JP2008024476A - Sheet detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、印刷機といった印刷情報を出力する画像形成装置に用いることができるシート検知装置に関する。 The present invention relates to a sheet detection apparatus that can be used in an image forming apparatus that outputs printing information such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a printing machine.
この種の画像形成装置では、シートの厚さや紙種などの種類に応じて画像形成条件を最適化して画像形成を行うことにより、高画質化を図っていた。例えば、シートの種類に応じて、画像(トナー)をシートに転写させる転写装置の転写電流や、画像をシートに定着させる定着装置の定着温度や、作像速度(シートの搬送速度とほぼ同じ)を最適化していた。 In this type of image forming apparatus, image quality is improved by optimizing the image forming conditions according to the type of sheet, the type of paper, and the like, thereby improving the image quality. For example, depending on the type of sheet, the transfer current of the transfer device that transfers the image (toner) to the sheet, the fixing temperature of the fixing device that fixes the image to the sheet, and the image forming speed (approximately the same as the sheet conveyance speed) Was optimized.
この画像形成条件の最適化は、当初、オペレータ(ユーザ)が手入力で設定することによって行っていたが、近年では自動でシートの種類を判別し、その判別結果に基づいて行われるようになってきている。 The optimization of the image forming conditions was initially performed by manual setting by an operator (user). However, in recent years, the type of sheet is automatically determined and is performed based on the determination result. It is coming.
このシートの種類を自動判別する画像形成装置としては、例えば、画像形成指令を受けた後に、給紙トレイから通常の搬送経路に沿って所定距離引き出した1枚のシートについて透過光量を測定するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この画像形成装置では、測定した透過光量に対応した電圧と所定のしきい電圧とを比較し、この比較結果に基づいてシートの種類を判別している。 As an image forming apparatus for automatically discriminating the type of sheet, for example, after receiving an image forming instruction, the amount of transmitted light is measured for one sheet pulled out from a sheet feeding tray along a normal conveyance path by a predetermined distance. Is known (see, for example, Patent Document 1). In this image forming apparatus, a voltage corresponding to the measured transmitted light amount is compared with a predetermined threshold voltage, and the type of sheet is determined based on the comparison result.
また、シート積載装置上においてシートの厚さや種類を算出する手段としては、積載されたシートに隙間を生じさせるようにして、最上位1枚の紙を分離し、その分離した1枚の紙に光を照射して、その光の透過光量によって紙の厚み及び種類を判別するものが知られている(特許文献2参照)。 Further, as a means for calculating the thickness and type of the sheet on the sheet stacking apparatus, a top sheet is separated so as to create a gap in the stacked sheets, and the separated sheet is separated. There is known one that irradiates light and discriminates the thickness and type of paper based on the amount of transmitted light (see Patent Document 2).
また、シート積載装置内のシート残量を正確に検知する技術としては、積載されているシートに高周波もしくは超音波を印加して、その伝達状況によって紙の枚数を検知するものがある(例えば、特許文献3及び4参照)。
ところが、上記特許文献1のようなシートの種類の自動判別を行う画像形成装置では、印刷指令を受けた後にシートの種類を判別するため、そのシートに対応した画像形成条件の最適化を行うために、画像形成動作を中断して待機しなければならない場合があった。 However, in the image forming apparatus that automatically discriminates the sheet type as described in Patent Document 1, in order to discriminate the sheet type after receiving the print command, the image forming conditions corresponding to the sheet are optimized. In some cases, the image forming operation has to be interrupted and waited.
例えば、定着温度が給紙されたシートには高すぎ、かつ給紙したシートに画像形成したい場合には、給紙したシートを一時停止させ、適切な定着温度に降下するまで待機しなければならない。時間と電力を消費して上昇させた定着温度を、時間をかけて低下させるのはまったく無駄な行為である。 For example, if the fixing temperature is too high for the fed sheet and you want to form an image on the fed sheet, you must pause the fed sheet and wait until it falls to the appropriate fixing temperature . It is a wasteful act to reduce the fixing temperature, which is increased by consuming time and power, over time.
また、中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置では、1色目の感光体から、中間転写ベルト上の画像をシートに転写する紙転写装置までの距離が長く、感光体上に作像された画像が紙転写装置に到着するまでに時間がかかる。そのため、給紙命令と同時に作像を開始し画像形成時間の短縮を図っている。給紙命令後にシートの種類がわかったときには既に作像が始まっており、給紙したシートに最適な画像形成条件ではない場合、作像した画像をも作り直さなければならず無駄になる。 In the color image forming apparatus using the intermediate transfer belt, the distance from the first color photosensitive member to the paper transfer device for transferring the image on the intermediate transfer belt to the sheet is long, and the image formed on the photosensitive member. Takes time to arrive at the paper transfer device. For this reason, image formation is started simultaneously with the paper feed command to shorten the image formation time. When the sheet type is known after the sheet feeding command, image formation has already started, and if the image forming conditions are not optimal for the sheet fed, the image formed must be recreated and wasted.
