DE69132464T2

DE69132464T2 - Bilderzeugungsgerät und zugehörige Schaltvorrichtung für Konstantstromschaltung

Info

Publication number: DE69132464T2
Application number: DE69132464T
Authority: DE
Inventors: Shimpei Matsuo; Hiroyuki Nakamura; Akio Noguchi; Yoji Serizawa; Makoto Takeuchi; Seiji Uchiyama; Yukihide Ushio; Kazuro Yamada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2011-07-05
Also published as: EP0464813A2; DE69130308D1; DE69132464D1; HK1011775A1; HK1011783A1; DE69130308T2; EP0775969A3; US5373518A; EP0775969B1; EP0775969A2; EP0464813A3; EP0464813B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Bilds durch Abtasten eines lichtempfindlich gemachten Materials mit dem durch ein Bildsignal modulierten Laserstrahl.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schaltvorrichtung für eine Konstantstromschaltung, die zur Verwendung für eine den mit dem Bildsignal modulierten Laserstrahl abstrahlende Halbleiterlaser-Ansteuervorrichtung geeignet ist.

Verwandter Stand der Technik

Fig. 1 zeigt ein Schaltungsblockschaltbild zum Erläutern eines Aufbaus einer bekannten Bilderzeugungsvorrichtung, wobei deren Aufbau und Funktionsweise nachstehend beschrieben werden.
In einem Bildprozessor 101 expandierte Bilddaten werden als Bildsignal 104 zu einer Steuerung 102 übertragen. Die Steuerung 102 führt eine Sequenz zum Erzeugen eines Bilds durch und steuert auch die Beförderung des Druckerblatts.
Die Steuerung 102 zeigt einer Lasersteuereinheit 103 die für die Bilderzeugung erforderliche Leuchtenergie an. Bei diesem Signal handelt es sich um ein Leuchtenergieanzeigesignal 106. Die Steuerung 102 überwacht, ob der Laserstrahl mit einer erförderlichen Leuchtenergie emittiert wird, oder nicht, unter Verwendung eines Leuchtenergieüberwachungssignals 107, wodurch das Leuchtenergieanzeigesignal 106 erhöht oder verringert wird.
Die Lasersteuereinheit 103 aktiviert eine Laservorrichtung durch einen Ansteuerstrom in Übereinstimmung mit dem Leuchtenergieanzeigesignal 106 der Steuerung 102. Diese Aktivierung erfolgt zu einem Zeitpunkt, bei dem ein Laseraktivierungssignal 105 wahr wird. Die Lasersteuereinheit 103 übermittelt die Laserleuchtenergie als das Leuchtenergieüberwachungssignal 107 zu der Steuerung 102.
Der Bildprozessor 101 und die Steuerung 102 werden als getrennte Einheiten erläutert, können aber als dieselbe Einheit aufgebaut sein.
Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild zum Erläutern eines Aufbaus der Steuerung 102 gemäß Fig. 1, wobei eine Förderungssteuereinheit weggelassen wurde. Nachfolgend wird deren Aufbau und Funktionsweise erläutert. Es ist zu beachten, daß das Bezugszeichen 111 einen Bildsteuersignalgenerator kennzeichnet.
Das von dem Bildprozessor 101 übertragene Bildsignal 104 dient als ein EIN-/AUS-Signal für den Laser zum Erzeugen des Bilds. Allerdings liegt der Bereich zum Erzeugen des Bilds (Bereich, in dem das Bildsignal wirksam ist) lediglich innerhalb einer wirksamen Region 116, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt eine Erläuterungsansicht zum Erläutern der relativen Beziehung zwischen der wirksamen Abbildungsregion und dem Bildsignal.
Ein Schräglinienabschnitt 114 innerhalb eines Übertragungspapiers 113 (Papier, auf dem das Bild erzeugt wird) ist ein Bereich zum Erzeugen des Bilds.
Führt nun der Laserstrahl einen Abtastvorgang mit dem Laseraktivierungssignal 115 durch, so kann das Bildsignal 117 dabei nur innerhalb des wirksamen Bereichs 116 in den wahren Zustand versetzt werden.
Es ist nicht notwendigerweise sichergestellt, daß das Bildsignal 117 außerhalb des wirksamen Bereichs 116 nicht in den wahren Zustand versetzt wird, da der Bildprozessor 101 für jede Vorrichtung unterschiedlich ist. Somit muß die Steuerung 102 so maskiert sein, daß das Laseraktivierungssignal 115 außerhalb des wirksamen Bereichs 116 nicht wahr wird. Bei diesem Signal handelt es sich um ein Bilderzeugungszulassungssignal 109.
Darüber hinaus gibt die Steuerung 102 das Leuchtenergieanzeigesignal 106 in Übereinstimmung mit dem Leuchtenergieüberwachungssignal 107 aus. In diesem Fall muß der Laser zwangsweise zum Erzeugen der Daueremission veranlaßt werden.
Daher versetzt die Steuerung 102 ein Zwangsaktivierungssignal 110 in den wahren Zustand, um die Zwangsemission des Lasers zu verursachen. Um das Bild auf diese Weise zu erzeugen, sind zumindest drei Signale erforderlich, d. h. das Bildsignal 104, das Bilderzeugungszulassungssignal 109 und das Zwangsaktivierungssignal 110.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern eines detaillierten Aufbaus der Lasersteuereinheit 103 gemäß Fig. 1.
Die Lasersteuereinheit 103, die aus einer Konstantstromquelle 118, einem Schalter 119, einer Laserdiode 120 und einer Fotodiode 121 zum Überwachen der Laserleuchtenergie besteht, veranlaßt den Laser zum Emittieren des Licht mit der Leuchtenergie in Übereinstimmung mit dem Leuchtenergieanzeigesignal 106. Dabei dient das Laseraktivierungssignal 105 als das EIN- /AUS-Signal. Darüber hinaus wird das Leuchtenergieüberwachungssignal 107 zum Steuern der Leuchtenergie erzeugt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise einer jeden Einheit näher beschrieben.
Die Konstantstromeinheit 118 erzeugt einen Strom I in Übereinstimmung mit dem Leuchtenenergieanzeigesignal 106. Der Schalter 119 läßt diesen Strom I durch die Laserdiode 120 oder nach Masse GND fließen.
Der Schalter 119 dient zum Leiten des Stroms durch die Laserdiode 120 oder direkt nach Masse GND in Übereinstimmung mit dem Zustand des Laseraktivierungssignals 105. Diese Laserleuchtenergie kann durch die Fotodiode 121 als der aktuelle Wert erfaßt werden. Dieser aktuelle Wert wird mittels eines Lastwiderstands 122 in einen Spannungswert zum Erhalten des Leuchtenergieüberwachungssignals 107 umgewandelt.
