(57)【要約】     【課題】  光ビームの光量変動に起因して光ビームの検知タイミングに誤差が発生するのを防止でき、かつ、反射光による誤検知を防止できる光ビーム検出装置を提供する。    【解決手段】  この光ビーム検出装置では、イネーブル回路３４は、第１増幅器３１からの第１の電圧信号Ｖ１の絶対値と第２増幅器３２からの第２の電圧信号Ｖ２の絶対値の少なくとも一方がしきい値電圧−Ｖthの絶対値を越えたときに出力回路３５に第１の制御信号Ｓｅ１を出力して出力回路３５を動作状態にする。一方、イネーブル回路３４は、第１の出力電圧Ｖ１と第２の出力電圧Ｖ２の両方がしきい値電圧−Ｖthの絶対値以下であるときに出力回路３５に第２の制御信号Ｓｅ２を出力して出力回路３５を非動作状態にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光電変換部と、第２の光電変換部と、
上記第１の光電変換部が出力する第１の出力信号と上記第２の光電変換部が出力する第２の出力信号とが入力されると共に上記第１の出力信号と上記第２の出力信号とを比較して、この比較の結果に基づいて、光ビーム検出信号を生成して出力する比較出力部と、
上記第１の光電変換部からの上記第１の出力信号と上記第２の光電変換部からの上記第２の出力信号とが入力されると共に上記第１の出力信号と上記第２の出力信号の少なくとも一方が所定のしきい値を越えたときに上記比較出力部に第１の制御信号を出力して上記比較出力部を動作状態にする一方、上記第１の出力信号と上記第２の出力信号の両方が上記しきい値以下であるときに上記比較出力部に第２の制御信号を出力して上記比較出力部を非動作状態にする制御部とを備えたことを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ビーム検出装置において、
上記制御部は、
上記しきい値にヒステリシスを設定するヒステリシス設定部を備えたことを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光ビーム検出装置において、
上記第１の光電変換部は、
第１の光電変換素子と、この第１の光電変換素子が出力する第１の電流信号を第１の電圧信号に変換して上記第１の電圧信号を上記第１の出力信号として出力する第１の信号変換部とを有し、
上記第２の光電変換部は、
第２の光電変換素子と、この第２の光電変換素子が出力する第２の電流信号を第２の電圧信号に変換して上記第２の電圧信号を上記第２の出力信号として出力する第２の電圧変換部とを有することを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ビーム検出装置において、
上記制御部は、
上記第１の電圧変換部からの上記第１の出力信号と上記所定のしきい値としてのしきい値電圧とが入力されると共に上記第１の出力信号と上記しきい値電圧とを比較してこの比較の結果を表す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
上記第２の電圧変換部からの上記第２の出力信号と上記しきい値電圧とが入力されると共に上記第２の出力信号と上記しきい値電圧とを比較してこの比較の結果を表す第２の比較信号を出力する第２の比較器と、
上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とが入力されると共に、上記第１の比較信号が上記第１の出力信号が上記しきい値電圧を越えたことを表している場合と、上記第２の比較信号が上記第２の出力信号が上記しきい値電圧を越えたことを表している場合とに、上記第１の制御信号を上記比較出力部に出力する一方、上記第１の比較信号が上記第１の出力信号が上記しきい値電圧以下であることを表しており、かつ、上記第２の比較信号が上記第２の出力信号が上記しきい値電圧以下であることを表している場合に、上記第２の制御信号を上記比較出力部に出力する制御信号生成部とを有することを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ビーム検出装置において、
上記制御信号生成部は、
上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とが入力される論理演算回路を有することを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光ビーム検出装置において、
上記制御信号生成部は、
上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とが入力されると共に上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とを加算した加算信号を出力する信号加算部と、
上記信号加算部が出力する加算信号をクランプするクランプ部とを有することを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光ビーム検出装置において、
上記比較出力部は、
上記第１の出力信号と上記第２の出力信号が入力されると共に上記第１,第２の出力信号をそれぞれ所定の基準電圧と比較してこの比較の結果を表す第１,第２の基準比較信号を出力する基準比較器と、
上記基準比較器からの上記第１,第２の基準比較信号が入力され、上記第１の基準比較信号と上記第２の基準比較信号とを比較して、この比較の結果に基づいて、光ビーム検出信号を生成して出力する出力回路とを有することを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光ビーム検出装置において、
上記出力回路は、
上記第１の基準比較信号が入力される第１の入力端子と、上記第２の基準比較信号が入力される第２の入力端子と、上記制御部からの上記第１,第２の制御信号が入力される制御信号入力端子と、上記光ビーム検出信号を出力する出力端子と、
上記第１の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第１のトランジスタと、上記第２の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタのエミッタに一端が接続された第１の抵抗と、上記第２のトランジスタのエミッタに一端が接続された第２の抵抗と、
上記第１の抵抗の他端にコレクタが接続され、エミッタが接地された第３のトランジスタと、上記第２の抵抗の他端にコレクタが接続され、ベースが上記第３のトランジスタのベースに接続され、エミッタが接地された第４のトランジスタと、
コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記第１の抵抗の他端に接続され、エミッタが上記第３のトランジスタのベースに接続された第５のトランジスタと、
一端が上記第３のトランジスタのベースに接続され、他端が接地された第３の抵抗と、一端が上記電源に接続された第４の抵抗と、
上記第４の抵抗の他端にコレクタが接続され、上記第２の抵抗の他端にベースが接続された第６のトランジスタと、上記第６のトランジスタのベースにエミッタが接続され、上記制御信号入力端子にベースが接続され、コレクタが接地された制御信号入力トランジスタと、
一端が上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、他端が接地された第５の抵抗と、一端が上記電源に接続され、他端が上記出力端子に接続された第６の抵抗と、
コレクタが上記出力端子に接続され、ベースが上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、エミッタが接地された出力トランジスタとを有し、
上記第１〜第６のトランジスタおよび上記出力トランジスタはＮＰＮトランジスタであり、上記制御信号入力トランジスタはＰＮＰトランジスタであることを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光ビーム検出装置において、
上記出力回路は、
上記第１の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第１のトランジスタと、上記第２の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタのエミッタに一端が接続された第１の抵抗と、上記第２のトランジスタのエミッタに一端が接続された第２の抵抗と、
上記第１の抵抗の他端にコレクタが接続され、エミッタが接地された第３のトランジスタと、上記第２の抵抗の他端にコレクタが接続され、ベースが上記第３のトランジスタのベースに接続され、エミッタが接地された第４のトランジスタと、
コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記第１の抵抗の他端に接続され、エミッタが上記第３のトランジスタのベースに接続された第５のトランジスタと、
