DE69112352T2 - Druckvorrichtung für beruehrungsfreie farbbildaufzeichnung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine anschlagfreie Druckvorrichtung zum Drucken von Zeichen, Rasterbildern, Grauskalenbildern und dergleichen mit kleinen Bildelementen (Pixeln) oder Punkten.
• Es sind bereits Punktdrucker bekannt (z.B. aus US-A- 4.768.046), die mit Aufzeichnungselementen, wie Nadeln, Laser, Tintenstrahl, Leuchtdioden (LEDs) und dergleichen arbeiten. Zum Beispiel umfassen LED-Vorrichtungen eine Vielzahl in einer oder mehreren Reihen angeordneter, einzeln adressierbarer und aktivierbarer punktartiger Strah- lungsquellen, mittels derer Punkte eines Aufzeichnungsträgers während dessen Bewegung relativ und senkrecht zu den Reihen belichtet werden können. Treiberschaltungen aktivieren die Strahlungsquellen gleichzeitig in Abhängigkeit von entsprechenden Datenbiteingabesignalen, die ihnen während der Zeitspanne einer Datenzeile zugeführt werden.
• Normalerweise werden bei der Elektrofotografie Positivbilder erzeugt, wenn die Originalvorlage in Positivform vorliegt. Bei Punktdruckern ist es jedoch oftmals zweckmäßig, durch eine sogenannte "Umkehr"-Entwicklung Positivdrucke von einem Negativ herzustellen. Bei der Umkehrentwicklung wird ein Aufzeichnungsträger im unbelichteten Zustand mit einer gleichmäßigen Primärspannung V&sub0; geladen und dann bildweise auf eine Belichtungsspannung VE entladen. Die belichteten Bereiche des Aufzeichnungsträgers werden in einer eine Vorspannung VB aufweisenden Entwicklungsstation getonert. Die Differenz zwischen V&sub0; und VB wird sorgfältig auf einem konstanten Wert gehalten, um sowohl die Entstehung von Hintergrundbildern als auch die Aufnahme von Entwickler zu verhindern. Die Differenz zwischen V&sub0; und VE, nachstehend AV genannt, stellt einen Faktor für die Bestimmung der Bilddichte dar.
• Ein weiterer Faktor für die Bestimmung der Bilddichte ist das Ladungs/Masse-Verhältnis der Tonerpartikel. Bei gleichem ΔV verändert sich die Bilddichte im umgekehrten Verhältnis zum Ladungs/Masse-Verhältnis des Toners. Dies ist bei Mehrfarbenmaschinen von Bedeutung, da normalerweise jeder Farbtoner ein anderes Ladungs/Masse-Verhältnis aufweist und sich daher anders als die anderen Farben verhält. Wenn kein Ausgleich erfolgt, verursacht dies ein Farbungleichgewicht im fertigen Druck.
• Eine Möglichkeit eines solchen Ausgleichs besteht in der Veränderung von ΔV zwischen Bildfeldern mit unterschiedlichen farbaufgelösten latenten Bildern durch entsprechende Anpassung der Primärladung V&sub0; zwischen den Bildfeldern. Zum Beispiel wird der Aufzeichnungsträger auf einen festen Wert geladen; anschließend wird die Ladung entsprechend dem für das Bildfeld vorgesehenen farbaufgelösten latenten Bild in geeigneter Weise mittels einer Lichtquelle, zum Beispiel einer Elektrolumineszensplatte, verringert.
• Wie bereits in den bekannten Veröffentlichungen erwähnt, liegt ein Nachteil des beschriebenen Systems in den Kosten der spannungsvermindernden Lichtquelle (der Elektrolumineszenzplatte) und ihrer Stromversorgung. Außerdem müssen, da die Vorspannung VB der Spannung V&sub0; folgen muß, so viele VB Stromversorgungen vorhanden sein, wie Farbentwicklungsstationen vorhanden sind, oder man muß eine programmierbare Stromversorgung vorsehen. Beide Lösungen sind jedoch ebenfalls teuer.
• Außerdem wird in den bekannten Veröffentlichungen festgestellt, daß bei der Mehrfarben-Umkehrentwicklung eine gute Farbbalance dadurch erzielt werden kann, daß man, anstatt den Wert der Primärspannung V&sub0; zu ändern, die Belichtungsdauer für jedes der verschiedenfarbigen Bildfelder verändert. Dabei stellt sich jedoch das Problem, daß ein Speicher zum Speichern der "Einschalt"-Zeit jeder LED für die Belichtung eines Pixels jeder Farbe oder zumindest eine Einrichtung zum Berechnen einer Belichtungszeit jeder LED für jedes andersfarbige Bildfeld bereitgestellt werden muß. Bei einem Graustufendruckkopf mit Gleichmäßigkeitskorrektur der LEDs führt dies zu einer ungebührlichen Erhöhung der Komplexität der Vorrichtung; Aufgabe der Erfindung ist es daher, dieses Problem zu überwinden und gleichzeitig eine Druckvorrichtung mit guter Farbbalance bei der Eingabe bereitzustellen.
• US-A-4.885.597 beschreibt eine anschlagfreie Druckvorrichtung mit einer digital adressierbaren Steuerschaltung, der ein digitales Mehrbit-Signal zur Anpassung des den LEDs zugeführten Stroms zugeführt wird, um die Lichtabgabe beeinflussende Umweltbedingungen, wie Temperatur und/oder Alterung der LEDs, auszugleichen. Allerdings ist keine Möglichkeit zur Einstellung des Steuerstroms für die Aufzeichnung von Bildern unterschiedlicher Farbe vorgesehen.
• IEEE Transactions on Consumer Electronics, Bd. CE-32, Nr. 1, S. 26-11, Burkhart et al: "Monolithisch integrierter 128-LED-Treiber und dessen Anwendung" beschreibt eine Stromspiegelschaltung für eine anschlagfreie Druckvorrichtung, bei der in einer Steuerschaltung ein verstellbarer Widerstand Rcc und eine veränderbare Stromregelspannung verwendet werden. Allerdings ist keine Möglichkeit zur Einstellung des Steuerstroms für die Aufzeichnung von Bildern unterschiedlicher Farbe vorgesehen. Der Steuerstrom dient dazu, die Gleichmäßigkeit des den verschiedenen Treiberchips zugeführten Stroms durch entsprechende Anpassung eines veränderlichen Widerstandes und anderer Rückkoppel-Widerstände herzustellen.
• Die Erfindung, ihre Ziele und Vorteile werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen besser ersichtlich.
• Erfindungsgemäß wird eine Wiedergabevorrichtung zum Aufzeichnen von Bildern gemäß den Ansprüchen 1 und 12 angegeben.
• Im wesentlichen werden die vorstehenden und weitere Aufgaben durch eine Mehrfarben-Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen von Bildern unterschiedlicher Farbe auf einem Aufzeichnungsträger erreicht, wobei die Vorrichtung einen Aufzeichnungsträger, eine Anordnung diskreter Elemente für die Aufzeichnung von Punkten auf dem Aufzeichnungsträger, Treibermittel, durch die die Elemente selektiv für vorbestimmten Zeiten während eines Arbeitszyklus zur Ausbildung einer Abbildung auf dem Aufzeichnungsträger angesteuert werden können, Mittel zum Erzeugen eines Steuersignals, das zumindest teilweise die Farbe des Bildes repräsentiert, und digital adressierbare Mittel umfaßt, die aufgrund des Steuersignals den den Elementen während des jeweiligen Arbeitszyklus zugeführten Strom entsprechend der jeweils aufzuzeichnenden Farbe verändern.
