DE3843645A1 - Optical printer with a half-tone printing system - Google Patents
Optical printer with a half-tone printing systemInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Drucker mit einem Halbtondrucksystem und insbesondere auf einen LED-Drucker, in dem ein LED-Druckerkopf durch binäre Bildsignale gesteuert wird.The present invention relates to an optical Printer with a halftone printing system and in particular on an LED printer in which an LED printer head by binary Image signals is controlled.
In einem herkömmlichen Rasterpunktdrucker, der Halbtonbil der aus binären Signalen druckt, werden das Zittersystem (dither system) und das Dichtemustersystem (density pattern system) angewendet. Diese Systeme bewirken jedoch, auch wenn eine Verbesserung in der Helligkeitsabstufung des Druckers durch Erweiterung der Matrixgröße möglich ist, im wesentlichen eine Verschlechterung der Bildrasterung, so daß das gedruckte Bild für die praktische Anwendung zu unscharf ist.In a conventional halftone dot printer, the halftone image that prints from binary signals become the tremor system (dither system) and the density pattern system system) applied. However, these systems do, too if an improvement in the brightness gradation of the Printer by expanding the matrix size is possible in substantially deterioration of the screen raster, so that the printed image for practical use too is out of focus.
Ein wirkungsvolles Verfahren zur Verbesserung der Hellig keitsabstufung, ohne dabei auf die gute Bildrasterung zu verzichten, ist, den Schwärzungsgrad (Dichte) eines einzel nen Punktes zu verändern.An effective method to improve the brightness gradation without the good screen raster waive is the degree of blackening (density) of an individual to change a point.
Zum Beispiel offenbart die JP-OS 59-1 27 465, ein Helligkeits- Abstimmungsverfahren, in dem zur Erzeugung eines Halbton bildes der Helligkeitsgrad der LEDs verändert wird.For example, JP-OS 59-1 27 465 discloses a brightness Voting procedure in which to produce a halftone picture the degree of brightness of the LEDs is changed.
Eine solche Helligkeitsabstufung der LEDs führt jedoch dazu, daß der Aufbau und folglich das Steuerschema einer Antriebsschaltung zum Steuern der Stromzufuhr zu den jewei ligen LED-Elementen kompliziert wird.However, such a gradation of brightness of the LEDs leads to the fact that the structure and consequently the control scheme of a Drive circuit for controlling the power supply to the jewei LED elements becomes complicated.
Eine andere Alternative ist aus JP-OS 60-5 387 (entspricht US-PS 45 96 959) bekannt, in der eine Antriebszeitdauer für jedes einzelne einer Vielzahl von an einem LED-Druckerkopf befestigten LED-Rasterpunktelementen gesteuert wird.Another alternative is from JP-OS 60-5 387 (corresponds US-PS 45 96 959) is known in which a drive period for each one of a variety of on an LED printer head attached LED grid point elements is controlled.
Dieses alternative System leidet an den gleichen Problemen wie bereits oben erwähnt, nämlich an einem komplizierten Aufbau und an der Steuerungsschwierigkeit bezüglich der zum Steuern der Antriebszeitdauer der LED-Elemente vorgesehenen Antriebsschaltung.This alternative system suffers from the same problems as already mentioned above, namely on a complicated Structure and control difficulties with regard to the Control the drive duration of the LED elements provided Drive circuit.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen LED-Druc ker mit einem Halbtondrucksystem zu schaffen, welches einen einfachen Schaltungsaufbau hat. The object of the present invention is an LED printer ker to create with a halftone printing system, which a has simple circuit construction.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein optischer Druc ker mit einem fotoempfindlichen Teil, das in eine vorbe stimmte Richtung bewegbar ist, und mit einer Vielzahl von punktförmigen, lichtemittierenden Elementen, die quer zu der Bewegungsrichtung des fotoempfindlichen Teils ausge richtet sind, ein Verfahren, das durch die Erfindung zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe verbessert ist und zur Belichtung eines Bildes auf dem sich bewegenden Teil mit tels lichtemittierender Elemente ausgelegt ist, und die folgenden Schritte aufweist:According to the present invention, an optical printer comprises ker with a photosensitive part that in a vorbe certain direction is movable, and with a variety of punctiform, light-emitting elements that cross to the direction of movement of the photosensitive member are directed, a method by the invention for Solution to the above problem is improved and Exposing an image on the moving part with is designed for light-emitting elements, and the following steps:
- 1. Wiederholtes Ausgeben einer Zeile von Bilddaten, wobei die Anzahl der Wiederholungen der Bilddichteinformation entspricht, innerhalb der für eine Bildzeilenbelich tung vorgesehenen Zeitdauer; und1. Repeatedly output a line of image data, where the number of repetitions of the image density information corresponds within the for a picture line exposure intended period of time; and
- 2. Steuern der Lichtemission der jeweiligen einzelnen lichtemittierenden Elemente, in Abhängigkeit von den ausgegebenen Bilddaten.2. Controlling the light emission of each individual light emitting elements, depending on the output image data.
