(57)【要約】【課題】超音波送受信素子のばらつきおよび環境変化によらず高精度のシート状部材の重送検知装置および重送検知方法を提供することを目的としている。【解決手段】シート状部材Ｐが搬送される搬送面を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部８と、超音波発信部８とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ超音波発信部８からの超音波を受信する超音波受信部９と、超音波受信部９が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部１７と、超音波出力レベル検知部１７が検知した超音波の出力レベルに基づいて超音波発信部８が発信する超音波の出力レベルおよび／又は超音波の中心周波数を可変する超音波可変手段１６とを備える構成とした。【選択図】図４
2006298598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状部材が搬送される搬送面を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、
前記超音波発信部とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ前記超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、
前記超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、
前記超音波出力検知部が検知した超音波の出力レベルに基づいて前記超音波発信部が発信する超音波の出力レベルおよび／又は超音波の中心周波数を可変する超音波可変部とを備えることを特徴とするシート状部材の重送検知装置。
【請求項２】
シート状部材が搬送される搬送路を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、
前記超音波発信部とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ前記超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、
前記超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、
前記超音波出力検知部が検知した超音波の出力レベルに基づいて前記超音波発信部が発信する超音波の出力レベルおよび／又は超音波の中心周波数を可変する超音波可変部と、
前記超音波可変部の可変を制御する超音波可変制御部と、
前記超音波可変制御部が可変制御した制御値を記憶する記憶部とを備えることを特徴とするシート状部材の重送検知装置。
【請求項３】
シート状部材が搬送される搬送路を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、
前記超音波発信部とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ前記超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、
前記超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、
前記超音波出力レベル検知部が検知した出力レベルに基づいて、
前記超音波発信部の発信方向および／又は前記超音波受信部の受信方向を可変する超音波発信／受信方向可変部とを有することを特徴とするシート状部材の重送検知装置。
【請求項４】
シート状部材が搬送される搬送路を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、
前記超音波発信部とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ前記超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、
前記超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部とを備え、
前記超音波出力レベル検知部は前記超音波発信部による超音波の発信開始から一定の間隔で出力レベルを検知して共に基準レベルに達するまでの時間を測定し、前記測定された時間間隔に基づいて出力レベルを検知するタイミングを可変することを特徴とするシート状部材の重送検知装置。
【請求項５】
前記超音波発信部及び前記超音波受信部は、該発信部及び該受信部の発信方向または受信方向またはその双方の方向を、取り付け軸を中心に半径方向に可変できるよう可動可能に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のシート状部材の重送検知装置。
【請求項６】
前記超音波可変部は、前記超音波発信部の出力レベルが所定の値に達するまで出力レベルを調整することを特徴とする請求項１、２、４又は５記載のシート状部材の重送検知装置。
【請求項７】
前記超音波可変部は、前記超音波発信部の出力レベルが所定の値に達するまで出力レベルを段階的に調整することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のシート状部材の重送検知装置。
【請求項８】
