DE69329191T2 - Anschlaglaser Drucker mit Gleichmässigkeitskorrektur - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen anschlaglosen oder nichtmechanischen Drucker, der ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen enthält. Spezieller betrifft die Erfindung die Korrektur unerwünschter Ungleichmäßigkeiten der optischen Dichte der erzeugten Bilder.
• Beispiele von nichtmechanischen Druckern schließen ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt, einzuschließen: (i) Aufzeichnungsquellen, wie beispielsweise lichtemittierende Dioden (LEDs), Ionenabscheidungs-Steuerelektroden, (ii) Empfängereinrichtungen, wie beispielsweise organische fotoleitende (OPC) Walzen, kapazitive Trommeln, (iii) Entwicklungseinrichtungen, wie beispielsweise Trocken- oder Flüssigtoner-Entwicklungseinheiten, und (iv) Übertragungseinrichtungen, wie beispielsweise elektrostatische Übertragungssysteme.
• In einem Drucker, in dem LEDs als Aufzeichnungsquelle benutzt werden, wird die lineare Linse, die mit dem Drucker auf der Basis von LEDs verwendet wird, betrachtet, als ob sie fiktiv in so viele Teillinsen unterteilt wäre, wie Aufzeichnungsquellen vorhanden sind, wobei jede der Teillinsen als Teil einer einzigen Aufzeichnungsquelle betrachtet wird. Wenn ein lineares Array von LEDs beschrieben wird, umfasst eine Aufzeichnungsquelle als solche (i) eine LED, (ii) eine die LED treibende Stromquelle, (iii) denjenigen Teil der Linse, der für die Projektion des Lichts der jeweiligen LED auf die Empfängeroberfläche verantwortlich ist. Im Allgemeinen umfasst die Aufzeichnungsquelle die punktspezifischen elektrischen, mechanischen und/oder optischen Einrichtungen, die benötigt werden, um einen einzelnen Punkt auf einer Empfängeroberfläche zu erzeugen.
Hintergrund der Erfindung
• Bei vielen vorhandenen nichtmechanischen Druckern wird ein Bild aufgebaut, indem wiederholt Zeilen von Punkten erzeugt werden, wobei jeder Punkt mit Hilfe von einer aus einer Anzahl von Aufzeichnungsquellen gebildet wird, die ein lineares Array der Aufzeichnungsquellen bilden. Jede der Aufzeichnungsquellen gibt eine gesteuerte Energiemenge an eine Empfängeroberfläche ab, um auf der Empfängeroberfläche ein Latentbild zu erzeugen. Die nichtmechanischen Drucker umfassen auch Einrichtungen zum Entwickeln der Latentbilder und zum Übertragen der entwickelten Bilder auf das Ausgangsmedium, welches Papier oder dergleichen ist.
• Bei solchen Druckern erhält man mehrere Gradationsniveaus oder -stufen der optischen Dichte von jedem Punkt, der ein zu druckendes Bild erzeugt, indem man für jeden Punkt mehrere Energieniveaus oder -stufen vorsieht, und da die Energie gleich Leistung mal Zeit ist, wird jede der Aufzeichnungsquellen gewöhnlich mit einem konstanten Ausgangsleistungsniveau angesteuert, über einen Zeitraum, der proportional zum Gradationswert des jeweiligen Punktes ist. Dieser Ansatz lässt sich viel einfacher durchführen als der Ansatz, bei dem man die mehreren Energieniveaus erhält, indem man über einen konstanten Zeitraum mehrere Ausgangsleistungsniveaus bereitstellt. In Druckern, wo die Aufzeichnungsquellen LEDs umfassen, erhält man mehrere optischen Energieniveaus zum Beispiel, indem man jede der LEDs mit Hilfe einer Konstantstromquelle über einen genau gesteuerten Zeitraum hinweg ansteuert.
• Jedoch hängt bei Anwendung der oben erwähnten Techniken die Gleichmäßigkeit der optischen Dichte der verschiedenen Punkte des gedruckten Bildes in großem Umfang von der Gleichmäßigkeit der von den jeweiligen Aufzeichnungsquellen gelieferten Energieniveaus ab. Es ist bekannt, dass es viele Ursachen für eine solche Ungleichmäßigkeit von Energieniveaus gibt (die folgende Liste betrifft Drucker auf der Basis von LEDs, jedoch begegnet man bei anderen nichtmechanischen Druckern ähnlichen Problemen). Es wird hier angenommen, dass die Aufzeichnungsquellen in einer Mehrzahl von Aufzeichnungsmodulen angeordnet sind, wobei jedes Aufzeichnungsmodul eine Untergruppe von Aufzeichnungsquellen umfasst, so dass die Herstellung des linearen Arrays von Aufzeichnungsquellen leichter machbar wird.
• 1) Aufgrund von Herstellungstoleranzen kann die Referenzspannung oder der Referenzstrom der das mittlere Stromniveau für jede LED einer Untergruppe steuert, unter verschiedenen Aufzeichnungsmodulen variieren.
• 2) Der von den einzelnen Konstantstromquellen zugeführte Strom kann aufgrund von Herstellungstoleranzen variieren.
• 3) Wieder aufgrund von Herstellungstoleranzen aber auch aufgrund der ungleichmäßigen Alterung der verschiedenen LEDs können Unterschiede bei der Abgabe der optischen Energie der LEDs auftreten.
• 4) Die lineare Linse (z. B. ein Array von fokussierenden Fasern), die benutzt wird, um das von den LEDs emittierte Licht zu projizieren, zeigt gewöhnlich über ihre Länge eine ungleichmäßige Dämpfung.
• 5) Infolge von Schmutz, wie beispielsweise beim Sägen der LED-Chips erzeugte Splitter, die auf der LED-Oberfläche verweilen können, kann das von der jeweiligen LED emittierte Licht schwächer werden.
• Auch die Einrichtung zum Sichtbarmachen des Latentbildes auf dem Zielmedium kann Fehler zeigen, die Ungleichmäßigkeiten der optischen Dichte der erzeugten Bilder verursachen, wobei die Fehler typischerweise dazu führen, dass Streifen oder Ränder sichtbar werden.
• Es ist daher wünschenswert, Einrichtungen zum Korrigieren der wesentlichsten dieser Fehler bereitzustellen, so dass die Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte der erzeugten Bilder auf ein akzeptables Niveau gebracht wird. Dies gilt speziell dann, wenn die Drucker, im Gegensatz zu binären Druckern, bei denen jeder Punkt nur zwei mögliche Gradations- oder Dichtestufen aufweisen kann, im Stande sind, mehr als zwei Dichtestufen pro Punkt zu erzeugen.
• Im United States Patent US 4855760 (an Fuji Photofflm Co. übertragen) ist ein Verfahren zur Steuerung der Erzeugung von mehreren Gradationsstufen für jeden Punkt offenbart, wobei das Verfahren in einem nichtmechanischen Drucker anwendbar ist, der ein lineares Array von LEDs verwendet. Ebenfalls beschrieben ist eine Schaltung zur Durchführung einer Korrektur an den Gradationsdaten, die den LEDs zugeführt werden, um ihre ungleichförmige Lichtemissionsintensität oder -stärke zu kompensieren. Die Korrektur wird durchgeführt, indem der Gradationswert eines zur druckenden Punktes so verändert wird, dass der korrigierte Gradationswert die zuvor gemessene Abweichung der Intensität oder Stärke der jeweiligen LED im Vergleich zur Intensität oder Stärke einer Referenz-LED kompensiert. Um jedoch im Stande zu sein, die LEDs mit einem zu niedrigen Energieabgabeniveau zu korrigieren, geht eine Reihe von Gradationswerten verloren.
• Im United States Patent US 4575739 (an Agfa-Gevaert NV übertragen) wird eine Vorrichtung beschrieben, die eine Einrichtung zum Steuern des Strommittelwerts einer Untergruppe von LEDs beinhaltet. Die Vorrichtung sieht Einrichtungen vor, um nach einer Messung des Strommittelwertes der LEDs der Untergruppe aus einer äußeren Anordnung von vier Widerständen eine von fünfzehn Kombinationen von Widerständen auszuwählen, die aus einer feststehenden Spannung einen Referenzstrom erzeugt, zu dem der Strom von jeder einzelnen LED proportional gemacht wird. Abgesehen von einer Steigerung der Herstellungskosten kompensiert diese Korrekturtechnik keinerlei Unterschiede der einzelnen Stromquellen. Auch, und dies gilt für die meisten fest verdrahteten Korrekturverfahren, ist es schwierig, den Korrekturvorgang zu wiederholen, wenn sich, z. B. aufgrund von Alterung, das Ungleichförmigkeitsmuster verändert hat.