Gemäß dem vorstehend angegebenen Verfahren wird bei jedem der punktförmigen, lichtemittierenden Elemente die Licht emissions- d.h, Einschaltdauer innerhalb des für eine Bild zeilenbelichtung bestimmten Zeitintervalls gesteuert. Das heißt, daß, in Übereinstimmung mit der Anzahl der bewirkten Lichtemissionen, die Dichte des durch das angeregte licht emittierende Element belichteten Pixels, d.h. Bildpunktes verändert und infolgedessen ein Halbtonbild erzeugt wird.According to the above procedure, each the point-shaped, light-emitting elements the light emissions-i.e., duty cycle within the for an image line exposure controlled specific time interval. The means that, in accordance with the number of caused Light emissions, the density of the light excited by the emitting element of exposed pixels, i.e. Pixel changed and as a result created a halftone image becomes.
Ein optischer Drucker für das obige Verfahren der vorlie genden Erfindung umfaßt ein Schieberegister zum Aufnehmen von Druckdaten; einen Haltesignalerzeuger zum Erzeugen eines Halte-(Latch-)signals, wenn die der Anzahl der punkt förmigen, lichtemittierenden Elementeinheiten entsprechen den Druckdaten in das Schieberegister geladen worden sind; ein Halte-(Latch-)register zum Aufnehmen der Druckdaten aus dem Schieberegister als Antwort auf das Haltesignal; ein Abtastsignalerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Abtast signals in Übereinstimmung mit der Bilddichteinformation; wobei das Halteregister die in ihm verriegelten Druckdaten an die lichtemittierenden Elemente überträgt, wenn es durch das Abtastsignal angesteuert wird; wobei das Abtastsignal so viele Male an die jeweiligen lichtemittierenden Elemente übertragen wird, wie es der Bilddichteinformation innerhalb einer Zeitdauer n entspricht: n wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:An optical printer for the above method of the present invention comprises a shift register for receiving print data; a hold signal generator for generating a hold (latch) signal when the number of dot-shaped light-emitting element units corresponding to the print data have been loaded into the shift register; a latch register for receiving the print data from the shift register in response to the latch signal; scanning signal generating means for generating a scanning signal in accordance with the image density information; wherein the holding register transmits the print data locked therein to the light emitting elements when it is driven by the scanning signal; wherein the scanning signal is transmitted to the respective light emitting elements as many times as it corresponds to the image density information within a period of time n : n is expressed by the following equation:
n = 1/f, n = 1 / f ,
wobei f das Produkt aus der Geschwindigkeit des fotoemp findlichen Elements und der zu druckenden Bilddichte ist. where f is the product of the speed of the photosensitive element and the image density to be printed.
