JP2001341351A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2001341351A
JP2001341351A JP2000167886A JP2000167886A JP2001341351A JP 2001341351 A JP2001341351 A JP 2001341351A JP 2000167886 A JP2000167886 A JP 2000167886A JP 2000167886 A JP2000167886 A JP 2000167886A JP 2001341351 A JP2001341351 A JP 2001341351A
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clock
image
semiconductor laser
phase
forming apparatus
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Hidetoshi Ema
秀利 江間
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像書き込みクロックを生成すると同時に半
導体レーザの制御する集積回路が1チップ内で構成され
る画像形成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 Clock は画像データを転送するためのク
ロックであり、画像データに基づいてLUT17にて変
調パルス列に対応するデータに変換し、Load信号に応じ
てSift-Register 15にロードされる。他方、Clock を
8倍するPLLはPhase-Detecter12、Loop-Filter 1
2、VCO13および1/814で構成され、CLock の
8倍の周波数のVCLKを生成し、Shift-Register15
はVCLKに従い変調データを出力する。画像データを
LUTにより変換する構成をとることにより、LUTの
内容を変更するだけでレーザ走査光学系が変化した場合
にも、適用できる構成になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザコピー、レ
ーザプリンタ及びデジタル複写機等の半導体レーザを光
書き込み装置として使用する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体レーザは、小型で駆動電流
により高速変調を直接行えることから、上述されたよう
な画像形成装置等において光書き込み装置の光源として
広く利用されている。
【0003】しかし、半導体レーザの駆動電流と光出力
との関係は、温度により著しく変化するので、半導体レ
ーザの光強度を所望の値に設定しようとする場合に問題
となる。
【0004】この問題を解決して半導体レーザの利点を
活かすために、APC(Auto PowerContorol )方式の
1つとして、半導体レーザの光出力を受光素子によりモ
ニタし、受光素子に発生する半導体レーザの光出力に比
例する受光電流に比例する信号と、発光レベル指令信号
とが等しくなるように、常時、半導体レーザの順方向電
流を制御する光・電気負帰還ループにより半導体レーザ
の順方向電流を所望の値に制御する方式が知られてい
る。
【0005】上記された方式に関する技術としては、特
開平05−075199号公報、特開平05−2354
46号公報、特開平09−321376号公報、特開平
11−167081号公報および特開平05−2072
34号公報等に示される技術が提案されている。
【0006】特開平05−75199号公報では、半導
体レーザの光出力をモニターする受光素子の受光電流と
発光指令電流とを常時比較することにより半導体レーザ
を制御する光電気負帰還ループを構成し、かつ発光指令
電流に比例した電流を半導体レーザに光電気負帰還ルー
プの出力電流に加算して流すことにより高速に半導体レ
ーザを変調することによって、半導体レーザの温度特
性、ドウループ特性を抑制しつつ、高速に変調する半導
体レーザ制御装置が提案されている。
【0007】特開平05−235446号公報では、電
源投入時におけるサージ電流や、回路不安定状態での過
大電流による半導体レーザの劣化を防止するための半導
体レーザ保護回路が従来より簡易な構成で組み込まれる
半導体レーザ制御装置が提案されている。
【0008】特開平09−321376号公報では、光
・電気負帰還ループによる制御量を少なくする電流加算
方式と、1ドット内でのパルス幅強度混合変調方式とが
適用される画像形成装置において適用される半導体レー
ザ制御装置が、より小型で省電力化され、さらに集積度
が高くなるように実現された技術が提案されている。
【0009】以下、半導体レーザを光源として使用した
画像形成装置において、静電潜像が形成される際の動作
について図23に基づいて説明する。図23において、
半導体レーザユニット5から出力されたレーザ光はポリ
ゴンミラー1が回転することにより、スキャンされ走査
レンズ2を介して感光体3を露光し静電潜像を形成す
る。
【0010】また、画像処理ユニット8により生成され
た画像データと位相同期回路6により位相が設定された
画像クロックとに従い、半導体レーザユニット5は半導
体レーザの発光時間をコントロールする。このようにす
ることにより、感光体3に形成される静電潜像の位置等
をコントロールする。また、位相同期回路6はクロック
生成回路9により生成されたクロックを、フォトディテ
クタ4により検出された半導体レーザの光に同期した位
相に設定する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記されたようにレー
ザ駆動回路7、位相同期回路6およびクロック生成回路
9は、レーザ走査光学系を用いた画像形成装置では、感
光体3に形成される静電潜像の位置精度、間隔精度を保
つ上で必要不可欠なものである。このため、画像クロッ
クと同一の周波数をもつクロックを画像形成装置内のい
