JP2013144604A - 用紙搬送状態検出装置、用紙搬送状態検出方法及び制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】センサコストの上昇を抑制しつつ、高精度の測定を行って、用紙搬送状態をより正確に検出する。
【解決手段】用紙搬送状態検出装置は、検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、用紙搬送路を搬送される用紙により反射された二つの光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、用紙により反射された二つの光ビームを受光面に導く導光手段と、受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、用紙の有無を検出するとともに用紙の移動量を算出し、検出した用紙の有無及び算出した用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する検出手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、用紙搬送状態検出装置、用紙搬送状態検出方法及び制御プログラムに関するものである。

従来、複写機やプリンタ等を構成している用紙搬送機構において搬送されている用紙の情報を取得することで、用紙の搬送状態等を取得する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、二つのエリアセンサを有し、複数の位置で用紙のスペックルパターンを取得し、紙の伸び量を算出する技術が開示されている。

また、特許文献２には、用紙と平行に二つの原稿検知センサを配置し、二つの原稿検知センサで搬送用紙の有無をそれぞれ検知し、二ヶ所の用紙の検知結果から用紙の傾きを検出する技術が開示されている。

特許第３８２０７９２号公報 特開平０９−０４８５４０号公報

ところで、用紙の搬送速度が高速になるにつれてエリアセンサにおけるフレームレート（ＦＰＳ：Frames Per Second）を上げるか、またはエリアセンサの画素数を上げる必要があるが、上述した二つの特許文献においては、二つのセンサを用いており、そのような場合には、センサコスト、ひいては、装置コストが大きく増加するという問題があった。
また、二つのセンサを用いているため、高精度の測定を行うためには、センサ間のばらつきを補正する必要も生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストの上昇を抑制しつつ、高精度の測定を行って、用紙搬送状態をより正確に検出できる用紙搬送状態検出装置、用紙搬送状態検出方法及び制御プログラムを提供するものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の用紙搬送状態検出装置は、検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、前記用紙搬送路を搬送される前記用紙により反射された二つの前記光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、前記用紙により反射された二つの前記光ビームを前記受光面に導く導光手段と、前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出するとともに前記用紙の移動量を算出し、検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する検出手段と、を備える。

また、本発明の用紙搬送状態検出方法は、検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、前記用紙搬送路を搬送される前記用紙により反射された二つの前記光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、を備えた用紙搬送状態検出装置において実行される用紙搬送状態検出方法であって、前記用紙により反射された二つの前記光ビームを前記受光面に導く導光過程と、前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出するとともに前記用紙の移動量を算出し、検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する検出過程と、を備える。

また、本発明の制御プログラムは、検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、前記用紙搬送路を搬送される前記用紙により反射された二つの前記光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、前記用紙により反射された二つの前記光ビームを前記受光面に導く導光手段と、を備えた用紙搬送状態検出装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、前記コンピュータを、前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出する手段と、前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の移動量を算出する手段と、検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する手段と、して機能させる。

本発明によれば、コストの上昇を抑制しつつ、高精度の測定を行って、用紙搬送状態をより正確に検出できるという効果を奏する。

図１は、複写機に設けられる用紙状態検出装置の概要構成図である。 図２は、用紙とレーザビームの照射位置との関係説明図である。 図３は、実施形態の動作フローチャートである。 図４は、スペックルパターン画像の取得の説明図である。 図５は、用紙判定処理の概要処理フローチャートである。 図６は、用紙判定処理の詳細処理フローチャートである。 図７は、データ処理の説明図である。 図８は、用紙判定処理の詳細処理フローチャートである。 図９は、移動量算出処理の処理フローチャートである。 図１０は、逆離散フーリエ変換後の合成位相の分布図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる用紙搬送状態検出装置、用紙搬送状態検出方法及び制御プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、複写機に設けられる用紙状態検出装置の概要構成図である。
図２は、用紙とレーザビームの照射位置との関係説明図である。
用紙状態検出装置１０は、用紙１１の搬送方向ＤＣに対して交差方向（副走査方向）に離間してそれぞれ配置され（図２参照）、レーザビーム光ＬＡを出射するレーザダイオード１２Ａと、レーザビーム光ＬＢを出射するレーザダイオード１２Ｂと、を備えている。

