JPH08160152A - 媒体検出方法及び媒体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透過率の高い媒体であっても媒体有りを検出
できる媒体検出方法及び媒体検出装置を提供する。 【構成】 媒体検出装置１は、媒体３４の搬送路３５、
媒体３４を搬送する搬送手段２、及び媒体３４の有無を
検出する発光／受光素子２２、２３とプリズム１２とを
備えた光学センサ装置１０を有している。搬送路３５
は、下側搬送ガイド３１とこれに対向して設けた上側搬
送ガイド３３とにより形成される。プリズム１２は、発
光素子２２から照射される光を受光素子２３へ反射させ
る。照射光及び反射光は、媒体３４の面と交差する方向
に延びており、媒体３４の搬送方向先端３４ａは照射光
及び反射光の２箇所を横切る。これにより透過率の高い
媒体３４であっても、受光素子２３の受光量が減衰し媒
体有りを検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、媒体の有無を検出する
媒体検出方法及び媒体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、媒体の有無の検出に、発光／受光
素子を有する光センサを用いているものがあり、例えば
透過型の光センサの場合、発光素子と受光素子とが媒体
搬送路を挟んで対向して配置され、発光素子の照射光を
媒体が横切ることにより、媒体の有無等を検出してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の検出方法では以
下に述べる問題が発生していた。即ち、例えば薄い媒体
のように透過率の高い媒体では光を透過してしまう、或
いは媒体の材質、色、表面の印刷状態等により透過光量
にばらつきが生じ、「媒体有り」と「媒体無し」の光量
差を充分に取ることができなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、発光素子を駆動して搬送媒体に光を照射
し、搬送媒体を透過した光を反射部材により複数回反射
させ、これにより搬送媒体の透過率に応じた回数、搬送
媒体を透過させて減衰させ、この減衰された光を受光素
子で受けて搬送媒体の有無を検出するようにしたもので
ある。

【０００５】

【作用】発光素子を駆動して搬送媒体に光を照射する
と、搬送媒体を透過した光は反射部材により複数回反射
され、これにより減衰される。受光素子はこの減衰され
た光を受け媒体有りを検出する。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。なお、各図面に共通する要素には同一
の符号を付す。

【０００７】第１実施例 図１は本発明に係る実施例の媒体検出装置を示す概略構
成図、図２は図１の媒体検出装置を矢印Ａ方向から見た
第１実施例の光学センサ装置を示す構造断面図、図３は
第１実施例の光学センサ装置の密封ケースを示す斜視
図、図４は第１実施例の光学センサ装置の密封ケースを
底部から示す斜視図である。

【０００８】媒体検出装置１は、媒体３４の搬送路３５
と、媒体３４を搬送する搬送手段２と、媒体３４の有無
を検出する発光／受光素子２２、２３及び反射部材とし
てのプリズム１２とを備えた光学センサ装置１０を有し
ている。搬送路３５は、下側搬送ガイド３１とこれに対
向して設けられた上側搬送ガイド３３により形成され
る。搬送手段２は、本実施例では搬送ローラを使用して
いるが、媒体３４を搬送できるものであれば搬送ローラ
に限る必要はなく、例えば搬送ベルトであってもよい。
搬送手段２は、後述するモータにより駆動される。

【０００９】光学センサ装置１０には、図２に示すよう
に密封ケース１１が設けられ、密封ケース１１に対向し
てプリズム１２が設けられる。密封ケース１１は、光を
透過する合成樹脂等から形成されており、本体１１ａと
蓋１３から構成される。蓋１３は、本体１１ａに対して
接着固定されている。本体１１ａには、円柱状に突出し
た透光部１４、１５が形成され、また側部に係止部１６
が形成されている。透光部１４、１５の内側下面１４
ａ、１５ａは凸レンズ形状になっている。

