專利名稱：自動控制激光二極管功率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種激光二極管輸出功率的自動控制，尤其涉及一種使用比例-積分控制來自動控制激光二極管輸出功率的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常，激光打印機是一種復制圖像的裝置，它根據(jù)圖像的視頻信號使用從激光二極管發(fā)射的激光束并且將潛像傳輸給例如紙的介質(zhì)在感光器硒鼓上寫入潛像。在此，激光二極管的輸出功率特性根據(jù)周圍的溫度而發(fā)生改變，這就會導致打印結(jié)果的質(zhì)量下降。因此，已經(jīng)研究出了多種根據(jù)環(huán)境溫度變化去補償輸出功率的變化的方法。


圖1是一個自動控制激光二極管輸出功率的傳統(tǒng)裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。傳統(tǒng)裝置包括傳感器15，用于檢測在激光掃描設備(未示出)中設置的激光二極管14的輸出功率；檢測電壓輸入單元16，用于將被檢測的激光二極管1 4的輸出功率轉(zhuǎn)換成適當?shù)男问讲⑶覍⑺D(zhuǎn)換的結(jié)果輸出給打印機控制器11；以及，自動功率控制器13，用于在從檢測電壓輸入單元16接收檢測電壓的打印機控制器11的授權(quán)下，使用ON/OFF方法來控制激光二極管14的輸出功率。
在這種自動控制激光二極管輸出功率的傳統(tǒng)裝置中，因為打印機控制器、自動功率控制器以及檢測電壓輸入單元作為分離的塊而存在，當實現(xiàn)時，電路需要占據(jù)很大的面積。從而，很難去制造一個小型化的、輕的、并且便宜的打印機。而且，因為自動功率控制器是以模擬電路實現(xiàn)的，這種自動功率控制器具有很低的與反饋控制相關的靈活性。另外，由于在所述激光二極管的輸出功率達到其目標值之前所執(zhí)行的控制量在0-100％范圍內(nèi)變化，因此控制的精確度很低的并且受控激光二極管的輸出功率會連續(xù)地在目標值附近發(fā)生波動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種使用比例-積分控制來自動地控制激光二極管的輸出功率以精密逼近目標值的方法。
本發(fā)明還提供一種自動控制激光二極管輸出功率的裝置。
本發(fā)明還提供一種激光打印機控制器，其中包括自動控制激光二極管輸出功率的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種自動控制激光二極管輸出功率的方法，該方法包括產(chǎn)生在自動功率控制期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓；以及對誤差電壓進行比例-積分處理，從而產(chǎn)生經(jīng)過補償?shù)目刂齐妷翰⒃摻?jīng)過補償?shù)目刂齐妷菏┘拥剿黾す舛O管。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種自動控制激光二極管輸出功率的裝置，該裝置包括一個誤差電壓產(chǎn)生電路，用于在自動功率控制期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間產(chǎn)生誤差電壓；以及一個控制電壓產(chǎn)生單元，對由誤差電壓產(chǎn)生單元提供的誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生一個有效的控制電壓。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述誤差電壓產(chǎn)生單元包括一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將激光二極管的輸出電壓從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式；一個有效輸出電壓抽取器，用于從由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字輸出電壓中抽取有效輸出電壓；以及一個減法器，用于從由有效輸出電壓抽取器提供的有效輸出電壓中減去所述參考電壓以便產(chǎn)生誤差電壓。
依照本發(fā)明的一個方面，所述有效輸出電壓抽取器包括采樣器，用于在自動功率控制周期期間采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字輸出電壓；一個比較器，用于將采樣的輸出電壓與第一最大值和第一最小值進行比較，并且確定采樣電壓是否存在于由第一最大值和第一最小值限定的有效范圍內(nèi)，以及抽取在有效范圍內(nèi)的有效輸出電壓；一個累加器，用于將比較器抽取的有效輸出電壓累加；以及一個除法器，用于將累加的有效輸出電壓除以多個累加值以獲得平均的有效輸出電壓。
依照本發(fā)明的另一個方面，提供一種激光打印機控制器，包括一個引擎處理器模塊，用于控制打印機引擎的全部操作；以及一個激光二極管的自動功率控制模塊，用于在預定的自動功率控制周期通過從激光二極管的輸出功率采樣有效的輸出電壓來控制設置在激光掃描設備中的激光二極管的輸出功率，并且對所述有效的輸出電壓執(zhí)行比例-積分處理，其中激光打印機控制器構(gòu)建在單一的集成電路上。
