JP4283390B2 - Beam light detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビーム光の走査位置や強度を検出するビーム光検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置たとえばディジタル複写機では、像担持体上をレーザビームで露光走査して像担持体上に静電潜像を形成するが、ビーム光の走査位置および強度が適正な状態となるよう、ビーム光の走査経路に対して光センサを設け、その光センサの出力を増幅など信号処理することによってビーム光の走査位置および強度を検出し、その検出結果に応じてビーム光の走査位置および強度を調整するようにしている。
【0003】
ただし、光センサの出力を信号処理する際のオフセット値が検出誤差となって現われるという問題がある。
【0004】
このような検出誤差を解消するため、従来、ビーム光が光センサに対応しない状態での増幅等の信号処理出力(オフセット値を含んでいる)を予め制御部に取込んで記憶しておき、その記憶内容に基づいて実際の検出結果を補正演算するようにしている。ビーム光が光センサに対応しない状態を作るために、特開平10−142535号公報の例では、ミラーを動かしてビーム光を本来の走査位置からシフトするようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、制御部で補正演算を行うものでは、補正演算のためのプログラムを用意しなければならない。
【0006】
ミラーを動かしてビーム光を本来の走査位置からシフトするものでは、そのシフト制御用のプログラムが必要となり、またビーム光が所定位置まで確実にシフトしたかどうかを確認するための新たな光センサが必要となってしまう。
【0007】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、制御部での補正演算を要することなく、またビーム光を本来の走査位置からシフトすることなく、オフセット値による検出誤差を解消してビーム光の走査位置あるいは強度を常に的確に検出することができる信頼性にすぐれたビーム光検出装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明のビーム光検出装置は、ビーム光の走査方向と直行する方向においてそのビーム光の経路を挟んで配設された第1および第2の光センサと、これら光センサの電流出力をそれぞれ電圧に変換する第1および第2の電流電圧変換回路と、この第1の電流電圧変換回路の出力電圧と第2の電流電圧変換回路の出力電圧との差を増幅する差動増幅回路と、この差動増幅回路の出力を積分する積分回路と、ビーム光の走査が上記各光センサとの対応位置に至る前に上記積分回路をリセットするリセット手段と、このリセット手段によるリセット時に上記差動増幅回路と上記積分回路との接続を一旦遮断し、その遮断中に上記各電流電圧変換回路および上記差動増幅回路によるオフセット値を検出し、リセット解除後、検出したオフセット値に応じて上記差動増幅回路の出力を補正せしめる補正手段とを備え、上記積分回路の出力をビーム光の走査位置を表わす信号とする。
【0009】
請求項2に係る発明のビーム光検出装置は、請求項1に係る発明において、リセット手段が、ビーム光の走査経路において第1および第2の光センサの配設位置より手前側に順次配設された第3および第4の光センサを備え、その第3の光センサがビーム光を検知してから第4の光センサがビーム光を検知するまでの間、積分回路に対するリセット信号を発する。
【0010】
請求項3に係る発明のビーム光検出装置は、請求項1に係る発明において、補正手段が、リセット時の差動増幅回路の出力電圧と基準電圧との差をオフセット値として検出し、リセット解除後、検出したオフセット値を差動増幅回路に対する補正用データとして保持する。
【0011】
請求項4に係る発明のビーム光検出装置は、請求項3に係る発明において、差動増幅回路が、補正手段に保持されている補正用データに応じて当該差動増幅回路のオフセット出力を制御する。
【0012】
請求項5に係る発明のビーム光検出装置は、ビーム光の走査経路上に設けられた光センサと、この光センサの電流出力を電圧に変換する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換回路の出力電圧と基準電圧との差を増幅する差動増幅回路と、この差動増幅回路の出力を積分する積分回路と、上記ビーム光の走査が上記光センサとの対応位置に至る前に上記積分回路をリセットするリセット手段と、このリセット手段によるリセット時に上記差動増幅回路と上記積分回路との接続を一旦遮断し、その遮断中に上記電流電圧変換回路および上記差動増幅回路によるオフセット値を検出し、リセット解除後、検出したオフセット値に応じて上記差動増幅回路の出力を補正せしめる補正手段とを備え、上記積分回路の出力をビーム光の強度を表わす信号とする。
【0013】
請求項6に係る発明のビーム光検出装置は、請求項5に係る発明において、リセット手段が、ビーム光の走査経路において光センサの位置より手前側に順次配設された第1および第2の光センサを備え、その第1の光センサがビーム光を検知してから第2の光センサがビーム光を検知するまでの間、積分回路に対するリセット信号を発する。
【0014】
請求項7に係る発明のビーム光検出装置は、請求項5に係る発明において、補正手段が、リセット時の差動増幅回路の出力電圧と基準電圧との差をオフセット値として検出し、リセット解除後、検出したオフセット値を差動増幅回路に対する補正用データとして保持する。