【００１０】密封ケース１１にはまた、コネクタ１７が
設けられている。コネクタ１７は、合成樹脂から形成さ
れ、密封ケース１１に取り付けられたハウジング１８
と、突起１９が形成されたハウジング２０とから構成さ
れる。ハウジング１８は、密封ケース１１内に配置され
たプラスチックケース２１と、発光素子２２及び受光素
子２３の夫々のリード２４、２５を支持しており、ハウ
ジング２０の突起１９を係止する切欠部２６を有する。
ハウジング２０には受部２７が固定されており、受部２
７には線２８が接続されている。ハウジング２０をハウ
ジング１８の内部に挿入するとリード２４、２５が受部
２７に挿通され、リード２４、２５と線２８が接続され
る。またハウジング２０を所定位置まで挿入したとき、
ハウジング２０の突起１９がハウジング１８の切欠部２
６に軽くロックされる。

【００１１】密封ケース１１内には発光素子２２及び受
光素子２３が配設され、両素子２２、２３は夫々のリー
ド２４、２５と共に、プラスチックケース２１に封入さ
れている。プラスチックケース２１は合成樹脂等から成
り、発光素子２２から照射される光が通過する発光透光
部２９が凸レンズ形状になっており、また、受光素子２
３に入る光が通過する受光透過部３０も凸レンズ形状に
なっている。発光透過部２９及び受光透過部３０の夫々
のレンズ中心は、発光素子２２及び受光素子２３の夫々
の光軸と一致している。また、発光素子２２の光軸は密
封ケース１１の透光部１５の内側下面１５ａのレンズ中
心に一致する。なお、感度を向上させるために、発光素
子２２は指向性の狭い素子を使用し、受光素子２３は指
向性の広い素子を使用している。密封ケース１１は、透
光部１４、１５が下側搬送ガイド３１に形成された孔３
２に嵌挿されることにより、下側搬送ガイド３１に取り
付けられる。

【００１２】上側搬送ガイド３３はプリズム１２が取り
付けられている。プリズム１２は、入光部１２ａ及び出
光部１２ｂが上側搬送ガイド３３の孔３６に嵌挿するこ
とにより、取り付けられる。入光部１２ａは密封ケース
１１の透光部１４に対向し、出光部１２ｂは透光部１５
に対向する。プリズム１２は、入光側反射面３７と出光
側反射面３８とを有する。入光側反射面３７は、密封ケ
ース１１内の発光素子２２から照射され図２における下
方から入光された光（照射光）Ｂを、上側搬送ガイド３
３に沿ってプリズム１２内を平行に反射させ、出光側反
射面３８は、入光側反射面３７に反射した光（反射光）
Ｃを再び反射してその反射光Ｄを密封ケース１１内の受
光素子２３へ送る。照射光Ｂ及び反射光Ｄは、媒体３４
の面と交差する方向に延びている。また両反射面３７、
３８は、照射光Ｂを所定の方向に反射するために所定の
角度に傾斜させた構造になっている。

【００１３】発光素子２２はフォトダイオードにより構
成されており、その指向特性は図２に示す角度θ１ま
で、光の放射強度が分布している。それ故、プリズム１
２に入る光は、発光素子２２から照射される光の一部で
ある。即ち、図２に示すθ２の部分はプリズム１２に入
光しない。さらに、入光側反射面３７及び出光側反射面
３８において、臨界角以下の光は全反射せずに透過して
しまうので、両反射面３７、３８に対する入射角度θ
３、θ４は臨界角以上としなければならない。

【００１４】密封ケース１１の発光透過部２９を凸レン
ズ形状とすることにより、発光素子２２から照射される
光が屈折され、集光される。さらにその光が透過部下面
１４ａの凸レンズ形状により屈折され、集光される。透
過部２９の凸レンズ形状及び透過部下面１４ａの凸レン
ズ形状は、反射面３７に達する照射光Ｂが平行光になる
ように、その曲率が設定される。また、出光側反射面３
８に反射した反射光Ｄは、透光部下面１５ａの凸レンズ
形状及び受光透過部３０の凸レンズ形状により屈折さ
れ、集光され、受光素子２３に達する。透光部下面１５
ａの凸レンズ形状及び透過部３０の凸レンズ形状は、受
光素子２３に達する反射光Ｄが平行光になるように、そ
の曲率が設定される。これにより、受光素子２３に到達
する光量は減衰することなく受光素子２３に入光でき
る。

