(57)【要約】【課題】対象物の状態を高精度に検出可能な超音波センサー、電子機器、及び超音波センサーの駆動方法を提供する。【解決手段】超音波センサーは、対象物の表面の法線に対して傾斜した第一軸上に配置された送信部と、前記第一軸上で、前記対象物の前記送信部とは反対側に設けられた受信部と、前記送信部の駆動を制御する送信制御部と、を備え、前記送信部は、超音波を送信する複数の送信素子を有し、かつ、複数の前記送信素子が、前記法線と前記第一軸とを含む面内で、前記第一軸に交差する第一方向に沿って配置されており、前記送信制御部は、複数の前記送信素子を遅延駆動させて所定の基準方向より前記第一方向の正側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される前記受信信号の電圧値と、を比較して、前記超音波の音軸が前記第一軸に近づく方向を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面の法線に対して傾斜した第一軸上に配置された送信部と、
前記第一軸上で、前記対象物の前記送信部とは反対側に設けられた受信部と、
前記送信部の駆動を制御する送信制御部と、を備え、
前記送信部は、超音波を送信する複数の送信素子を有し、かつ、複数の前記送信素子が、前記法線と前記第一軸とを含む面内で、前記第一軸に交差する第一方向に沿って配置されており、
前記送信制御部は、複数の前記送信素子を遅延駆動させて所定の基準方向より前記第一方向の正側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される前記受信信号の電圧値と、を比較して、前記超音波の音軸が前記第一軸に近づく方向を判定する
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記送信制御部は、前記基準方向より前記第一方向の正側の複数の方向に前記超音波を送信した際のそれぞれの前記受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側の複数の方向に前記超音波を送信した際のそれぞれの前記受信信号の電圧値と、を比較する
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超音波センサーにおいて、
前記送信制御部は、前記基準方向に対して前記第一方向の正側、及び前記基準方向に対して前記第一方向の負側のうち、前記受信信号の電圧値が大きくなる方向を走査方向とし、前記基準方向から前記走査方向に向かって前記超音波を送信する方向を変化させた際の前記受信信号の電圧値の変化を検出して、前記受信信号の電圧値が最大となる前記超音波の送信方向を特定する
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項４】
請求項３の超音波センサーにおいて、
前記送信制御部は、前記走査方向に向かって前記超音波を送信する方向を変化させた際の前記受信信号の電圧値の変化が、前記基準方向から離れるにしたがって漸減する場合、前記基準方向から前記走査方向とは逆方向に向かって前記超音波を送信する方向を変化させた際の前記受信信号の電圧値を検出し、前記受信信号の電圧値が最大となる前記超音波の送信方向を特定する
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超音波センサーと、
前記超音波センサーの前記受信部からの出力に応じて前記対象物の状態を検出する状態検出部と、を備える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
対象物の表面の法線に対して傾斜した第一軸上に配置された送信部と、前記第一軸上で、前記対象物の前記送信部とは反対側に設けられた受信部と、前記送信部の駆動を制御する送信制御部と、を備え、前記送信部が、超音波を送信する複数の送信素子を有し、かつ、複数の前記送信素子が、前記法線と前記第一軸とを含む面内で、前記第一軸に交差する第一方向に沿って配置された超音波センサーの駆動方法であって、
複数の前記送信素子を遅延駆動させて所定の基準方向より前記第一方向の正側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される前記受信信号の電圧値と、を比較し、
前記超音波の音軸が前記第一軸に近づく方向を判定する
ことを特徴とする超音波センサーの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサー、電子機器、及び超音波センサーの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて対象物の状態を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は、トレイから用紙（対象物）を１枚ずつ搬送する用紙搬送装置である。この用紙搬送装置では、用紙が２枚以上搬送されていないか否かを検出する重送センサーが設けられている。重送センサーは、用紙を通過するように超音波を発信する発信部と、紙面を通過した超音波を受信する受信部とを備える。このような重送センサーでは、発信部から超音波を送信させ、受信部で超音波を受信させる。この際、搬送された用紙が２枚以上重なっている場合に、受信信号が低下するので、用紙の重送を検出することができる。
ところで、上記のような重送センサーでは、発信部で発信された超音波が、用紙と発信部との間、または、受信部と用紙との間で多重反射したり、用紙を回り込んだ超音波が受信部で受信されたりすると、受信信号が不安定となって重送検知が困難になる。このため、発信部から発信する超音波の方向（音軸）を対象物の表面に対して傾斜させて斜めから入射させ、対象物の発信部とは反対側の音軸上に受信部を設ける構成が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８８２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発信部から受信部に向かう方向を、対象物の表面に対して傾斜させる場合、発信部及び受信部の取付角度誤差が発生する。この場合、発信部から発信される超音波の音軸が、発信部から受信部に向かう方向からずれてしまい、受信部から出力される受信信号の電圧が低下するとの課題がある。
上記特許文献１は、用紙の重送を検出する装置であるが、対象物に対して斜めから超音波を送信し、対象物を通過した超音波を受信することで、対象物の状態（例えば、対象物の厚みや対象物の種類等）を検出する他の超音波センサーにおいても同様の課題がある。
【０００５】
本発明は、対象物の状態を高精度に検出可能な超音波センサー、電子機器、及び超音波センサーの駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一適用例の超音波センサーは、対象物の表面の法線に対して傾斜した第一軸上に配置され、前記対象物の前記表面の前記法線と前記第一軸とを含む面内で前記第一軸に交差する第一方向に沿って、超音波を送信する複数の送信素子が配置された送信部と、前記第一軸上で、前記対象物の前記送信部とは反対側に設けられた受信部と、前記送信部の駆動を制御する送信制御部と、を備え、前記送信制御部は、複数の前記送信素子を遅延駆動させて所定の基準方向より前記第一方向の正側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される前記受信信号の電圧値と、を比較して、前記超音波の音軸が前記第一軸に近づく方向を判定することを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、送信部が複数の送信素子を備え、これらの送信素子を遅延駆動させることで、送信部から送信させる超音波の送信方向を制御する。すなわち、各送信素子から超音波を送信すると、位相が同一となる超音波同士が強め合って、超音波の波面を形成する。各送信素子を遅延させることで、超音波の波面の進行方向を制御することが可能となる。よって、送信部及び受信部を、対象物の法線に対して傾斜する方向から超音波が入力されるように取り付けた際に、送信部や受信部に取付角度誤差が含まれ、音軸にずれが発生している場合でも、送信部から送信する超音波の音軸を微調整して第一軸に合わせることができる。
ところで、超音波の音軸が、送信部から受信部に向かう第一軸に一致または略一致する送信方向を探索する際、超音波の送信可能な送信可能範囲全体に亘って走査処理を行うことが考えられる。しかしながら、この場合、超音波の送信方向を特定するまでの時間がかかる。これに対して、本適用例では、超音波を基準方向より第一方向の正側に送信した際の受信信号の電圧値と、超音波を基準方向より第一方向の負側に送信した際の受信信号の電圧値と、に基づいて、超音波の音軸をどの方向に向ければ第一軸に近づけさせることができるかを判定する。これにより、迅速に、超音波の音軸を第一軸に合わせ込むことができる。
【０００８】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記送信制御部は、前記基準方向より前記第一方向の正側の複数の方向に前記超音波を送信した際のそれぞれの前記受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側の複数の方向に前記超音波を送信した際のそれぞれの前記受信信号の電圧値と、を比較することが好ましい。
【０００９】
基準方向よりも正側の１つの方向に超音波を送信した際の受信信号の電圧値と、基準方向よりも負側の１つの方向に超音波を送信した際の受信信号の電圧値と、を比較する場合、受信信号の電圧値がいずれも同程度となる場合がある。この場合、いずれの方向が、超音波の音軸が第一軸に近づくかを判定することが困難となる。また、所定範囲に対して超音波の送信方向を変化させた際の受信信号の電圧値の変化に２つ以上のピークが現れる場合、最大電圧値が出力される方向を正しく判定できない場合もある。
これに対して、本適用例では、基準方向よりも正側の複数の方向に対して超音波を送信した際の各々の受信信号の電圧値、及び基準方向よりも負側の複数の方向に対して超音波を送信した際の各々の受信信号の電圧値を比較対象とする。このように、超音波の送信方向を複数方向に変化させることで、超音波の音軸が第一軸に近づく方向を精度よく特定することができる。
