JP3800455B2 - Reflective optical coupling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、並列配置された発光素子及び受光素子を備え、発光素子から照射された光が物体(被検出体)により反射されたときの反射光を受光素子により受光することにより物体の検出を行う反射型光結合装置に関し、より詳しくは集光レンズにより検出範囲を制限した集光レンズ付きの反射型光結合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
反射型の光センサとして、反射型フォトインタラプタと称せられる反射型光結合装置がある。この反射型光結合装置は、被検出体である各種物体を非接触状態で検出する非接触センサとして使用されており、そのなかでも集光レンズにより検出範囲を制限した集光レンズ付きの反射型光結合装置は、複写機、プリンタ等の用紙搬送系における用紙の検出に主に使用されている。
【0003】
集光レンズを備えた従来の反射型光結合装置の一例を図4に示し、その反射型結合装置に使用された集光レンズの構造を図5及び図6に示す。また、その反射型結合装置の使用例を図7に示す。
【0004】
図4に示された反射型光結合装置は、遮光性樹脂からなるボディ10と、ボディ10内に封入された発光素子20a及び受光素子20bと、発光素子20a及び受光素子20bの前面側(図では上側)に位置してボディ10内に嵌合されたカバー40とを備えている。
【0005】
発光素子20a及び受光素子20bは、それぞれの間で共用されるフレーム21の上に発光ダイオード及びフォトダイオードを実装し、これらを透光性樹脂からなる樹脂体23a及び23b中にそれぞれ封入した構造になっている。
【0006】
カバー40は透光性樹脂で形成されている。このカバー40には、発光素子20a及び受光素子20bの各前面側に位置して、集光レンズ部41a及び41bがそれぞれ形成されている。集光レンズ部41a及び41bは、図5及び図6に示すように、それぞれの前面側の表面42a及び42bが前面側に突出した凸レンズであり、且つそれぞれの光軸が前面側で交差する方向に傾斜している。
【0007】
そして、発光素子20a側の樹脂体23aと受光素子20b側の樹脂体23bとの間、及び発光素子20a側の集光レンズ部41aと受光素子20b側の集光レンズ部41bとの間は、いずれも遮光性樹脂からなるボディ10の一部により遮光されている。
【0008】
発光素子20aから照射された光は、カバー40の集光レンズ部41aにより集光され、前面側に照射される。その照射方向前方に被検出体50が存在する場合は、照射光が被検出体50により反射される。その反射光は、カバー40の集光レンズ部41bにより集光されて受光素子20bに入射し、受光素子20bにより光電変換されて出力される。そして、この出力電気信号により、被検出体50の有無が光学的に非接触検出される。
【0009】
このように、集光レンズにより照射光及び反射光の各光束を絞り、検出範囲を制限した反射型光結合装置は、前述したとおり、複写機、プリンタ等の用紙搬送系における用紙の検出に主に使用されている。
【0010】
図7はこの用紙検出系の一例を示したものである。この用紙検出系においては、対向配置された水平なガイド板60,70の間に形成された隙間80(通常2〜4mm)内を、被検出体50としての用紙が搬送される際に、その用紙が、ガイド板60,70の下方に配置された上述の集光レンズ付き反射型光結合装置により検出される。この用紙検出のために、ガイド板60,70には、抜き孔61,71が、反射型光結合装置の前面側に位置して設けられている。
【0011】
このとき、抜き孔61,71の径が大きいと、これらの孔に用紙が引っ掛かりやすくなり、紙づまりの原因となる。このため、抜き孔61,71の径は10mm程度まで制限されている。
【0012】
このような状況下で、反射型光結合装置における照射光及び反射光の各光束が大きいと、ガイド板60,70の抜き孔61,71の周囲の部分に光が当たり、不必要な反射光が検出される。その結果、用紙の有無により得られるS/N比の低下が生じ、最悪の場合は、用紙が存在しない状態でも、抜き孔61,71の周囲からの反射光により、誤って用紙が検出されてしまう。
【0013】
このため、複写機、プリンタ等の用紙搬送系における用紙の検出には、集光レンズにより照射光及び反射光の各光束を絞り、検出範囲を制限した集光レンズ部付きの反射型光結合装置が使用されているわけである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の集光レンズ付きの反射型光結合装置には、次のような問題がある。
【0015】
図7に示されるような用紙検出系にあっては、ガイド板60,70の間に形成された隙間80を用紙が通過するごとに、微量ではあるが、下段のガイド板60の抜き孔61から紙粉が落下する。この紙粉は、下方に配置された反射型光結合装置のカバー40上に堆積し、集光レンズ部41a,41bを覆うことにより、光の出入経路を塞ぐ。このため、メンテナンスサービス等によりカバー40の前面を定期的に拭き取る清掃作業が行われている。
【0016】
