特開 2023-173235 光学式センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173235

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】光学式センサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/47 20060101AFI20231130BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20231130BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

G01N21/47 F

H01L31/12 E

G03G15/00 303

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085353

(22)【出願日】2022-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116034

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 啓輔

(74)【代理人】

【識別番号】100144624

【弁理士】

【氏名又は名称】稲垣 達也

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】神川 和也

(72)【発明者】

【氏名】大湊 寛之

(72)【発明者】

【氏名】横井 淳一

【テーマコード（参考）】

2G059

2H270

5F889

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059BB09

2G059BB10

2G059DD12

2G059DD13

2G059EE02

2G059GG02

2G059KK01

2G059LL01

2G059NN06

2H270LD02

2H270LD03

2H270MD05

5F889BA05

5F889BB02

5F889BB06

5F889BC02

5F889BC11

5F889BC15

5F889BC23

5F889BC24

5F889BC25

5F889CA04

5F889CA06

5F889CA21

5F889DA17

5F889EA01

5F889EA08

(57)【要約】

【課題】発光素子とレンズを高い精度で位置合わせすることができる光学式センサを提供することを目的とする。
【解決手段】光学式センサ１００は、トナーからなるパッチＰを検出するセンサであって、基板１１０と、光を出射する発光素子１２０と、パッチＰで反射された光の正反射成分を受光する第１受光素子１３０と、パッチＰで反射された光の拡散反射成分を受光する第２受光素子１４０と、発光素子１２０から出射された光が通る発光用レンズ１５０を備える。発光素子１２０は、基板１１０の表面１１１に位置する。発光用レンズ１５０は、発光素子１２０が嵌まる嵌合部１５１を有する。嵌合部１５１は、表面１１１に沿った方向において発光素子１２０と接触する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トナーからなるパッチを検出する光学式センサであって、
表面と裏面を有する基板と、
光を出射する発光素子であって、前記基板の前記表面に位置する発光素子と、
前記パッチで反射された前記発光素子の光の正反射成分を受光する第１受光素子と、
前記パッチで反射された前記発光素子の光の拡散反射成分を受光する第２受光素子と、
前記発光素子から出射された光が通る発光用レンズであって、
前記発光素子が嵌まる嵌合部であって、前記基板の前記表面に沿った方向において前記発光素子と接触する嵌合部を有する発光用レンズと、を備えることを特徴とする光学式センサ。

【請求項2】

前記発光用レンズは、さらに、
前記基板の前記表面と接触する基板接触面を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ。

【請求項3】

前記基板を保持するホルダをさらに備え、
前記ホルダは、
前記発光素子と前記第１受光素子の間に位置する第１遮光壁と、
前記発光素子と前記第２受光素子の間に位置する第２遮光壁と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ。

【請求項4】

前記ホルダは、
前記発光素子から出射される光が通る発光用孔と、
前記パッチで反射された前記発光素子の光の正反射成分を前記第１受光素子に導くための第１受光用孔と、
前記パッチで反射された前記発光素子の光の拡散反射成分を前記第２受光素子に導くための第２受光用孔と、を有することを特徴とする請求項３に記載の光学式センサ。

【請求項5】

前記基板は、第１孔と第２孔を有し、
前記第１遮光壁は、前記第１孔に入る第１脚部を有し、
前記第２遮光壁は、前記第２孔に入る第２脚部を有することを特徴とする請求項３に記載の光学式センサ。

【請求項6】

前記パッチで反射された前記発光素子の光の正反射成分を前記第１受光素子に導くための第１受光用レンズをさらに備え、
前記第１受光素子は、前記基板の前記表面に位置し、
前記第１受光用レンズは、
前記第１受光素子が嵌まる第１嵌合部であって、前記基板の前記表面に沿った方向において前記第１受光素子と接触する第１嵌合部を有することを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ。

【請求項7】

前記パッチで反射された前記発光素子の光の拡散反射成分を前記第２受光素子に導くための第２受光用レンズをさらに備え、
前記第２受光素子は、前記基板の前記表面に位置し、
前記第２受光用レンズは、
前記第２受光素子が嵌まる第２嵌合部であって、前記基板の前記表面に沿った方向において前記第２受光素子と接触する第２嵌合部を有することを特徴とする請求項６に記載の光学式センサ。

