JP2002087641A - 超音波を利用したシート材の重送検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚さの異なるシート材を搬送する場合であっ
ても、より高精度な重送検知が得られるようにする。 【解決手段】 用紙Ｐを搬送するラインを挟んで配置し
た超音波発信器８から超音波受信器９へ超音波を発信さ
せ、用紙Ｐを通過して減衰後の超音波の出力波形に基づ
いて用紙Ｐの重送を検知するに際して、超音波の出力波
形から平均値Ｘおよび分散値Ｖを算出し、算出した平均
値Ｘおよび分散値Ｖの相関を設定基準関数ｆ₁（ｐ）と
比較する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば複写機や
画像読取り用のスキャナの給紙機構や自動原稿送り装置
における用紙等のシート材の２枚以上の重送を防止する
ための検知方法に係り、特に超音波センサを利用して高
精度で重送を検知できるようにした重送検知方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機や画像読取りのためのスキャナに
は、用紙を画像読取部へ供給するための給紙装置や自動
原稿送り装置が備えられる。そして、これらの給紙装置
及び自動原稿送り装置では、２枚以上の用紙が重なり合
って同時に送り出されないように重送を防止することが
必要である。

【０００３】用紙の重送を検知する機構として、最近で
は超音波を利用したものが各分野で普及している。この
超音波利用の一つの例として、たとえば特開平４−１２
９９５２号公報に記載されたものがあり、その概要を図
１０に示す。

【０００４】この公報に記載の重送検知装置は紙幣を検
知対象としたもので、図１０の（ａ）に示すように紙幣
５１，５２の搬送ラインを挟んで超音波発信器５３と超
音波受信器５４を配置し、この超音波受信器５４の出力
信号が入力される波形分析部５５を備えている。

【０００５】超音波発信器５３から発信された超音波
は、紙幣５１を通過して超音波信号として超音波受信器
５４で受信される。そして、波形分析部５５に出力電圧
として入力され、同図の（ｂ）に示すように出力信号と
して解析される。超音波発信器５３からの超音波は、紙
幣５１を通過するときに減衰して超音波受信器５４によ
って受信されるので、１枚の紙幣５１の領域Ａの範囲で
の出力電圧を基準として同図の（ｂ）においてＡの範囲
を基準出力信号とする。そして、紙幣５２が重なり合っ
た領域Ｂ部分が通過するときには超音波の減衰量が増え
るので、同図の（ｂ）においてＢの範囲の出力信号とし
て解析される。したがって、この基準出力信号と減衰し
た出力信号の差異を検出することによって、紙幣５１，
５２どうしの重送を検知できる。

【０００６】このような超音波による用紙の重送検知
は、たとえば実開平１−１１５６４７号公報に記載のよ
うに、プリンタや複写機及び印刷機における用紙の重送
防止の分野でも同様に採用されている。

【０００７】超音波を利用した用紙の重送検知は、要す
るに、１枚の用紙が通過するときの受信強度を基準とし
て改めて設定しておき、実際に検出された信号の受信強
度がこの基準値よりも低いときには重送と判断するとい
うのが基本である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、スキャナ等
のように多種多様な原稿を送る場合、１枚の厚い原稿が
通過するときと２枚の薄い原稿が通過するときとの受信
強度を比較してもその差が明確に検出できないことがあ
る。特開平４−１２９９５２号公報に記載の紙幣のよう
に原稿等のシート材の厚さが限定されていれば、超音波
の受信強度を比較することによって重送を判断すること
が可能であるが、厚さの異なるシート材を送る場合に
は、超音波の減衰量だけでは重送を効率よく判別するこ
とができない。

【０００９】そこで、本発明においては、厚さの異なる
シート材を搬送する場合であっても、より高精度な重送
検知が得られるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、シート材を搬
送するラインを挟んで配置した超音波の発信手段から受
信手段へ超音波を発信させ、シート材を通過して減衰後
の超音波の出力波形に基づいてシート材の重送を検知す
るに際して、超音波の出力波形から平均値および分散値
を算出し、算出した平均値および分散値の相関を設定基
準関数と比較することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、出力波形の平均値と分散
値との組み合わせによって設定基準関数と比較すること
により、厚さの異なるシート材を搬送する場合であって
も、より高精度な重送検知が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、シート
材を搬送するラインを挟んで配置した超音波の発信手段
から受信手段へ超音波を発信させ、シート材を通過して
減衰後の超音波の出力波形に基づいてシート材の重送を
検知する方法であって、超音波の出力波形から平均値お
よび分散値を算出し、算出した平均値および分散値の相
関を設定基準関数と比較することを特徴とする超音波を
利用したシート材の重送検知方法としたものであり、出
力波形の平均値と分散値との組み合わせによって設定基
準関数と比較することにより、厚さの異なるシート材で
あっても、より高精度な重送検知が得られる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、平均値および分
散値の比を算出し、さらに超音波の出力波形の最大値お
よび最小値の比を算出し、算出した平均値および分散値
の比と最大値および最小値の比との相関を設定基準関数
と比較することを特徴とする請求項１記載の超音波を利
用したシート材の重送検知方法としたものであり、出力
波形の平均値と分散値の比と最大値と最小値の比との相
関を設定基準関数と比較することによって、さらに高精
度な重送検知が得られる。

