JPH053947B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はfθレンズを用いない光走査装置に関す
る。

（従来技術） 光走査装置は、被走査面を光ビームによつて走
査して、光情報の書込を行うための装置として知
られている。

このような光走査装置においては、光ビームは
ポリゴンミラーやホロスキヤナー等の回転偏向器
で等角速度的に偏向されるのが普通であり、被走
査面上における走査速度を一定にするために一般
にはfθレンズが用いられている。（fθレンズとは、
当業者間において広く知られている通り一般的に
走査面上における走査速度を等速度にする機能を
有するレンズをいう。従つて、前述の機能を有さ
ず、単に結像機能や像面湾曲補正機能のみを有す
るレンズは本願明細書中で記述するところのfθレ
ンズではない。）しかし、fθレンズは特殊なレン
ズでコストが高いため、できればこれを用いずに
すませたいという要望もある。また、近時、光ビ
ームの走査角速度が一定でないようなポリゴンミ
ラーも提案されつつあり（特願昭59−274324号）、
このような場合は、fθレンズを用いても、走査速
度は一定とならないので、このような場合にはfθ
レンズの使用ができない。

画像走査クロツクは、光走査の際、走査光ビー
ムをオン・オフするためのクロツク信号であり、
その周波数_Kは、１画素の情報書込みにわりあて
られた時間をＴとして１／Ｔで与えられる。θレ
ンズを用いないとすれば、走査光ビームによる被
走査面の走査速度は一定とはならないので、画像
走査クロツクの周波数_Kを一定にしておくと、情
報の書込みに歪みが生ずることになる。

例えば、第４図において、符号３０は、被走査
体としての光導電性感光体、符号３２は、光ビー
ムＬを等角速度的に偏向させるためのポリゴンミ
ラー、符号３４は、光ビームＬを被走査面上に集
束させるための集光レンズを示す。光ビームＬは
一般にガスレーザーや半導体レーザーからのレー
ザー光である。距離，ｈを、第４図の如く選ぶ
と、 ｈ＝・tanθ ポリゴンミラー３２の角速度をω₀（一定） とすると、走査光ビームの角速度dθ／dt＝2ω₀＝ω （一定）あるから走査速度dh／dtは dh／dt＝・ω・１／cos²θ＝・ω・（１＋h²／
²） となる。走査領域長を図の如く2Hとし、Ｈ＋ｈ
＝h′とすると、 dh／dt＝・ω（１＋（h′−Ｈ）²／²） である。今、この走査領域長2H内に2n₀の画素が
あるものとすると、第４図の走査領域の左側の走
査開始側から数えてｎ番目の画素における走査速
度Vnは Vn＝ω（１＋（nd−n₀ｄ）²／²） である。ここにｄは１画素幅である。画像走査ク
ロツクの周波数_Kは、その定義からして、この場
合Vn／ｄであるから、 _K（ｎ）＝ω／ｄ（１＋（nd−n₀ｄ）²／² (1) となる。従つて画像走査クロツク周波数_Kを、１
画素ごとに(1)式に従つて変化させれば、fθレンズ
を用いないくとも、情報の書込みに歪みを生ずる
ことなく光走査を実現できる。

例えば画素走査クロツク発生装置は発振器と、
第１の分周器と、アツプ／ダウンカウンターと、
制御回路と、フエイズロツクドループ回路とで構
成される。フエイズロツクドループ回路を、以下
PPLと略記することにする。

