JPH03229190A - 光学式媒体検知装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光透過性の異なる媒体を取扱う可能性を有す
る装置、例えば複写機、プリンタ、紙幣入出金機等の取
扱い媒体の例えば外形、搬送状態、残留の有無等を検知
するために配設される光学式媒体検知装置に関する。

（従来の技術） 一般に、光学式媒体検知装置に用いられる光学センサと
して、発光源に発光ダイオード、受光源に受光トランジ
スタ等が知られている。また、前記発光源、受光源の配
置として、発光源、受光源を対向して配置し、前記発光
源と受光源の間の媒体有無を透過光量の差異（媒体あり
のとき透過光量小、媒体なしのとき透過光量大）で検知
する透過型媒体検知方式と、発光源、受光源を媒体検知
面に対して入射角１反射角を同一に配置し、前記媒体検
知面の媒体有無を反射光量の差異（媒体ありのとき反射
光量大、媒体なしのとき反射光最小）で検知する反射型
媒体検知方式が知られている。

第２図は透過型媒体検知方式による光学式媒体検知装置
の構成図である。同図において、１は被検知媒体で、後
述する不具合点を説明しゃすいように黒塗り部分１ａと
透明部分１ｂとで構成されている。２は発光ダイオード
、３は受光トランジスタである。被検知媒体１　（以下
、媒体１と略す。）は、図示しない搬送手段により、図
中矢印方向の搬送路に搬送される。発光ダイオード２と
受光トランジスタ３は、対向して配置され、通常、前記
搬送路と直角に交わるように配設されている。

第３図は第２図の光学式媒体検知装置の回路図である。

４は発光ダイオード２を一定に発光させるためのドライ
ブ電流■。を供給するための定電流源、５は受光トラン
ジスタ３がその受光量に応じて発生した光電流■。を受
光トランジスタ３の出力電圧ＶＣＥとして取出すための
抵抗値ＲＬからなる負荷抵抗、６は受光トランジスタ３
の前記出力電圧ＶＣＥを基準電圧Ｖ　ＲＥ　Ｆと比較し
て媒体オン／オフ信号に変換するためのコンパレータで
ある。しかして、受光トランジスタ３は、バイアス電圧
Ｖｃｃを負荷抵抗５を介して接地されているので、下記
の関係式が成立する。

Ｉｃ１Ｖｃｃ−Ｖｃｔ）／Ｌ　　　　　　　　　　−（
１）また、コンパレータ６は、出力電圧ＶＣＥが基準電
圧■。、よりも大のとき媒体オン検知（媒体あり）信号
を、出力電圧ＶＣＥが基準電圧Ｖ　ＲＥ　Ｆより小のと
き媒体オフ検知（媒体なし）信号を出力するように構成
されている。

第４図は、第２図、第３図び受光トランジスタ３の出力
特性図であって、光電流Ｉｃを縦軸に。

出力電圧■。を横軸にとっである。

受光トランジスタ３の光電流ＩＣは、媒体１がないとき
、発光ダイオード２からの受光量が最も多い（光電流Ｉ
ｃ＝Ｉ＋）ため、出力特性は■のような曲線に、媒体１
があるときでかつ、透明部分１ｂのときは、微かに受光
量が遮られる（光電流■。＝工２）ため■のような曲線
に、媒体があるときでかつ、黒塗り部分１ａのときは、
はとんどの受光量が遮られる（光電流Ｉｃ＝Ｉｓ）ため
■のような曲線になる。βは負荷抵抗５によるＲＬ負荷
線で、抵抗値Ｒｔ、の大小により、出力電圧ＶＣＥがバ
イアス電圧ＶＣＣと等しい点りを軸に傾きが変化する負
荷線である。

しかして、受光トランジスタ３の出力電圧ＶＣＥは、曲
線■、■、■と負荷線βの各交点Ａ、Ｂ。

Ｃを、出力電圧■。軸上に投影した点Ｖ、、Ｖ２゜Ｖ３
となる。

前記出力特性で、媒体１の媒体オン／オフ信号を生成す
るためには基準電圧ＶＲＥＦをＶ＋＜Ｖ　ＲＥＦ　＜　
Ｖ　ｚのように選定すればよいが、媒体なし判定マージ
ン、媒体あり判定マージンが少ない。即ち、媒体ｌの透
明部分１ｂの透過率が大きい場合は、判定は困難になる
。

