JP6588292B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出対象物からの反射光を検出し、その出力に基づいて前記検出対象物の種別を判別する検出装置に関するものである。

例えばプリンターやコピー機では、所定の給紙位置に紙が配置されているかどうかや、給紙されている紙の種類を検出するためにＬＥＤ等の光源と光検出器とからなる検出装置が用いられている（特許文献１参照）。

図１４（ａ）に示すように前記検出装置１００Ａは、紙面に対して斜めに入射するように検出光を射出する光源１Ａと、紙Ｗにおいて発生する正反射光を検出する主光検出器３Ａと、紙Ｗにおいて発生する拡散反射光を検出する副光検出器４Ａと、前記主光検出器３Ａと前記副光検出器４Ａの出力の差に基づいて紙の種別を判別する判別部（図示しない）と、を備えている。前記主光検出器３Ａは反射点に対して垂直な基準線に対して前記光源１Ａとほぼ線対称となる位置に配置されており、前記副光検出器４Ａは前記基準線上に配置される。例えば光沢紙の場合には、正反射光の光量が大きくなるため前記主光検出器３Ａの出力は前記副光検出器４Ａの出力よりも大きくなる。一方、無光沢紙等の正反射がほとんど起こらず拡散反射が大勢を占める場合には前記主光検出器３Ａと前記副光検出器４Ａの出力の差は光沢紙の場合ほどは発生しない。このような関係を利用して前記判別部は紙の種別を判別できる。

特開平８−１３７３３４号公報

しかしながら、図１４（ｂ）に示されるように例えば前記検出装置１００Ａに対して紙Ｗが所定の給紙位置から離間方向にずれてしまうと、反射点がずれてしまうため前記主光検出器３Ａに対して正反射光が入射しなくなってしまう。すると、前記主光検出器３Ａと前記副光検出器４Ａの出力差は紙Ｗの種別によらず拡散反射光によってほぼ一定になってしまい、前記判別部は紙Ｗの種別ができなくなってしまう。

このように従来の検出装置においては検出装置と紙との間の離間距離に関する誤差の許容度は極めて小さかった。

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、検出対象物の位置が離間方向に対してずれた場合でも検出対象物で発生する正反射光を検出して、検出対象物の種別を判別することができ、検出対象物の位置誤差に対する許容度が大きい検出装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る検出装置は、検出対象物に向かって検出光を射出する光源と、前記検出対象物により発生する前記検出光の正反射光が入射するように設けられた導光板と、前記導光板の内部から外部へと射出される光を検出する主光検出器と、前記主光検出器の出力に少なくとも基づいて、前記検出対象物の種別を判別する判別部と、を備え、前記導光板が、前記検出対象物側へ向いており、前記正反射光が入射する光入射面板部と、前記光入射面板部と対向し、前記光入射面板部から前記導光板の内部へ入射した光を当該導光板の内部側へと反射する反射面板部と、前記検出対象物上の反射点から視て前記正反射光の進行方向側に形成され、前記検出光の光軸と前記正反射光の光軸を含む仮想平面に対して交差する主光射出端面と、を具備し、前記主光検出器が、前記主光射出端面と対向するように設けられていることを特徴とする。

このようなものであれば、前記導光板の前記光入射面板部に対して前記検出対象物の位置が離間方向にずれて前記正反射光の前記光入射面板部に対する入射位置が変化したとしても、前記正反射光が前記導光板内から外部へと射出される端面は前記主光射出端面にほぼ限定することができる。つまり、正反射光が前記導光板内に入射した位置によらず当該正反射光を前記主光射出端面まで導いて前記導光板の内部から外部へと射出させて前記主光検出部で検出されるようにできる。

したがって、前記検出装置と前記検出対象物との位置決め精度をそれほど高くしなくても前記主光検出器において正反射光を検出でき、前記検出対象物の位置ずれによって前記判別部が前記検出対象物の種別を誤って判別する事が従来よりも起こりにくい。すなわち、本発明に係る検出装置は前記検出対象物の位置ずれに対する許容度を従来のものと比較して大幅に良いものにすることができる。

前記検出光以外の外乱光による前記主光検出器の出力の影響をキャンセルしたり、前記検出対象物で反射される正反射光の光量の小さな違いによって多数の種別を判別したりできるようにするには、前記導光板が、前記光入射面板部に対して前記検出対象物により発生する前記検出光の拡散反射光も入射するように設けられており、前記主光射出端面において前記主光検出器が対向している部分以外、又は、前記主光射出面以外のその他の光射出面に対向させて設けられた、あるいは、前記反射点からの前記拡散反射光のみを直接受光可能な位置に設けられた副光検出器をさらに備え、前記判別部が、前記主光検出器の出力と前記副光検出器の出力の差分又は比に基づいて、前記検出対象物の種別を判別するように構成されていればよい。

