JPS62146852A - 反射形フオトセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）発明の分野 この発明は、例えば、複写機やファクシミリなどに用い
られる鏡面処理物体としての感光体ドラム上に到来する
非鏡面処理物体としての普通紙やトレーシングペーパの
検出を行なうような反射形フォトセンサに関する。

（ロ）発明の背景 従来、上述例の反射形フォトセンサとしては、例えば第
５図に示す如き構造のセンサがある。

すなわち、所定入射角θ１で放射光線を発する発行素子
としての発光ダイオード５１と、上記入射角θ１と同角
の反射角θ２を有する反射光線を受光する受光素子とし
てのフォト・トランジスタ５２とをケース５３内に収納
し、鏡面処理物体としての感光体ドラム５４上に到来す
る非鏡面処理物体としての普通紙やトレーシングペーパ
などの紙５５の検出を行なう装置である。

上述の反射形フォセンサの電気回路は第６図に示す如く
、直流電源５６の正極、負極にライン５７．５８を介し
て、上述の発光ダイオード５１と順電流制限抵抗５９と
の直列回路を接続し、また上述のライン５７．５８間に
前述のフォト・トランジスタ５２と抵抗６０との直列回
路を接続する共に、上述のフォト・トランジスタ５２の
エミッタと抵抗６０との交点６１を、ライン５７．５８
間に介設したコンパレータ６２の一方の入力端子に接続
し、また基準電圧■を上述のコンパレータ６２の他方の
入力端子に印加すべく回路構成している。

そして上述の反射形フォトセンサにおいてはコンパレー
タ６２の論理出力「Ｏ」　「１」により感光体ドラム５
４の紙５５の有無を検出するようになっている。

つまり、上述のフォト・トランジスタ５２の出力電流を
１１抵抗６０の抵抗値をＲ１抵抗６０両端の出力電圧を
Ｖ。とすると、この出力電圧■。

は次式で表わされる。

Ｖｏ＝ＩＲ また上述のコンパレータ６２の出力は基準電圧Ｖとの関
係において次のようになる。

Ｖｏ〉■の時、論理出力「１」 ＶＯ＜Ｖの時、論理出力「Ｏ」 さらに感光体ドラム５４上に紙５５がない反射率の良好
な時の出力電流１．ｎ＋Ａと、紙５５がある反射率低下
時の出力電流（、ｍ八との比は、反射形フォトセンサの
ばらつきを無視した場合、１：０゜２５〜０．０３　（
実測値）となる。

（但し０．２５は白色紙、０．０３はトレーシングペー
パの場合） そこで、基準電圧Ｖ＝０．５Ｖ、抵抗６０の抵抗値Ｒ＝
１にΩとし、上述のばらつきを無視して紙５５がある時
と、紙５５がない時とのコンパレータ６２出力を表に示
すと次のようになる。

ところが、個々の反射形フォトセンサの出力（絶対値）
には製造歩留りその他の関係上、ばらつきが存在するた
め、例えば感光体ドラム５４上に紙５５がない時の出力
電流Ｉは １＝１〜１０１１１Ａとなり、 感光体ドラム５４上に白色紙がある時の出力電流■は Ｉ＝０．２５〜２．５１１１Ａとなり、また感光体ドラ
ム５４上にトレーシングペーパがある時の出力電流■は １＝０．０３〜０．３ｍＡとなる。

このような、ばらつきを考慮した上で、紙５５がある時
と、紙５５がない時とのコンパレータ６２出力を表に示
すと次のようになる。

上表から明らかな如く、反射形フォトセンサの出力のば
らつきにより紙５５の有無の弁別ができなくなる問題点
があり、従来においては、このような問題点を解消する
ために、抵抗６０の抵抗値Ｒを可変制御する手段や、基
準電圧■を可変制御する手段が別途必要となり、装置が
複雑かつ高価となる問題点を有していた。

（ハ）発明の目的 この発明は、特異な構成により絶対値出力のばらつきに
関係なく、鏡面処理物体上に到来する非鏡面処理物体の
検出を確実に行なうことができる反射形フォトセンサの
提供を目的とする。

（ニ）発明の要約 この発明は、所定入射角で放射光線を発する単一の発光
素子と、上記入射角と同角の反射角を有する全反射光線
を受光する第一の受光素子と、上記入射角と異角の拡散
反射光線を受光する第二の受光素子と、上記各受光素子
の出力を比較して所定の差がある時、非鏡面処理物体を
検出信号を出力する回路手段とを備えた反射形フォトセ
ンサであることを特徴とする。

（ホ）発明の効果 −〇　− この発明によれば、上述の回路手段として、例えば差動
増幅回路を用い、第一の受光素子の出力値から第二の受
光素子の出力値を減算処理することで、非鏡面処理物体
のない時には、第一の受光素子への全反射光線のみで、
第二の受光素子への反射光線が存在しないため減算値は
正の値となり、逆に非鏡面処理物体のある時には拡散反
射光線により、減算値は負の値となる。

