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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Reproduktion von Bildern auf der Grundlage von digitalen Bilddaten,
die Binärwerte
von in einem Raster angeordneten Grundpixeln enthalten, mit einer
elektrofotografischen Druckereinheit, die ein elektrisch aufladbares
fotoleitendes Medium, eine selektiv aktivierbare Lichtquelle zur
bildmäßigen Entladung
dieses Mediums und eine Entwicklereinheit zum Entwickeln des Mediums
mit Tonerpulver aufweist, wobei Steuersignale zum Aktivieren der
Lichtquelle auf der Grundlage der digitalen Bilddaten erzeugt werden und
diese Steuersignale so angepaßt
sind, daß Eigenschaften
der Drukkereinheit kompensiert werden.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf
eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Verfahren zur Reproduktion von digitalen
binären
Bildern (auch als "Halbtonbilder" bezeichnet) sind
allgemein bekannt. Das aufgeladene fotoleitende Medium wird mit
Hilfe der Lichtquelle, z. B. einer Zeile von LEDs, die quer zur
Transportrichtung des fotoleitenden Mediums angeordnet ist, pixelweise
belichtet und dadurch entladen. Das Resultat ist ein Ladungsbild,
das aus geladenen und ungeladenen Bereichen besteht. Das fotoleitende
Medium wird dann an der Entwicklereinheit entlanggeführt, üblicherweise
einer rotierenden Magnetwalze mit einem Entwicklerpulver. Unter
diesen Bedingungen wird das Ladungsbild mit Toner entwickelt.
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Hinsichtlich der Belichtung gibt
es zwei alternative Systeme. In einem ersten System werden geladene
Bereiche des fotoleitenden Mediums entwickelt, während die entladenden Bereiche
des fotoleitenden Medium frei bleiben. Ein System dieser Art wird
als "Weißschreiber" bezeichnet. Bei
dem anderen System ist es umgekehrt. Das wird dadurch erreicht,
daß zwischen
der Entwicklereinheit und dem fotoleitenden Medium eine elektrische
Spannungsdifferenz angelegt wird, die gleich dem Oberflächenpotential
der geladenen Bereiche des fotoleitenden Mediums ist. Ein System
dieser Art wird als "Schwarzschreiber" bezeichnet.
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In elektrofotografischen Druckern
ist die Lichtquelle üblicherweise
so ausgebildet, daß sie
ein etwas größeres Gebiet
belichtet als den Abmessungen eines Pixels entspricht. Der Grund
hierfür
ist, zu verhindern, daß zwischen
den Pixeln unbelichtete Bereiche verbleiben. Im Fall von Weißschreibern führt dies
dazu, daß die
mit Tonerpulver entwickelten Bereiche kleiner werden als beabsichtigt
und dies wird insbesondere sichtbar infolge einer Verengung von
Linien und eines teilweisen oder vollständigen Verschwinden von feinen
Details. In Schwarzschreibern sind andererseits die zu entwickelnden
Bereiche diejenigen, die etwas größer werden, so daß dünne Linien
auffällig
verbreitert werden und, z. B., kleine Buchstaben miteinander verschmelzen.
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Ein weiterer Effekt, der die Ränder von
entwickelten Bildbereichen beeinflußt, besteht darin, daß in vielen
Entwicklungssystemen, insbesondere solchen, die Entwicklerpulver
mit relativ hohem Widerstand benutzen, elektrische Randfelder auftreten,
die zu einer verstärkten
Entwicklung von Toner an und unmittelbar außerhalb des Randes von zu entwickelnden
Bereichen führen.
Im Fall von Weißschreibern
wirkt dieser elektrische Randeffekt dem genannten Belichtungseffekt
entgegen und gleicht diesen teilweise aus, aber in schwarzschreibenden
Systemen wirken die beiden Effekte in der gleichen Richtung, so
daß insbesondere
im Fall dieser letzteren Systeme Gegenmaßnahmen erforderlich sind.
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Ein naheliegendes Mittel, der Vergrößerung des
belichteten Bereiches entgegenzuwirken, bestünde darin, die pro Pixel belichtete
Fläche
kleiner zu machen. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Intensität der Lichtquelle
verringert wird. Die Intensität
des auf das fotoleidende Medium projizierten Lichtfleckes für ein Pixel
nimmt von der Mitte her ab, häufig
annähernd
wie eine Gauss-Kurve. Eine Verringerung der Intensität ist deshalb
an den Rändern
des Lichtfleckes zuerst wahrnehmbar, weil ein größerer Teil der abfallenden
Flanken unter die Empfindlichkeitsschwelle des fotoleitenden Mediums
fällt.
