(57)【要約】【課題】少ないセンサと簡便な制御によって排紙台上の積載用紙の最上面位置の正しい状況を適切に検出すること。【解決手段】排紙台１０１上の積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１に対する基準位置Ｈｒｅｆとその上下を含む所定高さ範囲において、用紙Ｓの排紙方向Ｘにおける排紙台１０１の手前から排紙台１０１に向けて超音波Ｕを発射させるようにした。そして、積載用紙Ｓの後端Ｓｒやエンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３を含む反射波Ｒの、超音波Ｕを発射した時点からの経過時間に対する受信レベルの変化に基づいて、積載用紙Ｓの後端Ｓｒとエンドフェンス１０３との境界の高さ位置を、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１として検出する。【選択図】図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排紙台に排紙された用紙の先端位置をエンドフェンスにより規制して前記排紙台上に用紙を積載させ、積載用紙の最上面位置が基準位置に達した場合に前記排紙台を所定距離降下させる排紙装置において、
前記基準位置とその上下を含む所定高さ範囲において、用紙の排紙方向における前記排紙台の手前から該排紙台に向けて超音波を水平方向に発射し、検出対象からの反射波を受信する超音波センサと、
前記超音波の発射からの経過時間に対する前記反射波の受信レベルの変化に基づいて、前記最上面位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする排紙装置。
【請求項２】
前記検出手段はさらに、前記超音波の発射からの経過時間に対する前記反射波の受信レベルの変化に基づいて、水平方向における前記検出対象の位置の前記所定高さ範囲内における分布を検出し、該分布に基づいて、前記積載用紙にジャムが発生したか否かを判定する判定手段を兼ねることを特徴とする請求項１記載の排紙装置。
【請求項３】
前記判定手段は、水平方向における前記検出対象の位置が、前記所定高さ範囲内において、前記積載用紙の後端位置と前記エンドフェンスとの間にも分布している場合に、前記積載用紙にジャムが発生したと判定することを特徴とする請求項２記載の排紙装置。
【請求項４】
前記判定手段が前記積載用紙にジャムが発生したと判定した場合、前記排紙台に用紙を排紙する印刷装置に対して、用紙の排紙を停止させるためのジャム通知信号を出力する通知手段をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３記載の排紙装置。
【請求項５】
前記超音波センサは、前記超音波及び前記反射波の経路上に配置した反射板を用いて、前記所定高さ範囲において、用紙の排紙方向における前記排紙台の手前から該排紙台に向けて前記超音波を水平方向に発射すると共に、前記検出対象からの前記反射波を受信することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の排紙装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷された用紙を排紙する排紙装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷装置で印刷された用紙を排紙する排紙装置において、昇降可能な排紙台を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような排紙装置では、排紙台上の積載用紙の増加に伴い排紙台を下降させることで、積載用紙の最上面の高さ位置を維持する制御が行われている。具体的には、このような排紙装置では、排紙台上の積載用紙が基準上面位置まで積み上がったことをセンサが検出すると排紙台を下降させる。これにより、排紙台へと用紙を落下させる印刷装置の排紙部と排紙台上に積み上げられた積載用紙の最上面との高さの関係をほぼ一定に保つことで、良好な排紙揃え性能を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−６０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した排紙装置では、排紙台上の積載用紙の最上部で用紙のジャムが発生すると、ジャムした用紙をセンサが積載用紙の最上面として誤検出し、排紙台を誤って下降させることが考えられる。また、ジャムの発生後に用紙の排紙がそのまま継続されると、ジャムが拡大してしまうことも考えられる。そのため、排紙装置にセンサを設けることは、排紙台上の積載用紙の最上面を検出する以外の目的でも非常に重要である。
【０００６】
そうとすると、排紙台上の積載用紙の最上面だけでなくジャムの有無を見分けるために、排紙装置に複数のセンサを設けることが必要になる。特に、大量の用紙に高速で印刷する印刷装置の排紙装置では、高速で排紙される用紙を排紙台上で揃えるために、用紙のサイズに応じて移動可能なフェンスが使用される。したがって、このフェンス周りにもセンサを設ける必要が生じる。
【０００７】
その上、各センサは印刷装置の排紙部から排紙されて排紙台上に積載されるまでの間に、それぞれの配置に応じた適切なタイミングで用紙の適切な部分を検出する必要がある。そのため、各センサからそれぞれに対応した適切なタイミングで出力信号を取り込むための制御を実現したり、用紙の適切な部分を検出するように各センサを配置するために、複雑な構成を採用する必要が生じる。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、少ないセンサと簡便な制御によって排紙台上の積載用紙の最上面位置の正しい状況を適切に検出することができる排紙装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１に記載した本発明の排紙装置は、
排紙台に排紙された用紙の先端位置をエンドフェンスにより規制して前記排紙台上に用紙を積載させ、積載用紙の最上面位置が基準位置に達した場合に前記排紙台を所定距離降下させる排紙装置において、
前記基準位置とその上下を含む所定高さ範囲において、用紙の排紙方向における前記排紙台の手前から該排紙台に向けて超音波を水平方向に発射し、検出対象からの反射波を受信する超音波センサと、
前記超音波の発射からの経過時間に対する前記反射波の受信レベルの変化に基づいて、前記最上面位置を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載した本発明の排紙装置によれば、排紙台上の積載用紙の最上面位置が基準位置の近傍に位置していると、超音波センサが基準高さを含む所定高さ範囲において水平方向に発射した超音波の反射波が、基準高さよりも下方の排紙方向における積載用紙の後端と、基準高さよりも上方のエンドフェンスから、超音波センサに届くようになる。
【００１１】
そして、積載用紙の後端とエンドフェンスとでは超音波センサからの往復距離が異なるので、超音波の反射波が超音波センサに戻るまでに時間差が生じる。このため、積載用紙の後端からの反射波とエンドフェンスからの反射波は、それぞれ異なる時間的位置において、それぞれの超音波の反射面積に応じたレベルで、超音波センサにより検出されることになる。
【００１２】
よって、単一の超音波センサが基準位置とその上下を含む所定高さ範囲において水平方向に発射した超音波の反射波を、その超音波センサで受信し、積載用紙の後端とエンドフェンスとの境界を積載用紙の最上面位置として検出するだけで、排紙台上の積載用紙の最上面位置の正しい状況を、簡便な制御により適切に検出することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載した本発明の排紙装置は、請求項１に記載した本発明の排紙装置において、前記検出手段はさらに、前記超音波の発射からの経過時間に対する前記反射波の受信レベルの変化に基づいて、水平方向における前記検出対象の位置の前記所定高さ範囲内における分布を検出し、該分布に基づいて、前記積載用紙にジャムが発生したか否かを判定する判定手段を兼ねることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載した本発明の排紙装置によれば、請求項１に記載した本発明の排紙装置において、排紙台上の積載用紙にジャムが発生すると、ジャムした用紙によって超音波が遮られる部分が生じる。このため、積載用紙の最上面位置よりも上方の部分において、反射波の大きさの分布、ひいては、反射波の大きさに対応する検出対象の水平方向における位置の分布に、変化が生じる。
【００１５】
よって、積載用紙の最上面位置よりも上方の部分における検出対象の水平方向における位置の分布に基づいて、ジャムの発生の有無を、積載用紙の最上面位置検出と同一の超音波センサが受信する反射波のレベルの分布を判定することにより適切に検出することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載した本発明の排紙装置は、請求項２に記載した本発明の排紙装置において、前記判定手段は、水平方向における前記検出対象の位置が、前記所定高さ範囲内において、前記積載用紙の後端位置と前記エンドフェンスとの間にも分布している場合に、前記積載用紙にジャムが発生したと判定することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載した本発明の排紙装置によれば、請求項２に記載した本発明の排紙装置において、排紙台上の積載用紙にジャムが発生すると、積載用紙の最上面位置よりも上方の部分に、エンドフェンスよりも手前に超音波を反射させる検出対象が、ジャムした用紙によって存在するようになる。
【００１８】
このため、超音波を反射する検出対象が排紙方向における積載用紙の後端とエンドフェンスとの間に分布しているか否かによって、積載用紙にジャムが発生したか否かを、積載用紙の最上面位置検出と同一の超音波センサが受信する反射波のレベルの分布を判定することにより適切に判定することができる。
【００１９】
