DE69131655T2 - Vorrichtung und Verfahren für Grauwerkdruck unter Anwendung eines Druckkopfes mit binärer Architektur - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft berührungslose Druckvorrichtungen zum Aufzeichnen mit-Druckköpfen mit einer Vielzahl von Aufzeichnungselementen, wie etwa Leuchtdioden oder ähnlichen Elementen.
• Um die Kosten von berührungslosen Druckköpfen zu senken, etwa von LED-Druckköpfen, wurde vorgeschlagen, die Konstruktion dieser Druckköpfe derart zu ändern, dass die thermische Belastung und die Stromaufnahme des Druckkopfes gesenkt wird. Durch die Senkung der thermischen Belastung eines Druckkopfes ergeben sich Einsparungen, weil weniger kostenaufwändige Kühlkörper erforderlich sind, und weil die mit den Ungleichförmigkeiten der Lichtabstrahlung aufgrund auf den Druckkopf einwirkender thermischer Gradienten verbundenen Probleme vermieden oder reduziert werden können. Die Reduzierung des Strombedarfs führt zu einer Kostensenkung bei der Stromversorgung und den elektrischen Anschlüssen des Druckkopfes. Gemäß einer derartigen Konstruktion wird ein Druckkopf in binärer Architektur mit separaten Aktivierungsleitungen vorgesehen, so dass unterschiedliche Segmente der LEDs zu unterschiedlichen Zeiten während einer Zeitperiode zum Aufzeichnen einer Pixellinie (Bildelemente) aktivierbar sind. In diesem Druckkopf sind alle LEDs in einer einzigen geraden Linie über den gesamten Druckkopf angeordnet. Eine Leitungszeit zum Aufzeichnen einer Pixelreihe in einer Hauptabtastrichtung für eine typische Verwendung mit einem fotoleitfähigen Aufzeichnungselement beträgt ca. 1.400 Mikrosekunden (ms) (siehe Fig. 1) für einen Drucker mit einem Durchsatz von acht Seiten pro Minute. Wie in Fig. 1 zu sehen, werden die zur Aufzeichnung während einer bestimmten Leitungsperiode zu aktivierenden LEDs gestaffelt aktiviert, so dass es bei der Aktivierungszeit im wesentlichen zu keiner Überlagerung kommt. Fig. 1 zeigt die Belichtungszeit für einen LED-Druckkopf von 300 Punkten pro Zoll (dpi) oder 11,81 Punkten pro mm, der vier unabhängige Aktivierungsleitungen für vier Druckkopfsegmente von LEDs verwendet. Da pro Leitung bei 300 dpi in diesem Fall nur eine Belichtungszeit von 200 ms erforderlich ist (bei einem System, das 3 Milliampere pro Pixel benötigt), und da die Leitungszeit je 1/300 Zoll (1,31 · 10&supmin;³ cm) Leitungsabstand über 1.400 ms beträgt, lassen sich die vier Aktivierungsimpulse derart spreizen, dass sich für jedes Segment ohne Überlagerung der Belichtungszeiten eine Belichtungsdauer von 200 ms ergibt. Durch diese Vorgehensweise werden die Anforderungen an die Stromversorgung dieses Druckkopfes gesenkt.
• Auch für die Graustufenaufzeichnung wurden Druckköpfe in Binärarchitektur verwendet. Bei der Graustufenaufzeichnung werden Pixel für verschiedene Dichten erzeugt, während bei der binären Aufzeichnung ein Pixel entweder erzeugt oder nicht erzeugt wird. In einem Druckkopf mit Binärarchitektur wird über ein einzelnes Bilddatenbit bestimmt, ob ein Aufzeichnungselement für die nächste Aktivierungsperiode ein- oder ausgeschaltet wird. Bekannte Arten von Druckköpfen in Binärarchitektur umfassen Treiberchips, die mit Schieberegistern und Zwischenspeichern zur Speicherung eines einzelnen Datenbits zur Ansteuerung jeder LED zur Erzeugung eines einzelnen Lichtblitzes versehen sind. Die Treiberchips umfassen herkömmlicherweise auch eine Stromtreiberschaltung zur Ansteuerung der während einer bestimmten Zeitperiode aufleuchtenden LEDs, wobei die Steuerung der Aufleuchtzeit durch einen geeigneten Taktgeber oder durch ein in einem Zwischenspeicher zur Ansteuerung der LED gespeichertes Datenbit erfolgt. Während die LED in Ansprechen auf ein in dem Zwischenspeicher abgespeichertes Datenbit angesteuert oder aktiviert wird, kann ein Schieberegister in dem Treiberchip das nächste Datenbit zur Ansteuerung entsprechender LEDs für die nächste Aktivierung empfangen. Man vergleiche dies mit einer Graustufen-Druckerarchitektur, beispielsweise der in US-A-4,750,010 beschriebenen (siehe Fig. 6), bei der mehrere Datenleitungen für jede LED und mehrere Datenbits für jede LED in dem Druckkopf gespeichert werden, bevor die LED für die nächste Aktivierungsperiode aktiviert wird. Ein Grund dafür, dass für die Graustufenaufzeichnung ein Druckkopf in Binärarchitektur zum Einsatz kommt, besteht darin, dass derartige Drucker weniger Datenleitungen und Register zur Speicherung von Daten aufweisen und daher weniger Bonding-Pads benötigen, was einer kostengünstigen Herstellung zugute kommt. Zudem besteht Bedarf nach derartigen Druckköpfen bei Anwendern, die den gleichen Druckkopf in binären Druckanwendungen wie in Graustufenanwendungen einsetzen, so dass Produktivitätsverbesserungen aufgrund der Volumenvorteile vom Hersteller des Druckkopfes an den Hersteller des Druckers, bei dem dieser Druckkopf zum Einsatz kommt, weitergegeben werden können. Letztendlich können diese Einsparungen auch an den Käufer derartiger Drucker weitergegeben werden.
