JPH09163138A

JPH09163138A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09163138A
Application number: JP7345194A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ishida; 雅章石田; Hidetoshi Ema; 秀利江間; Narihiro Masui; 成博増井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は半導体レーザをパルス幅変調及びパワ
ー変調して高速に高品質の画像を形成することのできる
画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０は、パルス幅生成・デー
タ変調部１１のパルス幅生成部１４がＰＬＬにより構成
され、画素クロックＣＬＫに同期しＮ倍した複数の位相
のクロックを生成し、このパルスをデータ変調部１５が
周波数選択データで指定されたパルス幅内で画像データ
の内容に対応した２種類のパルス幅を有したパルスであ
るパルス幅・パワー混合変調データを生成して、半導体
レーザ駆動制御部１２に出力する。半導体レーザ駆動制
御部１２は、このパルス幅・パワー混合変調データに基
づいて画像生成処理部１３の半導体レーザＬＤをパルス
幅変調及びパワー（光強度）変調して、画像を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、詳細には、レーザプリンタ、光ディスク装置、ディ
ジタル複写機及び光通信装置等における光源として用い
られる半導体レーザの光出力を制御及び変調する画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザは、極めて小型で、駆動電
流により高速に直接変調を行うことが可能であることか
ら、近年、レーザプリンタ、光ディスク装置、ディジタ
ル複写機及び光通信装置等の光源として広く利用されて
いる。

【０００３】ところが、半導体レーザの駆動電流と光出
力の関係は、温度により著しく変化するため、半導体レ
ーザを使用する場合、半導体レーザの光強度を所望の値
に如何に設定・制御するかが重要な課題となる。

【０００４】そこで、従来、半導体レーザの光強度を所
望の値に設定して、半導体レーザの利点を生かすため
に、特開平２−２０５０８６号公報に記載されている半
導体レーザの制御方式が提案されている。

【０００５】これは、半導体レーザの光出力を受光素子
によりモニターし、その出力と発光レベル指令信号とが
等しくなるように、常時半導体レーザの順方向電流を制
御する光電気負帰還ループと、発光レベル指令信号を半
導体レーザの順方向電流に変換する変換手段と、を有
し、前記光電気負帰還ループの制御電流と前記変換手段
により生成された電流の和または差の電流によって半導
体レーザの光出力を制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザの制御方式を用いた画像形成装置にあって
は、多値画像を出力する画像形成装置においては、優れ
た特性を示すが、２値画像を出力する場合には、多階調
出力用データの全てに２値、すなわち、０か１を入力し
て画像を形成することとなり、本来２値画像のみを出力
する出力装置に比較すると、処理速度が遅くなるという
問題があった。

【０００７】そこで、請求項１記載の発明は、パルス幅
・パワー変調により、高速に、かつ、高品位の画像の形
成を行うことのできる画像形成装置を提供することを目
的としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、階調数と書込密度
を制御して、画像の内容に対応した適切で、高品質の画
像を高速に形成することのできる画像形成装置を提供す
ることを目的としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、階調数と書込速度
を制御して、画像内容に対応して、階調度と書込速度を
適切に制御することのできる画像形成装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、パルスの位相変化
させて、形成する画像に適したドット位置にドットを形
成することのできる画像形成装置を提供することを目的
としている。

【００１１】請求項５記載の発明は、高速かつ適切にシ
ェーディング補正を行うことのできる画像形成装置を提
供することを目的としている。

【００１２】請求項６記載の発明は、各ドット内で指定
した位置でパルス発生させて、形成する画像に適した位
置からドットを形成することのできる画像形成装置を提
供することを目的としている。

【００１３】請求項７記載の発明は、簡単な回路構成
で、パルスの各ドット内での基準位置を指定することの
できる画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の画
像形成装置は、複数の位相を有するパルスを生成するパ
ルス幅生成手段と、入力される画像データに基づいて、
前記パルス幅生成手段の生成したパルスから複数のパル
ス幅のパルスを生成するデータ変調手段と、レーザ光を
出射する半導体レーザと、前記データ変調手段の生成し
たパルスに基づいて、前記半導体レーザをパルス幅変調
及び光強度変調する駆動・制御手段と、前記半導体レー
ザの出射したレーザ光を主走査方向に走査する走査手段
と、を備え、前記パルス幅生成手段は、ＰＬＬシンセサ
イザにより前記画像データに基づいて前記複数のパルス
幅のパルスを生成することにより、上記目的を達成して
いる。

【００１５】ここで、パルス幅生成手段は、ＰＬＬ（Ph
ase Locked Loop ）シンセサイザにより、半導体レーザ
をパルス幅変調及び光強度変調するのに必要な複数の位
相を有する所定周期のパルスを生成し、このパルスは、
画像データの画素クロックに、その位相が同期してい
る。

【００１６】データ変調手段は、パルス幅生成手段の生
成した複数の位相のパルスを画像データにより、半導体
レーザをパルス幅変調及び光強度変調するための複数
（例えば、２種類）のパルス幅のパルスを生成する。

【００１７】駆動制御手段は、例えば、光電気負帰還ル
ープ及び半導体レーザの順方向直流電流を直接制御する
ことにより、半導体レーザの駆動・制御を行うが、半導
体レーザの駆動・制御方法は、上記の方法に限るもので
はない。

【００１８】走査手段は、半導体レーザから出射された
レーザ光を主走査及び副走査することにより、画像を形
成する。

【００１９】上記構成によれば、半導体レーザを安定し
たパルス幅変調を基調として、光強度変調でその移り変
わり部分を補間するための複数の位相を有するパルスを
ＰＬＬを用いて生成することができ、高品質の画像を、
高速に形成することができる。

【００２０】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記データ変調手段は、前記画像データととも
に、１ドット当たりのパルス幅を指定する周波数選択デ
ータが入力され、該周波数選択データに基づいて１ドッ
ト当たりのパルス幅を設定するとともに、当該設定され
たパルス幅内で前記画像データに基づいて前記パルス幅
生成手段の生成したパルスから複数のパルス幅の前記パ
ルスを生成して、１ドット当たりの階調数と書込密度を
相対的に調整するものであってもよい。

【００２１】ここで、周波数選択データは、１ドット当
たりのパルス幅を指定するものであり、パルス幅は、１
ドット当たりの階調数と書込密度を相対的に決定するも
の時ある。

【００２２】すなわち、１ドット当たりの階調数を高く
して、書込密度を低くするときには、周波数選択データ
によりパルス幅を広く指定し、階調数を低くして、書込
密度を高くするときには、周波数選択データによりパル
ス幅を狭く指定する。

【００２３】データ変調手段は、この周波数選択データ
で指定されたパルス幅内で、前記パルスを生成する。

【００２４】上記構成によれば、周波数選択データによ
りパルス幅を指定することにより、階調数と書込密度を
容易に制御することができ、画像の内容に対応した適切
で、高品質の画像を高速に形成することができる。

【００２５】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記データ変調手段と前記走査手段に、１ドット当
たりのパルス幅を指定する周波数選択データが入力さ
れ、前記データ変調手段は、前記周波数選択データに基
づいて１ドット当たりのパルス幅を設定するとともに、
当該設定されたパルス幅内で前記画像データに基づいて
前記パルス幅生成手段の生成したパルスから複数のパル
ス幅の前記パルスを生成して、１ドット当たりの階調数
を相対的に調整し、前記走査手段は、前記周波数選択デ
ータに基づいて、その走査速度を変化させ、前記周波数
選択データが低い周波数を指定しているときには、前記
走査手段が、当該走査速度を低速にするとともに、前記
データ変調手段が、１ドット当たりの階調数を増加さ
せ、前記周波数選択データが高い周波数を指定している
ときには、前記走査手段が、当該走査速度を高速にする
とともに、前記データ変調手段が、１ドット当たりの階
調数を減少させるものであってもよい。

【００２６】ここで、走査手段は、例えば、ポリゴンミ
ラーにより主走査するものであるときには、ポリゴンミ
ラーの回転速度を周波数選択データにより指定されたパ
ルス幅に対応した速度で変化させる。なお、走査手段
は、上記方法のものに限るものでないことは、言うまで
もない。

【００２７】上記構成によれば、周波数選択データによ
りパルス幅を指定することにより、階調数と書込速度を
容易に制御することができ、画像内容に対応して、高階
調度の高品質の画像を形成することができるとともに、
階調度が低くなるに従って書込速度を向上させることが
できる。

【００２８】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記データ変調手段は、前記画像データとともに、
１ドット毎の前記パルスの位相を指定する位相選択デー
タが入力され、前記画像データに基づいて前記パルス幅
生成手段の生成したパルスから複数のパルス幅のパルス
を生成するとともに、該位相選択データに基づいて１ド
ット毎のパルスの位相を設定するものであってもよい。

【００２９】ここで、位相選択データは、１ドット内で
半導体レーザのレーザ光のパルスの出射位置を主走査方
向にシフトさせるものである。

【００３０】上記構成によれば、位相選択データにより
パルスの位相、すなわち、発生開始位置をシフトさせる
ことができ、形成する画像に適したドット位置にドット
を形成することができる。その結果、斜線等の画像をよ
り一層高品質に、かつ、高速に形成することができる。

