Wert in dem x INC Register 114 des Phasen/Auflösungskontroller 66 (Fig. 4) mit n multipliziert werden. Nachfolgende Abrufe würden dann bei dem nächsten SYSCLK gemacht, wobei n Speicherstellen zu dem nächsten Mehrwertabruf übersprungen werden.
Wenn der Schwellenfunktionsblock 160 als eine Nachschlagtabelle ausgeführt ist, werden die sich ergebenden Intensitätswerte C im voraus berechnet und in einem Speicherblock gespeichert. Während der Arbeitszeitoperation werden SLOPEX 132, SLOPEYINTERPX 134 und INTERPYINTERPX 128 verwendet, den Speicherblock für den Wert C entsprechend den Eingängen zu adressieren. Die Speicherwerte nehmen den Platz absoluter Seitenkoordinaten an, um bei der Adressenbildung zu helfen. Daher gibt es für jede mögliche Adressenkombination einen im voraus berechneten Intensitätswert, der jeder Adresse entspricht. Wie es vorhergehend erwähnt worden ist, kann der Wert von C auch derart ausgeführt werden, daß C während der Arbeitszeitoperation unter Verwendung eines schnellen Prozessors oder einer Berechnungsschaltung berechnet wird.

6.0

Halbtoneinrichtung

Der Zweck der Halbtoneinrichtung ist, die Abtastungsinformationen von dem Interpolator in ein Pixelmuster umzuwandeln, wenn Bilder erzeugt werden sollen. Bilder verlangen viele Grauwerte, die konturfrei sein sollen, sowie eine feine Fleckstruktur, um die Körnigkeit nicht wahrnehmbar zu machen. Wenn Tonwerte dargestellt werden, d. h., Bilddarstellungen oder "natürliche" Bilder für die Halbtonbearbeitung beabsichtigt sind, können abgetastete Daten, wie die für den Abtastinterpolator verwendeten, verwendet werden.
Die Fig. 10 ist ein Diagramm, das die vollständige Erzeugung eines Halbtonflecks und einen Drucker mit hoher Auflösung darstellt. Es ist eine Halbtonzelle 170 dargestellt, die bei diesem Beispiel 1/150 Zoll auf einer Seite aufweist und einen Halbtonfleck 172, der hergestellt werden soll. Bei diesem Beispiel hat der Fleck 181 die Größe von 1/600 Zoll mit einer Adressierbarkeit innerhalb der Zelle 170 von 1/4800 Zoll in der Schnellabtast- und in der Langsamabtastrichtung, wie es durch die Adressierbarkeitseinheitsmarken 176 und 178 angegeben ist. Die Wellenform oberhalb und links der Zelle 170 stellen das schnelle Abtast- und das langsame Abtastbelichtungs profil der Laserdiode dar, wenn sie einen Halbtonfleck 172 schreibt. Das schnelle Abtastbelichtungsprofil wird durch den Schnitt A-A genommen, und das Belichtungsprofil in der Arbeitsrichtung oder der Langsamabtastrichtung wird durch den Schnitt B-B genommen. Die Linien 174 stellen die Abtastbahnen dar und sind voneinander 1/1200 Zoll beabstandet. Dies bedeutet, daß der Abtaster überabtastet, was eine linearere Antwort der Randanordnung auf die Intensitätseinstellung liefert, als wenn der Fleck 1/1200 Zoll wäre, jedoch kann das System auf irgendeine Fleckgröße und irgendeinen Abtastabstand eingestellt werden.
Die Fleckauflösung wird durch die Fleckgröße 182 bestimmt. Daher kann das Diagramm, das die verschiedenen Fleckgrößen 175, 175', 175" zeigt, den jeweiligen Leser fehlleiten, indem unterstellt wird, daß die Auflösung erhöht wurde, weil die Fleckgröße kleiner ist. Im Gegensatz dient das Diagramm nur zur Erklärungserleichterung, und die Größe der Flecken 175, 175', 175" hilft, darzustellen, wo in der Arbeitsrichtung der Belichtungsrand mit der gegebenen Intensität hergestellt wird. Mit anderen Worten stellen die kleineren Flecken die Wirkung dar, die die Grenzabtastung auf den erzeugten Rand hat. In allen Fällen ist die Fleckgröße 182 unverändert, weil die Fleckgröße als die "volle Weite bei halbem Maximum" (FWHM) gemessen wird, ein Maß, das intensitätsinvariant ist.
Zur Herstekkung des Halbtonflecks 172 werden Abtastflecken unter Verwendung der hohen Adressierbarkeit derart angeordnet, daß die Ränder der Belichtung, die durch den Abtastfleck erzeugt werden, so nahe wie möglichen dem Sollrand des Halbtonflecks 172 sind. In der Schnellabtastrichtung wird die hohe Adressierbarkeit ausgeführt, indem der Laser an geeigneten Orten entlang der Abtastung mit der Genauigkeit von 1/4800 Zoll ein- und ausgeschaltet wird, was am besten Ränder erzeugt, die mehr oder weniger senkrecht zu der Abtastrichtung sind. In der Langsamabtastrichtung kann die Intensitätseinstellung der Grenzabtastungen verwendet werden, die hohe Adressierbarkeit von 1/4800 Zoll zu gewinnen, wie es in US-A-5,138,339 erläutert ist, und dies erzeugt die Ränder am besten, die mehr oder weniger parallel zu der Abtastrichtung sind. Die Fig. 11 bis 26 zeigen eine schrittweise Erzeugung eines Halbtonflecks 172.
Es wird auf die Fig. 11 bis 26 Bezug genommen, in denen in jeder Figur ein Schritt der Erzeugung eines Halbtonflecks 172 mit einem zugeordneten Intensitätsprofil 180 gezeigt ist. Wie es vorhergehend erwähnt wurde, ist der Zweck, zu versuchen, die Belichtungen so nahe wie möglich bei der Zielgrenze des Halbtonflecks 172 zu halten. Beginnt man mit Fig. 11, ist die erste Abtastlinie, eine erste Grenzabtastung der Intensität zwei, gezeigt und sie besteht für zwei Adressierbarkeitseinheiten in der Schnellabtastrichtung. Die nächsten Fig. 12 und 13 zeigen die Grenzabtastung, die zu der Intensität drei während mehrerer Schnellabtasttakte ansteigt, und dann zu einer Abtastung der Intensität zwei während mehrerer Takte, wie es in der Fig. 14 gezeigt ist, zurückkehrt, um die Abtastlinie eins zu beenden. Geht man weiter zu der nächsten Abtastlinie und zu der Fig. 15, startet die Intensität der Grenzabtastung bei einem Wert vier oder voll eingeschaltet und bleibt bis zu dem Ende der Abtastlinie eingeschaltet, wie es in der Fig. 16 gezeigt ist. Die Abtastlinien drei und vier werden ebenso wie die Abtastlinie zwei geschrieben und durch die Fig. 17, 18, 19 und 20 dargestellt. Als nächstes wird auf die Fig. 21 Bezug genommen, in der die Abtastlinie fünf mit einem Intensitätswert drei beginnt, zu voll eingeschaltet geht (Fig. 22 und 23) und dann mit einem Intensitätswert drei endet (Fig. 24). Schließlich wird der Halbtonfleck 172 durch die Abtastlinie sechs abgeschlossen, die 6 Werte eins des Intensitätspegels schreibt, wie es in den Fig. 25 und 26 gezeigt ist.
Es wird nun auf die Fig. 27 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm einer Halbtoneinrichtung 70 mit hoher Adressierbarkeit gezeigt ist. Die Halbtoneinrichtung 70 hat einen Speicherblock 190 (der dem Fleckgenerator 72 äquivalent ist) und Akkumulatoren 194 und 196 (die dem Rastergenerator 74 äquivalent sind). Der Speicherblock 190 ist in ein Feld von Adressierbarkeitseinheiten 192 unterteilt, die bei diesem Beispiel für 1/4800 Quadratzoll sind. Der Speicherblock 190 ist auch in 256 unterschiedliche Fleckebenen unterteilt, eine für jeden Grauwertdatenpegel. Die Adressierbarkeit in der Schnellabtastrichtung, wie sie durch den Pfeil 194 bezeichnet ist, ist 1/4800 Zoll, und der Abtastabstand in der Langsamabtastrichtung ist 1/1200 Zoll, wie es durch den Pfeil 204 angegeben ist. Die Verwendung von vier Intensitätspegeln (durch fünf Werte 0%, 25%, 50%, 75%, 100% erzeugt) statt der binären Intensität ermöglicht, daß die Adressierbarkeit in der Langsamabtastrichtung auch 1/4800 Zoll ist.
