JP4428874B2

JP4428874B2 - シート検知装置

Info

Publication number: JP4428874B2
Application number: JP2001068474A
Authority: JP
Inventors: 武関谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002267767A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光手段と受光手段によりシートを検知するシート検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用紙検出するためのセンサとして、搬送路上に設けられた部材が用紙によって押され、部材の端部がフォトインタラプタ等の検出部品の光路を遮ることによって用紙の選出を行う、メカフラグ式のセンサが知られている。ところが、このセンサは、用紙がなくなった場合に部材が元の位置に戻るまでに時間がかかってしまうといった、センサとしての応答性が良くないという問題があった。
【０００３】
これに対し、発光素子と受光素子を別々に設けて、その間を用紙が遮ることによって用紙の有無を検出する光学式のセンサが知られている。センサの応答性はメカフラグ式と比較すると格段に良くなるが、厳密には受光素子等の応答時間が多少あり、より高精度に検出タイミングが求められる場合には問題となってくる。
【０００４】
また、発光素子をパルス点灯させ、そのタイミングに同期して受光レベルを検出するパルス変調方式の光学式センサも知られている。このセンサの利点としては、発光素子の点灯時間が減ることによる発光素子の高寿命化、受光側の回路に周波数フィルタを設けることで外乱光の除去が可能となる、の二点が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記と同様に受光素子の応答性が悪く、立上がり途中で検出タイミングが来てしまう場合も考えられ、このようなセンサの効率が悪くなるといった問題がある。更に、効率の悪さを補う為に、発光素子の発光量を大きくすると、消費電力が大きくなるという問題にもつながる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するため、本発明は、発光手段と、前記発光手段からの光が入射する以外の部分を遮光部材で囲われ、前記発光手段が発した光を受光する受光手段と、前記受光手段から出力された信号から、前記発光手段以外の異なる周波数成分の出力を取り除くフィルタ手段と、前記フィルタ手段からの出力に応じて、前記発光手段と前記受光手段との間の光路上にシートがあるかどうかを検知する検知手段と、前記受光手段に向けて光を発し、前記受光手段により受光される光の光量を増加させる補助発光手段と、を有し、前記発光手段、前記受光手段、及び前記補助発光手段を、同一基板上に実装するとともに、前記補助発光手段からの光が前記受光手段へと入射するように、前記受光手段と前記補助発光手段との間を遮る前記遮光部材には穴が設けられていることを特徴とするシート検知装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、発光手段と、シートから反射した前記発光手段からの光を受光する受光手段と、前記受光手段が光を受光したことに応じて、前記発光手段と前記受光手段間の光路上にシートがあると検知する検知手段と、前記受光手段の近傍に設けられた補助発光手段と、を有することを特徴とするシート検知装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明における第１の実施形態について説明する。図１は本発明の第1の実施形態を示すブロック図である。同図において、用紙検出センサは発光素子１３０と受光素子１４０及び補助発光素子１９０によって構成される。発光素子はＬＥＤによって構成され、受光素子及び補助発光素子はフォトトランジスタによって構成される。この点については後述する第２及び第３の実施形態においても同様である。用紙２００は発光素子１３０から受光素子１４０までの光軸を遮る。
【０００９】
図２は本発明の第１０の実施形態におけるセンサの配置図である。発光素子１３０はプリント基板２１０に、受光素子１４０及び補助発光素子１９０はプリント基板２０１に実装されている。２０２、２０３は用紙搬送ガイドでその間を用紙２００が通過する。図２では、用紙２００は左側から右側に向かって通過する。発光素子１３０から出力された光は用紙搬送ガイド２０２のスリット２０４、及び、用紙搬送ガイド２０３のスリット２０５を通って受光素子１４０に入射する。