• Die Erfindung wird ferner realisiert durch eine zum Aufzeichnen eingesetzte anschlagfreie Druckvorrichtung mit einer Vielzahl von Aufzeichnungselementen, digital adressierbaren Stromleitungsmitteln, die in Abhängigkeit von einem Mehrbit-Digitalsignal selektiv einen Vorspannungsstrom erzeugen, Mitteln, die in Abhängigkeit von dem Vorspannungsstrom eine Vorspannung erzeugen, Mitteln, mit denen selektiv ein Strom durch ausgewählte Aufzeichnungselemente zum Zweck ihrer Aktivierung hindurchgeleitet werden kann, Stromspiegelmitteln, die in Abhängigkeit von der Vorspannung den durch die ausgewählten Aufzeichnungselemente hindurchgeleiteten Strom regeln, wobei der Strompegel zum Vorspannungsstrom in Beziehung steht, und Mitteln zum Verändern der Vorspannung dadurch, daß den digital adressierbaren Stromleitungsmitteln ein digitales Signal in Abhängigkeit von der Farbe des gerade aufgezeichneten Bildes zugeführt wird.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Druckvorrichtung;
• Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Treiberschaltung zum Einsatz in einem Druckkopf der Druckvorrichtung gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 ein Blockdiagramm einer in der Druckvorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten Schaltungsanordnung; und
• Fig. 4A, B und C eine schematische Darstellung einer zur Treiberschaltung gemäß Fig. 2 gehörenden Stromtreiberschaltung.
• Nachstehend wird die Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem elektrofotografischen Aufzeichnungsträger beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf Vorrichtungen für die Erzeugung von Abbildungen auf derartigen Trägern beschränkt ist, sondern daß auch andere Medien, wie fotografische Filme, usw. erfindungsgemäß verwendet werden können.
• Da elektrofotografische Wiedergabegeräte an sich bekannt sind, richtet sich die vorliegende Beschreibung insbesondere auf jene Elemente, die entweder Teil der Erfindung sind oder direkter mit ihr zusammenwirken. Hierin nicht ausdrücklich dargestellte oder beschriebene Einrichtungen können aus den in der Technik bekannten Ausführungsformen ausgewählt werden.
• Fig. 1 zeigt eine elektrofotografische Wiedergabevorrichtung 10 mit einem Aufzeichnungsträger, zum Beispiel einer fotoleitfähigen Bahn 11 oder einem anderen lichtempfindlichen Trägermedium, das um drei Transportrollen 12, 13 und 14 in Form einer endlosen oder einer fortlaufenden Bahn herumgeführt ist. Die Rolle 12 ist in herkömmlicher Weise mit einem Antriebsmotor M gekoppelt. Der Motor M wird bei Schließen eines (nicht dargestellten) Schalters durch eine Logik- und Steuereinheit (LCU) 15 mit einer Spannungsquelle verbunden. Bei geschlossenem Schalter wird die Rolle 12 vom Motor M angetrieben und bewegt die Bahn 11 im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil "A" angedeutet. Durch diese Bewegung werden Bildbereiche der Bahn 11 nacheinander an einer Reihe elektrofotografischer Arbeitsstationen der Wiedergabevorrichtung vorbeigeführt.
• Die Arbeitsstationen umfassen eine Ladestation 17, an der die fotoleitfähige Oberfläche 16 der Bahn 11 durch Aufbringen einer gleichmäßigen elektrostatischen Primärladung V&sub0; einer vorbestimmten Spannung aktiviert wird. Eine Belichtungsstation 18 erzeugt eine Reihe verschiedenfarbiger farbaufgelöster, elektrostatischer Latentbilder dadurch, daß die Primärladung in einem Bildbereich der Oberfläche 16 mittels selektiv aktivierter diskreter Elemente zum Zwecke der Aufzeichnung von Punkten entsprechend den von der Datenquelle 19 gelieferten Farbauszugs-Steuersignalen moduliert werden. Die punktartigen Elemente sind in einem Druckkopf 20 gelagert. Bei den selektiv aktivierbaren Elementen handelt es sich vorzugsweise um Strahlungsquellen, zum Beispiel LEDs. Zum Fokussieren des Lichts der einzelnen LEDs auf eine in Querrichtung verlaufende Linie der fotoleitfähigen Oberfläche 16 können optische Mittel 31, zum Beispiel eine Selfoc-Linse, vorgesehen sein.
• An einer Vierfarben-Entwicklungsstation 21 befindet sich ein Entwickler, der zum Beispiel aus Eisenträgerpartikeln und elektroskopischen Tonerpartikeln mit einer elektrostatischen Ladung bestehen kann. In Abhängigkeit von Signalen der LCU, die die Farbe eines bestimmten zu entwickelnden Bildfeldes wiedergeben, wird auf die fotoleitfähige Oberf läche 16 der Bahn 11 Entwickler aufgetragen, und an dem farbaufgelösten, latenten elektrostatischen Bild bleiben Tonerpartikel haften und bilden so ein sichtbares Tonerbild aus. Um die Bahn 11 selektiv in Entwicklungsbeziehung zu einer gewünschten Farbentwicklungsstation bringen zu können, können (nicht dargestellte) Betätigungselemente entlang der Innenseite der Bahn 11 angeordnet sein.
• Von einem Vorrat 23 wird ein Empfangsblatt S Antriebsrollen 24 zugeführt, die das Blatt dann auf die Bahn 11 schieben und in einer Übertragungsstation 25 mit einem farbaufgelösten Tonerbild in Ausrichtung bringen. An einer Walze 26 wird das auf der Bahn 11 befindliche Tonerbild auf das Empfangsblatt S übertragen. Falls noch weitere farbaufgelöste Tonerbilder auf das Blatt S zu übertragen sind, verbleibt das Blatt auf der Walze 26 und wird wiederum paßgenau mit den nachfolgenden Tonerbildern an der Bahn 11 in Anlage gebracht. Zum Befestigen des Blatts auf der Walze 26 und zum Freigeben des Blatts in Abhängigkeit von Signalen, die von der LCU 15 geliefert werden, können herkömmliche (nicht dargestellte) Einrichtungen, wie eine Unterdruckquelle oder mechanische Finger, vorgesehen sein. Nach Übertragung aller noch unfixierten Tonerbilder auf ein Empfangsblatt S wird das Blatt einer beheizten Druckwalzen- Fixiereinrichtung 27 zugeführt, wo das Bild auf dem Empfangsblatt fixiert wird.
• In einer Reinigungsstation 28 wird die fotoleitfähige Oberf läche 16 der Bahn 11 von restlichen, nach der Übertragung der Tonerbilder noch anhaftenden Tonerpartikeln gereinigt.
• Zur Koordinierung der Funktion der verschiedenen Arbeitsstationen 17, 18, 21 und 25 mit der Bewegung der Bildbereiche auf der Bahn ist die Bahn 11 entlang ihrer Kante mit einer Vielzahl von Markierungen, zum Beispiel Perforationen, versehen. Die Perforationen sind normalerweise in gleichen Abständen entlang der Kante der Bahn 11 angeordnet. An einer festen Position entlang des Weges der Bahn sind geeignete Einrichtungen 29 zum Erkennen der Perforationen in der Bahn vorgesehen. Bei Erkennen von Perforationen werden der mit einem digitalen Computer, vorzugsweise einem Mikroprozessor, ausgestatteten LCU 15 Eingangssignale zugeführt. Im Mikroprozessor ist ein Programm gespeichert, das auf die Eingangssignale in der Weise reagiert, daß die Arbeitsstationen zunächst nacheinander aktiviert, dann deaktiviert und daneben noch weitere Maschinenfunktionen gesteuert werden. Für die Lieferung präziserer Zeitsteuerungssignale zur Steuerung der verschiedenen Funktionen der Vorrichtung 10 können noch zusätzliche, dem Fachmann bekannte Codiereinrichtungen vorgesehen werden.
