JPS60133696A - 露光ランプ制御装置 - 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】 〔従来技術〕 複写機の露光ランプにはハロゲンランプが広く用いられ
ている。これはその発光量がきわめて大きくしかも管径
が小さい（６〜８醜φ）ためである。

しかしハロゲンランプは、その発光量が印加電圧の３．
３８乗に比例しく第１図参照）、印加電圧の変動に対し
てきわめて不安定な特性を示す。そこで、印加電圧の変
動を補償するために、第２図に示すようなランプレギュ
レータと称する交流五源安定化装置が必要となる。

この安定化装置は、ハロゲンランプ１と直列にスイッチ
ング回路２を接続したもので、ハロゲンランプ１に印加
される電圧を実効値検知器３に入力してその実効値を噴
知し、差動増幅器４に入力する。差動増幅器４では、も
う一方の端子に入力された基準値５との比較が行なわれ
、その差に応じた信号がスイッチング回路２に出力され
る。そして−スイッチング回路２は入力された信号によ
ってハロゲンランプ１の印加電圧を調整し、ハロゲンラ
ンプ１の発光量を位相制御している。

位相制御された波形は第３図のようになり（半、ザイク
ルを示す）、電圧変動量△Ｖｐを位相制御量Δｔで補償
している。この方法では擬似的な実効値というよりもむ
しろ平均値に近い値を検出して位相制御しており、正確
な実効値をフィードバックするのは困難である。またハ
ロゲンランプの発光量の増減は、ユーザが原稿の濃度あ
るいは好みに応じて複写機の操作部のスイッチノブを操
作する場合、前述したようにハロゲンランプの発光量は
印加電圧の３．３８乗に比例して変化するため、はんの
わずかのスイッチノブを動かしただけで発光量が大きく
変ってしまう。さらにユーザが通常使用する時の発光量
は最大発光量の５０〜１００チの範囲であるため、その
発光量を調整する操作は、第１図の特性曲線からも明ら
かなように非常にむずかしい。

一方、発光量を調整するには、機械的な絞り機構を用い
ることもできるが、複写機の低コスト化を図るため、光
学系に保守の容易なオプティカルファイバアレーを使用
する機械が多く、この種の機械では機械的な絞り機構を
使用することができない。そのため、前述したランプレ
ギュレータと同様に基準値を可変抵抗によって変えて、
位相制御量を変える方式をとっている。

また第４図に示すようなマイクロコンピュータを用いた
ランプレギュレータも使用されている。

このランプレギュレータは、ハロゲンランプ６の印加電
圧をサンプリング回路８に入力して印加電圧のサンプリ
ングを行い、サンプリングした信号をＡ／Ｄ変換器９を
介してマイクロコンピュータ１０に入力する。マイクロ
コンピュータ１０ではＡ／Ｄ変換されたサンプリング信
号を演算処理して実効値を検出し、その実効値に基づい
て決定した位相制御量がスイッチング回路７に出力され
る。

そして、スイッチング回路７は入力された信号によって
ハロゲンランプ６の印加電圧を調整し、ノ・ロゲンラン
プ６の発光量を位相制御している。この第４図に示す装
置は第２図に示すランプレギュレータのアナログ方式よ
りその制御精度は高くなり、ＡＺＤ付マイクロコンピュ
ータの出現によってコストはさらに低減されたが、演算
処理に時間がかかり、応答速度が１〜２サイクル遅れ、
実時間制御がむずかしい。また商用交流電源はかなり歪
んでいるため、印加電圧のサンプリングを１／２サイク
ルに１０数回行う必要があり、制御アルゴリズム（ａｌ
ｇｏｒｉｔｈｍ　）がかなり複雑なものになってしまう
。

上記のように従来例では露光ランプの発光量の安定性及
び調光階調のりニアリテイが得られない。

欠点があった。

〔目的〕

この発明は、上記のような従来の欠点に着目してなされ
たもので、露光ランプの印加′電圧に応じて、その露光
ランプの直流電源を所定時間内に繰返しスイッチング動
作制御を行うことにより、露光ランプの発光量の安定性
お工ひ調光階調のりニアリテイが得られる複写機の露光
ランプ制御装置を提供することを目的とする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第５図はこの発明の基本構成を示すブロック図である。

