JPS63318541A - 画像形成装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば電子写真プロセスを用いたアナログ
あるいはデジタル複写機、さらにはレーザプリンタなど
の画像形成装置に係り、特に原稿の画像濃度に応じた露
光量制御を行なう画像形成装置に関する。

（従来の技術） 最近、たとえば固定された原稿に対して露光走査装置（
スキャナ）が往復動作することにより原稿を露光走査し
、原稿からの反射光を光学系を介して帯電された感光体
に導き、感光体の表面に原稿の画像に対応した静電潜像
を形成し、この静電潜像を現像した後、用紙上に転写す
るアナログ複写機にあっては、原稿の画像濃度に応じて
露光走査装置の露光量を自動制御するものが開発され、
実用化されている。

この露光量の制御方法は、たとえば原稿からの反射光路
中に受光素子を配置し、この受光素子によって原稿から
の反射光の一部を受光して電気信号に変換することによ
り原稿の画像濃度を検出し、この検出した画像濃度に基
づいて露光走査装置の露光量を決定するものである。

しかし、従来の制御方法は、まず、実際の複写時と同様
に、露光走査装置を原稿の先端部から移動させ、原稿の
全面にわたって露光走査することにより、原稿の画像濃
度を検出し、その検出した画像濃度に基づいて露光走査
装置の露光量を決定し設定する。その後、再び露光走査
装置を原稿の先端部から移動させ、原稿の全面にわたっ
て上記設定された露光量によって露光走査することによ
り、実際の複写動作（画像形成）を行なっていた。

このように、従来は、画像形成走査時の露光量を画像形
成走査以前に一定量としてプリセットするものである。

しかし、この方法では、たとえば第９図にに示すように
、１枚の原稿中に各種濃度のハーフトーンが混在してい
る場合、露光量のプリセット値をいかに設定するかは極
めて困難である。たとえば、最も暗いハーフトーン部ｅ
が白く複写されるように露光量を設定すると、ｅ部の地
かぶりは解消されるかも知れないが、０部に存在するハ
ーフトーン文字ｒＤＪの複写濃度までが薄くなり、ある
いは消されて原稿上の必要情報を失ってしまうという欠
点がある。

そこで、このような各種ハーフトーン部の混在する原稿
に対しても、適正露光量を得る方法として、画像形成走
査を行ないながら前記受光素子によって原稿の画像濃度
検出を行ない、その検出値を基にリアルタイムで露光ラ
ンプの光量をフィードバック制御するものが知られてお
り、その回路構成例を第１０図に示す。この回路は、受
光素子５１で発生した画像濃度に応じた光電流を直流増
幅器５２で電圧値に変換し、それを差動増幅器５３の一
方の入力端に供給する。一方、露光ランプ５４の両端電
圧をフィードバックトランス５５によって検出し、それ
を波形整形回路５６で露光ランプ５４の両端電圧の実効
値に近似した直流電圧に変換し、それを差動増幅器５３
の他方の入力端に供給する。差動増幅器５３は、供給さ
れる両型圧を比較増幅し、その出力をトリガパルス発生
回路５７に送る。トリガパルス発生回路５７は、差動増
幅器５３の出力に応じて電源周波数と同期したトリガパ
ルスを発生し、そのトリガパルスによって露光ランプ５
４と交流電源５８との間に設けられた双方向性サイリス
タ５９の導通角を制御し、露光ランプ５４の両端に印加
される電圧を制御することにより、露光ランプ５４の光
量を制御するものである。