【００１０】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記送信制御部は、前記基準方向に対して前記第一方向の正側、及び前記基準方向に対して前記第一方向の負側のうち、前記受信信号の電圧値が大きくなる方向を走査方向とし、前記基準方向から前記走査方向に向かって前記超音波を送信する方向を変化させた際の前記受信信号の電圧値の変化を検出して、前記受信信号の電圧値が最大となる前記超音波の送信方向を特定することが好ましい。
【００１１】
本適用例では、超音波を第一方向の正側及び負側に送信し、受信信号の電圧値を比較することで、上述のように、超音波の音軸が第一軸に近づく方向を容易に判定することができる。本適用例では、さらに、判定された超音波の音軸が第一軸に近づく方向を走査方向として、基準方向から走査方向に超音波の方向を変化させる走査処理を行い、受信信号の電圧値が最大となる超音波の送信方向を特定する。これにより、超音波の音軸が第一軸に一致または略一致する、超音波の送信方向を特定することができる。
【００１２】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記送信制御部は、前記走査方向に向かって前記超音波を送信する方向を変化させた際の前記受信信号の電圧値の変化が、前記基準方向から離れるにしたがって漸減する場合、前記基準方向から前記走査方向とは逆方向に向かって前記超音波を送信する方向を変化させた際の前記受信信号の電圧値を検出し、前記受信信号の電圧値が最大となる前記超音波の送信方向を特定することが好ましい。
このような場合、受信信号の電圧値が最大となる方向は、走査方向とは逆側に存在する可能性がある。本適用例は、このような場合に、走査方向とは逆方向に超音波を送信する方向を変化させ、各方向での受信信号の電圧値が最大となる送信方向を特定する。これにより、超音波の音軸が第一軸に一致または略一致する、超音波の送信方向をより精度よく特定することができる。
【００１３】
本発明の一適用例に係る電子機器は、上述したような適用例の超音波センサーと、前記超音波センサーの前記受信部からの出力に応じて前記対象物の状態を検出する状態検出部と、を備えることを特徴とする。
本適用例では、上述のように、送信部及び受信部を電子機器に取り付けた際に、送信部及び受信部の取付角度誤差によって、送信部から送信される超音波の音軸が、受信部に対してずれている場合でも、送信部から送信する超音波の音軸を、受信部に向かう第一軸に合わせ込むことができる。よって、電子機器において、対象物の状態を制度良く検出することができる。
【００１４】
本発明の一適用例に係る超音波センサーの駆動方法は、対象物の表面の法線に対して傾斜した第一軸上に配置された送信部と、前記第一軸上で、前記対象物の前記送信部とは反対側に設けられた受信部と、前記送信部の駆動を制御する送信制御部と、を備え、前記送信部が、超音波を送信する複数の送信素子を有し、かつ、複数の前記送信素子が、前記法線と前記第一軸とを含む面内で、前記第一軸に交差する第一方向に沿って配置された超音波センサーの駆動方法であって、複数の前記送信素子を遅延駆動させて所定の基準方向より前記第一方向の正側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される受信信号の電圧値と、前記基準方向より前記第一方向の負側に前記超音波を送信した際に前記受信部から出力される前記受信信号の電圧値と、を比較し、前記超音波の音軸が前記第一軸に近づく方向を判定することを特徴とする。
本適用例では、上記適用例と同様に、迅速に、かつ精度よく、超音波の音軸を、受信部に向かう第一軸に合わせ込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態のイメージスキャナーの概略構成を示す外観図。
【図２】第一実施形態のイメージスキャナーの搬送部の概略を示す側断面図。
【図３】第一実施形態の超音波センサーの概略構成を示す模式図。
【図４】第一実施形態の超音波センサーを構成する送信部の平面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線を切断した際の送信部の一部の断面図。
【図６】第一実施形態の送信部の回路構成の概略を示す図。
【図７】第一実施形態において、第一送信回路及び第二送信回路で生成される周期駆動電圧、及び、各送信列に入力される周期駆動電圧のタイミングチャート。
【図８】第一実施形態における第一送信回路及び第二送信回路の周期の変更方法の一例を示す図。
【図９】第一実施形態における第一送信回路及び第二送信回路の周期の変更方法の他の例を示す図。
【図１０】第一実施形態のイメージスキャナーの制御構成を示すブロック図。
【図１１】第一実施形態の周期駆動電圧の周期設定方法を示すフローチャート。
【図１２】第一実施形態における基準方向とセンサー中心軸との関係を示す図。
【図１３】第一実施形態における周期駆動電圧の周期に対する受信信号の電圧値の一例を示す図。
【図１４】第一実施形態における周期駆動電圧の周期に対する受信信号の電圧値の他の例を示す図。
【図１５】第一実施形態の重送検知処理を含む用紙のスキャン方法を示すフローチャート。
【図１６】第二実施形態における周期駆動電圧の周期に対する受信信号の電圧値の一例を示す図。
【図１７】第三実施形態における周期駆動電圧の周期に対する受信信号の電圧値の一例を示す図。
【図１８】変形例１に係る送信部の回路構成を示す模式図。
【図１９】図１８の送信部におけるタイミングチャート。
【図２０】変形例２に係る送信部の回路構成を示す模式図。
【図２１】図２０の送信部におけるタイミングチャート。
【図２２】他の変形例に係る送信部の回路構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のイメージスキャナー１０の概略構成を示す外観図である。図２は、イメージスキャナー１０の搬送部の概略を示す側断面図である。
［イメージスキャナー１０の概略構成］
図１に示すように、本実施形態のイメージスキャナー１０は、装置本体（以降、本体１１と略す）と、対象物である用紙Ｐ（図２参照）が載置される用紙サポート１２と、を備える。本体１１の内部には、図２に示すように、用紙Ｐを搬送する搬送部１３と、搬送された用紙Ｐの画像を読み取るスキャン部１４と、用紙Ｐの重送を検出する超音波センサー１５（重送センサー）と、イメージスキャナー１０を制御する制御部１６と、が設けられている。なお、対象物として、用紙Ｐを例示するが、これに限定されるものではなく、例えば、フィルムや布帛等、種々のメディアを対象物とすることができる。
本体１１には、図１及び図２に示すように、用紙サポート１２との接続位置に給送口１１Ａが設けられている。用紙サポート１２に載置された用紙Ｐは、給送口１１Ａへ１枚ずつ給送される。給送された用紙Ｐは、搬送部１３により、本体１１内の所定の搬送経路１３０（図２参照）に沿って搬送される。そして、その搬送途中の読取位置で、スキャン部１４により画像が読み取られた後、本体１１の前側下部に開口する排出口１１Ｂから排出される。
【００１７】
［搬送部１３の構成］
搬送部１３は、用紙サポート１２に積載（セット）された複数枚の用紙Ｐを、搬送方向（Ｙ方向）に１枚ずつ搬送する。すなわち、搬送部１３は、給送口１１Ａから送られた用紙Ｐを本体１１内へ案内しつつ給送し、給送した用紙Ｐを搬送経路１３０に沿って搬送する。
【００１８】
より具体的には、搬送部１３は、本体１１内の搬送経路１３０の上流端位置に配置された第一給送ローラー対１３１と、第一給送ローラー対１３１よりも搬送方向下流側に配置された第二給送ローラー対１３２とを備える。さらに、搬送部１３は、Ｙ方向に用紙Ｐの読取位置を挟んで上流側に配置された第一搬送ローラー対１３３と、下流側に配置された第二搬送ローラー対１３４とを備える。
【００１９】
第一給送ローラー対１３１は、第一駆動ローラー１３１Ａと第一従動ローラー１３１Ｂとにより構成される。同様に、第二給送ローラー対１３２は、第二駆動ローラー１３２Ａと第二従動ローラー１３２Ｂとにより構成される。また、第一搬送ローラー対１３３は、第三駆動ローラー１３３Ａと第三従動ローラー１３３Ｂとにより構成される。同様に、第二搬送ローラー対１３４は、第四駆動ローラー１３４Ａと第四従動ローラー１３４Ｂとにより構成される。各従動ローラー１３１Ｂ〜１３４Ｂは、それぞれが対をなす駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａの回転により従動（連れ回り）する。
【００２０】
各ローラー対１３１〜１３４を構成する各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａは、それらの動力源である搬送モーター１３５の動力により回転駆動する。なお、搬送モーター１３５は、制御部１６により制御され、制御部１６の制御に基づいて、各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａを駆動させる。
また、第二給送ローラー対１３２を構成する第二従動ローラー１３２Ｂはリタードローラーとなっており、その外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数が、第二駆動ローラー１３２Ａの外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数よりも大きくなっている。このため、第二給送ローラー対１３２は、用紙Ｐを１枚ずつ分離してＹ方向の下流側へ送り出す分離機構として機能する。よって、第一給送ローラー対１３１の回転により用紙サポート１２に積載された複数枚の用紙Ｐは、例えば最下位のものから順番に１枚ずつ給送口１１Ａから本体１１内へ給送され、さらに第二給送ローラー対１３２の回転により１枚ずつ分離されてＹ方向の下流側へ給送される。
【００２１】
［スキャン部１４の構成］
図２に示すように、搬送経路１３０の第一搬送ローラー対１３３と、第二搬送ローラー対１３４との間には、用紙Ｐの画像を読み取る読取位置が設けられ、スキャン部１４が設けられている。
スキャン部１４は、例えば、搬送経路１３０を挟む両側に設けられた第１スキャン部１４Ａと第２スキャン部１４Ｂとからなる。このスキャン部１４は、搬送中の用紙Ｐに光を照射可能な光源１４１と、主走査方向（搬送方向であるＹ方向に交差するＸ方向）に延びるイメージセンサー１４２とにより構成される。用紙Ｐの片面（表面）を読み取る通常読取モードのときは、第１スキャン部１４Ａが読取動作を行い、用紙Ｐの両面（表裏面）を読み取る両面読取モードのときは、第１スキャン部１４Ａと第２スキャン部１４Ｂとが共に読取動作を行う。スキャン部１４（１４Ａ，１４Ｂ）を構成する光源１４１及びイメージセンサー１４２は、制御部１６に接続され、制御部１６の制御によって、用紙Ｐの画像を読み取るスキャン処理を実施する。
【００２２】
