JP2020025242A - 超音波装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】紙粉等の異物が超音波の送受信面に堆積すると、超音波の送信感度や受信感度が低下してしまう。【解決手段】超音波装置は、第一軸に沿って超音波を送信すること、及び前記第一軸に沿って入力される超音波を受信することの少なくとも一方を実施する超音波素子と、前記第一軸上に設けられて前記超音波素子を覆う保護部材と、を備え、前記保護部材は、前記第一軸に沿って進行する前記超音波を通過させる複数の孔部を備えている。【選択図】図３
Description
本発明は、超音波装置に関する。
従来、超音波を用いて対象物の状態を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は、シート搬送装置により搬送されたシートの重送を検知する重送センサーを有している。この重送センサーは、シートを通過するように超音波を送信する発信側センサユニットと、シートを通過した超音波を受信する受信側センサユニットとを備える。この特許文献１に記載の重送センサーでは、発信側センサユニットが固定される回路基板を保護するためのカバー部材が設けられている。
特許文献１に記載の装置は、シート搬送装置により搬送されたシートの重送を検知する重送センサーを有している。この重送センサーは、シートを通過するように超音波を送信する発信側センサユニットと、シートを通過した超音波を受信する受信側センサユニットとを備える。この特許文献１に記載の重送センサーでは、発信側センサユニットが固定される回路基板を保護するためのカバー部材が設けられている。
しかしながら、上記特許文献１に記載のような重送センサーでは、重送センサーの超音波の送受信面を保護することができない。例えば、シートとして紙媒体等を用いる場合、紙粉等の異物が発生する場合がある。このような異物が重送センサーの超音波の送受信面に堆積すると、超音波の送信感度や受信感度が低下してしまうとの課題がある。
第一の適用例に係る超音波装置は、第一軸に沿って超音波を送信すること、及び前記第一軸に沿って入力される超音波を受信することの少なくとも一方を実施する超音波素子と、前記第一軸上に設けられて前記超音波素子を覆う保護部材と、を備え、前記保護部材は、前記第一軸に沿って進行する前記超音波を通過させる複数の孔部を有することを特徴とする。
本適用例の超音波装置において、前記第一軸を中心軸とした略筒状に構成されたシールド部を備え、前記超音波素子は、前記シールド部の筒内周面に囲われて配置され、前記シールド部は、前記超音波素子を囲う位置から前記第一軸に沿って延出し、延出先端部に前記超音波を通過させる通過孔を有し、前記保護部材は、前記シールド部の前記通過孔を覆って設けられていることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、前記シールド部の前記延出先端部の前記超音波素子とは反対側の面には、前記通過孔を囲う吸音部が設けられていることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、前記保護部材は、複数の線材が前記第一軸に交差する第一方向、及び前記第一軸及び前記第一方向に交差する第二方向に沿って配置されることで構成され、前記第一方向及び前記第二方向を含む平面の法線は、前記第一軸に対して傾斜していることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、前記第一方向及び前記第二方向を含む平面の法線は、前記第一軸に対して５°以上の角度で傾斜していることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、前記超音波素子は、対象物に向かって前記超音波を送信すること、及び前記対象物から入力される前記超音波を受信することの少なくとも一方を実施し、前記第一軸は、前記対象物の法線に対して第一角度で傾斜し、前記第一方向及び前記第二方向を含む平面の法線は、前記対象物の法線に対して、前記第一角度とは異なる第二角度で傾斜していることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、前記超音波素子は、前記超音波が送信または受信される第一面、及び前記第一面とは反対側の第二面を有し、前記超音波素子を保持する台座部を備え、前記台座部は、前記第一軸に直交して前記超音波素子の前記第二面が接合される第三面と、前記第三面の反対側に設けられる第四面とを含み、前記第四面の法線は、前記第一軸に対して傾斜していることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、前記第四面の法線は、前記第一軸に対して５°以上の角度で傾斜していることが好ましい。
本適用例の超音波装置において、一対の前記超音波素子が設けられ、一対の前記超音波素子の一方は、前記超音波を送信する送信部であり、一対の前記超音波素子の他方は、前記超音波を受信する受信部であり、前記送信部及び前記受信部は、前記第一軸の軸上で互いに対向する位置に設けられていることが好ましい。
本適用例に係る超音波装置において、前記超音波素子は、対象物からの前記超音波を受信して受信信号を出力し、前記受信信号に基づいて前記対象物の状態を検出する状態検出部を備えることが好ましい。
［第一実施形態］
以下、第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のイメージスキャナー１０の概略構成を示す外観図である。図２は、イメージスキャナー１０の搬送部の概略を示す側断面図である。なお、図２では、搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する主走査方向（Ｘ方向）からイメージスキャナー１０を見た際の側断面図である。
以下、第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のイメージスキャナー１０の概略構成を示す外観図である。図２は、イメージスキャナー１０の搬送部の概略を示す側断面図である。なお、図２では、搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する主走査方向（Ｘ方向）からイメージスキャナー１０を見た際の側断面図である。
［イメージスキャナー１０の概略構成］
イメージスキャナー１０は、電子機器の一例であり、このイメージスキャナー１０は、図１に示すように、装置本体１１と、用紙サポート１２と、を備える。装置本体１１の内部には、図２に示すように、用紙Ｐを搬送する搬送部１３と、搬送された用紙Ｐの画像を読み取るスキャン部１４と、用紙Ｐの重送を検出する超音波センサー１５と、イメージスキャナー１０を制御する制御部１６と、が設けられている。なお、本実施形態では用紙Ｐを対象物として、超音波センサー１５が用紙Ｐの重送を検出する例を示すが、これに限定されない。対象物としては、例えば、フィルムや布帛等、種々のメディアを対象とすることができる。
イメージスキャナー１０は、電子機器の一例であり、このイメージスキャナー１０は、図１に示すように、装置本体１１と、用紙サポート１２と、を備える。装置本体１１の内部には、図２に示すように、用紙Ｐを搬送する搬送部１３と、搬送された用紙Ｐの画像を読み取るスキャン部１４と、用紙Ｐの重送を検出する超音波センサー１５と、イメージスキャナー１０を制御する制御部１６と、が設けられている。なお、本実施形態では用紙Ｐを対象物として、超音波センサー１５が用紙Ｐの重送を検出する例を示すが、これに限定されない。対象物としては、例えば、フィルムや布帛等、種々のメディアを対象とすることができる。
装置本体１１には、図１及び図２に示すように、用紙サポート１２との接続位置に給送口１１Ａが設けられている。用紙サポート１２に載置された用紙Ｐは、給送口１１Ａへ１枚ずつ給送される。給送された用紙Ｐは、搬送部１３により、装置本体１１内の所定の搬送経路１３０に沿って搬送される。そして、その搬送途中の読取位置で、スキャン部１４により画像が読み取られた後、装置本体１１の前側下部に開口する排出口１１Ｂから排出される。
［搬送部１３の構成］
搬送部１３は、用紙サポート１２にセットされた複数枚の用紙Ｐを、搬送方向（Ｙ方向）に１枚ずつ搬送する。すなわち、搬送部１３は、給送口１１Ａから送られた用紙Ｐを装置本体１１内へ案内しつつ給送し、給送した用紙Ｐを所定の搬送経路１３０に沿って搬送する。
搬送部１３は、用紙サポート１２にセットされた複数枚の用紙Ｐを、搬送方向（Ｙ方向）に１枚ずつ搬送する。すなわち、搬送部１３は、給送口１１Ａから送られた用紙Ｐを装置本体１１内へ案内しつつ給送し、給送した用紙Ｐを所定の搬送経路１３０に沿って搬送する。
より具体的には、搬送部１３は、搬送経路１３０のＹ方向の上流側（−Ｙ側）に配置された第一給送ローラー対１３１と、第一給送ローラー対１３１よりもＹ方向の下流側（＋Ｙ側）に配置された第二給送ローラー対１３２とを備える。さらに、搬送部１３は、用紙Ｐの読取位置を挟んで−Ｙ側に配置された第一搬送ローラー対１３３と、＋Ｙ側に配置された第二搬送ローラー対１３４とを備える。
第一給送ローラー対１３１は、第一駆動ローラー１３１Ａと第一従動ローラー１３１Ｂとにより構成される。同様に、第二給送ローラー対１３２は、第二駆動ローラー１３２Ａと第二従動ローラー１３２Ｂとにより構成される。また、第一搬送ローラー対１３３は、第三駆動ローラー１３３Ａと第三従動ローラー１３３Ｂとにより構成される。同様に、第二搬送ローラー対１３４は、第四駆動ローラー１３４Ａと第四従動ローラー１３４Ｂとにより構成される。各従動ローラー１３１Ｂ〜１３４Ｂは、それぞれが対をなす駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａの回転により従動（連れ回り）する。
各ローラー対１３１〜１３４を構成する各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａは、それらの動力源である搬送モーター１３５の動力により回転駆動する。なお、搬送モーター１３５は、制御部１６により制御され、各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａを駆動させる。
