JP3576587B2 - パルス幅変調回路及びクロック生成回路 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、中間調記録可能なレーザビームプリンタ等で用いられ、アナログ信号と三角波とを比較してパルス幅変調信号を発生するパルス幅変調回路及びそれに用いられるクロック生成回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
三角波発生回路の一例を図2に示す。
【0003】
図2においてC21,C22は入力クロックの直流成分をカットするためのコンデンサ、R21,R22,R23,R24はトランジスタQ21,Q22のベースに適当な振幅のクロックが入力されるようにするための抵抗、Q23はハイインピーダンス入力の出力バッファである。
【0004】
同図において、適当な振幅の矩形波クロックが入力端子から入力されると、トランジスタQ21,Q22は交互にオン/オフ動作を繰り返し、その結果コンデンサC23チャージ/ディスチャージされ、三角波が発生する。
【0005】
この様子を図3のタイミングチャートに示す。
【0006】
すなわち、入力クロックがハイの状態ではQ21がオフ、Q22がオンして、C23の電荷を抵抗R25を介してディスチャージし、逆に入力クロックがローの状態ではQ21がオン、Q22がオフして、C23に電荷をチャージする。
【0007】
矩形波入力クロックのデューティがちょうど50%であれば、安定した三角波が連続して得られる。
【0008】
レーザビームプリンタでは、ポリゴンミラーの各面の微小なバラツキ等があっても、正常に画像を形成できるように、各スキャンの始めにレーザー光の検知センサを置き、その検知出力(ビームディテクト信号)に、画像データをパルス幅変調する際に用いる三角波の発生や画像データの出力のためのクロックの位相を同期させている。これにより、高画質の画像出力を達成している。
【0009】
したがって、このスキャン毎のクロック位相同期のため、三角波発生のためのクロックに周期的に不連続(中断期間)が生じる。
【0010】
従来、このクロックの中断期間では、次のスキャンのクロックの位相が定まるまでの間、三角波クロックはその直前の状態(ハイかロー)を保持するか、またはあらかじめ定められたハイ/ローのどちらかの状態に固定されるのが一般的であった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例では、クロックが中断している間、三角波が大きな直流成分を含んでしまい、安定したレベルに達するするまでに比較的長い時間がかかる。
【0012】
このため、クロックの中断区間から画像形成領域までの時間が機構上の都合で短い画像形成装置の場合、画像形成領域の先端において必要なパルスが得られず画像が形成されなかったり、あるいは逆に不必要なパルスが出てカブリを生じてしまう、という問題があった。
【0013】
この三角波のレベル変動の一例を図7に示す。
【0014】
本発明の目的は、光ビームを検知するセンサ出力にクロックを同期させる際に生じるクロックの中断があっても発生される三角波のレベル変動を防止し、安定したパルス幅変調信号を発生可能なパルス幅変調回路及びそれに使用するクロック生成回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のパルス幅変調回路は、アナログ信号と三角波信号とをレベル比較することによりパルス幅変調された信号を出力するパルス幅変調回路において、入力信号のレベルに応じて出力レベルを増加又は減少することにより前記三角波信号を発生する手段と、前記三角波発生手段への前記入力信号として周期的な中断期間を有するクロック信号を供給する手段であって、前記中断期間には、相互に異なるレベルの信号を略等期間前記三角波発生手段に供給するクロック信号発生手段と、を有することを特徴とする。
【0017】