［超音波センサー１５の構成］
超音波センサー１５は、搬送経路１３０において、第二給送ローラー対１３２と第一搬送ローラー対１３３との間の位置に設けられている。この超音波センサー１５は、重送センサーであり、搬送部１３により搬送される用紙Ｐの重送を検出する。
【００２３】
図３は、超音波センサー１５の概略構成を示す図である。
図３に示すように、超音波センサー１５は、搬送部１３により搬送される用紙Ｐを通過するように送信部１５Ａから超音波を発信し、この超音波を受信部１５Ｂで受信することで用紙Ｐの重送を検出する。すなわち、送信部１５Ａと受信部１５Ｂは、搬送経路１３０を挟んで配置されている。
図３に示すように、送信部１５Ａ及び受信部１５Ｂは、送信部１５Ａの中心と受信部１５Ｂの中心とを通るセンサー中心軸１５Ｃ（第一軸）が、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐの表面の法線に対して、所定の角度θで傾斜するように、本体１１に取り付けられている。
つまり、センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの表面の法線方向と一致する場合、送信部１５Ａから送信された超音波が、用紙Ｐと送信部１５Ａとの間で多重反射する虞がある。また、用紙Ｐを通過した超音波が受信部１５Ｂと用紙Ｐとの間で多重反射する虞がある。この場合、受信部１５Ｂでは、送信部１５Ａから用紙Ｐを通過して受信部１５Ｂで受信される超音波（測定したい超音波）に加えて、多重反射による超音波も受信部１５Ｂで受信されることになり、正確な重送検出ができない。
これに対して、センサー中心軸１５Ｃを用紙Ｐの表面の法線に対して傾斜させることで、受信部１５Ｂにおける多重反射された超音波等の不要な超音波成分の受信を低減でき、精度の高い重送検出が可能となる。
【００２４】
送信部１５Ａは、送信回路基板３１を介して、また、受信部１５Ｂは、受信回路基板３２を介して本体に取り付けられる。送信回路基板３１や受信回路基板３２は、図３に示すように、本体１１の内部に固定された基板支持部１１１の所定位置に係合されて固定される。本実施形態では、送信回路基板３１や受信回路基板３２は、搬送経路１３０と略平行となるように固定される。そして、本実施形態では、送信部１５Ａは、送信回路基板３１の基板面に対して送信面１５Ａ１が平行となるように固定される。一方、受信部１５Ｂは、受信回路基板３２の基板面に対して受信面１５Ｂ１が角度θで傾斜するように固定される。
なお、ここでは、送信回路基板３１及び受信回路基板３２がそれぞれ独立して設けられる例を示すが、これに限定されず、送信回路基板３１及び受信回路基板３２が１つの基板に一体的に設けられる構成としてもよい。また、送信回路基板３１及び受信回路基板３２の少なくともいずれか一方を複数の基板により構成してもよい。
【００２５】
［送信部１５Ａの素子構成］
超音波センサー１５を構成する送信部１５Ａをより具体的に説明する。
図４は、送信部１５Ａの概略構成を示す平面図である。図５は、送信部１５Ａの一部の断面図である。
図４及び図５に示すように、送信部１５Ａは、素子基板２１と圧電素子２２とを備えて構成されている。本実施形態では、素子基板２１の基板厚み方向（Ｚ方向）は、用紙Ｐの法線方向と一致（または略一致）し、Ｚ方向に交差するＸ方向は、イメージスキャナー１０の主走査方向と一致（または略一致）し、Ｚ方向及びＸ方向に交差するＹ方向は搬送方向である。また、Ｚ方向（＋Ｚ側に向かう方向）は、超音波を送信する方向（用紙Ｐに向かう方向）となる。
【００２６】
（素子基板２１の構成）
素子基板２１は、図５に示すように、基板本体部２１１と、基板本体部２１１の−Ｚ側に設けられる振動膜２１２と、を備える。
基板本体部２１１は、振動膜２１２を支持する基板であり、例えばＳｉ等の半導体基板で構成される。ここで、素子基板２１には、Ｚ方向から見た平面視で、図４に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に沿った２次元アレイ状に配置される複数の開口部２１１Ａが設けられている。
本実施形態では、各開口部２１１Ａは、基板本体部２１１の基板厚み方向（Ｚ方向）を貫通した貫通孔であり、当該貫通孔の一端側（−Ｚ側）を閉塞するように振動膜２１２が設けられている。
【００２７】
振動膜２１２は、例えばＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部２１１の−Ｚ側に設けられる。振動膜２１２の厚みは、基板本体部２１１に対して十分小さい厚みとなる。この振動膜２１２は、開口部２１１Ａを構成する基板本体部２１１の壁部２１１Ｂ（図５参照）により支持され、開口部２１１Ａの−Ｚ側を閉塞する。振動膜２１２のうち、平面視で開口部２１１Ａと重なる部分（開口部２１１Ａを閉塞する領域）は、振動部２１２Ａを構成する。つまり、開口部２１１Ａは、振動膜２１２の振動部２１２Ａの外縁を規定する。この振動部２１２Ａは、圧電素子２２により振動可能となる振動領域となる。
【００２８】
（圧電素子２２の構成）
圧電素子２２は、本実施形態では、振動膜２１２の一面（−Ｚ側の面）で、かつ、Ｚ方向から見た平面視で各振動部２１２Ａと重なる位置に設けられている。この圧電素子２２は、図５に示すように、振動膜２１２上に第一電極２２１、圧電膜２２２、及び第二電極２２３が順に積層されることにより構成されている。
【００２９】
具体的には、第一電極２２１は、図４に示すように、Ｙ方向に沿って直線状に形成される。第一電極２２１の両端部（±Ｙ側端部）は、例えば、送信部１５Ａを制御する送信回路基板３１に接続される第一電極端子２２１Ｐとなる。
また、第二電極２２３は、Ｘ方向に沿って直線状に形成されている。第二電極２２３の±Ｘ側端部は、共通電極線２２３Ａに接続される。共通電極線２２３Ａは、Ｘ方向に対して複数配置された第二電極２２３同士を結線し、共通電極線２２３Ａの両端部（±Ｙ側端部）は、送信回路基板３１に接続される第二電極端子２２３Ｐとなる。
圧電膜２２２は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧電体の薄膜により形成されている。
【００３０】
ここで、振動膜２１２における１つの振動部２１２Ａと、当該振動部２１２Ａ上に設けられた圧電素子２２とにより、１つの超音波トランスデューサー（送信素子２３）が構成される。したがって、図４に示すように、送信部１５Ａには、Ｘ方向及びＹ方向に沿って複数の送信素子２３が配置される。
また、本実施形態の送信部１５Ａでは、Ｙ方向に配置された複数の送信素子２３において第一電極２２１が共通となり、これらのＹ方向に配置された複数の送信素子２３により、１Ｃｈ（チャネル）の送信列２３Ａ（図４参照）が構成される。また、当該１Ｃｈの送信列２３ＡがＹ方向に沿って複数並んで配置されることで、１次元アレイ構造の送信部１５Ａが構成されている。
【００３１】
このような構成の送信素子２３では、第一電極２２１及び第二電極２２３の間に所定周波数の周期駆動電圧が印加されることにより、圧電膜２２２が伸縮し、圧電素子２２が設けられた振動膜２１２の振動部２１２Ａが、開口部２１１Ａの開口幅等に応じた周波数で振動する。これにより、振動部２１２Ａの＋Ｚ側（開口部２１１Ａ側）から超音波が送信される。
【００３２】
また、本実施形態の送信部１５Ａは、Ｘ方向に沿って並ぶ送信列２３Ａへの周期駆動電圧の入力タイミングを異ならせることで超音波の送信方向を制御する。つまり、複数の送信素子２３から送信される超音波が合成されることで、超音波の波面が形成される。各送信列２３Ａへの周期駆動電圧の入力タイミングを遅延させることで、超音波の波面の進行方向を所定の角度方向に制御することが可能となる。例えば、超音波の送信方向を、Ｚ方向（用紙Ｐの法線方向）に対して＋Ｘ側に傾斜させて送信する場合、Ｘ方向の−Ｘ側端部の送信列２３Ａから、＋Ｘ側に向かって、周期駆動電圧の入力タイミングを遅延させる。また、超音波の送信方向を、Ｚ方向から−Ｘ側に傾斜させて送信する場合、Ｘ方向の＋Ｘ側端部の送信列２３Ａから、−Ｘ側に向かって、周期駆動電圧の入力タイミングを遅延させる。本実施形態では、図３に示すように、受信部１５Ｂが送信部１５Ａよりも＋Ｘ側に配置されるので、−Ｘ側端部から＋Ｘ側に向かって順に送信列２３Ａが駆動される。
【００３３】
［送信部１５Ａの回路構成］
図６は、本実施形態の送信部１５Ａの回路構成の概略を示す図である。なお、図６では、説明の簡略化のため、送信列２３Ａの数を４個としている。図７は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成される周期駆動電圧、及び、各送信列２３Ａに入力される入力電圧（周期駆動電圧）のタイミングチャートである。なお、図７における「ｋ」は、Ｘ方向に並ぶ送信列２３Ａの順番を示しており、例えば、ｋ＝１は、−Ｘ側端部に位置する送信列２３Ａ、ｋ＝２は、−Ｘ側端部から２番目の送信列２３Ａを示す。
図３に示すように、送信部１５Ａは、送信回路基板３１に接続されている。この送信回路基板３１には、図６に示すように、スイッチング素子３１１と、第一送信回路３１２Ａと、第二送信回路３１２Ｂと、タイミング制御部３１３と、メモリー３１４と、が配置されている。また、送信回路基板３１は、受信回路基板３２と接続され、受信回路基板３２から入力される受信信号の電圧値に基づいて、周期駆動電圧の周期を設定する。
【００３４】
スイッチング素子３１１は、各送信列２３Ａのそれぞれに対して設けられており、送信列２３Ａと、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂのいずれかと、を接続する。具体的には、Ｘ方向に沿って−Ｘ側から２ｋ−１（但し、ｋは１以上の自然数）番目に配置される送信列２３Ａに接続されるスイッチング素子３１１は、第一送信回路３１２Ａに接続される。また、Ｘ方向に沿って−Ｘ側から２ｋ番目に配置される送信列２３Ａに接続されるスイッチング素子３１１は、第二送信回路３１２Ｂに接続される。すなわち、本実施形態では、Ｘ方向に対して１つ置きに配置される送信列２３Ａ（送信素子２３）を１つの送信制御グループとして、対応する１つの送信回路（第一送信回路３１２Ａまたは第二送信回路３１２Ｂ）に接続可能となる。
これらのスイッチング素子３１１は、タイミング制御部３１３の制御により、送信列２３Ａと送信回路（第一送信回路３１２Ａまたは第二送信回路３１２Ｂ）とを接続する接続位置、及び、送信列２３Ａと送信回路（第一送信回路３１２Ａまたは第二送信回路３１２Ｂ）とを切断する切断位置に切り替えられる。
【００３５】