【0015】
請求項8に係る発明のビーム光検出装置は、請求項7に係る発明において、差動増幅回路が、補正手段に保持されている補正用データに応じて当該差動増幅回路のオフセット出力を制御する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
まず、ビーム光の走査位置検出に関わる構成を図1に示す。後述のレーザユニット34から発せられるビーム光B1,B2の走査方向に沿って且つその走査経路上に、光センサ1,2,3が互いに所定間隔をもって順次に配設される。光センサ2と光センサ3との間には、ビーム光B1の走査方向と直行する方向においてそのビーム光B1の経路を挟むように、光センサS1,S2が配設される。さらに、ビーム光B2の走査方向と直行する方向において、そのビーム光B2の経路を挟むように、上記光センサS2に加えて光センサS3が配設される。
【0017】
光センサS1,S2は、ビーム光B1の走査位置のずれを検出するために用意されている。光センサS3は、光センサS2と共に、ビーム光B2の走査位置のずれを検出するために用意されている。
【0018】
光センサ1,2は、ビーム光B1,B2の走査経路において光センサS1,S2,S3の配設位置より手前側に配設された状態にあり、後述のリセット信号発生回路11の構成要素として機能する。
【0019】
光センサ3は、ビーム光B1,B2の走査が光センサS1,S2,S3を通過したことを検知するもので、この検知をもって位置検出に関わるオフセット値検出が終了する。
【0020】
また、ビーム光の強度検出に関わる構成を図2に示す。ビーム光B1,B2の走査経路上に、光センサ4、光センサ5、光センサ6が互いに所定間隔をもって順次に配設される。光センサ5と光センサ6との間には、同じく走査経路上に光センサS4が配設される。
【0021】
光センサS4は、ビーム光B1,B2のそれぞれ強度を検出するために用意されている。
【0022】
光センサ4,5は、ビーム光B1,B2の走査経路において光センサS4の配設位置より手前側に配設された状態にあり、後述のリセット信号発生回路21の構成要素として機能する。
【0023】
光センサ6は、ビーム光B1,B2の走査が光センサS4を通過したことを検知するもので、この検知をもって強度検出に関わるオフセット値検出が終了する。
【0024】
なお、ビーム光の本数についてはB1,B2の2本に限らず、3本以上であってもよい。ビーム光が1本増えるごとに、光センサS1,S2,S3の配列方向に光センサが1個ずつ増えることになる。
【0025】
一方、図3に示すように、光センサ1,2,3、S1,S2,S3がビーム光位置検出部10に接続され、そのビーム光位置検出部10の検出信号が制御部30に供給される。さらに、光センサ4,5,6,S4がビーム光強度検出部20に接続され、そのビーム光強度検出部20の検出信号が制御部30に供給される。
【0026】
制御部30には、レーザ駆動部31を介してレーザユニット34が接続されるとともに、ミラー駆動部32,33を介してポリゴンミラー35およびガルバノミラー36がそれぞれ接続される。ポリゴンミラー35は、ビーム光B1,B2の走査用である。ガルバノミラー36は、ビーム光B1,B2を走査方向と直行する方向に動かすためのものである。
【0027】
制御部30は、ビーム光位置検出部10の検出信号に基づき、ビーム光B1,B2の走査位置が適正な状態となるようガルバノミラー36を制御する制御手段と、ビーム光強度検出部20の検出信号に基づき、ビーム光B1,B2の強度が適正な状態となるようレーザユニット34の出力を制御する制御手段とを備える。
【0028】
[1]以下、ビーム光位置検出部10について説明する。
ビーム光位置検出部10は、リセット信号発生回路(リセット手段)11およびオフセット補正回路12,13を備える。
【0029】
リセット信号発生回路11は、図1に示しているように、光センサ1がビーム光B1(B2)を検知してから光センサ2がビーム光B1(B2)を検知するまでの間、つまりビーム光B1(B2)の走査が光センサS1,S2との対応位置に至る前に、後述の積分回路60に対するリセット信号(論理“1”)Xを発する。
【0030】
オフセット補正回路12,13を含めたビーム光位置検出部10の具体的な構成を図4に示す。
光センサS1は、フォトダイオードであり、ビーム光B1の走査時にそのビーム光B1との距離に応じたレベルの電流が流れる。
【0031】
光センサS2は、フォトダイオードであり、ビーム光B1の走査時にそのビーム光B1との距離に応じたレベルの電流が流れ、ビーム光B2の走査時にはそのビーム光B2との距離に応じたレベルの電流が流れる。
【0032】
光センサS3は、フォトダイオードであり、ビーム光B2の走査時にそのビーム光B2との距離に応じたレベルの電流が流れる。
【0033】
まず、ビーム光B1の走査時には、光センサS1,S2の電流出力がそれぞれ電流電圧変換回路(第1および第2の電流電圧変換回路)40a,40bで電圧に変換されて差動増幅回路50aに入力される。電流電圧変換回路40a,40bは、オペアンプ41、帰還コンデンサ42、および帰還抵抗43からなり、光センサS1,S2の出力電流を基準電圧Vを基準とし電圧にそれぞれ変換する。
【0034】
差動増幅回路50aは、オペアンプ51、入力抵抗52,53、基準電圧入力抵抗54、帰還抵抗55からなり、光センサS1,S2の電流出力に基づく電流電圧変換回路40a,40bの互いの出力電圧の差を増幅する。この差動増幅回路50aの出力がオフセット補正回路12のスイッチ70を介して積分回路60に供給される。
【0035】