一端が上記第３のトランジスタのベースに接続され、他端が接地された第３の抵抗と、一端が上記電源に接続された第４の抵抗と、
上記第４の抵抗の他端にコレクタが接続され、上記第２の抵抗の他端にベースが接続された第６のトランジスタと、
コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記制御信号入力端子に接続され、エミッタが上記第１のトランジスタのエミッタに接続された制御信号入力トランジスタと、
一端が上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、他端が接地された第５の抵抗と、一端が上記電源に接続され、他端が上記出力端子に接続された第６の抵抗と、コレクタが上記第６の抵抗の他端に接続され、ベースが上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、エミッタが接地された出力トランジスタとを有し、
上記第１〜第６のトランジスタおよび上記出力トランジスタと上記制御信号入力トランジスタはＮＰＮトランジスタであることを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ビーム検出装置において、
上記制御部が出力する上記第１,第２の制御信号における上限値が、上記基準比較器が出力する上記第１,第２の基準比較信号における上限値よりも高く、
かつ、上記制御部が出力する上記第１,第２の制御信号における下限値が、上記基準比較器が出力する上記第１,第２の基準比較信号における下限値よりも低いことを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光ビーム検出装置において、
上記第４のトランジスタのコレクタ電圧をクランプして上記コレクタ電圧が飽和しないようにするクランプ部を備えたことを特徴とする光ビーム検出装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光ビーム検出装置を備えたプリンタ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ビームのスポットが所定位置を通過したタイミングを検知する光ビーム検出装置およびプリンタ機器に関し、例えば、光走査記録計の同期センサなどとして用いられる同期検出回路をなす光ビーム検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザービームプリンタなどにおいて、光ビームスポットの通過するタイミングを検出するための受光素子としてフォトダイオードが用いられている。すなわち、光ビームスポットの通過位置にフォトダイオードを配置し、そのフォトダイオードから出力される光電流の変化を検出することで印字開始タイミングを検出する。
【０００３】
この光ビームの検出方法によれば、光ビームの強度自身が変化するとフォトダイオードから出力される光電流も変化し、この光電流による信号レベルも変化する。このため、この信号レベルを所定のしきい値と比較して、光ビームスポットが上記フォトダイオードを通過するタイミングを検出するに際し、上記信号レベルの変化に起因して、上記タイミングの検出誤差が生じる。
【０００４】
この誤差を解消するために、受光素子として受光面が２分割されたフォトダイオードを用い、光学的プッシュプルを取ることによって、上記タイミングを検出する技術が提案されている(例えば、特許文献１(特開平４−２４７７６１号公報)参照)。これによれば、フォトダイオードから出力される光電流の波高が変化しても、検出タイミングを一定に保つことができる。
【０００５】
ところで、上記技術による光ビーム検出装置の構成を実現した光学系において、光源のスポットをポリゴンミラーによりスキャンすることに起因して、設計された所定の光路とは異なった光路の反射光によってビームスポットが生じてフォトダイオードに入射されることがある。この反射光によるビームスポットの光量は、検出すべき光ビームの光量に対して十分に小さいものの、この光ビーム検出装置では検出してしまう。このような反射光の検出は、上記光ビーム検出装置を印刷機器に組み込んだ場合、印刷機器の誤動作の原因となる。
【０００６】
そこで、上記反射光に起因する誤検知を防ぐために、所定のしきい値以下の光量の光ビームがフォトダイオードに入射しても、検出信号を出力しないようにした光ビーム検出装置が提案されている。
【０００７】
この光ビーム検出装置は、図９に示すように、第１のフォトダイオードＰＤ１の出力側が第１の増幅器１１に接続され、第２のフォトダイオードＰＤ２の出力側は第２の増幅器１２に接続されている。この第１の増幅器１１の出力端子は定電圧源１４を経由して比較器１３の入力端子に接続され、第２の増幅器１２の出力端子は比較器１３のもう１つの入力端子に直接接続されている。一方、上記第１,第２のフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２の入力側は定電圧源１０を経由して接地されている。図１０(Ａ)に示すように、上記第１のフォトダイオードＰＤ１の受光面と第２のフォトダイオードＰＤ２の受光面とが、矢印２１で示す光ビームスポットの進行方向に沿って、所定の間隔を隔てて配置されている。
【０００８】
この光ビーム検出装置では、第１のフォトダイオードＰＤ１の出力信号は、第１の増幅器１１によって、信号電流から信号電圧に変換され、反転され、増幅され、さらに、定電圧源１４でレベルシフトされて、比較器１３に入力される。一方、第２のフォトダイオードＰＤ２の出力信号は、第２の増幅器１２によって、信号電流から信号電圧に変換され、反転され、増幅されて、比較器１３に入力される。
【０００９】
図１０(Ａ)に示すように、矢印２１で示す方向に、光ビームスポットが通過した場合の各信号波形を図１０(Ｂ)に示す。図１０(Ｂ)に、上記第１のフォトダイオードＰＤ１の出力信号による信号電流Ｉ１の波形を実線で示し、第２のフォトダイオードＰＤ２の出力信号による信号電流Ｉ２の波形を破線で示す。また、上記第１の増幅器１１から出力され、かつ、定電圧源１４でもってしきい値Ｖthだけレベルシフトされた信号電圧Ｖ１の波形を実線で示す。また、上記第２の増幅器１２から出力された信号電圧Ｖ２の波形を破線で示す。
【００１０】
この信号電圧Ｖ１およびＶ２は、上記比較器１３に入力され、この比較器１３は、上記信号電圧Ｖ１と信号電圧Ｖ２のクロス点Ｘ１で立ち下がる出力パルスＶout１を出力端子ＯＵＴに出力する。
【００１１】
ここで、第２のフォトダイオードＰＤ２に反射によるビームスポットが入射されて、図１０(Ｂ)に示すように、信号電流Ｉ２の波形に、上記反射によるビームスポットによる波形のこぶＢＳＩが発生すると、信号電圧Ｖ２の波形に、こぶＢＳＶが生じる。しかし、このこぶＢＳＶのレベルが上記しきい値Ｖthよりも低い場合は、出力パルスＶout１の波形にこぶＢＳＰが生じることはない。
【００１２】
しかし、この光ビーム検出装置のように、第１の増幅器１１が出力する信号電圧を定電圧源１４でレベルシフトした場合には、以下に説明する別の問題が発生する。
【００１３】
すなわち、ビームスポットの光量は、常に一定に保つことは困難で、ある程度の変動を見込む必要がある。したがって、たとえば、図１０(Ａ)に矢印２１で示す方向に通過する光ビームスポットの光ビーム強度が変動すると、信号電流Ｉ１,Ｉ２の波形の波高値が変動し、信号電圧Ｖ１およびＶ２は、図１０(Ｃ)に一例が示されるように変動する。つまり、電圧Ｖ１が電圧Ｖ１a,Ｖ１b,Ｖ１cのように変動し、電圧Ｖ２が電圧Ｖ２a,Ｖ２b,Ｖ２cのように変動する。この電圧変動によって、上記電圧Ｖ１とＶ２とのクロス点Ｘ１は、クロス点Ｘ１a,Ｘ１b,Ｘ１cのように変動する。つまり、上記電圧変動によって、検出パルスＶout１の立下りのタイミングがΔＸ１の時間幅で変動することになる。したがって、光ビームスポットの検知タイミングに誤差が発生するという問題が起こる。したがって、この光ビーム検知装置を例えばプリンタに組み込んだ場合、印字開始タイミングがずれて印字文字が滲んでしまう。
【特許文献１】特開平４−２４７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、光ビームの光量変動に起因して光ビームの検知タイミングに誤差が発生するのを防止でき、かつ、反射光による誤検知を防止できる光ビーム検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の光ビーム検出装置は、第１の光電変換部と、第２の光電変換部と、
上記第１の光電変換部が出力する第１の出力信号と上記第２の光電変換部が出力する第２の出力信号とが入力されると共に上記第１の出力信号と上記第２の出力信号とを比較して、この比較の結果に基づいて、光ビーム検出信号を生成して出力する比較出力部と、
