JPH03296037A - 光量検出装置 - 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
像形成装置に関し、特に、原稿の地肌濃度を検出する原
稿反射光量の検出装置に関する。

〔従来の技術〕

第３ａ図は、従来の光量検出回路であって、増幅器Ａ１
．Ａ２、Ａ３．Ａ／Ｄ変換装置内蔵のマイクロコンピュ
ータ（以下、ＭＣＵと記す）２０゜乗算型Ｄ／Ａコンバ
ータ（以下、ＤＡＣと記す）５、フォトダイオードＤ、
コンデンサＣ１及び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からの光量データをＤ
ＡＣ５にフィードバックして、予め設定された基準値と
比較し、光量検出信号（Ｉ　Ｄ）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ＶＲε
Ｆ端子が入力、ＯＵＴ端子は出力として機能し、ＤＡＣ
５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ＭＣ
Ｕ２０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、増幅器が１回
路余分に必要となる。

このようなことから上記の回路においても改良の余地が
あった。

そのため、自動調整機能を有する光量検出装置が既に提
案されている。このもう１つの従来例の構成を示すブロ
ック図を第３ｂ図に示す。

この回路は、乗算型Ｄ／Ａコンバータ（以下ＤＡＣと記
す）５　（アナログデバイセス社製ＡＤ７５２８）を電
圧スイッチングモードとして使用し、ＭＣＵ２０からの
光量データをＤＡＣ５に入力し、予め設定された基準値
になるように、係数を設定するものである。このとき、
ＤＡＣ５の入力電圧Ｖａと出力電圧（点Ｃの電圧）Ｖｃ
の関係は、ある入力電圧範囲では、 ■ｃ＝（Ｄ／２５６）・ｖａ　　・・・　（１）（Ｄは
、ＭＣＵ３からのＤＯ〜Ｄ７に応じて決定するデジタル
量であり、０〜２５５の範囲の値）で表される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の装置においては、ＤＡＣ５のＯＵＴ
端子に高い電圧が入力されるとＤＡＣ５の直線性が悪く
なる。

つまり、ＤＡＣ５の端子ＶＲＥＦからの出力と入力電圧
Ｖａとの関係は、 ｖＲＥＦ＝（Ｄ７２５６）・Ｖａ・・・　（２）となる
が、Ｖａがある入力電圧範囲（１，２Ｖ以上）をこえる
と入力に対する出力変化が直線でなくなる。また、Ｄに
対する出力ｖＲεＦもその直線性は悪くなる。従って、
この回路はある光量変化の範囲にしか使用できない。

本発明は、光量変化に対する自動調整範囲を簡単な回路
構成で広げる光量検出装Ｅ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〕

本発明の光量検出装置は、原稿を照明する照明手段（２
ａ）　； 照明手段（２ａ）による原稿の反射光を受光して受光光
量に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段（
ＤＩ、０ＰＩ）　； 光電変換手段（ＤＩ、０ＰＩ）の電気信号を、与えられ
るゲイン指示信号のレベルに対応したゲインで増幅する
非反転増幅手段（ＯＦ２）　； 非反転増幅手段（ＯＦ２）によって増幅された電気信号
をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段（２０）　
； 光電変換手段（Ｄｉ、０ＰＩ）の電気信号および与えら
れるデジタルデータに対応するレベルのゲイン指示信号
を発生しこれを非反転増幅手段（ＯＦ２）に与えるゲイ
ン指示手段（１０）　；および、ゲイン指示手段（１０
）にゲイン設定用のデジタルデータを与えるゲイン設定
手段（２０）　；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〕

ゲイン指示手段（１０）が、光電変換手段（Ｄｉ、０Ｐ
Ｉ）の電気信号およびゲイン設定手段（２０）によって
与えられるデジタルデータに対応するレベルのゲイン指
示信号を発生しこれを非反転増幅手段（ＯＦ２）に与え
るので、ゲイン指示手段（１０）の直線性が維持され、
入力光量変化に対する自動調整範囲が広がる。

