DE69629894T2

DE69629894T2 - Veränderung der Punktgrösse für Laserdrucker

Info

Publication number: DE69629894T2
Application number: DE69629894T
Authority: DE
Inventors: Jerry Yeeming Meidian Chung; Richard F. Boise Beaufort
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2016-06-15
Also published as: EP0776122B1; US5818504A; EP0776122A3; DE69629894D1; EP0776122A2; JPH09174930A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrophotographisches Bilderzeugungsvorrichtung, wie sie zum Beispiel bei Laserdruckern verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Steuern des Anlegens von optischer und anderer Energie, um die Qualität eines Bildes zu verbessern, das auf einer solchen elektrophotographischen Ausrüstung gebildet wird.
Bei elektrophotographischem Drucken wird ein Muster elektrostatischer Ladungen, das einem Druckbild entspricht, auf einem optischen Photorezeptor (OPR) entwickelt. Toner wird an den OPR angelegt, und der Toner, der zurückgehalten wird, da er nicht durch elektrostatische Ladungen abgestoßen wird, wird verwendet, um das Druckbild zu erzeugen. Das Druckbild wird dann auf ein Druckmedium (normalerweise Papier) übertragen.
Der OPR kann entweder mit sichtbarem Spektrumlicht oder optischer Energie außerhalb des sichtbaren Lichtspektrums arbeiten. Bei dem bevorzugtem Ausführungsbeispiel wird erwartet, daß nahes Infrarotlaserlicht verwendet wird, aber der OPR, wie in Verbindung mit dieser Erfindung beschrieben ist, soll jeden Photorezeptor umfassen, der auf Strahlungsenergie anspricht.
Ein Laserdrucker, wie zum Beispiel der LaserJet^TM 5L-Drucker der Anmelderin, erzeugt ein gedrucktes Bild, indem er bewirkt, daß sich eine Laserlichtquelle in einer Folge von Abtastlinien über die geladene Oberfläche des photoempfindlichen Materials auf einem optischen Photorezeptor (OPR) bewegt. Jede Abtastlinie ist in Pixelbereiche unterteilt, und der Laserstrahl ist moduliert, so daß ausgewählte Pixelbereiche belichtet werden. Die Belichtung führt zu der Verarmung von Oberflächenladungen. Das Belichten des OPR entlädt dadurch den OPR an dieser Position und führt dazu, daß der OPR Toner entwickelt und dann den Toner auf eine entsprechende Position auf dem Druckmedium (normalerweise ein Blatt Papier) überträgt.
Der OPR ist normalerweise eine fortlaufende Oberfläche, wie zum Beispiel eine Trommel oder ein Riemen, und wird für aufeinanderfolgende Druckoperationen wiederholt verwendet. Der Toner wird während jeder Druckoperation auf den OPR aufgebracht und in dem Muster des Druckmediums entwickelt, vor der Übertragung des Druckbildes von dem OPR.
An Positionen, wo die OPR-Ladung verarmt ist (durch das Laserlicht), sind Tonerteilchen von der Emulsion konzentriert, wodurch das Bild erzeugt wird. An Positionen auf dem OPR, die geladen sind, werden Tonerteilchen nicht durch den OPR gehalten (der Nicht-Bild-Bereich). Dadurch ist der Laserdrucker besonders geeignet für ein rasterisiertes Druckmuster, obwohl es möglich ist, einen Laserdrucker für andere Typen von Abtasttechniken zu konfigurieren.
Die Druckerauflösung ist teilweise eine Funktion des optischen Bildes, das durch den Laser oder die Optik erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen des optischen Bildes.
Bei einer typischen Laserdruckeranwendung wird die optische Ausgabe von dem Laser durch einen drehenden Spiegel, durch eine Linse, gegen einen stationären Spiegel und dann auf den OPR reflektiert. Der drehende Spiegel bewirkt, daß das Licht über die Breite des OPR gerichtet wird, so daß das Bild auf den OPR gescannt wird.
Die Bewegung über die Breite des OPR führt zu einer Linienspur über den OPR, die herkömmlicherweise als die Horizontalrichtung bezeichnet wird, und die Drehung des OPR führt zu der Bewegung des Bildes über den Umfang der Rolle, die herkömmlicherweise als die vertikale Richtung bezeichnet wird. (In der Praxis verläuft die Abtastlinie leicht schräg von der Parallelen zu der Achse des OPR, was die Bewegung mit der Drehbewegung des OPR synchronisiert, um eine horizontale Linienspur zu bewirken).
Dieses abgetastete Bild wird in Pixelpunkten erzeugt, was eine hohe Auflösung für verschiedene Bilder liefert, wie zum Beispiel Text, Strichzeichnungen und Graphiken. Halbtonbilder werden durch Verarmen eines ausgewählten Prozentsatz von Pixeln erhalten. Die Verwendung eines pixelierten Bildes ermöglicht die Erzeugung eines scharfen Bildes mit hoher Vorhersagbarkeit.
Wie bei jedem Linsensystem ist die Anordnung einer Linse zum Projizieren eines Bildes auf die gerade Oberfläche des OPR ein Kompromiß. Die Brennweite des Bildes in der Nähe der Mitte des OPR unterscheidet sich von der Brennweite in der Nähe der Kanten. Um diese Effekte zu minimieren, haben bisherige Linsenentwürfe eine relativ lange Brennweite festgelegt, die es der Linse ermöglicht hat, das Laserausgangssignal relativ gleichmäßig über die Breite des OPR zu fokussieren. Falls die Brennweite reduziert ist, neigt das Bild in der Nähe der Kanten dazu, sich über die Breite des OPR auszubreiten, oder das Bild in der Nähe der Mitte neigt dazu, sich zu verschmälern. Dies führt zu einer Pixelverzerrung.