また、請求項４に記載した本発明の排紙装置は、請求項２又は３に記載した本発明の排紙装置において、前記判定手段が前記積載用紙にジャムが発生したと判定した場合、前記排紙台に用紙を排紙する印刷装置に対して、用紙の排紙を停止させるためのジャム通知信号を出力する通知手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載した本発明の排紙装置によれば、請求項２又は３に記載した本発明の排紙装置において、排紙台上の積載用紙にジャムが発生した状態では、新たに排紙された用紙がジャムの規模を拡大させることになる。したがって、印刷装置にジャム発生を通知することで、印刷動作を印刷装置に中止させて新たな用紙の排紙を停止させ、ジャムの規模が拡大するのを防止することができる。
【００２１】
さらに、請求項５に記載した本発明の排紙装置は、請求項１、２、３又は４に記載した本発明の排紙装置において、前記超音波センサは、前記超音波及び前記反射波の経路上に配置した反射板を用いて、前記所定高さ範囲において、用紙の排紙方向における前記排紙台の手前から該排紙台に向けて前記超音波を水平方向に発射すると共に、前記検出対象からの前記反射波を受信することを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載した本発明の排紙装置によれば、請求項１、２、３又は４に記載した本発明の排紙装置において、反射板での反射により超音波や反射波の向きを経路の途中で変えると、超音波センサを検出対象から離して配置しなくても超音波や反射波の経路を延長することができる。したがって、回折波のキャンセル機能を有さず最短検出レンジが長い超音波センサを、装置を大型化することなく使用することができる。
【００２３】
なお、第１の変形例に係る排紙装置として、請求項１、２、３又は４に記載した本発明の排紙装置において、前記超音波センサは、前記エンドフェンスからの前記反射波の受信開始までに前記積載用紙の後端位置からの前記反射波の受信が終了するように、ブレーキパルスを付加した信号により駆動されて前記超音波を出力する構成としてもよい。
【００２４】
第１の変形例に係る排紙装置によれば、請求項１、２、３又は４に記載した本発明の排紙装置において、積載用紙が、例えば「はがき」のように前後端間寸法の短いものであると、超音波センサまでの往復距離が積載用紙の後端とエンドフェンスであまり変わらなくなる。このような場合には、積載用紙の後端からの反射波の受信レベルが下がりきる前にエンドフェンスからの反射波の受信レベルが増え始めて、両者が干渉することがある。
【００２５】
そして、先行する積載用紙の後端からの反射波と後続するエンドフェンスからの反射波とが干渉すると、特に後続のエンドフェンスからの反射波の受信レベルを精度良く検出できず、水平方向におけるエンドフェンスの位置検出精度が低下してしまう。
【００２６】
そこで、ブレーキパルスを付加した信号により超音波センサを駆動して、超音波送信素子の励振振動期間を短くし超音波乃至反射波の減衰を早める。これにより、積載用紙の後端からの反射波とエンドフェンスからの反射波とが干渉しないようにして、後続のエンドフェンスからの反射波の受信レベルを高い精度で検出し、水平方向におけるエンドフェンスの位置を精度良く検出することができる。
【００２７】
また、第２の変形例に係るとして、上述した各構成の排紙装置において、
前記超音波センサは、前記超音波を送信する送信素子から送信用ホーンを介して超音波を発射し、前記検出対象からの反射波を受信用ホーンを介して受信素子で受信するように構成されており、
前記送信用ホーン及び前記受信用ホーンは共通のホーン筐体を有しており、
前記ホーン筐体は、水平方向においてそれぞれの開口の位置を、前記超音波の波長をλとしたときに、下記の間隔ΔＬｈ、
ΔＬｈ＝λ×｛ｎ＋（１／４）｝  （但し、ｎは０以上の整数）
だけずらした、水平方向における寸法差が前記間隔ΔＬｈである２つの音響ホーン体を有しており、
前記２つの音響ホーン体は、前記開口側においてはスクリーンにより各音響ホーン体毎に仕切られており、かつ、前記送信素子や前記受信素子側においては互いに連通して共有音響空間を形成している、
構成としてもよい。
【００２８】
第２の変形例に係る排紙装置によれば、上述した各構成の排紙装置において、送信素子から送信された超音波は、送信用ホーンのホーン筐体の共有音響空間を経て２つの音響ホーン体をそれぞれ伝播し、水平方向にλ×｛ｎ＋（１／４）｝だけずれた各開口からそれぞれ検出対象に向けて送信される。このとき、超音波の一部は、各音響ホーン体の開口でそれぞれ回折して回折波となる。送信用ホーンの各音響ホーン体の開口でそれぞれ発生した回折波は、受信用ホーンの各音響ホーン体の開口でそれぞれ回折されて、受信用ホーンの共有音響空間に向けて伝播する。
【００２９】
ところで、ホーン筐体の各音響ホーン体は、水平方向において開口の位置がλ×｛ｎ＋（１／４）｝（但し、ｎは０以上の整数）だけずれている。そのため、伝播方向における各音響ホーン体の寸法もλ×｛ｎ＋（１／４）｝（但し、ｎは０以上の整数）だけ異なる。したがって、送信用ホーンの寸法が短い音響ホーン体の開口で発生して受信用ホーンの寸法が短い音響ホーン体の開口で回折し共有音響空間に向かう回折波の伝播距離は、その他の経路を経た回折波の伝播距離よりも、２×λ×｛ｎ＋（１／４）｝（但し、ｎは０以上の整数）だけ短いことになる。ここで、その他の経路とは、送信用ホーンの寸法が短い音響ホーン体から受信用ホーンの寸法が長い音響ホーン体を経る経路と、送信用ホーンの寸法が長い音響ホーン体から受信用ホーンの寸法が短い音響ホーン体を経る経路と、送信用ホーンと受信用ホーンとの双方とも寸法が長い音響ホーン体を経る経路である。
【００３０】
このように、伝播距離が２×λ×｛ｎ＋（１／４）｝だけ異なる２つの回折波は半波長だけ位相が異なる逆位相の音波であるので、受信用ホーンのホーン筐体の共有音響空間に到達すると干渉により減衰する。したがって、送信用ホーンの開口で発生した回折波を受信素子で受信される前に、受信用ホーンの共有音響空間で音圧の状態で減衰させて、検出対象の検出精度が低下するのを抑制することができる。特に、各伝播距離の回折波が同程度の振幅を有するようにすることで、回折波を相殺して検出対象の検出精度が低下するのを防止することができる。
【００３１】
そして、送信用ホーンと受信用ホーンのホーン筐体を開口の位置が異なる２つの音響ホーン体で構成することで、伝播距離の異なる逆位相の回折波を発生させて互いに減衰させるので、送信用ホーンと受信用ホーンとの開口間に間隔を設ける必要がない。このため、送信用と受信用の両ホーンを離間させずに回折波の影響による検出精度の低下を抑制することができ、最短検出レンジを遠くすることなく、近距離の検出対象までの距離や検出対象の有無を精度よく検出することができる。
【００３２】
このため、検出可能なレンジに近距離が含まれない超音波センサのように、排紙台（上の積載用紙の後端位置）を検出できるように排紙台から相当距離離して超音波センサを配置する必要をなくし、超音波センサの配置の制約による装置の大型化を避けることができる。
【００３３】
なお、第２の変形例に係る排紙装置の変形例として、前記ホーン筐体は、前記送信素子及び前記受信素子のうち少なくとも一方に対する前記スクリーンの位置を、水平方向と直交する上下方向に延在する面内において変更可能に構成されていてもよい。
【００３４】
そのように構成した場合、送信素子に対する送信用ホーンのスクリーンの位置と、受信素子に対する受信用ホーンのスクリーンの位置とのうち、少なくとも一方を、超音波や反射波の伝播方向と直交する面内で変更すると、送信用ホーンの各音響ホーン体の開口と受信用ホーンの各音響ホーンの開口との対向量（対向面積）が変化する。すると、送信用ホーンの各音響ホーン体の開口から受信用ホーンの各音響ホーンの開口にそれぞれ到達する回折波のボリュームが変化し、逆位相で受信用ホーンの共有音響空間にそれぞれ到達する各回折波の振幅が変化する。
【００３５】
したがって、逆位相で受信用ホーンの共有音響空間にそれぞれ到達する各回折波の振幅を一致させて、それらの回折波が共有音響空間において干渉する際に両回折波を相殺させる環境を、容易に実現させることができる。
【００３６】
また、第２の変形例及びその変形例の排紙装置において、前記共有音響空間は、前記伝播方向においてλ／２以上の寸法を有しているように構成してもよい。
【００３７】
そのように構成すれば、第２の変形例及びその変形例の排紙装置において、逆位相で受信用ホーンの共有音響空間に到達した２つの回折波が十分に干渉する空間容量を確保し、音圧状態での両回折波の減衰乃至相殺をより確実に実現させることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、少ないセンサと簡便な制御によって排紙台上の積載用紙の最上面位置の正しい状況を適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る排紙装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の超音波センサを用いた検出対象の測距装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】図２の測距装置で発生する各信号や音波のタイミングチャートである。
【図４】図２の超音波センサで発生する回折波を概念的に示す説明図である。
【図５】図４の回折波が検出対象の検出処理に及ぼす影響を示すもので、（ａ）は回折波と反射波を個別に示すグラフ、（ｂ）は回折波と反射波の合成波を示すグラフである。
【図６】図２の超音波センサの送信用ホーン及び受信用ホーンを構成するホーン筐体の概略構成を示す説明図である。
【図７】図２の超音波センサで発生する回折波の経路を具体的に示す説明図である。
【図８】（ａ）は図６の送信側の各音響ホーン体から受信側の各音響ホーン体に到達する回折波のボリュームを示す説明図、（ｂ）は経路を単純化した場合の各回折波の振幅の関係を示すグラフである。
【図９】図８中の回折波の一部の経路についての説明図である。
【図１０】図８の各経路の回折波が検出対象の検出処理に及ぼす影響を具体的に示すもので、（ａ）は各経路の回折波と反射波を個別に示すグラフ、（ｂ）は各回折波と反射波の合成波を示すグラフである。
【図１１】（ａ），（ｃ）は図６のホーン筐体の各音響ホーン体による音響路の対称性に相違がある場合の送信側の各音響ホーン体から受信側の各音響ホーン体に到達する回折波のボリュームを示す説明図、（ｂ），（ｄ）は（ａ），（ｃ）の各回折波の振幅を示すグラフ、（ｅ）は音響路の対称性を調整した場合の（ａ），（ｃ）の各回折波の振幅を示すグラフである。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は図１１に示す各音響ホーン体の音響路の対称性に関する調整パターンを示す説明図である。
