【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
他JL形」J
Other JL type”J
【袖jし[備メーーt4−司−pブ刀、yり装置□
1、□
この発明は、記録のためにLEDを用いたもののような非衝撃記録装置に、且つ
明確には、印刷ヘッドに沿って温度こう配を受けた場合でも自動的に光出力の一
様性を制御するそのような印¥11ヘッド及びこれに対する駆動器チップに関係
し米国特許4885597により例示されたような従来技術においては、1行に
配列されていて、この行に対してこれと垂直な方向に移動中に光受容体上の点を
露光させることのできる、多数の個別にアドレス可能且つエネルギー付与可能な
点状放射線源、例えばLED、を備えているプリンタ装置が記述されている。駆
動器回路が準備されていて、情報線期間中にこの回路に加えられたそれぞれのデ
ータビット入力信号に応答して放射線源を同時に生かすことができる。印刷又は
記録ヘッドには支持具があって、これにチップが端と端をつないで取り付けられ
ており、各チップ上には一群のL E Dが配置されている。駆動器回路は集積
回路として形成されて、LEDチンチッ線形配列の各側に配置されたチップに組
み込まれている。このプリンタ装置における駆動器回路はそれぞれ、データビッ
ト信号を直列に読み込むだめの且つデータ信号に従ってそれぞれのLEDを駆動
するためのシフトレジスタを備えている。
各駆動器チップと関連しているのは記録中にその群のLEDへの電流のレベルを
制御する電流レベル制御器である。この制御器は、L E Dが接続されている
従回路において′を流が鏡映化される主制御回路を有する電流ミラー(鏡映回路
)を備えている。この従来技術のプリンタ装置の一つの利点は、LEDへの電流
が印刷ヘッドの老化又は温度における変化のために必要に応して自動的に変更さ
れ得ることである。そのような変化はLEDの光出力に影響を与えるので、電流
に対する変化は補償され、従って記録装置に対しである程度の一様性が与えられ
る。
この従来技術において記述された電流ミラーにおいては、調整可能性のために二
つの達成方法が準備されている。最初に、老化、すなわち使用の時間、に起因す
るL E Dからの光出力の強度における損失を補償するために調整可能である
「システムバイアス」電圧がある。老化は印刷ヘッドにおける大抵のLEDにほ
ぼ同じ程度に影響を与えるので、老化による強度の損失は付加的な電流をL E
Dに供給さセるシステムバイアス電圧を変えることによって克服されることが
できる。システムバイアス電圧におけるこの変化は、システムバイアス電圧にお
りる変化として特徴づけられ得る。システムバイアス電圧を変えるために、駆動
器チップとは分離したディジタル電流ミラー制御器に新しいディジタル語が送ら
れる。
適当な電流運搬トランジスタを可能化することによって、新レベルのシステムノ
<イアスを各駆動器チップに供給することができる。各駆動器チップ内に組み込
まれているのは、やはりディジタル調整を受けていて、温度及びチップごとの非
−欅性のような局所化効果に対する「局所的」調整又は制御を与えるために使用
され得る付加的な電流ミラーである。
米国特許4831395において注記されたように、温度を検出して駆動器チッ
プへのバイアス電圧を制御するために、温度センサ、例えばサーミスタが印刷ヘ
ッドにおいてLEDの温度を妥当に表現している位置(一つ又は複数)に配置さ
れている。サーミスタの前方端子における電圧の変化に応答して、バイアス電圧
はプリンタ装置の論理・制jH装置によって調整されることができる。
上の従来技術についての問題は各駆動器チップを温度補償のために自己調整式に
しておくことが望ましいと思われることである。第2の問題はサーミスタにおけ
る報告された電圧の変動が印刷ヘッドにおける温度変動に関係づけられているが
LED配列チップの温度の近位にすぎないことである。それゆえ、サーミスタを
用いた補正は不精密である。
米国特許4952949には温度を監視するために擬似LEDを使用したLED
プリンタ装置が提案されている。他のLEDへの電流は、これを駆動するために
使用される電流ミラー回路の一部分であるtiチャネルから駆動される擬似ダイ
オードにおける電圧の測定された変化に応答して調整される。しかしながら、電
圧は測定されているパラメータであるので、電圧と温度との間の関係を維持する
ためにはコンデンサの集合の複雑な配列が調整されなければならない。
従来技術のプリンタ装置に改良を加えて上述の諸問題を克服することがこの発明
の目的である。
光悪Ω要約
上述及びその他の目的は、記録のための光を放出するための複数の光放出素子、
主電流駆動器装置及び複数の従電流駆動器装置を有していて記録のためにそれぞ
れの素子をそれぞれの従駆動電流で選択的に生かすことのできる電流ミラーを含
んでいる駆動装置、光放出素子と同様の温度応答性を有し且つ記録のための光が
放出されるのを阻止するための装置を含んでいる付加的な素子、前記の付加的素
子が生かされたときにこれに応答して付加的素子の温度と共に変化する電気信号
を発生することのできる検出装置、前記の電気信号に応答して前記のそれぞれの
従駆動電流を調整することができ、且つ前記の付加的素子を定を流で生かすため
に前記のそれぞれの従駆動電流の電流レベルに無関係な電流を供給する定電流源
装置により特徴づけられている調整装置、を備えている記録のための非衝撃プリ
ンタ装置によって達成される。
この発明の別の態様に従って、複数の群の光放出素子、各チップがそれぞれの群
の光放出素子を駆動するための装置を含んでいる複数の集積回路駆動器チップ、
基準電流及びディジタル的アドレス可能電流伝導トランジスタ装置に関係した電
圧バイアスを選択的に確立するための前記のディジタル的アドレス可能電流伝導
トランジスタ層を含んでいる各駆動器チップ、前記の電圧バイアスに応答して前
記の基1!電流に従属した複数の従電流を発生することのできる電流ミラー駆動
器装置、前記の従電流をそれぞれの光放出素子に結合する装置、を備えており、
且つ前記の駆動器チップにおいて発生した温度関係電気信号を検出し且つこれに
応答して前記の基Y!s電流を調整して前記の光放出素子への従電流を調整する
ための全体的に前記の駆動器チップにおける温度検出装置によって特徴づけられ
ている、記録のための非衝撃プリンタ装置が準備されている。
この発明のなお別の!!様に従って、記録のために複数の発光ダイオードを駆動
するための、非衝撃プリンタ装置に使用され得る駆動器チップが準備されており
、この駆動器チップは、基!?!電流及び前記の駆動器チップにより駆動される
べきそれぞれの発光ダイオードを駆動するためのそれぞれの従駆動電流を発生す
るための電流ミラー装置、を備えており、前記の基準電流及び従電流とは独立し
た定電流を発生するための装置、前記の定電流が非発光ダイオードを通して駆動
されるときにこの非発光ダイオードの電気的パラメータに応答して、非発光ダイ
オードの温度と共に変化する電気信号を発生することのできる検出装置、並びに
前記の電気信号に応答して前記のそれぞれの従駆動電流を調整することのできる
調整装置によって特徴づけられている。
園厘p固単μ説房
図1はこの発明に従って作られたプリンタ装置の概略図であり、図2はこの発明
に従って図1に示された印刷ヘッドを形成する際に使用される回路部の構成図で
あり、
図3は図2の印刷ヘッドの一実施例における使用のためのデータ処理論理回路を
備えた駆動器回路の構成図であり、又図4A、B及びCはこの発明による温度補
償装置を備えた図3の駆動器回路のためのii駆動回路の概略図である。
図5はこの発明によるLEDチップ配列の概略図である。
採択実施付色脱呵
採択実施例の装置は今度は電子写真的記録部材に従って説明される。しかしなが
ら、この発明はそのような部材上に画像を生成するための装置に限定されず、写
真フィルムなどのような他の媒体も又この発明と共に使用されることができる。
電子写真式再現装置は周知であるので、この説明は特にこの発明の一部分を形成
し又はこの発明とより直接的に共動する素子に向けられる。ここで明確に示され
又は説明されない装置は従来技術において知られたものから選択可能である。
今度は図1に言及すると、電子写真式再現装置lOは、三つの移送ローラ12.
