(57)【要約】【課題】  記録シートの種類（坪量や表面生）により重送検知の精度が低下することを防止する。【解決手段】  記録シートの特性情報に基づいて、送信回路１０４から発生される超音波信号のパルス数、振幅、周波数を変化させ、受信回路１０６からの出力を閾値と比較して重送検知を行う。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を送信する送信ユニットと、
前記送信ユニットから送信された超音波信号を搬送される記録シートを通過して受信する受信ユニットと、
前記受信ユニットにより受信された超音波信号の受信レベルに基づいて前記記録シートが重送しているか否かの検知を行う制御ユニットと、
を有し、前記制御ユニットは、搬送される記録シートの種類に応じて、前記送信ユニットから送信される超音波信号の特性を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御ユニットは、記録シートの種類に応じて前記超音波信号のパルス数を変化させることにより前記超音波信号の特性を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、記録シートの種類に応じて前記超音波信号の振幅を変化させることにより前記超音波信号の特性を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、記録シートの種類に応じて前記超音波信号の周波数を変化させることにより前記超音波信号の特性を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、記録シートが存在しない場合における前記受信ユニットの受信レベルおよび記録シートを通過して受信した前記受信ユニットの受信レベルに基づいて前記超音波信号の特性を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートの重送を検知する機能を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、その給紙機構において、重送（２枚以上の記録シートが重なりあって送り出されること）が発生した場合には、確実に検知し、該重送した記録シートに対して画像形成が行われないようにする必要がある。その手法の一つとして、超音波方式が用いられることがある。
【０００３】
超音波素子は、機械振動を電気信号に、電気信号を機械振動に変換する圧電素子であり、該素子に対して、超音波領域（数百ｋＨｚ程度）と同様の周波数を有する電気信号を与えて超音波を発生させる。発生した超音波は記録シートに対して照射され、記録シートを通過して受信回路で受信される。
【０００４】
記録シートが一枚の時には、受信回路に記録シートにより減衰した超音波の信号が入力されるが、記録シートが２枚重なった状態のときには、１枚のときよりも非常に大きく減衰した信号が入力される。そのため、１枚時の受信信号レベルと重送時の受信信号レベルの間に存在する閾値との比較によって、重送か否かを判断することが可能である。
【０００５】
重送時に、受信信号レベルが大きく減衰する理由としては、記録シートと記録シートの間に発生する空気層によって、超音波が減衰される量が大きいため、重送時は坪量によらず所定のレベル以下となることが実証されている。
【０００６】
画像形成装置は、現在、多様な記録シートに対して、画像形成可能であることが求められており、同時に、多様な記録シートの搬送時において、確実に重送検知を行う必要がある。
【０００７】
しかし、記録シートによっては、重送時に記録シート間の空気層が非常に小さくなってしまう場合がある。例えば、表面をコーティングしたメディア等は、重送時にメディアの吸着率が非常に高いため、超音波の減衰量が小さくなり、超音波受信レベルが予め設定された閾値を超えてしまう可能性が高くなるという課題が発生する。
【０００８】
そこで、各々の記録シートに対して、１枚の時の受信出力と２枚（重送）の時の受信出力から重送と判断する閾値を算出し、該算出された閾値に基づいて重送判定を行う方式が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５２３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例においては、記録シートが搬送された状態での重送時は、記録シート間の空気層の状態が不安定であるため、受信レベルの変化が大きく、シートの停止状態にて算出した閾値では正確に検知ができないという短所を有する。