【００３１】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記データ変調手段は、シェーディング補正データ
を記憶する記憶手段を、さらに備え、所定タイミングで
前記シェーディング補正データを前記記憶手段に記憶し
て、前記記憶手段に記憶するシェーディング補正データ
に基づいて前記パルス幅を補正して、シェーディング補
正するものであってもよい。

【００３２】上記構成によれば、高速に、かつ、適切に
シェーディング補正を行うことができ、画像品質をより
一層向上させることができる。

【００３３】さらに、例えば、請求項６に記載するよう
に、前記データ変調手段は、前記パルス幅変調及び光強
度変調されたパルスを各ドットにおいて右基準、左基
準、あるいは、中央基準等の何れの位置を基準として発
生させるかを指定する位置選択データが入力され、前記
位置選択データに対応した位置を基準とする前記パルス
の生成を行うものであってもよい。

【００３４】ここで、位置選択データは、パルスを各ド
ット内で、どの位置を基準にどの方向に発生させるかを
指定するものである。

【００３５】上記構成によれば、位置選択データにより
指定した位置を基準に各ドット内でパルスを発生させる
ことができ、形成する画像に適した位置から画像に適し
た方向にドットを形成することができる。その結果、斜
線等の画像をより一層高品質に、かつ、高速に形成する
ことができる。

【００３６】また、例えば、請求項７に記載するよう
に、前記データ変調手段は、前記位置選択データを記憶
する位置データ記憶手段と、１ページ毎あるいは１ライ
ン毎に入力されるコマンド信号によりコマンド入力モー
ドと画像入力モードを判別し、コマンド信号がコマンド
入力モードを指定していると、前記入力される位置選択
データを前記位置データ記憶手段に記憶し、前記コマン
ド信号が前記画像入力モードを指定していると、前記位
置データ記憶手段に記憶されている前記位置選択データ
に基づいて、前記画像データを遅延させて出力させるデ
ータ位置制御手段と、を備え、前記データ位置制御手段
により遅延された画像データに基づいて、前記パルスを
生成することにより、前記位置選択データに対応した位
置を基準とする前記パルスの生成を行うものであっても
よい。

【００３７】上記構成によれば、簡単な回路構成で、１
ページ毎あるいは１ライン毎に位置選択データによりパ
ルスの各ドット内での基準位置を指定して、画像を形成
することができ、安価に、かつ、容易に高品質の画像を
形成することができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】まず、本発明の基本原理につい
て、図１〜図５に基づいて、以下説明する。

【００３９】通常、レーザプリンタ等の半導体レーザを
用いた画像形成装置においては、１ドット内で多階調の
出力を得る手法として、パルス幅変調方式やパワー変調
方式等があるが、本発明では、パルス幅・パワー混合変
調方式を用いている。

【００４０】このパルス幅・パワー混合変調変調方式
は、基本的に２値記録方式であり、印字プロセスに対し
て安定しているパルス幅変調方式を基調とし、その移り
変わり部をパワー（光強度）変調方式により補間する方
式である。

【００４１】このパルス幅・パワー混合変調方式は、同
じ階調数を実現する場合、それぞれ単独の変調方式によ
り変調したときに比較して、必要となるパルス幅数、パ
ワー値数を組み合わせて低減することで、それぞれの変
調に必要な回路構成を容易に達成できるとともに、印字
プロセスに対して安定であると同時に、回路の集積化に
適しており、小型化・ローコスト化を図ることができる
という特徴がある。

【００４２】このパルス幅・パワー変調方式による画像
形成装置１は、図１に示すように、半導体レーザ制御・
変調処理部２と画像生成処理部３等を備えており、半導
体レーザ制御・変調処理部２は、パルス幅生成・データ
変調部４と導体レーザ駆動・制御部５等を備えている。

【００４３】パルス幅生成・データ変調部４には、画像
データとセレクト信号が入力され、パルス幅生成・デー
タ変調部４は、入力される画像データに基づいて、パル
ス幅変調方式を基調とし、その移り変わり部を光強度変
調で補間することにより、パルス幅変調したデータＤＡ
ＴＡを生成して、半導体レーザ駆動・制御部５に出力す
る。

【００４４】上記半導体レーザ駆動・制御部５及び画像
生成処理部３は、図２に示すように、２つの電流源Ｄ
１、Ｄ２、反転増幅器ＯＰ１、トランジスタＴｒ１、半
導体レーザＬＤ及び受光素子ＰＤ等を備えており、電流
源Ｄ１、Ｄ２にそれぞれパルス幅生成・データ変調部４
からパルス変調されたデータＤＡＴＡが入力される。

【００４５】電流源Ｄ１の電流ＩＤ１は、反転増幅器Ｏ
Ｐ１、半導体レーザＬＤ及び受光素子ＰＤを介して光電
流負帰還ループを形成し、電流源Ｄ２の電流ＩＤ２は、
半導体レーザＬＤの順方向電流となっている。

【００４６】したがって、図３（ａ）に示す光電流負帰
還ループのみによる半導体レーザＬＤの光強度と時間と
の関係に比較して、図３（ｂ）に示すように、高速に半
導体レーザＬＤを駆動することができるとともに、デー
タＤＡＴＡによりその駆動を制御することができる。

【００４７】すなわち、画像生成処理部３は、上述のよ
うに、半導体レーザＬＤや受光素子ＰＤを備えるととも
に、半導体レーザＬＤから出射されたレーザ光を主走査
方向に走査するポリゴンミラーやその他の光学系からな
るポリゴンスキャナを備えており、半導体レーザＬＤか
ら出射されたレーザ光により画像を形成する。

【００４８】そして、この半導体レーザＬＤの出力波形
は、パルス幅を３値、パワー値を６値の計１８階調を出
力する場合の半導体レーザＬＤの光出力波形を、図４に
模式的に示すように、画像データによりパルス幅変調を
基本として変調され、その移り変わり部がパワー変調さ
れたものとなっている。

【００４９】この場合、図４から分かるように、中間露
光領域においては、最小パルス幅で出力する必要があ
る。

【００５０】そこで、図５に、パルスを左寄せで出す場
合（ａ）と、パルスを右寄せで出す場合（ｂ）と、を示
すように、パルス幅をＰＭとすると、ＰＭとＰＭ＋ΔＰ
Ｍ（ΔＰＭは、最小パルス幅）の２パルスを生成すれば
よいことが分かる。

【００５１】このパルスの変調処理をパルス幅生成・デ
ータ変調部４により行っている。

【００５２】このように、パルス幅変調・パワー変調方
式によれば、半導体レーザＬＤの光出力を高速にパルス
幅及びパワー変調することができる。

【００５３】上記基本原理を前提として、以下、本発明
の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。

【００５４】尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の
好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の
限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明に
おいて特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これ
らの態様に限られるものではない。

【００５５】図６〜図２１は、本発明の画像形成装置の
第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、請
求項１及び請求項２に対応するものである。なお、本実
施の形態の説明において、上記基本原理において説明し
た内容と同様の内容については、その説明を省略する。

【００５６】図６において、画像形成装置１０は、パル
ス幅生成・データ変調部１１、半導体レーザ駆動制御部
１２及び画像生成処理部１３等を備えており、パルス幅
生成・データ変調部１１は、パルス幅生成部１４とデー
タ変調部１５等を備えている。

【００５７】パルス幅生成・データ変調部１１には、図
示しない画像形成装置１０の制御部等から画素クロック
ＣＬＫ、周波数選択データ及び画像データが入力され、
周波数選択データは、３ビットデータで、画像データ
は、８ビットデータである。

【００５８】パルス幅生成・データ変調部１１のパルス
幅生成部１４は、例えば、図７に示すように回路構成さ
れており、７個のＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７、
７個の遅延回路ＤＬ１〜ＤＬ７、マルチプレクサＭＰ及
び図示しない付加回路等を備えている。

【００５９】各ＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７は、
周期Ｔの画素クロックＣＬＫが、そのクロック入力端子
ＣＬＫに、一定電圧ＶD が、そのデータ入力端子Ｄに、
各遅延回路ＤＬ１〜ＤＬ７の遅延出力が、そのリセット
端子Ｒに、それぞれ入力されている。

【００６０】各遅延回路ＤＬ１〜ＤＬ７は、各Ｄフリッ
プフロップＦＦ１〜ＦＦ７の出力端子Ｑに接続されてお
り、ＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７の出力をそれぞ
れＴ／８、２Ｔ／８、・・・、７Ｔ／８時間遅延させ
て、上記ＤフリップフロップＦＦ１〜ＦＦ７のリセット
端子Ｒに出力する。

【００６１】したがって、各ＤフリップフロップＦＦ１
〜ＦＦ７は、画素クロックＣＬＫをそれぞれＴ／８、２
Ｔ／８、・・・、７Ｔ／８時間遅延させて、図８に示す
ようなパルス幅変調した画像データパルスＰＷ０’〜Ｐ
Ｗ７’を生成して、その出力端子Ｑからマルチプレクサ
ＭＰに出力する。

