JPH06339014A - 画素変調装置 - Google Patents

画素変調装置

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JPH06339014A
JPH06339014A JP12750393A JP12750393A JPH06339014A JP H06339014 A JPH06339014 A JP H06339014A JP 12750393 A JP12750393 A JP 12750393A JP 12750393 A JP12750393 A JP 12750393A JP H06339014 A JPH06339014 A JP H06339014A
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正己 井関
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 デューティの崩れている入力クロック信号S
CKは、分周回路52で分周される。分周されたクロッ
ク信号は可変パルス遅延回路53に入力され、遅延クロ
ックが出力される。この遅延クロック信号は、無遅延ク
ロックと共に排他的論理和ゲート回路54に入力され
る。今、可変パルス遅延回路53の遅延時間を入力クロ
ック信号周期の1/2に設定したとすると、排他的論理
和ゲート回路54からデューティの再生されたクロック
信号が出力される。このクロック信号は、三角波発生部
55に入力される。また、チャージポンプ回路59の出
力はオフセット誤差作成回路60に入力され、オフセッ
ト誤差信号が作成され、可変パルス遅延回路53に入力
され、パルス遅延時間を変動することによってクロック
デューティを制御する。 【効果】 高周波クロックを使用することなく高安定か
つ高速・高精細な画像形成を可能とした画素変調装置を
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力画像データに対し
て階調処理またはパラレル−シリアル変換処理を施す画
素変調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から知られているとおり、LBP
(レーザー・ビーム・プリンタ)において高精細(高階
調)のビデオ画像を印画するとき、印画濃度(トナーの
付着量)と相関のあるレーザー光量については、画素単
位でビーム照射時間を制御するPWM画素変調を行って
いる。
【0003】図20は、従来のPWM画素変調回路の一
例を示すものである。また図21は、図20の動作を示
すタイミングチャートである。ここで、入力端子1に
は、紙面の水平基準位置を示すBD(ビームディテク
ト)パルスに同期した画素単位を表すビデオ・クロック
(図21(a))が入力され、1/2カウンタ2を介し
て三角波発生回路73で図21(d)に示されるように
ビデオ・クロックに同期した三角波を発生してコンパレ
ータ27に入力される。
【0004】一方、入力端子72には各々の画素の印画
濃度を設定する画素データ(図21(b))が例えば8
ビットで入力される。そして、DAコンバータ45にお
いて、まず入力画素データをビデオ・クロックでラッチ
して画素データ(図21(c))にしてから、図21
(d)に示す各々の画素データに対応したアナログ電圧
に変換され、コンパレータ27に入力される。
【0005】コンパレータ27では、図21(d)に示
すように、入力三角波信号と上記画素アナログ電圧とに
よって、各画素データに対応してパルス幅変調されたレ
ーザー駆動パルスが出力される(図21(e))。
【0006】図21(e)に示されたレーザー駆動パル
スがHレベルの時レーザー・ビームが照射されるので、
画素データDN+2 の時は“濃い画素”に、反対に、D
N+1 の時は“淡い画素”に対応する。パルス幅(照射時
間)に対する印画濃度は非常に敏感であるため、三角波
のピーク・レベル値とDCオフセット値が設定できるこ
とのみならず、何よりも安定していることが条件であ
る。
【0007】従来の三角波発生回路73を図22に示
す。入力端子17に入力されたビデオ・クロックはリン
ギングなどのノイズを除去するため、波形整形アンプ7
4で波形整形され、クロック周期より適度に大きい時定
数T=R1 ・C5 の時定数回路で三角波にされる。
【0008】この三角波のレベルはR1 の抵抗値で設定
できる。また、十分大容量のコンデンサC6 を介して可
変抵抗VR1 によってDCオフセットが設定できる。三
角波のスロープの直線性を確保する目的で、時定数Tを
ビデオクロック周期の3倍程度にする必要がある。
【0009】また、画素変調には、画素クロック周期を
N分割した単位を画素データに応じて任意に変調する手
法もある。
【0010】図23に“A”という文字をデジタル信号
で表現した場合の例を示す。図23(A)を理想形とす
ると、図23(B)は画素クロック単位で表現したもの
である。この(B)を見てわかるように、解像度が低く
斜め線の直線性が損なわれ(曲線も同様)、鮮明な画像
として表現できていない。これを改善したものを(C)
に示す。
【0011】図23(C)は、図23(B)の画素クロ
ック周期を4分割した単位で任意に画素変調を行ったも
のである。
【0012】次に、図23(C)の変調の動作を図24
に示すタイミングチャートで説明する。この図24にお
いて、SK1は図23(B)を表現した画像クロックと
同じである。またSK2は、SK1の4倍の周波数のク
ロック信号であり、A〜Dは画素クロックの1/4単位
を変調する変調データである。変調は、D1〜D4の4
ビットパラレルデータを、SK2のタイミングでパラレ