Die Pixelverzerrung führt zu Schwankungen bei der Dichte eines Halbtonbildes über die Breite des Papiers (oder anderen Mediums). Dies wird teilweise dadurch bewirkt, daß, falls Ladungen auf einem Bereich des OPR verarmt werden, Toner von diesem Bereich übertragen wird. Der Toner wird im allgemeinen als ein lichtundurchlässiger oder entwickelter Punkt übertragen, so daß, falls der Punkt verschmälert wird, das Bild weniger dunkel erscheint, und der Punkt in der Tat kleiner ist. Umgekehrt, so lange ein Energieschwellenwert erreicht ist, erscheint ein ausgedehnter Punkt dunkler, da derselbe über einen großen Bereich entwickelt wird.
Die optische Energie wird typischerweise an einem vorausgewählten Pegel angelegt. Dieser Pegel reicht aus, daß optische Energie die Ladung auf dem OPR ausreichend verarmt, um ein Pixel zu drucken, wo der bewegte Laser die weiteste Ausbreitung aufweist (typischerweise die Kanten des OPR). Der Pegel der optischen Energie muß begrenzt werden, um maximale Ausbreitung der verarmten Region auf dem OPR zu begrenzen. Daher wird der Energiepegel der optischen Übertragung (der Laserenergie) als ein Kompromiß gewählt. Eine Kompensation für die Schwankungen bei den Pegeln der optischen Energie kann durch optische Beschichtungen erreicht werden, die auf einen flachen Spiegel, auf eine Linse oder ein anders optisches Element aufgetragen werden können.
Es gibt Fälle, wo isolierte Pixel entwickelt werden. Dies tritt häufig auf, wenn „Halbton-"Bilder erzeugt werden. Halbtonbilder werden verwendet, leichte Grauschattierungen von grau oder Schattierungen einer anderen Farbe zu erzeugen, und bestehen typischerweise auf der Entwicklung eines ausgewählten Anteils von Pixeln in einem bestimmten Bereich. Anders ausgedrückt, ein Pixel wird entwickelt (durch Verarmen der Ladung des OPR), während benachbarte Pixel nicht entwickelt werden (durch Nicht-Verarmen der Ladung des OPR).
Es wurde auch herausgefunden, daß isolierte entwickelte Pixel dazu neigen, zu „verwaschen", oder sich in der Intensität zu verringern. Dies liegt daran, daß die Menge an Laserenergie, die erforderlich ist, um eine Region auf dem OPR zu verarmen, größer ist, wenn der umgebende Bereich geladen bleibt. Auf diese Weise wäre ein entwickeltes Pixel benachbart zu einem oder mehreren entwickelten Pixel größer als ein entwickeltes Pixel, das mit Pixeln umgeben ist, die nicht mit Tinte versehen sind. Der Verwaschungseffekt ist empfindlich gegenüber der Position des Pixels auf dem OPR, weil isolierte Pixel tendenziell empfindlicher sind gegenüber den Effekten der Schwankung bei der Form des projizierten Laserbildes über den OPR. Falls außerdem die Ener gieintensität ideal ist zum Liefern einer gleichmäßigen Entwicklung für ausgefüllte entwickelte Bereiche über die Breite des OPR kann dies für die gleichmäßige Entwicklung isolierter Pixel nicht ideal sein, wie sie beispielsweise in Halbtonbildern auftreten.
Das Verkürzen der Brennweite der Optik, die verwendet wird, um ein Abtastmuster über den OPR zu erzeugen, reduziert die Kosten durch Reduzieren der Größe der Maschine (des physikalischen Druckermechanismus) und der Bestandteile. Ein Effekt des Verkürzens der Brennweite ist eine erhöhte Schwankung der Form des Laserstrahls, während er über den OPR angelegt wird. Falls der Stahl in der Mitte des OPR einen runden Punkt festlegt, gibt es eine Tendenz, daß sich der Strahl in der Nähe der Kanten des OPR in der Breite ausbreitet. Falls der Strahl in der Nähe der Kante abgerundet wird, neigt der Strahl in der Nähe der Mitte dazu, verschmälert zu sein. Falls der Strahl unabhängig von der Form ausreichend Energie aufweist, um Ladungen auf dem OPR zu verarmen, neigt die Entwicklung des Punkts dazu, der Form des Strahls zu folgen, so daß ein breiter Strahl dazu neigt, dunklere Muster zu erzeugen, insbesondere wenn eine Halbtonbilderzeugung angewendet wird.
Im Fall der Bildausbreitung in der Nähe der Kanten des OPR ist das Ergebnis reduzierte Spitzenenergiepegel, was zu einer weniger als optimalen Bilddunkelheit führen könnte. Dieser Effekt ist insbesondere vorherrschend bei Halbtonbildern, wo benachbarte Pixel nicht mit Energie versorgt werden.
Die Hewlett-Packard Company, die Anmelderin dieses Patentes, hat eine Technik zum Verbessern von Bildern für Druckkopiegeräte entwickelt, die pixelierte Bilder erzeugen. Diese Technik umfaßt das Vergleichen einer Bildtabelle eines Bildes, das gedruckt werden soll, mit vorbestimmten gespeicherten Vorlagen oder Mustern zum Erfassen des Auftretens von vorausgewählten Bittabellenmerkmalen. Wenn eine Übereinstimmung auftritt, wird ein kompensiertes Muster erzeugt, was zu einer Druckverbesserung führt. Diese Technik ist in dem U.S.-Patent Nr. 4,847,641 an Charles Chen-Yuan Tung beschrieben, das gemeinschaftlich übertragen ist. Ein Ergebnis der Technik ist eine Fähigkeit zum Ändern der Größe von Pixeln entlang den Kanten von diagonalen Linien, um die gezackten Kanten dieser Linien zu reduzieren.