【請求項8】

前記パッチで反射された前記発光素子の光の正反射成分を前記第１受光素子に導くための第１受光用レンズと、
前記パッチで反射された前記発光素子の光の拡散反射成分を前記第２受光素子に導くための第２受光用レンズをさらに備え、
前記発光用レンズ、前記第１受光用レンズおよび前記第２受光用レンズは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学式センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トナーからなるパッチを検出する光学式センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光学式センサとして、発光素子と、２つの受光素子と、基板と、レンズと、ケースとを備えるものが知られている（特許文献１参照）。発光素子および各受光素子は、基板にはんだ付けされている。レンズは、ケースに保持されている。基板は、孔を有する。ケースは、基板の孔に嵌合する凸部を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１９５０６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術では、発光素子とレンズの間に、はんだ、基板およびケースの３部品が介在するため、発光素子とレンズの位置合わせの精度が悪いという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、発光素子とレンズを高い精度で位置合わせすることができる光学式センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するため、本発明に係る光学式センサは、トナーからなるパッチを検出するセンサであって、基板と、発光素子と、第１受光素子と、第２受光素子と、発光用レンズと、を備える。
基板は、表面と裏面を有する。
発光素子は、光を出射する素子である。発光素子は、基板の表面に位置する。
第１受光素子は、パッチで反射された発光素子の光の正反射成分を受光する。
第２受光素子は、パッチで反射された発光素子の光の拡散反射成分を受光する。
発光用レンズは、発光素子から出射された光が通るレンズである。発光用レンズは、嵌合部を有する。
嵌合部には、発光素子が嵌まる。嵌合部は、基板の表面に沿った方向において発光素子と接触する。

【0007】

この構成によれば、発光用レンズの嵌合部が発光素子に嵌まるので、発光用レンズと発光素子を基板の表面に沿う方向において高い精度で位置合わせすることができる。

【0008】

また、発光用レンズは、さらに、基板の表面と接触する基板接触面を備えていてもよい。

【0009】

この構成によれば、発光用レンズの基板接触面が基板の表面に接触するので、発光用レンズと発光素子を基板の表面に垂直な方向において高い精度で位置合わせすることができる。

【0010】

また、光学式センサは、基板を保持するホルダをさらに備えていてもよい。ホルダは、発光素子と第１受光素子の間に位置する第１遮光壁と、発光素子と第２受光素子の間に位置する第２遮光壁と、を有していてもよい。

【0011】

この構成によれば、発光素子が出射する光が直接に第１受光素子および第２受光素子に向かうのを、第１遮光壁および第２遮光壁によって抑えることができる。

【0012】

また、ホルダは、発光素子から出射される光が通る発光用孔と、パッチで反射された発光素子の光の正反射成分を第１受光素子に導くための第１受光用孔と、パッチで反射された発光素子の光の拡散反射成分を第２受光素子に導くための第２受光用孔と、を有していてもよい。

【0013】

また、基板は、第１孔と第２孔を有し、第１遮光壁は、第１孔に入る第１脚部を有し、第２遮光壁は、第２孔に入る第２脚部を有していてもよい。

【0014】

また、光学式センサは、パッチで反射された発光素子の光の正反射成分を第１受光素子に導くための第１受光用レンズをさらに備えていてもよい。第１受光素子は、基板の表面に位置し、第１受光用レンズは、第１受光素子が嵌まる第１嵌合部であって、基板の表面に沿った方向において第１受光素子と接触する第１嵌合部を有していてもよい。

【0015】

この構成によれば、第１受光用レンズが第１受光素子に嵌まるので、第１受光用レンズと第１受光素子を高い精度で位置合わせすることができる。

【0016】

また、光学式センサは、パッチで反射された発光素子の光の拡散反射成分を第２受光素子に導くための第２受光用レンズをさらに備えていてもよい。第２受光素子は、基板の表面に位置し、第２受光用レンズは、第２受光素子が嵌まる第２嵌合部であって、基板の表面に沿った方向において第２受光素子と接触する第２嵌合部を有していてもよい。

【0017】

この構成によれば、第２受光用レンズが第２受光素子に嵌まるので、第２受光用レンズと第２受光素子を高い精度で位置合わせすることができる。

【0018】

また、光学式センサは、パッチで反射された発光素子の光の正反射成分を第１受光素子に導くための第１受光用レンズと、パッチで反射された発光素子の光の拡散反射成分を第２受光素子に導くための第２受光用レンズをさらに備えていてもよい。発光用レンズ、第１受光用レンズおよび第２受光用レンズは、一体に形成されていてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、発光素子と発光用レンズを高い精度で位置合わせすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態に係る光学式センサを備えたカラープリンタの断面図である。

【図2】ベルトユニットと光学式センサの関係を示す斜視図である。

【図3】光学式センサを示す斜視図（ａ）と、光学式センサを分解して示す斜視図（ｂ）である。

【図4】光学式センサを示す断面図である。

【図5】第２実施形態に係る光学式センサを示す断面図（ａ）と、第３実施形態に係る光学式センサを示す断面図（ｂ）である。

【図6】第４実施形態に係る光学式センサを示す断面図（ａ）と、図６（ａ）のＩ－Ｉ断面図（ｂ）である。

【図7】第５実施形態に係る光学式センサの発光用レンズを示す断面図である。

【図8】第６実施形態に係る光学式センサを示す断面図（ａ）と、図８（ａ）のＩＩ－ＩＩ断面図（ｂ）である。

【図9】第７実施形態に係る光学式センサの嵌合部を示す図（ａ）と、図９（ａ）の形態の変形例を示す図（ｂ）～（ｅ）と、第１実施形態の変形例を示す（ｆ）である。

【図10】第８実施形態に係る光学式センサのレンズを示す断面図である。

【図11】第９実施形態に係る光学式センサの発光用レンズを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、本発明の第１実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、カラープリンタ１は、本体筐体１０と、供給部２０と、画像形成部３０と、排出部９０とを備えている。