ル−シリアル変換することで行っている。
【0013】このパラレル−シリアル変換はシフトレジ
スタにより容易に行うことができ、図25にシフトレジ
スタ回路を、図26にそのタイミングチャートの一例を
示す。
【0014】このように図23(B)の画素クロックの
4倍のクロックと、4ビットの変調データとにより、図
23(C)のように画像が改善される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図20
〜図26を参照して説明してきた従来の画素変調装置に
は、以下に列挙するような欠点がみられる。
【0016】1)入力クロック信号のデューティが保証
されないので、最低でも2倍周波数のクロック信号の発
生が必要になる。しかも、高精細・高速印画の要望の高
いLBPシステムにおいては、さらに高周波化が必要と
なり、高価な水晶発振器ブロックが必要になってしま
う。
【0017】2)三角波信号の発生レベルを一般の高速
DAコンバータの出力特性に合わせるためには、0.6
〜0.7Vpp程度は確保する必要がある。このため、
バッファを12ボルト程度の大レベルでドライブしなけ
ればならず、IC構成上不利である。
【0018】3)三角波レベルを決定する時定数Tは環
境変化で影響するため、LBPにおける画素変調に用い
る場合、温度管理して使用しているのが実情である。こ
れは、LBPのPWM画素変調システムを構成する上
で、大きな負荷となっている。
【0019】4)三角波レベルとオフセット値調整が独
立してPWM特性を決定できないため、調整を非常に難
しくしている。
【0020】5)画素クロック周期をN分割するために
N倍のクロックが必要となるため、高速・高精細に対応
するためにクロック周波数が高くなりすぎて、80〜1
00MHzを越えると、高速なECLロジック、高価な
水晶発振器が必要になる。
【0021】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、高
周波クロックを使用することなく高安定かつ高速・高精
細な画像形成を可能とした画素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】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、画像データに対応した可視画像を形成
する個々の画素に対して階調処理のための画素変調を施
す画素変調装置において、入力クロック信号に同期した
三角波信号を発生する三角波発生手段と、前記三角波信
号を複数のしきい値で比較する複数の比較手段と、前記
比較手段の少なくとも1つからの出力に基づいて前記入
力クロック信号のデューティを制御する位相制御手段と
を具備したものである。ここで、前記位相制御手段は、
入力クロック信号を分周する分周手段と、該分周クロッ
クを任意に遅延できる第1の可変パルス遅延手段とを備
え、所定の比較手段からの出力に基づいて入力クロック
信号のデューティを制御するものである。また、前記三
角波発生手段と前記比較手段と前記位相制御手段から成
る三角波信号発生回路は、三角波信号のレベルを管理す
る第1の制御ループと該三角波信号のDCオフセット分
を管理する第2の制御ループを備えたものである。
【0023】さらに加えて、前記三角波信号のレベルを
規定する制御値と、前記三角波信号のDCオフセット分
を規定する制御値を入力とする制御手段を備えた構成と
したり、あるいはさらに加えて、入力クロックに対応し
た最小単位画素のN倍の画素を1単位として画素変調す
るとき、該入力クロック周期の1/2周期を単位として
画素変調位相を可変できる画素変調位相制御手段を備え
た構成とすることができる。
【0024】また、本発明の上記構成にさらに加えて、
前記第1の可変パルス遅延手段の遅延量と相関のある遅
延量をもつ複数のパルス遅延手段と、前記第1の可変パ
ルス遅延手段の出力と該複数のパルス遅延手段の出力に
よって制御されるパラレル−シリアル変換手段とを備
え、所定の条件下において当該パラレル−シリアル変換
されたデータを出力することも可能である。さらに加え
て、画素変調出力を強制的にハイレベルおよびローレベ
ルに制御する出力制御手段を備えた構成とすることも可
能である。
【0025】
【作用】本発明によれば、PWM変調に用いる三角波信
号を発生させるに際して、入力クロック信号のレベル変
化時点で充放電を切り換えることにより入力クロック信
号に同期した三角波信号を発生させ、複数の所定のしき
い値でレベル比較して複数のパルスに変換し、この複数
のパルスを使用して三角波レベルとオフセット値を検出
し、得られた誤差信号によって充電(放電)電流源の電
流値を制御すると共に、入力クロック信号のデューティ
を制御して、所定の三角波信号を発生させることができ
る。
【0026】また、三角波信号のバイアスと相関のある
電圧を入力することにより、三角波信号のレベル,オフ
セットに相関のある電圧を安定に出力させ、安定なPW
M変調を行うことを可能にする。
【0027】さらに、入力クロックのデューティを制御
する手段を利用し、それと相関のあるディレー手段を設
けることによって、画素クロック周期内に新しい位相を
作り出し、高い周波数のクロックを使わずにパラレル−
シリアル変換を行うことが可能となる。
【0028】
【実施例】以下、本発明の各実施例を詳細に説明する。
【0029】第1の実施例 図1は本発明の第1の実施例を示すブロック図である。
図2に図1を説明するタイミングチャートを示す。図1
において、端子1には例えば、ビデオクロックの様な、
ある同期信号NHDタイミングにおいてクロック信号が
欠落すると共に、位相がジャンプする同期クロック信号
SCKが入力される。また入力クロック信号のデューテ
