JPH03255340A - 濃度検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学走査により原稿像を感光体に投影する画
像処理装置に関し、特に、感光体面にテストパターンを
露光してそのパターンの、又はそのパターンに対応する
コピー画像の画像濃度関連値を検出する濃度検出装置に
関する。

〔従来の技術〕

光学走査により感光体に原稿像を投影する画像処理装置
、例えば複写装置やファクシミリ、画像編集装置等にお
いては、感光体上に基準パターントナー像を作るための
所定の反射率を有する基準パターンを感光体に投影し、
その基準パターンのトナーで現した顕像に発光ダイオー
ド等の発光素子により光を照射し、基準パターントナー
像の中の黒部（黒画像）と白部（感光体地肌）からの反
射光量をそれぞれフォトトランジスタ等の受光素子によ
り受光する濃度検出装置が知られている。

そして、黒部と白部の反射光量を演算してその比率によ
ってコピー濃度や各種の処理データを設定する画像処理
装置が開発された（例えば特開昭５８−８５４４８号公
報）。

しかし、これら発光素子、受光素子及び感光体自体の経
時的な汚れや感度の低下等によるコピー濃度変動がある
程度発生し、これを更に抑制するのが好ましい。

特開昭６３−１２１０６７号公報には、発光素子の発光
光量を、感光体地肌部の濃度検出電圧が一定値となるよ
うに発光素子の駆動電流を数種の値の異なる抵抗を選択
的に介することにより一定に制御する装置が開示されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、特開昭６３−１２１０６７号公報により開示さ
れた装置によれば、発光素子に流れる駆動電流は、選択
された抵抗によって定まるが、発光素子の順方向電圧ｖ
Ｅは、周囲温度Ｔａによって変化するため発光素子に流
れる駆動電流は、一定とはならない。第５ａ図に周囲温
度Ｔａの変化に対する発光素子（ＬＥＤ）の順方向電圧
Ｖｐの変化を示す。

よって感光体地肌部の濃度は、一定値とはならない。

また５発光素子に流れる駆動電流の値を選択的に定める
抵抗は、数種であるため精密な制御ができないという欠
点もある。

更に、Ｊ！光素子と同様に受光素子も周囲温度及び検出
体との距離の影響を受け、その特性が変化することを考
慮しなければならない。第５ｂ図に周囲温度Ｔａに対す
る受光素子（フォトトランジスタ）の出力電流ＩＣの変
化を、第５Ｃ図に検出体との距離ｄの変化に対する出力
電流Ｉｃの変化を示す。

本発明は発光素子、受光素子、感光体等のバラツキ、経
時変化、特性変化等を自動補正して原稿濃度に正しく対
応した濃度信号を出力する濃度検出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〕

本発明の濃度検出装置は、 濃度検出対象面（４）に光を投射する発光素子（ＬＥＤ
）　、および、濃度検出対象面（４）の反射光のレベル
に対応する電気信号を発生する受光素子（ＰＴ）を含む
反射型フォトセンサ（ＰＳ）　；アップ／ダウンカウン
ト手段（２１）；不揮発性メモリ手段（２２）　； 不揮発性メモリ手段（２２）の記憶データをアップ／ダ
ウンカウント手段（２１）に初期値として設定する設定
手段（２３）　； アップ／ダウンカウント手段（２１）のカウントデータ
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換手段（２４，２５
）　； 前記発光素子（ＬＥＤ）に、該アナログ信号のレベルに
比例する電流を通電する通電手段（２０）　：受光素子
（２丁）の電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ
変換手段（ＭＣＵ）　；および、標準白部露光電像領域
が反射型フォトセンサ（ＰＳ）に対向するとき、前記デ
ジタルデータが示す電気信号レベル（ＡＮ）を設定値（
Ｖｓ）と比較して前者が後者と合致する方向にアップ／
ダウンカウント手段（２１）をアップ／ダウン付勢し実
質上合致するとアップ／ダウンカウント手段（２１）の
カウントデータを不揮発性メモリ手段（２２）に更新書
込みする通電レベル調整手段（阿ＣＵ）　； を備える。

なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施例の
対応要素を示すものである。

〔作用〕

標準白部電像領域が反射型フォトセンサ（ｐｓ）に対向
するとき、通電レベル調整手段（ＭＣＬＩ）が。

Ａ／Ｄ変換手段（ＭＣＵ）がデジタルデータに変換した
受光素子（ＰＴ）の電気信号レベル（ＡＮ）を設定値（
Ｖｓ）と比較して前者が後者と合致する方向にアップ／
ダウンカウント手段（２１）をアップ／ダウン付勢し実
質上合致するとアップ／ダウンカウント手段（２１）の
カウントデータを不揮発性メモリ手段（２２）に更新書
込みする。