また、上記特許文献1のように、シートを通常の搬送経路に沿って所定距離給送する構成では、シートの追加・交換等のためにカセットを引き出すときにシートが内部に引っかかったりする等の不具合が発生するおそれがある。 Further, as in the above-mentioned Patent Document 1, in a configuration in which a sheet is fed a predetermined distance along a normal conveyance path, the sheet may be caught inside when the cassette is pulled out for addition or replacement of the sheet. There is a risk of malfunction.
また、上記特許文献2のように、シート積載装置内において紙の透過光量で紙の厚みを判別する場合においては、前記特許文献1のような給紙動作は必要とはされないのであるが、紙を1枚分離させる機構が必要となる。特にコート紙といった吸湿した場合に分離が難しいシートの場合では、1枚に分離できない不具合が発生する場合がある。また透過光量でシートの厚みを検知する場合においても、シートの材料の違いによって透過光量は様々であり、色付きや超厚紙といったシートでは厚みを正確に検知できないという問題も発生していた。
Further, as in
また、上記特許文献3及び4には、シート積載装置内のシート残量を正確に検知する手段として、高周波電圧又は超音波を印加してその伝達状況によりシート残量を検知する技術が提案されている。この技術はシート枚数が少ない場合には対応できるが、100枚を超える場合や、シートの材質が特殊なもの(金属を含むシートや超厚紙など)である場合には検知できなかったり誤差が大きくなったりする不具合が発生していた。 In Patent Documents 3 and 4, as a means for accurately detecting the remaining amount of sheets in the sheet stacking apparatus, a technique for detecting the remaining amount of sheets according to the transmission state by applying a high-frequency voltage or ultrasonic waves is proposed. ing. This technology can be used when the number of sheets is small, but it cannot be detected or the error is large when the number of sheets exceeds 100 or the sheet material is special (such as a sheet containing metal or ultra-thick paper). There was a bug that occurred.
本発明は、シート1枚の厚みを正確に検知し、あるいはシートの積載枚数を正確に検知することができるシート検知装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a sheet detection apparatus that can accurately detect the thickness of one sheet or can accurately detect the number of sheets stacked.
上記目的を達成するために、請求項1記載のシート検知装置は、シート束の積載面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段によりレーザ光を照射された前記シート束の積載面から得られる干渉態様の画像を検知するイメージセンサ手段と、前記イメージセンサ手段にて検知した前記干渉態様の画像に対してシートの厚みを判別するための画像処理を施す画像処理手段と、前記画像処理手段の画像処理結果に基づいてシートの厚みを判別する中央演算手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the sheet detection apparatus according to claim 1, a laser irradiation unit that irradiates a stack surface of the sheet bundle with laser light, and a stack of the sheet bundle irradiated with laser light by the laser irradiation unit. Image sensor means for detecting an image of an interference mode obtained from a surface, image processing means for performing image processing for discriminating a thickness of a sheet on the image of the interference mode detected by the image sensor means, Central processing means for determining the thickness of the sheet based on the image processing result of the image processing means.
請求項9記載のシート検知装置は、シート束の積載面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段によりレーザ光を照射された前記シート束の積載面から得られる干渉態様の画像を検知するイメージセンサ手段と、前記イメージセンサ手段にて検知した前記干渉態様の画像に対してシートの厚みを判別するための画像処理を施す画像処理手段と、前記レーザ照射手段と前記イメージセンサ手段をシートの積載方向に走査させる走査手段と、前記画像処理手段の画像処理結果と前記走査手段の走査結果に基づいて、シートの厚みとシート束の厚みを検知し、かつ両者からシートの積載枚数を検知する中央演算手段とを備えることを特徴とする。 The sheet detection apparatus according to claim 9, wherein a laser irradiation unit that irradiates a stack surface of a sheet bundle with laser light, and an image of an interference mode that is obtained from the stack surface of the sheet bundle irradiated with laser light by the laser irradiation unit. Image sensor means for detecting the image, image processing means for performing image processing for discriminating the thickness of the sheet on the interference mode image detected by the image sensor means, the laser irradiation means, and the image sensor means Scanning means for scanning the sheet in the sheet stacking direction, based on the image processing result of the image processing means and the scanning result of the scanning means, the thickness of the sheet and the thickness of the sheet bundle are detected, and the number of sheets stacked from both And a central processing means for detecting.
本発明のシート検知装置は、シート束の積載面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段によりレーザ光を照射されたシート束の積載面から得られる干渉態様の画像を検知するイメージセンサ手段とを備える。また、イメージセンサ手段にて検知した干渉態様の画像に対してシートの厚みを判別するための画像処理を施す画像処理手段と、画像処理手段の画像処理結果に基づいてシートの厚みを判別する中央演算手段とを備える。そして、シートの積載面にレーザ光を照射して、シートの積載面から得られる干渉の態様を検知する。このことによって、シートの厚みに相当するシート断面の干渉態様とシートの隙間に相当する部分とが検知できる。従って、シート1枚の厚みを正確に検知することができる。 The sheet detection apparatus of the present invention is an image for detecting a laser irradiation unit that irradiates a stack surface of a sheet bundle with laser light, and an image of an interference mode obtained from the stack surface of the sheet bundle irradiated with laser light by the laser irradiation unit. Sensor means. Also, an image processing unit that performs image processing for determining the sheet thickness on the interference mode image detected by the image sensor unit, and a center that determines the sheet thickness based on the image processing result of the image processing unit And an arithmetic means. Then, the sheet stacking surface is irradiated with laser light to detect an interference mode obtained from the sheet stacking surface. Accordingly, the interference mode of the sheet cross section corresponding to the thickness of the sheet and the portion corresponding to the gap between the sheets can be detected. Accordingly, the thickness of one sheet can be accurately detected.