• In der Praxis stellt man fest, dass die Größe der Ungleichförmigkeiten der LEDs eines Arrays beträchtlich sein kann. Auch wenn das Array von LEDs mittels einer Anzahl von Aufzeichnungsmodulen aufgebaut wird, die eine Untergruppe von LEDs enthalten, kann die Größe der Ungleichförmigkeiten der mittleren Energieabgabe der Untergruppen von LEDs zur Größe der Ungleichförmigkeiten der einzelnen LEDs hinzukommen. Daher nimmt die Anzahl der zum Korrigieren schwächerer LEDs benötigten Gradationswerte zu.
• Zusätzlich liefert keine der obigen Techniken Einrichtungen zum Korrigieren der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte von gedruckten Bildern infolge der Ungleichförmigkeiten, die durch den Prozess des Entwickelns eines Latentbildes, des Übertragens des entwickelten Bildes auf ein Medium und des Fixierens des übertragenen Bildes auf dem Medium verursacht werden.
• Das United States Patent Nr. US-A-4998118 (Ng / Eastman Kodak Company) offenbart einen LED-Drucker, bei dem ein Sensor an der Brennebene einer Linse vorgesehen ist, die verwendet wird, um Licht aus den LEDs auf einen Film zu fokussieren. Dies gestattet es dem Sensor, während der eigentlichen Druckvorgänge Korrekturen zu liefern. Ansprechend auf das erfasste Licht, werden Anpassungen vorgenommen, indem der Steuerstrom zu den LEDs verändert und/oder die Dauer einer Belichtungsperiode verändert wird.
• Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen Drucker enthaltend ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen bereitzustellen, der eine Korrektur der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des erzeugten Bildes gestattet, während die Anzahl der für Korrekturzwecke zu reservierenden Gradationsstufen verringert wird, und der es zugleich gestattet, eine derartige Korrektur nach einer Veränderung des Ungleichmäßigkeitsmusters einfach zu wiederholen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung bereitzustellen, um die Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte eines Bildes zu korrigieren, die verursacht wird, wenn ein solches Bild aus einem Latentbild sichtbar gemacht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein nichtmechanischer Drucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Medium bereitgestellt, welcher Drucker umfasst:
• - ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen zum Erzeugen eines Multigradations-Latentbildes auf einer Empfängeroberfläche, wobei das lineare Array eine Mehrzahl von Untergruppen von mehreren Aufzeichnungsquellen umfasst;
• - Einrichtungen zum Entwickeln des Latentbildes zu einem sichtbaren Bild;
• - Einrichtungen zum Übertragen des sichtbaren Bildes auf das Medium;
• - eine erste Korrekturspeichereinrichtung zum Speichern von ersten Korrekturfaktoren, die aus Messungen der Ungleichförmigkeit der mittleren Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen abgeleitet sind;
• - eine erste Korrektureinrichtung zum Anwenden der ersten Korrekturfaktoren für jede Untergruppe von Aufzeichnungsquellen, um das mittleren Energieabgabeniveau von jeder Untergruppe von Aufzeichnungsquellen auf ein vorbestimmtes Referenzniveau einzustellen;
• - eine zweite Korrekturspeichereinrichtung zum Speichern von zweiten Korrekturfaktoren, die aus den Messungen der Ungleichförmigkeiten der Energieabgabe von jeder der einzelnen Aufzeichnungsquellen abgeleitet sind, nachdem die ersten Korrekturfaktoren angewandt worden sind; und
• - eine zweite Korrektureinrichtung zum Anwenden der zweiten Korrekturfaktoren nach dem Anwenden der ersten Korrekturfaktoren.
• Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Anpassen oder Justieren eines nichtmechanischen Druckers zum Erzeugen eines Bildes auf einem Medium bereit, welcher Drucker umfasst:
• - ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen zum Erzeugen eines Multigradations-Latentbildes auf einer Empfängeroberfläche, wobei das lineare Array eine Mehrzahl von Untergruppen von mehreren Aufzeichnungsquellen umfasst;
• - Einrichtungen zum Entwickeln des Latentbildes zu einem sichtbaren Bild;
• - Einrichtungen zum Übertragen des sichtbaren Bildes auf das Medium;
• wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
• - Messen der mittleren Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen;
• - Erzeugen und Speichern von ersten Korrekturfaktoren, die aus den Messungen der Ungleichförmigkeit der Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen abgeleitet sind;
• - Anwenden der ersten Korrekturfaktoren für jede Untergruppe von Aufzeichnungsquellen, um das mittlere Energieabgabeniveau von jeder Untergruppe von Aufzeichnungsquellen auf ein vorbestimmtes Referenzniveau einzustellen;
• - Messen der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen;
• - Erzeugen und Speichern von zweiten Korrekturfaktoren, die aus den Messungen der Ungleichförmigkeit der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen abgeleitet sind; und
• - Anwenden der zweiten Korrekturfaktoren nach dem Anwenden der ersten Korrekturfaktoren.
• Vorzugsweise verwendet der Drucker eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden, aus denen das lineare Array von Aufzeichnungsquellen besteht. Im Allgemeinen können die Aufzeichnungsquellen auch auf anderen Techniken beruhen, wie beispielsweise auf Heizelementen in Thermoumdruckdruckern, und Ionenstromsperrelektroden, die in ionografischen Druckern verwendet werden. Wie oben angegeben, können die Einrichtungen zum Sichtbarmachen des Latentbildes auf dem Zielmedium Fehler aufweisen, die typischerweise dazu führen, dass in den erzeugen Bildern Streifen oder Bänder erscheinen. Wenn derartige Bänder über einen längeren Zeitraum hinweg beständig sind und in einer Richtung vorhanden sind, die zu der Richtung senkrecht ist, in der das lineare Array von Aufzeichnungsquellen angebracht ist, ist es möglich, die Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte eines Testbildes zu messen, und aus diesen Messungen Korrekturfaktoren zu berechnen, und sie bei sämtlichen von den jeweiligen LEDs zu druckenden Punkten anzuwenden.
• Somit werden bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der Anwendung der ersten und zweiten Korrekturfaktoren ein oder mehrere Bilder gedruckt, es wird die Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des einen oder der mehreren gedruckten Bilder gemessen, es werden dritte Korrekturfaktoren erzeugt und gespeichert, die aus der Messung der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte von einem oder mehreren gedruckten Bildern abgeleitet werden; und es wird eine Korrektur der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des zu druckenden Bildes entsprechend den gespeicherten dritten Korrekturfaktoren vorgesehen.
• Um Bänder oder Streifen zu entdecken, die durch den Entwicklungs-, Übertragungs- und/oder Fixiervorgang verursacht werden, kann ein seitlich angeordnetes Testmuster mit Hilfe eines Aufzeichnungskopfes gedruckt werden, bei dem die Aufzeichnungsquellen bereits mittels der ersten und zweiten Korrektureinrichtung korrigiert worden sind. Dieses Muster wird dann in seitlicher Richtung abgetastet, um das Profil der optischen Dichte des gedruckten Musters zu messen.
