JP3016101B2 - シートサイズ判別センサ - Google Patents

シートサイズ判別センサ

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JP3016101B2
JP3016101B2 JP3155146A JP15514691A JP3016101B2 JP 3016101 B2 JP3016101 B2 JP 3016101B2 JP 3155146 A JP3155146 A JP 3155146A JP 15514691 A JP15514691 A JP 15514691A JP 3016101 B2 JP3016101 B2 JP 3016101B2
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博史 後藤
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シートサイズ判別セン
サに関する。具体的にいうと、本発明は、コピー機(電
子複写機)等において紙等のシートサイズを判別するセ
ンサに関する。
【0002】
【従来の技術】コピー機に用いられている従来の紙サイ
ズ判別装置(図示せず)は、紙(原稿)のセット面に対
応させて複数個の光センサを設置してあり、光ビームを
定点のみに照射させて各光センサにより紙の有無を検知
し、紙を検知した光センサの個数、位置及び組み合わせ
等によって紙の形状及びサイズ(大きさ)、例えばA4
サイズ、B5サイズ等の判別を行なっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の紙サイズ判別装置にあっては、複数個の光
センサを用い、各光センサによって定点における紙の有
無を検知し、その結果から紙サイズを判別しているの
で、紙サイズを判別するためには定められた位置に紙を
置くする必要があり、紙のセット位置がずれていたり、
中途半端な位置に紙を置くと紙サイズを判別できなかっ
たり、誤検知を起こす恐れがあった。
【0004】このように紙を置く位置を限定されること
は、コピー機の使用者にとって使い勝手の悪いものであ
り、どの位置に紙を置いても正確にサイズを判別するこ
とができる紙サイズ判別装置に対する要望が強かった。
【0005】また、従来の紙サイズ判別装置では、複数
個の光センサを設置する必要があるため、コピー機に占
める紙サイズ判別装置のスペースが大きく、紙サイズ判
別装置のコストも高くついていた。
【0006】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、紙等のシ
ートのセット位置に限定されることなくシートサイズを
判別することができ、コンパクトで安価なシートサイズ
判別センサを提供することにある。
【0007】本発明のシートサイズ判別センサは、光ビ
ームを出射する投光器と、ねじれ変形モードと曲げ変形
モードとを有する軸状弾性変形部の一方に、微小振動を
発生する駆動源を備えた加振部が設けられ、該弾性変形
部の他方に光ビームを反射するスキャン部が設けられて
いて、投光器から出射された光ビームをシートの方向に
向けて2次元に走査させる光走査器と、シートにより反
射された光ビームを受光する受光素子とを備え、光ビー
ムの走査方向と受光素子による受光信号の有無とからシ
ートのサイズを判別するようにしたことを特徴としてい
る。
【0008】
【作用】本発明にあっては、従来例のように定点だけに
光ビームを照射させるのでなく、投光器から出射された
光ビームを光走査器によって2次元の面状に走査させ、
シートで反射した光ビームを受光素子で検出し、光ビー
ムの走査方向と受光素子の受光信号の有無との関係から
シートのサイズを判別しているので、シートが光ビーム
の走査範囲内にセットされていればシートサイズを判別
ないし検出することができる。したがって、シートのセ
ット位置が限定されず、シートを決まった位置にセット
しなくても正確にシートサイズを判別することができ
る。
【0009】また、シートの大きさばかりでなく、シー
トの形状、シートの向き、あるいはシートの置かれてい
る方向なども正確に検出することができる。
【0010】また、本発明のシートサイズ判別センサに
用いられている光走査器は、ねじれ変形モードと曲げ変
形モードとを有する軸状弾性変形部の一方に、微小振動
を発生する駆動源を備えた加振部を設け、該弾性変形部
の他方に光ビームを反射するスキャン部を設けたもので
あって、駆動源から加振部に弾性変形部のねじれ振動モ
ードの共振周波数の振動と曲げ変形モードの共振周波数
