(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子からの光をガラス板の上に載せられた対象物に投光し、該対象物から乱反射される反射光を受光素子で受光することにより、対象物の有無を検出する原稿有無検出センサであって、
前記ガラス板と平行に配置されたプリント基板と、
前記プリント基板の上に互いに離されて設けられた発光素子と受光素子と、
前記発光素子と前記対象物の間に設けられた発光側レンズと、
前記受光素子と前記対象物の間に設けられた受光側レンズと、
前記発光素子と前記対象物の間に設けられ、前記発光素子から出る光成分の内、前記ガラス板に投光され、正反射し、正反射光となって前記受光素子に向かう光成分を遮断する遮光手段と、を備えた原稿有無検出センサ。
【請求項２】
前記遮光手段は、前記発光側レンズの上に設けられた、該発光側レンズから出てくる光の一部を遮断するスリット形状の遮光部材を含む、請求項１に記載の原稿有無検出センサ。
【請求項３】
前記スリット形状の遮光部材の大きさは、前記正反射光になる光成分を完全に遮断することができるように選ばれている、請求項２に記載の原稿有無検出センサ。
【請求項４】
前記遮光手段は、前記発光側レンズの上に設けられた、該発光側レンズから出てくる光の一部を遮断するピンホール形状の遮光部材を含む、請求項１に記載の原稿有無検出センサ。
【請求項５】
前記ピンホール形状の遮光部材のピンホールの大きさは、前記正反射光になる光成分を完全に遮断することができるように選ばれている、請求項４に記載の原稿有無検出センサ。
【請求項６】
前記遮光手段は、前記発光素子から出る実質的に垂直に上方向に向かう光のみを前記発光側レンズに入射させるように、前記発光素子を樹脂でモールドすることにより形成されている、請求項１に記載の原稿有無検出センサ。
【請求項７】
発光素子からの光をガラス板の上に載せられた対象物に投光し、該対象物から乱反射される反射光を受光素子で受光することにより、対象物のサイズを検出する原稿サイズ検出センサであって、
前記ガラス板と平行に配置されたプリント基板と、
前記プリント基板の上に互いに離されて設けられた発光素子と受光素子と、
前記発光素子と前記対象物の間に設けられた発光側レンズと、
前記受光素子と前記対象物の間に設けられた受光側レンズと、
前記発光素子と前記対象物の間に設けられ、前記発光素子から出る光成分の内、前記ガラス板に投光され、正反射し、正反射光となって前記受光素子に向かう光成分を遮断する遮光手段と、を備え、
前記前記発光素子は複数設けられており、前記遮光手段は、前記対象物とそれぞれの前記発光素子との間に設けられている原稿サイズ検出センサ。
【請求項８】
前記受光側レンズの上方にはトロイダルレンズが設けられている、請求項７に記載の原稿サイズ検出センサ。
【請求項９】
一の発光素子と受光素子は１パッケージとされ、他の発光素子は前記プリント基板に取付けられている、請求項７または８に記載の原稿サイズ検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に、画像読取装置に用いる原稿の有無検出センサに関するものであり、より特定的には、画像読取装置のセンサ部の薄型化を図ることができるように改良された原稿の有無検出センサに関する。この発明は、また、画像読取装置のセンサ部の薄型化を図ることができるように改良された原稿サイズ検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
原稿の有無検出センサシステムの方式には、三角測量方式のものと、反射光量比較方式のものとがある。
【０００３】
図８は、反射光量比較方式の複写機の概念図である。反射光量比較方式では、反射物からの反射光量の大小により原稿の有無を判断する。しかし、この方法は、原稿と上蓋との反射光量の差で原稿の有無を識別しており、それらの区別が不可能である。また、上蓋の位置によっては誤検知が生ずるおそれがある。また、原稿の反射率の影響を受けるという問題がある。これに対して、三角測量方式のものはこのような問題点がない。
【０００４】
図９は、三角測量方式の原稿の有無検出センサの概念図である。三角測量方式は、もともと距離を測定するものであるが、これを、原稿の有無検出センサに応用することができる。三角測量方式は、反射物までの距離に着目して、原稿の有無を判断する。
【０００５】
この方式によると、原稿と上蓋の距離の差により、両者の区別が可能となる。この方式を採用すると、反射光量に関係なく、スポットの当る位置により、原稿の有無を判断することができる。
【０００６】
図１０は、センサの配置例を示す例である。このようにビームを複数個設けることにより、原稿の有無の検知だけでなく、用紙のサイズを検知することができる。用紙サイズを検知した結果を、表１に示す。
【０００７】
【表１】
0004057293.tif 000002
【０００８】
本発明は、反射光量比較方式のもに比べて、上記多くの利点を有する三角測量方式の原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサに関する。
【０００９】
