DE60030519T2 - Verfahren zur Unterdrückung von Phantombildern - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Phantombildern in einem digitalen Kopier- oder Druckprozeß mit einem Entwicklungsschritt, in dem:
    • – Tonermaterial auf eine oder von einer Oberfläche eines Trägermediums übertragen wird,
    • – jeder Punkt dieser Oberfläche einer Folge von Prozeßschritten unterliegt, jedes Paar, bestehend aus einem Punkt dieser Oberfläche und einem Prozeßschritt dieser Folge, mit einem Pixel von zu druckender Bildinformation verknüpft ist und
    • – diese Prozeßschritte wenigstens einen Schritt umfassen, der in einer vorbestimmten Weise durch wenigstens einen vorhergehenden Prozeßschritt für denselben Oberflächenpunkt beeinflußt ist.
  • Ein Beispiel für einen digitalen Prozeß oder Druckprozeß, auf den die Erfindung Anwendung findet, ist der eletrofotografische Prozeß, bei dem in Übereinstimmung mit einem punktartigen Bildmuster ein latentes elektrostatisches Ladungsmuster durch Laser- oder LED-Belichtung einer fotoleitenden Trommel oder eines fotoleitenden Bandes gebildet wird. Das Ladungsmuster wird dann an einer Entwicklungszone vorbei bewegt, wo es mit Tonerpulver entwickelt wird, z. B. mit einem Magnetbürstenprozeß unter Verwendung einer Spendertrommel, an welcher der Toner durch magnetische Anziehung haftet. Der Toner wird auf der Oberfläche der Spendertrommel zugeführt, die in diesem Fall das oben genannte Trägermedium bildet. Die oben genannten Prozeßschritte sind die Schritte, in denen ein gegebener Punkt auf der Oberfläche der Spendertrommel die Entwicklungszone erreicht und entweder Toner auf den Fotoleiter übertragen wird oder nicht, je nach Ladungszustand des Fotoleiters, d. h. je nach Bildinformation des zu druckenden Pixels. So werden einige Teile der Oberfläche der Spendertrommel ihre Tonerschicht verlieren, während andere Teile dieser Trommel mit Toner beschichtet bleiben. Bei weiterer Drehung der Spendertrommel wird neuer Toner aus einem Reservoir zugeführt, so daß eine anscheinend gleichförmige Tonerschicht auf der Oberfläche der Spendertrommel wiederhergestellt wird.
  • Es stellt sich jedoch heraus, daß die Tonerschicht auf der Oberfläche der Spendertrommel nicht vollständig gleichförmig ist. In den Bereichen, in denen Toner auf den Fotoleiter übertragen und durch neuen Toner aus dem Reservoir ersetzt worden ist, ist die Dicke, physikalische Struktur und/oder Zu sammensetzung (z. B. Verteilung der Partikelgröße) der Tonerschicht etwas verschieden von den Bedingungen der Tonerschicht in den anderen Bereichen, wo eine Tonerschicht dauernd auf der Oberfläche verblieben ist. Im Fall eines zweikomponentigen Entwicklers, der Trägerpartikel und Tonerpartikel enthält, kann ein Unterschied auch dadurch verursacht werden, daß der Entwickler sich erschöpft, d. h., an Tonerpartikeln verarmt.
  • Der nächste Prozeßschritt in der Folge wird erreicht, wenn der Oberflächenpunkt auf der Oberfläche der Spendertrommel erneut die Entwicklungszone erreicht. Aufgrund der oben erwähnten Unterschiede in dem Aufbau der Tonerschicht wird der Prozeß der Tonerübertragung in diesem nachfolgenden Schritt in einem gewissen Ausmaß durch die "Vergangenheit" der Spendertrommel beeinflußt. Dieser Einfluß kann auf dem gedruckten Bild in der Form eine Phantombildes sichtbar werden.
  • DE 34 01 992 A1 beschreibt ein Verfahren zum Löschen der "Vergangenheit" der Spendertrommel.
  • Dieser Effekt und andere Effekte, die zu Phantombildern führen, werden in der Beschreibung der Ausführungsformen näher erläutert werden.
  • Das Auftreten und die Intensität von Phantombildern wird allgemein von verschiedenen Parametern des Entwicklungsprozesses abhängen, etwa der Stärke der elektrischen und/oder magnetischen Felder in der Entwicklungszone, der Spaltbreite oder des Kontaktdruckes in der Entwicklungszone, den Eigenschaften des Toners, Oberflächeneigenschaften des Trägermediums und dergleichen. Wenn diese Parameter bekannt sind, ist die Intensität der Phantombilder vorhersagbar und im gewissen Ausmaß auf der Basis von empirischen Daten steuerbar. Eine wichtige herkömmliche Maßnahme zur Unterdrückung von Phantombildern ist die sorgfältige Reinigung des Trägermediums. Gerade diejenigen Eigenschaften des Toners, die normalerweise in dem Entwicklungsprozeß erwünscht sind, d. h. kleine Partikelgröße, hohe Pigmentierung und gute Haftung, machen jedoch den Reinigungsprozeß schwierig. Außerdem kann eine zu intensive Reinigung die Lebensdauer der beteiligten Komponenten einschränken.