Bei bekannten Bilderzeugungsvorrichtungen ergab sich jedoch bei einem Bildsignal mit höherer Frequenz das Problem, daß der Signalverlauf unregelmäßig wurde, so daß das Bild negativ beeinflußt wurde, z. B. können Bildunregelmäßigkeiten auftreten.
Beispielsweise ist der durch unregelmäßige Signalverläufe auf das Bild wirkende Einfluß bei einem üblichen Binärbild gering, da die Frequenz des zu verarbeitenden Bildsignals relativ gering ist, wogegen der Einfluß auf das Bild deutlich ist, wenn ein Bildsignal mit hohen Frequenzanteilen wie beispielsweise ein Grauwertbild verarbeitet wird. D. h., bei der Verarbeitung eines Hochfrequenzbildsignal muß die Bildsignalleitung als Übertragungsleitung betrachtet werden, wogegen bei einer üblichen Übertragungsverarbeitung ein Problem dahingehend auftrat, daß unregelmäßige Signalverläufe, die durch eine Reflektion oder andere Faktoren verursacht werden, als Dichteungleichmäßigkeit oder Störung wie beispielsweise Moiré auf dem Bild erscheinen.
Darüber hinaus wird bei einer bekannten Lasersteuereinheit ein Bildsignal mit hoher Rate von dem Bildprozessor 101 über eine Leitung für das Bildsignal 104 und logische Schaltungen 112, 108 übertragen, und über eine Leitung für das Laseraktivierungssignal 105 in die Lasersteuereinheit 103 eingegeben. Auf diesem Weg ergeben sich verschiedene Faktoren, die zu einem unregelmäßigen Signalverlauf führen.
Während dies bei üblichen Niederfrequenzbildsignalen unproblematisch ist, ist das Verhältnis der unregelmäßigen Signalverläufe pro Punkt in Hochgeschwindigkeits- oder Hochauflösungsvorrichtungen nicht vernachlässigbar. Insbesondere dann, wenn die Dichte durch die Größe des Punkts (Tmpuls-breite) dargestellt wird, ergab sich ein deutliches Problem dahingehend, daß das unregelmäßige Tastverhältnis des Bildsignals einen großen Einfluß auf die Dichte haben kann.
Darüber hinaus ergab sich bei der vorgenannten bekannten Lasersteuereinheit ein Problem dahingehend, daß das Ausgangssignal des Halbleiterlasers aufgrund einer Dispersion in den Eigenschaften des den Schalter 119 bildenden Schalttransistors und der Strom- oder Spannungscharakteristik des Halbleiterlasers 120 nicht mit dem Tastverhältnis des Ansteuersignals übereinstimmt, wenn dieser durch das Laseraktivierungssignal 105 mit einem bestimmten Tastverhältnis angesteuert wird.
Dieses Problem wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
Fig. 5 zeigt einen Schaltplan zur einzelnen Darstellung des Aufbaus gemäß der Konstantstromquelle 118, dem Schalter 119, dem Halbleiterlaser (Laserdiode) 120, dem optischen Detektor (Fotodiode) 121 usw. gemäß Fig. 4. Fig. 6 zeigt eine charakteristische Ansicht eines Beispiels für die Strom-/Spannungscharakteristik des Halbleiterlasers, wobei die unterschiedliche Darstellung der Durchlaßspannung bei gleichem Stromfluß aufgrund der Dispersion einer jeden Laserdiode erkennbar ist.
In Fig. 5 besteht ein Konstantstromeinstellteil aus einem Operationsverstärker 201 und einem npn-Transistor 202 zum Empfangen dessen Ausgangssignals an der Basis und zum Einstellen der Konstantspannung mit Hilfe eines Widerstands 210. Eine Ansteuerschaltung besteht aus einer pnp-Stromspiegelkomponente aus pnp-Transistoren 203-205, und einer npn-Stromspiegelkomponente aus npn-Transistoren 206-208, denen der Konstantstrom Iref durch die pnp-Stromspiegelkomponente zugeführt wird. Von der npn-Stromspiegelkomponente wird der Konstantstrom dem Halbleiterlaser 223 zugeführt. Widerstände 211, 212 dienen zur Eigensättigung und ein Widerstand 213 zur Arbeitspunktstabilisierung in der pnp-Stromspiegelkomponente.
Der Schalter besteht aus einer Pegelumsetzungsschaltung zum Empfangen eines modulierten Signals VD (entsprechend dem Laseraktivierungssignal 105) und einem npn-Transistor 209 mit an die Basis angelegtem Ausgangssignal zum Schalten des Konstantstroms zu dem Halbleiterlaser 223.
Der optische Detektor und die APC-Schaltung 214 sind mit einem optischen Sensor zum Erfassen der Lichtintensität des Halbleiterlasers 223 ausgestattet, und einer Einrichtung zum Zuführen des Potentials zu dem Plus-Eingang des Operationsverstärkers, um die Lichtintensität des Halbleiterlasers 223 mittels dessen Ausgangssignal konstant zu halten. Das Bezugszeichen 215 kennzeichnet eine an die Spannungsversorgung anschließbare Versorgungsleitung.
Hinsichtlich des Schaltbetriebs des npn-Transistors 209 arbeitet der npn-Transistor 209 bei der vorgenannten Schaltung im Durchbruch- oder Sättigungsbereich, um den Halbleiterlaser 223 ein -/auszuschalten, wobei eine solche Eigenschaft vorliegt, daß der sich im Sättigungsbereich befindende Transistor den Ein-Zustand beibehält, bis in dem Basisbereich aufgrund des sogenannten Speichereffekts der Minoritätsladungsträger gespeicherte Ladungsträger durch Entladung verschwunden sind. Dementsprechend weist der Halbleiterlaser 223 gegenüber dem modulierten Signal VD eine um die Periode, während der der Transistor den Ein-Zustand beibehält, verkürzte Leuchtdauer auf. D. h., es ergibt sich ein Problem, daß das VD-Signal und das Tastverhältnis nicht übereinstimmen. Dieses Verhalten ist in Fig. 7 gezeigt. Wie aus derselben Figur hervorgeht, verursacht ein Halbleiterlaseranodenspannungssignal eine Verzögerung um die Verzögerungsdauer tpd bezüglich des modulierten Signals VD. Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des pnp-Transistors zum Zuführen der Ansteuerspannung. Verläßt der npn-Schalttransitor den Sättigungszustand und tritt in den Durchbruchzustand ein, so tritt eine Verzögerung beim Fließen des Stroms durch den Halbleiterlaser 223 auf. Diese Verzögerung ist die Zeitdauer t zum Laden der im wesentlichen durch einen Kollektor des pnp-Transistor 205 verursachten Parasitärkapazität, wenn das Kollektorpotential des pnp-Transistor 205 zum Ansteigen um die Höhe der Durchlaßspannung des Halbleiterlasers veranlaßt wird, wobei sich ergibt, unter der Annahme, daß die Parasitärkapazität durch Cc, der zu dem Kollektor des pnp-Transistors 205 fließende Konstantstrom durch Iref und die Durchlaßspannung der Halbleiterdiode durch VF gekennzeichnet wird,