第一送信回路３１２Ａは、２ｋ＋１番目の送信列２３Ａに対して入力する周期駆動電圧を生成する。第二送信回路３１２Ｂは、２ｋ番目の送信列２３Ａに対して入力する周期駆動電圧を生成する。これらの第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、プラス電源、マイナス電源、及び耐圧性の高いトランジスター等により構成される。
これらの第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、タイミング制御部３１３の制御に基づいて、所定周期（周期Ｔ）の周期駆動電圧を生成する。第二送信回路３１２Ｂで生成される周期駆動電圧は、第一送信回路３１２Ａで生成される周期駆動電圧に対して位相が半周期だけずれた（遅延された）周期駆動電圧となる。
【００３６】
図８は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂにおける周期の変更方法の一例を示す図である。
第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、周期駆動電圧（パルス波）のディーティー比を維持し、ハイレベル期間及びローレベル期間を同じ割合だけ変更した周期駆動電圧を生成する。例えば、周期Ｔの周期駆動電圧から、αだけ周期を増加させた周期Ｔ´の周期駆動電圧を生成する場合、図８に示すように、ハイレベル期間及びローレベル期間をそれぞれα／２だけ増加させる。
ここで、第二送信回路３１２Ｂでは、第一送信回路３１２Ａで生成される周期駆動電圧に対して半周期分遅れた周期駆動電圧が生成される。よって、図８に示すように、第二送信回路３１２Ｂで生成される周期Ｔ´の周期駆動電圧は、第二送信回路３１２Ｂで生成される周期Ｔの周期駆動電圧に対して、ΔＴ（＝α／２）だけ遅延した周期駆動電圧となる。
また、詳細は後述するが、本実施形態では、タイミング制御部３１３によるゲート制御によって、各スイッチング素子３１１が、周期駆動電圧の半周期の遅延で順次接続位置に切り替えられる。これによって、−Ｘ側端部の送信列２３Ａから＋Ｘ側に向かって順に周期駆動電圧が入力されることで、超音波が周期駆動電圧の周期に応じた音軸方向に送信される。図８の例では、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成する周期駆動電圧を、周期Ｔから周期Ｔ´に変更することで、スイッチング素子３１１の切り替えを行う遅延時間がΔＴだけ長くなる。このため、超音波の送信方向がΔＴに応じた角度だけ、＋Ｘ側に変化することになる。
【００３７】
なお、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂにおける周期変更方法としては、図８の例に限られない。図９は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂにおける周期の変更方法の他の例を示す図である。
例えば、図９に示すように、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、基準周期電圧Ｑに対して、遅延時間Δｔを挿入してデューティー比を変更してもよい。具体的に説明すると、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成可能な最小周期Ｔｍｉｎの周期駆動電圧を基準周期電圧Ｑとする。この基準周期電圧Ｑは、半周期（Ｔｍｉｎ／２）のパルス幅のハイレベル信号と、半周期（Ｔｍｉｎ／２）のパルス幅のローレベル信号とを有する基準波形部Ｑ１が、連続するパルス波形である。
タイミング制御部３１３により、周期Ｔ´が指令されると、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、周期Ｔ´から最小周期Ｔｍｉｎを減算した待機時間ｔを算出する。そして、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、基準波形部Ｑ１に、待機時間ｔの基準レベル波形部Ｑ２を追加して、１周期分の周期電圧波形Ｑ３とし、周期電圧波形Ｑ３が連続する周期駆動電圧を生成する。すなわち、本例では、ハイレベル信号のパルス幅は変動しないが、周期が変化するのでディーティー比が変動する。
この場合、図９に示すように、各送信列２３Ａを遅延駆動させる際の遅延時間ΔＴは、最小周期Ｔｍｉｎの周期駆動電圧を用いて送信部１５Ａを駆動させる際に比べて、待機時間ｔ／２だけ増加することになり、超音波の送信方向が待機時間ｔ／２に対応する角度だけ変化する。
【００３８】
タイミング制御部３１３は、本発明の送信制御部を構成し、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等の集積回路により構成されている。タイミング制御部３１３は、各スイッチング素子３１１、第一送信回路３１２Ａ、及び第二送信回路３１２Ｂ、メモリー３１４、及び受信回路基板３２に接続される。
タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａや第二送信回路３１２Ｂを制御する。例えば、タイミング制御部３１３は、周期駆動電圧の生成を指令する制御信号を第一送信回路３１２Ａや第二送信回路３１２Ｂに入力する。制御信号には、生成する周期駆動電圧の周波数（周期）が含まれる。これにより、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂは、タイミング制御部３１３により指定された周波数の周期駆動電圧を生成する。
【００３９】
この際、タイミング制御部３１３は、図７に示すように、第一送信回路３１２Ａに対して、所定周期分（例えば６周期）の周期駆動電圧を生成する旨の第一制御信号を出力する。また、タイミング制御部３１３は、第二送信回路３１２Ｂに対して、第一制御信号を出力してから、周期駆動電圧の半周期だけ遅延させて、所定周期分（例えば６周期）の周期駆動電圧を生成する旨の第一制御信号を出力する。
これにより、図７に示すように、第一送信回路３１２Ａで６波分の周期駆動電圧が生成され、第二送信回路３１２Ｂで、第一送信回路３１２Ａで生成される周期駆動電圧から半周期分だけ遅延した６波分の周期駆動電圧が生成される。
なお、図７に示す例は、送信列２３Ａが４つで、５波分の周期駆動電圧を入力する例であるため、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで６波分の周期駆動電圧を生成しているが、送信列２３Ａの数や、各送信列２３Ａに入力する周期駆動電圧の波数により、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成する周期駆動電圧の波数は適宜調整できる。
【００４０】
また、タイミング制御部３１３は、各スイッチング素子３１１をゲート制御することで、スイッチング素子３１１の接続状態を接続位置及び切断位置に切り替える。
本実施形態では、受信部１５Ｂが送信部１５Ａよりも＋Ｘ側に配置されるので、タイミング制御部３１３は、Ｘ方向の−Ｘ側端部に位置する送信列２３Ａから＋Ｘ側に向かって順に周期駆動電圧が入力されるように、各スイッチング素子３１１をゲート制御し、切断位置から接続位置に切り替える。
【００４１】
具体的には、タイミング制御部３１３は、−Ｘ側端部からｉ番目の送信列２３Ａに対応するスイッチング素子３１１を接続位置に切り替えた後、周期駆動電圧の半周期だけ遅延させて、ｉ＋１番目の送信列２３Ａに対応するスイッチング素子３１１を接続位置に切り替える。また、スイッチング素子３１１を接続位置に切り替えた後、周期駆動電圧の５周期分の時間が経過した後、スイッチング素子３１１を切断位置に切り替える。
これにより、図７に示すように、１番目の送信列２３Ａに対して第一送信回路３１２Ａで生成された１波から５波までの周期駆動電圧が入力される。また、２番目の送信列２３Ａには、１番目の送信列２３Ａに周期駆動電圧が入力されたタイミングから半周期分だけ遅れて、第二送信回路３１２Ｂで生成された１波から５波までの周期駆動電圧が入力される。
さらに、３番目の送信列２３Ａには、２番目の送信列２３Ａに周期駆動電圧が入力されたタイミングから半周期分だけ遅れて、第一送信回路３１２Ａで生成された２波から６波までの周期駆動電圧が入力される。そして、４番目の送信列２３Ａには、３番目の送信列２３Ａに周期駆動電圧が入力されたタイミングから半周期分だけ遅れて、第二送信回路３１２Ｂで生成された２波から６波までの周期駆動電圧が入力される。
すなわち、Ｘ方向に奇数番目に配置される送信列２３Ａに入力される周期駆動電圧は同位相となり、第一送信回路３１２Ａで生成される周期駆動電圧を入力することができる。同様に、Ｘ方向に偶数番目に配置される送信列２３Ａに入力される周期駆動電圧は同位相となり、第二送信回路３１２Ｂで生成される周期駆動電圧を入力することができる。このように、本実施形態では、各送信列２３Ａや各送信素子２３に対応する送信回路をそれぞれ設ける必要がなく、同じ送信制御グループに属する送信列２３Ａや送信素子２３に対して、同じ送信回路から出力された周期駆動電圧を入力すればよい。
【００４２】
上記のような本実施形態の送信回路基板３１では、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成する周期駆動電圧の周期に応じて、スイッチング素子３１１が接続位置に切り替えられるタイミング、つまり遅延時間が変更される。したがって、第一送信回路３１２Ａや第二送信回路３１２Ｂで生成する周期駆動電圧の周期を変動させることで、送信部１５Ａから送信される超音波の方向を、Ｘ方向に沿って変化させる、つまり、ＸＺ面における超音波の送信角度を変化させることが可能となる。
【００４３】
また、送信回路基板３１には、メモリー３１４が設けられている。このメモリー３１４には、タイミング制御部３１３が、周期駆動電圧の周期を設定する際の各種データが記録されている。タイミング制御部３１３による周期駆動電圧の周期設定についての詳細な説明は後述する。
【００４４】
［受信部１５Ｂの構成］
受信部１５Ｂは、図３に示すように、受信面１５Ｂ１が、送信部１５Ａに向くように配置されている。つまり、受信部１５Ｂの中心と送信部１５Ａの中心とを結ぶセンサー中心軸１５Ｃに対して、受信面１５Ｂ１が垂直（または略垂直）となるように受信部１５Ｂが配置される。
この受信部１５Ｂは、送信部１５Ａと略同様の構成により構成することができる。すなわち、受信部１５Ｂは、図４や図５に示すような素子基板２１と圧電素子２２とを有する構成とすることができる。この場合、１つの振動部２１２Ａと、当該振動部２１２Ａ上の圧電素子２２とにより、１つの受信素子を構成する。このような受信素子は、振動部２１２Ａが超音波を受信して振動することで、圧電素子２２から受信信号が出力される。受信素子を構成する素子基板２１や圧電素子２２は、送信部１５Ａと同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００４５】
