WO1996037994A1 - Pulse width modulation (pwm) circuit - Google Patents

Pulse width modulation (pwm) circuit Download PDF

Info

Publication number
WO1996037994A1
WO1996037994A1 PCT/EP1996/002253 EP9602253W WO9637994A1 WO 1996037994 A1 WO1996037994 A1 WO 1996037994A1 EP 9602253 W EP9602253 W EP 9602253W WO 9637994 A1 WO9637994 A1 WO 9637994A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit according
data
circuit
interface
converter
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/002253
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael JÄTH
Original Assignee
Jaeth Michael
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jaeth Michael filed Critical Jaeth Michael
Publication of WO1996037994A1 publication Critical patent/WO1996037994A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40Picture signal circuits
    • H04N1/405Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
    • H04N1/4055Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern
    • H04N1/4056Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern the pattern varying in one dimension only, e.g. dash length, pulse width modulation [PWM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Fax Reproducing Arrangements (AREA)

Abstract

The invention concerns a pulse width modulation (PWM) circuit for controlling a laser in a laser printer, with the following elements: an interface (1) capable of connection to an external data source; a buffer memory (3a, 3b) with an input connection for receiving data via the interface (1) and an output connection which is independent of the input connection and forwards previously received data values onto an internal channel (4) at intervals of period (τ) determined by the timing pulse generator (11); a first digital-analogue converter (7) whose output signal level is updated at intervals of period (τ) on the basis of the forwarded data values; a modulator (8) which includes a ramp generator (81) and on the basis of the output signal level from the first digital-analogue converter (7) generates a pulse-width modulated laser control signal with a modulation period. The circuit is characterised in that the modulation period of the laser control signal is equal to the period (τ) and the ramp generator (81) generates a ramp signal in the form of a symmetrical saw-tooth voltage with period (τ).

Description

PWM-SCHALTUNG PWM CIRCUIT
Die Erfindung betrifft PWM-Schaltungen mit hoher zeitlicher Auflösung sowie Verfahren zum Pulsbreitenmodulieren eines Ausgangssignals.The invention relates to PWM circuits with high temporal resolution and methods for pulse-width modulation of an output signal.
Solche Schaltungen und Verfahren werden eingesetzt zum Auf¬ bauen eines Druckbildes in einem Laserdrucker.Such circuits and methods are used to build up a print image in a laser printer.
Ein Laserdrucker umfaßt neben einem Laser u.a. einen dreh¬ baren Facettenspiegel und eine Trommel, die mit einem lichtempfindlichen Material beschichtet und elektrostatisch aufladbar ist, um entsprechend der Ladungsverteilung Toner¬ partikel anzuziehen und später auf einen über die Oberflä¬ che der Trommel geführten Aufzeichnungsträger, meist ein Blatt Papier, zu übertragen. Der Facettenspiegel hat im Querschnitt die Form eines regelmäßigen Vielecks. Der La¬ serstrahl trifft auf eine Seite des Vielecks und wird von dort auf die Trommel reflektiert. Durch die gleichmäßige Drehung des Facettenspiegels wird der Strahl in Längsrich¬ tung der Trommel über deren Oberfläche geführt . Die Inten¬ sität des Strahls wird moduliert, so daß entlang der Bahn des Strahls auf der Trommel eine der Strahlintensität ent¬ sprechende elektrostatische Ladungsverteilung entsteht, die eine Zeile des Druckbildes darstellt.In addition to a laser, a laser printer comprises, inter alia, a rotatable facet mirror and a drum which is coated with a light-sensitive material and is electrostatically chargeable in order to attract toner particles in accordance with the charge distribution and later on a recording medium, usually guided over the surface of the drum a sheet of paper to transfer. The facet mirror has the shape of a regular polygon in cross section. The laser beam hits one side of the polygon and is from reflected on the drum there. The uniform rotation of the facet mirror guides the beam in the longitudinal direction of the drum over its surface. The intensity of the beam is modulated so that an electrostatic charge distribution corresponding to the beam intensity is created along the path of the beam on the drum, which represents a line of the printed image.
Laser und Facettenspiegel sind so zueinander angeordnet, daß wenn der reflektierte Strahl ein Ende der Trommel er¬ reicht hat, alsbald eine andere Spiegelfacette in den Strahlengang eintritt, die den Strahl zunächst auf das an¬ dere Ende der Trommel reflektiert. Durch die weitere Dre¬ hung des Spiegels wird der reflektierte Strahl in einem zweiten Durchgang entlang der Trommel geführt .The laser and the facet mirror are arranged with respect to one another such that when the reflected beam has reached one end of the drum, another mirror facet immediately enters the beam path, which first reflects the beam onto the other end of the drum. Due to the further rotation of the mirror, the reflected beam is guided along the drum in a second pass.
Gleichzeitig dreht sich die Trommel um ihre Längsachse, so daß beim zweiten Durchgang der Strahl auf einen anderen Be¬ reich der Trommeloberfläche trifft als beim ersten. Auf diese Weise wird Zeile für Zeile das Druckbild aufgebaut.At the same time, the drum rotates about its longitudinal axis, so that in the second pass the beam strikes a different area of the drum surface than in the first. In this way, the print image is built up line by line.
Die Zeilen bestehen ihrerseits aus einer Vielzahl von Elementarzellen oder Pixeln. Bei frühen Laserdruckern konn¬ ten die Pixel nur die Zustände Ein/Aus bzw. belichtet/ nichtbelichtet annehmen und definierten die Auflösung des Druckers, so wie dies bei Bildschirmanzeigen und Matrix¬ druckern noch der Fall ist.The rows themselves consist of a large number of unit cells or pixels. In early laser printers, the pixels could only assume the states on / off or exposed / unexposed and defined the resolution of the printer, as is still the case with screen displays and matrix printers.
Um im Druckbild Graustufen darstellen zu können und durch die Pixelstruktur bedingte unerwünschte Stufen im Druck¬ bild, etwa bei der Darstellung von schrägen Linien oder Text zu vermeiden, wurden Verfahren und Vorrichtungen ent¬ wickelt, mit denen Pixel mit innerer Struktur dargestellt werden können. Derartige Vorrichtungen und Verfahren nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche sind z.B. aus US-A-5 122 883 bekannt. Der in diesem Patent beschriebene Rasterabbildungsgerätetreiber erhält zu jedem zu druckenden Pixel zwei Datenwerte von einem Computer übertragen, die jeweils Positionen innerhalb des Pixels definieren, an de¬ nen der Laser ein- bzw. ausgeschaltet wird. Der Grad der Schwärzung des Pixels ergibt sich aus der Differenz zwi¬ schen den beiden Werten. Mit diesem Treiber lassen sich schräge Kanten, vor allem bei steil zur Zeilenrichtung ver¬ laufenden Linien, wirksam glätten, da die Umschaltpositio¬ nen an beliebiger Stelle in einem Pixel liegen können. Zu diesem Zweck ist es aber erforderlich, diese Positionen in Abhängigkeit von den Zuständen benachbarter Pixel einzeln zu berechnen. Wenn es um die Darstellung von Text geht, so können diese Berechnungen für alle Zeichen eines Zeichen¬ satzes einmal durchgeführt und dann tabelliert werden, so daß sie beim Drucken von Text lediglich abgerufen werden müssen. Bei Graphiken, in denen beliebige Formen und Kontu¬ ren auftreten können, ist diese Tabellierung nicht möglich, so daß zur Erzeugung der Daten für den Treiber ein erhebli¬ cher Rechenaufwand erforderlich ist, der in der Regel vom Computer zu leisten ist, an den der Drucker angeschlossen ist. Dies führt für den Benutzer zu lästigen Wartezeiten zwischen der Eingabe eines Druckbefehls und der Übergabe "druckreifer" Daten an den Treiber, in denen der Computer für andere Tätigkeiten nicht zur Verfügung steht.In order to be able to display gray levels in the printed image and to avoid undesired levels in the printed image caused by the pixel structure, for example when displaying oblique lines or text, methods and devices have been developed with which pixels with an internal structure can be displayed. Such devices and methods according to the preambles of the independent claims are, for example, from US-A-5 122 883 known. The raster imaging device driver described in this patent receives two data values for each pixel to be printed, which each define positions within the pixel at which the laser is switched on or off. The degree of blackening of the pixel results from the difference between the two values. With this driver, oblique edges can be effectively smoothed, especially in the case of lines which run steeply to the line direction, since the switchover positions can be anywhere in a pixel. For this purpose, however, it is necessary to calculate these positions individually depending on the states of neighboring pixels. When it comes to displaying text, these calculations can be carried out once for all characters in a character set and then tabulated, so that they only have to be called up when text is printed. In the case of graphics in which any shapes and contours can occur, this tabulation is not possible, so that the driver requires a considerable amount of computation to generate the data, which usually has to be done by the computer to which the Printer is connected. This leads to annoying waiting times for the user between the input of a print command and the transfer of "print-ready" data to the driver, in which the computer is not available for other activities.
Ein weiteres Problem ergibt sich aus der Arbeitsweise des Laserdruckers. Die Drehgeschwindigkeiten des Facetten¬ spiegels und der Trommel müssen genau aufeinander einge¬ stellt sein und sind daher bauartabhängig fest vorgegeben. Die zum Belichten der Trommel für eine zu druckende Seite verfügbare Zeit liegt damit in sehr engen Grenzen fest . Da die Datenausgabegeschwindigkeit des Computers begrenzt ist, kann in dieser Zeit nur eine begrenzte Datenmenge übertra¬ gen werden. Werden zum Aufbau der Seite mehr Daten benö- tigt, so müssen diese vor Beginn des Belichtungsvorgangs in den Laserdrucker geladen und dort gepuffert werden, was die Druckzeiten wie auch, aufgrund des erforderlichen Puffer¬ speichers, die Kosten für den Drucker erhöht.Another problem arises from the way the laser printer works. The rotational speeds of the facet mirror and the drum must be precisely adjusted to one another and are therefore predefined depending on the design. The time available for exposing the drum for a page to be printed is therefore very narrow. Since the data output speed of the computer is limited, only a limited amount of data can be transmitted during this time. If more data is required to build the page If this is the case, these must be loaded into the laser printer and buffered there before the exposure process begins, which increases the printing times and, due to the required buffer memory, the costs for the printer.
