JP2748618B2 - 用紙等の大きさの判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は，複写機で用いられる原稿サイズ判別装置
で代表される，用紙等の大きさの判別装置に関する。

従来技術とその問題点 複写機に設けられる従来の原稿サイズ判別装置には，
第14図に示すような光電センサを用いてプレスキャンす
るタイプと，第15図に示すように複写機の上蓋に近接ス
イッチ等を内蔵するタイプとがある。

第14図において，複写機50の内部に可動アーム53が設
けられ，このアーム53に多数の反射形光電センサ54が取
付けられている。複写動作の前に可動アーム53が移動し
て光電センサ54によってガラス板51上の原稿が走査され
（プレスキャン），このときの光電センサ54の出力信号
に基づいて原稿のサイズが判別される。このタイプのも
のは多種類の原稿サイズの判別が可能であるという利点
をもつが，可動部があるために装置全体が大きくなりそ
の機構も複雑となる，プレスキャンが必要であるために
その時間がロスタイムとなり，迅速な複写ができないと
いう問題点がある。

第15図において，複写機50の上蓋52に複数の近接スイ
ッチ（たとえばフォトマイクロ・センサ等）55が内蔵さ
れている。ガラス板51の上に原稿が置かれ上蓋52が閉じ
られると，各近接スイッチ55がその近接スイッチの取付
場所における原稿の有無を検出し，複数の近接スイッチ
55の検出信号に基づいて原稿サイズが判定される。この
タイプのものは第14図に示すプレスキャン・タイプに比
べて省スペース化を図ることができるという利点をもっ
ている。しかしながら，センサが上蓋に配置されている
ために上蓋なしでは原稿サイズを判別できない，自動給
紙（ADF＝Auto Drive Feed）機能をもった複写機には適
用できない，センサにわずかの凹凸でもあればそれによ
る押圧跡が原稿に残る，原稿サイズよりもコピー用紙サ
イズの方が大きい場合には原稿によって隠れないセンサ
の影がコピー用紙に写ってしまう等の問題点がある。

さらに，図面，図表等を投影，拡大してスクリーン上
に表示するオーバ・ヘッド・プロジェクタ（over head
projector;以下単にはOHPという）の原稿（以下,OHP原
稿という）は殆ど透明であるので，上記の従来の原稿サ
イズ判別装置ではこれを検知することが困難であった。
原稿サイズを判別てきた場合にのみ複写動作を開始する
モードをもつ複写機においては，このモードに設定され
ていると,OHP原稿の場合には複写動作が起動されないと
いう問題が生じる。

発明の概要 発明の目的 この発明は小型でかつ高速応答性をもち，上蓋なしで
も検出が可能でしかもOHP原稿の存在の検出も可能な用
紙等の大きさ判別装置を提供するものである。

発明の構成，作用および効果 この発明による用紙等の大きさの判別装置は，複数の
光ビームを判別すべき用紙の大きさに応じてそれぞれ異
なる場所に投射するマルチビーム光源，上記複数の光ビ
ームに関する判別すべき用紙からの複数の反射光ビーム
をそれぞれ受光するための複数の受光素子，および上記
複数の反射光ビームを対応する上記受光素子に導く結像
光学系を備え，上記複数の受光素子の少なくとも１つが
判別すべき用紙からの正反射光を受光するよう，他の受
光素子が判別すべき用紙からの拡散反射光を受光するよ
うに，各受光素子の位置と上記結像光学系の配置とが定
められていることを特徴とする。

複数の光ビームが判別すべき用紙の大きさに応じてそ
れぞれ異なる場所に投射され，その用紙からの拡散反射
光が対応する複数の受光素子で受光される。通常の用紙
からの拡散反射光はガラス板からの拡散反射光よりも光
強度が大きいから，受光素子の出力信号を適当なしきい
値レベルで弁別すれば，各受光素子で用紙の存在の検知
が可能である。そして置かれた用紙の大きさに応じて用
紙を検知する受光素子と検知しない受光素子との組合せ
が変わる。したがって，受光素子の検知信号の組合せに
応じて置かれた用紙の大きさを判別することができる。

一方，ガラス板上にOHP原稿が存在する場合には，投
射光ビームはガラス板とOHP原稿の両方で反射する。ガ
ラス板とOHP原稿の両方で反射する正反射光の光量はガ
ラス板のみで正反射する光の光量よりも多いので，ガラ
ス板とOHP原稿の両方で正反射する光を受光素子で受光
すれば，この受光素子の出力信号のレベルによりOHP原
稿の存在を検知でき，他の受光素子の検知信号との組合
せにより,OHP原稿であることを判別することができる。