依照本發(fā)明的一個方面，提供一個控制激光二極管并且連接到打印機引擎的打印機控制器，包括一個引擎處理器模塊，用于控制打印機引擎的全部操作；以及一個自動功率控制模塊，用于通過在一個自動功率控制周期期間采樣激光二極管的輸出電壓和參考電壓之間產(chǎn)生誤差電壓來自動控制激光二極管的輸出功率，并且對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓以及將該補償控制電壓施加到所述激光二極管。
依照本發(fā)明的一個方面，提供一種包括用于控制激光二極管并且連接到打印機引擎的打印機控制器的計算機程序的方法或計算機可讀介質(zhì)，包括控制打印機引擎的操作；通過在自動功率控制周期期間采樣激光二極管的輸出電壓和參考電壓之間產(chǎn)生誤差電壓來自動控制激光二極管的輸出功率；以及對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且將該補償控制電壓施加到所述激光二極管。
通過參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行的詳細描述，將使得本發(fā)明上述和/或其它的方面及優(yōu)點變得更加清晰。
附圖簡述通過參考附圖詳細描述其中的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的上述和/或其他方面和優(yōu)點將變的更加的明顯，其中圖1是自動控制激光二極管輸出功率的傳統(tǒng)裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面，使用自動控制激光二極管輸出功率的裝置的打印機控制器的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個方面，自動控制激光二極管輸出功率的裝置的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個方面，自動控制激光二極管輸出功率的方法的流程圖；圖5是在示于圖4的方法中抽取誤差電壓的程序的詳細流程圖；以及圖6是在示于圖4的方法中抽取控制電壓的程序的詳細流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細地將本發(fā)明當前的各個方面作為參考，其例子將在附圖中進行說明，其中，在全文中相同的參考數(shù)字指相同的元件。為了通過參考附圖來說明本發(fā)明而在下面對其各個方面進行描述。在下文中，本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考附圖而詳細地描述。
圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面，包括有用于激光二極管的自動功率控制模塊23和相關的外圍元件的打印機控制器21。打印機控制器21是一個包括有引擎處理器模塊22和自動功率控制模塊23的集成電路。引擎處理器模塊22控制打印機引擎24的全部操作。自動功率控制模塊23自動控制激光二極管25由傳感器所檢測的輸出功率，以便使用比例-積分控制去精密地逼近目標值。激光二極管25包含于激光掃描單元(未示出)之中。
圖3的框圖示出了依據(jù)本發(fā)明的一個方面位于圖2中的自動功率控制模塊23。自動功率控制模塊23包括一個誤差電壓產(chǎn)生單元310和一個控制電壓產(chǎn)生單元320。誤差電壓產(chǎn)生單元310包括一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器311，一個有效輸出電壓抽取器312，以及一個減法器318。有效輸出電壓抽取器312包括一個采樣器313，一個第一比較器314，一個累加器315，以及一個第一除法器316?？刂齐妷寒a(chǎn)生單元320包括一個比例-積分處理器321，一個有效控制電壓抽取器325，以及一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器329。比例-積分處理器321包括一個比例部分322，一個積分部分323，以及一個加法器324。有效控制電壓抽取器325包括一個第二比較器326。同時，為了簡化十進制小數(shù)點的計算，有效輸出電壓抽取器312進一步包括一個乘法器317，并且有效控制電壓抽取器325近一步包括一個第二除法器327。
誤差電壓產(chǎn)生單元310在激光二極管25(圖2)的輸出電壓與參考電壓之間產(chǎn)生誤差電壓，所述激光二極管25(圖2)的輸出電壓是在被設置成具有預定周期的自動功率控制期間被抽取的。