• Es ist auch möglich, ein in Längsrichtung angeordnetes Muster zu drucken und den resultierenden Ausdruck in Längsrichtung abzutasten, um periodische Ungleichmäßigkeiten in Längsrichtung zu erfassen und daraus Korrekturfaktoren zum Korrigieren derartiger Ungleichmäßigkeiten abzuleiten. Diese Ungleichmäßigkeiten können zum Beispiel aus der Exzentrizität oder Unrundheit von beliebigen der zylindrischen Teile der Sichtbarmachungseinrichtungen stammen, wie beispielsweise der Empfängertrommel oder der magnetischen Bürste einer Trockentoner-Entwicklungseinheit oder aus den streifenweisen Unregelmäßigkeiten dieser Teile. Wegen der periodischen Natur dieser Ungleichmäßigkeiten ist es möglich, eine oder mehrere Codiereinrichtungen vorzusehen, die Impulse erzeugt, welche für die Winkelverschiebung derartiger Teile bezeichnend sind, und aus diesen Impulsen einen passenden Korrekturfaktor zu wählen, mit dem sämtliche der Gradationswerte der jeweiligen zu druckenden Bildzeilen korrigiert werden.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung schließt der Drucker eine Einrichtung zum Messen der mittleren Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen ein. Vorzugsweise schließt der erfindungsgemäße Drucker eine Einrichtung zum Messen der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen ein. Obwohl es bevorzugt wird, wenn die Einrichtung zum Messen der mittleren Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen und die Einrichtung zum Messen der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen im Drucker enthalten sind, können diese Einrichtungen außerhalb vorgesehen sein. So kann zum Beispiel der Hersteller des Druckers die mittlere Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen messen und die Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen im Drucker messen, bevor der Drucker an einen Kunden ausgeliefert wird.
• Vorzugsweise umfasst der Drucker weiter:
• - eine dritte Korrekturspeichereinrichtung zum Speichern von dritten Korrekturfaktoren, die aus einer Messung der Ungleichmäßigkeiten der optischen Dichte von einem oder mehreren, nach der Anwendung der ersten und zweiten Korrekturfaktoren gedruckten Bildern abgeleitet sind; und
• - eine dritte Korrektureinrichtung zur Bereitstellung einer Korrektur der Ungleichmäßigkeiten der optischen Dichte des zu druckenden Bildes entsprechend den gespeicherten dritten Korrekturfaktoren.
• Es ist möglich, die dritten Korrekturfaktoren mit den zweiten Korrekturfaktoren zu kombinieren, um kombinierte Korrekturfaktoren zu erzeugen, um sie anzuwenden. Insbesondere kann der Drucker Einrichtungen zum Messen der optischen Dichte von einem oder mehreren, nach der Anwendung der ersten und zweiten Korrekturfaktoren gedruckten Bildern einschließen.
• In dem erfindungsgemäßen Drucker können die Aufzeichnungsquellen Konstantstromquellen in Form einer Stromspiegelschaltung umfassen, die einen Strom für die jeweilige Aufzeichnungsquelle erzeugt, welcher Strom proportional zu einem Referenzstrom oder einer Referenzspannung ist.
• Die erste Korrektureinrichtung kann für jede Untergruppe von Aufzeichnungsquellen ein Schieberegister umfassen, um die ersten Korrekturfaktoren zu einem Auffangregister zu übermitteln, das die ersten Korrekturfaktoren vorübergehend speichert, während die letzteren einem Digital/Analog-Wandler zugeführt werden, der den Referenzstrom oder die Referenzspannung erzeugt, welche die mittlere Energieabgabe von der Untergruppe von Aufzeichnungsquellen steuert.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform korrigiert die zweite Korrektureinrichtung die Gradationsdaten für jede Aufzeichnungsquelle entsprechend dem jeweiligen zweiten Korrekturfaktor.
• Die zweite Korrekturspeichereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Nachschlagetabelle, die für jeden Gradationswert und für jede Aufzeichnungsquelle einen aus den zweiten Korrekturfaktoren abgeleiteten korrigierten Gradationswert speichert.
• Um dies zu erreichen, kann die zweite Korrekturspeichereinrichtung eine erste Nachschlagetabelle umfassen, welche die Aufzeichnungsquellen-Klassennummer speichert, sowie eine zweite Nachschlagetabelle, welche für jeden Gradationswert und für jede Aufzeichungsquellen- Klassennummer einen aus den zweiten Korrekturfaktoren abgeleiteten korrigierten Gradationswert speichert.
• Vorzugsweise liegen sowohl die erste Korrekturspeichereinrichtung und die zweite Korrekturspeichereinrichtung in Form von nichtflüchtigen Speichern vor.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
• Die Erfindung wird nun rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
• Fig. 1 die Funktionsweise einer Druckstation eines erfindungsgemäßen nichtmechanischen Druckers veranschaulicht;
• die Fig. 2a bis 2e unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung die Funktionsprinzipien eines Druckers enthaltend ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen veranschaulichen:
• Fig. 2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Aufzeichnungskopfes; und
• Fig. 2b veranschaulicht die Positionierung des LED-Chips und der zugehörigen Treiberchips auf einem Modulträger;
• Fig. 2c ist ein Schaubild einer den Aufzeichnungskopf steuernden elektronischen Schaltung;
• Fig. 2d ist ein Elektronikschaubild eines Treiberchips, der ein bevorzugteres Verfahren zum Modulieren der Betriebszeit der LEDs realisiert;
• Fig. 2e veranschaulicht, wie die Beziehung zwischen den Gradationsdaten und der Betriebszeit der LEDs gesteuert wird.
• Fig. 3 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform der ersten Korrektureinrichtung;
• Fig. 4a und 4b veranschaulichen die Prinzipien der zweiten Korrektureinrichtung unter Bezugnahme auf zwei bevorzugte Ausführungsformen der zweiten Korrektureinrichtung;
• die Fig. 5a und 5b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Einrichtung zum Messen der Ungleichförmigkeiten der von einer oder mehreren Aufzeichnungsquellen erzeugten Energieniveaus; und
• Fig. 6a und 6b zeigen eine bevorzugte Gruppe von Testbildern, die verwendet werden sollen, um Ungleichmäßigkeiten der optischen Dichte von zu druckenden Bildern zu korrigieren, die bei der Erzeugung der dritten Korrekturfaktoren verwendet werden sollen.
• Bezug nehmend auf Fig. 1, umfasst die Druckstation eine zylindrische Trommel 124 mit einer fotoleitenden äußeren Oberfläche 126, die eine elektrostatografische Empfängereinrichtung bildet. In Umfangsrichtung um die Trommel 124 herum angeordnet ist eine Haupt-Corotron- oder Scorotron- Ladevorrichtung 128, die im Stande ist, die Trommeloberfläche 126 gleichförmig aufzuladen, zum Beispiel auf ein Potenzial von etwa -600 V, eine Bildaufzeichnungseinrichtung 130, die zum Beispiel in Form eines LED-Arrays vorliegen kann, das die fotoleitende Trommeloberfläche 1126 bildweise und zeilenweise belichtet, wodurch bewirkt wird, dass die Ladung auf der letzteren selektiv abgeführt wird, zum Beispiel auf ein Potenzial von etwa -250V, wodurch eine bildweise Verteilung von elektrischer Ladung auf der Trommeloberfläche 126 zurückbleibt. Dieses sogenannte "Latentbild" wird durch eine Entwicklungsstation 132 sichtbar gemacht, die mittels auf dem Fachgebiet bekannter Einrichtungen einen Entwickler in Kontakt mit der Trommeloberfläche 126 bringt. Die Entwicklungsstation 132 schließt eine Entwicklertrommel 133 ein, die verstellbar montiert ist, was es ermöglicht, sie radial auf die Trommel 124 zu oder von dieser weg zu bewegen. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Entwickler (i) Tonerpartikel, die eine Mischung aus einem Harz, einem Farbstoff oder Pigment mit der passenden Farbe und normalerweise eine ladungssteuernde Verbindung enthalten, die dem Toner eine triboelektrische Aufladung verleiht, und (ii) Trägerpartikel, welche die Tonerpartikel durch Reibkontakt mit diesen aufladen. Die Trägerpartikel können aus einem magnetischen Material bestehen, wie beispielsweise Eisen oder Eisenoxid. Bei einer typischen Konstruktion einer Entwicklerstation enthält die Entwicklertrommel 133 Magnete, die innerhalb einer rotierenden Hülse mitgeführt werden, wodurch bewirkt wird, dass sich die Mischung aus Toner und magnetischem Material mitdreht und die Oberfläche 126 der Trommel 124 in einer bürstenartigen Weise berührt. Negativ geladene Tonerpartikel werden auf ein Ladungsniveau von zum Beispiel 9 uC/g aufgeladen und werden zu den fotobelichteten Bereichen der Trommeloberfläche 126 durch das elektrische Feld zwischen diesen Bereichen und dem negativ elektrisch vorgespannten Entwickler angezogen, so dass das Latentbild sichtbar wird.