【００１０】
また、記録シートの種類や、超音波素子の感度バラツキによって、１枚の時の受信出力と、２枚（重送）の時の受信出力の差分変化が大きいため、閾値を一義的に決定できないため、誤検知の可能性が高くなるという課題があった。
【００１１】
よって、本発明は上記課題を解決するために、超音波方式にて、搬送される記録シートの重送検知を行う手段を有する画像形成装置において、記録シートの特性情報に基づいて、前記超音波送信手段の超音波信号の特性を変化させることにより、記録シートの特性に依らず確実に重送検知を行うことが可能な手法を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、超音波信号を送信する送信ユニットと、前記送信ユニットから送信された超音波信号を搬送される記録シートを通過して受信する受信ユニットと、前記受信ユニットにより受信された超音波信号の受信出力レベルに基づいて前記記録シートが重送しているか否かの検知を行う制御ユニットと、有し、前記制御ユニットは、搬送される記録シートの種類に応じて、前記送信ユニットから送信される超音波信号の特性を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、記録シートの特性情報に基づいて、超音波信号の特性を変化させることにより、記録シートの特性に依らず確実に重送検知を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明に関する画像形成装置における実施形態を図に基づいて説明する。
【００１５】
本発明である重送検知のための基本構成について図１を用いて説明する。
【００１６】
超音波式の重送検知は、図１で示すように記録シートを挟んで送信ユニット１０１と受信ユニット１０２から構成されている。超音波の送信ユニット１０１は、送信用の超音波素子１０３と送信回路１０４で構成される。送信回路１０４は超音波領域（数百ｋＨｚ程度）の周波数に同期した超音波を送信する。超音波受信ユニット１０２は、受信用の超音波素子１０５と受信回路１０６で構成され、受信用超音波素子１０５が受信した超音波信号に相当する電気信号を出力する。超音波送信ユニット１０１と超音波受信ユニット１０２は、制御ユニット１０７によって制御される。
【００１７】
制御ユニット１０７、送信回路１０４と、受信回路１０６を駆動するＡＳＩＣ１０８と、ＡＳＩＣを制御し、重送検知動作に関する制御仕様がプログラムにより組み込まれたＣＰＵ１０９によって構成された例を示す。具体的に、重送検知動作時は、ＣＰＵ１０９は、記録シート２１０が搬送ラインを挟んでいる状態にて、ＡＳＩＣ１０８に対して、送信回路１０４に、所定の周波数を有する電気信号を送信するように設定する。そして送信用超音波素子１０３を駆動させ、このとき受信用超音波素子１０５が受信した超音波レベルに相当する電気信号を受信回路１０６からＡＳＩＣ１０８が受信する。ＡＳＩＣ１０８は受信した電気信号を超音波の受信レベルを示す値に変換し、該レベル値に基づいて、ＣＰＵ１０９は記録シートが重送したか否かを判断するものである。
【００１８】
具体的には、上述した様に、記録シートが１枚で搬送されたときの受信信号レベルと重送時の受信信号レベルとの間に存在する閾値との比較によって、重送か否かを判断する。
【００１９】
図２は、制御ユニット１０７が重送検知動作を実行する際のタイミングチャートである。
【００２０】
縦軸は電気信号の振幅レベル（任意単位）を、横軸は時間軸を示す。図の（１）は送信回路１０４に対して送信する電気信号を表し、予め設定された所定の振幅Ａｍ［ａ．ｕ．］と周波数ｆｑ［Ｈｚ］を有する。図の（２）は受信回路１０６が受信する超音波レベルを示す受信信号を表す。
【００２１】
重送検知動作時には、所定のパルス数Ｎ［ｐｌｓ］を、インターバルＴｉ［ｓ］を置いて、サイクル数Ｍ［ｃｙｃ］繰り返して送信する。ここで、パルス数Ｎ［ｐｌｓ］、インターバルＴｉ［ｓ］、サイクル数Ｍ［ｃｙｃ］は予め設定されている。そして、該送信信号に対して、受信回路１０６における受信信号は、図に示す受信波形のピークＰが、該タイミングにおける超音波受信レベルＶｐ［任意単位：ａ．ｕ．］を表し、該ピークＰは送信信号を基準として、所定時間Ｔｐ［ｓ］遅れて発生する。ピーク発生時間Ｔｐ［ｓ］には下記の関係式が成り立つことが、筆者の実験により明確となっている。
Ｔｐ＝Ｔｃ＋Ｔｄ×Ｎ［ｓ］・・・式（１）
