(57)【要約】【課題】超音波式重送検知において、画像形成装置内の電磁波ノイズや振動の影響で、誤検知するのを防止する。【解決手段】ひとつの超音波発信素子に対し、複数の超音波受信素子を構成とし、すくなくとも一方の素子を、超音波の周波数の近傍にある外来ノイズや振動ノイズの強度を検知するために用い、その結果に応じて、他方の受信素子による重送検知を行うタイミングを決定する。あるいは、重送と判断するためのしきい値を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート部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少なくとも２つ以上で構成される第一および第二の超音波受信装置とを備え、
前記第一の超音波受信装置は、前記超音波発信装置からの信号を直接受信しない位置に配置されており、
前記第一の超音波受信装置の出力信号と、予めきめられたしきい第一のしきい値とを比較し、その結果によって検知可能状態と判断された場合にのみ、第二の超音波受信装置の出力信号と、予めきめられた第二のしきい値と比較し、その比較結果をもとに重送か否かを判断する重送検知装置。
【請求項２】
シート部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少なくとも２つ以上で構成される第一および第二の超音波受信装置とを備え、
前記第一の超音波受信装置は、前記超音波発信装置からの信号を直接は受信しない位置に配置されており、
前記第一の超音波受信装置の出力信号の信号レベルに対応して、第二の超音波受信装置で重送の有無を判断するための基準しきい値を変更制御し、設定された前記しきい値と第二の超音波受信信号とを比較し、その結果をもとに重送の有無を判断する重送検知装置。
【請求項３】
シート部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少なくとも２つ以上で構成される第一および第二の超音波受信装置とを備え、
前記第一の超音波受信装置は、前記超音波発信装置からの信号を直接受信しない位置に配置されており、
前記第一の超音波受信装置の出力信号と、予めきめられたしきい第一のしきい値とを比較し、その結果によって検知可能状態と判断された場合にのみ、第二の超音波受信装置の出力信号と、予めきめられた第二のしきい値と比較し、その比較結果をもとに重送か否かを判断する重送検知装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
シート部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少なくとも２つ以上で構成される第一および第二の超音波受信装置とを備え、
前記第一の超音波受信装置は、前記超音波発信装置からの信号を直接は受信しない位置に配置されており、
前記第一の超音波受信装置の出力信号の信号レベルに対応して、第二の超音波受信装置で重送の有無を判断するための基準しきい値を変更制御し、設定された前記しきい値と第二の超音波受信信号とを比較し、その結果をもとに重送の有無を判断する重送検知装置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（重送）搬送されるとそれを検知する手段がなく、出荷生成物のなかに白紙が混入することで出荷物の価値を大きく下げてしまうことがあった。また、図９（Ａ）で示されるように、用紙の搬送を両側から用紙を挟持するのではなく、図９（Ｂ）のように風力など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９０２側の用紙９０５は正常に搬送されるものの、重送した片方の用紙９０４は、感光ドラム９０３や定着部など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ることが発生していた。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１で示されるように、超音波の発信装置（１０１．１０２）と受信装置（１０４．１０５）から構成されており、受信装置に対して記録紙１０３．１０６を搬送するラインを挟んで配置された発信素子から超音波を発信し、超音波を遮断するもしく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。用紙が一枚の時には、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１（Ｂ）のように、用紙が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しきい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った。
【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、画像形成装置の内部には、数多くの電磁波ノイズや、紙搬送および画像形成時における様々な振動が存在している。これらの外来ノイズや振動が重送状態の用紙を検知している最中に受信された場合は、重送を判断する信号にノイズ信号が加算され、重送しているにもかかわらず正常紙搬送と判断されるような誤検知の原因となる。結果、先にも述べたとおり出荷物の価値を大きく下げてしまうことにつながる。
【０００６】
図４を用いて、詳細に説明する。
【０００７】
