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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Aufzeichnungskopf zur Verwendung als Druckkopf
in einer Bilderzeugungsvorrichtung, beispielsweise einem Drucker, einem
Kopiergerät
oder einem Faksimilegerät.
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Einschlägiger Stand
der Technik
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Bei
einem bekannten Aufzeichnungskopf dieser Art ist ein Festkörper-Lichtemissionselement-Array,
typischerweise aus Leuchtdioden (LEDs) bestehend, in einer Reihe
angeordnet, wobei die einzelnen Lichtemissionselemente entsprechend einem
Aufzeichnungssignal gesteuert werden, um eine Aufzeichnung vorzunehmen.
Außerdem
ist in einem derartigen Aufzeichnungskopf eine Treiberschaltung
vorgesehen, die den einzelnen Lichtemissionselementen des Lichtemissions-Arrays
entspricht, ferner ein Treiber-IC, in welchem diese Treiberschaltungen
integriert sind, wobei das IC benachbart zu den Lichtemissionselement-Chips
angeordnet ist und beide Chips durch Drahtbonden miteinander verbunden
sind. Andererseits wurde in jüngerer Zeit
ein Lichtemissionselement-Array mit Selbstabtastfunktion zum sukzessiven
Auswählen
und Treiben von Emissionselementen innerhalb des Array-Chips vorgeschlagen
(US-Patent 5 451 977. Der Einsatz eines derartigen Lichtemissionselement-Arrays
mit Selbstabtastfunktion kann in erheblicher Weise die Anzahl von
Verdrahtungen reduzieren, welche das Lichtemissionselement-Array
mit einem Treiber-IC verbindet, so daß dann, wenn der Array-Chip
der Lichtemissionselemente und das Treiber-IC auf diskreten Substraten
angeordnet sind, die Möglichkeit
besteht, die beiden Substrate mit Hilfe eines flexiblen Kabels zu
verbinden. Eine solche Anordnung ist aus der
DE 43 08 896 bekannt.
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Macht
man von einer Struktur Gebrauch, bei der der Chip des Lichtemissionselement-Arrays
und ein Treiber-IC eines Aufzeichnungskopfs auf diskreten Substraten
angeordnet sind, und das Substrat mit dem darauf befindlichen Array-Chip
einer photoempfindlichen Trommel gegenüberliegt, so läßt sich
die Dicke (die Höhe)
des Aufzeichnungskopfs äußerst klein
halten, so daß der
Einsatz einer photoempfindlichen Trommel kleinen Durchmessers möglich wird und
darum wiederum die Möglichkeit
gegeben ist, die Vorrichtung, zum Beispiel einen Drucker oder eine Kopiervorrichtung
mit einem solchen Aufzeichnungskopf, zu verkleinern. Wenn allerdings
das das Array-Chip mit den Lichtemissionselementen tragende Substrat
und das Substrat mit dem Treiber-IC mit einem flexiblen Kabel untereinander
verbunden sind, so ergibt sich folgendes Problem:
Wenn ein
solches Substrat und ein Kabel miteinander zu verbinden sind, so
geschieht dies üblicherweise
mit Hilfe eines Verbindungsverfahrens unter Einsatz von Lot-Warmschweißen, wobei
während
der Verbindung Flußmaterial
und dergleichen verstreut wird und an der Oberfläche des Chips mit dem Lichtemissionselement-Array
haften bleibt, so daß die Kennwerte
des Chips verschlechtert werden und es zu einer Unregelmäßigkeit
in der Menge des emittierten Lichts kommt. Wenn daher das Substrat
und das flexible Kabel miteinander zu verbinden sind, muß man die
beiden so verbinden, daß das äußerste Ende
des Kabels gegenüber
dem Chip mit dem Lichtemissionselement-Array ausreichend weit beabstandet ist,
und um einen entsprechend großen
Abstand zu schaffen, muß die
Breite des Substrats entsprechend erhöht werden. Wenn allerdings
die Breite des Substrats für
den Chip mit dem Lichtemissionselement-Array erhöht wird, wird der Aufzeichnungskopf
sperrig und stellt somit eine Grenze bei der Verringerung der Baugröße des Aufzeichnungskopfs dar.
Mithin ist es eine Aufgabe, den Aufzeichnungskopf weiter zu verkleinern,
indem die Breite des das Lichtemissionselement-Array tragenden Substrats verringert
wird.
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Im
Hinblick auf das oben angesprochene Problem des Standes der Technik
gemäß der
DE 43 08 896 wird ein Aufzeichnungskopf
geschaffen, bei dem ein ein Lichtemissionselement-Array tragendes Substrat
und ein Verbindungselement durch Drahtbonden miteinander verbunden
werden, um auf diese Weise die Breite des Substrats zu verkleinern
und die Anordnung kompakter zu gestalten.
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Aufzeichnungskopf gemäß Anspruch
1. Weitere Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
gerichtet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht des Erscheinungsbilds einer ersten Ausführungsform
eines Aufzeichnungskopfs gemäß der Erfindung.
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2 zeigt
die Substrate 100 und 103 des Aufzeichnungskopfs
nach 1 und ein flexibles Kabel 102, abgewickelt
nach Art einer Draufsicht.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Beispiels für die elektrische Verschaltung
des Aufzeichnungskopfs nach 1.
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4 ist
eine Schaltungsskizze der Ersatzschaltung eines in dem Aufzeichnungskopf
nach 1 verwendeten Chips eines Lichtemissionselement-Arrays.
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5A, 5B, 5C und 5D sind Impulsdiagramme
zum Erläutern
der Arbeitsweise des Chips des Lichtemissionselement-Arrays nach 4.
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6 zeigt
das Verdrahtungsmuster eines Substrats, auf dem der Chip des Lichtemissionselement-Arrays
für den
Aufzeichnungskopf nach 1 getragen wird.
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7 zeigt
im einzelnen einen Verbindungsbereich zum elektrischen Verbinden
des Substrats, auf dem der Chip des Lichtemissionselement-Arrays des
Aufzeichnungskopfs nach 1 und das flexible Kabel miteinander
verbunden sind.
