JPH069369B2 - 光走査装置における画像走査クロック発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、光走査装置における画像走査クロック発生
装置に関する。

（従来技術） 回転多面鏡やホログラム格子ディスク等の回転偏向器を
用いて光ビームを周期的に偏向させ、情報の読取りや書
込を行う光走査装置が知られている。

レーザービーム等の光ビームは、回転偏向器により偏向
されると走査ビームとなって、適当な光学系により走査
対象物、すなわち、情報の読取の場合は読みとるべき情
報を有する原稿面等、情報の書込みにあっては光導電性
の感光体等に、スポット状に集束し、走査対象物を走査
しつつ、画像走査クロックに従って、１パルスにつき１
画素の割で、情報の読取りもしくは書込を行なう。

走査ビームによる走査対象物の走査は主走査と呼ばれ
る。走査対象物は、その被走査面を主走査方向に直交す
る方向へ送られる。これを副走査と称する。

容易に理解されるように、情報の書込、読取を適正に行
うためには、主走査の開始点を、副走査方向において、
きちんと揃える必要がある。上記開始点が副走査方向で
揃っていないと、読取の場合は、読取信号から画像を再
生したときに画像が歪んでしまうし、書込の場合は、ジ
ターと呼ばれる画像歪みが発生する。

このため、一般に、主走査領域の主走査開始点側の領域
外に光センサーを設けて、各主走査に先立って走査ビー
ムを検知し、主走査の同期をとり、主走査の開始点を、
副走査方向に揃えることが行なわれている。

このようにして、主走査の同期をとる方法のひとつに、
画像走査クロックを使用する方法がある。すなわち、光
センサーが走査ビームを検知したら、その瞬間から、画
像走査クロックのパルスを所定数、例えばｍ個カウント
し、パルス数ｍ＋１をもって主走査の開始点とする、と
いう方法である。この場合、画像走査クロックは常時連
続して発生しているのであるが、主走査の同期の基準と
なる、光センサー出力は、回転偏向器の機械的精度等に
り、その間隔がばらつくので、光センサー出力が、クロ
ック信号のハイの状態で生ずるか、ロウの状態で生ずる
かに応じて、光センサーによる走査ビームの検知から、
主走査開始までの時間が、最大１クロック分ずれること
になり、これが走査不全の原因となる。

光センサーにる走査ビームの検知と主走査開始との間の
時間が、最大限１クロック分ばらつくということは、主
走査の開始位置が１画素を限度としてばらつくことを意
味する。この主走査の開始位置のばらつきの最大限度を
1/N画素（Ｎは自然数）にまで減少させる方法がある。
この方法を、以下、便宜上、仮に1/N法とよぶことにす
る。

この1/N法は、本発明の基本となる方法であるので、以
下にこの方法を説明し、あわせて、本発明により解決し
ようとする問題点を説明する。

/N法というのは、画像走査クロックと同周波数の基準ク
ロックから、ディレイ素子によって、位相差がΔｔずつ
順次遅れたｎ個のクロックC₁ないしC_nを、クロックC₁と
C_nとの位相差が、画像走査クロックの１周期未満である
ようにして得、光センサーの出力に応じて、クロックC₁
ないしC_nのうちのひとつを選択して、画像走査クロック
とする方法である。

第２図を参照すると、基準クロック発振器12から基準ク
ロックC₀を発生させる。この基準クロックC₀は、周期が
T₀であって、その周波数1/T₁は、画像走査クロックと同
周波数である。

この基準クロックC₀をディレイ素子14に印加して、ディ
レイ素子14から、周期T₀のクロックC₁ないしC_nを出力さ
せる。

C₁ないしC_nは、第３図に示すように、その位相が、順次
Δt₀ずつ遅れている。従って、クロックC₁とC_nとの位相
差Ｓは、（ｎ−１）Δt₀であるが、この値は、画像走査
クロックの１周期未満でなければならない。すなわち、
Ｓ＝(n-1)Δt₀＜T₀でなければならない。この条件の意
味については後述する。ディレイ素子14の出力C₁ないし
C_nはラッチ回路15に印加される。