• Ein Beispiel eines Druckkopfes in Binärarchitektur, der für die Graustufenaufzeichnung zum Einsatz kommt, wird in US-A-4,525,729 beschrieben. Wie in diesem Patent veröffentlicht, wird ein binär gewichtetes digitales Multibit-Wort, das ein Graustufenpixel darstellt, jeweils bitweise in einen Druckkopf verschoben, derart, dass für jede LED ein einzelnes Bit unmittelbar vor Aktivieren der LED im Druckkopf gespeichert wird. Die LEDs, denen ein Datenbit für eine der binären Gewichtung dieses Datenbits entsprechenden Zeitperiode zugeordnet ist, werden über ein Belichtungstaktsignal aktiviert. Während nacheinander Bits in den Druckkopf verschoben werden, ändern sich die Zeitperioden der Taktimpulse entsprechend, bis das Pixel gemäß dem geeigneten digitalen Wort gedruckt ist, das den Graustufenwert des Pixels entspricht. Wenn ein Pixel durch ein digitales Wort mit sechs Bits dargestellt wird, sind sechs Belichtungszeitperioden und 63 Graustufen, einschließlich weiß, möglich.
• Wie in US-A-4,525,720 beschrieben, werden Multibit-Bilddaten aus einer Videoquelle entnommen und in einem Puffer gespeichert. Daten aus dem Puffer werden dann in eine Kompensations-Wertetabelle eingegeben, und die kompensierten Daten werden zur Speicherung in einem anderen Puffer reformatiert. Bei der beschriebenen Konzeption besteht das Problem, dass zum Speichern der Daten in den verschiedenen Stufen Speicherplatz benötigt wird, soweit eine Korrektur und Anpassung erforderlich ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Speicherplatzbedarf zur Bearbeitung von Daten vor der Übergabe der Daten an den Druckkopf zu minimieren.
• Diese und weitere Aufgaben, wie nachfolgend beschrieben, werden durch eine berührungslose Druckvorrichtung gemäß Anspruch 1 erfüllt.
• Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Formatieren von Daten zum Ansteuern eines berührungslosen, mehrere Aufzeichnungselemente aufweisenden Druckkopfes für die Aufzeichnung nach Anspruch 9.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung von Lichtimpulssignalen auf einem Druckkopf in Binärarchitektur nach dem Stand der Technik während des Betriebs als binärer Drucker und während der Aufzeichnung von Unterzeilen;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Graustufen-Druckvorrichtung;
• Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Schaltung eines Druckkopfes in Binärarchitektur nach dem Stand der Technik, verwendet in der Druckvorrichtung aus Fig. 2;
• Fig. 4a u. 4b Zeitablaufdiagramme zur Darstellung von Lichtimpulssignalen auf dem Druckkopf in Binärarchitektur aus Fig. 3, jedoch im Betrieb als Graustufendrucker gemäß der vorliegenden Erfindung während der Aufzeichnung von acht Unterzeilen;
• Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Schaltung zur Formatierung von Daten für den Druckkopf aus Fig. 2 zum Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung, und
• Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung des Betriebs der Prozesswertetabelle in Fig. 5. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmediums beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Vorrichtungen zur Bilderzeugung auf einem derartigen Medium beschränkt, sondern es sind auch andere Medien, wie fotografischer Film, thermische Medien usw. mit der Erfindung verwendbar.
• Da elektrofotografische Reproduktionsvorrichtungen bekannt sind, bezieht sich die vorliegende Beschreibung insbesondere auf Elemente, die Bestandteil der vorliegenden Erfindung sind oder damit direkt zusammenwirken. Hier nicht ausdrücklich gezeigte oder beschriebene Vorrichtungen sind aus den dem Stand der Technik entsprechenden wählbar.
• Unter Bezug auf Fig. 2 umfasst eine elektrofotografische Reproduktionsvorrichtung 10 ein Aufzeichnungsmedium oder einen Fotorezeptor, etwa das fotoleitfähige Band 12 oder ein anderes fotoempfindliches Medium, das um vier Transportwalzen 14, 16, 18 und 19 herumgeführt wird und damit ein endloses oder fortlaufendes Band bildet. Die Walze 19 ist in herkömmlicher Weise an einen Antriebsmotor M angekoppelt. Der Motor M wird mit einer Potentialquelle verbunden, wenn ein (nicht: gezeigter) Schalter durch eine Schalt- und Steuereinheit (LCU) 131 geschlossen wird. Bei geschlossenem Schalter wird die Walze 19 von dem Motor M angetrieben und bewegt das Band 12 im Uhrzeigersinn, wie durch Pfeil A angezeigt. Diese Bewegung bewirkt, dass aufeinanderfolgende Bildbereiche oder Bildfelder des IBandes 12 nacheinander an einer Reihe herkömmlicher elektrofotografischer Arbeitsstationen der Reproduktionsvorrichtung vorbeigeführt werden.
• Zum Zwecke dieser Beschreibung werden mehrere Arbeitsstationen entlang des Bandes gezeigt. Diese Stationen werden kurz beschrieben.
• Eine Ladestation 30 sensibilisiert die fotoleitfähige Oberfläche 15 des Bandes 12 durch Beaufschlagung der Oberfläche mit einer gleichmäßigen elektrostatischen Primärladung einer vorbestimmten Spannung. Die Ausgangsleistung des Laders ist durch ein Gitter steuerbar, das an ein (nicht gezeigtes) programmierbares Netzteil angeschlossen ist. Dieses Netzteil wird wiederum durch die LCU 131 zur Einstellung des Spannungspegels Vo, der von dem Lader 30 an die Oberfläche 15 angelegt wird, gesteuert.