この清掃作業は、カバー40の前面側の表面が平坦であるほど簡単で確実なものとなるが、従来の反射型光結合装置においては、カバー40に形成された集光レンズ部41a及び41bが、それぞれの前面側の表面42a及び42bが前面側に突出した凸レンズであるため、カバー40の前面側の表面の凹凸が多い。このため、清掃作業の作業性が悪く、しかも清掃状態の確認が容易でないという問題があった。
【0017】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的は、集光レンズ付きであるにもかかわらず、そのレンズ部の清掃を容易に且つ確実に行うことができる反射型光結合装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型光結合装置は、複写機、プリンタ等の用紙搬送系におけるガイド板の下方に配置され、遮光部材を挟んで並列配置された発光素子と受光素子とを備え、該発光素子から照射され、前記ガイド板に設けられた抜き孔を介して該ガイド板上を搬送される用紙によって反射される反射光を該受光素子によって受光することにより該ガイド板の上方を搬送される用紙の有無を検出する反射型光結合装置において、該発光素子及び該受光素子の前面側に前記用紙の通過により落下した紙粉が堆積する透光性材料からなるカバーを備え、該カバーには、前記遮光部材が嵌合するスリットが設けられており、該カバーの後面側の該発光素子及び該受光素子に対向する該スリットの両側部分に、該スリットによって分離された第1の集光用レンズ部および第2の集光用レンズ部がそれぞれ設けられており、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の前面側表面がそれぞれ平面であって、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の前記発光素子側および前記受光素子側の表面がそれぞれ前記発光素子側および前記受光素子側へ球面状に突出しており、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の各光軸が、それぞれ屈折することなく該カバーの前面側で交差するように、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の前面側表面および前記発光素子側および前記受光素子側表面が、それぞれ、前記スリット側に向かって傾斜しており、前記発光素子および前記受光素子は、同一のフレーム上に実装されて、それぞれ透光性樹脂からなる樹脂体に封入されており、前記各樹脂体が、遮光性樹脂によって構成されたボディにおける平板状のベース部内に嵌合されており、前記ボディは、前記ベース部から上方に突出した凸部を有し、該凸部内に前記カバーが嵌合する凹部が設けられて、該凹部の底面に、該凹部内を前記発光素子および前記受光素子とそれぞれ連通する開口部が設けられるとともに、前記各開口部間において上方に突出する突起が設けられており、該突起が前記遮光部材を構成しており、該突起によって前記第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部が遮光されていることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【0019】
以下に本発明の作用を説明する。
【0020】
本発明の反射型光結合装置においては、発光素子及び受光素子にそれぞれ対応してカバーに形成される各集光レンズ部が、カバーの後面側に突出する状態で形成されているため、カバーの前面側の表面が平坦化され、その表面の凹凸が少なくなる。このため、カバーの前面側の表面を清掃する場合に、その清掃作業が簡単になる。また、その表面が見やすく、表面の清掃状態の確認が容易となる。これらにより、メンテナンス性が向上する。
【0021】
なお、集光機能については、各集光レンズ部の前面側の表面を前面側へ突出させた場合と変わらない。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1〜図3は本発明反射型光結合装置の実施形態を示す。本実施形態の反射型光結合装置は、図1に示されるように、遮光性樹脂からなるボディ10と、ボディ10内に封入された発光素子20a及び受光素子20bと、これらの前面側に位置してボディ10内に嵌合されたカバー30とを備えている。
【0024】
この反射型光結合装置は、図4〜図6に示された従来の反射型光結合装置と比較して、カバー30が相違している。以下、カバー30に関係する部分を中心にして、各部の構造を説明する。
【0025】
遮光性樹脂からなるボディ10は、平板状のベース部11と、その中央部から上方に突出した凸部12とを有する。凸部12の上面には、カバー30が嵌合する四角形の凹部13が設けられている。凹部13の底面には、凹部13を下方の発光素子20a及び受光素子20bと光学的に連通させるために、開口部14a及び14bが設けられている。また、開口部14a及び14bの間に位置して突起15が設けられている。
【0026】