Ein weiteres Problem, das bei der Ausgabe von in einem Rechner gespeicherten Bildern oder Graphiken auftreten kann, ist das des Aspektverhältnisses. Häufig sind die Ver¬ hältnisse von Pixelhöhe zu -breite bei Bildschirmanzeige und Drucker unterschiedlich. Wenn in einem solchen Fall ein Pixelmuster identisch vom Bildschirm auf den Drucker über¬ tragen wird, erscheinen die Proportionen verzerrt. Um dies zu vermeiden, müssen auf dem Bildschirm angezeigtes Bild und Druckbild ineinander umgerechnet oder beide aus einem gemeinsamen, das Bild beschreibenden Datensatz berechnet werden, was in jedem Falle Zeit erfordert.Another problem that can arise with the output of images or graphics stored in a computer is that of the aspect ratio. The ratios of pixel height to width often differ in the screen display and printer. In such a case, if a pixel pattern is transferred identically from the screen to the printer, the proportions appear distorted. In order to avoid this, the image and printed image displayed on the screen have to be converted into one another or both have to be calculated from a common data record describing the image, which in any case takes time.
Aufgabe der Erfindung ist, PWM-Schaltungen und Verfahren für die Pulsbreitenmodulierung anzugeben, mit denen eine hohe Auflösung bei geringem Steuerungsaufwand erreicht wer¬ den kann.The object of the invention is to provide PWM circuits and methods for pulse width modulation, with which a high resolution can be achieved with little control effort.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine digital ge¬ steuerte PWM-Schaltung nach Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist die Periode des Rampengenerators gleich dem Zeitabstand, mit dem der Pufferspeicher von einer Datenquelle, z.B. dem Bus eines den Laserdrucker mit Hilfe der Schaltung ansteu¬ ernden Computers, empfangene Daten weitergibt und der erste D/A-Wandler jeweils aktualisierte Ausgangssignalpegel an den Modulator weitergibt. Im Gegensatz zu US-A-5 122 883, wo die Periode der zwei Rampengeneratoren das Doppelte der PWM-Modulationsperiode beträgt, benötigt die erfindungsge¬ mäße Schaltung nur einen Rampengenerator. In jeder Periode des Taktgenerators läuft ein vollständiger Zyklus der Schaltung ab, in dem der Modulator anhand eines vom Puf- ferspeicher ausgegebenen Datenwerts genau einen Spannungs- puls passender Breite erzeugt. Bei gleicher Ausgabekapazi¬ tät der Datenquelle können daher mit Hilfe der erfindungs- gemäßen Schaltung in vorgegebener Zeit doppelt so viele Pixel definiert werden wie mit der aus US-A-5 122 883 bekannten Schaltung. D.h. sie kann in der Zeit, die der Laser zum Belichten einer Zeile auf der Trommel benötigt, diesen mit doppelt so vielen, jeweils einem Pixel entspre¬ chenden, breitenmodulierten Pulsen ansteuern. Da hierdurch die Breite der Pixel halbiert, d.h. die horizontale Auf¬ lösung verdoppelt ist, ermöglicht es die erfindungsgemäße Schaltung, auf die zeitaufwendige Berechnung der Übergangs- Positionen innerhalb der Pixel zu verzichten.The object is achieved on the one hand by a digitally controlled PWM circuit according to claim 1. According to the invention, the period of the ramp generator is equal to the time interval with which the buffer memory from a data source, for example the bus of a laser printer, is controlled by means of the circuit Computers, receives received data and the first D / A converter forwards updated output signal levels to the modulator. In contrast to US Pat. No. 5,122,883, where the period of the two ramp generators is twice the PWM modulation period, the circuit according to the invention only requires one ramp generator. A complete cycle of the circuit takes place in each period of the clock generator, in which the modulator uses a output memory value generated exactly one voltage pulse of suitable width. With the same output capacity of the data source, twice as many pixels can therefore be defined in a predetermined time with the aid of the circuit according to the invention as with the circuit known from US Pat. No. 5,122,883. In other words, in the time it takes for the laser to expose a line on the drum, it can drive it with twice as many width-modulated pulses, each corresponding to one pixel. Since this halves the width of the pixels, ie doubles the horizontal resolution, the circuit according to the invention makes it possible to dispense with the time-consuming calculation of the transition positions within the pixels.
Dies macht sich insbesondere beim Drucken von Bildern vor¬ teilhaft bermerkbar, bei denen quasikontinuierliche Über¬ gänge zwischen verschiedenen Färb- oder Grauabstufungen auftreten. Bei diesen Übergängen liegt der Informationsge¬ halt für den Betrachter nicht in der genauen Position der Farbpunkte im gedruckten Bild, sondern lediglich im Ver¬ hältnis von deren Größe zur Gesamtfläche des Pixels. Je kleiner die Pixel gemacht werden können, deso kontinuierli¬ cher erscheinen die Farbabstufungen.This is particularly noticeable when printing images in which there are quasi-continuous transitions between different color or gray gradations. With these transitions, the information content for the viewer is not in the exact position of the color dots in the printed image, but merely in the ratio of their size to the total area of the pixel. The smaller the pixels can be made, the more continuously the color gradations appear.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Schaltung nach Anspruch 12. Diese Schaltung ermöglicht, durch Durchstimmen des Taktgenerators die Längen der Pixel zu verändern und dadurch das Aspektverhältnis so anzupassen, daß jegliche Verzerrungen beim Ausdruck vermieden werden, ohne daß hier¬ für der Inhalt der zu druckenden Pixel einzeln berechnet werden muß. Die Einstellung der Taktfrequenz kann Software- gesteuert vorgenommen werden, wobei die Steuerdaten vorzugsweise von derselben Datenquelle übertragen werden wie die zu druckenden Daten. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispie¬ len mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:The object is further achieved by a circuit according to claim 12. This circuit makes it possible to change the lengths of the pixels by tuning the clock generator and thereby to adapt the aspect ratio in such a way that any distortions in the printout are avoided without the content of the printing pixels must be calculated individually. The clock frequency can be set under software control, the control data preferably being transmitted from the same data source as the data to be printed. Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsge¬ mäßen PWM-Schaltung;1 shows a block diagram of a first PWM circuit according to the invention;
Fig. 2 Formen der in der Schaltung aus Fig. 1 verwende¬ ten Spannungsrampe;FIG. 2 forms of the voltage ramp used in the circuit from FIG. 1;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsge¬ mäßen PWM-Schaltung;3 shows a block diagram of a second PWM circuit according to the invention;
Fig. 4 den Verlauf einer in einem Speicherelement der Schaltung aus Fig. 3 abgespeicherten Funktion;4 shows the course of a function stored in a memory element of the circuit from FIG. 3;
Fig. 5 eine erste Ausgestaltung eines abstimmbaren Taktgenerators;5 shows a first embodiment of a tunable clock generator;
Fig. 6, 7 zwei Varianten des Taktgenerators aus Fig. 5;6, 7 show two variants of the clock generator from FIG. 5;
Fig. 8 eine zweite Ausgestaltung eines abstimmbaren Taktgenerators;8 shows a second embodiment of a tunable clock generator;
Fig. 9 ein Detail des Taktgenerators aus Fig. 8;FIG. 9 shows a detail of the clock generator from FIG. 8;
Fig. 10 ein Computer/Drucker-System mit einer erfindungs¬ gemäßen PWM-Schaltung.10 shows a computer / printer system with a PWM circuit according to the invention.
Fig. 11 eine Weiterentwicklung der Schaltung aus Fig. 3.11 shows a further development of the circuit from FIG. 3.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen PWM-Steuerschaltung für einen Laserdrucker. Die Steuer¬ schaltung ist über eine bidirektionale Schnittstelle 1 zur Übertragung von SteuerInformation und Daten mit einer Da- tenquelle, hier dem Bus 10 eines Computers, verbunden. Die¬ se Schnittstelle kann je nachdem, ob die Schaltung in den Computer oder den Drucker eingebaut wird und je nach zu überbrückender Entfernung z.B. ein Steckverbinder, ein LWL- Kabel mit Optokopplern, eine SCSI-Schnittstelle oder ähnli¬ ches sein. Sie gibt vom Bus 10 empfangene Daten auf einen internen Bus 2 der Karte weiter. Der interne Bus 2 verfügt über 16 Datenleitungen, an die ein aus zwei Speicherbänken 3a, 3b aufgebauter Pufferspeicher angeschlossen ist, in dem auf dem internen Bus 2 liegende Daten zwischengespeichert werden können. Die Speicherbänke 3a, 3b werden durch Adreß- generatoren 12a bzw. 12b adressiert. Die Speicherbänke sind jeweils mit Sequenzerschaltungen 5a, 5b verbunden, die ei¬ nen von der Speicherbank ausgegebenen 16 Bit breiten Daten¬ wert in zwei aufeinanderfolgende 8 Bit-Werte zerlegen und diesen nacheinander über einen internen Kanal 4 mit 8 Bit Breite an einen ersten D/A-Wandler 7 weitergeben. Diese 8- Bit-Werte geben die gewünschte Schwärzung eines Pixels an. Der Ausgangsanschluß des ersten D/A-Wandlers 7 ist mit dem Tastverhältnis-Steueranschluß eines Modulators 8 verbunden.1 shows a first embodiment of the PWM control circuit according to the invention for a laser printer. The control circuit is connected via a bidirectional interface 1 for the transmission of control information and data with a data tenquelle, here the bus 10 of a computer, connected. Depending on whether the circuit is built into the computer or the printer and depending on the distance to be bridged, this interface can be, for example, a connector, an optical fiber cable with optocouplers, a SCSI interface or the like. It forwards data received from bus 10 to an internal bus 2 on the card. The internal bus 2 has 16 data lines, to which a buffer memory made up of two memory banks 3a, 3b is connected, in which data lying on the internal bus 2 can be temporarily stored. The memory banks 3a, 3b are addressed by address generators 12a and 12b, respectively. The memory banks are each connected to sequencer circuits 5a, 5b, which break down a 16-bit wide data value output from the memory bank into two successive 8-bit values and transfer them successively to a first D / via an internal channel 4 with 8-bit width. Pass on A converter 7. These 8-bit values indicate the desired blackening of a pixel. The output terminal of the first D / A converter 7 is connected to the duty cycle control terminal of a modulator 8.
