(57)【要約】シート材が重送されている否かを検知する重送検知方法であって、外力印加手段を該シート材に接触させて外力を印加し、該シート材に加えられた外力を検知手段により検知し、該検知手段から得られる信号を用い重送されているか否か判別する。
2003101871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材が重送されている否かを検知する重送検知方法であって、前記シート材に外力を印加し、前記外力の印加に応じて前記シート材から得られる力を検知手段により検知し、前記検知手段から得られる信号に基づき重送されているか否か検知することを特徴とする重送検知方法。
【請求項２】
前記外力の印加は、前記外力印加手段と前記シート材が非接触の状態から、前記外力印加手段を前記シート材に接触させることで前記外力を加える請求項１記載の重送検知方法。
【請求項３】
前記外力の印加は、前記外力印加手段と前記シート材が接触している状態から、前記シート材に前記外力を加える請求項１記載の重送検知方法。
【請求項４】
前記外力を印加したときに、前記外力印加手段と前記検知手段間の距離が変動する請求項１に記載の重送検知方法。
【請求項５】
外力の印加は、前記シート材が静止した状態で行う請求項１記載の重送検知方法。
【請求項６】
前記外力の印加は、前記シート材が搬送中の状態で行われる請求項１記載の重送検知方法。
【請求項７】
記外力の印加に応じて前記検知手段により検出された信号の電圧ピークの電圧値に基づき重送の検知を行うことを特徴とする請求項１記載の重送検知方法。
【請求項８】
前記外力の印加に応じて前記検知手段により検出された振動の周波数成分から重送の検知を行うことを特徴とする請求項１記載の重送検知方法。
【請求項９】
衝撃印加手段により外力を付与したとき、前記衝撃印加手段の複数回の反跳により検知手段から発生する複数の電圧のピークの間隔から重送の判別を行うことを特徴とする請求項１に記載の重送検知方法。
【請求項１０】
重送検知装置であって、シート材に外力を印加するための外力印加手段と、前記外力印加手段により前記シート材に外力を印加したときに前記シート材から得られる力を検知する検知手段を有することを特徴とする重送検知装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の重送検知装置と画像形成部とを備えた画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の重送検知装置と画像読取部とを備えた画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、記録媒体や原稿の重送検知方法、及び当該検知を行う検知装置に関するものである。
より具体的には、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、画像読取り用のスキャナ、あるいは自動原稿送り装置等に用いられる給紙機構や搬送機構におけるシート材の重送（記録媒体や原稿が２枚以上重なって給紙搬送されること）を検知する方法に関するものである。
背景技術
図２０には、複数枚重ねられたＦＡＸやコピーの原稿（シート材）を連続して読み取ることができる画像読取装置に用いられる給紙装置（シート材供給装置）の構成を示している。同図において、９１１０は給紙トレイ、９１０１は束状の原稿、９１０２はセンサ、９１０３は分離パッド、９１０５は固定端、９１０６は給紙ローラである。
給紙トレイ９１１０上に原稿９１０１がセットされたことは、センサ９１０２によって検出され、この検出信号は装置本体に伝えられる。また、給紙ローラ９１０６の上方に設けられた分離パッド９１０３により、給紙ローラ９１０６上に斜めに載置された原稿９１０１の先端が１枚ずつ給紙され易くなるようにほぐされる。
分離パッド９１０３はバネ９１０４により下方へ押し付けられており、バネ９１０４の上端は固定端９１０５により固定されている。具体的には、上記給紙装置において、分離パッド９１０３に当接する原稿９１０１先端の状態は、原稿の自重と原稿の挿入される方向に対して分離パッド９１０３が斜めに設けられていることにより、原稿の先端は１枚ずつ徐々にずれた状態にほぐされるのである。
セットされた原稿９１０１は給紙ローラ９１０６により１組の搬送ローラ９１０７に一枚ずつ送られる。また、原稿先端検知センサ９１１３により原稿の先端が搬送ローラ９１０７の位置に到達したことが装置本体に伝えられる。その後、当該原稿９１０１は順次搬送されていく。なお、上記例は画像読取装置に用いられる給紙装置に関するものであるが、給紙機構に関しては、複写機やプリンタ等の画像形成装置にも適用できることは勿論である。
しかしながら、上記構成では原稿（あるいは記録媒体）が重送されにくい構成ではあるが、給紙あるいは搬送されている原稿等が重送されている状態か否かの判別（検知）ができず、従って重送された状態であっても、一枚の原稿（あるいは一枚の記録媒体）が搬送されてきたことを前提に画像読み取り（あるいは画像形成）が行われてしまう。これでは、適切な画像読取や画像形成ができない。
発明の開示
そこで、本発明は、記録媒体や原稿が重送されているか否かを検知できる重送検知方法、重送検知装置及び当該装置を備えた画像形成装置や画像読取装置を提供することを目的とする。
本発明に係る重送検知方法は、シート材が重送されている否かを検知する重送検知方法であって、外力印加手段を該シート材に接触させて外力を印加し、該シート材に加えられた外力を検知手段により検知し、該検知手段から得られる信号を用い重送されているか否か判別することを特徴とする。
前記外力の印加は、前記外力印加手段と前記シート材が非接触の状態から、該外力印加手段を該シート材に接触させることで外力を加えるか、あるいは外力印加手段と前記シート材が接触している状態から、該シート材に外力を加えることで行われる。
なお、前記外力の印加は、前記シート材が静止した状態で行ってもよいし、前記シート材が搬送中の状態で行ってもよい。搬送中の状態とは、前記シート材が外力印加手段もしくは検知手段に対して相対的に移動中の状態を指す。
