DE69034099T2

DE69034099T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Modulation eines Halbleiterlasers oder dergleichen und System unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE69034099T2
Application number: DE69034099T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Nakahara-ku Inoue; Tatsuya Nakahara-ku Yamazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2010-09-19
Also published as: ATE249060T1; US5270736A; DE69034099D1; EP0418819A3; EP0418819B1; EP0418819A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laser-Aufzeichnungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Gerät ist aus der US-Patentschrift 4 583 128 bekannt.

Als Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls ist bei verschiedenen Systemen ein Halbleiterlaser weit verbreitet, da er kostengünstig und kompakt ist und die vorteilhafte Eigenschaft aufweist, dass mit Hilfe eines Treiberstroms eine direkte Intensitätsmodulation erfolgen kann.
Nachteiligerweise besitzt ein solcher Halbleiterlaser jedoch eine negative Temperaturabhängigkeit, die zu einer maßgeblichen Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Charakteristik führt. 42 zeigt ein Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Kennlinienfeld eines Halbleiterlasers (das dem HITACHI Datenbuch HL8312G entnommen ist). In 42 ist der Treiberstrom (mA) des Halbleiterlasers über der Abszisse aufgetragen, während die Lichtausgangsleistung (mW) über der Ordinate aufgetragen ist. Messungen wurden bei Temperaturen von 0°C, 25°C und 50°C durchgeführt. Wie dem Kennlinienfeld zu entnehmen ist, wurde hierbei eine negative Temperaturabhängigkeit von ungefähr –0,1 mW/°C festgestellt. Dies beinhaltet, dass bei einer Änderung der Außentemperatur eine starke Veränderung der Lichtausgangsleistung auftritt. Außerdem steigt die Temperatur eines Halbleiterlaserchips während der Emissionszeit auf Grund der eigenen Emissionsverlustleistung an, was ebenfalls eine Abnahme der Lichtausgangsleistung zur Folge hat.
Ein Laserstrahldrucker stellt ein im Handel erhältliches System dar, bei dem eine Lichtquelle wie ein Halbleiterlaser Verwendung findet. In der Medizintechnik ist z.B. ein Laserdrucker zur Aufzeichnung eines durch Magnetresonanz, Computertomografie, ein DSA-System oder dergleichen erhaltenen medizinischen Bildes auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger wie einem Silberchloridfilm weit verbreitet. Hierbei wird ein intensitätsmodulierter Laserstrahl proportional zur Bildelementdichte von einem Lichtdeflektor zur Durchführung einer Hauptabtastung abgelenkt, während der Aufzeichnungsträger in einer senkrecht zur Hauptabtastrichtung verlaufenden Richtung zur Durchführung einer Zusatzabtastung bewegt wird, wodurch ein Halbtonbild mit einer hohen Gradation (Vielfach-Gradation) auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird.
Da ein Laserdrucker normalerweise die Aufzeichnung mit einer Hauptabtastgeschwindigkeit von 1 bis 2 ms und einer Druckleistung von mehreren Sekunden je Seite durchführt, tritt zumindest während einer Hauptabtastperiode keine Veränderung der Außentemperatur auf, sodass eine temperaturabhängige Veränderung der Lichtausgangsleistung während dieser Periode von einem Temperaturanstieg auf Grund der Emissionsverlustleistung des Halbleiterlasers selbst verursacht wird.
Als Einrichtung zur Kompensation von temperaturabhängigen Schwankungen der Lichtausgangsleistung findet eine Schaltungsanordnung in Form einer sog. APC-Schaltung (Auto Power Control-Schaltung), d.h., eine automatische Stromoder Leistungsregelschaltung Verwendung, die kontinuierlich überwacht, ob der Emissionspegel des Halbleiterlasers mit einem vorgegebenen Pegel (der für eine Einheitsstrahlungszeit konstant ist) übereinstimmt oder nicht und eine Rückkopplung des erhaltenen Überwachungspegels auf den Treiberstrom durchführt. Diese Schaltungsanordnung ist im einzelnen z.B. aus den US-Patentschriften 4 237 427, 4 412 331, 4 583 128 oder 4 625 315 bekannt.
43 zeigt ein Blockschaltbild einer grundlegenden APC-Schaltung. Gemäß 43 wird eine proportional zum Emissionsbetrag vorzugebende Sollspannung V_s 901 der APC-Schaltung zugeführt. Die APC-Schaltung umfasst einen Spannungsaddierer 902, einen Spannungs-Stromwandler (V/I-Wandler) 904 zur Umsetzung einer Halbleiterlaser-Ansteuerspannung V_d 903 in den eigentlichen Treiberstrom I_d 905, einen Halbleiterlaser 906, eine PIN-Fotodiode 907 zur Überwachung eines Laser-Emissionsbetrags sowie einen Strom-Spannungswandler (I/V-Wandler) 909 zur Umsetzung eines Überwachungsstroms I_m 908 in eine Überwachungsspannung V_m 910. Zur Überwachung der Lichtausgangsleistung des Halbleiterlasers 906 überwacht die PIN-Fotodiode 907 den rückwärtigen Emissionsbetrag des Halbleiterlasers an einem hinteren End- oder Randabschnitts des Laserchips oder erfasst Licht, das von einem vor dem Laserchip angeordneten, nicht dargestellten Strahlenteiler abgelenkt wird. 43 zeigt einen typischen Regelkreis mit einer einzigen Rückkopplungsschleife. Da die Differenz zwischen der Sollspannung V_s 901 und der Überwachungsspannung V_m 910 der Ansteuerspannung V_d 903 entspricht, wird die Lichtausgangsleistung ständig proportional zur Sollspannung V_s 901 geregelt, sodass keine Schwankungen auf Grund einer Temperaturänderung auftreten.
Da beim Stand der Technik der Halbleiterlaser jedoch unter Verwendung eines Eingangsstroms in Form eines Rechtecksignals angesteuert und in Schwingungen versetzt wird, ist der Aufbau einer entsprechenden Schaltungsanordnung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Wenn ein System verwendet wird, bei dem eine Intensitätsmodulation durch Änderung der Impulsdauer/Impulszahl eines Bildelements bei konstanter Lichtausgangsleistung erfolgt (Pulsdauer/Pulszahl-Modulation), oder ein System Verwendung findet, bei dem eine Kombination der Pulsdauer/Pulszahl-Modulation mit einer Änderung der Lichtausgangsleistung (Amplitudenmodulation) in Betracht gezogen ist, liegt die Aufzeichnungsgeschwindigkeit je Bildelement (Bildelement-Taktfrequenz) bei einem Laserstrahldrucker zur Erzielung eines hohen Extinctionsverhältnisses (Dynamikbereichs) der Lichtausgangsleistung in der Größenordnung von mehreren MHz. Bei einer Impulsdauermodulation mit einer 8 Bit-Gradation (256 Gradationsstufen) nimmt z.B. die minimale Impulsdauer sehr geringe Werte in der Größenordnung von einigen ns an. Wenn die Intensitätssteuerung des Halbleiterlasers durch Erzeugung einer derart geringen Impulsdauer unter Verwendung der APC-Schaltung sehr genau erfolgen soll, muss die Steuerfrequenz auf Werte in der Größenordnung von einigen 10 GHz angehoben werden. Eine solche Hochgeschwindigkeitsregelung ist daher mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, wobei eine sehr aufwändige Schaltungsanordnung zur Realisierung dieser Hochgeschwindigkeitsregelung erforderlich ist.
Wenn eine normale APC-Schaltung mit einer stabilen Steuerfrequenz Verwendung findet, muss die Ansteuerfrequenz der Halbleiterlaser-Treiberschaltung insgesamt herabgesetzt werden, sodass sich keine Pulsdauer/Pulszahl-Hochgeschwindigkeitsmodulation erzielen lässt.
Wenn somit ein Halbleiterlaser zur Erzeugung eines Halbtonbildes moduliert wird, ist aus diesen Gründen die Erzeugung eines guten Bildes mit hoher Gradation, z.B.
eines guten Halbtonbildes mit 256 Gradationsstufen oder mehr, mit Schwierigkeiten verbunden und erfordert zumindest einen höheren Kostenaufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Laser-Aufzeichnungsgerät anzugeben, das eine von Temperaturänderungen unabhängige Belichtung ermöglicht.
Darüber hinaus soll diese Aufgabe ohne Verwendung einer APC-Schaltung gelöst werden.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Laser-Aufzeichnungsgerät anzugeben, bei dem sich ein hohes Extinctionsverhältnis erzielen lässt.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein kostengünstiges Laser-Hochgeschwindigkeitsaufzeichnungsgerät anzugeben.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Laser-Aufzeichnungsgerät anzugeben, das bei geringen Kosten ein hochgenaues Bild erzeugt.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Laser-Aufzeichnungsgerät anzugeben, das unabhängig von Temperaturänderungen ein stabiles Bild erzeugt.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Laser-Aufzeichnungsgerät anzugeben, das in der Lage ist, ein Halbtonbild mit einer hohen Anzahl von Gradationsstufen zu erzeugen.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Laser-Aufzeichnungsgerät anzugeben, das in der Lage ist, ein Bild mit einer hohen Auflösung zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines Laserdruckers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels,
3 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 2,
4 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Abfragetabelle,
5 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,
6 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 5,
7A und 7B grafische Darstellungen zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
8 eine grafische Darstellung des Funktionsprinzips eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,
9 und 10 Blockschaltbilder eines dritten Ausführungsbeispiels,
11 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels,
12 ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels,
13 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 12,
14 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips des fünften Ausführungsbeispiels,
15 ein Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels,
16 und 17 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 15,
18 ein Blockschaltbild einer Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels,
19 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 18,
20 ein Kennlinienfeld eines Halbleiterlasers,
21 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Ansteuervorgangs des Halbleiterlasers,
22 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips des sechsten Ausführungsbeispiels,
23 ein Blockschaltbild eines siebten Ausführungsbeispiels,
24 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 23,
25 ein Blockschaltbild einer Modifikation des siebten Ausführungsbeispiels,
26 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips des siebten Ausführungsbeispiels,
27 ein Blockschaltbild eines achten Ausführungsbeispiels,
28 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 27,
29 ein Blockschaltbild einer Modifikation des achten Ausführungsbeispiels,
30 ein Schaltbild des Dreieck-Signalgenerators gemäß 29,
31 Signalverläufe bei der Schaltungsanordnung gemäß 30,
32 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips der Schaltungsanordnung gemäß 29,
33 ein Blockschaltbild einer weiteren Modifikation des achten Ausführungsbeispiels,
34 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 33,
35 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Auftretens von Flimmern bei einem Bild,
36 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Punktgröße und Kontrast,
37 eine grafische Darstellung der Lichtintensitätsverteilung eines Punktes auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements,
38 und 39 grafische Darstellungen des jeweiligen Aufzeichnungsformats eines kontrastarmen Bildes und eines Testbildes,
40 eine Modifikation einer Blendenöffnung,
41 eine grafische Darstellung der Lichtintensitätsverteilung eines Punktes auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements,
42 eine grafische Darstellung der Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Charakteristik eines Halbleiterlasers, und
43 ein Blockschaltbild einer bekannten APC-Schaltung.
1. Prinzip des erfindungsgemäßen Lichtmodulationsverfahrens
Nachstehend wird zunächst näher auf das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Modulationsverfahrens eingegangen.
Wie aus dem Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Kennfeld eines Halbleiterlasers gemäß 42 ersichtlich ist, bleibt der Steigungswirkungsgrad η (mW/mA) auch bei Temperaturänderungen annähernd gleich, d.h., es erfolgt eine temperaturabhängige Verschiebung der Kennlinie. Bei einigen Halbleiterlasern tritt zwar eine geringfügige Veränderung des Steigungswirkungsgrads auf, jedoch können auch solche Halbleiterlaser verwendet werden, solange die Werte ihres Steigungswirkungsgrads bei den vorliegenden Umgebungstemperaturen annähernd konstant sind.
Es sei nun angenommen, dass die minimale Licht-Ausgangsleistung der Laserschwingung eines Halbleiterlasers in der in 7A veranschaulichten Weise durch P₀ gegeben ist, wobei weiterhin davon ausgegangen wird, dass die Licht-Ausgangsleistung in einem LED-Schwingungsbereich unterhalb von P₀ vernachlässigt werden kann. Wenn diese Vernachlässigung nicht zulässig ist, kann das Licht in einem LED-Bereich mit schlechter Kohärenz durch ein Interferenzfilter oder ein Polarisationsfilter unterdrückt bzw. ausgefiltert werden. Der Treiberstrom zur Abgabe der minimalen Laserschwingungs-Lichtausgangsleistung P₀ bei einer gegebenen Temperatur T₁ ist hierbei mit i₀ bezeichnet. Der Treiberstrom des Halbleiterlasers wird ausgehend von dem Wert i₀ linear vergrößert, wobei der Effektivwert der Licht-Ausgangsleistung hierbei von einem Detektor überwacht wird. Wenn die Zeit mit t (s) bezeichnet wird, lässt sich der Anstieg des Stroms i in Abhängigkeit von der Zeit folgendermaßen ausdrücken: i = i0 + kt (1) (k ist eine Konstante)
Wenn die Licht-Ausgangsleistung von P₀ um den Betrag P_s angestiegen ist, wird die Zuführung des Treiberstroms beendet. Hierbei muss der Treiberstrom nicht immer vollständig auf den Nullwert gebracht bzw, abgeschaltet werden, sondern kann auch zumindest auf einen unter i₀ liegenden Wert verringert und damit weitgehend abgeschaltet werden. In 7A ist der lineare Anstieg des Treiberstroms mit der Bezugszahl 91 bezeichnet, während die Licht-Ausgangsleistung bei der Temperatur T₁ mit der Bezugszahl 92 bezeichnet ist. Der Bereich (Wert des Zeitintegrals) der sägezahnförmigen Licht-Ausgangsleistung 92 entspricht einem Belichtungsbetrag E, der durch folgende Gleichung gegeben ist:
Nachstehend wird näher auf eine Situation eingegangen, bei der die Temperatur des Halbleiterlaserchips von T₁ (niedrige Temperatur) auf T₂ (hohe Temperatur) ansteigt. Wie vorstehend beschrieben, kann bei der Temperaturabhängigkeit der Halbleiterlaser-Lichtausgangsleistung davon ausgegangen werden, dass sich der Steigungswirkungsgrad nicht verändert und lediglich eine Verschiebung der Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Kennlinie stattfindet. In diesem Fall tritt keine Änderung der minimalen Laserschwingungs-Ausgangsleistung P₀ auf, sondern der Treiberstrom i₀ zur Abgabe von P₀ ändert sich. Dieser veränderte Strom kann im wesentlichen als Strom angesehen werden, bei dem die durch die Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Kennlinie gegebene Licht-Ausgangsleistung bei der Temperatur T₂ den Wert P₀ aufweist. Es sei nun angenommen, dass der beim Erreichen der Temperatur T₂ (> T₁) des Halbleiterlaserchips erhaltene Treiberstrom zur Abgabe der Leistung P₀ durch i₀' (> i₀) gegeben ist. Die bei einem linearen Stromanstieg wie im Falle von Gleichung (1) erhaltene Änderung der Licht-Ausgangsleistung lässt sich dann durch die gestrichelte Linie 93 gemäß 7A darstellen. Die Laserschwingung beginnt bei i₀', wobei der Treiberstrom unterbrochen wird, wenn die Licht-Ausgangsleistung um P_s angestiegen ist. Wie in 7A veranschaulicht ist, entspricht der Verlauf der sägezahnförmigen Licht-Ausgangsleistung 93 auf Grund des unveränderten Steigungswirkungsgrades demjenigen bei der Temperatur T₁, sodass der Belichtungsbetrag E dem durch die Gleichung (2) gegebenen Belichtungsbetrag entspricht.
Nachstehend wird näher auf den Fall eingegangen, bei dem die Erfindung bei einem Laserdrucker Anwendung findet und der durch die Gleichung (2) gegebene Belichtungsbetrag dem Belichtungsbetrag für ein Bildelement entspricht. Auch bei einer Änderung der Temperatur des Halbleiterlasers bleibt der Belichtungsbetrag unverändert, wobei sich jedoch die Belichtungsposition und die Belichtungszeit auf Grund der Temperaturänderung geringfügig verschieben, d.h., bei einem Temperaturanstieg tritt eine Verzögerung der Belichtungszeit auf, während sich die Belichtungsposition in rückwärtiger Richtung verschiebt. Bei einem Temperaturabfall werden die entgegengesetzten Ergebnisse erhalten. Wenn somit die temperaturabhängigen Verschiebungen der Belichtungsposition und der Belichtungszeit innerhalb des Bereiches eines Bildelements gehalten werden und unter dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges liegen, kann eine temperaturabhängige Veränderung des Belichtungsbetrages weitgehend korrigiert werden.
Nachstehend wird auf die Berechnung des bei Verwendung des erfindungsgemäßen Modulationsverfahrens erhaltenen Extinctionsverhältnisses näher eingegangen.
Gemäß Gleichung (2) kann die Soll-Lichtausgangsleistung P_s theoretisch zwar den Wert 0 annehmen, was jedoch in der Praxis auf Grund eines Faktors wie der Verzögerungszeit eines Steuersystems nicht der Fall ist, sodass der Minimalwert der Soll-Lichtausgangsleistung P_s0 ≠ 0 ist. Wenn der Maximalwert der Soll-Lichtausgangsleistung mit P_s1 bezeichnet wird, ist das Extinctionsverhältnis gegeben durch: Ps0 (P0 + Ps0/2) : Ps1(P0 + Ps1/2) (3)
Wenn z.B. angenommen wird, dass P₀ = 1 mW und die maximale Licht-Ausgangsleistung des Halbleiterlasers 15 mW betragen, nimmt bei einer einfach durchgeführten Intensitätsmodulation das Extinctionsverhältnis den Wert 1 15 an. Wenn in der Beziehung (3) P_s0 = 1 mW und P_s1 = 15 mW betragen, kann das erhaltene Extinctionsverhältnis durch das erfindungsgemäße Modulationsverfahren in erheblichem Maße auf den Wert 1 : 85 vergrößert werden, d.h., durch das erfindungsgemäße Modulationsverfahren lässt sich ein großes Extinctionsverhältnis erhalten, sodass eine Steigerung des Maximalwertes der Gradationsstufen des Belichtungsbetrages erzielbar ist.