発振器は、基準クロツクを発生する。この基準
クロツクの周波数を以下oとする。oは勿論定
数である。

第１の分周器は、上記基準クロツクを分周し
て、位置制御用クロツクを発生させる。

アツプ／ダウンカウンター（以下、Ｕ／Ｄカウ
ンターと略記する。）は、第１の分周器の分周率
Ｎを切換える。Ｎは、もちろん自然数である。

制御回路は、以下の如き機能を有する。走査領
域は、あらかじめ、Ｋ個のブロツクBLi（ｉ＝１
〜Ｋ）に区分され、あらかじめ定められた有限数
列Mi（ｉ＝１〜Ｋ）にもとづき、ｉ番目のブロツ
クBLi（ｉ＝１〜Ｋ）では上記位置制御用クロツ
クのMiパルスごとに、上記Ｕ／Ｄカウンターの
駆動を行ない、走査領域全域において分周Ｎの段
階的切換を実現せしめる。すなわち、仮に分周率
Ｎの初期値がNoであつたとすると、位置制御用
ブロツクの周波数は当初o／Noであるが、第１のブ ロツクBL1ではこの位置制御用ブロツクをM1パ
ルスカウントすると、制御回路はＵ／Ｄカウンタ
ーを介して、第１の分周器の分周率をNoからN₁
（＝No＋ΔN）に切換える。そうすると、位置制
御用クロツクの周波数はo／N₁となる。この新たな 周波数のクロツクをM1パスル、カウントすると、
さらに分周率N₁からN₂へと切換る、ということ
を、n1回繰返す。つづいて、第２のブロツクBL₂
では、位置制御用ブロツクのM2パルスごとに分
周率を切換ることをn2回繰返す。このプロセス
を各ブロツクごとに行なうのである。ｉ番目のブ
ロツクBLiでは、分周率の切換は、位置制御用ク
ロツクのMiパルスごとにni回行なわれる。

PLL回路は、位相検波回路、ローパスフイル
ター、第２の分周器、電圧制御発振器により構成
される。第２の分周器は固定的に設定された分周
率Ｍを有する。

このPLL回路は、位置制御用クロツクの周波
数の段階的変化に応じて、周波数が連続的に変化
する画像走査クロツクを発生させる。

以下、この画像走査クロツク発生装置について
図面を参照しながら説明する。

第２図において、位相検波回路１８、ローパス
フイルター２０、電圧制御発振器２２、第２の分
周器２４は、PLL回路を構成している。

発振器１０から発生せられる周波数foの基準ク
ロツクは、第１の分周器１２に分周されて、周波
数o／Ｎの、位置制御用クロツクとなり、制御回路 １６、およびPLL回路の位相検波回路１８に入
力する。

位相検波回路１８は、この位置制御用クロツク
と、分周器２４から入力するクロツクCLAとの
位相を比較し、その位相差をパルス信号としてロ
ーパスフイルター２０に出力する。ローパスフイ
ルター２０を介して上記位相差の情報が電圧制御
発振器２２に入力すると、同発振器２２は、ロー
パスフイルター２０の出力電圧に応じた周波数の
クロツクを出力する。このクロツクが、画像走査
クロツクとなる。画像走査クロツクは、分周器２
４で分周され、クロツクCLAとして位相検波回
路１８への印加され、位置制御用クロツクと位相
比較される。

さて、PLL回路において、電圧制御発振器２
２から発せられるクロツクの周波数は、位相検波
回路１８で位相比較されるクロツクCLAと位置
制御用クロツクとの間に位相差の変化がないとき
は、変化しない。このような状態を、PLL回路
の平衡状態と呼ぶことにする。

例えば、PLL回路の平衡状態で、位置制御用
クロツクの周波数がo／Ｎであるとすると、このと きクロツクCLAの周波数もo／Ｎとなつているか ら、この状態で、電圧制御発振器２２から発せら
れるクロツクの_Kは、 _K＝o・１／Ｎ・Ｍ＝o・Ｍ／Ｎ である。この状態で、分周器１２の分周率をＮか
らN′へと切換ると、位置制御用クロツクの周波
数はo・１／N′となり、クロツクCLAとの間に位相 差が生ずる。従つて、これに応じて、電圧制御発
振器２２の出力クロツクの周波数_Kも変化する
が、この周波数_Kの変化は連続的に生じ、周波数
_Kはfo・Ｍ／Ｎから、o・Ｍ／N′まで連続的に、か
つ 単調に変化する。

