JPH10332343A - 反射型光センサ及びそれを用いた紙残量検知機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で外部との配線が単純化できる反
射型光センサ及びそれを用いた紙残量検知機構の提供。 【解決手段】 反射型光センサ１は、発光素子２１の側
方に配置されると共に平坦な受光面２３ａを有するライ
トガイド２３と、このライトガイド２３の側面２３ｃに
対向して配置された受光素子２２とを含む。発光素子２
１から放射された光は、紙等の検知対象物の背後に配置
されたミラーにより一部が反射され、ライトガイド２３
に戻る。ライトガイド２３に入射された反射光は受光素
子２２に伝搬される。ライトガイド２３に戻る反射光の
量と検知対象物の残量とは対応するので、受光素子２２
の出力から検知対象物の残量を検知できる。ライトガイ
ド２３を用いたことにより、発光素子及び受光素子は１
対で足りる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型光センサ及
び紙残量検知機構、より詳細には発光素子からの光を検
知対象物に当て、反射された光を受光素子が受光して検
知対象物を検知する反射型光センサ及び紙残量検知機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子からの光を検知対象物に当て、
反射された光を受光素子が受光することによって検知対
象物を検出する反射型光センサが広汎な分野で用いられ
ている。かかる反射型光センサの例として、図１３及び
図１４に示されるようなプロッタに用いられる光センサ
が公知である（実開平５−５８３８７号公報参照）。こ
の光センサ１００は、各々が発光素子１０２及び受光素
子１０４からなる光センサ対１０６ａないし１０６ｅが
５層に積層されてなる。そして、図１４に示されるよう
に光センサ１００をプロッタ（図示せず）のロール紙１
１０の側面に配置する。ロール紙１１０が充分残ってい
る場合は、最上層の光センサ１０６ａの受光素子１０４
ａに反射光が受光されるが、ロール紙１１０の残量が減
少してくると上層の受光素子１０４から順に受光されな
くなり、ついには最下層の受光素子１０４ｅにも反射光
が受光されなくなる。これにより、ロール紙の残量が把
握できるので、例えばプロッタによる作画中の紙切れを
未然に防止することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この光セン
サ１００は多数のセンサ対１０６ａ〜１０６ｅからなる
ので、必然的に高価なものになってしまうと共に、残量
検出回路１１２への信号線が多くなるため回路的にも複
雑になるという問題がある。また、ロール紙ではなく、
例えばプリンタの用紙トレー内に積層された普通紙の残
量検出に応用した場合、最後の１枚の紙の検出が困難な
いし不可能であるという問題がある。

【０００４】従って、本発明は、簡単な構造で検知対象
物を検知できる反射型光センサを提供することを目的と
する。

【０００５】また、本発明は、検知対象物である紙の残
量と共にその有無をも検知できる紙残量検知機構を提供
することを別の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型光センサ
は、発光素子及び受光素子からなる反射型光センサにお
いて、前記発光素子の側方に、平坦な受光面を有するラ
イトガイドを配置し、前記受光素子は、前記受光面が受
光した反射光を前記ライトガイドを通して受光すること
を特徴とする。

【０００７】ここで、ライトガイドは、受光面と略直交
する側面を有し、受光素子をライトガイドの側面に対向
させて配置するのが好ましい。

【０００８】更に、発光及び受光素子が単一のハウジン
グ内に収容され、ライトガイドが、ハウジングを覆うカ
バー部材を兼ねていることが望ましい。

【０００９】また、本発明の紙残量検知機構は、積層し
た紙を収容するトレーと、前記紙の側面に対向して配置
される反射型光センサと、前記紙をはさんで前記反射型
光センサと反対側の前記トレーの内壁上に前記反射型光
センサと対向して配置された第１ミラーと、前記反射型
光センサ及び第１ミラーの間の前記トレーの底壁上に配
置された第２ミラーとからなり、前記反射型光センサ
は、発光素子、受光素子、及び前記発光素子の側方に配
置された、前記紙の最大厚と略等しい長さの受光面を有
するライトガイドとを具備し、前記受光素子は、前記受
光面が受光した前記ミラーからの反射光をライトガイド
を通して受光することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１は、本発明
の反射型光センサを用いた紙残量検知機構の配置を示す
斜視図である。図２は、図１に示された反射型光センサ
の外観を示す斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ線に沿った横断面図である。図４は、図２の反射型
光センサの縦断面図である。