くつもの回路で必要となってしまい、画像形成装置のE
MI(Electro Magnetic Inference)の問題を引き起こ
すという問題点があった。
【0012】さらに部品点数が多くなるためコスト上昇
にもなり、印字速度の上昇に従い、画像データ転送クロ
ックを画像形成装置の全システムにて完全に同一タイミ
ングで動作させることも非常に困難となり、画像データ
の転送を遅いクロックで並列化して転送しなければなら
なくなるという問題点もあった。
【0013】また、複数の光源からの光により記録する
ことにより高速、高密度化を図る方法が採用されつつあ
る。このような場合、光源として複数個の半導体レーザ
を使用する場合と、LD(LASER Diode )−Array
を使用する場合がある。しかしながら、LD−Arra
yに対しては、受光素子がすべての半導体レーザに共通
であるため、特開平09−321376号公報、特開平
05−075199号公報、あるいは特開平09−32
1376号公報に記載される手法が使用できず結果的に
LD−Arrayを使用する場合、コストの面で高くな
ってしまうという問題点もあった。
【0014】また、特開平05−075199号公報、
特開平05−235446号公報および特開平09−3
21376号公報等に記載されている発明によると、半
導体レーザの温度特性・ドウループ特性などの影響を除
去するためには、常時制御が必要とされるが、その際の
オフセット光が生じてしまう。オフセット光を防ぐため
には、電流設定回路等が必要とされ回路規模が大きくな
るという問題点もあった。
【0015】さらに半導体レーザのビームプロファイル
は通常ガウス分布に近似され、ガウス分布に従い感光体
3において静電潜像が形成される。このため、静電潜像
は2値的ではなく、アナログ的分布をした箇所が解像度
の増大に従い発生する。現像バイアスの変動等の外部変
動要因の影響を受け易くなり、画像濃度変動を引き起こ
し易くなるという問題点もあった。
【0016】また、特開平11−167081号公報に
記載されているような、ダイレクトシンセサイザーを用
いて周波数刻みが保管されたLUT(Look Up Table )
のデータを変更することによって、高速に周波数変更す
ることが可能であるが、周波数可変刻みと出力周波数変
更速度とは、次に接続されるPLL(Phase Locked Loo
p )の制御速度および低域通過フィルタと密接に関連
し、全体設計上の制約になる。また、周波数刻みはマス
タークロック周波数とLUTのビット数に依存し、細か
な設定を行う為には、回路規模を増大させるか、マスタ
ークロックを高速にする必要が生じ、1チップ化を実現
するためには困難さが伴うという問題点もあった。
【0017】さらに特開平05−207234号公報に
記載されているようなPLLに位相誤差を付加する方法
では、位相誤差の付加信号を非常に安定にしなければ画
素クロックの周波数誤差が発生してしまう。これは、デ
ジタル回路とアナログ回路を一体化して1チップ化を図
るときに大きな制約となるという問題点もあった。
【0018】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、半導体レーザを光源として使用する画像形成
装置において、画像書き込みクロックの生成と半導体レ
ーザの制御とを行い、1チップに収められる集積回路が
組み込まれる画像形成装置を提供することを目的とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、半導体レーザと、半導体レ
ーザが出力する光で回転感光体を走査する走査手段と、
半導体レーザが出力する走査光を所定の位置で検出する
走査光検出手段と、走査光検出手段が検出した走査光に
基づいて回転感光体を走査して静電潜像を形成する画像
形成装置であって、高周波クロック生成手段と、高周波
クロック生成手段から出力されたクロックを分周し、走
査光検出手段の出力に同期した画像クロックを出力する
画像クロック出力手段と、画像クロックの位相を変化さ
せる画像クロック位相変化手段と、を有することを特徴
とする。
【0020】請求項2記載の発明において、請求項1記
載の発明において、高周波クロック生成手段は、入力さ
れる信号に応じて出力するクロックの発振周波数を制御
する電圧制御発振手段と、電圧制御発振手段が発振した
クロックを分周する分周手段と、分周手段が出力したク
ロックの周波数と基準となるクロックの周波数との位相
を比較し、比較の結果に応じた信号を出力する位相比較
手段と、位相比較手段が出力した信号は電圧制御発振手
段に入力される形態で構成されていることを特徴とす
る。
【0021】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、画像クロックに基づいて画像データを入力
する画像データ入力手段と、高周波クロック生成手段か
ら出力されたクロックと画像データに基づいて変調パタ
ーンを生成する変調パターン生成手段と、変調パターン
生成手段によって生成された変調パターンに基づいて前
記半導体レーザの出力を制御する半導体レーザ制御手段
と、をさらに有することを特徴とする。
【0022】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、画像クロック出力手段と、画像クロック位
相変化手段と、高周波クロック生成手段と、画像データ
入力手段と、変調パターン生成手段と、を1チップの集
積回路によって構成したことを特徴とする。
【0023】請求項5記載の発明は、請求項4記載の発
明において、分周手段による分周比をデータロードする
形で設定する分周比設定手段をさらに有することを特徴
とする。
【0024】請求項6記載の発明は、請求項4記載の発
明において、電圧制御発振部から発振されるパルスの位
相を反転させたり、正転させたりするパルス反転手段を
さらに有することを特徴とする。
【0025】請求項7記載の発明は、請求項4記載の発
明において、分周回路の動作を停止させたり、再開させ
たりする分周動作停止再開手段をさらに有することを特
