(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の検出体を搬送させ、該搬送時に検出体の端面を検出する端面検出装置において、
端面検出用の光を出射する発光素子と、該発光素子の光を前記検出体の搬送位置上に、該検出体の端面方向に沿うとともに該検出体の面に対して集光点の幅方向が所定角度傾斜するような線状光として集光させるように、前記検出体の面に対して配置された集光レンズとを備えている発光手段と、
前記発光手段の近傍に設けられ、前記発光手段により照射された光を受光する受光手段と、
を具備したことを特徴とする端面検出装置。
【請求項２】
前記発光素子は、前記検出体の端面に沿った複数の発光素子で構成された請求項１記載の端面検出装置。
【請求項３】
前記集光レンズの前記発光素子側には光をコリメートするための非球面レンズを備え、前記出射側には光を前記検出体の端面に沿った線状に集光させるためのシリンドリカルレンズを備え、これらが一体形成されている請求項１又は３のいずれかに記載の端面検出装置。
置に配置された請求項１記載の端面検出装置。
【請求項４】
前記発光手段及び受光手段は、いずれも前記検出体の一方の面に配置された請求項１記載の端面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動する検出物の端面を検出する端面検出装置に係り、特に、検出体の端面を精度よく検出できる端面検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
検出体の移動は、端面検出装置で検出される。
例えば、検出体としては、印刷機に使用される印刷用紙がある。この印刷用紙は、給紙台から印刷部を経て排紙部に順次搬送される。検出体としての印刷用紙の移動は、印刷機に固定のセンサで端面が検出される。
この端面検出により、印刷動作のタイミング制御を行い、安定した印刷動作が行えるようになっている。
【０００３】
図１０は、このようなセンサを用いた印刷用紙の端面検出装置の第１例を示す図である。同図（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
発光素子４０の光を検出体Ｐにあてて、帰ってくる光を検出素子４１で受光する。図示のように、発光素子４０の光を広範囲に照射する（同図（ｂ）の斜線範囲）。検出体ＰがＡ方向に移動すると、検出素子４１が反射光を受光したタイミングでこの検出体Ｐの端面を検出できる。
【０００４】
上記構成は、反射型であるが、透過型の場合、検出素子４１は検出体Ｐを挟んで発光素子４０と対向位置に設けられる。
上記構成によれば、検出体Ｐのの反射率のばらつきが大きくても検出素子４１ではこの広範囲の反射光を平均して受光でき、安定した検出を行える。
図１１はこの第１例による端面検出時の特性を示すグラフである。このグラフで横軸は検出体Ｐの移動量に相当し、縦軸は検出素子４１の検出特性（受光量）を示す。
【０００５】
また、図１２は、第２例の端面検出装置を示す図である。同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図である。
発光素子５０にはレンズ５１を設け、光をレンズ５１によって収束させ検出体Ｐに点照射させる。検出体Ｐの端面は、反射光が検出素子５２で検出されたタイミングで検出される。検出素子５２は、検出体Ｐの端面を点状に検出するため、図１３の検出特性グラフに示すように、端面検出時には、信号の立ち上がりを急峻に得ることができる。これにより、上記ばらつき要因の影響を受け難く、高い端面検出精度を得ることができる。
【０００６】
さらに、図１４は、第３例の端面検出装置を示す側面図である。
検出体Ｐを挟んで発光素子６０と検出素子６１を対向配置させる。発光素子６０と検出素子６１との間にスリット板６２を設ける。このスリット板６２には、検出体Ｐの端面方向に沿って（図中奥行き方向）所定長さのスリット開孔部６２ａが開孔形成されている。
