反射型光學傳感器、託架和數據處理設備的製作方法
2023-12-02 04:10:16 2
專利名稱：反射型光學傳感器、託架和數據處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有光發射元件和光接收元件以探測物體的反射型光學傳感器，能夠在被探測物體上方移動的託架，以及在物體移動的同時對物體進行數據控制過程的數據處理設備。
背景技術：
諸如在日本未審查專利申請公開No.HEI-6-222156中所披露的反射型光學傳感器在本技術領域內是已知的，它們具有光發射元件和光接收元件以探測物體。相對於物體來講，反射型光學傳感器的光發射元件和光接收元件放置在不同的角度。光發射元件以預定的入射角將光束髮射到物體上，而光接收元件通過接收從物體反射回來的光來探測物體的存在。
為了使從光發射元件發射的光能夠很容易地反射到光接收元件上，構造反射型光學傳感器使之具有高方向性(窄光束彌散)的光發射元件和高方向性(窄光接收角)的光接收元件。
發明內容
通過將反射型光學傳感器安裝在託架上，託架例如可以在物體上方移動，從而反射型光學傳感器能夠探測物體。當使用移動機構移動物體時，反射型光學傳感器也可以用在對物體執行數據控制過程的數據處理設備中。
但是，在前述專利申請公開的反射型光學傳感器中，發射光入射角的略微變化會導致反射光角度的很大變化，使得光接收元件不能接收到反射光。因此，必須精確設定光發射元件和光接收元件相對於物體的位置(角度)以使得光發射元件的入射角等於光接收元件的接收角。但是，即使在定位時只有很小的誤差也能夠極大地影響探測誤差，並且很難精確定位元件。
另外，在本領域中存在具有低方向性的光發射元件和光接收元件(發射光具有寬光束彌散和寬接收角)，這些元件便宜並且在定位角度時允許較大的誤差。如果用這些光發射元件和光接收元件構造反射型光學傳感器，這種設想的反射型光學傳感器能夠抑制由角度定位誤差引起的探測精度減小並且具有較低的成本。
但是，用具有低方向性的光發射元件和光接收元件構造的設想的反射型光學傳感器能夠在較寬的區域內探測物體。當需要的探測區域較窄時，就會降低探測精度。更具體地說，利用低方向性元件的設想的反射型光學傳感器由於其光發射元件發射的光束在很寬的範圍內彌散，同時光接收元件在很寬的角度內接收光，探測結果會受到從想要的探測區域外部的區域中反射回來的幹擾光的很強影響。這種幹擾會降低反射型光學傳感器的探測精度。
由於受到想要的探測區域外部的區域中的幹擾，具有這種反射型光學傳感器的託架或數據處理設備的探測精度較低。因此，在探測物體的定位時，託架或數據處理設備的精度不好。
另外，當光發射元件和光接收元件以不同的角度對著物體時，具有這種結構的反射型光學傳感器必須被構造成具有較大的容積以保證有足夠的內部空間來容納這樣布置的元件。當傳感器較大時，傳感器的應用範圍就受到限制，這是因為例如可以用來安裝傳感器的空間是有限的。
考慮到前面的問題，本發明的一個目的是提供一種反射型光學傳感器，它能夠抑制由於元件角度定位的誤差所引起的探測精度減小，同時保證成本較低，並且能夠抑制由於外部幹擾所引起的探測精度減小，同時可以被製造成具有較小的尺寸。
本發明的另一個目的是提供設有這種類型的反射型光學傳感器的託架和數據處理設備。
為了達到上面的和其它的目的，本發明提供一種探測物體的反射型光學傳感器，傳感器包括一個光發射元件，它具有在預定方向上延伸的中心軸線，該預定方向在大致與被探測物體的表面正交的方向上延伸，光發射元件還具有光發射部分，光發射部分向物體表面發射探測光，向物體表面傳播的探測光在物體上限定了一個照射區域；一個光接收元件，它具有與光發射元件中心軸線平行的中心軸線，還具有一個光接收部分，它接收從物體上一個反射區域反射回來的反射光，反射區域和照射區域在物體表面的一個重疊區域重疊；和一個限制件，它具有一個限定了一個孔的限制部分，這個孔允許一部分探測光和一部分反射光從孔中通過，限制部分限制孔的尺寸以減小物體表面上重疊區域的面積。
根據本發明的另一個方面，本發明提供一種託架，它在物體上方移動並且探測物體，託架包括一個移動件，它在物體上方移動；和一個探測單元，它設在移動件的上面並且探測物體以確定物體的位置，探測單元包括一個反射型光學傳感器，反射型光學傳感器包括一個光發射元件，它具有在預定方向上延伸的中心軸線，該預定方向在大致與被探測物體的表面正交的方向上延伸，光發射元件還具有光發射部分，光發射部分向物體表面發射探測光，向物體表面傳播的探測光在物體上限定了一個照射區域；一個光接收元件，它具有與光發射元件中心軸線平行的中心軸線，還具有一個光接收部分，它接收從物體上一個反射區域反射回來的反射光，反射區域和照射區域在物體表面的一個重疊區域重疊；和一個限制件，它具有一個限定了一個孔的限制部分，這個孔允許一部分探測光和一部分反射光從孔中通過，限制部分限制孔的尺寸以減小物體表面上重疊區域的面積。
根據本發明的另一個方面，本發明提供一種數據處理設備，包括一個移動件，它在物體上方移動；一個探測單元，它與移動件一起移動並且探測物體，探測單元包括一個探測物體一個邊沿的反射型光學傳感器，反射型光學傳感器包括一個光發射元件，它具有在預定方向上延伸的中心軸線，該預定方向在大致與被探測物體的表面正交的方向上延伸，光發射元件還具有光發射部分，光發射部分向物體表面發射探測光，向物體表面傳播的探測光在物體上限定了一個照射區域；一個光接收元件，它具有與光發射元件中心軸線平行的中心軸線，還具有一個光接收部分，它接收從物體上一個反射區域反射回來的反射光，反射區域和照射區域在物體表面的一個重疊區域重疊；和一個限制件，它具有一個限定了一個孔的限制部分，這個孔允許一部分探測光和一部分反射光從孔中通過，限制部分限制孔的尺寸以減小物體表面上重疊區域的面積；一個移動控制單元，它控制移動件以往復移動；一個物體移動單元，它在與移動控制單元控制移動件移動的方向所不同的方向上移動物體；和一個過程執行單元，它與移動件一起移動，並且根據探測單元得到的探測結果執行一個數據控制過程，數據控制過程至少包括數據添加過程和數據獲取過程中的一個，其中數據添加過程向物體添加數據，數據獲取過程從物體獲取數據。