Der Modulator 8 umfaßt im wesentlichen einen Rampengenera¬ tor 81 und einen Komparator 82. Der Rampengenerator 81 er¬ zeugt eine Sägezahnspannung mit einer Periode τ, die von einem abstimmbaren Taktgenerator 11 vorgegeben wird, dessen Aufbau und Funktionsweise an späterer Stelle behandelt wer¬ den. Die Sägezahnspannung ist zeitlich symmetrisch, d.h. die Steigungen ihrer steigenden und fallenden Flanken sind im wesentlichen entgegengesetzt gleich. Der Obertonanteil an der spektralen Zusammensetzung eines solchen Signals ist geringer als bei asymmetrischen Sägezahnsignalen, so daß sich das symmetrische Signal schaltungstechnisch einfacher und genauer erzeugen läßt und die von einer solchen Schal¬ tung ausgehende Störstrahlung verringert ist. Zwischen dem Rampengenerator 81 und dem Rampeneingang des Komparators 82 kann ein Filter 83 vorgesehen sein, der das Sägezahnsignal verzerrt. Bei den meisten Laserdruckern ist das Verhältnis zwischen Puls-Tastverhältnis und Schwär¬ zungsgrad nicht linear. Diese Nichtlinearität ergibt sich zwischen den vom D/A-Wandler 7 umgesetzten Daten und dem Schwärzungsgrad, wenn ein lineares Sägezahnsignal am Kom- parator 82 anliegt. Um die Graustufenwiedergabe zu ver¬ bessern, kann mit Hilfe des Filters 83 eine Verzerrung ein¬ gestellt werden, die diese Nichtlinearität kompensiert.The modulator 8 essentially comprises a ramp generator 81 and a comparator 82. The ramp generator 81 generates a sawtooth voltage with a period τ, which is predetermined by a tunable clock generator 11, the structure and mode of operation of which will be discussed later. The sawtooth voltage is symmetrical in time, ie the slopes of its rising and falling edges are essentially the same in opposite directions. The harmonic component in the spectral composition of such a signal is lower than in asymmetrical sawtooth signals, so that the symmetrical signal can be generated more simply and precisely in terms of circuitry and the interference radiation emanating from such a circuit is reduced. A filter 83 can be provided between the ramp generator 81 and the ramp input of the comparator 82, which distorts the sawtooth signal. In most laser printers, the relationship between the pulse duty cycle and degree of blackening is not linear. This non-linearity results between the data converted by the D / A converter 7 and the degree of blackening when a linear sawtooth signal is present at the comparator 82. In order to improve the grayscale reproduction, the filter 83 can be used to set a distortion which compensates for this non-linearity.
Der Filter 83 kann über einen Steuereingang und den inter¬ nen Bus 2 mit der Schnittstelle 1 verbunden sein, so daß die Filtercharakteristika über den Computer an den jeweils angeschlossenen Drucker angepaßt werden können. Insbesonde¬ re wenn die PWM-Schaltung zum Einbau in einen bestimmten Drucker vorgesehen ist, kann es genügen, wenn die Fil¬ tercharakteristik z.B. mit Hilfe von Trimmern auf der Schaltung einstellbar ist.The filter 83 can be connected to the interface 1 via a control input and the internal bus 2, so that the filter characteristics can be adapted to the respectively connected printer via the computer. In particular if the PWM circuit is intended for installation in a specific printer, it may be sufficient if the filter characteristic e.g. is adjustable on the circuit using trimmers.
Der Komparator 82 vergleicht die ggf. verzerrte Sägezahn¬ spannung mit dem am Tastverhältnis-Steueranschluß anliegen¬ den Spannungspegel und gibt genau dann ein hohes Ausgangs- signal aus, um den Laser einzuschalten, wenn die Sägezahn¬ spannung kleiner als die Spannung am Tastverhältnis-Steuer¬ anschluß ist.The comparator 82 compares the possibly distorted sawtooth voltage with the voltage level present at the duty cycle control connection and outputs a high output signal to switch on the laser exactly when the sawtooth voltage is less than the voltage at the duty cycle control ¬ connection is.
Am internen Bus 2 liegt ferner ein zweiter D/A-Wandler 9, der die Steigung der vom Rampengenerator 82 erzeugten Rampe kontrolliert, indem er den Ladestrom für einen Kondensator des Rampengenerators 82 bestimmt.There is also a second D / A converter 9 on the internal bus 2, which controls the slope of the ramp generated by the ramp generator 82 by determining the charging current for a capacitor of the ramp generator 82.
Es wird nun die Arbeitsweise der Schaltung beschrieben. In einer Initialisierungsphase wird in einem ersten Schritt über die Schnittstelle 1 und den internen Bus 2 ein Steuer- Datenwert in den Taktgenerator 11 geladen, um dessen Fre¬ quenz festzulegen.The operation of the circuit will now be described. In an initialization phase, a control step is carried out in a first step via interface 1 and internal bus 2. Data value loaded into the clock generator 11 in order to determine its frequency.
In einem zweiten Schritt wird ein Steuer-Datenwert an den zweiten D/A-Wandler 9 übermittelt, der daraufhin eine dem Datenwert entsprechende Analogspannung ausgibt, die den La¬ destrom für die Kondensatoren des Sägezahngenerators 81 und damit die Steigung bzw. die Amplitude des Sägezahnsignals bestimmt. Hierdurch kann einer Temperaturdrift des Modula¬ tors entgegengesteuert oder der Kontrast des Druckbildes geregelt werden, wie im folgenden noch genauer beschrieben wird.In a second step, a control data value is transmitted to the second D / A converter 9, which then outputs an analog voltage corresponding to the data value, which generates the charge current for the capacitors of the sawtooth generator 81 and thus the slope or the amplitude of the sawtooth signal certainly. In this way, a temperature drift of the modulator can be counteracted or the contrast of the printed image can be regulated, as will be described in more detail below.
Nachdem die Initialisierungsschritte in beliebiger Reihen¬ folge durchgeführt worden sind, ist die Schaltung bereit zum Empfang von Druckdaten. Diese werden vom Computer über die Schnittstelle 1 auf den internen Bus 2 übergeben. Ge¬ steuert durch ein Taktsignal vom Computer erzeugt der Adreßgenerator 12a, beispielsweise unter Verwendung des Gray-Codes, eine Folge von Adressen, unter denen die Daten in der ersten Speicherbank 3a zwischengespeichert werden. Sobald in der ersten Speicherbank die zum Aufbau einer Druckzeile erforderliche Datenmenge gespeichert ist, wird die Speicherbank 3a vom internen Bus 2 abgekoppelt, worauf¬ hin die in der Folge vom Computer gelieferten Daten mit Hilfe des zweiten Adreßgenerators 12b in der zweiten Spei¬ cherbank 3b zwischengespeichert werden. Während die Spei¬ cherbank 3b aufgefüllt wird, erzeugt der Adreßgenerator 12a die zum Abspeichern der Druckdaten in der ersten Speicher¬ bank verwendete Adressenfolge erneut, wobei die Abfolge der Adressen dieses Mal durch den Taktgenerator 11 bestimmt wird. In jedem Taktzyklus des Taktgenerators 11 wird ein 8- Bit-Datenwert auf den Datenkanal 4 ausgegeben und vom er¬ sten D/A-Wandler 7 in ein analoges Ausgangssignal um¬ gesetzt. Im Rahmen einer Funktionsüberprüfung der Schaltung, etwa beim Systemstart, können die in den Speicherbänken 3a, 3b gespeicherten Daten über den internen Bus 2 vom Computer ausgelesen, bevor oder anstatt daß sie auf den Datenkanal 4 ausgegeben werden.After the initialization steps have been carried out in any order, the circuit is ready to receive print data. These are transferred from the computer to the internal bus 2 via interface 1. Controlled by a clock signal from the computer, the address generator 12a generates, for example using the Gray code, a sequence of addresses at which the data are temporarily stored in the first memory bank 3a. As soon as the amount of data required to build up a print line is stored in the first memory bank, the memory bank 3a is decoupled from the internal bus 2, whereupon the data subsequently supplied by the computer are temporarily stored in the second memory bank 3b with the aid of the second address generator 12b become. While the memory bank 3b is being filled up, the address generator 12a generates the address sequence used for storing the print data in the first memory bank again, the sequence of the addresses being determined this time by the clock generator 11. In each clock cycle of the clock generator 11, an 8-bit data value is output on the data channel 4 and converted by the first D / A converter 7 into an analog output signal. As part of a functional check of the circuit, for example when the system is started, the data stored in the memory banks 3a, 3b can be read out by the computer via the internal bus 2 before or instead of being output on the data channel 4.
Gleichzeitig steuert der Taktgenerator 11 den Rampengene¬ rator 81 so an, daß dessen Ausgangssignal in einer festen Phasenbeziehung zum Wechsel des Ausgangssignalpegels des ersten D/A-Wandlers 7 steht . Im Komparator 82 werden die Ausgangssignalpegel des ersten D/A-Wandlers 7 und des Ram¬ pengenerators 81 verglichen, und es wird eine positive Aus¬ gangsspannung ausgegeben, die dem Einschaltzustand des La¬ sers entspricht, wenn die Rampenspannung kleiner ist als der Ausgangssignalpegel des ersten D/A-Wandlers 7. Wenn sie größer ist, wird das Ausgangssignal auf Null gesetzt, was dem Ausschaltzustand des Lasers entspricht. Die Phasen¬ beziehung ist so gewählt, daß unter Berücksichtigung von eventuellen Phasenverschiebungen durch den Filter 83 oder Signallaufzeitdifferenzen das am Eingang des Komparators anliegende Rampensignal zu dem Zeitpunkt, an dem sich der Ausgangssignalpegel des D/A-Wandlers 7 ändert, maximal oder zumindest größer als das maximal mögliche Ausgangssignal des Wandlers ist. So gesteuert erzeugt der Laser pro Takt- periode, in der der Ausgangssignalpegel des D/A-Wandlers 7 nicht Null ist, und damit pro Pixel einen Bildpunkt auf der lichtempfindlichen Walze. Da zur Definition des Bildpunkts nur ein Datenwert benötigt wird, kann die Taktfrequenz dop¬ pelt so groß wie bisher gewählt werden und damit die Zahl der Punkte pro Zeile verdoppelt werden.At the same time, the clock generator 11 controls the ramp generator 81 so that its output signal is in a fixed phase relationship with the change in the output signal level of the first D / A converter 7. The comparator 82 compares the output signal levels of the first D / A converter 7 and the ram generator 81, and outputs a positive output voltage which corresponds to the switch-on state of the laser when the ramp voltage is lower than the output signal level of the first D / A converter 7. If it is larger, the output signal is set to zero, which corresponds to the switched-off state of the laser. The phase relationship is selected so that, taking into account possible phase shifts by the filter 83 or signal delay differences, the ramp signal present at the input of the comparator at the time when the output signal level of the D / A converter 7 changes is at most or at least greater than is the maximum possible output signal from the converter. Controlled in this way, the laser generates one pixel per pixel on the light-sensitive roller per clock period in which the output signal level of the D / A converter 7 is not zero. Since only one data value is required to define the image point, the clock frequency can be chosen twice as high as before and the number of points per line can thus be doubled.
