JPH08149274A - 光ビーム走査のための制御信号生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ライン間のドットの位置ずれを増大させること
なく、光ビームの変調周期を規定する制御クロックの周
波数を高め、画像走査の高速化を可能にすることを目的
とする。 【構成】原画像をライン順次に走査するための光ビーム
を検出する光検出器１０と、振幅及び周期が一定のラン
プ波形信号２２を出力する信号生成手段２２と、光検出
器１０からの光ビーム検出信号Ｓ１０の入力に呼応し
て、その時点のランプ波形信号Ｓ２２の瞬時値Ｖｘを記
憶する信号保持手段３０と、ランプ波形信号Ｓ２２と信
号保持手段３０が記憶している瞬時値Ｖｘとの大小比較
によって、光ビーム検出信号Ｓ１０に同期した一定周期
のクロック信号ＣＫ１を生成するクロック信号生成手段
４０とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ライン順次方式の光ビ
ーム走査のための制御信号生成装置に関し、ディジタル
複写機、ページプリンタ、ファクシミリ装置などにおけ
る画像形成に利用される。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザビームを偏向してライン
順次の走査を行う画像形成装置では、各ラインの画像の
先頭を揃えるため、レーザビームの光路内の適所に光検
出器が配置され、レーザビームが光検出器を通過するタ
イミングを基準として走査が開始される。そして、走査
中は画素クロック（ドットクロック）に従って転送され
るドット単位の画像データに応じてレーザビームが変調
される。

【０００３】さて、再現画像において、ドットの位置ズ
レがドット径の１／４以下であればさほど目立たない
が、１／４を越えると画質の低下が顕著になる。したが
って、上述の光検出器の出力（ＳＯＳ：Ｓｔａｒｔ ｏ
ｆ Ｓｃａｎ）に対するドットクロックの遅れを、少な
くともドットクロックの１／４周期以下に抑える必要が
ある。つまり、理想的には、ドットクロックとＳＯＳと
の間に位相差のない完全な同期状態が望ましい。

【０００４】従来においては、ＳＯＳに同期したドット
クロックを生成する方法として、次の２つの方法が知ら
れていた。その１つは、ドットクロックのｎ（＝４〜
８）倍程度の周波数の原発振クロックを用い、ＳＯＳの
入力に呼応して原発振クロックの分周を行う方法である
（特開昭５１−４６１４１号）。他の１つは、ｎ段の信
号遅延回路によって、ドットクロックをその１／ｎ周期
ずつ遅延させておき、ＳＯＳの入力に呼応してＳＯＳと
位相差が最も小さい遅延段のドットクロックを選択する
方法である（特開昭６２−２６９４１０号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の原発振クロック
を分周する方法では、ドットクロックの周波数を高めて
画像形成の高速化又は高解像度化を図ろうとすると、き
わめて高周波数の原発振クロックが必要となる。

【０００６】しかし、水晶振動子を用いて周波数の安定
した原発振クロックを得る場合、実用上の発振周波数の
上限は１００ＭＨｚ程度であり、ドットクロックの周波
数が高くなるにつれて所望の分周比の確保が困難にな
る、すなわちドットの位置ズレを目立たなくすることが
できなくなるという問題があった。

【０００７】また、ドットクロックを遅延させる方法で
は、分周に比べて回路構成が複雑であるとともに、ドッ
トクロックの高周波化のために各段の遅延時間を短くす
るには、ＥＣＬ素子などからなる高速処理用の高価なＩ
Ｃを用いなければならないという問題があった。さら
に、位相のずれたｎ個のドットクロック（高周波パルス
信号）を生成することから、高周波ノイズが発生し易い
という問題もあった。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、ライン間のドットの位置ずれを増大させるこ
となく、光ビームの変調周期を規定する制御クロックの
周波数を高め、画像走査の高速化を可能にすることを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る制
御信号生成装置は、原画像をライン順次に走査するため
の光ビームを検出する光検出器と、振幅及び周期が一定
のランプ波形信号を出力する信号生成手段と、前記光検
出器からの光ビーム検出信号の入力に呼応して、その時
点の前記ランプ波形信号の瞬時値を記憶する信号保持手
段と、前記ランプ波形信号と前記信号保持手段が記憶し
ている前記瞬時値との大小比較によって、前記光ビーム
検出信号に同期した一定周期のクロック信号を生成する
クロック信号生成手段と、を有してなる。

【００１０】請求項２の発明に係る制御信号生成装置
は、前記ランプ波形信号に同期した一定周期の第２クロ
ック信号を生成する第２クロック信号生成手段と、前記
信号保持手段の記憶している前記瞬時値が、前記ランプ
波形信号の最小値より大きい下限値から最大値より小さ
い上限値までの設定範囲内の値であるときは前記クロッ
ク信号を選択し、前記設定範囲外の値であるときは前記
第２クロック信号を選択し、選択した前記クロック信号
又は前記第２クロック信号を択一的に出力するクロック
切換え手段と、を有してなる。

