JP2006064673A - 光学センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の光学センサ装置（汎用品）を使用し、安価で検出精度の高い光学センサ装置の提供を行う。
【解決手段】 発光素子４からの光を搬送媒体が遮ることによる受光素子１６の受光量の変化により媒体を検出する光学センサ装置１５において、発光素子４から受光素子１６へ光が透過する個所に、突起部２４を有する透光部材２３を配置する。突起部２４は上部搬送ガイド１２に設けられた孔１４に嵌合され、上部搬送ガイド１２と光学センサ装置１５の間に重ね合わせるように挟持して取り付けられる。このように構成したことで、発光素子４から発せられた光は、透光部材２３の突起部２４により規制され狭められる。この狭められた範囲の光が、媒体Ｐにより遮られたか否かで検出するので、媒体の位置検出精度が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、現金処理機や光学読取装置あるいはカード／証書発行装置や複写機等において、紙幣や帳票または用紙等の媒体を光学的に検出する光学センサ装置に関する。

従来、現金処理機や複写機等において、紙幣や用紙等の媒体の位置、外形、搬送速度等を監視する必要から光学センサ装置が設けられている。光学センサ装置は発光素子と受光素子から成り、発光素子と受光素子を媒体の搬送路を挟んで対向して配置し、発光素子から発した光が媒体により遮られたか否かを受光素子への受光量の変化で検出するようにしている。

また他の光学センサ装置においては、発光素子と受光素子を媒体の搬送路に対して同じ側に設け、搬送路の反対側にはプリズムを配置したものが提案されている。このような光学センサ装置は、発光素子と受光素子が同じ側にあるので、各素子とセンサ駆動回路との配線構造が簡単になり、センサ取り付け等の作業が容易になる。

しかしながらこのような光学センサ装置を検出精度が必要とされる設置個所に使用する際は、発光素子においては発光された光が放射状に拡散して集光せず、良好な出力特性を得ることが出来ないという問題があった。また受光素子においても、外部の光が大きな幅を持ってそのまま素子に入るので、十分な媒体の位置検出精度が得られないという問題があった。

このような問題を解決するために、発光素子の光路上に配設され、発光素子からの光の中心に近い部分を集光する集光部と発光素子からの光の中心から離れた部分を全反射する全反射部とを有する透光部を設けたものが提案されている。これによれば、発光素子から発せられた光のうち中心に近い部分は、透光部の集光部へ入る。この集光部で光が集光されて受光素子に受光される。発光素子から発せられた光のうち中心から離れた部分は、透光部の全反射部へ入る。この全反射部では光がすべて反射され、受光素子へは光は入らない。従って、比較的狭い範囲の光が集中的に受光素子へ入るので、媒体の位置検出精度が向上する。

また、他の解決手段としては、発光素子から受光素子への光路上に配設され、光が通過するスリットを有するとともに発光素子または受光素子を覆うカバーを設けた光学センサ装置がある。これによれば、発光素子から発せられた光はカバーのスリットにより規制され、範囲が狭められる。即ち、狭い範囲での検出が可能になり、媒体の位置検出精度が向上する。
特開平９−０７２７２７号公報

しかしながら実際に光学センサ装置を現金処理機等に設置する際、その多くは集光部やスリット等の特別な加工を施していない従来の光学センサ装置（汎用品）を使用しており、位置検出精度の高い光学センサ装置を必要とする設置個所が少ないのが実情である。この為、集光部やスリット等の加工を施している光学センサ装置は、従来の光学センサ装置（汎用品）に比べてコストがかかり販売数も少ない。その為、販売価格も高くなってしまうという問題点があった。

上記課題を解決するために本発明は、発光素子および該発光素子から発した光を受光する受光素子を有し、発光素子から発した光を搬送媒体が遮ることによる受光量の変化により媒体を検出する光学センサ装置において、発光素子から受光素子への光路上に突起部を有する透光部材を設け、透光部材の突起部は、発光素子から受光素子へ入光する光を狭い範囲に規制するように形成されており、光学センサ装置と搬送ガイドにて挟持して取り付けられるようにしたことを特徴とする。

この解決手段によれば、発光素子から発せられた光は透光部材の突起部を通過し、受光素子に受光される。即ち、透光部材の突起部によって規制され狭められた範囲の光で媒体を検出するので、媒体の位置検出精度が向上する。

本発明によれば、発光素子から受光素子への光路上に突起部を有する透光部材を設け、透光部材の突起部は、発光素子から受光素子へ入光する光を狭い範囲に規制するように形成されている。この透光部材を光学センサ装置と搬送ガイドにて挟持されるように構成したので、発光素子から発せられた光は透光部材の突起部を通過し、受光素子に受光される。即ち、透光部材の突起部によって規制され狭められた範囲の光が、媒体により遮られたか否かにより検出するので、媒体の位置検出精度が向上する。このように光学センサ装置（汎用品）に透光部材を追加するだけで、低コストで位置検出精度の高い光学センサ装置を提供する事が可能になるという効果を有する。