Hierbei kann das Steuersystem dieses Ausführungsbeispiels relativ einfach aufgebaut sein, da die Pulsdauersteuerung und die Belichtungssteuerung mit Hilfe der gleichen Schaltungsanordnung durchgeführt werden können. Da die Steuerung durch einfache EIN- und AUS-Vorgänge erfolgen kann, kann auf einfache Weise ein stabiles Steuersystem erhalten werden.
Zur weiteren Veränderung des Belichtungsbetrages E kann in der Gleichung (2) der Wert P_s verändert werden, jedoch kann stattdessen auch der Wert P_s konstant gehalten und eine Steigung k verändert werden. Alternativ können sowohl k als auch P_s zur Änderung von E verändert werden.
Wenn ein Halbleiterlaser des Mehrfach-Strahltyps mit zwei Laser-Schwingungsanordnungen auf einem einzigen Chip oder in einem einzigen Gehäuse Verwendung findet, wird ein Halbleiterlaser mit einem Sägezahnsignal angesteuert, während der andere Halbleiterlaser mit einem Konstantstrom pulsdauermoduliert wird, sodass die bei einem üblichen System durch Pulsdauermodulation erzielte Temperaturänderungskorrektur des Belichtungsbetrages in Form einer Konstantspannungsansteuerung erfolgen kann. In 8 stellt die Licht-Ausgangsleistung A die Licht-Ausgangsleistung eines mit einem Sägezahnsignal angesteuerten Halbleiterlasers dar, während die Licht-Ausgangsleistung B die Licht-Ausgangsleistung eines mit einem Konstantstrom angesteuerten Halbleiterlasers wiedergibt. Die Temperaturen der beiden Halbleiterlaser sind annähernd gleich, da sie auf einem einzigen Chip angeordnet sind. Die Licht-Ausgangsleistung B wird unterbrochen, wenn die Licht-Ausgangsleistung A um den Betrag P_S angestiegen ist. Wenn die Temperatur von dem Wert T₁ auf den Wert T₂ ansteigt, verringert sich die Licht-Ausgangsleistung B durch den Temperaturanstieg in der in 8 dargestellten Weise. Wenn jedoch die Temperatur den Wert T₂ erreicht, verzögert sich entsprechend die zeitliche Abschaltsteuerung in der in 8 dargestellten Weise, sodass der Belichtungsbetrag (Wert des Zeitintegrals) der Licht-Ausgangsleistung B bei allen Temperaturen gleich bleibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Modulationsverfahren erfolgt die Lichtmodulation derart, dass die Licht-Ausgangsleistung des Halbleiterlasers keinen rechteckförmigen Verlauf aufweist, sondern einen Verlauf umfasst, der sich mit der Zeit vergrößert. Die Modulation wird durchgeführt, bis ein gewünschter Belichtungsbetrag vorliegt, sodass ein von Temperaturschwankungen unabhängiger, gewünschter konstanter Belichtungsbetrag ohne Verwendung einer RPC-Schaltung in Verbindung mit einem hohen Extinctionsverhältnis erhalten werden kann.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf einen Halbleiterlaser beschränkt ist, sondern allgemein bei einer Modulationslichtquelle Anwendung finden kann, solange diese Lichtquelle direkt moduliert werden kann und ähnliche Eigenschaften aufweist. Die von der Lichtquelle abgegebene Licht-Ausgangsleistung muss nicht zwangsläufig in der in 7A veranschaulichten Weise linear ansteigen, sondern kann auch schrittweise vergrößert werden, wie dies in 7B dargestellt ist. Dies trifft auch auf das nachstehend näher beschriebene System zu.
2. System mit einer Lichtmodulatoreinheit
Das vorstehend beschriebene Modulationsverfahren ist nicht auf einen Drucker beschränkt, sondern kann in weitem Umfang bei verschiedenen Systemen Anwendung finden, bei denen eine Lichtmodulation erforderlich ist. So kann z.B. das Modulationsverfahren bei einem Bildaufzeichnungsgerät wie einem Drucker oder einem Kopiergerät, bei einem Informationsaufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von Informationen auf einem Informationsaufzeichnungsträger wie einer optischen Scheibe, Platte oder Karte, bei einem Anzeigegerät, bei einer (Laser-)Werkzeugmaschine, bei medizinischen Geräten wie einem Laser-Skalpell oder einem optischen Behandlungsgerät, bei Mess-/Inspektionsgeräten, bei optischen Nachrichtenübertragungsgeräten und dergleichen Anwendung finden.
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben, bei dem die Erfindung bei einem Laserdrucker Anwendung findet, der z.B. in der Medizintechnik zur Aufzeichnung eines Halbtonbildes mit hoher Auflösung und einer hohen Anzahl von Gradationsstufen auf einem Film breite Anwendung findet. Das Gerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Halbtonbild mit bis zu 4096 Gradationsstufen erzeugen.
1 zeigt den Aufbau des Gesamtsystems des Laserdruckers, das eine Halbleiterlaser-Steuereinrichtung 8 zur Modulation und Ansteuerung eines Halbleiterlasers umfasst. Eine Einheit 19 umfasst eine Schnittstelle zum Abrufen von Original-Bilddaten von einem externen Gerät wie einem Magnetresonanz-Gerät, einem Computertomografen, einem Datenkommunikationssystem (DSA) oder dergleichen, einen Bildspeicher zur Speicherung von Bilddaten, die aus einer großen Anzahl von Bildelementdaten bestehen, sowie eine Bildverarbeitungsschaltung zur Durchführung einer Bildverarbeitung wie einer Bildgruppierungs- oder Bildanordnungsverarbeitung, einer variablen Vergrößerungsverarbeitung und dergleichen. Hierbei führt die Bildverarbeitungsschaltung eine variable Vergrößerungsverarbeitung wie eine Vergrößerungs- oder Verkleinerungsverarbeitung eines Originalbildes in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ausgabeformat durch. Wenn ein Bild zu vergrößern ist, führt die Bildverarbeitungsschaltung eine Bildelement-Interpolationsverarbeitung unter Verwendung eines bekannten Verfahrens wie der Nächste-Nachbarn-Interpolation, der Geraden-Interpolation, der kubischen Spline-Interpolation oder dergleichen durch.
Das System umfasst außerdem einen Halbleiterlaser 1, ein optisches System 2 (z.B. eine Kollimatorlinse) zur Kollimation des von dem Halbleiterlaser emittierten Lichts, eine Blendenöffnung 3, einen Strahlenteiler 4, eine Fokussierlinse 6 sowie eine PIN-Fotodiode 7. Das Ausgangssignal der Fotodiode 7 wird der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung 8 zur Überwachung der Intensität eines von dem Strahlenteiler 4 geteilten Laserstrahls zugeführt. Eine Linse 5 und ein drehbarer Polygonspiegel 9 sind zur Durchführung einer Hauptabtastung in der gradlinigen Durchlassrichtung des Strahlenteilers 4 angeordnet. Das System umfasst außerdem eine f-Θ-Linse 10 zur Steigungs- bzw. Neigungskorrektur sowie einen Reflexspiegel 11 zur Reflexion des Lichtstrahls in einer senkrecht zu einem blattartigen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger 12 wie einem Silberchloridfilm verlaufenden Richtung.
Das System umfasst außerdem ein Zuführungsmagazin 16 zur Lagerung der blattartigen Aufzeichnungsträger, ein Aufnahmemagazin 17 zur Aufnahme der belichteten Aufzeichnungsträger, sowie einen Motor 13 zur Durchführung einer Zusatzabtastung. Eine Walze 14 ist mit dem Motor 13 zur Durchführung der Abtastung des blattförmigen Aufzeichnungsträgers 12 verbunden. Ein Codierer 15 ist an der Welle der Walze 14 zur Erfassung des Umdrehungszustands der Walze 14 angebracht. Für den Codierer 15 ist z.B. ein Laser-Drehcodierer geeignet. Der Aufzeichnungsträger 12 wird dem Zuführungsmagazin 16 entnommen und der Walze 14 zugeführt. Sodann erfolgt durch einen Lichtstrahl eine Belichtungsaufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger 12, während gleichzeitig eine Zusatzabtastung des Aufzeichnungsträgers 12 durch die Walze 14 mit einer geringen Geschwindigkeit durchgeführt wird. Der mit der Aufzeichnung versehene Aufzeichnungsträger wird sodann im Aufnahmemagazin 17 gelagert. Es sei darauf hingewiesen, dass der mit der Aufzeichnung versehene Aufzeichnungsträger nicht direkt dem Aufnahmemagazin 17 zugeführt werden muss, sondern auch einem (nicht dargestellten) automatischen Entwicklungsgerät zugeführt werden kann.
Eine Fotodiode 18 dient zur Bildung eines den Beginn einer jeden Hauptabtastperiode angebenden Signals (BD), sodass eine Synchronisation in Einheiten von Hauptabtastperioden erfolgen kann. Die Halbleiterlaser-Steuereinrichtung 8 führt die Modulation und Ansteuerung des Halbleiterlasers 1 auf der Basis des Inhalts eines Bildspeichers 19 aus, der Bildelementdaten in synchroner Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Fotodiode 18 abspeichert. Da die zeitliche Steuerung des Druckbeginns einer jeden Abtastlinie oder Abtastzeile auf der Basis des BD-Signals erhalten wird, muss das BD-Signal zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Bildes mit einer möglichst genauen zeitlichen Steuerung gebildet werden, Wenn somit ein Abtastlichtstrahl durch die Fotodiode 18 zur Signalerfassung hindurchtritt, wird der Halbleiterlaser 1 kontinuierlich in Schwingungen versetzt, um eine konstante Ausgangsleistung abzugeben. Zur Verhinderung einer diffusen Reflexion an z.B. einem Eckbereich des Polygon-Drehspiegels wird die Lichtabgabe des Halbleiterlasers 1 in einer Austastperiode zwangsweise unterbrochen, die sich von der Periode unterscheidet, während der Licht auf die Fotodiode 18 fällt.
2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Halbleiterlaser-Steuereinrichtung 8 gemäß 1, die nachstehend unter Bezugnahme auf 2 näher beschrieben wird.
Gemäß 2 besteht ein Steuersollwert 30 zur Steuerung der Licht-Ausgangsleistung aus 12 Bits (4096 Gradationsstufen) umfassenden Digitaldaten, die in Abhängigkeit von der Dichte der Aufzeichnungsbildelemente vorgegeben bzw. eingestellt werden. Die Schaltungsanordnung gemäß 2 umfasst eine Abfragetabelle LUT 27, die zur Umsetzung der Bildelementdaten dazu dient, den Belichtungsbetrag proportional zum Quadrat des Steuersollwertes zu korrigieren, einen Digital/Analog-Umsetzer (D/A) 28 zur Umsetzung der korrigierten Bildelementdaten in einen Analogwert, einen Vergleicher 26 zum Vergleich der erfassten Licht-Ausgangsleistung mit den Bildelementdaten, ein Flip-Flop 25, das in Abhängigkeit von der Vorderflanke eines Eingangssignals gesetzt/zurückgestellt wird, d.h., das von einem Bildelement-Taktsignal gesetzt und vom Ausgangssignal des Vergleichers 26 zurückgestellt wird, einen Sägezahngenerator 20 zur Erzeugung eines mit dem Bildelement-Taktsignal synchronisierten Sägezahnsignals, einen Spannungs-Stromwandler (V/I) 21 zur Umsetzung des Sägezahnsignals in einen Treiberstrom für den Halbleiterlaser 1, einen vom Ausgangssignal Q des Flip-Flops 25 eingeschalteten/abgeschalteten Schalter 31 sowie einen Strom-Spannungswandler (I/V) 24 zur Umsetzung des von der PIN-Fotodiode 7 erfassten Stroms in eine Spannung.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die in 3 dargestellten Signalverläufe näher auf die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung eingegangen. In 3 ist mit C das Bildelement-Taktsignal bezeichnet. Mit e ist ein Analogwert bezeichnet, der durch Umsetzung der synchron mit dem Bildelement-Taktsignal eingegebenen, 4096 Gradationsstufen aufweisenden Bildelementdaten vom Digital/Analog-Umsetzer 28 erhalten wird. Mit Q ist das Ausgangssignal des Flip-Flops 25 bezeichnet. Mit Hilfe des Ausgangssignals Q erfolgt eine EIN/AUS-Steuerung des Schalters 31. Mit V_d ist das Ausgangssignal des Sägezahngenerators 20 bezeichnet, d.h., das Eingangssignal des Spannungs-Stromwandlers 21, während v₀ eine Offsetspannung bezeichnet, die einem Minimalstrom zur Ansteuerung des Halbleiterlasers zur Ausführung von Laserschwingungen entspricht. Mit I_d ist der Treiberstrom des Halbleiterlasers bezeichnet. Wenn das Ausgangssignal Q eingeschaltet ist, fließt ein V_d entsprechender Strom, während bei abgeschaltetem Ausgangssignal Q kein Strom fließt. Mit L ist die Licht-Ausgangsleistung bzw. Lichtabgabe des Halbleiterlasers bezeichnet, während mit R_s das Ausgangssignal des Vergleichers 26 bezeichnet ist. Wenn das Ausgangssignal e des Digital/Analog-Umsetzers 28 größer als das den Messwert der Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung darstellende Ausgangssignal des Strom-Spannungswandlers 24 ist, geht das Ausgangssignal R_s auf einen hohen Pegel über, während es andernfalls einen niedrigen Pegel annimmt. Das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 25 wird in Abhängigkeit von der Vorderflanke des Ausgangssignals R_s zurückgestellt.
Gemäß 3 geht somit das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 25 in Abhängigkeit vom Auftreten einer Vorderflanke 60 auf einen hohen Pegel über, sodass der Schalter 31 eingeschaltet wird. Bei eingeschaltetem Schalter 31 beginnt der Halbleiterlaser zu schwingen. Wenn sodann die Licht-Ausgangsleistung L das Ausgangssignal des Analog/Digital-Umsetzers überschreitet, geht das Ausgangssignal R_s auf einen hohen Pegel über, sodass das Flip-Flop 25 bei dessen Vorderflanke 61 zurückgestellt wird. Das Flip-Flop unterbricht auf diese Weise die Lichtabgabe, sodass die Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung einen sägezahnförmigen Verlauf annimmt. Wie vorstehend beschrieben, ist der durch die Lichtabgabe bzw. die abgegebene Licht-Ausgangsleistung erhaltene Belichtungsbetrag auf diese Weise unabhängig von Temperaturänderungen und hängt lediglich vom Ausgangssignal e des Digital/Analog-Umsetzers ab.
Der Belichtungsbetrag ist hierbei durch Gleichung (2) gegeben, in der P_s durch e ersetzt ist, d.h., der Belichtungsbetrag ist durch einen e zugeordneten quadratischen Ausdruck gegeben. Die zur Herbeiführung einer Proportionalität des Belichtungsbetrags zu den Bildelementdaten 30 dienende Abfragetabelle 27 wird daher auf der Basis von Gleichung (2) erhalten. In 4 ist die Umrechnungscharakteristik der Abfragetabelle veranschaulicht, wobei eine Kennlinie 72 den Verlauf des Belichtungsbetrages (Gleichung 2) und eine Kennlinie 71 die Abfragetabelle wiedergeben.
Zweites Ausführungsbeispiel
5 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei gleiche oder ähnliche Bauelemente wie im Falle der Schaltungsanordnung gemäß 2 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Das charakteristische Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Treiberstrom für den Laser den Verlauf eines Dreiecksignals mit gleichen Anstiegs- und Abfallzeiten bzw. -Geschwindigkeiten (Steigungen) aufweist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Anstiegs- und Abfallzeiten nicht notwendigerweise gleich sein müssen.
Die Schaltungsanordnung gemäß 5 umfasst einen Vergleicher 26 zum Vergleich der gemessenen Licht-Ausgangsleistung mit den Bildelementdaten, ein Flip-Flop 25, das in Abhängigkeit von der Vorderflanke eines Eingangssignals gesetzt/zurückgestellt wird, d.h., das von einem Bildelement-Taktsignal gesetzt und vom Ausgangssignal des Vergleichers 26 zurückgestellt wird, sowie ein UND-Glied 35 zur Steuerung der relativen Einschaltdauer bzw. des Tastverhältnisses eines Rechteck-Ausgangssignals V_s. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem einen Integrator 36 zur Umformung eines Rechtecksignals in ein Dreiecksignal V_t einen Vergleicher 37 zur Erzeugung einer Spannung v₀ und damit eines Minimalstroms für das Schwingen des Halbleiterlasers, einen Addierer 38 zur Addition des Dreiecksignals V_t und v₀ und Abgabe einer Treiberspannung V_d, einen Spannungs-Stromwandler 21 zur Umsetzung der Treiberspannung V_d in einen Treiberstrom für den Halbleiterlaser 1 sowie einen Strom-Spannungswandler 24 zur Umsetzung des von der PIN-Fotodiode 7 erfassten Stroms in eine Spannung.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 6 näher auf die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung eingegangen. In 6 ist mit C ein Bildelement-Taktsignal bezeichnet, während mit e ein Analogwert bezeichnet ist, der durch Umsetzung der synchron mit dem Bildelement-Taktsignal eingegebenen Bildelementdaten durch den Digital/Analog-Umsetzer 28 erhalten wird.