Der Speicher 190 ist als ein Schnitt durch die Intensitätsdimension eines dreidimensionalen Gegenstands dargestellt, indem seine Adressenlinien in drei Gruppen unterteilt werden, eine für die x Dimension, eine für die y Dimension und eine für die Intensitätsdimension. Die Adressen werden von dem x Adresse Akkumulator 194, dem y Adresse Akkumulator 196 und der Grauwertdateneingangsleitung 197 geliefert. Der x und der y Adresse Akkumulator liefern die x und die y Komponente der Rasteradresse, die zur Drehung des Rasters verwendet werden, wie es mit dem Winkel 202 gezeigt ist. Diese Adresseninformation stellt die Position des Laserdiodenflecks 200 in der x, y Ebene dar.
Bezüglich der Intensitätsdimension bestimmt der Grauwertdateneingang 197 von dem Interpolator, auf welche der 256 Fleckebenen, wie beispielsweise 206 oder 207, zugegriffen wird. Typischerweise ändert sich, wenn sich der Wert der Grauwertdate 197 ändert, der Radius (oder ein anderer die Dichte bestimmter Parameter) des Halbtonflecks, wie es durch die dreidimensionale "Patronen"-Form 199 in dem Diagramm dargestellt ist. Einer der 256 Halbtonflecken, dieser eine in den Mittelbereich, wo der Speicher durchschnitten worden ist, ist als Halbtonfleckprofil 198 in der Fleckebene 206 gezeigt. Wenn Hervorhebungsfleck erzeugt werden soll, wählt die Grauwertdate in 197 eine Fleckebene mit einem Fleckprofil aus, das einen kleinen Radius aufweist, wie es in der Ebene 207 sein mag. Ein Schattenfleck wäre auf der anderen Seite der Ebene 206 von 207 aus und ist nicht gezeigt.
Der Halbtonraster ist ein regelmäßiges, rechteckförmiges Feld von Fleckpositionen, die das gesamte Bild überdecken. Die Akkumulatoren 194 und 196 verfolgen die Bahn des Laserflecks 200, wie es durch die Linie 195 gezeigt ist. Die Bahn bewegt sich durch den Speicher unter einem Rasterwinkel θ, wie es als Pfeil 202 gezeigt ist. Die fünf Bits von jedem der Akkumulatoren liefern eine zweiunddreißig mal zweiunddreißig Position für eine Halbtonschicht, um einen Halbtonfleck für jeden der 256 Halbtonflecken zu definieren, die durch den Grauwerteingangswert 197 adressiert werden. Daher gibt es insgesamt 1024 Positionen innerhalb jeder Schicht, die einen gegebenen Halbtonfleck definieren. Wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 28 erörtert wird, steigen die Akkumulatoren 194 und 196 bruchzahlmäßig an, liefern aber ihre fünf höchstwertigen Bits als Adresse XADDR und XADDR für den Speicher 190. Wenn sie erhöht werden, laufen sie periodisch in x und y um, wodurch die Halbtonzelle in ein reguläres zweidimensionales Feld über die gesamte Bildfläche kopiert wird. Während dies auftritt, ändert sich die Intensität, was bewirkt, daß auf unterschiedliche Fleckschichten zugegriffen wird, wodurch die Dichte des Bildes abgeändert wird. Die an jeder Speicherstelle abgerufene Date ist einer der fünf Werte (0%, 25%, 50%, 75% oder 100%), der von dem Digital/Analogwandler verlangt wird, damit der Laserfleck die verlangte Intensität aufweist, den Halbtonfleck zu erzeugen, wie es in den Fig. 10 bis 26 gezeigt ist.
Es gibt zwei bemerkenswerte Eigenschaften dieses Halbtongenerators 70. Erstens, der Wert, der bei jeder Speicherstelle erhalten wird, ist ein Wert, der unmittelbar zu dem Digital/Analogwandler 76 gehen soll. Dies unterscheidet sich von dem Stand der Technik, bei dem zugegriffene Zahlen im allgemeinen mit dem Eingangsintensitätswert 197 durch einen binären Vergleicher verglichen werden, der entweder eine Null oder eine Eins ausgibt, die Laserdiode anzusteuern, und der nur zwei Dimensionen in dem Speicherfeld aufweist, da die Grauwertdate in 197 zu dem Vergleicher statt zu der dritten Dimension eines Speicherfeldes geschickt wird. Der Stand der Technik spart Speicher ein, aber dieses Verfahren ist flexibler und ermöglicht einen Grauausgang.
Zweitens, wird auf die Halbtonzelle Abtastzeile um Abtastzeile zugriffen, was eine Anzahl Adressierbarkeitseinheiten (Grauwerte) entfernt ist. Zum Beispiel gibt es in diesem Beispiel vier Grauwerte, die vier Möglichkeiten für Subabtastlinienrandposition pro Abtastung ermöglichen, und es gibt 1200 Abtastungen pro Zoll, wodurch sich eine Adressierbarkeit in der Langsamabtastrichtung von 4800 pro Zoll ergibt. Die Abtastungen sind vier Adressierbarkeitseinheiten beabstandet. Daher tasten die Abtastungen nur ein Viertel der Speicherstellen, die in den Halbtoneinrichtungen verfügbar sind, ab, wenn die Abtaststruktur hindurchgeht. Dies bedeutet, daß es vier Pha sen gibt, durch die die Abtaststruktur hindurchgehen kann. Da die Akkumulatoren der Halbtoneinrichtung mit Zahlen geladen werden, die Bruchzahlwerte besitzen, (weil es die Anforderung an einen Halbtonraster bei jeder Frequenz und jedem Winkel gibt), läuft der Abtastzugriff typischerweise periodisch durch alle vier Phasen, wenn das Bild hergestellt wird. Dies erzeugt einen irrationalen Halbtongenerator. Es ist die Absicht der Erzeugungsdaten, die in die Halbtoneinrichtung geladen sind, dieselbe Belichtung auf dem Photorezeptor unabhängig von der Phase zu erreichen, mit der die Abtaststruktur durch die Zelle hindurchgeht. Dies kann unterstützt werden, indem (1) die Adressierbarkeit in der Schnellabtast- und der Langsamabtastrichtung erhöht wird, den Quantisierungsfehler zu minimieren, und (2) wie in US-A-5, 138,339 überabgetastet wird, was eine bessere Steuerung der Belichtungsrandanordnung in der Arbeitsrichtung ermöglicht.
Man beachte hier, daß häufig die Speicherzugriffsgeschwindigkeit auf etwas weniger als die Zugriffsanforderungen zur Datengewinnung bei dem Adressierbarkeitstakt für das schnelle Abtasten begrenzt ist, beispielsweise 4800 Takte pro Zoll oder mehr als 200 MHz in dem Beispielssystem. In diesem Fall wird der Speicherabruf für die nächsten n Abrufe im voraus durch die Erzeugungssoftware berechnet, wobei der Rasterwinkel und die Frequenz berücksichtigt werden, und Zugriffe für alle n Abrufe werden in einem Abruf in einem Speicher bereitgestellt, der n mal größer als sonst ist. Diese n m-Bit Werte können dann parallel in ein nxm Bit Schieberegister (wie das Schieberegister 162 der Fig. 9) geladen und aus dem Digital/Analogwandler mit jeweils m Bits n-mal schneller herausgeschoben werden.
Es wird auf die Fig. 28 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm des x Adresse Akkumulators 194 und des y Adresse Akkumulators 196 gezeigt ist. Der x Adresse Akkumulator weist ein Register 210 auf, das einen Wert akkumuliert, der fünf Bits für ganzzahlig und elf Bits für die Bruchzahl aufweist. Der ganzzahlige Abschnitt mit fünf Bit führt das Signal XADDR oder die x Adresse für den Speicherblock 190 der Halbtoneinrichtung zu. Der Akkumulator 194 enthält einen Volladdierer 212 und einen Multiplexer 214. Der Multiplexer 214 wählt entweder das INC Register 216 oder das Register 218 aus, einen Eingang zu dem Volladdierer 212 zu sein. Das Register 218 akkumuliert einen Wert, der fünf Bit für eine ganze Zahl und elf Bit für eine Bruchzahl aufweist. Der Akkumulator 194 enthält des weiteren einen Volladdierer 220 und einen Multiplexer 224. Der Multiplexer 224 wählt entweder das INC Register 226 oder das erste Register 228 als Eingang zu dem Volladdierer 224 aus.