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Ein Nachteil dieser Gegenmaßnahme besteht
jedoch darin, daß die
Entladung in größeren belichteten
Bereichen lokal nicht mehr vollständig ist. In Schwarzschreibern
behindern die verbleibenden Ladungsreste die Entwicklung, so daß die optische Dichte
eines Druckes in größeren Bereichen
unakzeptabel klein wird. In Weißschreibern
verursachen die Ladungsreste eine (leichte) Entwicklung mit Tonerpulver
in Bereichen, die weiß bleiben
sollten.
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Eine zweite Maßnahme, der beschriebenen unerwünschten
Vergrößerung des
belichteten Bereiches entgegenzuwirken, besteht darin, den Zeitpunkt zu
verschieben, an dem die Lichtquelle eingeschaltet wird, wenn diese
bei ihrer Rela tivbewegung in bezug auf das fotoleitende Medium in
ein zu belichtendes Gebiet eintritt bzw. aus diesem Gebiet austritt.
Im Fall eines Weißschreibers
wird ein Verfahren dieser Art in dem US-Patent 4 387 983 beschrieben.
Auf diese Weise kann der Rand eines belichteten und deshalb entladenen
Bereiches auf dem fotoleitenden Medium so verschoben werden, daß die Grenze
des entwickelten Bereiches exakt an der gewünschten Stelle liegt. Ein Nachteil
dieser Lösung
besteht darin, daß sie
einen Eingriff in die Zeitsteuerung der Lichtquelle erfordert. Da
hier hochfrequente Signale beteiligt sind, müssen für die Implementierung spezialisierte und
teure Komponenten eingesetzt werden. Außerdem sind insbesondere im
Fall von LED-Zeilen die zu den im Handel erhältlichen Produkten gehörenden Steuerschaltungen
oft nicht dazu geeignet, kleine Änderungen
der Zeitsteuerung vorzunehmen, die nur für Teile der Zeile gelten. LED-Zeilen,
bei denen dies möglich
ist, sind sehr teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Lösung
für die
oben genannten Probleme anzugeben und dabei eine feste Zeitsteuerung
für die
Lichtquelle beizubehalten.
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Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß für jedes
Grundpixel der digitalen Bilddaten zwei Unterpixel erzeugt, nämlich ein
erstes Unterpixel, dessen Wert stets demjenigen des zugehörigen Grundpixels
entspricht, und ein zweites Unterpixel, dessen Wert:
- – stets
der gleiche ist wie derjenige des zugehörigen Grundpixels, wenn dieses
Grundpixel einen Wert hat, der einer Nichtaktivierung der Lichtquelle
entspricht, und
- – andernfalls
in Abhängigkeit
von den Werten des zugehörigen
Grundpixels und den Werten von Grundpixeln in einem vorbestimmten
Gebiet um das zugehörige
Grundpixel herum bestimmt wird,
und daß Steuersignale erzeugt werden,
zum selektiven Aktivieren der Lichtquelle in Übereinstimmung mit den Werten
jedes der erzeugten Unterpixel, um die Eigenschaften der Druckereinheit
zu kompensieren.
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Erfindungsgemäß wird somit jedes Pixel in zwei
Unterpixel aufgeteilt, die durch die Lichtquelle unabhängig voneinander
belichtet werden. Das erste Unterpixel wird in Übereinstimmung mit den digitalen Bilddaten
belichtet, die für
das Pixel gelten, zu dem es gehört.
Dasselbe gilt für
das zweite Unterpixel, sofern nicht in der unmittelbaren Umgebung,
d. h., in dem vorbestimmten Gebiet, ein Übergang zwischen einem zu belichtenden
Bereich und einem nicht zu belichtenden Bereich stattfindet. Im
letzteren Fall wird eine etwaige Belichtung des zweiten Unterpixels abgeschaltet,
so daß dann
nur das zugehörige
erste Unterpiel belichtet wird. In Form von Bedingungen ausgedrückt bedeutet
dies, daß das
zweite Unterpixel belichtet wird, wenn die digitalen Bilddaten die Belichtung
des Grundpixels spezifieren und die Werte von Grundpixeln in dem
genannten Gebiet um das zugehörige
Grundpixel herum angeben, das in diesem Gebiet kein Übergang
zwischen einem zu belichtenden Bildbereich und einem nicht zu belichtenden
Bildbereich stattfindet. Auf diese Weise wird die Lichtenergie an
Rändern
und kleinen Strukturen so verringert, daß keine Vergrößerung eines
belichteten Bereiches eintritt.
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Es ist zu bemerken, daß im Stand
der Technik die lokale Feinabstimmung der Lichtenergie in einem
Belichtungssystem durch Einführung
von Unterpixeln zur Vermeidung des Treppeneffektes beschrieben ist.
EP 0 526 738 A beschreibt
ein Verfahren zum "Glätten" des stufenförmigen Verlaufs
einer Kontur zwischen einem belichteten und einem unbelichteten
Bildbereich, wenn diese Kontur unter einem kleinen Winkel zu den
Richtungen des Grundrasters verläuft.
