JP3189321B2 - 変調装置 - Google Patents

変調装置

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JP3189321B2 JP26651491A JP26651491A JP3189321B2 JP 3189321 B2 JP3189321 B2 JP 3189321B2 JP 26651491 A JP26651491 A JP 26651491A JP 26651491 A JP26651491 A JP 26651491A JP 3189321 B2 JP3189321 B2 JP 3189321B2
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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、ビームを変調する変
調装置に関する。
【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。
【0003】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。
【0004】ここに、レーザビームの走査に同期した三
角波信号を用いるのは、色数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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
構成では画像信号をアナログ信号に変換して周期的パタ
ーン信号と比較していたので、D/A変換回路や比較回
路を必要とし、画像形成を高速化するには自ずと限界が
あった。
【0006】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、簡易な構成で、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。
【0007】
【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、被変調データに応じてビームを変調し、被
走査体上をビーム走査せしめる変調装置において、前記
被走査体上における前記ビームの位置を検出するビーム
検出装置と、このビーム検出装置が検出したビーム検出
信号に同期したクロック信号を生成するクロック信号生
成装置と、nビットのディジタルデータの最大値Nに対
する被変調データの値Vの割合(V/N)に比例し、前
記クロック信号の周期Tを最大遅延時間とする遅延時間
(V・T/N)で、前記クロック信号を遅延せしめる遅
延信号を生成する遅延信号生成装置であって、前記被変
調データにおける各桁の2 0 から2 n-1 までの重みに単位
遅延時間(T/N)をそれぞれ乗じた遅延時間を有し、
前記被変調データにおける各桁の値に応じてオン・オフ
される各桁ごとの遅延回路を直列接続した遅延信号生成
装置と、前記クロック信号と遅延信号とに基づき出力状
態を変化させ、前記ビーム検出信号に同期した変調信号
を生成するフリップフロップ装置とを備えて構成した。
【0008】
【作用】本発明によれば、図10に示すように、ビーム
検出装置によりビームが検出されビーム検出信号(BD
信号)が生成される。このビーム検出信号に基づき、例
えば原クロック信号発生装置をリセットすることによ
り、前記ビーム検出信号に同期したクロック信号aを生
成する。
【0009】一方、被変調データ(画像信号)は遅延装
置に入力し、この遅延装置は前記画像信号に応じて前記
クロック信号aを時間Dだけ遅延する遅延信号bを生成
する。即ち、前記遅延時間Dは被変調データにより変化
する。前記クロック信号aと遅延信号bとはフリップフ
ロップ装置に入力し、その出力状態を変化させる。例え
ば、フリップフロップ装置は、その出力状態を前記クロ
ック信号の立ち上がりエッジにより論理値「1」に、遅
延信号の立ち上がりエッジにより論理値「0」に変化さ
せ、変調信号eとして出力する。この変調信号eの論理
値「1」のパルス幅Wは、遅延装置の遅延時間Dと等し
くなり(W=D)、この遅延時間Dは被変調データによ
り変調されているので、変調信号eは被変調データによ
りパルス幅変調されたものとなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図1に本発明の変調装置を、画像形成のための露
光装置Rに適用した場合の概略構成を示す。
【0011】露光装置Rは、レーザ光を発生する半導体
レーザ1と、半導体レーザ1を駆動するドライブ回路2
と、半導体レーザ1が発するレーザ光の光強度を制御す
る光強度制御回路3と、レーザ光を平行光にするコリメ
ータレンズ4と、前記レーザ光を感光ドラム7上に走査
せしめる走査装置5と、走査速度補正用のf−θレンズ
6と、レーザ光が照射される感光ドラム7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8
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2に印加する変調回路9とから構成されてい
る。
【0012】前記半導体レーザ1は、図2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2は、図3に示すように、
半導体レーザ1に電流供給するトランジスタ21と抵抗
22と変調信号により切替わるスイッチ回路23とを有
し、変調回路9が出力する変調信号に従い半導体レーザ
1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3が出力する制御電圧に
対応した電流で半導体レーザ1を電流駆動(オン)し、
変調信号が「0」の場合は半導体レーザ1に電流を流さ