【００１４】以下、本発明の実施の形態について図面に
基づき説明する。なお、本実施の形態では原稿から画像
を読み取って電子ファイルするためのイメージスキャナ
を例として説明する。

【００１５】図１は本発明の超音波を利用したシート材
の重送検知装置を備えたイメージスキャナの概略を示す
斜視図である。

【００１６】図示のように、イメージスキャナは、光学
系の読取り部及びシート材としての用紙Ｐの搬送路を内
蔵した本体１と給紙手段としての自動給紙装置２とから
構成されたものである。本体１はその正面に操作パネル
１ａを備えるとともに内部には全ての機器を制御するコ
ントローラ（図示せず）を備えたものである。そして、
本体１の上面には自動給紙装置２から給紙されて読み取
り部によって画像読み取りを終えた用紙Ｐを受ける回収
トレー１ｂを設けている。

【００１７】図２は図１のイメージスキャナのシート材
搬送路を示す概略図である。

【００１８】自動給紙装置２は、用紙Ｐを搭載して本体
１内の搬送路に送り出すホッパ機能を備え、用紙Ｐは供
給ローラ３によって１枚ずつピックアップされて繰り出
される。供給ローラ３の下流には、用紙Ｐの重送を防止
するための分離ローラ４とリタードローラ５の対を配置
し、これらのローラ対から回収トレー１ｂまでの間に用
紙Ｐの搬送路が形成されている。この用紙Ｐの搬送路に
は用紙Ｐをニップして搬送するための複数段の搬送ロー
ラ６ａ，６ｂの対を配置するとともに、中途には用紙Ｐ
の上面の原稿画像を読み取る第１の走査センサ７ａと下
面の原稿画像を読み取る第２の走査センサ７ｂを配置し
ている。自動給紙装置２から供給ローラ３によってピッ
クアップされた１枚の用紙Ｐは、搬送路を通過する間に
第１，第２の走査センサ７ａ，７ｂにより原稿画像が読
み取られた後、回収トレー１ｂに排紙される。

【００１９】また、イメージスキャナには、分離ローラ
４とリタードローラ５の対と搬送ローラ６ａ，６ｂの対
の間に、超音波を利用したシート材の重送検知装置を構
成する超音波発信器８と超音波受信器９が配置されてい
る。

【００２０】図３は本発明の重送検知方法のための検知
装置の概略図である。

【００２１】図３において、超音波発信器８と超音波受
信器９は、シート材としての用紙Ｐ−１が供給される搬
送路を挟んで配置されている。これらの超音波発信器８
と超音波受信器９は、従来の技術と同様にラインと直交
する方向に超音波を授受する位置関係として配置され、
重送検知に関係する全ての制御を実行するコントローラ
１０に接続されている。

【００２２】コントローラ１０は、超音波発信器８の超
音波の発信周期や発信時間の設定や、超音波受信器９か
らの信号を受けて出力波形を解析するための装置を備え
たものであり、図４にコントローラの装置構成を超音波
発信器および超音波受信器を含めて示す概略ブロック図
を示す。

【００２３】図４において、全体を制御するためのコン
トロールユニット（ＣＰＵ）１１を備えるとともに、超
音波発信器８及び超音波受信器９のそれぞれには信号増
幅のためのアンプ部１２，１３が接続されている。そし
て、これらのアンプ部１２，１３による増幅度を最適値
にコントローラするためのＤＡコンバータ１４，１５を
備えるとともに、２００ＫＨｚの信号波形をアンプ部１
２に入力する超音波生成回路１６を設ける。また、超音
波受信器９側のアンプ部１３の出力側にはＡＤコンバー
タ１７部が接続されている。

【００２４】このようなコントローラ１０を用いること
により、超音波生成回路１６からの信号波形の入力に基
づいて超音波発信器８から超音波受信器９側へ超音波が
発信され、受信時の出力波形の減衰がＡＤコンバータ部
１７によって変換されてコントロールユニット１１に入
力される。そして、このコントロールユニット１１で
は、送信のタイミングや出力波形の減衰を基に演算して
重送検知のための演算結果を出力する。