ここで、三角測量方式の原理について説明する。図１１を参照して、近距離と遠距離とでは反射されて返ってくる赤外光の、位置検出素子（ＰＳＤ）に入射する位置が異なる。それによって、比Ｉ1、Ｉ2の電流の値も変わる。
【００１０】
図１２は、ＰＳＤの概念図である。図１２を参照して、入射光が、たとえば、６：４に区分された位置Ａに照射されるとすれば、出力値Ｖ0は、Ｉ1／Ｉ2の比（＝４／６）のみに依存し、測定対象物の反射の影響による因子が全く現われてこない。これが、反射光量比較方式のものに比べて特に優れている点である。
【００１１】
図１３は、出力と距離との関係を示す図である。出力を測定することによって、距離が測定される。
【００１２】
三角測量方式は、距離を測定するためのものであるが、これを、上述のように原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサに応用することが可能であり、原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサに応用すると、次のような利点が生じる。
【００１３】
すなわち、位置検出素子（ＰＳＤ）の採用により、原稿の色（反射率）による影響を受けず、高精度に原稿の有無検出または原稿サイズの検知が可能となる。また、原稿サイズ検出センサのシリーズ化（１ビーム／３ビーム）で、各原稿サイズ検出センサの組合せにより、ユーザにてセンサの使用数の削減が可能となる。
【００１４】
図１４は、三角測量方式の原稿サイズ検出センサを用いる複写機の概念図である。複写機は、上蓋１と本体部２とを備える。本体部２の上方には、光源ランプ３が設けられている。光源ランプ３は、水平方向に移動する。本体部２はレンズ１０を備える。原稿の有無検出センサまたは原稿サイズ検出センサ４は、光源ランプ３の通路の下側とレンズ１０の上にそれぞれ設けられる。
【００１５】
本体部２は、給紙トレイ５を備える。従来は、排紙トレイ６は、点線で示す部分に取付けられていたが、近年は、本体部２の上方部に設けられるようになった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、現在、複写機、複合ＦＡＸ等は小型化している。この小型化のために、複写機の高さを低くすることが求められている。複写機の高さを低くするために、光源ランプ３と原稿の有無検出センサまたは原稿サイズ検出センサ４が収容される部分を、薄くするという要望が出されている。そのために、原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサの小型化が必要となってきている。
【００１７】
しかしながら、従来の三角測量方式原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサを用いる場合には、この小型化が不可能であった。これについて、説明する。
【００１８】
図１５および図１６は、上記小型化が困難であることを説明するための図である。
【００１９】
図１５を参照して、プリント基板７の上に、発光素子８と受光素子９が設けられている。発光素子８の上方には、発光側レンズ１０が設けられている。受光素子９の上方には、受光側レンズ１１が設けられている。これらの部品は、ケース１２で固定されている。
【００２０】
発光素子８から出た光は、発光側レンズ１０を通って、ガラス板１５および原稿２４に向かう。三角測量方式は発光素子８からの光をガラス板１５および原稿２４に向けて投光し、ガラス板１５と原稿２４の界面から乱反射される反射光１３を受光素子９で受光することによって、原稿２４の有無を検出するものである。本明細書においては、上記原稿２４を対象物と呼び、上記ガラス板１５を非対象物と呼ぶ。
【００２１】
原稿の有無検出センサの小型化は、図１５に示すように発光光軸をガラス面に垂直に配置する、すなわち、プリント基板７の面とガラス板１５の面を平行にすることにより可能となる。
【００２２】
しかしながら、プリント基板７の水平面とガラス板１５の水平面が平行にされている場合には、ガラス板１５に投光され、正反射し、受光素子９に向かう正反射光１４が、受光素子９に入射されてしまう。正反射光１４と原稿２４からの乱反射光１３が重なって、受光素子９で検出されると、原稿２４の有無の判定は不可能となる。正反射光成分は誤検出の原因となる。
【００２３】
そこでこのような問題点を解決するために、図１６を参照して、プリント基板７を、ガラス１５の面に対して、角度を付けて固定している。このように配置すると、発光素子８から出た光の成分のうち、ガラス板１５に投光され、正反射する正反射光１４は、受光素子９に入射しなくなる。これによって、ガラス板１５と原稿２４の界面から乱反射される反射光のみを受光素子９で受光することができる。そこで、原稿２４の有無を正確に、判定することができる。
【００２４】
しかしながら、プリント基板７を傾けて配置するので、図示しているように本来Ｂの厚みであったセンサ部分が、Ｂよりも大きいＡを持つ厚みとなり、センサ部を薄くすることができないという問題点があった。
【００２５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、三角測量方式の原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサにおいて、プリント基板とガラス面を、平行にすることができるように改良された原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサを提供することを目的とする。