ィは保証できるものでないので、まずクロック信号のデ
ューティを再生する必要がある。
【0030】端子1に入力されたクロック信号SCKは
第1の三角波発生回路34に入力され、第1の三角波発
生回路34は、デューティが50%に再生されたクロッ
ク信号SK1を端子37に、そして、デューティ50%
でSK1と90°の位相差をもつクロック信号DLSK
1を端子38に出力し、SK1のHI区間で立ち上がり
スロープ、LO区間で立ち下がりスロープをもつデュー
ティ50%の三角波信号を出力する。
【0031】SK1はさらに1/2カウンタ35と1/
3カウンタ36に入力され、それぞれの出力はモード信
号M5により制御されるSW25で切り替え選択され、
第2の三角波発生回路26に入力される。このときSW
25の極性は、M5=0で1/2カウンタ出力側、M5
=1で1/3カウンタ出力側が選択される。
【0032】第2の三角波発生回路26は入力されるク
ロック信号のHI区間で立ち上がりスロープ、LO区間
で立ち下がりスロープをもつデューティ50%の三角波
信号を出力する。
【0033】第1の三角波発生回路34の出力TRI
1、および、第2の三角波発生回路26の出力TRI2
はそれぞれ、デューティは50%に、三角波レベルおよ
びDCオフセットはある規定値に制御されている。
【0034】TRI1はコンパレータ27の正入力端
子、TRI2はコンパレータ28の正入力端子に、それ
ぞれ入力されている。コンパレータ27,28の負入力
には、それぞれDAコンバータ45(以下、DACと略
す)の第1の出力VDA1と第2の出力VDA2が入力
されている。
【0035】DAC45のVDA1のLSBレベルは、
LSB調整回路39の調整端子41により制御されるL
SB調整回路39の第1の出力VL1により決定され、
VDA2のLSBレベルは、LSB調整端子42により
制御されるLSB調整回路39の第2の出力VL2で決
定される。VL1,VL2はそれぞれ三角波信号TRI
1,TRI2のDCオフセットおよび信号レベルと相関
がとられており、電源変動や温度変動などの環境変化が
あっても、DAC45のLSBレベルは三角波信号との
関係において、変化しない構成をとっている。
【0036】DAC45のVDA1のMSBレベルはM
SB調整回路40の調整端子43により制御されるMS
B調整回路40の第1の出力VM1により決定され、V
DA2のMSBレベルは、MSB調整端子44により制
御されるMSB調整回路40の第2の出力VM2で決定
される。VM1,VM2もVL1,VL2と同様にそれ
ぞれ三角波信号TRI1,TRI2のDCオフセットお
よび信号レベルと相関がとられており、電源変動や温度
変動などの環境変化があっても、DAC45のMSBレ
ベルは三角波信号との関係において、変化しない構成を
とっている。
【0037】DAC45は、入力されるたとえば8ビッ
トの画素データ(D1〜D8)に応じたレベルをコンパ
レータ27,28の負入力端子に出力する。
【0038】コンパレータ27,28は、DAC45の
調整状態と画素データの値に応じて、三角波信号の頂点
を中心としたPWM信号PWM1,PWM2をそれぞれ
出力する。PWM1,PWM2はそれぞれSW31の入
力端子に接続され、モード信号M6により制御されM6
=0のときPWM1が、M6=1のときPWM2が出力
される。
【0039】SW31の出力PWMは、SW32の入力
端子の一方に入力されている。SW32のもう一方の入
力端子には、パラレル−シリアル変換回路30(以下、
PS変換回路)の出力PSが入力されている。
【0040】PS変換回路30には画素データのたとえ
ば下位4ビット(D1〜D4)のパラレル入力データと
して入力され、クロック信号として前述のSK1,DL
SK1が入力されている。SW32はモード信号M9に
より制御され、M9=0のときPWMを、M9=1のと
きPSを出力する。
【0041】次に、三角波発生回路34の動作を詳細に
説明する。図3に三角波発生回路34の内部ブロック図
を示す。図4は、図3の動作を説明するタイミングチャ
ートである。
【0042】図3において、図4(a)のようなデュー
ティの崩れている入力クロック信号SCKは、分周回路
52で図4(b)のように分周される。分周されたクロ
ック信号は可変パルス遅延回路53に入力され、図4
(c)のように遅延クロックが出力される。この遅延ク
ロック信号は、無遅延クロックと共に排他的論理和ゲー
ト回路54に入力され、例えば排他的論理和出力には図
4(d)のようなクロック信号が出力される。
【0043】今、可変パルス遅延回路53の遅延時間を
入力クロック信号周期の1/2に設定したとすると、排
他的論理和ゲート回路54からデューティの再生された
クロック信号が出力される。
【0044】このクロック信号は、三角波発生部55に
入力される。Q6=Q8、2・Q11=Q7、Q9=Q
10、2・R4=R7、R5=R6とする。ただし、ト
ランジスタに対する等号はエミッタサイズが同じことを
表す。この場合、コンデンサC1に流れる充放電電流値
は等しくなり、Q8によって充放電が切り換えられて三
角波信号を発生する。
【0045】この三角波信号はバッファ57を介してコ
ンパレータアンプ58および61に入力される。コンパ
レータアンプ58においては、逆相入力に前記三角波信
号を入力し、正相入力には図7(a)で示すように、所
望の三角波信号の上頂点から10%レベルを規定する電
圧V10が入力される。
【0046】コンパレータアンプ58からは、三角波信
号のピーク値,オフセット値が規定値になっているとす
ると図7(c)のような10%負パルスが出力される。
一方、コンパレータアンプ61においては、正相入力に
