JPH09240885A

JPH09240885A - 検出装置

Info

Publication number: JPH09240885A
Application number: JP8051660A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Shimizu; 博人志水
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】省スペース化が可能で、かつ正確に紙等の位
置検出が可能な検出装置を提供する。【解決手段】紙通路部３１ａを挟んで、発光素子３２
及び受光素子３３と反射板３５とを対向配置し、発光素
子３２から発せられた赤外光を結像レンズ３４ａで集光
してスポット光とし、かかるスポット光を反射板３５で
反射し、さらに、反射光を結像レンズ３４ｂで集光した
後、受光素子３３で受光して、紙等の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ等に用い
られる検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、紙等を検出する検出装置を具
備したプリンタ等が知られており、例えば、図５の如き
検出原理で紙の検出を行う検出装置が知られている。

【０００３】図５は、この検出装置に設けられた接触型
紙検出センサ５による紙の検出原理を説明するための模
式図である。図５に示す如く、接触型紙検出センサ５
は、その接触子５ａが紙２０に接触し、押圧されること
により矢印Ｂの方向に移動することになり、かかる接触
子ａの位置変化を検出して、紙２０の有無、或いは、紙
２０の先頭位置を検出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示されるような、機構的な接触型紙検出センサ５では、
図示の如く、印刷用紙２０が反っている場合（カール
等）には、印刷用紙２０が矢印Ａ方向に移動し、接触子
５ａに接触している状態、即ち用紙２０が所定位置に到
達しているにも拘わらず、紙２０の到達を検出すること
ができない。換言すれば、印刷用紙２０の反り状態によ
り、検出位置に誤差を生じやすいという問題があった。

【０００５】そこで、従来、上記問題に鑑み、図６及び
図７に示すような、光学的なセンサ１４で紙２０の位置
を検知する方法が採用されている。図６は、光学的セン
サ１４により反射光を利用して紙２０の位置を検出する
検出原理を説明するための模式図である。

【０００６】図６において、発光素子１５から発せられ
た赤外光の反射光を受光素子１６で検出して、紙２０の
有無又は位置を判断するものである。具体的には、例え
ば紙２０が所定位置に存在する場合は、発光素子１５か
ら発せられた赤外光は紙２０で反射されて受光素子１６
で検出されることになる。一方、紙２０が所定位置に存
在しない場合は、紙２０による反射光は受光素子１６で
検出されない。

【０００７】しかしながら、図６に示される如き、紙２
０からの反射光を利用して紙２０の位置を検出する方法
では、反射率の低い紙、例えば黒い紙等の場合、その紙
の有無等を検出することができないという問題がある。

【０００８】そこで、従来、図７に示すような透過型の
光学的センサ１４Ａが用いられている。図７は、透過型
の光学的センサ１４Ａにより紙２０の位置を検出する検
出原理を説明するための模式図である。図７において、
発光素子１５と受光素子１６とが紙２０の通路を挟んで
対向配置されており、紙２０の有無を、発光素子１５か
ら発せられた赤外光を受光素子１６で検出して判断する
ものである。

【０００９】具体的には、紙２０が所定位置にあると
き、即ち、紙２０が光路上にある時、発光素子１５から
発せられた赤外光は紙２０により遮光されて受光素子１
６で検出されないことになる。一方、紙２０が光路上に
存在しないときは、発光素子１５から発せられた赤外光
は受光素子１６で検出され、紙２０が所定位置にないこ
とが判別される。

【００１０】しかしながら、図７に示すような、発光素
子１５と受光素子とを紙２０の通路を挟んで対向配置す
る構成では、発光素子１５が、印刷機構のキャリッジ１
３や、印字のヘッド等の邪魔となる。そのため、発光素
子１５をキャリッジ１３等から所定距離離間して配置す
る必要があり、省スペース化が困難となるという問題が
ある。

【００１１】本発明は、上記課題を解決すべくなされた
ものであり、省スペース化が可能で、かつ正確に紙の位
置検出が可能な検出装置を提供することをその目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の検出装置
は、赤外光を発する発光手段と、この発光手段から発せ
られた赤外光を受光する受光手段と、前記発光手段及び
前記受光手段の赤外光の通路上に形成された被検出媒体
用の通路部と、この通路部を挟んで、前記発光手段及び
前記受光手段に対して対向配置され、かつ前記発光手段
から発せられた赤外光を反射させ、この反射された赤外
光を前記受光手段に導く反射手段と、前記受光手段の受
光した受光量に基づいて、前記通路部内における被検出
媒体の存否及び検出位置の少なくとも一方を検出する検
出手段と、を備えたことにより上記課題を解決する。

