专利名称：反射型光学传感器、托架和数据处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有光发射元件和光接收元件以探测物体的反射型光学传感器，能够在被探测物体上方移动的托架，以及在物体移动的同时对物体进行数据控制过程的数据处理设备。
背景技术：
诸如在日本未审查专利申请公开No.HEI-6-222156中所披露的反射型光学传感器在本技术领域内是已知的，它们具有光发射元件和光接收元件以探测物体。相对于物体来讲，反射型光学传感器的光发射元件和光接收元件放置在不同的角度。光发射元件以预定的入射角将光束发射到物体上，而光接收元件通过接收从物体反射回来的光来探测物体的存在。
为了使从光发射元件发射的光能够很容易地反射到光接收元件上，构造反射型光学传感器使之具有高方向性(窄光束弥散)的光发射元件和高方向性(窄光接收角)的光接收元件。
发明内容
通过将反射型光学传感器安装在托架上，托架例如可以在物体上方移动，从而反射型光学传感器能够探测物体。当使用移动机构移动物体时，反射型光学传感器也可以用在对物体执行数据控制过程的数据处理设备中。
但是，在前述专利申请公开的反射型光学传感器中，发射光入射角的略微变化会导致反射光角度的很大变化，使得光接收元件不能接收到反射光。因此，必须精确设定光发射元件和光接收元件相对于物体的位置(角度)以使得光发射元件的入射角等于光接收元件的接收角。但是，即使在定位时只有很小的误差也能够极大地影响探测误差，并且很难精确定位元件。
另外，在本领域中存在具有低方向性的光发射元件和光接收元件(发射光具有宽光束弥散和宽接收角)，这些元件便宜并且在定位角度时允许较大的误差。如果用这些光发射元件和光接收元件构造反射型光学传感器，这种设想的反射型光学传感器能够抑制由角度定位误差引起的探测精度减小并且具有较低的成本。
但是，用具有低方向性的光发射元件和光接收元件构造的设想的反射型光学传感器能够在较宽的区域内探测物体。当需要的探测区域较窄时，就会降低探测精度。更具体地说，利用低方向性元件的设想的反射型光学传感器由于其光发射元件发射的光束在很宽的范围内弥散，同时光接收元件在很宽的角度内接收光，探测结果会受到从想要的探测区域外部的区域中反射回来的干扰光的很强影响。这种干扰会降低反射型光学传感器的探测精度。
由于受到想要的探测区域外部的区域中的干扰，具有这种反射型光学传感器的托架或数据处理设备的探测精度较低。因此，在探测物体的定位时，托架或数据处理设备的精度不好。
另外，当光发射元件和光接收元件以不同的角度对着物体时，具有这种结构的反射型光学传感器必须被构造成具有较大的容积以保证有足够的内部空间来容纳这样布置的元件。当传感器较大时，传感器的应用范围就受到限制，这是因为例如可以用来安装传感器的空间是有限的。
考虑到前面的问题，本发明的一个目的是提供一种反射型光学传感器，它能够抑制由于元件角度定位的误差所引起的探测精度减小，同时保证成本较低，并且能够抑制由于外部干扰所引起的探测精度减�。笨梢员恢圃斐删哂薪闲〉某叽纭�
本发明的另一个目的是提供设有这种类型的反射型光学传感器的托架和数据处理设备。
为了达到上面的和其它的目的，本发明提供一种探测物体的反射型光学传感器，传感器包括一个光发射元件，它具有在预定方向上延伸的中心轴线，该预定方向在大致与被探测物体的表面正交的方向上延伸，光发射元件还具有光发射部分，光发射部分向物体表面发射探测光，向物体表面传播的探测光在物体上限定了一个照射区域；一个光接收元件，它具有与光发射元件中心轴线平行的中心轴线，还具有一个光接收部分，它接收从物体上一个反射区域反射回来的反射光，反射区域和照射区域在物体表面的一个重叠区域重叠；和一个限制件，它具有一个限定了一个孔的限制部分，这个孔允许一部分探测光和一部分反射光从孔中通过，限制部分限制孔的尺寸以减小物体表面上重叠区域的面积。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种托架，它在物体上方移动并且探测物体，托架包括一个移动件，它在物体上方移动；和一个探测单元，它设在移动件的上面并且探测物体以确定物体的位置，探测单元包括一个反射型光学传感器，反射型光学传感器包括一个光发射元件，它具有在预定方向上延伸的中心轴线，该预定方向在大致与被探测物体的表面正交的方向上延伸，光发射元件还具有光发射部分，光发射部分向物体表面发射探测光，向物体表面传播的探测光在物体上限定了一个照射区域；一个光接收元件，它具有与光发射元件中心轴线平行的中心轴线，还具有一个光接收部分，它接收从物体上一个反射区域反射回来的反射光，反射区域和照射区域在物体表面的一个重叠区域重叠；和一个限制件，它具有一个限定了一个孔的限制部分，这个孔允许一部分探测光和一部分反射光从孔中通过，限制部分限制孔的尺寸以减小物体表面上重叠区域的面积。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种数据处理设备，包括一个移动件，它在物体上方移动；一个探测单元，它与移动件一起移动并且探测物体，探测单元包括一个探测物体一个边沿的反射型光学传感器，反射型光学传感器包括一个光发射元件，它具有在预定方向上延伸的中心轴线，该预定方向在大致与被探测物体的表面正交的方向上延伸，光发射元件还具有光发射部分，光发射部分向物体表面发射探测光，向物体表面传播的探测光在物体上限定了一个照射区域；一个光接收元件，它具有与光发射元件中心轴线平行的中心轴线，还具有一个光接收部分，它接收从物体上一个反射区域反射回来的反射光，反射区域和照射区域在物体表面的一个重叠区域重叠；和一个限制件，它具有一个限定了一个孔的限制部分，这个孔允许一部分探测光和一部分反射光从孔中通过，限制部分限制孔的尺寸以减小物体表面上重叠区域的面积；一个移动控制单元，它控制移动件以往复移动；一个物体移动单元，它在与移动控制单元控制移动件移动的方向所不同的方向上移动物体；和一个过程执行单元，它与移动件一起移动，并且根据探测单元得到的探测结果执行一个数据控制过程，数据控制过程至少包括数据添加过程和数据获取过程中的一个，其中数据添加过程向物体添加数据，数据获取过程从物体获取数据。