【００１１】なお、ランプ波形とは、瞬時値が２値間で
単調に変化（増大又は減少）する信号波形を意味し、直
線的に変化する三角波（のこぎり波を含む）に限られな
い。

【００１２】

【作用】１ラインの走査毎に光検出器に光ビームが入射
し、光検出器から光ビーム検出信号が出力される。

【００１３】この光ビーム検出信号に呼応して、振幅及
び周期が一定のランプ波形信号の瞬時値が、信号保持手
段によって記憶される。すなわち、光ビームが光検出器
に入射した時点がランプ波形信号の１周期内のどの時点
であるかを示す情報として、ランプ波形信号の瞬時値が
保持される。

【００１４】クロック信号生成手段では、刻々と変化す
るランプ波形信号と記憶されている瞬時値との大小比
較、すなわち記憶されている瞬時値を閾値とする２値化
によって、光ビーム検出信号に同期し且つランプ波形信
号と同一周期のクロック信号が生成される。

【００１５】一方、第２クロック信号生成手段では、ラ
ンプ波形信号に同期した２値の第２クロック信号が生成
される。そして、この第２クロック信号は、信号保持手
段の記憶している瞬時値がランプ波形信号の最小値又は
最大値の近辺の値である場合に、クロック信号生成手段
によるクロック信号に代えて供給先へ出力される。その
他の場合は、クロック信号が供給先へ出力される。すな
わち、供給先には常に適正なデューティ比の信号（クロ
ック信号又は第２クロック信号）が送られ、それによっ
て供給先での誤動作が防止される。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る走査光学系１００の概略
を示す斜視図である。走査光学系１００は、電子写真プ
ロセスの露光手段として、例えばページプリンタなどに
組み込まれた状態で使用される。

【００１７】走査光学系１００における光源は半導体レ
ーザ１２１である。この半導体レーザ２１は、図示しな
いデータ処理系から送られてきた画素単位の画像データ
に応じて制御され、２値変調された光ビームを出力す
る。光ビームは、コリメートレンズ１２２によりコリメ
ートされ、回転多面鏡１２３によって光偏向を受ける。
偏向された光ビームは、ｆθレンズと呼称される結像レ
ンズ１２４により感光ドラム３上に所定の大きさのスポ
ットを形成し、Ｈ方向（主走査方向）の光ビーム走査を
行う。

【００１８】感光ドラム３は、一定速度で回転してお
り、その表面が図示しない帯電チャージャによって所定
の電位に一様に帯電している。光ビームの偏向と感光ド
ラム３の回転とによってライン順次で２次元走査が行わ
れ、感光ドラム３の表面電荷が部分的に除電されて静電
潜像が形成される。静電潜像は、現像の後に用紙上に転
写される。

【００１９】このようなライン順次の光ビーム走査に際
して、走査ラインの始端位置に向かう光ビームを、例え
ばミラー１２５により反射させて光検出器１０に導く。
光検出器１０の配置位置は適宜選定することができ、偏
向後の光ビームを反射させずに光検出器１０に導くこと
も可能である。

【００２０】光検出器２６の出力する光ビーム検出信号
（ＳＯＳ）Ｓ１０は、各ラインの主走査の同期信号とし
て用いられる。すなわち、光ビーム検出信号Ｓ１０の出
力タイミングを基準として、各ラインの走査（１ライン
の画像の書き込み）が開始される。

【００２１】図２は本発明の制御信号生成装置１のブロ
ック図、図３は制御信号生成装置１における各部の出力
信号の波形図、図４は光ビーム検出信号Ｓ１０と原ドッ
トクロックＣＫ０のパルス幅との関係を示す図、図５は
図２のクロック切換え部５０の動作を示すタイムチャー
トである。

【００２２】制御信号生成装置１は、上述の光検出器１
０、基準信号発生部２０、ホールド部３０、原ドットク
ロック発生部４０、及びクロック切換え部５０から構成
されており、光ビームの偏向に同期して光ビームを画素
毎に変調するための同期信号であるドットクロックＳＹ
ＮＣＫを出力する。

【００２３】基準信号発生部２０は、水晶発振回路２
１、のこぎり波発生部２２、及び固定クロック発生部２
３からなる。水晶発振回路２１は、周波数の安定した原
発振クロックＣＫ０を出力する。原発振クロックＣＫ０
の周波数は、最終的に生成すべきドットクロックＳＹＮ
ＣＫと同一である。のこぎり波発生部２２は、原発振ク
ロックＣＫ０に基づいて、のこぎり波信号Ｓ２２を生成
する。のこぎり波信号Ｓ２２は、瞬時値が時間の経過と
ともに直線的に徐々に増加し、最大値に達した後に最小
値に急激に戻る周期性の信号であり、振幅及び周期が一
定である。また、固定クロック発生部２３は、周波数が
原発振クロックＣＫ０と同一（つまり、のこぎり波信号
Ｓ２２と同一）の固定クロックＣＫ２を出力する。固定
クロックＣＫ２のデューティ比は、例えば５０％であ
る。