上記第１の光電変換部からの上記第１の出力信号と上記第２の光電変換部からの上記第２の出力信号とが入力されると共に上記第１の出力信号と上記第２の出力信号の少なくとも一方が所定のしきい値を越えたときに上記比較出力部に第１の制御信号を出力して上記比較出力部を動作状態にする一方、上記第１の出力信号と上記第２の出力信号の両方が上記しきい値以下であるときに上記比較出力部に第２の制御信号を出力して上記比較出力部を非動作状態にする制御部とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
この発明の光ビーム検出装置によれば、上記制御部は、第１の光電変換部からの第１の出力信号と第２の光電変換部からの第２の出力信号の少なくとも一方が所定のしきい値を越えたときに上記比較出力部に第１の制御信号を出力して上記比較出力部を動作状態にする。一方、上記制御部は、上記第１の出力信号と上記第２の出力信号の両方が上記しきい値以下であるときに上記比較出力部に第２の制御信号を出力して上記比較出力部を非動作状態にする。
【００１７】
したがって、この光ビーム検出装置によれば、第１の光電変換部と第２の光電変換部の両方共に所定の光量以下の光ビームしか入射せず、上記第１の出力信号と第２の出力信号の両方が上記しきい値以下である場合には、上記比較出力部は動作せず、光ビーム検出信号は出力されない。
【００１８】
したがって、この発明によれば、従来のように光電変換部の出力信号をレベルシフトさせることなく、反射光による誤検知を防止できるから、上記レベルシフトに起因する光ビームの検知タイミングの誤差も発生しない。
【００１９】
したがって、この発明によれば、光ビームの光量変動に起因して光ビームの検知タイミングに誤差が発生するのを防止でき、かつ、反射光による誤検知を防止できる光ビーム検出装置が実現される。
【００２０】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御部は、上記しきい値にヒステリシスを設定するヒステリシス設定部を備えた。
【００２１】
この実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御部が備えるヒステリシス設定部は、上記しきい値にヒステリシスを設定するから、上記第１,第２の出力信号が上記しきい値近辺になるようなノイズ光による誤動作を防止できる。
【００２２】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記第１の光電変換部は、
第１の光電変換素子と、この第１の光電変換素子が出力する第１の電流信号を第１の電圧信号に変換して上記第１の電圧信号を上記第１の出力信号として出力する第１の信号変換部とを有し、
上記第２の光電変換部は、
第２の光電変換素子と、この第２の光電変換素子が出力する第２の電流信号を第２の電圧信号に変換して上記第２の電圧信号を上記第２の出力信号として出力する第２の電圧変換部とを有する。
【００２３】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記第１,第２の光電変換部は、第１,第２の信号変換部によって、第１,第２の光電変換素子が出力する第１,第２の電流信号を第１,第２の電圧信号に変換して、第１,第２の出力信号として出力する。つまり、この実施形態によれば、第１,第２の出力信号を電圧信号とするので、比較出力部および制御部における第１,第２の出力信号を処理し易くできる。
【００２４】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御部は、上記第１の電圧変換部からの上記第１の出力信号と上記所定のしきい値としてのしきい値電圧とが入力されると共に上記第１の出力信号と上記しきい値電圧とを比較してこの比較の結果を表す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
上記第２の電圧変換部からの上記第２の出力信号と上記しきい値電圧とが入力されると共に上記第２の出力信号と上記しきい値電圧とを比較してこの比較の結果を表す第２の比較信号を出力する第２の比較器と、
上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とが入力されると共に、上記第１の比較信号が上記第１の出力信号が上記しきい値電圧を越えたことを表している場合と、上記第２の比較信号が上記第２の出力信号が上記しきい値電圧を越えたことを表している場合とに、上記第１の制御信号を上記比較出力部に出力する一方、上記第１の比較信号が上記第１の出力信号が上記しきい値電圧以下であることを表しており、かつ、上記第２の比較信号が上記第２の出力信号が上記しきい値電圧以下であることを表している場合に、上記第２の制御信号を上記比較出力部に出力する制御信号生成部とを有する。
【００２５】
この実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御部を、第１,第２の比較器と、制御信号生成部とで構成する。上記第１,第２の比較器は、電圧比較器(コンパレータ)で構成でき、上記制御信号生成部は、たとえば、論理演算回路で構成できる。
【００２６】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御信号生成部は、上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とが入力される論理演算回路(ＡＮＤ回路)を有する。
【００２７】
この実施形態では、上記制御信号生成部を論理演算回路(ＡＮＤ回路)で構成でき、簡単な回路で制御信号生成部を構成できる。
【００２８】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御信号生成部は、上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とが入力されると共に上記第１の比較信号と上記第２の比較信号とを加算した加算信号を出力する信号加算部と、上記信号加算部が出力する加算信号をクランプするクランプ部とを有する。
【００２９】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記制御信号生成部を、信号加算部とクランプ部とで構成できる。また、クランプ部で、信号加算部が出力する加算信号をクランプして、加算信号のレベルを制限できる。
【００３０】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記比較出力部は、
上記第１の出力信号と上記第２の出力信号が入力されると共に上記第１,第２の出力信号をそれぞれ所定の基準電圧と比較してこの比較の結果を表す第１,第２の基準比較信号を出力する基準比較器と、
上記基準比較器からの上記第１,第２の基準比較信号が入力され、上記第１の基準比較信号と上記第２の基準比較信号とを比較して、この比較の結果に基づいて、光ビーム検出信号を生成して出力する出力回路とを有する。
【００３１】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記比較出力部は、基準比較器によって、上記第１,第２の出力信号を上記基準電圧と比較して第１,第２の基準比較信号を出力する。したがって、たとえば、上記第１(または第２)の出力信号が上記基準電圧を越えた場合にのみ、第１(または第２)の基準比較信号をアクティブレベルにする一方、上記第１(または第２)の出力信号が上記基準電圧以下の場合に、第１(または第２)の基準比較信号を非アクティブレベルにすることが可能になる。したがって、上記第１,第２の出力信号から上記基準電圧以下の変動成分を除くことができ、ノイズ光の影響を抑制できる。
【００３２】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記出力回路は、
上記第１の基準比較信号が入力される第１の入力端子と、上記第２の基準比較信号が入力される第２の入力端子と、上記制御部からの上記第１,第２の制御信号が入力される制御信号入力端子と、上記光ビーム検出信号を出力する出力端子と、
上記第１の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第１のトランジスタと、上記第２の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタのエミッタに一端が接続された第１の抵抗と、上記第２のトランジスタのエミッタに一端が接続された第２の抵抗と、
上記第１の抵抗の他端にコレクタが接続され、エミッタが接地された第３のトランジスタと、上記第２の抵抗の他端にコレクタが接続され、ベースが上記第３のトランジスタのベースに接続され、エミッタが接地された第４のトランジスタと、
コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記第１の抵抗の他端に接続され、エミッタが上記第３のトランジスタのベースに接続された第５のトランジスタと、
一端が上記第３のトランジスタのベースに接続され、他端が接地された第３の抵抗と、一端が上記電源に接続された第４の抵抗と、