具體地說，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器311將激光二極管25的輸出功率電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出電壓。在自動功率控制周期期間，采樣器313采樣接收于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器311的數(shù)字輸出電壓。在本發(fā)明的另一個方面中，采樣器313能夠設置自動功率控制周期并控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器311僅在所述自動功率控制周期期間執(zhí)行轉(zhuǎn)換。另外，在自動功率控制周期期間，采樣器313能夠設置一定數(shù)量的采樣。在該情況下，采樣器313會對從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器311接收的數(shù)字輸出電壓進行規(guī)定數(shù)目的取樣。
第一比較器314預先設置第一最大值和第一最小值以便定義激光二極管25的數(shù)字輸出電壓的有效范圍，并且將第一最大值和第一最小值與接收于采樣器313的采樣數(shù)字輸出電壓進行比較，以及確定采樣數(shù)字輸出電壓是否存在于有效的范圍內(nèi)。作為確定的結(jié)果，第一比較器314僅輸出在有效范圍內(nèi)的有效輸出電壓到累加器315并且只要有所述有效輸出電壓被輸出給所述累加器315，循環(huán)數(shù)(Cs)就將被加1。根據(jù)經(jīng)驗對所述第一最大值和第一最小值進行設置以便僅從所述激光二極管獲得除所述誤差分量以外的一般分量。為了從激光二極管25的輸出功率中僅獲得除誤差成分之外的一般成分而對第一最大值和第一最小值進行設置并且根據(jù)試驗獲得。
{0024}累加器315對第一比較器314提供的有效輸出電壓進行累加。第一除法器316將輸出于累加器315的累加結(jié)果除以多個累加值循環(huán)移位(Cs)以便計算一個平均的有效輸出電壓。為了簡化比例-積分處理器321中的十進制小數(shù)點計算，乘法器317將接收于第一除法器316的平均的有效輸出電壓乘以預定的乘法常數(shù)Km并且輸出相乘的結(jié)果給減法器318。減法器318從接收于乘法器317的相乘結(jié)果中減去參考電壓也就是用于激光二極管的控制目標電壓，以便產(chǎn)生誤差電壓。
此外，控制電壓產(chǎn)生單元320對從誤差電壓產(chǎn)生單元310接收的誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且應用該補償控制電壓到激光二極管25。
更準確地說，在比例-積分處理器321中，比例部分322將誤差電壓乘以一個比例常數(shù)Kp以便產(chǎn)生一個比例項。積分部分323累計誤差電壓并且將相累加的誤差電壓乘以一個積分常數(shù)Ki以便產(chǎn)生一個積分項。加法器324將比例項和積分項相加并且輸出加法的結(jié)果。比例常數(shù)Kp和積分常數(shù)Ki是從使用試驗性方法的實際控制結(jié)果中選擇出來的最理想的值。為了簡化比例-積分處理，比例-積分處理器321能夠?qū)⒁粋€單一的符號位與減法器318的輸出相加，這是因為從減法器318中進行減法運算可以產(chǎn)生負值。
在有效控制電壓抽取器325中，第二比較器326預先設置一個第二最大值和一個第二最小值，它們?yōu)榧す舛O管25定義一個控制電壓的有效范圍，并且將比例-積分處理過的誤差電壓、也就是一個接收于比例-積分處理器321的控制電壓與第二最大值和第二最小值相比，并確定控制電壓是否位于有效范圍中。作為確定的結(jié)果，僅有在有效范圍內(nèi)的有效控制電壓被輸出到第二除法器327。當控制電壓在有效范圍之外時，該控制電壓被忽略，并且第二比較器326會一直等待，直到從比例-積分處理器321中接收到了在下一個自動功率控制周期內(nèi)獲得的另一個控制電壓。
第二除法器327將接收于第二比較器326的有效控制電壓除以除法常數(shù)Kd并且輸出相除后的有效控制電壓到開關328。在此，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，除法常數(shù)Kd可以與乘法常數(shù)Km相同。除法常數(shù)Kd和乘法常數(shù)Km可以通過試驗獲得。
開關328切換由第二除法器327提供的有效控制電壓的輸出。當諸如一個使用ON/OFF方法和一個使用比例-積分控制方法的不同類型的自動功率控制模塊23在一個電路上實施時，根據(jù)用戶的選擇來操作開關328以便于從第二除法器327提供有效控制電壓到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器329。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器329將開關328提供的有效控制電壓轉(zhuǎn)換為模擬形式并將該被轉(zhuǎn)換的有效控制電壓施加到激光二極管25。
圖4是依據(jù)本發(fā)明的一個方面，自動控制激光二極管25的輸出功率的方法流程圖。參考圖4，在操作41，設置用于激光二極管25的自動功率控制周期。在操作43，激光二極管25的輸出電壓從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
在操作45，在自動功率控制周期期間采樣激光二極管25的數(shù)字輸出電壓，并且產(chǎn)生抽取于被采樣的數(shù)字輸出電壓的有效輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓。參考圖5將詳細描述操作45。