  • Beim Drucken oder Kopieren in schwarz-weiß werden Phantombilder normalerweise nur auf durchgehend weißen oder schwarzen Teilen des Bildes sichtbar sein, und in den meisten Fällen ist es möglich, diese Phantombilder mit herkömmlichen Maßnahmen ausreichend zu unterdrücken. Beim Halbtondrucken und insbesondere beim Vollfarbendrucken ist die Wahrscheinlichkeit von sichtbaren Phantombildern jedoch erhöht, weil Phantombilder auch in Bereichen mit einem gleichförmig getönten oder gefärbten Hintergrund in der Form einer leichten Veränderung im Farbton oder der Dichte sichtbar sein werden. Außerdem ist es in diesen Fällen schwieriger, die Phantombilder durch Steuerung der Parameter des Entwicklungsprozesses zu unterdrücken.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur wirksameren Unterdrückung von Phantombildern beim digitalen Drucken oder Kopieren, insbesondere beim Halbton- oder Vollfarben-Drucken oder -Kopieren zu schaffen.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe im Fall eines digitalen Kopier- oder Druckprozesses der im einleitenden Absatz beschriebenen Art durch einen digitalen Bildverarbeitungsschritt gelöst, bei dem die Bildinformation für jedes zu druckende Pixel auf der Basis von Bildinformation für zumindest das Pixel, das zu demselben Oberflächenpunkt und dem vorhergehenden Prozeßschritt gehört, korrigiert wird, um so den Einfluß dieses vorhergehenden Prozeßschrittes zu kompensieren. Gemäß dem allgemeinen Konzept der Erfindung werden somit Phantombilder durch digitale Bildverarbeitung unterdrückt. Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß das Auftreten und die Intensität von Phantombildern vorhersagbar sind, sofern die Parameter des Prozesses, z. B. Entwicklungs-, Übertragungs- und Reinigungsschritte sowie das gemittelte Verhalten wie etwa das Alterungsverhalten des Bildaufzeichnungselements, des Zwischenträgers (soweit verwendet) und des Toner- und/oder Entwicklerpulvers bekannt sind. Da das Phantombild dem in Übereinstimmung mit der Bildinformation zu druckenden Bild überlagert ist, ist es möglich, die Bildinformation in solcher Weise zu korrigieren, daß der kombiniert Effekt der korrigierten Bildinformation und des Phantombildes die gewünschte Dichte des Bildes oder, im Fall des Farbdruckes, des zu druckenden Farbauszuges ergibt.
  • Speziellere Einzelheiten und Anpassungen der Erfindung an verschiedene Druck- oder Kopierprozesse sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
  • 1 ein Diagramm zur Illustration eines elektrofotografischen Druckprozesses, auf den die Erfindung anwendbar ist;
  • 2 eine Illustration des Auftretens von Phantombildern auf einem gedruckten Bild;
  • 3 ein Diagramm zur Erläuterung anderer Effekte, die zu Phantombildern im Zusammenhang mit dem Farbdrucken führen;
  • 4(A)-(C) Pixel, die in Übereinstimmung mit einem komplementären Entwicklungsprozeß entwickelt wurden;
  • 5 eine Illustration von Phantombildern, die infolge der im Zusammenhang mit 3 erläuterten Effekte auftreten;
  • 6 und 7 Diagramme zur Illustration eines direkt induzierten Druckprozesses, auf den die Erfindung ebenfalls anwendbar ist; und
  • 8 und 9 Flußdiagramme zur Erläuterung von zwei Ausführungsformen der Erfindung.
  • Ein erstes Beispiel für einen Effekt, der zu Phantombildern führt, wird nun im Zusammenhang mit 1 und 2 erläutert werden.
  • 1 zeigt eine fotoleitende Trommel eines elektrofotografischen Kopierers oder Druckers. Ein latentes elektrostatisches Ladungsmuster (nicht gezeigt) ist, z. B. durch Laserbelichtung, in Übereinstimmung mit der dem Drucker zugeführten Bildinformation auf der Oberfläche der Trommel 10 gebildet worden. In einer Entwicklungszone 12 wird das Ladungsbild auf der Oberfläche der Trommel 10 mit Tonerpulver entwickelt, wie allgemein im Stand der Technik bekannt ist. Das Tonerpulver wird auf der Oberfläche einer Spendertrommel 14 zu der Entwicklungszone 12 zugeführt. Die Oberfläche dieser Spen dertrommel 14 läuft durch ein Tonerreservoir 16, wo eine im wesentlichen gleichförmige Schicht aus Tonerpulver auf der Oberfläche der Trommel abgelagert wird. So dient die Trommel 14 als Trägermedium, von dem das Tonerpulver in Übereinstimmung mit der durch das eletrostatische Ladungsbild repräsentierten Bildinformation auf die fotoleitende Trommel 10 übertragen wird. Betrachtet man einen festen Punkt auf der Oberfläche der Spendertrommel 14, so wird dieser Punkt an einer Folge von Entwicklungs-Prozeßschritten beteiligt sein, die jedes Mal dann auftreten, wenn dieser Punkt die Entwicklungszone 12 durchläuft.