Die Hardware des y Akkumulators 196 ist identisch mit der des x Akkumulators 194. Wie man sieht, bestehen die Unterschiede in den in die Register geladen Werten, da die Register die x und die y Komponente des Rasterwinkels darstellen. Der y Adresse Akkumulator 196 weist ein Register 230 auf, das einen Wert akkumuliert, der fünf Bit einer ganzen Zahl und elf einer Bruchzahl aufweist. Die fünf Bit des ganzzahligen Abschnitts liefern das Signal YADDR oder die y Adresse für den Speicherblock 190 der Halbtoneinrichtung. Der Akkumulator 196 enthält einen Volladdierer 232 und einen Multiplexer 234. Der Multiplexer 234 wählt entweder das INC Register 236 oder das Register 238 als Eingang zu dem Volladdierer 232 aus. Das Register 238 akkumuliert einen Wert, der fünf Bit einer ganzen Zahl und elf Bit einer Bruchzahl aufweist. Der Akkumulator 196 enthält des weiteren einen Volladdierer 240 und einen Multiplexer 242. Der Multiplexer 242 wählt entweder das INC Register 244 oder das erste Register 246 als Eingang zu dem Volladdierer 242 aus.
Beim Betrieb gibt es sechs Register, die im voraus geladen werden müssen, drei in dem x Akkumulator 194 und drei in dem y Akkumulator 196. Die Werte in den Registern sind veränderlich und müssen vor dem Drucken einer Seite berechnet werden. Die Berechnungen werden unten erörtert. Das folgende sind die Zuordnungen von Variablen zu entsprechenden Registern: XFastStepINC wird in das INC Register 216 geladen; XSlowBoLINC wird in das INC Register 226 geladen; XSlowBoLFRIST wird in das FIRST Register 228 geladen; YFastStepINC wird in das INC Register 236 geladen, YSlowBoLINC wird in das INC Register 244 geladen; und YSlowBoLFIRST wird in das FIRST Register 246 geladen.
Um die Orte von Grenzen für das Speicherfeld der Halbtoneinrichtung zu skalieren, muß die Anzahl der Speicherstellen pro SYSCLK (die Anzahl Speicherstellen, die während eines SYSCLK durchquert werden) in der Schnellabtastrichtung bestimmt werden, und die Anzahl der Speicherstellen pro Fazette (die Anzahl Speicherstellen, die durchquert werden, während sich das Polygon über eine Fazette dreht) muß in der Langsamabtastrichtung bestimmt werden. Gleichung 1 Gleichung 2
Sobald diese Skalierungsinformation berechnet worden ist, kann sie ihrerseits verwendet werden, die x und die y Komponenten für die sechs Register zu berechnen.
Auch hilft, auf die Fig. 29 Bezug zu nehmen, die Beziehung zwischen den Registern und ihren Ladewerten zu verstehen, wobei der Fleck als über die Seite eines Querschnitts des Halbtonspeichers laufend vorgestellt werden kann, wo der Block 192 eine Adressierbarkeitseinheit darstellt. Die Werte in den Registern verfolgen die Bewegung des Flecks und den Modulus der Anzahl Speicherstellen pro Zelle über die Seite.
Das x und das y FastStepINC Register verfolgen zusammen die Schnellabtasffortbewegung des Flecks und besitzen Einheiten von Speicherstellen pro SYSCLK, da die Register durch SYSCLK getaktet werden. Das x und das y SlowBoLINC Register verfolgen zusammen die langsame Abtastfortbewegung des Flecks und besitzen Einheiten von Speicherstellen pro Fazette, da die Register einmal pro Fazette durch das Abtaststartsignal (SOS Signal) getaktet werden.
Die obigen schnellen und langsamen Schritterhöhungen sind die gleichen für alle Kanäle unabhängig von der Anzahl Quellen, wobei jedoch SlowBoLFIRST von der Kanalnummer (ch) abhängt. I ist der Verschachtelungsfaktor in Abtastungen pro Bündel, und Q ist die Anzahl der Abtastungen pro Fazette (d. h., die Anzahl Bündel in einem Mehrbündelsystem), so daß I/Q Einheiten der Fazetten pro Bündel besitzt. Daher ist die Einheit für SlowBoLFIRST (Speicherstellen pro Fazette) mal (Spiegeleelemente pro Bündel) = (Speicherstellen pro Bündel). Der langsamen Anfang des ersten Werts der Linie (SlowBoLFIRST) ist dann die Anzahl von Speicherstellen, mit der jeder Kanal in einem Mehrbündelsystem bei dem Start eines Bildes versetzt werden muß, um eine Verschachtelung auszuführen.
Wenn beispielsweise in der Schnellabtastrichtung die Anzahl Speicherstellen pro Zelle = 32, Halbtonzellen pro Zelle = 150 und Zoll pro SYSCLK = 1/4800, dann ist daher die Anzahl Speicherstellen pro SYSCLK = 1. Wenn in der Langsamabtastrichtung die Speicherstellen pro Zelle = 32, die Zellen pro Zoll = 150 und die Zoll pro Fazetten = 600 sind, sind daher die Speicherstellen pro Fazette = 8. Und schließlich ist θ = 45 Grad. Setzt man in den obigen Gleichungen die Werte XFastStepINC = 0,707, Xslow BoLINC = 5,667, XSlowBoLFIRST = 0 für den Kanal 0 ein, kann 8,485 für den Kanal 1, usw., sowie YFastStepINC = 0,707, YSlowBoLINC = 5,667 und YSlowBoLFIRST = 0 für den Kanal 0 ein, kann 8,485 für den Kanal 1, usw. erhalten werden, und in ihre entsprechenden Register geladen werden.
In der Fig. 29 stellt der Pfeil 250 den XFastStepINC und den YFastStepINC Vektor dar. In ähnlicher Weise stellt der Pfeil 252 den XSlowBoLINC und den YSlowBoLINC Vektor dar. Der Pfeil 254 stellt den XSlowBoLFIRST und YSlowBoLFIRST Vektor für einen Kanal dar, der größer als null ist, in diesem Fall Kanal 1. Der Pfeil 256 stellt eine Fortsetzung des Pfeils 250 durch eine Größe n dar, wo n die Anzahl Werte ist, die bei einem Speicherzugriff abgerufen wird, wie es vorhergehend beschrieben wurde.
Man beachte, daß bei einem Register mit sechzehn Bit fünf Bits oberhalb des Hexadezimalpunkts sieben Bits unterhalb des Hexadezimalpunkts für den Bruchzahlteil läßt, wie es in der Fig. 28 gezeigt ist. Diese Werte werden durch die normale Zweierkomplementarithmetik gefunden, indem der Dezimalwert in ein Zweierkomplement des Hexadezimalwerts umgewandelt wird.
Beim Betrieb werden die Register 216, 226, 228, 236, 244 und 246 im voraus geladen. Beim Start, eine Seite zu drucken, wird der in dem FIRST Register 228 gespeicherte Wert ein Eingang zu dem Volladdierer 220 über den MUX 224. In ähnlicher Weise wird der in dem FIRST Register 246 gespeicherte Werte ein Eingang zu dem Volladdierer 240 über den MUX 242. Sobald eine Seite begonnen hat, schaltet der MUX 224 derart, daß der Eingang zu dem Volladdierer 220 der Erhöhungswert ist, der in dem INC Register 226 gespeichert ist. In ähnlicher Weise schaltet der MUX 242 zu dem INC Register 244. Das Register 218 wird durch den Wert von dem INC Register 226 bei jedem Abtaststarttakt erhöht. Das Register 238 wird ebenfalls durch den Wert in dem INC Register 244 bei jedem Abtaststarttakt erhöht. Auf diese Weise wird die Startposition für die Abtastlinien innerhalb des Halbtonrasters berechnet, wenn das Drucken fortschreitet.