また、本発明のクロック生成回路は、パルス幅変調信号に基づいて感光体上を光ビームで走査する走査手段と、前記走査手段により走査される光ビームを所定の位置で検知する検知手段を有する画像記録装置に設けられ、前記パルス幅変調信号を出力するために使用される三角波を発生する三角波発生回路に対して、前記三角波を生成するための三角波クロックを生成するクロック生成回路において、前記検知手段から出力される検知信号に同期した同期トリガ信号を発生する同期信号発生手段と、前記同期トリガ信号に同期したクロックを発生する同期クロック発生手段と、前記同期クロック発生手段から発生されるクロックを分周し、前記三角波クロックとして出力する分周手段と、前記分周手段に対してロードパスルを出力するロードパルス発生手段と、を有し、前記クロック発生手段は、前記同期トリガ信号の発生に同期して所定時間同期クロックの発生を停止し、前記ロードパルス発生手段は、前記同期クロックの停止後の前記三角波クロックの信号レベルがハイ及びローの期間が略等期間になるように再発生後の同期クロックと前記同期トリガ信号とに基づいて前記ロードパルスを発生することを特徴とする。
【0019】
【実施例】
本発明は、例えばデジタル複写機、レーザービームプリンタ(LBP)等の、レーザー光をポリゴンミラーの回転によりスキャンして感光ドラム上に画像を形成する画像形成装置に好適に適用される。かかる装置の概要を図6に示す。
【0020】
同図において、41は回転するポリゴンミラー、42はレーザーユニットで、ここから出たレーザー光は回転するポリゴンミラーによりスキャンされて、感光ドラム46へと導かれる。
【0021】
また、図6において、43はレンズ等の光学系、44は毎スキャンの先頭でビームを検知するためのセンサ、45はセンサへレーザー光を導くミラーである。
【0022】
このような装置において、センサ44によって検知された信号に同期してレーザユニット42からのレーザ光を画像信号で変調することにより、感光ドラム46上に静電潜像を形成し、図示しない現像器、転写器等により記録紙上に像形成が行われる。
【0023】
かかる電子写真方式では、一般にレーザ強度を制御することによる中間調再現が困難であるため、前記レーザユニット42には画像データによりパルス幅変調された信号を供給する方法が用いられる。
【0024】
そのためのパルス幅変調装置は図4に示される。
【0025】
同図において、30はセンサ44による検出信号に同期したクロック信号を発生する回路、31はデジタルデータ入力をアナログ信号に変換するD/Aコンバータ、32は三角発生回路、33はアナログ信号と三角波を比較し、パルス幅変調を行うコンパレータである。
【0026】
このパルス幅変調回路の動作の様子を図5に示す。
【0027】
デジタルデータ入力(この例では8ビット)の変化に伴って、出力のパルス幅が変化しているのがわかる。
【0028】
本実施例では、クロック信号発生回路30からの出力を制御することにより、従来技術(図2)で説明した様な三角波発生回路32からの不所望な三角波が発生されることを防止している。
【0029】
本実施例のクロック生成回路30のブロック図を図1に示す。
【0030】
同図において、1は三角波クロックの2倍の周波数の水晶発振器、2はビームディテクト信号(センサ44の出力)から同期トリガ信号を生成する同期トリガ信号生成回路、3は水晶発振器からのクロックを同期トリガ信号に同期したクロックに変換するクロック同期回路、4は同期トリガ信号と同期クロックから分周回路のロードパルスを生成するロードパルス生成回路、5は同期クロックを分周して三角波クロックを生成する分周回路である。
【0031】
本実施例のさらに詳しい回路ブロック図を図8に示す。
【0032】
同図に示すように、上記同期パルス生成回路はディレイラインとインバータとNANDゲートとから、上記ロードパルス生成回路はDフリップフロップ4個から、上記分周回路はANDゲートとDフリップフロップとから、それぞれ構成されている。
【0033】
なお、本実施例では同期トリガ信号からロードパルスを生成するようにしているが、ビームディテクト信号から生成するようにもできる。
【0034】
また、上記クロック同期回路3には様々なタイプのものがあるが、ここではその中身は問わない。
【0035】
本実施例のクロック生成回路の動作を、図9のタイミングチャートを用いて説明する。
【0036】
同図に示すように、ビームディテクト信号の立ち上がりで同期トリガ信号が作られ、それによって同期クロックが一旦停止し、同期トリガ信号の立ち上がりから一定時間T1おいて再び同期クロックがスタートする。そして、三角波発生回路32へのクロック(三角波クロック)の中断期間Tにおいて、上記期間T1では出力はハイレベルとなり、その後の期間T2ではローレベルとなる。期間T1と期間T2は略等期間となる様にロードパルス生成回路4のローフリップフロップの段数が決められている。