在附圖中圖1是示出多功能設備的透視圖，多功能設備配備了列印功能、複印功能、掃描功能、傳真功能和電話功能；圖2是示出多功能設備中印表機內部結構的平面圖；圖3是示出多功能設備中控制過程單元電結構的結構圖；圖4是示出介質傳感器橫截面結構的解釋性視圖，其中介質傳感器安裝在多功能設備中的託架(列印頭)上；圖5(a)是示出介質傳感器目標探測區域的解釋性視圖；
圖5(b)是示出主傳感器單元目標探測區域的解釋性視圖；圖6(a)是示出介質傳感器目標探測區域的解釋性視圖，這時光發射元件和光接收元件在第一掃描方向上對齊；圖6(b)是進行紙張邊沿探測的傳感器輸出的波形圖，這時介質傳感器在第一掃描方向上移動，第一掃描方向就是光發射元件和光接收元件對齊的方向；圖6(c)是進行紙張邊沿探測的傳感器輸出的波形圖，這時介質傳感器在第二掃描方向上移動，第二掃描方向垂直於光發射元件和光接收元件對齊的方向；圖6(d)是示出介質傳感器目標探測區域的解釋性視圖，這時光發射元件和光接收元件在第二掃描方向上對齊；圖7示出了當改變形成在罩部件中的孔的內徑時所測量到的傳感器輸出值；圖8是示出改進的介質傳感器橫截面結構的解釋性視圖，其中介質傳感器設有改進了的罩部件，罩部件上有兩個孔；和圖9是示出圖8中介質傳感器的目標探測區域的解釋性視圖。
具體實施例方式
將參考附圖描述根據本發明優選實施例的反射型光學傳感器、託架和數據處理設備，為了避免重複描述，將相同的附圖標記賦予相似的部分和部件。
圖1是優選實施例的多功能設備1的透視圖，本發明將應用到這個設備上。多功能設備具有列印功能、複印功能、掃描功能、傳真功能和電話功能等。
如圖1所示，供紙單元2設在多功能設備1的後部。噴墨印表機3設在供紙單元2前面的下方。實施複印功能和傳真功能的掃描單元4設在印表機3的上面。排紙盤5設在印表機3的前側。操作板6設在掃描單元4前端的頂表面上。
供紙單元2包括傾斜壁部分66和伸出的紙張引導盤67，其中傾斜壁部分66保持紙張處於傾斜的位置，而紙張引導盤67則可拆卸地安裝在壁部66上。可以將多張紙堆疊在供紙單元2上。饋紙馬達65(見圖3)、饋紙輥(未示出)等建立在壁部66內。當饋紙馬達65驅動饋紙輥轉動時，饋紙輥向印表機3輸送一張紙。
下面更詳細地描述印表機3。圖2是示出了印表機3內部結構的平面圖。
如圖2所示，印表機3包括列印頭10、託架11、引導機構12、託架移動機構13、紙張輸送機構14和列印頭10的維護機構15。列印頭10安裝在託架11上。引導機構12支撐並且引導託架11使得託架11可以在掃描方向往復移動，掃描方向是圖2的左右方向。託架移動機構13在左右方向移動託架11。紙張輸送機構14輸送由供紙單元2所提供的紙張。
在印表機3中設有長方形支架16，它在左右方向上的尺寸較長而在前後方向上的尺寸較短。各種部件安裝在長方形支架16上，其中包括引導機構12、託架移動機構13、紙張輸送機構14和維護機構15。列印頭10和託架11也容納在長方形支架16的內部使得它們能夠在左右方向上往復移動。
長方形支架16包括後板16a和前板16b。紙張引入口和紙張排出口(未示出)分別形成在後板16a和前板16b上。供紙單元2所提供的紙張通過紙張引入口被引入到長方形支架16內，隨後利用紙張輸送機構14將其輸送到長方形支架16的前面，最後通過紙張排出口被排出到多功能設備1前面的排紙盤5(圖1)上。具有多個肋的黑色壓盤17安裝在長方形支架16的底表面。當紙張在黑色壓盤17上移動時，列印頭10在長方形支架16內部的紙張上進行列印操作。
列印頭10設有四組噴墨嘴10a-10d，它們指向下方。四種顏色的墨(黑、青、黃和洋紅)通過這些組噴墨嘴10a-10d向下噴到紙張上。由於這四組噴墨嘴10a-10d放置在列印頭10的底側，在圖2中用虛線表示它們的位置。
四種顏色的墨的墨盒21a-21d安裝在長方形支架16前側的墨盒固定器20上。墨盒21a-21d通過四條墨軟管22a-22d連接著列印頭10，這些墨軟管22a-22d通過長方形支架16以將四種顏色的墨中的每種提供給列印頭10。
左柔性印刷電路(FPC)23和右柔性印刷電路(FPC)24放置在長方形支架16的內部。左FPC23與墨軟管22a、22b一起延伸並且和列印頭10連接。右FPC24與墨軟管22c、22d一起延伸並且和列印頭10連接。左FPC23和右FPC24包括多條信號線，這些信號線將列印頭10電連接到後面描述的控制過程單元70(示於圖3)上。
引導機構12具有引導軸25和導軌26。引導軸25在長方形支架16後部的左右方向上延伸。引導軸25的左端和右端分別與長方形支架16的左板16c和右板16d連接在一起。導軌26在長方形支架16前部的左右方向上延伸。託架11的後端配合在引導軸25上以便能夠沿著引導軸滑動，同時託架11的前端與導軌26配合併且能夠沿著導軌滑動。
託架移動機構13包括託架馬達30、驅動滑輪31、隨動滑輪32和皮帶33。託架馬達30安裝在長方形支架16的後板16a後側右端，並且馬達朝向前方。驅動滑輪31可轉動地支撐在後板16a的右端，並且被託架馬達30驅動以實現轉動。隨動滑輪32可轉動地支撐在後板16a的左端。皮帶33環繞滑輪31和32並且固定在託架11上。託架輸送編碼器39放置在託架馬達30的附近用來探測託架11(列印頭10)的移動(位置)。
紙張輸送機構14包括紙張輸送馬達40、對準輥41、驅動滑輪42、隨動滑輪43和皮帶44。紙張輸送馬達40向左安裝在左板16c的某個部分上，這個部分向後伸出到越過後板16a的位置。對準輥41在長方形支架16中、引導軸25下面的左右方向上延伸。對準輥41的左端和右端分別可轉動地支撐在左板16c和右板16d上。紙張輸送馬達40驅動驅動滑輪42使之轉動。隨動滑輪43與對準輥41的左端連接在一起。皮帶44環繞滑輪42和43。當驅動紙張輸送馬達40時，對準輥41轉動並且在前後方向上、在壓盤17上輸送紙張。儘管在圖2中強調了對準輥41，對準輥41實際上放置在引導軸25的下面。
紙張輸送機構14進一步包括排紙輥45、隨動滑輪46、隨動滑輪47和皮帶48。排紙輥45在長方形支架16前部的左右方向上延伸。排紙輥45的左端和右端分別可轉動地支撐在左板16c和右板16d上。隨動滑輪46與隨動滑輪43整體設在一起。隨動滑輪47連接在排紙輥45的左端。皮帶48環繞滑輪46和47。當驅動紙張輸送馬達40時，排紙輥45轉動並且向多功能設備1前面的排紙盤5排出紙張。