この発明による用紙等の大きさの判別装置は可動部を
持たないから小型化を図ることができる。また，プレス
キャン動作が不要であるから高速応答性をもつ。

さらに，この発明の判別装置を複写機に適用した場合
には上蓋に設ける必要がないので，上蓋なしでも用紙の
大きさの判別が可能であり，自動給紙機能をもった複写
機にも適用可能であるとともに，押圧跡が残ったり，影
が写ったりする問題もない。この発明による判別装置
は，上述したように，さらにOHP原稿の検知が可能であ
る。

上記マルチビーム光源を，発光素子と，この発光素子
の出射光から０次および高次の回折光を生じさせるグレ
ーティングとを用いて構成することができる。このこと
により，マルチビーム光源の構成を簡素化し小型化を図
ることができる。

また，上記マルチビーム光源を，発光素子と，この発
光素子の出射光を複数に分割しかつそれぞれ異なる方向
に偏向させる複数のオフアキシス・フレネル・レンズを
含むオフアキシス・フレネル・レンズ・アレイとから構
成することができる。このような構成とすることによ
り，マルチ・ビーム光源を小型化することが可能とな
る。

さらに，上記マルチビーム光源を，複数の発光素子
と，これらの発光素子の出射光をそれぞれ異なる方向に
投射する投光レンズとから構成することができる。複数
の投射光ビームをそれぞれ複数の発光素子で発光させて
いるから，各投射光ビームの強度を大きくすることがで
き，したがって用紙からの反射光強度も大きくなるか
ら，受光信号のレベルが高くなり安定な判別動作が可能
となる。

実施例の説明 以下この発明を複写機で用いられる原稿サイズ判別装
置に適用した実施例について詳述する。

第１図において，複写機10の内部の適所に原稿サイズ
判別用フォトセンサ20が配置されている。複写機10はそ
の上面がガラス板11で覆われ，このガラス板11上の所定
位置に，種々のサイズの複写すべき原稿（白い紙）12ま
たはOHP原稿12A（第８図（Ｃ）参照）が置かれる。フォ
トセンサ20はガラス板11上の原稿12が置かれる場所内の
異なる位置P_a,P_b,P_c,P_dに向って複数（この実施例では
４個）の光ビームを投射し，そのガラス板11または原稿
12もしくはOHP原稿12Aからの反射光を受光することによ
って，原稿サイズおよびOHP原稿の存在を判別する，ま
たは判別のための検知信号を出力する。

原稿サイズ判別用フォトセンサ20の構成例が第２図に
示されている。フォトセンサ20はケース29を有し，この
ケース29内にマルチビーム光源21,結像レンズ22および
受光素子アレイ23が配置，固定されている。マルチビー
ム光源21は，発光素子，たとえば赤外光を含む光を発生
する発光ダイオード24と，その上方に配置され，発光ダ
イオード24の出射光を４つの光ビームに分け，これらの
光ビームをコリメータした上でそれぞれ異なる位置に向
けて投射するオフアキシス・マイクロ・フレネル・レン
ズ・アレイ25とから構成される。受光素子アレイ23は多
くの受光素子を備えている。この実施例では４個の受光
素子のみが用いられる。もちろん受光素子アレイ23には
使用する個数の受光素子のみを配列してもよいのはいう
までもない。結像レンズ22は，後述するように，上記投
射光ビームの主に原稿12からの拡散反射光（乱反射光）
およびOHP原稿12Aからの正反射光を対応する受光素子上
に結像させるためのものである。ケース29の上面には，
マルチビーム光源21および結像レンズ22の上方の位置に
それぞれ可視光カットフィルタ26,27が設けられてい
る。この実施例では原稿サイズ判別のために赤外光が用
いられる。

オフアキシス・マイクロ・フレネル・レンズ・アレイ
25の構成例が第３図に示されている。このレンズ・アレ
イ25は複数個（この実施例では４個）のオフアキシス・
マイクロ・フレネル・レンズ（以下オフアキシスMFLと
略す）25a,25b,25c,25dを所定配置に配列したものであ
る。オフアキシスMFLは第６図に示すように，そこに形
成された不等間隔グレーティングの形状に応じて入射光
ビームを所望の方向に偏向するとともに，拡散光をコリ
メートする（コリメート光を集光することもできる）機
能をもつものである。このようなオフアキシスMFL25a〜
25dは，たとえば第５図に示すように，マイクロ・フレ
ネル・レンズの一部を切取ったグレーティング・パター
ンをもつ。第３図に示すオフアキシスMFLアレイ25を用
いて，発光素子24の出射光ビームを４つに分割しかつコ
リメートして，第４図に示すように，一列状に配列され
たビーム・スポットP_a,P_b,P_c,P_dをガラス板11上につく
ることができる。P₀は発光素子24の位置を示す。

