DE69310388T2 - Verfahren und Mittel um seitliche Ausrichtungsfehler zu korrigieren - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Druckgeräte bei denen aufeinanderfolgende latente Bilder auf einer Abbildungsoberfläche belichtet werden, damit ein zusammengesetztes Bild entsteht.
• Bei elektrografischen Einzeldurchlauf-Druckern, zu denen beispielsweise auch elektrofotografische Drucker unter Anwendung der xerografischen Technologie mit mehr als einer Bearbeitungsstation gehören, die aufeinanderfolgende Bilder schaffen, aus denen ein zusammengesetztes Bild entsteht, ist eine Ausrichtsteuerung jedes nachfolgenden Bildes unbedingt erforderlich. Dies trifft besonders auf Farbdrucker zu, die jeden aufeinanderfolgenden Teil des zusammengesetzten Bildes einzeln erzeugen, so daß schließlich ein mehrfarbiges Bild entsteht. Werden die Bilder nicht genau zueinander ausgerichtet, dann sind Druckkopien mit falsch ausgerichteten Bildelementen die Folge. Allgemein wird dies beim Betrachten der Kopie deutlich, denn bei solchen Kopien sind gewöhnlich die Farben verschwommen, ausgeblutet oder aber es sind andere Mängel vorhanden, wodurch sie unbrauchbar werden.
• Die Schaffung einer einfachen, relativ kostengünstigen und genauen Einrichtung zum Ausrichten latenter Bilder, die bei solchen Drucksystemen übereinandergelegt werden, stellte ein Ziel all jener dar, die elektrografische Drucker projektieren, herstellen und nutzen. Speziell wurde die Notwendigkeit einer solchen Einrichtung von den Fachleuten auf dem Gebiet der Farb- und Hochlicht- Farbxerografie erkannt, die mit der steigenden Nachfrage nach qualitativ hochwertigen, relativ preiswerten Farbbildern (und damit nach Farbdruckern und -kopierern zu deren Herstellung) immer größer geworden ist.
• Interessant können die folgenden Offenbarungen sein:
• US-A-4,91 2,491 Patentinhaber: Hoshino et al. Erteilt: 27. März 1990
• US-A-RE. 32,967 Patentinhaber: St. John et al. Erteilt: 27. Juni 1989
• JP-A-61,221,764 Patentinhaber: Chiaki Daito Erteilt: 2. Oktober 1986
• US-A-4,135,664 Patentinhaber: Resh Erteilt: 23. Januar 1979
• US-A-4,963,899 Patentinhaber: Resh, III Erteilt: 16. Oktober 1990
• GDR-A-239,390 Patentinhaber: Schmeer et al. Erteilt: 24. September 1986
• US-A-4,569,584 Patentinhaber: St. John et al. Erteilt: 11. Februar 1986
• US-A-4,961,089 Patentinhaber: Jamzadeh Erteilt: 2. Oktober 1990.
• Diese Offenbarungen lassen sich wie folgt kurz zusammenfassen:
• US-A-4,912,491 an Hoshino offenbart eine Vorrichtung zum Ausbilden übereinandergelegter Bilder sowie zum Ausbilden von Ausrichtmarkierungen, die der Position der dazugehörigen Bilder entsprechen. Die Ausrichtmarkierungen werden abseits vom Abbildungsbereich des Mediums, in einem transparenten Bereich ausgebildet, welcher von unten beleuchtet werden kann. Somit erfassen Detektoren die Position der Ausrichtmarkierungen, wenn letztere zwischen den beleuchteten Bereichen hindurchlaufen. Durch das Erfassen/Erfühlen der markierten Positionen wird die korrekte Ausrichtstellung bestimmt, wodurch die Bilderzeugungsgeräte so justiert werden können, daß eine solche Ausrichtung gewährleistet ist.
• In US-A-RE. 32,967 an St. John et al, einer erneuten Erteilung von US-A 4,485,982 vom 4. Dezember 1984, ist ein Bahnführungssystem für eine kontinuierliche Bahn offenbart, die auf einem vorgegebenen Weg eine oder mehrere Bearbeitungsstationen durchläuft. Dabei weist das Führungssystem ausgerichtete Führungskennungen auf einer oder beiden Seiten der Bahn sowie eine Einrichtung zum Erfühlen dieser Kennungen auf, welche Größenabweichungen hinsichtlich der Breite und Länge einer Bahn an einer speziellen Stelle angeben, und außerdem ist ein Randsensor vorgesehen, mit dem die Bewegung der Bahn selbst festgestellt wird.
• JP-A-61,221,764 offenbart eine Resist-Steuervorrichtung für ein Farbbild- Aufzeichnungsgerät, mit dem nacheinander mehrere latente Bilder an der korrekten Position eines Aufzeichnungsmediums ausgebildet werden und eine genaue Farbabstimmung selbst dann erfolgt, wenn das Aufzeichnungsmedium horizontal verschoben wird, indem nämlich der Betrag der horizontalen Verschiebung des Aufzeichnungsmediums mittels einer Positionserfassungs einrichtung bitweise gezählt wird und die Position der Vorrichtung zum Erzeugen eines latenten Bildes auf der Grundlage eines Signais von diesem Zählwert eingestellt wird.
• US-A-4,135,664 an Resh betrifft die seitliche Ausrichtsteuerung bei Druckern. Speziell wird ein Zylindertrommel-Ausdruck an einer ersten Druckstation mit Tinte einer ersten Farbe markiert. Die Markierungen werden eingescannt, und es werden solange die Positionsschritte addiert, bis die Markierungen einer Aufzeichnungsstation erfaßt werden, usw. Durch das Erfassen der Zeitdifferenz zwischen den seitlichen Ausrichtmarken und das Berechnen von deren Mittelwert können seitliche Fehler festgestellt und durch das physische Verschieben der Seiten position des Druckzylinders behoben werden.
