JPH0490212A - パルス発生器用データ生成装置 - 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】 ｉｔ上立五月上１ 本発明は、パルス幅制御されたパルスを発生する装置（
ＰＷＭパルス生成回路）に関する。詳しくは、入力デー
タに対する出力パルスの幅が変動する（あるいは不明で
ある）パルス発生器より任意の目標パルス幅を有するパ
ルスを発生させるために、目標パルス幅に対応する原始
データからパルス発生器用の入力データを生成するデー
タ生成装置に関するものである。

！】１桿ｌ術− デジタル複写機やレーザープリンタ等で用いられるレー
ザー印字装置では、レーザー出力を変調することにより
印字濃度を制御する方式のものがある０、この場合、通
常、レーザー出力はパルス幅により制御されるため、印
字データをそれに応じたパルス幅を有するパルスに変換
するパルス幅制御（ＰＷＭ）が必要となる。

高速レーザー印字装置では印字データの処理速度も高速
であり、データを転送するためのパルスの幅も非常に短
いものとなっている。ここで更に、各印字ドツトのデー
タに印字濃度に関する情報（階調情報）を加え、パルス
幅を印字濃度に応じて制御するとなると、基準グロック
パルスとして非常に高速なものを用いる必要がある６例
えば、印字濃度（階調）を８段階で表現しようとすると
、階調が無い場合に比べて１７８の幅の基準パルスを用
意しなければならない、しかし、基準クロックパルスを
高速化すると、それに応じて周辺デバイスも高速タイプ
のものを用いる必要があり、全体として装置のコストが
大幅に上昇するため、普及をのＯＡ機器にこのような高
速基準クロックを採用することは難しい。

そこで、このようなパルス幅制御（ＰＷＭ）を行うため
に高速の基準クロックを用いるのではなく、デイレイ素
子を利用してＰＷＭパルスを生成する方法が考えられて
いる。これは、基準となるパルス（通常、グロックパル
ス）を幾つかのデイレイ素子を通すことによって遅延さ
せ、その遅延されたデイレイパルスと（遅延されない）
基準パルスの差により短い幅（遅延時間がこの幅に対応
する）のパルスを得るというものである。

と デイレイ素子を利用したＰＷＭパルス生成回路（以下、
ＰＷＭ回路という）から任意の幅のパルスを得るために
は、そのＰＷＭ回路中の幾つのデイレイ素子を用いるか
というデイレイ素子の段数のデータをＰＷＭ回路に入力
する。

しかし、デイレイ素子はＰＷＭ回路（一般にＩＣ化され
ている）毎に特性が少しずつ異なり、同一の段数データ
を入力してもＰＷＭ回路（Ｉ　Ｃ）毎に出力されるパル
スの幅が異なる。また、１個のＰＷＭ回路においても、
使用される環境の温度や電源電圧の変動により同一人力
データ（段数データ）に対する出力パルス幅は異なって
くる。

従来、ＰＷＭ回路（Ｉ　Ｃ）の個体間のバラツキは、Ｉ
Ｃ毎に入力と出力の関係を取ることにより調整を行って
いたが、これは時間と人手がかかる面倒なものであった
。また、この方法では個体差は解消できるものの、環境
温度や電源電圧の変動による出力パルス幅の変動には対
処できなかった。

一方、ＰＷＭ回路をレーザープリンタ等の具体的な装置
に用いる場合、ＰＷＭ回路から出力させるパルスの幅を
指定するためのデータ（原始データ）を環境の温度や電
源電圧に応じて変化させることはできない。例えば、レ
ーザー出力時間によって印字濃度を制御する形式のレー
ザープリンタでは、印字濃度に関するデータ（以下、単
に印字データと言う）をＰＷＭ回路に入力して、レーザ
ー発生器に与えるべき所定の幅のパルスを出力させるの
であるが、印字データをＰＷＭ回路の個体差あるいは特
性変化に応じて変化させることはできない、そこで、Ｐ
ＷＭ回路から所望の幅のパルスを発生させるための原始
データ（上記例では印字データ）を基に、パルス発生回
路の入力データを生成する装置が必要となる。