Beim Start einer jeden Abtastung, wird der Wert in dem Register 218 ein Eingang zu dem Addierer 212 durch den MUX 214, und der Wert in dem Register 238 wird ein Eingang zu dem Addierer 232 durch den MUX 234. Der MUX 214 schaltet dann um, das INC Register 216 mit dem Addierer 212 zu verbinden, und den MUX 234 schaltet um, das INC Register 236 mit dem Addierer 232 zu verbinden. Das Register 210 wird auch mit dem Wert vom dem INC Register 216 bei jedem SYSCLK (Systemtakt) erhöht. Das Register 236 wird auch mit dem Wert in dem INC Register 236 bei jedem SYSCLK erhöht. Wie es definiert ist, tritt, wenn die Beispielswerte verwendet werden, SYSCLK alle 1/4800 Zoll auf. Auf diese Weise werden die Schrittpositionen des Flecks innerhalb des Halbtonrasters berechnet, wenn das Drucken fortschreitet. Diese Werte werden dann als die Speicheradressen für eine Speicherabrufoperation verwendet.
In dem Fall, wenn die Speicherzugriffe zu schnell für einen physikalischen Speicherabruf auftreten würden, wie es oben erwähnt wurde, wird die Gleichung für die Speicherzugriffsadresse in der Schnellabtastrichtung mit n multipliziert, wo n die Anzahl von MicroCLKs pro SYSCLK ist, und n gleichzeitige Abrufe werden durchgeführt, während das Speicherdatenwort n-mal größer gemacht wird. Nachfolgende Abrufe würden dann bei den nächsten SYSCLKs gemacht werden, wobei über n Speicherstellen zu dem nächsten Mehrfachwertabruf gesprungen wird. In diesem Fall würde der Abstand in der Schnellabtastrichtung in MicroCLKs statt in SYSCLKs gemessen. Daher wäre es notwendig, Gleichung 1 oben abzuändern, um die Anzahl Speicherstellen pro MicroCLK zu bestimmen, wie folgt:
Wenn beispielsweise acht Speicherabrufe in einem SYSCLK gemacht werden sollen, wäre die Anzahl SYSCLKs pro MicroCLK 1/8, oder mit anderen Worten würde es 8 MicroCLKS pro SYSCLK geben.
Die in dem Speicher 190 der Fig. 27 gespeicherten Informationen müssen auch vor dem Drucken einer Seite im voraus berechnet werden. Im allgemeinen muß für jede definierte Intensität 197, die dem Speicher eingegeben wird, ein entsprechender Halbtonfleck definiert und beispielsweise in den Speicherebenen 206 oder 207 gespeichert werden. Sobald die Form und die Größe des Halbtonflecks im Hinblick auf die Größe des Speicherfelds definiert ist, muß jeder Fleck skaliert werden, wodurch er in der Schnellabtastrichtung als die Anzahl von SYSCLKs definiert wird, und in der Langsamabtastrichtung als Anzahl der Werte. Schließlich muß jeder Halbtonfleck derart erzeugt werden, daß jeder Speicherstelle, die den Halbtonfleck definiert, ei Wert zugeordnet wird, der der Intensität des Signals entspricht, das durch die Laserdiode geschrieben wird.
Um die Werte für die Halbtonnachschlagtabelle zu berechnen, müssen mehrere Parameter definiert werden. Diese Parameter sind der Rasterwinkel und die Rasterfrequenz in der Schnellabtastrichtung und in der Langsamabtastrichtung, der Modulus und die Adressierbarkeit in der Schnellabtastrichtung, die Anzahl Fazetten pro Zoll, die Anzahl Abtastungen pro Fazette (Q) und die Anzahl Werte pro Abtastung in der Langsamabtastrichtung. Behält man die beispielhaften Werten bei, die in dieser Offenbarung durchgehend verwendet werden, so ist der Abstastwinkel 45 Grad, ist die Rasterfrequenz 150 Halbtonflecke pro Zoll, ist der Modulus 32 (entsprechen der Anzahl Bits, die zur x und y Adressierung verwendet wird), ist die Adressierbarkeit in der Schnellabtastrichtung 4800 SYSCLKs pro Zoll, gibt es 600 Fazetten pro Inch, 2 Abtastungen pro Fazette und 4 Werte pro Abtastung bei einer Adressierbarkeit in der Langsamabtastrichtung von 4800 Werten pro Inch.
Es wird auf die Fig. 30 bis 33 Bezug genommen, in denen Halbtonfleckebenen mit Beispielen von Halbtonflecken gezeigt sind. Wie es vorhergehend erwähnt worden ist, ist der erste Schritt bei der Bestimmung von Werten für den Halbtonspeicher, jeden der 265 Halbtonflecken wachsen zu lassen oder zu definieren. Man kann die Flecken wachsen lassen, indem ein Algorithmus verwendet wird, der die tonwertmäßige Wiedergabekurve und die Form der Flecken berücksichtigt. Die Fig. 30 bis 33 geben vier Beispiele solcher Flecken. Man erkennt, daß es viele Arten geben kann, Halbtonflecken wachsen zu lassen, sowie viele Formen, die die Halbtonflecken aufweisen können. Die folgenden Flecken sind Beispiele und sollen nicht beschränkend sein.
Es wird mit der Fig. 30 angefangen, in der die Halbtonfleckebene 62 einen 32 · 32 Bit Adressenraum darstellt, der den Halbtonfleck 261 definiert. Wie man sehen kann, ist der Halbtonfleck 261 im wesentlichen kreisförmig und stellt eine gewisse Dichte dar. Wenn die Dichten zunehmen, wachsen die Halbtonflecken, wie es in der Fig. 31 gezeigt ist. Die Fig. 31 zeigt die Halbtonfleckebene 262 mit dem entsprechenden Fleck 263. Es versteht sich, daß es viele Werte und Größen eines Halbtonflecks zwischen der Fig. 30 und 31 gibt. Es ist auch ein Rautenbereich 264 gezeigt. Wenn man die Halbtonflecken wachsen läßt, bleiben sie kreisförmig, bis sie an die Grenze eines Rautenbereiches 264 stoßen. Dann läßt man die Flecken radial wachsen, um den Rautenbereich zu füllen, bis der gesamte Bereich gefüllt ist, wie es in der Fig. 32 gezeigt ist. Die Fig. 32 zeigt eine Fleckebene 266 mit einem entsprechenden Fleck 267. Der Fleck 267 kann einen Dichtewert nahe 128 darstellen, da er einen Versuch fördert, fünfzig Prozent der Halbtonzelle schwarz herzustellen, wobei jedoch, wenn die Tonwertwiedergabekurve des Druckers berücksichtigt wird, diese Überdeckung von fünfzig Prozent nicht genau mit dem intensitätswert 128 zusammenfallen mag. Die Fig. 33 zeigt eine Halbtonfleckebene 268, wobei der Fleck 269 nach außerhalb des Rautenbereichs 264, wiederum radial, gewachsen ist. Jedoch sind die Mitten des Radius nicht an den Ecken der Fleckzelle 268. Die freien, halbkreisförmigen Bereiche an den Ecken der Zelle 268 sind mit anderen Zellen verbunden, um runde Flecken mit verringerter Größe herzustellen. Wie man sich vorstellen kann, würden die Halbtonflecken weiter wachsen, bis eine Fleckebene vollständig bei dem Dichtewert 255 gefüllt ist (nicht gezeigt).
Der nächste Schritt bei der Bestimmung der Werte des Halbtonspeichers ist, die gewachsenen Halbtonflecke für den durch den Drucker definierten Raum von SYSCLKs in der Schnellabtastrichtung und in Intensitätswerten der Langsamabtastrichtung zu skalieren. Der Abstand zu irgendeiner Grenze von irgendeiner Speicherstelle ist in Einheiten von Speicherstellen verfügbar, da dies die Einheiten waren, die verwendet wurden, den Halbtonfleck in den vorhergehenden Absatz wachsen zu lassen. Die Abstandskomponente in der Schnellabtastrichtung wird mit der Anzahl SYSCLKs pro Speicherstelle multipliziert, wie es vorhergehend in der Gleichung 1 oben berechnet worden ist, um den Abstand in SYSCLKs zu bestimmen. Ähnlich wird die Abstandskomponente in der Langsamabtastrichtung mit der Anzahl der Werte pro Speicherstelle multipliziert, damit der Werteabstand erhalten wird. Um die Anzahl der Werte pro Speicherstelle zu erhalten sind zwei zusätzliche Informationsstücke zusätzlich zu der obigen Gleichung 2 erforderlich. Die Gleichung 2 gibt die Anzahl Speicherstellen pro Fazette, mit der die Anzahl der Fazetten pro Abtastung (z. B. 1/2) und die Anzahl der Abtastungen pro Wert (z. B. 1/4) multipliziert werden, um die Anzahl Speicherstellen pro Wert zu erhalten, wie folgt:
Schließlich muß jeder Rand in jeder der 256 Halbtonebenen hergestellt werden, indem ein Intensitätswert den Speicherstellen zugeordnet wird. Wenn der herzustellende Rand hauptsächlich senkrecht zu der Schnellabtastrichtung ist, wird eine Synchronisierung verwendet, um den Rand herzustellen, und der Erzeugungsalgorithmus verwendet einen Ein-zu-Aus- oder Aus-zu-Ein-Übergang, der keine Grauzwischenwerte aufweist, um die bei der Belichtung größtmögliche Steigung zu erreichen. Der Erzeugungsalgorithmus muß auch die Weite des Flecks in der Schnellabtastrichtung, die Quantisierung des Schnellabtasttakts und andere elektrostatographische Entwicklungsübertragungsfunktionen berücksichtigen.
Wenn der zu erzeugende Rand hauptsächlich parallel zu der Langsamabtastrichtung ist, werden Grauwerte verwendet, eine Subabtastgenauigkeit des Randes zu erzielen, und der geeignete Grauwert wird dieser Speicherstelle zugeordnet. Der Erzeugungsalgorithmus muß auch die Weite des Flecks und der Langsamabtastrichtung berücksichtigen (die die Linearität der Intensität für die Randanordnungsposition ein stellt), die Anzahl der verwendeten Werte, die Abtastschrittweite und andere elektrostatographische Entwicklungsübertragungsfunktionen berücksichtigen. Dies kann in der Fig. 10 und in den Fig. 11 bis 26 gesehen werden, wo die Schnellabtastung zur Erzeugung einer Synchronisierung verwendet, und die langsame Abtastung zur Erzeugung von grau verwendet. Wie es vorhergehend erwähnt wurde, gehen diese Intensitätswerte unmittelbar zu einem Digital/Analogwandler, damit sie durch die Laserdioden geschrieben werden.
Eine Möglichkeit, Halbtonflecke zu erzeugen, ist, die Fleckenform an jeder möglichen Position für den Laserfleck in der unmittelbaren Vergangenheit und Zukunft im Hinblick auf eine Speicherstelle Gauß-mäßig wachsen zu lassen. Man könnte die Gauß- Verteilungen derart wachsen lassen, daß sie in der Mitte des Halbtonflecks voll wären und außerhalb des Halbtonflecks ein voller Abfall (beispielsweise für ein schwarzschreibendes System) wäre, und an dem Rand des Halbtonflecks ließe man sie gerade ausreichend wachsen, den Belichtungsrand zu bewegen (was die zusammengesetzte Summe aller Gauß-Verteilungen ist), damit sie mit der Grenze des Flecks zusammenfallen, der erzeugt wird. Sobald dies gemacht worden ist, kann der Wert, der für diese bestimmte Speicherstelle benötigt wird, geschrieben werden.
Bisher ist die Halbtoneinrichtung unter Verwendung einer festen Anzahl Speicherstellen pro Halbtonzelle beschrieben worden, die durch ein festes Adressierungsschema bestimmt sind. Jedoch kann es Fälle geben, bei denen eine 32 · 32 Bit Halbtonzelle für eine bestimmte Anwendung nicht optimal ist. Daher wäre ein veränderbares Modulusadressierungsschema zweckmäßig. Ein solches Schema könnte erlauben, daß eine Halbtonzelle irgendeiner Größe ohne Änderung der Hardware verwendet wird.
Bezugnehmend auf die Fig. 34 ist ein Blockdiagramm eines Adressenakkumulators 270 mit veränderbarem Modulus gezeigt. Der Adressenakkumulator 270 kann den x Adresse Akkumulator 194 oder den x Adresse Akkumulator 196 oder beide ersetzten (Fig. 27 und 28). Die Verwendung des Adressenakkumulators 270 liefert die Möglichkeit, einen kleineren Speicherblock oder Halbtonzellen verschiedener Größe zu verwenden. Man erkennt, daß dieses Schema, wie es beschrieben ist, irgendeinen Mo dulus bis zu 32, einschließlich eines Bruchzahlmodulus, verwenden kann. Jedoch kann, indem mehr Bit der Adressierung hinzugefügt werden, ein Modulus irgendeiner Größe in Betracht gezogen werden. Ein Akkumulator mit veränderbarem Modulus kann den x Akkumulator, den y Akkumulator oder beide ersetzen.
Der Akkumulator 270 mit veränderbarer Adresse umfaßt ein Register 272, das einen ganzzahligen fünf Bit Wert liefert, und eine ADDRESS Leitung 274, die bei der Adressierung des Speicherblocks der Halbtoneinrichtung verwendet wird. Die ADDRESS Leitung 274 kann die XADDR Leitung oder die YADDR Leitung ersetzen. Der Adressenakkumulator 270 enthält auch den MUX 270, den Startblock 278, den MUX 280, den Volladdierer 282, das INC Register 284 und die Subtraktionseinrichtung 286.
Die Komponenten in dem START Block 278 sind den in der Fig. 28 beschriebenen Komponenten äquivalent und arbeiten entsprechend. Insbesondere ist das Register 292 äquivalent den Registern 218 und 238. Der Volladdierer 294 ist den Addierern 220 und 240 äquivalent, in gleicher Weise ist der MUX 296 gleich dem MUX 224 und dem MUX 242, und ist das INC Register 298 äquivalent dem INC Register 226 und dem INC Register 244. Das INC Register 298 wird mit einem SlowBoLINC Wert geladen, einem XSlowBoLINC Wert, wenn es als eine x Adresse verwendet wird, und einen YSlowBoLINC Wert, wenn es als y Adresse verwendet wird. Schließlich ist das FIRST Register 299 gleich dem FIRST Register 228 und dem FIRST Register 246 und sie werden jeweils mit dem x bzw. y SlowBoLFIRST Wert geladen. Vergleicht man andere Komponenten des Adressenakkumulators 270 mit den Adressenakkumulatoren 194 und 196, ist das Register 272 gleich dem Register 210 und dem Register 230. Der MUX 276 ist äquivalent zu dem MUX 214 und dem MUX 234, und der Addierer 282 ist gleich dem Addierer 212 und dem Addierer 232.
Zu der Arbeitsweise mit veränderbarem Modulus des Adressenakkumulators 270 zurückkehrend wird der Subtraktionseinrichtung 286 eine erwünschte Moduluszahl zugeführt. Das INC Register 282 wird mit einem FastStepINC Wert vorausgeladen. Da der Addierer 282 und das Register 272 einen Wert in Schritten von FastStepINC aufaddieren, wertet die Subtraktionseinrichtung 286 den aufaddierten Wert aus, um zu bestimmen, ob er größer als der Wert der Modulusleistung 288 ist. Wenn der aufaddierte Wert größer als der Moduluswert ist, schaltet die Übertragsleitung 290 der Subtraktionseinrichtung 286 den Mux 280 um, um zu erlauben, daß der Wert in der Subtraktionseinrichtung 286 in das Register 272 geladen wird. Dieses Umschalten subtrahiert im wesentlichen den Moduluswert in dem Register 272 heraus, wobei die fünf ganzzahligen Adressenbits gelöscht werden, was einem Umlaufen äquivalent ist. Der Wert in dem Register 272 kann dann anfangen, erneut aufzuaddieren. Daher ist der Wert auf der Adressenleitung 274 niemals größer als der Moduluswert, und der Halbtonspeicher wird bei dem eingestellten Modulus adressiert.
Man beachte, daß die Zusatzschaltung, die benötigt wird, eine veränderliche Modulusadressierung auszuführen, eine Zeitverzögerung hervorrufen kann, der durch Hinzufügen von Pipeline-Stufen begegnet werden kann.