• In US-A-4,963,899 an Resch, III, ist ein elektrostatografisches Druck- und Kopiergerät mit einem Ausrichtsystem offenbart, welches Entladungslinienmuster erfaßt und dadurch Signalinformationen in Spurrichtung und quer zur Spurrichtung bereitstellt, so daß eine synchrone Bearbeitung ermöglicht und somit eine akkurate Mehrfarb-Bildreproduktion gewährleistet wird.
• GDR-A-239,390 an Schmeer et al. offenbart eine Vorrichtung mit Abstandsmeldern, die ein Signal ausgeben, wenn eine Abweichung von der Mitte vorliegt, und wenn eine zulässige Miffenabweichung überschritten wird, das Gerät abschalten.
• In US-A-4,569,584 an St. John et al. ist ein elektrografisches Farbaufzeichnungsgerät mit einer einzigen Abbildungsstation offenbart, welche das Aufzeichnungsmedium in einer ersten und zweiten Richtung durchquert. Nachdem jedes latente Bild entstanden ist, wird es entwickelt und das Medium zurückgeführt, damit ein weiteres Bild darübergelegt werden kann, und zwar solange, bis die Anzahl der zu entwickelnden Farben erreicht ist. Bei den Ausrichtvorrichtungen handelt es sich um ausgerichtete Führungs- und Ausrichtlinien, die erfühlt werden, damit Fehler in seitlicher Richtung und in Bearbeitungsrichtung korrigiert werden können.
• US-A-4,961,089 an Jamzadeh offenbart ein elektrostatisches Reproduktionsgerät mit einem Bahnführungssystem, wobei sich die Bahn um Bildbearbeitungsstationen mit mehreren Rollen dreht. Es ist eine Führungseinrichtung vorgesehen, mit der die Bahn um die Rollen bewegt wird. Die Führungseinrichtung weist eine Lenkrolle auf, die von dem Bahnführungssystem betätigt wird.
• Dennoch besteht weiterhin der Bedarf an einem relativ kostengünstigen, einfachen und genauen Ausrichtsystem, das heißt einem System, mit dem aufeinanderfolgende Bilder, die auf einer sich in bezug auf die Abbildungsstationen bewegenden Oberfläche ausgebildet werden, übereinandergelegt werden können, indem sowohl seitliche Abweichungen als auch Schräglagefehler auf dem Weg des Bandes im Vergleich zu einer vorgegebenen Ausrichtung aufgehoben werden.
• Die vorliegende Erfindung wird durch die beigefügten Patentansprüche definiert. Beispielhaft wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei:
• Figur 1 schematisch eine elektrofotografische Druckmaschine darstellt;
• Figur 2 eine Draufsicht auf das lichtleitende Band der Druckmaschine aus Figur 1 ist, wobei Teile der Maschine weggelassen wurden und andere zum besseren Verständnis in Durchsicht dargestellt sind.
• Figur 3 ist eine Draufsicht auf die Belichtungsstation der Druckmaschine aus Figur 1;
• Figur 4 ist eine Schnindarstellung der Belichtungsstation aus Figur 3 entlang der Schnittlinie 4-4;
• Figur 5 ist eine der Figur 2 ähnliche Draufsicht, die eine fehlerhafte Spurausrichtung des Bandes in bezug auf die Belichtungsstationen verdeutlicht;
• Figur 6 ist eine der Figur 5 ähnliche Draufsicht, die die Drehung der Belichtungsstationen in bezug auf das Band und die daraus resultierende seitliche Abweichung der jeweiligen Scanlinien verdeutlicht; und
• Figur 7 stellt grafisch eine Möglichkeit zum Bestimmen des Schräglaufwinkels des Bandes dar, mit der ein seitlicher Ausrichtfehler festgestellt wird.
• In Figur 1 sind die verschiedenen Komponenten einer elektrofotografischen Druckmaschine 5 schematisch dargestellt. In Figur 2 wird von oben auf die Bahn der Druckmaschine, allgemein entlang der Linie F2-F2 aus Figur 1 gesehen, wobei Teile der Maschine weggelassen und andere zum besseren Verständnis in Durchsicht dargestellt sind. Da die Technologie des elektrofotografischen Druckens hinlänglich bekannt ist, werden die einzelnen Stationen der Druckmaschine nur kurz beschrieben.
• Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, verwendet die Druckmaschine ein Band oder eine Bahn 10 mit einem elektrisch leitenden Substrat 12 (Figur 2), auf das/die zwischen den Rändern 14 und 15 des Substrats 12 eine lichtleitende Oberfläche 13 aufgebracht wird. Die Bahn 10 bewegt sich in Pfeilrichtung 16 und befördert deren nachfolgende Bereiche nacheinander durch die verschiedenen herkömmlichen xerografischen Stationen auf dem Weg der Bahn 10: die Ladestation A, die Abbildungsstation B, die Entwicklungsstation C, die Übertragungsstation D und die Reinigungsstation G. Ebenso sind in Figur 1 die herkömmliche Fixierstation E und die Endbearbeitungsstation F dargestellt. Das Band 10 läuft um eine Antriebsrolle 18 und eine Spannrolle 20. Der Motor 24 versetzt die Rolle 18 durch eine geeignete Vorrichtung, wie z.B. einen Riemenantrieb, in Drehung und schiebt so das Band vorwärts. Das Band 10, die Rollen 18 und 20 und der Motor 24 können auch zusammengebaut werden, so daß eine Riemenbaugruppe entsteht, die herausnehmbar in dem Kopierer 5 angebracht werden kann. Die Spannrolle ist flexibel befestigt, wodurch einer Konizität und ähnlichen Erscheinungen Rechnung getragen werden kann.