Unterpixel, die zwischen den Grundrasterlinien liegen, werden dazu
benutzt, die Belichtungsflecke präziser zu positionieren, um
einen schrägen Verlauf
zu bilden. Dieses bekannte Verfahren analysiert die Grundpixeldaten
und ändert
ein gegebenes Grundpixel in Unterpixel in Abhängigkeit von der Nähe einer
Konturstufe. Dieses Verfahren löst
nicht das Problem einer überschüssigen Tonerentwicklung längs einer
gesamten Kontur, unabhängig
von ihrem Winkel.
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DE 41 06 458 A beschreibt ein anderes Verfahren
zur Unterdrückung
des Treppeneffektes, bei dem die Grundbilddaten lokal verändert werden, wenn
eine Kontur zwischen einem belichteten und einem unbelichteten Bildbereich
ein Pixel nicht vollständig
enthält.
Einem solchen Pixel wird ein Zwischenwert gegeben, der dann in eine
Zwischenbelichtungszeit für
die Lichtquelle konvertiert wird. Dieses Verfahren erfordert eine
teure Steuerschaltung zur Abstimmung der Laser-Energie.
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DE 37 29 936 A löst das Problem der überschüssigen Tonerentwicklung
an einer Kontur zwischen einem belichteten und einem unbelichteten Bildbereich
durch Einstellung der Laser-Energien für Pixel, die an der Kontur
liegen. Dieses Verfahren erfordert ebenfalls eine teure Steuerschaltung
zur Abstimmung der Laser-Energie.
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EP 0 606 139 A beschreibt einen digitalen Kopierer/Drucker.
Dieses Dokument befaßt
sich nicht mit dem Problem der überschüssigen Tonerentwicklung
an einer Kontur zwischen einem belichteten und einem unbelichteten
Bildbereich.
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Eine Vorrichtung zur Reproduktion
eines Bildes, mit einem ersten Generator zum Generieren digitaler
Bilddaten in der Form von Binärwerten
von in einem Raster angeordneten Grundpixeln, einer elektrofotografischen
Druckereinheit zur Reproduktion eines Bildes auf einem Bildträger auf
der Grundlage von verarbeiteten digitalen Bilddaten, welche Druckereinheit
ein elektrisch aufladbares fotoleitendes Medium, eine selektiv aktivierbare
Lichtquelle zur bildmäßigen Entladung
des Mediums und eine Entwicklereinheit zur Entwicklung entladener
Bereiche dieses Mediums mit Tonerpulver aufweist, und einer Steuereinheit
zur Ausgabe von Steuersignalen zum selektiven Aktivieren der Lichtquelle
auf der Grundlage der digitalen Bilddaten, welche Steuersignale
so angepaßt
sind, daß Eigenschaften
der Druckereinheit kompensiert werden, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch eine Verarbeitungseinheit, die mit dem ersten Generator verbunden
ist, um digitale Bilddaten von diesem zu empfangen, und die mit
der Steuereinheit verbunden ist, um verarbeitete digitale Bilddaten
an sie auszugeben, welche Verarbeitungseinheit ein Analysemodul
zum Analysieren der Werte von Grundpixeln in einem Analysegebiet
von Grundpixeln und einen zweiten Generator aufweist, der dazu ausgebildet
ist, für
jedes Grundpixel ein erstes Unterpixel und ein zweites Unterpixel
zu generieren und dem ersten Unterpixel einen Wert gleich dem Wert
des zugehörigen
Grundpixels zu geben und dem zweiten Unterpixel einen Wert zu geben,
der:
- – stets
derselbe ist wie der des zugehörigen Grundpixels,
wenn dieses Grundpixel einen Wert hat, der einer Nichtaktivierung
der Lichtquelle entspricht, und
- – andernfalls
von einer Analyse der Werte der Grundpixel (a–r) in einem vorbestimmten
Gebiet um das zugehörige
Grundpixel (k) herum durch das Analysemodul (106) abhängig ist,
und
dadurch, daß die
Steuereinheit an die Lichtquelle Steuersignale in Übereinstimmung
mit jedem der Unterpixel in den verarbeiteten Bilddaten ausgibt,
um Eigenschaften der Druckereinheit zu kompensieren.
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Der erste Generator kann eine Empfangs- und
Interpretationseinheit für
codierte Bildinformation sein, die über ein Netzwerk oder ein "front end" zugeführt wird,
oder auch ein elektrooptischer Scanner mit einer Halbtoneinrichtung.
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In einer Druckvorrichtung, die mit
einer Zeile von LEDs zur Belichtung des fotoleitenden Mediums versehen
ist, bei der das Medium quer zur Längsrichtung der LED-Zeile transportiert
wird, um ein zweidimensionales Ladungsbild zu erzeugen, wird die
Aufteilung der Pixel erreicht durch Verdoppeln der Zeilenfrequenz,
mit der die LED-Zeile aktiviert wird. Die Unterpixel liegen somit
paarweise in der Transportrichtung des fotoleitenden Mediums, d.
h., zwei neue Bildzeilen von Unterpixeln bilden eine Bildzeile von Grundpixeln.