シート状部材を搬送するラインを挟んで超音波を発信する超音波発信手段と、前記超音波発信手段に対向して配置される超音波受信手段を有し、前記シート状部材を透過して減衰後の超音波の出力波形に基づいてシート状材の重送を検知する方法であって、前記超音波発信手段から発信される超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知手段と、前記超音波出力レベル検知手段が検知した値に基づいて前記超音波発信手段が発信する超音波の出力レベルを可変する手段および中心周波数を可変する手段と設けたことを特徴とするシート状部材の重送検知装置。
【請求項９】
シート状部材を搬送するラインを挟んで超音波を発信する超音波発信手段と、前記超音波発信手段に対向して配置される超音波受信手段を有し、前記シート状部材を透過して減衰後の超音波の出力波形に基づいてシート状材の重送を検知する方法であって、前記超音波発信手段から発信される超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知手段と、前記超音波出力レベル検知手段が検知した値に基づいて前記超音波発信手段が発信する超音波の出力レベルを可変する出力レベル可変手段および中心周波数を可変する中心周波数可変手段と、前記出力レベル可変手段と前記中心周波数可変手段とを制御する制御手段と、前記制御手段が可変制御した制御値を記憶する記憶手段とを備えることを特徴とするシート状部材の重送検知装置。
【請求項１０】
前記超音波出力レベル検知手段は、超音波の発信開始より一定の間隔でサンプリングして出力を検知し、基準レベルに達するまでの時間間隔を測定し、前記時間間隔により受信手段による出力を検知するタイミングを可変することを特徴とする請求項８又は９記載のシート状部材の重送検知装置。
【請求項１１】
前記超音波発信手段及び前記超音波受信手段は、該発信手段及び該受信手段の発信方向または受信方向またはその双方の方向を可変できるよう可動可能であることを特徴とする請求項８、９又は１０記載のシート状部材の重送検知装置。
【請求項１２】
搬送ローラがシート状部材を通紙するステップと、超音波可変部が超音波発信手段からの超音波の発信レベルを規定の受信レベルに達するまで調整するステップと、超音波可変制御部が前記超音波の発信周波数及び出力レベルを数段階可変制御するテップと、記憶部が前記発信周波数における各発信周波数での発信レベルの調整値を記憶するステップと、制御部が記憶した調整値より発信レベルおよび発信周波数を決定するステップと、重送判定部がシート状部材の重送の有無を検知するステップと有することを特徴とするシート状部材の重送検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，イメージスキャナ装置、ディジタル複写機、プリンタ等に用いられる給紙機構や自動原稿送り機構における用紙や原稿等のシート状部材の重送検知装置に係り、特に超音波センサを利用して高精度で重送を検知できるようにしたシート状部材の重送検知装置及びその検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機や画像読み取りのためのイメージスキャナ装置には、用紙を画像読み取り部へ供給するための給紙装置や自動原稿送り装置が備えられる。そして、これらの給紙装置及び自動原稿送り装置では、２枚以上の用紙が重なり合って同時に送り出されないように重送を防止することが必要になる。
【０００３】
用紙の重送を検知する機構として、最近では超音波を利用したものが各分野で普及している。例えば（特許文献４）に記載されたものがあり、その概要を図１３に示す。
【０００４】
この広報に記載の重送検知装置は紙幣を検知対象としたもので、図１３の（ａ）従来の重送検知装置の概略図に示すように紙幣５１，５２の搬送ラインを挟んで対向する超音波発信機５３と超音波受信機５４を配置し、この超音波受信機５４の出力信号が入力される波形分析器５５を備えている。
【０００５】
超音波発信機５３から発信された超音波は、紙幣５１を透過して超音波信号として超音波受信機５４で受信される。そして、波形分析器５５に出力電圧として入力され、図１３の（ｂ）従来の重送検知装置における受信側での出力波形を示す図に示すように出力信号として解析される。超音波発信機５３からの超音波は、紙幣５１を透過するときに減衰して超音波受信機５４によって受信されるので、１枚の紙幣５１の領域Ａの範囲を基準信号出力とする。そして、紙幣５１および紙幣５２が重なり合った領域Ｂ部分が通過する時には超音波の減衰量が増えるので、図１３の（ｂ）においてＢの範囲の出力信号として解析される。従って、この基準出力信号と減衰した出力信号の差異を検出することによって、紙幣５１、５２どうしの重送を検出することができる。
【０００６】
このような超音波による用紙の重送検知は、たとえば（特許文献５）に記載のように、プリンタや複写機および印刷機における用紙の重送防止の分野でも同様に採用されている。
【０００７】
超音波を利用した用紙の重送検知は要するに、１枚の用紙が通過する時の超音波の受信強度を基準として予め設定しておき、実際に検出された信号の受信強度がこの基準値より低い時には重送と判断するという考え方が基本になっている。
【特許文献１】特開２００４−２３１４０３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５１２１号公報