前記検出対象物の位置ずれに対して所望の許容度を実現しつつ、前記主光検出器では前記正反射光の光量の影響だけがほぼ表れるようにし、前記副光検出器では前記拡散反射光の光量の影響だけがほぼ表れるようにして、前記判別部による種別の判別精度をさらに高められるようにするには、前記反射点から前記主光射出端面までの距離が前記反射点から前記副光射出端面までの距離よりも大きくなるように前記導光板が配置されていればよい。このように反射点から前記主光射出端面を適切な位置に配置することで、前記検出対象物で発生した拡散反射光は正反射光と比較して光量が小さいので、前記導光板内を進行する間に減衰して前記主光射出端面からほとんど射出されないようにできる。一方、正反射光については一部減衰が生じるものの前記主光射出端面から射出されるようにできるので前記主光検出器では正反射光の影響だけが表われるようにしやすい。

前記主光検出部に対して前記検出対象物で発生した拡散反射光が迷光として直接入射するのを防ぎ、前記主光検出部において前記正反射光だけが検出されやすくするには、前記主光射出端面側の前記光入射面板部上を覆う遮光カバーをさらに備えたものであればよい。

前記主光検出器における光の検出効率をさらに高めるには、前記主光射出端面が、ラウンド面又は面取り面であればよい。

前記導光板内に入射した光が前記反射面板部を通過してしまい無駄になってしまうのを防ぎ、各検出器における光の検出効率を高められるようにするには、前記反射面板部上に反射膜が形成されていればよい。

前記正反射光が前記導光板の内部において全反射条件を満たさない角度で入射する場合でも、前記導光板内から前記主光射出端面から前記主光検出器まで十分に至るようにするには、前記反射面板部が光拡散面を有するものであればよい。

例えば前記副光検出器において検出される光の量が多くなりすぎて出力が飽和してしまうのを防ぎ、前記判別部における前記検出対象物の種別の判別精度を常に保てるようにするには、前記反射面板部が、前記反射光の進行方向に対して交互に形成された反射部と吸光部とを備えたものであればよい。

前記検出対象物において発生する前記正反射光と前記拡散反射光の割合を調節し、前記主光検出器と前記副光検出器における出力の差や比を前記検出対象物の種別の判別に適したものにするには、前記光源が、前記検出光を射出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから射出された前記検出光を前記検出対象物上において前記検出光を所定のスポット径に集光するレンズと、を備えたものであればよい。

検出装置全体のサイズを小さくしつつ、前記検出対象物の種別によって前記主光検出器と前記副光検出器の出力の差や比の違いが表れやすくするには、前記導光板において、前記正反射光と前記検出光が含まれる仮想平面に対して、前記副光検出器が設けられるその他の光射出端面と前記光源とを結ぶ仮想平面が斜めに交差するように前記その他の光射出端面が形成されていればよい。

前記検出対象物の表面の特性が表れやすい特定の偏光のみを前記導光板内へと入射させ、前記判別部による前記検出対象物の種別の判別をより細やかに行えるようにするには、前記導光板の前記光入射面板部と前記検出対象物との間に偏光フィルタをさらに設けたものであればよい。

前記検出装置と前記検出対象物との間の離間距離が所定値からずれた場合であっても、正反射光の光量に応じた出力を前記主光検出器で得られるようにし、前記判別部による前記検出対象物の種別の判別精度を高く保つことができるようにするには、検出対象物に向かって検出光を射出する光源と、前記検出対象物により発生する前記検出光の正反射光が入射するように設けられた導光板と、前記導光板の内部から外部へと射出される光を検出する主光検出器と、前記主光検出器の出力に少なくとも基づいて、前記検出対象物の種別を判別する判別部と、を備え、前記導光板が、前記検出対象物側へ向いており、前記正反射光が入射する光入射面板部と、前記光入射面板部と対向し、前記光入射面板部から前記導光板の内部へ入射した光を当該導光板の内部側へと反射する反射面板部と、前記主光検出器が対向させて設けられる主光射出端面と、を具備し、前記反射面板部が内部に入射した前記正反射光を拡散反射する拡散反射面を有することを特徴とする検出装置であればよい。

このように本発明の検出装置によれば、前記検出対象物が所定位置からずれた位置に配置された場合でも前記正反射光が前記導光板内へと導かれ最終的に同じ主光射出端面から外部へと射出されるようにできる。したがって、前記検出対象物の位置ズレが前記判別部による前記検出対象物の種別の判別に対してあまり影響を与えないようにすることができる。すなわち、本発明に係る検出装置は種別の判別において従来の検出装置よりも前記検出対象物の位置ズレに対する許容度が大きいものとなる。