また、第二給送ローラー対１３２を構成する第二従動ローラー１３２Ｂはリタードローラーとなっており、その外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数が、第二駆動ローラー１３２Ａの外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数よりも大きくなっている。このため、第二給送ローラー対１３２は、用紙Ｐを１枚ずつ分離して＋Ｙ側へ送り出す分離機構として機能する。よって、第一給送ローラー対１３１の回転により用紙サポート１２に積載された複数の用紙Ｐは、例えば最上位のものから順番に１枚ずつ給送口１１Ａから装置本体１１内へ給送され、さらに第二給送ローラー対１３２の回転により１枚ずつ分離されて＋Ｙ側へ給送される。
また、第二給送ローラー対１３２を構成する第二従動ローラー１３２Ｂはリタードローラーとなっており、その外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数が、第二駆動ローラー１３２Ａの外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数よりも大きくなっている。このため、第二給送ローラー対１３２は、用紙Ｐを１枚ずつ分離して＋Ｙ側へ送り出す分離機構として機能する。よって、第一給送ローラー対１３１の回転により用紙サポート１２に積載された複数の用紙Ｐは、例えば最上位のものから順番に１枚ずつ給送口１１Ａから装置本体１１内へ給送され、さらに第二給送ローラー対１３２の回転により１枚ずつ分離されて＋Ｙ側へ給送される。
［スキャン部１４の構成］
図２に示すように、搬送経路１３０の第一搬送ローラー対１３３と、第二搬送ローラー対１３４との間には、用紙Ｐの画像を読み取る読取位置が設けられ、スキャン部１４が設けられている。
スキャン部１４は、搬送経路１３０を挟む両側に設けられた第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとからなる。このスキャン部１４は、搬送中の用紙Ｐに光を照射可能な光源１４１と、主走査方向（Ｘ方向）に延びるイメージセンサー１４２とにより構成される。用紙Ｐの表面を読み取る通常読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａが読取動作を行い、用紙Ｐの表裏面を読み取る両面読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとが共に読取動作を行う。第一スキャン部１４Ａ及び第二スキャン部１４Ｂを構成する光源１４１及びイメージセンサー１４２は、制御部１６に接続され、制御部１６の制御によって、用紙Ｐの画像を読み取るスキャン処理を実施する。
図２に示すように、搬送経路１３０の第一搬送ローラー対１３３と、第二搬送ローラー対１３４との間には、用紙Ｐの画像を読み取る読取位置が設けられ、スキャン部１４が設けられている。
スキャン部１４は、搬送経路１３０を挟む両側に設けられた第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとからなる。このスキャン部１４は、搬送中の用紙Ｐに光を照射可能な光源１４１と、主走査方向（Ｘ方向）に延びるイメージセンサー１４２とにより構成される。用紙Ｐの表面を読み取る通常読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａが読取動作を行い、用紙Ｐの表裏面を読み取る両面読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとが共に読取動作を行う。第一スキャン部１４Ａ及び第二スキャン部１４Ｂを構成する光源１４１及びイメージセンサー１４２は、制御部１６に接続され、制御部１６の制御によって、用紙Ｐの画像を読み取るスキャン処理を実施する。
［超音波センサー１５の構成］
超音波センサー１５は、搬送経路１３０において、第二給送ローラー対１３２と第一搬送ローラー対１３３との間の位置に設けられている。この超音波センサー１５は、重送センサーであり、搬送部１３により搬送される用紙Ｐの重送を検出する。
超音波センサー１５は、搬送経路１３０において、第二給送ローラー対１３２と第一搬送ローラー対１３３との間の位置に設けられている。この超音波センサー１５は、重送センサーであり、搬送部１３により搬送される用紙Ｐの重送を検出する。
図３は、超音波センサー１５の概略構成を示す断面図である。なお、図３では、超音波センサー１５を、Ｙ方向から見た際の断面図を示す。
超音波センサー１５は、一対の超音波素子を備えて構成される。一対の超音波素子の一方は、送信部１５１であり、超音波を送信する。一対の超音波素子の他方は受信部１５２であり、超音波を受信する。
これらの送信部１５１及び受信部１５２は、図３に示すように、センサー中心軸１５Ｃ（第一軸）の軸上で互いに対向し、用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０を挟んで配置されている。
この超音波センサー１５では、搬送部１３により搬送経路１３０に沿って搬送される用紙Ｐに対して送信部１５１から超音波を送信する。送信部１５１から送信された超音波は、用紙Ｐに入力され、用紙Ｐを透過した超音波が受信部１５２で受信される。受信部１５２で超音波が受信されると、受信部１５２から受信した超音波の音圧に応じた受信信号が出力され、この受信信号の信号強度に基づいて用紙Ｐの重送が検出される。
超音波センサー１５は、一対の超音波素子を備えて構成される。一対の超音波素子の一方は、送信部１５１であり、超音波を送信する。一対の超音波素子の他方は受信部１５２であり、超音波を受信する。
これらの送信部１５１及び受信部１５２は、図３に示すように、センサー中心軸１５Ｃ（第一軸）の軸上で互いに対向し、用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０を挟んで配置されている。
この超音波センサー１５では、搬送部１３により搬送経路１３０に沿って搬送される用紙Ｐに対して送信部１５１から超音波を送信する。送信部１５１から送信された超音波は、用紙Ｐに入力され、用紙Ｐを透過した超音波が受信部１５２で受信される。受信部１５２で超音波が受信されると、受信部１５２から受信した超音波の音圧に応じた受信信号が出力され、この受信信号の信号強度に基づいて用紙Ｐの重送が検出される。
図３に示すように、センサー中心軸１５Ｃは、送信部１５１の中心と受信部１５２の中心とを通る軸であり、超音波の送受信方向となる。本実施形態では、センサー中心軸１５Ｃは、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐの表面の法線に対して、第一角度θで傾斜する。
センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの表面の法線方向と一致する場合、送信部１５１から送信された超音波が、用紙Ｐと送信部１５１との間で多重反射する虞がある。また、用紙Ｐを通過した超音波が受信部１５２と用紙Ｐとの間で多重反射する虞がある。この場合、受信部１５２では、送信部１５１から用紙Ｐを通過して受信部１５２で受信される超音波に加えて、用紙Ｐと送信部１５１との間で多重反射された超音波と、受信部１５２と用紙Ｐとの間で多重反射された超音波と、が受信部１５２で受信されることになり、正確な重送検出ができない。
これに対して、センサー中心軸１５Ｃを用紙Ｐの表面の法線に対して傾斜させることで、多重反射された超音波等の不要な超音波成分の受信を低減でき、精度の高い重送検出が可能となる。
センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの表面の法線方向と一致する場合、送信部１５１から送信された超音波が、用紙Ｐと送信部１５１との間で多重反射する虞がある。また、用紙Ｐを通過した超音波が受信部１５２と用紙Ｐとの間で多重反射する虞がある。この場合、受信部１５２では、送信部１５１から用紙Ｐを通過して受信部１５２で受信される超音波に加えて、用紙Ｐと送信部１５１との間で多重反射された超音波と、受信部１５２と用紙Ｐとの間で多重反射された超音波と、が受信部１５２で受信されることになり、正確な重送検出ができない。
これに対して、センサー中心軸１５Ｃを用紙Ｐの表面の法線に対して傾斜させることで、多重反射された超音波等の不要な超音波成分の受信を低減でき、精度の高い重送検出が可能となる。
また、送信部１５１及び受信部１５２のそれぞれには、シールド部１５３、及び保護部材１５４が設けられている。シールド部１５３及び保護部材１５４は、超音波素子である送信部１５１及び受信部１５２を保護する部材である。シールド部１５３及び保護部材１５４の詳細な説明は後述する。
［送信部１５１及び受信部１５２の構成］
送信部１５１は、送信台座部１５１Ａと、送信本体部１５１Ｂと、を備え、送信回路基板３１に取り付けられている。送信回路基板３１は、装置本体１１内において、搬送経路１３０に対して平行となるように固定されている。
送信台座部１５１Ａは、基端側端面１５１Ａ１（第四面）が、送信回路基板３１に固定され、基端側端面１５１Ａ１とは反対側の先端側端面１５１Ａ２（第三面）が、基端側端面１５１Ａ１に対して第一角度θで傾斜する。そして、先端側端面１５１Ａ２に送信本体部１５１Ｂが固定されることで、送信部１５１の超音波の送信面１５１Ｃがセンサー中心軸１５Ｃに対して直交する角度で固定される。ここで、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃは、超音波が送信される第一面に相当し、送信本体部１５１Ｂの送信台座部１５１Ａに固定される側の面（送信側固定面１５１Ｂ１）は、第一面とは反対側の第二面に相当する。送信本体部１５１Ｂの送信側固定面１５１Ｂ１は、第三面である先端側端面１５１Ａ２に接着剤や両面テープ等によって接合される。
送信本体部１５１Ｂは、センサー中心軸１５Ｃに沿って超音波を送信する超音波素子である。送信本体部１５１Ｂの詳細な構成について後述する。
