JP2018131307A - 重送検知装置、画像読取装置、重送検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】残響の影響を抑制してシートの重送を正確に検知することができる重送検知装置を提供する。
【解決手段】重送検知装置は、シートが搬送される搬送経路の方向へ超音波を発信する超音波発信センサ２１０と、超音波発信センサ２１０の発信する超音波を受信して、該超音波に応じた超音波受信信号を出力する超音波受信センサ２１１と、制御ユニット１０とを備える。制御ユニット１０は、シートが搬送されない状態で超音波発信センサ２１０が発信した超音波に応じた第１超音波受信信号により、超音波発信センサ２１０に超音波を発信させる発信時間間隔を設定する。重送検知時にシートが搬送されると、制御ユニット１０は、超音波発信センサ２１０に設定した発信時間間隔で超音波を発信させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば用紙等のシートの搬送時に、複数枚のシートが重なって搬送される重送を検知する重送検知技術に関する。

シートの重送を検知するために重送検知センサが用いられる。重送検知センサは、超音波を用いる超音波式が一般的である。超音波式の重送検知センサは、超音波を発信する超音波発信センサと、超音波を受信する超音波受信センサとを備える。超音波受信センサは、受信した超音波の強度に応じた信号レベルの出力信号を出力する。出力信号の信号レベルにより、シートの重送が検知される。例えば、シートが重送されている場合、重なったシートの間の空気層によって超音波が減衰されることで超音波受信センサが受信する超音波の強度が弱くなり、重送されない場合よりも出力信号の出力レベルが低い値となる。

重送検知センサは、重送検知を行うサンプリングポイントを多くすることで、検知能力を向上させることができる。特許文献１は、重送検知センサのサンプリングポイントを可能な限り多くする手法を開示する。この重送検知センサは、シートが重送検知センサの検知範囲に有るときと無いときとで超音波の発信タイミングを変更する。重送検知センサは、シートが検知範囲に無いときに超音波の発信周期を長くし、シートが検知範囲に有るときに超音波の発信周期を短くする。

特開２０１３−６３８２０号公報

シートの搬送間隔（紙間）が狭い場合、紙間でのサンプリングポイントの数を紙間が広い場合と同等の数にするためには、超音波の発信間隔を短くする必要がある。超音波の発信間隔が短い場合、超音波受信センサの出力信号に残響の影響が生じる。残響とは、超音波を発信した際に、超音波発信センサの発信面と超音波受信センサの受信面とで超音波が反射する現象である。残響が発生すると、次に超音波を発信した際に、超音波受信センサが受信する超音波の強度に残響が含まれるために、出力信号の出力レベルに残響が影響する。そのために、重送時であっても、出力信号の出力レベルが大きくなり、重送の正確な検知が困難になる。

本発明は、上記の問題に鑑み、残響の影響を抑制してシートの重送を正確に検知することができる重送検知装置を提供することを主たる課題とする。

本発明の重送検知装置は、シートが搬送される搬送経路の方向へ超音波を発信する超音波発信手段と、前記搬送経路を挟んで前記超音波発信手段に対向する位置に設けられ、前記超音波発信手段の発信する前記超音波を受信して、該超音波に応じた超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、前記シートが前記搬送経路に搬送されていない状態で前記超音波発信手段が発信した前記超音波に応じた第１超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、取得した前記第１超音波受信信号に応じて、前記超音波発信手段に前記超音波を発信させる発信時間間隔を設定し、前記シートが前記搬送経路に搬送されている状態で前記超音波発信手段に設定した前記発信時間間隔で前記超音波を発信させる制御手段と、前記シートが前記搬送経路に搬送されている状態で前記超音波発信手段が発信した前記超音波に応じた第２超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、取得した前記第２超音波受信信号に応じて複数枚の前記シートが重なって搬送されているか否かを検知する検知手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、超音波の発信時間間隔を最適に設定することで、残響の影響を抑制してシートの重送を正確に検知することができる。

画像読取装置の構成図。 制御ユニットの構成図。 （ａ）〜（ｃ）は重送検知の説明図。 超音波受信信号の振幅算出処理の説明図。 （ａ）、（ｂ）はバースト波の間隔に応じた超音波受信信号の波形の変化の説明図。 残響の説明図。 超音波受信信号の波形と残響との関係例示図。 超音波受信信号の振幅と超音波発信センサの駆動間隔との関係の例示図。 重送検知処理を表すフローチャート。

本発明の重送検知装置を採用した画像読取装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の重送検知装置を備えた画像読取装置の構成図である。画像読取装置１は、自動原稿搬送部１００と、リーダ部１１５とを備える。重送検知装置を構成する重送検知センサ２０００は、自動原稿搬送部１００に設けられる。

自動原稿搬送部１００は、原稿トレイ１０１と、各種ローラ及びセンサが設けられる搬送経路１３０と、排紙トレイ１１４とを備える。自動原稿搬送部１００は、原稿トレイ１０１に載置される用紙等のシートである原稿１０２を、搬送経路１３０の途中に設けられる原稿画像の読取位置を通過させて、排紙トレイ１１４に排出する。