なお、本実施形態の超音波センサー１５は、用紙Ｐを通過した超音波の音圧を測定することで、重送を検出するものである。したがって、受信部１５Ｂの受信面１５Ｂ１のいずれかで、送信部１５Ａから送信された超音波が受信されればよい。この場合、受信部１５Ｂに配置された複数の圧電素子２２を直列に接続し、各圧電素子２２からの信号を加算した受信信号を出力してもよい。
【００４６】
そして、受信部１５Ｂの各第一電極端子や第二電極端子は、受信部１５Ｂを固定する受信回路基板３２に接続される。この受信回路基板３２には、第二電極端子を基準電位にするグラウンド回路や、第一電極端子から入力された受信信号を処理して制御部１６に出力する受信回路（例えば、ノイズフィルター、アンプ、ＡＤ変換回路等）が設けられている。受信回路は、超音波センサーにおける受信信号を処理する一般的な受信回路を用いることができ、ここでの説明は省略する。
【００４７】
［制御部１６の構成］
図１０は、イメージスキャナー１０の制御構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部１６１と、メモリー等の記録回路により構成された記憶部１６２とを備える。
制御部１６は、搬送部１３の搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５に接続され、これらの搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５の駆動を制御する。また、制御部１６は、インターフェイス部１７に接続され、例えば、パーソナルコンピューター等の外部機器５１から入力された各種のデータや信号を受信したり、イメージスキャナー１０が読み取った読取データを外部機器５１に出力したりする。
【００４８】
記憶部１６２は、イメージスキャナー１０を制御するための各種データや、各種プログラムが記録されている。
演算部１６１は、記憶部１６２に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、図１０に示すように、搬送制御部１６１Ａ、読取制御部１６１Ｂ、及び重送判定部１６１Ｃ、周期設定部１６１Ｄ等として機能する。
【００４９】
搬送制御部１６１Ａは、搬送モーター１３５を制御して、複数のローラー対１３１〜１３４を回転させることで、用紙サポート１２にセットされた用紙Ｐを１枚ずつ本体１１内へ給送する。さらに搬送制御部１６１Ａは、給送された用紙Ｐを搬送経路１３０に沿って読取条件に応じた搬送速度で搬送させる。
読取制御部１６１Ｂは、用紙Ｐの搬送中にスキャン部１４を制御し、用紙Ｐの画像を読み取らせる。
【００５０】
重送判定部１６１Ｃは、本発明の状態検出部に相当し、超音波センサー１５を制御して、受信部１５Ｂから入力された受信信号に基づいて、用紙Ｐの重送を判定する。
具体的には、受信信号の電圧値Ｖが所定の閾値Ｖｈより小さい場合に、用紙Ｐが重送されていると判定する。なお、重送判定部１６１Ｃに重送と判定された場合、搬送制御部１６１Ａは、用紙Ｐの搬送を停止する。
【００５１】
周期設定部１６１Ｄは、送信部１５Ａから送信される超音波の送信方向（音軸）が受信部１５Ｂに向くように、送信部１５Ａの駆動を調整する旨の周波数設定指令を超音波センサー１５に出力する。
【００５２】
［超音波センサー１５の駆動方法］
（周期設定処理）
図１１は、本実施形態の超音波センサー１５の駆動方法における周期設定処理のフローチャートである。
本実施形態のイメージスキャナー１０では、超音波センサー１５のセンサー中心軸１５Ｃが、搬送経路１３０の法線に対して傾斜する。したがって、送信部１５Ａから送信される超音波の音軸が、センサー中心軸１５Ｃと一致（または略一致）するように、送信部１５Ａの各送信列２３Ａに入力される周期駆動電圧を設定する、つまり、送信列２３Ａを遅延駆動させる際の遅延時間を設定する必要がある。
本実施形態では、イメージスキャナー１０による画像読み取り処理の前に、つまり、搬送部１３により、対象物である用紙Ｐが搬送される前に、超音波センサー１５における周期設定処理が実施される。
なお、ここでは、周期設定処理のタイミングとして、搬送部１３により用紙Ｐが搬送される毎に行う例を示すが、これに限定されない。例えば、イメージスキャナー１０が工場において製造された際に周期設定処理を実施してもよく、イメージスキャナー１０が起動された際（電源が投入された際）に周期設定処理を実施してもよく、一定期間毎に周期設定処理が実施されてもよい。周期設定処理は、用紙Ｐが搬送経路１３０上に搬送されていない状態で実施されることが好ましい。
【００５３】
周期設定処理では、図１１に示すように、周期設定部１６１Ｄは、超音波センサー１５に、周期設定指令を出力する（ステップＳ１１）。
超音波センサー１５のタイミング制御部３１３は、周期設定指令を受信すると、送信部１５Ａから、所定の基準方向に向かって超音波を送信させ、受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値（基準電圧値Ｖ０）を検出する（ステップＳ１２）。
ここで、本実施形態における基準方向について説明する。図１２は、本実施形態における基準方向とセンサー中心軸１５Ｃとの関係を示す図である。
本実施形態における基準方向は、送信部１５Ａに対する受信部１５Ｂの位置が、図１２に示す設計位置に位置する場合のセンサー中心軸１５Ｃの方向である。つまり、送信部１５Ａや受信部１５Ｂを高精度に本体１１の設計位置に固定した場合に、センサー中心軸１５Ｃが基準方向に一致する。
ところで、上述したように、送信部１５Ａや受信部１５Ｂを本体１１に取り付ける際に、取付角度誤差等によって送信部１５Ａに対する受信部１５Ｂの位置が図１２に示すようにずれることがある。この場合、送信部１５Ａの中心と受信部１５Ｂの中心とを通るセンサー中心軸１５Ｃは、本来の（理想とする）センサー中心軸１５Ｃ、つまり基準方向から、所定の角度だけずれてしまう。本実施形態では、このように、センサー中心軸１５Ｃと基準方向とがずれている場合でも、以降に説明する周期設定処理の実施により、送信部１５Ａから送信する超音波の音軸がセンサー中心軸１５Ｃと一致または略一致するように、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成する周期駆動電圧の周期を設定する。
【００５４】
図１１に戻り、ステップＳ１２では、タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させる周期駆動電圧の周期を、基準方向に対応した基準周期Ｔ０に設定する。なお、この基準周期Ｔ０は、メモリー３１４に予め記憶されている。そして、タイミング制御部３１３は、基準周期Ｔ０の周期駆動電圧を第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させ、基準周期Ｔ０の半周期の遅延時間で、スイッチング素子３１１を順次接続位置に切り替える。図３に示すように、本実施形態では、送信部１５Ａの＋Ｘ側に受信部１５Ｂが位置するので、タイミング制御部３１３は、−Ｘ側端部に配置された送信列２３Ａから、＋Ｘ側に向かって順に、基準周期Ｔ０の半周期の遅延時間で周期駆動電圧を入力する。
これにより、送信部１５Ａから基準方向に超音波が送信され、受信部１５Ｂで当該超音波が受信されると、受信部１５Ｂから受信回路基板３２を介して送信回路基板３１に受信信号が入力される。タイミング制御部３１３は、この受信信号の電圧値（基準電圧値Ｖ０）を検出し、基準周期Ｔ０と対応付けてメモリー３１４に記憶する。
【００５５】
次に、タイミング制御部３１３は、送信部１５Ａから、基準方向よりも＋Ｘ側（第一方向のプラス側）の所定角度方向（第一比較方向）に向かって超音波を送信させ、受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値（第一比較電圧値Ｖ１）を検出する（ステップＳ１３；第一比較電圧検出ステップ）。
つまり、タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させる周期駆動電圧の周期を、基準周期Ｔ０よりも所定値だけ大きい第一比較周期Ｔ１に設定する。なお、この第一比較周期Ｔ１はメモリー３１４に予め記憶されている。そして、タイミング制御部３１３は、当該第一比較周期Ｔ１の周期駆動電圧を第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させ、第一比較周期Ｔ１の半周期の遅延時間で、スイッチング素子３１１を順次接続位置に切り替える。
これにより、送信部１５Ａから第一比較方向に超音波が送信され、受信部１５Ｂで当該超音波が受信されると、受信部１５Ｂから受信回路基板３２を介して送信回路基板３１に受信信号が入力される。タイミング制御部３１３は、この受信信号の電圧値（第一比較電圧値Ｖ１）を検出し、第一比較周期Ｔ１と対応付けてメモリー３１４に記憶する。
【００５６】
また、タイミング制御部３１３は、送信部１５Ａから、基準方向よりも−Ｘ側（第一方向のマイナス側）の所定角度方向（第二比較方向）に向かって超音波を送信させ、受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値（第二比較電圧値Ｖ２）を検出する（ステップＳ１４；第二比較電圧検出ステップ）。
つまり、タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させる周期駆動電圧の周期を、基準周期Ｔ０よりも所定値だけ小さい第二比較周期Ｔ２に設定する。なお、この第二比較周期Ｔ２はメモリー３１４に予め記憶されている。そして、タイミング制御部３１３は、第二比較周期Ｔ２の周期駆動電圧を第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させ、第二比較周期Ｔ２の半周期の遅延時間で、スイッチング素子３１１を順次接続位置に切り替える。
これにより、送信部１５Ａから第二比較方向に超音波が送信され、受信部１５Ｂで当該超音波が受信されると、受信部１５Ｂから受信回路基板３２を介して送信回路基板３１に受信信号が入力される。タイミング制御部３１３は、この受信信号の電圧値（第二比較電圧値Ｖ２）を検出し、第二比較周期Ｔ２と対応付けてメモリー３１４に記憶する。
【００５７】