• Nach der Entwicklung wird das an der Trommeloberfläche 126 anhaftende Tonerbild durch eine Übertragungskoronavorrichtung 134 auf die sich bewegende Papierbahn 112 übertragen. Die sich bewegende Bahn 112 steht über einen durch die Position von Führungsrollen 136 festgelegten Umschlingungswinkel ω von etwa 15º in Flächenberührung mit der Trommeloberfläche 126. Die Übertragungskoronavorrichtung, die sich auf der zur Trommel entgegengesetzten Seite der Bahn befindet und ein hohes Potenzial mit entgegengesetztem Vorzeichen zu demjenigen der Ladung auf den Tonerpartikeln aufweist, zieht die Tonerpartikel weg von der Trommeloberfläche 126 und auf die Oberfläche der Bahn 112 an. Die Übertragungskoronavorrichtung ist mit ihrem Koronadraht gewöhnlich etwa 7 mm von dem sie umgebenden Gehäuse und 7 mm von der Papierbahn entfernt angeordnet. Ein typischer Übertragungskoronastrom beträgt etwa 3 uA/cm Bahnbreite. Die Übertragungskoronavorrichtung 134 dient auch dazu, eine starke Haftkraft zwischen der Bahn 112 und der Trommeloberfläche 126 zu erzeugen, die bewirkt, dass die letztere in Synchronisation mit der Bewegung der Bahn 112 gedreht wird, und dass die Tonerpartikel in festen Kontakt mit der Oberfläche der Bahn 112 gedrückt werden. Die Bahn sollte jedoch nicht dazu neigen, sich über den durch die Positionierung einer Führungsrolle 136 vorgegebenen Punkt hinaus um die Trommel herumzulegen, und in Umfangsrichtung jenseits der Übertragungskoronavorrichtung 134 ist daher eine Bahnentladungskoronavorrichtung 138 vorgesehen, die mit Wechselstrom betrieben wird und dazu dient, die Bahn 112 zu entladen, um es dadurch zu ermöglichen, dass die Bahn von der Trommeloberfläche 126 freigegeben wird. Die Bahnentladungskoronavorrichtung 138 dient auch dazu, eine Funkenbildung auszuschließen, während die Bahn die Oberfläche 126 der Trommel verlässt.
• Danach wird die Trommeloberfläche 126 durch eine Vorlade- Corotron- oder Skorotronvorrichtung 140 auf ein Niveau von zum Beispiel -580V vorgeladen. Die Vorladung erleichtert die endgültige Aufladung mittels der Korona 128. Jeglicher restliche Toner, der noch an ihrer Oberfläche anhaften könnte, kann an einer auf dem Fachgebiet bekannten Reinigungseinheit 142 entfernt werden. Die Reinigungseinheit 142 schließt eine verstellbar montierte Reinigungsbürste 143 ein, deren Position auf die Trommeloberfläche 126 zu oder weg von dieser verstellt werden kann, um eine optimale Reinigung sicherzustellen. Die Reinigungsbürste ist geerdet oder unterliegt in Bezug zur Trommel einem solchen Potenzial, dass sie die restlichen Tonerpartikel von der Trommeloberfläche weg anzieht. Nach der Reinigung ist die Trommeloberfläche für einen anderen Aufzeichnungszyklus bereit. Die Reinigungseinheit 142 schließt eine drehbare Reinigungsbürste 143 ein, die so angetrieben wird, dass sie sich in einer Richtung dreht, die zu derjenigen der Trommel 124 entgegengesetzt ist, sowie mit einer Umfangsgeschwindigkeit von zum Beispiel dem doppelten der Umfangsgeschwindigkeit der Trommeloberfläche. Die Entwicklungseinheit 132 schließt eine bürstenartige Entwicklertrommel 133 ein, die sich in derselben Richtung wie die Trommel 124 dreht. Die resultierende Drehkraft, die von der rotierenden Entwicklungsbürste 133 und der im Gegensinn rotierenden Reinigungsbürste 143 auf die Trommel 124 aufgebracht wird, ist so eingestellt, dass sie nahe bei Null liegt, wodurch sichergestellt wird, dass das einzige auf die Trommel aufgebrachte Drehmoment aus der Haftkraft zwischen der Trommel 124 und der Bahn 112 stammt. Eine Verstellung dieser resultierenden Kraft ist dank der verstellbaren Anbringung der Reinigungsbürste 143 und/oder der Entwicklungsbürste 133 sowie der Bürsteneigenschaften möglich.
• Fig. 2a zeigt eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Aufzeichnungskopfes enthaltend ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist das lineare Array von Aufzeichnungsquellen ein LED-Array, das eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) 20 umfasst, die unter Verwendung eines Modulträgers 29 für jede Gruppe von LEDs auf einem Metallträger 23 montiert sind. Ein Array von selbstfokussierenden Fasern 27, wie von Nippon Sheet Glass Co. Ltd unter dem Markennamen "SELFOC" hergestellt, ist mittels eines Schutz- und Haltedeckels 28 zwischen den LEDs und dem Empfänger 25 befestigt und projiziert somit das von den LEDs emittierte Licht auf die Empfängeroberfläche 26. Der Metallträger 23 und der Deckel 28 sind beide an einer Haltestange 30 befestigt, wobei die Haltestange für eine mechanische Stabilität und Kühlung (z. B. unter Verwendung von Wasser als Kühlfluid) des Aufzeichnungskopfes sorgt. Ein Paar untereinander verbundene Leiterplatten 31 leiten die notwendigen Steuer- und Datensignale, durch einen Verbinder (nicht dargestellt), zwischen den verschiedenen Teilen des Aufzeichnungskopfes und anderen Teilen des Druckers hin und her.
• Bei dieser Ausführungsform sind die LEDs Teil einer Mehrzahl von monolithischen integrierten Schaltungen 21, wobei jeder von derartigen LED-Chips eine Mehrzahl von LEDs umfasst. Innerhalb dieses Chips sind die LEDs in einer Reihe und in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Jeder LED-Chip 21 wird von zwei Halbleiter-Treiberchips 22 begleitet, wobei jeder der Treiberchips eine elektronische Schaltung zur Steuerung der Untergruppe von N LEDs eines Aufzeichnungsmoduls liefert. In dem Beispiel umfasst die Untergruppe N = 64 LEDs. Die Treiberchips 22 sind auf entgegengesetzten Seiten der LED-Chips 21 angeordnet, wobei diejenigen auf einer Seite die geradzahligen LEDs steuern, während diejenigen auf der anderen Seite die ungeradzahligen LEDs steuern. Sowohl die LED-Chips 21 und die Treiberchips 22 sind mittels einer Klebeverbindung auf einem Modulträger 29 montiert. In dem Beispiel umfasst der Aufzeichnungskopf 7 424 LEDs, die auf 58 LED-Chips verteilt sind, von denen jeder 2 * N = 128 LEDs enthält. Die Anzahl M von Untergruppen ist somit gleich 116. Da die Mitten der LEDs im Abstand von 42,3 um angeordnet sind, bedeckt das Array von LEDs eine Aufzeichnungsbreite von 7 424 * 0,0423 = 314 mm. Jede Untergruppe von 64 geradzahligen oder ungeradzahligen LEDs weist somit eine Länge von etwa 5,4 mm auf.
• Wie in Fig. 2b dargestellt, ist ein LED-Chip 21, der 2 * N mit 20&sub0;, ..., 202N-1 nummerierte LEDs enthält, zusammen mit seinen zugehörigen Treiberchips 22&sub0; und 22&sub1; auf einem Modulträger 29 montiert. Jeder der N Ausgänge der Treiberchips ist mit der entsprechenden LED mittels einer Drahtverbindung verbunden, die durch Drähte 32 und Kontaktflecken 33 realisiert ist. Indem man eine Mehrzahl der derart gebildeten mechanischen Untereinheiten nebeneinander auf einem Metallträger 23 montiert, kann ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen von nahezu beliebiger Länge gebildet werden. Elektrische Verbindungen zu den besagten untereinander verbundenen Leiterplatten werden mittels Drahtverbindungen zu Kontaktflecken 36 hergestellt.
