JP2006275747A - 光学センサ製造方法および光学センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】 歩留まりを向上させることが可能な光学センサ製造方法を提供すること。
【解決手段】 光学センサ素子の素子感度を測定する測定ステップ(ステップS10)と、測定結果に応じた抵抗素子を選択する選択ステップ(ステップS12)と、選択された抵抗素子を光学センサに取り付ける取り付けステップ(ステップS13)とを有する。このため、素子感度が許容範囲外に属する光学センサについても許容範囲内に属するようにすることで、歩留まりを向上させる光学センサ製造方法を提供することが可能になる。
【選択図】 図8

Description

本発明は、光学センサ製造方法および光学センサに関する。
例えば、インクジェットプリンタ等の印刷装置では、印刷用紙の有無および用紙幅等を検出するために、光学センサを使用しているものがある(特許文献1参照)。
特開平05−131729号公報(要約書、請求項)
ところで、光学センサは、素子感度にばらつきがあり、素子感度が低い場合には印刷用紙の検出が困難となり、また、素子感度が高い場合には印刷用紙以外の部分を印刷用紙として誤って検出してしまう場合がある。したがって、素子感度が一定の範囲に属する光学センサを選別して使用する必要があることから、歩留まりが低下し、その結果として製造コストが高くつくという問題点がある。
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、歩留まりを向上させることが可能な光学センサ製造方法および光学センサを提供しよう、とするものである。
上述の目的を達成するため、本発明の光学センサ製造方法は、光学センサ素子の素子感度を測定する測定ステップと、測定結果に応じた抵抗素子を選択する選択ステップと、選択された抵抗素子を光学センサに取り付ける取り付けステップと、を有する。
このため、歩留まりを向上させることが可能な光学センサ製造方法を提供することができる。
また、他の発明の光学センサ製造方法は、上述の発明に加えて、測定ステップでは、所定の条件下において、光学センサ素子を構成する受光素子の出力電流を測定することにより素子感度を測定するようにしている。このため、素子感度を簡易に測定することが可能になる。
また、他の発明の光学センサ製造方法は、上述の発明に加えて、選択ステップでは、素子感度の大小によって光学センサ素子を複数のグループに分け、それぞれのグループ毎に予め定められた抵抗素子を選択するようにしている。このため、少ない種類の抵抗素子素子を準備し、その中から適合するものを選択すればよいので、製造プロセスを簡略化することが可能になる。
また、他の発明の光学センサ製造方法は、上述の発明に加えて、取り付けステップでは、選択ステップで選択された抵抗素子を、光学センサを構成する発光素子と直列接続するように取り付けるようにしている。このため、素子感度を確実に調整することが可能になる。
また、他の発明の光学センサ製造方法は、上述の発明に加えて、光学センサ素子は、被検出物の近傍に配置されるプリント基板上に配置されており、取り付けステップでは、選択ステップにおいて選択された抵抗素子を、プリント基板に取り付けるようにしている。このため、素子感度が調整された光学センサをプリント基板単位で、製造することができる。
また、本発明の光学センサは、被検出物の近傍に配置されるプリント基板と、プリント基板に配置された光学センサ素子と、光学センサ素子の素子感度に応じて選択され、光学センサ素子の発光素子に直列に接続された抵抗素子と、を有している。
このため、光学センサの製造プロセスにおける歩留まりを向上させることが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の光学センサが適用される印刷装置の一実施の形態について説明するための斜視図である。この図に示すように、印刷装置10は、シャーシ11を有しており、このシャーシ11に対してキャリッジ40が往復移動自在に構成されている。