Beim Drucken kann das Problem auftreten, daß, wenn der Druckdatenwert klein ist, d.h. der Ausgangssignalpegel des Wandlers 7 nahe bei Null ist, der Laser nur für einen sehr kurzen Teilzeitraum der Periode eingeschaltet wird. Unter¬ schreitet die Länge dieses Teilzeitraums einen Gegenwert tg, so kann die durch den Laserpuls auf der lichtempfindli¬ chen Walze erzeugte Ladungsverteilung zu wenig ausgeprägt sein, um Toner aufzunehmen, so etwa weil sie zu klein ist oder ihr Potential nicht stark genug von dem der Umgebung abweicht, so daß der gewünschte Punkt nicht gedruckt wird. Genauso kann, wenn der Druckdatenwert groß und der Aus¬ gangssignalpegel des Wandlers 7 hoch ist, die Länge der Un¬ terbrechung des Lasers einen Grenzwert t]_ unterschreiten, so daß die durch die Unterbrechung erzeugte Lücke in der Ladungsverteilung so klein wird, daß sie von benachbarten belichteten Bereichen überdeckt wird und so ein durchgehend schwarzes Pixel gedruckt wird. Die Grenzwerte DQ, D^ des Druckdatenwerts, jenseits derer dies der Fall ist, sind von Umgebungsparametern der lichtempfindlichen Walze wie etwa Temperatur und Luftfeuchtigkeit, vom Abnutzungsgrad ihrer lichtempfindlichen Schicht oder auch vom zu bedruckenden Material abhängig. Um eine optimale Genauigkeit in der Wie¬ dergabe von Graustufen zu erreichen, muß diesem Effekt Rechnung getragen werden.When printing, the problem may arise that if the print data is small, ie the output signal level of the converter 7 is close to zero, the laser will only work for one short subperiod of the period is switched on. If the length of this partial period falls short of a counter value tg, the charge distribution generated by the laser pulse on the photosensitive roller may be too little to absorb toner, for example because it is too small or its potential is not strong enough from that of the Environment deviates so that the desired point is not printed. Likewise, if the pressure data value is large and the output signal level of the converter 7 is high, the length of the interruption of the laser may fall below a limit value t ] _, so that the gap in the charge distribution generated by the interruption becomes so small that it is covered by neighboring exposed areas and thus a solid black pixel is printed. The limit values D Q , D ^ of the print data value, beyond which this is the case, depend on environmental parameters of the photosensitive drum, such as temperature and humidity, on the degree of wear of its photosensitive layer or on the material to be printed. This effect must be taken into account in order to achieve optimum accuracy in the reproduction of gray levels.
Dies geschieht mit Hilfe des zweiten D/A-Wandlers 9 auf die in Fig. 2 veranschaulichte Weise. Fig. 2a zeigt als Funk¬ tion der Zeit t eine Periode der Länge τ einer vom Rampen¬ generator 81 erzeugten Sägezahnspannung V (t) , deren Ampli¬ tude (Vmax - Vmin) über die den Grenz-Datenwerten Dg und Di entsprechenden Spannungswerte VQ, V*J_ hinausgeht. Ein Aus¬ gangssignal vom ersten D/A-Wandler 7 mit einem dem Wert Dg entsprechenden Spannungspegel entsprechend der Strichpunkt- linie in Fig. 2a liefert einen Puls der Länge tQ , der knapp zu kurz ist, um als Punkt gedruckt zu werden. Das Pixel bleibt also weiß, genauso wie bei allen anderen Spannungs¬ pegeln im Spannungs-Bereich I zwischen VQ und Vmin. Analog erkennt man, daß alle Spannungspegel im Bereich II zwischen V-*|_ und Vmax zu vollständiger Schwärzung des betreffenden Pixels führen müssen. Lediglich Pegel im Zwischenbereich zwischen VQ und V]_ werden als Graustufen gedruckt. Der Kon¬ trast des Bildes ist also zu hoch.This is done with the aid of the second D / A converter 9 in the manner illustrated in FIG. 2. Fig. 2a shows as Funk¬ tion time t a period of length τ a Rampen¬ from the generator 81 generated sawtooth voltage V (t) whose Ampli¬ tude (V max - V m i n) on the boundary data values Dg and The corresponding voltage values VQ, V * J_ go beyond. An output signal from the first D / A converter 7 with a voltage level corresponding to the value Dg corresponding to the dash-dot line in FIG. 2a provides a pulse of length tQ that is just too short to be printed as a dot. The pixel is so white, just like all other Spannungs¬ levels in the voltage range between V I and V Q m i n. Similarly, it can be seen that all voltage levels in the range II between V- * | _ and V max must lead to complete blackening of the pixel in question. Only levels in the intermediate range between V Q and V ] _ are printed as gray levels. The contrast of the image is therefore too high.
Es wird daher mit Hilfe des zweiten D/A-Wandlers 9 die Steigung des Sägezahnsignals erhöht, wie in Fig. 2b ge¬ zeigt. Nun wird die minimal nötige Pulsdauer tg bereits bei der dem Druckdatenwert 0 entsprechenden Spannung Vmin er¬ reicht, so daß alle Druckdatenwerte im Bereich I als Grau¬ stufen gedruckt werden können. Für den Bereich II gilt sinngemäß entsprechendes.The slope of the sawtooth signal is therefore increased with the aid of the second D / A converter 9, as shown in FIG. 2b. Now, the minimum necessary pulse duration is sufficient tg already in the print data value 0 corresponding voltage V m i n er¬ so that all pressure data values can be printed in stages as Grau¬ in the region I. The same applies correspondingly to area II.
Es ist dabei für die Funktion der Schaltung ohne Belang, ob die Sägezahnspannung V(t) die Schnittpunkte Xg, Xi der Sä¬ gezahnflanken tatsächlich erreicht, oder ob, z.B. bedingt durch die Versorgungsspannungen des Rampengenerators, die Extremwerte der Spannung V(t) in Bereichen zwischen Vmax und Xi bzw. Vmj_n und XQ liegen.It is irrelevant for the function of the circuit whether the sawtooth voltage V (t) actually reaches the intersection points Xg, Xi of the sawtooth flanks or whether, for example due to the supply voltages of the ramp generator, the extreme values of the voltage V (t) in Ranges between V max and Xi or V m j_ n and X Q lie.
Durch Verringern der Steigung des Sägezahnsignals kann der Kontrast selbstverständlich auch gesteigert werden.The contrast can of course also be increased by reducing the slope of the sawtooth signal.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemä¬ ßen PWM-Schaltung. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten durch ein Speicherelement 6, das zwischen dem Ka¬ nal 4 und dem ersten D/A-Wandler 7 eingefügt ist. Die Adreßeingänge des Speicherelements 6 liegen am Kanal 4, seine Datenein-/Ausgänge mit einer genutzten Breite von 10 Bit können mit dem internen Bus 2 sowie, unter Umgehung dieses Busses, mit dem ersten D/A-Wandler 7 verbunden wer¬ den.3 shows a second embodiment of the PWM circuit according to the invention. It differs from that shown in FIG. 1 by a memory element 6, which is inserted between the channel 4 and the first D / A converter 7. The address inputs of the memory element 6 are on the channel 4, its data inputs / outputs with a width of 10 bits used can be connected to the internal bus 2 and, bypassing this bus, to the first D / A converter 7.
In der Initialisierungsphase dieser Ausgestaltung werden in einem dritten Schritt über die bidirektionale Schnittstelle 1 und den internen Bus 2 Umsetzungsdaten D' in das Spei¬ cherelement 6 eingetragen, die zu jedem möglichen Druckda¬ tenwert D das gewünschte Tastverhältnis charakterisieren. Auf diese Weise wird für jeden später an die Schaltung zu übertragenden Druckdatenwert das Tastverhältnis des Modula¬ tors einzeln festgelegt. Dadurch wird eine praktisch belie¬ bige Genauigkeit bei der Wiedergabe verschiedener Graustu¬ fen ermöglicht. Durch Anpassung der Umsetzungsdaten können Bauteiletoleranzen und -driften der erfindungsgemäßen Schaltung oder des Druckers auf einfache Weise kompensiert werden. Das Speicherelement 6 kann anstelle des oben be¬ schriebenen Filters 83 vorgesehen sein, es kann aber auch zur Ergänzung und zur Feineinstellung von dessen Wirkung dienen.In the initialization phase of this embodiment, the bidirectional interface is used in a third step 1 and the internal bus 2, implementation data D 'are entered into the storage element 6, which characterize the desired duty cycle for each possible print data value D. In this way, the pulse duty factor of the modulator is individually determined for each print data value to be subsequently transmitted to the circuit. This enables a practically arbitrary accuracy in the reproduction of different gray levels. Component tolerances and drifts of the circuit according to the invention or of the printer can be compensated for in a simple manner by adapting the implementation data. The storage element 6 can be provided instead of the filter 83 described above, but it can also serve to supplement and fine-tune its effect.
Nachdem die Umsetzungsdatenwerte in das Speicherelement 6 geladen worden sind, können sie über die Schnittstelle 1 und den internen Bus 2 vom Steuercomputer aus abgefragt werden, um das ordnungsgemäße Funktionieren der Schaltung zu überprüfen.After the implementation data values have been loaded into the memory element 6, they can be queried via the interface 1 and the internal bus 2 from the control computer in order to check the correct functioning of the circuit.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein mögliches Verhältnis zwi¬ schen Druckdaten D und Umsetzungsdaten D', wie es in dem Speicherelement 6 abgelegt sein kann.FIG. 4 shows an example of a possible relationship between printing data D and conversion data D ', as can be stored in the memory element 6.
Wie man leicht einsieht, ist es nicht sinnvoll, mehr als je einen Umsetzungsdatenwert zu verwenden, der im Ausgangs- spannungspegel des D/A-Wandlers 7 unterhalb VQ bzw. ober¬ halb V]_ umgesetzt wird. Vorzugsweise werden die Extremwerte D'min = ° unc^ D'max = 2l0 verwendet. Im Bereich zwischen den diesen Spannungsgrenzwerten entsprechenden Umsetzungs- datenwerten DQ' bzw. Di1 sollte die Funktion D' (D) aber mit möglichst großer Genauigkeit dargestellt werden können. Zu diesem Zweck muß die Zahl der schaltungstechnisch dar¬ stellbaren Umsetzungsdatenwerte im Intervall von DQ ' bis Di' deutlich größer sein als die der möglichen Druckdaten¬ werte, d.h. ihre Darstellung muß genauer sein. Deswegen ist die Breite der Umsetzungsdatenwerte D' um zwei Bit größer als die der Druckdatenwerte D.As one can easily see, it does not make sense to use more than one conversion data value, which is converted in the output voltage level of the D / A converter 7 below VQ or above V ] _. The extreme values D 'min = ° unc ^ D'max = 2l0 are preferably used. In the area between the conversion data values D Q 'or Di 1 corresponding to these voltage limit values, however, the function D' (D) should be able to be represented with the greatest possible accuracy. For this purpose, the number of implementation data values that can be represented by circuitry must be in the interval from DQ 'to Di 'must be significantly larger than that of the possible print data values, ie their presentation must be more precise. Therefore, the width of the conversion data values D 'is two bits larger than that of the print data values D.
