ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät,
das ein Bild auf einem Aufzeichnungsglied erzeugt.
Zum Stand der Technik
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Bereits bekannt ist ein Gerät zum Erzeugen eines Bildes
durch einen elektrophotographischen Prozeß, durch Laden und
Belichten eines lichtempfindlichen Gliedes zum Bilden eines
elektrostatischen Bildes darauf und Entwickeln des latenten
Bildes.
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Die Empfindlichkeit eines lichtempfindlichen Gliedes
variiert mit dem Verlauf der Zeit oder durch eine Änderung der
Umgebungsbedingungen, wie die Temperatur und die
Luftfeuchtigkeit. In einem Gerät zum Bilden eines
Punktmusterbildes auf einem lichtempfindlichen Glied mittels
Laserstrahl oder dergleichen wird oft ein Verfahren der
Modulation eines jeden Pixels mit einer vorbestimmten
Bereichsrate angewandt, aber bei einem derartigen Verfahren
wurde die Steuerung mit vorbestimmten Bereichsraten für den
Start und den Stopp der Laserstrahlemission durchgeführt, da die
Punkte des Starts und Stopps unausweichlich unterschiedlich in
der Zeit sind. Zeitabhängige Änderungen im Potential V&sub0;&sub0; des
lichtempfindlichen Gliedes beim Start der Laserstrahlemission
und dem Potential VFF beim Ende der Laserstrahlemission sind
bekannt, wie in Fig. 13 gezeigt.
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Fig. 13 zeigt das Oberflächenpotential in Ordinate als eine
Funktion der Gitterspannung VG des Primärladers in der Abszisse.
Da das Oberflächenpotential V&sub0;&sub0; von A nach B in der Zeit
variiert, während das Oberflächenpotential VFF von C nach D
variiert, ist es notwendig, die Gitterspannung von 700 V auf
1000 V zu bringen, um denselben Wert von Vc = (V&sub0;&sub0; - VFF) = 420 V
zu erzielen. Jedoch ist es schwierig, einen Spannungsbereich von
200 V bis 1000 V in einer Hochspannungseinheit abzudecken.
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Auch ändern sich mit den Umgebungsbedingungen die
Betriebseigenschaften. Insbesondere die Bilddichte wird durch
die Feuchtigkeit beeinträchtigt, und es ist häufig nicht
möglich, eine optimale Dichte zu erreichen.
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Die deutsche Patentanmeldung DE-A-35 12 060 offenbart, daß
der Tonerverbrauch, der in einer speziellen
Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird, auf der Grundlage der
EIN-Zeit des Lasers gemessen wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bilderzeugungsgerät
vorgesehen, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist.
ZEICHNUNG
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Fig. 1A und 1B sind Blockdiagramme eines Farbkopierers,
der die vorliegende Erfindung verkörpert;
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Tonersteuerschaltung;
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Fig. 3 ist eine Zeittafel, die Signale in einem
Synchronisationssteuerblock zeigt;
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Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm der Steuersequenz einer
Steuereinheit in einer Leseeinheit;
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Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm der Steuersequenz einer
Steuereinheit in einer Druckereinheit;
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Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm der Steuersequenz für die
Datenausgabe eines Mustergenerators und Potentiallesen;
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Fig. 7 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen
Ausgangsdaten des Mustergenerators und dem Potential eines
lichtempfindlichen Gliedes zeigt;
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Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Farbkopierers;
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Fig. 9 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen
Druckbilddichte und Feuchtigkeit unter einer gleichen
Bilderzeugungsbedingung zeigt;
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Fig. 10 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen
Bilddruckdichte und Oberflächenpotential eines
lichtempfindlichen Gliedes unter derselben
Bilderzeugungsbedingung zeigt;
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Fig. 11 ist eine Tafel, die die Beziehungen, die vorher in
einem ROM gespeichert wurden, zwischen Dichtedaten und mit einem
Potentialsensor gemessenen Daten zeigt;
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Fig. 12 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen einem
Eingangsbildsignal und einer Ausgangsbilddichte zeigt;
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Fig. 13 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen dem
Oberflächenpotential eines lichtempfindlichen Gliedes und einer
Steuerspannung zeigt, die auch die zeitabhängige Änderung im
Potential aufzeigt;
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Fig. 14-1 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen
elektrischer Leistung, geliefert an einen Laser, und
Lichtemission zeigt;
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Fig. 14-2 ist eine Tafel, die die Beziehung zwischen der
Dauer eines binären Impulssignals und der Intensität einer
Lichtemission aus einem Laser zeigt;
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Fig. 15 ist ein Schaltbild einer Laseransteuerschaltung 22;
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Fig. 16 ist ein Blockdiagramm einer binären
Digitalisierungsschaltung 44; und
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Fig. 17 ist eine Tafel, die Charakteristiken eines
Feuchtigkeitssensors zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend detailliert erläutert durch Ausführungsbeispiele
ist die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung.
Erläuterung eines Blockdiagramms eines Farbkopierers (Fig. 1)
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Farbkopierers, der die
vorliegende Erfindung verkörpert.