本発明の第１実施形態に係る検出装置を示す模式的斜視図。 第１実施形態の検出装置による光沢紙の検出時の状態を示す模式図。 第１実施形態の検出装置による無光沢紙の検出時の状態を示す模式図。 第１実施形態の検出装置の第１変形例を示す模式図。 第１実施形態の検出装置の第２変形例を示す模式図。 第１実施形態の検出装置の第３変形例を示す模式図。 第１実施形態の検出装置の第４変形例を示す模式図。 第１実施形態の検出装置の第５変形例を示す模式図。 第１実施形態の検出装置の第６変形例を示す模式図。 本発明の第２実施形態に係る検出装置を示す模式的斜視図。 第２実施形態の検出装置を示す模式断面図。 第２実施形態の検出装置による紙の検出時の状態を示す模式図。 第２実施形態の検出装置による紙の種別の判別結果を示す模式的グラフ。 従来の検出装置の構成を示す模式図。

本発明の第１実施形態に係る検出装置１００について各図を参照しながら説明する。

前記検出装置１００は、例えばコピー機やプリンター内において検出対象物Ｗである用紙が所定位置に配置されているかどうかや、所定位置に配置されている用紙の種別を判別するものである。

より具体的には図１、図２、図３に示すように前記検出装置１００は、前記検出対象物Ｗに向かって検出光を射出する光源１と、前記検出対象物Ｗにより発生する前記検出光の反射光が入射するように設けた導光板２と、前記導光板２の内部から外部へと射出される光を検出する主光検出器３及び副光検出器４と、前記検出対象物Ｗの種別を判別する判別部と、を備えている。

前記光源１は、所定位置に配置されている前記検出対象物Ｗである用紙の紙面に対して斜め方向から検出光が入射するように設けてある。より具体的には、前記光源１は検出光を検出光の光軸と用紙の紙面に対して垂直な基準線とがなす入射角が４５度よりも小さい角度で入射させるように構成してある。前記検出装置１００の大きさを例えば紙面と同等又はそれよりも小さく構成したい場合には図示するように入射角が１５度となるように構成するのが好ましい。

前記導光板２は、概略平板状のガラス等の透光部材であり、所定位置に配置された前記検出対象物Ｗである用紙の紙面の長手方向に沿って並行に延びるように配置してある。前記導光板２が有する２つの面板部の１つは光入射面板部２１として用紙の紙面に対向するようにしてあり、用紙の紙面で発生する検出光の正反射光が前記光入射面板部２１の中央部に入射するように配置してある。また、前記光入射面板部２１と対向する面板部は前記光入射面板部２１から前記導光板２の内部へ入射した光を当該導光板２の内部側へと反射する反射面板部２２として作用するように構成してある。前記導光板２の各側面は光射出端面として作用するものである。

図示するように第１実施形態では紙面の長手方向に対して交差する２つの側面の一方に前記光源１、前記副光検出器４が設けてあり、もう一方の側面に前記主光検出器３が設けてある。すなわち、前記導光板２の側面のうち、前記検出対象物Ｗ上の反射点から視て前記正反射光の進行方向側に形成され、前記検出光の光軸と前記正反射光の光軸を含む仮想平面に対して交差する側面が主光射出端面２３である。また、前記主光射出端面２３と対向する側面が副光射出端面２４である。

図２及び図３に示すように前記主光射出端面２３は、前記導光板２内に入射した正反射光が前記反射面板部２２において反射された後に前記光入射面板部２１と、前記反射面板部２２との間で反射を繰り返して当該導光板２内から外部へと射出される側面である。この主光射出端面２３の中央と対向するように前記主光検出器３が設けてある。また、紙面の反射点から前記主光射出端面２３までの距離が前記反射点から前記副光射出端面２４までの距離よりも大きくなるように前記導光板２は配置してある。したがって、前記主光検出器３では、紙面において発生した正反射光が主として検出されることになる。また、第１実施形態では前記主光検出器３において正反射光が検出される割合を大きくするために、前記光入射面板部２１において前記主光射出端面２３側と、前記主光検出器３を覆うように遮光カバー５を設けてある。

一方、前記主光射出端面以外のその他の端面の一つである前記副光射出端面２４の中央部には前記副光検出器４が対向させて設けてある。前記副光検出端面は前記導光板２内における正反射光の進行方向とは逆側の面であるので、当該導光板２内に正反射光が入射している場合でも前記副光検出器４ではほとんど検出されることはない。したがって、前記副光検出器４では紙面において発生した拡散反射光が主として検出される。