In Fig. 4 ist eine monoton steigende Funktion D1 (D) darge¬ stellt. Genausogut kann eine monoton fallende Funktion ver¬ wendet werden, wobei in diesem Fall der Komparator dann ei¬ ne dem Einschaltzustand des Lasers entsprechende Spannung ausgeben muß, wenn die Rampenspannung vom Generator 81 grö¬ ßer als der Spannungspegel vom D/A-Wandler 7 ist.FIG. 4 shows a monotonically increasing function D 1 (D). A monotonically falling function can be used just as well, in which case the comparator must then output a voltage corresponding to the switch-on state of the laser if the ramp voltage from generator 81 is greater than the voltage level from D / A converter 7 .
Die mit Bezug auf Fig. 1 und 3 beschriebenen Ausgestaltun¬ gen weisen am Ausgang der Speicherbänke 3a, 3b Sequenzer 5a, 5b auf, die die von den Speicherbänken ausgegebenen Da¬ ten an die Breite des Kanals 4 anpassen. Wenn die Breiten der Speicherbänke und des Kanals 4 gleich sind, kann auf die Sequenzer verzichtet werden.The configurations described with reference to FIGS. 1 and 3 have sequencers 5a, 5b at the output of the memory banks 3a, 3b, which adapt the data output by the memory banks to the width of the channel 4. If the widths of the memory banks and channel 4 are the same, the sequencers can be omitted.
Gemäß einer Weiterentwicklung von erster und zweiter Ausge¬ staltung sind die Sequenzer über den Bus 2 zwischen der oben beschriebenen und einer zweiten Betriebsart umschalt- bar, bei der sie einen ausgegebenen 16-Bit-Wert anstatt in zwei 8-Bit-Werte z.B. in vier 4-Bit-Werte umsetzen, und diese auf die höherwertigen Leitungen des Kanals 4 ausge¬ ben. Dies bedeutet, daß jeder 8-Bit-Wert als Kodierung der Graustufen von zwei Pixeln interpretiert wird. Bei gleich¬ bleibendem Datendurchsatz durch die Schnittstelle 1 lassen sich so doppelt so viele Pulse pro Zeiteinheit wie in der ersten Betriebsart erzeugen, so daß die räumliche Auflösung des Druckes verdoppelt werden kann, wobei allerdings statt 2 = 256 Graustufen nur noch 2 = 16 wiedergegeben werden können. Werden solche Sequenzer bei der zweiten Ausgestaltung der PWM-Schaltung nach Fig. 3 eingesetzt, so können die darin für die erste Betriebsart gespeicherten Umsetzungsdaten¬ werte auch zum Umsetzen der 4-Bit-Werte verwendet werden, da sie auf die höherwertigen Leitungen des Kanals 4 ausge¬ geben werden.According to a further development of the first and second embodiment, the sequencers can be switched over the bus 2 between the above-described and a second operating mode, in which they output a 16-bit value instead of two 8-bit values, for example four Convert 4-bit values and output them on the higher-order lines of channel 4. This means that each 8-bit value is interpreted as coding the gray levels of two pixels. With constant data throughput through the interface 1, twice as many pulses per unit of time can be generated as in the first operating mode, so that the spatial resolution of the print can be doubled, although instead of 2 = 256 gray levels only 2 = 16 are reproduced can. If such sequencers are used in the second embodiment of the PWM circuit according to FIG. 3, the conversion data values stored therein for the first operating mode can also be used to convert the 4-bit values, since they relate to the higher-order lines of channel 4 be issued.
Da aber das Verhältnis von Schwärzungsgrad des Druckers zum Tastverhältnis der Steuerpulse von deren Frequenz abhängen kann, ist es vorteilhafter, eine besondere Umsetzungstabel¬ le zu verwenden, die in einem besonderen Bereich des Spei¬ cherelements 6 abgelegt sein kann.However, since the ratio of the degree of blackening of the printer to the duty cycle of the control pulses can depend on their frequency, it is more advantageous to use a special implementation table which can be stored in a special area of the memory element 6.
Eine alternative Weiterentwicklung der zweiten Ausgestal¬ tung zeigt Fig. 11. Ein weiterer Sequenzer 5c, der zwischen dem Ausgang des Speicherelements 6 und dem Eingang des D/A¬ Wandlers 7 angeordnet ist, ist über den Bus 2 gesteuert wahlweise aktivierbar oder abschaltbar. Im Abschaltzustand werden die Daten vom Speicherelement in unveränderter Brei¬ te zum D/A-Wandler 7 durchgeschaltet . Im aktivierten Zu¬ stand werden in je einer Hälfte der Taktperiode τ die 4 hö- herwertigen und die 4 niedrigwertigen Bits des anliegenden Datenwerts über die 4 höherwertigen Ausgangsleitungen an den D/A-Wandler ausgegeben.An alternative further development of the second embodiment is shown in FIG. 11. A further sequencer 5c, which is arranged between the output of the memory element 6 and the input of the D / A converter 7, can be activated or deactivated in a controlled manner via the bus 2. In the switched-off state, the data are switched through from the memory element to the D / A converter 7 in unchanged width. In the activated state, the 4 higher and 4 lower bits of the data value present are output to the D / A converter in each half of the clock period τ via the 4 higher output lines.
Das Speicherelement 6 enthält zwei Sätze von Umsetzungsda¬ ten, die je nach Betriebszustand des Sequenzers ausgegeben werden. Die Umsetzungswerte des zweiten Datensatzes beste¬ hen jeweils aus zwei Abschnitten von 4 Bit Breite, die je¬ weils für sich den Umsetzungsdatenwert für die ersten bzw. zweiten 4 Bits eines von einem der Sequenzer 5a, 5b ausge¬ gebenen Datenwerts kodieren. Diese Weiterentwicklung hat gegenüber der zuvor beschriebe¬ nen den Vorteil, daß eine geringere Zugriffsgeschwindigkeit des Speicherelements 6 erforderlich ist.The memory element 6 contains two sets of conversion data which are output depending on the operating state of the sequencer. The conversion values of the second data set each consist of two sections of 4-bit width, which each encode the conversion data value for the first and second 4 bits of a data value output by one of the sequencers 5a, 5b. This further development has the advantage over the previously described one that a lower access speed of the memory element 6 is required.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung kann in das Speicherele¬ ment 6 eine Datendekompressionsschaltung integriert sein. Eine solche Schaltung ermöglicht es, z.B. die Daten von ausgedehnten Druckbereichen mit konstantem Schwärzungsgrad, insbesondere Anfang und Ende von Druckzeilen, in kompri¬ mierter Form vom Computer zu übertragen, wodurch der Bus 10 entlastet oder die Druckgeschwindigkeit weiter erhöht wer¬ den kann. ^According to a third embodiment, a data decompression circuit can be integrated in the memory element 6. Such a circuit enables e.g. to transmit the data of extended printing areas with a constant degree of blackening, in particular the beginning and end of printing lines, in compressed form from the computer, whereby the bus 10 can be relieved or the printing speed can be further increased. ^
Im folgenden wird Aufbau und Funktion des abstimmbaren Taktgenerators 11 beschrieben.The structure and function of the tunable clock generator 11 are described below.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des Taktgenerators in Form einer PLL-Schaltung ist in Fig. 5 dargestellt. Der Taktge¬ nerator umfaßt einen D/A-Wandler 27, der einen Datenwert vom Computer über den internen Bus 2 empfängt und in einen analogen Spannungspegel umwandelt. Dieser liegt über eine Überlagerungsschaltung 26 am Steuereingang eines spannungs- gesteuerten Oszillators 23 an. Frequenzteiler 21, 24 erzeu¬ gen aus dem Ausgangssignal des Oszillators 23 ein Ver¬ gleichssignal REF mit einer Frequenz, die weitgehend der Frequenz eines externen Phasensteuersignals BD entspricht . Dieses Phasensteuersignal BD wird z.B. von der Position des rotierenden Spiegels abgeleitet, z.B. indem der Zeitpunkt registriert wird, in dem der vom Spiegel reflektierte La¬ serstrahl einen im Drucker eingebauten Detektor 28 über¬ streicht. Ein Phasenkomparator 25 vergleicht die Phase des Steuersignals BD mit der des Vergleichssignals REF und er¬ zeugt ein Gleichspannungs-Ausgangssignal, das dem Ausgangs- signal des D/A-Wandlers 27 in der Schaltung 26 überlagert wird. Wenn der Phasenkomparator 25 feststellt, daß das Ver- gleichssignal REF dem Phasensteuersignal BD voraneilt, ver¬ ringert er seine Ausgangsspannung, um die Frequenz des Os¬ zillators 21 herabzusetzen. Wenn das Vergleichssignal REF nachhinkt, wird die AusgangsSpannung des Phasenkomparators 25 heraufgesetzt. Die Überlagerungsschaltung 26 ist dabei so ausgelegt, daß der Einfluß des Komparators 25 auf die Steuerspannung des Oszillators 23 wesentlich kleiner ist als der des D/A-Wandlers 27. Der D/A-Wandler 27 gibt somit die Frequenz im groben vor, der Phasenkomparator 25 dient lediglich zur Feinregelung, was die Stabilität der Rück¬ kopplungsschleife erheblich verbessert und den Einschwing¬ vorgang verkürzt.A first exemplary embodiment of the clock generator in the form of a PLL circuit is shown in FIG. 5. The clock generator comprises a D / A converter 27 which receives a data value from the computer via the internal bus 2 and converts it into an analog voltage level. This is applied to the control input of a voltage-controlled oscillator 23 via a superimposition circuit 26. Frequency dividers 21, 24 generate a comparison signal REF from the output signal of the oscillator 23 with a frequency that largely corresponds to the frequency of an external phase control signal BD. This phase control signal BD is derived, for example, from the position of the rotating mirror, for example by registering the point in time at which the laser beam reflected by the mirror sweeps over a detector 28 installed in the printer. A phase comparator 25 compares the phase of the control signal BD with that of the comparison signal REF and generates a DC voltage output signal which is superimposed on the output signal of the D / A converter 27 in the circuit 26. If the phase comparator 25 determines that the shift same signal REF leads the phase control signal BD, it reduces its output voltage in order to reduce the frequency of the oscillator 21. If the comparison signal REF lags, the output voltage of the phase comparator 25 is increased. The superimposition circuit 26 is designed such that the influence of the comparator 25 on the control voltage of the oscillator 23 is significantly smaller than that of the D / A converter 27. The D / A converter 27 thus roughly specifies the frequency, the phase comparator 25 is only used for fine control, which considerably improves the stability of the feedback loop and shortens the transient response.
