JP3037996B2 - 原稿反射光量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光量検出装置に関し、特に原稿反射光を受光
した光量に対応した一定出力を得るために、装置内の増
幅ゲインを自動調整する原稿反射光量検出装置に関す
る。

〔従来の技術〕

光量検出装置を搭載した装置として、例えば複写装置
があり、光学系を露光走査するときの原稿反射光をフォ
トダイオ−ド等で検出し、該検出値に基づいて濃度調整
等を行なっている。

従来の光量検出装置として、第7a図に示すような回路
構成の光量検出回路が提案されている。この回路は、増
幅器A1、A2、A3、A/D変換器内蔵のマイクロコンピュ−
タ（以下MCUと記す）20,乗算型D/Aコンバ−タ（以下、D
ACと記す）5,フォトダイオ−ドＤとコンデンサC1、C2,
抵抗R1、R2、R3、R4等から、構成されている。

この光量検出回路は、MCU20からの光量デ−タをDAC5
にフィ−ドバックして、予め設定された基準値と比較
し、光量検出信号（ID）の増幅ゲインを設定するという
ものである。

しかしながら上記の回路においては、DAC5のＶREF端
子が入力、OUT端子は出力として機能し、DAC5は電流出
力となる。このため増幅器A2で電圧出力に変換する必要
があり、反転アンプとして用いるため、MCU20のAN端子
に正の出力を与えるためには、どうしても正、負の２電
源が必要となる。また、演算増幅器が１回路余分に必要
となり、その結果、装置が複雑化し、それに伴い製造コ
ストも高くなるという不具合があった。

そこで、上記第7a図の光量検出回路の欠点を解決する
ために第7b図に示す光量検出回路が提案されている。こ
の光量検出回路にあっては、DAC（乗算型D/Aコンバ−
タ）５を電圧スイッチモ−ドで使用する構造となってい
る。

しかし、上記DAC5のOUT端子に高い電圧を入力する
と、上記DAC5の直線性が悪化するという問題点がある。
具体的には、第7b図の光量検出回路におけるDAC5のＶRE
Fからの出力と、入力電圧Va（ａ点の電圧）との関係
は、 ＶREF＝D/256×Va となるが、入力電圧Vaがある入力電圧範囲（1.2V以上）
を越えると、入力に対する出力変化が直線でなくなり、
またフォトダイオ−ドＤに対する出力ＶREFの直線性も
悪化する。

従って、第7b図に示す光量検出回路にあっては特定の
光量変化の範囲にしか使用できない。

そこで、この問題を解決する光量検出装置として、本
出願人の先願に、D/Aコンバ−タがフォトダイオ−ドの
電気信号及びMCUからのデジタルデ−タに対しゲインを
指示し、出力の直線性を改良した装置（特開平２−9897
5号）がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、光量検出回路を搭載した従来の複写装置に
おいては、原稿濃度検出のための原稿面からの反射光が
所定の電圧となるように調整を行なっていた。しかし複
写装置においては、交流電源で光電の点灯を制御してい
る（蛍光灯を使用している）ために、受光素子で受光す
る場合に光源の電源のサイクルのゼロクロスと同じ周期
でリップルがのり、このサイクルのどの点でサンプリン
グを行なうかによりサンプリングデ−タが変動すること
があり、正確な光量を検出できなかった。従って正確な
調整も行なうことができなかった。

本発明は、定周期レベル変動電圧が印加されて発光す
る光源の原稿反射光を検出するときに安定した光量検出
を行なう装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の原稿反射光量検出装置は、定周期レベル変動
電圧が印加されて発光する光源（302）によって照明さ
れた原稿の反射光を受光し、受光光量に応じたレベルの
電気信号を発生する光電変換手段（D1,OP1）；該電気信
号のピ−クレベルを保持するピ−クホ−ルド手段（10
3）；該ピ−クホ−ルド手段（103）の保持レベルを基底
レベルに初期化するためのリセット手段（101）；ピ−
クホ−ルド手段（103）の保持レベルを指定されたゲイ
ンで増幅する増幅手段（OP2）；および、前記定周期レ
ベル変動電圧の周期以上の周期で該増幅手段（OP2）が
増幅した信号をデジタルデ−タ（Ｄ）に変換し前記リセ
ット手段（101）に初期化を指示し、前記光源（302）が
基準面を照明しているときは該デジタルデ−タ（Ｄ）が
設定値に合致する方向に前記増幅手段（OP2）に指定し
ているゲインを変更する反射光量読取手段（101）；を
備える。