【００６２】マルチプレクサＭＰには、さらに、画像デ
ータの上位３ビットであるパルス幅変調用データが入力
されており、マルチプレクサＭＰは、上記各Ｄフリップ
フロップＦＦ１〜ＦＦ７から入力される画像データパル
スＰＷ０’〜ＰＷ７’から２種類のパルス幅ＸＴとパル
ス幅（Ｘ＋１）Ｔの画像データパルスＰＷ０’〜ＰＷ
７’を選択して、論理和や論理積を演算処理する付加回
路に出力し、この付加回路は、マルチプレクサＭＰで選
択された２種類のパルス幅ＸＴとパルス幅（Ｘ＋１）Ｔ
の画像データパルスＰＷ０’〜ＰＷ７’の論理和や論理
積を演算処理して、図９に示すようなＴ／８のパルス幅
の画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を生成する。パルス
幅生成・データ変調部１１は、この画像データパルスＰ
Ｗ０〜ＰＷ７を、図６に示したデータ変調部１５に出力
する。

【００６３】また、パルス幅生成・データ変調部１１の
パルス幅生成部１４は、図１０に示すように、ＰＬＬ
（Phase Locked Loop ）２０を用いて構成することがで
き、位相比較器２１、ローパスフィルタ２２、電圧制御
発振器２３及び１／Ｎ分周器２４を備えている。

【００６４】位相比較器２１には、周波数Ｆｓ（周期
Ｔ）の画素クロックＣＬＫが入力され、ＰＬＬ２０は、
一般に既知であるように、電圧制御発振器２３の出力の
周波数と位相の１／Ｎ分周したものが入力信号である画
素クロックＣＬＫに同期するようにフィードバック制御
する。

【００６５】すなわち、１／Ｎ分周期２４は、電圧制御
電圧発振器２３の出力Ｆｏを１／Ｎ分周して、位相比較
器２１に出力し、位相比較器２１は、画素クロックＣＬ
Ｋと１／ＮＦｏの位相を比較して、その誤差成分をロー
パスフィルタ２２に出力する。ローパスフィルタ２２
は、位相比較器２１から入力される誤差成分に含まれて
いる不要な成分や雑音を取り除き、電圧制御発振器２３
に出力する。電圧制御発振器２３は、ローパスフィルタ
２２を介して位相比較器２１から入力される誤差成分に
よりその発振周波数と位相が制御され、入力信号である
画素クロックＣＬＫの周波数と位相を１／Ｎ分周したも
のに対応する周波数Ｆｏの出力をデータ変調部１５に出
力する。

【００６６】したがって、ＰＬＬ２０を用いてパルス幅
生成部１４を構成すると、図７に示したＤフリップフロ
ップＦＦ１〜ＦＦ７、遅延回路ＤＬ１〜ＤＬ７、マルチ
プレクサＭＰ及び論理和や論理積を演算処理する付加回
路を用いてパルス幅生成・データ変調部１１を構成した
図７の場合のように、画像データパルスＰＷ０’〜ＰＷ
７’を生成した後、これらの論理和や論理積を付加回路
で演算して画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を生成する
ことなく、直接、画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を生
成することができ、付加回路を削除することができると
ともに、画素クロックＣＬＫが変化しても、画素クロッ
クＣＬＫに追従して、画素クロックＣＬＫの逓倍（Ｎ
倍）の画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を生成すること
ができる。

【００６７】その結果、パルス幅生成・データ変調部１
１の回路素子を削減して、パルス幅生成・データ変調部
１１の回路構成を簡単、かつ、安価なものとすることが
できるとともに、適応範囲を広げることができる。

【００６８】パルス幅生成・データ変調部１１のデータ
変調部１５は、図１１に示すように構成され、ＰＷＭ回
路３１、データ制御回路３２、データ変調回路３３等を
備えている。

【００６９】パルス幅生成部１４は、上記図７あるいは
図１０に示したように、画素クロックＣＬＫをＮ倍した
パルスを生成して、データ変調部１５のＰＷＭ回路３１
に出力する。

【００７０】データ制御回路３２には、８ビットの画像
データと周波数選択データが入力され、データ制御回路
３２は、画像データと周波数選択データにより、種々の
データ制御を行うが、特に、８ビット階調用データ（上
位３ビットでパルス幅変調用データを生成し、下位５ビ
ットでパワー変調用データを生成）を出力したり、４ビ
ット階調用データ（上位２ビットでパルス幅変調用デー
タ、下位２ビットでパワー変調用データを生成）を出力
する。

【００７１】ＰＷＭ回路３１には、上記パルス幅生成部
１４からの画素クロックＣＬＫをＮ倍したパルスが入力
されるとともに、周波数選択データ及びデータ制御回路
３２の出力するパルス幅変調用データが入力され、ＰＷ
Ｍ回路３１は、パルス幅変調用データと周波数選択デー
タに基づいてパルス幅生成部１４から入力されるパルス
のパルス幅を決定して、データ変調回路３３に出力す
る。

【００７２】データ変調回路３３には、ＰＷＭ回路３１
から上記パルス幅決定されたパルスとデータ制御回路３
２からパワー変調用データが入力され、データ変調回路
３３は、このパワー変調用データをＰＷＭ回路３１から
入力されるパルスに基づいてパルス幅変調して、結果と
して５ビットのパルス幅・パワー混合変調データ（画像
データパルス）を図６に示した半導体レーザ駆動制御部
１２に出力する。

【００７３】半導体レーザ駆動制御部１２及び画像生成
処理部１３は、基本原理の半導体レーザ駆動制御部５及
び画像生成処理部３と同様に構成されており、画素生成
処理部１３は、半導体レーザＬＤや受光素子ＰＤ等を備
えるとともに、図示しないが、半導体レーザＬＤの出射
したレーザ光を主走査するポリゴンミラーやｆθレンズ
その他の光学系及び感光体等のポリゴンスキャナ等を備
えている。半導体レーザ駆動制御部１２及び画像生成処
理部１３は、基本原理で説明したように、半導体レーザ
駆動制御部１２によりパルス幅生成・データ変調部１１
から入力される画像データパルスに基づいて半導体レー
ザＬＤが駆動制御されて、上記ポリゴンスキャナにより
画像を形成するとともに、受光素子ＰＤで半導体レーザ
ＬＤの出射光を受光して、基本原理で説明したように、
半導体レーザＬＤのフィードバック制御を行う。

【００７４】次に、作用を説明する。

【００７５】画像形成装置１０は、そのパルス幅生成・
データ変調部１１に画素クロックＣＬＫ、２ビットの周
波数選択データ及び８ビットの画像データが入力され、
パルス幅生成・データ変調部１１は、これらに基づいて
画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を生成して、半導体レ
ーザ駆動制御部１２に出力する。なお、以下の説明にお
いては、画素クロックＣＬＫをＦ（ＭＨｚ）（＝１／
Ｔ）、入力される画像データが、８ビット、変調方式
が、パルス幅を３ビット（８階調）、パワー（光強度）
を５ビット（３２階調）のトータル２５６階調の混合変
調を行うものとする。

【００７６】いま、周波数選択データがないか、若しく
は一番低い周波数（Ｆ（ＭＨｚ））が選択されている場
合を想定すると、図１２に示すように、画像データは、
周期Ｔ毎に画像データＤ０〜Ｄ７が入力され、パルス幅
・パワー混合変調を受けた後、その画像データの内容に
応じて、図１３に示すような半導体レーザＬＤの光出力
と１ドット毎のドットイメージが得られる。

【００７７】このドットイメージは、例えば、図１３の
左端の画像データＤ０として、例えば、図１４に示すよ
うに、１００１００００（Ｄ０７が上位ビット、Ｄ００
が下位ビットである。）が入力されたとすると、パルス
幅生成・データ変調部１１は、上位３ビットでパルス幅
変調を行い、下位５ビットでそのパルス幅を補間する。
したがって、パルス幅生成・データ変調部１１は、図１
４において、Ｔ／８パルスとして、４（１００）を選択
し、補間するＴ／８パルスの出力として、ピークパワー
を１とすると、１６／３２（１００００）を選択するの
で、光出力としては、図１５に画像データＤ０を拡大し
て詳細に示すように、４×Ｔ／８のパルス幅で、その移
り変わり部にピークパワーの半分の光出力のＴ／８のパ
ワー（光強度）変調されたパルスの光出力が得られる。

【００７８】次に、周波数選択データにより画素クロッ
クＣＬＫを２Ｆ（ＭＨｚ）に設定する場合について、図
１６〜図１９に基づいて説明する。

【００７９】上述のように、パルス幅生成・データ変調
部１１には、Ｆ（ＭＨｚ）の画素クロックＣＬＫ、２ビ
ットの周波数選択データ及び８ビットの画像データが入
力される。この場合、例え周波数選択データにより画素
クロックＣＬＫが２Ｆ（ＭＨｚ）に選択されても、画像
データの転送レートは、Ｆ（ＭＨｚ）の画素クロックＣ
ＬＫと画像データ８ビットにより決定されるので、一定
である。

