JP2005153366A - Pulse width modulation signal generation device and image forming device with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス幅変調信号生成装置に関し、特に、画像形成のために半導体レーザを駆動する信号を生成するパルス幅変調信号生成装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a pulse width modulation signal generation apparatus, and more particularly to a pulse width modulation signal generation apparatus that generates a signal for driving a semiconductor laser for image formation and an image forming apparatus including the same.
画像形成装置で、画像を感光体上に露光する露光装置として、半導体レーザ発振器から射出されるレーザビームを、複数の反射面を有して高速回転するポリゴンミラーで反射させ、感光体の軸方向に画像信号に応じて走査させて露光する半導体レーザ装置がある。この場合、前記走査の開始位置から若干外れた場所に取り付けられたビームディテクタで、走査開始位置に移動するレーザビームを検出し、その検出信号(主走査同期信号或いはBD信号と称する)の検出タイミングを基に感光体上での走査開始のタイミングを取るようにしている。 In an image forming apparatus, as an exposure apparatus that exposes an image on a photoconductor, a laser beam emitted from a semiconductor laser oscillator is reflected by a polygon mirror that has a plurality of reflecting surfaces and rotates at high speed, and the axial direction of the photoconductor There is a semiconductor laser device that performs exposure by scanning according to an image signal. In this case, the beam detector attached to a position slightly deviated from the scanning start position detects the laser beam moving to the scanning start position, and the detection timing of the detection signal (referred to as main scanning synchronization signal or BD signal). Based on the above, the scanning start timing on the photosensitive member is taken.
例えば円筒形状の感光体がその軸を中心に回転している場合、前記レーザビームは感光体表面を、その軸に沿って一端部から他端部へ走査する。いわゆる主走査であり、1回の主走査やその走査量をスキャンラインと称することもある。主走査の開始、すなわち、スキャンラインごとの書き込み開始は、通常、クロック信号に同期して制御される。具体的には、例えば、レーザビームが前記ビームディテクタを通過し、BD信号の終端エッジから次にあらわれるクロック信号の立ち上がりでスキャンラインごとの書き込みを開始する制御、或いは、BD信号の開始エッジから所定のクロック分遅らせたクロック信号の立ち上がりで書き込みを開始する制御などが従来から行われている。 For example, when a cylindrical photosensitive member rotates about its axis, the laser beam scans the surface of the photosensitive member from one end to the other end along the axis. This is so-called main scanning, and one main scanning or the amount of scanning is sometimes referred to as a scan line. The start of main scanning, that is, the writing start for each scan line is normally controlled in synchronization with a clock signal. Specifically, for example, the control for starting writing for each scan line at the rising edge of the clock signal that appears next from the end edge of the BD signal after the laser beam passes through the beam detector, or predetermined from the start edge of the BD signal Conventionally, control for starting writing at the rising edge of the clock signal delayed by the number of clocks has been performed.
このような書き込み制御では、BD信号はクロック信号に同期していないため、スキャンラインごとの書き込み開始は、最大でクロック信号の1周期分ばらつくことになる。このばらつきが最終的に形成された画像に現れ、直線などがギザギザになるなどの、いわゆる画像ぶれが発生し、画像品質を大きく劣化させる要因ともなっていた。 In such write control, since the BD signal is not synchronized with the clock signal, the start of writing for each scan line varies by one cycle of the clock signal at the maximum. This variation appears in the finally formed image, and so-called image blurring such as a jagged line is generated, which is a factor that greatly deteriorates the image quality.
また、主走査の間に、スキャンラインごとの全画素に対応する露光を、各画素の濃度に応じて行っている。そのため、各画素の濃度に応じたパルス幅を有する駆動パルスを生成し、それらの駆動パルスのオン・オフを繰り返して1スキャンラインの走査を行う。各画素の濃度に応じたパルス幅を生成する従来技術としては、例えば三角波を発生させて、この周期を変えて所望する幅の駆動パルスを生成する方法がある。しかし、画像形成の高速化と高解像度化にともなって、また、電源電圧や温度などの動作環境が変化すると、画素の濃度に応じた正確な幅の駆動パルスの生成が困難になり、画像の再現性が劣化するという問題もあった。 Further, during the main scan, exposure corresponding to all the pixels for each scan line is performed according to the density of each pixel. Therefore, a drive pulse having a pulse width corresponding to the density of each pixel is generated, and one drive line is scanned by repeatedly turning these drive pulses on and off. As a conventional technique for generating a pulse width corresponding to the density of each pixel, for example, there is a method of generating a drive pulse having a desired width by generating a triangular wave and changing this cycle. However, if the operating environment such as the power supply voltage and temperature changes as the image formation speed increases and the resolution increases, it becomes difficult to generate a drive pulse with an accurate width according to the pixel density. There was also a problem that the reproducibility deteriorated.
上記の問題を解決するために、特許文献1は、パルス幅変調にて画像の階調表現を行う画像形成装置において、所定の基本クロックをもとに、入力した画像信号よりオフセット遅延量、遅延量、単位遅延量、及び基準信号を生成する手段と、前記オフセット遅延量、遅延量、単位遅延量、及び基準信号に基づいて設定された遅延時間遅れた所定パルス幅を有する2種類の第1の信号を発生する手段と、この2種類の第1の信号の位相差に応じたパルス幅を有する第2の信号を発生する手段とを備え、前記第2の信号に従ってパルス幅変調を行うことを開示している。
In order to solve the above problem,
また、特許文献2は、上記した駆動パルス幅の変動の問題に対応するため、1画素あたりの記録時間を規定するドットクロックとして、相互に周期の異なる複数のドットクロックを選択的に発生させるドットクロック発生手段と、このドットクロックの周期に基づき入力画像信号に対して得られる変調パルス幅のドットクロック周期に対するデューティ比が、入力画像信号に対して一定の関係となるように入力画像信号を変換するルックアップテーブルと、このルックアップテーブルで変換された信号に対応するパルス幅のレーザ駆動パルス信号を、前記ドットクロックを基準として発生させる駆動パルス信号発生手段を有する半導体レーザ駆動装置を開示している。
しかし、特許文献1による画像形成装置は、基本クロックをもとに所定のパルス幅の駆動クロックを生成するため、画素の濃度に応じた幅の駆動パルスは生成できるものの、スキャンラインごとの書き込み開始位置について、従来技術の問題を解決することを開示していない。また、遅延素子を直列に接続した遅延回路で発生した遅延を組み合わせて駆動パルスを生成するため、電源電圧や温度などによって、遅延時間が変動して駆動パルスの幅が変動することも考えられる。
However, since the image forming apparatus according to
特許文献2による半導体レーザ駆動装置は、ルックアップテーブルを用いて画素の濃度に応じたパルス幅の駆動パルスを生成する。そのデューティ比を一定に保つため、電源電圧や温度の変動による影響は少なくなるものの、反面、スキャンラインごとの書き込み開始位置については、従来技術が持つ問題を解決することは開示していない。また、異なるパルス幅を発生する回路を2つ必要とし、特に第2パルス幅発生回路は、ルックアップテーブルによって変換されたデータに応じてパルス幅を発生する。そのため、ルックアップテーブルによって画素の濃度に忠実なパルス幅データに変換されても、そのパルス幅データの基づいて実際のパルスを発生する第2パルス幅発生回路が、電源電圧や温度変化などによって影響を受けると、パルス幅が変動する可能性が高い。
The semiconductor laser driving device according to
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、所定の遅延段数を有する遅延回路で、基本クロックごとの遅延段数を検出して、その結果を画像データに加味することで、画像データの書き込み開始を主走査同期信号に同期させることによって、画像ぶれを低減させるとともに、動作環境によって変動する基本クロックごとの遅延段数に対して補正を施して、画像データの濃度に忠実な画像信号の出力を行うパルス幅変調信号生成装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and a delay circuit having a predetermined number of delay stages detects the number of delay stages for each basic clock, and the result is added to the image data. By synchronizing the start of writing with the main scanning synchronization signal, image blurring is reduced, and the number of delay stages for each basic clock, which varies depending on the operating environment, is corrected so that the image signal faithful to the density of the image data It is an object of the present invention to provide a pulse width modulation signal generation apparatus that performs output and an image forming apparatus including the same.
