DE4017427A1 - Mehrton-laserstrahl-schreibeinrichtung fuer ein bilderzeugungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrton-Laserstrahl-Schreibein­ richtung für ein Bilderzeugungsgerät und betrifft insbeson­ dere eine Mehrton-Laserstrahl-Schreibeinrichtung, mit wel­ cher Mehrfachtonwerte mittels eines Einzelpunktes wiederge­ geben werden können.

Bei einigen modernen Bilderzeugungsgeräten, wie Digitalkopie­ rern, Laserstrahl-Druckern und Faksimilegeräten, kann ein Bild in Mehrfachtonwerten wiedergegeben werden. Beispielsweise gibt ein derart ausgestatteter Digitalkopierer ein Bild in Mehrfachtonwerten mit Hilfe eines Zitterverfahrens (dither) wieder und erzeugt unter anderem ein glattes gleichmäßiges photographisches Bild. Durch ein Erhöhen des Zitterns würde die Tonwiedergabe gesteigert, jedoch würde die Auflösung geringer. Obwohl diese Situation oder Zwangslage durch Erhö­ hen der Schreibdichte beseitigt werden kann, werden durch eine derartige Lösung die Kosten erhöht und eine hochschnel­ le Verarbeitung behindert. Ob nun eine Vorlage eine Textvor­ lage oder eine photographische Vorlage ist, sind sowohl eine hohe Auflösung als auch eine hohe Tonwerte-Reproduzierbar­ keit erreichbar, wenn Daten mittels eines Einzelpunktes in Mehrfachtonwerten geschrieben werden können.

Im allgemeinen wird ein Mehrton-Laserstrahl-Schreiben durch eines von zwei verschiedenen Systemen durchgeführt, nämlich ein Pulsbreitenmodulations-(PWM-)System und ein analoges Modulationssystem. Das PWM-System ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 1 25 338/1988 be­ schrieben. Bisher vorgeschlagene PWM-Systeme haben den Nachteil, daß das abgegebene PWM-Signal nicht genau ist, da das Bildsignal Rauschen enthält, und da es nicht leicht ist, ein Mustersignal zu erzeugen und das Bild- und das Mu­ stersignal miteinander zu synchronisieren. Das analoge Modu­ lationssystem ist beispielsweise in der japanischen Patentan­ meldung Nr. 1 84 773/1988 beschrieben. Eine Schwierigkeit bei dem herkömmlichen analogen Modulationssystem besteht darin, daß die Anzahl an Tonwerten nicht erhöht werden kann, ohne die Komponenten und Elemente einer spannungsanlegenden Ein­ richtung zu erhöhen und ohne dadurch die Steuerung zu kompli­ zieren. Um beispielsweise 2ⁿ Tonwerte zu erzeugen, werden n Konstantstromquellen benötigt. Selbst wenn Licht, das von ei­ nem Halbleiterlaser abgegeben wird, im Quantumge auf der Ba­ sis einer großen Anzahl von Tonwerten gesteuert werden kann, kann ein Bild infolge der Alterung einer photoleitfähigen Trommel und von Toner, welche in dem Laserstrahldrucker er­ forderlich sind, in Schwärzungsgraden ausgedruckt werden, wel­ che zu den Abgabelichtmengen eines Halbleiterlasers passen. Das analoge Modulationssystem ist somit aus den vorstehend angeführten Gründen nachteilig, obwohl mit ihm eine unbe­ grenzte Anzahl Tonwerte erzeugt werden kann. Obwohl das PWM- Signal, das mittels des PWM-Systems erzeugt worden ist, einer analogen Modulation unterzogen werden kann, ist die Genauig­ keit des PWM-Signals nicht hoch genug, um die gewünschte Tonwert-Reproduzierbarkeit zu erreichen.

Gemäß der Erfindung soll daher eine Mehrton-Laserstrahl- Schreibeinrichtung geschaffen werden, mit welcher ein Bild mit Hilfe eines einfachen Aufbaus mittels eines Einzelpunk­ tes genau in Mehrfach-Tonwerten wiedergegeben werden kann. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Mehrton-Laserstrahl- Schreibeinrichtung geschaffen werden, mit welcher durch Streu­ en der Punktdichte auch Halbtonwerte gleichbleibend wiederge­ geben werden können.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Mehrton-Laserstrahl- Schreibeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale in dessen kennzeichnenden Teil erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche. Somit ist durch die Erfindung eine insgesamt ver­ besserte Mehrton-Laserstrahl-Schreibeinrichtung für eine Bilderzeugungseinrichtung geschaffen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich­ nungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm eines PWM-Systems, welches eines der herkömmlichen Mehrton-Laserstrahl-Schreibsysteme ist;

