JP2017226533A - 媒体識別装置、給紙装置、画像形成装置および画像形成システム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図面を参照して、本発明の主要構成、基本原理等について説明する。なお、この主要構成および基本原理は、後述する第1〜第4実施形態において共通して用いられるものである。
本発明の識別装置は、(1)光学センサ、(2)センサ(制御)回路、および(3)センサ回路を制御する制御手段としての例えばマイクロコントローラユニット(以下、MCUと略称する。)の3つの主要要素で構成される。以下、各構成要素について詳述する。
上述したように、事務機器の分野では、媒体を検出するために、発光素子および受光素子を有する光学センサが多用されている。このようなセンサSeは、単一の発光素子Leおよび受光素子Lrを有している(図1参照)。一般に、発光素子Leは発光ダイオードD、受光素子LrはフォトトランジスタTr1で構成されている。
図1に示すように、センサSeは、発光素子Le(発光ダイオードD)を発光させる発光回路50aと、受光素子Lr(フォトトランジスタTr1)を作動させる受光回路50bとを有するセンサ回路50によりその発光および受光が制御される。
MCUは、内部バスで接続されたCPU、RAM、ROMと、この内部バスに接続された外部バスと、外部バスに接続されたD/Aコンバータ、A/Dコンバータ、不揮発性メモリ等を有して構成されている。D/Aコンバータ、A/Dコンバータには例えば16ビットのものを用いることができ、D/Aコンバータの出力側はDA出力ポートに、A/Dコンバータの入力側はAD入力ポートに接続されている。また、外部バスはD出力ポートにも接続されている。
なお、スイッチ素子として機能するトランジスタTr2のベースにはハイレベル信号が出力されればよいため、必ずしもデジタル電圧を出力する必要はなく、アナログ電圧のハイレベル信号を用いるようにしてもよい(D/Aコンバータが別途必要となる。)。また、上記ではMCUがD/Aコンバータ、A/Dコンバータを内蔵する例を示したが、発光回路50A側にD/Aコンバータ、受光回路50B側にA/Dコンバータを配置し、MCUがこれらのコンバータの一方または双方を内蔵しなくてもよい。ただし、コンバータの基準電圧を考慮するとコストアップとなりがちなため、その点も考慮する必要がある。
上記構成は、従来のセンサによる媒体検出の構成と共通する。本発明の特色は、媒体(インクリボン、フィルム、シート等)の光透過率または光反射率が異なることを利用して媒体の有無および種類を識別する点、とりわけ「媒体なし」、「透明媒体」、「光が透過可能な媒体」(例えば、白媒体)を識別する点にある。従って、MCUを構成するCPUによるセンサSeの制御がポイントとなる。以下、従来技術等と対比して説明する。
上記「発明が解決しようとする課題」の欄では、受光回路から出力される出力電圧の電圧差が小さいため、従来技術には媒体識別精度の点に難点がある旨述べたが、ここでは、図1に示した回路構成に則して、その点について具体的に説明する。
図2は、発光素子Leを連続点灯させて媒体を識別するときの従来技術の説明図である。MCUのDA出力ポート(図1参照)からは上述した調整電圧値に対応するアナログ電圧が出力され、図2(A)に示すように、発光素子Leは連続点灯する。なお、以下では、この調整電圧値に対応するアナログ電圧の出力で発光素子Leを連続点灯させる場合を通常点灯という。
上記のように発光素子Leの連続点灯では媒体識別に課題を生じるため、発光素子Leを間欠点灯(パルス点灯)させることが考えられる。図3は、発光素子Leを間欠点灯させて媒体を識別するときの説明図であり、図3(A)は1点灯周期時間Tc(50μs、周波数:20kHz)を構成する点灯時間Ton(5.5μs)および消灯時間(54.5μs)を固定として発光素子Leを点灯させる場合の間欠点灯波形を示している。発光素子Leの間欠点灯はMCU(CPU)により図1に示したD出力ポートから出力する信号を時間制御することで行われる(後述する図4(A)、(B)でも同じ。)。