Cc · VF = Iref · t
d. h.,
t = Cc · VF/Iref
Aus der vorgenannten Gleichung geht hervor, daß die Verzögerungszeit t von der Durchlaßspannung VF des Halbleiterlasers abhängig ist.
Dieses Verhalten ist in Fig. 8 dargestellt. Es folgt eine weitere nähere Erläuterung der Fig. 8. Unter der Annahme, daß die Sättigungsspannung des npn-Transistors 209 durch VCE209(sat) und die Basis-Emitter-Spannungen der npn- Transistoren 206, 207 durch VBE206 bzw. VBE207 gekennzeichnet sind, ergibt sich ein L&sub0;-Pegel in dem Kollektorpotentialsignalverlauf des pnp-Transistors 205 gemäß Fig. 8 von
VCE209(Sat) + VaE206 + VBE207,
was einen von VF des Halbleiterlasers unabhängigen Wert darstellt. Steigt VF über dieses Potential, so wird der Halbleiterlaser 223 Licht emittieren, wobei die Ladezeit t gemäß der vorgenannten Gleichung mit steigendem VF aufgrund der Dispersion von VF gemäß Fig. 6 länger wird, was zu einem Problem dahingehend führt, daß der Laserstromsignalverlauf verkürzt wird.
Wie vorstehend beschrieben, ergeben sich für das modulierte Signal VD Faktoren, die das Tastverhältnis stören, wie beispielsweise die Sättigung des Schalttransistors und die Schwankung der Kollektorspannung des pnp-Transistors zum Ansteuern des Konstantstroms, was zu einem in bekannten Beispielen unvermeidbaren Problem führt, so daß die Dicke oder Abstufung einer Drucklinie nicht genau ausgegeben werden kann.
Die Druckschrift US-A-4 899 344 offenbart eine Ansteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei dieser Vorrichtung enthält die erste Schalteinrichtung eine Verstärkerschaltung und einen Invertierer, und die zweite Schalteinrichtung enthält eine Differenzverstärkerschaltung.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuervorrichtung bereitzustellen, durch die Signalverlaufsverzerrungen beim Übertragen der Bildinformation unterdrückt werden können.
Der Grund für das Auftreten des in den Fig. 7 und 8 gezeigten Problems ist die Tatsache, daß die Verzögerungszeit T&sub2; der Aufwärtsspannung des Halbleiterlasers in Bezug auf die Abwärtsspannung des modulierten Signals VD durch die Speicherung der Minoritätsträger in dem Transistor zum Schalten der Stromspiegelschaltungskomponents und die Schwankung des Kollektorpotentials für den Transistor zum Ansteuern des Konstantstroms deutlich länger ist als die Verzögerungszeit T&sub1; der Abwärtsspannung des Halbleiterlasers in Bezug auf die Aufwärtsspannung des modulierten Signals VD.
Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Ansteuervorrichtung gemäß Patentanspruch 1. Dadurch kann die Verzögerungszeit T&sub1; stärker an die Verzögerungszeit T&sub2; angenähert werden, und es kann ein Spannungsverlauf erhalten werden, der mit dem des modulierten Signals übereinstimmt oder an diesen angenähert ist.
Weitere Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der näheren Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen und Patentansprüchen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern eines Aufbaus einer bekannten Lasersteuereinheit.
Fig. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild zum Erläutern des Aufbaus einer in Fig. 1 gezeigten Steuerung.
Fig. 3 zeigt eine erläuternde Ansicht zum Erläutern der relativen Beziehung zwischen einem wirksamen Bildbereich und einem Bildsignal.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des einzelnen Aufbaus der in Fig. 1 gezeigten Lasersteuereinheit.
Fig. 5 zeigt einen Schaltplan zum näheren Darstellen einer weiteren Technik mit demselben Aufbau wie in Fig. 4.
Fig. 6 zeigt eine charakteristische Ansicht eines Beispiels für eine Strom/Spannungs-Kennlinie für einen Halbleiterlaser.
Fig. 7 zeigt eine Signalverlaufsansicht einer Anodenspannung des Halbleiterlasers für ein moduliertes Signal VD.
Fig. 8 zeigt eine Signalverlaufsansicht einer Spannung/eines Stroms des Halbleiterlasers für das modulierte Signal VD.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern eines Aufbaus einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem ersten Beispiel dieser Erfindung.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des näheren Aufbaus ein er Lasersteuereinheit gemäß Fig. 9.
Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des Aufbaus der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung des ersten Beispiels dieser Erfindung.
Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des Aufbaus der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer weiteren Abwandlung des ersten Beispiels dieser Erfindung.
Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern einer weiteren Abwandlung des ersten Beispiels.
Fig. 14 zeigt einen Schaltplan zum Erläutern eines Aufbaus einer Lasersteuereinheit in einem zweiten Beispiel dieser Erfindung.
Fig. 15 zeigt einen Schaltplan eines dritten Beispiels für eine Halbleiterlaseransteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 16 zeigt einen Schaltplan eines vierten Beispiels für eine Halbleiterlaseransteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es folgt eine Beschreibung der Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

