(57)【要約】【課題】積載するシートの厚みに応じた適切な制御を行うことができるシート積載装置を提供する。【解決手段】多数のシートを積載するシートトレイ１８と、シートの表面を画像として読取る画像読取センサ１７と、画像読取センサ１７が読取った画像に基づいてシートの高さ位置（Ｈ）を検出する手段と、シートの高さ位置（Ｈ）に基づいてシートトレイ１８の変位を制御する制御手段とを備える。【選択図】　　　　図５
2004018255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のシートを積載するシート積載手段であって、シートの積載方向に変位し得るシート積載部を有するシート積載手段と、
前記シート積載部に積載されたシートの表面を画像として読取る画像読取手段と、
前記画像読取手段が読取った前記画像に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出するシート位置検出手段と、
前記シート位置検出手段が検出したシート位置に基づいて前記シート積載部の変位を制御する制御手段とを有することを特徴とするシート積載装置。
【請求項２】
前記シート積載手段に積載されたシートを所定の給送位置から１枚ずつ給送する給送手段を有し、
前記制御手段は、前記シート積載部に積載された最上部のシートの位置が前記所定の給送位置となるよう前記シート積載部の変位を制御することを特徴とする請求項１記載のシート積載装置。
【請求項３】
前記画像読取手段は、シートの表面に光を照射する照射部と、
シートの表面の前記照射部による照射領域を画像として読取る画像読取部を有することを特徴とする請求項１又は２記載のシート積載装置。
【請求項４】
前記画像読取部は、アナログ信号を出力する複数のピクセルを備える撮像素子と、前記撮像素子から出力されたアナログ信号を複数ビットのデジタル信号に変換する変換回路を有することを特徴とする請求項３記載のシート積載装置。
【請求項５】
前記シート位置検出手段は、前記変換回路が変換した前記撮像素子の複数のピクセルに係るデジタル信号の最大値と最小値の差分値に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出することを特徴とする請求項４記載のシート積載装置。
【請求項６】
多数のシートを積載するシート積載部からシートを１枚ずつ給送する給送手段と、
前記シート積載部に積載されたシートの表面を画像として読取る画像読取手段と、
前記給送手段により給送されるシートの端部を前記画像読取手段が読取った画像に基づいて前記シートの厚さを検出するシート厚検出手段と、
前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出するシート位置検出手段と、
前記シート位置検出手段が検出したシート位置と前記シート厚検出手段が検出したシート厚に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの残枚数を検出するシート残枚数検出手段を有することを特徴とするシート積載装置。
【請求項７】
前記シート位置検出手段は、前記画像読取手段がシートの表面を読取った画像に基づいて前記シート位置を検出することを特徴とする請求項６記載のシート積載装置。
【請求項８】
前記画像読取手段は、シートの表面に光を照射する照射部と、シートの表面の前記照射部による照射領域を画像として読取る画像読取部を有することを特徴とする請求項７記載のシート積載装置。
【請求項９】
前記シート厚検出手段は、前記照射部がシートの端部を照射することによりできる影を、前記画像読取部で読取った画像における前記影の幅に基づいて前記シートの厚さを検出することを特徴とする請求項８記載のシート積載装置。
【請求項１０】
前記画像読取部は、アナログ信号を出力する複数のピクセルを備える撮像素子と、前記撮像素子から出力されたアナログ信号を複数ビットのデジタル信号に変換する変換回路を有することを特徴とする請求項８又は９記載のシート積載装置。
【請求項１１】
前記シート位置検出手段は、前記変換回路が変換した前記撮像素子の複数のピクセルに係るデジタル信号の最大値と最小値の差分値に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出することを特徴とする請求項１０記載のシート積載装置。
【請求項１２】
前記シート位置検出手段が検出したシート位置に基づいて前記シート積載部の底部から前記シート積載部に積載された最上部のシートまでのシート積載幅を算出するシート積載幅算出手段を有し、
前記シート残枚数検出手段は、前記シート積載幅算出手段が前記シート位置に基づいて算出した前記シート積載幅と前記シート厚に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの残枚数を検出することを特徴とする請求項６又は７記載のシート積載装置。
【請求項１３】
前記シート積載部にシートが積載されていない状態で前記画像読取手段が読取った画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶した画像と、前記画像読取手段が読取った画像を比較することにより前記シート積載部にシートが積載されているか否かを判定するシート積載有無判定手段を有することを特徴とする請求項６又は７記載のシート積載装置。
【請求項１４】
多数のシートを積載するシート積載部を有するシート積載装置の制御方法であって、
シートの表面を画像として読取る画像読取ステップと、
前記画像読取ステップで読取ったシート表面の画像に基づいて前記シートの積載方向の位置を検出するシート位置検出ステップと、
前記シート位置検出ステップで検出したシート位置に基づいて前記シート積載部のシート積載方向における変位を制御する制御ステップと、
