(57)【要約】      （修正有）【課題】ピーク値だけを用いた用紙重送検知において発生していた厚紙一枚と薄紙二枚の逆転現象による誤検知や外来ノイズの影響による誤検知を生じることなく、薄紙から厚紙までの確実に重送判定を行う。【解決手段】得られるピーク検波信号Ｓ５について、サブＣＰＵ１８０Ｂにより、放電完了のタイミングとピークのタイミングの少なくとも２点のサンプル・ホールド値を得て、得られたサンプル・ホールド値に基づいて、サブＣＰＵ１８０Ｂにより、ピーク検波信号Ｓ５の傾きを求め、求めた傾きにより第１の搬送路を通過する用紙１０の重送判定を行い、第１の搬送路を通過する用紙１０が重送状態の場合に検波回路５０により得られるピーク検波信号Ｓ５の信号レベルが低下したことをサブＣＰＵ１８０Ｂにおいてピーク検波信号Ｓ５の傾きにより判定して、用紙１０の重送状態を検知する。【選択図】図２
2015003795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数のバースト駆動信号によって駆動される超音波発信手段により超音波信号を発信する超音波発信ステップと、
上記超音波発信手段と用紙の搬送路を挟んで対向する位置に配置された超音波受信手段により上記超音波発信手段から発信された超音波信号を受信する超音波発信ステップと、
上記超音波受信手段により得られる受信信号が上記所定周波数の信号成分を抽出する帯域通過フィルタ手段を介して供給される検波手段を上記バースト駆動信号の送信開始タイミングに基づいてリセットして放電状態としてから、上記検波手段により上記受信信号をピーク検波する検波ステップと、
上記検波手段により得られるピーク検波信号について、サンプル・ホールド手段により、放電完了のタイミングとピークのタイミングの少なくとも２点のサンプル・ホールド値を得るサンプルホールドステップと、
上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて、重送判定手段により、上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行う重送判定ステップと
を有し、
用紙の重送状態において上記検波手段により得られるピーク検波信号の信号レベルが低下したことを上記重送判定手段において上記ピーク検波信号の傾きにより判定して、用紙の重送状態を検知することを特徴とする用紙重送検知方法。
【請求項２】
上記サンプルホールドステップでは、上記サンプル・ホールド手段により、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、放電完了のタイミングとピークのタイミングの間のタイミングを含む少なくとも３点のサンプル・ホールド値を得て、
上記重送判定ステップでは、上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて、上記重送判定手段において上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行うことを特徴とする請求項１記載の用紙重送検知方法。
【請求項３】
所定周波数のバースト駆動信号によって駆動され超音波信号を発信する超音波発信手段と、
上記超音波発信手段と用紙の搬送路を挟んで対向する位置に配置された超音波受信手段と、
上記超音波受信手段により得られる受信信号に含まれる上記所定周波数の信号成分を抽出する帯域通過フィルタ手段と、
上記帯域通過フィルタ手段を通過した受信信号をピーク検波する検波手段と、
上記検波手段により得られるピーク検波信号が供給されるサンプル・ホールド手段と、
上記バースト駆動信号の送信開始タイミングに基づいて、上記検波手段をリセットして放電状態とし、上記サンプル・ホールド手段により、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、放電完了のタイミングとピークのタイミングの少なくとも２点のサンプル・ホールド値を得る制御を行う制御手段と、
上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行う重送判定手段と
を備え、
用紙の重送状態において上記検波手段により得られるピーク検波信号の信号レベルが低下したことを上記重送判定手段において上記ピーク検波信号の傾きにより判定して、用紙の重送状態を検知することを特徴とする用紙重送検知装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記サンプル・ホールド手段により、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、放電完了のタイミングとピークのタイミングの間のタイミングを含む少なくとも３点のサンプル・ホールド値を得る制御を行い、
