JPH0266540A - 複写機の自動露光制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、原稿の濃度を検知して自動的に最適露光量
が得られるようにした複写機の自動露光制御装置に関す
る。

（ｂｌ従来の技術 従来より一般的な複写機には複写すべき原稿の濃度に係
わらず常に最適なコピー画像が得られるように自動露光
制御装置が組み込まれている。

第１１図は従来の一般的な自動露光装置の制御系を示し
ている。原稿濃度センサは原稿からの反射光を受光して
原稿の下地濃度を検知する。ランプコントローラは原稿
濃度センサの出力レベルに応じて原稿照明ランプへの供
給電力を制御する。

感光体への露光量は原稿照明ランプの明るさと原稿の濃
度（原稿の明るさ）との積により定まる。

このような装置で最適な露光量が得られるように、原稿
濃度センナの出力に対する原稿照明ランプへの供給電力
の関係が一義的に定まるようにランプコントローラの回
路定数が定められている。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところがこのような従来の自動露光制御装置においては
条件によっては正常な露光量制御が行われない場合があ
った。すなわち、自動露光制御装置の制御系は第１１図
に示したようにフィードバック制御系を構成しているた
め、制御系の持つ伝達関数により制御系の安定性が問題
となる。この自動露光制御系では原稿照明ランプが最も
大きな遅れ要素であり、制御系の周波数応答性は略原稿
照明ランプの伝達関数により定まる。いまこの自動露光
制御の一巡周波数応答を考察すると、原稿照明ランプの
遅延時間（立ち上がり時間）に応じて制御系の位相特性
が定まり、位相遅れが一１８０″となる周波数でのゲイ
ンがＯｄＢを超えるとき、制御系はその周波数で発振動
作を継続することとなる。また位相遅れが一１８０°と
なる周波数でのゲインがＯｄＢを超えなくとも、ＯｄＢ
に近ければ原稿濃度変化などの外乱に対して不安定とな
り特定周波数での減衰振動が長引くこととなり、適正な
露光量が得られない場合がある。

このようなフィードバック制御系の安定性を高めるため
に、制御系の周波数特性を補正する回路を挿入して制御
系の安定性を改善することができる。例えば特定のしゃ
断固波数を有するローパスフィルタをループ中に挿入す
ることによって、位相遅れが一１８０°の時のゲインを
低減させてゲイン余裕を大きくする、あ・るいはゲイン
がＯｄＢとなるときの位相遅れを小さくして位相余裕を
高めることができる。

しかしこのようなローパスフィルタ回路を挿入する方法
では、そのために専用のフィルタ回路を必要として装置
の大型化およびコスト高を招（。

しかもそのフィルタ特性は回路定数によって固定される
ため、原稿照明ランプの応答性などに応じて適宜変更す
ることができない。

この発明の目的は、専用のフィルタ回路を用いることな
く、また原稿照明ランプの応答性に応じて制御系の安定
性を高めた複写機の自動露光制御装置を提供することに
ある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明の請求項＜１１における複写機の自動露光制御
装置は、原稿の濃度を検知する原稿濃度センサの検知出
力に基づき原稿照明ランプへの供給電力を制御する複写
機の自動露光制御装置において原稿濃度センサの出力を
一定時間間隔でサンプリングするとともにディジタルデ
ータに変換して原稿濃度データを発生するＡ／Ｄ変換手
段と、原稿照明ランプへの供給電力を制御するランプ供
給電力コントローラと、 前記原稿濃度データから前記ランプ供給電力コントロー
ラへランプ制御データを出力するランプ制御データ生成
手段と、を設けるとともに、このランプ制御データ生成
手段に、原稿濃度デ−夕刊またはランプ制御データ列の
うち現在のデータと過去のデータとに基づいてローパス
フィルタリングを行うローパスフィルタ演算手段を設け
たことを特徴とする。

この発明の請求項（２）における複写機の自動露光制御
装置は、上記ローパスフィルタ演算手段が一次遅れ伝達
関数の演算を実行するとともに、その一次遅れ伝達関数
の時定数を原稿照明ランプの立ち上がり時間以上に設定
している。