Fig. 2 schematisch ein Blockdiagramm eines analogen Modu­ lationssystems, welches ein anderes herkömmliches Mehrton-Laserstrahl-Schreibsystem darstellt;

Fig. 3 einen Teil eines Laserstrahldruckers, in welchem eine Einrichtung gemäß der Erfindung angewendet ist;

Fig. 4A und 4B eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht der Laserstrahl-Schreibeinrichtung, welche in dem Laser­ strahldrucker der Fig. 3 untergebracht ist;

Fig. 5 schematisch ein Blockdiagramm einer Ausführungs­ form der Mehrton-Laserstrahl-Schreibeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 einen Graphen, in welchem eine Beziehung zwischen dem Durchlaßstrom und der Emissionsintensität eines Halbleiterlasers wiedergegeben ist;

Fig. 7 schematisch in Form eines Blockdiagramms einer Konstantstromquellen-Schaltung;

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Modulations-Steuerschal­ tung, welche einem Halbleiterlaser zugeordnet ist;

Fig. 9 ein Zeitdiagramm, welches eine Emissionswert- Steuerprozedur (APC) wiedergibt;

Fig. 10 schematisch in Form eines Blockdiagramms eine Aus­ gangsdaten-Umsetzschaltung;

Fig. 11 ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise der in Fig. 10 wiedergegebenen Schaltung;

Fig. 12 Wellenformen, welche zu der Schaltung der Fig. 10 in Beziehung stehen;

Fig. 13 in Form eines Blockdiagramms schematisch eine Phasenschiebeschaltung;

Fig. 14A bis 14F Darstellungen zum Verständnis der Arbeits­ weise der in Fig. 13 wiedergegebenen Schaltung, und

Fig. 15A bis 15C Darstellungen einer modifizierten Lösung, welche den Fig. 14A bis 14F zugeordnet ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zuerst einige herkömmliche Mehrton-Laserstrahl-Schreibsysteme beschrieben. Ein PWM-System, das zu einer Familie von Mehrton-Laserstrahl- Schreibsystemen gehört, verwendet einen Digital-Analog-(DA-) Umsetzer, welcher ein Bildsignal IMG erzeugt, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Ferner erzeugt eine PWM-Einrichtung ein Mustersignal PTN, wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt ist. Das Bildsignal IMG und das Mustersignal PTN werden in der in Fig. 1 wiedergegebenen Weise synchronisiert. Ein Pegelver­ gleicher in der PWM-Einrichtung vergleicht die Pegel der Signale IMG und PTN und erzeugt ein Impulssignal PWM, welches das Vergleichsergebnis darstellt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

In Fig. 2 ist ein analoges Modulationssystem dargestellt, welches ein weiteres herkömmliches Mehrton-Laserstrahl- Schreibsystem ist. Das dargestellte System weist eine An­ zahl, in der speziellen Ausführungsform der Fig. 2 vier, Spannung-Strom-Umsetzer 1 auf, welche Eingangsspannungen V 0 bis V 3 entsprechend den zwei Pegel aufweisenden Eingangs­ daten D 0 bis D 3 in Ströme I 0 bis I 3 umsetzen. Ein Photode­ tektor 2 ist mit den Ausgangsanschlüssen der Spannung-Strom- Umsetzer 1 verbunden und spricht auf die Lichtmenge an, wel­ che von dem Halbleiterlaser abgegeben wird. Mittels einer Schaltung 3 werden an die Spannung-Strom-Umsetzer 1 die Span­ nungen V 0 bis V 3 angegelegt, welche entsprechend der mittels des Photodetektors 2 festgestellten Lichtmenge eingestellt werden. Auf diese Weise transformiert das analoge Modula­ tionssystem eine Anzahl durch Spannungsteilung erzeugter Spannungen V 0 bis V 3 in Ströme I 0 bis I 3, und führt basie­ rend auf der Summe Il der Ströme I 0 bis I 3 eine anloge Mo­ dulation durch. Bei den herkömmlichen Schreibsystemen, wel­ che so, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt sind, gibt es jedoch einige ungelöste Schwierigkeiten, wie eingangs be­ reits ausgeführt ist.