Mit V_s ist das Ausgangssignal des UND-Gliedes 35 bezeichnet. Das Ausgangssignal V_s ist ein mit dem Bildelement-Taktsignal synchronisiertes Rechtecksignal, dessen Tastverhältnis von dem Ausgangssignal des Flip-Flops 25 gesteuert wird. Mit V_t ist ein Dreieck-Ausgangssignal des Integrators 36 bezeichnet, während mit V_d die Eingangsspannung des Spannungs-Stromwandlers 21 bezeichnet ist. Wenn V_t > 0 ist, wird die Spannung V_d durch Addition von v₀ und V_t erhalten, während bei V_t = 0 die Spannung V_d durch Addition von 0 mit V_t erhalten wird. Durch diese Addition des Ausgangssignals des Vergleichers 37 führt der Halbleiterlaser 1 Laserschwingungen mit dem Beginn der Vorderflanke des Dreiecksignals aus. Mit L ist die Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung des Halbleiterlasers bezeichnet, während mit R_s das Ausgangssignal des Vergleichers 26 bezeichnet ist. Wenn das Ausgangssignal e des Digital/Analog-Umsetzers 28 das den Messwert der Lichtabgabe darstellende Ausgangssignal des Strom-Spannungswandlers 24 überschreitet, geht das Ausgangssignal R_s auf einen hohen Pegel über, während es andernfalls einen niedrigen Pegel annimmt. Das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 25 wird in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke 63 des Ausgangssignals R_s zurückgestellt.
In 6 nimmt das Ausgangssignal des Flip-Flops 25 in Abhängigkeit vom Auftreten einer Vorderflanke 62 einen hohen Pegel an, wodurch das Dreiecksignal bzw. die Dreieckspannung V_t erzeugt wird. Wenn diese Dreieckspannung erzeugt wird, addiert der Vergleicher 37 die Spannung v₀ dieser Dreieckspannung zur Erzeugung der Spannung V_d hinzu. Da ein der Spannung V_d proportionaler Treiberstrom fließt, wird vom Halbleiterlaser eine Licht-Ausgangsleistung L erzeugt, wie sie in 6 dargestellt ist. Wenn die erfasste Licht-Ausgangsleistung L das Ausgangssignal e des Digital/Analog-Umsetzers 28 überschreitet, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 26 auf einen hohen Pegel über, sodass das Flip-Flop 25 in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke des Ausgangssignals des Vergleichers 26 zurückgestellt wird. Auf diese Weise setzt der Entladevorgang des Integrators 36 ein und die Dreieckspannung Vt beginnt abzufallen. Die Abfallgeschwindigkeit bzw. Abfallzeit ist gleich der Anstiegsgeschwindigkeit bzw. Anstiegszeit, sodass auch die Licht-Ausgangsleistung einen symmetrischen Verlauf in Bezug auf ihren Anstieg aufweist. Der durch diese Licht-Ausgangsleistung gegebene Belichtungsbetrag weist somit wie im Falle des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels keine Temperaturabhängigkeit auf. Die Abfragetabelle ist hierbei die gleiche wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels.
Drittes Ausführungsbeispiel
9 zeigt ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Da 9 weitgehend dem Blockschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 entspricht, wird nachstehend nur auf die unterschiedlichen Merkmale eingegangen.
Bei einem Sägezahngenerator 50 kann die Steigung eines zu erzeugenden Sägezahnsignals durch ein externes elektrisches Eingangssignal eingestellt werden. Die Steigung wird durch mit Hilfe eines Digital/Analog-Umsetzers 28 erfolgende Umsetzung von Bildelementdaten in einen Analogwert erhalten. Ein Vergleicher 26 vergleicht die von der Fotodiode 23 erfasste Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung mit einem vorgegebenen konstanten Wert P_s. Wenn bei dieser Anordnung die Licht-Ausgangsleistung den konstanten Wert P_s überschreitet, kann der Treiberstrom unterbrochen werden. Der zu diesem Zeitpunkt erhaltene Belichtungsbetrag E (Integralwert der Licht-Ausgangsleistung) ist durch die vorstehend beschriebene Gleichung (2) gegeben, die nachstehend erneut aufgeführt ist.
wobei η den Steigungs- oder Steilheitskoeffizienten eines Halbleiterlasers, k die Steigung des Treiberstroms und P₀ die minimale Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung des Halbleiterlasers bezeichnen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist k in Gleichung (2) auf einen konstanten Wert eingestellt und P_s wird zur Steuerung des Belichtungsbetrages E verändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dagegen P_s konstant gehalten und k in Abhängigkeit von Bildelementdaten zur Steuerung des Belichtungsbetrages E verändert.
Eine Einrichtung zur Änderung der Steigung des Sägezahnsignals durch ein elektrisches Eingangssignal lässt sich z.B. durch eine Schaltungsanordnung realisieren, wie sie in 10 dargestellt ist. Gemäß 10 wird ein Bildelement-Taktsignal einer monostabilen Kippstufe zur Festlegung eines Tastverhältnisses zugeführt und sodann unter Verwendung eines Operationsverstärkers in einen Dreiecksignalgenerator eingegeben. Sodann wird der Widerstandswert eines in dem Dreiecksignalgenerator verwendeten Widerstands zur Änderung der Steigung des Sägezahnsignals um einen entsprechenden Betrag elektronisch verändert.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel ein Verfahren Anwendung findet, bei dem die Lichtabgabe linear vergrößert und bei Erreichen eines gegebenen Wertes unterbrochen wird, können wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels Änderungen des Belichtungsbetrages auf Grund von Temperaturänderungen ausgeschlossen werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Treiberstrom für den Halbleiterlaser nicht auf den sägezahnförmigen Verlauf beschränkt ist, sondern auch den in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen dreieckförmigen Verlauf aufweisen kann.
Viertes Ausführungsbeispiel
11 zeigt ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels, dessen Aufbau dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 ähnelt. Das charakteristische Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass dem Eingang eines Vergleichers 26 auch Bildelementdaten zugeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Lichtbetrag-Sollwert P_s proportional zu der Steigung k verändert und eine konstante Impulsdauer (für ein Bildelement) unabhängig vom Wert der Bildelementdaten erhalten. Dies bedeutet, dass die Steigung k des Treiberstroms und der Lichtbetrag-Sollwert P_s in Gleichung (2) zur Steuerung des Belichtungsbetrages E gleichzeitig verändert werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele veranschaulichen einer Art von Pulsdauermodulation, bei der die Impulsdauer, d.h., die Belichtungszeit, in Abhängigkeit vom Wert der Bildelementdaten verändert wird. Wenn dieses Verfahren bei einem Bildaufzeichnungsgerät Verwendung findet, kann dies zur Folge haben, dass sich die Impulsdauer in Abhängigkeit von dem Wert von Bildelementdaten innerhalb eines Bildelements in unerwünschter Weise verändert, sodass Abweichungen bei einem Belichtungsbereich innerhalb eines Bildelements auftreten können. Außerdem verändert sich auch das Ausmaß der Abweichungen in Abhängigkeit von den Bildelementdaten.
Demgegenüber kann bei diesem Ausführungsbeispiel auf Grund der Tatsache, dass die Steigung k in Verbindung mit dem Lichtbetrag-Sollwert P_s gleichzeitig verändert wird, die Impulsdauer, d.h., die Belichtungszeit, stets annähernd konstant gehalten werden. Da somit der gesamte Bereich eines Bildelements belichtet wird, lassen sich Nachteile der Impulsdauermodulation in Form von Abweichungen und Veränderungen im Belichtungsbereich vermeiden, sodass ein qualitativ hochwertiges Bild erhalten wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Treiberstrom ebenfalls nicht auf einen sägezahnförmigen Verlauf beschränkt, sondern kann einen dreieckförmigen Verlauf aufweisen, der um die Mitte eines Bildelements herum einen symmetrischen Verlauf aufweist. Bei Verwendung eines solchen dreieckförmigen Verlaufs des Treiberstroms kann die Dichtemitte eines jeden Bildelements auf den Mittelpunkt eines jeden Bildelements ausgerichtet werden, sodass eine gleichmäßige Dichteverteilung innerhalb eines Bildelements erhalten werden kann. Auf diese Weise lässt sich ein gutes Halbtonbild mit höherer Genauigkeit erzeugen.
Bei sämtlichen, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen findet bei einem Bildelement jeweils eine einzige Modulation statt. Eine solche Modulation kann jedoch auch mehrfach innerhalb eines Bildelements wiederholt werden. Dies lässt sich realisieren, indem bei der Schaltungsanordnung eines jeden Ausführungsbeispiels eine ganzzahlige Konstante mit der Frequenz des Sägezahnsignals oder Dreiecksignals multipliziert wird. Auf diese Weise kann die Dichteverteilung innerhalb eines Bildelements segmentiert und ausgeglichen werden, wodurch ein Bild mit höherer Bildqualität erhalten wird.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Da bei den Belichtungsverfahren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Belichtungsbetrag durch einen dreieckförmigen Bereich definiert ist, ist er stets mit dem Koeffizienten 1/2 zu multiplizieren, sodass die Erzielung eines hohen Belichtungsbetrages mit Schwierigkeiten verbunden ist. Zur Steigerung des Belichtungsbetrages kann zwar die maximale Licht-Ausgangsleistung vergrößert werden, jedoch stellt die Lichtabgabe bei maximaler Nennleistung eines Halbleiterlasers einen eindeutigen Grenzwert des Halbleiterlasers dar, der nicht überschritten werden kann.
Zur Lösung dieses Problems wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei Modulation des Belichtungsbetrages in Sägezahnform die Licht-Ausgangsleistung bzw. Lichtabgabe des Halbleiterlasers dahingehend beschränkt, dass sie einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Wenn die Licht-Ausgangsleistung diesen vorgegebenen Wert erreicht, setzt eine übliche Pulsdauermodulation auf der Basis des vorgegebenen Wertes ein, wodurch der Belichtungsbetrag vergrößert wird.
14 stellt eine vier Quadranten umfassende grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips dieses Ausführungsbeispiels dar. Im Quadranten I ist die Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Charakteristik des Halbleiterlasers dargestellt und ein Fall veranschaulicht, bei dem die Temperaturen T₀ und T₁ (T₀ < T₁) vorliegen. Hierbei wird angenommen, dass die Temperatur T₀ die vorgegebene oder angenommene Minimaltemperatur bei Verwendung eines Gerätes darstellt. Diese Annahme ist die gleiche wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Eine minimale Laserschwingungs-Licht-Ausgangsleistung ist durch P₀ unter der Annahme gegeben, dass die verwendete Licht-Ausgangsleistung unter P_m liegt. Im Quadranten IV ist die zeitabhängige Änderung des dem Halbleiterlaser mit der Charakteristik gemäß Quadrant I zuzuführenden Treiberstroms veranschaulicht. Der Treiberstrom ist hierbei über der Abszisse aufgetragen, während die Zeit über die Ordinate aufgetragen ist. Wie im Quadranten IV veranschaulicht ist, wird der Treiberstrom i bei der Temperatur T₀ zur Zeit t = 0 sofort bis in die Nähe des minimalen Schwingungsstroms i₀ angehoben und sodann relativ langsam linear vergrößert. Wenn bei der Überwachung der Licht-Ausgangsleistung der Wert P_m erreicht wird, hat der Strom einen vorgegebenen Wert angenommen, sodass die Licht-Ausgangsleistung auf diese Weise auf den vorgegebenen Wert Pm eingestellt ist.
Der Quadrant II stellt eine Kombination der Quadranten I und IV dar und zeigt die zeitabhängige Änderung der Licht-Ausgangsleistung, die erhalten wird, wenn dem Halbleiterlaser mit der Charakteristik gemäß Quadrant I der Treiberstrom gemäß Quadrant IV zugeführt wird.
Wenn der Steigungswirkungsgrad eines Laserschwingungsbereichs des Halbleiterlasers mit η (mW/mA) und die Steigung eines linearen Anstiegsbereichs des Treiberstroms i mit K (mA/s) bezeichnet werden, ist der bis zum Erreichen der Licht-Ausgangsleistung P₁ (< P_m) im Quadrant II erhaltene Belichtungsbetrag E₁ in 14 durch den Bereich bzw. die Fläche eines Dreiecks (0, A₁, A₅) gegeben und lässt sich unter Berücksichtigung der minimalen Licht-Ausgangsleistung P₀ durch folgende Gleichung ausdrücken:
Wenn der Emissionsbetrags-Sollwert durch P₂ (> P_m) gegeben ist, wird die Modulation mit einer (P₂–P_m) proportionalen Impulsdauer τ_x durchgeführt, nachdem der Emissionsbetrag den Wert P_m erreicht hat. Wenn hierbei eine Proportionalitätskonstante mit C bezeichnet wird, ist der Belichtungsbetrag E₂ gegeben durch:
Da die Gleichungen (4) und (5) über den Sollwert P_m in Relation zueinander stehen, wird C hierbei zur Gleichstellung von Differentialquotienten berechnet. Aus Gleichung (4) ergibt sich:
Wenn C = P_m/ηK ist, können die Gleichungen (4) und (5) somit relativ einfach über den Sollwert P_m zusammengefasst werden. Ein Belichtungsbetrag E als Funktion des Sollwertes P ist daher durch folgende Gleichungen gegeben:
Wenn die Temperatur von T₀ auf T₁ übergeht, findet gemäß 14 lediglich eine Verschiebung des Belichtungsmusters statt. Der Belichtungsbetrag selbst bleibt hierbei unverändert. Wenn nämlich der Sollwert die Bedingung P₁ < P_m erfüllt, ist der Belichtungsbetrag bei der Temperatur T₀ durch ein Dreieck (0, A₁, A₅) und bei der Temperatur T₁ ebenfalls durch ein Dreieck (B₀, B₁, B₅) gegeben. Wenn der LED-Oszillationsbereich vernachlässigt wird, sind die Bereiche bzw. Flächen dieser beiden Dreiecke annähernd gleich. Wenn hierbei der Sollwert die Bedingung P₂ > P_m erfüllt, ist der Belichtungsbetrag bei der Temperatur T₀ durch den Bereich bzw. die Fläche eines Rechtecks (0, A₂, A₃, A₄) und bei der Temperatur T₁ ebenfalls durch den Bereich bzw. die Fläche eines Rechtecks (B₀, B₂, B₃, B₄) gegeben. Die Bereiche bzw. Flächen dieser beiden Rechtecke sind annähernd gleich, sodass ersichtlich ist, dass ein konstanter Belichtungsbetrag unabhängig von einer temperaturbedingten Veränderung der Charakteristik des Halbleiterlasers erhalten werden kann.
Eine sich bei der Modulation mit einem Sägezahnsignal ergebende temperaturbedingte Veränderung der Charakteristik des Halbleiterlasers wird somit automatisch kompensiert, wobei gleichzeitig ein hohes Extinctionsverhältnis gewährleistet werden kann, sodass der maximale Belichtungsbetrag vergrößert und ein noch höheres Extinctionsverhältnis erhalten werden können.