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Eine Synchronisationssignal-Verarbeitungseinheit 1 erzeugt
verschiedene Zeitsignale synchron mit einem
Horizontalsynchronsignal 32, das aus einer Tonersteuerschaltung
21 als Reaktion auf ein Signal aus einem Strahldetektor 20 eines
Druckers 200 liefert. Ein CCD-Sensorblock 2 vom Kontakttyp liest
ein Originalbild und setzt dieses in ein elektrisches Signal 5
um als Reaktion auf ein Horizontalsynchronsignal RHSYNC eines
Lesers und ein Ansteuersignal 4, das erzeugt wird von der
Synchronisationssignal-Verarbeitungseinheit 1. Eine
Signalverarbeitungseinheit 3 ist vorgesehen für eine
Signalformung, um eine Abschwächung hochfrequenter Komponenten
des Signals 5 zu verhindern.
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In einem Bildverarbeitungsblock 6 wird zuerst das Bildsignal
aus der Signalverarbeitungseinheit 3 an eine analoge
Verarbeitungseinheit 7 geliefert. Wenn der CCD-Sensorblock 2 vom
Kontakttyp zeitsequentiell Signale von Cyan (C), Grün (G) und
Gelb (Y) freigibt, die jedes Pixel bilden, trennt die analoge
Verarbeitungseinheit 7 zuerst die Signale in jeweilige Farben
von C, G und Y. Da eine Druckereinheit 200 mit
Entwicklungsstationen für Gelb (Y), Magenta (M) und Cyan (C)
vorgesehen ist, werden die Bildsignale umgesetzt in Signale für
Rot (R), Grün (G) und Blau (B) durch Errechnungen C - G = B und
Y - G = R. Die Signale R, G und B, die solchermaßen gewonnen
werden, variieren linear in der Spannung in Beziehung auf die
Bilddichte, werden umgesetzt in ein digitales 8-Bit-Dichtesignal
durch einen A/D-Wandler. Diese Prozesse werden durchgeführt in
der analogen Verarbeitungseinheit 7.
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Das Bildsignal einer jeden Farbe, digital umgesetzt in der
analogen Verarbeitungseinheit 7, wird eingeteilt in 5 Kanäle,
die wechselweise unsynchronisiert sind. Die Kanäle werden somit
zusammengesetzt durch einen Anschlußspeicher 8, um vereinigte
Bilddaten zu erzielen. Die zusammengesetzten und in die Signale
Y, M und C umgesetzten Signale im Anschlußspeicher 8 werden in
synchroner Weise an die Bildverarbeitungseinheit (IPU) 9
geliefert, um eine Schattierungskorrektur und eine
Maskierungskorrektur zu bewirken. Dann wird ein gewünschtes
Farbsignal ausgewählt von einer Steuereinheit 10 in der
Leseeinheit 100, und ein Farbsignal mit 8 Bit wird nach
vorbestimmter Farbumsetzung aus der IPU 9 an die Druckereinheit
durch eine Datenleitung 11 geliefert.
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Getrennt aktiviert die Steuereinheit 10 einen Motortreiber
13, um den Motor 12 zur Abtastung der Originallampe zu steuern
und auch eine CVR-Einheit 15 zu steuern, die wiederum die
Belichtungslampe 14 steuert, und eine Betriebseinheit 16 zum
Anweisen einer Kopie oder anderer Operationen.
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Vorgesehen ist ein nicht dargestellter Betriebswahlschalter
zum Erreichen einer scharfen Wiedergabe aus einem Brieforiginal
und einer tonalen Wiedergabe aus einem Photooriginal, und die
Information eines solchen Modus wird aus der Bedieneinheit 16 an
die Steuereinheit 10 und dann an die Druckereinheit geliefert.
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Als Reaktion auf die Information der Steuereinheit vom
Drucker steuert ein Wähler eine binäre
Digitalisierungsschaltung, die später zu erläutern ist, gemäß
dem Signal aus einer CPU 25-1.
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Die Bilddaten 11 aus der Leseeinheit 100 werden an eine
Tonersteuerschaltung 21 der Druckereinheit 200 geliefert. Die
Tonersteuerschaltung 21 hat die Funktion des Synchronisierens
vom Bildtaktsignal der Leseeinheit 100 mit dem Bildtaktsignal
der Druckereinheit 200, sowie eine Funktion des Korrelierens der
Bilddaten mit der wiedergegebenen Farbdichte in der
Druckereinheit 200. Das Ausgangssignal aus der
Tonersteuerschaltung 21 wird an einen Lasertreiber 22 zum
Ansteuern eines Laserelements geliefert, wodurch eine
Bilderzeugung herbeigeführt wird.
