JP2656649B2 - 媒体検知装置 - Google Patents

媒体検知装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、紙等の媒体を光学的に検知する媒体検知装
置に関し、詳細には、媒体検知動作の前に受光素子等に
ついて行う調整に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、発光ダイオード(LED)とこれに対向配置
された受光トランジスタとから構成され、これらの間の
媒体の有無を検知する媒体検知装置がある。そして、こ
の装置では、点灯したLEDからの光が受光トランジスタ
に入射するときに媒体なしを検知し、点灯したLEDから
の光が媒体により遮られ受光トランジスタに入射しない
ときに媒体ありを検知する。即ち、入射する光の有無に
より変化する受光トランジスタの光電流を利用して媒体
の有無を検知する。
ここで、第2図は受光トランジスタの特性(コレクタ
−エミッタ間電圧Vce対コレクタ電流Ic)を示す特性図
であり、aは媒体なし(入射光あり)の場合を、bは媒
体あり(入射光なし)の場合を示している。
ところで、媒体検知装置では、媒体検知動作を開始す
る前に、受光トランジスタに接続されている可変負荷抵
抗回路の抵抗値を最適な値に設定する調整(出力特性調
整)を行う。即ち、第2図に示されるように、調整前の
負荷直線c(抵抗値が大きい場合)又は負荷直線d(抵
抗値が小さい場合)を最適な負荷直線eまで近づける調
整を行う。
第3図は従来の調整動作を示すフローチャートであ
る。同図に示されるように、従来の装置では、先ず、ス
テップ(Sで表す)1で装置電源が投入され、S2で電源
投入時処理がなされ、S3で自己の回路が正常か否かが確
認され、S4で調整コマンド待ちになる。
S4で調整コマンドが受信されると、S5で比較電圧デー
タVcmp(第2図のしきい値VSLを与えるデータ)、可変
負荷抵抗回路の抵抗値データR1、LEDの駆動電流データI
fの初期値を設定し、S6で発光素子をオンにしてコレク
タ−エミッタ間電圧Vceをデジタル変換した値Voutを読
み取る。
S7で電圧値Voutが設定値Voffより大きい(Vout
Voff)場合であれば、S8で抵抗値データR1を一定値だけ
増加させS9に進む。S9で抵抗値データR1が最大値でなけ
ればS6に戻り、最大値であればS10で調整不可レスポン
スを送信する。
また、S7で判断がNOであればS11に進み、S11で電圧値
Voutが設定値Voffより小さい(Vout<Voff)場合であれ
ばS12に進み、S12で抵抗値R1を一定値だけ減じ、S13に
進む。S13で抵抗値データR1が設定された最小値でなけ
ればS6に戻り、最小値であればS14で調整不可レスポン
スを送信する。
一方、S11の判断がNOであれば、Vout=Voffであり、
このときの抵抗値データR1をメモリに格納し、S16で調
整正常終了レスポンスを送信する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来の可変負荷抵抗回路の抵抗値
を最適な値に設定する出力特性調整だけでは、LEDの素
子不良や断線等の故障を検出できず、正しい負荷抵抗を
設定できない場合があった。即ち、例えば、LEDが不良
で発光しない場合には、第2図にVce−Ic特性はbで示
されるようになり、このまま調整動作を行うと、負荷直
線をfにするような出力特性調整がされる。そして、こ
のように出力特性が調整された媒体検知装置では、発光
素子が不点灯であるにもかかわらず、常に媒体有りと検
知することになって、検知装置として機能しないという
問題があった。
そこで、本発明は上記したような従来技術の課題を解
決するためになされたものであり、その目的とするとこ
ろは、発光素子等の不具合を検知できる信頼性の高い媒
体検知装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る媒体検知装置は、可変負荷抵抗手段が接
続された受光素子に、発光素子から入射する光の変化に