この後、タイミング制御部３１３は、第一比較電圧値Ｖ１及び第二比較電圧値Ｖ２の大小を比較し、第一比較電圧値Ｖ１が第二比較電圧値Ｖ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５；比較ステップ）。
ステップＳ１５において、Ｙｅｓと判定された場合（Ｖ１＞Ｖ２である場合）、タイミング制御部３１３は、＋Ｘ側を走査方向として設定する（ステップＳ１６；走査方向設定ステップ）。
ステップＳ１５において、Ｎｏと判定された場合（Ｖ２＞Ｖ１である場合）、タイミング制御部３１３は、−Ｘ側を走査方向として設定する（ステップＳ１７；走査方向設定ステップ）。
【００５８】
ステップＳ１６またはステップＳ１７の後、タイミング制御部３１３は、送信部１５Ａから送信する超音波を、基準方向から設定された走査方向に向かって振り、受信信号の変化を検出する走査処理を実施する（ステップＳ１８；走査ステップ）。例えば、走査方向が＋Ｘ側である場合、タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させる周期駆動電圧の周期を基準周期Ｔ０から漸増させる。これにより、各スイッチング素子３１１を切り替える遅延時間も漸増し、送信部１５Ａから送信される超音波の方向が＋Ｘ側に変化する。また、走査方向が−Ｘ側である場合、タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで生成させる周期駆動電圧の周期を基準周期Ｔ０から漸減させる。これにより、各スイッチング素子３１１を切り替える遅延時間も漸減し、送信部１５Ａから送信される超音波の方向も−Ｘ側に変化する。
送信部１５Ａから送信される超音波の方向が変化することで、受信部１５Ｂから出力される受信信号の電圧値も変化する。タイミング制御部３１３は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで設定した周期に対する受信信号の電圧値を適宜メモリー３１４に記憶する。
【００５９】
そして、タイミング制御部３１３は、ステップＳ１８で検出した受信信号の電圧値の変化から、電圧値が最大となった際の周期駆動電圧の周期を検出し、設定周期ＴＳとして設定し、メモリー３１４に記憶する（ステップＳ１９；周期設定工程）。
【００６０】
以上の周期設定処理を具体例に基づいて説明する。図１３及び図１４は、第一送信回路３１２Ａ及び第二送信回路３１２Ｂで設定する周期駆動電圧の周期に対する、受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値の一例を示す図である。
本実施形態では、図１２に示すように、取付角度誤差によって生じるセンサー中心軸１５Ｃのずれを、超音波の音軸の方向を調整することで補正する。ただし、ずれ量が大きすぎると、センサー中心軸１５Ｃが本体１１内の他の部分に干渉する場合もあるため、ずれ量の許容範囲は予め設定されており、例えば、基準方向を中心とした±１０°の角度範囲となる。したがって、ステップＳ１８では、基準方向を中心とした±１０°程度の範囲で走査処理を実施すれば十分である。このように、超音波を狭範囲内で走査する場合、受信信号の電圧値の変化曲線は、図１３や図１４に示すように、略正規分布に略従って変化する。つまり、超音波の音軸がセンサー中心軸１５Ｃと一致する際をピーク位置として、超音波を＋Ｘ側に振った場合の電圧値の変化曲線と、超音波を−Ｘ側に振った場合の電圧値の変化曲線とが、ピーク位置を中心に略線対称となる。
【００６１】
この場合、図１３に示すように、受信信号が最大電圧値Ｖｍａｘとなるピーク位置（センサー中心軸１５Ｃの方向）が、第一比較方向よりも＋Ｘ側となる場合、Ｖ１＞Ｖ２となる。このため、ステップＳ１５で、Ｖ１＞Ｖ２であると判定された場合は、ステップＳ１６で走査方向を基準方向より＋Ｘ側とすることで、ステップＳ１８において、受信信号の最大電圧値Ｖｍａｘが検出される際の設定周期ＴＳを迅速に検出することができる。
また、図１４に示すように、受信信号の最大電圧値Ｖｍａｘとなるピーク位置（センサー中心軸１５Ｃの方向）が、基準方向と第一比較方向との間となる場合でも、Ｖ１＞Ｖ２となる。よって、この場合も、ステップＳ１５で、Ｖ１＞Ｖ２であると判定された場合は、ステップＳ１６で走査方向を基準方向より＋Ｘ側とすることで、ステップＳ１８において、受信信号の最大電圧値Ｖｍａｘが検出される際の設定周期ＴＳを迅速に検出することができる。
なお、図１３及び図１４は、Ｖ１＞Ｖ２となる例であるが、Ｖ２＞Ｖ１となる場合も同様であるため、ここでの図示及び説明は省略する。
【００６２】
（画像読取処理）
以上のような周期設定処理の後、イメージスキャナー１０は、用紙Ｐの画像読取処理を実施する。この際、本実施形態では、超音波センサー１５による重送検知処理を実施する。
図１５は、超音波センサー１５による重送検知処理を含む、イメージスキャナー１０の画像読取処理（スキャン方法）のフローチャートである。
ステップＳ１９で周期が設定されると、超音波センサー１５から制御部１６に周期の設定が完了した旨の制御信号が出力される。搬送制御部１６１Ａは当該制御信号を受信すると、搬送モーター１３５を駆動し、搬送部１３によって用紙Ｐを１枚ずつ搬送させる（ステップＳ２１）。
【００６３】
また、重送判定部１６１Ｃは、超音波センサー１５に重送検知を指令する制御信号を出力する。これにより、タイミング制御部３１３は、ステップＳ１９で設定した設定周期ＴＳの周期駆動電圧で送信部１５Ａから超音波を送信する（ステップＳ２２）。
ここで、上述したように、Ｘ方向に並ぶ各送信列２３Ａに設定周期ＴＳの周期駆動電圧を、設定周期ＴＳの１／２周期で−Ｘ側から＋Ｘ側に順に入力し、送信部１５Ａから超音波を送信した際に、受信部１５Ｂから出力される受信信号が最大となるように、設定周期ＴＳが設定されている。このため、送信部１５Ａや受信部１５Ｂを本体１１に取り付ける際に、取付角度誤差が含まれていても、タイミング制御部３１３は、設定周期ＴＳの周期駆動電圧に基づいた遅延制御で送信部１５Ａを駆動させることで、送信部１５Ａから送信される超音波の音軸を、センサー中心軸１５Ｃに一致または略一致させることができる。
【００６４】
そして、重送判定部１６１Ｃは、超音波センサー１５の受信部１５Ｂから出力される受信信号の電圧値Ｖが、閾値Ｖｈ未満か否かを判定する（ステップＳ２３；状態検出ステップ）。
ステップＳ２３において、Ｙｅｓと判定される場合、つまり、受信信号の電圧値が、閾値未満である場合は、用紙Ｐを通過した超音波の音圧が小さく、２枚以上の用紙が搬送されている状態（重送）であると判定する。この場合、搬送制御部１６１Ａは、用紙Ｐの搬送動作を停止させる（ステップＳ２４）。この場合、搬送制御部１６１Ａは、用紙Ｐの搬送方向を反転させて、搬送経路１３０内の用紙Ｐをリタードローラーを含む第二給送ローラー対１３２よりも上流側（−Ｙ側）に戻し（ステップＳ２５）、ステップＳ２１の処理に戻す。なお、エラーメッセージ等を表示させて処理を終了させてもよい。
【００６５】
また、ステップＳ２３において、Ｎｏと判定される場合、つまり、受信信号の電圧値Ｖが閾値Ｖｈ以上である場合は、搬送制御部１６１Ａによる用紙Ｐの搬送動作を継続して行う（ステップＳ２６）。そして、搬送された用紙Ｐが読取位置まで来ると、読取制御部１６１Ｂは、スキャン部１４を制御して画像を読み取らせる（ステップＳ２７）。この後、搬送制御部１６１Ａにより、さらに用紙Ｐが搬送されることで、用紙Ｐが排出口１１Ｂから排出される。
【００６６】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波センサー１５は、用紙Ｐ（対象物）の表面の法線に対して傾斜したセンサー中心軸１５Ｃ（第一軸）上に配置されて、用紙Ｐに向かって超音波を送信する送信部１５Ａと、センサー中心軸１５Ｃ上で、用紙Ｐの送信部１５Ａとは反対側に設けられた受信部１５Ｂとを備える。また、送信部１５Ａは、送信回路基板３１に接続され、この送信回路基板３１には、送信部１５Ａの駆動を制御するタイミング制御部３１３（送信制御部）が設けられている。そして、タイミング制御部３１３は、各送信列２３Ａを遅延駆動させて、送信部１５Ａから基準方向よりＸ方向（第一方向）の＋Ｘ側（正側）に超音波を送信した際の第一比較電圧値Ｖ１と、基準方向より−Ｘ側（負側）に超音波を送信した際の第二比較電圧値Ｖ２とを比較する。そして、その比較結果に基づいて、超音波の送信方向を判定、つまり、走査処理で超音波の方向を変化させる走査方向を判定する。
【００６７】
このような超音波センサー１５では、イメージスキャナー１０の本体１１に、送信部１５Ａ及び受信部１５Ｂを装着する際に、取付角度誤差が含まれて、送信部１５Ａの音軸がセンサー中心軸１５Ｃからずれている場合でも、送信部１５Ａからの超音波の送信方向を微調整することができる。したがって、受信部１５Ｂで超音波を受信した際の受信信号の電圧低下を抑制でき、受信部１５Ｂから出力される受信信号に基づいて、用紙Ｐの重送を高精度に検出することができる。
また、第一比較電圧値Ｖ１と、第二比較電圧値Ｖ２と、に基づいて、超音波をどの方向に向ければ受信信号の電圧値が大きくなるか、すなわち、超音波の音軸が、センサー中心軸１５Ｃに近づく方向を判定することができ、迅速に、超音波の音軸を、センサー中心軸１５Ｃに合わせ込むことができる。
【００６８】
本実施形態の超音波センサー１５では、タイミング制御部３１３は、Ｖ１＞Ｖ２の場合に、基準方向から＋Ｘ側を走査方向とし、Ｖ２＞Ｖ１の場合に、基準方向から−Ｘ側を走査方向とする。そして、タイミング制御部３１３は、設定した走査方向に沿って超音波を振って（音軸をＸ方向に沿って変化させて）、受信信号の電圧値が最大となる方向を特定する。つまり、受信信号の電圧値が最大となる際の周期駆動電圧の周期を検出して、設定周期ＴＳとして設定する。
この場合、基準方向から、走査方向とは逆方向に対して走査処理を実施する必要がないので、超音波の音軸がセンサー中心軸１５Ｃに一致する設定周期ＴＳを迅速に特定できる。このため、イメージスキャナー１０において、画像読取処理毎に、周期設定処理を実施しても、画像読取処理に係る時間が大幅に遅延することがない。
【００６９】
本実施形態のイメージスキャナー１０は、超音波センサー１５の受信部１５Ｂから出力された受信信号の電圧値に基づいて、用紙Ｐの重送を検出する重送判定部１６１Ｃを備える。
上記のように、超音波センサー１５は、送信部１５Ａ及び受信部１５Ｂを本体１１に取り付けた際に取付角度誤差が生じた場合でも、送信部１５Ａから送信される超音波の送信方向（音軸）を、センサー中心軸１５Ｃに一致させるように調整することができる。よって、受信部１５Ｂにおいて、送信部１５Ａから送信され、用紙Ｐを通過した超音波を好適に受信することができる。したがって、重送判定部１６１Ｃは、このような受信部１５Ｂから出力される受信信号に基づいて、精度よく用紙Ｐの重送を検出することができ、重送によって用紙Ｐの画像が読み込まれない不都合や、重送による紙詰まり等の不都合を抑制できる。