原稿トレイ１０１は、原稿１０２の搬送方向の下流側（以下、単に「下流側」という。）にトレイ原稿有無センサＳ１を備える。トレイ原稿有無センサＳ１は、原稿トレイ１０１の給紙可能な位置に載置される原稿１０２の有無を検知する。

原稿トレイ１０１の下流側の搬送経路１３０には、原稿１０２の搬送方向の上流側（以下、単に「上流側」という。）から順に、給紙ローラ１０３と、分離搬送ローラ１０４及び分離搬送従動ローラ１０５とが設けられる。給紙ローラ１０３と分離搬送ローラ１０４とは、同一駆動源により駆動される。分離搬送従動ローラ１０５は、分離搬送ローラ１０４の回転に従動する。給紙ローラ１０３と、分離搬送ローラ１０４及び分離搬送従動ローラ１０５は、原稿トレイ１０１から原稿１０２を１枚ずつ搬送経路１３０に取り込んで搬送する。

給紙ローラ１０３は、不図示のアームに支軸されており、アームの揺動により上下に移動する。給紙ローラ１０３は、原稿１０２が原稿トレイ１０１に載置される作業を阻害しないように、給紙時以外は、ホームポジションである上方に待避している。給紙ローラ１０３は、給紙時に下降して原稿トレイ１０１上の原稿１０２に当接して回転する。給紙ローラ１０３の回転により、原稿トレイ１０１上の原稿１０２が搬送経路１３０に取り込まれる。分離搬送ローラ１０４と分離搬送従動ローラ１０５とは、搬送経路１３０を挟んで対向して配置される。分離搬送従動ローラ１０５は、分離搬送ローラ１０４側に押圧されており、分離搬送ローラ１０４より僅かに摩擦が少ないゴム材等の樹脂部材で形成される。分離搬送ローラ１０４は分離搬送従動ローラ１０５と協働して、給紙ローラ１０３により取り込まれた原稿１０２を１枚ずつ捌いて搬送する。

分離搬送ローラ１０４と分離搬送従動ローラ１０５との下流側には、搬送経路１３０に給紙された原稿１０２が通過するタイミングを検知する分離センサＳ２が設けられる。分離センサＳ２の下流側には、複数枚の原稿１０２が重なって搬送されているか否かを検知する重送検知センサ２０００が設けられる。重送検知センサ２０００は、搬送経路１３０を挟んで対向して設けられる超音波発信センサ２１０及び超音波受信センサ２１１を備える。重送検知センサ２０００は、搬送経路１３０の方向へ超音波発信センサ２１０から超音波を発信し、搬送経路１３０の方向からの超音波を超音波受信センサ２１１により受信する。超音波受信センサ２１１が受信する超音波の強度により、複数枚の原稿１０２が重なって搬送される重送の発生が検知される。重送検知センサ２０００による重送検知方法の詳細は後述する。

重送検知センサ２０００の下流側には、レジストローラ１０６及びレジスト従動ローラ１０７が、搬送経路１３０を挟んで対向して配置される。レジストローラ１０６及びレジスト従動ローラ１０７は、静止時に、搬送されてきた原稿１０２の搬送方向先端が突き当てられる。これにより原稿１０２は、ループが生じて搬送方向先端が揃えられる。レジストローラ１０６及びレジスト従動ローラ１０７は、原稿１０２の搬送方向先端が揃えられた後に回転を開始して、原稿１０２を搬送する。

レジストローラ１０６及びレジスト従動ローラ１０７の下流側には、リードローラ１０８及びリード従動ローラ１０９が、搬送経路１３０を挟んで対向して配置される。リードローラ１０８及びリード従動ローラ１０９は、レジストローラ１０６及びレジスト従動ローラ１０７から搬送される原稿１０２を、原稿画像の読取位置へ搬送する。原稿画像の読取位置には、プラテンガイド１１０が、リーダ部１１５側に設けられる第１ガラス１１６に対向して配置される。原稿１０２は、第１ガラス１１６とプラテンガイド１１０との間を搬送されながら、原稿画像が読み取られる。原稿画像の読取位置を通過した原稿１０２は、リーダ部１１５側に設けられるジャンプ台１１７により、第１ガラス１１６からすくい上げられる。

原稿画像の読取位置を通過した原稿１０２は、搬送経路１３０を挟んで対向して配置されるリード排出ローラ１１１及びリード排出従動ローラ１１２へ搬送される。リード排出ローラ１１１及びリード排出従動ローラ１１２は、原稿１０２を下流側に設けられる排紙ローラ１１３へ搬送する。排紙ローラ１１３は、原稿１０２を排紙トレイ１１４に排出する。