【0022】

供給部２０は、供給トレイ２１と、シート供給装置２２とを備えている。供給トレイ２１は、シートＳを収容するトレイである。シート供給装置２２は、供給トレイ２１内のシートＳを画像形成部３０に向けて搬送する。

【0023】

画像形成部３０は、４つのＬＥＤユニット４０と、４つのプロセスカートリッジ５０と、ベルトユニット７０と、定着装置８０とを備えている。

【0024】

ＬＥＤユニット４０は、複数のＬＥＤを有する。ＬＥＤユニット４０は、後述する感光ドラム５１を露光する。

【0025】

プロセスカートリッジ５０は、感光ドラム５１、帯電器５２、符号を省略して示す現像ローラ、トナー収容室などを備えている。プロセスカートリッジ５０は、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色のトナーが入った５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙの符号で示すものがシートＳの搬送方向において、下流側から上流側に向けて、５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙの順で並んで配置されている。

【0026】

ベルトユニット７０は、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、搬送ベルト７３と、４つの転写ローラ７４とを備えている。

【0027】

駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、搬送ベルト７３を回転させるローラである。駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、搬送ベルト７３の内周面に接触する。

【0028】

搬送ベルト７３は、各感光ドラム５１との間でシートＳを搬送するベルトである。搬送ベルト７３の外周面は、各感光ドラム５１と接触している。転写ローラ７４は、感光ドラム５１との間で搬送ベルト７３を挟んでいる。

【0029】

定着装置８０は、加熱ローラ８１と、加圧ローラ８２とを備えている。加熱ローラ８１は、ハロゲンヒータ８１Ａを内部に備える。加圧ローラ８２は、加熱ローラ８１との間でシートＳを挟む。

【0030】

画像形成部３０では、まず、感光ドラム５１の表面が、帯電器５２により帯電された後、ＬＥＤユニット４０で露光される。これにより、感光ドラム５１上に静電潜像が形成される。その後、静電潜像に現像ローラからトナーが供給されることで、感光ドラム５１上にトナー像が形成される。

【0031】

次に、搬送ベルト７３上に供給されたシートＳが感光ドラム５１と転写ローラ７４との間を通過することで、感光ドラム５１上に形成されたトナー像がシートＳ上に転写される。そして、シートＳが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過することで、シートＳ上に転写されたトナー像が熱定着される。

【0032】

排出部９０は、定着装置８０から排出されたシートＳを本体筐体１０の外に向けて搬送するように構成されている。排出部９０は、搬送ローラ９１と、排出ローラ９２とを備えている。定着装置８０から排出されたシートＳは、搬送ローラ９１により排出ローラ９２に搬送され、排出ローラ９２によって排出トレイ１１に排出される。

【0033】

図１および図２に示すように、画像形成部３０は、光学式センサ１００と、レジセンサＲＳとをさらに備えている。光学式センサ１００およびレジセンサＲＳは、搬送ベルト７３の駆動ローラ７１側の端部に対向して配置されている。

【0034】

レジセンサＲＳは、搬送ベルト７３上に形成された、トナーからなるパッチＰの位置を検出するセンサである。ここで、パッチＰは、トナーの色ずれや濃度の補正などを行うためのテスト用のトナー像である。パッチＰは、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの各色に対応したパッチＰＫ，ＰＣ，ＰＭ，ＰＹとして搬送ベルト７３に形成される。パッチＰは、トナーの色ずれや濃度の補正などを行う際に、各感光ドラム５１から搬送ベルト７３に転写される。レジセンサＲＳは、図示せぬ発光素子と受光素子をそれぞれ１つずつ有する。

【0035】

光学式センサ１００は、搬送ベルト７３上に形成された、トナーからなるパッチＰの位置および濃度を検出するセンサである。図３（ａ），（ｂ）に示すように、光学式センサ１００は、基板１１０と、発光素子１２０と、第１受光素子１３０と、第２受光素子１４０と、発光用レンズ１５０と、ホルダ１６０とを備えている。

【0036】

基板１１０は、表面１１１と、裏面１１２とを有する。表面１１１には、銅箔などからなる配線パターンが形成されている。発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、基板１１０の表面１１１に位置している。発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、第１方向に間隔を空けて並んでいる。なお、本実施形態では、第１方向は、基板１１０の長手方向と一致している。第１方向において、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間隔は、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間隔よりも小さい。

