JPH05207249A - 変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｄ／Ａ変換器が有するセトリングタイムに影
響されず、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、Ｄ／Ａ変換手段１９４がデジタル信
号をアナログ信号ｗに変換し、第１のサンプル・保持手
段２が偶数番目の画素におけるアナログ信号ｐをサンプ
リング・保持（ｐ）し、第２のサンプリング・保持手段
３が奇数番目の画素におけるアナログ信号ｗをサンプリ
ング・保持（ｑ）する。変調手段４、５はそれぞれに対
応したサンプリング・保持手段の出力から変調信号ｔ、
ｕを形成する。選択手段６は、第１変調手段４の出力ｔ
と第２変調手段５の出力ｕから、セトリングタイム以降
のアナログ信号ｗをサンプリング・保持した信号ｐ、ｑ
により形成された領域を選択しビーム変調信号ｖとして
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、レーザビームプリンタなどに用い
られる、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、中間調の階調性を有する画
像を得るために以下に示すような方法を用いていた。

【０００３】例えば、図４に示されるような、従来のレ
ーザカラープリンタにおける露光装置は、半導体レーザ
１０１とドライブ回路１０２とコリメータレンズ１０４
と走査装置１０５と、ｆ−θレンズ１０６と感光ドラム
１０７とビーム検出回路１０８と変調回路１０９とから
構成されている。

【０００４】半導体レーザ１０１は図５のような特性を
有し、しきい値電流を超える駆動電流によりレーザ光を
発生するものである。

【０００５】ドライブ回路１０２は図６に示すようにト
ランジスタ１２１と抵抗１２２とスイッチ回路１２３と
からなるものであり、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
動するものである。例えば、変調信号が”１”ならば半
導体レーザ１０１を電流駆動（オン）し、変調信号が”
０”ならば半導体レーザ１０１に電流を流さない（オ
フ）。

【０００６】コリメータレンズ１０４は半導体レーザ１
０１が発生するレーザ光を平行なレーザビームにするも
のである。

【０００７】走査装置１０５は回転多面鏡１５１とモー
タ１５２とから構成されるもので、コリメータレンズ１
０４からのレーザビームを走査偏向するものである。

【０００８】ｆ−θレンズ１０６は走査装置１０５によ
り走査偏向されるレーザビームが感光ドラム１０７の表
面で等速走査し得るように走査速度を補正するものであ
る。

【０００９】感光ドラム１０７は図示および説明を省略
する回転駆動装置により所定の等速度で回転しており、
表面には感光材が塗布されたものである。

【００１０】ビーム検出回路１０８は図７に図示するよ
うにフォトダイオード１８１と増幅回路１８２と比較回
路１８３とから構成されるもので、レーザビームが照射
されるとビームディテクタ信号（以下ＢＤ信号）を出力
してレーザビームの走査のタイミングを知らせるもので
ある。

【００１１】変調回路１０９は図８に図示するように発
振回路１９１と、分周回路１９２と、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、加算回路１９８と、基準電圧源１９
９とにより構成されており、デジタルデータとして入力
される画像データに対応したパルス幅の変調信号を形成
するものである。

【００１２】加算回路１９８は図９に図示するように、
数個の抵抗とＯＰアンプ２０により構成されており、三
角波発生回路１９６の出力である三角波ｃと、Ｄ／Ａ変
換器１９４の出力であるアナログ信号ｄとを加算し、加
算信号ｅを出力する。コンパレータ１９７は、加算信号
ｅと基準電圧源１９９の出力である基準レベルｆとを比
較し、パルス幅変調された２値の変調信号ｇを出力す
る。

【００１３】次に、変調露光動作について変調回路１０
９の詳細な構成とあわせて説明する。

【００１４】変調回路１０９においては発振回路１９１
は図１０に図示するような周知の水晶発振回路であり、
画像信号のクロック（図示せず）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している。分周
回路１９２は図１１に図示するようなフリップフロップ
回路を４段縦列接続したもので該原クロックを１６分周
（２の４乗）してクロック信号ａとして出力するもので
あり、ビーム検出回路１０８がＢＤ信号を出力したなら
ば、分周回路１９２を構成するフリップフロップはリセ
ットされる構成である。このため、出力されるクロック
信号ａはＢＤ信号に同期したものとなりその誤差はクロ
ック信号ａの周期に対して１／１６未満である。

【００１５】三角波発生回路１９６は、抵抗とコンデン
サにより構成され、入力されたクロック信号ａに同期し
た三角波ｃを発生する。発生した三角波ｃは、加算回路
１９８の一方の端子に入力される。

【００１６】図８において、８ビットのデジタル画像デ
ータはラッチ１９３によりクロック信号ａに同期した画
像データｂとなる。画像データｂは、Ｄ／Ａ変換器１９
４に入力され、クロック信号ａの立ち上がりのタイミン
グによりアナログ信号ｄに変換され、加算回路１９８の
もう一方の端子に入力される。