ビーム光B2の走査時には、光センサS2,S3の電流出力がそれぞれ電流電圧変換回路(第1および第2の電流電圧変換回路)40b,40cで電圧に変換されて差動増幅回路50bに入力される。電流電圧変換回路40bは、オペアンプ41、帰還コンデンサ42、および帰還抵抗43からなり、光センサS3の出力電流を基準電圧Vを基準とし電圧に変換する。
【0036】
差動増幅回路50bは、光センサS2,S3の電流出力に基づく電流電圧変換回路40b,40cの互いの出力電圧の差を増幅する。この差動増幅回路50bの出力がオフセット補正回路13のスイッチ80を介して上記積分回路60に供給される。
【0037】
積分回路60は、オペアンプ61、帰還コンデンサ62、帰還抵抗63、リセットスイッチ64からなり、リセット信号発生回路11のリセット信号Xが論理“0”のときにリセットスイッチ64が開くことで積分動作を行う。この際、オフセット補正回路12のスイッチ70が閉じていれば、差動増幅回路50aの出力が積分され、その積分出力がビーム光B1の走査位置を表わす信号(検出信号)として制御部30に供給される。オフセット補正回路13のスイッチ80が閉じていれば、差動増幅回路50bの出力が積分され、その積分出力がビーム光B2の走査位置を表わす信号(検出信号)として制御部30に供給される。なお、リセット信号Xが論理“1”になると、リセットスイッチ64が閉じてコンデンサ62に対する放電回路が形成され、積分回路60がリセット(初期化)される。
【0038】
オフセット補正回路12は、スイッチ70、差動増幅回路50aの出力電圧と基準電圧Vとの差に対応するレベルの電圧を出力する比較器(オペアンプ)71、スイッチ72、比較器71の出力がスイッチ72を介して印加されるコンデンサ73、リセット信号Xを反転するインバータ回路74、このインバータ回路74の出力を制御部30からのセレクト信号Y1が論理“1”のとき有効出力するアンド回路75を備える。スイッチ70は、リセット信号Xが論理“1”のとき開き、論理“0”のとき閉じる。セレクト信号Y1は、ビーム光B1の走査時に論理“1”となるもので、制御部30から供給される。
【0039】
要するに、オフセット補正回路12は、積分回路60のリセット時(スイッチ70が開、スイッチ72が閉)に差動増幅回路50aの出力電圧と基準電圧Vとの差を比較器71でオフセット値として検出し、積分回路60のリセット解除後(スイッチ70が閉、スイッチ72が開)、検出したオフセット値を差動増幅回路50aに対する補正用データとしてコンデンサ73に保持する。
【0040】
差動増幅回路50aのオペアンプ51は、コンデンサ73に保持されている補正用データに応じてオフセット出力を制御する機能を持つ。
【0041】
オフセット補正回路13は、スイッチ80、差動増幅回路50bの出力電圧と基準電圧Vとの差に対応するレベルの電圧を出力する比較器(オペアンプ)81、スイッチ82、比較器81の出力がスイッチ82を介して印加されるコンデンサ83、リセット信号Xを反転するインバータ回路84、このインバータ回路84の出力を制御部30からのセレクト信号Y2が論理“1”のとき有効出力するアンド回路85を備える。スイッチ80は、リセット信号Xが論理“1”のとき開き、論理“0”のとき閉じる。セレクト信号Y2は、ビーム光B2の走査時に論理“1”となるもので、制御部30から供給される。
【0042】
すなわち、オフセット補正回路13は、積分回路60のリセット時(スイッチ80が開、スイッチ82が閉)に差動増幅回路50bの出力電圧と基準電圧Vとの差を比較器81でオフセット値として検出し、積分回路60のリセット解除後(スイッチ80が閉、スイッチ82が開)、検出したオフセット値を差動増幅回路50bに対する補正用データとしてコンデンサ83に保持する。
【0043】
差動増幅回路50bのオペアンプ51は、コンデンサ83に保持されている補正用データに応じてオフセット出力を制御する機能を持つ。
【0044】
作用を説明する。
ビーム光B1の走査時(セレクト信号Y1が論理“1”)、ビーム光B1が光センサS1を通過するタイミングでリセット信号Xが論理“1”となる。このとき、リセットスイッチ64が閉じて積分回路60の出力が基準電圧Vのレベルに初期化される。同時に、スイッチ70が開き、差動増幅回路50aと積分回路60との接続が遮断される。
【0045】
この時点では、ビーム光B1がまだ光センサS1,S2との対応位置に達しておらず、よって差動増幅回路50aではオフセット値のみが増幅され、その差動増幅回路50aの出力電圧と基準電圧Vとの差が比較器71でオフセット値として検出される。このとき、スイッチ72が閉じているので、比較器71で検出されたオフセット値が差動増幅回路50bに対する補正用データとしてコンデンサ73に保持される。
【0046】
ビーム光B1が光センサS2を通過すると、リセット信号Xが論理“0”となり、スイッチ70が閉じて差動増幅回路50bの出力が積分回路60に供給されるとともに、積分回路60はリセットスイッチ64が開くことにより通常動作して差動増幅回路50bの出力を積分する。
【0047】
同時に、スイッチ72が開き、コンデンサ73に保持されている補正用データに基づいて差動増幅回路50aのオフセット出力が制御される。これにより、オフセット値が解消される。
【0048】
ビーム光B1が光センサS1と光センサS2との間を通過したとき、その通過位置が各光センサのちょうど真ん中であれば、差動増幅回路50aの出力電圧は基準電圧Vと同じレベルとなり、これに伴い積分回路60の出力電圧も基準電圧Vのレベルと同じになる。この場合、制御部30は、ビーム光B1の走査位置が走査方向と直行する方向において適正であるとの判断の下に、ガルバノミラー36について何も制御しない。なお、積分回路60のオペアンプ61自体のオフセット値は差動増幅回路50aで増幅されるオフセット誤差に比べれば十分小さいのでここでは無視する。