また、本発明に係る重送検知装置は、外力印加手段、検知手段を含み構成されるシート材の重送検知装置であって、（１）該外力印加手段は、該シート材と該外力印加手段が非接触の状態から接触させて外力を印加し、あるいは（２）該シート材と該外力印加手段が接触している状態のまま外力を加えることを特徴とする。なお、シート材を介して該外力印加手段と検知手段とを対向させている場合には、外力印加の際に、当外力印加手段と検知手段間の距離が変動する（具体的には、短くなる）ことになる。勿論、前者（１）の場合の方が当該距離の変動幅は大きくなる。なお、（２）の場合は、シート材に外力印加手段及び検知手段が接触した状態で外力が印加される。ここでいう、検知手段は、検知素子自体が直接露出している場合や被覆等されている場合も含む。
ここで、シート材とは上述した記録媒体や原稿（以下、「記録媒体等」という）のことである。記録媒体とは、普通紙、光沢紙、ＯＨＰなどである。本発明における重送検知とは、同一種類の記録媒体（例えば、普通紙）が積載されているプリンタなどの画像形成装置に特に有効に適用できる。
また、本発明では、給紙機構や搬送機構におけるシート材の重送（記録媒体や原稿が２枚以上重なって給紙搬送されること）の検知を行うが、本発明で検知できる重送には以下のような場合が含まれる。
▲１▼２枚以上のシート材が完全に重なって搬送される状態。
▲２▼２枚以上のシート材が、ずれた状態で連れ重なって搬送される状態。
また、本発明では以下のような状態の検知も可能である。
▲３▼シート材が折れ曲がりにより畳まれ、１枚のシート材が見かけ上２枚以上重なって搬送される状態。
発明の実施の形態
以下、本発明について図を用いながら具体的に説明する。
図１は、本発明におけるシート材の重送検知方法の概要を示すものである。
まず、シート材に外力印加手段を用いて所定の外力を加える（Ｓ１）。この場合、当該外力が加わるように該シート材を第１の部材と第２の部材により挟持しておき、少なくとも一方の部材側から力を加える。力を加えると同時に挟持する構成でもよいし、予め挟持しておいた後に力を加えてもよい。そして、その外力を検知手段で検知する（Ｓ２）と共に、検知される信号を利用して重送か否かを判別する（Ｓ３）。
本実施形態によれば、シート材が重送状態と非重送状態における検知信号が異なることを利用して、重送か否かの判別ができる。
その模式的な様子を図２を用いて示す。シート材２２００に外力印加手段２１００が接触して外力が加わるように該シート材を配置する。加えられた力を検知手段２３００で検知する。当該検知手段はシート材に印加された力の程度を検知する部分である。２４００は検知手段が備えられた搬送トレイである。力を加える際にはシート材は静止（実質的に搬送されていない状態）であることが好ましい。これは、検知手段２３００において、シート材の移動に伴いシート材の表面状態が検知信号に包含される場合があるからである。勿論、重送検知可能であるならば当該シート材は静止していなくてもよい。シート材が移動している状態で力を加えることにすれば、例えば２枚以上のシート材が、ずれた状態で連れ重なって搬送されている場合など、移動方向に対して重なっている枚数が変化するような状態を、出力信号の変化として検知できる。本実施形態においては、超音波ではない外力をシート材に加えるのである。
また、外力を印加する工程Ｓ１において、上述した外力印加手段２１００は
・  シート材に接触することに基づき該シート材に外力を加える外力印加部材を備えたものでも、
・  空気等の気体を吹き付けるような構成のものでも、
良い。なお、外力印加部材は駆動源によって駆動するようにすると良い。本発明で用いられる外力は、電磁気、熱あるいは熱による気体などの媒体の膨張／収縮、あるいは振動、力学的力などどのようなものでも用いることができる。駆動源としては、
・  外力印加部材をシート材の上方に保持し、適宜その部材をシート材に落下させることができるようにしたものや、
・  機械的あるいは電磁気的エネルギーにより外力印加部材を駆動するようにしたもの（例えば、ばねなどの機械的手段、ソレノイドやボイスコイルなどの電磁気的な手段）、や
・  外力印加部材を振動させる加振手段（例えば、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ、あるいは電磁気的な振動発生器など）
を挙げることができる。なお、図１７に符号２１で示す駆動源は、バネ２１０のバネ力を利用したものを示している。
外力印加手段とシート材は力を印加する時点で接触するか、あるいは予め両者を接触させておき、当該接触した状態から力を印加することも可能である。前者の場合であって、且つシート材を介して外力印加手段と検知手段とが対向する位置にある場合には、力を印加の際に当該印加手段と検知手段との距離が変わる（短くなる）ことになる。力の印加手段と力の検知手段がシート材を介した状態で存在する場合には、力を印加した時には当該シート材に力の印加手段と力の検知手段の両方が接触するような構成も適用できる。また、搬送中のシート材を外力印加手段、および検知手段に対して一定の間隔に保つ、もしくは接触させるように、ローラーや補助部材などの変位部材を用いてシート材を変位させることも好ましく、検知の安定化に有効である。
また、力の印加手段によりシート材に力が印加されると、力の程度等に依存するが、シート材がわずかに変形する（くぼみ等ができる）ことがあるので、力は、シート材の端などに印加してもよい。
例えば、上述した外力印加部材によってシート材に衝撃力を加えれば良く、その方法としては、
・  離れた位置からシート材に外力印加部材を衝突させる方法や、
・  シート材Ｐに外力印加部材２０を接触させた状態のままで、外力印加部材からシート材に衝撃力を加える方法
を挙げることができる。つまり、外力印加部材による外力の印加は、該部材をシート材に接触させた状態で行うが、