【００８０】ところが、図１６に示したように、パルス
幅生成・データ変調部１１は、周波数選択データにより
画素クロックＣＬＫが２Ｆ（ＭＨｚ）に選択された場
合、Ｄ００〜Ｄ０３を画像データＤ０のデータ、Ｄ１０
〜Ｄ１３を画像データＤ１のデータとして受け取る。

【００８１】したがって、画像データＤ０、Ｄ１のデー
タ量は、それぞれ４ビットでトータル１６階調となる
が、画像書込密度は、２倍になる。

【００８２】ここで、トータル１６階調を、パルス幅が
２ビット（４階調）、パワーが２ビット（４階調）の混
合変調により行う場合、上記パルス幅生成に関しては、
周波数選択データにより画素クロックＣＬＫがＦ（ＭＨ
ｚ）に選択された場合のパルス幅３ビットと、周波数選
択データにより画素クロックＣＬＫが２Ｆ（ＭＨｚ）に
選択された場合のパルス幅（２ビット）とは、最小パル
ス幅は同じであるので、上記パルス幅生成・データ変調
部１１により適切に生成することができる。

【００８３】また、パワー変調データは、もともと５ビ
ット所有しており、上位１ビットと下位４ビットに分割
することにより、２ビット（４階調）を容易に実現する
ことができる。この場合の光出力及びドットイメージ
は、図１７のように示され、図１８に示すように、画像
データＤ０のデータＤ００〜Ｄ０３が（１０１０）で、
画像データＤ１のデータＤ１０〜Ｄ１３が（０１１１）
であるとすると、その光出力波形は、図１９に拡大して
示すようになる。

【００８４】すなわち、周波数選択データにより画素ク
ロックＣＬＫを２Ｆ（ＭＨｚ）に設定すると、図１６か
ら図１９から分かるように、主走査方向には、階調数
は、８ビットから４ビットに減少するが、書込密度が２
倍になる。

【００８５】次に、周波数選択データにより画素クロッ
クＣＬＫを４Ｆ（ＭＨｚ）に設定する場合について、図
２０及び図２１に基づいて説明する。

【００８６】パルス幅生成・データ変調部１１は、周波
数選択データにより４Ｆ（ＭＨｚ）が選択されると、Ｄ
００〜Ｄ０１を画像データＤ０のデータ、Ｄ１０〜Ｄ１
１を画像データＤ１のデータ、Ｄ２０〜Ｄ２１を画像デ
ータＤ２のデータ、Ｄ３０〜Ｄ３１を画像データＤ３の
データとして受け取り、いま、図２０に示すように、デ
ータＤ００〜Ｄ０１が（１０）、データＤ１０〜Ｄ１１
が（０１）、データＤ２０〜Ｄ２１が（０１）、データ
Ｄ３０〜Ｄ３１が（１１）であるとすると、その光出力
波形は、図２１に示すようになる。

【００８７】したがって、画像データＤ０、Ｄ１、Ｄ
２、Ｄ３のデータ量は、それぞれ２ビットでトータル４
階調ずつとなるが、画像書込密度は４倍となり、主走査
方向には、階調数は８ビッから２ビットに減少するが、
書込密度が４倍になる。

【００８８】上述書込周波数（画素クロックＣＬＫ）の
各種設定によるで画像データ、パルス幅、光出力（パワ
ー）及び１ドット当たりの階調数をまとめると、下の表
のようになる。

【００８９】

【表１】すなわち、画像形成装置１０をプロッタや複写機等に適
用した場合、画像を出力するのに、常に１ドット当たり
８ビット階調（２５６階調）が必要なわけではなく、文
字部などは基本的に２値出力である。

【００９０】そこで、パルス幅生成・データ変調部１１
に入力する周波数選択データにより書込周波数（画素ク
ロックＣＬＫ）を制御することにより、同じ画像データ
量から主走査方向に異なった書込密度が得られる画像形
成装置１０を実現することができる。例えば、１ドット
当たり８ビット階調の出力を行いたい場合には、画素ク
ロックＣＬＫを、Ｆ（ＭＨｚ）とし、１ドット当たり４
ビット階調の出力を行いたい場合には、画素クロックＣ
ＬＫを、２Ｆ（ＭＨｚ）とし、１ドット当たり２ビット
階調の出力を行いたい場合には、画素クロックＣＬＫ
を、４Ｆ（ＭＨｚ）とし、１ドット当たり２値の出力を
行いたい場合には、画素クロックＣＬＫを、８Ｆ（ＭＨ
ｚ）とすることにより、同じ画像データ量から主走査方
向に異なった書込密度の得られる画像形成装置１０を実
現することができる。

【００９１】なお、本実施の形態においては、説明のた
めに、画素クロックＣＬＫがＦ（ＭＨｚ）の場合のパル
ス幅精度を３ビット、パワー精度を５ビットとしている
が、パルス幅とパワーは、これに限るものではなく、ど
のようにパルス幅とパワーにデータを分割しても、適用
することができる。

【００９２】このように、本実施の形態によれば、出力
したい階調数に合わせて、同じ画像データ量から高速
に、かつ、適切にパルス幅変調及びパワー変調を行っ
て、高品位の画像を高速に出力することができる。

【００９３】図２２は、本発明の画像形成装置の第２の
実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、周波数選
択データをパルス幅生成・データ変調部と画像生成処理
部に入力して、パルス幅生成・データ変調部と画像生成
処理部のレーザ光の走査を連動させることにより、より
一層高速に画像形成を行うもので、請求項３に対応する
ものである。

【００９４】本実施の形態は、上記第１の実施の形態と
同様の画像形成装置に適用したものであり、第１の実施
の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、そ
の詳細な説明を省略する。

【００９５】図２２において、画像形成装置４０は、パ
ルス幅生成・データ変調部１１、半導体レーザ駆動制御
部１２及び画像生成処理部４１等を備えており、画像生
成処理部４１は、光源部４２及びレーザ光走査部４３等
を備えている。

【００９６】画像生成処理部４１の光源部４２は、基本
原理で示した図２と同様の半導体レーザＬＤ及び受光素
子ＰＤ等を備えており、パルス幅生成・データ変調部１
１で生成された画像データパルスに基づいて半導体レー
ザ駆動制御部１２により半導体レーザＬＤの駆動・制御
が行われる。

【００９７】画像生成処理部４１のレーザ光走査部４３
は、半導体レーザＬＤの出射したレーザ光を主走査する
ポリゴンミラーやｆθレンズその他の光学系及び感光体
等のポリゴンスキャナ等を備えており、レーザ光走査部
４３には、周波数選択データが入力されている。レーザ
光走査部４３は、詳しくは図示しないが、ポリゴンミラ
ー等の回転速度が周波数選択データに対応して変化し、
主走査方向の走査速度が周波数選択データに応じて変化
する。

【００９８】すなわち、画像生成処理部４１は、本質的
には、第１の実施の形態の画像生成処理部１３と同様の
構成であるが、画像生成処理部１３の場合は、半導体レ
ーザＬＤの主走査部が常に同じ速度（スピード）で主走
査していたため、周波数選択データが変化すると、上述
のように、主走査方向の書込密度がそれに応じて変化し
ていた。

【００９９】ところが、画像生成処理部４１は、そのレ
ーザ光走査部４３が、周波数選択データが変化した場
合、主走査方向の書込密度は変化しないが、周波数選択
データに応じて、その主走査方向の走査速度が変化す
る。

【０１００】例えば、周波数選択データがＦ（ＭＨｚ）
から２Ｆ（ＭＨｚ）に変化した場合、レーザ光走査部４
３のポリゴンミラーの回転速度が２倍に変化し、主走査
速度が２倍に変化すると、１ドットの幅は同じである
が、例えば、１ドット８ビット階調をレーザ光走査速度
Ｓで書き込みを行っていたものが、１ドット４ビット階
調をレーザ光走査速度２Ｓで書き込みを行うようにな
る。また、例えば、上記表１に示した場合の１ドット２
値を書き込むときには、レーザ光走査速度８Ｓで書き込
むことができる。

【０１０１】すなわち、画像形成装置４０をプリンタや
複写機等に適用した場合、常に、１ドット当たり８ビッ
ト階調（２５６階調）が必要なわけではなく、文字部等
は、基本的に２値出力である。

【０１０２】したがって、文字部等は、基本的に２値出
力であるので、周波数選択データを８Ｆ（ＭＨｚ）等に
変化させることにより、高速に出力することができると
ともに、画像部などは、多値階調が要求されるので、周
波数選択データを要求される階調に応じて、Ｆ（ＭＨ
ｚ）等に変化させることにより、低速ではあるが、高品
位の画像を出力することができる。

【０１０３】また、周波数選択データによりレーザ光走
査部４３のレーザ光走査速度を変化させる場合、通常
は、レーザ光走査部４３は、画像クロックのような高速
なデータに追従して変化するわけではなく、周波数選択
データが変化した後、一定時間経過してからレーザ光走
査部４３のレーザ光走査速度が所望の値となるので、コ
マンド入力モードを設定して、１ページ毎、例えば、画
像データがあるかないかなどの情報により切り換えるな
どすればよいが、レーザ光走査部４３の追従性が良好な
場合には、１ライン毎に、ディテクトパルスより書き込
み開始信号までの時間にレーザ光走査部４３のレーザ光
走査速度を所望の値にして、自在に書き込み速度、階調
を制御することができる。