12 zeigt ein Blockschaltbild des detaillierten Aufbaus dieses Ausführungsbeispiels. Ein mit 104 bezeichneter Schaltungsblock bildet einen Sägezahngenerator, der in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke eines Bildelement-Taktsignals zur Erzeugung eines Sägezahnsignals an einem Knotenpunkt 153 getriggert wird. Die am Knotenpunkt 153 anstehende Spannung wird einer Abtast/Speicherschaltung 120 zugeführt. Wenn ein Speicher-Eingangssignal der Abtast/Speicherschaltung 120 einen niedrigen logischen Pegel aufweist, gibt die Abtast/Speicherschaltung 120 an ihrem Ausgang 154 direkt die am Knotenpunkt 153 anstehende Spannung ab, während nach Übergang des Speicher-Eingangssignals auf einen hohen Pegel während dessen Dauer die Abtast/Speicherschaltung 120 die zugeführte Spannung zwischenspeichert. Ein Spannungs-Stromwandler 21 (V/I-Wandler) setzt die am Ausgang 154 von der Abtast/Speicherschaltung 120 abgegebene und als Eingangsspannung zugeführte Spannung in einen Treiberstrom für den Halbleiterlaser um. Ein Analogschalter 31 ist durchgeschaltet, während das Signal an seinem EIN-Steuereingang anstehende Signal einen hohen Pegel aufweist, und wird gesperrt, wenn das Signal auf niedrigen Pegel übergeht. Ein RS-Flip-Flop 106 wird in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke eines SET-Eingangssignals getriggert, woraufhin sein Q-Ausgangssignal auf hohen Pegel übergeht. Das RS-Flip-Flop 106 wird außerdem in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke eines RESET-Eingangssignals getriggert, woraufhin sein Q-Ausgangssignal auf niedrigen Pegel übergeht. Der Q-Ausgang ist mit dem EIN-Steuereingang des Schalters 31 verbunden. Dieses Signal ist mit der Bezugszahl 156 bezeichnet. Ein von einer Fotodiode 7 abgegebener Lichtausgangsstrom 157 wird von einem durch einen Block 24 gekennzeichneten Strom-Spannungswandler (I/V-Wandler) in einen Spannungswert umgesetzt, und auf diese Weise eine Lichtspannung 158 abgegeben. Ein Digital/Analog-Umsetzer 28 setzt Bildelementdaten in einen Analogwert um, wobei sein analoges Ausgangssignal P mit der Bezugszahl 159 bezeichnet ist. Ein Vergleicher 108 vergleicht Analogspannungen. Wenn die Spannung an seinem Eingang "+" höher als an seinem Eingang "–" ist, gibt der Vergleicher 108 ein Signal hohen Pegels ab, während andernfalls ein Signal niedrigen Pegels abgegeben wird. Dem Eingang "+" wird die Lichtspannung 158 zugeführt, während dem Eingang "–" das Ausgangssignal P 159 des Digital/Analog-Umsetzers zugeführt wird. Ein Vergleicher 109 entspricht dem Vergleicher 108. Hierbei wird dem Eingang "+" des Vergleichers 109 die Lichtspannung zugeführt, während seinem Eingang "–" eine der maximalen Licht-Ausgangsleistung entsprechende Konstantspannung P_m zugeführt wird. Ein RS-Flip-Flop 110 entspricht dem RS-Flip-Flop 106. Hierbei wird dem SET-Eingang des Flip-Flops 110 das Ausgangssignal des Vergleichers 109 zugeführt, während sein RESET-Eingang mit dem Bildelement-Taktsignal beaufschlagt wird. Ein Integrator ist in Form eines Schaltungsblocks 111 dargestellt. Der Integrator 111 wird mit dem Ausgangssignal des Flip-Flops 110 beaufschlagt und erzeugt ein integriertes Ausgangssignal in Form einer positiven Spannung. Der Ausgang des Flip-Flops 110 ist außerdem mit dem Speichereingang der Abtast/Speicherschaltung 120 verbunden. Ein als Subtrahierer dienender Differenzverstärker ist in Form eines Schaltungsblocks 113 dargestellt. Einem Eingang des Subtrahierers 113 wird die Konstantspannung P_m zugeführt, während der andere Eingang mit dem Ausgangssignal P (159) des Digital/Analog-Umsetzers beaufschlagt wird. Die Ausgangsspannung des Subtrahierers 113 ist durch (P–P_m) R₂/R₁ gegeben. Ein Spannungsvergleicher 112 entspricht dem Vergleicher 108 oder 109. Hierbei wird dem Eingang "+" des Vergleichers 112 das Ausgangssignal 163 des Integrators 111 zugeführt, während sein Eingang "–" mit dem Ausgangssignal des Subtrahierers 113 beaufschlagt wird. Ein Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gliedes 115 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 112 verbunden, während der andere Eingang mit dem Ausgang des Flip-Flops 110 verbunden ist. Ein Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden ODER-Gliedes 107 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 108 verbunden, während der andere Eingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes 115 verbunden ist. Der Ausgang des ODER-Gliedes 107 ist mit dem RESET-Eingang des Flip-Flops 116 verbunden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 13 näher auf die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung eingegangen. In 13 sind mit (A) des Verlauf des Bildelement-Taktsignals 29, mit (B) das Sägezahnsignal 153, mit (C) die Lichtspannung 158, mit (D) das Ausgangssignal 160 des Vergleichers 108, mit (E) das Ausgangssignal 161 des Flip-Flops 106, mit (F) das Ausgangssignal 162 des Flip-Flops 110 und mit (G) das Ausgangssignal 163 des Integrators 111 bezeichnet. Gemäß 13 beginnt der Anstieg des Sägezahnsignals 153 zum Zeitpunkt des Anstehens der Vorderflanke 181 des Bildelement-Taktsignals (A). Eine Offset-Spannung v₀ wird dem Sägezahnsignal 153 vorher überlagert und ist auf einen Spannungswert eingestellt, der einem kleineren Stromwert entspricht als der Minimalstromwert i_th zur Durchführung von Laserschwingungen bei einer Minimaltemperatur innerhalb eines normalerweise bei dem Halbleiterlaser 1 verwendeten Temperaturbereichs (normalerweise erfolgt die Einstellung dieses Stromwerts in der Nähe von i_th). Gleichzeitig wird das Flip-Flop 106 gesetzt und der Schalter 31 durchgeschaltet. Der Halbleiterlaser 1 beginnt Licht zu emittieren und die Lichtspannung 158, die durch Umsetzung des von der Fotodiode 7 aufgenommenen Lichts in einen Spannungswert erhalten wird, tritt in der unter (C) in 13 dargestellten Form auf. Das Ausgangssignal P (159) des Digital/Analog-Umsetzers 28 ist in 13 unter (C) in Form einer strichpunktierten Linie dargestellt, während außerdem die Konstantspannung P_m in Form einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
Es sei nun angenommen, dass das Ausgangssignal P des Digital/Analog-Umsetzers 28 zum Zeitpunkt 181 gemäß 13 die Bedingung P < p_m erfüllt. Wenn die unter 13(C) dargestellte Lichtspannung ansteigt und unter damit einhergehendem Anstieg der Licht-Ausgangsleistung den Wert P erreicht, geht das unter (D) dargestellte Ausgangssignal 160 des Vergleichers 108 auf hohen Pegel über. Zu diesem Zeitpunkt wird das Flip-Flop 110 zurückgestellt gehalten, sodass ein Eingang des UND-Glieds 115 auf niedrigem Pegel gehalten wird. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 115 wird daher ebenfalls auf niedrigem Pegel gehalten, sodass das Ausgangssignal 160 des Vergleichers 108 direkt dem RESET-Eingang des Flip-Flops 106 zugeführt wird. Dies hat zur Folge, dass das unter (E) dargestellte Ausgangssignal 161 des Flip-Flops 106 auf niedrigen Pegel zurückgestellt wird, wie dies in 13 durch den Zeitpunkt 183 dargestellt ist, der Schalter 31 gesperrt wird und somit eine Unterbrechung des Treiberstroms des Halbleiterlasers 1 eintritt. Die Lichtspannung, d.h., die Licht-Ausgangsleistung wird somit unterbrochen, wie dies in 13 durch den Zeitpunkt 184 veranschaulicht ist. Die vorstehenden Vorgänge sind die gleichen wie im Falle der Modulation mit einem Sägezahnsignal bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Diese Vorgänge werden nachstehend als "erste Betriebsart" bezeichnet.
Als "zweite Betriebsart" wird nachstehend ein Fall näher beschrieben, bei dem das Ausgangssignal P des Digital/Analog-Umsetzers 28 bei dem in 13 unter (A) dargestellten Auftreten der Vorderflanke 191 des Bildelement-Taktsignals 29 die Bedingung P > P_m erfüllt. Wenn die Lichtspannung (C) allmählich ansteigt und P_m erreicht, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 109 auf hohen Pegel über, sodass das Ausgangssignal 162 des Flip-Flops 110 auf hohen Pegel gesetzt wird, wie dies durch den Zeitpunkt 192 unter (F) in 13 dargestellt ist. Durch den Übergang des Flip-Flop-Ausgangssignals 162 auf hohen Pegel wird das Ausgangssignal der Abtast/Speicherschaltung 120 in einen Zwischenspeicherzustand versetzt, woraufhin der Treiberstrom konstant gehalten wird. Gleichzeitig beginnt der Integrator 111 mit der Integration des Flip-Flop-Ausgangssignals 162, wodurch das in 13 unter (G) dargestellte Sägezahnsignal erhalten wird. Da der Subtrahierer 113 das Ergebnis (P – P_m)R₂/R₁ bildet, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 112 auf hohen Pegel über, wenn das Integrator-Ausgangssignal 163 den Wert (P – P_m)R₂/R₁ erreicht. Dieses Signal wird dem RESET-Eingang des Flip-Flops 106 über das UND-Glied 115 und das ODER-Glied 107 zugeführt, wodurch das Ausgangssignal des Flip-Flops 106 auf niedrigen Pegel zurückgestellt und dadurch der Treiberstrom unterbrochen wird.
Die bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Betriebsart erhaltenen Belichtungsbeträge entsprechen jeweils der oberen bzw. unteren Gleichung der Gleichungen (7). Da im Falle der zweiten Betriebsart die untere Gleichung in den Gleichungen (7) einer Änderung des Belichtungsbetrags bei der ersten Betriebsart reibungslos angepasst werden soll, wenn der Sollwert P durch P_m gegeben ist, wird zu diesem Zweck die Zeitkonstante eines RC-Gliedes im Integrator 111 oder eine Schaltungskonstante des Subtrahierers 113 in der tatsächlichen Schaltungsanordnung zur Erfüllung der unteren Gleichung in den Gleichungen (7) eingestellt.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Der Anfangswert (i₀) eines Sägezahn-Treiberstroms wird derart eingestellt, dass er unter dem Stromwert zur Einleitung einer Laserschwingung bei einer minimalen Betriebstemperatur des zu verwendenden Gerätes liegt. Die normale Betriebstemperatur ist jedoch beträchtlich höher als die minimale Betriebstemperatur. So beträgt z.B. die minimale Betriebstemperatur ungefähr 0°C, während die normale Betriebstemperatur eine Raumtemperatur von ungefähr 25°C darstellt. In diesem Falle tritt eine beträchtliche Zeitverzögerung auf, bis die Laserschwingung einsetzt. Dies führt zu einer Verringerung des Nutzwirkungsgrades der Laser-Ausgangsleistung sowie zu einer Vergrößerung von Abweichungen des Belichtungsbetrages.
Bei dem vorstehend beschriebenen Modulationsverfahren mit Hilfe eines Sägezahnsignals wird z.B. ein Halbleiterlaser mit der in 20 veranschaulichten Charakteristik verwendet. In 20 sind Kennlinien für den jeweiligen Fall dargestellt, dass die Temperatur T_c 0°C, 25°C und 50°C beträgt. Wie 20 zu entnehmen ist, sind diese Kennlinien im wesentlichen lediglich verschoben, sodass der Steigungswirkungsgrad (mW/mA) weitgehend unverändert geblieben ist. Gemäß 20 betragen die Minimalströme zum Einleiten von Laserschwingungen 53 mA bei 0°C, 60 mA bei 25°C und 67 mA bei 50°C. Ferner lässt sich 20 entnehmen, dass die Stromwerte zur Erzielung einer maximalen Nennausgangsleistung von 20 mW 120 mA bei 0°C, 127 mA bei 25°C und 134 mA bei 50°C betragen. Wenn somit der Temperaturbereich des zu verwendenden Gerätes 0°C bis 50°C betragen soll, muss die Amplitude des Treiberstroms für einen Bereich von 0°C bis 50°C dimensioniert werden und kann unter Berücksichtigung einer gewissen Toleranz derart vorgegeben werden, dass sie innerhalb eines Bereichs von ungefähr 50 mA bis 140 mA liegt.
21 veranschaulicht diesen Zustand in Form einer vier Quadranten umfassenden grafischen Darstellung. Der Quadrant I gemäß 21 zeigt das Treiberstrom-Licht- Ausgangsleistungskennfeld des Halbleiterlasers gemäß 20. Der Quadrant IV zeigt die Stromcharakteristik als Funktion der über der Ordinate aufgetragenen Zeit. Im Quadranten IV ist die Aufzeichnungsperiode für ein Bildelement des Laserstrahldruckers auf 250 ns eingestellt, wobei vorher festgelegte lineare Übergänge von 50 mA auf 140 mA innerhalb eines Bereiches von 0 bis 250 ns erfolgen. Der Quadrant II veranschaulicht die zeitabhängige Veränderung der Licht-Ausgangsleistung, die bei der Synthese der Quadranten I und IV für T_c = 0°C, 25°C und 50°C erhalten wird. Wie aus Quadrant II ersichtlich ist, erfolgt auf Grund der Tatsache, dass eine Temperaturänderungstoleranz berücksichtigt worden ist, ein Belichtungsvorgang während der Dauer von ungefähr 75% einer Bildelementperiode, und zwar auch dann, wenn die Aufzeichnung mit dem maximalen Belichtungsbetrag erfolgt (Lichtausgangsspitzenleistung = 20 mW). Die Zeitverzögerung bei T_c = 25°C beträgt ungefähr 20 ns. Während dieser Zeit erfolgt keine Laserschwingung, jedoch tritt eine LED-Lichtemission auf. Das von einer Leuchtdiode emittierte Licht entspricht jedoch nur einer geringen Lichtmenge mit schlechter Kohärenz und hat somit keinen Einfluss auf die Belichtung. Wenn jedoch ein hochpräzises Bild erzeugt werden soll, kann der durch diese Zeitverzögerungsperiode hervorgerufene Fehler häufig ein Problem zur Folge haben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird somit vor Beginn der Laserschwingung ein minimaler Treiberstrom des Halbleiterlasers vor der Aufzeichnung gemessen und bei der tatsächlichen Belichtung eines Bildelements ein Sägezahn-Treiberstrom unter Verwendung des gemessenen minimalen Treiberstroms als Anfangswert erzeugt, wodurch die Zeitverzögerung vermieden und der Nutzungswirkungsgrad der Bildelementperiode verbessert wird.
22 erläutert das Funktionsprinzip dieses Ausführungsbeispiels in Form einer vier Quadranten umfassenden grafischen Darstellung. Im Quadranten I ist die Treiberstrom-Licht-Ausgangsleistungskennlinie eines Halbleiterlasers bei Betriebstemperatur dargestellt, während im Quadranten IV zeitabhängige Stromänderungen veranschaulicht sind. Hierbei steigt der Strom ausgehend vom Nullpunkt in Form der Kennlinie 291 allmählich an. Im Quadranten II sind zeitabhängige Änderungen der Licht-Ausgangsleistung dargestellt. Hierbei veranschaulicht die Kennlinie 291' die dem Treiberstrom 291 entsprechende Licht-Ausgangsleistung. Die Licht-Ausgangsleistung 291' wird überwacht, wobei ein Treiberstrom i₀ zur Erzeugung einer dem Beginn der Laserschwingung entsprechenden Licht-Ausgangsleistung P₀ ermittelt wird.
Bei der tatsächlichen Aufzeichnung eines Bildelements erfolgt der durch die Kennlinie 292 gemäß 22 veranschaulichte Ansteuervorgang auf der Basis des vorher gemessenen Wertes von i₀, sodass eine verzögerungsfreie Licht-Ausgangsleistung erhalten werden kann, wie dies bei der Kennlinie 292' der Fall ist. Somit kann eine Bildelementperiode effizient ausgenutzt werden, wobei die LED-Lichtemission minimal gehalten werden kann.
Wenn ein Bild von einem Laserstrahldrucker aufgezeichnet werden soll, wird die vorstehend beschriebene Testemission wie im Falle der Kennlinie 291 periodisch ausgeführt, z.B. in Einheiten von Linien oder Bildelementen, wobei das Bild aufzeichnet wird, während i₀ korrigiert und aktualisiert wird.
Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass i₀ eine geringe Toleranz zur Bewältigung von Temperaturänderungen während der Aufzeichnung aufweisen sollte und demzufolge vorzugsweise auf einen geringeren Wert eingestellt wird. Da jedoch anders als beim Stand der Technik diese Temperaturänderung nicht sämtliche möglichen Temperaturänderungen umfasst, muss hierbei lediglich eine Toleranz von einigen Prozent eingestellt werden.