そして、検出体Ｐが移動し、スリット板６２のスリット開孔部６２ａを通過する光の遮断のタイミングで検出体Ｐの端面を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来例では、出射した光が検出体Ｐに広範囲に照射される。このため、検出素子４１は、検出体Ｐが移動して端面検出した際の特性が図１１に示す如くなだらかな立ち上がりとなる。即ち、下記のばらつき要因の影響を受けやすい。
【０００８】
ばらつき要因は、常時変化する浮動ばらつき要因と、固定設置後は不変な固定ばらつき要因に大別される。
浮動ばらつき要因は、１．反射型の場合、検出体Ｐの反射率のばらつき、２．透過型の場合、検出体Ｐの透過率のばらつき、３．経時変化、４．温度変化、５．検出体Ｐが印刷用紙の場合の紙粉の影響、６．検出体Ｐの角度のばらつき、等がある。
固定ばらつき要因は、１．発光素子４０（検出素子４１）と検出体Ｐの検出距離、２．検出角度（Ｘ，Ｙ方向）３．回路定数、４．感度調整等がある。
これらのばらつき要因によって、検出体Ｐの正確な端面検出を行えない。
【０００９】
第２の従来例では、レンズ５１によって検出体Ｐに光が点照射される。
しかしながら、検出体Ｐの反射率のばらつきが大きい場合には、端面検出精度が低下、もしくは誤検知する問題が生じる。
検出体Ｐが印刷用紙や孔版原紙などの繊維質で形成されたものの場合、繊維むらにより反射率が変化する。これにより、検出素子５２の出力が安定しなくなり、急峻な立ち上がり特性が得られても、出力が上がらず所定の検出精度を得られないときがある。
また、反射率の低いところでは、検出体Ｐの出力が閾値より低くなり、誤検出することがある。
【００１０】
第３の従来例では、スリット６２を設けたことにより、検出素子６１での受光量が低くなり、検出が難しくなる。
また、発光素子６０と検出素子６１との間にスリット６２が必要なため、透過型のセンサに限定される。更に、検出体Ｐが印刷用紙Ｐの場合、紙粉が発生してスリット６２に入り込むと、光を遮り検出できなくなる。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、反射型及び透過型のいずれのセンサにおいても、検出体の反射率や透過率のばらつきにかかわらず端面を精度よく検出できる端面検出装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の端面検出装置は、請求項１記載のように、シート状の検出体を搬送させ、該搬送時に検出体の端面を検出する端面検出装置において、
端面検出用の光を出射する発光素子と、該発光素子の光を前記検出体の搬送位置上に、該検出体の端面方向に沿うとともに該検出体の面に対して集光点の幅方向が所定角度傾斜するような線状光として集光させるように、前記検出体の面に対して配置された集光レンズとを備えている発光手段と、
前記発光手段の近傍に設けられ、前記発光手段により照射された光を受光する受光手段と、を具備したことを特徴とする。
ここで、「シート状」とは、ロール状に巻装された感熱紙等の記録体から繰り出された部分も該当する。
【００１３】
また、請求項２記載のように、前記発光素子は、前記検出体の端面に沿った複数の発光素子で構成してもよい。
【００１５】
また、請求項３記載のように、前記集光レンズの前記発光素子側には光をコリメートするための非球面レンズを備え、前記出射側には光を前記検出体の端面に沿った線状に集光させるためのシリンドリカルレンズを備えた構成としてもよい。
【００１７】
また、請求項４記載のように、前記発光手段及び受光手段は、いずれも前記検出体の一方の面に配置された構成にできる。
【００１９】
上記構成によれば、発光手段から出射された光は、検出体の端面に沿った線状に集光される。
よって、検出体の端面検出時の検出信号の立ち上がりを急峻に得ることができ、端面位置を正確に検出できる。また、線状光は検出体の端面に沿って所定幅を有するため、検出信号のレベルを安定して得ることができる。