Ein besonderer Vorteil der Techniken, die in dem U.S.-Patent Nr. 4,847,641 beschrieben sind, ist, daß die Datenverarbeitung zum Liefern eines verbesserten Bildes „im Pipelinesystem" verarbeitet wird, was bedeutet, daß die Modifikation fortlaufend auftritt, während das Bild an den Laser oder einen anderen Bildgenerator ausgegeben wird. Die Verzögerung, die in der zusätzlichen Signalverarbeitung inhärent ist, wird auf die Verzögerung des Verarbeitens von einer Gruppe von Bildern beschränkt, normalerweise eine Abtastlinie, wobei fünf Abtastlinien in einen Puffer eingegeben werden. Während das Bild fortschreitet, tritt keine zusätzliche Verzögerung auf, da die zusätzliche Datenverarbeitung normalerweise die Rate nicht verlangsamt, mit der Daten von der Bittabelle gelesen werden oder zu dem Bildgenerator übertragen werden.
Der Puffer ist ein FIFO-Speicher, in dem eine Mehrzahl von Abtastlinien gespeichert sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Speicherung dynamisch oder eine statische Halbleiterspeicherung, in der fünf Abtastlinien gespeichert sind.
R. J. Froess u. a. beschreiben in "Improving Resolution of a Laser Beam Printer" in IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 25, Nr. 3B, August 1983, S. 1572–1573 ein Konzept zum Verbessern einer Auflösung von Druckelementen, die von einem elektrophotographischen Medium in einem Laserstrahldrucker gebildet werden. Gemäß diesem Konzept wird die Breite eines Pulses in einem Treiberpulszug, der an den Drucker angelegt wird, gemäß benachbarten Druckelementmu stern in dem Treiberpulszug eingestellt, um auf dem elektrophotographischen Medium eine gewünschte Druckelementgröße zu liefern.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Laserdrucken und einen verbesserten Laserdrucker, der eine verbesserte Auflösung eines gedruckten Bildes liefert, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, und durch einen Laserdrucker gemäß Anspruch 7 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrophotographischer Drucker mit einer hohen Auflösung bei geringen Kosten geschaffen. Ferner wird die Fähigkeit zum Liefern einer verbesserten Auflösung in einem elektrophotographischen Drucker, der pixelierte Bilder verwendet, d. h. Bilder, die eine Mehrzahl von Pixeln umfassen, verwendet, um die Optik des Druckers zu vereinfachen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bildgenerator, wie zum Beispiel ein Laser, verwendet, der in der Lage ist, eine Ausgabe mit kleinerer Punktgröße zu liefern, um die Komplexität der Optik zu reduzieren, die verwendet wird, um einen OPR mit dem Bildgenerator abzutasten. Dies reduziert die Komplexität eines elektrophotographischen Druckers für eine gegebene Auflösung, während die Gleichmäßigkeit des Bildes beibehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Gleichmäßigkeit der Bilderzeugung über den OPR eines elektrophotographischen Druckers verbessert. Dies ermöglicht eine verbesserte Auflösung und erlaubt das Vereinfachen der Optik, die verwendet wird, um das Bild zu erzeugen.
Die Gleichmäßigkeit wird erhöht durch elektronisches Steuern der Energie. Ferner wird die Gleichmäßigkeit des Bildes auf eine Weise erhöht, die keine wesentliche Erhöhung der Wartung erfordert, und die vorzugsweise den Bedarf an Einstellungen reduziert.
Gemäß der Erfindung wird ein pixeliertes Abtastmuster verbessert durch Ausgleichen von Brennweitenverzerrungen gemäß der Position des Pixels auf einem Bildrezeptor. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein elektrophotographischer Drukker durch selektives Erhöhen einer oder mehrerer Abmessungen der Pixel in der Auflösung verbessert.
Bei einem Aspekt der Erfindung wird die selektive Erhöhung bei dem Pixelabmessungen durch Liefern zusätzlicher Energiepulse erreicht. Die zusätzlichen Energiepulse werden angelegt, um kleine Pixel unmittelbar benachbart zu schmalen Pixeln zu erzeugen, und dadurch ein rundes Pixel zu simulieren, wo ein einzelnes Pixel sonst schmal wäre. Es ist alternativ möglich, eine erhöhte Pulsbreite für das Pixel zu liefern, und dadurch ein ähnliches Ergebnis zu erzielen.
Die Gleichmäßigkeit der Pixel kann ferner vermehrt werden durch Anlegen optischer Energie in einem Winkel an einen OPR, so daß Pixel über den OPR in der Länge vergrößert werden. Dies gleicht eine erhöhte Breite in der Nähe der Kanten des OPR aus, und die Pixel in der Nähe der Mitte des OPR werden durch die zusätzlichen Energiepulse verbreitert. Das Ergebnis ist, daß für die resultierende Punktgröße das Bild über den OPR gleichmäßiger gemacht wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die zusätzliche Energie in reduzierten Pegeln nahe benachbart zu dem ausgewählten Pixel angelegt, aber unter einem vorbestimmten Energieschwellenwert. Der Schwellenwert ist vorzugsweise geringer als der, der eine Bilderzeugung auf benachbarten Pixeln erzeugen würde, aber ausreichend, um die Bilderzeugung auf dem ausgewählten Pixel zu verbessern. Dies ist insbesondere sinnvoll bei einem Laserdrucker, bei dem Halbtonbilder mit hoher Auflösung an einigen Positionen eine Pixelverbesserung erfordert. Dies ermöglicht es ferner, daß die Laserenergie optimiert wird zum Liefern scharfer Bilder in einigen Fällen, wie zum Beispiel Schriftart (Text) oder Strichzeichnungen, während Schwankungen bei der Entwicklung ausgeglichen werden, die andernfalls bei Halbtonbildern auftreten würde.
Es ist innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich, ein Bit-Tabellen-Bild durch Suche nach Pixelblöcken in der Bittabelle zu bewerten, die ein abgebildetes Mittelpixel aufweisen, das durch nicht-abgebildete Pixel umgeben ist. Falls das Mittelpixel durch eine vorbestimmte Anzahl von nicht-abgebildeten Pixeln umgeben ist, wird die zusätzliche Energie angelegt.
