JP3149475B2 - 変調装置 - Google Patents

変調装置

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JP3149475B2 JP26651691A JP26651691A JP3149475B2 JP 3149475 B2 JP3149475 B2 JP 3149475B2 JP 26651691 A JP26651691 A JP 26651691A JP 26651691 A JP26651691 A JP 26651691A JP 3149475 B2 JP3149475 B2 JP 3149475B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、変調装置に係り、特に
画像信号を2値変調信号に変換し、走査用ビームを変調
する変調装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザビームカラープリンタ等に
使用されるカラー画像信号を2値化する変調装置では、
2値化された変調信号を形成する際に、中間調の階調性
を有するカラー画像を得るために次の方法を用いてい
る。即ち、デジタル信号で表される色分解されたカラー
画像信号を一旦アナログ信号に変換し、このアナログ信
号をレーザビームの走査に同期した周期的パターン信号
(例えば、三角波信号)と比較して、2値化された変調
信号を発生させる。
【0003】ここに、レーザビームの走査に同期した三
角波信号を用いる理由は、色数(例えば、Y、M、C)
の回数分だけ繰り返し露光してカラー画像を形成するた
め、各色の画素の中心位置を同一にするためである。
【0004】図4に従来のレーザプリンタに使用される
露光装置の概略構成図を示す。露光装置Rは、レーザ光
を発生する半導体レーザ101と、半導体レーザ101
を駆動するドライブ回路102と、半導体レーザ101
が発するレーザ光の光強度を制御する光強度制御回路1
03と、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ10
4と、前記レーザ光を感光ドラム107上に走査せしめ
る走査装置105と、走査速度補正用のf−θレンズ1
06と、レーザ光が照射される感光ドラム107と、レ
ーザビーム(レーザ光)の走査線上に配置されレーザビ
ームを検出してビーム検出信号を発生するビーム検出回
路108と、前記ビーム検出信号に基づき画像信号を変
調してドライブ回路102に印加する変調回路109と
から構成されている。
【0005】前記半導体レーザ101は、図5に示す特
性を有し、しきい値電流を超える駆動電流によりレーザ
光を発生する。前記ドライブ回路102は、図6に示す
ように、半導体レーザ101に電流供給するトランジス
タ121と抵抗122と変調信号により切替わるスイッ
チ回路123とを有し、変調回路109が出力する変調
信号に従い半導体レーザ101をオン・オフして電流駆
動する。例えば変調信号が「1」の場合は光強度制御回
路103が出力する制御電圧に対応した電流で半導体レ
ーザ101を電流駆動(オン)し、変調信号が「0」の
場合は半導体レーザ101に電流を流さない(オフ)。
【0006】前記光強度制御回路103は、図7に示す
ように、通常半導体レーザ101と同一容器に収納され
たレーザ光の一部をモニタするモニタダイオード131
と、モニタされたレーザ光を増幅する増幅回路132
と、基準電源136の基準電圧Vref と前記増幅回路1
32の出力電圧を比較する比較回路133と、この比較
回路133の出力に応じてカウントアップ・カウントダ
ウンするアップダウンカウンタ134と、アップダウン
カウンタのデジタル出力をアナログ信号に変換するD/
A変換回路135と、前記基準電源136を有して構成
され、半導体レーザ101が発光する際の駆動電流を制
御して光強度を一定に保つ働きをなす。
【0007】前記走査装置105は、回転多面鏡151
とこの回転多面鏡151を回転せしめるモータ152と
を有し、このモータ152により矢印A方向に回転し、
コリメータレンズ104から照射されたレーザビームを
走査偏向する。
【0008】前記f−θレンズ106は、走査装置10
5により走査偏向されるレーザビームが感光ドラム10
7の表面で等速走査するように走査速度を補正する。前
記感光ドラム107は、回転駆動装置(図示せず)によ
り所定の等速度で回転し、表面には感光材が塗布されて
いる。
【0009】前記ビーム検出回路108は、図8に示す
ように、レーザビームを検出するフォトダイオード18
1と増幅回路182と比較回路183とを有し、レーザ
ビームが照射されるとBD(Beam Detect )信号を出力
してレーザビームの走査タイミングを変調回路109に
通知する。
【0010】前記変調回路109は、図9に示すように
構成されている。即ち、周知の水晶発振器からなり画像