リーダ部１１５は、原稿１０２から原稿画像を読み取り、読み取った原稿画像を表す画像データを出力する。そのためにリーダ部１１５は、発光部１１９、受光部１２６、及び発光部１１９から照射されて原稿１０２により反射された光を受光部１２６に導くための光学系を備える。光学系は、ミラー１２０、１２１、１２２及びレンズ１２５を備える。発光部１１９及びミラー１２０は、第１ミラー台１２３に取り付けられている。ミラー１２１、１２２は、第２ミラー台１２４に取り付けられている。

発光部１１９は、例えばランプであり、原稿画像の読取位置に搬送されて第１ガラス１１６上を通過する原稿１０２に光を照射する。光は原稿１０２により反射され、光学系を介して受光部１２６の受光面に結像される。受光部１２６は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子が原稿１０２の搬送方向に直交する方向に配列されるラインセンサであり、受光した反射光を光電変換し、原稿画像を表す電気信号である画像データを出力する。このように発光部１１９及び受光部１２６により、原稿画像が１ライン毎に読み取られる。

リーダ部１１５の自動原稿搬送部１００に対向する面には、上記の第１ガラス１１６に続いて、端部に基準白板１２７を備える原稿台ガラス１１８が設けられる。原稿台ガラス１１８は、自動原稿搬送部１００を用いずに原稿画像を読み取る際に原稿１０２が載置される。第１ミラー台１２３及び第２ミラー台１２４は、原稿台ガラス１１８に対して平行に移動可能である。原稿台ガラス１１８に載置された原稿１０２の全面から原稿画像を読み取る場合、第１ミラー台１２３及び第２ミラー台１２４が移動することで原稿１０２の全面が１ライン毎に読み取られる。

図２は、画像読取装置１の動作を制御する制御ユニットの構成図である。制御ユニット１０は、リーダ部１１５、重送検知センサ２０００、トレイ原稿有無センサＳ１、分離センサＳ２、及び原稿搬送モータ２０２に接続される。原稿搬送モータ２０２は、自動原稿搬送部１００内の各種ローラ（ここでは給紙ローラ１０３及び分離搬送ローラ１０４）を駆動するための駆動源であり、制御ユニット１０により動作制御される。制御ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、超音波駆動回路２０３、増幅器２０４、ＡＤ変換器２０５、及びメモリ２０６を備える。制御ユニット１０は、画像読取装置１に内蔵される。

ＣＰＵ２０１は、画像読取装置１の各部の動作を制御する。ＣＰＵ２０１は、リーダ部１１５の動作を制御して、原稿１０２から原稿画像を読み取る。ＣＰＵ２０１は、トレイ原稿有無センサＳ１及び分離センサＳ２から検知結果を取得する。ＣＰＵ２０１は、重送検知センサ２０００の動作を制御して、原稿１０２の重送を検知する。ＣＰＵ２０１は、自動原稿搬送部１００の動作を制御して、原稿１０２を原稿トレイ１０１から排紙トレイ１１４まで搬送経路１３０を介して搬送させる。

ＣＰＵ２０１は、分離センサＳ２が原稿１０２の通過を検知してから原稿搬送モータ２０２を駆動させるクロックが所定数カウントされると、超音波駆動回路２０３にパルス信号を送信する。このパルス信号は、超音波発信センサ２１０の発信制御を行うための制御信号であり、超音波発信センサ２１０及び超音波受信センサ２１１の共振周波数に近い周波数、例えば３００［ｋＨｚ］である。このパルス信号を以下、「発信制御信号」という。発信制御信号は、例えば、一定時間に渡る数周期分の３００［ｋＨｚ］のパルス信号である。これは、一般にバースト波と呼ばれる。バースト波は所定の時間間隔で発信される。１回のバースト波のパルス数（周期の数）は、可変である。

超音波駆動回路２０３は、ＣＰＵ２０１から受信する発信制御信号を、超音波発信センサ２１０を駆動するための制御信号である超音波パルス信号に変換する。発信制御信号がバースト波であるために、超音波パルス信号もバースト波となる。超音波発信センサ２１０は、超音波駆動回路２０３から超音波パルス信号を受信し、超音波パルス信号に応じたバースト波である超音波を超音波受信センサ２１１に向けて発信する。超音波発信センサ２１０から発信された超音波は、原稿１０２を透過して、超音波受信センサ２１１に受信される。超音波受信センサ２１１は、受信した超音波の強度に応じたアナログ信号である出力信号を増幅器２０４に送信する。この出力信号を、以下「超音波受信信号」という。なお、搬送経路１３０上の重送検知センサ２０００の検知範囲に原稿１０２が存在しない場合、超音波発信センサ２１０が発信した超音波がそのまま超音波受信センサ２１１に受信される。