1A und 1B zeigen graphisch Ladungspegel über ein Pixel im Hinblick auf linearen Abstand (Abszisse) über Ladungspegeln (Ordinate);
2 zeigt graphisch Ladungspegel über zwei benachbarte Pixel;
3 zeigt einen Abschnitt eines Rastermusters mit einem dargestellten 3 × 3 Pixelfenster;
4 zeigt graphisch die Einschaltzeiten für ein einzelnes Pixel;
5 zeigt Beziehungen von Pulsen, die an einen Laser angelegt sind, um die Entwicklung des Pixels zu steuern;
6 zeigt ein Pixelierungsmuster, das den in 5 gezeigten Pulsen entspricht;
7A bis D zeigen einen erwarteten Satz von Verbesserungen, die für unterschiedliche Punktmuster durchgeführt werden;
8 zeigt eine Optikkonfiguration für einen Laserdrucker;
9 zeigt eine Optikkonfiguration, bei der die Projektion eines Laserscanners schräg zu normal verläuft; und
10 zeigt die Verwendung zusätzlicher Pulse optischer Energie, die verwendet werden, um einen runden Punkt von einem schmalen optischen Projektionsmuster eines Pixels zu simulieren.
1A und 1B zeigen die Energiepegel, die durch die geladene Oberfläche des photoempfindlichen Materials auf einen optischen Photorezeptor (OPR) in einem einzigen Pixel einer Abtastlinie angelegt werden, nachdem eine Laserlichtquelle über den OPR bewegt wurde. Die Ladungsenergie verringert sich allmählich zu einer Mittelposition des Pixels. Dieser Ladungsenergiepegel entspricht invers den optischen Ladungspegeln des Laserlichts, aber verjüngt sich allmählich zu der Mitte des Pixels. Der reduzierte Ladungspegel entspricht der Fähigkeit des OPR, Tonerteilchen zu halten.
In 1A und 1B hat der OPR 11 verschiedene Ladungspegel, die durch die Linien 13 und 15 dargestellt sind. Falls die Ladungspegel ausreichend verarmt sind, wird Toner an dem OPR 11 angezogen. Dieser Verarmungspegel, der für die Bilderzeugung erforderlich ist, wird durch die gestrichelte Linie 17 dargestellt und stellt einen Schwellenwert dar, über den hinaus eine Bildentwicklung nicht auftritt. Die Verarmung der Ladung auf diesen reduzierten Pegel ist durch durchgezogene Pfeile 21–23 und 27 dargestellt, wo der Ladungspegel unter die gestrichelte Linie 17 fällt. In diesen Regionen (an den durchgezogenen Pfeilen 21–23 und 27) wird Toner an dem OPR 11 angezogen. Regionen, wo die Ladungspegel weniger verarmt sind, die durch die gestrichelten Pfeile 24–25 und 28–29 dargestellt sind, ziehen keinen Toner an. Dieser Toner ist das Bild, das gedruckt werden soll, das dann als ein gedrucktes Bild auf ein Druckmedium (nicht gezeigt) übertragen wird. Die Ladungspegel schwanken, der in dem U.S.-Patent Nr. 4,847,641 (oben zitiert) beschriebene Laserdrucker lud den OPR auf negative 600 Volt. Bei diesem Beispiel trat eine Bilderzeugung auf, wenn der OPR auf etwa negative 100 Volt entladen wurde.
Mit Bezugnahme auf 1A ist die Ladung in der Nähe der Mitte des Pixels ausreichend verarmt, wie es durch die durchgezogenen Pfeile 21–23 dargestellt ist, um Toner anzuziehen. Die Ladung ist an der Mitte des Pixels am meisten verarmt, was der Linie 22 entspricht, und bleibt niedrig genug, um es dem OPR zu ermöglichen, Teilchen benachbart zu der Mitte anzuziehen, die den Pfeilen 21 und 23 entsprechen. Die Ladung erhöht sich fortlaufend mit dem Abstand von jeder Seite des Pixels, was den gestrichelten Pfeilen 24–25 entspricht.
Bei diesem Beispiel gibt es keine entladene Region, die offensichtlich einem benachbarten Pixel entspricht. Falls ein benachbartes Pixel entladen wurde, würden die Regionen, die ausreichend verarmt sind, um Tonerteilchen anzuziehen, überlappen. 1B zeigt eine Ladung, die an der Mitte des Pixels ausreichend verarmt ist, dargestellt durch den durchgezogenen Pfeil 27, den Toner anzuziehen. Die Ladung verringert sich stärker als in 1A, daher sind benachbarte Regionen, wie sie durch die gestrichelten Pfeile 28– 29 dargestellt sind, nicht ausreichend entladen, um Toner anzuziehen. Falls das Toneranziehungsmuster von 1A als Ideal angesehen wird, ist das Toneranziehungsmuster von 1B schmaler als das Ideal.
Falls das Verarmungsmuster über ein Pixel ausreicht, um zu einer Entwicklung zu führen, die sich über eine gewünschte Grenze des Pixels und nicht darüber hinaus erstreckt, außer um den Raum zwischen benachbarten entleerten Pixeln zu füllen, ist das Pixel richtig abgebildet. Falls dies nicht der Fall ist, wird davon ausgegangen, daß das Pixel Ladungsunregelmäßigkeiten aufweist.
Es wurde herausgefunden, daß benachbarte entladene Regionen dazu neigen, sich in ihren Grenzregionen anzuhäufen. Dies liegt daran, daß mit einem reduzierten benachbarten Ladungspegel die Änderung bei der elektrischen Ladung auf dem OPR als geringer ist, wenn benachbarte Regionen ebenfalls entladen sind. Auf diese Weise „unterstützen" benachbarte entladene Regionen einander, indem sie es ermöglichen, daß die Ladungspegel von der am meisten entladenen Region des Pixels weiter reduziert werden. Dies ist in 2 gezeigt, wo benachbarte Pixel durch benachbarte Verarmungsregionen identifiziert werden, die an den durchgezogenen Pfeilen 31 und 32 erscheinen. Die Zwischenregion, die einem durchgezogenen Pfeil 34 entspricht, bleibt in der Lage, Toner anzuziehen, was zu einem ausgefüllten Tonerbereich führt. Wo benachbarte Pixel nicht abgebildet sind, erhöht sich die Ladung über den Schwellenwertpegel der Verarmung 17 hinaus, über die keine Bilderzeugung erscheint, wie es an den gestrichelten Pfeilen 36 und 37 angezeigt ist.