15 zeigt im Detail den Aufbau dieses Ausführungsbeispiels. Bei der Schaltungsanordnung gemäß 15 erhält eine monostabile Kippstufe 203 ein Bildelement-Taktsignal und gibt einen Impuls mit einem hohen Pegel während einer Periode ab, die geringfügig kürzer als eine Bildelementperiode ist. Ein Integrator 204 dient als Sägezahngenerator und führt eine Integration während des Anstehens des hohen Pegels des Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe 203 aus, wodurch ein Sägezahnsignal abgegeben wird. Ein Spannungs-Stromwandler 21 (V/I-Wandler) nimmt das Sägezahnsignal auf und setzt es in einen Stromwert um. Ein Analogschalter 31 wird während des Anstehens eines hohen Pegels eines EIN-Steuersignals durchgeschaltet und gesperrt, wenn das EIN-Steuersignal auf niedrigen Pegel übergeht, wodurch ein Treiberstrom unterbrochen wird. Ein Strom-Spannungswandler 23 (I/V-Wandler) setzt den Lichtstrom einer Fotodiode 7 in einen Spannungswert um, der nachstehend als Lichtspannung bezeichnet ist. Ein Spannungsvergleicher 208 gibt einen hohen logischen Ausgangssignalpegel ab, wenn die Spannung an seinem Eingang "+" höher als die Spannung an seinem Eingang "–" ist, während andernfalls ein niedriger Ausgangssignalpegel abgegeben wird. Der Eingang "+" des Vergleichers 208 ist mit dem Ausgang des Strom-Spannungswandlers 24 verbunden, während sein Eingang "–" mit dem Ausgang eines Digital/Analog-Umsetzers 28 verbunden ist. Ein Flip-Flop 214 wird in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke eines Signals an seinem SET-Eingang getriggert, sodass sein Q-Ausgangssignal einen hohen Pegel annimmt. Außerdem wird das Flip-Flop 214 in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke eines Signals an seinem RESET-Eingang getriggert, woraufhin sein Q-Ausgangssignal auf niedrigen Pegel übergeht. Hierbei wird dem RESET-Eingang des Flip-Flops 214 das Ausgangssignal des Vergleichers 208 zugeführt, während seinem SET-Eingang das Bildelement-Taktsignal zugeführt wird. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 214 ist mit dem EIN-Steuereingang des Schalters 31 verbunden. Ein Eingang "+" eines dem Vergleicher 208 entsprechenden Spannungsvergleichers 211 ist mit der Lichtausgangsspannung des Spannungs-Stromwandlers 24 verbunden, während sein Eingang "-" mit einer vorgegebenen Konstantspannung Po verbunden ist. Der SET-Eingang eines dem Flip-Flop 214 entsprechenden Flip-Flops 210 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 211 verbunden. Eine Abtast/Speicherschaltung 209 hat die Funktion, eine zugeführte Analogspannung während der Zeit zwischenzuspeichern, während der ihr HOLD-Eingang mit einem hohen Signalpegel beaufschlagt wird, und diese Analogspannung an ihrem Ausgang während der Dauer dieses hohen Signalpegels aufrecht zu erhalten. Wenn ein niedriger Signalpegel am HOLD-Eingang ansteht, gibt die Abtast/Speicherschaltung 209 den Eingangswert direkt über den Ausgang ab. Ein Subtrahierer 216 subtrahiert einen vorgegebenen Wert Δ_v von der Ausgangsspannung der Rbtast/Speicherschaltung und gibt eine entsprechende Differenzspannung ab. Ein Analogmultiplexer 215 bildet einen Spannungswert an seinem Eingang A, wenn sein SEL-Eingangssignal einen logischen hohen Pegel aufweist, und bildet bei Anstehen eines niedrigen Pegels einen Spannungswert an seinem Eingang B. Der Eingang A des Multiplexers 215 ist mit dem Ausgang des Subtrahierers 216 verbunden, während sein Eingang B am Spannungswert des Massepegels (0 V) liegt. Der Ausgang des Multiplexers 215 ist mit dem Offset-Eingang des den Sägezahngenerator bildenden Integrators 204 verbunden. Der SEL-Eingang des Multiplexers 215 wird mit einem TEST-Signal 232 beaufschlagt. Dieses TEST-Signal wird von einem externen Gerät eingegeben. Das TEST-Signal wird im normalen Betriebszustand auf einen (logischen) hohen Pegel eingestellt, während es bei einem Testbetrieb auf einen (logischen) niedrigen Pegel eingestellt wird. Das TEST-Signal 232 wird einem logischen Inverter 212 zugeführt, dessen invertiertes Ausgangssignal dem RESET-Eingang des Flip-Flops 210 zugeführt wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 16 näher auf die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung im Testbetrieb eingegangen. In 16 bezeichnen (A) ein Bildelement-Taktsignal 29, (B) das TEST-Signal 232, (C) das Q-Ausgangssignal 233 des Flip-Flops 210, (D) das Ausgangssignal 234 des Sägezahngenerators 204, (E) die Lichtausgangsspannung 235 des Strom-Spannungswandlers 24 und (F) das Ausgangssignal 236 des Vergleichers 211. Gemäß 16 nimmt das TEST-Signal zum Zeitpunkt 281 zur Anzeige des Beginns eines Testvorgangs einen niedrigen Pegel an, wobei gleichzeitig das Flip-Flop 210 zurückgestellt wird und einen niedrigen Ausgangssignalpegel annimmt. Da in diesem Zustand der SEL-Eingang des Multiplexers 215 mit einem niedrigen Signalpegel beaufschlagt wird, bildet der Multiplexer 215 an seinem Eingang B den Massepegel, sodass die Abtast/Speicherschaltung 209 aus dem Speicherzustand freigegeben wird. Die monostabile Kippstufe 203 wird zu dem in 16 unter (A) dargestellten Zeitpunkt 282 betätigt und erzeugt das vom Massepegel (0V) ausgehende Sägezahnsignal 234, wie es in 16 dargestellt ist. Durch den Halbleiterlaser 1 fließt dann ein dem Sägezahnsignal 234 entsprechende Treiberstrom, um die Lichtemission einzuleiten. Diese Lichtemission wird von der Fotodiode 7 erfasst und vom Vergleichen 211 in Form der Lichtspannung überwacht. Die dem Eingang "–" des Vergleichens 211 zugeführte Konstantspannung P₀ wird vorher entsprechend der minimalen Laserschwingungs-Lichtausgangsleistung des Halbleiterlasers eingestellt. Wenn somit die Lichtspannung 235 zum Zeitpunkt 283 gemäß 16 den Wert P₀ erreicht, setzt die Laserschwingung des Halbleiterlasers 1 ein. Zu diesem Zeitpunkt geht das Ausgangssignal 236 des Vergleichens 211 auf hohen Pegel über, wie dies unter (F) in 16 dargestellt ist. Das Flip-Flop-Ausgangssignal 233 geht daher zu dem unter (C) dargestellten Zeitpunkt 284 auf hohen Pegel über, wodurch die Abtast/Speicherschaltung 209 in den Speicherzustand versetzt wird. Während dieser Zeit wird der unter (D) in 16 dargestellte Wert vo' am Ausgang der Abtast/Speicherschaltung festgehalten. Da v₀' eine Spannung ist, die in Bezug auf die Spannung v₀, bei der die Laserschwingung tatsächlich einsetzt, um die Übertragungsverzögerungszeit des Strom-Spannungswandlers 24, des Vergleichens 211, des Flip-Flops 210 und der Abtast/Speicherschaltung 209 verzögert ist, wird eine aus dieser Übertragungsverzögerungszeit und der Stromanstiegsgeschwindigkeit ermittelte Differenz Δv zwischen v₀' und v₀ von v₀' subtrahiert und die Differenz in den Eingang A des Multiplexers 215 eingegeben. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass Δ_v eine geringe Toleranz umfasst. Der Testvorgang ist auf diese Weise abgeschlossen und vo wird zur Offset-Spannung des Sägezahnsignals im Normalbetrieb.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 17 näher auf die Wirkungsweise im Normalbetrieb eingegangen. In 17 bezeichnen (A) das Bildelement-Taktsignal 29, (B) das Sägezahnsignal 234, (C) die Lichtspannung 235, (D) das Ausgangssignal 237 des Vergleichers 208 und (E) das Q-Ausgangssignal 238 des Flip-Flops 214. Da das TEST-Signal im Normalbetrieb einen hohen Pegel aufweist, gibt der Multiplexer 215 den vorstehend beschriebenen Wert v₀ ab, wobei dieser Wert v₀ als Offset-Spannung des Sägezahnsignals verwendet wird. Wenn das Sägezahnsignal in der in 17 unter (B) dargestellten Weise zum Zeitpunkt 285 gemäß (A) anzusteigen beginnt, wird das Flip-Flop 214 in der unter (E) dargestellten Weise auf einen hohen Pegel gesetzt, und ein Treiberstrom fließt durch den Halbleiterlaser 1. Da der Offset-Spannungswert v₀ fast dem Wert des Laserschwingungs-Startstroms entspricht, setzt die Laserschwingung fast ohne Zeitverzögerung ein, wie dies in 17 unter (C) veranschaulicht ist. In 17 ist unter (C) auch der Wert P dargestellt, der durch die durch den Digital/Analog-Umsetzer 28 erfolgende Umsetzung der Bildelementdaten in einen Analogwert erhalten wird. Wenn die Lichtspannung 235 den Wert P zum Zeitpunkt 286 gemäß 17 erreicht, nimmt das Vergleicher-Ausgangssignal 237 einen hohen Pegel an, und das Flip-Flop-Ausgangssignal 238 wird auf einen niedrigen Pegel zurückgestellt, wodurch der Treiberstrom unterbrochen wird. Auf diese Weise wird auch die Lichtspannung unterbrochen. Durch diesen Vorgang wird ein den Bildelementdaten P entsprechender Belichtungsbetrag erhalten, sodass ein Bildelement mit Gradation aufgezeichnet werden kann. Die Temperatur des Halbleiterlasers zeigt zwar während dieses Vorgangs auf Grund der Eigenerwärmung eine steigende Tendenz, jedoch wird die in 17 unter (C) dargestellte Lichtspannung auch bei einem Temperaturanstieg während des Vorgangs im wesentlichen nur nach rechts verschoben, während der Signalverlauf erhalten bleibt. Somit kann der Belichtungsbetrag innerhalb eines Bildelements unabhängig von einer Temperaturänderung konstant gehalten werden. Wenn v₀ mit einer geringeren Toleranz eingestellt wird, kann auch eine Temperaturverringerung bewältigt werden. In jedem Fall kann jedoch die Zeitverzögerung bis zum Eintreten der Laseremission entsprechend der vorliegenden Temperatur minimal gehalten werden.
Der vorstehend beschriebene Testvorgang kann periodisch während einer Aufzeichnung erfolgen, z.B. bevor das Bild einer Seite von dem Laserstrahldrucker aufgezeichnet wird, oder kann zeilenweise oder in Einheiten von mehreren Zeilen während einer Periode durchgeführt werden, bei der der Laserstrahl einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger nicht erreichen kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die Testperiode zur Ermittlung des Zeitpunkts des Schwingungsbeginns des Halbleiterlasers. Als modifizierte Alternativlösung kann auch in Betracht gezogen werden, die Aufzeichnung durchzuführen und adaptiv den Zeitpunkt des Schwingungsbeginns des Halbleiterlasers in Einheiten von Bildelementen im Normalbetrieb zu ermitteln, ohne die Testperiode vorzusehen.
18 zeigt ein Blockschaltbild eines solchen modifizierten Ausführungsbeispiels. Da dessen Schaltungsanordnung der Schaltungsanordnung gemäß 15 ähnlich ist, wird nachstehend nur auf die unterschiedlichen Merkmale näher eingegangen. Eine monostabile Kippstufe 217 wird in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke des Bildelement-Taktsignals 29 getriggert und gibt einen negativen kurzen Impuls ab. Eine Abtast/Speicherschaltung 218 erhält das Ausgangssignal des Subtrahierers 216 und gibt es als Offset-Spannung des Sägezahngenerators 204 ab. Ein HOLD-Steuereingang der Abtast/Speicherschaltung 218 ist mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 217 verbunden. Die Abtast/Speicherschaltung 218 hält eine Ausgangsspannung während der Dauer des Anstehens eines hohen Pegels an dem HOLD-Steuereingang aufrecht. Der Ausgang der monostabilen Kippstufe 217 ist außerdem mit dem RESET-Eingang des Flip-Flops 210 und dem SET-Eingang des Flip-Flops 214 verbunden.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 19 näher auf die Wirkungsweise eingegangen. In 19 bezeichnen (A) das Bildelement-Taktsignal 29, (B) das Ausgangssignal 240 der monostabilen Kippstufe 217, (C) das Sägezahnsignal 234, (D) die Lichtspannung 235 und (E) das Ausgangssignal 233 des Flip-Flops 210. Wenn zum Zeitpunkt 281 gemäß 19 das Bildelement-Taktsignal (A) einen hohen Pegel annimmt, gibt die monostabile Kippstufe 240 den in 19 unter (B) dargestellten negativen Impuls ab. Wenn das Ausgangssignal (B) der monostabilen Kippstufe zum Zeitpunkt 282 einen hohen Pegel annimmt, beginnt das Sägezahnsignal in der unter (C) dargestellten Weise anzusteigen. Wie unter (E) in 19 dargestellt ist, wird das Flip-Flop 210 zum Zeitpunkt 282 auf einen niedrigen Pegel zurückgestellt, während die Abtast/Speicherschaltung 209 in den Abtastzustand versetzt wird. Wie beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in Verbindung mit der Lichtspannung (D) auch die minimale Laserschwingungs-Ausgangsleistung P₀ und das Ausgangssignal P des Digital/Analog-Umsetzers 233 dargestellt. Wenn die Lichtspannung 235 gemäß (D) in 19 zum Zeitpunkt 283 den Wert P₀ erreicht, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers 211 einen hohen Pegel an, sodass das Ausgangssignal 233 des Flip-Flops 210 auf einen hohen Pegel gesetzt wird, wie dies in 19 unter (E) dargestellt ist. Auf diese Weise wird die Abtast/Speicherschaltung 209 in den Speicherzustand versetzt. Ein durch Subtraktion eines auf der Verzögerungszeit von Bauelementen und einer Toleranz beruhenden Fehlers von der gespeicherten Spannung durch den Subtrahierer 216 wie im Falle des vorstehenden Ausführungsbeispiels erhaltener Wert entspricht der Spannung v₀ zur Einleitung der Laserschwingung und wird am Ausgang des Subtrahierers 216 aufrecht erhalten. Der Vorgang zur Unterbrechung der Lichtabgabe, wenn die Lichtspannung 235 den Ausgangssignalwert P des Digital/Analog-Umsetzers erreicht, ist sodann der gleiche wie im Falle des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels, sodass sich eine erneute detaillierte Beschreibung erübrigt.
Wenn die monostabile Kippstufe 240 zum Zeitpunkt 284 entsprechend dem Anstehen der Vorderflanke des Bildelement-Taktsignals einen negativen Impuls abgibt, tritt die gespeicherte bzw. aufrecht erhaltene Subtrahierer-Ausgangsspannung v₀ am Ausgang der Abtast/Speicherschaltung 218 als Offset-Spannung des Sägezahngenerators 204 auf. Gleichzeitig wird der Integrator 204 sofort entladen, woraufhin eine Wartezeit bis zum Zeitpunkt der nächsten Sägezahnsignalerzeugung einsetzt. Wenn das Ausgangssignal (B) der monostabilen Kippstufe in 19 zum Zeitpunkt 285 einen hohen Pegel annimmt, wird die Abtast/Speicherschaltung 218 in den Speicherzustand versetzt und die Offset-Spannung des Integrators 204 aufrecht erhalten bzw. gespeichert. Gleichzeitig beginnt das Sägezahnsignal 234 anzusteigen. Die folgenden Vorgänge sind die gleichen wie im Falle des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt nur dann eine zeitliche Steuerung, wenn die Licht-Ausgangsleistung z.B. den Wert P₀ gemäß 7(A) erreicht, wobei eine Modulationssteuerung nur während einer einem Belichtungsbetrag entsprechenden Periode erfolgt, sodass im wesentlichen die gleiche Belichtung wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt wird. Als Resultat kann auf eine Linearität im gesamten Lichtabgabebereich einer Lichtdetektorschaltung zur Erzielung einer stabilen Modulation verzichtet werden.
26 veranschaulicht in Form einer grafischen Darstellung die bei Temperaturen T und T' (T < T') erhaltenen Lichtabgabezustände bzw. Licht-Ausgangsleistungszustände sowie den Verlauf des zugehörigen Treiberstroms eines Halbleiterlasers. In 26 muss die Zeit τ vom Erreichen der Licht-Ausgangsleistung P₀ bis zum Erreichen der Licht-Ausgangsleistung P₀ + P_s und deren Unterbrechung unverändert beibehalten werden, da der Steigungswirkungsgrad η der Licht-Ausgangsleistung bei den Temperaturen T und T' annähernd gleich bleibt. Wenn somit eine Steuerung zur Änderung des Wertes τ entsprechend einem gewünschten Belichtungsbetrag erfolgen soll, kann im wesentlichen die gleiche Modulation wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen herangezogen werden.