上記目的を達成するために、本発明では、主走査同期信号に基づいて繰り返しスキャンしながら、画素の濃度情報を含む画素データに基づいて画像形成を行うための画像信号を、前記主走査同期信号に同期させて出力するパルス幅変調信号生成装置において、パルス幅変調信号生成装置は、入力された主走査同期信号とその後に入力される画素データを順次遅延させて出力させる複数の遅延素子からなる遅延手段を有し、該遅延手段で主走査同期信号が遅延伝搬して出力されるときに、パルス幅変調信号生成装置を駆動する基本クロックごとに、主走査同期信号が出力されるまでの残りの遅延素子の段数を検出し、残りの段数が0と検出された基本クロックの1つ前の基本クロックで検出された段数分を、遅延調整段数として、基本クロックに対して遅延させることにより、スキャンごとに画像信号を主走査同期信号から常に一定の時間後に出力させて主走査同期信号と同期させる構成である。 In order to achieve the above object, in the present invention, an image signal for performing image formation based on pixel data including pixel density information while repeatedly scanning based on a main scanning synchronization signal is used as the main scanning synchronization signal. In the pulse width modulation signal generation device that outputs in synchronization with each other, the pulse width modulation signal generation device comprises a plurality of delay elements that sequentially delay and output the input main scanning synchronization signal and the pixel data input thereafter. When the main scanning synchronization signal is delayed and propagated by the delay means and output, the remaining until the main scanning synchronization signal is output for each basic clock that drives the pulse width modulation signal generator The number of stages of the delay element is detected, and the number of stages detected by the basic clock immediately before the basic clock in which the remaining number of stages is detected as 0 is set as the number of delay adjustment stages. By delaying for an image signal is always configured to be synchronized with the main scanning synchronization signal is outputted after a predetermined time from the main scanning synchronizing signal for each scan.
また、本発明のパルス幅変調信号生成装置は、更に、基本クロックを分周して画素ごとの処理時間を規定するドットクロックを生成するドットクロック生成手段と、画素データを、その内容に応じてドットクロックの周期あたりの遅延手段の遅延段数で表される、パルスの立ち上がり位置と立ち下がり位置とに変換する変換手段と、該変換手段によって変換された画素データの立ち上がり位置と立ち下がり位置それぞれに対して遅延調整段数を加算する遅延調整手段とを有し、遅延調整段数が加算された立ち上がり位置を、基本クロックあたりの遅延段数で除算した商に相当する基本クロック分遅延させてから、除算した剰余に対応する遅延素子に入力させるとともに、遅延調整段数が加算された立ち下がり位置を、基本クロックあたりの遅延段数で除算した商に相当する基本クロック分遅延させてから、除算した剰余に対応する遅延素子に入力させて遅延手段から画像信号を出力させる構成である。 The pulse width modulation signal generation device of the present invention further includes dot clock generation means for generating a dot clock that divides a basic clock to define a processing time for each pixel, and pixel data according to the contents thereof. The conversion means for converting the rising position and the falling position of the pulse, represented by the number of delay stages of the delay means per dot clock cycle, and the rising position and the falling position of the pixel data converted by the conversion means, respectively. Delay adjustment means for adding the number of delay adjustment stages to the rising position where the number of delay adjustment stages is added is delayed by the basic clock equivalent to the quotient divided by the number of delay stages per basic clock, and then divided The falling position with the delay adjustment stage number added to the delay element corresponding to the remainder is added to the delay per basic clock. From the basic clock delays corresponding to the quotient obtained by dividing by the number of stages, by input to the delay elements corresponding to the division the remainder is configured to output an image signal from the delay means.
更に、本発明のパルス幅変調信号生成装置は、主走査同期信号と画素データが遅延手段に入力されないときに、校正信号を遅延手段に入力させ、該校正信号が遅延手段を遅延伝搬する間、基本クロックの周期あたりの遅延段数を検出して、その検出結果に応じて、ドットクロックの周期あたりの遅延段数を補正する構成である。 Further, the pulse width modulation signal generating apparatus of the present invention causes the calibration signal to be input to the delay means when the main scanning synchronization signal and the pixel data are not input to the delay means, and while the calibration signal is delayed and propagated through the delay means, In this configuration, the number of delay stages per period of the basic clock is detected, and the number of delay stages per period of the dot clock is corrected according to the detection result.
また、本発明のパルス幅変調信号生成装置は、遅延手段で主走査同期信号が遅延伝搬して出力されるときに、パルス幅変調信号生成装置を駆動する基本クロックごとに、主走査同期信号が出力されるまでの残りの遅延素子の段数を検出し、残りの段数が0と検出された基本クロックの2つ前の基本クロックで検出された段数と1つ前の基本クロックで検出された段数との差分を検出し、その検出結果に応じて、ドットクロックの周期あたりの遅延段数を補正する構成である。 Further, the pulse width modulation signal generating apparatus of the present invention has a main scanning synchronization signal for each basic clock that drives the pulse width modulation signal generating apparatus when the main scanning synchronization signal is delayed and output by the delay means. The number of remaining delay elements until output is detected, the number of stages detected by the basic clock two times before the basic clock where the remaining number of stages is detected as 0, and the number of stages detected by the previous basic clock. And the number of delay stages per dot clock cycle is corrected according to the detection result.
本発明のパルス幅変調信号生成装置は、画素データは、濃度情報とともに、ドットクロックの1周期内において、画素データの立ち上がりと立ち下がりの位置をそのまま平行に、前、中央、或いは、後ろに移動させる寄せ情報を含む構成である。 In the pulse width modulation signal generation device of the present invention, pixel data moves forward, centrally, or backward in parallel with the rising and falling positions of pixel data within one period of the dot clock together with density information. It is the structure containing the gathering information to be made.
また、本発明の画像形成装置は、いずれかの請求項に記載のパルス幅変調信号生成装置を備えて画像を形成する。 An image forming apparatus according to the present invention includes the pulse width modulation signal generating device according to any one of the claims to form an image.
本発明に基づくパルス幅変調信号生成装置によると、複数の遅延素子からなる同一の遅延手段に主走査同期信号(BD信号)と画像信号とを入力させて、基本クロックに対する実際の遅延段数を検出して画素データを調整するため、主走査同期信号と基本クロックとが同期していなくても、簡単な構造で、基本クロックで駆動される画像信号を、常に主走査同期信号と同期させることが可能である。 According to the pulse width modulation signal generating apparatus based on the present invention, the main scanning synchronization signal (BD signal) and the image signal are input to the same delay means composed of a plurality of delay elements, and the actual number of delay stages with respect to the basic clock is detected. In order to adjust the pixel data, the image signal driven by the basic clock can always be synchronized with the main scanning synchronization signal with a simple structure even if the main scanning synchronization signal and the basic clock are not synchronized. Is possible.
また、本発明に基づくパルス幅変調信号生成装置によると、ドットクロックを遅延手段の遅延段数に変換し、それに基づき画素データを遅延段数で処理する。そのため、ドットクロックが変更されても回路を変更する必要がなく、画素データから画像信号への変換も簡単な回路で実現することが可能である。 In addition, according to the pulse width modulation signal generating apparatus based on the present invention, the dot clock is converted into the number of delay stages of the delay means, and the pixel data is processed with the number of delay stages based on the dot clock. Therefore, even if the dot clock is changed, there is no need to change the circuit, and conversion from pixel data to an image signal can be realized with a simple circuit.
更に、本発明に基づくパルス幅変調信号生成装置によると、温度や電圧などの動作環境が変動しても、ほぼ定期的に、基本クロックを基に、ドットクロックあたりの遅延段数を校正しているため、定期的に主走査同期信号と画像信号との同期を保ち、ぶれのない画像形成が可能である。 Furthermore, according to the pulse width modulation signal generation device based on the present invention, the number of delay stages per dot clock is calibrated almost regularly on the basis of the basic clock even if the operating environment such as temperature and voltage fluctuates. For this reason, the main scanning synchronization signal and the image signal are periodically synchronized to form an image without blurring.
或いは、本発明に基づくパルス幅変調信号生成装置によると、温度や電圧などの動作環境が変動しても、スキャンごとに、基本クロックを基にドットクロックあたりの遅延段数を校正しているため、常に主走査同期信号と画像信号との同期を保ち、ぶれのない画像形成が可能である。 Alternatively, according to the pulse width modulation signal generating device based on the present invention, even if the operating environment such as temperature and voltage fluctuates, the number of delay stages per dot clock is calibrated for each scan based on the basic clock. The main scanning synchronization signal and the image signal are always kept synchronized, and image formation without blurring is possible.