• Fig. 2c zeigt ein Schaubild einer elektronischen Schaltung, die den oben beschriebenen Aufzeichnungskopf steuert. Beim zeilenweisen Drucken eines Bildes wird ein Strom von n-bit- Gradationswerten gj für jeden der einzelnen Punkte einer Zeile über ein Signal G unter der Steuerung eines Signals CLK empfangen. Als solches kann jeder der n-bit-Gradationswerte gj 2n verschiedene Gradationsstufen darstellen. Aus dem CLK-Signal erzeugt ein Frequenzteiler 41 zwei Signale CLKE und CLKO mit zueinander entgegengesetzter Phase und mit einer Frequenz, die gleich der Hälfte der Frequenz des CLK-Signals ist. Mit jeder Anstiegsflanke der Signale CLKE und CLKO halten die n-bit- Register 43 und 42 den nächsten ungeraden bzw. geraden Gradationswert fest, der empfangen wird. Unter Steuerung des CLKE-Signals werden dann die Gradationswerte für die geraden Punkte in n bit breite und N Positionen lange Schieberegister 34&sub0;, 34&sub2;, ..., 34M 2 der Treiberchips 22&sub0;, 22&sub2;, ..., 22M-2 verschoben, während das CLKO-Signal die Verschiebung der Gradationswerte der ungeraden Punkte in die Schieberegister 34&sub1;, 34&sub3;, ..., 34M-1 der Treiberchips 22&sub1;, 22&sub3;, ..., 22M-1 steuert. Sobald die Gradationswerte für sämtliche der Punkte einer einzelnen Zeile des zu druckenden Bildes in die Schieberegister 34 verschoben sind, hält ein Impuls auf dem STB-Signal sämtliche Gradationswerte in den n * N Positionen großen Auffangregistern 35&sub0;, ..., 35M-1 fest, so dass die nächste Zeile von Gradationswerten zu den Schieberegistern 34 übermittelt werden kann. Sobald eine Zeile von Gradationswerten in die Auffangregister 35 geladen ist, werden Modulatoren 380,0. ..., 38M-1,N-1 unter der Steuerung des Signals MCLK M * N Steuersignale 390,0, ..., 39M-1,N-1 erzeugen, die es ermöglichen, dass die Stromquellen 370,0, ..., 37M-1,N-1 über einen zum Gradationswert des jeweiligen Punktes proportionalen Zeitraum einen konstanten Strom an die LEDs 200,0, ..., 20M-1,N-1 abgeben. Die derart von den LEDs 20 emittierte Lichtenergie wird, von der in Fig. 2a dargestellten linearen Linse projiziert, die vorgeladene fotoleitende Empfängeroberfläche (in Fig. 2a ebenfalls dargestellt) zeilenweise und im Verhältnis zu den jeweiligen Gradationswerten entladen, wodurch auf der Empfängeroberfläche ein Latentbild erzeugt wird. Es wird angenommen, dass es für den Fachmann wohlbekannt ist, dass die geraden Treiberchips 22&sub0;, 22&sub2;, ..., 22M-2 und die ungeraden Treiberchips 22&sub1;, 22&sub3;, ..., 22M 1 identisch gemacht werden können, obwohl sie die Gradationsdaten in eine andere Richtung verschieben. Jeder der Treiber wird daher mit einem Richtungssteuersignal (nicht dargestellt) gespeist, das den Betrieb des Schieberegisters 34 steuert.
• Wie in Fig. 2d dargestellt, umfasst jede Untergruppe von N Modulatoren vorzugsweise einen einzigen Zähler 40, der für jede zu druckende Zeile unter der Steuerung des Signals MCLK von 0 bis 2n-1 aufwärts zählt, sowie N einzelne Komparatoren 38&sub0;, ..., 38N-1, wobei es die Komparatoren ermöglichen, dass die Stromquellen 37&sub0;, ..., 37N-1 arbeiten, solange der Wert des Zählers kleiner ist als der vom Auffangregister 35 ausgewiesene Gradationswert gj. Die Komparatoren als solche dienen als Impulsbreitenmodulatoren, die Steuersignale 39&sub0;, ..., 39N-1 erzeugen, deren Impulsbreite Tj proportional zum jeweiligen Gradationswert gj ist. Die Impulsbreite der jeweiligen Steuersignale ist gleich der Summe der ersten gj Perioden des Signals MCLK. Vorzugsweise wird das Signal MCLK mittels einer programmierbaren Taktgeneratorschaltung (nicht dargestellt) erzeugt, die tatsächlich die Beziehung zwischen einem Gradationswert eines Punktes und der Betriebszeit der zugehörigen LED steuert (vgl. Fig. 2e).
• Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Stromquellen 37&sub0; bis 37N-1 jedes Aufzeichnungsmoduls vorzugsweise mittels einer Stromspiegelschaltung aufgebaut. Die Stromspiegelschaltung erzeugt unter der Steuerung der Steuersignale 39&sub0;, ..., 39N-1 einen konstanten Strom Ii zu der jeweiligen LED, wobei der Strom Ii proportional zu einer analogen Referenzspannung Vr ist. Um das mittlere Energieniveau einer Reihe von N Aufzeichnungsquellen eines Aufzeichnungsmoduls auf ein vorbestimmtes Referenzniveau einzustellen, umfasst jeder Treiberchip ein zweites m Positionen langes Schieberegister 50 und zweites m bit breites Auffangregister 51, das mit einem Digital/Analog-Wandler 52 verbunden ist, der die Spannung Vr ausgibt. Vor dem Drucken eines Bildes, und während der Geltendmachung des Signals VREF wird eine Reihe der ersten mbit Korrekturfaktoren, welche die passende Referenzspannung jedes Treiberchips darstellen, wie die Gradationswerte in das zweite Schieberegister 50 verschoben und zum Auffangregister 51 übermittelt. Folglich führt der Digital/Analog-Wandler 52 die jeweilige Referenzspannung Vr sämtlichen N Stromquellen jedes Treiberchips zu, wodurch das von jeder Untergruppe von N Aufzeichnungsquellen erzeugte mittlere Energieniveau gesteuert wird. Das Signal VREF ermöglicht sowohl den Betrieb des Auffangregisters 51 und schaltet auch einen Multiplexer 53, der es gestattet, die Schieberegister 50 jedes Treiberchips hintereinander zu schalten.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 4a werden nun die Funktionsprinzipien der zweiten Korrektureinrichtung beschrieben.
• Um ein Bild aufzuzeichnen, das als zweidimensionales Array von Gradationswerten im Bildspeicher 60 gespeichert ist, entnehmen ein Pixelzähler 61 und ein Zeilenzähler 62 aus dem Bildspeicher Zeile um Zeile und Pixel um Pixel die Gradationswerte gj jedes Pixels. Eine Korrektur-Nachschlagetabelle 63 übersetzt dann jeden Gradationswert gj in einen Gradationswert gj', wobei der letztere der Gradationswert ist, der, wenn er der jeweiligen LED zugeführt wird, einen Punkt mit einer optischen Dichte erzeugt, die am engsten mit der optischen Dichtes eines Punktes übereinstimmt, der mittels einer Referenz-LED aufgezeichnet worden ist, wenn die Referenz-LED ein Pixel mit demselben Gradationswert gj aufzeichnet. Das Signal G trägt dann die korrigierten Gradationswerte gj' zum Aufzeichnungskopf 10, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2b beschrieben. Die Funktion der Korrektur-Nachschlagetabelle 63 wird nun theoretischer beschrieben.
• Es sei Ei,j die Menge an optischer Energie, die von der i-ten LED emittiert wird, wenn sie während eines Zeitraums Tj mit einem Strom Ii betrieben wird. Wenn wir definieren, dass die für den Impulsbreitenmodulator, welcher die LED steuert, charakteristische Funktion f die Beziehung zwischen einem Gradationswert gj und Tj ausdrückt, so dass Tj = f (gj) ist, so ist klar, dass
• Ei,j = ki * Ii * Tj = ki * Ii * f(gj), (1)
• wobei ki den Wirkungsgrad der LED sowie die Dämpfung des jeweiligen Teils der Linse kennzeichnet. Wie oben erläutert, kann Ei,j aufgrund von Veränderungen des Stroms Ii sowie des Faktors ki von LED zu LED variieren. Wir definieren auch Er,j als die Menge an optischer Energie, die von einer Referenz-LED emittiert wird, wenn sie während eines Zeitraums Tj mit einem Strom Ir betrieben wird. Da wir sagen können, dass
• Er,j = kr * Ir * Tj, (2)
• kann nun die relative Stärke der i-ten LED durch einen Faktor Ki ausgedrückt werden, während:
• Ki = Ei,j / Er,j = (ki * Ii) / (kr * Ir). (3)
• Dieser Faktor wird für LEDs, die weniger Energie als die Referenz-LED emittieren, kleiner sein als eins, und wird für LEDs, die mehr Energie als die Referenz-LED emittieren, größer sein als eins. Die obige Gleichung kann auch geschrieben werden als:
• Er,j = Ei,j / Ki = ki * Ii * (Tj / Ki) (4)
• Vergleicht man diese Gleichung mit der Gleichung (1), so wird deutlich, dass man die Ungleichmäßigkeit der von einer LED emittierten optischen Energie für jede LED i und für jeden Gradationswert gj korrigieren kann, indem man den Zeitraum, über den die LED aktiviert ist, mit einem Faktor 1/Ki multipliziert. Wir können jedoch die Gleichung (4) neu schreiben als:
• Er,j = Ei,j/Ki = ki*Ii*f { f&supmin;¹(f [gj]/Ki)}
• oder
• Er,j = Ei,j / Ki = ki * Ii * f(gj') (6)
• Diese letzten beiden Gleichungen können wie folgt gelesen werden; damit jede LED i für jeden Gradationswert gj dieselbe Energiemenge Er,j emittiert, soll der Gradationswert gj zuerst in einen Zeitraum Tj übersetzt werden; dieser Zeitraum wird dann mit 1/K1 multipliziert, woraufhin er in einen korrigierten Gradationswert gj' zurückübersetzt wird (die Modulatoreinrichtung soll dann selbstverständlich die Funktion f an diesem Gradationswert gj' anwenden, so dass während eines Zeitraums Tj' ein die LED steuerndes Signal geltend gemacht wird).