Gemäß den oben angeführten Merkmalen der vorliegenden Er findung kann ein Halbtonbild gedruckt werden, ohne dabei, mit einem solchen einfachen Schaltungsaufbau, auf die gute Bildrasterung zu verzichten. Ferner ist das Halbtondruck system auch unter Anwendung eines gewöhnlichen, binären (zweistufigen) LED-Druckers möglich.According to the above features of the present Er a halftone image can be printed without with such a simple circuit design, on the good one To avoid screen rasterization. Furthermore, the halftone print is system using an ordinary binary (two-stage) LED printer possible.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the present invention is disclosed in following described with reference to the drawings. It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Umgebung eines LED-Druckerkopfes und eines fotoempfindli chen Teils in einem optischen Drucker; Figure 1 is a schematic side view of the surroundings of an LED printer head and a photosensitive part in an optical printer.
Fig. 2 eine Vorderansicht eines LED-Druckerkopfes aus Fig. 1; FIG. 2 shows a front view of an LED printer head from FIG. 1; FIG.
Fig. 3 ein Blockbild einer elektrischen Schaltung, die in dem LED-Druckerkopf aus Fig. 1 und 2 ver wendet wird; Fig. 3 is a block diagram of an electrical circuit that applies ver in the LED printer head of Figures 1 and 2; FIG.
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das die Beziehung zwischen verschiedenen Signalen und LED-Lichtemissions zuständen in Übereinstimmung mit einem dreistu figen LED-Steuerschema wiedergibt. Fig. 4 is a flowchart showing the relationship between various signals and LED light emission conditions in accordance with a three-stage LED control scheme.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines optischen Druc kers mit einem LED-Druckerkopf 10. Dieser Druckerkopf 10 liegt der Oberfläche eines trommelartigen, fotoempfindli chen Teils 11 gegenüber. Bei Betrieb wird, sobald das von der LED emittierte Licht auf die durch einen Koronalader 12 gleichmäßig geladene Trommeloberfläche trifft, ein elektro statisches Ladungsbild auf der Oberfläche des fotoempfind lichen Teils erzeugt. Anschließend wird durch eine Entwick lungsvorrichtung 13 ein dem elektrostatischen Ladungsbild entsprechendes Tonerbild auf der Trommeloberfläche gebil det, und dieses Tonerbild wird dann mittels eines Übertra gungsladers 14 auf ein Aufzeichnungsblatt übertragen. Nach dieser Bildübertragung wird das auf der Oberfläche des fo toempfindlichen Teils 11 verbleibende Tonermaterial voll ständig durch einen Reiniger 16 entfernt. Dann wird die Restladung auf der Trommeloberfläche durch eine Löschvor richtung gelöscht. Fig. 1 shows schematically the structure of an optical printer with an LED printer head 10th This printer head 10 lies opposite the surface of a drum-like, photosensitive part 11 . In operation, as soon as the light emitted by the LED strikes the drum surface evenly charged by a corona charger 12 , an electrostatic charge image is generated on the surface of the photosensitive member. Then, a toner image corresponding to the electrostatic charge image is formed on the drum surface by a developing device 13 , and this toner image is then transferred to a recording sheet by means of a transfer charger 14 . After this image transfer, the toner material remaining on the surface of the photosensitive member 11 is completely removed by a cleaner 16 . Then the residual charge on the drum surface is deleted by a Löschvor direction.
Fig. 2 ist eine schematische Vorderansicht eines LED-Druc kerkopfes 10, die eine LED-Reihe 1 mit einer Vielzahl von punktförmigen LED-Elementen 1 a, 1 b, . . . 1 n zeigt. Diese LED-Elemente 1 a, 1 b, . . . 1 n der LED-Reihe 1 sind quer zu einer Bewegungsrichtung (durch einen Pfeil gekennzeichnet) des fotoempfindlichen Teils 11 ausgerichtet. Fig. 2 is a schematic front view of an LED printer head 10 , the LED row 1 with a plurality of punctiform LED elements 1 a , 1 b ,. . . 1 n shows. These LED elements 1 a , 1 b,. . . 1 n of the LED row 1 are oriented transversely to a direction of movement (indicated by an arrow) of the photosensitive part 11 .