13及び14の周りに施されて、これにより無端又は連続ウェブを形成している
光導電性ウェブ11又は他の感光性媒体のような記録部材を備えている。ローラ
12は通常の方法で駆動器モータMに結合されている。モータMはスイッチ(図
示されていない)が論理・制御装置(LCU)15によって閉しられたときに電
位の源に接続される。スイッチが閉しられると、ローラ12はモータMによって
駆動されてウェブ11を矢印「A」で示されたように時計回り方向に移動させる
。
この移動によりウェブ11の連続した画像区域が再現装置の一連の電子写真的作
業場所を順次通過する。
この開示の目的のために、幾つかの作業場所がウェブの経路に沿って示されてい
る。これらの場所は簡単に説明される。
まず、荷電場所17が準備されていて、ここではウェブ11の導電面16はこの
面に所定電圧の一様な静電−次電荷を加えることによって感光性にされる。荷電
器の出力はプログラム可能なtl源(図示されていない)に接続された格子によ
って制御されることができる。次に11源はLCU15によって制御されて、荷
電器17により面16へ加えられる電圧レベルVoを調整する。
露光場所18においては面16の画像区域における一次電荷をデータ源19によ
り供給された信号に従って点状放射線源の選択的エネルギー付与により変調する
ことによって静電像が形成される0点状放射線源は下でより詳細に説明されるは
ずの印刷ヘッド20において支持されている。
現像場所21には鉄担体粒子、及び潜在静電像のものとは反対の静電荷を持った
検電性トナー粒子からなるような現像剤がある。現像剤はウェブ11の光導電面
上にブラシ塗布されてトナー粒子が潜在静電像に付着し、可視トナー粒子の転写
可能な像を形成する。現像場所は一つ又は二つのローラを備えた磁気ブラシ形の
ものでよい、別の方法として、トナー粒子は潜在静電像の極性と同じ極性の電荷
を持っていて、既知の反転現像技法に従って像を現像することもできる。
装置IOには又、ウェブ11上のトナー画像がコピーシートSに転写されるコロ
ナ荷電器22を伴って示された転写場所25、及びウェブ11の光導電面16が
トナー像の転写された後に残っているすべての残留トナー粒子を一掃される清浄
化場所2日がある。未定着のトナー像のコピーシー)Sへの転写後、このシート
は加熱圧力ローラ融着器27に移送され、ここで像はコピーシートSに定着させ
られる。
図1に示されたように、コピーシートSは供給源23から駆動器ローラ24に送
られ、そして駆動器ローラはシートを転写場所25においてトナー像と整列する
ようにウェブ11上へと前方へ移動させる。
種種の作業場所17、】8.21及び25の動作をこれらの場所を通過してのウ
ェブ11上の画像区域の移動と整合させるために、ウェブにはこれの縁部の一つ
に沿って穴(パーフォレーシヨン)のような複数の指標がある。これらの穴は一
般にウェブ11の縁部に沿って等距離に隔1されている。ウェブの移動経路に沿
った固定した位置にはウェブ穴を検出するための適当な装置26が準備されてい
る。この検出は、ディジタル計算機、望ましくはマイクロプロセンサ、を持って
いるLCU15への入力信号を発生する。マイクロプロセッサは、入力信号に応
答して作業場所を順次動作させその後動作停止させることができ且つ又他の多く
の機械機能の動作を制御することができる記憶式プログラムを持っている。装置
10の種種の機能の制御のためにより精密なタイミング信号を与えるために技術
上既知のように付加的な符号化装置を準備してもよい。
多数の市販で入手可能なマイクロプロセンサのプログラミングは技術上よく理解
されている通常の技能である。この開示は技術上通常の技能を有するプログラマ
がこの装置において使用される一つ以上のマイクロプロセッサのための適当な制
御プログラムを作成することができるように書かれている。
任意のそのようなプログラムの特定の詳細事項は無論指定されたマイクロプロセ
ッサのアーキテクチャに依存するであろう。
図1及び2に、並びに、両方の内容がこの明細書に援用される米国特許4885
597及び米国特許4831395に言及して、印刷ヘッド20には既述のよう
に多数のエネルギー付与可能な点状放射線源30、望ましくは発光ダイオード(
LED)が準備されている。LEDのそれぞれからの光を光導電面上へ集束させ
るために光学的装置29を準備してもよい、この光学的装置は、日本板硝子株式
会社(Nippon 5heet Glass Lis+1ted)により売ら
れているグラジエントインデノクス レンズ配列に対する商標であるセルフォッ
ク(Selfoc)の名称の下に販売されているような光ファイバの配列からな
ることが望ましい、光学的装置29の集束力のために、1行の発光体が記録媒体
上のそれぞれの横断線上に結像させられる。
図2に言及すると、印刷へラド20は一連のLED千ノブ31が取り付けられて
いる適当な支持具を備えている。チップ31のそれぞれはこの例では単−行に配
列された128のLEDを含んでいる。チップ31は又端と端をつないで1行に
配列されており、従って28のLEDチップがそのように配列されている場合に
は、印刷ヘッドはウェブ11の幅を横切って延びて、単−行に配列された358
4のLEDを含むことになる。この行のLEDの各個には2日の同じ駆動器チッ
プ40が準備されている。これらの駆動器チップのそれぞれには、64のLED
のそれぞれと関連した論理回路をアドレスしてこのLEDのそれぞれが生がされ
るべきであるか否かを制御し且つ又その駆動器チップ40により制御されるLE
Dのそれぞれへの電流のレベルを決定するための回路部がある。それゆえ二つの
駆動器チップ40が128のLEDの各チップと関連している。この二つの駆動
器チップのそれぞれは一つおきのLEDを駆動するように結合される。従って、
一方の駆動器チップは128のLEDの奇数番号のLEDを駆動し且つ他方のチ
ップはこれら128のLEDの偶数番号のLEDを駆動する。駆動器チップ4o
は種種の電気的制御信号を与える複数の線34〜37に並列に電気的に接続され
ている。これらの線は種種の論理デバイス及び電流駆動器をそれらの電圧要件に
従って動作させるための電気エネルギーを供給する。一連の線36(この図では
単線で示されている)は既知の技法に従ってLEDへのデータの移動を制御する
ためのクロック信号及びその他のパルスを供給する。高又は低論理レベルの形式
でデータ信号を供給するために一対のデータ1i33a、33bも又準備されて
いる。
駆動器チップはそれぞれデータイン及びデータアウトボートを備えており、従っ
てそれらのチップ間でデータを直列に送ることができる。
今度は図3を参照して、二進値上印刷ヘッドのためのアーキテクチャが説明され
る。各駆動器チップ40は64ビツト二方向シフトレジスタ41を備えている。
線R/LBにより運ばれた論理信号はデータがこのレジスタを流れ下る方向を決
定する。このチップは図3に示されたようにデータが左から右へレジスタを流れ
下るように可能化されているものと仮定する。データはそれゆえ、例えばすぐ左
の方の駆動器チップのデータアウトボートから、又は駆動器チップ40がデータ
の入ってくる最初のチップであるならばLCUから、1i33aにより左にある
駆動器チップのデータインボートを通ってシフトレジスタ41に入る。データは
このチップからデータアウトボートにおいて出て、駆動器チップ40の右方のす
ぐ隣接した駆動器千ノブに入力される0画像の各線を主走査方向において、すな
わち、記録媒体又はウェブ11の移動方向を横切って、露光させるために、デー
タ源からのデータは既知の技法に従って適当にラスク化され、線36aによりL
CUによって供給されたクロックパルスの制御の下に直列にシフトレジスタを通
って流れる。汗目されるであろうように、奇数及び偶数データは、別々の線33
a、33bにより供給されるので、同時に移動されることができる。データを同
時に分配するための付加的な線を1!備することによって、シフトレジスタを通
してデータを移動させるためのクロック速度におけるなお更なる低減を与えるこ
とができる。3584ビツトのデータ(1又は0)が駆動器チップのすべてのも
ののシフトレジスタによって記憶されるときには、ラッチ信号が線36bにより
供給されてこのデータをラッチレジスタ42ヘラフチするので、シフトレジスタ
41は ′次の線の露光のためにデータ信号で満たすことを開始することができ
る。シフトレジスタ41から並列方式でンフトアウトされたデータを受けるため
に各駆動器チップには64のラッチレジスタ42が1!傭されている。各ラッチ
レジスタは特定のL E Dと関連しており、且つ隣接のラッチレジスタは一つ
おきのLEDと関連している。論理的ANDゲート43は各ラッチレジスタと関
連していて、その一方の入力がそのそれぞれのラッチレジスタの出力に結合され