・  外力を印加するときだけ外力印加部材をシート材に接触させても、
・  外力を印加する前から既に外力印加部材をシート材に接触させておいても、良い。前者の場合であって、且つシート材を介して外力印加手段と外力検知手段とが対向する位置にある場合には、外力印加の際に外力印加手段と外力検知手段との距離が変わる（短くなる）ことになる。なお、外力を印加する前から既に外力印加部材をシート材に接触させておく場合は、シート材に外力印加部材及び外力検知手段が接触した状態で外力が印加される。
なお、振動させた状態の外力印加部材をシート材に接触させることによって、衝撃力の代わりに振動をシート材に加えるようにしても良い。
なお、力を印加するに際しては、先端検知センサ（例えば上述の図２０の９１１３）により当該シート材の先端を検知後、当該先端の位置から所定距離（例えば、Ａ４用紙を縦方向に搬送の場合は、規格化された値である２９．７ｃｍ）離れたシート材の位置に力を加えるのがよい。重送の状態と力を加える位置によっては、本来重送状態であるにもかかわらず、重送でないと誤認する恐れがあるが、上記のような位置に力を加えることにより、重送されている場合は確実に重なっている部分に力が加わるからである。ここでいう所定距離とは、紙などの記録媒体の規格化された値である。
力を加えるに際して第１の部材と第２の部材により挟持しておく場合について説明する。シート材の厚さ方向に関し、その上側に外力印加手段、下側に搬送トレイ、がある場合は、当該外力印加手段、検知手段を備えた搬送トレイがそれぞれ該第１、第２の部材である。第１、第２の部材はシート材の厚さ方向に関して、両方可動式であっても、いずれか一方が固定式であってもよい。
力を加えると同時に挟持する構成でもよいし、予め挟持しておいた後力を加えてもよい。即ち、力を加える直前は、記録媒体等と衝撃印加手段が非接触であっても、接触していてもよい。力がシート材に加わる際には、当該シート材と力の印加手段は接触していることになる。
図２において、外力印加部材２１００はその自重によりシート材に力を加えてもよいし、自重によりシート材に接触させた後に力を印加しても良い。また、機械的あるいは電磁気的な手法により外力印加部材２１００をシート材に押圧、落下等させてもよい。バネなどの弾性体を利用して力を印加することも可能である。
また、外力としては上述したように複数種類のものが挙げられるが、
・  １種類の外力だけを用いても、
・  複数種類の外力を用いても、
良い。そして、１種類の外力を用いる場合、
・  １回の外力印加だけでシート材の情報取得を行っても、
・  複数回の外力印加を行うことによりシート材の情報取得をしても、
良い。
力は、パルスとして加えてもよいし、連続的に加えることもできる。複数種類の力を加えてもよい。
外力印加を複数回行った場合（つまり、１種類の外力を複数回印加したり、複数種類の外力を印加したりした場合）には、複数のデータが得られるために識別精度もより高くなる。複数回の外力印加に際しては、ひとつの外力印加部材から異なった強度の衝撃力や振動を断続的に印加してもよいし、複数の外力印加部材から異なった強度の衝撃力や振動を印加してもよい。
また、複数回の外力印加を行う場合、シート材の同一個所に複数回印加しても良いし、シート材の面内の異なった個所に夫々印加してもよいし、このような印加方法を組み合わせて用いても良い。
また、給紙機構や搬送機構において、同一形状のシート材（例えばＡ４などの規格サイズ）が複数枚積載されている場合などは、シート材面内の該サイズにおける紙先端近傍、中心近傍、紙後端近傍に順に印加することで、シート材の一部が重なった重送も高い精度で検知できる。
なお、このように外力印加を複数回行う場合には、一旦加えた外力によるシート材の揺れが十分減衰した後、あるいはある所定値以下になった後に次の外力を加えるのが好ましい。
ところで、上述のような外力の印加は、例えば図１７において、
・  シート材Ｐを搬送している状態で行っても、
・  搬送されてきたシート材Ｐを一旦停止させた状態で行っても、
良い。搬送している状態のシート材Ｐに外力を加えた場合には、搬送系内に設置したセンサの一つでシート材の複数箇所のシート材の重なり情報をを検知することも容易となる。停止させている状態のシート材Ｐに外力を加えた場合には、外力検知手段２において、シート材の移動に伴うノイズ成分を低減することもできる。このような搬送状態は、必要とする情報によって適宜設計、制御するものである。
なお、図７に示すように第１の部材として挟持ガイド部１０４を、第２の部材として記録媒体搬送用のピンチローラ部１０２を用いてシート材を挟持している場合には、１ｇ／ｃｍ２以上の外力を加えることが好ましい。
また、第１の部材と第２の部材とで該記録媒体を挟持する場合には、１ｇ／ｃｍ２以上の力で挟持するのが好ましい。
ところで、重送検知を精度良く行うには、シート材に加える外力を常に一定にする必要があり、そのためには、外力印加部材に対向する位置に何らかの部材（以下、“外力受け部材”とする）を配置してその外力を受けることも好ましい。変位部材（詳細は後述）を外力印加部材に対向するように配置した場合には、該変位部材を外力受け部材として機能させれば良く（つまり、別途外力受け部材は設けずにこの変位部材によって外力を受ければ良く）、変位部材を外力印加部材に対向しない位置に配置した場合には、外力印加部材に対向する位置に外力受け部材を設ければ良い。このような外力受け部材は、シート材との接触面を平面としてもよいし、曲面としてもよい。またシート材を介して外力印加手段の先端と対向する位置などに凹部を設けることで、外力が一点に集中するのを分散させることも、素子寿命などの点で好ましい。
次に、シート材に加えられた外力を検出する工程（Ｓ２）及び重送か否かを判別する工程（Ｓ３）について詳述する。