編碼器盤51固定在隨動滑輪43上。具有光發射單元和光接收單元的光斷續器52安裝在左板16c上，使得編碼器盤51放置在光發射單元和光接收單元之間。編碼器盤51和光斷續器52一起構成了紙張輸送編碼器50。下面將描述的控制過程單元70根據來自紙張輸送編碼器50(更具體地說，來自光斷續器52)的探測信號控制對紙張輸送馬達40的驅動。
維護機構15包括擦拭器15a、兩個罩15b和驅動馬達15c。擦拭器15a擦拭列印頭10的表面。每個罩15b可以密封噴墨嘴10a-10d中的兩組。驅動馬達15c驅動擦拭器15a和罩15b。擦拭器15a、罩15b和驅動馬達15c安裝在安裝板15d上。安裝板15d固定在長方形支架16底板下表面側的右部。由於罩15b放置在列印頭10的底側，虛線示出了在圖2中相反側的罩15b的位置。
如圖2所示，介質傳感器68設在列印頭10的左端，它作為一個下遊傳感器來探測紙張的前沿、尾沿和在寬度方向上的邊沿。介質傳感器68是反射型光學傳感器，如圖4所示，它包括光發射元件82(光發射二極體)和光接收單元83(光電電晶體)，其中光發射元件82具有光發射部分82a，光接收單元83具有光接收部分83a。介質傳感器68向下安裝在傳感器安裝單元10e上，傳感器安裝單元10e向列印頭10的左側伸出。當託架11在託架移動方向上移動時，介質傳感器68在託架移動方向上移動。當介質傳感器68位於紙張P內區域的上面時，介質傳感器68正對紙張P。當介質傳感器68位於紙張P外部區域的上面時，介質傳感器68面對壓盤17。
另外，對準傳感器69(見圖3)放置在紙張輸送方向上介質傳感器68的上遊(後面)，它作為一個上遊傳感器探測紙張的存在和紙張的前沿和尾沿。更具體地說，對準傳感器69安裝在頂蓋(未示出)的前端中，頂蓋設在供紙單元2中並且在供紙單元2中形成輸送通道。
可以將對準傳感器69構造機械傳感器，它具有探測器、光斷續器和扭轉彈簧。探測器伸入到紙張輸送通道中並且當與紙張接觸時探測器轉動。光斷續器包括探測探測器轉動的光發射單元和光接收單元。扭轉彈簧促使探測器進入紙張輸送通道中。保護部分整體形成在探測器上。當探測器由於與紙張接觸而轉動時，保護部分變得位於光斷續器的光發射單元和光接收單元之間區域外部的區域。因此，當光從光發射單元傳遞到光接收單元時，對準傳感器69處於開狀態。由於在沒有輸送紙張時，扭轉彈簧促使探測器進入紙張輸送通道中，保護部分這時位於光斷續器的光發射單元和光接收單元之間。因此，保護部分中斷光從光發射單元到光接收單元的傳遞，將對準傳感器69放置在關狀態。
下面將詳細描述控制過程單元70。圖3是示出了控制過程單元70電結構的結構圖。
如圖3所示，控制過程單元70包括一個微處理器，微處理器具有CPU71，ROM72，RAM73和EEPROM74。對準傳感器69、介質傳感器68、紙張輸送編碼器50、操作板6和託架輸送編碼器39等電連接到控制過程單元70上。
控制過程單元70還電連接著驅動電路76a-76c和列印頭驅動電路76d。驅動電路76a-76c分別驅動饋紙馬達65、紙張輸送馬達40和託架馬達30。列印驅動電路76d驅動列印頭10。控制過程單元70還可以連接個人計算機77。
根據介質傳感器68探測紙張P的結果，控制過程單元70向託架移動機構13輸出託架控制命令信號，從而將託架11相對於紙張P的相對位置移動到靠近目標相對位置的地方，而目標相對位置根據所要列印的內容來確定。為了沿著引導軸25往復移動託架11，託架移動機構13根據所接收到的託架控制命令信號驅動託架馬達30，使得託架11相對於紙張P的相對位置趨近目標相對位置。
下面將更詳細地描述介質傳感器68的結構。圖4是一個解釋性視圖，它示出了安裝在列印頭10(託架11)上的介質傳感器68的橫截面結構。圖4中示出的介質傳感器68是相當於從印表機3的後側觀測所得到的視圖。
如圖4所示，介質傳感器68包括主傳感器單元80和罩85。主傳感器單元80呈圓柱形並且具有光發射元件82、光接收元件83和填充材料81。罩85呈圓柱形，它能夠容納主傳感器單元80。主傳感器單元80安裝在罩85的內部。罩85具有底壁部分85a。
光發射元件82基本上是圓柱形並且具有中心軸線82c，它的外徑是2.2mm。光發射元件82具有一個半球形的軸端(圖4中的底端)。光發射元件82在半球形底端具有發射部分82a。發射部分82a大致位於中心軸線82c上。光發射元件82具有較低的方向性，即發射部分82a在較寬的角度中發射探測光。(發射角度對應於方向性)。發射部分82a以較寬的發射角度向下發射探測光，即向壓盤17的方向。因此從發射部分82a發射出來的光在沿著中心軸線82c的方向向壓盤17傳播，同時以發射角度量彌散。當紙張P位於介質傳感器68下面並且位於壓盤17上面時，發射部分82a以較寬的發射角度向紙張P發射探測光。從發射部分82a發射出來的光在沿著中心軸線82c的方向向紙張P傳播，同時以發射角度量彌散。
光接收元件83基本上是圓柱形並且具有中心軸線83c，它的外徑是2.2mm。光接收元件83具有一個半球形的軸端(圖4中的底端)。光接收元件83在半球形底端具有光接收部分83a。光接收部分83a大致位於中心軸線83c上。光接收元件83具有較低的方向性，即光接收部分83a在較寬的角度內接收光。(光接收角度對應於方向性)。光接收部分83a在較寬的光接收角度內接收外部的光。當沒有紙張P位於介質傳感器68的下面時，光接收部分83a接收從壓盤17上反射回來的、沿某個方向傳播並且到達光接收部分83a的光，這裡的某個方向是指在以中心軸線83c為軸線、位於光接收元件83的光接收角度內的方向。當紙張P位於介質傳感器68下面時，光接收部分83a接收從紙張P上反射回來的、沿某個方向傳播並且到達光接收部分83a的光，這裡的某個方向是指在以中心軸線83c為軸線、位於光接收元件83的光接收角度內的方向。
放置光發射元件82和光接收元件83使得它們的中心軸線82c和83c基本互相平行並且基本與壓盤17的上表面(探測表面)垂直或正交。當紙張P位於壓盤17上時，中心軸線82c和中心軸線83c基本與紙張P的上表面(探測表面)垂直或正交。
在這個示例中，填充材料81用具有光屏蔽性質的樹脂製造，並且在它的底部具有端面81a。例如，可以用彩色樹脂製造填充材料81。填充材料81支撐光發射元件82和光接收元件83，並且發射部分82a和光接收部分83a的中心在端面81a上暴露。發射部分82a和光接收部分83a放置在罩85內，它們的中心位於端面81a上，之間的間隙是2.8mm。