【０１０４】なお、このコマンド入力モードによる処理
については、後の実施の形態で詳細に説明する。

【０１０５】図２３〜図２５は、本発明の画像形成装置
の第３の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、
位相選択データに基づいてパルス幅生成部の生成したパ
ルスの位相を制御もので、請求項４に対応している。

【０１０６】本実施の形態は、上記第１の実施の形態と
同様の画像形成装置に適用したものであり、第１の実施
の形態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、そ
の詳細な説明を省略する。

【０１０７】図２３において、画像形成装置５０は、パ
ルス幅生成・データ変調部５１、半導体レーザ駆動制御
部１２及び画像生成処理部１３等を備えており、パルス
幅生成・データ変調部５１は、上記第１の実施の形態と
同様のパルス幅生成部１４とデータ変調部５２等を備え
ている。

【０１０８】データ変調部５２は、例えば、図２４に示
すように、位相選択回路５３、ＰＷＭ回路５４、データ
変調回路５５及びカウンタ５６等を備えており、カウン
タ５６に４ビットの位相選択データが入力されている。

【０１０９】カウンタ５６は、入力される位相選択デー
タをカウントして、そのカウント結果を位相選択回路５
３に出力し、位相選択回路５３には、さらに、パルス幅
生成部１４から、上記同様に、画素クロックＣＬＫをＮ
倍するとともに画素クロックＣＬＫと位相の同期したパ
ルスが入力される。位相選択回路５３は、カウント４６
から入力されるカウント結果に基づいて、パルス幅生成
部１４から入力されるパルスを遅延させて、すなわち、
パルス幅変調して、ＰＷＭ回路５４に出力する。

【０１１０】ＰＷＭ回路５４には、パルス幅生成部１４
で画素クロックＣＬＫがＮ倍され、かつ、位相選択回路
５３で遅延されたパルスが入力されるとともに、画像デ
ータの上位３ビットデータ（パルス幅変調用データ）が
入力され、ＰＷＭ回路５４は、画像データの上位３ビッ
トであるパルス幅変調用データに基づいて位相選択回路
５３から入力されるパルスのパルス幅を決定して、デー
タ変調回路５５に出力する。

【０１１１】データ変調回路５５には、ＰＷＭ回路５４
から上記パルス幅決定されたパルスと画像データの下位
５ビット（パワー変調用データ）が入力され、データ変
調回路５５は、このパワー変調用データをＰＷＭ回路５
４から入力されるパルスに基づいてパルス幅変調して、
結果として５ビットのパルス幅・パワー混合変調データ
（画像データパルス）を図２３に示した半導体レーザ駆
動制御部１２に出力する。

【０１１２】したがって、データ変調部５２により、Ｔ
／８パルス毎に、位相選択データに応じて、０〜７Ｔ／
８まで画素クロックＣＬＫのオフセット量を設定するこ
とができ、このオフセット（シフト）した画素クロック
ＣＬＫをパルス幅変調した後、パワー変調して５ビット
のパルス幅・パワー混合変調データ（画像データパル
ス）を生成することができる。

【０１１３】その結果、本実施の形態の画像形成装置５
０によれば、図２５に示すように、位相選択データがな
い場合（位相選択データ＝００００の場合）、画像デー
タの書き込みは、画像クロックＣＬＫによって決定さ
れ、画像クロックＣＬＫ間を８等分するパルス幅ＰＷ０
〜ＰＷ７を画像データに基づいて選択して、光出力波形
１のように、半導体レーザＬＤからレーザ光が出力され
る。

【０１１４】ところが、本実施の形態においては、パル
ス幅生成部１４により周波数逓倍されたされた画素クロ
ックＣＬＫのパルスが自在に生成できるので、位相選択
データに従って、画像クロックＣＬＫより数パルス遅れ
てから変調された画像データを出力することができる。

【０１１５】すなわち、半導体レーザＬＤの光出力波形
は、位相選択データに応じて、図２５に示す光出力波形
２及び光出力波形３のように、画像クロックＣＬＫより
Ｔ／８パルスずつシフトした出力、すなわち、画像を出
力する際のオフセット量を与える出力を得ることができ
る。

【０１１６】なお、本実施の形態の場合、画像データの
上位３ビットをパルス幅変調としているので、位相選択
データを３ビット与えれば、オフセット量は、０、Ｔ／
８パルス、２Ｔ／８パルス、・・・、７Ｔ／８パルスと
することができる。

【０１１７】このように、本実施の形態によれば、画素
クロックＣＬＫをＮ倍するとともに、位相同期させたパ
ルスをパルス幅生成部１４で高速に生成することができ
るので、このパルスを位相選択データにより、適宜移送
調整して、出力することができる。

【０１１８】その結果、斜線等の画像をより一層高速
に、かつ、高品位に形成することができる。

【０１１９】図２６及び図２７は、本発明の画像形成装
置の第４の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、周波数調整及び位相調整の双方を行うもので、請求
項２及び請求項４に対応するものである。

【０１２０】本実施の形態は、第３の実施の形態と同様
の画像形成装置に適用したものであり、第３の実施の形
態と同様の構成部分には、同一の符号を付して、その詳
細な説明を省略する。

【０１２１】図２６は、第３の実施の形態の画像形成装
置５０と同様の画像形成装置に適用されたパルス幅生成
・データ変調部６０の詳細な回路ブロック図であり、パ
ルス幅生成・データ変調部６０は、パルス幅生成部１４
とデータ変調部６１とを備えている。

【０１２２】パルス幅生成部１４は、上記第３の実施の
形態のものと同様のものであり、画素クロックＣＬＫを
Ｎ倍及び位相同期したパルスを、データ変調部６１に出
力する。

【０１２３】データ変調部６１は、位相選択回路５３、
ＰＷＭ回路５４、データ変調回路５５、カウンタ５６及
びデータ制御・位置制御回路６２等を備えている。

【０１２４】カウンタ５６には、第３の実施の形態と同
様に、４ビットの位相選択データが入力されており、カ
ウンタ５６は、入力される位相選択データをカウントし
て、そのカウント結果をパルスのオフセット値として位
相選択回路５３に出力する。

【０１２５】位相選択回路５３には、さらに、パルス幅
生成部１４から画素クロックＣＬＫをＮ倍及び位相同期
したパルスが入力され、位相選択回路５３は、上記第３
の実施の形態の場合と同様に、カウント４６から入力さ
れるカウント結果に基づいて、パルス幅生成部１４から
入力されるパルスを遅延（オフセット）させて、ＰＷＭ
回路５４に出力する。

【０１２６】データ制御・位置制御回路６２には、８ビ
ットの画像データ、２ビットの位置選択データ及び２ビ
ットの周波数選択データが入力され、データ制御・位置
制御回路６２は、画像データを位置選択データ及び周波
数選択データに基づいて画像データを位置調整及び周波
数調整して、データ変調回路５５に出力する。

【０１２７】すなわち、データ制御・位置制御回路６２
は、画像データの下位５ビットをパワー変調用データと
してデータ変調回路５５に出力するとともに、上位３ビ
ットを位置選択データに基づいて、そのデータ配列の設
定を行い、かつ、周波数選択データに応じて、そのデー
タのビット構成を調整して、パルス幅変調用データとし
てＰＷＭ回路５４に出力する。

【０１２８】ＰＷＭ回路５４には、パルス幅生成部１４
で画素クロックＣＬＫをＮ倍及び位相同期され、かつ、
位相選択回路５３で遅延されたパルスが入力されるとと
もに、２ビットの周波数選択データとデータ制御・位置
制御回路６２から上記３ビットのパルス幅変調用データ
が入力され、ＰＷＭ回路５４は、パルス幅変調用データ
と周波数選択データに基づいて位相選択回路５３から入
力されるパルスのパルス幅を決定して、データ変調回路
５５に出力する。

【０１２９】データ変調回路５５には、ＰＷＭ回路５４
から上記パルス幅決定されたパルスと画像データの下位
５ビットのパワー変調用データが入力され、データ変調
回路５５は、このパワー変調用データをＰＷＭ回路５４
から入力されるパルスに基づいてパルス幅変調して、結
果として５ビットのパルス幅・パワー混合変調データ
（画像データパルス）を図２３に示した半導体レーザ駆
動制御部１２に出力する。

【０１３０】したがって、本実施の形態においては、周
波数選択データ及び位相選択データに基づいて、半導体
レーザＬＤを出射するパルスの周波数及び位相を制御す
ることができるとともに、位置選択データによりパルス
を、例えば、左寄せ、右寄せ、あるいは、中央寄せ等に
制御することができる。

