(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度に対象物の位置を検出可能な超音波センサー、及び電子機器を提供する。【解決手段】超音波センサー２０は、超音波の送信及び受信を実施し、前記超音波の受信により受信信号を出力する超音波送受部２１と、前記受信信号に基づいて前記超音波送受部に対向する対象物の位置を検出する位置検出部と、を備え、前記超音波送受部は、第一方向に沿って複数配置され、前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部から出力された前記受信信号に基づいて、前記第一方向に対する前記対象物の傾斜を検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送信及び受信を実施し、前記超音波の受信により受信信号を出力する超音波送受部と、
前記受信信号に基づいて前記超音波送受部に対向する対象物の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記超音波送受部は、第一方向に沿って複数配置され、
前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部から出力された前記受信信号に基づいて、前記第一方向に対する前記対象物の傾斜を検出する
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、
所定期間の前記受信信号を積分した積分信号を出力する信号積分部を備え、
前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部のそれぞれにおいて、前記積分信号の信号強度と所定の第一基準値との大小関係から前記対象物の位置を検出し、各前記超音波送受部に対する前記対象物の位置から前記対象物の傾斜を検出する
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波センサーにおいて、
前記超音波送受部は、前記第一方向に交差する第二方向に沿って配置された複数の送受領域を有し、
前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部のそれぞれにおいて、複数の前記送受領域のそれぞれから出力される前記受信信号に基づいて前記対象物の位置を検出し、各前記超音波送受部に対する前記対象物の位置から前記対象物の傾斜を検出する
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波センサーにおいて、
複数の前記超音波送受部は、それぞれ、送受信する前記超音波の周波数が異なる
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において、
前記対象物が基準位置に位置する際の前記受信信号の信号強度と、所定の第二基準値との比率を算出する比率算出部を備える
ことを特徴とする超音波センサー。
【請求項６】
請求項１から請求項５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により検出される前記対象物の位置に基づいて、前記対象物の配置が適正か否かを判定する位置判定部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項６に記載の電子機器において、
外周縁の一部が直線状のエッジ部となる前記対象物を、前記エッジ部の直線方向が所定の第三方向に対して、所定の許容角度内となるように搬送する搬送部を備え、
前記第一方向と前記第三方向との為す角は、前記許容角度未満である
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器において、
前記第一方向と前記第三方向は同一方向である
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサー、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて対象物のエッジ（外縁）を検出する超音波装置（エッジ検出センサー）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、シートに画像を形成するプリンターであり、このプリンターには、シートのエッジを検出するエッジセンサーが設けられている。このエッジセンサーは、超音波を発信する発信器と、超音波を受信する受信器と、発信器及び受信器を相互に接続する支持部材とを備える。この発信器と受信器とは、シートの搬送経路を挟んで配置され、発信器が所定の検出領域に対して超音波を発信し、受信器が検出領域を通過した超音波を受信する。これにより、搬送経路上のシートの位置がずれると、受信器で受信される超音波の信号値が変動するので、シート位置が適正か否かを判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３９４１０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、上記のようなエッジセンサーでは、シートの搬送方向に交差する方向（交差方向）に対し、シートの位置を検出することはできるが、搬送方向に対してシートが傾斜しているか否かを検出することができない。例えば、エッジセンサーの位置において、交差方向においてシートが適正な位置であっても、シートが搬送方向に対して傾斜している場合がある。この場合、上記特許文献１では、シートの位置が適正であると判定されてしまう。
【０００５】
本発明は、高精度に対象物の位置を検出可能な超音波センサー、及び電子機器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】
本発明の一適用例に係る超音波センサーは、超音波の送信及び受信を実施し、前記超音波の受信により受信信号を出力する超音波送受部と、前記受信信号に基づいて前記超音波送受部に対向する対象物の位置を検出する位置検出部と、を備え、前記超音波送受部は、第一方向に沿って複数配置され、前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部から出力された前記受信信号に基づいて、前記第一方向に対する前記対象物の傾斜を検出することを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、第一方向に配置された複数の超音波送受部のそれぞれで、超音波の送受信処理を実施する。
ここで、本適用例において、超音波送受部としては、超音波を送信する送信部と、超音波を受信する受信部とが所定間隔をあけて対向配置される構成としてもよく、超音波の送信及び受信を同一の送受信部により行う構成、又は送信部と受信部とが同一面に設けられる構成としてもよい。
超音波送受部として、互いに対向する送信部と受信部とを設ける場合、送信部から送信された超音波のうちの一部が対象物で遮断される。つまり、送信部と受信部とが対向する領域内への対象物の挿し込み量により、受信部で受信される超音波の音圧が変化する。
また、超音波送受部において、送受信部により超音波の送受信を行う場合や、送信部と受信部とが同一面に設けられる場合等では、対象物で反射された超音波を受信する。この場合でも、送信部（送受信部）により超音波を送信した範囲への対象物の挿し込み量により、受信部で受信される超音波の音圧が変化する。
したがって、各超音波送受部において、超音波を受信した際の受信信号の信号強度によって、対象物の挿し込み量、つまり、対象物の位置を検出することが可能となる。そして、位置検出部は、第一方向に並ぶ複数の超音波送受部のそれぞれで検出される対象物の位置から、対象物の位置に加え、第一方向に対する対象物の傾斜や傾斜角を検出することが可能となる。すなわち、本適用例では、対象物の位置のみを測定する従来の超音波センサーに比べて、対象物の傾斜をも検出することが可能となり、高精度な対象物の位置検出が可能となる。
【０００８】
本適用例の超音波センサーにおいて、所定期間の前記受信信号を積分した積分信号を出力する信号積分部を備え、前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部のそれぞれにおいて、前記積分信号の信号強度と所定の第一基準値との大小関係から前記対象物の位置を検出し、各前記超音波送受部に対する前記対象物の位置から前記対象物の傾斜を検出することが好ましい。
【０００９】
上記のように超音波送受部から対象物に向かって超音波を送信する場合、超音波送受部と対象物との間で超音波が多重反射される。このため、対象物で最初に反射された超音波（１次反射成分）を受信した後、順次多重反射された超音波が受信され、これに応じた受信信号が順次出力される。ここで、受信信号の信号強度のみによって対象物の位置を検出する場合、多重反射が起こる位置が変動すると受信信号の信号強度も変化するため、精度の高い位置検出ができない。
【００１０】
これに対して、本適用例では、所定期間におけるこれらの受信信号を積分した積分信号に基づいて、対象物の位置を検出する。