キャリッジ40は、ブラックインクおよびカラーインク(イエロー、シアン、および、マゼンダ等のインク)を貯留するインクカートリッジ42およびこれを収容する収容部41を有している。収容部41の下方には、印刷用紙12に対向するように、図示せぬ記録ヘッドが設けられている。この記録ヘッドは、その下端面がノズル形成面となっていて、インクを吐出可能とされている。
収容部41には、タイミングベルト27の一部が固着されている。また、収容部41には、挿通孔47が形成されていて、この挿通孔47に長尺状のガイド軸25が挿通可能とされている。タイミングベルト27は、キャリッジモータ26の駆動プーリ28および従動プーリ29の間に張設されている。したがって、キャリッジモータ26が回転すると、タイミングベルト27が駆動され、キャリッジ40がガイド軸25に沿って移動する。
シャーシ11のキャリッジ40のノズル形成面と対向する位置には、複数の凸部を有するプラテン32が設けられており、印刷用紙12が当該凸部の上を搬送される。シャーシ11の上流側(印刷用紙12が供給される側)には、遮蔽プレート部23と、遮蔽プレート部23の両端において下流側(印刷用紙12が排出される側)に折り曲げられた側方プレート部24とを有する支持フレーム22が設けられている。側方プレート部24には、タイミングベルト27を張設するための従動プーリ29およびガイド軸25が固定されている。遮蔽プレート部23には、キャリッジモータ26が固定されている。
遮蔽プレート部23の上流側には、紙送りモータ51が設けられており、図示せぬローラ部材が回転自在に設けられており、このローラ部材を回転させることにより、印刷装置10に供給された印刷用紙12をキャリッジ40の副走査方向に移動させる。
図2は、キャリッジ40、プラテン32、印刷用紙12の関係を示す図である。図2(A)は、キャリッジ40およびプラテン32を図1の左側から眺めた図である。この図に示すように、キャリッジ40は、プラテン32に対向する位置に設けられている。プラテン32の上部には複数の凸部32aが設けられており、これらの凸部32aの上を印刷用紙12がローラ部材20によって搬送される。キャリッジ40の底面には、光学センサ45が設けられており、印刷用紙12の有無および用紙幅を検出する。
図2(B)は、キャリッジ40とプラテン32を上方向から眺めた図である。この図に示すように、プラテン32の上部には複数の凸部32aが設けられている。また、キャリッジ40の上流側の底面には印刷用紙12の有無および用紙幅を検出するための光学センサ45が設けられている。
図3は、光学センサ45の構成例を示す図である。図3(A)は、光学センサ45の回路図を示している。この図に示すように、光学センサ45は、抵抗素子451、および、光学センサ素子452を主要な構成要素としている。抵抗素子451は、後述する光学センサ制御回路が有する抵抗素子60と直列に接続され、光学センサ素子452を構成する発光素子452aに流れる電流を調整することにより、光学センサ素子452の素子感度を調整する。なお、抵抗素子451は、後述するように、製造プロセスにおいて、光学センサ素子452の素子感度に応じて最適な抵抗素子が選択されて付加される。発光素子452aは、例えば、発光ダイオード等によって構成され、赤外線を射出する。受光素子452bは、例えば、フォトトランジスタ等によって構成され、発光素子452aから射出され、印刷用紙12等によって反射された反射光を入射し、反射光の強さに応じて抵抗値が変化する。なお、受光素子452bは、環境光(主に可視光)の影響を少なくするために、可視光を減衰させるフィルタを有している。
なお、抵抗素子451および光学センサ素子452は、例えば、同一のプリント基板上に配置されており、プリント基板に設けられた端子453〜455と、印刷装置10の電源およびグランドがそれぞれ接続される。すなわち、端子453は、抵抗素子451の一端に接続されており、この端子453は、印刷装置10の光学センサ制御回路112(後述する)に内蔵されている抵抗素子60の一端に接続される。また、端子454は、発光素子452aのカソード側および受光素子452bのエミッタ側に接続されており、光学センサ制御回路112のグランドに接続されている。また、端子455は、受光素子452bのコレクタ側に接続されており、光学センサ制御回路112に内蔵されている抵抗素子61に接続されている。