【００２６】
この発明の他の目的は、画像読取装置の高さを低くすることができるように改良された原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサを提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面に従う原稿有無検出センサは、発光素子からの光をガラス板の上に載せられた対象物に投光し、該対象物から乱反射される反射光を受光素子で受光することにより、対象物の有無を検出する原稿有無検出センサに係る。当該原稿有無検出センサは、ガラス板と平行に配置されたプリント基板を備える。上記プリント基板の上に互いに離されて発光素子と受光素子が設けられている。上記発光素子と上記対象物の間に発光側レンズが設けられている。上記受光素子と前記対象物の間に受光側レンズが設けられている。上記発光素子と上記対象物の間に、前記発光素子から出る光成分の内、前記ガラス板に投光され、正反射し、正反射光となって前記受光素子に向かう光成分を遮断する遮光手段が設けられている。
【００２９】
この発明の第２の局面に従う原稿有無検出センサは、上記第１の局面に従う原稿の有無検出センサにおいて、上記遮光手段は、上記発光側レンズの上に設けられた、該発光側レンズから出てくる光の一部を遮断するスリット形状の遮光部材を含む。
【００３０】
この発明の第３の局面に従う原稿有無検出センサは、上記スリット形状の遮光部材の大きさは、上記正反射光になる光成分を完全に遮断することができるように選ばれている。
【００３１】
この発明の第４の局面に従う原稿有無検出センサは、上記第１の局面に従う原稿の有無ズ検出センサにおいて、上記遮光手段は、上記発光側レンズの上に設けられた、該発光側レンズから出てくる光の一部を遮断するピンホール形状の遮光部材を含む。
【００３２】
この発明の第５の局面に従う原稿の有無検出センサは、上記第４の局面に従う原稿の有無検出センサにおいて、上記ピンホール形状の遮光部材のピンホールの大きさは、上記正反射光になる光成分を完全に遮断することができるように選ばれている。
【００３３】
この発明の第６の局面に従う原稿の有無検出センサは、上記第１の局面に従う原稿の有無検出センサにおいて、上記遮光手段は、上記発光素子から出る実質的に垂直に上方向に向かう光のみを上記発光側レンズに入射させるように、上記発光素子を樹脂でモールドすることにより形成されている。
【００３７】
この発明の第７の局面に従う原稿サイズ検出センサは、発光素子からの光をガラス板の上に載せられた対象物に投光し、該対象物から乱反射される反射光を受光素子で受光することにより、対象物のサイズを検出する原稿サイズ検出センサにかかる。当該原稿サイズ検出センサはガラス板と平行に配置されたプリント基板を備える。上記プリント基板の上に互いに離されて発光素子と受光素子が設けられている。上記発光素子と上記対象物の間に発光側レンズが設けられている。上記受光素子と上記対象物の間に受光側レンズが設けられている。上記発光素子と上記対象物の間に、前記発光素子から出る光成分の内、前記ガラス板に投光され、正反射し、正反射光となって前記受光素子に向かう光成分を遮断する遮光手段が設けられている。上記発光素子は複数設けられており、前記遮光手段は、上記対象物とそれぞれの上記発光素子との間に設けられている。
【００３８】
この発明の第８の局面に従う原稿サイズ検出センサは、上記第７の局面に従う原稿サイズ検出センサにおいて、上記受光側レンズの上方にはトロイダルレンズが設けられている。
【００３９】
この発明の第９の局面に従う原稿サイズ検出センサは、上記第７または８の局面に従う原稿サイズ検出センサにおいて、一の発光素子と受光素子は１パッケージとされ、他の発光素子は上記プリント基板に取付けられている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００４５】
実施の形態１
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、実施の形態１に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【００４６】
図１（ａ）を参照して、従来の原稿の有無検出センサを、プリント基板７の面とガラス板１５の面が互いに平行になるように配置した場合、正反射光１４が受光素子９に入射する。したがって、プリント基板７の面とガラス板１５の面を平行にすることにより、装置の小型化を図ることができるが、正反射光１４が受光素子９に入射してしまう結果、正確に、原稿の有無を判定することができなくなる。
【００４７】
なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）の中で図示されている原稿の有無検出センサの平面図である。
【００４８】