当該検出は、例えば圧電素子を備えた検知手段を用いて検出することができ、かかる場合には電圧信号として検出される。検知手段としての圧電素子は、第１の部材あるいは第２の部材上の少なくとも一方に設けられていればよく、両方に配置されていてもよい。第１の部材上に配された圧電素子部と第２の部材間に記録媒体が挟持されるような構成（即ち、力をシート材を介して該圧電素子が受ける構成）が可能である。なお、圧電素子が載置された第１の部材自体で力を加えてもよいし、第２の部材により力を加えてもよいし、あるいはその両方で力を加えてもよい。
圧電素子により力が検知できれば特に圧電素子の位置は限定されるものではない。従って、例えば、力の印加手段にシート材を介して対向する位置に検知部が設けられていてもよい。さらに、力の印加手段自体に、力を受けると振動する（例えば板状のバネ）部材を備えさせておき、当該部材の変化により重送判別を行うこともできる。また、力の印加手段自体に検知手段としての圧電素子を搭載していたり、力の印加手段と紙を介して対向する箇所の両方に検知手段を設けておくことも可能である。
一方、上述した外力検知手段は、圧電特性を有する無機材料あるいは有機材料を含み構成でき、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ３、ＰＭＮ−ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３）などの無機材料や有機圧電体材料でもよい。圧電素子を用いた場合には、外力は電圧信号として検出される。ここでいう、外力検知手段は、検知素子自体が直接露出している場合や被覆等されている場合も含む。
この外力検知手段を配置する位置は、外力を検知できる位置であればどこでも良い。例えば、
・  シート材を挟んで外力印加手段に対向する位置に外力検知手段が設けられていても、
・  外力印加手段の側に外力検知手段が設けられていても、
良い。図１７は前者の例（つまり、外力検知手段３がシート材Ｐを挟んで外力印加手段２に対向する位置に配置されている例）を示している。図示の外力検知手段３は、外力受け部材としての変位部材４を支持しているので、該外力検知手段３はこの変位部材が受けた外力を検知することとなる。このような配置では、印加した外力に対するシート材の吸収を効率的に検知できる。また、後者の例（つまり、外力印加手段２の側に外力検知手段が設けられている例）としては、
・  板バネ等の弾性部材（不図示）を外力印加手段に取り付けておいて、外力印加時における該弾性部材の振動や位置変化を検知するようにしたものや、
・  外力印加手段自体に外力検知手段を搭載したもの、
を挙げることができる。このような配置では、印加した外力に対するシート材の反発を効率的に検知できる。なお、シート材Ｐを挟んで外力印加手段２に対向する側と、外力印加手段２の側との両方に外力検知手段を配置しても良い。また、外力印加手段に外力検知手段を搭載した場合など、シート材との接触時に外力印加手段自体の変化（たとえば共振周波数、変形など）を検出してもよい。さらには印加した外力の停止後に残存する残響や、その減衰特性などを検知することも含まれる。
なお、外力検知手段は、１次元配列でも、２次元配列でもよいが、後者の場合であって、且つシート材（例えば記録媒体）幅と同一あるいはそれ以上の長さのセンサ部を有していればシート材の幅方向にずれた重送の検知も可能である。勿論、複数個のセンサ部により、記録媒体の幅や形状を検知することも可能である。このような構成では、おのおの幅や形状の異なるシート材が積載されている場合においても、重送の検知が容易に行える。
また、本実施の形態に係るシート材重送検知装置は、図１７に示すように、前記シート材搬送路中を搬送されてくるシート材Ｐを適正な位置に変位させるシート材変位手段４を備えてもよい。上述した外力印加手段３による外力の印加は、シート材変位手段によって変位された状態のシート材Ｐに対して行ってもよい。
Ｓ２の工程で検出される信号（例えば電気信号）に基づいて、シート材の重送を判別する（Ｓ３）。判別は、予め記録媒体重送の信号が記録されたテーブルを元に行なうことができる。
ところで、シート材の重送に関する情報を取得するには、
・  検出される信号に基づき人が判定しても、
・  シート材情報取得手段を設けておいて、前記外力検知手段３の検知結果に基づきシート材の情報を自動的に取得するようにしても、良い。なお、シート材の重送に関する情報は、検出される信号における波形から、電圧、周期、周波数成分、微分値、積分値、減衰、ピーク数などを特徴量として抽出して出力することができる。また、シート材情報取得手段は、これらの特徴量を予めシート材の信号が記録されたテーブルと照らし合わせて判定した情報として出力するようにしてもよい。
尚、信号が、環境条件、搬送の状態などに応じて異なる場合は、夫々に対応した複数のテーブルを用意してこれをもとに判定を行うと良い。さらに、シート材に関して別の手段（たとえば人為的なセットされる用紙型番の入力や、別途設けられたセンサからの信号など）をあわせて判定してもよい。
また、搬送中のシート材の複数箇所の情報を検知することで、複数のシート材の先端がずれた状態で連れ重なっている所謂「連れ重送」を判定することも可能となる。また、シート材の重なり位置や向きなどの情報も検知することができる。
なお、検出される信号に対して、例えばシート材が搬送されていない場合の出力信号を差し引くなどの信号処理を行ってもよい。当該信号処理を行なう処理回路は、前記シート材が挟持されていない時に、前記外力により前記外力検知手段が受けた場合の第１の信号と、前記シート材を挟持している時に、前記外力により前記センサ部が受けた場合の第２の信号とを用いて信号処理を行なうことができる。
なお、本明細書においてシート材とは、記録媒体（例えば、普通紙、光沢紙、コート紙、再生紙、ＯＨＰなど）や原稿を意味するものとする。
また、「シート材の重送に関する情報」とは、重送の有無あるいは重送枚数や、シート材の重なり位置、及び重なり方向などを意味するものとする。
上述したシート材重送検知装置によれば、例えば図１７に示すように、シート材搬送手段１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄがシート材Ｐを搬送し、外力印加手段２がシート材Ｐに外力を加え、外力検知手段３がその外力を検知し、その検知結果（例えば電気信号）に基づきシート材に関する情報を取得できる。