【００１５】なお第１実施例では、反射面３７、３８に
対する入射角度θ３、θ４は、約４５度に設定してあ
り、プリズム１２の材質をアクリルとした場合、臨界角
は約４２度となり、入射角度θ３、θ４は臨界角以上に
なる。

【００１６】図５は実施例の検出回路を示す説明図であ
り、図においてＬＥＤは発光素子２２、ＴＲ１は受光素
子２３、Ｒ１は受光素子２３の負荷抵抗、Ｒ２は発光素
子２２の負荷抵抗を示す。図６は実施例の制御ブロック
図である。

【００１７】図５において、ＴＲ１の出力はコンパレー
タ４０に送られている。コンパレータ４０はＴＲ１のコ
レクタにかかる電圧と、図６に示すメモリ３に予め格納
されたスライスレベルとを常に比較しており、その比較
結果を図６の制御部４へ出力する。制御部４は、コレク
タにかかる電圧がスライスレベル以上であれば「媒体有
り」と判断し、コレクタにかかる電圧がスライスレベル
よりも小さければ「媒体無し」と判断する。即ち、発光
素子２２から照射される光が媒体３４の透過率に応じて
予め実験により求められた回数、媒体３４を透過するよ
うに発光素子２２、プリズム１２、及び受光素子２３を
配置している。

【００１８】また図６において、制御部４には媒体搬送
制御部５及び媒体検出部６が接続される。媒体搬送制御
部５にはモータ７が接続され、媒体検出部６には発光素
子２２及び受光素子２３が接続される。媒体搬送制御部
５はモータ７を制御することにより搬送路３５上に設け
られた搬送手段２に回転力を与え、媒体３４を矢印Ａ方
向へ搬送する。

【００１９】図７は実施例の媒体搬送状態を示す平面図
である。

【００２０】媒体３４の搬送方向先端３４ａは図７に示
すように、プリズム１２の入光側反射面３７に反射した
反射光Ｃと略平行になっている。また、発光素子２２及
び受光素子２３は矢印Ａ方向と直交する方向に沿って設
けられ、さらに照射光Ｂ及び反射光Ｃ、Ｄにより形成さ
れる光路は搬送路３５の面に直交する面上に設けられ
る。従って、搬送方向先端３４ａは発光素子２２からの
照射光Ｂと、出光側反射面３８から受光素子２３への反
射光Ｄの両方をほぼ同時に横切ることになる。この時、
搬送方向先端３４ａと反射光Ｃとが平行であれば、照射
光Ｂ及び反射光Ｄの両方を同時に横切ることになり検出
精度は理想的に得られるが、搬送方向先端３４ａと反射
光Ｃとが平行でなくても、媒体３４が照射光Ｂ及び反射
光Ｄの２箇所を横切ることにより、媒体有無の検出には
充分な出力を得ることができる。

【００２１】次に、第１実施例の動作を説明する。発光
素子２２からの照射光Ｂは、プラスチックケース２１の
発光透過部２９により屈折され、集光し、透光部１４に
入光する。この透光部１４によりさらに屈折、集光され
て、搬送路３５を通過してプリズム１２内に入光する。
そして入光側反射面３７により、照射光Ｂはプリズム１
２内を出光側反射面３８方向へ反射される。入光側反射
面３７からの反射光Ｃは、出光側反射面３８により、密
封ケース１１の透光部１５方向へ再び反射される。この
反射光Ｄは透光部１５により屈折、集光され、さらに受
光透過部３０により屈折、集光されて、受光素子２３へ
入光する。以上のような発光、受光を行い、搬送路３５
内を搬送される媒体３４の搬送状態を検出する。