In Fig. 3 ist ein Bilderzeugungsgerät, bei welchem eine Mehr­ ton-Laserstrahl-Schreibeinrichtung gemäß der Erfindung ange­ wendet ist, dargestellt und beispielsweise als ein Laser­ drucker ausgeführt. Ein Bildleser, welcher dem Laserdrucker zugeordnet ist, wird als erstes beschrieben. In Fig. 3 wird eine nicht dargestellte Vorlage auf einer Glasplatte 11 an­ geordnet und mittels einer Lichtquelle 12 beleuchtet. Ein re­ flektiertes Bild wird durch Spiegel 13 bis 15 weitergeleitet und dann mittels eines Objektivs 19 auf der lichtempfindli­ chen Oberfläche eines CCD-(ladungsgekoppelten) Bildsensors 17 fokussiert. Die Lichtquelle 12, die Spiegel 13 bis 15 und das Objektiv 16 bilden eine optische Einrichtung.

Die Lichtquelle 12 und der Spiegel 13 sind an einem Träger 18 angebracht, welcher nach unten und parallel zu der Glas­ platte 11 bewegbar ist. Eine Hauptabtastung wird durch das Abtasten des CCD-Bildsensors 17 durchgeführt. Insbesondere der CCD-Bildsensor 17 liest die Vorlage eindimensional, wäh­ rend die Optik zur Durchführung einer Unterabtastung entlang der Glasplatte 11 bewegt wird. In der dargestellten Ausfüh­ rungsform ist die Lesedichte sowohl in der Haupt- als auch in der Unterabtastrichtung mit 16 Bildelementen pro Milli­ meter gewählt, so daß Papierblätter bis zu einem Format A 3 (297 mm × 420 mm) gelesen werden können. Der Laserdrucker hat auch eine Laserstrahl-Schreibeinrichtung, eine Bilderzeu­ gungseinrichtung, eine Papierzuführeinrichtung, usw.

Wie in Fig. 3 und in Fig. 4A und 4B im einzelnen darge­ stellt ist, weist die Laserstrahl-Schreibeinrichtung eine Laserstrahl-Abgabeeinheit 19, ein Objektiv 20 und einen Spiegel 21 auf. Wie in Fig. 4B dargestellt, weist die Laser­ strahl-Abgabeeinheit 19 im Inneren eine Laserdiode und ei­ nen Polygonalspiegel 19 A auf, welcher mittels eines Motors 19 B mit hoher Drehzahl gedreht wird. Durch einen von der Laserstrahl-Schreibeinrichtung abgegebenen Laserstrahl wird eine photoleitfähige Trommel 22 in der Bildwiedergabeeinrich­ tung bestrahlt. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind ein Haupt­ lader 23, eine Entwicklungseinheit 25, ein Transferlader 26, ein Trennlader 27, ein Papiertrenner in Form einer Klaue 28 und eine Reinigungseinheit 29 um die Trommel 22 herum ange­ ordnet. Ein Strahlsensor 30 ist in einer Position auf der Seite der Trommel 22 und dort festgelegt, wo sie der Laser­ strahl erreicht, um ein Hauptabtast-Synchronisiersignal MSYNC zu erzeugen.

Nunmehr wird beschrieben, wie ein Bild wiedergegeben wird. Der Hauptlader 23 lädt die Oberfläche der Trommel 22 gleich­ förmig mit einem hohen Potential. Wenn der Laserstrahl auf die geladene Oberfläche der Trommel 22 auftrifft, wird das Potential in dem bestrahlten Teil erniedrigt. Da der Laser­ strahl entsprechend den Schwarz/weiß-Pegeln von aufzuzeich­ nenden Bildelementen moduliert ist, erzeugt der Laserstrahl elektrostatisch ein latentes Bild in Form einer Potential­ verteilung auf der Trommel 22. Wenn der Bereich der Trommel 22, auf welchem das latente Bild erzeugt worden ist, die Entwicklungseinheit 25 erreicht, bringt diese auf der Basis der Potentiale der Trommel Toner auf die Trommel 22 auf und erzeugt dadurch ein Tonerbild. Ein Papierblatt wird mit ei­ ner vorherbestimmten zeitlichen Steuerung dem Teil der Trom­ mel 22 zugeführt, welcher das Tonerbild trägt. Der Übertra­ gungslader 26 überträgt dann das Tonerbild auf das Papier­ blatt, welches dann mittels des Trennladers 27 von der Trommel 22 getrennt wird. Das von der Trommel 22 getrennte Papierblatt wird dann mittels eines Bandes 31 zu einerFixier­ einheit 32 transportiert, welche im Inneren eine Heizeinrich­ tung aufweist. Nachdem das Tonerbild auf dem Papierblatt mittels der Fixiereinheit 32 fixiert worden ist, wird das Papierblatt auf eine nicht dargestellte Ablage ausgetragen.