<加速間欠点灯(加速パルス点灯)>
これに対し、本発明は、発光素子Leの単位時間当たりの発光量が変化するように間欠点灯させるものであり、媒体なし、透明媒体、および白媒体の識別を可能とするものである。つまり、上述した間欠点灯(パルス点灯)に対し、発光素子Leを加速間欠点灯(加速パルス点灯)させるものである。
以上を逆に捉えると、発光素子Leを加速間欠点灯させた場合の媒体識別基準を得ることができる。図5は、閾値電圧到達時間Ttに応じて媒体を識別するためのMCU(CPU)の識別基準を模式的に示す説明図である。
図4(B)は、発光素子Leの点灯時間Tonと消灯時間Toffとで構成される1点灯周期時間Tc(100μs)を一定(固定)としつつ点灯時間Tonが徐々に長くなるように発光素子Leを点灯させる場合の間欠点灯波形を示している。図4(B)では、当初の点灯時間Tonが5.5μs、15ms後の点灯時間Tonが27.5μsに設定されている。このような発光制御も加速間欠点灯として用いることができる。
上記1−2−2<加速間欠点灯(加速パルス点灯)>で述べたように、本発明は、発光素子Leを加速間欠点灯させて媒体の有無および種類を識別するため、媒体には、例えば、図4(A)に示す最初のパルス点灯による光が当たる必要がある。このため、CPUが媒体識別をするにあたり、媒体は停止した状態とされる。このような媒体が停止した状態は、例えば、プリンタ(印刷装置)では、初期設定処理時や印刷動作前を挙げることができる。
2−1.第1実施形態
第1の実施の形態は、本発明を、ラベルやチューブ等の長尺状印刷媒体に任意の文字等を印刷可能なマークプリンタに適用し、識別対象媒体をインクリボンとしたものである。
<全体構成>
図6に示すように、本実施形態のプリンタ100は、ノートタイプコンピュータと同様に持ち運び可能に構成されており、大別して、キーボードや入力制御部を有する入力部13、LCDや表示制御部を有する表示部14、サーマルヘッド6を構成する発熱素子を発熱させることでインクリボンRを介して印刷媒体に印刷処理を施す印刷部20、印刷部20の媒体搬送方向下流側に設けられ印刷媒体に切断処理を施す切断部7およびこれら各部を制御する制御部15(図9参照)を備えている。また、プリンタ100は、印刷部20の上流側に配され各種印刷媒体をセットするためのアタッチメント部10、および、インクリボンカセット8が装着されるカセット装着部30を有している(図8参照)。
入力部13は、ノートタイプコンピュータとほぼ同様に、ファンクションキー、文字・数字・記号キー、スペースキー、変換キー、十字方向キー、リターンキー等を有しており、オペレータはこれらのキーを操作することで、印刷媒体の種類、サイズ、設定条件等を入力することができる。
表示部14のLCDは、入力モード等を表示する各種情報表示エリア、入力部13から入力された文字、数字、記号(以下、文字と略称する。)を表示する文字情報表示エリア、文字サイズ等を表示するパラメータ表示エリアの3つの表示エリアに分割されており、各種情報表示エリアおよびパラメータ表示エリアはそれぞれ文字情報表示エリアの上下に配置されている。
印刷部20は、印刷媒体を搬送するための搬送ローラ2a、2bと、搬送ローラ2a、2bの下流側でサーマルヘッド6に対向配置されたプラテンローラ3と、プラテンローラ3の下流側にプラテンローラ3と対向するように配置されたピンチローラ4とを有している。
ピンチローラ4の下流側には、印刷媒体Mを切断するための切断部7が配置されている。切断部7は、カッタ刃7aとカッタ刃受け台7bとを有している。カッタ刃受け台7bは、平坦面で構成される全切り面と、両端部に突条を有する半切り面とを備え、全切り面または半切り面をカッタ刃7aに対して略垂直にセットすることにより、印刷媒体Mの全切り処理や半切り処理を行うことができる。