発光素子20a及び受光素子20bは、ボディ10のベース部11の中央部内に封入され、開口部14a及び14bを介して凹部13にそれぞれ臨んでいる。発光素子20a及び受光素子20bの構造は、前述した通り、それぞれの間で共用されるフレーム21の上に発光ダイオード及びフォトダイオードを実装し、各チップを透光性樹脂からなる樹脂体23a及び23b中にそれぞれ封入したものになっている。樹脂体23a及び23bは、その間に充填されたボディ10の形成材料(遮光性樹脂)によって遮光されている。
【0027】
カバー30は透光性樹脂を使用した四角形の平板状の一体成形品であり、カバー30の凹部13に上側(前面側)から挿入されている。このカバー30は、図2及び図3に示されるように、ボディ10の突起15が嵌合するスリット34を中央部に有すると共に、スリット34の両側に位置して集光レンズ部31a及び31bを有する。
【0028】
集光レンズ部31a及び31bは、発光素子20a及び受光素子20bの各前面側にそれぞれ位置し、それぞれの光軸が前面側で交差する方向に傾斜している。そして、発光素子20a側の集光レンズ部31aは、前面側の表面32aを平面とし、素子側の表面3aを素子側へ球面状に突出させた凸レンズである。集光レンズ部31aの表面32a及び33aは、上述した光軸の傾斜に伴ってスリット34の側へ傾斜している。同様に、受光体20b側の集光レンズ部31bは、正面側の表面32bを平面とし、素子側の表面33bを素子側へ球面状に突出させた凸レンズであり、その表面32b及び33bは、上述した光軸の傾斜に伴ってスリット34の側へ傾斜している。
【0029】
また、集光レンズ部31a及び31bは、その間のスリット34にボディ10の突起15が嵌合することによって遮光される。
【0030】
このような構成の反射型光結合装置の動作について説明する。
【0031】
発光素子20aから照射された光は、カバー30の集光レンズ部31aにより集光され、前面側に照射される。その照射方向前方に被検出体50が存在する場合は、照射光が被検出体50により反射される。その反射光は、カバー30の集光レンズ部31bにより集光されて受光素子20bに入射し、上記の従来例同様に光電変換され、これで被検出体50の有無が非接触状態で検出されるようになっている。
【0032】
この反射型光結合装置は、例えば複写機、プリンタ等の用紙搬送系において、上方を搬送される用紙の検出に使用される(図7参照)。その場合、反射型光結合装置の上方を被検出体50である用紙が通過するごとに、微量ではあるが、紙粉が落下する。落下した紙粉は、下方に配置された反射型光結合装置のカバー30上に堆積し、その集光レンズ部31a,31bを覆うことにより、光の出入経路を塞ぐ。このため、メンテナンスサービス等によりカバー30の正面側の表面を定期的に拭き取る清掃作業が行われるが、カバー30に形成された集光レンズ部31a,31bが、それぞれの素子側の表面33a,33bを素子側に突出させた凸レンズであり、その正面側の表面32a,32bが平面になっているため、カバー30の正面側の表面の凹凸が少ない。このため、カバー30の正面側の表面を清掃する場合に、その清掃作業が簡単になる。また、その表面が見やすく、表面の清掃状態の確認が容易となる。これらにより、メンテナンス性が向上する。
【0033】
【発明の効果】
以上の本発明反射型光結合装置によれば、発光素子及び受光素子にそれぞれ対応してカバーに形成される各集光レンズ部が、カバーの後面側に突出する状態で形成されているため、カバーの前面側の表面が平坦化され、カバーの前面側の表面の凹凸が少なくなるので、カバーの前面側の表面を清掃する場合に、その清掃作業が簡単になる。また、その表面が見やすく、表面の清掃状態の確認が容易となる。従って、集光レンズ付きであるにもかかわらず、優れたメンテナンス性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明反射型光結合装置の縦断側面図。
【図2】本発明反射型光結合装置のカバーの平面図。
【図3】本発明反射型光結合装置のカバーの縦断側面図。
【図4】従来の反射型光結合装置の縦断側面図。
【図5】従来の反射型光結合装置のカバーの平面図。
【図6】従来の反射型光結合装置のカバーの縦断側面。
【図7】反射型光結合装置を使用した用紙検出系の縦断側面図。
【符号の説明】
10 ボディ
20a 発光素子
20b 受光素子
30 カバー
31a,31b 集光レンズ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a light emitting element and a light receiving element arranged in parallel, and detects the object by receiving the reflected light when the light emitted from the light emitting element is reflected by the object (detected body) by the light receiving element. More particularly, the present invention relates to a reflective optical coupling device with a condensing lens whose detection range is limited by a condensing lens.