Wenn mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung der Laser zum Bedrucken eines Blatts angesteuert werden soll, muß zu¬ nächst die Zahl der Pixel in einer Druckzeile, d.h. die für eine Zeile benötigte Datenmenge und die entsprechende An¬ zahl Taktzyklen feststehen.If the laser for printing on a sheet is to be controlled using the circuit according to the invention, the number of pixels in a print line, i.e. the amount of data required for a line and the corresponding number of clock cycles are fixed.
Diese Zahl, ggf. zzgl. der Zahl von Taktzyklen zwischen dem Ende des Schreibens einer Zeile und dem Beginn des nächsten Schreibvorgangs, wird als Teilerfaktor n in den program¬ mierbaren Teiler 21 geladen.This number, possibly plus the number of clock cycles between the end of writing a line and the beginning of the next writing process, is loaded into the programmable divider 21 as a division factor n.
Der spannungsgesteuerte Oszillator 23 erzeugt Schwingungen mit Hilfe eines LC-Gliedes. Gegenüber einem RC-Oszillator hat dieser Aufbau den Vorteil besserer Schwingungsstabili¬ tät. Folge der Stabilität ist jedoch, daß die Stromstärken und Ladungen in dem LC-Glied nicht beliebig schnell geän¬ dert werden können, so daß die Phase des Oszillators nur kontinuierlich und mit Verzögerung an ein Steuersignal an¬ gepaßt werden kann. Wenn im Falle des in Fig. 5 gezeigten Taktgenerators das Ausgangssignal des Oszillators 23 direkt zum Ansteuern des Modulators 8 verwendet wird, kann diese Verzögerung zu einer Streuung der Pixelpositionen in auf- einanderfolgenden Druckzeilen führen. Dieses Problem wird mit Hilfe des Zählers 22 gelöst. Er besitzt einen Reset- Eingang, an dem dasselbe Phasensteuersignal anliegt wie am Phasenkomparator 25. Bei Eintreffen des Phasensteuersignals BD wird der Zählerstand im Zähler 22 auf Null zu¬ rückgesetzt, was einer Einstellung der Taktphase auf einen definierten Wert entspricht. Dieser Vorgang findet regel¬ mäßig zu Beginn des Zeilenschreibvorgangs statt, wodurch die Position der Pixel dem Teilerverhältnis l:m des Zählers 22 entsprechend auf l/m ihrer Länge genau definiert wird.The voltage-controlled oscillator 23 generates vibrations with the aid of an LC element. Compared to an RC oscillator, this structure has the advantage of better vibration stability. However, the consequence of the stability is that the currents and charges in the LC element cannot be changed as quickly as desired, so that the phase of the oscillator can only be adapted continuously and with a delay to a control signal. If, in the case of the clock generator shown in FIG. 5, the output signal of the oscillator 23 is used directly to drive the modulator 8, this delay can lead to a spread of the pixel positions in consecutive print lines. This problem is solved with the help of the counter 22. It has a reset input, to which the same phase control signal is present as to the phase comparator 25. When the phase control signal BD arrives, the counter reading in the counter 22 is reset to zero, which corresponds to setting the clock phase to a defined value. This process takes place regularly at the beginning of the line writing process, as a result of which the position of the pixels is precisely defined to l / m of their length in accordance with the divider ratio 1: m of the counter 22.
Fig. 6 zeigt eine erste Variante des Taktgenerators aus Fig. 5. Hier ist ein Verzögerungsglied 29 zwischen dem Strahldetektor 28 des Druckers und dem Reset-Eingang des Zählers 22 angeordnet. Mit diesem Verzögerungsglied 29 kann z.B. über den Bus 2 gesteuert jeder zweite Steuerpuls vom Teiler 22 um eine halbe Periode verzögert werden, so daß die Pixel in aufeinanderfolgenden Druckzeilen nicht unter¬ einanderstehen, sondern jeweils gegeneinander versetzt sind.FIG. 6 shows a first variant of the clock generator from FIG. 5. Here, a delay element 29 is arranged between the beam detector 28 of the printer and the reset input of the counter 22. With this delay element 29, e.g. Controlled via the bus 2, every second control pulse from the divider 22 is delayed by half a period, so that the pixels in successive print lines are not mutually exclusive, but rather are mutually offset.
Dieselbe Wirkung läßt sich mit der in Fig. 7 gezeigten Va¬ riante erzielen. Bei dieser sind Dateneingänge des Zählers 22 mit dem internen Bus 2 verbunden, so daß bei Eintreffen eines Phasensteuersignals am Reset-Eingang des Zählers 22 der an den Dateneingängen anliegende Wert in den Zähler 22 geladen wird, und von diesem Wert ausgehend weitergezählt wird. Dieser Wert kann vom Computer jedesmal geändert wer¬ den, wenn die einer Pixelzeile entsprechenden Daten in die PWM-Schaltung übertragen worden sind und z.B. abwechselnd auf 0 und 4 gesetzt werden.The same effect can be achieved with the variant shown in FIG. 7. In this case, data inputs of the counter 22 are connected to the internal bus 2, so that when a phase control signal arrives at the reset input of the counter 22, the value present at the data inputs is loaded into the counter 22, and counting continues from this value. This value can be changed by the computer each time the data corresponding to a pixel line has been transferred to the PWM circuit and e.g. alternately set to 0 and 4.
Die Fig. 8 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines ab¬ stimmbaren Taktgenerators. Es handelt sich dabei um eine Schaltung zur digitalen Funktionssynthese, mit einem Spei- cherelement 33, in dem eine Mehrzahl von Stützpunkten einer zu synthetisierenden Funktion abgelegt sind, einem festfre- quenten hochstabilen Oszillator 31 in Form eines Schwing¬ quarzes, einem Adreßgenerator 32, der mit einer vom Oszil¬ lator vorgegebenen Frequenz, die höher ist als die Pixel- frequenz, Adressen an das Speicherelement ausgibt, einem D/A-Wandler 34 und einem Tiefpaßfilter 35. Wie in Fig. 9 als Beispiel genauer gezeigt, umfaßt der Adreßgenerator 32 ein Register 36 von 16 Bit Breite, in das über den internen Bus 2 ein Wert eingetragen werden kann. Gesteuert durch das Signal vom Oszillator 31 wird in einem Addierer 37 der In¬ halt des Registers 36 zu dem eines Akkumulators 35 hinzu¬ addiert. Mit den acht höchstwertigen Bits d8-dl5 des Akku¬ mulatorinhalts wird das Speicherelement 33 adressiert. Das Speicherelement 33 gibt daraufhin eine Folge von Funk¬ tionswerten an den D/A-Wandler 34 (Fig. 8) aus, der daraus ein analoges Spannungssignal erzeugt. Dieses Signal hat ei¬ ne Grundfrequenz Fg ■= FQ n : 216 , wobei FQ die Frequenz des Oszillators 31 und n den im Akkumulator 36 ge¬ speicherten Wert bezeichnet . Aufgrund des Abtastvorgangs ist dieser Grundfrequenz ein Signalanteil mit der Frequenz FQ überlagert. Diese wird durch den nachgeschalteten Tief¬ paßfilter 35 unterdrückt, so daß an dessen Ausgang ein Si¬ gnal vorliegt, dessen Spannungsverlauf der im Speicher¬ element 33 abgelegten Funktion nachgebildet ist.8 shows an alternative embodiment of a tunable clock generator. It is a circuit for digital functional synthesis, with a memory cher element 33, in which a plurality of support points of a function to be synthesized are stored, a fixed-frequency, highly stable oscillator 31 in the form of a quartz crystal, an address generator 32 which has a frequency predetermined by the oscillator that is higher than the pixels frequency, outputs addresses to the memory element, a D / A converter 34 and a low-pass filter 35. As shown in more detail in FIG. 9 as an example, the address generator 32 comprises a register 36 of 16 bits in width, into which the internal bus 2 a value can be entered. Controlled by the signal from the oscillator 31, the content of the register 36 is added to that of an accumulator 35 in an adder 37. The memory element 33 is addressed with the eight most significant bits d8-dl5 of the accumulator content. The memory element 33 then outputs a sequence of function values to the D / A converter 34 (FIG. 8), which generates an analog voltage signal therefrom. This signal has a basic frequency Fg = FQ n: 2 16 , where FQ denotes the frequency of the oscillator 31 and n the value stored in the accumulator 36. Because of the scanning process, a signal component with the frequency FQ is superimposed on this fundamental frequency. This is suppressed by the downstream low-pass filter 35, so that a signal is present at its output, the voltage profile of which is modeled on the function stored in the memory element 33.
Wie die in Verbindung mit den Fig. 5 bis 7 beschriebenen Taktgeneratoren ist auch dieser durch ein Phasensteuersi¬ gnal BD mit dem Laserdrucker synchronisiert. Dieses Phasen¬ steuersignal BD wird von einem Reset-Eingang des Adreßgene- rators 32 empfangen und bewirkt, daß der Abtastvorgang an einer vorgegebenen Stelle im Verlauf der nachzubildenden Funktion neu beginnt. Aufgrund der hohen Genauigkeit und Zeitauflösung des Quarz-Oszillators 31 ist bei diesem Takt¬ generator keine Rückkopplungsregelung erforderlich. In Analogie zu den in Fig. 6 und 7 kann das BD-Signal über eine Verzögerungsschaltung wie die Schaltung 29 an den Re¬ set-Eingang des Adreßgenerators 32 geführt werden, oder der Adreßgenerator kann so ausgelegt werden, daß der Abtastvor¬ gang bei Eintreffen des BD-Signals an unterschiedlichen Stellen des Funktionsverlaufs neu beginnen kann, wobei die jeweils gewünschte Stelle über den Bus 2 dem Adreßgenerator 32 angegeben werden kann.Like the clock generators described in connection with FIGS. 5 to 7, this is also synchronized with the laser printer by a phase control signal BD. This phase control signal BD is received by a reset input of the address generator 32 and causes the scanning process to start again at a predetermined point in the course of the function to be simulated. Because of the high accuracy and time resolution of the quartz oscillator 31, no feedback control is required in this clock generator. In analogy to those in FIGS. 6 and 7, the BD signal can be fed to the reset input of the address generator 32 via a delay circuit such as the circuit 29, or the address generator can be designed such that the scanning process on arrival of the BD signal can start again at different points in the course of the function, the desired position in each case being able to be given to the address generator 32 via the bus 2.