在附图中图1是示出多功能设备的透视图，多功能设备配备了打印功能、复印功能、扫描功能、传真功能和电话功能；图2是示出多功能设备中打印机内部结构的平面图；图3是示出多功能设备中控制过程单元电结构的结构图；图4是示出介质传感器横截面结构的解释性视图，其中介质传感器安装在多功能设备中的托架(打印头)上；图5(a)是示出介质传感器目标探测区域的解释性视图；
图5(b)是示出主传感器单元目标探测区域的解释性视图；图6(a)是示出介质传感器目标探测区域的解释性视图，这时光发射元件和光接收元件在第一扫描方向上对齐；图6(b)是进行纸张边沿探测的传感器输出的波形图，这时介质传感器在第一扫描方向上移动，第一扫描方向就是光发射元件和光接收元件对齐的方向；图6(c)是进行纸张边沿探测的传感器输出的波形图，这时介质传感器在第二扫描方向上移动，第二扫描方向垂直于光发射元件和光接收元件对齐的方向；图6(d)是示出介质传感器目标探测区域的解释性视图，这时光发射元件和光接收元件在第二扫描方向上对齐；图7示出了当改变形成在罩部件中的孔的内径时所测量到的传感器输出值；图8是示出改进的介质传感器横截面结构的解释性视图，其中介质传感器设有改进了的罩部件，罩部件上有两个孔；和图9是示出图8中介质传感器的目标探测区域的解释性视图。
具体实施例方式
将参考附图描述根据本发明优选实施例的反射型光学传感器、托架和数据处理设备，为了避免重复描述，将相同的附图标记赋予相似的部分和部件。
图1是优选实施例的多功能设备1的透视图，本发明将应用到这个设备上。多功能设备具有打印功能、复印功能、扫描功能、传真功能和电话功能等。
如图1所示，供纸单元2设在多功能设备1的后部。喷墨打印机3设在供纸单元2前面的下方。实施复印功能和传真功能的扫描单元4设在打印机3的上面。排纸盘5设在打印机3的前侧。操作板6设在扫描单元4前端的顶表面上。
供纸单元2包括倾斜壁部分66和伸出的纸张引导盘67，其中倾斜壁部分66保持纸张处于倾斜的位置，而纸张引导盘67则可拆卸地安装在壁部66上。可以将多张纸堆叠在供纸单元2上。馈纸马达65(见图3)、馈纸辊(未示出)等建立在壁部66内。当馈纸马达65驱动馈纸辊转动时，馈纸辊向打印机3输送一张纸。
下面更详细地描述打印机3。图2是示出了打印机3内部结构的平面图。
如图2所示，打印机3包括打印头10、托架11、引导机构12、托架移动机构13、纸张输送机构14和打印头10的维护机构15。打印头10安装在托架11上。引导机构12支撑并且引导托架11使得托架11可以在扫描方向往复移动，扫描方向是图2的左右方向。托架移动机构13在左右方向移动托架11。纸张输送机构14输送由供纸单元2所提供的纸张。
在打印机3中设有长方形支架16，它在左右方向上的尺寸较长而在前后方向上的尺寸较短。各种部件安装在长方形支架16上，其中包括引导机构12、托架移动机构13、纸张输送机构14和维护机构15。打印头10和托架11也容纳在长方形支架16的内部使得它们能够在左右方向上往复移动。
长方形支架16包括后板16a和前板16b。纸张引入口和纸张排出口(未示出)分别形成在后板16a和前板16b上。供纸单元2所提供的纸张通过纸张引入口被引入到长方形支架16内，随后利用纸张输送机构14将其输送到长方形支架16的前面，最后通过纸张排出口被排出到多功能设备1前面的排纸盘5(图1)上。具有多个肋的黑色压盘17安装在长方形支架16的底表面。当纸张在黑色压盘17上移动时，打印头10在长方形支架16内部的纸张上进行打印操作。
打印头10设有四组喷墨嘴10a-10d，它们指向下方。四种颜色的墨(黑、青、黄和洋红)通过这些组喷墨嘴10a-10d向下喷到纸张上。由于这四组喷墨嘴10a-10d放置在打印头10的底侧，在图2中用虚线表示它们的位置。
四种颜色的墨的墨盒21a-21d安装在长方形支架16前侧的墨盒固定器20上。墨盒21a-21d通过四条墨软管22a-22d连接着打印头10，这些墨软管22a-22d通过长方形支架16以将四种颜色的墨中的每种提供给打印头10。
左柔性印刷电路(FPC)23和右柔性印刷电路(FPC)24放置在长方形支架16的内部。左FPC23与墨软管22a、22b一起延伸并且和打印头10连接。右FPC24与墨软管22c、22d一起延伸并且和打印头10连接。左FPC23和右FPC24包括多条信号线，这些信号线将打印头10电连接到后面描述的控制过程单元70(示于图3)上。
引导机构12具有引导轴25和导轨26。引导轴25在长方形支架16后部的左右方向上延伸。引导轴25的左端和右端分别与长方形支架16的左板16c和右板16d连接在一起。导轨26在长方形支架16前部的左右方向上延伸。托架11的后端配合在引导轴25上以便能够沿着引导轴滑动，同时托架11的前端与导轨26配合并且能够沿着导轨滑动。
托架移动机构13包括托架马达30、驱动滑轮31、随动滑轮32和皮带33。托架马达30安装在长方形支架16的后板16a后侧右端，并且马达朝向前方。驱动滑轮31可转动地支撑在后板16a的右端，并且被托架马达30驱动以实现转动。随动滑轮32可转动地支撑在后板16a的左端。皮带33环绕滑轮31和32并且固定在托架11上。托架输送编码器39放置在托架马达30的附近用来探测托架11(打印头10)的移动(位置)。
纸张输送机构14包括纸张输送马达40、对准辊41、驱动滑轮42、随动滑轮43和皮带44。纸张输送马达40向左安装在左板16c的某个部分上，这个部分向后伸出到越过后板16a的位置。对准辊41在长方形支架16中、引导轴25下面的左右方向上延伸。对准辊41的左端和右端分别可转动地支撑在左板16c和右板16d上。纸张输送马达40驱动驱动滑轮42使之转动。随动滑轮43与对准辊41的左端连接在一起。皮带44环绕滑轮42和43。当驱动纸张输送马达40时，对准辊41转动并且在前后方向上、在压盘17上输送纸张。尽管在图2中强调了对准辊41，对准辊41实际上放置在引导轴25的下面。
纸张输送机构14进一步包括排纸辊45、随动滑轮46、随动滑轮47和皮带48。排纸辊45在长方形支架16前部的左右方向上延伸。排纸辊45的左端和右端分别可转动地支撑在左板16c和右板16d上。随动滑轮46与随动滑轮43整体设在一起。随动滑轮47连接在排纸辊45的左端。皮带48环绕滑轮46和47。当驱动纸张输送马达40时，排纸辊45转动并且向多功能设备1前面的排纸盘5排出纸张。