前記判別部は、ＣＰＵ、メモリ、入出力手段、ＡＣ／ＤＣコンバータ等を備えたいわゆるコンピュータであって、前記メモリに格納されている種別判別用プログラムが実行され、各機器と協業することによりその機能が実現されるものである。より具体的には、前記判別部は、前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４の出力の差分又は比に基づいて、前記検出対象物Ｗの種別を判別するように構成されている。例えば第１実施形態では用紙が光沢紙又は無光沢紙のいずれであるかを前記判別部は前記主光検出器３と前記副光検出器４の出力の差分又は比に基づいて判別する。

このように構成された検出装置１００による前記検出対象物Ｗである用紙の検出、及び、種類の判別に関する動作について図２及び図３を参照しながら説明する。なお、図２及び図３では検出光の正反射光の成分を太線の矢印、拡散反射光の成分を細線の矢印で記載している。また、前記光源１から射出される検出光は平行光ではなく、所定の広がりを持って進行する光であるが、図２及び図３では光軸に沿った成分のみを代表させて記載している。したがって、光軸から離れた部分には用紙の紙面に対して図示しているのとは異なる入射角度で入射する光線成分も多数存在している。

図２により前記検出対象物Ｗが例えば光沢紙である場合の検出及び判別に関する前記検出装置１００の動作について説明する。

図２（ａ）に示すように所定位置に用紙が配置されている状態で前記光源１から検出光が用紙の紙面に対して照射されると、用紙上の反射点において正反射光と拡散反射光が発生する。正反射光は前記光入射面板部２１の中央部から前記導光板２の内部へと入射し、その進行方向の先にある前記主光検出器３へと至る。ここで、検出光の光線成分のうち紙面に対して所定角度よりも大きな入射角度で入射した成分の正反射光は前記導光板３内で全反射条件を満たし、前記主光射出端面２３から前記主光検出器３に至る。また、検出光の光線成分のうち紙面に対して所定角度よりも小さな入射角度で入射した成分の正反射光は、前記反射面板部２２において一部が反射されて、前記光入射面板部２１と前記反射面板部２２と間で反射を繰り返しながら前記主光検出器３へと至る。一方、拡散反射光は前記光入射面板部２１において前記遮光カバー５が設けられていない部分全体から前記導光板２内へと入射する。そして入射した拡散反射光は様々な方向へ進行する成分があるので、拡散反射光の一部は前記光源１の近傍に配置されている前記副光検出器４に入射する。

したがって、前記主光検出器３は主に正反射光を検出することができ、前記副光検出器４は拡散反射光を主に検出することができる。ここで、正反射光と拡散反射光を比較するとその光量は光軸に近い成分を多く含む正反射光の方が大きくなる。このため、用紙が光沢紙である場合には、前記主光検出器３の出力のほうが前記副光検出の出力が大きくなる。

一方、図２（ｂ）に示すように用紙が所定位置に対して前記導光板２の前記光入射面板部２１から遠ざかる方向にずれて配置されたとしても、前記光入射面板部２１に正反射光が入射する位置は変化するものの、最終的には前記主光検出器３において正反射光を図２（ｂ）とほぼ同等の条件で検出することができる。また、前記副光検出器４では図２（ａ）と同様に正反射光の成分はほとんど検出されず、拡散反射光の光量が主に検出される。

なお、用紙が所定位置から前記光入射面板部２１に近づく方向にずれて配置された場合や、用紙の姿勢が多少変化したとしても、前記導光板２によって正反射光は前記主光検出器３で主に検出されて、拡散反射光は前記副光検出器４で検出されるという関係は変化しない。

次に図３により前記検出対象物Ｗが例えば無光沢紙である場合の検出及び判別に関する前記検出装置１００の動作について説明する。

用紙が無光沢紙の場合、紙面上の反射点において正反射光はほとんど発生せず、ほぼ全ての検出光が拡散反射光となる。したがって、図３（ａ）に示されるように前記主光検出器３及び前記副光検出器４は前記導光板２を介してほぼ均等に拡散反射光を検出することになるので前記主光検出器３の出力及び前記副光検出器４の出力はほぼ同じ値となる。

ここで、図３（ｂ）に示すように用紙が所定位置から前記検出装置１００に対して離間方向にずれてしまったとしても、前記主光検出器３の出力及び前記副光検出器４の出力はほぼ同じ値となる。

すなわち、図２及び図３に示すいずれの場合においても用紙が所定位置から前記検出装置１００に対して離間方向に多少ずれたとしても、用紙の反射特性に応じた前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４の出力の差分や比における関係は保たれる。

これらのことから前記判別部は、例えば前記主光検出器３の出力が前記副光検出器４の出力よりも大きく、その差分が所定値以上である場合には前記検出対象物Ｗである用紙の種類が光沢紙であると判別する。また、前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４の出力の差分が所定値よりも小さい場合には前記判別部は用紙が無光沢であると判別する。