【図１３】図２の超音波センサの送信用ホーン及び受信用ホーンを構成するホーン筐体の別例による概略構成を示す説明図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は図１３に示す各音響ホーン体の音響路の対称性に関する調整パターンを示す説明図である。
【図１５】図１の超音波センサがバースト出力する超音波と検出対象からの反射波の波形を示す説明図である。
【図１６】図１の排紙装置の電気的な概略構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６の駆動波生成部が生成する超音波センサの送信素子の駆動信号を示す説明図である。
【図１８】図１の超音波センサに対する積載用紙の最上面位置の相対高さ位置に応じた反射波の検波信号の信号レベルを示す説明図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は図１の積載用紙にジャムが発生していない場合と発生した場合の反射波の検波信号の信号レベルをそれぞれ示す説明図である。
【図２０】図１６の判定動作指示部が算出する誤差検出電圧値と超音波センサに対する積載用紙の最上面位置の実測値との関係を用紙のサイズ別に示すグラフである。
【図２１】図１６の判定動作指示部が行う積載用紙の最上面位置やジャム発生の判定内容を示す説明図である。
【図２２】（ａ）〜（ｅ）は図１６の状態監視ユニットや排紙台制御ユニットの制御に基づいて行われる図１のエンドフェンスの初期化動作を示す説明図である。
【図２３】（ａ）〜（ｅ）は図１６の状態監視ユニットや排紙台制御ユニットの制御に基づいて行われる図１の排紙台の初期化動作を示す説明図である。
【図２４】（ａ）は図２の超音波センサの超音波及び反射波の経路上に反射板を配置した場合を示す説明図、（ｂ）は
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本発明の一実施形態に係る排紙装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の排紙装置１００は、印刷装置２００のベルトプラテン２０１により搬送された印刷済の用紙Ｓが排紙される排紙口２０３に接続して使用される。そして、排紙装置１００は、排紙台１０１、エンドフェンス１０３、超音波センサ１０５、状態監視制御ユニット１０７、及び、排紙台制御ユニット１０９を有している。
【００４２】
前記排紙台１０１は、印刷装置２００の排紙口２０３から排紙された用紙Ｓが積載されるものである。この排紙台１０１は、排紙台１０１上に積載された用紙Ｓ（請求項中の積載用紙に相当）の最上面位置Ｈ１が基準位置Ｈｒｅｆまで上昇すると、公知のラックピニオン機構を含む不図示の昇降機構を介して後述するエレベータモータ１０１ａから伝達される動力により、所定距離降下される。
【００４３】
基準位置Ｈｒｅｆは、排紙口２０３から排紙されてエンドフェンス１０３に衝突した用紙Ｓが、排紙台１０１上の積載用紙Ｓの上に自然落下し適切に紙揃えされて積み重なるのに適した高さ位置に設定される。本実施形態では、排紙された用紙Ｓがエンドフェンス１０３に衝突するまで飛行する排紙口２０３の高さから５０ｍｍ程度下の高さを、基準位置Ｈｒｅｆとしている。
【００４４】
エンドフェンス１０３は、排紙台１０１の上面に設けられている。印刷装置２００の排紙口２０３から排紙されて排紙方向Ｘに飛翔する用紙Ｓは、このエンドフェンス１０３に先端が衝突して排紙台１０１上に落下する。即ち、エンドフェンス１０３は、排紙された用紙Ｓの排紙方向Ｘにおける先端位置を揃えて排紙台１０１上に積載させるものである。なお、エンドフェンス１０３は、排紙する用紙Ｓのサイズや向き（縦、横）に合わせて、後述するフェンスモータ１０１ｂによって、排紙方向Ｘにおける位置を移動させることができる。
【００４５】
超音波センサ１０５は、排紙台１０１よりも印刷装置２００の排紙口２０３側に固定して配置されている。この超音波センサ１０５は、上述した用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の基準位置Ｈｒｅｆとその上下を含む所定高さ範囲において、測距用の超音波を排紙台１０１側に向けて水平方向（排紙方向Ｘ）に発射し、検出対象からの反射波を受信する。この所定高さ範囲は、基準位置Ｈｒｅｆよりも所定距離低い位置を含んでいる。したがって、排紙台１０１が上述した所定距離降下した直後でも、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１は超音波が発射される所定高さ範囲内に存在する。
【００４６】
状態監視制御ユニット１０７は、超音波センサ１０５を駆動すると共に、超音波センサ１０５が受信した超音波の反射波から測定される超音波センサ１０５と検出対象との水平方向における距離に基づいて、排紙台１０１上の積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１やジャム発生状態を検出する。
【００４７】
排紙台制御ユニット１０９は、状態監視制御ユニット１０７の検出結果や、排紙台１０１がホームポジションである昇降範囲の下限位置にあることを検出する下限位置検出器１０１ｃの出力等に基づいて、エレベータモータ１０１ａによる排紙台１０１の昇降駆動やフェンスモータ１０１ｂによるエンドフェンス１０３の移動を制御する。
【００４８】
ここで、超音波センサ１０５を用いた検出対象までの距離の測定原理について説明する。図２は超音波センサを用いた検出対象の測距装置の概略構成を示す説明図である。図２に示す測距装置は、超音波センサ１と制御ユニット１０とを有している。
【００４９】
超音波センサ１は、超音波を送信する送信素子３から送信用ホーン５を介して検出対象２１に向けて超音波Ｕを発射し、検出対象２１からの反射波Ｒを受信用ホーン７を介して受信素子９で受信するものである。この超音波センサ１は、図１の超音波センサ１０５として用いることができる。
【００５０】
制御ユニット１０は、送信素子３を駆動する送信素子駆動部１１と、受信素子による受信信号を処理する受信信号処理部１３と、送信素子駆動部１１及び受信信号処理部１３の制御と検出対象２１までの距離算出を行う距離演算部１５とを有している。この制御ユニット１０は、図１の状態監視制御ユニット１０７として用いることができる。
【００５１】
図３のタイミングチャートに示すように、送信素子駆動部１１は予め定められた距離計測周期毎に、距離演算部１５の制御によって駆動信号Ｄｒを送信素子３に出力し、この駆動信号Ｄｒにより駆動された送信素子３は超音波Ｕを出力する。この超音波Ｕは検出対象２１で反射されて反射波Ｒとなり、受信素子９によって受信される。反射波Ｒを受信した受信素子９は受信信号（図示せず）を受信信号処理部１３に出力する。受信信号処理部１３は受信信号が所定の振幅以上のレベルで入力されている間、時間計測信号Ｔを距離演算部１５に出力する。
【００５２】
距離演算部１５は、送信素子３が超音波Ｕを出力し始めてから受信素子９が反射波Ｒを受信し始める（時間計測信号Ｔが距離演算部１５に入力され始める）までの時間差を、送信素子３の送信面３１及び受信素子９の受信面９１（共に図４参照）と検出対象２１との往復時間ｔとして算出する。そして、この往復時間ｔに音速を乗じて往復距離を算出し、その半値を検出対象２１までの距離の計測値として求める。
【００５３】
なお、送信素子駆動部１１が駆動信号Ｄｒを出力してから送信素子３が超音波Ｕを出力するまでの所要時間は、予め既知の値として距離演算部１５が保持している。したがって、距離演算部１５は、送信素子駆動部１１に駆動信号Ｄｒの出力を指示したタイミングと上述した所要時間から、送信素子３が超音波Ｕを出力し始めたタイミングを認識することができる。また、送信素子３の送信面３１及び受信素子９の受信面９１（共に図４参照）は同一平面上に位置しており、距離演算部１５は、この平面に対する法線方向、言い換えると、超音波Ｕや反射波Ｒの伝播方向について、検出対象２１までの距離を計測する。
【００５４】
図１の排紙装置１００に用いる超音波センサ１０５では、用紙Ｓの排紙方向（水平方向）Ｘが、図２に示す超音波Ｕや反射波Ｒの伝播方向となる。したがって、以下の説明では、超音波Ｕや反射波Ｒの伝播方向にも、図１の排紙装置１００における用紙Ｓの排紙方向と同じ「Ｘ」の符号を用いることにする。
【００５５】
ところで、送信素子３が送信した超音波Ｕが送信用ホーン５の先端の開口を通過する際には、図４の説明図に示すように、その一部が開口のエッジにおいて回折され、回折波Ｄｉとなる。この回折波Ｄｉの一部は、受信用ホーン７の先端の開口で再び回折されて、検出対象２１からの反射波Ｒと共に受信素子９へと向かう。
【００５６】
反射波Ｒと共に回折波Ｄｉが受信素子９で受信されると、図５（ａ）のグラフに示すように、反射波Ｒと回折波Ｄｉとが干渉し、図５（ｂ）のグラフに示すように、反射波Ｒとは波形が異なる合成波（干渉波）となる。ここで、反射波Ｒは回折波Ｄｉよりも経路が長いので、回折波Ｄｉよりも遅れて受信素子９で受信される。そこで、受信素子９が受信する合成波の振幅に対して回折波Ｄｉの振幅に応じたスライスレベルを設定すれば、合成波のうち反射波Ｒの成分が含まれていない冒頭の区間を非検出区間とすることができる。
【００５７】
一方、回折波Ｄｉと反射波Ｒとの干渉により回折波Ｄｉによる反射波Ｒの振幅変調が始まってからは、回折波Ｄｉと反射波Ｒとの位相差次第で合成波の振幅が変わるので、合成波の振幅がスライスレベルを超えるタイミングが一定しない。このことが検出対象２１の検出精度を低下させる原因となるので、従来は専ら、回折波Ｄｉを受信素子９側に入力させない方法が提案され続けてきた。
【００５８】
これに対して、図２に示す超音波センサ１では、回折波Ｄｉを受信素子９側に入力させない工夫をすることよりも、むしろ、回折波Ｄｉを積極的に利用して、結果的に反射波Ｒだけが受信素子９で受信されるようにしている。以下の説明でその詳細が明らかとなるが、この超音波センサ１によれば、上述したスライスレベルを設定した煩雑な信号処理が必要なく、近距離（干渉領域）の検出対象２１に関する検出精度の低下を抑制することができる。
【００５９】