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8 ist
eine Seitenansicht, in der das Substrat mit dem darauf befindlichen
Chip des Lichtemissionselement-Arrays des Aufzeichnungskopfs nach 1 von
der Seite zu sehen ist.
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9 zeigt
schematisch den Aufbau einer Farbkopiervorrichtung unter Einsatz
des erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs.
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10 umfaßt die 10A und 10B, die
Blockdiagramme sind, welche den Aufbau eines digitalen Bildverarbeitungsteils 612 im
einzelnen zeigen.
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11 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Bildaufzeichnungsteils.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden werden einige Ausführungsformen
der Erfindung im einzelnen anhand der Zeichnungen erläutert. 1 ist
eine Seitenansicht, die eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungskopfs
zeigt. In 1 enthält ein Chip 101 eines
Lichtemissionselement-Arrays eine Selbstabtastschaltung mit einer
Anzahl von darin befindlichen Lichtemissionselementen. Bei dieser
Ausführungsform
beispielsweise sind 55 solcher Chips mit einem Lichtemissionselement-Array 101 vorgesehen,
die in einer Reihe auf einem Substrat 100 angeordnet sind.
Treiber-ICs 110 zum Treiben der einzelnen Lichtemissionselemente
der Lichtemissionselement-Array-Chips 101 enthalten Strombegrenzungswiderstände zum
Begrenzen des Treiberstroms für
die Lichtemissionselemente, wobei die Widerstände auf dem Substrat 103,
welches getrennt von dem Substrat 100 vorhanden ist, aufgenommen sind.
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Das
Substrat 100 mit den darauf befindlichen Chips 101 der
Lichtemissionselement-Arrays ist an der Seite eines Aluminium-Basisteils 116 zur
Wärmeabstrahlung
angeordnet, und das Substrat 103, auf dem die Treiber-ICs 110 und
die Strombegrenzungswiderstände 111 aufgenommen
sind, befindet sich auf der Oberseite des Aluminiumbasismaterials 116. Folglich
sind gemäß 1 das
Substrat 100 und das Substrat 103 auf den beiden
benachbarten Flächen des
Aluminiumbasismaterials 116 unter einem Winkel von 90° angeordnet,
wobei sich ein flexibles Kabel 102 an der Stelle in einem
Winkel von 90° erstreckt
und die Endbereiche des flexiblen Kabels 102 und die beiden
Substrate 100 und 103 elektrisch miteinander verbunden
sind.
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Wenn
das Substrat 103 und das flexible Kabel 102 miteinander
verbunden werden, wird von einem Verbindungsverfahren eines Drahtmusters
Gebrauch gemacht, welches auf der Rückseite des Substrats 103 ausgebildet
ist, ferner von einem elektrisch leitenden Muster des flexiblen
Kabels 102, wobei die Muster durch Warmschweiß-Löten verbunden
werden, wie in 1 gezeigt ist. Wenn außerdem das Substrat 100 und
das flexible Kabel 102 miteinander verbunden werden, so
wird von einem Verfahren des Verbindens eines Verdrahtungsmusters
auf dem Substrat 100 mit dem elektrisch leitenden Muster
des flexiblen Kabels 102 durch Drahtbonden Gebrauch gemacht.
Diese Verbindungsstruktur wird weiter unten nähere erläutert.
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Auf
diese Weise werden das Substrat 100 und das Substrat 103 elektrisch
miteinander verbunden, und dem Substrat 100 wird ein Zeitsteuersignal sowie
ein Treibersignal von den Treiber-ICs 110 zugeführt, die
notwendig sind zum Treiben der Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays.
Weiterhin ist in 1 ein konvergierendes optisches
Faserarray 115 gegenüber
den Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays auf dem
Substrat 100 angeordnet. Das Licht einzelner Pixel (einzelner
Lichtemissionselemente) der Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays
wird von diesem konvergierenden optischen Faserarray 115 konvergiert
und gelangt als Aufzeichnungspunkte an eine (nicht gezeigte) photoempfindliche
Trommel. In 1 bezeichnet 118 einen
Bond-Draht, der
das Verdrahtungsmuster des Substrats 100 mit den Elektroden
der Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays verbindet,
was weiter unten noch erläutert
wird.
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2 ist
eine Draufsicht, in welcher die Substrate 100 und 103 und
das flexible Kabel 102 nach Art eines Grundrisses abgewickelt
dargestellt sind. In 2 hat das Substrat 100 die
Form eines Rechtecks geringer Breite, und die Chips 101 des
Lichtemissionselement-Arrays erstrecken sich in Längsrichtung
des Substrats. Bei dieser Ausführungsform sind
55 Chips 101 von Lichtemissionselement-Arrays mit jeweils
128 Pixel gerade in einer Reihe angeordnet. Außerdem werden auf dem Substrat 103 fünf Treiber-ICs 110 und
55 Strombegrenzungswiderstände 111 getragen.
Die Treiber-ICs 110 sind jeweils ausgebildet zum Treiben
von elf Lichtemissionselement-Array-Chips 101, wobei auf
dem Substrat 103 insgesamt fünf Treiber-ICs 110 angeordnet
sind.
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Außerdem ist
jeweils einer der Strombegrenzungswiderstände 111 für jeden
der Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays notwendig,
wobei dementsprechend auf den jeweiligen Chips 101 55 Strombegrenzungswiderstände 111 vorhanden
sind. Die Substrate 100 und 103 sind elektrisch über fünf flexible
Kabel 102 miteinander verbunden, wobei in dieser Ausführungsform
ein Treiber-IC 110 elf Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays
treibt und deshalb Signale zum Treiben von elf Chips 101 durch jedes
Treiber-IC über
die fünf
flexiblen Kabel 102 geleitet werden.