ない(オフ)。
【0013】前記光強度制御回路3は、図4に示すよう
に、通常半導体レーザ1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31と、モニタ
されたレーザ光を増幅する増幅回路32と、基準電源3
6の基準電圧Vref と前記増幅回路32の出力電圧とを
比較する比較回路33と、この比較回路33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34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35と、前記
基準電源36を有して構成され、半導体レーザ1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。
【0014】前記走査装置5は、回転多面鏡51とこの
回転多面鏡51を回転せしめるモータ52とを有し、こ
のモータ52により矢印A方向に回転し、コリメータレ
ンズ4から照射されたレーザビームを走査偏向する。
【0015】前記f−θレンズ6は、走査装置5により
走査偏向されるレーザビームが感光ドラム7の表面で等
速走査するように走査速度を補正する。
【0016】前記感光ドラム7は、回転駆動装置(図示
せず)により所定の等速度で回転し、表面には感光剤が
塗布されている。
【0017】前記ビーム検出回路8は、図5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81と増
幅回路82と比較回路83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9に通知する。
【0018】前記変調回路9は本発明の要旨にかかわ
り、図6に示すように、原クロックを発生する発振回路
91と、この発振回路91の発振周波数を分周してクロ
ック信号を生成する分周回路92と、前記クロック信号
を遅延させるディレイ回路93と、ディレイ回路の素子
を選択するスイッチ回路94と、フリップフロップ回路
95とを有して構成され、例えば8ビットのデジタルデ
ータV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eを生成する(図10参照)。
【0019】ここで、変調回路9の詳細構成を図7、図
8、図9、図11、図12に基づいて説明する。図7に
示すように、発振回路91は、周知の水晶発振回路であ
り、画像信号のクロック信号(図示せず)に比較し十分
高速な、例えば16倍の周波数の原クロック信号を発生
する。図8に示すように、分周回路92は、フリップフ
ロップ回路を4段縦列接続し、前記原クロック信号を1
6分周(2の4乗)してパルス幅Tのクロック信号aと
して出力し、ビーム検出回路8がBD信号を出力した場
合には、分周回路92を構成するフリップフロップ回路
はリセットされる。このため、出力されるクロック信号
はBD信号に同期し、その誤差はクロック信号の周期に
対して1/16未満である。このクロック信号aは、デ
ィレイ回路93に入力される。ディレイ回路93は、図
9に示すように、多数のディレイ素子(本実施例では2
54個)が縦列接続され、各ディレイ素子から遅延され
たクロック信号aが遅延信号として出力される。各ディ
レイ素子の遅延時間はクロック信号aの周期Tの1/2
55であり、各ディレイ素子が出力する各信号の遅延時
間は、0、T/255、2T/255、3T/255、
・・・、254T/255となる。フリップフロップ回
路95は、図11に示すように、D−フリップフロップ
96と微分回路97と画像信号のV=0を検出する検出
器98とを有して構成されている。D−フリップフロッ
プ96は、クロック信号aの立ち上がりによりセットさ
れ、スイッチ回路94から出力された遅延信号bを微分
回路97により微分したリセット信号cによりリセット
される。前記微分回路97は、図12に示すように、デ
ィレイ素子97aと2個のゲート97b、97cを有し
て構成され、ディレイ素子97aの遅延時間はディレイ
回路93で発生される最小遅延時間T/255より十分
短い。
【0020】次に露光装置Rの動作を、「レーザビーム
の光強度の制御」と「変調信号の生成」に分けて説明す
る。 (a)レーザビームの光強度の制御 変調動作の合間には、半導体レーザ1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3により半
導体レーザ1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。
【0021】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1はD/A
変換回路35(図4)が出力する制御電圧に応じた電流
でドライブ回路2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1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31(図
4)に入射して光強度に応じた光電流を発生し、増幅回
路32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33により基準電源36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Vref 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1の基準電圧Vref に対応する一定の光
強度となる。
【0022】(b)変調信号の生成 変調露光動作を図10に示すタイムチャートおよび図6
に示す変調回路に基づいて説明する。
【0023】前述のように、レーザビームの走査を検出