  • In solchen Bereichen auf der Oberfläche der Trommel 14, in denen der Toner nicht auf die fotoleitende Trommel 10 übertragen worden ist, verbleibt die Tonerschicht auf der Oberfläche der Spendertrommel. In anderen Bereichen, in denen das Ladungsbild entwickelt worden ist, ist die Tonerschicht entfernt worden, so daß Lücken 18 in der Tonerschicht zurückbleiben. Wenn die Oberfläche der Tonertrommel 14 durch das Tonerreservoir 16 läuft, werden diese Lücken 18 wieder mit Toner aufgefüllt, so daß eine im wesentlichen gleichförmige Tonerschicht wiederhergestellt wird, bevor der nächste Entwicklungsschritt stattfindet.
  • Abhängig von dem Mechanismus, mit dem der Toner aus dem Reservoir 16 auf die Oberfläche der Trommel 14 aufgetragen wird, den Eigenschaften des Toners, den Oberflächeneigenschaften der Spendertrommel, dem in der Entwicklungszone 12 verwendeten Übertragungsmechanismus und dergleichen ist jedoch die Beschaffenheit der wiederhergestellten Tonerschicht in den Bereichen 20, in denen eine Lücke vorhanden war, von der Beschaffenheit der Tonerschicht in den Bereichen 22 verschieden, in denen die ursprüngliche Tonerschicht auf der Trommel verblieben ist. Somit kann das Muster aus Bereichen 20 und 22 als ein Phantombild auf der Oberfläche der Spendertrommel 14 betrachtet werden. Zum Beispiel kann ein solches Phantombild signifikant werden, wenn im vorhergehenden Schritt eine große dunkle Fläche entwickelt worden ist, so daß eine große Lücke 18 entstanden ist und die Tonerzufuhr aus dem Reservoir 16 den Bedarf an neuen Toner nicht vollständig abdecken kann.
  • Wenn in einem solchen Fall eine große dunkle Fläche des Bildes in dem nachfolgenden Schritt entwickelt werden muß, so können die Bereiche 20 zu einer etwas geringeren Dichte des entwickelten Bildes auf der fotoleitenden Trommel 10 führen, so daß auf der gedruckten Kopie eine invertiertes Phantombild sichtbar wird.
  • Dies ist in 2 illustriert, die ein gedrucktes Bild einer Seite mit zwei kleineren dunklen Flächen 24 und 26 und einer großen dunklen Fläche 28 zeigt. Die Richtung, in welcher der Entwicklungsprozeß fortgeschritten ist, wird durch einen Pfeil A bezeichnet. Somit sind die kleineren Flächen 24 und 26 früher entwickelt worden als die große dunkle Fläche 28. Wenn die Spendertrommel 14 eine volle Umdrehung gemacht hat, erreichen die Punkte auf der Spendertrommel, die den dunklen Flächen 24 und 26 entsprechen, wieder die Entwicklungszone 12 und führen infolge des Tonermangels zu etwas helleren Phantombildern 24' und 26' auf dem dunklen Hintergrund der Fläche 28. Der Versatz Δy zwischen den Flächen 24, 26 und ihren jeweiligen Phantombildern entspricht in diesem Fall der Umfangslänge der Spendertrommel 14.
  • Andere Typen von Phantombildern können in einem Farbdruckprozeß auftreten, für den in 3 ein Beispiel gezeigt ist.
  • Hier sind mehrere fotoleitende Trommeln vorhanden, die jeweils ein entwickeltes Tonerbild für einen Farbauszug tragen. 2 zeigt nur zwei fotoleitende Trommeln c und y für die Farbauszüge Cyan und Gelb. In Übertragungszonen 30 und 32 wird das entwickelte Tonerbild jedes Farbauszugs auf ein endloses Zwischenträgerband 34 übertragen, auf dem alle Farbauszüge einander überlagert werden. Wenn der letzte Farbauszug (Gelb in diesem Fall) aufgetragen worden ist, läuft das Band 34 durch eine Übertragungs- und Fixierzone 36, wo das Vollfarbenbild auf ein Bildaufzeichnungsmedium 38 wie etwa einen Bogen Kopierpapier übertragen und dort fixiert wird.