本発明に基づくパルス幅変調信号生成装置によると、画素データは濃度情報とともに寄せ情報を含むため、画像のスムージングなどの処理にも利用することができる。 According to the pulse width modulation signal generating apparatus based on the present invention, since the pixel data includes the shift information together with the density information, it can be used for processing such as image smoothing.
本発明に基づく画像形成装置は、前記のパルス幅変調信号生成装置を備えるため、本発明に係わるパルス幅変調信号生成装置の効果を活用できる。 Since the image forming apparatus according to the present invention includes the above-described pulse width modulation signal generation device, the effect of the pulse width modulation signal generation device according to the present invention can be utilized.
以下、本発明の詳細を添付図面に基づいて説明する。最初に図1を使用して、本実施形態に係わる画像形成装置を具体的に説明する。図1は、本発明が適用される画像形成装置の構成を示す正面模式図である。画像形成装置1はプリンタとして構成され、表示部2aと操作入力部2bとからなる操作部2と、被記録媒体となる用紙Pを収納し、図の手前方向に引き出し可能に構成されている給紙カセット3と、その給紙カセット3から用紙Pを1枚ずつ捌いて給紙する給紙機構4と、画像を形成する画像形成部5と、その画像形成部5に含まれる感光体5aを露光するレーザ露光装置11と、該レーザ露光装置11へ入力される画像信号を生成するパルス幅変調信号生成装置7と、画像を用紙に定着する定着部8と、排出される用紙を堆積する排紙トレイ9と、画像形成装置1全体の制御を行う制御部10とから概略構成されている。また,図中、一点鎖線は用紙Pの搬送経路を表している。
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the image forming apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic front view showing a configuration of an image forming apparatus to which the present invention is applied. The
図2は、本発明に係るレーザ露光装置11の上面斜視図である。図2において、参照符号11は、レーザ露光装置である。その主要構成部品として、12は筐体、13はレーザビームを発光する半導体レーザ光源、14は高速回転してそのレーザビームを反射して主走査方向に走査するポリゴンミラー、15はfθレンズ、16はレーザビームの有無を検出するビームディテクタ、17は前記fθレンズ15とともにレーザビームを平行光に変換するコンデンサレンズ、19はコンデンサレンズ17を通過したレーザビームの光路を直角に変更するために設けられた全反射ミラー、18は全反射ミラー19からのレーザビームの光路を感光体などの被走査媒体の照射面に案内するように筐体12に形成されたスリット(射出口)である。
FIG. 2 is a top perspective view of the
このレーザ露光装置11において、ポリゴンミラー14は、上視すると時計方向に高速回転している。そのため、半導体レーザ光源13から射出されたレーザビームは、回転するポリゴンミラー14により、fθレンズ15の方向に反射される。更に、ポリゴンミラー14の側面は多角形(図1では例として6角形)をなす反射面により構成されているため、レーザビームはポリゴンミラー14の時計方向の回転とともに、ビームディテクタ16によって検出され、その後、全反射ミラー19の図中右端から左端に移動しながら主走査を1ラインごとに行う。
In the
図1に示した画像形成装置1は、図示しない情報処理装置に接続され、その情報処理装置からプリントデータが送信されてくる。この場合、画像形成装置1がPDL言語(ページ記述言語)を処理できるプリンタであれば、制御部10或いは図示しないプリンタコントローラで、画像を構成する画素データに展開する処理を行う。画像形成装置1がPDL言語を処理できないプリンタであれば、情報処理装置から送信されてくるプリントデータは、画素データから構成されている。
The
こうした画素データは、制御部10を介して、パルス幅変調信号生成装置7に送出される。パルス幅変調信号生成装置7は、各画素データに応じた、すなわち、各画素の階調性(濃度)に応じた幅のパルスを生成して、図2に示す半導体レーザ光源13を駆動する画像信号として、レーザ露光装置11に送出する。レーザ露光装置11は、半導体レーザ光源13が走査中に、この画像信号のパルス幅に応じた時間、半導体レーザ光源13を変調(オン)して露光し、1つの画素(ドット)を感光体5a上に形成する。ビームディテクタ16は、レーザビームが照射することによって、1ラインごとの走査開始のタイミングをとるための、ビームディテクト信号(BD信号或いは主走査同期信号)を発生し、そのBD信号は、パルス幅変調信号生成装置7に供給される。
Such pixel data is sent to the pulse width modulation signal generation device 7 via the
図3は、プリントデータに画像処理が施されて画素データとして出力される際の、画素データの構成を説明するための図であり、(a)は左寄せした各濃度の画素データ、(b)は中央に配置された各濃度の画素データ、(c)は右寄せした各濃度の画素データの例である。プリントされる画像に現れるデジタル画像特有のギザギザ感を減少させるために、本発明に係わる画像形成装置1は、画像に対して、所謂スムージング処理を図示しない画像処理部で施す。当該スムージング処理の過程で、画像のギザギザ感を減少させるために、1画素の最大処理時間内における画素の位置を、左寄せ、中央、右寄せの3位置に分け、画素が連続して画像を形成したときに、直線や曲線などを構成する各画素が、連続してスムーズに繋がるようにする。本発明に直接関連しないため、詳説はしないが、画像処理部から出力される画素データは以下のように構成されている。
3A and 3B are diagrams for explaining the configuration of pixel data when image processing is performed on the print data and output as pixel data. FIG. 3A is a left-aligned pixel data of each density, and FIG. Is an example of pixel data of each density arranged in the center, and (c) is an example of pixel data of each density right-justified. In order to reduce the jaggedness peculiar to a digital image appearing in a printed image, the
図3に、画素データの例を示す。本発明に係わる実施形態の説明において、画像処理部から出力される画素データは6ビットで構成されるものとし、画素の位置を決める寄せデータが上位2ビットを占め、下位の4ビットは、濃度0(白)〜15(黒)までの16階調における濃度をあらわしている。図3(a)は、スムージングのため、左寄せされた画素データを示しており、濃度nは0〜15までの任意の濃度である。図3(b)は、同様に、中央に配置された画素データを示している。また、図3(c)は、右寄せされた画素データを示している。 FIG. 3 shows an example of pixel data. In the description of the embodiment according to the present invention, the pixel data output from the image processing unit is assumed to be composed of 6 bits, the shift data for determining the pixel position occupies the upper 2 bits, and the lower 4 bits are the density. The density in 16 gradations from 0 (white) to 15 (black) is shown. FIG. 3A shows pixel data left-justified for smoothing, and the density n is an arbitrary density from 0 to 15. FIG. 3B similarly shows pixel data arranged in the center. FIG. 3C shows pixel data right-justified.
次に、本発明を第1実施例と、第2実施例とに分けて、その詳細を説明する。尚、第1と第2実施例とも、画像データに画像処理が施されて、個々の画素データとしてパルス幅変調信号生成装置7に入力されるが、1スキャンライン上における1画素の最大露光時間は、所謂ドットクロックの1周期に相当するものとする。また、第1と第2実施例とも、パルス幅変調信号生成装置7全体を制御するための基本クロックは250MHzとし、前記ドットクロックは、基本クロックを分周した50MHzを使用するものとする。すなわち、計算上、1画素の最大露光時間幅は20nsとなる。 Next, the present invention will be described in detail by dividing it into a first embodiment and a second embodiment. In both the first and second embodiments, the image data is subjected to image processing and is input as individual pixel data to the pulse width modulation signal generation device 7, but the maximum exposure time of one pixel on one scan line Corresponds to one period of a so-called dot clock. In both the first and second embodiments, the basic clock for controlling the entire pulse width modulation signal generation device 7 is 250 MHz, and the dot clock uses 50 MHz obtained by dividing the basic clock. That is, in calculation, the maximum exposure time width of one pixel is 20 ns.
