(57)【要約】【課題】超音波センサを用いて搬送用紙の重送検知を行う際に、超音波センサの昇温を抑制し、センサ上に紙粉がたまらないようにする。また、より信頼性が高い重送検知を可能とする。【解決手段】超音波発信装置を超音波受信装置に、また前記超音波受信装置を超音波発生装置に入れ換えることができる発信／受信選択手段と、前記発信／受信選択手段により入れ換える前後の超音波受信装置の出力信号のＳ／Ｎ比を算出することができるＳ／Ｎ比算出手段と、前記Ｓ／Ｎ比算出手段の結果により、前記発信／受信選択手段を選択できるセレクタ設定手段と、を備える。【選択図】        図１
2005015124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材が搬送される搬送路の搬送面を挟んで一方に配置される、所定強度の超音波を発信する超音波発信装置と、
前記超音波発信装置とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ、受信される超音波の強度を検知するための超音波受信装置を備える画像形成装置において、
前記超音波発信装置を超音波受信装置に、また前記超音波受信装置を超音波発生装置に入れ換えることができる発信／受信選択手段と、
前記発信／受信選択手段により入れ換える前後の超音波受信装置の出力信号のＳ／Ｎ比を算出することができるＳ／Ｎ比算出手段と、
前記Ｓ／Ｎ比算出手段の結果により、前記発信／受信選択手段を選択できるセレクタ設定手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート材の重送検知装置及びこのシート材重送検知装置を備えた電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置では、複数枚の記録媒体が重なったまま搬送される重送を防止するために、給紙ローラ付近に分離ローラを設置する方法が用いられているが、重送そのものを検知する手段が存在しなかったので、出荷生成物のなかに白紙が混入してしまい、出荷物の価値を大きく下げてしまう場合があった。また、図２（Ａ）で示されるように、用紙の搬送を両側からローラ等で挟持するのではなく、図２（Ｂ）のように風力等を利用して用紙の一方のみで搬送を行う場合は、搬送ベルト側の用紙は正常に搬送されるものの、重送した片方の用紙は、感光ドラムや定着部等の回転体に巻きついてしまい、画像形成装置自体に大きくダメージを与えてしまっていた。よって、重送状態を判定できる重送検知装置が近年必要とされてきたが、そのひとつに超音波センサを用いたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
超音波式重送検知は、図３で示されるように、超音波の発信装置（発信回路３０１、発信素子３０２）と受信装置（受信回路３０４、受信素子３０５）から構成されており、受信装置に対して記録紙３０３、３０６を搬送する搬送路を挟んで配置された発信素子から超音波を発信し、超音波を遮断する、または減衰させる物体の有無から用紙が重送したか否かを判断するものである。記録紙が一枚の時には、発信信号に対してはある程度減衰した信号（１枚時の強度）が入力されるが、図３（Ｂ）のように、記録紙が２枚重なった状態に対して超音波が発信された場合には、非常に大きく信号レベルは減衰し（重送時の強度）、先に求めた１枚時の強度と、重送時の強度の間に存在する閾値との比較によって、重送か１枚搬送かを判断することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１３７４４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すように記録紙が搬送される搬送速度や記録紙の厚さやコシ、搬送路の形状、高さによって、記録紙の挙動は異なるため、検知の再現性が乏しくなり、Ｓ／Ｎ比が高い検知が難しくなる問題がある。
【０００６】
また、超音波センサの発信素子、受信素子は記録紙の搬送経路近傍にあるため、どうしても紙粉が素子上（特に受信素子）に載ってしまい、検知精度が低下してしまう問題がある。
【０００７】