【００１０】
尚、２０７、２０８はセンサフードであり、発光素子１３０、及び、受光素子１４０を固定する。センサフード２０８の図中Ａの部分は穴が開いており、補助発光素子１９０からの光が受光素子１４０に入射されるようになっているが、フード２２０あるいはシート搬送装置の筐体により外部からの光の入射を防止している。
【００１１】
図１において、１００は本センサの状態を制御するＣＰＵ、１１０はＤ／Ａコンバータであり、ＣＰＵ１００からの制御データにより発光素子１３０の光量を可変にする。１２０はD／Aコンバータからの出力を電流に変換する電圧電流変換回路（以降、Ｖ／Ｉ変換回路と呼ぶ）である。
【００１２】
１５０は受光素子１４０からの光電電流を電圧に変換する電流電圧変換回路（以降、Ｉ／Ｖ変換回路と呼ぶ）、１６０は電流電圧変換回路からの出力を増幅する増幅回路、１７０は補助発光素子１９０の発光による出力分をオフセットするオフセット回路、１８０は出力電圧をデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータである。ＣＰＵ１００はＡ／Ｄコンバータ１８０の出力に基づいて、センサに用紙が掛かっているか、否かを判定する。９０はＤ／Ａコンバータ１１０の設定値を記憶している不揮発メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）である。
【００１３】
図３は図１に示したＩ／Ｖ変換回路１５０の具体例の一つを示す図であり、演算増幅回路を用いた周知の電流電圧回路で実現されている。受光素子８０に光が入射すると図３の矢印９２の方向に電流が流れ、出力電圧Ｖ３は上昇する。
【００１４】
図４は図１に示した増幅回路１６０の具体例の一つを示す図であり、演算増幅器を用いた回路で実現されている。図４に於いて、５１、５２は増幅度を決定する抵抗（抵抗値をそれぞれＲ５１、Ｒ５２とする）であり、出力電圧Ｖｏｕｔと入力Ｖｉｎの関係は周知の通り、下記の式で表される。
【００１５】
Ｖｏｕｔ＝Ｒ５１／（Ｒ５１＋Ｒ５２）×Ｖｉｎ
次に、補助発光素子１９０による効果について説明する。図５に受光素子１３０（本実施形態ではフォトトランジスタ）のコレクタ電流Ｉｃに対するスイッチング時間の特性を示す。図５から分かるように、コレクタ電流が大きくなるとスイッチング時間が短くなる。つまり、予めコレクタ電流をある程度流しておけば、そこからの立上がり時間を短縮することができる。
【００１６】
本実施形態ではこのことを利用して、補助発光素子１９０を設け、シート搬送装置の動作中は常時点灯させるようにしている。但し、単に補助発光素子を点灯させているだけでは、実際に受光素子１４０が光を検知していない場合（用紙がある場合）にも出力電圧が生じてしまうため、オフセット回路１７０にてその分を補正している。
【００１７】
図６に、従来までの補助発光素子を設けない場合の出力電圧の波形と、本実施形態における出力電圧の波形を示す。ａ）は従来の構成における出力電圧の波形であり、ｂ）は本実施形態における出力電圧の波形である。従来と比較して出力電圧の波形の立下り時間、立下り時間が短かくなり、センサとしての応答性が改善されている。
【００１８】
次に本発明における第２の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態は、前述の第１の実施形態に対して、発光素子及び受光素子を同一面側に配置し、対向する位置に導光体を設け、用紙が2本の光路を遮るように構成されたものである。この利点は、第１の実施形態に比べ、用紙の有無での出力の比を大きくとれることにある。
【００１９】
図７は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。図１と共通するものには図１と同じ符号を付してある。同図において、用紙検出センサは発光素子３３０と受光素子３４０及び補助発光素子３９０、発光素子３３０と受光素子３４０に対向する位置に配置される導光体２５０によって構成される。用紙４００は紙面の手前側から奥側に向かって通過し、発光素子３３０から導光体２５０までの光軸２５１、及び、導光体２５０から受光素子３４０までの光軸２５２を遮る。
【００２０】
図８は本発明の第１の実施形態におけるセンサの配置図である。発光素子３３０及び受光素子３４０及び補助発光素子３９０はプリント基板４０１に実装されている。４０２、４０３は用紙搬送ガイドでその間を用紙４００が通過する。図７では、用紙４００は紙面の手前側から奥側に向かって通過する。発光素子３３０から出力された光は用紙搬送ガイド４０２の第１スリット４０４、及び、用紙搬送ガイド４０３の第１スリット４０５を通って導光体２５０に入射する。