• im wesentlichen funktioniert die Druckmaschine wie folgt: Ein Abschnitt der lichtleitenden Oberfläche 13, der an jeder der Ladestationen A vorbeiläuft, wird auf ein gleichmäßiges Potential aufgeladen. Anschließend passiert der aufgeladene Abschnitt die jeweilige Belichtungsstation B, wo Teile der aufgeladenen lichtleitenden Oberfläche selektiv entladen werden und dadurch ein latentes Bild entsteht. Der Abschnitt der lichtleitenden Oberfläche 13 mit dem latenten Bild gelangt dann zu einer dazugehängen Entwicklungsstation C, die das latente Bild entwickelt. Daraufhin werden die entwickelten Bilder auf der lichtleitenden Oberfläche zur Übertragungsstation D weitergeleitet. Wie aus Figur 1 ersichtlich, hat die dargestellte Druckmaschine eine Vielzahl einzelner Coronaerzeuger 26, 27, 28 und 29, welche die Ladestationen A darstellen. Ebenso wird deutlich, daß die Belichtungsstationen B eine Reihe von Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 und 39 umfassen, die den Coronaerzeugern 26, 27, 28 und 29 nachgeschaltet sind. In gleicher Weise sind hinter jeder Lichtquelleneinheit 36, 37, 38 und 39 Magentbürsten-Entwicklereinheiten 56, 57, 58 und 59 angeordnet, die die Entwicklungsstationen C bilden.
• Somit wird bei der dargestellten Druckmaschine ein Abschnitt der lichtleitenden Oberfläche 13 durch den ersten Coronaerzeuger 26 auf ein gleichmäßiges Potential aufgeladen. Der aufgeladene Abschnitt 13 gelangt dann zur ersten Lichtquelleneinheit 36, wo die lichtleitende Oberfläche selektiv mit dem Licht aus der Lichtquelleneinheit 36 belichtet wird und ein latentes Bild auf der Oberfläche 13 entsteht. Anschließend erreicht der belichtete Abschnitt der Oberfläche 13 die erste Magentbürsten-Entwicklereinheit 56, wo das latente Bild mit einem Toner entwickelt wird, der von der Magnetbürsten-Entwicklereinheit 56 angezogen wird. Der entwickelte Abschnitt der Oberfläche 13 durchläft dann die zweite Reihe, bestehend aus Coronaerzeuger 27, Lichtquelleneinheit 37 und Magnetbürsten Entwicklereinheit 57, welche wiederum die Oberfläche 13 in bereits beschriebener und bekannter Weise auflädt, belichtet und entwickelt. Wie auch aus dieser Beschreibung und aus Figur 1 hervorgeht, wiederholt sich der Prozeß des Aufladens, Belichtens und Entwickelns an den Einheiten 28, 38 und 58 bzw. an den Einheiten 29, 39 und 59 (wenn sich die Oberfläche 13 zur Übertragungsstation D bewegt). An der Übertragungsstation D werden die entwickelten Bilder auf ein Blatt Kopierpapier übertragen, welches allgemein aus einer Kassette auf dem Kopientransportweg (nicht dargestellt) zugeführt wird.
• Die Übertragungsstation D hat einen Coronaerzeuger 61, der das entwickelte zusammengesetzte Bild von der lichtleitenden Oberfläche 13 auf das Blatt zieht. Danach wird das Blatt mit dem übertragenen Bild zur Fixierstation E transportiert. An der Fixierstation E wird das Bild dauerhaft auf dem Blatt fixiert. Dazu sind in dem Drucker 5 eine beheizte Walze 63 und eine Gegenwalze 65, durch die das Blatt ausgerichtet wird, vorgesehen. Von der Fixierstation E gelangt das Blatt mit dem fixierten Bild zur Endbearbeitungsstation E, an der es mit anderen Blättern zusammengeheftet oder gebunden wird, und schließlich zur Ausgabe am Kopienauffang 67.
• Der Abschnitt der lichtleitenden Oberfläche 13, der zuvor das entwickelte Bild trug, passiert nach der Übertragungsstation D eine Reinigungsstation G. In diesem Fall umfaßt die Reinigungsstation G eine Gewebebürsteneinheit 69 zum Entfernen von Material, das sich auf oder nahe der Bahnoberfläche befindet. Natürlich könnte die Gewebebürsteneinheit 69 durch eine elektrostatische Bürsteneinheit ersetzt werden, die den gleichen Zweck erfüllt. Zum Entladen der lichtleitenden Oberfläche 13 der Bahn 10 vor Beginn eines anderen Abbildungszyklusses am Coronaerzeuger 26 der ersten Ladestation A kann eine Entladelampe 71 vorgesehen sein.
• Wie bereits erwähnt, umfassen die Abbildungsstationen B die Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 und 39, mit denen eine Reihe von latenten Bildern auf der lichtleitenden Oberfläche 13 ausgebildet wird. Im Grunde sind die Einheiten 36, 37, 38 und 39 Belichtungsstationen, die selektiv von einer Steuereinheit 70 betätigt werden, welche Videobildsignale in bekannter Weise in die Lichtquelleneinheiten eingibt und so die Abschnitte der Oberfläche 12 steuert, die gerade belichtet werden. Damit umfassen die Steuereinheit 70 und die Lichtquelleneinheiten zusammen das, was gewöhnlich als Bildausgabe-Terminal bezeichnet wird. Genauso kann die Steuereinheit 70 Videoeingangssignale von einem Bildeingabe-Terminal 72 (z.B. Rastereingabescanner) oder von einer anderen Eingabevorrichtung empfangen, wie z.B. von einem Datenspeichergerät 73 (Magnetplatten- oder Bandlaufwerk) oder von einem Gerät mit interaktiver Benutzeroberfläche 74 (z.B. Computerterminal), um die Bildsignale festzulegen, die zu den Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 bzw. 39 geleitet werden. Darüber hinaus sollte klar sein, daß mit der Verteilung der Komponenten der Auflade-, Belichtungs- und Entwicklungsstationen eine Einrichtung geschaffen wird, mit der nacheinander latente Bilder entwickelt werden, die übereinandergelegt und anschließend gleichzeitig auf ein Blatt Kopierpapier übertragen werden.