第７図から第11図は上記のフォトセンサ20を用いて原
稿サイズを判別およびOHP原稿を検出するための原理を
示すものである。

上述したように，発光素子24から出射された広がる光
はオフアキシスMFLアレイ25によって４つの光ビームに
分割され，かつコリメートされて，適当な面積のビーム
・スポットP_a〜P_dをもってガラス板11または原稿12もし
くはOHP原稿12Aに照射される。

第８図はガラス板，原稿,OHP原稿における投射光の反
射の様子を示すものである。

第８図（Ａ）において，投射光ビームはその一部がガ
ラス板11を透過し，他の一部はガラス板11の表，裏面で
正反射し，ほんのわずかの光が拡散反射する。ガラス板
11からの反射光量（受光素子による受光量）の反射角度
に対する変化の様子が第９図に曲線Ａで示されている。
角度αは入射角であり，これと等しい反射角αにおいて
反射光量は最大値を示す。

第８図（Ｂ）において，ガラス板11上に原稿12が置か
れている場合には，投射光の多くは原稿12で拡散反射
し，一部がガラス板11の面の正反射する。したがって，
その反射光量は，第９図に曲線Ｂで示すように，反射角
が入射角αに等しい位置で最大値を示すが，他の反射角
においてもかなり高いレベルの反射光量を示す。

第８図（Ｃ）において，ガラス板11上にOHP原稿12Aが
置かれている場合には，投射光のほとんどがガラス板11
およびOHP原稿12Aの面で正反射し，他の一部がわずかに
透過または拡散反射する。したがって，この場合の反射
光量は，第９図に曲線Ｃで示すように，入射角αに等し
い反射角αでピークを示し，しかもこのピーク値はガラ
ス板のみの場合（曲線Ａ）よりも高く，原稿12が存在す
る場合とほぼ等しくなる。また他の反射角においては反
射光量はガラスのみの場合と同じように極端に小さくな
る。

以上のことから次のことが結論づけられる。

拡散反射光を検知し，この検知光量（受光素子の出
力）を曲線Ｂよりも少し低いしきい値レベルTh₁で弁別
することにより，原稿12の存在を検知できる。

正反射光を検知し，この検知光量を曲線Ａのピーク値
と曲線B,Cのピーク値との間のレベルTh₂で弁別すること
により，原稿12またはOHP原稿12Aの存在を検知できる。

なお，第８図（Ａ）〜（Ｃ）において，反射光を示す
矢印はガラス板11の下面からのみ出発しているが，これ
は図示の便宜のためのもので，各矢印はガラス板11の
上，下面，原稿の面,OHP原稿の面で反射するすべての光
を意味する。反射面の高さ位置が異なると反射光の光路
も異なるが，その違いはガラス板の厚さに依存するのみ
であるから，これらすべての反射光が後述する各受光素
子で検知できるので問題はない。

第７図において，受光素子アレイ23内の４個の受光素
子PD_a〜PD_dのうち，受光素子PD_a,PD_c,PD_dはガラス板11
の面からの正反射光を受光せず，原稿12からの拡散反射
甲を検出できる位置に配置される。他の受光素子PD_bは
ガラス板11およびOHP原稿12Aからの正反射光を受光でき
る位置に配置される。すなわち，受光素子PD_bはビーム
・スポットP_bの入射角θと等しい反射角θをもつ正反射
光を受光する。

結像レンズ22は，原稿12からの微弱な拡散光を集光
し，各ビーム・スポットP_a,P_c,P_dからの拡散反射光を受
光素子アレイ23のそれぞれ対応する受光素子PD_a,PD_c,PD
_d上に結像させるとともに，ビーム・スポットP_bからの
正反射光を受光素子PD_b上に結像させる働きをする。