ところで、本発明に係るシート材処理装置は、一例として図１８に示すように、シート材重送検知装置と、該シート材重送検知装置の検知結果を加味してシート材の処理を行うシート材処理部と、によって構成される。
ここで、シート材処理部としては、
・  画像を形成する画像形成部や、
・  画像の読み取りを行うスキャナ部や、
・  その他の装置
を挙げることができる。そして、シート材処理装置としては、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、画像読取り用のスキャナ、あるいは自動原稿送り装置を挙げることができる。
シート搬送ガイドを膨出させて形成した狭窄部を設けても良い。このような狭窄部を形成することによって、シート材変位手段や外力受け部材の機能をガイドに持たせても良い。
そして、シート材重送検知装置の検知結果に基づきＣＰＵが印字モードの変更（例えば、画像形成条件の調整、搬送に用いるローラーへの押圧力の調整などの搬送条件の調整、印字の中止、記録媒体の搬送の停止、警告信号の発生、両面印刷の制御など）を行うようにすると良い。ここで、ＣＰＵとしては、シート材処理装置の内部に設けたものを用いても、外部に設けたものを用いても良いが、内部に設けたものを用いた場合には、外部とのデータ信号の送受信を省略できる。
ところで、シート材に外力を印加する外力印加部と、該外力印加部と（シート材を介して）対向する位置に配置されてシート材の位置を制御する変位部と、前記外力に起因した信号を出力する信号出力部と、によって信号出力装置を構成すると良い。このような信号出力装置を構成した場合、該信号出力装置に外部機器を接続し、該外部機器が前記信号出力部の出力信号に基づきシート材に関する情報を取得するようにすると良い。
当該信号処理を行なう処理回路は、前記シート材が挟持されていない時に、前記力により前記検知手段が受けた場合の第１の信号と、前記シート材を挟持している時に、前記力により前記センサ部が受けた場合の第２の信号とを用いて信号処理を行なうことができる。
外力として衝撃力を与えた場合について信号処理の例を説明する。
圧電素子からの電気信号としては、例えば電圧信号の時間に伴う変化が検出できる。シート材に加えられた衝撃は徐々に減衰信号となって現れるが、信号のピークの高さ、減衰するまでの信号のピークの数、あるいは減衰までに要する時間、減衰によるピーク高さの変化の程度などが、記録媒体の重送の有無、あるいは重送枚数により異なる。
すなわち、衝撃力を印加した際、シート材の枚数によって、検知手段が検知する信号が異なるので検知信号のピークの高さやピーク間の時間を基に、重送か否か（必要に応じて重送の程度）を判断することができる。
本発明者が、一例として、普通紙（ＣＰ−２５０：ニュープリンタペーパー、キャノン（株）の商品である）において、１枚の場合と、２枚乃至４枚が重送状態の場合のそれぞれに同一の衝撃力を加えたところ、衝撃を加えた後の第１のピーク（Ｐ１）とその後の第２のピーク（Ｐ２）の変化の程度を、第１のピーク（Ｐ１）高さに対する第２のピーク（Ｐ２）高さの比率として求めると、１枚の場合が０．５２（図３）、２枚の場合が０．６０（図４）、３枚の場合が０．７５（図５）、４枚の場合が０．７８（図６）とそれぞれ異なり記録媒体の重送検知が可能であった。
重送の判別に用いる検知手段から得られる信号とその解析としては、具体的には以下のような例が挙げられる。
まず、衝撃力に応じて生じる検知手段より発生する電圧ピークの電圧値から重送を判別できる。さらにその時間変化からも重送を判別できる。
また、衝撃力の印加により、図２における衝撃印加部材２１００はシート材からの反発力により反跳する。衝撃力の印加方法にもよるが、この反跳現象により衝撃印加手段２１００はシート材に対して複数回の衝突が発生する。複数回の反跳による衝突により発生する電圧ピークの間隔から重送を判別できる。電圧ピークの衝突ごとの電圧値からも重送を判別できる。さらに、間隔、並びに電圧値の変化などからも重送を判別できる。
さらに、衝撃力の印加により、衝撃印加部材、シート材、ならびにその周辺の部材には振動が発生する。衝撃力により発生する振動を検知してその周波数成分から重送を判別できる。さらに、強度、振動減衰などからも重送を判別できる。また、発生する振動が空気を媒介にして伝わる音響振動を検知しても同様の判別を行うことができる。
なお、図３、４、５，６、及び９における横軸は時間（５０ｍｓ／ｄｉｖ．）、縦軸は検知信号（圧電素子の出力電圧１０ｍＶ／ｄｉｖ．但し、図９の場合は３０ｍＶ／ｄｉｖ．）である。
尚、第１のピークの高さは、１枚の場合と、２枚乃至４枚と重送状態の違いに応じて順次変わり、１０ｍＶ乃至４０ｍＶの変化が見られた。ここでいうピークとは図中の丸印として示した箇所であり、ピーク高さとはピークにおける電圧信号の値から衝撃力を加える前の（この時点では衝撃力が十分減衰した状態）電圧信号の値を引いたものである。また、衝撃により異なる信号が得られるように紙自体に予め処理を行っていてもよい。なお、重送の判別が可能な記録媒体種は、上記したものに限定されるものではない。
次に、外力として振動を印加した場合の信号処理の例について説明する。
発振器からの所定周波数の振動を、１枚の場合及び複数枚が重送状態にある場合のシート材に接触させて振動を与え、当該振動によるシート材の揺れをセンサで検知した場合（発振器とセンサとの間に記録媒体が挟持される場合）、その波高値は記録媒体の重送の有無、あるいは重送枚数により異なることがわかった。
重送の判別に用いる検知手段から得られる信号とその解析としては、具体的には以下のような例が挙げられる。
まず、振動に応じて検知手段より発生する電圧値から重送を判別できる。さらにその時間変化からも重送を判別できる。
