JPH04234028A - 用紙等の大きさの判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【０００２】

【従来の技術】複写機に設けられる従来の原稿サイズ判
別装置には，光電センサを用いてプレスキャンするタイ
プと，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。

【０００３】光電センサを用いてプレスキャンするタイ
プは，複写機の内部に可動アームが設けられ，このアー
ムに多数の反射形光電センサが取付けられる。複写動作
の前に可動アームが移動して光電センサによってガラス
板の原稿が走査され（プレスキャン），このときの光電
センサの出力信号に基づいて原稿のサイズが判別される
。

【０００４】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。

【０００５】複写機の上蓋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）を内蔵するタイプは，
ガラス板の上に原稿が置かれ上蓋が閉じられると，各近
接スイッチ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の検出信号に基づ
いて原稿サイズを判定する。

【０００６】このタイプのものはプレスキャン・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。

【０００７】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。

【０００８】この問題を解決するために出願人はマルチ
ビーム光源を用いた用紙等の判別装置を提案した（特願
平１−３１３４１９号）。

【０００９】上記の判別装置は，発光ダイオード，コリ
メート・レンズ，およびコリメート・レンズからのコリ
メート光を複数の光ビームに分割するグレーティング素
子から構成されるマルチビーム光源を用いて判別すべき
用紙の大きさに応じてそれぞれ異なる場所に複数の光ビ
ームを投射し，原稿台上の用紙からの反射光を結像レン
ズを用いて結像し，これらの反射光ビームを対応する受
光素子によってそれぞれ受光するものである。

【００１０】そして，受光素子から出力される受光信号
の組合せによって用紙等の大きさを判別する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１２および図１３は
上記の先願の用紙等の判別装置に含まれる結像レンズを
示している。図１２は側面図であり，図１３は平面図で
ある。また図１０（Ａ）　および（Ｂ）　は上記結像レ
ンズによって集光された反射光ビームの焦光面上におけ
る形状を表わしている。図１０（Ａ）　は反射光ビーム
の結像レンズへの入射角が４５度の場合を，図１０（Ｂ
）　は反射光ビームの結像レンズへの入射角が５５度の
場合をそれぞれ示している。

【００１２】結像レンズ５０に入射する光の場所と入射
角度によっては，この入射光が結像レンズ５０内におい
て全反射することがある。このため結像レンズ５０内に
おいて全反射せずに透過する透過光ビームＰｒ　によっ
て生じる像（この像も符号Ｐｒ　で示す）に加えて，全
反射するノイズ光成分ＰＮ　によって生じる像（この像
も符号ＰＮ　で示す）がある。このノイズ光成分ＰＮ　
は主に図１３において領域５０ａから入射する光である
。

【００１３】したがって上記の判別装置においてはノイ
ズ光成分ＰＮ　が，その反射光ビームを受光すべき受光
素子以外の隣接する受光素子に入射することがある。こ
のため受光素子の出力信号をレベル弁別するためのしき
い値レベルを図１４に示すようにノイズ光成分によって
生じるレベル以上に上げる必要がある。したがって検出
感度が低くならざるを得ない。なお，図１４においては
反射光ビームのレベルが１となるように正規化されてい
る。図１４において反射光ビームは反射率９０％の白い
原稿のレベルであり，しきい値レベルは反射率４０％の
灰色の原稿からの反射光レベルに相当する。このように
しきい値レベルをかなり高くせざるを得ない。

【００１４】この発明は小型で，かつ検出感度の高い用
紙等の大きさ判別装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】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レンズと，上記結像レンズ
前方に配置され，反射光ビームのうち上記結像レンズ内
において全反射するノイズ光成分を遮断し，上記結像レ
ンズ内において全反射せずに透過する光ビームのみを通
過させる絞りとを含む結像光学系を備えていることを特
徴とする。

