JP2008077199A - クロック生成装置、及び、クロック生成装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数拡散技術を適用したクロック生成装置において、周波数拡散クロックを用いて、クロックが所定の周波数で発振されているか否かを高精度に判定することができるクロック生成装置、及び、かかるクロック生成装置を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】アップカウンタ２１は、ＰＬＬ回路１２が供給する画像印字用クロックＣＬＫ１のクロック数をカウントするカウンタである。ダウンカウンタ２２は、セットされた所定の初期値から周波数拡散ＩＣ１４が供給する周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２に同期して、１クロックずつ減算するカウンタである。制御用ＣＰＵ１８は、画像印字設定レジスタ１９を介して、アップカウンタ２１のカウント値を読み取り、正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クロック生成装置、及び、クロック生成装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置等の電子機器では、安定した周波数で発振しているクロックを用いて回路の動作制御を行っている。
近年では、画像形成装置等の電子機器の動作速度を上げるために、非常に高周波のクロックが用いられている。そのため、これらの電子機器が電磁放射ノイズの発生源となっており、電磁放射ノイズにより発生する電波障害（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を防ぐための様々な対策（ＥＭＩ対策）が不可欠になっている。

ＥＭＩ対策の一つとして、クロックの周波数を所定の周期で連続的に変調することにより、電磁放射ノイズのピークレベルを低下させる周波数拡散（ＳＳＣＧ：Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｓｐｒｅａｄ Ｃｌｏｃｋ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）技術がある（特許文献１参照）。

図４は、周波数拡散技術を説明するための図である。
図４（Ａ）は、クロックの周波数を拡散させるための変調パターンの一例を示した図で、図４（Ｂ）は、電磁放射ノイズのレベルを示した図である。

図４（Ａ）では、変調パターン５１に基づいて、クロックの周波数を、周期が長くなるように（ＤＯＮＷ）及び周期が短くなるように（ＵＰ）連続的に変化させている。これにより、図示例のように、所定の周波数のクロック５２が変調されて周波数を拡散したクロック５３となる。このようにしてクロックの周波数を拡散することにより、図４（Ｂ）に示したように、所定の周波数（Ｆｐ）のクロック５２の場合のノイズは、周波数Ｆｐで最大レベル（５２ａ）となるが、周波数を拡散したクロック５３の場合のノイズは、周波数Ｆｐ近傍に拡散し、最大レベル（５３ａ）も低くなる。

前述したＥＭＩ対策（周波数拡散技術）を施した画像形成装置として、特許文献１には、周波数を拡散した制御クロックから所定周波数の基準クロックを生成している画像形成装置が開示されている。また、周波数を拡散しない画像印字用の基準クロックを生成する発振器を別個に設けた画像形成装置も開示されている。

このような周波数拡散技術を適用した画像形成装置においても、正常な画像を形成するためには、安定した周波数で発振している画像印字用の基準クロックが必要である。
そのため、かかるクロックが所定の周波数で発振しているか否かを判定し、異常がある場合には、適切な異常処理を実行しなければならない。
特開２００１−１９１５８５号公報

周波数拡散技術を適用した画像形成装置において、画像印字用の基準クロックが所定の周波数（高精度）で発振しているか否かを判定するためには、例えば、下記に示す方法が考えられる。
周波数拡散技術を適用した画像形成装置に、画像印字用に使用される基準クロックと同じ周波数でクロックを生成できる判定用クロック発振器を別に設け、この判定用クロック発振器から発振する判定用クロック数（Ｘ）と画像印字用に使用される基準クロック数（Ｙ）とを同時に所定時間カウントする。次に、カウントした画像印字用に使用される基準クロック数（Ｙ’）が、カウントした判定用クロック数（Ｘ’）と同一又は所定の範囲内にある場合には、画像印字用に使用される基準クロックが所定の周波数で発振していると判定する。
しかし、このように、判定用クロック発振器を別途設けた画像形成装置を製造すると、回路構成が複雑になり、製造コストも増加するという問題がある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、周波数拡散技術を適用したクロック生成装置において、周波数拡散クロックを用いて、クロックが所定の周波数で発振されているか否かを高精度に判定することができるクロック生成装置、及び、かかるクロック生成装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

第１の技術手段は、所定の周波数でクロックを生成する画像印字用に用いる基準クロック生成回路と、周波数が所定の拡散周期で拡散した制御クロックを生成する周波数拡散クロック生成回路とを有するクロック生成装置において、前記基準クロック生成回路が生成する基準クロックのクロック数をカウントする第１のカウンタと、前記周波数拡散クロック生成回路が生成する制御クロックのクロック数をカウントする第２のカウンタとを有し、所定の値の初期値を前記第２のカウンタに設定し、前記第１のカウンタ及び前記第２のカウンタのカウントを開始し、前記第２のカウンタが、前記所定の値まで前記制御クロックのクロック数をカウントした時に、前記第１のカウンタのカウント数が所定の範囲にあるか否かにより前記基準クロックの精度を判定することを特徴とするものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記第２のカウンタがカウントする前記所定の値は、前記所定の拡散周期内のクロック数の整数倍であることを特徴とするものである。

第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記判定処理の実行において、前記所定の値の設定処理を行い、該設定処理の実行を確認し、確認できない場合には、前記判定を実行しないことを特徴とするものである。

第４の技術手段は、第１〜第３のいずれか１の技術手段におけるクロック生成装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明により、周波数拡散技術を適用したクロック生成装置において、周波数拡散クロックを用いて、クロックが所定の周波数で発振されているか否かを高精度に判定することができる。

（実施例１）
図１は、本発明の最良の実施形態である、本発明に係わるクロック生成装置をタンデム方式のカラープリンタ又はコピア等の画像形成装置に適用した場合の概略ブロック図である。

図中、１は画像形成装置で、１１は所定の周波数でクロックを発振する発振器、１２は発振器１１が発振したクロックを基に、ＹＭＣＫ各色の画像印字用の基準クロックＣＬＫ１を生成するＰＬＬ回路である。この画像印字用の基準クロックＣＬＫ１は、画像印字制御回路１６、及び、アップカウンタ２１に供給される。なお、制御用ＣＰＵ１８は、画像印字設定レジスタ１９を介して、画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数を、ＹＭＣＫ各色毎に微調整することができる。

１３は発振素子で、所定の周波数のクロックを発振する。
１４は周波数拡散ＩＣで、発振素子１３が発振するクロックに対して周波数拡散処理を施し、周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２を生成する。
また、後述する画像印字制御回路１６及び制御用ＣＰＵ１８のバスラインは長く（回路長が大きい）、外部に電磁放射ノイズを放射する可能性が高いので、通常、画像印字制御回路１６及び制御用ＣＰＵ１８は、周波数拡散ＩＣ１４が供給した周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２を基に動作する。

１５は画像処理回路で、図示しないスキャナ又はＰＣ等から供給される画像データに対して印字のために必要となる各種処理を施し、周波数拡散ＩＣ１４が供給した周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２に同期して、画像印字制御回路１６に、画像データを供給する。

画像印字制御回路１６は、画像処理回路１５から供給された画像データをもとに印字データを生成し、ＰＬＬ回路１２が供給した画像印字用の基準クロックＣＬＫ１に同期して、ＬＳＵ１７に、印字データを供給する。ＬＳＵ１７は、印字データによりレーザー光にて図示しないドラム上に画像を形成する。また、画像印字制御回路１６で使用するクロックは、印字した際にドットのジッタ（位置ズレ）が生じないようにするため、ＰＬＬ回路１２が供給する高精度の画像印字用の基準クロックＣＬＫ１で制御される。
１８は制御用ＣＰＵで、画像印字設定レジスタ１９を介して各機能ブロックの動作設定を行う。

２０はクロック判定装置で、アップカウンタ（第１のカウンタ）２１及びダウンカウンタ（第２のカウンタ）２２から構成される。

アップカウンタ２１は、ＰＬＬ回路１２が供給する画像印字用クロックＣＬＫ１のクロック数をカウントするカウンタである。
アップカウンタ２１のカウント動作は、カウンタの初期値がＣＬ信号により００００（１６進）にセット（リセット）され、かつ後述するダウンカウンタ２２のＲＣ（リップルキャリー）信号がＬｏｗ（ＥＮ信号がＬｏｗ）になると開始し、ＲＣ信号がＨｉｇｈ（ＥＮ信号がＨｉｇｈ）になると停止する。

ダウンカウンタ２２は、セットされた所定の初期値から周波数拡散ＩＣ１４が供給する周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２に同期して、１クロックずつ減算するカウンタである。
ＬＤ信号及びＤ［１５：０］信号により、カウンタの初期値がセットされるとダウンカウンタ２２のカウントが開始し、カウント値が所定値になると停止する。また、ダウンカウンタ２２は、カウンタの初期値がセットされるとＲＣ信号をＬｏｗ（ＥＮ信号をＬｏｗ）にする。

また、ダウンカウンタ２２は、カウント値が所定値になると、ＲＣ信号をＨｉｇｈとして、アップカウンタ２１に出力するので、アップカウンタ２１はカウントを停止し、カウント値を画像印字設定レジスタ１９に出力することができる。

同時に、ダウンカウンタ２２は、ＲＣ信号をＨｉｇｈとして、画像印字設定レジスタ１９にも出力する。そのため、制御用ＣＰＵ１８は、画像印字設定レジスタ１９を介して、ＲＣ信号がＨｉｇｈになったことを検知し、アップカウンタ２１のカウント値を読み取り、後述するように、正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されているか否かを判定する。

また、画像形成装置１はタンデム方式であるため、印字動作に係わるＰＬＬ回路１２、画像印字制御回路１６、ＬＳＵ１７、及び、アップカウンタ２１は、ＹＭＣＫ各色に対応して設けられている。

図２は、図１のクロック判定装置２０におけるアップカウンタ２１，ダウンカウンタ２２のタイミングチャートである。
ここでは、アップカウンタ２１，ダウンカウンタ２２が最大ＦＦＦＦまでカウントできる１６ｂｉｔカウンタで構成されている場合を例に取り説明する。
ダウンカウンタ２２のカウント値は、図示しないリセット信号によりＦＦＦＦ（１６進）にセットされている（Ａ）。

制御用ＣＰＵ１８は、アップカウンタ２１，ダウンカウンタ２２等の各回路の初期化等を実行し、ダウンカウンタ２２の初期値（例えばＦＤＥ７（１６進））を画像印字設定レジスタ１９に設定し（Ｂ）、アップカウンタ２１のＣＬ信号及びダウンカウンタ２２のＬＤ信号をＨｉｇｈにする（Ｃ）。なお、初期値をＦＤＥ７とする理由は後述する。

制御用ＣＰＵ１８がＬＤ信号をＨｉｇｈにすると、画像印字設定レジスタ１９に設定された値（ＦＤＥ７）がＤ［１５：０］信号を介してダウンカウンタ２２にロードされ、カウンタの初期値がＦＤＥ７（１６進）に設定される（Ｄ）。ダウンカウンタ２２は、初期値が設定されると、ＲＣ信号をＬｏｗとする（Ｅ）。

制御用ＣＰＵ１８は、アップカウンタ２１のＣＬ信号をＨｉｇｈにするので、アップカウンタ２１のカウント値が初期化され（カウント値：００００）（Ｆ）、アップカウンタ２１は、画像印字用の基準クロックＣＬＫ１のカウント処理を実行する。同時に、ダウンカウンタ２２は、カウンタの初期値（ＦＤＥ７）から周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２のクロックに同期して１クロックずつ減算する。

ダウンカウンタ２２が、カウンタの初期値から周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２に同期して、カウンタを００００まで減算し、さらにＦＦＦＦにすると（Ｇ）、ダウンカウンタ２２は、ＲＣ信号をＨｉｇｈとし（Ｈ）、カウントを停止する。
ＲＣ信号がＨｉｇｈになると、アップカウンタ２１は、画像印字用の基準クロックＣＬＫ１のカウントを停止し、カウント値を画像印字設定レジスタ１９に出力する。図示例では、アップカウンタ２１のカウント値はＥＥ０９となっている（Ｉ）。

制御用ＣＰＵ１８は、ＲＣ信号がＨｉｇｈとなったこと（Ｈ）を画像印字設定レジスタ１９を介して検知すると、アップカウンタ２１のカウント値ＥＥ０９を読み取る。なお、後述するように、制御用ＣＰＵ１８は、読み取ったカウント値（ＥＥ０９）と、あらかじめ決められている判定値と比較を行い、一定範囲に入っていることを確認する。

図３は、正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されているか否かを判定する処理を説明するためのフローチャートである。
ここでは、周波数拡散ＩＣ１４で生成する周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２の周波数を３２ＭＨｚ、拡散周期（変調周期）を１０００クロック、ＰＬＬ回路１２で生成する画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数を３０ＭＨｚ、許容判定誤差を±１％として、以下説明をする。

ダウンカウンタ２２のカウンタが１６ｂｉｔで構成されている場合には、ダウンカウンタ２２は、最大６５５３５（ＦＦＦＦ）までカウントすることができる。しかし、拡散周期内のクロック数は、１０００クロックであるので、１０００クロックの倍数（整数倍）で最大となる６５０００クロックをダウンカウンタ２２の基準値とする。ダウンカウンタ２２の基準値を、拡散周期内の総クロックの整数倍とする理由については、後述する。

また、ダウンカウンタ２２は、設定値＋１のカウントを行うので、ダウンカウンタ２２には、実際には、６５０００クロックから１クロックを引いた６４９９９（ＦＤＥ７）クロックが初期値として設定される。

制御用ＣＰＵ１８は、前述したように、初期値として６４９９９（ＦＤＥ７）を画像印字設定レジスタ１９を介してダウンカウンタ２２に設定する（ステップＳ１）。
次に、制御用ＣＰＵ１８が画像印字設定レジスタ１９を介して、アップカウンタ２１のＣＬ信号及びダウンカウンタ２２のＬＤ信号をＨｉｇｈにすると、アップカウンタ２１及びダウンカウンタ２２は、ダウンカウンタ２２のカウント値がＦＦＦＦになるまで（ダウンカウンタ２２のＲＣ信号がＨｉｇｈ）、カウント動作を実行する（ステップＳ２）。

制御用ＣＰＵ１８が、ＲＣ信号がＨｉｇｈになったことを（ステップＳ３：ＹＥＳ）、画像印字設定レジスタ１９を介して検知すると、制御用ＣＰＵ１８は、アップカウンタ２１のカウント値を読み取る（ステップＳ４）。

制御用ＣＰＵ１８は、正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されているか否かを判定する（ステップＳ５）。

ここで、ステップＳ５における判定処理について詳細に説明する。正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されている場合には、アップカウンタ２１のカウント値は、６０９３８（６５０００×３０÷３２）となる。
しかし、クロック生成に関連する回路には精度面でのばらつきがあることから、カウント誤差が発生することは避けられない。そこで、例えば±１％のカウント誤差が発生するとして、読み取ったアップカウンタ２１のカウント値が、最大６１５４７（６０９３８×１．０１）、最小６０３２８（６０９３８×０．９９）の範囲内にあれば正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されていると判定する。

読み取ったアップカウンタ２１のカウント値が、最大６１５４７、最小６０３２８の範囲内にあれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御用ＣＰＵ１８は、正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されていると判定し、印字処理などの正常処理を実行する（ステップＳ６）。
一方、範囲外であれば（ステップＳ５：ＮＯ）、制御用ＣＰＵ１８は、正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されておらず、ＰＬＬ回路１２等の発振状態が不良と判断し、トラブル表示など異常処理を実行する（ステップＳ７）。

ここで、前述した基準値を、拡散周期内のクロック数の整数倍のクロック数にする理由について説明する。
図４（Ａ）に示したように、一定の拡散周期Ｔで、周波数を拡散したクロック５３の周波数はＤＯＷＮ方向とＵＰ方向に変調されている。しかし、拡散周期Ｔの周期開始点から終了点までの間（拡散周期Ｔ内のクロック数の整数倍）であれば、制御クロックＣＬＫ２のクロック数は、周波数拡散の影響を受けない。

具体的に説明すると、前述した図４（Ａ）において、拡散周期Ｔの周期開始点から終了点（拡散周期Ｔ内のクロック数の整数倍）では、所定の周波数のクロック５２のクロック数は、周波数を拡散したクロック５３のクロック数と一致している（拡散周期Ｔ間における、所定の周波数のクロック５２のクロック数は１３クロック、周波数を拡散したクロック５３のクロック数は１３クロック）。
一方、拡散周期Ｔの中間点（点線）では、所定の周波数のクロック５２のクロック数は、周波数を拡散したクロック５３のクロック数と一致していない（拡散周期Ｔの中間点までの、所定の周波数のクロック５２のクロック数は６クロック、周波数を拡散したクロック５３のクロック数は５クロック）。

このように、基準値を、拡散周期内のクロック数の整数倍の値とすることで、正常な画像印字用の基準クロックが生成されているか否かを高精度に判定することができる。

（実施例２）
実施例１では、ＰＬＬ回路１２で生成する画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数が、周波数拡散ＩＣ１４で生成する周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２の周波数よりも低い場合について説明したが、実施例２では、逆に、画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数が、周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２の周波数よりも高い場合について説明する。
ここでは、周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２の周波数を３２ＭＨｚ、拡散周期を１０００クロック、画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数を３５ＭＨｚ、許容判定誤差を±１％とする。

実施例１と同様に、ダウンカウンタ２２の基準値を６５０００とすると、ダウンカウンタ２２が６５０００クロックをカウントする間に、アップカウンタ２１は７１０９４（６５０００×３５÷３２）までカウントするため、１６ｂｉｔカウンタがオーバーフローしてしまう。

そこで、ダウンカウンタ２２の基準値を以下のようにして決定する。アップカウンタ２１がカウント上限値である６５５３５までカウントするまでにかかる時間は、１．８７２ｍｓ（６５５３５÷（３５×１０^６））である。
一方、この間にダウンカウンタ２２がカウントする値は、５９９０４（（１．８７２×１０^−３）×（３２×１０^６））である。
そのため、カウント値５９９０４以下で、拡散周期１０００の倍数である５９０００をダウンカウンタ２２の基準値とする。

なお、アップカウンタ２１のカウンタが１６ｂｉｔよりも小さいカウンタで構成されている場合でも、ダウンカウンタ２２の初期値として設定できる最大値を求め、その範囲内で拡散周期内のクロック数の最大整数倍に基準値を設定し、カウント動作を実行すれば、常に高精度の周波数判定が可能となる。

（実施例３）
実施例１及び実施例２では、ＰＬＬ回路１２で生成する画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数が、異常か否かを判定する処理について説明したが、実施例３では、周波数拡散ＩＣ１４が生成する周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２が異常か否かを判定する処理について説明する。

前述したように、制御用ＣＰＵ１８から画像印字設定レジスタ１９へのデータの読み書きは、周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２に同期して実行されるので、周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２が不良の場合は、画像印字設定レジスタ１９への読み書きが正常に行えなくなる。

そこで、制御用ＣＰＵ１８に、本発明を適用した画像形成装置の起動時又は前述した判定処理実行前等に、画像印字設定レジスタ１９に予め設定したダウンカウンタ２２の初期値等の値を正常に読み出せるか否かを確認するための手段（確認用プログラム）を設け、正常に読み出せない場合は、画像印字設定レジスタ関係の回路、および、周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２に不具合があるとみなし異常処理を行う。

そのため、ユーザは、本発明を適用した画像形成装置に異常があることを起動時に知ることができる。さらに、周波数拡散ＩＣ１４が生成する周波数を拡散した制御クロックＣＬＫ２が不良であるにもかかわらず、ＰＬＬ回路１２で生成される画像印字用の基準クロックＣＬＫ１の周波数が、異常か否かを判定する処理を行うことがない。

本発明に係わる画像形成装置を説明するためのブロック図である。 アップカウンタ，ダウンカウンタのタイミングチャートである。 正常な画像印字用の基準クロックＣＬＫ１が供給されているか否かを判定する処理を説明するためのフローチャートである。 周波数拡散技術を説明するための図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１１…発振器、１２…ＰＬＬ回路、１３…発振素子、１４…周波数拡散ＩＣ、１５…画像処理回路、１６…画像印字制御回路、１７…ＬＳＵ、１８…制御用ＣＰＵ、１９…画像印字設定レジスタ、２０…クロック判定装置、２１…アップカウンタ、２２…ダウンカウンタ。

Claims (4)

1. 所定の周波数でクロックを生成する画像印字用に用いる基準クロック生成回路と、
   周波数が所定の拡散周期で拡散した制御クロックを生成する周波数拡散クロック生成回路とを有するクロック生成装置において、
   前記基準クロック生成回路が生成する基準クロックのクロック数をカウントする第１のカウンタと、
   前記周波数拡散クロック生成回路が生成する制御クロックのクロック数をカウントする第２のカウンタとを有し、
   所定の値の初期値を前記第２のカウンタに設定し、前記第１のカウンタ及び前記第２のカウンタのカウントを開始し、前記第２のカウンタが、前記所定の値まで前記制御クロックのクロック数をカウントした時に、前記第１のカウンタのカウント数が所定の範囲にあるか否かにより前記基準クロックの精度を判定することを特徴とするクロック生成装置。
2. 前記第２のカウンタがカウントする前記所定の値は、前記所定の拡散周期内のクロック数の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載のクロック生成装置。
3. 前記判定処理の実行において、前記所定の値の設定処理を行い、該設定処理の実行を確認し、確認できない場合には、前記判定を実行しないことを特徴とする請求項１又は２に記載のクロック生成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載したクロック生成装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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