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Die
jeweiligen flexiblen Kabel 102 werden gebildet durch ein
Kabel mit einer Breite von etwa 25 mm, in welchem 36 Signalleitungen
mit einem Mittenabstand von 0,7 mm angeordnet sind. Im vorliegenden
Fall sind, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, zum Treiben eines
Chips 101 eines Lichtemissionselement-Arrays ein Signal ϕS
als Abtastimpulssignale, Signale ϕ1 und ϕ2 als
Treiber-Zeitsteuersignale
und ein Signal ϕI als Treibersignal zum Ein- und Ausschalten
der Pixel notwendig. Zusätzlich
dazu ist auch die Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und
Masse notwendig.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform,
die oben beschrieben wurde, werden von einem Treiber-IC 110 elf
Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays angesteuert,
allerdings werden das Abtastimpulssignal ϕS, der Spannungsquellenanschluß und Masse
gemeinsam zugeleitet, so daß 3
Signalleitungen zum Zuführen
der Treiber-Zeitsteuersignale ϕ1, ϕ2
und des Treibersignals ϕI pro Chip des Lichtemissionselement-Arrays
erforderlich sind, mithin insgesamt 33 Signalleitungen benötigt werden
für elf Chips
des Lichtemissionselement-Arrays. Wenn also drei Signalleitungen
gemeinsam für
diese Anordnung hinzukommen, so sind insgesamt 36 Signalleitungen erforderlich,
so daß,
wie oben ausgeführt
wurde, durch die Verwendung von fünf flexiblen Kabeln 102 mit
36 Signalleitungen das Signal jedes Treiber-ICs 110 an
die 55 Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays auf dem
Substrat 100 geliefert wird.
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Außerdem werden
bei dieser Ausführungsform
Selbstabtast-Emissionsbauelemente als Chips 101 des Lichtemissionselement-Arrays
(im folgenden vereinfacht als Chips bezeichnet) verwendet. In dem in 1 gezeigten
Aufzeichnungskopf sind 55 solche Chips 101 in einer Reihe
angeordnet und derart angelegt, daß sie eine Aufzeichnung mit
einer Dichte von 600 dpi ausführen
können.
Dieser Aufzeichnungskopf eignet sich beispielsweise in einem elektrophotographischen
Kopiergerät,
in einem Drucker oder dergleichen. Die selbstausrichtende Emissionsvorrichtung
ist im einzelnen beispielsweise in der japanischen offengelegten
Patentanmeldung 1-238962, der japanischen offengelegten Patentanmeldung
2-2080 etc. beschrieben und soll hier deshalb nicht im einzelnen
erläutert
werden.
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3 ist
ein Blockdiagramm, welches den elektrischen Schaltungsaufbau für den in 1 gezeigten
Aufzeichnungskopf darstellt. In 3 bezeichnen
Bezugszeichen 101 bis 1 und 101 bis 55 fünfundfünfzig Chips
(des Lichtemissionselement-Arrays), die in der oben beschriebenen
Weise in einer Reihe auf dem Substrat 100 angeordnet sind.
In jedem Chip 101 sind Thyristoren zur Lichtemission als Aufzeichnungselemente
in einer Reihe entsprechend 128 Pixeln mit den Bezeichnungen 1,
2, 3, ..., 128 angeordnet, und zur Bildung der Gesamtheit des Aufzeichnungskopfs
gibt es 7.040 (55 × 128)
Pixel-Bit pro Zeile. Bezugszeichen 2-1 bis 2-55 bezeichnen Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltungen
zum Erzeugen des Abtastimpulssignals ϕS und der Treiber-Zeitsteuersignale ϕ1
und ϕ2 zum Treiben jedes Chips des Lichtemissionselement-Arrays.
Diese Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltungen sind entsprechend den
einzelnen Chips vorhanden, wobei elf derartige Schaltungen als eine
Gruppe innerhalb eines Treiber-ICs 110 zusammengefaßt sind.
Außerdem werden
die Treiber-Zeitsteuersignale ϕ1
und ϕ2 jeder Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung dem entsprechenden
Chip zugeführt,
und nur das Abtastimpulssignal ϕS wird gemeinsam von einer
Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung an elf Chips gegeben.
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Bezugszeichen 4-1 bis 4-55 bezeichnen Schieberegister
zum Einspeichern von Bildsignalen, Bezugszeichen 3-1 bis 3-55 sind
Zwischenspeicher zum Halten der in die einzelnen Schieberegister
eingegebenen Bildsignale. Diese Schieberegister und Zwischenspeicher
sind ebenfalls entsprechend den individuellen Chips vorgesehen, und
es sind elf Schieberegister und elf Zwischenspeicher als eine Gruppe
in einem Treiber-IC integriert. Auf diese Weise wird die Treiberschaltung
für die
Chips gebildet durch die Zeitsteuersignal-Erzeugungsschaltung, die Schieberegister
und die Zwischenspeicher, und jeweils elf derartige Schaltungen
sind als Treiber-IC integriert. Bezugszeichen 111 bezeichnet
die in den 1 und 2 gezeigten
Strombegrenzungswiderstände,
von denen jeder zwischen jedem Zwischenspeicher und jedem Chip liegt.
Das Treibersignal ϕI zum Treiben der Pixel der einzelnen
Chips wird im Zeitmultiplexverfahren von jedem Zwischenspeicher an
den entsprechenden Chip über
den Strombegrenzungswiderstand 111 gegeben.
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Das
Bildsignal wird von einer Signalleitung 10 an das Schieberegister 4-1 gegeben
und wird synchron mit einem vorbestimmten Takt auf einer Signalleitung 11 an
die Schieberegister 4-2 bis 4-55 geleitet. Wenn
die einer Zeile entsprechenden Bildsignale transferiert sind, wird
das Signal in jedem der Schieberegister 4 von dem zugehörigen Zwischenspeicher 3 abgefangen,
und das Signal in jedem Zwischenspeicher 3 wird im Zeitmultiplexverfahren
an den entsprechenden Chip zur Lichtemission in der Folge der Thyristoren 1, 2, 3,
..., 128 gegeben. In diesem Fall wird als das Signal des
Zwischenspeichers 3 das logische Produkt mit einem (nicht
gezeigten) äußeren Zeitsteuersignal
gebildet und dem Chip als Aufzeichnungssignal ϕI zum Einschalten/Ausschalten
der einzelnen Thyristoren zwecks Lichtemission zugeleitet. Natürlich sind
die zeitliche Lage der Selbstabtastung jedes Chips und die zeitliche
Lage des Aufzeichnungssignals ϕI miteinander synchronisiert.