【0037】

基板１１０は、第１孔Ｈ１と、第２孔Ｈ２とを有する。第１孔Ｈ１および第２孔Ｈ２は、第１方向に直交する第２方向に長い長孔である。なお、本実施形態では、第２方向は、基板１１０の短手方向と一致している。第１孔Ｈ１および第２孔Ｈ２は、第１方向および第２方向に直交する第３方向において、基板１１０を貫通する。発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、第２方向において、第１孔Ｈ１および第２孔Ｈ２の範囲内、詳しくは中央に位置する。

【0038】

第１孔Ｈ１は、第１方向において、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間に位置する。第２孔Ｈ２は、第１方向において、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間に位置する。

【0039】

図４に示すように、発光素子１２０は、光を出射する機能を有する。発光素子１２０は、例えばＬＥＤである。発光素子１２０は、本体部１２１と、素子レンズ１２２とを有する。本体部１２１は、光を出射する発光部１２１Ａを有する。発光部１２１Ａの光は、素子レンズ１２２を通して出射される。本体部１２１は、発光部１２１Ａに電気を供給するための図示せぬ端子を有する。本体部１２１の端子は、はんだ付けにより、基板１１０の表面１１１の配線パターンに接合されている。これにより、本体部１２１は、はんだ付け材料からなる接合部Ｊを介して基板１１０の表面１１１に固定されている。

【0040】

第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、例えば、発光素子１２０から出射される光の波長に対して感度があるフォトダイオードである。第１受光素子１３０は、パッチＰで反射された光の正反射成分が入射する位置、つまり発光素子１２０からパッチＰに照射された光のうち入射角と反射角が等しい光が入射する位置に配置される。このように配置されることで、第１受光素子１３０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の正反射成分を受光する。

【0041】

第１受光素子１３０は、本体部１３１と、カバー１３２とを有する。本体部１３１は、光を受光する受光部１３１Ａを有する。カバー１３２は、透明な樹脂などからなり、受光部１３１Ａを覆う。本体部１３１は、受光部１３１Ａに電気を供給するための図示せぬ端子を有する。本体部１３１の端子は、はんだ付けにより、基板１１０の表面１１１の配線パターンに接合されている。これにより、本体部１３１は、はんだ付け材料からなる接合部Ｊを介して基板１１０の表面１１１に固定されている。

【0042】

第２受光素子１４０は、パッチＰで反射された光の拡散反射成分が入射する位置、つまり発光素子１２０からパッチＰに照射された光のうち正反射成分ではない成分の光が入射する位置に配置される。これにより、第２受光素子１４０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の拡散反射成分を受光する。

【0043】

第２受光素子１４０は、第１受光素子１３０と同様の構造である。第２受光素子１４０は、第１受光素子１３０の本体部１３１およびカバー１３２と同様の構造となる本体部１４１およびカバー１４２を有する。本体部１４１は、はんだ付け材料からなる接合部Ｊを介して基板１１０の表面１１１に固定されている。

【0044】

発光用レンズ１５０は、発光素子１２０から出射された光が通るレンズである。発光用レンズ１５０は、発光素子１２０から出射された光をパッチＰに向けて屈折させる。発光用レンズ１５０は、嵌合部１５１と、基板接触面１５２と、傾斜面１５３とを有する。

【0045】

嵌合部１５１は、発光素子１２０が嵌まる凹部であり、基板１１０に向けて開口する。嵌合部１５１は、表面１１１に沿った方向、つまり第１方向および第２方向において発光素子１２０と接触する。

【0046】

基板接触面１５２は、表面１１１と接触する面である。基板接触面１５２は、嵌合部１５１を囲う環状に形成されている。

【0047】

傾斜面１５３は、発光用レンズ１５０が発光素子１２０の接合部Ｊと干渉するのを抑制するための面である。傾斜面１５３は、基板接触面１５２から嵌合部１５１に向けて表面１１１に対して斜めに延びている。傾斜面１５３は、接合部Ｊから離れている。傾斜面１５３は、嵌合部１５１を囲う環状に形成されている。

【0048】

発光用レンズ１５０は、基板接触面１５２が表面１１１に接触し、発光素子１２０が嵌合部１５１に嵌まることで、発光素子１２０に対して位置合わせされている。

【0049】

図３および図４に示すように、ホルダ１６０は、基板１１０を保持する樹脂製の部材である。ホルダ１６０は、発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０を覆うように、基板１１０の表面１１１に取り付けられている。