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〕

本発明の一実施例を組込んだ複写機の光学系の機構概略
を第２ａ図に示し、その外観斜視図を第２ｂ図に示す。

第２ａ図を参照して説明すると、原稿（図示せず）をセ
ットするコンタクトガラス１の下方には、スキャナ光学
系２が設けられており、原稿からの反射光による像がこ
のスキャナ光学系２を介してドラム状の感光体３上に結
像される。スキャナ光学系２は、照明光源２ａ、反射板
２ｂ、第１ミラー２ｃ等よりなる第１キヤリツジ５１と
、第２ミラー２ｄ、第３ミラー２ｅ等よりなる第２キヤ
リツジ５２と、結像レンズ２ｆと、第４ミラー２ｇ等か
らなる。２ｈは防塵ガラスである。なお、第１キヤリツ
ジ５１と第２キヤリツジ５２とは、走査中に原稿からの
反射光路長が変化しないように２：Ｉの速度比で直流モ
ータＭ７により往復走査駆動されるようになっている。

第２ｂ図を参照して説明する。直流モータＭ７のシャフ
トに固定したプーリ６０に、スキャナ光学系２と結合し
た駆動ワイヤ６１が巻回されている。駆動ワイヤ６１は
、その一端６１ａから、スタッドプーリ６２．第２キヤ
リツジ５２と結合された駆動プーリ６３．ターンプーリ
６４．ブランケットプーリ６６、第１キヤリツジ５１に
結合したブランケット６７、駆動プーリ６３．タイトナ
プーリ６８を通った他端６１ｂに結合して閉ループ状に
なっている。

第２ｂ図に示すＨＰＩはスキャナのボームポジションを
検出するスイッチ（フォトセンサ）である。同様にＲＰ
Ｉはスキャナの１つの往走査終了位置を検出するリミッ
トスイッチ、ＲＰ２はもう１つの往走査終了位置を検出
するリミットスイッチである。またこの図面には示して
ないが変倍機構（すなわちレンズ）にもホームポジショ
ンを検出するフォトセンサＨＰ２が設けである。このス
イッチは、レンズがホーム位置および拡大位置にあると
きにオンするようになっている。往走査終了位置を２つ
のリミットスイッチで検出しているのは、１つはスキャ
ナフルスキャン時に、変倍動作を行うことによって変倍
機構、特にレンズの位置が変わり、スキャナがぶつかっ
てしまうので。

その保護をするためである。ＲＰＩスイッチは往走査終
了位置に、ＲＰ２スイッチは変倍機構に設けである。

このような構成において、概略的には第２ａ図に示すよ
うなＨＰ状態からスキャナ光学系２が右方向に走査駆動
されて原稿面を霧光走査する。

露光走査を終了したスキャナ光学系２は、再びホームポ
ジションに向けて復動運動する。スキャナ光学系２の復
動時は一般に往動時よりも高速に駆動され、ホームポジ
ションＨＰに近づいたら減速制御を行うようにしている
。そして、ＨＰＩがホームポジションＨＰを検出した時
点でモータＭ７の回転方向を逆転（スキャナ復動力向）
から正転（スキャナ往動方向）に切換えることにより、
オーバーラン位置からホームポジションＨＰに戻すもの
である。

次に第２ｃ図に、第２ａ図に示す第１キヤリツジ５１を
中心とした縦断面図、第２ｄ図に、第１キヤリツジ５１
の外観斜視図をそれぞれ示す。

第２Ｃ図において、２５は圧板、２６は原稿である。２
７は、照明ランプ２ａの近傍に一端部を臨ませた光ファ
イバであり、２８はキャリッジ移動のガイドロッドであ
る。

第２ｄ図に示すように、照明ランプ２ａの長手方向に３
本の光ファイバ２７ａ、２７ｂ、２７ｃが設けられてお
り、照明ランプ２ａによって原稿２６を照射した反射光
は、これら複数の光ファイバ２７ａ、２７ｂ、２７ｃに
よって後述する光量検出回路に導びかれる。

また、光７フイバ２７ａ、２７ｂ、２７ｃでは、光量を
受光するフォトダイオードの分光感度が異なり、光ファ
イバ２７ａに対応するフォトダイオードは約５８０ｎｍ
の波長にピークを持っており、他は約４２０ｎｍの波長
にピークを持っているゎ光ファイバ２７ａによる出力は
、原稿濃度として用いられ、原稿の露光走査時に、この
出力をチエツクして、出力のピーク値を原稿の地肌濃度
と考えて、これによりコピーの濃度を最適にすべく現像
バイアス電圧等を決定する。