上記第４の抵抗の他端にコレクタが接続され、上記第２の抵抗の他端にベースが接続された第６のトランジスタと、上記第６のトランジスタのベースにエミッタが接続され、上記制御信号入力端子にベースが接続され、コレクタが接地された制御信号入力トランジスタと、
一端が上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、他端が接地された第５の抵抗と、一端が上記電源に接続され、他端が上記出力端子に接続された第６の抵抗と、
コレクタが上記出力端子に接続され、ベースが上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、エミッタが接地された出力トランジスタとを有し、
上記第１〜第６のトランジスタおよび上記出力トランジスタはＮＰＮトランジスタであり、上記制御信号入力トランジスタはＰＮＰトランジスタである。
【００３３】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記出力回路を、７つのＮＰＮトランジスタと１つのＰＮＰトランジスタと６つの抵抗とで構成できる。したがって、第１,第２の基準比較信号に基づく光ビーム検出信号の出力の応答を高速にできる。
【００３４】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記出力回路は、
上記第１の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第１のトランジスタと、上記第２の入力端子にベースが接続され、コレクタが電源に接続された第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタのエミッタに一端が接続された第１の抵抗と、上記第２のトランジスタのエミッタに一端が接続された第２の抵抗と、
上記第１の抵抗の他端にコレクタが接続され、エミッタが接地された第３のトランジスタと、上記第２の抵抗の他端にコレクタが接続され、ベースが上記第３のトランジスタのベースに接続され、エミッタが接地された第４のトランジスタと、
コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記第１の抵抗の他端に接続され、エミッタが上記第３のトランジスタのベースに接続された第５のトランジスタと、
一端が上記第３のトランジスタのベースに接続され、他端が接地された第３の抵抗と、一端が上記電源に接続された第４の抵抗と、
上記第４の抵抗の他端にコレクタが接続され、上記第２の抵抗の他端にベースが接続された第６のトランジスタと、
コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記制御信号入力端子に接続され、エミッタが上記第１のトランジスタのエミッタに接続された制御信号入力トランジスタと、
一端が上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、他端が接地された第５の抵抗と、一端が上記電源に接続され、他端が上記出力端子に接続された第６の抵抗と、コレクタが上記第６の抵抗の他端に接続され、ベースが上記第６のトランジスタのエミッタに接続され、エミッタが接地された出力トランジスタとを有し、
上記第１〜第６のトランジスタおよび上記出力トランジスタと上記制御信号入力トランジスタはＮＰＮトランジスタである。
【００３５】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記出力回路を構成するトランジスタを全てＮＰＮトランジスタとすることができ、入力信号に対する応答を一層高速にできる。
【００３６】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記制御部が出力する上記第１,第２の制御信号における上限値が、上記基準比較器が出力する上記第１,第２の基準比較信号における上限値よりも高く、
かつ、上記制御部が出力する上記第１,第２の制御信号における下限値が、上記基準比較器が出力する上記第１,第２の基準比較信号における下限値よりも低い。
【００３７】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、基準比較器の出力状態にかかわり無く、第１,第２の制御信号でもって、制御部の動作状態と非動作状態を切り替えることができる。
【００３８】
また、一実施形態の光ビーム検出装置では、上記第４のトランジスタのコレクタ電圧をクランプして上記コレクタ電圧が飽和しないようにするクランプ部を備えた。
【００３９】
この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記クランプ部によって、第４のトランジスタのコレクタ電圧が飽和するのを防止して、出力回路の応答特性が悪くなるのを防止できる。
【００４０】
また、一実施形態のプリンタ機器は、上記光ビーム検出装置を備えた。
【００４１】
この実施形態のプリンタ機器によれば、光ビームの光量変動に起因して光ビームの検知タイミングに誤差が発生するのを防止でき、かつ、反射光による誤検知を防止できるので、高精細な印字における印字開始タイミングを容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明の光ビーム検出装置によれば、第１の光電変換部と第２の光電変換部の両方共に所定の光量以下の光ビームしか入射せず、第１の出力信号と第２の出力信号の両方がしきい値以下である場合には、比較出力部は動作せず、光ビーム検出信号は出力されない。したがって、この発明によれば、従来のように光電変換部の出力信号をレベルシフトさせることなく、反射光による誤検知を防止できるから、上記レベルシフトに起因する光ビームの検知タイミングの誤差も発生しない。したがって、この発明によれば、光ビームの光量変動に起因して光ビームの検知タイミングに誤差が発生するのを防止でき、かつ、反射光による誤検知を防止できる光ビーム検出装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４４】
(第１の実施の形態)
図１に、この発明の光ビーム検出装置の第１実施形態を示す。この第１実施形態は、第１の光電変換素子としての第１フォトダイオードＰＤ３１と第２の光電変換素子としての第２フォトダイオードＰＤ３２を備える。この第１フォトダイオードＰＤ３１のカソードは定電圧源３０の陽極に接続され、第１フォトダイオードＰＤ３１のアノードは第１の信号変換器としての第１増幅器３１の入力端子に接続されている。また、第２フォトダイオードＰＤ３２のカソードは上記定電圧源３０の陽極に接続され、第２フォトダイオードＰＤ３２のアノードは第２の信号変換器としての第２増幅器３２の入力端子に接続されている。上記定電圧源３０の陰極は接地されている。
【００４５】
上記第１フォトダイオードＰＤ３１と第１増幅器３１とが第１の光電変換部をなし、第２フォトダイオードＰＤ３２と第２増幅器３２とが第２の光電変換部をなしている。
【００４６】
上記第１増幅器３１の出力端子は、基準比較器３３の２つの入力端子のうちの一方の入力端子に接続され、第２増幅器３２の出力端子は、基準比較器３３の他方の入力端子に接続されている。また、上記第１増幅器３１の出力端子と第２増幅器３２の出力端子は、それぞれ、制御部としてのイネーブル回路３４の入力端子Ｔ１,Ｔ２に接続されている。このイネーブル回路３４の出力端子Ｔ３は、出力回路３５の制御信号入力端子３５Ｃに接続されている。なお、上記基準比較器３３と出力回路３５が比較出力部をなしている。
【００４７】
上記基準比較器３３の第１出力端子３３Ａは上記出力回路３５の第１の入力端子３５Ａに接続され、基準比較器３３の第２出力端子３３Ｂは出力回路３５の第２の入力端子３５Ｂに接続されている。この出力回路３５の出力端子３５Ｄは、この光ビーム検出装置の出力端子ＯＵＴに接続されている。この出力端子ＯＵＴから光ビーム検出信号を出力する。
【００４８】
この光ビーム検出装置では、図３(Ａ)に示すように、第１のフォトダイオードＰＤ１の受光面Ｆ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の受光面Ｆ２は、所定の間隔を隔てて、光ビームスポットの進行方向３１に沿って配列されている。
【００４９】
この光ビームスポットが第１のフォトダイオードＰＤ１の受光面Ｆ１に入射すると、第１のフォトダイオードＰＤ１は、図３(Ｂ)に示すように、第１の電流信号Ｉ３１を発生する。この第１の電流信号Ｉ３１は、第１増幅器３１に入力され、この第１増幅器３１によって、増幅され、反転されて、第１の電圧信号Ｖ３１として、出力される。この第１の電圧信号Ｖ３１が第１の出力信号Ａout１である。
【００５０】