なお、カッコ内に記号は後述する実施例の対応要素で
ある。

〔作用〕

これによれば、反射光量読取手段（101）が、光源（3
02）に印加される定周期レベル変動電圧の周期以上の周
期で該増幅手段（OP2）が増幅した信号をデジタルデ−
タ（Ｄ）に変換し前記リセット手段（101）に初期化を
指示し、前記光源（302）が基準面を照明しているとき
は該デジタルデ−タ（Ｄ）が設定値に合致する方向に前
記増幅手段（OP2）に指定しているゲインを変更する。

すなわち、ピ−クホ−ルド手段のホ−ルド時間を、光
源に印加される変動電圧の周周期サイクル以上とするこ
とで、ピ−クホ−ルドされる値が光源の光量の変動サイ
クル内の最大値となり、常に安定したデ−タに基づいて
サンプリングが行なわれる。従ってサンプリングデ−タ
が、光源に印加される変動電圧の変動によるバラツキの
影響を受けにくく、デ−タの読取誤差を少なくすること
ができる。また、このデ−タに基づいてゲイン調整を行
なうことにより、より正確な調整を行なうことができ
る。

本発明の他の目的および特徴は図面を参照した以下の
実施例の説明により明らかになろう。

〔実施例〕

第１図に本発明の原稿反射光量検出装置の回路構成の
概略を示す。第１図中の回路Ａが光量検知調整出回路と
して機能する。

第１図において、光を受光することにより光電IDが流
れるフォトダイオ−ドD1と、該フォトダイオ−ドD1に接
続された演算増幅器OP1と、各々接続されている抵抗R1,
R2,R3,R4およびR5と、各々接続されているコンデンサC
1,C2,C3,およびC4と、DAC（乗算型D/Aコンバ−タ）102
と、上記抵抗R1およびR2と共働して出力電圧を非反転増
幅する演算増幅器OP2と、上記コンデンサC1と共にピ−
ク・ホ−ルド回路103を構成するダイオ−ドD2と、を備
えている。

更に、上記原稿濃度検出回路Ａから信号を入力し、所
定の演算後、所定の各部に対して制御信号を出力するMC
U（A/D変換器内蔵のマイクロコンピュ−タユニット）10
1と、該MCU101に接続され、各部に対する制御処理を実
行するためのプログラムを格納するROM105と、上記MCU1
01の処理結果やデ−タ等を記憶するRAM104と、を有す
る。

第２図は、本発明の原稿反射光量検出装置を搭載した
複写装置のスキャナ部全体の外観斜視図であり、原稿走
方向に所定速度で移動する第１キャリッジ201と、第２
キャリッジ202と、該第1,第２キャリッジを移動させる
スキャナモ−タ203と、該スキャナモ−タ203と上記両キ
ャリッジ201および202現に介在するワイヤ204と、光学
走査により原稿に対して照射した光を導き、露光処理を
実行して静電潜像をその表面に形成する感光体ドラム20
5と、該感光体ドラム205等その他の各部を駆動するメイ
ンモータ206と、を有する。

第３図は、第２図における光学系の側面図であり、原
稿を載置するコンタクトガラス301と、前記第１キャリ
ッジ201を構成する照明ランプ302と、反射板303と反射
ミラ−304と、前記第２キャリッジ202を構成する反射ミ
ラ−305,306と、光路中において固定されている結像レ
ンズ307、反射レンズ308、レンズ309とから構成されて
いる。

また、光学系は、前記の構成以外にも第４図に示すよ
うに、上記コンタクトガラス301上に載置される原稿402
と、該原稿402を固定するための原稿押え板401と、上記
照明ランプ302の近傍にその一端部を設置させた光ファ
イバ403と、上記キャリッジの移動のためのガイドロッ
ド404とから構成されている。

更に、上記光ファイバ403に関しては、第５図に示す
ように前記照明ランプ302に光ファイバ403が設置されて
おり、照明ランプ302によってコンタクトガラス301上に
載置された原稿402を照射した反射光は、上記光ファイ
バ403を介して第１図に示す原稿濃度検出回路Ａへと導
びかれる。

本実施例では、光ファイバ403に対するフォトダイオ
−ドは約508nmの波長にピ−クを持っている。また、原
稿402の露光走査時に、この出力をチェックして、出力
ピ−ク時を原稿の地肌濃度と判断し、これに基づいてコ
ピ−濃度を最適にすべく、現像バイアス電圧を決定す
る。

以上の構成において、その動作を説明する。

第１図において、光ファイバ403により導かれた光が
フォトダイオ−ドD1に当たると、そこに光電流IDが流れ
る。この光電流IDは、利得抵抗R3により、 Va＝ID・R3 で表される。

