JP2003145828A - 画像形成装置におけるpwm回路 - Google Patents

画像形成装置におけるpwm回路

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JP2003145828A JP2001343171A JP2001343171A JP2003145828A JP 2003145828 A JP2003145828 A JP 2003145828A JP 2001343171 A JP2001343171 A JP 2001343171A JP 2001343171 A JP2001343171 A JP 2001343171A JP 2003145828 A JP2003145828 A JP 2003145828A
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Hajime Motoyama
肇 本山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真機器の露光用のレーザのPWM回路
において、レーザのパルス特性にマッチしたパルスを、
デジタル回路でかつ、ビデオ周波数以上の周波数を用い
ずに提供する。 【構成】 ビデオ周波数が入力される多段遅延回路と、
該多段遅延回路の1段目と最終段目の遅延時間をレーザ
の起動パルス幅と飽和パルス幅に制御し、該多段遅延回
路の初段の入力と最終段の出力の位相が一致するよう
に、該多段遅延回路の初段目と最終段目以外の遅延時間
の制御を行い、該多段遅延回路の出力よりパラレルデー
タで設定されるパルス幅のパルスを生成する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真機器の露
光手段に用いる発光素子を、画像データをもとに、特に
高周波でPWM変調を行う制御回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ディジタルであるパラレルデータ
によりパルス幅を決定されるPWM回路は図1(a)に
示されるような回路により構成されていた。同図に於い
て、1は水晶振動子であり、2インバーターと供に発振
回路を形成している。前記発振回路の出力は3インバー
ターにより波形形成され、4カウンタのクロック端子に
入力される。4カウンタは8ビットのカウンタを構成し
ており、8ビットのパラレル値を5デジタルコンパレー
タに入力される。5デジタルコンパレータの他の入力端
子には不図示のコントラーラから8ビットのPWM設定
データが入力されている。5デジタルコンパレータの出
力は4カウンタのカウント値がPWM設定値より小さい
時は出力はHI。大きい場合は出力はLOとなる。よっ
て4カウンタがカウントする事により、5ディジタルコ
ンパレータの出力はPWM設定データにより決定される
パルス幅のPWM信号が生成される事となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
PWM回路において、カウンタの駆動周波数は、PWM
の出力周波数の数倍。上記従来例のように8ビットなら
ば、256倍の周波数でカウンタを駆動しなければなら
なかった。このため、高周波のPWM信号を生成しよう
とした場合、発振回路の周波数によりPWM回路の出力
周波数が制限されてしまうという不都合が生じていた。
【0004】特にレーザーダイオードを露光手段として
用いる電子写真式の機器においては、近年の装置の高速
化に伴い、レーザーダイオードを駆動する周波数が高周
波化し、さらに、高画質化によりレーザーダイオードの
PWM駆動化が必要となっている。
【0005】さらにレーザーダイオードの特性として駆
動するパルス幅のデューティーが0%に近い領域と10
0%に近い領域とでオフセットを生じる問題がある。こ
れを説明するのが図1(b)である。同図はパルス幅を
光量の関係を示した例である。デューティーが0%から
5%程度まではほとんど光量が上がらず、また、デュー
ティーが95%で光量が飽和してしまう。よって、画像
のパラレルデータが8ビットの場合、通常00(H)か
らFF(H)までデューティーを0%から100%とな
る様に設定するため、必要とする光量とパラレルデータ
の値が一致しないばかりか、PWM信号の高周波化を行
っても、無駄な領域を生じてしまう不都合があった。
【0006】したがって、本発明の目的は、高周波、高
分解能のPWM出力で、かつ光量とパラレルデータの値
が一致するPWM信号を得る事を可能とした、レーザー
ダイオードを駆動するのに最適なPWM回路を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザー光量