そして、上記光ビームスポットが第２のフォトダイオードＰＤ２の受光面Ｆ２に入射すると、第２のフォトダイオードＰＤ２は、図３(Ｂ)に示すように、第２の電流信号Ｉ３２を発生する。この第２の電流信号Ｉ３２は、第２増幅器３２に入力され、この第２増幅器３２によって、増幅され、反転されて、第２の電圧信号Ｖ３２として、出力される。この第２の電圧信号Ｖ３２が第２の出力信号Ａout２である。
【００５１】
上記第１増幅器３１が出力する第１の電圧信号Ｖ３１(第１の出力信号Ａout１)は、イネーブル回路３４の第１入力端子Ｔ１に入力され、第２増幅器３２が出力する第２の電圧信号Ｖ３２(第２の出力信号Ａout２)は、イネーブル回路３４の第２入力端子Ｔ２に入力される。図３(Ｂ)に示すように、イネーブル回路３４は、第１の電圧信号Ｖ３１がしきい値電圧−Ｖthよりも下がると、出力端子Ｔ３から出力するイネーブル信号Ｓｅを立ち下げて、第１の制御信号Ｓｅ1を上記出力回路３５の制御信号入力端子３５Ｃに入力する。すると、上記出力回路３５は動作状態となる。
【００５２】
また、上記第１,第２の電圧信号Ｖ３１,Ｖ３２は、基準比較器３３に入力される。この基準比較器３３は、第１の電圧信号Ｖ３１の絶対値と所定のしきい値電圧とを比較して上記第１の電圧信号Ｖ３１の絶対値が上記しきい値電圧を越えたときに第１の基準比較信号Ｐout１をＬレベルとし、上記絶対値が上記しきい値電圧を越えないときには第１の基準比較信号Ｐout１をＨレベルとする。また、基準比較器３３は、第２の電圧信号Ｖ３２の絶対値と所定のしきい値電圧とを比較して上記第２の電圧信号Ｖ３２の絶対値が上記しきい値電圧を越えたときに第２の基準比較信号Ｐout２をＬレベルとし、上記絶対値が上記しきい値電圧を越えないときには第２の基準比較信号Ｐout２をＨレベルとする。
【００５３】
そして、この基準比較器３３が出力する第１の基準比較信号Ｐout１は出力回路３５の第１の入力端子３５Ａに入力され、第２の基準比較信号Ｐout２は第２の入力端子３５Ｂに入力される。
【００５４】
この出力回路３５は、上記第１の基準比較信号Ｐout１と第２の基準比較信号Ｐout２とを比較して、第２の基準比較信号Ｐout２の絶対値が第１の基準比較信号Ｐout１の絶対値よりも大きくなったとき(Ｘ３３)に立ち下がる検出パルスＤＰを光ビーム検出信号として出力端子３５Ｄから出力する。
【００５５】
そして、光ビームスポットが第２のフォトダイオードＰＤ２の受光面Ｆ２を通過すると、第２の電流信号Ｉ３２が立ち下がり、第２の電圧信号Ｖ３２が立ち上がり、この第２の電圧信号Ｖ２が図２(Ｂ)に示すしきい値電圧−Ｖth以上になると、第１の電圧信号Ｖ２と第２の電圧信号Ｖ２の両方がしきい値電圧−Ｖth以上になるから、イネーブル回路３４はイネーブル信号Ｓｅを立ち上げて第２の制御信号Ｓｅ２を出力回路３５の制御信号入力端子３５Ｃに入力する。すると、上記出力回路３５は非動作状態となる。これにより、出力回路３５の出力は、Ｈレベル(零電位)に固定される。
【００５６】
このように、この実施形態の光ビーム検出装置によれば、上記制御部をなすイネーブル回路３４は、第１増幅器３１からの第１の電圧信号Ｖ１の絶対値と第２増幅器３２からの第２の電圧信号Ｖ２の絶対値の少なくとも一方が上記しきい値電圧−Ｖthの絶対値を越えたときに上記出力回路３５に第１の制御信号Ｓｅ１を出力して上記出力回路３５を動作状態にする。一方、上記イネーブル回路３４は、第１の出力電圧Ｖ１と第２の出力電圧Ｖ２の両方が上記しきい値電圧−Ｖthの絶対値以下であるときに上記出力回路３５に第２の制御信号Ｓｅ２を出力して上記出力回路３５を非動作状態にする。
【００５７】
したがって、この光ビーム検出装置によれば、第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の両方共に所定の光量以下の光ビームしか入射せず、上記第１の出力電圧Ｖ３１の絶対値と第２の出力電圧Ｖ３２の絶対値の両方が上記しきい値電圧−Ｖthの絶対値以下である場合には、上記出力回路３５は動作せず、光ビーム検出信号である検出パルスＤＰは出力されない。
【００５８】
したがって、図３(Ｂ)に示すように反射光(ノイズ光)が、第１のフォトダイオードＰＤ１に入射して、第１の電流信号Ｉ３１にこぶＢＳＩが発生し、第１の電圧波形Ｖ３１にこぶＢＳＶが発生しても、このこぶＢＳＶの絶対値がしきい値電圧−Ｖthの絶対値よりも小さければ、イネーブル回路３４は出力回路３５に第１の制御信号Ｓｅ１を出力せず、出力回路３５は非動作状態である。したがって、この実施形態によれば、従来のように光電変換部の出力信号をレベルシフトさせることなく、反射光による誤検知を防止できる。
【００５９】
また、この実施形態によれば、従来のように光電変換部の出力信号をレベルシフトさせないから、光ビームスポットの光量変動が発生しても、光ビームの検知タイミングの誤差が発生しない。すなわち、図３(Ｃ)に示すように、第１の電圧信号Ｖ３１および第２の電圧信号Ｖ３２が、Ｖ３１ａ,Ｖ３１ｂ、Ｖ３１ｃおよびＶ３２ａ,Ｖ３２ｂ,Ｖ３２ｃのように変動した場合にも、この第１の電圧信号Ｖ３１ａ,Ｖ３１ｂ、Ｖ３１ｃと第２の電圧信号Ｖ３２ａ,Ｖ３２ｂ,Ｖ３２ｃとのクロスポイントの時刻Ｘ２２は変動しない。
【００６０】
したがって、この実施形態によれば、光ビームの光量変動に起因して光ビームの検知タイミングに誤差が発生するのを防止でき、かつ、反射光による誤検知を防止できる光ビーム検出装置が実現される。
【００６１】
なお、上記実施形態において、イネーブル回路３４における上記しきい値電圧Ｖthの絶対値を、上記光ビームスポットの光量の半分以下の光量が第１のフォトダイオードＰＤ１(もしくはＰＤ２)に入射した場合の第１増幅器３１(もしくは第２増幅器３２)の出力電圧の絶対値よりも小さくすることが望ましい。なぜならば、このしきい値電圧Ｖthの絶対値を、上記出力電圧の絶対値以上に設定した場合には、上記クロスポイントの時刻Ｘ２２において出力回路３５が非動作状態(イネーブル状態)となり、正常な検出パルスが得られなくなるからである。なお、実際の反射によるビームスポットの光量は、検知すべきビームスポットの光量の半分以下であるので、上記設定をした場合でも、反射ビームスポットの影響を排除することができる。
【００６２】
次に、図２(Ａ)を参照して、上記制御部としてのイネーブル回路３４の構成の一例を示す。このイネーブル回路３４は、第１の比較器４３と第２の比較器４２と制御信号生成部としてのＡＮＤ回路４４と基準電圧源４０を有する。上記第１の比較器４３の正相入力端子は上記第１増幅器３１の出力端子に接続され、第１の比較器４３の逆相入力端子は基準電圧源４０の陽極に接続されている。また、この第１の比較器４３の出力端子はＡＮＤ回路４４の入力端子４４Ａに接続されている。なお、基準電圧源４０の陰極は接地されている。
【００６３】
また、上記第２の比較器４２の正相入力端子は第２増幅器３２の出力端子に接続され、第２の比較器４２の逆相入力端子は基準電圧源４０の陽極に接続されている。この第２の比較器４２の出力端子は上記ＡＮＤ回路４４のもう１つの入力端子４４Ｂに接続されている。このＡＮＤ回路４４の出力端子は、出力回路３５の制御信号入力端子３５Ｃに接続されている。
【００６４】
このイネーブル回路３４では、第１,第２の電圧信号Ｖ３１,Ｖ３２が、基準電圧源４０によるしきい値電圧Ｖthを反転した−Ｖthよりも高いときに、第１,第２の比較器４３,４２は、第１,第２の比較信号としてＨレベルの信号を出力する。すなわち、第１，第２のフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２の両方に光ビームスポットが入射しない無光時、および上記第１,は第２のフォトダイオードに、反射光(ノイズ光)が入射して、第１,第２の電圧信号Ｖ３１,Ｖ３２の絶対値がしきい値電圧Ｖthよりも小さいときに、第１,第２の比較器４３,４２は、第１,第２の比較信号としてＨレベルの信号を出力する。
【００６５】
すると、ＡＮＤ回路４４は、第２の制御信号としてのＨレベルの信号を出力回路３５に出力して、出力回路３５を非動作状態にする。
【００６６】
一方、第１の電圧信号Ｖ３１が−Ｖthよりも低くなると第１の比較器４３はＬレベルの信号を出力する。また、第２の電圧信号Ｖ３２が−Ｖthよりも低くなると第２の比較器４３はＬレベルの信号を出力する。したがって、ＡＮＤ回路４４は、上記第１,第２の電圧信号Ｖ３１,Ｖ３２のうちのすくなくとも一方が−Ｖthよりも低くなると、第１の制御信号としてのＬレベルの信号を出力回路３５に出力して、出力回路３５を動作状態にする。
【００６７】
なお、ＡＮＤ回路４４に替えてＮＡＮＤ回路を備えた場合には、イネーブル回路３４は第１の制御信号としてＨレベルの信号を出力する一方、第２の制御信号としてＬレベルの信号を出力する。したがって、この場合、出力回路３５は、Ｈレベルの信号が入力されたときに動作状態になる一方、Ｌレベルの信号が入力されたときに非動作状態になる出力回路とする。このように、出力回路のイネーブル方式に応じて、第１の制御信号と第２の制御信号の論理値は反転してもかまわない。
【００６８】