そして、超音波センサ１では、送信用ホーン５や受信用ホーン７として、図６の説明図に示す同一形状のホーン筐体４０をそれぞれ用いている。ホーン筐体４０は、全体で略円錐台状を呈しており、ホーン筐体４０の中心軸方向に沿う平面によって２分割した半円錐台状の２つの音響ホーン体４１，４３を有している。各音響ホーン体４１，４３は、超音波Ｕや反射波Ｒの伝播方向Ｘに寸法差ΔＬｈ（請求項中の間隔に相当）を有している。各音響ホーン体４１，４３の寸法差ΔＬｈは、超音波Ｕの波長λの４分の１（λ／４）としてあり、この寸法差ΔＬｈだけ、両音響ホーン体４１，４３の先端の開口４１ａ，４３ａの位置がずれている。なお、上記寸法差ΔＬｈは、ΔＬｈ＝λ×｛ｎ＋（１／４）｝（但し、ｎは０以上の整数）を満たす寸法であれば、超音波Ｕの波長λの４分の１（λ／４）でなくてもよい。
【００６０】
２つの音響ホーン体４１，４３は、開口４１ａ，４３ａ側においてはスクリーン４５により各音響ホーン体４１，４３毎に仕切られて、独立した音響路を構成している。また、２つの音響ホーン体４１，４３の送信素子３や受信素子９側の部分は、スクリーン４５によって仕切られておらず、互いに連通して共有音響空間４７を形成している。
【００６１】
送信用ホーン５のホーン筐体４０と受信用ホーン７のホーン筐体４０は、円柱状の外形を有する送信素子３や受信素子９にそれぞれ直接又は基板を介して取り付けられる。このとき、図１１や図１２を参照して後述するホーン筐体４０の配置の調整を行えるように、送信素子３や受信素子９の周方向に各ホーン筐体４０を回転できるように取り付けることが望ましい。図６の取付状態では、各ホーン筐体４０のスクリーン４５は一直線上に位置しており、かつ、長寸の音響ホーン体４１と短寸の音響ホーン体４３とがスクリーン４５を挟んでそれぞれ同じ側に位置している。
【００６２】
超音波センサ１では、図７の説明図に示すように、送信用ホーン５としてホーン筐体４０を取り付けた送信素子３が超音波Ｕを送信すると、その一部が音響ホーン体４１，４３の各開口４１ａ，４３ａで回折し回折波Ａ１，Ａ２となる。各回折波Ａ１，Ａ２の一部は、受信用ホーン７として受信素子９に取り付けたホーン筐体４０の各開口４１ａ，４３ａでそれぞれ再び回折されて、各音響ホーン体４１，４３内を共有音響空間４７に向けて通過する。なお、図７では、図面の見やすさのため、音響ホーン体４１の輪郭と音響ホーン体４３の輪郭とを図中の上下にずらして示しているが、実際には両者の輪郭は重なる。
【００６３】
回折波Ａ１，Ａ２は、開口４１ａ，４３ａの位置が超音波Ｕの波長λの４分の１ずつずれている音響ホーン体４１，４３を送信側と受信側でそれぞれ通過するので、往復で波長λの２分の１だけ位相がずれた逆位相の音波となる。
【００６４】
また、図８（ａ）の説明図に示すように、送信側の音響ホーン体４１の開口４１ａで回折した回折波Ａ１の一部は、受信側の音響ホーン体４３の開口４３ａで回折して共有音響空間４７に向かう回折波Ａ１′となる。同様に、送信側の音響ホーン体４３の開口４３ａで回折した回折波Ａ２の一部は、受信側の音響ホーン体４１の開口４１ａで回折して共有音響空間４７に向かう回折波Ａ１″となる。これらの回折波Ａ１′，Ａ１″は、図９の説明図に示すように、送信側又は受信側において伝播方向Ｘの寸法が長い音響ホーン体４１を通過するので、送信側及び受信側共に音響ホーン体４１を通過する回折波Ａ１と同じ位相となる。このため、回折波Ａ１′，Ａ１″は、位相的には回折波Ａ１と一緒に取り扱うことができる。
【００６５】
そして、超音波センサ１では、送信側のホーン筐体４０から受信側のホーン筐体４０に回折する、互いに逆位相の回折波Ａ１（及び回折波Ａ１′，Ａ１″）と回折波Ａ２とを、受信側のホーン筐体４０の共有音響空間４７で干渉させ、減衰乃至相殺させるようにしている。
【００６６】
ここで、話の簡略化のため、図８（ａ）中の回折波Ａ１′，Ａ１″の存在を考慮せず、経路を回折波Ａ１，Ａ２のみに簡略化して、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置について説明する。図８（ａ）中の説明書きにあるように、送信側から受信側への音響ホーン体４１の実効的な音響路と、送信側から受信側への音響ホーン体４３の実効的な音響路とが対称である場合は、回折波Ａ１と回折波Ａ２のボリューム（振幅）は等しくなる。
【００６７】
この場合は、図８（ａ）に示すように、送信側と受信側の各音響ホーン体４１，４１（伝播方向Ｘにおけるホーン長さＬｈ（図６参照）が長い部分）の開口４１ａ，４１ａどうしが対向する面積が、送信側と受信側の各音響ホーン体４３，４３（伝播方向Ｘにおけるホーン長さＬｈ（図６参照）が短い部分）の開口４３ａ，４３ａどうしが対向する面積と等しくなるように、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０を配置することで、図８（ｂ）のグラフに示すように、同じ振幅の回折波Ａ１と回折波Ａ２を得ることができる。
【００６８】
同じ振幅の回折波Ａ１と回折波Ａ２が得られれば、図１０（ａ）のグラフに示すように、受信側のホーン筐体４０の共有音響空間４７に到達した逆位相の回折波Ａ１と回折波Ａ２とが干渉することで、図１０（ｂ）のグラフに示すように、両回折波Ａ１，Ａ２を相殺することができる。これにより、受信素子９に到達するのは反射波Ｒ（図１０（ａ），（ｂ）中のＢ波）のみとして、図２の距離演算部１５に、受信信号処理部１３からの時間計測信号Ｔに基づいて、検出対象２１までの距離を正しく計測させることができる。
【００６９】
これに対し、図１１（ａ），（ｃ）の説明図中の説明書きにあるように、送信側から受信側への音響ホーン体４１の実効的な音響路と、送信側から受信側への音響ホーン体４３の実効的な音響路とが非対称である場合は、回折波Ａ１と回折波Ａ２のボリューム（振幅）が相違する（回折波Ａ１のボリューム＞回折波Ａ２のボリューム、又は、回折波Ａ１のボリューム＜回折波Ａ２のボリューム）。
【００７０】
「回折波Ａ１のボリューム＞回折波Ａ２のボリューム」である場合は、図１１（ｂ）のグラフに示すように、回折波Ａ１の振幅が回折波Ａ２の振幅よりも大きくなってしまう。この場合は、図１１（ａ）に示すように、送信側と受信側の各音響ホーン体４１，４１の開口４１ａ，４１ａどうしが対向する面積よりも、送信側と受信側の各音響ホーン体４３，４３の開口４３ａ，４３ａどうしが対向する面積の方が大きくなるように、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置を調整する。
【００７１】
また、「回折波Ａ１のボリューム＜回折波Ａ２のボリューム」である場合は、図１１（ｄ）のグラフに示すように、回折波Ａ１の振幅よりも回折波Ａ２の振幅が大きくなってしまう。この場合は、図１１（ｃ）に示すように、送信側と受信側の各音響ホーン体４１，４１の開口４１ａ，４１ａどうしが対向する面積の方が、送信側と受信側の各音響ホーン体４３，４３の開口４３ａ，４３ａどうしが対向する面積よりも大きくなるように、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置を調整する。
【００７２】
上述したように送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置を調整すると図１１（ｅ）のグラフに示すように、同じ振幅の回折波Ａ１と回折波Ａ２を得ることができる。これにより、受信側のホーン筐体４０の共有音響空間４７で回折波Ａ１と回折波Ａ２とを相殺し、反射波Ｒのみを受信素子９に到達させて、図２の距離演算部１５に検出対象２１までの距離を正しく計測させることができる。
【００７３】
なお、共有音響空間４７における逆位相の回折波（上述の説明の場合は回折波Ａ１，Ａ２）の干渉による相殺を確実に実現させる観点から、伝播方向Ｘにおける共有音響空間４７の寸法（図６のスクリーン長さＬｓ）は、超音波Ｕや反射波Ｒの半波長（λ／２）以上とすることが望ましい。
【００７４】
以上の説明では、説明の便宜上回折波Ａ１′，Ａ１″の存在を考慮しなかったが、実際には、これらの回折波Ａ１′，Ａ１″の分だけ回折波Ａ１のボリュームが増える訳であるから、それによる回折波Ａ１の実質的な振幅増加分を考慮して、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置を決定し、あるいは、調整する必要がある。
【００７５】
なお、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置調整には、いくつかパターンがある。例えば、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，４０の配置を、図１２（ａ）の説明図に示すように、双方のスクリーン４５が一直線上に位置するデフォルトの配置から調整する場合は、図１２（ｂ），（ｃ）に示すように一方のホーン筐体４０のみを調整するパターンと、図１２（ｄ），（ｅ）に示すように両方のホーン筐体４０を調整するパターンとがある。
【００７６】
このような調整を適宜行うことで、回折波Ａ１の振幅（回折波Ａ１′，Ａ１″の分を含む）と回折波Ａ２の振幅とを一致させればよい。
【００７７】
以上に説明した超音波センサ１によれば、送信用ホーン５や受信用ホーン７として、超音波Ｕや反射波Ｒの伝播方向Ｘに、超音波Ｕの波長λの４分の１（λ／４）の寸法差ΔＬｈがある２つの音響ホーン体４１，４３を有するホーン筐体４０を用いた。そして、送信側と受信側との間で逆位相の回折波Ａ１の振幅（回折波Ａ１′，Ａ１″の分を含む）と回折波Ａ２の振幅とを一致させて、両回折波Ａ１，Ａ２（回折波Ａ１′，Ａ１″の分を含む）を、受信素子９の手前の、スクリーン４５で音響ホーン体４１，４３毎に仕切られていないホーン筐体４０の共有音響空間４７において相殺させる構成とした。
【００７８】
このため、送信用ホーン５の開口と受信用ホーン７の開口との間（送信側と受信側の各ホーン筐体４０の音響ホーン体４１，４３の開口４１ａ，４３ａどうしの間）に間隔を設ける必要がない。よって、送信用と受信用の両ホーン５，７を離間させずに回折波Ａ１，Ａ２（回折波Ａ１′，Ａ１″を含む）の影響により検出対象２１までの距離等の検出精度が低下するのを抑制することができる。即ち、最短検出レンジを遠くすることなく、近距離の検出対象２１までの距離や検出対象２１の有無を精度よく検出することができる。
【００７９】
