JPH02136989A - 紙測定装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を利用して紙の枚数と紙の側端の形
状を精度良く検知する紙測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、紙の枚数の計測には紙幣枚数カウンタ等に採
用されている方式が、多く使用されている。この方式は
、重ねた紙幣の中央部分を固定しておいて、その端を金
属片でさばき、そこに光を照射して、光のフリッカを光
電素子により検知することによって紙幣の枚数を計数す
るものである。

しかし、この方法は紙幣より薄い紙に使用することはで
きない。何故ならば、金属片によるさばきによって紙が
借れてしまうからである。一方、紙幣よりも厚い紙の場
合にも、金属片のさばきによって紙が折れてしまい満足
のいく計数は行えない。

これに対し、近年、これら従来の接触成紙枚数計の欠点
を解決するため、紙に物理的な接触を与えずに光学的方
法のみによって紙の枚数を計数する方法が採用されて来
ている。その−例が特公昭５７−１０４７５号に開示さ
れているが、これを第３図により説明する。

印刷加工物３、例えば印刷され折られ製箱機によって糊
づけされた紙器の１包や印刷物の折り丁などの背の部分
を下にしたものを、スリットを有する架台４の上に縦方
向に載せる。電球１からの光をスリットを通して印刷加
工物３の底面に照射させる。ホトトランジスタ等の光電
変換素子５によりその反射光を受光して、デジタルカウ
ンタｌＯにより前記加工物３の数を計数する。この発明
に於いては、照射光線の反射が困難で計数のむずかしか
った印刷加工物を縦方向に並列すると共に光源の照射角
を変化させ、反射光を光電変換素子により捕らえ計数を
行っている。その最適な照射角は、印刷加工物の濃度に
応じて次の様に決定された。

反射濃度　　０．８〜１．０　　　θ：４２゜１．０〜
１．２　　　θ：３０’ 光沢物　　　θ：４５゜ 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の光学式紙枚数計数装置による計数では、第６図に
示す様に、重ねた紙３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ。

３ｅ・・・の側面の垂直方向に対して照射角θ（前記特
許公報に於いては、３０°〜４５°）を為す方向から光
を紙の側面に照射している。そして光が照射されている
明部と紙の影になって光が全く当たらない暗部（第６図
に於て斜線が付された表面部分）を、紙の側面の垂直方
向に設置した光電素子により検出し、その明暗の変化に
より紙の枚数を計数している。

しかしながら、紙の側面の断面が角張っているる場合に
は、従来の枚数計によっても紙の枚数を計数する事は可
能であったが、紙の側面が円状である場合には、紙の側
端部の影が明瞭に発生しないので、実際上その計測は困
難であった。

更に、紙の側面の配列が第７図に示される様に不規則で
あって、紙３ｇ及び３ｈの側端が紙３ｆの影になってし
まう場合、図に於て斜線が付された表面部分が示す様に
、これらの紙の側端部には光が当たらず、その結果これ
らの紙は計数されなかった。

又、第８図に示す様に、紙３１が紙３　ｉ、３　ｊ、３
にの側端部を覆っている様な状態の場合、従来の枚数計
では、明るい部分を検出するのみで、紙３１が他の３枚
の紙の側端を覆っているという異常状態を検出すること
は不可能であった。

一方、これまで述べて来たように、従来の紙の枚数測定
は紙の側面に斜めから光を照射する事によって行われて
いる。しかしながら、−枚毎の紙の側端の形状をこの様
な方法で測定することは不可能であるので、従来、紙の
側端の形状や紙の厚さを測定する装置は存在していなか
った。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、レーザ光を発生させる光源、偏光ビームスプ
リッタ、４分の１波長補正部品、凸レンズ、及び光検出
器とを有し、 前記光源より発生し、前記偏光ビームスプリッタ、前記
４分の１波長補正部品及び前記凸レンズを通過したレー
ザ光を、重ねた紙の側端に照射させ、 その入射光と前記側端での反射光との軸が一致する様に
、前記光源、前記偏光ビームスプリッタ、前記４分の１
波長補正部品及び前記凸レンズを配置し、 前記反射光が前記軸に対して垂直の方向に反射する様に
、前記偏光ビームスプリッタを配置して、前記偏光ビー
ムスプリッタにより反射された光が前記光検出器に入射
する様に前記光検出器を配置し、 前記入射光と前記紙の側端部を相対的に移動させる機構
を設けた事を特徴とする紙測定装置により従来技術の問
題点を解決したものである。