【００２４】ホールド部３０は、図３のように、光検出
器１０からの光ビーム検出信号Ｓ１０の入力に呼応し
て、その時点におけるのこぎり波信号Ｓ２２の瞬時値Ｖ
ｘを検出して記憶し、その瞬時値Ｖｘを記憶した状態を
１ラインの走査終了まで保持（ホールド）する。

【００２５】瞬時値Ｖｘは、光ビームが光検出器１０に
入射した時点がのこぎり波信号Ｓ２２の１周期内のどの
時点であるかを示す情報、すなわち光ビーム検出信号Ｓ
１０とのこぎり波信号Ｓ２２との位相差を示す情報であ
る。

【００２６】原ドットクロック発生部４０は、ホールド
部３０によってホールドされている瞬時値Ｖｘと、のこ
ぎり波発生部２２から入力されたのこぎり波信号Ｓ２２
との大小比較を行い、例えばのこぎり波信号Ｓ２２が瞬
時値Ｖｘ以下のときは「Ｌ」レベルで、瞬時値Ｖｘを越
えるときは「Ｈ」レベルである２値の原ドットクロック
ＣＫ１を出力する。つまり、原ドットクロック発生部４
０によって、光ビーム検出信号Ｓ１０に同期し、且つ周
波数の安定したのこぎり波信号Ｓ２２と同一周期の原ド
ットクロックＣＫ１が生成される。

【００２７】ところで、原ドットクロックＣＫ１のデュ
ーティ比は、瞬時値Ｖｘに応じて変化する。例えば、図
４（Ａ）のように光ビーム検出信号Ｓ１０の立上がり
（入力タイミング）が、のこぎり波信号Ｓ２２の周期の
後端付近である場合には、原ドットクロックＣＫ１の
「Ｈ」レベル期間が「Ｌ」レベル期間よりも極端に短
い。また、逆に図４（Ｂ）のように光ビーム検出信号Ｓ
１０の立上がりが、のこぎり波信号Ｓ２２の周期の前端
付近である場合には、原ドットクロックＣＫ１の「Ｌ」
レベル期間が「Ｈ」レベル期間よりも極端に短い。

【００２８】このように、デューティ比が０％又は１０
０％に近い原ドットクロックＣＫ１をそのまま制御クロ
ックとして用いると、パルスエッジの検出漏れによる誤
動作の生じるおそれがある。

【００２９】そこで、本実施例の制御信号生成装置１に
おいては、適正なデューティ比のドットクロックＳＹＮ
ＣＫを供給するために、クロック切換え部５０が設けら
れている。

【００３０】クロック切換え部５０は、基準値設定部５
１、セレクト信号発生部５２、セレクタ５３、及びパル
ス整形部５４から構成されている。基準値設定部５１
は、図５のように、のこぎり波信号Ｓ２２における振幅
Ｒの両端を除く設定範囲Ｒａをセレクト信号発生部５２
に対して示す。すなわち、設定範囲Ｒａの下限値Ｖ１及
び上限値Ｖ２に対応した電圧信号を出力する。下限値Ｖ
１はのこぎり波信号Ｓ２２の最低値Ｖｍｉｎより若干大
きく（Ｖ２＞Ｖ１＞Ｖｍｉｎ）、上限値Ｖ２はのこぎり
波信号Ｓ２２の最大値Ｖｍａｘより若干小さい（Ｖｍａ
ｘ＞Ｖ２）。

【００３１】セレクト信号発生部５２は、ホールド部３
０によって記憶されている瞬時値Ｖｘと、基準値設定部
５１からの入力値（下限値Ｖ１及び上限値Ｖ２）とを比
較し、比較結果を示すセレクト信号Ｓ５２を出力する。

【００３２】セレクタ５３は、セレクト信号Ｓ５２に応
じて、原ドットクロックＣＫ１又は固定クロックＣＫ２
を択一的に選択してパルス整形部５４へ送る。瞬時値Ｖ
ｘが設定範囲Ｒａ内の値であるときは、原ドットクロッ
クＣＫ１のデューティ比が適正範囲内の値であるので、
光ビーム検出信号Ｓ１０と完全にタイミングの一致した
原ドットクロックＣＫ１がパルス整形部５４へ送られ
る。これに対して、瞬時値Ｖｘが設定範囲Ｒａ内の値で
ないときは、上述したように誤動作のおそれがあるの
で、原ドットクロックＣＫ１に代えて固定クロックＣＫ
２がパルス整形部５４へ送られる。