[0002]
[Prior art]
As a reflection type optical sensor, there is a reflection type optical coupling device called a reflection type photo interrupter. This reflection type optical coupling device is used as a non-contact sensor that detects various objects that are detection objects in a non-contact state, and among them, a reflection type with a condensing lens whose detection range is limited by a condensing lens The optical coupling device is mainly used for detecting paper in a paper transport system such as a copying machine or a printer.
[0003]
An example of a conventional reflection type optical coupling device provided with a condensing lens is shown in FIG. 4, and the structure of the condensing lens used in the reflection type coupling device is shown in FIGS. An example of use of the reflection type coupling device is shown in FIG.
[0004]
The reflective optical coupling device shown in FIG. 4 includes a
[0005]
The light emitting element 20a and the
[0006]
The
[0007]
And between the
[0008]
The light emitted from the light emitting element 20a is condensed by the condensing lens portion 41a of the
[0009]
As described above, the reflection type optical coupling device in which each light beam of the irradiation light and the reflected light is limited by the condensing lens and the detection range is limited, as described above, is mainly used for detection of paper in a paper conveyance system such as a copying machine or a printer. Is used.
[0010]
FIG. 7 shows an example of this paper detection system. In this paper detection system, when a paper as the detected
[0011]
At this time, if the diameters of the punched
[0012]
Under such circumstances, when the light beams of the irradiation light and the reflected light in the reflection type optical coupling device are large, the light hits the portions around the
[0013]
For this reason, a reflection type optical coupling device with a condensing lens unit that restricts the detection range by condensing each light beam of irradiation light and reflected light by a condensing lens for detecting paper in a paper conveyance system such as a copying machine or a printer. Is used.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional reflective optical coupling device with a condensing lens has the following problems.