【0050】

ホルダ１６０は、第１壁１６１と、第２壁１６２と、第３壁１６３と、第４壁１６４と、第５壁１６５と、第１遮光壁Ｗ１と、第２遮光壁Ｗ２とを有する。

【0051】

第１壁１６１は、基板１１０の表面１１１と対向する壁であり、表面１１１から離れている。第１壁１６１は、発光用孔Ｈ１０と、第１受光用孔Ｈ１１と、第２受光用孔Ｈ１２とを有する。

【0052】

発光用孔Ｈ１０は、発光素子１２０から出射される光が通る孔である。第１受光用孔Ｈ１１は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の正反射成分を第１受光素子１３０に導くための孔である。第２受光用孔Ｈ１２は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の拡散反射成分を第２受光素子１４０に導くための孔である。

【0053】

第２壁１６２、第３壁１６３、第４壁１６４、第５壁１６５、第１遮光壁Ｗ１および第２遮光壁Ｗ２は、第１壁１６１から基板１１０に向けて延びている。第２壁１６２は、第１壁１６１の第１方向の一端に位置する。第３壁１６３は、第１壁１６１の第１方向の他端に位置する。発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、第１方向において、第２壁１６２と第３壁１６３の間に位置する。

【0054】

第４壁１６４は、第１壁１６１の第２方向の一端に位置する。第４壁１６４は、第２壁１６２から第３壁１６３まで延びている。

【0055】

第５壁１６５は、第１壁１６１の第２方向の他端に位置する。第５壁１６５は、第２壁１６２から第３壁１６３まで延びている。発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０は、第２方向において、第４壁１６４と第５壁１６５の間に位置する。

【0056】

第２壁１６２、第３壁１６３、第４壁１６４および第５壁１６５の基板１１０側の各端面Ｆは、連続した面一の面となっている。端面Ｆは、基板１１０の表面１１１と接触する。

【0057】

第１遮光壁Ｗ１は、発光素子１２０から出射される光のうちホルダ１６０の発光用孔Ｈ１０を通る向き以外に出射される光が第１受光素子１３０に向かうのを遮る壁である。第１遮光壁Ｗ１は、第１方向において、発光素子１２０と第１受光素子１３０の間に位置する。第１遮光壁Ｗ１は、第４壁１６４から第５壁１６５まで延びている。第１遮光壁Ｗ１は、基板１１０の第１孔Ｈ１に入る第１脚部Ｗ１１を有する。

【0058】

第１脚部Ｗ１１は、第１遮光壁Ｗ１のうち端面Ｆから突出する部分である。第１脚部Ｗ１１は、端面Ｆが基板１１０の表面１１１に接触した状態で、第１孔Ｈ１に入る。本実施形態では、第１脚部Ｗ１１は、第１孔Ｈ１との間に隙間を空けた状態で、第１孔Ｈ１に入っている。

【0059】

第２遮光壁Ｗ２は、発光素子１２０から出射される光のうちホルダ１６０の発光用孔Ｈ１０を通る向き以外に出射される光が第２受光素子１４０に向かうのを遮る壁である。第２遮光壁Ｗ２は、第１方向において、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間に位置する。第２遮光壁Ｗ２は、第４壁１６４から第５壁１６５まで延びている。第２遮光壁Ｗ２は、基板１１０の第２孔Ｈ２に入る第２脚部Ｗ２１を有する。

【0060】

第２脚部Ｗ２１は、第２遮光壁Ｗ２のうち端面Ｆから突出する部分である。第２脚部Ｗ２１は、端面Ｆが基板１１０の表面１１１に接触した状態で、第２孔Ｈ２に入る。本実施形態では、第２脚部Ｗ２１は、第２孔Ｈ２に嵌合している。

【0061】

なお、本実施形態では、第１脚部を１つの板状の部位としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、複数の突起としてもよい。この場合、複数の第１脚部が入る孔を基板に形成すればよい。なお、第２脚部についても同様である。

【0062】

以上、第１実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
発光用レンズ１５０の嵌合部１５１が発光素子１２０に嵌まるので、発光用レンズ１５０と発光素子１２０を高い精度で位置合わせすることができる。

【0063】

発光用レンズ１５０の基板接触面１５２が基板１１０の表面１１１に接触するので、発光用レンズ１５０と発光素子１２０を基板１１０の表面１１１に垂直な方向において高い精度で位置合わせすることができる。

【0064】

発光素子１２０と第１受光素子１３０の間に第１遮光壁Ｗ１を配置し、発光素子１２０と第２受光素子１４０の間に第２遮光壁Ｗ２を配置したので、発光素子１２０からホルダ１６０の発光用孔Ｈ１０を通る向き以外に出射される光のうち、直接にあるいはホルダ１６０に反射されて第１受光素子１３０および第２受光素子１４０に向かう光を、第１遮光壁Ｗ１および第２遮光壁Ｗ２によって遮ることができる。