Auf diese Weise werden 55 Lichtemissionselement-Array-Chips zu einer Zeit abgetastet,
wodurch die Aufzeichnung einer Zeile abgeschlossen ist, anschließend wird
ein ähnlicher
Vorgang für
jeweils eine Zeile wiederholt, wodurch dann die gewünschte Aufzeichnung
erreicht werden kann.
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Der
Aufbau und die Arbeitsweise des selbstabtastenden Lichtemissions-Chips
wird im folgenden beschrieben. 4 ist eine
Schaltungsskizze der Ersatzschaltung des Chips, und SR1 bis SR5
bezeichnen Thyristoren für
die Lichtemission als lichtemittierende Elemente oder Lichtemissionselemente. Diese
entsprechen den mit 1 bis 128 in 3 bezeichneten
Pixeln. Ferner bezeichnen SR1' bis
SR5' Thyristoren
für den
Transfer, die entsprechend den Thyristoren SR1 bis SR5 für die Lichtemission
vorgesehen sind, D1 bis D5 bezeichnen
in Reihe geschaltete Dioden, und R1 bis
R5 sind Widerstände. Die Selbstabtastschaltung
der Thyristoren für
die Lichtemission wird gebildet durch die Thyristoren für den Transfer,
die Dioden und die Widerstände.
In 4 sind die Thyristoren für die Lichtemission lediglich
für fünf Pixel
dargestellt, wobei tatsächlich
Thyristoren für
die Lichtemission insgesamt 128 Pixeln entsprechen und in einem
Lichtemissionselement-Array angeordnet sind, wobei die übrigen Thyristoren
für Transfer,
Dioden und Widerstände
in entsprechender Weise vorhanden sind.
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Das
Abtastimpulssignal ϕS wird an den Anodenanschluß der Diode
D1 gegeben, das Treiber-Zeitsteuersignal ϕ1
wird an den Kathodenanschluß der
ungeradzahligen Thyristoren SR1',
SR3', SR5', ... für den Transfer
gegeben, wobei diese Thyristoren zusammengeschaltet sind, und das
Treiber-Zeitsteuersignal ϕS wird an den Kathodenanschluß der geradzahligen
Thyristoren SR2',
SR4', ... für den Transfer
gelegt, welche zusammengeschaltet sind. Außerdem wird das Treibersignal ϕI
an den Kathodenanschluß der
Thyristoren für
die Lichtemission gegeben, der gemeinsam geführt ist. Diese Signale sind
in den 5A bis 5D dargestellt.
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Wenn
gemäß 5A zunächst das
Abtastimpulssignal ϕS von niedrigem auf hohen Pegel wechselt,
beginnt der Arbeitsablauf der Chips. Wenn dann in dem Zustand, in
welchem das Abtastimpulssignal ϕS hohen Pegel hat, das
Treiber-Zeitsteuersignal ϕ1
von hohem Pegel auf niedrigen Pegel wechselt, wie in 5B gezeigt
ist, nimmt der obere Thyristor SR1' für
den Transfer den Einschaltzustand ein. Dabei erhält dessen Gatespannung das
Anodenpotential (etwa 5 V), und wenn deshalb gemäß 5D das
Aufzeichnungssignal ϕI von hohem auf niedrigen Pegel wechselt,
wird der obere Thyristor SR1 für
die Lichtemission eingeschaltet und emittiert für eine vorbestimmte Aufzeichnungszeit
Licht. Das Licht dieses Thyristors SR1 für die Lichtemission gelangt über das optische
Faserarray 115 in der bereits beschriebenen Weise auf die
photoempfindliche Trommel. Die übrigen
Thyristoren für
die Lichtemission geben kein Licht ab, da ihre Gatespannung nicht
5 V beträgt.
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Wenn
gemäß 5D das
Aufzeichnungssignal ϕI von niedrigem Pegel auf hohen Pegel
zurückkehrt,
wird der obere Thyristor SR1 für
die Lichtemission ausgeschaltet, und wenn gemäß 5C das Treiber-Zeitsteuersignal ϕ2
von hohem Pegel auf niedrigen Pegel beim nächsten Zeitereignis wechselt,
wird der nächste
Thyristor SR2' für den Transfer eingeschaltet.
Das heißt:
die Gatespannung (etwa 5 V) des Thyristors SR1' für
den Transfer wird mit dem Gate des Transistors SR2' für den Transfer über die Diode
D, verbunden, die an das Gate des Thyristors SR1' für
den Transfer angeschlossen ist, und deshalb wird die Gatespannung
des Thyristors SR2' für den Transfer
etwa 3,6 V. Wenn folglich in diesem Zustand das Zeitsteuersignal ϕS
niedrigen Pegel annimmt, nimmt der Thyristor SR2' für
den Transfer den Einschaltzustand ein. Wenn anschließend gemäß 5B das
Treiber-Zeitsteuersignal ϕ1 von niedrigem auf hohen Pegel
wechselt, wird der Thyristor SR1' für Transfer
ausgeschaltet, während
der Thyristor SR2' für Transfer
den Einschaltzustand hält,
und wenn in diesem Zustand gemäß 5D das
Aufzeichnungssignal ϕI niedrigen Pegel annimmt, wird für eine vorbestimmte
Zeitspanne der nächste
Thyristor SR2 für
Lichtemission eingeschaltet. Dieser Vorgang wird 64-mal wiederholt,
wodurch die Thyristoren für
Lichtemission sukzessive im Zeitmultiplex angesteuert werden.
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Es
erfolgt nun die Erläuterung
der Verbindungsstruktur zum Verbinden des Substrats 100, welches
auf sich die Lichtemissionselement-Array-Chips 101 (im
folgenden vereinfacht: Chips) trägt,
und des flexiblen Kabels 102 erläutert. Zunächst zeigt 6 das
Verdrahtungsmuster des Substrats 100. In 6 ist
lediglich das Verdrahtungsmuster für elf Chips des gesamten Verdrahtungsmusters dargestellt.