Die nachfolgende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung bezieht
sich auf eine Druckvorrichtung dieser Art.
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Es gibt auch Druckvorrichtungen,
bei denen die Belichtung von einem Laser ausgeführt wird, dessen Lichtstrahl
mit Hilfe eines rotierenden Polygonspiegels in einer Richtung quer
zur Transportrichtung des fotoleitenden Mediums über die Oberfläche des Mediums
bewegt wird. In solchen Druckvorrichtungen ist es einfacher, die
Unterpixel paarweise in der Richtung der Strahlbewegung anzuordnen,
weil andernfalls die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels
verdoppelt werden müßte, was
zu Schwierigkeiten bei der ingenieurmäßigen Umsetzung führt. Natürlich unterscheidet
sich die technische Implementierung der Erfindung in der letzteren
Druckvorrichtung in gewissem Ausmaß von derjenigen für eine Vorrichtung
mit einer LED-Zeile, doch ist es für den fachkundigen Leser eine
einfache Angelegenheit, die Lehre der Erfindung für diesen
Zweck anzupassen.
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In einer ersten Implementierung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die Position der ersten und zweiten Unterpixel relativ zueinander
für sämtliche
Grundpixel die gleiche, d. h., z. B. im Fall einer LED-Zeile, alle
ersten Unterpixel liegen in einer neuen Bildzeile und alle zweiten
Unterpixel in der nächsten
neuen Bildzei le. In einer zweiten Implementierung wird die Position
der ersten und zweiten Unterpixel relativ zueinander für jedes
Grundpixel gesondert anhand der Werte der umgebenden Grundpixel bestimmt.
Auf diese Weise ist es möglich,
wenn die beiden Unterpixel verschiedene Werte haben, das belichtete
Pixel mit irgendeinem Belichtungsmuster in den benachbarten (Grund-)Pixeln
zu verknüpfen.
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Ein wichtiger weiterer Aspekt der
Erfindung besteht darin, daß die
Lichtenergie, mit der die ersten Unterpixel belichtet werden, sich
von derjenigen unterscheiden kann, mit der die zweiten Unterpixel
belichtet werden. Praktische Untersuchungen haben gezeigt, daß das Verhältnis der
Lichtenergien der ersten und zweiten Unterpixel einen beträchtlichen Einfluß auf die
erreichte Druckqualität
hat und daß die
Einstellung dieses Verhältnisses
als ein Instrument zur Optimierung der Druckqualität benutzt
werden kann. Es können
auch unterschiedliche Verhältnisse
für digitale
Bilddaten aus verschiedenen Quellen gewählt werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der
beigefügten
Zeichnungen erläutert,
in denen zeigen:
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1 ein
Diagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine
Verarbeitungseinheit zur Herstellung von Drucken auf der Grundlage
digitaler Bilddaten;
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3A ein
Raster von Eingangspixeln;
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3B ein
Raster von Reproduktionspixeln;
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4 ein
Fenster zur Analyse von Eingangspixelwerten;
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5 ein
Diagramm zur Illustration des Prinzips einer Verarbeitungseinheit
für Pixelwerte.
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Diese Vorrichtung 1 umfaßt eine Signalquelle 2,
einen Pufferspeicher 3, eine Verarbeitungseinheit 4 und
eine Druckereinheit 5.
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Die Signalquelle liefert digitale
Bilddaten, die binäre
Pixelwerte enthalten, die ein in Übereinstimmung mit einem Raster
von weißen
oder schwarzen Pixeln zu druckendes Bild beschreiben, mit einer
Auflösung,
die in der hier beschriebenen Ausführungsform für die horizontale
und die vertikale Richtung die gleiche ist. Die Signalquelle 2 ist
z. B. eine Einheit zum Empfang von codierter, zu druckender Bildinformation
von einer Workstation und zum Konvertieren dieser Bildinformation
in ein binäres
Rasterbild, wie sie in Druckern häufig benutzt wird. Die Signalquelle 2 kann
auch durch einen elektrooptischen Scanner mit einer Halbtoneinrichtung
gebildet werden, die die Scannersignale in binäre Pixelwerte konvertiert,
in welchem Fall die Vorrichtung 1 ein digitales Kopiergerät bildet.
Die Vorrichtung 1 kann auch sowohl einen Scanner als auch
eine Empfangseinheit aufweisen, die beide über den Pufferspeicher 3 mit
der Verarbeitungseinheit 4 verbunden sind.
