JPH04151967A - パルス幅変調方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は入力信号と三角波等の基準信号とを比較してパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）を行うパルス幅変調方式に関し、
特にひとつの基準信号を用いて複数種類の出力信号を生
成するパルス幅変調方式に関する。

［従来の技術］ 従来、多値人力信号をパルス幅変調信号に変換する方式
どして、人力信号を所定周期の三角波やのこぎり波と比
較する方式がある。また、パルス発生周期を可変にする
際、複数の三角波を生成してそれぞれにパルスを作り、
必要に応じて出力を切り換える方式が一般的である。

ひとつの基準信号を用いて複数のパルス幅周期に対応す
るパルス信号を出力する方式として、第２図に示す方式
がある。すなわち、画像信号を画素ごとに変換してから
パルス幅変調することにより、たとえば２０２のような
１インチ−あたり２０［１１′ｌ泉の三角波を用いて、
２０１のような１インチあたり４００線ののこぎり波か
ら得られるパルスと同じパルス幅を生成する方式がある
。

第２図に示した例では、画像信号２０３を次のように変
換する。

・三角波２０２の立ち下がりと交差する画素（Ａ）人力
された画像信号ａ、ｂをそのまま出力する。

・三角波２０２の立ち上がりと交差する画素（Ｂ）画素
Ａにおける三角波と画像信号の交点Ｔａと、画素Ｂにお
ける三角波と画像信号の交点が等しくなるように、交換
した画像信号ａ′、ｂ′を出力する。

このように変換された画像信号２０４と三角波２０２を
コンパレータに人力したときの出力波形は２０６のよう
になる。

次に、このコンパレーク出力波形２０６のうち、三角波
の立ち上がりにあたる画素Ｂを反転し、ＰＷＭ信号２０
８を得る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来例では、画像信号は三角波の振幅方向に上下対
称な動作範囲をもっており、反転して立ち下がる部分Ａ
と同じパルスを生成するための変換画像信号ａ′がすべ
ての入力画像信号ａに対して存在することが前提となっ
ている。

実際には、階調再現の線形性など諸条件を考慮して、画
像信号の動作範囲を例えば第５図に示すように三角波に
対して非対称に設定している場合がある。このため、入
力画像信号ａに対してａが存在せず、三角波の立ち上が
りと立ち下がりで出力パルス幅を等しく生成できない場
合が生じる。

本発明の目的は上記従来例に鑑みてなされたもので、立
ち上がりと立ち下がりで生成されるパルス幅特性を等し
くすることにより、ムラの少ない良好なＰＷＭ画像信号
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は画信号な画素単位
に同期した基準信号と比較して可変幅画像信号を発生す
るパルス幅変調方式において、前記画信号の動作範囲を
前記基準信号の振幅方向に対称に設定する設定手段と、
前記設定された動作範囲内で前記画信号を変換する少な
くとも１つの変換手段と、前記変換手段により変換され
た画信号を前記基準信号と比較することによりパルス幅
変調信号を出力する比較手段とを具備したものである。

［作　用］ 本発明においては、画像信号の動作範囲を基準信号の振
幅方向に対称に設定することにより、画素ごとのパルス
幅のムラを小さくシ、良好な可変幅パルス信号を得るこ
とができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

まず、レーザビームプリンタ自体の説明を行第３図は、
本発明の一実施例によるレーザビームプリンタの構造断
面図である。図中の３０１は感光ドラムであり、ポリゴ
ンスキャナ３０２によって照射されるレーザ光により、
その表面に静電潜像が形成される。この潜像は現像器３
０３によって１−ナー現像され、給紙カセット３０４か
ら給紙された紙上に転写器３０５によって転写される。

こうして、トナー像が転写された紙は搬送ベルト３０６
によって定着器３０７に移送され、紙表面にトナーが圧
熱定着される。３０８は紙上に転写されなかったトナー
を回収するクリーナである。

第４図は本実施例のレーザビームプリンタのレーザ像形
成部の構成を示す図である。図中の４０４はビデオ信号
４１６に同期してポストコンピュータより入力されるビ
デオクロック、４０５はビデオ信号４１６の水平同期信
号（Ｈ３ＹＮＣ）である。