In der dargestellten Ausführungsform weist die Papierzuzführ­ einrichtung zwei Papierkassetten 33 und 34 auf, welche je­ weils mit Papierblättern bestimmter Größe geladen sind. Die in den Papierkassetten 33 und 34 gestapelten Papierblätter werden mittels Zuführrollen 35 bzw. 36 abgezogen. Ein von der Papierkassette 33 oder 34 zugeführtes Papierblatt wird mittels eines Ausrichtrollenpaars 37 zum Stillstand gebracht und wird zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt synchron zu dem Fortgang des Aufzeichnungsprozesses durch das Ausricht­ rollenpaar 37 zu der Trommel 22 befördert. Die zwei ver­ schiedenen Papierzuführbahnen haben jeweils einen Größensen­ sor zum Fühlen der Größe der Papierblätter, obwohl dies in Fig. 4A einzeln nicht dargestellt ist.

In Fig. 5 ist eine Mehrton-Laserstrahl-Schreibeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche eine PWM-Schaltung 38, eine analoge Modulierschaltung 39 und eine Laserdiode 40 aufweist. Die Dichtedaten (deren Zahl A × B ist) werden als 4 Bit Daten an die PWM-Schaltung 38 angelegt. Die PWM- Schaltung 38 führt eine Pulsbreitenmodulation bezüglich A Tonwerten auf der Basis der oberen (höheren) Bits der Ein­ gangsdaten, beispielsweise ein oberes (höheres) Bit durch. Das Ausgangssignal der PWM-Schaltung 38 wird an die analoge Modulierschaltung 39 angelegt, welche dann eine analoge Mo­ dulation bezüglich B Tonwerten auf der Basis von unteren Bits der Eingangsdaten, beispielsweise von unteren drei Bits, durchführt. Folglich hat das Ausgangssignal (A × B) Tonwerte und wird an die Laserdiode 40 angelegt.

Nachstehend wird ein System zum Steuern der analoge Modula­ tion durchgeführt. Bei einem Ansteuersystem für einen Halblei­ terlaser (LD) wird eine Beziehung zwischen dem Durchlaß­ strom I und der Emissionsintensität L des Lasers LD verwen­ det, d.h. eine I-L-Kennlinie, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Die I-L-Kennlinie des Lasers LD ist für die Durchlaß­ ströme linear, welche größer als der Schwellenwertstrom Ith sind, und unter einer solchen Voraussetzung wird die diffe­ rentielle Quantenausbeute n als konstant betrachtet.

Wie in Fig. 7 dargestellt, ist das Steuersystem so ausge­ legt, daß ein Durchlaßstrom durch die Summe von Strömen ge­ bildet ist, welche durch eine Anzahl Konstantstromquellen 41 bis 44 erzeugt worden sind, und der sich ergebende Strom wird dann entsprechend Schreibdaten durch Schalter 45, 46 und 47 geschaltet. Während die Konstantstromquelle 41 einen Vorstrom zuführt, welcher größer als der Schwellenwertstrom ist, steuern die Konstantstromquellen 42, 43 und 44, welche gewichtet werden, um eine Beziehung von 1 : 2 :4 bezüglich des Stromes haben, den LD-Ansteuerstrom auf acht 3 Bit-Pegel. Zu diesem Zeitpunkt sind die Stromwerte I ₁, I₂ und I₃, wäh­ rend der miminale Vorstrom, wenn die Schalter 45, 46 und 47 nicht angesteuert werden I₀ ist. Die Emissionsintensitä­ ten (Lichtmengen), welche den Strömen I ₀ bis I₃ zugeordnet sind, sind in Fig. 6 dargestellt. Hieraus folgt, daß es mit allen möglichen Kombinationen der Ströme I ₁ bis I₃ möglich ist, 8 verschiedene Lichtmengen L ₀ bis L₇ zu erzeugen, wel­ che bezüglich der Differenz gleich sind.

Die Emissionsintensitäten werden auf folgende Weise einge­ stellt:

• 1) Einstellen eines LD-Emissionsintensitätsbereichs von P₀ bis P_max (wobei P₀ annähernd gleich 0 ist);
• 2) Festlegen eines LD-Durchlaßstroms I ₀ und dadurch einer minimalen LD-Emissionsintensität P ₀;
• 3) Festsetzen eines Durchlaßstroms I _max auf der Basis von (I₀ + I_max) und dadurch einer maximalen LD-Emissionsintensi­ tät P _max, und
• 4) Einstellen von I₁ = (1/7) × Imax, I 2 = (2/7) × I_max und I3 ⁼ (4/7) × Imax.

