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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein eine Vorrichtung zum Kompensieren von Positionsfehlern
in einem Raster-basierten Bildausgabegerät.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung, die Rasterpositionsfehler überwachen kann (die z. B. durch
einen Bewegungsfehler eines Photorezeptors, durch das Wobbeln eines
Polygons oder das Schwingen von Optiken in einem Rasterausgabe-Abtastdrucksystem
erzeugt werden) und das Ausgabesignal ändern kann, um einen derartigen
Fehler zu kompensieren. Rasterpositionsfehler mit einer Größe von nur
0,5% haben eine sichtbar Bandbildung in Halbton-Ausgabedrucken zur
Folge. Derartige Fehler entstehen gewöhnlich in Rasterabtastbildausgabegeräten (IOTs)
aufgrund eines Wobbeln des Polygons oder einer Ungleichmäßigkeit
in der Geschwindigkeit des Photorezeptors. Es wurden verschiedene
Techniken vorgeschlagen, um einen derartigen Fehler zu beseitigen,
wobei es jedoch gewöhnlich
kostspielig ist, den Fehler auf eine annehmbare Größe zu kontrollieren
bzw. zu beschränken, unter
welcher der Fehler durch einen gewöhnlichen Betrachter nicht erkannt
wird.
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US-A-4,073,566 (Noguchi et al.) vom
14. Februar 1978 gibt die Verwendung eines stationären Hologramms
in dem optischen Pfad einer Strahlabtasteinrichtung an, um die Verschiebung
des Strahls zu kompensieren, die aus Fehlern im Parallelismus der
Facetten eines Polygonspiegels resultieren.
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US-A-4,707,122 (Lama et al.) vom
17. November 1987 gibt die Verwendung eines optischen Filters in
dem optischen Pfad einer reprographischen Maschine an, um die Auswirkungen
der mechanischen Schwingung zu beseitigen, die ein Strobing (eine
Belichtungsmodulation) zur Folge haben. Das Filter wird eingestellt,
um ein Einfallsprofil vorzusehen, das eine Funktion der Schwingungsfrequenzen ist.
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US-A-4,801,978 (Lama et al.) vom
31. Januar 1989 lehrt einen elektronischen Drucker, der einen Bildschreibbalken
zum Belichten eines photoleitenden Elements verwendet. Ein Codierer
wird verwendet, um die Schwingung des sich drehenden photoleitenden
Elements zu überwachen,
wobei die durch den Codierer erzeugten Signale verwendet werden, um
den Ein/Aus-Zeitablauf und/oder die Intensität der Bildbalkenausgabe zu
modifizieren.
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US-A-4,884,083 (Loce et al.) vom
28. November 1989 gibt ein Drucksystem an, das eine Rasterausgabe-Abtasteinrichtung
verwendet, die für
die Effekte der Bewegung des Mediums kompensiert wird, das es belichtet.
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US-A-4,332,461 (Cail et al.) vom
1. Juli 1982 lehrt ein Servomotorsystem, das einen Bewegungsfehler
in einem kontinuierlich variablen Reduktionskopierer überwachen
und kompensieren kann.
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Wie durch R. Loce, W. Lama und M.
Maltz in „Modeling
Vibration-Induced Halftone Banding in a Xerographic Laser Printer" in Journal of Electronic Imaging,
Vol. 4, No. 1, auf den Seiten 48–61 beschrieben wird in einem
Rasterabtastdrucker ein Laserstrahl über einen Photorezeptor in
einer Richtung senkrecht zu der Bewegung des Photorezeptors geführt. Wenn
eine Schwingungsbewegung des Photorezeptors oder ein Wobbeln in
dem Polygonspiegel vorhanden ist, sind die Rasterzeilen auf dem
Photorezeptor nicht gleichmäßig beabstandet.
Die Autoren analysieren den Positionsfehler und zeigen, dass ein gebrochener
Rasterabstandsfehler gleich einem gebrochenen Geschwindigkeitsfehler
des Photorezeptors ist.
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Das Wobbeln eines Polygons in Laserscannern
ist in „Laser
Beam Scanning-Opto-Mechanical Devices,
Systems and Data Storage Optics",
Marcel Dekker, Inc. (1985) auf Seite 78 beschrieben. Eine mögliche Korrekturtechnik
für ein
derartiges Wobbeln wird durch L. Mailloux in „Exposure Compensation for Polygon
Wobble Errors" in
Xerox Disclosure Journal, Vol. 14, No. 3, May/June 1989 beschrieben,
wo vorgeschlagen wird, dass eine Belichtungssteuerung verwendet
werden kann, um den resultierenden Fehler zu reduzieren.
