JP2008085153A

JP2008085153A - 反射型フォトインタラプタ

Info

Publication number: JP2008085153A
Application number: JP2006264825A
Authority: JP
Inventors: Minnen Watanabe; 民年渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】
部品点数の削減、製造コストの低減、特性改善を図った反射型フォトインタラプタを提供することを目的とする。
【解決手段】
長形の遮光性ケース１１の下面中央に両側面が被検出対象１９に向かって傾斜面となっている凹部１２を形成し、傾斜面に発光開口部１７、受光開口部１８を形成し、各開口部１７、１８に連通して素子収納部１３、１４を形成し、一方の素子収納部１３に発光部１５ａを発光開口部に対向させる如く発光素子を設置し、他方の素子収納部１４に受光部を受光開口部１８に対向させ受光素子１６を設置した反射型フォトインタラプタ１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子から照射された光が被検出物体により反射され、この反射光を受光素子により検出する反射型フォトインタラプタに係り、特に部品点数の削減、製造コストの低減、特性改善を図った反射型フォトインタラプタに関する。

従来の技術を、プリンタに給紙される用紙の検出を行う反射型フォトインタラプタについて、構成並びに光線軌跡を示す図８を参照して説明する。図８に示す例は、用紙３１の種類を判別することを目的としており、用紙３１はベースペーパ３１ａ上にコーティング層３１ｂが形成されている。被検出対象である用紙３１に近接して配置される反射型フォトインタラプタ３２は発光素子と受光素子が透光性樹脂３３によって封止され構成されている。

発光素子としてはブルーＬＥＤ３４が発光部を用紙３１に対向する如く配置されている。受光素子としては第１色センサ３５ａ並びに第２色センサ３５ｂがいずれも受光部が用紙３１に対向する如く配置されている。また、ブルーＬＥＤ３４、第１並びに第２色センサ３５ａ、３５ｂに対向する透光性樹脂３３の表面には第１フレネルレンズ３６ａ、第２フレネルレンズ３６ｂ、第３フレネルレンズ３６ｃが形成されている。更に、第１並びに第２色センサ３５ａ、３５ｂと第２並びに第３フレネルレンズ３６ｂ、３６ｃとの間には視感度フィルタ３７が設置されている。

さて、このような構成の従来の反射型フォトインタラプタ３２の動作を次に説明する。ブルーＬＥＤ３４からの光は、第１フレネルレンズ３６ａを通って矢印で示す照射光３８の如く用紙３１に投影される。用紙３１のコーティング層３１ｂで反射した光は、正反射光３９として第２フレネルレンズ３６ｂを通り視感度フィルタ３７を介して第１色センサ３５ａに入光する。一方、用紙３１のベースペーパ３１ａで反射した光は、拡散反射光４０として第３フレネルレンズ３６ｃを通って視感度フィルタ３７を介して第２色センサ３５ｂに入光する。

このような光線軌跡によりブルーＬＥＤ３４からの照射光３８は、用紙３１にて反射され第１、第２色センサ３５ａ、３５ｂに入光される。用紙３１の紙の判別は、第１並びに第２色センサ３５ａ、３５ｂの出力によって行われる。

しかしながら、上述した構成の反射型フォトインタラプタ３２においては、受光素子として色センサ３５ａ、３５ｂを使用するため、発光素子は可視光の短波長チップを使用しなればならず、光を集光するフレネルレンズ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、視感度補正用の視感度フィルタ３７ともどもこれらは非常の高価な部品である。更に、部品点数が多く、組立て工数も多いことから加工費がかかり、発光素子、受光素子、フィルタなどの非常にコストの高い部品を必要とすることから、汎用品への展開が進まない欠点があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、部品点数の削減、製造コストの低減、特性改善を図った反射型フォトインタラプタを提供することを目的とする。