増幅器２０４は、超音波受信センサ２１１から受信した超音波受信信号を増幅して出力する。超音波発信センサ２１０と超音波受信センサ２１１との間を原稿１０２が通過する際に超音波発信センサ２１０から発信された超音波は、超音波受信センサ２１１に到達するまでに減衰する。そのために超音波の強度に応じて超音波受信センサ２１１から出力される超音波受信信号の振幅も小さくなる。増幅器２０４は、このような微弱な超音波受信信号を、重送検知判断が可能な振幅に増幅する。なお、増幅器２０４の増幅率は、原稿１０２が重送検知センサ２０００の検知範囲内に有る状態の紙有りモードと、検知範囲内に無い状態の紙無しモードとで、可変である。増幅器２０４は、紙有りモードの場合に増幅率を相対的に大きくし、紙無しモードの場合に増幅率を相対的に小さくする。ＣＰＵ２０１は、分離センサＳ２が原稿１０２の通過を検知した場合に紙有りモード時の増幅率を増幅器２０４に設定する。

ＡＤ変換器２０５は、増幅器２０４によって増幅されたアナログ信号である超音波受信信号を、一定間隔でデジタル信号に変換してＣＰＵ２０１へ送信する。ＣＰＵ２０１は、ＡＤ変換器２０５から取得したデジタル変換された超音波受信信号により、超音波受信センサ２１１が受信した超音波の強度を表す信号レベル（振幅）を導出する。ＣＰＵ２０１は、導出した信号レベルに基づいて原稿１０２の重送を検知する。ＣＰＵ２０１は、重送を検知した場合に、原稿搬送モータ２０２を停止する。

メモリ２０６は、ＣＰＵ２０１がデジタル変換された超音波受信信号から取得した信号レベルを保存する。また、メモリ２０６は、重送検知センサ２０００の各種設定値を格納する。具体的には、メモリ２０６
は、バースト波のパルス数、超音波の振幅、発信周波数、超音波の発信時間間隔等の設定値の情報を格納する。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０６に保持された各種設定値に基づいて、重送検知処理を行う。

図３は、重送検知センサ２０００による重送検知の説明図である。図３（ａ）は、重送検知センサ２０００の検知範囲内に原稿１０２が無い場合の超音波パルス信号及び超音波受信信号を表す。図３（ｂ）は、重送検知センサ２０００の検知範囲内に原稿１０２が１枚搬送される場合の超音波パルス信号及び超音波受信信号を表す。図３（ｃ）は、重送検知センサ２０００の検知範囲内に原稿１０２が重送される場合の超音波パルス信号及び超音波受信信号を表す。超音波パルス信号と超音波受信信号との時間差は、超音波発信センサ２１０が超音波を発信してから超音波受信センサ２１１が超音波を受信するまでの超音波到達時間である。

原稿１０２が検知範囲内に無い場合（図３（ａ））と原稿１０２が検知範囲内に１枚搬送される場合（図３（ｂ））とを比較すると、超音波が原稿１０２を透過することで大きく減衰することが分かる。複数枚の原稿１０２が重送されることで、原稿を透過する超音波の減衰量が更に大きくなる（図３（ｃ））。これにより、単送（原稿１０２の１枚搬送）時と、重送時とで、超音波受信信号の振幅に差が発生することが分かる。ＣＰＵ２０１は、この超音波受信信号の振幅に応じて重送を検知する。

図４は、超音波受信信号の振幅算出処理の説明図である。

ＡＤ変換器２０５は、ＣＰＵ２０１から受信するＡＤ変換の開始を指示するトリガ信号に応じて、増幅器２０４で増幅された超音波受信信号を、離散的にＡＤサンプリングする。離散的にＡＤサンプリングを行う範囲は、超音波受信信号の波形の１周期分の期間（本実施形態では３００［ＫＨｚ］で超音波を発信するので１周期は３．３マイクロ秒）である。

ＡＤ変換の開始のタイミングは、超音波パルス信号がバースト波を打ち始めてから所定時間経過後である。所定時間は、超音波発信センサ２１０から超音波受信センサ２１１までの距離と、音速と、の関係から得られる超音波到達時間に基づいて設定される。また、予め実験的に当該重送検知センサ２０００の超音波受信センサ２１１が受信する超音波の振幅が最大になるタイミングを測定し、そのタイミングでＡＤ変換を開始するようにしてもよい。ＡＤ変換の開始のタイミングの設定値は、メモリ２０６に格納される。

超音波受信信号の振幅をできるだけ正確に検知するために、ＡＤサンプリングの間隔は超音波の駆動周期に対して十分に小さくする必要がある。本実施形態では３００［ＫＨｚ］で超音波が発信されるため、超音波受信信号の周期が３．３マイクロ秒である。ＡＤ変換器２０５は、この周期に対して例えば８回のサンプリングを行うため０．４１マイクロ秒の間隔でＡＤサンプリングを行う。このようにＡＤ変換器２０５は、超音波の発信周期に対して十分に小さい間隔で超音波受信信号のＡＤサンプリングを行い、その中の最小値と最大値との差分をとることで超音波受信信号の１波分の振幅を取得することができる。