【特許文献３】特開２００４−２３１４０４号公報
【特許文献４】特開平４−１２９９５２号公報
【特許文献５】実開平１−１１５６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、現実の超音波送受信素子の感度、共振周波数および指向性はその製造時のばらつきが大きく、また温度環境による感度や検出タイミングの変動が大きいため、特許文献に記載されたような紙幣ないしは印刷用紙のようにあらかじめ通紙する用紙の厚さが規定されていても、１枚の厚い原稿が通過する時と２枚の薄い原稿が通過する時との受信強度を比較してもその検出レベルを一意に決定することは困難になる。
【０００９】
特にイメージスキャナ装置のように異種の原稿が混載される使い方の場合は、通紙する用紙等のシート状材の厚みおよびそれに伴う超音波の透過率の範囲が広く、そのため効率よく確実に重送を検知することがさらに困難になっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のシート状部材の重送検知装置および重送検知方法は、上記課題を解決するために、シート状部材が搬送される搬送面を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、前記超音波発信部とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ前記超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、前記超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、前記超音波出力検知部が検知した超音波の出力レベルに基づいて前記超音波発信部が発信する超音波の出力レベル又は超音波の中心周波数を可変する超音波可変部とを備えたもので、この構成により、超音波送受信素子の感度、共振周波数および指向性等のばらつきの大小に関わらず、また温度環境による感度や検出タイミング変動の影響を抑制した、高精度で効率的な検知ができるようにしたシート状部材の重送検知装置および検知方法を得る事ができるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシート状部材の重送検知装置および重送検知方法は、上記構成を有し、超音波送受信素子の感度、共振周波数および指向性等のばらつきの大小に関わらず、また温度環境による感度や検出タイミング変動の影響を抑制した、高精度で効率的な重送検知ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の発明は、シート状部材が搬送される搬送面を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、超音波発信部とは搬送面を挟んで他方に設けられ超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、超音波出力検知部が検知した超音波の出力レベルに基づいて超音波発信部が発信する超音波の出力レベルおよび／又は超音波の中心周波数を可変する超音波可変手段とを備えるシート部材の重送検知装置であり、超音波の受信レベルのばらつきを補正して受信感度を適正化するために事前に発信レベルを適正な値に調整することで受信感度を一定レベルに保つことができ、或いは発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができるので、高精度で効率的な検知を行うことができるという効果を有する。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、シート状部材が搬送される搬送路を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、超音波発信部とは搬送面を挟んで他方に設けられ超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、超音波出力検知部が検知した超音波の出力レベルに基づいて超音波発信部が発信する超音波の出力レベルおよび／又は超音波の中心周波数を可変する超音波可変部と、超音波可変部の可変を制御する超音波可変制御部と、超音波可変制御部が可変制御した制御値を記憶する記憶部とを備えるシート部材の重送検知装置であり、超音波の受信レベルのばらつきを補正して受信感度を適正化するために事前に発信レベルを適正な値に調整することで受信感度を一定レベルに保つことができ、或いは発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができるので、高精度で効率的な検知を行うことができるという効果を有する。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、シート状部材が搬送される搬送路を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、超音波発信部とは搬送面を挟んで他方に設けられ超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と、超音波出力レベル検知部が検知した出力レベルに基づいて超音波発信部の発信方向および／又は超音波受信部の受信方向を可変する超音波発信／受信方向可変部とを備えるシート状部材の重送検知装置であり、超音波の受信レベルのばらつきを補正して受信感度を適正化するために事前に発信レベルを適正な値に調整することで受信感度を一定レベルに保つことができ、或いは発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができるので、高精度で効率的な検知を行うことができるという効果を有する。