光センサー10は、走査ビームを検知すると、出力をラッ
チ回路15におくり、ラッチ回路15は、上記出力のリーデ
ィングエッジにより、入力C₁ないしC_nをラッチし、出力
Q₁ないしQ_n，_１ないし_ｎを出力する。

出力Q_i（ｉ＝１〜ｎ）、_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、ラッチ
されたクロックC_i（ｉ＝１〜ｎ）が、ハイの状態であれ
ばQ_i＝１、_ｉ＝０であり、C_i（ｉ＝１〜ｎ）がロウの
状態であれば、Q_i＝０、_ｉ＝１である。

ラッチ回路の出力_ｉ，Q_i（ｉ＝１〜ｎ）はクロック選
択回路16に印加される。クロック選択回路16にはまた、
ディレイ素子の出力C₁〜C_nも印加されており、クロック
選択回路16は、これら入力C_i,Q_i,_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に
もとづき、一定の方式でクロックC₁ないしC_nのうちのひ
とつを選択し、これを画像走査クロックCSとして出力す
る。上記ラッチ回路１５とクロック選択回路１６とは、
クロック選択手段を構成する。この画像走査クロックCS
は、カウンター20により計数され、所定数のクロックパ
ルスがカウントされると、走査ビームによる主走査が開
示される。

ここで、具体的な例として、ｎ＝６の場合を考えて見
る。

ディレイ素子14の出力C₁ないしC₆が、第４図の如きもの
であったとする。今、光センサー10の出力Ａが図の如く
であったとすると、出力Ａのリーディングエッジでラッ
チされるクロックC₁ないしC₆の状態は、C₁がハイ、C₂が
ロウ、C₃がロウ、C₄がロウ、C₅がハイ、C₆がハイの状態
となる。従ってラッチ回路の出力のQ₁＝１、_１＝０、
Q₂＝０、_２＝１、Q₃＝０、_３＝１、Q₄＝０、_４＝
１、Q₅＝１、_５＝０、Q₆＝１、_６＝０となる。

クロック選択回路では、Q_i,_ｉから、Q_i・_ｉ＋１もし
くは_ｉ・Q_i+1を得る。なお、ｉ＝６のときｉ＋１＝１
とする。Q_i・_ｉ＋１の場合について、まとめると、表
の如くになる。

表を見ると明らかなように、Q_i・_ｉ+1の値は、ｉ＝１
に対してのみ１で、他は０である。このことは、光セン
サー10の出力Ａのリーディングエッジは、クロックC₁が
ハイになってから、クロックC₂がハイになるまでの時間
Δt₀内に存在していることを意味する。第４図を参照す
れば、このことは容易に理解されるであろう。

そこで、一般にQ_i・_ｉ+1が１となるようなｉ（第４図
の例ではｉ＝１）を基準として、このｉから数えてｊ番
目のクロックC_i+jを、画像走査クロックCSとして選択す
るのである。ｊの値の選択は設計事項であって、適当に
選択できるのであるが、第４図の例では、ｊ＝３が選ば
れ、従って、出力Ａが図の如き場合の例として、クロッ
クC₄が画像走査クロックとして選択されている。これ
が、光センサーの出力に応じて、ひとつのクロックを選
択するということの意味である。

ここで、先前の条件Ｓ＝（ｎ−１）Δt₀＜T₀、すなわ
ち、クロックC₁とC_nとの位相差が、画像走査クロックの
１周期未満でなければならないという条件を考えてみ
る。今かりに、第４図の例で、この条件が満足されず、
クロックC₆のかわりに、最後のクロックが、クロック
Ｃ′₆の如きものであったとすると、このとき、Q₆＝
０、_６＝１となるので、Q₅・_６＝１、となって、Q_i
・_i+1はｉ＝１とｉ＝５に対して１となって、光センサ
ー10の出力Ａと、クロックC₁〜C₆との関係が１義的に定
まらず、誤動作を生ずることになってしまうのである。

このことから明らかなように、上記の条件Ｓ＝（ｎ−
１）Δt₀＜T₀なる条件は、光センサーの出力発生時を、
クロックC₁〜C_nとの関係で一義的に決定するための条件
である。