• Es ist klar, dass schwächere LEDs einen Korrekturfaktor Ki besitzen, der kleiner ist als eins, so dass bei diesen LEDs gj' größer ist als gj, und folglich Tj' größer ist als Tj. Wenn wir annehmen, dass die schwächste LED einen Korrekturfaktor Kw besitzt, so ist die größte unkorrigierte Zeit Tm, über die eine beliebige LED aktiviert werden kann, während es gleichzeitig noch möglich ist, die schwächste LED zu korrigieren, gleich T1 * Kw (T&sub1; ist als die maximale Zeit definiert, über die eine beliebige LED aktiviert werden kann, wobei diese Zeit üblicherweise gleich der Zeit ist, die notwendig ist, um eine einzige Zeile von Punkten abzubilden). Es ist somit klar, dass diese Zeit Tm umso kleiner ist, und dass umso mehr Zeiträume und umso mehr Gradationswerte zu Korrekturzwecken verloren gehen, je kleiner KW ist. Es ist daher ein Ziel der ersten Korrektureinrichtung, sicherzustellen, dass die mittlere Energiemenge, die von den LEDs jeder Untergruppe von LEDs emittiert wird, gleich der Energiemenge ist, die von der Referenz-LED emittiert wird, so dass sich die Ungleichförmigkeiten dieser mittleren Energieniveaus nicht zu den Ungleichförmigkeiten der von den einzelnen LEDs emittierten Energieniveaus addieren.
• Die Korrektur-Nachschlagetabelle 63 aus Fig. 4a führt die oben beschriebene Berechnung von gj' in einem Zyklus durch. Sie enthält daher ein zweidimensionales Array von Gradationswerten gj', wobei jede Position in dem Array durch eine Kombination aus einem Gradationswert gj und einer LED-Nummer i adressierbar ist. Jedoch führt diese Vorgehensweise typischerweise zu einer äußerst großen Korrektur-Nachschlagetabelle. In dem Beispiel enthält sie 7 424 * 256 = 1 900 544 8-bit-Gradationswerte.
• Bei einer bevorzugteren Ausführungsform der zweiten Korrektureinrichtung, die in Fig. 4b dargestellt ist, wird daher ein indirekter Korrekturansatz eingeführt. Gemäß dieser Ausführungsform werden die LEDs basierend auf ihrem Korrekturfaktor Ki in eine Mehrzahl von Klassen eingeordnet, wobei jede dieser Klassen LEDs mit etwa demselben Faktor Kc umfasst, was der Durchschnittswert von sämtlichen Faktoren Ki dieser Klasse ist. Jede LED wird nun korrigiert, wobei der Korrekturfaktor Kc von derjenigen Klasse verwendet wird, zu der die jeweilige LED gehört. Die Schaltung enthält daher eine Klassifikationstabelle 64, welche die Klassennummer c von jeder LED enthält. Im Gegensatz zur vorangehenden Ausführungsform enthält die Korrektur-Nachschlagetabelle 73 nun ein zweidimensionales Array von Gradationswerten gj', wobei jede Position in diesem Array durch eine Kombination eines Gradationswertes gj und einer Klassennummer c adressierbar ist.
• In dem Beispiel sind 2&sup8; = 256 Klassen vorhanden, so dass die Klassifikationstabelle 64 7 424 8-bit-Werte enthält, während die Korrektur-Nachschlagetabelle 63 nunmehr nur 256 · 256 = 65 536 8-bit-Gradationswerte enthält.
• Wenn jedoch der Zeitraum Tj linear proportional zum Gradationswerte gj ist, wird die oben beschriebene Korrektur sogar noch stärker vereinfacht, so dass die Korrektur- Nachschlagetabelle wahlweise durch eine Multiplizierschaltung ersetzt werden kann, die gj' unmittelbar berechnet, da dieses nun gleich gj / Kc ist.
• Ein ähnliches Verfahren kann angewandt werden, um Ungleichheiten in Längsrichtung zu korrigieren, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 6a und 6b beschrieben wird.
• Nunmehr Bezug nehmend auf die in den Fig. 5a und 5b dargestellte Vorrichtung, wird ein bevorzugtes Verfahren zum Messen der Ungleichförmigkeit der von den Aufzeichnungsquellen erzeugten Energieniveaus beschrieben. In Fig. 5a ist ein Aufzeichnungskopf 10, umfassend das lineare Array von LEDs, wie oben beschrieben, in einem Paar Führungen 80 angeordnet dargestellt, welche auf einer Grundplatte 81 montiert sind. Der Aufzeichnungskopf ist mit nach oben weisender Linse 27 angeordnet. Ebenfalls auf den Führungen montiert ist eine Referenz-LED 82, die ebenfalls nach oben zeigt, und eine oder mehrere Schienen 83, die es gestatten, einen optischen Detektor 90 parallel zum Aufzeichnungskopf zu bewegen, wobei die am weitesten links gelegene Position des optischen Detektors 90 mit Hilfe eines Mikroschalters 84 erfasst wird. Ein Schwachstrom-Gleichstrommotor 85 steuert mittels eines Metalldrahtes 86 die Bewegung des optischen Detektors 90 entlang der Länge des Aufzeichnungskopfes. Wie im Schaubild aus Fig. 5b dargestellt, umfasst der optische Detektor selbst eine Fotodiode 91, einen Linearverstärker 92, eine Vergleichsschaltung 93, eine Integrationsschaltung 94 und einen Analog-Digital/Wandler 95. Eine digitale Steuereinheit 96 erzeugt die notwendigen Signale, um die Referenz-LED 82, den optischen Detektor 90 und den Motor 85 zu betreiben, während sie eine Einrichtung liefert, um eine beliebige Kombination von Gradationswerten für sämtliche LEDs des Arrays zu erzeugen und zu speichern, sowie eine Einrichtung, um die Gradationswerte wiederholt zum Aufzeichnungskopf zu übermitteln, wodurch die Erzeugung eines Bildes durch den Aufzeichnungskopf simuliert wird. Sie umfasst auch eine Berechnungseinrichtung, um aus dem digitalen Signal E, das erzeugt wird, wenn das Bild mit Hilfe des Aufzeichnungskopfes erzeugt wird, Korrekturfaktoren zur Verwendung durch die erste und zweite Korrektureinrichtung abzuleiten.
• Angenommen, der Aufzeichnungskopf besitzt die Eigenschaften, wie oben beschrieben, so beträgt die Länge der Fotodiode 91 8 mm, parallel zur Richtung des Arrays von LEDs gemessen. Sie ist als solche im Stande, das Licht von sämtlichen 64 LEDs einer Untergruppe zu erfassen, ohne dass sie bewegt zu werden braucht. Da die mechanische Konstruktion sicherstellt, dass sich die Fotodiode immer mehr oder weniger im Brennpunkt der darunter liegenden LEDs befindet, fängt die Fotodiode das ganze von den jeweiligen LEDs emittierte Licht ein. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die LEDs von 0 bis 7 423 durchnummeriert sind, wobei die LED 0 die am weitesten links gelegene LED ist, und dass die LED-Chips von 0 bis 57 durchnummeriert sind, wobei wieder der Chip 0 der am weitesten links gelegene ist.
• Bei der vorliegenden Erfindung wird die oben beschriebene Vorrichtung erstens verwendet, um die Ungleichmäßigkeit der mittleren Lichtenergie zu messen, die von jeder Untergruppe von 64 LEDs emittiert wird, und zweitens, um die Ungleichmäßigkeit der von den einzelnen LEDs emittierten Lichtenergie zu messen. Aus diesen Messungen werden Korrekturfaktoren zur Verwendung durch die erste und zweite Korrektureinrichtung abgeleitet.
• Zuerst wird die digitale Steuereinheit den optischen Detektor eichen, um Verschiebungen seiner Eigenschaften aufgrund von Alterung oder Temperaturänderungen zu kompensieren. Zu diesem Zweck wird der Detektor oberhalb der temperaturabgeglichenen Referenz-LED 82 angeordnet, die dann während eines genau gesteuerten Zeitraums Tj mit einem konstanten Strom betrieben wird. Die Fotodiode 91 erzeugt so einen Strom I, der gemessen und mittels des Verstärkers 92 verstärkt wird. Die resultierende Spannung V wird mittels der Integrationsschaltung 94 über den besagten Zeitraum integriert, um jegliches in den jeweiligen Signalen vorhandene Rauschen herauszufiltern. Der Analog/Digital-Wandler 95 wandelt dann die resultierende Spannung in ein n-bit-Digitalsignal E um. Es ist klar, dass das Digitalsignal einen Wert Er,j darstellt, der zu der von der Referenz-LED emittierten Lichtenergiemenge proportional ist.