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Die Steuereinheit 25 vom Drucker kommuniziert mit der
Leseeinheit 100 durch eine Kommunikationssteuerleitung 24 und
steuert verschiedene Einheiten des Druckers 200. Vorgesehen ist
ein Potentialsensor 26, der die Ladung auf einem
lichtempfindlichen Glied 26 feststellt, und eine
Potentialmeßeinheit 27, die das Ausgangssignal vom
Potentialsensor 26 in ein digitales Signal umsetzt, um es an die
Steuereinheit 25 zu liefern. Ein Potentialsignal, das an die
Steuereinheit 25 geliefert ist, wird aufgegriffen von der CPU
25-1 zur Verwendung in einer Steueroperation, die später zu
erläutern ist. Auch wird ein Bildobensignal ITOP, das die
Vorderkante des Bildes aus dem Sensor 28 aufzeigt, an die
Steuereinheit 25 geliefert, um die Aufzeichnungsoperation zu
steuern. Auch Signale aus einem Feuchtigkeitssensor und einem
Temperatursensor 99 zum Korrigieren der
Entwicklungseigenschaften werden durch einen A/D-Wandler 25-3
der Steuereinheit 25 geliefert. Der Feuchtigkeitssensor 98 im
vorliegenden Ausführungsbeispiel verändert den Widerstandswert
gemäß der relativen Luftfeuchtigkeit, wie in Fig. 17 gezeigt,
wobei der Widerstandswert in der Ordinate und die relative
Luftfeuchtigkeit auf der Abszisse aufgetragen ist. Somit kann
die relative Luftfeuchtigkeit AH, die das Verhältnis der
Dampfmenge in der Luft aufzeigt, zum Sättigungsbetrag des
Dampfes bei jeder Temperatur angegeben werden mit:
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ΛH = f(T, H)
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Wobei T die Temperatur und H die Anzeige des
Luftfeuchtigkeitssensors ist. Die Funktion f wird allgemein
dargestellt durch eine Funktion dritter Ordnung. Somit wird die
relative Luftfeuchtigkeit bestimmt durch Erzielen von T und H
aus den Ausgangssignalen des Temperatursensors 99 und des
Feuchtigkeitssensors 98, durch Umsetzen der Signale in digitale
Signale vom A/D-Wandler 25-3 der Steuereinheit und durch
Verarbeiten solchermaßen gewonnener digitaler Signale.
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Die relative Luftfeuchtigkeit, die solchermaßen bestimmt
ist, wird verwendet bei einer Steueroperation, die später zu
erläutern ist.
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Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Kopierers unter
Verwendung des CCD-Sensors vom Kontakttyp des vorliegenden
Ausführungsbeispiels.
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Der Kopierer 80 setzt sich zusammen aus einer Leseeinheit
100 und einer Druckereinheit 200. Eine Originalabtasteinheit 83
ist eingerichtet, in einer Richtung A zum Lesen des Bildes eines
Originaldokuments 84 bewegt zu werden, das sich auf einer
Originalauflegeplatte befindet, durch simultanes Einschalten
einer Belichtungslampe 85 in der Abtasteinheit 83. Das vom
Original reflektierte Licht wird zu einer konvergenten
Stangenlinsenanordnung 86 geleitet und auf einen CCD-Sensor 87
vom Kontakttyp fokussiert, der aus einer Zickzack-Anordnung von
5 CCD-Chips jeweils mit 1024 Pixeln besteht, wobei jedes Pixel
die Größe von 62,5 um (1/16 mm) hat und eingeteilt ist in drei
Bereiche von 15,5 · 62,5 um jeweils, mit jeweiligen Filtern für
Cyan, Grün und Gelb.
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Das auf den CCD-Farbsensor 87 fokussierte optische Bild wird
konvergiert in elektrische Signale der jeweiligen Farben, die
einem Prozeß unterzogen werden, der später bei einem
Bildverarbeitungsblock 88 zu erläutern ist. Die farbgetrennten
Bildsignale, freigegeben vom Block 88, werden an den Drucker 200
zum Bilddrucken gesandt.
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Die Farbbildsignale aus dem Leser 100 werden verwendet, nach
Impulsbreitenmodulation und so weiter, zum Ansteuern des
Laserelements. Der gemäß den Bildsignalen modulierte Laserstrahl
wird abgelenkt in einer Abtastbewegung durch einen
Polygonspiegel 89, der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht,
dann reflektiert von einem Spiegel 90 und bestrahlt dann die
Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel 91, um die
Belichtung darauf gemäß dem Bild herbeizuführen. Eine
Horizontalabtastzeile des Laserstrahls entspricht einer
Horizontalabtastzeile des Bildes und hat eine Breite von 1/16 mm
im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Da sich die
lichtempfindliche Trommel 91 in einer Richtung dreht, die durch
einen Pfeil aufgezeigt ist, mit konstanter Geschwindigkeit, wird
ein zweidimensionales Bild belichtet durch eine Hauptabtastung,
die erzielt wird durch Bewegen des Laserstrahls, und durch
Unterabtastung, die erzielt wird durch Drehen der
lichtempfindlichen Trommel 91. Die lichtempfindliche Trommel 91
wird im voraus von einer Ladeeinrichtung 97 einheitlich
aufgeladen, und ein latentes Bild entsteht durch Belichten der
lichtempfindlichen Trommel. Ein latentes Bild gemäß dem Signal
einer speziellen Farbe wird entwickelt in einer der
Entwicklungseinheiten 92-95 gemäß der Farbe.
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Als Reaktion beispielsweise auf eine erste Abtastoperation
des Originalbildes in der Farbleseeinheit wird ein Punktbild der
Gelb-Komponente vom Originalbild auf der lichtempfindlichen
Trommel 91 belichtet und wird entwickelt von der Gelb-
Entwicklungseinheit 92. Das solchermaßen gewonnene Gelb-Bild
wird übertragen auf ein Blatt, das um eine Übertragungstrommel
96 gewickelt ist mittels einer Übertragungsladeeinrichtung 98
beim Berührungspunkt der lichtempfindlichen Trommel 91 mit der
übertragungstrommel 96, wodurch ein gelbes Tonerbild auf dem
Blatt erzeugt wird. Derselbe Prozeß wird wiederholt für die
Farben Magenta, Cyan und Schwarz, und diese Farbbilder werden
auf dem Blatt überlagert, um ein vierfarbiges Tonerbild zu
erhalten.