Fig. 3 ist ein Blockbild, das den elektrischen Aufbau des LED-Druckerkopfes 10 wiedergibt. Wie dargestellt ist, sind die jeweiligen Elemente 1 a, 1 b, . . . 1 n der LED-Reihe 1 mit Schaltelementen 2 a . . . 2 n und NAND-Gattern 3 a ... 3 n ver bunden, so daß die jeweiligen LED-Elemente 1 a, 1 b, . . . 1 n in Übereinstimmung mit den Ausgabeinhalten eines Halte- bzw. Sperregisters 4 angeregt werden, wenn es durch drei Arten von Abtastsignalen getaktet oder angesteuert wird. Ein Signalerzeuger 6 erzeugt ein Abtastsignal STR, ein Halte- oder Sperrsignal LA, und ein Wechseltaktsignal SCLK (shift clock signal). Ein Datenverarbeiter erzeugt Druck informationen DATA. Fig. 3 is a block diagram showing the electrical structure of the LED printer head 10 . As shown, the respective elements 1 a , 1 b,. . . 1 n of the LED series 1 with switching elements 2 a . . . 2 n and NAND gates 3 a ... 3 n connected, so that the respective LED elements 1 a , 1 b ,. . . 1 n can be excited in accordance with the output contents of a holding or blocking register 4 when it is clocked or driven by three types of scanning signals. A signal generator 6 generates a sampling signal STR, a hold or lock signal LA, and an alternating clock signal SCLK (shift clock signal). A data processor creates print information DATA.
Ein Zeilenbetrag einer durch den Datenverarbeiter erzeugten Druckinformation DATA wird synchron mit dem Wechseltaktsig nal SCLK in ein Schieberegister 5 geladen. Dann wird die DATA, in Antwort auf das Sperrsignal LA, in dem Halte- bzw. Sperregister 4 (latch register) verriegelt.A line amount of print information DATA generated by the data processor is loaded into a shift register 5 in synchronism with the change-over signal SCLK. Then, in response to the lock signal LA, the DATA is locked in the latch register 4 .
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Beziehung zwischen den jeweiligen Signalen und den Lichtemissionszuständen der in Übereinstimmung mit einem dreistufigen Bildsteuerschema betätigten LED-Elemente darstellt. Fig. 4 is a flowchart showing the relationship between the respective signals and the light emission states of the LED elements operated in accordance with a three-stage image control scheme.
Das Zeilen-Taktsignal LCLK (line clock signal) wird als eine Bezugsgröße für eine tastrichtungsmäßige Druckge schwindigkeit des optischen Druckers benutzt, z.B. einer Drehgeschwindigkeit der fotoempfindlichen Trommel, deren Umlauf (1/f) gleich einem Zeilendurchlauf in Tastrichtung ist (d.h. einem Tastzyklus).The line clock signal LCLK (line clock signal) is used as a reference variable for a scanning direction printing speed of the optical printer, for example a rotational speed of the photosensitive drum, the revolution (1 / f ) of which is equal to a scanning cycle (ie a scanning cycle).
Im allgemeinen umfaßt der LED-Druckerkopf auf seiner Steu erbasis einen Zeilentakt LCLK, aufgrund dessen die Zeit steuerungen verschiedener Signale gesteuert werden.Generally, the LED printer head includes on its control base a line clock LCLK, based on which the time controls of various signals can be controlled.