図4は、本発明の第1実施例に係わるパルス幅変調信号生成装置7を概説するためのブロック図である。尚、画像処理部21は、前記したように、通常、パルス幅変調信号生成装置7に含まれず、画像形成装置1の制御部10や図示しないプリンタコントローラなどに含まれるが、画素データの構成を説明するために破線で図示する。
FIG. 4 is a block diagram for outlining the pulse width modulation signal generating apparatus 7 according to the first embodiment of the present invention. As described above, the
画像処理部21から出力された6ビットからなる各画素データは、ソフトウェア或いはハードウェアで構成されるLUT部(ルックアップテーブル)22に供給される。LUT部22で、各画素データが持つ濃度を、画像形成装置1の特性、特に画像形成時の現像特性に応じた濃度に変換するとともに、その濃度に応じて、パルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジ位置を、後述するディレイチェーン回路26のディレイ段数を基に、1ドットクロックあたりのディレイ段数の単位に変換する。その後、エッジ変換部23で、1スキャンライン上で隣り合う画素同士を比較して、本来連続する画素どうしが、同じ立ち下がりと立ち上がりエッジ位置を持つ場合、それらの画素が連続して繋がる処理などを行う。
Each 6-bit pixel data output from the
その後のスキュー調整部24では、従来技術の問題点として説明したスキャンラインごとのBD信号を基準とした場合の書き込み開始位置のぶれを補正し、全てのスキャンラインに対して開始位置を揃える処理を行う。こうして補正されてディレイ段数単位に変換された立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置を減算処理して、ディレイチェーン回路26に入力し、後述するように、パルス幅を有する画像信号を生成させる。
Thereafter, the
ディレイチェーン回路26は、前記の入力によって、画素データの寄せ情報と濃度に応じたパルス幅を有する画像信号をレーザ駆動電圧生成回路30に出力する。画像信号は、レーザ駆動電圧生成回路30で半導体レーザを発光させる電圧能力と電流能力を有するパルスに変換されてレーザ露光装置11(図1と図2)に供給され、画素データに応じた露光が行われる。尚、レーザ駆動電圧生成回路30とレーザ露光装置11は、通常、パルス幅変調信号生成装置7に含まれないため、破線で図示している。もちろん、パルス幅変調信号生成装置7にレーザ駆動電圧生成回路30を含ませることも可能である。
The
パルス幅変調信号生成装置7では、図4に示しているように、エッジ変換部23以降の全ての動作が、基本クロックに基づいて行われる。一方、BD信号は、基本クロックとは連動せず、スキャンラインごとに毎回異なるずれをもってディレイチェーン回路26に入力される。しかし、基本クロックに同期して生成される画像信号を、BD信号に同期させるようにしないと、従来技術の問題として説明したように、スキャンラインごとに開始位置がぶれる問題が発生する。
In the pulse width modulation signal generation device 7, as shown in FIG. 4, all operations after the
切替回路27は、スキャンラインごとに供給されるBD信号を、走査開始前に選択して、ディレイチェーン回路26に入力する。そのBD信号によって、画像信号をスキャンラインごとにBD信号に同期させるための補正値、すなわちスキューが、ディレイチェーン回路26のディレイ段数として検出されて、スキュー検出部28に出力される。この出力されたスキューは、前記スキュー調整部24にフィードバックされ、先頭の画素データから加算されて、画像信号を遅らせるように作用する。
The switching
また、プリントジョブと次のプリントジョブとの間或いはプリント中のページと次のページとの間の、画素データを処理していないときに、画像処理部21や外部から切替回路27を介して校正信号がディレイチェーン回路26に入力される。その校正信号によって、ある動作環境のもとで動作しているディレイチェーン回路の、基本クロック1周期あたりのディレイ段数が校正値としてスキュー検出部28で検出される。この校正値は、前記LUT部22にフィードバックされ、前記したタイミングで、LUT部22が利用するドットクロックあたりのディレイ段数の変更が行われる。すなわち、動作環境によって、ディレイチェーン回路26のディレイ速度、つまり基本クロックあたりのディレイ段数が変動しても、上記したタイミングでフィードバックをかけて、校正することが可能である。
When pixel data is not processed between the print job and the next print job or between the page being printed and the next page, calibration is performed from the
次に図5に基づいて、LUT部22の動作について説明する。図5は、寄せデータと濃度データとからなる画素データが、ディレイ段数単位の立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置に変換される方法を示す図である。この例では、図3を使用して説明したように、濃度は0(白)〜15(黒)の16階調で表現される。立ち上がりエッジ位置から立ち下がりエッジ位置(図では、それぞれ↑エッジ位置と↓エッジ位置)までの間隔が大きいほど濃度の値が大きくなる。
Next, the operation of the
前記した校正信号に基づき、基本クロックあたり校正値がLUT部22にフィードバックされるが、LUT部22はドットクロック単位で処理するため、基本クロックあたりのディレイ段数を、ドットクロックあたりのディレイ段数に置き換える。例えば、本実施例では、ディレイチェーン回路26の総ディレイ段数は128であり、動作環境に変動がない場合、例えば1段あたりのディレイは0.1nsのもの使用している。従って、250MHzで生成される基本クロックあたりのディレイ段数は40である。ドットクロックの周波数は50MHzなので、ドットクロックあたりのディレイ段数は200になる。すなわち、1ドットクロックの間露光されると最大濃度となるため、最大濃度15は、ディレイ段数単位に置き換えると200である。最小濃度0は、ディレイ段数単位に置き換えると0である。
Based on the calibration signal described above, the calibration value per basic clock is fed back to the
上記した考えに基づき、図5(a)に示す左寄せ画素データの変換について説明する。本来、LUT部22は、画像形成装置1の特性に応じて濃度データの補正も行うが、説明を簡単にするため、ここでは、濃度データの値は直線変換されるものとする。前記1ドットクロックあたりの総ディレイ段数200を最大濃度15に割り当てると、図に示すように、濃度nは、左寄せであるため、立ち上がりエッジ位置が0で、立ち下がりエッジ位置は、200×n/15(小数点以下四捨五入)で表せるディレイ段数になる。尚、濃度15の立ち下がりエッジ位置は、本来200であるが、後続する画素の立ち上がりが0の場合、立ち下がりと立ち上がりがほぼ同時に発生し、ノイズや画素の切れ目が発生する場合がある。そのため、立ち下がりエッジ位置が200の場合は、ソフトウェア或いはハードウェアで構成されるLUT部22が扱える最大値を付与する。この例では、その最大値を4095と設定している。
Based on the above idea, conversion of the left-justified pixel data shown in FIG. Originally, the
次に、図5(b)に示す中央配置の画素データの変換について説明する。基本的な考えは、最大濃度幅、すなわち総ディレイ段数200の前半分100の中央に立ち上がりエッジ位置が位置するように、且つ、後ろ半分100の中央に立ち下がりエッジ位置が位置するように変換する。立ち下がりエッジ位置が200の場合、4095とすることは前記したとおりである。濃度nの立ち上がりエッジ位置は、100−100×n/15(小数点以下四捨五入)で、また、立ち下がりエッジ位置は、100+100×n/15(小数点以下四捨五入)で表すことができる。
Next, conversion of pixel data in the central arrangement shown in FIG. 5B will be described. The basic idea is to convert so that the rising edge position is located at the center of the maximum density width, that is, the
更に、図5(c)に示す右寄せの画素データの変換について説明する。基本的な考えは、左寄せの基点を左右逆にしたものになる。濃度nの立ち上がりエッジ位置は、200−200×n/15(小数点以下四捨五入)の位置となり、立ち下がりエッジ位置は、全ての濃度において200、すなわち、上記した理由で4095となる。尚、符号d1〜d3を附したデータは、以降の説明に使用するデータの例を示している。 Further, conversion of right-justified pixel data shown in FIG. 5C will be described. The basic idea is that the left-justified base point is reversed left and right. The rising edge position of the density n is 200−200 × n / 15 (rounded off after the decimal point), and the falling edge position is 200 in all densities, that is, 4095 for the above-described reason. Note that data with reference numerals d1 to d3 indicate examples of data used in the following description.