例えば、超音波送信部が、対象物に対して超音波を送信し、その反射波を受信する場合、対象物が超音波の送受信エリアから離れる方向にずれた場合、対象物で反射される超音波が少なくなるので、積分信号の信号強度が小さくなる。逆に対象物が超音波の送受信エリアに入り込むようにずれた場合は、積分信号の信号強度が大きくなる。
また、超音波送信部が、互いに対向する送信部及び受信部を有し、対象物で阻害されなかった超音波を受信する構成とした場合、対象物が超音波の送受信エリアから離れる方向にずれた場合に、対象物で反射される超音波が少なくなるので、積分信号の信号強度が大きくなる。逆に対象物が超音波の送受信エリアに入り込むようにずれた場合は、積分信号の信号強度が小さくなる。
このように、所定期間における受信信号を積分した積分信号を用いる場合では、対象物の位置が変化しなければ、積分信号の信号強度は一定値となる。したがって、その積分信号の信号強度と第一基準値とを比較して、大小関係から対象物の位置を検出することで、多重反射の有無によらず、高精度に対象物の位置を検出することが可能となる。
【００１１】
本適用例の超音波センサーでは、前記超音波送受部は、前記第一方向に交差する第二方向に沿って配置された複数の送受領域を有し、前記位置検出部は、複数の前記超音波送受部のそれぞれにおいて、複数の前記送受領域のそれぞれから出力される前記受信信号に基づいて前記対象物の位置を検出し、各前記超音波送受部に対する前記対象物の位置から前記対象物の傾斜を検出することが好ましい。
【００１２】
本適用例では、各超音波送受部は、第二方向に沿った複数の送受領域を有し、これらの送受領域がそれぞれ独立して超音波の送受信を実施する。このような構成では、各送受領域での超音波の送受信結果から、対向物が対向する送受領域を特定でき、各超音波送受部に対向する対象物の位置を検出することができる。
【００１３】
本適用例の超音波センサーにおいて、複数の前記超音波送受部は、それぞれ、送受信する前記超音波の周波数が異なることが好ましい。
本適用例では、各超音波送受部において、送受信する超音波の周波数が異なるため、隣り合う超音波送受部間でのクロストークを抑制できる。これにより、各超音波送受部で、精度良く超音波の送受信処理を実施でき、対象物の位置検出精度も高めることができる。
【００１４】
本適用例の超音波センサーにおいて、前記対象物が基準位置に位置する際の前記受信信号の信号強度と、所定の第二基準値との比率を算出する比率算出部を備えることが好ましい。
なお、基準位置としては、例えば、超音波送受部から超音波を送信する送信エリアに対する対象物が所定の挿し込み量だけ挿し込まれた位置等を例示できる。また、例えば超音波送受部が、互いに対向配置された送信部及び受信部により構成される場合では、対象物が超音波の送信エリアに挿し込まれない位置（超音波送受部から所定距離離れた位置）を基準位置としてもよい。
超音波の減衰率は、超音波が伝搬される媒体（例えば空気）の温度や湿度、気圧等の環境値によって変動する。したがって、対象物の位置が同一であっても、温度や湿度等の環境が変わると、超音波送受部で超音波を送受信した際の受信信号の信号強度も変動する。
本適用例では、対象物が基準位置に位置する際の受信信号の信号強度と、所定の第二基準値との比率を算出する。この第二基準値は、例えば、環境値（温度、湿度、気圧等）を予め設定された値にし、対象物を基準位置に配置した際の受信信号の信号強度である。これにより、当該比率によって、受信信号が環境値によってどの程度変動しているかを判定することができる。
また、対象物の位置に変化がない場合、環境値が変動すると、各超音波送受部から出力される各受信信号の信号強度が同じ（または略同じ）比率で一様に変動する。一方、対象物の位置が変化した場合は、複数の超音波送受部のうち、対向するエッジ部の位置が変化した超音波送受部からの受信信号のみが変化する。したがって、受信信号が変動した際に、対象物の位置変動による受信信号の変化であるか、環境変化による受信信号の変化であるかを判定することも可能となる。
さらに、環境値が変動している場合に、上記のような比率を算出しておくことで、各超音波送受部からの受信信号や第一基準値等を補正することもでき、対象物の位置検出精度を向上させることができる。
【００１５】
本発明に係る一適用例の電子機器は、上述したような超音波センサーと、前記超音波センサーにより検出される前記対象物の位置に基づいて、前記対象物の配置が適正か否かを判定する位置判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本適用例の電子機器では、位置判定部が、超音波センサーにより検出された対象物の位置に基づいて、対象物が適正な位置に配置されているか否かを判定する。上述したように、超音波センサーは、対象物の位置として、対象物の第一方向に対する傾斜をも検出することができるので、位置判定部は、対象物の位置が適正であるか否かを高精度に判定することができる。
【００１７】
本適用例の電子機器において、外周縁の一部が直線状のエッジ部となる前記対象物を、前記エッジ部の直線方向が所定の第三方向に対して、所定の許容角度内となるように搬送する搬送部を備え、前記第一方向と前記第三方向との為す角は、前記許容角度未満であることが好ましい。
本適用例では、搬送部は、直線状のエッジ部を有する対象物を、第三方向に沿って搬送する。この際、搬送部による搬送される対象物は、第三方向に対して所定の許容角度未満となるように搬送する。そして、本適用例では、超音波センサーにおける複数の超音波送受部の並び方向である第一方向が、第三方向に対して許容角度未満の角度となるように配置される。
このような構成とすることで、搬送部によって対象物を搬送する際に、搬送方向である第三方向に対して対象物が傾斜した場合に、各超音波送受部から出力される受信信号の信号強度が傾斜角度に応じて異なる値となる。したがって、対象物の傾斜を好適に検出することができる。
【００１８】
本適用例の電子機器において、前記第一方向と前記第三方向は同一方向であることが好ましい。
本適用例では、第一方向と第三方向とが同一方向となる。この場合、対象物のエッジ部が第三方向に対して平行となるように搬送された際に、各超音波送受部から出力される受信信号の信号強度が同一又は略同一となる。したがって、例えば受信信号のバラつき等を検出することで、容易に対象物の傾斜が許容値以内であるか否かを判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態のプリンターの外観の構成例を示す斜視図。
【図２】第一実施形態のプリンターの概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態におけるエッジ検出センサーの配置位置を示す図。
【図４】第一実施形態のエッジ検出センサーの概略構成を示すブロック図。
【図５】第一実施形態の超音波送受部の概略構成を示す断面図。
【図６】第一実施形態において、１つの超音波送受部での超音波トランスデューサーの配置例を示す模式図。
【図７】第一実施形態でのキャリブレーション処理を示すフローチャート。
【図８】第一実施形態において、メディアを基準位置に配置して超音波を送信した際の各送受信列ＣＨから出力される受信信号の信号強度の一例を示す図。
【図９】図７のステップＳ１３における超音波の送受信結果の一例を示す図。
【図１０】第一実施形態のメディアの位置検出処理を示すフローチャート。
【図１１】超音波を送信周期ＴＯで送信した際の、超音波送信タイミング毎の超音波を単独で超音波送受部で受信した際の受信信号の波形の一例を示す図。
【図１２】積分信号の信号強度の変化の一例を示す図。
【図１３】メディアが＋Ｘ側にΔｘだけ移動した際の、検出孔に対するメディアの位置を示す図。
【図１４】メディアが−Ｘ側にΔｘだけ移動した際の、検出孔に対するメディアの位置を示す図。
【図１５】メディアが図１２の位置に移動した際に送信された超音波による受信信号の波形の一例を示す図。
【図１６】メディアが図１３の位置に移動した際に送信された超音波による受信信号の波形の一例を示す図。
【図１７】メディアが傾斜した際の、検出孔に対するメディアの位置を示す図。
【図１８】メディアが図１７の位置に移動した際に、Ｙ方向において異なる位置に配置された超音波送受部のそれぞれから出力される受信信号の波形の一例を示す図。
【図１９】第二実施形態のエッジ検出センサーの概略構成を示すブロック図。
【図２０】第二実施形態の印刷処理を示すフローチャート。
【図２１】変形例４のエッジ検出センサーの概略構成を示す模式図。
【図２２】変形例５におけるエッジ検出センサーの超音波送受部の配置例を示す図。
【図２３】変形例６におけるエッジ検出センサーの超音波送受部の配置例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［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。
本実施形態では、本発明の超音波装置としてのエッジ検出センサーが組み込まれた電子機器であるプリンターについて説明する。