【００１６】用紙等の大きさの判別装置はさらに，上記
受光素子から得られる受光信号のレベルを所定のしきい
値レベルでレベル弁別し，この弁別結果の組合せにより
用紙等の大きさを判別する手段を備えている。

【００１７】受光素子側に凸面を有している結像レンズ
が上記結像光学系に用いられている用紙等の大きさの判
別装置にこの発明を適用することが好ましい。

【００１８】

【作用】この発明によると，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
，その用紙からの反射光が対応する複数の受光素子で受
光される。受光素子からの受光信号を所定のしきい値を
用いてレベル弁別することにより受光の有無が検知され
る。受光素子の受光の有無にもとづいて用紙等の大きさ
が判別される。

【００１９】結像レンズ前方に配置された絞りによって
，反射光のうち結像レンズ内において全反射するノイズ
光成分が遮断されるので，ノイズ成分はきわめて減少す
る。

【００２０】受光素子側に凸面を有している結像レンズ
が上記結像光学系に用いられていると，全反射が起きや
すい。絞りによってノイズ光成分を遮断できるので，こ
の発明は受光素子側に凸面を有している結像レンズが上
記結像光学系に用いられている判別装置に特に有効であ
る。

【００２１】

【実施例】図１は，この発明による原稿サイズ判別装置
の構成例を示す斜視図である。図２は図１に示す原稿サ
イズ判別装置に用いられる投光器および受光器の断面図
である。

【００２２】図１において透明な原稿台４０の下方に投
光器１０および受光器２０が配置されている。原稿台４
０上の所定位置に，種々のサイズの原稿が置かれる。投
光器１０は原稿台４０上の原稿が置かれる場所内の異な
る位置Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３　，Ｐ４　に向って複数（
この実施例では４個）の光ビームを投射する。受光器２
０は，その原稿台または原稿からの反射光を受光するこ
とによって，原稿サイズを判別する，または判別のため
の検出信号を出力する。

【００２３】図２に示すように投光器１０および受光器
２０はプレート３０上に設けられている。

【００２４】投光器１０は，赤外線を含む光を発生する
発光ダイオード１１と，発光ダイオード１１からの出射
光をコリメート光とするコリメート・レンズ１２と，コ
リメート光を回折により４つの光ビームに分割するグレ
ーティング１３とを備えている。グレーティング１３は
複数のグレーティング素片から構成されることが好まし
い。受光器２０は，支持部材２８に支持された結像レン
ズ２７とフォトダイオード２１〜２４を備えている。図
２においてはフォトダイオード２１および２４のみが図
示されている。

【００２５】ビーム・スポットＰ１　〜Ｐ４　が結像レ
ンズ２７の光軸からずれるにしたがって結像位置も光軸
からずれる。フォトダイオード２１〜２４は光軸からず
れた位置に焦光するビーム・スポットであっても確実に
受光できるようにその高さが調整されている。これによ
りぼけた光が隣接するフォトダイオードに入射すること
を防止でき，検出感度が向上する。

【００２６】フォトダイオード２１および２４の受光信
号は出力端子２１ａおよび２４ａから出力される。

【００２７】結像レンズ２７は後に詳述するように判別
すべき原稿からの拡散反射光（乱反射光）を対応するフ
ォトダイオード２１〜２４上に結像させるためのもので
ある。 さらに結像レンズ２７上方には図３に拡大されて示され
ているように絞り２５が配置されている。この絞り２５
には可視光カットフィルタ２６が貼り付けられている。

【００２８】上述したように結像レンズ２７に入射する
反射光ビームの場所と入射角度によっては，結像レンズ
２７内において全反射するノイズ光成分ＰＮ　が現われ
ることがある。

【００２９】絞り２５は結像レンズ２７に入射する反射
光ビームのうち結像レンズ２７内において全反射するこ
のノイズ光成分ＰＮ　を遮断するものである。

【００３０】絞りの開口２５ａは斜面とされている。斜
面は入射する反射光ビームが反射されないような角度で
形成されており，好ましくは結像レンズ２７側のエッジ
２５ｃの径が結像レンズ２７の径以上に形成される。