を有することを特徴とするシート積載装置の制御方法。
【請求項１５】
多数のシートを積載するシート積載装置におけるシート残枚数検出方法であって、
シートの端部を画像として読取るシート端部画像読取ステップと、
前記画像読取ステップで読取ったシートの端部の画像に基づいて前記シートの厚さを検出するシート厚検出ステップと、
シートの積載方向の位置を検出するシート位置検出ステップと、
前記シート厚検出ステップで検出したシート厚と前記シート位置検出ステップで検出したシート位置とに基づいてシート積載装置が積載するシートの残枚数を検出するシート残枚数検出ステップと、
を有することを特徴とするシート残枚数検出方法。
【請求項１６】
シートの表面を画像として読取るシート表面画像読取ステップを有し、
前記シート位置検出ステップは、前記シート表面画像読取ステップで読取ったシート表面画像に基づいて前記シートの積載方向の位置を検出することを特徴とする請求項１５記載のシート残枚数検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート積載装置に関し、特に記録媒体等のシートに画像を形成する画像形成装置に適用することができるシート積載装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から複写機やプリンタなどの記録媒体等のシートに画像を形成する画像形成装置は、シートに連続して画像を形成するために多数のシートを積載する用紙カセット等のシート積載装置を備えている。そして例えば用紙カセットは、多数のシートを積載するシートトレイ等のシート積載部から、ピックアップローラによってシートをピックアップして画像形成部へシートを給送するよう構成されており、さらにピックアップローラがピックアップしたシートを送るよう回転するフィード回転体（以下フィードローラ）やシートを戻す方向へ回転し１枚ずつ分離して給送するためのリタード回転体（以下リタードローラ）等を備えている。
【０００３】
そして、シート積載装置としては前述の用紙カセット以外にも、異なるサイズのシートや封筒のような特種なシートを給送するために、ユーザの手によって１枚ずつシートを給送口に差し込み、画像形成部へ給送する手差しトレイ等もある。
【０００４】
ところで、前述の用紙カセット等のシート積載装置においては、多数のシートを積載するためにその積載量に応じて適切な給送ができるようシート面の位置を制御するリフトアップ機構を設けたものがある。このようなリフトアップ機能を実現するためにはシート面の高さ位置を検出する機構が必要であるが、例えば、ピックアップローラの近傍にシートトレイに積載されているシートの高さ位置を検知するセンサを設ける方法がある。この場合のセンサとしては、検知レバーとフォトインタラプタを組み合わせたセンサを用いてシート表面が検知レバーに接触した時に所定の高さ位置となったものと検知するもの等が一般的に用いられている。
【０００５】
また、前述の用紙カセット等のシート積載装置におけるシートの残量検知方法として、積載されたシートの有無を検出するセンサや、前述のリフトアップ機能を実現するためのシート高さ位置を検出するセンサを用いる方法が一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシート積載装置におけるリフトアップ機構は、シート面の高さ位置を制御する際に、シート面が検知レバーに接触して所定の高さ位置となったと検知した時に初めてリフトアップ動作を停止、もしくは減速を開始しており、シート面は最適な給紙高さ位置には必ずしも一致せず、ばらつきを持った高さ位置となってしまうことがある。結果として、給紙動作の失敗や、フィードローラやリタードローラの磨耗や、重送などが起こる問題があった。
【０００７】
また、従来のシート積載装置におけるシート残量検知方法では、シート残量としてシートの有無やシートの全積載量を検知しているのみであって、実際に積載されているシートの厚みを考慮した正確な残枚数を検知することはできなかった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、シート位置をシート積載量に応じた最適な位置となるよう制御してシートを給紙する際に給紙不良等の不具合をおこすことのないシート積載装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、シート位置とシート積載部に積載されたシートの厚みを考慮してシートの残枚数を正確に検出することができるシート積載装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、多数のシートを積載するシート積載手段であって、シートの積載方向に変位し得るシート積載部を有するシート積載手段と、前記シート積載部に積載されたシートの表面を画像として読取る画像読取手段と、前記画像読取手段が読取った前記画像に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出するシート位置検出手段と、前記シート位置検出手段が検出したシート位置に基づいて前記シート積載部の変位を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、前記シート積載手段に積載されたシートを所定の給送位置から１枚ずつ給送する給送手段を有し、前記制御手段は、前記シート積載部に積載された最上部のシートの位置が前記所定の給送位置となるよう前記シート積載部の変位を制御することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３記載の発明は、前記画像読取手段は、シートの表面に光を照射する照射部と、シートの表面の前記照射部による照射領域を画像として読取る画像読取部を有することを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４記載の発明は、前記画像読取部は、アナログ信号を出力する複数のピクセルを備える撮像素子と、前記撮像素子から出力されたアナログ信号を複数ビットのデジタル信号に変換する変換回路を有することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５記載の発明は、前記シート位置検出手段は、前記変換回路が変換した前記撮像素子の複数のピクセルに係るデジタル信号の最大値と最小値の差分値に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出することを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項６記載の発明は、多数のシートを積載するシート積載部からシートを１枚ずつ給送する給送手段と、
前記シート積載部に積載されたシートの表面を画像として読取る画像読取手段と、前記給送手段により給送されるシートの端部を前記画像読取手段が読取った画像に基づいて前記シートの厚さを検出するシート厚検出手段と、前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出するシート位置検出手段と、前記シート位置検出手段が検出したシート位置と前記シート厚検出手段が検出したシート厚に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの残枚数を検出するシート残枚数検出手段を有することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項７記載の発明は、前記シート位置検出手段は、前記画像読取手段がシートの表面を読取った画像に基づいて前記シート位置を検出することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項８記載の発明は、前記画像読取手段は、シートの表面に光を照射する照射部と、シートの表面の前記照射部による照射領域を画像として読取る画像読取部を有することを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項９記載の発明は、前記シート厚検出手段は、前記照射部がシートの端部を照射することによりできる影を、前記画像読取部で読取った画像における前記影の幅に基づいて前記シートの厚さを検出することを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の発明は、前記画像読取部は、アナログ信号を出力する複数のピクセルを備える撮像素子と、前記撮像素子から出力されたアナログ信号を複数ビットのデジタル信号に変換する変換回路を有することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の発明は、前記シート位置検出手段は、前記変換回路が変換した前記撮像素子の複数のピクセルに係るデジタル信号の最大値と最小値の差分値に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの積載方向における位置を検出することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１２記載の発明は、前記シート位置検出手段が検出したシート位置に基づいて前記シート積載部の底部から前記シート積載部に積載された最上部のシートまでのシート積載幅を算出するシート積載幅算出手段を有し、前記シート残枚数検出手段は、前記シート積載幅算出手段が前記シート位置に基づいて算出した前記シート積載幅と前記シート厚に基づいて前記シート積載部に積載されたシートの残枚数を検出することを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の発明は、前記シート積載部にシートが積載されていない状態で前記画像読取手段が読取った画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した画像と、前記画像読取手段が読取った画像を比較することにより前記シート積載部にシートが積載されているか否かを判定するシート積載有無判定手段を有することを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項１４記載の発明は、多数のシートを積載するシート積載部を有するシート積載装置の制御方法であって、シートの表面を画像として読取る画像読取ステップと、前記画像読取ステップで読取ったシート表面の画像に基づいて前記シートの積載方向の位置を検出するシート位置検出ステップと、前記シート位置検出ステップで検出したシート位置に基づいて前記シート積載部のシート積載方向における変位を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１５記載の発明は、多数のシート積載するシート積載装置におけるシート残枚数検出方法であって、シートの端部を画像として読取るシート端部画像読取ステップと、前記画像読取ステップで読取ったシートの端部の画像に基づいて前記シートの厚さを検出するシート厚検出ステップと、シートの積載方向の位置を検出するシート位置検出ステップと、前記シート厚検出ステップで検出したシート厚と前記シート位置検出ステップで検出したシート位置とに基づいてシート積載装置が積載するシートの残枚数を検出するシート残枚数検出ステップと、を有することを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１６記載の発明は、シートの表面を画像として読取るシート表面画像読取ステップを有し、前記シート位置検出ステップは、前記シート表面画像読取ステップで読取ったシート表面画像に基づいて前記シートの積載方向の位置を検出することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施例にかかるシート積載装置１０の概略構成を示す模式的断面図である。