【0049】
ビーム光B1の通過位置が各光センサの真ん中よりどちらかにすれていれば、積分回路60の出力電圧が基準電圧Vのレベルより高い(または低い)状態となる。この場合、制御部30は、積分回路60の出力電圧が基準電圧Vのレベルになるよう、つまりビーム光B1の走査位置が走査方向と直行する方向において適正な状態となるよう、ガルバノミラー36を制御する。
【0050】
このように、積分回路60のリセット時にオフセット値を検出し、その検出したオフセット値が解消する方向に差動増幅回路50aを制御することにより、積分回路60に入力される信号にはオフセット値がすでに解消された状態となり、よってビーム光の走査位置を常に的確に検出することができて信頼性の向上が図れる。
【0051】
オフセット補正回路12の補正機能がある場合の積分回路60の出力と、オフセット補正回路12の補正機能がない場合の積分回路60の出力とを図1に対比して示している。オフセット補正回路12の補正機能があることで、誤差のない適正な検出が可能となる。
【0052】
とくに、従来のような制御部30での補正演算が不要であり、ひいては補正演算のためのプログラムが不要となってコストの低減が図れる。また、従来例のようにビーム光を本来の走査位置からシフトする必要もなく、この点でも制御を簡略化することができる。
ビーム光B2の走査に際しても、同様の検出が行なわれる。
【0053】
[2]次に、ビーム光強度検出部20について説明する。
ビーム光強度検出部20は、リセット信号発生回路(リセット手段)21およびオフセット補正回路22を備える。
【0054】
リセット信号発生回路21は、図2に示しているように、光センサ4がビーム光B1(B2)を検知してから光センサ5がビーム光B1(B2)を検知するまでの間、つまりビーム光B1(B2)の走査が光センサS4との対応位置に至る前に、後述の積分回路110に対するリセット信号(論理“1”)Zを発する。
【0055】
オフセット補正回路22を含めたビーム光強度検出部20の具体的な構成を図5に示す。
光センサS4は、フォトダイオードであり、ビーム光B1(B2)が当たっている間、そのビーム光B1(B2)の強度に応じたレベルの電流が流れる。
【0056】
この光センサS4の電流出力が電流電圧変換回路90で電圧に変換されて差動増幅回路100に入力される。電流電圧変換回路90は、オペアンプ91、帰還コンデンサ92、および帰還抵抗93からなり、光センサS4の出力電流を基準電圧Vを基準とし電圧に変換する。
【0057】
差動増幅回路100は、オペアンプ101、入力抵抗102、基準電圧入力抵抗103、帰還抵抗104からなり、光センサS4の電流出力に基づく電流電圧変換回路90の出力電圧と基準電圧Vとの差を増幅する。この差動増幅回路100の出力がオフセット補正回路22のスイッチ120を介して積分回路110に供給される。
【0058】
積分回路110は、オペアンプ111、帰還コンデンサ112、帰還抵抗113、リセットスイッチ114からなり、リセット信号発生回路1のリセット信号Zが論理“0”のときにリセットスイッチ114が開くことで積分動作を行う。この際、オフセット補正回路22のスイッチ120が閉じていれば、差動増幅回路100の出力が積分され、その積分出力がビーム光B1(B2)の強度を表わす信号(検出信号)として制御部30に供給される。なお、リセット信号Zが論理“1”になると、リセットスイッチ114が閉じてコンデンサ112に対する放電回路が形成され、積分回路110がリセット(初期化)される。
【0059】
オフセット補正回路22は、スイッチ120、差動増幅回路100の出力電圧と基準電圧Vとの差に対応するレベルの電圧を出力する比較器(オペアンプ)121、スイッチ122、比較器121の出力がスイッチ122を介して印加されるコンデンサ123、リセット信号Zを反転するインバータ回路124を備える。スイッチ120は、リセット信号Zが論理“1”のとき開き、論理“0”のとき閉じる。
【0060】
要するに、オフセット補正回路22は、積分回路110のリセット時(スイッチ120が開、スイッチ122が閉)に差動増幅回路100の出力電圧と基準電圧Vとの差を比較器121でオフセット値として検出し、積分回路110のリセット解除後(スイッチ120が閉、スイッチ122が開)、検出したオフセット値を差動増幅回路100に対する補正用データとしてコンデンサ123に保持する。
【0061】
差動増幅回路100のオペアンプ51は、コンデンサ73に保持されている補正用データに応じてオフセット出力を制御する機能を持つ。
【0062】
作用を説明する。
ビーム光B1の走査時、ビーム光B1が光センサS4を通過するタイミングでリセット信号Zが論理“1”となる。このとき、リセットスイッチ114が閉じて積分回路110の出力が基準電圧Vのレベルに初期化される。同時に、スイッチ120が開き、差動増幅回路100と積分回路110との接続が遮断される。
【0063】
この時点では、ビーム光B1がまだ光センサS4に達しておらず、よって差動増幅回路100ではオフセット値のみが増幅され、その差動増幅回路100の出力電圧と基準電圧Vとの差が比較器121でオフセット値として検出される。このとき、スイッチ122が閉じているので、比較器121で検出されたオフセット値が差動増幅回路100に対する補正用データとしてコンデンサ123に保持される。
【0064】