以上の、印字データ（Ｍ始データ）、ＰＷＭ回路八入へ
する段数データ、及びＰＷＭ回路から出力されるパルス
の幅（基準パルスの幅を１００％としたときの相対値）
の関係を図示すると、第２図のようになる。このグラフ
の左半分の方に示した３本の直線は、遅延時間が非常に
短いデイレイ素子で構成されたＰＷＭ回路ＣＭＩＮ１　
遅延時間が非常に長いデイレイ素子で構成されたＰＷＭ
回路ＣＭＡＸ、　　その中間程度の遅延時間を有するデ
イレイ素子で構成されたＰＷＭ回路ＣＭＤ１　　の３種
のＰＷＭ回路について、入力された段数のデータと出力
されるパルスの幅の関係を示すものである。例えば、遅
延時間が非常に短いデイレイ素子を用いたＰＷＭ回路Ｃ
ＭＩＮから５０％幅のパルスを得るためには、中間程度
のＰＷＭ回路ＣＭＤよりも大きな値の段数データを入力
しなければならない（すなわち、より多くのデイレイ素
子を用いなければならない）。また、上述の通り、１個
のＰＷＭ回路であっても環境温度や電源電圧の変化によ
ってデイレイ素子の遅延時間が変化するため、入力デー
タ（段数データ）と出力パルス幅の関係は場合によって
ＣＭＩＮからＣＭＡＸまで変化する。

このように、入力データに対して出力パルス幅が変動す
るＰＷＭ回路に、印字データを単に一定の関係して変換
した段数データを入力しても、それにより得られるパル
ス幅は個々の回路毎に、あるいは環境温度・電源電圧に
応じて変動する。例えば、５０％濃度に相当する印字デ
ータＰ５０を入力したとしても、それにより得られるパ
ルス幅（すなわち、実際の印字濃度）は５０％よりも低
いｔｌという値となる場合もあるしくＣＭＩＮの場合）
、１００％（すなわち、黒）となる場合もある（ＣＭＡ
Ｘの場合）、また、１００％濃度（黒）に相当する印字
データＰ　１００を入力しても、ハーフトーン（パルス
幅ｔ２）にしか印字されない場合も生じてくる（ＣＰｉ
ＩＮの場合）。

本発明は、このようなＰＷＭ回路の個体差、温度・電源
電圧変動等による出力パルス幅の変動の問題を解決し、
これらの変動にもかかわらず、任意のパルス幅を有する
正確なパルスを発生させることのできるＰＷＭ回路用入
力データ生成（あるいは、データ変換）装置を提供する
ことを目的とする。

ｉ鳳玉邂　　　ための　　、 上記目的を達成するため、本発明では、第１図に示すよ
うに、パルス発生器１０より目標パルス幅を有する出力
パルスＳｏを発生させるために、目標パルス幅に対応す
る原始データＤｏから該パルス発生器用入力データＤｉ
を生成する装置において、原始データＤｏを所定の変換
関係に基づきパルス発生器１０の入力データＤｉに変換
する変換手段１２と、上記所定の変換関係を変動させる
変換関係変動手段１４と、 パルス発生器１０の出力パルスＳｏを所定のパルス幅を
有する校正パルスＳｃと比較する位相比較手段１８と、 位相比較手段１８において両パルスＳ　ｏ、　Ｓ　ｃの
幅が一致した時点での校正パルスＳｃのパルス幅に対応
する校正原始データＤｏｃと入力データＤｉとの変換関
係を保持する変換関係保持手段１６と、を備えることを
特徴とする。

上記発明の構成では、次のような動作が行われる。まず
、原始データＤＯは変換手段１２において所定の変換関
係によってパルス発生器１０の入力データＤｉに変換さ
れるが、変換関係変動手段１４はこの変換関係を変動さ
せる。従って、変換手段１２に校正パルスＳｃのパルス
幅を表す一定の原始データ（校正原始データ）Ｄｏｃを
与えていても、入力データＤｉは変化する。パルス発生
器１０からは、各時点において、入力データＤｉに対応
する幅を有するパルスＳｏが出力される。このパルスＳ
Ｏは位相比較手段１８において校正パルスＳｃと位相比
較され、その結果は変換関係変動手段１４にフィードバ
ックされる。これにより、変換関係変動手段１４は両者
Ｓｏ、　Ｓ　ｃの幅が等しくなるように変換手段１２に
おける変換関係を変動させ、入力データＤｉに反映させ
る。

パルス発生器１０の出力パルスＳｏのパルス幅と校正パ
ルスＳｃのパルス幅とが一致した時点で、そのときの校
正原始データＤｏｃと入力データＤｉとの変換関係を変
換関係保持手段１６に保持しておく。