Außerdem
wird als Substrat 100 bei dieser Ausführungsform ein Substrat mit zwei
Oberflächen
verwendet. In 6 bezeichnet Bezugszeichen 102 das
freie Ende des flexiblen Kabels, und dieses freie Ende ist an dem
Substrat 100 in einer Breite W1 mit Hilfe eines Klebstoffs,
beispielsweise Silberpaste, festgelegt. Bei dieser Ausführungsform
beträgt
W1 etwa 3 mm. Außerdem
sind in der Nähe
dieses freien Endes des flexiblen Kabels 102 elf Chips 101 in
einer Reihe angeordnet. Das flexible Kabel 102 besitzt
in der bereits beschriebenen Weise 36 Signalleitungen,
von denen jede mit dem Verdrahtungsmuster auf dem Substrat 100 durch Drahtbonden
verbunden ist. In 6 bezeichnen 36 Punkte A zwischen
den Chips 101 und dem freien Ende des flexiblen Kabels 102 die
Verbindungspunkte dieses Drahtbondens.
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7 zeigt
die Verbindungspunkte des Drahtbondens im einzelnen. Am freien Ende
des flexiblen Kabels 102 sind 36 elektrisch leitende Muster 40 zum
Verbinden der Signalleitungen ausgebildet. Außerdem sind auf dem Substrat 100 Verdrahtungsmuster 42 ausgebildet,
die den einzelnen elektrisch leitenden Mustern 40 entsprechen,
und die elektrisch leitenden Muster 40 des flexiblen Kabels 102 sowie die
Verdrahtungsmuster 42 an dem Substrat 100 sind durch
Bonddrähte 41 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform
wird für
das Drahtbonden ein Draht von etwa 1,2 mm verwendet. Auf diese Weise
sind das flexible Kabel 102 und das Substrat 100 elektrisch miteinander
verbunden, und die Signalleitungen von dem flexiblen Kabel 102 sind
weiter mit Drahtbond-Pads 200 bis 204 verbunden
zum Drahtbonden mit den einzelnen Chips über Verdrahtungsmuster (durch
gestrichelte Linien angedeutet), die radial auf der Rückseite
des Substrats 100 ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform
beträgt
die für
diese radialen Verdrahtungsmuster zwecks Anschluß an die Drahtbond-Pads erforderliche
Breite W2 etwa 3 mm.
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Das
Drahtbond-Pad (im folgenden als WP für wire bonding abgekürzt) 200 ist
eine Stelle zum Verbinden der Signalleitung des Abtastimpulssignals ϕS mit
den Chips 101, und das WP 201 ist eine Stelle zum
Verbinden der Signalleitung des Treiber-Zeitsteuersignals ϕ1. Außerdem ist
das WP 202 eine Stelle zum Anschließen der Signalleitung für das Treiber-Zeitsteuersignal ϕS,
WP 203 ist eine Stelle zum Anschließen der Signalleitung des Treibersignals ϕ1,
und WP 204 ist eine Stelle zum Verbinden mit Masse GND.
Was die WP 200 und WP 204 angeht, so sind elf
Chips durch das Verdrahtungsmuster gemeinsam verbunden, die übrigen WPs 201 bis 203 sind
für jeden
Chip unabhängig.
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Diese
WPs 200 bis 204 sind entsprechend den einzelnen
Chips vorgesehen, und die WPs 200 bis 204 und
die (nicht gezeigte) Elektroden der einzelnen Chips sind durch Bonddrähte 118 gemäß 8 miteinander
verbunden. Auf diese Weise sind Signalleitungen des flexiblen Kabels 102 mit
den Chips verbunden, und die Signale ϕS, ϕ1, ϕ2
und ϕI werden in der oben beschriebenen Weise an die einzelnen
Chips geliefert. Während
in 6 die Verbindung des flexiblen Kabels 102 dargestellt
ist, sind nach demselben Verfahren auch die übrigen vier flexiblen Kabel
angeschlossen. In 6 bezeichnet Bezugszeichen 205 eine
Energiequellenverbindung.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
werden die flexiblen Kabel 102 und das Substrat 100 mit den
darauf befindlichen Chips 101 durch Drahtbonden miteinander
verbunden, und deshalb wird kein Flußmittel verspritzt wie bei
der Verbindung durch Lot-Wärmeschweißen, und
die Beeinträchtigung
der Kennwerte der Chips läßt sich
vermeiden. Da es außerdem
zu keinem Verspritzen von Flußmittel
kommt, können
die äußeren Enden
der flexiblen Kabel in größere Nähe der Chips
gebracht werden. Dementsprechend kann die Breite des die Chips tragenden
Substrate 100 den in 6 gezeigten
Breiten W1 und W2 entsprechen, und die Breite des Substrats 10 kann
wesentlich kleiner gehalten werden als bei einer Verbindung durch
Lot-Warmschweißen.
Entsprechend der geringeren Breite des Substrats 100 kann folglich
der Aufzeichnungskopf kompakter ausgebildet werden, und dementsprechend
kann in einem Gerät
mit diesem Aufzeichnungskopf der Einsatz einer photoempfindlichen
Trommel mit kleinerem Durchmesser ermöglicht werden, was wiederum
zu einer Verringerung der Gerätegröße führt.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
werden elf Chips von einem Treiber-IC angesteuert, es können aber auch noch mehr Chips
von einem Treiber-IC angesteuert werden. Wenn in diesem Fall die
Anzahl von durch ein Treiber-IC anzusteuernden Chips zunimmt, wird
die Breite W2, die für
die radialen Verdrahtungsmuster nach 6 benötigt wird,
größer, allerdings
ist es erfindungsgemäß möglich, die
Zunahme der Breite dadurch zu verlagern, daß man die flexiblen Kabel nahe
an die Lichtemissionselement-Array-Chips heranführt. Das heißt: erfindungsgemäß erfolgt
die Verbindung durch Drahtbonden und deshalb können die freien Enden der flexiblen
Kabel dichter an die Chips heran und mit ihnen verbunden werden,
und während
die Breite des Substrats 100 unverändert bleibt, läßt sich
die Anzahl von Chips, die durch ein Treiber-IC angesteuert werden,
erhöhen.