発信回路１０１からは、周波数ｆの特性をもつバースト波（４０１）が出力され、発信素子１０２によって先のバースト波に対応した超音波が発信される。
【０００８】
１枚のみ用紙１０３が搬送されており、その搬送中に前記発信素子１０２から超音波が発信された場合には、図（Ａ．ａ）で示されるような減衰した超音波受信信号が受信素子１０４によって受信される。
【０００９】
これに対し、重送時には超音波の経路上を用紙が２枚存在することになり、発信された超音波強度に対して受信される側の超音波の強度は大きく減衰しており、図（Ｂ．ｄ）で示されるような振幅の小さい受信信号となる。この交流波形を後述する方法でＤＣ信号化し、その信号レベルと予め決められてしきい値との比較により、重送判断がされるのである。
【００１０】
前述した（Ｂ）の状態の時に、使用されている超音波と同じような周波数特性をもつ外来ノイズや振動が受信素子１０４で入力された場合には、ノイズは超音波受信信号として検知されてしまう。結果ノイズ強度にあわせた信号が、本来の受信信号に加算され（Ｃ、ｆ）の点線で示されたような波形となる。この場合、積分化された信号レベルは予め決められていたしきい値を超えてしまい、一枚搬送と判断されることが問題化している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第一の実施例。
【００１２】
シート部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少なくとも２つ以上で構成される第一および第二の超音波受信装置とを備え、前記第一の超音波受信装置は、前記超音波発信装置からの信号を直接受信しない位置に配置されており、前記第一の超音波受信装置の出力信号と、予めきめられたしきい第一のしきい値とを比較し、その結果によって検知可能状態と判断された場合にのみ、第二の超音波受信装置の出力信号と、予めきめられた第二のしきい値と比較し、比較結果をもとに重送か否かを判断する重送検知回路を備える。
【００１３】
第二の実施例。
【００１４】
シート部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少なくとも２つ以上で構成される第一および第二の超音波受信装置とを備え、前記第一の超音波受信装置は、前記超音波発信装置からの信号を直接は受信しない位置に配置されており、前記第一の超音波受信装置の出力信号の信号レベルに対応して、第二の超音波受信装置で用いられるしきい値を変更制御し、前記しきい値と第二の超音波受信信号とを比較し、その結果をもとに重送か否かを判断する重送検知回路を備える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図９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、９０３は感光ドラム、９０２は搬送ベルトであり、矢印の方向にＦＡＮなどを用いて用紙を吸引し、ベルト搬送される。また、超音波の発信素子と受信素子は、重送が発生すると装置本体にダメージを与える個所の上流側に配置するものである。
【００１６】
図２は、本実施例の特徴である、「ひとつの発信素子に対して、複数の受信素子で構成される超音波式重送検知装置」を表すものであり、発信素子２０１に対して用紙を挟んで対向された位置に配置された受信素子２（２０２）は、発信素子から所定の強度で出力された超音波を、受信するための素子であり、素子の発信面、受信面は平行に設置され、かつ発信面の中心と受信面の中心は直線上におかれている。よって、発信素子から出力された超音波は、用紙がない場合には、受信素子にダイレクトに受信される。用紙が発信素子と受信素子の間に挿入された場合は、用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、そこで減衰された超音波を受信素子２０２は受信することになる。このときに、ノイズを受ける環境や振動条件が受信素子２と同等であり、かつ発信素子２０１と対向していない位置に配置された受信素子１は、発信素子２０１から発信された超音波を直接受信することはない状態である。この構成では、外来ノイズ２０６や外部からの振動２０６を受信素子２で受信してしまうときには、同じノイズや振動を受信回路２０３でも受信することになる。よって、外来ノイズや振動の有無や強度を受信回路１で判断することが可能となるので、外来ノイズや振動が発生している間は、検知を中止することができる。結果、誤検知をなくすことが可能となる。また、ノイズ成分を受信回路１から算出し、その結果を受信素子２の回路にフィードバックすることで、ノイズが発生しても誤検知のない装置が実現できる。
【００１７】
図３は、本実施例の回路構成を示すブロック図である。
【００１８】
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３０１である。
【００１９】
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４に見られる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は回路３０２となる。
【００２０】
３０２で生成されたバースト波（４０１）に基づいて、発信素子３０４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３０３である。
【００２１】
発信素子３０４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。