さて、このようにして、画像走査クロックCSを選ぶとき
は、光センサーによる走査ビームの検知から、主走査開
始までの時間のばらつきの最大値はΔt₀となり、（ｎ−
１）Δt₀＜T₀であるから となり、1/N法によらねば、主走査の開始位置が最大限
１画素分ばらつくのに対し、1/N法では、上記ばらつき
の最大限が1/N画素以下となるのである。

なお、ｊ＝３として、Q_i・_ｉ＋１＝１となるｉから３
番目のクロックC_i+3を選択する、クロック選択回路は、
例えば、第５図に示す如きアンド回路とオア回路の組合
せで実現することができる。

以上が、1/N法のあらましである。

上記の説明で、ディレイ素子14から得られるｎ種のクロ
ックC₁〜C_nの順次の位相遅れΔt₀は一定とした。しかし
ながら、現実のディレイ素子には、タップ間遅延誤差α
(%)が存在し、ｎ種のクロックC₁〜C_nを得るとき、位相
遅れは、 の範囲内でばらつくこととなり、このタップ間遅延誤差
を考慮すると、上述の1/N法の理論は不正確となり、タ
ップ間遅延誤差の存在下では、1/N法におけるＮの上限
値はＮ＝３程度となってしまう。

なお、タップ間遅延誤差αはＮ≧３とすると、 との式によりα≦33%となる。

（目的） 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
上記1/N法において、タップ間遅延誤差を考慮すること
により、主走査開始点の副走査方向のばらつきを、有効
に減少しうる、画像走査クロック発生装置の提供を目的
とする。

（構成） 以下、本発明を説明する。

以下の説明において、ディレイ素子のタップ間遅延誤差
を上記の如く±α％とする。αのあたいは前述の如くＮ
≧３についてはα≦33であり、この値は素子ごとに、測
定等を通じて、予め知ることができる。また、画像走査
クロックの周期を従前どうりT₀とし、画像走査位置の最
大誤差、すなわち、主走査開始位置の位置誤差の最大限
度を1/Nとする。

さて、誤差αの存在を考慮すると、Δt₀、すなわちα＝
０のときの、クロックC₁〜C_nの順次の位相遅れは、設計
上の値としての意味を有することになり、本発明の特徴
は、上記α，T₀，1/Nに応じて、最も適切なΔt₀を選択
する点にある。すなわち、 () () となるΔt₀を、ディレイ素子のタップ間遅延時間として
選択するのである。

以下、詳細に説明する。

第６図において、C₁,C₂,…，C_nは、第３図におけると同
じく、ディレイ素子から得られるｎ種のクロックを示
し、符号Ａは光センサーの出力を、又、符号CSは、画像
クロックパルスを示す。

クロックC₁ないしC_nは、画像走査クロックCSと同一の周
波数1/T₀を有する。

クロックC₁,C₂,…，C_nの各々の間の位相遅れΔｔは、タ
ップ間遅延誤差αのため、一定値とならず誤差範囲内で
ばらつく。S₀は、クロックC₁とC_nとの間の位相差をあら
わし、T₀−S₀をΔT_Eとする。ΔT_Eは、誤差αが０である
ならT₀−(n-1)Δt₀である。

この例でも、Q_i・_ｉ＋１＝１となるｉから数えて３番
目のクロックC_i+3を画像走査クロックとして選択するも
のとする（出力Ａのリーディングエッジは、第６図では
クロックC₂とC₃の立上りのあいだにあるからｉ＝２につ
いてQ_i・_ｉ＋１＝１であり、従って２＋３＝５として
クロックC₅が、画像走査クロックCSとして選択されてい
る。）。

また、出力Ａのリーディングエッジと、画像走査クロッ
クCSとの間の時間差を図の如くDTとし、ＤＴのうちの最
大値をDTL、最小値をDTSとする。また、 を遅延時間設定係数とする。まとめると、以下のように
なる。かっこ内は単位を示す。