【００１７】加算回路１９８は三角波ｃとアナログ信号
ｄの電圧レベルを加算し、加算信号ｅとしてコンパレー
タ１９７の一方の端子へ出力する。

【００１８】コンパレータ１９７は加算信号ｅと基準レ
ベルｆとの信号レベルを比較し、パルス幅変調された２
値の変調信号ｇを出力する。

【００１９】この様子を図１２に示す。このように出力
される変調信号のパルス幅は画像信号により変調され
る。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
では、図１２に示すようにアナログ信号ｄのレベルが規
定の誤差レベル内までにおちつく時間Ｔｓｅｔが必要な
ため、画像形成を高速化する場合にはこのＴｓｅｔが無
視できなくなり、おのずと高速化に限界があった。

【００２１】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、画像形成の高速化
に適した変調装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の変調装置は、デジタル画像信号からアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、前記アナログ信号を
一画素単位で交番してサンプリング・保持する複数のサ
ンプリング・保持手段と、前記サンプリング・保持手段
で保持されたアナログ信号をパルス幅変調信号に変換す
る複数個の変調手段と、前記複数個の変調手段の出力を
一画素単位で選択し、ビーム変調信号として出力する選
択手段とを備えている。

【００２３】

【作用】上記構成によれば、本発明の変調装置は、Ｄ／
Ａ変換手段がデジタル画像信号をアナログ信号に変換す
る。複数個のサンプリング・保持手段がＤ／Ａ変換手段
の出力したアナログ信号を一画素単位で交番してサンプ
リング・保持する。複数個の変調手段がそれぞれに対応
したサンプリング・保持手段の出力をパルス幅変調信号
に変換する。選択手段は、複数個の変調手段の出力を一
画素ずつ選択し、ビーム変調信号として出力する。

【００２４】例えば、これを更に詳細に述べると、第１
のサンプリング・保持手段が偶数番目の画素におけるア
ナログ信号をサンプリング・保持し、第２のサンプリン
グ・保持手段が奇数番目の画素におけるアナログ信号を
サンプリング・保持する。第１の変調手段が第１の保持
手段の保持しているアナログ信号を第１のパルス幅変調
信号に変換し、第２の変調手段が第２の保持手段の保持
しているアナログ信号を第２のパルス幅変調信号に変換
する。選択手段は、第１のパルス幅変調信号と第２のパ
ルス幅変調信号からＴｓｅｔ以降のアナログ信号により
形成された領域を選択しビーム変調信号として出力す
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を具体化して露光装置に適用し
た一実施例を図面を参照して説明する。ここで従来例と
同じものは、同一の番号を付けその説明を省略する。

【００２６】図１は本発明を画像形成のための露光装置
に適用した場合の変調回路１の構成であり、従来例で示
した図４における変調回路１０９と同一の関係にある。

【００２７】変調回路１は、発振回路１９１と、分周回
路１９２と、ラッチ１９３と、三角波発生回路１９６
と、Ｄ／Ａ変換器１９４と、第１のサンプル＆ホールド
２と、第２のサンプル＆ホールド３と、第１の変調部４
と、第２の変調部５と、マルチプレクサ６と、１／２分
周期７と、ディレイ素子８とにより構成されており、デ
ジタルデータとして入力される画像データに対応したパ
ルス幅変調信号を形成するものである。

【００２８】１／２分周器７は、分周回路１９２から出
力されるクロック信号ｉを１／２に分周し、第１のサン
プル＆ホールド２と第２のサンプル＆ホールド３にそれ
ぞれ１／２クロック信号ｍおよび￣１／２クロック信号
ｎとして出力する。ここで１／２クロック信号ｍと￣１
／２クロック信号ｎは、図３に示すように１８０度位相
の異なった信号である。

【００２９】第１および第２のサンプル＆ホールド２、
３は、１／２クロック信号ｍあるいは￣１／２クロック
信号ｎが論理値”１”の場合は入力されるアナログ信号
ｗをそのまま出力し、論理値”０”の場合には”０”に
変化した瞬間のアナログ信号ｗを保持・出力する。

【００３０】第１および第２の変調部４、５は図２に示
すように、加算回路１９８と、コンパレータ１９７と、
基準電圧源１９９とにより構成されており、それぞれＳ
／Ｈ信号ｐ、ｑをパルス幅変調し、第１の変調信号ｔと
第２の変調信号ｕとして出力する。

【００３１】マルチプレクサ６は、第１の変調信号ｔと
第２の変調信号ｕを選択信号ｏに従い切り替え、ビーム
変調信号ｖを出力する。すなわち、選択信号ｏが理論
値”１”の場合は第１の変調信号ｔをビーム変調信号ｖ
として出力し、理論値”０”の場合には第２の変調信号
ｕをビーム変調信号ｖとして出力する。