【００２２】即ち、媒体搬送制御部５によりモータ７が
駆動されると搬送手段２が夫々矢印Ｅ、Ｆ方向に回転し
て媒体３４を矢印Ａ方向に送る。この媒体３４が透過率
の高い媒体である場合、媒体３４が光学センサ装置１０
へ搬送され、発光素子２２の照射光Ｂとプリズム１２か
らの反射光Ｄとの２箇所で横切ると、受光素子２３の受
光する光量が減衰する。このときの、受光素子２３の受
光量の変化を測定することにより媒体３４の有無、位
置、及び大きさ等を検出できる。

【００２３】第１実施例では、例えば照射光Ｂを透過し
てしまう位厚さの薄い媒体３４であっても、或いは水や
油染み等で透けている媒体３４であっても、媒体３４の
搬送方向先端３４ａが照射光Ｂ及び反射光Ｄの２箇所で
横切るので、発光素子２２の照射光Ｂを１枚の媒体３４
が横切っているにも拘らず、図８に示すようにあたかも
２枚重ねて横切っていることと同じ効果があり、従って
受光素子２３に到達する光量が充分に減衰し、「媒体有
り」を検出することができる。なお、図８は照射光Ｂ、
及び反射光Ｃ、Ｄを直線で表した光路とこの光路を横切
る媒体との関係を示す模式図である。

【００２４】第１実施例では、発光素子２２及び受光素
子２３が下側搬送ガイド３１の下に矢印Ａ方向と直交す
る方向に沿って設けられているので、両素子２２、２３
を密封ケース１１等の内部に収めることができ、発光／
受光素子２２、２３を一体化することができる。

【００２５】第２実施例 第１実施例では、発光素子２２からの照射光Ｂをプリズ
ム１２により反射させているが、第２実施例ではプリズ
ム１２の代わりに反射面１２０ａを有する反射部材１２
０を用いている。図９は、第２実施例の媒体検出装置を
示す概略構成図である。

【００２６】発光素子２２及び受光素子２３は図９に示
すように、下側搬送ガイド３１の下に並設され、反射部
材１２０は上側搬送ガイド３３の上に設けられる。上側
及び下側搬送ガイド３１、３３には、夫々光通過用の孔
３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂが形成され、発光素子
２２からの照射光Ｂは孔３１ａ、３３ａを通過し、反射
部材１２０の反射面１２０ａにより反射され、孔３３
ｂ、３１ｂを通過して受光素子２３に入光される。反射
部材１２０は、発光素子２２からの照射光Ｂを受光素子
２３へ向けて反射させることができるものであれば何で
もよい。

【００２７】また、照射光Ｂ及び反射光Ｄにより形成さ
れる光路は搬送路３５の面に直交する面上に設けられ、
さらに照射光Ｂ及び反射光Ｃの媒体３４が横切る箇所
は、搬送路３５の上に設けられかつ矢印Ａ方向と直交す
る方向に設けられる。従って、搬送方向先端３４ａは発
光素子２２からの照射光Ｂと、反射面１２０ａから受光
素子２３への反射光Ｄの両方をほぼ同時に横切ることに
なる。その他の構造は第１実施例と同様である。

【００２８】次に、第２実施例の動作を説明する。発光
素子２２からの照射光Ｂは、孔３１ａ、搬送路３５、及
び孔３３ａを通過して反射部材１２０の反射面１２０ａ
で反射され、その反射光Ｄは受光素子２３へ入光され
る。以上のような発光、受光を行い、搬送路３５内を搬
送される媒体３４の搬送状態を検出する。

【００２９】即ち、媒体搬送制御部５によりモータ７が
駆動されると搬送手段２が夫々矢印Ｅ、Ｆ方向に回転し
て媒体３４を矢印Ａ方向に送る。そしてこの媒体３４
が、発光素子２２の照射光Ｂ及び反射部材１２０からの
反射光Ｄの２箇所で横切ると、受光素子２３の受光量が
変化する。このとき受光量の変化を測定することにより
媒体３４の有無、位置、及び大きさ等を検出できる。