  • Im Idealfall sollte der gesamte Toner des auf der Oberfläche der Trommel c vorhandenen Tonerbildes in der Übertragungszone 30 auf das Band 34 übertragen werden. In der Praxis stellt sich jedoch heraus, daß Reste von Toner auf der Oberfläche der Trommel c verbleiben. Obgleich eine Reinigungswalze 40 dazu vorgesehen ist, diesen restlichen Toner zu entfernen, kann es dennoch einige Rückstände an Toner geben, die auf der Oberfläche der Trommel c verbleiben und im nächsten Zyklus wieder die Übertragungszone 30 errei chen. Dies führt wiederum zum Auftreten eines Phantombildes auf dem Band 34 und schließlich auf dem Aufzeichnungsmedium 38.
  • In diesem Fall wird die Trommel c als das Tägermedium betrachtet, und jeder Punkt auf der Oberfläche dieser Trommel unterliegt einer Folge von Prozeßschritten (Übertragungsschritten), die jeweils dann stattfinden, wenn dieser Punkt die Übertragungszone 30 durchläuft. Der auf der Oberfläche der Trommel 30 verbleibende restliche Toner hat einen Einfluß auf die Übertragungseingenschaften im nachfolgenden Schritt. Dieser Effekt wird als "Restbildeffekt" bezeichnet. Natürlich kann dieser Effekt für jeden Farbauszug auftreten, und die entsprechenden Phantombilder werden auf dem gedruckten Bild als eine leichte Verschiebung des Farbtons sichtbar sein.
  • Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn der Entwicklungsprozeß ein sogenannter komplementärer Prozeß ist, der nun anhand von 4 erläutert werden wird.
  • 4(A) zeigt ein Pixel 42c, das mit der Trommel c für den Farbauszug Cyan zu drucken ist. Dieses Pixel besteht aus mehreren Unterpixeln 44 (sechzehn in diesem Beispiel), die entweder mit cyanfarbenem Toner entwickelt werden mögen oder nicht entwickelt werden. Durch Verändern der Anzahl der zu entwickelnden Unterpixel kann somit die Dichte des Cyan-Farbauszugs in sechzehn Schritten variiert werden. Im gezeigten Beispiel sind acht der sechzehn Unterpixel zu entwickeln (schraffierte Pixel), während die übrigen acht Unterpixel weiß bleiben. Dies entspricht einer Dichte von 50 %. Obgleich die schraffierten Pixel in diesem Beispiel in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, kann in einer alternativen Ausführungsform auch ein unregelmäßiges Muster erhalten werden, z. B. durch Dithern.
  • Wenn im Vollfarbenbild ein grünes Pixel erhalten werden soll, müssen die weißen Unterpixel 44 in 4(A) mit gelbem Toner entwickelt werden, 4(B) zeigt das entsprechende Pixel 42y des entwickelten Bildes auf der Oberfläche der Trommel y. Obgleich acht gelbe Unterpixel benötigt werden, sieht man, daß in diesem Beispiel alle sechzehn Unterpixel auf der Trommel y mit gelbem Toner entwickelt worden sind. In der Übertragungszone 32 kommt es somit zu einer Überlappung zwischen den in der Zone 30 aufgetragenen Unterpixeln 44 in Cyan und den darauf überlagerten gelben Unterpixeln. Infolge der Eigenschaften der Toner und der Übertragungsbedingungen in der Übertragungszone 32 werden jedoch die bereits auf dem Band 34 vorhandenen Cyan-Unterpixel den gelben Toner nicht akzeptieren, so daß der gelbe Toner nur in den zuvor weißen Pixeln übertragen wird, wie in 4(C) gezeigt ist.
  • Offensichtlich hat dieser komplementäre Prozeß den Vorteil, daß er relativ tolerant gegenüber Registerfehlern bei der Überlagerung von verschiedenen Farbauszügen ist. Ein anderes typisches Beispiel, in dem der komplementäre Prozeß angewandt wird, ist der Fall, daß z. B. ein Text aus gelben Buchstaben auf einen Hintergrund in cyan geschrieben werden soll. In diesem Fall werden die Buchstaben des Textes in dem Cyan-Prozeß weiß gelassen, und in dem Gelb-Prozeß wird ein massiver Block gedruckt, der diesen Text vollständig bedeckt, so daß die zuvor weißen Textbereiche den gelben Toner akzeptieren werden. Es ist ein allgemeines Kennzeichen des Komplementären Prozesses, daß eine Überlappung zwischen einander zu überlagernden Farbauszügen besteht, obgleich in der Praxis die Überlappungsfläche begrenzt sein mag und auch die Dichtebereiche der Farbauszüge und die Farbkombinationen, auf die der Prozeß angewandt wird, beschränkt sein mag. Für eine detailliertere Beschreibung dieses komplementären Übertragungsprozesses wird auf EP 373 407 verwiesen, deren Beschreibung hier durch Verweisung mit einbezogen wird.