【００２８】
シート積載装置１０は、図１に示すように、用紙カセット１１、シート１２、ピックアップローラ１３、フィードローラ１４、リタードローラ１５、リフタ１６、画像読取センサ１７、シートトレイ１８を有している。
【００２９】
シート積載装置１０は、用紙カセット１１の多数のシート１２を積載しているシート積載部であるシートトレイ１８からピックアップローラ１３によってシート１２をピックアップするとともに、フィードローラ１４とリタードローラ１５とによってシートを１枚づつ分離しつつ給送して、画像形成部に搬送するよう構成されている。
【００３０】
また、シート積載装置１０は、リフタ１６やリフタ１６に回転力を与えるモータ（不図示）等から成るリフトアップ機構を備えており、シート積載部に積載される最上部のシートがピックアップローラ１３で給紙に適した位置となるようシート面を調節することができる。なお、本実施例におけるリフトアップ機構は、リフタ支持軸１６ａを軸としてモータ（不図示）が与える回転力によりリフタ１６を回転させて、シートトレイ１８に当設させて下方より押圧し、シートトレイ支持軸１８ａを軸としてシートトレイ１８を回転させることで、シート面を調節するものである。
【００３１】
さらに、シートトレイ１８に積載されているシート１２のシート面の高さ位置を検知する画像読取センサ１７がピックアップローラ１３の近傍に設置されている。
【００３２】
次に、図２を用いて、画像読取センサ１７の構造について説明する。
【００３３】
画像読取センサ１７は、図２に示すように、ＬＥＤ２３、ＣＭＯＳセンサ２４、レンズ２５、２６等を有する。
【００３４】
ＬＥＤ２３を光源とする光は、レンズ２５を介してシートトレイ１８に積載されるシート１２の表面に照射される。またシートトレイ１８にシート１２が積載されていない場合は、シートトレイ１８の表面に対して照射される。
【００３５】
シート１２またはシートトレイ１８に照射された光の反射光は、レンズ２６を介して集光されてＣＭＯＳセンサ２４に結像する。ＣＭＯＳセンサは集光された反射光の強度に応じた値を出力することで、シート１２またはシートトレイ１８の表面を画像として読み取る。
【００３６】
本実施形態では図２に示すように，シート１２の表面に対して所定の角度をもって光が照射されるよう、ＬＥＤ２３が配置されている。シートに対して所定の角度を持たせることで、シート表面画像の読取りやシート端部画像の読取りにおいてシートの表面や端部の影を精度良く取得することができ、後述するシート位置の算出やシート厚の算出の精度を向上させることができる。
【００３７】
次に、図３、図４及び図５を用いて画像読取センサ１７の構成及び動作を説明する。
【００３８】
図３は、ＣＭＯＳセンサ２４およびその周辺回路からなる画像読取センサ回路３１を示す図であり、図４は画像読取センサ１７が読取った画像の一例を模式的に示した図である。図５は図４の画像を読取った際の画像読取センサ１７とシート面との関係を示した図である。
【００３９】
図３に示すように、画像読取センサ回路３１は、受光光量に応じた値を出力する縦横それぞれ８ピクセルの合計８×８＝６４ピクセル有するＣＭＯＳセンサ２４を備える。また制御回路３２、Ａ／Ｄコンバータ３３、フィルタ回路３４、出力回路３５及びＰＬＬ回路３６を備える。ＣＭＯＳセンサ２４の各ピクセルから出力されたアナログデータはＡ／Ｄコンバータ３３により８ビット（２５６段階）の分解能のピクセルデータに変換される。Ａ／Ｄコンバータ３３から出力されるピクセルデータは、フィルタ回路３４でゲイン演算処理およびフィルタ演算処理がなされ（ゲイン演算、フィルタ演算については後述する）、外部からのクロック信号（ＣＬＯＣＫ）をトリガとしてＰＬＬ回路３６で生成した送信用同期クロックに基づいたタイミングで出力回路３５は６４ピクセル分のピクセルデータ（ＤＡＴＡ）を送信する。
【００４０】
図４において、４−ａはシート１２が最適な給紙位置にある時にシート１２表面を画像読取センサ１７で画像として読取った際の画像であり、図５の５−ａはその時の状態を示している。また、図４の４−ａはシート１２が最適な給紙位置よりも積載方向下部にある時のシート１２の画像であり、図５の５−ｂはその時の状態を示している（点線は最適な給紙位置にあるときのシート面を示す）。
【００４１】
このようにシート１２の高さ位置によって、表面の画像は異なる。これは、シート１２が最適な給紙位置にある時のシート１２の表面にピントが合うように設計しているため、シート１２の高さ位置に応じて表面画像のコントラストが変化する為である。図４ではピントが合う最適な給紙位置で読取った画像（４−ａ）の方が、最適な給紙位置よりも積載方向下部にあるときの画像（４−ｂ）に比べコントラストがはっきりしている。
【００４２】
上述のように、ＣＭＯＳセンサ２４でシート表面を読み込みデジタル処理した画像のコントラストの違いに基づいて、シートトレイ１８に積載されたシート１２の高さ位置の状態を判別することが可能となる。
【００４３】
次に、図６及び図７を用いてシート積載装置１０に備えられたリフトアップ機構によるリフトアップ制御動作について説明する。図６は、リフトアップ制御に関連するセンサ、モータ等の構成を示すブロック図であり、図７はリフトアップ制御動作のフローチャートである。
【００４４】
