JPH02139260A - レーザダイオードの多階調出力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光書込み装置に使用されるレーザダイオー
ドの多階調出力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザダイオードを使用した光書込み装置は。

例えばレーザプリンタのように感光体ドラムあるいはベ
ルト等の被走査面をレーザスポットにより走査して画像
情報（文字を含む）を書込むための装置であり、感光体
上に書込まれ電子潜像となった画像はトナーで現像され
、プリント用紙に転写・定着される。

このようなレーザプリンタは、マイクロコンピュータや
ワードプロセッサ等の周辺出力（表器、あるいは高速フ
ァクシミリやデジタルＰＰＣ等の内蔵出力機器として広
く使用されている。

第４図は、この光書込み装置に使用されるレーザダイオ
ードの出力制御装置の従来例を示すブロック図である。

入力するビデオ信号のオン・オフに応じてレーザダイオ
ード翻動回路（以下ｒＬＤドライバ」という）１から出
力される駆動電流ＩＬにより励起されたレーザダイオー
ド（ＬＤ）２の光出力は、図示しない光学系によって感
光体面上をスポットとなって走査する。

また、その光出力の一部はフォトダイオード（ＰＤ）３
によってモニタ電流ＩＭに変換されてオペアンプ４に入
力し、オペアンプ４はそのモニタ電流ＩＭを増幅し、モ
ニタ電圧ｖＭとしてオートパワーコントローラ（以下ｒ
ＡＰＣ回路」という）５に出力する。

ＡＰＣｌ路５は、駆動電流・光出力特性が閾値を有する
非直線素子であり温度変化や経時変化によってその特性
が変化し易いレーザダイオード１の光出力をモニタして
、使用状況に応じて常に被走査面上のレーザスポットの
露光量が一定の値になるようにその駆動電流を制御する
ためのものである。

パワーセット信号（ＰＳ信号）が入力すると、ＡＰＣ回
路５は入力モニタ電圧ＶＭと内蔵する基準電圧Ｖ　ｒｅ
ｆとを比較し、その大小に応じて両型圧が一致するよう
にレベル制御信号を変化させてＬＤドライバ１に出力す
る。

パワーセット動作中はビデオ信号がオンになっているか
ら、ＬＤドライバ１は、レベル制御信号に応じて駆動電
流ＩＬを変化させ、レーザダイオード２の光出力を制御
する。

その光出力が所定の出力に達して、モニタ電圧ＶＭが基
準電圧Ｖ　ｒｅｆに等しくなると、ＡＰＣ回路５はその
時のレベルをメモリしてパワーセット動作を終了する。

したがって、次のパワーセット信号が人力するまで、レ
ベル制御信号はパワーセット動作終了時の適正レベルに
保持され、レーザダイオード２はビデオ信号のオン・オ
フに応じて保持されたレベルに対応する光出力で発光を
繰返す。

パワーセット信号は例えば新しい頁がセラ！・された時
あるいはプリント時を除いて毎秒１回の短かい周期で出
力されるから、周囲温度変化や発光によるレーザダイオ
ードの温度上昇があっても常に一定の光出力あるいは露
光量が維持されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このままでも１文字または図形のように濃淡のない黒と
白からなる２階調の画像に対しては何等問題がないが、
技術の進歩によって画素が細かくなり画素密度が上って
プリントの質が向上するにつれて、連続あるいは何段階
かの階調を有する（濃淡のある）画像をプリントする希
望が増して来た。

このような場合、従来は例えばデイザ法によって画素毎
の黒点の分布密度を変化させたり、画面全体を何画素づ
つかの正方小領域に分割してその濃度の平均値に応じて
ドツトの大きさを変える等の面積階調の方法がとられて
いた。

しかしながら、これ等の方法は何れも画像解像度の低下
を招き、折角の画素密度向上の効果を失ったり、もとも
と解像度があまり高くないプリンタにおいては荒さが目
立ってしまう等の問題点があった。

この発明は、このような解像度の低下を招くことなく、
ローコストで多階調を表現出来るレーザダイオードの多
階調出力制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するため、レーザダイオー
ドの光出力を検出することにより、そのレーザダイオー
ドによる被走査面上のレーザスポットの露光量が一定の
値になるようにレーザダイオードの駆動電流のレベルを
決定してメモリし、そのメモリされたレベルに応じたレ
ベル制御信号によりその駆動電流を制御するレーザダイ
オードの出力制御装置において、レーザダイオードの光
出力をオン・オフするビデオ信号と同期した階調信号に
応じて階調制御信号を出力する濃度階調制御回路と、そ
の階調制御信号と上記レベル制御信号とを演算して制御
信号として出力する演算器とを備え、その制御信号によ
ってレーザダイオードの駆動電流を制御するようにした
ものである。

