JPH05110774A - 変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で高速に変調可能な変調装置を提
供することを目的とする。 【構成】 画像信号を２値変調信号に変換し、前記２値
変調信号により変調されたビームにより画像を形成する
変調装置であって、クロック信号を形成するクロック信
号手段９２と、画像信号に従って遅延時間を制御し、前
記クロック信号を遅延して第１および第２の遅延信号を
形成する第１および第２の遅延手段９３、９４と、該第
１の遅延信号の立ち上がりによりセットされ、第２の遅
延信号の立ち上がりによりリセットされ２値変調信号を
形成するフリップフロップ手段９８とから構成されてい
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。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。

【０００３】ここに、レーザビームの走査に同期した三
角波信号を用いる理由は、色数（例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ）
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。

【０００４】

【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。

【０００５】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。

【０００６】

【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、画像信号を２値変調信号に変換し、前記２
値変調信号に応じて走査用ビームを変調する変調装置に
おいて、基準となるクロック信号を発生するクロック信
号発生部と、前記画像信号に応じて前記クロック信号
を、所定時間だけ遅延せしめた第１遅延信号を発生する
第１遅延信号発生部と、前記画像信号に応じて前記クロ
ック信号を、前記所定遅延時間との和が一定になるよう
に遅延せしめた第２遅延信号を発生する第２遅延信号発
生部と、前記第１遅延信号と第２遅延信号とに基づき出
力状態を変化させ、前記クロック信号に対して同期した
変調信号を発生せしめるフリップフロップ回路部とを備
えて構成した。

【０００７】

【作用】本発明によれば、図１１に示すように、ビーム
検出装置により走査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周期Ｔの基準ク
ロック信号を生成する。

【０００８】一方、画像信号は第１遅延信号発生部にそ
のまま入力し、この第１遅延信号発生部は前記画像信号
に応じて前記クロック信号を時間ｔ（Ｄ₁ ）だけ遅延し
た第１遅延信号ａを発生する。この遅延時間ｔ（Ｄ₁ ）
は画像信号により変化する。一方、前記画像信号は、例
えば変換回路を介して第２遅延信号発生部に入力し、前
記クロック信号に対して時間Ｄ₂ だけ遅延した第２遅延
信号ｂを発生する。ここに、Ｄ₂ ＝Ｔ−Ｄ₁ ＝Ｔ−ｔの
関係がある。

【０００９】前記第１遅延信号ａと第２遅延信号ｂとは
フリップフロップ回路部に入力し、その出力状態を変化
させる。例えば、フリップフロップ回路部は、その出力
状態を前記第１遅延信号ａの立ち上がりエッジにより論
理値「１」に、第２遅延信号ｂ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ｆとして出力す
る。この変調信号ｆの論理値「１」のパルス幅Ｗは、Ｗ
＝Ｔ−２・ｔとなり、変調信号ｆは画像信号によりパル
ス幅変調されたものとなる。ここに、第１、第２遅延信
号発生部は、各遅延時間の和が画像信号の値に拘らず常
に一定（例えば、周期Ｔ）となるように設定されている
ので、得られる変調信号のパルスの中心位置は、画像信
号の値に拘らず常に同一位置になる。

【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１６分周（２
の４乗）して周期Ｔ（図１１参照）のクロック信号を生
成する分周回路９２と、前記クロック信号を遅延させる
第１ディレイ回路９３と、第１ディレイ回路の素子を選
択する第１スイッチ回路９５と、前記クロック信号を遅
延させる第２ディレイ回路９４と、第２ディレイ回路の
素子を選択する第２スイッチ回路９６と、フリップフロ
ップ回路９８と、表１に示すデータを内蔵したルックア
ップテーブルからなる変換回路９９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ｆを生成する。

【００１８】

【表１】 ここで、変調回路９の詳細構成を図７、図８、図９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１６分周（２の４乗）してパ
ルス幅Ｔのクロック信号（図１１参照）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１／１
６未満である。このクロック信号は、第１ディレイ回路
９３および第２ディレイ回路９４に入力される。第１と
第２ディレイ回路９３、９４は、図９および図１０に示
すように、多数のディレイ素子（本実施例では２５５
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
子の遅延時間をτとすると、各信号の遅延時間は、第１
ディレイ回路９３において０、τ、２τ、３τ、・・
・、２５４τ、２５５τとなり、第２ディレイ回路９４
において２５５τ、２５６τ、２５７τ、・・・５１０
τとなる。なお、本実施例ではクロック信号の周期Ｔに
対してτ＝Ｔ／５１０に選択する。このように選択する
理由は、変調範囲を大きくするためであり、その他の値
を選択してもよい。