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Außerdem ist
bei der oben beschriebenen Ausführungsform
das die Chips tragende Substrat 100 ein Substrat mit zwei
Oberflächen,
man kann allerdings auch ein mehrlagiges Substrat verwenden. Außerdem wurde
ein Beispiel vorgestellt, bei dem Selbstabtast-Chips als Lichtemissionelement-Array-Chips
verwendet werden, während
die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist; denn man kann auch
von anderen Lichtemissionselementen als von LEDs mit ähnlichen
Selbstabtastschaltungen Gebrauch machen, die in der Lage sind, im
Zeitmultiplexbetrieb angesteuert zu werden, wie dies üblich ist.
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Gemäß obiger
Beschreibung sind erfindungsgemäß das Substrat
mit den darauf befindlichen Chips und das Verbindungselement durch Drahtbonden
miteinander verbunden, so daß es
zu keinem Spritzen von Flußmittel
kommt, so daß das Verbindungselement
sehr nahe an die Chips herangeführt
und mit diesen verbunden werden kann, und im Vergleich zu dem Fall,
daß die
Verbindung durch Lot-Warmschweißen
erfolgt, kann die Breite des die Chips auf sich tragenden Substrats
sehr gering ausfallen. Dementsprechend läßt sich der Aufzeichnungskopf
kompakter ausbilden und damit auch das von dem Aufzeichnungskopf
Gebrauch machende Gerät,
in welchem die photoempfindliche Trommel einen kleineren Durchmesser
haben kann, was zur Verminderung der Baugröße des Geräts beiträgt.
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Im
folgenden wird eine spezifische Ausführungsform eines Bilderzeugungsgeräts mit dem
Aufzeichnungskopf gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung erläutert. 9 zeigt schematisch
den Aufbau eines Farbkopierers unter Einsatz des Aufzeichnungskopfs
gemäß der Erfindung, 10A und 10B sind
Blockdiagramme des Aufbaus eines digitalen Bildverarbeitungsteils 612,
und 11 ist ein Blockdiagramme des Aufbaus eines LED-Bildaufzeichnungsteils.
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Der
Aufbau des Farbkopierers nach 9 wird im
folgenden bezüglich
eines Farbleseteils und eines Druckerteils beschrieben, wobei der
Aufzeichnungskopf gemäß der Erfindung
einen Aufzeichnungskopf-Treiberteil und einen Aufzeichnungskopfteil
in dem Druckerteil bilden, der später beschrieben wird.
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(Farbleseteil)
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Der
Farbleseteil ist im oberen Bereich der 9 dargestellt,
Bezugszeichen 401 bezeichnet einen CCD-Sensor, 611 ein
Substrat mit darauf befindlichem CCD-Sensor 401, 612 einen
Bildverarbeitungsteil ohne den Abschnitt 401 des Bildverarbeitungsteils
nach 10A und 10B,
jedoch mit den Bereichen 501 und 502 bis 505 nach 11,
Bezugszeichen 601 bezeichnet ein Vorlagenauflageglas (Auflageplatte), 602 bezeichnet
eine Vorlagenvorschubeinrichtung (DF) (es gibt auch einen Aufbau mit
einer nicht dargestellten Spiegelflächen-Andrückplatte, die die Vorlagentransporteinrichtung 602 ersetzt),
Bezugszeichen 603 und 604 bezeichnen Lichtquellen
(Halogenlampen oder Fluoreszenzlampen) zum Beleuchten einer Vorlage, 605 und
606 bezeichnen Reflektoren zum Bündeln
des Lichts von den Lichtquellen 603 und 604 auf
die Vorlage, 607 bis 609 sind Spiegel, 610 bezeichnet
eine Linse zum Verdichten des reflektierten Lichts oder des projizierten
Lichts von der Vorlage auf den CCD-Sensor 401, 614 bezeichnet
einen Schlitten mit den Halogenlampen 603, 604,
den Reflektoren 605, 606 und dem Spiegel 607,
Bezugszeichen 615 bezeichnet einen Schlitten, der in sich
die Spiegel 608 und 609 enthält, und Bezugszeichen 613 bezeichnet
eine Schnittstelleneinheit (I/F) mit einer weiteren IPU oder dergleichen.
Der Schlitten 614 und der Schlitten 615 werden mechanisch
mit der Geschwindigkeit V bzw. der Geschwindigkeit V/2 rechtwinklig
zur elektrischen Abtastrichtung (Hauptabtastrichtung) des CCD-Sensors 401 bewegt,
um dadurch die gesamte Oberfläche
der Vorlage abzutasten (in Nebenabtastrichtung). Außerdem bezeichnet
Bezugszeichen 600 den Betriebsteil des Kopiergeräts, 616 steht
für die
Treibereinrichtung der Schlitten 614 und 615.
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10A und 10B sind
Blockdiagramme, die den detaillierten Aufbau des digitalen Bildverarbeitungsteils 612 veranschaulichen.