【００７０】
［第二実施形態］ 
上記第一実施形態では、第一比較方向に超音波を送信した際の第一比較電圧値Ｖ１と、第二比較方向に超音波を送信した際の第二比較電圧値Ｖ２とを比較することで、設定周期ＴＳを検出する際の走査方向を設定した。これに対して、第二実施形態では、さらに多くの電圧値を比較して、走査方向を設定する点で第一実施形態と相違する。なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００７１】
図１６は、第二実施形態における周期駆動電圧の周期に対する受信信号の電圧値の一例を示す図である。
第一実施形態では、送信部１５Ａから送信する超音波を所定範囲（狭範囲）内で振った際の受信信号の電圧値の変化曲線は、音軸とセンサー中心軸１５Ｃとが一致する位置を中心とした正規分布に略従った形状になる、との前提で、走査方向を設定した。
しかしながら、実際の受信信号の波形には、ノイズ等の不要成分が含まれ、例えば図１６に示すように、電圧値の変化曲線に２つ以上のピークが現れる場合がある。図１６に示す例において、第一実施形態では、周期Ｔ１１の周期駆動電圧を用いた場合を第一比較方向、周期Ｔ１２の周期駆動電圧を用いた場合を第二比較方向とすると、Ｖ２１＞Ｖ１１となり、−Ｘ側を走査方向として走査処理が実施される。つまり、第一実施形態では、最大電圧値Ｖｍａｘが＋Ｘ側にあるにもかかわらず、基準方向から−Ｘ側の方向を走査方向として設定してしまう。また、第一実施形態では、第一比較電圧と第二比較電圧とが同程度の電圧値となる場合においても、走査方向の決定が困難となる。
【００７２】
これに対して、本実施形態では、ステップＳ１３において、タイミング制御部３１３は、送信部１５Ａから、基準方向よりも＋Ｘ側の所定の第三比較方向、第四比較方向、第五比較方向のそれぞれに向かって超音波を送信させ、それぞれの方向に対する受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値（第三比較電圧値Ｖ１１、第四比較電圧値Ｖ１２、第五比較電圧値Ｖ１３）を検出する。超音波を第三比較方向、第四比較方向、第五比較方向のそれぞれに送信する際の周期駆動電圧の周期は、図１６に示すように、Ｔ１１、Ｔ１２，Ｔ１３となる。
同様に、ステップＳ１４において、タイミング制御部３１３は、送信部１５Ａから、基準方向よりも−Ｘ側の所定の第六比較方向、第七比較方向、第八比較方向のそれぞれに向かって超音波を送信させ、それぞれの方向に対する受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値（第六比較電圧値Ｖ２１、第七比較電圧値Ｖ２２、第八比較電圧値Ｖ２３）を検出する。超音波を第六比較方向、第七比較方向、第八比較方向のそれぞれに送信する際の周期駆動電圧の周期は、図１６に示すように、Ｔ２１、Ｔ２２，Ｔ２３となる。
【００７３】
そして、ステップＳ１５において、ステップＳ１３及びステップＳ１４で検出された各電圧値（Ｖ１１，Ｖ１２、Ｖ１３，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３）の電圧値を比較し、最も大きい電圧値を出力した方向が、基準方向から＋Ｘ側であるか、−Ｘ側であるかを判定する。
図１６の例では、Ｔ１３の周期駆動電圧により、第五比較方向に超音波を送信した際に最大の電圧値Ｖ１３が検出される。よって、この場合、基準方向から＋Ｘ側の走査方向として設定する。
他の処理については、第一実施形態と同様である。
【００７４】
なお、本実施形態では、ステップＳ１３で＋Ｘ側に対して３方向に超音波を送信する例、ステップＳ１４で−Ｘ側に対して３方向に超音波を送信する例を示すが、超音波の送信方向をさらに増加させることで、より精度の高い走査方向の判定が可能となる。
また、センサー中心軸１５Ｃのずれの許容範囲（例えば基準方向から±５°の範囲内）をｎ等分するように、各比較方向を設定してもよい。
例えば、第三比較方向を基準方向から＋Ｘ側に５／３°だけ傾けた方向、第四比較方向を基準方向から＋Ｘ側に１０／３°だけ傾けた方向とし、第五比較方向を基準方向から＋Ｘ側に５°だけ傾けた方向とする。これにより、許容範囲における＋Ｘ側での受信電圧の電圧値の傾向を判定することができる。同様に、第六比較方向を基準方向から−Ｘ側に５／３°だけ傾けた方向、第七比較方向を基準方向から−Ｘ側に１０／３°だけ傾けた方向とし、第八比較方向を基準方向から−Ｘ側に５°だけ傾けた方向とする。これにより、許容範囲における−Ｘ側での受信電圧の電圧値の傾向を判定することができる。
【００７５】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波センサー１５では、タイミング制御部３１３は、基準方向から＋Ｘ側の複数の方向に超音波を送信した際のそれぞれの受信信号の電圧値と、基準方向より−Ｘ側の複数の方向に超音波を送信した際のそれぞれの受信信号の電圧値とを比較する。
この場合、受信信号の電圧値の変化曲線に複数のピークが含まれる場合等であっても、超音波の音軸がセンサー中心軸１５Ｃに近づく方向（走査方向）を精度よく設定することができる。
【００７６】
［第三実施形態］
上記第一実施形態及び第二実施形態では、ステップＳ１５やステップＳ１６において、走査方向が設定されると、ステップＳ１８では、その走査方向に対して超音波の送信方向を変化させて、最大電圧値となる方向（周期）を特定した。
これに対して、本実施形態では、走査方向への走査を実施した際の受信信号の電圧値の変化が単調減少する場合に、走査方向とは逆方向に走査を実施する点で上記第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
【００７７】
図１７は、第三実施形態における走査処理を説明するための周期駆動電圧の周期に対する受信信号の電圧値の一例を示す図である。
第一実施形態では、送信部１５Ａから送信する超音波を所定範囲（狭範囲）内で振った際の受信信号の電圧値の変化曲線は、音軸とセンサー中心軸１５Ｃとが一致する位置を中心とした正規分布に略従った形状となる、との前提で、走査方向を設定した。
しかしながら、送信部１５Ａから送信される超音波は、送信面１５Ａ１の法線方向に対して音圧が大きく、法線方向から傾斜するにしたがって音圧が低下する。したがって、受信部１５Ｂの受信面１５Ｂ１に対する送信面１５Ａ１の傾斜角度によっては、図１７に示すように、超音波の送信角度が送信面１５Ａ１から大きくなるにしたがって、音圧が大きく低下する場合がある。
【００７８】
図１７に示す例では、基準方向と第三比較方向（第一比較方向）との間にセンサー中心軸１５Ｃがある。ここで、第一実施形態では、第一比較電圧値（Ｖ１１）が第二比較電圧値（Ｖ２１）よりも小さいので、上述したステップＳ１５においてＮｏと判定され、ステップＳ１７で基準方向よりも−Ｘ側を走査方向と設定される。第二実施形態のように、＋Ｘ側の複数の比較方向（第三〜第五比較方向）、及び−Ｘ側の複数の比較方向（第六〜第八比較方向）に対する受信信号の電圧値を検出して比較した場合でも、図１７に示す例では、ステップＳ１７で基準方向よりも−Ｘ側を走査方向と設定される。よって、ステップＳ１８の走査処理において、周期駆動電圧が基準周期Ｔ０の時に、受信信号の最大値が検出され、設定周期は基準周期Ｔ０となり、超音波の音軸とセンサー中心軸１５Ｃとが異なる方向となる。
なお、第二実施形態において、ステップＳ１３及びステップＳ１４における比較方向の数を増大させて、より細かく受信信号の電圧値を取得することで、上記のような不都合は回避できるが、この場合、走査方向を判定するまでの時間が長くなる。
【００７９】
そこで、本実施形態では、タイミング制御部３１３は、ステップＳ１８において、走査方向に走査処理を実施した際の受信信号の変化傾向を判定し、検出された受信信号の最大値をセンサー中心軸１５Ｃとすることの妥当性を判定する。
具体的には、タイミング制御部３１３は、基準方向から走査方向への走査処理において、受信信号の電圧値が単調減少しているか否か（基準方向から離れるにしたがって漸減しているか否か）を判定する。そして、受信信号の電圧値が単調減少である場合、タイミング制御部３１３は、走査方向への走査処理の後、さらに、基準方向から走査方向とは逆方向に対して走査処理を実施する。そして、逆方向への走査処理において検出される受信信号の最大電圧値と、走査方向への走査処理において検出される受信信号の最大電圧値とを比較し、大きい方をセンサー中心軸１５Ｃに一致する方向として判定する。
【００８０】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、タイミング制御部３１３は、受信信号の電圧値の変化が単調減少であるか否かを判定し、単調減少である場合に、走査方向とは逆方向に対しても走査処理を実施する。これにより、超音波の音軸をセンサー中心軸１５Ｃに高精度に合わせ込むことができ、重送の検出精度も向上する。
【００８１】
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【００８２】
（変形例１）
上記第一から第三実施形態において、送信部１５Ａは、Ｘ方向に沿って奇数番目に配置される送信列２３Ａに対する第一送信回路３１２Ａと、偶数番目に配置される送信列２３Ａに対する第二送信回路３１２Ｂとを設ける例を示した。
これに対して、ｎ個おきに配置された送信列２３Ａを１つの送信制御グループとしてもよい。つまり、Ｘ方向に沿って−Ｘ側から（ｎ＋１）ｋ−ｎ番目（ｋが１以上の自然数）の送信列２３Ａを含む送信制御グループ、（ｎ＋１）ｋ−（ｎ−１）番目の送信列２３Ａを含む送信制御グループ、…（ｎ＋１）ｋ＋１番目の送信列２３Ａを含む送信制御グループ、（ｎ＋１）ｋ番目の送信列２３Ａを含む送信制御グループ、の合計ｎ＋１個の送信制御グループに分けられる。この場合、各送信制御グループに対応した、ｎ＋１個の送信回路が設けられ、順にｈ／（ｎ＋１）周期（ｈは正の整数）だけ遅延させた周期駆動電圧を生成する。
図１８は、ｎ＝２とした場合の回路構成を示す図であり、図１９は、ｎ＝２，ｈ＝１とした場合の超音波センサー１５の各送信列２３Ａに入力される入力電圧（周期駆動電圧）のタイミングチャートである。
図１８の例では、Ｘ方向に２個おきに配置された送信列２３Ａ（送信素子２３）を１つの送信制御グループとする。つまり、−Ｘ側から３ｋ−２番目の送信列２３Ａを含む送信制御グループ、３ｋ−１番目の送信列２３Ａを含む送信制御グループ、３ｋ番目の送信列２３Ａを含む送信制御グループに分けられる。