これにより、不揮発性メモリ手段（２２）には、受光素
子（ＰＴ）の電気信号レベル（ＡＮ）が実質上設定値（
Ｖｓ）となるデジタルデータが記憶される。すなわち、
Ｊ！！光素子（ＬＥＤ）　、受光素子（ＰＴ）　、感光
体等の経時変化や特性変化等々による受光素子（ＰＴ）
の検出信号レベルを補償して、それを設定値（Ｖｓ）に
校正する通電電流目標値が記憶される。

しかして、その後は設定手段（２３）が、不揮発性メモ
リ手段（２２）の記憶データをアップ／ダウンカウント
手段（２１）に初期値として設定し、Ｄ／Ａ変換手段（
２４，２５）がアップ／ダウンカウント手段（２１）の
カウントデータをアナログ信号に変換し、通電手段（２
０）が１発光素子（ＬＥＤ）に、該アナログ信号のレベ
ルに比例する電流を通電する。すなわち、発光素子（Ｌ
ＥＤ）には１発光素子（ＬＥＤ）　、受光素子（ＰＴ）
　、感光体等の経時変化や特性変化等々による受光素子
（ＰＴ）の検出信号レベルを補償した通電電流目標値が
通電される。

したがって、受光素子（ＰＴ）の電気信号レベル（ＡＮ
）は１発光素子（ＬＥＤ）、受光素子（ＰＴ）、感光体
等の経時変化や特性変化等々による受光素子（ＰＴ）の
検出信号レベルを補償したものとなり、正しく濃度検出
対象面の濃度を示すものとなり、受光素子（ＰＴ）の電
気信号レベル（ＡＮ）をＡ／Ｄ変換手段（ＭＣＵ）が変
換したデジタルデータに基づく濃度制御が正確かつ安定
したものとなる。

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

〔実施例〕

第３図に、本発明を一態様で実施する複写機の主要部を
示す。

この複写装置は原稿固定式であり、コンタクトガラス１
上に載置された原稿２を露光ランプ３ａおよび多数のミ
ラーを備える光学系３が感光体４の回転に同期して光学
走査する。

このとき原稿を走査した光（原稿の反射光）は。

感光体４の感光面に照射されるが、感光体４の感光面は
、この光の照射を受ける前に、帯電チャージャ５により
一様に帯電され、イレーザ６により画像形成領域外の電
荷が除去されている。したがって、この画像形成領域に
原稿の反射光が照射されるとその強弱に応じた光電導を
生じ、静電潜像が形成される。

この静電潜像には、現像器７によりトナーが付される。

付着したトナーすなわち顕像は、転写チャージャ８によ
り記録紙に転写される。この後、感光体４の感光面より
クリーナ９により残存トナーが取除かれ、記録紙は定着
器１０により定着処理される。

また、コンタクトガラス１の下の原稿走査始端より前側
には、感光体４上のトナー濃度（地肌濃度）検出のため
の基準パターン（標準の白と黒が分布）１１が設けられ
ている。現像器７と転写チャージャ８との間には、発光
ダイオードＬＥＤ及びフォトトランジスタＰＴから構成
されたフォトセンサＰＳが配置されている。フォトセン
サＰＳによるトナー濃度検知は、基準パターン１１を実
際に感光体４上にトナー像（すなわち地肌）として現像
して、パターンの濃度（白現像濃度および黒現像濃度）
をフォトセンサＰＳを用いて測定することによって行わ
れる。

よって、基準となる感光体地肌の濃度が、フォトセンサ
ＰＳや感光体４等による経時的変化、特性変化等により
変化すると、例えばフォトセンサＰＳの出力電圧を４ｖ
に設定した場合に時間変化や温度変化で３．５ｖになっ
たり、４．３ｖになったりすると、標準パターンの現像
像の白部と黒部の検出濃度比が乱れるので、本実施例に
おいては。

第１図に示す複写機の電気制御部にて、標準パターン１
１の現像像の白部の検出信号レベルが一定になるように
、フォトセンサＰＳの発光素子の通電電流値を調整する
。

第１［に示す電気制御部は、発光ダイオードＬＥＤ及び
フォトトランジスタＰＴがらなり抵抗ＲＬを負荷とする
フォトセンサＰＳ、　トランジスタＴｒ、電流検出抵抗
Ｒｓ及び差動増幅１１Ａからなる定電流駆動回路２０．
通電電流目標値を与える電子ボリュームＰＯＴ並びにこ
れら各要素全体を制御するマイクロコンピュータＭＣＵ
等から構成されている。