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Da die Eigenschaften des Entwicklers in den
Entwicklereinheiten abhängig sind von der Luftfeuchtigkeit,
variieren die Bilddichten unter denselben
Bilderzeugungsbedingungen als eine Funktion der
Luftfeuchtigkeit, wie in Fig. 9 gezeigt. Auch zeigt Fig. 10 die
Bilddichte als eine Funktion vom Oberflächenpotential der
lichtempfindlichen Trommel, in der die Luftfeuchtigkeit als
Parameter dient.
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Das erforderliche Zielpotential für eine feststehende
Zielbilddichte D&sub0; ist folglich VC2, VC1 oder VC0, jeweils für eine
relative Luftfeuchtigkeit von 80%, 50% beziehungsweise 20%
(im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist VC2 = 150 V, VC1 = 240 V
und VC0 = 300 V). Angemerkt sei, daß die Bilddichtekennlinie zur
Luftfeuchtigkeit, wie in Fig. 9 gezeigt, bei jeder Farbe
variiert, und somit variiert auch das erforderliche
Zielpotential bei jeder Farbe.
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In der Potentialkennlinie des lichtempfindlichen Gliedes,
das in Fig. 13 gezeigt ist, erfordert andererseits ein Kontrast,
der gleich oder höher ist als 250 V, eine angehobene
Gitterspannung, die nicht in der Lage ist, eine Steuerung
erforderlicher Genauigkeit bereitzustellen, so daß die
Laserleistung in geeigneter Weise umgeschaltet werden muß. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Laserleistung folglich
bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% umgeschaltet und
wird niedriger ausgewählt oder höher, jeweils über oder unter
der Feuchtigkeit von 50%.
Erläuterung der Tonersteuerschaltung (Fig. 2 und 3)
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Tonersteuerschaltung 21.
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Die von der IPU 9 des Lasers 100 freigegebenen Bilddaten 11
mit 8 Bit werden geliefert an einen Pufferspeicher 30 synchron
mit einem Synchronisationssignal RHSYNC und einem Bildtaktsignal
RCLK aus der Synchronisationssignal-Verarbeitungseinheit 1, und
das im Pufferspeicher 30 gespeicherte Bildsignal wird daraus
synchron mit Signalen HSYNC und CLK 32 aus der
Synchronisationssteuereinheit 31 ausgelesen. Auf diese Weise
wird das Bildsignal eingestellt auf die Differenz der
Synchronisation und der Geschwindigkeit zwischen dem Laser 100
und dem Drucker 200 und wird geliefert an einen Wähler 33.
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Wenn ein Auswahlsignal 34 aus einer CPU 25-1 einer
Steuereinheit 25 den Eingang A des Wählers 33 auswählt, wird das
Bildsignal an den Adressenanschluß eines Nachschlagetabellen-RAM
(LUTRAM) 38 geliefert. Wenn die CPU 25-1 den Lesemodus vom RAM 3
durch ein Steuersignal 36 auswählt, werden Daten gemäß der
Adresseneingabe aus dem RAM 38 freigegeben. Die freigegebenen
Daten werden an einen Wähler 39 geliefert und weiter an einen
nächsten Wähler 40 geliefert durch das zuvor genannte
Auswahlsignal 34. Wenn ein Auswahlsignal 42 des Wählers 40 den
Eingang A auswählt, werden die Daten an einen D/A-Wandler 41
geliefert, um in ein analoges Signal umgesetzt zu werden.
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Das solchermaßen gewonnene analoge Bildsignal 41-1 ist binär
codiert von einer Binärcodierschaltung 44, von der ein Beispiel
in Fig. 16 ist. Als Reaktion auf ein Taktsignal 51, freigegeben
aus der Synchronisationssteuereinheit 31, erzeugen
Dreieckswellengeneratoren 44-1, 44-7, 44-13 und 44-19
Dreieckswellen, die der Regelung vom Verstärkungspegel
unterzogen und durch variable Widerstände 44-3, 44-9, 44-15,
44-21, 44-5, 44-11, 44-17 und 44-23 offset-eingestellt werden
und mit dem analogen Bildsignal 41-1 in Vergleichern 44-6,
44-12, 44-18 und 44-24 verglichen, um impulsbreitenmodulierte
Signale an die Eingänge A bis D eines Wählers 44-25 zu liefern.
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Fig. 14-2 zeigt die Beziehung zwischen der freigegebenen
Impulsbreite und dem Betrag der Laserstrahlemission. Um den
linearen Abschnitt der Kennlinie gemäß den hexadezimalen Pegeln
(00F - FFH) vom Bildsignal zu nutzen, werden die zuvor genannten
veränderlichen Widerstände zum Einstellen des Verstärkungs- und
Offsetpegels manuell eingestellt gemäß einer
Energiemeßeinrichtung, die im optischen Weg vorgesehen ist, in
der Weise, daß der Pegel 00H dem Anfangsabschnitt des linearen
Abschnitts entspricht und der Pegel FFH der Position unmittelbar
vor dem Ende des linearen Abschnitts entspricht.