Nachstehend wird zunächst der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Bei der Schaltungsanordnung gemäß 23 ist ein Sägezahngenerator zur Erzeugung einer Sägezahnspannung synchron mit der Vorderflanke eines Bildelement-Taktsignals 29 in Form eines Blocks 321 dargestellt. Die zu erzeugende Sägezahnspannung ist hierbei mit der Bezugszahl 351 bezeichnet. Ein Flip-Flop ist in Form eines Blocks 322 dargestellt. Der Q-Ausgang des Flip-Flops 322 nimmt in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke seines SET-Eingangssignals einen hohen Pegel an und geht in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke seines RESET-Eingangssignals auf einen niedrigen Pegel über. Hierbei ist das Ausgangssignal dieses Flip-Flops mit der Bezugszahl 343 bezeichnet. Einem Spannungs-Stromwandler 21 (V/I-Wandler) wird die Sägezahnspannung 351 als Eingangsspannung zugeführt. Der Ausgangsstrom i_f des Spannungs-Stromwandlers 21 ist mit der Bezugszahl 346 bezeichnet. Das Flip-Flop-Ausgangssignal 343 dient als Schalter-Eingangssignal für einen Analogschalter 31. Ein von einer Fotodiode 7 erfasster Lichtstrom i_m ist mit der Bezugszahl 347 bezeichnet. Ein Spannungsvergleicher 325 gibt ein Signal hohen Pegels ab, wenn die Spannung an seinem Eingang "+" höher als an seinem Eingang "–" ist, während andernfalls ein Signal niedrigen Pegels abgegeben wird. Dem Eingang "+" des Vergleichers 325 wird ein Spannungswert 348 zugeführt, während sein Eingang "–" an einer Konstantspannung v_a liegt. Ein Flip-Flop ist in Form eines Blocks 326 dargestellt. Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 326 nimmt in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke seines SET-Eingangssignals einen hohen Pegel an und geht in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke seines RESET-Eingangssignals auf einen niedrigen Pegel über. Der SET-Eingang des Flip-Flops 326 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 325 verbunden, während sein RESET-Eingang mit dem Ausgangs 343 des Flip-Flops 322 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Flip-Flops 326 ist mit der Bezugszahl 352 bezeichnet. Ein mit der Bezugszahl 327 bezeichnetes Netzwerk stellt einen Integrator dar, der eine Integration durch einen Aufladevorgang in Abhängigkeit von der Zeitkonstanten eines RC-Gliedes während der Dauer eines hohen Pegels seines Eingangssignals 352 durchführt. Am Ausgang 344 des Integrators 327 wird ein integriertes Ausgangssignal in negativer Potentialrichtung erhalten. Wenn das Eingangssignal 352 des Integrators 327 auf niedrigen Pegel übergeht, entlädt sich der Integrator 327 sofort über eine Diode D und sein Ausgangssignal 344 wird auf Nullpotential gesetzt. Ein Spannungsvergleicher 328 gibt ein Ausgangssignal hohen Pegels ab, wenn die Spannung an seinem Eingang "+" höher als die Spannung an seinem Eingang "–" ist, während andernfalls ein Ausgangssignal niedrigen Pegels abgegeben wird. Der Eingang "–" des Spannungsvergleichers 328 ist mit dem Integratorausgang 344 verbunden, während sein Ausgang mit dem RESET-Eingang des Flip-Flops 322 verbunden ist. Ein Digital/Analog-Umsetzer 28 setzt Bildelementdaten 30 in eine Analogspannung 350 mit negativem Potential um, die dem Eingang "+" des Spannungsvergleichers 328 zugeführt wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 24 die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung näher beschrieben. In 24 bezeichnen (A) ein Bildelement-Taktsignal 29, (B) das Sägezahnsignal 351, (C) den Treiberstrom 346, (D) die Messspannung 348, (E) das Flip-Flop-Ausgangssignal 352 und (F) das Integrator-Ausgangssignal 344. In 24 geht das Bildelement-Taktsignal 29 zum Zeitpunkt 381 auf hohen Pegel über, wobei die Bildelementdaten synchron mit diesem Signal erhalten werden. Der analoge Umsetzungswert der Bildelementdaten ist mit v₁ bezeichnet. Das Sägezahnsignal 351 wird zum Zeitpunkt 381 erzeugt, wobei gleichzeitig das Flip-Flop 322 gesetzt und auf diese Weise der Schalter 31 durchgeschaltet wird. Das Sägezahnsignal 351 umfasst eine Offset-Spannung v₀, deren Wert einem Offsetwert i₀ des Treiberstroms entspricht. Mit dem Anstieg des Treiberstroms 346 gemäß (C) steigt auch die Licht-Ausgangsleistung des Halbleiterlasers 1 an. Das Potential, bei dem im Verlauf (D) der Messspannung ein unmittelbarer Anstieg der Messspannung einsetzt, ist durch v_a gegeben, sodass der Wert v_a gemäß 23 auf diesen Wert eingestellt ist, d.h., wenn die Messspannung den Wert v_a erreicht, entspricht dieser Zeitpunkt dem Beginn der Laserschwingung. Die Messspannung 348 gemäß (D) stellt mit Ausnahme eines Pegels in der Nähe von v_a nicht immer eine getreue Wiedergabe der Licht-Ausgangsleistung dar und besitzt auf Grund der Streukapazität der Fotodiode 7 und des nichtlinearen Ansprechverhaltens des Strom-Spannungswandlers 24 den unter (D) dargestellten unausgeprägten Verlauf. Der gestrichelt dargestellte Verlauf gemäß (D) entspricht der aus dem Treiberstrom des Halbleiterlasers ermittelten tatsächlichen Licht-Ausgangsleistung. Wenn die Messspannung 348 gemäß (D) den Wert v_a überschreitet, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 325 auf hohen Pegel über, sodass auch das Ausgangssignal 352 des Flip-Flops 326 in der in 24 unter (E) dargestellten Weise auf hohen Pegel übergeht. Wie 24 zu entnehmen ist, wird das unter (F) dargestellte Integrator-Ausgangssignal 344 durch Integration von (E) erhalten, d.h., das Integrator-Ausgangssignal (F) imitiert die durch die gestrichelte Linie unter (D) dargestellte tatsächliche Licht-Ausgangsleistung. Wenn das Integrator-Ausgangssignal 344 gemäß (F) unter den Bildelement-Datenwert v₁ abfällt, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 328 auf hohen Pegel über, sodass das Flip-Flop 322 zurückgestellt wird und sein Ausgangssignal 343 niedrigen Pegel annimmt, wodurch wiederum der Schalter 31 abgeschaltet und demzufolge der Strom unterbrochen wird. Gleichzeitig wird das Flip-Flop 326 zurückgestellt. Obwohl der vorstehend beschriebene Vorgang ein Äquivalent zu einem Vorgang darstellt, bei dem eine Unterbrechung der Lichtabgabe erfolgt, wenn die Licht-Ausgangsleistung bei der Überwachung der Lichtabgabe einen Sollwert erreicht, findet hierbei in der Praxis keine Überwachung der tatsächlichen Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung statt.
Solange somit der Steigungswirkungsgrad n des Halbleiterlasers zumindest unter betrieblichen Umgebungsbedingungen als Dauerwert angesehen werden kann, kann in der vorstehend beschriebenen Weise der Belichtungsbetrag für ein Bildelement auch bei Auftreten von Temperaturänderungen in Abhängigkeit von v₁ gleich bleiben.
Mit dem vom Halbleiterlaser abgegebenen Licht wird ein lichtempfindlicher Aufzeichnungsträger des Laserstrahldruckers in der in 1 veranschaulichten Weise beaufschlagt, wobei die vorstehend beschriebenen Vorgänge zur Erzeugung eines Bildes auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger wiederholt werden.
25 zeigt ein Blockschaltbild einer Modifikation dieses Ausführungsbeispiels. Bei diesem modifizierten Ausführungsbeispiel wird der Zeitablauf seit dem Beginn der Laserschwingung digital gemessen, wodurch der Digital/Analog-Umsetzer des ersten Ausführungsbeispiels entfällt. Da auf diese Weise ein analoger Schaltungsabschnitt entfallen kann, lassen sich externe Störungen besser unterdrücken, sodass ein stabiler Betrieb gewährleistet ist. Da die Schaltungsanordnung gemäß 25 der Schaltungsanordnung gemäß 23 weitgehend entspricht, wird nachstehend nur auf die unterschiedlichen Merkmale eingegangen. Bei der Schaltungsanordnung gemäß 25 erzeugt ein Oszillator 361 ein Taktsignal 370 zur Messung des Zeitablaufs seit dem Beginn der Laserschwingung. Wenn der Maximalwert der Bildelementdaten durch n gegeben ist, muss die Frequenz des Taktsignals 370 dieses Oszillators zumindest den n-fachen Wert der Frequenz des Bildelement-Taktsignals aufweisen. Ein UND-Glied 362 wird an einem Eingang mit dem Taktsignal 370 und an seinem anderen Eingang mit dem Ausgangssignal 352 des Flip-Flops 326 beaufschlagt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 362 ist mit der Bezugszahl 371 bezeichnet. Ein Zähler 363 zählt das vom UND-Glied 362 weitergeleitete Taktsignal 371. Ein Digitalwertvergleicher 365 wird über einen Eingang mit dem Ausgangssignal des Zählers 363 und über seinen anderen Eingang mit den Bildelementdaten beaufschlagt. Bei gleichen Eingangssignalen gibt der Vergleicher 365 ein Ausgangssignal hohen Pegels ab, das dem RESET-Eingang des Flip-Flops 322 zugeführt wird. Eine monostabile Kippstufe 364 wird in Abhängigkeit vom Anstehen der abfallenden Flanke des Ausgangssignals 343 des Flip-Flops 322 getriggert, wobei ihr Ausgangssignal einem CLEAR-Eingang des Zählers 363 zur Rückstellung des Zählers zugeführt wird, sodass das Ausgangssignal des Zählers 363 auf 0 zurückgestellt wird.
Nachstehend wird nur der Bereich zur Messung des Zeitablaufs näher beschrieben. Wenn der Halbleiterlaser 1 Laserschwingungen ausführt und die Messspannung 348 den Wert v_a überschreitet, wird das Flip-Flop 326 gesetzt, sodass sein Ausgangssignal 352 auf hohen Pegel übergeht und das UND-Glied 362 durchgeschaltet wird. Der Zähler 363 wird auf 0 zurückgestellt, da die monostabile Kippstufe 364 von der abfallenden Flanke des unmittelbar vorhergehenden Signals 343 angesteuert worden ist. Das UND-Glied 362 wird sodann durchgeschaltet, sodass der Zähler 363 mit der Zählung der am Ausgang 371 auftretenden Taktsignale beginnt. Wenn der Zählwert den Bildelementdaten entspricht, geht das Ausgangssignal des Vergleichers 365 auf hohen Pegel über, wodurch das Flip-Flop 322 zurückgestellt und auf diese Weise der Treiberstrom unterbrochen wird. Gleichzeitig wird das Flip-Flop 326 zurückgestellt, um für die Aufzeichnung des nächsten Bildelements bereit zu sein, wobei das Ausgangssignal des Zählers 363 durch die monostabile Kippstufe 364 auf 0 zurückgestellt wird.
Achtes Ausführungsbeispiel
Ein Modulationsverfahren, durch das eine Bildelementdichte ausgedrückt bzw. wiedergegeben werden soll, umfasst verschiedene Möglichkeiten, wie z.B. Intensitätsmodulation, Pulsdauermodulation sowie eine Modulation wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Als weiteres Verfahren ist ein sog. Pulszahl-Modulationsverfahren bekannt. Bei diesem Verfahren werden für ein Bildelement eine Anzahl von kurzen Rechteckimpulsen mit der gleichen Lichtstärke erzeugt, wobei die Dichte durch die Anzahl der Impulse verändert wird. Bei dieser Pulszahl-Modulation ist jedoch die Steuerung des Belichtungsbetrages eines jeden Impulses (des Integralwertes der Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung) in Bezug auf die erforderliche Geschwindigkeit bei Verwendung einer APC-Schaltung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Rahmen einer Pulszahl-Modulation jeder Impuls zu einem Sägezahnsignal oder einem Dreiecksignal wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele geformt und der Belichtungsbetrag eines jeden Lichtimpulses unabhängig von der Temperatur konstant gehalten, wodurch eine genaue Bildelementdichte erhalten wird.
Nachstehend wird der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. 27 zeigt ein Blockschaltbild eines Pulszahl-Modulators für einen Halbleiterlaser, bei dem die Erfindung Anwendung findet. Von einem externen Gerät werden Bildelementdaten 401 in Form eines Digitalwertes eingegeben. Ein Taktgenerator 402 erzeugt ein Taktsignal 403 mit der n-fachen Frequenz eines Bildelement-Taktsignals, um ein Bildelement gleichmäßig in n Abschnitte aufzuteilen (wobei n eine ganze Zahl ist). Ein Teiler 404 setzt das die n-fache Frequenz aufweisende Taktsignal 403 in ein Taktsignal mit einer 1/n-Frequenz um. Der Teiler lässt sich z.B. durch einen Zähler realisieren dessen Ausgangssignal als Bildelement-Taktsignal 405 Verwendung findet. Ein Bildelement-Datenwert wird synchron mit dem Anstehen der Vorderflanke des Bildelement-Taktsignals 405 erhalten. Das n-fache Taktsignal wird von einem Zähler 406 gezählt, dessen Zählausgangssignal mit der Bezugszahl 407 bezeichnet ist. Eine monostabile Kippstufe 408 erzeugt ein Löschsignal 409, das synchron mit dem Anstehen der Vorderflanke des Bildelement-Taktsignals 405 abgegeben wird. Ein digitaler Vergleicher 410 vergleicht die Bildelementdaten 401 und das Zähler-Ausgangssignal 407. Wenn die Bildelementdaten 401 durch A und das Zähler-Ausgangssignal durch B gegeben sind, gibt der Vergleicher 410 ein Signal hohen Pegels ab, wenn A > B ist, während andernfalls ein Signal niedrigen Pegels abgegeben wird. Das Ausgangssignal des digitalen Vergleichers 410 ist mit der Bezugszahl 411 bezeichnet. Über einen Daten-Zwischenspeicher 412 mit einem Löscheingang erfolgt die Zwischenspeicherung eines hohen Signalpegels in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke des n-fachen Taktsignals 403, wobei an seinem Q-Ausgang 413 ein Ausgangssignal hohen Pegels abgegeben wird. Der Q-Ausgang 413 wird in Abhängigkeit von dem Löschsignal 409 auf niedrigen Pegel zurückgestellt. Ein 3 Eingänge aufweisendes UND-Glied 414 mit einem Ausgang 415 erhält über seinen ersten Eingang das Ausgangssignal 411 des digitalen Vergleichers, über seinen zweiten Eingang das Ausgangssignal 413 des Daten-Zwischenspeichers 412 und über seinen dritten Eingang das n-fache Taktsignal 403. Ein mit der Bezugszahl 417 bezeichnetes Q-Ausgangssignal einer bistabilen Kippstufe 416 geht in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke seines Setz-Eingangssignals auf einen hohen Pegel über und nimmt in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke seines Rücksetz-Eingangssignals einen niedrigen Pegel an. Ein Sägezahngenerator 418 gibt synchron mit dem n-fachen Taktsignal 403 ein Sägezahnsignal 419 ab. Ein Spannungs-Stromwandler 420 (V/I-Wandler) erzeugt einen dem Sägezahnsignal 419 proportionalen Strom 421. Einem Analogschalter 422 wird das Signal 417 als Steuerimpuls zum Öffnen/Schließen bzw. Durchschalten/Sperren des Schalters zugeführt. Wenn dieser Steuerimpuls einen hohen Pegel aufweist, wird der Schalter 422 durchgeschaltet, während er andernfalls gesperrt wird. Ein Halbleiterlaser 423 führt unter Verwendung des Stroms 421 als Treiberstrom Laserschwingungen aus und erzeugt eine Lichtemission bzw. Licht-Ausgangsleistung 424. Eine Fotodiode 425 nimmt die Lichtemission 424 des Halbleiterlasers 423 auf. Ein Strom-Spannungswandler 426 (I/V-Wandler) setzt den von der Fotodiode 425 abgegebenen Lichtstrom in einen Spannungswert um und gibt eine Ausgangsspannung 427 ab. Ein Spannungsvergleicher 428 vergleicht die Ausgangsspannung 427 mit einer Konstantspannung V_A. Wenn die Ausgangsspannung 427 durch V_B gegeben ist, geht das Ausgangssignal 429 des Vergleichers 428 auf hohen Pegel über, wenn V_B > V_A ist, während es andernfalls einen niedrigen Pegel annimmt. Dieses Ausgangssignal 429 dient als Rückstellsignal für das RS-Flip-Flop 416.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß 28 näher auf die Wirkungsweise eingegangen. In 28 bezeichnen (A) das n-fache Taktsignal 403, (B) das Bildelement-Taktsignal 405, (C) den Löschimpuls 409, (D) die Bildelementdaten 407, (E) das Ausgangssignal 411 des digitalen Vergleichers, (F) das Ausgangssignal 413 des Daten-Zwischenspeichers 412, (G) das vom Ausgangssignal des RS-Flip-Flops gebildete Steuersignal 417 für den Analogschalter, (H) den dem Halbleiterlaser zugeführten Treiberstrom 421, (I) die durch Umsetzung des von der Fotodiode erhaltenen Lichtstroms in einen Spannungswert gebildete Lichtspannung 414, (J) den dem RS-Flip-F1op zugeführten Setzimpuls 415 und (K) den Rückstellimpuls 429. Es sei nun angenommen, dass das Bildelement-Taktsignal (B) durch 1/n-Frequenzteilung des Taktsignals (A) erhalten wird und zum Zeitpunkt 430 ansteigt. Wie in 28 veranschaulicht ist, wird zu diesem Zeitpunkt der Löschimpuls (C) erzeugt, der Zähler zurückgestellt und gleichzeitig das Zwischenspeicher-Ausgangssignal (F) auf niedrigen Pegel zurückgestellt. Zum Zeitpunkt 430 werden die Bildelementdaten (D) eingegeben, wobei der Bildelement-Datenwert mit M bezeichnet ist. Das Vergleicher-Ausgangssignal (E) wird durch Vergleich der Bildelementdaten mit einem Anfangswert 0 des angesteuerten Zählers erhalten. Wenn M > 0 ist, nimmt das Vergleicher-Ausgangssignal einen hohen Pegel an, während es bei M = 0 auf einen niedrigen Pegel übergeht.
Zu einem der Vorderflanke 431 des n-fachen Taktsignals entsprechenden Zeitpunkt geht das Zwischenspeicher-Ausgangssignal (F) auf hohen Pegel über. Hierdurch wird das UND-Glied 414 durchgeschaltet und gibt in der unter (J) dargestellten Weise den n-fachen Impuls als Setzimpuls ab. In Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke des Setzimpulses geht das Steuersignal (G) zum Zeitpunkt 432 auf hohen Pegel über. Dementsprechend wird der Analogschalter 422 durchgeschaltet, sodass ein einem Sägezahnsignal proportionaler Strom in der unter (H) dargestellten Weise durch den Halbleiterlaser fließt. Gemäß (H) setzt das Fließen des Sägezahnstroms bei einem Anfangsstrom i₀ ein, um die Laserschwingung zu beschleunigen. Dieser Anfangsstrom i₀ wird durch Einstellung eines Offsetwertes der Sägezahnspannung 419 auf einen niedrigeren Wert als der Strom zur Einleitung einer Laserschwingung eingestellt. Der Spannungsverlauf (I) wird durch Umsetzung des Lichtstroms der Fotodiode 425 in eine Spannung erhalten, wobei durch den Vergleicher 428 ein Vergleich mit V_A stattfindet. Zum Zeitpunkt 433 geht das Ausgangssignal des Vergleichers 428 auf hohen Pegel über, was mit 434 bezeichnet ist. Das RS-Flip-Flop 416 wird durch die Vorderflanke des Vergleicher-Ausgangssignals zurückgestellt, sodass das Steuersignal G zum Zeitpunkt 435 einen niedrigen Pegel annimmt und der Treiberstrom (H) unterbrochen wird. Durch diesen Vorgang wird die sägezahnartige Lichtabgabe 436 erhalten. Wie vorstehend beschrieben bleibt der Integralwert der Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung, d.h., der Belichtungsbetrag, unabhängig von Temperaturänderungen weitgehend unverändert. Der Vorgang wird in gleicher Weise bei einem Zeitpunkt 437 wiederholt. Schließlich erreicht der Ausgangswert des Zählers 406 zum Zeitpunkt 438 den Wert M, woraufhin das Vergleicher-Ausgangssignal (E) einen niedrigen Pegel annimmt. Hierdurch endet der Setzimpuls für die bistabile Kippstufe 416, sodass die Lichtabgabe unterbrochen wird. Zu diesem Zeitpunkt sind M sägezahnartige Lichtemissionen abgegeben worden. Der Belichtungsbetrag eines Bildelements entspricht daher dem M-fachen des Integralwertes einer Sägezahn-Lichtemission. M kann innerhalb des Bereiches 0 ≤ M ≤ n – 1 variiert werden, sodass eine Halbton-Modulation eines Bildelements erfolgen kann.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der Treiberstrom unter Verwendung des Analogschalters unterbrochen und dadurch die Lichtmenge gesteuert. Als Modifikation kann der Verlauf einer Steuerspannung zur Steuerung der Lichtmenge gesteuert werden. Wenn der Verlauf der Steuerspannung selbst gesteuert wird, ist der Verlauf der Lichtemission nicht auf einen Sägezahnverlauf beschränkt, sondern es können verschiedene Lichtemissionsverläufe wie etwa ein dreieckförmiger Verlauf Verwendung finden. Im vorliegenden Falle wird nachstehend auf das Beispiel eines dreieckförmigen Verlaufs mit gleichen Anstiegs- und Abfallzeiten bzw. -Steigungen des Treiberstroms näher eingegangen.