図４の例では、ＡＤ変換器２０５が超音波受信信号をＡ〜ＨのポイントでＡＤサンプリングを行う。これによりＡＤ変換器２０５は、Ａ〜Ｈのポイントの超音波受信信号の信号レベルを取得する。超音波受信信号の振幅は、これらの信号レベルに応じて、以下の式で表される。
（超音波受信信号の振幅）＝MAX(A, B, C, D, E, F, G, H)-MIN(A, B, C, D, E, F, G, H)

図４では、超音波受信信号の最小値がポイントＡ、最大値がポイントＥの信号レベルである。
（超音波受信信号の振幅）＝（ポイントＥの信号レベル）−（ポイントＡの信号レベル）

振幅が微小である超音波受信信号は増幅される。増幅後の超音波受信信号は、外来ノイズの影響が大きい。制御ユニット１０は、１回の超音波受信信号の振幅検知のために、超音波発信センサ２１０をバースト波である超音波パルス信号により複数回駆動し、それにより得られる複数回の振幅検知結果の平均値を超音波受信信号の振幅とする。

図５は、超音波パルス信号のバースト波の間隔に応じた超音波受信信号の波形の変化の説明図である。図５（ａ）は、バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔が適切な場合の超音波受信信号の波形を示す。図５（ｂ）は、バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔が図５（ａ）に比べて短い場合の超音波受信信号の波形を示す。

バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔が適切な場合、後述する残響が収束した後に次のバースト波により超音波が発信されるため、超音波受信信号の波形に、以前のバースト波により発信された超音波の残響の影響が表れない（図５（ａ））。

バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔が短い場合、残響が収束する前に次のバースト波による超音波受信信号が受信されてしまい、該次の超音波受信信号の波形が影響を受ける（図５（ｂ））。バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔が短い場合、以前のバースト波により発信された超音波が残響となり、超音波受信センサ２１１は、以前に発信された超音波とその次に発信された超音波とを合成した超音波を受信する。これにより超音波受信センサ２１１が「検知すべき超音波」と前のバースト波による「残響」とが合成された超音波に応じた超音波受信信号を出力する。そのために、正確な重送検知ができなくなる。従って、超音波パルス信号のバースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔は、残響の影響が十分に収束するように設定される必要がある。

図６は、残響の説明図である。超音波発信センサ２１０と超音波受信センサ２１１とは、原稿１０２の搬送経路１３０に対して所定の角度で配置される。

超音波発信センサ２１０の発信部である振動板から発信される超音波（１次波）は、超音波受信センサ２１１に到達する。超音波受信センサ２１１は、１次波が到達すると、超音波受信センサ２１１の受信部分である振動板が１次波により振動し、この振動を電気信号に変換して超音波受信信号を出力する。それと同時に、１次波により振動した振動板が２次波源となり、超音波発信センサ２１０の方向に超音波が反射される。この反射された超音波は、超音波発信センサ２１０で再び反射されて超音波受信センサ２１１に戻ってくる。この反射される超音波（多次波）が「残響」となる。残響は、反射の際のエネルギーロスと空気中の超音波の減衰によって十分に減衰するまで収束しない。

残響の影響を抑制するために、バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔は、短くしすぎないように適切に設定される必要がある。しかし、残響の時間は、超音波発信センサ２１０と超音波受信センサ２１１との感度の組み合わせや、重送検知センサ２０００の取り付け時の公差等の要因により、個体差がある。

本実施形態の画像読取装置１は、このような個体差を考慮して、残響の影響を抑制しつつ、重送を正確に検知する。図７は、超音波受信センサ２１１から出力される超音波受信信号の波形と残響との関係例示図である。

超音波発信センサ２１０の振動板及び超音波受信センサ２１１の振動板は、例えば圧電素子により構成される。この圧電素子の振動により超音波の発信及び受信が行われる。圧電素子は、電気的な等価回路で近似するとＲＣ回路で表される（Ｒ：抵抗成分、Ｃ：容量成分）。圧電素子の振動は、ＲＣ回路の容量成分への電荷の充放電を繰り返す現象と等価である。そのために超音波受信センサ２１１から出力される超音波受信信号の振幅は、指数関数的に減衰する。超音波受信信号の振幅Ｖ１（ｔ）は、例えば（式１）で表される。

Ｖ１（ｔ）＝Ａｍ・ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｒ・Ｃ）｝・Ｓｉｎωｔ …（式１）
Ａｍは超音波受信信号の振幅の初期値、ｔは時間、Ｓｉｎωｔは受信する超音波の振動を表す。超音波の振幅の減衰はｅｘｐ｛−ｔ／（Ｒ・Ｃ）｝の項で表される。Ｓｉｎωｔは永久に振動していることを意味する。したがって、受信する超音波の振幅が「０」となることはｅｘｐ｛−ｔ／（Ｒ・Ｃ）｝が「０」になることと等価である。