また、上記制御部としてのイネーブル回路３４が、上記しきい値電圧Ｖthにヒステリシスを設定するヒステリシス設定部ＨＳを備えてもよい。この場合、このヒステリシス設定部ＨＳが、しきい値電圧Ｖthにヒステリシスを設定することで、上記第１,第２の電圧信号Ｖ３１,Ｖ３２がしきい値電圧Ｖth近辺になるようなノイズ光による誤動作を防止できる。
【００６９】
次に、図２(Ｂ)に、上記イネーブル回路３４の具体的回路の一例を示す。このイネーブル回路３４は、第１増幅器３１の出力端子に接続される第１の入力端子Ｔ１と、第２増幅器３２の出力端子に接続される第２の入力端子Ｔ２と、出力回路３５の制御信号入力端子３５Ｃに接続される出力端子Ｔ３を有する。
【００７０】
上記第１の入力端子Ｔ１には、ＰＮＰトランジスタＴｒ４１のベースが接続され、このＰＮＰトランジスタＴｒ４１のエミッタは定電流源４７に接続されている。また、上記第２の入力端子Ｔ２には、ＰＮＰトランジスタＴｒ４２のベースが接続され、このＰＮＰトランジスタＴｒ４２のエミッタは定電流源４７に接続されている。この定電流源４７は電源電位の端子に接続されている。
【００７１】
また、ＰＮＰトランジスタＴｒ４１のコレクタとＰＮＰトランジスタＴｒ４２のコレクタとは接続点Ｎ１で接続され、この接続点Ｎ１は接続線Ｌ１で接地されている。また、上記定電流源４７の低電位側には、ＰＮＰトランジスタＴｒ４３のエミッタが接続され、このＰＮＰトランジスタ４３のコレクタは接続点Ｎ２で抵抗４１に接続され、この抵抗４１は上記接続線Ｌ１に接続されている。また、ＰＮＰトランジスタＴｒ４３のベースは電圧Ｖref４１の基準電圧源４０の陽極に接続され、この基準電圧源４０の陰極は接地されている。また、上記接続点Ｎ２は、出力端子Ｔ３に接続されている。
【００７２】
上記トランジスタＴｒ４１とＴｒ４３とが上記第１の比較器４３の機能を果たし、上記トランジスタＴｒ４２とＴｒ４３とが上記第２の比較器４２の機能を果たす。また、抵抗Ｒ４１とトランジスタＴｒ４３のコレクタとの接続点Ｎ２が上記ＡＮＤ回路４４の出力端子をなす。
【００７３】
このイネーブル回路３４の構成では、トランジスタＴｒ４１のベース電位とトランジスタＴｒ４３のベース電位を比較し、ベース電位が低い方のトランジスタＴｒ４１もしくはＴｒ４３に定電流Ｉ４１が流れる。同様に、トランジスタＴｒ４２とＴｒ４３のうちのベース電位が低い方のトランジスタに定電流Ｉ４１が流れる。
【００７４】
ここで、トランジスタＴｒ４１,Ｔｒ４２,Ｔｒ４３のエミッタが共通になっているので、結果として、トランジスタＴｒ４１〜Ｔｒ４３のうちのベース電位の最も低いトランジスタのみに定電流源４７から定電流Ｉ４１が流れる。
【００７５】
ここで、フォトダイオードＰＤ３１とＰＤ３２の両方に光が入射されない期間は、トランジスタＴｒ４１〜Ｔｒ４３のベース電位うちで、トランジスタＴｒ４３のベース電位であるＶref４１が最も低くなり、トランジスタＴｒ４３に定電流Ｉ４１が流れる。これにより、定電流Ｉ４１と抵抗Ｒ４１の積が、Ｈレベルの信号つまり第２の制御信号として、出力端子Ｔ３に出力される。この第２の制御信号は上記ＡＮＤ回路４４のＨレベル信号に相当する。
【００７６】
一方、フォトダイオードＰＤ３１とＰＤ３２のいずれか一方に、光ビームが入射されて、トランジスタＴｒ４１あるいはＴｒ４２のベース電位が基準電圧Ｖref４１よりも低くなると、トランジスタＴｒ４１あるいはＴｒ４２に定電流Ｉ４１が流れ、トランジスタＴｒ４３には定電流が流れなくなり、このとき、抵抗Ｒ４１に定電流が流れないので、接続点Ｎ２は接地レベルとなる。これにより、Ｌレベルの信号が第１の制御信号として、出力端子Ｔ３に出力される。
【００７７】
(第２の実施の形態)
次に、図４に、この発明の光ビーム検出装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、イネーブル回路３４に替えてイネーブル回路５５を備えた点と、出力回路３５に替えて、出力回路５９を備えた点だけが、前述の第１実施形態と異なる。このイネーブル回路５５は、ＡＮＤ回路４４に替えて、加算器５６とクランプ回路５４を備えた点と、基準電圧源４０に替えて基準電圧源５０を備えた点と、比較器４２,４３に替えて比較器５２,５３を備えた点が、イネーブル回路３４と異なる。
【００７８】
図４に示すように、第１の比較器５３の出力端子と第２の比較器５２の出力端子は、加算器５６の入力端子に接続され、この加算器５６の出力端子が接続線Ｌ１３でもってイネーブル回路５５の出力端子Ｔ１３に接続されている。この接続線Ｌ１３にはクランプ回路５４が接続されている。
【００７９】
なお、上記基準電圧源５０が比較器５３,５２に出力する基準電圧Ｖref５１は、規定の光ビームスポットの光量の半分以下の光量が第１のフォトダイオードＰＤ３１(または第２のフォトダイオードＰＤ３２)に入射されたときに、比較器５３(または比較器５２)の出力信号が反転するような電圧に設定される。
【００８０】
このイネーブル回路５５では、加算器５６でもって、第１,第２の２つの比較器５３,５２が出力する第１,第２の比較信号を加算し、この加算した信号を出力する。
【００８１】
このイネーブル回路５５では、第１のフォトダイオードＰＤ３１に入射する光量と第２のフォトダイオードＰＤ３２に入射する光量の両方が、上記規定の光量の半分以下である場合には、第１の比較器５３がＨレベルの信号を出力し、かつ、第２の比較器５２がＨレベルの信号を出力する。この場合、加算器５６は上記２つのＨレベルの信号を加算して出力する。ここでは、Ｈレベルを零電位としたので、結果的に、出力端子Ｔ３からＨレベル信号が第２の制御信号として入力され、出力回路５９は非動作状態になる。
【００８２】
一方、第１のフォトダイオードＰＤ１または第２のフォトダイオードＰＤ２のいずれか一方に、光ビームスポットが入射した場合には、第１の比較器５３または第２の比較器５２のいずれか一方がＬレベル信号を出力し、いずれか他方がＨレベル信号を出力する。すると、加算器５６は、零電位のＨレベル信号と負電位のＬレベル信号と加算して、Ｌレベル信号を第１の制御信号として出力し、出力端子Ｔ１３から出力回路５９にＬレベル信号が入力されて、出力回路５９が動作状態になる。
【００８３】
ところで、上記光ビームスポットが第１のフォトダイオードＰＤ１と第２のフォトダイオードＰＤ２の中間に来たときには、２つのフォトダイオードＰＤ１,ＰＤ２にそれぞれ、上記光ビームスポットの半分の光量が入射される。このとき、２つの比較器５３,５２はいずれもＬレベル信号を出力し、加算器５６は、１つのＬレベル信号の負電位を２倍した信号を出力しようとするが、クランプ回路５４によって、加算器５６の出力がクランプされ、出力端子Ｔ１３には、上記負電位を２倍した値よりも絶対値が小さなＬレベル信号が第１の制御信号として出力回路５９に出力される。これにより、出力回路５９が動作状態になる。
【００８４】
次に、図４(Ｂ)に、上記イネーブル回路５５の具体的な回路の一例を示す。このイネーブル回路５５は、第１入力端子Ｔ１１に第１増幅器３１の出力端子が接続され、第２入力端子Ｔ１２に第２増幅器３２の出力端子が接続される。この第１入力端子Ｔ１１はＮＰＮトランジスタＴｒ５１のベースに接続されている。また、ＮＰＮトランジスタＴｒ５２のベースに基準電圧源５０が接続され、トランジスタＴｒ５１のエミッタとトランジスタＴｒ５２のエミッタが接続点Ｎ５１で接続されている。この接続点Ｎ５１は定電流源５７に接続されている。上記トランジスタＴｒ５１とＴｒ５２が第１比較器５３を構成している。
【００８５】
また、上記第２の入力端子Ｔ１２にＮＰＮトランジスタＴｒ５４のベースが接続され、ＮＰＮトランジスタＴｒ５３のベースが基準電圧源５０に接続されている。そして、トランジスタＴｒ５４のエミッタとトランジスタＴｒ５３のエミッタを接続点Ｎ５２で接続している。この接続点Ｎ５２は定電流源５８に接続されている。上記トランジスタＴｒ５３とＴｒ５４が第２比較器５２を構成している。
【００８６】
また、トランジスタＴｒ５２のコレクタとトランジスタＴｒ５３のコレクタを接続点Ｎ５３で接続し、この接続点Ｎ５３に抵抗Ｒ５１の一端を接続している。この接続点Ｎ５３を加算器５６の出力としている。さらに、ＮＰＮトランジスタＴｒ５５のエミッタをトランジスタＴｒ５２のコレクタとトランジスタＴｒ５３のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ５５のベースを基準電圧源５２に接続した。このトランジスタＴｒ５５でクランプ回路５４を構成している。
【００８７】
無光時(つまり、第１,第２のフォトダイオードＰＤ３１,ＰＤ３２に光ビームスポットが入射していない状態)には、第１増幅器３１が出力する電圧Ａout１および第２増幅器３２が出力する電圧Ａout２は、基準電圧源５０の基準電圧Ｖref５１よりも高い。したがって、このイネーブル回路５５のトランジスタＴｒ５２,Ｔｒ５３には、定電流源５７,５８による定電流Ｉ５１,Ｉ５２は流れず、加算器５６の出力はＨレベルとなる。
【００８８】