【００３０】第２実施例では、プリズム１２の代わりに
反射部材１２０を用いているので、第１実施例よりも構
造をより簡易にできる。

【００３１】第２実施例では、発光素子／受光素子２
２、２３を下側搬送ガイド３１の下に並設しているの
で、両素子２２、２３を同一のプリント配線板等に実装
することができ、第１実施例と同様、両素子２２、２３
を一体化することができる。

【００３２】第１、第２実施例では、発光素子２２及び
受光素子２３は下側搬送ガイド３１の下に並設し、プリ
ズム１２及び反射部材１２０は上側搬送ガイド３３の上
に配設しているが、両素子２２、２３を上側搬送ガイド
３３の上に配設しプリズム１２及び反射部材１２０を下
側搬送ガイド３１の下に配設できることはいうまでもな
い。

【００３３】第３実施例 第１、第２実施例では反射光Ｄは夫々一つであったが、
第３実施例では発光素子２２から照射される光が媒体３
４の透過率に応じて実験により予め求めた回数、媒体３
４を透過するように、発光素子２２、反射部材、受光素
子２３を配設して反射光Ｄを２個以上形成している。図
１０は、第３実施例の媒体検出装置を示す概略構成図で
ある。

【００３４】発光素子２２、プリズム１２（１２ａ、１
２ｂ）、及び受光素子２３は搬送路３５を挟んで対向し
て設けられる。発光素子２２は、下側搬送ガイド３１の
下に設けられ、受光素子２３は上側搬送ガイド３３の上
に設けられる。下側搬送ガイド３１には、発光素子２２
からの照射光Ｂをプリズム１２ａに送る光通過用の孔３
１ｃが形成される。また上側搬送ガイド３３には、プリ
ズム１２ｂからの反射光Ｄを受光素子２３へ送る光通過
用の孔３３ｃが形成される。プリズム１２は図１０にお
いては、２個設けられており、プリズム１２ａの出光側
反射面３８から反射した光Ｄは、プリズム１２ｂの入光
側反射面３７へ入光され、プリズム１２ｂの入光側反射
面３７から反射した光はプリズム１２ｂの出光側反射面
３８により受光素子２３へ反射される。従って、第３実
施例では、反射光Ｄは２個形成されることになる。

【００３５】また、照射光Ｂ及び２個の反射光Ｄにより
形成される光路は搬送路３５の面に直交する面上に設け
られ、さらに照射光Ｂ及び反射光Ｄの媒体３４が横切る
箇所は、搬送路３５の上に設けられかつ矢印Ａ方向と直
交する方向に設けられる。その他の構造は、第１実施例
と同様であるので説明は省略する。

【００３６】第３実施例の動作は、第１実施例と同様で
あるので説明は省略する。

【００３７】第３実施例ではプリズム１２を２個用いる
ことにより、照射光Ｂを透過してしまう位薄い媒体３４
であっても、媒体３４の搬送方向先端３４ａが照射光Ｂ
及び２個の反射光Ｄの３箇所で横切るので、発光素子２
２の照射光Ｂを１枚の媒体３４が横切っているにも拘ら
ず、照射光Ｂ及び反射光Ｃ、Ｄを直線で表す図８の光路
を、媒体３４をあたかも３枚重ねて横切らせていること
と同じ効果があり、従って、受光素子２３に到達する光
量が第１、第２実施例よりもさらに充分に減衰され、こ
の結果、媒体３４の見掛け上の厚さに影響されることな
く「媒体有り」を検出することができる。

【００３８】ところで、第３実施例ではプリズム１２を
２個対向して用いることにより、反射光Ｄを２個形成し
ているが、２個に限る必要はなく媒体３４の透過率に応
じて幾つ設けてもよい。この場合プリズム１２が増える
程、媒体３４の光路を横切る箇所が増えるので、媒体有
無の検出にはさらに充分な出力が得られる。