• In den Figuren 3 und 4 ist die Lichtquelleneinheit 36, die auch für die anderen Belichtungsstationen repräsentativ ist, genauer dargestellt. Konkret besteht die Belichtungsstation 36 aus einem Außengehäuse 75, welches an einem Stützrahmen 77 befestigt ist (siehe Figur 4). Ein Innengehäuse 130 weist einen im Innern befestigten LED-Stab 136 auf. Das innengehäuse ist mittels Schiebevorrichtung 137, die eine Verschiebung des Innengehäuses 130 auf einer zum Band weitgehend parallelen Ebene ermöglicht, am Außengehäuse befestigt. Desweiteren ist das Außengehäuse schwenkbar mit dem Rahmen verbunden, wodurch eine Verschiebung des Außengehäuses 75 zum Rahmen gestattet wird. Am Außengehäuse 75 ist ein Schrittmotor 138 auf geeignete Weise montiert. Die Betätigung des Schrittmotors 138 verschiebt das Innengehäuse 130 in der Schiebehalterung 137 wahlweise vorwärts und rückwärts. Folglich treibt die Betätigung des Schrittmotors 138 das Innengehäuse linear zum Außengehäuse 75 an. Natürlich können Anschläge (nicht dargestellt) im Gehäuse 75 geschaffen werden, damit die Bewegung des innengehäuses in bezug auf das Außengehäuse 75 eingegrenzt wird.
• Am Rahmen 77 ist ein Schrittmotor 139 befestigt, dessen Betätigung das Außengehäuse 75 und demzufolge auch die LED-Anordnung (Leuchtdiodenanordnung) in Drehung versetzt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Schrittmotoren 138 und 139 in relativ kleinen Inkrementalschritten betätigt&sub1; und die lineare sowie die Drehbewegung der LED-Anordnung 136 durch die Untersetzungseinheiten 140 erfolgen in Schritten von etwa 0,001 mm, wodurch die zusätzlichen Kosten für einen Servomotor vermieden werden. Dennoch kann man bei bestimmten Anwendungen einen Servomotor oder einen anderen geeigneten gesteuerten Aktuator verwenden. Insgesamt dürfte klar sein, daß die LED-Anordnungen linear und auch drehbar betätigt werden können, damit die Ausrichtung der LED-Anordnungen 136 jeder Belichtungsstation 36, 37, 38 und 39 zu der Bahn 10 verändert werden kann. Die Schrittmotoren 138 und 139 in jeder Lichtquelleneinheit 36, 37, 38 und 39 werden durch Steuersignale aus der Steuereinheit 70 in Betrieb gesetzt.
• Zudem geht aus den Figuren 3 und 4 hervor, daß das Außengehäuse 75 der Belichtungsstation 36 L-förmige Glieder 141 (siehe Figur 1) und 142 hat, die sich zwischen dem oben und dem unten verlaufenden Abschnitt der Bahn 10 erstrecken. An den Enden der Glieder 141 und 142 befinden sich Detektoren 146 und 156. Natürlich sind die anderen Lichtquelleneinheiten 37, 38 und 39 genauso aufgebaut.
• Betrachtet man speziell Figur 2, so ist hier der Abschnitt der L-förmigen Glieder 141 und 142 der Belichtungsstationen 36, 37, 38 und 39, die sich zwischen dem oben und dem unten verlaufenden Teil der Bahn 10 erstrecken, in Durchsicht dargestellt. Die Linien 166, 167, 168 und 169 stellen die gleichzeitigen Scanlinien der LED-Anordnung 136 (siehe Figur 4) der Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 und 39 dar. Figur 2 zeigt einen Zustand der Bahn 10, die die Lichtquelleneinheiten passiert, wobei die Bahnränder linear parallel zueinander und senkrecht zu den LED-Leuchtstäben verlaufen. Hierbei wird eine Fehlausrichtung der übereinanderliegenden Bilder einfach so lange vermieden, wie die Videosignale von der Steuerung 70 zeitlich richtig an jede der Lichteinheiten ausgegeben werden, um den Weg der Bahn zwischen den Stationen zu kompensieren. Das heißt beispielsweise, daß der Leuchtstab der Lichtquelleneinheit 37 zu scannen beginnt, wenn die entwickelte Scanlinie 166 an ihm vorbeigezogen ist, so daß die Bilder der beiden Belichtungstationen übereinandergelegt werden. Ebenso werden die Lichtquelleneinheiten 38 und 39 durch Signale aus der Steuerung 70 betätigt, wenn die erste Scanlinie 166 an ihnen vorübergezogen ist. Indem also die nachgeschalteten LED-Stäbe 136 der Lichtquelleneinheiten 37, 38 und 39 für die zweite bis hin zur letzten Linie eines Bildes, das von der Belichtungsstation 36 belichtet wird, wiederholt betätigt werden, wird die Vielzahl der Bilder, die von jeder der Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 und 39 belichtet wurden, zu einem einzigen ausgerichteten Bild übereinandergelegt. Bei der dargestellten Druckmaschine 5 wäre das entstehende Bild mehrfarbig, da sich in den Entwicklungstationen 56, 57, 58 und 59 schwarzer, Cyan-, Magenta- und gelber Toner befindet.
• Wie in Figur 2 erkennbar, weisen die Ränder 14 und 15 der Bahn 10 Spurführungskennungen in Form von Öffnungen 174 bzw. 175 auf. Mit den Detektoren 146 und 156 am L-förmigen Glied 141 und 142 wird das Passieren der Spurführungskennungen 174 und 175 erfaßt. Bei den Detektoren 146 und 156 handelt es sich um optische Detektoren, die eine spezifizierte oder Bezugsdiode der LED-Anordnungen 136 in jeder Lichtquelleneinheit 36, 37, 38 und 39 erfassen. Die Detektoren 146 und 156 sind an die Steuereinheit 70 angeschlossen, damit Lesesignale bereitgestellt werden, wenn die Öffnungen 174 und 175 an ihnen vorüberziehen. Weiterhin sollte man davon ausgehen, daß es praktisch ist, wenn sich der LED-Stab über die lichtleitende Oberfläche 13 und die Ränder 14 und 15 der Bahn 10 hinweg erstreckt. Wie nachstehend erläutert, stellt dies einen beachtlichen Vorteil dar.