• Um die Ungleichmäßigkeit der von jeder Untergruppe von 64 LEDs emittierten Lichtenergie zu messen, wird der optische Detektor zuerst gerade über der ersten Untergruppe von 64 geradzahligen LEDs angeordnet. Die digitale Steuereinrichtung erzeugt und speichert in ihrem Leitungspuffer ein zeilenweises Muster von Gradationswerten, wobei der Gradationswert an der Stelle k gleich dem maximalen Gradationswert ist, während sämtliche anderen Null sind. Sie übermittelt dann diese Gradationswerte wiederholt zum Aufzeichnungskopf, wodurch bewirkt wird, dass die k-te LED erleuchtet wird, während sie den Detektor von seiner am weitesten links gelegenen Position nach rechts bewegt. Sobald sich der rechte Rand der Fotodiode über der jeweiligen LED befindet, steigt die Spannung V an, was bewirkt, dass die Vergleichsschaltung 93 umschaltet und der Motor angehalten wird. Es ist nun klar, dass k so gewählt wird, dass wenn der Motor zur Ruhe kommt, die Mitte der Fotodiode direkt über der Mitte der ersten Untergruppe von 64 LEDs angeordnet ist. Sobald sich der optische Detektor in der richtigen Position befindet, wird die digitale Steuereinheit ein zeilenweises Muster erzeugen und in ihrem Leitungspuffer speichern, bei dem die Gradationswerte der ersten 64 geradzahligen Positionen gleich einem Wert g sind, während sämtliche anderen Null sind. Sie wird dann das iterative Regula -Falsi-Verfahren nach Newton benutzen, um die Referenzspannung Vr zu suchen, bei welcher der Wert des Signals E am engsten dem 64-fachen des Wertes von Er,j entspricht, wobei das Signal E erst abgetastet wird, nachdem es den Inhalt des Leitungspuffers eine vorbestimmte Anzahl von Malen zum Aufzeichnungskopf geschickt hat, um die erste Untergruppe von LEDs zu erleuchten. Sie wird dann in der ersten Korrekturspeichereinrichtung einen ersten Korrekturfaktor speichern, wobei dies der digitale Wert ist, der in dem Augenblick, in dem die Übereinstimmung gefunden wurde, in das zweite Auffangregister des jeweiligen Treiberchips heruntergeladen wurde. Dasselbe iterative Verfahren wird dann für die zweite Untergruppe, umfassend die ersten 64 ungeradzahligen LEDs, wiederholt, ohne den optischen Detektor zu bewegen.
• Nachdem die Verfahrensschritte eines Bewegens des optischen Detektors zu den beiden nächsten Untergruppen von 64 LEDs und des Aufsuchens der ersten Korrekturfaktoren für die beiden Untergruppen von LEDs 58 mal wiederholt worden sind, enthält die erste Korrekturspeichereinrichtung sämtliche Korrekturfaktoren, um die erste Korrektur an den jeweiligen Untergruppen von LEDs durchzuführen. Um den optischen Detektor über den beiden letzten Untergruppen von LEDs positionieren zu können, wird dann selbstverständlich die Position k so gewählt, dass der Motor angehalten wird, wenn sich der nunmehr linke Rand der Fotodiode oberhalb der k-ten LED befindet.
• Um nun die Ungleichmäßigkeit der von den einzelnen LEDs emittierten optischen Energie zu messen, wird die erste Korrektur bei jeder der 116 Untergruppen von 64 LEDs durchgeführt, und der optische Detektor wird erneut in seine am weitesten links gelegene Position bewegt. Unter Verwendung eines ähnlichen Positioniermechanismus, wie während der ersten Reihe von Messungen, wird der optische Detektor nun von der LED 0 bis zur LED 7 423 bewegt. Für jede LED i wird jedoch die digitale Steuereinrichtung ein zeilenbreites Muster von Gradationswerten erzeugen und in ihrem Leitungspuffer speichern, wobei der Gradationswert an der Position i gleich einem Gradationswert gj ist, während sämtliche anderen gleich Null sind. Dann wird sie die Integrationsschaltung 94 zurücksetzen und den Inhalt des Leitungspuffers eine vorbestimmte Anzahl von Malen zum Aufzeichnungskopf übermitteln, um die jeweiligen LEDs zu erleuchten. Danach wird das Signal E den Wert Ei,j darstellen, was die von der LED i emittierte Lichtmenge beim Aufzeichnen des Gradationsniveaus gj ist, und aus diesem Wert wird K1 = Ei,j / Er,j berechnet und in der zweiten Korrekturspeichereinrichtung gespeichert.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 6a wird nun die dritte Korrektureinrichtung ausführlicher beschrieben. Um Bänder oder Streifen zu ermitteln, die durch den Entwicklungs-, Übertragungs- und/oder Fixiervorgang eingebracht werden, wird das Testmuster aus Fig. 6a mittels eines Aufzeichnungskopfes gedruckt, bei dem die Aufzeichnungsquellen bereits mittels der ersten und zweiten Korrektureinrichtung korrigiert worden sind. Wie dargestellt, enthält das Muster einen seitlich angeordneten durchgezogenen rechteckigen Bereich 100 und einen vorderen und hinteren Bereich 101, 102 mit Markierungen. Mit einer perfekten Optik und Mechanik wäre die Verwendung von nur einem der Bereiche von Markierungen 101, 102 ausreichend. Der durchgezogene Bereich 100 umfasst mehrere Zeilen von Punkten, wobei jeder Punkt, bevor er durch die zweite Korrektureinrichtung korrigiert worden ist, einen Gradationswert gj aufweist. Die anderen Bereiche 101, 102 umfassen mehrere Zeilen eines Musters, bei dem jedem von p Punkten ein Gradationswert ungleich Null zugeordnet ist. Als solches zeigen die Markierungen an, mit welcher LED jeder bestimmte Teil des durchgezogenen Bereichs gedruckt wird. Dieses Muster wird dann mittels eines Mikrodensitometers oder eines Bildscanners abgescannt, wie sie auf grafischem Gebiet verwendet werden, der das Profil der optischen Dichte entlang der gesamten Länge des durchgezogenen Bereichs misst.
• Auch das in Fig. 6b dargestellte Muster wird abgetastet, wobei jeder durchgezogene Block 103 Punkte umfasst, die einen aus einer vorbestimmten Reihe von Gradationswerten besitzen. Aus der letzteren Messung kann die Funktion h abgeleitet werden, welche die Beziehung zwischen dem Gradationswert g und der optischen Dichte D definiert. Die erstere Messung erzeugt eine mittlere optische Dichtenablesung Dr,j sowie für jede LED i des Aufzeichnungskopfes eine optische Dichtenablesung Di,j. Unter Verwendung eines Verfahrens ähnlich demjenigen, das unter Bezugnahme auf Fig. 4a beschrieben wurde, wird aus diesen Daten eine Reihe von Korrekturfaktoren Li berechnet, mit denen die Betriebszeit von jeder einzelnen LED angepasst werden sollte, um ein Bild ohne unerwünschte Ungleichmäßigkeiten der optischen Dichte zu erzeugen. Die derart erhaltenen Korrekturfaktoren Li werden dann von einer dritten Korrektureinrichtung, die genau in derselben Weise wie die zweite Korrektureinrichtung arbeitet, auf die Gradationswerte für jeden zu druckenden Punkt angewandt. Die dritte Korrektureinrichtung ist vorzugsweise in der zweiten Korrektureinrichtung integriert, indem man sie mit den bereits bestimmten zweiten Korrekturfaktoren Ki multipliziert, um dadurch eine neue Reihe von kombinierten Korrekturfaktoren Ki' zu erzeugen, die mit Hilfe der zweiten Korrektureinrichtung auf die Gradationswerte eines Bildes angewandt werden können.
• Obwohl die Fig. 6a und 6b ein seitlich angeordnetes Muster zeigen, dessen Ausdruck in seitlicher Richtung abgetastet wird, ist es auch möglich, ein in Längsrichtung angeordnetes Muster zu drucken und den resultierenden Ausdruck in Längsrichtung abzutasten, um periodische Ungleichmäßigkeiten in Längsrichtung zu ermitteln. Es ist klar, dass die Markierungen 101, 102 dann bezeichnend für die Winkelposition der zylindrischen Teile der Sichtbarmachungseinrichtung sind. Aus der Messung des Profils der optischen Dichte des durchgezogenen rechteckigen Bereichs 100 kann unter Verwendung desselben Verfahrens, wie oben beschrieben, eine Gruppe von Korrekturfaktoren Lk' berechnet werden. Um die Korrektur durchzuführen, werden unter Verwendung eines Ringzählers die von einer Codiereinrichtung ausgegebenen Impulse gezählt, welche die Winkelverschiebung von jedem der zylindrischen Teile anzeigen. Die Ausgangsgröße des Ringzählers wird dann benutzt, um einen der Korrekturfaktoren Lk' auszuwählen, so dass die Gradationswerte der jeweiligen zu druckenden Bildzeilen korrigiert werden.