徴とする。
【0026】請求項8記載の発明は、請求項6記載の発
明において、画素クロックの位相を遅らせるタイミング
で半導体レーザを消灯する半導体レーザ消灯手段をさら
に有することを特徴とする。
【0027】請求項9記載の発明は、半導体レーザと、
半導体レーザが出力する光で回転感光体を走査する走査
手段と、半導体レーザが出力する走査光を所定の位置で
検出する走査光検出手段と、走査光検出手段が検出した
走査光に基づいて回転感光体を走査して静電潜像を形成
する画像形成装置であって、高周波クロック生成手段
と、高周波クロック生成手段からクロックを分周し、走
査光検出手段が検出するタイミングに同期した画像クロ
ックを出力する画像クロック出力手段と、画像クロック
に基づいて画像データを入力する画像データ入力手段
と、高周波クロック生成手段から出力されたクロックと
画像データ入力手段が入力する画像データとに基づい
て、半導体レーザの出力を変調する半導体レーザ変調手
段と、画像データ入力手段が画像データを取り込むタイ
ミングと、画像クロックの位相とを、同時に変更する位
相変更手段と、を有することを特徴とする。
【0028】請求項10記載の発明は、請求項9記載の
発明において、電源投入時の最初の同期信号と同期信号
検出データの消灯データタイミングとから検出して、位
相変更手段が変更するように設定されていることを特徴
とする。
【0029】請求項11記載の発明は、請求項9記載の
発明において、各走査タイミング毎に位相変更手段が変
更するように設定されていることを特徴とする。
【0030】請求項12記載の発明は、請求項9記載の
発明において、ページの最初のラインでのみ位相変更手
段が変更するように設定されていることを特徴とする。
【0031】請求項13記載の発明は、請求項9記載の
発明において、画像クロックの出力の際の位相を変更し
て、画像データ入力手段がデータを取り込むタイミング
と変調パターン生成手段が変調パターンを生成するタイ
ミングとを変更しないことを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照した本発明
に係る画像形成装置の実施例が詳細に説明する。図1か
ら図22には、本発明に係る画像形成装置の実施例が示
されている。なお、図23に示される画像形成装置の光
書き込み系における感光体3に対する走査レンズ2やフ
ォトディテクター4は本実施例においてもそのまま使用
されるものとする。
【0033】以下には、図1には光変調パルスと露光エ
ネルギーとの関係が示されている。図1においてがこ
れまでの光変調パルスの例である。半導体レーザ光をコ
リメートレンズにて並行光にした後、走査光学系を経て
感光体面上で結像させる光学系においてビームプロファ
イルがガウス分布をしている場合の露光エネルギーが
に示されている。本実施例では、光パルスはのような
パターンで、同一光学系にて露光され、に示される露
光エネルギー分布を示す。
【0034】図2では、図1において従来の変調光パル
スの幅を狭くした場合が示されている。これに対応する
ように本実施例では光の変調パターンを変化させた場合
に対応する露光エネルギー分布である。
【0035】以上の光の変調パターンを順次変化させた
場合の従来例が図3であり、本実施例の変調パターンに
より変化させた場合の露光エネルギーが分布が図4であ
る。図4の光変調パターンは図4の光パターンに記され
るように図1のと図2ののような左右対称な細い第
1の光パルス列と中心にて光らせる第2のパルスの組み
合わせである。
【0036】第1のパルスの間隔は露光エネルギー分布
を補足する場合には狭くし、太くする場合には太くしか
つこの場合には第2のパルスにより露光エネルギー分布
の中心での低下を抑制するようにしている。以上の図か
ら分かるように本実施例の光パルスにて露光することに
より、約20%程度光ビーム径が細くなった場合に近
い、急峻な露光エネルギーを得ることができる。
【0037】このようにすることにより、感光体表面電
位分布がビーム径をより細くした場合と同じような表面
電位分布が得られることになるので、粒状性(S/N
比)がよい画像が得ることができる。また、本レーザビ
ームの変調に対しては、走査光学系について説明してき
たがレーザ光が照射される対象物が回転しているような
場合、(例えば光ディスク等)においても有効な方法と
なる。
【0038】図5は、上記光パルス列を生成するための
変調データ生成に関する実施例である。以下図5に基づ
いて動作が説明されている。Clock は画像データを転送
するクロックであり、画像データで基づいてLUT(Lo
ok Up Table )17にて変調パルス列に対応するデータ
に変換してLoad信号に応じてShift-Register15にロー
ドされる。
【0039】他方Clock を8倍するPLL-LOOPはPhase-De
tecter11、Loop-Filter 12,VCO13および1/
814で構成され、Clock の8倍の周波数のVCLKを
生成し、Shift-Register15はVCLKに従い変調デー
タ(Modulation Data)を出力する。図2のの光パル
スは、図6に示されるようなデータにより生成され、図
1のの光パルスは図7に示されるようなデータにより
生成される。
【0040】また、画像データをLUTにより変換する
構成をとることにより、LUTの内容を変更するだけで
レーザ走査光学系が変化した場合にも同一回路にて図1
および図2に示される光パルスを自由に選択できるよう
にしている。このような構成にすることにより、自由度
の高い光変調パルスが生成することができ、粒状性のよ
い画像を得ることができる。
【0041】図8には図5に示されたPulse-Mojulation
-Unit 101からのデータに応じて半導体レーザを制御
・変調するための実施例が示されている。以下では図8
に従って動作が説明されている。制御回路102によ
り、光出力P0 の場合LD(半導体レーザ)110の光
を受光するPD(受光素子)111の出力電流により発
生する電圧(REXT113を介して光起電流が電圧に