【0037】
本実施例では期間T2の後、三角波クロックは低レベルから再開するのでT1≒T2+T3/2(T3は三角波クロックの周期)となる様に設定している。T1とT2の差は好適には三角波クロックの1周期以下に定められる。
【0038】
また、同期トリガ信号と再スタートした同期クロックからロードパルスが作られ分周器5へ供給される。
【0039】
分周器は同期トリガ信号によりプリセットされるので、まず三角波クロックはハイになり、続いてロードパルスとクロックによりローになる。
【0040】
その結果、得られる三角波は直流成分の変動の少ないものになる。
【0041】
図7の場合と比較してみると、三角波が安定レベルに達するまでの時間が大幅に短縮されているのがわかる。
【0042】
ここで、上記同期トリガ信号、上記ロードパルスの各タイミングで、三角波クロックのレベルをハイ/ローどちらに固定するべきかという問題がある。
【0043】
どちらに固定しても三角波が安定レベルに達するまでの時間は短縮されるが、特にビームディテクト信号から画像形成領域までの時間が機構上の都合で短い画像形成装置の場合は、画像形成領域の先端で余計なパルスが出ないように設定することが望ましい。
【0044】
本実施例の場合、三角波の直流レベルを上げるとパルスが出なくなるわけであるから、まず画像形成領域から遠い方の同期トリガ信号のタイミングでは三角波クロックのレベルをハイ(すなわち三角波の直流レベルが下がる方向)に設定し、画像形成領域に近い方のロードパルスのタイミングでは、逆に三角波クロックをロー(すなわち三角波の直流レベルを上げる方向)に設定している。
【0045】
(他の実施例)
本発明の他の実施例のクロック生成回路の回路ブロック図を図10に示す。
【0046】
同図からわかるように、本実施例は分周器81の後にラッチ83を設け、それを同期トリガ信号のタイミングでセット、クリアパルス生成回路82で作られるクリアパルスでクリアすることで、上記実施例と同様な効果を得るものである。
【0047】
本実施例のクロック生成装置の動作を、図11のタイミングチャートを用いて説明する。
【0048】
前述の実施例と同様に、ビームディテクト信号から同期トリガ信号が作られ、それに同期したクロックがクロック同期回路から出力される。
【0049】
分周回路は同期クロックを単純に分周し、分周クロックを出力する。
【0050】
一方、同期トリガ信号から、フリップフロップ3個により図11に示すようなクリアパルスが作られる。
【0051】
ラッチは同期クロックを用いて分周クロックをラッチしていくが、クロック同期区間ではまず同期トリガ信号でプリセットされ、次にクリアパルスによりクリアされて、図11に示すような三角波クロックを出力する。
【0052】
この三角波クロックから作られる三角波を見ると、前述の実施例と同様に、直流成分の変動が小さく抑えられていることがわかる。
【0053】
本実施例でも期間T1に応じてクリアパルス生成回路のD−フリップフロップの後段に更にD−フリップフロップを設けることによりT1とT2を略等時間とする。実際にはT1≒T2+T3/2とする点も前述の実施例と同様であり、T1とT2の差は好適には三角波クロックの1周期以下とする点も同様である。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、三角波発生回路に入力すべきクロック信号が一時的に中断しても、迅速に三角波信号を適正な波形に復帰させることができ、安定したパルス幅変調信号を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のクロック発生回路の概要を示すブロック図
【図2】三角波発生回路の回路図
【図3】三角波発生回路の入力クロックと三角波出力のタイミングチャート
【図4】パルス幅変調回路のブロック図
【図5】パルス幅変調回路の各部における信号のタイミングチャート
【図6】レーザープリンタの画像形成装置の概要を示す図
【図7】従来例の三角波発生回路の動作を示すタイミングチャート