が立ち上がるパルス幅と、飽和するパルス幅を記憶し、
その間を複数段の遅延回路により等分に分割し、かつパ
ルスの周波数が画像周波数となるように、遅延回路の遅
延時間を制御し、その遅延回路のエッジ信号をもとに、
パルス幅を決定する事により、高周波のPWM出力を得
る事を可能とした物である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図2に基づ
き説明する。
【0009】同図は本発明の実施例の構成図である。同
図において、101は画像クロックを生成する発振回
路。前記発振回路の出力は10バッファにより波形形成
され、11バッファに入力される。11〜17バッファ
にはそれぞれ前段の出力が順次入力される。11バッフ
ァの電源端子は105可変抵抗を介し電源に接続され
る。17バッファの電源端子は106可変抵抗を介し電
源に接続される。105可変抵抗は108メモリに記憶
された抵抗値に設定される。106可変抵抗は109メ
モリに記憶された抵抗値に設定される。12〜16バッ
ファの電源端子はそれぞれ接続され、107可変抵抗を
介し電源に接続される。11〜17バッファは相補型の
MOSFETにより構成されている。104位相比較回
路は10バッファの出力と17バッファの出力の位相を
比較し、比較結果により107可変抵抗の抵抗値の制御
を行う。103PWM回路は不図示の画像コントローラ
より入力される3ビットのパラレルデータで設定される
デューティーのパルスを10〜16バッファの出力パル
スのエッジに基き生成し出力する。また11〜17バッ
ファ以外の電源端子はVccとGNDに接続されている
ものとする。
【0010】次に図3の波形図を用いて同回路の動作の
説明を行う。図3の波形図において10〜17の波形の
数字記号は図1における回路記号と同一の回路の出力波
形を示している。10バッファの出力は発振回路のパル
スを整形し11バッファに入力され、さらに順次12〜
17バッファに入力される。11バッファの出力は10
バッファの出力に対し遅延時間aの遅延量を生じて出力
される。一般に相補型のMOSFETにより構成されて
いるバッファの遅延量は電源電圧に影響され、電源電圧
が高いときは遅延量が小さく、電源電圧が低いときは遅
延量が大きい。よって、このときの遅延量は11バッフ
ァと電源間に接続される105可変抵抗の抵抗値により
遅延量が変化する。105可変抵抗の抵抗値は108メ
モリにより決定されるため、遅延時間aは108メモリ
によりあらかじめ決められた時間が設定されることとな
る。次に、12〜16バッファの電源は共通に107可
変抵抗で決定される電圧となるため、12〜16バッフ
ァの出力は前段の出力に対し、遅延時間cの遅延量を生
じて出力される。次に17バッファの出力は16バッフ
ァの出力に対し遅延時間bの遅延量を生じて出力され
る。このときの遅延量は17バッファと電源間に接続さ
れる106可変抵抗の抵抗値により遅延量が変化する。
106可変抵抗の抵抗値は109メモリにより決定され
るため、遅延時間bは109メモリによりあらかじめ決
められた時間が設定されることとなる。次に104位相
比較回路は10バッファと17バッファの出力を比較
し、位相が一致、つまりちょうど一周期位相が遅れるよ
うに、107可変抵抗の抵抗値を制御する。つぎに10
3PWM回路の動作を説明する。103PWM回路は3
ビットのパラレルデータにより決定されるパルスを10
〜16バッファの出力パルスのエッジより生成する。例
えば(000)のデータが入力された場合はLoとな
る。(001)のデータが入力された場合は図3の40
で示されるパルスを生成する。同パルスは10バッファ
と11バッファの出力の立ち上がりエッジで、さらに回
路内部の遅延時間dを有して生成される。(010)の
データが入力された場合は図3の41で示されるパルス
を生成する。同パルスは10バッファと12バッファの
出力の立ち上がりエッジで、さらに回路内部の遅延時間
dを有して生成される。同様に(011)〜(110)
のデータが入力された場合は図3の42〜45で示され
るパルスを生成する。(111)のデータが入力された
場合はHiとなる。遅延時間dは同一となるように構成
される。103PWM回路により生成されたパルスによ
りレーザーダイオードを駆動した場合のパルス幅と光量
の関係を図4に示す。同図において(000)のデータ
が入力された場合は103PWM回路の出力はLoであ
るため光量も0%である。(001)のデータが入力さ
れた場合は103PWM回路の出力は図3の40で示さ
れるように25%のパルス幅であるため光量は約14.