ており且つその他方の入力がL CUからのストローブ又はタイミングパルスを
受けるために線36cに結合されている。このストローブパルスは記録媒体の位
置に関係してL E Dをトリガしてオンにする時点及びLEDがオンにされて
いる持続時間を決定する。
すべてのANDゲートはその入力の一方がこのストローブ線に接続されている。
別の方法として、種種の持続時間の可能化時点を持った複数のストローブ線を準
備してもよい。これに関してはエアズ(Ayers)外への米国特許47500
10を見よ。これの内容はこの明細書に援用される。ANDゲートのそれぞれの
出力は、定電流駆動器回路の一部分である論理回路に結合される。ファム(Ph
am)外への米国特許4746941 (これの内容はこの明細書1.:援用さ
れる)に注記されたような更なる代替例においては、印刷ヘッドはLEDのパル
ス幅持続時間を確立するために多データビット/画素が使用される、いわゆるグ
レーレベル形式のものでもよい。
今度は図4A、B及びCに言及すると、各駆動器チップ40の電流駆動回路部分
110が示されている。LATCH(ラッチ)レジスタ42のそれぞれの出力は
それぞれの線45′、453、及び図示されていない後続の線45S、・・・4
51!S 、451!?により供給される。見られるように、これらの線のそれ
ぞれは実際には二重線であって、これの一方はそれぞれのLEDをオンにするた
めの可能化信号を運び且つ他方はこの信号の補信号を運ぶ。線45′はトランジ
スタQ4□4、Q4□、のそれぞれの制+TjN極に入力される。これらのトラ
ンジスタはスイッチとして作用し、トランジスタQ124 、Qa25 、及び
一連のディジタル制御形トランジスタにより形成された主回路を含む電流ミラー
(鏡映)駆動回路の一部分を形成している。ディジタル制御形トランジスタに関
する更なる詳細事項は図4A及び4Bの論述に関して下で見いだされるであろう
。簡単に言えば、これらのディジタル制御形トランジスタは選択的にオンにされ
て信号I (C)IIP BIAS)を確立し、これによってこの駆動器チップ
により駆動されるLEDに対する所望の電流レベルを調整することができる。図
40において注目されるように、二つのLED、すなわちLED、、及びLED
、を駆動するための回路部が例示されているが、駆動器チップが、例えば128
のLEDを有するL E Dチップ配列における例えば64の奇数番号のLED
を駆動するための下で記述されたものにより類型化された適当な回路を有するで
あろうことは理解される。LEDチップ配列の他方側における別の駆動器チップ
は64の偶数番号のLEDを駆動するために使用されるであろう。
主回路を通るt′/Xは線117における電位■、1を確立する。LED、と直
接直列になっているのは二つのトランジスタQ4□3、Q4□、である。トラン
ジスタはQazaは常に導電性であるようにバイアスされており、又トランジス
タQ4□、はオンオフ切換され、従って電流がLEDへ駆動されるか否かを制御
するトランジスタである。トランジスタQ42.のゲート又は制御電極はトラン
ジスタQ4□6、Q、ztのドレーン−ソース接続部に結合されている。LED
、がオンにされるべきであるときにはトランジスタQ、2.が導電性にされ、又
LED、がオフにされるべきであるときにはトランジスタQ4□、が導電性にさ
れる。トランジスタQ4□。
のゲートは、116として示されているが、実際に;:LEDがオンにされるべ
きであるか否か及びオンである時間を制御する図3の回路部であるデータ駆動形
可能化装置から、ゲートQ42.への論理信号の反転したものである論理信号を
受ける。上に注記されたように、グレーレベル印¥リヘノドにおいてはLEDは
印刷ヘッドに入力されたグレーレベルデータ信号により決定された持続時間の間
オンにされるべきである。
又LED、を駆動するための回路部と関連しているのは、二つの従回路を含んだ
付加的な電流ミラー(鏡映回路)である。一方の従回路はトランジスタQ4□。
、Q4□1及びQ。。を備えている。他方の従回路はトランジスタQaz□、Q
gzz及びQ41.を備えている。トランジスタQ、i。、Qa31はNチャネ
ルMO5FETであり且つと述の他のトランジスタはPチャネルMO3FETで
ある。LED。
と関連したこの二つの付加的な従回路は連続的にオンであり、例えばItin+
=4mAのL E D +への公称駆動T!Laを仮定すれば、トランジスタQ
4□1を通る電流は1/801□9.になり且つトランジスタQ、2.を通るx
iは1/800 x I 、、。1になるであろう。これらの従回路を通る電流
は線114における電圧レベルVGZを確立するが、これはトランジスタQ4□
、のドレーン電極の電位である。
動作の際、トランジスタQatqがオフにされてトランジスタQ4zbはオンと
なり、トランジスタQaZQのゲートにほぼ電圧VeCを印加する。LED、が
オンにされて画素(画像素子)を記録するべきときには、可能化装置116によ
ってトランジスタQ4□、のゲートに信号が与えられてそれをオンにし且つ反転
信号がトランジスタQaz6をオフにする。トランジスタQ4□、がオンになる
前に、それのゲートと基板との間に存在する容量性負荷は除去されなければなら
ない。トランジスタQ4!1がオンになるとトランジスタQ、2.のゲート端子
における電荷はトランジスタQax?及びQax。を通って放電する。トランジ
スタQ4□、におけるゲート容量性負荷の放電のためのこの経路はそれによって
、同時に生かされるようにめられているLEDの数によって影響されないターン
オン時点を与える。これに対する理由はトランジスタQ4□、に対応する各制1
ll)ランジスタがそのそれぞれの容量性負荷の放電のためのそれ自体のそれぞ
れの経路を持っていることである。
トランジスタはQatz 、Qa□、及びQa3Iを通る電流は、トランジスタ
Q424及びQ。2の同しゲート−ソース端子バイアス(■。!+)のために主
回路を通るそれに比例している、すなわち、それを反映している。それゆえ、こ
の従回路においては、たとえ電源からのVCCが変化しても、トランジスタQa
ttのゲート及びソース端子間の電位差VCS+が一定にとどまるので、電流が
一定である。トランジスタQiz□、Q4□、及びQ4,1からなる従回路を通
る電流は、トランジスタQ4ff。、Q4ff+の同しゲート−ソースバイアス
のために、トランジスタQ4□。、Q4□1及びQa3゜からなる従回路を通る
それによって鏡映化される。トランジスタQ4□o −、Qaz+及びQa、。
からなる従回路において定電流が発生されて、トランジスタQmz。のゲート及
びソース端子間の電位差はトランジスタQ4□、のそれと同様に一定にとどまり
、これによって、電位差V、C−V。2が一定にとどまるけれども■6.と共に
変化する線114上の電圧レベルVCZが確立される。
トランジスタQ4□、がオンにされて露光期間中LED、に駆動電流を導くと、
今では導通しているトランジスタQ4□、を経てトランジスタQ4□、のゲート
に電圧レベルVG2が確立される。トランジスタQ4□、のソース端子における
電圧レベルは今では■G!のそれの上の固定しきい値にある。トランジスタQ、
29は、カスコードトランジスタとして作用し且つそれのソース端子がトランジ
スタQazsのドレーン端子に接続されていて、これにより、VCCにおける変
化と共に変化するようなトランジスタQ4□、のドレーン電位を確立する。上記
のように、電位差VGsIはたとえ■。、自体が変化しても一定である。トラン
ジスタQa21の種種の端子間の電圧関係は■。、における変動によって影響さ
れず、画素を記録するための期間中のLED+へのitsは一定にとどまる。
それゆえに、vecにおける過渡的変化がLED、を通して導かれる電流に対す
る対応する変化を生じさせず、従ってLED+により出力された光の強度レベル
に影響を与えないので、LED、への駆動器電流における安定性が与えられる。
ある種のLED印刷ヘッドにおいてLEDの光出力が他のLEDのターンオン時
に減小する傾向も又この回路で低減されることができる。上記のように、トラン
ジスタQ4□、はストローブ信号により制御された期間の間又はグレーレベルプ
リンタの場合には適当な画素を記録するためのデータビットにより制御された期
間の間L E D +に電流を導く、この画素を記録するための電流のレベルは
t流レベルI (CHIP BIAS)に応答する電流ミラー(鏡映回路)によ
って制御される。I (CHIP BIAS)を発生するための回路が次に説明
される。
トランジスタQ、2.がオンにされると、これを通過する電流はトランジスタQ
azsを通過する電流1 (CHIP BIAS)を鏡映化する、すなわちこれ
に同しであるか又は比例している。今度は図4A及び4Bに言及すると、この電
流1 (CHIP BIAS)は次に可変電流fi172、第1群の八つのディ