ビーム光B1が光センサS5を通過すると、リセット信号Zが論理“0”となり、スイッチ120が閉じて差動増幅回路100の出力が積分回路110に供給されるとともに、積分回路110はリセットスイッチ114が開くことにより通常動作して差動増幅回路100の出力を積分する。
【0065】
同時に、スイッチ122が開き、コンデンサ123に保持されている補正用データに基づいて差動増幅回路100のオフセット出力が制御される。これにより、オフセット値が解消される。
【0066】
ビーム光B1が光センサS4に当たっている間、ビーム光B1の強度に応じたレベルの電圧が差動増幅回路100から出力され、それが積分回路110で積分される。ビーム光B1が光センサS4に当たっている時間が常に一定であれば、ビーム光B1の強度が大きいほど積分回路110の出力電圧のレベルが高くなる。この電圧レベルからビーム光B1の強度を検出することができる。制御部30は、検出強度が設定値一定となるよう、レーザユニット34の出力を制御する。なお、積分回路110のオペアンプ111自体のオフセット値は差動増幅回路90で増幅されるオフセット誤差に比べれば十分小さいのでここでは無視する。
【0067】
このように、積分回路110のリセット時にオフセット値を検出し、その検出したオフセット値が解消する方向に差動増幅回路100を制御することにより、積分回路110に入力される信号にはオフセット値がすでに解消された状態となり、よってビーム光の強度を常に的確に検出することができて信頼性の向上が図れる。
【0068】
とくに、従来のような制御部30での補正演算が不要であり、ひいては補正演算のためのプログラムが不要となってコストの低減が図れる。また、従来例のようにビーム光を本来の走査位置からシフトする必要もなく、この点でも制御を簡略化することができる。
ビーム光B2の走査に際しても、同様の検出が行なわれる。
【0069】
なお、上記実施形態では、ディジタル複写機への適用について説明したが、レーザビームを用いるものであれば、他の機器についても同様に適用可能である。
その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【0070】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、積分回路のリセット時にオフセット値を検出し、その検出したオフセット値が解消する方向に差動増幅回路を制御し、オフセット値がすでに解消された状態の信号を積分回路に供給する構成としたので、制御部での補正演算を要することなく、またビーム光を本来の走査位置からシフトすることなく、オフセット値による検出誤差を解消してビーム光の走査位置あるいは強度を常に的確に検出することができる信頼性にすぐれたビーム光検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態のビーム光位置検出に関わる光センサの配置およびその光センサの検知に基づく信号波形の例を示す図。
【図2】一実施形態のビーム光強度検出に関わる光センサの配置およびその光センサの検知に基づく信号波形の例を示す図。
【図3】一実施形態の制御回路の構成を示すブロック図。
【図4】一実施形態のビーム光位置検出部の具体的な構成を示すブロック図。
【図5】一実施形態のビーム光強度検出部の具体的な構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1,2,3…光センサ
S1,S2,S3,S4…光センサ
B1,B2…ビーム光
10…ビーム光位置検出部
11…リセット信号発生回路
12,13…オフセット補正回路
20…ビーム光強度検出部
21…リセット信号発生回路
22…オフセット補正回路
30…制御部
40a,40b,40c,90…電流電圧変換回路
50a,50b,100…差動増幅回路
60,110…積分回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam light detection apparatus for detecting a scanning position and intensity of a beam light.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus such as a digital copying machine, an image bearing member is exposed and scanned with a laser beam to form an electrostatic latent image on the image bearing member, but the scanning position and intensity of the beam light are in an appropriate state. A light sensor is provided for the scanning path of the light beam, and the scanning position and intensity of the light beam are detected by performing signal processing such as amplification on the output of the light sensor, and the scanning position and intensity of the light beam are detected according to the detection result. To adjust.
