JP2986159B2 - 光走査装置の同期回路 - Google Patents

光走査装置の同期回路

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は光走査装置の同期回路に関し、特にレーザ
プリンタ等に使用される回転偏向器によりレーザビーム
を走査させる光走査装置において、画像書込みの同期を
とるための同期回路に関する。
従来技術 回転偏向器により光ビームを走査対象物に対して走査
させ、画像走査領域外に設けた光センサの出力によつて
画像書込みの同期をとつて、走査対象物である感光体上
に画像を形成するようにした光走査装置が、例えばレー
ザプリンタ等に用いられている。
この場合、回転偏向器の製作誤差などにより、主走査
方向に最大1画素分のジツタを生じ画質が低下するの
で、従来は画像走査クロツクのn倍の周波数をもつ原信
号を1/n分周器に加え、光ビームを検知したときにその
分周器をリセツトしたり、あるいは基準クロツク信号か
ら遅延回路によつて位相が順次遅れた(n−1)個のク
ロツク信号群をつくり、上記光センサの出力に最も位相
の合つた信号を画像走査クロツクとして選択するなどし
て、ジツタを1/n画素程度に抑えていた。
しかしながら、良好な画質を得るためにnを大きくす
ると、前者は原信号の周波数が高くなるため回路が高性
能かつ複雑になり、後者は誤動作を防ぐために遅延回路
の精度を上げねばらなず、いずれもコストアツプになる
などの不都合があつた。
目 的 この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、素
子や回路の性能を上げずに安価かつ確実に同期の精度を
上げ、光走査装置による書込み画像の画質を向上させる
ことを目的とする。
構 成 この発明は上記の目的を達成するため、回転偏向器に
より光ビームを走査対象物に対して走査させ、基準クロ
ツク信号および該基準クロツク信号と周波数が等しく位
相が順次遅れたクロツク信号群の中から、画像走査領域
外に設けた光センサの出力により1つのクロツク信号を
画像走査クロツクとして選択することにより画像書込み
の同期をとる光走査装置の同期回路において、上記基準
クロツク信号およびクロツク信号群の各クロツク信号を
光センサの出力に同期してラツチするラツチ回路と、該
ラツチ回路による上記各クロツク信号に対するラツチ信
号を判定し、該ラツチ信号が選択条件を満たすクロツク
信号が1つであれば該クロツク信号を、2つ以上あれば
そのうちの位相遅延量が最も少ないクロツク信号のみを
上記画像走査クロツクとして選択可能にする遅延クロツ
ク管理回路とを設けたものである。
以下、この発明の実施例に基づいて具体的に説明す
る。
先ず、第2図によつてこの発明の対象とする光走査装
置の光学系について説明すると、半導体レーザ1からの
射出ビームはコリメータレンズ2によつて平行光とな
り、回転多面鏡からなる回転偏向器3によつて偏向され
たのち、θレンズ4によつて走査対象物である感光体
5上に走査スポツトとして結像される。
このレーザビームは記録信号によつて変調され、回転
偏向器3により感光体5の面上を主走査されてそこに静
電潜像を形成する。感光体5は、その軸の周りに回転駆
動されることにより副走査が行なわれる。
光センサ6は、主走査線上の画像走査領域外に設けら
れたフオトダイオード等の光検出素子であり、回転偏光
器からのレーザビームを検知して光検知信号DETPを出力
する。
次に、第3図によつてこの光走査装置の電気制御系に
ついて説明する。
同期回路7は、この発明の対象とする回路で、画像走
査クロツク発生回路として機能し、光センサ6から光検
知信号DETPが入力すると、それに同期した画像走査クロ
ツクWCLKを画像制御回路8に出力する。
上述のように、光センサ6は画像走査領域外に設けら
れているから、画像制御回路8は光ビームが画像走査領
域に達するかあるいは更に所定のスペースが取られるま
で画像走査クロツクWCLKをカウントした後、文字発生器
9に制御信号を送り始める。
文字発生器9は、上記制御信号により主走査1ライン
毎に画像走査クロツクWCLKに同期した画像情報信号を出
力し、それが画像制御回路8を経て光源駆動回路10に送
られる。
光源駆動回路10は、その画像情報信号に応じて第2図
の半導体レーザ1を変調(点滅)し、感光体5上に1ラ
イン分の静電潜像を形成する。
なお、光源として半導体レーザを使用した例について
説明したが、光源としてガスレーザ例えばHe−Neレーザ
を使用し、コリメータレンズ2の代りに光源駆動回路10
によつて駆動される音響光学素子等の光変調素子を配置
してレーザビームを変調するようにしてもよい。
第1図は、この発明による同期回路7の実施例を示す
ブロツク回路図である。
この同期回路7は、基準クロツク発振器11,遅延回路1
2,ラツチ回路13,遅延クロツク管理回路14,及びクロツク
選択回路15によつて構成されている。
基準クロツク発振器11は、画像走査クロツクWCLKと等
しい周波数の基準クロツク信号(以下「信号」は省略す
る)CK1を発振して出力する。
遅延回路12は、基準クロツクCK1を入力してn個の出
力端子から基準クロツクCK1と周波数及び波形が等しく
位相がその周期のほぼ1/nづつ遅れたクロツク信号群
(以下「信号」は省略する)CK2,CK3,……CKn+を出
力する。
ラツチ回路13は、光センサ6からの光検知信号DETPの
立上りによつて(n+1)個の入力をラツチし、ラツチ
信号Q1〜Qn+を出力する。
遅延クロツク管理回路14は、入力するラツチ信号Q1
Qn+のレベルを判定して、選択条件として例えば、ラ
ツチ信号Qk(k=1〜n)のレベルが“L"であつて、そ
の次のラツチ信号Qk+のレベルが“H"になつているラ
ツチ信号(もし2つ以上あれば、そのうちのkが最も小
さい、すなわち位相遅延量が最も少ないクロツク信号に
対するラツチ信号)を選別して、そのラツチ信号Qkに対
応する出力Skを“L",その他を“H"にしたn個の出力S1
〜Snを出力する。
クロツク選択回路15は、そのn個の信号S1〜Snおよび
n個のクロツク群CK1〜CKnを入力し、そのクロツク群CK
1〜CKnのうち、例えば光検知信号DETPに最も位相のあつ
たクロツク、すなわちレベルが“L"である上記信号Skに
対応するクロツクCKkを選択して、画像走査クロツクWCL
Kとして画像制像回路8に出力する。
第4図は、第1図に示した同期回路7を構成するラツ
チ回路13と遅延クロツク管理回路14の一例を示す回路図
であり、第5図は同じくそのクロツク選択回路15の一例
を示す回路図である。
第6図は、第1図および第4図,第5図において、n
=6とした場合の動作例を説明するためのタイミングチ
ヤートである。
第4図に示すように、ラツチ回路13は(n+1)個の
アツプエツジ形D−FF(Dフリツプフロツプ)回路FF1
〜FFn+により構成され、各CP端子は共通に接続され
て光センサ6からの光検知信号DETPが入力される。これ
らのD−FF回路FF1〜FFn+の各D端子にはそれぞれク
ロツクCK1〜CKn+が入力され、各Q端子からはそれぞ
れラツチ信号Q1〜Qn+が出力されている。
光センサ6がレーザビームを検出すると、第6図に示
すように、クロツクCK1〜CKn+(この例ではCK7)は
光検知信号DETPの立上り(イ)によつてラツチされ、そ
の時の各クロツクのレベルに応じて、ラツチ信号Q1〜Qn
(Q7)は、それ以前のレベルに関係なく“H"または
“L"にホールドされる。
遅延クロツク管理回路14は、第4図に示したように、
第1段(最上段)から第n段(最下段)までのn個の管
理回路201〜20nと、第1段から第n−1段までの互に隣
接する管理回路を結合する(n−2)個のインバータ21
1〜21n−とから構成されている。
第1段(最上段)の管理回路201は、ノツト回路22と
アンド回路23とノア回路24とナンド回路25とからなり、
第2段から第n−1段までの各管理回路202〜20n−
これと全く同じ構成である。
そして、第n段(最下段)の管理回路20nは、ノツト
回路22とアンド回路23とナンド回路25とからなつてい
る。
第k段(中間段,k=2〜n−1)の管理回路20kの各
アンド回路23には、端子Ikから入力してノツト回路22で
反転されたラツチ信号▲▼と、端子Ik+から入力
するラツチ信号Qk+とが入力され、両者のアンドがと
られる。
そのアンド回路23の出力Qk+・▲▼は、それぞ
れノア回路24とナンド回路25の入力端子に入力される。
管理回路20kの各ノア回路24の他の入力端子には、相
隣る前段の管理回路20k−のノア回路24の出力がイン
バータ21k−を介して入力され、アンド回路23の出力Q
k+・▲▼とノアがとられて、その結果が相隣る
次段の管理回路20k+に出力される。
管理回路20kの各ナンド回路25の他の入力端子には、
同じく前段のノア回路24の出力がそのまま入力され、前
述したアンド回路23の出力Qk+・▲▼とのナンド
がとられて、その結果が遅延クロツク管理回路14の出力
信号Skとして出力される。
第n段(最終段)の管理回路20nは、次段の管理回路
に出力するノア回路24が省かれている以外は、上述した
中間段の管理回路20kと同様である。
第1段の管理回路201も殆んど中間段の管理回路と同
様であるが、ノア回路24の一方の入力端子はアース
(“L")に、ナンド回路25の一方の入力端子は電源ライ
ン(“H")にそれぞれ接続されている。
従つて、ノア回路24とナンド回路25とはノツト回路と
して作用し、いづれも を出力する。
従つて、k=1〜nの各段の管理回路20kのナンド回
路25の出力Skと、ノア回路24の出力Sk′とを論理式で表
わすと下記のようになる。
以下同様にして、k≧2においては ここで、Pk=Qk+・▲▼ 但し、SIG1=0とおけば、 となる。
例えば、第6図に示したように、n=6の場合、光セ
ンサ6からの光検知信号DEPTの立上り(イ)によつてク
ロツクCK1〜CK7がラツチされた時の遅延クロツク管理回
路14の出力S1〜S6の論理値は、上記の関係式から第1表
に示すようになる。
また、例えば光検知信号DEPTの立上りが(ロ),
(ハ)の位置にあつたとすれば、同様に遅延クロツク管
理回路14の出力S1〜S6はそれぞれ第2表,第3表に示す
ようになる。
第1表〜第3表に示した論理値から明らかなように、
(イ),(ロ),(ハ)の場合、遅延クロツク管理回路
14の出力はそれぞれS2,S3,S5のみ“L"となり、その他の
出力は“H"になつている。
そのラツチ信号Qkのレベルが“L"であつて、その次の
ラツチ信号Qk+のレベルが“H"である組合せは、例え
ば第1表に示した(イ)の場合、k=2,6の2個ある
が、kの小さい(位相遅延量が少ない方のクロック信号
に対する)ラツチ信号Q2に対応する出力S2のみが“L"に
なつている。
その結果、光検知信号DETPの立上りに対して最もジツ
タが小さいクロツクCKkのラツチ信号Qkに対応する出力S
kのみを“L"とし、その他を“H"にしたn個の出力S1〜S
nが得られる。
また、第6図に示した例では、クロツクCk6,Ck7の位
相が基準クロツクCk1の位相に対して1周期以上遅れて
いる。これは周囲温度その他の原因で遅延回路12の遅延
時間が変動しても差支えないように、その遅延時間を基
準クロツクCk1の周期の1/nより若干大きく設定している
ためである。
この実施例に示した遅延クロツク管理回路14は、以上
説明したように作用するから、このように1周期以上遅
れたクロツクに対応する出力が誤つて“L"になることは
ない。
クロツク選択回路15は、例えば第5図に示したよう
に、2入力をそれぞれインバートしたのちアンドをとる
n個の負論理のアンド回路(実質的なノア回路)301〜3
0nと、n個の入力を有する1個のノア回路31とから構成
されている。
n個の負論理のアンド回路30k(k=1〜n)には、
それぞれ遅延クロツク管理回路14の対応する出力Skと、
基準クロツク発振器11および遅延回路12から出力される
クロツクCKkとが入力し、その各出力はすべてノア回路3
1に入力される。
第6図に示した(イ)の状態(第1表)では、S2のみ
が“L"で他のS1,S3〜Snは“H"であるから、第5図のア
ンド回路301,303〜30n出力は“L"で、アンド回路302
みが▲▼を出力する。従つて、ノア回路31の出力
CK2がクロツク選択回路15の出力、すなわち同期回路7
の出力する選択された画像走査クロツクWCLKとなる。
同様にして、(ロ)または(ハ)の状態(第2表また
は第3表)では、それぞれS3またはS5のみが“L"である
から、画像走査クロツクWCLKとしてクロツクCK3またはC
K5が出力される。
一般に、クロツクCK1〜CKnがラツチ回路14,遅延クロ
ツク管理回路15を通つて出力S1〜Snに変換される間に、
若干のタイミング遅れが生ずることがある。従つて、ク
ロツク選択回路15に入力する信号S1〜Snが、直接に入力
してくるクロツクCK1〜CKnとずれることになる。
このような場合には、第7図に示すように、第5図に
示したクロツク選択回路15において、各負論理のアンド
回路301〜30nに入力する信号S1〜SnとクロツクCK1〜CKn
との組合せをタイミング遅れに応じてずらせばよい。
例えば、信号Sのタイミング遅れが遅延回路12の単位
遅延時間の1倍以上2倍未満の時にはその組合せるクロ
ツクCKを2つずらせて、図示するように、負論理のアン
ド回路30kには信号SkとクロツクCKk+とを組合せて入
力させる。
もし、(k+2)>nであれば、クロツクCKk+
nを入力させる。すなわち、アンド回路30n−2,30n−1,
30nには、それぞれ信号Sn−2,Sn−1,SnとクロツクCKn,C
K1,CK2とを入力させればよい。
このように、遅延クロツク管理回路14の出力する信号
S1〜SnとクロツクCK1〜CKnとの組合せをずらせても、ジ
ツタを小さく抑える効果は変わらない。
以上説明したように、この発明によれば、周囲温度の
変化等により遅延回路の遅延時間が変動しても、所定の
クロツク以外のクロツクが誤まつて選択されることがな
く、1/n分周回路方式のように高い周波数を取扱うこと
がないので回路全体の精度を上げる必要がなく、調整も
簡単であり、常に最適な画像走査クロツクWCLKを正確に
出力することが出来る。
以上半導体レーザ1を光源とし、ポリゴンミラーのよ
うな回転偏向器により光走査を行なうレーザプリンタに
実施した例について説明したが、例えばHe−Neレーザの
ようなガスレーザを光源とする光走査装置、あるいは回
動磁場によるサーボ駆動系でミラーをその軸の周りに回
動させる回動ミラー等を回転偏向器として使用する光走
査装置等にも同様にこの発明を実施することが出来る。
効 果 以上説明したように、この発明による光走査装置の同
期回路は、素子や回路の性能を上げることなく、安価か
つ確実に同期の精度を上げ、光走査装置による書込み画
像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による同期回路のブロツク
回路図、 第2図は同じくその光走査装置の光学系の一例を示す構
成図、 第3図は同じくその電気制御系のブロツク図、 第4図は第1図におけるラツチ回路13と遅延クロツク回
路14の一例を示す回路図、 第5図は第1図におけるクロツク選択回路15の一例を示
す回路図、 第6図はこの実施例の動作を説明するためのタイミング
チヤート図、 第7図は第1図におけるクロツク選択回路15の他の例を
示す回路図である。 1……半導体レーザ、2……コリメータレンズ 3……回転偏向器、4……θレンズ 5……感光体、6……光センサ 7……同期回路、8……画像制御回路 11……基準クロツク発振器 12……遅延回路、13……ラツチ回路 14……遅延クロツク管理回路 15……クロツク選択回路 20……管理回路、21……インバータ 22……ノツト回路、23……アンド回路 24……ノア回路、25……ナンド回路 30……負論理のアンド回路 31……n入力のノア回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転偏向器により光ビームを走査対象物に
    対して走査させ、基準クロツク信号および該基準クロツ
    ク信号と周波数が等しく位相が順次遅れたクロツク信号
    群の中から、画像走査領域外に設けた光センサの出力に
    より1つのクロツク信号を画像走査クロツクとして選択
    することにより画像書込みの同期をとる光走査装置の同
    期回路において、 前記基準クロツク信号および前記クロツク信号群の各ク
    ロツク信号を前記光センサの出力に同期してラツチする
    ラツチ回路と、該ラツチ回路による前記各クロツク信号
    に対するラツチ信号を判定し、該ラツチ信号が選択条件
    を満たすクロツク信号が1つであれば該クロツク信号
    を、2つ以上あればそのうちの位相遅延量が最も少ない
    クロツク信号のみを前記画像走査クロツクとして選択可
    能にする遅延クロツク管理回路とを設けたことを特徴と
    する光走査装置の同期回路。
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