なお、ホーン筐体の形状は、上述したような全体で略円錐台状を呈する形状に限らず、田尾問えば、略多角錐状等他の形状でもよい。例えば、図１３に示すように、正四角錐状のホーン筐体５０を、ホーン筐体５０の中心軸方向に沿う平面によって２分割した長方形の断面を有する２つの音響ホーン体５１，５３で構成してもよい。この場合、各音響ホーン体５１，５３は、超音波Ｕの波長λの４分の１（λ／４）の寸法差ΔＬｈ（請求項中の間隔に相当）を、超音波Ｕや反射波Ｒの伝播方向Ｘに有し、この寸法差ΔＬｈだけ、両音響ホーン体５１，５３の先端の開口５１ａ，５３ａの位置がずれている。なお、音響ホーン体５１，５３の寸法差ΔＬｈも音響ホーン体４１，４３の場合と同様に、ΔＬｈ＝λ×｛ｎ＋（１／４）｝（但し、ｎは０以上の整数）を満たす寸法であれば、超音波Ｕの波長λの４分の１（λ／４）でなくてもよい。
【００８０】
また、２つの音響ホーン体５１，５３は、開口５１ａ，５３ａ側においてはスクリーン５５により各音響ホーン体５１，５３毎に仕切られて、独立した音響路を構成している。また、２つの音響ホーン体５１，５３の送信素子３や受信素子９側の部分は、スクリーン５５によって仕切られておらず、互いに連通して共有音響空間５７を形成している。
【００８１】
この共有音響空間５７も、逆位相の回折波の干渉（例えば、回折波Ａ１，Ａ１′，Ａ１″と回折波Ａ２との干渉）による相殺を確実に実現させる観点から、伝播方向Ｘにおける共有音響空間５７の寸法（図１３のスクリーン長さＬｓ）は、超音波Ｕや反射波Ｒの半波長（λ／２）以上とすることが望ましい。
【００８２】
このような形状のホーン筐体５０でも、上述したホーン筐体４０が発揮した効果と同様の効果を得ることができる。なお、送信側から受信側への音響ホーン体５１の実効的な音響路と、送信側から受信側への音響ホーン体５３の実効的な音響路とが対称でない場合は、送信素子３や受信素子９に対する各ホーン筐体５０，５０の配置を調整すればよい。
【００８３】
例えば、送信側と受信側の各ホーン筐体５０，５０の配置を、図１４（ａ）の説明図に示すように、双方のスクリーン５５が一直線上に位置するデフォルトの配置から調整する場合は、図１４（ｂ），（ｃ）に示すように一方のホーン筐体５０のみを断面平行四辺形状に変形させて調整したり、図１４（ｄ），（ｅ）に示すように両方のホーン筐体５０を断面平行四辺形状に変形させて調整することができる。
【００８４】
なお、予め、送信側から受信側への音響ホーン体４１，５１の実効的な音響路と、送信側から受信側への音響ホーン体４３，５３の実効的な音響路とが対称となるように、送信側と受信側の各ホーン筐体４０，５０をそれぞれ送信素子３や受信素子９に取り付けて、以後その状態を維持できるのであれば、送信素子３や受信素子９に対するホーン筐体４０，５０の配置を調整するための構成は、省略してもよい。
【００８５】
また、逆位相の回折波Ａ１，Ａ２（回折波Ａ１′，Ａ１″を含む）を干渉により許容範囲以下に減衰させることができるのであれば、伝播方向Ｘにおける共有音響空間４７，５７の寸法を、超音波Ｕや反射波Ｒの半波長（λ／２）未満としてもよい。
【００８６】
図１の排紙装置１００では、以上に説明した図２の超音波センサ１を超音波センサ１０５として用いる。したがって、超音波センサ１０５は、図２の超音波センサ１の送信素子３、送信用ホーン５、受信用ホーン７、及び、受信素子９と同様の構成による送信素子１０５ａ、送信用ホーン１０５ｂ、受信用ホーン１０５ｃ、及び、受信素子１０５ｄを有している。
【００８７】
図１５の説明図中に示すように、送信素子１０５ａは、測距用の超音波Ｕを一定間隔おきにバースト出力し、受信素子１０５ｄは、検出対象（図示せず）からの反射波Ｒを、検出対象までの往復距離に応じた時間だけ超音波Ｕの出力から遅れて受信する。
【００８８】
送信素子１０５ａが出力する超音波Ｕは、図１５の左下に示すように、交流の方形波状を呈している。また、受信素子１０５ｄが受信する反射波Ｒは、図１５の右下に示すように、振幅が増加した後に徐々に減少する正弦波状となる。そして、反射波Ｒの振幅が一定以上に増えた時点における超音波Ｕの出力からの経過時間Ｔｅに音速を乗じたのが、検出対象までの往復距離となる。
【００８９】
また、図１の排紙装置１００では、上述した図２の制御ユニット１０として、状態監視制御ユニット１０７を用いる。状態監視制御ユニット１０７は、図１６のブロック図に示すように、集積回路で構成される組込型ＣＰＵ１１１と、ディスクリート回路で構成される駆動波生成部１１３、受信波増幅部１１５、及び、ＡＭ波（エンベロープ）検波部１１７とを有している。
【００９０】
駆動波生成部１１３は、交流の方形波状で超音波Ｕを出力させるための駆動信号Ｄｒを生成して送信素子１０５ａに出力する。駆動波生成部１１３は、逆位相の２つのパルス信号１１３ａ，１１３ｂから交流の方形波１１３ｃ（駆動信号Ｄｒ）を生成する単電源Ｈブリッジ型デバイスで構成することができる。
【００９１】
受信波増幅部１１５は、検出対象（図示せず）からの反射波Ｒを受信した受信素子１０５ｄの正弦波状の受信信号を、検出対象を検出する処理に適したレベルに増幅する。
【００９２】
ＡＭ波検波部１１７は、増幅した受信信号を復調して包絡線Ｅを取り出し、包絡線レベルに応じた検波信号を出力する。この検波信号のレベルが一定以上に増えた時点で、超音波Ｕの出力からの経過時間Ｔｅを測定することで、反射波Ｒの元となる超音波Ｕが照射された検出対象からの距離を特定することができる。さらに、特定した距離を既知の検出対象の距離と照合することで、超音波Ｕの発射レンジ（エリア）内に存在する検出対象を特定することができる。
【００９３】
ここで、駆動波生成部１１３が生成する駆動信号Ｄｒにより駆動された送信素子１０５ａからの超音波Ｕは、先に説明したように、排紙台１０１の積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の基準位置Ｈｒｅｆとその上下を含む所定高さ範囲（図１中の超音波Ｕの照射範囲）に発射される。この超音波Ｕの照射範囲は、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が存在する範囲である、基準位置Ｈｒｅｆからその所定距離（排紙台１０１の降下ストローク）下方の位置までを含んでいる。したがって、図１７（ａ）の説明図に示すように、受信素子１０５ｄは少なくとも、排紙方向Ｘにおける積載用紙Ｓの後端Ｓｒ（位置Ａ）からの反射波Ｒと、積載用紙Ｓの最上面の上方に露出するエンドフェンス１０３（位置Ｂ）からの反射波Ｒとを受信する。
【００９４】
受信素子１０５ｄが各反射波Ｒを受信するタイミングには、積載用紙Ｓの後端Ｓｒとエンドフェンス１０３との超音波センサ１０５までの往復距離の差に応じたずれが生じる。このとき、積載用紙Ｓが、例えば「はがき」のように前後端間寸法の短いものであると、超音波センサ１０５までの往復距離が積載用紙Ｓの後端Ｓｒとエンドフェンス１０３とであまり変わらなくなる。このような場合には、図１７（ｂ）の説明図に示すように、積載用紙Ｓの後端Ｓｒからの反射波Ｒの受信レベルが下がりきる前に、エンドフェンス１０３からの反射波Ｒの受信レベルが増え始めて、両者が干渉することがある。
【００９５】
そして、先行する積載用紙Ｓの後端Ｓｒからの反射波Ｒと後続するエンドフェンス１０３からの反射波Ｒとが干渉すると、特に後続のエンドフェンス１０３からの反射波Ｒについて、その検波信号レベルが一定以上に増えた時点をＡＭ波検波部１１７が精度良く検出できなくなる。
【００９６】
そこで、本実施形態では、送信素子１０５ａの駆動信号Ｄｒの終盤部分に、図１７（ｃ）の説明図に示すように、逆相パルス部分（ブレーキパルス）を設けて反射波Ｒの減衰を早め、積載用紙Ｓの後端Ｓｒからの反射波Ｒとエンドフェンス１０３からの反射波Ｒとが干渉しないようにしている。これにより、後続のエンドフェンス１０３からの反射波Ｒについても、その検波信号レベルが一定以上に増えた時点をＡＭ波検波部１１７が高い精度で検出することができる。
【００９７】
図１８の説明図には、超音波センサ１０５に対する積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の相対高さ位置に応じた反射波Ｒの検波信号の信号波形を示している。受信素子１０５ｄが受信する反射波Ｒは、図１７を参照して説明したように、超音波センサ１０５に近い積載用紙Ｓの後端Ｓｒから先に受信される反射波成分Ｒｓｒと、超音波センサ１０５から遠いエンドフェンス１０３から遅れて受信される反射波成分Ｒ１０３とを含んでいる。両反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３の間には、排紙方向（水平方向）Ｘにおける超音波センサ１０５からの往復距離の差に応じた時間差が生じる。
【００９８】
反射波Ｒの検波信号における各反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３の信号レベルは、超音波センサ１０５に対する積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の相対高さ位置に応じて変化する。これは、超音波センサ１０５の送信素子１０５ａが発射する超音波Ｕが積載用紙Ｓの後端Ｓｒとエンドフェンス１０３とにそれぞれ照射される割合が、超音波センサ１０５に対する積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の相対高さ位置に応じて変化するからである。
【００９９】
例えば、排紙台１０１が昇降しないまま排紙台１０１への用紙Ｓの排紙が進行すると、排紙台１０１上の積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１は、図１８中の左側に記載したように、基準位置Ｈｒｅｆよりも低い状態（状態：−）、基準位置Ｈｒｅｆと一致する状態（状態：０）、基準位置Ｈｒｅｆよりも高い状態（状態：＋）と順次変化する。積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が高い位置へと順次変化すると、積載用紙Ｓの後端Ｓｒとエンドフェンス１０３とにそれぞれ超音波Ｕが照射される割合の変化に伴って、反射波成分Ｒｓｒの信号レベルが増え、反射波成分Ｒ１０３の信号レベルが減る。
【０１００】