[0015]
In the paper detection system as shown in FIG. 7, every time the paper passes through the gap 80 formed between the
[0016]
This cleaning operation is simpler and more reliable as the front surface of the
[0017]
The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a reflective optical coupling device that can easily and reliably clean the lens portion even though it has a condenser lens. It is to provide.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The reflective optical coupling device of the present invention includes a light emitting element and a light receiving element that are arranged below a guide plate in a paper conveyance system of a copying machine, a printer, and the like, and are arranged in parallel with a light shielding member interposed therebetween. The light receiving element receives reflected light that is irradiated and reflected by the paper conveyed on the guide plate through a hole provided in the guide plate, thereby allowing the paper to be conveyed above the guide plate. In the reflective optical coupling device for detecting the presence or absence, a cover made of a light-transmitting material on which the paper powder dropped due to the passage of the paper is deposited on the front side of the light emitting element and the light receiving element is provided. A slit for fitting a light shielding member is provided, and a first condensing lens separated by the slit is formed on both sides of the slit facing the light emitting element and the light receiving element on the rear surface side of the cover. Each of the first condensing lens portion and the second condensing lens portion, and the front-side surfaces of the first condensing lens portion and the second condensing lens portion are flat surfaces, respectively. The light condensing lens portion and the surface of the second light condensing lens portion on the light emitting element side and the light receiving element side protrude in a spherical shape toward the light emitting element side and the light receiving element side, respectively. The first condensing lens unit and the second condensing lens unit and the second condensing lens unit intersect each other on the front side of the cover without being refracted. 2 and the light emitting element side surface and the light receiving element side surface of the condensing lens part are inclined toward the slit side, and the light emitting element and the light receiving element are on the same frame. Mounted on each from translucent resin Each of the resin bodies is fitted in a flat base portion of a body made of a light-shielding resin, and the body protrudes upward from the base portion. A recess for fitting the cover is provided in the projection, and an opening is provided on the bottom surface of the recess to communicate with the light emitting element and the light receiving element in the recess. A protrusion protruding upward is provided between the openings , and the protrusion constitutes the light shielding member , and the first condensing lens part and the second condensing lens part are formed by the protrusion. It is characterized by being shielded from light , thereby achieving the above object.
[0019]
The operation of the present invention will be described below.
[0020]
In the reflection type optical coupling device of the present invention, each condensing lens portion formed on the cover corresponding to each of the light emitting element and the light receiving element is formed so as to protrude to the rear surface side of the cover. The surface on the front side is flattened, and the unevenness of the surface is reduced. For this reason, when cleaning the surface of the front side of the cover, the cleaning work is simplified. Moreover, the surface is easy to see, and the cleaning state of the surface can be easily confirmed. These improve the maintainability.
[0021]
In addition, about a condensing function, it is not different from the case where the surface of the front side of each condensing lens part is protruded to the front side.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0023]
1 to 3 show an embodiment of a reflection type optical coupling device of the present invention. As shown in FIG. 1, the reflective optical coupling device of the present embodiment includes a
[0024]
This reflective optical coupling device is different from the conventional reflective optical coupling device shown in FIGS. 4 to 6 in the
[0025]
The
[0026]
The light emitting element 20a and the
[0027]
The
[0028]
The condensing
[0029]
Further, the
[0030]
The operation of the reflection type optical coupling device having such a configuration will be described.
[0031]
The light emitted from the light emitting element 20a is condensed by the condensing
[0032]
This reflection type optical coupling device is used for detecting a sheet conveyed upward in a sheet conveyance system such as a copying machine or a printer (see FIG. 7). In that case, every time the paper which is the
[0033]
【The invention's effect】
According to the above reflection type optical coupling device of the present invention, each condensing lens portion formed on the cover corresponding to each of the light emitting element and the light receiving element is formed in a state of protruding to the rear surface side of the cover. Since the surface on the front side of the cover is flattened and unevenness on the surface on the front side of the cover is reduced, the cleaning operation is simplified when cleaning the surface on the front side of the cover. Moreover, the surface is easy to see, and the cleaning state of the surface can be easily confirmed. Therefore, excellent maintainability is ensured despite the fact that the condenser lens is attached.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view of a reflective optical coupling device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a cover of the reflection type optical coupling device of the present invention.
FIG. 3 is a vertical side view of a cover of the reflective optical coupling device of the present invention.