第５図は、反射型媒体検知方式による光学式媒体検知装
置の構成図である。同図において、第２図と同−又は相
当部分には同符号を用いている。

第５図において、媒体１は、図示しない搬送手段により
、図中矢印方向の搬送路に搬送される。

発光ダイオード２は該搬送路に対して入射角θ。

をもって配設され、受光トランジスタ３は該搬送路に対
して反射角θ２をもって配設される。なお、前記入射角
００１反射角θ２は、媒体１が２点上を通過するときに
、該表面で光が正反射しやすいように同じ角度θ（θ＝
０１＝０２）で、かつθは小さめの値が選定されるのが
普通である。

また、第５図の反射型媒体検知方式による光学式媒体検
知装置の回路図は、第２図の透過型媒体検知方式の光学
式媒体検知装置の回路図である第３図と同様である。

第６図は、第５図、第３図の受光トランジスタ３の出力
特性図であって、受光トランジスタ３の光電流工。を縦
軸に、出力電圧ＶＣＥを横軸にとっである。

受光トランジスタ３の光電流工。は、媒体１がないとき
、発光ダイオード２からの受光量が最も少ない（光電流
■。＝■６　：受光量はないので、受光トランジスタ３
の暗電流と同等になる。）ため、出力特性は■のような
曲線に、媒体１がある゛ときでかっ、透明部分１ｂのと
きは、入射光が媒体表面で正反射するので受光量が最も
多い（光電流■。二１４）ため、■のような曲線に、媒
体１があるときでかつ黒塗り部分１ａのときは、入射光
が媒体表面で正反射しにくいので受光量が少ない（光電
漆工。＝■５）ため、■のような曲線になる。

しかして、受光トランジスタ３の出力電圧ＶＣＥは、曲
線■、■、■と負荷線βとの各交点Ｅ。

Ｆ、Ｇを出力電圧ＶＣＥ軸上に投影した点Ｖ　ａ　、　
Ｖ　ｓ　。

ｖ６となる。

前記出力特性で、媒体１の媒体オン／オフ信号を生成す
るためには、基準電圧ＶＲＥＦ’をｖ５〈Ｖ　ＲＥＦ’
　＜　Ｖ　ｅのように選定すればよいが、媒体なし判定
マージン、媒体あり判定マージンが少ない。即ち、媒体
１の黒塗り部分１ａの反射率が小さい場合は判定が困難
になる。

更に、前記反射型媒体検知方式による光学式媒体検知装
置においては、媒体１に対する発光ダイオード２の入射
角、受光トランジスタ３の反射角がずれると、所望の出
力特性が得られない。言いかえると、出力特性は、媒体
１の搬送状態の影響や媒体１の表面の凸凹の影響を受け
やすい。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した透過型媒体検知方式。

反射型媒体検知方式のどちらの光学式媒体検知装置にお
いても、前述したような光透過率の大きな媒体や光反射
率の小さな媒体を取扱う場合には媒体の有無の判定のた
めの動作マージンが非常に少なく、言いかえると取扱い
媒体の光透過率又は光反射率を限定せざるを得なかった
。

逆に、取扱い媒体の光透過率又は光反射率を限定できな
い場合は、前述した透過型媒体検知方式の光学式媒体検
知装置と反射型媒体検知方式の光学式媒体検知装置とを
組み合わせたり、これら２方式のいずれか一方に全く別
な、媒体の検出（例えば、媒体の有無による厚みの変化
を検出する。など）方式を併用したりして、媒体の有無
の検出を行なっていた。従って、媒体の有無を検出する
ための装置の複雑化及びコスト高を招いていた。

そこで、本発明の目的は、媒体の有無の判定マージンを
大きくできると共に、媒体の有無を検出するための装置
を複雑化せずに、かつコスト高にならないようにした光
学式媒体検知装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、発光源と受光源を対向して配置した光学セン
サを用い、前記受光源の光電流の変化を電圧変換して、
その出力電圧の変化により媒体の有無を検知する光学式
媒体検知装置において、前記発光源と前記受光源を、媒
体の有無を検知するための検知面をはさんで対向配置し
、かつ前記発光源と前記受光源のなす光軸と前記検知面
とは、前記検知面に媒体が存在するときに前記発光源か
らの入射光がその媒体の面で反射するような所定の角度
を形成してなるものである。