変換される)が、XPD端子109にて検出され、VC
ONT電圧と比較・制御され、制御結果がXCH端子1
06に接続されているHold-Capaciter107によりホー
ルドされる。
【0042】また光出力がP1 の場合には同様にして制
御され、Hold-Capaciter105にホールドされる。光出
力はP0 とP1 との間の電圧に対して直線であることを
仮定して(実際に、半導体レーザのI−L特性によりこ
の直線性は精度よく成立する)多段階に変調される。Mo
dulation-Data をDnとした場合(VCLKの速度で変
化するデータ)、半導体レーザ駆動電流ln、Hold-Cap
aciter1とHold-Capaciter2の電圧を各々V1 ,V2
し、P1 =P0 /2とすると ln={(V0 −V1 )×Dn+V1 }/RE ここでDn=−1〜1となるように制御回路102と変
調信号発生回路103とで設定されている。
【0043】このようにして、Pulse-Modulation-Unit
101からの出力データに従い、半導体レーザの光パル
スパターンを生成することができ、図1および図2に示
される露光エネルギー分布を生成することが比較的容易
に可能となり、粒状性のよい画像を得ることができる。
【0044】図5は、画素クロックの8倍になる周波数
VCLKを画素クロックから生成する構成にて示されて
いるが、通常画素クロックも基準クロックから生成され
る。レーザの発振波長により光学系の色収差による露光
位置ずれが発生しやすくなるため、画素クロックを微調
する画素クロック生成回路が要求される。しかし、この
ような回路を別途有すると、PLL回路のジッタが2重
に蓄積され、コスト的にも割高となる。
【0045】これらの問題点を解決し、VCLKの生成
と画素クロックの生成を実現した実施例が図9に示され
ている。以下では、図9に基づいて動作が説明されてい
る。PLL-LOOPは位相周波数比較回路201、Loop-Filte
r 202およびVCO203によって構成され、位相周
波数比較回路201はProgrammable-Counter204によ
ってN分周された基準クロックとVCLKとを比較し、
Loop-Filter 202は位相周波数比較回路201の結果
をフィルターし、VCO203の発振周波数はLoop-Fil
ter 204の出力電圧に基づいて変化する。上記された
PLL-LOOPによってVCLKが生成される。
【0046】また、Programmable-Counter204の分周
比Nは外部からの分周比設定により設定される。VCL
Kと位相同期パルスとに基づいて、1/8分周回路20
6にデータ0’がロードされることにより位相同期パル
スに同期した画素クロックがVCLKの1/8の周波数
で生成される。
【0047】また、同様のタイミングで予め設定された
位相データをロードして画素クロックとの位相差を有す
る内部クロックを生成する1/8分周回路207を有し
ている。1/8分周回路207は画素クロックが遅い場
合、あるいは画像データを転送するまでの時間遅れが問
題とならない場合は必要とはならない。
【0048】しかしながら、画素クロックの周波数が高
い場合は、本出力に同期させた外部からの画像データを
取り込む時、本画素クロック出力から画像データ入力ま
での遅延時間が問題となり、正しくデータを取り込むこ
とができなくなる。このような場合には、本実施例のよ
うに予め設定された位相データに基づいて画像データ取
り込みクロックの位相を、出力画素クロックに対し可変
にしておくことで回避できる。
【0049】さらに本実施例では、Phase-Set 信号によ
り1/8分周回路206および1/8分周回路207の
カウント(分周)をEnable/Disable できるようになっ
ている。これは、Phase-Set 信号に立ち上がりエッジを
VCLKで捉えVCLKの1クロックサイクル分カウン
ト(分周)動作を停止させるようになっている。このよ
うにすることにより、画素クロックおよび内部クロック
の位相を1/8クロック刻みで遅らせることができる。
【0050】1/8クロックサイクルの位相遅れ量を1
走査期間中に決められた間隔(もしくは決められた間隔
に近い)で実行することにより、1走査期間での画素ク
ロックの周波数を等価的に微調できることになる。これ
はPLL-LOOPにて設定可能な周波数可変ステップをより細
かく設定できることと等価である。
【0051】実際にPLL-LOOPの周波数可変ステップを細
かく設定しようとすれば、Pragrammble-Counter 204
の分周設定範囲を広くとると同時に、基準クロックを低
くするか、VCLKを高くすることでも可能であるが、
基準クロックを低くすることはVCLKの周波数変動が
基準サイクルクロックでしか検出することができなくな
り、VCO203の発振周波数安定化が大きな技術課題
となってしまう。
【0052】VCLKを高くすることは、VCO203
の発振周波数を高くしなければならず、これも技術課題
となってしまう。本発明によれば、VCOを高くできれ
ばそれを上回るステップで周波数設定が可能となり、V
COを安定できればそれを上回るステップで周波数設定
が可能となる。
【0053】また、Phase-Set 信号による位相遅れを生
成する1/8クロックサイクルの間、半導体レーザを発
光しないようにしておくことにより、露光エネルギー量
の不連続性は解消される。また、Phase-Set 信号を半導
体レーザが発光しない時に設定してもよい。さらに、走
査ごとに少しずらした位置で設定してもよい。さらにこ
のようなタイミングで位相遅れ量を変化させることによ
り、出力画像に影響なく画素クロック位相を変更でき
る。
【0054】また、Phase-Set 信号を走査の開始タイミ
ングのみ走査毎に一定刻み増加もしくは減少するように
(例えば、1/8→2/8→3/8→4/8→5/8→
6/8→7/8→0のように)変化させることにより、
1/8クロックサイクル毎に各画素の位置を制御するこ
とができる。このように画像出力のスクリーン角を微調
することにより、高画質画像を得ることができる。