【０１３１】すなわち、図２５に示したように、位相選
択データがない場合、画像データの書き込みは、画像ク
ロックＣＬＫによって決定され、画像クロックＣＬＫ間
を８等分するパルス幅ＰＷ０〜ＰＷ７を画像データによ
り選択し、光出力波形１のように、位相のシフトを行う
ことなく半導体レーザＬＤからレーザ光が出力される。
そして、位相選択データの値に応じて、半導体レーザＬ
Ｄの光出力波形は、図２５に光出力波形２及び光出力波
形３として示すように、画像クロックＣＬＫによりＴ／
８パルスずつシフトした出力、すなわち、画像を出力す
る際のオフセット量を与える出力を得ることができる。

【０１３２】また、周波数選択データの値に応じて、パ
ルス幅が変化する。例えば、周波数選択データが（０
１）で、画素クロックＣＬＫとして２Ｆ（ＭＨｚ）を選
択すると、１ドット当たりのパルス幅は、図２７に示す
ように、２ビット（４値）となり、このパルス幅のドッ
トが、位相選択データの値に応じて、図２７に位相選択
データ（００００）の場合と、位相選択データ（０１０
１）の場合について示すように、位相がシフトした状
態、すなわち、オフセットされた状態となる。

【０１３３】なお、上述のように、本実施の形態におい
ては、画素クロックＣＬＫを２Ｆ（ＭＨｚ）とすると、
１ドット当たりのパルス幅は、２ビット（４値）必要と
するので、オフセット設定可能値としても２ビットずつ
となり、位相選択データは、４ビット必要となる。これ
は、画素クロックＣＬＫを２Ｆ（ＭＨｚ）にする場合だ
けでなく、例えば、４Ｆ（ＭＨｚ）とする場合にも、１
ドット当たりのパルス幅を１ビット（２値）ずつ所有
し、オフセット設定可能値としても、１ビットずつとな
るので、位相選択データとしては、４ビット必要とな
る。したがって、位相選択データと周波数選択データを
用いて、位相制御と周波数制御を行う場合には、位相選
択データのデータ幅として４ビット設定しておくことが
有効である。このように、本実施の形態によれば、パル
ス幅生成部１４により周波数逓倍されたされた画素クロ
ックＣＬＫのパルスを自在に、かつ、高速に生成できる
ので、周波数選択データに応じて階調数とドット密度を
自在に調整することができるとともに、位相選択データ
により、パルスの位相を自在に調整して、ドットを形成
するオフセット量を自在に調整することができ、より一
層高品位な画像を、高速に形成することができる。

【０１３４】図２８〜図２９は、本発明の画像形成装置
の第５の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、
パルス幅生成・データ変調部によりシェーディング補正
を行うもので、請求項５に対応するものである。

【０１３５】本実施の形態は、上記第４の実施の形態と
同様の画像形成装置及びパルス幅生成・データ変調部に
適用したものであり、本実施の形態の説明において、上
記第４の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符号
を付して、その詳細な説明を省略する。

【０１３６】本実施の形態のパルス幅生成・データ変調
部７０は、上記同様のパルス幅生成部１４とデータ変調
部７１を備えており、データ変調部７１は、位相選択回
路５３、ＰＷＭ回路５４、データ変調回路５５、カウン
タ５６、データ制御・位置制御回路６２、カウンタ７２
及びメモリ７３等を備えている。

【０１３７】カウンタ７２には、書込開始データが入力
され、カウンタ７２は、書込開始データをカウントし
て、そのカウント値をメモリ７３に出力する。

【０１３８】データ制御・位置制御回路６２は、例え
ば、図示しない白基準板を読み取るタイミングで当該読
み取った際の画像データをシェーディング補正データと
してメモリ７３に出力し、メモリ７３は、このデータ制
御・位置制御回路６２から入力されるシェーディング補
正データを記憶する。

【０１３９】そして、メモリ７３は、通常の原稿の画像
データの処理時に上記記憶したシェーディング補正デー
タを、カウンタ７２から入力されるカウント値だけ、す
なわち、書込開始タイミングに合わせて、データ変調回
路５５に出力する。

【０１４０】データ変調回路５５には、上記第４の実施
の形態と同様に、ＰＷＭ回路５４からパルス幅変調され
たパルスとデータ制御・位置制御回路６２から画像デー
タの下位５ビットのパワー変調用データが入力されると
ともに、上記メモリ７３からシェーディング補正データ
が入力され、データ変調回路５５は、パワー変調用デー
タをＰＷＭ回路３１から入力されるパルスに基づいてパ
ルス幅変調するとともに、シェーディング補正データに
基づいてシェーディング補正して、結果として５ビット
のパルス幅・パワー混合変調データ（画像データパル
ス）を半導体レーザ駆動制御部１２に出力する。

【０１４１】すなわち、半導体レーザＬＤを書き込み光
に用いるプリンタやディジタル複写機等の画像形成装置
５０等においては、レーザ光は、ポリゴンミラーやｆθ
レンズを介して感光体表面上を走査するが、ポリゴンミ
ラーにおいては、反射角が異なると、Ｓ偏光とＰ偏光の
反射率が変化することや、ｆθレンズを介する場合に
は、その中心部をレーザ光が透過する場合と中心を外れ
た部分をレーザ光が透過する場合によって透過率が変化
する等の原因により、画像データ領域内で光量のずれを
生じる。

【０１４２】この感光体上の光量のずれは、一般に、図
２９（ａ）に実線で示すように、画像データ領域の中心
からずれるほど、光量が小さくなる傾向にある。

【０１４３】この感光体上における光量のずれを補償す
るために、図２５（ｂ）に示すように、半導体レーザＬ
Ｄの光量を変化させるシェーディング補正を行うこと
が、従来から行われており、パルス幅生成・データ変調
部７０では、このシェーディング補正を、メモリ７３に
記憶したシェーディング補正データに基づいて、データ
変調回路５５により行っている。

【０１４４】例えば、パルス幅生成・データ変調部１１
において、周波数選択データにより画素クロックＣＬＫ
をＦ（ＭＨｚ）とする場合、パワー変調部６１は、５ビ
ットをフルに使用するので、シェーディング補正を行う
ことはできないが、周波数選択データにより画素クロッ
クＣＬＫを、例えば、２Ｆ（ＭＨｚ）とする場合には、
パワー変調部６１は、その処理に２ビットあればよいの
で、下位３ビット分、すなわち、フルパワーの２５％分
を３ビット階調でシェーディング補正を行うことができ
る。

【０１４５】この場合、カウンタ７２は、書込開始デー
タをカウントして、そのカウント数により書込位置を決
定して、その書込開始位置を決定するカウント数（デー
タ）をメモり６３に出力し、メモリ７３は、その記憶し
ているシェーディング補正データを書込開始位置に合わ
せてデータ変調回路５５に入力する。

【０１４６】いま、周波数選択データにより画素クロッ
クＣＬＫを、例えば、４Ｆ（ＭＨｚ）にするものとする
と、パワー変調部６１は、１ビットあればよいので、フ
ルパワーの５０％分を４ビット階調でシェーディング補
正することができ、また、画素クロックＣＬＫを、例え
ば、８Ｆ（ＭＨｚ）とする場合には、フルパワーの１０
０％分を５ビット階調でシェーディング補正することが
できる。

【０１４７】したがって、高速書込を行う場合や主走査
方向に高密度書込を行う場合には、上記シェーディング
補正を行うことができ、図２９（ａ）に破線で示すよう
に、感光体表面における光量を均一にして、画像品質を
より一層向上させることができる。

【０１４８】なお、画像データ幅をさらに広げることに
より、画素クロックＣＬＫがＦ（ＭＨｚ）の場合にも、
上記シェーディング補正を行うことができるが、その場
合には、パルス幅変調部１４のデータ幅を増やすととも
に、パワー変調部６１のデータ幅を減らし、上記シェー
ディング補正がせいぜい１０％程度は補償できる設定に
することが望ましい。

【０１４９】図３０は、本発明の画像形成装置の第６の
実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、コマンド
入力モードを設定して、パルスの位置選択を可能とした
もので、請求項６に対応するものである。

【０１５０】本実施の形態は、上記第５の実施の形態と
同様の画像形成装置及びパルス幅生成・データ変調部に
適用したものであり、本実施の形態の説明においては、
上記第５の実施の形態と同様の構成部分には、同一の符
号を付して、その詳細な説明を省略する。

【０１５１】図３０において、パルス幅生成・データ変
調部８０は、パルス幅生成部１４とデータ変調部８１を
備えており、データ変調部８１は、位相選択回路５３、
ＰＷＭ回路５４、データ変調回路５５、カウンタ５６、
データ制御・位置制御回路６２、カウンタ７２、メモリ
７３及びコマンド制御回路８２等を備えている。

【０１５２】コマンド制御回路８２には、コマンド選択
信号及び８ビットの画像データが入力されており、コマ
ンド選択信号は、コマンド入力モードと画像モードを示
す信号である。

【０１５３】コマンド制御回路８２は、コマンド選択信
号によりコマンド入力モードと画像モードを判別し、コ
マンド選択信号がコマンド入力モードを示していると、
画像データをコマンドデータとして解釈して、コマンド
を実行する。