【００１１】図１において、反射型光センサ（以下、単
に光センサという）１は、プリンタ、ファクシミリ、コ
ピー機等の印刷機本体（図示せず）内であって、用紙ト
レー又は用紙カセット１１の一方の側壁１１ａに形成さ
れた切欠き１２の外側に、発光素子２１及び受光面２３
ａ（図２参照）が用紙トレー１１の内方を向くように配
置される。用紙トレー１１の一方の側壁１１ａと対向す
る他方の側壁１１ｂの内面には所定幅の第１ミラー１３
が設けられている。また、光センサ１及び第１ミラー１
３の間の用紙トレー底面１１ｃには、所定幅の第２ミラ
ー１４が連続的に設けられている。

【００１２】図２ないし図４において、光センサ１は、
適当なハウジング２０内に収容された発光素子２１及び
受光素子２２、並びにハウジング２０に対するカバー部
材を兼用したライトガイド２３を含む。発光素子２１
は、レーザダイオード、ＬＥＤ等の可視光又は赤外光を
発光する素子であり、その先端がライトガイド２３の開
口部２３ｂから露出すると共に平坦な受光面２３ａと略
一致し、受光面２３ａに対して略垂直な方向に向って光
を照射する。受光素子２２は、発光素子２１の発光スペ
クトルに対応した受光特性を有するフォトダイオード等
であり、受光面２３ａに対して略直交する、ライトガイ
ド２３の側面２３ｃに対向して配置される。この配置に
より、光センサ１の厚さを薄くすることができる。これ
ら発光素子２１及び受光素子２２は、プリント回路基板
２４上に実装される。ライトガイド２３は、アクリル等
の透明なプラスチック又はガラスからなり、受光面２３
ａと、受光面２３ａに受光された光の殆どを伝搬する厚
肉の基部２３ｄと、受光素子２２等の部品と干渉するこ
となくライトガイド２３をハウジング２０に取り付ける
ためのフランジ部２３ｅとを有する。受光面２３ａの縦
方向の長さは、用紙トレー１１（図１参照）に収容でき
る最大量の用紙厚さに略等しい。ライトガイド２３は、
ハウジング２０に対するカバー部材を兼ねているので、
部品点数を最少にすることができる。

【００１３】プリント回路基板２４には、発光素子２１
及び受光素子２２の他に、受光素子２２からの電気信号
を増幅その他必要な処理をするＩＣ等の電子回路２５、
並びに発光素子２１、受光素子２２及び電子回路２５に
電力を供給すると共に電子回路２５からの出力を外部回
路（図示せず）に伝送するコネクタ２６が実装されてい
る。

【００１４】図１に戻って、光センサ１と共に紙残量検
知機構を構成する第１ミラー１３及び第２ミラー１４
は、発光素子２１の発光波長に対応した適当な反射率を
有するフィルム状又は板状の反射材からなり、トレー１
１の表面への取付を容易にするために裏面に接着剤が貼
付されていることが望ましい。第１ミラー１３の高さ
は、用紙トレー１１に収容できる最大量の用紙厚さに略
等しい。尚、第１ミラー１３及び第２ミラー１４は、連
続した一体物であってもよい。

【００１５】図５ないし図７は、本発明の紙残量検知機
構の作用を説明する断面図である。図８は、用紙の残量
と受光素子の受光量との関係を示すグラフである。尚、
図８において横軸は、用紙トレー１１内の最大量の用紙
３１を１とした場合の用紙３１の残量（又は高さ）を示
す。

【００１６】図５において、用紙トレー１１内に最大量
の用紙３１が収容されている場合、発光素子２１から放
射された光は、用紙３１によって遮られるので、対向す
る位置の第１ミラー１３まで届かない。このため、ライ
トガイド２３には、第１ミラー１３からの光及び用紙３
１に隠れた第２ミラー１４からの光は入らない。尚、用
紙３１の側面により反射された光がライトガイド２３に
入るおそれはあるが、発光素子２１及び受光素子２２間
の距離を大きくとる等により、その影響を充分小さくす
ることは可能である。