3%となり100%の1/7の光量となる。(010)
のデータが入力された場合は103PWM回路の出力は
図3の41で示されるように35%のパルス幅であるた
め光量は約28.6%となり100%の2/7の光量と
なる。同様に(010)〜(110)のデータが入力さ
れた場合は103PWM回路の出力は図3の42〜46
で示されるように45%〜75%のパルス幅であるため
光量は100%の3/7〜6/7の光量となる。(11
1)のデータが入力された場合は103PWM回路の出
力はHiとなるため光量は100%の光量となる。以上
の構成において、108メモリに光量が最小となるパル
ス幅を決定する遅延時間aをあらかじめ記憶させ、10
9メモリに光量が最大となるパルス幅を決定する遅延時
間bをあらかじめ記憶させることにより、その間を遅延
時間cで等分に分割されたPWM信号を生成することが
可能となるため、最終的にレーザーダイオードの光量
は、100%点灯の光量に対し等分に分割され、かつ、
パルス幅の0%または100%近辺の飽和領域に対して
も無駄のないパルスを生成することが可能となる。さら
に画像クロック以上の周波数を用いていないため回路構
成も非常に容易で、高周波化に適した回路となる。
【0011】(他の実施例)本発明の第二の実施の形態
を図5に基づき説明する。
【0012】同図において、図2の第一の実施例と同じ
番号は同一の機能を示している。
【0013】同図において、10バッファの出力は、1
11インバータに入力される。111インバータの出力
は121インバータにより波形整形され、次段の112
インバータに入力されれ、さらには113〜117、1
22〜127インバータにそれぞれ前段の出力が順次入
力される。112〜116インバータの電源端子は共通
に接続され、さらに並列に接続される50〜57アナロ
グスイッチを介し電源に接続される。この50〜57ア
ナログスイッチは107可変抵抗を構成している。同様
に111、117インバータの電源端子は105、10
6可変抵抗を介し電源に接続される。105、106可
変抵抗は107可変抵抗と同様に構成される。30〜3
6Dフリップフロップ、60〜66、70〜76AN
D、80〜86ORにより構成される104位相比較回
路は10バッファの出力と127インバータの出力の位
相を比較し、比較結果である30〜36Dフリップフロ
ップの出力がそれぞれ50〜56アナログスイッチに入
力される。また、40〜45RSフリップフロップ、9
1マルチプレクサは103PWM回路を構成しており、
122〜127インバータの出力が40〜45RSフリ
ップフロップのリセット入力へ、また10バッファの出
力が40〜45RSフリップフロップのセット入力へ接
続される。また111〜117インバータ以外の電源端
子はVccとGNDに接続されているものとする。
【0014】動作の説明を図6の波形図を用いて説明す
る。同図において波形10は初段の10バッファの出力
波形である。10バッファの出力は111〜117、1
21〜127インバータに順次入力される。インバータ
は入力に対し出力は遅延時間を生じ出力される。このた
め111〜117、121〜127インバータの出力は
前段の出力に対し、位相差をもって出力される。60〜
66、70〜76AND、80〜86OR、30〜36
Dフリップフロップは双方向のシフトレジスタであり、
10バッファの出力の立ち上りに同期して動作し、方向
は127インバータの出力により決定される。すなわ
ち、127インバータの出力がHIの場合は70AND
に入力されるGNDであるLO信号が10バッファの出
力の立ち上りに同期して右方向に順次シフトを行い、1
27インバータの出力がLOの場合は66ANDに入力
されるVCCであるHI信号が10バッファの出力の立
ち上りに同期して左方向に順次シフトを行う。
【0015】このとき図6で示すように10インバータ
の出力の立ち上り時に127インバータの出力が127
-1で示すように一周期以上位相が遅れている場合は3
0〜36Dフリップフロップの出力は順次HIとなり、
それぞれ50〜56アナログスイッチも順次ONする。
アナログスイッチはON時にON抵抗を有している。よ
って50〜56アナログスイッチは並列に接続されてい
るため、111〜117インバータの電源端子とVcc
電源間のインピーダンスも順次下がる。よって111〜
117インバータの電源電圧は上がる事となる。111
〜117インバータは電源電圧が上がる事により遅延時
間は短くなる。また127インバータの出力が127-
2で示すように一周期に対し位相が進んでいる場合は3
0〜36Dフリップフロップの出力は順次Loとなり、
それぞれ50〜56アナログスイッチも順次OFFす
る。よって111〜117インバータの電源端子とVc
c電源間のインピーダンスも順次上がる。よって111
〜117インバータの電源電圧は下がる事となり、遅延
時間は長くなる。以上の動作により第一の実施例と同様
に127インバータの位相は10バッファの位相に対し
ちょうど一周期遅れる事となり位相は一致する事とな
る。次に40〜45RSフリップフロップは立ち上りの
エッジトリガ型のフリップフロップを構成している。す
なわち、10バッファの出力によりセットされ、121
〜126インバータの出力によりそれぞれリセットされ
るため、それぞれ遅延時間の段数の時間幅のON時間を
有するPWM信号を出力する。91マルチプレクサは、
A、B,Cの3ビットのパラレルデータで指定されるパ
ルス幅のPWM信号を出力する。すなわち、パラレルデ
ータが(000)の場合はI0が選択されるため、L
o。(001)〜(110)の場合は40〜45RSフ
リップフリップの選択された出力幅のPWM信号。(1
11)はI7が選択されるため、Hi。以上がそれぞれ
出力される事となる。以上の動作により基準周波数と同
一周波数のPWM信号を得る事が可能となる。またイン
バータの電源電圧を制御するため、出力の振幅電圧が下
がるため、出力をさらにインバーターを介し波形整形さ
れることにより回路動作は安定しやすくなる。また同実
施例は可変抵抗を含めて全てMOSFETで構成してい