さらに、超音波センサの音圧は自家用車のクラクションぐらい大きなものなので、重送を検知するために、何度も発信素子を酷使していると、超音波センサの寿命の低下、発信素子の昇温という問題が起こってくる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、超音波センサを用いて記録用紙の重送検知をする際に、よりＳ／Ｎ比高い重送検知を行うことを可能とし、また、超音波センサ上の紙粉の除去、超音波センサの昇温の抑制を可能とする画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、記録材が搬送される搬送路の搬送面を挟んで一方に配置される、所定強度の超音波を発信する超音波発信装置と、前記超音波発信装置とは前記搬送面を挟んで他方に設けられ、受信される超音波の強度を検知するための超音波受信装置を備える画像形成装置において、前記超音波発信装置を超音波受信装置に、また前記超音波受信装置を超音波発生装置に入れ換えることができる発信／受信選択手段と、前記発信／受信選択手段により入れ換える前後の超音波受信装置の出力信号のＳ／Ｎ比を算出することができるＳ／Ｎ比算出手段と、前記Ｓ／Ｎ比算出手段の結果により、前記発信／受信選択手段を選択できるセレクタ設定手段と、を備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかわる画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１１】
図２は本発明を実施したときの画像形成装置の概略図であり、２０３は感光ドラム、２０２は搬送ベルトであり、矢印の方向にファンなどを用いて用紙を吸引し、ベルト搬送される。また、超音波センサの２つの発信／受信素子は、重送が発生すると装置本体にダメージを与える箇所の上流側に配置するものである。
【００１２】
図１は本発明を実施した画像形成装置の超音波センサの発信素子、受信素子の関係を表す概念図である。本発明は、定期的に素子の発信、受信を入れ換えることを特徴としている。
【００１３】
超音波センサの発信素子は通常、圧電素子で構成されており、特定の周波数で電圧が印加されることにより、超音波を発信する。また、超音波センサの受信素子は、発信素子からの超音波を受信し、受信した超音波の強度に合わせた交流信号を発生することができる。一般的に、発信素子と受信素子は同じ圧電素子で構成されており、発信素子と受信素子は共通なことが多いので、セレクタなどを用いて素子の発信、受信の役割を入れ換えることが可能となる。
【００１４】
図１のＡの場合において、素子１０１は発信素子、素子１０２は受信素子であり、図１のＢの場合では、発信と受信を入れ換えており、素子１０１は受信素子、素子１０２は発信素子である。素子１０１に対して記録紙を挟んで対向する位置に素子１０２が配置されており、それぞれの素子の面は平行に、かつ素子同士の中心は直線上に配置されている。よって、発信素子から出力された超音波は、記録紙がない場合には、受信素子に直接受信される。記録紙が発信素子と受信素子の間に挿入された場合は、記録紙に超音波がぶつかることにより超音波の強度が減衰され、その減衰された超音波を受信素子は受信する。
【００１５】
図４は、本実施例の回路構成を示すブロック図である。
【００１６】
超音波発信素子はある決められた特有の周波数領域でしか振動できず、つまり超音波を生成できないので、その超音波発信素子によって決められる周波数の信号を生成する必要がある。それにあたるのが、ＣＬＫ生成回路４０１である。ここで、連続したＣＬＫ波形によって超音波を生成すると、発熱による素子破壊や、反射波の影響が大きくかつ複雑になり、正しく超音波を受信検知できないことがあるので、図６のようなバースト波にするのが一般的である。そのバースト波を生成するのがバースト波生成回路４０２となる。バースト波生成回路４０２で生成されたバースト波６０１に基づいて、発信素子（４０５か４０６）に電圧が印加されるが、その電圧を駆動するのがドライブ回路４０３である。
【００１７】
ここで、素子４０５、４０６の発信と受信を入れ換えるために、セレクタ４０４を設けている。素子４０５を発信素子、素子４０６を受信素子として用いる場合には、セレクタ４０４を図４中のＡとａ、Ｂとｂを連結するように設定する。また、素子４０５を受信素子、素子４０６を発信素子として用いる場合には、セレクタ４０４をＡとｂ、Ｂとａを連結するように設定する。
【００１８】