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Außerdem wurden die Effekte einer
ungleichmäßigen Bewegung
des Photorezeptors in digitalen Druckern betrachtet: z. B. in Bestenreiner, Geis,
Helmberger und Stadler „Visibility
and Correction of Periodic Interference Structures in Line-by-Line
Recorded Images" in
J. Appl. Phot. Engr. Vol. 2, p. 86–92 (1976); Takiguchi, Miyagi,
Okamura, Ishoshi und Shibata „Effect
of Photoreceptor Drum Rotational Speed Variation on Laser Beam Printer
Halftone Reproduction" in
Proceedings of the SPSE Third International Congress: Recent Advances
in Non-Impact Printing Technologies, p. 168–172, San Francisco (Aug. 1986);
Haas „Contrast
Modulation in Halftone Images Produced by Variation in Scan Line
Spacing" in J. Imaging
Tech. Vol. 15, p. 46 (1989). Bloomberg and Engeldrum „Color
Error due to Pixel Placement Errors in a Dot Matrix Printer" in Proceedings of
the SPSE Third International Congress: Recent Advances in Non-Impact
Printing Technologies, p. 257–260
(Aug. 1986) analysieren Farbfehler auf einem Ausdruck. Loce und
Lama in „Halftone
Banding due to Vibrations in a Xerographic Image Bar Printer" in Journal of Imaging
Technology, Vol. 16, No. 1, p. 6–11 (1990) und in „Halftone
Banding Due to Vibrations in a Xerographic Image Bar Printer" in SPSE 41 st Annual
Conference, Washington (1988) verwenden Belichtungsmodelle und xerographische
Modelle, um die durch Schwingungen verursachte Halbton-Bandbildung
bei Bildbalkendrucker zu untersuchen.
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In „Color Errors Due to Pixel
Placement Errors in a Dot Matrix Printer" in Third International Congress: Recent
Advances in Non-Impact Printing Technologies – Society of Photographic Scientists and
Engineers, (August 24, 1986), pp. 257–260 lehrt S. Bloomberg die
Modellierung eines Punktmatrixdruckers unter Verwendung der Theorie
strukturierter Punkte. Das Modell wurde verwendet, um den Einfluss
der Pixelpositionierung auf Fehler zu untersuchen.
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US-A-4829175 gibt ein weiteres Beispiel
für eine
Lichtstrahl-Abtastvorrichtung an, in der die Abweichung des Abtastlichtstrahls
von einer Nennposition kompensiert wird, die auf ein Wobbeln eines
sich drehenden Polygons zurückzuführen ist.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist ein Rasterausgabe-Abtastdrucker angegeben, der umfasst:
eine Belichtungseinrichtung zum Emittieren eines Lichtstrahls; ein
bewegliches Bilderzeugungselement; ein drehbares Polygon mit mehreren
Facetten, das sich dazu eignet, den Lichtstrahl auf eine auf Licht
ansprechende Oberfläche
des beweglichen Bilderzeugungselements zu reflektieren, eine Steuereinrichtung
zum Steuern der Geschwindigkeit der auf Licht ansprechenden Oberfläche um eine
Nenngeschwindigkeit herum; eine Überwachungseinrichtung
zum Überwachen
der Geschwindigkeit der auf Licht ansprechenden Oberfläche und zum
Bestimmen der Abweichung derselben von der Nenngeschwindigkeit;
eine Einrichtung zum Bestimmen der Abweichung der Position des Lichtstrahls von
einer Nennposition auf der auf Licht ansprechenden Oberfläche; eine
erste Kompensationseinrichtung, die auf die Geschwindigkeitsabweichung
der auf Licht ansprechenden Oberfläche anspricht, um ein erstes
Bewegungskompensationssignal zu erzeugen; eine zweite Kompensationseinrichtung,
die auf die Geschwindigkeitsabweichung der auf Licht ansprechenden
Oberfläche
anspricht, um ein zweites Bewegungskompensationssignal zu erzeugen;
eine Additionsschaltung, die das erste Bewegungskompensationssignal
und das zweite Bewegungskompensationssignal addiert, um ein kumulatives
Fehlersignal zu erzeugen; und eine Einrichtung zum Ändern des
Belichtungspegels, der von dem Lichtstrahl erzeugt wird, in Reaktion
auf das kumulative Fehlersignal, um das Bilderzeugungselement so
zu belichten, dass der Bewegungsfehler kompensiert wird, der durch
die Geschwindigkeits- und die Lichtstrahlabweichung entsteht.