プリンタ100は、アタッチメント部10に装着するアタッチメントを変更することにより、各種印刷媒体Mに対して印刷および切断処理が可能に構成されている。図7は、ラベルカセットとチューブ用アタッチメントの構成の一例を示している。例えば、図7(A)に示すラベルカセット11をアタッチメント部10に装着した場合、カセット内部から剥離紙付ラベルが引き出され、当該ラベルに対して印刷および切断処理を行うことができる。また、図7(B)に示すチューブ用アタッチメント12をアタッチメント部10に装着した場合、チューブ挿入口12aからチューブを挿入することにより、当該チューブに対して印刷および切断処理を行うことができる。
図8に示すように、インクリボンカセット8は、カセットケース8a内に、インクリボンRが巻回された供給リール8cと、インクリボンRを巻き取るための巻取リール8dとを収容している。インクリボンRは、供給リール8cと巻取リール8dとの間で架設されており、印刷部20でのサーマルヘッド6による印刷処理に適合するように、インクリボンカセット8にはインクリボンRが露出する露出部8bが形成されている。なお、インクリボンRには黒色や白色のものが用いられ、黒インクリボンの終端部にはエンドマークとして透明テープが配されており、白インクリボンの終端部にはエンドマークとして銀テープが配されている。
図8に示すように、カセット装着部30は、インクリボンカセット8を載置可能な矩形状平面を有するカセット載置台31を有している。カセット載置台31には、インクリボンカセット8と係合する3本のロッド状の係合突起36〜38と、先端部に嵌合爪を有しインクリボンカセット8の対向する2側面を上部側および側面側から押さえる板状のカセット押さえ34、35が立設されている。一方、インクリボンカセット8のカセットケース8aには、これら係合突起36〜38およびカセット押さえ34、35と係合ないし嵌合する係合孔および嵌合側面が形成されている。
カセット載置台31にはセンサSe1を支持するための図示を省略した支持部材が固着している。センサSe1には、図1を参照して説明した透過一体型センサSeが用いられている(1−1<センサSe>参照)。センサSe1は、サーマルヘッド6の上流側に配されており、インクリボンRを検出するために、発光素子Leおよび受光素子Lrが露出部8bを跨ぐように配置されている(図8参照)。
図9に示すように、制御部15は、図1を参照して説明したMCUで構成されている(1−1<MCU>参照)。上述した外部バスには、コンバータ等の他に、入力部13、表示部14、印刷部20、ステッピングモータ5、9の動作を制御するドライバ18、センサSe1を含む各種センサを制御するセンサ回路を纏めたセンサ制御部19が接続されている。ドライバ18には上述したステッピングモータ5、9が接続されており、センサ制御部19には各種センサが接続されている。なお、センサ回路には、図1を参照して説明したセンサ回路50が用いられている(1−1<センサ回路50>参照)。
次に、本実施形態のプリンタ100の動作について、制御部15を構成するMCUのCPU(以下、CPUと略称する。)を主体として説明する。
第2の実施の形態は、本発明を、カードに文字や画像を印刷記録するとともに、カードに磁気的ないし電気的な情報記録を行う印刷装置に適用し、識別対象媒体をインクリボンおよびフィルム(転写フィルム、ホログラムフィルム)としたものである。
<システム構成>
本実施形態の印刷装置200は、不図示の上位装置(例えば、パーソナルコンピュータ等のホストコンピュータ)とともに印刷システム(画像形成システム)を構成している。すなわち、印刷装置200は、図示を省略したインターフェースを介して、上位装置に接続されており、上位装置から印刷装置200に画像データや磁気的ないし電気的記録データ等を送信して、記録動作等を指示することが可能である。なお、印刷装置200は、オペパネ部(操作表示部)を有しており、上位装置からの記録動作指示の他、オペパネ部からの記録動作指示も可能である。
図11に示すように、印刷装置200はハウジング2を有しており、ハウジング2内に情報記録部Aと、印刷部Bと、媒体収容部Cと、収容部Dと、回動ユニットFとを備えている。