參考圖5，在操作51設置操作41的自動功率控制周期期間的取樣數(shù)目或采樣率。依據(jù)本發(fā)明的一個方面，當必要時，可以選擇性地執(zhí)行操作51。
在操作52，在自動功率控制周期期間，完成關于在操作43中獲得的數(shù)字輸出電壓的規(guī)定的采樣數(shù)目。每一個被采樣的數(shù)字輸出電壓與先前設置的有效范圍的上下極限的第一最大值和第一最小值進行比較，并且，在操作53，抽取有效范圍內(nèi)的數(shù)字輸出電壓作為有效輸出電壓。
在操作54，累加有效輸出電壓。在操作55，計算平均有效輸出電壓。在操作57，產(chǎn)生在平均有效輸出電壓與預定參考電壓之間的誤差電壓。在此，在操作56，為了簡化十進制小數(shù)點的計算，平均有效輸出電壓可以乘以預定的乘法常數(shù)Km。
回到圖4，在操作47，執(zhí)行關于操作45產(chǎn)生的誤差電壓的比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓，并且從補償控制電壓中產(chǎn)生有效控制電壓。參考圖6將詳細描述操作47。
參考圖6，在操作61，使用比例常數(shù)Kp和積分常數(shù)Ki執(zhí)行關于在操作45中產(chǎn)生的誤差電壓的比例-積分處理，以便產(chǎn)生補償控制電壓。
在操作64，補償控制電壓與作為預定有效范圍的上下極限的第二最大值和第二最小值進行比較，以判定補償控制電壓是否位于所述有效范圍內(nèi)。如果程序判定補償控制電壓沒有位于有效范圍內(nèi)，程序轉(zhuǎn)回到操作41以便執(zhí)行有關下一個自動功率控制周期。
相反，如果程序判定補償控制電壓位于所述有效的范圍內(nèi)，在操作64，產(chǎn)生補償控制電壓作為一個有效的控制電壓。同時，在操作65，在誤差電壓產(chǎn)生期間使用乘法常數(shù)Km的情況下，有效控制電壓除以相除常數(shù)Kd。
再一次回到圖4，在操作49，有效控制電壓從數(shù)字形式被轉(zhuǎn)換成模擬形式并且被施加到激光二極管25上。
以上描述的發(fā)明可以具體化為一個計算機可讀程序代碼或通過從一個計算機可讀介質(zhì)上運行該程序而具體化在一個一般目的的數(shù)字計算機中，其中的計算機可讀介質(zhì)包括但不限于例如磁存儲介質(zhì)(例如，ROM’s floppydisks，hard disk等等)，光可讀介質(zhì)(例如，CD-ROMs DVDs等等)和載波(例如，在internet上的傳輸)。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，在預定的自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的數(shù)字輸出電壓之間，抽取有效范圍內(nèi)的數(shù)字輸出電壓，并且獲得被抽取的數(shù)字輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓。接下來，在通過執(zhí)行關于誤差電壓的比例-積分處理而獲得的補償控制電壓之間，抽取有效范圍內(nèi)的有效控制電壓并且被用于控制激光二極管的輸出功率。因此，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，該發(fā)明確保了即使激光二極管周圍溫度的增加時，激光二極管的輸出功率能夠很快地穩(wěn)定在目標值上。另外，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，一個用于激光二極管的自動功率控制模塊能夠以數(shù)字形式實現(xiàn)并且被整合到打印機控制器中，以及制造一個小型化的，輕的并且便宜的激光打印機。
雖然，本發(fā)明參考其中不同的方面已經(jīng)進行特別的說明和描述，本領域技術(shù)人員將理解在不脫離如附加的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以進行在形式和細節(jié)上的不同的變化。僅在描述意義之中考慮優(yōu)選的方面并且不用于限制目的。因此，不是由發(fā)明的詳細的描述來限定的發(fā)明范圍而是由附加的權(quán)利要求來限定，并且在范圍內(nèi)的所有不同將被解釋包括在本發(fā)明之中。
權(quán)利要求
1.一種自動控制激光二極管輸出功率的方法，該方法包括產(chǎn)生一個在自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓；以及對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且施加該補償控制電壓到激光二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸出電壓是預定范圍內(nèi)的有效輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，施加到激光二極管的補償控制電壓是預定范圍內(nèi)的有效控制電壓。