図3(B)は、光学センサ素子452の詳細な構成例を示す図である。この図に示すように、光学センサ素子452は、パーティション461を有する筐体460の内部に発光素子452aおよび受光素子452bが配置されて構成されている。ここで、筐体460は、環境光が受光素子452bに入射することを防止する。パーティション461は、発光素子452aから射出された光が、受光素子452bに直接入射することを防止する。図3(B)に示すように、発光素子452aから射出された光は、印刷用紙12が存在する場合には、印刷用紙12の表面で反射され、受光素子452bに入射される。その結果、受光素子452bがオンの状態となり、電源Vccから抵抗素子61を介して電流が通じるので、出力電圧であるVsがローの状態となる。一方、印刷用紙12が存在しない場合には、受光素子452bには反射光が入射されず、受光素子452bはオフの状態になるので、出力電圧Vsはハイの状態となる。
つぎに、図1に示す印刷装置10の制御系について説明する。図4は、図1に示す印刷装置10の制御系を示すブロック図である。この図に示すように、印刷装置10の制御系は、CPU(Central Processing Unit)100、ROM(Read Only Memory)101、RAM(Random Access Memory)102、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)103、I/F(Interface)104、I/O(Input and Output)105、バス106、入出力回路107、モータ制御回路110、ステッピングモータ群111、光学センサ制御回路112、光学センサ45、記録ヘッドドライバ回路113、および、記録ヘッド46を有しており、I/F104にはパーソナルコンピュータ(PC)120が接続されている。
ここで、CPU100は、ROM101およびEEPROM103に格納されているプログラムに応じて各種演算処理を実行するとともに、ステッピングモータ群111をはじめとする装置の各部を制御する。
ROM101は、CPU100が実行する各種プログラムや各種データを格納している半導体メモリである。
RAM102は、CPU100が実行対象とするプログラムやデータを一時的に格納する半導体メモリである。
EEPROM103は、CPU100における演算処理結果の所定のデータ等が格納され、印刷装置の電源が切断された後も該データを保持する半導体メモリである。
I/F104は、パーソナルコンピュータ120との間で情報を授受する際に、データの表現形式を適宜変換する装置である。I/O105は、入出力回路107との間で情報を授受するための装置である。
バス106は、CPU100、ROM101、RAM102、EEPROM103、I/F104、および、I/O105を相互に接続し、これらの間で情報の授受を可能とするための信号線群である。
モータ制御回路110は、例えば、論理回路と駆動回路とを有し、CPU100の制御に応じてステッピングモータ群111を制御する。
ステッピングモータ群111は、例えば、キャリッジモータ26、および、紙送りモータ51を有し、モータ制御回路110の制御に応じてキャリッジ40およびローラ部材20を駆動する。
光学センサ制御回路112は、光学センサ45を制御するための回路であり、図3(A)に示す抵抗素子60,61を有するとともに、光学センサ45からの出力電圧Vsを入出力回路107に供給するためのバッファ等を有している。
光学センサ45は、図3に基づいて前述したように、印刷用紙12の有無および用紙幅を検出する。
記録ヘッドドライバ回路113は、印刷用紙12に記録処理を行う記録ヘッド46に接続され、記録ヘッド46に対して記録処理の制御を行うドライバである。記録ヘッド46は、前述したように、記録ヘッドドライバ回路113の制御に応じて、複数のノズルから各種色のインクを吐出し、印刷用紙12に所望の画像および文字を印刷する。
つぎに、図3に示す光学センサ45の製造方法について説明する。以下では、光学センサ45の素子感度を調整する必要性について説明した後、光学センサ45の製造方法について説明する。