の振動とを印加すると、両振動が弾性変形部で拡大され
てスキャン部が2軸の回りに回動する。よって、スキャ
ン部で反射された光ビームは2次元で走査される。この
ような光走査器によれば、1台で2次元に光ビームを走
査することができるので、シートサイズ判別センサを小
形化することができ、コストも安価になる。さらに、従
来例のように多数の素子を必要としない(特に、検出精
度を高めるために素子数を増加させる必要がない)の
で、シートサイズ判別センサを小型化でき、スペース効
率が向上する。同様の理由により、シートサイズ判別セ
ンサのコスト低減も可能になる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例によるシートサイズ
判別センサ1の一部破断した斜視図である。シートサイ
ズ判別センサ1は、主として、光ビームαを出射する投
光器2と、投光器2から出射された光ビームαを紙5に
向けて2次元の面状に走査させるための光走査器3と、
紙5で反射した光ビームαを検出する受光素子4とから
なっている。投光器2は、半導体レーザ素子や発光ダイ
オード等の発光素子6と、発光素子6から出射された光
を集光あるいはコリメートする光学素子7(代表的なも
のとしては、レンズやレンズ系が用いられる。)と、発
光素子6を発光させるための発光素子駆動回路(図示せ
ず)から構成されており、投光器2からは平行光あるい
は平行光に近い集束光が出射される。受光素子4として
は、フォトダイオード等の受光状態の有無を検出するこ
とができる素子が用いられている。
【0012】また、ここで用いている光走査器3は、特
願平2−209804号として特許出願されたものであ
って、図2に示すような構造を有している。すなわち、
この光走査器3は、薄板状のプレート8と圧電振動子や
磁歪振動子等の微小振動を発生する小形の駆動源(アク
チュエータ)9とから構成されている。プレート8は、
軸状をした弾性変形部10と、駆動源9から振動を印加
される加振部11と、弾性変形部10の弾性振動によっ
て回動するスキャン部12とを一体に設けたものであ
る。ここで、弾性変形部10は、図2に示すように、軸
心Pの回りにねじれ変形するねじれ変形モードと、軸心
Pに沿って(すなわち、軸心Pと直交するQ軸と平行な
軸方向の回りに)曲げ変形する曲げ変形モードが可能に
なっており、ねじれ変形モードの弾性振動についてはf
Tの共振周波数を有し、曲げ変形モードの弾性振動につ
いてはfBの共振周波数を有している。スキャン部12
は、弾性変形部10の軸心Pに関してアンバランスな形
状に形成されており、重心を弾性変形部10の軸心Pか
ら離れた部分へ偏らせるためのウエイト部13が形成さ
れている。したがって、スキャン部12の重心は、弾性
変形部10の軸心Pから外れた位置にあり、さらに、弾
性変形部10の上端よりも上方に位置している。また、
スキャン部12には、光ビームαを反射させるためのミ
ラー面14が形成されている。このミラー面14は、ス
キャン部12の全体に形成してもよく、軸心Pの近傍に
部分的に設けてもよい。加振部11は、圧電振動子等の
駆動源9に接着もしくは接合されて駆動源9に固定され
ており、スキャン部12は弾性変形部10によってフリ
ーに支持されている。
【0013】加振部11へ高周波振動を伝える駆動源9
は、スキャナ駆動回路(図示せず)によって制御されて
おり、スキャナ駆動回路から駆動源9にねじれ変形モー
ドの共振周波数fTと等しい周波数の駆動信号(交流電
圧)を印加すると、駆動源9がfTの周波数で振動し、
加振部11に振動を伝える。加振部11にねじれ変形モ
ードの周波数fTが加えられると、弾性変形部10が共
振によりねじれ変形し、スキャン部12がP軸の回りに
周期1/fT、回動角θTで回動する。また、このスキャ
ン部12の回動角θTは、スキャナ駆動回路の印加電圧
の大きさによって調整することができる。従って、ミラ
ー面14に光ビームαを照射していると、光ビームα
は、スキャン部12の回動角θTの2倍のスキャン角2
θTで例えば左右にスキャンされる。
【0014】同様に、スキャナ駆動回路から駆動源9に
曲げ変形モードの共振周波数fBと等しい周波数の駆動
信号を印加すると、駆動源9がfBの周波数で振動し、
加振部11に振動を伝える。加振部11に曲げ変形モー
ドの周波数fBが加えられると、弾性変形部10が共振
により曲げ変形し、スキャン部12がQ方向の回りに周
期1/fB、回動角θBで回動する。また、このスキャン
部12の回動角θBも、スキャナ駆動回路の印加電圧の
大きさによって調整することができる。従って、ミラー