4.一種自動控制激光二極管的輸出功率的方法，該方法包括設置用于激光二極管的自動功率控制周期；將激光二極管的輸出電壓從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式；在參考電壓與從自動功率控制周期期間采樣的數(shù)字輸出電壓抽取的有效輸出電壓之間產(chǎn)生一個誤差電壓；對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且使用補償控制電壓產(chǎn)生一個有效控制電壓；以及將有效控制電壓從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換成模擬形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，誤差電壓的產(chǎn)生包括在自動功率控制周期期間采樣激光二極管的數(shù)字輸出電壓；抽取存在于第一最大值和第一最小值之間范圍內(nèi)的采樣數(shù)字輸出電壓作為有效輸出電壓；計算平均有效輸出電壓；以及產(chǎn)生在平均的有效輸出電壓和參考電壓之間的誤差電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述比例-積分處理的執(zhí)行包括對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓；以及產(chǎn)生存在于第二最大值和第二最小值之間范圍內(nèi)的補償控制電壓以作為有效控制電壓。
7.一種已經(jīng)嵌入用于自動控制激光二極管輸出功率的計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，包括產(chǎn)生一個在自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓；以及對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且應用該補償控制電壓到激光二極管。
8.一種已經(jīng)嵌入用于自動控制激光二極管輸出功率的計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，包括設置用于激光二極管的自動功率控制周期；將激光二極管的輸出電壓從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式；在參考電壓與從自動功率控制周期期間采樣的數(shù)字輸出電壓抽取的有效輸出電壓之間產(chǎn)生一個誤差電壓；對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且使用補償控制電壓產(chǎn)生一個有效控制電壓；以及將有效控制電壓從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換成模擬形式。
9.一種自動控制激光二極管輸出功率的裝置，該裝置包括一個誤差電壓產(chǎn)生單元，產(chǎn)生一個在自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓；以及一個控制電壓產(chǎn)生單元，用于對由誤差電壓產(chǎn)生單元提供的誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生有效控制電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述誤差電壓產(chǎn)生單元包括一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將激光二極管的輸出電壓從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式；一個有效輸出電壓抽取器，用于從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字輸出電壓抽取有效輸出電壓；以及一個減法器，用于從有效輸出電壓抽取器提供的有效輸出電壓中減去參考電壓以便產(chǎn)生誤差電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述有效輸出電壓抽取器包括一個采樣器，在自動功率控制周期期間采樣模/數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字輸出電壓；一個比較器，將被采樣的輸出電壓與第一最大值和第一最小值進行比較，確定被采樣的輸出電壓是否存在于由第一最大值和第一最小值定義的有效范圍內(nèi)，并且抽取有效范圍內(nèi)的有效輸出電壓；一個累加器，累加由比較器抽取的有效輸出電壓；以及一個除法器，將被累加的有效輸出電壓除以累計數(shù)以便獲得一個平均有效輸出電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述有效輸出電壓抽取器包括一個采樣器，用于控制所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器僅在所述自動功率控制周期內(nèi)執(zhí)行轉(zhuǎn)換；一個比較器，用于將從所述采樣器提供的所述輸出電壓和一個第一最大和一個第一最小值進行比較，以確定所采樣的輸出電壓是否位于由所述第一最大值和第一最小值定義的有效范圍內(nèi)，并抽取位于所述有效范圍內(nèi)的有效輸出電壓；一個累加器，用于累加由所述