また、本発明のシート検知装置は、シート束の積載面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、レーザ照射手段によりレーザ光を照射されたシート束の積載面から得られる干渉態様の画像を検知するイメージセンサ手段とを備える。また、イメージセンサ手段にて検知した干渉態様の画像に対してシートの厚みを判別するための画像処理を施す画像処理手段と、レーザ照射手段とイメージセンサ手段をシートの積載方向に走査させる走査手段とを備える。また、画像処理手段の画像処理結果と走査手段の走査結果に基づいて、シートの厚みとシート束の厚みを検知し、かつ両者からシートの積載枚数を検知する中央演算手段とを備える。従って、シートの積載枚数を正確に検知することができる。 In addition, the sheet detection apparatus of the present invention detects a laser irradiation unit that irradiates a stack surface of a sheet bundle with laser light, and an image of an interference mode obtained from the stack surface of the sheet bundle irradiated with laser light by the laser irradiation unit. Image sensor means. Also, image processing means for performing image processing for discriminating the thickness of the sheet on the interference mode image detected by the image sensor means, and scanning means for scanning the laser irradiation means and the image sensor means in the sheet stacking direction. With. Further, a central processing unit is provided that detects the thickness of the sheet and the thickness of the sheet bundle based on the image processing result of the image processing unit and the scanning result of the scanning unit, and detects the number of stacked sheets from both. Accordingly, the number of sheets stacked can be accurately detected.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るシート検知装置の構成を概略的に示す図である。また、図2は、図1のシート検知装置を搭載した画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a sheet detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an image forming apparatus equipped with the sheet detection apparatus of FIG.
まず、図2の画像形成装置の構成と動作を説明する。 First, the configuration and operation of the image forming apparatus in FIG. 2 will be described.
図2において、画像形成装置としての電子写真方式のフルカラープリンタは、プリンタ本体1と、その上部に搭載された画像読取装置2とから構成されている。
In FIG. 2, an electrophotographic full-color printer as an image forming apparatus includes a printer main body 1 and an
プリンタ本体1内部において、4色の感光ドラム202Y、202M、202C、202BKの周囲には、帯電器203Y、203M、203C、203BK、クリーナ204Y、204M、204C、204BKが配置される。
Inside the printer main body 1,
また、感光ドラム202の周囲には、レーザ走査ユニット205Y、205M、205C、205BK、転写ブレード206Y、206M、206C、206BK、現像ユニット207Y、207M、207C、207BKが配置される。
Further, around the photosensitive drum 202,
また、4つの感光ドラム202に中間転写ベルト208の上方の水平面が当接している。中間転写ベルト208は、ローラ210,211で支持されており、クリーナ212を備える。
Further, the horizontal surface above the
また、プリンタ本体1は、シートSを収納した手差シートレイ213、そのピックアップローラ214,215、レジストローラ216、シートSを収納した給紙カセット217、そのピックアップローラ218,219を備える。また、プリンタ本体1は、縦パスローラ220、回転ローラ221、二次転写ローラ222、定着ユニット223、排紙ローラ224、排紙トレイ225を備える。
The printer main body 1 also includes a manual sheet lay 213 storing sheets S,
次にその動作を説明する。半導体レーザを光源とする各々のレーザ走査ユニット205Y、205M、205C、205BKにより、各色の感光ドラム202Y、202M、202C、202BK上に静電潜像が形成される。この静電潜像は各々の現像器207Y、207M、207C、207BKにより現像される。
Next, the operation will be described. An electrostatic latent image is formed on each color
そして、この感光ドラム202Y、202M、202C、202BK上に現像された各色のトナー画像は、中間転写ベルト208に重ね合わせ転写された後、二次転写ローラ222部で、シートSに4色が一括転写される。シートSは、定着ユニット223でトナーが溶着されて排紙ローラ224により排紙トレイ225に排紙される。
The toner images of the respective colors developed on the
シートSは給紙カセット217もしくは手差シートレイ213などから給紙され、レジストローラ216でレジストタイミングをとりつつ二次転写ローラ222へ搬送される。その際、ピックアップローラ218,219、縦パスローラ220、レジストローラ216、ピックアップローラ214,215は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモーターにより駆動される。
The sheet S is fed from the
また、本発明のシート検知装置100は、給紙カセット217に積載されたシートSの積載方向面(側面)にレーザが照射される位置に配置される。図2中では給紙されるピックアップローラ219の下方に配置されているがこれは一例である。シート検知装置100は、積載されたシートの四辺のどの位置に配置されてもよいということは言うまでもない。
Further, the
次に、図1において、シート検知装置100を説明する。シート検知装置100は、レーザ光源101、コリメータレンズ102、結像レンズ105、イメージセンサ106を備える。
Next, the
給紙カセット217に積載されたシート束の側面(以下、積載面と称する)に対してレーザ光103が照射される。レーザ光103は、レーザ光源101とレーザ光源からのレーザ光を平行光にするためのコリメータレンズ102によって生成されている。積載面に照射されたレーザ光103は、シート束の各シート端面とシート間の隙間で反射されて、干渉態様反射光104が生成される。