【００３２】ディレイ素子８は、￣１／２クロック信号
ｎを変調部４、５で発生する伝搬遅延時間τだけ遅らせ
選択信号ｏを形成するものである。

【００３３】次に、変調露光動作について図１および図
３のタイミングチャートを参照して説明する。

【００３４】デジタル画像データはラッチ１９３により
クロック信号ｉに同期した画像データｋとなり、Ｄ／Ａ
変換器１９４へ入力される。

【００３５】Ｄ／Ａ変換器１９４はクロック信号ｉの立
ち上がりに対応した画像データｋをアナログ信号ｗに変
換する。アナログ信号ｗは、１画素交番でサンプル＆ホ
ールド２、３にサンプリング・保持される。サンプリン
グ・保持されたＳ／Ｈ信号ｐ、ｑはそれぞれ変調部４、
５によりパルス幅変調され、第１の変調信号ｔおよび第
２の変調信号ｕとしてマルチプレクサ６へ出力される。
このとき、変調信号ｔ、ｕは、クロック信号ｉの立ち上
がりタイミングに対しτだけ遅れて出力され、かつ図３
中１ｓｔ区間では、Ｄ／Ａ変換器１９４の出力の誤差レ
ベルが規定値外のため、意図した信号を得られていな
い。

【００３６】マルチプレクサ６は、￣１／２クロック信
号ｎをτだけ遅らせた選択信号ｏに従い第１の変調信号
ｔと、第２の変調信号ｕの２ｎｄ区間をビーム変調信号
ｖとして選択出力する。ここで変調信号ｔ、ｕの２ｎｄ
区間は、Ｄ／Ａ変換のタイミングからＴｓｅｔ以上経過
した後のアナログ信号ｗを保持したＳ／Ｈ信号ｐ、ｑか
ら形成されており、Ｄ／Ａ変換器１９４の出力の誤差レ
ベルは規定値内のため、意図した信号となっている。す
なわち、ビーム変調信号ｖは、Ｄ／Ａ変換器の規定値を
越えた誤差レベルに影響されず形成されている。

【００３７】このようにＤ／Ａ変換器が有するＴｓｅｔ
が画素周期に対して大きくても、複数のサンプル＆ホー
ルドによりＤ／Ａ出力を交番してサンプリング・保持
し、それぞれの出力から形成したパルス幅変調信号を選
択してビーム変調信号として出力するため、システムの
高速化が可能となる。

【００３８】また変調回路１で用いられる三角波ｊはＢ
Ｄ信号に同期したものなので各走査毎に画素の露光位置
は同一のものとなり、また、各画素の露光の中心は常に
同一位置を保つので、高品質な画像を高速に形成可能で
ある。

【００３９】また、本実施例の変調装置をカラー画像形
成装置に適用するならば、カラー画像を形成するために
色分解された画像信号にもとづいて上述のようにパルス
幅変調される変調信号により変調されたビームで色数回
繰り返し感光体を走査露光するから、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
関係を保つので各色の画素の中心位置は同一となり正確
な混色が可能となり高品質なカラー画像の形成が可能で
ある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の変調装置によれば、複数のサンプル＆ホールドによ
りＤ／Ａ出力を交番してサンプリング・保持し、それぞ
れの出力から形成したパルス幅変調信号を選択してビー
ム変調信号として出力するため、高速に高品質な画像を
形成できる変調装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した変調回路１の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の変調部４、５の構成を示すブロック図
である。

【図３】本発明のパルス幅変調が行われる様子を示すタ
イミングチャートである。

【図４】露光装置の概略構成図である。

【図５】半導体レーザの特性を示す図である。

【図６】ドライブ回路の構成を示す回路図である。

【図７】ビーム検出回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】変調回路の構成を示すブロック図である。

【図９】加算回路の回路図である。

【図１０】発振回路の回路図である。

【図１１】分周回路の回路図である。

【図１２】パルス幅変調が行われる様子を示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１ 変調回路 ２ 第１のサンプル＆ホールド ３ 第２のサンプル＆ホールド ４ 第１の変調部 ５ 第２の変調部 ６ マルチプレクサ １０１ 半導体レーザ １０２ ドライブ回路 １０８ ビーム検出回路 １８１ フォトダイオード １９４ Ｄ／Ａ変換器 １９６ 三角波発生回路 １９７ コンパレータ １９８ 加算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｂ 9068−5Ｃ

Claims (1)

【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、その
   ２値変調信号によりビームを変調する変調装置であっ
   て、 デジタル画像信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
   換手段と、 前記アナログ信号を一画素単位で交番してサンプリング
   ・保持する複数のサンプリング・保持手段と、 前記サンプリング・保持手段で保持されたアナログ信号
   をパルス幅変調信号に変換する複数個の変調手段と、 前記複数個の変調手段の出力を一画素単位で選択し、ビ
   ーム変調信号として出力する選択手段とを備えることを
   特徴とする変調装置。