【００８３】
また、図１９に示すように、３ｋ−２番目の送信列２３Ａに対応した第１の送信回路３１２Ｃは、タイミング制御部３１３から指令された周期の周期駆動電圧を生成する。３ｋ−１番目の送信列２３Ａに対応した第２の送信回路３１２Ｄは、第１の送信回路３１２Ｃで生成される周期駆動電圧に対して、位相が１／３周期だけ遅延した周期駆動電圧を生成する。３ｋ番目の送信列２３Ａに対応した第３の送信回路３１２Ｅは、第２の送信回路３１２Ｄで生成される周期駆動電圧に対して、位相が１／３周期だけ遅延した周期駆動電圧を生成する。
そして、タイミング制御部３１３は、各送信列２３Ａに接続されるスイッチング素子３１１を−Ｘ側端部（または＋Ｘ側端部）から順に、周期駆動電圧の１／３周期だけ遅延させて切断位置から接続位置に切り替える。これにより、図１９に示すように、−Ｘ側端部の１番目の送信列２３Ａから＋Ｘ側に向かって、１／３周期の遅延時間で順に周期駆動電圧が印加される。
【００８４】
また、図１８は、各送信回路において、−Ｘ側端部の送信列２３Ａから順に、位相を１／ｎ周期だけ遅延させた周期駆動電圧を入力する例であるが、これに限定されない。例えば、ｈ／ｎ周期だけ遅延させた周期駆動電圧を入力してもよい。
図１８に示す例において、第２の送信回路３１２Ｄは、第１の送信回路３１２Ｃで生成される周期駆動電圧を、位相を２／３周期だけ遅延させた周期駆動電圧を生成し、第３の送信回路３１２Ｅは、第２の送信回路３１２Ｄで生成される周期駆動電圧を、位相を２／３周期だけ遅延させた周期駆動電圧を生成してもよい。
【００８５】
（変形例２）
さらに、送信部１５Ａの回路構成として、１つの送信回路のみが設けられる構成としてもよい。
図２０は、送信部１５Ａの回路構成の他の例を示す図であり、図２１は、当該回路の送信回路３１２で生成される周期駆動電圧、及び、各送信列２３Ａに入力される周期駆動電圧のタイミングチャートである。
図２０に示す送信回路基板３１Ａは、スイッチング素子３１１、送信回路３１２、及びタイミング制御部３１３Ａを備える。
スイッチング素子３１１は、第一実施形態と同様に、各送信列２３Ａのそれぞれに対応して設けられる。また、各スイッチング素子３１１は、１つの送信回路３１２に接続されている。この送信回路３１２は、第一実施形態と同様に、タイミング制御部３１３Ａからの制御信号に基づいて、指令周期または設定周期の周期駆動電圧を生成する。
【００８６】
タイミング制御部３１３Ａは、図２１に示すように、送信部１５Ａから超音波を送信する際、各スイッチング素子３１１の接続位置への切り替えを、周期駆動電圧の周期の整数倍（例えば１倍）だけ遅延させて実施する。つまり、−Ｘ側端部に配置された送信列２３Ａに対応するスイッチング素子３１１を接続位置に切り替えた後、周期駆動電圧の１周期分の遅延時間が経過してから、−Ｘ側から２番目に配置された送信列２３Ａに対応するスイッチング素子３１１を接続位置に切り替える。以降、周期駆動電圧の１周期分の遅延時間を設けて、順次＋Ｘ側の送信列２３Ａに周期駆動電圧を入力する。
【００８７】
このような構成でも、Ｘ方向に並ぶ複数の送信列２３Ａが、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、順に遅延駆動されることで、超音波の送信方向を、送信面１５Ａ１の法線に対して＋Ｘ側に向けることができる。
【００８８】
さらに、図２０において、各スイッチング素子３１１の代わりに、マルチプレクサーを用いてもよい。図２２は、送信部１５Ａの回路構成の他の例を示す図である。
図２２に示す送信回路基板３１Ｂは、マルチプレクサー３１５、送信回路３１２、及びタイミング制御部３１３Ｂを備える。
【００８９】
マルチプレクサー３１５は、各送信列２３Ａと、送信回路３１２とに接続されており、送信回路３１２から入力された周期駆動電圧を、複数の送信列２３Ａのいずれかに出力する。
また、タイミング制御部３１３Ｂは、送信部１５Ａから超音波を送信する際に、マルチプレクサー３１５をコントロール制御して、送信回路３１２から入力された周期駆動電圧の出力先を、周期駆動電圧の周期の整数倍（例えば１倍）のタイミングで、−Ｘ側の送信列２３Ａから＋Ｘ側の送信列２３Ａに切り替える。
つまり、−Ｘ側端部に配置される送信列２３Ａから＋Ｘ側端部に配置される送信列２３Ａまでの各送信列２３Ａが、周期駆動電圧の１周期分の遅延時間で、順に、駆動されることになる。この場合、各送信列２３Ａに入力される周期駆動電圧は、１周期分のパルス波となる。
【００９０】
このような構成でも、Ｘ方向に並ぶ複数の送信列２３Ａが、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、順に遅延駆動されることで、超音波の送信方向を、送信面１５Ａ１の法線に対して＋Ｘ側に向けることができる。
上記のような図２０や図２２に示す回路構成とする場合、１つの送信回路３１２が設けられていればよいので、送信部１５Ａの回路構成をより簡略化できる。
【００９１】
（変形例３）
上記第一実施形態において、ステップＳ１２で基準方向に超音波を送信し、受信信号の基準電圧値Ｖ０を検出する例を示したが、このステップＳ１２は省略されてもよい。すなわち、第一実施形態では、ステップＳ１３及びステップＳ１４により検出された第一比較電圧値Ｖ１及び第二比較電圧値Ｖ２を比較することで、走査方向を決定する。したがって、ステップＳ１２のタイミングで基準電圧値Ｖ０を検出しなくてもよく、ステップＳ１８の走査処理で基準電圧値Ｖ０が検出されればよい。
【００９２】
（変形例４）
上記各実施形態では、基準方向として、送信部１５Ａ及び受信部１５Ｂが、本体１１の設計位置に精密に取り付けられた際の、センサー中心軸１５Ｃに沿う方向、つまり、理想とするセンサー中心軸１５Ｃの方向としたが、これに限定されない。本体１１に対する設計位置とは関係なく、所定の軸方向を基準方向としてもよい。
例えば、送信部１５Ａの送信面１５Ａ１の法線方向を基準方向としてもよい。
また、過去の周期設定処理により設定された設定周期ＴＳに対応する方向を基準方向としてもよい。例えば、前回の周期設定処理で設定された設定周期ＴＳを基準周期Ｔ０とし、当該基準周期の周期駆動電圧によって送信される超音波の方向を基準方向としてもよい。または、過去に設定された設定周期ＴＳの平均値を算出し、基準方向に対応する基準周期Ｔ０としてもよい。或いは、過去に設定された設定周期ＴＳや、その設定周期ＴＳが設定された際の温度や湿度等の環境値とに基づいて、基準周期Ｔ０を算出してもよい。
【００９３】
（変形例５）
上記実施形態において、送信部１５Ａは、送信面１５Ａ１の法線が、搬送経路１３０の用紙Ｐの法線と一致するように配置される例を示したが、これに限定されない。例えば、送信面１５Ａ１が、受信面１５Ｂ１に平行となるように、送信部１５Ａを固定してもよい。この場合、基準方向は、送信面１５Ａ１の法線方向となる。
【００９４】
（変形例６）
上記第一実施形態では、本発明の電子機器の一例として、イメージスキャナー１０を例示したが、これに限定されない。例えば、搬送経路上に搬送された印刷紙に対して、画像を印刷する印刷ヘッドが設けられた印刷装置（プリンター）において、印刷紙の重送を検出する際に本発明の超音波センサー１５を適用してもよい。
【００９５】
また、このような印刷装置において、印刷紙の種類を判定する際に、本発明の超音波センサー１５を用いてもよい。つまり、印刷装置は、受信部１５Ｂからの受信信号の電圧値と、印刷紙の種類とを対応付けたテーブルデータを記憶する記憶部に記憶しておく。そして、印刷装置に設けられた制御部（コンピューター）は、本発明の状態検出部として機能し、テーブルデータを参照して、受信部１５Ｂからの受信信号に対応する印刷紙の種類を判定する。この場合、印刷装置は、印刷紙の種類に応じた最適な画像を印刷紙に形成することができる。
また、対象物としては、用紙Ｐや印刷紙に限定されず、上述したように、フィルムや布帛等であってもよい。
【００９６】
さらに、配管等を流れる流体の流速を検出する流速検出装置において、本発明の超音波センサーを適用してもよい。この場合、対象物は流体となり、流体に対して超音波を送信し、流体を通過する超音波を受信すると、流体の流速に応じて超音波の進行方向が変化する。この際、受信信号の電圧値の変化を検出することで、流体の流速を測定することが可能となる。このような流速検出装置では、受信信号の電圧変化から流体の流速を測定するため、送信部から送信される超音波の音軸を、正確に受信部に向けておき、基準位置を設定する必要がある。本発明の超音波センサーを用いることで、基準位置を正確に設定することができ、流速測定装置における流速測定精度を向上させることができる。
【００９７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０…イメージスキャナー（電子機器）、１５…超音波センサー、１５Ａ…送信部、１５Ａ１…送信面、１５Ｂ…受信部、１５Ｂ１…受信面、１５Ｃ…センサー中心軸（第一軸）、１６…制御部、２１…素子基板、２２…圧電素子、２３…送信素子、２３Ａ…送信列、３１，３１Ａ，３１Ｂ…送信回路基板、３２…受信回路基板、５１…外部機器、１１１…基板支持部、１３０…搬送経路、１６１…演算部、１６１Ａ…搬送制御部、１６１Ｂ…読取制御部、１６１Ｃ…重送判定部、１６１Ｄ…周期設定部、１６２…記憶部、２１１…基板本体部、２１２…振動膜、２１２Ａ…振動部、２２１…第一電極、２２２…圧電膜、２２３…第二電極、３１１…スイッチング素子、３１２…送信回路、３１２Ａ…第一送信回路、３１２Ｂ…第二送信回路、３１２Ｃ…第１の送信回路、３１２Ｄ…第２の送信回路、３１２Ｅ…第３の送信回路、３１３，３１３Ａ，３１３Ｂ…タイミング制御部（送信制御部）、３１４…メモリー、３１５…マルチプレクサー、Ｐ…用紙（対象物）、Ｔ０…基準周期、Ｔ１…第一比較周期、Ｔ２…第二比較周期、ＴＳ…設定周期、Ｖ０…基準電圧値、Ｖ１…第一比較電圧値、Ｖ１１…第三比較電圧値、Ｖ１２…第四比較電圧値、Ｖ１３…第五比較電圧値、Ｖ２…第二比較電圧値、Ｖ２１…第六比較電圧値、Ｖ２２…第七比較電圧値、Ｖ２３…第八比較電圧値、Ｖｈ…閾値、Ｖｍａｘ…最大電圧値。
【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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【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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