この結果、上記各受光素子の出力の差の正・負により絶
対値出力のばらつきに関係なく、非鏡面処理物体の有無
を確実に検出することができる。

したがって、発光素子を構成する発光ダイオードや受光
素子を構成するフォト・トランジスタ、フォトダイオー
ドその他の歩留り向上や厳密な選別作業が不要となり、
生産コスト、生産時間などのトータルコストの低減を図
ることができる効果がある。

（へ）発明の実施例 この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は反射形フォトセンサを示し、第１図、第２図にお
いて、この反射形フォトセンサは、所定入射角θ１で放
射光線ａを発する発光素子としての発光ダイオード１と
、 上記入射角θ　同角の反射角θ２を右する企及射光線す
を受光する第一の受光素子としての第１フオト・トラン
ジスタ２と、 上記入射角θ　と異角の拡散反射光線Ｃ３（第２図参照
）を受光する第二の受光素子としての第２フオト・トラ
ンジスタ３とを、 単一のケース４内に収納し、 鏡面処理物体としての感光体ドラム５上に到来する非鏡
面処理物体としての白色紙、トレーシングペーパなどの
紙６の検出を行なうように構成している。

第３図は反射形フォトセンサの電気回路を示し、第１直
流電′ｒＡ７の正極、負極にライン８．９を介して、上
述の発光ダイオード１と順電流制限抵抗１０との直列回
路を接続し、またライン８．９間に第１フオト・トラン
ジスタ２と抵抗１１との直列回路、並びに第２フオト・
トランジスタ３ど抵抗１２との直列回路をそれぞれ接続
している。

また上述の一方のライン９に負極を接続した第２直流電
源１３の正極と、前述の他方のライン８との間に演算増
幅器１４を介設している。

そして、第２フオト・トランジスタ３のエミッタと抵抗
１２との交点と、上述の演算増幅器１４の一方の入力端
子との間を抵抗１５で接続し、また第１フオト・トラン
ジスタ２のエミッタと抵抗１１との交点と、上述の演算
増幅器１４の他方の入力端子との間を抵抗１６で接続し
、さらにライン９と、演算増幅器１４の他方の入力端子
との間を抵抗１７で接続すると共に、同増幅器１４の出
力端子と一方の入力端子との間に帰還抵抗１８を接続す
ることで、回路手段としての差動増幅回路１９を構成し
ている。

ここで、上述の各抵抗１１，１２，１５，１６゜１７．
１８の各抵抗値をそれぞれＲ１１，Ｒ１２゜Ｒ１５，Ｒ
１６，Ｒ１７，Ｒ１８とすると、これらの各抵抗値は次
式の如く設定されている。

Ｒ１１＝Ｒ１２、Ｒ１５＝Ｒ１６、 Ｒ１７＝Ｒ１８ このように構成した反射形フォトセンサの作用を以下に
説明する。

いま、感光体ドラム５上に紙６がない場合の第１フオト
・トランジスタ２の出力電流を■６、第２フオト・トラ
ンジスタ３の出力電流を■、とし、感光体ドラム５上に
紙６がある場合の第１フオト・トランジスタ２の出力電
流をＩ。、第２フオト・トランジスタ３の出力電流を■
。とすると共に、これら各出力電流Ｉ、、Ｉ６．Ｉｏ、
Ｉｏに対応した抵抗１１．１２両端電圧をＶＡ、ＶＢ、
■ｏ。

■、とする。

ここで、上述の各出力電流１　　、Ｉ　　、Ｉ　　。

ＢＣ Ｉｏの大小関係は、第１図、第２図に示す全反射光線す
および拡散反射光線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の受光の有無によ
り次のようになる。

ＩＡ＞ＩＯ＞ＩＣ＞ＩＢ なお上述の各出力電流Ｉ。、ＩｏはＩ。＞ＩＣの関係が
成立するように第２フオト・トランジスタ３の配置角度
を予め設定する。

これらの各出力電流ＩＡ、Ｉ８．Ｉｏ、Ｉ、は対応する
抵抗１１．１２により電圧ｖＡ、ｖＢ。

Ｖｏ、Ｖ、に変換され、差動増幅回路１９における演算
増幅器１４で演算増幅されるから、この増幅器１４の出
力端子には 紙６がない時に Ｒ１８（Ｖ、−Ｖ８）／Ｒ１５＝Ｖｏ１の出力電圧が、 また紙６がある時には Ｒ１８（Ｖｏ−Ｖｏ）　／Ｒ１５＝Ｖｏ２の出力電圧が
それぞれ現われる。