このID・R3の電圧が、DAC102のＶREF端子へ入力され
る。その結果、DAC102のOUT端号から出力される電圧Vb
の近似式は下記の式で表される。

Vb＝ID・R3×（256/D） 尚、上記式において、ＤはDAC102のD0〜D7に応じて決
定されるデジタル量であり、０〜255範囲の値である。

出力電圧Vb（DAC102のOUT端子出力）は、増幅器OP2
と、抵抗R1およびR2により非反転増幅され、抵抗R4を介
してMCU101のA/Dコンバータ入力端子AN1に入力される。

この非反転増幅回路で増幅されてMCU101のA/Dコンバ
−タ入力端子に入力される電圧Vcは、 Vc＝Vb×（１＋R2/R1）＋ID・R2 で表わされる。

以上のことから、結局、光電流IDとAN端子に入力され
るVcとの関係は、 Vc＝ID・R3×（256/D）×（１＋R2/R1）＋ID・R2 の近似式となり、デジタルデ−タＤに応じて、この回路
ゲインが変化することが判る。

このようにデジタルデ−タＤにより帰還ゲインを変え
ることができるので、DAC102のOUT端子電圧Vbも制御す
ることができる。

また、光量が多く、IDが大きな場合にはＤを小さくす
れば、Vb（DACOUT端子電圧）も小さくなることが下記式
によりわかる。

Vb＝ID・R3×（256/D） つまり、OUT端子電圧をある入力電圧範囲内に抑制し
うるので、入力光量に対してDAC102の直線性が維持され
る。

次に、デジタルデ−タＤの設定について説明する。

DAC102のD0〜D7は、MCU101のデ−タバスD0〜D7に接続
されており、更に図示しない制御ラインがMCU101と接続
されている。これによりMCU101はそのメモリにデ−タを
書込むのと同様にデジタルデ−タＤをDAC102に出力す
る。

電圧調整時には、ソフトウェアにより第２図，第３
図，および第４図に示す光学系をスタ−トさせて基準原
稿の反射光を第５図に示す光ファイバにより検出し、MC
U101のA/D入力電圧が、予め設定された基準原稿に対応
した記憶情報と合致するようにデジタルデ−タＤを変化
させ、DAC102に書込む。

その他、第２の実施例として、標準となる反射部（図
示せず）を所定箇所に設置し、装置内部で自動的にラン
プ電圧の変化を検出して、自動補正処理を行なうように
することもできる。

次に第１図の原稿濃度検出回路Ａに関して説明する。

MCU101は原稿の露光走査をスタ−トする前に、ダイオ
−ドD2、コンデンサC1より構成されるピ−ク・ホ−ルド
回路103のコンデンサ電圧を放電するためにPORTより信
号を出力する。

その後、露光走査時に出力ピ−ク値がダイオ−ドD2を
通してコンデンサC1に充電され、MCU101は、出力ピ−ク
値を原稿の地肌濃度として検出する。

従来技術にあっては、このピ−ク値をソフト的に検出
していたが、ランプの50Hzリプル、原稿の白黒状態によ
り出力変化があり、ソフト検出は複雑となり、高い精度
を要求することが難しいという問題点がある。

また、回路ＡのコンデンサC1の電圧VDはオペアンプOP
2の非反転入力端子に接続されているため、Vbの電圧と
同じになる（イマジナルショ−ト）。即ち、 Vb＝ID・R3×（256/D） で表される。

第６図にMCU101の制御フロ−チャ−トを示す。このフ
ロ−チャ−トは一定光量に対する電圧出力を一定値（こ
こでは3V）に自動的に調整するための制御動作を示すも
のである。

まず、調整に必要なメモリをクリアし（ステップ1:以
下カッコ内ではステップと言う語は省略する）、デ−タ
の初期値としてデジタルデ−タＤ（Ｄ＝０）を用いる。
次に、デジタルデ−タＤをDAC102に出力して（３）、ピ
−クホ−ルド回路103のピ−クホ−ルドをONし（４）、
その後タイマをクリア（再スタ−ト）する（５）。

タイマが20msec以上になるのを待って（６）、光量デ
−タを入力し、ピ−クホ−ルド回路103のピ−クホ−ル
ドを解除（ピ−クホ−ルド解除してから放電されるまで
の時間を確保する必要がある）する（７）。なお、ステ
ップ６におけるタイムオ−バの時間は、50Hz機のリップ
ル変動周期が10msec、60Hz機が8.3msecなので、これら
以上の時間が最低限必要である。