7.0 Linearitäts- und Ausrichtungskontroller

Der Zweck des Linearitäts- und Ausrichtungskontrollers 38 ist, Informationen zu dem Phasenauflösungskontroller und dem Rastergenerator der Halbtoneinrichtung zurückzuführen. Der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller nimmt Rückkopplungsinformationen, die verfügbar sind (von Codierern, Bewegungsverfolgungssystemen, usw.) und typischerweise zu mechanischen Bauteilen, wie einem Servomotor, geschickt werden, und verwendet diese Informationen, eine Ausrichtungskorrektur elektronisch an den Bilddaten und dem Raster auszuführen, der für diese Bilddaten erzeugt wird. Diese Fehlerinformationen werden in Adressierbarkeitseinheiten von Subabtastgenauigkeit gegeben, wodurch ein sehr genauer Ausgleich von Linearitäts- Ausrichtungsfehlern erleichtert wird. Des weiteren können die von dem Linearität- und Ausrichtungskontroller zugeführten Informationen zu verschiedenen Zeitintervallen in Abhängigkeit von der Art des Fehlers aktualisiert werden, der ausgeglichen wird.
Es wird nun auf die Fig. 35 Bezug genommen, in der vier Typen von Ausrichtungsfehler gezeigt sind, die elektronisch durch den Linearitäts- und Ausrichtungskontroller korrigiert werden können. Jeder Ausrichtungstyp mit zunehmender Zahl enthält den Typ oder die Typen einer niedrigeren Zahl. Zum Beispiel enthält die Ausrichtung Typ II den Typ I, und der Typ III enthält Typ I und Typ II. In der Beschreibung der vier Typen Ausrichtungsfehler bezieht sich der Ausdruck Daten sowohl auf die Bilddaten als auch auf ihre zugeordneten Rasterinformationen.
Die Korrektur für die Ausrichtung Typ I umfaßt die Fähigkeit, die Daten beliebig in zwei Dimensionen zu verschieben. Dies wird verlangt, um eine Bildrandausrichtung zu erreichen, und ist bei der Korrektur mechanischer Synchronisierfehler, Abtaststartfehler und einer Fehlausrichtung zwischen verschiedenen Farbschichten zweckmäßig. Die Korrektur vom Typ II fügt die Fähigkeit hinzu, die Daten in zwei Dimensionen unabhängig zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Dies wird verlangt, wenn die Bildherstellungseinrichtung, sobald an einem Rand ausgerichtet worden ist, ungleichförmige Geschwindigkeitsänderungen erfährt. Die Korrektur für die Ausrichtungen vom Typ III und IV ermöglichen, daß Daten im Hinblick auf eine Verdrehung ausgeglichen werden, beispielsweise durch eine Bandschräge des Photorezeptors, oder irgendeinen Ausrichtungsfehler, der die Pixel als eine Funktion sowohl der schnellen Abtast- als auch der langsamen Abtastposition erneut positioniert.
Ohne elektronische Ausrichtungsrückkopplung würden die Adressenakkumulatoren dem Phasen/Auflösungskontroller von einem Wert der START PHASE von null starten und einen konstanten Wert in der Schnellabtast- und der Langsamabtastrichtung akkumulieren, wie es das INC und das FIRST Register der Adressengeneratoren in der Halbtoneinrichtung machen würden. Mit der Rückkopplung können jedoch der START und der FIRST Wert und/oder die Inkrementierungswerte belastet werden, indem Fehlerwerte während des Abtastens in Abhängigkeit von dem Typ des verlangten Ausgleichs addiert werden. Daher ist es wichtig, daß das INC, START und FIRST Register veränderbar sind und die Fähigkeit besitzen, periodisch durch die Linearitäts- und Ausrichtungskontroller aktualisiert zu werden.
Es wird auf die Fig. 36 Bezug genommen, in der dort ein Blockdiagramm gezeigt ist, das die Beziehung zwischen der Phasen/Auflösungskontroller 66 und der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 zeigt. In diesem Fall berechnet der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 Fehlerausgleichswerte, um dem INC und dem START PHASE Register Werte zu liefern. Diese Werte werden an den Phasenauflösungskontroller 66 weitergegeben, indem das INC und das START PHASE Register auf einer regulären Grundlage in Abhängigkeit von dem Fehler aktualisiert werden, der korrigiert wird. Fehlerausgleichswerte werden von dem Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 über die Leitung 300 an das INC Register 102, über die Leitung 302 an das START PHASE Register 104, über die Leitung 304 an das INC Register 114 und über die Leitung 306 an das START PHASE Register 116 geliefert. Wie gezeigt wird, werden verschiedene Register in Kombinationen davon in Abhängigkeit von dem Typ des Ausrichtungsfehlers aktualisiert, der korrigiert wird.
Wie es oben vollständig unter Bezugnahme auf die Abschnitte 2.0 und 3.0 ohne elektronische Ausrichtungsrückkopplung beschrieben worden ist, werden die Register 102, 104, 114 und 116 geladen, wie folgt: START PHASE Register 104 gleich (ch)(D)(B), worin ch die Kanalzahl ist, D die Solldatendichte in Rastern pro Zoll auf dem Photorezeptor ist, und B der Bündelabstand in Zoll zwischen den Photodioden ist; das INC Register 102 ist gleich der Dichte (Raster/Zoll) mal V&sub0;/ωf in Zoll/Fazette ( Raster pro Fazette); das START PHASE Register 116 ist unter der Annahme, daß kein Fehlerkorrekturwert zugeführt worden ist, gleich null; und das INC Register 114 ist gleich der Anzahl von Abtastproben pro Zoll in der Schnellabtastrichtung dividiert durch die Schnellabtastadressierbarkeit (= Abtastproben pro SYSCLK).
Wenn jedoch Ausrichtungsfehler ausgeglichen werden, können die Werte, die in eines oder in alle der obenerwähnten Register geladen werden, in der folgenden Weise geändert werden: START PHASE Register 104 wäre gleich (ch)(D)(B)+Yoffset, worin ch die Kanalzahl, D die Solldatendichte in Rastern pro Zoll auf dem Photorezeptor ist, und B der Bündelabstand in Zoll zwischen Photodioden ist, und Yoffset ist die Größe der Fehlausrichtung in der Langsamabtastrichtung ist, die in Adressierbarkeitseinheiten der langsamen Abtastung gegeben ist; das INC Register 102 ist gleich die Dichte (Raster/Zoll) mal V&sub0;/ωf in Zoll/Fazette ± der Änderungsrate der Geschwindigkeit in der Langsamabtastrichtung; START PHASE Register 116 ist gleich Xoffset, worin Xoffset die Größe der Fehlausrichtung in der Schnellabtastrichtung ist, die in Adressierbarkeitseinheiten der Schnellabtastung gegeben ist; und INC Register 114 ist gleich der Anzahl von Proben pro Zoll in der Schnellabtastrichtung dividiert durch die Schnellabtastadressierbarkeit ± der Änderungsrate der Geschwindigkeit in der Schnellabtastrichtung. Es ist wichtig, anzumerken, daß die Werte, die zum Ausgleich von Ausrichtungsfehlern zugeführt werden, innerhalb der Subabtastungs- und der Subpixeleinheiten genau sind. Zum Beispiel könnten Korrekturen innerhalb 1/4800 eines Zolls sowohl in der Schnellabtast- als auch in der Langsamabtastrichtung gemacht werden.
Es wird auf die Fig. 35 und 36 Bezug genommen, gemäß denen beim Ausrichtungsausgleich von Typ I des Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 korrigierte Werte dem START PHASE Register 104 und dem START PHASE Register 116 zuführen würde. Das Register 104 könnte beim Start einer jeden Seite oder beim Mehrfarbdrucken beim Start jeder Farbschicht aktualisiert werden. Das Register 116 könnte zu Beginn einer jeden Abtastzeile aktualisiert werden.
Beim Ausrichtungsausgleich vom Typ II würde der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 korrigierte Werte dem INC Register 102 als eine Funktion der Schnellabtastposition und dem INC Register 114 als Funktion der langsamen Abtastposition zuführen. Diese INC Werte können in verschiedenen Intervallen oder wie es benötigt wird, während des ganzen Druckprozesses aktualisiert werden.
Beim Ausrichtungsausgleich vom Typ III und Typ IV würde der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 korrigierte Werte den INC Registern 102 und 114 und den START PHASE Registern 104 und 116 als eine Funktion sowohl der Schnellabtast- als auch der langsamen Abtastposition zuführen. Bei einem Ausrichtungsausgleich vom Typ III können die Korrekturen ohne weiteres in Realzeit mit einem Zähler, einem Akkumulator oder einer einfachen Formel berechnet werden. Bei der Korrektur vom Typ IV jedoch sind die Korrekturen nichtlinear und sie können für ein bestes Ergebnis eine Nachschlagetabelle verlangen.