るため、IC化しやすいため、コストダウン、小型化が
容易となる。
【0016】本発明の第三の実施の形態を図7に基づき
説明する。
【0017】同図において、図2の第一の実施例と同じ
番号は同一の機能を示している。
【0018】同図において、10〜16バッファの電源
は、それぞれ201〜206可変抵抗を介し電源に接続
される。201〜206可変抵抗の抵抗値は210メモ
リにより設定される。同図において10〜16バッファ
のそれぞれの遅延時間は210メモリにより決定される
ため、図8に示すような画像データに対し、それぞれ一
定に増加しないパルス幅のPWM信号を生成することが
可能になるため、パルス幅の微細な調整が可能になる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、複数段の遅延回路
にクロック信号を入力し初段の遅延量をレーザー光量が
立ち上がるパルス幅に設定し、最終段の遅延量をレーザ
ー光量が飽和するパルス幅に設定し、さらに初段と最終
段の位相を一致させるように遅延時間を制御し、その遅
延回路のエッジ信号をもとに、パルス幅を決定する事に
より、レーザーパワーに対し等分なPWM出力を得るこ
とを可能とした画像形成装置のレーザー露光装置に最適
な高周波のPWM出力を得る事を可能とした物である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の実施例を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例の回路図である。
【図3】本発明の第1の実施例の動作波形図である。
【図4】本発明の第1の実施例の効果を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図6】本発明の第2の実施例の動作波形図である。
【図7】本発明の第3の実施例の回路図である。
【図8】本発明の第3の実施例の効果を示す図である。
【符号の説明】
10,11,12,13,14,15,16,17 バ
ッファ 101 発振回路 103 PWM回路 104 位相比較回路 105,106,107 可変抵抗 108,109 メモリ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子写真機器の露光手段の発光素子の光
    量変調をパルス幅により変調を行うPWM回路におい
    て、該発光素子の第一の光量を得るためのパルス幅を記
    憶する第一の記憶手段と、該発光素子の第二の光量を得
    るためのパルス幅を記憶する第二の記憶手段と、該発光
    素子の出力周波数を決定する基準周波数を生成する基準
    周波数発生手段と、該発光素子による露光量を決定する
    パラレルデータ生成手段と、該基準周波数発生手段の出
    力が1段目に入力され、遅延時間を持って、次段へ入力
    された該基準周波数を伝達する多段遅延回路と、該第一
    の記憶手段により該多段遅延回路のn段目の遅延時間を
    決定する第一の制御手段と、該第二の記憶手段により該
    多段遅延回路のm段目の遅延時間を決定する第二の制御
    手段と、該多段遅延回路の1段目の入力と最終段目の出
    力を比較する比較手段と、該比較手段の出力を受けて、
    該多段遅延回路のn段目とm段目以外の遅延時間の制御
    を行う第三の制御手段と、該多段遅延回路の出力と、該
    パラレルデータ生成手段の出力が入力され、多段遅延回
    路の周波数であり、かつ該パラレルデータにより選択さ
    れるパルス幅のパルスを生成するパルス生成手段と、該
    比較手段の出力を受けて、制御手段は該多段遅延回路の
    1段目の入力の位相と最終段目の出力の位相が一致する
    ように制御する事を特徴とするPWM回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に於いて、該パルス生成手段
    は、該パラレルデータ生成手段の出力により指定される
    パルス幅となるように、該遅延回路の出力のエッジによ
    りセット又はリセットされるフリップフロップ回路を制
    御することによりパルスが生成される事を特徴とするP
    WM回路。
  3. 【請求項3】 請求項1において、該多段遅延回路のう
    ち、1つの遅延回路は相補型のMOSFETで構成され
    たインバーターにより構成される事を特徴とするPWM
    回路。
  4. 【請求項4】 請求項1において、該第一乃至第三の制
    御手段は複数の並列接続されたMOSFETのスイッチ
    動作により該遅延回路に供給する電力制御を行う事によ
    り遅延時間を制御する事を特徴とするPWM回路。
  5. 【請求項5】 請求項1に於いて、該多段遅延回路の複
    数の出力に接続され、該比較手段または、該パルス生成
    手段に成型されたパルスを供給するバッファ手段を有す
    る事を特徴とするPWM回路。
  6. 【請求項6】 電子写真機器の露光手段の発光素子の光
    量変調をパルス幅により変調を行うPWM回路におい
    て、該発光素子の出力周波数を決定する基準周波数を生
    成する基準周波数発生手段と、該発光素子による露光量
    を決定するパラレルデータ生成手段と、該基準周波数発
    生手段の出力が1段目に入力され、遅延時間を持って、
    次段へ入力された該基準周波数を伝達する多段遅延回路
    と、該パラレルデータが要求する露光量に相当する発光
    手段のパルス幅を記憶する記憶手段と、該記憶手段の出
    力を受けて、該多段遅延回路の、それぞれの遅延時間の
    制御を行う制御手段と、該多段遅延回路の出力と、該パ
    ラレルデータ生成手段の出力が入力され、多段遅延回路
    の周波数であり、かつ該パラレルデータにより選択され
    るパルス幅のパルスを生成するパルス生成手段とを有す
    る事を特徴とするPWM回路。
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