Wie es ersichtlich ist, ist die Folge, daß Toner dazu neigt, zwischen benachbarten Pixeln „zu verlaufen", die, wie es bei Pfeil 34 ersichtlich ist, entladen sind. Dies ermöglicht das Erzeugen ausgefüllter entwickelter Bereiche, während scharfe Grenzen zu den ausgefüllten Bereichen erzeugt werden. In dem Fall von Halbtonbildern werden Pixel isoliert, was zu einer reduzierten Tonerabdeckung führt. Falls der Verarmungspegel des Pixels nicht ausreicht, kann das Pixel im Extremfall „verwaschen", da kein Toner an den OPR 11 angezogen wird. Außerdem hängt die Fähigkeit zum Erzeugen einer einheitlichen Toneranbringung davon ab, daß Pixel über ein Abtastmuster des OPR 11 im wesentlichen die gleiche Größe aufweisen.
Eine Verwaschung kann ausgeglichen werden durch Auswählen von Pixeln, die am ehesten Ladungsunregelmäßigkeiten unter worfen sind. Mit Bezugnahme auf 3 wird dies erreicht durch Vergleichen eines Fensters, das als eine kreuzschraffierte Region 41 gezeigt ist, für jedes Pixel 43 mit bekannten Pixelmustern. Falls das Pixel 43 einem Muster entspricht, das zu einer Ladungsunregelmäßigkeit führen würde, wird das Ladungsmuster entsprechend eingestellt.
Der Prozeß des Vergleichens von Pixeln mit bekannten Pixelmustern ist als Auflösungsverbesserungstechnologie (Resolution Enhancement Technologie^TM, Warenzeichen der Hewlett-Packard Company) bekannt, und in dem U.S.-Patent Nr. 4,847,641 beschrieben. Eine Schaltungsanordnung, die die Resolution Enhancement^TM Technologie implementiert, ist in dem LaserJet^TM 5L Drucker von Hewlett-Packard und auch in anderen LaserJet^TM Druckern eingebaut.
In dem Fall der vorliegenden Erfindung wird dieser Vergleich verwendet, um die Ladungsunregelmäßigkeiten auszugleichen. Die Techniken des U.S.-Patents Nr. 4,847,641 haben sich zum Liefern dieses Vergleichs als besonders nützlich erwiesen. Die Signalverarbeitung wird mit Daten erreicht, die in einem Puffer gespeichert werden. Der Puffer ist ein FIFO-Speicher, in dem eine Mehrzahl von Abtastlinien gespeichert sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Speicher eine dynamische oder statische Halbleiterspeicherung, in der fünf Abtastlinien gespeichert sind, obwohl nur 3 × 3 Fenster in dem Puffer verglichen werden.
Der Vergleich wird durch eine Logikanpassungsschaltung für jedes Pixel, das entwickelt werden soll, erreicht, durch Vergleichen eines Fensters, das dieses Pixel in der Mitte aufweist, mit vorbestimmten Mustern. Falls das Muster dieses Pixels ausreichend isoliert ist, um zu einer weniger als ausreichenden Tonerabdeckung zu führen, wird das Pixel ausgedehnt. 3 zeigt das Pixel 43 als isoliert. Folglich wird zusätzliche optische Energie benachbart zu dem Pixel 43 angelegt, wie es durch kleinere Kreise 45 und 46 dargestellt ist. Dies führt zu einer zusätzlichen Verarmung benachbart zu dem Pixel in diesen Bereichen (Kreise 45 und 46). Dies wiederum führt zu einer Erhöhung bei dem Bereich, der an diesem Pixel 43 durch Toner bedeckt ist. Jede spezifische Druckerkonfiguration ist unterschiedlich, aufgrund solcher Sachen wie unterschiedlichen Optikentwürfen, daher sind die Muster entsprechend festgelegt.
Die zusätzliche Verarmung ist typischerweise nicht ausreichend, um die Anziehung von Toner an den OPR zu ermöglichen. In entsprechenden Fällen wird eine ausreichende Verarmung angelegt, um unabhängig von dem benachbarten Pixel 43 zu einer gewissen Toneranziehung zu führen. Normalerweise ist die zusätzliche Verarmung jedoch eine Unterpixelbelichtung und ist weniger als ein Schwellenwert für die Entwicklung. Daher wird normalerweise von der zusätzlichen Verarmung kein zusätzlicher Punkt entwickelt.
Es gibt mehrere Möglichkeiten zum Erhöhen der optischen Energiepegel benachbart zu einem Pixel. Eine Technik ist es, einfach die Zeitdauer der Energie, die an das optische Element (den Laser) angelegt wird, nach Wunsch auszudehnen. Auf diese Weise wird der Energiepegel durch die Zeitperiode festgelegt, in der der Laser eingeschaltet ist, und nicht durch die Leistungsausgabe des Lasers. 4 zeigt eine Basiszeitdauer t für eine Einschaltzeit für ein einzelnes Pixel bei 47 und die Zeitdauer, wie sie ausgedehnt ist, bei 48. Typischweise wird die Zeitdauer in Inkrementen von 1/8 der Basiszeitdauer ausgedehnt. Die 1/8 Inkremente werden gewählt, weil sie ermöglichen, daß Änderungen in der linken und rechten Richtung in acht Bits codiert werden.