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、シート状部材が搬送される搬送路を挟んで一方に配置される、超音波を発信する超音波発信部と、超音波発信部とは搬送面を挟んで他方に設けられ超音波発信部からの超音波を受信する超音波受信部と、超音波受信部が受信した超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知部と備え、超音波出力レベル検知部は超音波発信部による超音波の発信開始から一定の間隔で出力レベルを検知して基準レベルに達するまでの時間を測定し、測定された時間間隔に基づいて出力レベルを検知するタイミングを可変するシート状部材の重送検知装置であり、超音波送受信素子の指向性のばらつきあるいは取り付け角度のばらつきを補正するので受信部と送信部の結合を密にすることにより、伝達効率の最も高い状態で重送検知ができるという効果を有する。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載の発明において、超音波発信部及び超音波受信部は、該発信部及び該受信部の発信方向または受信方向またはその双方の方向を、取り付け軸を中心に半径方向に可変できるよう可動可能に設けられているシート状部材の重送検知装置であり、取り付け角度を調整し受信部と送信部の結合を密にすることにより、伝達効率の最も高い状態で重送検知ができるようになる。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１、２、４又は５記載の発明において、超音波可変部は、超音波発信部の出力レベルが所定の値に達するまで出力レベルを調整する重送検知装置であり、環境温度の変動等による重送検知タイミングのずれを補正することができるという効果を有する。
【００１８】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６記載の発明において、超音波可変部は、超音波発信部の出力レベルが所定の値に達するまで出力レベルを段階的に調整するシート状部材の重送検知装置であり、超音波発信素子及び受信素子に感度あるいは共振周波数のばらつきを補正するので、ばらつきが発生した場合にも、発信側と受信側の伝達効率の最も高い状態で背景ノイズが低く検出精度の高い重送検知ができるという効果を有する。
【００１９】
本発明の請求項８に記載の発明は、シート状部材を搬送するラインを挟んで超音波を発信する超音波発信手段と、超音波発信手段に対向して配置される超音波受信手段を有し、シート状部材を透過して減衰後の超音波の出力波形に基づいてシート状材の重送を検知する方法であって、超音波発信手段から発信される超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知手段と、超音波出力レベル検知手段が検知した値に基づいて超音波発信手段が発信する超音波の出力レベルを可変する手段および中心周波数を可変するシート状部材の重送検知装置であり、超音波の受信レベルのばらつきを補正して受信感度を適正化するために事前に発信レベルを適正な値に調整することで受信感度を一定レベルに保つことができ、或いは発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができるので、高精度で効率的な検知を行うことができるという効果を有する。
【００２０】
本発明の請求項９に記載の発明は、シート状部材を搬送するラインを挟んで超音波を発信する超音波発信手段と、超音波発信手段に対向して配置される超音波受信手段を有し、シート状部材を透過して減衰後の超音波の出力波形に基づいてシート状材の重送を検知する方法であって、超音波発信手段から発信される超音波の出力レベルを検知する超音波出力レベル検知手段と、超音波出力レベル検知手段が検知した値に基づいて超音波発信手段が発信する超音波の出力レベルを可変する出力レベル可変手段および中心周波数を可変する中心周波数可変手段と、出力レベル可変手段と中心周波数可変手段とを制御する制御手段と、制御手段が可変制御した制御値を記憶する記憶手段とを備えるシート状部材の重送検知装置であり、超音波の受信レベルのばらつきを補正して受信感度を適正化するために事前に発信レベルを適正な値に調整することで受信感度を一定レベルに保つことができ、或いは発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができるので、高精度で効率的な検知を行うことができるという効果を有する。