【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。 （ｂ）変調信号の生成 変調露光動作を図１１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。

【００２１】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ビット画像信号は第１
スイッチ回路９５にそのまま入力し、ビット数に応じて
第１ディレイ回路９３より入力される２５６個の入力信
号の中から１個を選択して出力する（例えば、スイッチ
Ｓ₁₂₇ ）。第１ディレイ回路９３による遅延時間をＤ₁
とすると、次式（１）に示される信号が第１遅延信号と
して選択される。

【００２２】 Ｄ₁ ＝Ｖ・τ （１） 第２スイッチ回路９６は、表１の内容に従って変換回路
９９により変換された画像信号に従って第２ディレイ回
路９４より入力される２５６個の信号の中から１個を選
択して出力する（例えば、スイッチＳ₁₂₈ ）。遅延時間
をＤ₂ とすると、次式（２）に示される信号が第２遅延
信号として選択される。

【００２３】 Ｄ₂ ＝２５５τ＋（２５５−Ｖ）τ ＝５１０τ−Ｖ・τ ＝Ｔ−Ｖ・τ （２） フリップフロップ回路９８は、図１１に示すように、Ｄ
−フリップフロップ９８ａと微分回路９７と画像信号の
Ｖ＝０を検出する検出器９８ｂとを有して構成されてい
る。Ｄ−フリップフロップ９８ａは、第１スイッチ回路
９５により選択出力される第１遅延信号ａの立ち上がり
によりセットされ、第２スイッチ回路９６により選択出
力される遅延信号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１３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の遅延時間は第１、第２ディレイ回路９３、９４
で発生される最小遅延時間Ｔ／５１０より十分短い。

【００２４】検出器９８ｂの出力ｄは、Ｖ＝０の場合に
クロック信号の入力に拘らずＤ−フリップフロップ９８
ａを強制的にセットし、デューティ１００％の変調信号
を形成する。また、２５５検出信号ｅは、Ｖ＝２５５の
場合にＤ−フリップフロップ９８ａ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（３）に示す。 Ｗ＝Ｄ₂ −Ｄ₁ ＝Ｔ−２・Ｖ・τ ＝Ｔ（１−Ｖ／２５５） （３） 以上のタイムチャートは前述のように図１１に示される
が、出力される変調信号ｆ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。また、第１、第２ディレイ回路
９３、９４の遅延量の和が常に一定であるため、前記２
種の遅延信号の立ち上がりで変調信号の状態が変化する
変調信号のパルスの中心位置はクロック信号に対して常
に同一位置を保つ。

【００２６】このようにして形成された変調信号ｆ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が前述の如くＢＤ
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、９４およびスイ
ッチ回路９５、９６として図１４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、必要なディレイ素子の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、画
像信号（変調データ）に応じて第１遅延信号と第２遅延
信号を生成し、第１遅延信号の遅延時間と第２遅延信号
の遅延時間との和が一定になるようにし、第１遅延信号
と第２遅延信号をそれぞれフリップフロップ回路に入力
して変調信号を生成しているので、変調信号の中心はク
ロック信号に同期し、常に安定した変調信号となる。

【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第１ディレイ回路の電気
回路図である。

【図１０】前記変調回路に用いる第２ディレイ回路の電
気回路図である。

【図１１】前記変調装置の動作を示すタイムチャートで
ある。

【図１２】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１３】図１２における微分回路の詳細回路図であ
る。

【図１４】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 ９１…発振回路（クロック信号発生部） ９２…分周回路（クロック信号発生部） ９３、９４…ディレイ回路（遅延信号発生部） ９５、９６…スイッチ回路（遅延信号発生部） ９８…フリップフロップ回路 ９９…変換回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を２値変調信号に変換し、前記
   ２値変調信号に応じて走査用ビームを変調する変調装置
   において、 基準となるクロック信号を発生するクロック信号発生部
   と、 前記画像信号に応じて前記クロック信号を、所定時間だ
   け遅延せしめた第１遅延信号を発生する第１遅延信号発
   生部と、 前記画像信号に応じて前記クロック信号を、前記所定遅
   延時間との和が一定になるように遅延せしめた第２遅延
   信号を発生する第２遅延信号発生部と、 前記第１遅延信号と第２遅延信号とに基づき出力状態を
   変化させ、前記クロック信号に対して同期した変調信号
   を発生せしめるフリップフロップ回路部とを備えたこと
   を特徴とする変調装置。
2. 【請求項２】 前記第１遅延信号の遅延時間と第２遅延
   信号の遅延時間との和が、前記クロック信号の周期に一
   致するようにしたことを特徴とする請求項１記載の変調
   装置。