T₀(ns)……画像走査クロックの周期 Δt(ns)……遅延時間（クロックの順次の位相遅れ） ±α(%)……ディレイ素子のタップ間遅延誤差 ｎ……クロックの種類数 ΔT_E(ns)……クロックC_nとクロックC₁との間の時間 S₀……クロックC₁とC_nの間の位相差ΔT_E＝T₀−S₀ DT……光センサー出力のリーディングエッジと画像走査
クロックとの間の時間 DTL……DTの最大値 DTS……DTの最小値 ……遅延時間設定係数 Δt₀……誤差がないときの遅延時間 Q_i・_ｉ＋１＝１となるｉを、一義的に定めうるために
は、S₀＜T₀なる条件が必要であり、これは、別の表現を
すればΔT_E＞０ということである。

さて、タップ間遅延誤差±α(%)を考慮すると、 なる関係がなりたつ。

C₁とC_nとの間には（ｎ−１）個のΔtがある訳である
が、これら（ｎ−１）個のΔtのうち、Δt≧Δt₀となる
ものがａ個、Δt≦Δt₀となるものがｂ個であるとす
る。するとａ＋ｂ＝ｎ−１であるが、S₀＝ΣΔtである
から、ΔT_Eについては がなり立つ。

主操作加開始位置のばらつきは、とりもなおさずDTのば
らつきに対応するから、光走査におけるライン同期精度
Ｅを、 とする。

ΔT_Eは、常に正でなければならないから(1)より を用いると となるが、この式の右辺の値が最大となるのは、ａ＝ｎ
−１、ｂ＝０のときであるから、これを考慮すると、 が得られる。

そうすると、画像走査クロックCSを第６図の如くに選定
する場合は、上記Ｅの最大値を与えるΔDTM（DTL−DTS
の最大値）は、以下のように与えられる。イ ) (1)ａ＝０、ｂ＝n-1のとき (2)ａ＝１，ｂ＝n-2のとき (3)ａ＝２、ｂ＝n-3のとき (4)ａ≧３、ｂ≧１のとき このとき、ΔDTの最大値はａ＝n-2、ｂ＝１のときであ
る。従って (5)ａ＝n-1、ｂ＝０のとき ロ) (1)ａ＝０、ｂ＝n-1のとき (2)ａ＝１、ｂ＝n-2のとき (3)ａ＝２、ｂ＝n-3のとき (4)ａ≧３、ｂ≧２のとき (5)ａ＝n-2、ｂ＝１のとき (6)ａ＝n-1、ｂ＝０のとき ハ) (1)ａ＝０、ｂ＝n-1のとき (2)ａ＝１、ｂ＝n-2のとき (3)ａ≧２、ｂ≧２のとき このΔDTは、ａ＝２、ｂ＝n-3のとき最大となり、 (4)ａ＝n-2、ｂ＝１のとき (5)ａ＝n-1、ｂ＝０のとき であるから、(2)式と(8)〜(12)式を用いると、ライン周
期精度Ｅと、遅延時間設定係数Ｋとの間の関係として、
次のものをうる。

I) II) III) 式(13)と(16)、(14)と(17)と互いに同形である。

第１図において、曲線１−１，１−1A，１−1B，１−1C
は式(13),(16)であり、曲線１−２，１−2A，１−2B，
１−2C，１−2Dは式(14),(17)、曲線１−３，１−3A，
１−3Bは式(15)である。

条件式(4)を考慮すると第１図(I)ないし(III)の太線部
分が、各条件におけるライン同期精度をあらわすことに
なる。

第１図(I)において、P₁₀点は P₁₂点は、 を示す。この第１図(I)は、０＜α≦33につき、 の場合であり、このときのライン同期精度の最大値E_max
は、 となる。

次に、第１図(II)は、 の場合を示しているが、同図において、P₁₄点は、 P₁₆点は を示す。このときのE_maxは、０＜α≦33について である。

第１図(III)は、２≦ｎ≦４において曲線１−3Bが存在
する場合であるが、同図において、P₁₈点は P₂₀点は P₂₂点は を示す。式(15)におけるａ，ｂの条件がａ≧３、ｂ≧２
であるから曲線１−3Bは２≦ｎ≦４では存在せず、この
ときのE_maxは、(18)式と同じになる。