Die Vorlage auf der Vorlagenglasplatte reflektiert Licht von den Lichtquellen 603 und 604,
und das reflektierte Licht wird auf den CCD-Sensor 401 gelenkt,
wo es in ein elektrisches Signal umgewandelt wird (im Fall eines Farbsensors
kann der CCD-Sensor 401 ein Sensor sein, in welchem Farbfilter
R, G und B bei einem einzeiligen CCD-Sensor in der Reihenfolge R,
G und B in einer Zeile angeordnet sind, es kann aber auch ein dreizeiliger
CCD-Sensor sein, bei dem R-Filter, G-Filter und B-Filter für jeweilige
CCD-Sensoren vorhanden sind, oder es kann eine Sensor sein, bei
dem Filter als Chips ausgebildet sind oder Filter diskret bezüglich der
CCD-Sensoren ausgebildet sind). Das elektrische Signal (das analoge
Bildsignal) wird in den Bildverarbeitungsteil 612 eingegeben
und von einer Klemm- und Verstärkungsschaltung,
die auch als Abtast- und Halteschaltung sowie als A/D-Wandler dient und
durch den Teil 402 gebildet wird, abgetastet und gehalten
wird, wobei der Dunkelpegel des analogen Bildsignals auf Referenzpotential
geklemmt wird, das Signal auf einen bestimmten Wert verstärkt wird (die
oben angesprochene Reihenfolge der Verarbeitung ist nicht unbedingt
die vorgeschriebene Reihenfolge), dann einer A/D-Umwandlung unterzogen
wird, beispielsweise in ein digitales Signal mit jeweils acht Bits
für jeweils
R, G und B umgewandelt wird. Das RGB-Signal wird einer Abschattungskorrektur
und einer Schwarzkorrektur innerhalb des Abschattungsteils 403 unterzogen,
woraufhin ein Verknüpfungs-MTF-Korrektur-
und Vorlagendetektorteil 404 bei einem dreizeiligen CCD-Sensor 401 in
der Weise durchführt,
daß die
Verknüpfung
die Verzögerung
für jede
Zeile entsprechend der Lesegeschwindigkeit justiert, da die Lesepositionen
zwischen den Zeilen voneinander verschieden sind, um die zeitliche
Lage des Signals derart zu korrigieren, daß die Lesepositionen für drei Zeilen
identisch werden, und wobei die MTF das Lesen abhängig von
der Lesegeschwindigkeit und einem variablen Leistungsfaktor geändert wird,
die MTF-Korrektur diese Änderung
korrigiert, und die Vorlagenabtastung die Vorlage auf der Vorlagenglasplatte
abtastet, um die Größe der Vorlage
zu erkennen. Das digitale Signal, dessen zeitliche Lesepositions-Lage
korrigiert wurde, korrigiert die spektrale Charakteristik des CCD-Sensors 401 sowie
diejenige der Lichtquellen 603, 604 sowie der
Reflektoren 605, 606 durch einen Eingangs-Maskierteil 405. Die
Ausgangsgröße des Eingangs-Maskierteils 405 wird
in einen Selektor 406 eingegeben, der mit dem externen
I/F-Signal umschaltbar ist von der externen I/F-Einheit 414 auf
den I/F-Teil 613.
Das von dem Selektor 406 ausgegebene Signal wird in einen
Umwandlungsteil 407 für
eine Farbraumkompression/Hintergrundbeseitigung/Logarithmierung,
außerdem
in einen Hintergrundbeseitigungsteil 415 eingegeben. Das
in den Hintergrundbeseitigungsteil 415 eingegebene Signal
wird vom Hintergrund befreit, woraufhin das Signal in einen Schwarzbuchstaben-Unterscheidungsteil 416 eingegeben
wird, um zu unterscheiden, ob das Signal ein schwarzer Buchstabe
auf der Vorlage ist, und dann von der Vorlage ein Schwarzbuchstaben-Signal
zu erzeugen. Außerdem
wird in dem Umwandlungsteil 407 für Farbraumkompression/Hintergrundbeseitigung/Logarithmierung,
dem ein weiteres Ausgangssignal des Selektors 406 zugeführt wird,
durch die Farbraumkompression abgeschätzt, ob das gelesene Bildsignal
sich innerhalb eines Bereichs bewegt, der von einem Drucker reproduziert
werden kann, um das Bildsignal unverändert zu lassen, wenn es sich
innerhalb dieses Bereichs bewegt, oder das Bildsignal so zu korrigieren,
daß es
in dem Bereich liegt, der von dem Drucker wiedergegeben werden kann,
falls das Bildsignal sich nicht vorher in dem Bereich befunden hat. Dann
wird die Hintergrundbeseitigung und die logarithmische Umwandlung
durchgeführt,
außerdem wird
das RGB-Signal in ein CMY-Signal umgewandelt. Um das in dem Schwarzbuchstaben-Unterscheidungsteil 416 erzeugte
Signal und dessen zeitliche Lage zu korrigieren, wird die zeitliche
Lage des Ausgangssignals des Umwandlungsteils 407 von einem
Verzögerungsteil 408 verzögert. Diese
beiden Arten von Signalen werden von ihrem Moiré-Muster befreit mit Hilfe
eines Moiré-Beseitigungsteils 409, und
sie werden für
die Hauptabtastrichtung von einem variablen Leistungsverarbeitungsteil 410 einer variablen
Leistungsverarbeitung unterzogen. Bezugszeichen 411 bezeichnet
einen UCR-Maskier-Schwarzbuchstaben-Reflexionsteil,
und was die von dem variablen Leistungsverarbeitungsteil 410 verarbeiteten
Signale angeht, so wird durch die UCR-Verarbeitung aus dem CMY-Signal
ein CMYK-Signal erzeugt und zu einem Signal korrigiert, welches
zu der Ausgabefähigkeit
des Druckers paßt, was
durch den Maskierungsverarbeitungsteil und das Unterscheidungssignal
geschieht, welches von dem Schwarzbuchstaben-Unterscheidungsteil 416 erzeugt
wird, um als CMYK-Signal zurückgeführt zu werden.
Das von dem UCR-Maskier/Schwarzbuchstaben-Reflexionsteil 411 verarbeitete
Signal wird von einem γ-Korrekturteil 412 einer
Dichteeinstellung unterzogen, woraufhin das Signal von einem Filterteil 413 geglättet und
einer Kantenverarbeitung unterzogen wird. Das in der oben beschriebenen
Weise verarbeitete Signal wird von einem acht Bits umfassenden Mehrwertesignal
durch eine Binärumsetzeinheit 501 in 11 in
ein binäres
Signal umgesetzt. (Das Umwandlungsverfahren kann das Diza-Verfahren, ein Fehlerdiffusionsverfahren
oder ein verbessertes Fehlerdiffusionsverfahren sein).
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(Druckerteil)
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Der
Druckerteil ist im unteren Bereich der 9 dargestellt,
Bezugszeichen 617 bezeichnet einen M-Bilderzeugungsteil, 618 einen
C-Bilderzeugungsteil, 619 einen Y-Bilderzeugungsteil und 620 einen
K-Bilderzeugungsteil. Diese Geräteteile
haben gleichen Aufbau, so daß hier
nur der M-Bilderzeugungsteil 617 im einzelnen stellvertretend
für die übrigen Bilderzeugungsteile
beschrieben wird. Der Aufzeichnungskopf gemäß der Erfindung bildet die
Aufzeichnungskopf-Treiberteile 506 bis 509 und
die Aufzeichnungskopfteile 510 bis 513 und ist
in 11 dargestellt.