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Ein Aspekt der Erfindung behandelt
ein Grundproblem bei der Varianz oder Abweichung der Rasterpositionierung
auf einer photoleitenden Oberfläche
beim Drucken eines Ausgabebilds. Dieser Aspekt beruht weiterhin
auf der Entdeckung einer kostengünstigen
Technik, die einen kumulativen Positionsfehler reduziert, der aufgrund
von mehreren Ursachen entsteht (z. B. Ungleichmäßigkeit der Bewegung des Photorezeptors
und Wobbeln des Polygons). Die Technik ändert den lokalen Belichtungspegel
von Pixeln in einem Raster auf der Basis des Positionierungsfehlers
in Bezug auf eine Nennrasterposition. Der lokale Belichtungspegel
kann geändert werden,
indem entweder die Intensität
einer Belichtungseinrichtung oder die Belichtungsdauer bei einer Einrichtung
mit konstanter Intensität
geändert
wird (in beiden Fällen
wird effektiv die Intensität
variiert).
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Die hier beschriebene Technik ist
vorteilhaft, weil sie im Vergleich zu anderen Ansätzen kostengünstig ist.
Außerdem
kann sie verwendet werden, um Positionsfehler unabhängig von
deren Quelle zu korrigieren, solange der Fehler gekennzeichnet bzw. überwacht
werden kann und die mehreren Ursachen summiert werden können.
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Die vorliegende Erfindung wird im
Folgenden beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
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1 zeigt
die allgemeinen Merkmale eines Laserdruckers,
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer automatisierten Steuerschaltung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 ist
ein Datenflussdiagramm, das die Hauptschritte zeigt, die verwendet
werden, um den durch das Wobbeln eines Polygons verursachten Positionsfehler
zu bestimmen,
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4 ist
eine stark vergrößerte Darstellung der
Belichtung von einzelnen Rastern auf der Oberfläche eines auf Licht ansprechenden
Elements,
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5 ist
eine Darstellung der Abtastzeilen von 4 und
zeigt den Positionsfehler, den die vorliegende Erfindung korrigieren
soll, und
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6 ist
ein Datenflussdiagramm, das die Bestimmung des Rasterpositionsfehlers
aufgrund einer Ungleichmäßigkeit
der Geschwindigkeit zeigt.
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Unter „Daten" sind hier physikalische Signale zu
versehen, die eine Information angeben oder enthalten. Die „Daten" umfassen Daten in
einer beliebigen physikalischen Form, wobei die Daten flüchtiger Natur
sein können
oder gespeichert bzw. übertragen werden
können.
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Ein „Schaltungsaufbau" bzw. eine „Schaltung" ist eine physikalische
Anordnung von Einheiten, die auf ein erstes Signal an einer Position
oder zu einem Zeitpunkt reagieren können, indem sie ein zweites
Signal an einer anderen Position oder zu einem anderen Zeitpunkt
ausgeben.
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Eine „Speicherschaltung" bzw. ein „Speicher" ist eine Schaltung,
die Daten speichern kann und lokale und entfernte Speicher und Eingangs-/Ausgangseinrichtungen
umfassen kann.
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Ein „Prozessor" ist eine Schaltung, die Daten verarbeiten
kann und eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten oder
andere Verarbeitungskomponenten umfassen kann. Eine „Verarbeitungseinheit" ist ein Prozessor,
der eine Komponente innerhalb eines anderen Prozessor ist.
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Eine „Steuerschaltung" ist eine Schaltung, die
Daten oder andere Signale ausgibt, die bestimmen, wie andere Komponenten
betrieben werden. Zum Beispiel ist eine „Befehlsschaltung" eine Steuerschaltung,
die Datenelemente mit Befehlen an eine Komponente ausgibt, die eine
Verarbeitungsschaltung umfasst. Entsprechend ist eine „Adressierungsschaltung" eine Steuerschaltung,
die Datenelemente mit Adressen an eine Komponente ausgibt, die eine Speicherschaltung
umfasst.
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Ein „Bild" ist ein Muster aus physikalischem Licht.
Ein Datenelement „definiert" ein Bild, wenn das Datenelement
ausreichende Informationen zum Erzeugen des Bildes umfasst. Zum
Beispiel kann eine zweidimensionale Matrix ein Bild oder einen Teil
desselben definieren, wobei jedes Datenelement in der Matrix einen
Wert vorsieht, der die Farbe einer entsprechenden Position des Bildes
angibt.