従つて、分周器１２の分周率Ｎを段階的に変化
させることによつて、画像走査クロツクの周波数
_Kを連続的に変化させることができる。

さて、制御回路１６は、分周器１２における分
周率のプリセツト値を、Ｕ／Ｄカウンター１４か
ら出力させるためのクロツクCK，Ｕ／Ｄカウン
ター１４をカウント可能にする信号EN、アツプ
ダウンのモードを決定する信号Ｕ／Ｄを発する。

アツプダウンのモードは、走査速度の極値近傍
でアツプモード（もしくはダウンモード）からダ
ウンモード（もしくはアツプモード）に切換るよ
うに、信号Ｕ／Ｄの発生を行なう。

クロツクCKが入力するとＵ／Ｄカウンター１
４はプリセツト値を更新して、分周器１２の分周
率を切換る。

クロツクCKの発生は、先にのべたように、各
ブロツクBLi（ｉ＝１〜Ｋ）ごとに、有限数列Mi
（ｉ＝１〜Ｋ）にもとづき行なわれる。すなわち、
各ブロツクごとに、Miとniとが予め設定されて
おり、ｉ番目のブロツクBLiでは、位置制御用ク
ロツクがMiパルス入力するごとに、制御回路１
６からクロツクCKが発生するが、このクロツク
CKは、このブロツクBLiでは、ni回発生するの
である。

ブロツク数Ｋや、Mi，niの値は、電圧制御発
振器２２から発生する画像走査クロツクの周波数
_Kが、走査速度変化にともなう周波数変化、例え
ば(1)式を良く近似するように設定される。これ
は、設計条件に応じて実験的あるいは理論的に定
められる。

第５図は、理想上の画像走査クロツク_Kの変化
（曲線４−１）と分周率の切換による、クロツク
′_Kの段階状変化の１例を示している。段階状の
周波数変化の下の数字５，６，10，16は、図の右
端を走査開始側として、それぞれM1，M2，M3，
M4に対応している。図から分かるように、n1＝
６，n2＝９，n3＝３，n4＝５である。この図は、
対称図形の右半分のみを示しており、M5＝10，
n5＝３，M6＝６，n6＝９，M7＝５，n7＝６で
ある。この図から分かるように、ブロツクBLi
は、周波数_Kの連続曲線を直線近似する領域であ
り、各ブロツク内では、ステツプの横幅が等しい
のである。クロツク′_Kは、位置制御用クロツク
のＭ倍に相当する。クロツク′_K自体は、階段状
に変化するが、PLL回路の作用により現実の画
像走査クロツクの周波数は連続的に変化し、曲線
４−１をよく近似する。

第３図は、第２図に示す装置の説明図的なタイ
ミング図を示す。上から順に、同期信号、走査速
度、分周比Ｎ、位置制御用クロツクの周波数
o／Ｎ、画像走査クロツクの周波数_Kを示す。Ｕ／ Ｄカウンター１４のアツプ／ダウンモードが、走
査速度の極値近傍で切換るので、分周比Ｎ，
o／Ｎ，kともに、上記極値付近の位置に関し
対称的となつている。

同期信号は、第４図に符号３６をもつて示す光
センサーの出力であり、この同期信号により第１
の分周器１２が初期化される。また同期信号は制
御回路１６へも印加される。

信号ENは、同期信号を受けてから所定時間Ta
だけ遅れてカウンター動作を行なわせ、印字領域
走査終了後、Tb時間だけ遅れてカウンター動作
を終了させている。カウンター動作の終了ととも
に、分周比Ｎは初期値に固定される。

光走査装置はさらに記録位置指示信号を発生す
る回路を有し、この回路は光センサ３６からの同
期信号により初期化され分周器１２からの位置制
御クロツクをカウントしてそのカウント値がある
値から別の値になる時期に記録位置指示信号を発
生する。この記録位置指示信号及び上記画像走査
クロツクは外部装置に送られ、この外部装置は記
録位置指示信号が入力された時に画像信号を画像
走査クロツクに同期して送出する。この画像信号
は変調手段に加えられて上記光ビームＬを変調
し、例えば光ビームを発生する半導体レーザをオ
ン／オフさせ、感光体３０上に潜像を形成させ
る。