また、用紙状態検出装置１０は、レーザダイオード１２Ａを出射したレーザビーム光ＬＡを平行光とするコリメートレンズ１３Ａと、レーザダイオード１２Ｂを出射したレーザビーム光ＬＢを平行光とするコリメートレンズ１３Ｂと、用紙あるいは搬送路の構成部材により反射されたレーザビーム光ＬＡ及びレーザビーム光ＬＢを受光して撮像を行うエリアセンサ１４と、用紙あるいは搬送路の構成部材により反射されたレーザビーム光ＬＡをエリアセンサ１４に導く導光ユニット１５Ａと、用紙あるいは搬送路の構成部材により反射されたレーザビーム光ＬＢをエリアセンサ１４に導く導光ユニット１５Ｂと、エリアセンサ１４の出力信号に基づいて信号処理を行う信号処理部１６と、を備えている。

エリアセンサ（撮像素子）１４は、ＣＣＤ素子を有するＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ素子を有するＣＯＭＳイメージセンサ等として構成されており、受光したレーザビーム光ＬＡ、ＬＢを光電変換し、画像信号となる電荷を蓄積する。本実施形態においては、図１に示すように、レーザビーム光ＬＡの用紙上あるいは搬送路上への照射位置Ｐ１と、レーザビーム光ＬＢの用紙上あるいは搬送路上への照射位置Ｐ２と、は、エリアセンサ１４の撮像可能エリアの寸法よりも大きな離間距離を有しており、導光ユニット１５Ａ及び導光ユニット１５Ｂにより、レーザビーム光ＬＡ及びレーザビーム光ＬＢの反射光をエリアセンサ１４の撮像可能エリアに導くように構成されている。

このため、エリアセンサ１４としてレーザビーム光ＬＡ及びレーザビーム光ＬＢの反射光を直接受光する場合と比較して、寸法の小さなものを用いることが可能となり、製造コストの低減を図ることができるとともに、装置の小型化が図れる。また、エリアセンサ１４に比較的小型のものを用いているので、用紙の搬送速度が高速になるにつれてエリアセンサ１４におけるフレームレートを上げたり、エリアセンサ１４の画素数を上げたりする場合であっても、センサコストの上昇を抑制することが可能となっている。

信号処理部１６は、大別すると、信号処理部全体を制御するコントローラ２１と、エリアセンサ１４を駆動するエリアセンサ駆動回路２２と、エリアセンサ１４の出力信号である撮像信号のアナログ／ディジタル変換を行い撮像データを出力するＡ／Ｄ変換回路２３と、撮像データに対して各種信号処理を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）２４と、ＤＳＰ２４で処理する画像データをフレーム単位で格納するフレームメモリ２５と、複写機本体の本体コントローラＭＣ等の各種装置に対するインタフェース動作を行うインタフェース（ＩＦ）部２６と、を備えている。

上記構成において、コントローラ２１は、ＭＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３等を備えており、ＭＰＵがＲＯＭに記録された制御プログラムを読み出して実行することにより、信号処理部１６全体を制御している。
ここで、ＭＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納された制御プログラムに基づいて、制御を行うとともに、ＲＡＭ３３は、ワーキングエリアとして用いられる。
エリアセンサ駆動回路２２は、エリアセンサ１４を構成しているＣＣＤ素子あるいはＣＭＯＳ素子に所定のタイミングで電圧を印加し、蓄積電荷の読出タイミング（転送タイミング）等を制御する。
ＤＳＰ２４は、撮像データに対する信号処理の他、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。なお、相間二重サンプリングあるいは自動利得制御は、エリアセンサ１４に組み込むようにすることも可能である。

ここで、用紙状態検出装置１０の信号処理部１６は、本体コントローラＭＣからの撮像指示(処理開始フラグオン)を受けると、エリアセンサ１４により撮像を行い、用紙状態データを本体コントローラＭＣに出力する。