【０１５４】本実施の形態においては、このコマンド入
力モードの画像データにパルスの位置、すなわち、左寄
せ、右寄せ、あるいは、中央寄せを示す位置選択データ
が設定されており、コマンド制御回路８２は、コマンド
入力モードにおいて位置選択データが画像データに設定
されて入力されと、位置選択データから左寄せ、右寄
せ、あるいは、中央寄せを判別して、位置選択データの
示す内容に対応するオフセットデータを、位相選択回路
５３、データ制御・位置制御回路６２及びデータ変調回
路５５に出力する。

【０１５５】位相選択回路５３は、上記同様に、パルス
幅生成部１４から入力されるパルスを、カウンタ５６か
ら入力されたる位相を指定するカウント値に基づいて位
相を選択するとともに、コマンド制御回路８２から入力
されるオフセットデータに基づいて、オフセットしたパ
ルスをＰＷＭ回路５４に出力する。

【０１５６】データ制御・位置制御回路６２は、上述の
ように、画像データを位置調整及び周波数調整し、その
下位５ビットをパワー変調用データとしてデータ変調回
路５５に出力するとともに、位置調整及び周波数調整さ
れた画像データの上位３ビットをパルス幅変調用データ
としてＰＷＭ回路５４に出力する。

【０１５７】ＰＷＭ回路５４は、周波数選択データ及び
データ制御・位置制御回路６２から入力されるパルス幅
変調用データに基づいて、位相選択回路５３から入力さ
れるパルスのパルス幅を決定して、データ変調回路５５
に出力する。

【０１５８】データ変調回路５５は、データ制御回路・
位置制御回路５２から入力されるパワー変調用データ
を、ＰＷＭ回路５４から入力されるパルスとコマンド制
御回路８２から入力されるオフセットデータに基づいて
変調して、５ビットのパルス幅・パワー混合変調データ
として半導体レーザ駆動制御部１２に出力する。

【０１５９】したがって、本実施の形態によれば、パル
スを各ドット毎に、右端を基準とする右寄せのパルス
（図２及び図３参照）、ドットの中央を基準として大き
くなっていく中央寄せパルス及び左端を基準とする左寄
せパルスを、位置選択データにより、容易に生成するこ
とができ、形成する画像に応じて位置選択データを適宜
設定することにより、より一層高品位の画像を高速に形
成することができる。

【０１６０】図３１は、本発明の画像形成装置の第７の
実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、上記第６
の実施の形態のコマンド入力モードの処理を容易に行う
もので、請求項に対応するもので、請求項７に対応する
ものである。

【０１６１】本実施の形態は，上記第６の実施の形態と
同様の画像形成装置のパルス幅生成・データ変調部に適
用したものであり、第６の実施の形態と同様の構成部分
には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する
とともに、第６の実施の形態の各部をそのままの符号を
用いて、適宜引用しつつ、以下説明する。

【０１６２】図３１において、パルス幅生成・データ変
調部９０は、パルス幅生成部１４、バッファメモリ９
１、データ制御・位置制御回路９２、パルス開始回路９
３及びパルス終了回路９４等を備えるとともに、図示し
ないが第６の実施の形態のＰＷＭ回路５４、データ変調
回路５５、データ制御・位置制御回路６２、カウンタ７
２及びメモリ７３等を備えている。

【０１６３】バッファメモリ９１には、コマンド入力モ
ード時には、オフセットデータが入力され、バッファメ
モリ９１は、入力されるオフセットデータを記憶して、
画像データ入力モード時にデータ制御・位置制御回路９
２に出力する。通常、このオフセットデータは、せいぜ
い２〜３ドット程度であるので、バッファメモリ９１
は、２〜４バイト（Ｂｙｔｅ）程度の容量で十分であ
る。

【０１６４】データ制御・位置制御回路９２には、画像
データ入力モード時、上記バッファメモリ９１からのオ
フセットデータが入力されるとともに、書込開始データ
及び画像データが入力され、データ制御・位置制御回路
９２は、書込開始データ（信号）にオフセットデータ
（オフセット量）を加えることにより、書き込み開始位
置を設定して、開始信号をパルス開始回路９３に出力す
るとともに、画像データのパルス数をカウントして、画
像データの終了タイミングで終了信号をパルス終了回路
９４に出力する。

【０１６５】パルス開始回路９３には、上記データ制御
・位置制御回路９２から開始信号が入力されるととも
に、パルス幅生成部１４から画素クロックＣＬＫに位相
同期するとともにＮ倍されたパルスが入力され、パルス
開始回路９３は、データ制御・位置制御回路９２から開
始信号が入力されるとアクティブになって、パルス幅生
成部１４から入力されるパルスをＰＷＭ回路５４及びパ
ルス終了回路９４に出力する。

【０１６６】パルス終了回路９４には、上記データ制御
・位置制御回路９２からの終了信号、パルス開始回路９
３からのパルス及びパルス幅生成部１４からのパルスが
入力され、パルス終了回路９４は、パルス開始回路９３
からパルスが入力されると、アクティブになって、パル
ス幅生成部１４からのパルスをＰＷＭ回路５４に出力す
るとともに、データ制御・位置制御回路９２から終了信
号が入力されると、パルスの出力を停止する。

【０１６７】すなわち、本実施の形態のパルス幅生成・
データ変調部９０は、１ライン毎に、ディテクトパルス
（同期パルス）から書込開始信号までの時間にコマンド
入力モードを設定して、オフセットデータをバッファメ
モリ９１に蓄え、画像データ入力モード時に、データ制
御・位置制御回路９２が、上記位置選択データや周波数
選択データに基づいて生成されるパルス幅のスタートを
決定する開始信号とエンドを決定する終了信号を、次式
により設定して、パルス開始回路９３及びパルス終了回
路９４からこの開始信号と終了信号に同期させたパルス
を出力させる。

【０１６８】ｓｔａｒｔ（開始信号）＝０＋ｏｆｆｓｅ
ｔ（オフセット量）ｅｎｄ（終了信号）＝ｖａｌｕｅ＋ｏｆｆｓｅｔ（オフ
セット量）ここで、ｖａｌｕｅは、データ制御・位置制御回路９２
が画像データ入力モード時に入力される画像データから
取得した画像データのデータ量を意味する。

【０１６９】したがって、周波数選択データにより画素
クロックＣＬＫをＦ（ＭＨｚ）とする場合、パルス幅変
調は、３ビット（８値）であるので、それぞれ開始信
号、終了信号に「８」を加算して出力して、パルス開始
回路９３及びパルス終了回路９４により、順次、パルス
のスタート、エンドを決定して、ＰＷＭ回路５４に出力
する。

【０１７０】また、周波数選択データにより画素クロッ
クＣＬＫが異なる場合には、そのパルス幅変調の階調数
が、順次パルスのスタート、エンドに加算される。

【０１７１】このように、本実施の形態によれば、開始
信号により、パルスが開始して、終了信号によりパルス
が終了するパルスが、画素クロックＣＬＫのクロック幅
の制約を受けることなく生成することができ、例えば、
１ライン毎あるいは１ページ毎にディテクトパルス（同
期パルス）から書込開始信号までの時間に、コマンド入
力モードを設定して、パルス位置の制御を容易に行うこ
とができる。

【０１７２】その結果、画像に合わせて、パルス位置を
制御することにより、斜線等の画像の品質をより一層向
上させることができる。

【０１７３】なお、本実施の形態においては、コマンド
入力モード時に、オフセット量をバッファメモリ９１に
蓄えることにより、パルスの位置調整を行っているが、
オフセット量を蓄えるものとしては、バッファメモリ９
１に限るものではなく、例えば、図２８あるいは図３０
と同様にカウンタ等にオフセット量を蓄えてもよい。

【０１７４】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【０１７５】

【発明の効果】請求項１記載の発明の画像形成装置によ
れば、半導体レーザを安定したパルス幅変調を基調とし
て、光強度変調でその移り変わり部分を補間するための
複数の位相を有するパルスをＰＬＬを用いて生成するこ
とができ、高品質の画像を、高速に形成することができ
る。

【０１７６】請求項２記載の発明の画像形成装置によれ
ば、周波数選択データによりパルス幅を指定することに
より、階調数と書込密度を容易に制御することができ、
画像の内容に対応した適切で、高品質の画像を高速に形
成することができる。

【０１７７】請求項３記載の発明の画像形成装置によれ
ば、周波数選択データによりパルス幅を指定することに
より、階調数と書込速度を容易に制御することができ、
画像内容に対応して、高階調度の高品質の画像を形成す
ることができるとともに、階調度が低くなるに従って書
込速度を向上させることができる。

【０１７８】請求項４記載の発明の画像形成装置によれ
ば、位相選択データによりパルスの位相、すなわち、発
生開始位置をシフトさせることができ、形成する画像に
適したドット位置にドットを形成することができる。そ
の結果、斜線等の画像をより一層高品質に、かつ、高速
に形成することができる。

【０１７９】請求項５記載の発明の画像形成装置によれ
ば、高速に、かつ、適切にシェーディング補正を行うこ
とができ、画像品質をより一層向上させることができ
る。

【０１８０】請求項６記載の発明の画像形成装置によれ
ば、位置選択データにより指定した位置を基準に各ドッ
ト内でパルスを発生させることができ、形成する画像に
適した位置から画像に適した方向にドットを形成するこ
とができる。その結果、斜線等の画像をより一層高品質
に、かつ、高速に形成することができる。