ここで、Ｔｃ［ｓ］は受信素子に内蔵された超音波・電気信号変換回路（積分回路）が有する信号出力遅延時間で、任意の制御ブロックにおいて一定値となる。Ｔｄ［ｓ］は、超音波１パルスを受信したときの信号遅延時間を示し、超音波周波数ｆｃに対して、
Ｔｄ∝１／ｆｑ・・・式（２）
となる。
【００２２】
実際の重送検知時には、超音波受信時のピークＶｐのレベルが記録シート１枚の状態に対して小さくなる。よって、重送検知の判断条件の例としては、記録シートが挟まれた状態にて、「上記Ｍサイクルにおける各サイクルの受信レベルＶｐが、予め設定された閾値Ｖｔｈに対して低いときのサイクル数ｍ（Ｖｐ＜Ｖｔｈとなったサンプル数）が、予め設定された重送と判断するサイクル数ｋを超えたとき（ｍ＞ｋ）に重送と判断する」といった条件である。
【００２３】
図３は、記録シートの坪量（単位面積当たりの質量）における超音波受信レベルを示すグラフである。横軸は記録シートの坪量［ｇ／ｓｃｍ］を、縦軸に超音波受信レベルＶｐ［ａ．ｕ．］を示す。
【００２４】
図の特性Ａは、記録シートが普通紙（本実施形態では、表面に光沢処理・コーティング処理がなされていないメディアとする）で、１枚のときの超音波受信レベルを示している。この場合、超音波信号の受信レベルは、記録シートの坪量に対して反比例するような特性を示すことが実験的に明確となっている。その理由は、搬送路に挟まれる記録シートが薄いほど（坪量が小さいほど）、超音波の減衰量が小さくなるためである。
【００２５】
図の特性Ｂは、特性Ａと同様の検知条件にて、記録シートが重送したときの超音波受信レベルを示している。この場合、超音波受信レベルは、記録シートの坪量に対して、特性Ａのときと同様に反比例するような特性を示しているが、その変化量は相対的に小さい。よって、重送と判断する受信レベルの閾値をＶｔｈを、画像形成装置が搬送可能な最も坪量の小さい記録シートの重送時の受信レベルを上回り、かつ搬送可能な最も坪量の大きい記録シートの１枚時の受信レベルを下回るラインに容易に設定することができる。
【００２６】
図の特性Ｃは、記録シートのタイプがコート紙で、普通紙と同様の超音波特性により重送検知動作を行った場合に、記録シート１枚時の受信レベルを示している。また、特性Ｄはコート紙の重送時の受信レベルを示している。
【００２７】
この特性をみると、記録シートが１枚の場合には、普通紙とコート紙は、同じ特性を描いている。しかし、重送時の特性は、普通紙の特性Ｂに対して、特に坪量の小さいメディアにおいて出力が大きくなる傾向にあり、坪量Ｓ［ｇ／ｓｃｍ］を境として、重送と判断する閾値Ｖｔｈを超えてしまう場合が多くなる。また、該出力は、非常に大きなバラツキを有する。
【００２８】
図４は、搬送される記録シートの種類に基づいて、超音波受信レベルを変化させ場合の、記録シートの坪量（単位面積当たりの質量）における超音波受信レベルを示すグラフである。
【００２９】
本実施形態では、記録紙がコート紙である場合には、坪量Ｓ［ｇ／ｓｃｍ］より小さい場合は、図３に示すＣ特性が図４の特性Ｃ’となるように送信される超音波の特性を変化させる。これにより、重送時の特性をＤ’のように受信レベル（感度特性）を小さくすることができ、確実に重送と判断する閾値Ｖｔｈを下回る特性を得ることができる。
【００３０】
ここで、図に示す特性Ｃ’Ｄ’は、具体的には下記に示す方法により実現可能である。
（１）超音波パルス数を変化させる
超音波信号のパルス数を変化させた場合のタイミングチャートを図５に示す。記録シートが普通紙の場合には、重送検知時に、送信回路に送信する超音波パルスをＮ０数とし、受信素子の感度を小さくするべき検知領域においては、送信する電気信号のパルス数をＮより小さい値Ｎ１（Ｎ０＞Ｎ１）として行う。
【００３１】
この場合、図５に示すように記録シート１枚時の超音波受信レベルＶｐは、任意の坪量においてＶｐ＿Ｎ０＞Ｖｐ＿Ｎ１となる。従って、重送時の特性をＤ’のように受信レベルを小さくすることができ、確実に重送と判断する閾値Ｖｔｈを下回る特性を得ることができる。
【００３２】
また、式（１）に示すように、受信波形のピーク発生時間Ｔｐも小さくなるため（Ｔｐ＿Ｎ０＞Ｔｐ＿Ｎ１）、受信レベル取得タイミングを変更させる。
（２）超音波パルスの振幅を変化させる
超音波信号のパルス幅を変化させた場合のタイミングチャートを図６に示す。記録シートが普通紙の場合には、重送検知時に、送信回路に送信する超音波パルスの振幅をＡｍ０とし、受信素子の感度を小さくするべき検知領域においては、送信する電気信号の振幅をＡｍ０より小さい値Ａｍ１として行う。