次に実施形態の動作を説明する。
図３は、実施形態の動作フローチャートである。
本体コントローラＭＣは、信号処理部１６のコントローラ２１に対して撮像指示（処理開始フラグオン［セット］）を出力するとともに、用紙の搬送を開始する。
一方、信号処理部１６のコントローラ２１は、本体コントローラＭＣからの撮像指示があったか否か、すなわち、処理開始フラグがオン（セット）になったか否かを判別する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１の判別において、処理開始フラグが未だオフの場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、コントローラ２１は、待機状態となる。
ステップＳ１１の判別において、処理開始フラグがオンになった場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、コントローラ２１は、本体コントローラＭＣにより、用紙の搬送が完了した旨を表す搬送フラグのオン（セット）が検出されたか否かを判別する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の判別において、搬送フラグのオンが検出された場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１８及びステップＳ２２に移行する。
ステップＳ１２の判別において、搬送フラグが未だオフ（未セットあるいはリセット）であることが検出された場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、コントローラ２１は、エリアセンサ１４による撮像を行い、画像データを取得する（ステップＳ１３）。

図４は、スペックルパターン画像の取得の説明図である。
続いてコントローラ２１は、入力された画像データに対応する画像Ｇ０から、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１に対応する領域から第１スペックルパターン画像ＧＰ１を切り出す（ステップＳ１４）。
そしてコントローラ２１は、抽出した第１スペックルパターン画像ＧＰ１（に相当するデータ。以下、同様）をＲＡＭ３３に蓄積（格納）する（ステップＳ１５）。

同様にコントローラ２１は、入力された撮像データに対応する画像Ｇ０から、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２に対応する領域から第２スペックルパターン画像ＧＰ２を切り出す（ステップＳ１６）。
そしてコントローラ２１は、抽出した第２スペックルパターン画像ＧＰ２（に相当するデータ。以下、同様）をＲＡＭ３３に蓄積（格納）する（ステップＳ１７）。

そして、信号処理部１６のコントローラ２１は、再び処理をステップＳ１２に移行し、本体コントローラＭＣにより、用紙の搬送が完了した旨を表す搬送フラグのオン（セット）が検出されたか否かを判別する（ステップＳ１２）。
したがって、コントローラ２１は、搬送が完了するまで、繰り返し、第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２をＲＡＭ３３に蓄積（格納）し続けることとなる。

その後、ステップＳ１２の判別において、用紙の搬送が完了した旨を表す搬送フラグのオンが検出された場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、ＲＡＭ３３から時系列で順次第１スペックルパターン画像ＧＰ１（に相当するデータ。以下、同様）を読み出し（ステップＳ１８）、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１に用紙が存在しているか否かを判別する用紙判別処理を行うとともに（ステップＳ１９）、移動量算出処理を行う（ステップＳ２０）。
そしてコントローラ２１は、第１スペックルパターン画像ＧＰ１に基づいて算出した用紙判別結果及び移動量算出結果をそれぞれデータとしてＲＡＭ３３に蓄積（格納）する（ステップＳ２１）。

また上述した第１スペックルパターン画像ＧＰ１に対応する処理と並行して、コントローラ２１は、ＲＡＭ３３から時系列で順次第２スペックルパターン画像ＧＰ２（に相当するデータ。以下、同様）を読み出し（ステップＳ２２）、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２に用紙が存在しているか否かを判別する用紙判別処理を行うとともに（ステップＳ２３）、移動量算出処理を行う（ステップＳ２４）。
そしてコントローラ２１は、第２スペックルパターン画像ＧＰ２に基づいて算出した用紙判別結果及び移動量算出結果をそれぞれデータとしてＲＡＭ３３に蓄積（格納）する（ステップＳ２５）。

続いてコントローラ２１は、ＲＡＭ３３に蓄積された第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２に基づく用紙判別結果並びに移動量算出結果に基づいて、用紙搬送状態を判別し、判別結果（に相当するデータ。以下、同様）をインタフェース部２６を介して本体コントローラＭＣに通知することとなる（ステップＳ２６）。
この結果、本体コントローラＭＣは、複写機を制御して、複写動作等を行う。

図５は、用紙判定処理の概要処理フローチャートである。
まずコントローラ２１は、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１及びレーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２における基準輝度補正値（レーザダイオード光量補正値）をそれぞれ算出する（ステップＳ３１）。例えば、用紙未検出状態における搬送路の反射光の輝度が等しくなるように基準輝度補正値を算出する。この場合において、処理対象とする搬送路の領域の面積は、例えば、第１スペックルパターン画像ＧＰ１あるいは第２スペックルパターン画像ＧＰ２の面積に等しくし、当該領域内の輝度平均値が等しくなるように基準輝度補正値ＫＣ１、ＫＣ２をそれぞれ算出する。