编码器盘51固定在随动滑轮43上。具有光发射单元和光接收单元的光断续器52安装在左板16c上，使得编码器盘51放置在光发射单元和光接收单元之间。编码器盘51和光断续器52一起构成了纸张输送编码器50。下面将描述的控制过程单元70根据来自纸张输送编码器50(更具体地说，来自光断续器52)的探测信号控制对纸张输送马达40的驱动。
维护机构15包括擦拭器15a、两个罩15b和驱动马达15c。擦拭器15a擦拭打印头10的表面。每个罩15b可以密封喷墨嘴10a-10d中的两组。驱动马达15c驱动擦拭器15a和罩15b。擦拭器15a、罩15b和驱动马达15c安装在安装板15d上。安装板15d固定在长方形支架16底板下表面侧的右部。由于罩15b放置在打印头10的底侧，虚线示出了在图2中相反侧的罩15b的位置。
如图2所示，介质传感器68设在打印头10的左端，它作为一个下游传感器来探测纸张的前沿、尾沿和在宽度方向上的边沿。介质传感器68是反射型光学传感器，如图4所示，它包括光发射元件82(光发射二极管)和光接收单元83(光电晶体管)，其中光发射元件82具有光发射部分82a，光接收单元83具有光接收部分83a。介质传感器68向下安装在传感器安装单元10e上，传感器安装单元10e向打印头10的左侧伸出。当托架11在托架移动方向上移动时，介质传感器68在托架移动方向上移动。当介质传感器68位于纸张P内区域的上面时，介质传感器68正对纸张P。当介质传感器68位于纸张P外部区域的上面时，介质传感器68面对压盘17。
另外，对准传感器69(见图3)放置在纸张输送方向上介质传感器68的上游(后面)，它作为一个上游传感器探测纸张的存在和纸张的前沿和尾沿。更具体地说，对准传感器69安装在顶盖(未示出)的前端中，顶盖设在供纸单元2中并且在供纸单元2中形成输送通道。
可以将对准传感器69构造机械传感器，它具有探测器、光断续器和扭转弹簧。探测器伸入到纸张输送通道中并且当与纸张接触时探测器转动。光断续器包括探测探测器转动的光发射单元和光接收单元。扭转弹簧促使探测器进入纸张输送通道中。保护部分整体形成在探测器上。当探测器由于与纸张接触而转动时，保护部分变得位于光断续器的光发射单元和光接收单元之间区域外部的区域。因此，当光从光发射单元传递到光接收单元时，对准传感器69处于开状态。由于在没有输送纸张时，扭转弹簧促使探测器进入纸张输送通道中，保护部分这时位于光断续器的光发射单元和光接收单元之间。因此，保护部分中断光从光发射单元到光接收单元的传递，将对准传感器69放置在关状态。
下面将详细描述控制过程单元70。图3是示出了控制过程单元70电结构的结构图。
如图3所示，控制过程单元70包括一个微处理器，微处理器具有CPU71，ROM72，RAM73和EEPROM74。对准传感器69、介质传感器68、纸张输送编码器50、操作板6和托架输送编码器39等电连接到控制过程单元70上。
控制过程单元70还电连接着驱动电路76a-76c和打印头驱动电路76d。驱动电路76a-76c分别驱动馈纸马达65、纸张输送马达40和托架马达30。打印驱动电路76d驱动打印头10。控制过程单元70还可以连接个人计算机77。
根据介质传感器68探测纸张P的结果，控制过程单元70向托架移动机构13输出托架控制命令信号，从而将托架11相对于纸张P的相对位置移动到靠近目标相对位置的地方，而目标相对位置根据所要打印的内容来确定。为了沿着引导轴25往复移动托架11，托架移动机构13根据所接收到的托架控制命令信号驱动托架马达30，使得托架11相对于纸张P的相对位置趋近目标相对位置。
下面将更详细地描述介质传感器68的结构。图4是一个解释性视图，它示出了安装在打印头10(托架11)上的介质传感器68的横截面结构。图4中示出的介质传感器68是相当于从打印机3的后侧观测所得到的视图。
如图4所示，介质传感器68包括主传感器单元80和罩85。主传感器单元80呈圆柱形并且具有光发射元件82、光接收元件83和填充材料81。罩85呈圆柱形，它能够容纳主传感器单元80。主传感器单元80安装在罩85的内部。罩85具有底壁部分85a。
光发射元件82基本上是圆柱形并且具有中心轴线82c，它的外径是2.2mm。光发射元件82具有一个半球形的轴端(图4中的底端)。光发射元件82在半球形底端具有发射部分82a。发射部分82a大致位于中心轴线82c上。光发射元件82具有较低的方向性，即发射部分82a在较宽的角度中发射探测光。(发射角度对应于方向性)。发射部分82a以较宽的发射角度向下发射探测光，即向压盘17的方向。因此从发射部分82a发射出来的光在沿着中心轴线82c的方向向压盘17传播，同时以发射角度量弥散。当纸张P位于介质传感器68下面并且位于压盘17上面时，发射部分82a以较宽的发射角度向纸张P发射探测光。从发射部分82a发射出来的光在沿着中心轴线82c的方向向纸张P传播，同时以发射角度量弥散。
光接收元件83基本上是圆柱形并且具有中心轴线83c，它的外径是2.2mm。光接收元件83具有一个半球形的轴端(图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大致位于中心轴线83c上。光接收元件83具有较低的方向性，即光接收部分83a在较宽的角度内接收光。(光接收角度对应于方向性)。光接收部分83a在较宽的光接收角度内接收外部的光。当没有纸张P位于介质传感器68的下面时，光接收部分83a接收从压盘17上反射回来的、沿某个方向传播并且到达光接收部分83a的光，这里的某个方向是指在以中心轴线83c为轴线、位于光接收元件83的光接收角度内的方向。当纸张P位于介质传感器68下面时，光接收部分83a接收从纸张P上反射回来的、沿某个方向传播并且到达光接收部分83a的光，这里的某个方向是指在以中心轴线83c为轴线、位于光接收元件83的光接收角度内的方向。
放置光发射元件82和光接收元件83使得它们的中心轴线82c和83c基本互相平行并且基本与压盘17的上表面(探测表面)垂直或正交。当纸张P位于压盘17上时，中心轴线82c和中心轴线83c基本与纸张P的上表面(探测表面)垂直或正交。
在这个示例中，填充材料81用具有光屏蔽性质的树脂制造，并且在它的底部具有端面81a。例如，可以用彩色树脂制造填充材料81。填充材料81支撑光发射元件82和光接收元件83，并且发射部分82a和光接收部分83a的中心在端面81a上暴露。发射部分82a和光接收部分83a放置在罩85内，它们的中心位于端面81a上，之间的间隙是2.8mm。