しかし、このような従来の技術にも次のような問題があ
った。すなわち、第１１図は、たとえば第９図の原稿に
対して、画像形成走査中に得られる受光素子５１の出力
電圧（直流増幅器５２の出力）である。この出力電圧の
変化は、第１０図に示したフィードバック回路の入力と
して用いられ、露光量の制御を行なう。ところが、フィ
ードバック回路には、周知の通りオーバーシュートおよ
びアンダーシュートが存在し、これらの現象はフィード
バック回路を使用する以上、程度の差こそあれ回避する
ことは不可能である。このため、第１２図に実際の出力
された露光量を示すように、露光量かオーバーシュート
およびアンダーシュートを示すので、複写画像上にも、
原稿の画像濃度が急変した箇所において濃度の安定しな
い部分が生じるという欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記したように原稿の画像濃度変化に忠実に
対応した適正露光量が得られず、安定した濃度の画像形
成が行なえないという問題点を解決すべくなされたもの
で、原稿の画像濃度変化に忠実に対応した適正露光量が
得られ、常に安定した濃度の画像形成が行なえる画像形
成装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、原稿面に対して露光走査装置が画像形成走査
運動を行ない、前記原稿を露光走査することにより前記
原稿の画像に対応した画像を形成する画像形成装置であ
って、前記露光走査装置が画像形成走査運動を行なう前
に、前記露光走査装置を濃度検出走査運動させることに
より前記原稿を露光走査し、前記原稿からの反射光を電
気信号に変換することにより、前記原稿の画像濃度の変
化に対応した濃度パターンを検出する検出手段と、この
検出手段で検出した濃度パターンに応じて前記露光走査
装置の画像形成走査運動時における露光量を補正制御す
る制御手段とを具備している。

（作用） 画像形成走査以前に原稿の画像濃度の変化に対応した濃
度パターンを検出し、この検出した濃度パターンに応じ
て画像形成走査時の露光量を補正制御するものである。

このような露光量制御を行なうことにより、従来のよう
なフィードバック制御方式よりも正確な露光量補正が行
なえる。したがって、原稿の画像濃度変化に忠実に対応
した適正露光量が得られ、常に安定した濃度の画像形成
が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明に係る画像形成装置の一例として原稿台
固定、露光走査装置移動形のアナログ複写機の外観を示
すものである。すなわち、１は複写機本体で、この本体
１の上面には原稿２を支持する透明な原稿台３が設けら
れていて、この原稿台３上には原稿カバー４が開閉自在
に設けられている。原稿台３の下面側には、原稿台３上
に支持された原稿２を露光走査する露光走査装置（スキ
ャナ）５が左右方向に往復動作自在に設けられている。

露光走査装置５には、たとえば第３図に示すように、複
写倍率と用紙サイズとにより、複写サイズの長手方向の
原稿台３上での限界線を示すための表示部６を備えてい
る。また、原稿台３の下面側左端部には、同じく複写倍
率と用紙サイズとにより、複写サイズの短手方向の原稿
台３上での限界線を示すための表示部７，７が設けられ
ている。これら表示部６，７による限界線指示により、
有効複写範囲（図中斜線部）を表示するようになってい
る。

露光走査装置５は、複写機の電源投入後、ウオームアツ
プ時間が経過して複写可能状態になったとき、上記有効
複写範囲の右端部、すなわち原稿２の後端部をホームポ
ジションとして停止しており、露光走査装置５の往復動
作は、このホームポジションを起点に開始されるものと
する。すなわち、露光走査装置５は、図示しない複写キ
ーが押下されて複写動作が開始されると、原稿２の後端
部から往動作を開始し、原稿２の先端部まで移動する（
以降この動作を濃度検出走査と言うこともある）。この
移動中に原稿２を露光走査することにより、原稿２の画
像濃度を検出する。原稿２の先端部まで移動すると、露
光走査装置５は一端停止した後すぐに復動作を開始し、
原稿２の後端部まで移動する（以降この動作を画像形成
走査と言うこともある）。この移動中に原稿２を露光走
査することにより、実際の複写動作を行なう。原稿２の
後端部まで移動すると、露光走査装置５はその位置をホ
ームポジションとして停止し、往復動作を終了する。

第４図は露光走査装置５を含む光学系部分を示すもので
ある。すなわち、露光走査装置５は、原稿２を照明する
露光ランプ８、この露光ランプ８からの光を原稿面に集
める反射鏡としてのりフレフタ９、原稿２からの反射光
を受けて所定方向へ反射せしめる第１ミラー１０からな
り、これらは第１キヤリツジ１１に固定されている。露
光ランプ８の照明による原稿２からの反射光は第１ミラ
ー１０で反射された後、第１キヤリツジ１１の１／２の
速度で同方向に移動する第２キヤリツジ１２に固定され
た第２ミラー１３および第３ミラー１４で反射され、原
稿台３と平行な方向の光となってレンズユニット１５に
入射する。レンズユニット１５から出射した光は、その
一部が画像濃度検出用の受光素子１６に入射し、残りの
大部分の光は光路長補正用ミラーユニット１７の第４ミ
ラー１８および第５ミラー１９で反射さへれ、さらに第
６ミラー２０で反射した後、感光体２１上に結像される
ようになっている。