図において、１１は交流電源を整流し直流電圧に変換す
る手段としての整流回路、１２は整流された脈流を平滑
する平滑回路、１３は平滑回路１２を通過した安定化さ
れていない直流電源電圧を所定時間内において繰り返し
スイッチングすることにより、露光ランプ１４への印加
電圧をチョッパ制御するチョップ回路、１５は露光ラン
プ１４に印加された電圧を入力して平滑する平滑回路、
１６は平滑回路１５を介して露光ランプ１４に印加され
た電圧を検出する検出手段としての電圧モニタ回路、１
７は検出された印加電圧に応じてパルス数変調したパル
ス列により前記スイッチング素子を切り換える手段とし
てのＭ　ＣＵ　（ｍ１ｃｒｎ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｕｎ
ｉｔ　）である。また、第６図に第５図の具体的な回路
例を示す。整流回路１１はコンデンサ１８、ダイオード
１９により、平滑回路１２はコンデンサ２０、抵抗２１
にエリ、平滑回路１５は抵抗２２、コンデンサ２３によ
りそれぞれ構成されている。ＭＣＵｉ７は４に、＜イト
のＲ０　Ｍ　（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ　）
　＋　１２８　′にバイトのｌ（ＡＭ　（ｒａｍｄｏｍ
ａｃｃｅｓｓ　ｒｎｅｍｏｒｙ　）　ｓ’　２ラインの
外部割り込み機能、１６ビツト内部カウンタ、シリアル
Ｉ１０，３２ラインＩ１０ポートを内蔵する。２４は直
流安定化電源で、三端子レギュレータ２５、コンデンサ
２６．２７、抵抗２８から構成され、抵抗２８は三端子
レギュレータにかかる電圧を下げ、三端子レギュレータ
２５の発熱を軽減している。この構成により少なくとも
５ｖの電圧（Ｖｃｃ）が得られ、この電圧ＶＣＣはＩＣ
，ＬＳＩ等に供給される。２９は８ピット逐次比較型Ａ
／Ｄコンバータで、変換時間５０μ派、８ビツトシリア
ル出力の能力を待つ。３０はＦＥＴである。

上記構成に基づいて作用を説明する。

商用交流電源をコンデンサ１８を介してダイオードスタ
ック１９で直流にし、コンデンサ２０２よび抵抗２１に
より平滑する。この時交流電源を必要に応じて降圧し、
整流、平滑してもよい。この平滑された直流電源は、こ
のままでは安定化されていないので、前述したように露
光ランプの印加電圧は変動する。第７図（ａ）に交流電
源を整流した波形図、第７図（ｂ）に平滑した波形図を
それぞれ示すっ そこで、露光ランプ１４の発光量を安定させ、調光階調
のりニアリテイを得るため、印加した電圧を帰還させ、
抵抗２２及びコンデンサ２３で平滑してモニタ電圧を検
出する。第７図１ｃ）にモニタ電圧波形を示す。このモ
ニタ電圧を抵抗３１，３２．３３からなる回路により分
圧して所定の電圧に下げ、Ａ／Ｄコンバータ２９の入力
端子Ａφに入力する。Ａ／Ｄコンバータ２９では、前述
のモニタ電圧がＡ／Ｄ変換され、ＭＣＵｉ７の端子Ｐ１
φからＡ／Ｄコンバータ２８の端子ＣＬＫに入力される
クロックパルスに同期して出力端子０ｔＴＴより出力さ
れる。なお、Ａ／Ｄコンバータ２９には前述の入力端千
人φの他に３チヤンネルの入力端子があり、それらの入
力端子には例えば、複写機の熱定着方式の温度コントロ
ール用セ／サー。

感光体静電電位測定用センサー、原稿濃度認識用センサ
ーの出力が入力される。

交流電源がＯＮされると、ダイオード３４、抵抗３５、
コンデンサ３６により構成される回路によりパルスが発
生し、ＭＣＵ１７は負のパルスを端子１（ＥＳＥＴに入
力してイニシャライズされる。

そして、ＭＣＵ１７の端子Ｔ１にＡ／Ｄコンバータ２９
の出力パルスを入力し、前記モニタ電圧から基準モニタ
電圧を決定し、第８図に示すようにモニタ電圧３８と基
準モニタ電圧３９とを比較器４０により比較してその結
果に対応した数のパルス４１をＭＣＵ１７端子Ｔφから
バッファ３７を介してパルス応答性が良いＦＥＴ３０に
入力する。