上記重送判定手段は、上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行うことを特徴とする請求項３記載の用紙重送検知装置。
【請求項５】
上記検波手段により得られるピーク検波信号の信号レベルを量子化してデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、
このアナログデジタル変換手段を介して上記ピーク検波信号の信号レベルを示すデジタル値が入力される演算処理手段を備え、
上記演算処理手段は、上記サンプル・ホールド手段、制御手段及び重送判定手段として機能し、上記アナログデジタル変換手段を介して入力される上記ピーク検波信号の信号レベルを示すデジタル値を所定のタイミングで取り込み、上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行うことを特徴とする請求項３又は請求項４の何れか１項に記載の用紙重送検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を使用して用紙の重送検知を行う用紙重送検知方法及び用紙重送検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置においては、排出された用紙に対してステープル処理を施すためのステープルフィニッシャ等の後処理装置を備えることにより、作業効率の向上を図り得るようにすることが行なわれている。また、プリンタにより印刷された用紙にステープルをオフラインで効率よく行うためのオフライン型ステープルフィニッシャも提供されている。
【０００３】
排出された用紙に対してステープル処理を施すためのステープルフィニッシャでは、重送、すなわち、互いに分離した２枚以上の用紙を重ね合わせたままの状態で搬送してしまうという事態が発生すると、無駄紙を発生させ、白紙で出てしまった紙を取り除くための労力を必要とするなどの問題があり、重送状態を検知する手段が搭載されている。
【０００４】
重送検知手段としては、従来より、発光用ＬＥＤなどからの光を受光素子で受けてその光量をある閾値と比較することにより用紙が１枚かどうかを判別する光検知方式や、超音波を用いて給紙が１枚なのか複数枚なのかを検知する超音波検知方式のものが知られている。
【０００５】
光検知方式では、予めプリントされた紙や色紙の場合に誤検知してしまうことがあるので、近年、超音波を用いた検知方式が用いられるようになっている。
【０００６】
超音波検知方式では、例えば、送信側超音波センサから出力した超音波信号を受信側超音波センサが受信し、受信した超音波信号のレベル（波高）に基づいて、給紙が１枚なのか複数枚なのかを検知する。すなわち、搬送路内を原稿が搬送されていない場合と、原稿が一枚だけ搬送されている場合と、原稿が二枚以上重なり合った状態、即ち重送状態で搬送されている場合とで、受信側超音波センサが受信する超音波信号の受信量は異なり、原稿の枚数が増えるほど受信量は低下するので、受信した超音波信号のレベルが閾値より高ければ給紙が一枚であると判断し、閾値より低ければ重送が生じたと判断する（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、超音波検知方式では、周囲からの反射波による誤検出の虞があるので、反射波の影響を除くため、受信側超音波センサが受信する超音波信号の強度が最大となるタイミングで受信信号の信号レベルをサンプリングして重送を判定することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
さらに、超音波検知方式では、検出対象の紙厚によって超音波センサの出力レベルに変動があり、例えば厚紙一枚を搬送することに対するセンサ出力レベルと薄紙二枚が重なり合った状態で搬送することに対するセンサ出力レベルが逆転してしまい、誤検出の虞があるので、超音波センサの感度・音圧バラツキなどによる超音波センサ出力変動がある場合にも確実に重送を検出できる閾値を設定することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０５−１９３７８６号公報