【００３３】
この場合、図６に示すように記録シート１枚時の受信レベルＶｐは、Ｖｐ＿Ａｍ０＞Ｖｐ＿Ａｍ１となる。従って、重送時の特性をＤ’のように受信レベルを小さくすることができ、確実に重送と判断する閾値Ｖｔｈを下回る特性を得ることができる。
【００３４】
このときのピーク発生時間は、式（１）におけるＴｃ、Ｔｄ、Ｎが同じであるため、受信レベル取得タイミングの変更は不要である。
（３）超音波パルスの周波数を変化させる
超音波信号の周波数を変化させた場合のタイミングチャートを図７に示す。超音波素子は図８に示すような共振特性（横軸に超音波領域の周波数［ｋＨｚ］、縦軸に出力レベル［ａ．ｕ．］）を有し、超音波素子は、２２０ｋＨｚ前後に共振ピークを有する（該特性は、本発明を限定するものではない）。記録シートが普通紙の場合には、共振周波数のピーク周波数ｆｃ０にて超音波素子を共振させることにより、検知動作を行う。一方、受信レベルが小さくするべき領域での検知時においては、送信する電気信号の周波数をピーク周波数からずらした周波数信号ｆｃ１を送信する。本実施形態では、ｆｃ０＜ｆｃ１とした場合において説明する（これは本発明を限定するものではない）。
【００３５】
この場合、図７に示すようにメディア１枚時の受信レベルＶｐは、Ｖｐ＿ｆｃ０＞Ｖｐ＿ｆｃ１となる。従って、重送送時の特性をＤ’のように受信レベルを小さくすることができ、確実に重送と判断する閾値Ｖｔｈを下回る特性を得ることができる。
【００３６】
また、式（２）に示すように、超音波１パルスを受信したときの信号遅延時間Ｔｄ［ｓ］が周波数により変化し、Ｔｄ＿ｆｃ０＞Ｔｄ＿ｆｃ１となるため、受信波形のピーク発生時間Ｔｐも小さくなる。よって、受信信号のピーク発生時間Ｔｂが変化するため受信レベル検知タイミングも変更する。
【００３７】
上記の（１）〜（３）の方法を組み合わせることにより、所望の超音波受信特性を得られるようにすることも可能である。
【００３８】
次に、画像形成装置において、前述した超音波の特性を変化させる手法、タイミングにおいて図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
図９に記載された制御フローチャートは、制御ユニット１０７に格納されたプログラムにより実行され、該制御ユニットは、画像形成装置全体の制御も行う。
【００４０】
まず、制御ユニット１０７は前述の（１）〜（３）の方法に必要な初期設定を行う（ステップ７０１）。各設定値は、記録シートが存在しない場合の受信回路の受信レベルに基づいて決定されるおよび記録シートを通過した超音波信号の受信レベルに基づいて決定され、制御ユニット１０７内に記憶される。
【００４１】
次に、制御ユニット１０７は、搬送される記録シートの種類を判別し、判別された記録シートの種類に対応した超音波信号の条件を決定する（ステップ７０２）。記録シートの種類の判別は、ユーザによる設定もしくは、画像形成装置内の重送検知エリアより搬送方向上流側において設置されたメディア検出部（不図示）による検知結果に基づいて判別する。制御ユニット１０７は、決定された設定値に基づいて、紙搬送動作及び重送検知動作を実行する（ステップ７０３）。
【００４２】
このとき、搬送される記録シートは、主に、坪量と表面性を基に判別される。例として、坪量においては、記録紙の厚みや重さが検出され、表面性においては光学的な表面の反射特性、表面の摩擦係数が検出される。
【００４３】
以上述べたように、記録シートの特性情報に基づいて、超音波信号の特性を変化させることにより、記録シートの特性に依らず確実に重送検知を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】超音波方式の重送検知ユニットの構成図
【図２】重送検知動作時のタイミングチャート
【図３】記録シートの坪量における超音波受信レベル特性を示す図
【図４】記録シートの坪量における超音波受信レベル特性を示す図
【図５】パルス数を変化させた場合の重送検知タイミングチャート
【図６】パルスの振幅を変化させた場合の重送検知タイミングチャート
【図７】パルスの周波数を変化させた場合の重送検知タイミングチャート
【図８】超音波素子の周波数と、出力レベルの特性を示す図
【図９】重送検知の制御フローチャート
【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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