本願発明の一態様によれば、遮光性ケース内に設置した発光素子並びに受光素子と、前記発光素子の発光部に対向する前記ケース部分に被検出対象の表面に対して傾斜角を持って形成された発光開口部と、前記受光素子の受光部に対向する前記ケース部分に前記被検出対象の表面に対して傾斜角を持って形成された受光開口部とを具備することを特徴とする反射型フォトインタラプタが提供される。

本発明に係る反射型フォトインタラプタにより、従来の構成と比較して部品点数及び加工費用の削減を可能とした。また、プリンタ用紙などの判別機能の向上を図ることを可能とした。

以下に本発明に係わる反射型フォトインタラプタ１０の実施形態を図１を参照して説明する。図１において、遮光性樹脂からなるケース１１は長形で、下面には凹部１２が形成されており、この凹部１２の両側は被検出対象であるプリンタ用紙１９に向かって傾斜面となっている。また、ケース１１の両端には発光素子収納部１３、受光素子収納部１４が形成されており、一方の発光素子収納部１３内にはＬＥＤからなる発光素子１５が設置されており、他方の受光素子収納部１４内には受光素子１６が設置されている。

ケース１１の下面に形成された凹部１２の一方の傾斜面には、素子収納部１３に連通する発光開口部１７が形成されており、他方の傾斜面には、素子収納部１４に連通する受光開口部１８が形成されている。発光開口部１７並びに受光開口部１８は、いずれも凹部１２の傾斜面に略垂直に開口されていて、凹部１２の下方中央に向かって形成されている。すなわち、発光開口部１７並びに受光開口部１８は、いずれも被検査対象であるプリンタ用紙１９に向かって傾斜して形成されている。

発光素子１５は、発光部１５ａが発光開口部１７に対向する位置に設置されており、同様に受光素子１６は、受光部１６ａが受光開口部１８に対向する位置に設置されている。このようにして、発光開口部１７並びに受光開口部１８は、いずれも凹部１２の下方中央に向けて傾斜して開口されている。

本例においては、このように構成された反射型フォトインタラプタ１０の下方に被検出対象であるプリンタ用紙１９が配置されており、発光素子１５から照射された照射光２０は、傾斜した発光開口部１７を通ってプリンタ用紙１９の表面に投影され、反射光２１は同様に傾斜して開口している受光開口部１８を通って受光素子１６へ入射される。なお、図１において、プリンタ用紙１９の表面での反射点からの垂線２２と照射光２０との角度、すなわち反射角度をθで表してある。また、垂線２２と反射光２１との角度も反射角度と同一のθである。角度θは、照射光２０並びに反射光２１のなす角度ではあるが、これらの角度は発光素子１５、受光素子１６の設置角度並びに発光開口部１７、受光開口部１８の開口角度によって設定される角度である。

図２には、図１に示したプリンタ用紙１９に発光素子１５からの照射光２０を投影した際に、反射角度θすなわち発光素子１５、受光素子１６の設置角度を変化させたときのプリンタ用紙１９の表面光沢度グロス値（横軸）対ＰＰＣ普通紙の出力を１としたときの出力比（縦軸）の相対値変化を示すグラフである。このグラフにおいて、◇は反射角度が３０°の場合、□は反射角度が４５°の場合、△は反射角度が６０°の場合をそれぞれ示してある。各反射角度毎の出力比を計測したところ、線図２３で示すように反射角度を略６０°にすることが一番変化の大きい出力が得られることが判明した。

次に図４は、図１の発光開口部１７並びに受光開口部１８の距離Ｌを変化させたときのプリンタ用紙１９の表面光沢度グロス値（横軸）対ＰＰＣ普通紙の出力を１としたときの出力比（縦軸）の相対値変化を示すグラフである。このグラフにおいて、◇は開口部距離が１ｍｍの場合、□は開口部距離が２ｍｍの場合、△は開口部距離が３ｍｍの場合をそれぞれ示してある。このグラフからわかるように、開口部距離Ｌが短くなれば、受光素子の絶対出力は高くなるが、用紙光沢度に対する相対値は低くなる。今回のデータから線図２４にて示されるように、発光素子１５並びに受光素子１６の開口部の距離Ｌは略３ｍｍが最適であることが判明した。