5 und 6 zeigen die Wahrscheinlichkeit des Anlegens von Energiepulsen kurzer Dauer an Bereiche, die ein Pixel umgeben, zum Zweck des Verbessern dieses Pixels. 5 zeigt die Beziehung von Pulsen. Die Verbesserung wird durch Anlegen von kurzen Pulsen an jedes benachbarte Pixel erreicht, was zu dem in 6 gezeigten Pixelierungsmuster führt. In
5 und 6 ist das ausgewählte Mittelpixel 50 umgeben durch die Pixel 51–59, die für kurze Zeitperioden mit Energie versorgt werden. Die kurzen Zeitperioden sind nicht ausreichend, um zu einer ausreichenden Verarmung zum Erzeugen eines Bildes zu führen, aber die Verarmung dieser Bereiche ermöglicht es, daß sich die Bilderzeugung des Pixels 50 nach außen erstreckt. Obwohl es wahrscheinlich ist, daß so viel Verbesserung übermäßig ist, ist es möglich, selektiv Regionen mit Energie zu versorgen, um ein verbessertes Bildmuster zu liefern.
7A–D zeigen einen erwarteten Satz von Verbesserungen, die für jedes von vier Punktmustern durchgeführt werden. Ein einzelnes isoliertes Pixel 43 wird verbessert durch Hinzufügen einer 1/4 Pulslänge an die nicht entwickelten Pixel 45, 46 an jeder Seite, wie es hexadezimal ∅13 und C∅ dargestellt ist. Das Muster von 7A entspricht dem Muster von 3. In 7B werden zwei entwickelte Pixel durch Hinzufügen einer 1/8 Pulslänge auf der linken Seite an benachbarten Pixeln verbessert, was durch hexadezimal C∅ dargestellt ist. 7C zeigt eine einzelne 1/8 Verbesserung auf der linken Seite des eingehüllten Pixels. 7D zeigt eine 1/8 Verbesserung auf der rechten Seite von einem der Pixel auf der linken Seite des gefärbten Pixels.
In den meisten Fällen wäre die Verarmung von 1/8 oder 1/4 der normalen Pixelpulslänge nicht ausreichend, um eine Anziehung von Toner an den OPR zu ermöglichen, falls keine benachbarten Pixel verarmt werden. Die zusätzliche Verarmung ist normalerweise eine Unterpixelbelichtung und ist geringer als ein Schwellenwert für die Entwicklung. Wenn eine benachbarte Region verarmt ist, wie zum Beispiel das Pixel 43, mit einer Pulslänge optischer Energie, die von längerer Länge ist, erhöht die Kombination der kurzen Pulslänge und der längeren Länge die Toneranziehung.
Beim Auswählen der Bereiche für die Verbesserung wird die erwartete Form des einzelnen Pixels berücksichtigt. Bei idealer Optik ist die Form eines Pixels rund. Falls die Optik nicht ideal ist, ändern sich die Formen der Pixel über die Abtastlinie eines Druckers. Falls somit ein Pixel in der Nähe der Kante einer Abtastlinie tendenziell kürzer ist, ist es möglich, das Pixel durch Anlegen zusätzlicher Energie über und unter dem Pixel auszudehnen. Gleichartig dazu können schmale Pixel in der Breite erhöht werden, entweder durch Erweitern der Dauer der Einschaltzeit des Lasers oder durch Hinzufügen kurzer Pulse benachbart zu dem Pixel. Dies ist auch sinnvoll, wenn das Pixel leicht unscharf ist, und der OPR benötigt daher zusätzliche optische Energie an benachbarten Positionen, um eine Schwellenwertverarmung über einen gewünschten Bereich zu erreichen.
8 zeigt eine Optikkonfiguration, die aus einem Laserscanner 43 besteht, der durch eine Linse 75 und einen Spiegel 77 auf eine Abtastlinie über einen OPR 79 projiziert. Abhängig von der Natur der Optik kann die Größe der Pixelpunkte über der Abtastlinie variieren. In diesem Fall werden breite Punkte, die als Punkt 83 dargestellt sind, an den Kanten projiziert, und schmale Punkte, die als Punkt 85 dargestellt sind, werden in der Nähe der Mitte projiziert. Dies ist wie erwartet, weil selbst wenn die Abtastlinie normal zu dem OPR 79 ist, wird der Punkt 83 in der Nähe der Kanten des OPR 79 in einem wesentlichen Winkel zu dem OPR 79 projiziert. Anstatt einheitlich rund zu sein, zeigen die Pixelpunkte 83, 85 folglich Abweichungen bei ihren Formen.
9 zeigt einen weiteren Ausgleich für die Verzerrung in der Punktform. Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft die Projektion des Laserscanners 73 schräg zu normal zu dem OPR 79. Dies führt dazu, daß die Abtastlinie in einem Winkel zu der Oberfläche des OPR 79 projiziert wird, aber ansonsten beinahe parallel zu dem OPR 11. (Die Abtastlinie verläuft auch leicht schräg bezüglich der Achse des OPR, um die Abtastung mit einer Drehbewegung des OPR zu synchronisieren, und dadurch ein geradliniges Rastermuster zu erzeugen.) Als Folge der schräg verlaufenden Projektion der Abtastlinie in einem Winkel zu der Oberfläche des OPR 79 wird die Projektion der Punkte, die als Punkte 83' und 85' dargestellt sind, in der Umfangsrichtung länger gemacht. Die Formen der unterschiedlichen Punkte 83', 85' werden durch den schrägen Verlauf beeinträchtigt, da diese Formen in einer vertikalen Richtung verlängert sind, das heißt um den Umfang des OPR 79.