• Die Programmierung im Handel verfügbarer Mikroprozessoren ist allgemein bekannt. Diese Beschreibung soll es einem Programmierer mit normalen Fachkenntnissen ermöglichen, ein geeignetes Steuerungsprogramm für den oder die in dieser Vorrichtung eingesetzten Mikroprozessoren zu erstellen. Dabei hängen die genauen Einzelheiten eines derartigen Programms natürlich von der Architektur des verwendeten Mikroprozessors ab.
• Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Druckkopf 20 eine geeignete Aufnahme mit einer Anzahl daraufin einer Reihe montierter LEDs 30 umfaßt, so daß sich die LEDs (von denen nur zwei dargestellt sind) über die Breite der Bahn 11 hinweg erstrecken. LEDs werden üblicherweise in Chip-Anordnungen mit zum Beispiel jeweils 128 LEDs ausgebildet, wobei die Chip-Anordnungen mit ihren Stirnseiten aneinanderliegend angeordnet sind, so daß man auf dem Druckkopf eine einzige Reihe mit z.B. 3584 LEDs erhält. Beiderseits der LED-Reihe sind Treiberschaltungen 70 angeordnet, die jeweils Schaltungsanordnungen zum Adressieren von 64 LEDs aufweisen. Somit können zwei der integrierten Treiberchips 70 jeweils die 128 LEDs einer Chip-Anordnung treiben, wobei ein Treiberchip die ungeradzahligen LEDs, der andere die geradzahligen LEDs ansteuert. Die Schaltungsanordnung der Treiber umfaßt logische Einrichtungen für den Empfang von Datensignalen für die verschiedenen, auf dem betreffenden Chip vorhandenen LEDs sowie einen Stromtreiber, der das Einschalten und auch die Einschaltdauer einer LED steuert. In der Darstellung ist die Treiberchip-Schaltung nur für eine LED dargestellt; es versteht sich jedoch, daß gleiche Schaltungsanordnungen auf dem Chip für 64 LEDs vorhanden sind. Die Schaltung 32 liefert von einer Stromquelle "P" (Fig. 1) aus einen geregelten Strom derart, daß die LED während jedes Betriebszyklus mit einer gewünschten Helligkeit zur Ausbildung eines Pixel- oder Bildelement-Punktes auf der Bahn 11 aufleuchtet.
• Die Ansteuerungsdauer wird durch Steuersignale D&sub0;, D&sub1; und D&sub2; bestimmt. Das Steuersignal für jede LED umfaßt ein Mehrbit- Datensignal, das die von der LED auf der Bahn 11 aufzuzeichnende Pixelgröße oder Grauskalendichte wiedergibt.
• Bei Verwendung von z.B. drei Datenbits je Pixel sind acht Pixelgrößen-Variationen (darunter auch keine Größe, d.h. kein Aufleuchten der LED) möglich. Die hier verwendeten 3 Bits für das Bildsteuersignal sind nur als Beispiel gedacht; es versteht sich, daß mehr als drei Bits eine bessere Steuerung der Bildwiedergabe ermöglichen. Zur Speicherung der einzelnen Datenbits werden je LED drei serielle Schieberegister 33a, 33b und 33c verwendet. Die aufgerasterten Daten werden in Form von binären logischen Signalen, d.h. 1en oder 0en, durch Taktimpulse gesteuert seriell durch die einzelnen Schieberegister 33a, 33b und 33c durchgeschaltet, bis alle Schieberegister gefüllt sind. Dann aktiviert ein auf der Leitung 35 anliegendes Speichersignal ein den einzelnen LEDs zugeordnetes Drei-Bit-Speicherregister 34, so daß die Ausgabe der Schieberegister gespeichert wird.
• Die Mehrbit-Ausgabe der Speicherregister 34 wird nun in einer Speicherschaltung 37 mit einem taktgesteuerten abwärts zählenden Aufwärts/Abwärts-Zähler 40 (Fig. 3) verglichen. Der Zähler zählt beginnend mit dezimal sieben abwärts. Bei Übereinstimmung zwischen den Ausgaben des Zählers 40 und dem Drei-Bit-Speicherregister 34 für die betreffende LED wird ein Signalspeicher 36 aktiviert, der die Stromtreiberschaltung 32 veranlaßt, der LED 30 Strom zuzuführen. Eine der in Fig. 2 dargestellten Schaltung weitgehend gleiche Schaltung ist in US-A-4.750.010 beschrieben, deren Inhalt durch diesen Verweis hierin aufgenommen wird. Eine weitere Verbesserung der effizienten Versorgung eines Druckkopfs mit Graustufendaten ist in US-A-4.746.941 beschrieben, deren Inhalt durch diesen Verweis hierin aufgenommen wird. Die LED bleibt solange aktiv, bis der Zähler, nachdem er zunächst auf Null heruntergezählt hat, wieder einen Zählerstand erreicht hat, bei dem wieder eine Übereinstimmung zwischen der Ausgabe des Zählers 40 und dem Speicherregister 34 vorliegt.
• In Fig. 3 sind die Mittel zum Zuführen der Steuersignale zum Druckkopf 20 von der Datenquelle 19 aus dargestellt, wobei es sich bei letzterer um einen Computer, ein Textverarbeitungsgerät, einen Bildscanner, usw. handeln kann. Die Daten werden einem herkömmlichen Rasterbildprozessor (RIP) 38 zugeführt, der die eingehenden digital codierten Signale während der Herstellung oder des Druckvorganges in für die Ausbildung der entsprechenden, vom Steuersignal geforderten Pixelgröße geeignete digitale Rasterbilddatensignale Da, Db, Dc verarbeitet.
• Eine oder mehrere Zeilen der Rasterbilddatensignale werden in eine Schaltung eingegeben, die zum Beispiel einen Microcomputer 49 oder eine logische Schaltung, die Bestandteil der LCU 15 ist, umfassen kann.
• Die gerasterten Daten werden über Eingabesignalpuffer 50 und den Eingabedatenprozessor 41 einem Mikrocomputer 49 zugeführt. Der Mikrocomputer weist eine zentrale Verarbeitungseinheit 43, eine speicherprogrammierte Steuerung 46, einen Zwischenspeicher 42 und eine Zeittakt- und Zyklussteuereinheit 44 auf. Der Mikrocomputer prüft entsprechend einem in der speicherprogrammierten Steuerung 46 enthaltenen Programm die Bilddatensignale und erzeugt für jede LED ein den Bildinhalt repräsentierendes Steuersignal. Das Steuersignal wird an einen Pufferspeicher 39 ausgegeben, der es für die Ausgabe an den Druckkopf 20 zwischenspeichert. Ferner erzeugt der Mikrocomputer die Taktsteuersignale für das Weiterschalten des Zählerstandes im Zähler 40.
• In dem einfachen Fall, daß die Daten binär gedruckt werden sollen (d.h. daß eine LED entweder ein- oder ausgeschaltet ist)&sub1; kann die in US-A-4.831.395 beschriebene Druckkopflogik verwendet werden, bei der die Einschaltdauer der LED in einem binären Drucker durch ein Strobe-Signal bestimmt wird. Siehe auch US-A-4.750.010. Bei den in diesen Patenten beschriebenen LED-Druckköpfen wird ein Strobe-Signal logisch durch eine "UND"-Funktion mit einem Datensignal verknüpft, und die Einschaltzeit der LED wird durch die Dauer des Strobe-Signals gesteuert. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist auch als binärer Druckkopf einsetzbar, und im einfachen Fall werden die für jede LED vorhandenen mehreren Informationsbits dazu verwendet, die Einschaltdauer einer LED nur für den Ausgleich der Gleichmäßigkeit zu bestimmen. In dem die speicherprogrammierte Steuerung enthaltenden Speicher des Mikroprozessors können Algorithmen zur Berechnung eines Anpassungs- oder Korrekturfaktors für die LEDs auf der Grundlage ihrer jeweils festgestellten Ungleichmäßigkeiten in der Lichtabgabe gespeichert sein. Ein solcher Algorithmus würde auf dem experimentell beobachteten Verhalten der jeweiligen Art von LEDs sowie den eingesetzten elektrofotografischen Verfahren beruhen. Außerdem kann der Algorithmus nach der Betriebszeit oder dem Feedback anpaßbare Parameter für die Anpassung an spezielle Drucker enthalten. Die Daten für die einzelnen LEDs werden durch den Korrekturf aktor verändert. Bei dem Beispiel eines binären Druckers liegen die vom Rasterbildprozessor, der jeder LED zugeordnet ist, kommenden Daten entweder als logische 1 oder logische 0 vor, je nachdem, ob eine LED aufleuchten soll oder nicht. Diese Daten werden dann dem Mikrocomputer zugeführt, der sie einer für die betreffende LED geeigneten Einschaltdauer anpaßt. Diese Einschaltdauer wird dem Pufferspeicher 39 in Form eines digitalen Mehrbit-Signals zugeführt. Dann wird das Mehrbit-Signal dem Druckkopfzugeführt und von diesem entsprechend der vorstehend im Zusammenhang mit dem Druckkopf gemäß Fig. 2 gegebenen Beschreibung als Grauskalendateneingabe "behandelt".