ジタル制御形NMO3FET)ランジスタQ21、Q26・・・、Q31、Qn
及び第2群の八つのディジタル制御形NMO3FETI−ランジスタQ、 、Q
h ・・・、Qo、Q、2からなる三つの要因によって制御される。第1群と関
連しているのは非ディジタル制御形NMO3FET)ランジスタQ0である。同
様に第2群と関連しているのは非ディジタル制御形NMO3FET)ランジスタ
Q+3である。図4A及び4Bにおいて注目されるように、トランジスタのすべ
てが示されているわけではなく、各群において準備されるディジタル制御形トラ
ンジスタの数は制御のレベルを決定する。トランジスタQC5、・・・Qziは
並列接続のトランジスタであって、これのそれぞれのゲート幅対ゲート長比はそ
のそれぞれの電流が2のべきて規準化され又は重み付けされるように規準化され
ている。例えば、この第1群に対して八つのディジタル制御形トランジスタが準
備されている場合、それぞれのゲート幅対ゲート長比、及び非ディジタル制御形
トランジスタ(lhzに対するそ各ディジタル制御形トランジスタはこのトラン
ジスタと関連したそれぞれの2トランジスタスイッチ回路に加えられた論理信号
によって制御される。例えば、NMO3FET)ランジスタQzs。及びQ2S
lにより定義された回路は高レベル論理信号がトランジスタQzs。のゲートに
加えられ且つ補数の低レベル信号がトランジスタQts+のゲートに加えられた
ときに電流をトランジスタQzs中へ流れさせる。電流運搬トランジスタのどれ
がオンにされるべきであるかを制御するための論理信号は、八つの電流伝導トラ
ンジスタQzs、・・・Q、2のそれぞれのものをオンにするべき所望の電流制
御n信号を表現する8ビツトディジタル語及びこれの8ビツト補数語を記憶する
レジスタR2によって制御される。連続的にオンであるトランジスタQsxと共
に、この群のトランジスタはLED電流の「局所化制御」のために使用される。
これによって、レジスタR2に記憶されたディジタル語はこの駆動器チップに特
有のものであって、LEDがそれぞれ所望の光出力レベルを与えるまでこのチッ
プにより駆動されるLEDへの駆動具電流を調整することによって決定される。
このディジタル語はLCUにおける記憶装置から又は印刷ヘッドに準備されたR
OMのような別個の記憶装置からレジスタR2に入力されることができる。この
ディジタル語はそれゆえチ・ノブごとの非一様性を補償する。
前述の米国特許4831395 (これの内容はこの明細書に援用される)に注
記されたように、LCUは各LEDO前の活動化の計数を維持し且つ印刷ヘッド
の老化特性に基づいたプログラムに従って制御電圧を調整するようにプログラム
されることができる。
この初期校正後、印刷ヘッドが反復使用により老化するにつれて、温度及び年齢
の両要因が光出力を低下させるように働く、老化による影響は一般にすべてのL
EDに対して同様であり、レジスタR,に記憶された8ビ・ノドディジタル語及
びこれらの8ビツト補数語の調整によって補正される。
このディジタル語は八つの電流運搬NMOSFET)ランジスタQ5、・・・Q
10を制御する。この群のトランジスタと関連しているのは連続的に導通してし
するNMO3FETトランジスタQlffである。重み付きディジタル制御形ト
ランジスタQ、〜Q1□に対する例示的ゲート幅対長さ比、及び非ディジタル制
御形トランジスタQ+y対するそれは、
である。レジスタR1に記憶された8ビット語及びこれの8ビツト補数語は他方
の駆動器チップにおける同しレジスタR5に記憶されたものと同じである。印刷
ヘッドが老化するにつれて、新しい8ビツトディジタル語及びこれの8ビツト補
数語がLCUによって計算されてレジスタR,に入力される。老化補正のための
この8ビット語の計算は、類似の印刷ヘッドを用いて行われた経験的決定に基づ
き又はそれぞれの若しくは選択されたLEDからの出力を検出する光学的センサ
を用いた若しくは光導電体上で記録されたパ・ンチを検出することによるこの印
刷ヘッドの校正に基づくことができる。
上記のように、チップごとの光出力のLED−1性を維持する調整のための第3
の要因は、印刷ヘッドにおける温度非一様性を補償するために調整される調整可
能な電流■。を与える可変@流B172である。
可変電流源172により発生された電流I0は安定な基準電圧■。、と可変電圧
■、とに応答する。■、はIoを増大して増大された電流がそれぞれのLEDチ
ンチッ列31における温度の上昇に起因する光出力の損失を相殺するために駆動
器チップにより駆動されるLEDに供給されるようにするために必要な電圧を表
した計算された電圧である。基1!電圧及び可変電圧に応答して可変電流を供給
するための回路は周知である。
この発明の採択実施例においては、1行に配列された128のLEDを保持した
各LEDチップ配列31には余分のLED、LED、が準備されてしする。この
余分のLEDはLED、Iから発生する光を阻止するために例えば金属で形成さ
れたマスク80を備えている0校正検査を開始するためのLCUからの信号に応
答して、駆動器チップにおける定電流源82は、この電流源をマスク付きLED
、LEDイと接続するリードにより、例えば100マイクロアンペアの固定電流
を供給する。LE、DHは、LEDチップ配列上に取り付けられてしするので、
同じチップ配列における他のLEDの温度とほぼ同し温度である温度になってし
)る。余分のLEDへの低駆動器電流は余分のLEDの温度を変えなpzように
他のLEDへの公称駆動電流、約10mAより相当に低い、加えて、LEDの順
方向電圧降下はそれの温度に関係している。それゆえ、L E D )lのアノ
ード電圧v7番よLCDからの信号に応答して標本化保持(サンプル及びホール
ド)回路84によって検出される。電圧V、はA/D変換器86によってディジ
タル信号に変換され、そして■、に対するディジタル化値は探索表記憶装置88
へのアドレスを与える。
この記憶装置は調整電圧■、を入力端子■、に関係づけるROM又番ま周期的更
新形RAMでよい、■、と■!との間の関係は特にこれらの変数間に3)−線形
関係である場合には経験的に決定されることができる。■4のディジタル出力は
D/A変換器90によって、LEDの光強度出力を維持するために10を増大す
るアナログ信号■4に変換する。察知されるはずであるが、ここで説明されたち
の以外の回路もLEDイのアノード電圧をLEDへの調整電流に変換するために
使用されることができる。例えば、■アと■、との間の正しい伝達関数を与える
純粋のアナログ回路も又使用されることができる。
図4A、B及びCの回路の動作が次に説明される。印刷ヘッドの使用中駆動器チ
ップの温度はそれぞれの電流伝搬需要量及びこのような需要量により生した熱を
チップが取り付けられている熱伝導構造部により散逸させる能力に従って異なっ
て加熱する。温度調整電流I0はレジスタR2に記憶されたディジタル8ビツト
信号及びこれの8ビット補数信号に依存してNMO3FET)ランジスタQ33
、並びにトランジスタQ、2、Qffl、・・・及び(h2の若干又はすべての
ものを通して接地に導かれる。この群のトランジスタにおけるどのトランジスタ
が可能化されて導通するかに従って且つこれらのトランジスタが伝導能力におい
て異なって規準化又は重み付けされていることを思い出して、Q33のソース端
子における電圧レベルが決定される。スイッチングトランジスタはこれらのディ
ジタル制御形トランジスタのそれぞれと関連していることに注目せよ。例えば、
トランジスタQzsはQ!ioを導通させ且つQ2,1をオフにする信号に応答
してトランジスタQzso及びQ251を切り換えることによって制御される。
この電圧レベルVfCは又トランジスタQ+sのゲートに加えられ、これによっ
て、トランジスタ釦、により導かれる電流を制御する。上述のように、トランジ
スタQ+zはディジタル制御形トランジスタ群Qs、・・・Q+I%Ql!と関
連した非ディジタル制御形トランジスタである。レジスタR,に記憶されたディ
ジタル語に従って、これらのトランジスタの選択されたものが導通させられ、こ
れによってPMO3FETトランジスタQ、2.を通るバイアス電流レベルI
(CHIP BIAS)に影響を与える。トランジスタのこの群におけるトラン
ジスタも又規準化又は重み付き電流伝搬能力を持っていることを思い出せ、PM
O3FET)ランジスタQ4..を通るバイアス電流はトランジスタQazaを
通して導かれる電流を制御するが、この電流はPMO3FET従トランジスタQ
4□9、Q4□、′、・・・など、すなわちそれぞれLED、 、LED、・
・LP、D、、、に対する電流制御トランジスタ、のt流ミラー、及びチャネル
65を用いた余分の温度検出回路によって復製され又は規準化される6 トラン
ジスタQ41.はこれのそれぞれの論理トランジスタQ4Zb、Q a t ?