この発明の請求項（３）における複写機の自動露光制御
装置は、原稿走査領域外に基準濃度反射部を設けるとと
もに、原稿濃度センサがこの基準濃度反射部の反射光を
受光する状態で、原稿照明ランプに一定電力を供給する
一定電力供給手段と、原稿照明ランプへの一定電力供給
開始後の原稿濃度センサの出力から原稿照明ランプの立
ち上がり時間を測定する手段を設けたことを特徴として
いるこの発明の請求項（４）における複写機の自動露光
制御装置は、商用電源のゼロクロスタイミング信号を発
生するゼロクロスタイミング信号発生手段を設けるとと
もに、 ランプ供給電力コントローラが、ランプ制御データに対
応する位相角で商用電源をスイッチングするスイッチン
グ制御手段を備え、 Ａ／Ｄ変換手段が、前記ゼロクロスタイミングの整数倍
の周期で且つゼロクロスタイミングまたはゼロクロスタ
イミングから一定時間異なるタイミングでサンプリング
を行うことを特徴としている。

ｔｅ１作用 第１図はこの発明の請求項（１）の構成例を示すブロッ
ク図、第２図は複写機の要部構成図である。

第１図において６は自動露光制御装置の主要部であり、
■はランプ制御データ生成手段、４はランプ供給電力コ
ントローラである。Ａ／Ｄ変換回路５は原稿濃度センサ
１０の出力を一定時間間隔でサンプリングするとともに
デイ−タルデータに変換して原稿濃度データを発生する
。ランプ制御データ生成手段１は原稿濃度データからラ
ンプ制御データを求めるとともにローパスフィルタ演算
を行う。ＰＷＭ変調回路２は求められたランプ制御デー
タＶＣＬをＰＷＭ（パルス幅変調）シて出力する。ＰＷ
Ｍ復調回路３は入力したＰＷＭ信号を復調してランプ制
御信号に変換する。ランプ供給電力コントローラ４は原
稿照明ランプ８をスイッチング制御してランプ制御信号
に応じた電力を供給する。

このようにランプ制御データ生成手段１に設けられてい
るローパスフィルタ演算手段は、１／（１＋ｓＴ）で表
される一次遅れ伝達関数などの伝達関数を原稿濃度デー
タ列またはランプ制御データ列のうち現在のデータと過
去のデータとに基づいて演算することによりローパスフ
ィルタリングを行う。従って専用のローパスフィルタ回
路を必要とせず、また必要に応じてフィルタ特性を容易
に切り換えることができる。

フィードバック制御系内に挿入すべきローパスフィルタ
の特性は前述したようにゲイン余裕が大きいほど安定で
あるがローパスフィルタのしゃ断周波数を低く設定しす
ぎると制御系全体の応答性が低下し、原稿の濃度変化に
追従できないこととなるため、ローパスフィルタの周波
数特性を適切に設定しなければならない。一般にローパ
スフィルタのない場合の制御系において、位相遅れが一
１８０°となる周波数ｆｏは原稿照明ランプの立ち上が
り時間の逆数に略等しい。この発明の請求項（２）では
ローパスフィルタ演算手段として、一次遅れ伝達関数の
演算を実行する場合にその一次遅れ伝達関数の時定数を
原稿照明ランプの立ち上がり時間以上に設定したため、
上記時定数を有するローパスフィルタのしゃ断周波数は
前記周波数ｆＯより低（なり、ｒＯ付近におけるゲイン
が低下する。これにより制御系の位相遅れが−１８０゜
となる周波数でのゲインがＯｄＢ未満となれば発振が防
止されることとなる。

さらに請求項（３）における複写機の自動露光制御装置
では、第２図に示した例のように原稿濃度センサが基準
濃度反射部の反射光を受光する状態で原稿照明ランプ８
へ一定電力が供給され、供給後の原稿濃度センサの出力
から原稿照明ランプの立ち上がり時間が複写機自体で求
められ、その原稿照明ランプに最適な時定数でローパス
フィルタ演算が行われる。第３図は原稿照明ランプの立
ち上がり特性の例を示している。ここでＶＡＥｃは定常
状態における原稿濃度センサの出力レベル、■ＡＥｏは
定常値の定数倍たとえば（１−８−’）ＶＡＥｃであり
、そのレベルに達するまでの時間Ｔｒを立ち上がり時間
とする。このように原稿照明ランプの立ち上がり時間を
個々に測定するようにしたため、各自動露光制御系に最
適なローパスフィルタの時定数を定めることができる。

また、この発明の請求項（４）の複写機の自動露光制御
装置ではランプ供給電力コントローラが、ランプ制御デ
ータに対応する位相角で商用電源をスイッチングするこ
とによって原稿照明ランプの光量を制御するようにし、
Ａ／Ｄ変換手段が商用電源のゼロクロスタイミングの整
数倍の周期で且つゼロクロスタイミングまたはゼロクロ
スタイミングから一定時間異なるタイミングでサンプリ
ングを行うようにしたため、原稿照明ランプ光量のリッ
プルによる影響を受けない。第４図はその様子を示す波
形図である。図示のとおりランプ印加電圧は商用電源を
位相制御によってスイッチングした電圧となり、原稿照
明ランプの光量は供給電力に応じて発光するため原稿濃
度センサの出力にリップルが生じるが、例えばゼロクロ
スタイミングに同期して原稿濃度センサの出力をサンプ
リングすればサンプリングデータにはリップルの影響が
なくなる。