一方、第１のフォトダイオードＰＤ３１に光ビームスポットが入射すると、第１の増幅器３１の出力電圧が下がり、基準電圧Ｖref５１よりも低くなるので、トランジスタＴｒ５２に定電流Ｉ５１が流れる。すると、電源電圧から定電流Ｉ５１と抵抗Ｒ５１の積で表される電圧だけ下がった電圧が、加算器５６の出力として、接続点Ｎ５３に生じる。
【００８９】
同様に、第２のフォトダイオードＰＤ３２に光ビームスポットが入射すると、第２の増幅器３２の出力電圧が下がり、基準電圧Ｖref５１よりも低くなるので、トランジスタＴｒ５３に定電流Ｉ５２が流れる。すると、電源電圧から定電流Ｉ５２と抵抗Ｒ５１の積で表される電圧だけ下がった電圧が、加算器５６の出力として、接続点Ｎ５３に生じる。
【００９０】
さらに、光ビームスポットが、２つのフォトダイオードＰＤ３１,ＰＤ３２の中間に来たときには、トランジスタＴｒ５２,Ｔｒ５３のコレクタに定電流Ｉ５１,Ｉ５２が流れる。すると、加算器５６の出力は、Ｉ５１とＩ５２の和と抵抗Ｒ５１との積で表される電圧分だけ下がった電圧とはならずに、トランジスタＴｒ５５のエミッタが接続点Ｎ５３に接続されていることよって、基準電圧Ｖref５２からトランジスタＴｒ５５のＶbe(ベース‐エミッタ間電圧)だけ下がった電圧にクランプされる。すなわち、抵抗Ｒ５１に流れる電流に比例して加算器５６の出力は下がるが、トランジスタＴｒ５５のエミッタ‐ベース間電圧が発生して、トランジスタＴｒ５５から接続点Ｎ５３に電流が供給されることで、出力端子Ｔ１３の電圧は固定される。
【００９１】
このイネーブル回路５５のように、加算器５６を用いる場合には、クランプ回路５４を用いることにより、第１の制御信号と第２の制御信号としての２値に近いイネーブル信号を得ることができる。
【００９２】
(出力回路の回路構成)
次に、図５に、上記第１の実施形態における出力回路３５の回路構成の一例を示す。
【００９３】
この出力回路３５は、上記基準比較器３３の第１出力端子３３Ａに接続される第１の入力端子３５Ａと、第２出力端子３３Ｂに接続される第２の入力端子３５Ｂとを備える。また、イネーブル回路３４からの制御信号が入力される制御信号入力端子３５Ｃと、光ビーム検出信号を出力する出力端子３５Ｄを備える。
【００９４】
この出力回路３５は、上記第１の入力端子３５Ａにベースが接続され、コレクタが電源に接続された第１のトランジスタＴｒ６１と、上記第２の入力端子３５Ａにベースが接続され、コレクタが電源に接続された第２のトランジスタＴｒ６２を有する。また、この出力回路３５は、上記第１のトランジスタＴｒ６１のエミッタに一端が接続された第１の抵抗Ｒ６１と、上記第２のトランジスタＴｒ６２のエミッタに一端が接続された第２の抵抗Ｒ６２を有する。
【００９５】
また、この出力回路３５は、上記第１の抵抗Ｒ６１の他端にコレクタが接続され、エミッタが接地された第３のトランジスタＴｒ６３と、上記第２の抵抗Ｒ６２の他端にコレクタが接続され、ベースが上記第３のトランジスタＴｒ６３のベースに接続され、エミッタが接地された第４のトランジスタＴｒ６４を有する。
【００９６】
また、この出力回路３５は、コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記第１の抵抗Ｒ６１の他端に接続され、エミッタが上記第３のトランジスタＴｒ６３のベースに接続された第５のトランジスタＴｒ６５を有する。また、この出力回路３５は、一端が上記第３のトランジスタＴｒ６３のベースに接続され、他端が接地された第３の抵抗Ｒ６３と、一端が上記電源に接続された第４の抵抗Ｒ６４を有する。
【００９７】
また、この出力回路３５は、上記第４の抵抗Ｒ６４の他端にコレクタが接続され、上記第２の抵抗Ｒ６２の他端にベースが接続された第６のトランジスタＴｒ６６と、上記第６のトランジスタＴｒ６６のベースにエミッタが接続され、上記制御信号入力端子３５Ｃにベースが接続され、コレクタが接地された制御信号入力トランジスタＴｒ６７を有する。
【００９８】
また、この出力回路３５は、一端が上記第６のトランジスタＴｒ６６のエミッタに接続され、他端が接地された第５の抵抗Ｒ６５と、一端が上記電源に接続され、他端が上記出力端子３５Ｄに接続された第６の抵抗Ｒ６６を有する。また、この出力回路３５は、コレクタが上記出力端子３５Ｄに接続され、ベースが上記第６のトランジスタＴｒ６６のエミッタに接続され、エミッタが接地された出力トランジスタＴｒ６outとを有する。
【００９９】
そして、上記第１〜第６のトランジスタＴｒ６１〜Ｔｒ６６および上記出力トランジスタＴｒ６outはＮＰＮトランジスタであり、上記制御信号入力トランジスタＴｒ６７はＰＮＰトランジスタである。
【０１００】
次に、この出力回路３５の動作を説明する。前段の基準比較器３３の第１出力端子３３Ａが出力した第１の基準比較信号Ｐout１は、第１トランジスタＴｒ６１のベースに入力される。また、基準比較器３３の第２出力端子３３Ｂからの第２の基準比較信号Ｐout２は、第２トランジスタＴｒ６２のベースに入力される。
【０１０１】
この第１の基準比較信号Ｐout１は、第１のフォトダイオードＰＤ３１に入射した光量が所定値を越えたときにＬレベルとなり、上記光量が所定値を越えないときにＨレベルとなる信号である。また、第２の基準比較信号Ｐout２は、第２のフォトダイオードＰＤ３２に入射した光量が所定値を越えたときにＬレベルとなり、上記光量が所定値を越えないときにＨレベルとなる信号である。
【０１０２】
ここで、抵抗Ｒ６１と抵抗Ｒ６２の抵抗値が等しいとし、第１の基準比較信号Ｐout１の電圧をＶ６１とし、第２の基準比較信号Ｐout２の電圧をＶ６２とし、トランジスタＴｒ６６のベース電位をＶ６６ｂとし、トランジスタＴｒ６３,Ｔｒ６５のベース‐エミッタ間電圧をＶｂｅ６３,Ｖｂｅ６５とすると、次式(１)が成り立つ。
【０１０３】
Ｖ６６ｂ=Ｖｂe６３＋Ｖｂe６５＋(Ｖ６２−Ｖ６１)  ……  (１)
このことにより、この出力回路３５の出力(光ビーム検出信号)は、第２基準比較信号Ｐout２の電圧Ｖ６２が、第１基準比較信号Ｐout１の電圧Ｖ６１よりも大きいときに、出力トランジスタＴｒ６outがオンし、Ｌレベルとなる。一方、上記電圧Ｖ６２が、上記電圧Ｖ６１よりも小さいときに、出力トランジスタＴｒ６outがオフし、出力回路３５の光ビーム検出信号は、Ｈレベルになる。
【０１０４】
次に、この出力回路３５におけるイネーブル制御の説明をする。出力回路３５のイネーブル制御は、イネーブル回路３４から制御信号入力端子３５Ｃに入力される制御信号(第１制御信号(Ｌレベル信号),第２の制御信号(Ｈレベル信号))によって、制御信号入力トランジスタＴｒ６７のベースに入力される電圧で行われる。
【０１０５】
すなわち、上記イネーブル回路３４が、出力回路３５を非動作状態にすべく、第２制御信号(Ｈレベル信号)を出力すると、上記トランジスタＴｒ６７のベースに接地に近い電圧が入力される。すると、トランジスタＴｒ６７がオンして、トランジスタＴｒ６６のベース電位Ｖ６６ｂは、出力トランジスタＴｒ６outがオンしない電圧に強制的に固定され、この出力回路３５の出力レベルがＨレベルとなる。一方、上記イネーブル回路３４が、出力回路３５を動作状態にすべく、第１制御信号(Ｌレベル信号)を出力すると、トランジスタＴｒ６７がオフして、出力回路３５が動作状態となる。このＬレベル信号が上記トランジスタＴｒ６７のベースに加える電圧として、少なくとも２倍のベース‐エミッタ間電圧Ｖｂｅの２倍以上の電圧とすればよい。
【０１０６】
次に、図６に、出力回路３５の変形例としての出力回路３８の回路構成を示す。この出力回路３８は、上記第１の入力端子３８Ａにベースが接続され、コレクタが電源に接続された第１のトランジスタＴｒ７１と、上記第２の入力端子３８Ｂにベースが接続され、コレクタが電源に接続された第２のトランジスタＴｒ７２とを有する。
【０１０７】
第１の入力端子３８Ａには、基準比較器３３の第１出力端子３３Ａからの第１の基準比較信号Ｐout１が入力され、第２の入力端子３８Ｂには、基準比較器３３の第２出力端子３３Ｂからの第２の基準比較信号Ｐout２が入力される。
【０１０８】
また、この出力回路３８は、第１のトランジスタＴｒ７１のエミッタに一端が接続された第１の抵抗Ｒ７１と、第２のトランジスタＴｒ７２のエミッタに一端が接続された第２の抵抗Ｒ７２を有する。
【０１０９】
また、この出力回路３８は、上記第１の抵抗Ｒ７１の他端にコレクタが接続され、エミッタが接地された第３のトランジスタＴｒ７３と、上記第２の抵抗Ｒ７２の他端にコレクタが接続され、ベースが上記第３のトランジスタＴｒ７３のベースに接続され、エミッタが接地された第４のトランジスタＴｒ７４を有する。
【０１１０】
また、この出力回路３８は、コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記第１の抵抗Ｒ７１の他端に接続され、エミッタが上記第３のトランジスタＴｒ７３のベースに接続された第５のトランジスタＴｒ７５を有する。
【０１１１】
また、この出力回路３８は、一端が上記第３のトランジスタＴｒ７３のベースに接続され、他端が接地された第３の抵抗Ｒ７３と、一端が上記電源に接続された第４の抵抗Ｒ７４を有する。