なお、露光走査装置５の第１キヤリツジ１１および第２
キヤリツジ１２は、案内レール上を摺動部材などを介し
て往復移動するわけだが、−例としてはステッピングモ
ータによって駆動されるもので、ステッピングモータの
駆動力はブーりおよびタイミングベルトなどによって伝
達され、第１キヤリツジ１１および第２キヤリツジ１２
の往復移動に寄与される。

また、受光素子１６の設置位置は、レンズユニット１５
の後方に限らず、たとえばレンズユニット１５の前方あ
るいは露光ランプ８の近傍に設置してもよい。

さて、受光素子１６に入射した原稿２の画像濃度に応じ
た反射光は、受光素子１６によって光検出電流に変換さ
れる。この受光索子１６の出力信号を露光制御部２２に
送り、この露光制御部２２によって露光ランプ８の光量
を制御することにより、露光走査装置５の露光量を制御
するようになっている。

以下、露光制御部２２について第１図を参照して説明す
る。この露光制御部２２は、受光素子１６からの光検出
電流を電圧値に変換する直流増幅回路３１、この直流増
幅回路３１の出力電圧を適当なサンプリング周期でデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３２、このＡ／Ｄ変
換回路３２から出力されるデジタル信号に基づき所定の
演算処理を行なうことにより、デジタル化された露光量
補正信号を算出する演算回路（たとえば複写機全体の制
御を司る主制御部内のマイクロブセッサ）３３、この演
算回路３３で算出された露光量補正信号を一時記憶する
記憶回路３４、画像形成走査時この記憶回路３４に記憶
されている露光量補正信号を読出してアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換回路３５、露光ランプ８の両端電圧を
検出するフィードバックトランス３６、このフィードバ
ックトランス３６の出力電圧を露光ランプ８の両端電圧
の実効値に近似した直流電圧に変換する波形整形回路３
７、この波形整形回路３７の出力電圧およびＤ／Ａ変換
回路３５の出力電圧を受入れ、両型圧を比較増幅する差
動増幅回路３８、この差動増幅回路３８の出力電圧に応
じたトリガパルスを発生するトリガパルス発生回路３９
、露光ランプ８と交流電源４０との間に直列に接続され
、トリガパルス発生回路３９から出力されるトリガパル
スによって導通角が制御される双方向性サイリスタ４１
によって構成されている。

このような構成において、露光制御部２２の動作を説明
する。まず、濃度検出走査時、露光ランプ８の両端に印
加される電圧の実効値を一定に制御することにより、露
光ランプ８を一定の光量で点灯して原稿２を照明する。

原稿２からの反射光は受光素子１６に入射して光検出電
流に変換される。受光素子１６に生じた光検出電流は直
流増幅回路３１で電圧値に変換され、Ａ／Ｄ変換回路３
２に送られる。Ａ／Ｄ変換回路３２は、直流増幅回路３
１の出力電圧を適当なサンプリング周期でデジタル信号
に変換する。ここで、デジタル化された直流増幅回路３
１の出力電圧　（受光素子１６の出力電圧）の−例を示
すと第５図のようになり、原稿２の画像濃度の変化に対
応した濃度パターンとなる。この例は、たとえば第９図
に示した原稿に対して濃度検出走査を行なった場合を示
している。

こうしてデジタル化された受光素子１６の出力電圧は、
Ａ／Ｄ変換回路３２から演算回路３３に送られる。演算
回路３３は、Ａ／Ｄ変換回路３２からのデジタル信号に
基づき所定の演算を行なうことにより、原稿２の画像濃
度変化に応じた適正露光量となるデジタル化露光量補正
信号を算出する。ここで、算出されたデジタル化露光量
補正信号の一例を示すと第６図のようになり、きわめて
原稿２の画像濃度変化に忠実に対応した露光量補正信号
が得られる。なお、この実施例では、原稿２の後端から
濃度検出走査を行なうので、第５図の例から明らかなよ
うに、Ａ／Ｄ変換回路３２から得られるデジタル信号は
原稿２の濃度パターンに対して左右逆転する。したがっ
て、演算回路３３では、デジタル信号の時系列を逆に変
換した後、第６図に示すような露光量補正信号を算出す
ることになる。