[0003]
However, there is a problem that an offset value when the output of the optical sensor is signal-processed appears as a detection error.
[0004]
In order to eliminate such a detection error, conventionally, a signal processing output such as amplification (including an offset value) in a state where the beam light does not correspond to the optical sensor (including an offset value) is previously captured and stored in the control unit, Based on the stored contents, the actual detection result is corrected and calculated. In order to create a state in which the light beam does not correspond to the optical sensor, in the example of Japanese Patent Laid-Open No. 10-142535, the mirror is moved to shift the light beam from the original scanning position.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, if the control unit performs the correction calculation, a program for the correction calculation must be prepared.
[0006]
In order to shift the beam light from the original scanning position by moving the mirror, a program for the shift control is required, and a new optical sensor for confirming whether the beam light has been reliably shifted to the predetermined position is provided. It becomes necessary.
[0007]
The present invention takes the above circumstances into consideration, and the object of the present invention is to eliminate the detection error due to the offset value without requiring correction calculation in the control unit and without shifting the beam light from the original scanning position. It is an object of the present invention to provide a beam light detection apparatus with excellent reliability that can eliminate the problem and always accurately detect the scanning position or intensity of the beam light.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a beam light detection apparatus including first and second optical sensors disposed across a path of the beam light in a direction perpendicular to the scanning direction of the beam light, and currents of these light sensors. First and second current / voltage conversion circuits for converting outputs to voltages, respectively, and differential amplification for amplifying the difference between the output voltage of the first current / voltage conversion circuit and the output voltage of the second current / voltage conversion circuit A circuit, an integration circuit for integrating the output of the differential amplifier circuit, a reset means for resetting the integration circuit before the scanning of the light beam reaches the corresponding position with each optical sensor, and at the time of reset by the reset means The connection between the differential amplifier circuit and the integration circuit is cut off once, and the offset value by each of the current-voltage conversion circuit and the differential amplifier circuit is detected during the cut-off. And a correction means in accordance with the Tsu preparative values allowed to correct the output of the differential amplifier circuit, a signal representative of the output scanning position of the light beam of the integrator circuit.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the beam light detecting apparatus according to the first aspect, wherein the reset means is sequentially disposed on the near side of the light beam scanning path from the positions where the first and second photosensors are disposed. The third and fourth photosensors are provided, and a reset signal for the integrating circuit is generated from when the third photosensor detects the beam light until the fourth photosensor detects the beam light.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the beam light detection device according to the first aspect, wherein the correction means detects the difference between the output voltage of the differential amplifier circuit at the time of reset and the reference voltage as an offset value, and cancels the reset. Thereafter, the detected offset value is held as correction data for the differential amplifier circuit.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the third aspect, the differential amplifier circuit controls the offset output of the differential amplifier circuit in accordance with the correction data held in the correction means. To do.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light beam detection apparatus comprising: a light sensor provided on a light beam scanning path; a current-voltage conversion circuit that converts a current output of the light sensor into a voltage; A differential amplifier circuit for amplifying the difference between the output voltage and the reference voltage; an integration circuit for integrating the output of the differential amplifier circuit; and the integration before the scanning of the light beam reaches the corresponding position with the optical sensor. A reset means for resetting the circuit, and the connection between the differential amplifier circuit and the integration circuit at the time of reset by the reset means is temporarily cut off, and the offset value by the current-voltage conversion circuit and the differential amplifier circuit is set during the cutoff. And a correction means for correcting the output of the differential amplifier circuit in accordance with the detected offset value after reset is released, and the output of the integration circuit is a signal representing the intensity of the beam light. To.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the beam light detecting device according to the fifth aspect of the present invention, wherein the reset means is arranged first and second sequentially on the front side of the position of the optical sensor in the beam light scanning path. An optical sensor is provided, and a reset signal is issued to the integrating circuit from when the first optical sensor detects the beam light until the second optical sensor detects the beam light.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, the correction means detects the difference between the output voltage of the differential amplifier circuit at the time of reset and the reference voltage as an offset value, and cancels the reset. Thereafter, the detected offset value is held as correction data for the differential amplifier circuit.