送信部１５１は、送信台座部１５１Ａと、送信本体部１５１Ｂと、を備え、送信回路基板３１に取り付けられている。送信回路基板３１は、装置本体１１内において、搬送経路１３０に対して平行となるように固定されている。
送信台座部１５１Ａは、基端側端面１５１Ａ１（第四面）が、送信回路基板３１に固定され、基端側端面１５１Ａ１とは反対側の先端側端面１５１Ａ２（第三面）が、基端側端面１５１Ａ１に対して第一角度θで傾斜する。そして、先端側端面１５１Ａ２に送信本体部１５１Ｂが固定されることで、送信部１５１の超音波の送信面１５１Ｃがセンサー中心軸１５Ｃに対して直交する角度で固定される。ここで、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃは、超音波が送信される第一面に相当し、送信本体部１５１Ｂの送信台座部１５１Ａに固定される側の面（送信側固定面１５１Ｂ１）は、第一面とは反対側の第二面に相当する。送信本体部１５１Ｂの送信側固定面１５１Ｂ１は、第三面である先端側端面１５１Ａ２に接着剤や両面テープ等によって接合される。
送信本体部１５１Ｂは、センサー中心軸１５Ｃに沿って超音波を送信する超音波素子である。送信本体部１５１Ｂの詳細な構成について後述する。
受信部１５２は、送信部１５１と略同様の構成を有する。すなわち、受信部１５２は、受信台座部１５２Ａと、受信本体部１５２Ｂと、を備え、受信回路基板３２に固定される。受信回路基板３２は、装置本体１１内において、搬送経路１３０に対して平行に固定されている。
受信台座部１５２Ａは、基端側端面１５２Ａ１が、受信回路基板３２に固定され、基端側端面１５２Ａ１とは反対側の先端側端面１５２Ａ２が、基端側端面１５２Ａ１に対して第一角度θで傾斜する。そして先端側端面１５２Ａ２に受信本体部１５２Ｂが固定されることで、受信部１５２の超音波の受信面１５２Ｃがセンサー中心軸１５Ｃに対して直交する角度で固定される。ここで、受信本体部１５２Ｂの受信面１５２Ｃは、超音波が受信される第一面に相当し、受信本体部１５２Ｂの受信台座部１５２Ａに固定される側の面（受信側固定面１５２Ｂ１）は、第一面とは反対側の第二面に相当する。受信本体部１５２Ｂの受信側固定面１５２Ｂ１は、第三面である先端側端面１５２Ａ２に接着剤や両面テープ等によって接合される。
受信本体部１５２Ｂは、センサー中心軸１５Ｃに沿って入力された超音波を受信する超音波素子である。
受信台座部１５２Ａは、基端側端面１５２Ａ１が、受信回路基板３２に固定され、基端側端面１５２Ａ１とは反対側の先端側端面１５２Ａ２が、基端側端面１５２Ａ１に対して第一角度θで傾斜する。そして先端側端面１５２Ａ２に受信本体部１５２Ｂが固定されることで、受信部１５２の超音波の受信面１５２Ｃがセンサー中心軸１５Ｃに対して直交する角度で固定される。ここで、受信本体部１５２Ｂの受信面１５２Ｃは、超音波が受信される第一面に相当し、受信本体部１５２Ｂの受信台座部１５２Ａに固定される側の面（受信側固定面１５２Ｂ１）は、第一面とは反対側の第二面に相当する。受信本体部１５２Ｂの受信側固定面１５２Ｂ１は、第三面である先端側端面１５２Ａ２に接着剤や両面テープ等によって接合される。
受信本体部１５２Ｂは、センサー中心軸１５Ｃに沿って入力された超音波を受信する超音波素子である。
なお、本実施形態では、送信回路基板３１及び受信回路基板３２がそれぞれ独立して設けられる例を示すが、これに限定されず、送信回路基板３１及び受信回路基板３２が１つの基板に一体的に設けられる構成としてもよい。また、送信回路基板３１及び受信回路基板３２の少なくとも一方を複数の基板により構成してもよい。
［送信本体部１５１Ｂの詳細構成］
次に、送信本体部１５１Ｂの構成をより具体的に説明する。なお、受信本体部１５２Ｂは、送信本体部１５１Ｂと同様の構成を有する。したがって、受信本体部１５２Ｂの詳細な構成については省略する。
次に、送信本体部１５１Ｂの構成をより具体的に説明する。なお、受信本体部１５２Ｂは、送信本体部１５１Ｂと同様の構成を有する。したがって、受信本体部１５２Ｂの詳細な構成については省略する。
図４は、送信本体部１５１Ｂの一部の断面図である。
送信本体部１５１Ｂは、図４に示すように、素子基板２１と、圧電素子２２と、を備えて構成されている。
素子基板２１は、基板本体部２１１と、基板本体部２１１の一面側に設けられる振動板２１２と、を備える。ここで、以降の説明にあたり、素子基板２１の基板厚み方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、超音波を送信する方向であり、センサー中心軸１５Ｃと平行となる。
基板本体部２１１は、振動板２１２を支持する基板であり、Ｓｉ等の半導体基板で構成される。基板本体部２１１には、Ｚ方向に沿って基板本体部２１１を貫通する開口部２１１Ａが設けられている。
送信本体部１５１Ｂは、図４に示すように、素子基板２１と、圧電素子２２と、を備えて構成されている。
素子基板２１は、基板本体部２１１と、基板本体部２１１の一面側に設けられる振動板２１２と、を備える。ここで、以降の説明にあたり、素子基板２１の基板厚み方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、超音波を送信する方向であり、センサー中心軸１５Ｃと平行となる。
基板本体部２１１は、振動板２１２を支持する基板であり、Ｓｉ等の半導体基板で構成される。基板本体部２１１には、Ｚ方向に沿って基板本体部２１１を貫通する開口部２１１Ａが設けられている。
振動板２１２は、ＳｉＯ２や、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２の積層体等より構成され、基板本体部２１１の−Ｚ側に設けられる。この振動板２１２は、開口部２１１Ａを構成する基板本体部２１１の隔壁２１１Ｂにより支持され、開口部２１１Ａの−Ｚ側を閉塞する。振動板２１２のうち、Ｚ方向から見た際に開口部２１１Ａと重なる部分は、振動部２１２Ａを構成する。
圧電素子２２は、振動板２１２上で、かつ、Ｚ方向から見た際に、各振動部２１２Ａと重なる位置に設けられている。この圧電素子２２は、図４に示すように、振動板２１２上に第一電極２２１、圧電膜２２２、及び第二電極２２３が順に積層されることにより構成されている。
ここで、１つの振動部２１２Ａと、当該振動部２１２Ａ上に設けられた圧電素子２２とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。図示は省略するが、本実施形態では、このような超音波トランスデューサーＴｒが、２次元アレイ構造に配置されることで、送信本体部１５１Ｂが構成されている。
送信本体部１５１Ｂは、各超音波トランスデューサーＴｒの第一電極２２１及び第二電極２２３間に所定周波数のパルス波電圧が印加されることで、圧電膜２２２が伸縮する。これにより、振動部２１２Ａが開口部２１１Ａの開口幅等に応じた周波数で振動し、振動部２１２Ａからセンサー中心軸１５Ｃに沿って＋Ｚ側に向かって超音波が送信される。つまり、素子基板２１の＋Ｚ側の面が送信部１５１の超音波の送信面１５１Ｃとなる。
受信本体部１５２Ｂは、上述したように、送信本体部１５１Ｂと同様の構成を有し、図４に示す送信本体部１５１Ｂを上下逆転させた構成となる。つまり、受信本体部１５２Ｂでは、基板本体部２１１の＋Ｚ側に振動板２１２が配置され、振動板２１２の＋Ｚ側に圧電素子２２が配置される。したがって、受信本体部１５２Ｂでは、素子基板２１の振動板２１２が設けられていない−Ｚ側の面が受信面１５２Ｃとなり、−Ｚ側から＋Ｚ側に向かって入力される超音波を受信する。この受信本体部１５２Ｂは、センサー中心軸１５Ｃに沿って、開口部２１１Ａから超音波が入力されると、振動部２１２Ａが振動する。これにより、圧電膜２２２の第一電極２２１側と第二電極２２３側とで電位差が発生し、当該電位差に応じた受信信号が受信本体部１５２Ｂから出力される。
［シールド部１５３及び保護部材１５４の構成］
シールド部１５３は、図３に示すように、送信部１５１及び受信部１５２のそれぞれに対して設けられている。このシールド部１５３は、金属等の導電性部材により構成され、送信本体部１５１Ｂ及び受信本体部１５２Ｂを静電気や電磁波から防護する。
このシールド部１５３は、センサー中心軸１５Ｃを中心軸とした略筒状のシールド壁１５３Ａを有し、基端側が回路基板に固定されて、搬送経路１３０側に向かって延出する。
つまり、送信部１５１側に設けられるシールド部１５３は、基端側が送信回路基板３１に固定され、センサー中心軸１５Ｃを中心軸として搬送経路１３０側（用紙Ｐ側）に向かって延出する。よって、送信台座部１５１Ａ及び送信本体部１５１Ｂは、シールド部１５３の筒状のシールド壁１５３Ａの筒内周面に囲われて配置される。
同様に、受信部１５２側に設けられるシールド部１５３は、基端側が受信回路基板３２に固定され、センサー中心軸１５Ｃを中心軸として搬送経路１３０側（用紙Ｐ側）に向かって延出する。よって、受信台座部１５２Ａ及び受信本体部１５２Ｂは、シールド部１５３の筒状のシールド壁１５３Ａの筒内周面に囲われて配置される。
シールド部１５３は、図３に示すように、送信部１５１及び受信部１５２のそれぞれに対して設けられている。このシールド部１５３は、金属等の導電性部材により構成され、送信本体部１５１Ｂ及び受信本体部１５２Ｂを静電気や電磁波から防護する。
このシールド部１５３は、センサー中心軸１５Ｃを中心軸とした略筒状のシールド壁１５３Ａを有し、基端側が回路基板に固定されて、搬送経路１３０側に向かって延出する。
つまり、送信部１５１側に設けられるシールド部１５３は、基端側が送信回路基板３１に固定され、センサー中心軸１５Ｃを中心軸として搬送経路１３０側（用紙Ｐ側）に向かって延出する。よって、送信台座部１５１Ａ及び送信本体部１５１Ｂは、シールド部１５３の筒状のシールド壁１５３Ａの筒内周面に囲われて配置される。
同様に、受信部１５２側に設けられるシールド部１５３は、基端側が受信回路基板３２に固定され、センサー中心軸１５Ｃを中心軸として搬送経路１３０側（用紙Ｐ側）に向かって延出する。よって、受信台座部１５２Ａ及び受信本体部１５２Ｂは、シールド部１５３の筒状のシールド壁１５３Ａの筒内周面に囲われて配置される。