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Die Verarbeitungseinheit 4 empfängt digitale Bilddaten
vom Speicher 3, verarbeitet sie in einer nachstehend zu
beschreibenden Weise und gibt sie, ggf. über einen Puffer (nicht gezeigt),
an die Druckereinheit 5 aus, die die verarbeiteten digitalen
Bilddaten in einen physikalischen Druck 6 auf einem Papierbogen
umwandelt.
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Die Druckereinheit 5 ist
ein "Schwarzschreiber" und ist im einzelnen
in 2 gezeigt. Ein Zylinder 10 ist
mit einer Schicht aus fotoleitendem Material beschichtet und ist
von Verarbeitungsstationen 16, 17, 18, 19 und 20 umgeben.
In einer Aufladestation 16 wird die fotoleitende Schicht
mit einer gleichförmigen
Oberflächenladung
versehen. Die geladene fotoleitende Schicht wird dann in Übereinstimmung
mit einem Rastermuster von Pixeln in den Bilddaten, wie sie von
der Verarbeitungseinheit 4 geliefert werden, bildmäßig belichtet,
wobei die Belichtung in der Belichtungsstation 17 stattfindet,
die durch eine LED-Zeile mit einer zugehörigen Steuereinheit gebildet
wird. In belichteten Bereichen fließt die Oberflächenladung
teilweise ab. Die LED-Zeile belichtet stets einen linearen Bereich
in Übereinstimmung
mit einer Bildzeile des digitalen Bildes. Da sich der Zylinder mit
der fotoleitenden Schicht fortgesetzt unter der LED-Zeile hindurchdreht
und diese Zeile stets eine neue Bildzeile belichtet, bildet sich
auf der fotoleitenden Schicht ein Muster aus geladenen Bereichen
mit Oberflächenpotentialen
von 800 V (unbelichtet) bzw. –300
V (belichtet). Die fotoleitende Schicht mit dem so gebildeten Ladungsmuster
wird dann an einer Entwicklerstation 18 entlanggeführt, die
aus einer Walze mit einem magnetischen Kern besteht und mit einer Schicht
aus zweikomponentigem Entwickler bedeckt ist. Hier wird eine Spannung
von –700
V angelegt, die im wesentlichen das Oberflächenpotential der unbelichteten
Bereiche auf der fotoleitenden Schicht kompensiert, und die belichteten
Bereiche werden mit negativ geladenem schwarzen Pulver entwickelt,
das als Toner bezeichnet wird.
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Das resultierende Tonerbild wird
in einer Übertragungsstation 19,
die durch eine Corona-Einheit gebildet wird, auf einen Papierbogen übertragen. Die
fotoleitende Schicht hat dann etwaige Reste von nichtübertragenem
Toner, der in einer Reinigungseinheit 20 entfernt wird,
wonach sie für
die nächste
Operation in dem Prozeß bereit
ist.
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Der Papierbogen wird von einem Zufuhrtablar
(nicht gezeigt) zugeführt
und durch ein Walzenpaar 21 zu der Übertragungsstation 19 transportiert. Von
hier wird das Papier mit dem Tonerbild zwischen zwei beheizten,
gummierten Walzen 22 hindurchgeführt, wo der Toner auf der Papieroberfläche schmelzfixiert
wird.
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Dieser Prozeß ist in der Elektrofotografie
allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert.
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Die Verarbeitung der digitalen Bilddaten
in der Verarbeitungseinheit 4 wird nun unter Bezugnahme
auf 3A, 3B und 4 erläutert werden.
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Ein zu druckendes Bild wird üblicherweise durch
ein Raster von Bildelementen oder Pixeln repräsentiert, deren Grauwerte durch
digitale Zahlen gegeben sind. In vielen Systemen, und das gilt auch für das hier
beschriebene System, können
die Pixel einen von zwei verschiedenen Werten haben, nämlich weiß oder schwarz.
Dies wird durch eine binäre Zahl,
1 oder 0 spezifiziert. Das Raster weist Zeilen (häufig als
Bildzeilen bezeichnet) und Spalten auf, üblicherweise mit identischer
Auflösung,
so daß die Pixel
quadratisch sind. Die Auflösung
beträgt
z. B. 400 Punkte pro Zoll (dpi).
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Erfindungsgemäß wird jedes Eingangspixel in
zwei neue Pixel umgewandelt, die im folgenden als "Pels" bezeichnet werden
und die zusammen denselben Raum wie ein Eingangspixel einnehmen.
Alle Eingangspixel werden auf die gleiche Weise in Pels aufgeteilt,
d. h., entweder indem man in Zeilenrichtung durchschneidet, so daß eine Eingangspixelzeile in
zwei parallele neue Bildzeilen umgewan delt wird, oder indem man
in Spaltenrichtung durchschneidet, so daß die Auflösung der Pixel in der Zeilenrichtung verdoppelt
wird. Die Auswahl hängt
vom Abbildungssystem ab: die beiden neuen Pels liegen benachbart zueinander
in der Abtastrichtung der Lichtquelle. In dem hier beschriebenen
System mit einer LED-Zeile, in dem das fotoleitende Medium an einer
Zeile von festen LEDs vorbei transportiert wird, liegen die Pels deshalb
eins über
dem anderen in der Transportrichtung, und das bedeutet, daß aus einer
Eingangsbildzeile zwei neue Zeilen gebildet und nacheinander auf dem
Medium belichtet werden.