三角波信号を入力し、逆相入力に所望の三角波信号の下
頂点から10%レベルを規定する電圧V90が入力され
る。
【0047】前述のように、三角波信号が規定値である
ならば図7(c)のような10%負パルスおよび90%
負パルスがコンパレータアンプ58,61より出力され
る。この2つのパルスは図27の回路例で示されるチャ
ージポンプ回路62に入力される。5・Q29=9・Q
33、Q33=Q32=Q36、Q31=Q37、9・
R15=5・R18、R16=R17=R19とする
と、Q34,Q37がONしたときに流れる電流値に対
して、Q33に流れる電流は1.8倍になる。
【0048】このため、2つのコンパレータアンプ5
8,61の出力パルスP10,P90のLレベル期間の
和が三角波信号周期に対して20%になったときのみ、
コンデンサC4(図27参照)に対する放電電流と充電
電流の和が平衡してチャージポンプ回路62の出力電圧
が安定する。ところで、三角波発生部56より発生する
三角波信号はコンデンサC1に対して充放電電流のみで
発生させているので、三角波スロープは直線となってい
るため、前記チャージポンプ回路62の平衡条件下にお
いて三角波信号のピーク値は所望の規定値になる。
【0049】チャージポンプ回路62の出力はピーク誤
差作成回路63によってピーク誤差信号となり、三角波
信号発生部56の充放電電流値を制御する。例えば、三
角波信号のピーク値が規定値より大きいとチャージポン
プ回路62の出力電圧は上昇し、ピーク誤差作成回路6
3の出力電圧を下降させ、三角波信号のピークレベル値
を減少させるようにする。反対に、三角波信号のピーク
値が小さいとチャージポンプ回路62の出力電圧が下降
し、ピーク誤差信号の電圧を上昇させて、三角波信号の
ピークレベル値を増大させ規定値に収束させる。
【0050】一方、コンパレータアンプ58の出力は図
28の回路例で示されるチャージポンプ回路59に入力
される。Q24=Q26、9・Q23=10・Q27、
R12=R13、10・R11=9・R14を満たすよ
うにすると、コンデンサC3に対する充電電流値と放電
電流の平均値が、パルスP10のLレベル期間が三角波
信号周期の10%になったときのみ等しくなり、チャー
ジポンプ回路59の出力電圧を平衡させる。
【0051】もし、三角波信号発生部56に入力される
クロック信号のデューティがとれていないとすると、三
角波信号を発生させるコンデンサC1に供給される充電
電流値と放電電流値が等しいため、三角波信号のオフセ
ット電圧が安定できず、従ってチャージポンプ回路59
も平衡することができない。
【0052】チャージポンプ回路59の出力はオフセッ
ト誤差作成回路60に入力され、オフセット誤差信号が
作成され、可変パルス遅延回路53に入力され、パルス
遅延時間を変動することによってクロックデューティを
制御する。クロックデューティの制御は、三角波信号の
オフセット電圧を規定することになる。
【0053】可変パルス遅延回路53の回路例を図5に
示す。Q12=Q22、Q13=Q29、Q16=Q1
8、Q14=Q20、Q15=Q21、R8=R10と
する。
【0054】図6は、この可変パルス遅延回路53の動
作を示すタイムチャートである。図6(a), (b)はQ
15/B,Q21/Bに入力される差動分周クロック信
号を示す(/Bはベースを表わす)。図6(c), (d)
はQ14/E,Q20/Eに出力される信号を示す(/
Eはエミッタを表わす)。また図6(e), (f)はQ1
2/E,Q22/Eに出力される遅延クロック信号を示
す。遅延時間tdはC2・Io・R8/Idに比例す
る。ここでIdはQ17を流れる電流であり、オフセッ
ト誤差信号によって遅延時間tdを制御できる。
【0055】このため例えば、Q8/Bの入力クロック
信号のデューティが大きい(Hレベル期間がLレベル期
間に対して)時、三角波信号のオフセット電圧が安定せ
ず上昇するので、チャージポンプ回路59の出力電圧が
上昇してオフセット誤差作成回路60の出力電圧を下降
させ、Q17を流れる電流Idを減少させて遅延時間t
dを減少することによってQ8/Bに入力されるクロッ
ク信号のデューティを補正する。Q8/Bの入力クロッ
ク信号のデューティが小さい場合も同様にして、クロッ
クデューティを補正する。
【0056】Q8/Bに入力されるクロック信号のデュ
ーティの収束値は、コンデンサC1の充電電流と放電電
流の比で規定されるが、IC回路技術では±1%以下の
バラツキに抑えることが可能である。
【0057】起動回路55はクロック欠落期間で三角波
信号発生部56の出力電圧を図7(a)で示すV100
の三角波信号の下頂点電圧に固定しておくためのもので
ある。Q4=Q11、Q5>2・Q2、R1>2・R3
にしておく。
【0058】クロック欠落期間において、Q8はONし
てコンデンサC1は充電され続け、V100以下になる
と、Q5よりコンデンサC1に放電電流が供給されてC
1の充電をV100で停止し、次に入力されるクロック
信号を待機する。
【0059】図1に示した第2の三角波発生回路26の
ブロック図を図8に示す。第2の三角波発生回路26
は、基本的には単位画素変調用の三角波信号発生回路と
同様な構成でよい。しかし、三角波信号のオフセット値
制御においては、入力クロック信号のクロックデューテ
ィが確保されている(分周クロック)ので、本実施例で
はオフセット誤差作成回路60の出力を電圧−電流変換
回路64を使用して誤差電流に変換し、三角波信号発生
部出力に加算して三角波信号発生用コンデンサの充放電
電流バランスを制御して、三角波信号のオフセット値を
制御する。
【0060】この方式にすることによって、第2の三角
波信号発生回路26においても制御ループ数を2つに抑