【0055】図10においては、N−Counter 309を
内部にもちN−カウント毎にPhase-Set 信号を自動的に
生成し、1/8画素クロック位相を遅らせるように構成
した例である。本実施例の場合には1/8クロックの時
間光パルスを出力しないようにしている。
【0056】このようにしても図1に示されるように露
光エネルギー分布が不連続になることはない。というの
は、半導体レーザのビーム径に対し充分短い時間のみ光
を消しているためと、画素の区切りのタイミングである
ためである。なお、N−Counter 309のカウント値N
の値はシリアルデータにより設定可能となっている。
【0057】このようにすることにより、PLL-LOOPによ
り設定できない刻みの周波数をシリアルデータにより設
定できるようになるので、等価的に周波数刻みを細かく
設定できるようになる。
【0058】図11には画素クロックに対して内部クロ
ックの位相を位相データに応じて動作するタイミング図
が示されている。上からVCLK、同期パルス、Load信
号、画素クロック、画像データ、Reset2信号とな
っている。また、図11の動作は位相検出Set 信号がLo
w のときのみ動作するようになっている。このようにす
ることにより、位相検出Set 信号がLow のときには常に
同期パルスが有効となり内部クロックと画像データの位
相関係がコントロールされるようになる。一方、位相検
出Set 信号を電源投入の最初のタイミングのみLow とす
ることにより初期設定された位相差を維持することがで
きる。
【0059】図12は図5の場合と対比して、LUTの
BIT数を低減した場合の方法であり、1画素の中心を
基準に左右独立なパルスを選択できるようになってい
る。VCLKを8分周するときの8位相のパルス(図1
3に示される)を選択する選択テーブルが設定されるこ
とにより、任意の位置にパルスを生成する生成方法が示
されている。
【0060】このようにすることにより、図5の場合よ
りも選択可能なパルス列範囲は狭くなるがLUTの回路
規模が小さくなり低コストにて図2および図4に示され
る光パルスを得る場合には有効な方法として実現でき
る。
【0061】図14においては、光出力強度のピーク値
と半導体レーザのバイアス電流を制御した回路構成にお
いてカソードがコモンとなっている半導体レーザに対し
示した例である。Erro-Amp401により半導体レーザの
光出力がPD(受光素子)410で検出され、検出され
た結果を電圧変換してReffrence Voltage と比較し制御
値をHold-Capaciter407 に保持する制御を行ってお
り、本実施例ではVCC−80mVの電圧となるように
RE端子411電圧を制御するようにError-Amp404
の制御結果をHold-Capaciter408にて保持されてい
る。
【0062】なおError-Amp 401の制御タイミングは
半導体レーザを発光させるアクティブな時一定時間遅れ
て制御させている。また、Error-Amp 404は半導体レ
ーザが消灯したときのバイアス電流が一定値となるよう
に、LDON信号が非アクティブのとき一定時間遅れて
制御するようにしている。
【0063】このようにLDON信号から一定時間遅れ
て制御を開始するようにすることにより、半導体レーザ
の光出力から受光素子の受光電流、受光電流を電圧に変
換、Error-Amp 401に信号の伝送における遅れ時間に
よる誤差が発生しないようにしている。また、バイアス
電流の制御タイミングにおいても同様である。
【0064】さらに、半導体レーザをバイポーラトラン
ジスタのエミッタに接続することにより、バイポーラト
ランジスタのベース電圧にできるだけ遅れが発生しない
ように半導体レーザに伝える構成となっている。したが
って、本実施例では半導体レーザの端子間電圧を所定電
圧にすることにより、所定の光出力を得る構成をとって
いる。このようにすることで、半導体レーザを高速に変
調することができる。
【0065】図15においてはアノードコモンの半導体
レーザを使用した場合の実施例である。本実施例では、
図14と比較して、半導体レーザをトランジスタのコレ
クタに接続している。このようにすることによりほぼ、
カソードコモンの半導体レーザと同様な回路で実現でき
る。この結果アノードコモンとカソードコモンの半導体
レーザを同一ICで使用可能にすることができる。
【0066】図16においては半導体レーザを制御する
タイミングを生成するために、LDON信号がHighの時
1 を急速充電しLDON信号がLow のときにはコンデ
ンサーの容量を一定電流で放電させることにより、細い
パルス列がきたときには制御しなくなるようにしてい
る。このようにすることにより、単純な遅延回路+論理
回路構成に比較し、狭いパルス列については制御値をホ
ールドすることにより、制御精度が向上する。
【0067】図17は図14および図15のような半導
体レーザの接続を実施した場合、受光素子の端子電圧が
VCC/2以下の場合にはアノードコモンの半導体レー
ザが接続されており、そうでない場合はカソードコモン
されている例である。半導体レーザの光を検出する受光
素子の端子電圧がアノードコモンの場合にはGNDを基
準に変化し、カソードコモンの場合にはVCCを基準に
変化する性質が使用されている。
【0068】このようにすることにより、アノードコモ
ン半導体レーザが接続されているか、カソードコモン半
導体レーザが接続されているかが自動的に判別され、図
14および図15に従った制御方向を変えることがで
き、アノードコモン半導体レーザとカソードコモン半導
体レーザの両方に対し同一回路(IC)を使用すること
ができる。
【0069】図18には以上に記載された事柄をまとめ
1チップICとして実現した場合の実施例が示されてい
る。また、本実施例では画素クロック周波数は同一の周
波数で同期信号は2種類により独立に制御でき、半導体
レーザを制御変調する回路部は2チャンネル有してい
る。
【0070】Voltage-Refarence 601は本IC全体の
基準電源供給回路であり、そのほかの回路ブロックへ基