Anhand von Fig. 8 wird ein LD-Modulations-Steuerschaltung be­ schrieben. Die Steuerschaltung hat eine durch eine strich­ punktierte Linie gekennzeichnete Modulationseinheit 48 für 8 Pegel-Daten und eine LD-Steuereinheit 49. Die Modulations­ einheit 48 summiert die Ströme von den Stromquellen, um die Lichtmenge des Lasers LD festzulegen, wie vorstehend ausge­ führt ist. Eine Photodiode (PD) in dem elben Laser-(LD-) Gehäuse empfängt das sich ergebende Ausgangslicht des La­ sers LD. Die LD-Steuereinheit 49 führt eine Emissionswert- Steuerung (APC) durch Einstellen der Pegel der Konstant- Stromquellen sowie eine zeitliche Steuerung durch. Insbeson­ dere werden ein analoger Ausgangswert D 10, welcher mittels eines ersten oder eines zweiten Schalters 50 oder 51 einge­ stellt worden ist, und ein Ausgangspegel D 11 der Photodiode (PD) mittels eines Vergleichers 52 verglichen. Ein Vorwärts- Rückwärtszähler 53 wird inkrementiert oder dekrementiert, bis die Ausgangswerte D 10 und D 11 gleich werden. Das Ausgangs­ signal des Zählers 53 wird an einen Digital-Analog-(DA-)Um­ setzer 54 angelegt. Der Zähler 53 wird wiederholt inkremen­ tiert und dekrementiert, bis der Vorstrom I ₀ und der maxi­ male Strom I ₇ (I_max) des Lasers LD festgelegt worden sind. Bezüglich der Strompegel zum Abgeben von Ausgangssignalen mit 8 Pegeln wird der Pegel des analogen Ausgangssignals D 24 des DA-Umsetzers 54 durch Widerstände 55 bis 60 geteilt, um hinsichtlich der Spannung ein Verhältnis von 1:2:4 ein­ zustellen. Mit solchen Spannungen wird dann jeweils eine der Konstantstromquellen 42, 43 und 44 über einen der zu­ geordneten Operationsverstärker 61, 62 und 63 angesteuert. Obwohl der Strom I ₀ in derselben Weise wie durch ein analo­ ges Ausgangssignal D 23 gesteuert wird, hängt der Pegel von dem Steuerbereich und der Auflösung ab.

In Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm wiedergegeben, das eine Emissionswertsteuerung (APC) darstellt. Wie Fig. 9 zeigt, werden die Ströme I ₀ und I₇, welche dem minimalen Lichtaus­ gangswert (Pegel 0) bzw. einem maximalen Lichtausgangswert (Pegel 7) zugeordnet sind, abwechselnd von dem Zeitpunkt an, an welchem die Ausgangsdaten einer Hauptabtastzeile beendet sind, bis zu dem Zeitpunkt eingestellt, an welchem eine Synchronisierung festgestellt wird. Entsprechend einem APC- Startsignal wird zuerst der Pegel 0 eingestellt. Die 8 Bit- Daten von dem Schalter 50 werden über ein Steuerglied 64 einem DA-Umsetzer 65 zugeführt, um die Lichtmenge entspre­ chend Pegel 0 einzustellen. Gleichzeitig werden Zählerdaten des Pegels 0, die in dem Halteglied 66 vorher eingestellt sind, in dem Vorwärts-Rückwärtszähler 53 (zuerst FFH) als ein Anfangswert geladen. Hierdurch wird die Operation zum Vergleichen der überwachten (Licht-)Menge basierend auf dem Zählerausgangswert beschleunigt. Alle Dichtedaten werden ab­ geschaltet, um eine Lichtmenge mit einem Pegel 0 abzugeben. Diese Lichtmenge wird mit einer mittels der Photodiode PD überwachten Lichtmenge verglichen, während der Zähler 53 entsprechend dem Vergleichsergebnis inkrementiert oder de­ krementiert wird. Der Zeitraum zwischen dem Zählerausgang und dem Vergleich beträgt etwa 1 µs, und der Steuerschleifen­ takt beträgt 500 kH. Entsprechend dem nächsten APC-Start­ (LGATE-)Signal wird der Pegel 7 in derselben Weise wie der Pegel 0 eingestellt. Insbesondere wird die Lichtmenge auf den Sollwert gesteuert, welcher den Ausgangsdaten des Schal­ ters 51 zugeordnet ist. Der Pegel 7 wird durch ein exclusives Steuerglied 67 und eine exclusive Halteeinheit 68 durchge­ führt und wird zusammen mit allen einzuschaltenden Dichteda­ ten eingestellt. Wenn eine überwachte Lichtmenge den einge­ stellten Wert überschreitet, ob dies der Pegel 0 wird oder 7 ist, wird der Zähler 53 gestoppt, um einen Fehler zu eliminieren, welcher der Einstellrichtung zuzuschreiben ist. Alle Dichtedaten werden am Ende der Einstelloperation oder nach Verstreichen von 100 µs, wobei von dem APC-Start­ signal gezählt wird, zum Zwecke einer Synchronisationsfest­ stellung angeschaltet (Ausgangspegel 7).