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Von den beiden Pels erhält eines
stets denselben Wert, den auch das Eingangspixel hatte. Dieses Pel
wird nachfolgend als das "Informationspel" bezeichnet. Das
andere Pel, nachfolgend als das "Schwärzungspel" bezeichnet, erhält einen
Wert, der auf die folgende Weise von den Werten der umgebenden Eingangspixel
abhängig
ist. Wenn das betreffende Pixel in einem zu entwickelnden Bereich aber
nicht an einem Rand desselben liegt, oder in einem Bereich, der
nicht zu entwickeln ist, so erhält
das Schwärzungspel
denselben Wert wie das Eingangspixel. Wenn das Eingangspixel in
einem zu entwickelnden Bereich liegt, aber gerade auf oder in der Nähe eines
Randes desselben, oder wenn es Teil einer dünnen zu entwickelnden Linie
oder eines anderen kleinen Details ist, so erhält das Schwärzungspel den Wert, der dem
des Eingangspixels entgegengesetzt ist, d. h., es erhält einen
Wert, der "nicht
zu belichten" entspricht.
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Dadurch soll verhindert werden, daß Ränder und
dünne Linien
zu intensiv entwickelt werden, wobei dennoch eine gute Flächenschwärzung sichergestellt
wird. Es sollte bemerkt werden, daß der Lichtfleck solche Abmessungen
hat, daß die
Lichtflecke auf den beiden Pels einander in einem beträchtlichen Ausmaß überlappen
und auf dem entwickelten Bild einen Vereinigungseffekt haben, anders
als der Effekt, der durch zwei getrennt unterscheidbare Punkte erzielt
wird. Wenn beide Pels belichtet werden, ist die entwickelte Fläche etwas
größer als
die Fläche
des Eingangspixels. Dies führt
zu einer guten Schwärzung
in Bereichen, in denen sich die entwickelten Pixel somit in gewissem
Ausmaß überlappen,
aber Ränder
und dünne
Linien werden durch diesen Effekt mit einer zu großen Breite
reproduziert. Im letzteren Fall wird deshalb das Schwärzungspel
nicht belichtet, so daß die
Entwicklung allein durch das Informationspel bewirkt wird.
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Zur Illustration des Vorstehenden
zeigt 3A einen Teil
eines digitalen Bildes, das in Pixel aufgeteilt ist. Pixel, die
belichtet (und entwickelt) werden sollen, sind schraffiert gezeigt.
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3B zeigt
das Muster von Informationspels und Schwärzungspels, wie es erfindungsgemäß aus dem
Pixelmuster nach 3A generiert
wird. Die Pixel sind vertikal in Informationspels und Schwärzungspels
aufgeteilt, und Schraffur gibt an, welche von ihnen belichtet werden.
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Die Entscheidung, ob ein Schwärzungspel eines
Pixels zu belichten ist, wird gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung mit Hilfe einer Fensteroperation getroffen. Ein Fenster,
wie es in 4 gezeigt
ist, wird über
das Pixelraster des Bildes gelegt, und die Pixelwerte innerhalb
des Fensters werden in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Algorithmus ausgewertet. Die Pixel innerhalb
des Fensters sind mit einem Buchstaben bezeichnet. Das Pixel mit dem
Buchstaben "k" wird als das Bewertungszentrum
betrachtet, und die Bewertung der Pixelwerte innerhalb des Fensters
bildet die Grundlage für
die Entscheidung, ob das Schwärzungspel
des Pixels "k" belichtet wird.
Nach einer solchen Bewertung wird das Fenster für die Bewertung des nächsten Pixels um
eine Rasterposition verschoben.
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Der nachstehende Algorithmus hat
sich in der Praxis als zufriedenstellend erwiesen (der Buchstabe "w" bedeutet im folgenden: nicht belichten,
und der Buchstabe "z" bedeutet: belichten):
wenn
k = w, dann belichte das Schwärzungspel
nicht;
wenn k = z, dann belichte das Schwärzungspel, sofern nicht:
p
= w oder
f = w und b = w oder
f = w und b = z und Σw[a,
b, c, e, g, j, l] > 3
oder
l = w und g = w und q = w oder
l = w und Σz[g,
q] = 1 und Σw[f, g, h, m, p, q, r] > 3 oder
j = w und e = w und o = w
und i = w oder
j = w und Σz[e, o, i] = 1 und Σw[d,
e, f, i, n, o, p]>3.