次に図6を使用して、エッジ変換部23の動作について説明する。図6は、LUT部22から出力された画素データが、エッジ変換部23によって修正される様子を示す図である。図6(a)は、隣り合う画素データが本来連続する場合であっても、立ち下がり位置と立ち上がり位置がデータとして生じる例を示す図である。この図のgap1やgap2に示すように、注目画素の立ち下がりエッジ位置が200(LUT部で4095に置き換えるのは、200であることを示すフラッグである)で、次の画素データの立ち上がりエッジ位置が0の場合、2つの画素データは本来連続する。しかし、gap1やgap2のように、同じ位置で立ち下がりと立ち上がりが同時に発生すると、後段のディレイチェーン回路26で出力に切れ目が発生する可能性がある。
Next, the operation of the
そのため、エッジ変換部23では、ディレイチェーン回路26で切れ目が発生しないように、以下の手順で変換を行う。すなわち、前画素の立ち下がりエッジ位置が終端(位置4095)で、注目画素の立ち上がりエッジ位置が先端(位置0)のとき、注目画素の立ち上がりエッジ位置を8191に置き換える。これ以外で、前画素の立ち上がりエッジ位置が4095の場合には、注目画素の立ち上がりエッジ位置を200に置き換える。また、後画素の立ち下がりエッジ位置が先端(位置0)で、注目画素の立ち下がりエッジ位置が4095のとき、注目画素の立ち下がりエッジ位置を8191に置き換える。これ以外で、後画素の立ち下がりエッジ位置が4095の場合には、注目画素の立ち上がりエッジ位置を200に置き換える。
Therefore, the
図6(b)は、図5で示した画素データd1、d2、d3が、画素1、画素2、画素3としてエッジ変換部23に入力されるときのエッジ位置を示す図である。図6(c)は、エッジ変換部23が、上記したエッジ変換の手順に従って、図6(b)の画素データをエッジ変換した(置き換える)後の画素データを示す図である。
6B is a diagram illustrating edge positions when the pixel data d1, d2, and d3 illustrated in FIG. 5 are input to the
次に、スキュー調整部24について説明する。スキュー調整のためのスキュー値が如何にして生成されるかは後述する。スキュー調整部24では、スキュー検出部28で検出されたスキュー値がフィードバックされて、図示しない演算回路で、それぞれの画素データの立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置に一律に加算される。但し、それらの位置が8191の場合は加算されない。図6(d)は、エッジ変換部23から出力された図6(c)に示す画素データに、上記したスキュー値がスキュー調整部24で加算された例を示す図である。この例では、ディレイ段数単位で10のスキュー値が加算されて、補正された画素データを示している。
Next, the
この後、画素データはパルス生成部25を介してディレイチェーン回路26に入力され、画素データに応じた画像信号がレーザ駆動電圧生成回路30に出力される。また、画素データの入力に先立ち、前記したスキュー値の検出が、スキュー検出部28でスキャンラインごとの先頭タイミングで行われる。図7は、パルス生成部25とディレイチェーン回路26の動作を説明するためのタイミングチャートである。
Thereafter, the pixel data is input to the
図の上段から、50MHzのドットクロック、250MHzの基本クロック、図6(d)に示した画素1、画素2,画素3の画素データそれぞれの立ち上がりエッジ位置、2つの減算回路によるそれらの立ち上がりエッジ位置の減算処理状況、それぞれの立ち下がりエッジ位置、2つの減算回路によるそれらの立ち下がりエッジ位置の減算処理状況を示している。尚、この例において、フィードバックされて加算されるスキュー値の最大値は、基本クロックの周期あたりのディレイ段数に相当するため、40となる。つまり、露光時間が最大幅の画素データ、すなわちディレイ段数単位200の画素データに最大スキュー値40がスキュー調整部24で加算された場合は、その画素の立ち上がりエッジ位置は40で、立ち下がりエッジ位置は240になる。この最大値240から、基本クロックの周期あたりのディレイ段数40を順次減算していくため、減算が完了するまでに、すくなくとも基本クロック7周期分必要となる。また、ドットクロック1周期、すなわち基本クロック5周期ごとに次の画素に対する新たな減算が行われるため、立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置それぞれの減算を行うため、それぞれ2つずつの減算器が必要となる。図7では、減算器A、Bと減算器C、Dで示されており、それぞれの組で画素データごとに交互に使用される。
From the top of the figure, 50 MHz dot clock, 250 MHz basic clock, the rising edge positions of the pixel data of
いま、図7において、画素1の立ち上がりエッジ位置144が減算器Aに入力されるとともに、立ち下がりエッジ位置210が減算器Cに入力される。すると、減算器Aでは、基本クロック1周期にあたるディレイ段数40ごとに、減算結果が40未満になるまで減算が行われる。その結果、立ち上がりエッジ位置144=基本クロック3+24という結果がでる。同様に、減算器Cでは、基本クロック1周期にあたるディレイ段数40ごとに、減算結果が40未満になるまで減算が行われる。その結果、立ち立ち下がりエッジ位置210=基本クロック5+10という結果がでる。
In FIG. 7, the rising
次に、画素2の立ち上がりエッジ位置197が減算器Bに入力されるとともに、立ち下がりエッジ位置8191が減算器Dに入力される。画素1と同様な減算が行われ、立ち上がりエッジ位置197=基本クロック4+37、立ち下がりエッジ位置は、演算結果が40未満にならないため発生しない。その後、画素3の立ち上がりエッジ位置8191が減算器Aに入力されるとともに、立ち下がりエッジ位置23が減算器Cに入力される。すると、同様な減算が行われ、立ち上がりエッジ位置は、演算結果が40未満にならないため発生せず、立ち下がりエッジ位置=基本クロック0+23となる。尚、各減算器は、新たなエッジ位置が入力されるまで減算を続ける。例えば、減算器Aで、減算結果が24になった以降も減算が続き、−16となるが、結果がマイナスの場合は、8192−16=8176のように計算されていく。これらの計算結果の基本クロック数でタイミングを計り、余りとなる数値を、後述するディレイチェーン回路26の該当する段のフリップフロップに入力させる。
Next, the rising
次に、図8を参照して、ディレイチェーン回路26の動作について説明する。図8は、ディレイチェーン回路26の論理回路図である。図の上段には、128個のD型フリップフロップ(以下フリップフロップ)100_0〜100_127が図のように接続されている。特定のフリップフロップを100_nとする。フリップフロップ100_0〜100_127には、データと基本クロックが、それぞれ図示する端子から入力される。また、図示しないクリア端子に信号が入力されるとフリップフロップ100_0〜100_127はクリアされる。尚、フリップリップ100_127側を上流、フリップリップ100_0側を下流と称する。
Next, the operation of the
図の中段には、128個のEX−NOR回路200_0〜200_127が図のように接続されている。特定のEX−NOR回路を200_nとする。EX−NOR回路を200_nの一方の入力端子には、前記フリップフロップ100_nの出力端子が接続され、他方の入力端子には上流(図に右隣り)のEX−NOR回路200_n+1の出力端子が接続されている。尚、EX−NOR回路200_127側を上流、EX−NOR回路200_0側を下流と称する。
In the middle of the figure, 128 EX-NOR circuits 200_0 to 200_127 are connected as shown in the figure. A specific EX-NOR circuit is set to 200_n. The EX-NOR circuit 200_n has one input terminal connected to the output terminal of the flip-flop 100_n, and the other input terminal connected to the upstream (right adjacent to the drawing) output terminal of the EX-NOR
図の下段には、128個のD型フリップフロップ(以下フリップフロップ)300_0〜300_127が図のように接続されている。特定のフリップフロップを300_nとする。フリップフロップ300_0〜300_127には、データと基本クロックが、それぞれ図示する端子から入力される。また、図示しないクリア端子に信号が入力されるとフリップフロップ300_0〜300_127はクリアされる。尚、フリップリップ300_127側を上流、フリップリップ300_0側を下流と称する。 In the lower part of the figure, 128 D-type flip-flops (hereinafter referred to as flip-flops) 300_0 to 300_127 are connected as shown in the figure. A specific flip-flop is assumed to be 300_n. Data and a basic clock are input to the flip-flops 300_0 to 300_127 from terminals shown in the drawing, respectively. Further, when a signal is input to a clear terminal (not shown), the flip-flops 300_0 to 300_127 are cleared. The flip lip 300_127 side is referred to as upstream, and the flip lip 300_0 side is referred to as downstream.