【００３９】第３実施例では、発光素子２２の照射光Ｂ
を光通過用の孔３１ｃからプリズム１２ａへ送り、プリ
ズム１２ｂからの反射光Ｄを光通過用の孔３３ｃから受
光素子２３へ送るようにしているが、第１実施例の透光
部１４、１５及び発光／受光透過部２９、３０を設けて
光を屈折、集光させるようにしてもよい。これにより、
反射光Ｄが増えても、受光素子２３に到達する光量を減
衰させることなく受光素子２３に入光することができ
る。

【００４０】本実施例では、例えば薄い媒体のように光
の透過率の高い媒体を検出する場合等に、微弱な光の変
化を検出するための比較的高価な発光／受光素子や周辺
回路を採用することなく、プリズム１２や反射部材１２
０等を用いるという簡易な構成で、媒体３４の有無を検
出することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
発光素子を駆動して搬送媒体の面と交差する方向に光を
照射し、搬送媒体を透過した光を反射部材により複数回
反射させ、これにより搬送媒体の透過率に応じた回数、
搬送媒体を透過させて減衰させ、この減衰された光を受
光素子で受けて搬送媒体の有無を検出するようにしたの
で、例えば光を透過してしまう程の薄い媒体や透過率の
高い媒体であっても、或いは材質、色、表面の印刷状態
等により透過光量にばらつきがある媒体であっても、媒
体有りを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の媒体検出装置を示す概略
構成図である。

【図２】第１実施例の光学センサ装置を示す構造断面図
である。

【図３】第１実施例の光学センサ装置の密封ケースを示
す斜視図である。

【図４】第１実施例の光学センサ装置の密封ケースを示
す斜視図である。

【図５】実施例の検出回路を示す説明図である。

【図６】実施例の制御ブロック図である。

【図７】実施例の媒体搬送状態を示す平面図である。

【図８】実施例の光路と媒体との関係を示す模式図であ
る。

【図９】第２実施例の媒体検出装置を示す概略構成図で
ある。

【図１０】第３実施例の媒体検出装置を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１ 媒体検出装置 ４ 制御部 １２ プリズム ２２ 発光素子 ２３ 受光素子 ３４ 媒体 ３４ａ 搬送方向先端 ３５ 搬送路 １２０ 反射部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子から搬送媒体の面と交差する方
   向に光を照射し、この光を受光素子で受けて、搬送媒体
   の有無を検出する媒体検出方法において、 前記発光素子を駆動して前記搬送媒体に光を照射し、 前記搬送媒体を透過した光を反射部材により複数回反射
   させ、これにより該搬送媒体の透過率に応じた回数、該
   搬送媒体を透過させて減衰させ、 この減衰された光を前記受光素子で受けて搬送媒体の有
   無を検出することを特徴とする媒体検出方法。
2. 【請求項２】 前記照射光及び反射光によって形成され
   る光路は、媒体搬送面に直交する面上に設けた請求項１
   記載の媒体検出方法。
3. 【請求項３】 発光素子から搬送媒体に光を照射し、該
   搬送媒体を透過した光を反射部材により反射させ、この
   反射光を受光素子で受けて搬送媒体の有無を検出する媒
   体検出装置において、 発光素子から照射される光が前記搬送媒体の透過率に応
   じた回数、該搬送媒体を透過するように発光素子、反射
   部材、及び受光素子を配置したことを特徴とする媒体検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記発光素子及び受光素子は、媒体の搬
   送方向と直交する方向に沿って設けられる請求項３記載
   の媒体検出装置。
5. 【請求項５】 前記反射部材はプリズムである請求項４
   記載の媒体検出装置。
6. 【請求項６】 前記反射部材は反射板である請求項４記
   載の媒体検出装置。
7. 【請求項７】 前記反射部材は対向した２つのプリズム
   から成る請求項５記載の媒体検出装置。