【００２１】
［プリンターの概略構成］
図１は、本実施形態のプリンター１の外観の構成例を示す斜視図である。図２は、本実施形態のプリンター１の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、プリンター１は、供給ユニット１１と、搬送ユニット１２（搬送部）と、キャリッジ１３と、キャリッジ移動ユニット１４と、制御ユニット１５（図２参照）と、を備えている。
このプリンター１は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器３０から入力された印刷データに基づいて、各ユニット１１，１２，１４及びキャリッジ１３を制御し、メディアＭ上に画像を印刷する。この際、プリンター１は、メディアＭ（対象物）の所望位置に画像を形成するために、搬送ユニット１２によって、メディアＭを搬送方向（Ｙ方向）に搬送し、メディアＭの外周縁のうち、搬送方向に沿う直線状の一部（エッジ部Ｍ１）の位置を、エッジ検出センサー２０によって検出する。そして、エッジ検出センサー２０によってメディアＭのエッジ部Ｍ１が基準位置からずれていると判定されると、制御ユニット１５は、例えば、ユーザーにメディアＭの位置を補正するよう警告を発する。
以下、プリンター１の各構成について具体的に説明する。
【００２２】
供給ユニット１１は、画像形成対象となるメディアＭを、画像形成位置に供給するユニットである。この供給ユニット１１は、例えばメディアＭが巻装されたロール体１１１（図１参照）、ロール駆動モーター（図示略）、及びロール駆動輪列（図示略）等を備える。そして、制御ユニット１５からの指令に基づいて、ロール駆動モーターが回転駆動されることで、ロール駆動輪列を介してロール体１１１が回転し、ロール体１１１に巻装された紙面が搬送方向（Ｙ方向）における下流側（＋Ｙ側）に供給される。
なお、本実施形態では、ロール体１１１に巻装された紙面を供給する例を示すがこれに限定されない。例えば、トレイ等に積載された紙面等のメディアＭをローラー等によって例えば１枚ずつ供給する等、如何なる供給方法によってメディアＭが供給されてもよい。
【００２３】
搬送ユニット１２は、供給ユニット１１から供給されたメディアＭを、Ｙ方向に沿って搬送する。すなわち、Ｙ方向は本発明の第三方向に相当する。この搬送ユニット１２は、例えば、搬送ローラー１２１と、搬送ローラー１２１とメディアＭを挟んで配置され、搬送ローラー１２１に従動する従動ローラー（図示略）と、プラテン１２２と、を含んで構成されている。
搬送ローラー１２１は、図示略の搬送モーターが制御ユニット１５の制御により駆動されることで回転され、従動ローラーとの間にメディアＭを挟み込んだ状態で、メディアＭをＹ方向に沿って搬送する。
搬送ユニット１２によるメディアＭの搬送では、搬送ローラー１２１による搬送量が±Ｘ側で搬送量が同一となるように予め調整されている。これにより、メディアＭに厚みのバラつき等がある場合でも、メディアＭのエッジ部Ｍ１に沿った直線方向が、搬送方向であるＹ方向に対して、所定の許容角度ζ以内となるように、搬送ユニット１２により搬送される。
【００２４】
また、搬送ローラー１２１のＹ方向の下流側（＋Ｙ側）には、キャリッジ１３に対向するプラテン１２２（載置台）が設けられている。そして、本実施形態では、このプラテン１２２にエッジ検出センサー２０が設けられている。
なお、エッジ検出センサー２０の詳細な説明については、後述する。
【００２５】
キャリッジ１３は、メディアＭに対してインクを吐出して画像を印刷する印刷部１６を搭載する。
印刷部１６は、制御ユニット１５からの指令信号に基づいて、メディアＭと対向する部分に、インクを個別にメディアＭ上に吐出して、メディアＭ上に画像を形成する印刷処理（メディアＭに対する画像形成処理）を行う。
【００２６】
キャリッジ移動ユニット１４は、制御ユニット１５からの指令に基づいて、キャリッジ１３をＸ方向に沿って往復移動させる。
このキャリッジ移動ユニット１４は、例えば、図１に示すように、キャリッジガイド軸１４１と、キャリッジモーター１４２と、タイミングベルト１４３と、を含んで構成されている。
キャリッジガイド軸１４１は、Ｘ方向に沿って配置され、両端部がプリンター１の例えば筐体に固定されている。キャリッジモーター１４２は、タイミングベルト１４３を駆動させる。タイミングベルト１４３は、キャリッジガイド軸１４１と略平行に支持され、キャリッジ１３の一部が固定されている。そして、制御ユニット１５の指令に基づいてキャリッジモーター１４２が駆動されると、タイミングベルト１４３が正逆走行され、タイミングベルト１４３に固定されたキャリッジ１３がキャリッジガイド軸１４１にガイドされて往復移動する。
【００２７】
制御ユニット１５は、図２に示すように、Ｉ／Ｆ１５１と、ユニット制御回路１５２と、メモリー１５３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５４と、を含んで構成されている。
Ｉ／Ｆ１５１は、外部機器３０から入力される印刷データをＣＰＵ１５４に入力する。
ユニット制御回路１５２は、供給ユニット１１、搬送ユニット１２、キャリッジ移動ユニット１４、印刷部１６、及びエッジ検出センサー２０のそれぞれを制御する制御回路を備えており、ＣＰＵ１５４からの指令信号に基づいて、各ユニットの動作を制御する。なお、各ユニットの制御回路が、制御ユニット１５とは別体に設けられ、制御ユニット１５に接続されていてもよい。
【００２８】
メモリー１５３は、プリンター１の動作を制御する各種プログラムや各種データを記憶している。各種データとしては、例えば、印刷データとして含まれる色データに対する各インクの吐出量を記憶した印刷プロファイルデータ等が挙げられる。
ＣＰＵ１５４は、メモリー１５３に記憶された各種プログラムを読み出し実行することで、供給ユニット１１、搬送ユニット１２、及びキャリッジ移動ユニット１４の駆動制御、印刷部１６の印刷制御を行う。
また、ＣＰＵ１５４は、エッジ検出センサー２０から入力される、メディアＭの位置に基づいて、メディアＭの位置が適正か否かを判定する。すなわち、ＣＰＵ１５４は、本発明の位置判定部として機能する。そして、ＣＰＵ１５４は、メディアＭの位置が適正ではないと判定すると、メディアＭの位置ずれを報知するエラーメッセージを、例えば外部機器３０（ディスプレイ）に出力して表示させたり、音声による警告音を発したりして、ユーザーに警告する。
【００２９】
［エッジ検出センサー２０の構成］
図３は、本実施形態におけるエッジ検出センサーの配置位置を示す図である。
図３に示すように、プラテン１２２には、メディアＭの−Ｘ側端部のＹ方向に沿う縁（エッジ部Ｍ１）に対向する位置に、検出孔１２２Ａが設けられており、当該検出孔１２２Ａに本発明の超音波センサーであるエッジ検出センサー２０が設けられている。なお、本実施形態では、検出孔１２２Ａ及びエッジ検出センサー２０がメディアＭの−Ｘ側端部のエッジ部Ｍ１に対向する位置に設けられる例を示すが、メディアＭの＋Ｘ側端部のエッジ部に対向する位置に設けられていてもよく、メディアＭの±Ｘ側端部の双方に設けられていてもよい。
【００３０】
図４は、エッジ検出センサー２０の概略構成を示すブロック図である。図５は、超音波送受部２１の概略構成を示す断面図である。
本実施形態のエッジ検出センサー２０は、図４に示すように、超音波送受部２１と、送受切替部２２と、送信回路部２３と、受信回路部２４と、マイコン２５と、を備える。
【００３１】
（超音波送受部２１の構成）
超音波送受部２１は、検出孔１２２Ａから−Ｚ側に向かって超音波を送信し、メディアＭにより反射された超音波を受信する。この超音波送受部２１は、図３に示すように、Ｙ方向に沿って複数配置されており、それぞれ、独立して駆動される。すなわち、本実施形態では、複数の超音波送受部２１の配置方向である第一方向はＹ方向となり、メディアＭの搬送方向である第三方向と同一方向となる。
なお、図３では、各超音波送受部２１がＹ方向に連続する（隣接する）例を示すが、各超音波送受部２１が、所定間隔をあけて配置されていてもよく、各超音波送受部２１の境界位置に検出孔１２２Ａを仕切る仕切壁が設けられる構成としてもよい。
【００３２】
超音波送受部２１は、例えば図５に示すように、素子基板２１１と、圧電素子２１２と、を備えて構成されている。
素子基板２１１は、図５に示すように、基板本体部２１１Ａと、基板本体部２１１Ａの一面側（例えば＋Ｚ側）に設けられる振動膜２１１Ｂと、を備える。
基板本体部２１１Ａは、振動膜２１１Ｂ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。基板本体部２１１Ａには、Ｚ方向に沿って基板本体部２１１Ａを貫通する開口部２１１Ａ１が設けられている。この開口部２１１Ａ１の開口幅は、超音波送受部２１により送受信される超音波の周波数を規定する。本実施形態では、複数の超音波送受部２１において、開口部２１１Ａ１の開口幅はそれぞれ異なる寸法に形成されている。すなわち、各超音波送受部２１により送受信される超音波の周波数は、それぞれ異なる周波数となる。
【００３３】