〔作　用〕

この発明は、上記のように構成することにより、黒と白
よりなる２階調の画像書込み時に一定の露光量（プリン
ト用紙上の濃度）が得られるようにセットされたレベル
制御信号と、階調信号に応じて濃度階調制御回路が出力
する階調制御信号とを演算器が演算して、その結果を多
階調の画像書込み時の制御信号としてレーザダイオード
の駆動電流を制御し１画素ごとに濃度を変えて多階調を
表現するから、解像度の低下を招くことがない。

〔実施例〕

以下、この発明を実施例により具体的に説明する。

第１図は、この発明の一実施例の基本的構成を示すブロ
ック図であり、第４図に示した従来例と同一部分には同
一符号を付しである。

第１図に示した実施例が第４図に示した従来例と異なる
所は、濃度階調制御回路６と演算器７とを追加し、それ
に伴ってＡＰＣ回路５からＥＮ（イネーブル）信号を階
調制御回路６に、し、ベル制御信号を演算器７にそれぞ
れ出力するようにしたことである。

濃度術ＷＡ制御回路６は、画素ごとにオン・オフするビ
デオ信号と同期して同じくそれぞれ図示しないプリンタ
本体あるいはホストマシンからコントローラを介して入
力する階調信号のデータに応して１階調制御信号を演算
器７に出力する。

アナログ加算器からなる演算器７は、入力する階調制御
信号とレベル制御信号とを加算し、制御信号ＩＣとして
ＬＤドライバ１に出力する。

ＬＤドライバ１は、ビデオ信号がオンの時に入力する制
御信号ＩＣが大きければ小さな駆動電流ＩＬを、制御信
号ＩＣが小さければ大きな駆動電流ＩＬを出力してレー
ザダイオード１を励起し、ビデオ信号がオフの時は駆動
電流ＩＬをＯまたは閾値未満の小さな値に抑えてレーザ
ダイオード１の光出力が出ないように制御する。

第２図は、ＡＰＣ回路５の具体的構成の一例を示す回路
図であり、この回路例は、レーザダイオードの励起時の
光出力を所定の値に保持するためのレベル制御信号を出
力する。

このＡＰＣ回路５は、コンパレータ（ＣＰ）１０と、Ｕ
／Ｄ　（アップダウン）カウンタ１１と、そのクロック
（ＣＬＫ）を出力する発振器（Ｏ５Ｃ）１２と、波形の
立下り（ダウンエツジ：ＤＥ）を検出するＤＥ検出回路
１３と、ＦＦ（フリップフロップ）回路１４と、ＤＡＣ
（デジタル／アナログコンバータ）１５と、基準電圧Ｖ
　ｒｅｆを出方する基準ｉ！源１６とから構成されてい
る。

基＄電圧Ｖ　ｒｅｆは、レーザダイオード２の光出力が
所定の値である時にアンプ４が出力するモニタ電圧ＶＭ
と等しい値に設定されている。

コンパレータ１０の子端子にはモニタ電圧ＶＭが、一端
子には基準電源１日が出力する基準電圧Ｖｒｅｆがそれ
ぞれ入力しているから、Ｖ　Ｍ　＞　Ｖ　ｒａｆすなわ
ちレーザダイオード２の光出力が所定の値を超えている
時はコンパレータ１０の出力が”Ｈ−、ＶＭ＜Ｖｒｅｆ
すなわち光出力が所定の値に達していない時は°Ｌ゛に
なって、Ｕ／Ｄカウンタ１１のＵ／Ｄ端子とＤＥ検出回
路１３とに入力する。

Ｕ／Ｄカウンタ１１はそのＵ／Ｄ端子が°Ｈ。

の時はアップカウンタ、Ｌ°の１１寺はダウンカウンタ
となって、そのＥ／Ｎ端子に入力するＥＮ信号が°Ｈ°
の間はイネーブル状態となって発振器１２から入力する
クロックをカウントし、ＥＮ信号がＬ°の間はディスエ
ーブル状態でその内容を保持する。

ＤＡＣｌ　５は、常にＵ／Ｄカウンタ１１の内容（デジ
タル値）を入力してＤ／Ａ変換し、アナログのレベル制
御信号を出力している。

ＤＥ検出回路１３はコンパレータ１０の出力を監視して
、そのダウンエツジ即ちレベルが°Ｈ”から°Ｌ°に変
化した時に、パルス信号をＦＦ回路１４のＲ（リセット
）端子に出力する。