次にサンプルを特定するためのカウンタｎの値を１（ｎ＝１）の初期値とする（ステップＳ３２）。
次にレーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１におけるｎサンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎをＲＡＭ３３から読み込む（ステップＳ３３）。
続いて読み込んだ第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎの平均輝度値を算出する（ステップＳ３４）。

コントローラ２１は、算出した第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎの平均輝度値に第１スペックルパターン画像用の基準輝度補正値ＫＣ１を乗じる（ステップＳ３５）。
そして、コントローラ２１は、得られた輝度補正後の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎの平均輝度値が、用紙の有無を判定するためのスレッショルド値（閾値）を超えたか否かを判別する（ステップＳ３６）。

ステップＳ３６の判別において、得られた輝度補正後の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎの平均輝度値が、用紙の有無を判定するためのスレッショルド値（閾値）を超えた場合には（ステップＳ３６；Ｙｅｓ）、用紙が存在するとして用紙有り判定となる（ステップＳ３７）。
ステップＳ３６の判別において、得られた輝度補正後の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎの平均輝度値が、用紙の有無を判定するためのスレッショルド値（閾値）以下の場合には（ステップＳ３６；Ｎｏ）、用紙が存在しないとして用紙無し判定となる（ステップＳ３８）。

上述した第１スペックルバターン画像ＧＰ１ｎの判定と並行して、コントローラ２１は、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２におけるｎサンプル目の第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎをＲＡＭ３３から読み込み（ステップＳ３９）、平均輝度値を算出する（ステップＳ４０）。

コントローラ２１は、算出した第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎの平均輝度値に第２スペックルパターン画像用の基準輝度補正値ＫＣ２を乗じ（ステップＳ４１）、得られた輝度補正後の第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎの平均輝度値が、用紙の有無を判定するためのスレッショルド値（閾値）を超えたか否かを判別する（ステップＳ４２）。

ステップＳ４２の判別において、得られた輝度補正後の第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎの平均輝度値が、用紙の有無を判定するためのスレッショルド値（閾値）を超えた場合には（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、用紙が存在するとして用紙有りと判定し（ステップＳ４３）、得られた輝度補正後の第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎの平均輝度値が、用紙の有無を判定するためのスレッショルド値（閾値）以下の場合には（ステップＳ４２；Ｎｏ）、用紙が存在しないとして用紙無しと判定する（ステップＳ４４）。

そして、ｎサンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎ及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎに対する用紙有無判定が完了すると、カウンタｎの値に１加算（ｎ＝ｎ＋１）して（ステップＳ４５）、格納した全Ｎサンプルの第１スペックルパターン画像及び第２スペックルパターン画像に対する用紙有無判定が完了したか否かを判別する（ステップＳ４６）。

ステップＳ４６の判別において、未だ格納した全Ｎサンプルの第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２に対する用紙有無判定が完了していない場合には（ステップＳ４６；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ３３、Ｓ３９に移行して、以下、同様の処理を格納した全Ｎサンプルの第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２に対する用紙有無判定が完了するまで繰り返すこととなる。
ステップＳ４６の判別において、格納した全Ｎサンプルの第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２に対する用紙有無判定が完了した場合には（ステップＳ４６；Ｙｅｓ）、処理を終了する。

上記構成によれば、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１及びレーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２の双方において、用紙の有無を確実に判別することができ、両照射位置Ｐ１，Ｐ２における判別結果に基づけば、用紙の有無及び用紙の傾きの状態を容易に検出して、搬送制御（印字制御）および整列制御を行うことが可能となる。

次に上述した用紙判定の詳細処理について説明する。
図６は、用紙判定処理の詳細処理フローチャートである。
まずコントローラ２１は、カウンタｎの値を１（ｎ＝１）の初期値とする（ステップＳ５１）。
次にレーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１におけるｎサンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎをＲＡＭ３３から読み込む（ステップＳ５２）。
続いて読み込んだ第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎの平均輝度値を算出し、ＲＡＭ３３に平均輝度値データＡＢＤ１ｎとして格納する（ステップＳ５３）。