図６において、ＣＰＵ６１はシート積載装置１０の各部を制御する制御部である。ＣＰＵ６１は、画像読取センサ１７へクロック信号（ＣＬＯＣＫ）を送信し、また画像読取センサ内のフィルタ回路３４における演算パラメータを設定するためのデータを／ＣＳを介して送信するとともに、ピクセルデータ（ＤＡＴＡ）を受信する。またＣＰＵ６１は受信したピクセルデータ（ＤＡＴＡ）に基づいて後述する画像比較演算処理を実行するとともに、その処理結果に応じてリフタ１６を駆動するリフタモータ６３を制御する。またシートを給送するピックアップローラ１３、フィードローラ１４を駆動するモータ６２の駆動も制御する。
【００４５】
次に、図７のフローチャートに基づいてリフトアップ制御動作の制御フローを説明する。
【００４６】
先ず、ステップＳ７０において、画像読取センサ１７のＬＥＤ２３を点灯させ、ステップＳ７１ではシート１２表面のＬＥＤ２３が光を照射する照射領域をＣＭＯＳセンサ２４によりシート表面画像として読取る。なお、シート表面画像の読取りはシート１２をピックアップローラ１３により給送する際に、複数回にわたりシート上の複数箇所において読取ることが望ましい。
【００４７】
ステップＳ７２では、ＬＥＤ２３を消灯させ、続くステップＳ７３では画像読取センサ回路３１に備えられたフィルタ回路３４によりゲイン調整及びフィルタ演算の処理を行う。また、このゲイン調整及びフィルタ演算の処理において使用するフィルタ定数等のパラメータは、制御回路３２が設定する。
【００４８】
上述のゲイン調整とは、シート表面より反射される反射光量が多すぎるとき、或いは、逆に少なすぎるときに、シート表面の画像がよく読み取れず画像出力値であるピクセルデータの変化が小さい場合に行うものである。詳細には、Ａ／Ｄコンバータで取得したピクセルデータをフィルタ回路３４で演算して、その演算結果に応じて、ＣＭＯＳセンサ３４のアナログ出力のゲインを調整する。
【００４９】
又、フィルタ演算とは、ＣＭＯＳセンサ３４からのアナログ出力をＡ／Ｄ変換した８ビット、２５６階調のピクセルデータを、例えば、１／３２，１／１６，１／４等の演算によって行う。この演算により、ＣＭＯＳセンサ３４からの出力のノイズ成分を除去することができる。
【００５０】
ステップＳ７４では、次の画像比較演算する上で十分な画像情報が得られるか否かを判定し、十分な画像情報が得られると判定された場合にはステップＳ７５へ進む。十分な画像情報が得られたか否かは、例えば全ピクセル分（本実施例では６４ピクセル）のピクセルデータの値を平均化した値が所定範囲内に収束した場合に十分な画像情報が得られたものと判定する方法を用いる。
【００５１】
ステップＳ７５では、後述の画像比較演算をし、続くステップＳ７６ではこの画像比較演算結果に基づきシートトレイ１８上のシート１２の高さ位置（図５の５−ｂにおけるＨ）を判定する。ステップＳ７７ではステップＳ７６で判定したシート高さ位置に基づいて、シート面が最適な給送位置となるよう、リフタモータ６３を駆動してリフトアップ制御を行う。
【００５２】
例えば、図５の５−ｂの位置で取得した画像である図４の４−ｂのようにシート１２が最適な給紙位置よりも積載方向下方にある場合のシート表面画像を読取ったときは、シート面を最適な給紙位置に移動させるべくリフトアップ制御を行い、シートトレイ１８を上昇させる。そして図５の５−ａの位置で取得した画像である図４の４−ａのようにシートが最適な給紙位置にある場合のシート表面画像を読み取ったときは、その位置が最適な給紙位置であるとしてリフトアップ動作を停止する。
【００５３】
ここで、上記の画像比較演算の方法について説明する。
【００５４】
上記画像比較演算においては、ステップＳ７１でシート表面の複数箇所の画像を読み込んだ結果から、各画像における６４ピクセル分のデータの中から最大濃度を示すピクセルデータＤｍａｘと最低濃度を示すピクセルデータＤｍｉｎを導く。これをシート表面の複数箇所で読み込んだ複数の画像それぞれについて実行し、ＤｍａｘおよびＤｍｉｎの平均値を算出した結果を最終的なＤｍａｘ、Ｄｍｉｎの値として確定する。
【００５５】
図４の４−ａのようにシート１２が最適な給紙位置にある場合には、コントラストが高い画像となるので、明るい個所と暗い個所の差が大きく出るため、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは大きくなる。一方、図４の４−ｂのようにシート１２が最適な給紙位置よりも積載方向下方もしくは上方にある場合では、コントラストが低い画像となり、明るい個所と暗い個所の差が４−ａに比べ小さくなるため、Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎは小さくなる。従って、最適な給紙位置におけるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値を予め不揮発性記憶手段等に記憶しておき、実際に取得した画像におけるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値と比較することによって、シートトレイ１８上のシート１２の高さ位置を判定することができる。
【００５６】
なお、最適な給紙位置におけるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値は、前述の如く不揮発性記憶手段等に予め記憶しておいても良いし、更にシートの種類によって最適な給紙位置におけるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値は異なるものとなり得るので、シートの種類毎にＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値を記憶しておくことが望ましい。シート積載装置１０に電源が投入された場合等にシートトレイ１８を初期動作位置から上昇させつつシート表面画像を取得して算出したＤｍａｘ−Ｄｍｉｎの値の最大値を用いても良い。
【００５７】