【0065】

さらに、基板１１０の第１孔Ｈ１に入る第１脚部Ｗ１１と基板１１０の第２孔Ｈ２に入る第２脚部Ｗ２１を設けたため、発光素子１２０から出射される光のうち基板１１０内を通って第１受光素子１３０および第２受光素子１４０に向かう光を第１脚部Ｗ１１と第２脚部Ｗ２１により遮ることができる。

【0066】

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下に説明する各実施形態においては、他の実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【0067】

［第２実施形態］
図５（ａ）に示すように、第２実施形態に係る光学式センサ１００Ａは、第１実施形態の構造に加え、第１受光用レンズ１７０および第２受光用レンズ１８０をさらに備えている。

【0068】

第１受光用レンズ１７０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の正反射成分を第１受光素子１３０に導くためのレンズである。第１受光用レンズ１７０は、第１嵌合部１７１と、基板接触面１７２と、傾斜面１７３とを有する。

【0069】

第１嵌合部１７１は、第１受光素子１３０が嵌まる凹部であり、基板１１０に向けて開口する。第１嵌合部１７１は、表面１１１に沿った方向、つまり第１方向および第２方向において第１受光素子１３０と接触する。

【0070】

基板接触面１７２は、表面１１１と接触する面である。基板接触面１７２は、第１嵌合部１７１を囲う環状に形成されている。

【0071】

傾斜面１７３は、第１受光用レンズ１７０が第１受光素子１３０の接合部Ｊと干渉するのを抑制するための面である。傾斜面１７３は、基板接触面１７２から第１嵌合部１７１に向けて基板接触面１７２に対して斜めに延びている。傾斜面１７３は、接合部Ｊから離れている。傾斜面１７３は、第１嵌合部１７１を囲う環状に形成されている。

【0072】

第１受光用レンズ１７０は、基板接触面１７２が表面１１１に接触し、第１受光素子１３０が第１嵌合部１７１に嵌まることで、第１受光素子１３０に対して位置合わせされている。

【0073】

第２受光用レンズ１８０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の拡散反射成分を第２受光素子１４０に導くためのレンズである。第２受光用レンズ１８０は、第２嵌合部１８１と、基板接触面１８２と、傾斜面１８３とを有する。

【0074】

第２嵌合部１８１は、第２受光素子１４０が嵌まる凹部であり、基板１１０に向けて開口する。第２嵌合部１８１は、表面１１１に沿った方向、つまり第１方向および第２方向において第２受光素子１４０と接触する。

【0075】

基板接触面１８２は、表面１１１と接触する面である。基板接触面１８２は、第２嵌合部１８１を囲う環状に形成されている。

【0076】

傾斜面１８３は、第２受光用レンズ１８０が第２受光素子１４０の接合部Ｊと干渉するのを抑制するための面である。傾斜面１８３は、基板接触面１８２から第２嵌合部１８１に向けて基板接触面１８２に対して斜めに延びている。傾斜面１８３は、接合部Ｊから離れている。傾斜面１８３は、第２嵌合部１８１を囲う環状に形成されている。

【0077】

第２受光用レンズ１８０は、基板接触面１８２が表面１１１に接触し、第２受光素子１４０が第２嵌合部１８１に嵌まることで、第２受光素子１４０に対して位置合わせされている。

【0078】

第２実施形態によれば、第１受光用レンズ１７０が第１受光素子１３０に嵌まるので、第１受光用レンズ１７０と第１受光素子１３０を高い精度で位置合わせすることができる。また、第２受光用レンズ１８０が第２受光素子１４０に嵌まるので、第２受光用レンズ１８０と第２受光素子１４０を高い精度で位置合わせすることができる。

【0079】

なお、発光用レンズ、第１受光用レンズおよび第２受光用レンズは、一体に形成されて１つのレンズを構成してもよい。この場合、一体化されたレンズに、嵌合部、第１嵌合部および第２嵌合部のうちいずれか１つを形成すればよい。以下、レンズの一例を、第３実施形態として説明する。

【0080】

[第３実施形態]
図５（ｂ）に示すように、第３実施形態に係るレンズ３００は、第１実施形態と同様の発光用レンズ１５０と、第２実施形態とは異なる第１受光用レンズ３７０および第２受光用レンズ３８０を有する。発光用レンズ１５０、第１受光用レンズ３７０および第２受光用レンズ３８０は、一体に形成されている。

【0081】

発光用レンズ１５０は、第１実施形態と同様の嵌合部１５１を有する。
第１受光用レンズ３７０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の正反射成分を第１受光素子１３０に導くためのレンズである。第１受光用レンズ３７０は、第１受光素子１３０が入る第１凹部３７１を有する。第１凹部３７１の内面と第１受光素子１３０の間には、隙間が形成されている。

【0082】

第２受光用レンズ３８０は、パッチＰで反射された発光素子１２０の光の拡散反射成分を第２受光素子１４０に導くためのレンズである。第２受光用レンズ３８０は、第２受光素子１４０が入る第２凹部３８１を有する。第２凹部３８１の内面と第２受光素子１４０の間には、隙間が形成されている。