この実施例では３つの光ビーム・スポットP_a,P_c,P_dか
らの拡散反射光とビーム・スポットP_bからの正反射光と
を用いて,A5,B5,B5R,A4,A4R,B4およびA3の７種類の原稿
サイズを判別するとともにOHP原稿の存在を検知するも
のである。B5RとA4Rは他のA5〜A3とは縦と横の配置が逆
になっている。ガラス板11上において，これらの各サイ
ズの原稿を置く位置はあらかじめ定められているので，
原稿位置との関係で各ビーム・スポットP_a〜P_dが第10図
に示すような位置に形成されるようにマルチビーム光源
21が調整される。OHP原稿は一般にA4サイズであるか
ら，ビーム・スポットP_bはA4サイズの用紙を検知できる
位置に定められている。

第11図は置かれた原稿のサイズおよびOHP原稿の種類
と，原稿からの拡散反射光または原稿もしくはOHP原稿
からの正反射光を受光する受光素子PD_a〜PD_dの出力との
関係を示すものである。受光素子PD_a,PD_c,PD_dの受光信
号は上述のしきい値Th₁でレベル弁別され,Lレベルまた
はＨレベルの２値信号に変換される。Ｌレベルは原稿を
検知していない状態を,Hレベルは原稿を検知している状
態をそれぞれ表わす。また，受光素子PD_bの受光信号は
上述のしきい値Th₂でレベル弁別され,LレベルまたはＨ
レベルの２値信号に変換される。Ｌレベルは原稿または
OHP原稿を検知していない状態を,Hレベルは原稿またはO
HP原稿を検知している状態をそれぞれ表わす。４個の受
光素子PD_a〜PD_dの出力信号のレベルの組合せに応じてこ
れらの原稿サイズが判別されることが容易に理解できよ
う。また,A4サイズの原稿については受光素子PD_aとPD_b
の出力がＨレベルであるのに対して,A4サイズのOHP原稿
については受光素子PD_bの出力のみがＨレベルとなるの
で,OHP原稿の存在が確実に検知できる。

このような原稿の判別処理およびOHP原稿の検知処理
は論理回路またはCPUによって行なうことができる。A5
サイズの原稿は受光素子PD_a〜PD_dの出力信号のみでは原
稿なしの場合と識別できないが，原稿なしの場合には複
写機の蓋が閉じられないこと，または原稿なしの場合に
はコピー実行ボタンが押されないことから，蓋の開閉検
知信号またはコピー実行ボタンの押下入力信号との組合
せによってA5サイズの判別が行なえる。

ビーム・スポットP_a〜P_dの位置を変更することによ
り,4つの光ビームで最大16種類の原稿サイズの判別が可
能である。ビーム・スポットの数を増加させることによ
り多くの種類の大きさ判別が可能となる。もちろんOHP
原稿の検知も可能である。

上述したオフアキシスMFLアレイ25は種々の方法によ
って作製することができる。たとえば，電子ビーム描画
法により電子ビーム・レジスト上にオフアキシスMFLア
レイのパターンを描画し，電子ビーム・レジストを現像
する。このようにして得られた電子ビーム・レジスト残
膜によるオフアキシスMFLアレイ・パターンから電鋳
法，転写法等によりスタンパを作成する。このスタンパ
を用いて樹脂成形法等によりオフアキシスMFLアレイを
安価に多数製造することが可能となる。

第12図はマルチビーム光源の他の例を示すものであ
る。このマルチビーム光源21は発光素子アレイ31とその
上方に配置された投光レンズ32とから構成されている。
発光素子アレイ31は複数の（この実施例では４個の）発
光素子31a〜31dを含む。これらの発光素子は発光ダイオ
ードまたはレーザ・ダイオードである。投光レンズ32と
しては通常のバルク凸レンズが用いられる。投光レンズ
32は各発光素子31a〜31dの出射光をコリメートして，ガ
ラス板11または原稿12もしくはOHP原稿12Aの面にスポッ
トP_a〜P_dを形成する。原稿サイズの判別とOHP原稿の検
知が可能となる位置にスポットP_a〜P_dが形成されるよう
に，発光素子31a〜31d,投光レンズ32等の配置が決定さ
れている。

この実施例のものは投光レンズ32としてバルク凸レン
ズを用いているので上述のオフアキシスMFLアレイに比
べて出射光の効率が高いという特徴をもつ。また，複数
の発光素子を設けているので,1つの発光素子の出力光を
複数に分割する場合に比べて投光ビームの輝度が高ま
り，受光素子に受光される信号のレベルが高くなって安
定な検出動作が確保できるとともに，高出力の光源が不
要となる。さらに，発光素子アレイと投光レンズとをモ
ールド一体成形することが可能であり，これにより組立
てが容易となる。