【００２２】
受信素子２（３０６）は、発信素子３０４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ができる。一般的に、発信素子３０４と同じ圧電素子で構成されており、受信素子と発信素子は共通なことが多い。
【００２３】
受信素子によって出力された交流信号は、ドライブ回路で生成された出力信号に対して、非常に微小な電圧であり、そのためにＡＭＰ回路３０７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。
【００２４】
増幅された波形は交流成分であるので、後述するが一定のしきい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方がデータを扱いやすい。そこで、絶対値回路３０８によって、図４の（Ａ、ｂ）に見られるような、プラス側のみの信号に変換する。
【００２５】
ここで得られた絶対値波形を積分化することで、図（Ａ，ｃ）に見られるようなＤＣ成分の信号への変換が可能となる（積分回路３０９）。
【００２６】
その後、ＤＣ成分に変換された信号は、Ａ／Ｄ変換回路３１０にてデジタル化され、ＣＰＵ３１６に入力される。
【００２７】
受信素子１においても、ＡＭＰ−絶対値−積分−Ａ／Ｄまでの流れを、ＡＭＰ３１１、絶対値回路３１２、積分３１３、Ａ／Ｄ回路３１０によって行う。デジタル化された信号は、受信素子２の出力と同じようにＣＰＵ３１６に入力される。
【００２８】
ＣＰＵ３１６は、まず検知を行うタイミングにおいて、Ａ／Ｄ変換器のセレクタをＣＰＵが制御することで、受信回路１のデータを入手し、受信回路１の経路でデジタル化されたデータからノイズが発生しているか否かを判断する。
【００２９】
そこで、第一の実施例としては、ノイズが発生していると判断された場合は、そのタイミングで受信素子２が受信したデータの出力結果を使用しない、つまりノイズ発生中は重送検知を禁止する。さらに、ノイズ発生により検知できない回数が増え、それをカウンタ３１５によってカウントするのであるが、そのカウント値が一定以上となり、重送判断が不可能とされた場合は重送検知自体が不可であったという情報を、図示しない操作部やネットワーク上の環境にて、ユーザに伝える。
【００３０】
また、カウント値が一定に達する前に、ノイズ発生がなくなったと判断さればあいには、受信素子２からのデータをもとに、重送したか否かを判断し、図示しない操作部やネットワーク上の環境にて、ユーザにその旨を伝える。
【００３１】
第二の実施例としては、受信素子１によって得られたノイズレベルを記憶しておき、受信素子２の経路から得られたデータから、重送か否かを判断するためのしきい値を、記憶されたノイズレベルによって設定変更するものである（しきい値設定部３１４）。
【００３２】
図４は、受信波形とその後処理のイメージ図である。
【００３３】
発信回路からは、周波数ｆの特性をもつバースト波（４０１）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。
【００３４】
図（Ａ）では、１枚のみ用紙１０３が搬送された場合の信号が示されている。（ａ）は、受信素子を増幅したあと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。
これに対し、（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。
【００３５】
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、予め決められたしきい値とを比較して、重送か否かを判断する。
【００３６】
前述した（Ｂ）の状態の時に、外来ノイズや振動が受信素子１０４で受信された場合には、図（Ｃ）で示されるように、ノイズは超音波受信信号として検知されてしまい、そのノイズ強度にあわせた信号が、本来の受信信号に加算される（ｆ）。加算されると、（Ｃ）の点線で示されたような波形となる。この場合、ＤＣ成分化された信号レベルは予め決められていたしきい値を超えてしまい、一枚搬送と判断される。
【００３７】
そこで、本実施例では、図５に示されたように、ノイズ発生したタイミングでは検知するタイミングからはずすようにすることを特徴とする。重送検知は、紙の搬送のばたつきによる誤検知回避や検知能力向上のために、通常１回のみ検知結果で判断が行われるのではなく、複数回にわたり検知が繰り返され、そのデータをもとに判断が行われる。よって、数回にわたってノイズが発生してもある程度検知回数が確保できれば重送検知は可能となる。よって、ノイズが発生した区間では、検知タイミングを変更することで、誤検知をなくすことができるのである。図６は、そのイメージ図である。ノイズが何回か発生してもその間は重送の判断を実施せず、検知に必要な時間、または回数だけ検知が確保された時点で重送検知を行うものである。
【００３８】
図７は、本実施例の動作を詳細に述べたフローチャート図である。
【００３９】