如上所述，罩85具有底壁部分85a。另外，公共孔85b穿過底壁部分85a形成以允許探測光和反射光通過。形成底壁部分85a是為了縮小重疊區域，這裡的區域是指兩個區域，即壓盤17(或紙張P)上能夠被光發射部分82a發射的探測光照射到的區域，和壓盤17(或紙張P)上的某個區域，從這個區域所反射回來的光能夠被光接收部分83a接收，所謂的區域重疊是指這兩個區域之間的重疊。公共孔85b為圓形，內徑Xc是3.0mm。底壁部分85a的厚度Xd是1.0mm。底壁部分85a的內表面與填充材料81的端面81a(光發射部分82a和光接收部分83a)之間的內部間隙Xa設定為5.0mm。換言之，底壁部分85a的內表面與光發射部分82a之間的間隙與底壁部分85a的內表面與光接收部分83a之間的間隙彼此相等並且都設定為5.0mm。
介質傳感器68安裝在列印頭10的傳感器安裝組件10e上。從底壁部分85a的外表面到一個假想平面的外部間隙Xb是5mm，壓盤17和紙張P位於這個假想平面上。介質傳感器68安裝在傳感器安裝組件10e上使得公共孔85b與假想線85c對準，假想線85c垂直或正交於壓盤17的表面(紙張P的表面)並且從線段L0的大致中心處延伸出來，線段L0連接發射部分82a的中心和光接收部分83a的中心。
下面參考圖5(a)和5(b)描述目標探測區域的大小，目標探測區域是指在這個區域內的物體能夠被介質傳感器68探測到。描述將示出在以下兩種情況下目標探測區域的大小是不同的，即在主傳感器單元80與罩85組合在一起構成介質傳感器68的情況下和在罩85不遮蓋住主傳感器單元80的情況下。
圖5(a)是一個解釋性視圖，它示出了介質傳感器68的目標探測區域S1(主傳感器單元80與罩85組合在一起)。圖5(b)是一個解釋性視圖，它示出了主傳感器單元80自身的目標探測區域S2。
如圖5(b)所示，在只有主傳感器單元80自身存在時，目標探測區域S2是照射區域S2a與光接收區域S2b這兩個區域重疊部分所限定的區域，其中照射區域S2a是光發射元件82的探測光所照射到的區域，而光接收區域S2b是指從這個區域反射的光可以被光接收元件83接收到。在確定照射區域S2a時要根據光發射元件82的方向性(發射角度)，而在確定光接收區域S2b時要根據光接收元件83的方向性(光接收角度)。目標探測區域S2、照射區域S2a和光接收區域S2b都定義在假想平面上，紙張P或壓盤17位於這個假想平面上。
如圖5(a)所示，目標探測區域S1是照射區域S1a與光接收區域S1b這兩個區域重疊部分所限定的區域，其中照射區域S1a是光發射元件82的探測光所照射到的並且被公共孔85b所限制的區域，而光接收區域S1b是指從這個區域反射的、被公共孔85b調節的光可以被光接收元件83接收到。目標探測區域S1、照射區域S1a和光接收區域S1b都定義在假想平面上，紙張P或壓盤17位於這個假想平面上。
由於介質傳感器68設有罩85遮蓋住發射部分82a和光接收部分83a，從光發射元件82發射的光的角區域和光接收元件82能夠接收到的光的角區域都被限制。這樣，介質傳感器68的目標探測區域S1比主傳感器單元80的目標探測區域S2小。
如果想要的探測區域(理想探測區域)較小，傳感器的目標探測區域越大，傳感器就越容易受到理想探測區域外部幹擾的影響，因此，會導致更大的探測誤差和更小的探測精度。在探測紙張P的邊沿時，理想探測區域是紙張P和紙張P外部區域(黑色壓盤17)之間的一條邊界線，這是一個非常小的區域。
如圖5(a)和5(b)所示，介質傳感器68可以將目標探測區域S1縮小到一個比主傳感器單元80自身的目標探測區域S2小的區域。因此，在應用到探測紙張P的邊沿時，介質傳感器68可以防止探測精度的下降。
另外，介質傳感器68安裝在列印頭10上的傳感器安裝單元10e上，這使得光發射元件82和光接收元件83與託架11的掃描方向(託架11的移動方向)對齊。
下面，參考圖6(a)-6(c)更詳細地描述目標探測區域S1的形狀。
圖6(a)示出了介質傳感器68的目標探測區域S1，以及光發射元件82所發射的探測光的照射區域S1a和光接收元件83的光接收區域S1b。光發射元件82和光接收元件83與圖6(a)中的第一掃描方向對齊。目標探測區域S1大致是橢圓形，在光發射元件82與光接收元件83對齊的方向上(圖中的左右方向)它具有尺寸(寬度)Lw，在與這個方向垂直的另一個方向上(圖中的上下方向)具有另一個尺寸(長度)Lh，在上下方向上光發射元件82與光接收元件83對齊。寬度Lw比長度Lh短。換言之，目標探測區域S1在第一掃描方向上具有寬度Lw，在與第一掃描方向垂直的第二掃描方向上具有長度Lh。
圖6(b)示出了當介質傳感器68沿著第一掃描方向(圖6(a))移動時探測紙張P邊沿的傳感器輸出(光接收元件83的輸出)波形(第一傳感器輸出波形)，其中光發射元件82和光接收元件83放置在第一掃描方向上。圖6(c)示出了當介質傳感器68沿著第二掃描方向(圖6(a))移動時探測紙張P邊沿的傳感器輸出(光接收元件83的輸出)波形(第二傳感器輸出波形)，其中第二掃描方向與第一掃描方向垂直，而光發射元件82和光接收元件83放置在第一掃描方向上。在圖6(b)和圖6(c)中，縱軸示出了傳感器輸出值(電壓)，橫軸表示介質傳感器68的移動量。
介質傳感器68具有下述特徵，即當目標探測區域S1中的物體顏色接近白色時傳感器的輸出值(電壓)變大，當物體顏色接近黑色時輸出值變小。因此，當紙張P位於目標探測區域S1中時，介質傳感器68的輸出轉換到高水平，當紙張P不在目標探測區域S1中而黑色壓盤17位於目標探測區域S1中時，介質傳感器68的輸出轉換到低水平。換言之，在探測到紙張P時介質傳感器68的輸出轉換到高水平，在沒有探測到紙張P而是探測到黑色壓盤17時，輸出轉換到低水平。但是，當紙張P和黑色壓盤17都出現在目標探測區域S1中時，傳感器輸出值就根據每個部分所佔據的區域比例來變化。
當傳感器輸出在低水平和高水平之間變化的間隔(距離)寬度增加時，傳感器的響應變慢並且紙張邊沿探測的誤差增加。
如圖6(b)和6(c)所示，第一傳感器輸出波形的輸出變化間隔W1比第二傳感器輸出波形的輸出變化間隔W2小。因此，在利用介質傳感器68探測紙張P的邊沿時，通過在第一掃描方向上而不是在第二掃描方向上移動介質傳感器68可以減小探測誤差，其中光發射元件82和光接收元件83在第一掃描方向上對齊。