このように第１実施形態の検出装置１００によれば、前記導光板２が前記検出対象物Ｗである用紙で発生する正反射光の進行方向側へと延びているので、所定位置に対して用紙が前記導光板２の前記光入射面板部２１との離間距離が変化したとしても正反射光を前記入射面板部内へと入射させることができる。したがって、用紙の紙面において正反射光が発生している場合には用紙が所定位置に対して多少ずれたとしても前記導光板２を介して前記主光検出器３は正反射光を検出する事が可能となる。

言い換えると、前記検出装置１００に対する用紙の位置決め精度はそれほど高くなくても用紙の種別を判別することは可能となり、用紙の位置決め誤差に対する検出装置１００の許容度を高くすることができる。

また、前記主光検出器３は検出光の光軸と正反射光の光軸を含む仮想平面と交差し、正反射光の進行方向側の端面である主光射出端面２３に対向させて設けてあるので、前記導光板２内に入射した正反射光を主に検出することができる。一方、前記副光検出器４は、前記主光射出端面２３と対向する逆側の前記副光射出端面２４に設けてあるので正反射光が発生している場合でも正反射光をほとんど検出せず、拡散反射光のみを検出することができる。したがって、正反射光の発生の有無や正反射光の光量の変化がほぼ前記主光検出器３の出力においてのみ表れるようにすることができる。このため、用紙の種別による正反射光の発生量の違いが前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４の出力の差分や比に明確に表れることになり、前記判別部によって様々な用紙の種別を判別することができる。

さらに前記遮光カバー５により前記主光検出器３の前記光入射面板部２１側が覆われているので、拡散反射光が前記主光検出器３で検出されるのを防ぎ、前記主光検出器３の出力を正反射光のみを反映したものにできる。このため、前記主光検出器３と前記副光検出器４との出力の違いが表れやすくなり、前記判別部での用紙の種別の判別可能な数を増やすことができる。

次に第１実施形態の変形例について図４乃至図９を参照しながら説明する。

図４に示すように前記導光板２の前記光入射面板部２１と前記検出対象物Ｗである用紙の紙面との間に偏光フィルタ６を設けて、少なくとも正反射光のうち特定の偏光を有する光のみが前記導光板２内に入射して前記主光検出器３で検出されるように構成してもよい。このようなものであれば、例えば前記検出対象物Ｗの表面特性の違いが表れやすい偏光を有する正反射光の強度が前記主光検出器３で検出することができるようになり、前記判別部における種別の判別をより細やかに行うことが可能となる。

また、前記偏光フィルタ６の代わりに波長フィルタを設けてもよい。例えば波長フィルタは検出光の波長帯域については通過させるが、その他の波長の光を遮断するバンドパスフィルタとして構成すればよい。このようなものであれば、検出光に由来する正反射光や拡散反射光以外の検出光とは異なる波長帯域を有する外乱光については前記導光板２内に入射しないようにして、紙Ｗの種別判別における外乱光への耐性を高めることができる。さらに、波長フィルタを設ける代わりに前記導光板２自体が所定の波長帯域の光を通過させない樹脂で形成することでも同様の効果を得られる。例えば、前記導光板２を可視光は通過させない樹脂で形成し、前記光源１から赤外光が検出光として射出されるように構成すれば前記主光検出器３及び前記副光検出器４においては検出光由来の正反射光又は拡散反射光だけを検出できる。

また、図５に示すように前記導光板２の前記主光射出端面２３及び前記副光射出端面２４は平面状のものに限られず、ラウンド加工が施されたラウンド面であってもよい。また、面取り加工が施された面取り面として前記主光射出端面２３及び前記副光射出端面２４が形成されていてもよい。このような加工が前記主光射出端面２３及び前記副光射出端面２４に施されることにより、前記導光板２内から正反射光や拡散反射光の取り出し効率が向上し、前記判別部における種別の判別が行いやすくなる。

さらに、図５に示すように前記反射面板部２２の表面に反射膜７１又は吸光膜７２を設けてもよい。例えば前記反射面板部２２に反射膜７１を設けた場合には前記導光板２内に入射した正反射光がそのまま前記反射面板部２２から外部へと出て行ってしまうのを防ぎ、前記主光検出器３で検出される正反射光の取り出し効率を高めることができる。一方、前記吸光膜７２を設けることで迷光や拡散反射光を吸収し、相対的に正反射光の強度を大きくして前記判別部における種別の判別精度を高めることもできる。例えば図５に示すように正反射光の進行方向に対して反射部と吸光部を交互に設けておくことにより、各光検出器における正反射光と拡散反射光の検出バランスを調整し、前記検出対象物Ｗの種別の判別を行いやすくするようにしてもよい。