更に、突起部の形状を工夫することで、突起部の強度を上げたり、透光部材および光学センサ装置の配置制限が無くなり検出位置設定の自由度も増すことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお、各図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は第１の発明の実施形態を示す断面図、図２は光学センサ装置（汎用品）の外観を示す斜視図、図３は第１の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図である。

図１において、第１の発明の実施形態の光学センサ装置１にはケース２が設けられ、ケース２にはプリント基板３が取り付けられている。プリント基板３には発光素子４及びコネクタ５がハンダ付け等により取り付けられている。発光素子４はプリント基板３のパターンを介してコネクタ５に電気的に接続されている。発光素子４はケース２と下蓋ケース６により密閉された状態になっているので、発光素子４に塵や埃あるいは紙粉等が付着することがなく、発光素子４の出力精度が保証されている。コネクタ５は、ピン７とプリント基板３のパターンに接続され、ピン７と接続した線８が図示しない駆動回路に接続されている。

図２は光学センサ装置（汎用品）の外観を示す斜視図であり、ケース２は発光素子４と対向する位置に円柱状に突起している透光部９が形成されている。透光部９は、図１の下部搬送ガイド１０に形成された孔１１に入り込むようにしてケース２が下部搬送ガイドに１０に取り付けられ、透光部９の頂上部は下部搬送ガイド１０の上面１０ａと同一面になるように取り付けられる。下部搬送ガイド１０に対向して上部搬送ガイド１２が設けられ、両搬送ガイド１０、１２の間が媒体Ｐの搬送路１３となっている。また、上部搬送ガイド１２は光を透過しない材料で形成されていて、孔１４が設けられている。

上部搬送ガイド１２にも光学センサ装置１５が設けられ、受光素子１６が発光素子４の透光部９に対向した位置に設けられ、受光素子１６の中心は、発光素子４の光軸の中心に一致する。また、受光素子１６はプリント基板１７に取り付けられていて、プリント基板１７にはコネクタ１８もハンダ付け等により取り付けられている。受光素子１６はプリント基板１７のパターンを介してコネクタ１８に電気的に接続されている。また、受光素子１６はケース１９と下蓋ケース２０により密閉された状態になっているので、受光素子１６に塵や埃あるいは紙粉等が付着することがない。コネクタ１８は、ピン２１とプリント基板１８のパターンに接続され、ピン２１と接続した線２２が図示しない駆動回路に接続されている。

さらに、上部搬送ガイド１２と光学センサ装置１５の間には、光を透過する透光部材２３が設けられており、光学センサ装置１５のケース１９の外形と同じ外形サイズで形成されている。図３は第１の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図であり、光を透過する合成樹脂等から形成されており、発光素子４から発せられた光が受光素子１６に受光する光の光軸の透過する部分に、媒体が搬送される方向（Ａ方向）に対して短辺方向が平行で、かつ短辺の長さが約０.６〜１．０ｍｍ程度の細長い直方体状の突起部２４が形成されている。また、突起部２４と反対する位置には、光学センサ装置１５の透光部２５と嵌合するための凹部２６が形成されている。突起部２４は、上部搬送ガイド１２に形成された孔１４に嵌合され、凹部２６には光学センサ装置１５の透光部２５が嵌合され、上部搬送ガイド１２と光学センサ装置１５の間に透光部材２３が重ね合わせるようにして挟持されている。

次に動作を説明する。搬送路１３に媒体Ｐが存在しない時、発光素子４から発せられた光は、透光部材２３の細長い直方体状の突起部２４を通過し、受光素子１６に受光される。即ち、発光素子４から発せられた光が突起部２４により規制されることで、狭い範囲の光が受光素子１６に受光されている。突起部２４の短辺の長さを約０.６〜１.０ｍｍ程度としたのは、入光する光の範囲を規制し、かつ上部搬送ガイドの孔１４に突起部２４を嵌合するために必要な部材強度から定めている。媒体Ｐが搬送路１３を図示しない搬送手段により搬送されて来て、発光素子４と受光素子１６の間を通過すると、透光部９から透光部材２３の突起部２４を通過して受光素子１６へ向かう光が遮断されるかまたは減衰される。これにより受光素子１６の出力が変化し、媒体Ｐが発光素子４と受光素子１６の間の検出位置に来たことが検出される。このように透光部材２３の突起部２４を通過する狭い範囲の光が媒体Ｐにより遮られたか否かにより媒体Ｐを検出するので、媒体Ｐの位置検出精度が向上する。また光学センサ装置１５は、従来の光学センサ装置（汎用品）を使用し、透光部材２３を加えるだけで位置検出精度を向上する事が出来る。特に、位置検出精度を向上させるための集光部やスリット等の加工を光学センサ装置自体に加工する必要が無いため、低コストで位置検出精度の高い光学センサ装置を実現出来る。