【００３１】絞り２５の開口径は，絞りの位置，反射光
ビームの結像レンズに対する入射角，結像レンズ径，結
像レンズの屈折率などにより定まる。結像レンズ２７ま
での距離ｄが短ければ開口径は小さく設定され，結像レ
ンズ２７までの距離が長ければ開口径は大きく設定され
る。また，入射角が小さければ開口径は小さく定められ
る。いずれにしても結像レンズ２７内において全反射が
起きる反射光ビームのうちのノイズ光成分ＰＮ　が遮断
されるように開口２５ａの大きさが定められる。

【００３２】図４は具体的数値を示すために簡略化した
光学系を表わすものである。開口径１８ｍｍの絞り２５
が，口径２０ｍｍ，焦点距離１８ｍｍの結像レンズ２７
の前方５ｍｍの位置に配置されている。このとき集光面
６５上に生じる光スポットが図１１（Ａ）　および図１
１（Ｂ）　に示されている。図１１（Ａ）　は入射角が
４５度，図１１（Ｂ）　は入射角が５０度の場合である
。

【００３３】上述した図１０（Ａ）　および（Ｂ）　は
同じ条件下で絞り２５を配置しないときのものである。 図１０と図１１との比較から分るように絞り２５の存在
によりノイズ光成分ＰＮ　が遮光されている。

【００３４】したがって対応する結像レンズ２７で全反
射しない透過光ビームＰｒ　のみがフォトダイオードに
入射するので図１５に示すようにフォトダイオードの出
力信号をレベル弁別するためのしきい値レベルを下げる
ことができるようになる。図１５においても反射光ビー
ムのレベルを１とするように正規化されている。図１５
においてしきい値レベルは反射率１０％の原色の原稿か
らの反射光のレベルにまで下げることができる。

【００３５】図５から図９は上記の投光器１０および受
光器２０を用いて原稿サイズを判別するための原理を示
すものである。

【００３６】上述したように，投光器１０から出射され
た４つの光ビームは，適当な面積のビーム・スポットＰ
１　〜Ｐ４　をもって原稿台４０または原稿４１に照射
される。

【００３７】原稿４１に照射された光は，図６に示すよ
うに，原稿４１によって拡散的に反射される。すなわち
，原稿４１上のスポットの輝度はどの方向からみてもほ
ぼ一定である。これに対して，原稿台４０の表面および
裏面における反射は鏡面反射に近く，図７に示すように
，入射角αと等しい反射角αをもつ反射光（正反射光）
の成分が大きくなる。

【００３８】フォトダイオード２１〜２４は，図９に示
すように原稿台４０からの正反射光を受光しない位置に
配置される。Ｐ１０は結像レンズ２７の中心である。

【００３９】絞り２５は，上述したように受光レンズ２
７内において全反射するノイズ光ビームを遮断する働き
をする。

【００４０】結像レンズ２７は，原稿４１からの微弱な
拡散光を集光し，各ビーム・スポットＰ１　，Ｐ２　，
Ｐ３　，Ｐ４　からの拡散反射光をそれぞれ対応する受
光素子２１，２２，２３，２４上に結像させる働きをす
る。

【００４１】これにより，４個のフォトダイオード２１
〜２４はノイズ光成分が遮断された原稿４１からの拡散
反射ビーム光Ｐｒ１〜Ｐｒ４を検出できることになる。

【００４２】この実施例は４つの光ビーム・スポットＰ
１　〜Ｐ４からの拡散反射ビーム光Ｐｒ１〜Ｐｒ４を用
いて，Ｂ５，Ｂ５Ｒ，Ａ４，Ａ４Ｒ，Ｆ４，Ｂ４および
Ａ３の７種類の原稿サイズを判別するものである。Ｆ４
はＡ４と幅が同じで長さがＡ４より長いサイズである。 Ｂ５ＲとＡ４Ｒは他のＡ５〜Ａ３とは縦と横の配置が逆
のものである。原稿台４０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Ｐ１　〜Ｐ４　
が図８に示すような位置に形成されるように投光器１０
が調整される。 Ｐ０　は発光ダイオード１１の中心である。