さらに、図５のように反射膜７１を設けるのではなく、例えば反射面板部２２において前記導光板２の内部側へと拡散反射が発生しやすくなるようにサンドブラスト加工等を施して拡散反射面としてもよい。このようなものであっても、前記主光検出器３における正反射光の検出効率を高めることができる。反射面板部２２が拡散反射面となっている場合は、正反射光が前記導光板２内に入射すると前記反射面板部２２により拡散反射光に変換される。このため、正反射光が前記導光板２内に入射した位置が近い光検出器の出力が大きくなる。このような点を考慮して、前記判別部は各光検出器の出力のうち所定値よりも大きい方が正反射光によるものであると判定して、紙の種別を判別するようにしてもよい。また、この実施形態では入射点と検出器との離間距離が小さいほど正反射光の影響を受けやすいので、前記導光板３の外における正反射光の進行方向とは無関係に前記主光検出器３及び前記副光検出器４を前記導光板３のいずれかの端面と対向させて設けてもよい。

また、前記導光板２の反射面板部２２を加工するのではなく、前記導光板２の反射面板部２２側に前記光入射面板部２１側へと正反射光又は拡散反射光を反射する反射体を設けてもよい。前記反射体は、前記反射面板部２２に対して近接させて設ける、又は、貼付して設ければよい。前記反射体としては前記反射面板部２２とほぼ同じ面積を有する板状又はシート状に形成し、前記反射面板部２２のほぼ全面を覆うように設ければよい。前記反射体の具体例としては、金属板、白色の樹脂成型体、ＰＣＢの白シルク等が挙げられる。このような反射体を前記反射面板部２２側に設けておくことにより、前記光入射面板部２１から入射した正反射光がそのまま前記反射面板部２２から導光板２の外へと出ていく場合でも前記反射体によって反射されて前記導光板２内に戻すことができる。また、その後前記光入射面板部２１と前記反射面板部２２との間で反射を繰り返して前記主光射出端面２３へと進行する間にも前記導光板２から外部へと光が前記反射面板部２２から外側へと出た場合でも再び前記導光板２内へと戻すことができる。これらのことから最終的に前記主光射出端２３から射出されて主光検出器３で検出される正反射光の量を増加させることができる。このため、前記判別部における紙の種別の判別精度をさらに向上させることができるようになる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように前記導光板２は前記検出対象物Ｗである用紙の紙面に対して前記光入射面板部２１が斜めに傾くように設けてもよい。このようなものであっても、用紙の位置ズレに対する許容度はほとんど変化せず、同様に用紙の種別の判別が前記判別部において可能である。さらにこのように前記導光板２を紙面に対して傾けてもうけることにより平面方向への前記検出装置１００の投影面積を縮小し、コピー機やプリンター内において前記検出装置１００が占める面積を低減して全体を小型化することもできる。

図７（ａ）に示すように前記光源１は、検出光を射出するＬＥＤチップ１１と、前記ＬＥＤチップ１１から射出された前記検出光を前記検出対象物Ｗ上において前記検出光を所定のスポット径に集光するレンズ１２と、を備えたものであってもよい。このようなものであれば、用紙の紙面上における反射光の発生する範囲を調節して、前記主光検出器３において検出される正反射光や拡散反射光の量を調節して、センサ出力が飽和しないようにすることができる。このようにして正反射光の強度の違いを広いレンジで検出できるようにし、用紙の種別の判別数を増加させることもできる。

さらに図７（ｂ）に示すように光源１がＬＥＤチップ１１とミラー１３からなるものであってもよい。このようなものであれば、導光板２の下にＬＥＤチップ１１を配置して検出装置１００全体の設置面積を小さくしつつ、ＬＥＤチップ１１から水平方向に射出された光をミラー１３で反射して所定の入射角度で用紙の紙面に対して入射させることができる。

加えて図８（ａ）に示すように前記副光検出器４は前記導光板２内から射出される光を検出する代わりに、前記導光板２を介さずに用紙の紙面において発生する拡散反射光を直接検出できる位置に配置してもよい。このとき、前記副光検出器４は正反射光を遮らない位置に設ければよい。このようなものであっても正反射光の発生量と拡散反射光の発生量の違いを前記主光検出器３と前記副光検出器４の出力から得ることができ、前記判別部による用紙の種別の判別は可能である。また、前記主光検出器３及び前記副光検出器４はその受光面が前記主光射出端面２３又は前記副光射出端面２４と正対して対向するのではなく、図８（ｂ）に示すように様々な向きを向いていてもよい。要するに各光検出器は前記主光射出端面２３又は前記副光射出端面２４の近傍に設けてあればよい。