Erstes Beispiel

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des Aufbaus einer Bilderzeugungsvorrichtung in dem ersten Beispiel dieser Erfindung, wobei das Bezugszeichen 101 einen Bildprozessor zum Expandieren eines Bilds kennzeichnet, und 102 eine Steuerung (erste Einheit) zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung, wobei jeder ihrer Teile gemeinsam basierend auf einem in einem nicht gezeigten ROM usw. gespeicherten Steuerprogramm gesteuert wird.
Das Bezugszeichen 128 kennzeichnet eine Lasersteuereinheit (dritte Einheit), mit der das Übertragungsmedium (z. B. ein Koaxialkabel für die längere Distanz) TR zum Übertragen eines durch den Bildprozessor (zweite Einheit) 101 erzeugten Bildsignals 104 intern oder extern ausgehend von dem Bildprozessor (zweite Einheit) 101 verbunden ist, um das Bildsignal 104 direkt ohne Zwischenschaltung einer Signalverarbeitungsvorrichtung zu übertragen.
Das Bezugszeichen 106 kennzeichnet ein Leuchtenergieanzeigesignal, 107 ein Leuchtenergieüberwachungssignal, 110 ein Zwangsaktivierungssignal und 109 ein Bilderzeugungszulassungssignal, wobei diese Signale als Bildsteuersignal dienen. Das Bezugszeichen 126 kennzeichnet eine Masseleitung.
Bei der so aufgebauten Bilderzeugungsvorrichtung wird das in der zweiten Einheit (Bildprozessor 101 bei diesem Beispiel) erzeugte Bildsignal 104 lediglich über das zwischen der zweiten Einheit und der dritten Einheit (Lasersteuereinheit 128 bei diesem Beispiel) angeordnete vorbestimmte Übertragungsmedium TR übertragen, wobei das basierend auf den von der ersten Einheit (Steuerung 102) ausgegebenen Bildsteuersignalen (Bilderzeugungszulassungssignal 109, Zwangsaktivierungssignal 110, usw.) eingegebene Bildsignal 104 zum Veranlassen eines der nachfolgenden Beschreibung entsprechenden Halbleiterlasers 120 zum Emittieren des modulierten Lichtstrahls verarbeitet wird.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des einzelnen Aufbaus der Lasersteuereinheit 128 gemäß Fig. 9, wobei dieselben Bezugszeichen den Teilen zugeordnet sind, die denen des Stands der Technik (Fig. 4) entsprechen, und auf eine Erläuterung dieser verzichtet wird. Dieses Beispiel ist mit einem Tor P1 ausgestattet zum direkten Empfangen des Bildsignals 104 von der zweiten Einheit, einem Tor P2 zum Empfangen des Bilderzeugungszulassungssignals 109, einem Tor P3 zum Empfangen des Zwangsaktivierungssignals 110 und einem Tor P4 zum Empfangen des Leuchtenergieanzeigesignals 106. Bei dieser Lasersteuereinheit 128 handelt es sich um ein aus einem Ein- Chip-IC unter Verwendung der Bi-CMOS-Technik aufgebautes Laseransteuer-IC.
In dieser Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 131 eine UND- Schaltung mit negativer Logik zum Erhalten des logischen Produkts zwischen dem Bildsignal 104 und dem Bilderzeugungszulassungssignal 109, wobei das Bildsignal nicht wirksam wird, solange das Bilderzeugungszulassungssignal 109 nicht wahr ist (LOW-aktiv).
Das Bezugszeichen 132 kennzeichnet eine ODER-Schaltung mit negativer Logik zum Synthetisieren des Zwangsaktivierungssignals 110 und des Bildsignals 104. Die Steuerung 102 überträgt das Signal direkt zu der Lasersteuereinheit 128, ohne Synthetisierung des Bilderzeugungszulassungssignals 109 mit dem Zwangsaktivierungssignal 110, was üblicherweise intern erfolgt. Es ist zu beachten, daß diese Signale die Masseleitung 126 aufweisen, worauf bei der Erläuterung verzichtet wird.