【００４３】４つの光ビーム・スポットＰ１　〜Ｐ４　
からの拡散反射ビーム光Ｐｒ１〜Ｐｒ４のうち原稿サイ
ズに応じてフォトダイオードによって受光されるものと
受光されないものがあるので，これにより複数種類の原
稿サイズを判別することができる。すなわち，フォトダ
イオード２１〜２４の受光信号を上述したしきい値でレ
ベル弁別することにより得られる２値信号の組合せに基
づいて原稿サイズの判別ができる。

【００４４】すべての反射ビーム光Ｐｒ１〜Ｐｒ４が検
出されたときにはＡ３の原稿サイズであり，反射ビーム
光Ｐｒ２〜Ｐｒ４が検出されたときはＢ４の原稿サイズ
である。

【００４５】ビーム・スポットＰ１　〜Ｐ４　の位置の
変更またはビーム・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の判別が可能となる。

【００４６】

【発明の効果】この発明によると，結像レンズ前方に配
置される絞りによって結像レンズ内において全反射する
ノイズ光成分が除去される。受光素子には対応する反射
光ビームが入射することになり，検出感度を高くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原稿サイズ判別装置の構成を示す斜視図である
。

【図２】投光器と受光器の構成を示すもので断面図であ
る。

【図３】結像レンズと絞りとの配置関係を示すもので，
断面図である。

【図４】反射光と集光面との関係を示す側面図である。

【図５】投光，受光光学系の構成図である。

【図６】原稿面からの拡散反射の様子を示す図である。

【図７】原稿台からの正反射の様子を示す図である。

【図８】ビーム・スポット位置と各種原稿サイズとの関
係を示す図である。

【図９】反射光ビーム位置とフォトダイオード位置との
関係を示す図である。

【図１０】先願発明の判別装置の光学系における集光面
の光ビームの形状を示すもので，（Ａ）　は入射角が４
５度のとき，（Ｂ）　は入射角が５５度のときである。

【図１１】この発明の判別装置の光学系における集光面
の光ビームの形状を示すもので，（Ａ）　は入射角が４
５度のとき，（Ｂ）　は入射角が５５度のときである。

【図１２】レンズ内において光が全反射する様子を示す
側面図である。

【図１３】光の全反射が生じるレンズの領域を示す平面
図である。

【図１４】絞りを入れないときの反射光ビームの受光レ
ベルと全反射により生じるノイズ光成分のレベルの関係
を示すグラフである。

【図１５】絞りを入れたときの反射光ビームの受光レベ
ルと全反射により生じるノイズ光成分のレベルの関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０　　投光器 １１　　発光ダイオード ２０　　受光器 ２１〜２４　　フォトダイオード ２５　　絞り ２５ａ　　開口 ２７　　結像レンズ

Claims (3)

【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レンズと，上記結像レンズ前方
   に配置され，反射光ビームのうち上記結像レンズ内にお
   いて全反射するノイズ光成分を遮断し，上記結像レンズ
   内において全反射せずに透過する光ビームを通過させる
   絞りとを含む結像光学系，を備えた用紙等の大きさの判
   別装置。
2. 【請求項２】　　上記受光素子から得られる受光信号の
   レベルを所定のしきい値レベルでレベル弁別し，その弁
   別結果の組合せにより用紙等の大きさを判別する手段を
   さらに備えた請求項１の用紙等の大きさの判別装置。
3. 【請求項３】　　上記結像光学系に含まれる結像レンズ
   が受光素子側に凸面を有することを特徴とする請求項１
   または２に記載の用紙等の大きさの判別装置。