A
生成された干渉態様反射光104は、結像レンズ105を介してイメージセンサ106に入射する。イメージセンサ106は、CCDやCMOSエリアセンサといった2次元イメージエリアセンサから構成されており、レーザ光の波長に対応した波長感度を有するものである。
The generated interference mode reflected light 104 is incident on the
コヒーレント光によって得られる干渉態様は、観察時あるいは検知時にスペックル(小斑点)と呼ばれる明暗態様のパターンからなっている。個別の小斑点の寸法は主に、入射光の波長、レーザビーム(レーザ光)の直径、及び反射面からの観察者又はフォトセンサの距離、等の幾つかのデバイスパラメータの関数である。 The interference mode obtained by coherent light consists of a pattern of bright and dark modes called speckles (small spots) at the time of observation or detection. The size of the individual speckles is mainly a function of several device parameters such as the wavelength of the incident light, the diameter of the laser beam (laser light), and the distance of the observer or photosensor from the reflecting surface.
波長、レーザ直径、及び表面からの検知器距離のパラメータを一定に保ったときに、各小斑点の幅(あるいは小斑点長、小斑点間距離、2つの小斑点の先端間距離、又は2つの小斑点の後縁間距離、等の他の適当なパターン態様寸法)は以下のようになる。即ち、各小斑点の幅は、事実上、システムの構成によって決まる当該寸法に関する統計的平均となると仮定することができる。平均的な小斑点寸法については、
平均的な小斑点寸法=λ・R/d (1)
となることが知られている。
When the parameters of wavelength, laser diameter, and detector distance from the surface are kept constant, the width of each speckle (or speckle length, distance between speckles, distance between tips of two speckles, or two Other suitable pattern feature dimensions, such as the distance between the trailing edges of the speckles, are as follows: That is, it can be assumed that the width of each speckle is, in effect, a statistical average for that dimension as determined by the system configuration. For the average speckle size,
Average spot size = λ · R / d (1)
It is known that
ただし、λは波長であり、Rは反射点からの距離であり、dはビーム直径である。 Where λ is the wavelength, R is the distance from the reflection point, and d is the beam diameter.
式(1)が示すように、使用するレーザビームをより厳密に限定すれば、5〜10ミクロンの大きさのガウス平均を持った小斑点を生成することが可能である。つまり、シートの厚みや積載されたシート間に形成される微妙な隙間に対しても、小斑点の分布が顕著に確認できるのである。 As shown in equation (1), if the laser beam to be used is more strictly limited, it is possible to generate small spots having a Gaussian average of 5 to 10 microns. That is, the distribution of small spots can be remarkably confirmed even with respect to the thickness of the sheet and the delicate gap formed between the stacked sheets.
イメージセンサ106は、これら個々の小斑点の分布が観測できるような読み取り画素を必要とする。イメージセンサ106の読み取り画素サイズを小さくできない際には、結像レンズ105の前後において拡大させて、シートの厚みを判別するに必要な解像度になるようにしてから読み込ませる方法の採用も可能である。
The
図3は、図1のシート検知装置によって読み込まれた干渉態様の画像の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an interference mode image read by the sheet detection apparatus of FIG. 1.
図3において、縦の方向がシート積載方向に当たる。小斑点がレーザ光をシート積載面の端部に照射させ、そのコヒーレント光の反射により生成された干渉態様の画像である。この得られた干渉態様をシート積載方向から観測すると、小斑点が密な部分と粗なる部分とがあることが分かる。 In FIG. 3, the vertical direction corresponds to the sheet stacking direction. A small spot is an image of an interference mode generated by irradiating the end of the sheet stacking surface with laser light and reflecting the coherent light. When the obtained interference mode is observed from the sheet stacking direction, it can be seen that there are a portion where the speckles are dense and a portion where the spot is rough.
その密なる部分がシートの端面からの反射光によって得られる小斑点であり、祖なる部分においては反射光がイメージセンサ106側へは反射しない面となっているということであるから、シート間の隙間であろうことが予測される。よって、シート積載方向に対し小斑点が密なる部分をT1〜T4と判別することにより、シートの厚みを検知することが可能なのである。
The dense portion is a small spot obtained by the reflected light from the end face of the sheet, and the reflected light is not reflected to the
図4は、図3の干渉態様画像においてシートの厚みを判断するために画像処理される部分をグラフ化して示す説明図である(その1)。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing a portion of the interference mode image of FIG. 3 that is image-processed to determine the thickness of the sheet (part 1).