したがって、検出体の反射率や透過率が変動してもこの検出体の端面を正確かつ安定して検出できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の端面検出装置を示す構成図である。同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図を示す。
同図に示す検出体Ｐはシート状の印刷用紙や孔版原紙からなる。印刷用紙は印刷機、孔版印刷機、複写機などに用いられ、孔版原紙は孔版印刷機に用いられる。
これら検出体Ｐは、図示しない搬送手段により給紙台から印刷部を経て排紙台に搬送される。図中では搬送方向Ａを矢印で示した。
【００２１】
搬送経路の所定箇所には、発光手段１及び受光手段２が設けられる。図示の例では、反射型のセンサを示し、発光手段１及び受光手段２が搬送経路の一方（上面）に固定配置された構成である。
発光手段１は、側面図で見て検出体Ｐの搬送位置上に点状の焦点を結ぶ光を発光する。また、平面図で見るとこの焦点位置における光は搬送方向と直交する方向に所定の幅Ｌを有して延在する。即ち、この光は、立体的に見ると検出体Ｐの端面の方向に沿った所定の幅Ｌを有する楔状となる。
【００２２】
この検出体Ｐに照射された光の反射光は、受光手段２で検出される。
図２は、受光手段２の検出特性を示すグラフである。同図で横軸は検出体Ｐの移動量、縦軸は検出出力（受光量）を示す。
図示のように、検出体Ｐが搬送され、この検出体Ｐの端面が照射された光の位置に達すると、受光手段２には、この端面を検出した位置ｘ１に出力が急峻に立上がる検出特性を得ることができる。これにより、検出体Ｐの端面位置を正確に検出することができるようになる。
【００２３】
これは、検出体Ｐに照射される光が側面でみて点状であるため、この点部分での変化により検出状態が変化することに基づく。併せて、この光は平面で見て所定幅Ｌを有するため所定の光量を確保できるため、安定した検出信号を得ることができるようになる。
このように、光を検出体Ｐに広範囲に照射することにより、検出体Ｐの反射率がばらついても、平均化して検出できるため端面検出を安定して行えるようになる。
【００２４】
図３は、本装置の全体構成例を示すブロック図である。
図示のように、発光手段１と受光手段２は、センサユニット５を構成し、このセンサユニット５はシステム回路７によって制御される。
発光手段１は、発光素子１０、集光レンズ１１、駆動回路１２を有する。
発光素子１０は、レーザダイオード（ＬＤ）、あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる。
集光レンズ１１は、発光素子１０から出射される光を前述したように検出体Ｐに線状に集光させる。
駆動回路１２は、発光素子１０を発光駆動する。
【００２５】
受光手段２は、受光素子２０と、信号処理回路２２を有する。
受光素子２０は、フォトダイオード（ＰＤ）、あるいはフォトトランジスタ（Ｐ−ＴＲ）からなる。
信号処理回路２２は、受光素子２０で受光された光を信号処理する。受光素子２０は受光量に対応したアナログの検出出力を出力する。この信号処理回路２２には、前記検出体Ｐの端面を検出するための閾値が設定され、入力される検出出力と閾値とを比較して２値符号化（０／１）して出力する。
【００２６】
システム回路７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有し、発光手段１を所定のタイミングで発光駆動するとともに、受光手段２から出力された検出出力に基づき、検出体Ｐの端面検出の時期を判定する。
判定された端面検出の時期は、前記印刷機を構成する各部に出力され、印刷機全体の動作用の信号として用いられる。
【００２７】
例えば、センサユニット５が印刷機の給紙台に設けられた構成の場合、給紙台上の検出体（印刷用紙）Ｐの端面を検出して給紙時期を検出できる。
この給紙時期に基づき、印刷機は、他の各部（例えば印刷部及び搬送部、排出部）の動作をこの給紙時期に合わせて制御する。
この他、検出体Ｐの端面検出時期に基づき、給紙状態を監視することもできる。例えば、給紙時期から所定時間経っても印刷部に給紙されないときにはジャム発生であると判断し装置を停止させることができる。
