JPH05110775A - 変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速なＤ／Ａ変換器を用いても、高速にパル
ス幅変調が可能な変調装置を提供することを目的として
いる。 【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、ＢＤ信号に同期した三角波信号ｂを
形成する発生手段２と、基準電圧源４のレベルｃと三角
波信号ｂのレベルを比較することによりクロック信号ｄ
を形成する整形器３と、クロック信号ｄに同期して画像
データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１９４と、Ｄ／Ａ
変換器１９４の出力ｅと三角波ｂを比較し２値変調信号
ｆを形成するコンパレータ１９７から構成されており、
Ｄ／Ａ変換器１９４の伝搬遅延時間を基準電圧源４のレ
ベルを変更しクロック信号ｄのタイミングを調整するこ
とで相殺する。

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、走査用ビームを変調
する変調装置の改良に関する。

【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】図４に従来のレーザプリンタに使用される
露光装置の概略構成図を示す。露光装置Ｒは、レーザ光
を発生する半導体レーザ１０１と、半導体レーザ１０１
を駆動するドライブ回路１０２と、半導体レーザ１０１
が発するレーザ光の光強度を制御する光強度制御回路１
０３と、レーザ光を平行光にするコリメータレンズ１０
４と、前記レーザ光を感光ドラム１０７上に走査せしめ
る走査装置１０５と、走査速度補正用のｆ−θレンズ１
０６と、レーザ光が照射される感光ドラム１０７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１０８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１０２に印加する変調回路１０９と
から構成されている。

【０００５】前記半導体レーザ１０１は、図５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１０２は、図６に示す
ように、半導体レーザ１０１に電流供給するトランジス
タ１２１と抵抗１２２と変調信号により切替わるスイッ
チ回路１２３とを有し、変調回路１０９が出力する変調
信号に従い半導体レーザ１０１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１０３が出力する制御電圧に対応した電流で半導体レ
ーザ１０１を電流駆動（オン）し、変調信号が「０」の
場合は半導体レーザ１０１に電流を流さない（オフ）。

【０００６】前記光強度制御回路１０３は、図７に示す
ように、通常半導体レーザ１０１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１３１
と、モニタされたレーザ光を増幅する増幅回路１３２
と、基準電源１３６の基準電圧Ｖ_ref と前記増幅回路１
３２の出力電圧を比較する比較回路１３３と、この比較
回路１３３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１３４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１３５と、前記基準電源１３６を有して構成
され、半導体レーザ１０１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。

【０００７】前記走査装置１０５は、回転多面鏡１５１
とこの回転多面鏡１５１を回転せしめるモータ１５２と
を有し、このモータ１５２により矢印Ａ方向に回転し、
コリメータレンズ１０４から照射されたレーザビームを
走査偏向する。

【０００８】前記ｆ−θレンズ１０６は、走査装置１０
５により走査偏向されるレーザビームが感光ドラム１０
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１０７は、回転駆動装置（図示せず）によ
り所定の等速度で回転し、表面には感光材が塗布されて
いる。

【０００９】前記ビーム検出回路１０８は、図８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１８
１と増幅回路１８２と比較回路１８３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１０９に
通知する。

【００１０】前記変調回路１０９は、図９に示すように
構成されている。即ち、周知の水晶発振器からなり画像
信号のクロックに比べ十分高速な、例えば、１６倍の周
波数の原クロックを発生する発振回路１９１（図１０）
と、前記原クロックを分周しクロック信号ｌを発生する
分周回路１９２（図１１）と、画像データを一時記憶す
るラッチ１９３と、Ｄ／Ａ変換器１９４と、三角波発生
回路１９６と、コンパレータ１９７とにより構成され、
デジタルデータとして入力される画像信号に対応したパ
ルス幅の変調信号を形成する。

【００１１】次に、露光装置Ｒの動作を説明する。変調
動作の合間には、半導体レーザ１０１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１０３によ
り半導体レーザ１０１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。