準電源を供給する。Phase-Detecter602、VCO60
3、Clock-Driver604および12BIT-Programmable-C
ounter605によりPLL-Loopを構成し、Counter-Regist
er606に設定された12BIT のデータのうち下位1BI
T がClock-Driver604の出力クロックVCLKの位相
をπ遅らせるように設定され、上位11BIT が12BIT-
Programmable-Counter605の分周比を設定している。
このようにして、CLKの周波数はF−REF×N/2
(N:12BITデータ)となっている。
【0071】DETP1 およびDETP2 のそれぞれに同期し
て、Xreset、YresetおよびCLKの反転かを選択された
XCLK、YCLKを、XResetPulse-Generator 608
およびYResetPulse-Generator 611は出力する。XDri
ver-Driver609およびYDriver-Driver611はXCL
K、YCLK、XresetおよびYresetに従い4分周され、
XDEPT およびYdept に同期した画素クロックXPCLK およ
びYPCLK を出力する。
【0072】図22に示されたようなタイミングチャー
トに従い、XDPhase およびYDPhaseの立ち上がりエッジ
に従い、画素クロックを1/8位相遅延させることがで
きるようになっている。この結果、ライン走査毎に画素
クロック開始位置を1/8クロックサイクル毎に遅延制
御することができる。
【0073】また1ラインの走査期間中、M回立ち上が
りエッジを与えることにより、画素クロック周波数をF
CLK×N/(N+M/8)に等価的に変更することが
できる。さらに図22のタイミングチャートに示された
ようにALDMASK およびBLKMASK 信号を生成することによ
り、画素クロックを1/8クロックサイクル遅延させ、
タイミングでは半導体レーザを強制的にOFF にするよう
にして、画像濃度が急激に変化しないようにしている。
この場合、自動的に消灯させるようにしているが予め、
画像データから1/8濃度減らしておけば、強制的に消
灯させる必要はない。
【0074】このように画像データから予め1/8減ら
しておく場合には、MaskEN信号をHighにすることにより
LDMASK信号を無効にする。図19にはあらかじめ決めら
れた規則に従って光変調パルスを生成する構成にした場
合の実施例が示されている。
【0075】図20においては、シリアルI/F801
によりCode-Area-Program-Counter805にプログラム
コードを書き込むことにより、画像データの有効書き込
み期間、電子写真プロセス制御のための濃度パターン生
成、孤立点ドットの検出およびそれに応じた画像データ
変換処理を実施するユニットを構成して、上記記載事項
を実現した実施例である。
【0076】なお、ALU804はClock-Generator 8
06の出力クロック(画素クロックの8倍)にて動作を
実行している。またプログラムコードは各同期信号毎に
所定のプログラムカウント値になるように制御されてい
る。以上のように、転送されてきた画像データを出力す
る場合の処理を施すALU804は最終結果をLD−Co
ntroller807はこのデータに従い半導体レーザを変調
する。なお、速度変換RAM802は転送されてくるク
ロックと書き込みクロックとの速度差を吸収するための
バッファメモリーとなっている。
【0077】図21においては、ALU904は演算結
果をShift-Register910に1画素分の光変調パターン
に相当するデータパターンをClock-Generater 906の
8クロックサイクルに1回書き込み、Shift-ReGister9
10はClock-Generator 906で生成されるクロックに
従いLD−Controller907変調データを受け渡す構成
として実現した例である。
【0078】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1記載の発明によれば、画像クロックの位相を変化させ
ることできるので、走査光学系および半導体レーザの波
長等による半導体レーザの走査速度を画像クロックの位
相を微調整することにより調整することができ、高精度
走査位置あわせを簡単な構成により実現することができ
る。
【0079】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明において、高周波クロック生成手段をPLLに
より構成したので、半導体レーザが出力する光の走査速
度の調整をPLLの出力周波数を調整することに粗調整
を行い、位相変化手段により微調整を行うことができる
ので、走査速度の調整範囲を広く取ることができ、高精
度な位置あわせを実現した画像形成装置を提供すること
ができる。
【0080】請求項3記載の発明によれば、請求項1記
載の発明において、高周波クロックを、画像クロックの
生成と画像データに基づいた変調パターンの生成とに利
用しているので、効率的に変調パターンが生成でき、ま
た、変調パターンにより静電潜像をより急峻なパターン
にすることができるので粒状性がよい画像形成装置を提
供することができる。
【0081】請求項4記載の発明によれば、請求項1記
載の発明において、画素クロックのN倍の周波数から画
素クロックの位相が変化できるようになるので、画素ク
ロックを等価的に微調できるようになり、半導体レーザ
の波長ばらつきが発生しても、画素の位置を正確に保つ
ことができるようになる。
【0082】請求項5記載の発明によれば、請求項4記
載の発明において、分周回路のデータロードタイミング
でロードするデータを変更することできるようになるの
で、簡単に画素クロック周波数を微調できるようにな
り、半導体レーザの波長ばらつきが発生しても、画素の
位置を正確に保つことができるようになる。
【0083】請求項6記載の発明によれば、請求項4記
載の発明において、電圧制御発振回路の出力位相を反