図９（ａ）に示すように前記副光検出器４は複数設けても構わない。例えば図９（ａ）に示すように主光射出端面２３において検出光の光軸と正反射光の光軸を含む仮想平面と交差していない部分と対向してさらにもう一つの前記副光検出器４を設けてもよい。このようなものであれば、前記主光射出端面２３であってもほぼ拡散反射光の強度を得られるとともに、前記副光射出端面２４にもうけられている前記副光検出器４とは異なる出力を用紙ごとに得られる。したがって、３つの出力の組み合わせに基づいて前記判別部はさらに細かく用紙の種別を判別する事も可能となる。

さらに図９（ｂ）に示すように前記副光検出器４を前記主光射出端面２３以外のその他の射出端面に対向させて設けてもよい。このようなものであっても第１実施形態の検出装置１００と同様に用紙の判別を行うことは可能である。

次に本発明の第２実施形態に係る検出装置１００について図１０乃至図１２を参照しながら説明する。なお、第１実施形態において説明した部材と対応する部材には同じ符号を付すこととする。

図１０に示すように、第２実施形態の検出装置１００は限られた筐体の大きさで第１実施形態の検出装置１００と同等以上に検出対象物Ｗの種別の判別を行えるようにするものである。

図１０乃至図１２に示すように第２実施形態の検出装置１００は導光板２を２つ有しており、第１の導光板２Ａは光源１から射出される検出光及び正反射光の進行方向に沿って延びるものであり、第２の導光板２Ｂは第１の導光板２Ａに対して斜めに方向に延びるように設けてある。別の表現をすると第１の導光板２Ａ及び第２の導光板２Ｂはそれぞれ前記光源１を中心として、前記光源１の近傍において斜めに交差するように配置してある。

前記第１の導光板２Ａにおいて前記光源１とは反対側の端面が前記主光射出端面２３に相当し、その主光射出端面２３に対向させて前記主光検出器３が設けてある。また、前記第２の導光板２Ｂにおいて前記光源１とは反対側の端面が前記副光射出端面２４に相当し、その副光射出端面２４に対向させて前記副光検出器４が設けてある。

このように前記第２の導光板２Ｂは前記正反射光の進行方向とは異なる方向を向いて設けてあるので、前記副光検出器４において正反射光が検出されないようにでき、拡散反射光のみを検出する事が可能となる。

したがって、前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４の出力の比が紙面において発生する正反射光と拡散反射光とをそれぞれ正確に反映したものにでき、前記判別部による用紙の種別の判別精度を高めることができる。

第２実施形態の検出装置１００を用いて複数種類の用紙について検出光を照射し、前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４の出力の比を実測した結果を図１３に示す。図１３に示すように検出装置１００と紙Ｗとの離間距離が予め定められたＡｍｍである場合、及び、その近傍で±５ｍｍ程度離間距離が変化したとしても、前記主光検出器３の出力と前記副光検出器４との出力の比の大小関係は紙の種別ごとに保たれていることが分かる。したがって、本発明に係る検出装置１００は位置ずれに対して大きな許容度を有していることが分かる。このように第２実施形態の検出装置１００を用いることにより光沢紙や無光沢紙といった反射光の成分が大きく異なる用紙だけでなく、様々な種類の用紙を判別可能であることがわかる。

次に第２実施形態の検出装置１００の変形例について説明する。

前記第２の導光板２Ｂは例えば前記第１の導光板２Ａに対して４５度の角度をなすように設けるものに限られず、前記第１の導光板２Ａに対して９０度やその他の角度をなすように設けても構わない。ただし、検出装置１００のコンパクト性と前記判別部による種別の判別精度を両立させるには前記第１の導光板２Ａと前記第２の導光板２Ｂがなす角度は９０度よりも小さいほうが望ましい。

また、第２実施形態の検出装置１００に用いられる導光板２について別の表現をすると、前記導光板２において、前記正反射光と前記検出光が含まれる仮想平面に対して、前記副光検出器４が設けられるその他の光射出端面と前記光源１とを結ぶ仮想平面が斜めに交差するように前記その他の光射出端面が形成されているものともいえる。例えば、２つの導光板２を用いるのではなく、１つの導光板２を例えば５角形やその他の形状にし、前記主光射出端面２３に対して斜めに前記副光射出端面２４を形成してもよい。

最後に本発明に係る検出装置のその他の実施形態について説明する。

第１実施形態及び第２実施形態では、検出対象物は用紙であったがその他のものが所定位置に配置されているかどうかや、その他のものの種別を判別するために本発明に係る検出装置を用いても構わない。したがって、本発明に係る検出装置はコピー機やプリンター内での使用に限られない。

前記導光板の材質は例えばガラス、石英、透明樹脂等が挙げられる。また導光板内において光は全反射により進行するように入射させてもよいし、減衰を伴う反射を繰り返して前記主光検出器又は前記副光検出器に到達するようにしてもよい。