応じた大きさの光電流が流れるように、上記可変負荷抵
抗手段の抵抗値を切替えて出力特性調整を行った後、上
記光電流に基づく電圧信号を予め設定されたしきい値と
比較することによって、上記発光素子と上記受光素子と
の間の光路に媒体が有るか無いかを判別する媒体検知装
置において、上記発光素子をオンオフ制御する切替制御
手段と、上記出力特性調整を行った後に上記切替制御手
段によって上記発光素子をオフしたときの上記可変負荷
抵抗手段に生じる電圧信号と、上記出力特性調整に基づ
いて上記可変負荷抵抗手段に生じる電圧信号との差分を
算出し、この差分を所定の基準電位差データと比較して
上記発光素子等の異常を判断する演算制御手段とを備え
たものである。
〔作 用〕
本発明においては、出力特性調整を行った後に切替制
御手段によって発光素子をオフしたときの可変抵抗手段
に生じる電圧信号と、出力特性調整に基づいて可変抵抗
手段に生じる電圧信号との差分を算出し、この差分を所
定の基準電位差データと比較して発光素子等の異常を判
断するようにしている。すなわち、発光素子を点灯させ
るための切替制御手段をオンにしたときに受光素子の光
電流に基づく電圧信号と、切替手段をオフにしたときに
受光素子の光電流に基づく電圧信号との差を算出し、そ
の差が基準電位差より小さいか否かを判断する。このよ
うな判断をするのは、この差が基準電位差より小さいと
いうことは、発光素子をオンにしたときとオフにしたと
きの受光素子の検出光量が変わらないことを意味するの
で、この場合には発光素子等に不良(不良灯)があるも
のと判断できるからである。従って、このような判断に
よれば、媒体検知装置における受光素子までの距離の変
化や、或いは光路の汚損があった場合でも、調整動作に
おいて確実に発光素子の不良を検出できる。
〔実施例〕
以下に、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明に係る媒体検知装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。
同図に示されるように、本実施例の媒体検知装置に
は、電流を流すことにより発光する発光素子としての発
光ダイオード(LED)1と、このLED1に定電流を流すオ
ン状態と電流を流さないオフ状態とを与える切替手段と
しての定電流回路2と、この定電流回路2に上記定電流
の値を決定するための定電流データIfを与える電流切換
データラッチ回路3とが備えられている。
また、本実施例には、入射する光Lに応じた大きさの
光電流Icを流す受光素子としての受光トランジスタ4が
備えられており、この受光トランジスタ4は、LED1との
間に検知対象となる紙等の媒体を通過させることができ
る空間を形成するようにLED1に対向して配置されてい
る。そして、受光トランジスタ4のコレクタには光電流
Icを電圧信号に変換するための可変負荷抵抗回路5が接
続されており、この可変負荷抵抗回路5には設定される
べき負荷抵抗値を決定するための抵抗値データR1を与え
る負荷抵抗切換データラッチ回路6が接続されている。
さらに、本実施例には、受光トランジスタ4の光電流
Icから変換された電圧信号Vceをデジタル信号Voutに変
換するA/D変換回路7と、このA/D変換回路7に変換の周
期を与えるクロック発生回路8とが備えられている。
さらにまた、本実施例には、A/D変換回路7の出力V
outを所定の比較電圧と比較し、この比較結果に基づく
2値化した媒体有無信号Sonを媒体取扱い装置10等に送
信する比較回路9と、この比較回路9に比較電圧データ
Vcmpを与える比較電圧データラッチ回路11とが備えられ
ている。
また、本実施例には、装置の制御プログラムを格納す
るROM12と、定電流データIf、比較電圧データVcmp、及
び負荷抵抗値データR1等を格納するRAM13と、バッファ1
4と、バッファ15と、本実施例の装置を媒体取扱い装置1
0に接続するためのI/F(インタフェース)回路16とが備
えられている。
加えて、本実施例には、電流切換データラッチ回路