Das Bildsignal 104 des Bildprozessors 101 wird in die Lasersteuereinheit 128 gepaart mit der Masseleitung 126 eingegeben. Es ist zu beachten, daß dieses Beispiel mit einer verdrillten Doppelleitung dargestellt ist, wobei aber für eine kurzen Distanz ein Übertragungsmedium TR wie beispielsweise eine Bandleitung für die Übertragung ohne Verursachung unregelmäßiger Signalverläufe dient. Darüber hinaus wird bei einer längeren Distanz zwischen dem Bildprozessor 101 und der Lasersteuereinheit 128 eine nichtreflektierende ideale Signalübertragung durch Anpassung zwischen der Ausgangsimpedanz des Bildprozessors 101, dem Wellenwiderstand des Koaxialkabels und der Eingangsimpedanz der Lasersteuereinheit 128 ermöglicht, durch Verwenden des vorstehend beschriebenen Koaxialkabels.
Üblicherweise ist es bei der Verarbeitung des Bildsignals 104 innerhalb der Steuerung 102 erforderlich, eine Vorrichtung mit höherer Rate (integrierte Schaltung wie beispielsweise ein Gate-Array) für die Steuerung mit höherer Frequenz des Bildsignals 104 zu verwenden, wogegen es bei dem vorgenannten Aufbau nicht erforderlich ist, innerhalb der Steuerung 102 einen Teil mit höherer Rate bereitzustellen, und es ergibt sich ein Kostenvorteil durch dessen Integration in die Lasersteuereinheit 121, die bislang mit hoher Rate betrieben wurde.
Während das vorstehende Beispiel für einen Fall erläutert wurde, bei dem das Bildsignal 104 über das vorbestimmte Übertragungsmedium TR extern direkt zu der Lasersteuereinheit 128 übertragen wird, ist auch denkbar, daß das Bildsignal unter Verwendung eines innerhalb der Steuerung 129 verfügbaren und von der Bildverarbeitung getrennten Substrats als Übertragungspfad zu der Lasersteuereinheit 128 über den Übertragungspfad des vorgenannten Substrats in einer Schleife übertragen werden kann.
Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild zum Erläutern des Aufbaus einer Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung des ersten Beispiels dieser Erfindung, wobei dieselben Bezugszeichen denselben Teilen gemäß Fig. 9 zugeordnet sind.
Wie aus dieser Figur klar hervorgeht, ist die Steuerung 129 mit einem Bildsteuersignalgenerator 111 ausgestattet zum Übertragen eines jeden vorstehend angegebenen Bildsteuersignals über eine vorbestimmte Verbindungseinrichtung zu der Lasersteuereinheit 128.
In diesem Fall sind das auf dem Substrat angeordnete Bildsignal 104 und die Masseleitung 126 zwei ausgewählten Anschlußstiften einer Verbindungsvorrichtung aus beispielsweise 20 bis 30 Anschlußstiften zugeordnet, um das Bildsignal zu der Lasersteuereinheit 128 zu übertragen, oder das Bildsignal 104 und die Masseleitung 120 sind unter Verwendung eines freien Anschlußstifts angeschlossen.
Dadurch wird eine Blockverbindung zwischen dem Bildprozessor 101 und der Steuerung 129 oder eine Blockverbindung zwischen der Steuerung 129 und der Lasersteuereinheit 128 ermöglicht, um die Montageeffizienz der Vorrichtung weiter zu erhöhen.
Während bei jedem der vorgenannten Beispiele eine Bilderzeugungsvorrichtung mit getrennten Einheiten des Bildprozessors 101 und der Steuerung 129 beispielhaft beschrieben wurde, ist zu beachten, daß dieselbe Wirkung auch erwartet werden kann, wenn das Bildsignal 104 direkt zu der Lasersteuereinheit 128 übertragen wird, selbst bei einer Einheit mit integriertem Bildprozessor 101 und Steuerung 129, wie in Fig. 12 dargestellt ist.
Es ist zu beachten, daß in diesem Fall das in der intern bereitgestellten Bildprozessoreinheit erzeugte Bildsignal 104 direkt zu der Lasersteuereinheit 128 übertragen wird.
Darüber hinaus wird eine Verbindung mit kürzester Distanz ermöglicht, da der Pfad des Bildsignals 104 nicht über die Steuerung 102 verläuft. In einigen Fällen kann eine zuverlässigere Bilderzeugung erzielt werden durch eine Übertragung mit einem unter Verwendung der verdrillten Doppelleitung oder des Koaxialkabels gesteuerten Wellenwiderstand. Fig. 13 zeigt einen Fall, bei dem ein geradliniges Kabel verwendet wird.