ＦＦ回路１４のＳ（セット）端子にパワーセラ１−信号
（パルス）が入力すると、そのＱ＠子から出力されるＥ
Ｎ信号はＨ°になり、Ｒ端子にＤＥ検出回路１３が出力
するパルス信号が入力するとＥＮ信号は°Ｌ°になる。

このＥＮ信号はＵ／Ｄカウンタ１１と、濃度諧調制御回
路６とに出力される。

第３図は、濃度階調制御回路６の具体的構成の一例を示
す回路図である。

濃度階調制御回路６は階調データ発生器２０と、セレク
タ２１と、ＤＡＣ２２とから構成されている。

このプリンタが例えばポジ・ポジ方式すなわち光が入射
しない所にはトナーが付着して黒１大光出力が入射した
所にはトナーが全く付着しないで白になるプリンタであ
って、入力する階調信号が黒を除いた４階調（黒はビデ
オ信号オフで示される）を示す２ビツトの信号（Ｏ〜３
）であって、０が白、３が最大濃度の灰色を示すものと
する。

階調データ発生器２０は１階調信号の０〜３に対応する
レベルＯ〜３の４種類のデジタル階調制御信号を発生し
て、それぞれセレクタ２１に出力する。

ここで、階調制御信号はレベルが高い（濃度が大きく光
出力が小さい）ものほど（、ＬＤドライバ１で値の大小
が反転するため）デジタル値が大きくなっている。

セレクタ２１は例えばデジタルマルチプレクサからなり
、常時は人力する階調信号の値によって階調データ発生
器２０から入力する４種類のデジタル階調制御信号のう
ち対応するレベルの信号を選択し、ＤＡＣ２２に出力す
る。

ただし、ＡＰＣ回路５から入力するＥＮ信号がＨ′の時
すなわちパワーセット動作中は、階調信号の値に関係な
く、最小値（レベル０）の階調制御信号を出力する。

ＤＡＣ２２は、常にセレクタ２１が出力するデジタルの
階調制御信号を入力してＤ／Ａ変換し、アナログの階調
制御信号として演算器７に出力する。

以下、第１図乃至第３図を参照して、この多階調出力制
御装置の動作を説明する。

パワーセットの動作開始時にビデオ信号がオンになり、
パワーセット信号がＡＰＣ回路５に入力すると、ＦＦ回
路１４の出力するＥＮ信号が”Ｈ−になる。

したがって、ａ度階調制御回路６は白に対応するレベル
Ｏのアナログ階調制御信号（最小値）を演算器７に出力
する。

パワーセット動作中はこの状態すなわちビデオ信号はオ
ン、ＥＮ信号は゛Ｈ°９階調制御信号はレベルＯに保持
される。

動作開始時にレーザダイオードの光出力が過大であると
、ＶＭ＞Ｖｒｅｆとなってコンパレータ１０の出力はＨ
°であるから、イネーブル状態になったＵ／Ｄカウンタ
１１はクロック毎にその内容をカウントアンプし、ＡＰ
Ｃ回路５が出力するレベル制御信号（アナログ）が増大
する。

したがって、演算器７が出力する制御電流ＩＣ（階調制
御信号とレベル制御信号の和）も増大し、Ｌ　Ｄドライ
バ１が出力する即動電流ＩＬが減少して、レーザダイオ
ード２の光出力も減少する。

光出力の減少と共にモニタ電圧ＶＭが降下し、基準電圧
Ｖｒｅｆ未満になるとコンパレータ１０の出力がＨ−か
らＬ°に反転するので、Ｕ／Ｄカウンタ１１はダウンカ
ウンタに変るが、ＤＥ検出回路１３がそのダウンエツジ
を検出してパルス信号をＦＦ回路１４のＲ端子に出力す
る。

そのため、ＦＦ回路１４が反転してＱ端子から出力して
いるＥＮ信号が°Ｌ゛になるので、Ｕ／Ｄカウンタ１１
はディスエーブル状態となってその時の内容を保持（メ
モリ）　し、ＡＰＣ回路５が出力するレベル制御信号は
レーザダイオード２の光出力が所定の値になった状態で
固定されると共に、濃度階調制御回路６のセレクタ２１
は階調信号のレベルに応じて選択可能な状態に復帰して
、パワーセット動作を終了する。