してBD信号が生成され、このBD信号に基づいてクロ
ック信号が生成される。一方、8ビット画像信号はスイ
ッチ回路94に入力し、ビット数に応じてディレイ回路
93より入力される255個の入力信号および0レベル
信号の中から1個を選択して出力する。即ち、前記選択
された信号は、画像信号に従って遅延されたクロック信
号bとなる。
【0024】クロック信号aに対する遅延されたクロッ
ク信号(遅延信号)bの遅延時間Dを画像信号に比例す
るように選択すれば、遅延時間Dは次式(1)で表され
る。ここに、Vは、0から25のいずれかの値をとる
画像信号の値を表し、V=255の場合はスイッチ回路
94は「0」レベルを選択するので、デューティ100
%の変調信号が形成される。
【0025】 D=V・T/255 (1) 但し、V=0、1、2、・・・、255 検出器98の出力dは、V=0の場合にクロック信号a
の入力に拘らずD−フリップフロップ96を強制的にリ
セットし、デューティ0%の変調信号を形成する。
【0026】フリップフロップ回路95が出力する変調
信号のパルス幅Wを次式(2)に示す。 W=D =V・T/255 (2) 以上のタイムチャートは前述のように図10に示される
が、出力される変調信号eのパルス幅Wは画像信号によ
り変調され、かつ、変調後のデューティ比は0%から1
00%まで可能となる。
【0027】このようにして形成された変調信号eに基
づいてドライブ回路2は半導体レーザ1をオン/オフ駆
動するので、感光ドラム7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。一
方、前述の如く光強度制御回路3によりオン時の光強度
は一定に保たれている。従って、前記光強度の一定化と
変調回路9で使用されるクロック信号aが前述の如くB
D信号に同期しているので、各走査毎に画素の露光位置
は同一となり、高品質の画像を高速で形成可能になる。
【0028】なお、ディレイ回路93およびスイッチ回
路94として図13に示すように、重み付けしたディレ
イ素子をスイッチ回路で選択する形式のものを縦列接続
した構成にしてもよい。このように構成すると、部品点
数が少なくて済むという利点がある。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ビ
ーム検出信号(BD信号)に同期したクロック信号を画
像信号に応じて遅延させてパルス幅変調を行っているの
で、例えば、Y、M、Cの各画像を感光ドラム上の同一
位置に形成でき、高速走査の下に高品質の画像を形成で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の変調装置を露光装置に適用した場合の
概略構成図である。
【図2】前記露光装置に用いる半導体レーザの特性図で
ある。
【図3】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4】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5】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6】前記露光装置に用いる変調回路のブロック図で
ある。
【図7】前記変調回路に用いる発振回路の電気回路図で
ある。
【図8】前記変調回路に用いる分周回路のブロック図で
ある。
【図9】前記変調回路に用いるディレイ回路の電気回路
図である。
【図10】前記変調装置の動作を示すタイムチャートで
ある。
【図11】図6におけるフリップフロップ回路の詳細回
路図である。
【図12】図11における微分回路の詳細回路図であ
る。
【図13】ディレイ回路の他の構成例である。
【符号の説明】
1…半導体レーザ 3…光強度制御回路 5…走査装置 7…感光ドラム 8…ビーム検出回路 9…変調回路 93…ディレイ回路 94…スイッチ回路 95…フリップフロップ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−65769(JP,A) 特開 平2−147257(JP,A) 特開 平2−63211(JP,A) 特開 平2−294155(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/04 - 1/207 H03K 5/13 - 5/145

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 nビットのディジタルデータである被変
    調データに応じてビームを変調し、被走査体上をビーム
    走査せしめる変調装置において、 前記被走査体上における前記ビームの位置を検出するビ
    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
    たクロック信号を生成するクロック信号生成装置と、nビットのディジタルデータの最大値Nに対する 被変調
    データの値Vの割合(V/N)に比例し、前記クロック
    信号の周期Tを最大遅延時間とする遅延時間(V・T/
    N)で、前記クロック信号を遅延せしめ遅延信号を生
    成する遅延信号生成装置であって、前記被変調データに
    おける各桁の2 0 から2 n-1 までの重みに単位遅延時間
    (T/N)をそれぞれ乗じた遅延時間を有し、前記被変
    調データにおける各桁の値に応じてオン・オフされる各
    桁ごとの遅延回路を直列接続した遅延信号生成装置と、 前記クロック信号と遅延信号とに基づき出力状態を変化
    させ、前記ビーム検出信号に同期した変調信号を生成す
    るフリップフロップ装置とを備えたことを特徴とする変
    調装置。
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