信号のクロックに比べ十分高速な、例えば、16倍の周
波数の原クロックを発生する発振回路191(図10)
と、前記原クロックを分周しクロック信号lを発生する
分周回路192(図11)と、画像データを一時記憶す
るラッチ193と、D/A変換器194と、三角波発生
回路196と、コンパレータ197とにより構成され、
デジタルデータとして入力される画像信号に対応したパ
ルス幅の変調信号を形成する。
【0011】次に、露光装置Rの動作を説明する。変調
動作の合間には、半導体レーザ101のしきい値電流の
大きさが変化した場合でも、光強度制御回路103によ
り半導体レーザ101が発光する際の光強度を一定に保
つ制御動作が行われる。
【0012】即ち、制御信号により制御動作が開始され
ると変調信号は「1」となり、半導体レーザ101はD
/A変換回路135(図7)が出力する制御電圧に応じ
た電流でドライブ回路102により駆動される。この駆
動電流に応じた光強度で半導体レーザ101はレーザ光
を出射する。出射されたレーザ光の一部がモニタダイオ
ード131(図7)に入射して光強度に応じた光電流を
発生し、増幅回路132により光強度電圧に変換増幅さ
れてその電圧値が比較回路133により基準電源136
の基準電圧Vref (レーザが点灯時の光強度であり、適
宜に設定する)と比較される。アップダウンカウンタ1
34は、前記比較結果によりそのカウント値を増減す
る。例えば、光強度電圧が基準電圧Vref より大きい場
合にはカウント値を減少させ、光強度電圧が基準電圧V
ref より小さい場合にはカウント値を増加させる。カウ
ント値が増減された結果、しきい値電流の大きさが変化
しても、レーザ光の光強度は半導体レーザ101の基準
電圧Vref に対応する一定の光強度となる。
【0013】次に、変調露光動作を図12を参照して説
明する。図11に示すように、前記クロック信号lは、
ビーム検出回路108がBD信号を出力した場合には、
分周回路192を構成するフリップフロップをリセット
するようになっている。このため、出力されるクロック
信号はBD信号に同期され、その誤差はクロック信号l
の周期に対して1/16未満である。
【0014】一方、画像信号であるデジタル画像データ
は、ラッチ193によりクロック信号に同期した画像デ
ータmとなる。画像データmは、D/A変換器194に
入力され、クロック信号lの立ち上がりのタイミングに
よりアナログ信号nに変換され、コンパレータ197の
一方の入力端に入力される。
【0015】同時に前記クロック信号lは、抵抗とコン
デンサにより構成された三角波発生回路196に入力さ
れ、クロック信号に同期した三角波信号oを発生する。
発生された三角波信号oは、コンパレータ197の他方
の入力端に入力される。このコンパレータ197は、前
記アナログ信号nと三角波信号oの信号レベルを比較
し、パルス変調された2値の変調信号pを出力する。
【0016】このように画像信号(デジタル画像デー
タ)は、変調回路109によりパルス幅変調され、変調
信号pとして出力される。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
構成では図12に示すように、実際にはD/A変換器1
94に固有の伝搬遅延時間τが生じるため、画像形成を
高速化する場合に、この伝搬遅延時間τが無視できなく
なり、自ずと高速化に限界があった。
【0018】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであり、前記各色毎の変調信号の中心
位置が同一になり、かつ、画像形成の高速化に適した変
調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】本発明は上記目的を達成
するために、画像信号を2値変調信号に変換し、前記2
値変調信号に基づき走査用ビームを変調する変調装置に
おいて、前記走査用ビームの走査到来を検出するビーム
検出装置と、このビーム検出装置が検出したビーム検出
信号に同期した基準波形を形成する基準波形形成装置
と、この基準波形のレベルと比較するための基準レベル
を発生する基準レベル発生装置と、前記基準波形のレベ
ルと基準レベルとを比較して前記基準レベルに対応した
クロック信号を発生するクロック信号発生装置と、前記
画像信号を前記クロック信号に同期して発生させる画像
信号生成装置と、前記基準波形と前記クロック信号に同
期して入力される画像信号とを比較し、2値変調信号を
形成する比較装置とを備え、前記画像信号発生装置が有
する固有の遅延時間に相当する時間だけ早めたクロック
信号を発生せしめるように前記基準レベルを設定し、前
記比較装置に入力する前記基準波形と画像信号とのタイ
ミングのずれを除去するようにした。
【0020】
【作用】本発明によれば、走査ビームはビーム検出装置
により検出され、ビーム検出信号を発生し、このビーム