４０２はポストコンピュータより人力される前述のビデ
オクロック４０４と水平同期信号Ｈ３ＹＮＣ４０５及び
ビデオ信号４１６とスクリーンデータ（線数データ）　
４１７　、更には後述するパルス幅変調部４０３よりの
ｌｌ５ＹＮｃ１１　とビデオクロック１０１を入力して
、画像信号の周波数変換を行ってビデオデータ１０２と
スクリーンデータ１０３とを出力する画像データの周波
数変換部である。この周波数変換部４０２は１ライン分
のＦＩＦＯ（フィーストイン・ファーストアウト）メモ
リを備えており、このメモリにビデオ信号４１６を蓄え
てパルス幅変調部４０３よりのビデオクロック１０１に
よって読出している。

レーザ光が感光ドラム３０１上を走査する開始点近傍に
はＢＤミラー４０７が設けられており、このＢＤミラー
４０７により反射されるレーザ光をオプティカル・ファ
イバ４０６によりＢＤ検出器４０１に導入している。こ
うしてレーザ光がＢＤ検出器４０１により検出されると
、ＢＤ信号１０が検出される。すなわち、ＢＤ倍信号ビ
ームの実際の走査位置を示す信号となる。このＢＤ倍信
号Ｏはパルス幅変調部４０３に入力されるとともに、不
図示のホストコンピュータにも送出されており、ボスト
コンピュータはＢＤ信号１０に同期して、］ラインの水
平同期信号ＨＳＹＮＣ４０５ビデオクロック４０４６ビ
ツトのビデオ信号４１６及び記録線数を示すスクリーン
データ４１７を出力する。

本実施例における感光ドラム３０１のレーザ走査方向の
（主走査方向）の有効長はＡ３であり、記録密度は主走
査方向／ドラム回転方向（副走査方向）ともに４００　
ドツト／インチ（ｄｐｉ）　、　４００ライン／インヂ
（ｌｐｊ）であり、ドラム３０１の周速は１秒当り０．
３インヂであるため、ＢＤ信号１０の周期は１／１２０
（秒）、すなわち８．３３ミリ秒となる。従って、ポス
トコンピュータはこの８．３３ミリ秒周期のＢＤ信号１
０に応じて、１ラインの画像データを任意のスピードで
Ａ３幅分（４６７７画素）伝送する。

パルス幅変調部４０３はビデオクロック］的によって周
波数変換部４０２よりビデオデータ１０２を読出してお
り、このビデオクロック１０１の周波数はｌＯ面体ミラ
ー４１０の有効利用率７０％によって規定される。この
実施例では、ＢＤ信号１０の周期を８．３３ミリ秒とす
ると、その７０％でＡ３幅の４６７７画素の画像データ
を読出すため、ビデオクロック１３の周波数は８０２ｋ
Ｈｚとなる。

パルス幅変調部４０３で変調されて出力されたレーザ光
は、コリメータレンズ４０８．シリンドリカルレンズ４
０９を通して１０面体ミラー４１０に入力される。ポリ
ゴン・スキャナ・モータ４１２はＩＯ面体ミラー４１０
を回転させ、レーザ光を反射して走査させる。４１３は
ｆ−θ補正を行う結像レンズで、結像レンズ４１３より
出力されたレーザ光は、反射ミラー４１４によって反射
されて感光ドラム３０１上に結像され、変調信号のパル
ス幅に対応した電位の潜像を形成する。

次に、パルス幅変調回路について説明する。

第１図は、本実施例におけるパルス幅変調部４０３の概
略構成を示すブロック図である。本図中の１０１はビデ
オクロック、】０２および１０３は周波数変換部４０２
からのビデオデータと記録線数（スクリーン）データで
ある。このスクリーンデータ１０３ば°０°°のとき１
インチあたり４００本のスクリーンで、°゛１°゛のと
き１インヂあたり２００線のスクリーンで記録されるこ
とを表わしている。

１０４は変換テーブル１１３により変換されたビデオデ
ータであり、Ｄ／Ａ変換器１１４にＪ：リアナログビデ
オデータ１０５になる。１０６は２００線三角波生成部
】１１により三角波５０１を生成するためのクロックで
あり、°“０゛°のとき三角波の立ぢ下がりに、“１°
′のとき立ち上がりに対応する。１１５は角波５０１と
アナログビデオ信号１０５を化較し、三角波の方がビデ
オ信号より大きいとき°“１°。

を、小さいとき°゛０゛°を出力するコンパレータであ
る。

１１６は排他的論理和回路であり、コンパレータ１１５
からの出力信号１０８のうち、三角波２０１の立ち下が
りに相当する部分はそのまま出力し、立ち上がりに相当
する部分は論理反転する。