このようにしてデータ変換に関する校正が終了した後、
所望のパルス幅に対応する原始データＤ０を変換手段１
２に入れると、変換手段１２は変換関係保持手段１６に
保持されている上記関係を基に入力データＤｉを作成し
、パルス発生器１０に入力する。

これにより、パルス発生器１０からは上記所望の幅を有
するパルスＳｏが発生される。

男」１例− 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
３図は、デジタル複写機のレーザー印字装置のレーザー
出力調整を行うためのパルス幅制御（ＰＷＭ）パルス生
成回路のブロック図である。

本実施例では、パルス発生回路５０は、インバータＩＮ
Ｖ、４個のデイレイ素子Ｄｉ、　Ｄ２．　Ｄ３．　Ｄ４
、それらのデイレイ素子を回路に入れるか入れないかを
選択するセレクタ３２及びＡＮＤ回路ＡＮＤから構成さ
れている。このパルス発生回路５０は、基準パルスＳａ
！基に、任意の幅（但し、基準パルスＳａの屑期以内）
のパルスｓｂを生成するものであり、その原理は次の通
りである。

基準パルスＳａは本パルス発生回路５０内で２つのルー
トに分けられ、一方（第３図では上の方）のル−トでは
反転・遅延され、他方のルートではそのまま、共にＡＮ
Ｄ回路に入力される。従って、ＡＮＤ回路からは、デイ
レイ素子によって遅延された時間だけの幅を有するパル
スｓｂが出力される。

ここで、セレクタ３２に段数データＤｉを入力すること
により、そのデータに応じた段数のデイレイ素子（Ｄｉ
、　Ｄ２．　Ｄａ、　Ｄ４のうちの１個又は２個以上の
組み合わせ）が選択され、遅延時間を調整することがで
きるため、結局、入力データＤｉに応じた幅のパルスが
パルス発生回路５０から出力される。なお、本パルス発
生回路５０はレーザー印字装置で用いられる印字濃度を
調整するためのデータ（以下、単に印字データと言う）
から、その印字濃度に比例した幅を有するパルスを生成
するのが役割である。このため、印字データを段数デー
タに変換するための補正係数Ｄａを乗算する乗算器３６
及びオフセット値Ｄｂを加算する加算器３８が設けられ
ている。

しかし、パルス発生回路５０を構成するデイレイ素子ユ
ニット（Ｄｉ、　Ｄ２．　Ｄａ、　Ｄ４を１つの基板上
に形成したもの）には個体差があり、また、１個のデイ
レイ素子ユニットであっても、環境温度や電源電圧等の
影響により遅延時間が変動することから、入力段数デー
タＤｉと出力パルス幅との関係は変動する（第２図）。

そこで、本実施例では、マイコン３０を用いることによ
り、印字データを段数データＤｉに変換する際の補正係
数データＤａ及びオフセットデータＤｂを次のようにし
て逐次補正し、印字データとＰＷＭ出力Ｓｂ（すなわち
、印字濃度）との関係が常に正しい、理想的な状態に近
づくように調整を行っている。

まず、本実施例では、ＰＷＭ出力ｓｂと校正パルスＳｃ
の位相を比較する位相比較回路４２を設けている。ここ
で、位相比較回路４２に入力される校正パルス８ｃとは
、ＰＷＭ出力ｓｂの範囲内のある］点の値の幅を有する
パルスである。通常は、木ＰＷＭ回路の最も使用頻度の
高い（あるいは、最も正確に管理すべき）パルス幅のパ
ルスとしておくのが望ましい。

ＩＪ４図に位相比較回路の具体的構成例を示す。

ここに示される通り、位相比較回路は１個のＤフリップ
フロップＤＦＦのみで構成され得る。

次に、上記構成のＰＷＭパルス生成回路において、印字
データと出力パルスの幅との関係を中間濃度点で校正す
る場合のマイコン３０の動作を説明する。なお、以下の
例では中間濃度点として５０％濃度点をとることとする
。