如上所述，罩85具有底壁部分85a。另外，公共孔85b穿过底壁部分85a形成以允许探测光和反射光通过。形成底壁部分85a是为了缩小重叠区域，这里的区域是指两个区域，即压盘17(或纸张P)上能够被光发射部分82a发射的探测光照射到的区域，和压盘17(或纸张P)上的某个区域，从这个区域所反射回来的光能够被光接收部分83a接收，所谓的区域重叠是指这两个区域之间的重叠。公共孔85b为圆形，内径Xc是3.0mm。底壁部分85a的厚度Xd是1.0mm。底壁部分85a的内表面与填充材料81的端面81a(光发射部分82a和光接收部分83a)之间的内部间隙Xa设定为5.0mm。换言之，底壁部分85a的内表面与光发射部分82a之间的间隙与底壁部分85a的内表面与光接收部分83a之间的间隙彼此相等并且都设定为5.0mm。
介质传感器68安装在打印头10的传感器安装组件10e上。从底壁部分85a的外表面到一个假想平面的外部间隙Xb是5mm，压盘17和纸张P位于这个假想平面上。介质传感器68安装在传感器安装组件10e上使得公共孔85b与假想线85c对准，假想线85c垂直或正交于压盘17的表面(纸张P的表面)并且从线段L0的大致中心处延伸出来，线段L0连接发射部分82a的中心和光接收部分83a的中心。
下面参考图5(a)和5(b)描述目标探测区域的大�。勘晏讲馇蚴侵冈谡飧銮蚰诘奈锾迥芄槐唤橹蚀衅�68探测到。描述将示出在以下两种情况下目标探测区域的大小是不同的，即在主传感器单元80与罩85组合在一起构成介质传感器68的情况下和在罩85不遮盖住主传感器单元80的情况下。
图5(a)是一个解释性视图，它示出了介质传感器68的目标探测区域S1(主传感器单元80与罩85组合在一起)。图5(b)是一个解释性视图，它示出了主传感器单元80自身的目标探测区域S2。
如图5(b)所示，在只有主传感器单元80自身存在时，目标探测区域S2是照射区域S2a与光接收区域S2b这两个区域重叠部分所限定的区域，其中照射区域S2a是光发射元件82的探测光所照射到的区域，而光接收区域S2b是指从这个区域反射的光可以被光接收元件83接收到。在确定照射区域S2a时要根据光发射元件82的方向性(发射角度)，而在确定光接收区域S2b时要根据光接收元件83的方向性(光接收角度)。目标探测区域S2、照射区域S2a和光接收区域S2b都定义在假想平面上，纸张P或压盘17位于这个假想平面上。
如图5(a)所示，目标探测区域S1是照射区域S1a与光接收区域S1b这两个区域重叠部分所限定的区域，其中照射区域S1a是光发射元件82的探测光所照射到的并且被公共孔85b所限制的区域，而光接收区域S1b是指从这个区域反射的、被公共孔85b调节的光可以被光接收元件83接收到。目标探测区域S1、照射区域S1a和光接收区域S1b都定义在假想平面上，纸张P或压盘17位于这个假想平面上。
由于介质传感器68设有罩85遮盖住发射部分82a和光接收部分83a，从光发射元件82发射的光的角区域和光接收元件82能够接收到的光的角区域都被限制。这样，介质传感器68的目标探测区域S1比主传感器单元80的目标探测区域S2小。
如果想要的探测区域(理想探测区域)较�。衅鞯哪勘晏讲馇蛟酱螅衅骶驮饺菀资艿嚼硐胩讲馇蛲獠扛扇诺挠跋欤虼耍岬贾赂蟮奶讲馕蟛詈透〉奶讲饩�。在探测纸张P的边沿时，理想探测区域是纸张P和纸张P外部区域(黑色压盘17)之间的一条边界线，这是一个非常小的区域。
如图5(a)和5(b)所示，介质传感器68可以将目标探测区域S1缩小到一个比主传感器单元80自身的目标探测区域S2小的区域。因此，在应用到探测纸张P的边沿时，介质传感器68可以防止探测精度的下降。
另外，介质传感器68安装在打印头10上的传感器安装单元10e上，这使得光发射元件82和光接收元件83与托架11的扫描方向(托架11的移动方向)对齐。
下面，参考图6(a)-6(c)更详细地描述目标探测区域S1的形状。
图6(a)示出了介质传感器68的目标探测区域S1，以及光发射元件82所发射的探测光的照射区域S1a和光接收元件83的光接收区域S1b。光发射元件82和光接收元件83与图6(a)中的第一扫描方向对齐。目标探测区域S1大致是椭圆形，在光发射元件82与光接收元件83对齐的方向上(图中的左右方向)它具有尺寸(宽度)Lw，在与这个方向垂直的另一个方向上(图中的上下方向)具有另一个尺寸(长度)Lh，在上下方向上光发射元件82与光接收元件83对齐。宽度Lw比长度Lh短。换言之，目标探测区域S1在第一扫描方向上具有宽度Lw，在与第一扫描方向垂直的第二扫描方向上具有长度Lh。
图6(b)示出了当介质传感器68沿着第一扫描方向(图6(a))移动时探测纸张P边沿的传感器输出(光接收元件83的输出)波形(第一传感器输出波形)，其中光发射元件82和光接收元件83放置在第一扫描方向上。图6(c)示出了当介质传感器68沿着第二扫描方向(图6(a))移动时探测纸张P边沿的传感器输出(光接收元件83的输出)波形(第二传感器输出波形)，其中第二扫描方向与第一扫描方向垂直，而光发射元件82和光接收元件83放置在第一扫描方向上。在图6(b)和图6(c)中，纵轴示出了传感器输出值(电压)，横轴表示介质传感器68的移动量。
介质传感器68具有下述特征，即当目标探测区域S1中的物体颜色接近白色时传感器的输出值(电压)变大，当物体颜色接近黑色时输出值变小。因此，当纸张P位于目标探测区域S1中时，介质传感器68的输出转换到高水平，当纸张P不在目标探测区域S1中而黑色压盘17位于目标探测区域S1中时，介质传感器68的输出转换到低水平。换言之，在探测到纸张P时介质传感器68的输出转换到高水平，在没有探测到纸张P而是探测到黑色压盘17时，输出转换到低水平。但是，当纸张P和黑色压盘17都出现在目标探测区域S1中时，传感器输出值就根据每个部分所占据的区域比例来变化。
当传感器输出在低水平和高水平之间变化的间隔(距离)宽度增加时，传感器的响应变慢并且纸张边沿探测的误差增加。
如图6(b)和6(c)所示，第一传感器输出波形的输出变化间隔W1比第二传感器输出波形的输出变化间隔W2小。因此，在利用介质传感器68探测纸张P的边沿时，通过在第一扫描方向上而不是在第二扫描方向上移动介质传感器68可以减小探测误差，其中光发射元件82和光接收元件83在第一扫描方向上对齐。