ステップ７において入力された光量デ−タとその前に
比較したときに近かった光量デ−タと比較して、近い方
の光量デ−タをメモリ光量デ−タとして記憶し、このと
きのデジタルデ−タＤをメモリデジタルデ−タとして記
憶する（7,8,9）。なお、最初のサンプリング時はその
前の近いデ−タがなく、そのメモリ光量デ−タは０とな
っている。

０−255のデジタルデ−タＤのデ−タのサンプリング
が終了していないときは、そのデジタルデ−タをインク
リメントしてステップ３に戻り、サンプリングを再実行
する（10,11）。０−255のデジタルデ−タＤのデ−タの
サンプリングがすべて終了した後は、メモリ光量デ−タ
とメモリデジタルデ−タに目標にも最も近いデ−タが入
っているので、その光量デ−タを調整光量デ−タとし、
そのときのデジタルデ−タを調整デジタルデ−タとして
メモリする（12）。

以上のようにDAC102への出力として０−255デジタル
デ−タＤ（8bitデ−タ）を０から順番にサンプリングし
て、その中で一番目標に近い光量デ−タを調整光量デ−
タとし、その光量デ−タの対応するデジタルデ−タＤを
調整デジタルデ−タ（DAC102への出力デ−タ）として記
憶する。すなわち、一定光量に対する電圧出力を一定値
（ここでは3V）に自動的に調整する。なお、この際に光
量検知デ−タのピ−クホ−ルド時間をリップル変動周期
（50Hzは10msec、60Hz機は8.3msec）以上とるように制
御している。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、反射光量読取手段（10
1）が、光源（302）に印加される定周期レベル変動電圧
の周期以上の周期で該増幅手段（OP2）が増幅した信号
をデジタルデ−タ（Ｄ）に変換し前記リセット手段（10
1）に初期化を指示し、前記光源（302）が基準面を照明
しているときは該デジタルデ−タ（Ｄ）が設定値に合致
する方向に前記増幅手段（OP2）に指定しているゲイン
を変更する。

すなわち、ピ−クホ−ルド手段のホ−ルド時間を光源
に印加される変動電圧の周期サイクル以上とすること
で、ピ−クホ−ルドされる値が光源の光量の変動サイク
ル内の最大値となり、常に安定したデ−タに基づいてサ
ンプリングが行なわれる。従ってサンプリングデ−タ
が、光源に印加される変動電圧の変動によるバラツキの
影響を受けにくく、デ−タの読取誤差を少なくすること
ができる。また、このデ−タに基づいてゲイン調整を行
なうことにより、より正確な調整を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原稿反射光量検出装置の回路構成の
概略を示すブロック図である。 第２図は、本発明の原稿反射光量検出装置を搭載した複
写装置のスキャナ部全体の外観斜視図である。 第３図は、第２図における光学系の側面図である。 第４図は、第１キャリッジ201の断面図である。 第５図は、第１キャリッジ201の斜視図である。 第６図は、MCU101の制御動作を示すフロ−チャ−トであ
る。 第7a図および第7b図は、従来の光量検出装置の回路構成
を示すブロック図である。 OP1:増幅器、D1:フォトダイオ−ド（D1,OP1:光電変換手
段） OP2:増幅器（増幅手段） 101:MCU（リセット手段，反射光量読取手段） 102:乗算型D/Aコンバ−タ D2:ダイオ−ド、C2:コンデンサ 103（D2,C1）：ピ−クホ−ルド回路（ピ−クホ−ルド手
段） 104:RAM、105:ROM 201:第１キャリッジ、202:第２キャリッジ 203:スキャナモ−タ、204:ワイヤ 205:感光体ドラム、206:メインモ−タ 301:コンタクトガラス、302:照明ランプ（光源） 303:反射板 304,305,306:反射ミラ− 307:結像レンズ、308:反射ミラ− 309:レンズ、401:原稿押え板 402:原稿、403:光ファイバ 404:ガイドロッド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定周期レベル変動電圧が印加されて発光す
   る光源によって照明された原稿の反射光を受光し、受光
   光量に応じたレベルの電気信号を発生する光電変換手
   段； 該電気信号のピ−クレベルを保持するピ−クホ−ルド手
   段； 該ピ−クホ−ルド手段の保持レベルを基底レベルに初期
   化するためのリセット手段； ピ−クホ−ルド手段の保持レベルを指定されたゲインで
   増幅する増幅手段；および、 前記定周期レベル変動電圧の周期以上の周期で該増幅手
   段が増幅した信号をデジタルデ−タに変換し前記リセッ
   ト手段に初期化を指示し、前記光源が基準面を照明して
   いるときは該デジタルデ−タが設定値に合致する方向に
   前記増幅手段に指定しているゲインを変更する反射光量
   読取手段； を備える原稿反射光量検出装置。