しかし上記光走査装置にあつては光センサ３６
からの同期信号が回転偏向器３２によりばらつい
て分周器１２からの位置制御用クロツクと分周器
２４からのクロツクCLAとの位相がずれるので、
画像走査クロツクを記録位置指示信号との位相が
そろわなくなつて画像信号の一部が消失すること
があり画像品質が低下する。

（目的） 本発明は画像走査クロツクと記録位置指示信号
との位相をそろえることができて画像品質を向上
させることができる光走査装置を提供することを
目的とする。

（構成） 本発明は光センサからの同期信号により初期化
されて位置制御用クロツクをカウントとするカウ
ンタと、このカウンタの所定値カウントで画像走
査クロツク発生用PLL回路における分周器の出
力信号に同期して記録位置指示信号を発生する手
段とを備え、この手段が上記PLL回路で発生す
る画像走査クロツクと位相が揃つた記録位置指示
信号を発生する。

次に本発明の一実施例について説明する。

この実施例は上記従来の光走査装置において記
録位置指示信号を発生する回路を第１図に示すよ
うにカウンタ４１及びJKフリツプフロツプ４２
で構成したものである。

カウンタ４１は光センサ３６からの同期信号に
より初期化（リセツト）され、分周器１２からの
位置制御用クロツクをカウントする。フリツプフ
ロツプ４２はカウンタ４１の内容が各走査期間内
の印字期間（感光体３０に潜像を形成する期間）
の初めと終了に略対応する第１の値と第２の値に
なつた時にそれぞれＪ，Ｋ端子にカウンタ４１の
出力信号が入力され、分周器２４からクロツク
CLAが入力される。したがつてフリツプフロツ
プ４２はカウンタ４１の内容が第１の値になつた
時以後にクロツクCLAの立上り（又は立下り）
でセツトされて記録位置指示信号を発生し、カウ
ンタ４１の内容が第２の値になつた時以後にクロ
ツクCLAの立上り（又は立下り）でリセツトさ
れる。よつてフリツプフロツプ４２で発生した記
録位置指示信号は電圧制御発振器２２からの画像
走査クロツクと位相が揃うことになる。この記録
位置指示信号及び画像走査クロツクが外部装置に
送られ、外部装置は上記記録位置指示信号が入力
された時に画像信号を上記画像走査クロツクに同
期してこの実施例に送出し、変調手段がその画像
信号により上記光ビームＬを変調する。

（効果） 以上のように本発明によれば画像走査クロツク
と記録位置指示信号との位相を揃えることができ
るので、画像信号の一部消失がなくなつて画像品
質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部を示すブロツ
ク図、第２図は光走査装置における画像走査クロ
ツク発生装置の一例を示すブロツク図、第３図は
同画像走査クロツク発生装置のタイミングチヤー
ト、第４図は光走査装置の一例を示す平面図、第
５図は同光走査装置を説明するための図である。 ４１……カウンタ、４２……フリツプフロツ
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光ビームを回転多面鏡で偏向してその光ビー
   ムにより被走査面を走査しfθレンズは用いない光
   走査装置であつて、基準クロツクを発生する発振
   器と、上記基準クロツクを分周して位置制御用ク
   ロツクを発生する第１の分周器と、位相比較器、
   ローパスフイルタ、電圧制御発振器および第２の
   分周器により構成され、上記位置制御用クロツク
   により画像走査クロツクを発生するフエイズ ロ
   ツクド ループ回路と、上記第１の分周器の分周
   率を段階的に切換えて上記画像走査クロツクの周
   波数を上記光ビームの走査速度に応じて連続的に
   変化させる制御手段と、上記光ビームを画像走査
   領域外で検知する光センサと、記録位置指示信号
   により上記画像走査クロツクに同期して画像信号
   を得て上記光ビームを変調する手段とを有する光
   走査装置において、上記光センサからの同期信号
   により初期化されて上記位置制御用クロツクをカ
   ウントするカウンタと、このカウンタの所定値カ
   ウントで上記第２の分周器の出力信号に同期して
   上記記録位置指示信号を発生する手段とを備えた
   ことを特徴とする光走査装置。