• Aus den Figuren 1 und 2 geht hervor, daß jede Belichtungsstation einen Abstand "X" zur benachbarten Belichtungsstation aufweist und die Belichtungsstation 39 um einen Abstand "L" von der Rolle 18 entfernt ist. Weiterhin sieht man in Figur 2, daß sich die Spurführungskennung 174 direkt gegenüber der Spurführungskennung 175 befindet. Schließlich ist jedes Detektorenpaar direkt unter dem LED- Stab 136 der dazugehörigen Lichtquelleneinheit 36, 37, 38 und 39 vorgesehen. Diese Bedingungen, bei denen die Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 und 39 gleichmäßig zueinander beabstandet und senkrecht zueinander angeordnet sind, stellen zusammen mit den gerade erwähnten Bedingungen der Bahn natürlich einen Idealfall dar. Dadurch werden die Erläuterungen erleichtert, da dieser Idealfall auch die erforderliche Initialisierung der Einheiten 36, 37, 38 und 39 in bezug auf die Bahn 10 veranschaulicht, so daß die Scanlinien jeder Einheit senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn bzw. der Bearbeitungsrichtung angeordnet sind. Die Initialisierung könnte im Setup des Herstellers oder vom Anwender vorgegeben sein oder sogar durch eine frühere Korrekturroutine erfolgen, wodurch die notwendigen Vergleichswerte ermittelt werden, und zwar für die Abstände zwischen den Stationen, die Drehposition der Stäbe zum Ausbilden übereinanderliegender Bilder auf der Bahn in Bearbeitungsrichtung (d.h. damit an jeder Belichtungstation parallele Scanlinien vorliegen) und die seitliche Position von jedem der Stäbe zum Ausbilden übereinanderliegender Bilder auf der Bahn in seitlicher Richtung (d.h. damit die Bildelemente (Pixel) der parallelen Scanlinien übereinanderliegen). Anschließend werden diese Werte wie gewöhnlich in der Steuereinheit 70 gespeichert. Einen weiteren Speicherwert bildet die Differenz zwischen der Erfassung der Öffnung 174 und der Öffnung 175, da Änderungen der Differenz eine Abweichung sowohl bei der seitlichen als auch der Ausrichtung in Bearbeitungsrichtung anzeigen.
• Die Initialisierung kann auf verschiedene bekannte Weise erfolgen. Beispielsweise beschreibt EP-A-547,854 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum anfänglichen Ausrichten der Bildausgabevorrichtungen sowie zur Schaffung einer Routine zur Korrektur der Bearbeitungsrichtung. Zu anderen Anfangsausrichtverfahren zählt natürlich auch das empirische Ermittlungsverfahren. Natürlich werden bei der vorliegenden Beschreibung durch die Initialisierung Vergleichswerte erstellt, die anschließend für die Ausrichtsequenzen benötigt werden, mit denen Abweichungen von den Bezugswerten ausgeglichen werden.
• Nach dem Initialisieren betätigen Videosignale aus der Steuereiheit 70 mit einer Verzögerung selektiv einzelne Bereiche der LED-Stäbe 136 jeder Belichtungseinheit 36, 37, 38 und 39 zum Belichten der lichtleitenden Oberfläche 12, wenn sich die Bahn auf den Rollen 18 und 20 dreht, wodurch übereinanderliegende Bilder entstehen. Natürlich können anstelle der Kennungen 174 und 175 auch andere Vorrichtungen zum Regulieren der Geschwindigkeit oder des Abstandes beim Belichten an den aufeinanderfolgenden Stationen geschaffen oder zusammen mit ihnen verwendet werden. Dennoch zeigt sich oft im Laufe der Zeit eine Fehlausrichtung in bezug auf eine oder mehrere Belichtungsstationen der Bahn, und zwar in Form eines falsch ausgerichteten oder qualitativ minderwertigen Ausdrucks. Zudem kann nach jedem Abschalten oder nach jeder größeren Zeitverzögerung beim Kopieren eine Fehlausrichtung auftreten. Dies kann an einer Vielzahl von Problemen liegen, zu denen beispielsweise die falsche Ausrichtung, das Überdehnen oder Schrumpfen des Bandes und dergleichen gehören. in diesem Fall führt also die fortgesetzte Verwendung der anfänglichen Dreh- und Seitenpositionswerte für jede Station, die in der Steuereinheit 70 für die Belichtungstationen 36, 37, 38 und 39 gespeichert sind, zu falsch ausgerichteten Bildern.
• Deutlich wird das Problem, wenn man davon ausgeht, daß die Bahn 10 den Zustand aus Figur 5 aufweist, welcher von den anfangs eingestellten Werten aus Figur 2 abweicht. Das heißt, die ursprüngliche Bearbeitungsrichtung 302, die parallel zur Bewegungsrichtung der Bahn 10 in Figur 2 ist, und die Linie 305, die parallel zur Bewegungsrichtung der Bahn 10 in Figur 5 verläuft, bilden einen Winkel ∅. Hierbei wird jede Scanlinie 166', 167', 168' und 169' von jeder Lichtquelleneinheit 36, 37, 38 und 39 um einen bestimmten Winkel von der neuen Bearbeitungsrichtung aus gedreht. Außerdem wird klar, daß sich die Scanlinien 166', 167', 168' und 169' von jedem der LED-Stäbe 136 beim Bewegen mit dem Band zur Scanlinie der nachgeschalteten Station drehen und verschieben. Dies liegt an der Fehlausrichtung der Bahn, durch die sich die Bahn sowohl in Bearbeitungs- als auch in seitlicher Richtung zu den Belichtungsstationen bewegt (siehe z.B. Scanlinien 266, 366 und 466, welche die Scanlinie 166 bei deren Bewegung mit der Bahn 10 entlang der Lichtquelleneinheiten 37, 38 und 39 darstellen.)