Claims (16)

1. Nichtmechanischer Drucker zum Erzeugen eines Bildes auf einem Medium, welcher Drucker umfasst:

- ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen (20) zum Erzeugen eines Multigradations-Latentbildes auf einer Empfängeroberfläche (26, 126);

- Einrichtungen (132) zum Entwickeln des Latentbildes zu einem sichtbaren Bild;

- Einrichtungen (134) zum Übertragen des sichtbaren Bildes auf das Medium;

- eine erste Korrekturspeichereinrichtung (50, 51) zum Speichern von ersten Korrekturfaktoren, die aus Messungen der Ungleichförmigkeit der mittleren Energieabgabe der Aufzeichnungsquellen des Arrays abgeleitet sind;

- eine erste Korrektureinrichtung (52) zum Anwenden der ersten Korrekturfaktoren;

- eine zweite Korrekturspeichereinrichtung (63) zum Speichern von zweiten Korrekturfaktoren, die aus Messungen der Ungleichförmigkeiten der Energie abgeleitet sind, die von jeder der einzelnen Aufzeichnungsquellen abgegeben wird, nachdem die ersten Korrekturfaktoren in der ersten Korrektureinrichtung angewandt worden sind; und

- eine zweite Korrektureinrichtung (61, 62, 63) zum Anwenden der zweiten Korrekturfaktoren, nachdem die ersten Korrekturfaktoren angewandt worden sind;

dadurch gekennzeichnet, dass das linear Array eine Mehrzahl von Untergruppen (21) aus mehreren Aufzeichnungsquellen umfasst, wobei die erste Korrekturspeichereinrichtung (50) angepasst ist, um Messungen der Ungleichförmigkeit der mittleren Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen zu speichern, und die erste Korrektureinrichtung (52) angepasst ist, um die ersten Korrekturfaktoren für jede Untergruppe von Aufzeichnungsquellen anzuwenden, um das mittlere Energieabgabeniveau von jeder Untergruppe von Aufzeichnungsquellen auf ein vorbestimmtes Referenzniveau einzustellen.

2. Drucker nach Anspruch 1, einschließend eine Einrichtung (90) zum Messen der mittleren Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen.

3. Drucker nach Anspruch 1 oder 2, einschließend eine Einrichtung zum Messen (90) der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen.

4. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, der weiter umfasst:

- eine dritte Korrekturspeichereinrichtung zum Speichern von dritten Korrekturfaktoren, die aus einer Messung der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des einen oder der mehreren gedruckten Bilder abgeleitet werden, die nach der Anwendung der ersten und zweiten Korrekturfaktoren gedruckt worden sind; und

- eine dritte Korrektureinrichtung, um für eine Korrektur der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des zu druckenden Bildes entsprechend den gespeicherten dritten Korrekturfaktoren zu sorgen.

5. Drucker nach Anspruch 4, einschließend eine Einrichtung zum Messen der optischen Dichte von einem oder mehreren, nach der Anwendung der ersten und zweiten Korrekturfaktoren gedruckten Bildern.

6. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die Aufzeichnungsquellen basierend auf ihrem jeweiligen zweiten Korrekturfaktor in eine Mehrzahl von Klassen eingeordnet sind, wobei jede der Klassen eine Mehrzahl von Aufzeichnungsquellen mit etwa demselben zweiten Korrekturfaktor umfasst, und jede Aufzeichnungsquelle dann unter Verwendung eines zweiten Korrekturfaktors korrigiert wird, der für sämtliche Aufzeichnungsquellen der Klasse repräsentativ ist, zu der diese Aufzeichnungsquelle gehört.

7. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die Aufzeichnungsquellen eine Konstantstromquelle in Form einer Stromspiegelschaltung (37o ... 37N-1) umfassen, und die Stromspiegelschaltung einen Strom für die jeweilige Aufzeichnungsquelle erzeugt, welcher Strom proportional zu einem Referenzstrom oder zu einer Referenzspannung ist.

8. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die zweite Korrektureinrichtung (61, 62, 63) die Gradationsdaten für jede Aufzeichnungsquelle entsprechend dem jeweiligen zweiten Korrekturfaktor korrigiert.

9. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die zweite Korrekturspeichereinrichtung eine Nachschlagetabelle (63) umfasst, die für jeden Gradationswert und für jede Aufzeichnungsquelle einen aus den zweiten Korrekturfaktoren abgeleiteten korrigierten Gradationswert speichert.

10. Drucker nach Anspruch 6, bei dem die zweite Korrekturspeichereinrichtung umfasst:

(i) eine erste Nachschlagetabelle (64), welche die Aufzeichnungsquellen-Klassennummer speichert, und

(ii) eine zweite Nachschlagetabelle (63), welche für jeden Gradationswert und für jede Aufzeichnungsquellen-Klassennummer einen aus den zweiten Korrekturfaktoren abgeleiteten korrigierten Gradationswert speichert.

11. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die erste Korrektureinrichtung für jede Untergruppe von Aufzeichnungsquellen ein Schieberegister (50) umfasst, um die ersten Korrekturfaktoren in ein Auffangregister (51) zu überführen, das die ersten Korrektorfaktoren vorübergehend speichert, während die letzteren einem Digital/Analog-Wandler (52) zugeführt werden, der einen Referenzstrom oder eine Referenzspannung erzeugt, der oder die das von der Untergruppe von Aufzeichnungsquellen abgegebene mittlere Energieniveau steuert.

12. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die erste Korrekturspeichereinrichtung in Form eines nichtflüchtigen Speichers vorliegt.

13. Drucker nach einem vorangehenden Anspruch, bei dem die zweite Korrekturspeichereinrichtung in Form eines nichtflüchtigen Speichers vorliegt.

14. Verfahren zum Einstellen eines nichtmechanischen Druckers zum Erzeugen eines Bildes auf einem Medium, welcher Drucker umfasst:

- ein lineares Array von Aufzeichnungsquellen (20) zum Erzeugen eines Multigradations-Latentbildes auf einer Empfängeroberfläche (26, 126);

- Einrichtungen (132) zum Entwickeln des Latentbildes zu einem sichtbaren Bild;

- Einrichtungen (134) zum Übertragen des sichtbaren Bildes auf das Medium;

wobei das Verfahren die Schritt umfasst:

- Messen der mittleren Energieabgabe der Aufzeichnungsquellen;

- Erzeugen und Speichern von ersten Korrekturfaktoren, die aus den Messungen der Ungleichförmigkeit der Energieabgabe der Aufzeichnungsquellen abgeleitet sind;

- Anwenden der ersten Korrekturfaktoren;

- Messen der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen;

- Erzeugen und Speichern von zweiten Korrekturfaktoren, die aus den Messungen der Ungleichförmigkeit der Energieabgabe von jeder einzelnen der Aufzeichnungsquellen abgeleitet sind; und

- Anwenden der zweiten Korrekturfaktoren nach dem Anwenden der ersten Korrekturfaktoren,

dadurch gekennzeichnet, dass das lineare Array eine Mehrzahl von Untergruppen (21) aus mehreren Aufzeichnungsquellen umfasst, und dass die ersten Korrekturfaktoren aus Messungen der Ungleichförmigkeit der Energieabgabe von jeder der Untergruppen von Aufzeichnungsquellen abgeleitet werden, und die ersten Korrekturfaktoren für jede Untergruppe von Aufzeichnungsquellen angewandt werden, um das mittlere Energieabgabeniveau von jeder Untergruppe von Aufzeichnungsquellen auf ein vorbestimmtes Referenzniveau einzustellen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, weiter umfassend die Schritte:

- Drucken von einem oder mehreren Bildern nach der Anwendung der ersten und zweiten Korrekturfaktoren;

- Messen der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des einen oder der mehreren gedruckten Bilder;

- Erzeugen und Speichern von dritten Korrekturfaktoren, die aus der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte der einen oder mehreren gedruckten Bilder abgeleitet werden; und

- Sorgen für eine Korrektur der Ungleichmäßigkeit der optischen Dichte des zu druckenden Bildes entsprechend den gespeicherten dritten Korrekturfaktoren.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die dritten Korrekturfaktoren mit den zweiten Korrekturfaktoren kombiniert werden, um kombinierte Korrekturfaktoren zu erzeugen, um sie anzuwenden.