Für die vorstehend beschriebene APC-Zeitsteuerung werden mehrere programmierbare Logik-Einrichtungen (PLDs) 69 ver­ wendet, um Triggersignale und andere ähnliche Signale zu erzeugen, die für die anderen IC′s bestimmt sind. Mit der vorstehend beschriebenen Prozedur wird eine APC-Steuerung realisiert, bei welcher 256 aufeinanderfolgende 8 Bit-Licht­ mengenschritte eingestellt werden können. Derartige Licht­ mengen werden abwechselnd auf einer Hauptabtast-Zeilenbasis eingestellt, um dadurch zu verhindern, daß der analoge Licht­ mengen-Ausgangswert schwankt.

Die dargestellte Ausgangsform ist als eine 1 Punkt-15 Ton­ werte-Laserstrahl-Schreibeinrichtung ausgeführt, indem eine 2 Pegel-(2 Schritt-)PW-Modulation und eine analoge 8 Pegel­ (8 Schritt-)Modulation kombiniert werden. Eine analoge Mo­ dulation wird mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Modu­ lationssystem durchgeführt, während eine PW-Modulation da­ durch bewirkt wird, daß ein 1 Punkt-(1 Bildelement-) Schreib­ takt für eine Zeit-Teilungssteuerung in eine frühere und eine spätere Hälfte unterteilt wird.

Nunmehr wird ein Verfahren zum Abgeben von fünfzehn (15) Pe­ geln beschrieben. In Fig. 10 ist eine 1 Punkt-15 Pegel-Ausgangs­ daten-Umsetzschaltung dargestellt, in welcher eine Kombina­ tion aus einer analogen 8 Pegel-Modulation und einer 2 Pegel- PW-Modulation verwendet ist. Anhand eines Zeitsteuerdiagramms in Fig. 11 wird die Arbeitsweise einer derartigen Schaltung beschrieben. Die Dichtedaten, welche von dem CCD-Bildsensor 17 (Fig. 3) abgegeben worden sind, werden in digitale Daten umgesetzt und dann als ein digitales 4 Bit-(16 Pegel-) Sig­ nal D 0 bis D 3 an die Schaltung der Fig. 10 angelegt. Ein Bildelement-Takt CLK wird synchron mit den Daten ebenfalls an die Schaltung der Fig. 10 angelegt. Die eingegebenen Dichtedaten D 0 bis D 3 werden durch Halteglieder oder Signal­ speicher 70 synchron mit dem Bildelementtakt CLK gehalten. Die gehaltenen Daten werden durch invertierende Ausgänge der Halteglieder oder Signalspeicher 70 erzeugt, um Komple­ mente der Eingangsdaten zu erzeugen, welche bezüglich schwarz/weiß invertiert worden sind.

Anschließend werden die Daten verarbeitet, indem sie an dem Halbwellenteil des Taktes CLK in eine frühere und eine spä­ tere Hälfte aufgeteilt werden. Wenn die 16 Pegel-Eingangs­ daten größer als "8" sind, d.h. wenn das Ausgangssignal D′₃ auf einem hohen Pegel liegt, sind die früheren Halbwellen- Daten der maximale Ausgangswert (Pegel 7) und der Teil, wel­ cher "8" überschreitet, wird während der späteren Halbwel­ lenperiode analog moduliert. Wenn die Daten kleiner als "7" sind, fällt die spätere Halbwellen-Periode aus (Pegel 0), um so den minimalen Ausgangswert zu erzeugen, und eine ana­ loge Modulation wird in Verbindung mit den Daten während der früheren Halbwellen-Periode bewirkt. ODER-Glieder 71 in der letzten Stufe der Schaltungsanordnung dienen dazu, die Daten der früheren und späteren Halbwellenperioden des Bildelementtaktes zu kombinieren. Eine Reihenschaltung einer Anzahl Nicht-Glieder 72 dient dazu, die Verzögerung insbe­ sondere bei der Datenübertragung auszugleichen.