転、正転に切り替えるタイミング毎に画素クロックの位
相を変化させることができるので、簡単な構成で高画質
な画像を形成することができるようになる。
【0084】請求項7記載の発明によれば、請求項4記
載の発明において、分周回路の動作を停止させたり、再
開させたりする機能を設けたことにより、簡単の画素ク
ロック周波数を微調できるようになり、高画質な画像を
形成することができるようになる。
【0085】請求項8記載の発明によれば、請求項6記
載の発明において、画素クロックの位相を遅らせるタイ
ミングで半導体レーザを消灯させるので、画素クロック
の位相変化による画像濃度の変化をなくすことができ、
高画質な画像を形成することができるようになる。
【0086】請求項9記載の発明によれば、出力画素ク
ロックと内部クロックとの位相差を設定できるようにな
っているため、本集積回路に接続される画像データ転送
回路ブロックとの画像データ転送遅延時間を適正にする
ように設定できるので、1つの集積回路で高速な画素ク
ロックを生成すると同時に半導体レーザを制御すること
ができる。
【0087】請求項10記載の発明によれば、請求項9
記載の発明において、集積回路に接続される画像データ
転送回路ブロックとの画像データ転送遅延時間を電源が
投入されたときに再設定する機能を有しているので、1
つの集積回路で高速な画素クロックを生成すると同時に
半導体レーザを制御することができる。
【0088】請求項11記載の発明によれば、請求項9
記載の発明において、集積回路に接続された画像データ
転送回路ブロックとの画像データ転送遅延時間を、各走
査ライン毎に自動的に適正なものになるように設定する
ことができるので、1つの集積回路で高速な画素クロッ
クを生成すると同時に半導体レーザを制御することがで
きる。
【0089】請求項12記載の発明によれば、請求項9
記載の発明において、集積回路に接続される画像データ
転送回路ブロックとの画像データ転送遅延時間を、1ペ
ージの最初に適正なものになるように設定することがで
きるので、1つの集積回路で、高速な画素クロックを生
成すると同時に半導体レーザを制御することができる。
【0090】請求項13記載の発明によれば、請求項9
記載の発明において、集積回路に接続される画像データ
転送回路ブロックとの画像データ転送遅延時間を適正な
ものになるように設定でき、かつ、送り出し画素クロッ
クのみ位相を変更させるようにしているので、1つの集
積回路で、高速な画素クロックを生成すると同時に半導
体レーザを制御することができ、かつ、簡単に作成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光変調パルスと露光エネルギーの例が
示されている。
【図2】本発明の光変調パルスと露光エネルギーの例が
示されている。
【図3】光変調パルスを変化させた場合の露光エネルギ
ーが示されている。
【図4】光変調パルスを変化させた場合の露光エネルギ
ーが示されている。
【図5】光変調パルスを生成するための変調データを生
成するユニットの構成が示された図である。
【図6】図5に示される回路で生成された変調パルスの
一例である。
【図7】図5に示される回路で生成された変調パルスの
一例である。
【図8】図5に示されたユニットからのデータに基づい
て半導体レーザを制御、変調するユニットの構成が示さ
れた図である。
【図9】VCLKと画素クロックを同時に実現した例で
ある。
【図10】図9においてN-Counter がさらに設けられた
例である。
【図11】図10の動作のタイミング例が示された図で
ある。
【図12】LUT(look-up-table )の構成例が示され
ている。
【図13】VCLKを8分周した際のパルス例が示され
ている。
【図14】光強度のピーク値と半導体レーザのバイアス
電流を制御した回路構成においてカソードがコモンとな
っている回路図が示されている。
【図15】光強度のピーク値と半導体レーザのバイアス
電流を制御した回路構成においてアノードがコモンとな
っている回路図が示されている。
【図16】半導体レーザを制御するタイミングを生成す
る回路が示された回路図である。
【図17】半導体レーザを制御するタイミングを生成す
る回路が示された回路図である。
【図18】図5から図17において実施された例を1チ
ップの集積回路として実現した例が示されている。
【図19】図18に示される回路において予め決められ
た規則に従って光変調パルスを生成する構成にした例で
ある。
【図20】画像データ変換処理を実施するユニットのブ
ロック図である。
【図21】画像データ変換処理を実施するユニットのブ
ロック図である。
【図22】画素クロックを1/8位相遅延制御するタイ
ミングチャートが示されている。
【図23】一般的な画像形成装置の光書き込み系を示す
模式図である。
【符号の説明】
601 基準電源供給回路 602 位相比較器 603 電圧制御発振回路 604 クロックドライバ 605 12ビット−プログランブルカウンタ 606 カウンターレジスタ 607 ディテクトパルスセレクタ 608 Xリセットパルスジェネレータ 609 Xドライバ−ドライバ 610 Yリセットパルスジェネレータ 611 Yドライバ−ドライバ 612 パルスセレクトレジスタ 613 Xラッチ 614 XP1−セレクタ 615 XP2−セレクタ 616 XLD−コントローラ 617 スタートアップ 618 LD−エラ 619 Yラッチ 620 YP1−セレクタ 621 YP2−セレクタ 622 YLD−コントローラ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザと、 該半導体レーザが出力する光で回転感光体を走査する走
    査手段と、 前記半導体レーザが出力する走査光を所定の位置で検出
    する走査光検出手段と、 該走査光検出手段が検出した走査光に基づいて前記回転
    感光体を走査して静電潜像を形成する画像形成装置であ
    って、 高周波クロック生成手段と、 該高周波クロック生成手段から出力されたクロックを分
    周し、前記走査光検出手段の出力に同期した画像クロッ