この場合、マイコン３０は位相比較回路４２の出力を用
いて第５図に示すような校正処理を行い、印字データに
対して理想的なＰＷＭ出力ｓｂを得るための補正係数デ
ータＤａを作成する。最初に、ステップ＃１０でテスト
データＩＰとして５０％印字濃度に相当する値Ｐ５０を
レジスタ３４の第１の場所に与える０、なお、レジスタ
３４のこの場所は、通常状態では印字データＰを置くと
ころである。次のステップ＃１２では補正係数データＤ
ａを現在の値から１だけ増加又は減少させる。なお、オ
フセットデータＤｂはＯとしておく。これによ・す、乗
算器３６ではテストデータＩＰ（Ｐ５Ｑ）と補正係数デ
ータＤａを乗算し、加算器３８ではその乗算結果Ｄａと
オフセットデータＤｂ（＝Ｏ）を加算して入力データ（
段数データ）Ｄｉとし、セレクタ３２に与える。ステッ
プ＃１４では、このようにして作成された入力データＤ
ｉに対応したＰＷＭ出力パルスｓｂを位相比較回路４２
において正確に５０％のパルス幅を有する校正パルスＳ
ｃと比較する。両者のパルス幅が異なる場合にはステッ
プ＃１２に戻り、ＰＷＭ出力パルスｓｂの方が校正パル
スＳｃよりも幅が小さい場合には、補正係数データＤａ
を１だけ増加し、Ｓｂ＞Ｓｃである場合にはＤａを１だ
け減少する。このようにして補正係数データＤａを変化
させることにより、出力パルスｓｂの幅は校正パルスＳ
ｃの幅（すなわち５０％）に近づいて行＜、５ｂ＝Ｓｃ
となった時点でステップ＃１６に進み、そのときの補正
係数データＤａをレジスタ３４にセットし、校正処理を
終了する。

以上の校正処理は、第６図により次のように説明される
。最初はＰＷＭ回路の入力（段数）データトパルス幅と
の関係は同図のグラフの左側の線ＣＯとなっており、そ
れに合わせて印字データから段数データへの変換も線Ｌ
ｏが用いられて、印字データは正しくパルス幅に変換さ
れていたものとする。

すなわち、５０％濃度に相当する印字データＰ５０を入
力すると、線ＬＯ及び線ＣＯにより丁度５０％幅のパル
スがＰＷＭ回路から出力されていた。ところが、環境温
度の変化、あるいは電源電圧の変動によってＰＷＭ回路
のデイレイ素子の特性が変化しく遅延時間が短くなり）
、入力段数データに対する出力パルス幅の関係が線Ｃ１
のように変化したとする。このとき、５０％濃度の印字
データＰ５０を線ＬＯにより段数データに変換していた
のでは、出力されるパルス幅はｔｌと、５０％よりも小
さい値となり、印字データ通りの濃度が得られなくなる
（印字濃度が薄くなる）。従って上記校正処理では、中
間濃度（上記例では５０％濃度）に相当する印字データ
Ｐ５０をテストデータとして入力しておき、基準パルス
との位相比較を行いながら補正係数データＤａを徐々に
変化（１づつ増加又は減少）させてゆくことにより、出
力パルスｓｂの幅が正しくその中間濃度（５０％）とな
る線Ｌ１を求めているのである。

上記例では中間濃度点のみで補正係数データＤａの校正
を行っていたが、線Ｌ１で示されるように、印字データ
のほぼ全域で正しい印字濃度が得られるようになる。従
って、この校正された補正係数データＤａをレジスタ３
４に設定し、これ以降、レジスタ３４のテストデータＩ
Ｐを置いていた場所に実際の印字データＰを与えること
により、その印字データは、それが表す濃度値と等しい
幅を有するパルスに変換され、レーザー印字装置に出力
される。

以上説明した第３図の実施例はマイコン３０によりソフ
ト的に制御されるものであったが、次に、カウンタ等に
よりハード的に同様のＰＷＭ制御を行う例を第７図によ
り説明する０本実施例の基本的構成は第３図の回路と同
様であり、パルス発生回路５０、位相比較回路４２、乗
算器３６、加算器３８は第３図と同じである０本第２実
施例ではマイコン３０の代わりにアップダウン（Ｕ／Ｄ
）カウンタ５８を用い、位相比較の結果に基づいて補正
係数データＤａやオフセットデータＤｂの値を１づつ増
加又は減少させてゆきながら最適な補正係数データＤａ
及びオフセットデータＤｂを決定するのである。この構
成のＰＷＭ回路により、上記と同様、位相比較回路４２
を用いて中間濃度点で補正係数データＤａの校正を行う
方法を次に説明する。