振動膜２１１Ｂ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２１１Ａの＋Ｚ側に設けられる。この振動膜２１１Ｂは、開口部２１１Ａ１を構成する隔壁２１１Ａ２により支持され、開口部２１１Ａ１の＋Ｚ側を閉塞する。振動膜２１１Ｂのうち、Ｚ方向から見た際に開口部２１１Ａ１と重なる部分は、振動部２１１Ｂ１を構成する。
【００３４】
圧電素子２１２は、振動膜２１１Ｂの一面（例えば＋Ｚ側の面）で、かつ、Ｚ方向から見た際に各振動部２１１Ｂ１（各開口部２１１Ａ１）と重なる位置に設けられている。この圧電素子２１２は、図５に示すように、振動膜２１１Ｂ上に第一電極２１２Ａ、圧電膜２１２Ｂ、及び第二電極２１２Ｃが順に積層されることにより構成されている。
【００３５】
ここで、１つの振動部２１１Ｂ１と、当該振動部２１１Ｂ１上に設けられた圧電素子２１２とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒ（送受信素子）が構成される。
図６は、１つの超音波送受部２１における超音波トランスデューサーＴｒの配置例を示す模式図である。
本実施形態では、図６に示すように、超音波送受部２１において、超音波トランスデューサーＴｒが、Ｘ方向及びＹ方向に沿って２次元アレイ構造に配置されている。
具体的には、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒの第一電極２１２Ａは、互いに接続され、±Ｙ側端部に設けられた第一端子部２１２Ａ１から、送受切替部２２に接続される。
また、Ｘ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒの第二電極２１２Ｃは、互いに接続され、例えば±Ｘ側端部において共通電極２１２Ｄにより接続される。共通電極２１２Ｄは、Ｙ方向に並ぶ複数の第二電極２１２Ｃ同士を接続し、例えば±Ｙ側端部に設けられた第二端子部２１２Ｄ１に接続される。第二端子部２１２Ｄ１は、図示略の共通電位回路に接続され、共通電位（例えば−３Ｖ等）が印加される。
このような構成では、Ｙ方向に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒにより、１つの送受信列ＣＨが構成され、複数の送受信列ＣＨがＸ方向に沿って並ぶ構成となる。すなわち、各送受信列ＣＨは、本発明の送受領域を構成し、各送受信列ＣＨの並び方向であるＸ方向は本発明の第二方向となる。
なお、本実施形態では、超音波トランスデューサーＴｒがＸ方向及びＹ方向に平行に配置される２次元アレイ構造のため、送受信列ＣＨの並び方向である第二方向はＸ方向となるが、第二方向は、Ｙ方向に対して直交以外の角度で交差する方向であってもよい。つまり、送受信列ＣＨは、Ｙ方向に対して交差する方向に並んで配置されていればよい。
【００３６】
この超音波送受部２１は、各超音波トランスデューサーＴｒの第一電極２１２Ａ及び第二電極２１２Ｃ間に所定周波数のパルス波電圧が印加することで、圧電膜２１２Ｂが伸縮し、圧電素子２１２が設けられた振動部２１１Ｂ１が、開口部２１１Ａ１の開口幅等に応じた周波数で振動して、振動部２１１Ｂ１の−Ｚ側（検出孔１２２Ａ側）から超音波が送信される。本実施形態では、超音波送受部２１によって超音波が送信される送信範囲は、ＸＹ平面における検出孔１２２Ａ内の範囲となる。
また、メディアＭで反射された超音波が検出孔１２２Ａ側から開口部２１１Ａ１を通り超音波トランスデューサーＴｒに入力されると、振動部２１１Ｂ１が振動し、圧電膜２１２Ｂの上下で電位差が発生する。これにより、当該電位差に応じた受信信号が出力され、当該受信信号を検出することで、超音波の受信が検出される。
【００３７】
（送受切替部２２、送信回路部２３、及び受信回路部２４の構成）
送受切替部２２、送信回路部２３、及び受信回路部２４は、１つの超音波送受部２１に対してそれぞれ１つ設けられている。
送受切替部２２は、超音波送受部２１の各超音波トランスデューサーＴｒ、送信回路部２３、及び受信回路部２４に接続される。この送受切替部２２は、スイッチング回路により構成されており、各超音波トランスデューサーＴｒと送信回路部２３とを接続する送信接続、及び、各超音波トランスデューサーＴｒと受信回路部２４とを接続する受信接続を切り替える。
【００３８】
送信回路部２３は、送受切替部２２及びマイコン２５に接続され、送受切替部２２が送信接続に切り替えられた際に、マイコン２５の制御に基づいて、各超音波トランスデューサーＴｒに駆動信号を出力し、超音波送受部２１から超音波を送信させる。
【００３９】
受信回路部２４は、送受切替部２２及びマイコン２５に接続され、送受切替部２２が受信接続に切り替えられた際に、各超音波トランスデューサーＴｒから受信信号が入力される。
この受信回路部２４は、ノイズカットフィルター２４１、可変ゲインアンプ２４２、信号積分部２４３、積分信号サンプリング部２４４、及び受信信号サンプリング部２４５等を備えて構成される。
ノイズカットフィルター２４１は、受信信号に含まれるノイズを除去するフィルターであり、例えば、高周波成分を除去するローパスフィルター等を用いることができる。また、ノイズカットフィルター２４１が、所定の信号強度以下の信号をカットする低電圧カット機能を備えてもよい。
可変ゲインアンプ２４２は、マイコン２５の制御によってゲインを変更可能なアンプである。可変ゲインアンプ２４２から出力された受信信号は、信号積分部２４３及びマイコン２５に入力される。
信号積分部２４３は、所定時間（所定期間）毎の受信信号を積分した積分信号を出力する。なお、信号積分部２４３は、各送受信列ＣＨから出力された受信信号を加算した加算受信信号を積分して積分信号を出力する。
積分信号サンプリング部２４４は、積分信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングする。
受信信号サンプリング部２４５は、可変ゲインアンプ２４２から出力された受信信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングする。なお、受信信号サンプリング部２４５は、各送受信列ＣＨから出力される受信信号のそれぞれをサンプリングする。
【００４０】
（マイコン２５の構成）
マイコン２５（マイクロコントローラー）は、エッジ検出センサー２０の動作を制御する。また、マイコン２５は、内部メモリーに記録されたプログラムを読み込み実行することで、パラメーター設定部２５１、次数設定部２５２、多重特定部２５３、位置検出部２５４等として機能する。
【００４１】
パラメーター設定部２５１は、エッジ検出センサー２０によるメディアＭのエッジ検出処理（本測定）に用いる各パラメーターを設定する（キャリブレーション処理の実施）。また、パラメーター設定部２５１は、本発明の比率算出部としても機能し、メディアＭが基準位置に位置した際の受信信号の信号強度と、予め設定された第二基準値との比率を算出する。
【００４２】
次数設定部２５２は、キャリブレーションを実施した際の受信信号に基づいて、信号積分部２４３で積分する受信信号の次数（第一次数）を設定する。つまり、信号積分部２４３では、超音波の送信タイミングから第一次数の多重反射超音波による受信信号が受信されるまでの所定期間を積分時間τとして、受信信号を積分する。本実施形態では、次数設定部２５２は、受信信号の信号強度が第一閾値以上となる受信信号の最大次数Ｎを、第一次数として設定する。
【００４３】
多重特定部２５３は、キャリブレーション処理を実施した際の受信信号に基づいて、多重反射超音波を受信した際の受信信号を特定し、その受信周期を算出する。
位置検出部２５４は、キャリブレーション処理を実施した後のエッジ検出処理の積分信号の信号強度に基づいて、メディアＭの位置を検出、つまり、メディアＭの基準位置からのずれ、及びメディアＭの傾斜を検出する。
【００４４】
［超音波測定方法］
次に、上述したようなプリンター１におけるエッジ検出センサー２０の超音波測定方法について説明する。
本実施形態では、メディアＭの位置検出を実施する前処理として、例えばプリンター１の電源投入時や、印刷処理の直前等においてエッジ検出センサー２０のキャリブレーション処理を実施する。
【００４５】
（キャリブレーション処理）
図７は、キャリブレーション処理を示すフローチャートである。
このキャリブレーション処理は、メディアＭを搬送させ、図３に示すように、メディアＭのＹ方向に沿うエッジ部Ｍ１が、検出孔１２２ＡのＸ方向における中心に位置するように、メディアＭの位置（基準位置）をセットする。つまり、メディアＭが基準位置に配置されることで、超音波送受部２１によって超音波が送信される送信範囲の１／２の範囲、つまり検出孔１２２Ａの半分がメディアＭに覆われることになる。
【００４６】
キャリブレーション処理では、マイコン２５は、送受切替部２２、送信回路部２３、及び受信回路部２４を制御して、複数の超音波送受部２１のうち、予め設定された１つの超音波送受部２１（例えば、Ｙ方向の中心に配置された超音波送受部２１）の、各送受信列ＣＨを順に駆動させる（ステップＳ１１）。これにより、各送受信列ＣＨから超音波が順次送信され、メディアＭにより反射された反射波を受信することで受信信号が出力される。