Eine Frequenz f des Zeilentaktes LCLK wird durch folgende Gleichung (1) wiedergegeben:A frequency f of the line clock LCLK is represented by the following equation (1):
f = Vp × Pi (1) f = Vp × Pi (1)
mit
Vp: Verarbeitungsgeschwindigkeit (inch/sec)
(Drehgeschwindigkeit der Trommel)
Pi: Druckdichte (Punkt/inch)With
Vp : processing speed (inch / sec) (rotation speed of the drum)
Pi : print density (dot / inch)
Dann kann die Übertragung der Druckdaten zu dem LED-Druc kerkopf durch irgendeine Frequenz innerhalb des durch die folgende Gleichung (2) wiedergegebenen Bereiches bewirkt werden:Then the transfer of the print data to the LED printer head through any frequency within the through the following equation (2) reproduced range causes will:
f × n fs (fs) max (2) f × n fs (fs) max (2)
mit
fs: Frequenz des Wechseltaktes SCLK,
(fs) max: Maximale Antwortfrequenz von fs des LED-
Druckerkopfes.With
fs : frequency of the alternating cycle SCLK,
(fs) max : Maximum response frequency of fs of the LED printer head.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 werden die Druckdaten DATA mit positiven und negativen Kanten des Zeilentaktsig nals LCLK und synchron mit dem Wechseltaktsignal SCLK in das Schieberegister 5 geladen. Wenn das Schieberegister 5 einen Zeilenumfang der Druckdaten DATA, entsprechend der gesamten Anzahl von Einheiten der LED-Elemente 1 a, 1 b, . . . 1 n, geladen hat, werden die geladenen Daten, in Antwort auf ein Sperrsignal LA, zu dem Sperregister 4 geleitet, um darin gesperrt zu werden. Anschließend werden, bei Ansteue rung durch Eingabe eines nächsten Abtastsignals STR, die gesperrten Inhalte des Sperregisters 4 zu den LEDs 1 a, 1 b, . . . 1 n übertragen. Mit diesen werden die jeweiligen LED- Elemente 1 a . . . 1 n während eines Zeilendurchlaufs entweder 0-mal oder 1-mal oder 2-mal EIN-geschaltet: 1/f hängt von der Art des eingegebenen Abtastsignals ab.With reference to FIGS. 3 and 4, the print data DATA with positive and negative edges of the line clock signal LCLK and in synchronism with the alternating clock signal SCLK are loaded into the shift register 5 . If the shift register 5 a line size of the print data DATA, corresponding to the total number of units of the LED elements 1 a , 1 b,. . . 1 n , the loaded data, in response to a lock signal LA, is passed to the lock register 4 to be locked therein. Subsequently, when activated by entering a next scanning signal STR, the blocked contents of the blocking register 4 become the LEDs 1 a , 1 b ,. . . 1 n transmitted. With these, the respective LED elements 1 a . . . 1 n switched ON either 0 times or 1 times or 2 times during a line scan: 1 / f depends on the type of the input scanning signal.
Mit der so gesteuerten Lichtemission der einzelnen LED-Ele mente 1 a . . . 1 n wird ein elektrostatisches Ladungsbild auf dem fotoempfindlichen Teil 11 erzeugt und dann wird ein dem Ladungsbild entsprechendes Tonerbild auf einem Blatt durch den oben beschriebenen elektrofotografischen Vorgang abgebildet.With the controlled light emission of the individual LED elements 1 a . . . 1 n , an electrostatic charge image is formed on the photosensitive member 11 , and then a toner image corresponding to the charge image is imaged on a sheet by the electrophotographic process described above.
In Wiederholung wird, gemäß dieser besonderen Ausführungs form der vorliegenden Erfindung, ein zweimaliges Übertragen der gleichen Druckdaten DATA innerhalb eines Zyklus (1/f) des Zeilentaktes LCLK bewirkt und die LED-Elemente 1 a, 1 b . . . 1 n werden entweder 0-mal, 1-mal oder 2-mal EIN geschaltet. Mit der zweimaligen Belichtung wird eine ganze Punktbilddichte erhalten. Mit der einmaligen Belichtung wird eine halbe Punktbilddichte erhalten. Als Ergebnis kann ein dreistufiges Halbtonbild gedruckt werden.In repetition, according to this particular embodiment of the present invention, the same print data DATA is transmitted twice within one cycle (1 / f ) of the line clock LCLK and the LED elements 1 a , 1 b . . . 1 n are switched ON either 0 times, 1 times or 2 times. A full dot image density is obtained with the double exposure. With the single exposure, half a dot image density is obtained. As a result, a three-level halftone image can be printed.