Der Abstimmbereich der hier beschriebenen abstimmbaren Taktgeneratoren kann leicht eine Oktave und mehr umfassen. Um im gesamten Frequenzbereich ein Taktsignal mit gleich¬ bleibender Amplitude zu erzeugen, kann die AusgangsSpannung des D/A-Wandlers 9 und damit die Steigung des Sägezahnsi¬ gnals mit Hilfe des Computers umgekehrt proportional zur Taktfrequenz geregelt werden.The tuning range of the tunable clock generators described here can easily span one octave and more. In order to generate a clock signal with a constant amplitude in the entire frequency range, the output voltage of the D / A converter 9 and thus the slope of the sawtooth signal can be regulated inversely proportional to the clock frequency with the aid of the computer.
Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Anordnung der erfindungsgemä¬ ßen PWM-Schaltung 50 in einem Computer/Druckersystem. Com¬ puter und Drucker 60 sind über eine herkömmliche parallele Schnittstelle 40, wie z.B. eine Centronics-Schnittstelle verbunden. Über diese Schnittstelle werden Textdaten über¬ tragen, bei denen lediglich Schwarzweißdarstellung, aber keine Graustufendarstellung erforderlich ist . Der Drucker 60 kann über eine für die Schriftdarstellung optimierte Treiberschaltung 61 verfügen, die über die Schnittstelle 40 angesprochen wird. Die Ausgangssignale der PWM-Schaltung 50 und der Treiberschaltung 61 werden über eine logische Oder- Verknüpfung gemeinsam auf die Laserdiode 62 des Druckers gegeben, um auf der lichtempfindlichen Walze (nicht darge¬ stellt) eine aus Text und Graustufenbildern bestehende Druckseite in kürzestmöglicher Zeit aufzubauen. Der Anschluß 63 für die Eingabe des PWM-Signals der Schal¬ tung 50 in den Drucker 60 ist bei Laserdruckern der Fa. Hewlett Packard standardmäßig vorhanden und wird als "Vi¬ deo-Port" bezeichnet.10 shows a preferred arrangement of the PWM circuit 50 according to the invention in a computer / printer system. Computer and printer 60 are connected via a conventional parallel interface 40, such as a Centronics interface. Text data is transmitted via this interface, in which only black and white representation, but no grayscale representation is required. The printer 60 can have a driver circuit 61 which is optimized for the font representation and which is addressed via the interface 40. The output signals of the PWM circuit 50 and the driver circuit 61 are given via a logical OR combination to the laser diode 62 of the printer in order to build up a print page consisting of text and grayscale images on the light-sensitive roller (not shown) in the shortest possible time. The connection 63 for the input of the PWM signal of the circuit 50 into the printer 60 is present as standard in laser printers from Hewlett Packard and is referred to as a “video port”.
Die Verbindung über die Schnittstelle 40 ist nicht zwingend erforderlich, da die erfindungsgemäße PWM-Schaltung 50 sel¬ ber auch in der Lage ist, Schwarzweißgraphik und Texte dar¬ zustellen.The connection via the interface 40 is not absolutely necessary, since the PWM circuit 50 according to the invention is also capable of displaying black and white graphics and texts.
Die erfindungsgemäße PWM-Schaltung kann im Computer oder im Drucker eingebaut sein, oder ihre Komponenten können nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten auf beide verteilt sein. Sie kann in deren Schaltungen fest verdrahtet oder als nach- rüstbare Steckkarte, Hybridschaltung oder ASIC ausgebildet sein. Bei der Ausbildung als Nachrüstsatz führt die Ab- stimmbarkeit des Taktgenerators zu dem besonderen Vorteil, daß dieselbe Schaltung ohne Änderungen für Laserdrucker mit unterschiedlichen Aspektverhältnissen verwendet werden kann, da die zur Erzeugung der Dichte benötigte Taktfre¬ quenz der Schaltung durch passende Softwaretreiber auf den Computer vorgegeben werden kann.The PWM circuit according to the invention can be installed in the computer or in the printer, or its components can be distributed over both from the point of view of expediency. It can be hard-wired in their circuits or can be designed as a retrofittable plug-in card, hybrid circuit or ASIC. When configured as a retrofit kit, the ability to tune the clock generator has the particular advantage that the same circuit can be used without changes for laser printers with different aspect ratios, since the clock frequency of the circuit required to generate the density is predefined on the computer by suitable software drivers can be.
Es ist offensichtlich, daß die hier in Verbindung mit einem Schwarzweiß-Drucker gegebene technische Lehre ohne wesent¬ liche Abwandlungen auf die Verarbeitung der einzelnen Grundfarben für einen Farblaserdrucker übertragbar ist.It is obvious that the technical teaching given here in connection with a black-and-white printer can be transferred to a color laser printer without substantial modifications to the processing of the individual basic colors.
Die Lehre ist auch nicht auf den Einsatz an Laserdruckern beschränkt. Sie setzt lediglich voraus, daß der Drucker eingerichtet ist, um innerhalb eines Pixels des Druckbildes Farbpunkte unterschiedlicher, regelbarer Größe zu erzeugen. Auch Tintenstrahldrucker können hierzu in der Lage sein. Ferner ist offensichtlich, daß die Lehre nicht auf die in der Beschreibung und den Figuren beispielhaft genannten Bitbreiten von Bussen, Speicher- und anderen Elementen be¬ schränkt ist. The teaching is also not limited to use on laser printers. It only presupposes that the printer is set up to produce color dots of different, controllable sizes within one pixel of the printed image. Inkjet printers can also do this. Furthermore, it is obvious that the teaching is not limited to the bit widths of buses, memory elements and other elements mentioned by way of example in the description and the figures.

Claims

Patentansprüche claims
PWM-Schaltung zum Ansteuern des Lasers in einem Laser¬ drucker, mitPWM circuit for controlling the laser in a laser printer, with
- einer Schnittstelle (1) , die mit einer externen Datenquelle verbindbar ist,- an interface (1) which can be connected to an external data source,
- einem Pufferspeicher (3a, 3b) mit einem Eingabe- anschluß zum Empfangen von Daten über die Schnitt¬ stelle (1) und einem vom Eingabeanschluß unabhängigen Ausgabeanschluß, der mit einer von einem Taktgene¬ rator (11) vorgegebenen Periode (τ) zuvor empfangene Datenwerte auf einen internen Kanal (4) weitergibt,- A buffer memory (3a, 3b) with an input connection for receiving data via the interface (1) and an output connection which is independent of the input connection and which was previously received with a period (τ) predetermined by a clock generator (11) Forwards data values to an internal channel (4),
- einem ersten D/A-Wandler (7) , dessen Ausgangssi¬ gnalpegel mit der Periode τ anhand der weitergege¬ benen Datenwerte aktualisiert wird,- a first D / A converter (7), the output signal level of which is updated with the period τ on the basis of the passed on data values,
- einem Modulator (8) , der einen Rampengenerator- A modulator (8) which is a ramp generator
(81) umfaßt und anhand des Ausgangssignalpegels des ersten D/A-Wandlers (7) ein pulsbreitenmoduliertes Laser-Steuersignal mit einer Modulationsperiode er¬ zeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsperiode des Laser-Steuersignals gleich der Periode τ ist und daß der Rampengenerator (81) ein Rampensignal in Form einer symmetrischen Sägezahnspan¬ nung mit der Periode τ erzeugt.(81) and based on the output signal level of the first D / A converter (7) generates a pulse-width-modulated laser control signal with a modulation period, characterized in that the modulation period of the laser control signal is equal to the period τ and that the ramp generator ( 81) generates a ramp signal in the form of a symmetrical sawtooth voltage with the period τ.
Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher zwei Speicherbänke (3a; 3b) umfaßt, die abwechselnd zum Empfangen mit der Schnittstelle (1) oder zum Weitergeben mit dem internen Datenkanal (4) verbindbar sind.Circuit according to claim 1, characterized in that the buffer memory comprises two memory banks (3a; 3b) which alternately receive with the interface (1) or can be connected to the internal data channel (4) for forwarding.
3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher aus frei adres¬ sierbaren Speicherelementen aufgebaut ist.3. Circuit according to one of claims 1 to 2, characterized in that the buffer memory is constructed from freely addressable memory elements.
4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Pufferspeicher aus FIFOs aufgebaut ist.4. Circuit according to claim 1 to 2, characterized gekennzeich¬ net that the buffer memory is constructed from FIFOs.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher ein Zweitor-Speicher ist.5. A circuit according to claim 1, characterized in that the buffer memory is a two-port memory.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Pufferspeicher enthaltenen Daten über die Schnittstelle (1) ausgegeben werden kön¬ nen.6. Circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the data contained in the buffer memory can be output via the interface (1).
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn¬ zeichnet durch einen Filter (83) , der das Ausgangssi¬ gnal des Rampengenerators (81) verzerrt.7. Circuit according to one of claims 1 to 6, marked by a filter (83) which distorts the output signal of the ramp generator (81).
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik des Filters (83) über die Schnitt¬ stelle (1) extern steuerbar ist.8. Circuit according to claim 7, characterized in that the characteristic of the filter (83) via the interface (1) is externally controllable.
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß sie wenigstens einen Sequenzer (5a, 5b, 5c) umfaßt, der in einer ersten Betriebsart einen in den Pufferspeicher eingegebenen Datenwert in eine erste Zahl von Abschnitten zerlegt und die Abschnitte nacheinander ausgibt.9. Circuit according to one of claims 1 to 8, characterized ge indicates that it comprises at least one sequencer (5a, 5b, 5c) which, in a first operating mode, breaks down a data value entered into the buffer memory into a first number of sections and which Outputs sections in succession.
10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sequenzer wenigstens eine zweite Betriebsart auf- weist, in der er einen in den Pufferspeicher eingegebe¬ nen Datenwert unzerlegt oder in eine zweite Zahl von Abschnitten zerlegt ausgibt.10. Circuit according to claim 9, characterized in that the sequencer at least one second mode of operation points, in which it outputs a data value entered into the buffer memory unassembled or disassembled into a second number of sections.