• An einer Belichtungsstation wird ein elektrostatisches Bild durch Modulieren der Primärladung auf einem Bildbereich der fotoleitfähigen Oberfläche mit wählbarer Erregung punktförmiger Strahlenquellen gemäß Signalen gebildet, die von einer zu beschreibenden Datenquelle bereitgestellt werden. Die punktförmigen Strahlenquellen werden in einem Druckkopf 125 gehaltert, der ebenfalls nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
• Eine Entwicklungsstation 43 umfasst Entwickler, der aus Eisenträgerpartikeln und elektrostatischen Tonerpartikeln mit einer elektrostatischen Ladung bestehen kann, die der des latenten elektrostatischen Bildes entgegengesetzt ist. Der Entwickler wird über die fotoleitfähige Oberfläche der Bahn 12 gebürstet, wobei Tonerpartikel an dem latenten elektrostatischen Bild haften bleiben und ein sichtbares und übertragbares Tonerpartikelbild bilden. Die Entwicklungsstation kann als Magnetbürstenstation mit einer oder zwei Walzen ausgebildet sein. Alternativ hierzu können die Tonerpartikel eine Ladung der gleichen Polarität aufweisen wie die des latenten elektrostatischen Bildes und das Bild gemäß der bekannten Umkehrentwicklungstechniken entwickeln.
• Die Vorrichtung 10 umfasst zudem eine Übertragungsstation 61 mit zwei Corona- Ladern 62, 64, an denen das Tonerbild auf der Bahn in Ausrichtung auf ein Kopierblatt S übertragen wird, sowie eine Reinigungsstation 32, an der die fotoleitfähige Oberfläche des Bandes 12 von Resttonerpartikeln gereinigt wird, die nach Übertragen der Tonerbilder verbleiben. Nach Übertragen der nicht fixierten Tonerbilder auf ein Kopierblatt S wird dieses Blatt zu einer geheizten Druckfixierwalze 67 transportiert, wo das Bild auf dem Kopierblatt S fixiert wird, und worauf das Blatt in ein Fach 71 ausgegeben wird. Gemäß bekannter Techniken können geeignete Mittel, wie eine Übertragungswalze 61' für den Duplexbetrieb vorgesehen werden.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, wird ein Kopierblatt S von einer Antriebswalze 78 aus einem Vorrat 74 entnommen, wobei die Antriebswalze 78 das Blatt weiter auf das Band 12 in Ausrichtung mit einem Tonerbild transportiert.
• Um den Betrieb der verschiedenen Arbeitsstationen mit der Bewegung der Bildbereiche des Bandes 12 an diesen Stationen vorbei zu koordinieren, weist das Band eine Vielzahl von Kennzeichnungsmerkmalen auf, beispielsweise Perforationen entlang einer der Ränder. Diese Perforationen sind allgemein gleichmäßig entlang des Randes des Bandes 12 beabstandet. An einer festen Position auf dem Weg der Bandbewegung ist ein geeignetes Codiermittel 24 zur Erfassung der Bandperforationen vorgesehen. Durch den Erfassungsvorgang werden Signale zur Eingabe in die LCU 131 erzeugt, die einen Digitalcomputer umfasst, vorzugsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren. In der LCU ist ein Programm gespeichert, das auf Eingangssignale zur aufeinanderfolgenden Aktivierung und Deaktivierung der Arbeitsstationen anspricht und die Steuerung des Betriebs vieler weiterer Maschinenfunktionen übernimmt. Darüber hinaus können Codiermittel 28 vorgesehen sein, wie nach dem Stand der Technik bekannt, um genauere Zeitsteuersignale zur Steuerung der verschiedenen Funktionen der Vorrichtung 10 bereitzustellen.
• Das Programmieren verschiedener kommerziell verfügbarer Mikroprozessoren ist eine nach dem Stand der Technik verbreitete Fähigkeit. Die vorliegende Beschreibung ist derart abgefasst, dass ein Programmierer mit gängigen Fachkenntnissen in der Lage ist, ein geeignetes Steuerprogramm für einen oder mehrere in dieser Vorrichtung verwendete Mikroprozessoren zu erstellen. Die Einzelheiten eines derartigen Programms hängen selbstverständlich von der Architektur des oder der vorgesehenen Mikroprozessoren ab.
• Mit Bezug auf Fig. 2 und 3 wird, wie beschrieben, der Druckkopf 125 mit einer Vielzahl aktivierbarer, punktförmiger Strahlungsquellen 120 bereitgestellt, und zwar vorzugsweise mit Leuchtdioden (LEDs). Optische (nicht gezeigte) Mittel können vorgesehen werden, um Licht von jeder LED auf die fotoleitfähige Oberfläche zu fokussieren. Die optischen Mittel umfassen vorzugsweise eine Anordnung optischer Lichtleiter, wie die unter dem Namen Selfoc vertriebenen, obwohl auch andere optische Mittel, wie beispielsweise Linsen, verwendbar sind. Aufgrund der Fokussierleistung der optischen Mittel wird eine Reihe von LEDs auf einer entsprechenden, in Querrichtung verlaufenden Linie auf dem Aufzeichnungsmedium abgebildet.