１１７は線数切り換え回路であり、スクリーンデータ１
０３の値に応じて２００線出力信号１０８と４００線出
力信号１０７を切り換えてレーザ駆動信号を出力する。

第６図に、信号発生の原理を示す、また、第５図は２０
０線三角波、４００線のこぎり波で必要なパルス幅の最
小幅（００）と最大幅（ＦＦ）を示しており、以降の各
方式においては５０３〜５０６に示した出力波形を目標
とし生成するものとする。

第６図（ａｌ　、　（ｂ）は２００線三角波５０１を用
いて、４００線のこぎり波５０２にそれぞれ画像信号°
“００°’　、　　”ＦＦ”が人力された場合の出力波
形５０５と等しいパルス幅を得る原理を示す。

まず、画像信号の動作範囲のうぢ、この例では“’６３
”にあたる信号レベルを、００°゛にあたる信号レベル
と三角波の振幅に関して対称となるように調整する。こ
れは、“００°°が入力されたとき三角波の立ぢ上がり
ＣＢ）にあたる画素な°“６３°°に設定して三角波と
の交点が三角波の立ち下がり（Ａ）と等しくなるように
するためである。このとき、第５図に示された従来の画
像信号動作範囲において°゛６３°°で示されていた画
像信号レベルなＸ＋、第６図の“°６３°°の画像信号
レベルなｘ２とし、第６図で設定した画像信号動作範囲
においてｘ、にあたるディジタル信号をＯで表わす。

次に４００４９のビデオデータ゛００°゛に相当するパ
ルスを得るには、第６図（ａ）のようにＡ部分では”ｏ
ｏ”をそのまま、Ｂ部分ではビデオデータな変換テーブ
ル１１３で°°６３°゛に変換して出力し、Ｄ／Ａ変換
されたアナログビデオデータ１０５をコンパレータ１１
５に人力する。すると、コンパレータ出力波形１０８は
図に示すようになる。この出力波形のうちＢ部分にあた
る信号を論理反転さセで、第５図の５０５で示した４０
０線°゛００°°のレーザ駆動信号と等しいパルス幅の
出力信号１０７を得る。

４００線の°°６３°゛に相当するパルスを得るには、
第６図（ｂ）に示すように、Ａ部分では従来の６３゛°
の画像信号レベルＸ１に対応するビデオデータＰを出力
し、Ｂ部分では画像信号レベルＸ２　　Ｘに対応するビ
デオデータＰ′を出力する。その後は（ａ）の場合と同
様、Ｂにあたる信号は反転して第５図における４００線
ＦＦ出力波形５０６と等しいパルス幅を得る。

００以上６３以下の任意のビデオデータ１０２が人力さ
れたとき、４００線パルスを得るための画像信号変換テ
ーブルの内容は、入力されたビデオデータをＸとすると
、以下のように表わされる。

Ａ部分：　ｘ　′＝　ｘ　＊　Ｐ／６３Ｂ部分：　ｘ　
′＝　６３−（ｘ　＊　Ｐ／６３）第６図（Ｃ）は新た
に設定した画像信号の動作範囲で第５図に示した従来の
動作範囲から得られるのど等しい２００線パルス幅特性
を得る原理を示す。このとき、入力されたビデオデータ
１０２から２００線パルスを得るための画像信号変換テ
ーブルの内容は、次のようになる。

ｘ′＝ｘＸＰ／６３ 次に、第７図〜第９図を参照して第２の実施例を説明す
る。

第７図は、本発明の第２の実施例における１インヂあた
り４００線のレーザ駆動信号の生成法の原理を示す。ま
た第８図は、同様に第２の実施例におけるＪインチあた
り２００線のレーザ駆動信号の生成法の原理を示してい
る。

第２の実施例では、アナログビデオ信号の動作範囲Ｘ、
を広げずに、アナログビデオ信号にオフセラｌ□ｘｏを
加えることによって、三角波の振幅に対し画像信号動作
範囲が対称になるように設定する。

第７図（ａ）は従来の画像信号動作範囲で４００線のこ
ぎり波とビデオデーラダ゛Ｘ°°を比較したときのパル
ス幅出力信号７０１を示す。この出力信号７０１と同じ
パルス幅を第２の実施例で得るための原理を第７図（ｂ
）に示す。

