JPH05110773A - 変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で、画像形成の高速化に適した変
調装置を提供するみことを目的とする。 【構成】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。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。前記クロック信号ａと遅延信号ｂに基づ
いてフリップフロップ装置は、変調信号ｅを出力する。

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、前記被変調データに応じて前記クロック信号
を遅延せしめた遅延信号を生成する遅延装置と、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Ｖ_ref 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。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。

【００１６】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。

【００１７】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）。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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Ｖ_{re f} （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Ｖ_ref 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１の基準電圧Ｖ_ref に対応する一定の光
強度となる。

【００２１】（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。

【００２２】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。

【００２３】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２５４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。

【００２４】 Ｄ＝Ｖ・Ｔ／２５５ （１） 但し、Ｖ＝０、１、２、・・・、２５４ 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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記被変調データに応じて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。