Die tatsächliche Arbeitsweise des Phasen-Auflösungskontrollers 66 bleibt unverändert. Jedoch werden bei Änderungen an den INC und START PHASE Registern die Adresse zu dem FIFO und die Bruchteilswerte, die der Wiederabtast-Interpolationseinrichtung geschickt werden, ebenfalls geändert. Diese Änderungen werden dann verwendet, die korrekten Bilddaten für den Ausrichtungsfehlerausgleich herzustellen.
Wenn Daten von der Interpolationseinrichtung aufgrund des Ausgleichs von Ausrichtungsfehlern geändert werden, muß jeder Halbtonraster, der bei diesen Daten verwendet wird, ebenfalls geändert werden, um diesen Ausgleich auszuführen. Grundsätzlich muß der Halbtonraster in der gleichen Weise behandelt werden, wie die Daten für irgendeinen Typ von Ausgleich behandelt werden.
Es wird auf die Fig. 37 Bezug genommen, in der ein Blockdiagramm gezeigt ist, das die Beziehung zwischen dem Phasen-Auflösungskontroller 66 und den relevanten Registern des x Adressenakkumulators 194 und des y Adresse Akkumulators 196 oder der Halbtoneinrichtung zeigt. In diesem Fall berechnet der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 Fehlerausgleichswerte, um korrigierte Werte dem INC und dem FIRST Register zu liefern. Diese Werte werden zu dem Phasen-Auflösungskontroller 66 weitergegeben, indem das INC und das FIRST Register auf einer regulären Grundlage in Abhängigkeit von dem Fehler aktualisiert werden, der korrigiert wird. Fehlerausgleichswerte werden von dem Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 dem INC Register 216 über die Leitung 308, dem INC Register 226 über die Leitung 310, dem FIRST Register 228 über die Leitung 312, dem INC Register 236 über die Leitung 314, dem INC Register 244 über die Leitung 316 und dem FIRST Register 246 über die Leitung 318 geliefert. Wie bei dem Phasen-Auflösungskontroller werden verschiedene Register in ihrer Kombination in Abhängigkeit von dem Typ des Ausrichtungsfehlers aktualisiert, der korrigiert wird.
Wie es vorhergehend gezeigt ist, ist das Folgende die Zuordnung von Variablen zu ihren entsprechenden Registern: XFastStepINC wird in das INC Register 216 geladen; XSlowBoLINC wird in das INC Register 226 geladen, XSlowBoLFIRST wird in das FIRST Register 228 geladen; YFastStepINC wird in das INC Register 236 gela den; YSlowBoLINC wird in das INC Register 244 geladen; und YSlowBoLFIRST wird in das FIRST Register 246 geladen. Jedoch müssen zum Ausrichtungsfehlerausgleich die Variablen dieser Register ebenfalls geändert werden.
Für die Schnellabtastrichtung werden das XFastStepINC und das YFastStepINC Register normalerweise mit Informationen geladen, die Einheiten von Speicherstellen/SYSCLK aufweisen. Dies Fehlerinformation von dem vorhergehenden Abschnitt weist Einheiten von Abtastproben pro SYSCLK auf. Indem Proben pro SYSCLK mit dem bekannten Faktor von Speicherstellen/Probe multipliziert werden, weisen daher die Fehlerinformationen die korrekten Einheiten auf, die als Fehlerinformationen für die zwei X und YFastStepINC Register verarbeitet werden.
Ähnlich weisen für die Langsamabtastrichtung das XSlowBoLINC, YSlowBoLINC, das XSlowBoLFIRST und YSlowBoLFIRST Register Einheiten von Speicherstellen pro Fazette auf. Die Fehlerinformation von dem vorhergehenden Abschnitt weist Einheiten in Rastern pro Fazette auf. Daher besitzen, indem die Raster pro Fazette mit dem bekannten Faktor Speicherstellen/Fazette multipliziert werden, die Fehlerinformationen die korrekten Einheiten, die als Fehlerinformationen für die vier X und YSlowBoL Register zu verarbeiten sind.
Bezugnehmend auf die Fig. 38 ist eine alternative Einrichtung zur Ausrichtungsfehlerkorrektur gezeigt, die mit dem Phasenauflösungskontroller 66 zu verwenden ist. Bei dieser Ausführungsform liefert der Linearität- und Ausrichtungskontroller 78 einen absoluten ybias Korrekturwert über die Leitung 320 zu dem Addierer 322. Der ybias Wert wird zu dem Ausgang des Register 98 durch den Addierer 322 hinzuaddiert, so daß alle Fehler in der Langsamabtastrichtung ausgeglichen werden. Der Addierer 322 führt dann die YADDRESSE 99 dem FIFO und den YFRACT Wert 101 der Interpolationseinrichtung zu. In gleicher Weise liefert der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 einen xbias Wert zur absoluten Korrektur über die Leitung 324 an den Addierer 326. Der xbias Wert wird zu dem Ausgang des Registers 110 durch den Addierer 326 hinzuaddiert, so daß alle Fehler in der Schnellabtastrichtung ausgeglichen werden. Der Addierer 326 führt dann die XADRESSE 111 den FIFO und den Wert XFRACT 113 der Interpolationseinrichtung zu. Der xbias und der ybias Wert können zu jeder Zeit während des Druckens geändert werden, so daß sie daher den Ausgleich von Linearität- und Ausrichtungsfehlern für die Bilddaten ermöglichen.
Bezugnehmend auf die Fig. 39 ist eine alternative Einrichtung der Ausrichtungskorrektur gezeigt, die mit der Adressenerzeugungsschaltung für die Halbtoneinrichtung zu verwenden ist. Bei dieser Ausführungsform liefert der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 einen absoluten Korrekturwert xbias über die Leitung 328 an den Addierer 330. Dieser Wert xbias wird zu dem Ausgang des Register 210 durch den Addierer 330 addiert, so daß alle Fehler in der x Richtung ausgeglichen werden. Der Addierer 330 führt dann die x Adresse, XADDR dem Halbtonspeicher zu. In ähnlicher Weise liefert der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 einen absoluten Korrekturwert xbias über die Leitung 332 an den Addierer 334. Der xbias Wert wird zu dem Ausgang des Registers 230 durch den Addierer 334 hinzuaddiert, so daß alle Fehler in der x Richtung ausgeglichen werden. Der Addierer 334 führt dann die y Adresse YADDR dem Halbtonspeicher zu. Der xbias und der ybias Wert können zu jeder Zeit während des Druckens geändert werden, so daß daher ein Ausgleich für Linearitäts- und Ausrichtungsfehler für die Rasterdaten ermöglicht wird.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie der Linearitäts- und Ausrichtungskontroller 78 die Informationen erhalten kann, die notwendig sind, die Fehlerausgleichswerte zu berechnen. Zum Beispiel kann für die Seitensynchronausrichtung ein Zähler verwendet werden, die Anzahl der Adressierbarkeitseinheiten in der Arbeitsrichtung zwischen dem Seitensynchronsignal und dem Start des Abtastsignals zu bestimmen, was die Subabtastfehlausrichtung angibt und verwendet würde, den Startwert für die langsame Abtastung zu verschieben. In der Schnellabtastrichtung können Sensoren den Rand eines Photorezeptorbandes im Hinblick auf den Start des Abtastsignals verfolgen, was wiederum die Schnellabtastfehlausrichtung angibt und den Startwert für die Schnellabtastung beeinflußt. Dieses sind beides Beispiele für Ausrichtungsfehler vom Typ I.
Bei dem allgemeinsten Typ einer Ausrichtungskorrektur, dem Typ IV, kann auf PROM Nachschlagetabellen während der Abtastung zugegriffen werden, um eine optische Nichtlinearität in der Schnellabtastrichtung oder eine Ungleichförmigkeit in der Langsamabtastrichtung der Abtastvorrichtung auszugleichen. Diese Tabellen könnten als Teil einer Kalibrierungsroutine erzeugt werden.
Zusammengefaßt werden alle erhaltenen Fehlerausgleichswerte in Adressierbarkeitseinheiten weitergegeben und können verwendet werden, unmittelbar die FIFO Adresse, die Berechnung von Wiederabtastwerten in der Interpolationseinrichtung und die Adressen für den Rastergenerator zu steuern.
Als Schlußfolgerung beschrieb die obige Offenbarung ein System, das eine Einrichtung schafft, um Grau-Ausgangsdaten zu erzeugen, wobei die Grau-Ausgangsdaten verwendet werden, einen Grau-Modulator für irgendeine Art eines Schreibgeräts anzusteuern, das einen binären Ausgang druckt. Dieses System positioniert bei Text, Strichzeichnung und Halbton die Ränder dieser Merkmale mit einer höheren Genauigkeit als die kleinste Auflösungseinheit sowohl in der langsamen Abtast- als auch in der Schnellabtastrichtung, während der beste binäre mögliche Kontrast hergestellt wird.