【0083】

第３実施形態によれば、嵌合部１５１が発光素子１２０に嵌まることで、発光素子１２０に対するレンズ３００の位置を高い精度で位置合わせすることができる。

【0084】

[第４実施形態]
図６（ａ），（ｂ）に示すように、第４実施形態に係る発光用レンズ４５０は、発光素子１２０が入る穴Ｈ４０と、第１実施形態とは異なる嵌合部４５１とを有する。図６（ｂ）に示すように、嵌合部４５１は、４つの突起４５１Ａからなる。各突起４５１Ａは、穴Ｈ４０の内周面から発光素子１２０に向けて突出する。各突起４５１Ａは、第３方向に直交する面で切った断面の形状が、三角形状に形成され、先端が尖っている。なお、以下の説明では、第３方向に直交する面で切った断面を、「横断面」ともいう。４つのうち２つの突起４５１Ａは、第１方向において発光素子１２０を挟み、残りの２つの突起４５１Ａは、第２方向において発光素子１２０を挟む。

【0085】

図６（ａ）に示すように、各突起４５１Ａは、第３方向に延びている。各突起４５１Ａの基板１１０側の端面は、傾斜面４５３となっている。傾斜面４５３は、発光用レンズ４５０が発光素子１２０の接合部Ｊと干渉するのを抑制するための面である。傾斜面４５３は、基板接触面１５２から突起４５１Ａの先端に向けて表面１１１に対して斜めに延びている。傾斜面４５３は、接合部Ｊから離れている。第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0086】

[第５実施形態]
図７に示すように、第５実施形態に係る発光用レンズ５５０は、第１実施形態とは異なる嵌合部５５１を有する。嵌合部５５１は、横断面の形状がＤ字形状となる穴である。嵌合部５５１は、平面５５１Ａと、曲面５５１Ｂとを有する。

【0087】

平面５５１Ａは、発光素子１２０の第１方向における一端に位置する側面Ｆ１に接触する。曲面５５１Ｂは、発光素子１２０の第１方向における他端に位置する側面Ｆ２に接触する。詳しくは、曲面５５１Ｂは、側面Ｆ２の第２方向における一端と他端に接触する。第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0088】

[第６実施形態]
図８（ａ），（ｂ）に示すように、第６実施形態に係る発光用レンズ６５０は、第１実施形態とは異なる嵌合部６５１と、突起６５４とを有する。嵌合部６５１は、横断面の形状が円形となる穴である。嵌合部６５１は、横断面の形状が矩形となる発光素子１２０の４つの角に接触する。突起６５４は、基板接触面１５２から突出する。

【0089】

第６実施形態に係る基板６１０は、突起６５４が入る長孔Ｈ６０を有する。長孔Ｈ６０は、円形の嵌合部６５１の中心に向けて延びる。突起６５４が長孔Ｈ６０に入ることにより、発光用レンズ６５０が嵌合部６５１を中心に回動することが規制される。第６実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0090】

[第７実施形態]
図９（ａ）に示すように、第７実施形態に係る嵌合部７５１は、２つの脚部Ｌからなる。各脚部Ｌは、横断面の形状がＬ字形状である。各脚部Ｌは、横断面の形状が矩形となる発光素子１２０の角部を挟むように角部に接触する。各脚部Ｌは、第１部位Ｌ１と、第１部位Ｌ１から突出する第２部位Ｌ２とを有する。第１部位Ｌ１は、発光素子１２０の一の側面の一部に接触する。第２部位Ｌ２は、発光素子１２０の一の側面に直交する他の側面の一部に接触する。２つの脚部Ｌは、発光素子１２０の対角線上に位置する。第７実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0091】

なお、嵌合部７５１は、図９（ｂ）に示すように、３つの脚部Ｌを有していてもよいし、図９（ｃ）に示すように、４つの脚部Ｌを有していてもよい。また、図９（ｄ）に示すように、嵌合部７５１は、前述した脚部Ｌと、脚部Ｌとは異なる第２脚部Ｌ２０とを有していてもよい。

【0092】

第２脚部Ｌ２０は、横断面の形状がＬ字形状である。第２脚部Ｌ２０は、発光素子１２０の角部を挟むように角部に接触する。第２脚部Ｌ２０は、第３部位Ｌ２３と、第３部位Ｌ２３から突出する第４部位Ｌ２４とを有する。第３部位Ｌ２３は、発光素子１２０の一の側面の全体に接触する。第４部位Ｌ２４は、発光素子１２０の一の側面に直交する他の側面の一部に接触する。