第９図にモニタ電圧とパルス数の関係を示す。

Ｆ＋ｙ　’ｒ　３０は、露光ランプ１４に供給される直
流′電源をチョッピングして露光ランプ１４の発光量を
制命１する。直流電源をチョッピングした電圧波形は第
７図（ｄｌのようになり、またパルス数と露光ランプの
発光数との関係は第１０図に示すようになる。

前述した露光ランプ１４の発光量の制御は、パルス列の
パルス幅を変えるのではなく、第１１図に示すように一
定時間（チョップ周期（ｒｃ）という）内のパルス（パ
ルス幅はｔ）の数（ｔｎ）を変化させて行っている。こ
のような変調（パルス数変調（ＰＮＭ））を行ったパル
ス列の一例をパルス幅１−２５μ派、チョップ周期ｔｃ
＝：ｌｍ５ｅｃの場合について第１１図に示す。

次に、第１２図の模式図を参照して上記の・（ルス数変
調について詳しく説明する。

水晶発振部４２により水晶を用いて発生した周波数１２
ＭＨｚの信号を分周部４３でｌ／１２に分周して周波数
１ＭＨｚの信号にし、この信号を内部パルス（パルス幅
は１μ式）として用いる。この内部パルス４４をカウン
タ４５で２５回カウントすると内部割り込みが発生し、
この内部割り込みにエリカウンタ４５に接続されている
ボート（図示せず）を介してカウンタ４５がセット、リ
セットされてパルス幅２５μ気のパルス列４６が発生す
る。このパルス数（ｔｎ）はモニタ電圧に応じて決定さ
れる。すなわち、ＭＣＵ１７に内蔵きれたＲＯＭ（図示
せず）にはモニタ電圧とモニタ電圧に対する基準モニタ
電圧すなわちパルス数（ｔｎ）とがあらかじめ表（ルッ
クアップテーブル）にしてストアされている。したがっ
て、モニタ電圧を検出してルックアップテーブルからパ
ルス数（ｔｎ）を決定し、決定されたパルス数（１口）
の値は内部割り込みの発生と同時にデータレジスタ４７
にセットされる。このパルス数（ｔｎ）はカウンタが０
になったとき、例えば、８ビツトカウンタとして使用し
た場合はＦＦＨに１を加算したとき、すなわち内部割り
込みが発生すると同時にデータレジスタ４７からカウン
タ４５に自動的にセットされる。チョップ周期（ｔｃ）
は１ｍ５ｅＣで一定であるが、パルス数（ｔｎ）のセッ
トと同じようにしてデータレジスタ４７、カウンタ４５
にセットされる。またパルス１（ｔｎ）、チョップ周期
（ｔｃ）の値は周期的にウォッチ（監視）を行って、そ
れぞれレジスタ４８．４９にセットされ、データレジス
タ４７にパルス数（ｔｎ）、チョップ周期（ｔｃ）のど
ちらをセットするかはＦ／Ｆ５０によってコントロール
される。

次に、この発明を複写機に応用した場合の制御動作を第
１３図のフローチャートに基づいて説明する。

シーケンスプログラムに基づいて、まず露光ランプ１４
の点灯が可能かどうか、すなわちランプＯＮ信号が出て
いるかどうかをテストしく５ＴＥＰ−１）、ランプＯＮ
信号が出ていないときは、制御プログラムの最初に復帰
（１−ＬＥＴ’）Ｌ、再びランプＯＮ信号が出ているか
どうかテストする（ＳＴＥＰ−１の■から■に移行）。

ランプＯＮ信号が出ている場合は、外部より設定された
発光量によって、例えば、ユーザーによって設定された
発光量あるいはリアルタイム制御を行うＡＥ（自動原稿
濃度パターン認識装置）付複写機であれば所定の発光−
１によって、またプリスキャン方式のＡｇ付複写機であ
ればプリスキャンによって得られたデータに対応する発
光量によってそれぞれパルス数変調をスタートする（Ｓ
ＴＥＰ−２）。そしてタイマを作動させ（ＳＴＥＰ−３
）、点灯した露光ランプ１４が所定の発光量に達するま
で、前述のモニタ電圧の検出をディレー（ａｅｌａｙ）
する。