  • Im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Restbildeffekt versteht es sich, daß große Mengen an restlichem Toner auf der Trommel y zurückbleiben, wenn der komplementäre Prozeß angewandt wird. Dies führt zu dem sogenannten "komplementären Restbildeffekt". Obgleich diese beiden Typen von Restbildeffekten einander ähnlich sind, sollten sie voneinander unterschieden werden, weil die Intensität der resultierenden Phantombilder unterschiedlich sein kann. Es hat sich gezeigt, daß bei dem Restbildeffekt der Toner, der zufällig auf der Oberfläche der Trommel zurückbleibt, in der Hauptsache aus Partikeln besteht, die eine sehr geringe Größe haben, so daß im nächsten Übertragungsschritt eine andere Verteilung der Partikelgröße des Toners angetroffen wird. Infolgedessen sind die Übertragungseigenschaften des Toners und damit die Tendenz zur Bildung von Phantombildern von der Situation verschieden, die man im Fall des komplementären Restbildeffektes antrifft.
  • 5 zeigt die Vollfarbenbilder von zwei Seiten 46 und 48, die nacheinander auf der Oberfläche des Bandes 34 gebildet und der Übertragungs- und Fixierzone 36 zugeführt worden sind. Die Richtung, in welche der Übertragung- und Fixierprozeß fortgeschritten ist, wird durch einen Pfeil B angegeben. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß beide Seiten 46 und 48 ein identisches Bild tragen, das aus einem grünen Balken 50 bzw. 52 auf einem gleichförmigen gelben Hintergrund besteht. Als Beispiel kann angenommen werden, daß der Hintergrund eine maximale Dichte von 100 % hat. Der Restbildeffekt oder der komplementäre Restbildeffekt wird dann ein Phantombild 50' verursachen, das als eine leichte Schattierung von weniger gesättigtem Gelb auf dem gelben Hintergrund sichtbar sein wird. Der Versatz Δy2 zwischen dem Balken 50 und seinem Phantombild entspricht in diesem Fall der Umfangslänge der fotoleitenden Trommel c bzw. y. Wäre diese Länge größer als die Länge der Seite 46, so könnte das Phantombild 50' auch auf der nachfolgenden Seite 48 erscheinen.
  • Ein anderer Effekt, der zu Phantombildern führt, wird nun wieder mit Bezug auf 3 erläutert werden.
  • In dem in 5 gezeigten Beispiel wird der Balken 50 mit Toner in der Farbe Cyan in der Übertragungszone 30 auf das Band 34 übertragen werden. Wenn dieser Balken die nachfolgende Übertragungszone 32 erreicht, kann ein Teil des Cyan-Toners auf die Oberfläche der Trommel y übertragen werden. Dies wird als "Rückübertragung" bezeichnet. Nach einer vollen Umdrehung der Trommel y können Reste des Cyan-Toners wieder auf das Band 34 übertragen werden, so daß ein weiteres Phantombild 50'' durch den Rückübertragungseffekt erzeugt wird. In diesem Fall ist der Versatz Δy3 die Summe aus Δy2 und dem Abstand zwischen Übertragungszonen 30 und 32.
  • In diesem Fall wird die Trommel y als das Trägermedium betrachtet, das einer Folge von Prozeßschritten unterliegt. Ein erster Prozeßschritt ist der Schritt, in dem der Toner aus dem Balken 50 von dem Band 34 zurück auf die Trommel y übertragen wird. Dieser Prozeß hängt natürlich mit der Bildinformation des Pixels zusammen, das eine gewisse Zeit vorher mit der Trommel c gedruckt worden ist. Der nachfolgende Prozeßschritt bei der Trommel y ist der Schritt, in dem der auf der Trommel y abgelagerte Cyan-Toner zusammen mit dem auf dieser Trommel gebildeten gelben Tonerbild wieder auf das Band 34 übertragen wird.
  • Die Intensitäten der in 5 gezeigten Phantombilder 50' und 50'' werden von den Parametern abhängen, die die Übertragungs- und Rückübertragungsprozesse in den Übertragungszonen 30 und 32 regieren, z. B. den Oberflächeneigenschaften der Trommeln c und y und des Bandes 34, den physikalischen Eigenschaften der Tonermaterialien, dem in den Übertragungszonen angewandten Druck und dergleichen.