えることができ、ループエラーに起因する位相,ピー
ク,オフセットの各ジッタ量を最小にすることができ
る。
【0061】図9に、DAC45の構成例を示す。図9
には、第1の出力VDA1の系統のみを示しているが、
第2の出力VDA2の系統も同じ構成である。図9にお
いてVL1は前述のLSB調整回路39の出力であり、
VM1はMSB調整回路40の出力である。
【0062】画素データD1〜D8はラッチ回路にてク
ロック信号SCKの立ち上がりエッジでラッチされ、各
ラッチ出力LDnは電流SWの制御端子に入力されてお
り、LDnがHIのときSWをオンさせる。SWを流れ
る電流値はVM1によって決定されており、その電流値
をIoとすると、DAC45の出力VDA1は、
【0063】
【数1】D1〜D8=0のときVDA1=VL1 D1〜D8=1のときVDA1=VL1−R・Io と設定してある。
【0064】次に、LSB調整回路39、および、MS
B調整回路40を説明する。LSB調整回路39および
MSB調整回路40は、たとえば図7に示すV0からV
100までDAC18が出力するように調整する。ただ
し、V(VLB)>V(MSB)。
【0065】このとき、V0は三角波信号の頂点のDC
レベルであり、V100は三角波信号の下側の頂点レベ
ルである。三角波レベルおよびそのDCオフセットは三
角波発生回路の説明で述べたように、V10,V90と
いうDCレベルが基準となっている。
【0066】したがって、DAC45の出力をV10,
V90またはその両方の関数で作ることにより、環境変
化等での三角波信号の信号レベル,DCオフセットが変
動しても、その変動に追従することができる。
【0067】LSB調整回路39の一例を図10に示
す。調整端子41に、たとえばV10とV90に相関の
ある電圧
【0068】
【数2】 Val(=n・V10+(1−n)・V90) (0≦n≦1) が入力されると、Q8/Cには(/Cはコレクタを表わ
す)、
【0069】
【数3】V(Q8/C)=V10+R2((1−n) ・(V10−V90)/R1)−I1) したがって、(I1・R2)をV10,V90と同じ関
数にしておくことにより、V(Q8/C)は電源電圧V
CC、温度に依らず調整でき、その後も安定にできる。
【0070】たとえば、LSBレベルの調整範囲をV0
〜V30に設計するには、
【0071】
【数4】 R2・I1=V10−V30=△V20 (V10−V90)・R2/R1=V0−V30=△V30 △V20:三角波レベルを100%としたときの20%
に当たるレベルとすればよく、端子41の電圧(V10
〜V90)に応じて 端子41電圧V10のとき V30 端子41電圧V90のとき V0 にLSBレベルを調整することができる。
【0072】MSB調整回路40の一例を図11に示
す。調整端子43にはLSB調整端子Valと同じ電圧
範囲をもつ
【0073】
【数5】 Vam(=m・V10+(l−m)・V90) (0≦m≦1) が入力される。Q7/B電圧は
【0074】
【数6】 V(Q7/B)=V90+m(V10−V90)・R2/(R1+R2) Q10/Bの電圧は
【0075】
【数7】V(Q10/B)=V(Q7/B)−R3・I
1 (R3・I1)をV10,V90と同じ関数にしていく
ことにより、V(Q10/B)は、電源電圧VCC、温
度に依らず、三角波のバイアスに相関のある電圧とな
る。
【0076】図11の波線で囲まれた部分は、フィード
バックアンプを形成しており、Q11/BがQ10/B
と同電位となるようにフィードバックがかかっている。
Q11/BにはVL1からQ13の出力電流I2とR8
による電圧降下した電圧(R8・I2)がかかってい
る。
【0077】ここで、R8,I2を図9におけるR,I
oとすることによりQ11/Bの電圧はDAC45のM
SBレベルとなる。従って、このフィードバックアンプ
はDAC45のMSBレベルがQ10/B電位となるよ
うな電流をQ16/Cに出力する。その電流をDAC4
5のバイアスに変換して、VM1としてDAC45に出
力する。
【0078】たとえば、MSBの調整範囲をV70〜V
100に設計するには、Q7/Bの変化幅である{(V
10−V90)・R2/(R1+R2)}をV30(=
V70−V100)に設計する。
【0079】
【数8】 R2/(R1+R2)=V30/V(10/90)=3/8 m=0のときQ7/B=V90であるのでR3によるレ
ベルシフト量は
【0080】
【数9】R3・I1=V100−V90=△V10 △V10:三角波レベルの10%の意味 と設計すれば、調整端子43の電圧(V10〜V90)
により 端子43電圧V10のとき V70 端子43電圧V90のとき V100 にMSBレベルを調整することができる。
【0081】次に、PS変換回路30について説明す
る。図12は本発明の一実施例におけるPS変換回路3
0のブロック図を、図13にその動作を説明するタイミ
ングチャートを示す。
【0082】図12において、SK1はデューティの保
証されていない画素クロック信号SCK1を図1におけ
る三角波信号発生回路34にてデューティ再生したクロ
ック信号であり、DLSK1はSK1と90°の位相差
をもつクロック信号である。SCK1はデータラッチ2
〜5のクロック入力端子に入力されている。画素データ
D4〜D1は第1から第4のD型フリップフロップ(以
下、DFFという)のデータ入力端子にそれぞれ入力さ
れており、各DFF65〜68はSCK1のタイミング
でそれぞれのデータをラッチし出力する。
【0083】画素データのMSBデータD4が入力され
ている第1のDFF65の出力は、第1のSW69の第
1の入力端子に入力されている。SW69のもう一方の