また最適な給紙位置におけるＤｍａｘ−Ｄｍｉｎと実際に取得した画像から算出したＤｍａｘ−Ｄｍｉｎを比較することによりリフトアップ動作を停止するか否かを判定するものであるが、それぞれの値が一致する場合にリフトアップ動作を停止するようにしても良いし、それぞれの値の差分が所定の範囲に収束した場合に最適な位置にシートトレイ１８が配置されたものとしてリフトアップ動作を停止するようにしてもよい。
【００５８】
なお上述の、ＣＭＯＳセンサ２４からの画像サンプリング処理、ゲイン及びフィルタ演算処理はリアルタイムにて処理する必要があるため、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を用いることが望ましい。
【００５９】
上述したように、本実施形態によれば、シート表面の状態を画像として検出し、その結果からシート積載装置１０に備えられたシートトレイ１８上のシート１２の高さ位置を判定し、シートが最適な給紙位置よりも積載方向下方または上方にある時のシート表面画像である場合はリフトアップ制御によりシートトレイ５８を上昇または下降させ、シートが最適な給紙位置にある時のシート表面画像である場合はリフトアップ制御を停止させることができる。
【００６０】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について図８を参照しながら説明する。本実施例は、シートトレイ１８にシートが積載されているか否かをシートトレイ１８のリフトアップ動作を行うことなく判定する方法を示すものである。なお、基本的な構成は前記第１の実施例と同じであるので、第１の実施形と異なる場合についてのみ説明する。
【００６１】
従来のシート積載装置においては、シートトレイにシートが積載されているか否かは、シートトレイをリフトアップ動作により上昇させ、シート面を検知するセンサの出力に応じて判定するため、シートが積載されていないにもかかわらずリフトアップ動作が必要であった。また、リフトアップ動作を行うことなくシートの有無を検出するには専用のセンサを装備する必要があった。
【００６２】
それに対し、本実施例においては、シート積載部であるシートトレイ１８の表面画像を予め記憶しておき、記憶した画像と画像読取センサ１７から出力される画像データと比較することでシートトレイに積載されるシートの有無を判定する。
【００６３】
図８は、本実施例のシート有無検知動作の制御フローを示したフローチャートである。
【００６４】
ステップＳ８０〜ステップＳ８４までの動作は第１の実施例の図７におけるステップＳ７０〜ステップＳ７４と同様なので省略する。
【００６５】
ステップＳ８５では、ステップＳ８１で読取った画像と予め記憶してあるシートトレイ１８の表面画像を比較する。ここでは、記憶する画像をシートトレイ１８の表面を読取ったシート表面画像を２値化処理（例えば０〜２５５の２５６段階で出力されるピクセルデータが１２８以上であれば“１”を出力し、１２８未満であれば“０”を出力する処理）した画像とする。その場合は、記憶画像とＳ８１で取得した画像を２値化処理した画像の全ピクセル中の出力値が“１”となるピクセルの割合を比較する演算を行う。
【００６６】
ステップＳ８６では、ステップＳ８５の演算結果に基づいて、全ピクセル中の出力値が“１”となるピクセルの割合の値が、記憶した画像における値の前後の所定範囲に収束していたらステップＳ８８へ進みシート無しを確定する。一方、値が記憶した画像における値の前後の所定範囲内にない場合は、ステップＳ８７へ進みシート有りを確定する。
【００６７】
以上のように、シート面の高さ位置の検知とシートトレイに積載されたシートの有無の検知を一つの画像読取センサをに行わせることで、コストパフォーマンスの向上が可能となる。このように、画像読取センサ１７を用いることでリフトアップ動作を行うことなくシートトレイに積載されるシートの有り無しを判断することが可能となる。
【００６８】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について図９〜図１３を参照しながら説明する。本実施例は、前述の画像読取センサ１７を用いてシートの厚み、シートの種類を検知することでシートに画像形成を行う際の定着温度、搬送速度を適切に設定するものである。なお、基本的な構成は前記第１の実施例と同じであるので、第１の実施例と異なる場合についてのみ説明する。また本実施例におけるシート１２とは、電子写真方式等の画像形成方式で画像形成可能な記録媒体であるものとして説明する。
【００６９】
図９は、本発明のシート積載装置１０を適用した画像形成装置１０１の概略構成を示す図である。
【００７０】
画像形成装置１０１は、図９に示すように、用紙カセット１１、ピックアップローラ１３、転写ベルト駆動ローラ１０４、転写ベルト１０５、潜像担持体たる感光ドラム１０６〜１０９、転写手段たる転写ローラ１１０〜１１３、カートリッジ１１４〜１１７、光学ユニット１１８〜１２１、定着装置たる定着ユニット１２２等を有している。
【００７１】
画像形成装置１０１にあっては、電子写真プロセスを用い記録媒体の上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー画像を重ねて転写し、定着ユニット１２２の定着ローラによって記録媒体であるシート１２を所定温度で加熱すると共に加圧することにより上記トナー画像を上記シート１２上に定着させる。
【００７２】
各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の光学ユニット１１８〜１２１は、各感光ドラム１０６〜１０９の表面をレーザビームによって露光走査して潜像を形成するよう構成され、これら一連の画像形成動作は搬送される記録媒体上の予め決まった位置から画像が転写されるよう同期をとって走査制御している。各感光ドラム１０６〜１０９の表面に形成された潜像は、カートリッジ１１４〜１１７に備えられた現像装置（図示せず）によって各色の現像剤たるトナーによってトナー画像として可視化される。