• Wenn die Datenquelle Grauskalendaten liefert und der Drucker als echter Grauskalendrucker betrieben werden soll, werden bei einem vom Rasterbildprozesssor kommenden Mehrbit-Datensignal die Daten für die einzelnen LEDs durch eine auf den Lichtabgabeeigenschaften der betreffenden LED beruhenden Anpassung modifiziert. Es wird ein Korrekturfaktor ermittelt, und die korrigierten Daten werden dem Speicher 39 zugeleitet, um dann durch den Druckkopf gemäß Fig. 2 gedruckt zu werden.
• In den Fig. 4A, B und C sind die Stromtreiberschaltungen 32 der einzelnen Treiberchips 70 zu erkennen. Die jeweiligen Ausgaben der SPEICHER-Register 36 werden über entsprechende Leitungen 45¹, 45³ und die anschließenden, nicht dargestellten Leitungen 45&sup5;, --- 45¹²&sup5;, 45¹²&sup7; geleitet. Es ist zu erkennen, daß jede dieser Leitungen eigentlich eine Doppelleitung ist, wobei eine Leitung ein Aktiviersignal führt, das das Einschalten der betreffenden LED veranlaßt, während die andere Leitung das komplementäre Signal führt. Die Leitungen 45¹ liegen an entsprechenden Steuerelektroden der Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub6;, Q&sub4;&sub2;&sub7;. Die Transistoren wirken als Schalter und sind Bestandteil der Stromspiegeltreiberschaltung, die eine aus den Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub4;, Q&sub4;&sub2;&sub5; bestehende Hauptschaltung und eine Reihe digital gesteuerter Transistoren umfaßt. Im einzelnen werden die digital gesteuerten Transistoren unter Bezugnahme auf Fig. 4A und 48 beschrieben. Kurz gesagt, können diese digital gesteuerten Transistoren selektiv eingeschaltet werden, so daß sie ein Signal I (CHIP BIAS) erzeugen und damit einen gewünschten Strompegel für die von diesem Treiberchip gesteuerten LEDs einregeln. Wie in Fig. 4C zu erkennen ist, sind dort die Schaltungsanordnungen für die Steuerung zweier LEDs, d.h. der LED&sub1; und LED&sub2; dargestellt; es versteht sich jedoch, daß der Treiberchip entsprechend viele den nachstehend beschriebenen Schaltungen gleiche Schaltungen aufweist, um zum Beispiel 64 ungeradzahlige LEDs einer LED-Chipanordnung mit zum Beispiel 128 LEDs zu steuern. Ein weiterer Treiberchip auf der anderen Seite der LED-Chipanordnung würde dann die 64 geradzahligen LEDs steuern.
• Der durch die Hauptschaltung fließende Strom erzeugt eine Vorspannung VG&sub1; auf der Leitung 117. Direkt mit der LED&sub1; in Serie geschaltet sind zwei Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub8;, Q&sub4;&sub2;&sub9;. Der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub8; ist so vorgespannt, daß er immer leitet, während der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9; ein- und ausgeschaltet wird und damit steuert, ob der LED&sub1; Strom zugeführt wird oder nicht. Die Gate- oder Steuerelektrode des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; ist mit dem Drain/Source-Anschluß der Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub6;, Q&sub4;&sub2;&sub7; verbunden. Wenn die LED&sub1; eingeschaltet werden soll, wird der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub7; leitend geschaltet, wenn die LED&sub1; abgeschaltet werden soll, wird der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub6; leitend geschaltet. Das Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub6; empfängt ein logisches Signal, das das Inverssignal zu jenem darstellt, das das Gate Q&sub4;&sub2;&sub7; von einer datengesteuerten Aktiviereinrichtung erhält, bei der es sich tatsächlich um die Schaltung gemäß Fig. 2 handelt und die bestimmt, ob eine LED eingeschaltet werden soll und für wie lange. Wie bereits erwähnt, ist die LED bei einem Graustufendruckkopf für eine Zeitspanne einzuschalten, die von den dem Druckkopfzugeführten Graustufendatensignalen bestimmt wird.
• Der Schaltung zur Steuerung der LED&sub1; ist ferner ein Stromspiegel mit zwei Slave-Schaltungen zugeordnet. Eine Slave- Schaltung umfaßt die Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub0;, Q&sub4;&sub2;&sub1; und Q&sub4;&sub3;&sub0;, die andere die Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub2;, Q&sub4;&sub2;&sub3; und Q&sub4;&sub3;&sub1;. Bei den Transistoren Q&sub4;&sub3;&sub0;, Q&sub4;&sub3;&sub1; handelt es sich um N-Kanal-MOSFETS, während die anderen genannten Transistoren P-Kanal-MOSFETS sind. Die beiden zusätzlichen, der LED&sub1; zugeordneten Slave- Schaltungen sind ständig eingeschaltet und führen der LED&sub1; einen nominellen Steuerstrom von z.B. ILED1-4 ma zu, wobei der durch den Transistor Q&sub4;&sub2;&sub1; fließende Strom 1/80 ILEDI und der durch den Transistor Q&sub4;&sub2;&sub2; fließende Strom 1/800 x ILED1 betragen kann. Die durch diese Slave-Schaltungen fließenden Ströme erzeugen auf der Leitung 114 einen Spannungspegel VG2, der das Potential der Drain-Elektrode des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub7; bildet.
• Im Betrieb ist bei ausgeschaltetem Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9; der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub6; eingeschaltet und legt an das Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; etwa die Spannung Vcc an. Soll die LED&sub1; zum Aufzeichnen eines Pixels (Bildelements) eingeschaltet werden, führt die Datenansteuerungseinrichtung gemäß Fig. 2 dem Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub7; ein Einschaltsignal zu, während ein Inverssignal den Transistor Q&sub4;&sub2;&sub6; ausschaltet. Mit dem Einschalten des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; muß die zwischen seinem Gate und dem Substrat bestehende kapazitive Belastung entladen werden. Beim Einschalten des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub7; entlädt sich die am Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; anliegende Ladung über die Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub7; und Q&sub4;&sub3;&sub0;. Dieser Entladungsweg der kapazitiven Belastung am Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; sorgt daher für eine Einschaltdauer, die von der Anzahl der gleichzeitig zu aktivierenden LEDs nicht berührt wird. Denn jeder dem Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9; entsprechende Steuertransistor hat seinen eigenen Entladungsweg für seine kapazitive Belastung. Während bei der dargestellten Ausführungsform die zusätzliche, den Transistor Q&sub4;&sub3;&sub0; enthaltende Stromspiegelschaltung zur Entladung der Steuerelektrode des Ansteuerungstransistors eingesetzt wird, ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei manchen Schaltungsanordnungen statt des Entladens das Laden der Steuerelektrode erleichtert werden kann.