【０１８１】請求項７記載の発明の画像形成装置によれ
ば、簡単な回路構成で、１ページ毎あるいは１ライン毎
に位置選択データによりパルスの各ドット内での基準位
置を指定して、画像を形成することができ、安価に、か
つ、容易に高品質の画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を説明するための画像形成装
置の一例を示すブロック構成図。

【図２】図１の半導体レーザ駆動制御部と画像生成処理
部の回路構成図。

【図３】光電気負帰還ループ制御のみの場合（ａ）と順
方向電流制御と電気負帰還ループ制御を組み合わせた場
合（ｂ）の光強度の制御状態を示す図。

【図４】図１の画像形成装置によりパルス幅変調及びパ
ワー変調された光波形とドットイメージを示す図。

【図５】図４の光波形の左寄せの場合（ａ）と右寄せの
場合（ｂ）の拡大図。

【図６】本発明の画像形成装置の第１の実施の形態を適
用した画像形成装置のブロック構成図。

【図７】図６のパルス幅発生部の一例の回路構成図。

【図８】図７のマルチプレクサから出力される画像デー
タパルスＰＷ０’〜ＰＷ７’を示す図。

【図９】図６のパルス発生部により最終的に生成される
画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を示す図。

【図１０】図６のパルス幅発生部のＰＬＬを用いた場合
の他の例の回路構成図。

【図１１】図６のデータ変調部の一例の回路構成図。

【図１２】図１１の周波数選択データが画素クロックＣ
ＬＫをＦ（ＭＨｚ）を選択する場合の画像データの構成
を示す図。

【図１３】図１２の画像データに対応する光出力とドッ
トイメージを示す図。

【図１４】図１２の画像データの一例を示す図。

【図１５】図１４の画像データの場合の光出力の拡大説
明図。

【図１６】図１１の周波数選択データが画素クロックＣ
ＬＫを２Ｆ（ＭＨｚ）を選択する場合の画像データの構
成を示す図。

【図１７】図１６の画像データに対応する光出力とドッ
トイメージを示す図。

【図１８】図１６の画像データの一例を示す図。

【図１９】図１８の画像データの場合の光出力の拡大説
明図。

【図２０】図１１の周波数選択データが画素クロックＣ
ＬＫを４Ｆ（ＭＨｚ）を選択する場合の画像データの構
成とその内容の一例を示す図。

【図２１】図２０の画像データに対応する光出力の拡大
説明図。

【図２２】本発明の画像形成装置の第２の実施の形態を
適用した画像形成装置のブロック構成図。

【図２３】本発明の画像形成装置の第３の実施の形態を
適用した画像形成装置のブロック構成図。

【図２４】図２３のパルス幅生成・データ変調部の詳細
なブロック構成図。

【図２５】図２４の位相選択データが種々変化する場合
の光出力と画像データパルスＰＷ０〜ＰＷ７を示す図。

【図２６】本発明の画像形成装置の第４の実施の形態を
適用した画像形成装置のパルス幅生成・データ変調部の
ブロック構成図。

【図２７】図２６の周波数選択データが画素クロックＣ
ＬＫの２Ｆ（ＭＨｚ）を選択し、位相選択データが「０
０００」と「０１０１」の場合の光出力と画像データパ
ルスＰＷ０〜ＰＷ７を示す図。

【図２８】本発明の画像形成装置の第５の実施の形態を
適用した画像形成装置のパルス幅生成・データ変調部の
ブロック構成図。

【図２９】シェーディング補正前後の感光体表面におけ
る光量を示す図（ａ）と、シェーディング補正された半
導体レーザの光量を示す図（ｂ）。

【図３０】本発明の画像形成装置の第６の実施の形態を
適用した画像形成装置のパルス幅生成・データ変調部の
ブロック構成図。

【図３１】本発明の画像形成装置の第７の実施の形態を
適用した画像形成装置のパルス幅生成・データ変調部の
要部ブロック構成図。

【符号の説明】

１０、４０、５０画像形成装置１１、９０、５１、６０、７０、８０、９０パルス幅
生成・データ変調部１２半導体レーザ駆動制御部１３、４１画像生成処理部１４パルス幅生成部１５データ変調部２０ＰＬＬ２１位相比較器２２ローパスフィルタ２３電圧制御発振器２４１／Ｎ分周器３１ＰＷＭ回路３２データ制御回路３３データ変調回路４２光源部４３レーザ光走査部５２、６１、７１、８１データ変調部５３位相選択回路５４ＰＷＭ回路５５データ変調回路５６、７２カウンタ６２、９２データ制御・位置制御回路７３メモリ８１コマンド制御回路９１バッファメモリ９３パルス開始回路９４パルス終了回路ＬＤ半導体レーザＰＤ受光素子ＦＦ１〜ＦＦ７ＤフリップフロップＤＬ１〜ＤＬ７遅延回路ＭＰマルチプレクサＣＬＫ画素クロックＤ０〜Ｄ７画像データＰＷ０’〜ＰＷ７’、ＰＷ０〜ＰＷ７画像データパル
ス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の位相を有するパルスを生成するパル
ス幅生成手段と、入力される画像データに基づいて、前記パルス幅生成手
段の生成したパルスから複数のパルス幅のパルスを生成
するデータ変調手段と、レーザ光を出射する半導体レーザと、前記データ変調手段の生成したパルスに基づいて、前記
半導体レーザをパルス幅変調及び光強度変調する駆動・
制御手段と、前記半導体レーザの出射したレーザ光を主走査方向に走
査する走査手段と、を備え、前記パルス幅生成手段は、ＰＬＬシンセサイザにより前
記画像データに基づいて前記複数のパルス幅のパルスを
生成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記データ変調手段は、前記画像データとともに、１ドット当たりのパルス幅を
指定する周波数選択データが入力され、該周波数選択デ
ータに基づいて１ドット当たりのパルス幅を設定すると
ともに、当該設定されたパルス幅内で前記画像データに
基づいて前記パルス幅生成手段の生成したパルスから複
数のパルス幅の前記パルスを生成して、１ドット当たり
の階調数と書込密度を相対的に調整することを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記データ変調手段と前記走査手段に、１
ドット当たりのパルス幅を指定する周波数選択データが
入力され、前記データ変調手段は、前記周波数選択データに基づいて１ドット当たりのパル
ス幅を設定するとともに、当該設定されたパルス幅内で
前記画像データに基づいて前記パルス幅生成手段の生成
したパルスから複数のパルス幅の前記パルスを生成し
て、１ドット当たりの階調数を相対的に調整し、前記走査手段は、前記周波数選択データに基づいて、その走査速度を変化
させ、前記周波数選択データが低い周波数を指定しているとき
には、前記走査手段が、当該走査速度を低速にするとと
もに、前記データ変調手段が、１ドット当たりの階調数
を増加させ、前記周波数選択データが高い周波数を指定
しているときには、前記走査手段が、当該走査速度を高
速にするとともに、前記データ変調手段が、１ドット当
たりの階調数を減少させることを特徴とする請求項１記
載の画像形成装置。
【請求項４】前記データ変調手段は、前記画像データとともに、１ドット毎の前記パルスの位
相を指定する位相選択データが入力され、前記画像デー
タに基づいて前記パルス幅生成手段の生成したパルスか
ら複数のパルス幅のパルスを生成するとともに、該位相
選択データに基づいて１ドット毎のパルスの位相を設定
することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか
に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記データ変調手段は、シェーディング補正データを記憶する記憶手段を、さら
に備え、所定タイミングで前記シェーディング補正データを前記
記憶手段に記憶して、前記記憶手段に記憶するシェーデ
ィング補正データに基づいて前記パルス幅を補正して、
シェーディング補正することを特徴とする請求項１から
請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記データ変調手段は、前記パルス幅変調及び光強度変調されたパルスを各ドッ
トにおいて右基準、左基準、あるいは、中央基準等の何
れの位置を基準として発生させるかを指定する位置選択
データが入力され、前記位置選択データに対応した位置を基準とする前記パ
ルスの生成を行うことを特徴とする請求項１から請求項
５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】前記データ変調手段は、前記位置選択データを記憶する位置データ記憶手段と、１ページ毎あるいは１ライン毎に入力されるコマンド信
号によりコマンド入力モードと画像入力モードを判別
し、コマンド信号がコマンド入力モードを指定している
と、前記入力される位置選択データを前記位置データ記
憶手段に記憶し、前記コマンド信号が前記画像入力モー
ドを指定していると、前記位置データ記憶手段に記憶さ
れている前記位置選択データに基づいて、前記画像デー
タを遅延させて出力させるデータ位置制御手段と、を備え、前記データ位置制御手段により遅延された画像
データに基づいて、前記パルスを生成することにより、
前記位置選択データに対応した位置を基準とする前記パ
ルスの生成を行うことを特徴とする請求項６記載の画像
形成装置。