これらステップＳ５２及びステップＳ５３の処理と並行して、コントローラ２１は、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２におけるｎサンプル目の第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎをＲＡＭ３３から読み込み（ステップＳ５４）、読み込んだ第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎの平均輝度値を算出し、ＲＡＭ３３に平均輝度値データＡＢＤ２ｎとして格納する（ステップＳ５５）。

次にコントローラ２１は、カウンタｎの値に１加算（ｎ＝ｎ＋１）して（ステップＳ５６）、カウンタｎの値が、ＲＡＭ３３に格納した第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２の組数Ｎを超えたか否かを判別する（ステップＳ５７）。
ステップＳ５７の判別において、未だカウンタｎの値が、ＲＡＭに格納した第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２の組数Ｎ以下である場合には（ステップＳ５７；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ５２及びステップＳ５４に移行し、処理を繰り返す。

図７は、データ処理の説明図である。
ステップＳ５７の判別において、カウンタｎの値が、ＲＡＭ３３に格納した第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２の組数Ｎを超えた場合には（ステップＳ５７；Ｙｅｓ）、図７（ａ）に示すように、第１スペックルパターン画像ＧＰ１に対応するＮ個の平均輝度値データＡＢＤ１１〜ＡＢＤ１Ｎ（平均輝度値データ列）に対してフィルタ処理を行う（ステップＳ５８）。

ここで、フィルタ処理とは、各第１スペックルパターン画像ＧＰ１の輝度値の短期的な変動を吸収するためのローパスフィルタ処理である。
続いて、図７（ｂ）に示すように、平均輝度値が高い第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び平均輝度値が高い第２スペックルパターン画像ＧＰ２の双方が検出されている期間、すなわち、Δｎ間における第１スペックルパターン画像ＧＰ１の輝度平均値Ｋ１を算出する（ステップＳ５９）。

続いてコントローラ２１は、基準輝度補正値ＫＣ１を輝度平均値Ｋ１で除することによりレーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１における輝度補正値ＣＢＲ１を算出する（ステップＳ６０）。
次にコントローラ２１は、平均輝度値データ列を構成する平均輝度値データＡＢＤ１１〜ＡＢＤ１Ｎのそれぞれに対して、ステップＳ６０で算出した輝度補正値ＣＢＲ１を乗じて補正平均輝度値データＣＡＢＤ１１〜ＣＡＢＤ１Ｎである補正平均輝度値データ列を得る（ステップＳ６１）。

続いて図７（ｃ）に示すように、得られた補正平均輝度値データＡＢＤ１１〜ＡＢＤ１Ｎの値のうち用紙有りの判定を行うための所定のスレッショルド値（閾値）Ｔｈを超えているものについて、用紙有りと判定する（ステップＳ６２）。
上述したレーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１に対応する平均輝度値データ列に対する用紙有無の判定処理と並行して、コントローラ２１は、図７（ａ）に示すように、第２スペックルパターン画像ＧＰ２に対応するＮ個の平均輝度値データＡＢＤ２１〜ＡＢＤ２Ｎ（平均輝度値データ列）に対してフィルタ処理（ローパスフィルタ処理）を行う（ステップＳ６３）。

続いて、平均輝度値が高い第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び平均輝度値が高い第２スペックルパターン画像ＧＰ２の双方が検出されている期間、すなわち、Δｎ間（図７（ｂ）参照）における第２スペックルパターン画像ＧＰ２の輝度平均値Ｋ２を算出する（ステップＳ６４）。
続いてコントローラ２１は、基準輝度補正値ＫＣ２を輝度平均値Ｋ２で除することにより、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２における輝度補正値ＣＢＲ２を算出する（ステップＳ６５）。

次にコントローラ２１は、平均輝度値データ列を構成する平均輝度値データＡＢＤ２１〜ＡＢＤ２Ｎのそれぞれに対して、ステップＳ６５で算出した輝度補正値ＣＢＲ２を乗じて補正平均輝度値データＣＡＢＤ２１〜ＣＡＢＤ２Ｎである補正平均輝度値データ列を得る（ステップＳ６６）。
続いて図７（ｃ）に示すように、得られた補正平均輝度値データＣＡＢＤ２１〜ＣＡＢＤ２Ｎの値のうち用紙有りの判定を行うための所定のスレッショルド値（閾値）Ｔｈを超えているものについて、用紙有りと判定する（ステップＳ６７）。
以上の説明のように、上記処理によれば、各レーザビームの照射位置Ｐ１，Ｐ２において、確実に用紙の有無を判定することができる。