（式１）で振幅Ｖ１（ｔ）が「０」となる条件は、ｔが無限大のときである。したがって、厳密には、受信する超音波の振動は微弱ながら半永久的に継続される。しかしながら、実際の超音波受信信号において、圧電素子は、一定時間が経過すると、受信した超音波の振動を電気信号に変換できなくなる。つまり圧電素子が超音波を検知できなくなる。この圧電素子が超音波を検知できなくなるレベルの振幅をＶ０（≒０Ｖ）とし、超音波受信信号の初期の振幅Ｖ１（ｔ）が振幅Ｖ０になるまでの時間をＴ０とすると、時間Ｔ０は（式２）で表される。

Ｔ０＝−Ｒ・Ｃ・ｌｎ（Ｖ０／Ａｍ）
＝Ｒ・Ｃ・｛ｌｎ（Ａｍ）−ｌｎ（Ｖ０）｝ …（式２）

（２）式は、受信した超音波を検知できなくなるまでの減衰にかかる時間が、超音波を受信した際の初期の振幅が大きい程長くなることを示している。つまり、超音波の強度が強いほど、その強度が無視できるレベルに減衰するまでの時間が長くなる。超音波発信センサ２１０で反射された超音波がそこに加われることで、その残響が減衰するまでにはさらに時間を要することになる。図７の例では、超音波受信信号の初期の振幅が３．３［Ｖｐ−ｐ］の場合、残響が収束するまでに６００マイクロ秒かかる。超音波受信信号の初期の振幅が２．０［Ｖｐ−ｐ］の場合、残響が収束するまでに５５０マイクロ秒かかる。超音波受信信号の初期の振幅が１．５［Ｖｐ−ｐ］の場合、残響が収束するまでに４５０マイクロ秒かかる。

超音波受信信号の振幅に応じて残響の影響が収束するまでの時間が推定されるため、この収束するまでの時間によって、超音波発信センサ２１０の駆動間隔を設定することができる。つまり、超音波受信信号の振幅により、超音波発信センサ２１０の駆動間隔を設定することができる。図８は、このような超音波受信信号の初期の振幅と、超音波発信センサ２１０の駆動間隔との関係の例示図である。この超音波受信信号の振幅は、重送検知センサ２０００の検知範囲内に原稿が無い場合の値に出力される値である。超音波受信信号の初期の振幅が大きいほど残響が収束するまでの時間が長くなるために、超音波パルス信号のバースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔（バースト波間隔）も長くなる。

図８は、重送検知センサ２０００の検知範囲内に原稿が無い場合の超音波受信信号の初期の振幅と、超音波発信センサ２１０の駆動間隔との関係を表している。図８に示す情報は、メモリ２０６に格納される。メモリ２０６は、例えばこのような情報を表す特性テーブルを予め格納している。制御ユニット１０は、メモリ２０６を参照し、重送検知センサ２０００の検知範囲内に原稿が無い場合の超音波受信信号の初期の振幅に応じて、重送検知時の超音波の発信時間間隔（バースト波による超音波発信センサ２１０の駆動間隔）を決定する。発信時間間隔をこのように決定することで、残響の影響が存在する間に超音波発信センサ２１０が超音波を発信することを防止することができる。そのために残響の重送検知処理への影響を抑止できる。

上記の通り、残響の影響が収束するまでの時間は、超音波受信信号の振幅の大きさに依存する。超音波受信信号の振幅は、重送検知センサ２０００の送受感度、重送検知センサ２０００の自動原稿搬送部１００への取り付け公差等により決まる。図８のような情報に基づいて超音波発信センサ２１０の駆動間隔（発信時間間隔）を決定することで、このような重送検知センサ２０００の個体差による残響の影響が収束するまでの時間差の問題は解消される。

図９は、重送検知処理を表すフローチャートである。制御ユニット１０は、原稿画像の読取指示を不図示の操作部から取得して、この処理を実行開始する。

制御ユニット１０は、まず、搬送経路１３０に原稿１０２が搬送されていない状態である紙無しモードで、超音波パルス信号（バースト波）により超音波発信センサ２１０に超音波を発信させる（Ｓ１０１）。制御ユニット１０は、超音波を受信した超音波受信センサ２１１から超音波受信信号を取得する（Ｓ１０２）。制御ユニット１０は、超音波受信信号の振幅Ｖ０ｐ−ｐを取得する（Ｓ１０３）。制御ユニット１０は、重送の判定を行うための閾値Ｖｔｈを設定する（Ｓ１０４）。制御ユニット１０は、例えば、例えば紙無しモードで測定された超音波受信信号の振幅Ｖ０ｐ−ｐに所定の比率を乗算して閾値Ｖｔｈを算出する。