Falls nun die Anzahl der einem Zeilenumfang der Druckdaten entsprechenden Punkte geringer als die gesamte Anzahl der Einheiten von LEDs 1 a . . . 1 n ist, z.B. weil das Blatt zu klein ist, sollten Phantomdaten 0, entsprechend dem Fehlbe trag der Punktzahl hinzugefügt werden, um so eine ausrei chend vollständige Abbildungsfläche zu bewahren.If now the number of points corresponding to a line size of the print data is less than the total number of units of LEDs 1 a . . . 1 n is, for example because the sheet is too small, phantom data 0 should be added according to the incorrect amount of the points in order to preserve a sufficiently complete imaging area.
In dem oben beschriebenen optischen Drucker ist die gesamte Belichtungszeitdauer der LED-Elemente 1 a . . . 1 n (d.h. die Schaltrate des Abtastsignals STR) auf 50% eingestellt. Demgegenüber kann diese Rate zweckdienlich innerhalb des Bereichs von 100% verändert werden.In the optical printer described above, the total exposure time of the LED elements is 1 a . . . 1 n (ie the switching rate of the scanning signal STR) is set to 50%. In contrast, this rate can be appropriately changed within the range of 100%.
Ferner ist, anstelle des oben beschriebenen dreistufigen Bild-Steuerschemas, ein anderes Steuerschema, das auf ir gendeiner Anzahl von Stufen basiert, innerhalb des zulässi gen, durch die vorstehende Gleichung (2) wiedergegebenen Antwortbereichs des LED-Druckerkopfes möglich. Auch in die sen Fällen kann ein hochwertiges Halbtondruckbild erhalten werden, ohne dabei auf die Bildrasterung zu verzichten. Furthermore, instead of the three-step described above Image control schemes, another tax scheme based on ir based on a number of levels, within the permissible gene, represented by the above equation (2) Response area of the LED printer head possible. Even in the In these cases, a high-quality halftone print image can be obtained without sacrificing screen rasterization.
Wie aus dem Obenstehenden ersichtlich wird, ist der Schalt aufbau dieses optischen Druckers sehr einfach. Auch noch bei einer Veränderung, z.B. durch unterschiedliche Taktsig nale, ist das Drucken eines Halbtonbildes ohne weiteres unter Verwendung des gewöhnlichen zweistufigen (binären) Typs, d.h. eines EIN-AUS-artigen LED-Druckerkopfes möglich.As can be seen from the above, the shift is construction of this optical printer very simple. Also in the event of a change, e.g. through different tactics nale, printing a halftone image is straightforward using the ordinary two-stage (binary) Type, i.e. of an ON-OFF-like LED printer head possible.
Des weiteren wird in der obigen Beschreibung das Halbton bild alleine durch die Häufigkeit der Lichtemission der LED-Elemente 1 a . . . 1 n innerhalb eines Zeilendurchlaufs (d.h. eines Abtastzyklus) gedruckt. Noch ein weiteres Steuerschema ist möglich durch Schaffen einer Vielzahl von Ausgabeschaltungsarten zum Schaffen unterschiedlicher, ein maliger Lichtemissionszeitdauern und zum wirkungsvollen Korrelieren der Lichtemissionszeiten mit den Lichtemis sionszeitdauern.Furthermore, in the above description, the halftone image is determined solely by the frequency of light emission from the LED elements 1 a . . . 1 n printed within one line pass (ie one scan cycle). Yet another control scheme is possible by creating a variety of output circuit types to create different one-time light emission times and to effectively correlate light emission times with light emission times.
Die vorliegende Erfindung wurde soweit beschrieben, wie sie in einem optischen Drucker mit einer LED-Reihe ausgeführt wird. Die Erfindung ist jedoch ebenso bei anderen optischen Druckertypen, wie einem, der einen ferroelektrischen (PLZT) Verschluß und einen Polarisator in Kombination verwendet, anwendbar.The present invention has been described so far as it executed in an optical printer with a row of LEDs becomes. However, the invention is also in other optical Printer types, such as one that uses a ferroelectric (PLZT) Shutter and a polarizer used in combination applicable.
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