図４は、第１の発明の実施形態の透光部材の応用例を示す斜視図である。透光部材２３の光が透過する突起部２４は、短辺の長さが約０.６〜１．０ｍｍ程度の細長い直方体状で形成している。また搬送ガイドに形成した孔に嵌合する突起部２４の先端部分は、透光部材２３の本体にかけて広がる方向に傾斜２７を持たせる事で、突起部２４の強度を上げている。

図５は、第２の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図であり、図５（ａ）は透光部材２３ａの突起部２４ａが直径約０.６〜１．０ｍｍ程度の円柱状に形成されている。これにより媒体搬送方向Ａに対して直交する方向に透光部材２３ａと光学センサ装置を配置する制限も無くなり、検出位置設定の自由度が向上する。また図５（ｂ）は、搬送路に形成した孔に嵌合する突起部２４ｂの先端部分は、透光部材の本体にかけて広がる方向にすり鉢型の傾斜２７ｂを持たせる事で突起部２４ｂの強度を上げている。以上のように構成した第２の発明の実施形態においても、第１の発明の実施形態と同様に透光部材２３ａ、ｂを加えることだけで、突起部２４ａ、ｂを通過する狭い範囲の光が媒体Ｐにより遮られたか否かにより媒体Ｐを検出するので、低コストで位置検出精度を高い光学センサ装置を実現出来る。

次に、第３の発明の実施形態について説明する。図６は第３の発明の実施形態を示す断面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。第３の発明の実施形態の光学センサ装置２８は、発光素子と受光素子を媒体搬送路に対して同じ側に設け、反対側には光の反射体としてプリズムを有するものである。

図６において、第３の発明の実施形態の光学センサ装置２８はケース２９を有し、これに対向してプリズム３０が設けられている。ケース２９内には、発光素子３１と受光素子３２が配置され、発光素子３１は透光部３３に対向し、受光素子３２は透光部３４に対向している。プリント基板３５には発光素子３１、受光素子３２及びコネクタ３６がハンダ付け等により取り付けられている。発光素子３１、受光素子３２はプリント基板３５のパターンを介してコネクタ３６に電気的に接続されている。発光素子３１、受光素子３２はケース２９と下蓋ケース３７により密閉された状態になっているので、発光素子３１、受光素子３２に塵や埃あるいは紙粉等が付着することがない。コネクタ３６は、ピン３８とプリント基板３５のパターンに接続され、ピン３８と接続した線３９が図示しない駆動回路に接続されている。光学センサ装置２８と上部搬送ガイド４０の間には光を透過する透光部材４１が設けられていて、光学センサ装置２８の円柱状に突起している透光部３３、３４と対向する部分にそれぞれ突起部４２、４３が形成されている。この突起部４２、４３が上部搬送ガイド４０に設けた孔にそれぞれ嵌合されることにより上部搬送ガイド４０に取り付けられる。なお、上部搬送ガイド４０は光を透過しない材料で形成されている。また、透光部材４１の突起部４２、４３と反対する位置には、光学センサ装置２８の透光部３３、３４と嵌合するための凹部が形成されていて、凹部に光学センサ装置２８の透光部３３、３４が嵌合され、上部搬送ガイド４０と光学センサ装置２８の間に透光部材４１が重ね合わせるように挟持されている。上部搬送ガイド４０に対向して下部搬送ガイド４４が設けられ、両ガイドの間に媒体Ｐの搬送路４５が形成される。

下部搬送ガイド４４には透光部材４１の突起部４２、４３に対向した位置に孔が形成され、この孔にプリズム３０が嵌合されている。プリズム３０は入光側反射面４５と出光側反射面４６を有し、入光側反射面４５は発光素子３１から発せられた光を出光側反射面４６方向に反射する。出光側反射面４６は、入光側反射面４５からきた光を受光素子３２に反射する。

図８は、第３の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図であり、透光部材４１は光を透過する合成樹脂等から形成されており、光学センサ装置２８のケース２９の外形と同じ外形サイズで形成されている。図６の発光素子３１側の透光部３３に対向した部分は円柱状の突起部４２で形成されており、受光素子３２側の透光部３４に対向する部分は、媒体Ｐが搬送される方向（Ａ方向）に対して短辺方向が平行で、かつ短辺の長さが約０.６〜１.０ｍｍ程度の細長い直方体状の突起部４３が形成されている。この円柱状の突起部４２と直方体状の突起部４３は、図７に示すように上部搬送ガイド４０に形成された孔にそれぞれ嵌合され、上部搬送ガイド４０と光学センサ装置２８の間に透光部材４１が重ね合わせるように挟持されている。