在優選實施例中，為了探測紙張P的左沿和右沿，介質傳感器68的光發射元件82和光接收元件83沿著託架11的掃描方向對齊。也就是說，光發射元件82和光接收元件83在託架掃描方向(圖6(a)中的第一掃描方向)上對齊，並且在託架掃描方向(圖6(a)中的第一掃描方向)上被掃描。如圖6(b)所示，這種布置通過減小輸出變化間隔的寬度來減小探測誤差。
應該注意如果介質傳感器68具有在第一掃描方向(託架移動方向)上布置的光發射元件82和光接收元件83，並且用介質傳感器68探測在第二掃描方向上輸送的紙張P的前沿和尾沿，那麼輸出變化間隔的寬度就會象圖6(c)示出的那樣增加，因此增加了探測誤差。從而，如果需要用介質傳感器68高精度地探測紙張P的前沿和尾沿，光發射元件82和光接收元件83就應該象圖6(d)示出的那樣在紙張輸送方向(第二掃描方向)對齊。
本發明人在改變公共孔85b的內徑Xc(圖4)的過程中測量了傳感器輸出。利用圖7示出的波形圖來描述這些測量結果。在圖7中，橫軸代表介質傳感器68的移動量(mm)，縱軸代表傳感器輸出(V)。
利用6種具有不同內徑Xc的罩85來進行測量，這6個內徑分別是2.0mm，2.5mm，3.0mm，3.5mm，4.0mm和5.0mm。應該注意光發射元件82和光接收元件83的每個外徑都設定為2.2mm；光發射部分中心到光接收部分中心之間的距離是2.8mm；壁部85d的厚度Xd是1.0mm；從光發射部分82和光接收部分83到壁部85a的距離Xa都是5.0mm；從壁部85a到紙張P和到壓盤17的距離Xb都是5.0mm。本發明人將介質傳感器68放置在紙張P外部的區域中並且使得它離開紙張P的邊沿52.8mm。然後本發明人將介質傳感器68從紙張P(黑色壓盤17)外部的區域向紙張P移動，同時記錄傳感器輸出，從而進行測量。應該注意光發射元件82和光接收元件83在介質傳感器68的移動方向上對齊。在圖7中，箭頭指示的、移動量為52.8mm的位置是紙張P邊沿的實際位置。
根據圖7示出的測量值的波形，隨著內徑Xc的增加，傳感器輸出從高水平改變到低水平的間隔寬度增加。如上所述，隨著輸出變化間隔寬度的增加，傳感器響應變慢，紙張邊沿探測的誤差增加。因此，優選具有較小值的內徑Xc。例如通過將內徑Xc設定為3.5mm或更小，輸出變化間隔可以被限制到2mm或更小。在這個水平上，探測誤差已經減小到足以避免使用印表機3時出現問題，因此防止了探測精度的下降。
另一方面，如果將內徑Xc設定得更小，傳感器輸出在高水平和低水平之間的差別也變得更小。因此，如果將內徑Xc設定的太小，就不能探測到傳感器輸出的變化。內徑Xc設定得足夠大從而能夠區別出傳感器輸出的高水平和低水平。
例如，如果將內徑Xc設定到2.5mm或更大，傳感器輸出在高水平和低水平之間的差別可以達到0.5V或更大，這樣就能夠很容易探測到傳感器輸出水平的變化。這樣，可以達到傳感器輸出足夠大的變化，這樣就不會在使用印表機3時引起問題，從而防止探測精度的下降。
根據這些測量結果，如果使公共孔85b具有2.5mm到3.5mm之間的內徑Xc，介質傳感器68將具有足夠的探測精度。由於在優選實施例中將內徑Xc設定為3.0mm，介質傳感器68具有足夠的探測精度，並且印表機3能夠精確探測紙張P的邊沿。
測量結果確定了通過將內徑Xc設定在2.5mm到3.5mm之間，能夠減小傳感器輸出信號(電壓)在邊界區域的變化區域，同時可以將傳感器輸出信號水平在紙張P和紙張P以外區域的差別(高水平和低水平)設定得足夠大從而這兩個水平是可以區別開的，上面的邊界區域是指紙張P和紙張P以外區域之間的區域。應該注意傳感器輸出信號變化的區域是傳感器輸出在低水平和高水平之間的輸出變化間隔。通過減小傳感器輸出信號變化的區域，能夠將紙張P與紙張P之外區域以更小的測量單位區別開，從而實現具有最小可探測測量單位的高性能傳感器。由於將紙張P和紙張P以外區域的傳感器輸出信號水平的差別設定得足夠大可區別開，就可以很容易地將紙張P區別出來，從而本實施例可以防止探測精度的下降。因此，這種反射型光學傳感器68能夠減小測量的最小可探測單位，並且能夠實現避免探測精度下降的高性能。
如上所述，設在優選實施例的多功能設備1(更具體地說是印表機3)中的介質傳感器68包括具有公共孔85b的罩85。罩85可以限制從光發射元件82發射光的角範圍和光接收元件83能夠接收光的角範圍，並且可以抑制外部幹擾的影響。因此，即使使用具有較低方向性、較便宜的元件作為光發射元件82和光接收元件83，也能夠防止在應用於具有較窄理想探測區域時探測精度的下降。另外，由於設計底壁部分85a能夠減小紙張P的重疊區域，可以滿意地探測出在目標探測區域中反射光量的變化，上面的重疊區域是指探測光的照射區域和某個區域的重疊區域，從某個區域反射回來的光能夠被光接收元件83接收到。由於具有較低方向性的光發射元件和光接收元件比那些具有較高方向性的元件便宜，本實施例的反射型光學傳感器68的製造成本會比那些配備了具有較高方向性元件的介質傳感器低。
在優選實施例的介質傳感器68中，放置光發射元件82和光接收元件83時它們的中心軸線82c和83c相互平行地伸出並且它們的方向垂直於紙張P的表面(探測表面)，而且它們的方向不相對於紙張P(探測物體)傾斜。與元件放置的位置與紙張P傾斜的傳感器相比，這種結構減小了由於投射到紙張P的探測光角度的變化所引起的反射光角度的變化量。因此，本實施例抑制了由於角度誤差所引起的探測精度的下降，這裡的角度誤差是指放置光發射元件和光接收元件的角度誤差和放置介質傳感器68的角度誤差。
通過在放置光發射元件82和光接收元件83時使它們的中心軸線82c、83c相互平行地延伸，與傾斜布置元件相比，介質傳感器68中放置元件82和83的區域能夠更小一些。
因此，本實施例的介質傳感器68可以防止由於定位角度誤差所引起的探測精度的下降並且能夠保持低成本。介質傳感器68還能夠防止由於外部幹擾所引起的探測精度的下降並且能夠以更小的尺寸製造該傳感器。
另外，通過在放置光發射元件82和光接收元件83時使它們的中心軸線82c、83c相互平行地伸出，與傾斜放置這些元件相比，可以使探測光和反射光的光程距離更短，這樣就縮短了反射光在到達光接收元件83之前在傳播光程上的衰減度。因此，即使具有較低方向性的光接收元件83也能夠另人滿意地接收到反射光，同時防止探測紙張P時精度的下降。