8 zeigt die nicht schräg verlaufende Projektion der Punkte 83, 85 und 9 zeigt die schräg verlaufende Projektion der Punkte 83', 85'. Falls die unterschiedlichen Punkte 83, 85 andere Formen hätten, wenn sie entlang einer geraden Linie normal zu der Oberfläche des OPR 79 projiziert würden, würden diese Formen durch den schrägen Verlauf im wesentlichen gleich beeinträchtigt, und die Punkte 83', 85' sind daher nach wie vor unterschiedlich zueinander. Falls somit die nicht schräg verlaufende Projektion des Punkts 83 rund wäre (was gewünscht wird), würde die entsprechende schräg verlaufende Projektion des Punkts 83' in der Umfangsrichtung verlängert. Gleichartig dazu, falls die nicht schräg verlaufende Projektion des Punkts 85 flach wäre (breiter über die Länge des OPR 79 als um den Umfang des OPR), könnte die schräg verlaufende Projektion des Punkts 85' rund sein. Daher zeigen die unterschiedlichen Pixelpunkte 83', 85' nach dem schrägen Verlauf der Projektion weiterhin Abweichungen bei ihren Formen.
Selbstverständlich gehen die obigen Beispiele von ähnlicher Optik aus. In jedem Fall ist es durch den schrägen Verlauf der Projektion, wie es in 9 gezeigt ist, möglich, die Breitenerhöhung an der Kante des OPR 79 auszugleichen. Der schräge Verlauf der Projektion führt dazu, daß sich die Punkte in der Umfangsrichtung eines zylindrischen OPR ausdehnen.
Eine bevorzugte Konfiguration des Ausführungsbeispiels von 9 erwartet, daß einige der Punkte in der Abtastrich tung (Breite) ausgedehnt werden. Der schräge Verlauf führt zu einer beinahe runden Projektion, dargestellt durch Punkt 85'. Dies führt ebenfalls zu einer ähnlichen Ausdehnung der Punkte in der vertikalen Richtung, wie es durch Punkt 83' gezeigt ist. Falls der breite Punkt, der rund gemacht wurde, 85', nun gewünschte Abmessungen aufweist, benötigt der runde Punkt, der lang gemacht wurde, 83', eine Korrektur. Dies wird erreicht mit Einstellungen der Pulsbreite der Leistung für den Laserscanner 73.
Die Pulsbreite zum Versorgen des Laserscanners 73 mit Energie wird für Punkte über die Abtastlinie optimiert. Dies erfordert das Begrenzen der Pulsbreite in der Nähe der Kanten des OPR 79, so daß diese Pixel 85' nicht zu breit sind. Die begrenzte Pulsbreite und das Abschrägen der Projektion, wie es in 9 gezeigt ist, führt dazu, daß diese Pixel gewünschte Dimensionen annehmen. Für die schmalen Pixel 83' in der Nähe der Mitte des OPR 79 wird die Pulsbreite ausgedehnt, um die Breite derselben zu erhöhen. Als Folge kann die Pixelgröße über die Breite des OPR 79 durch Durchführen von Pulsbreiteneinstellungen eingestellt werden.
Es ist möglich, diese Technik zum Einstellen von Pulsbreiten, die Einstellungen bei der Pixelgröße ermöglicht, unabhängig davon zu verwenden, ob die Abtastlinie schräg verläuft, wie es in 9 gezeigt ist. Die Erfindung macht es möglich, die Position des Pixels in dem Abtastmuster auszugleichen. Falls ein Pixel in der Mitte eines Abtastmusters zu schmal ist, ist es möglich, zusätzliche Pulse vor und nach jedem Pixel in der Nähe der Mitte zu liefern. Das Ergebnis ist eine Überlappung von Verarmungsbereichen, die einer gewünschten Pixelform entspricht. Mit erneuter Bezugnahme auf 9 führt somit der schräge Verlauf der Projektion in einem Winkel zu der Normalen zum Reduzieren der Tendenz von Pixeln, über der Abtastlinie breiter als lang zu sein, aber erhöht die Tendenz von Pixeln, länger als breit zu sein.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden elektronische Änderungen der Pixelgröße durch Einstellen der Pulsbreite durchgeführt. Kurze Pulse können auch verwendet werden, um einen runden Punkt von einem schmalen optischen Projektionsmuster eines Pixels zu simulieren, wie es in 10 gezeigt ist. Dies liefert einen anderen Simulationstyp von runden Pixeln, durch Liefern mehrerer Pulse.
Die Verwendung der Auflösungsverbesserungstechnologie (Resolution Enhancement^TM Technology) zum selektiven Ausdehnen des Ladungsmusters wurde beschrieben, aber es ist auch möglich, das Ladungsmuster selektiv zu verschmälern. Falls ein Pixel in einem Muster auftritt, das höchstwahrscheinlich übermäßige Bilderzeugungsregionen bewirkt, kann auf diese Weise die Dauer der Energie, die zum Verarmen an dieses Pixel angelegt wird, reduziert werden.
Es ist auch möglich, die erfindungsgemäßen Techniken bei anderer elektronischer Ausrüstung zu verwenden, die pixelierte Bilder liefern. Ein Beispiel einer solchen Ausrüstung wäre eine Weitwinkelkathodenstrahlröhre, bei der es wünschenswert ist, ein Abtastmuster zu steuern, um eine Gleichmäßigkeit der Bilderzeugung zwischen der Mitte und den Kanten zu liefern. Obwohl die erfindungsgemäßen Techniken für Laserpunktmatrixdrucker besonders nützlich sind, können dieselben mit anderen Abtastmustern als Punktmatrix verwendet werden, und für andere Typen von Punktmatrixdrukkern. Insbesondere ist die Erfindung nützlich für Laserpunktmatrixdrucker, die in der Lage sind, durch Reduzieren der Entwicklung für einzelne Pixel Halbtonbilder zu entwikkeln.