図１８中の中央には、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が基準位置Ｈｒｅｆから５ｍｍ低い位置、２．５ｍｍ低い位置、基準位置Ｈｒｅｆと同じ位置、基準位置Ｈｒｅｆから２．５ｍｍ高い位置、基準位置Ｈｒｅｆから５ｍｍ高い位置へと順次変化した場合の、各反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３の信号レベルを示している。これに示すように、反射波成分Ｒｓｒの信号レベルは、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が高いほど大きく、反射波成分Ｒ１０３の信号レベルは、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が高いほど小さい。したがって、反射波Ｒの検波信号における両反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３の信号レベルに基づいて、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を特定することができる。
【０１０１】
そこで、図１８中の右側に記載したように、各反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３が反射波Ｒの検波信号上に現れる区間Ａ，Ｂを、超音波センサ１０５と積載用紙Ｓの後端Ｓｒとの往復距離や、超音波センサ１０５とエンドフェンス１０３との往復距離に基づいて決定する。これにより、反射波Ｒの検波信号から両反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３の信号レベルをそれぞれ取得することができる。
【０１０２】
また、排紙台１０１上の積載用紙Ｓにジャムが発生すると、反射波Ｒの検波信号上に現れる反射波成分に変化が生じる。即ち、図１９（ａ）の説明図に示すように、積載用紙Ｓにジャムが発生していない状態では、超音波センサ１０５からの超音波Ｕの反射波Ｒの検波信号上には、区間Ａ，Ｂに積載用紙Ｓの後端Ｓｒやエンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３が現れる。
【０１０３】
しかし、例えば図１９（ｂ）の説明図に示すように、用紙Ｓの先端がエンドフェンス１０３に乗り上げるようなジャムが発生すると、ジャムした用紙Ｓに遮られてエンドフェンス１０３に超音波Ｕが照射されなくなる。したがって、超音波センサ１０５（の受信素子１０５ｄ）に戻る反射波Ｒは積載用紙Ｓの後端Ｓｒのみとなり、エンドフェンス１０３からは反射波Ｒが超音波センサ１０５（の受信素子１０５ｄ）に戻らなくなる。このため、反射波Ｒの検波信号上に現れる反射波成分は、積載用紙Ｓの後端Ｓｒからの反射波成分Ｒｓｒのみとなり、エンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒ１０３は現れなくなる。
【０１０４】
また、例えば図１９（ｃ）の説明図に示すように、用紙Ｓの後端Ｓｒが印刷装置２００の排紙口２０３（図１９（ｃ）中では図示せず）に引っかかる等したジャムが発生すると、ジャムした用紙Ｓに遮られてエンドフェンス１０３に超音波Ｕが照射されなくなる。また、ジャムした用紙Ｓの排紙方向Ｘにおける中央部分が積載用紙Ｓの後端Ｓｒ寄りにおいて積載用紙Ｓから浮き、この部分に照射された超音波Ｕの反射波Ｒが超音波センサ１０５（の受信素子１０５ｄ）に戻るようになる。したがって、反射波Ｒの検波信号上には、積載用紙Ｓの後端Ｓｒからの反射波成分Ｒｓｒが区間Ａに現れる他、ジャムした用紙Ｓからの反射波成分Ｒｊａｍ１が、区間Ａと区間Ｂの間の区間Ａ寄りの区間Ｃに現れる。
【０１０５】
さらに、例えば図１９（ｄ）の説明図に示すように、積載用紙Ｓ上でめくれ上がった用紙Ｓの後端Ｓｒに次の用紙Ｓが乗り上げたジャムが発生すると、めくれ上がった用紙Ｓに遮られてエンドフェンス１０３に超音波Ｕが照射されなくなる。また、めくれ上がった用紙Ｓやその上に乗り上げた用紙Ｓに照射された超音波Ｕの反射波Ｒが超音波センサ１０５（の受信素子１０５ｄ）に戻るようになる。したがって、反射波Ｒの検波信号上には、積載用紙Ｓの後端Ｓｒからの反射波成分Ｒｓｒが区間Ａに現れる他、めくれ上がった用紙Ｓや乗り上げた用紙Ｓからの反射波成分Ｒｊａｍ２，Ｒｊａｍ３が、区間Ｃと、区間Ｃよりも区間Ｂ寄りの区間Ｄに現れる。
【０１０６】
用紙Ｓのジャムには他にも色々なパターンがあるが、図１９（ｂ）〜（ｄ）の例を見てもわかるように、積載用紙Ｓ上で用紙Ｓのジャムが発生すると、反射波Ｒの検波信号上の区間Ｂ〜Ｄのどこかで、何某かの信号レベル変化が生じる。
【０１０７】
そこで、図１９（ａ）〜（ｄ）の右側に記載したように、用紙Ｓのジャムが発生したときに信号レベル変化が反射波Ｒの検波信号上に現れる区間Ｃ，Ｄを、区間Ａ，Ｂに加えて、超音波Ｕが反射される位置と超音波センサ１０５との往復距離に基づいて決定する。これにより、反射波Ｒの検波信号から用紙Ｓのジャム発生に伴う各反射波成分Ｒｊａｍ１〜Ｒｊａｍ３の信号レベルをそれぞれ取得することができる。
【０１０８】
再び状態監視制御ユニット１０７の構成の説明に戻る。図１６に示すように、組込型ＣＰＵ１１１は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、送信（駆動）制御部１１１ａ、距離演算部１１１ｂ、受信波レベル取込（Ａ／Ｄ変換）部１１１ｃ、受信波レベル（ピーク値）検出部１１１ｄ、判定動作指示部１１１ｅ、及び、排紙台制御信号生成部１１１ｆを実装する。
【０１０９】
送信制御部１１１ａは、超音波センサ１０５の送信素子１０５ａによる超音波Ｕの送信を制御する。そのために、送信制御部１１１ａは、超音波Ｕのバースト出力タイミングに合わせて駆動波生成部１１３に、駆動信号Ｄｒ（交流の方形波１１３ｃ）の元となる逆位相の２つのパルス信号１１３ａ，１１３ｂを出力する。
【０１１０】
距離演算部１１１ｂは、送信制御部１１１ａが駆動波生成部１１３にパルス信号１１３ａ，１１３ｂを出力したタイミングを基準にして、各反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３，Ｒｊａｍ１，Ｒｊａｍ２，Ｒｊａｍ３を取得するために反射波Ｒの検波信号をサンプリングするタイミング（図１６中の区間Ａ〜Ｄ）を算出する。
【０１１１】
受信波レベル取込（Ａ／Ｄ変換）部１１１ｃは、ＡＭ波検波部１１７が出力する反射波Ｒの検波信号の各区間Ａ〜Ｄを、距離演算部１１１ｂが算出したタイミングでサンプリングしてＡ／Ｄ変換する。
【０１１２】
受信波レベル（ピーク値）検出部１１１ｄは、受信波レベル取込部１１１ｃによりＡ／Ｄ変換した反射波Ｒの検波信号の各区間Ａ〜Ｄにおけるピーク値を検出し、メモリに記憶する。このメモリは、例えば、組込型ＣＰＵ１１１に内蔵されたＲＡＭ（図示せず）によって構成することができる。
【０１１３】
判定動作指示部１１１ｅは、受信波レベル検出部１１１ｄが検出した反射波Ｒの検波信号の各区間Ａ〜Ｄにおけるピーク値（のデジタル値）を用いて、超音波Ｕの発射レンジ（エリア）内に存在する積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を判定し、また、ジャムの発生を判定する。
【０１１４】
ここで、判定動作指示部１１１ｅが反射波Ｒの検波信号のピーク値を用いて行う判定のやり方について説明する。
【０１１５】
まず、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の判定には、区間Ａ，Ｂの各ピーク値（ＡＭ＿Ａｐ［Ｖ（ボルト）］，ＡＭ＿Ｂｐ［Ｖ］）を用いる。このとき、各ピーク値には、超音波センサ１０５と積載用紙Ｓの後端Ｓｒやエンドフェンス１０３との距離に応じた反射波Ｒの減衰分を補正（又は補償）するために、それぞれに対応した係数Ｋｌ＿Ａ，Ｋｌ＿Ｂを乗じる。
【０１１６】
なお、本実施形態の排紙装置１００では、排紙方向Ｘにおけるエンドフェンス１０３の位置が、積載用紙Ｓの後端Ｓｒが超音波センサ１０５から３０ｍｍの位置となるように調整される。そこで、本実施形態では、超音波センサ１０５と積載用紙Ｓの後端Ｓｒとの距離に対応する係数Ｋｌ＿Ａを、用紙Ｓのサイズに拘わらず、一律にＫｌ＿Ａ（３０ｍｍ）＝１としている。
【０１１７】
一方、エンドフェンス１０３は、積載用紙Ｓの後端Ｓｒの位置から排紙方向Ｘにおける用紙Ｓの寸法分離れた位置となる。このため、Ｋｌ＿Ｂは用紙Ｓのサイズ毎に決定される。本実施形態では、用紙ＳがＡ４横（排紙方向Ｘにおける寸法＝２１０ｍｍ）である場合、超音波センサ１０５とエンドフェンス１０３との距離（３０ｍｍ＋２１０ｍｍ）に対応する係数Ｋｌ＿Ｂを、Ｋｌ＿Ｂ（２４０ｍｍ）＝１．５としている。また、用紙ＳがＡ３縦（排紙方向Ｘにおける寸法＝４２０ｍｍ）である場合、超音波センサ１０５とエンドフェンス１０３との距離（３０ｍｍ＋４２０ｍｍ）に対応する係数Ｋｌ＿Ｂを、Ｋｌ＿Ｂ（４５０ｍｍ）＝２としている。
【０１１８】
上述した係数Ｋｌ＿Ａ，Ｋｌ＿Ｂを対応する区間Ａ，Ｂの各ピーク値ＡＭ＿Ａｐ，ＡＭ＿Ｂｐに乗じて、判定動作指示部１１１ｅは、超音波センサ１０５と積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１との距離に対応する誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］として、下式、
ＡＭ＿ＡＢｐ＝（ＡＭ＿Ａｐ×Ｋｌ＿Ａ）−（ＡＭ＿Ｂｐ×Ｋｌ＿Ｂ）
を算出する。そして、算出した誤差検出電圧値からテーブルや換算式等を用いて、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を、超音波センサ１０５に対する相対位置として判定する。
【０１１９】
図２０は、判定動作指示部１１１ｅが算出する誤差検出電圧値と超音波センサ１０５に対する積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１の実測値との関係を用紙Ｓのサイズ（Ａ３，Ａ４）別に示すグラフである。このグラフに示すように、超音波センサ１０５と積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１との距離に対応する誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］の値は、用紙Ｓのサイズが異なってもほぼ同じ値となる。そこで、この最上面位置Ｈ１と誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］との関係をテーブル化したり換算式化する等して利用することで、判定動作指示部１１１ｅにより積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を判定することができる。