光ファイバ２７ｂ、２７ｃによる出力は、原稿サイズ検
出のために利用される。

第２Ｃ図で、圧板２５は黄色く着色されており、４２０
ｎｍの波長の光に対して反射率が非常に小さいが、感光
体ドラム１４の感度の高い５８（ｌｎｍの波長の光に対
しては反射率が高い。原稿２６の露光走査に先立ち、サ
イズ検出のためのプリスキャンを実行し、スキャナのリ
ターン時に、光ファイバ２７ｂ、２７ｃによる出力変化
を基にして圧板２５と原稿２６のサイズを判断する。

なお、光ファイバ２７ｂは、原稿長を検出するためのも
のであり、光ファイバ２７ｃは、原稿幅を検出するため
のものである。

第１図に、これら構成各要素を制御する電気制御部を示
す。

電気制御部は、複写機全体を制御するマイクロコンピュ
ータ（以下ＭＣＵと記す）２０．ＭＣＵ２０のアドレス
バス、コントロールバス、データバス等に接続され固定
データや制御プログラムを記憶しているＲＯＭ２１．複
写データや各種フラグ等を読み書きするＲＡＭ２２．原
稿濃度検出口［３０，原稿サイズ検出回路４０．５０等
から構成されている。なお、原稿サイズ検出回路５０は
、４０と同様である。

原稿濃度検出回路３０について説明する。

この回路は、乗算型Ｄ／Ａコンバータ（以下ＤＡＣと記
す）１０　（アナログデバイセス社製ＡＤ７５２４）、
フォトダイオードＤＩ、逆相増幅器ＯＰＩ、正相増幅器
○Ｐ２等から構成されている。

フォトダイオードＤ１に光ファイバ２７ａにより導びか
ムた光があたると、光電流ＩＤが流れる。

この光電流ＩＤは、利得抵抗Ｒ５より、ｖａ＝より−Ｒ
５・　・　・　（３） で表される。この電圧ＶａがＤＡＣＩＯのＶＲＥＦ端子
へ入力される。そしてＤＡＣＩＯから出力される電圧Ｖ
ｃの近似式は、 Ｖｃ＝　ＩＤ−Ｒ５Ｘ　（２５６／Ｄ）”　・”　　（
４）（Ｄは、ＭＣＵ２０からのＤＯ〜Ｄ７に応じて決定
するデジタル量であり０〜２５５の範囲の値）で表され
る。

ＤＡＣＩＯのＯＵＴ端子は、正相増幅器ＯＰ２の反転入
力端子に接続されている。よって、ＤＡＣｌｏの出力電
圧Ｖｃは、正相増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ６，Ｒ７により非
反転増幅され、抵抗Ｒ８を介してＭＣＵ２０のＡ／Ｄコ
ンバータ入力端子ＡＮ１に入力される。このＡＮＩに入
力する電圧ｖｂは、 Ｖｂ＝Ｖｃ　Ｘ　（１＋Ｒ７／Ｒ６）　＋Ｉ　Ｄ−Ｒ７
・　・　・　（５） で表される。（４）式および（５）式から、光電流ＩＤ
とＡＮＩ端子に入力する電圧ｖｂの関係は、Ｖｂ＝ＴＤ
−Ｒ５Ｘ　（２５６／Ｄ）Ｘ（１＋Ｒ７／Ｒ６）　＋Ｉ
Ｄ−Ｒ７・・（６）の近似式となり、デジタルデータＤ
に応じてこの回路のゲインが変化することがわかる。よ
ってデジタルデータＤにより帰還ゲインを変えることが
できるのでＤＡＣＩＯのＯＵＴ端子電圧も制御できる。

例えば、（４）式において、光量が多くＩＤが大きい場
合には、デジタルデータＤを大きくすればＶｃ（ＤＡＣ
ＩＯのＯＵＴ端子電圧）を小さく制御することができ、
逆に光量が少なくＩＤが小さい場合には、Ｄを小さくす
ればＶｃを大きく制御することができる。

つまり、ＯＵＴ端子電圧Ｖｃ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ＤＡＣｌｏの直線性
が維持される。

ＤＡＣＩＯのＤＯ〜Ｄ７は、ＭＣ１Ｊ２０のデータバス
Ｄｏ−Ｄ７に接続されており、さらに図示しない制御ラ
インがＭＣＵ２０と接続されている。

これによりＭＣＵ２０は、メモリにデータを書き込むと
同様にデジタルデータＤをＤＡＣＩＯに与える。

電圧調整時は、ソフトウェアにより第２ａ図に示す光学
系をスタートさせて基準原稿の反射光を第２ｄ図に示す
光ファイバー２７ａにより検出し、ＭＣＵ２０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ータＤを変化させＤＡＣ１
０に書込む。