【特許文献２】特開平０７−３１８３３５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６９２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１〜３等に記載された超音波検知方式の重送検知手段では、環境や外的要因(センサばらつき、基本用紙を用いたキャリブレーション(初期調整)を行ったとしても、シート厚み、弾性力、密度、環境温度、反射波、外来ノイズ)により超音波受信波は変化し、設定した絶対値(閾値)がその条件にならない可能性が出て来る問題があった。また、上記特許文献２のように、受信信号の整形波を微分回路で微分することにより、整形波のピークのタイミングを決定し、このピークのタイミングで整形波のピーク値をサンプル・ホールド回路によりホールドするようにしたのでは、上記タイミングを決定する際に外来ノイズの影響を受けやすいという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上述の如き従来の実情に鑑みてなされたものであり、ピーク値だけを用いた用紙重送検知において発生していた厚紙一枚を搬送する際と薄紙二枚が重なりあった状態で搬送する際とでのセンサ出力レベルの逆転現象による誤検知や外来ノイズの影響による誤検知を生じることなく、薄紙から厚紙までの確実に重送判定を行うことができる用紙重送検知方法及び用紙重送検知装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、超音波により用紙重送検知を行うにあたり、受信した超音波信号をピーク検波して、そのピーク検波信号の傾きにより用紙の重送判定を行う。
【００１４】
すなわち、本発明は、用紙重送検知方法であって、所定周波数のバースト駆動信号によって駆動される超音波発信手段により超音波信号を発信する超音波発信ステップと、上記超音波発信手段と用紙の搬送路を挟んで対向する位置に配置された超音波受信手段により上記超音波発信手段から発信された超音波信号を受信する超音波発信ステップと、上記超音波受信手段により得られる受信信号が上記所定周波数の信号成分を抽出する帯域通過フィルタ手段を介して供給される検波手段を上記バースト駆動信号の送信開始タイミングに基づいてリセットして放電状態としてから、上記検波手段により上記受信信号をピーク検波する検波ステップと、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、サンプル・ホールド手段により、放電完了のタイミングとピークのタイミングの少なくとも２点のサンプル・ホールド値を得るサンプルホールドステップと、上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて、重送判定手段により、上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行う重送判定ステップとを有し、用紙の重送状態において上記検波手段により得られるピーク検波信号の信号レベルが低下したことを上記重送判定手段において上記ピーク検波信号の傾きにより判定して、用紙の重送状態を検知することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る用紙重送検知方法において、上記サンプルホールドステップでは、例えば、上記サンプル・ホールド手段により、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、放電完了のタイミングとピークのタイミングの間のタイミングを含む少なくとも３点のサンプル・ホールド値を得て、上記重送判定ステップでは、上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて、上記重送判定手段において上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行うものとすることができる。
【００１６】
また、本発明は、用紙重送検知装置であって、所定周波数のバースト駆動信号によって駆動され超音波信号を発信する超音波発信手段と、上記超音波発信手段と用紙の搬送路を挟んで対向する位置に配置された超音波受信手段と、上記超音波受信手段により得られる受信信号に含まれる上記所定周波数の信号成分を抽出する帯域通過フィルタ手段と、上記帯域通過フィルタ手段を通過した受信信号をピーク検波する検波手段と、上記検波手段により得られるピーク検波信号が供給されるサンプル・ホールド手段と、上記バースト駆動信号の送信開始タイミングに基づいて、上記検波手段をリセットして放電状態とし、上記サンプル・ホールド手段により、