• Wie bereits ausgeführt, erzeugen die Detektoren 146 und 156 Signale, die nach dem Passieren der Kennungen 174 und 175 an die Steuereinheit 70 gesendet werden. Dabei geben die Signale an die Steuereinheit eine Differenz zwischen dem Passieren der Kennungen 174 und 175 und den voreingestellten Werten an einem oder mehreren der Detektoren an, die an den Einheiten 36, 37, 38 und 39 befestigt sind. Einfach ausgedrückt, eine Fehlausrichtung der Bahn 10 wie in Figur 5 führt dazu, daß das Signal von dem Detektor 156 vor dem Signal des Detektors 146 ausgegeben wird, wohingegen bei Figur 2 die Signale von den Detektoren 146 und 156 gleichzeitig empfangen wurden. Auf jeden Fall gibt jede Änderung beim Vorüberziehen der Kennungen die Drehrichtung der LED 136 für jede Einheit an, und die Dauer der Verzögerung zeigt die Größe des Drehwinkels Θ an, der zum Ausrichten des dazugehörigen LED-Stabes 136 erforderlich ist. Bekanntlich können die Hinter- oder die Vorderkanten der Kennungen auf jeder Seite der Bahn 10 als Bezugskante genutzt werden, um eine größere Genauigkeit zu erreichen.
• Eine Drehung jedes LED-Stabes 136 um den angemessenen Winkel Θ zum Ausrichten bedeutet, daß die Stäbe so weit gedreht wurden, daß sie senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bahn liegen [im vorliegenden Fall ist die Ausrichtung erfolgt, wenn die Kennungen 174 und 175 gleichzeitig vorüberziehen (siehe Figur 6)]. Folglich kann jede Belichtungsstation wieder korrekt ausgerichtet werden, indem sie solange gedreht wird, bis ein vorher eingestellter Zustand erreicht wird, das heißt, wenn die Zeit oder der Abstand (vorzugsweise der Abstand) zwischen dem Erfassen jeder einzelnen Kennung an der Seite jeder Belichtungsstation mit dem Anfangszustand übereinstimmt. Dabei werden die Lichtquelleneinheiten zueinander und auch zur Bearbeitungsrichtung des Bandes ausgerichtet. Allerdings bedeutet dies nicht, daß die Stationen senkrecht zum Band liegen, da wie bereits angegeben, oft ein Band eine Konizität oder derartige Probleme aufweisen kann. Die Ausrichifehler werden dabei nicht völlig behoben, denn die Drehung der Belichtungsstation beseitigt nur die Fehler in Bearbeitungsrichtung. Dann ist die Scanlinie, die von einer beliebigen Station erzeugt wird, bei Drehung eben jener Station immer noch seitlich zu den Scanlinien der anderen Stationen verschoben.
• Dargestellt ist dieses Problem in Figur 6, wo jede der Lichtquelleneinheiten 36, 37, 38 und 39 um einen geeigneten Winkel θ gedreht wurde, um den ursprünglichen Zustand zu erreichen. Das heißt, die Scanlinien der Einheiten verlaufen senkrecht zur Bearbeitungsrichtung der Bahn. Allerdings ist in Figur 6 ein seitlicher Ausrichtfehler erkennbar. Die Punkte 186, 187, 188 und 189 stellen die Anfangspixel von jeder Scanlinie dar, die von den LED-Stäben 136 der Einheiten 36, 37, 38 und 39 erzeugt wurden. Die Punkte 186, 187, 188 und 189 verschieben sich seitlich zueinander, wenn die Bahn 10 um die Antriebsrolle läuft. Deutlich wird dies an der Seitenverschiebung von Punkt 286, bei dem es sich um den Punkt 186 nach Passieren der Einheit 37 handelt, zum Punkt 187; an der Seitenverschiebung der Punkte 386 und 387, welche die Punkte 186 und 187 nach dem Unterqueren der Einheit 38 sind, zum Punkt 188, und an der Seitenverschiebung der Punkte 486, 487 und 488, bei denen es sich um die Punkte 186, 187 und 188 nach Unterqueren der Einheit 39 handelt, zu dem Punkt 189.
• Wenn man die Winkelverschiebung θ der Lichtquelleneinheiten oder jeder anderen möglichen Bildausgabequelle erfaßt und die Abstände zwischen den Stationen kennt, kann die zur korrekten Ausrichtung erforderliche seitliche Korrektur ohne weitere Detektoren, Kennungen spezieller Größe und/oder Form oder ähnliche Einrichtungen ermittelt werden. Anders ausgedrückt, die Bestimmung der Winkelverschiebung der Bahn oder eines anderen Abbildungssubstrats von der ursprimguchen oder initialisierten Bearbeitungsrichtung reicht aus, um die seitliche Abweichung der Scanlinien entlang der Bahn 10 zu berechnen.
• So kann also beispielsweise die seitliche Verschiebung bzw. der seitliche Ausrichtfehler der Scanlinien behoben werden, indem die θ-Werte für jede Station miteinander verglichen werden und eine computergestützte Nachschlagetabelle (LUT) verwendet wird, um den Winkel ∅, den Schräglagewinkel des Bandes zur ursprünglichen oder eingestellten Bearbeitungsrichtung, zu bestimmen. Der Winkel ∅ kann auch mit einem entsprechenden Algorithmus ermittelt werden, wie z.B. mit der Methode der kleinsten Quadrate, wodurch der linearisierte Richtungskoeffizient berücksichtigt wird, der durch den Abstand von der Spannrolle und dem dazugehörigen ∅-Wert bei jenem Abstand gebildet wird (siehe z.B. Grafik aus Figur 7). Je nach der Umgebung und den Merkmalen der Druckmaschine können auch andere Verfahren durchaus angemessen sein.