（作用） 媒体の有無を検知するための検知面に媒体が存在すると
きに、発光源からの入射光がその媒体の面で反射するよ
うに、発光源と受光源のなす光軸と、検知面とのなす角
度を所定の角度にしであるので、検知面に媒体がないと
きは、受光源の光電流が多く流れ、検知面に媒体がある
ときは、受光源の光電流が少なくなる。従って媒体の有
無の判定マージンを十分確保することができる。

（実施例） 次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は、本発明による光学式媒体検知装置の一実施例
を示す構成図である。同図において、第２図と同−又は
相当部分には同符号を用いている。

第１図において、光を透過も反射もしにくい黒塗り部分
１ａと、光を透過も反射もしやすい透明部分１ｂとから
なる媒体１は、図示しない搬送手段により、図中矢印方
向の搬送路に搬送される。

発光ダイオード２と受光トランジスタ３は、第２図に示
す従来の透過型媒体検知方式と同様に被検知謀体１を搬
送する搬送路１１（搬送路１１のＰ点箇所の面（本発明
の検知面））をはさんで対向して配設される。そして、
第１図が第２図と異なる点は、発光ダイオード２と受光
トランジスタ３の光軸１２と、搬送路１１とのなす角度
なθとしたことである。この角度θは、被検知媒体の種
類などに応じて、媒体の有無が判定しゃすい適度な値に
設定される。角度θの設定の仕方については後述する。

このような構成のもとに、媒体ｌが図示のＰ点に達した
ときに、黒塗り部分１ａは光を透過せず、透明部分１ｂ
は光を反射するので、どちらの部分であっても、受光ト
ランジスタ３への受光量は、媒体１がない場合に比較し
て大幅に減少する。

第１図の透過型媒体検知方式の光学式媒体検知装置の回
路図は、第２図の従来の透過型媒体検知方式の光学式媒
体検知装置の場合と同様に第３図で示される。

第７図は、第１図、第３図の受光トランジスタ３の出力
特性図であって、受光トランジスタ３の光電流Ｉｃを縦
軸に、出力電圧Ｖｃｃを横軸にとっである。

受光トランジスタ３の光電流Ｉｃについては、媒体１が
搬送路１１のＰ点にないとき、発光ダイオード２から受
ける受光トランジスタ３の受光量が最も多い（光電流Ｉ
Ｃ＝Ｉ７）ため、出力特性は■で示−すような曲線にな
る。また、Ｐ点に媒体１があるときで、しかも媒体ｌの
透明部分１ｂがＰ点にあるときは、発光ダイオード２か
らの入射光が媒体１の表面で正反射するので、受光トラ
ンジスタ３の受光量が少ない（光電流Ｉ、＝Ｉ８）ため
、■で示すような曲線になる。また、Ｐ点に媒体１があ
るときで、しかも媒体１の黒塗り部分ｌｂがＰ点にある
ときは、発光ダイオード２からの入射光を遮るので、受
光トランジスタ３の受光量が少ない（光電流ＩＣ＝ＩＱ
）ため、■で示すような曲線になる。従って、媒体１が
Ｐ点にないとき、媒体１　（媒体１の透明部分１ｂ）が
Ｐ点にあるとき、媒体ｌ（媒体１の黒塗り部分１ａ）が
Ｐ点にあるとき、受光トランジスタ３の出力電圧ＶＣＥ
は、夫々、第７図に示す曲線■、■、■と負荷線βとの
各交点Ｊ、に、Ｌを出力電圧ＶＣＥ軸上に投影した点Ｖ
　７．　Ｖ　ａ、　Ｖ　９となる。第７図の出力特性で
、第３図に示すコンパレータ６の出力である媒体オン／
オフ信号を生成するためには、基準電圧ＶＲＥＦ″（コ
コでは、基準電圧ｖＲＥＦを■ＲＥＦ″とおく。）をＶ
　７　＜　Ｖ　ＲＥＦ″＜Ｖ、のように選定すればよい
ので、媒体なし判定マージン、媒体あり判定マージンを
図示ａ、ｂの如く十分確保できる。

第８図は発光ダイオード２と受光トランジスタ３による
光軸が媒体ｌを搬送する搬送路１１となす角度θと、Ｐ
点に媒体がないときの光電流■。

と媒体があるときの光電流■。′の比（検出比＝（ｒｅ
′／Ｉｃ）ｘｔｏｏ　（％））を、透明ガラス、透明フ
ィルム、製図用半透明シート、透明フィルムに黒塗りし
たものについて示したものである。