Zweites Beispiel

Während die Lasersteuereinheit 128 bei dem vorgenannten ersten Beispiel unter Verwendung eines Standardlogik-ICs aufgebaut ist, wird nachstehend ein zweites Beispiel in Verbindung mit einem Fall beschrieben, bei dem die Lasersteuereinheit durch eine Transistorschaltung aufgebaut ist.
Fig. 14 zeigt einen Schaltplan zum Erläutern des Aufbaus einer Lasersteuereinheit gemäß dem zweiten Beispiel dieser Erfindung, wobei dieselben Bezugszeichen denselben Teilen gemäß Fig. 10 zugeordnet sind. Es ist zu beachten, daß R1 bis R9 Widerstände sind.
Gemäß dieser Figur ist eine UND-Schaltung mit negativer Logik für das Bildsignal 104 und das Bilderzeugungszulassungssignal 109 unter Verwendung von Transistoren 123, 125 aufgebaut, und eine ODER-Schaltung des Laserzwangsaktivierungssignals 110 aus einem Transistor 124. Der Schalter 119 erlaubt einen Stromfluß in einer Richtung zum Aktivieren der Laserdiode 120, falls ein LOW-Pegel eingegeben wird, so daß er in derselben Weise arbeitet, wie in dem vorgenannten ersten Beispiel.
Auf diese Weise ist es durch Integrieren eines durch die Transistoren 123 bis 125, die Konstantstromquelle 118 und den Schalter 119 aufgebauten Abschnitts nicht nur möglich, höhere Frequenzen zu verarbeiten, sondern es ist auch nicht erforderlich, das Signal mit höherer Frequenz in die Steuerung 102 aufzunehmen, so daß die Steuerung 102 als Niederfrequenzvorrichtung aufgebaut werden kann, und Abstrahlungstörungen durch Verwenden des Koaxialkabels für die Übertragung des Bildsignal 104 verringert werden können.
Bei dem vorgenannten ersten und zweiten Beispiel werden die Logikschaltungen 131, 132 (Fig. 10) oder die Transistoren 123 bis 125 (Fig. 14), die Konstantstromquelle 118 und die Schalteinrichtung 119 auf demselben Chip unter Verwendung beispielsweise der Bi-CMOS-Technik aufgebaut, wobei sie aber auch unter Verwendung einer Schottky-TTL oder bipolarer Transistoren oder auf einem gleichen Substrat aufgebaut werden können.