在优选实施例中，为了探测纸张P的左沿和右沿，介质传感器68的光发射元件82和光接收元件83沿着托架11的扫描方向对齐。也就是说，光发射元件82和光接收元件83在托架扫描方向(图6(a)中的第一扫描方向)上对齐，并且在托架扫描方向(图6(a)中的第一扫描方向)上被扫描。如图6(b)所示，这种布置通过减小输出变化间隔的宽度来减小探测误差。
应该注意如果介质传感器68具有在第一扫描方向(托架移动方向)上布置的光发射元件82和光接收元件83，并且用介质传感器68探测在第二扫描方向上输送的纸张P的前沿和尾沿，那么输出变化间隔的宽度就会象图6(c)示出的那样增加，因此增加了探测误差。从而，如果需要用介质传感器68高精度地探测纸张P的前沿和尾沿，光发射元件82和光接收元件83就应该象图6(d)示出的那样在纸张输送方向(第二扫描方向)对齐。
本发明人在改变公共孔85b的内径Xc(图4)的过程中测量了传感器输出。利用图7示出的波形图来描述这些测量结果。在图7中，横轴代表介质传感器68的移动量(mm)，纵轴代表传感器输出(V)。
利用6种具有不同内径Xc的罩85来进行测量，这6个内径分别是2.0mm，2.5mm，3.0mm，3.5mm，4.0mm和5.0mm。应该注意光发射元件82和光接收元件83的每个外径都设定为2.2mm；光发射部分中心到光接收部分中心之间的距离是2.8mm；壁部85d的厚度Xd是1.0mm；从光发射部分82和光接收部分83到壁部85a的距离Xa都是5.0mm；从壁部85a到纸张P和到压盘17的距离Xb都是5.0mm。本发明人将介质传感器68放置在纸张P外部的区域中并且使得它离开纸张P的边沿52.8mm。然后本发明人将介质传感器68从纸张P(黑色压盘17)外部的区域向纸张P移动，同时记录传感器输出，从而进行测量。应该注意光发射元件82和光接收元件83在介质传感器68的移动方向上对齐。在图7中，箭头指示的、移动量为52.8mm的位置是纸张P边沿的实际位置。
根据图7示出的测量值的波形，随着内径Xc的增加，传感器输出从高水平改变到低水平的间隔宽度增加。如上所述，随着输出变化间隔宽度的增加，传感器响应变慢，纸张边沿探测的误差增加。因此，优选具有较小值的内径Xc。例如通过将内径Xc设定为3.5mm或更�。涑霰浠涓艨梢员幌拗频�2mm或更小。在这个水平上，探测误差已经减小到足以避免使用打印机3时出现问题，因此防止了探测精度的下降。
另一方面，如果将内径Xc设定得更�。衅魇涑鲈诟咚胶偷退街涞牟畋鹨脖涞酶�。因此，如果将内径Xc设定的太小，就不能探测到传感器输出的变化。内径Xc设定得足够大从而能够区别出传感器输出的高水平和低水平。
例如，如果将内径Xc设定到2.5mm或更大，传感器输出在高水平和低水平之间的差别可以达到0.5V或更大，这样就能够很容易探测到传感器输出水平的变化。这样，可以达到传感器输出足够大的变化，这样就不会在使用打印机3时引起问题，从而防止探测精度的下降。
根据这些测量结果，如果使公共孔85b具有2.5mm到3.5mm之间的内径Xc，介质传感器68将具有足够的探测精度。由于在优选实施例中将内径Xc设定为3.0mm，介质传感器68具有足够的探测精度，并且打印机3能够精确探测纸张P的边沿。
测量结果确定了通过将内径Xc设定在2.5mm到3.5mm之间，能够减小传感器输出信号(电压)在边界区域的变化区域，同时可以将传感器输出信号水平在纸张P和纸张P以外区域的差别(高水平和低水平)设定得足够大从而这两个水平是可以区别开的，上面的边界区域是指纸张P和纸张P以外区域之间的区域。应该注意传感器输出信号变化的区域是传感器输出在低水平和高水平之间的输出变化间隔。通过减小传感器输出信号变化的区域，能够将纸张P与纸张P之外区域以更小的测量单位区别开，从而实现具有最小可探测测量单位的高性能传感器。由于将纸张P和纸张P以外区域的传感器输出信号水平的差别设定得足够大可区别开，就可以很容易地将纸张P区别出来，从而本实施例可以防止探测精度的下降。因此，这种反射型光学传感器68能够减小测量的最小可探测单位，并且能够实现避免探测精度下降的高性能。
如上所述，设在优选实施例的多功能设备1(更具体地说是打印机3)中的介质传感器68包括具有公共孔85b的罩85。罩85可以限制从光发射元件82发射光的角范围和光接收元件83能够接收光的角范围，并且可以抑制外部干扰的影响。因此，即使使用具有较低方向性、较便宜的元件作为光发射元件82和光接收元件83，也能够防止在应用于具有较窄理想探测区域时探测精度的下降。另外，由于设计底壁部分85a能够减小纸张P的重叠区域，可以满意地探测出在目标探测区域中反射光量的变化，上面的重叠区域是指探测光的照射区域和某个区域的重叠区域，从某个区域反射回来的光能够被光接收元件83接收到。由于具有较低方向性的光发射元件和光接收元件比那些具有较高方向性的元件便宜，本实施例的反射型光学传感器68的制造成本会比那些配备了具有较高方向性元件的介质传感器低。
在优选实施例的介质传感器68中，放置光发射元件82和光接收元件83时它们的中心轴线82c和83c相互平行地伸出并且它们的方向垂直于纸张P的表面(探测表面)，而且它们的方向不相对于纸张P(探测物体)倾斜。与元件放置的位置与纸张P倾斜的传感器相比，这种结构减小了由于投射到纸张P的探测光角度的变化所引起的反射光角度的变化量。因此，本实施例抑制了由于角度误差所引起的探测精度的下降，这里的角度误差是指放置光发射元件和光接收元件的角度误差和放置介质传感器68的角度误差。
通过在放置光发射元件82和光接收元件83时使它们的中心轴线82c、83c相互平行地延伸，与倾斜布置元件相比，介质传感器68中放置元件82和83的区域能够更小一些。
因此，本实施例的介质传感器68可以防止由于定位角度误差所引起的探测精度的下降并且能够保持低成本。介质传感器68还能够防止由于外部干扰所引起的探测精度的下降并且能够以更小的尺寸制造该传感器。
另外，通过在放置光发射元件82和光接收元件83时使它们的中心轴线82c、83c相互平行地伸出，与倾斜放置这些元件相比，可以使探测光和反射光的光程距离更短，这样就缩短了反射光在到达光接收元件83之前在传播光程上的衰减度。因此，即使具有较低方向性的光接收元件83也能够另人满意地接收到反射光，同时防止探测纸张P时精度的下降。