上記のような問題点を解決するために、本実施の形態がなされた。本実施の形態では、図１（ｃ）を参照して、発光側レンズ１０の上に、発光側レンズ１０から出てくる光の一部を遮断する、スリット形状の遮光部材１７が設けられている。遮光部材１７の大きさは、発光素子８から出てくる光成分のうち、正反射光１４になる光成分を完全に遮断することができるように選ばれている。図中、点線で示された光は遮光されて、実際には現れてこない光である。なお、図１（ｄ）は図１（ｃ）に示す原稿の有無検出センサの平面図である。遮光部材１７は、ケース１２の一部を発光素子側レンズ１０の上に延在するようにして、形成される。
【００４９】
このように構成することにより、プリント基板７の面とガラス板１５の面を平行にすることができ、ひいては、画像読取装置のセンサ部分の厚みを薄くすることができる。その結果、画像読取装置の小型化を図ることができる。
【００５０】
実施の形態２
図２は、実施の形態２に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【００５１】
図２（ａ）を参照して、発光側レンズ１０の上に、発光側レンズ１０から出てくる光の一部を遮断するピンホール１８ａを有する遮光部材１８が設けられる。遮光部材１８は、ケース１２と一体的に形成される。このように構成することにより、発光素子８から出てくる光成分のうち、正反射光１４になる光成分を完全に遮断することができ、それによって、正反射光１４が受光素子９に入射しないようすることができる。図中、点線で示された光１４は遮光されて、実際には現れてこない光である。これにより、プリント基板７の面とガラス板１５の面を平行にすることができ、それによって、画像読取装置のセンサ部分の厚みを薄くすることができる。その結果、画像読取装置の小型化を図ることができる。なお、図２（ｂ）は図２の中で示された原稿の有無検出センサの平面図である。
【００５２】
実施の形態３
図３は、実施の形態３に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【００５３】
図３（ａ）を参照して、従来の発光チップ１９は垂直上方向のみならず、斜め横方向にも光を投光する。したがって、正反射光１４が受光素子９に入射する。
【００５４】
そこで、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態では、発光チップ１９から出る実質的に垂直上方向に向かう光のみを発光側レンズ１０に入射させるように、発光チップ１９を樹脂２０でモールドする。具体的には、図３（ｃ）（発光チップ１９の平面図）を参照して、窓２１を形成するように、発光チップ１９を樹脂２０で被覆する。
【００５５】
このようにすることによって、発光チップ１９から出てくる光成分のうち、正反射光１４になる光成分を完全に遮断することができ、それによって、正反射光が受光素子に入射しないようすることができる。ひいては、プリント基板の面とガラス板１５の面を平行にすることができ、それによって、画像読取装置のセンサ部分の厚みを薄くすることができる。その結果、画像読取装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
実施の形態４
図４は、実施の形態４に係る原稿サイズ検出センサを説明するための概念図である。このように複数の発光部を設けることにより、原稿サイズの検出をすることができる。
【００５７】
図４を参照して、原稿サイズ検出センサは、複数個の発光素子８ａ，８ｂ，８ｃと受光部を備える。このように複数の発光素子８ａ，８ｂ，８ｃを隣接させて設けることにより、複数の隣接したポイントを検出することができる。発光素子８ａ，８ｂ，８ｃには、実施の形態１〜３に係る工夫がなされている。受光部にはトロイダルレンズ２１が設けられている。トロイダルレンズ２１を設けることにより、発光素子８ａ，８ｂ，８ｃから出た光を効率的に受光素子に集めることができる。
【００５８】
実施の形態５
図５は、実施の形態５に係る原稿サイズ検出センサを説明するための概念図である。
【００５９】
図５（ａ）に示すように、複数の隣接したポイントを検出したい場合、複数の原稿サイズ検出センサを隣接させれば、検出することが可能となるが、コストがかかってしまう。
【００６０】
そこで、図５（ｂ）を参照して、１受光部と複数発光部を一体化して、１つの原稿サイズ検出センサを作成することによりコストダウンを図ることができる。
【００６１】
実施の形態６
図６は、実施の形態６に係る原稿サイズ検出センサを説明するための平面図である。
【００６２】
実施の形態５では、３つの発光部と受光部を一体化する場合を例示したが、この発明はこれに限られるものではない。
【００６３】
すなわち、図５（ｂ）を参照して、複数発光部のビームピッチｌ1、ｌ2が異なる場合、ビームピッチごとにレンズ付きケース金型を製作しなければならない。例えば、３ビームタイプのビームピッチが３３ｍｍタイプ、２６ｍｍタイプ、２１ｍｍタイプ等の種類がある場合、各ビームピッチでのレンズ付きケース金型を必要とする。これは、コストがかかりすぎる。
【００６４】
そこで、図６に示す本実施の形態のように、１つの発光素子８ｂと受光素子９を一体化して形成する。発光素子８ａと８ｃは、それぞれ別々に製作し、これらを発光素子８ｂと受光素子９が一体化して形成されたプリント基板に、たとえばビス止めによって取付ける。このように構成することにより、ビームピッチｌ1およびｌ2を種々変えた原稿サイズ検出センサを安価に作ることができる。