3、負荷抵抗切換データラッチ回路6、比較電圧データ
ラッチ回路11、ROM12、RAM13、バッファ14、バッファ1
5、及びI/F(インタフェース)回路16に選択信号を与え
るデコーダ17と、ROM12の動作プログラムに基づいて本
実施例の装置全体の動作を制御する制御部18が備えられ
ている。
この制御部18は、媒体検知に際しては、比較回路9の
比較結果に基づいて媒体の有無の判定を行う。また、制
御部18は、媒体の有無判定前に、定電流回路2によりLE
D1に定電流を流し、受光トランジスタ4側に表れる電圧
信号Vceの大きさに基づいて可変負荷抵抗回路5の抵抗
値を決定する抵抗値データR1を算出する。
そして、本実施例の制御部18は、可変負荷抵抗回路5
の抵抗値を切替えて出力特性調整を行った後に、定電流
回路2によりLED1に定電流を流した(オン状態)ときに
受光トランジスタ4側に表れる電圧信号Vce(Vout1
と、定電流回路2によりLED1に定電流を流さないとき
(オフ状態)の電圧信号Vce(Vout2)との差を算出し、
この差が所定の基準電位差Vdefより小さいか否かを判断
する。これはこの差が基準電位差Vdefより小さい場合
に、LED1が点灯していないことが検出できるからであ
る。
第4図は上記構成を有する本実施例の調整動作を示す
フローチャートである。以下に、同図及び第1図に基づ
いて本実施例の調整動作を説明する。尚、説明に際して
は、従来例の説明に用いた第2図をも参照する。
本実施例の装置における調整動作では、従来から行わ
れていた抵抗値調整に加えて、発光素子等の異常判断が
行われる。第1図に示されるように、S21で装置電源が
投入され、S22で自己の回路動作に異常がないかを検出
する電源投入時処理がなされ、S23で装置に異常が検出
されれば所定のエラー処理がなされ、正常であればS24
に進み、調整コマンド受信待ちとなる。
S24で調整コマンドが受信されると、S25で、比較電圧
データVcmp、可変負荷抵抗回路5の抵抗値データR1、及
び発光素子の駆動電流データIfの初期値を設定し、S26
でLED1に定電流を流してオン状態にし、受光トランジス
タ4のコレクタ−エミッタ間電圧Vceをデジタル変換し
た電圧値Vout1をリードする。
S27で電圧値Vout1が所定の設定値Voffより大きい(第
2図で示せば、負荷直線がVout1=V1>Voffとなる負荷
直線dに相当する)場合であれば、S28で抵抗値データR
1を一定値だけ増加させ(第2図の負荷直線cを最適な
負荷直線eに近ずけ)、S29で抵抗値データR1が最大値
でなければS26に戻り、最大値であればS30で調整不可レ
スポンスを送信する。
また、S27で電圧値Vout1が所定の設定値Voffより小さ
いか、又は等しければ(Vout1>Voffでなければ)、S31
に進み、Vout1>Voffであるか否かを判断する。S31でV
out1<Voffであるか否かを判断する。S31でVout1<Voff
(第2図で示せば、負荷直線がVout1=V2<Voffとなる
負荷直線cに相当する)場合であれば、S32で抵抗値デ
ータR1を一定値だけ減少させ(第2図の負荷直線dを負
荷直線eに近ずけ)、S33で抵抗値データR1が最小値で
なければS26に戻り、最小値であればS34で調整不可レス
ポンスを送信する。
S31で判断がNO(Vout1=Voff)であれば、S35でLED1
をオフにし、S36でこのオフ時のコレクタ−エミッタ間
電圧Vceをデジタル変換した値Vout2をリードする。S37
で、LED1に流される電流をオフにしたときとオンにした
ときの受光トランジスタ4の光電流に基づく電圧信号の
差(Vout2−Vout1)が基準電位差Vdefより大きい場合、
即ち、 Vdef<Vout2−Vout1 の場合には、S38で抵抗値データR1をRAM13に格納し、S3
9で調整正常終了レスポンスを送信する。
一方、S37でVout2−Vout1が基準電位差Vdefより小さ
く、判断がNOの場合には、LED1が点灯していない等の異
常があると考えられ、このまま調整を終了すれば第2図