図4(a)の折れ線グラフは、図3の画像データを基に、イメージセンサ106の画素ライン毎に干渉態様(=小斑点)の有無の数をカウントした干渉態様累積数のグラフである。また、折れ線グラフ中にある破線は2値化する際の閾値を示している。
The line graph in FIG. 4A is a graph of the cumulative number of interference modes obtained by counting the number of interference modes (= small spots) for each pixel line of the
図4(b)の矩形グラフは、図4(a)の折れ線グラフ中の2値化の閾値によって2値化されたイメージセンサ106の画素ライン毎の干渉態様累積値の2値化グラフである。このグラフ中に記載されたT1からT4が2値化することによってシート厚みということになる。更に、これらT1からT4は検知結果によってシートの厚みにばらつきを生じるため、最終的に検知されるシート厚はT1〜T4の平均をとって、その平均値がシート厚となる。
The rectangular graph in FIG. 4B is a binarized graph of the interference mode cumulative value for each pixel line of the
図5は、図1のシート検知装置の制御ブロック構成を概略的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram schematically showing a control block configuration of the sheet detection apparatus of FIG.
図5において、シート検知装置100の制御ブロックは、CPU501、レーザ照射手段502、イメージセンサ部(図1におけるイメージセンサ106)503、画像処理部504を備えている。
5, the control block of the
CPU501は、図2のフルカラープリンタにある中央演算装置であり、シート検知制御はここからの指令に基づいている。CPU501は、レーザ照射手段502に対し、レーザ照射のオン、オフの制御を行う。
The
レーザ照射手段502では、レーザをオンするとともにレーザ光は常に一定の光を照射するように、レーザ光源101内にあるフォトダイオード(不図示)から得られる出力をモニターしながらレーザの電流を調整し、光量が一定となるように制御している。
The laser irradiation means 502 adjusts the current of the laser while monitoring the output obtained from a photodiode (not shown) in the
また、CPU501は、画像処理部504に対しイメージセンサ部503よりの画像読み出しの命令を与えるとともにと、読み出した後のシート厚の情報を入手する。
In addition, the
画像処理部504は、イメージセンサ部503への画像の読出しタイミングを制御する。また、画像処理部504は、読み出した画像データに対し、図4で示したように、イメージセンサ106の画素ライン毎の干渉態様の累積加算処理と、2値化処理、シート厚み平均化処理を行う。そして、これらの処理によって得られるシート厚のデータをCPU501に通知する。
The
図6は、図5のシート検知装置の制御ブロックによって実行されるシート検知処理の手順を示すフローチャートである(その1)。 FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of sheet detection processing executed by the control block of the sheet detection apparatus in FIG. 5 (part 1).
図6において、まず、レーザ照射開始を実行する(ステップS601)。次に、イメージセンサ部503にて干渉態様の画像データを取得する(ステップS602)。次に、イメージセンサ画素ライン毎の干渉態様の累積加算処理を行う(ステップS603)。 In FIG. 6, first, laser irradiation start is executed (step S601). Next, image data of an interference mode is acquired by the image sensor unit 503 (step S602). Next, cumulative addition processing of interference modes for each image sensor pixel line is performed (step S603).
画像処理部504は、その累積加算処理されたデータを2値化処理して、検知された画像エリア中の各シートの厚みがそれぞれ検知される(ステップS604)。次に、ステップS604にて得られた各シートのそれぞれの厚みのデータを平均化処理する(ステップS605)。次に、ステップS606にて平均化することによって得られたシート厚のデータをCPU501へ通知する(ステップS606)。CPU501は画像処理部504からシート厚のデータを受信するとシート検知処理を終了する。
The
図7は、図3の干渉態様画像においてシートの厚みを判断するために画像処理される部分をグラフ化して示す説明図である(その2)。 FIG. 7 is an explanatory diagram showing a part of the interference mode image of FIG. 3 that is image-processed to determine the thickness of the sheet (part 2).
図7(a)の折れ線グラフは、図3の画像データを基に、イメージセンサ106の画素ライン毎に干渉態様(=小斑点)の有無の数をカウントした干渉態様累積数のグラフである。
The line graph in FIG. 7A is a graph of the cumulative number of interference modes obtained by counting the number of interference modes (= small spots) for each pixel line of the
図7(b)の矩形グラフは、図7(a)の折れ線グラフ中の2値化の閾値によって2値化されたイメージセンサの画素ライン毎の干渉態様累積値の2値化グラフである。ただし、この後のシート厚検知の処理が図4とは異なっており、このグラフ中の記載されたP1からP4は2値化することによってシートと思われる区間の重心位置(中点)を示す。 The rectangular graph of FIG. 7B is a binarized graph of the interference mode cumulative value for each pixel line of the image sensor binarized by the binarization threshold in the line graph of FIG. However, the subsequent sheet thickness detection processing is different from that in FIG. 4, and P1 to P4 described in this graph indicate the center of gravity position (middle point) of the section considered to be a sheet by binarizing. .