【００３３】図５の例においては、ｎライン、（ｎ＋
１）ライン、及び（ｎ＋３）ラインでは、瞬時値Ｖｘが
設定範囲Ｒａ内の値であり、セレクト信号Ｓ５２は原ド
ットクロックＣＫ１の選択を指示している。（ｎ＋２）
ラインでは、瞬時値Ｖｘが設定範囲Ｒａ外の値であり、
セレクト信号Ｓ５２は固定クロックＣＫ２の選択を指示
している。

【００３４】なお、図４によく示されるように、固定ク
ロックＣＫ２の立上がりエッジは、のこぎり波信号Ｓ２
２が最低値Ｖｍｉｎとなるタイミングと一致しているの
で、セレクタ５３から出力される固定クロックＣＫ２と
光ビーム検出信号Ｓ１０との間に通常は若干の位相差が
生じる。ただし、この位相差は、設定範囲Ｒａを広範囲
に選定することにより、再現画像の上でドットの位置ず
れが目立たない軽微な差とすることができる。

【００３５】パルス整形部５４は、例えばマルチバイブ
レータ回路などからなり、入力信号に同期したデューテ
ィ比５０％のパルスをドットクロックＳＹＮＣＫとして
出力する。つまり、パルス整形部５４によって原ドット
クロックＣＫ１がデューティ比５０％のドットクロック
ＳＹＮＣＫに変換される。

【００３６】上述の実施例において、固定クロックＣＫ
２をパルス整形部５４に入力せずに、そのままドットク
ロックＳＹＮＣＫとして出力するようにしてもよい。ド
ットクロックＳＹＮＣＫのデューティ比は必ずしも５０
％とする必要はない。

【００３７】のこぎり波信号Ｓ２２に代えて、瞬時値が
指数曲線状に変化するランプ波形信号を用いることがで
きる。ただし、一方の単調変化期間（例えば増加期間）
に比べて他方の単調変化期間（例えば減少期間）が極端
に短い（零が最良）波形が望ましい。

【００３８】

【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明によれば、
光ビームの偏向に同期して光ビームを一定周期で変調す
るための制御クロックを、それと同程度の周波数の発振
素子を用いて信号遅延によらずに生成することができ
る。すなわち、ライン間のドットの位置ずれを増大させ
ることなく且つ高周波ノイズの発生を最小限に抑えつ
つ、制御クロックの周波数を発振素子と同程度にまで高
めることができ、画像走査の高速化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る走査光学系の概略を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明の制御信号生成装置のブロック図であ
る。

【図３】制御信号生成装置における各部の出力信号の波
形図である。

【図４】光ビーム検出信号と原ドットクロックのパルス
幅との関係を示す図である。

【図５】図２のクロック切換え部の動作を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 制御信号生成装置 １０ 光検出器 ２２ のこぎる波生成部（信号生成手段） ２３ 固定クロック発生部（第２クロック信号生成手
段） ３０ ホールド部（信号保持手段） ４０ 原ドットクロック発生部（クロック信号生成手
段） ５０ クロック切換え部（クロック切換え手段） ＣＫ１ 原ドットクロック（クロック信号） ＣＫ２ 固定クロック（第２クロック信号） Ｒａ 設定範囲 Ｓ１０ 光ビーム検出信号 Ｓ２２ のこぎる波信号（ランプ波形信号） Ｖ１ 下限値 Ｖ２ 上限値 Ｖｍｉｎ 最小値 Ｖｍａｘ 最大値 Ｖｘ 瞬時値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像をライン順次に走査するための光ビ
   ームを検出する光検出器と、 振幅及び周期が一定のランプ波形信号を出力する信号生
   成手段と、 前記光検出器からの光ビーム検出信号の入力に呼応し
   て、その時点の前記ランプ波形信号の瞬時値を記憶する
   信号保持手段と、 前記ランプ波形信号と前記信号保持手段が記憶している
   前記瞬時値との大小比較によって、前記光ビーム検出信
   号に同期した一定周期のクロック信号を生成するクロッ
   ク信号生成手段と、を有してなることを特徴とする光ビ
   ーム走査のための制御信号生成装置。
2. 【請求項２】前記ランプ波形信号に同期した一定周期の
   第２クロック信号を生成する第２クロック信号生成手段
   と、 前記信号保持手段の記憶している前記瞬時値が、前記ラ
   ンプ波形信号の最小値より大きい下限値から最大値より
   小さい上限値までの設定範囲内の値であるときは前記ク
   ロック信号を選択し、前記設定範囲外の値であるときは
   前記第２クロック信号を選択し、選択した前記クロック
   信号又は前記第２クロック信号を択一的に出力するクロ
   ック切換え手段と、を有してなる請求項１記載の光ビー
   ム走査のための制御信号生成装置。