【００２１】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９記載の発明において、超音波出力レベル検知手段は、超音波の発信開始より一定の間隔でサンプリングして出力を検知し、基準レベルに達するまでの時間間隔を測定し、時間間隔により受信手段による出力を検知するタイミングを可変するシート状部材の重送検知装置であり、超音波送受信素子の指向性のばらつきあるいは取り付け角度のばらつきを補正するので受信手段と送信手段の結合を密にすることにより、伝達効率の最も高い状態で重送検知ができるという効果を有する。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項８、９又は１０記載の発明において、超音波発信手段及び超音波受信手段は、該発信手段の発信方向または該受信手段の受信方向またはその双方の方向を可変できるよう可動式であるシート状部材の重送検知装置であり、超音波送受信素子の指向性のばらつきあるいは取り付け角度のばらつきを補正するので受信手段と送信手段の結合を密にすることにより、伝達効率の最も高い状態で重送検知ができるという効果を有する。
【００２３】
本発明の請求項１２に記載の発明は、搬送ローラがシート状部材を通紙するステップと、超音波可変部が超音波発信手段からの超音波の発信レベルを規定の受信レベルに達するまで調整するステップと、制御部が超音波の発信周波数を数段階可変するステップと、記憶部が発信周波数の各発信周波数での発信レベルの調整値を記憶するステップと、制御部が記憶部の調整値より発信レベルおよび発信周波数を決定するステップと、重送判定部がシート状部材の重送検知を行うステップと有するシート状部材の重送検知方法であり、超音波の受信レベルのばらつきを補正して受信感度を適正化するために事前に発信レベルを適正な値に調整することで受信感度を一定レベルに保つことができ、或いは発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができるので、高精度で効率的な検知を行うことができるという効果を有する。
【００２４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態におけるシート状部材の重送検知装置及び重送検知方法を備えたイメージスキャナ装置の外観図である。
【００２６】
図示のように、イメージスキャナ装置は光学系の読み取り部及びシート状部材としての用紙Ｐ（図２に図示）の搬送路を内蔵した本体１と給紙手段としての自動給紙装置２とから構成されている。本体１はその正面に操作パネル１ａを備えるとともに内部には全ての構成部品を制御する制御回路（図示せず）を備えたものである。そして、本体１の上面には自動給紙装置２から給紙されて読み取り部によって画像読み取りを終えた用紙Ｐを受け取る回収トレーを設けている。図２は図１のシート状部材の搬送路を示す概略図である。
【００２７】
自動給紙装置２は用紙Ｐを搭載して本体１内の搬送路に送り出すホッパ機能を備え、用紙Ｐは供給ローラ３によって１枚ずつピックアップされて繰り出される。供給ローラ３の下流には、用紙Ｐの重送を防止するための分離ローラ４とリタードローラ５の対を配置し、これらのローラ対から回収トレー１ｂまでの間に用紙Ｐの搬送路が形成されている。この用紙Ｐの搬送路には用紙Ｐをニップして搬送するための複数断の搬送ローラ６ａ、６ｂを配置するとともに、中途には用紙Ｐ上面の原稿画像を読み取る第１の走査センサ７ａと下面の原稿画像を読み取る第２の走査センサ７ｂを配置している。自動給紙装置２から供給ローラ３によってピックアップされた１枚の用紙Ｐは、搬送路を通過する間に第１、第２の走査センサ７ａ、７ｂにより原稿画像が読み取られた後、回収トレー１ｂに排紙される。
【００２８】
また、イメージスキャナ装置には分離ローラ４とリタードローラ５の対と搬送ローラ６ａ、６ｂの対の間に、超音波を利用したシート状部材の重送検知装置の一部を構成する超音波発信機８と超音波受信機９が配置される。
【００２９】
図３は本発明の一実施の形態における重送検知装置の概略図である。
【００３０】
図３において超音波発信手段としての超音波発信機８と超音波受信手段としての超音波受信機９はシート状部材としての用紙Ｐ１が供給される搬送路を挟み対向して配置されている。これらの超音波発信機８と超音波受信機９は、従来の技術と同様に搬送路のラインと直交する方向に対向して配置され、重送検知に関係する全ての制御を実行するコントローラ１０に接続されている。
【００３１】
なお、本実施の形態ではシート状部材として用紙を例に説明しているが、紙に限らず、紙幣やフィルム等他のシート状の部材にも適用される。
【００３２】
コントローラ１０は超音波発信機８の超音波の発信周期や発信時間の設定や、超音波受信機９からの信号を受けて出力信号を解析するための回路を備えたものであり、図４に本発明の一実施の形態におけるコントローラの装置構成を超音波発信機および超音波受信機を含めて示す概略ブロック図として示す。
【００３３】
図４において、全体を制御するためのコントロールユニット１１を備えるとともに、超音波発信機８には超音波信号をパルス駆動するための駆動回路１２、また超音波受信機９にはアンプ回路１３が接続されている。そして、駆動回路１２で駆動する超音波波形の振幅レベルを決めるＤＡ変換器１４を備えるとともに、信号波形を例えば中心周波数を２２０ｋＨｚとしてばらつきの範囲２００ｋＨｚ〜２４０ｋＨｚの間で可変し駆動回路１２に入力する超音波可変手段としての超音波生成回路１６を設ける。また、アンプ回路１３の出力は超音波出力レベル検知部としての積分回路１７によりノイズおよび交流成分を除去されたピーク値を出力する。更にこのピーク値はＡＤ変換器１８によりディジタルデータに変換され、コントロールユニット１１が検知する構成となっている。
【００３４】