• Wie in Fig. 3 zu sehen, umfasst der Druckkopf 125 einen geeigneten stationären Träger mit einer darauf angeordneten Reihe von LED-Chip-Arrays. Bekanntermaßen umfasst jeder LED-Chip-Array beispielsweise in einer einzelnen Reihe angeordnete LEDs 96. Diese Chips sind zudem durchgängig in einer Reihe angeordnet, wobei sich siebenundzwanzig LED-Chip-Arrays über die Breite des Bandes 12 erstrecken und 2592 LEDs eine einzelne Reihe bilden. An jeder Seite dieser LED-Reihe können beispielsweise siebenundzwanzig identische Treiberchips vorgesehen sein. Jeder dieser Treiberchips umfasst eine Schaltung zur Adressierung jeder der 48 LEDs zugeordneten Logikschaltung zur Steuerung, ob jede der LEDs aktiviert wird oder nicht, sowie die Stromtreiberschaltung 199 zur Steuerung des Strompegels, der an jede LED angelegt wird, die durch diesen Treiberchip gesteuert wird. In diesem Beispiel sind somit jedem LED-Chip-Array zwei Treiberchips zugeordnet. Jeder der beiden Treiberchips ist zur Ansteuerung wechselnder LEDs koppelbar, d. h. einer der Treiberchips steuert die geradzahligen LEDs an, der andere Treiberchip steuert die ungeradzahligen LEDs in einem bestimmten LED-Chip-Array an. Ein Treiberchip steuert also die 48 ungeradzahlingen LEDs der 96 LEDs in dem Array an, der andere Treiberchip steuert die 48 geradzahligen LEDs dieser 96 LEDs an. Nur einige der LEDs sind in Fig. 3 abgebildet. Selbstverständlich können aber wesentlich mehr LEDs vorhanden sein. Die Treiberchips auf jeder Seite des Druckkopfes sind in geeigneter Weise zu Gruppen zusammengeschlossen, um Daten innerhalb der Gruppe seriell zu verschieben. Das Schieberegister 122a stellt somit die Kombination der Schieberegister in 27 Treiberchips dar.
• Wie in Fig. 2 zu sehen ist, bildet das zu kopierende Originalvorlagenblatt D einen Teil eines mehrseitigen Dokuments in einem Umlauf-Feeder-Fach 70. Eine (nicht gezeigte) Unterdruckantriebswalze führt unter Steuerung der Logik- und Steuerschaltung die Vorlage D mit der bedruckten Seite nach unten durch die Mitnehmerwalzen 72, die derart ausgelegt sind, dass sie die Vorlage D an einem Bildabtastkopf 81 vorbeiführen, der aus beispielsweise einem herkömmlichen CCD-Array gebildet wird, und der Signale an einen herkömmlichen Bildabtastprozessor 75 übergibt, welche die Bewegung des Blattes bezeichnen. Eine Lampe 83 sieht eine schmale Beleuchtungslinie auf der Vorlage D vor, wobei die von der Vorlage D zurückgeworfenen Reflexionen von dem Bildabtast-Array erfasst werden, um Dichteinformationen umfassende Signale bereitzustellen. Die Ausgabesignale dieses Bildabtast-Arrays werden zudem dem Bildabtastprozessor 75 zugeführt.
• Die das abgetastete Bild auf der Vorlage D darstellenden Daten werden von dem Bildabtastprozessor gemäß bekannter Techniken verarbeitet, und die diesbezügliche Ausgabe wird an einen Seitenspeicher 146 übergeben, in dem eine Seite an gerasterten zu druckenden Daten gespeichert wird. Die Druckervorrichtung kann zudem einen Rasterbildprozessor (RIP I Raster Image Prozessor) 188 umfassen, der Daten von einem Computer 189 oder einer Textverarbeitung aufrastert. Die gerasterten Daten stellen die Graustufe jedes aufzuzeichnenden Pixels dar und können im Falle eines Farbkopierers oder Farbdruckers Datenbits umfassen, die die Farbe bezeichnen, in der sie gedruckt werden sollen. Diese Daten müssen allerdings vor dem Drucken für die jeweiligen Prozessbedingungen dieses Druckers und für die Eigenschaften der jeweiligen LEDs aufbereitet werden, die zum Aufzeichnen der jeweiligen Pixeldaten verwendet werden.
• In Ansprechen auf Impulse von den Codierern 24 und 28, die ein neues Bildfeld auf einem fotoempfindlichen Band bezeichnen, stellt die Schalt- und Steuereinheit 131 über eine Speichersteuerung ein Ausgabesignal für den Seitenspeicher bereit, um eine Datenzeile zu entfernen. Diese Daten werden an eine Druckerausgabevorrichtung 156 zur Formatierung und Synchronisierung des Druckerbetriebs übergeben. Diese Ausgabevorrichtung wird durch Synchronisiervorrichtung 156 zur Datenformatierung und Datenausgabe dargestellt.
• Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Schalt- und Steuereinheit derart programmierbar, dass gerasterte Daten aus dem Seiten- oder Bildfeldspeicher 146 entfernt wenden, indem zwei 8-Bit-Wörter, die die Graustufenwerte für zwei Pixel darstellen, gleichzeitig "herausgezogen" werden.
• Diese gerasterten Daten stellen Multibit-Informationen in digitaler Form für jedes Pixel dar. Wenn die Daten für den jeweiligen Drucker weiter aufbereitet werden müssen, erfolgt eine Weiterverarbeitung der Daten, wie nachfolgend besprochen, bevor diese Daten an den Drucker übergeben werden.