検出信号に同期した基準波形(三角波信号)が基準波形
形成装置(三角波発生回路)により形成される。この基
準波形はクロック信号発生装置と比較装置(コンパレー
タ)の一方の入力端とにそれぞれ入力する。一方、画像
信号発生装置(D/A変換器)は固有の伝搬遅延時間τ
を有していて、この遅延時間は予め判明している。そこ
で、基準レベル発生装置(基準電圧源)の基準レベル
(基準電圧)を、前記クロック信号発生装置から発生さ
れるクロック信号が前記遅延時間τに相当するだけ早め
られたクロック信号になるように選択する。かかる時間
τだけ早められたクロック信号は画像信号生成装置(D
/A変換器)に加えられ、この画像信号生成装置からの
出力信号(アナログ信号)は前記基準波形(三角波信
号)とタイミングが一致する。従って、比較装置には前
記遅延時間のキャンセルされた画像信号と、基準波形と
がそれぞれ別入力端に同時入力され、画像信号に正確に
対応した変調信号が生成される。
【0021】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し、重
複記載を省略する。
【0022】図1に本発明の要旨にかかわる変調回路1
を示す。この変調回路1は、前記図4における変調回路
109と同等の動作をなす。図1に示すように、変調回
路1は、基準波形形成装置である三角波信号を発生する
三角波発生回路2と、この三角波信号を波形整形するク
ロック信号発生装置である波形整形回路3と、基準レベ
ル発生装置であり、例えば、ボリュームにより電圧可変
に構成された基準電圧源4と、画像信号生成装置である
ラッチ193およびD/A変換器194と、比較装置で
あるコンパレータ197とを有して構成され、後述のよ
うにデジタルデータとして入力される画像信号(デジタ
ル画像データ)に対応したパルス幅の変調信号を生成す
る。
【0023】ここで、前記三角波発生回路2を図2に基
づいて説明する。図2に示すように、三角波発生回路2
は、発振回路191と、分周回路192と、抵抗・コン
デンサ等からなる積分回路10等により構成され、BD
信号に同期した三角波信号b(図3参照)を出力する。
即ち、発振回路191は、前記形成される三角波信号o
に比較し、十分高速な、例えば16倍の周波数の原クロ
ックを発生する。この原クロックは分周回路192によ
り16分周され、矩形波信号を出力する。一方、分周回
路192を構成するフリップフロップ(図11参照)
は、BD信号によりリセットされ、前記BD信号に同期
した矩形波信号aが出力される。この矩形波信号aは、
積分回路10により三角波信号bに変形される。このた
め、出力される三角波信号bは、前記BD信号に同期さ
れ、その誤差は三角波信号の周期に対して1/16未満
である。
【0024】次に、変調回路1の動作を図3に示すタイ
ミングチャートに基づいて説明する。前記タイミングチ
ャートにおいて、区間Lは後述のようにD/A変換器1
94の伝搬時間τが比較的大きい場合であり、区間Sは
比較的伝搬時間τが小さい場合である。
【0025】前記三角波信号bは、整形回路3とコンパ
レータ197に入力される。整形回路3は、基準電圧源
4の基準レベルcと三角波信号bのレベルとを比較し、
基準レベルcが三角波信号bのレベルを越えている間を
クロック信号dを「1」として出力する。このように構
成すると、基準レベルcを変更することによりクロック
信号dの立ち上がりタイミングを変更することが可能で
あり、基準レベルcは、クロック信号dの立ち上がりが
画素開始点sに対して時間τだけ早くなるように設定さ
れる。ここに、区間Lは区間Sに比較し時間τが大きい
ため、基準レベルcは区間Lにおいて高く設定され、区
間Sにおいて低く設定されている。
【0026】一方、デジタル画像データは、ラッチ19
3に入力し、クロック信号dに同期した画像データとし
て出力される。この画像データは、D/A変換器194
に入力され、クロック信号dの立ち上がりのタイミング
に比較し前記D/A変換器194固有の伝搬遅延時間τ
だけ遅れたアナログ信号eに変換され、コンパレータ1
97の他方の入力端に入力される。即ち、一点鎖線で示
した伝搬時間τ=0の理想的なD/A変換器のアナログ
信号Qに比較し、実線で示したアナログ信号eは時間τ
だけ遅れた信号となる。ここに、基準電圧源4の基準レ
ベルcは、コンパレータ197に入力される三角波信号
bとアナログ信号eとのタイミングが一致するように設
定される。コンパレータ197は、アナログ信号eと三
角波信号bの信号レベルとを比較し、パルス幅変調され
た2値の変調信号fを出力する。
【0027】以上のように、画素周期に対してD/A変
換器194の伝搬遅延時間τが大きくても、クロック信
号dの立ち上がりを早くすることによりタイミングを合
わせることが可能となり、システムの高速化が可能とな
る。
【0028】このようにして形成された画像信号fに基