図８は、各送受信列ＣＨから出力される受信信号の信号強度の一例である。なお、図８の左図は、エッジ検出センサー２０の設置環境における環境値（室温、湿度、気圧等のパラメーター）が予め設定された基準環境値である場合の受信信号（基準受信信号）の一例である。一方、図８の右図は、エッジ検出センサー２０の設置環境が変動した場合での受信信号の信号強度の一例である。図８において、横軸は、超音波を受信した送受信列ＣＨの位置を示し、＋Ｘ側端部に配置された送受信列ＣＨを「１」としている。
【００４７】
各送受信列ＣＨを順に駆動させると、メディアＭに対向する位置の送受信列ＣＨでは、メディアＭにより反射された音圧が高い超音波が受信され、信号強度が大きい受信信号が出力される。一方、エッジ部Ｍ１に対向する位置の送受信列ＣＨでは、超音波の一部がメディアＭで反射されないので、受信信号の信号強度は低下する。また、メディアＭに対向していない位置の送受信列ＣＨでは、受信信号の信号強度がさらに低下する。
【００４８】
ところで、超音波送受部２１から超音波を送信する際、超音波を伝搬させる媒体（空気）の状態によって、超音波の減衰率が変動する。例えば、超音波を伝搬させる空気中の湿度が高い場合では、湿度が低い場合に比べて、超音波が大きく減衰する。
このため、図８に示すように、エッジ検出センサー２０の設置環境が変動して、空気中を伝搬する超音波が減衰すると、受信信号の信号強度も小さくなる。環境値の変動によって超音波が減衰する場合、受信信号の信号強度の変化の比率は、各送受信列ＣＨで同一（または略同一）となる。このため、各送受信列ＣＨから受信信号の信号強度が同じ割合で増減している場合、メディアＭの位置ずれや傾斜による信号強度の低下ではなく、環境値の変動によるものであることが容易に判別することができる。
【００４９】
パラメーター設定部２５１は、ステップＳ１１によって得られる受信信号の信号強度と、例えば内部メモリーに記憶された基準受信信号の信号強度（第二基準値）との比率（受信信号の信号強度／第二基準値）を環境補正値Ｒとして算出する（ステップＳ１２）。この際、パラメーター設定部２５１は、各送受信列ＣＨからの受信信号のうち、信号強度が最大となる受信信号を対象として、環境補正値Ｒを算出することが好ましい。つまり、複数の送受信列ＣＨのうち、メディアＭを基準位置に配置した際に、メディアＭによって覆われる送受信列ＣＨの受信信号を用いて、環境補正値Ｒを算出する。より好ましくは、＋Ｘ側の端部に配置される送受信列ＣＨの受信信号を用いる。このように、信号強度が最大となる受信信号を用いることで、ノイズ等の影響を抑制した、精度の高い環境補正値Ｒを算出できる。
なお、パラメーター設定部２５１は、各送受信列ＣＨから受信信号のそれぞれと、各送受信列ＣＨに対応した基準受信信号との比率を算出し、その代表値を環境補正値Ｒとしてもよい。代表値としては、例えば平均値や最頻値等を用いることができる。
【００５０】
次に、マイコン２５は、送受切替部２２、送信回路部２３、及び受信回路部２４を制御して、各超音波送受部２１で超音波の送受信処理を実施する（ステップＳ１３）。
このステップＳ１３では、パラメーター設定部２５１は、単一パルスの駆動電圧を超音波送受部２１の各送受信列ＣＨに同時に入力し、各超音波トランスデューサーＴｒから単一パルスの超音波を送信させる。
ステップＳ１３により、可変ゲインアンプ２４２からの受信信号が、受信信号サンプリング部２４５でサンプリングされてマイコン２５に入力される。なお、受信信号サンプリング部２４５では、各送受信列ＣＨに対する受信信号がサンプリングされる。ステップＳ１３では、パラメーター設定部２５１は、同一タイミングでサンプリングされた各送受信列ＣＨからの受信信号を加算した加算受信信号を生成する。
図９は、ステップＳ１３における超音波の送受信結果の一例を示す図であり、時間に対する加算受信信号の信号強度を示している。
図９に示すように、超音波送受部２１から超音波を送信すると、超音波の送信タイミングからの経過時間ｔがｔ＝ｔ１となる受信タイミングで、メディアＭで最初に反射された１次反射超音波が超音波送受部２１で受信され、１次受信信号が出力される。また、超音波は、超音波送受部２１とメディアＭとの間で多重反射され、この多重反射成分が超音波送受部２１で受信された際にも受信信号が受信される。ここで、メディアＭにｎ回反射された超音波をｎ次多重反射超音波とし、その際の受信信号をｎ次受信信号とすると、ｎ次受信信号の受信タイミングは、超音波送信から１次受信信号の受信タイミングまでの時間ｔ１の整数倍となる（ｔｎ＝ｎｔ１）。また、超音波送受部２１とメディアＭとの距離をｄとし、音速をｃとすると、ｔｎ＝２ｎｄ／ｃとなる。
【００５１】
この後、多重特定部２５３は、ステップＳ１３で受信した図９に示すような加算受信信号に基づいて、多重反射超音波を受信した際の加算受信信号を特定する（ステップＳ１４）。加算受信信号のピーク位置は、例えば、加算受信信号を微分し、微分値が「０」となり、且つ加算信号の信号強度が所定の第二閾値以上となる受信信号の受信タイミングを検出すればよい。また、多重反射超音波によるｎ次受信信号は、１次受信信号が受信される時間ｔ１の整数倍のタイミングで受信される。したがって、上述したように求めたピーク位置のうち、送信タイミングから受信タイミングまでの時間ｔがｔ１の整数倍で増大する各加算受信信号を特定して、多重反射超音波を受信した際の加算受信信号とする。
【００５２】
次に、次数設定部２５２は、図９に示すような加算受信信号に基づいて、信号積分部２４３で積分する受信信号の次数を設定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５では、次数設定部２５２は、加算受信信号において、信号強度が第一閾値以上となる最大次数Ｎの受信信号を特定して第一次数とする。つまり、Ｎ次受信信号の信号強度が第一閾値以上で、Ｎ＋１次以降の受信信号の信号強度が第一閾値未満となる最大次数Ｎを第一次数として設定する。
また、次数設定部２５２は、Ｎ＋１次以降の加算受信信号が受信されないように、可変ゲインアンプ２４２のゲインを調整する。例えば、Ｎ＋１次以降の受信信号の信号強度が所定の第三閾値以下となるようにゲインを下げる。これにより、Ｎ＋１次以降の受信信号による信号強度が微小な値となり、当該受信信号が他の受信信号に重畳した際の信号強度の増大が抑制される。
【００５３】
また、パラメーター設定部２５１は、ステップＳ１３により得られた加算受信信号に基づいて、超音波の送信タイミング（送信周期ＴＯ）、及び積分時間τを設定する（ステップＳ１６）。
ここで、パラメーター設定部２５１は、積分信号サンプリング部２４４のサンプリング周期の２倍以上であり、かつ、２次多重反射超音波が超音波送受部２１に受信される時間ｔ２を最大時間として、超音波の送信周期ＴＯを設定することが好ましい。すなわち、超音波の送信周期ＴＯをｔ２よりも大きい値にすると、積分信号が一定値に収束しない。これに対して、超音波の送信周期ＴＯをｔ２以下の周期にすることで、積分信号の信号強度を一定値に安定させることができる。
【００５４】
また、パラメーター設定部２５１は、信号積分部２４３により加算受信信号を積分する積分時間τを設定する。具体的には、積分時間τとして、τ＝２Ｎｄ／ｃを設定する。すなわち、超音波送受部２１から超音波が送信されてから、Ｎ次の多重反射超音波が超音波送受部２１で受信されるまでの時間ｔｎを積分時間τとする。
【００５５】
（メディアＭの位置検出処理）
次に、メディアの位置検出処理について説明する。
図１０は、メディアＭの位置検出処理を示すフローチャートである。
制御ユニット１５は、供給ユニット１１、搬送ユニット１２、キャリッジ移動ユニット１４、及び印刷部１６を制御し、メディアＭをＹ方向に搬送するとともに印刷部１６による印刷を開始する（ステップＳ２１）。
例えば、印刷処理時に上記キャリブレーション処理を実施した場合、キャリブレーション処理が終了するとマイコン２５は、制御ユニット１５に対して、印刷許可信号を出力する。制御ユニット１５は、マイコン２５から印刷許可信号を受信すると、印刷処理を開始させる。また、電源投入時等のタイミングで、キャリブレーション処理が終了している場合では、ユーザーによる操作入力により、印刷処理の開始を指令する操作信号が入力されたタイミングで、制御ユニット１５は、印刷処理を開始させる。
【００５６】
そして、印刷処理が開始されると、マイコン２５は、送受切替部２２、送信回路部２３、及び受信回路部２４を制御して、キャリブレーション処理で設定したパラメーターに基づいて、各超音波送受部２１による超音波の送受信を行う（ステップＳ２２）。すなわち、マイコン２５は、各超音波送受部２１から、ステップＳ１６で設定した送信周期ＴＯで超音波を送信する。
【００５７】
図１１は、超音波を送信周期ＴＯで送信した際の、超音波送信タイミング毎の超音波を単独で超音波送受部２１で受信した際の加算受信信号の波形の一例である。この図１１では、加算受信信号に含まれる超音波送信タイミング毎の信号成分を示しており、実際には、これらの信号成分を加算した信号が出力される。