Drittes Beispiel

Es folgt nun eine Beschreibung einer Schaltvorrichtung für eine Konstantstromschaltung gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung, die für den Aufbau der Konstantstromquelle 118 und des Schalters 119 in dem vorgenannten ersten und zweiten Beispiel geeignet ist.
Eine durch die Konstantstromschaltungsschaltvorrichtung gemäß diesem Beispiel zu schaltende Konstantstromansteuerung ist nicht auf den Halbleiterlaser beschränkt, sondern kann durch andere Elemente oder Vorrichtungen gebildet sein, die einen Spannungssignalverlauf mit gleichem oder annähernd gleichem Tastverhältnis wie das modulierte Signal erfordern, wogegen es viele Fälle gibt, bei denen ein Spannungssignalverlauf mit demselben oder annähernd demselben Tastverhältnis wie das modulierte Signal für die Ansteuerspannung des Halbleiterlasers, insbesondere für einen Laserstrahldrucker, gesucht wird, wobei die Erläuterung unter Verwendung der Halbleiterlaseransteuervorrichtung nachfolgend beispielhaft erfolgt.
Fig. 15 zeigt ein Schaltbild der Halbleiterlaseransteuervorrichtung (drittes Beispiel), bei der es sich um ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt, wobei das Bezugszeichen 1 eine an die Spannungsversorgung anschließbare Versorgungsleitung kennzeichnet, 2 eine Signalleitung zum Anlegen der Vorspannung an die Basen der Transistoren 3, 4, die den ersten bzw. zweiten Konstantstrom zuführen, 5 einen Invertierer zum Empfangen des modulierten und ansteuernden Signals, 6 ein einen zweiten Transistor bildenden sättigbaren Transistor, 7 einen Transistor (dritter Transistor) als Emitterfolger zum Ansteuern eines sättigbaren Transistors 8 (erster Transistor), 9, 10 und 11 Transistoren zum Bilden eines Stromspiegels, wobei 11 ein Transistor zum Verstärken des Stroms mit gegenüber dem des Transistors 9 n-facher Größe, und 10 ein Transistor zum Zuführen des Basisstroms zu den Transistoren 9, 11, 12 einen Halbleiterlaser, 13 und 14 Eigensättigungswiderstände für die Transistoren 3, 4 zum Zuführen des Konstantstroms, 15 einen Arbeitspunktswiderstand für den Transistor 8 als der erste Transistor, 16 und 17 Parasitärkapazitäten der Kollektoren der Transistoren 3, 4 zum Zuführen des zweiten und ersten Konstantstroms.
Wird ein Signal mit hohem Pegel für das modulierte und ansteuernde Signal VD eingegeben, so wird der Transistor 6 durch den Invertierer 5 abgeschaltet, und das Kollektorpotential des Transistors 3 zum Zuführen des zweiten Konstantstroms ändert sich ausgehend von der Sättigungsspannung des Transistors 6 auf das Potential, bei dem die Transistoren 7, 8 aktiviert werden, bis die Parasitärkapazität 16 geladen ist. Der Transistor 8 erreicht den Sättigungsbereich schnell ausgehend von dem Abschaltbereich, um den Halbleiterlaser 12 abzuschalten. Dementsprechend ist die Verzögerungszeit t1 des Halbleiterlasers 12 beim Übergang vom eingeschalteten zum abgeschalteten Zustand die Gesamtzeit aus der Verzögerungszeit tpd1 von dem Sättigungszustand des Transistors 6 bis zum Ausräumen der Minoritätsladungsträger und der Zeit tuPl zum Laden der Parasitärkapazität 16.
Als nächstes wird das modulierte Signal VD vom hohen auf den niedrigen Pegel geschaltet, wobei der Transistor 6 durch den Invertierer 5 schnell von dem abgeschalteten Zustand in den Sättigungszustand übergeht. Dementsprechend geht der Transistor 7 von dem aktivierten Zustand in den abgeschalteten Zustand über, während der Transistor 8 von dem Sättigungszustand in den abgeschalteten Zustand übergeht. Dementsprechend ergibt sich die Verzögerungszeit t2 des Halbleiterlasers 12 für die Änderung von dem ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand aus der Gesamtzeit der Verzögerungszeit ausgehend von dem Sättigungszustand des Transistors 8 bis zum Ausräumen der Minoritätsladungsträger und der Zeit tup2 zum Laden der Parasitärkapazität 17 von dem Kollektorpotential des Transistors 4 zum Zuführen des ersten Konstantstroms zu der Basis- Emitter-Spannung der Transistoren 9, 10 auf das Potential zum Zuführen der Durchlaßspannung VF zu dem Halbleiterlaser 12.
D. h., für Signale mit dem hohen und niedrigen Pegel des modulierten Signals VD ergeben sich Laserausgangssignale des Halbleiterlasers 12 in der Weise, daß t&sub1; = tpd1 + tup1 bzw. t&sub2; = tpd2 + tup2. Hierbei kann durch Verwenden derselben Größe der sättigbaren Transistoren 6 und 8 tpd1 = tpd2 erhalten werden. Die Differenz zwischen tup1 und tup2 entspricht der Differenz zwischen der Zeit zum Laden der Parasitärkapazität 16 auf das Basis-Emitter-Potential der Transistoren 7, 8 und der Zeit zum Laden der Parasitärkapazität 17 auf die Durchlaßspannung des Halbleiterlasers 12, was äquivalent ist zu einer Differenz zwischen der Basis-Emitter-Spannung der beiden Transistoren 7, 8, d. h. ungefähr 1,4 V, und der Dispersion der Durchlaßspannung des Halbleiterlasers 12, d. h. ein VF von ungefähr 1 bis 2 V, wodurch feststellbar ist, daß tup1 = tup2. Dementsprechend kann für das modulierte Signal VD ein Ein/Aus des Laserausgangssignals mit nahezu gleicher Verzögerungszeit erzielt werden, um dadurch die Ungenauigkeiten des Tastverhältnisses zu verringern.