また、シールド部１５３は、シールド壁１５３Ａの搬送経路１３０側の端部に、シールド壁１５３Ａからセンサー中心軸１５Ｃ側に突出する突出部１５３Ｂを有する。この突出部１５３Ｂには、センサー中心軸１５Ｃと交差する位置に、超音波を通過させる通過孔１５３Ｃが設けられている。つまり、送信部１５１側のシールド部１５３は、送信台座部１５１Ａ及び送信本体部１５１Ｂを囲う位置から用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０に近接する側まで延出し、延出先端部に送信本体部１５１Ｂから送信された超音波が通過する通過孔１５３Ｃを有する。また、受信部１５２側のシールド部１５３は、受信台座部１５２Ａ及び受信本体部１５２Ｂを囲う位置から用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０に近接する側まで延出し、延出先端部に受信本体部１５２Ｂで受信させる超音波が通過する通過孔１５３Ｃを有する。
本実施形態では、この突出部１５３Ｂは、図３に示すように、搬送経路１３０と平行な板状に構成されている。つまり、突出部１５３Ｂの法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。
そして、シールド部１５３の突出部１５３Ｂには、通過孔１５３Ｃを覆うように、保護部材１５４が設けられている。
本実施形態では、この突出部１５３Ｂは、図３に示すように、搬送経路１３０と平行な板状に構成されている。つまり、突出部１５３Ｂの法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。
そして、シールド部１５３の突出部１５３Ｂには、通過孔１５３Ｃを覆うように、保護部材１５４が設けられている。
図５は、本実施形態の保護部材１５４の概略構成を示す図である。図５において、Ｘｍ方向（第一方向）、及びＹｍ方向（第二方向）はセンサー中心軸１５Ｃに対して交差する方向であり、ＸｍＹｍ平面の法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。なお、以降の説明にあたり、ＸｍＹｍ平面の法線を保護部材１５４の法線と称する場合がある。
保護部材１５４は、Ｘｍ方向を線方向とする線材１５４ＡがＹｍ方向に沿って複数配置され、Ｙｍ方向を線方向とする線材１５４ＡがＸｍ方向に沿って複数配置されることで、メッシュ状に構成されたフィルターである。なお、図５では、Ｘｍ方向とＹｍ方向とが９０°で交差する例を示すが、これに限定されず、Ｘｍ方向及びＹｍ方向の為す角は９０°以外の角度であってもよい。
線材１５４Ａの材質としては、銅、鉄、真鍮、ＳＵＳ等の金属素材や合金素材、ナイロンやポリエステル等の合成樹脂等を用いることができる。特に、導電性を有する素材を用いることが好ましく、この場合、静電気や電磁波に対する耐性が得られる。
保護部材１５４は、Ｘｍ方向を線方向とする線材１５４ＡがＹｍ方向に沿って複数配置され、Ｙｍ方向を線方向とする線材１５４ＡがＸｍ方向に沿って複数配置されることで、メッシュ状に構成されたフィルターである。なお、図５では、Ｘｍ方向とＹｍ方向とが９０°で交差する例を示すが、これに限定されず、Ｘｍ方向及びＹｍ方向の為す角は９０°以外の角度であってもよい。
線材１５４Ａの材質としては、銅、鉄、真鍮、ＳＵＳ等の金属素材や合金素材、ナイロンやポリエステル等の合成樹脂等を用いることができる。特に、導電性を有する素材を用いることが好ましく、この場合、静電気や電磁波に対する耐性が得られる。
また、線材１５４Ａの線径Ｗ１は、超音波の波長未満とすることが好ましい。これにより、超音波が保護部材１５４の線材１５４Ａによって乱反射する不都合が抑制される。
このような保護部材１５４では、Ｘｍ方向に隣り合う一対の線材１５４Ａと、Ｙｍ方向に隣り合う一対の線材１５４Ａとに囲われる空隙１５４Ｂが構成される。なお、空隙１５４Ｂは、センサー中心軸１５Ｃに沿って進む超音波を、送信部１５１側から受信部１５２側に通過させる孔部に相当する。本実施形態では、送信面１５１Ｃや受信面１５２Ｃへの紙粉等の異物の付着や堆積を抑制するため、空隙１５４Ｂの幅、つまり、隣り合う線材１５４Ａ間の距離（開き目Ｗ２）を、１ｍｍ以下にすることが好ましい。
また、線材１５４Ａの中心軸間の距離をピッチＷ３とし、空隙率Ｓを下記（１）により定義する。
Ｓ＝１００×（Ｗ２／Ｗ３）２ …（１）
本実施形態において、空隙率Ｓは、２０％以上であることが好ましい。
超音波センサー１５により、用紙Ｐの重送を検出する場合、用紙Ｐを透過した超音波が受信本体部１５２Ｂで検出されたか否かを判定する。つまり、送信本体部１５１Ｂから送信された超音波が、送信部１５１の保護部材１５４、用紙Ｐ、受信部１５２の保護部材１５４を透過して受信本体部１５２Ｂに入力される必要がある。この場合、受信本体部１５２Ｂで受信される超音波の音圧低下を抑制するため、各保護部材１５４の音響透過率を５０％以上とすることが好ましい。
ここで、空隙率Ｓが２０％未満となる場合、音響透過率が５０％未満となる。このため、搬送経路１３０に用紙Ｐが重送されていない場合であっても、受信本体部１５２Ｂで受信される超音波の音圧が低くなり、受信信号が小さくなる。この場合、受信信号とノイズとの区別が困難となり、精度よく重送を検出できない。
これに対して、空隙率Ｓが２０％以上の場合、音響透過率が５０％以上となり、２つの保護部材１５４に超音波を透過させた場合でも、音圧の過剰な低下を抑制でき、超音波センサー１５による重送検出を実施することが可能となる。
Ｓ＝１００×（Ｗ２／Ｗ３）２ …（１）
本実施形態において、空隙率Ｓは、２０％以上であることが好ましい。
超音波センサー１５により、用紙Ｐの重送を検出する場合、用紙Ｐを透過した超音波が受信本体部１５２Ｂで検出されたか否かを判定する。つまり、送信本体部１５１Ｂから送信された超音波が、送信部１５１の保護部材１５４、用紙Ｐ、受信部１５２の保護部材１５４を透過して受信本体部１５２Ｂに入力される必要がある。この場合、受信本体部１５２Ｂで受信される超音波の音圧低下を抑制するため、各保護部材１５４の音響透過率を５０％以上とすることが好ましい。
ここで、空隙率Ｓが２０％未満となる場合、音響透過率が５０％未満となる。このため、搬送経路１３０に用紙Ｐが重送されていない場合であっても、受信本体部１５２Ｂで受信される超音波の音圧が低くなり、受信信号が小さくなる。この場合、受信信号とノイズとの区別が困難となり、精度よく重送を検出できない。
これに対して、空隙率Ｓが２０％以上の場合、音響透過率が５０％以上となり、２つの保護部材１５４に超音波を透過させた場合でも、音圧の過剰な低下を抑制でき、超音波センサー１５による重送検出を実施することが可能となる。
そして、本実施形態では、上記のような保護部材１５４が、シールド部１５３の通過孔１５３Ｃを覆うように設けられている。保護部材１５４は、シールド部１５３の突出部１５３Ｂの超音波素子側の面に接着剤等により接着固定される。つまり、用紙Ｐが超音波センサー１５の位置まで搬送された場合には、送信部１５１と用紙Ｐとの間、及び受信部１５２と用紙Ｐとの間に、保護部材１５４が配置される。
上述したように、シールド部１５３の突出部１５３Ｂは、その法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。したがって、突出部１５３Ｂに固定される保護部材１５４の法線、つまり、ＸｍＹｍ平面の法線も、センサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。
上述したように、シールド部１５３の突出部１５３Ｂは、その法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。したがって、突出部１５３Ｂに固定される保護部材１５４の法線、つまり、ＸｍＹｍ平面の法線も、センサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜する。
［超音波の多重反射抑制構成］
図６は、センサー中心軸１５Ｃに対する保護部材１５４の法線の角度が異なる複数のパターンにおいて、センサー中心軸１５Ｃ上での送信部１５１の送信面１５１Ｃから保護部材１５４までの距離Ｌ１を変化させた際の受信信号の電圧値の変化を示す図である。図６では、保護部材１５４の法線とセンサー中心軸１５Ｃとの為す角度を０°、１０°、及び２０°の３パターンに変化させ、それぞれの場合において、送信面１５１Ｃから保護部材１５４までの距離Ｌ１を３ｍｍから１０ｍｍの間で変化させた際の受信本体部１５２Ｂから出力される受信信号の受信電圧を示している。
図６において、信号Ａ１は、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとが平行となる場合の受信信号である。信号Ａ２は、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとの為す第一角度θが１０°である場合の受信信号である。信号Ａ３は、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとの為す第一角度θが２０°である場合の受信信号である。
なお、信号Ａ２の見易さを考慮し、距離Ｌ１を３ｍｍ〜５ｍｍに変化させた際の信号Ａ３の表示を省略しているが、５ｍｍ以降と同様の波形が得られている。
図６は、センサー中心軸１５Ｃに対する保護部材１５４の法線の角度が異なる複数のパターンにおいて、センサー中心軸１５Ｃ上での送信部１５１の送信面１５１Ｃから保護部材１５４までの距離Ｌ１を変化させた際の受信信号の電圧値の変化を示す図である。図６では、保護部材１５４の法線とセンサー中心軸１５Ｃとの為す角度を０°、１０°、及び２０°の３パターンに変化させ、それぞれの場合において、送信面１５１Ｃから保護部材１５４までの距離Ｌ１を３ｍｍから１０ｍｍの間で変化させた際の受信本体部１５２Ｂから出力される受信信号の受信電圧を示している。