図１１に示すように、超音波を送信周期ＴＯで送信すると、各超音波送信タイミングで送信された超音波の１次受信信号からＮ次受信信号が重なり合う。
【００５８】
図１２は、積分信号の信号強度の変化の一例を示す図である。
信号積分部２４３により積分時間τの間に出力される加算受信信号を積分すると、その積分信号の信号強度は、図１２に示すように、変動する。
図１２において、ステップＳ２２を開始したタイミングをｔ＝０とする。信号積分部２４３は、積分時間τ＝２Ｎｄ／ｃの間に出力される加算受信信号を積分するので、経過時間ｔがｔ＝ｔａ（＝２Ｎｄ／ｃ）となるタイミングから積分信号が出力される。経過時間ｔがｔ＝ｔａからｔ＝ｔｂの期間は、送信周期ＴＯで送信される超音波の２次受信信号が順次加算されるため積分値が増大する。経過時間ｔがｔ＝ｔｂからｔ＝ｔｃの期間は、送信周期ＴＯで送信される各超音波による１次受信信号と２次受信信号とを積分した一定値となる。経過時間ｔがｔ＝ｔｃからｔ＝ｔｄの期間は、送信周期ＴＯで送信される各超音波による３次受信信号が加算されるため積分値が増大する。以降、経過時間とともに、積分信号の信号強度は、増大と一定値の維持とを繰り返す。そして、積分信号の信号強度が、Ｎ回目に一定値となると、これ以降、メディアＭの位置に変動がない限り、積分信号の信号強度は一定値（第一基準値である基準信号強度ａ）を維持する。
【００５９】
そして、位置検出部２５４は、信号積分部２４３から出力される積分信号の信号強度ｂを監視し、当該信号強度ｂに基づいて、エッジ部Ｍ１の位置を検出する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３では、位置検出部２５４は、Ｙ方向に並ぶ各超音波送受部２１のそれぞれに対応して設けられた受信回路部２４から出力される積分信号を監視する。
積分信号の信号強度ｂの監視は、図１２に示すように、経過時間ｔがｔ＝４Ｎｄ／ｃとなるタイミングから行う。そして、位置検出部２５４は、積分信号の信号強度の、基準信号強度ａに対する増減量から、メディアＭの位置を検出する。
ここで、基準信号強度ａは、例えばエッジ検出センサー２０が基準環境値の環境に設定されている場合の基準信号強度が内部メモリーに記憶されており、位置検出部２５４は、メディアＭの位置を検出する際に、内部メモリーに記憶された基準信号強度を、環境補正値Ｒにより補正して用いる。具体的には、位置検出部２５４は、メモリーに記憶された基準環境値に対して環境補正値Ｒを乗算して補正する。
【００６０】
図１３は、メディアＭが＋Ｘ側にΔｘだけ移動した際の、検出孔１２２Ａに対するメディアＭの位置を示す図である。図１４は、メディアＭが−Ｘ側にΔｘだけ移動した際の、検出孔１２２Ａに対するメディアＭの位置を示す図である。また、図１５は、メディアＭが図１３の位置に移動した際に送信された超音波による受信信号の波形であり、図１６は、メディアＭが図１４の位置に移動した際に送信された超音波による受信信号の波形である。図１７は、メディアＭが傾斜した際の、検出孔１２２Ａに対するメディアＭの位置を示す図である。図１８は、メディアＭが図１７の位置に移動した際に、Ｙ方向において異なる位置に配置された超音波送受部２１のそれぞれから出力される受信信号の波形を示す図である。なお、図１８において、実線は、図１７の超音波送受部２１ａからの受信信号、破線は、図１７の超音波送受部２１ｂからの受信信号、一点鎖線は、図１７の超音波送受部２１ｃからの受信信号を示している。
【００６１】
図１３に示すように、メディアＭが＋Ｘ側に移動すると、各超音波送受部２１と重なるメディアＭの面積（超音波の送信範囲と重なるメディアＭの面積）が小さくなる。このため、各超音波送受部２１のそれぞれで、メディアＭで反射される超音波が減少し、図１５に示すように、各超音波送受部２１から出力される受信信号の信号強度が低下する。この場合、図１２に示す線Ｂ１に示すように、各超音波送受部２１に対応する信号積分部２４３から出力される積分信号の信号強度ｂも低下し、ｂ＜ａとなる。
一方、図１４に示すように、メディアＭが−Ｘ側に移動すると、各超音波送受部２１と重なるメディアＭの面積（超音波の送信範囲と重なるメディアＭの面積）が大きくなる。このため、各超音波送受部２１のそれぞれで、メディアＭで反射される超音波が増大し、図１６に示すように、各超音波送受部２１から出力される受信信号の信号強度が増大する。この場合、図１２に示す線Ｂ２に示すように、各超音波送受部２１に対応する信号積分部２４３から出力される積分信号の信号強度ｂも増大し、ｂ＞ａとなる。
【００６２】
さらに、図１７に示すように、メディアＭが傾斜した場合、各超音波送受部２１と重なるメディアＭの面積は、超音波送受部２１の位置でそれぞれ異なる面積となる。図１７のようにメディアＭが＋Ｙ側に向かうにしたがって＋Ｘ側に傾斜する場合、図１８に示すように、複数の超音波送受部２１のうち、−Ｙ側に配置された超音波送受部２１（例えば超音波送受部２１ａ）からの受信信号の信号強度が最も大きく、＋Ｙ側に向かうにしたがって超音波送受部２１からの受信信号の信号強度が小さくなる。
図１７及び図１８の例は、メディアＭが＋Ｙ側に向かうにしたがって＋Ｘ側に傾斜する例であるが、メディアＭが＋Ｙ側に向かうにしたがって−Ｘ側に傾斜する場合では、逆に、＋Ｙ側に向かうにしたがって超音波送受部２１からの受信信号の信号強度が大きくなる。
【００６３】
ステップＳ２３では、位置検出部２５４は、各超音波送受部２１に対応する積分信号の信号強度ｂを、基準信号強度ａと比較して、その大小関係から、エッジ部Ｍ１の位置を検出する。
この際、位置検出部２５４は、各超音波送受部２１に対応する積分信号の信号強度ｂの、基準信号強度ａに対する増減量を算出し、増減量に基づいてエッジ部Ｍ１の位置を検出する。なお、増減量に対するエッジ部Ｍ１の位置は、例えば内部メモリーに記憶しておく。複数の超音波送受部２１に対応する積分信号の信号強度が、一様な増減量である場合、位置検出部２５４は、メディアＭのＸ方向への平行移動と、その移動量を検出できる。また、複数の超音波送受部２１に対応する積分信号の信号強度が、Ｙ方向に沿って変化（例えば漸増や漸減）する場合、位置検出部２５４は、メディアＭの傾斜と、その傾斜量（傾斜角）を検出できる。
【００６４】
ステップＳ２３の後、エッジ検出センサー２０は、検出されたエッジ部Ｍ１の位置を制御ユニット１５に出力する。制御ユニット１５のＣＰＵ１５４は、入力されたエッジ部Ｍ１の位置に基づいて、メディアＭが適正な位置であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。例えば、エッジ検出センサー２０において、メディアＭのＸ方向への平行移動が検出された場合、その移動量が所定の許容値以内であるか否かを判定する。また、エッジ検出センサー２０において、メディアＭの傾斜が検出された場合、その傾斜量が所定の許容値以内であるか否かを判定する。
ステップＳ２４において、ＮＯと判定された場合（メディアＭの位置が適正ではない場合）、制御ユニット１５（ＣＰＵ１５４）は、警告信号を出力する（ステップＳ２５）。例えば、供給ユニット１１、搬送ユニット１２、キャリッジ移動ユニット１４、及び印刷部１６を制御して、印刷処理を中断させ、メディアＭの位置ずれを知らせるアラームを出力する。アラームとしては、例えば、プリンター１に接続されたディスプレイへのエラーメッセージの表示、プリンター１に設けられた警告灯（図示略）の点灯、音声によるエラーメッセージや警告音の出力等が挙げられる。
【００６５】
一方、ステップＳ２４においてＹｅｓと判定された場合、制御ユニット１５は、印刷部１６による印刷処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、Ｙｅｓと判定されると、制御ユニット１５は、エッジ検出センサー２０における超音波の送信を停止させてエッジ検出処理を終了させる。ステップＳ２６でＮｏと判定された場合は、ステップＳ２３に戻り、例えば、印刷処理が終了するまで、エッジ検出センサー２０による位置検出処理を継続する。
【００６６】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態のエッジ検出センサー２０（超音波センサー）は、Ｙ方向に沿って複数配置された超音波送受部２１と、各超音波送受部２１から出力される受信信号に基づいて、メディアＭ（対象物）の位置を検出する位置検出部２５４と、を備える。そして、位置検出部２５４は、各超音波送受部２１からの受信信号に基づいて、各超音波送受部２１に対向するメディアＭのエッジ部Ｍ１の位置を検出することで、メディアＭの傾斜を検出する。
つまり、本実施形態では、メディアＭの位置ずれとして、メディアＭがＸ方向に平行移動した場合のメディアＭの位置ずれに加え、メディアＭの傾斜をも検出することができ、高精度なメディアＭの位置検出を行うことができる。
【００６７】