【００６５】
実施の形態７
図７は、実施の形態７に係る原稿の有無検出センサを説明するための平面図である。
【００６６】
図７（ａ）を参照して、発光側レンズ１０の中心軸と発光素子８の中心軸が一致した場合、正反射光１４が受光素子に入射してしまう。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）の中で示される原稿の有無検出センサの平面図である。
【００６７】
そこで、本実施の形態によれば、図７（ｃ）を参照して、発光素子８の中心軸８ａを、発光側レンズ１０の中心軸１０ａから受光素子９側にずらして形成する。このように構成することにより、正反射光１４のもとになる発光素子から出る光の成分はケース１２によって遮断される。それによって、正反射光が受光素子に入射しないようすることができる。ひいては、プリント基板７の面とガラス板１５の面を平行にすることができ、それによって、画像読取装置のセンサ部分の厚みを薄くすることができる。その結果、画像読取装置の小型化を図ることができる。なお、図７（ｄ）は、図７（ｃ）の中で示される原稿の有無検出センサの平面図である。
【００６８】
発光側レンズ１０の中心軸１０ａのずらせ方は、上記実施の形態に限られるものでなく、正反射光が受光素子に入射しないようすることができれば、いずれの方向にずらせてもよい。要するに、発光素子から発せられ発光側レンズを通過した光の光軸が、プリント基板平面に対して、垂直にならないように傾けられているように構成されていればよい。これは、原稿有無検出センサ、原稿サイズ検出センサのいずれの場合においても効果を奏する。
【００６９】
なお上記実施の形態では、本発明に係る原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサを、複写機に用いる場合を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、マルチファンクション化した複写機、その他の画像読取装置にも適用することができる。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明に係る原稿の有無検出センサおよび原稿サイズ検出センサによれば、特性に影響を及ぼす正反射光成分を減少させることができ、特性改善を図ることができる。また、本発明に係る画像読取装置によれば、高さ方向の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【図２】  実施の形態２に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【図３】  実施の形態３に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【図４】  実施の形態４に係る原稿サイズ検出センサを説明するための概念図である。
【図５】  実施の形態５に係る原稿サイズ検出センサを説明するための概念図である。
【図６】  実施の形態６に係る原稿サイズ検出センサを説明するための概念図である。
【図７】  実施の形態７に係る原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【図８】  従来の反射光量比較方式の原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【図９】  三角測量方式の原稿の有無検出センサを説明するための概念図である。
【図１０】  センサの配置例を示す図である。
【図１１】  三角測量方式の原理を詳しく説明するための概念図である。
【図１２】  従来の三角測量方式の原理をさらに詳しく説明するための他の概念図である。
【図１３】  従来の三角測量方式における、出力と距離との関係を示す図である。
【図１４】  複写機の概念図である。
【図１５】  三角測量方式の問題点を示す図である。
【図１６】  三角測量方式の問題点を改良させた従来の装置の概念図である。
【符号の説明】
７  プリント基板、８  発光素子、９  受光素子、１４  正反射光、１５  ガラス板、２４  原稿。
【図１】
0004057293.tif 000003
【図２】
0004057293.tif 000004
【図３】
0004057293.tif 000005
【図４】
0004057293.tif 000006
【図５】
0004057293.tif 000007
【図６】
0004057293.tif 000008
【図７】
0004057293.tif 000009
【図８】
0004057293.tif 000010
【図９】
0004057293.tif 000011
【図１０】
0004057293.tif 000012
【図１１】
0004057293.tif 000013
【図１２】
0004057293.tif 000014
【図１３】
0004057293.tif 000015
【図１４】
0004057293.tif 000016
【図１５】
0004057293.tif 000017
【図１６】
0004057293.tif 000018