EX−NOR回路の上流側には、入力バッファ202が設けられ、その出力端子は、EX−NOR回路200_127の他方の入力端子に接続されている。入力バッファ202には、図4を参照して説明した切替回路27からの出力が入力される。すなわち、LOW(以下L)レベルに固定した入力か、或いはBD信号と校正信号のいずれかが入力される。EX−NOR回路の下流側には、出力バッファ201が設けられ、その入力端子は、EX−NOR回路200_0の出力端子に接続されている。また、出力バッファ201の出力端子からは、画素データに基づいてスキャンが行われている場合は、レーザ半導体を発光させるための画像信号が、図4を参照して説明したレーザ駆動電圧生成回路30に出力される。
An
128個のフリップフロップ100_0〜100_127は、パルス生成部25から画素データを受けて、EX−NOR回路200_0〜200_127に渡すことで所定の遅延を発生させて、出力バッファ201から画像信号を出力させる。また、128個のフリップフロップ300_0〜300_127は、切替回路27(図4)に入力されるBD信号或いは校正信号のいずれかが、EX−NOR回路200_0〜200_127を上流から下流に向かって遅延伝搬していく状態を読み取り出力する。その出力結果は、後述するスキュー調整や校正に使用される。
The 128 flip-flops 100_0 to 100_127 receive the pixel data from the
次に、パルス生成部25で、減算処理が行われた画素1〜画素3の各画素データの演算結果が、ディレイチェーン回路26のフリップフロップ100_0〜100_127に入力されて、所定の幅を有したパルスとして出力される動作を、図8と図9を参照して説明する。図9は、パルス生成部25による減算結果から、レーザ半導体を発光させる画像信号が出力される流れを示したタイミングチャートであり、(a)はドットクロックを、(b)は基本クロックを、(c)は出力バッファ201から出力される画像信号を示している。尚、同図で、数字のみで図示しているデータは、ディレイ段数単位のデータを意味する。
Next, the calculation result of the pixel data of the
パルス生成部25による画素1〜画素3の減算結果は、前記のように、画素1で、立ち上がりエッジ位置が基本クロック3+24、立ち下がりエッジ位置が基本クロック5+10である。画素2で、立ち上がりエッジ位置が基本クロック4+37、立ち下がりエッジ位置は発生しない。画素3で、立ち上がりエッジ位置は発生せず、立ち下がりエッジ位置は基本クロック0+23である。
As described above, the result of subtraction of the
最初に、スキャンラインごとにフリップフロップ100_0〜100_127がクリアされる。その後、画素1の立ち上がりエッジ位置として、画素1に対応するドットクロックの起点、すなわち基本クロックの最初の起点から、3基本クロック分経過し、4番目の基本クロックの立ち上がりと同時に、ディレイチェーン回路26の下流から24番目のフリップフロップ100_23の入力端子がHIGH(以下H)にされる。すると、そのHレベルは、フリップフロップ100_23から出力されてEX−NOR200_23の一方の端子に入力され、24段遅延して、すなわち24ディレイ段数を経て出力バッファ201から出力される。次に、画素1に対応するドットクロックの起点から、5基本クロック分経過してから、フリップフロップ100_9の入力端子にLレベルが与えられる。すると、フリップフロップ100_9の出力はLレベルとなり、EX−NOR回路200_9の一方の入力端子に与えられる。その後、そのLレベルは、10段遅延して出力バッファ201の出力をLレベルにする。
First, the flip-flops 100_0 to 100_127 are cleared for each scan line. Thereafter, as the rising edge position of the
次に、画素2のデータとして、画素2に対応するドットクロックの起点から、4基本クロック分経過してから、つまり、5基本クロック目の立ち上がりと同時に、ディレイチェーン回路26のフリップフロップ100_36の入力端子をHレベルにする。すると、画素1と同様に、そのHレベルは37段遅延して、すなわち37ディレイ段数を経て出力バッファ201からHレベルとして出力される。次に、画素2の立ち下がりエッジ位置はないため、画素3の処理に移る。また、画素3の立ち上がりエッジ位置もないため、画素3の立ち下がりエッジ位置の処理に移る。すなわち、画素3に対応するドットクロックの起点から、0基本クロック分経過してから、つまり、画素3のドットクロックの起点に対応する基本クロックの立ち上がりと同時に、フリップフロップ100_22の入力端子にLレベルが与えられる。すると、そのLレベルは23段遅延して、すなわち23ディレイ段数を経て出力バッファ201からLレベルとして出力される。従って、図9(c)に示した画像信号が、半導体レーザを画素1〜画素3に対応して照射させるために、出力バッファ201から出力される。
Next, as the data of the
次に、前記したスキュー調整部24にフィードバックされるスキュー値の検出について図4、図8、及び図10に基づいて説明する。図10は、スキュー値を検出するときのタイミングチャートで、(a)はBD信号が基本クロックより30ディレイ段数分遅れている例で、(b)はBD信号が基本クロックより20ディレイ段数分遅れている例である。BD信号と基本クロックのずれをラインごとのスキャン開始前に検出してフィードバックするため、まず図8のフリップフロップ300_0〜300_127の図示しないクリア端子にクリア信号が与えられてクリアされる。続いて、図4の切替回路27が、BD信号を選択し、図8の入力バッファ202にBD信号が入力される準備が整う。
Next, detection of the skew value fed back to the
図10(a)の上段から、基本クロック、BD信号、出力バッファ201から出力されるBD信号、スキュー検出部28によるフリップフロップ300_0〜300_127の出力状態、その出力状態に基づくスキュー値、画像信号がそれぞれ図示されている。
From the top of FIG. 10A, the basic clock, the BD signal, the BD signal output from the
時間T1aで、入力バッファ202を介して、BD信号が最上流のEX−NOR回路200_127に入力される。その後、BD信号は、下流に向けてEX−NOR回路200_nを遅延伝搬する。そのため、刻々と変化するEX−NOR回路200_nの出力を受けて、フリップフロップ300_nに入力される基本クロックの立ち上がりごとに、フリップフロップ300_nの出力がスキュー検出部28によって検出される。つまり、時間T2aで最初の検出が行われるが、その時、BD信号は、既にEX−NOR回路を上流から10ディレイ段数進んでいるため、フリップフロップ300_127〜フリップフロップ300_118までHレベルが検出される(残り段数118)。図では単に118と数値で示す。
At time T1a, the BD signal is input to the most upstream EX-NOR circuit 200_127 via the
基本クロックあたりのディレイ段数は40であるため、次の基本クロックで、フリップフロップ300_127〜フリップフロップ300_78までHレベルと検出される(残り段数78)。同様に、時間T3aの基本クロックで、フリップフロップ300_127〜フリップフロップ300_38までHレベルと検出される(残り段数38)。更に遅延が伝搬し、残り段数38ディレイ分経過した時間T4aで、出力バッファ201からBD信号が出力される。その後、時間T5aの基本クロックで、フリップフロップ300_0までHレベルと検出される。
Since the number of delay stages per basic clock is 40, the flip-flop 300_127 to flip-flop 300_78 are detected as H level (remaining stage number 78) at the next basic clock. Similarly, the flip-flop 300_127 to the flip-flop 300_38 are detected as H level with the basic clock at time T3a (the remaining number of stages 38). Further, the delay propagates, and the BD signal is output from the
この例では、フィードバックされるスキュー値は、全てのフリップフロップ300_127〜300_0がHレベルになる直前に、スキュー検出部28が検出した値、すなわち、ディレイ段数38になる。また、この値は、スキュー検出部28が検出する値が0になる1つ前の基本クロックで検出された値でもある。更に、この値は、基本クロックで検出されたフリップフロップ300_nのn、或いは残り段数が、基本クロックあたりのディレイ段数未満(この例では40未満)になった値でもある。
In this example, the skew value fed back is the value detected by the
その後、スキュー検出部28が検出する値が0になる時間T5aから1基本クロック分(ディレイ段数40)遅れた、時間T6aから、画素データに基づいたデータ出力が開始されるわけであるが、前記したように画素データの立ち上がりと立ち下がりエッジ位置は、それぞれスキュー値が加算されているため、時間T6aからスキュー値分(この例では38)遅れた時間T7aから、実質的にデータ出力が開始されることになる。また、スキュー値を検出しているときは、出力バッファ201から遅延したBD信号が出力されているため、時間T7aで画像信号が同じ出力バッファから出力されるまでに、全てのフリップフロップ100_0〜100_127をクリアして、EX−NOR回路200_0〜200_127をクリアし、更に、フリップフロップ300_0〜300_127もクリアしておく。
Thereafter, data output based on the pixel data is started from time T6a, which is delayed by one basic clock (delay stage number 40) from time T5a when the value detected by the