が印11されるべき画素を示すデータ信号によって適当に知られたときに導通さ
せられる。それゆえ、論理的低信号が線45’ (AN)に加えられると、ト)
ンジスタQ42.はオ〕/になってトランジスタQ、2つのゲートをレベルVG
2にバイアスする。トランジスタQゎ、及びQ46.は同17.バイアスを持っ
ているので、トランジスタQ。、を通る電流は、線45’ (AN)における論
理的低信号の持続時間により制御器されるよらな画素を露光さセ゛るための期間
の間トランジスタQ424のそれを鏡映化し又はそれに規準化される。図46に
おいて注目されるように、Q、2.を通る電流は画素の記録のた′XhLこLE
D、に供給される。それぞれの他のL E Dへの電流を直接供給する他のチャ
ネルにおいて(1才同し電流し・\ルが発生される。それゆえ、この駆動器チッ
プにより駆動されるすべてのLEDはこれのそれぞれの可変化信号により決定さ
れた期間の間開し電流を受け、それへの電流はi、 E Dの輝度を一定に維持
するように適当に調整される。
村−mへ
1、ED印別−、ノドにおいて使用される電流駆動器千ノブのための改p形回路
が記述さねた7、二の回路は従宋技術にむいて説明された二方式アドレス可能性
の望fLい特徴を保持(7ている。すなわち、各チップをディジタル的にアドレ
ス(−で、−っの)、プにより駆動されるL E L’lと同°−2印刷ヘッド
における別のチップによ・′]駆動されるI、巳り2.−の間の光出力における
差を補正するための準備が行われでいる。、これらの差:、L駆動器(−1・プ
の製造中に′トシるlrl、I¥条件差のために且つそ机らのそれぞれの駆動j
Fl邦こ対し、丁′t3.るこモうくある。ディジタルアドレス可能性6二対す
る第2の準備:よ老化による全体的変化に備えるため6二薙保される。各駆動器
千・ブに二つの7トレス可能部分を準(層することによって雑音と関連−た諸問
題1!最rj\化される。
加えて5、二こで記述された回路に征−7て温度に対して監視され得る各チップ
配列口、ンタけるt分の1、F、 T)の準備:よ、印刷へノドの温度補償−チ
゛−夕のl−CL: ・〜、の且つvl、CUから駆動器チップへの転送を必要
とすることなくそのチ・プ配列の■−1EDへの電流がそのそれぞれの駆動器チ
ップにより変更されることを可能とする。制御は各駆動器チップにおいて完全に
与えられる。配列における余分のダイオードの存在は、検出される温度関係パラ
メータがL E D−f−ツブ配列の温度に応答し、且つ駆動器チップ、又は印
刷へ、・ドの取付1造部の温度に応答1−ないことを確実にする。採択実施例は
その比較的広い意味においてマスクされている余分のL E Dの使用に示して
いるけれども、この発明は、■、C0がこれに転送されるべきこの形式のデータ
を必要とすることなく温度補償のために駆動器千ツブが使用される場合、又は換
言すれば、温度補償が駆動器チップ自体においで全体的に準備されていて単にあ
る基準信号及びタ1″ミング信号が印刷されるべきデータと共に印刷ヘッドに供
給されている場合にはマスクされていない記録用L E D又は他の温度センサ
の使用を予期している。例えば、フレーム間期間又は他の非記録期間中、既知の
定電流が記録素子を通して駆動され、そのアノード電圧が検出されて駆動電流の
調整が上述の諸技法に従って行われることもできる。
余分のLEDが一つの駆動器チップと関連して示されているが、この余分のL
E Dは又同しI−E Dチップ配列の偶数番号のL E Dを駆動するために
使用される第2の駆動器チップと関連していてもよい。別の方法として第2の余
分のLEDを同しチップ配列上に配置して他の駆動器チップと関連させてもよい
いこの発明はそのより一般的な態様において記録素子として使用されるL E
l)でIII成された印に117%、7ドに関して説明されている。この発明は
又熱形印刷、レーガなどに使用されるもののような他の記録素子にも関係がある
、な打更なる変更例は■□を表すディジタル化信号をL CUに供給1.てI−
CUがり、ED千ノブ配列の温度を監視することを可能にすることを含んでいる
。これは温度補償のための二つの制御器を与えるためにR2に対する調整を可能
にする、−とによって順応性を与える。
採択実施例はそれぞれのゲートが制御されているMOS)ランンスクに間して説
明されたが、バイポーラ又は他のゲート制御形デバイスのような等価の機能を与
える他のデバイスも又予想される。バイポーラトランジスタが使用される場合に
:よ、そ相それのトランジスタに対するエミッターコレクタ幾何学的形状又はト
ービングレベルを変更して−こで記述された電流基準化特徴を与えることができ
この発明は特にその採択実施例に関して詳細に説明された。し、かじながら、こ
の発明の精神及び範囲内において種種の変形例及び変更例がもたらされ得ること
は理解されるであろう。
FIG、i
FIG、5
改良形層I刊頂圭1人ム↓旦pフrff要釣書
非衝撃印刷−・ソド(20)は記録のために発光ダイオード(LED)のような
記録素子を備えている。余分のLEDも又各群のLED七共に含まれている。こ
の余分のLEDは光が記録媒体を露光させるのを阻止するためにマスクされてい
る(80)。小さい定電1 (82)が余分のLEDへ駆動され、そしてアノー
ド電圧が検出される。このアノード電圧は他のLEDを支持したチップ配列(3
1)の温度に関係づけられている。このアノード電圧に応答して調整を流が電流
ミラーにおいて発生されるが、この電流ミラーはトランジスタ(R425)にお
ける電圧バイアスを調整して記録用LEDへの電流を調整する。補償データが駆
動器チップの外側を流れることを必要としないでLEDを駆動するための回路部
を含んだ駆動器チップ内に全体的に温度補償が準備されている。
国際?A貴報告
国際調査報告 This invention is useful for non-impact recording devices, such as those that use LEDs for recording, and specifically for use along the print head. In the prior art, as exemplified by U.S. Pat. No. 4,885,597, which relates to such an ink head and driver chip therefor that automatically controls the uniformity of light output even when subjected to temperature gradients, A large number of individually addressable and energizable point radiation sources arranged in a row and capable of exposing points on the photoreceptors while moving in a direction perpendicular to the row. , e.g., an LED, is described. Drive
A device circuit is prepared and each device applied to this circuit during the information line period is
The radiation sources can be activated simultaneously in response to data bit input signals. The printing or recording head has a support to which the chips are mounted end-to-end, with a group of LEDs disposed on each chip. The driver circuits are formed as integrated circuits and assembled into chips placed on each side of the LED tinkling linear array.
It is included. Each driver circuit in this printer device has a data bit.
It is equipped with a shift register for serially reading the data signal and for driving each LED according to the data signal. Associated with each driver chip is a current level controller that controls the level of current to that group of LEDs during recording. The controller comprises a current mirror with a main control circuit whose current is mirrored in a slave circuit to which the LED is connected. One advantage of this prior art printer device is that the current to the LEDs is automatically changed as needed due to print head aging or changes in temperature.
This is possible. Since such changes affect the light output of the LED, changes to the current are compensated for and thus provide some uniformity to the recording device.
Ru. In the current mirror described in this prior art, two approaches are provided for adjustability. First, due to aging, i.e. time of use,
There is a "system bias" voltage that can be adjusted to compensate for losses in the intensity of the light output from the LEDs. Aging is a common problem with most LEDs in printheads.
Since it affects approximately the same extent, the loss of strength due to aging can be overcome by changing the system bias voltage that supplies additional current to the LED. This change in system bias voltage
can be characterized as a change in To change the system bias voltage, a new digital word is sent to a digital current mirror controller separate from the driver chip.
It will be done. By enabling appropriate current carrying transistors, a new level of system noise can be provided to each driver chip. Built into each driver chip
What is missing are additional current mirrors that are also digitally regulated and can be used to provide "local" adjustment or control over localized effects such as temperature and chip-to-chip non-cooling. be. As noted in U.S. Pat. No. 4,831,395, the driver chip
A temperature sensor, e.g. a thermistor, is connected to the print head to control the bias voltage to the print head.
be placed at a location(s) that reasonably represents the temperature of the LED in the LED.
It is. In response to changes in the voltage at the front terminal of the thermistor, the bias voltage can be adjusted by the printer device's logic and control system. The problem with the above prior art is that each driver chip is self-adjusting for temperature compensation.
This is something that is considered desirable. The second problem is in the thermistor.
The reported voltage variations have been related to temperature variations in the print head, but only in close proximity to the temperature of the LED array chip. Therefore, correction using a thermistor is imprecise. US Pat. No. 4,952,949 proposes an LED printer device that uses pseudo LEDs to monitor temperature. The current to the other LED is a pseudo die driven from the ti channel which is part of the current mirror circuit used to drive it.
regulated in response to measured changes in voltage across the odes. However, electricity
Since pressure is the parameter being measured, a complex array of capacitor sets must be adjusted to maintain the relationship between voltage and temperature. It is an object of the present invention to provide improvements to prior art printer devices to overcome the above-mentioned problems. Summary of the above and other objects include a plurality of light emitting elements for emitting light for recording, a main current driver device and a plurality of slave current driver devices. Wow
Contains a current mirror that allows each element to be selectively utilized with its respective slave drive current.