Claims

Ein Verfahren zum Laserdrucken in einem Laserdrucker, der einen Laser (73), eine Optik (75, 77) und einen optischen Photorezeptor (OPR) aufweist, wobei eine Ausgabe des Lasers (73) auf ein Drucken hin durch die Optik (75, 77) über eine Abtastlinie auf dem optischen Photorezeptor (OPR) projiziert wird, wobei eine Größe von Pixelpunkten auf dem optischen Photorezeptor (OPR) über die Abtastlinie aufgrund der Optik (75, 77) von einer gewünschten Pixelpunktgröße abweicht, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: a. Erzeugen einer Mehrzahl von Bildpixeln von einem Bild zum Drucken durch Auflösen des Bildes in ein Abtastmuster von Punkten (83, 85) für die Entwicklung; und b. Zuführen von Energie zu einem Laser (73) und Projizieren der Ausgabe des Lasers (73) auf den optischen Photorezeptor (OPR) gemäß einem Abtastmuster, und dadurch Erzeugen von Verarmungszonen auf dem optischen Photorezeptor (OPR); c. wobei ausgewählte Projektionen von Pixeln von dem Abtastmuster elektronisch eingestellt werden, um Pixel auszugleichen, deren Größe von der gewünschten Größe abweicht.
Ein Verfahren zum Laserdrucken gemäß Anspruch 1, bei dem die elektronische Einstellung das Variieren der Zeitdauer (47, 48) für eine Energiezuführung zu dem Laser (73) gemäß Positionen der Pixel (83, 85) über die Abtastlinie des Abtastmusters umfaßt.
Ein Verfahren zum Laserdrucken gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Schritte umfaßt: a. Bestimmen eines Musters von Aberrationen (83, 85) in einer Projektion von zumindest einem Teil des Bildes mit einer Mehrzahl von Pixeln auf einen Photorezeptor (79); b. Projizieren des Bildes auf den Photorezeptor und ausreichendes Verzerren der Projektion, um das Muster der Aberrationen zu ändern, und dadurch Erzeugen eines entsprechenden Bildes auf dem Photorezeptor, bei dem das Muster der Aberrationen als Ergebnis des Verzerrens (83', 85') geändert ist; und c. Liefern einer elektronischen Einstellung (48) in ausgewählten Projektionen von Pixeln (83'), um Pixel auszugleichen, für die bei dem geänderten Projektionsmuster Aberrationen bestehen.
Ein Verfahren zum Laserdrucken gemäß Anspruch 1, bei dem die elektronische Einstellung bei ausgewählten Projektionen von Pixeln das Ändern einer Gesamtzeitdauer des Zuführens von Energie zu dem Laser umfaßt.
Ein Verfahren zum Laserdrucken gemäß Anspruch 1, bei dem die elektronische Einstellung bei ausgewählten Projektionen von Pixeln das Ändern einer Pulslänge für ein zusätzliches Zuführen von Energie zu dem Laser während dem Abbilden des Pixels umfaßt.
Ein Verfahren zum Laserdrucken gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Schritte umfaßt: a. Zuführen der Energie zu dem Laser als eine Reihe von Pulsen gemäß dem Abtastmuster; und b. wobei die elektronische Einstellung bei ausgewählten Projektionen von Pixeln das Liefern zumindest eines zusätzlichen Pulses von Energie (45) an den Laser an einer Position benachbart zu der Projektion des ausgewählten Pixels umfaßt.
Ein Laserdrucker, der folgende Merkmale umfaßt: a. eine Bildgeneratorschaltung zum Erzeugen des Bildes durch Auflösen des Bildes in ein Muster (83, 85) und Liefern eines Ausgangssignals, das dem Muster entspricht; b. eine Treiberschaltung zum Treiben eines Bildabtastgeräts in einem Abtastmuster, wobei das Abtastmuster dem Muster in dem Ausgangssignal entspricht; c. einen optischen Photorezeptor (79), der eine Ladungsoberfläche aufweist; d. einen Laserscanner (73) und eine Optik (75, 77), wobei der Laser (73) auf ein Drucken hin seine Ausgabe mittels der Optik (75, 77) über eine Abtastlinie auf den optischen Photorezeptor (OPR) projiziert, wobei eine Größe von Pixelpunkten auf dem optischen Photorezeptor (OPR) über die Abtastlinie aufgrund der Optik von einer gewünschten Pixelpunktgröße abweicht; und e. eine Modifikationsschaltung zum Variieren einer Energieausgabe von der Antriebsschaltung gemäß einer Position der gerichteten Energie auf dem Photorezeptor in dem Abtastmuster (83', 85'), und dadurch Liefern einer elektronischen Einstellung, um Pixel auszugleichen, deren Größe von der gewünschten Größe abweicht.
Der Laserdrucker gemäß Anspruch 7, der ferner folgendes umfaßt: der Laserscanner richtet (77) die Energie in einem Winkel bezüglich der Senkrechten zu dem optischen Photorezeptor (79).
Der Laserdrucker gemäß Anspruch 7, der ferner folgende Merkmale umfaßt: a. einen Puffer, der zwischen der Bildgeneratorschaltung und der Treiberschaltung angeordnet ist, zum Empfangen von Abschnitten des Ausgangssignals, vorübergehendem Speichern des Ausgangssignals in einer temporären Bittabelle und Übertragen der Abschnitte zu der Treiberschaltung, wobei die Modifikationsschaltung ein Signal an den Puffer liefert, um die Schwankung der Ausgabe von der Treiberschaltung zu bewirken, wobei der Puffer die Signale für eine vorbestimmte Anzahl von Abtastlinien von Pixeln als ein FIFO-Puffer speichert, wobei der Puffer die Abtastlinien auf den Empfang nacheinanderfolgender Abtastlinien hin inkrementiert; und b. eine Logikanpassungsschaltung zum Abtasten von Mustern in der temporären Bittabelle und Gruppieren einzelner Pixel in zumindest einem Abschnitt einer Abtastlinie, die für einen Vergleich mit benachbarten Pixeln ausgewählt ist, und dadurch Erstellen eines gruppierten Fensters für jedes der einzelnen Pixel, und Liefern eines Modifikationssignals an den Puffer, um eine weitere Schwankung des Ausgangssignals von der Treiberschaltung zu bewirken.