在構造介質傳感器68時，放置光發射元件82和光接收元件83使得發射部分82a到公共孔85b的距離與光接收部分83a到公共孔85b的距離大致相等。這種結構避免了光發射元件82和光接收元件83遮斷探測光和反射光的光路。如果發射部分82a到公共孔85b的距離與光接收部分83a到公共孔85b的距離不同的話，光接收元件83放置在探測光的傳播路徑上會遮斷探測光的光路，或者光發射元件82放置在反射光的傳播路徑上會遮斷反射光的光路。與之相反，根據本實施例，發射部分82a到公共孔85b的距離與光接收部分83a到公共孔85b的距離大致相等的話，光接收元件83不會位於遮斷探測光光路的位置，並且光發射元件82也不會位於遮斷反射光光路的位置，這是由於並列放置了光發射元件82和光接收元件83。因此，介質傳感器68能夠使光接收元件83連續接收到反射光，從而防止探測精度的下降。
還構造介質傳感器68使得公共孔85b的中心沿著假想線85c放置，其中假想線85c沿著垂直於紙張P表面的方向延伸並且從線段L0的中心附近延伸出來，線段L0連接著發射部分82a和光接收部分83a。
因此，從光發射元件82經過紙張P到光接收元件83的最短光程(換言之，所有探測光和反射光的傳播光程中最短的)落在目標探測區域S1中。當傳播光程是最短時，可以減小探測光和反射光的衰減，從而抑制了光接收元件83接收到的反射光量的減少。
為了探測紙張P的位置(確切地說是紙張P的邊沿)，託架11能夠沿著紙張P上面的引導軸25移動。託架11包括列印頭10上探測紙張P的介質傳感器68。如上所述，介質傳感器68是一個小型、便宜同時具有優異探測精度的傳感器。因此，通過利用介質傳感器68探測紙張P的位置，託架11可以抑制諸如介質傳感器68的放置角度誤差等不好的效果，並且可以提高探測紙張P位置的精度。由於製造介質傳感器68較便宜，還可以減少託架11的成本。另外，由於介質傳感器68很緊湊，可以使託架11的整體尺寸更小。因此，託架11可以以較好的精度探測紙張P的位置並且可以以低成本製造得較小，從而使託架11具有很寬廣範圍的應用。
優選實施例中的印表機3是在紙張P上列印文字和圖像的列印設備。在列印過程中，託架移動機構13從控制過程單元70接收命令並且根據這些命令移動託架11和列印頭10，同時紙張輸送機構14輸送紙張P，接收的命令依賴於介質傳感器68在探測紙張P邊沿時的探測結果。
如上所述，介質傳感器68抑制諸如介質傳感器68的放置角度誤差和外部幹擾等不好的效果，從而提供探測紙張P邊沿的精度。因此，印表機3可以根據介質傳感器68的探測結果以提高了的精度確定列印頭10相對於紙張P的位置，並且因此可以精確地確定在紙張P上進行列印操作的位置。另外，由於可以用較低的成本將介質傳感器68製造得很緊湊，也就可以減少印表機3的整體成本和尺寸。
印表機3可以以高精度在紙張P上進行列印操作，並且可以減小印表機3的成本和尺寸，因此就得到了一個能夠應用於廣泛領域中的數據處理設備。
將介質傳感器68放置在印表機3中使得從公共孔85b(確切地說是底壁部分85a的外表面)到紙張P的外部間隙Xb大致等於從發射部分82a和光接收部分83a到公共孔85b(確切地說是底壁部分85a的內表面)的內部間隙Xa。這樣就可以將探測光和反射光能夠傳播的角度設定為一個合適的範圍，並且可以將介質傳感器68的目標探測區域S1設定為一個合適的尺寸。與之相反，如果從公共孔85b到紙張P距離遠遠大於或者小於從發射部分82a和光接收部分83a到公共孔85b的距離，那麼就會把探測光和反射光能夠傳播的角度設定為一個不合適的範圍，這會使得目標探測區域S1太小或太大。
由於能夠將目標探測區域S1設定為一個合適的尺寸，印表機3能夠提高探測紙張P的精度並且能夠提高對紙張P進行數據控制過程時的精度。
由於介質傳感器68放置在印表機3中使得光發射元件82和光接收元件83在託架11往復移動的方向上對齊，就縮短了紙張P通過的目標探測區域S1的部分，從而減小了有效目標探測區域S1(沿著探測方向的寬度)。因此，印表機3可以抑制幹擾引起的後果並且減小探測誤差。在這個實施例中，由於託架11移動的方向與紙張P的寬度方向一樣，印表機3可以提高探測紙張P在寬度方向上兩個邊沿的精度。
如上所述，根據本實施例，介質傳感器68包括具有公共孔85b的罩85，公共孔85b可以限制從光發射元件82發射出來的光束的彌散，還可以限制光接收元件83能夠接收到的光的範圍，同時還抑制了幹擾引起的後果。因此，介質傳感器68在使用低方向性、較便宜的元件的同時，能夠防止探測精度的下降。由於光發射元件82和光接收元件83的定向垂直於紙張P，介質傳感器68比配備了與紙張P呈角度放置的元件的傳感器優越，這是因為介質傳感器68避免了以下誤差所引起的探測精度下降，這些誤差包括元件呈角度放置引起的誤差，傳感器自身呈角度放置引起的誤差等，其優越性還體現在傳感器中放置元件所需要的空間減小了，從而就減小了傳感器的尺寸。
改進上面的實施例用於想要提高探測紙張P的左右邊沿精度的情況。但是，如果與探測紙張P左右邊沿的精度相比，更想要提高探測紙張P前沿的精度，就要在列印頭10上設置介質傳感器68使得光發射元件82和光接收元件83在與託架11的移動方向相垂直的方向上對齊。換言之，光發射元件82和光接收元件83在紙張輸送機構14輸送紙張P的方向上對齊。換言之，光發射元件82和光接收元件83在圖6(d)中示出的第二掃描方向上對齊。因此，相對於長度Lh來講，在探測方向上的介質傳感器68的有效目標探測區域S1的寬度Lw要小一些。從而布置光發射元件82和光接收元件83來減小紙張P穿過目標探測區域S1的尺寸。
因此，印表機3能夠減小介質傳感器68的有效目標探測區域S1並且抑制幹擾產生的後果，從而減小探測誤差。託架11在與紙張P寬度方向相同的方向上移動。能夠提高探測紙張P在長度端的邊沿(前沿和尾沿)的精度。
為了同時提高探測紙張P左右邊沿以及前沿和尾沿的精度，就需要在列印頭10上提供兩個介質傳感器68，每個介質傳感器都具有在適當方向上對齊的光發射元件和光接收元件以提高探測每個邊沿的精度。也就是說，放置兩個介質傳感器68中的一個使得它的光發射元件82和光接收元件83在圖6(a)中示出的與紙張輸送方向(第二掃描方向)垂直的託架移動方向(第一掃描方向)上對齊。這樣就提高了探測左右邊沿的精度。放置另一個介質傳感器68使得它的光發射元件82和光接收元件83在圖6(d)中示出的紙張輸送方向(第二掃描方向)上對齊。這樣就提高了探測前沿和尾沿的精度。