• Nachdem der Winkel ∅ ermittelt wurde, kann die seitliche Abweichung an jeder Station relativ leicht bestimmt werden. So könnte sich zum Beispiel eine Nachschlagetabelle (LUT) eignen, die den Sinus des ermittelten ∅-Winkels darstellt, oder aber die Steuereinheit (falls es sich um einen Mikroprozessor handelt) könnte die seitliche Abweichung an jeder Belichtungseinheit berechnen, indem beispielsweise der Abstand der speziellen Einheit zu der Antriebsrolle mit dem Sinus des Winkels ∅ multipliziert wird. Als Alternative zum Bewegen der LED-Stäbe kann die seitliche Abweichung auch mit der Steuerung ausgeglichen werden, indem ein Teil der LED-Stäbe 136 betätigt wird, der von den ursprünglich eingestellten Bedingungen abweicht, vorausgesetzt die LED-Stäbe 136 sind wie bereits angeführt sehr groß dimensioniert.
• Es sollte erwähnt werden, daß mit jedem Schrittmotor 138 nur ein LED-Stab 136 um eine relativ kleine Entfernung, etwa ein Pixel (d.h. ± 1/2 Pixel in positiver und in negativer Richtung) bewegt zu werden braucht, wenn die LED-Stäbe wie gesagt vorzugsweise über die Detektoren 146 und 156 an jeder Seite hinausreichen, so daß die Bezugs- oder Nenndetektorquelle geschaffen wird. Damit kann die Verschiebung der LED-Stäbe 136 durch den Schrittmotor 138 auf Korrekturen um halbe Pixel und um ähnliche Pixel-Bruchteile bei größeren Korrekturen begrenzt werden, die durch den Versatz der aktiven Bereiche der LED-Stäbe erfolgen. Bei den LED-Stäben 136 handelt es sich hier um herkömmliche Leuchtdiodenanordnungen mit einer Auflösung von 600 Punkten pro Inch und einer Pixelgröße von 30 x 40 Mikrometer auf 42,33 Zentren. Demzufolge beträgt jedes Pixel etwa 0,04 mm.
• Wie zum Beispiel in Figur 6 und grafisch in Figur 7 dargestellt, wurde jede Lichtquelleneinheit um einem Winkel θ zum Bezugswinkel gedreht. Ermitteln läßt sich der Drehwinkel beispielsweise durch Zählen der Betätigungsschritte jedes Schrittmotors 139 für die Einheiten 36, 37, 38 und 39. Wie in Figur 7 angegeben, beträgt der Winkel θ&sub1; 0,030º, θ&sub2; 0,026º, θ&sub3; 0,023º und θ&sub4; 0,022º, der Abstand "X" zwischen den Stationen 15 cm und der Abstand "L" zwischen der letzten Station und der Antriebsrolle 30 cm. Es ist erkennbar, daß die Diagrammlinie aus Figur 7 entang der X-Achse um einen gewissen Betrag versetzt ist. Die Winkelneigung gegenüber dem Abstand beträgt -0,003º pro 5 cm, wobei der Winkel ∅ an der Antriebsrolle 18 wie in Figur 7 bei 0,015º liegt. Anschließend wird der seitliche Ausrichtfehler für jede Station nach der Drehung um den entsprechenden Winkel θ wie folgt mit dem Abstand der Stationen zur Rolle 18 errechnet:
• Einheit 36 (3X+L) sin ∅ = 75 cm x sin 0,015º = 0,1963 mm;
• Einheit 37 (2X+L) sin ∅ = 60 cm x sin 0,015º = 0,1571 mm;
• Einheit 38 (X+L) sin ∅ = 45 cm x sin 0,015º = 0,1178 mm und
• Einheit 39 (L) sin ∅ = 30 cm x sin 0,015º = 0,0785 mm.
• Somit können durch das seitliche Bewegen der LED-Stäbe 136 jeder Station, durch das Versetzen der betätigten Bereiche und/oder durch die tatsächliche Bewegung der Stäbe mit Hilfe der Schrittmotoren 138 die seitlichen Ausrichtfehler bei zusammengesetzten Bildern, die von den Stationen geschaffen werden, weitgehend eliminiert werden. Weiterhin wird deutlich, daß der Schrittmotor 138 zur linearen Betätigung von einer Station weggelassen werden kann, wenn dies die anderen Einheiten kompensieren.
• Die oben beschriebene Einstellvorrichtung und das dazugehörige Verfahren können bei einer Vielzahl verschiedener Druckmaschinen vielseitig, speziell für eine Diagnoseroutine, eingesetzt werden. Das heißt, nach dem bereits erörterten Setup bzw. der Initialisierung der Druckmaschine werden sowohl die Dreh- als auch die seitliche Position der Bildbearbeitungsstationen gespeichert, vorzugsweise in einer nichtflüchtigen Speichereinrichtung, auf die sich die Steuereinheit beziehen kann. Nach jeder Routine könnten die gespeicherten Werte geändert oder nur die Änderungen gespeichert werden. So wird beispielsweise bei jedem Einschalten eine Diagnoseroutine ausgeführt, mit der eine Ausrichtkorrektur erfolgt. Zu weiteren Möglichkeiten zählen eine vom Anwender initialisierte Routine sowie eine maschineninitialisierte Routine, z.B. nach einer bestimmten Nutzungsdauer oder Anzahl von Ausdrucken oder nach speziellen erfaßte Merkmalen, wie einer Änderung der Umgebungsbedingungen, der Stromversorgung oder dergleichen.
• Zwar wurden die Einstelivorrichtung und das Verfahren vorstehend in bezug auf einen xerografischen Drucker mit einer Vielzahl von Lichtstäben, die die Belichtungsstation bilden, beschrieben, doch natürlich können sie auch auf andere xerografische Drucker mit anderen Abbildungsvorrichtungen, z.B. Rasterausgabescanner, Anwendung finden. Zudem sind sie auch auf andere Einzeldurchlauf-Drucker und allgemein auf jeden Drucker anwendbar, der mehrere Bilder erzeugt, die vor der Endbearbeitung mit Hilfe von Bildbearbeitungseinrichtungen auf einem sich bewegenden Abbildungssubstrat übereinandergelegt werden. Einsetzbar wären die Einstellvorrichtung und das Verfahren also beispielsweise bei Plottern und dergleichen mit einer Bahntransporteinheit, mit der eine Abbild ungsoberfläche durch die Bildbearbeitungsstationen bewegt wird, die eine Reihe von Bildern auf die Oberfläche aufbringen, aus denen dann ein zusammengesetztes Bild entsteht. In gleicher Weise sind die Einstellvorrichtung und das Verfahren bei anderen elektrografischen Druckern, einschließlich onografischer Geräte, nutzbar.