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Jedoch wird der Laserstrom abweichen, wenn die Laserleistung
umgeschaltet wird, wie später zu erläutern ist. Da das
Laserelement die Lichtemission über einem vorbestimmten
Schwellwertstrom beginnt, wird die Menge der Lichtemission
selbst mit derselben Impulsdauer unterschiedlich, wie in Fig.
14-1 gezeigt. Wenn folglich die Laserleistung variiert, variiert
auch der lineare Bereich der Lichtemissionsmenge als Funktion
der Impulsdauer, die dem Lasertreiber 22 zugeführt wird,
abhängig von der Laserleistung, wie durch die Kurven (1) und (2)
in Fig. 14-2 gezeigt, die jeweils dem höheren beziehungsweise
niedrigeren Laserleistungspegel entsprechen.
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Um dieselbe Bilddichte aus demselben Bildsignal mit
unterschiedlicher Lichtemissionsmenge zu erhalten, wird es
folglich erforderlich, die Impulsdauer als Reaktion auf die
Änderung der Lichtemissionsmenge zu regeln. Dieses wird erreicht
im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Anwenden einer Anzahl
binärer Codierschaltungen entsprechend der Anzahl geschalteter
Pegel der Laserleistung. Obwohl das vorliegende
Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von
Digitalisierungsschaltungen verwendet, wie in Fig. 16 gezeigt,
ist es auch möglich, in selektiver Weise eine Vielzahl von
Schaltungen zum Steuern des Verstärkungs- und Offsetpegels zu
verwenden.
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Auch sind mehrere Codierschaltungen für die geschalteten
Pegel der Laserleistung für ein Taktsignal 3LCK 52 vorgesehen
von einer Frequenz, die sich von derjenigen des Taktsignals 51
aus der Synchronisationssteuereinheit 31 unterscheidet. Der
Wähler 44-25 wählt eines der Vielzahl von
impulsbreitenmodulierten binären Bildsignalen gemäß einem Signal
aus der CPU 25-1 aus.
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Das impulsbreitenmodulierte Bildsignal von der
Codierschaltung 44 wird durch ein OR-Glied 45 und ein AND-Glied
46 an den Lasertreiber 22 geliefert.
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Fig. 15 zeigt die Einzelheiten des Lasertreibers 22, bei dem
ein analoger Schalter 22-7 gesteuert wird gemäß der Information,
die von der Steuereinheit 25 herausgefunden wurde, wodurch der
Konstantstrom variiert, der an das Laserelement 23 geliefert
wird, wie nachstehend in mehr Einzelheiten zu beschreiben ist.
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Das Signal aus dem AND-Glied 46 von der Tonsteuerschaltung
21 wird durch einen Puffer 22-1 in den Lasertreiber 22
geliefert, an einen Transistor 22-3, der aus einer
Differentialschaltung besteht, aus der der andere Transistor
22-3 zum Ansteuern des Laserelements 23 verwendet wird. Diese
Transistoren erhalten einen Konstantstrom durch einen Transistor
22-4. Ein Operationsverstärker 22-5 empfängt am positiven
Eingangsanschluß ein Signal, das aus einer
Konstantspannungsquelle 22-6 geliefert wird, und am negativen
Eingangsanschluß eine Spannung, die an einem Widerstand R5
anliegt, um den Strom im Transistor 22-4 zu messen, und
beliefert den Transistor 22-4 mit einer Spannung, die einen
Konstantstrom veranlaßt. Andererseits variiert ein analoger
Schalter 22-7, der von einem Puffer 22-8 gesteuert wird und ein
I/O-Signal aus der Steuereinheit 25 empfängt, die Spannung, die
an den positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 22-5
geliefert wird, wodurch der Strom variiert, der an das
Laserelement 23 geliefert wird. Auf diese Weise wird der analoge
Schalter 22-7 gemäß der Feuchtigkeitsinformation gesteuert,
wodurch der an das Laserelement zu liefernde Strom umgeschaltet
wird.
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Wenn der Punkt (a) offengelassen wird, selbst momentan bei
der Spannungsumschaltung, erhöht das Ausgangssignal vom
Operationsverstärker den Strom ohne Grenze, was gelegentlich zu
einer Zerstörung des Halbleiterlasers führt. Der analoge
Schalter ist vorgesehen, um ein derartiges Phänomen zu
verhindern.
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Ein Austastsignal 48 aus der Synchronisationssteuereinheit
31 wird verwendet, um das Laserelement 23 einzuschalten, um dem
Strahldetektor zu ermöglichen, die Ankunft des Strahls
festzustellen. Ein Sperrsignal 49 aus der CPU 25-1 wird
verwendet zum Sperren der Funktion des Laserelements 23, wodurch
die Lebensdauer verlängert wird.
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Ein Mustergenerator 50 erzeugt ein vorbestimmtes Muster zum
Überprüfen des Bildsignals und empfängt ein Übertragungstrommel-
Synchronisationssignal ITOP, das Horizontalsynchronsignal HSYNC
vom Drucker 200 und ein Steuersignal aus der CPU 25-1. Wenn das
Mustersignal freigegeben wird, verschiebt die CPU 25-1 das
Auswahlsignal 42 für den Wähler 40 zum Eingang B, wodurch das
Signal vom Mustergenerator 50 an den D/A-Wandler 41 geliefert
wird und somit das Bildsignal überprüft.