【００２１】
導光体２５０に入射した光は、導光体内の反射面４２１、４２２で反射しながら導光体内を通過し、用紙搬送ガイド４０３の第2スリット４０６、用紙搬送ガイド４０２の第2スリット４０７を通って受光素子３４０に入射する。
【００２２】
尚、４０８はセンサフードであり、発光素子１３０、及び、受光素子１４０を固定する。センサフード４０８の図中のＰの部分は穴が開いており、補助発光素子３９０からの光が受光素子３４０に入射されるようになっているが、フード４２０あるいはシート搬送装置の筐体により外部からの光の入射を防止している。
【００２３】
次に、本発明における第３の実施形態について説明する。図９は本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。同図において、用紙検出センサは発光素子５３０と受光素子５４０及び補助発光素子５９０、発光素子５３０と受光素子５４０の上面に配置されるプリズム４５０によって構成される。用紙６００はプリズム４５０の上面に載置される。発光素子５３０からの光がプリズム４５０に入射して偏向され、用紙６００に到達し、用紙６００で光が反射した後、再度プリズムを通って、受光素子５４０に入射される。
【００２４】
図１０は本発明の第３の実施形態におけるセンサの配置図である。発光素子５３０及び受光素子５４０及び補助発光素子５９０はプリント基板５０１に実装されている。図１０では、用紙６００はプリズム４５０の上面に載置される。プリズム４５０は、発光素子５３０からの光が用紙６００に反射して受光素子５４０に入射するように形状がつくられている。発光素子５３０から出力された光はプリズム４５０に入射し、プリズム下面５０４またはプリズム４５０上面にて屈折し、用紙６００に照射される。用紙６００にて反射した光は再度プリズム４５０を通り、受光素子５４０に入射する。
【００２５】
尚、５０８はセンサフードであり、発光素子５３０、及び、受光素子５４０を固定する。センサフード５０８の図中のＳの部分は穴が開いており、補助発光素子５９０からの光が受光素子５４０に入射されるようになっているが、フード４２０あるいはシート搬送装置の筐体により外部からの光の入射を防止している。
【００２６】
図９において、５００は本センサの状態を制御するＣＰＵ、５１０はＤ／Ａコンバータであり、ＣＰＵ５００からの制御データにより発光素子５３０の光量を可変にする。５０５は発振回路であり、発光素子５３０をパルス点灯するために用いられる。５２０はＤ／Ａコンバータからの出力を電流に変換する電圧電流変換回路（以降、Ｖ／Ｉ変換回路と呼ぶ）である。
【００２７】
５５０は受光素子５４０からの光電電流を電圧に変換する電流電圧変換回路（以降、Ｉ／Ｖ変換回路と呼ぶ）、５６０は電流電圧変換回路からの出力を増幅する増幅回路、５７０はパルス点灯を行っている発光素子５３０以外の、異なる周波数成分の出力（太陽光、白熱灯等の外乱光）を取り除くフィルタ回路である。補助発光素子５９０による出力電圧もフィルタ回路５７０にてキャンセルされる。５０１は発振回路５０５のパルスに同期して出力電圧のサンプリングを行うサンプリング回路である。また、５０２は出力電圧をデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータである。ＣＰＵ５００はＡ／Ｄコンバータ５０２の出力に基づいて、センサに用紙が掛かっているか、否かを判定する。４９０はＤ／Ａコンバータ５１０の設定値を記憶している不揮発メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）である。
【００２８】
次に、補助発光素子５９０による効果について説明する。受光素子５４０（本実施形態ではフォトトランジスタ）は第1の実施形態の受光素子１３０と同様であり、その特性は図５に示される。本図からも分かるように、受光素子のコレクタ電流が大きくなるとスイッチング時間が短くなる。つまり、予めコレクタ電流をある程度流しておけば、そこからの立上がり時間を短縮することができる。
【００２９】
本実施形態ではこのことを利用して、補助発光素子５９０を設け、装置の動作中は常時点灯させるようにして出力の応答性を改善している。但し、単に補助発光素子を点灯させているだけでは、実際に受光素子５４０が反射光を検知していない場合（用紙がない場合）にも出力電圧が生じてしまうため、フィルタ回路５７０にて直流成分をキャンセルしている。