Claims (4)

1. Druckvorrichtung mit:

einer Abbildungsoberfläche (13);

einer Vielzahl von Bildbearbeitungsstationen (A, B, C) zum Ausbilden eines zusammengesetzten Bildes auf der Abbildungsoberfläche;

einer Transporteinrichtung (10) zum Bewegen der Abbildungsoberfläche entlang eines vorgegebenen Weges (302) zwischen den Bearbeitungsstationen;

wobei die Vorrichtung umfaßt: eine erste Kennung (174) auf der Transporteinrichtung; eine zweite Kennung (175), die in bezug auf den vorgegebenen Weg von der ersten Kennung auf der Transporteinrichtung seitlich beabstandet ist;

Detektor-Einrichtungen (146, 156) zum Erfühlen der ersten und der zweiten Kennung, um Schräglagewinkel-Abweichungen vom vorgegebenen Weg der Transporteinrichtung zu erfassen;

eine Steuereinrichtung (70) zum Auswählen eines seitlichen Ausrichtungsfehlers für die Bildbearbeitungsstationen als Funktion der erfaßten Schräglagewinkel-Abweichungen;

eine Einstellvorrichtung (138), welche auf die Steuereinrichtung anspricht und mit der die Bildbearbeitungsstationen im wesentlichen seitlich zum vorgegebenen Weg eingestellt werden können, so daß die erfaßten seitlichen Abweichungen der Transporteinrichtung aufgehoben werden und dadurch die Ausrichtung des zusammengesetzten Bildes auf der Oberfläche verbessert wird,

und weiterhin umfaßt: eine Einrichtung (139), die auf die Sensoreinrichtung reagiert, damit die Bildbearbeitungsstationen in bezug auf den vorgegebenen Weg drehend verschoben werden und so die Schräglage-Abweichungen ausgeglichen werden.

2. Druckvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transporteinrichtung eine Bahn mit einer Abbildungsoberfläche ist und die Kennungen auf den gegenüberliegenden Seiten der Oberfläche angeordnet sind.

3. Anwendungsverfahren für eine Druckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, welches die folgenden Schritte umfaßt:

(a) Bewegen der Abbild ungsoberfläche (13) zu den Bildbearbeitungsstationen (A, B, C);

(b) Bewegen der ersten Kennung (174) und der zweiten Kennung (175) mit und an der Abbildungsoberfläche (13);

(c) Erfassen der ersten Kennung (174) und der zweiten Kennung (175);

(d) Erzeugen von Signalen, die das Erfassen der Kennungen anzeigen;

(e) Bezugnahme auf die gespeicherten Signale, die eine Bezugsposition der Kennungen angeben;

(f) Vergleich der erfaßten Signale der ersten Kennung (174) und der zweiten Kennung (175) mit den Bezugssignalen für jede der Kennungen, damit ein Fehlersignal erzeugt wird, welches eine Schräglage-Abweichung an jeder dieser Stationen anzeigt;

(g) Auswahl eines seitlichen Ausrichtfehlers für jede dieser Stationen als Funktion des erzeugten Fehlersignals als Funktion der Schräglage-Abweichung;

(h) Einstellung der seitlichen Ausrichtung der Stationen in bezug auf die Abbildungsoberfläche, so daß die erfaßten seitlichen Ausrichtfehler behoben werden können;

(i) drehende Verschiebung der Stationen zur Abbildungsoberfläche, damit die erfaßten Schräglage-Abweichungen ausgeglichen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, welches zudem die folgenden Schritte umfaßt:

j) Wiederholen der Schritte (a) bis (i) solange, bis die Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem erfaßten Signal unter einem Schwellenwert liegt; und

(k) Speichern der eingestellten Linear- und Winkelposition der Stationen als Bezugswerte nach Ausführung der Schritte (a) bis (i).