さらに、振動の印加により、振動印加部材、シート材、ならびにその周辺の部材には振動が発生する。発生する振動を検知してその周波数成分から重送を判別できる。また、発生する振動が空気を媒介にして伝わる音響振動を検知しても同様の判別を行うことができる。
さらに、強度、振動減衰、印加した信号との位相ずれなどからも重送を判別できる。
例えば、普通紙（ＣＰ−２５０：ニュープリンタペーパー、キャノン（株）の商品）において、１枚の場合と、２枚乃至４枚が重送状態の場合のそれぞれのシート材に、振幅２５Ｖ、周波数２３０ＫＨｚの振動を加えた場合、１枚の場合が５６０ｍＶ（図１３）、２枚重送の場合が４２０ｍＶ（図１４）、３枚重送の場合が１６０ｍＶ（図１５）、４枚重送の場合が１２０ｍＶ（図１６）とそれぞれ異なるものであった。
従って、予めシート材の重送の信号を記録したテーブルがあれば、当該テーブルを基に記録媒体の重送検知が可能となる。自動的に行ってもよいし、当該検出信号により人が判別してもよい。なお、重送が識別可能な記録媒体種は、上記したものに限定されるものではない。尚、記録媒体の重送の信号が、記録媒体の種類、環境条件、搬送の状態などに応じて異なる場合は、夫々に対応した複数のテーブルを用意してこれをもとに判別を行う。なお、加える振動の周期としては数１０ＫＨｚから数ＭＨｚの範囲の間で利用することができる。
シート材の重送を検知した場合、画像形成装置においては、画像形成装置内部あるいは外部に配されたＣＰＵにより制御（調節）して印字モードの変更を行う。印字モードの変更とは、例えば、印字の中止、記録媒体の搬送の停止、搬送に用いるローラーへの押圧力の調整などの搬送条件の調整、画像形成条件の調整、警告信号の発生などである。このような制御が内部のＣＰＵによる場合は、外部とのデータ信号の送受を省略できる。勿論、人が印字モードを外部のコンピュータから入力してもよい。これにより、記録媒体の重送により発生する不具合を解消できる。画像形成装置（例えばプリンタ）に接続されたコンピュータから当該画像形成装置へ印字用紙の種類と印字モードの情報を送り、その情報を元に行うこともできる。また、画像読取装置において重送を検知した場合には、その時点で読取を停止するなどしてもよい。また、重送を検知した場合には、画像形成を行わず単に排紙部まで搬送するのみでもよいし、あるいは、搬送自体を停止し、ユーザに警告することでもよい。
また、重送状態を検知した場合は、印刷（印字）等しないでそのまま排紙してもよい。重送であるとの警告は、画像形成装置自体に表示しても、ネットワークを介して各ユーザのコンピュータ画面上に表示してもよい。勿論、重送状態を検知しながらも、画像形成を行い、その後ユーザーに知らせることも可能である。
なお、本発明においては、重送状態か否かのみならず、シート材があるのかないのか（即ち、ゼロ枚搬送されていること）を検知できるので、シート材が所望の位置にあるかどうか検知する手段としても用いることができる。
（実施例１）
本発明の一実施例としてインクジェットプリンタに用いられている記録媒体の重送検知装置を図面に基づいて説明する。図７を用いて説明する。同図はインクジェットプリンタにおいてトレイ（不図示）から挿入される印字用紙の先端を揃えるために用いられている紙搬送機構の概賂図を示す。１０１は印字用紙、１０２は挟持ガイドであるところのピンチローラ、１０３は印字用紙の先端を揃えるためのガイド、１０４は印字用紙を挟持するためのガイドであり、１０５は圧電体である。図７では、印字用紙１０１が２枚重送された場合の例を示している。図８は圧電体１０５と挟持ガイド１０４の拡大図である。
本実施例での圧電体１０５はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）で白金電極１０７により上下を挟まれる構造となっている。圧電体のサイズは長さ２０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。
この実施例においてプリンタに印字用紙１０１がトレイから供給される前に初期状態として印字用紙１０１を挟持する前のデータ（図９）を処理装置に読み込んでおく。なお、初期状態の読み込みは省略することもできる。この時のデータとしては図９の負側（下側）は無視して正側の出力電圧の数値を時間軸上で分解して記録する。その結果、印字用紙がない状態では、第１ピークの高さが約９０ｍＶ観測された。
その後、印字用紙１０１（普通紙）１枚を先端ガイド１０３に当接させ、挟持ガイド１０４が印字用紙１０１をピンチローラ１０２との間に挟みこむようにする。この時にピンチローラ１０２に印字用紙１０１が挟持ガイド１０４により押圧されて挟持ガイド１０４の先端に配置されている圧電体１０５から電圧（図３）が出力される。この出力電圧は複数のピークを持っており、その内最初の２つの第１ピークは３４．３ｍＶ、第２ピークは１７．９ｍＶであり、第１のピーク（Ｐ１）高さに対する第２のピーク（Ｐ２）高さの比率は、０．５２であった。これらのデータを処理装置は重送を識別するためのデータとして記録する。同様の実験を、２枚、３枚、４枚が重送状態の場合で行なったところ、出力データはそれぞれ図４、図５、図６であった。すなわち、重送枚数が多くなるにつれて、上記比率は大きくなる傾向にあった。
処理装置では、初期状態である印字用紙１０１がない場合の電圧と、印字用紙１０１が１枚の場合及び、２枚乃至４枚が重送状態の場合のそれぞれについて挟持した時に出力される電圧のピーク高さと減衰が予めデータテーブルに記録されており、当該テーブルと出力データとを比較することで記録媒体の重送の識別が可能である。なお、上述のようにピーク高さと減衰により判断するのではなく、それぞれのピークにおける電圧値を比較することで重送の判別を行ってもよい。あるいは、第１のピークから第２のピークまでの時間間隔を用いて重送を識別してもよい。更に、識別を行うために波形の減衰曲線から減衰に要するまでの時間を算出して比較して識別することも可能である。プリンタに接続された演算装置は、記録媒体の重送検知装置が重送を検知した場合、印字モードの変更を行う。あるいは、印字を行わずに、排紙することもできる。