【００１７】図６において、用紙トレー１１内の用紙３
１が減少してくると、発光素子２１から放射された光は
第１ミラー１３に反射されるので、その反射光３３がラ
イトガイド２３に入るようになる。用紙３１の残量が減
少するにつれて用紙３１に隠れた第１ミラー１３及び受
光面２３ａの面積が増大する。このため、受光面２３ａ
から入射してライトガイド２３内を伝わる光の量が増加
して受光素子２２の受光量が増加する（図８における受
光量ａ→ｂ→ｃ→ｄの変化）ので、受光素子２２の電気
出力の大きさから用紙３１の残量を検知することができ
る。

【００１８】図７において、用紙３１の残量が更に減少
して用紙３１が無くなると、第１ミラー１３による反射
光の一部が用紙トレー１１の底面１１ｃ上の第２ミラー
１４によって反射され、第２ミラー１４の反射光３４に
より受光素子２２の受光量が急激に増加する（図８にお
ける受光量ｄ→ｅの変化）。これにより、最後の１枚の
用紙３１が無くなったことが検知できる。尚、第１ミラ
ー１３からの反射光３３の一部は用紙３１の上面によっ
ても反射されるが、用紙３１の反射率は第２ミラー１４
の反射率と比べると充分に小さい。このため、最後の１
枚の用紙３１が無くなると、受光量は急激に増加する。

【００１９】以上、本発明の好適実施形態について詳述
したが、本発明は、上述の実施形態に限定することな
く、必要に応じて種々の変形、変更が可能である。例え
ば、上述の実施形態においては、外部から光センサ１へ
電源を供給すると共に光センサ１から外部へ出力信号を
伝送するための電気配線を容易にするために、光センサ
１を印刷機本体側に配置したが、図９ないし図１１に示
されるように用紙トレー１１の切欠き１２内に配置して
もよい。この場合、電気配線が複雑になるものの、ライ
トガイド２３を用紙３１の側面に密接することが可能に
なるので、受光面２３ａに不要なノイズ光が入射するの
を大幅に低減させることが可能になる。また、受光素子
２２の受光効率を向上するために、受光面２３ａとは反
対側のライトガイド２３の面を複数又は図１２に示され
るような単一の傾斜面２３ｆに形成してもよい。傾斜面
２３ｆ等の、受光面２３ａとは反対側に反射率の大きい
材料層２７を付加すると受光効率が更に向上する。ある
いは、受光素子２２に入射する光を収束させるために、
ライトガイド２３の側面２３ｃは凸状に形成してもよ
い。更に、光センサ１から外部への出力信号は、受光量
に応じた受光素子２２の出力を電気回路２５により増幅
したアナログ出力であってもよいが、このアナログ出力
を紙残量に応じた適当なレベル分け（例えば、図８にお
いて、受光量を０〜ａ、ａ〜ｂ、ｂ〜ｃ、ｃ〜ｄ、ｄ〜
ｅの５レベルにレベル分け）し、その結果をディジタル
出力する回路を付加してもよい。この場合、印刷機本体
側において、レベル分けして対応する紙残量を判断する
回路が不要になる利点がある。また、上述の光センサ
は、紙残量検知機構のみならず、他の分野に応用するこ
とも可能である。例えば、対象物を充分カバーするよう
にライトガイドの受光面を２次元的に広くすると共に、
対象物を光センサとミラーとの間に配置することによ
り、光センサに対向する対象物の投影断面積を測定する
ことも可能である。また、対象物が平面的で反射率が高
い場合は、対象物からの反射光を直接受光するように
し、ミラーを不要にすることもできる。更に、対象物の
位置検出に利用することも可能である。

【００２０】

【発明の効果】請求項１に係る反射型光センサによれ
ば、発光素子の側方に、平坦な受光面を有するライトガ
イドを配置し、受光素子は、ライトガイドの受光面が受
光した反射光をライトガイドを通して受光するので、検
知に必要なセンサ対が１対のみで足り、簡単な構造で安
価となるばかりでなく、外部への配線も単純化できると
いう利点がある。

【００２１】請求項２に係る反射型光センサによれば、
ライトガイドが受光面と略直交する側面を有し、受光素
子をライトガイドの側面に対向させて配置したので、上
記利点の他に、厚さが大きくならずコンパクトになると
いう利点がある。

【００２２】請求項３に係る反射型光センサによれば、
発光素子及び受光素子が単一のハウジング内に収容さ
れ、ライトガイドが、ハウジングを覆うカバー部材を兼
ねているので、上記利点の他に、部品点数が最少になる
という利点がある。