図６において、信号Ａ１は、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとが平行となる場合の受信信号である。信号Ａ２は、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとの為す第一角度θが１０°である場合の受信信号である。信号Ａ３は、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとの為す第一角度θが２０°である場合の受信信号である。
なお、信号Ａ２の見易さを考慮し、距離Ｌ１を３ｍｍ〜５ｍｍに変化させた際の信号Ａ３の表示を省略しているが、５ｍｍ以降と同様の波形が得られている。
保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとが平行となる場合、図６の信号Ａ１に示すように、送信面１５１Ｃから保護部材１５４までの距離Ｌ１を変動させると、受信信号の電圧値（受信電圧）が大きく変動する。つまり、送信面１５１Ｃから保護部材１５４までの距離Ｌ１と、超音波の波長λとの関係が、Ｌ１＝ｍ×λ／２となる場合（但しｍは整数）、多重反射成分による超音波が互いに強め合う。また、距離Ｌ１と、超音波の波長λとの関係が、Ｌ１＝｛（２ｍ＋１）／４｝×λとなる場合、多重反射成分による超音波が互いに弱め合う。
このように、距離Ｌ１を変動させた際に、受信信号の電圧値のばらつきが大きくなる場合、超音波の多重反射成分が受信部１５２で受信されていることを意味する。このような場合、多重反射された超音波によるノイズ成分が受信信号に含まれることになり、受信信号に基づいて重送を検出する場合に、検出精度が低下する。
このように、距離Ｌ１を変動させた際に、受信信号の電圧値のばらつきが大きくなる場合、超音波の多重反射成分が受信部１５２で受信されていることを意味する。このような場合、多重反射された超音波によるノイズ成分が受信信号に含まれることになり、受信信号に基づいて重送を検出する場合に、検出精度が低下する。
これに対して、信号Ａ２や信号Ａ３のように、第一角度θを１０°以上とすることで、距離Ｌ１を変動させた際の受信信号のばらつきが小さくなる。これは、受信部１５２で受信される超音波の多重反射成分が減少していることを意味する。つまり、第一角度θを大きくすることで、多重反射成分によるノイズを抑制でき、受信信号に基づいて重送を検出する場合に、検出精度の向上を図ることができる。
図７は、保護部材１５４をセンサー中心軸１５Ｃに対して垂直に配置し、搬送経路１３０に用紙Ｐを配置していない時に、送信部１５１から超音波を出力させた際の受信部１５２からの受信信号の波形を示す図である。
図７において、信号Ｄ１は、どの部材にも反射されずに受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ２は、送信部１５１から送信された超音波のうち、送信部１５１側の保護部材１５４で反射され、送信部１５１で反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ３は、送信部１５１から送信された超音波のうち、受信部１５２で反射され、受信部１５２側の保護部材１５４で再反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ４は、送信部１５１から送信された超音波のうち、受信部１５２で反射され、送信部１５１側の保護部材１５４で反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ５は、送信部１５１から送信された超音波のうち、受信部１５２で反射され、送信部１５１で再反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
図７において、信号Ｄ１は、どの部材にも反射されずに受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ２は、送信部１５１から送信された超音波のうち、送信部１５１側の保護部材１５４で反射され、送信部１５１で反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ３は、送信部１５１から送信された超音波のうち、受信部１５２で反射され、受信部１５２側の保護部材１５４で再反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ４は、送信部１５１から送信された超音波のうち、受信部１５２で反射され、送信部１５１側の保護部材１５４で反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
信号Ｄ５は、送信部１５１から送信された超音波のうち、受信部１５２で反射され、送信部１５１で再反射された後、受信本体部１５２Ｂに入力された超音波に基づく受信信号である。
図８は、保護部材１５４の法線とセンサー中心軸１５Ｃとの第一角度θを変化させた際の、図７の信号Ｄ２の変化を、Ｌ１＝１０ｍｍ、３０ｍｍとした場合の２つの例で示した図である。図８に示すように、保護部材１５４の法線と、センサー中心軸１５Ｃとの為す第一角度θを大きくすると、受信信号の電圧値が小さくなる。
多重反射に基づいた受信信号による重送検知精度の低下を抑制するためには、少なくとも、受信信号の電圧値が、第一角度θを０°とした場合の受信電圧の半値以下となるように、保護部材１５４の傾斜角度を設定することが好ましい。
この場合、図８に示すように、第一角度θを５°以上とすることで、距離Ｌ１によらず、受信信号の電圧値を、θ＝０°とした場合の受信信号の半値以下とすることができ、保護部材１５４と送信本体部１５１Ｂとの間での多重反射を抑制することが可能となる。
この関係は、受信部１５２でも成立する。したがって、受信部１５２においても第一角度θを５°以上とすることで、保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの間での多重反射を抑制することが可能となる。
この場合、図８に示すように、第一角度θを５°以上とすることで、距離Ｌ１によらず、受信信号の電圧値を、θ＝０°とした場合の受信信号の半値以下とすることができ、保護部材１５４と送信本体部１５１Ｂとの間での多重反射を抑制することが可能となる。
この関係は、受信部１５２でも成立する。したがって、受信部１５２においても第一角度θを５°以上とすることで、保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの間での多重反射を抑制することが可能となる。
なお、上述した多重反射成分による超音波の強め合い又は弱め合いを合わせて考慮すると、送信部１５１及び受信部１５２において第一角度θをそれぞれ１０°以上とすることがより好ましい。
図９は、保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの位置関係を示す図である。
センサー中心軸１５Ｃ上での保護部材１５４と受信面１５２Ｃとの距離をＬ２とする。センサー中心軸１５Ｃに沿って受信本体部１５２Ｂに入力された超音波が、受信面１５２Ｃで反射され、受信部１５２側の保護部材１５４で再反射された場合、当該再反射された超音波は、受信面１５２Ｃと同一平面内において、センサー中心軸１５Ｃから距離Ｌｄ＝Ｌ２・ｔａｎ（２θ）だけ離れた位置に入力される。
図９は、保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの位置関係を示す図である。
センサー中心軸１５Ｃ上での保護部材１５４と受信面１５２Ｃとの距離をＬ２とする。センサー中心軸１５Ｃに沿って受信本体部１５２Ｂに入力された超音波が、受信面１５２Ｃで反射され、受信部１５２側の保護部材１５４で再反射された場合、当該再反射された超音波は、受信面１５２Ｃと同一平面内において、センサー中心軸１５Ｃから距離Ｌｄ＝Ｌ２・ｔａｎ（２θ）だけ離れた位置に入力される。
図９に示すように、センサー中心軸１５Ｃを含む平面内での、受信面１５２Ｃの幅をＷＡとした場合、ＷＡ／２＜Ｌｄとなる受信本体部１５２Ｂが設けられることが好ましい。つまり、受信面１５２Ｃの幅ＷＡは、ＷＡ＜２Ｌ２・ｔａｎ（２θ）を満たすことが好ましい。これにより、保護部材１５４で再反射された超音波が受信本体部１５２Ｂで受信される不都合をより抑制することができる。
より好ましくは、受信面１５２Ｃの幅ＷＡは、ＷＡ＜Ｌｄを満たすことが好ましい。つまり、受信面１５２Ｃの幅ＷＡが、ＷＡ＜Ｌ２・ｔａｎ（２θ）となることがより好ましい。この場合、受信面１５２Ｃへの超音波の入力位置によらず、受信面１５２Ｃで反射された超音波が、保護部材１５４で再反射されて受信面１５２Ｃに再び入射する不都合を抑制できる。
この関係は、送信本体部１５１Ｂでも成立する。したがって、送信面１５１Ｃの幅をＷＢとした場合、ＷＢ＜２Ｌ１・ｔａｎ（２θ）となる送信本体部１５１Ｂが設けられていることが好ましく、より好ましくはＷＢ＜Ｌ１・ｔａｎ（２θ）を満たすことが好ましい。
より好ましくは、受信面１５２Ｃの幅ＷＡは、ＷＡ＜Ｌｄを満たすことが好ましい。つまり、受信面１５２Ｃの幅ＷＡが、ＷＡ＜Ｌ２・ｔａｎ（２θ）となることがより好ましい。この場合、受信面１５２Ｃへの超音波の入力位置によらず、受信面１５２Ｃで反射された超音波が、保護部材１５４で再反射されて受信面１５２Ｃに再び入射する不都合を抑制できる。
この関係は、送信本体部１５１Ｂでも成立する。したがって、送信面１５１Ｃの幅をＷＢとした場合、ＷＢ＜２Ｌ１・ｔａｎ（２θ）となる送信本体部１５１Ｂが設けられていることが好ましく、より好ましくはＷＢ＜Ｌ１・ｔａｎ（２θ）を満たすことが好ましい。
また、送信本体部１５１Ｂから超音波を送信すると、送信面１５１Ｃから受信部１５２に向かう方向に加え、送信面１５１Ｃとは反対側の送信側固定面１５１Ｂ１から送信台座部１５１Ａ側に向かってもセンサー中心軸１５Ｃに沿って超音波が送信される。
ここで、送信台座部１５１Ａの基端側端面１５１Ａ１の法線が、センサー中心軸１５Ｃと一致している場合、基端側端面１５１Ａ１と送信本体部１５１Ｂとの間で超音波が多重反射される。このため、多重反射された超音波が、送信面１５１Ｃから受信部１５２に向かう超音波に重畳され、送信超音波の音圧が変動し、超音波センサー１５による重送検知精度が低下してしまう。