定電流駆動回路２０は、トランジスタＴｒ→電流検出抵
抗Ｒｓ→差動増幅器Ａ→トランジスタＴｒからなるフィ
ードバックループを構成している。すなわち１発光ダイ
オードＬＥＤの駆動電流Ｉ、が増加すると、電流検出抵
抗Ｒｓの端子電圧が増加し、この端子電圧は差動増幅器
Ａの反転入力に入力されるので差動増幅器Ａの出力電圧
は減少し、その結果トランジスタＴｒのベース電流を減
じて駆動電流Ｉｐを小さくする。また、逆に発光ダイオ
ードＬＥＤの駆動電流ＩＦが減少すると、電流検出抵抗
Ｒｓの端子電圧が減少し、この端子電圧は差動増幅器Ａ
の反転入力に入力されるので差動増幅器Ａの出力電圧は
増加し、その結果トランジスタＴｒのベース電流を増し
て駆動電流ＩＦを大きくする。

差動増幅器Ａには電子ボリュームＰＯＴが通電電流目標
値を示す電圧を与えるので駆動電流ＩＦは通電電流目標
値となる。

次に、電子ボリュームＰＯＴについて、第２図に、その
回路構成を示して説明する。

この電子ボリュームＰＯＴは、例えばＸＩＣＯＲ社製の
Ｘ９１０３であって、その内部回路は７ビツトカウンタ
２１，７ビツトカウンタのカウントデータを記憶する不
揮発性メモリ２２．電源入力を検知し制御を開始するプ
ログラミングコントロール／パワーオン検圧回路２３．
抵抗器アレイ、スイッチアレイからなる回路２５．スイ
ッチアレイのオン／オフを選択するデコーダ２４から構
成されている。なお、不揮発性メモリ２２は、端子Ｃ８
にＨ信号が入力されるとカウントデータをメモリにスト
アし、いったんストアしたデータは電源を切っても消失
しない構造となっており、このメモリは、テレビのチャ
ンネルの記憶や、ＤＩＰスイッチのかわりに使用される
ＥＥＦＲＯＭからなる。

通常の可変抵抗器が機械的に抵抗値を可変するのに対し
て、この電子ボリュームＰＯＴは、電子的に抵抗値を可
変するものであるため精度の高い制御となる。

この、電子ボリュームＰＯＴの端子Ｖｓをｖｏ。（５ｖ
）に、端子ＶＬをグランドにそれぞれ接続し、端子Ｃ８
（チップセレクト）をＬ信号にして、端子ＩＮＣ（イン
クリメント）にパルスが入力すると端子Ｕ／Ｄ　（アッ
プ／ダウン）がＬ信号の場合は、端子ｖｗから出力され
る電圧は入力パルス数に従って下降し、端子Ｕ／ＤがＨ
信号の場合は、端子Ｖｗから出力される電圧は同じく入
力パルス数に従って上昇する。すなわち、端子ＶＨとＶ
Ｌ間にはｒ１〜ｒｓ９の９９個の抵抗器が接続されてお
り、この抵抗器の値をｒとすると。

ｖＨとＶＷ間の抵抗値Ｒｆは、スイッチＳＷＯ〜ＳＷ９
９を順次オンすることによってＯ〜９９ｒまで変化させ
ることができる。

例えば、スイッチ５Ｗ９９がオンであれば抵抗Ｒｆ＝Ｏ
，スイッチＳＷ９８がオンであれば抵抗Ｒｆ　＝　ｒ　
、スイッチＳ　Ｗ　９７がオンであれば抵抗Ｒｆ＝２ｒ
、　　・・・、スイッチＳＷＯがオンであれば抵抗Ｒｆ
＝９９ｒとなる。

このような機能を持つ電子ボリュームＰＯＴの端子ＩＮ
Ｔ、Ｕ／Ｄ、Ｃ５は、マイクロコンピュータＭＣＵのポ
ートＰｉ、Ｐ２．Ｐ３にそれぞれ接続されている。

発光ダイオードＬＥＤの駆動電流ＩＦは、差動増幅器Ａ
に与えられる基準電圧Ｖｒ（電子ボリュームＰＯＴのア
ナログ出力）により変化するので。

基準電圧Ｖｒを変化させると、駆動電流ＩＦが変化し、
それによりフォトトランジスタＰＴの出力電流ＩＣが変
化し、それによりフォトセンサＰＳの出力電圧Ｖεが変
化する。ここで基′ｆｓ電圧Ｖｒは、電子ボリュームＰ
ＯＴの出力端子■ｗから与えられるので、マイクロコン
ピュータＭＣＵが遊子ボリュームＰＯＴを調整設定する
ことによりフォトセンサＰＳの出力電圧ｖＥが一定値Ｖ
ｓに設定される。