こうして算出されたデジタル化露光量補正信号は、演算
回路３３から記憶回路３４に送られ、そこに一時記憶さ
れる。その結果、記憶回路３４には、検出された原・稿
２の画像濃度の変化に対応した濃度パターンに対する露
光量補正信号のパターンが記憶されることになる。

次に、画像形成走査時、Ｄ／Ａ変換回路３５は、記憶回
路３４に記憶されているデジタル化露光量補正信号を順
次読出し、アナログ信号に変換して差動増幅器３８に送
る。一方、露光ランプ８の両端電圧は、フィードバック
トランス３６によって検出され、波形整形回路３７で露
光ランプ８の両端電圧の実効値に近似した直流電圧に変
換され、差動増幅器３８に送られる。差動増幅器３８は
、入力された両電圧を比較増幅し、両電圧の差に応じた
電圧をトリガパルス発生回路３９へ出力する。

トリガパルス発生回路３９は、入力された差動増幅器３
８の出力電圧に応じて電源４０の周波数と同期したトリ
ガパルスを発生し、そのトリガパルスによってサイリス
タ４１の導通角を制御し、露光ランプ８の両端に印加さ
れる電圧の実効値を制御する。これにより、露光ランプ
８の光量は原稿２の画像濃度変化に応じて制御され、そ
の結果、原稿２の画像濃度変化に忠実に対応した適正露
光量が得られる。

このような制御によって露光ランプ８を点灯させ、原稿
２を露光走査する。この露光走査による原稿２からの反
射光は、第１ミラー１０ないし第３ミラー１４、レンズ
ユニット１５および第４ミラー１８ないし第６ミラー２
０を経由して感光体２１上に結像され、感光体２１上に
原稿２の画像に対応した静電潜像が形成される。この静
電潜像は図示しない現像器によって現像されてトナー像
となり、このトナー像は図示しない用紙上に転写され、
図示しない定着装置で定着されることになる。

本発明の要旨は、画像形成走査を行なう前に原稿２の画
像濃度の変化に対応した濃度パターンを検出し、その検
出した濃度パターンに応じて画像形成走査時の露光量を
補正制御することにある。

したがって、濃度検出走査は、上記実施例のように露光
走査装置５の往動作時でもよいし、画像形成走査と同じ
露光走査装置５の復動作時でもよい。

画像形成走査と同じ復動作時に濃度検出走査を行なう場
合、画像形成走査を行なう以前に一度、露光走査装置５
を往復動作させる必要がある。この場合、原稿２の先端
から濃度検出走査を行なうことになるので、Ａ／Ｄ変換
回路３２から得られるデジタル信号は原稿２の濃度パタ
ーンと一致し、したかって演算回路３３におけるデジタ
ル信号の時系列を逆に変換する処理は不要になる。

また、１枚の原稿から複数枚の複写を連続的に行なう際
（マルチコピーの際）は、濃度検出走査は一度だけ行な
えばよく、画像形成走査中は記憶回路３４に記憶された
露光量補正信号を読出すだけでよい。なお、記憶回路３
４の記憶容量を出来る限り省くために、一定信号値が連
続して継続する場合は、周知のバンド圧縮法などの技術
を用いて記憶すべき信号量を減らすようにするのが望ま
しい。

なお、前述したように記憶回路３４に記憶された露光量
補正信号により適正露光量となるように制御を行なう場
合、第７図（ａ）に示すように、入力された露光量補正
信号に対する露光ランプ８の発光量の応答は、実際には
第７図（ｂ）に示すように微小時間δ１．δ２の遅れを
示す。これは、第１図の回路中にフィードバックトラン
スおよび差動増幅回路などが含まれているためであり、
避けられない。この微小時間δ１．δ２の遅れを防止す
るには、第８図に示すように、露光量補正信号の立上が
り、立下がりのタイミングを微小時間δ１．δ２だけ前
倒しにしてや−リ、露光ランプ８の発光立上がり、立下
がりの遅れを補えばよい。