• Die Daten werden in einer von zwei Zeilenpuffern 206, 208 für das erneute Senden in Ansprechen auf Signale von einer Speichersteuereinheit 204 gespeichert. Ein Multiplexer 202 steuert, welcher der Puffer die jeweilige Zeile von Pixeldaten aufnimmt. Eine Zeile aus Pixeldaten wird beispielsweise in dem Puffer 206 gespeichert, die andere Zeile aus Pixeldaten in dem anderen Puffer 208. Die Daten werden in jedem der beiden Puffer derart gespeichert, dass sie in einer Reihenfolge vorliegen, bei der das letzte Pixel zuerst entnommen werden kann, d. h. die zwei 8-Bit- Wörter für die letzte und die vorletzte LED auf dem Druckkopf werden zuerst ausgetaktet, während die beiden 8-Bit-Wörter für die erste und die zweite LED des Druckkopfes zuletzt ausgetaktet werden. Ein zweiter Multiplexer 210 steuert, welche der Zeilenpufferausgaben an einen 16-Bit-Zwischenspeicher 212 übergeben werden. Die Taktimpulse (clk 1, clk 2) zum jeweiligen Austakten der Daten aus den Puffern 206, 208 können mit dem Codierer des Druckkopfes synchronisiert sein, während die Taktimpulse zum Laden der Daten in die Puffer von einem Systemtakt synchronisiert oder gesteuert werden. Dieser Ansatz ermöglicht es, Daten direkt an den Druckkopf in Synchronisation mit der Bewegung des Bandes 12 zu übergeben, wobei diese Bewegung Veränderungen aufgrund von Geschwindigkeitsschwankungen unterworfen sein kann, beispielsweise Bandflattern usw. Wenn der Zwischenspeicher 212 die beiden 8-Bit-Signale empfängt, wird der Inhalt ausgegeben, wobei jedes 8-Bit-Wort eine Adresse in einer entsprechenden Prozesswertetabelle 220, 222 eines 64K·8-SRAMs bereitstellt. Eine weitere entsprechende 8-Bit-Adresse wird jeder Wertetabelle 220, 222 durch eine Kompensationswertetabelle 216, 218 bereitgestellt, welche die Helligkeitseigenschaften für die jeweilige LED festlegt, die das jeweilige Pixel druckt. In dem hier beschriebenen Beispiel werden ungerade und gerade Pixeldaten gleichzeitig mit der Datendarstellung der benachbarten ungeraden und geraden Pixel verarbeitet. Ein Pixeltaktgenerator 214 stellt einer Zähl- und Steuereinheit 224 Impulse bereit. Die Ausgabe des Zählers 224 stellt die Pixelposition eines bestimmten Paars benachbarter LEDs dar. Der Anfangszählstand kann gleichzeitig die letzten ungeraden und geraden LEDs darstellen. Dieser Zählstand wird dann in jede von zwei Kompensationswertetabellen 216, 218 eingegeben, die die Korrekturdaten für die jeweilige LED aus diesen zwei 8-Bit-Wörtern speichert, die 256 Korrekturwerte darstellen. Die beiden 8-Bit-Wörter der beiden Prozesswertetabellen 220, 222 werden dann im Zwischenspeicher 226 zwischengespeichert.
• Wie in Fig. 6 gezeigt, bei der es sich um eine grafische Erläuterung des Inhalts der Prozesswertetabellen 220, 222 handelt, kann das die Korrekturwerte darstellende 8- Bit-Wort eine Abstufung der LEDs in 256 Kategorien gemäß ihrer jeweiligen Helligkeitswerte darstellen. Bekanntermaßen weisen LEDs unterschiedliche Ansprechverhalten und Lichtleistungen auf, auch wenn sie mit dem gleichen Strom angesteuert werden. Einige sind möglicherweise heller als andere, wobei der hellsten die Kategorie 255 zugewiesen wird und der am wenigsten hellen die Kategorie 0. Jedes 8- Bit-Datensignal aus dem Zwischenspeicher 212 bezeichnet, welche Graustufenzeile zur Ermittlung der richtigen Druckdaten zu verwenden ist. Die 8-Bit-korrigierten Pixeldruckdaten sind dann bekannt, sobald die Kategorie für die jeweilige LED bezeichnet ist, und sobald die Graustufe für die unkorrigierten Graustufendaten bekannt ist.
• Die Tabelle 222 sieht eine näherungsweise Korrektur vor. Theoretisch sollte die gewünschte Belichtungsgraustufe, Cj, für die Graustufe "j" der Gleichung BixTij = Cj entsprechen, wobei Bj die hellste der LEDs "i" ist und Tij die gewünschte Belichtungszeit für eine LED der Helligkeit Bi zur Erzeugung einer Belichtung Cj Die Graustufen Cj können empirisch durch Aufzeichnen mit jeder LED und Ermitteln der Zeitperiode Tij bestimmt werden, die erforderlich ist, um jede verschiedene Graustufe aufzuzeichnen. Die LEDs können dann in geeigneten Helligkeitskategorien zusammengefasst werden, und es kann eine Wertetabelle erstellt werden, um die Druckdauer näherungsweise zu bestimmen, indem ein korrigiertes 8-Bit-Datensignal für jede Graustufe für jede der Helligkeitskategorien oder Helligkeitsgruppen zugewiesen wird, denen LEDs zugewiesen worden sind.
• Die beiden durch den Zwischenspeicher 226 gespeicherten 8-Bit-Wörter stellen die korrigierten Belichtungszeiten für eine ungerade und eine gerade LED zum jeweiligen Aufzeichnen eines einzelnen Pixels dar. Jedes der zwischengespeicherten 8-Bit- Wörter wird aus dem Zwischenspeicher 226 zu einem 8 : 1-Multiplexer 228, 230 ausgegeben, der eines der 8 Bits aus jedem Wort gemäß einem Signal aus der Zähl- und Steuereinheit 224 auswählt. Für jede Unterzeile wird eines der 8 Bits von jedem der 8 : 1-Multiplexer 228, 230 gemäß einer Änderung in einem entsprechenden 3-Bit- Zählsignal aus der Zähl- und Steuereinheit 224 ausgewählt. Für jede Unterzeile überträgt der Zeilenpuffer 206, 208 dieselbe Datenzeile in Schritten zu 16-Bit- Wörtern, wobei diese gesamte Pixeldatenzeile achtmal erneut mit den Graustufen- Eingabedaten für jedes Pixel in korrigierter Form gesendet und an den Zwischenspeicher 226 übertragen wird. Da die Aktivierungsleitungen (siehe Fig. 3 und 4a, b) eine unterschiedliche Belichtungsfolge aufweisen, sind die Signale aus der Zähl- und Steuereinheit 224 an den jeweiligen 8 : 1-Multiplexer 228, 230 zum Auswählen einer unterschiedlichen Bitreihenfolge aus den ungeraden und geraden Pixeldaten unterschiedlich.