第13図はマルチビーム光源のさらに他の例を示すもの
である。マルチビーム光源21は発光素子24と，その出射
光をコリメートするレンズ35と，さらにその上方に配置
されたグレーティング36とから構成されている。レンズ
35を出射する平行光がグレーティング36に入射するとグ
レーティングからは０次の光に加えて±１次，±２次等
の高次回折光が生じる。そこで,0次，±１次，±２次の
回折光を用いることによりガラス板11上に５個のスポッ
トを形成することができる。第10図との対比でいうと，
−２次，−１次,0次および＋２次回折光がスポットP_d,P
_c,P_b,P_aとなる。＋１次の回折光は用いなくてもよい。
グレーティング36の周期を適当に設定すれば，グレーテ
ィング36とガラス板11との間の距離を100mmとして，各
回折光スポット間の距離を25mm程度にすることが容易に
可能である。

このようなマルチビーム光源は，その構成要素が１個
の発光素子，レンズ，グレーティングであるから構成が
簡素となるという特徴をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機内に原稿サイズ判別用フォトセンサが内
蔵されている様子を示す一部切欠き斜視図である。 第２図は原稿サイズ判別用フォトセンサの構成を示す一
部切欠き拡大斜視図である。 第３図はオフアキシス・マイクロ・フレネル・レンズ・
アレイを示す平面図，第４図はそれによって形成される
投射光ビーム・スポットを示す図，第５図はオフアキシ
ス・マイクロ・フレネル・レンズがマイクロ・フレネル
・レンズから切り出される様子を示す図，第６図はオフ
アキシス・マイクロ・フレネル・レンズの作用を示す斜
視図である。 第７図から第11図は原稿サイズ判別原理およびOHP原稿
検出原理を示すもので，第７図は投光，受光光学系の構
成図，第８図（Ａ）はガラス面からの反射の様子を，第
８図（Ｂ）はガラス面および原稿面からの反射の様子
を，第８図（Ｃ）はガラス面およびOHP原稿面からの反
射の様子をそれぞれ示す図，第９図は反射角に対する反
射光量の変化の様子を示すグラフ，第10図はビーム・ス
ポット位置と各種原稿サイズとの関係を示す図，第11図
は受光素子の出力信号に基づく原稿サイズ判別論理およ
びOHP原稿検出論理を示すものである。 第12図はマルチビーム光源の他の例を示す構成図であ
る。 第13図はマルチビーム光源のさらに他の例を示す構成図
である。 第14図および第15図は従来例を示す斜視図である。 10……複写機， 11……ガラス板， 12……原稿， 12A……OHP原稿， 20……原稿サイズ判別用フォトセンサ， 21……マルチビーム光源， 22……結像レンズ， 23……受光素子アレイ， 24,31a〜31d……発光素子， 25……オフアキシス・マイクロ・フレネル・レンズ・ア
レイ、 25a〜25d……オフアキシス・マイクロ・フレネル・レン
ズ， 31……発光素子アレイ， 32……投光レンズ， PD_a〜PD_d……受光素子， P_a〜P_d……投射光ビーム・スポット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 牧 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−6241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−9205（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−83605（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の光ビームを判別すべき用紙の大きさ
   に応じてそれぞれ異なる場所に投射するマルチビーム光
   源， 上記複数の光ビームに関する判別すべき用紙からの複数
   の反射光ビームをそれぞれ受光するための複数の受光素
   子，および 上記複数の反射光ビームを対応する上記受光素子に導く
   結像光学系を備え， 上記複数の受光素子の少なくとも１つが判別すべき用紙
   からの正反射光を受光するよう，他の受光素子が判別す
   べき用紙からの拡散反射光を受光するように、各受光素
   子の位置と上記結像光学系の配置とが定められている， 用紙等の大きさの判別装置。
2. 【請求項２】上記マルチビーム光源が，発光素子，およ
   びこの発光素子の出射光から０次および高次の回析光を
   生じさせるグレーティングを含んでいる請求項（１）に
   記載の用紙等の大きさの判別装置。
3. 【請求項３】上記マルチビーム光源が，発光素子と，こ
   の発光素子の出射光を複数に分割しかつそれぞれ異なる
   方向に偏向させる複数のオフアキシス・フレネル・レン
   ズを含むオフアキシス・フレネル・レンズ・アレイとか
   ら構成される請求項（１）に記載の用紙等の大きさの判
   別装置。
4. 【請求項４】上記マルチビーム光源が，複数の発光素子
   と，これらの発光素子の出射光をそれぞれ異なる方向に
   投射する投光レンズとから構成される請求項（１）に記
   載の用紙等の大きさの判別装置。