• Der durch die Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub2;, Q&sub4;&sub2;&sub3; und Q&sub4;&sub3;&sub1; fließende Strom verhält sich wegen der gleichen Vorspannung (VGS1) zwischen Gate- und Source-Anschluß der Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub4; und Q&sub4;&sub2;&sub2; proportional zu dem, d.h. spiegelt den, durch die Hauptschaltung fließenden Strom. Damit ist der Strom in dieser Slave-Schaltung auch bei veränderlichem Vcc von der Stromversorgung P&sub2; her konstant, da der Potentialunterschied VGS1 zwischen Gate- und Source-Anschluß des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub2; konstant bleibt. Der durch die Slave-Schaltung, bestehend aus den Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub2;, Q&sub4;&sub2;&sub3; und Q&sub4;&sub3;&sub1;, fließende Strom wird wegen der gleichen Vorspannung zwischen Gate und Source der Transistoren Q&sub4;&sub3;&sub0;, Q&sub4;&sub3;&sub1; durch den durch die Slave-Schaltung, bestehend aus den Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub0;, Q&sub4;&sub2;&sub1; und Q&sub4;&sub3;&sub0;, fließenden gespiegelt. Wenn in der Slave-Schaltung, bestehend aus den Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub0;, Q&sub4;&sub2;&sub1; und Q&sub4;&sub3;&sub0;, ein konstanter Strom erzeugt wird, bleibt der Potentialunterschied zwischen den Gateund Source-Anschlüssen des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub0; ebenso wie beim Transistor Q&sub4;&sub2;&sub1; unveränderlich, so daß auf der Leitung 14 ein Spannungspegel VG&sub2; erzeugt wird, der sich entsprechend Vcc ändert, obwohl der Potentialunterschied Vcc-VG&sub2; konstant bleibt.
• Wenn der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9; eingeschaltet ist und der LED&sub1; während einer Belichtungsdauer einen Ansteuerungsstrom zuführt, wird am Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; der Spannungspegel VG2 über den jetzt leitenden Transistor Q&sub4;&sub2;&sub7; hergestellt Der Spannungspegel am Source-Anschluß des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; liegt jetzt auf einem festen Schwellwert über dem von VG2. Der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9;, der als Kaskode-Transistor wirkt und dessen Source-Anschluß mit dem Drain-Anschluß des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub8;, verbunden ist, sorgt auf diese Weise dafür, daß sich das Drain-Potential des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub8; entsprechend der Veränderung von Vcc ändert. Wie bereits erwähnt, ist der Potentialunterschied VGS1 konstant, obwohl Vcc selbst sich ändert. Die Spannungsverhältnisse zwischen den verschiedenen Anschlüssen des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub8; werden durch Veränderungen von Vcc nicht berührt, und der der LED&sub1; während der Zeitdauer der Aufzeichnung eines Pixels zugeführte Strom bleibt konstant.
• Somit ist für die Stabilität des der LED&sub1; zugeführten Ansteuerungsstroms gesorgt, da kurzzeitige Änderungen von Vcc keine entsprechenden Veränderungen des durch die LED&sub1; geleiteten Stroms verursachen und damit die Helligkeit des von der LED&sub1; abgegebenen Lichts nicht berühren. Die bei manchen LED-Druckköpfen bestehende Tendenz, daß die Lichtabgabe einer LED beim Einschalten weiterer LEDs abnimmt, kann durch diese Schaltung ebenfalls reduziert werden. Wie bereits erwähnt, führt der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9; der LED&sub1; zum Aufzeichnen eines entsprechenden Pixels Strom während einer durch ein Strobe-Signal gesteuerten Zeitspanne oder, bei einem Graustufendrucker, für eine durch die Datenbits gesteuerte Zeitspanne zu. Der Strompegel zum Aufzeichnen dieses Pixels wird durch den vom Steuerpegel I(CHIP BIAS) abhängigen Stromspiegel gesteuert. Die Schaltung zum Erzeugen von I(CHIP BIAS) ist Bestandteil der Erfindung und wird nachstehend beschrieben.
• Beim Einschalten des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; spiegelt der hindurchfließende Strom den durch den Transistor Q&sub4;&sub2;&sub5; fließenden Strom, d.h. er ist entweder diesem gleich oder verhält sich proportional dazu. Der durch den Transistor Q&sub4;&sub2;&sub5; fließende Strom ist seinerseits gleich I(CHIP BIAS). Wie in Fig. 4A und 48 zu erkennen ist, wird dieser Strom I(CHIP BIAS) seinerseits durch drei Faktoren bestimmt, nämlich eine temperaturkompensierte Stromquelle 172, eine erste Gruppe von acht digital gesteuerten NMOSFET-Transistoren Q&sub2;&sub5;, Q&sub2;&sub6; ... Q&sub3;&sub1;, Q&sub3;&sub2; und eine zweite Gruppe von acht digital gesteuerten NMOSFET-Transistoren Q&sub5;, Q&sub6; ..., Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub2;. Der ersten Gruppe ist ein nicht digital gesteuerter NMOSFET- Transistor Q&sub3;&sub3; zugeordnet. In gleicher Weise ist der zweiten Gruppe ein nicht digital gesteuerter NMOSFET-Transistor Q&sub1;&sub3; zugeordnet. Wie in Fig. 4A und 4B zu erkennen ist, sind nicht alle Transistoren dargestellt, und die Anzahl der digital gesteuerten Transistoren in einer Gruppe bestimmt das Steuerungsniveau. Bei den Transistoren Q&sub5;, ... Q&sub3;&sub2; handelt es sich um parallel geschaltete Transistoren, deren jeweilige Gatebreite/Gatelänge-Verhältnisse so gestuft sind, daß die jeweiligen Ströme in der Zweierpotenz skaliert oder gewichtet sind. Wenn zum Beispiel für die erste Gruppe acht digital gesteuerte Transistoren vorgesehen sind (Q&sub2;&sub5; - Q&sub3;&sub2;), können die Gatebreite/Gatelänge-Verhältnisse 256/5 : 128/5 : 64/5 : 32/5 : 16/5 : 8/5 : 4/5 : 2/5 und 321.5/5 für den nicht digital gesteuerten Transistor Q&sub3;&sub3; betragen.