【００１３】即ち、請求項１記載の検出装置によれば、
発光手段は赤外光を発し、受光手段はこの発光手段から
発せられた赤外光を受光し、反射手段は、発光手段及び
受光手段の赤外光の通路上に形成された被検出媒体用の
通路部を挟んで、発光手段及び受光手段に対して対向配
置され、かつ前記発光手段から発せられた赤外光を反射
させ、検出手段は受光手段の受光した受光量に基づい
て、通路部内における被検出媒体の存否及び検出位置の
少なくとも一方を検出する。

【００１４】従って、省スペース化が可能で、かつ紙等
の種類に拘わらず、正確に紙等の位置検出が可能とな
る。

【００１５】請求項２記載の検出装置によれば、赤外光
を発する発光手段と、この発光手段から発せられた赤外
光を受光する受光手段と、前記発光手段から発せられた
赤外光を集光せしめる第１集光手段と、前記発光手段及
び前記受光手段の赤外光の通路上に形成された被検出媒
体用の通路部と、この通路部を挟んで、前記発光手段及
び前記受光手段に対して対向配置され、かつ前記発光手
段から発せられ前記１集光手段により集光された赤外光
を反射させ、この反射された赤外光を前記受光手段に導
く反射手段と、この反射手段により反射された赤外光を
集光せしめて前記受光手段に出射する第２集光手段と、
前記受光手段の受光した受光量に基づいて、前記通路部
内における被検出媒体の存否及び検出位置の少なくとも
一方を検出する検出手段と、を備えたことにより上記課
題を解決する。

【００１６】即ち、請求項２記載の検出装置によれば、
発光手段は赤外光を発し、第１集光手段はこの発光手段
から発せられた赤外光を集光し、反射手段は、発光手段
及び受光手段の赤外光の通路上に形成された被検出媒体
用の通路部を挟んで、発光手段及び受光手段に対して対
向配置され、かつ発光手段から発せられて第１集光手段
により集光された赤外光を反射し、そして、第２集光手
段はこの反射手段から反射された赤外光を集光し、受光
手段はこの第２集光手段により集光された赤外光を受光
し、検出手段はこの受光手段の受光した受光量に基づい
て、前記通路内部における被検出媒体の存否及び検出位
置の少なくとも一方を検出する。

【００１７】従って、省スペース化が可能で、かつ紙の
種類に拘わらず、正確に紙の位置検出が可能である。ま
た、発光手段により発光された赤外光を集光手段により
集光してスポット光としているので、発光手段と反射手
段の離間距離が大であっても紙の位置を精度良く検出す
ることが可能となる。

【００１８】また、この場合、請求項３記載の検出装置
の如く、前記発光手段、前記受光手段、及び前記反射手
段は、１の筐体に配設することが有効である。

【００１９】即ち、請求項３記載の検出装置によれば、
前記発光手段、前記受光手段、及び前記反射手段を、１
の筐体に配設する。

【００２０】従って、より省ペース化が可能であると共
に、製造コストが易くなる。

【００２１】また、この場合、請求項４記載の検出装置
の如く、前記反射手段に対する前記発光手段の赤外光の
入射角θ1と前記反射手段からの前記受光手段への反射
角度θ2とは同じであるが有効である。

【００２２】即ち、請求項４記載の検出装置によれば、
反射手段に対する発光手段の赤外光の入射角θ1と反射
手段からの前記受光手段への反射角度θ2とを等しくす
る。

【００２３】従って、紙の有無若しくは位置をより正確
に検出することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４に基づいて、
本発明の好適な実施の形態を説明する。図１乃至図４
は、本発明に係る検出装置の実施の形態を説明するため
の図である。図２は、本実施の形態の検出装置を備えた
サーマルプリンタの斜視図を示している。

【００２５】図２において、１はプリンタ本体、２はフ
レーム（筐体）、３は第１紙送りローラ１、４は第２紙
送りローラ、５は接触型紙検知センサ、６はプラテン、
７は紙送りモータ、８はキャリッジ駆動モータ、９は駆
動プーリ、１０は従動プーリ、１１は歯付ベルト、１２
はリボンカセット、１３はキャリッジ台を夫々示してい
る。

【００２６】プリンタ本体１には、前面下方に第１紙送
りローラ３と第２紙送りローラ４とが圧接した状態で配
置されており、第２紙送りモータ７は、減速ギア列を介
してローラ軸を回転駆動し、第２紙送りローラ４は、ロ
ーラ軸に担持されて回転運動をおこなう。第１紙送りロ
ーラ３は、第２紙送りローラ４の回転に連動して回転
し、紙送りローラ４と逆方向に回転し、後面側から供給
される紙をこれら紙送りローラ３、４で挟圧して、前面
側に搬送する。