Viertes Beispiel

Fig. 16 zeigt einen Schaltplan des vierten Beispiels für eine Halbleiterlaseransteuervorrichtung, bei dem es sich um ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt. Es ist zu beachten, daß gleiche Bezugszeichen denselben vorstehend beschriebenen Teilen zugeordnet sind, und auf eine Erläuterung dieser verzichtet wird.
Hier handelt es sich um einen Fall, bei dem der erste Konstantstrom zum Steuern eines Transistors 8, d. h. der erste Transistor, nicht von dem Ausgangssignal eines aus den Transistoren 9, 10, 11 bestehenden Stromspiegels sondern von dem Kollektor eines pnp-Transistors 4 auf der Eingangsseite abgeleitet wird. Die Bezugszeichen 18, 19 kennzeichnen Dioden, die zum Verringern der Kollektorpotentialschwankungen des Transistors 4 eingefügt sind, wobei der Stromverbrauch im Vergleich zu dem ersten Beispiel verringert werden kann, wenn der Transistor 8 eingeschaltet ist, oder 20, 21 Dioden, die an dem Kollektor eines zum Zuführen des zweiten Konstantstroms verwendeten pnp-Transistors 3 eingefügt sind, wobei die Kollektorpotentialschwankungen der zum Zuführen der ersten und zweiten Konstantströme verwendeten pnp-Transistoren 4, 3 nicht nur hinsichtlich der Schwankungsbreiten sondern auch der Absolutwerte angeglichen werden können, so daß ein genaueres Tastverhältnis erzielt werden kann. Dies gilt auch für das erste Beispiel, bei dem dieselben Wirkungen erzielt werden können, falls Dioden 20, 21 an dem Kollektor des zum Zuführen des zweiten Konstantstroms verwendeten pnp-Transistors 3 eingefügt werden.
Durch Bereitstellen der Dioden 20, 21 gemäß Fig. 16 schwankt das Kollektorpotential des pnp-Transistors 3 zwischen
VCE6(sat) + VF20 + VF21 1
und
VBE7 + VBE8 UF20 + VF20 + VF21 2
Wobei VCEE(Sat) eine Sättigungsspannung des Transistors 6 kennzeichnet, VF20, VF21 Durchlaßspannungen der Dioden 20, 21, und VBE7, VBEe Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 7, 8.
Andererseits schwankt das Kollektorpotential des pnp- Transistors 4 von
VCE8(sat) + VF16 + UF19 3
bis
VF + VBE10 + VBE11 4
Wobei VCEB(Sat) eine Sättigungsspannung des Transistors 8 kennzeichnet, VFIB, VFTS Durchlaßspannungen der Dioden 18, 19, VBE10, VBE11 Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 10, 11, und VF eine Durchlaßspannung (EIN-Spannung) des Halbleitetlasers.
Hierbei ergeben sich nahezu übereinstimmende Kollektorschwankungspotentiale, solange VF = VF20 + VF21, da VCE6(sat) = VCEB(sat), VF20 = VF21 = VF18 = VF19, VBE7 = VBE8 = VBE10 = VF11-
Auf diese Weise können die Kollektorschwankungspotentiale nahezu in Übereinstimmung gebracht werden, wenn eine Vielzahl von Dioden zwischen dem Transistor 3 und dem Transistor 6 entsprechend der Durchlaßspannung (EIN-Spannung) des Halbleiterlasers bereitgestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es durch die Konstantstromschaltungsumschaltvorrichtung gemäß dem vorgenannten Beispiel möglich, einen Spannungssignalverlauf mit demselben oder nahezu demselben Tastverhältnis wie das des modulierten Signals zu erhalten, durch Übertragen des Signals zu einer Basis des ersten Transistors zum Schalten des Ansteuerstroms zu einer Konstantstromansteuerung (einem Halbleiterlaser für die Halbleiterlaseransteuervorrichtung), der der Ansteuerstrom mittels einer Stromspiegelschaltungskomponente zugeführt wird, über eine den Speichereffekt der Minoritätsladungsträger in dem vorgenannten ersten Schalttransistor aufweisende Schaltungskomponente.
Es ist zu beachten, daß in der vorgenannten Konstantstromschaltungsumschaltvorrichtung ein präziseres Tastverhältnis erzielt werden kann, wenn eine Vielzahl von Dioden zwischen dem zweiten Transistor und einer Versorgungsquelle zum Zuführen des zweiten Konstantstroms eingefügt werden.
Darüber hinaus kann bei der vorgenannten Konstantstromschaltungsschaltvorrichtung ein genaueres Tastverhältnis erzielt werden durch einen Schaltungsaufbau (bei dem eine Konstantstromquelle zum Zuführen des ersten Konstantstroms und eine Konstantstromquelle zum Zuführen des zweiten Konstantstroms denselben Aufbau aufweisen, und der erste Transistor über den durch den zweiten Konstantstrom gesteuerten dritten Transistor geschaltet wird) mit denselben Kollektorpotentialschwankungen und auch dem Minoritätsträgerspeichereffekt des ersten Schalttransistors.
Während bei dem dritten und vierten Beispiel lediglich der auf die Konstantstromquelle und Schalteinrichtung bezogenen Aufbau erläutert wurde, ist anzumerken, daß der den Logikschaltungen 131, 132 (Fig. 10) oder den Transistoren 123 bis 125 (Fig. 14) entsprechende Aufbau bei dessen Anwendung im ersten und zweiten Beispiel auf demselben Chip oder derselben Platine bereitgestellt ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind verschiedene Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Patentansprüche möglich.

Claims

1. Ansteuervorrichtung zum Schalten eines Versorgungsstroms für ein Ansteuerobjekt (12) basierend auf einem Eingangssignal (VD), mit:

a) einer ersten Konstantstromquelle (4) zum Erzeugen eines ersten konstanten Stroms;

b) einer ersten Schalteinrichtung (8) zum Schalten der Zuführung des ersten konstanten Stroms zu dem Ansteuerobjekt (12),

c) einer zweiten Konstantstromquelle (3) zum Erzeugen eines zweiten konstanten Stroms, und

d) einer zweiten Schalteinrichtung (6) zum Schalten des zweiten konstanten Stroms in Übereinstimmung mit dem Eingangssignal (VD), wobei die erste Schalteinrichtung (8) ein umgekehrtes Schalten im Ansprechen auf den Schaltverlauf der zweiten Schalteinrichtung (6) durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß

e) die erste (8) und die zweite (6) Schalteinrichtung im wesentlichen gleiche Abschaltverzögerungszeiten aufweisen, und

f) die erste Schalteinrichtung (8) und das Ansteuerobjekt (12) nach einer gleichen Verzögerungszeit nach dem Abschalten der zweiten Schalteinrichtung (6) bzw. der ersten Schalteinrichtung (8) eingeschaltet werden.

2. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung (8) einen Strom von der ersten Stromquelle (4) wahlweise zu dem Ansteuerobjekt (12) schaltet unter Verwendung einer Stromspiegelschaltung.

3. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung Transistoren (6) aufweist.

4. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konstante Strom im wesentlichen mit dem zweiten konstanten Strom übereinstimmt.

5. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen der ersten Konstantstromquelle (4) und einem Massepegel und/oder zwischen der zweiten Konstantstromquelle (3) und dem Massepegel angeordnete Konstantspannungsquelle (18, 19 oder 20, 21).

6. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantspannungsquelle aus einer oder mehreren Dioden (18 bis 21) besteht.

7. Ansteuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Schalteinrichtung (7) zum Schalten in Übereinstimmung mit dem Schaltverlauf der zweiten Schalteinrichtung (6), wobei die erste Schalteinrichtung (8) das Schalten in Übereinstimmung mit dem Schaltverlauf der dritten Schalteinrichtung (7) durchführt.