また、上述した例において発光素子１５、受光素子１６は円形レンズを使用したが、図５に示すように発光素子１５、受光素子１６の一方あるいは両方において、楕円レンズ２５を使用することにより、発光素子、受光素子に狭指向特性を持たせることで、プリンタ用紙１９の用紙光沢度に対する出力の相対値変化を向上させることができる。

また、図６に示すように発光素子１５の発光部１５ａをハッチングで示すような長方形の狭窄部１５ｂ形状とすることで、狭窄発光をさせることが可能である。この場合の狭窄発光を施したＬＥＤチップの発光部サイズとプリンタ用紙の光沢度に対する出力の相対値変化をプロットしたデータを図７に示す。

図７は、横軸に図６に示した長形の狭窄部１５ｂのチップ縦横比を、縦軸にＰＰＣ普通紙の出力を１とする出力比をとったグラフである。図７において、上方の−は最大値、●は平均値、下方の−は最小値を表してある。これによると、狭窄部１５ｂの縦横比が大きくなるほど相対値変化は大きくなり、特性を向上させることが判明した。特に、長方形の狭窄部１５ｂの長辺の長さが短辺の長さの４倍乃至８倍の形状にて最適な出力を得る。

本発明に係る実施形態を示す断面図。本発明に係る実施形態の特性評価結果を示すグラフ。本発明に係る実施形態の他の特性評価結果を示すグラフ。本発明に係る実施形態の他の特性評価結果を示すグラフ。本発明に係る他の実施形態に用いる発光／受光素子の構成図。本発明に係る他の実施形態に用いる発光素子の書く拡大図。本発明に係る他の実施形態の特性評価結果を示すグラフ。従来技術を示す断面図。

符号の説明

１０…反射型フォトインタラプタ、１１…ケース、１２…凹部、１３…発光素子収納部、１４…受光素子収納部、１５…発光素子、１５ａ…発光部、１５ｂ…狭窄部、１６…受光素子、１７…発光開口部、１８…受光開口部、１９…プリンタ用紙、２０…照射光、２１…反射光、２２、２３…垂線、２４…楕円レンズ。

Claims

遮光性ケース内に設置した発光素子並びに受光素子と、前記発光素子の発光部に対向する前記ケース部分に被検出対象の表面に対して傾斜角を持って形成された発光開口部と、前記受光素子の受光部に対向する前記ケース部分に前記被検出対象の表面に対して傾斜角を持って形成された受光開口部とを具備することを特徴とする反射型フォトインタラプタ。
前記発光開口部の傾斜角と前記受光開口部の傾斜角は、前記被検出体表面からの垂線に対して略６０°であることを特徴とする請求項１記載の反射型フォトインタラプタ。
少なくとも前記発光開口部の距離は略３ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の反射型フォトインタラプタ。
少なくとも前記発光素子には楕円レンズが装着されていることを特徴とする請求項１記載のフォトインタラプタ。
前記発光素子の発光部は横長の長方形に形成されており、この長方形の長辺の長さは短辺の長さの４倍乃至８倍であることを特徴とする請求項１記載の反射型フォトインタラプタ。
長形の遮光性ケースと、このケース下面の中央に形成され両側面が被検出対象に向かって傾斜面を構成している凹部と、前記一方の傾斜面に前記被検出対象に向かって傾斜して形成された発光開口部と、前記他方の傾斜面に前記被検出対象に向かって傾斜して形成された受光開口部と、前記発光開口部に連通して形成された発光素子収納部と、前記受光開口部に連通して形成された受光素子収納部と、前記発光素子収納部内に発光部を前記発光開口部に対向させる如く設置された発光素子と、前記受光素子収納部に受光部を前記受光開口部に対向させる如く設置された受光素子とを具備することを特徴とする反射型フォトインタラプタ。