更に、本発明は、レーザ光を発生させる光源、ホログラ
フィックプレート、凸レンズ、及び光検出器とを有し、 重ねた紙の側端に前記光源、前記ホログラフィックプレ
ート及び前記凸レンズを通過したレーザ光を照射させ、 前記紙による反射光が前記ホログラフィックプレートを
通過して前記光検出器に到達する様に構成し、かつ 前記紙の側端と前記側端に入射する前記レーザ光の相対
位置を変化させる機構を設けた事を特徴とする紙測定装
置により、更に紙測定装置の小型化及び軽量化を計って
いる。

〔作用〕

本発明の紙測定装置は、レーザ光の水平方向に直線偏光
させた成分のみを重ねた紙の側面に垂直に照射し、その
反射光の円偏光成分のみを検出し、反射光の明暗の変化
により紙の枚数や紙の側端の状態を検知するものである
。

レーザ光は被測定物である重ねた紙の側面に垂直に照射
されるが、その照射面つまり紙の側端面が入射光に対し
て垂直となる場合に反射光が最大となり、その照射面が
入射光に対して傾いた状態で反射光は弱くなる。この為
、反射光の強度は紙の側端の形状に対応して変化するの
で、これを計測することに依って、紙の側端の微細な形
状や紙の枚数を正確に検知することが出来る。

この様に、本発明の紙測定装置は、斜めから光を照射さ
せて影を発生させる従来の紙測定装置とは異なり、反射
面の傾き量による反射量の大小を検知しているので、斜
めから光を当てたときに発生する影の部分に存在する紙
やその側端が円状で明確な影が発生しなかった紙なども
精度良く計測することが出来る。

〔実施例〕

第１図に基づいて本発明の第一実施例を説明する。

光源であるＨｅ−Ｎｅレーザ６（波長６３３ｎｍ　、出
力１ｍｗ）から直線偏光のレーザ光を発生させ、偏光子
Ｇｌａｎ−ｔｈｏｍｓｏｎプリズム７により正確に水平
方向に直線偏光させる。次に、このレーザ光を偏光ビー
ムスプリッタ８に当てて水平方向の偏光成分のみを透過
させる。この透過光の位相を、マイカ又は水晶により形
成された４分の１波長板９により４５°回転させて円偏
光にする。そしてこのレーザ光を凸レンズ２により焦点
を紋り、直進テーブル１１上に縦に重ねた紙３の側面に
照射する。この直進テーブル１１を駆動機構１２により
直進運動させることにより、このテーブルの上に載せら
れた紙の側面を端から端までレーザ光により走査させる
ことが可能になる。

紙３の側端部で反射した光は再びレンズ２によって集光
され、４分の１波長板９に当てられる。

これによフて光の位相が更に４５°回転してその偏光が
垂直方向の直線偏光となる。次に、この光が偏光ビーム
スプリッタ８を通過する際、垂直方向の偏光成分は直角
に曲げられる。そしてこの光が凸レンズ１５により集光
されて、光検出器５に焦点を結ぶ。この光検出器５が反
射光の明暗を測定し、これにより紙の枚数や紙の側端部
の形状が計測される。

この実施例に於いては、４分の１波長補正部品には４分
の１波長板を用いたが、フレスネルローブ等の使用も可
能である。

又、偏光子７を用いてレーザ光を正確に水平に直線偏光
させているが、半導体レーザなどにより発生される直線
偏光特性の良好なレーザ光を用いる場合には、偏光子７
は省略することも出来る。