29 zeigt ein Blockschaltbild dieses modifizierten Ausführungsbeispiels. Da die Schaltungsanordnung gemäß 29 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung gemäß 27 aufweist und auch die Wirkungsweise weitgehend gleich ist, erübrigt sich eine Beschreibung der übereinstimmenden Merkmale. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass ein Dreieck-Signalgenerator 439 Verwendung findet und dass der Analogschalter in der Schaltungsanordnung gemäß 29 nicht mehr enthalten ist. Der Dreieck-Signalgenerator 439 besitzt zwei Eingänge (EIN und AUS) und einen Dreiecksignal-Ausgang. Wenn ein Signal hohen Pegels sowohl an dem EIN-Eingang als auch an dem AUS-Eingang anstehen, gibt der Dreieck-Signalgenerator eine linear ansteigende Spannung ab, während eine linear abfallende Spannung abgegeben wird, wenn das Signal an einem der beiden Eingänge auf niedrigen Pegel übergeht. Gemäß 29 wird dem EIN-Eingang ein n-faches Taktsignal mit einem Tastverhältnis von 50% zugeführt, während dem AUS-Eingang das Ausgangssignal des RS-Flip-Flops zugeführt wird.
30 zeigt ein Schaltbild des Dreieck-Signalgenerators 439 gemäß 29. Ein EIN-Eingangssignal 403 und ein AUS-Eingangssignal 417 werden einem UND-Glied 440 zugeführt. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem einen Pufferverstärker 441, einen Integrator 442, eine Diode 443 zur Verhinderung des Auftretens eines positiven Potentials am Integratorausgang, einen Inverterverstärker 444, einen variablen Stellwiderstand 445 zur Zuführung einer Offsetspannung, einen Ausgang 419 zur Ausgabe eines Dreiecksignals und dergleichen. Wie aus 30 ersichtlich ist, erfolgt eine Aufladung während das Ausgangssignal des UND-Gliedes 440 auf hohem Pegel gehalten wird, während eine Entladung erfolgt, wenn das Ausgangssignal auf niedrigen Pegel übergeht. Das Ausgangssignal des Integrators 442 wird durch die Diode 443 begrenzt und erreicht bei der Entladung kein positives Potential. 31 veranschaulicht die zeitliche Beziehung der Eingangs/Ausgangssignale bei der Schaltungsanordnung gemäß 30. Das Ausgangssignal des Integrators 443 wird von dem Inverterverstärker 444 invertiert und dem invertierten Ausgangssignal sodann ein Offsetanteil v₀ hinzuaddiert. Die Summe wird sodann dem Ausgang 419 zugeführt. 32 veranschaulicht in Form einer grafischen Darstellung mit vier Quadranten die Steuerung der Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung unter Verwendung eines Dreiecksignals. Im Quadranten I ist die Treiberstrom-Lichtausgangsleistungs-Charakteristik eines Halbleiterlasers veranschaulicht, d.h., es sind zwei Kennlinien dargestellt, die sich bei Chiptemperaturen T₁ und T₂ (T₁ < T₂) ergeben. Hierbei treten auch bei Temperaturänderungen im wesentlichen keine Änderungen des Steigungswirkungsgrades des Halbleiterlasers auf. Im Quadranten IV sind die zeitlichen Änderungen des Treiberstroms dargestellt, während im Quadranten II die zeitliche Änderung der Lichtabgabe bzw. Lichtausgangsleistung als Kombination der Charakteristik gemäß Quadrant I und des im Quadranten IV dargestellten Stroms veranschaulicht ist.
Wenn die Licht-Ausgangsleistung einen vorgegebenen Wert (P) überschreitet, geht das Ausgangssignal des RS-Flip-Flops gemäß 29 wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf einen niedrigen Pegel über, sodass das Ausgangssignal des Dreieck-Signalgenerators abzufallen beginnt. Im Quadranten IV gemäß 32 steigt der Strom linear von einem Anfangsstrom i₀ an, sodass sich der im Quadranten II dargestellte lineare Anstieg der Licht-Ausgangsleistung ergibt. Wenn die Licht-Ausgangsleistung den Wert P erreicht, setzt ein linearer Abfall des Stroms ein, wodurch der dreieckförmige Verlauf der Licht- Ausgangsleistung im Quadranten II erhalten wird. Der Fall des Vorliegens der Temperatur T₂ ist in 32 gestrichelt dargestellt. Durch diese Vorgänge kann in der in 32 veranschaulichten Weise eine annähernd kongruente dreieckförmige Licht-Ausgangsleistung erhalten werden, wobei eine von Temperaturschwankungen unbeeinflusste Steuerung des Belichtungsbetrages durchführbar ist. Hierbei wird der Anfangsstrom i₀ auf einen niedrigeren Wert als der Minimalstrom zur Einleitung einer Laserschwingung des Halbleiterlasers eingestellt. In der Praxis erfolgt diese Einstellung des Anfangsstroms durch die Offsetspannung v₀ gemäß 30.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und dessen modifizierter Ausführungsform wird mit Beginn eines jeden Bildelements eine vorgegebene Anzahl von Impulsen zur Durchführung einer Pulszahl-Modulation erzeugt. Als weitere Modifikation kann eine vorgegebene Anzahl von Impulsen bei einer willkürlichen Position eines jeden Bildelements zur Durchführung einer Pulszahl-Modulation erzeugt werden. So werden z.B. die Impulse gleichmäßig über ein Bildelement verteilt, sodass die Bildelementform weitgehend unabhängig von der Bildelementdichte vereinheitlicht werden kann.
33 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren modifizierten Ausführungsbeispiels. In 33 werden Bildelementdaten 401 in Form eines 2 Bit (4 Werte bzw. Pegel) umfassenden Digitalwertes über ein externes Gerät eingegeben. Ein Taktgenerator 402 erzeugt ein Taktsignal 403 mit der dreifachen Frequenz eines Bildelement-Taktsignals, um ein Bildelement gleichmäßig in drei Abschnitte zu unterteilen. Ein Teiler 404 setzt das Taktsignal 403 mit der dreifachen Frequenz in ein Taktsignal mit einer 1/3-Frequenz um. Der Teiler 404 lässt sich z.B. durch einen Zähler realisieren, dessen Ausgangssignal als Bildelement-Taktsignal 405 verwendet wird. Die Bildelementdaten 401 können synchron mit dem Anstehen der Vorderflanke des Bildelement-Taktsignals 405 erhalten werden. Mittels einer Abfragetabelle 455 werden die Bildelementdaten in Musterdaten umgesetzt, um sie in einem vorgegebenen Muster als Impulse für ein Bildelement verteilen zu können. Die Abfragetabelle wird z.B. durch einen Festspeicher (ROM) realisiert. Die Musterdaten werden von 3 Bit-Daten gebildet, die mit der Bezugszahl 454 bezeichnet sind. Ein Parallel-Serien-Umsetzer 450 setzt die aus einer Vielzahl von Bits bestehenden Musterdaten 454 synchron mit dem dreifachen Taktsignal 403 in serielle Daten 458 um. Eine monostabile Kippstufe 408 erzeugt einen Ladeimpuls 456, durch den der Parallel-Serien-Umsetzer 450 in die Lage versetzt wird, die Musterdaten 554 synchron mit dem Bildelement-Taktsignal 405 zu laden. Ein Inverter 453 erzeugt durch Inversion des Dreifach-Taktsignals ein invertiertes Dreifach-Taktsignal 457. Über einen Daten-Zwischenspeicher 451 erfolgt eine Zwischenspeicherung der von dem Umsetzer 450 erzeugten seriellen Daten. Der Daten-Zwischenspeicher 451 führt die Zwischenspeicherung der seriellen Daten in Abhängigkeit vom Anstehen der Vorderflanke des invertierten Taktsignals durch und gibt zwischengespeicherte Daten 459 ab. Ein RS-Flip-Flop 416 entspricht dem bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Flip-Flop. Die anderen Schaltungsteile und Schaltungselemente entsprechen denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele, sodass sich eine erneute detaillierte Beschreibung dieser Abschnitte erübrigt.
34 zeigt Signalverläufe, die die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß 33 veranschaulichen. In 34 bezeichnen (A) das Dreifach-Taktsignal 403, (B) das Bildelement-Taktsignal 405, (C) die Bildelementdaten 401, (D) die Musterdaten 454, (E) den Ladeimpuls 456, (F) das invertierte Dreifach-Taktsignal 457, (G) das serielle Ausgangssignal 458, (H) das zwischengespeicherte serielle Ausgangssignal 459, (I) den Setzimpuls 415, (J) das Sägezahnsignal 419, (K) die durch Umsetzung eines Lichtstroms in eine Spannung erhaltene sog. Lichtspannung 427 und (L) den Rückstellimpuls 429.
Es sei nun angenommen, dass der Wert "2" als Bildelement-Datenwert 401 synchron mit der Vorderflanke 461 des Bildelement-Taktsignals gemäß 34 eingegeben wird. Die Musterdaten werden in Form einer Binärzahl ausgedrückt, wobei "101" dem Wert "2" entspricht.
Zur gleichmäßigen Verteilung der Impulse bei einem Bildelement ist bei diesem modifizierten Ausführungsbeispiel die Musterdaten-Abfragetabelle daher folgendermaßen aufgebaut:
Beim nächsten Ladeimpuls 462 werden die Musterdaten "101" in den Parallel-Serien-Umsetzer 450 geladen, wobei gleichzeitig der erste Datenwert "1" dem seriellen Ausgang als der unter (G) dargestellte Datenwert 463 hohen Pegels zugeführt wird. Der Datenwert 463 hohen Pegels wird durch das invertierte Dreifach-Taktsignal (F) zwischengespeichert und damit der zwischengespeicherte Datenwert 464 hohen Pegels gebildet. Sodann wird der unter (I) dargestellte Setzimpuls 465 erzeugt, wodurch das RS-Flip-Flop 416 gesetzt wird. Dies hat zur Folge, dass ein Sägezahnstrom durch den Halbleiterlaser fließt. Hierdurch wird die unter (K) dargestellte Sägezahn-Lichtspannung 466 erhalten, die bei Überschreiten des Wertes V_A sodann die Erzeugung eines Rückstellimpulses 467 auslöst, wodurch das RS-Flip-Flop 416 zurückgestellt wird. Da das serielle Ausgangssignal des nächsten Muster-Datenwerts einen niedrigen Pegel aufweist, wird kein Lichtimpuls erzeugt bzw. abgegeben.
Durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Vorgänge werden Lichtimpulse über ein Bildelement verteilt und auf diese Weise eine Pulszahl-Modulation durchgeführt.
Da die Bildung eines jeden Impulses in der vorstehend beschriebenen Weise mit einem Sägezahnstrom erfolgt, bleibt der Belichtungsbetrag weitgehend unbeeinflusst von Temperaturänderungen bzw. Temperaturschwankungen. Hierbei ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Sägezahnsignals beschränkt ist, sondern dass im Rahmen der Erfindung auch z.B. ein Dreiecksignal Anwendung finden kann.
Ferner ist die Anzahl der Dichtestufe bei diesem Verfahren natürlich nicht auf 4 beschränkt, sondern mit Hilfe des gleichen Verfahrens kann auch eine beliebige andere Anzahl von Dichtestufen bewältigt werden.
3. Bewertung der Bildqualität bei Verwendung der Erfindung in Verbindung mit einem Laserdrucker
Nachstehend wird eine Situation genauer betrachtet, bei der der Halbleiterlaser durch ein Verfahren gemäß einem jeden der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele angesteuert bzw. erregt wird, um ein Bild auf einem Aufzeichnungsträger wie einem Film mit Hilfe eines Laserstrahls zu belichten und aufzuzeichnen.
Der vorstehend beschriebene sägezahnartige oder dreieckförmige, d.h., nicht-rechteckförmige Verlauf der Lichtabgabe bzw. Licht-Ausgangsleistung tritt in der Hauptabtastrichtung eines mit einem Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungsgerätes auf. Während der Einschaltzeit eines Laserstrahls in der Hauptabtastrichtung wird die Impulsdauer innerhalb eines Bildelements verändert, wobei die Impulsform keinen rechteckförmigen, sondern einen sägezahnartigen oder dreieckförmigen Verlauf annimmt. Im allgemeinen zeigt ein Laserstrahl annähernd eine Gauss'sche Verteilung, wobei der Belichtungsverlauf eines Bildelements in der Hauptabtastrichtung durch die Überlagerung einer Gauss'schen Verteilung und einer Sägezahnform oder Dreieckform gegeben ist. Der Belichtungsverlauf fällt somit schärfer aus als der bei Modulation mit einer normalen Rechteckimpulsdauer erzielte Belichtungsverlauf, sodass die Bildauflösung sichtlich steigt.
Der Hauptzweck der Verwendung eines mit einem Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungsgerätes zur Aufzeichnung eines Halbtonbildes wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht in der Wiedergabe eines abgetasteten Analogbildes (z.B. eines von einer CT-Abtasteinrichtung erhaltenen medizinischen Bildes) auf einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger. In diesem Falle muss eine räumliche Filterung zur Unterdrückung oder Entfernung von periodischen Komponenten, die unter der doppelten Bildelementrasterung (1/2 T_s oder mehr) liegen, in einer räumlichen Periode auf dem lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger erfolgen. Im Falle des mit einem Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungsgerätes kann eine solche Unterdrückung durch Verzerrung einer Bildelement- Belichtungsform durch einen Laserstrahl und durch die räumliche Filterwirkung des menschlichen Auges erzielt werden.
Da jedoch ein nicht-rechteckförmiges Belichtungsmuster wie das vorstehend beschriebene Sägezahn- oder dreieckförmige Belichtungsmuster in der Hauptabtastrichtung ein über die erforderliche Auflösung hinausgehendes Auflösungsvermögen aufweist, kann eine periodische Komponente, die unter der doppelten Bildelementrasterung liegt, nicht ausreichend unterdrückt werden. Insbesondere die periodische Komponente der Bildelementrasterung als Trägerkomponente der räumlichen Modulation eines Bildes zeigt die Tendenz, in einem Bild auffällig in Erscheinung zu treten. Wenn die Trägerkomponente der räumlichen Modulation auffällig ist, wird eine Flimmerkomponente des Bildelement-Taktsignals (eine geringfügige Schwankung des Bildelement-Taktsignals in jeder Hauptabtastperiode) ebenfalls auffällig.
35 veranschaulicht ein Bild, bei dem die Trägerkomponente in der Hauptabtastrichtung in Erscheinung tritt. In 35 ist die Hauptabtastrichtung durch einen Pfeil gekennzeichnet. Ein in 35 mit der Bezugszahl 500 bezeichneter Abschnitt umfasst eine Zeile bzw. Linie, deren Hauptabtast-Anfangsposition um 1/3 eines Bildelements versetzt ist. Wie aus 35 ersichtlich ist, bleibt eine Linie, deren Hauptabtast-Anfangsposition geringfügig versetzt ist, als seitliche Linie deutlich wahrnehmbar. Dies wird durch eine stark auffällige Trägerkomponente verursacht. Eine Flimmerkomponente eines Bildelement-Taktsignals hängt von der Bearbeitungspräzision eines bei der Hauptabtastung verwendeten Spiegels sowie der Genauigkeit der Laserstrahl-Positionsermittlung ab, sodass eine vollständige Unterdrückung der Flimmerkomponente mit Schwierigkeiten verbunden ist und zu hohen Kosten führt.
Eine Flimmerkomponente von einigen zehn um tritt somit auf einem lichtempfindlichen Material bei mittlerer Genauigkeit in Erscheinung. Aus diesem Grund sind einige Verbesserungen zur Unterdrückung einer auffälligen Trägerkomponente und Steigerung der Bildqualität eines Halbtonbildes auf einem lichtempfindlichen Material erstrebenswert.
Bei der Vorrichtung gemäß 1 wird daher die Punktgröße in der Hauptabtastrichtung über die Bildelementrasterung hinaus zur Unterdrückung der Trägerkomponente vergrößert, womit dieses Problem gelöst ist. Im Rahmen der Erfindung konnte ermittelt werden, dass sich besonders gute Ergebnisse innerhalb eines Bereiches vom 1,5- bis 1,75-fachen der Bildelementrasterung erzielen lassen.
Da ein Sägezahn- oder dreieckförmiges Belichtungsmuster einen scharfen Verlauf aufweist, wird die Reproduzierbarkeit auch bei Vergrößerung der Punktgröße in der Hauptabtastrichtung über das Bildelementraster hinaus nicht beeinträchtigt und die Trägerkomponente kann in zufriedenstellender Weise unterdrückt werden, sodass keine Taktsignal-Flimmerkomponente auf dem Bild in Erscheinung tritt.