次に上述した移動量算出の詳細処理について説明する。
図８は、用紙判定処理の詳細処理フローチャートである。
まずコントローラ２１は、カウンタｎの値を１（ｎ＝１）の初期値とする（ステップＳ７１）。
次にレーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目の双方において用紙が存在したか否かを判別する（ステップＳ７２）。

ステップＳ７２の判別において、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目のうちいずれか一方でも用紙が存在しなかった場合には（ステップＳ７２；Ｎｏ）、処理をステップＳ７８に移行する。
ステップＳ７２の判別において、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目の双方において用紙が存在した場合には（ステップＳ；Ｙｅｓ）、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目に対応する第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎ、ＧＰ１（ｎ＋１）をＲＡＭ３３から読み込む（ステップＳ７３）。

そして後述する移動量算出手順に従って、照射位置Ｐ１における用紙１１のＸ方向（主走査方向）及びＹ方向（副走査方向）の移動量を算出し、ＲＡＭ３３に記憶する（ステップＳ７４）。
これらステップＳ７２〜ステップＳ７４の処理と並行して、コントローラ２１は、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目の双方において用紙が存在したか否かを判別し（ステップＳ７５）、ステップＳ７５の判別において、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目のうちいずれか一方でも用紙が存在しなかった場合には（ステップＳ７５；Ｎｏ）、処理をステップＳ７８に移行する。

ステップＳ７５の判別において、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目の双方において用紙が存在した場合には（ステップＳ７５；Ｙｅｓ）、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２におけるｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目に対応する第２スペックルパターン画像ＧＰ２ｎ、ＧＰ２（ｎ＋１）をＲＡＭ３３から読み込む（ステップＳ７６）。
そして後述する移動量算出手順に従って、照射位置Ｐ２における用紙１１のＸ方向（主走査方向）及びＹ方向（副走査方向）の移動量を算出し、ＲＡＭ３３に記憶する（ステップＳ７７）。

その後、ｎサンプル目及び（ｎ＋１）サンプル目に対応するステップＳ７２〜ステップＳ７７の処理が完了すると、コントローラ２１は、カウンタｎの値に１加算（ｎ＝ｎ＋１）して（ステップＳ７８）、カウンタｎの値が、ＲＡＭ３３に格納した第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２の組数Ｎを超えたか否かを判別する（ステップＳ７９）。

ステップＳ７９の判別において、未だカウンタｎの値が、ＲＡＭに格納した第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２の組数Ｎ以下である場合には（ステップＳ７９；Ｎｏ）、処理を再びステップＳ７２及びステップＳ７５に移行し、処理を繰り返す。
また、ステップＳ７９の判別において、カウンタｎの値が、ＲＡＭに格納した第１スペックルパターン画像ＧＰ１及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２の組数Ｎを超えた場合には（ステップＳ７９；Ｙｅｓ）、移動量算出処理を終了する。

次に移動量算出処理について説明する。
図９は、移動量算出処理の処理フローチャートである。
以下においては、第１スペックルパターン画像ＧＰ１に対する処理（ステップＳ７４）及び第２スペックルパターン画像ＧＰ２に対する処理（ステップＳ７７）は、同一であるので、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１に対応する第１スペックルパターン画像ＧＰ１に対する処理を例として説明する。

移動量算出処理において、コントローラ２１は、ｎサンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎを取得すると（ステップＳ８１）、ｎサンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１ｎに対して離散フーリエ変換（Discrete Fourier transform：ＤＦＴ）を施し、振幅成分と位相成分とを分離する（ステップＳ８２）。
これと並行してコントローラ２１は、（ｎ＋１）サンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１（ｎ＋１）を取得すると（ステップＳ８３）、（ｎ＋１）サンプル目の第１スペックルパターン画像ＧＰ１（ｎ＋１）に対して離散フーリエ変換を施し、振幅成分と位相成分とを分離する（ステップＳ８４）。

続いてコントローラ２１は、得られた位相成分を合成し（ステップＳ８５）、スペクトル重み付けを行う（ステップＳ８６）。
続いて逆離散フーリエ変換（Inverse Discrete Fourier transform：ＩＤＦＴ）を行う（ステップＳ８７）。