更に、これら重心位置P1から隣に位置するP2までの重心位置距離をQ1として、Q1からQ3を得る。前記Q1からQ3は検知結果によってシートの厚みにばらつきを生じているため、最終的に検知されるシート厚はQ1からQ3の平均をとって、その平均値がシート厚となる。 Further, Q1 to Q3 are obtained by setting Q1 as the center-of-gravity position distance from the center-of-gravity position P1 to P2 located next to it. Since Q1 to Q3 vary in sheet thickness depending on the detection result, the finally detected sheet thickness is the average of Q1 to Q3, and the average value is the sheet thickness.
図8は、図5のシート検知装置の制御ブロックによって実行されるシート検知処理の手順を示すフローチャートである(その2)。 FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of sheet detection processing executed by the control block of the sheet detection apparatus of FIG. 5 (part 2).
図8において、まず、レーザ照射開始を実行する(ステップS801)。次に、イメージセンサ部503にて干渉態様の画像データを取得する(ステップS802)。次に、イメージセンサ画素ライン毎の干渉態様の累積加算処理を行う(ステップS803)。
In FIG. 8, first, laser irradiation start is executed (step S801). Next, the
画像処理部504は、その累積加算処理されたデータを2値化処理して、検知された画像エリア中の各シートの厚みがそれぞれ検知される(ステップS804)。次に、2値化したパルス幅よりその重心位置(中点)を求めるための重心位置検知が行われる(ステップS805)。
The
得られた重心位置と、隣り合う重心位置までの距離が計算され、その距離を平均値化することでシートの厚みを検知する(ステップS806)。画像処理部504は、平均化することによって得られたシート厚のデータをCPU501へ通知する(ステップS807)。CPU501は、画像処理部504からシート厚のデータを受信するとシート検知処理を終了する。
The obtained barycentric position and the distance to the adjacent barycentric position are calculated, and the distance is averaged to detect the sheet thickness (step S806). The
図9は、本発明の第2の実施の形態に係るシート検知装置の正面構成を概略的に示す図、図10は、本発明の第2の実施の形態に係るシート検知装置の斜面構成の一部を概略的に示す図である。 FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a front configuration of a sheet detection apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a perspective configuration of the sheet detection apparatus according to the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows a part schematically.
図9及び図10の第2の実施の形態に係るシート検知装置は、シート厚検知機能に加え、更に給紙カセット217に積載されたシートの総枚数を検知する機能を有する。
The sheet detection apparatus according to the second embodiment shown in FIGS. 9 and 10 has a function of detecting the total number of sheets stacked on the
第2の実施の形態に係るシート検知装置100には、シート積載面へ突き当てるコロ部材300が設けられている。これは、シート積載面はきれいに整っていないことが殆どであるため、シート積載断面とシート検知装置100との距離を常に一定に保つようにするためである。コロ部材300は支持部材301によって支持されている。
In the
コロ部材300はシート検知装置100に固定されている。つまりシート検知装置100とコロ部材300はシート積載面の凹凸に応じて、図中には示していないが、突き当て方向に対しスライドする構造になっている。また、シート検知装置100とコロ部材300はワイヤー303と接続されている。
The
図9中の両矢印Aに示すように、モータ302の回転によりワイヤー303が上下することによって、プーリー304、305を介してシート検知装置100とコロ部材300は、シート積載面に対してシート積載方向に上下する構造になっている。
As indicated by a double arrow A in FIG. 9, when the
図10において、図中手前に300A、図中奥にコロ部材300Bがあり、またコロ部材300A及び300Bはそれぞれ支持部材301A及び301Bによって支持されている。
In FIG. 10, there are 300A in the front in the drawing and a
支持部材301A及び301Bはシート検知装置100に固定されており、シート検知装置100とコロ部材300A及び300Bと支持部材301A及び301Bは一体となって図中の両矢印Aの方向へスライドする構造になっている。また図10中の符号400はシート検知装置100から照射されるレーザの照射位置を示している。
The supporting
次に、図9及び図10に示す第2の実施の形態のシート検知装置によるシートの厚検知とシートの総積載枚数検知について説明する。 Next, the sheet thickness detection and the total number of stacked sheets detected by the sheet detection apparatus according to the second embodiment shown in FIGS. 9 and 10 will be described.
まず、シート検知装置100とコロ部材300がシート積載面の最上部に位置する。そこでレーザの照射を開始するとともに、モータ302によってあらかじめ定められた一定の移動量だけ、シート検知装置100とコロ部材300がシート積載最下部へ向けて移動を開始する。
First, the
移動量とシート検知装置100内に位置するイメージセンサ106の読み出しタイミングとは常に同期が取れた関係になっており、所定の移動量分移動すると、イメージセンサ106より干渉態様の画像データを取得する構成となっている。
The movement amount and the readout timing of the
このようにしてシート最下部までシート検知装置100とコロ部材300を移動させていく。最下部についたと判断するのは、例えば、シート検知装置100とコロ部材300が最下部に到達したことを検知するためのポジションセンサからの信号による。また、イメージセンサ106の干渉態様の画像によりその到達を判断してもよい。
In this way, the
シート厚検知は、シート検知装置100とコロ部材300の移動中に絶えず行われる。シートの総積載枚数に関しては、シート検知装置100から検知されたシートが何枚あったかを画像処理部504中にてカウントしており、そのカウント値からシートの総枚数がわかるようになっている。
Sheet thickness detection is continuously performed while the
図11は、図9、図10のシート検知装置の制御ブロック構成を概略的に示す図である。 FIG. 11 is a diagram schematically showing a control block configuration of the sheet detection apparatus of FIGS. 9 and 10.