【００７３】
又、画像形成装置１０１は、記録媒体であるシート１２を給紙及び搬送する給紙モータ（図示せず）と、転写ベルト駆動ローラ１０４を駆動する転写ベルト駆動モータ（図示せず）と、各色感光ドラム１０６〜１０９及び転写ローラ１１０〜１１３を駆動する感光ドラム駆動モータ（図示せず）と、上記定着ローラを駆動する定着駆動モータ（図示せず）とを備えている。
【００７４】
更に、画像形成装置１０１は、記録媒体先端検知センサ１２３を備え、記録媒体先端検知センサ１２３は、ピックアップローラ１３によって用紙カセット１１から給紙され搬送される記録媒体であるシート１２の先端を検知するようになっている。
【００７５】
次に、本実施例におけるシートの厚み（以下、シート厚）およびシートの種類の検出方法について説明する。
【００７６】
図１０は、シート厚を検出する原理を示した図であり、シートの後端がＬＥＤ２３の照射領域（ＣＭＯＳセンサ２４の画像読取領域）を通過するときの状態を示している。１０−ａにおけるシート厚ｈ１と１０−ｂにおけるシート厚ｈ２はｈ１＞ｈ２の関係を有するものである。ＬＥＤ２３から照射された光によってシート１２の後端には影が形成され、１０−ａにおいては影の幅はｗ１となり、１０−ｂにおいては影の幅はｗ２となり、ｗ１とｗ２はｗ１＞ｗ２の関係を有する。すなわち、シート厚に応じてＬＥＤ２３からの照射光を遮る領域が変化して影の幅も変化する。従って、この影の幅を画像読取センサ１７で読取った画像であるシート端部画像を処理することで、シート厚を算出することができる。
【００７７】
図１１は、シートが画像読取センサ１７を通過する際に読取った画像のサンプルを示す図であり、各画像の横方向はシートの搬送方向を表している。１１−ａは、シート後端が未だ画像読取センサ３０を通過しない状態でサンプリングした画像であり、１１−ｂは、シート後端が画像読取センサ３０の画像読取領域にかかっている状態で読取った画像を示している。１１−ｃは、シート後端が画像読取センサの画像読取領域を抜け出る際の画像であり、１１−ｄはシート後端が画像読取センサの画像読取領域を抜け出た後の画像を示している。
【００７８】
１１−ｂにおけるｗが図１０で示した影の幅に相当するものであり、シート端部画像中のｗの幅（画像中では３ピクセル）がシート厚に対応したものとなっている。１１−ａ〜１１−ｄに示したように、シートの後端が通過する際の画像を周期的に読み取れば、シート厚に比例して画像中の影の幅ｗが変化する。この影の幅ｗ（ピクセル数）を求めることで、シート厚を検出できる。
【００７９】
影の幅ｗに基づいてシート厚を算出する方法としては、例えば、予めｗの値に対応するシート厚の値をリファレンス値としてＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶しておけば、そのリファレンス値と比較した相対的なシート厚が検知できる。またｗの値からシート厚を算出する式を予め行った実験データ等に基づいて設定しておくことで、ｗからシート厚を算出することができる。
【００８０】
次に、シート種類の検出方法について図１２を参照しながら説明する。図１２は、記録紙表面の状態および画像処理後のピクセルデータを示す図である。シート種類の検出は、記録媒体であるシートの表面繊維の影の量の違いに基づいて行うものである。
【００８１】
図１２において、４０は、表面の紙の繊維が比較的がさついている所謂ラフ紙である記録媒体Ａのシート表面であり、４１は、一般に使用される所謂普通紙である記録媒体Ｂのシート表面であり、４２は、紙の繊維の圧縮が十分になされている所謂グロス紙である記録媒体Ｃのシート表面である。
【００８２】
４３、４４、４５は、前述の記録紙の表面４０、４１、４２を画像読取センサ１７で読取ったシート表面画像を２値化処理した結果を示した図である。このように、記録媒体の種類によって、画像読取センサ１７が読取ったシート表面画像は異なったものとなる。これは、主に紙の表面における繊維の状態が異なるために起こる現象である。
【００８３】
従って、前述の４３〜４５の画像における出力値“１”のピクセル（図中の黒色ピクセル）の数は記録媒体の種類により変化するものであるので、この値を記憶しておき、実際に取得した画像を２値化処理した後に算出した出力値“１”のピクセルの割合と比較することで、算出した値に最も近い値を示す記録媒体がシート積載装置１０に積載されているものと判定することができる。
【００８４】
上述のように、ＣＭＯＳセンサ３４で記録媒体表面を読み込まれデジタル処理された映像は、記録媒体の紙繊維の表面状態によって判別が可能となる。
【００８５】
以上のように、画像読取センサ１７をシート高さ位置の検出に用いるとともに、シート厚およびシート種類の検出に用いることで、別個のセンサを設けることなく双方の検出をすることができ、コストパフォーマンスの向上が可能となる。
また、シート厚やシートの種類を判別した結果を用いることで、シート積載装置１０が適用される画像形成装置１０１における各種制御を適切に制御することがすることが可能となる。例えばシートにトナー画像を定着させる定着器の温度制御における温度目標値や、画像形成装置内でのシートの搬送速度を判別結果に応じて切替えることで適切な画像形成を行うことが可能となる。
【００８６】
［第４の実施例］
本発明の第４の実施例について図１３を参照しながら説明する。本実施例は、シートトレイに積載されるシートの残枚数を正確に検出する方法を示すものである。なお、基本的な構成は前記第１の実施例と同様であるので、第１の実施例と異なる点を主に説明する。図１３は、シートトレイ１８に積載されるシートの残枚数を検出する原理を示す図である。
【００８７】