本実施形態のエッジ検出センサー２０は、各超音波送受部２１からメディアＭに対して送信周期ＴＯ（所定間隔）で超音波を送信し、メディアＭ等で反射された超音波を受信することで受信信号を出力する。また、エッジ検出センサー２０は、積分時間τ（所定期間）内の受信信号を積分した積分信号を出力する信号積分部２４３を備え、位置検出部２５４は、その積分信号の信号強度ｂと基準信号強度ａ（所定の基準値）との大小関係から、メディアＭの位置ずれや傾斜を検出する。
【００６８】
このような積分信号は、メディアＭの位置が変化しなければ、信号強度は一定値となる。したがって、本実施形態のエッジ検出センサー２０では、受信信号の信号強度のみを用いてメディアＭの位置を検出する場合に比べて、高精度なメディアＭの位置検出ができる。
また、超音波の送信タイミングを、多重反射超音波の受信タイミングからずらす必要がないので、超音波の送信タイミングの制御も容易となる。
さらに、超音波を短周期で送信することができるので、連続的に搬送されるメディアＭに対して高精細な位置検出が可能となる。そして、メディアＭの搬送と同時にエッジ検出センサー２０によるエッジ検出処理が可能なので、エッジ検出処理及び印刷処理の処理速度も高速にできる。
【００６９】
本実施形態のエッジ検出センサー２０では、メディアＭと超音波送受部２１との間で多重反射した多重反射超音波による受信信号を特定する多重特定部２５３を備える。そして、信号積分部２４３は、超音波を送信した後、最大次数Ｎの多重反射超音波が超音波送受部２１で受信されるまでの間（積分時間τ）で出力された受信信号を積分する。
これにより、信号積分部２４３は、最大次数Ｎまでの多重反射超音波が受信されるまで、つまり、１次からのＮ次の受信信号を受信した積分信号を出力する。このように、積分する受信信号の次数を固定することで、メディアＭの位置が変動していない場合の積分信号に、Ｎ＋１次以降の受信信号が重畳されないため、信号強度ｂが一定値となり、メディアＭの位置の検出精度を向上できる。
【００７０】
また、受信回路部２４には、ノイズカットフィルター２４１が含まれ、上述した可変ゲインアンプ２４２によるゲイン調整と、ノイズカットフィルター２４１とにより、近距離ノイズやスパークノイズ等のノイズ成分を除去することができる。このため、メディアＭの位置が変動していない場合の積分信号の信号強度ｂの変動が効果的に抑制され、メディアＭの位置の検出精度を向上できる。
【００７１】
本実施形態では、各超音波送受部２１は、それぞれ、送受信する超音波の周波数が異なる。このため、各超音波送受部２１において、同時に超音波を送受信した場合でも、隣り合う超音波送受部２１との間でのクロストークを抑制できる。これにより、各超音波送受部２１で、精度良く超音波の送受信処理を実施でき、メディアＭの位置検出精度も高めることができる。
【００７２】
本実施形態では、パラメーター設定部２５１は、メディアＭが基準位置に配置されるキャリブレーション時に、各超音波送受部２１における受信信号の信号強度と、基準受信信号の信号強度（第二基準値）との比率を環境補正値Ｒとして算出する。
このように、環境補正値Ｒを算出することで、位置検出部２５４で対象物の位置を検出する際に、基準信号強度ａを環境補正値Ｒで補正することができる。これにより、エッジ検出センサー２０は設置環境に応じた適正な基準信号強度ａに基づいて、メディアＭの位置検出を行うことができる。
【００７３】
本実施形態のプリンター１（電子機器）では、制御ユニット１５（ＣＰＵ１５４）は、エッジ検出センサー２０により検出されたメディアＭの位置に基づいて、メディアＭが適正な位置か否かを判定する。そして、メディアＭの位置が適正でない場合にはエラーメッセージを出力させて、印刷部１６による印刷を実施しない。これにより、メディアＭの所定位置に対して画像を印刷することができる。
【００７４】
本実施形態のプリンター１では、搬送ユニット１２によって、メディアＭのエッジ部Ｍ１がＹ方向と平行になるように、メディアＭをＹ方向に搬送する。そして、エッジ検出センサー２０の複数の超音波送受部２１は、このＹ方向に沿って配置されている。
このため、搬送ユニット１２から搬送されるメディアＭが、Ｙ方向に対して傾斜した場合に、各超音波送受部２１でそれぞれ異なる受信信号が出力されることになり、メディアＭの傾斜を好適に検出することができる。
【００７５】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
上述した第一実施形態では、積分時間τの間で受信信号を積分した積分信号に基づいて、各超音波送受部２１に対向するエッジ部Ｍ１の位置を検出する例を示した。これに対して、第二実施形態では、各超音波送受部２１を構成する各送受信列ＣＨにより、エッジ部Ｍ１の位置を検出する点で上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明に辺り、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。
【００７６】
図１９は、第二実施形態のエッジ検出センサー２０Ａの概略構成を示すブロック図である。
図１９に示すように、本実施形態では、受信回路部２４Ａにおいて、ノイズカットフィルター２４１、可変ゲインアンプ２４２、及び受信信号サンプリング部２４５が設けられている。つまり、第一実施形態にて示した信号積分部２４３や積分信号サンプリング部２４４が設けられていなくてもよく、受信回路部２４Ａの構成を簡素化できる。
【００７７】
また、本実施形態のマイコン２５Ａは、パラメーター設定部２５１Ａ、走査部２５５、及び位置検出部２５４Ａとして機能する。
パラメーター設定部２５１Ａは、本発明の比率算出部として機能し、メディアＭが基準位置に位置する際の受信信号と、基準受信信号との信号強度の比率を算出する。
走査部２５５は、各超音波送受部２１において、送受信列ＣＨを順次駆動させる。
位置検出部２５４Ａは、走査部２５５による超音波の送受信結果に基づいて、各超音波送受部２１に対向するエッジ部Ｍ１のＸ方向の位置を検出する。また、各超音波送受部２１に対向するエッジ部Ｍ１の位置から、メディアＭの位置ずれや傾斜を検出する。
【００７８】
次に、本実施形態における印刷処理について説明する。
本実施形態のエッジ検出センサー２０Ａでは、図７に示すキャリブレーション処理において、ステップＳ１３からステップＳ１６の処理を省略することができる。
図２０は、本実施形態における印刷処理のフローチャートである。
本実施形態の印刷処理では、制御ユニット１５が、メディアＭを所定位置に搬送する（ステップＳ３１）。
この後、走査部２５５は、超音波走査処理を実施する（ステップＳ３２）。つまり、走査部２５５は、各超音波送受部２１において、各送受信列ＣＨを順次駆動させ、各送受信列ＣＨから出力される受信信号をそれぞれ取得する。
【００７９】
次に、位置検出部２５４Ａは、ステップＳ３２により得られた、各送受信列ＣＨからの受信信号に基づいて、各超音波送受部２１毎にエッジ部Ｍ１の位置を検出する（ステップＳ３３）。
つまり、Ｘ方向に並ぶ送受信列ＣＨのうち、メディアＭに対向する（メディアＭに覆われる）送受信列ＣＨでは、受信信号が最大となる。一方、エッジ部Ｍ１に対向する位置の送受信列ＣＨでは、一部の超音波がメディアＭで反射されないため、受信信号の信号強度が低下する。また、メディアＭに対向していない送受信列ＣＨでは、メディアＭで反射される超音波がないため、クロストーク成分やノイズ成分を主とした非常に小さい受信信号が出力される。したがって、位置検出部２５４Ａは、各超音波送受部２１において、Ｘ方向に沿って超音波走査を実施した際に、受信信号が変動する位置を、エッジ部Ｍ１に対向する位置として検出する。
この際、キャリブレーション処理により算出された環境補正値Ｒにより受信信号を補正してもよい。この場合、環境値の影響を抑制した受信信号によりエッジ部Ｍ１の位置検出を実施することができる。
以上の処理により、第一実施形態と同様に、Ｙ方向に沿ったエッジ部Ｍ１の位置が検出されるので、位置検出部２５４Ａは、メディアＭのＸ方向に沿った平行移動や、Ｙ方向に対する傾斜を検出でき、かつ、その移動量や傾斜量を算出することができる。
【００８０】
ステップＳ３３の後、位置検出部２５４Ａは、検出したメディアＭの位置を制御ユニット１５に送信する。これにより、制御ユニット１５は、第一実施形態のステップＳ２４と同様、メディアＭの位置が適正であるか否かを判定し、ステップＳ２４においてＮｏと判定される場合は、ステップＳ２５と同様、メディアＭの位置に異常がある旨を警告する警告信号を出力する。
また、ステップＳ２４でＹｅｓと判定された場合は、制御ユニット１５は、印刷部１６を制御して、メディアＭに対する印刷を実施させる（ステップＳ３４）。
【００８１】
ステップＳ３４において、印刷部による印刷が終了すると、制御ユニット１５は、印刷処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５でＮｏと判定されて、印刷処理を継続する場合、ステップＳ３１に戻り、メディアＭを次の画像形成位置まで搬送させる。また、ステップＳ３５において、Ｙｅｓと判定された場合は、印刷処理を終了させる。