【００２８】
なお、システム回路７が信号処理回路２２の機能を有する構成としてもよい。この場合、システム回路７にはＡ／Ｄ変換器を設け、受光素子２０から出力されるアナログの検出信号をデジタル信号化して取り込む。
また、システム回路７のＣＰＵが所定のソフトウェア処理で検出信号を閾値と比較して検出体Ｐの端面の検出時期を判断する。
【００２９】
図４は、センサユニット５の第１の構成例を示す平面図である。
この発光手段１は、複数個のＬＤ、あるいはＬＥＤからなる発光素子１０を検出体Ｐの搬送方向と直交する方向に所定幅Ｌで配列する。
また、集光レンズ１１は、各発光素子１０から出射された光を線状に集光させる。
ところで、受光手段２（不図示）は、この発光手段１の下部（透過型の場合であり、検出体Ｐを挟んだ下部位置）に配置する。また、発光手段１と並設（反射型の場合であり、反射光を検出）させてもよい。
【００３０】
図５は、センサユニット５の第２の構成例を示す斜視図である。
図示のように、発光手段１は、検出体Ｐの下面側に設けられ、受光手段２は検出体Ｐを挟んで発光手段１と対向する上面側に設けられる。同図に示す例では、発光手段１と受光手段２は、互いの光軸が検出体Ｐの搬送方向に対し垂直となるよう配置されている。
この発光手段１のレンズ１１は、光の入射側と出射側でそれぞれ異なる面形状を有する。
【００３１】
図６は、レンズ１１を示す図である。同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は入射側から見た図（裏面図）、同図（ｃ）は側面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図示のように、レンズ１１の入射側は非球面レンズ１１ａである。この非球面レンズ１１ａは、発光素子１０から出射された光をコリメートする。
【００３２】
一方、レンズ１１の出射側はシリンドリカルレンズ１１ｂである。このシリンドリカルレンズ１１ｂは、断面が所定の円弧状をなし、前記所定幅Ｌ方向に所定長さを有する。円柱の一部を構成する如く形状を有している。
このシリンドリカルレンズ１１ｂはレンズ１１内でコリメートされた光を図５に記載したように、前記所定幅Ｌに渡り細線状に集光する。
ところで、図５記載の線状光Ｘは、検出体Ｐが搬送経路上に一致するよう、予めレンズ１１をこの検出体Ｐの搬送経路に対し位置合わせしておく。
【００３３】
上記構成によれば、発光手段１から出射される光は、レンズ１１により、検出体Ｐの搬送経路上で所定幅Ｌを有する細線状に集光される。
これにより、検出体Ｐが搬送され、この検出体Ｐの端面が線状光Ｘに達すると、受光手段２は、この端面を検出した時期に出力が急峻に立上がる検出特性を得ることができる。このときの端面検出特性は図２同様の特性で得られる。
このように、光を検出体Ｐに広範囲に照射することにより、検出体Ｐの透過率がばらついても、平均化して検出できるため端面検出を安定して行える。
【００３４】
次に、図７は、センサユニット５の第３の構成例を示す斜視図である。
図示のセンサユニット５は、発光手段１と受光手段２が一体のケース３０に収容されている。このケース３０は、検出体Ｐの搬送経路下面に設けられており、線状光Ｘが搬送経路の高さ位置に一致するよう位置決めされている。
ケース３０の上面は、所定角度を有する傾斜面３０ａ，３０ｂが形成されている。
【００３５】
一方の傾斜面３０ａにはレンズ１１が設けられ、他方の傾斜面３０ｂには受光素子２０が設けられており、ケース３０を小型化でき、また、焦点距離を小さく設定できる。
そして、レンズ１１は、線状光Ｘの所定幅Ｌが検出体Ｐの端面と平行になるよう設けられている。即ち、シリンドリカルレンズ１１ｂの長さ方向が検出体Ｐの端面と平行になるよう設けられる。
このような構成においても、図２記載の如く検出体Ｐの端面を正確かつ安定して検出できるようになる。
【００３６】
次に、図８は、センサユニット５の第４の構成例を示す斜視図である。