例えば、Ａ／Ｄ入力電圧が基準原稿に対応した記憶情報
より大きい場合は、帰還ゲインを小さくするためデジタ
ルデータＤを１インクリメントし、両者が一致するまで
これを繰り返し、また、Ａ／Ｄ入力電圧が基準原稿に対
応した記憶情報より小さい場合は、帰還ゲインを大きく
するためデジタルデータＤを１デクリメントし、両者が
一致するまで繰り返す。

または、基準となる反射部材を備え、ランプ電圧の変化
を検出して自動的に補正するようにしてもよい。

原稿サイズ検出回路４０．５０は、上述した回路と同様
な構成を取り、原稿サイズ検出回路４０は、基準原稿の
原稿長を光ファイバー２７ｂによリ、原稿サイズ検出回
路５０は、基準原稿の原稿幅を光ファイバー２７ｃによ
りそ九ぞれ検出し、予め設定された情報と比較し両者が
合致する方向にＤＡＣＩＯのデジタルデータＤを設定す
る。また、原稿サイズ検出回路４０．５０において抵抗
Ｒ９，コンデンサＣ６からなる回路は、ノイズを除去す
るための平滑回路である。

なお、原稿濃度検出回路３０のダイオードＤ２゜コンデ
ンサＣ３から構成されるピーク・ホールド回路は、原稿
の露光走査をスタートする前にＭＣＵ２０によるＰＯＲ
Ｔ端子からの出力によりコンデンサＣ３の電圧は放電さ
せられ、露光走査時には、出力のピーク値がダイオード
Ｄ２を通してコンデンサＣ３に充電される。ＭＣＵ２０
は、この出力のピーク値を原稿の地肌濃度として検出す
る。

従来の技術では、このピーク値検呂をソフト的に検知し
ていたが、ランプの５０Ｈｚリプル、Ｗ。

稿の白黒状態により出力変化があり、ソフト的には複雑
である。第１図に示す実施例ではピーク値検出をダイオ
ードＤ２およびコンデンサＣ２で行うので、ソフト的に
は、その読取タイミングと、ピーク値をリセットする（
トランジスタＴｒを導通にする）タイミングを定め、か
つ読取タイミングでＡ−Ｎ　１のアナログ信号をデジタ
ル変換するだけでよいので、簡単である。

また、コンデンサＣ３の電圧■。は、正相増幅器ＯＰ２
の非反転入力端子に接続されているのでＤＡＣＩＯのＯ
ＵＴ端子電圧Ｖｃと同じになる。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によれば、ゲイン指示手段（１０）が
、光電変換手段（Ｄｌ、ＤＰＩ）の電気信号およびゲイ
ン設定手段（２０）によって与えられるデジタルデータ
に対応するレベルのゲイン指示信号を発生しこれを非反
転増幅手段（ＯＦ２）に与えるので、ゲイン指示手段（
ｌＯ）の直線性が維持され、入力光量変化に対する自動
調整範囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を一例で実施する複写機の電気制御部
を示すブロック図である。 第２ａ図は、複写機の光学系の機構概略を示す側面図で
あり、第２ｂ図は、その外観斜視図である。 第２ｃ図は、第２ａ図に示す第１キヤリツジ５１を中心
とした縦断面図であり、第２ｄ図は、第１キヤリツジ５
１の外観斜視図である。 第３ａ図および第３ｂ図は、従来の複写装置の電気制御
部を示すブロック図である。 （ＤＩ、ＯＰＩ　：光電変換手段） ０Ｐ２：増幅器（非反転増幅手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原稿を照明する照明手段； 照明手段による原稿の反射光を受光して受光光量に応じ
   たレベルの電気信号を出力する光電変換手段； 該光電変換手段の電気信号を、与えられるゲイン指示信
   号のレベルに対応したゲインで増幅する非反転増幅手段
   ； 該非反転増幅手段によって増幅された電気信号をデジタ
   ルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段；前記光電変換手段
   の電気信号および与えられるデジタルデータに対応する
   レベルのゲイン指示信号を発生しこれを前記非反転増幅
   手段に与えるゲイン指示手段；および、 前記ゲイン指示手段にゲイン設定用のデジタルデータを
   与えるゲイン設定手段；を備える、光量検出装置。