• Jedes dieser 1-Bit-Datensignale wird über die jeweilige Leitung übertragen, wie in Fig. 3 anhand der Datenleitungen D&sub0;-D&sub1; bezeichnet, und unter der Taktsteuerung an die geeigneten seriellen Datenschieberegister 122a, 122b angelegt, bis 2592 Datenbits, nämlich eines für jede LED, in den seriellen Registern für die ungeraden und geraden LEDs gespeichert ist. Bei einem Zwischenspeicher-Aktivierungssignal von der Schalt- und Steuereinheit (LCU) 131 werden die Daten parallel in die Zwischenspeicherregister 124a, 124b verschoben, so dass die nächste Datenunterzeile in die seriellen Schieberegister 122a, 122b übergeben werden kann. In Ansprechen auf einen Codiererimpuls oder auf einen anderen geeigneten Impuls zur Bezeichnung der Zeitsteuerung für die Übertragung der nächsten zu druckenden Unterzeile stellt die Zähl- und Steuereinheit 224 eine Reihe von zeitgesteuerten Leuchtsignalen über die Leitungen "Aktivieren 0" und "Aktivieren 1" bereit.
• Die Leuchtsignale werden von der Zähl- und Steuereinheit 224 als eine Reihe von Unterzeilen bereitgestellt, wobei eine Reihe von Unterzeilen jede Zeile in gleiche Zeitperioden durch Erzeugung von H-Sync-Impulsen über die Aktivierungsleitungen "Aktivieren 0", "Aktivieren 1" unterteilt, wie in Fig. 8 gezeigt. Von diesem Zeitsteuerungsdiagramm ist zu erkennen, dass ein relativ langer Impuls, wie beispielsweise der Impuls von 100 ms Länge auf der Leitung "Aktivieren 0" (Unterzeile 1) von einem kürzeren Impuls auf der Leuchtleitung "Aktivieren 1" während der Unterzeile Nr. 1 gefolgt wird. Die Impulsdauer ist allgemein in ihrer Zeitdauer binär gewichtet, wobei die kleinste Belichtungsdauer derart verlängert wird, dass Belichtungszeiten vermieden werden, die zum Aktivieren von LEDs zu kurz sind, welche eins minimale Anstiegs- und Abfallzeitzeit voraussetzen.
• In dem in der Parallelanmeldung 91 909 353.4 beschriebenen Ausführungsbeispiel (siehe darin Fig. 2-5) wird die Verwendung von 4 Aktivierungsleitungen beschrieben, wobei während einer Belichtungsunterzeile die geraden LEDs in der ersten Hälfte des Druckkopfes aktiviert werden, dann die geraden LEDs in der zweiten Hälfte des Druckkopfes, dann die ungeraden LEDs in der ersten Hälfte des Druckkopfes und anschließend die ungeraden LEDs in der zweiten Hälfte des Druckkopfes. Mit dieser Anordnung wird eine Erwärmung des Druckers aufgrund einer Stromimpulsgabe der LEDs minimiert. Die Geradlinigkeit einer gedruckten Zeile in Hauptabtastrichtung (Querrichtung) kann dadurch gewährleistet werden, dass zwischen einer Zeile aufgezeichneter Unterpixel, die in einer Hälfte des Druckkopfes erzeugt werden, und einer Zeile von aufgezeichneter Unterpixel, die in der anderen Hälfte des Druckkopfes erzeugt werden, ein Abstand von nur 0,010582 mm (1/2400 Zoll) besteht. In dem in Fig. 2-6 gezeigten Ausführungsbeispiel bedingt ein weiterer Vorteil, der darin besteht, die Aktivierungszeiten für die ungeraden und geraden Pixel zu mischen, eine bessere Geradlinigkeit im Vergleich zu der Aktivierung der einen Hälfte des Druckkopfes zu einer Zeit und der anderen Hälfte des Druckkopfes zu einer anderen Zeit. Die Reihenfolge der Unterzeilenbelichtungen für Belichtungen in Längsrichtung (aufeinanderfolgende Belichtungen einer LED unter Verwendung der Leuchtleitung "Aktivieren 0") und in Querrichtung, wie in Fig. 4 bezeichnet, trägt zu einer Prozessstabilität der Unterpixel bei, indem die Unterpixel mit hohen Belichtungswerten mit benachbarten Unterpixeln mit niedrigen Belichtungswerten gemischt werden.
• Die Leuchtleitungen "Aktivieren 0", "Aktivieren 1" liegen an einem Eingang eines entsprechenden logischen AND-Gatters 126 an, das jeder LED zugeordnet ist. An dem anderen Eingang des AND-Gatters 126 liegt ein Datenbit aus dem Zwischenspeicherregister an, das bezeichnet, ob ein Unterpunkt oder ein Unterpixel zu diesem Zeitpunkt gedruckt werden soll. Angenommen, dass ein Unterpunkt gedruckt werden soll, wird eine entsprechende LED für eine Zeitdauer aktiviert, die durch das Leuchtsignal für diese Unterzeile vorbestimmt ist. Das Aktivieren einer LED 120 umfasst das Ansteuern des Stroms durch die LED über beispielsweise transistorgesteuerte Stromtreiber 199 in herkömmlicher Schaltungstechnik derart, dass die LED Licht abgibt.
• Dieses Ausführungsbeispiel wurde auch in Bezug auf einen Druckkopf mit einer Mehrzahl von N punktförmigen Aufzeichnungselementen (LEDs) pro Zoll veranschaulicht, und zwar anhand eines Beispiels mit einem Druckkopf von N = 300 dpi und einer Steuerung für die Belichtung von M Zeilen (M = 300 dpi) von Graustufenpixeln pro Zoll in der Nebenabtastrichtung durch Verwendung von L Unterzeilen für jedes Graustufenpixel, wobei hier L = 8 ist. Die Codierersignale werden mit einer Frequenz von 1/300 pro Zoll bereitgestellt und von der 124 Zähl- und Steuereinheit 224 auf 1/2400 pro Zoll (1,64 · 10&supmin;&sup4; cm) zurückgelegter Wegstrecke auf dem Band 12 weiter unterteilt, um P = L·M (hier 2400) Unterzeilen pro Zoll in Nebenabtastrichtung aufzuzeichnen. Es sind auch gröbere Codierimpulse, wie beispielsweise 100 pro Zoll, verwendbar, wobei die feineren Impulse mit einem Phasenregelkreis (PPL) erzeugt werden. Hierdurch lässt sich das synchronisierungsbedingte Flattern minimieren, um das Transportrauschen bei niedriger Frequenz zu beseitigen.