（ｆ）実施例 第５図はこの発明の実施例である複写機の自動露光制御
装置の周波数特性試験のためのブロック図を示している
。第５図において１２はＡ／Ｄ変換回路５に対して一定
振幅のＳＩＮ波信号ｅｉを人力する回路、１１は原稿濃
度センサ１０の出力信号ｅｏの振幅とＡ／Ｄ変換回路４
に人力した信号との位相差を測定する回路である。この
制御系において原稿照明ランプ８への印加電圧（実行値
）と原稿濃度センサの出力との関係を第６図に示す。第
６図においてＷＨの曲線は白色原稿の場合のランプ印加
電圧に対する原稿濃度センサの出力を示している。また
ＶＣＬ　（ＷＨ）は白色原稿時の最適ランプ印加電圧、
ＶＡＥ　（ＷＨ）はその時のセンサ出力を示している。

また曲線ＨＴは中間濃度原稿の場合のランプ印加電圧に
対する原稿濃度センサ出力の変化を示している。そして
ＶＣＬ（ＨＴ）は中間濃度での最適ランプ印加電圧、Ｖ
ＡＥ　（ＨＴ）はそのときの原稿濃度センサ出力をそれ
ぞれ示している。このＶＣＬ　（ＷＨ）、ＶＡＥ　（Ｗ
Ｈ）点と、ＶＣＬ　（ＨＴ）、ＶＡＥ　（ＨＴ）点を結
ぶ補正ラインｌは次式にて表される。

ＶＣＬ＝ＶＣＬ　（ＷＨ）＋ｋ　・ （ＶＡＥ　（ＷＨ）−ＶＡＥ）　　・・・（１）ｋ：原
稿濃度センサ出力の変化量に対するランプ印加電圧の変
化量 第７図において「ローパスフィルタ無」の曲線は第５図
に示した制御系の周波数特性を示している。ここでゲイ
ン特性曲線は出力信号ｅｏの振幅／入力信号ｅｉの振幅
、位相特性曲線は出力信号ｅｏの位相角−人力信号ｅｉ
の位相角であり、人力信号の周波数を０．１２５〜５０
Ｈｚまで変化させて測定した。図から明らかなように位
相差＝１８０°となる周波数Ｃｏは約２２Ｈｚであり、
そのときのゲインは８ｄＢであった。したがってこの制
御系を閉ループとすれば制御系が発振することとなる。

第６図に示した特性補正ラインｌの傾きｋを小さくすれ
ば制御系の増幅率が小さくなり発振が防止できる場合も
あるが、自動露光の基本特性が変化するため各濃度の原
稿において適正な露光量が得られなくなる。

そこで以下に述べる方法によりランプ制御データを生成
する際にローパスフィルタリングを行う一般に一次遅れ
伝達関数は次式で表される。

Ｙ／Ｘ＝１／（１＋ｓＴ）・・・・・・・・（２）Ｘ：
入力 Ｙ：出力 ｓ＝ｄ／ｄｔ Ｔ＝時定数 １／Ｔ＝Ｌ、や断面波数 従ってｔい、のときのＹの出力をｙい、とすると、ｙ（
７）　　は次式で表される。

）’　（ｎｌ　　””　ｙ（ｎ−１１＋’ｒ、　／（Ｔ
ｓ　＋Ｔ）（Ｘいｌ　　　”（ｎ−１１）　　　　　・
・・（３）Ｔｓ　””　＜ｎ）　　　Ｌ　（ｎ−ｌ）　
　　’サンプリング周期Ｘい）：ｊ（ｎ）時の入力 ｙい−１１’　ｊ　（１１−１）時の出力さて複写機の
自動露光制御系において一次ローバスフィルタを挿入す
る場合、第１図に示したようにランプ制御データ生成時
にローパスフィルタ演算を行う。その演算式は（３）式
を用いてｘ（ｎ）に＋１１式のＶＣＬを代入することに
より次式にてＶＣＬ＋−＋　＝ＶＣＬ１．−１）　十Ｔ
、／（Ｔ奮　十Ｔ）・　（ＶＣＬ　　（ＷＨ）＋に−［
ＶＡＥ　　（ＷＨ）− ＶＡＥい）　　）　　　Ｖ　ＣＬ　（−１１）・　・　
・　・（４） ＶＣＬ（・−＋１：ｔ（・−１）時の算出値以上のよう
にランプ制御データ生成時にローパスフィルタ演算を行
う手段を設け、ＴＳ＝８．３ｍｓ　（６０Ｈｚ）、Ｔ＝
４４．６ｍｓ　（２２，４Ｈｚ）として同様の試験を行
ったところ、第７図において［ローパスフィルタ有」に
示す周波数特性が得られた。図示のとおり位相遅れが−
１８００となる周波数ｆ１は約１５Ｈｚとなり、そのと
きのゲインは一４ｄＢとなった。従ってこの状態で閉ル
ープを構成することによって安定したフィードバック制
御が行われる。