在构造介质传感器68时，放置光发射元件82和光接收元件83使得发射部分82a到公共孔85b的距离与光接收部分83a到公共孔85b的距离大致相等。这种结构避免了光发射元件82和光接收元件83遮断探测光和反射光的光路。如果发射部分82a到公共孔85b的距离与光接收部分83a到公共孔85b的距离不同的话，光接收元件83放置在探测光的传播路径上会遮断探测光的光路，或者光发射元件82放置在反射光的传播路径上会遮断反射光的光路。与之相反，根据本实施例，发射部分82a到公共孔85b的距离与光接收部分83a到公共孔85b的距离大致相等的话，光接收元件83不会位于遮断探测光光路的位置，并且光发射元件82也不会位于遮断反射光光路的位置，这是由于并列放置了光发射元件82和光接收元件83。因此，介质传感器68能够使光接收元件83连续接收到反射光，从而防止探测精度的下降。
还构造介质传感器68使得公共孔85b的中心沿着假想线85c放置，其中假想线85c沿着垂直于纸张P表面的方向延伸并且从线段L0的中心附近延伸出来，线段L0连接着发射部分82a和光接收部分83a。
因此，从光发射元件82经过纸张P到光接收元件83的最短光程(换言之，所有探测光和反射光的传播光程中最短的)落在目标探测区域S1中。当传播光程是最短时，可以减小探测光和反射光的衰减，从而抑制了光接收元件83接收到的反射光量的减少。
为了探测纸张P的位置(确切地说是纸张P的边沿)，托架11能够沿着纸张P上面的引导轴25移动。托架11包括打印头10上探测纸张P的介质传感器68。如上所述，介质传感器68是一个小型、便宜同时具有优异探测精度的传感器。因此，通过利用介质传感器68探测纸张P的位置，托架11可以抑制诸如介质传感器68的放置角度误差等不好的效果，并且可以提高探测纸张P位置的精度。由于制造介质传感器68较便宜，还可以减少托架11的成本。另外，由于介质传感器68很紧凑，可以使托架11的整体尺寸更小。因此，托架11可以以较好的精度探测纸张P的位置并且可以以低成本制造得较小，从而使托架11具有很宽广范围的应用。
优选实施例中的打印机3是在纸张P上打印文字和图像的打印设备。在打印过程中，托架移动机构13从控制过程单元70接收命令并且根据这些命令移动托架11和打印头10，同时纸张输送机构14输送纸张P，接收的命令依赖于介质传感器68在探测纸张P边沿时的探测结果。
如上所述，介质传感器68抑制诸如介质传感器68的放置角度误差和外部干扰等不好的效果，从而提供探测纸张P边沿的精度。因此，打印机3可以根据介质传感器68的探测结果以提高了的精度确定打印头10相对于纸张P的位置，并且因此可以精确地确定在纸张P上进行打印操作的位置。另外，由于可以用较低的成本将介质传感器68制造得很紧凑，也就可以减少打印机3的整体成本和尺寸。
打印机3可以以高精度在纸张P上进行打印操作，并且可以减小打印机3的成本和尺寸，因此就得到了一个能够应用于广泛领域中的数据处理设备。
将介质传感器68放置在打印机3中使得从公共孔85b(确切地说是底壁部分85a的外表面)到纸张P的外部间隙Xb大致等于从发射部分82a和光接收部分83a到公共孔85b(确切地说是底壁部分85a的内表面)的内部间隙Xa。这样就可以将探测光和反射光能够传播的角度设定为一个合适的范围，并且可以将介质传感器68的目标探测区域S1设定为一个合适的尺寸。与之相反，如果从公共孔85b到纸张P距离远远大于或者小于从发射部分82a和光接收部分83a到公共孔85b的距离，那么就会把探测光和反射光能够传播的角度设定为一个不合适的范围，这会使得目标探测区域S1太小或太大。
由于能够将目标探测区域S1设定为一个合适的尺寸，打印机3能够提高探测纸张P的精度并且能够提高对纸张P进行数据控制过程时的精度。
由于介质传感器68放置在打印机3中使得光发射元件82和光接收元件83在托架11往复移动的方向上对齐，就缩短了纸张P通过的目标探测区域S1的部分，从而减小了有效目标探测区域S1(沿着探测方向的宽度)。因此，打印机3可以抑制干扰引起的后果并且减小探测误差。在这个实施例中，由于托架11移动的方向与纸张P的宽度方向一样，打印机3可以提高探测纸张P在宽度方向上两个边沿的精度。
如上所述，根据本实施例，介质传感器68包括具有公共孔85b的罩85，公共孔85b可以限制从光发射元件82发射出来的光束的弥散，还可以限制光接收元件83能够接收到的光的范围，同时还抑制了干扰引起的后果。因此，介质传感器68在使用低方向性、较便宜的元件的同时，能够防止探测精度的下降。由于光发射元件82和光接收元件83的定向垂直于纸张P，介质传感器68比配备了与纸张P呈角度放置的元件的传感器优越，这是因为介质传感器68避免了以下误差所引起的探测精度下降，这些误差包括元件呈角度放置引起的误差，传感器自身呈角度放置引起的误差等，其优越性还体现在传感器中放置元件所需要的空间减小了，从而就减小了传感器的尺寸。
改进上面的实施例用于想要提高探测纸张P的左右边沿精度的情况。但是，如果与探测纸张P左右边沿的精度相比，更想要提高探测纸张P前沿的精度，就要在打印头10上设置介质传感器68使得光发射元件82和光接收元件83在与托架11的移动方向相垂直的方向上对齐。换言之，光发射元件82和光接收元件83在纸张输送机构14输送纸张P的方向上对齐。换言之，光发射元件82和光接收元件83在图6(d)中示出的第二扫描方向上对齐。因此，相对于长度Lh来讲，在探测方向上的介质传感器68的有效目标探测区域S1的宽度Lw要小一些。从而布置光发射元件82和光接收元件83来减小纸张P穿过目标探测区域S1的尺寸。
因此，打印机3能够减小介质传感器68的有效目标探测区域S1并且抑制干扰产生的后果，从而减小探测误差。托架11在与纸张P宽度方向相同的方向上移动。能够提高探测纸张P在长度端的边沿(前沿和尾沿)的精度。
为了同时提高探测纸张P左右边沿以及前沿和尾沿的精度，就需要在打印头10上提供两个介质传感器68，每个介质传感器都具有在适当方向上对齐的光发射元件和光接收元件以提高探测每个边沿的精度。也就是说，放置两个介质传感器68中的一个使得它的光发射元件82和光接收元件83在图6(a)中示出的与纸张输送方向(第二扫描方向)垂直的托架移动方向(第一扫描方向)上对齐。这样就提高了探测左右边沿的精度。放置另一个介质传感器68使得它的光发射元件82和光接收元件83在图6(d)中示出的纸张输送方向(第二扫描方向)上对齐。这样就提高了探测前沿和尾沿的精度。