図１０は、逆離散フーリエ変換後の合成位相の分布図である。
次に、コントローラ２１は、図１０に示すピーク点座標（Ｘｐ、Ｙｐ）における（Ｘｐ，Ｙ）上のデータを切り出す（ステップＳ８８）。すなわち、（Ｘｐ軸に沿って）Ｘｐ−Ｙ平面上の合成位相データを切り出す。
そして切り出したＸｐ−Ｙ平面上の合成位相データのグラフに対し、位相限定相関法を用い、式（１）で示す曲線ｒ（ｎ）で、当該合成位相データの近似を行うサブピクセル推定を行い、第１スペックルパターン画像ＧＰ１の中心点をＸｐ軸上に投影した位置である中心点から、曲線式で近似した後のピーク点座標（Ｘｐ’、Ｙｐ’）をＸｐ軸上に投影した位置までのＸｐ軸上の距離をＸ方向の用紙移動量として取得する（ステップＳ９０）。

同様に、コントローラ２１は、図１０に示すピーク点座標（Ｘｐ、Ｙｐ）における（Ｘ，Ｙｐ）上のデータを切り出す（ステップＳ９１）。すなわち、（Ｙｐ軸に沿って）Ｘ−Ｙｐ平面上の合成位相データを切り出す。
そして切り出したＸ−Ｙｐ平面上の合成位相データのグラフに対し、位相限定相関法を用い、式１で示した曲線式で、当該合成位相データの近似を行うサブピクセル推定を行い、第１スペックルパターン画像ＧＰ１の中心点をＹｐ軸上に投影した位置である中心点から、曲線式で近似した後のピーク点座標（Ｘｐ”、Ｙｐ”）をＹｐ軸上に投影した位置までのＹｐ軸上の距離をＹ方向の用紙移動量として取得する（ステップＳ９３）。
となる。
そして、コントローラ２１は、レーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２に対応する第２スペックルパターン画像ＧＰ２に対しても同様の処理により、Ｘ方向及びＹ方向の用紙移動量を算出する。

これによりコントローラ２１は、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１及びレーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２の双方において、高精度に用紙の移動量の推定を行うことが可能となる。
なお、以上の説明は、サブピクセル推定を用いて用紙移動量を算出する場合であったが、必ずしもこれに限るものでなく、他の手法により用紙移動量を算出することも可能である。

そしてコントローラ２１は、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１及びレーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２のうちいずれか先に用紙１１が検出された時点から他方の照射位置で用紙が検出されるまでにおける、先に用紙が検出された照射位置における用紙１１の移動量の累積量が所定の基準累積量（＝基準傾き量に相当）を超えていない場合に、用紙１１の傾き量が正常であると判別する。

さらにコントローラ２１は、レーザビーム光ＬＡの照射位置Ｐ１及びレーザビーム光ＬＢの照射位置Ｐ２の双方において、Ｘ方向移動量及びＹ方向移動量が予め定めた上限移動量及び下限移動量の範囲内にある場合に、正常に搬送がなされたと判断する。
したがって、本実施形態によれば、用紙の傾きを検出して、搬送制御を確実に行うことができるとともに、照射位置Ｐ１あるいは照射位置Ｐ２のみの判断では正常と判断されかねない状態でも、確実に搬送異常を判別することが出来る。さらには、高精度でショックジッターなどの搬送性評価を行うこともできる。

さらに本実施形態によれば、一つのエリアセンサで二つの位置における用紙１１の有無、用紙の傾き、用紙１１のＸ方向（主走査方向）の移動量及び用紙１１のＹ方向（副走査方向）の移動量を検出することが出来るので、複数のエリアセンサ（カメラ、ラインセンサ）を用いる場合と比較して装置コストの低減を図ることが出来る。
さらにまた、本実施形態によれば、一つのエリアセンサで搬送制御及び用紙搬送異常を検出する構成を採っているので、複数のエリアセンサ（カメラ、ラインセンサ）を用いる場合のように、複数のエリアセンサ（カメラ、ラインセンサ）の特性（例えば、１画素当たりの距離の違い）を合わせるための補正を行う必要もない。

また、上記実施形態の用紙搬送状態検出装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、上記実施形態の用紙搬送状態検出装置で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、上記実施形態の用紙搬送状態検出装置で実行される制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