図5は、光学センサ素子452を単独で測定した場合(抵抗素子451を接続していない場合)に、発光素子452aに流れる電流Ifと、受光素子452bに流れる電流Icの素子間のばらつきを示す図である。この図に示すように、発光素子452aに流れる電流Ifを20mAに設定した場合、受光素子452bに流れる電流Icは、0.4mA〜3.0mAの範囲に分布する。ここで、受光素子452bに流れる電流Icが大きい場合、当該光学センサ素子452は素子感度が高く、一方、電流Icが小さい場合、当該光学センサ素子452は素子感度が低い。また、許容範囲は、素子感度を調整しない場合(抵抗素子451を付加しない場合)において、光学センサ45として使用可能な範囲を示している。
図6および図7は、図3(A)の回路において、抵抗素子451の代わりにジャンパー線を使用して印刷用紙12の検出を行った場合に、素子感度の高低による出力電圧Vsの変化の様子を示している。図6(A)は、素子感度が適切である場合(Icが図5に示す「許容範囲」に収まっている場合)における光学センサ45の位置Lと、出力電圧Vsとの関係を示す図である。光学センサ45の出力電圧Vsは、印刷用紙12が存在する場所では、ローの状態となり、それ以外の場所ではハイの状態となる。また、プラテン32の凸部32aが存在する場所では出力電圧Vsがハイの状態よりは少し下がった状態となっている。これは、凸部32aの頂面が光学センサ45に接近して形成されているため、反射光の一部が受光素子452bに入射されるためである。このような場合、光学センサ制御回路112は、ハイの電圧Vhの30%程度の電圧を閾値電圧Vthとして設定し、出力電圧Vsが閾値電圧Vthよりも低い場合には印刷用紙12が存在すると判断し、閾値電圧Vthよりも大きい場合には印刷用紙12が存在しないと判断する。
図6(B)は、素子感度が低い場合(Icが図5に示す許容範囲よりも小さい場合)における光学センサ45の位置Lと、出力電圧Vsとの関係を示す図である。光学センサ45の出力電圧Vsは、図6(A)の場合と同様に、印刷用紙12が存在する場所では、ローの状態となり、それ以外の場所ではハイの状態となる。また、プラテン32の凸部32aが存在する場所では出力電圧Vsがハイの状態よりは少し下がった状態となっている。しかしながら、この場合、ハイの電圧Vhの30%程度に閾値電圧Vthを設定すると、ローの状態よりも閾値電圧Vthの方が大きくなってしまうため、印刷用紙12を検出できなくなってしまう。
図7は、素子感度が高い場合(Icが図5に示す許容範囲よりも大きい場合)における光学センサ45の位置Lと、出力電圧Vsとの関係を示す図である。光学センサ45の出力電圧Vsは、図6(A)の場合と同様に、印刷用紙12が存在する場所では、ローの状態となり、それ以外の場所ではハイの状態となる。また、ローの電圧は閾値Vthよりも低いので、印刷用紙12を検出することができる。しかし、この場合、プラテン32の凸部32aが存在する場所でも出力電圧Vsが閾値電圧Vthを下回っている。この結果、凸部32aが印刷用紙12の紙端として検出されてしまうので、用紙幅が誤って検出されることになる。
そこで、本発明の実施の形態に係る光学センサ製造方法では、光学センサ素子452の素子感度に応じた抵抗素子451を接続して発光素子452aが照射する光の強度を調整することにより素子感度を調整し、図6(A)に示すような正常な動作となるようにする。以下に、本発明の実施の形態に係る光学センサ製造方法の詳細について説明する。
図7は、本発明の実施の形態に係る光学センサ製造方法のプロセスを説明するための図である。この図のプロセスの詳細を以下に説明する。
ステップS10:光学センサ素子452単体の素子感度を測定する。なお、素子感度の測定方法としては、まず、受光素子452bのコレクタに所定の負荷抵抗(例えば、3.3kΩの抵抗)を接続し、当該負荷抵抗に所定の電源電圧(例えば、3.3Vの電源電圧)を印加し、発光素子452aに所定の電流(例えば、20mAの電流)を流した状態とする。そして、このような状態において、光学センサ素子452の開口部に所定の反射率を有する印刷用紙(例えば、マット紙)を配置し、そのときの受光素子452bに流れる電流Icを測定する。