の負荷直線fに近ずけるような抵抗値に切替えられるの
で、S40で調整異常レスポンスを送信する。
以上に説明したように、本実施例においては、出力特
性調整を行った後に、定電流回路2によりLED1に定電流
を与えたとき(オン状態)の受光トランジスタ4の光電
流から変換された電圧信号Vout1と、定電流回路2によ
りLED1に定電流を与えないとき(オフ状態)の受光トラ
ンジスタ4の光電流から変換された電圧信号Vout2との
差をとり、その差が基準電位差Vdefより大きい場合に
は、正常に調整がなされ、負荷直線が第2図のeのよう
に調整されたことになる。従って、媒体の検知において
は、媒体がないときには電圧Vceがしきい値VSLより小さ
いVoff(点Q)になり、媒体があるときには電圧Vce
しきい値VSLより大きいVon(点P)になり、媒体の有無
がしきい値VSLとの比較により判断できる。
これに対し、差Vout2−Vout1が基準電位差Vdefより小
さい場合には、LED等に不良があると判断でき、LED不良
等に気付かず、負荷抵抗回路5の抵抗値を切替えて出力
特性の調整が完了してしまうことはなく、媒体検知装置
の動作の信頼性を高めることができる。
なお、上記実施例の媒体検知装置は、発光素子と受光
素子との間に媒体を通過させる空間を形成した透過式の
ものについて説明したが、発光素子からの光を媒体で反
射させて受光素子で検知する反射式のものであっても、
この発明を適用できる。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明においては、出力特性
調整を行った後に切換手段により発光素子をオフにした
ときの受光素子の光電流から変換された電圧信号と、出
力特性調整に基づいて可変負荷抵抗回路に生じる電圧信
号との差をとり、その差が基準電位差より小さい場合に
は、発光素子等に不良があると判断する。よって、LED
の不良等に気付かず、負荷抵抗回路の抵抗値を切替えて
出力特性の調整が完了してしまうことはなく、しかも媒
体検知装置における受光素子までの距離の変化や、或い
は光路の汚損があった場合でも、調整動作において確実
に検出不良等の事態を事前に防止でき、媒体検知動作の
信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る媒体検知装置の一実施例の構成を
示すブロック図、 第2図は受光トランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧
Vce対コレクタ電流Icを示す特性図、 第3図は従来の調整動作を示すフローチャート、 第4図は本実施例の調整動作を示すフローチャートであ
る。 1……発光ダイオード(発光素子) 2……定電流回路(切替手段) 4……受光トランジスタ(受光素子) 5……可変負荷抵抗回路(可変負荷抵抗手段) 9……比較回路(比較手段) 18……制御部(制御手段、判定手段)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変負荷抵抗手段が接続された受光素子
    に、発光素子から入射する光の変化に応じた大きさの光
    電流が流れるように、上記可変負荷抵抗手段の抵抗値を
    切替えて出力特性調整を行った後、上記光電流に基づく
    電圧信号を予め設定されたしきい値と比較することによ
    って、上記発光素子と上記受光素子との間の光路に媒体
    が有るか無いかを判別する媒体検知装置において、 上記発光素子をオンオフ制御する切替制御手段と、 上記出力特性調整を行った後に上記切替制御手段によっ
    て上記発光素子をオフしたときの上記可変負荷抵抗手段
    に生じる電圧信号と、上記出力特性調整に基づいて上記
    可変負荷抵抗手段に生じる電圧信号との差分を算出し、
    この差分を所定の基準電位差データと比較して上記発光
    素子等の異常を判断する演算制御手段と を備えたことを特徴とする媒体検知装置。
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