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Die Synchronisationssteuereinheit 31 gibt ein Taktsignal CLK
51 oder 3LCK 52 zum Erzeugen einer Rechteckwelle auf der
Grundlage eines Bezugstaktsignals aus einem Quarzoszillator als
Reaktion auf einen Befehl aus der CPU 25-1 ab. Sie empfängt auch
das Strahlfeststellsignal aus dem Strahldetektor 20 und gibt das
Austastsignal 48, das Horizontalsynchronsignal HSYNC vom Drucker
200 und das Bildtaktsignal CLK frei. Die binäre Codierschaltung
44 gibt ein binär codiertes Signal 47 synchron mit dem CLK-
Signal 51 oder mit dem 3CLK-Signal 52 frei.
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Fig. 3 ist eine Zeittafel, die die Zeitvorgabe vom
Strahlfeststellsignal und vom Austastsignal 48 darstellt.
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Die Synchronisationssteuereinheit 31 empfängt ein Taktsignal
aus einem Quarzoszillator mit einer Frequenz, die doppelt so
hoch ist wie diejenige des Bildtaktsignals, und gibt die Signale
HSYNC und CLK synchron mit dem Strahlfeststellsignal und dem
Taktsignal ab. Das Austastsignal 48 wird erzeugt durch einen
Zähler, der am Ende des Strahlfeststellsignals BD zurückgesetzt
wird, und eine Periode mißt, die kürzer als die Periode des
Strahlfeststellsignals BD ist.
Erläuterung der Arbeitsweise von der Leseeinheit (Fig. 4)
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Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der CPU
10-1 von der Steuereinheit 10 des Lesers 100 zeigt, und ein
zugehöriges Programm ist im ROM 10-2 gespeichert, wie in Fig. 1A
gezeigt.
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Wenn die Stromversorgung zum Leser 100 gestartet wird, führt
ein Schritt S1 eine Anfangsanzeigeroutine aus, die ein
Überprüfen von Eingangs-/Ausgangszuständen, einer
Initialisierung des RAM 10-3 in Fig. 1A und die Bewegung vom
Abtaststartpunkt umfaßt. Dann stellt ein Schritt S2 fest, ob der
Leser 100 mit dem Drucker 200 verbunden ist. Ein Schritt S3
findet heraus, ob ein Druckerschalter in der Bedieneinheit 16
betätigt worden ist, und wenn er betätigt wurde, sendet ein
Schritt S4 einen Druckerbefehl an den Drucker 200. Dann wartet
ein Schritt S5 auf den Eingang des Signals ITOP aus dem Drucker
200, und nach Eingang desselben initialisiert ein Schritt S6 die
Abtastung des Originalbildes mit einem bestimmten Farbmodus und
sendet das Bildsignal an den Drucker 200.
Erläuterung der Arbeitsweise vom Drucker (Fig. 5)
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Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm der Steuersequenz von der
Steuereinheit 25 des Druckers 200, und einzugehöriges Programm
ist im ROM 25-2 gespeichert, wie in Fig. 1B gezeigt.
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Wenn die Stromversorgung zum Drucker 200 initialisiert ist,
führt ein Schritt S10 eine Anfangsroutine durch, einschließlich
der Überprüfung der Eingangs-/Ausgangszustände, der
Initialisierung vom RAM und der Beseitigung einer Remanenzladung
auf der lichtempfindlichen Trommel. Ein Schritt S11 überprüft
dann die Verbindung zum Leser 100, und wenn die Verbindung
bestätigt ist, findet ein Schritt S12 heraus, ob das Heizelement
der Fixiereinheit aufgewärmt ist auf eine vorbestimmte
Temperatur. Nach Abschluß des Aufheizens findet ein Schritt S13
heraus, ob ein Druckbefehl vom Leser 100 gesandt worden ist. Als
Reaktion auf einen Druckerbefehl führt ein Schritt S14
(S14-1 - S14-4) einen Prozeß PGON aus, der später zu erläutern
ist, jeweils für das verwendete Taktsignal zum Erzeugen der
Dreieckswelle und zum Steuern der Laserleistung.
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Ein Schritt S15 errechnet die Daten, die im LUTRAM 38 gemäß
den Luftfeuchtigkeitsdaten zu speichern sind, und die Zeichen-
/Photographierinformation (Daten zur Auswahl des Taktsignals CLK
oder 3CLK) aus dem Leser, basierend auf dem Ergebnis von Schritt
S14, der später zu erläutern ist. Das Taktsignal CLK oder 3CLK
wird jeweils ausgewählt für die Zeicheninformation oder für die
Photographierinformation. Die errechneten Daten werden im LUTRAM
38 in einem Schritt S16 gespeichert, durch Auswahl des
Eingangsanschlusses B vom Wähler 33 durch das Auswahlsignal 34
und Anschließen eines Datenbusses 36 der CPU 25-1 durch den
Wähler 39 mit dem Dateneingangsanschluß vom LUTRAM 38. Die CPU
25-1 gibt die Adresse vom LUTRAM 38 an den Adressenbus 35 ab
sowie die zu speichernden Daten an den Datenbus 37, und
Speichern in den LUTRAM 38 wird ausgeführt durch die Eingabe von
Schreibimpulsen als Reaktion auf das Steuersignal 36.