ステップS11:ステップS10における測定結果に基づいて、光学センサ素子452をグループ分けする。具体的には、Icが0.75mA未満である第1のグループ、0.75mA以上1.5mA未満である第2のグループ、1.5mA以上2.0mA未満である第3のグループ、2.0mA以上2.5mA未満である第4のグループ、および、2.5mA以上である第5のグループのいずれかに分類する。なお、このグループ分けは一例であって、本発明がこのような場合のみに限定されるものではないことはいうまでもない。
ステップS12:分類されたグループに応じて、予め定められている抵抗素子を選択する。例えば、第2のグループの場合には、抵抗素子451を付加しないでも使用できるので、抵抗値が0Ωである抵抗素子(ジャンパー線)を選択する。第3のグループの場合には30Ωの抵抗を選択し、第4のグループの場合には60Ωの抵抗を選択し、第5のグループの場合には100Ωの抵抗を選択する。なお、第1のグループの場合には、素子感度が低すぎるので、このグループに属する光学センサ素子452については対象から除外する。
ステップS13:図3(A)に破線で囲繞された回路に対応するパターンを有するプリント基板に対して、光学センサ素子452をハンダ付けにより固定するとともに、ステップS12において選択された抵抗素子(例えば、チップ抵抗素子)451を同じくハンダ付けによって固定する。
図9は、光学センサ45の構成例を示している。この図に示すように、光学センサ45は、プリント基板500に、光学センサ素子452、抵抗素子451、および、コネクタ501がハンダ付けによって固定されて構成されている。ここで、コネクタ501は、図9に示す端子453〜455を有しており、このコネクタ501によって光学センサ制御回路112と接続される。抵抗素子451は、ステップS12において選択された抵抗値を有するチップ抵抗素子である。なお、この図では示していないが、プリント基板500には、配線パターンが形成されており、当該配線パターンに、コネクタ501、光学センサ素子452、および、抵抗素子451がハンダによって接続されることにより、図32(A)に示す回路を構成する。
以上のプロセスにより、光学センサ45を製造することができる。このようにして製造された光学センサ45は、素子感度が一定であるので、印刷装置10に装着した場合、図6(A)に示すような特性となり、印刷用紙12の有無および用紙幅を正確に検出することが可能になる。
また、以上のプロセスによれば、素子感度が高いため使用できない第3〜第5のグループについても使用可能とすることができることから、光学センサ素子452の歩留まりを向上させ、製造コストを低減することができる。
また、光学センサ素子452の素子感度を所定数のグループに分け、それぞれのグループに対応する抵抗素子451を選択するようにしたので、準備する抵抗の種類が少なくて済み、また、抵抗素子の選別も時間を要しないことから組み立てにかかる負担を軽減することができる。
なお、以上の実施の形態は、一例であって、これ以外にも種々の変形実施態様が存在する。例えば、以上の実施の形態では、抵抗素子451を発光素子452aのアノード側に付加するようにしたが、図10(A)に示すように、発光素子452aのカソード側に抵抗素子451を付加することも可能である。このような方法によっても、発光素子452aに流れる電流を調整できるので、前述の場合と同様に、素子感度を調整することが可能になる。
また、発光素子452a側ではなく、受光素子452b側に付加することも可能である。図10(B)は、受光素子452bのエミッタ側に抵抗素子451を付加した場合の構成例を示している。このような方法では、受光素子452bのオン抵抗を上昇させることにより、素子感度を調整することができる。また、受光素子452bのエミッタ側ではなく、コレクタ側に付加することによっても素子感度を調整することができる。
また、以上の実施の形態では、受光素子452bに流れる電流Icが0.75mA未満となる第1のグループについては、素子感度が低いとして除外したが、抵抗素子60の素子値を小さく設定することで、発光素子452aに流れるIfを増加させ、素子感度を向上させることにより、第1のグループに属する光学センサ素子452についても使用可能としてもよい。その場合、例えば、第1のグループは、抵抗素子451を付加しない状態で使用し、第2〜第5のグループについてはそれぞれのグループに対応する抵抗素子451を付加して素子感度を低下させ、使用するようにしてもよい。