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、放電完了のタイミングとピークのタイミングの少なくとも２点のサンプル・ホールド値を得る制御を行う制御手段と、上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行う重送判定手段とを備え、用紙の重送状態において上記検波手段により得られるピーク検波信号の信号レベルが低下したことを上記重送判定手段において上記ピーク検波信号の傾きにより判定して、用紙の重送状態を検知することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る用紙重送検知装置において、上記制御手段は、例えば、上記サンプル・ホールド手段により、上記検波手段により得られるピーク検波信号について、放電完了のタイミングとピークのタイミングの間のタイミングを含む少なくとも３点のサンプル・ホールド値を得る制御を行い、上記重送判定手段は、上記サンプル・ホールド手段により得られるサンプル・ホールド値に基づいて上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行うものとすることができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る用紙重送検知装置は、例えば、上記検波手段により得られるピーク検波信号の信号レベルを量子化してデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段と、このアナログデジタル変換手段を介して上記ピーク検波信号の信号レベルを示すデジタル値が入力される演算処理手段を備え、上記演算処理手段は、上記サンプル・ホールド手段、制御手段及び重送判定手段として機能し、上記アナログデジタル変換手段を介して入力される上記ピーク検波信号の信号レベルを示すデジタル値を所定のタイミングで取り込み、上記ピーク検波信号の傾きを求め、求めた傾きにより上記搬送路を通過する用紙の重送判定を行うものとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、超音波により用紙重送検知を行うにあたり、受信した超音波信号をピーク検波して、そのピーク検波信号の傾きにより用紙の重送判定を行うので、従来のようにピーク値だけを用いた用紙重送検知において発生していた厚紙一枚を搬送する際と薄紙二枚が重なりあった状態で搬送する際とでのセンサ出力レベルの逆転現象による誤検知や外来ノイズの影響による誤検知を生じることなく、薄紙から厚紙までの確実に重送判定を行うことができる。
【００２０】
また、本発明では、センサばらつき、センサ間距離、環境温度などの外部要因により最大振幅の絶対値がばらついたとしても、検波手段のコンデンサに貯まる外的要因の影響を受けにくい電荷量の傾きを利用しているので、外的要因に対して従来よりも広くマージンが取れるのでキャリブレーション(初期調整)の必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用したステープルフィニッシャの要部構成を模式的に示す断面図である。
【図２】上記ステープルフィニッシャの電気的な要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る用紙重送検知装置として上記ステープルフィニッシャに搭載した重送検知部の動作を示す波形図であり、搬送路を通過する用紙がない状態で重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【図４】上記重送検知部の動作を示す波形図であり、搬送路を通過する用紙として薄紙を通過させた状態で重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【図５】上記重送検知部の動作を示す波形図であり、搬送路を通過する用紙として厚紙を通過させた状態で重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【図６】上記重送検知部の動作を示す波形図であり、搬送路を通過する用紙として薄紙を二枚重ねで通過させた状態で重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【図７】上記超音波発信素子から発信される超音波信号を用紙に照射した場合の二次輻射の様子を模式的に示す図であり、超音波信号を１枚の用紙に照射した場合を（Ａ）に示し、超音波信号を２枚重ねの用紙に照射した場合を（Ｂ）に示している。