本ＰＷＭ回路では、モード切換信号生成回路６４から、
データセレクタ５２に切換信号Ｔ１、補正係数データＤ
ａ用レジスタ５６に切換信号Ｔ２、オフセットデータＤ
ｂ用レジスタ６２に切換信号Ｔ３、をそれぞれ与えるこ
とにより、各種モードで校正を行うことができる。位相
比較回路４２を用いて上記第１実施例と同様の、中間濃
度点（５０％濃度点）で出力パルスｓｂと校正パルスＳ
ｃを比較して校正を行うモードの場合、モード切換信号
生成回路６４より、１）データセレクタ５２をテストデ
ータＩＰ側に切り換えるための切換信号Ｔ１． ２）補正係数データ用レジスタ５６から乗算器３６へデ
ータを出力させるための切換信号Ｔ２．３）オフセット
データレジスタ６２から加算器３８ヘデータを出力させ
ないための切換信号Ｔ３、の３つの切換信号Ｔ１〜Ｔ３
を出力する。

このような切換信号を与えることにより位相比較校正モ
ードに入ると、まずテストデータＩＰを５０％濃度相当
値（Ｐ２Ｏ）としてレジスタ５４を介して乗算器３６に
与える。そして、これによりパルス発生回路５０で生成
される出力パルスｓｂの位相を、位相比較回路４２にお
いて、正確に５０％のパルス幅を有する校正パルス８ｃ
の位相と比較する。この位相比較の結果に応じて、Ｕ／
Ｄカウンタ５８の出力値を増加（Ｓｂ＜Ｓｃの場合）又
は減少（Ｓｂ＞Ｓｃの場合）させる、このように増加又
は減少されたカウンタの値はレジスタ５６から乗算器３
６にのみ送られ（加算器３８には送られない）、第６図
に示すように、現在のデータ変換線Ｌｏの傾きを正しい
変換線Ｌ１に近づけるように作用する。ＳｂとＳｃの位
相が一致した時点で、カウンタ値は補正係数データＤａ
としてレジスタ５６に設定される。

このようにして補正係数データＤａを校正した後はデー
タセレクタ５２を切り換え、通常の印字データＰをデー
タレジスタ５４に入れることにより、印字データＰは乗
算器３６において校正された補正係数データＤａと乗算
され、正しい段数データＤｉが作成される。したがって
、出力パルスｓｂの幅は、印字濃度のほぼ全域にわたっ
て印字データＰに比例した値となり（第６図）、データ
通りの印字濃度が得られることになる。

且１＜γ位ぷ− 以上説明した通り、本発明では、パルス発生器の出力パ
ルスを所定の校正パルスと位相比較することにより、入
力データと出力パルス幅との関係が変動する（あるいは
不明な）パルス発生器を用いても、常に所望の幅のパル
スが発生されるようにすることができる。従って、個体
差があるパルス発生器を応用機器に組み込む場合、ある
いは、機器に組み込まれたＰＷＭパルス発生器が環境の
温度や電源電圧等の要因によりそのパルス幅が安定しな
いといった場合に、本発明に係るデータ生成装置を使用
することができ、これにより、原始データ（印字データ
等）を変化させる必要がなく、原始データに対して常に
安定したパルス幅出力を得ることのできるＰＷＭ制御を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のクレーム対応図である。第２図はデイ
レイ素子を用いたパルス発生器の印字データと段数デー
タとの関係（右側）及び入力段数データと出力パルス幅
の関係（左側）を示すグラフである。第３図は本発明の
第１実施例であるＰＷＭパルス生成回路の構成を示すブ
ロック図である。 第４図は位相比較回路の具体的構成例を示す回路図であ
る。第５図は第１実施例のマイコンが行う処理のフロー
チャートである。第６図は第１実施例及びｌＪ２実施例
で行われる校正処理を説明するための説明図である。第
７図は本発明の第２実施例であるＰＷＭパルス生成回路
の構成を示すブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルス発生器より目標パルス幅を有する出力パル
   スを発生させるために、目標パルス幅に対応する原始デ
   ータから該パルス発生器用入力データを生成する装置に
   おいて、 原始データを所定の変換関係に基づきパルス発生器の入
   力データに変換する変換手段と、上記所定の変換関係を
   変動させる変換関係変動手段と、 パルス発生器の出力パルスを所定のパルス幅を有する校
   正パルスと比較する位相比較手段と、位相比較手段にお
   いて両パルスの幅が一致した時点での校正パルスのパル
   ス幅に対応する校正原始データと入力データとの変換関
   係を保持する変換関係保持手段と、 を備えることを特徴とするパルス発生器用データ生成装
   置。