【０１１２】
また、この出力回路３８は、上記第４の抵抗Ｒ７４の他端にコレクタが接続され、上記第２の抵抗Ｒ７２の他端にベースが接続された第６のトランジスタＴｒ７６を有する。また、この出力回路３８は、コレクタが上記電源に接続され、ベースが上記制御信号入力端子３８Ｃに接続され、エミッタが上記第１のトランジスタＴｒ７１のエミッタに接続された制御信号入力トランジスタＴｒ７８を有する。この制御信号入力端子３８Ｃには、イネーブル回路３４からの制御信号が入力される。
【０１１３】
また、この出力回路３８は、一端が上記第６のトランジスタＴｒ７６のエミッタに接続され、他端が接地された第５の抵抗Ｒ７５と、一端が上記電源に接続され、他端が出力端子３８Ｄに接続された第６の抵抗Ｒ７６を有する。また、この出力回路３８は、コレクタが上記第６の抵抗Ｒ７６の他端に接続され、ベースが上記第６のトランジスタＴｒ７６のエミッタに接続され、エミッタが接地された出力トランジスタＴｒ７outを有する。
【０１１４】
そして、上記第１〜第６のトランジスタＴｒ７１〜Ｔｒ７６および上記出力トランジスタＴｒ７outと上記制御信号入力トランジスタＴｒ７８はＮＰＮトランジスタである。
【０１１５】
次に、この出力回路３８の動作を説明する。この出力回路３８では、第１のトランジスタＴｒ７１と並列に制御信号入力トランジスタＴｒ７８が接続されている。
【０１１６】
ここで、出力回路３８を非動作状態にすべく、イネーブル回路３４から制御信号入力端子３８Ｃに入力する第２の制御信号を零電位よりも高い電圧とする。これにより、第１のフォトダイオードＰＤ１に光ビームスポットが入射して、第１の入力端子３８Ａに入力される第１の基準比較信号Ｐout１がＬレベルになっても、トランジスタＴｒ７８のエミッタは、常にトランジスタＴｒ７２のエミッタ電圧に等しいか、このトランジスタＴｒ７２のエミッタ電圧よりも高い電圧に固定される。トランジスタＴｒ７６のベース電位Ｖ７６ｂは、次式(２)で与えられる。
【０１１７】
Ｖ７６ｂ＝Ｖｂe７３＋Ｖｂe７５＋(Ｖ７２−Ｖ７８)−α  ……  (２)
式(２)において、Ｖｂe７３はトランジスタＴｒ７３のベース‐エミッタ間電圧であり、Ｖｂe７５はトランジスタＴｒ７５のベース‐エミッタ間電圧である。また、Ｖ７２は第２の入力端子３８Ｂに与えられる第２の基準比較信号Ｐout２の電圧であり、Ｖ７８は制御信号入力端子３８Ｃに与えられる制御信号の電圧である。
【０１１８】
上記電圧Ｖ７２と電圧Ｖ７８が等しいときに、抵抗Ｒ７１＜Ｒ７２とすることで、αは正の値となる。したがって、抵抗Ｒ７１,Ｒ７２の抵抗値でもって、αの値を調整して、Ｖ７２とＶ７８とが等しいときに、出力トランジスタＴｒ７outがオンとならないようにしておく必要がある。
【０１１９】
一方、出力回路３８を動作状態とするときには、第１の制御信号として、第１の基準比較信号Ｐout１のＬレベル以下の電圧の信号ＳｅをトランジスタＴｒ７８のベースに入力することで、トランジスタＴｒ７８が動作しなくなり、通常の出力回路動作となる。
【０１２０】
なお、図７に示すように、制御信号(イネーブル信号)のＨレベル(第２の制御信号)を、第１,第２の基準比較信号Ｐout１,Ｐout２のＨレベルよりも高くするとともに、制御信号(イネーブル信号)のＬレベル(第１の制御信号)を第１,第２の基準比較信号Ｐout１,Ｐout２のＬレベルよりも低く設定してもよい。この場合には、出力回路の抵抗Ｒ７１,Ｒ７２を調整することなく、イネーブル制御を行うことが可能となる。すなわち、出力回路３８を非動作状態にするイネーブル時には、イネーブル入力電圧(第２の制御信号の電圧)を、第２の基準比較信号Ｐout２の電圧Ｖ７２のＨレベルよりも高く設定しておけば、上式(２)において、トランジスタＴｒ７６のベース電位Ｖ７６ｂの電圧が２×Ｖｂe以下となり、出力トランジスタＴｒ７outをオフできる。このため、αを正の値に調整する必要が無くなる。
【０１２１】
一方、出力回路３８を動作状態にするイネーブル解除時には、イネーブル入力電圧(第１の制御信号の電圧)を、第１の基準比較信号Ｐout１の電圧Ｖ７１のＬレベルより低く設定しておけば、基準比較器３３の出力状態に関わり無く、制御信号入力トランジスタＴｒ７８はオフしている。したがって、基準比較器３３の出力状態は、出力回路３８の光ビーム検出信号の出力の応答特性に影響を与えない。逆に言えば、上記イネーブル解除時に、制御信号入力トランジスタＴｒ７８が完全にオフしなければ、第１のトランジスタＴｒ７１のスイッチング時間に影響してしまい、安定した応答特性が得られなくなる。
【０１２２】
次に、図８に、出力回路３８の変形例としてのもう１つの出力回路３９の回路例を示す。この出力回路３９は、上述の出力回路３８において、第４のトランジスタＴｒ７４のコレクタ電圧をクランプして上記コレクタ電圧が飽和しないようにするクランプ部をなすＮＰＮトランジスタＴｒ９９を備えた点だけが、前述の出力回路３８と異なる。上記ＮＰＮトランジスタＴｒ９９は、ベースが第１の抵抗Ｒ７１と第５トランジスタＴｒ７５のベースとの接続点Ｎ９１に接続され、コレクタが電源に接続され、エミッタが第４トランジスタＴｒ７４のコレクタに接続されている。
【０１２３】
前述の出力回路３８において、出力回路３８を非動作状態にするイネーブル時に、制御信号入力端子３８Ｃに入力される第２の制御信号によるイネーブル電圧が、第２の基準比較信号Ｐout２の電圧に比べて、所定値を越えて高すぎると、上式(２)で示すように、(Ｖ７２−Ｖ７８)の絶対値が大きくなって、第６のトランジスタＴｒ７６のベース電位Ｖ７６ｂが低くなり過ぎる場合がある。このとき、トランジスタＴｒ７４のコレクタ電位が低くなるので、トランジスタＴｒ７４が飽和してしまう場合があり、応答特性が悪くなる可能性がある。
【０１２４】
これに対し、この出力回路３９では、トランジスタＴｒ７４のコレクタの電圧がベース‐エミッタ間の電圧Ｖｂｅ以下になろうとすると、トランジスタＴｒ９９が動作し、トランジスタＴｒ７４に電流を供給することで、トランジスタＴｒ７４のコレクタの電圧が上記電圧Ｖｂｅ以下になるのを防止できる。このことにより、安定した応答特性の得られる出力回路のイネーブル制御が可能となる。
【０１２５】
なお、上に説明した実施形態の光ビーム検出装置を備えたレーザービームプリンタなどのプリンタ機器,印字機器によれば、反射光による誤検知が無く、検知タイミングがビーム光量に依存しないプリンタ機器,印字機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】図１は、本発明に係る光ビーム検出装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２(Ａ)は第１実施形態におけるイネーブル回路の構成の一例を示すブロック部であり、図２(Ｂ)は上記イネーブル回路の回路図である。
【図３】図３(Ａ)は第１実施形態におけるフォトダイオードの配置図であり、図３(Ｂ)は第１実施形態における受光素子電流波形と信号電圧波形とイネーブル信号波形と検出パルス波形とを示す波形図であり、図３(Ｃ)は光ビームの光量が変動した場合における信号電圧波形の変動を示す波形図である。
【図４】図４(Ａ)は本発明の光ビーム検出装置の第２実施形態の構成を示すブロック図であり、図４(Ｂ)は上記第２実施形態におけるイネーブル回路の回路図である。
【図５】上記第１実施形態における出力回路３５の一例を示す回路図である。
【図６】上記出力回路の別の一例を示す回路図である。
【図７】イネーブル信号Ｓｅの信号波形と基準比較信号Ｐout１,Ｐout２の信号波形の一例を示す波形図である。
【図８】図６の出力回路３８の変形例を示す回路図である。
【図９】従来例の光ビーム検出装置を示す図である。
【図１０】図１０(Ａ)は上記従来例におけるフォトダイオードの配置図であり、図１０(Ｂ)は上記従来例における受光素子電流波形と信号電圧波形とイネーブル信号波形と検出パルス波形とを示す波形図であり、図１０(Ｃ)は光ビームの光量が変動した場合における信号電圧波形の変動を示す波形図である。
【符号の説明】
【０１２７】
３０  定電圧源
３１  第１増幅器３１
３２  第２増幅器
３３  基準比較器
３４,５５  イネーブル回路
３５,３８,３９,５９  出力回路
３５Ｃ  制御信号入力端子
４０  基準電圧源
４２,５２  第２の比較器
４３,５３  第１の比較器
４４  ＡＮＤ回路
５４  クランプ回路
５６  加算器
ＰＤ３１  第１フォトダイオード
ＰＤ３２  第２フォトダイオード
Ｆ１,Ｆ２  受光面
Ａout１  第１の出力信号
Ａout２  第２の出力信号
Ｐout１  第１の基準比較信号
Ｐout２  第２の基準比較信号
Ｓｅ  イネーブル信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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