また、本実施例では挟持ガイドをピンチローラ１０２としたが狭持ガイドの構造は何ら限定されるものではなく、例えばピンチローラ軸上に挟持ガイドを別に設ける構造としてもよい。また、紙を挟持した時の出力電圧をＶＢとし、紙が１枚搬送の場合の電圧をＶＡとしたときの数値（例えば、ピーク高さ）と比較して（ＶＡ−ＶＢ）／ＶＡを用いても良い。
（実施例２）
本発明の一実施例としてインクジェットプリンタに用いられている印字用紙識別装置を図面（図１１乃至図１６）に基づいて説明する。
図１１はインクジェットプリンタにおいてトレイから挿入される印字用紙の先端を揃えるために用いられている紙搬送機構の概略図を示す。１０１は印字用紙、１０２は一方の挟持ガイドに配置されている発振器で、１０３は印字用紙の先端を揃えるためのガイド、１０４ａ，１０４ｂは印字用紙を挟持するためのガイドで、１０５は受信センサを示す。図１１では、印字用紙１０１が２枚重送された場合の例を示している。本実施例での１０２の発振器及び１０５の受信センサはともに圧電体であるところのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いた。ＰＺＴは白金電極により上下を挟まれる構造となっており、そのサイズは長さ２０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍである。
図１２は発振器１０２と受信センサ１０５との配置図を示す。図１１に示すように発振器と受信センサは互いに記録媒体を介して直交するように配置し、その重なり部分の面積は７ｍｍ２と一定になるようにした。発振器よりもセンサ部側が記憶媒体に面する面積が大きい方が望ましい。
この実施例において、プリンタは、印字用紙１０１を先端ガイド１０３に当接させ、一方の挟持ガイド１０４ｂが印字用紙１０１をもう片方の挟持ガイド１０４ａとの間に挟みこむ。この時に挟持ガイド１０４ａに設置されている発振器１０２に共振周波数の正弦波（振幅２５Ｖ、周波数２３０ＫＨｚ）を印加すると、印字用紙１０１を挟んで挟持ガイド１０４ｂに配置されている受信センサ１０５から重送に応じて減衰した正弦波（図１３乃至図１６）が出力される。この正弦波の波高値を処理装置は重送識別するためのデータとして記録する。処理装置では印字用紙１０１を挟持した時に出力される波高値をデータテーブルと合わせて印字用紙１０１の重送を識別する。
印刷が多数枚にわたる場合、１枚を印刷している時に前記処理を行い、処理装置が重送を識別してプリンタ内の演算装置に重送データを送ることもできる。通常の印刷では１枚の印刷が２０ｐｐｍとしても３秒かかるので重送検知としては十分に機能する。
また本実施例ではＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いたが、圧電体材料としてはＰＺＴだけではなくＰＬＺＴ、ＢａＴｉＯ３、ＰＭＮ−ＰＴなどの無機材料や有機圧電体材料を用いることもできる。他の実施例としては、挟持ガイド１０４ａを材料として有機圧電体を用いたピンチローラとし、このピンチローラを発振器もしくは受信センサとする構造としても良い。
（実施例３）
本実施例では、図１７に示す構造のシート材重送検知装置を作製し、電子写真装置（シート材処理装置）に搭載した。
該装置においてはシート材搬送路Ａを左右一対の搬送ガイド１０ａ，１０ｂによって形成し、そのシート材搬送路Ａには、記録用紙（シート材）Ｐを搬送する不図示の搬送ローラー（シート材搬送手段）を配置した。そして、左側の搬送ガイド１０ａの一部に切り欠き部分を設け、該部分を覆うようにブラケット８を配置し、該ブラケット８には、緩衝材９や検知センサ（外力検知手段）３や変位部材４を図示のように取り付けた。つまり、緩衝材９には検知センサ３を支持させて該センサ３には変位部材４を支持させて、該変位部材４は搬送路中に突出させた。変位部材４の突出量は搬送路Ａの幅（変位部材４が配置されている部分における幅）の１／４とし、本実施例の装置内においては搬送される記録用紙がどの種類（紙やＯＨＰシート）であっても該変位部材４に接触するようにした。また、この変位部材４は、図示のような所謂かまぼこ型をした金属部材にて形成し、記録用紙Ｐに接触する面が、
・  用紙搬送方向上流端及び下流端において、左側搬送ガイド１０ａの切り欠き部の搬送路Ａに対する開孔面より後退し、
・  中央部において、右側搬送ガイド１０ｂの方へ突出する、
ようにした。
なお、検知センサ３は、圧電体であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が銀電極により上下を挟まれる構造とした。圧電体のサイズは長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍとした。また、緩衝材９にはゴム材を用いたが、緩衝材９をブラケット８と検知センサ３との間に配置することにより、搬送ガイド１０ａから検知センサ３への機械的振動の伝播を低減でき、検知精度を高めることができる。ところで、図１７ではブラケット８は搬送ガイド１０ａに固定されているが、もちろんこれに限られるものではなく、適当な剛性と固定精度が得られるのであれば、
・  搬送ガイド１０ｂ側のブラケット２１１に取り付けたり、
・  これらのブラケット８，２１１を一体化して搬送ガイド１０ｂに取り付けたり、
・  搬送ガイド１０ａ，１０ｂ以外の部分（例えば、筐体やフレーム）に取り付けたり、
しても良い。
一方、変位部材４に対向する位置には、記録用紙Ｐに外力を印加するための外力印加手段２を配置した。すなわち、右側の搬送ガイド１０ｂに切り欠き部分を設け、該部分にブラケット２１１を配置した。このブラケット２１１には略筒状のガイド部材２１５を取り付け、そのガイド部材２１５の内部には、水平方向に移動自在にロッド２１７を配置し、該ロッド２１７の先端（記録用紙側先端）には押圧部材（外力印加部材）２０を取り付けた。そして、ロッド２１８には鍔状のストッパ部材２１４を設け、該ストッパ部材２１４とガイド部材２１５との間にはコイルスプリング２１０を縮設した。一方、上述したブラケット２１１には、モータ２１３を取り付け、その出力軸にはカム２１２を取り付けて、ロッド２１７の端部に取り付けた突出部２１８にカム２１２が干渉し得るようにした。なお、符号２１６はガイド部材内の空気によるダンピングを低減する為の圧抜き孔を示す。