面14に光ビームを照射していると、光ビームαは、ス
キャン部12の回動角θBの2倍のスキャン角2θBで例
えば上下にスキャンされる。
【0015】この結果、ねじれ変形モードの共振周波数
Tをもつ振動と曲げ変形モードの共振周波数fBをもつ
振動とを重畳させた振動モードで加振部11を振動させ
ると、スキャン部12では軸心P回りの回動角θTの振
動とQ方向の回りの回転角θBの振動が合成されて上下
左右の2方向に回動され、ミラー面14に光ビームαを
入射させていると、光ビームαは面領域に走査される。
【0016】上記投光器2、光走査器3及び受光素子4
の配置は特に問わないが、図1の実施例では、箱状のケ
ース15内に配置することによりコンパクトに構成する
と共にシートサイズ判別センサ1の取り扱いを容易にし
ている。しかして、投光器2から光走査器3のミラー面
14へ光ビームαが出射されると、光ビームαはミラー
面14で反射されてケース15の出射口16から外部へ
出射され、上下方向及び左右方向に同時に振られて面領
域で走査される。一方、受光素子4は、ケース15の受
光窓17から入光してきた光ビームαを検出し、光ビー
ムαを受光すると受光信号を出す。また、図3及び図4
に示すように、シートサイズ判別センサ1から一定距離
に設定されている紙設置位置(例えば、コピー機の原稿
セット面)にはガラス板18が置かれており、ガラス板
18の上に紙5を載せると、光走査器3から出射された
光ビームαが紙面を走査され、紙面で乱反射した乱反射
光が受光素子4で検出される。
【0017】例えば、図3に示すように、紙設置位置に
紙がセットされていなければ、シートサイズ判別センサ
1から出射された光ビームαはシートサイズ判別センサ
1側へ反射されないので、受光素子4は光ビームαを受
光せず、受光素子4から受光信号は出力されない。
【0018】これに対し、図4に示すように、紙設置位
置に紙がセットされている場合には、θ0の範囲で走査
されている光ビームαが紙面で反射され、反射光が受光
素子4で受光される。しかも、上記のような構造の光走
査器3にあっては、駆動源9への駆動信号(交流印加電
圧)とスキャン部12の角度とが同期しており、駆動源
9への駆動信号を知れば光ビームαがどの位置に走査さ
れているかが分かるので、その時の受光素子4における
受光信号の有無を知れば、紙設置位置の各点における光
ビームαの反射の有無、つまり紙面の有無が分かる。す
なわち、紙設置位置にセットされた紙5のサイズ及び形
状(あるいは、紙の置かれている方向等)を判別でき
る。
【0019】図6は上記の理由を具体的に示す図であっ
て、同図(a)は駆動源9への駆動信号の電圧V、同図
(b)は光ビームαの出射方向θ、同図(c)は受光素
子4における受光信号の各々の一例を示している。但
し、説明を簡略にするため、1次元において説明する。
弾性変形部10の共振周波数と一致する駆動周波数でス
キャナ駆動回路から駆動源9へ図6(a)のような正弦
波状の駆動信号を出力し、光走査器3を駆動させると、
駆動信号と同期して回動するスキャン部12のミラー面
14で反射された光ビームαの出射方向も、図6(b)
に示すように駆動周波数と一致した周波数で変化する。
【0020】いま仮に、図5に示すように紙5が紙設置
位置の中央に置かれており、紙5のサイズが光ビームの
出射方向θでいえば、θ=−θ1からθ=+θ1(紙設置
位置の中央でθ=0とする。)であるとすると、その範
囲のビームスキャンに対して受光素子4が反射光を受
け、受光信号を出力することになり、図6(c)のよう
な受光信号が得られる。図6(c)の受光信号が出力さ
れている期間Δtに対応する駆動信号の電圧変化量ΔV
が分かれば、図6(a)と図6(b)の関係から紙の縁
に対応する光ビームの出射方向θ1を知ることができ、
シートサイズ判別センサから紙設置面までの距離をDと
すれば、紙の幅Wは、 W=2D・tanθ1 で求められる。
【0021】同様に、紙5が紙設置位置の中央にない場
合も、受光信号が出力されている期間Δtに対応する駆
動信号の電圧値域の両端の値が分かれば、紙5の縁に対
応する光ビームαの出射方向θ2及びθ3を知ることがで
き、紙の幅W W=D(tanθ3−tanθ2) 及び紙の位置を求めることができる。
【0022】また、紙5のサイズや紙設置位置の寸法に
比べてシートサイズ判別センサ1と紙設置位置までの距
離Dが充分に大きければ、紙5が紙設置位置の中央から
移動しても受光素子4から受光信号が出力されている期
間Δtに対応する駆動信号の電圧変化量ΔVはほとんど