11. Schaltung nach Anspruch 2 und Anspruch 9 oder 10, da¬ durch gekennzeichnet, daß jeder Speicherbank ein Se¬ quenzer (5a, 5b) zugeordnet ist.11. A circuit according to claim 2 and claim 9 or 10, characterized in that each memory bank is assigned a sequencer (5a, 5b).
12. PWM-Schaltung zum Ansteuern des Lasers in einem Laser¬ drucker, mit12. PWM circuit for controlling the laser in a laser printer, with
- einer Schnittstelle (1) die mit einer externen Datenquelle verbindbar ist,- an interface (1) which can be connected to an external data source,
- einem ersten D/A-Wandler (7) , dessen Ausgangssi¬ gnalpegel mit einer von einem Taktgenerator (11) vor¬ gegebenen Periode (τ) anhand von über die Schnitt¬ stelle (1) empfangenen Daten aktualisiert wird,a first D / A converter (7), the output signal level of which is updated with a period (τ) given by a clock generator (11) on the basis of data received via the interface (1),
- einem Modulator (8) , der anhand des Ausgangssi¬ gnalpegels des ersten D/A-Wandlers ein pulsbrei- tenmoduliertes Laser-Steuersignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode (τ) des Taktgenerators (11) in einem vor¬ gegebenen Bereich wählbar ist.- A modulator (8) which generates a pulse-width-modulated laser control signal on the basis of the output signal level of the first D / A converter, characterized in that the period (τ) of the clock generator (11) can be selected in a predetermined range is.
13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator einen Phasensteueranschluß aufweist, der mit einem Steuersignal (BD) beschaltet werden kann, um die Phase des Taktsignals auf einen vorbestimmten Wert zu setzen.13. The circuit according to claim 12, characterized in that the clock generator has a phase control connection which can be connected to a control signal (BD) in order to set the phase of the clock signal to a predetermined value.
14. Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (11) eine Phasenregelkreis- (PLL) - Schaltung ist.14. Circuit according to claim 13, characterized in that the clock generator (11) is a phase locked loop (PLL) circuit.
15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die PLL-Schaltung einen spannungsgesteuerten Oszillator (23) umfaßt, dessen Steuerspannung von einem D/A¬ Wandler (27) grob vorgegeben und von einem rückgekop¬ pelten Phasenkomparator anhand des Phasensteuersignals15. A circuit according to claim 14, characterized in that the PLL circuit is a voltage controlled oscillator (23), the control voltage of which is roughly predetermined by a D / A converter (27) and by a feedback phase comparator based on the phase control signal
(BD) fein abgestimmt wird.(BD) is fine-tuned.
16. Schaltung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Frequenzteiler (22) , der aus dem Ausgangssignal des Os¬ zillators (23) das Taktsignal (LL) erzeugt und einen Reset-Eingang besitzt, über den er in eine vordefinier¬ te Phase versetzt werden kann.16. The circuit according to claim 15, characterized by a frequency divider (22), which generates the clock signal (LL) from the output signal of the oscillator (23) and has a reset input via which it can be put into a predefined phase can.
17. Schaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasensteuersignal (BD) über ein steuerbares Verzögerungsglied (29) am Reset-Anschluß anliegt.17. The circuit according to claim 16, characterized in that the phase control signal (BD) is present via a controllable delay element (29) at the reset connection.
18. Schaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasensteuersignal (BD) direkt am Reset-An¬ schluß anliegt und die vordefinierte Phase mehrere ver¬ schiedene Werte annehmen kann.18. Circuit according to claim 16, characterized in that the phase control signal (BD) is present directly at the reset connection and the predefined phase can assume several different values.
19. Schaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (11) eine Funk¬ tionssyntheseschaltung ist, welche umfaßt:19. Circuit according to one of claims 12 to 13, characterized in that the clock generator (11) is a func tion synthesis circuit which comprises:
- einen hochstabilen Oszillator (31) ,- a highly stable oscillator (31),
- ein Speicherelement (33) , in dem eine Vielzahl von Werten der zu synthetisierenden Funktion ge¬ speichert ist,a memory element (33) in which a multiplicity of values of the function to be synthesized is stored,
- einem Adreßgenerator (32) , der in durch den Os¬ zillator (31) festgelegter zeitlicher Folge die an das Speicherelement (33) ausgegebenen Adressen um ei¬ nen wählbaren Wert erhöht oder erniedrigt, und- An address generator (32) which increases or decreases the addresses output to the memory element (33) by a selectable value in a time sequence determined by the oscillator (31), and
- einen D/A-Wandler (34) , der aus den vom Speicher¬ element (33) ausgegebenen Funktionswerten das Taktsi¬ gnal (LL) erzeugt. - A D / A converter (34) which generates the clock signal (LL) from the function values output by the memory element (33).
20. Schaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion eine Sinusfunktion ist.20. Circuit according to claim 19, characterized in that the function is a sine function.
21. Schaltung nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch einen Tiefpaßfilter (35) zum Verstetigen des vom D/A-Wandler (34) ausgegebenen Taktsignals.21. Circuit according to claim 19 or 20, characterized by a low-pass filter (35) for stabilizing the clock signal output by the D / A converter (34).
22. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines zweiten D/A-Wand¬ lers (9) , der ein Datenwort über die Schnittstelle (1) empfangen kann, mit einem Steuereingang des Ram¬ pengenerators (81) zur Steuerung der Steigung der Rampe verbunden ist.22. Circuit according to one of claims 1 to 21, characterized in that the output of a second D / A converter (9), which can receive a data word via the interface (1), with a control input of the ram generator ( 81) is connected to control the slope of the ramp.
23. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekenn¬ zeichnet durch ein Speicherelement (6) , das mittels der weitergegebenen Daten adressiert wird, und dessen Aus¬ gänge mit den Eingängen des ersten D/A-Wandlers (7) verbunden sind.23. Circuit according to one of claims 1 to 22, marked by a memory element (6) which is addressed by means of the transmitted data and whose outputs are connected to the inputs of the first D / A converter (7).
24. Schaltung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Daten im Speicherelement (6) größer ist als die der zur Adressierung des Speicherelements (6) verwendeten Daten.24. Circuit according to claim 23, characterized in that the width of the data in the memory element (6) is greater than that of the data used for addressing the memory element (6).
25. Schaltung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherbreite des Speicherelements (6) 10 Bit und die Adreßbreite 8 Bit beträgt.25. The circuit according to claim 24, characterized in that the memory width of the memory element (6) is 10 bits and the address width is 8 bits.
26. Schaltung nach einem der Ansprüche 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (6) ein Schreib-Lese-Speicher ist, der auch über die Schnitt¬ stelle beschrieben und gelesen werden kann. 26. Circuit according to one of claims 23 to 24, characterized in that the memory element (6) is a read-write memory, which can also be written and read via the interface.
27. Schaltung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in das Speicherelement (6) eine Da- tendekompressionsschaltung integriert ist.27. Circuit according to one of claims 23 to 26, characterized in that a data decompression circuit is integrated in the memory element (6).
28. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer Steckkarte zum An¬ schließen an den Video-Port (63) eines Laserdruckers (60) implementiert ist.28. Circuit according to one of claims 1 to 27, characterized in that it is implemented on a plug-in card for connection to the video port (63) of a laser printer (60).
29. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem Chip integriert oder als Hybridschaltung aufgebaut ist .29. Circuit according to one of claims 1 to 28, characterized in that it is integrated on a chip or is constructed as a hybrid circuit.
30. Laserdrucker mit einer Schaltung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (1) der Schaltung (50) zum Empfangen von Bilddaten vorgesehen ist und eine zweite Schnittstelle30. Laser printer with a circuit (50) according to one of claims 1 to 29, characterized in that the interface (1) of the circuit (50) is provided for receiving image data and a second interface
(40) zum Empfangen von Textdaten vorgesehen ist. (40) is provided for receiving text data.
PCT/EP1996/002253 1995-05-26 1996-05-24 Pulse width modulation (pwm) circuit WO1996037994A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19519451.9 1995-05-26
DE1995119451 DE19519451A1 (en) 1995-05-26 1995-05-26 PWM circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996037994A1 true WO1996037994A1 (en) 1996-11-28

Family

ID=7763004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1996/002253 WO1996037994A1 (en) 1995-05-26 1996-05-24 Pulse width modulation (pwm) circuit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19519451A1 (en)
WO (1) WO1996037994A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0271178A2 (en) * 1986-12-09 1988-06-15 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus
EP0483129A1 (en) * 1985-08-15 1992-04-29 Canon Kabushiki Kaisha An apparatus for generating an image from a digital video signal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0483129A1 (en) * 1985-08-15 1992-04-29 Canon Kabushiki Kaisha An apparatus for generating an image from a digital video signal
EP0271178A2 (en) * 1986-12-09 1988-06-15 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE19519451A1 (en) 1996-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4239966C2 (en) Image processing device
DE69532445T2 (en) SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING GRAPHICAL CHARACTERISTICS OF MARKING DEVICES
DE69634040T2 (en) Method and apparatus for bit rate reduction and reconstruction of image data by means of dither fields
DE10085017B4 (en) Data path for high-performance pattern generator
DE3609252C2 (en)
DE4031052C2 (en)
DE69827464T2 (en) Ink jet printer and printing method for improving accuracy of ink drop placement
DD144468A5 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR PRODUCING JAMMED PRESSURE FORMS
DE3408187A1 (en) IMAGE PROCESSING DEVICE
DE2809338B2 (en) Density control arrangement for inkjet printers
DE4111185A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR RELEASING THE MODULATION OF A SCAN LASER BEAM
DE19935971A1 (en) Multi laser beam image recording device for laser printer pulse-width modulates interference data output from memory in sequence in which they were written based on delay data
DE4034527A1 (en) IMAGE GENERATION DEVICE
DE69831379T2 (en) Dynamic pulse width modulation for laser printing
DE19749925C2 (en) A laser marking
DE102008049477A1 (en) Method and device for projecting at least one light beam
DE69628539T2 (en) Setting the dot size for laser printers
DE60302483T2 (en) Device and method for image recording
DE4026437C2 (en) Image data storage and writing device for an image forming device
DE4435367C2 (en) Control circuit and method for driving an engraving needle in a gravure engraving machine
WO1996037994A1 (en) Pulse width modulation (pwm) circuit
DE19629187B4 (en) Laser scanning apparatus and method for controlling the intensity of a laser beam
DE4017427C2 (en)
DE3712911A1 (en) MODULATOR CONTROL FOR AUTOMATICALLY REMOVING INTENSITY CHANGES IN A LASER SCANNER
DE69724183T2 (en) Method and device for printing digital halftone images

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase