像素时钟生成器、合并其的光学扫描仪和图像形成装置

摘要

像素时钟生成装置包括：高频时钟生成器；相移数据生成器，用以生成用于控制像素时钟的相移量的相移数据；相移数据模式生成器，用以从相移数据生成器读取相移数据，生成用于输出的相移数据的模式，并且当对连续扫描线输出相同相移数据模式时，对下一扫描线生成这样的相移数据模式，在其中从用于当前扫描线的相移数据模式中的相移数据模式的像素时钟的相移位置移动随机数量的像素时钟的位置上的像素时钟被相移；以及像素时钟生成器，用以基于高频时钟生成依据所生成的相移数据模式相移的像素时钟。

权利要求

1.一种像素时钟生成器装置，包括：高频时钟生成器，用以生成高频时钟；

相移数据生成器，用以生成用于控制像素时钟的相移量的相移数据；

伪随机模式生成器，用以输出伪随机模式作为随机数量的像素时钟的数量；

相移数据模式生成器，用以从所述相移数据生成器读取所述相移数据，生成用于输出的所述相移数据的模式，并且当对连续扫描线输出相同相移数据模式时，对下一扫描线生成这样的相移数据模式，在其中从用于当前扫描线的相移数据模式中相移的像素时钟的位置移动随机数量的像素时钟的位置上的像素时钟在相位上被移位；以及像素时钟生成器，用以基于所述高频时钟生成依据所生成的相移数据模式相移的像素时钟。

2.根据权利要求1所述的像素时钟生成器装置，其中，通过模2除法生成所述伪随机模式。

3.根据权利要求1或2所述的像素时钟生成器装置，其中，所述伪随机模式生成器被配置为当用于当前和下一扫描线的伪随机模式中的差匹配像素时钟的相移周期的整数倍时，对所述下一扫描线应用用于在所述下一扫描线之后的扫描线的伪随机模式。

4.根据权利要求1所述的像素时钟生成器装置，其中，伪随机模式生成器使用本原多项式。

5.根据权利要求1所述的像素时钟生成器装置，其中，伪随机模式生成器包括包含所述伪随机模式的专用查找表。

6.根据权利要求1所述的像素时钟生成器装置，其中，伪随机模式的周期是可选择的。

7.根据权利要求6所述的像素时钟生成器装置，进一步包括具有不同周期的多个伪随机模式生成器，其中操作满足向其插入用于相移的像素时钟的周期的最小阶伪随机模式生成器，同时其他阶的伪随机模式生成器被置于休眠状态时。

8.一种光学扫描仪，包括：

光源；

偏转器，用以偏转从所述光源输出的光束；

光导，用以引导由所述偏转器偏转的所述光束到目标介质；以及根据权利要求1所述的像素时钟生成器装置，其中与由所述像素时钟生成器生成的像素时钟同步地驱动所述光源。

9.一种包括根据权利要求8所述的光学扫描仪的图像形成装置。

说明书

像素时钟生成器、合并其的光学扫描仪和图像形成装置

技术领域

[0001] 本发明涉及像素时钟生成器。

背景技术

[0002] 诸如激光打印机、数字复印机之类的图像形成装置被配置为通过多面镜偏转（deflect）来自半导体激光器单元的激光束，以扫描感光鼓、在该感光鼓上形成光斑并且曝光该鼓以在其上形成静电潜像。这样的装置依据指示利用光检测器来检测扫描光束的检测
信号，对每一条扫描线生成锁相图像时钟或像素时钟。对每一条线与锁相像素时钟和图像
数据相一致地控制半导体激光器单元的光发射时间，以控制在感光鼓上静电潜像的形成。

[0003] 在这样的扫描光学系统中，从转轴到作为多面镜的偏转器的偏转表面的距离的变化可能引起鼓表面上光斑或扫描光束的扫描速度的变化，以导致图像的波动和图像质量的
劣化。此外，可能发生：由于光源的振荡波长的差异而引起的色偏或随着温度上升由环境改
变引起的在主扫描方向上像素或点位的移位（以下，主扫描点移位）。

[0004] 例如，日本专利号4313116公开了精确校正由于环境改变引起的主扫描方向上的像素位置的移位的技术。通过初步实验或仿真，依据扫描系统的理想图像高度获取代表实
际图像高度的点位置的移位的特征值，并且基于该特征值准备查找表。与水平同步检测信
号之间的时间波动一致地从查找表读取相移数据，以通过依据所读取的相移数据控制像素
时钟的相位来精确地校正主扫描点移位。

[0005] 然而，在根据相移数据校正点位置中存在如下问题：相同的相移数据模式可能用于在连续扫描线（consecutive scan lines）上的点位置的校正。这可能在与相移点位置
对应的位置上引起图像中的垂直或斜线性噪声，从而劣化图像质量。

发明内容

[0006] 本发明旨在提供可以防止垂直或斜线性噪声的出现并且改进图像质量的像素时钟生成装置，以及合并这样的像素时钟生成装置的光学扫描仪和图像形成装置。

[0007] 根据本发明的一个方面，像素时钟生成装置包括高频时钟生成器；相移数据生成器，生成用于控制像素时钟的相移量的相移数据；相移数据模式生成器，读取相移数据，生
成用于输出的相移数据的模式，并且当对连续扫描线输出相同相移数据模式，对下一扫描
线生成一相移数据模式，在该相移数据模式中，从用于当前扫描线的相移数据模式中的像
素时钟的相移位置移动随机数量的像素时钟的位置上的像素时钟被相移；以及像素时钟生
成器，基于高频时钟生成依据所生成的相移数据模式相移。

附图说明

[0008] 参考附图，本发明的特征、实施例和优点将从以下详细描述中变得显然。

[0009] 图1A示出根据一个实施例的像素时钟生成器的结构，而图1B和图1C示出相移数据模式的示例；

[0010] 图2A是伪随机模式生成器的操作的流程图，而图2B示出了相移数据模式的示例；

[0011] 图3是用于伪随机模式的周期的表；

[0012] 图4示出了本发明应用于的光学扫描仪和图像形成装置；

[0013] 图5A示出了现有技术像素时钟生成器的结构，而图5B示出了像素时钟的波形；

[0014] 图6A到6C示出了图5A中像素时钟生成器的相移数据模式的示例；

[0015] 图7A到7C示出了如何生成随机模式；并且

[0016] 图8A示出了图7C中的逻辑电路，而图8B是其时序图。

具体实施方式

[0017] 以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。只要可能，将贯穿附图使用相同附图标记来指代相同或类似的部分。

[0018] 以下，在切换相移数据的模式时，像素时钟的相移位置对每一条扫描线随机设置。

[0019] 第一实施例

[0020] 图5A示出了现有技术像素时钟生成器的结构。参考图5A，描述主扫描点移位的校正。像素时钟生成器1包括高频时钟生成器2、计数器3、像素时钟输出4、相移数据模式生
成器5和相移数据生成器6以输出像素时钟PCLK。

[0021] 相移数据生成器6存储代表实际图像高度距光学扫描系统的理想图像高度的点位置的移位的特征值，该特征值通过初步实验或仿真获得。相移数据模式生成器5依据多
面镜中的差异或环境改变从相移数据生成器6读取相移数据，并且根据该相移数据在相位
上控制像素时钟以精确地校正主扫描点移位。

[0022] 在图5A中，高频时钟生成器2是通用PLL（锁相环）电路并且基于基准时钟Refclk生成多个高频时钟VCLK。从精确的晶体振荡器输出的基准时钟Refclk可获得精确的高频
时钟VCLK。

[0023] 计数器3用来依据像素时钟频率信号M（整数）计数高频时钟，每次计数M时生成Set信号，从该Set信号计数M/2的高频时钟并且生成Rst信号。

[0024] 像素时钟输出4依据来自计数器3的Set信号和Rst信号生成用于输出的高和低像素时钟PCLK。相移数据发生器6输出关于扫描点位置的校正的数据Pdata。数据Pdata
指示相对像素时钟频率信号M的校正量，并且包括整数部分Mi、小数部分Mf和码部分S。
例如，对于点位置的校正（正号），将高频时钟除以（M+Mi+Mf/Mf’），其中Mf’表示分频比（division ratio）的小数部分的精度。

[0025] 当接收到相移数据Pdata，相移数据模式生成器5输出相移数据的模式Pata_ptn到计数器3。例如，当Mf=2048且Mf’=8192时，M+1分割的像素时钟被插入到8192个像素
时钟周期2048次。这称为相移。（8192-Mf）次被M分割并且均等分配周期（M+1）。因此，
相移像素时钟每四次（8192/2048）被插入一次。基于小数部分Mf/Mf’，相移数据模式发生
器5输出相移周期数据Pdata_ptn或相移数据模式到计数器3。当接收到Pdata_ptn，计数
器3使用计数值M/2+1或M/2-1生成用于从Rst信号移位像素时钟的相位的Set信号。计
数器3使用整数部分Mi和代码部分S作为M+Mi和M/2+1或者M-Mi和M/2-1的选择信号。

[0026] 此外，相移数据模式生成器5接收用于设置在其插入要相移的像素时钟的定时的Inc信号。可以通过对每一条扫描线改变Inc信号的值来改变像素时钟位置，这将稍后详细
描述。

[0027] 图5B示出在M=4的像素时钟PCLK的波形。每隔两个高频时钟VCLK在不具有相移的像素时钟PCLK0中出现上升沿和下降沿。向上箭头是Set信号的上升沿，而向下箭头是
Rst信号的下降沿。每四次一次地相移像素时钟PCLK1，其中，Mf=2048，Mf’=8192。Pdata
的小数部分是+2048，而Pdata_ptn包含关于4个相移周期和像素时钟位置或相移在其开
始的Inc信号的信息。相移像素时钟的周期以1/4PCLK0增加。此外，当Pdata的小数部分
为-2048时PCLK2是像素时钟。在此情况下，其周期以1/4PCLK0下降。因此，如上用相移
校正主扫描方向上的点位置。

[0028] 对PCLK0至2将Inc信号设置为0，而对PCLK3将Inc信号设置为2。在PCLK2的相移数据模式的开始位置向像素时钟PCLK3给出偏移量。使用此偏移量，可以减少垂直线
性噪声，这将稍后描述。

[0029] 图6A到6C示出图5B中简化相移的示例。在图中，横向方向是主扫描方向而纵向方向是子扫描方向。每一个方格指示存储的点位置或像素时钟位置。空白方格是不具有相
移的正常点，而黑色方格是相移点。相移点的周期不像正常点那样改变。

[0030] 图6A至6C示出了当每12个像素时钟发生相移一次时相移数据的模式。例如，如果相同的相移数据模式应用于如图6A的连续扫描线，则垂直条纹可能出现在图像中与相
移像素时钟位置对应的位置处。对每一条扫描线改变相移位置对减少这样的垂直条纹是有
效的，如在日本专利第4313116号中公开的。

[0031] 在图6B中，第一相移数据模式应用于特定的扫描线，而第二相移数据模式应用于下一扫描线。第二相移数据模式在第一相移数据模式的相移时钟的间隔的中间位置处相移
像素。与图6A比较，垂直条纹减少，但不完全消除。此外，由第二相移数据模式相移的像素
时钟可能引起子扫描线上的另一垂直线性噪声。

[0032] 在图6C中，对每一条扫描线以N倍数时钟（N=1）顺序移位像素时钟的相移开始位置（图6A、6B中的4），以防止发生图6A中的垂直线性噪声。然而，斜排列相移像素时钟，从而引起另一斜线性噪声。

[0033] 因此，在现有技术中，线性噪声不能完全去除并且新型线性噪声可能出现。

[0034] 根据本实施例，所有类型的线性噪声可以通过对每一条扫描线随机改变像素时钟的相移位置而减少。

[0035] 例如，现在描述用来随机设置像素时钟的相移位置的随机伪随机模式生成。伪随机模式是在诸如手机之类的信道编码领域中广泛使用的0和1的位串。其中，0和1随机出
现，但模式实际上具有特定周期。

[0036] 伪随机模式由称为模2（Modulo2）的计算生成。这种计算是没有进位(carrier)的加法，从而加法和减法的结果是相同的。已知通过异或OR实现加法和减法，并且通过位
移和异或OR来实现乘法和除法。通过使用移位寄存器或时间移位用于位移，逻辑电路可以
在配置上简化。具体而言，可以使用具有时钟输入的触发器（诸如D-FF之类）。由模2除法
（Modulo2division）生成伪随机模式。

[0037] 在十进制除法中，商可以是循环小数。同样地，模2除法是可除或不可除的并且不可除商是循环小数。图7A示出模2除法[1000/1011]和7位模式“0010111”重复的示例。
此除法的余数在每个七位数中将是0.000001，并且周期为7。即，在单一周期中，出现三个
零和四个一。当商被输出时，重复地输出特定模式，（0010111）。

[0038] 图7B示出用x3/(x3+x+1)取代[1000/1011]的除法。从这里看到，商也是循环小-1 3
数。图7C是代表当一个时钟中的延迟是x 并且a(x)=x 时图7B中除法的框图。

[0039] 此外，图8A示出在图7C中的除法块的电路，而图8B示出图8A中的电路的时序图。当输入a（x）从1达到0时三个触发器DFF0到DFF2的输出Q2、Q1、Q0是（0，0，0）。在输
入a(x)从1返回0后，值的七个模式（0，0，1）、（0，1，0）、（1，0，0）、（0，1，1）、（1，1，0）、（1，1，
3
1）、（1，0，1）重复并且模式（0，0，0）永远不再发生。（Q2，Q1，Q0）的组合的数量为2=8并且除了（0，0，0）的全部七个模式在一个周期内发生一次。

[0040] 如从图8B中的时序图可见，当输出(Q2,Q1,Q0)不是(0,0,0)时输入a(x)=0。这意味着，一旦该七个模式开始，输入a(x)基本上不必要。模式的7个周期可以仅通过时钟
生成。当三个D-FF的输出为（0，0，0）时，输出c(x)恒定为零，从而随机模式不生成。因此，有必要通过初始设置或来自外部的重置信号来避免D-FF的全部输出变为零。

[0041] 接着，图1A示出了根据本实施例的像素时钟生成器的结构，该像素时钟生成器额外包括了伪随机模式生成器7，以生成用于设置像素时钟的相移位置的伪随机模式。

[0042] 首先，相移数据模式生成器5使用计数器3来计数每一条线共用的像素时钟。它用计数值指定像素时钟的相移位置。在图1B中，例如，初始计数值是4，并且在7个周期中
插入用于相移的像素时钟。可以利用输出（即，伪随机模式生成器7的伪随机模式）通过指
定自计数值的增量作为相移开始位置或基准位置来随机地设置像素时钟的相移位置。块配
置使得随机模式n_rand从伪随机模式生成器7被输入到相移数据模式生成器5，如图1A所
示。剩余的块功能与图5A的重置相同。

[0043] 在图1B中，以示例的方式，对连续扫描线应用7个周期的相移数据模式，其中，相移在相同的像素时钟开始。在图1C中，使用图8B中的伪随机模式，相对于基准计数值4，通
过1、2、4、3、6、7和5（重复的）以此顺序增加像素时钟的相移开始位置。在该七个周期中，如果计数值4与伪随机模式相加为7或更多，则第一相移像素时钟可能在基准计数值4之
前出现，如图1C所示。

[0044] 从图1C可见，相移像素时钟的位置不出现在子扫描方向中的连续扫描线上的相同位置上。因此，垂直或斜线性噪声将不明显。因此，通过使用伪随机模式对每一条扫描线
设置像素时钟位置的移位量，可以防止在子扫描方向中生成垂直或斜线性图像。注意，如果
不同的相移数据应用于连续扫描线，则伪随机模式可能不必要。

[0045] 如上所述，可以通过伪随机模式生成器轻易地生成随机模式。进一步，可以仅通过异或OR和触发器实现伪随机模式生成器。

[0046] 伪随机模式生成器7包括伪随机模式生成器电路。图2A是其操作的流程图。伪随机模式生成器电路的阶或除法分母的阶可以是满足向其插入用于相移的像素时钟的周
期的数量的最小阶，如图2A的[i]所示。例如，当相移周期为9时，相移像素位置的增量值
应当为1到9（步骤S101中的“是”）。在阶3，增量值1到7（七个周期）不充分（步骤S101
中的“否”）。在步骤S102的阶4，它们是1到15（15个周期），这可以通过随机模式生成最
大地实现图像质量的改进。大于4的阶不导致改进图像质量且可能引起不意图的垂直线性
噪声。阶的过分增加不必要地增加了能耗和芯片尺寸。

[0047] 进一步，为了选择阶，可以准备多个具有不同阶的伪随机模式生成器电路。在步骤S103，当其他阶的伪随机模式生成器电路置于休眠状态时，操作具有满足使用中的周期的
最小阶的伪随机模式生成器电路，由此实现了能耗的减少。进一步，伪随机模式生成器电路
可以包括包含伪随机模式的专用查找表。通过在需要时参考该查找表，伪随机模式生成器
不需要不变地操作，以进一步减少能耗。

[0048] 在图1C中，相移周期为7且伪随机模式的周期也是7，从而相移不在连续扫描线上的相同像素时钟位置上开始。同时，当向其插入用于相移的像素时钟的周期为9且伪随机
模式的周期为15时，在相移数据的模式P1和相移数据的模式P2中的相同像素时钟位置开
始相移，相移数据的模式P1对前一扫描线延迟了3个像素时钟而相移数据的模式P2对后
一扫描线延迟了12个像素时钟，如图2B所示。这可能引起不意图的垂直线性噪声。

[0049] 为了避免意外的垂直线性噪声的发生，如果两个连续扫描线之间的差匹配像素时钟的相移周期的整数倍，则对它们不使用伪随机模式是有效的。在图2B的示例中，模式P1
和P2中的差是9，从而它匹配相移周期。鉴于此，相移数据模式生成器5对两条连续扫描
线n线和（n+1）线比较伪随机模式和相移数据模式。在步骤S105，因为伪随机模式中的差
为相移像素时钟周期的整数倍（步骤S104中的“否”），所以保持下一信号并且伪随机模式
生成器7向（n+1）线应用用于（n+2）线的伪随机模式。由此可以防止垂直线性噪声。

[0050] 如上所述，[1000/1011]或x3/(x3+x+1)的商的周期为7，但是[1000/1001]或[1000/1100]的商的周期为3或1。通常，当除法的商的周期最大时，除法的分母多项式称
为本原多项式。图3示出了多项式的示例。在n=3或更多时，多个本原多项式存在。

[0051] 通过用于获取在特定周期中的伪随机模式的此本原多项式，可以最小化电路配置，可以减少芯片尺寸和设计成本，并且可以减少能耗。

[0052] 第二实施例

[0053] 图4示出合并具有根据第一实施例的像素时钟生成器的光学扫描仪的电子照相图像形成装置的结构的示例。该光学扫描仪包括作为光源的半导体激光器8、准直透镜9、
圆柱透镜10、作为偏转器的多面镜11、作为光导的fθ透镜12和镜子13。从半导体激光
器8发射的激光束通过准直透镜9和圆柱透镜10入射在多面镜11上并且由此偏转，并且
通过fθ透镜12透射并且由镜子13反射。已经通过fθ透镜12透射的激光束入射在感
光鼓14上，以在鼓14的表面上形成光斑或静电图像。

[0054] 图像形成装置包括根据第一实施例的像素时钟生成器15、图像处理器16、激光驱动数据生成器17和激光驱动器18。由像素时钟生成器15生成的像素时钟被输入到图像处
理器16和激光驱动数据生成器17。图像处理器生成图像数据并且将其与像素时钟同步地
输出到激光驱动数据生成器17。激光驱动数据生成器17依据像素时钟输出作为与图像数
据关联的调制数据或PWM数据的激光驱动数据到激光驱动器18。激光驱动器18根据激光
驱动数据驱动半导体激光器8。

[0055] 尽管未示出，但是图像形成装置包括用以对感光鼓的表面充电的充电器、用以显影静电潜像为调色剂图像的显影元件、用以转印调色剂图像到中间转印元件的转印元件、
用以从感光鼓14去除残留调色剂的清洁器。

[0056] 本发明可以以任何方便的形式实现，例如使用专用硬件或专用硬件和软件的混合。本发明可以实现为由一个或多个网络化处理设备实现的计算机软件。该网络可以包括
任何传统的地面或无线通信网络，诸如因特网之类。该处理设备可以包括任何合适编程设
备，诸如通用目的计算机、个人数字助理、移动电话（诸如WAP或3G兼容电话之类）等。因为本发明可以实现为软件，本发明的每一个和每个方面因此包含在可编程装置上可实现的计
算机软件。该计算机软件可以使用任何传统载体介质提供给可编程装置。该载体介质可以
包括暂态载体介质，诸如携带计算机代码的电、光、微波、声音或射频信号之类。这样的暂态介质的示例为通过诸如因特网之类的IP网络携带计算机代码的TCP/IP信号。载体介质还
可以包括用于存储处理器可读代码的存储介质，诸如软盘、硬盘、CD ROM、磁带装置或固态
存储器装置之类。

[0057] 硬件平台包括任何期望类型的硬件资源，例如包括：中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和硬盘驱动器（HDD）。CPU可以以任何期望类型的任何期望数量的处理器来实现。RAM可以以任何期望类型的易失性或非易失性存储器来实现。HDD可以以任何期望类型的、能够存储大量数据的非易失性存储器来实现。取决于设备的类型，硬件资源可以额外
地包括输入装置、输出装置或网络装置。替代地，HDD可以在设备之外提供，只要HDD可访
问。在此示例中，诸如CPU的高速缓冲存储器之类的CPU和RAM可以用作设备的物理存储
器或主存储器，而HDD可以用作设备的辅助存储器。

[0058] 尽管本发明已经以示例性实施例的方式描述，但是它不限于此。应当意识到，本领域技术人员可以在所描述的实施例中做出变型或修改而不背离如以下权利要求所定义的
本发明的范围。