【０１２０】
次に、積載用紙Ｓのジャム発生の判定には、区間Ａ〜Ｄの各ピーク値（ＡＭ＿Ａｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｂｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｃｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｄｐ［Ｖ］）を用いる。具体的には、２つの判別式を用いる。
【０１２１】
１つ目の判別式（判別式１）は、区間Ａ，Ｂの各ピーク値（ＡＭ＿Ａｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｂｐ［Ｖ］）の合計値が、判定基準値Ｃｍｐ＿ＡＢｐよりも大きいか否かを判別する下式、
ｉｆ（ＡＭ＋ＡＢｐ＞Ｃｍｐ＿ＡＢｐ）→”ＯＫ”（Ｔｒｕｅの場合）
ｅｌｓｅ”ＮＧ”（Ｆａｌｓｅの場合）
但し、ＡＭ＋ＡＢｐ＝ＡＭ＿Ａｐ＋ＡＭ＿Ｂｐ
である。
【０１２２】
上述した判別式１をジャム発生の判定に用いる理由は、先に図１９（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明したように、積載用紙Ｓにジャムが発生すると、エンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒ１０３が反射波Ｒの検波信号の区間Ｂ上に現れなくなり、区間Ａ，Ｂの各ピーク値（ＡＭ＿Ａｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｂｐ［Ｖ］）の合計値が減少するからである。したがって、これを考慮して判定基準値Ｃｍｐ＿ＡＢｐを決定する必要がある。
【０１２３】
２つめの判別式（判別式２）は、区間Ｃ，Ｄの各ピーク値（ＡＭ＿Ｃｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｄｐ［Ｖ］）の合計値が、判定基準値Ｃｍｐ＿ＣＤｐよりも小さいか否かを判別する下式、
ｉｆ（ＡＭ＋ＣＤｐ＜Ｃｍｐ＿ＣＤｐ）→”ＯＫ”（Ｔｒｕｅの場合）
ｅｌｓｅ”ＮＧ”（Ｆａｌｓｅの場合）
但し、ＡＭ＋ＣＤｐ＝ＡＭ＿Ｃｐ＋ＡＭ＿Ｄｐ
である。
【０１２４】
上述した判別式２をジャム発生の判定に用いる理由は、先に図１９（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明したように、積載用紙Ｓにジャムが発生すると、ジャムした用紙Ｓからの反射波成分Ｒｊａｍ１〜Ｒｊａｍ３が区間Ｃ，Ｄ上に現れるようになり、区間Ｃ，Ｄの各ピーク値（ＡＭ＿Ｃｐ［Ｖ］，ＡＭ＿Ｄｐ［Ｖ］）の合計値が増加するからである。したがって、これを考慮して判定基準値Ｃｍｐ＿ＣＤｐを決定する必要がある。
【０１２５】
そして、判定動作指示部１１１ｅは、判別式１，２の両方で”ＯＫ”だった場合に「ジャム発生なし（正常動作）」と判別し、判別式１，２のどちらか一方でも”ＮＧ”だった場合に「ジャム発生」と判別する。判別結果が「正常動作」の場合に判定動作指示部１１１ｅは、誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］から判定した積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を排紙台制御信号生成部１１１ｆに通知する。
【０１２６】
一方、判別結果が「ジャム発生」の場合に判定動作指示部１１１ｅは、印刷装置２００の制御ユニット（図示せず）にジャム発生を通知する。これにより、排紙口２０３からの用紙Ｓの排紙を停止させて（印刷装置２００に印刷動作を中止させて）、ジャムが発生した排紙台１０１上の積載用紙Ｓに新たに排紙された用紙Ｓがジャムの規模を拡大させるのを防止することができる。
【０１２７】
本実施形態では、判別式１の判定基準値Ｃｍｐ＿ＡＢｐや判別式２の判定基準値Ｃｍｐ＿ＣＤｐを、用紙ＳがＡ４横（排紙方向Ｘにおける寸法＝２１０ｍｍ）であるものとして、それぞれ１２ｍｍ、１０ｍｍとしている。これらの判定基準値Ｃｍｐ＿ＡＢｐ，Ｃｍｐ＿ＣＤｐを用いて、図１９（ａ）〜（ｄ）の各状態において判別式１，２によりジャム発生を判別したところ、図２１の説明図に示すように、正しい判別結果が得られた。
【０１２８】
なお、エンドフェンス１０３に衝突した用紙Ｓが自然落下して排紙台１０１上に積載される過程では、上述した判別式１，２を用いたジャム発生の判定が一時的に「ジャム発生」となる状況が起こりえる。そこで、判定動作指示部１１１ｅが所定回数連続して「ジャム発生」と判定した場合に、ジャム発生の判定を確定させて印刷装置２００の制御ユニットへの通知等を実行するようにしてもよい。
【０１２９】
ちなみに、判定動作指示部１１１ｅによる判定は、超音波センサ１０５の送信素子１０５ａが超音波Ｕをバースト出力する毎に行われる。本実施形態の排紙装置１００の場合、超音波Ｕの出力間隔は１２．５ｍｓｅｃであるから、排紙台１０１に対する排紙速度が８００ｍｍ／ｓｅｃであり、用紙Ｓどうしの排紙間隔が４０ｍｍであるとすると、用紙Ｓ（Ａ４横、排紙方向Ｘの寸法＝２１０ｍｍ）が１枚排紙される間に超音波Ｕの出力と判定動作指示部１１１ｅによる判定が、２５回行われることになる。したがって、判定動作指示部１１１ｅが所定回数連続して「ジャム発生」と判定することを、確実にジャムが発生したと判定する条件としても、動作上何ら支障はない。
【０１３０】
図１６に示す排紙台制御信号生成部１１１ｆは、判定動作指示部１１１ｅが判定した積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が基準位置Ｈｒｅｆの高さ以上となった否かを判定する。そして、基準位置Ｈｒｅｆの高さ以上となった場合に、排紙台制御ユニット１０９を通じてエレベータモータ１０１ａを駆動させて、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が基準位置Ｈｒｅｆに一致するまで排紙台１０１を降下させる。排紙台１０１の降下後に積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が基準位置Ｈｒｅｆの高さ以上となった場合に、排紙台制御信号生成部１１１ｆは、排紙台１０１を再び、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１が基準位置Ｈｒｅｆに一致するまで降下させる。
【０１３１】
これにより、排紙口２０３から排紙された用紙Ｓが、エンドフェンス１０３に衝突するまで排紙方向Ｘに飛翔し自然落下して、積載用紙Ｓ上に後端Ｓｒを揃えて積載される状態を、用紙Ｓの積載数が増えても継続して維持することができる。
【０１３２】
なお、排紙台１０１はホームポジションである下限位置までしか降下できない。そのため、排紙台１０１が降下中に下限位置に達して下限位置検出器１０１ｃにより検出された場合は、判定動作指示部１１１ｅが、排紙台制御ユニット１０９を通じて排紙台１０１の降下を停止させる。また、判定動作指示部１１１ｅは、印刷装置２００の制御ユニット（図示せず）に印刷動作の中止を通知し、印刷装置２００側において、排紙台１０１の積載用紙Ｓがフル状態になったことをオペレータに報知させる。
【０１３３】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態の排紙装置１００では、組込型ＣＰＵ１１１の判定動作指示部１１１ｅが、誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］から積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を求める。したがって、本実施形態では、組込型ＣＰＵ１１１を有する状態監視制御ユニット１０７が、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を検出する請求項中の検出手段として用いられていることになる。
【０１３４】
このように、本実施形態の排紙装置１００では、排紙台１０１上の積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１に対する基準位置Ｈｒｅｆとその上下を含む所定高さ範囲において、用紙Ｓの排紙方向Ｘにおける排紙台１０１の手前から排紙台１０１に向けて超音波Ｕを発射させるようにした。そして、積載用紙Ｓの後端Ｓｒやエンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３を含む反射波Ｒの、超音波Ｕを発射した時点からの経過時間に対する受信レベルの変化に基づいて、積載用紙Ｓの後端Ｓｒとエンドフェンス１０３との境界の高さ位置を、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１として検出するようにした。
【０１３５】
そして、上述した構成による本実施形態の排紙装置１００によれば、排紙台１０１の積載用紙Ｓが正常に積載されている状態における正しい最上面位置Ｈ１や、積載用紙Ｓにジャムが発生している状態を、単一の超音波センサ１０５によって簡便かつ適切に検出することができる。したがって、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１とジャム発生とを、それぞれの目的別に個別のセンサを使用してそれらのセンサによる超音波の発射や反射波の受信を個々に制御しなくても、簡便な制御で検出することができる。
【０１３６】
また、本実施形態の排紙装置１００によれば、排紙台１０１に排紙する用紙Ｓのサイズに関係なく、定位置の超音波センサ１０５により、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１やジャム発生を検出できる。このため、用紙Ｓのサイズが変わってエンドフェンス１０３の位置が排紙方向Ｘに移動されても、単一の超音波センサ１０５による簡便な構成で、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１とジャム発生とを検出することができる。
【０１３７】