図11において、シート検知装置100の制御ブロックは、CPU501、レーザ照射手段502、イメージセンサ部(図1におけるイメージセンサ106)503、画像処理部504の他、モータ制御部505を備えている。
In FIG. 11, the control block of the
モータ制御部505は、シート検知装置100とコロ部材300を上下に移動させる制御を司る。また、画像処理部504は、シートの枚数をカウントするカウンタ処理機能を有する。
The
図12は、図11のシート検知装置の制御ブロックによって実行されるシート検知処理の手順を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure of sheet detection processing executed by the control block of the sheet detection apparatus of FIG.
図12において、まず、CPU501よりシート厚検知及びシートの総積算枚数検知のスタート判断が下される。次に、センサ(シート検知装置100)が積載シート最上部に位置しているか否か判断する(ステップS901)。センサが積載シート最上部になければ、スセンサを積載シート最上部へ移動させる(ステップS902)。センサが積載シート最上部に位置していると判断された場合は、次に、センサが給紙カセット217の最下部に到達したか否かを判断する(ステップS903)。
In FIG. 12, first, the
ここで、ステップS901にてセンサが積載シート最上部にあるにも関わらず、ステップS903にてセンサが給紙カセット217中の最下部に位置していると判断された場合には、シートがないということを意味する。
Here, if it is determined in step S901 that the sensor is positioned at the bottom of the
ステップS903でセンサが給紙カセット217の最下部に位置していないと判断された場合には、次に、レーザ光103を照射し(ステップS904)、シート検知装置100とコロ部材300とをあらかじめ定められた移動量だけ移動させる(ステップS905)。そして、イメージセンサ部503にて干渉態様画像を入手する(ステップS603)。
If it is determined in step S903 that the sensor is not positioned at the lowermost part of the
次に、イメージセンサ画素ライン毎の干渉態様の累積加算処理を実行する(ステップS907)。ステップS907にて得られたイメージセンサ画素ライン毎の干渉態様の累積値をもって、次の2値化処理を行う(ステップS908)。ここで2値化されて発生するパルス数をカウントするシート枚数カウント(ステップS909)と、シート厚み平均化処理(ステップS910)とを平行して行う。 Next, cumulative addition processing of interference modes for each image sensor pixel line is executed (step S907). The following binarization process is performed using the accumulated value of the interference mode for each image sensor pixel line obtained in step S907 (step S908). Here, the sheet number counting (step S909) for counting the number of pulses generated by binarization and the sheet thickness averaging process (step S910) are performed in parallel.
ステップS910で得られたシート厚と、ステップS909で得られたシート枚数を、CPU501に通知する(ステップS911)。そして、ステップS903の判断処理へ戻り、センサが給紙カセット217の最下部に到達したか否かを確認する。ここで最下部に達していると判断された場合には、センサを最上部へ移動し(ステップS912)、シート厚検知とシート積載総枚数検知の処理を終了する。
The
以上説明したように、本発明によれば、シートの積載面(積載方向に延びるシート束の端面)にレーザ光を照射して、シートの積載面から得られる干渉の態様を検知する。このことによって、シートの厚みに相当するシート断面の干渉態様とシートの隙間に相当する部分とが検知できる。この結果、シート1枚の厚みを正確に検知することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the mode of interference obtained from the sheet stacking surface is detected by irradiating the laser beam onto the sheet stacking surface (the end surface of the sheet bundle extending in the stacking direction). Accordingly, the interference mode of the sheet cross section corresponding to the thickness of the sheet and the portion corresponding to the gap between the sheets can be detected. As a result, the thickness of one sheet can be accurately detected.
また、レーザ光源とイメージセンサをシートの積載方向にスキャンさせシート積載の総厚みを検知することによって、判別されるシートの厚みとシート積載の総厚みからシートの積載枚数を正確に検知することができる。また、シートの材質や厚みなどによって厚みの読み取り精度は変わることもなくシート厚を検知できる。 In addition, by scanning the laser light source and the image sensor in the sheet stacking direction and detecting the total thickness of the sheet stack, it is possible to accurately detect the number of sheets stacked from the determined sheet thickness and the total sheet stack thickness. it can. In addition, the sheet thickness can be detected without changing the thickness reading accuracy depending on the material and thickness of the sheet.