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Dann findet ein Schritt S17 heraus, ob das Speichern in den
LUTRAM 38 abgeschlossen ist, und falls abgeschlossen, sendet ein
Schritt S18 das Signal ITOP an den Leser 100. Als Reaktion auf
das Signal in dem in Fig. 4 gezeigten Ablaufdiagramm schreitet
die Sequenz von Schritt S5 zu Schritt S6. Dann stellt ein
Schritt S19 einen bestimmten Farbmodus ein, und die
Tonersteuerung wird ausgeführt durch Umschalten der Adresse vom
LUTRAM 38 für jede Farbe. Ein Schritt S20 führt eine
Druckoperation von der bestimmten Farbe aus. Nach Abschluß des
bestimmten Farbmodus von Farbbildinformation kehrt die Sequenz
zu Schritt S11 zurück.
Erläuterung des PGON-Prozesses (Fig. 6 und 7)
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Die PGON-Prozesse in den Schritten S14-1 bis S14-4 sind in
Fig. 6 zusammengefaßt, da sie wechselweise dieselben sind, mit
Ausnahme der Laserleistung und des Taktsignals, das zum Erzeugen
der Dreieckswelle verwendet wird.
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Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm des PGON-Prozesses in Schritt
S14 von Fig. 5 zum Aktivieren des Mustergenerators 50 zur
Freigabe eines vorbestimmten Musters und zum Lesen des
Oberflächenpotentials von der lichtempfindlichen Trommel.
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Zuerst in Schritt S30 veranlaßt das Auswahlsignal 42 die
Auswahl des Eingangsanschlusses B vom Wähler 40 zum Liefern des
Signals vom Mustergenerator 50 an den D/A-Wandler 41. Dann
veranlaßt ein Schritt S31 die Potentialmeßeinheit 27, das
Potential zu messen, das auf der lichtempfindlichen Trommel 29
erzeugt wird durch einen Laserstrahl, der als Reaktion auf ein
Signal emittiert wird, beispielsweise "00" aus dem
Mustergenerator 50. Die binäre Digitalumsetzschaltung 44 ist im
voraus so eingestellt, daß die Vergleicher 44-6, 44-12, 44-18
und 44-24 einen Grenzimpuls freigeben, der hinreichend ist zum
Induzieren einer Lichtemission aus dem Laserelement als Reaktion
auf ein Eingangssignal "0" an den D/A-Wandler 41. Somit wird das
lichtempfindliche Glied 29 einheitlich vom Lasertreiber 22 und
vom Laserelement 23 bestrahlt.
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Auch die binäre Codierschaltung 44 ist im voraus so
eingestellt, daß das Laserelement 23 Licht mit einer Periode
emittiert, die kürzer ist als die Periode der Dreieckswelle,
wodurch Punkte genau wiedergegeben werden, wenn der
Mustergenerator 50 ein Hexadezimalsignal "FF" in Schritt S31
freigibt, und das entsprechende Potential zum Signal "FF" wird
auf dieselbe Weise gelesen.
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Ein Schritt S32 bestimmt das Zieloberflächenpotential VC0
aus Fig. 10, um eine vorbestimmte Bilddichte bereitzustellen als
Reaktion auf die festgestellte Luftfeuchtigkeit und findet
heraus, ob die Differenz der gemessenen Potential V&sub0;&sub0; und VFF den
Signalen "00" beziehungsweise "FF" aus dem Mustergenerator 50
bei einem vorbestimmten Wert einander gleichen. Wenn nicht,
schreitet die Sequenz fort zu einem Schritt S33, um die
Hochspannung der Ladeeinrichtung 97, die in Fig. 1 gezeigt ist,
zu variieren, und die Sequenz kehrt zu Schritt S31 zurück, um
die Prozedur zu wiederholen.
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Wenn die Differenz in Schritt S32 andererseits gleich VC0
ist, schreitet die Sequenz fort zu Schritt S34, um den
Mustergenerator 50 zu aktivieren, woraufhin der Mustergenerator
50 beginnt, als ein m-Bit-Zähler zu arbeiten, um das HSYNC-
Signal synchron mit dem ITOP-Signal zu zählen, und gibt in
Aufeinanderfolge Signale frei durch Teilen der Signale "00" bis
"FF" in eine vorbestimmte Anzahl m von Pegeln. Das solchermaßen
gewonnene Signal wird durch den Wähler 40 an den D/A-Wandler 41
geliefert, um ein analoges Signal zum Ansteuern des
Laserelements 23 zu erhalten. Die Schritte 35 und 36 lesen das
Potential des lichtempfindlichen Gliedes 29, wobei in m Pegeln
variiert wird als Reaktion auf das analoge Signal und speichert
das Potential in Aufeinanderfolge gemäß dem Ausgangssignal vom
Mustergenerator 50. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die
Anzahl m mit 16 angenommen.
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Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem Eingangssignal vom
D/A-Wandler 41 und der von der Potentialmeßeinheit 27 gemessenen
Spannung.