【図８】上記重送検知部における重送判定信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。
【００２３】
本発明は、例えば図１に示すような構成のステープルフィニッシャ１００に適用される。
【００２４】
このステープルフィニッシャ１００は、プリンタにより印刷された用紙１０にステープルをオフラインで行うオフライン型のステープルフィニッシャであって、用紙１０が載置される給紙テーブル１１０、上記給紙テーブル１１０上に載置された用紙１０が給紙ローラ１２０Ａにより１枚ずつ給紙され、給紙された用紙１０を搬送ローラ１２０Ｂ，１２０Ｃにより搬送する第１の搬送路１２０、上記第１の搬送路１２０を介して搬送されてくる用紙１０にステープル処理を施すステープル処理部１３０、上記ステープル処理部１３０によりステープル処理が施されたステープル処理済みの用紙１０Ａを搬送ローラ１４０Ａ，１４０Ｂにより搬送して、排出口１５０から排出トレイ１６０上に排出する第２の搬送路１５４、上記第１の搬送路１２０に設けられた重送検知部１７０、これらの動作を制御する制御部１８０などを備える。
【００２５】
このステープルフィニッシャ１００には、本発明に係る用紙重送検知装置が重送検知部１７０として搭載されている。
【００２６】
そして、このステープルフィニッシャ１００の電気的な要部構成を図２のブロック図に示すように、上記制御部１８０は、ステープルフィニッシャ１００全体の動作を制御するメインＣＰＵ１８０Ａと重送検知部１７０の動作を制御するサブＣＰＵ１８０Ｂを備える。
【００２７】
上記メインＣＰＵ１８０Ａは、操作部１８１と表示部１８２が接続されており、操作部１８１の操作による綴じ位置と綴じ枚数の設定を受け付けると、設定された綴じ位置と綴じ枚数を表示部１８２に表示し、この状態で操作部１８１の操作によるスタート命令を受け付けると、モータドライバ１８３を介してモータ１９０を駆動して、給紙テーブル１１０上に載置された用紙１０を１枚ずつ第１の搬送路１２０を介してステープル処理部１３０に搬送し、設定された綴じ枚数の用紙１０をステープル処理部１３０に搬送したら、上記ステープル処理部１３０を駆動してステープル処理を行い、ステープル処理済みの用紙１０Ａを第２の搬送路１５４を介して搬送して、排出口１５０から排出トレイ１６０上に排出する動作を繰り返す制御を行う。
【００２８】
このステープルフィニッシャ１００における重送検知部１７０は、本発明に係る用紙重送検知装置であって、上記第１の搬送路１２０を挟んで対向する位置に配置された超音波発信素子２０Ａと超音波受信素子２０Ｂを備える。
【００２９】
上記超音波発信素子２０Ａは、上記サブＣＰＵ１８０Ｂから出力される送信制御信号ＳＤにより動作が制御される送信回路７０に接続されており、上記送信制御信号ＳＤに応じて上記送信回路７０から出力される所定周波数（この例では、３００ｋＨｚ）のバースト駆動信号Ｓ１によって駆動され超音波信号Ｓ２を発信する超音波発信手段として機能する圧電超音波振動子からなる。
【００３０】
また、上記超音波受信素子２０Ｂは、上記第１の搬送路１２０を挟んで対向する位置に配置された上記超音波発信素子２０Ａから発信される超音波信号Ｓ２を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段として機能する圧電超音波振動子からなる。
【００３１】
この超音波受信素子２０Ｂには、増幅回路３０を介してバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路４０が接続されている。
【００３２】
上記超音波受信素子２０Ｂにより得られる超音波受信信号は、上記増幅回路３０により増幅されてＢＰＦ回路４０に供給される。
【００３３】
上記ＢＰＦ回路４０は、上記超音波受信素子２０Ｂにより得られる超音波受信信号に含まれる上記所定周波数（この例では、３００ｋＨｚ）の信号成分を抽出する帯域通過フィルタ手段として機能する。
【００３４】
このＢＰＦ回路４０には、検波回路５０を介してアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換回路６０が接続されている。
【００３５】
この重送検知部１７０において、上記検波回路５０は、上記ＢＰＦ回路４０を通過した超音波受信信号Ｓ４信号をピーク検波する検波手段として機能するもので、ダイオードとコンデンサからなるピークホールド検波回路が用いられている。この検波回路５０は、上記サブＣＰＵ１８０Ｂから出力されるリセット信号ＳＲによりリセットして放電状態とされるようになっている。