比較器抽取的所述有效輸出電壓；和一個除法器，用于將所累加的有效輸出電壓除以累計數(shù)以獲得平均有效輸出電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，進一步包括一個乘法器，將除法器的輸出乘以一個預定的乘法常數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，進一步包括一個乘法器，將除法器的輸出乘以一個預定的乘法常數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述控制電壓產(chǎn)生單元包括一個比例-積分處理器，使用一個預定的比例常數(shù)和一個預定的積分常數(shù)來對由誤差電壓產(chǎn)生單元提供的誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓；一個有效控制電壓抽取器，從比例-積分處理器提供的補償控制電壓抽取有效控制電壓；以及一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，將有效控制電壓抽取器提供的有效控制電壓轉(zhuǎn)換成模擬形式并且將該模擬形式的有效控制電壓施加到激光二極管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述有效控制電壓抽取器將補償控制電壓與第二最大值和第二最小值進行比較，定義一個有效范圍以便確定補償控制電壓是否位于有效范圍之內(nèi)，以及抽取有效范圍內(nèi)的有效控制電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，進一步包括一個除法器，將有效控制電壓抽取器提供的有效控制電壓除以一個預定的除法常數(shù)。
18.一種帶有激光二極管的激光打印機，包括一個引擎處理器模塊，用于控制打印機引擎的全部操作；以及一個激光二極管自動功率控制模塊，用于在一個自動功率控制周期期間通過從激光二極管的輸出功率采樣有效輸出電壓來控制定位在激光掃描設備內(nèi)的激光二極管的輸出功率，并且對有效輸出電壓進行比例-積分處理，其中激光打印機控制器被構(gòu)建在單一集成電路上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的激光打印機，其中，所述激光二極管的自動功率控制模塊包括一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬形式的激光二極管的輸出電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式；一個誤差電壓產(chǎn)生單元，產(chǎn)生一個在參考電壓與在自動功率控制周期期間從被抽取的數(shù)字輸出電壓中選擇的有效輸出電壓之間的誤差電壓；一個控制電壓產(chǎn)生單元，對有效輸出電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生一個補償控制電壓并且使用補償控制電壓產(chǎn)生有效控制電壓；以及一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，用于將數(shù)字形式的有效控制電壓轉(zhuǎn)換成模擬形式。
20.一種控制激光二極管并且連接到打印機引擎的打印機控制器，包括一個引擎處理器模塊，控制打印機引擎的操作；以及一個自動功率控制模塊，通過產(chǎn)生一個在自動功率孔子和周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓來控制激光二極管的輸出功率，并且對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生一個補償控制電壓以及應用該補償控制電壓到激光二極管。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的打印機控制器，其中，所述自動功率控制模塊包括一個誤差電壓產(chǎn)生單元，產(chǎn)生一個在自動功率控制周期期間抽取的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的打印機控制器，其中，所述誤差電壓產(chǎn)生單元包括一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將激光二極管的輸出功率的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的打印機控制器，其中，所述誤差電壓產(chǎn)生單元進一步包括一個采樣器，在自動功率控制周期期間從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣數(shù)字輸出電壓；一個第一比較器，設置第一最大值和第一最小值以定義一個激光二極管的數(shù)字輸出電壓的有效范圍，將第一最大值和第一最小值與從采樣器接收的被采樣數(shù)字輸出電壓進行比較，以確定被采樣的數(shù)字輸出電壓是否位于有效范圍內(nèi)，以及輸出有效輸出電壓；一個累加器，累加有效輸出電壓；以及一個第一除法器，將從累加器輸出的被累加的結(jié)果除以累加數(shù)以便計算平均有效輸出電壓。