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Ein „Pixel" ist das kleinste Segment, in das ein
Bild in einem bestimmten System unterteilt werden kann. In einer
Matrix zur Definition eines Bildes, in dem jedes Datenelement einen
Wert vorsieht, kann jeder die Farbe einer Position angebende Wert als „Pixelwert" bezeichnet werden.
Jeder Pixelwert ist ein Bit in einer „binären Form" eines Bildes, ein Graustufenwert in
einer „Graustufenform" eines Bildes oder
ein Satz von Farbraumkoordinaten in einer „Farbkoordinatenform" eines Bildes, wobei
die binäre Form,
die Graustufenform und die Farbkoordinatenform jeweils eine zweidimensionale
Matrix zur Definition eines Bildes sind. Eine Operation führt eine „Bildverarbeitung" durch, wenn sie
auf einem Datenelement operiert, das auf einen Teil eines Bildes
bezogen ist.
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Eine „Bildeingabeeinrichtung" oder ein „Bildeingabegerät" (IIT) ist ein Gerät, das ein
Bild empfangen und ein Datenelement zur Definition einer Version
des Bildes ausgeben kann. Ein „Scanner" ist eine Bildeingabeeinrichtung,
die ein Bild mittels einer Abtastoperation wie etwa dem Scannen
eines Dokuments erhält.
Eine „Bildausgabeeinrichtung" (IOT) ist ein Gerät, das ein
Datenelement zur Definition eines Bildes empfangen und das Bild
als Ausgabe ausgeben kann. Eine „Anzeige" ist eine Bildausgabeeinrichtung, die
das Ausgabebild in einer für
den Menschen sichtbaren Form ausgibt. Das durch eine Anzeige präsentierte
sichtbare Muster ist ein „angezeigtes
Bild" bzw. einfach
ein „Bild". Ein Rasterausgabeabtaster
ist eine Bildausgabeeinrichtung, die ein gedrucktes Bild in Reaktion
auf die Belichtung eines photoleitenden Elements unter Verwendung
eines Abtaststrahls erzeugt.
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In 1 ist
ein herkömmlich
konfiguriertes optisches System eines xerographischen Druckers (nicht
gezeigt) dargestellt. Das Abtast-Rasterausgabesystem (ROS) 10 führt einen
mit Daten modulierten Lichtstrahl 12 über ein auf Licht ansprechende Bilderzeugungselement
(einen Photorezeptor) 14 in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten
Rasterausgabemuster. Das ROS umfasst vorzugsweise eine Laserdiode 16 zum
Emittieren des Lichtstrahls 12 in einem sichtbaren oder
unsichtbaren (d. h. infraroten) Band sowie einen sich drehenden
Polygonabtaster 18, der eine Vielzahl von spiegelartigen äußeren Seitenwänden bzw. „Facetten" 20 aufweist.
Alternativ hierzu kann die vorliegende Erfindung auf andere Bilderzeugungssysteme
einschließlich
einer Vollbreiten-LED-Matrix und eines ionographischen Bilderzeugungssystems
angewendet werden, wo die auf der Bilderzeugungsobertläche verbleibende
Ladungshöhe
nach der Belichtung auf einer Rasterbasis moduliert werden kann,
um die Korrektur eines Positionsfehlers gemäß der vorliegenden Erfindung vorzusehen.
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Gewöhnlich ist bei einem ROS ein
Motor 22 vorgesehen, um das Polygon 18 um eine
zentrale Achse wie durch den Pfeil 24 angegeben mit einer
im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit zu drehen. Der
Scanner 18 ist optisch zwischen dem Laser 16 und
dem Photorezeptor 14 ausgerichtet, wobei die Drehung eine
Reflexion des Laserstrahls 12 von einer der Facetten 20 nach
der anderen auf dem Polygon veranlasst, sodass der Strahl 12 zyklisch
in einer Schnellabtastrichtung über
den Fotorezeptor 14 geführt
wird. Gleichzeitig wird der Photorezeptor 14 durch einen
operativ verbundenen Motor 40 wie durch den Pfeil 26 angegeben
in einer orthogonalen Prozessrichtung mit einer im wesentlichen
konstanten linearen Geschwindigkeit angetrieben. Der Betrieb des
Modulators 38, des Motors 22 und des Motors 40 sind
vorzugsweise derart miteinander verschränkt, dass der Laserstrahl 12 den
Photorezeptor 14 in Übereinstimmung
mit einem Abtastmuster abtastet. Wie gezeigt, ist der Photorezeptor 14 mit
auf einer Drehtrommel 28 aufgebracht, wobei jedoch deutlich
sein sollte, das er auch auf einem Band oder einem anderen geeigneten
Substrat getragen werden kann, um ein auf Licht ansprechendes Element vorzusehen.