制御ユニット１０は、メモリ２０６に格納された図８のような特性テーブルを参照して、紙無しモードで測定された超音波受信信号の振幅Ｖ０ｐ−ｐに応じた超音波発信センサ２１０の駆動間隔Ｔ１（発信時間間隔Ｔ１）を設定する（Ｓ１０５）。Ｓ１０４及びＳ１０５の処理により、重送検知処理に必要な超音波の発信時間間隔Ｔ１及び重送判定のための閾値Ｖｔｈの設定が終了する。なお、ここまでの処理は、原稿画像の読取指示を取得する前に予め所定の時間間隔で行われていてもよい。この場合、制御ユニット１０は、メモリ２０６に発信時間間隔Ｔ１及び閾値Ｖｔｈを格納し、原稿画像の読取指示を取得したときにこれらの設定値を読み出して以降の処理を行うことになる。

制御ユニット１０は、分離センサＳ２が原稿１０２の通過を検知したか否かを確認する（Ｓ１０６）。分離センサＳ２が原稿１０２の通過を検知しない場合（Ｓ１０６：N）、制御ユニット１０は、分離センサＳ２が原稿１０２の通過を検知するまで待機する。つまり制御ユニット１０は、搬送経路１３０に原稿１０２が搬送されている状態になるまで待機する。

分離センサＳ２が原稿１０２の通過を検知した場合（Ｓ１０６：Y）、制御ユニット１０は、紙有りモードで超音波パルス信号（バースト波）により超音波発信センサ２１０に超音波を発信させる（Ｓ１０７）。制御ユニット１０は、超音波を受信した超音波受信センサ２１１から超音波受信信号を取得する（Ｓ１０８）。制御ユニット１０は、受信した超音波受信信号の振幅を取得する（Ｓ１０９）。制御ユニット１０は、取得した振幅を不図示の一時記憶装置に記憶する。制御ユニット１０は、一時記憶装置に記憶した超音波受信信号の振幅の数が所定の複数（Ｎ個）であるかを判定する（Ｓ１１０）。Ｎ個はメモリ２０６に予め設定されている数である。

一時記憶装置に記憶した超音波受信信号の振幅の数がＮ個未満である場合（Ｓ１１０：N）、制御ユニット１０は、Ｓ１０７で超音波が発信されてから発信時間間隔Ｔ１が経過したか否かを判定する（Ｓ１１１）。この判定は、例えばＣＰＵ２０１が内蔵するタイマにより計時することで行われる。発信時間間隔Ｔ１が経過するまで、制御ユニット１０は待機する（Ｓ１１１：N）。発信時間間隔Ｔ１が経過すると（Ｓ１１１：Y）、制御ユニット１０は、Ｓ１０７以降の処理を繰り返し行う。Ｓ１０７〜Ｓ１１１の処理により、超音波は複数回発信（Ｎ回発信）され、Ｎ個の超音波受信信号の振幅が一時記憶装置に記憶される。

一時記憶装置に記憶した超音波受信信号の振幅の数がＮ個になると（Ｓ１１０：Y）、制御ユニット１０は、一時記憶装置に記憶したＮ個の超音波受信信号の振幅から、振幅Ｖ１ｐ−ｐを取得する（Ｓ１１２）。制御ユニット１０は、例えば一時記憶装置に記憶したＮ個の超音波受信信号の振幅の平均値を振幅Ｖ１ｐ−ｐとする。

制御ユニット１０は、取得した振幅Ｖ１ｐ−ｐと、Ｓ１０４で設定した閾値Ｖｔｈと、を比較する（Ｓ１１３）。これにより制御ユニット１０は、原稿１０２が重送されているか否かを判定することになる。

振幅Ｖ１ｐ−ｐが閾値Ｖｔｈよりも大きい場合（Ｓ１１３：Y）、制御ユニット１０は、原稿１０２が重送されていないと判定する。この場合、制御ユニット１０は、原稿トレイ１０１に次の原稿が載置されているか否かを、トレイ原稿有無センサＳ１の検知結果から判断する（Ｓ１１４）。次の原稿が載置されている場合（Ｓ１１４：N）、制御ユニット１０は、Ｓ１０７以降の処理を繰り返し行う。次の原稿が載置されていない場合（Ｓ１１４：Y）、制御ユニット１０は、重送検知処理を終了する。制御ユニット１０は、原稿１０２が重送せずに搬送されるために、リーダ部１１５の動作を制御して原稿１０２から原稿画像を読み取ることができる。

振幅Ｖ１ｐ−ｐが閾値Ｖｔｈ以下の場合（Ｓ１１３：N）、制御ユニット１０は、原稿１０２が重送されていると判定する。この場合、制御ユニット１０は、重送ジャムとして処理を行う（Ｓ１１５）。重送ジャムとしての処理には、原稿１０２の搬送停止や重送が発生していることのユーザへの報知等がある。重送ジャムとしての処理の終了後に制御ユニット１０は重送検知処理を終了する。制御ユニット１０は、原稿１０２が重送しているために、リーダ部１１５の動作を制御せず、原稿１０２から原稿画像を読み取ること無く処理を終了する。