【００３６】
また、上記Ａ／Ｄ変換回路６０は、上記検波回路５０により得られるピーク検波信号Ｓ５の信号レベルを量子化してデジタル値に変換するアナログデジタル変換手段として機能する。
【００３７】
そして、上記Ａ／Ｄ変換回路６０は、上記サブＣＰＵ１８０Ｂが接続されており、ピーク検波信号の信号レベルに対応するデジタル値を上記サブＣＰＵ１８０Ｂに入力するようになっている。
【００３８】
ここで、図３は、第１の搬送路１２０を通過する用紙１０がない状態で、上記重送検知部１７０において、重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【００３９】
また、図４は、第１の搬送路１２０を通過する用紙１０として薄紙を通過させた状態で、上記重送検知部１７０において、重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【００４０】
また、図５は、第１の搬送路１２０を通過する用紙１０として厚紙を通過させた状態で、上記重送検知部１７０において、重送検知処理を行った場合の各信号波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【００４１】
さらに、図６は、第１の搬送路１２０を通過する用紙１０として用紙１０として薄紙を二枚重ねで通過させた状態で、上記重送検知部１７０において、重送検知処理を行った場合の各信号Ｓ０〜Ｓ５の波形を（Ａ）〜（Ｆ）に示している。
【００４２】
この重送検知部１７０において、サブＣＰＵ１８０Ｂは、図３〜図６の（Ａ）に示すように送信制御信号Ｓ０を出力して、図３〜図６の（Ｂ）に示すように送信回路７０からバースト駆動信号Ｓ１を出力させる制御を行うとともに、図３〜図６の（Ｃ）に示すように上記バースト駆動信号Ｓ１の送信開始タイミングｔ０に基づいてリセット信号ＳＲを出力して、上記検波回路５０をリセットして放電状態とする制御を行っている。
【００４３】
また、上記サブＣＰＵ１８０Ｂは、Ａ／Ｄ変換回路６０を介して入力される上記ピーク検波信号Ｓ５の信号レベルに対応するデジタル値を上記ピーク検波信号Ｓ５の少なくとも放電完了後のタイミングｔＡとピークの２点のタイミングｔＣ取り込み、放電完了後のタイミングｔＡで取り込んだ上記ピーク検波信号の信号レベルＬＡを示すデジタル値、ピークのタイミングｔＣで取り込んだ上記ピーク検波信号Ｓ５の信号レベルＬＣのサンプル・ホールド値を示すデジタル値の差分で示される上記ピーク検波信号Ｓ５の傾きΔＡＣを求め、求めた傾きにより上記第１の搬送路１２０を通過する用紙１０の重送判定を行う重送判定手段として機能する。
【００４４】
上記Ａ／Ｄ変換回路６０を介して上記サブＣＰＵ１８０Ｂに入力される上記ピーク検波信号の信号レベルに対応するデジタル値の上記サブＣＰＵ１８０Ｂにおける取り込みタイミングを示すサンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）信号Ｓ３を図３〜図６の（Ｄ）に示すように、本実施の形態において、上記サブＣＰＵ１８０Ｂは、放電完了後のタイミングｔＡとピークのタイミングｔＣ及びその間のタイミングｔＢを含む３点における上記ピーク検波信号Ｓ５の信号レベルＬＡ，ＬＢ，ＬＣのサンプル・ホールド値を示すデジタル値を取り込み、上記３点における上記ピーク検波信号Ｓ５の信号レベルＬＡ，ＬＢ，ＬＣのサンプル・ホールド値を示すデジタル値に基づいて、一例として最小二乗法により上記ピーク検波信号Ｓ５の傾きΔＡＢＣを求め、求めた傾きΔＡＢＣにより上記第１の搬送路１２０を通過する用紙の重送判定を行っている。傾きを求める際には、最小二乗法に限ったものではなく、スプライン補完、ラグランジュ補完等の、その他補完法を用いても実現可能である。
【００４５】
すなわち、この重送検知部１７０では、上記増幅回路３０により増幅された超音波受信信号をＢＰＦ回路４０を通過させることにより、所定の周波数成分（この例では、３００ｋＨｚ）からなる図３〜図６の（Ｅ）に示すよう超音波受信信号Ｓ４を得て、上記検波回路５０にて上記超音波受信信号Ｓ４をピーク検波することにより得られる図３〜図６の（Ｆ）に示すようなピーク検波信号Ｓ５について、上記サブＣＰＵ１８０Ｂは、放電完了後のタイミングｔＡとピークのタイミングｔＣの及びその間のタイミングｔＢを含む３点における上記ピーク検波信号Ｓ５の信号レベルＬＡ，ＬＢ，ＬＣをサンプル・ホールドするサンプル・ホールド手段として機能し、さらに、上記３点における上記ピーク検波信号Ｓ５の信号レベルＬＡ，ＬＢ，ＬＣのサンプル・ホールド値を示すデジタル値に基づいて最小二乗法により上記ピーク検波信号の傾きΔＡＢＣを求め、求めた傾きΔＡＢＣにより上記第１の搬送路１２０を通過する用紙の重送判定を行う重送判定手段として機能する。