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Gewöhnlich umfasst das ROS zusätzlich Vorabtastoptiken 30 und
Nachabtastoptiken 32, um den Laserstrahl 12 auf
einen allgemein kreisrunden Fokus in der Nähe des Fotorezeptors 14 zu
bringen und eine optische Korrektur vorzusehen, die zum Kompensieren
von optischen Unregelmäßigkeiten erforderlich
ist. Vorzugsweise ist die optische Öffnung des ROS ausreichend
groß,
um eine übermäßige Abschneidung
des Laserstrahls 12 zu vermeiden, weil der Strahl 12 dann
allgemein einen kreisrunden oder elliptischen Fokus mit einem Gaußschen Intensitätsprofil
aufweist.
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Die Amplitude, der Arbeitszyklus
und/oder die Impulsbreite des Laserstrahls 12 werden in Übereinstimmung
mit digitalen Mehrbit-Daten (Videowerten) seriell moduliert (dies
wird hier zusammenfassend als „Intensitätsmodulation" bezeichnet). Diese Datenwerte
werden aus einer Datenquelle 26 seriell in Reaktion auf
Datentaktimpulse ausgegeben, die zeitlich mit der Abtastung des
Strahlenabtastpunktes von Pixel zu Pixel in dem Rasterabtastmuster
synchronisiert sind. Auf diese Weise kann die Datentaktfrequenz
(über eine
nicht gezeigte Einrichtung) gewählt
werden, um die Daten auf das Rasterausgabemuster mit einer beliebigen
gewünschten
Vergrößerung abzubilden,
wobei entweder gleiche oder unterschiedliche Vergrößerungen
in der Schnellscan- und in der Prozessrichtung verwendet werden.
Die Daten können
(durch nicht gezeigte Einrichtungen) für das Drucken von Halbtonbildern
und/oder Text und anderen Typen von Linien vorverarbeitet werden,
sodass die Datenquelle 36 allgemein eine beliebige Quelle von
Rasterdaten für
die Intensitätsmodulation
des Laserstrahls 12 wiedergibt. Der Ansteuerstrom für die Laserdiode 16 wird
in Übereinstimmung
mit den auf der Datenquelle 36 ausgegebenen Datenwerten seriell
durch den Modulator 36 moduliert, sodass der Laserstrahl 12 mit
der Datentaktrate in Übereinstimmung
mit diesen Datenwerten in seiner Intensität moduliert wird.
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften automatischen
Steuerschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Steuersystem 50 umfasst allgemein eine Positionsabweichungs-Feststellungseinrichtung 54,
die Signale, welche die durch verschiedene Komponenten in dem Rasterabtastsystem
verursachte Positionsabweichung angeben, an Kompensationsblöcke 60a und 60b ausgibt.
Der Kompensationsblock 60 bestimmt wie weiter unten beschrieben
die Größe des Positionsfehlers,
der aus dem Fehler bzw. der Abweichung resultiert, die durch die
Positionsabweichungs-Feststellungseinrichtung 54 festgestellt
wird. Für
ein bestimmtes Raster wird der resultierende Positionsfehler durch
ein Kompensationssignal wiedergegeben, das in einem der Kompensationsblöcke 60 erzeugt wird
und dann im Additionsblock 62 summiert wird, um ein Gesamtkompensationssignal
zu erzeugen. Das Signal wird dann zu der Intensitätssteuerschaltung 64 gegeben,
um den Positionsfehler zu kompensieren. Die Intensitätssteuerschaltung
wirkt mit der Video datenquelle 36 zusammen, um Signale
zu erzeugen, die den Betrieb des Lasers 16 steuern, um den
Pegel bzw. die Intensität
der Belichtung auf dem Photorezeptor 14 von 1 zu regulieren. Obwohl 2 eine Vielzahl von Kompensationsblöcken (jeweils
einen für
jede Feststellungseinrichtung) darstellt, ist zu beachten, dass
in einer alternativen Ausführungsform
die Reihenfolge der dargestellten Operationen anders sein kann.
Insbesondere kann die Summe aller Abeichungssignale aus derartigen
Abweichungseinrichtungen zuerst erzeugt werden, wobei dann ein einziger
Kompensationsblock auf der Summe der Positionsabweichungssignale
operiert.