タイマで設定した時間（３Ｑ　Ｑ　Ｈｌｓｅｃ）が経過
すると、モニタ電圧を検出して（８ＴＥＰ−４）、Ａ／
Ｄ変換し、ＭＣＵｉ７に入力する。ＭＣＵ１７ではルッ
クアップテーブルより決定されたモニタ電圧に対する基
準モニタ電圧と検出したモニタ電圧とを比較しくｓ’ｔ
”ＦＪｐ−ｓ）、偏差（誤差）を検出する（ｓＴｇｐ−
６）。偏差があるときは、ＦＥＴ３［１に入力するパル
ス数（ｔｎ）を補正しくｓ’ｒｇｐ−１ｏ）、補正した
パルス数によりノφス数変調を行う（５ＴＥＰ−１１）
。なお、この動作は連続しているので点灯した露光ラン
プ１４が瞬時であっても消えることはない。そして、再
びｓ　′ｒ　ｇ　ｐ　−３に戻り（■から■に移行）、
前述したように３００　ｍｃＪ！ｃのディレー後検出し
たモニタ電圧と基準モニタ電圧を比較し、モニタ電圧と
基準モニタ電圧とに偏差がないときは、走査光学系をス
タートさせ（ＳＴＥＰ−９）、コピー動作を開始する。

その後ランプＯＦＦ信号が出ているかどうか、すなわち
走査光学系の動作が終了したかどうかあるいは何かの異
常が発生してランプＯＦＦ信号が出ているかどうかをテ
ストしく５ＴＥＰ−ｉｏ−）、ランプＯＦＦ信号が出て
いないときは、５ＴＥＰ−４に制御が戻り、再びモニタ
電圧を検出し、前述のように基準モニタ電圧とモニタ電
圧とを比較し、偏差があるときは補正したパルス数でパ
ルス数変調を行い、偏差がないときは、そのままのパル
ス数でパルス数変調を行う。次にランプＯＦＦ信号が出
るとパルス数変調を停止し、露光ランプをＯＦＦする。

以後、上記の動作を繰り返し行うことにより、露光ラン
プ１４の安定した制御、調光階調のりニアリテイを得る
ことができる。

なお、ＭＣＵｉ７の出力端子Ｔφよりパルス列を出力し
ているのに、露光ランプ１４の印加電圧が発生しない時
は、露光ランプ１４の断線あるいは電源系のエラーの為
に異常信号が発生したということであり、この時は複写
動作が中断するためランプＯＮ信号は出力されない。

上述のノクルス数変調をより正確に行うため、カウンタ
のセット、リセットに要する時間（，２〜４μ式）を考
慮にいれ、パルス数（１口）からこの時間に相当するパ
ルス数を差し引いたパルス数を用いることもできる。実
施例ではパルス数（ｔｎ）を制御して、パルス数変調を
行ったが、これに加えて、更に第１４図に示すようにデ
ユーティ比すなわちｔ／Ｔの値を変化略せてパルス幅変
調を行うこともできる。パルス数（ｔｎ）すなわち基準
モニタ電圧はｔＬ　０　Ｍのルックアップテーブルにあ
らかじめストアされている基準モニタ電圧により決定し
ていたが、このパルス数（ｔｎ）を近似式により演算し
て決定しても良いっ 通常、ユーザーは露光ランプ１４の最大発光量の５０〜
１００％の範囲、すなわち可変抵抗器の最大抵抗値の５
０〜１００％の範囲で使用するので、第１０図に示すよ
うにパルス幅をより狭くしたパルスを用いてパルス数変
調すれば、可変抵抗器の抵抗値を変化させることによっ
てきめ細く露光ランプ１４０発光量を変えることも可能
となる。

また、上述ではＭＣＵ１７に内蔵された１つのカウンタ
を用いてパルス数変調を行った場合を説明したが、この
方法では多少プログラムによる操作（例えばセット、リ
セット等をする操作）があるので、プログラムによる操
作が複数の入力チャンネルに同時に入力されるとＣＰ　
Ｕ　（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉ
ｔ　）によって実行される操作に支障をきたすことがあ
る。近年実用化されているＭＣＵには、内蔵する１つの
カウンタを用いてデータのセットを初期に行うのみで、
すなわちデータを書き替える時１例えばパルス数（１，
）、チョップ周期（１ｃ）等のデータをセットするとき
、ＣＰＵの操作を行うのみで、後はＣＰＵの操作に支障
なく自動的にパルス数変調ができるようなものがあり、
このようなＭＣＵを用いるとＣＰＵは専らパルス数変調
以外の操作、例えば他のシーケンスコントロールの操作
ができ、ＣＰＵによるシーケンスコントロールは外部に
独立して設けたハードウェア（ｈａｒｄ　ｗａｒｅ　）
と同様に扱われ、ＣＰＵの操作に対する負担が軽減され
る。