【００４６】
第１の搬送路１２０を通過する用紙１０がない状態で、上記重送検知部１７０において重送検知処理を行った場合、上記超音波受信素子２０Ｂは、上記第１の搬送路１２０を挟んで対向する位置に配置された上記超音波発信素子２０Ａから発信される超音波を直接受信することになるので、得られる超音波受信信号の信号レベルが急峻にピーク値まで上昇して高いピーク値となり、図３の（Ｆ）に示すようなピーク検波信号Ｓ５が上記検波回路５０にて得られる。
【００４７】
第１の搬送路１２０を１枚の用紙１０が通過する状態で、上記重送検知部１７０において重送検知処理を行った場合、上記超音波受信素子２０Ｂは、上記超音波発信素子２０Ａから発信される超音波が上記第１の搬送路１２０を通過する用紙１０に照射されることにより、上記用紙１０が超音波振動することによる二次輻射として発生される超音波信号Ｓ２’を受信することになり、上記検波回路５０にて得られるピーク検波信号Ｓ５の信号レベルは、振動し易い薄紙の用紙１０では、図４の（Ｆ）に示すように速やかにピーク値まで上昇し、振動し難い厚紙の用紙１０では、図５の（Ｆ）に示すように緩やかピーク値まで上昇する。
【００４８】
これに対して、第１の搬送路１２０を用紙１０が２枚重ねで通過する状態で、上記重送検知部１７０において重送検知処理を行った場合、２枚重ねの用紙１０の間に空気層の空間があり、１枚目の用紙１０の振動による二次輻射として発生される超音波信号Ｓ２’より２枚目の用紙１０を振動させるパワーは極めて小さくなり、上記超音波受信素子２０Ｂにより受信される超音波信号は雑音レベルまで低下してしまい、図５の（Ｅ）に示すように、上記検波回路５０にて得られるピーク検波信号Ｓ５にピークは現れない。
【００４９】
すなわち、上記超音波発信素子２０Ａから発信される超音波信号Ｓ２を１枚の用紙１０に照射した場合、図７の（Ａ）に示すように、上記用紙１０が超音波振動することによる二次輻射として超音波信号Ｓ２’が発生されるが、上記超音波発信素子２０Ａから発信される超音波を２枚重ねの用紙１０に照射した場合、図７の（Ｂ）に示すように、１枚目の用紙１０の振動による二次輻射として発生された超音波Ｓ１’が２枚目の用紙１０の紙面に当たると同時に反射・干渉を起こして、用紙１０の厚さに関係なく２枚目の用紙１０を振動させるパワーは極めて小さくなってしまい、２枚目の用紙１０では二次輻射が発生しない。
【００５０】
上記重送検知部１７０では、判定対象の用紙１０の厚さに対応したピーク検波信号Ｓ５の傾きΔＡＢＣの閾値を設定を用いて、上記ピーク検波信号Ｓ５の傾きΔＡＢＣを判定することにより、従来のようにピーク値だけを用いた用紙重送検知において発生していた厚紙一枚と薄紙二枚の逆転現象による誤検知や外来ノイズの影響による誤検知を生じることなく、薄紙から厚紙までの確実に重送判定を行い、例えば図８に示すように、重送状態をローレベルで示す重送判定信号Ｓ６を得ることができる。
【００５１】
すなわち、この重送検知部１７０では、所定周波数（この例では、３００ｋＨｚ）のバースト駆動信号Ｓ１によって駆動される超音波発信素子２０Ａ（超音波発信手段）により超音波を発信し、上記超音波発信素子２０Ａと第１の搬送路１２０を挟んで対向する位置に配置された超音波受信素子２０Ｂ（超音波受信手段）により上記超音波発信素子２０Ａから発信された超音波信号Ｓ２を受信し、上記超音波発信素子２０Ａにより得られる受信信号が上記所定周波数の信号成分を抽出するＢＰＦ回路４０（帯域通過フィルタ手段）を介して供給される検波回路５０（検波手段）を上記バースト駆動信号Ｓ１の送信開始タイミングに基づいてリセットして放電状態としてから、上記検波回路５０により上記受信信号をピーク検波し、上記検波回路５０により得られるピーク検波信号Ｓ５について、サブＣＰＵ１８０Ｂ（サンプルホールド手段）により、放電完了のタイミングとピークのタイミングの少なくとも２点のサンプル・ホールド値を得て、得られたサンプル・ホールド値に基づいて、サブＣＰＵ１８０Ｂ（重送判定手段）により、上記ピーク検波信号Ｓ５の傾きを求め、求めた傾きにより上記第１の搬送路１２０を通過する用紙１０の重送判定を行い、上記第１の搬送路１２０を通過する用紙１０が重送状態の場合に上記検波回路５０により得られるピーク検波信号Ｓ５の信号レベルが低下したことを上記サブＣＰＵ１８０Ｂにおいて上記ピーク検波信号Ｓ５の傾きにより判定して、用紙１０の重送状態を検知している。