• Jeder digital gesteuerte Transistor wird durch ein logisches Signal gesteuert, das einem dem Transistor zugeordneten, aus zwei Transistoren bestehenden Schaltkreis zugeführt wird. Zum Beispiel veranlaßt die aus den NMOSFET- Transistoren Q&sub2;&sub5;&sub0; und Q&sub2;&sub5;&sub1; bestehende Schaltung, daß Strom durch den Transistor Q&sub2;&sub5; fließt, wenn am Gate des Transistors Q&sub2;&sub5;&sub0; ein logisches H-Signal und am Gate des Transistors Q&sub2;&sub5;&sub1; ein logisches L-Signal anliegt. Die logischen Signale für die Steuerung, welche der stromführenden Transistoren eingeschaltet werden sollen, werden durch ein Register 2 gesteuert; dieses speichert ein 8-Bit-Digitalwort und dessen 8-Bit-Komplement, das ein gewünschtes Stromsteuersignal repräsentiert, das das Einschalten der jeweiligen Transistoren aus der Gruppe der acht stromführenden Transistoren Q&sub2;&sub5; ... Q&sub3;&sub2; steuert. Im Zusammenwirken mit dem Transistor Q&sub3;&sub3;, der ständig durchgeschaltet ist, dient diese Gruppe von Transistoren der "lokalen" Steuerung des LED-Stroms. Dies soll bedeutet, daß das im Register R&sub2; gespeicherte digitale Wort für diesen Treiberchip spezifisch ist und dadurch bestimmt wird, daß der Treiberstrom, der den durch diesen Treiberchip angesteuerten LEDs zugeführt wird, solange angepaßt wird, bis die LEDs jeweils einen gewünschten Lichtpegel abgeben. Das digitale Wort kann aus einem Speicher der LCU oder von einem separaten Speicher, zum Beispiel einem am Druckkopf vorgesehenen ROM, in das Register R&sub2; eingegeben werden. Das digitale Wort kann auch in Abhängigkeit von der Temperatur des Treiberchips, die zum Beispiel durch einen geeigneten Temperaturfühler TS gemessen werden kann, geändert werden. Siehe zum Beispiel US-A-4.831.395, die einen LED-Druckkopf mit Korrekturtemperaturausgleich mittels Anpassung von VREF beschreibt. Siehe auch US-A-4.885.597. Bei einer weiteren Alternative verwendet ein LED-Druckkopf Stromspiegel zur Steuerung des den LEDs zugeführten Stroms, wobei der Strompegel eines zusätzlichen Stromspiegel-Kanals (#65) auf jedem Treiberchip zur Überwachung der Temperatur verwendet wird. Der in diesem zusätzlichen Kanal erfaßte Strom wird von der LCU mit einem Wert verglichen, der dem Strom entspricht, der aufgrund der in den Registern R&sub1; und R&sub2; gespeicherten digitalen Worte den LEDs zugeleitet werden sollte.
• Die vom Sensor TS oder durch Messung des Stroms in einem besonderen Kanal erfaßte Temperatur wird über einen Analog/Digital-Wandler der LCU 15 zugeführt, und als Reaktion darauf "schreibt" die LCU ein neues digitales Wort in das Register R&sub2;, falls entsprechend dem im Speicher gespeicherten Algorithmus eine Veränderung des Strompegels erforderlich ist. Der Sensor TS kann in Abhängigkeit von dem im zusätzlichen Kanal anliegenden Strom eine Spannung an einem (nicht dargestellten) Widerstand erzeugen.
• Wie aus dem vorgenannten Patent US-A-4.831.395, dessen Inhalt durch Verweis hierin aufgenommen wird, ersichtlich ist, kann die LCU so programmiert werden, daß sie die vorausgegangenen Aktivierungen jeder LED zählt und mittels eines Programms auf der Grundlage der Alterungsmerkmale des Druckkopf s eine Steuerspannung anpaßt. Nach dieser Erstkalibrierung und mit fortschreitender Alterung des Druckkopf es durch die wiederholte Benutzung führen sowohl Temperatur- als auch Alterungsfaktoren zu einer Verschlechterung der Lichtabgabe. Die durch Alterung bedingten Auswirkungen sind im allgemeinen bei allen LEDs gleich und werden durch entsprechende Anpassung eines digitalen 8-Bit-Worts und seines 8-Bit-Komplements, die im Register R&sub1; gespeichert sind, korrigiert. Außerdem ist in einem Speicher 46 der LCU für die speicherprogrammierte Steuerung ein Farbkorrekturfaktor zur Anpassung des für den Speicher R1 festgestellten 8-Bit-Wortes vorgesehen. Wenn nun ein 8-Bit-Wort berechnet oder auf der Grundlage des Lesens für eine Schwarz/Weiß- Aufzeichnung festgestellt wurde, werden diesem 8-Bit-Wort entsprechende unterschiedliche 8-Bit-Wörter für das Aufzeichnen der Bildfelder in den Farben Cyan, Magenta und Gelb zugeordnet. Wenn daher die Datenquelle 19 Daten liefert, die ein Farbsignal enthalten und in Farbe aufzuzeichnen sind, schickt der Mikrocomputer 49 synchron mit dem jeweiligen farbigen Bildfeld ein entsprechendes 8-Bit-Wort in die entsprechenden Register R&sub1;.
• Dieses digitale Wort steuert acht stromführende NMOSFET- Transistoren Q&sub5;, ..., Q&sub1;&sub2;. Dieser Gruppe von Transistoren zugeordnet ist ein kontinuierlich stromführender NMOSFET- Transistor Q&sub1;&sub3;. Die Gatebreite/Gatelänge-Verhältnisse der gewichteten digital gesteuerten Transistoren Q&sub5; - Q&sub1;&sub2; betragen zum Beispiel 896/5 : 448/5 : 224/5 : 112/5 : 56/5 : 28/5 : 14/5 : 7/5 und 4027/5 für den nicht digital gesteuerten Transistor Q&sub1;&sub3;. Das 8- Bit-Wort und sein 8-Bit-Komplement, die im Register R&sub1; gespeichert sind, sind den in den gleichen Registern R&sub1; der anderen Treiberchips gespeicherten Worten gleich. Mit zunehmender Alterung des Druckkopf s werden ein neues digitales 8-Bit-Wort und dessen 8-Bit-Komplement von der LCU berechnet und vor der Eingabe in die Register R&sub1; für die jeweiligen Bildfelder farbkorrigiert. Die Berechnung dieses 8-Bit-Worts für die Alterung und Farbkorrektur kann auf der Grundlage empirischer Ermittlungen, die mit Hilfe ähnlicher Druckköpfe durchgeführt wurden, oder auf der Grundlage einer Kalibrierung dieses Druckkopfs mittels eines optischen Sensors erfolgen, der die Ausgabe jeder der LEDs oder ausgewählter LEDs oder auch auf dem Fotoleiter aufgezeichnete Teilflächen erfaßt.
• Wie bereits erwähnt, besteht ein dritter Anpassungsfaktor für die Aufrechterhaltung der gleichmäßigen Lichtabgabe der LEDs zwischen den einzelnen Chips in einer temperaturkompensierten Stromquelle 172. Diese Stromquelle umfaßt einen Temperatursensor und Schaltungsanordnungen, die in Abhängigkeit von Temperaturanstiegen dazu beitragen, die Stromzufuhr zu den LEDs zu verstärken. Hierzu sind verschiedene Schaltungsanordnungen bekannt, siehe z.B. Gray und Meyer: Analyse und Konstruktion analoger integrierter Schaltungen, 2. Ausgabe, S.. 733-735, und Fig. 12.28; der Inhalt dieser Veröffentlichung wird durch Verweis hierin aufgenommen. Der Text enthält eine Beschreibung sogenannter VT-bezogener (VT = thermische Spannung) Stromquellen. Dadurch, daß in einer solchen Schaltung ein Widerstand mit einem entsprechenden Temperaturkoeffizienten vorgesehen wird, erhält man eine Ausgangsspannung I&sub0;, die mit steigender Temperatur des Treiberchips steigt.
• Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 4A, B und C beschrieben. Während der Benutzung des Druckkopfes steigt die Temperatur der Treiberchips unterschiedlich an, je nach dem jeweiligen Strombedarf und der Fähigkeit zur Ableitung der dadurch bedingten Wärme durch die wärmeleitende Struktur, an der die Chips befestigt sind. Der temperaturkorrigierte Strom I&sub0; wird über den NMOSFET-Transistor Q&sub3;&sub3; an einige oder alle der Transistoren Q&sub2;, Q&sub3;&sub2;, ... und Q&sub2;&sub5;, je nach dem digitalen 8-Bit-Signal und dem im Register R&sub2; gespeicherten 8-Bit-Komplement, an Erde gelegt. Abhängig davon, welche Transistoren dieser Gruppe von Transistoren durchgeschaltet werden, wird unter Hinweis darauf, daß diese Transistoren hinsichtlich ihrer Leitfähigkeiten unterschiedlich skaliert oder gewichtet sind, der Spannungspegel am Source-Anschluß von Q&sub3;&sub3; festgestellt. Dabei ist zu beachten, daß jedem dieser digital gesteuerten Transistoren Schalttransistoren zugeordnet sind. Zum Beispiel wird der Transistor Q&sub2;&sub5; durch Schalttransistoren Q&sub2;&sub5;&sub0; und Q&sub2;&sub5;&sub1; in Abhängigkeit von einem Signal so geschaltet, daß Q&sub2;&sub5;&sub0; leitend und Q&sub2;&sub5;&sub1; abgeschaltet wird. Die übrigen Transistoren werden in gleicher Weise gesteuert. Der Spannungspegel VTC wird auch an das Gate des Transistors Q&sub1;&sub3; angelegt und steuert damit den vom Transistor Q&sub1;&sub3; geführten Strom. Wie bereits erwähnt, ist der Transistor Q&sub1;&sub3; der nicht digital gesteuerte Transistor, der der Gruppe der digital gesteuerten Transistoren Q&sub5;, ..., Q&sub1;&sub1;, Q&sub1;&sub2; zugeordnet ist. Entsprechend dem im Register R&sub1; gespeicherten digitalen Wort werden aus diesen Transistoren ausgewählte Transistoren durchgeschaltet und beeinflussen damit den am Transistor Q&sub4;&sub2;&sub5; anliegenden Vorspannungsstrom I(CHIP BIAS). Erinnern wir uns, daß die Transistoren in der Gruppe der Transistoren Q&sub5;, ..., Q&sub1;&sub2; ebenfalls skalierte oder gewichtete Stromführungseigenschaften haben. Der durch den PMOSFET-Transistor Q&sub4;&sub2;&sub5; fließende Strom entspricht dem durch den Transistor Q&sub4;&sub2;&sub4; fließenden Strom, der durch die Stromspiegel der Slave-Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub9;, Q429', ... usw., d.h. die Stomsteuertransistoren für die LED&sub1;, LED&sub3;, --- LED&sub1;&sub2;&sub7;, sowie die zusätzliche Temperaturfühlerschaltung mittels des Kanals 65 gespiegelt oder skaliert wird. Der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub9; wird durchgeschaltet, wenn seine jeweiligen logischen Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub6;, Q&sub4;&sub2;&sub7; durch Datensignale, die ein zu druckendes Pixel anzeigen, entsprechend angewiesen werden. Wenn also ein logisches L-Signal auf der Leitung 45¹ (AN) anliegt, schaltet der Transistor Q&sub4;&sub2;&sub7; ein und legt am Gate des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub9; die Vorspannung VGS2 an. Während der Zeitspanne für die Belichtung eines Pixels, die durch die Dauer des logischen L-Signals auf der Leitung 45¹ (AN) bestimmt wird, spiegelt der durch die Leitung Q&sub4;&sub2;&sub9; fließende Strom den Strom des Transistors Q&sub4;&sub2;&sub4; bzw. wird auf diesen skaliert. Wie in Fig. 4C zu erkennen ist, wird der durch Q&sub4;&sub2;&sub9; fließende Strom der LED&sub1; zum Aufzeichnen eines Pixels zugeführt. Gleiche Strompegel werden auch in den anderen Kanälen entwickelt, die die jeweiligen anderen LEDs direkt mit Strom versorgen. Damit erhalten alle von diesem Treiberchip gesteuerten LEDs während Zeitspannen, die von ihren jeweiligen Aktiviersignalen bestimmt werden, denselben Strom, und der Strompegel wird je nach der Farbe des gerade aufgezeichneten Bildfeldes angepaßt, da synchron mit der Aufzeichnung der einzelnen Bildfelder korrigierte 8-Bit- Worte in die entsprechenden Register R&sub1; eingegeben werden, wodurch die Vorspannung VGS1 beeinflußt wird, die den den einzelnen LEDs zugeführten Strompegel steuert.
• Vorstehend wurde eine verbesserte Schaltung für einen in einem LED-Druckkopf eingesetzten Stromtreiberchip beschrieben. Der Schaltung bleibt das wünschenswerte Merkmal der in den bekannten Veröffentlichungen beschriebenen Adressierbarkeit in zwei Richtungen erhalten. Denn es besteht die Möglichkeit, jeden Chip digital zu adressieren, um eine Korrektur für Unterschiede in der Lichtabgabe von LEDs, die von einem Chip gesteuert werden, gegenüber LEDs, die von einem anderen Chip am selben Druckkopf gesteuerte werden, vorzunehmen. Diese Unterschiede können sich durch Unterschiede in den Verarbeitungsbedingungen während der Herstellung der Treiberchips und der jeweils von ihnen gesteuerten LEDs, aber auch durch Ungleichmäßigkeiten aufgrund von Temperaturunterschieden ergeben. Die zweite Möglichkeit der digitalen Adressierung ist zur Korrektur für allgemeine Veränderungen infolge der Alterung und für Farbkorrekturen vorgesehen. Dadurch, daß beide adressierbaren Bereiche auf jedem Treiberchip vorgesehen werden, sind mit Störungen verbundene Probleme minimiert. Außerdem wird durch die Anordnung eines nicht digital gesteuerten Transistors in jedem adressierbaren Bereich die Kalibrierung vereinfacht und eine präzisere Steuerung der Gleichmäßigkeit ermöglicht. Bei den bekannten Lösungen erfolgte die Stromregelung mittels digital adressierbarer Stromspiegel; allerdings waren diese derart adressierbar, daß der den LEDs zugeführte Strom von Null auf kleine Werte und bis zu großen Stromwerten verändert werden konnte. Dadurch, daß nun nicht digital gesteuerte und ständig stromführende Transistoren Q&sub1;&sub3; und Q&sub3;&sub3; vorgesehen werden, die beide beträchtliche Ströme führen können, wird (bei Aktivierung einer LED) in den Transistoren Q&sub4;&sub2;&sub9;, Q429', usw., ein Mindeststrom erzeugt, wobei die Transistoren den LEDs Strom auch dann zuführen, wenn die in den Registern R&sub1; und R&sub2; gespeicherten digitalen Worte bewirken, daß in keinem der digital geregelten Transistoren Strom geführt wird. Damit tragen diese Transistoren (Q&sub1;&sub3; und Q&sub3;&sub3;) wirksam zur Erzeugung eines Mindest-Off set-Stromes bei, und die digital gesteuerten Transistoren können zur Steuerung des Bereichs der möglichen Ströme zwischen dem minimalen Offset-Strom und dem maximalen Strom adressiert werden. Früher mußte die Steuerung zwischen Null und einem Höchstwert kalibriert werden, so daß es nötig war, entweder mehr digital adressierbare Transistoren für die Steuerung dieses Bereichs vorzusehen oder eine verminderte Möglichkeit zur Steuerung mit der gewünschten Genauigkeit zu akzeptieren.
• Ferner wird die Steuerung des den LEDs zugeführten Stromes je nach der Farbe des gerade aufgezeichneten Bildfeldes "korrigiert". Nachdem die Korrektur für die Alterung des Druckkopfs errechnet wurde, die man generell als für den Druckkopf allgemeinen Faktor ansehen kann, kann eine weitere Korrektur für die Farbe vorgenommen werden, die während der Zeit der Aufzeichnung eines Bildfeldes ebenfalls als allgemeiner Faktor anzusehen ist. Es wurde also eine zweckmäßige Korrekturmöglichkeit für den Druckkopf betreffende lokale und allgemeine Faktoren beschrieben.
• Die Erfindung ist auch auf andere Arten von Aufzeichnungselementen, wie Nadel-, Thermo-, Laser-, Tintenstrahlund ähnliche Drucker anwendbar.
• Die Erfindung wurde vorstehend im einzelnen unter besonderer Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß Abweichungen und Modifikationen möglich sind, ohne den in den Ansprüchen definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