【００１２】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１０１はＤ
／Ａ変換回路１３５（図７）が出力する制御電圧に応じ
た電流でドライブ回路１０２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１０１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１３１（図７）に入射して光強度に応じた光電流を
発生し、増幅回路１３２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１３３により基準電源１３６
の基準電圧Ｖ_ref （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１
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１０１の基準
電圧Ｖ_ref に対応する一定の光強度となる。

【００１３】次に、変調露光動作を図１２を参照して説
明する。図１１に示すように、前記クロック信号ｌは、
ビーム検出回路１０８がＢＤ信号を出力した場合には、
分周回路１９２を構成するフリップフロップをリセット
するようになっている。このため、出力されるクロック
信号はＢＤ信号に同期され、その誤差はクロック信号ｌ
の周期に対して１／１６未満である。

【００１４】一方、画像信号であるデジタル画像データ
は、ラッチ１９３によりクロック信号に同期した画像デ
ータｍとなる。画像データｍは、Ｄ／Ａ変換器１９４に
入力され、クロック信号ｌの立ち上がりのタイミングに
よりアナログ信号ｎに変換され、コンパレータ１９７の
一方の入力端に入力される。

【００１５】同時に前記クロック信号ｌは、抵抗とコン
デンサにより構成された三角波発生回路１９６に入力さ
れ、クロック信号に同期した三角波信号ｏを発生する。
発生された三角波信号ｏは、コンパレータ１９７の他方
の入力端に入力される。このコンパレータ１９７は、前
記アナログ信号ｎと三角波信号ｏの信号レベルを比較
し、パルス変調された２値の変調信号ｐを出力する。

【００１６】このように画像信号（デジタル画像デー
タ）は、変調回路１０９によりパルス幅変調され、変調
信号ｐとして出力される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
構成では図１２に示すように、実際にはＤ／Ａ変換器１
９４に固有の伝搬遅延時間τが生じるため、画像形成を
高速化する場合に、この伝搬遅延時間τが無視できなく
なり、自ずと高速化に限界があった。

【００１８】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、前記各色毎の変調信号の中心
位置が同一になり、かつ、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。

【００１９】

【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
値変調信号に基づき走査用ビームを変調する変調装置に
おいて、前記走査用ビームの走査到来を検出するビーム
検出装置と、このビーム検出装置が検出したビーム検出
信号に同期した基準波形を形成する基準波形形成装置
と、この基準波形のレベルと比較するための基準レベル
を発生する基準レベル発生装置と、前記基準波形のレベ
ルと基準レベルとを比較して前記基準レベルに対応した
クロック信号を発生するクロック信号発生装置と、前記
画像信号を前記クロック信号に同期して発生させる画像
信号生成装置と、前記基準波形と前記クロック信号に同
期して入力される画像信号とを比較し、２値変調信号を
形成する比較装置とを備え、前記画像信号発生装置が有
する固有の遅延時間に相当する時間だけ早めたクロック
信号を発生せしめるように前記基準レベルを設定し、前
記比較装置に入力する前記基準波形と画像信号とのタイ
ミングのずれを除去するようにした。

【００２０】

【作用】本発明によれば、走査ビームはビーム検出装置
により検出され、ビーム検出信号を発生し、このビーム
検出信号に同期した基準波形（三角波信号）が基準波形
形成装置（三角波発生回路）により形成される。この基
準波形はクロック信号発生装置と比較装置（コンパレー
タ）の一方の入力端とにそれぞれ入力する。一方、画像
信号発生装置（Ｄ／Ａ変換器）は固有の伝搬遅延時間τ
を有していて、この遅延時間は予め判明している。そこ
で、基準レベル発生装置（基準電圧源）の基準レベル
（基準電圧）を、前記クロック信号発生装置から発生さ
れるクロック信号が前記遅延時間τに相当するだけ早め
られたクロック信号になるように選択する。かかる時間
τだけ早められたクロック信号は画像信号生成装置（Ｄ
／Ａ変換器）に加えられ、この画像信号生成装置からの
出力信号（アナログ信号）は前記基準波形（三角波信
号）とタイミングが一致する。従って、比較装置には前
記遅延時間のキャンセルされた画像信号と、基準波形と
がそれぞれ別入力端に同時入力され、画像信号に正確に
対応した変調信号が生成される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し、重
複記載を省略する。