図１３のＨａはシートを給送するのに最適なシート面の高さ位置（点線）から、現在のシート面の高さ位置（実線）までの高さを示すものであり、Ｈｂはシートトレイ１８に積載されるシート１２の全積載量を示す値であり、Ｈｃはシートトレイ１８の動作可能な最下位置（点線）からリフタにより上昇した現在の位置（実線）までの高さを示す値である。シートトレイ１８の動作可能な最下位置から画像読取センサ３０のピントが合う位置までの距離（Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｈｃ）は装置固有の値なので、この値を予めＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶手段に記憶させておくものとする。Ｈａは前述の第１の実施例と同様の処理により算出することができる。また、Ｈｃはシートトレイ１８を動作可能な最下点から現在の位置まで移動させるためにリフタモータ６３を駆動した時間やリフタモータ６３をパルスモータとした場合は駆動時に与えたパルス数等から算出することができる。
【００８８】
そして、予め記憶したシートトレイ１８の動作可能な最下位置から画像読取センサ３０のピントが合う位置までの距離（Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｈｃ）から前述のＨａの値、Ｈｃの値を減算することにより、シート１２の全積載量を示すＨｂを算出することができる。
【００８９】
また、シート厚ｈは前述の実施例３に記載した方法により算出することができるので、前述のＨｂとシート厚ｈから、シートトレイ１８に積載されるシート１２の残枚数Ｓを以下の式で算出することができる。
【００９０】
Ｓ＝Ｈｂ／ｈ
なお、算出したシート残枚数Ｓをシート積載装置１０が適用される画像形成装置１０１の表示部等を介して、または画像形成装置が接続されるホストコンピュータ等を介してユーザに報知するよう構成することで、ユーザはシートの残枚数からシートの補給すべき時期等を正確に知ることができる。
【００９１】
また、第４の実施例で算出したシート厚ｈに基づいて、第３の実施例の如くシートにトナー画像を定着させる定着器の温度制御における温度目標値や、画像形成装置内でのシートの搬送速度を切替えることができるのはいうまでもない。
【００９２】
以上のように、画像読取センサ１７をシート高さ位置の検出に用いるとともに、シートトレイ１８に積載されるシートの残枚数の検出に用いることで、別個のセンサを設けることなく双方の検出をすることができ、コストパフォーマンスの向上が可能となる。また、シート厚とシート積載量を検出した結果に基づいてシートトレイ１８に積載されるシート１２の残枚数を算出することができ、シートの残枚数の正確な値をユーザに知らせることができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シートの積載方向に変位し得るシート積載部に積載されたシートの表面を画像として読取り、その読取った画像に基づいてシートの積載方向における位置を検出し、検出したシート位置に基づいてシート積載部の変位を制御するので、シート位置をシートの積載量に応じた最適な位置となるよう制御してシートを給紙する際に給紙不良等の不具合をおこすことのないシート積載装置を提供することができる。
【００９４】
また、給送手段により給送されるシートの端部にかかる画像に基づいてシート厚を検出し、シート積載部に積載されたシートの積載方向におけるシート位置を検出し、シート厚とシート位置に基づいて積載部に積載されたシートの残枚数を検出するので、シート積載部に積載されたシートの厚みを考慮してシートの残枚数を正確に検出することができるシート積載装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シート積載装置１０の構成図
【図２】画像読取センサ１７の構成図
【図３】ＣＭＯＳセンサ２４およびその周辺回路の構成図
【図４】画像読取センサ１７が読取った画像の一例
【図５】画像読取センサ１７とシート面との関係を示した図
【図６】リフトアップ制御に関連するセンサ、モータ等の構成を示すブロック図
【図７】リフトアップ制御動作のフローチャート
【図８】シート有無検知動作のフローチャート
【図９】画像形成装置１０１の概略構成を示す図
【図１０】シート厚を検出する原理を示した図
【図１１】シートが画像読取センサ１７を通過する際に読取った画像のサンプルを示す図
【図１２】記録紙表面の状態および画像処理後のピクセルデータを示す図
【図１３】シートトレイ１８に積載されるシートの残枚数を検出する原理を示す図
【符号の説明】
１０　シート積載装置
１１　用紙カセット
１２　シート
１３　ピックアップローラ
１４　フィードローラ
１５　リタードローラ
１６　リフタ
１６ａ　リフタ指示軸
１７　画像読取センサ
１８　シートトレイ
１８ａ　シートトレイ支持軸
２３　ＬＥＤ
２４　ＣＭＯＳセンサ
２５、２６　レンズ
３１　画像読取センサ回路
３２　制御回路
３３　Ａ／Ｄコンバータ
３４　フィルタ回路
３５　出力回路
３６　ＰＬＬ回路
６１　ＣＰＵ
６２　モータ
６３　リフタモータ
１０１　画像形成装置
１０４　転写ベルト駆動ローラ
１０５　転写ベルト
１０６〜１０９　感光ドラム
１１０〜１１３　転写ローラ
１１４〜１１７　カートリッジ
１１８〜１２１　光学ユニット
１２２　定着ユニット
１２３　記録媒体先端検知センサ
【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】
2004018255.tif 000013
【図１２】
2004018255.tif 000014
【図１３】
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