いま、紙６がない時の出力電圧Ｖｏ１について更に述べ
ると、この電圧■。１は上式より■ｏ１−Ｒ１８（ＶＡ
−ＶＢ）／Ｒ１５＝Ｒ１８（ＩＡ−Ｒ１１−１，・Ｒ１
２）／Ｒ１５ となる。

ここにＩＢ−０であるから、Ｖｏｌは必ず正の値となる
。

またＲ１８／Ｒ１５は１０倍乃至１００倍の比較的大き
い値に設定することができるので、上述の出力電圧■。

１は正の電ｍ電圧付近までフルスイッチングする。

一方、紙６が有る時の出力電圧■。２について述べると
、 この電圧（Ｖｏ２）は前式より Ｖｏ２＝Ｒ１８（Ｖｏ−Ｖ、　）　／Ｒ１５＝Ｒ１８（
Ｉｏ−Ｒ１１−Ｉｏ−Ｒ１２）／Ｒ１５ ここに■Ｄ〉■ｃであるから、Ｖｏ２は必ず負の値とな
る。

またＲ１８／Ｒ１５は既述した如く１０倍乃至１００倍
の比較的大きい値に設定するので、上述の出力型′ｍＶ
ｏ２は負の電源電圧付近までフルスイッチングする。

このように、感光体ドラム５上に紙６が存在しない時に
おいては、演算増幅器１４の出力電圧Ｖｏ１は正の値と
なり、紙６が存在する時には同出力電圧ＶＯ２は負の値
となり、抵抗１５．１８の抵抗値Ｒ１５，Ｒ１８の設定
により、これら各出力電圧Ｖ。１．Ｖｏ２は電源電圧の
正・負のそれぞれの電圧値付近までフルスイッチングす
るので、前述のばらつぎに関係なく、上述の紙６の有無
を確実に検出することができる効果がある。

この結果、発光素子を構成する発光ダイオード１や受光
素子をフォト・トランジスタ２．３の歩留り向上や厳密
な選別作業が不要となるから、生産コスト、生産時間な
どのトータルコストの低減を図ることができる効果があ
る。

第４図は他の実施例を示し、第二の受光素子としての第
２フオト・トランジスタ３を第１フオト・トランジスタ
２の外側方において、拡散反射光線Ｃ１（第２図参照）
を受光可能な状態にケース４に収納している。

このように構成しても、先の実施例と同様の作用・効果
を奏するので、第４図において第１図と同一の部分には
同一番号を付してその詳しい説明を省略する。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、 この発明の発光素子は、実施例の発光ダイオード１に対
応し、 以下同様に、 第一の受光素子は、第１フオト・トランジスタ２に対応
し、 第二の受光素子は、第２フオト・トランジスタ３に対応
し、 鏡面処理物体は、感光体ドラム５に対応し、非鏡面処理
物体は、紙６に対応し、 回路手段は、差動増幅回路１９に対応するも、この発明
は上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、
例えば、上述の受光素子としてフォト・ダイオードやフ
ォト・ダーリントントランジスタを用いてもよく、また
上述の各抵抗１５゜１６．１７．１８および演算増幅回
路１４を集積回路化したパッケージを用いてもよい。

さらに、この発明は複写機やファクシミリにおける紙検
出の他に、プリンタや印刷機その他の機器に適用できる
ことは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は反射形フォトレンザの構成図、第２図は反射形
フォトセンサの構成図、第３図は反射形フォトセンサの
電気回路図、第４図は反射形フォトセンサの他の実施例
を示す構成図、 第５図は従来の反射形フォトセンサを示す構成図、第６
図は従来の反射形フォトセンサの電気回路図である。 １・・・発光ダイオード ２・・・第１フオト・トランジスタ ３・・・第２フオト・トランジスタ ５・・・感光体ドラム　　　６・・・紙１９・・・差動
増幅回路　　Ｃ１・・・入射角θ２・・・反射角　　　
　　ａ・・・放射光線ｂ・・・全反射光線 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・拡散反射光線 第１図 々財形フ７１セ／すの講さｌＺ ■ 第２図 々身Ｊ泰にトでンサのＡ４尺図 ｏ　　Ｉｃ 第３図 Ｉ２１ｒｈ多フオトセンサの電気口寥ト図第４図 々側部７メＹでンサのｌぞｎ吏旋々１乏斤、了λ１入図
第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鏡面処理物体上に到来する非鏡面処理物体の検出を
   行なう反射形フォトセンサであっ て、 所定入射角で放射光線を発する単一の発光 素子と、 上記入射角と同角の反射角を有する全反射 光線を受光する第一の受光素子と、 上記入射角と異角の拡散反射光線を受光す る第二の受光素子と、 上記各受光素子の出力を比較して所定の差 がある時、非鏡面処理物体の検出信号を出 力する回路手段とを備えた 反射形フォトセンサ。