• Die Belichtungsdauer während der Unterzeilen zum Aufzeichnen eines Graustufenpixels wird zwischen langen und relativ kleineren Belichtungsperioden gemischt, was zu einer Stabilität des elektrofotografischen Prozesses beiträgt. Thermische Probleme werden durch eine Verringerung des Strombedarfs des Druckkopfes minimiert, indem die Aktivierungszeiten während jeder Unterzeilen-Aufzeichnungs periode gestaffelt werden. Die Dauer jeder Unterzeilen-Belichtungsperiode wird gleichmäßig gehalten, um das Takten von Daten an den Druckkopf zu vereinfachen, während die Dauer jeder Unterzeilenbelichtungsperiode relativ kurz ist. Das Graustufendrucken unter Verwendung eines kostengünstigen binären Druckkopfes hat den Vorteil, dass es preisgünstig und effizient zu verwirklichen ist, und dass die Speicherkapazitätsanforderungen zur Formatierung der korrigierten Daten reduziert werden.
• Die jeweiligen numerisch bezifferten Belichtungszeiten und Auflösungen dienen nur als Beispiel und lassen sich selbstverständlich für den geeigneten Druckkopf optimieren. Wie dargestellt wurde, lässt sich eine Belichtungskorrektur zur Kompensation von Ungleichmäßigkeiten in den LEDs oder Treibern durch Modifizieren der Daten für jede LED auf jeder Graustufe erzielen. Die Prozessstabilität wird auch dann erreicht, wenn, die Belichtungen für die Unterzeilen gleichzeitig erfolgen.
• Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer elektrofotografischen Vorrichtung erläutert wurde, ist die Erfindung auch in anderen, berührungslosen Punktmatrixdruckern verwertbar, wie thermische Drucker, elektrostatografische Drucker usw.
• Bei den Codiermitteln kann es sich um den hier beschriebenen Typ handeln, wobei jede Druckzeile in Bezug zu der tatsächlichen Bewegung des Fotoleiters "nachgehalten" wird, oder wobei ein Codiersignal zu Beginn jedes Bildfeldes und für jede Zeile gemäß der für die ungefähre Fotoleiterbewegung künstlich erzeugten Impulses "nachgehalten" wird. Alternativ hierzu kann der Codierer Impulse bei jedem Unterzeilenintervall bereitstellen.
• Andere Abwandlungen können die Verwendung von 6 Bits pro Pixeldaten zusätzlich zu zwei farbinternen Bits für cyan, magenta, gelb und schwarz umfassen, um 8-Bit- Graustufen-Eingabedaten zu erzeugen, so dass eine Prozesswertetabelle für alle vier Farben in einem Farbdrucker verwendbar ist, der mit den genannten Farbtonern ausgestattet ist. Eine weitere Abwandlung kann das Laden der Prozesswertetabelle mit aktualisierten Daten aufgrund von Änderungen in den Prozessbedingungen sein, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit, welche die Entwicklung der elektroskopischen Toner beeinträchtigen. Dies ist möglich, ohne die Kompensationswertetabelle zu verändern, die druckkopfabhängig ist, und bei der es sich um ein einsteckbares ROM handeln kann. Bei Verwendung von RAM-Speichern für die Kompensationswertetabelle 118 sind Änderungen aufgrund am Druckkopf gemessener thermischer Gradienten möglich. Eine weitere Abwandlung des hier beschriebenen Systems lässt sich dadurch erzielen, dass ein Graustufenwert mit einer anderen Bittiefe von 4 bis 8 Bits pro Pixel pro Farbe verwendet wird, und zwar abhängig davon, wie viel DRAM- Speicherkapazität für den Bildfeldspeicher oder für den Seitenspeicher 146 bereitsteht.
• Weitere Abwandlungen können darin bestehen, dass alle Treiberchips auf einer Seite der LED-Linie angeordnet sind, und dass Daten seriell mit jeweils einem Datenbit pro Zeiteinheit übertragen werden, wie zuvor beschrieben, jedoch derart, dass die Datenbits für die ungeraden und geraden LEDs unmittelbar aufeinander folgen. Das getrennte Aktivieren der ungeraden und geraden LEDs zu zwei Aktivierungszeiten, wie zuvor beschrieben, könnte weiterhin beibehalten werden, um den Strombedarf des Druckkopfes zu begrenzen. In einem derartigen Beispiel würde jeder Treiberchip eine geeignete Schaltung zur Aufnahme von zwei Leuchtaktivierungsleitungen besitzen, nämlich eine für ungerade LEDs und eine für gerade LEDs, die von diesem Treiberchip angesteuert werden. Der Vorteil bestände darin, dass der 8 : 1-Multiplexer entfallen könnte, und dass nur ein Satz von Kompensations- und Prozesswertetabellen in Verbindung mit 8-Bit-Zwischenspeichern erforderlich wäre.
• Das Ausführungsbeispiel aus Fig. 2-6 lässt sich zudem zu einem System abwandeln, bei dem 32 Bits statt 16 gleichzeitig verarbeitet werden. In einem derartigen Fall würde der Multiplexer auf Daten für die ungeraden und geraden LEDs im oberen Zahlenbereich und für die ungeraden und geraden LEDs im unteren Zahlenbereich in einer 32-Bit-Übertragung statt in der hier beschriebenen 16-Bit-Übertragung zugreifen.
• Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann innerhalb des Geltungsbereichs Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden.