次に第３の発明の実施形態の動作を説明する。光学センサ装置２８の発光素子３１から発光された光は、透光部３３と透光部材４１の円柱状の突起部４２を通過し、プリズム３０内に入光する。そして、入光側反射面４５により光は出光側反射面４６方向へ反射される。出光側反射面４６で光は透光部材４１の直方体状の突起部４３方向へ反射され、突起部４３と透光部３４を通過して受光素子３２に入光する。

搬送路４５に媒体Ｐが搬送されてくると、媒体Ｐが出光側反射面４６と透光部材４１の突起部４３との間の光路を遮る。これにより受光素子３２が受光する光量が変化する。この光量の変化により媒体Ｐを検出する。このように、透光部材４１の直方体状の突起部４３により狭い範囲を通過した光が、媒体Ｐにより遮られたか否かにより媒体Ｐを検出するので、媒体Ｐの位置検出精度が向上する。

また、図９は第３の発明の実施形態の透光部材の応用例を示す斜視図である。透光部材４１の受光素子への光の光軸が透過する突起部４３は、短辺の長さが約０.６〜１．０ｍｍ程度の細長い直方体状で形成している。また搬送路に形成した孔に嵌合する突起部４３の先端部分は、透光部材４１の本体にかけて広がる方向に傾斜４４を持たせる事で、突起部４３の強度を上げている。

以上のように第３の発明の実施形態は第１の発明の実施形態と比較して、光学センサ装置は、受光素子、発光素子を１つのプリント基板に搭載し、センサ駆動回路も１つになる為、接続するコードの本数が減少すると共に、１箇所からの配線を行えば良いので、配線用の部品点数も減少し、配線構造も簡単になる。従って、センサの取り付け、交換も短時間で行う事ができ、作業性が向上する。更に、光学センサ装置２８は、従来の光学センサ装置（汎用品）を使用し、透光部材４１を加えるだけで位置検出精度を向上する事が出来る。特に、検出精度を向上させるための集光部やスリット等の加工を光学センサ装置自体に施こす必要が無いため、低コストで位置検出精度の高い光学センサ装置を実現出来る。

図１０は、第４の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図であり、図１０（ａ）は透光部材４１ａの突起部４３ａが直径約０.６〜１．０ｍｍ程度の円柱状に形成されている。また図１０（ｂ）は、搬送路に形成した孔に嵌合する突起部４３ｂの先端部分は、透光部材４１ｂの本体にかけて広がる方向にすり鉢型の傾斜４４ｂを持たせる事で、突起部４３ｂの強度を上げている。
以上のように構成した第４の発明の実施形態においても、第３の発明の実施形態と同様に透光部材４１ａ、ｂを加えるだけで、突起部４３ａ、ｂを通過する狭い範囲の光が媒体Ｐにより遮られたか否かにより媒体Ｐを検出するので、媒体の位置検出精度が向上する効果を得られる。

なお、第１の実施の実施形態では、発光素子４を媒体搬送路の下側に、受光素子１６および透光部材２３を上側に配置した例を示したが、発光素子４を上側、受光素子１６および透光部材２３を下側に配置しても同様の効果が得られる。また、第３の発明の実施形態においても、発光素子３１、受光素子３２および透光部材４１を媒体搬送路の下側、プリズム３０を上側に配置しても同様の効果が得られることは言うまでもない。

第１の発明の実施形態を示す断面図 光学センサ装置（汎用品）の外観を示す斜視図 第１の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図 第１の発明の実施形態の透光部材の応用例を示す斜視図 第２の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図 第３の発明の実施形態の透光部材を示す断面図 図６のＢ-Ｂ断面図 第３の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図 第３の発明の実施形態の透光部材の応用例を示す斜視図 第４の発明の実施形態の透光部材を示す斜視図

符号の説明

４：発光素子
１２：上部搬送ガイド
１４：孔
１５：光学センサ装置
１６：受光素子
２３：透光部材
２４：突起部

Claims (3)

1. 発光素子および該発光素子から発した光を受光する受光素子を有し、
   発光素子から発した光を搬送媒体が遮ることによる受光量の変化により媒体を検出
   する光学センサ装置において、
   発光素子から受光素子への光路上に突起部を有する光を透過する透光部材を設け、
   前記透光部材の突起部は、発光素子から受光素子へ入光する光を狭い範囲に規制する
   ように形成されており、
   光学センサ装置と搬送ガイドにて挟持して取り付けられるようにしたことを特徴と
   する光学センサ装置。
2. 前記光が入光する透光部材の突起部の形状は、細長い直方体状で、入光する面の短辺
   が媒体の搬送方向に平行である請求項１記載の光学センサ装置。
3. 前記光を入光する透光部材の突起部の形状は、小径の円柱状である請求項１記載の光学センサ装置。

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