ここで、送信台座部１５１Ａの基端側端面１５１Ａ１の法線が、センサー中心軸１５Ｃと一致している場合、基端側端面１５１Ａ１と送信本体部１５１Ｂとの間で超音波が多重反射される。このため、多重反射された超音波が、送信面１５１Ｃから受信部１５２に向かう超音波に重畳され、送信超音波の音圧が変動し、超音波センサー１５による重送検知精度が低下してしまう。
これに対して、本実施形態では、図３に示すように、送信台座部１５１Ａの基端側端面１５１Ａ１は、先端側端面１５１Ａ２に対して傾斜している。つまり、基端側端面１５１Ａ１の法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜している。
これにより、送信本体部１５１Ｂからセンサー中心軸１５Ｃに沿って送信台座部１５１Ａ側に送信された超音波は、基端側端面１５１Ａ１によって、センサー中心軸１５Ｃとは異なる方向に反射され、上記のような多重反射が抑制される。
これにより、送信本体部１５１Ｂからセンサー中心軸１５Ｃに沿って送信台座部１５１Ａ側に送信された超音波は、基端側端面１５１Ａ１によって、センサー中心軸１５Ｃとは異なる方向に反射され、上記のような多重反射が抑制される。
ここで、センサー中心軸１５Ｃに対する基端側端面１５１Ａ１の法線の角度を変化させた際の受信信号の電圧を測定すると、図８と略同様の測定結果が得られる。つまり、センサー中心軸１５Ｃに対する基端側端面１５１Ａ１の法線の角度が±５°の範囲内の角度では、多重反射成分により受信信号が大きくなり、重送検知精度が不安定となる。
これに対して、センサー中心軸１５Ｃに対する基端側端面１５１Ａ１の法線の角度を５°以上とすることで、多重反射の影響が抑制され、１０°以上とすることで、多重反射の影響をより効果的に抑制することが可能となる。
これに対して、センサー中心軸１５Ｃに対する基端側端面１５１Ａ１の法線の角度を５°以上とすることで、多重反射の影響が抑制され、１０°以上とすることで、多重反射の影響をより効果的に抑制することが可能となる。
［超音波センサー１５の回路構成］
図１０は、イメージスキャナー１０の制御構成を示すブロック図である。
本実施形態では、超音波センサー１５の回路構成として、送信回路基板３１に、送信部１５１の駆動を制御する送信制御回路が設けられ、受信回路基板３２に受信部１５２の駆動を制御する受信処理回路が設けられる。なお、超音波センサー１５の回路構成としては、これに限定されるものではなく、上述したように、送信回路基板３１に、受信部１５２を制御する回路構成が一体に設けられていてもよく、受信回路基板３２に送信部１５１を制御する回路構成が一体に設けられていてもよい。その他、複数の回路基板により、これらの回路構成が構成されていてもよい。
図１０は、イメージスキャナー１０の制御構成を示すブロック図である。
本実施形態では、超音波センサー１５の回路構成として、送信回路基板３１に、送信部１５１の駆動を制御する送信制御回路が設けられ、受信回路基板３２に受信部１５２の駆動を制御する受信処理回路が設けられる。なお、超音波センサー１５の回路構成としては、これに限定されるものではなく、上述したように、送信回路基板３１に、受信部１５２を制御する回路構成が一体に設けられていてもよく、受信回路基板３２に送信部１５１を制御する回路構成が一体に設けられていてもよい。その他、複数の回路基板により、これらの回路構成が構成されていてもよい。
本実施形態では、図１０に示すように、送信回路基板３１には、送信回路３１１が設けられている。
送信回路３１１は、送信本体部１５１Ｂの各超音波トランスデューサーＴｒに電気的に接続されており、各超音波トランスデューサーＴｒを駆動させる駆動信号を生成する。
送信回路３１１は、送信本体部１５１Ｂの各超音波トランスデューサーＴｒに電気的に接続されており、各超音波トランスデューサーＴｒを駆動させる駆動信号を生成する。
また、受信回路基板３２は、受信信号を処理して制御部１６に出力する受信回路等が設けられている。受信回路としては、超音波の受信により入力される受信信号を処理する一般的な回路を用いることができる。図１０に示すように、受信回路は、バンドパスフィルター３２１、アンプ３２２、サンプルアンドホールド回路３２３、及びコンパレーター３２４等により構成することができる。受信本体部１５２Ｂから出力された受信信号は、バンドパスフィルター３２１に入力される。この受信信号は、バンドパスフィルター３２１でノイズ成分等が除去され、アンプ３２２で所定の信号強度以上となるように増幅され、サンプルアンドホールド回路３２３に入力される。サンプルアンドホールド回路３２３は、所定周波数で受信信号をサンプリングし、サンプリングされた受信信号は、コンパレーター３２４に入力される。コンパレーター３２４は、サンプリングされた受信信号のうち、信号強度が所定の閾値を超える受信信号を検出して制御部１６に入力する。
［制御部１６の構成］
制御部１６は、図１０に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部１６１と、メモリー等の記録回路により構成された記憶部１６２とを備える。
この制御部１６は、搬送部１３の搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５に接続され、これらの搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５の駆動を制御する。また、制御部１６は、インターフェイス部１７に接続され、パーソナルコンピューター等の外部機器５１から入力された各種のデータや信号を受信したり、イメージスキャナー１０が読み取った読取データを外部機器５１に出力したりする。
制御部１６は、図１０に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部１６１と、メモリー等の記録回路により構成された記憶部１６２とを備える。
この制御部１６は、搬送部１３の搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５に接続され、これらの搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５の駆動を制御する。また、制御部１６は、インターフェイス部１７に接続され、パーソナルコンピューター等の外部機器５１から入力された各種のデータや信号を受信したり、イメージスキャナー１０が読み取った読取データを外部機器５１に出力したりする。
記憶部１６２は、イメージスキャナー１０を制御するための各種データや、各種プログラムが記録されている。
演算部１６１は、記憶部１６２に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、図１０に示すように、搬送制御部１６１Ａ、読取制御部１６１Ｂ、及び重送判定部１６１Ｃ等として機能する。
演算部１６１は、記憶部１６２に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、図１０に示すように、搬送制御部１６１Ａ、読取制御部１６１Ｂ、及び重送判定部１６１Ｃ等として機能する。
搬送制御部１６１Ａは、搬送部１３の搬送モーター１３５を制御して、複数のローラー対１３１〜１３４を回転させることで、用紙サポート１２にセットされた用紙Ｐを１枚ずつ装置本体１１内へ給送する。さらに搬送制御部１６１Ａは、給送された用紙Ｐを搬送経路１３０に沿って搬送させる。
読取制御部１６１Ｂは、用紙Ｐの搬送中にスキャン部１４を制御し、用紙Ｐの画像を読み取らせる。
読取制御部１６１Ｂは、用紙Ｐの搬送中にスキャン部１４を制御し、用紙Ｐの画像を読み取らせる。
重送判定部１６１Ｃは、用紙Ｐの状態を検出する状態検出部であり、本実施形態では、超音波センサー１５を制御して、受信部１５２から入力された受信信号に基づいて、用紙Ｐの重送を判定する。
具体的には、受信信号の電圧値が所定の閾値より小さい場合に、用紙Ｐが重送されていると判定する。なお、重送判定部１６１Ｃに重送と判定された場合、搬送制御部１６１Ａは、用紙Ｐの搬送を停止する。
具体的には、受信信号の電圧値が所定の閾値より小さい場合に、用紙Ｐが重送されていると判定する。なお、重送判定部１６１Ｃに重送と判定された場合、搬送制御部１６１Ａは、用紙Ｐの搬送を停止する。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の超音波センサー１５は、センサー中心軸１５Ｃに沿って用紙Ｐに超音波を送信する送信処理を実施する送信部１５１と、センサー中心軸１５Ｃに沿って用紙Ｐから入力される超音波を受信する受信処理を実施する受信部１５２と、を備える。そして、本実施形態では、送信部１５１と用紙Ｐとの間、受信部１５２と用紙Ｐとの間にメッシュ状の保護部材１５４が設けられている。
このような構成では、保護部材１５４によって、紙粉等の異物の侵入を抑制でき、送信面１５１Ｃや受信面１５２Ｃへの異物の付着や堆積を抑制できる。このため、超音波センサー１５における超音波の送受信感度の低下を抑制できる。
また、イメージスキャナー１０では、高い送受信感度で超音波センサー１５での超音波送受信処理を行うことができるため、受信本体部１５２Ｂから出力される受信信号に基づいて、精度良く、用紙Ｐの重送検出を行うことができる。
本実施形態の超音波センサー１５は、センサー中心軸１５Ｃに沿って用紙Ｐに超音波を送信する送信処理を実施する送信部１５１と、センサー中心軸１５Ｃに沿って用紙Ｐから入力される超音波を受信する受信処理を実施する受信部１５２と、を備える。そして、本実施形態では、送信部１５１と用紙Ｐとの間、受信部１５２と用紙Ｐとの間にメッシュ状の保護部材１５４が設けられている。
このような構成では、保護部材１５４によって、紙粉等の異物の侵入を抑制でき、送信面１５１Ｃや受信面１５２Ｃへの異物の付着や堆積を抑制できる。このため、超音波センサー１５における超音波の送受信感度の低下を抑制できる。
また、イメージスキャナー１０では、高い送受信感度で超音波センサー１５での超音波送受信処理を行うことができるため、受信本体部１５２Ｂから出力される受信信号に基づいて、精度良く、用紙Ｐの重送検出を行うことができる。