これらの効果より、画像形成装置のユーザに対しては正確なシート残量を通知することができるため、画像形成装置のダウンタイムを軽減できる。また、シート厚みが正確に検知できることから、電子写真方式の画像形成装置においては、シートの厚さに応じてトナーをシートに転写する際の転写バイアスの最適な補正や定着部における紙厚に対する最適な温度設定が可能となる。従って、画像形成条件を最適化して高画質化を実現できる。 With these effects, it is possible to notify the user of the image forming apparatus of the accurate sheet remaining amount, so that the downtime of the image forming apparatus can be reduced. In addition, since the sheet thickness can be accurately detected, in an electrophotographic image forming apparatus, the transfer bias is optimally corrected when the toner is transferred to the sheet according to the sheet thickness, and the sheet thickness at the fixing unit is optimal. Temperature setting is possible. Therefore, it is possible to optimize the image forming conditions and achieve high image quality.
本実施の形態では、電子写真方式のプリンタに適応した例を説明したが、本発明のシート検知装置は、電子写真装置にだけに留まらず、インクジェット方式のプリンタの給紙カセットや、その他印刷装置の給紙カセットにも使用することが可能である。更には、上記印刷装置の給紙部だけに留まらず、印刷後におけるシート検知としても使用できることは言うまでもない。 In this embodiment, an example adapted to an electrophotographic printer has been described. However, the sheet detection apparatus according to the present invention is not limited to an electrophotographic apparatus, and includes a paper feed cassette of an ink jet printer and other printing apparatuses. It can also be used for other paper cassettes. Furthermore, it goes without saying that it can be used not only for the paper feeding unit of the printing apparatus but also for sheet detection after printing.
100 シート検知装置
101 レーザ光源
102 コリメータレンズ
103 レーザ光
104 干渉態様反射光
105 結像レンズ
106 イメージセンサ
217: 給紙カセット
300、300A、300B コロ部材
301、301A、301B 支持部材
302 モータ
303 ワイヤー
304、305 プーリー
400 レーザ照射位置
501 CPU(中央演算手段)
502 レーザ照射手段
503 イメージセンサ部(イメージセンサ手段)
504 画像処理部(画像処理手段)
505 モータ制御部(走査手段)
DESCRIPTION OF
502
504 Image processing unit (image processing means)
505 Motor controller (scanning means)
Claims (9)
前記レーザ照射手段によりレーザ光を照射された前記シート束の積載面から得られる干渉態様の画像を検知するイメージセンサ手段と、
前記イメージセンサ手段にて検知した前記干渉態様の画像に対してシートの厚みを判別するための画像処理を施す画像処理手段と、
前記画像処理手段の画像処理結果に基づいてシートの厚みを判別する中央演算手段と、
を備えることを特徴とするシート検知装置。 Laser irradiation means for irradiating the stack surface of the sheet bundle with laser light;
Image sensor means for detecting an image of an interference mode obtained from the stacking surface of the sheet bundle irradiated with laser light by the laser irradiation means;
Image processing means for performing image processing for determining the thickness of the sheet on the image of the interference mode detected by the image sensor means;
Central processing means for determining the thickness of the sheet based on the image processing result of the image processing means;
A sheet detection apparatus comprising:
前記レーザ照射手段によりレーザ光を照射された前記シート束の積載面から得られる干渉態様の画像を検知するイメージセンサ手段と、
前記イメージセンサ手段にて検知した前記干渉態様の画像に対してシートの厚みを判別するための画像処理を施す画像処理手段と、
前記レーザ照射手段と前記イメージセンサ手段をシートの積載方向に走査させる走査手段と、
前記画像処理手段の画像処理結果と前記走査手段の走査結果に基づいて、シートの厚みとシート束の厚みを検知し、かつ両者からシートの積載枚数を検知する中央演算手段と、
を備えることを特徴とするシート検知装置。 Laser irradiation means for irradiating the stack surface of the sheet bundle with laser light;
Image sensor means for detecting an image of an interference mode obtained from the stacking surface of the sheet bundle irradiated with laser light by the laser irradiation means;
Image processing means for performing image processing for determining the thickness of the sheet on the image of the interference mode detected by the image sensor means;
Scanning means for scanning the laser irradiation means and the image sensor means in a sheet stacking direction;
Based on the image processing result of the image processing means and the scanning result of the scanning means, the central processing means detects the thickness of the sheet and the thickness of the sheet bundle, and detects the number of stacked sheets from both,
A sheet detection apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006200869A JP2008024476A (en) | 2006-07-24 | 2006-07-24 | Sheet detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5492351B1 (en) * | 2012-05-11 | 2014-05-14 | パナソニック株式会社 | Winding device, winding method, inspection device, and structure manufacturing method |
-
2006
- 2006-07-24 JP JP2006200869A patent/JP2008024476A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP5492351B1 (en) * | 2012-05-11 | 2014-05-14 | パナソニック株式会社 | Winding device, winding method, inspection device, and structure manufacturing method |
US9404733B2 (en) | 2012-05-11 | 2016-08-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Winding device, winding method, inspection device and structure manufacturing method |
US9859584B2 (en) | 2012-05-11 | 2018-01-02 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Winding device, winding method, inspection device and structure manufacturing method in which a position of stuck together first and second wound sheets are detected via interference light generated using reflected reference light from a reference surface |
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