在这种情况下，介质传感器68可以在纸张输送机构14输送纸张P的方向上探测纸张P的前沿并且探测纸张P的左右边沿。通过利用介质传感器68探测纸张P的前沿和左右边沿，打印机3就能够适宜地探测纸张P的尺寸。打印机3还能够根据介质传感器68探测到的纸张P的前沿位置和纸张输送机构14输送纸张P的量来正确地探测纸张P的当前位置。通过正确确定纸张P的尺寸和位置，打印机3可以精确地在纸张P上设定执行打印操作的位置并且可以在纸张P上进行精确打印。
介质传感器不限于这种在罩的底部上形成单一孔的形式，还可以设有具有多个孔的罩。
图8是一个解释性视图，它示出了改进了的介质传感器68的横截面结构(今后将之称为第二介质传感器91)。第二介质传感器91设有具有两个孔的罩93(今后将之称为第二罩93)。
除了用第二罩93代替罩85以外，第二介质传感器91与上面实施例中描述的介质传感器68一样。
第二罩93为圆柱形并且具有底壁部分93a。第二罩93能够容纳主传感器单元80。主传感器单元80安装在第二罩93内。穿过底壁部分93a形成了允许探测光通过的发射孔93b和允许反射光通过的接收孔93c。发射孔93b和接收孔93c都是圆形的并且它们的内径Xg是2.0mm。
由于光发射元件82在元件中心附近具有较高的方向性，中心附近的亮度较高。与之类似，由于光接收元件83在元件中心附近具有较高的方向性，中心附近的光接收灵敏度也较高。因此，具有第二罩93、罩上形成有内径Xg大约是2.0mm的孔93b，93c的介质传感器91能够得到与具有罩85的介质传感器68相同的输出。
构造第二罩93使得底壁部分93a的厚度Xh是1.0mm，从底壁部分93a的内表面到主传感器单元80(填充材料81)的端面81a的内部距离Xe是5.0mm。
第二介质传感器91安装在传感器安装单元10e上使得从底壁部分93a的外表面到压盘17和纸张P的外部距离Xf是5.0mm。
发射孔93b的中心在一条假想线93bc上，这条假想线垂直于纸张P的表面并且从第一线段L1上的某个点上延伸出来。第一线段L1从发射部分82a的中心点延伸到线段L0的中心点，线段L0连接发射部分82a的中心和光接收部分83a的中心。
与之类似，接收孔93c的中心在另一条假想线93cc上，这条假想线垂直于纸张P的表面并且从第二线段L2上的某个点上延伸出来。第二线段L2从光接收部分83a的中心点延伸到线段L0的中心点。
图9是一个解释性视图，它说明了第二介质传感器91的目标探测区域S3。目标探测区域S3是照射区域S3a与光接收区域S3b这两个区域重叠部分所限定的区域，其中照射区域S3a是光发射元件82的探测光所照射到的并且被发射孔93b所限制的区域，而光接收区域S3b是指从这个区域反射的、被接收孔93c调节的光可以被光接收元件83接收到。目标探测区域S3、照射区域S3a和光接收区域S3b都定义在假想平面上，纸张P和压盘17位于这个假想平面上。
第二介质传感器91设有分别与光发射元件82和光接收元件83对应的孔93b和孔93c。根据传感器91的应用和测量环境来改变孔93b和孔93c的尺寸能够独立调节穿过孔93b的探测光量和穿过孔93c的反射光量。因此，由于能够独立给穿过孔93b的探测光量和穿过孔93c的反射光量设定正确的值，第二介质传感器91能够提高探测精度。
尽管已经参考特定的实施例详细描述了本发明，很明显，对于那些本领域技术人员来讲无须偏离本发明的精神就可以进行很多改进和改变，本发明的精神范围在所附权利要求中限定。
介质传感器68的应用不限于打印机，还可以应用到其它的数据处理装置中，例如复印机、扫描仪和传真设备。在这些设备中，探测正在被扫描的原件纸张尺寸的探测精度可以得到提高。例如，扫描原件以从原件P上得到文字、曲线和图像等的扫描机构安装在托架11上。因此扫描机构与托架11一起移动并且执行数据获取过程。扫描机构和打印头都可以安装在托架11上。
另外，光发射元件82和光接收元件83的外径不限于2.2mm，如果把它们设定在2.0到2.4mm之间的范围内，仍然能够提高探测精度。
在上面描述的实施例中，介质传感器68安装在打印头10上，但是介质传感器68也可以直接安装在托架11上。
另外，不限制构造托架11使得它支撑打印头10，打印头10和托架11可以整体形成。由于介质传感器68具有罩85，它防止了光发射元件82和光接收元件83被墨滴或墨雾污染，这样就防止了探测精度由于粘附了墨滴等而下降。另外，罩85能够抑制由于受到纸张P外部的光的干扰而引起的探测精度下降。
在上面的描述中，放置光发射元件82和光接收元件83使得从光发射部分82a到壁部85a的距离大致等于从光接收部分83a到壁部85a的距离。但是，从光发射部分82a到壁部85a的距离可以不等于从光接收部分83a到壁部85a的距离。这样，从孔85b到纸张P的距离可以大致等于从光发射部分82a到壁部85a的距离或者等于从光接收部分83a到壁部85a的距离。
权利要求
1.一种探测物体的反射型光学传感器，该传感器包括一个光发射元件，它具有在预定方向上延伸的中心轴线，该预定方向在大致与被探测物体的表面正交的方向上延伸，光发射元件还具有光发射部分，光发射部分向物体表面发射探测光，向物体表面传播的探测光在物体上限定了一个照射区域；一个光接收元件，它具有与光发射元件中心轴线平行的中心轴线，还具有一个光接收部分，光接收部分接收从物体上一个反射区域反射回来的反射光，反射区域和照射区域在物体表面的一个重叠区域重叠；和一个限制件，它具有一个限定了一个孔的限制部分，这个孔允许一部分探测光和一部分反射光从孔中通过，限制部分限制孔的尺寸以减小物体表面上重叠区域的面积。
2.如权利要求1所述的反射型光学传感器，其中光发射元件具有光发射端，光发射端面对物体并且位于光发射元件的中心轴线上，光发射部分位于光发射端上并且具有限定了物体上照射区域的一个预定的方向性；和其中光接收元件具有光接收端，光接收端面对物体并且位于光接收元件的中心轴线上，光接收部分位于光接收端上并且具有限定了物体上反射区域的另一个预定的方向性。
3.如权利要求1所述的反射型光学传感器，其中光发射元件以发射角向物体表面上的照射区域发射探测光，光接收元件以光接收角接收来自物体表面上的反射区域的反射光，和限制部分减小发射角和光接收角的量。