このように、露光量補正信号に時間的補正を加えてやる
ことにより、原稿２の画像濃度変化に忠実に対応した適
正露光量が得られる。

このように、画像形成走査以前に原稿の画像濃度の変化
に対応した濃度パターンを検出し、この検出した濃度パ
ターンに対応する露光量補正信号のパターンを記憶して
おき、画像形成走査時、この記憶してある露光量補正信
号のパターンにしたかって露光量を補正制御するもので
ある。このような露光量制御を行なうことにより、従来
のようなフィードバック制御方式よりも正確な露光量補
正が行なえる。したがって、原稿の画像濃度変化に忠実
に対応した適正露光量が得られ、常に安定した濃度の複
写が可能となる。特に、各種濃度のハーフトーンが混在
している原稿に対しても、画像濃度変化に忠実に対応し
、安定した濃度の複写画像が得られる。

なお、前記実施例では、電子写真プロセスを用いたアナ
ログ複写機に適用した場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものでなく、たとえば電子写真プロ
セスを用いたデジタル複写機、さらにはレーザプリンタ
などの画像形成装置にも適用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、原稿の画像濃度変
化に忠実に対応した適正露光量が得られ、常に安定した
濃度の画像形成か行なえる画像形成装置を提・供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例を説明するため
のもので、第１図は露光制御部の構成図、第２図は複写
機の外観を示す斜視図、第３図は原稿台の部分を説明す
るための平面図、第４図は光学系部分の構成図、第５図
はデジタル化された受光素子の出力電圧例を示す波形図
、第６図はデジタル化された露光量補正信号例を示す波
形図、第７図および第８図は露光量補正信号に加える時
間的補正を説明するための信号波形図、第９図は各種濃
度のハーフトーンが混在している原稿の例を示す図、第
１０図は従来のフィードバック方式による露光制御回路
を示す構成図、第１１図は受光素子の出力電圧例を示す
波形図、第１２図は実際に出力された露光量を示す波形
図である。 ２・・・・・・原稿、３・・・・・・原稿台、５・・・
・・・露光走査装置、８・・・・・・露光ランプ、１０
．１３，１４．１ｇ。 １９．２０・・・・・・ミラー、１５・・・・・・レン
ズユニット、１６・・・・・・受光素子、２１・・・・
・・感光体、２２・・・・・・露光制御部、　３１・・
・・・・直流増幅回路、　３２・・・・・・Ａ／Ｄ変換
回路、３３・・・・・・演算回路、３４・・・・・・記
憶回路、３５・・・・・・Ｄ／Ａ変換回路、３６・・・
・・・フィードバックトランス、３７・・・・・・波形
整形回路、３８・・・・・・差動増幅回路、３９・・・
・・・トリガパルス発生回路、４０・・・・・・交流電
源、４１・・・・・・双方向性サイリスタ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 ７第３図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第７図 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿面に対して露光走査装置が画像形成走査運動
   を行ない、前記原稿を露光走査することにより前記原稿
   の画像に対応した画像を形成する画像形成装置であって
   ； 前記露光走査装置が画像形成走査運動を行なう前に、前
   記露光走査装置を濃度検出走査運動させることにより前
   記原稿を露光走査し、前記原稿からの反射光を電気信号
   に変換することにより、前記原稿の画像濃度の変化に対
   応した濃度パターンを検出する検出手段と； この検出手段で検出した濃度パターンに応じて前記露光
   走査装置の画像形成走査運動時における露光量を補正制
   御する制御手段と を具備したことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記制御手段は、前記検出手段で検出された濃度
   パターンに対応する露光量補正信号のパターンを記憶し
   ておき、前記露光走査装置の画像形成走査運動時、この
   記憶してある露光量補正信号のパターンにしたがって露
   光量の補正制御を行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の画像形成装置。
3. （３）前記記憶する露光量補正信号はデジタル化されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の画像
   形成装置。
4. （４）前記露光量補正信号に時間的補正を加えることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。
5. （５）前記露光走査装置の濃度検出走査運動は画像形成
   走査運動と逆方向に行なわれることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の画像形成装置。
6. （６）前記露光走査装置の濃度検出走査運動は画像形成
   走査運動と同方向であり、これを画像形成走査運動を行
   なう前に行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像形成装置。