以上のようにして求めた自動露光制御系を構成する具体
的な複写機の自動露光制御装置のブロック図を第８図に
示す。第８図においてＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に予め書
き込まれているプログラムを実行して後述する各種処理
を行う。ＲＡＭ２３はそのプログラムの実行時にフラグ
やカウンタその他の演算用バアッファなどのワーキング
エリアとして用いられる。タイマ２４はＣＰＵ２１に対
してタイマ割込み信号を発生する回路、Ｉ１０ポート２
５はランプ制御データのＰＷＭ信号およびサンプリング
タイミング信号を出力するポートである。また２６はＡ
／Ｄコンバータであり、２点鎖線で示すブロック２０が
１チツプマイクロプロセツサにて構成されている。ＰＷ
Ｍ復澗復路回路２７１０ポート２５から出力されたＰＷ
Ｍ信号を復調して電圧信号を発生する回路、位相制御回
路２８はこの電圧信号に応じた位相で原稿照明ランプ８
をスイッチング制御を行うとともに、ＣＰＵるＣＰＵ２
１の割込み処理の手順を示している。

まずフラグＦＦＩの状態を判別してこの割込み処理が最
初の処理であるか否かの判定を行う。このフラグＦＦＩ
は初期状態でリセット状態であり、最初にこの割込み処
理を行った時はステップｎ２にて（４）式に示したラン
プ制御データの初期値に一定値ＶＣＬｏを設定する。つ
づいてサンプリング信号を発生し、Ａ／Ｄコンバータ２
６からデータＶ　Ａ　Ｅ　（ｍｌ　を読み込む（ｎ３−
ｎ４）、その後（４）式に示した演算を行いランプ制御
データＶＣＬ、。

、を求め、そのデータに応じたＰＷＭ（パルス幅変調）
信号を出力する（ｎ５→ｎ６）。その後■ＣＬい、の値
をＶＣＬい−。に代入して次回に備える（ｎｌ）。さら
にフラグＦＦＩをセットしてこのゼロクロス割込み処理
を既に実行したことを記憶する（ｎ８）。

サンプリングタイミングでホールドするサンプル／ホー
ルド回路である。

第９図は上述のゼロクロスタイミング信号によ対してロ
ーパスフィルタ演算を行ってもよい。

第１０図（Ａ）および（Ｂ）は原稿照明ランプの立ち上
がり時間を測定するための処理手順を示している。原稿
照明ランプの立ち上がり時間は第２図に示したように原
稿濃度センサ１０が基準濃度反射部の反射光を受光する
状態でランプ８に一定電力を供給し、原稿濃度センサの
立ち上がり時間を測定することによって求めている。こ
の測定モードでは、先ずタイマ割込み時間Ｔｏを設定し
、後述するタイマ割込み処理の処理回数をカウントする
カウンタＣをクリアする（ｎ１０→ｎ１ｌ）。続いてタ
イマ割込みを許可するとともにランプ制御データＶＣＬ
に一定値ＶＣＬｏを設定しランプを点灯させる（ｎ１２
〜ｎ１４）。その後フラグＦＦ２の状態を判別する（ｎ
１５）。このフラグＦＦ２は後述するタイマ割込み処理
にて原稿濃度データが一定値に達したときセットされる
ものであり、フラグＦＦ２がセットされたときランプを
消灯し、原稿照明ランプの立ち上がり時間Ｔｒをタイマ
割込み時間Ｔｏとタイマ割込みの繰り返し回数Ｃとの積
として求める（ｎ１６→ｎ１７）。