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Im Folgenden wird die Positionsabweichungs-Feststellungseinrichtung
näher beschrieben. 2 zeigt zwei mögliche Abweichungseinrichtungen:
eine Polygondrehpositions-Überwachungseinrichtung 56 und
einen Photorezeptorgeschwindigkeits-Codierer 58. Es ist
weiterhin zu beachten, dass zusätzliche Überwachungseinrichtungen
und Sensoren verwendet werden können,
um andere Schwingungsquellen in dem Drucksystem zu erkennen, die zu
Rasterpositionsfehlern beitragen. Die Positionsüberwachungseinrichtung 58 ist
insbesondere ausgebildet, um kontinuierlich ein Signal zu erzeugen,
das die Facette angibt, von welcher der Laserstrahl reflektiert
wird. Ein derartiges aus der ROS-Technik wohlbekanntes Signal kann
verwendet werden, um eine „Signatur" für die Facette
zu identifizieren. Zum Beispiel kann das pyramidenförmige Fehlersignal
für jedes
Polygon als eine Funktion des Polygondrehwinkels klassifiziert werden.
Diese an der Anordnung der Polygoneinrichtung nach der Montage und
Kennzeichnung codierte Information kann dann nach der Endmontage
in einem Speicher im Drucksystem gespeichert werden.
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Während
der Nutzung des Drucksystems kann die durch das Signal aus der Positionsüberwachungseinrichtung 56 identifizierte
Signatur verwendet werden, um einen aus der Polygonfacette resultierenden
Positionsfehler (z. B. ein Polygon-Wobbeln) zu kompensieren. Insbesondere
wird das Signal aus der Positionsüberwachungseinrichtung 56 durch
den Kompensationsblock 56 empfangen, wo es interpretiert
wird, um die aktuelle oder die folgende Facette zu identifizieren.
Dann kann der Kompensationsblock 60 unter Verwendung der
Facetteninformation auf einen Speicher zugreifen, in dem Polygonkennzeichnungsinformation
gespeichert ist, um einen die Positionsfehlerabweichung wiedergebenden
Wert für
diese Facette abzurufen, wobei der Positionsfehler zuvor gekennzeichnet
und in dem Speicher gespeichert wurde. Auf diese Weise können Polygonfacettenwobbel-Fehlerdaten
durch den Kompensationsblock 60 erhalten werden.
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Zum Beispiel geben das Datenflussdiagramm
von 3 und die Rasterabtastzeilendiagramme
von 4 und 5 die wichtigsten Schritte
zur Bestimmung der Größe des Positionsfehlers
bei einem zu korrigierenden Polygonwobbeln wieder. 4 ist eine stark vergrößerte Darstellung
der Belichtung von einzelnen Rastern oder Abtastzeilen 110 auf
der Oberfläche
des auf Licht ansprechenden Elements 14. Gewöhnlich bewegt
sich das Element 14 in der durch den Pfeil 26 angegebenen
Prozessrichtung, wobei aufeinanderfolgende Raster unter der Steuerung
eines Lasers, der einen Strahl 12 emittiert, belichtet
werden. Wie gezeigt, werden die Raster in einer Richtung von oben
nach unten abgetastet und sind vorzugsweise mit einer Nenndistanz
von dn voneinander beabstandet. In 5 ist der Positionsfehler
für ein
Raster n + 1 durch das Bezugszeichen Δ wiedergegeben, wobei ΔA der
durch das Polygonwobbeln verursachte Positionsfehler ist und wobei ΔA der
durch die ungleichmäßige Photorezeptorgeschwindigkeit
verursachte Positionsfehler ist. Der Fehler ΔA entspricht
der Distanz, um die das belichtete Raster A von der Nennposition
der Zeile n + 1 abweicht, wenn das Polygonwobbeln die einzige Ursache
für einen
Positionsfehler ist. Entsprechend wird die Abweichung des Rasters
B von der Nennposition durch den Positionsfehler ΔB wiedergegeben,
der ausschließlich
auf eine Ungleichmäßigkeit
der Geschwindigkeit zurückzuführen ist.
Wie gezeigt, weisen die voneinander unabhängigen Positionsfehler für ein bestimmtes
Raster jeweils eine Größe und eine
Richtung auf (vor oder nach der Nennrasterposition).
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Mit Bezug auf 3 werden im Folgenden die wichtigsten
Schritte zur Bestimmung des durch ein Polygonwobbeln verursachten
Positionsfehlers beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass diese Schritte
unter Verwendung eines Schaltungsaufbaus und einer Steuerlogik bewerkstelligt
werden können, die
durch die Blöcke 56, 60a und 62 von 2 wiedergegeben werden.