【００２２】図１に本発明の要旨にかかわる変調回路１
を示す。この変調回路１は、前記図４における変調回路
１０９と同等の動作をなす。図１に示すように、変調回
路１は、基準波形形成装置である三角波信号を発生する
三角波発生回路２と、この三角波信号を波形整形するク
ロック信号発生装置である波形整形回路３と、基準レベ
ル発生装置であり、例えば、ボリュームにより電圧可変
に構成された基準電圧源４と、画像信号生成装置である
ラッチ１９３およびＤ／Ａ変換器１９４と、比較装置で
あるコンパレータ１９７とを有して構成され、後述のよ
うにデジタルデータとして入力される画像信号（デジタ
ル画像データ）に対応したパルス幅の変調信号を生成す
る。

【００２３】ここで、前記三角波発生回路２を図２に基
づいて説明する。図２に示すように、三角波発生回路２
は、発振回路１９１と、分周回路１９２と、抵抗・コン
デンサ等からなる積分回路１０等により構成され、ＢＤ
信号に同期した三角波信号ｂ（図３参照）を出力する。
即ち、発振回路１９１は、前記形成される三角波信号ｏ
に比較し、十分高速な、例えば１６倍の周波数の原クロ
ックを発生する。この原クロックは分周回路１９２によ
り１６分周され、矩形波信号を出力する。一方、分周回
路１９２を構成するフリップフロップ（図１１参照）
は、ＢＤ信号によりリセットされ、前記ＢＤ信号に同期
した矩形波信号ａが出力される。この矩形波信号ａは、
積分回路１０により三角波信号ｂに変形される。このた
め、出力される三角波信号ｂは、前記ＢＤ信号に同期さ
れ、その誤差は三角波信号の周期に対して１／１６未満
である。

【００２４】次に、変調回路１の動作を図３に示すタイ
ミングチャートに基づいて説明する。前記タイミングチ
ャートにおいて、区間Ｌは後述のようにＤ／Ａ変換器１
９４の伝搬時間τが比較的大きい場合であり、区間Ｓは
比較的伝搬時間τが小さい場合である。

【００２５】前記三角波信号ｂは、整形回路３とコンパ
レータ１９７に入力される。整形回路３は、基準電圧源
４の基準レベルｃと三角波信号ｂのレベルとを比較し、
基準レベルｃが三角波信号ｂのレベルを越えている間を
クロック信号ｄを「１」として出力する。このように構
成すると、基準レベルｃを変更することによりクロック
信号ｄの立ち上がりタイミングを変更することが可能で
あり、基準レベルｃは、クロック信号ｄの立ち上がりが
画素開始点ｓに対して時間τだけ早くなるように設定さ
れる。ここに、区間Ｌは区間Ｓに比較し時間τが大きい
ため、基準レベルｃは区間Ｌにおいて高く設定され、区
間Ｓにおいて低く設定されている。

【００２６】一方、デジタル画像データは、ラッチ１９
３に入力し、クロック信号ｄに同期した画像データとし
て出力される。この画像データは、Ｄ／Ａ変換器１９４
に入力され、クロック信号ｄの立ち上がりのタイミング
に比較し前記Ｄ／Ａ変換器１９４固有の伝搬遅延時間τ
だけ遅れたアナログ信号ｅに変換され、コンパレータ１
９７の他方の入力端に入力される。即ち、一点鎖線で示
した伝搬時間τ＝０の理想的なＤ／Ａ変換器のアナログ
信号Ｑに比較し、実線で示したアナログ信号ｅは時間τ
だけ遅れた信号となる。ここに、基準電圧源４の基準レ
ベルｃは、コンパレータ１９７に入力される三角波信号
ｂとアナログ信号ｅとのタイミングが一致するように設
定される。コンパレータ１９７は、アナログ信号ｅと三
角波信号ｂの信号レベルとを比較し、パルス幅変調され
た２値の変調信号ｆを出力する。