図４の全体の動作としては、超音波生成回路１６からの信号波形の入力に基づいて超音波発信機８から超音波受信機９へ超音波が発信され、通紙するシート材の透過係数に従って減衰した受信時の出力がＡＤ変換器１８によりディジタル値に変換された受信レベルとしてコントロールユニット１１に入力される。そして、このコントロールユニット１１では、送信のタイミングや出力波形の減衰を元に演算して重送判定部による重送検知のための演算出力を出力する構成となっている。また、この重送判定部(図示せず)はコントロールユニット１１にて制御される。
【００３５】
次にこのように組み立てられたシート状部材の重送検知装置および方法について、その動作を説明する。
【００３６】
まず、用紙読み取り前に重送検知レベルを決定するために重送キャリブレーションを行うので、その動作について先に図６のフローチャート図および図７の超音波波形図を元に説明する。
【００３７】
図６は図３の重送検知装置における重送キャリブレーションの動作を説明するフローチャートである。
【００３８】
重送キャリブレーションにおいて、まず透過率が既知の基準シート材を通紙する（Ｓ６０１）。
【００３９】
次に超音波生成回路１６で生成する発信周波数を決定する。最初の段階では、超音波発信機８および超音波受信機９に用いる超音波センサの共振周波数の中心周波数を選択する。
【００４０】
（Ｓ６０２）
図８に超音波発信素子の共振周波数特性を示す音圧・周波数特性図を示す。この例では、超音波センサの中心周波数は２２０ｋＨｚであるが、出力が半分になる半値幅は約±１０ｋＨｚと急峻な特性を示している。なおかつ図示するように製造上の理由で中心周波数は２００ｋＨｚ〜２４０ｋＨｚまでばらつく可能性がある。
【００４１】
次のステップとして、発信出力電圧を決定する。本実施の形態ではＤＡ変換器１４に与える値を０〜２５５まで可変することにより、出力電圧を０Ｖ〜２４Ｖまで可変することができる。
【００４２】
ここでは初期値としてＤＡ値８０、電圧値７．５Ｖを選択する（Ｓ６０３）。
【００４３】
次に指定された周波数及び電圧で超音波発信を行う。超音波発信は機構による反射の影響を抑制するため図７（ａ）の送信印加波形に示すように、数ｍＳ間隔で数十パルスのバースト波形を出力する（Ｓ６０５）。
【００４４】
送信された超音波は一定時間後（図７では１３５ｕＳ後）に超音波受信機９に到達するので、波形が安定した後に受信レベルを確認する（Ｓ６０７）。
【００４５】
図７（ａ）にて図示するように超音波発信機８より送信された超音波は基準シート材を透過し、減衰した波形が超音波受信機９にて受信され、数ｍＶの微弱な信号がアンプ回路１３にて数Ｖのレベルまで増幅される。この信号が積分回路１７でノイズ・交流成分が除かれたピーク値として検出され、ＡＤ変換器１８で受信レベルとしてコントロールユニット１１にて検出される。受信レベルは最小０〜最大１０２４であり、アンプ回路１３の出力電圧０Ｖ〜３Ｖに対応している。ここでは用紙１枚での出力レベルが９００以上で規定レベルと判断する（Ｓ６０８）。
【００４６】
受信レベルが９００以下の場合には、受信レベルが規定レベルに達するまで指定ステップ（ここでは２０）ずつ発信出力電圧を増大する（Ｓ６０４）。
【００４７】
さらに、受信レベルが９００に達した場合には、そのときの発信周波数及び発信電圧を調整値として記憶する（Ｓ６０９）。
【００４８】
図７（ｂ）にこのときの超音波波形図を示している。ちなみにこのときの発信出力調整値は１２Ｖ（１２８）で周波数は２２０ｋＨｚである。
【００４９】
発信出力が２５５以上で受信レベルが９００を超えない場合（Ｓ６０６）後述するように発信周波数を規定内のステップで可変してリトライするが、全ての周波数ステップで規定の受信レベル９００に達しない倍は調整エラーが発生したものとして、エラー処理を行う（Ｓ６１３）。
【００５０】
製造上のばらつきにより使用する超音波センサの中心周波数が２００ｋＨｚのミニマム値あるいは２４０ｋＨｚのマックス値であった場合、図８に示す音圧・周波数特性により、１１２ｄＢの感度が８７ｄＢになり、約１／８に出力が低下することが判る。この状態では、いくら発信出力電圧を上げても規定の受信レベルに達することはできない。
【００５１】
従って、超音波センサの共振周波数の中心値で調整を行った後は例えば５ｋＨｚ刻みにて、超音波センサのばらつきの範囲内で規定のステップ分同様の調整を繰り返し、その際の発信周波数および発信電圧レベルを記憶させる（Ｓ６１０）。
【００５２】
すべての周波数ステップで調整が終了した後（Ｓ６１１）最も発信電圧レベルの低い周波数および発信レベルを調整値として採用する（Ｓ６１２）。
【００５３】
最も発信電圧が低く、受信レベルが高い組合せが超音波送信・受信間の伝達係数が高く、効率が良いことになる。
【００５４】
以上で、基準シート材を排紙して重送キャリブレーション調整を完了し実際の原稿読み取りで、得られた調整値を用いて重送検知を行う動作を実行する準備を完了する。
【００５５】
ここから、実際の原稿読み取りにおける重送検知装置の動作について詳しく説明する。
【００５６】