【００３０】
図１１に、発光側のパルス波形と、従来までの補助発光素子を設けない場合の出力電圧の波形と、本実施形態における出力電圧の波形を示す。ａ）は発光素子５３０のパルス点灯波形、ｂ）は従来の構成における出力電圧の波形であり、ｃ）はサンプリング回路５０１における出力のサンプリングタイミングを表す波形、ｄ）は本実施形態における出力電圧の波形である。従来と比較して出力電圧の波形の立下り時間、立下り時間が短かくなっており、波形ｂ）では立上がり途中にサンプリングのタイミングが来てしまうのに対し、ｄ）では完全に立ち上がった後にサンプリングのタイミングが来ている。よって、従来例ではその欠点を改善するために発光素子の発光量を大きくして対応するが、消費電流が大きくなってしまうのと、発光素子の寿命が短くなるという欠点がある。これに対し、本実施形態では発光量を大きくすることなく出力波形の応答性を改善できる。
【００３１】
図１２は第３の実施形態のセンサを複写装置の原稿給送装置に設ける場合の、センサの設置位置を示す図である。８００は原稿を読み取るスキャナ、７００はスキャナ８００のプラテンガラス８１０に原稿を給送する原稿給送装置である。７１０は原稿６００をユーザが載置するための原稿トレイ、７２０は給送された原稿を排出するための排出トレイである。第３の実施形態のセンサ対は７４０及び７３０の２箇所にそれぞれ設けられる。センサ７４０及び７３０により原稿の有無及び原稿のサイズを検知する。また、センサ７４０は最終原稿の後端がセンサ７４０を抜けたことを検知する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、受光手段に外乱光が入射されるのを防止するとともに、補助発光手段からの光を受光手段へと確実に入射させることができるので、シート検知の精度及び応答速度を高めることができる。
【００３３】
また、本発明によれば、前記発光手段、前記受光手段、及び前記補助発光手段を、同一基板上に実装したことによって、シート検知装置を小型化できる。
【００３４】
また、シート搬送装置の動作中は補助発光手段を常時点灯することによって、センサ回路応答性が改善され、検出精度を高めることが可能となる。また、パルス変調方式の光学式センサにおいては、効率のよい用紙センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態におけるブロック図である。
【図２】第１の実施形態におけるセンサ配置図である。
【図３】第１の実施形態におけるＩ／Ｖ変換回路の具体例である。
【図４】第１の実施形態における増幅回路の具体例である。
【図５】第１の実施形態における受光素子のスイッチング特性を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態における出力電圧波形を示す図である。
【図７】第２の実施形態におけるブロック図である。
【図８】第２の実施形態におけるセンサ配置図である。
【図９】第３の実施形態におけるブロック図である。
【図１０】第３の実施形態におけるセンサ配置図である。
【図１１】第３の実施形態における出力電圧波形を示す図である。
【図１２】第３の実施形態のセンサを原稿給送装置に設ける場合のセンサの設置位置を示す図である。
【符号の説明】
１３０発光素子
１４０受光素子
１９０補助発光素子
２００用紙

Claims

発光手段と、
前記発光手段からの光が入射する以外の部分を遮光部材で囲われ、前記発光手段が発した光を受光する受光手段と、
前記受光手段から出力された信号から、前記発光手段以外の異なる周波数成分の出力を取り除くフィルタ手段と、
前記フィルタ手段からの出力に応じて、前記発光手段と前記受光手段との間の光路上にシートがあるかどうかを検知する検知手段と、
前記受光手段に向けて光を発し、前記受光手段により受光される光の光量を増加させる補助発光手段と、を有し、
前記発光手段、前記受光手段、及び前記補助発光手段を、同一基板上に実装するとともに、前記補助発光手段からの光が前記受光手段へと入射するように、前記受光手段と前記補助発光手段との間を遮る前記遮光部材には穴が設けられていることを特徴とするシート検知装置。
前記シート検知装置はシート搬送装置に設けられ、前記補助発光手段は前記シート搬送装置の動作中は常時点灯していることを特徴とする請求項１記載のシート検知装置。
前記検知手段は、前記補助発光手段が発した光を前記受光手段が受光した受光レベルの分を補正することを特徴とする請求項１記載の用紙センサ。