そこで、第１図(I),(II)に示す、 の場合と、 の場合とについて、 となる条件を求めてみる。この条件が満足されるとき
は、主走査開始点の位置点な誤差は、１画素の1/N以下
となる。

この目的のために、第１図(IV)と(V)を参照する。

第１図(IV)は、 の場合であるが、図中の、P₂₄点、P₂₆点、P₂₈点、P₃₀点
は、それぞれ、 を示す。ここにＥは、 である。

(18)式において、 を満たす条件は である。

第１図(V)は、 の場合であり、 として、P₃₂点は P₃₄点は である。

(19)式において、 を満足する条件は、 のとき である。

Δt₀＝t₀/Kであるから、この関係を用いる。(20),(21),
(22)は、それぞれ次の(23),(24),(25)式になる。

従って、1/Nとαとが、 の場合で の条件を満すときは、(23)式、 のときは(24)式、 の場合で のときは(25)式を満足するΔt₀を、ディレイ素子のタッ
プ間遅延時間として選択すれば、このようにして、発生
する画像走査クロックにより、主走査の開始点を揃えた
場合、開始点の位置的誤差を、1/N画素以下とすること
ができる。

最後に、具体的な実施例をあげる。

画像走査クロック周波数として５ＭHz、これはクロック
周期T₀＝200nsにあたるが、この周波数の基準クロック
を発生させ、α＝１０％、ｎ＝１０、最大ライン同期精
度として1/5画素以下を設計条件とした。

この場合、ｎ＝１０、α＝１０であるから、 の場合に該当し、従って、(24)式から、Δt₀の満足すべ
き条件は、この場合 19.76(ns)≦Δt₀≦19.83(ns) (27) となる。また、第１図(IV)から明らかなように、 のときにE_maxが最小値とるから、 として19.80nsを選択すれば、よいのである。実際にデ
ィレイ素子における、タップ間遅延時間ΔT₀を19.80ns
に選択することにより、主走査の開始点の位置的なばら
つきを、1/5画素以下とすることができた。

（効果） 以上、本発明によれば、新規な、画像走査クロック発生
装置を提供できる。

この装置では、ディレイ素子におけるタップ間遅延誤差
の存在に拘らず、常に有効に主走査の開始位置の誤差を
小さくでき、従って光走査の精度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を説明するための図、第２図ないし第
５図は、本発明の前提となる1/N法を説明するための
図、第６図は、本発明を説明するための図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転偏向器によって光ビームを周期的に偏
   向させて走査対象物を走査し、走査領域外に設けた光セ
   ンサーによって走査ビームを検知して主走査の同期を取
   る光走査装置において、 画像走査クロックと同周波数の基準クロックから、ディ
   レイ素子によって、位相差がΔｔずつ順次遅れたｎ種の
   クロックＣ_１ないしＣ_ｎを、クロックＣ_１とＣ_ｎとの位
   相差が上記画像走査クロックの１周期未満であるように
   して得、光センサーの出力に応じて、上記クロックＣ_１
   ないしＣ_ｎのうちの一つを選択して画像走査クロックと
   する装置であって、 画像走査クロックと同周波数の基準クロックを発生する
   基準クロック発振器と、 上記基準クロックから、位相差がΔｔずつ順次遅れたｎ
   種のクロックＣ_１ないしＣ_ｎを、クロックＣ_１とＣ_ｎと
   の位相差が上記画像走査クロックの１周期未満であるよ
   うにして得るディレイ素子と、 光センサーの出力に応じて、上記クロックＣ_１ないしＣ
   _ｎのうちの一つを選択して画像走査クロックとするクロ
   ック選択手段とを有し、 ディレイ素子のタップ間遅延誤差を±α％（０＜α≦３
   ３）、画像走査位置の最大誤差を１／Ｎ画素（Ｎは自然
   数）、画像走査クロックの周期をＴ_０とするとき、 () () を満足するΔｔ_０を、上記ディレイ素子のタップ間遅延
   時間として選択したことを特徴とする、画像走査クロッ
   ク発生装置。