情報記録部Aは、磁気記録部24と、非接触式IC記録部23と、接触式IC記録部27とで構成されている。
媒体収容部Cは、複数枚のカードCaを立位姿勢で収納しており、その先端には分離開口7が形成されており、ピックアップローラ19で最前列のカードCaから順次繰り出して供給する。
繰り出されたブランクのカードCaは、搬入ローラ22で回動ユニットFに送られる。回動ユニットFはハウジング2に回動可能に軸支された回動フレーム80と、回転フレーム80に回転自在に支持された2つのローラ対20、21で構成されている。
印刷部Bは、カードCaの表裏面に顔写真、文字データなど画像を形成するもので、媒体搬送路65の延長上にカードCaを搬送するための媒体搬送経路P1が設けられている。また、媒体搬送経路P1にはカードCaを搬送する搬送ローラ29、30が配置され、図示しない搬送モータに連結されている。
収容部Dは、印刷部Bから送られたカードCaを収容スタッカ60に収容するように構成されている。収容スタッカ60は、昇降機構61により図11に示す下方に移動するように構成されている。
転写フィルム46は、カードCaの幅方向より若干大きな幅を有する帯状を呈しており、インクリボン41のインクを受容するインク受容層、インク受容層の表面を保護する透明の保護層、加熱によりインク受容層および保護層を一体に剥離を促進するための剥離層、基材(ベースフィルム)の順で積層形成された透明媒体である。転写フィルム46の終端部にはエンドマークとして銀テープが配されている。
また、印刷装置200は、印刷装置200全体の動作制御を行う制御部(不図示)と、商用交流電源から各機構部および制御部等を駆動/作動可能な直流電源に変換する電源部(不図示)とを有している。
次に、本実施形態の印刷装置200によるカード発行動作について、MCUのCPUを主体として説明する(カード発行処理)。
第3の実施の形態は、本発明を、画像形成装置とシート後処理装置とで構成された画像形成システムに適用し、識別対象媒体をシートとしたものである。なお、本実施形態では、画像形成装置とシート後処理装置とで画像形成装置で取得した媒体識別情報が共有される。
[システム構成]
本実施形態の画像形成システム300は、シートに画像を形成する画像形成装置310と、画像が形成されたシートに後処理を施すシート後処理装置320とで構成されている。
(1)機構部
図12に示すように、画像形成装置310は、画像形成ユニットA1とスキャナユニットA2とフィーダユニットA3とで構成されている。画像形成ユニットA1は、装置ハウジング1に設置面(例えば床面)に設置するための据付脚25が設けられており、装置ハウジング1内に給紙部2と画像形成部3と排紙部4とが内蔵されている。なお、図12に示す画像形成ユニットA1は静電印刷機構を採用したものである。
さらに、画像形成装置310は、画像形成装置310の全体を制御するとともに、シート後処理装置320の制御部と通信する制御部(以下、シート後処理装置320の制御部と区別するため本体制御部という。)および本体制御部や各構成部等を駆動/作動可能な直流電源に変換する電源部(不図示)を備えている。
(1)機構部
図12に示すように、シート後処理装置320は、装置ハウジング27に据付脚が設けられており、シート後処理装置320の搬入口26(図13参照)は画像形成装置310の排紙口16に連結される位置に形成されている。また、シート後処理装置320は、上から順に、装置ハウジング27から突出するように設けられた第3トレイ71、第1トレイ49、第2トレイ61を有している。
図13は、シート後処理装置320のシート搬送路を模式的に示したものである。図13に示すように、シート後処理装置320は、装置ハウジング27内を略水平方向に横断する直線状のシート搬入経路28を有している。シート搬入経路28はシート搬送路の基幹経路をなしており、図13ではシート搬入経路28を太線で示している。