前記光源から射出される検出光は、レーザ光又はインコヒーレント光のいずれであってもよい。また、検出対象物で吸収される波長を考慮して正反射光が発生しやすいように検出対象物において吸収率の低い波長の光を検出光として使用してもよい。このようにすることで、前記主光検出器において検出される正反射光の量を増やし、検出対象物の種別の判別に有効に作用するようにしてもよい。

また、本発明の検出装置は副光検出器を設けずに主光検出器で検出される正反射光の強度のみで検出対象物の種別を判別部が判別するように構成してもよい。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行ってもかまわない。

１００・・・検出装置
１ ・・・光源
２ ・・・導光板
２１ ・・・光入射面板部
２２ ・・・光反射面部
２３ ・・・主光射出端面
２４ ・・・副光射出端面（その他の光射出端面）
３ ・・・主光検出器
４ ・・・副光検出器
５ ・・・遮光カバー
６ ・・・偏光フィルタ
７１ ・・・反射膜
７２ ・・・吸光膜
Ｗ ・・・検出対象物

Claims (11)

1. 検出対象物に向かって検出光を射出する光源と、
   前記検出対象物により発生する前記検出光の正反射光が入射するように設けられた導光板と、
   前記導光板の内部から外部へと射出される光を検出する主光検出器と、
   前記主光検出器の出力に少なくとも基づいて、前記検出対象物の種別を判別する判別部と、を備え、
   前記導光板が、
   前記検出対象物側へ向いており、且つ前記検出対象物上の反射点から視て前記正反射光の進行方向側に延びるように形成された、前記正反射光が入射する光入射面と、
   前記光入射面と対向し、前記光入射面から前記導光板の内部へ入射した光を当該導光板の内部側へと反射する反射面と、
   前記検出対象物上の反射点から視て前記正反射光の進行方向側に形成され、前記検出光の光軸と前記正反射光の光軸を含む仮想平面に対して交差する主光射出端面と、を具備し、
   前記主光検出器が、前記主光射出端面と対向するように設けられていることを特徴とする検出装置。
2. 前記導光板が、前記光入射面に対して前記検出対象物により発生する前記検出光の拡散反射光も入射するように設けられており、
   前記主光射出端面において前記主光検出器が対向している部分以外、又は、前記主光射出面以外のその他の光射出面に対向させて設けられた、あるいは、前記反射点からの前記拡散反射光のみを直接受光可能な位置に設けられた副光検出器をさらに備え、
   前記判別部が、前記主光検出器の出力と前記副光検出器の出力の差分又は比に基づいて、前記検出対象物の種別を判別するように構成されている請求項１記載の検出装置。
3. 前記反射点から前記主光射出端面までの距離が前記反射点から前記副光射出端面までの距離よりも大きくなるように前記導光板が配置されている請求項２記載の検出装置。
4. 前記主光射出端面側の前記光入射面上を覆う遮光カバーをさらに備えた請求項１乃至３いずれかに記載の検出装置。
5. 前記主光射出端面が、ラウンド面又は面取り面である請求項１乃至４いずれかに記載の検出装置。
6. 前記反射面上に反射膜が形成されている請求項１乃至５いずれかに記載の検出装置。
7. 前記反射面が光拡散面を有する請求項１乃至６いずれかに記載の検出装置。
8. 前記光源が、
   前記検出光を射出するＬＥＤチップと、
   前記ＬＥＤチップから射出された前記検出光を前記検出対象物上において前記検出光を所定のスポット径に集光するレンズと、を備えた請求項１乃至７いずれかに記載の検出装置。
9. 前記導光板において、前記正反射光と前記検出光が含まれる仮想平面に対して、前記副光検出器が設けられるその他の光射出端面と前記光源とを結ぶ仮想平面が斜めに交差するように前記その他の光射出端面が形成されている請求項２乃至８いずれかに記載の検出装置。
10. 前記導光板の前記光入射面と前記検出対象物との間に偏光フィルタをさらに設けた請求項１乃至９いずれかに記載の検出装置。
11. 検出対象物に向かって検出光を射出する光源と、
    前記検出対象物により発生する前記検出光の正反射光が入射するように設けられた導光板と、
    前記導光板の内部から外部へと射出される光を検出する主光検出器と、
    前記主光検出器の出力に少なくとも基づいて、前記検出対象物の種別を判別する判別部と、を備え、
    前記導光板が、
    前記検出対象物側へ向いており、且つ前記検出対象物上の反射点から視て前記正反射光の進行方向側に延びるように形成された、前記正反射光が入射する光入射面と、
    前記光入射面と対向し、前記光入射面から前記導光板の内部へ入射した光を当該導光板の内部側へと反射する反射面と、
    前記主光検出器が対向させて設けられる主光射出端面と、を具備し、
    前記反射面が内部に入射した前記正反射光を拡散反射する拡散反射面を有することを特徴とする検出装置。