an additional element having a temperature response similar to that of the light-emitting element and comprising a device for preventing light from being emitted for recording; an additional element as described above;
a sensing device capable of generating an electrical signal that varies with the temperature of the additional element in response to when the child is brought to life, and adjusting the respective slave drive current in response to said electrical signal; and a regulating device characterized by a constant current source device supplying a current independent of the current level of each of said slave drive currents in order to utilize said additional elements at a constant current. Non-impact pre-recording
This is achieved by a printer device. In accordance with another aspect of the invention, a plurality of groups of light emitting devices, a plurality of integrated circuit driver chips, each chip including an apparatus for driving a respective group of light emitting devices, a reference current and a digital address. Possible current-carrying transistor devices
each driver chip containing said digitally addressable current conducting transistor layer for selectively establishing a voltage bias;
Base 1 of the record! a current mirror driver device capable of generating a plurality of slave currents dependent on the current, a device for coupling said slave currents to respective light emitting elements, and a temperature generated in said driver chip; Detecting and responding to the relevant electrical signal, said group Y! A non-impact printer device for recording is provided, characterized entirely by a temperature sensing device in said driver chip for adjusting the current and the slave current to said light emitting element. ing. Yet another of this invention! ! A driver chip has been prepared which can be used in a non-impact printer device for driving multiple light emitting diodes for recording according to the basics! ? ! generate current and respective slave currents for driving respective light emitting diodes to be driven by said driver chip;
It is equipped with a current mirror device for
a device for generating a constant current, said constant current being driven through a non-light emitting diode in response to the electrical parameters of said non-light emitting diode;
It is characterized by a sensing device capable of generating an electrical signal that varies with the temperature of the ode, and a regulating device capable of regulating said respective slave drive current in response to said electrical signal. Figure 1 is a schematic diagram of a printer apparatus made in accordance with the present invention, and Figure 2 shows the circuitry used in forming the print head shown in Figure 1 in accordance with the present invention. 3 is a block diagram of a driver circuit with data processing logic for use in one embodiment of the printhead of FIG. 2, and FIGS. Supplementary
4 is a schematic diagram of a ii drive circuit for the driver circuit of FIG. 3 with a compensation device; FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of an LED chip arrangement according to the present invention. Color removal with selected embodiments The apparatus of selected embodiments will now be described in accordance with an electrophotographic recording member. But long
However, the invention is not limited to apparatus for producing images on such members, but is
Other media such as true film and the like can also be used with this invention. As electrophotographic reproduction equipment is well known, this description will be directed specifically to those elements forming part of, or cooperating more directly with, this invention. Devices not explicitly shown or described herein may be selected from those known in the prior art. Referring now to FIG. 1, an electrophotographic reproduction device 10 is mounted around three transport rollers 12, 13 and 14, thereby forming an endless or continuous web. A recording member such as a photosensitive medium is provided. Roller 12 is coupled to a driver motor M in a conventional manner. Motor M has a switch (Fig.
(not shown) is closed by logic and control unit (LCU) 15.
Connected to the source of power. When the switch is closed, roller 12 is driven by motor M to move web 11 in a clockwise direction as indicated by arrow "A". This movement causes successive image areas of the web 11 to be transferred to the reproduction device in a series of electrophotographic operations.
passing through the business locations one after another. For purposes of this disclosure, several work locations are shown along the web path.
Ru. These locations will be briefly described. First, a charging location 17 is provided, in which the conductive surface 16 of the web 11 is made photosensitive by applying a uniform electrostatic sub-charge of a predetermined voltage to this surface. electrical charge
The output of the device is fed by a grid connected to a programmable tl source (not shown).
can be controlled. Source 11 is then controlled by LCU 15 to adjust the voltage level Vo applied to surface 16 by charger 17. At the exposure location 18, the primary charges in the image area of the surface 16 are determined by a data source 19.
A zero point radiation source in which an electrostatic image is formed by selectively energizing and modulating the point radiation source according to a signal supplied by the point radiation source is described in more detail below.
It is supported in the print head 20. At development station 21 there is a developer material consisting of iron carrier particles and electrostatic toner particles having an electrostatic charge opposite to that of the latent electrostatic image. The developer is brushed onto the photoconductive surface of web 11 so that the toner particles adhere to the latent electrostatic image to form a transferable image of visible toner particles. The development station may be of the magnetic brush type with one or two rollers; alternatively, the toner particles have a charge of the same polarity as that of the latent electrostatic image and are developed according to known reversal development techniques. Images can also be developed. The device IO also includes a roller on which the toner image on the web 11 is transferred to the copy sheet S.
There is a transfer station 25, shown with a charger 22, and a cleaning station where the photoconductive surface 16 of the web 11 is cleaned of any residual toner particles remaining after the toner image has been transferred. After transferring the unfused toner image to the copy sheet S, this sheet is transferred to a heated pressure roller fuser 27 where the image is fused to the copy sheet S. As shown in FIG. 1, a copy sheet S is fed from a supply source 23 to a driver roller 24 which advances the sheet onto the web 11 to align it with the toner image at a transfer location 25. move it. Various work places 17, ]8.21 and 25 can be carried out by passing through these places.
To match the movement of the image area on the web 11, the web has a plurality of indicia, such as perforations, along one of its edges. These holes are one
They are generally equidistantly spaced along the edge of the web 11. along the web's travel path.
A suitable device 26 for detecting web holes is provided at the fixed location.
Ru. This detection generates an input signal to the LCU 15, which has a digital computer, preferably a microprocessor. A microprocessor responds to input signals.
It has a stored program that can sequentially activate and then deactivate the work station in response to the machine's response, and can also control the operation of many other machine functions. Additional encoding devices may be provided as known in the art to provide more precise timing signals for control of various functions of device 10. Programming many commercially available microprocessor sensors is a well-understood and common skill in the art. This disclosure does not permit a programmer of ordinary skill in the art to implement appropriate controls for one or more microprocessors used in this device.
It is written in such a way that you can create your own programs. The specific details of any such program are of course limited to the specified microprocessor.
It will depend on the architecture of the processor. 1 and 2, and U.S. Pat. No. 4,885, the contents of both of which are incorporated herein by reference.
597 and US Pat. No. 4,831,395, the printhead 20 is provided with a number of energizable point radiation sources 30, preferably light emitting diodes (LEDs), as described above. Focusing the light from each of the LEDs onto a photoconductive surface
An optical device 29 may be provided for the purpose of illustrating the image. This optical device is sold by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
Selfo, a trademark for gradient indenox lens arrays,
from an array of optical fibers such as those sold under the name Selfoc.
Due to the focusing power of the optical device 29, which is desirable, a row of light emitters is imaged onto each transverse line on the recording medium. Referring to FIG. 2, the printing head 20 is equipped with a suitable support to which a series of LED knobs 31 are attached. Each of the chips 31 is arranged in a single row in this example.
Contains 128 LEDs arranged in a row. The chips 31 are also arranged end-to-end in a row, so that when 28 LED chips are so arranged, the print head extends across the width of the web 11 and prints a single line. It will contain 3584 LEDs arranged in rows. Each of the LEDs in this row has two identical driver chips.
40 is prepared. Each of these driver chips has a circuit that addresses the logic circuitry associated with each of the 64 LEDs to control whether each of the LEDs is to be activated and is also controlled by the driver chip 40. There is circuitry for determining the level of current to each of the LEDs being controlled. Two driver chips 40 are therefore associated with each of the 128 LED chips. Each of the two driver chips is coupled to drive every other LED. Therefore, one driver chip drives the odd numbered LEDs of the 128 LEDs and the other chip
The chip drives the even numbered LEDs of these 128 LEDs. The driver chip 4o is electrically connected in parallel to a plurality of lines 34-37 providing various electrical control signals. These lines connect various logic devices and current drivers to their voltage requirements.
Therefore, it supplies electrical energy for operation. A series of lines 36 (shown as single lines in this figure) provide clock signals and other pulses to control the movement of data to the LEDs in accordance with known techniques. A data pair 1i 33a, 33b is also provided for providing data signals in the form of high or low logic levels. Each driver chip has a data in and data out port.
data can be sent serially between those chips. Referring now to FIG. 3, the architecture for a binary printhead will be described. Each driver chip 40 includes a 64-bit bidirectional shift register 41. The logic signal carried by line R/LB determines the direction in which data flows down this register.
Set. Assume that the chip is enabled so that data flows down the registers from left to right as shown in FIG. Data is therefore transmitted from the data outboard of the driver chip immediately to the left by 1i33a, or from the LCU if driver chip 40 is the first chip with data coming in. It enters the shift register 41 through data import. The data exits from this chip at the data outboard and is sent all the way to the right of the driver chip 40.
In the main scanning direction, each line of the 0 image input to the adjacent driver knob is
That is, the data is exposed across the direction of movement of the recording medium or web 11.
The data from the data source is suitably rasped according to known techniques and passed through a shift register serially under the control of clock pulses supplied by the LCU by line 36a.
It flows. As will be appreciated, the odd and even data can be moved simultaneously since they are provided by separate lines 33a, 33b. Same data
1 additional line for distribution at the time! By having a
to provide an even further reduction in clock speed for moving data.
I can do it. 3584 bits of data (1 or 0) are stored in all driver chips.
When stored by the shift register, a latch signal is provided by line 36b to latch this data into the latch register 42, so that the shift register 41 begins filling with the data signal for the exposure of the next line. It is possible
Ru. There are 64 latch registers 42 on each driver chip to receive data shifted out in parallel from shift registers 41! Being hired. Each latch register is associated with a particular LED, and adjacent latch registers are associated with every other LED. A logical AND gate 43 is associated with each latch register.
one input is coupled to the output of its respective latch register and the other input is coupled to line 36c for receiving a strobe or timing pulse from the LCU. This strobe pulse
Determines when to trigger the LED to turn on and for how long the LED is on in relation to its location. All AND gates have one of their inputs connected to this strobe line. Alternatively, you can create multiple strobe lines with possible time points of different durations.