上述したように排紙ローラ36は正逆転可能なため、排紙ローラ36を正転駆動させることで第1搬送パス31を介してシートを第1トレイ49側に搬送したり、排紙ローラ36を逆転駆動させることでシートをスイッチバック搬送してシート後端を上述したシート搬入経路28の第2分岐点D2に向けて逆搬送することが可能である。さらに、第1搬送パス31は装置ハウジング27のトレイ側端部に相当する位置に第3分岐点D3を有しており、この分岐点D3を始点として第1搬送パス31から分岐し斜めに傾斜した第2スイッチバックパス31bが形成されている。
第2搬送パス32には、搬送されてきたシートを部揃え集積し、中央を綴じ処理して内折りする製本処理部(不図示)が配置されている。製本処理部で製本処理されたシート(束)は、第2トレイ61に排出される。なお、図12では、製本処理の頻度が比較的低いことから、第2トレイ61が折り畳まれた状態を示している。
第3搬送パス30はその終点に排紙口72を有しており、この排紙口72を介してシートが第3トレイ71上に排出される。第3搬送パス30の中間部には搬送ローラ(不図示)が配置されている。なお、第3搬送パス30はストレート排紙専用のシート搬送路である。
また、シート後処理装置320は、シート後処理装置320の全体を制御する制御部(以下、本体制御部と区別するため後処理制御部という。)を備えている。後処理制御部は、CPU、ROM、RAM等を内蔵するMCUを有している。MCUはアクチュエータ制御部に接続されており、アクチュエータ制御部は搬送モータや電磁ソレノイド等の各種アクチュエータに接続されている。
[画像形成装置]
オペレータによりタッチパネル上のスタートボタンが押下されると、MPUは、タッチパネル制御部を介してタッチパネルから入力された情報を取り込み、スキャナユニットA2に原稿を読み取らせその画像データをメモリに出力させる。そして、後処理制御部のMCUに上述した後処理モード情報を送信する。なお、後処理モード情報(シート後処理装置320による処理モードの情報)は、オペレータにより画像形成装置310のタッチパネルから入力される。
一方、後処理制御部のMCUは、本体制御部のMPUから上述した後処理モード情報等を受信すると、これらの情報に従ってシートの後処理を実行する。これにより、例えば、綴じ処理等が一般に行われないOHPシートが第3トレイ71上に排出されたり、厚紙はその湾曲を防止するために第1トレイ49上に排出されたり、通常シートの薄紙(白媒体)は綴じ処理が施された後第1トレイ47上に、または製本処理が施されて第2トレイ61上に排出される。
第4の実施の形態は、本発明を給紙装置の一種であるインサータ装置に適用し、識別対象媒体を第3実施形態と同じシートとしたものである。なお、本実施形態のインサータ装置の詳細は特許文献2に開示されているため、以下では簡単に説明する。また、本実施形態のインサータ装置は、例えば、図12に示した(第3実施形態の)シート後処理装置320上に載置され、シート後処理装置320とともに画像形成システム300の1周辺機器を構成する。
<機構部>
図14に示すように、本実施形態のインサータ装置400は、上下方向に設けられた給紙トレイ1および給紙トレイ2と、給紙トレイ1からシートを給紙する給紙部3と、給紙トレイ2からシートを給紙する給紙部4と、給紙トレイ1上のシートを1枚ずつ給紙する給紙経路5と、給紙トレイ2上のシートを1枚ずつ給紙する給紙経路6と、給紙経路5と給紙経路6の合流位置7の下流側となる送り経路8とで構成されている。
また、インサータ装置400はMCUで構成された制御部を備えている。MCUは、図1を参照して説明したMCUで構成されている。上述した外部バスには、コンバータ等の他に、センサS1、S2およびセンサSe5、Se6のセンサ回路等を纏めたセンサ制御部、搬送モータの動作を制御するドライバ、インターフェースを介してシート後処理装置320と通信する通信部が接続されている。なお、ドライバは搬送モータに接続されている。
インサータ装置400の基本動作は、上述したように、給紙トレイ1に載置されたシートや給紙トレイ2に載置されたシートを、送り経路8を介してシート後処理装置320(の搬入口73)に搬送するものである。このため、以下では、本発明との関係で特徴的な動作について説明する。