本実施形態の超音波センサー１５は、センサー中心軸１５Ｃを中心軸とした略筒状のシールド壁１５３Ａを有するシールド部１５３を備えている。送信部１５１及び受信部１５２は、このシールド部１５３のシールド壁１５３Ａに囲われて配置され、シールド部１５３は、送信部１５１や受信部１５２を囲う位置から、用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０側まで延出して設けられている。そして、シールド部１５３の搬送経路１３０側の延出先端部には、超音波を通過させる通過孔１５３Ｃが設けられており、この通過孔１５３Ｃを覆って保護部材１５４が設けられている。
このため、送信部１５１や受信部１５２は、保護部材１５４と、シールド部１５３とに囲われる構成となる。つまり、保護部材１５４によって、センサー中心軸１５Ｃに沿う方向からの異物の侵入を抑制でき、センサー中心軸１５Ｃ以外の方向からの異物の侵入はシールド部１５３により抑制することができる。
また、シールド部１５３は、導電性素材により構成されているので、送信本体部１５１Ｂや受信本体部１５２Ｂへの、静電気や電磁波の影響を抑制することができる。
このため、送信部１５１や受信部１５２は、保護部材１５４と、シールド部１５３とに囲われる構成となる。つまり、保護部材１５４によって、センサー中心軸１５Ｃに沿う方向からの異物の侵入を抑制でき、センサー中心軸１５Ｃ以外の方向からの異物の侵入はシールド部１５３により抑制することができる。
また、シールド部１５３は、導電性素材により構成されているので、送信本体部１５１Ｂや受信本体部１５２Ｂへの、静電気や電磁波の影響を抑制することができる。
本実施形態の超音波センサー１５では、保護部材１５４の法線が、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜している。
このため、本実施形態の超音波センサー１５では、送信部１５１と保護部材１５４との間での超音波の多重反射、受信部１５２と保護部材１５４との間での超音波の多重反射を抑制することができる。
特に、本実施形態のように、超音波センサー１５を重送センサーとして用いる場合では、受信部１５２で超音波の多重反射成分が受信されると受信信号が増大してしまう。この場合、搬送経路１３０に複数枚の用紙Ｐが搬送された場合でも、所定電圧値以上の受信信号が出力される場合があり、適正に用紙の重送を判定できないおそれがある。これに対して、本実施形態では、超音波の多重反射成分の受信部１５２に入力される不都合が抑制され、高い検出精度で重送を検出することができる。
このため、本実施形態の超音波センサー１５では、送信部１５１と保護部材１５４との間での超音波の多重反射、受信部１５２と保護部材１５４との間での超音波の多重反射を抑制することができる。
特に、本実施形態のように、超音波センサー１５を重送センサーとして用いる場合では、受信部１５２で超音波の多重反射成分が受信されると受信信号が増大してしまう。この場合、搬送経路１３０に複数枚の用紙Ｐが搬送された場合でも、所定電圧値以上の受信信号が出力される場合があり、適正に用紙の重送を判定できないおそれがある。これに対して、本実施形態では、超音波の多重反射成分の受信部１５２に入力される不都合が抑制され、高い検出精度で重送を検出することができる。
本実施形態では、保護部材１５４の法線が、センサー中心軸１５Ｃに対して５°以上の第一角度θで傾斜している。
この場合、受信本体部１５２Ｂと、受信部１５２側の保護部材１５４との間で多重反射される超音波に起因する受信信号の電圧値を、第一角度θ＝０°とした場合の受信信号の電圧値の半値以下とすることができる。また、送信部１５１側の保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの距離は、受信部１５２側の保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの距離よりも大きい。よって、受信本体部１５２Ｂと、送信部１５１側の保護部材１５４との間で多重反射される超音波が受信本体部１５２Ｂに入力された場合でも、その受信電圧は、第一角度θ＝０°とした場合の受信信号の電圧値の半値以下となる。
すなわち、上記のように第一角度θを５°以上とすることで、受信本体部１５２Ｂで超音波の多重反射成分を受信した際の受信信号の電圧値を小さくでき、受信信号のばらつきを抑制することができる。これにより、安定した重送検知処理を実施することができる。
この場合、受信本体部１５２Ｂと、受信部１５２側の保護部材１５４との間で多重反射される超音波に起因する受信信号の電圧値を、第一角度θ＝０°とした場合の受信信号の電圧値の半値以下とすることができる。また、送信部１５１側の保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの距離は、受信部１５２側の保護部材１５４と受信本体部１５２Ｂとの距離よりも大きい。よって、受信本体部１５２Ｂと、送信部１５１側の保護部材１５４との間で多重反射される超音波が受信本体部１５２Ｂに入力された場合でも、その受信電圧は、第一角度θ＝０°とした場合の受信信号の電圧値の半値以下となる。
すなわち、上記のように第一角度θを５°以上とすることで、受信本体部１５２Ｂで超音波の多重反射成分を受信した際の受信信号の電圧値を小さくでき、受信信号のばらつきを抑制することができる。これにより、安定した重送検知処理を実施することができる。
本実施形態では、保護部材１５４は、Ｘｍ方向及びＹｍ方向に沿って複数の線材１５４Ａが配置されることでメッシュ状に構成されており、各線材１５４Ａの線径Ｗ１は、送信部１５１で送信される超音波の波長より小さい。このため、送信部１５１で送信された超音波が保護部材１５４で乱反射される不都合を抑制することができる。
そして、本実施形態のイメージスキャナー１０では、上述したような超音波センサー１５の受信部１５２から出力される受信信号に基づいて、用紙Ｐの重送を検出する重送判定部１６１Ｃを有している。上述したように、本実施形態では、超音波センサー１５の送信部１５１や受信部１５２への異物の付着や堆積が抑制されるため、送信部１５１の送信感度及び受信部１５２の受信感度を高く維持することができる。よって、重送判定部１６１Ｃは、このような超音波センサー１５から出力される受信信号に基づいて、精度良く用紙Ｐの重送を判定することができる。
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
第二実施形態では、第一実施形態に示すシールド部１５３において、更に吸音部が設けられる点で、第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
次に、第二実施形態について説明する。
第二実施形態では、第一実施形態に示すシールド部１５３において、更に吸音部が設けられる点で、第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図１１は、第二実施形態における超音波センサー１５Ａの概略構成を示す断面図である。
本実施形態では、第一実施形態と同様に、超音波センサー１５Ａは、送信部１５１、受信部１５２、シールド部１５３、及び保護部材１５４を備える。
そして、本実施形態では、シールド部１５３の搬送経路１３０に対向する面、つまり突出部１５３Ｂの搬送経路１３０に対向する面に、吸音部１５５が設けられている。
この吸音部１５５は、ウレタン等の多孔性部材を設けることで構成されている。なお、本実施形態では、図１１に示すように、突出部１５３Ｂに、吸音特性を有する多孔性部材である吸音部１５５を設ける例を示すが、これに限定されない。吸音部１５５として、突出部１５３Ｂの搬送経路１３０に対向する面に粗面加工等を施し、超音波を散乱させる構成としてもよい。
本実施形態では、第一実施形態と同様に、超音波センサー１５Ａは、送信部１５１、受信部１５２、シールド部１５３、及び保護部材１５４を備える。
そして、本実施形態では、シールド部１５３の搬送経路１３０に対向する面、つまり突出部１５３Ｂの搬送経路１３０に対向する面に、吸音部１５５が設けられている。
この吸音部１５５は、ウレタン等の多孔性部材を設けることで構成されている。なお、本実施形態では、図１１に示すように、突出部１５３Ｂに、吸音特性を有する多孔性部材である吸音部１５５を設ける例を示すが、これに限定されない。吸音部１５５として、突出部１５３Ｂの搬送経路１３０に対向する面に粗面加工等を施し、超音波を散乱させる構成としてもよい。
図１２及び図１３は、吸音部１５５による受信信号の変化を示す図である。図１２は、シールド部１５３に、吸音部１５５及び保護部材１５４を設けない場合に、送信部１５１側の保護部材１５４の用紙Ｐに対向する面から用紙Ｐまでの距離ＬＰを変動させた際の受信信号の変化を示す図である。また、図１３は、シールド部１５３に、保護部材１５４を設けず、吸音部１５５を設けた場合に、距離ＬＰを変動させた際の受信信号の変化を示す図である。
シールド部１５３に吸音部１５５を設けない場合、図１２に示すように、距離ＬＰを変動させた際の受信信号の電圧値のばらつきが大きくなり、電圧値のばらつき度は、５．９％となった。これは、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間で多重反射される超音波成分が大きいことを示す。
これに対して、図１３に示すように、シールド部１５３に吸音部１５５を設けると、距離ＬＰを変動させた際の受信信号の電圧値のばらつきは２．１％となった。すなわち、吸音部１５５を設けることで、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間で多重反射される超音波が減少していることが分かる。
シールド部１５３に吸音部１５５を設けない場合、図１２に示すように、距離ＬＰを変動させた際の受信信号の電圧値のばらつきが大きくなり、電圧値のばらつき度は、５．９％となった。これは、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間で多重反射される超音波成分が大きいことを示す。
これに対して、図１３に示すように、シールド部１５３に吸音部１５５を設けると、距離ＬＰを変動させた際の受信信号の電圧値のばらつきは２．１％となった。すなわち、吸音部１５５を設けることで、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間で多重反射される超音波が減少していることが分かる。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、上述した第一実施形態で説明した効果に加えて、次の効果を奏することができる。