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的打印機控制器，其中，所述誤差電壓產(chǎn)生單元進一步包括一個乘法器，將平均有效輸出電壓乘以一個預定的乘法常數(shù)Km，以便簡化在比例-積分處理中的十進制小數(shù)點計算并且輸出相乘的結(jié)果，以及一個減法器，將參考電壓從相乘的結(jié)果中減去以便產(chǎn)生誤差電壓。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的打印機控制器，其中，所述采樣器設置自動功率控制周期并且僅在自動功率控制周期期間，控制模/數(shù)轉(zhuǎn)換器去執(zhí)行輸出功率的電壓的轉(zhuǎn)換。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的打印機控制器，其中，在自動功率控制周期期間，采樣器設置多個采樣。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的打印機控制器，其中，所述自動功率控制模塊進一步包括一個控制電壓產(chǎn)生單元，該控制電壓產(chǎn)生單元包括一個比例部分，將誤差電壓乘以一個預定的比例常數(shù)Kp以便產(chǎn)生一個比例項；一個積分部分，累加誤差電壓并且將被累加的誤差電壓乘以一個積分常數(shù)Ki以便產(chǎn)生一個積分項；以及一個加法器，將比例項和積分項相加并且輸出相加的結(jié)果。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的打印機控制器，其中，所述控制電壓產(chǎn)生單元進一步包括一個第二比較器，設置一個第二最大值和第二最小值，以便定義一個激光二極管的控制電壓的有效范圍，將比例-積分處理過的誤差電壓與第二最大值和第二最小值進行比較，并且確定控制電壓是否位于有效范圍內(nèi)，一個第二除法器，接收有效范圍內(nèi)的有效控制電壓，其中當控制電壓在有效范圍之外時，控制電壓被忽略，并且第二比較器等待直到從所述比例-積分處理器接收在下一個自動功率控制周期期間獲得的另一個控制電壓為止；一個開關，切換第二除法器提供的有效控制電壓的輸出，以及一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，將所述開關提供的有效控制電壓轉(zhuǎn)換成模擬形式并且施加被轉(zhuǎn)換的有效控制電壓到激光二極管。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的打印機控制器，其中，所述第二除法器將從第二比較器接收的有效控制電壓除以除法常數(shù)Kd并且輸出被除過的有效控制電壓到所述開關。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的打印機控制器，其中，所述除法常數(shù)Kd與乘法常數(shù)Km相同。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的打印機控制器，其中，誤差電壓產(chǎn)生單元進一步包括一個乘法器，并且控制電壓產(chǎn)生單元進一步包括一個簡化十進制小數(shù)點計算的第二除法器。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的打印機控制器，其中，當控制電壓在有效范圍之外時，控制電壓被忽略，并且第二比較器326會一直進行等待，直到從比例-積分處理器321中接收到在下一個自動功率控制周期內(nèi)獲得的另一個控制電壓為止。
33.一種控制激光二極管并連接到打印機引擎的打印機控制器的方法，該方法包括控制打印機引擎的操作；通過產(chǎn)生在一個自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓來自動地控制激光二極管的輸出功率；以及對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且應用該補償控制電壓到激光二極管。
34.一種已經(jīng)嵌入用于自動控制激光二極管輸出功率的計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，包括控制打印機引擎的操作；通過產(chǎn)生在一個自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓與參考電壓之間的誤差電壓來自動地控制激光二極管的輸出功率；以及對誤差電壓進行比例-積分處理以便產(chǎn)生補償控制電壓并且應用該補償控制電壓到激光二極管。
全文摘要
一種自動控制激光二極管輸出功率的方法和裝置，包括產(chǎn)生在自動功率控制周期期間采樣的激光二極管的輸出電壓和參考電壓之間的誤差電壓，并且執(zhí)行關于誤差電壓的比例－積分處理以便產(chǎn)生補償?shù)目刂齐妷阂约笆┘釉撗a償控制電壓到激光二極管。
文檔編號H04N1/00GK1496094SQ0314706
公開日2004年5月12日 申請日期2003年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者黃洪起 申請人:三星電子株式會社