Zuerst wird unter Verwendung einer Signalausgabe aus der Positionsüberwachungseinrichtung 56 in
Schritt 100 die nächste
Facette identifiziert, von welcher der Laserstrahl reflektiert wird.
Sobald die Facette identifiziert ist, wird die Facetteninformation
verwendet, um auf den Speicher 102 zuzugreifen und in Schritt
104 den mit dem Polygonwobbeln für
die Facette assoziierten Positionsfehler abzurufen bzw. „nachzuschlagen". Nach dem Abrufen
des Positionsfehlerwerts auf dem Speicher wird der Fehlerwert in
Schritt 106 zu einem folgenden Prozess gegeben und vorzugsweise
mit anderen Positionsfehlerwerten akkumuliert, bevor dann der Gesamtpositionsfehler
kompensiert wird.
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Eine zweite Quelle für einen
Positionsfehler, nämlich
eine ungleichmäßige Photorezeptorgeschwindigkeit,
wird in 5 durch das
Bezugszeichen ΔB wiedergegeben. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das auf Licht ansprechende Element oder ein mit dem Antriebsmechanismus
desselben verbundener Codierer codiert, sodass ein Sensor ein Signal
erzeugt, das proportional zu der augenblicklichen Geschwindigkeit
der Oberfläche
des auf Licht ansprechenden Elements ist. In einer derartigen Ausführungsform
ist der gebrochene Abstandsfehler (ΔB/dn) gleich dem gebrochenen Geschwindigkeitsfehler.
Besonders wichtig ist, dass aufgrund der inhärenten Trägheit des auf Licht ansprechenden Elements
und der assoziierten Antriebsmechanismen (z. B. des Motors 40)
davon ausgegangen werden kann, dass die augenblickliche Geschwindigkeit über eine
kleine Anzahl von Abtastzeilen relativ konstant ist. Deshalb kann
die während
der Belichtung eines bestimmten Rasters n gemessene augenblickliche
Geschwindigkeit verwendet werden, um die augenblickliche Geschwindigkeit
und den Positionsfehler bei einem folgenden Raster n + 1 „vorauszusagen".
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Das Datenflussdiagramm von 6 zeigt die Bestimmung des
Laserintensitätskorrekturoder Kompensationssignals
aufgrund der Ungleichmäßigkeit
der Photorezeptorgeschwindigkeit. In 6 wird in
Schritt 136 zuerst die Eingabe aus dem Codierer 58 empfangen,
um die aktuelle Geschwindigkeit des (durch den Motor 40 angetriebenen)
Photorezeptors zu bestimmen. In Schritt 136 wird die augenblickliche Geschwindigkeit
des auf Licht ansprechenden Elements unter Verwendung von Verfahren
bestimmt, die auf dem Gebiet der Bewegungssteuerung für Photorezeptoren
wohlbekannt sind. Die augenblickliche Geschwindigkeit wird dann
in Schritt 138 verfügbar
gemacht, um den Geschwindigkeitsfehler zu berechnen bzw. „vorauszusagen", indem die augenblickliche
Geschwindigkeit mit einer Nenngeschwindigkeit verglichen wird. Dieser
vorausgesagte Fehler wird in Schritt 140 verwendet, um
das Kompensationssignal zu berechnen. Dann wird das Kompensationssignal
verwendet, um die Laserintensitätseinstellung
vorzunehmen, die die Auswirkung des Geschwindigkeitsfehlers beseitigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird dieses Laserintensitäts-Korrektursignal
für Geschwindigkeitsfehler
des Photorezeptors zu Korrektursignalen für andere Fehlerquellen addiert
bzw. summiert.
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In den Kompensationsblöcken 60a und 60b von 2 werden die jeweils in 3 und 6 gezeigten Operationen vorzugsweise
durch einen Prozessor, Mikrocontroller oder eine ähnliche
Kompensationseinrichtung durchgeführt, die für die Aufnahme von Eingangssignalen
von der Fehlerfeststellungseinrichtung 54 und für das Interpretieren
der Signale zur Bestimmung der richtigen Korrekturen oder zur Kompensation
der Laserintensität
geeignet ist. Wie zuvor erwähnt,
können
derartige Fehler aus einem Polygonwobbeln, einer ungleichmäßigen Bewegung des
auf Licht ansprechenden Elements oder aus anderen Schwingungsoder
Bewegungsquellen innerhalb des Drucksystems einschließlich einer
Schwingung der Komponenten des optischen Systems (d. h. der Vorabtastungs-
und Nachabtastungsoptiken) resultieren. Sobald derartige Fehler
bestimmt und zu Kompensationssignalen für die Laserintensitäts-Steuerschaltung
umgewandelt wurden, werden diese für ein bestimmtes Raster summiert,
wobei dann die Kompensation bewerkstelligt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Kompensation des Positionsfehlers unter Verwendung eines
linearen Korrekturverfahrens bewerkstelligt, wobei die gebrochene Änderungen
in der Laserleistung oder Impulsbreite, die hier als Intensität bezeichnet
wird, gleich dem gebrochenen Fehler im Rasterpositionsabstand (Δ/d) ist.