【図8】実施例1のクロック発生回路の回路ブロック図
【図9】実施例1のクロック発生回路の動作を示すタイミングチャート
【図10】実施例2のクロック発生回路の回路ブロック図
【図11】実施例2のクロック発生回路の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
1 水晶発振器
2 同期トリガ信号生成回路
3 クロック同期回路
4 ロードパルス生成回路
5 分周回路
31 D/Aコンバータ
32 三角波発生回路
33 コンパレータ
41 ポリゴンミラー
42 半導体レーザ
44 ビーム検出器
81 分周器
82 クリアパルス生成回路
83 ラッチ
Claims (6)
- アナログ信号と三角波信号とをレベル比較することによりパルス幅変調された信号を出力するパルス幅変調回路において、
入力信号のレベルに応じて出力レベルを増加又は減少することにより前記三角波信号を発生する手段と、
前記三角波発生手段への前記入力信号として周期的な中断期間を有するクロック信号を供給する手段であって、前記中断期間には、相互に異なるレベルの信号を略等期間前記三角波発生手段に供給するクロック信号発生手段と、を有することを特徴とするパルス幅変調回路。 - 前記中断期間は周期的なトリガ信号に前記クロック信号を同期させるための期間であることを特徴とする請求項1記載のパルス幅変調回路。
- 請求項2に記載のパルス幅変調回路を用いる画像形成装置において、
パルス幅変調された信号に応答して光ビームを発生する手段と、
前記光ビームで感光体上を走査するための偏向手段と、
前記偏向手段により偏向された光ビームを所定の位置で検出し、前記トリガ信号を発生する手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記クロック信号発生手段は、
前記三角波発生回路へ供給すべきクロック信号の逓数倍の周波数の基本クロックを発生する基本クロック信号発生手段と、
ほぼ周期的な同期トリガ信号を生成する手段と、
前記基本クロック信号と前記同期トリガ信号に基づいて、前記同期トリガ信号に位相同期した同期クロック信号を生成する手段と、
前記同期トリガ信号と前記同期クロック信号とに応答してパルス信号を生成する手段と、
前記同期クロック信号を分周し、前記三角波発生回路へ供給すべきクロック信号として出力する分周手段と、
前記同期トリガ信号に応答して前記分周手段の出力を特定のレベルに固定させ、前記パルス信号に応答して前記分周手段の出力を前記特定のレベルとは異なるレベルに固定させるレベル固定手段と、
を有することを特徴とする請求項1記載のパルス幅変調回路。 - 前記レベル固定手段は、前記分周手段の出力を前記同期クロック信号でラッチして出力クロックとするラッチ回路を備え、
前記同期トリガ信号に応答して前記ラッチ回路をセットして出力を特定のレベルに固定し、
前記パルス信号に応答して、前記ラッチ回路をリセットして出力を前記特定のレベルとは異なるレベルに固定することを特徴とする請求項4記載のパルス幅変調回路。 - パルス幅変調信号に基づいて感光体上を光ビームで走査する走査手段と、前記走査手段により走査される光ビームを所定の位置で検知する検知手段を有する画像記録装置に設けられ、前記パルス幅変調信号を出力するために使用される三角波を発生する三角波発生回路に対して、前記三角波を生成するための三角波クロックを生成するクロック生成回路において、
前記検知手段から出力される検知信号に同期した同期トリガ信号を発生する同期信号発生手段と、
前記同期トリガ信号に同期したクロックを発生する同期クロック発生手段と、
前記同期クロック発生手段から発生されるクロックを分周し、前記三角波クロックとして出力する分周手段と、
前記分周手段に対してロードパスルを出力するロードパルス発生手段と、
を有し、前記クロック発生手段は、前記同期トリガ信号の発生に同期して所定時間同期クロックの発生を停止し、
前記ロードパルス発生手段は、前記同期クロックの停止後の前記三角波クロックの信号 レベルがハイ及びローの期間が略等期間になるように再発生後の同期クロックと前記同期トリガ信号とに基づいて前記ロードパルスを発生することを特徴とするクロック生成回路。
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