【００２７】そして、プリンタ本体１には、内部下面に
左右両方向に亘ってプラテン６が配置されており、かか
るプラテン６の上方に沿って、往復動するキャリッジ１
３が組み付けられている。キャリッジ１３の内部には、
例えばサーマルヘッドからなる印字ヘッド（図示せず）
等が配置されている。このキャリッジ１３の下部は、歯
付ベルト１１と結合している。キャリッジ１３には、リ
ボンカセット１２が脱着自在に取り付けられている。

【００２８】歯付ベルト１１は、図示右側端部に配置さ
れた駆動プーリ９と図示左側端部１０に掛け渡されて、
テンションを与えられている。更に、図示右側端部に
は、駆動源であるステッピングモータからなる駆動モー
タ８が配置されており、これら、駆動モータ８、駆動プ
ーリ９、従動プーリ１０、及び歯付ベルト１１は、キャ
リッジ１３の駆動手段として作用する。

【００２９】駆動モータ８が回転すると、駆動プーリ
９、従動プーリ１０、及び歯付ベルト１１が回転して、
キャリッジ１３は、歯付きベルトに連動して、左右両方
向に亘って往復動する。

【００３０】印字領域では、印字ヘッドが、リボンを加
圧してプラテン６とリボンに挟まれる紙を印字する。接
触型紙検出センサ５は、機構的なセンサであり、紙の接
触を検出して、紙の先頭位置等を判断するものである。

【００３１】図１は、本発明を適用した検出装置の構成
を示す概略構成図であり、図１（Ａ）はその正面図、図
１（Ｂ）はその側面図を夫々示す。本実施の形態で説明
する検出装置は、プリンタ等で紙の位置を検出する必要
のある装置に適用可能である。

【００３２】図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２に示される検
出装置３０において、３１は、プリンタ１のシャーシ３
１に固定されたフレーム（筐体）を示し、フレーム３１
の中部には、紙２０が通過する紙通路部３１ａが設けら
れており、図示しない紙搬送手段により、後面側から挿
入された紙を紙通路部３１ａ上を前面側に搬送する。そ
して、紙通路部３１ａには、夫々所定角度θ1、θ2を有
する一対の検出溝３１ｂ、３１ｃが形成されている。好
ましくは、所定角度θ1とθ2とを等しく形成する。

【００３３】そして、かかる一対の検出溝３１ｂ、３１
ｃには、所定距離（基線長）ｂだけ離間して、例えばＬ
ＥＤ等の赤外光を発する発光素子３２、赤外光を受光し
て光電流を出力するフォトダイオード等の受光素子３３
が夫々配置されている。さらに、かかる発光素子３２と
受光素子３３の上方には、所定距離（結像距離）ａ離間
して、赤外光を集光してスポット光とするための、一対
の集光（凸）レンズ３４ａ，３４ｂが夫々配置されてい
る。好ましくは、集光（凸）レンズ３４ａ、３４ｂの光
学特性を等しくする。また、集光されたスポット光は、
スポット径が十分に小さく、不要幅射の少ないものが好
ましい。そして、かかる検出溝３１ｂ、３１ｃは、赤外
線のスポット光以外を遮光するフードの役割を担い、検
出精度を向上させる。

【００３４】そして、フレーム３１の上部の内面には、
紙通路部３１ａを挟んで、発光素子３２及び受光素子３
３と対向する位置に反射板３５が配置されている。反射
板３５としては、好ましくは、赤外線のスポット性を損
なわない表面境を用いる。また、フレーム３１の後面側
の上部には、図１（Ｂ）に示すように、所定角度傾斜し
た傾斜部３１ｅが形成されており、後面側（矢印方向）
から紙が挿入される際に、反射板３５で紙が引っかかる
のを防止する。

【００３５】次に、発光素子３２から発せられて、受光
素子３３で検出されるまでの光の光路Ｓを説明する。同
図で光路Ｓは、一点鎖線で示されている。発光素子３２
から発せられた赤外光は、集光レンズ３４ａで集光され
てスポット光となって、検出溝３１ｂから出射され、そ
して、反射板３５で反射された後、検出溝３１ｃに入射
し、集光レンズ３４ｂで集光された後、受光素子３３で
受光される。ここで、紙２０が紙通路部３１ａの検出溝
３１ｂ、３１ｃを覆う位置に存在する場合、発光素子３
２から発光された赤外光は遮光されて、受光素子３３に
到達しないことになり、この場合を紙有り状態と判断す
る。