【0093】

また、図９（ｅ）に示すように、嵌合部７５１は、脚部Ｌとは異なる２つの第３脚部Ｌ３０を有していてもよい。各第３脚部Ｌ３０は、横断面の形状がＵ字形状である。各第３脚部Ｌ３０は、発光素子１２０の第２方向における一端と他端にそれぞれ配置される。各第３脚部Ｌ３０は、発光素子１２０の第２方向における端部が嵌まる凹形状を有する。各第３脚部Ｌ３０は、第１方向に延びる第５部位Ｌ３５と、第５部位Ｌ３５の第１方向の一端から突出する第６部位Ｌ３６と、第５部位Ｌ３５の第１方向の他端から突出する第７部位Ｌ３７とを有する。

【0094】

第５部位Ｌ３５は、発光素子１２０の一の側面の全体に接触する。第６部位Ｌ３６は、発光素子１２０の一の側面の第１方向における一端に接続される側面の一部に接触する。第７部位Ｌ３７は、発光素子１２０の一の側面の第１方向における他端に接続される側面の一部に接触する。

【0095】

図９（ｆ）は、第１実施形態の変形例を示す図である。図９（ｆ）に示すように、発光素子２２０の側面２２１が第３方向に対して傾斜している場合には、発光用レンズ１５０Ａの嵌合部１５１Ａは、発光素子２２０の側面２２１と接触する傾斜面Ｆ１０を有していてもよい。

【0096】

[第８実施形態]
図１０に示すように、第７実施形態に係るレンズ８００は、図示せぬ発光用レンズ、第１受光用レンズおよび第２受光用レンズを一体に有するレンズである。レンズ８００は、３つの穴Ｈ８１，Ｈ８２，Ｈ８３と、嵌合部８５１と、第１嵌合部８７１と、第２嵌合部８８１とを有する。

【0097】

嵌合部８５１は、２つの突起８５１Ａからなる。各突起８５１Ａは、穴Ｈ８１の内面から発光素子１２０に向けて突出する。各突起８５１Ａは、横断面の形状が、三角形状に形成され、先端が尖っている。各突起８５１Ａは、第１方向において発光素子１２０を挟む。穴Ｈ８１の内面は、発光素子１２０から離れている。

【0098】

第１嵌合部８７１は、２つの突起８７１Ａからなる。各突起８７１Ａは、穴Ｈ８２の内面から第１受光素子１３０に向けて突出する。各突起８７１Ａは、横断面の形状が、三角形状に形成され、先端が尖っている。各突起８７１Ａは、第２方向において第１受光素子１３０を挟む。穴Ｈ８２の内面は、第１受光素子１３０から離れている。

【0099】

第２嵌合部８８１は、２つの突起８８１Ａからなる。各突起８８１Ａは、穴Ｈ８３の内面から第２受光素子１４０に向けて突出する。各突起８８１Ａは、横断面の形状が、三角形状に形成され、先端が尖っている。各突起８８１Ａは、第２方向において第２受光素子１４０を挟む。穴Ｈ８３の内面は、第２受光素子１４０から離れている。第８実施形態によれば、発光素子１２０、第１受光素子１３０および第２受光素子１４０に対してレンズ８００を高精度に位置合わせすることができる。

【0100】

[第９実施形態]
図１１に示すように、第９実施形態に係る発光用レンズ９５０は、第１実施形態の発光用レンズ１５０の構成に加え、複数の突起９５４を有している。各突起９５４は、基板接触面１５２から突出している。

【0101】

第９実施形態に係る基板９１０は、突起９５４が嵌合する孔Ｈ９０を複数有する。各突起９５４は、孔Ｈ９０を通り、基板９１０の裏面１１２から突出している。裏面１１２から突出した各突起９５４の先端は、基板９１０の裏面１１２に溶着されている。第９実施形態によれば、発光用レンズ９５０を基板９１０に強固に固定することができる。

【0102】

前記実施形態では、第１受光素子および第２受光素子を基板の表面に配置したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１受光素子および第２受光素子の少なくとも一方は、基板の裏面に配置されていてもよい。この場合、パッチから反射された光を受光素子に導くための孔を、基板に形成すればよい。

【0103】

発光素子および受光素子の構造は、前記実施形態に限定されない。例えば、発光素子は、発光部を有する本体部と、発光部を覆う樹脂製のカバーとを有していてもよい。この場合、発光用レンズの嵌合部は、カバーに嵌合してもよい。また、受光素子は、受光部を有する本体部が、受光部を囲う筒状の壁を有する構造であってもよい。この場合、受光用レンズの嵌合部は、本体部に嵌合してもよい。

【0104】

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

【符号の説明】

【0105】

１００ 光学式センサ
１１０ 基板
１１１ 表面
１１２ 裏面
１２０ 発光素子
１３０ 第１受光素子
１４０ 第２受光素子
１５０ 発光用レンズ
１５１ 嵌合部
１５２ 基板接触面
Ｐ パッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】