第１０図（Ｂ）に示すようにタイマ割込み処理では、ま
すカウンタをインクリメントし・サンプリング信号を発
生し、原稿濃度データＶＡＥ　（Ａ／Ｄコンバータ２６
の出力）を読み込む（ｎ２０〜ｎ２２）。読み込んだ原
稿濃度データが第３図に示すように一定値ＶＡＥｏ以上
となっているか否か判定し、一定値以上となっていると
きフラグＦＦ２をセットする（ｎ２３→ｎ２４）。この
ようにして求めた原稿照明ランプの立ち上がり時間以上
で且つこの立ち上がり時間に比較的近似する時定数を（
４）式に示した一次遅れ伝達関数の時定数に設定するこ
とによってその複写機に最適な自動露光制御を行うこと
ができる。

＋ｇ＋発明の効果 以上のようにこの発明によれば、自動露光制御系に専用
のローパスフィルタ回路を挿入させないで自動露光制御
系の安定性を向上させたため、コストダウンおよび小型
化を図ることができる。またローパスフィルタ演算手段
をランプ制御データ生成手段に設けたため、ローパスフ
ィルタ特性を容易に設定することができる。しかもこの
ローパスフィルタ演算手段を一次遅れ伝達関数の演算を
行うようにし、その時定数を原稿照明ランプの立ち上が
り時間以上に設定したことにより、用いる原稿照明ラン
プの遅れ要素に応じて最適な制御系の安定化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は複
写機の自動露光制御装置の概略構成図である。第３図は
原稿照明ランプの立ち上がり特性を示す図、第４図は原
稿照明ランプ印加電圧と原稿濃度センサの出力との関係
などを示す波形図である。第５図はこの発明の実施例で
ある複写機の自動露光制御装置の特性試験時のブロック
図である。第６図は原稿照明ランプ印加電圧と原稿濃度
センサの出力との関係及び自動露光特性を示す図である
。第７図は自動露光制御装置の周波数特性を示す図であ
る。第８図はこの発明の実施例である複写機の自動露光
制御装置のブロック図である。第９図および第１０図は
第８図に示したＣＰＵの処理手順を表すフローチャート
であり、第９図はゼロクロスタイミングにおける割込み
処理、第１０図（Ａ）、（Ｂ）は原稿照明ランプの立ち
上がり時間測定時の処理手順をそれぞれ示している。第
１１図は従来の一般的な複写機の自動露光制御装置のブ
ロック図である。 １−ランプ制御データ生成手段、 ４−ランプ供給電力コントローラ、 ５−Ａ／Ｄ変換回路（、Ａ　／　Ｄ変換手段）、８−原
稿照明ランプ、 １０−原稿濃度センサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿の濃度を検知する原稿濃度センサの検知出力
   に基づき原稿照明ランプへの供給電力を制御する複写機
   の自動露光制御装置において、原稿濃度センサの出力を
   一定時間間隔でサンプリングするとともにディジタルデ
   ータに変換して原稿濃度データを発生するＡ／Ｄ変換手
   段と、原稿照明ランプへの供給電力を制御するランプ供
   給電力コントローラと、 前記原稿濃度データから前記ランプ供給電力コントロー
   ラへランプ制御データを出力するランプ制御データ生成
   手段と、を設けるとともに、このランプ制御データ生成
   手段に、原稿濃度データ列またはランプ制御データ列の
   うち現在のデータと過去のデータとに基づいてローパス
   フィルタリングを行うローパスフィルタ演算手段を設け
   たことを特徴とする複写機の自動露光制御装置。
2. （２）ローパスフィルタ演算手段が一次遅れ伝達関数の
   演算を実行するとともに、その一次遅れ伝達関数の時定
   数を原稿照明ランプの立ち上がり時間以上に設定した請
   求項（１）記載の複写機の自動露光制御装置。
3. （３）原稿走査領域外に基準濃度反射部を設けるととも
   に、原稿濃度センサがこの基準濃度反射部の反射光を受
   光する状態で、原稿照明ランプに一定電力を供給する一
   定電力供給手段と、原稿照明ランプへの一定電力供給開
   始後の原稿濃度センサの出力から原稿照明ランプの立ち
   上がり時間を測定する手段を設けた請求項（２）記載の
   複写機の自動露光制御装置。
4. （４）商用電源のゼロクロスタイミング信号を発生する
   ゼロクロスタイミング信号発生手段を設けるとともに、 ランプ供給電力コントローラが、ランプ制御データに対
   応する位相角で商用電源をスイッチングするスイッチン
   グ制御手段を備え、 Ａ／Ｄ変換手段が、前記ゼロクロスタイミングの整数倍
   の周期で且つゼロクロスタイミングまたはゼロクロスタ
   イミングから一定時間異なるタイミングでサンプリング
   を行う請求項（１）記載の複写機の自動露光制御装置。