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Wie
in 9 zu sehen ist, bezeichnet in dem M-Bilderzeugungsteil 617 das
Bezugszeichen 642 eine photoempfindliche Trommel, auf deren
Oberfläche
durch das von einem Aufzeichnungskopfteil 510 kommende
Licht ein latentes Bild erzeugt wird. 621 bezeichnet einen
Primärauflader,
welcher die Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel 642 auf ein vorbestimmtes
Potential auflädt
und sie für
die Erzeugung eines latenten Bilds vorbereitet. 622 bezeichnet eine
Entwicklungseinrichtung, welche das latente Bild auf der photoempfindlichen
Trommel 642 entwickelt und dadurch ein Tonerbild erzeugt.
Die Entwicklungseinrichtung 622 enthält eine Hülse 625 zum Aufbringen
einer Entwicklungs-Vorspannung beim Entwickeln des latenten Bildes.
Bezugszeichen 623 bezeichnet einen Transferauflader, der
eine Entladung von der Rückseite
eines Transferriemens 633 vollzieht und das Tonerbild auf
der photoempfindlichen Trommel 642 auf einen Aufzeichnungsbogen
oder dergleichen überträgt, der
sich auf dem Transferriemen 633 befindet. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
ist der Transferwirkungsgrad gut, so daß es keines Reinigungsteils
bedarf (natürlich
ist es kein Problem, wenn ein solches Reinigungsteil vorhanden ist).
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Im
folgenden wird die Prozedur der Erzeugung eines Bilds auf dem Aufzeichnungsbogen
oder dergleichen beschrieben. Aufzeichnungsbögen oder dergleichen, die sich
in Kassetten 640 und 641 befinden, werden dem
Transferriemen 633 durch Papierzuführwalzen 636 und 637 einzeln
zugeleitet. Der so zugeleitete Aufzeichnungsbogen wird von einem Saugauflader 646 aufgeladen.
Bezugszeichen 648 bezeichnet eine Transferriemenwalze,
welche den Transferriemen 633 antreibt und den Aufzeichnungsbogen
oder dergleichen mit Hilfe des Saugaufladers 646 paarweise
auflädt
und damit bewirkt, daß der Aufzeichnungsbogen
oder dergleichen gegen den Transferriemen 633 gezogen wird. 647 bezeichnet
einen Papierendesensor, der das vordere Ende des Aufzeichnungsbogens
oder dergleichen auf dem Transferriemen 633 erkennt. Das
Detektorsignal des Papierendesensors wird von dem Druckerteil zu
dem Farbleseteil gesendet und dient dort als Nebenabtastungs-Synchronsignal,
wenn von dem Farbleseteil an den Druckerteil ein Videosignal gesendet
wird.
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Anschließend wird
der Aufzeichnungsbogen oder dergleichen von dem Transferriemen 633 befördert, und
in den Bilderzeugungsteilen 617 bis 620 werden
auf seiner Oberfläche
in der Reihenfolge M, C, Y und K Tonerbilder erzeugt. Der Aufzeichnungsbogen
oder dergleichen gelangt durch den K-Bilderzeugungsteil 620, wo
seine Ladungen von einem Ladungsentferner 649 beseitigt
werden, um seine Abtrennung von dem Transferriemen 633 zu
erleichtern, woraufhin der Aufzeichnungsbogen oder dergleichen von
dem Transferriemen 633 getrennt wird. Bezugszeichen 650 bezeichnet
einen Abschäl-Auflader, der die
Störung
des Bilds aufgrund der Abschälentladung verhindert,
wenn der Aufzeichnungsbogen oder dergleichen von dem Transferriemen 633 getrennt
wird. Der abgetrennte Aufzeichnungsbogen oder dergleichen wird von
Vorfixierungs-Aufladern 651 und 652 aufgeladen,
um die Anziehungskraft des Toners zu unterstützen und zu verhindern, daß das Bild
gestört wird,
woraufhin das Tonerbild mittels Wärme in einer Fixiereinrichtung 634 fixiert
wird, um anschließend den
Aufzeichnungsbogen oder dergleichen auf eine Papieraustragfach 635 auszutragen.
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Das
von dem Aufzeichnungskopf aufgezeichnete Bild wird im folgenden
beschrieben. Wie in 11 gezeigt ist, gleichen die
binären
CMYK-Bildsignale, die von der in 10A und 10B gezeigten Bildverarbeitungseinheit erzeugt
werden, und das von der Binärumwandlungseinheit 501 auf
der Grundlage des von dem Papierendesensor 647 gelieferten
Papierendesignals erzeugte Signal die Unterschiede zwischen den
Entfernungen zwischen dem Papierendesensor und den Papiererzeugungsteilen 617 bis 620 mit
Hilfe von Verzögerungselementen 502 bis 505 aus,
so daß die
vier Farben jeweils an einer vorbestimmten Stelle gedruckt werden
können.
Die Aufzeichnungskopf-Treiberteile 506 bis 509 erzeugen
Signale zum Ansteuern der Aufzeichnungskopfteile 510 bis 513.
Die Lichtemissionselemente (Aufzeichnungskopfteile), die in einer
Reihe angeordnet sind, werden entsprechend einem Aufzeichnungssignal
(Bildsignal) eingeschaltet oder ausgeschaltet, um eine Aufzeichnung
auf der photoempfindlichen Trommel vorzunehmen.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist der erfindungsgemäße Aufzeichnungskopf kompakt,
und deshalb kann in einer von diesem Aufzeichnungskopf Gebrauch
machenden Bildaufzeichnungsvorrichtung eine photoempfindliche Trommel
mit kleinerem Durchmesser eingesetzt werden, demzufolge sich die
bauliche Verkleinerung der Bilderzeugungsvorrichtung selbst ermöglichen
läßt.