このときのマイクロコンピュータＭＣＵの動作について
第４図に示したフローチャートによって説明する。

マイクロコンピュータＭＣυは、標準ハターン１１の白
部を露光・現像した領域がフォトセンサＰＳの位置に到
来したタイミングで、まずポート（ＰＳ）にＬ信号を出
力して電子ボリュームＰＯＴを動作可能にする（ステッ
プ１：以下カッコ内では、ステップという語を省略して
そのＮｏ。

のみを記す）。このとき出力端子Ｖｗの電圧は、先に不
揮発性メモリ２２にストアされているパルス数に対応し
て設定された値となる。そして、マイクロコンピュータ
ＭＣＵのアナログポートＡＮのＡ／Ｄ変換データ（Ｒ）
、すなわち出力電圧ｖ６対応のデジタル信号を読出しく
ＡＮ）に設定する（２）。なお、フォトセンサＰＳの出
力電圧ＶｅのＡ／Ｄ変換データは、レジスタ（Ｒ）に入
っている１次に、（ＡＮ）の内容と、予め設定された目
標値（Ｖｓ）が等しいか否かをチエツクしく３）、両者
が等しいと、出力ポート（ＰＳ）から１１信号を出力し
電子ボリュームの端子Ｃ８をディスイネーブルとし不揮
発性メモリ２２にカウンタ２１のカウントデータをスト
アする（１０）が、両者が異なると、両者を比較する（
４）。

ステップ４で、電圧信号ｖ！ｉ対応のデジタル信号（Ａ
Ｎ）がデジタル濃度データ（Ｖ　ｓ　）より大きければ
出力ポート（Ｐ２）から電子ボリュームＰＯＴの端子Ｕ
／Ｄに前述した抵抗Ｒｆを小さくするためダウンカウン
トを指示するし信号を出力しく５）、電圧信号Ｖε対応
のデジタル信号（ＡＮ）がデジタル濃度データ（Ｖｓ）
より小さければ出力ポート（Ｐ２）から電子ボリューム
ＰＯＴの端子Ｕ／Ｄにフィードバック抵抗Ｒｆを大きく
するためアップカウントを指示するＨ信号を出力する（
６）。

次に、ステップ７〜９で１パルスをカウンタ２１に出力
することによりカウント２１をダウンカウント又はアッ
プカウントし抵抗Ｒｆを１ステップ分変化させる。つま
り、ダウンカウントの場合（電圧信号Ｖａ対応のデジタ
ル信号（ＡＮ）がデジタル濃度データ（Ｖｓ）より大き
い場合（５））は、電子ボリュームＰＯＴの出力端子Ｖ
Ｗからの出力電圧すなわち差動増幅器Ａに入力する基準
電圧Ｖｒが減少するので、差動増幅器Ａの出力電圧は減
少し、その結果トランジスタＴｒのベース電流を減じて
駆動電流ＩＦを小さくシ、フォトセンサＰＳの電圧信号
Ｖεを大きくする。またアップカウンタの場合（電圧信
号■５対応のデジタル信号（ＡＮ）がデジタル濃度デー
タ（Ｖｓ）より小さい場合（６））は、逆に電子ボリュ
ームＰＯＴの出力端子ＶＷからの出力電圧すなわち差動
増幅器Ａに入力する基準電圧Ｖｒが増加するので、差動
増幅器Ａの出力電圧は増加し、その結果トランジスタＴ
「のベース電流を増して駆動電流ＩＰを大きくシ、フォ
トセンサＰＳの電圧信号ｖ５を小さくする。

次に、変化後のデータを読取り（２）、ステップ３で、
電圧信号７口対応のデジタル信号（ＡＮ）とデジタル濃
度データ（Ｖ　ｓ　）を再度比較する。

そして１両者が等しくなるまで、ステップ２→３→４→
５　（又は６）→７→８→９→２→３→・・なるループ
を繰返す。この間に、電圧信号ｖｃ対応のデジタル信号
（ＡＮ）とデジタル濃度データ（Ｖｓ）が等しくなると
、出力ポート（ＰＳ）からＨ信号を出力し電子ボリュー
ムＰＯＴの端子Ｏ８をディスイネーブルとしメモリ２２
にカウンタ２１のカウントデータを更新メモリしく１０
）、制御を終了する。