在這種情況下，介質傳感器68可以在紙張輸送機構14輸送紙張P的方向上探測紙張P的前沿並且探測紙張P的左右邊沿。通過利用介質傳感器68探測紙張P的前沿和左右邊沿，印表機3就能夠適宜地探測紙張P的尺寸。印表機3還能夠根據介質傳感器68探測到的紙張P的前沿位置和紙張輸送機構14輸送紙張P的量來正確地探測紙張P的當前位置。通過正確確定紙張P的尺寸和位置，印表機3可以精確地在紙張P上設定執行列印操作的位置並且可以在紙張P上進行精確列印。
介質傳感器不限於這種在罩的底部上形成單一孔的形式，還可以設有具有多個孔的罩。
圖8是一個解釋性視圖，它示出了改進了的介質傳感器68的橫截面結構(今後將之稱為第二介質傳感器91)。第二介質傳感器91設有具有兩個孔的罩93(今後將之稱為第二罩93)。
除了用第二罩93代替罩85以外，第二介質傳感器91與上面實施例中描述的介質傳感器68一樣。
第二罩93為圓柱形並且具有底壁部分93a。第二罩93能夠容納主傳感器單元80。主傳感器單元80安裝在第二罩93內。穿過底壁部分93a形成了允許探測光通過的發射孔93b和允許反射光通過的接收孔93c。發射孔93b和接收孔93c都是圓形的並且它們的內徑Xg是2.0mm。
由於光發射元件82在元件中心附近具有較高的方向性，中心附近的亮度較高。與之類似，由於光接收元件83在元件中心附近具有較高的方向性，中心附近的光接收靈敏度也較高。因此，具有第二罩93、罩上形成有內徑Xg大約是2.0mm的孔93b，93c的介質傳感器91能夠得到與具有罩85的介質傳感器68相同的輸出。
構造第二罩93使得底壁部分93a的厚度Xh是1.0mm，從底壁部分93a的內表面到主傳感器單元80(填充材料81)的端面81a的內部距離Xe是5.0mm。
第二介質傳感器91安裝在傳感器安裝單元10e上使得從底壁部分93a的外表面到壓盤17和紙張P的外部距離Xf是5.0mm。
發射孔93b的中心在一條假想線93bc上，這條假想線垂直於紙張P的表面並且從第一線段L1上的某個點上延伸出來。第一線段L1從發射部分82a的中心點延伸到線段L0的中心點，線段L0連接發射部分82a的中心和光接收部分83a的中心。
與之類似，接收孔93c的中心在另一條假想線93cc上，這條假想線垂直於紙張P的表面並且從第二線段L2上的某個點上延伸出來。第二線段L2從光接收部分83a的中心點延伸到線段L0的中心點。
圖9是一個解釋性視圖，它說明了第二介質傳感器91的目標探測區域S3。目標探測區域S3是照射區域S3a與光接收區域S3b這兩個區域重疊部分所限定的區域，其中照射區域S3a是光發射元件82的探測光所照射到的並且被發射孔93b所限制的區域，而光接收區域S3b是指從這個區域反射的、被接收孔93c調節的光可以被光接收元件83接收到。目標探測區域S3、照射區域S3a和光接收區域S3b都定義在假想平面上，紙張P和壓盤17位於這個假想平面上。
第二介質傳感器91設有分別與光發射元件82和光接收元件83對應的孔93b和孔93c。根據傳感器91的應用和測量環境來改變孔93b和孔93c的尺寸能夠獨立調節穿過孔93b的探測光量和穿過孔93c的反射光量。因此，由於能夠獨立給穿過孔93b的探測光量和穿過孔93c的反射光量設定正確的值，第二介質傳感器91能夠提高探測精度。
儘管已經參考特定的實施例詳細描述了本發明，很明顯，對於那些本領域技術人員來講無須偏離本發明的精神就可以進行很多改進和改變，本發明的精神範圍在所附權利要求中限定。
介質傳感器68的應用不限於印表機，還可以應用到其它的數據處理裝置中，例如複印機、掃描儀和傳真設備。在這些設備中，探測正在被掃描的原件紙張尺寸的探測精度可以得到提高。例如，掃描原件以從原件P上得到文字、曲線和圖像等的掃描機構安裝在託架11上。因此掃描機構與託架11一起移動並且執行數據獲取過程。掃描機構和列印頭都可以安裝在託架11上。
另外，光發射元件82和光接收元件83的外徑不限於2.2mm，如果把它們設定在2.0到2.4mm之間的範圍內，仍然能夠提高探測精度。
在上面描述的實施例中，介質傳感器68安裝在列印頭10上，但是介質傳感器68也可以直接安裝在託架11上。
另外，不限制構造託架11使得它支撐列印頭10，列印頭10和託架11可以整體形成。由於介質傳感器68具有罩85，它防止了光發射元件82和光接收元件83被墨滴或墨霧汙染，這樣就防止了探測精度由於粘附了墨滴等而下降。另外，罩85能夠抑制由於受到紙張P外部的光的幹擾而引起的探測精度下降。
在上面的描述中，放置光發射元件82和光接收元件83使得從光發射部分82a到壁部85a的距離大致等於從光接收部分83a到壁部85a的距離。但是，從光發射部分82a到壁部85a的距離可以不等於從光接收部分83a到壁部85a的距離。這樣，從孔85b到紙張P的距離可以大致等於從光發射部分82a到壁部85a的距離或者等於從光接收部分83a到壁部85a的距離。
權利要求
1.一種探測物體的反射型光學傳感器，該傳感器包括一個光發射元件，它具有在預定方向上延伸的中心軸線，該預定方向在大致與被探測物體的表面正交的方向上延伸，光發射元件還具有光發射部分，光發射部分向物體表面發射探測光，向物體表面傳播的探測光在物體上限定了一個照射區域；一個光接收元件，它具有與光發射元件中心軸線平行的中心軸線，還具有一個光接收部分，光接收部分接收從物體上一個反射區域反射回來的反射光，反射區域和照射區域在物體表面的一個重疊區域重疊；和一個限制件，它具有一個限定了一個孔的限制部分，這個孔允許一部分探測光和一部分反射光從孔中通過，限制部分限制孔的尺寸以減小物體表面上重疊區域的面積。
2.如權利要求1所述的反射型光學傳感器，其中光發射元件具有光發射端，光發射端面對物體並且位於光發射元件的中心軸線上，光發射部分位於光發射端上並且具有限定了物體上照射區域的一個預定的方向性；和其中光接收元件具有光接收端，光接收端面對物體並且位於光接收元件的中心軸線上，光接收部分位於光接收端上並且具有限定了物體上反射區域的另一個預定的方向性。
3.如權利要求1所述的反射型光學傳感器，其中光發射元件以發射角向物體表面上的照射區域發射探測光，光接收元件以光接收角接收來自物體表面上的反射區域的反射光，和限制部分減小發射角和光接收角的量。