In Fig. 12 sind Ausgangs-Wellenformen dargestellt, welche den sechszehn (16) Pegeln zugeordnet sind, d.h. den Pegeln 0 bis 15 des 1 Punkt- (Bildelement-) 15 Pegel-Ausgangs, welcher aus dem 4 Bit-16 Pegel-Eingangssignal abgeleitet worden ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die Ausgangs-Wel­ lenformen, welche den Pegeln 7 und 8 zugeordnet sind, iden­ tisch und bezüglich der Schreibdichte dieselben. Diese Schwie­ rigkeit läßt sich ohne weiteres lösen, wenn die Daten um 1 verringert werden, wenn die Daten kleiner als "7" sind, oder wenn die Daten um "1" erhöht werden, wenn die Daten größer als "8" sind.

In Fig. 13 ist eine Schaltung zum Verschieben der Phase in Relation zu der vorher beschriebenen PW-Modulation darge­ stellt. In der dargestellten Ausführungsform wird eine 2 Pegel-PW-Modulation in einem Punkt bewirkt, so daß, wenn ein Halbton abgegeben wird, das Bild infolge der Konzentra­ tion von Punkten eine Periodizität haben kann, wie in Fig. 14A dargestellt ist. Folglich wird durch die Schaltung der Fig. 13 die Phase um eine Halbwelle, d.h. um 180° auf einer Hauptabtast-Zeilenbasis verschoben, wie in Fig. 14B darge­ stellt ist.

In Fig. 13 wird ein Schreib-Bildelementtakt CLKP an einen Puffer 73 und einen Inverter 74 angelegt, um zwei Takte zu erzeugen, welche sich in der Phase um 180° unterscheiden. Die zwei Takte werden an einen Zeilendaten-Wähler 75 ange­ legt. Andererseits wird das Synchronisier-Detektionssignal LSYNC, das von der Rotation des Motors 19 B abgeleitet ist, an ein D-Flip-Flop 76 angelegt, um dessen Q-Ausgangswert bei jeder positiv verlaufenden Flanke des Signals LSYNC zu in­ vertieren. Insbesondere wird der S-Eingang des Zeilendaten- Wählers 75 bei jeder Hauptabtastzeile mit dem Ergebnis invertiert, daß, wie in Fig. 14F dargestellt, Bildelement­ takte anliegen, welche in der Phase um 180° voneinander ab­ weichen.

Da der Schreibbeginn in der Hauptabtastrichtung entsprechend dem Synchronisiersignal LGATE durch einen Bezugstakt synchro­ nisiert wird, dessen Frequenz etliche Mal höher als die Fre­ quenz des Bildelementtaktes CLKP ist, ist die Abweichung hin­ sichtlich des Schreibens eines Punktes in der Unterabtast­ richtung auf weniger als einen Bruchteil eines Punktes be­ grenzt. Folglich erscheint jedesmal dann, wenn eine Haupt­ abtastzeile von Daten geschrieben ist, ein Takt CLK OUT, welcher in der Phase dem vorherigen Takt entgegengesetzt ist, im wesentlichen an derselben Position in der Hauptab­ tastrichtung.

Nunmehr wird die Schreiboperation der in Fig. 13 dargestell­ ten Schiebeschaltung beschrieben. Eine spezifische Schreib­ operation der in Fig. 13 dargestellten Phasen-Umkehrschal­ tung ist in Fig. 14A bis 14F und in Fig. 15A bis 15C darge­ stellt. Zur Veranschaulichung sollen die zu schreibenden Da­ ten (Dichtedaten) einen soliden Halbtonteil mit einem Pegel 7 darstellen.