また、以上の実施の形態では、素子感度に応じてグループ分けをし、それぞれのグループに対応する抵抗素子を選択するようにしたが、グループ分けをせずに、素子感度に応じた抵抗素子を選択して付加するようにしてもよい。また、チップ抵抗のような素子値が固定の抵抗素子ではなく、可変抵抗素子のように素子値を可変できる抵抗素子を接続し、ステップS10の測定結果に応じて素子値を設定するようにすることもできる。その場合、例えば、可変抵抗素子に、前述したグループを示す表示をしておき、当該表示を参照して、光学センサ素子452の属するグループに対応する位置に調整つまみを設定するようにしてもよい。
また、以上の実施の形態では、図9に示すように、プリント基板500に光学センサ素子452と抵抗素子451を配置して光学センサ45を構成するようにしたが、例えば、光学センサ素子452の一部に抵抗素子451を直接接続するようにしてもよい。そのような構成によれば、光学センサ45をさらに小型化することができる。
また、以上の実施の形態では、光学センサ45の用途として、印刷装置10を例に挙げて説明したが、これ以外の用途に使用することが可能であることはいうまでもない。
また、以上の実施の形態では、図5に示すように、発光素子452aに流す電流Ifを20mAとした場合の素子感度を測定するようにしたが、これは一例であって、その他の電流値であってもよいことはいうまでもない。
本発明に係る光学センサを使用した印刷装置を示す斜視図である。 図1に示すプラテン、印刷用紙、キャリッジの関係を示す図である。 図2に示す光学センサの構成例を示す図である。 図1に示す制御系の構成例を示す図である。 図3に示す光学センサの素子感度のばらつきを示す図である。 素子感度が異なる場合の光学センサの出力電圧を示す図である。 素子感度が異なる場合の光学センサの出力電圧を示す図である。 本発明に係る光学センサ製造方法のプロセスを示す図である。 抵抗素子を他の位置に付加した場合の例を示す図である。
符号の説明
45 光学センサ,451 抵抗素子,452 光学センサ素子,500 プリント基板,S10 測定ステップ,S12 選択ステップ,S13 取り付けステップ

Claims (6)

  1. 光学センサ素子の素子感度を測定する測定ステップと、
    測定結果に応じた抵抗素子を選択する選択ステップと、
    選択された抵抗素子を光学センサに取り付ける取り付けステップと、
    を有することを特徴とする光学センサ製造方法。
  2. 前記測定ステップでは、所定の条件下において、前記光学センサ素子を構成する受光素子の出力電流を測定することにより素子感度を測定することを特徴とする請求項1記載の光学センサ製造方法。
  3. 前記選択ステップでは、前記素子感度の大小によって前記光学センサ素子を複数のグループに分け、それぞれのグループ毎に予め定められた抵抗素子を選択することを特徴とする請求項1記載の光学センサ製造方法。
  4. 前記取り付けステップでは、前記選択ステップで選択された抵抗素子を、前記光学センサを構成する発光素子と直列接続するように取り付けることを特徴とする請求項1記載の光学センサ製造方法。
  5. 前記光学センサ素子は、被検出物の近傍に配置されるプリント基板上に配置されており、前記取り付けステップでは、前記選択ステップにおいて選択された抵抗素子を、上記プリント基板に取り付けることを特徴とする請求項1記載の光学センサ製造方法。
  6. 被検出物の近傍に配置されるプリント基板と、
    上記プリント基板に配置された光学センサ素子と、
    上記光学センサ素子の素子感度に応じて選択され、上記光学センサ素子の発光素子に直列に接続された抵抗素子と、
    を有することを特徴とする光学センサ。
JP2005094779A 2005-03-29 2005-03-29 光学センサ製造方法および光学センサ Withdrawn JP2006275747A (ja)

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