図10(b)の例では、BD信号が基本クロックより20ディレイ段数分遅れている。時間T1bで、入力バッファ202を介して、BD信号が最上流のEX−NOR回路200_127に入力される。その後、BD信号は、下流に向けてEX−NOR回路200_nを遅延伝搬する。そのため、刻々と変化するEX−NOR回路200_nの出力を受けて、フリップフロップ300_nに入力される基本クロックの立ち上がりごとに、フリップフロップ300_nの出力がスキュー検出部28によって検出される。つまり、時間T2bで最初の検出が行われるが、その時、BD信号は、既にEX−NOR回路を上流から20ディレイ段数進んでいるため、フリップフロップ300_127〜フリップフロップ300_108までHレベルが検出される(残り段数108)。図では単に108と数値で示す。
In the example of FIG. 10B, the BD signal is delayed by 20 delay stages from the basic clock. At time T1b, the BD signal is input to the most upstream EX-NOR circuit 200_127 via the
基本クロックあたりのディレイ段数は40であるため、次の基本クロックで、フリップフロップ300_127〜フリップフロップ300_68までHレベルと検出される(残り段数68)。同様に、時間T3bの基本クロックで、フリップフロップ300_127〜フリップフロップ300_28までHレベルと検出される(残り段数28)。更に遅延が伝搬し、残り段数28ディレイ分経過した時間T4bで、出力バッファ201からBD信号が出力される。その後、時間T5bの基本クロックで、フリップフロップ300_0までHレベルと検出される。
Since the number of delay stages per basic clock is 40, the H level is detected from the flip-flop 300_127 to the flip-flop 300_68 with the next basic clock (remaining stage number 68). Similarly, the flip-flop 300_127 to the flip-flop 300_28 are detected as H level with the basic clock at time T3b (remaining stage number 28). Further, the delay propagates, and the BD signal is output from the
この例では、フィードバックされるスキュー値は、全てのフリップフロップ300_127〜300_0がHレベルになる直前に、スキュー検出部28が検出した値、すなわち、ディレイ段数28になる。また、この値は、スキュー検出部28が検出する値が0になる1つ前の基本クロックで検出された値でもある。更に、この値は、基本クロックで検出されたフリップフロップ300_nのn、或いは残り段数が、基本クロックあたりのディレイ段数未満(この例では40未満)になった値でもある。
In this example, the skew value fed back is the value detected by the
その後、スキュー検出部28が検出する値が0になる時間T5bから1基本クロック分(ディレイ段数40)遅れた、時間T6bから、画素データに基づいたデータ出力が開始されるわけであるが、前記したように画素データの立ち上がりと立ち下がりエッジ位置は、それぞれスキュー値が加算されているため、時間T6bからスキュー値分(この例では28)遅れた時間T7bから、実質的にデータ出力が開始されることになる。また、スキュー値を検出しているときは、出力バッファ201から遅延したBD信号が出力されているため、時間T7bで画像信号が同じ出力バッファから出力されるまでに、全てのフリップフロップ100_0〜100_127をクリアして、EX−NOR回路200_0〜200_127をクリアし、更に、フリップフロップ300_0〜300_127もクリアしておく。
Thereafter, data output based on the pixel data is started from time T6b, which is delayed by one basic clock (delay stage number 40) from time T5b when the value detected by the
上記の説明から明らかなように、図10(a)、(b)の例とも、時間T4a或いはT4bのBD信号が出力バッファから出力される時点から、常に80ディレイ段数分遅れて、時間T7a或いはT7bのデータ出力開始が行われる。或いは、時間T1a又はT1bのBD信号の立ち上がりから、常に一定のディレイ段数分経過してから、時間T4a又はT4bのパルス出力が行われる。そのため、前述したように、BD信号から画像信号出力開始までの時間がスキャンラインごとに変動せず、画質劣化の少ない半導体レーザの制御を行うことができる。 As is clear from the above description, in both the examples of FIGS. 10A and 10B, the time T7a or the time T7a Data output start of T7b is performed. Alternatively, pulse output at time T4a or T4b is performed after a certain number of delay stages have always passed since the rise of the BD signal at time T1a or T1b. Therefore, as described above, the time from the BD signal to the start of image signal output does not vary from scan line to scan line, and it is possible to control a semiconductor laser with little image quality degradation.
上記LUT部22からスキュー検出部28までの制御では、1基本クロックあたりのディレイ段数を40として説明したが、同じディレイチェーン回路26を使用していても、温度や電源の変動によっては、ディレイチェーン回路26の遅延速度が変化する場合も考えられる。その場合も、画素の濃度の変動やスキャンラインの開始タイミングのずれとなって影響が現れるが、BD信号と基本クロックのずれのように、スキャンラインごとに発生するものではないため、画質に与える影響は大きくない。しかし、高速或いは高解像度の画像形成装置では、その影響が無視できなくなる。そのため、本実施例では、以下のような方法によって、動作環境の変動によって発生する1基本クロックあたりのディレイ段数の補正を行う。
In the control from the
画像形成装置1の制御において、プリントジョブごと、或いはプリントページごとに、ディレイ段数校正を行う。校正を行う場合、図4に示した切替回路27で、入力信号として、校正信号を選択する。選択された校正信号は、図8のEX−NOR回路300_127から下流に向かって遅延伝搬していく。スキュー検出部28の説明と同様に、基本クロックごとに、スキュー検出部28がフリップフロップ300_127〜300_0の状態を検出し、逐次基本クロックあたりのディレイ段数を取得する。最後に、それらの平均を計算して、LUT部22にフィードバックする基本クロックあたりのディレイ段数とする。
In the control of the
実際には、図4に示すように、スキュー検出部28の出力側に出力切替回路29を設け、スキュー値を検出する場合は、スキュー調整部24へのフィードバックを有効とし、基本クロックあたりのディレイ段数を検出する場合は、LUT部22へのフィードバックを有効とする制御を行う。
Actually, as shown in FIG. 4, when an
以上説明した第1実施例では、動作環境が急激に変動しない場合、例えば一般の事務所や屋内に画像形成装置1を設置して安定した電源で使用する場合、ディレイ段数の補正がプリントジョブ間やページ間で行われるため有効である。しかし、画像形成装置1が、屋外に設置されたり、電源電圧が振れてしまうような動作環境が急激に変動する可能性の高い条件で使用される場合は、次に説明する第2実施例のように、ディレイ段数の補正をスキャンラインごとにフィードバックする方法がより有効である。
In the first embodiment described above, when the operating environment does not change abruptly, for example, when the
図11は、第2実施例のパルス幅変調信号生成装置7を概説するためのブロック図である。尚、第2実施例の説明において、第1実施例と同じ構成、動作、或いは機能を有する部分は、図4と同じ参照番号を附し、異なる部分は図4と同じ参照番号に符号bを付加して説明するが、第1実施例と同じ箇所は、その説明を省略或いは簡略化することがある。 FIG. 11 is a block diagram for outlining the pulse width modulation signal generation device 7 of the second embodiment. In the description of the second embodiment, parts having the same configuration, operation or function as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4, and different parts are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Although additionally described, the description of the same portions as the first embodiment may be omitted or simplified.