以上のように本実施形態の画像読取装置１は、予め、紙無しモードにおける超音波受信信号の振幅と、超音波の残響による超音波受信信号への影響が収束までの時間に応じた超音波発信センサ２１０の駆動間隔との関係を表す情報を格納する。この情報に応じて、画像読取装置１は、重送検知センサ２０００の個体差に応じて最適な超音波の発信時間間隔を決定することができる。そのために、重送を検知する際のサンプリングポイントを多くして、重送の検知能力を高めることができる。

本実施形態では画像読取装置１に重送検知装置を設ける例を説明したが、重送検知装置は、これ以外にも、シートを搬送する機構を備える装置であればどのような装置であっても設けることが可能である。例えば、重送検知センサ２０００は、複写機や複合機等の画像形成装置の記録シートの搬送経路に設けることができる。

Claims (10)

1. シートが搬送される搬送経路の方向へ超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記搬送経路を挟んで前記超音波発信手段に対向する位置に設けられ、前記超音波発信手段の発信する前記超音波を受信して、該超音波に応じた超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
   前記シートが前記搬送経路に搬送されていない状態で前記超音波発信手段が発信した前記超音波に応じた第１超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、取得した前記第１超音波受信信号に応じて、前記超音波発信手段に前記超音波を発信させる発信時間間隔を設定し、前記シートが前記搬送経路に搬送されている状態で前記超音波発信手段に設定した前記発信時間間隔で前記超音波を発信させる制御手段と、
   前記シートが前記搬送経路に搬送されている状態で前記超音波発信手段が発信した前記超音波に応じた第２超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、取得した前記第２超音波受信信号に応じて複数枚の前記シートが重なって搬送されているか否かを検知する検知手段と、を備えることを特徴とする、
   重送検知装置。
2. 前記第１超音波受信信号の振幅と前記発信時間間隔との関係を表す情報を格納する格納手段を更に備えており、
   前記制御手段は、前記情報を参照し、前記第１超音波受信信号の振幅に応じて、前記発信時間間隔を設定することを特徴とする、
   請求項１に記載の重送検知装置。
3. 前記格納手段は、前記第１超音波受信信号の振幅と、前記超音波の残響による前記第１超音波受信信号への影響が収束するまでの時間に応じた前記発信時間間隔と、の関係を表す前記情報を格納することを特徴とする、
   請求項２に記載の重送検知装置。
4. 前記検知手段は、前記第１超音波受信信号に応じて、複数枚の前記シートが重なって搬送されているか否かを判定するための閾値を設定することを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の重送検知装置。
5. 前記検知手段は、前記第１超音波受信信号の振幅に所定の比率を乗算した結果に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする、
   請求項４に記載の重送検知装置。
6. 前記検知手段は、前記シートが前記搬送経路に搬送されている状態で前記超音波発信手段が前記発信時間間隔で複数回発信した前記超音波に応じた複数の前記第２超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、取得した複数の前記第２超音波受信信号の振幅の平均値に応じて複数枚の前記シートが重なって搬送されているか否かを検知することを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の重送検知装置。
7. 前記検知手段が複数枚の前記シートが重なって搬送されていることを検知すると、前記シートの搬送を停止する駆動手段を更に備えることを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の重送検知装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の重送検知装置と、
   搬送経路を搬送されるシートの画像を読み取り、読み取った画像を表す画像データを出力するリーダ手段と、を備えることを特徴とする、
   画像読取装置。
9. シートが搬送される搬送経路の方向へ超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記搬送経路を挟んで前記超音波発信手段に対向する位置に設けられ、前記超音波発信手段の発信する前記超音波を受信して、該超音波に応じた超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
   前記シートが前記搬送経路に搬送されていない状態で前記超音波発信手段が発信した前記超音波に応じた前記超音波受信信号の振幅と、前記超音波の発信時間間隔との関係を表す情報を格納する格納手段と、
   制御手段と、を備えた装置により実行される方法であって、
   前記制御手段が、
   前記シートが前記搬送経路に搬送されていない状態で前記超音波発信手段に前記超音波を発信させ、該超音波に応じた第１超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、
   前記格納手段に格納される前記情報を参照して、前記第１超音波受信信号の振幅に応じた前記超音波の発信時間間隔を設定し、
   前記シートが前記搬送経路に搬送されている状態で、前記超音波発信手段に、設定した前記発信時間間隔で前記超音波を複数回発信させ、該複数回の超音波に応じた複数の第２超音波受信信号を前記超音波受信手段から取得し、
   前記複数の第２超音波受信信号の振幅の平均値に応じて、複数枚の前記シートが重なって搬送されているか否かを検知することを特徴とする、
   重送検知方法。
10. 前記制御手段は、
    前記第１超音波受信信号の振幅に応じて、複数枚の前記シートが重なって搬送されているか否かを検知するための閾値を設定し、設定した前記閾値と前記平均値との比較により、複数枚の前記シートが搬送されているか否かを検知することを特徴とする、
    請求項９に記載の重送検知方法。