第2の入力端子には、画素データのLSBデータD1が
入力されている第4のDFF68の出力が入力されてい
る。
【0084】SW70の第1の入力端子にはD3が入力
されている第2DFF66出力、第2の入力端子にはD
2が入力されている第3のDFF67出力が入力されて
いる。SW69,70の制御端子にはSK1が入力され
ており、SW69,70の出力は、SK1がHレベルの
とき第1の入力端子白丸側に、LOレベル時第2の入力
端子黒丸側に切り替わるようになっている。
【0085】さらに、SW69の出力はSW71の第2
の入力端子に、SW70の出力はSW71の第1の入力
端子に入力されている。SW71の制御端子にはDLS
K1が入力されており、SW71の出力はDLSK1が
HIのとき第1の入力端子白丸側に、LOのとき第2の
入力端子黒丸側に切り替わる。
【0086】SW71の出力は図13Fのように、パラ
レル−シリアル変換出力となっている。
【0087】第2の実施例 PWM画素変調を行うLBPシステムにおいて、前述の
ように画素変調を単位画素や2倍・3倍画素単位と画素
単位を変えるだけでなく、画素変調位相を副走査単位で
制御するなど多彩な画素変調をして、高品位の印画像を
得ようとする要望がある。
【0088】図14は、上記要望に対処した画素変調装
置の第2の実施例である。図1と同一の動作をするブロ
ックについては同一の番号を付してある。
【0089】ここでは、図1との差異について説明す
る。図14に示されるように、本実施例では第1の三角
波発生回路46に三角波信号の位相をモード信号M1で
0°、180°に切り換えるSW5が追加されている。
【0090】図15(a)は水平同期信号NHD、図1
5(b)は入力クロック信号である。このとき、SW5
の出力クロック信号は図15(c)(M1=“L”)、
図15(d)(M1=“H”)のようになる。ただし図
15(d)中の斜線部においてクロックを反転しただけ
ではHレベルになってしまい、三角波信号発生回路9の
動作上において好ましくないので、ブランキングクリア
回路6によるブランキングパルスとゲート回路7によ
り、斜線部期間を強制的にLレベルにする。
【0091】さらにモードM1がHレベルの時、図3に
おけるオフセット誤差作成回路60の出力極性を逆転さ
せるためにモードM1を入力する。図15(c), (d)
の点線で示す三角波信号は三角波信号発生回路9の各々
の状態のときの出力信号を示す。
【0092】一方、第2の三角波発生回路26の入力ク
ロック信号は、倍画素変調位相制御回路47と3倍画素
変調位相制御回路48によってその位相を変えることが
できる。
【0093】倍画素変調位相制御回路47の出力にはモ
ードM2,M3の状態を(M3M2)で示すと、図15
(e):(00),図15(f):(01),図15
(g):(10),図15(h):(11)のようにな
る。図15(g), (h)中の斜線部期間においては、S
W13によって位相を反転しただけではHレベルになっ
てしまい三角波信号発生部26の動作上好ましくないの
で、ブランキングクリア回路14とゲート回路15とに
より、斜線部期間を強制的にLレベルにする。
【0094】3倍画素変調位相制御回路48の動作を説
明するタイミングチャートを図16に示す。図16
(a)は水平同期信号NHD、図16(b)はデューテ
ィの再生されたクロック信号SK1である。SK1はS
W18の制御信号M4がLOのとき選択され、一致回路
19の入力端子に入力されている。排他的論理和回路1
9の出力はモード信号M2によりその極性を切り替える
ことができ、M2がLOのときSW20は排他的論理和
回路(一致)出力を、M2がHIのとき極性を反転して
不一致回路出力として出力する。
【0095】SW20の出力は第1,第2のDFF2
1,22のクロック入力端子に入力されている。第1,
第2のDFF出力は水平同期信号NHDでクリアされて
おり、NHD信号LOの区間強制的にLOとなってい
る。第2のDFF22の反転出力NQ2は排他的論理和
回路19の入力端子および第1のDFFのデータ入力端
子に入力され、第1のDFF21出力Q1は第2のDF
F22データ入力端子に入力されている。
【0096】図16(b)のクロック信号が排他的論理
和回路19に入力されると、排他的論理和回路19のも
う一方の入力端子にはNHDによりクリアされていた第
2のDFFの反転出力NQ2(図16(d)、初期値H
I)により排他的論理和回路19出力はLOからHIに
立ち上がる。それをクロックとするDFF21,DFF
22はそれぞれのデータに応じてその出力を制御する
(図16(f), (g))。
【0097】次に図16(e)が立ち上がると、さらに
DFF21,DFF22は図16のように変化するが、
このとき図16(b), (d)により変化した排他的論理
和回路出力(図16(e))の立ち上がりによってDF
F22出力が変化し、排他的論理和回路出力をLOにす
る。この動作を続けるとM4=LO,M2=LOにおい
て図16(d), (e),(f), (g)が各ブロックから出
力される。
【0098】3倍画素変調位相制御回路の入力クロック
(図16(b))に対し、DFF21出力(図16
(f))は3倍の周期の位相差0の信号となっており、
DFF22出力(図16(g))は、DFF21出力に
対して120°位相の遅れた信号になっている。
【0099】M4=LO,M2=HIの状態では、DF
F21反転出力は図16(h)、SW20の出力は図1
6(i)、DFF21正出力は図16(j)、DFF2
2出力は図16(k)となる。図16(f)に対して図
16(j)は60°、図16(k)は180°が位相の
遅れた信号になっている。
【0100】M4=HI状態では、SW18はゲート1