この方法により、重ねた名刺を測定した結果の一部が第
３図に示されている。この図で、縦軸は光検出器の出力
（Ｖ）を示し、横軸は重ねた紙の側端に沿った距離を示
す。これによると名刺と名刺の隙間及び０．１５ｒ＋＋
ｍの一枚の名刺の厚さがきわめて明瞭に観察され、その
結果名刺の枚数が正確に計数される。更に左から数えて
１〜５枚目の紙について示されるように、−枚毎の名刺
の側面の形状も明瞭に示されている。一方左から数えて
６．７及び８枚目の紙には、第８図のような紙の並びの
異常があることが判る。この紙の並びの異常を正常に並
び替えて再度測定した結果が第９図に示されている。こ
の場合には１〜８枚目までの紙の形状が正確に示されて
いて、当然に紙の枚数も正確に計数される。

同様な方法によりコピー用紙を四つ折りにして重ねたも
のを測定した結果が、第４図に示されている。この図に
於いても、縦軸と横軸の単位は第３図の場合と同様であ
る。この場合に於いては、紙の側端が円上であるにも拘
らず紙と紙との間の隙間及び−枚毎の紙の形状が明瞭に
示されている。

しかもその分解能は１μｍにも達している。

次に、第２図に基づいて本発明の第二実施例を説明する
。

この実施例に於いては、第一実施例に於ける偏光子７、
偏光ビームスプリッタ８及び４分の１波長板９がホログ
ラフィックプレート１３に置き換えられている。更にＨ
ｅ−Ｎｅレーザ６は半導体レーザ１６に置き換えられ、
光検出器５は半導体レーザ１６からＩ　ｍｍｆｉれた位
置に配置され半導体レーザ１６と一体にマウントされて
いる。

第一実施例に於けるこれらの構成部分が一枚のホログラ
フィックプレートにより置換されているので、この第二
実施例に於ける計数装置は極めてコンパクトに構成され
ている。

以上第一　第三回れの実施例の計数装置に於いても、入
射レーザ光と紙の側端部の相対位置を変化させるために
９紙を載せた直進テーブルを移動させたが、その代わり
にレーザ光源を移動させてもよい。

又、レーザ光をフィルタに透過させて単一波長のみを測
定に使用することによって測定のＳハ比を向上させるこ
とも可能である。

更に、オートフォーカシング素子を用いて、スポットサ
イズが１μｍの径で絶えず紙の側面に照射されるように
して、焦点のずれを自動的に補正する様にすれば測定精
度は更に向上する。

〔発明の効果〕

本発明の紙測定装置は次のような効果を有する。

（１）第一実施例の測定結果（第３図及び第４図）から
も判る様に、紙側端の形状が正確に検出できるので、正
規のエツジ断面形状を有していない不良品や、第７図や
第８図に示すような紙が正しく並んでいない異常状態が
容易に検出される。

この時アラーム等によってこの異常状態を警告し、作業
者が異常配列にある紙を正しく並び替え再度枚数計測を
行うことが出来るようにすることも可能である。

加えて、−枚毎の紙の厚さも正確に測定できる。

又、紙側端の断面が円形状である場合、またそれが折れ
曲がっている場合でも、確実にその状態が検出されるの
で、紙の枚数を数え間違えることなく正確に計数する事
ができる。しかも、従来の紙枚数計によって計数可能な
紙の厚さの範囲が極めて狭い範囲であったり、紙の厚さ
毎に種類の異なった紙枚数計を必要としたのとは異なり
、本発明の紙測定装置は一台で広範囲の厚さ（０，１，
ｍｍ以上であれば如何なる厚さでも）の紙の枚数を正確
に計数する事が出来る。

（２）レーザ光の直線偏向と円偏向の関係を利用したた
めに従来の紙枚数計に比較して、測定感度及び測定分解
能が格段に向上した。さらにそのレーザ光源に固体レー
ザを用いた場合には紙測定装置の小型化も実現できる。