4.如權利要求1所述的反射型光學傳感器，其中限制件包括位於物體和光發射部分與光接收部分之間的壁部。
5.如權利要求1所述的反射型光學傳感器，其中限制件包括一個罩部件，光發射元件和光接收元件都安裝在罩部件的內部，罩部件具有位於物體和光發射部分與光接收部分之間的壁部，壁部上形成有至少一個孔，孔允許一部分探測光和一部分反射光通過。
6.如權利要求4所述的反射型光學傳感器，其中放置光發射元件和光接收元件使得從光發射部分到壁部的距離大致等於從光接收部分到壁部的距離。
7.如權利要求4所述的反射型光學傳感器，其中壁部形成有單獨一個孔，孔允許一部分探測光和一部分反射光通過；和單獨孔的中心位於一條線上，這條線從一條線段的大約中心處在大致正交於物體表面的方向上延伸，所述的線段連接光發射部分和光接收部分。
8.如權利要求7所述的反射型光學傳感器，其中單獨孔為圓形。
9.如權利要求8所述的反射型光學傳感器，其中光發射元件和光接收元件都是沿著對應中心軸線延伸的近似圓柱形；光發射元件和光接收元件的外徑都是在2.0到2.4mm的範圍內；光發射部分和光接收部分之間的距離是2.8mm；從光發射部分到壁部的距離和從光接收部分到壁部的距離都是5.0mm；並且單獨孔的內徑是2.5-3.5mm。
10.如權利要求4所述的反射型光學傳感器，其中壁部形成有多個孔，多個孔中包括一個允許一部分探測光通過的發射孔和一個允許一部分反射光通過的接收孔；發射孔的中心位於一條線上，這條線大致與物體表面正交並且從第一線段上的一個點延伸出來，第一線段限定在光發射部分和第二線段中心點之間，第二線段連接光發射部分和光接收部分，和接收孔的中心位於另一條線上，這條線大致與物體表面正交並且從第三線段上的一個點延伸出來，第三線段限定在光接收部分和第二線段中心點之間。
11.一種託架，它在物體上方移動並且探測物體，託架包括一個移動件，它在物體上方移動；和一個探測單元，它設在移動件的上面並且探測物體以確定物體的位置，探測單元包括一個反射型光學傳感器，反射型光學傳感器包括一個光發射元件，它具有在預定方向上延伸的中心軸線，該預定方向在大致與被探測物體的表面正交的方向上延伸，光發射元件還具有光發射部分，光發射部分向物體表面發射探測光，向物體表面傳播的探測光在物體上限定了一個照射區域；一個光接收元件，它具有與光發射元件中心軸線平行的中心軸線，還具有一個光接收部分，光接收部分接收從物體上一個反射區域反射回來的反射光，反射區域和照射區域在物體表面的一個重疊區域重疊；和一個限制件，它具有一個限定了一個孔的限制部分，這個孔允許一部分探測光和一部分反射光從孔中通過，限制部分限制孔的尺寸以減小物體表面上重疊區域的面積。
12.一種數據處理設備，包括一個移動件，它在物體上方移動；一個探測單元，它與移動件一起移動並且探測物體，探測單元包括一個探測物體一個邊沿的反射型光學傳感器，反射型光學傳感器包括一個光發射元件，它具有在預定方向上延伸的中心軸線，該預定方向在大致與被探測物體的表面正交的方向上延伸，光發射元件還具有光發射部分，光發射部分向物體表面發射探測光，向物體表面傳播的探測光在物體上限定了一個照射區域；一個光接收元件，它具有與光發射元件中心軸線平行的中心軸線，還具有一個光接收部分，光接收部分接收從物體上一個反射區域反射回來的反射光，反射區域和照射區域在物體表面的一個重疊區域重疊；和一個限制件，它具有一個限定了一個孔的限制部分，這個孔允許一部分探測光和一部分反射光從孔中通過，限制部分限制孔的尺寸以減小物體表面上重疊區域的面積。一個移動控制單元，它控制移動件以往復移動；一個物體移動單元，它在與移動控制單元控制移動件移動的方向所不同的方向上移動物體；和一個過程執行單元，它與移動件一起移動，並且根據探測單元得到的探測結果執行一個數據控制過程，數據控制過程至少包括數據添加過程和數據獲取過程中的一個，其中數據添加過程向物體添加數據，數據獲取過程從物體獲取數據。
13.如權利要求12所述的數據處理設備，其中限制件包括位於物體和光發射部分與光接收部分之間的壁部。
14.如權利要求12所述的數據處理設備，其中限制件包括一個罩部件，罩部件將光發射元件和光接收元件都封閉在它的內部，並且罩部件還具有壁部，壁部面對物體並且位於物體和光發射部分與光接收部分之間，壁部形成有至少一個孔，孔允許一部分探測光和一部分反射光通過。
15.如權利要求12所述的數據處理設備，其中物體是一種記錄介質；和其中過程執行單元包括在記錄介質上列印各種數據的列印單元。
16.如權利要求12所述的數據處理設備，其中從孔到物體的距離大致等於從光發射部分到壁部的距離和從光接收部分到壁部的距離。
17.如權利要求12所述的數據處理設備，其中探測單元探測物體的一個前沿，前沿限定在與物體移動方向平行的方向上，物體移動單元在物體移動方向移動物體，探測單元還探測物體的其它邊沿，其它邊沿限定在與物體移動單元移動物體的方向垂直的另一個方向上。
18.如權利要求12所述的數據處理設備，其中探測單元探測物體限定在移動件移動方向上的一個邊沿，移動件在移動件移動方向上移動；和光發射元件和光接收元件在移動件移動方向上對齊。
19.如權利要求12所述的數據處理設備，其中探測單元探測物體限定在與移動件移動方向相垂直的一個方向上的一個邊沿，移動件在移動件移動方向上移動；和光發射元件和光接收元件在與移動件移動方向相垂直的方向上對齊。
全文摘要
一種介質傳感器68包括具有公共孔85b的罩85，公共孔85b可以限制從光發射元件82發射出來的光束的彌散，還可以限制光接收元件83能夠接收到的光的範圍，同時還抑制了幹擾引起的後果。因此，介質傳感器68在使用低方向性、較便宜的元件的同時，能夠防止探測精度的下降。由於光發射元件82和光接收元件83的定向垂直於紙張P，介質傳感器68比配備了元件與紙張P呈角度放置的傳感器優越，這是因為介質傳感器68避免了以下誤差所引起的探測精度下降，這些誤差包括元件呈角度放置引起的誤差，傳感器自身呈角度放置引起的誤差等，其優越性還體現在傳感器中放置元件所需要的空間減小了，從而就減小了傳感器的尺寸。
文檔編號G01V8/12GK1504729SQ20031011957
公開日2004年6月16日 申請日期2003年12月4日 優先權日2002年12月4日
發明者加藤哲也 申請人:兄弟工業株式會社