Claims

1. Ein System zum dynamischen Ausgleichen zweidimensionaler Ausrichtungsfehler in einem Drucker mit hoher Auflösung, das umfaßt:

eine Speichereinrichtung (82) zum Speichern sequentiell adressierbarer Raster von Bilddaten;

eine Adressierungsschaltung zur Bereitstellung von Adressensignalen für die genannte Speichereinrichtung; und

eine Wiedergabeeinrichtung (28, 15, 25, 17, 26) zur Umwandlung des genannten Bilddatenrasters in einen Lichtfleck, der auf einen Photorezeptor (14) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das System des weiteren umfaßt:

eine Rückkopplungseinrichtung, die ausgestaltet ist, Rückkopplungsinformationen in bezug auf den wahren Ort des Lichtflecks in bezug auf den Photorezeptor während des Abtastens bereitzustellen,

einen Ausrichtungskontroller (78), der ausgestaltet ist, Fehlerausgleichswerte auf der Grundlage der genannten Rückkopplungsinformationen zu bestimmen,

einen Phasenauflösungskontroller (66), der ausgestaltet ist, eine bruchteilsmäßig aufaddierte Anzahl zur Phasensteuerung bereitzustellen, wobei der Phasenauflösungskontroller mit dem Ausrichtungskontroller verbunden ist, um Fehlerausgleichswerte zu erhalten und dynamisch die bruchteilsmäßig aufaddierte Zahl auf der Grundlage der erhaltenen Fehlerausgleichswerte zu belasten,

eine Wiederabtast-Interpolationseinrichtung (60), die mit der genannten Speichereinrichtung gekoppelt ist, um die genannten Raster von Bilddaten zu verwenden, und mit dem genannten Phasenauflösungskontroller verbunden ist, die genannte dynamisch belastete, bruchteilsmäßig aufaddierte Zahl zu erhalten, um eine interpolierte Probenintensität zu bestimmen und zweidimensionale Steigungsinformation an einer korrigierten Rasterposition gemäß der genannten dynamisch belasteten bruchteilsmäßig aufaddierten Zahl einzustellen, damit eine Fehlausrichtung des genannten Lichtflecks bezüglich Fehlern bei Abtastbauteilen des Systems korrigiert wird.

2. Ein System gemäß Anspruch 1, wobei der Phasenauflösungskontroller einen X Akkumulator und einen Y Akkumulator aufweist, wobei der X Akkumulator ausgestaltet ist, eine bruchteilsmäßig aufaddierte Zahl XFRACT bereitzustellen, und der Y Akkumulator ausgebildet ist, eine bruchteilsmäßig aufaddierte Zahl YFRACT bereitzustellen.

3. Ein System gemäß Anspruch 1 oder 2, das des weiteren umfaßt: eine Halbtonschaltung (70), wobei die Halbtonschaltung eine Rastererzeugungsschaltung aufweist, die die Rastererzeugung in Antwort auf die genannten Fehlerausgleichswerte einstellen kann.

4. Ein System gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannten Ausrichtungsfehler linear sind.

5. Ein System gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die genannten Ausrichtungsfehler nichtlinear sind.

6. Ein System gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrektur der genannten Ausrichtungsfehler eine höhere Genauigkeit als die Auflösung aufweist.