上記実施形態の装置は、図1に示したように、センサSe、センサ回路50、MCU(またはMPU)を備えた媒体識別装置を有している。MCUのCPUは、間欠点灯で発光素子Leの単位時間当たりの発光量が変化するように発光回路50aを制御し、受光回路50bから出力される出力電圧が閾値電圧Vtに到達するまでの閾値電圧到達時間Ttに応じて媒体を識別する。このため、従来技術では識別が困難であった「媒体なし」、「透明媒体」および「光が透過できる媒体」(媒体の有無および種類)を精度よく識別できる。
15 制御部(制御手段)
41 インクリボン(媒体)
46 転写フィルム(媒体)
50 センサ回路
50a 発光回路
50b 受光回路
100 プリンタ(画像形成装置)
200 印刷装置(画像形成装置)
300 画像形成システム
310 画像形成装置
320 シート後処理装置(後処理装置)
400 インサータ装置(給紙装置)
B1 画像形成部
Le 発光素子
Lr 受光素子
M 印刷媒体(媒体)
Mr1〜Mr5 モータ(搬送手段の一部)
R インクリボン(媒体)
Se、Se1〜Se6 センサ
Claims (10)
- 発光素子と受光素子とを有するセンサと、
前記発光素子を発光させる発光回路と前記受光素子を作動させる受光回路とを有するセンサ回路と、
前記センサ回路を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、間欠点灯により前記発光素子の単位時間当たりの発光量が変化するように前記発光回路を制御し前記受光回路から出力される出力電圧が予め設定された閾値電圧に到達するまでの時間に応じて媒体を識別することを特徴とする媒体識別装置。 - 前記制御手段は、前記発光素子の点灯時間と消灯時間とで構成される1点灯周期時間が前記点灯時間を一定としつつ徐々に短くまたは長くなるように前記発光回路を制御することを特徴とする請求項1に記載の媒体識別装置。
- 前記制御手段は、前記発光素子の点灯時間と消灯時間とで構成される1点灯周期時間を一定としつつ前記点灯時間が徐々に短くまたは長くなるように前記発光回路を制御することを特徴とする請求項1に記載の媒体識別装置。
- 前記制御手段は、前記媒体が停止した状態で、前記発光回路を制御し前記媒体を識別することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の媒体識別装置。
- 前記制御手段は、前記媒体を識別した後、前記発光素子が連続点灯するように前記発光回路を制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の媒体識別装置。
- 光透過率若しくは光反射率の異なる複数種類の媒体または光透過率若しくは光反射率の異なる部分を有する媒体がセットされる媒体セット部をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の媒体識別装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の媒体識別装置と、
前記媒体を搬送する搬送手段と、
を備えた給紙装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の媒体識別装置と、
前記媒体を搬送する搬送手段と、
前記媒体に画像を形成する画像形成部と、
を備えた画像形成装置。 - 前記センサが前記画像形成部の媒体搬送方向上流側に配置されたことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 請求項8または請求項9に記載の画像形成装置と、
前記画像形成部の媒体搬送方向下流側に配置され、前記制御手段で識別された前記媒体の種類に応じて、前記画像形成部で画像が形成された媒体を仕分けする後処理装置と、
を備えた画像形成システム。
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