Wenn die anhand von Fig. 13 beschriebene Phasenumkehr nicht verwendet wird, werden Lichtausgangswerte oder Belichtungs­ energiewerte mit einem Pegel 7, wie sie in Fig. 14C darge­ stellt sind, entsprechend einem Takt CLK OUT (n) der n-ten Abtastzeile und entsprechend eines Taktes CLK OUT (n+1) der (n+1)-ten Hauptabtastzeile erzeugt. Wenn dagegen die Phasen­ umkehr durchgeführt wird, erfolgt eine Belichtung abwechselnd auf den n-ten und den (n+1)-ten-Zeilen an denselben Positio­ nen in der Unterabtastrichtung, wie in Fig. 14D dargestellt ist. Ausgangsbilder, die sich aus der in Fig. 14C und 14D wiedergegebenen Belichtung ergeben, sind in Fig. 14A bzw. 14B dargestellt. In Fig. 14A erscheinen schwarze und weiße Anteile, die jeweils eine Hälfte einer Punktfläche einnehmen, fortlaufend in der Unterabtastrichtung, wobei die schwarzen Anteile falsche Zeilen bilden. Dagegen erscheinen in Fig. 14B die schwarzen Anteile in einer gestreuten oder Zick-Zack- Konfiguration, wodurch ein Halbton wiedergegeben wird, wel­ cher natürlicher erscheint. Bezüglich der Datenmenge, die in einem Punkt enthalten ist, sind die in Fig. 14A und 14B dar­ gestellten Konfigurationen dieselben und es sind keine Bild­ daten besonders bei der herkömmlichen Bildverarbeitung (z.B. dem Zitterverfahren) weggelassen.

Fig. 15A bis 15C zeigen eine alternative Lösung, bei welcher ein Takt CLKx2 verwendet ist, dessen Frequenz das Doppelte (2¹) der Frequenz des Bildelementtaktes ist und eine Puls­ breiten-Modulation auf einer 1/4 Punkt-Pulsbreitenbasis be­ wirkt. Bei dieser alternativen Lösung wird ähnlich wie bei der Lösung nach Fig. 14A und 14B eine analoge Modulation während der Dauer einer Pulsbreite angewendet. Insbesondere in Fig. 15A ist die Phase eines Taktes CLK1 von Zeile zu Zeile in der Hauptabtastrichtung nacheinander um 180° ver­ schoben, während er in Fig. 15B nacheinander um 360°, 540°, 360° und 180° verschoben ist. Jeder Punkt beginnt, um die Impulsbreite zu erhöhen, mit einem Tonwert an einer Impuls­ stelle, welche durch einen schraffierten Bereich dargestellt ist, und nimmt anschließend in der Hauptabtastrichtung zu. Auf der Zeile (n+3) wächst der schwarze Teil nacheinander von einer Phase 4 aus in der Reihenfolge der Phasen 1, 2 und 3.

Wie vorstehend ausgeführt, kann in der dargestellten Aus­ führungsform das Punkterzeugungsmuster periodisch verschoben werden, um eine hochqualitative Bildwiedergabe noch zu stei­ gern. Die Freiheit bezüglich eines Streuens von Punkten nimmt nacheinander auf der Basis der Anzahl an Modulationen P und in den Kombinationen von P:-Erzeugungsmustern zu.

Obwohl die dargestellte Ausführungsform anhand eines La­ serdruckers beschrieben ist, ist die Erfindung selbstver­ ständlich auch bei irgendeiner anderen Art eines Bilderzeu­ gungsgeräts anwendbar.

Durch die Erfindung ist somit eine Mehrton-Laserstrahl- Schreibeinrichtung geschaffen, bei welcher mit einem ein­ fachen Aufbau Mehrfach-Tonwerte durch einen einzigen Punkt genau wiedergegeben werden können. Die Einrichtung gibt auch Halbtonwerte gleichmäßig wieder, indem ein Konzentrie­ ren von Punktdichten verhindert wird.

Claims (4)

1. Mehrton-Laserstrahl-Schreibeinrichtung für ein Bilder­ zeugungsgerät, gekennzeichnet durch eine Bildelementtakt erzeugende Einrichtung, welche Bildelement­ takte durch Teilen einer Anzahl Bezugstakte erzeugt, und eine Moduliereinrichtung, um ein Laserstrahl-Quantum ent­ sprechend den Bildelementen zu modulieren, welche mittels der Bildelementtakt erzeugenden Einrichtung erzeugt worden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schiebeeinrichtung, um eine Phase von Ausgangs­ signalen der Bildelementtakt erzeugenden Einrichtung hin­ sichtlich eines Laserstrahl-Schreibens von einer Hauptabtast­ zeile zu anderen zu verschieben.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduliereinrichtung eine analoge Moduliereinrichtung aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelementtakt erzeu­ gende Einrichtung die Bildelementtakte auf der Basis von höheren Bitdaten von Bilddichtedaten erzeugt, während die analoge Moduliereinrichtung das Quantum des Laserstrahls auf der Basis von niedrigeren Bitdaten der Bilddichtedaten analog-moduliert.