変化しないので、この場合には駆動信号の電圧変化量Δ
Vのみにより近似的に紙サイズを求めることができる。
このようにすれば、紙5の位置は知ることができない
が、紙5のサイズのみが必要な場合には、処理回路を簡
単にすることができる。
【0023】なお、上記実施例では、光走査器の駆動信
号から光ビームの走査方向を知り、受光素子は受光状態
の有無だけを検知しているが、これとは異なる構成も可
能である。例えば、受光素子に電荷結合素子(CCD)
や光位置検出素子(PSD)等を用い、受光素子の受光
位置から光ビームの走査方向を知ることができるように
してもよい。また、光走査器も上記のような構造のもの
に限らない。例えば、1方向に走査可能な光走査器を2
台組合せても2次元に走査可能としてもよい。
【0024】さらに、上記シートサイズ判別装置を複数
個用い、より大きな範囲のシートサイズを判別できるよ
うにすることも効果的である。また、複数本の光ビーム
を1個の光走査器で走査させ、同時に複数の範囲のシー
トサイズ検出を行なわせることも可能である。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、光ビームを2次元の面
状に走査させて各点におけるシートの有無を検知してい
るので、シートのセット位置が限定されず、シートが光
ビームの走査範囲内にセットされていれば正確にシート
サイズやシートの方向等を判別することができる。この
結果、シートサイズ判別センサの用途が拡大すると共に
使い勝手が良好になるという利点がある。
【0026】また、本発明のシートサイズ判別センサに
用いられている光走査器は、1台で光ビームを2次元に
走査することができるので、必要とする光走査器の数が
少なくて済み、シートサイズ判別センサを小形化でき、
コストも安価になる。さらに、従来例のように多数の素
子を必要としないので、シートサイズ判別センサを小型
化でき、コピー機等に組込む場合のスペース効率が向上
する。また、シートサイズ判別センサのコストを低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるシートサイズ判別セン
サを示す一部破断した斜視図である。
【図2】同上の光走査器を示す斜視図である。
【図3】紙の設置位置に紙がセットされていない時のシ
ートサイズ判別センサの動作を説明する図である。
【図4】紙の設置位置に紙がセットされている時のシー
トサイズ判別センサの動作を説明する図である。
【図5】紙のサイズを求めるための原理を説明する図で
ある。
【図6】(a)は駆動信号の波形図、(b)は光ビーム
の出射方向の変化を示す図、(c)は受光素子における
受光信号を示す図である。
【符号の説明】
1 シートサイズ判別センサ 2 投光器 3 光走査器 4 受光素子 5 紙 α 光ビーム

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ビームを出射する投光器と、ねじれ変形モードと曲げ変形モードとを有する軸状弾性
    変形部の一方に、微小振動を発生する駆動源を備えた加
    振部が設けられ、該弾性変形部の他方に光ビームを反射
    するスキャン部が設けられていて、 投光器から出射され
    た光ビームをシートの方向に向けて2次元に走査させる
    光走査器と、 シートにより反射された光ビームを受光する受光素子と
    を備え、 光ビームの走査方向と受光素子による受光信号の有無と
    からシートのサイズを判別するようにしたシートサイズ
    判別センサ。
JP3155146A 1991-05-30 1991-05-30 シートサイズ判別センサ Expired - Lifetime JP3016101B2 (ja)

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JP3155146A JP3016101B2 (ja) 1991-05-30 1991-05-30 シートサイズ判別センサ

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JPH04353705A JPH04353705A (ja) 1992-12-08
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016199024A (ja) * 2015-04-10 2016-12-01 大原 直子 日にち数字をはがせるカレンダー

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