本実施例のLUT部22bは、第1実施例のLUT部22と異なり、図5を参照して説明した画素データの寄せデータに基づく、立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置の変換は行わない。また、立ち下がりと立ち上がりがほぼ同時に発生した場合、ノイズや画素の切れ目の発生を防止するために、立ち下がりエッジ位置が200の場合、後段のエッジ変換で区別できるように4095に置き換えたが、この作業も行わない。第2実施例のLUT部22bは、画像処理部21から出力される、寄せデータ(2ビット)と濃度データ(4ビット)とからなる画素データのうち、濃度データの部分を、理論値の濃度データから、画像形成装置1のエンジン特性に沿った濃度データに変換するのみである。従って、通常は非線形変換が行われるが、説明を分かり易くするために、本実施例では直線変換が行われるものとする。
Unlike the
濃度変換が行われた画素データは、LUT部22bからエッジ変換部23bに送られる。第1実施例で説明したエッジ変換部23は、LUT部22によって変換された画素データの隣り合う画素を比較して、画素同士が連続する場合は、完全に連続して露光されるように処理を行ったが、第2実施例のエッジ変換部23bは、その処理を行わず、画素データに基づいて、後述する方法で、立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置に変換する。更に、その方法には、本実施例に係わるスキュー検出部28bからスキャンラインごとにフィードバックされる、1ドットクロックあたりのディレイ段数に係わる校正処理が含まれる。
Pixel data that has undergone density conversion is sent from the
第2実施例のエッジ変換について、図12を参照して具体的に説明する。図12は、エッジ変換部23bによる画素データの変換方法を示す図である。ここで、画像処理部21から出力される画素データに含まれる理論的な濃度をNとし、LUT部22bによって変換されうる最大濃度幅をnで表す。更に、後述するスキュー検出部28bからスキャンラインごとにフィードバックされる、1ドットクロックあたりのディレイ段数をmとする(第1実施例では、200に固定)。このようにスキャンラインごとに検出された実際のドットクロックあたりのディレイ段数がフィードバックされて、エッジ位置の変換に使用されるため、隣り合う画素が連続する場合であっても、大きな数値に置き換える必要が無く、正確なエッジ位置のままでも出力されるパルスに切れ目が発生する恐れはない。
The edge conversion of the second embodiment will be specifically described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating a pixel data conversion method by the
次のスキュー調整部24、パルス生成部25、及びディレイチェーン回路26に関しては、第1実施例と同じであるため、その説明は省略する。但し、第2実施例では、ディレイチェーン回路26のEX−NOR回路の上流に入力される構成信号が省略されているため、図4に示した切替回路27は不要である。
Since the next
次にスキュー検出部28bであるが、基本的な構成と動作は第1実施例のスキュー検出部28と同じである。スキュー調整部24にフィードバックされるスキャンラインごとのスキュー値の検出方法も同様であるため、その説明は省略する。但し、第2実施例のスキュー検出部28bには差分を抽出する演算回路が追加されており、BD信号に基づいてスキュー値を検出するときに、併せて1基本クロックあたりのディレイ段数を検出して、1ドットクロックあたりのディレイ段数に変換し、その値をmとして前記したエッジ変換部23bにフィードバックする。
Next, the
例えば、図10(a)に示すように、BD信号が立ち上がって、EX−NOR回路を遅延伝搬しているときに、スキュー検出部28bは、フリップフロップ300_127〜300_0のHレベル状態を、118、78、38、0のように、基本クロックの立ち上がりごとに検出していく。このとき、新たに追加された前記演算回路は、0が検出される2つ前のHレベルの段数と1つ前のHレベルの段数の差分、つまり、78と38の差分を抽出する。この例では40であり、この数値がドットクロックあたりのディレイ段数であるm(200)に変換されてエッジ変換部23bにフィードバックされる。
For example, as shown in FIG. 10A, when the BD signal rises and propagates through the EX-NOR circuit by delay, the
例えば、動作環境の変化によって、遅延状態が変わり、上記の例で118、81、42、3,0のように検出される場合は、42と3の差分39が、ドットクロックあたりに変換され、m=195として、エッジ変換部23bにフィードバックされる。このようにすれば、スキャンラインごとに算出されるスキュー値と同時に、動作中のディレイ段数が確実に検出できるため、エッジ変換部23bで正確な立ち上がりエッジ位置と立ち下がりエッジ位置の変換を行うことが可能になる。また、新たな演算回路を付加するために、スキュー値の出力部とディレイ段数出力部とが分離可能になり、図4で示した、出力切替回路29が不要となる。また、遅延伝搬させる信号はBD信号のみで充分であり、図4に示した校正信号は不要になる。
For example, when the delay state changes due to a change in the operating environment and is detected as 118, 81, 42, 3, 0 in the above example, the difference 39 between 42 and 3 is converted per dot clock, As m = 195, it is fed back to the
第1と第2の実施例とも、所謂画像のスムージング処理を行うため、寄せデータが画素データに含まれている例について説明したが、スムージング処理を行わない、濃度データのみの画素データにも適用できることは言うまでもない。また、容易に理解できるように、具体的な数値を使用して説明したが、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。 In both the first and second embodiments, an example in which the so-called image smoothing process is performed so that the shift data is included in the pixel data has been described. However, the present invention is also applied to pixel data having only density data without performing the smoothing process. Needless to say, you can. Moreover, although it demonstrated using a specific numerical value so that it may be understood easily, this invention is not limited to these numerical values.
1 画像形成装置
2 操作部
2a 表示部
2b 操作入力部
3 給紙カセット
4 給紙機構
5 画像形成部
5a 感光体
7 パルス幅変調信号生成装置
8 定着部
9 排紙トレイ
10 制御部
11 レーザ露光装置
12 筐体
13 半導体レーザ光源
14 ポリゴンミラー
15 レンズ
16 ビームディテクタ
17 コンデンサレンズ
19 全反射ミラー
21 画像処理部
22、22b LUT部
23、23b エッジ位置
24 スキュー調整部
25 パルス生成部
26 ディレイチェーン回路
27 切替回路
28、28b スキュー検出部
29 出力切替回路
30 レーザ駆動電圧生成回路
100_0〜100_127、300_0〜300_127 フリップフロップ
200_0〜200_127 EX−NOR回路
201 出力バッファ
202 入力バッファ
P 用紙
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記パルス幅変調信号生成装置は、入力された前記主走査同期信号とその後に入力される前記画素データを順次遅延させて出力させる複数の遅延素子からなる遅延手段を有し、
該遅延手段で前記主走査同期信号が遅延伝搬して出力されるときに、前記パルス幅変調信号生成装置を駆動する基本クロックごとに、前記主走査同期信号が出力されるまでの残りの遅延素子の段数を検出し、残りの段数が0と検出された基本クロックの1つ前の基本クロックで検出された段数分を、遅延調整段数として、基本クロックに対して遅延させることにより、スキャンごとに前記画像信号を前記主走査同期信号から常に一定の時間後に出力させて前記主走査同期信号と同期させることを特徴とするパルス幅変調信号生成装置。 A pulse width modulation signal generating device that outputs an image signal for forming an image based on pixel data including pixel density information in synchronization with the main scanning synchronization signal while repeatedly scanning based on the main scanning synchronization signal In
The pulse width modulation signal generation device includes a delay unit including a plurality of delay elements that sequentially delay and output the input main scanning synchronization signal and the pixel data input thereafter.
When the main scanning synchronization signal is delayed and propagated by the delay means, the remaining delay elements until the main scanning synchronization signal is output for each basic clock for driving the pulse width modulation signal generation device For each scan by delaying the number of stages detected by the basic clock immediately before the basic clock where the remaining stage number is detected as 0 as the delay adjustment stage number. An apparatus for generating a pulse width modulation signal, wherein the image signal is always output after a predetermined time from the main scanning synchronization signal and is synchronized with the main scanning synchronization signal.
前記画素データを、その内容に応じて前記ドットクロックの周期あたりの前記遅延手段の遅延段数で表される、パルスの立ち上がり位置と立ち下がり位置とに変換する変換手段と、
該変換手段によって変換された前記画素データの立ち上がり位置と立ち下がり位置それぞれに対して前記遅延調整段数を加算する遅延調整手段とを有し、
遅延調整段数が加算された前記立ち上がり位置を、前記基本クロックあたりの遅延段数で除算した商に相当する基本クロック分遅延させてから、除算した剰余に対応する前記遅延素子に入力させるとともに、遅延調整段数が加算された前記立ち下がり位置を、前記基本クロックあたりの遅延段数で除算した商に相当する基本クロック分遅延させてから、除算した剰余に対応する前記遅延素子に入力させて前記遅延手段から画像信号を出力させることを特徴とする請求項1に記載のパルス幅変調信号生成装置。 The pulse width modulation signal generation device further includes a dot clock generation unit that divides the basic clock to generate a dot clock that defines a processing time for each pixel;
Conversion means for converting the pixel data into a rising position and a falling position of a pulse represented by the number of delay stages of the delay means per period of the dot clock according to the contents;
Delay adjustment means for adding the number of delay adjustment stages to each of the rising position and falling position of the pixel data converted by the conversion means;
The rising position to which the number of delay adjustment stages is added is delayed by a basic clock corresponding to the quotient divided by the number of delay stages per basic clock, and then input to the delay element corresponding to the divided remainder, and the delay adjustment The falling position to which the number of stages has been added is delayed by a basic clock corresponding to the quotient divided by the number of delay stages per basic clock, and then input to the delay element corresponding to the divided remainder from the delay means. The pulse width modulation signal generating apparatus according to claim 1, wherein an image signal is output.
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