先に説明した基準シート材は実際に運用される原稿の厚みに対し、最も厚みが厚く透過率が低い原稿の出力を確保するレベルに調整されているので、図３にて示すような通常の用紙Ｐ１の１枚のみが通紙された際の出力は図９（ａ）に示すように約９００以上の受信レベルになり特に厚紙のコート紙等を通紙した場合は９００前後の値になる。ここで、図５に示すＰ１およびＰ２の２枚の用紙が重層した場合は図９（ｂ）に示すように、２００以下の受信レベルとなる。用紙が薄いほど重送時の受信レベルが上がり、用紙が厚いほど１枚通紙での受信レベルが下がるため、最も厚い用紙の１枚時と最も薄い用紙の２枚重送時の受信レベルが最も判別が難しくなる。このレベル差は最小で１：２ないしは１：１．５ほどになり、温度変化、発信レベルの設定および超音波発信機８および超音波受信機９の共振周波数のずれや結合の過疎により受信感度がばらついた場合、重送検知レベルの設定値を一意に決定できず容易に誤検知してしまうことは明白であり、先に説明した重送キャリブレーション調整の重要性はここにある。
【００５７】
ここで、図４のＤＡ変換器１５にてアンプ回路１３のゲインを加減すれば誤検知に対し同等の効果が得られる様に見えるが、実際は図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように、電磁誘導等の影響により受信レベルに一定の背景ノイズが発生するために、図９（ｄ）に示すようにアンプ回路のゲインを上げた場合ノイズレベルも同様に増幅してしまい、図示する２００以下での重送レベルの検知が困難になる。このため、アンプ回路１３のゲインはコントロールユニット１１により温度変化を検知し（図示せず）受信回路の全体のゲイン低減を補償する程度に留めることが望ましい。本質は、あくまでも超音波発信機８と超音波受信機９の結合を高めＳＮ比を高くした上で重送検出レベルを決定することである。
【００５８】
次に本発明の第二の実施の形態について説明する。図１０（ａ）は第二の実施の形態における超音波発信機８ないしは超音波受信機９の取り付け部を示している。
【００５９】
ここで示すように、取り付け部を可動式として、半径方向に一定の範囲で角度を自由に調整することを可能にする。使用者が、超音波センサーの波形図等をモニターで確認しながら手動で動かして調整を行う。また、制御系と連結させて、超音波受信センサーの受信レベルに応じて、適正な各緯度に自動で角度調整ができるようにしても良い。図１１の超音波発信素子の送受感度指向性を示す図に示すように用いられる超音波センサは指向性が高く半値幅が±３°しかないため、取り付け部の角度を調整し超音波発信機８と超音波受信機９の指向性のばらつきを調整し結合を密にすることで受信レベルを上がられるようにしている。
【００６０】
この構成により、第一の実施の形態で全ての周波数ステップにて超音波出力を最大値２５５にしても受信レベルが規定に達せず、エラー処理を行う場合に発信角あるいは取り付け角のばらつきに起因するエラー状態を回避することが可能になる。
【００６１】
次に本発明の第三の実施の形態について説明する。図１２（ａ）は用紙Ｐがない場合の超音波送信印加波形とアンプ回路１３出力及び積分回路１７の出力波形（受信レベル）を示している。ここで、送信印加開始からアンプ回路１３までのディレイは１３５ｕＳであり、これは超音波発信機８から超音波受信機９までの距離４．５ｃｍに対し、音の速度を３４０．３ｍ／Ｓとすると、Ｔ１＝４．５／３４０３０＝１３２．２ｕＳという計算値に一致する。検知ＯＮより一定時間経由し（ここでは５０ｕＳ後）波形が安定した時点で波形のレベルのサンプリングを開始する。ここでは１０ｕＳ毎に出力レベルをサンプリングし、２４回サンプリングして反射波が入ってきて正確なレベル検知ができなくなる前に検知エンド（３８０ｕＳ）とする。コントロールユニット１１はこの波形を分析し重送検知を行う構成である。
【００６２】
ところが、音の速度は温度により変化し、例えば６０℃では３６８．１ｍ／Ｓとなり、このときのディレイは、Ｔ２＝４．５／３６８１００＝１２２．２ｕＳへとずれる。装置内の応用ではランプ・モータ等の影響により内部温度上昇が発生するため、図１２（ｂ）に示すように受信波形にタイミングのずれが発生してしまう。
【００６３】
そこで、本発明の第三の実施の形態では、毎回の用紙の通紙前に紙無しの状態で超音波を発信し、受信レベルを周期的にサンプリングし検知ＯＮ開始のレベルに達するまでの時間を測定してそのタイミングのずれを検出し、実際の用紙の通紙における重送検知ＯＮおよび検知エンドのタイミングをずらして重送検知を行うプログラムとして、環境変化にも関わらず精度良く重送検知が行えるようにしたものである。
【００６４】
このように、本発明の実施の形態における重送検知装置及び重送検知方法によれば、従来の重送検知装置に加えて、超音波の発信手段の出力レベルを可変する手段および中心周波数を可変する手段および、各々の可変レベルを記憶する手段を設けるとともに、予め用意した基準シート状材を原稿の読み取り前に通紙し、超音波の発信出力および発振周波数を可変する手段を設けることにより受信感度を適正なレベルに設定し、その際の調整値を装置に記憶させるとともに、記憶した調整値にしたがって原稿読み取り中の重送検知装置を動作させるようにしたものである。
【００６５】
また、発信手段および受信手段の感度ばらつきによる受信レベルのばらつきに関しては事前に発信レベルを適正な値に調整することにより受信感度を一定のレベルに保持することができる。さらに発信手段の共振周波数がばらつくことにより発信レベルを最大にしても受信レベルの適正値が得られない場合は、発信周波数を可変することにより最も伝達効率の高い周波数を選択することができる。また、発信手段および受信手段は超音波という性質のため、取り付け角にばらつきが生じた場合にも、指向性が非常に高いため伝達効率が大幅に下がり、適正値が得られないことがある。このような場合には取り付け角を調整する手段を設けることにより、受信手段と送信手段の結合を密にすることにより、伝達効率の最も高い状態で重送検知ができるようになる。このため厚みの厚いシート状部材でも暗ノイズが少ないＳ／Ｎの高い受信出力を得ることができ、高精度の重送検知を実現することができる。