Claims (12)

1. Berührungslose Druckvorrichtung zum Aufzeichnen, mit

- mehreren Aufzeichnungselementen;

- ersten, mit den jeweiligen Aufzeichnungselementen verbundenen Mitteln zum Speichern eines Datenbits, welches einen Teil eines durch jedes Aufzeichnungselement aufzuzeichnendes Pixels kennzeichnet;

- eine mit den ersten Mitteln verbundene Formatierungseinrichtung zum Überführen von Datenbits an die ersten Mittel;

- einem Pufferspeicher zum Speichern von Daten, welche die Graustufe einer ersten aufzuzeichnenden Pixelzeile kennzeichnen, wobei jedes Pixel durch ein Multibit-Datensignal von n Bit dargestellt wird;

- einer Korrektureinrichtung zum Korrigieren des Multibit-Datensignals in ein korrigiertes Multibit-Druckdatensignal;

- einem Mittel zum Auswählen eines Bits aus einem korrigierten Multibit-Druckdatensignal zum Überführen an die ersten Mittel; dadurch gekennzeichnet, daß

- der Pufferspeicher ein Mehrfach-Auslesespeicher ist; und daß

- eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, um das Übermitteln der Daten vom Mehrfach-Auslesespeicher zur Korrektureinrichtung nur n mal für jedes aufzuzeichnende Pixel zu wiederholen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung eine erste Wertetabelle-Speichereinrichtung aufweist und das Multibit- Datensignal als Adresse für die Wertetabelle-Speichereinrichtung dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite Wertetabelle- Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, welche charakteristische Merkmale der Aufzeichnungselemente kennzeichnen, und dadurch, daß das Ausgangssignal der zweiten Wertetabelle-Speichereinrichtung auch als Adresse in die erste Wertetabelle-Speichereinrichtung eingegeben wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wertetabelle-Speichereinrichtung Korrekturdaten speichert, wobei die Korrekturdaten die Form eines Multibitsignals aufweisen, welches die zu druckende Belichtungszeit kennzeichnet für ein erstes Eingangssignal, das eine Graustufe eines-zu belichtenden Pixels darstellt, und für ein zweites Eingangssignal, das ein charakteristisches Merkmal des Aufzeichnungselements kennzeichnet, welches das Pixel drucken soll.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wertetabelle-Speichereinrichtung Korrekturdaten entsprechend der Farbe des zu druckenden Prints speichert.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Datenbit des korrigierten Multibit-Druckdatensignals, das einen Teil eines aufzuzeichnenden Pixels kennzeichnet, während einer Teilintervall-Periode einer Pixelaufzeichnungsperiode aufgezeichnet wird, und daß Freigabemittel vorgesehen sind, welche das Aufzeichnungselement während eines Teils der Teilintervall-Periode und ein anderes Aufzeichnungselement während eines anderen Teils der Teilintervall-Periode freigeben, so daß die Aufzeichnungselemente nicht gleichzeitig freigegeben werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigabemittel benachbarte Aufzeichnungselemente für die Aufzeichnung so freigibt, daß sie während einer Teilintervall-Aufzeichnungsperiode nicht gleichzeitig freigegeben werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Aufzeichnen einzelner Pixel über mehrere getrennte Aufzeichnungs-Teilintervalle entsprechend der Datenbits in dem korrigierten Druckdatensignal.

9. Verfahren zum Formatieren von Daten zum Ansteuern eines berührungslosen, mehrere Aufzeichnungselemente aufweisenden Druckkopfes für die Aufzeichnung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(a) Speichern von Signalen, die die Graustufe einer aufzuzeichnenden Pixelzeile kennzeichnen in einem Pufferspeicher, wobei jedes der Pixel durch ein Multibit-Binärdatensignal von n Bit gekennzeichnet ist;

(b) Auslesen des eine Pixelgraustufe kennzeichnenden Multibit-Signals aus dem Pufferspeicher als ein Eingangssignal in eine Korrektureinrichtung;

(c) Erzeugen eines korrigierten Multibit-Signals, welches die Zeitperiode zum Aufzeichnen des Pixels kennzeichnet;

(d) Auswählen eines einzelnen Bits aus dem korrigierten Multibit-Signal und Zuführen des einzelnen Bits zum Druckkopf für die Aufzeichnung; und Wiederholen der Schritte (b)-(d)n mal für jedes Pixel in der Pixelzeile.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt.

- Staffeln der Aufzeichnungszeiten während eines Teilintervalls der Pixelaufzeichnung, so daß bestimmte Aufzeichnungselemente nicht gleichzeitig eingeschaltet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung Korrekturdaten entsprechend der Farbe des zu druckenden Prints speichert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11, gekennzeichnet durch folgenden zusätzlichen Schritt:

- Eingeben eines zweiten, eine Leistungscharakteristik eines Aufzeichnungselements darstellenden Multibit-Signals in die Korrektureinrichtung.