【００２３】請求項４に係る紙残量検知機構によれば、
トレー内の紙の側面に対向して配置された反射型光セン
サと、紙をはさんで光センサと対向して配置された第１
ミラーと、反射型光センサ及び第１ミラーの間のトレー
の底壁上に配置された第２ミラーとからなり、反射型光
センサが、発光素子、受光素子、及び発光素子の側方に
配置された、紙の最大厚と略等しい長さの受光面を有す
るライトガイドを具備し、受光素子は受光面が受光した
ミラーからの反射光をライトガイドを通して受光するの
で、簡単な構造で紙の残量を検知できると共に最後の１
枚の紙の検出ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型光センサを用いた紙残量検知機
構の配置を示す斜視図である。

【図２】図１に示された反射型光センサの外観を示す斜
視図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図であ
る。

【図４】図２の反射型光センサの縦断面図である。

【図５】図１の紙残量検知機構の作用を説明する断面図
である。

【図６】図１の紙残量検知機構の作用を説明する断面図
である。

【図７】図１の紙残量検知機構の作用を説明する断面図
である。

【図８】用紙の残量と受光素子の受光量との関係を示す
グラフである。

【図９】本発明の紙残量検知機構の別の実施形態の作用
を説明する図５と同様な断面図である。

【図１０】本発明の紙残量検知機構の別の実施形態の作
用を説明する図６と同様な断面図である。

【図１１】本発明の紙残量検知機構の別の実施形態の作
用を説明する図７と同様な断面図である。

【図１２】ライトガイドの変形例を示す断面図である。

【図１３】従来例の反射型光センサを示す斜視図であ
る。

【図１４】図１３の反射型光センサを用いた従来例の紙
残量検出機構を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 反射型光センサ １１ トレー １１ｃ 底壁 １３ 第１ミラー １４ 第２ミラー ２０ ハウジング ２１ 発光素子 ２２ 受光素子 ２３、２３’ ライトガイド ２３ａ 受光面 ２３ｃ 側面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 茂 神奈川県川崎市高津区坂戸３―２―１ Ｋ ＳＰＣ棟８階アンプ・テクノロジー・ジャ パン株式会社内 (72)発明者 内藤 岳樹 神奈川県川崎市高津区坂戸３―２―１ Ｋ ＳＰＣ棟８階アンプ・テクノロジー・ジャ パン株式会社内 (72)発明者 大島 隆一 神奈川県川崎市高津区坂戸３−２−１ Ｋ ＳＰ Ｃ棟８階 アンプ・テクノロジー・ ジャパン株式会社内 (72)発明者 飯野 浩一 神奈川県川崎市高津区坂戸３−２−１ Ｋ ＳＰ Ｃ棟８階 アンプ・テクノロジー・ ジャパン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子及び受光素子からなる反射型光
   センサにおいて、 前記発光素子の側方に、平坦な受光面を有するライトガ
   イドを配置し、 前記受光素子は、前記受光面が受光した反射光を前記ラ
   イトガイドを通して受光することを特徴とする反射型光
   センサ。
2. 【請求項２】 前記ライトガイドは、前記受光面と略直
   交する側面を有し、 前記受光素子を前記側面に対向させて配置したことを特
   徴とする請求項１記載の反射型光センサ。
3. 【請求項３】 前記発光素子及び前記受光素子が単一の
   ハウジング内に収容され、 前記ライトガイドが、前記ハウジングを覆うカバー部材
   を兼ねていることを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載の光センサ。
4. 【請求項４】 積層した紙を収容するトレーと、前記紙
   の側面に対向して配置される反射型光センサと、前記紙
   をはさんで前記反射型光センサと反対側の前記トレーの
   内壁上に前記反射型光センサと対向して配置された第１
   ミラーと、前記反射型光センサ及び第１ミラーの間の前
   記トレーの底壁上に配置された第２ミラーとからなり、 前記反射型光センサは、発光素子、受光素子、及び前記
   発光素子の側方に配置された、前記紙の最大厚と略等し
   い長さの受光面を有するライトガイドとを具備し、 前記受光素子は、前記受光面が受光した前記ミラーから
   の反射光を前記ライトガイドを通して受光することを特
   徴とする紙残量検知機構。