7の出力側が選択され図16(c)のブランキングパル
スによって、マスクされたクロック信号(図16
(l))が排他的論理和回路19の入力端子に入力され
る。
【0101】排他的論理和回路出力以後の動作は、上述
の動作と同じであるため、DFF21,DFF22の各
出力はM2モードに応じ図16(d)〜(g)が図16
(b)の一周期分遅れた信号となる。すなわち、図16
(f)に対してDFF22出力は、M2=LOのとき2
40°、M2=HIのとき300°位相の遅れた信号と
なる。
【0102】DFF21,DFF22の出力はSW24
の入力端子にそれぞれ入力されている。SW24の制御
端子にはモード信号M3,M4を入力とする排他的論理
和回路23の出力が接続されており、排他的論理和回路
23出力がLOのときDFF22側、HIのときDFF
21側を選択する。
【0103】3倍画素変調位相制御回路48の出力は、
モードM2,M3,M4の状態を(M4M3M2)で示
すと、図15(i):(000),図15(j):(0
01),図15(k):(010),図15(l):
(011),図15(m):(100),図15
(n):(101)のようになる。
【0104】図17に、各モード(M1〜M4)におけ
る単画素変調クロック(SW5出力),2倍画素変調ク
ロック(ゲート15出力),3倍画素変調クロック(S
W24出力)の位相を示す。
【0105】以下、第一の実施例と同様の動作により出
力端子33に画素変調信号を出力することができる。た
だし、図14におけるブロック29は図1のDAC4
5,LSB調整回路39,MSB調整回路を含んだDA
C部であり、ブロック9は図3におけるデューティ再生
回路を除いた55〜63で示される三角波発生部であ
る。
【0106】第3の実施例 図18に本発明の第3の実施例を示す。図18におい
て、図14と同じ動作をするブロックについては同一番
号が付けられている。また、図14の出力端子33が強
制HL制御回路76に接続されて、モード信号M7,M
8により出力状態を制御されるようになっている。
【0107】端子33に現れる信号はモード信号M7
(強制L)M8(強制H)によって画素データD1〜D
9に拘わらず画素変調信号出力を強制的にHL制御され
る。これにより、たとえば印画濃度を0または100%
にしたいとき、最小・最大パルス幅で設定される印画濃
度を使わずに、完全にまた広い範囲で保証することがで
きる。
【0108】図19に図18を説明するタイミングチャ
ートを示す。図19において、(a)は画素データ、
(b)は1倍クロックの三角波信号、(c)はPWMモ
ードだけの画素変調出力である。ここで、(c)は印画
濃度0%を示す画素データ00Hに対して最小パルス幅
を、印画濃度100%を示す画素データFFHに対する
最大パルス幅を画素変調出力として出力する。これは、
最小・最大パルス幅付近で有効に変調するために必要な
セッティングである。
【0109】しかし、パルス幅が環境で安定になってい
たとしても、実際に印画されるにはレーザードライバ,
感光体等さまざまなものが介在するため、環境変化等で
完全に絶対印画濃度0%、100%を保証することは難
しい。そこで、図19(d)のように強制HLモードを
使用することにより、完全に絶対印画濃度0%,100
%を保証する。
【0110】実施例による効果 以上説明したように、本発明を適用した画素変調装置に
よって、次の列挙する効果が得られる。
【0111】1)三角波信号のレベル値とオフセット値
をフィードバックループ回路によって規定することによ
り、無調整で電源電圧,環境温度,素子バラツキに対し
て安定な三角波信号を発生させ、それと比較するDAコ
ンバータ出力電圧を三角波信号のレベル値とオフセット
値と相関をもたせることによって、電源電圧,環境温度
に対して安定なPWM画素変調信号を得ることができ
る。
【0112】2)三角波信号のオフセット値を三角波発
生部に入力されるクロック信号デューティで制御したこ
とによって、本回路システムに入力されるクロック信号
のデューティを規定する必要が無くなり、したがって2
倍クロックの必要性がなくシステム構成上、有利であ
る。
【0113】3)従来の三角波発生回路のように大きな
電源電圧を必要とせず、加えてスロープの直線性のよい
三角波信号を発生することができる。
【0114】4)非常に簡単な構成の起動回路を追加す
ることで、欠落期間が存在しかつ欠落期間の前後でクロ
ック位相が変化するビデオクロックのような同期クロッ
ク信号に対しても、起動特性の優れた構成にできる。
【0115】5)PWM信号の最小パルス幅・最大パル
ス幅の設定を完全に独立させることができるので、容易
に調整することができる。
【0116】6)画素変調の単位は、単画素,2倍画
素,3倍画素とモード信号によって変えることができ、
さらにその変調位相を単画素変調時は0°,180°、
2倍画素変調時は0°,90°,180°,270°、
3倍画素変調時は0°,60°,120°,180°,
240°,300°と単画素変調の半周期単位で変える
ことができるので、多彩な画素変調をして高品位の印画
像を得ることができる。
【0117】7)画素クロック周期をN分割した時間間
隔でNビットのシリアル−パラレル変換を行う画素変調
において、制御されたディレー量のディレー回路とそれ
に相関をもったディレー回路の出力によりシリアル−パ
ラレル変換を行うことにより、N倍のクロックが必要な
いシステムを構成できる。
【0118】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、高
周波クロックを使用することなく高安定かつ高速・高精