なお、超音波センサ１０５の送信素子１０５ａに超音波Ｕを発射させるための駆動信号Ｄｒを、逆位相の２つのパルス信号１１３ａ，１１３ｂから生成した交流の方形波１１３ｃとする構成は、省略してもよい。即ち、送信素子１０５ａの駆動信号Ｄｒは単一位相波形のパルス信号であってもよい。
【０１３８】
しかし、本実施形態の排紙装置１００のように、逆位相の２つのパルス信号１１３ａ，１１３ｂから生成した交流の方形波１１３ｃを駆動信号Ｄｒとすれば、先に説明したように、送信素子１０５ａの励振振動期間を短くし超音波Ｕの減衰を早めて、往復距離の異なる複数の検出対象（積載用紙Ｓの後端Ｓｒ、エンドフェンス１０３等）からの反射波Ｒどうしの干渉を防げるので、有利である。
【０１３９】
また、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１やジャム発生の検出に用いた超音波センサ１０５は、それ以外の目的にも利用することができる。その一例としては、エンドフェンス１０３や排紙台１０１の初期化動作の際に、排紙方向Ｘにおけるエンドフェンス１０３の位置や排紙台１０１の昇降位置の検出である。
【０１４０】
そこで、超音波センサ１０５を利用して排紙装置１００が行う、エンドフェンス１０３や排紙台１０１の初期化動作について説明する。この初期化動作は、例えば、印刷装置２００による印刷動作が開始される際等の、エンドフェンス１０３を排紙方向Ｘに不図示のフェンスモータによって移動させる際に、状態監視ユニット１０７や排紙台制御ユニット１０９の制御に基づいて行われる。したがって、エンドフェンス１０３や排紙台１０１の初期化動作は、通常は、排紙台１０１上に用紙Ｓは排紙（積載）されていない状態で行われる。
【０１４１】
まず、エンドフェンス１０３の初期化動作について、図２２の説明図を参照して説明する。エンドフェンス１０３の初期化動作は、排紙台１０１をホームポジションの高さ位置に移動させた状態で行われる。排紙台１０１のホームポジションは、図２２に示すように、超音波センサ１０５からの超音波Ｕがエンドフェンス１０３のみに照射される高さ位置に設定される。本実施形態では、超音波センサ１０５が超音波Ｕを発射する所定高さ範囲の下限から１５ｍｍ下方の高さ位置に、排紙台１０１の上面が位置する高さを、排紙台１０１のホームポジションとしている。
【０１４２】
排紙台１０１のホームポジションへの移動は、図１に示す下限位置検出器１０１ｃの出力を参照しつつ、排紙台制御ユニット１０９の制御によりエレベータモータ１０１ａを動作させることで行われる。
【０１４３】
そして、エンドフェンス１０３の初期化動作では、図２２（ａ）に示すように、位置（１）→（２）→（３）→（４）→（５）＝（３）の順に、エンドフェンス１０３をフェンスモータ１０１ｂにより排紙方向Ｘに移動させて、超音波センサ１０５に対してエンドフェンス１０３を排紙方向Ｘに位置決めする。
【０１４４】
なお、用紙ＳのサイズがＡ４横（排紙方向Ｘの長さ＝２１０ｍｍ）である場合、エンドフェンス１０３の位置（１）は、超音波センサ１０５から排紙方向Ｘに４５０ｍｍ離れた位置、位置（２）は３４０ｍｍ離れた位置、位置（３），（５）は２４０ｍｍ離れた位置、位置（４）は１８０ｍｍ離れた位置となる。ここで、位置（１）はＡ３縦、位置（３），（５）はＡ４横、位置（４）はハガキ縦の用紙Ｓのサイズに対応するエンドフェンス１０３の位置である。
【０１４５】
上述したパターンでエンドフェンス１０３が移動する間、超音波センサ１０５から発射された超音波Ｕの反射波Ｒの検波信号には、図２２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、エンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒ１０３のみが現れる。そこで、状態監視ユニット１０７の判定動作指示部１１１ｅは、エンドフェンス１０３の初期化動作の際に、超音波Ｕの出力開始から反射波成分Ｒ１０３の受信開始までの往復時間ｔから、排紙方向Ｘにおけるエンドフェンス１０３の位置を検出する。この検出位置に基づいて、排紙台制御ユニット１０９が、エンドフェンス１０３をフェンスモータ１０１ｂにより位置（１）〜（５）に順次移動させる。
【０１４６】
次に、排紙台１０１の初期化動作について、図２３の説明図を参照して説明する。排紙台１０１の初期化動作は、エンドフェンス１０３の初期化動作を終えた後に行われる。
【０１４７】
そして、排紙台１０１の初期化動作では、図２３（ａ）に示すように、位置（１１）→（１２）→（１３）→（１４）の順に、排紙台１０１をエレベータモータ１０１ａにより昇降させて、超音波センサ１０５に対して排紙台１０１を昇降方向のホームポジションに位置決めする。
【０１４８】
なお、排紙台１０１が位置（１１）から位置（１２）を経て位置（１４）に向けて移動する間、超音波センサ１０５から発射された超音波Ｕの反射波Ｒの検波信号には、図２３（ｂ）〜（ｅ）に示すように、エンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒ１０３が現れる。この反射波成分Ｒ１０３のピーク値は、位置（１４）で最小値となり、位置（１４）から排紙台１０１が遠ざかるほど大きくなる。
【０１４９】
また、排紙台１０１が位置（１１）にあるときの反射波Ｒの検波信号には、図２３（ｂ）に示すように、排紙台１０１の超音波センサ１０５側の木口（端面）からの反射波成分Ｒ１０１がほとんど現れない。しかし、排紙台１０１が位置（１２）〜位置（１４）にあるときの反射波Ｒの検波信号には、図２３（ｂ）〜（ｅ）に示すように、反射波成分Ｒ１０１が現れるようになる。この反射波成分Ｒ１０１のピーク値は、位置（１３）で最大値となり、位置（１３）から排紙台１０１が遠ざかるほど小さくなる。
【０１５０】
そこで、状態監視ユニット１０７の判定動作指示部１１１ｅは、排紙台１０１の初期化動作の際に、先に説明した式から誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］を算出し、算出した誤差検出電圧ＡＭ＿ＡＢｐ［Ｖ］から求めた積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１を、排紙台１０１の上面位置とする。この上面位置に基づいて、排紙台制御ユニット１０９が、排紙台１０１をエレベータモータ１０１ａにより位置（１１）〜（１４）に順次移動させる。
【０１５１】
上述したように、エンドフェンス１０３や排紙台１０１の初期化動作の際にそれらの位置を超音波センサ１０５を用いて検出すれば、積載用紙Ｓの最上面位置Ｈ１やジャム発生の検出に用いる超音波センサ１０５をより有効利用することができる。
【０１５２】
さらに、上述した実施形態では、超音波センサ１０５として、図６乃至図９を参照して説明したような、最短検出レンジを短くするために送信側のホーン筐体４０から受信側のホーン筐体４０に回折する回折波をキャンセルする構成としたものを使用した。しかし、例えば、図２４（ａ）に示すように、超音波Ｕや反射波Ｒの経路上に配置した反射板１０５ｅにより超音波Ｕや反射波Ｒの経路を延長する構成としてもよい。
【０１５３】
反射板１０５ｅを使用すれば、超音波センサ１０５を排紙台１０１から離して配置しなくても超音波Ｕや反射波Ｒの経路を延長することができる。そして、超音波Ｕや反射波Ｒの経路を延長することによって、図２４（ｂ）に示すように、超音波センサ１０５が超音波Ｕを出力してから積載用紙Ｓの後端Ｓｒやエンドフェンス１０３からの反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３を受信するまでに、ある程度の時間間隔をおくことができる。
【０１５４】
このため、回折波をキャンセルしなくても、その影響が無くなってから反射波成分Ｒｓｒ，Ｒ１０３を受信できるようにになる。よって、回折波のキャンセル機能を有さず最短検出レンジが長い超音波センサ１０５を、装置を大型化することなく使用することができる。
【符号の説明】
【０１５５】
１，１０５  超音波センサ
３，１０５ａ  送信素子
５，１０５ｂ  送信用ホーン
７，１０５ｃ  受信用ホーン
９，１０５ｄ  受信素子
１０  制御ユニット
１１  送信素子駆動部
１３  受信信号処理部
１５  距離演算部
２１  検出対象
３１  送信面
４０，５０  ホーン筐体
４１，４３，５１，５３  音響ホーン体
４１ａ，４３ａ，５１ａ，５３ａ  開口
４５，５５  スクリーン
４７，５７  共有音響空間
９１  受信面
１００  排紙装置
１０１  排紙台
１０１ａ  エレベータモータ
１０１ｂ  フェンスモータ
１０１ｃ  下限位置検出器
１０３  エンドフェンス
１０７  状態監視ユニット
１０７  状態監視制御ユニット
１０９  排紙台制御ユニット
１１１  組込型ＣＰＵ
１１１ａ  送信（駆動）制御部
１１１ｂ  距離演算部
１１１ｃ  受信波レベル取込（Ａ／Ｄ変換）部
１１１ｄ  受信波レベル（ピーク値）検出部
１１１ｅ  判定動作指示部
１１１ｆ  排紙台制御信号生成部
１１３  駆動波生成部
１１３ａ，１１３ｂ  パルス信号
１１３ｃ  方形波
１１５  受信波増幅部
１１７  ＡＭ波（エンベロープ）検波部
２００  印刷装置
２０１  ベルトプラテン
２０３  排紙口
Ａ１  回折波
Ａ１，Ａ１′，Ａ１″，Ａ２  回折波
Ｄｉ  回折波
Ｄｒ  駆動信号
Ｈ１  積載用紙の最上面位置
Ｈｒｅｆ  基準位置
Ｒ  反射波
Ｒｓｒ，Ｒ１０１，Ｒ１０３，Ｒｊａｍ１，Ｒｊａｍ２，Ｒｊａｍ３  反射波成分
Ｓ  用紙（積載用紙）
Ｓｒ  用紙後端
Ｔ  時間計測信号
Ｔｅ  経過時間
Ｕ  超音波
Ｘ  排紙方向（伝播方向）
ｔ  往復時間
ΔＬｈ  寸法差（間隔）
λ  波長
【図１】
2014136618.tif 000003
【図２】
2014136618.tif 000004
【図３】
2014136618.tif 000005
【図４】
2014136618.tif 000006
【図５】
2014136618.tif 000007
【図６】
2014136618.tif 000008
【図７】
2014136618.tif 000009
【図８】
2014136618.tif 000010
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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