二つの受信素子のうち、発信素子と直線上に配置されていない受信素子をノイズ検知用の受信素子として定義する。そのノイズ検知用素子の出力結果によってノイズ検知が開始される（Ｓ７００）。ノイズ検知用の受信素子は、前述した配置にあることから、発信素子の出力信号の影響は受けない。よって、常に検知を行ってもかまわないし、重送検知が行われているタイミング、つまり発信素子から超音波が出力されるタイミングで行ってもよいものである。本実施例では、超音波発生タイミングと同期をとる実施系に関して説明する。Ｓ７０１で図４に見られるようなバースト波（４０１）が生成され、その出力にあわせて超音波発信素子はドライブされる（Ｓ７０２）。超音波が発信されたのち、一定区間、受信信号を測定する。その際に、受信信号をＯＰアンプなどを用いて、通常の重送検知の出力が標準ロジックで扱えるレベルまでそのレベルを増幅する必要がある。その増幅率と、ノイズ検出用の増幅率をあわせることも重要である。Ｓ７０５では、ローパスフィルタを通して高周波成分の不要な信号を取り除く。Ｓ７０５は、Ｓ７０３とＳ７０４の間で行ってよい。フィルタを通した波形は、絶対値化回路にて、絶対値に変換される。絶対値化された信号は、Ｓ７０７にてＤＣ成分の信号へと変換され、さらにＳ７０８でＡ／Ｄ変換される。Ｓ７０８でデジタル化された信号は、ノイズの強度を示すデータであり、ノイズレベル算出される。その算出結果はＳ７２０に反映される。Ｓ７０１からＳ７１０までのフローは、重送検知が終了するまで繰り返される。
【００４０】
ノイズ検知とは別の受信素子は、実際の重送検知用として用いられる。Ｓ７１２からＳ７１９までは、Ｓ７０１からＳ７０８と同じフローで実施されるが、Ｓ７２０では重送検知を実施するか否かを判断するために、Ｓ７１０で算出されたノイズレベルからそのタイミングで検知可能かを判断する。ノイズレベルが低く、重送検知の出力が保証されると判断されたばあいは、通常の重送検知がコピー終了まで繰り返されるＳ７２１。
【００４１】
Ｓ７２０で検知不可能と判断された場合には、重送検知を一回の走査分中断し、中断された回数をカウントする（Ｓ７２４）。そのカウント値がある一定値αを超えた時点で、重送検知が不可能だと判断されたシートでは、その旨をユーザに知らせる。
【００４２】
図８はＣＰＵの制御と、ＣＰＵによって重送と判断された後の画像形成装置における動作を示すフローチャート図である。
【００４３】
Ｓ８０２では、Ａ／Ｄ変換によりデジタル化された後のデータがＣＰＵに入力される。ｓ８０３では、搬送されてくる用紙が重送しているか否かを判断するために予め設定されたしきい値に対して、前記入力データが大きいか否かが比較される。比較結果によりしきい値よりもデータが大きい場合は、非重送と判断され、通常の画像形成が行われる（Ｓ８１１）。Ｓ８０３の結果でしきい値よりも小さいと判断された場合は、１走査につき１カウントだけカウントアップする。一定時間内にカウント数が所定の値ｂを超えたら、重送と判断する。ここで、一定時間ないに複数回しきい値を下回わらないと重送と判断しないのは、紙搬送によるばらつきを抑えるためである。とくに、用紙の先端部では、搬送路上で用紙のばたつきが発生し、そのデータのみで重送検知を行うと誤検知の原因となりうるからである。
【００４４】
重送と判断された場合、Ｓ８０７で機械を停止するかの判断を行う。停止と判断された場合は、画像形成を中止し、または中断しその旨をユーザに伝達する。
【００４５】
Ｓ８０８では、重送した用紙を機外に排出可能かどうかを判断する。不可能と判断された場合は、画像形成を中止し、または中断しその旨をユーザに伝達する。
【００４６】
重送紙を排出できる場合は、排出後、残りのジョブを自動的にリカバリーする。つまり、少なくとも重送した紙を、通常の出力トレイとは異なる図示しないエスケープトレイに排出し、重送した用紙から、あるいは重送した数ページ前の用紙から再度画像形成を行うのである。
【００４７】
図１０は、第二の実施例をしめすフローチャートである。Ｓ１０２０までは図８のフローチャートと同じフォローで行われる。Ｓ１０２０で、ノイズなしと判断された場合は、通常の検知として、Ｓ１０２１へ進む。ノイズがあると判断された場合は、Ｓ１００９で算出されたノイズレベルに応じて、重送検知用のしきい値を変動させる。具体的には、図４（Ｃ）でしめされるノイズＤＣ成分だけ、従来のしきい値に加算することにより、ノイズ分をキャンセルさせるものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、ひとつの超音波発信素子に対し、複数の超音波受信素子を構成とし、すくなくとも一方の素子を、超音波の周波数の近傍にある外来ノイズや振動ノイズの強度を検知するために用い、その結果に応じて、他方の受信素子による重送検知を行うタイミングを決定する。あるいは、重送と判断するためのしきい値を制御することにより、画像形成装置内の様々なノイズにより、重送の誤検知を発生することを防ぎ、結果、出荷生成物に重送による不具合をもたらすことを回避できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の超音波センサの動作概念図
【図２】本発明を実施した画像形成装置の本説明に関わるセンサの受光素子と発光素子の配置に関する図
【図３】本実施例の構成ブロック図
【図４】本実施例にかかわる受信信号の概念図である
【図５】ノイズが発生した場合の受信信号の概念図を示す図１
【図６】ノイズが発生した場合の受信信号の概念図を示す図２
【図７】本発明を実施のフローチャート図１
【図８】本発明を実施のＣＰＵの制御を示すフローチャート図
【図９】本実施例の画像形成部と超音波センサの配置をしめす図
【図１０】本発明を実施のフローチャート図２
【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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