この構成例でもセンサユニット５は、発光手段１と受光手段２が一体のケース３０に収容されている。このケース３０は、検出体Ｐの搬送経路下面に設けられている。
ところで、同図に示すように、レンズ１１は、前記構成例と９０度向きが変更されている。即ち、線状光Ｘは搬送経路に対し、傾斜面３０ａの傾き角度に対応して傾いて傾斜する。また、検出体Ｐの搬送方向についても、前記構成例と９０度変更されている。
【００３７】
図９は、図８記載のセンサユニット５と検出体Ｐの搬送方向を示す図である。同図（ａ）は検出体Ｐの搬送方向手前側から見た図である。同図で検出体Ｐは手前側に搬送される。同図（ｂ）は検出体Ｐの搬送方向側部から見た図である。同図で検出体Ｐは矢印Ａ方向に移動する。
【００３８】
同図（ａ）に示すように、検出体Ｐの面に対して集光点Ｘは幅Ｌ方向が傾斜して照射される。一方、同図（ｂ）に示すように、検出体Ｐの移動方向前後から見た場合には、集光点Ｘが点状となる。
これにより、発光手段１から検出体Ｐまでの間の距離（検出距離）が変動しても、常時検出体Ｐの端面位置を安定して検出できるようになる。
【００３９】
即ち、検出体Ｐは搬送時の搬送高さ位置が図示のように、センサユニット５に対し接近あるいは離れることがある。
このように、検出体Ｐの搬送高さ位置が変動しても検出体Ｐの端面位置の検出ずれ量Ｄは図示の如く僅かな量となる。これにより、検出体Ｐの端面位置を精度良く検出できる。
そして、上記構成により、検出距離が変動しても端面位置検出の精度を維持できる。また、前記第３の構成例と比べて検出距離の変動により強くすることができる。
検出体Ｐが印刷用紙や孔版原紙などの薄葉体である場合、搬送経路上で撓みや、舞い上がりなどが生じやすく、対応してセンサユニット５との間の距離が変動する。上記構成は、このような薄葉体の端面を検出するに適している。
【００４０】
以上説明した各構成例においては、レンズ１１を非球面レンズ１１ａと、シリンドリカルレンズ１１ｂが一体な構成として説明した。
しかし、これらが別体な２つのレンズで構成してもよく、この場合でも上記説明同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、発光手段はシート状の検出体の端面に沿って所定幅を有する線状の光を照射させる。受光手段は、検出体の端面検出時に急峻に立上がる検出特性が得られ、端面位置を正確に検出できる。同時に、検出体に対し光が所定の幅を有しているため、安定した検出レベルを得ることができる。
これにより、検出体の反射率や透過率が異なっても、端面位置を常時正確かつ安定して検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端面検出装置の実施の形態を示す構成図。
【図２】受光手段の検出特性を示すグラフ。
【図３】本装置の全体構成例を示すブロック図。
【図４】センサユニットの第１の構成例を示す平面図。
【図５】センサユニットの第２の構成例を示す斜視図。
【図６】レンズを示す図。
【図７】センサユニットの第３の構成例を示す斜視図。
【図８】センサユニットの第４の構成例を示す斜視図。
【図９】図８のセンサユニットと検出体Ｐの搬送方向の関係を示す図。
【図１０】従来の端面検出装置の第１例を示す図。
【図１１】図１０の装置における検出特性を示すグラフ。
【図１２】従来の端面検出装置の第２例を示す図。
【図１３】図１２の装置における検出特性を示すグラフ。
【図１４】従来の第３例の端面検出装置を示す図。
【符号の説明】
１…発光手段、２…受光手段、５…センサユニット、７…システム回路、１０…発光素子、１１…レンズ、１１ａ…非球面レンズ、１１ｂ…シリンドリカルレンズ、１２…駆動回路、２０…受光素子、２１…信号処理回路、３０…ケース、３０ａ，３０ｂ…傾斜面、Ｐ…検出体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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