1. Vorrichtung (10) zum Aufzeichnen von Bildern auf einem Aufzeichnungsträger mit

- einem Aufzeichnungsträger, der so ausgebildet ist, daß auf ihm in Abhängigkeit von einer Strahlung ein Bild erzeugbar ist;

- einer Anordnung diskreter Aufzeichnungselemente (30) zur Abgabe von Strahlung für eine punktweise Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger;

- Treibermittel (70) zum wahlweisen Ansteuern der Elemente (30), die in vorgegebenen Zeitabschnitten während eines Arbeitszyklusses für die Erzeugung eines Bildes auf dem Aufzeichnungsträger Strahlung abgeben;

- einem Primärkreis zum Erzeugen eines Primärsteuerungsstroms, wobei der Primärkreis Multibit- Digitaladressierungsmittel (46, 49, 39, 70, R1, Q50-Q121, Q5-Q12) aufweist;

- Stromspiegelmitteln (Q428, Q429) zum Erzeugen von Sekundärströmen durch wahlweise angesteuerte Aufzeichnungselemente, wobei die Sekundärströine zum Primärsteuerungsstrom proportional sind;

gekennzeichnet durch

- mehrere Entwicklungsstationen (21) zum Entwickeln von Bildern unterschiedlicher Farbe auf dem Aufzeichnungsträger;

- Mittel (19) zum Erzeugen eines Steuersignals, das zumindest teilweise die Farbe des Bildes darstellt; und

- dadurch, daß die digital adressierbaren Mittel von dem Steuersignal abhängig sind, das in jedem Arbeitszyklus den Strom zu den Aufzeichnungselementen (30) entsprechend jeder aufzuzeichnenden Farbe ändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungselemente (30) LED's sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger ein Fotoleiter ist, und daß eine Entwicklungsstation vorgesehen ist, die mit entsprechend den Signalen der Farbe des aufzuzeichnenden Bildes ausgewählten Tonerpartikeln ein latentes Bild erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digital adressierbaren Mittel in jeder der Vielzahl von Treiberstufen (70) der integrierten Schaltung enthalten sind, um die jeweiligen Gruppen der diskreten Elemente anzusteuern, wobei jede Treiberstufe folgende Komponenten aufweist:

a) erste digital adressierbare Stromleitungsmittel (Q25-Q32) zum wahlweisen Erzeugen einer ersten Vorspannung (VTC) in Abhängigkeit von einem ersten Multibit-Digitalsignal (RREF 0-7' RREF N 0-7);

b) zweite digital adressierbare Stromleitungsmittel (Q5-Q12) die von der ersten Vorspannung (VTC) und einem zweiten Multibit-Digitalsignal (VREF 0-7' VREF N 0-7) abhängig sind und einen Vorspannungsstrom (ICHIP BIAS) erzeugen;

c) vom Vorspannungsstrom abhängige Mittel zum Erzeugen einer zweiten Vorspannung (VG1); und

d) wobei die Stromspiegelmittel die durch die ausgewählten Aufzeichnungselemente hindurchgehenden Sekundärströme regulieren und wobei der Sekundärstrompegel zur zweiten Vorspannung (VG1) in Beziehung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treiberstufe (70) ein ununterbrochen arbeitendes Stromleitungsmittel (Q33) aufweist, das mit den ersten digital adressierbaren Stromleitungsmitteln (Q25-Q32) kooperiert, um für die erste Vorspannung einen Offset-Vorspannungspegel festzulegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treiberstufe ein ununterbrochen arbeitendes Stromleitungsmittel (Q13) aufweist, das mit den zweiten digital adressierbaren Stromleitungsmitteln (Q5-Q12) kooperiert, um für den Vorspannungsstrom (ICHIP BIAS) einen Offset-Vorspannungsstrompegel festzulegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treiberstufe ein temperaturkompensiertes Stromquellenmittel (172) aufweist, das den ersten digital adressierbaren Stromleitungsmitteln (Q25-Q32) einen temperaturangeglichenen Strom zuführt, damit diese die erste Vorspannung (VTC) erzeugen können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, gekennzeichnet durch Mittel (46, 49, 39, 70, R1) zum Adressieren eines der Stromleitungsmittel (Q5-Q12) mit einem Regulierungssignal, das sich auf das Alter des Druckkopfes und die aufgelöste Farbe eines aufzuzeichnendes Bildes bezieht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Zuführen des gleichen, sich auf das Alter des Druckkopfes und die aufgelöste Farbe eines aufzuzeichnenden Bildes beziehenden Regulierungssignals zu allen Treiberstufen.

10. Druckvorrichtung für berührungslose Aufzeichnung mit

a) einer Vielzahl von Aufzeichnungselementen (30), die bei Aktivierung Strahlung abgeben;

b) digital adressierbaren Stromleitungsmitteln (Q5-Q13) zum wahlweisen Erzeugen eines Steuer-Vorspannungsstroms (ICHIP BIAS) in Abhängigkeit von einem Multibit-Digitalsignal;

c) vom Steuer-Vorspannungsstrom abhängigen Mitteln zum Erzeugen einer Vorspannung (VG1);

d) Mitteln (Q429, Q429'), die wahlweise bewirken, daß Sekundärströme durch die für die Aktivierung ausgewählten Aufzeichnungselemente (LED1, LED3) fließen;

e) von der Vorspannung abhängigen Stromspiegelmitteln zur Regulierung der durch die ausgewählten Aufzeichnungselemente fließenden Sekundärströme, wobei der Pegel jedes Sekundärstroms (LED1,LED3) sich proportional zum Steuer-Vorspannungsstrom (ICHIP BIAS) verhält;

gekennzeichnet durch

f) Mittel (46, 49, 39, 70, R1) zum Angleichen der Vorspannung durch Zuführen eines Multibit-Digitalsignals zu den digital adressierbaren Stromleitungsmitteln (Q5-Q13), wobei das Digitalsignal von der Farbe des aufzuzeichnenden Bildes abhängig ist.

11. Druckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungselemente LED's sind.

12. Druckvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturkompensiertes Stromquellenmittel (172) vorgesehen ist, das den digital adressierbaren Stromleitungsmitteln einen temperaturangeglichenen Strom (Io) zuführt.

13. Druckvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Treiberstufen (70) einer integrierten Schaltung, wobei jede für die Ansteuerung einer bestimmten Gruppe von Aufzeichnungselementen vorgesehen ist und die Mittel der Absätze b), c), d) und e) aufweist.

14. Druckvorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, gekennzeichnet durch ununterbrochen arbeitende Stromleitungsmittel (Q13, Q33), das mit den digital adressierbaren Stromleitungsmitteln (Q5-Q12, Q25-Q32) kooperiert, um für den Vorspannungsstrom (ICHIP BIAS) einen Offset-Vorspannungsstrompegel festzulegen.

15. Druckvorrichtung nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13 in Kombination mit einem fotoleitfähigen Aufzeichnungsträger (11); gekennzeichnet durch

- Mittel (21) zum Entwickeln eines auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten latenten Bildes mit ausgewählten Tonerpartikeln in Übereinstimmung mit einem Signal, das die Farbe eines aufzuzeichnenden Bildes betrifft.