その後は＝ｍ準パターン１１の黒部の露光・現像領域の
濃度検出レベル（ＡＮ）をデジタル変換により読込み、
ＡＮとＶｓに基づいて、前述の従来例と同様にしてコピ
ー濃度制御を行う。

このように、フォトセンサＰＳの出力電圧Ｖ。

は、前述したように定電流駆動回路２ｏにより駆動電流
ＩＰが一定に制御され、その駆動電流ＩＦの制御目標値
をマイクロコンピュータＭＣＵによって校正制御してい
るので、パターン１１の白部の現像濃度に対して常に一
定の電圧Ｖｓが得られ経時的な変化を生じない。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、受光素子（ＰＴ
）の電気信号レベル（ＡＮ）は１発光素子（ＬＥＤ）　
。

受光素子（ＰＴ）　、感光体等の経時変化や特性変化等
々による受光素子（ｐｒ）の検出信号レベルを補償した
ものとなり５正しく濃度検出対象面の濃度を示すものと
なり、受光素子（ＰＴ）の電気信号レベル（ＡＮ）をＡ
／Ｄ変換手段（ＭＣＵ）が変換したデジタルデータに基
づく濃度制御が正確かつ安定したものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図は、第１図に示した電子ボリュームＰＯＴの構成
概要を示すブロック図である。 第３図は、第１図に示す実施例を組込んだ複写装置の構
成を示すブロック図である。 第４図は、第１図に示したマイクロコンピュータＭＣＵ
の動作の一部を示すフローチャートである。 第５ａ図は、周囲温度Ｔａに対する発光素子（ＬＥＤ）
の順方向電圧ｖＦの変化を示すグラフである。 第５ｂ図は１周囲温度Ｔａに対する受光素子（フォトト
ランジスタ）の出力電流Ｉｃの変化を示すグラフである
。 第５ｃ図は、検出体との距離ｄに対する受光素子（フォ
トトランジスタ）の出力電流Ｉｃの関係を示すグラフで
ある。 １：コンタクトガラス　　　　　　　２：原稿３：光学
系　　　　　　　　　　　　３ａ＝露光ランプ４：感光
体（濃度検出対象紛　　　　５：帯電チャージャ６：イ
レーザ　　　　　　　　　　　７：現像器８：転写チャ
ージャ　　　　　　　　９：クリーナ１０：定着器　　
　　　　　　　　　１１：基準パターンＰｓ＝フォトセ
ンサＱｌｆｆｌ型フォトセンサ）ｕの：発光ダイオード
０υＵ子） ＰＴ＝フォトトランジスタ（受光素子）　Ａ：差動増幅
器Ｔｒ：トランジスタ　　　　　　　　　Ｒ５：電流検
出抵抗Ｆ１０Ｔ＝電子ボリューム ２０：定電流駆動回路ω電手助 ２１ニアビツトカウンタ（アップ／ダウンカウント手助
２２：不揮発性メモリ（不揮発性メモリ手助２３ニブロ
グラミングコントロール／パワーオン検出回路（設定手
恥２４：デコーダ ２５：抵抗器アレイ（ｒ１〜τ９９）、スイッチアレイ
（Ｓν０〜５Ｗ９９）からなる回２４．２５　：　（Ｄ
／Ａｌ８ｆ−□□□１［ＬＩ：マイクロコンピュータα
Φ変換手段１通電ジベル調整手恥声２区 第 ３ 図 ネ４問 猶５ａ＆ 市５ｂ図 肩［１ｉ羨Ｔａ 隅ＩＩ艮足Ｔａ Ｉ創牡う距ｉＬｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 濃度検出対象面に光を投射する発光素子、および、濃度
   検出対象面の反射光のレベルに対応する電気信号を発生
   する受光素子を含む反射型フォトセンサ； アップ／ダウンカウント手段； 不揮発性メモリ手段； 不揮発性メモリ手段の記憶データをアップ／ダウンカウ
   ント手段に初期値として設定する設定手段； アップ／ダウンカウント手段のカウントデータをアナロ
   グ信号に変換するＤ／Ａ変換手段；前記発光素子に、該
   アナログ信号のレベルに比例する電流を通電する通電手
   段； 前記受光素子の電気信号をデジタルデータに変換するＡ
   ／Ｄ変換手段； 標準白部露光現像領域が前記反射型フォトセンサに対向
   するとき、、前記デジタルデータが示す電気信号レベル
   を設定値と比較して前者が後者と合致する方向に前記ア
   ップ／ダウンカウント手段をアップ／ダウン付勢し実質
   上合致するとアップ／ダウンカウント手段のカウントデ
   ータを前記不揮発性メモリ手段に更新書込みする通電レ
   ベル調整手段； を備える濃度検出装置。