【００３６】尚、反射板３５への入射光の入射角度θ1
が小さい程、乱反射を防止することができるので、反射
光の検出精度が高くなる。即ち、反射光の検出精度は、
集光レンズ３４ａ，３４ｂ間の距離（基線長）ｂが長い
程検出精度が高くなる。また、発光素子３２、受光素子
３３と集光レンズ３４ａ、３４ｂとの距離（結像距離）
ａが、長い方がスポット径を小さくすることができるの
で、反射光の検出精度が高くなる。

【００３７】従って、検出精度は、集光レンズ３４ａ、
３４ｂ間の距離（基線長）ｂと発光素子３２、受光素子
３３と集光レンズ３４ａ、３４ｂとの距離（結像距離）
ａとの積となる。よって、発光素子と受光素子間の距離
（基線長）を必要な精度に設定することにより、外形の
大きさを自由に変更することができるので、精度に応じ
て形状を自由に変更することが可能となる。

【００３８】次に、図１の検出装置の検出原理を図４に
基づいて、詳細に説明する。図４は、図１の検出装置の
検出原理を説明するための模式図である。先ず、図４
（Ａ）に示す如く、用紙が、一点鎖線で示される光路Ｓ
上にない場合は、発光素子３２から発せられた赤外線
は、光路Ｓを通って、受光素子３３で受光され、紙無し
と判断される。この場合、発光素子３２から発せられた
赤外光の反射板３５に対する入射角θ1と反射角θ2とは
略一致する。

【００３９】次に、図４（Ｂ）の如く、用紙２０が矢印
方向に移動して、光路Ｓ上に紙が存存在する場合は、紙
２０からの反射光は、破線Ｈに示されるような軌跡、ま
たは乱反射状態となり、反射光は受光素子３３により検
出されなくなり、受光量は著しく低下すると共に電気信
号レベルも低下し、紙有りと判断される。

【００４０】また、用紙２０が黒色などの反射率が低い
場合でも、一点鎖線で示す光路Ｓが、遮られるととも
に、紙に赤外光が吸収されるため、前述と同様に受光素
子３３の受光量は著しく低下し、紙有りと判断される。

【００４１】以上説明したように、本実施の形態におい
ては、紙通路部３１ａを挟んで、発光素子３２及び受光
素子３３と反射板３５とを対向配置し、発光素子３２か
ら発せられた赤外光を結像レンズ３４ａで集光してスポ
ット光とし、かかるスポット光を反射板３５で反射し、
さらに、反射光を結像レンズ３４ｂで集光して、受光素
子３３で受光して、紙の有無を検出する構成である。

【００４２】従って、正確に紙の位置検出を行えるとと
もに、検出対象となる用紙の反射率に依存せず、かつ印
刷機構の邪魔にならないように、光の反射位置を検出す
ることが可能である。さらに、結像レンズ３４を介して
いるので、発光素子３２と反射板３５との距離が大であ
っても紙を精度良く検出することが可能となる。

【００４３】また、上記した実施の形態の検出装置３０
は、発光素子３２、受光素子３３、結像レンズ３４、及
び反射板３５を筐体に一体に設けているので、省スペー
ス化が可能であると共に、製造コストを易くすることが
可能となる。

【００４４】尚、上記した実施の形態においては、受光
素子３３としてフォトダイオードを用いたが、これに限
定されるものではなく、例えば、フォトトランジスタ等
を用いても良い。尚、上記した実施の形態においては、
発光素子３２、受光素子３３、結像レンズ３４、及び反
射板３５を筐体（フレーム）に一体に設けているが、赤
外線が到達する範囲であれば、反射板３５のみを他の筐
体に配設する構成とすることも可能である。

【００４５】次に、図３に、本発明の検出装置３０にお
ける検出回路４０の概略ブロック構成図を示す。図３に
おいて、検出回路４０は、上記受光素子３２等からなる
受光回路４１と、増幅回路４２と、電流−電圧変換回路
４３と、Ａ／Ｄ変換回路４４と、及びマイコン（ＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる）４５とから構成されて
いる。

【００４６】先ず、受光回路４１では、フォトダイオー
ド等からなる受光素子３２が受光した光を微少電流に変
換して、次段の増幅回路４２に供給する。増幅回路４２
は、受光回路４１から供給された微少電流を増幅せしめ
て、電流−電圧変換回路４３に供給し、電流−電圧変換
回路４３では、受光回路４１から供給される増幅電流を
電圧に変換して、次段のＡ／Ｄ変換回路４４に供給す
る。