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Hier bedeutet "Σw[a, b, c]": die Anzahl von Pixeln mit dem Wert
w in der Menge a, b, c. Der Ausdruck "Σz" ist
analog definiert.
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5 ist
ein Diagramm, das das Prinzip der wichtigen Teile der Verarbeitungseinheit 4,
mit deren Hilfe in Übereinstimmung
mit dem oben beschriebenen Algorithmus zwischen Belichtung oder
Nichtbelichtung der Schwärzungspels
entschieden werden kann, und der Druckereinheit 5 zeigt.
Die Verarbeitungseinheit umfaßt
vier in Reihe verbundene Schieberegister 101, 102, 103 und 104.
Diese Schieberegister haben eine Länge (Anzahl von Zellen) gleich einer
Bildzeile (Anzahl von Pixel). Der Eingang des Schieberegisters 101 ist
mit dem Pufferspeicher 3 verbunden, so daß er von
diesem eine Folge von Pixelwerten für ein zu drukkendes Bild empfängt.
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Eine Anzahl von Zellen der Schieberegister ist
mit der Analyseschaltung 106 verbunden, die ihrerseits
mit dem Zeilenpuffer 107 verbunden ist, der wiederum eine
Länge von
einer Bildzeile hat. Eine der Zellen (105) des Schieberegisters 103 ist
auch mit dem Zeilenpuffer 108 verbunden. Die Zeilenpuffer 107 und 108 sind
beide über
einen Multiplexer 109 mit einer Druckkopf-Steuereinheit 110 verbunden. Die
letztere ist mit dem Druckkopf 111 verbunden. Die Druckkopf-Steuereinheit 110 und
der Druckkopf 111 bilden zusammen die Belichtungsstation 17 der Druckereinheit 5 (2). Eine Steuereinheit 112 ist mit
den Zeilenpuffern 107 und 108, dem Multiplexer 109 und
der Druckkopf-Steuereinheit 110 verbunden, um diese Elemente
zu steuern.
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Im Betrieb werden die Eingangspixelwerte eines
zu druckenden Bildes dem Eingang des Schieberegisters 101 zugeführt, und
sie durchlaufen nacheinander die Schieberegister 101, 102, 103 und 104. Auf
diese Weise laufen sämtliche
Pixel des Bildes durch die Zelle 105. Zu einem gegebenen
Zeitpunkt wird das Pixel in dieser Zelle als das zentrale Pixel
in einem Analysefenster betrachtet, das durch die Pixel in den Zellen
gebildet wird, die mit der Analyseschaltung 106 verbunden
sind. Die letztere enthält
Logikschaltungen zum Kombinieren der Pixelwerte in den angeschlossenen
Zellen, um einen Wert zu erhalten, der dann dem Schwärzungspel
zugewiesen wird, das zu dem Pixel in der Zelle 105 gehört. Die
so bestimmten Werte der Schwärzungspels
werden nacheinander dem Zeilen puffer 107 zugeführt und
bilden darin eine Bildzeile von Schwärzunspels.
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Die Werte der Eingangspixel werden
von der Zelle 105 dem Zeilenpuffer 108 zugeführt, wo
sie eine Bildzeile von Informationspels bilden. Elemente (nicht
gezeigt) stellen sicher, daß der
Wert des Schwärzungspels
und des Informationspels, die zu dem Pixelwert in der Zelle 105 gehören, jederzeit
simultan den Zeilenpuffern 107 und 108 zugeführt werden.
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Unmittelbar nachdem eine Bildzeile
von Informationspels und Schwärzungspels
in die Zeilenpuffer 107 und 108 geschrieben worden
ist, liest die Druckkopf-Steuereinheit 109 sie
auf einen Befehl von der Steuereinheit 112 über den
Multiplexer 109 aus und läßt sie durch den Druckkopf
drucken, so daß eine
erste Zeile von Informationspels und dann eine Zeile von Schwärzungspels
synchron mit der Bewegung des fotoleitenden Mediums auf diesem belichtet wird.
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In einer ersten Ausführungsform
werden die Zeilen von Informationspels und Schwärzungspels mit gleicher Energie
belichtet, d. h., die LEDs des Druckkopfes werden so angesteuert,
daß sie
für beide
Zeilen dieselbe Lichtenergie liefern. Die Menge der Lichtenergie
kann gesteuert werden durch Verändern
der Dauer der elektrischen Erregung der LEDs pro Bildzeile, diese
Dauer wird als "Nutzimpulsbreite" bezeichnet.
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In der Praxis hat es sich jedoch
gezeigt, daß der
Effekt häufig
besser ist, wenn unterschiedliche Zeilenenergien oder Nutzimpulsbreiten
für die
beiden Zeilentypen verwendet werden. In einer zweiten Ausführungsform
ist deshalb zu der Druckkopf-Steuereinheit 109 eine Steuerung
für die
Nutzimpulsbreite hinzugefügt.