入力されたビデオデータ゛ｘ”は、画像信号変換テーブ
ルによって次のように変換される。

Ａ部分：Ｘ′：Ｘ Ｂ部分：ｘ′＝６３−ｘ このように変換されたビデオ信号７０２と２００線三角
波５０１を比較したときのコンパレータ出力信号は７０
３のようになる。ここで、画像信号にオフセットｘ０を
加えた事により、第７図（ｂ）に示すようにコンパレー
タ出力信号７０３は１画素につきΔＴ　＝ｘｏ＊Ｔ／Ｖ
。

たけパルス幅が大きくなる。よって目標とするパルス幅
７０１を得るためには、反転信号７０４の反転タイミン
グを第７図（ｂ）に示すように△Ｔだけ遅らせることに
より、Ａ部分・Ｂ部分ともに出力パルス幅を八Ｔだけ減
らして求めるパルス幅出力信号７０５を得る。

第８図（ａ）は、従来の画像信号動作範囲でビデオデー
タ”　ｘ　”が入力されたときのレーザ駆動信号８０］
を示ず。このパルス幅特性を第８図（ｂ）のようにオフ
セラ１−ｘｏがかかった状態で得るためには、以下のよ
うな手法をとる。

まずビデオデーラダ°Ｘ°°は変換せず、そのまま三角
波と比較してコンパレータ出力波形８０２を得る。ここ
で、２００線パルスは１周期２画素であり、１画素につ
き△Ｔだけパルス幅が増加することから、１パルスあた
り　２ΔＴだけパルスが太き（出力されることになる。

そこで、コンパレータ出力波形８０２を２△Ｔだむづ遅
らせた信号８０３を生成し、信号８０２と８０３の論理
積を求めることによって、必要なパルス幅８０１と同じ
パルス幅特性を持つ出力信号８０４を得る。

第９図は、第２の実施例におけるパルス幅変調部の回路
構成を示すブロック図である。ここでは、三角波の立ち
上がり・立ぢ下がりを表わず反転信号１０６を遅延回路
９０１を通してΔＦだけ遅らぜ、コンパレータ１１５か
らの出力波形との排他的論理和な求めることにより、４
００線パルスを得る。一方、コンパレータ１１．５の出
力は遅延回路９０２により　２△Ｔだけ遅らせた出力と
共にＡＮＤ回路９０３に入力される。この出力ｉ′：Ｊ
第８図８０４のようになる。

その他の回路構成は第１図と同様であるので、説明を省
略する。

［発明の効果］ 以上説明したとおり本発明によれば、入力されたビデオ
データを三角波等の基準信号と画像信号の対称性を考慮
して変換することにより、従来の変換法では生成できな
かった、必要なパルス幅特性に対応する画像信号の動作
範囲が三角波等の振幅に関して非対称であった場合につ
いても、１つの基準信号から複数のレーザ駆動信号を画
素ごとのムラを生ずることなく生成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例の回路構成を示す
ブロック図、 第２図は従来技術におけるパルス生成法の説明図、 第３図は本発明の一実施例であるレーザビームプリンタ
の断面図、 第４図は第１の実施例のレーザビームプリンタにおける
レーザ像形成部の構成図、 第５図は第１の実施例におけるパルス生成の目標パルス
幅を示す図、 第６図は第１の実施例にお＆−ｊるパルス生成の原理を
示す図、 第７図は第２の実施例における４００線パルス生成の原
理図、 第８図は第２の実施例における２００線パルス生成の原
理図、 第９図は本発明の第２の実施例における回路構成を示す
ブロック図である。 ・・・ビデオクロック、 ・・・ビデオ信号、 ・・・スクリーンデータ、 ・・・変換されたビデオデータ、 ・・・アナログビデオ信号、 ・・・三角波生成りロック（反転信号）・・・４００線
パルス出力信号、 ・・・２００線パルス出力信号、 ・・・レーザ駆動信号、 ・・・画像変換テーブル、 ・・・コンパレータ、 ・・・線数切換回路、 ・・・周波数変換部、 ・・・パルス幅変調部、 ・・・２００線三角波、 ・・・４００線のこぎり波。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画信号を画素単位に同期した基準信号と比較して可
   変幅画像信号を発生するパルス幅変調方式において、 前記画信号の動作範囲を前記基準信号の振幅方向に対称
   に設定する設定手段と、 前記設定された動作範囲内で前記画信号を変換する少な
   くとも１つの変換手段と、 前記変換手段により変換された画信号を前記基準信号と
   比較することによりパルス幅変調信号を出力する比較手
   段と を具備したことを特徴とするパルス幅変調方式。