【００４７】Ａ／Ｄ変換回路４４では、マイコンから供
給されるタイミング信号に応じて、アナログ−ディジタ
ル変換を行い、得られる電圧データをマイコン４５に供
給する。マイコン４５では、Ａ／Ｄ変換回路４４から供
給される電圧データの値により紙の有無を判断し、紙の
有無に応じて種々の制御を行う。かかる検出回路４０に
よれば、簡単な回路構成で、紙の有無を検出することが
できるのである。

【００４８】尚、上記検出回路４０は、マイコン４５等
により受光回路４１の受光量に応じて紙の有無を判断す
る構成としたが、これに限定されるものではない。たと
えば、コンパレータ等で紙の有無を２値判断するアナロ
グ回路により構成しても良い。また、本実施の形態で
は、被検出媒体として紙２０を用いて説明したが、紙で
はなく代わりに、合成樹脂製等の被印刷媒体でも良い。
尚、上記した実施の形態の紙検出装置は、プリンタ、複
写機、印刷機等に広く適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の検
出装置によれば、省スペース化が可能で、かつ紙等の種
類に拘わらず、正確に紙等の位置検出が可能となる。

【００５０】また、請求項２記載の検出装置によれば、
省スペース化が可能で、かつ紙の種類に拘わらず、正確
に紙の位置検出が可能である。また、発光手段により発
光された赤外光を集光手段により集光してスポット光と
しているので、発光手段と反射手段の離間距離が大であ
っても紙の位置を精度良く検出することが可能となる。

【００５１】また、請求項３記載の検出装置によれば、
より省ペース化が可能であると共に、製造コストが易く
なる。

【００５２】また、請求項４記載の検出装置によれば、
紙等の有無若しくは位置をより正確に検出することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した検出装置１の構成を示す概略
構成図であり、図１（Ａ）はその正面図、図１（Ｂ）は
その側面図である。

【図２】本発明に係る検出装置を備えたサーマルプリン
タの斜視図を示している。

【図３】図１の検出装置の検出回路の概略ブロック図で
ある。

【図４】図１の検出装置の検出原理を示す模式図であ
る。

【図５】従来の検出装置において、接触型紙検出センサ
による紙の検出原理を説明するための模式図である。

【図６】従来の検出装置において、光学的センサにより
反射光を利用して紙を検出する検出原理を説明するため
の模式図である。

【図７】従来の検出装置において、光学的センサにより
透過光を利用して紙を検出する検出原理を説明するため
の模式図である。

【符号の説明】

１プリンタ本体２筐体３紙送りローラ１４紙送りローラ２５接触型紙検出センサ６、３６プラテン７紙送りモータ８キャリッジ駆動モータ９駆動プーリ１０従動プーリ１１歯付ベルト１２リボンカセット１３キャリッジ３０紙検出装置１５、３２発光素子１６、３３受光素子３５反射板３４集光レンズ４０検出回路４１受光回路４３増幅回路４４Ａ／Ｄ変換回路４５マイコン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外光を発する発光手段と、この発光手段から発せられた赤外光を受光する受光手段
と、前記発光手段及び前記受光手段の赤外光の通路上に形成
された被検出媒体用の通路部と、この通路部を挟んで、前記発光手段及び前記受光手段に
対して対向配置され、かつ前記発光手段から発せられた
赤外光を反射させ、この反射された赤外光を前記受光手
段に導く反射手段と、前記受光手段の受光した受光量に基づいて、前記通路部
内における被検出媒体の存否及び検出位置の少なくとも
一方を検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする検出装置。
【請求項２】赤外光を発する発光手段と、この発光手段から発せられた赤外光を受光する受光手段
と、前記発光手段から発せられた赤外光を集光せしめる第１
集光手段と、前記発光手段及び前記受光手段の赤外光の通路上に形成
された被検出媒体用の通路部と、この通路部を挟んで、前記発光手段及び前記受光手段に
対して対向配置され、かつ前記発光手段から発せられ前
記１集光手段により集光された赤外光を反射させ、この
反射された赤外光を前記受光手段に導く反射手段と、この反射手段により反射された赤外光を集光せしめて前
記受光手段に出射する第２集光手段と、前記受光手段の受光した受光量に基づいて、前記通路部
内における被検出媒体の存否及び検出位置の少なくとも
一方を検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする検出装置。
【請求項３】前記発光手段、前記受光手段、及び前記反
射手段は、１の筐体に配設されていることを特徴とする
請求項１又は２記載の検出装置。
【請求項４】前記反射手段に対する前記発光手段の赤外
光の入射角θ1と前記反射手段からの前記受光手段への
反射角度θ2とは同じであることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１に記載の検出装置。