上記実施形態の用紙搬送状態検出装置で実行される制御プログラムは、受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出する手段と、前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の移動量を算出する手段と、検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する手段と、を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体から制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、上記各手段が主記憶装置上に生成されるようになっている。

１０ 用紙状態検出装置（用紙搬送状態検出装置）
１１ 用紙
１２Ａ、１２Ｂ レーザダイオード
１３Ａ、１３Ｂ コリメートレンズ
１４ エリアセンサ（受光手段）
１５Ａ、１５Ｂ 導光ユニット（導光手段）
１６ 信号処理部（検出手段）
２１ コントローラ（検出手段）
２２ エリアセンサ駆動回路
２３ Ａ／Ｄ変換回路
２４ ＤＳＰ
２５ フレームメモリ
２６ インタフェース部
３１ ＭＰＵ（検出手段）
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ（記憶手段）
ＧＰ１ 第１スペックルパターン画像
ＧＰ１１〜ＧＰ１ｎ 第１スペックルパターン画像
ＧＰ２ 第２スペックルパターン画像
ＧＰ２１〜ＧＰ２ｎ 第２スペックルパターン画像
ＬＡ、ＬＢ レーザビーム光（光ビーム）
Ｐ１、Ｐ２ 照射位置

Claims (7)

1. 検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、
   前記用紙搬送路を搬送される前記用紙により反射された二つの前記光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、
   前記用紙により反射された二つの前記光ビームを前記受光面に導く導光手段と、
   前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出するとともに前記用紙の移動量を算出し、検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する検出手段と、
   を備えた用紙搬送状態検出装置。
2. 前記受光手段の受光面の幅は、前記光ビームの照射位置間の距離よりも短く設定されている、
   請求項１記載の用紙搬送状態検出装置。
3. 前記用紙の搬送時に前記受光手段により得られるスペックルパターン画像を所定タイミング毎に時系列で記憶する記憶手段を備え、
   前記検出手段は、前記記憶手段に記憶したスペックルパターン画像を順次読み出して、前記用紙の有無を検出するとともに前記用紙の移動量を算出する、
   請求項１または請求項２記載の用紙搬送状態検出装置。
4. 前記検出手段は、取得したスペックルパターン画像を構成している各画素における輝度の平均値である平均輝度値を算出する平均輝度値算出手段と、
   前記平均輝度値に予め定めた輝度補正値を乗算して補正平均輝度値を算出する補正値乗算手段と、
   前記補正平均輝度値が所定の基準値以上の場合に、用紙有りを検出する用紙有無検出手段と、
   を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の用紙搬送状態検出装置。
5. 前記検出手段は、二つの前記光ビームのうち、いずれか一方に対応する照射位置において用紙有りを検出してから、いずれか他方に対応する照射位置において用紙有りを検出するまでに前記一方に対応する照射位置における用紙の累積移動量を算出する累積移動量算出手段と、
   算出された前記累積移動量が所定の基準累積移動量を超えた場合に用紙搬送異常を検出する異常検出手段と、
   を備えた用紙搬送状態検出装置。
6. 検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、前記用紙搬送路を搬送される前記用紙により反射された二つの前記光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、を備えた用紙搬送状態検出装置において実行される用紙搬送状態検出方法であって、
   前記用紙により反射された二つの前記光ビームを前記受光面に導く導光過程と、
   前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出するとともに前記用紙の移動量を算出し、検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する検出過程と、
   を備えた用紙搬送状態検出方法。
7. 検出対象の用紙が搬送される用紙搬送路の搬送方向と直交する方向に離間した二ヶ所に向けてそれぞれ光ビームを照射する一対の照射手段と、前記用紙搬送路を搬送される前記用紙により反射された二つの前記光ビームを受光面上の異なる領域で受光可能な一つの受光手段と、前記用紙により反射された二つの前記光ビームを前記受光面に導く導光手段と、を備えた用紙搬送状態検出装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の有無を検出する手段と、
   前記受光面に結像したスペックルパターンに基づいて、前記用紙の移動量を算出する手段と、
   検出した前記用紙の有無及び算出した前記用紙の移動量に基づいて用紙の搬送状態を検出する手段と、
   して機能させる制御プログラム。