Die Punktgröße bezeichnet hierbei einen Durchmesser (d₁/e²) eines Bereichs mit der Intensität 1/e² der mittleren Intensität eines Punktes. In der nachstehenden Beschreibung bezeichnet die "Punktgröße" eine Punktgröße in der Hauptabtastrichtung, während die "Bildelementgröße (Rasterung)" nur die Bildelementgröße (Rasterung) in der Hauptabtastrichtung bezeichnet.
Bezüglich eines Verfahrens zur Auswertung der Bildqualität eines Halbtonbildes kann z.B. ein Verfahren in Betracht gezogen werden, bei der der Kontrast an einer Bildelementgrenze in der Hauptabtastrichtung unter Verwendung eines Bildes mit einer gleichmäßigen Dichte untersucht wird, d.h., eines kontrastarmen Bildes, das in der in 38 veranschaulichten Weise aufgezeichnet ist. Wenn gemäß vorstehender Beschreibung eine Punktgröße verwendet wird, die die Bildelementgröße übersteigt (insbesondere um ungefähr das 1,5- bis 1,75-fache) kann ein gutes kontrastarmes Bild erhalten werden, bei dem keine Flimmerkomponente in der Hauptabtastrichtung in Erscheinung tritt.
Demgegenüber wird nachstehend als weiteres Verfahren zur Auswertung der Bildqualität eines Halbtonbildes ein Bild einer näheren Betrachtung unterzogen, bei dem Muster mit maximaler und minimaler Bilddichte abwechselnd in Einheiten von Bildelementen auftreten, d.h., ein sog. Testbild, wie es in 39 dargestellt ist. In diesem Falle kann ein gutes Bild mit einer hohen Auflösung bestimmt werden, da das Testbild einen höheren Kontrast aufweist. Der Kontrast C_T ist hierbei gegeben durch:
wobei D_TMAX die maximale Bilddichte im Testbild und D_TMIN dessen minimale Bilddichte bezeichnen.
36 zeigt die Beziehung zwischen einer Punktgröße d_s und dem Kontrast C_T, wenn ein Gauss'scher Strahl als Laserpunkt und eine sägezahnförmige Lichtemission eines Halbleiterlasers Verwendung finden. Diese Beziehung wird durch Überlagerung des Gauss'schen Strahls und des Sägezahnverlaufs erhalten. Bei dem Sägezahnverlauf treten Bildelemente mit maximaler und minimaler Dichte abwechselnd auf, wie dies in 39 dargestellt ist. Wie aus 36 ersichtlich ist, vergrößert sich die Punktgröße d_s bei abnehmendem Kontrast C_T. Insbesondere in einem Bereich von d_s ≥ 2,0 wird ein Testbild mit niedriger Auflösung und geringer Schärfe erhalten, da C_T ≤ 50% beträgt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, leidet die Beurteilung der Punktgröße unter der antinomischen Beziehung zwischen dem kontrastarmen Bild und dem Testbild, sodass eine beide Bedingungen erfüllende Auswahl der Punktgröße nicht einfach ist.
Ein Grund ist natürlich dadurch gegeben, dass der Laserstrahl im allgemeinen ein Gauss'scher Strahl ist. Der Gauss'sche Strahl kann auf einfache Weise von einem Laser erhalten werden, wobei seine Verteilung auch nach seiner Formung durch eine Linse unverändert bleibt. Außerdem kann ein Gauss'scher Strahl sehr wirksam zur Bildung eines kleinen Punktes eingesetzt werden. Der Gauss'sche Strahl ist jedoch nicht immer zur Punktbildung bei einem Abtastdrucker geeignet. Da der Gauss'sche Strahl nämlich einen erheblich ausgedehnten Randbereich aufweist, neigt er dazu, einen Bildelementbereich zu überschreiten und stellt auf diese Weise eine wesentliche Ursache für eine Verschlechterung des Kontrastes bei dem Testbild dar. Da weiterhin bei einem kontrastarmen Bild die Intensität eines Überdeckungsbereiches mit einem benachbarten Bildelement sehr hoch ist, tritt eine Überbetonung des Überdeckungsbereichs auf, was zur Folge hat, dass der Grenzbereich zwischen den Bildelementen auffällig wird. Dies hat zur Folge, dass ein kontrastarmes Bild oft unerwünschte Bildeigenschaften aufweist, bei denen eine Flimmerkomponente und die Grenzen zwischen Bildelementen hervortreten.
Wie vorstehend beschrieben, ist das optische System bei dem Laserdrucker gemäß 1 derart aufgebaut, dass die Punktgröße in der Hauptabtastrichtung auf dem Aufzeichnungsträger 12 größer als die Bildelementrasterung ist und die Blendenöffnung 3 zur Begrenzung des Durchmessers des vom Halbleiterlaser 1 abgegebenen Laserstrahls im Lichtweg zur Steuerung der Intensitätsverteilung eines Punkts auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers angeordnet ist, wodurch sowohl die Bedingungen für ein kontrastarmes Bild als auch für das Testbild erfüllt werden.
Es ist jedoch allgemein bekannt, dass bei Begrenzung eines Gauss'schen Strahls durch eine Blendenöffnung und anschließender Bildung eines Punktes dessen Verteilung außerhalb der Gauss'schen Verteilung liegt. 37 veranschaulicht diesen Zustand. In 37 stellt die gestrichelte Kennlinie 531 eine Gauss'sche Verteilung dar, während die durchgezogene Kennlinie 532 die Intensitätsverteilung eines von einem durch eine kreisförmige Blendenöffnung begrenzten Gauss'schen Strahl geformten Punktes wiedergibt. Gemäß 37 besitzen die beiden Kennlinien die gleiche mittlere Intensität und die gleiche Halbbreite. Wie 37 zu entnehmen ist, besitzt die durchgezogene Kennlinie 532 eine geringere Ausdehnung ihres Randteils als die Kennlinie 531, wobei gleichzeitig der obere Bereich verlängert ist, was zu einem steileren Steigungsabschnitt führt. Wenn somit bei Ansteuerung eines Halbleiterlasers mit einem Sägezahn- oder Dreiecksignal ein von einem durch eine Blendenöffnung begrenzten Gauss'schen Strahl gebildeter Punkt einem Abtastdrucker zugeführt wird kann ein gutes Bild erhalten werden.
36 zeigt einen Zustand, bei dem ein durch die durchgezogene Kennlinie 532 gemäß 37 wiedergegebener Punkt mit einem Sägezahnsignal aufgezeichnet wird. Eine durchgezogene Kennlinie 512 gibt den Kontrast C_F eines kontrastarmen Bildes wieder, während eine strichpunktierte Kennlinie 522 den Kontrast C_T eines Testbildes wiedergibt. Wie 36 entnommen werden kann, ist der Kontrast C_F des kontrastarmen Bildes geringer als der Kontrast einer gestrichelten Kennlinie 511, bei der ein Gauss'scher Strahl in einem Bereich von d_s ≥ 1,4 Verwendung findet. Bei gleicher Punktgröße kann somit ein gutes kontrastarmes Bild, bei dem keine auffällige Flimmerkomponente in der Hauptabtastrichtung und an Grenzen zwischen Bildelementen auftritt, im Vergleich zu dem unter Verwendung eines Gauss'schen Strahls aufgezeichneten Bild erhalten werden. Der Kontrast C_T des Testbildes ist höher als eine gestrichelte Kennlinie 521, die unter Verwendung eines Gauss'schen Strahls in einem Bereich von d_s ≥ 1,0 erhalten wird. Bei gleicher Punktgröße kann somit ein gutes Testbild mit höherer Auflösung in der Hauptabtastrichtung als bei Verwendung eines Gauss'schen Strahls erhalten werden.
Die Blendenöffnung 3 gemäß 1 dient zur Begrenzung des aus der Kollimatorlinse 2 austretenden Laserstrahls mit einer Kontur von TR = 0,9. Hierbei ist TR (Begrenzungsverhältnis) gegeben durch:
wobei
der Durchmesser des Gauss'schen Strahls bei der Intensität 1/e² und d_a der Durchmesser der Blendenöffnung sind.
Da der aus der Kollimatorlinse 2 austretende Laserstrahl eine elliptische Form aufweist, besitzt auch die Blendenöffnung eine elliptische Form. Wenn der mit TR = 0,9 begrenzte Gauss'sche Strahl einen Punkt abbildet, entspricht seine Intensitätsverteilung weitgehend der Intensitätsverteilung gemäß der durchgezogenen Kennlinie 532 gemäß 37. Im Vergleich zu dem Gauss'schen Strahl besitzt der Punkt somit eine geringere Ausdehnung seines Randbereichs, einen größeren oberen Bereich und einen steilen Steigungsabschnitt. Da das Bild als eine Überlagerung der Intensitätsverteilung und des Sägezahnverlaufs anzusehen ist, kann aus diesem Grund ein gutes kontrastarmes Bild erhalten werden, bei dem eine Flimmerkomponente und die Grenze zwischen Bildelementen nicht auffällig sind, wobei gleichzeitig jedoch auch ein gutes Testbild mit einem hohen Kontrast des Testbildes und einer hohen Bildauflösung erhalten werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel betrugen die Punktgröße d_s ungefähr 1,7 und die Bildelementdichte ungefähr 320 dpi, wobei ein belichteter Silberchloridfilm aus einer deutlichen Sichtentfernung (25 cm) betrachtet wurde.
Als Modifikation kann auch eine Kombination einer kreisförmigen Blende 561 mit einem Schlitz 562 als Blendenöffnung zur Begrenzung eines Gauss'schen Strahls in der in 40 veranschaulichten Weise Verwendung finden. Der Gauss'sche Strahl besitzt eine elliptische Form, deren Hauptachse parallel zum Schlitz 562 verläuft, wobei TR in Richtung der Hauptachse ungefähr den Wert 1,5 aufweist. Wenn ein Bereich des Schlitzes 562 für den Durchmesser d_a der Blendenöffnung verwendet wird, weist TR in Richtung der Nebenachse ungefähr den Wert 1,5 auf. Hierbei ist zu beachten, dass die Richtung der Hauptachse der Hauptabtastrichtung entspricht, während die Richtung der Nebenachse der Zusatzabtastrichtung entspricht.
Die Intensitätsverteilung eines Punktes, der von einem mit einem hohen TR-Verhältnis begrenzten Gauss'schen Strahl gebildet wird, liegt weitgehend außerhalb der Gauss'schen Verteilung. 41 veranschaulicht einen solchen Zustand. Die durchgezogene Kennlinie 572 gibt die Intensitätsverteilung eines Punkts wieder, der von einem mit einem hohen TR-Verhältnis begrenzten Gauss'schen Strahl gebildet worden ist. Wie aus 41 ersichtlich ist, eignet sich ein solcher Punkt für einen Abtastdrucker, da die durchgezogene Kennlinie 572 einen großen bzw. breiten oberen Bereich und einen steilen Steigungsabschnitt aufweist. Im Rand- oder Fußbereich bildet sich jedoch durch die Begrenzung eine Nebenkeule oder ein Nebenzipfel aus. Wenn ein solcher Punkt bei einem einen Silberchloridfilm verwendenden Drucker Anwendung findet, beeinflusst dieser Nebenzipfel benachbarte Bildelemente und hat z.B. eine Verringerung der Auflösung zur Folge. Auf diese Weise kann die Bildqualität in erheblichem Maße beeinträchtigt werden.
Als Ergebnis der Untersuchung von verschiedenen TR-Verhältnissen wurde ermittelt, dass TR ≤ 1,6 den Grenzwert für einen Silberchloridfilm mit einem maximalen Gammawert von ungefähr 2,5 darstellt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass sich die Bildqualität eines Testbildes durch den Einfluss der Nebenkeule verschlechtert und dass sich die Auflösung bei einem über diesem Grenzwert liegenden TR-Verhältnis verringert. Demgegenüber konnte jedoch ebenfalls gezeigt werden, dass bei TR < 0,5 die Intensitätsverteilung eines Punktes auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers fast der Gauss'schen Verteilung entspricht, sodass die Einbeziehung einer Blendenöffnung keine Vorteile mehr bringt.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das TR-Verhältnis ungefähr den Wert 1,5 aufweist, liegt die Intensitätsverteilung eines Punktes auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers in ausreichendem Maße außerhalb der Gauss'schen Verteilung, sodass der nachteilige Einfluss der Nebenkeule auf die Bildqualität ignoriert und auf diese Weise ein gutes Bild erhalten werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, werden somit die Punktgröße in der Hauptabtastrichtung auf einen höheren Wert als die Bildelementgröße eingestellt und der Lichtstrahl unter Verwendung einer Blendenöffnung begrenzt, sodass die Lichtintensitätsverteilung auf der Oberfläche eines lichtempfindlichen Elements bzw. Aufzeichnungsträgers einer optimalen Form möglichst weitgehend entspricht. Auf diese Weise kann eine gute Bildqualität sowohl bei einem kontrastarmen Bild als auch bei einem Testbild erhalten werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass für jeden Belichtungsverlauf bei den Modulationsverfahren der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die gleiche Wirkung erhalten werden kann.

Claims

Laser-Aufzeichnungsgerät, mit einer Halbleiter-Laserlichtquelle (1) zur Belichtung eines Aufzeichnungsträgers (12), einer Steuereinrichtung (8) zur Steuerung des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts, und einer Detektoreinrichtung (7) zur Erfassung des Betrages des abgegebenen Lichtes, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass der Lichtquelle ein elektrischer Strom für jedes Bildelement zugeführt wird, der von einem Anfangswert auf einen zumindest den Bilddaten eines entsprechenden Bildelements entsprechenden Wert ansteigt, und die Zuführung des elektrischen Stroms zu einer Zeit beendet wird, die von einem Zeitpunkt abhängt, bei dem die Detektoreinrichtung ermittelt, dass der Betrag des abgegebenen Lichtes einen vorgegebenen Wert erreicht.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der vorgegebene Wert einer minimalen Laserlichtmenge der Lichtquelle entspricht.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass die Stromstärke des Lichtquellenstroms gemessen wird, wenn das abgegebene Licht einen vorgegebenen Wert erreicht, und der Anfangswert des Stroms in Abhängigkeit von der gemessenen Stromstärke korrigiert wird.
Gerät nach Anspruch 3, bei dem der Anfangswert in vorgegebenen Zeitintervallen korrigiert wird.
Gerät nach Anspruch 1, das eine optische Einrichtung zum Richten des abgegebenen Lichts auf den Aufzeichnungsträger aufweist.
Gerät nach Anspruch 5, bei dem die optische Einrichtung zur Abtastung des abgegebenen Lichts ausgestaltet ist.
Gerät nach Anspruch 5, das eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Aufzeichnungsträgers aufweist.
Gerät nach Anspruch 1, das eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Bilddaten eines jeden, einen Bestandteil eines aufzuzeichnenden Bildes darstellenden Bildelementes aufweist.
Gerät nach Anspruch 8, das eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe ursprünglicher Primärbilddaten und eine Bildverarbeitungseinrichtung zur Durchführung einer Bildverarbeitung an den eingegebenen ursprünglichen Primärbilddaten aufweist.
Gerät nach Anspruch 9, bei dem die Bildverarbeitungseinrichtung eine Vergrößerungsverarbeitung der eingegebenen ursprünglichen Primärbilddaten auf der Basis eines Ausgabeformats vornimmt.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Bilddaten eines jeden Bildelements zumindest 256 Graustufenwerte aufweisen.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Aufzeichnungsträger ein fotoempfindliches oder lichtempfindliches Aufzeichnungsblatt umfasst.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Aufzeichnungsträger eine fotoempfindliche oder lichtempfindliche Aufzeichnungstrommel umfasst.
Gerät nach Anspruch 1, das einen Detektor zur Bildung eines Horizontal-Synchronsignals aufweist.
Gerät nach Anspruch 14, das eine Einrichtung aufweist, die das abgegebene Licht konstant hält, wenn das abgegebene Licht auf den Detektor fällt.
Gerät nach Anspruch 12, das ein Magazin zur Aufnahme der Aufzeichnungsblätter aufweist.
Gerät nach Anspruch 12, das eine automatische Entwicklungseinrichtung zur Entwicklung eines mit einer Aufzeichnung versehenen Aufzeichnungsblattes aufweist.
Gerät nach Anspruch 6, bei dem die Punktgröße des abgegebenen Lichtes in einer Abtastrichtung derart eingestellt ist, dass sie größer als das Bildelementrastermaß in der Abtastrichtung ist.
Gerät nach Anspruch 18, bei dem die Punktgröße derart eingestellt ist, dass sie nicht kleiner als das 1,5-fache des Bildelementrastermaßes ist.
Gerät nach Anspruch 18, bei dem die Punktgröße derart eingestellt ist, dass sie nicht größer als das 1,75-fache des Bildelementrastermaßes ist.
Gerät nach Anspruch 18, das eine Blendenstufe in dem Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Aufzeichnungsträger aufweist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem eine Änderung des elektrischen Stroms zumindest entweder einen sägezahnförmigen Verlauf oder einen dreieckförmigen Verlauf oder einen trapezförmigen Verlauf annimmt.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem sich der elektrische Strom linear mit der Zeit ändert und die Steigung einer Änderung des Stroms in Abhängigkeit von den Bilddaten eines entsprechenden Bildelements eingestellt wird.
Gerät nach Anspruch 23, bei dem der vorgegebene Wert konstant ist.
Gerät nach Anspruch 23, bei dem der vorgegebene Wert in Abhängigkeit von den Bilddaten eines entsprechenden Bildelements eingestellt wird.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung die Stromzuführung und die Beendigung der Stromzuführung für jeden verwendeten Impuls des abgegebenen Lichtes in Form einer Impulszahl-Modulation vornimmt.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem der vorgegebene Wert in Abhängigkeit von den Bilddaten eines entsprechenden Bildelements eingestellt wird.