You may prepare. See US Pat. No. 47,500, 10 to Ayers et al. The contents of this document are incorporated herein by reference. The output of each AND gate is coupled to a logic circuit that is part of a constant current driver circuit. U.S. Patent No. 4,746,941 to Pham et al.
In a further alternative, as noted in
A so-called group where multiple data bits/pixels are used to establish the width duration
It may also be in a relay level format. Referring now to FIGS. 4A, B and C, the current drive circuit portion 110 of each driver chip 40 is shown. The outputs of each of the LATCH registers 42 are connected to respective lines 45', 453, and subsequent lines 45S, not shown, . . . 4 51! S, 451! ? Powered by. As seen, that of these lines
Each is actually a double line, one of which is used to turn on each LED.
one carrying the enabling signal and the other carrying the complement of this signal. Line 45' is a transition
It is input to the control +TjN pole of each of the stars Q44 and Q4. these tigers
The transistor acts as a switch and forms part of a current mirror drive circuit that includes a main circuit formed by transistors Q124, Qa25, and a series of digitally controlled transistors. Regarding digitally controlled transistors
Further details will be found below with respect to the discussion of FIGS. 4A and 4B. Briefly, these digitally controlled transistors are selectively turned on to establish the signal I (C) IIP BIAS), thereby adjusting the desired current level for the LED driven by this driver chip. be able to. As noted in FIG. 40, the circuitry for driving two LEDs, namely LED and It is understood that one would have a suitable circuit typed by that described below for driving, for example, 64 odd numbered LEDs in the circuit. Another driver chip on the other side of the LED chip array will be used to drive the 64 even numbered LEDs. t'/X through the main circuit establishes a potential at line 117, 1. LED, direct
Two transistors Q43 and Q4 are connected in series. Tran
The transistor is biased so that Qaza is always conductive, and the transistor
The transistor Q4 is a transistor that is turned on and off, thus controlling whether current is driven to the LED. Transistor Q42. The gate or control electrode of
It is coupled to the drain-source connection of transistor Q46, Q, zt. When the LED is to be turned on, the transistors Q, 2. is made conductive, and transistor Q4 is made conductive when the LED is to be turned off.
It will be done. Transistor Q4. The gate is shown as 116, but in fact the ;:LED should be turned on.
From the data-driven enabling device, which is the circuit portion of FIG. 3 that controls whether the gate Q42. receives a logic signal that is the inverse of the logic signal to. As noted above, in gray level marking mode the LED should be turned on for a duration determined by the gray level data signal input to the print head. Also associated with the circuitry for driving the LEDs is an additional current mirror containing two slave circuits. One slave circuit is transistor Q4. , Q41 and Q. . It is equipped with The other slave circuit includes transistors Qaz, Q gzz and Q41 . It is equipped with Transistor Q, i. , Qa31 is N channel
The other transistor mentioned is a P-channel MO3FET. LED. These two additional slave circuits associated with T! are continuously on, e.g. with a nominal drive T! Assuming La, the current through transistor Q41 is 1/8019. and transistor Q, 2. The x i passing through is 1/800 x I, . It will be 1. The current through these slave circuits establishes a voltage level VGZ on line 114, which is the potential of the drain electrode of transistor Q4. In operation, transistor Qatq is turned off and transistor Q4zb is turned on.
Therefore, approximately voltage VeC is applied to the gate of transistor QaZQ. When the LED is turned on and a pixel (picture element) is to be recorded, it is activated by the enabling device 116.
A signal is applied to the gate of transistor Q4, turning it on, and an inverted signal turns off transistor Qaz6. Before transistor Q4 turns on, the capacitive load present between its gate and substrate must be removed.
do not have. When transistor Q4!1 turns on, transistors Q, 2. The charge at the gate terminal of transistor Qax? and Qax. discharge through. transition
This path for the discharge of the gate capacitive load in the star Q4, is thereby a turn that is not affected by the number of LEDs that are intended to be activated at the same time.
Give the on point. The reason for this is that each resistor 1 ll) corresponding to transistor Q4 has its own respective capacitive load.
It is important to have both routes. The current through transistors Qatz, Qa, and Qa3I flows through transistors Q424 and Q. For the same gate-source terminal bias (.!+) of 2, it is proportional to, or reflects, that passing through the main circuit. Therefore, this
In the slave circuit, even if VCC from the power supply changes, the potential difference VCS+ between the gate and source terminals of transistor Qatt remains constant, so the current is constant. through a slave circuit consisting of transistors Qiz, Q4, and Q4,1.
The current flowing through the transistor Q4ff. , Q4ff+ for the same gate-source bias of transistor Q4. , Q41 and Qa3° and are thereby mirrored. Transistors Q4o-, Qaz+ and Qa,. A constant current is generated in a slave circuit consisting of transistor Qmz. gate and
The potential difference between the source and source terminals remains constant, similar to that of transistor Q4, thereby causing the potential difference V, C-V. Although 2 remains constant6. A voltage level VCZ on line 114 is established that varies with VCZ. When transistor Q4, is turned on and conducts drive current to the LED during the exposure period, a voltage level VG2 is established at the gate of transistor Q4, via transistor Q4, which is now conducting. The voltage level at the source terminal of transistor Q4 is now G! is at a fixed threshold above that of . Transistor Q, 29 acts as a cascode transistor and has its source terminal connected to the transistor.
connected to the drain terminal of the star Qazs, which allows changes in VCC to be
Establish the drain potential of transistor Q4, which changes with temperature. As mentioned above, if the potential difference VGsI is ■. , remains constant even if itself changes. Tran
What are the voltage relationships between the various terminals of the transistor Qa21? , influenced by variations in
Instead, its input to LED+ during the period for recording pixels remains constant. Therefore, a transient change in vec will affect the current conducted through the LED.
Stability is provided in the driver current to the LED, since it does not cause a corresponding change in the current and therefore does not affect the intensity level of the light output by the LED+. In some types of LED printheads, the light output of an LED changes when the other LED is turned on.
The tendency to decrease can also be reduced with this circuit. As mentioned above,
Jista Q4 , during the period controlled by the strobe signal or the gray level level
In the case of a printer, the period controlled by the data bits to record the appropriate pixel.
The level of current for recording this pixel, which conducts current into LED+ during the interval, is determined by a current mirror responsive to the current level I (CHIP BIAS).
is controlled. A circuit for generating I (CHIP BIAS) will now be described. Transistor Q, 2. When CHIP BIAS is turned on, the current passing through it mirrors, ie is equal to or proportional to, the current 1 (CHIP BIAS) passing through transistor Qazs. Referring now to Figures 4A and 4B, this voltage
Current 1 (CHIP BIAS) is then connected to variable current fi172, the first group of eight diode
Controlled by three factors consisting of transistors Q21, Q26..., Q31, Qn and eight digitally controlled NMO3FETI transistors in the second group (digitally controlled type NMO3FET) transistors Q, , Qh..., Qo, Q, 2 be done. Group 1 and Seki
Connected to it is a non-digitally controlled NMO3FET transistor Q0. same
Similarly, associated with the second group is a non-digitally controlled NMO3FET transistor Q+3. As noted in Figures 4A and 4B, all of the transistors
The digitally controlled trucks prepared in each group are not shown.
The number of registers determines the level of control. Transistors QC5,...Qzi are transistors connected in parallel, and their respective gate width to gate length ratios are as follows.
are normalized or weighted to a power of two. For example, for this first group, eight digitally controlled transistors are
If provided, each gate width to gate length ratio and each non-digitally controlled transistor (for lhz, each digitally controlled transistor
It is controlled by a logic signal applied to each two-transistor switch circuit associated with a resistor. For example, NMO3FET) transistor Qzs. The circuit defined by Q2S1 and Q2Sl has a high level logic signal connected to the transistor Qzs. and a complementary low level signal is applied to the gate of transistor Qts+, causing current to flow into transistor Qzs. The logic signal to control which of the current-carrying transistors should be turned on consists of eight current-carrying transistors.
The desired current control to turn on each of the transistors Qzs, . . . Q, 2.
It is controlled by register R2 which stores an 8-bit digital word representing the control signal and its 8-bit complement word. With transistor Qsx which is continuously on
First, this group of transistors is used for "localized control" of the LED current. This causes the digital word stored in register R2 to be specific to this driver chip.
the chip until each LED provides the desired light output level.
is determined by adjusting the driver current to the LED driven by the LED. This digital word can be input into register R2 from a storage in the LCU or from a separate storage such as a ROM provided in the printhead. This digital word therefore compensates for the non-uniformity from chip to knob. Note the aforementioned U.S. Pat. No. 4,831,395, the contents of which are incorporated herein by reference.