【００５２】
そして、上記サブＣＰＵ１８０Ｂは、上記メインＣＰＵ１８０Ａに重送判定の結果を出力しており、上記第１の搬送路１２０を通過する用紙１０が重送状態になっていると判定した場合には、上記メインＣＰＵ１８０Ａにより上記第１の搬送路１２０による用紙１０を搬送を停止するとともに、 重送状態になっていることを表示部１７２に表示する制御を行った後、上記第１の搬送路１２０を逆送させて、上記第１の搬送路１２０上の用紙１０を上記給紙テーブル１１０に戻す制御を行う。
【００５３】
また、上記重送検知部１７０では、超音波発信素子２０Ａや超音波受信素子２０Ｂの特性のばらつきセンサ間距離、環境温度などの外部要因により上記超音波受信素子２０Ｂで得られる超音波受信信号の最大振幅の絶対値がばらついたとしても、検波手段のコンデンサに貯まる外的要因の影響を受けにくい電荷量の傾きを利用して重送判定を行うことにより、外的要因に対して従来よりも広くマージンを取ることができ、個別にキャリブレーション(初期調整)を行う必要がない。
【００５４】
なお、以上説明した本発明の実施の形態では、本発明をオフライン型のステープルフィニッシャ１００に適用したが、本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に搭載されるステープルフィニッシャに適用することもでき、また、ステープル機能を発明の構成要件とするものでもなく、用紙を１枚ずつ搬送する用紙搬送装置に適用することにより用紙の重送検知を行うことができる。
【００５５】
ここで、空気を伝搬する超音波の強度は、回折現象により球面状に拡散する拡散損失と、媒質にエネルギーを吸収される吸収損失によって、伝搬距離が長くなるほど減衰し、超音波の周波数が高くなるほど減衰率が大きくなり、到達距離が短くなる。
【００５６】
そして、３００ｋＨｚ未満の低い周波数では、可聴領域に重なってしまい、また、分解能が得られないばかりでなく、超音波振動子が大きくなってしまう。
【００５７】
また、３００ｋＨｚ以上の高い周波数では、超音波の到達距離が短くなってしまい、超音波受信素子２０Ｂにより得られる超音波受信信号を用いて重送判定を行うためには、超音波受信信号が供給される回路側で利得帯域幅積・スルーレートの大きな演算増幅器を必要とするなど、コトアップの要因となってしまう。
【００５８】
そこで、上記重送検知部１７０では、バランスの良い周波数である３００ｋＨｚの超音波を用いているが、本発明において、必ずしも３００ｋＨｚの超音波を用いる必要はない。
【００５９】
また、図１に示すように、重送検知部１７０を、搬送ローラ１２０Ａを通過した直後の位置に配置することで、重送が発生した時に、用紙の搬送経路の上流側で重送を検知できるため、ユーザーが用紙の除去を行いやすくする効果がある。また、重送した状態で画像形成装置の本体内部に用紙が搬送されてしまうことによる、紙詰まりの発生を防止するという効果が期待できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  用紙、１０Ａ  用紙、２０Ａ  超音波発信素子、２０Ｂ  超音波受信素子、３０  増幅回路、４０  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路、５０  検波回路、６０  アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、１００  ステープルフィニッシャ、１１０  給紙テーブル、１２０Ａ  給紙ローラ、１２０Ｂ，１２０Ｃ  搬送ローラ、１２０  第１の搬送路、１３０  ステープル処理部、１４０Ａ，１４０Ｂ  搬送ローラ、１５０  排出口、１５４  第２の搬送路、１６０  排出トレイ、１７０  重送検知部、１８０  制御部、１８０Ａ  メインＣＰＵ、１８０Ｂ  サブＣＰＵ、１８１  操作部、１８２  表示部、１８３  モータドライバ、１９０  モータ
【図１】
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【図２】
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【図７】
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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８】
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