【００６６】
また、用紙を搬送するラインに対向して設けた超音波発信機と超音波受信機で重送を検知する装置で、基準シート材を透過して適正レベルの発信出力と発信周波数を調整値として記憶させ、その値に従って用紙搬送時の重送検知を行わせるようにした。尚、本実施の形態においては、周波数のみを可変することで重送検知の精度を向上させることも可能である
【００６７】
更に、受信タイミング遅延を測定し、環境温度変化による検出タイミングのずれを補正するようにした。
【００６８】
更に、発信素子と受信素子の相対する角度を調整する機構的手段を設けることにより、指向性の高い超音波素子での指向性の角度ばらつきによる伝達係数の低下による調整不良を抑制することができるようになる。
【００６９】
更に原稿読み取り前に超音波を発信しその受信波形をモニタし、重送検知タイミングを補正する手段を設けるようにすることで環境の変化に伴う重送検知タイミングのずれを補正できるようにした。
【００７０】
以上説明したように本発明によれば、超音波の発信手段の出力レベルを可変する手段および中心周波数を可変する手段および、各々の可変レベルを記憶する手段を設け、事前に用意した基準シート材を原稿の読み取り前に通紙し、超音波の発信出力および発振周波数を可変させ調整値を装置に記憶させる構成とするもので、超音波発信素子及び受信素子に感度あるいは共振周波数のばらつきが発生した場合にも、ばらつきを補正し発信側と受信側の伝達効率の最も高い状態で背景ノイズが低く検出精度の高い重送検知ができるようになる。
【００７１】
これらの構成により、超音波センサの製造上の中心周波数や発信角のばらつきおよび取り付け不良さらには環境の変化等による誤検知が問題となる超音波発信素子を用いる他の用途にも適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
この発明は、上記構成を有し、高精度に重送を検知することが要求される複写機、ファクシミリ及び画像読取装置等にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施の形態におけるシート状部材の重送検知装置及び方法を備えたイメージスキャナ装置の外観図
【図２】図１のシート状部材の搬送路を示す概略図
【図３】本発明の一実施の形態における重送検知装置の概略図
【図４】本発明の一実施の形態におけるコントローラの装置構成を超音波発信機および超音波受信機を含めて示す概略ブロック図
【図５】図３の検知装置において２枚の用紙が検知される例の概略図
【図６】図３の重送検知装置における重送キャリブレーションの動作を説明するフローチャート
【図７】図３の重送検知装置における重送キャリブレーション動作時の重送検知装置の超音波波形図
【図８】超音波発信素子の共振周波数特性を示す音圧・周波数特性図
【図９】図３の重送検知装置における重送検知装置および方式における重送検知動作を説明する超音波波形図
【図１０】本発明の一実施の形態における可動式超音波発信／受信機の取り付け状態を示す図
【図１１】超音波発信素子の送受感度指向性を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態における環境温度による超音波受信波形への影響とその補正方法を説明する図
【図１３】（ａ）従来の重送検知装置の概略図、（ｂ）従来の重送検知装置における受信側での出力波形を示す図
【符号の説明】
【００７４】
１    本体
１ａ    操作パネル
２    自動給紙装置
３    供給ローラ
４    分離ローラ
５    リタードローラ
６ａ、６ｂ    搬送ローラ
７ａ    第１の走査センサ
７ｂ    第２の走査センサ
８    超音波発信機（超音波発信手段）
９    超音波受信機（超音波受信手段）
１０    コントローラ
１１    コントロールユニット
１２    駆動回路
１３    アンプ回路
１４、１５    ＤＡ変換器
１６    超音波生成回路（超音波可変手段）
１７    積分回路（超音波出力レベル検知手段）
１８    ＡＤ変換器
５１、５２    紙幣
５３    超音波発信機
５４    超音波受信機
５５    波形分析器
【図１】
2006298598.tif 000003
【図２】
2006298598.tif 000004
【図３】
2006298598.tif 000005
【図４】
2006298598.tif 000006
【図５】
2006298598.tif 000007
【図６】
2006298598.tif 000008
【図７】
2006298598.tif 000009
【図８】
2006298598.tif 000010
【図９】
2006298598.tif 000011
【図１０】
2006298598.tif 000012
【図１１】
2006298598.tif 000013
【図１２】
2006298598.tif 000014
【図１３】
2006298598.tif 000015