  • Als weiteres Beispiel für einen digitalen Druckprozeß illustrieren 6 und 7 einen sogenannten direkten Induktionsprozeß (DIP). 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer sogenannten DIP-Tronmel 56, die in gewissem Sinn die fotoleitende Trommel des elektrofotografischen Prozesses ersetzt. Diese Trommel weist eine große Anzahl von Elektroden 58 auf, die in Umfangsrichtung um die Trommel herum laufen. 6 zeigt nur eine dieser Elektroden, und deren Breite ist in der Zeichnung stark übertrieben. In der Praxis entspricht die Breite jeder Elektrode der Breite eines einzelnen zu druckenden Unterpixels. Die Elektroden sind mit einer dünnen dielektrischen Schicht bedeckt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, versorgt eine Applikatorwalze 59 die DIP-Trommel 56 mit einer gleichförmigen Schicht aus einem elektrisch relativ leitfähigen Tonerpulver, und zwar vor dem Eintritt in eine Bilderzeugungszone 60, die sich über die gesamte Länge der DIP-Trommel 56 erstreckt. In der Bilderzeugungszone 60 wird mit Hilfe eines stationären Magnetmessers 64 eine Magnetbürste erzeugt. Wenn an einem bestimmten Punkt auf der Oberfläche der DIP-Trommel 56 ein Pixel entwickelt werden soll, so wird genau in dem Moment, in dem dieser Punkt die Bilderzeugungszone 60 durchläuft, eine Spannung an die Elektrode 58 angelegt. So wird in der Bilderzeugungszone ein elektrisches Feld erzeugt, das bewirkt, daß der Toner an der Oberfläche der DIP-Trommel 56 haftet. Wenn keine Spannung an die Elektrode 58 angelegt wird, wird der Toner magnetisch zur Oberfläche der Trommel 62 angezogen und so von der DIP-Trommel 56 entfernt. Folglich kann in Übereinstimmung mit der dem Drucker zugeführten Bildinformation ein Bild gedruckt werden, indem die betreffenden Elektroden 58 zu den richtigen Zeiten erregt werden. Mit der Drehung der DIP-Trommel 56 wird das daraus entwickelte Bild zu ei ner Übertragungszone 66 überführt, wo es auf ein Aufzeichnungsmedium 68 übertragen wird, bei dem es sich um einen Bogen Kopierpapier oder einen Zwischenbildträger handeln kann. Eine detailliertere Beschreibung des direkt induzierten Druckprozesses mit etlichen Ausführungsformen sowie eines Aufbaus der DIP-Trommel findet sich in US 4 884 188 , auf die hier verwiesen wird.
  • In dem DIP-Prozeß ist das Trägermedium die DIP-Trommel 56, und ein Prozeß, der auf jeden Punkt auf der Oberfläche dieser Trommel angewandt wird, ist der Bilderzeugungsschritt, der in der Bilderzeugungszone 60 stattfindet. Ein nachfolgender Prozeßschritt ist die Übertragung des entwickelten Bildes auf das Aufzeichnungsmedium 68 in der Übertragungszone 66.
  • Betrachtet man eine einzelne Elektrode 58 der DIP-Trommel 56, so wird das Potential dieser Elektrode durch die Bildinformation des Pixels bestimmt, das in der Bilderzeugungszone 60 gebildet werden soll. Dasselbe Potential ist jedoch auch in der Übertragungszone 66 vorhanden und wird die Übertragung von Toner für ein Pixel beeinflussen, das früher entwickelt worden ist. Dieser Effekt, der als "elektrischer Effekt" bezeichnet wird, führt wiederum zum Auftreten eines Phantombildes auf dem Bildaufzeichnungsmedium 68. Der Versatz Δy4 zwischen dem Phantombild und dem ursprünglichen Bild ist in diesem Fall durch die Bogenlänge von der Bilderzeugungszone 60 zur Übertragungszone 66 längs des Umfangs der Trommel 56 bestimmt. Parameter, die die Intensität des Phantombildes bestimmen, umfassen in diesem Fall die Oberflächeneigenschaften des Aufzeichnungsmediums 68 und der Trommel 56, die an die Elektrode 58 angelegte Spannung, den in der Übertragungszone 66 ausgeübten Druck und dergleichen.
  • In einem praktischen Kopierer oder Drucker können verschiedene Effekte, die zu Phantombildern der oben beschriebenen Typen führen, in Kombination auftreten.
  • 8 illustriert eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Unterdrückung solcher Phantombilder durch digitale Bildverarbeitung.
  • In Schritt 101 wird die Bildinformation, d. h. die Bilddichte D(x, y) (für Schwarz oder irgendeinen der Farbauszüge) für ein an einer Koordinatenposi tion (x, y) zu druckendes Pixel gelesen. Die Koordinate x gibt z. B. die Position des Pixels in Axialrichtung der fotoleitenden Trommel 10 In 1, der Trommel c oder y in 3 oder der DIP-Trommel 56 in 7 an. Die Koordinate y gibt die Position des Pixels in der Richtung senkrecht zur x-Richtung an, d. h. der Richtung der Bewegung des Trägermediums (Trommel 10, c, y oder 56). Normalerweise wird die y-Koordinate die Position des Pixels auf dem Bild angeben, wie es letztlich gedruckt wird, wobei z. B. die vorauslaufende Kante der Seite als Referenzpunkt dient. Da jedoch der Zeitpunkt, an dem die vorauslaufende Kante der Seite gedruckt wird, im voraus bekannt ist, bedarf es nur einer einfachen (linearen) Transformation, um jeden Koordinatenwert y mit der Position längs des Umfangs des Trägermediums zu identifizieren, das an der Entwicklung dieses Pixels beteiligt ist. Es kann deshalb hier der Einfachheit halber angenommen werden, daß y direkt die Position auf dem Trägermedium relativ zu einem geeigneten Referenzpunkt angibt. Wenn das Trägermedium ein endloses Medium ist, z. B. ein endloses Band oder eine Trommel ist, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, so ist die Position auf dem Trägermedium durch y modulo U gegeben, wobei U die Umfangslänge des Trägermediums ist. Wenn umgekehrt die Position auf dem Trägermedium bekannt ist, so kann der entsprechende y-Wert wiederhergestellt werden, indem die Anzahl von Umläufen des Trägermediums in Betracht gezogen wird.