【００２７】以上のように、画素周期に対してＤ／Ａ変
換器１９４の伝搬遅延時間τが大きくても、クロック信
号ｄの立ち上がりを早くすることによりタイミングを合
わせることが可能となり、システムの高速化が可能とな
る。

【００２８】このようにして形成された画像信号ｆに基
づいてドライブ回路１０２が駆動され、このドライブ回
路１０２が半導体レーザ１０１をオン・オフ駆動するの
で、感光ドラム１０７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ことにな
る。この場合に、前述の如く光強度制御回路１０３によ
りオン時の光強度は一定に保たれ、安定な露光が可能に
なっている。

【００２９】また、変調回路１で用いられる三角波信号
ｂは、ＢＤ信号に同期しているので、各走査毎に画素の
露光位置な同一位置となり、また、各画素の露光の中心
は常に同一位置を保つので、高品質の画像を高速に形成
可能となる。

【００３０】また、本実施例の変調装置をカラー画像形
成装置に適用すれば、カラー画像を形成するために色分
解された画像信号に基づいて前記パルス幅変調される変
調信号により変調されたビームにより、色数回だけ繰り
返し感光体を走査露光するので、各色の変調信号のパル
スの中心位置はクロック信号に対して常に同一位置関係
を保つ。従って、各色の画像中心位置は同一となり、正
確な混色が可能となり、高品質のカラー画像の形成が可
能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
準波形と基準レベルとを比較してクロック信号を形成す
ることにより画像信号生成装置の出力と基準波形とのタ
イミングを合わせることができるので、高速で高品質の
画像形成が可能な変調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の変調装置のブロック図であ
る。

【図２】前記変調装置を構成する三角波発生回路のブロ
ック図である。

【図３】前記変調装置のタイミングチャートである。

【図４】従来の露光装置の概略構成図である。

【図５】前記露光装置に用いる半導体レーザの特性図で
ある。

【図６】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７】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８】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９】前記露光装置に用いる変調回路のブロック図で
ある。

【図１０】前記変調回路に用いる発振回路の電気回路図
である。

【図１１】前記変調回路に用いる分周回路のブロック図
である。

【図１２】前記変調装置の動作を示すタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１…変調回路 ２…三角波発生回路（基準波形形成装置） ３…波形整形回路（クロック信号発生装置） ４…基準電圧源（基準レベル発生装置） １０１…半導体レーザ １０３…光強度制御回路 １０５…走査装置 １０７…感光ドラム １０８…ビーム検出回路（ビーム検出装置） １９３…ラッチ（画像信号生成装置） １９４…Ｄ／Ａ変換器（画像信号生成装置） １９７…コンパレータ（比較装置）

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値変調信号に基づき走査用ビームを変調する変調装置
   において、 前記走査用ビームの走査到来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
   期した基準波形を形成する基準波形形成装置と、この基
   準波形のレベルと比較するための基準レベルを発生する
   基準レベル発生装置と、前記基準波形のレベルと基準レ
   ベルとを比較して前記基準レベルに対応したクロック信
   号を発生するクロック信号発生装置と、前記画像信号を
   前記クロック信号に同期して発生させる画像信号生成装
   置と、前記基準波形と前記クロック信号に同期して入力
   される画像信号とを比較し、２値変調信号を形成する比
   較装置とを備え、 前記画像信号発生装置が有する固有の遅延時間に相当す
   る時間だけ早めたクロック信号を発生せしめるように前
   記基準レベルを設定し、前記比較装置に入力する前記基
   準波形と画像信号とのタイミングのずれを除去するよう
   にしたことを特徴とする変調装置。
2. 【請求項２】 前記基準レベル発生装置は、発生する基
   準レベルを可変しうる可変レベル装置を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の変調装置。