細な画像形成を可能とした画素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】第1の実施例による画素変調装置を示すブロッ
ク図である。
【図2】第1の動作を説明するタイミング図である。
【図3】第1に示した三角波発生回路を示す図である。
【図4】第3の動作を説明するタイミング図である。
【図5】第1の実施例における可変ディレー回路を示す
図である。
【図6】図5の動作を説明するタイミング図である。
【図7】第1の実施例におけるPWM変調の概念を示す
図である。
【図8】第1の実施例における三角波発生回路を示すブ
ロック図である。
【図9】第1の実施例におけるDAコンバータを示すブ
ロック図である。
【図10】第1の実施例におけるLSB調整回路を示す
回路図である。
【図11】第1の実施例におけるMSB調整回路を示す
回路図である。
【図12】第1の実施例におけるパラレル−シリアル変
換回路を示す回路図である。
【図13】図12の動作を説明するタイミング図であ
る。
【図14】第2の実施例による画素変調装置を示すブロ
ック図でる。
【図15】図14の動作を説明するタイミング図であ
る。
【図16】3倍画素変調位相制御回路の動作を説明する
タイミング図である。
【図17】画素変調位相とモード信号との関係を示す図
である。
【図18】第3の実施例による画素変調装置を示すブロ
ック図である。
【図19】図18の動作を説明するタイミングチャート
である。
【図20】従来の画素変調装置を示すブロック図であ
る。
【図21】図20の動作を説明するタイミング図であ
る。
【図22】三角波発生回路の従来例を示す回路図であ
る。
【図23】画像のドットイメージ図である。
【図24】従来の画素変調におけるタイミング図であ
る。
【図25】シフトレジスタ構成例を示すブロック図であ
る。
【図26】図25の動作を説明するタイミング図であ
る。
【図27】チャージポンプの回路例を示す図である。
【図28】チャージポンプの回路例を示す図である。
【符号の説明】
1 クロック入力端子 2 分周回路 3 可変パルス遅延回路 6 ブランキングパルス発生回路 8 可変パルス遅延回路 9 三角波発生回路 14 ブランキングパルス発生回路 16 ブランキングパルス発生回路 21 Dフリップフロップ 22 Dフリップフロップ 26 三角波発生回路 30 パラレル−シリアル変換回路 33 画素変調信号出力端子 35 2分周回路 36 3分周回路 39 LSB調整回路 40 MSB調整回路 45 DAコンバータ 53 可変パルス遅延回路 55 起動回路 56 三角波発生部 59 チャージポンプ 60 誤差作成回路 62 チャージポンプ 63 誤差作成回路 64 画素データ入力端子 65 Dフリップフロップ 66 Dフリップフロップ 67 Dフリップフロップ 68 Dフリップフロップ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像データに対応した可視画像を形成す
    る個々の画素に対して階調処理のための画素変調を施す
    画素変調装置において、 入力クロック信号に同期した三角波信号を発生する三角
    波発生手段と、 前記三角波信号を複数のしきい値で比較する複数の比較
    手段と、 前記比較手段の少なくとも1つからの出力に基づいて前
    記入力クロック信号のデューティを制御する位相制御手
    段とを具備したことを特徴とする画素変調装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記位相制御手段
    は、入力クロック信号を分周する分周手段と、該分周ク
    ロックを任意に遅延できる第1の可変パルス遅延手段と
    を備え、所定の比較手段からの出力に基づいて入力クロ
    ック信号のデューティを制御することを特徴とする画素
    変調装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記三角波発生手段
    と前記比較手段と前記位相制御手段から成る三角波信号
    発生回路は、三角波信号のレベルを管理する第1の制御
    ループと該三角波信号のDCオフセット分を管理する第
    2の制御ループを備えたことを特徴とする画素変調装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項3にさらに加えて、前記三角波信
    号のレベルを規定する制御値と、前記三角波信号のDC
    オフセット分を規定する制御値を入力とする制御手段を
    備えたことを特徴とする画素変調装置。
  5. 【請求項5】 請求項1にさらに加えて、入力クロック
    に対応した最小単位画素のN倍の画素を1単位として画
    素変調するとき、該入力クロック周期の1/2周期を単
    位として画素変調位相を可変できる画素変調位相制御手
    段を備えたことを特徴とする画素変調装置。
  6. 【請求項6】 請求項2にさらに加えて、前記第1の可
    変パルス遅延手段の遅延量と相関のある遅延量をもつ複
    数のパルス遅延手段と、前記第1の可変パルス遅延手段
    の出力と該複数のパルス遅延手段の出力によって制御さ
    れるパラレル−シリアル変換手段とを備え、所定の条件
    下において当該パラレル−シリアル変換されたデータを
    出力することを特徴とする画素変調装置。
  7. 【請求項7】 請求項1にさらに加えて、画素変調出力
    を強制的にハイレベルおよびローレベルに制御する出力
    制御手段を備えたことを特徴とする画素変調装置。
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