  • Um die Fälle zu behandeln, in denen ein Phantombild auf einer nachfolgenden Seite gebildet wird, wie etwa das Phantombild 50'' in 5, soll es zugelassen werden, daß sich die Koordinate y über mehrere Seiten erstreckt. Bei der Identifizierung der y-Koordinate mit der Position auf dem Trägermedium muß dann auch die Leerlauflänge des Trägermediums in Rechnung gestellt werden, die der Lücke zwischen aufeinanderfolgenden Seiten entspricht. Solche Koordinatentransformationen sind für den Fachmann eine Routineangelegenheit und werden deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben.
  • In Schritt 102 wird eine Korrektur ΔD1(x, y) für einen ersten Phantombildeffekt berechnet. Dieser erste Phantombildeffekt kann z. B. der im Zusammenhang mit 1 erläuterte Effekt sein, der Restbildeffekt, der komplementäre Restbildeffekt, der Rückübertragungseffekt, der elektrische Effekt, der im Zusammenhang mit 7 erörtert wurde, oder irgendein anderer vorhersagbarer Phantombildeffekt, je nach verwendetem Druckprozeß. Der Zweck der Kor rektur ΔD1(x, y) ist es, das Phantombild zu unterdrücken. Wenn z. B. der betrachtete Phantombildeffekt zu einer Zunahme der Dichte des gelben Farbauszuges um einen bestimmten Betrag d führen würde, so wird dieser Betrag d von der Dichte D(x, y) subtrahiert, so daß das endgültige Bild die durch die Bilddaten spezifizierte Dichte haben wird. Die Korrektur ΔD1(x, y) ist eine Funktion f1, die von der Dichte D(x, y – Δy1) des Pixels abhängt, das das Phantombild verursachen würde, sowie von einer Anzahl bekannter Parameter P1, P2, etc. des Druck- und Entwicklungsprozesses, welche Parameter die Intensität des Phantombildes bestimmen. In einer ersten Näherung kann f1 als eine lineare Funktion der Dichte D(x, y – Δy1) betrachtet werden, doch kann in einer verfeinerten Ausführungsform auch eine nichtlineare Funktion verwendet werden.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel würde D(x, y) die Dichte des Pixels spezifizieren, das aktuell in der Entwicklungszone 12 entwickelt wird, und D(x, y – Δy1) würde sich auf das Pixel beziehen, das durch denselben Punkt auf der Spendertrommel 14 genau eine Umdrehung früher entwickelt worden ist. Die Parameter P1, P2, ... würden sich in diesem Fall auf die elektrischen und magnetischen Feldstärken in dem Spalt zwischen den Trommeln 10 und 14, die Eigenschaften des Toners und dergleichen beziehen.
  • Für einen Fachmann liegt es auf der Hand, wie diese Korrekturprozedur erweitert werden kann, um auch Phantombilder höherer Ordnung zu unterdrücken, indem Korrekturen für das Pixel hinzugefügt werden, das zwei, drei oder mehr Umdrehungen der Trommel 14 früher entwickelt worden ist.
  • Die Parameter P1, P2, etc. werden vorab auf der Basis von empirischen Daten festgelegt werden und können erforderlichenfalls durch das Wartungspersonal oder z. B. einen Hauptverantwortlichen für das Kopier- oder Druckgerät nachjustiert werden. In einer modifizierten Ausführungsform kann auch ein Algorithmus zur automatischen Anpassung dieser Parameter an die Alterung des Toners und/oder der mechanischen Komponenten des Druckgerätes vorgesehen sein.
  • In dem in 8 gezeigten Beispiel wird angenommen, daß es zwei Effekte gibt, die zu signifikanten Phantombildern führen. So wird in Schritt 103 eine Berechnung ähnlich derjenigen in Schritt 102 ausgeführt, um eine Korrektur ΔD2(x, y) für den zweiten Effekt zu finden. In diesem Fall muß die Dichte an der Position (x, y – Δy2) ausgewertet werden, wobei Δy2 der für diesen Effekt geltende Versatz ist, z. B. die Umfangslänge der Trommel c in 3 im Fall des Restbildeffektes.
  • Dann wird in Schritt 104 eine Dichte D'(x, y) berechnet, indem die Korrekturen ΔD1(x, y) und ΔD2(x, y) zu der in Schritt 101 gelesenen Dichte D(x, y) addiert werden. Die so erhaltene Dichte D'(x, y) wird in Schritt 105 gedruckt.