ここで、検出比は上記定義から判かるように、小さけれ
ば小さいほど、媒体有無の判定マージンは大きい。

媒体１が透明ガラスや透明フィルムのような光透過性が
大きな媒体である場合には、第８図の実線［相］や一点
鎖線■で示すように角度θが５０″以下で徐々に検出比
が小さくなり、角度θが２０°以下で検出比７０％以下
となるので、媒体有無の判定は十分可能となる。更に、
媒体有無の判定マージンを大きくしたければ、例えば角
度θがｌＯ°以下で検出比４０％以下とすることができ
る。

また、媒体１が製図用半透明シート、透明フィルムに黒
塗りしたものである場合には、光透過性が小さいので、
第８図の二点鎖線＠や点線＠で示すように角度θ＝９０
°でも検出比は十分少さいが、角度θを小さくすること
で、更に検出比を小さくすることが可能となる。従って
、媒体１が製図用半透明シートや透明フィルムに黒塗り
したものである場合には、角度θがＯくθ≦９０で媒体
有無の判定は十分可能なほど媒体有無の判定マージンは
きわめて大きい。

以上の説明からも判かるように、搬送路１１（媒体の有
無を検知するための検知面）をはさんで対向して配置さ
れた発光源と受光源のなす光軸と、搬送路１１との角度
θを所定の角度とすることにより、媒体の光透過性が大
きい場合は媒体の表面で光を反射させ、媒体の光透過性
が小さい場合は媒体で光を吸収させることができ、上述
した検出比を十分小さくすることができ、透過型媒体検
知方式の光学式媒体検知装置でもって媒体有無″の判定
マージンを十分確保できる。従って、透過型媒体検知方
式以外の媒体検知手段を併用しなくても媒体の有無の検
知を確実に行なうことができる。よって装置が複雑とな
らず、コスト高にならなくて済む。

なお、本実施例においては、発光源、受光源として、発
光ダイオード、受光トランジスタを用いた場合について
言及しているけれども、本発明はこれに限定されること
なく、光によって媒体有無検知を行なうものてあればよ
い。

本発明は本実施例に限定されることなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々の応用及び変形が考えられる。

（発明の効果） 上述したように本発明を用いれば、次のような種々の効
果を奏する。

（１）媒体の有無を検知するための検知面をはさんで、
対向配置された発光源と受光源のなす光軸と、前記検知
面とのなす角度を適宜な角度とすることで、媒体有無の
判定マージンを十分確保できる。

（２）透過型媒体検知方式以外の媒体検知手段を併用し
なくても媒体の有無の検知を確実に行なうことができる
。

（３）上記（２）より、従来のように装置が複雑となら
ずに済み、コスト高にならなくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の透過型媒体検知方式の光学式媒体検知
装置の一実施例を示す構成図、第２図は従来の透過型媒
体検知方式の光学式媒体検知装置の一例を示す構成図、
第３図は光学式媒体検知装置の回路図、第４図は第２図
の透過型媒体検知方式の出力特性図、第５図は従来の反
射型媒体検知方式の光学式媒体検知装置の一例を示す構
成図、第６図は第５図の反射型媒体検知方式の出力特性
図、第７図は第１図の本発明の透過型媒体検知方式の出
力特性図、第８図は第１図の角度θと検出比との関係を
被検知媒体例を挙げて示す特性図である。 １・・・被検知媒体（媒体）、２・・・発光ダイオード
、３・・・受光トランジスタ、１１・・・搬送路。 第２１！！！Ｘ 第３＠Ｉ 第４図 ｍθと検出比０閣小 第８図 光電流 ○○ ロ　σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光源と受光源を対向して配置した光学センサを用
   い、前記受光源の光電流の変化を電圧変換して、その出
   力電圧の変化により媒体の有無を検知する光学式媒体検
   知装置において、 前記発光源と前記受光源を、媒体の有無を検知するため
   の検知面をはさんで対向配置し、 かつ、前記発光源と前記受光源のなす光軸と前記検知面
   とは、前記検知面に媒体が存在するときに前記発光源か
   らの入射光がその媒体の面で反射するような所定の角度
   を形成してなることを特徴とする光学式媒体検知装置。 ２、前記受光源の光電流につき、前記検知面に媒体なし
   のときの光電流を１００％とすると、前記検知面に媒体
   ありのときの光電流を略７０％以下とする前記所定の角
   度を設定してなる請求項１記載の光学式媒体検知装置。