受信素子は、発信素子からの超音波を受信し、受信した超音波の強度にあわせた交流信号を発生することは前述したが、受信素子（４０５か４０６）によって出力された交流信号は、ドライブ回路４０３で生成された出力信号に対して、非常に微小な電圧であるので、増幅回路４０７によって、標準ロジックで取り扱える信号レベルまで増幅する必要がある。増幅された波形は交流成分であるので、一定の閾値との比較によって重送か否かを判断するような回路では、この交流波形をＤＣ成分の信号に変換するほうがデータを扱いやすい。そこで、絶対値回路４０８によって、図６（Ａのｂ）にみられるような、プラス側のみの信号に変換する。ここで得られた絶対値波形を積分化することで、図（Ａのｃ）にみられるようなＤＣ成分の信号への変換が可能となる（積分回路４０９）。その後、ＤＣ成分に変換された信号は、Ａ／Ｄ変換回路４１０にてデジタル化され、ＣＰＵ４１１に入力される。
【００１９】
ＣＰＵ４１１は、セレクタ４０４を切り換えた際の２つの場合においての受信信号の積分値より、Ｓ／Ｎ比が大きい方を判断し、Ｓ／Ｎ比が大きい方にセレクタ４０４を設定する。
【００２０】
図６は受信波形とその後処理の概念図である。
【００２１】
発信回路からは、周波数ｆの特性をもつバースト波６０１が出力され、それに応じて発信素子では超音波が発信される。図６（Ａ）では、１枚のみ記録紙が搬送された場合の信号が示されている。（ａ）は、受信信号を増幅した後の波形イメージであり、（ｂ）は、その信号を絶対値化したイメージ波形である。（ｃ）は絶対値化した波形を積分した波形である。
【００２２】
これに対し、図６（Ｂ）は超音波の経路上に用紙が２枚存在する場合の信号が示されている。発信された超音波に対して受信される側の超音波の強度は（Ａ）のそれに比べて、大きく減衰し、（ｄ）受信波形の絶対値も減少する。（ｅ）では、積分されＤＣ化された信号と、予め決められた閾値とを比較して、重送か否かを判断する。
【００２３】
図７に非重送時における本実施例の動作を示すフローチャートを示す。
【００２４】
記録紙が搬送されているときに（Ｓ１）、超音波センサのどちらかの発信素子から超音波を発信する（Ｓ２）。受信素子で超音波を受信し、絶対値化、積分化、Ａ／Ｄ変換を行う（Ｓ３〜Ｓ６）。このときのデジタル値からＳ／Ｎ比を算出し、記録する（Ｓ７）。次に、セレクタ切換を行い、発信と受信を入れ換える（Ｓ８）。そして、同様に受信信号のデジタル値からＳ／Ｎ比を算出し、記録する（Ｓ９〜Ｓ１４）。そして、Ｓ／Ｎ比が大きい方にセレクタを切り換えて、重送検知を行う（Ｓ１５）。上記の一連のＳ／Ｎ比のチェックは、所定の枚数をコピーする毎や、記録材の紙種が変わったとき、給紙カセットが変わったときなどで行うようにする。
【００２５】
【発明の効果】
記録材の紙種や給紙カセットが変わったときなどで、超音波センサ素子の発信、受信を入れ替えることで、Ｓ／Ｎ比が大きい検知ができる。また、発信素子が超音波を発信する際には、発信素子面は振動するので、紙粉などを弾き飛ばすことができることを利用して、２つの素子上に紙粉がたまらないようにすることができる。さらに、定期的に発信、受信を入れ換えるので、発信側にかかる負担を減らすことができ、長寿命化、昇温抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した画像形成装置の超音波センサの発信素子、受信素子の関係を表す概念図である。
【図２】本実施例の画像形成部と超音波センサの配置を示す図である。
【図３】従来の超音波センサの動作概念図である。
【図４】本実施例の構成ブロック図である。
【図５】紙搬送路上の記録紙の挙動を表す概念図である。
【図６】本実施例に係る受信信号の概念図である。
【図７】非重送時における本実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１  発信素子
１０２  受信素子
１０３  記録紙
２０１  搬送ローラ
２０２  搬送ベルト
２０４  記録紙
２０５  記録紙
２０６  受信素子
２０７  発信素子
３０１  発信回路
３０２  発信素子
３０３  記録紙
３０４  受信素子
３０５  受信回路
４０１  ＣＬＫ生成回路
４０２  バースト波回路
４０３  ドライブ回路
４０４  セレクタ
４０５、４０６  発信／受信素子
４０７  増幅回路
４０８  絶対値回路
４０９  積分回路
４１０  Ａ／Ｄ回路
４１１  ＣＰＵ
【図１】
2005015124.tif 000003
【図２】
2005015124.tif 000004
【図３】
2005015124.tif 000005
【図４】
2005015124.tif 000006
【図５】
2005015124.tif 000007
【図６】
2005015124.tif 000008
【図７】
2005015124.tif 000009