【００２５】図５は図１の検知装置において２枚の用紙
が検知される例の概略図である。

【００２６】図５は先行して供給された用紙Ｐ−１に少
し遅れて別の用紙Ｐ−２が下に重なって送り込まれてい
る状態であり、重合部分が超音波発信器８と超音波受信
器９との間に位置している。超音波発信器８と超音波受
信器９とによる重送検知は、１枚の用紙Ｐ−１について
超音波発信器８からの超音波がこの用紙Ｐ−１によって
減衰される量に相当する出力波形を基準とする。

【００２７】以下、図６から図９を参照してコントロー
ルユニット１１による重送検知処理について説明する。

【００２８】図６は本発明の方法による受信波の波形を
示す図であって、それぞれ（ａ）は事例Ａとして重送な
し（用紙１枚）の場合、（ｂ）は事例Ｂとして重送あり
（用紙２枚）の場合を示す。図７は本発明の方法による
受信波の波形を示す図であって、それぞれ（ａ）は事例
Ｃとして重送なし（用紙１枚）の場合、（ｂ）は事例Ｄ
として重送あり（用紙２枚）の場合を示す。図６および
図７は、それぞれ横軸を時間軸、縦軸を超音波受信器９
によって受信した超音波の受信出力として示している。
これら４つの事例Ａ〜Ｄから分かるように、同じ種類の
用紙（事例Ａと事例Ｂ、事例Ｃと事例Ｄ）の場合、１枚
と２枚との判別は容易である。しかし、異なる種類の用
紙（事例Ｂと事例Ｃ）では出力波形が似ているため、１
枚と２枚との判別は容易ではない。

【００２９】ＡＤコンバータ部１７によって超音波受信
器９の出力を一定時間ごとにサンプリングしたデータ列
をｘ_iとすると、コントロールユニット１１はこのデー
タ列ｘ_iの平均値Ｘおよび分散値Ｖをそれぞれ算出す
る。

【００３０】ここで、図６および図７に示す事例Ａ〜Ｄ
の搬送を繰り返し実施したときの各搬送ごとの平均値Ｘ
および分散値Ｖをそれぞれ横軸と縦軸に取りプロットし
た相関を図８に示す。

【００３１】各事例Ａ〜Ｄについて比較すると、図８に
示すように平均値Ｘの関係においては、事例Ｄが最も小
さく、事例Ａ，Ｂ，Ｃについては近似している。また、
分散値Ｖの関係においては、事例Ｂが最も大きく、事例
Ａ，Ｃ，Ｄについては近似している。したがって、本実
施の形態においては、平均値Ｘまたは分散値Ｖの一方の
値だけに基づいて重送を判別するのではなく、平均値と
分散値との相関において予め設定した基準関数ｆ
₁（ｐ）と比較することによって重送を判別する。

【００３２】すなわち、平均値Ｘと分散値Ｖとの相関が
図８に示すｆ₁（ｐ）より下方に位置する場合（事例
Ａ，Ｃ）、重送なしと判別することが可能である。一
方、平均値Ｘと分散値Ｖとの相関がｆ₁（ｐ）より上方
に位置する場合（事例Ｂ，Ｄ）、重送ありと判別するこ
とが可能であり、厚さの異なるシート材を搬送する場合
であっても、より高精度な重送検知が得られる。

【００３３】なお、本実施の形態においては、重送検知
に用いる超音波の発信周波数を２００ＫＨｚとすること
により、シート材を通過する際の超音波の減衰量が大き
くなり、平均値Ｘは１枚の用紙が搬送されるときに大き
く、２枚の用紙が搬送されるときに小さくなる傾向が強
まる。一方、分散値Ｖは１枚の用紙が搬送されるときに
小さく、２枚の用紙が搬送されるときに大きくなる傾向
が強くなる。すなわち、図８において、１枚の用紙が搬
送される場合と２枚の用紙が搬送される場合との分布が
それぞれｆ₁（ｐ）から離れる傾向となり、より重送を
判別しやすいものとなっている。

【００３４】また、本実施の形態においては、データ列
Ｘ_iを１６個単位でブロック化し、各ブロックの平均値
Ｘおよび分散値Ｖをそれぞれ以下の式により算出する。

【００３５】 Ｘ₁＝（１／１６）×Σｘ_i （ｉ＝１〜１６） Ｘ₂＝（１／１６）×Σｘ_i （ｉ＝１７〜３２） … Ｖ₁＝（１／１６）×Σ（ｘ_i−Ｘ₁）² （ｉ＝１〜１６） Ｖ₂＝（１／１６）×Σ（ｘ_i−Ｘ₂）² （ｉ＝１７〜３２） … また、上記各ブロックの正規化分散値（平均値Ｘおよび
分散値Ｖの比）Ｓを次式により算出する。