もし、動作開始時にレーザダイオードの光出力が不足で
あると、　Ｖ　Ｍ＜　Ｖｒｅｆとなってコンパレータ１
０の出力はＬ°であるから、イネーブル状態となったＵ
／Ｄカウンタ１１はクロック毎にその内容をカウントダ
ウンする。

したがって、上記の説明と逆に、光出力が増大し、モニ
タ電圧ＶＭが上昇して基準電圧Ｖｒｅｆを超える。

このため、コンパレータ１０の出力がＬ°からＨ°に反
転し、Ｕ／Ｄカウンタ１１はアップカウンタに変るが、
この時にはＤＥ検出回路１３が作動しないから、光出力
が過大である状態になり、上記の説明と同じ経過を経て
パワーセット動作を終了する。

要約すれば、パワーセット信号が入力すると、レベル制
御信号は階調制御信号がレベル０の時に白になる光出力
が得られるように自動的にセットされる。

文字や図表のように黒と白からなる２階調の画像をプリ
ントする場合には１階調信号は白に対応するレベルＯに
固定され、ビデオ信号のオン・オフによって光書込みが
行なわれる。

多階調の画棟をプリントする場合は、ビデオ信号のオン
・オフに同期して入力する階調信号がレベルＯ〜３の間
を変化し、そのレベルに応じて光出力が変化して感光面
上に多階調の電子潜像を書込むから、現像時に各画素の
電位に応じてトナーが付着し、濃淡を有するトナー像が
形成されてプリント用紙に転写される。

なお、濃度階調制御回路６として第３図に示した例につ
いて説明したが、例えば４種類のアナログ階調制御信号
を出力する階調データ発生器と。

アナログマルチプレクサよりなるセレクタとから構成し
てもよく、この場合はＤＡＣ２２が不要になる。

以上説明したように、この発明によれば、各画素の濃淡
に応じてレーザダイオードの光出力を制御することによ
り、各画素毎に電位が変化した電子潜像を形成させ、付
着するトナーの量を変化させてａ淡を表わすようにして
いるから、デイザ法による従来例のように画像の解像度
を低下させることがない。

また、レーザダイオードの光出力を検出することにより
、そのレーザダイオードによる被走査面上のレーザスポ
ットの露光量が一定の値になるようにその駆動電流のレ
ベルを決定してメモリし、そのメモリされたレベルに応
じたレベル制御信号により駆動電流を制御するＡＰＣ回
路５を使用したレーザダイオードの出力制御装置に、階
調データ発生器２０とセレクタ２１とＤＡＣ２２とよす
なる濃度階調制御回路６及び例えば加算器よりなる演算
器７等いずれも比較的低コストの回路を付加するだけで
多階調のプリントが可能になる。

なお、ＡＰＣ回路として第２図に示した例について説明
したが、被走査面上のレーザスポットの走査速度の変化
に応じてレーザダイオードの光出力や書込みクロックの
周期を変化させるような高度機能を持つＡＰＣ回路も知
られている。

このような高度機能ＡＰＣ回路に対しても、全く同様な
構成によって、この発明を適用することが出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、レーザダイオ
ードを使用した光書込み装置において、解像度の低下を
招くことなく、ローコストで多階調画像の書込みを行な
うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の基本的構成を示すブロッ
ク図、 第２図は同じくそのＡＰＣ回路の具体的構成例を示す回
路図、 第３図は同しくその濃度階調制御回路の具体的構成例を
示す回路図、 第４図は出力制御装置の従来例の基本的構成を示すブロ
ック図である。 １・・・レーザダイオード能動回路（ＬＤドライバ）２
・・・レーザダイオード　　３・・・フォトダイオード
５・・・オートパワーコントローラ（ＡＰＣ回路）６・
・・濃度階調制御回路　　７・・・演算器２０・・階調
データ発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　レーザダイオードの光出力を検出することにより、
   そのレーザダイオードによる被走査面上のレーザスポッ
   トの露光量が一定の値になるように前記レーザダイオー
   ドの駆動電流のレベルを決定してメモリし、そのメモリ
   されたレベルに応じたレベル制御信号により前記駆動電
   流を制御するレーザダイオードの出力制御装置において
   、 前記レーザダイオードの光出力をオン・オフするビデオ
   信号と同期した階調信号に応じて階調制御信号を出力す
   る濃度階調制御回路と、 その階調制御信号と前記レベル制御信号とを演算して制
   御信号として出力する演算器とを備え、その制御信号に
   よつて前記レーザダイオードの駆動電流を制御するよう
   にしたことを特徴とするレーザダイオードの多階調出力
   制御装置。