（３）レーザ光源から紙の側面に照射させる入射光とそ
こからの反射光との軸を共通に保った状態で計測を行う
ので、光を斜めに入射させ又その入射角を変化させる機
構が不必要となり、紙測定装置の構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例を示す。 第２図は、本発明の第二実施例を示す。 第３及び４図は、第一実施例の測定結果を示す。 第５図は、従来の紙枚数計を示す。 第６図は、従来の紙枚数計による紙枚数測定の原理を説
明する図である。 第７及び８図は、束ねた紙の側端面の断面図である。 第９図は、本発明の紙枚数計による紙の測定結果である
。 １−・・電球　　　　　　２，１４．１５・・・レンズ
３・・・束ねた紙　　　　３ａ〜３１・・・紙４・・・
架台　　　　　　５・・・光電変換素子６・・・Ｈｅ−
Ｎｅレーザ　　７・・・偏光子８・・・偏光ビームスプ
リッタ ９・・・４分の１波長板　１０・・・デジタルカウンタ
１１・・・直進テーブル　　　　　１２・・・送り機構
１３・・・ホログラフィックプレート １６・・・半導体レーザ 特許出願人　株式会社ダイポール 第２図 第３図 第４ 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光を発生させる光源、偏光ビームスプリッ
   タ、４分の１波長補正部品、凸レンズ、及び光検出器と
   を有し、 前記光源より発生し、前記偏光ビームスプリッタ、前記
   ４分の１波長補正部品及び前記凸レンズを通過したレー
   ザ光を、重ねた紙の側端に照射させ、 その入射光と前記側端での反射光との軸が一致する様に
   、前記光源、前記偏光ビームスプリッタ、前記４分の１
   波長補正部品及び前記凸レンズを配置し、 前記反射光が前記軸に対して垂直の方向に反射する様に
   、前記偏光ビームスプリッタを配置して、 前記偏光ビームスプリッタにより反射された光が前記光
   検出器に入射する様に前記光検出器を配置し、 前記入射光と前記紙の側端部を相対的に移動させる機構
   を設けた 事を特徴とする紙測定装置。
2. （２）偏光子を備えた事を特徴とする請求項（１）項記
   載の紙測定装置。
3. （３）前記偏光ビームスプリッタにより反射された前記
   反射光を凸レンズにより前記光検出器に集光させた事を
   特徴とする請求項（１）又は（２）項記載の紙測定装置
   。
4. （４）フィルタを透過させて選択した単一の波長光のみ
   を紙の側面に入射させた事を特徴とする請求項（１）、
   （２）、（３）又は（４）項記載の紙測定装置。
5. （５）オートフォーカシング素子を備えた事を特徴とす
   る前記何れかの請求項に記載の紙測定装置。
6. （６）レーザ光源が半導体レーザである事を特徴とする
   前記何れかの請求項に記載の紙測定装置。
7. （７）レーザ光を発生させる光源、ホログラフィックプ
   レート、凸レンズ、及び光検出器とを有し、重ねた紙の
   側端に前記光源、前記ホログラフィックプレート及び前
   記凸レンズを通過したレーザ光を照射させ、 前記紙による反射光が前記ホログラフィックプレートを
   通過して前記光検出器に到達する様に構成し、かつ 前記紙の側端と前記側端に入射する前記レーザ光の相対
   位置を変化させる機構を設けた 事を特徴とする紙測定装置。
8. （８）フィルタにより単一波長光のみを利用する様にさ
   せた事を特徴とする請求項（７）項記載の紙測定装置。
9. （９）オートフォーカシング素子を備えた事を特徴とす
   る請求項（７）又は（８）項記載の紙測定装置。
10. （１０）レーザ光源が半導体レーザである事を特徴とす
    る請求項（７）、（８）又は（９）項記載の紙測定装置
    。