  • In einer in 9 gezeigten modifizierten Ausführungsform entsprechen die Schritte 201 und 202 den oben beschriebenen Schritten 101 und 102. Dann wird in Schritt 203 die Dichte D'(x, y) berechnet, indem die erste Korrektur zu der ursprünglichen Dichte addiert wird.
  • Die Korrektur für den zweiten Phantombildeffekt wird in diesem Fall in Schritt 204 berechnet, doch ist dieses Mal die Korrektur ΔD2(x, y) eine Funktion der Dichte D', die zuvor In Schritt 203 für das Pixel mit der Koordinatenposition (x, y – Δy2) korrigiert worden ist. Dann wird diese zweite Korrektur in Schritt 205 addiert, und die endgültige Dichte D2''(x, y) wird in Schritt 206 gedruckt.
  • In der Ausführungsform gemäß 9 hängt somit die zweite Korrektur in Schritt 204 von dem Resultat der ersten Korrektur in Schritt 202 ab. Diese Prozedur kann deshalb die tatsächlichen Einflüsse der verschiedenen Effekte genauer widerspiegeln, wenn die für die Korrekturen gewählte Reihenfolge der Reihenfolge entspricht, in der die zugehörigen Entwicklungs- und/oder Übertragungsschritte in dem Drucker tatsächlich auftreten.
  • Obgleich oben nur spezielle Ausführungsformen und Anwendungsgebiete der Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich, daß verschiedene Abwandlungen möglich sind, und daß die Erfindung auch auf andere Phantombildeffekte anwendbar ist, die nicht ausdrücklich beschrieben worden sind, und daß all diese Abhandlungen und Anwendungen von den nachstehenden Ansprüchen umfaßt sind.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Unterdrückung von Phantombildern (24', 26'; 50', 52') in einem digitalen Kopier- oder Druckprozeß mit einem Bilderzeugungsschritt, in dem: – Tonermaterial auf eine oder von einer Oberfläche eines Trägermediums (14; c, y; 56) übertragen wird, – jeder Punkt dieser Oberfläche einer Folge von Prozeßschritten unterliegt, – jedes Paar, bestehend aus einem Punkt auf dieser Oberfläche und einem Prozeßschritt dieser Folge mit einem Pixel von zu druckender Bildinformation verknüpft ist und – diese Prozeßschritte wenigstens einen Schritt einschließen, der in einer vorbestimmten Weise durch wenigstens einen vorhergehenden Prozeßschritt für denselben Oberflächenpunkt beeinflußt ist, gekennzeichnet durch einen digitalen Bildverarbeitungsschritt, in dem die Bildinformation für jedes zu druckende Pixel (42c, 42y) auf der Basis von Bildinformation (D(x, y – Δy1)) für wenigstens das Pixel korrigiert wird, das mit demselben Oberflächenpunkt und dem genannten vorhergehenden Prozeßschritt verknüpft ist, um so den Einfluß dieses vorhergehenden Prozeßschrittes zu kompensieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Trägermedium eine Spendertrommel (14) oder ein endloses Spenderband zur Zufuhr von Toner zu einer Übertragungszone (12) ist, wo ein latentes Bild mit diesem Toner entwickelt wird, wobei die Folge von Prozeßschritten, der jeder Punkt auf der Oberfläche der Spendertrommel (14) oder dem Band unterliegt, in den Entwicklungsschritten besteht, die in den aufeinanderfolgenden Umläufen der Trommel oder des Bandes stattfinden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Trägermedium ein fotoleitendes endloses Band oder eine fotoleitende Trommel (c; y) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Folge von Prozeßschritten, denen jeder Punkt auf der Oberfläche des fotoleitenden Bandes oder der Trommel (y; c) unterliegt, in den Schritten besteht, in denen dieser Oberflächenpunkt in aufeinanderfolgenden Umläufen des Bandes oder der Trommel mit einem Zwischenbildträger (34) in Kontakt gebracht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Trägermedium eine Trommel (56) mit einer Vielzahl von Elektroden (58) ist, die um die Oberfläche dieser Trommel umlaufen, und die Folge von Prozeßschritten, denen jeder Punkt auf der Oberfläche dieser Trommel (56) unterliegt, einen ersten Schritt umfaßt, in dem Toner durch Erregung einer oder mehrerer Elektroden (58) der Trommel auf der Oberfläche dieser Trommel zum Haften gebracht wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem der so an der Trommel haftende Toner auf ein Empfangsmedium (68) übertragen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Korrektur von Parametern (P1, P2, Pn) abhängig ist, die physikalische Eigenschaften der beteiligen Prozeßschritte repräsentieren, und diese Parameter in Übereinstimmung mit dem aktuellen Status des Kopier- oder Druckgerätes einstellbar sind.
  7. Bildreproduktionssystem, das ein digitales Bildverarbeitungssystem und einen Drucker aufweist und dazu ausgebildet ist, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
  8. Bildreproduktionssystem nach Anspruch 7, bei dem der Drucker ein Farbdrucker ist.
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