Dies ist in 5 gezeigt,
wo der Wert der Nutzimpulsbreite sowohl für die Informationspels als
auch für
die Schwärzungspels
als ein externes Steuersignal der Druckkopf-Steuereinheit 109 zugeführt wird.
Die Einstellung der Nutzimpulsbreite kann durch Anpassung der Steuersignale
verändert
werden. Die Druckkopf-Steuereinheit wählt simultan mit jeder Zeile
das zugehörige
Steuersignal aus und paßt die
Nutzimpulsbreite daran an. Der Wert der Nutzimpulsbreite gilt simultan
für sämtliche
LEDs, kann jedoch ggf. kombiniert werden mit einer gesonderten Nutzimpulsbreitensteuerung
für jede
LED, die zur Steuerung der Gleichförmigkeit der einzelnen LEDs dient.
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Durch Einstellung der Nutzimpulsbreite
ist es möglich,
die Belichtung an die Ei genschaften des Bilderzeugungssystems anzupassen.
In fetten Entivicklersystemen kann z. B. das Verhältnis der
Nutzimpulsbreiten zwischen den Informationspels und den Schwärzungspels
wie 1 : 2 gewählt
werden. Außerdem
könnten
Toleranzen in den Bilderzeugungssystemen auf dieselbe Weise kompensiert
werden. In diesen Fällen
kann die Einstellung der Nutzimpulsbreiten z. B. von einem Wartungsingenieur
vorgenommen werden, wobei die Kopiequalität ein (experimenteller) Parameter
ist.
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Ebenso können auch unterschiedliche
Verhältnisse
für digitale
Bilddaten aus unterschiedlichen Quellen gewählt werden. Bilddaten, die
von einem elektrooptischen Scanner generiert werden, haben üblicherweise
Rauschpixel, d. h., Pixel, die infolge von Rauschen im Scanner oder
aus anderen Gründen
den falschen Wert haben. Diese Rauschpixel sind besonders in weißen Flächen störend. Die
Verarbeitung der Bilddaten gemäß der Erfindung
unterdrückt
diese Pixel in unterschiedlichem Ausmaß, je nach eingestelltem Lichtenergieverhältnis. Dieses Verhältnis wird
natürlich
so optimiert werden, daß Rauschpixel
soweit wie möglich
unterdrückt
werden, während
andererseits kleine Details (die natürlich ebenfalls unterdrückt werden)
noch in akzeptabler Weise reproduziert werden. Digitale Bilddaten,
die von einer Empfangs- und Interpretationseinheit für Druckdaten,
z. B. von einer Workstation, generiert werden, haben keinerlei Rauschpixel,
sondern im Gegenteil viele feinere Details wie etwa Linien mit einer
Dicke von einem Pixel, und folglich wird bei der Optimierung des
Lichtenergieverhältnisses
die Reproduktion kleiner Details betont werden. Es versteht sich,
daß das
Lichtenergieverhältnis
dann verschieden ist von demjenigen, daß auf Bilddaten aus einem Scanner
anzuwenden ist. Um eine solche angepaßte Auswah1 des Lichtenergieverhältnisses
zu ermöglichen,
ist die Druckkopf-Steuereinheit 109 an die allgemeine Gerätesteuerung
angeschlossen, von der sie Daten bezüglich des Ursprungs der zu
druckenden speziellen Bilddaten empfängt.
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In einer anderen Ausführungsform
ist es möglich,
für jedes
Eingangspixel den Ort des Informationspels und des Schwärzungspels
zu wählen, wenn
diese Pels verschiedene Werte haben. Auf diese Weise ist es möglich, eine
Variation in der Schwärzung
in der Umgebung des Pixels zuzulassen. Die für diesen Zweck benötigte Information
kann aus einer Analyse der umgebenden Pixel gewonnen werden. Wenn
es in diesen Fällen
jedoch gewünscht
ist, die oben erwähnte
ungleichmäßige Verteilung
der Nutzimpulsbreiten anzuwenden, so wird eine LED-Zeile benötigt, in
der die Nutzimpulsbreiten je LED und je Pel separat gesteuert werden
können,
und solche LED-Zeilen sind sehr teuer. Es hat sich auch herausgestellt,
daß dies
nicht immer zu einer Verbesserung in der Bildqualität führt, so
daß diese
Ausführungsform
in einigen Systemen keinen Vorteil gegenüber der Variante mit fester
Zuordnung der Informations- und Schwärzungspel hat. Hier kann wieder
eine Auswahl je nach Ursprung der zu druckenden Bilddaten getroffen
werden.
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Obgleich die Erfindung anhand der
oben dargestellten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist sie nicht hierauf beschränkt. Der fachkundige Leser
kann andere Ausführungsformen
im Rahmen der nachstehenden Ansprüche in Betracht ziehen.