【００８２】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波センサーでは、超音波送受部２１は、Ｘ方向に沿って配置された複数の送受信列ＣＨ（送受領域）を有する。そして、位置検出部２５４Ａは、複数の超音波送受部２１のそれぞれにおいて、複数の送受信列ＣＨを順に駆動させ、各送受信列ＣＨのそれぞれから出力される受信信号に基づいてエッジ部Ｍ１の位置を検出する。
このような構成では、各送受信列ＣＨに対向する位置のエッジ部Ｍ１の位置を特定できるので、第一実施形態と同様に、メディアＭの位置ずれや傾斜を検出することができる。また、受信回路部２４の回路構成を簡素化でき、エッジ検出センサー２０Ａのコストダウンを図れる。
【００８３】
［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態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、改良等は本発明に含まれるものである。
【００８４】
（変形例１）
上記第一実施形態において、パラメーター設定部２５１が、環境補正値Ｒを算出する例を示したが、環境補正値Ｒが算出されなくてもよい。
この場合、キャリブレーション処理において、ステップＳ１６の後、マイコン２５が、設定した送信周期ＴＯで超音波送受部２１を駆動させる。そして、超音波の送信タイミングからの経過時間ｔがｔ＝４Ｎｄ／ｃとなるタイミングでの信号強度を、基準信号強度ａとして設定すればよい。
【００８５】
（変形例２）
上記第一実施形態では、環境補正値Ｒにより基準信号強度ａを補正することで、対象物の位置検出精度を向上させたが、これに限定されない。
例えば、第二実施形態と同様、環境補正値Ｒにより、各超音波送受部２１（各送受信列ＣＨ）から出力される受信信号、または加算受信信号の信号強度を補正してもよい。
【００８６】
（変形例３）
上記第一実施形態において、各超音波送受部２１が、それぞれ異なる周波数の超音波を送受信する例を示したが、例えば、同じ周波数の超音波を送受信する構成としてもよい。
この場合、Ｙ方向に隣り合う超音波送受部２１の駆動タイミングをずらすことで、クロストークの影響を抑制できる。例えば、Ｙ方向の奇数番目に配置された超音波送受部２１を用いたエッジ部Ｍ１の検出を実施した後、Ｙ方向の偶数番目に配置された超音波送受部２１を用いたエッジ部Ｍ１の検出を実施する。
【００８７】
（変形例４）
第一実施形態において、超音波の送信及び受信の双方を行う超音波トランスデューサーＴｒを用い、送受切替部２２により送信接続と受信接続とを切り替えることで、超音波の送受信処理を実施した。これに対して、超音波送受部２１が、超音波送信用の超音波トランスデューサーＴｒと、超音波受信用の超音波トランスデューサーＴｒとを備える構成としてもよい。この場合、超音波の送受信を切り替える際に発生するスパークノイズを抑制することが可能となる。
【００８８】
また、第一実施形態では、対象物（メディアＭ）に対して一方側（＋Ｚ側）に超音波送受部２１を配置する例を示したが、これに限らない。例えば、超音波送受部２１として、超音波を送信する送信部と、超音波を受信する受信部とを別体とし、送信部と受信部とで対象物を挟み込む構成としてもよい。
図２１は、変形例４のエッジ検出センサーの概略構成を示す模式図である。
図２１に示すエッジ検出センサー２０Ｂ（超音波センサー）では、超音波送受部２１は、超音波を送信する送信部２１Ａと、超音波を受信する受信部２１Ｂとにより構成されている。送信部２１Ａは、メディアＭ（対象物）の一方側（例えば−Ｚ側）に配置され、受信部２１Ｂは、メディアＭの他方側（例えば＋Ｚ側）に配置されており、送信部２１Ａと受信部２１Ｂとの間にメディアＭが配置される。
このようなエッジ検出センサー２０Ｂでは、受信部２１Ｂは、送信部２１Ａから送信された超音波のうち、メディアＭにより遮られなかった超音波成分を受信する。したがって、送信部２１Ａから超音波を送信する送信エリアと、メディアＭとが重なる部分の面積が大きくなれば、受信部２１Ｂからの受信信号の信号強度が小さくなる。
また、エッジ検出センサー２０Ｂにおいて、上記第一及び第二実施形態と同様に、送信部２１Ａ及び受信部２１Ｂからなる超音波送受部２１をＹ方向に複数配置することで、第一及び第二実施形態と同様、メディアＭの平行移動による位置ずれに加え、メディアＭの傾斜も好適に検出することが可能となる。
【００８９】
また、図２１に示すように、メディアＭの搬送位置を挟んで、送信部２１Ａ及び受信部２１Ｂを配置する場合、環境補正値Ｒを算出する際のメディアＭの基準位置として、送信部２１Ａ及び受信部２１Ｂの間に、メディアＭが配置されない位置とすることができる。つまり、エッジ検出センサー２０Ｂでは、送信部２１Ａ及び受信部２１Ｂの間にメディアＭが配置されない状態で、超音波の送受信を行うことで、受信部２１Ｂから高い信号強度の受信信号が得られ、精度の高い環境補正値Ｒを算出することができる。
【００９０】
（変形例５）
上記実施形態において、エッジ検出センサー２０が、Ｙ方向に沿って並ぶ複数の超音波送受部２１を備える例を示したが、これに限定されない。
図２２は、変形例５におけるエッジ検出センサー２０Ｃの超音波送受部２１の配置例を示す図である。
図２２に示すように、エッジ検出センサー２０Ｃは、Ｙ方向に対して傾斜する方向に並ぶ複数の超音波送受部２１を備える構成としてもよい。この際、超音波送受部２１の配列方向（第一方向）と、メディアＭの搬送方向（第三方向）との為す角度が、搬送ユニット１２によりメディアＭを搬送する際の許容角度ζ以内となるようにする。
このようなエッジ検出センサー２０Ｃでは、メディアＭが搬送ユニット１２が許容する限界角度まで傾斜した際に、各超音波送受部２１から同一の受信信号が出力される。一方、メディアＭがＹ方向に正常に搬送され、エッジ部Ｍ１がＹ方向と平行になると、各超音波送受部２１からの受信信号がそれぞれ異なる値となる。
【００９１】
（変形例６）
上記第一実施形態では、各超音波送受部２１が、Ｘ方向に並ぶ複数の送受信列ＣＨを備え、これらの送受信列ＣＨが独立して駆動可能な構成としたが、これに限定されない。
例えば、１つの超音波送受部２１に対して１つの超音波トランスデューサーＴｒが設けられる構成としてもよい。また、１つの超音波送受部２１に、複数の超音波トランスデューサーＴｒが設けられ、且つ、各超音波トランスデューサーＴｒの第一電極２１２Ａが互いに接続されて共通となり、第二電極２１２Ｃも互いに接続されて共通となる構成としてもよい。この場合でも、各超音波送受部２１からの受信信号を積分し、その積分信号を監視することで、メディアＭの位置ずれや傾斜を検出することができる。
また、図２３に示すエッジ検出センサー２０Ｄのように、上記のような超音波送受部２１をＸ方向及びＹ方向に２次元アレイ状に配置してもよい。この際、メディアＭを基準位置に配置した際に、メディアＭに覆われる超音波送受部２１が少なくとも１つ設けられる構成とすることで、上記第一実施形態と同様に、精度の高い環境補正値Ｒを算出することもできる。
【００９２】
（変形例７）
上記実施形態では、エッジ検出センサー２０，２０Ａにより、プリンター１において、Ｙ方向に搬送されるメディアＭの−Ｘ側のエッジ部Ｍ１を検出する例を示したが、これに限定されない。本発明の超音波装置及び超音波測定方法は、対象物の移動や位置を検出する様々な用途に用いることができる。例えば、工場等の製造装置において、加工品を所定位置に移動させて加工させる際に、加工品が所定位置に移動されたか否かを判定する超音波装置等として用いることができる。
【００９３】
（変形例８）
上記実施形態では、メディアＭとして紙を用いる例を示したが、これに限定されない。
塩ビや布帛等の多様なメディアを用いてもよい。
【００９４】
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他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００９５】
１…プリンター（電子機器）、１２…搬送ユニット、１５…制御ユニット、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…エッジ検出センサー（超音波センサー）、２１…超音波送受部、２１Ａ…送信部、２１Ｂ…受信部、２２…送受切替部、２３…送信回路部、２４…受信回路部、２５…マイコン、１２２…プラテン、１２２Ａ…検出孔、１５４…ＣＰＵ、２４１…ノイズカットフィルター、２４２…可変ゲインアンプ、２４３…信号積分部、２４４…積分信号サンプリング部、２４５…受信信号サンプリング部、２５１，２５１Ａ…パラメーター設定部、２５２…次数設定部、２５３…多重特定部、２５４，２５４Ａ…位置検出部、２５５…走査部、ＣＨ…送受信列（送受領域）、Ｍ…メディア（対象物）、Ｍ１…エッジ部、ａ…基準信号強度（第一基準値）、ζ…許容角度。
【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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【図２３】
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