づいてドライブ回路102が駆動され、このドライブ回
路102が半導体レーザ101をオン・オフ駆動するの
で、感光ドラム107は画像信号に基づいてパルス幅変
調されたレーザビームにより走査露光されることにな
る。この場合に、前述の如く光強度制御回路103によ
りオン時の光強度は一定に保たれ、安定な露光が可能に
なっている。
【0029】また、変調回路1で用いられる三角波信号
bは、BD信号に同期しているので、各走査毎に画素の
露光位置な同一位置となり、また、各画素の露光の中心
は常に同一位置を保つので、高品質の画像を高速に形成
可能となる。
【0030】また、本実施例の変調装置をカラー画像形
成装置に適用すれば、カラー画像を形成するために色分
解された画像信号に基づいて前記パルス幅変調される変
調信号により変調されたビームにより、色数回だけ繰り
返し感光体を走査露光するので、各色の変調信号のパル
スの中心位置はクロック信号に対して常に同一位置関係
を保つ。従って、各色の画像中心位置は同一となり、正
確な混色が可能となり、高品質のカラー画像の形成が可
能となる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
準波形と基準レベルとを比較してクロック信号を形成す
ることにより画像信号生成装置の出力と基準波形とのタ
イミングを合わせることができるので、高速で高品質の
画像形成が可能な変調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の変調装置のブロック図であ
る。
【図2】前記変調装置を構成する三角波発生回路のブロ
ック図である。
【図3】前記変調装置のタイミングチャートである。
【図4】従来の露光装置の概略構成図である。
【図5】前記露光装置に用いる半導体レーザの特性図で
ある。
【図6】前記露光装置に用いるドライブ回路の電気回路
図である。
【図7】前記露光装置に用いる光強度制御回路のブロッ
ク図である。
【図8】前記露光装置に用いるビーム検出回路の電気回
路図である。
【図9】前記露光装置に用いる変調回路のブロック図で
ある。
【図10】前記変調回路に用いる発振回路の電気回路図
である。
【図11】前記変調回路に用いる分周回路のブロック図
である。
【図12】前記変調装置の動作を示すタイムチャートで
ある。
【符号の説明】
1…変調回路 2…三角波発生回路(基準波形形成装置) 3…波形整形回路(クロック信号発生装置) 4…基準電圧源(基準レベル発生装置) 101…半導体レーザ 103…光強度制御回路 105…走査装置 107…感光ドラム 108…ビーム検出回路(ビーム検出装置) 193…ラッチ(画像信号生成装置) 194…D/A変換器(画像信号生成装置) 197…コンパレータ(比較装置)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−65769(JP,A) 特開 昭57−193174(JP,A) 特開 昭57−3188(JP,A) 特開 平5−53417(JP,A) 特開 平4−249272(JP,A) 特開 平3−41870(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/04 - 1/207 H04N 1/23 - 1/31 G03G 15/04 - 15/047

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号を2値変調信号に変換し、前記
    2値変調信号に基づき走査用ビームを変調する変調装置
    において、 前記走査用ビームの走査到来を検出するビーム検出装置
    と、このビーム検出装置が検出したビーム検出信号に同
    期した基準波形を形成する基準波形形成装置と、この基
    準波形のレベルと比較するための基準レベルを発生する
    基準レベル発生装置と、前記基準波形のレベルと基準レ
    ベルとを比較して前記基準レベルに対応したクロック信
    号を発生するクロック信号発生装置と、前記画像信号を
    前記クロック信号に同期して発生させる画像信号生成装
    置と、前記基準波形と前記クロック信号に同期して入力
    される画像信号とを比較し、2値変調信号を形成する比
    較装置とを備え、 前記画像信号発生装置が有する固有の遅延時間に相当す
    る時間だけ早めたクロック信号を発生せしめるように前
    記基準レベルを設定し、前記比較装置に入力する前記基
    準波形と画像信号とのタイミングのずれを除去するよう
    にしたことを特徴とする変調装置。
  2. 【請求項2】 前記基準レベル発生装置は、発生する基
    準レベルを可変しうる可変レベル装置を備えたことを特
    徴とする請求項1記載の変調装置。
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