    クを出力する画像クロック出力手段と、 該画像クロックの位相を変化させる画像クロック位相変
    化手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記高周波クロック生成手段は、 入力される信号に応じて出力するクロックの発振周波数
    を制御する電圧制御発振手段と、 該電圧制御発振手段が発振したクロックを分周する分周
    手段と、 該分周手段が出力したクロックの周波数と基準となるク
    ロックの周波数との位相を比較し、該比較の結果に応じ
    た信号を出力する位相比較手段と、 該位相比較手段が出力した信号は前記電圧制御発振手段
    に入力される形態で構成されていることを特徴とする請
    求項1記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記画像クロックに基づいて画像データ
    を入力する画像データ入力手段と、 前記高周波クロック生成手段から出力されたクロックと
    前記画像データに基づいて変調パターンを生成する変調
    パターン生成手段と、 該変調パターン生成手段によって生成された変調パター
    ンに基づいて前記半導体レーザの出力を制御する半導体
    レーザ制御手段と、 をさらに有することを特徴とする請求項1記載の画像形
    成装置。
  4. 【請求項4】 前記画像クロック出力手段と、 前記画像クロック位相変化手段と、 前記高周波クロック生成手段と、 前記画像データ入力手段と、 前記変調パターン生成手段と、 を1チップの集積回路によって構成したことを特徴とす
    る請求項1記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記分周手段による分周比をデータロー
    ドする形で設定する分周比設定手段をさらに有すること
    を特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 【請求項6】 前記電圧制御発振部から発振されるパル
    スの位相を反転させたり、正転させたりするパルス反転
    手段をさらに有することを特徴とする請求項4記載の画
    像形成装置。
  7. 【請求項7】 前記分周回路の動作を停止させたり、再
    開させたりする分周動作停止再開手段をさらに有するこ
    とを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  8. 【請求項8】 前記画素クロックの位相を遅らせるタイ
    ミングで前記半導体レーザを消灯する半導体レーザ消灯
    手段をさらに有することを特徴とする請求項6記載の画
    像形成装置。
  9. 【請求項9】 半導体レーザと、 該半導体レーザが出力する光で回転感光体を走査する走
    査手段と、 前記半導体レーザが出力する走査光を所定の位置で検出
    する走査光検出手段と、 該走査光検出手段が検出した走査光に基づいて前記回転
    感光体を走査して静電潜像を形成する画像形成装置であ
    って、 高周波クロック生成手段と、 前記高周波クロック生成手段からクロックを分周し、前
    記走査光検出手段が検出するタイミングに同期した画像
    クロックを出力する画像クロック出力手段と、 前記画像クロックに基づいて画像データを入力する画像
    データ入力手段と、 前記高周波クロック生成手段から出力されたクロックと
    前記画像データ入力手段が入力する画像データとに基づ
    いて、前記半導体レーザの出力を変調する半導体レーザ
    変調手段と、 前記画像データ入力手段が画像データを取り込むタイミ
    ングと、前記画像クロックの位相とを、同時に変更する
    位相変更手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
  10. 【請求項10】 電源投入時の最初の同期信号と同期信
    号検出データの消灯データタイミングとから検出して、
    前記位相変更手段が変更するように設定されていること
    を特徴とする請求項9記載の画像形成装置。
  11. 【請求項11】 各走査タイミング毎に前記位相変更手
    段が変更するように設定されていることを特徴とする請
    求項9記載の画像形成装置。
  12. 【請求項12】 ページの最初のラインでのみ前記位相
    変更手段が変更するように設定されていることを特徴と
    する請求項9記載の画像形成装置。
  13. 【請求項13】 前記画像クロックの出力の際の位相を
    変更して、前記画像データ入力手段がデータを取り込む
    タイミングと前記変調パターン生成手段が変調パターン
    を生成するタイミングとを変更しないことを特徴とする
    請求項9記載の画像形成装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7224378B2 (en) 2003-01-23 2007-05-29 Ricoh Company, Ltd. Method and apparatus for optical recording and image forming capable of correcting a magnification error in scanning
JP2008290447A (ja) * 2007-04-27 2008-12-04 Canon Inc 画像形成装置
JP2010076354A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Kyocera Mita Corp 光走査装置,画像形成装置及び画像形成方法
JP2017049366A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 キヤノン株式会社 画像形成装置

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