[0015]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the beam light detection device according to the seventh aspect, wherein the differential amplifier circuit controls the offset output of the differential amplifier circuit according to the correction data held in the correction means. To do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a configuration related to detection of the scanning position of the light beam is shown in FIG.
[0017]
The optical sensors S1 and S2 are prepared for detecting a shift in the scanning position of the beam light B1. The optical sensor S3 is prepared together with the optical sensor S2 to detect a shift in the scanning position of the light beam B2.
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
FIG. 2 shows a configuration related to the detection of the intensity of the light beam. On the scanning path of the light beams B1 and B2, the
[0021]
The optical sensor S4 is prepared for detecting the intensity of each of the light beams B1 and B2.
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The number of light beams is not limited to two of B1 and B2, but may be three or more. Each time the light beam increases, the number of optical sensors increases by one in the arrangement direction of the optical sensors S1, S2, and S3.
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
[0026]
A
[0027]
The
[0028]
[1] The light
The light beam
[0029]
As shown in FIG. 1, the reset
[0030]
A specific configuration of the light
The optical sensor S1 is a photodiode, and a current of a level corresponding to the distance from the light beam B1 flows when the light beam B1 is scanned.
[0031]
The optical sensor S2 is a photodiode, and a current of a level corresponding to the distance to the beam light B1 flows when the beam light B1 is scanned, and a level corresponding to the distance to the beam light B2 is scanned when the beam light B2 is scanned. Current flows.
[0032]
The optical sensor S3 is a photodiode, and a current of a level corresponding to the distance from the light beam B2 flows when the light beam B2 is scanned.
[0033]
First, at the time of scanning with the light beam B1, the current outputs of the optical sensors S1 and S2 are converted into voltages by the current-voltage conversion circuits (first and second current-voltage conversion circuits) 40a and 40b, respectively, to the
[0034]
The
[0035]
At the time of scanning with the light beam B2, the current outputs of the optical sensors S2 and S3 are converted into voltages by current-voltage conversion circuits (first and second current-voltage conversion circuits) 40b and 40c, respectively, and input to the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The offset
[0039]
In short, the offset
[0040]
The
[0041]
The offset
[0042]
That is, the offset
[0043]
The
[0044]
The operation will be described.
When the beam light B1 is scanned (select signal Y1 is logic “1”), the reset signal X becomes logic “1” at the timing when the beam light B1 passes through the optical sensor S1. At this time, the reset switch 64 is closed and the output of the integrating
[0045]
At this time, the beam light B1 has not yet reached the corresponding position with the optical sensors S1 and S2, and therefore only the offset value is amplified in the
[0046]
When the light beam B1 passes through the optical sensor S2, the reset signal X becomes logic “0”, the
[0047]
At the same time, the switch 72 is opened, and the offset output of the
[0048]
When the light beam B1 passes between the optical sensor S1 and the optical sensor S2, the output voltage of the
[0049]
If the passing position of the light beam B1 is set to one of the centers of the optical sensors, the output voltage of the integrating
[0050]
As described above, when the
[0051]
The output of the
[0052]
In particular, it is not necessary to perform a correction calculation in the
The same detection is performed when scanning the light beam B2.
[0053]
[2] Next, the light
The beam
[0054]
As shown in FIG. 2, the reset signal generation circuit 21 is between the
[0055]
A specific configuration of the beam
The optical sensor S4 is a photodiode, and a current of a level corresponding to the intensity of the light beam B1 (B2) flows while the light beam B1 (B2) is hit.
[0056]
The current output of the optical sensor S4 is converted into a voltage by the current-
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
The offset
[0060]
In short, the offset
[0061]
The
[0062]
The operation will be described.
During the scanning of the light beam B1, the reset signal Z becomes logic “1” at the timing when the light beam B1 passes through the optical sensor S4. At this time, the
[0063]
At this time, the light beam B1 has not yet reached the optical sensor S4, so that only the offset value is amplified in the
[0064]
When the light beam B1 passes through the optical sensor S5, the reset signal Z becomes logic “0”, the
[0065]
At the same time, the switch 122 is opened, and the offset output of the
[0066]
While the light beam B1 strikes the optical sensor S4, a voltage having a level corresponding to the intensity of the light beam B1 is output from the
[0067]
As described above, when the
[0068]
In particular, it is not necessary to perform a correction calculation in the
The same detection is performed when scanning the light beam B2.