露光ランプ１４にハロゲンランプを使用した場８は、発
光量が設定値に立上がるまでに１００〜３００ｍ５ｅｃ
要するから、前述のモニタ電圧を正確に検出するには３
００〜５００ｍ５ｅＣ必要テアル。

そこで複写機の光学系がスタートする前に、あらかじめ
露光ランプ１４を点灯するか、あるいは複写プロセスに
おいてアイドリング（ｉｄｌｉｎｇ　）を行うとき、例
えばコピー前に行っている感光体のイニシャライズを行
うとき（クリーニング等が行なわれる時）に露光ランプ
１４を０．５％程度点灯するかして露光ランプ１４に印
加される上記設定値に立上がった電圧を検出することが
できる。

また、この発明は低出力のハロゲンランプについて適用
可能であることは勿論、高出力の・・ロゲンラングにも
当然応用することができ、モニタ電圧のＡ−Ｄ変換は、
Ａ／Ｄコンバータ２８にかえて、第１５図に示す光−パ
ルス変換素子５１を用いても行うことができる。

〔効果〕。

この発明は以上説明したように、露光ランプの印加電圧
に応じて、その露光ランプの直流電源を所定時間内に繰
返しスイッチング動作制御を行うようにしたため、露光
ランプの発光量の安定性および調光階調のりニアリテイ
を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はハロゲンランプに印加される電圧と発光量の関
係を示す図、第２図は従来の交流電源安定化庚青を示す
図、第３図は位相制御された電圧波形を示す図、第４図
は従来の交流電源安定化装置を示す図、第５図はこの発
明の基本構成を示すブロック図、第６図は第５図の具体
的な回路例を示す回路図、第７図ｆａｔは商用交流電源
の整流された電圧波形の一例を示す図、第７図（ｂ）は
平滑回路を通して平滑された電圧波形の一例を示す図、
第７図ｆｃｌは露光ランプの印加電圧を平滑回路を通し
て平滑した電圧波形の一例を示す図、第７図ｆｄｌは露
光ランプに供給される電圧波形の一例を示す図、第８図
はモニタ電圧と基準モニタ電圧とを比較してパルス列を
出力する様子を示す概念図、第９図はモニタ電圧とパル
ス数との関係を示す図、第１０図はパルス数と露光ラン
プの発光量との関係、あるいは可変抵抗器の抵抗値とラ
ンプの発光量との関係を示す図、第１１図はチョップ回
路に供給されるパルス列の一例を示す図、第１２図はパ
ルス数変調を説明する模式図、第１３図は複写機に応用
した場合のシーケンスプログラムのフローチャート、第
１４図はパルス列の波形の一例を示す図、第１５図は光
−パルス変換素子を用いてに／Ｄ変喚する回路の一例を
示す図である。 １１・・・・・・・・・整流回路 １２・・・・・・・・平滑回路 １３・・・・・・・・・チョップ回路 １４・・・・・・・・・露光ランプ １５・・・・・・・・・平滑回路 １６・・・・・・・・・電圧モニタ回路１７・・・・・
・・・・ＭＣＩＪ 第１図 第２図 第７図 第９図 モニタ電氏 第１０図 ｔｎｉｏ　ｔｎ２０　ハ０ノしスを（ 第１１図 第７３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　直流により点灯する露光ランプの制御装置にお
   いて、交流電源を整流し直流電圧に変換する手段と、前
   記変換手段から出力される安定化されていない直流電圧
   を所定時間内において繰返しスイッチングすることによ
   り、前記露光ランプへの印加電圧を制御するチョッパ制
   御手段と１前記露光ランプの印加電圧を検出する検出手
   段とを有し１前記チョッパ制御手段は検出された印加電
   圧に応じて前記所定時間内におけるスイッチング動作制
   御を行なうことを特徴とする露光ランプ制御装置。
2. （２）検出した露光ランプの印加電圧に従って、前記所
   定時間内におけるスイッチング回数を制御することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光ランプ制御装
   置。