As noted, the LCU can be programmed to maintain a count of each LEDO previous activation and adjust the control voltage according to a program based on the aging characteristics of the printhead. After this initial calibration, as the printhead ages from repeated use, both temperature and age factors act to reduce light output; the effects of aging are generally similar for all LEDs; 8-bit digital words stored in
and by adjusting these 8-bit complement words. This digital word controls eight current carrying NMOSFET transistors Q5,...Q10. Associated with this group of transistors is a continuously conducting NMO3 FET transistor Qlff. Weighted digital control type
Exemplary gate width-to-length ratios and non-digital control for transistors Q, ~Q1
For control type transistor Q+y, it is. The 8-bit word stored in register R1 and its 8-bit complement word are the same as those stored in the same register R5 on the other driver chip. As print heads age, new 8-bit digital words and their 8-bit complements are introduced.
A number of words are calculated by the LCU and entered into register R,. This 8-bit word calculation for aging correction is based on empirical determinations made using similar printheads.
or by using an optical sensor to detect the output from each or selected LED or by detecting a punch recorded on the photoconductor.
It can be based on the calibration of the print head. As mentioned above, the third factor for adjusting the per-chip light output to maintain LED-1 characteristics is the tunability that is adjusted to compensate for temperature non-uniformity in the print head.
capable current. It is a variable @flow B172 that gives . Current I0 generated by variable current source 172 is a stable reference voltage. , and variable voltage, and responsive to. , increases Io so that the increased current flows through each LED chip.
is a calculated voltage representing the voltage required to be supplied to the LED driven by the driver chip to compensate for the loss of light output due to the increase in temperature in the chip string 31. Base 1! Circuits for supplying variable currents in response to voltages and variable voltages are well known. In a preferred embodiment of the invention, each LED chip array 31 holding 128 LEDs arranged in a row is provided with an extra LED. This extra LED is made of metal, for example, to block the light emitted from the LED, I.
In response to a signal from the LCU to start a zero calibration test with a mask 80
In response, a constant current source 82 in the driver chip provides a fixed current of, for example, 100 microamps, with leads connecting the current source to the masked LED, LED I. Since the LE and DH are mounted on an LED chip array, they are at a temperature that is approximately the same as the temperature of other LEDs on the same chip array. The low driver current to the extra LED does not change the temperature of the extra LED, so that the nominal drive current to the other LED, approximately 10mA, is significantly lower; in addition, the forward voltage drop of the LED is lower than its temperature. is related to. Therefore, L E D )l's
Sampling and holding (sample and hole) in response to the signal from the LCD
c) detected by the circuit 84; The voltage V, is digitized by the A/D converter 86.
The digitized value for and provides an address to lookup table storage 88. This storage device is a ROM that relates the regulated voltage to the input terminal, and is periodically updated.
The new type of RAM is fine! can be determined empirically, especially if there is a 3)-linear relationship between these variables. The digital output of 4 is increased by 10 by the D/A converter 90 to maintain the light intensity output of the LED.
Convert to analog signal 4. It should be appreciated that circuits other than those described here can also be used to convert the anode voltage of the LED to a regulated current to the LED. For example, pure analog circuits can also be used that provide the correct transfer function between a and a. The operation of the circuit of FIGS. 4A, B and C will now be described. When the print head is in use, the drive
The chips heat differently according to their respective current carrying demands and the ability of the heat-conducting structure to which the chips are attached to dissipate the heat generated by such demands. The temperature adjustment current I0 is dependent on the digital 8-bit signal stored in register R2 and its 8-bit complement signal to According to which transistors in this group of transistors are enabled to conduct and these transistors are
Recall that the source end of Q33 is normalized or weighted differently.
The voltage level at the child is determined. The switching transistor
Note that it is associated with each of the digitally controlled transistors. For example, the transistor Qzs is Q! It is controlled by switching transistors Qzso and Q251 in response to a signal that makes io conductive and turns Q2,1 off. This voltage level VfC is also applied to the gate of transistor Q+s, thereby
to control the current conducted by the transistor button. As mentioned above, the transition
The star Q+z is a group of digitally controlled transistors Qs,...Q+I%Ql! Seki
A series of non-digitally controlled transistors. The data stored in register R,
According to the digital word, selected ones of these transistors are made conductive and this
This causes PMO3FET transistor Q, 2. affects the bias current level I (CHIP BIAS) through. Transistors in this group of transistors
Recalling that transistors also have normalized or weighted current carrying capabilities, PM O3FET) transistor Q4. .. The bias current passing through the transistor Qaza
t of the PMO3FET slave transistors Q49, Q4,', etc., i.e. the current control transistors for the LEDs, ,LED,...LP,D, , respectively. 6 transformer, reproduced or normalized by a flow mirror, and an extra temperature sensing circuit using channel 65.
Jista Q41. are the respective logic transistors Q4Zb, Q a t ? conducts when 11 is appropriately known by a data signal indicating the pixel to be marked 11.
be given Therefore, when a logic low signal is applied to line 45' (AN), transistor Q42. turns on and biases the two gates of transistor Q to level VG2. Transistor Qゎ, and Q46. 17. Transistor Q because it has a bias. , the current through line 45' (AN) is
The duration of the logical low signal mirrors or is normalized to that of transistor Q424 during the period for exposing the pixels. In Figure 46
As noted in Q.2. The current through is supplied to the LED for pixel recording. Other channels that directly supply current to each other LED
A current is generated at the channel (1 year).Therefore, this driver chip
All LEDs driven by the loop are determined by their respective variable signals.
The current to it is adjusted appropriately to maintain the brightness of i, ED constant. Village-m 1. ED Seal-- Modified p-type circuit for current driver 1000 knobs used in the node 7. The 2nd circuit is the two methods explained for the Song Dynasty technology. Retains the desirable feature of addressability (i.e., each chip can be digitally addressed).
LE L'I driven by L E L'l and I driven by another chip in the print head 2. Provisions have been made to correct for differences in light output between -. , These differences: Due to the differences in the lrl, I\ conditions that occur during the manufacture of the L driver (-1. Yes, there are 62 digital address possibilities.
The second preparation: to prepare for the general changes due to aging. By layering two 7-traceable parts in each driver, noise and related problems can be solved.
Issue 1! It will be most rj\. In addition to the circuit described in Section 5.2, each chip can be monitored for temperature by applying the circuit described here. -chi
゛-Even l-CL: - and vl, the current to -1ED of that chip array is transferred to its respective driver chip without requiring a transfer from CU to the driver chip.
can be changed by the application. Control is provided completely on each driver chip. The presence of extra diodes in the array reduces the temperature-related parameters being detected.
The meter responds to the temperature of the L E D-f-tube array and the driver chip or
The installation of the press to ensure that it does not respond to the temperature of the structure. Although the preferred embodiment shows the use of redundant LEDs that are masked in a relatively broad sense, the present invention does not require data of this type to be transferred to C0. If the driver is used for temperature compensation or
In other words, temperature compensation is provided entirely in the driver chip itself and is simply
A reference signal and a timing signal are provided to the print head along with the data to be printed.
The use of unmasked recording LEDs or other temperature sensors is anticipated if provided. For example, during interframe periods or other non-recording periods, a known constant current may be driven through the recording element, its anode voltage detected, and adjustments to the drive current made in accordance with the techniques described above. Although an extra LED is shown in conjunction with one driver chip, this extra LED is also used to drive even numbered LEDs in the same I-ED chip array. It may also be associated with a second driver chip. Alternatively, the second remainder
LEDs may be placed on the same chip array and associated with other driver chips.
The present invention in its more general aspect has been described with respect to a 117%, 7-dot mark made in L E I) used as a recording element. The invention is also relevant to other recording elements, such as those used in thermal printing, lagers, etc. A further modification is to supply a digitized signal representing ■□ to the LCU.1. It includes an I-CU and an ED that allows the temperature of the knob array to be monitored. This provides flexibility by allowing adjustments to R2 to provide two controllers for temperature compensation. The adopted embodiment is explained between the MOS transistors in which each gate is controlled.
, but may provide equivalent functionality such as bipolar or other gate-controlled devices.
Other devices that can be used are also envisioned. If a bipolar transistor is used: then the emitter-collector geometry or transistor for that transistor.
The present invention has been described in detail with particular reference to selected embodiments thereof. While nibbling,
It will be understood that various modifications and changes may be made within the spirit and scope of the invention. FIG, i FIG, 5 Improved Layer I Published by Kei Ting 1 ↓ Danp RFFF Requiring Book Non-impact printing - Sodo (20) is equipped with a recording element such as a light emitting diode (LED) for recording. ing. Extra LEDs are also included in each group of seven LEDs. child
The extra LEDs are masked to prevent light from exposing the recording medium.
(80). A small constant voltage 1 (82) is driven to the extra LED and anode
voltage is detected. This anode voltage is related to the temperature of the chip array (31) supporting the other LEDs. In response to this anode voltage, a regulated current is generated in a current mirror, which is connected to a transistor (R425).
The current to the recording LED is adjusted by adjusting the voltage bias applied to the recording LED. Driven by compensation data
Temperature compensation is provided entirely within the driver chip, which includes the circuitry for driving the LED without the need for current to flow outside the driver chip. international? A Your Report International Search Report