Wenn also der kombinierte Positionsfehler aus allen Quellen +0,5% (–0,5%) für die nächste Abtastzeile
beträgt,
wird die Laserleistung oder Intensität um 0,5% gegenüber ihrer
Nennintensität
für dieses
Raster erhöht,
um den Fehler zu kompensieren. In einer alternativen Ausführungsform
kann eine nicht-lineare Korrektur verwendet werden, die kompatibler
zu der Systemton-Wiedergabefunktion
ist als eine einfache lineare Funktion. Weil die Intensitätsänderungen
eher klein sind, ist eine lineare Korrektur für die meisten Fälle ausreichend.
Es muss jedoch unbedingt berücksichtigt
werden, dass die Modulation der Intensität mit einer Frequenz vorgenommen
wird, die größer oder gleich
der Frequenz ist, mit der die zu korrigierenden Bewegungsfehler
auftreten.
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Wie weiterhin in 2 gezeigt, wird die Steuerung der Intensität des Laserstrahls
durch eine Intensitätssteuerschaltung 64 in
Reaktion auf durch die Blöcke 60 erzeugte
und durch die Additionsschaltung 62 addierte Kompensationssignale
bewerkstelligt, wobei die Steuerung vorzugsweise mittels einem von zwei
Verfahren vorgenommen werden kann. Das erste Verfahren zum Steuern
der Strahl- oder Punktintensität
in einem lokalisierten Bereich sieht die tatsächliche Regulierung der Variation
der Strahlintensität
vor. Dies kann bewerkstelligt werden, indem die an dem Laser 16 angelegte
Leistung unter Verwendung von verschiedenen bekannten Verfahren
wie etwa einer Änderung
des zu dem Diodenlaser zugeführten
Stroms variiert wird. Alternativ hierzu kann die lokale Belichtungsintensität gesteuert
werden, indem die Impulsbreite des Strahls für jede Pixelposition entlang
des Rasters geändert
wird. Mit anderen Worten wird die Belichtungsperiode für jede Pixelposition in
einem Laserabtastsystem in Reaktion auf Impulsbreitensignale wie
etwa in dem Xerox 4850 Highlight Color Laser Printing System verlängert/verkürzt. Aus der
Regulierung der Belichtungsintensität resultiert, dass der Bewegungsfehler
durch eine Variation der Punktgröße oder
der Dichte des entwickelten Bildes kompensiert wird. Diese Kompensation.
neigt dazu, die durchschnittliche Belichtung zu erhalten, sodass bei
einer Entwicklung die durchschnittliche Dichte erhalten und damit
die Reflexionsmodulation verringert wird, die eine sichtbare Bandbildung
bei gedruckten Halbtönen
erzeugt. Wie zuvor genannt, kann die Belichtungseinrichtung (Laser)
durch eine alternative Bildbelichtungseinrichtung etwa mit Vollbreiten-LED-Matrizen
und ionographischen Matrizen ersetzt werden, sofern die Belichtungseinrichtung
eine Modulation der Größe oder
Dichte der entwickelten Pixel gestattet.
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Die vorliegende Erfindung gibt eine
Vorrichtung zum Kompensieren von in einem Rasterausgabeabtast-Drucksystem
inhärenten
Bewegungsfehlern an, wobei die Intensität der Bildbelichtung reguliert
wird, um eine Korrektur auf dem Ausgabebild zu bewerkstelligen.
Die Erfindung ist insbesondere gut geeignet, um Bewegungsfehler
zu kompensieren, die aus einer Vielzahl von Quellen stammen, wobei
zuerst ein Kompensationssignal für
jede Fehlerquelle bestimmt wird, dann die Kompensationssignale addiert
werden und schließlich
eine Kompensationsregulierung der Intensität von einzelnen Abtastrastern auf
der Basis des Gesamtbewegungsfehlers vorgenommen wird.