【００３６】 Ｓ₁＝１０００Ｖ₁／（（９／１０）×Ｘ₁＋１００）² Ｓ₂＝１０００Ｖ₂／（（９／１０）×Ｘ₂＋１００）² … さらに、各ブロックの正規化分散値Ｓから最大正規化分
散値Ｓ_maxを算出する。また、すべてのデータ列ｘ_iの中
から最大のものから３つ（ｘ_max1，ｘ_max2，ｘ_max3）と
最小のものから３つ（ｘ_min1，ｘ_min2，ｘ_min3）を抽出
し、次式により最大値と最小値の比としての大小比Ｒを
算出する。

【００３７】Ｒ＝１００×（ｘ_min1＋ｘ_min2＋ｘ_min3）
／（ｘ_max1＋ｘ_max2＋ｘ_max3） ここで、図６および図７に示す事例Ａ〜Ｄの搬送を繰り
返し実施して得られた出力波形に対して算出した各搬送
ごとの大小比Ｒおよび最大正規化分散値Ｓ_maxの相関を
図９に示す。そして、図９において、大小比と最大正規
化分散値との相関において予め設定した基準関数ｆ
₂（ｐ）と比較することによって重送を判別する。すな
わち、大小比Ｒと正規化分散値Ｓ_maxとの相関が図９に
示すｆ₂（ｐ）より下方に位置する場合、重送ありと判
別することが可能であり、厚さの異なるシート材を搬送
する場合であっても、さらに高精度な重送検知が得られ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、シート材を搬送するラ
インを挟んで配置した超音波の発信手段から受信手段へ
超音波を発信させ、シート材を通過して減衰後の超音波
の出力波形に基づいてシート材を検知するに際して、超
音波の出力波形から平均値および分散値を算出し、算出
した平均値および分散値の相関を設定基準関数と比較す
ることにより、厚さの異なるシート材を搬送する場合で
あっても、より高精度な重送検知が可能となる。

【００３９】また、出力波形の平均値と分散値の比と最
大値と最小値の比との相関を設定基準関数と比較するこ
とによって、さらに高精度な重送検知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波を利用したシート材の重送検知
装置を備えたイメージスキャナの概略を示す斜視図

【図２】図１のイメージスキャナのシート材搬送路を示
す概略図

【図３】本発明の重送検知方法のための検知装置の概略
図

【図４】コントローラの装置構成を超音波発信器および
超音波受信器を含めて示す概略ブロック図

【図５】図１の検知装置において２枚の用紙が検知され
る例の概略図

【図６】本発明の方法による受信波の波形を示す図

【図７】本発明の方法による受信波の波形を示す図

【図８】図６および図７に示す出力波形に対して算出し
た平均値および分散値の相関を示す図

【図９】図６および図７に示す出力波形に対して算出し
た大小比および最大正規化分散値の相関を示す図

【図１０】（ａ）従来の重送検知装置の概略図 （ｂ）従来の重送検知装置における受信側での出力波形
を示す図

【符号の説明】

１ 本体 １ａ 操作パネル ２ 自動給紙装置 ３ 供給ローラ ４ 分離ローラ ５ リタードローラ ６ａ，６ｂ 搬送ローラ ７ａ 第１の走査センサ ７ｂ 第２の走査センサ ８ 超音波発信器 ９ 超音波受信器 １０ コントローラ １１ コントロールユニット １２，１３ アンプ部 １４，１５ ＤＡコンバータ １６ 超音波生成回路 １７ ＡＤコンバータ部 Ｐ，Ｐ−１，Ｐ−２ 用紙（シート材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 和義 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岡崎 保也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3F048 AA02 AB01 BA05 BA13 BB10 CA02 CC01 DA06 DC00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シート材を搬送するラインを挟んで配置し
   た超音波の発信手段から受信手段へ超音波を発信させ、
   前記シート材を通過して減衰後の超音波の出力波形に基
   づいてシート材の重送を検知する方法であって、前記超
   音波の出力波形から平均値および分散値を算出し、算出
   した平均値および分散値の相関を設定基準関数と比較す
   ることを特徴とする超音波を利用したシート材の重送検
   知方法。
2. 【請求項２】前記平均値および分散値の比を算出し、さ
   らに前記超音波の出力波形の最大値および最小値の比を
   算出し、算出した平均値および分散値の比と最大値およ
   び最小値の比との相関を設定基準関数と比較することを
   特徴とする請求項１記載の超音波を利用したシート材の
   重送検知方法。