4.如权利要求1所述的反射型光学传感器，其中限制件包括位于物体和光发射部分与光接收部分之间的壁部。
5.如权利要求1所述的反射型光学传感器，其中限制件包括一个罩部件，光发射元件和光接收元件都安装在罩部件的内部，罩部件具有位于物体和光发射部分与光接收部分之间的壁部，壁部上形成有至少一个孔，孔允许一部分探测光和一部分反射光通过。
6.如权利要求4所述的反射型光学传感器，其中放置光发射元件和光接收元件使得从光发射部分到壁部的距离大致等于从光接收部分到壁部的距离。
7.如权利要求4所述的反射型光学传感器，其中壁部形成有单独一个孔，孔允许一部分探测光和一部分反射光通过；和单独孔的中心位于一条线上，这条线从一条线段的大约中心处在大致正交于物体表面的方向上延伸，所述的线段连接光发射部分和光接收部分。
8.如权利要求7所述的反射型光学传感器，其中单独孔为圆形。
9.如权利要求8所述的反射型光学传感器，其中光发射元件和光接收元件都是沿着对应中心轴线延伸的近似圆柱形；光发射元件和光接收元件的外径都是在2.0到2.4mm的范围内；光发射部分和光接收部分之间的距离是2.8mm；从光发射部分到壁部的距离和从光接收部分到壁部的距离都是5.0mm；并且单独孔的内径是2.5-3.5mm。
10.如权利要求4所述的反射型光学传感器，其中壁部形成有多个孔，多个孔中包括一个允许一部分探测光通过的发射孔和一个允许一部分反射光通过的接收孔；发射孔的中心位于一条线上，这条线大致与物体表面正交并且从第一线段上的一个点延伸出来，第一线段限定在光发射部分和第二线段中心点之间，第二线段连接光发射部分和光接收部分，和接收孔的中心位于另一条线上，这条线大致与物体表面正交并且从第三线段上的一个点延伸出来，第三线段限定在光接收部分和第二线段中心点之间。
11.一种托架，它在物体上方移动并且探测物体，托架包括一个移动件，它在物体上方移动；和一个探测单元，它设在移动件的上面并且探测物体以确定物体的位置，探测单元包括一个反射型光学传感器，反射型光学传感器包括一个光发射元件，它具有在预定方向上延伸的中心轴线，该预定方向在大致与被探测物体的表面正交的方向上延伸，光发射元件还具有光发射部分，光发射部分向物体表面发射探测光，向物体表面传播的探测光在物体上限定了一个照射区域；一个光接收元件，它具有与光发射元件中心轴线平行的中心轴线，还具有一个光接收部分，光接收部分接收从物体上一个反射区域反射回来的反射光，反射区域和照射区域在物体表面的一个重叠区域重叠；和一个限制件，它具有一个限定了一个孔的限制部分，这个孔允许一部分探测光和一部分反射光从孔中通过，限制部分限制孔的尺寸以减小物体表面上重叠区域的面积。
12.一种数据处理设备，包括一个移动件，它在物体上方移动；一个探测单元，它与移动件一起移动并且探测物体，探测单元包括一个探测物体一个边沿的反射型光学传感器，反射型光学传感器包括一个光发射元件，它具有在预定方向上延伸的中心轴线，该预定方向在大致与被探测物体的表面正交的方向上延伸，光发射元件还具有光发射部分，光发射部分向物体表面发射探测光，向物体表面传播的探测光在物体上限定了一个照射区域；一个光接收元件，它具有与光发射元件中心轴线平行的中心轴线，还具有一个光接收部分，光接收部分接收从物体上一个反射区域反射回来的反射光，反射区域和照射区域在物体表面的一个重叠区域重叠；和一个限制件，它具有一个限定了一个孔的限制部分，这个孔允许一部分探测光和一部分反射光从孔中通过，限制部分限制孔的尺寸以减小物体表面上重叠区域的面积。一个移动控制单元，它控制移动件以往复移动；一个物体移动单元，它在与移动控制单元控制移动件移动的方向所不同的方向上移动物体；和一个过程执行单元，它与移动件一起移动，并且根据探测单元得到的探测结果执行一个数据控制过程，数据控制过程至少包括数据添加过程和数据获取过程中的一个，其中数据添加过程向物体添加数据，数据获取过程从物体获取数据。
13.如权利要求12所述的数据处理设备，其中限制件包括位于物体和光发射部分与光接收部分之间的壁部。
14.如权利要求12所述的数据处理设备，其中限制件包括一个罩部件，罩部件将光发射元件和光接收元件都封闭在它的内部，并且罩部件还具有壁部，壁部面对物体并且位于物体和光发射部分与光接收部分之间，壁部形成有至少一个孔，孔允许一部分探测光和一部分反射光通过。
15.如权利要求12所述的数据处理设备，其中物体是一种记录介质；和其中过程执行单元包括在记录介质上打印各种数据的打印单元。
16.如权利要求12所述的数据处理设备，其中从孔到物体的距离大致等于从光发射部分到壁部的距离和从光接收部分到壁部的距离。
17.如权利要求12所述的数据处理设备，其中探测单元探测物体的一个前沿，前沿限定在与物体移动方向平行的方向上，物体移动单元在物体移动方向移动物体，探测单元还探测物体的其它边沿，其它边沿限定在与物体移动单元移动物体的方向垂直的另一个方向上。
18.如权利要求12所述的数据处理设备，其中探测单元探测物体限定在移动件移动方向上的一个边沿，移动件在移动件移动方向上移动；和光发射元件和光接收元件在移动件移动方向上对齐。
19.如权利要求12所述的数据处理设备，其中探测单元探测物体限定在与移动件移动方向相垂直的一个方向上的一个边沿，移动件在移动件移动方向上移动；和光发射元件和光接收元件在与移动件移动方向相垂直的方向上对齐。
全文摘要
一种介质传感器68包括具有公共孔85b的罩85，公共孔85b可以限制从光发射元件82发射出来的光束的弥散，还可以限制光接收元件83能够接收到的光的范围，同时还抑制了干扰引起的后果。因此，介质传感器68在使用低方向性、较便宜的元件的同时，能够防止探测精度的下降。由于光发射元件82和光接收元件83的定向垂直于纸张P，介质传感器68比配备了元件与纸张P呈角度放置的传感器优越，这是因为介质传感器68避免了以下误差所引起的探测精度下降，这些误差包括元件呈角度放置引起的误差，传感器自身呈角度放置引起的误差等，其优越性还体现在传感器中放置元件所需要的空间减小了，从而就减小了传感器的尺寸。
文档编号G01V8/12GK1504729SQ20031011957
公开日2004年6月16日 申请日期2003年12月4日 优先权日2002年12月4日
发明者加藤哲也 申请人:兄弟工业株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