[0069]
In the above embodiment, application to a digital copying machine has been described. However, as long as a laser beam is used, the present invention can be similarly applied to other devices.
In addition, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the offset value is detected at the time of resetting the integrating circuit, the differential amplifier circuit is controlled in a direction in which the detected offset value is canceled, and the signal in the state where the offset value has already been canceled. Is provided to the integration circuit, so that the detection error due to the offset value is eliminated without requiring correction calculation in the control unit and without shifting the beam light from the original scanning position. Alternatively, it is possible to provide a highly reliable beam light detection apparatus that can always accurately detect the intensity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a signal waveform based on an arrangement of optical sensors related to beam light position detection and detection of the optical sensor according to one embodiment.
FIG. 2 is a view showing an example of a signal waveform based on an arrangement of optical sensors related to detection of light intensity of an embodiment and detection of the optical sensor.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control circuit according to an embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of a light beam position detection unit according to an embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a specific configuration of a beam light intensity detection unit according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3 ... Optical sensor
S1, S2, S3, S4 ... Optical sensor
B1, B2 ... Beam light
10: Beam light position detector
11 ... Reset signal generation circuit
12, 13 ... Offset correction circuit
20: Beam light intensity detector
21 ... Reset signal generation circuit
22 ... Offset correction circuit
30 ... Control unit
40a, 40b, 40c, 90 ... current-voltage conversion circuit
50a, 50b, 100 ... differential amplifier circuit
60, 110 ... integration circuit
Claims (8)
これら光センサの電流出力をそれぞれ電圧に変換する第1および第2の電流電圧変換回路と、
この第1の電流電圧変換回路の出力電圧と第2の電流電圧変換回路の出力電圧との差を増幅する差動増幅回路と、
この差動増幅回路の出力を積分する積分回路と、
前記ビーム光の走査が前記各光センサとの対応位置に至る前に前記積分回路をリセットするリセット手段と、
このリセット手段によるリセット時に前記差動増幅回路と前記積分回路との接続を一旦遮断し、その遮断中に前記各電流電圧変換回路および前記差動増幅回路によるオフセット値を検出し、リセット解除後、検出したオフセット値に応じて前記差動増幅回路の出力を補正せしめる補正手段とを備え、
前記積分回路の出力をビーム光の走査位置を表わす信号とすることを特徴とするビーム光検出装置。First and second optical sensors disposed across the path of the light beam in a direction perpendicular to the scanning direction of the light beam;
First and second current-voltage conversion circuits for converting the current outputs of these photosensors into voltages, respectively;
A differential amplifier circuit for amplifying a difference between an output voltage of the first current-voltage converter circuit and an output voltage of the second current-voltage converter circuit;
An integration circuit for integrating the output of the differential amplifier circuit;
Resetting means for resetting the integrating circuit before the scanning of the light beam reaches the corresponding position with each optical sensor;
During the reset by the reset means, the connection between the differential amplifier circuit and the integration circuit is temporarily interrupted, and during the disconnection, the offset value by each of the current-voltage conversion circuit and the differential amplifier circuit is detected, and after reset release, Correction means for correcting the output of the differential amplifier circuit according to the detected offset value,
A beam light detection apparatus characterized in that an output of the integration circuit is used as a signal representing a scanning position of the beam light.
この光センサの電流出力を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
この電流電圧変換回路の出力電圧と基準電圧との差を増幅する差動増幅回路と、
この差動増幅回路の出力を積分する積分回路と、
前記ビーム光の走査が前記光センサとの対応位置に至る前に前記積分回路をリセットするリセット手段と、
このリセット手段によるリセット時に前記差動増幅回路と前記積分回路との接続を一旦遮断し、その遮断中に前記電流電圧変換回路および前記差動増幅回路によるオフセット値を検出し、リセット解除後、検出したオフセット値に応じて前記差動増幅回路の出力を補正せしめる補正手段とを備え、
前記積分回路の出力をビーム光の強度を表わす信号とすることを特徴とするビーム光検出装置。An optical sensor provided on the beam light scanning path;
A current-voltage conversion circuit that converts the current output of the photosensor into a voltage;
A differential amplifier circuit that amplifies the difference between the output voltage of the current-voltage conversion circuit and a reference voltage;
An integration circuit for integrating the output of the differential amplifier circuit;
Reset means for resetting the integration circuit before the scanning of the light beam reaches a corresponding position with the optical sensor;
When resetting by the reset means, the connection between the differential amplifier circuit and the integrating circuit is once cut off, and during the cutoff, the offset value by the current-voltage conversion circuit and the differential amplifier circuit is detected, and after the reset is released, the detection is performed. Correction means for correcting the output of the differential amplifier circuit according to the offset value,
A beam light detection apparatus characterized in that the output of the integration circuit is a signal representing the intensity of beam light.
Priority Applications (1)
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