FIG. 4 is a vertical side view of a conventional reflective optical coupling device.
FIG. 5 is a plan view of a cover of a conventional reflective optical coupling device.
FIG. 6 is a longitudinal side view of a cover of a conventional reflective optical coupling device.
FIG. 7 is a vertical side view of a paper detection system using a reflective optical coupling device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該発光素子及び該受光素子の前面側に前記用紙の通過により落下した紙粉が堆積する透光性材料からなるカバーを備え、該カバーには、前記遮光部材が嵌合するスリットが設けられており、
該カバーの後面側の該発光素子及び該受光素子に対向する該スリットの両側部分に、該スリットによって分離された第1の集光用レンズ部および第2の集光用レンズ部がそれぞれ設けられており、
該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の前面側表面がそれぞれ平面であって、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の前記発光素子側および前記受光素子側の表面がそれぞれ前記発光素子側および前記受光素子側へ球面状に突出しており、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の各光軸が、それぞれ屈折することなく該カバーの前面側で交差するように、該第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部の前面側表面および前記発光素子側および前記受光素子側表面が、それぞれ、前記スリット側に向かって傾斜しており、
前記発光素子および前記受光素子は、同一のフレーム上に実装されて、それぞれ透光性樹脂からなる樹脂体に封入されており、
前記各樹脂体が、遮光性樹脂によって構成されたボディにおける平板状のベース部内に嵌合されており、
前記ボディは、前記ベース部から上方に突出した凸部を有し、該凸部内に前記カバーが嵌合する凹部が設けられて、該凹部の底面に、該凹部内を前記発光素子および前記受光素子とそれぞれ連通する開口部が設けられるとともに、前記各開口部間において上方に突出する突起が設けられており、
該突起が前記遮光部材を構成しており、該突起によって前記第1の集光用レンズ部および該第2の集光用レンズ部が遮光されていることを特徴とする反射型光結合装置。A light emitting element and a light receiving element that are arranged below a guide plate in a paper conveyance system of a copying machine, a printer, and the like, and are arranged in parallel with a light shielding member interposed therebetween, are irradiated from the light emitting element, and are provided on the guide plate In a reflective optical coupling device that detects the presence or absence of a sheet conveyed above the guide plate by receiving reflected light reflected by the sheet conveyed on the guide plate through a punched hole by the light receiving element. ,
The light emitting element and the light receiving element are provided with a cover made of a translucent material on which the paper powder dropped by the passage of the paper is deposited on the front side of the light receiving element, and the cover is provided with a slit into which the light shielding member is fitted. And
A first condensing lens portion and a second condensing lens portion separated by the slit are respectively provided on both side portions of the slit facing the light emitting element and the light receiving element on the rear surface side of the cover. And
Front side surfaces of the first condensing lens part and the second condensing lens part are flat surfaces, respectively, and the first condensing lens part and the second condensing lens part Surfaces of the light emitting element side and the light receiving element side protrude in a spherical shape toward the light emitting element side and the light receiving element side, respectively, and the first condensing lens unit and the second condensing lens unit Front surfaces of the first condensing lens unit and the second condensing lens unit, the light emitting element side, and the light converging lens unit so that the optical axes intersect with each other on the front surface side of the cover without being refracted. Each of the light receiving element side surfaces is inclined toward the slit side,
The light emitting element and the light receiving element are mounted on the same frame and sealed in a resin body made of a translucent resin,
Each of the resin bodies is fitted into a flat base portion in a body made of a light shielding resin,
The body has a convex portion protruding upward from the base portion, and a concave portion into which the cover is fitted is provided in the convex portion, and the light emitting element and the light receiving portion are disposed in the concave portion on the bottom surface of the concave portion. An opening communicating with each of the elements is provided, and a protrusion protruding upward is provided between the openings.
The reflection type optical coupling device , wherein the projection constitutes the light shielding member , and the projection is configured to shield the first condenser lens portion and the second condenser lens portion .
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