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Das lichtempfindliche Glied 29 wird auf ein negatives
Potential aufgeladen, so daß das Potential angehoben wird durch
Bestrahlen mit einem Laserstrahl, und negativ aufgeladener Toner
wird entsprechend aufgetragen. In Fig. 7 zeigt VDD einen
Ladungspegel an, wenn der Laser nicht aktiviert ist, und VL zeigt
einen Ladungspegel auf, wenn der Laser voll aktiviert ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der PGON-Prozeß
ausgeführt vor jeder Kopiersequenz für alle Laserleistungspegel
und das Taktsignal zum Erzeugen der Dreieckswelle, aber der
Prozeß kann auch durchgeführt werden zu einem vorbestimmten
Intervall mit einem geeigneten Zeitgeber oder nach einer
vorbestimmten Anzahl von Kopieroperationen. Auch ist die
Durchführung möglich für einen ausgewählten Laserleistungspegel
und ein ausgewähltes Taktsignal.
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Des weiteren ist es möglich, die exklusive Sequenz für den
PGON-Prozeß zu verwenden, um die gemessenen Werte zu speichern
und eine Nachschlagetabelle mittels der gespeicherten Daten bei
einer üblichen Kopiersequenz anzulegen.
Anlegen der Nachschlagetabelle (Schritt 21) (Fig. 12)
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Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen dem Eingangsbildsignal
und der Ausgangsbilddichte, wobei:
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Der erste Quadrant die Ausgangsdichte D als eine Funktion
des Eingangspegels e aufzeigt;
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der zweite Quadrant die Beziehung (LUT) zwischen dem
Umsetzpegel E und dem Eingangspegel e aufzeigt;
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der dritte Quadrant die Beziehung (EV-Kurve) zwischen dem
Umsetzpegel E und dem Potential V aufzeigt, gemessen durch den
Potentialsensor; und
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der vierte Quadrant die Beziehung (VD-Kurve) zwischen der
Ausgangsdichte D und dem gemessenen Potential V aufzeigt; wobei:
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V = (gemessener Wert vom Potentialsensor - VFF)/(V&sub0;&sub0; - VFF)
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D = (Dichte/Maximaldichte) · "FF"
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V&sub0;&sub0;: vom Potentialsensor als Reaktion auf ein Signal "00"
gemessenes Potential
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VFF: vom Potentialsensor als Reaktion auf ein Signal "FF"
gemessenes Potential
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Die VD-Kurve wird ausgewählt aus mehreren Kurven, die im
voraus im ROM 25-2 gespeichert sind gemäß Entwicklern,
Laserleistungspegeln und Taktsignalen zum Erzeugen einer
Dreieckswelle zur Verwendung in der binären Codierschaltung 44
in Fig. 2 (Taktsignale CLK 51, 3CLK 52).
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Da die EV-Kurve fast linear verläuft, wird der PG-Prozeß zur
Potentialmessung (Schritt S34 in Fig. 6) durchgeführt durch
Speichern einer Tabelle gemäß der ausgewählten VD-Kurve (Tabelle
mit invertierten x- und y-Achsen der VD-Kurve) im LUTRAM 38 und
Verwenden der Daten, die von der Tabelle im LUTRAM 38 umgesetzt
worden sind. Die im LUTRAM 38 gespeicherten Daten können auch im
voraus in einem ROM gespeichert werden.
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Die Vorbereitung der Nachschlagetabelle wird in einer
solchen Weise durchgeführt, daß ein Umsetzpegel Ei gewonnen wird
gemäß dem Eingangspegel ei und dem Dichtepegel Di, um die
Ausgangsdichte D linear als Funktion des Eingangspegels e zu
variieren, wodurch das Ausgangssignal ei des Mustergenerators
ein gemessenes Potential Vi gemäß einer Dichte Di entsprechend
der VD-Kurve bereitstellt. Da das Ausgangssignal vom
Mustergenerator in 16 Pegeln im vorliegenden Ausführungsbeispiel
variiert, werden 16 LUT-Daten vorbereitet, und die Daten werden
abgeschlossen von "00" bis "FF" durch Annähern mit gefalteten
Linien.
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Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die
Nachschlagetabelle in einem RAM angelegt, es ist aber auch
möglich, mehrere Datengruppen in einem ROM zu speichern und eine
geeignete Gruppe gemäß dem Ergebnis der Rechnung von der CPU
auszuwählen.
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Wie zuvor erläutert, gestattet das vorherige
Ausführungsbeispiel, ein stabiles Bild durch Beibehalten einer
konstanten Beziehung zwischen dem Potential des
lichtempfindlichen Gliedes und dem Bildsignal zu erzielen und
auch die Charakteristik des Entwicklers zu berücksichtigen. Auch
im Falle eines Farbbildes ist es möglich, Fluktuationen der
Farbe zu verhindern, wodurch ein Bild mit konstanter Farbe
bereitgestellt wird.
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Obwohl die vorstehende Beschreibung einem
Bilderzeugungsgerät galt, bei dem ein Laser mit einem
elektrophotographischen Prozeß kombiniert ist, ist die
vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges
Ausführungsbeispiel beschränkt. Tatsächlich sind verschiedene
Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs der anliegenden
Patentansprüche möglich.