なお、上述した押圧部材２０はコイルスプリング２１０及びカム２１２により、所定の速度で記録用紙Ｐに衝突して外力を加える。そのときの外力の大きさは、たとえば押圧部材２０が非拘束の状態であれば、
・  押圧部材２０の質量ｍと衝突速度υの積「ｍυ」と、
・  押圧部材２０と記録用紙Ｐ及び外力受け材４
との相互作用で定まるが、一例として通常の紙葉類の種別判断であるならば、０．１ｇｍ／ｓ乃至１０ｇｍ／ｓ程度の範囲が好適に用いられる。また、この外力印加は一回の信号出力にあたって複数回、好ましくは外力の値を異なるものとして行う。このようにすることで、記録用紙の情報をより高精度で検知できる。
本実施例では、カム２１２を段差を変えた２段式として、モーター２１３による１回の回転で２回の異なった外力を印加できるようにしている。つまり、
・  大きい方のカム２１２が突出部２１８と干渉して押圧部材２０を右方向に移動させ、カム２１２の係止が解除された瞬間にコイルスプリング２１０のバネ力によって押圧部材２０が記録用紙Ｐに衝突され、小さい方のカム２１２が突出部２１７と干渉して押圧部材２０を右方向に移動させ、カム２１２の係止が解除された瞬間にコイルスプリング２１０のバネ力によって押圧部材２０が記録用紙Ｐに衝突される。この場合、大きい方のカム２１２と小さい方のカム２１２とではコイルスプリング２１０の縮み距離が異なるので、記録用紙Ｐに加えられる外力が異なることとなる。
また、このようなカム２１２の駆動軸（すなわちモーターの回転軸）には、別のカムを付与し、変位部材や補助変位部材を外力印加と連動して変位させることも好ましい。
本実施例では、変位部材４は押圧部材２０に対向する位置に配置されていて、変位部材４が外力を受けるように構成されている。
（実施例４：装置）
図１９には例えばインクジェットプリンタの模式的断面図を示す。２８０１は給紙用のローラ、２８０２は検知手段、２８０３は排紙トレイ、２８０４は印字用ヘッド、２８０５は回路部、２８０６は搬送機構部、２８１０はシート材である。
本発明に係る画像形成装置は、例えば上述した信号出力装置と、シート材にインクを吐出して画像を形成する画像形成手段と、前記信号出力装置からの信号に基づいて前記シート材の種類を判別し、それによってインク吐出量を制御するインク吐出量制御手段を備えることで構成される。
また、本発明に係る画像形成装置は、例えば上述した信号出力装置と、シート材にトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像を前記シート材に加熱加圧して、前記シート材に定着する定着手段と、前記信号出力装置からの信号に基づいて前記シート材の種類を判別し、それによって前記定着手段の温度を制御する温度制御手段とを備えることで構成される。
また、本発明に係る画像形成装置は、例えば上述した信号出力装置と、前記シート材にサーマルヘッドによって画像を形成する画像形成手段と、前記信号出力装置からの信号に基づいて前記シート材の種類を判別し、それによって前記サーマルヘッドへの供給電力を制御する電力制御手段と備えることで構成される。
本発明を画像形成装置と該画像形成装置の内部あるいは外部で接続されているコンピュータで構成されるシステムに適用する場合には、例えば、画像形成装置内で、シート材に接触し、振動を加える第１の工程、及び該第１の工程により検知部から信号を出力する第２の工程を実施し、前記信号に基づいてシート材の種類の判別を、該画像形成装置の内部あるいは外部で接続されているコンピュータにより行なうのである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を説明する為の工程図である．
図２は、本発明の実施例を説明する為の模式図である。
図３は、記録媒体に衝撃力を加えた場合の圧電素子の出力信号の時間変化を表すグラフである。
図４は、記録媒体に衝撃力を加えた場合の圧電素子の出力信号の時間変化を表すグラフである。
図５は、記録媒体に衝撃力を加えた場合の圧電素子の出力信号の時間変化を表すグラフである。
図６は、記録媒体に衝撃力を加えた場合の圧電素子の出力信号の時間変化を表すグラフである。
図７は、本発明の一実施例を示す挟持ガイドに圧電センサを設けた図である。
図８は、本発明の一実施例を示す挟持ガイドに圧電センサを設けた部分の拡大図である。
図９は、記録媒体に衝撃力を加えた場合の圧電素子の出力信号の時間変化を表すグラフである。
図１０は、本発明を説明する為の模式図である。
図１１は、本発明の実施例を説明する為の図である。
図１２は、本発明の実施例を説明する為の図である。
図１３は、記録媒体に振動を加えた場合の振動の時間変化を示すグラフである。
図１４は、記録媒体に振動を加えた場合の振動の時間変化を示すグラフである。
図１５は、記録媒体に振動を加えた場合の振動の時間変化を示すグラフである。
図１６は、記録媒体に振動を加えた場合の振動の時間変化を示すグラフである。
図１７は、本発明の実施形態を説明するための図である。
図１８は、本発明の実施形態を説明するための図である。
図１９は、本発明の実施形態を説明するための図である。
図２０は、本発明に係る背景技術を説明するための図である。
【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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【国際調査報告】
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2003101871.tif 000024
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