本実施形態の超音波センサー１５Ａには、シールド部１５３の突出部１５３Ｂの用紙Ｐに対向する面に、通過孔１５３Ｃを囲って吸音部１５５が設けられている。
このような構成では、シールド部１５３と用紙Ｐとの間における超音波の多重反射を抑制することができる。上述したように、多重反射成分が受信部１５２で受信されると、受信信号が大きくなるため、用紙Ｐの重送を適正に判定できないおそれがある。本実施形態では、このような多重反射成分を抑制することができ、用紙Ｐの重送を適正に判定することができる。
本実施形態では、上述した第一実施形態で説明した効果に加えて、次の効果を奏することができる。
本実施形態の超音波センサー１５Ａには、シールド部１５３の突出部１５３Ｂの用紙Ｐに対向する面に、通過孔１５３Ｃを囲って吸音部１５５が設けられている。
このような構成では、シールド部１５３と用紙Ｐとの間における超音波の多重反射を抑制することができる。上述したように、多重反射成分が受信部１５２で受信されると、受信信号が大きくなるため、用紙Ｐの重送を適正に判定できないおそれがある。本実施形態では、このような多重反射成分を抑制することができ、用紙Ｐの重送を適正に判定することができる。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
第一実施形態及び第二実施形態では、保護部材１５４の法線が、センサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜し、対象物である用紙Ｐの法線と一致する例を示した。これに対して、第三実施形態では、保護部材１５４の法線が、用紙Ｐの法線に対して傾斜している点で、上記第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
次に、第三実施形態について説明する。
第一実施形態及び第二実施形態では、保護部材１５４の法線が、センサー中心軸１５Ｃに対して第一角度θで傾斜し、対象物である用紙Ｐの法線と一致する例を示した。これに対して、第三実施形態では、保護部材１５４の法線が、用紙Ｐの法線に対して傾斜している点で、上記第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
図１４は、第三実施形態における超音波センサー１５Ｂの概略構成を示す断面図である。
図１４では、第二実施形態のように、突出部１５３Ｂに吸音部１５５が設けられている。
そして、本実施形態では、図１４に示すように、センサー中心軸１５Ｃは、用紙Ｐの法線に対して、第一角度θで傾斜する。また、突出部１５３Ｂの法線、つまり保護部材１５４におけるＸｍＹｍ平面の法線は、用紙Ｐの法線に対して、第一角度θとは異なる第二角度φで傾斜する。
つまり、保護部材１５４の法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して角度θ−φで傾斜しており、保護部材１５４のＸｍＹｍ平面は、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐに対して、角度θ＋φで傾斜している。
図１４では、第二実施形態のように、突出部１５３Ｂに吸音部１５５が設けられている。
そして、本実施形態では、図１４に示すように、センサー中心軸１５Ｃは、用紙Ｐの法線に対して、第一角度θで傾斜する。また、突出部１５３Ｂの法線、つまり保護部材１５４におけるＸｍＹｍ平面の法線は、用紙Ｐの法線に対して、第一角度θとは異なる第二角度φで傾斜する。
つまり、保護部材１５４の法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して角度θ−φで傾斜しており、保護部材１５４のＸｍＹｍ平面は、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐに対して、角度θ＋φで傾斜している。
図１５は、第二実施形態において、送信部１５１側の保護部材１５４の用紙Ｐに対向する面から用紙Ｐまでの距離ＬＰを変動させた際の受信信号を示す図である。また、図１６は、第三実施形態において、距離ＬＰを変動させた際の受信信号を示す図である。
第一実施形態及び第二実施形態では、受信面１５２Ｃと保護部材１５４との間、送信面１５１Ｃと保護部材１５４との間での多重反射を抑制することができる。また、第二実施形態では、吸音部１５５が設けられることで、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間の多重反射をも抑制することができる。しかしながら、図１５のように、距離ＬＰを変動させた際に、僅かに受信信号の電圧値がばらつき、電圧値のばらつき度が６．１％となった。これは、保護部材１５４と、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐとが平行または略平行となるので、保護部材１５４と用紙Ｐとの間で多重反射が発生していることを示している。
第一実施形態及び第二実施形態では、受信面１５２Ｃと保護部材１５４との間、送信面１５１Ｃと保護部材１５４との間での多重反射を抑制することができる。また、第二実施形態では、吸音部１５５が設けられることで、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間の多重反射をも抑制することができる。しかしながら、図１５のように、距離ＬＰを変動させた際に、僅かに受信信号の電圧値がばらつき、電圧値のばらつき度が６．１％となった。これは、保護部材１５４と、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐとが平行または略平行となるので、保護部材１５４と用紙Ｐとの間で多重反射が発生していることを示している。
これに対して、図１６に示すように、第三実施形態では、距離ＬＰを変動させた際の受信信号の電圧値のばらつき度は０．８％となった。これは、保護部材１５４と用紙Ｐとの間で多重反射が抑制されていることを意味する。
つまり、本実施形態では、受信面１５２Ｃと保護部材１５４との間、送信面１５１Ｃと保護部材１５４との間、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間、及び、保護部材１５４と用紙Ｐとの間のそれぞれにおいて、超音波の多重反射が抑制されており、多重反射に起因するノイズ成分が受信信号に重畳される不都合を効果的に抑制することができる。
つまり、本実施形態では、受信面１５２Ｃと保護部材１５４との間、送信面１５１Ｃと保護部材１５４との間、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間、及び、保護部材１５４と用紙Ｐとの間のそれぞれにおいて、超音波の多重反射が抑制されており、多重反射に起因するノイズ成分が受信信号に重畳される不都合を効果的に抑制することができる。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、上述した第一実施形態及び第二実施形態の効果に加え、次の効果を奏することができる。
すなわち、本実施形態では、センサー中心軸１５Ｃは、第一実施形態等と同様に用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０の法線に対して第一角度θで傾斜する。また、保護部材１５４のＸｍＹｍ平面の法線は、搬送経路１３０の法線に対して、第一角度θとは異なる第二角度φで傾斜している。
この場合、送信部１５１と保護部材１５４との間、及び受信部１５２と保護部材１５４との間に加え、保護部材１５４と用紙Ｐとの間における超音波の多重反射を抑制することができる。また、第二実施形態と同様に、通過孔１５３Ｃを囲う吸音部１５５が設けられることで、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間の超音波の多重反射をも抑制することができる。
このため、本実施形態では、多重反射された超音波が受信部１５２で受信される不都合をさらに抑制することができ、適正に用紙Ｐの重送を判定することができる。
本実施形態では、上述した第一実施形態及び第二実施形態の効果に加え、次の効果を奏することができる。
すなわち、本実施形態では、センサー中心軸１５Ｃは、第一実施形態等と同様に用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０の法線に対して第一角度θで傾斜する。また、保護部材１５４のＸｍＹｍ平面の法線は、搬送経路１３０の法線に対して、第一角度θとは異なる第二角度φで傾斜している。
この場合、送信部１５１と保護部材１５４との間、及び受信部１５２と保護部材１５４との間に加え、保護部材１５４と用紙Ｐとの間における超音波の多重反射を抑制することができる。また、第二実施形態と同様に、通過孔１５３Ｃを囲う吸音部１５５が設けられることで、突出部１５３Ｂと用紙Ｐとの間の超音波の多重反射をも抑制することができる。
このため、本実施形態では、多重反射された超音波が受信部１５２で受信される不都合をさらに抑制することができ、適正に用紙Ｐの重送を判定することができる。
［変形例］
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
［変形例１］
上記第一から第三実施形態では、センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの法線に対して傾斜している例を示したが、これに限定されない。図１７は、変形例１に係る超音波センサー１５Ｄの構成を示す図である。
図１７に示すように、センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの法線に対して平行または略平行となるように、送信部１５１が配置されていてもよい。この場合、保護部材１５４の法線が、センサー中心軸１５Ｃに傾斜する構成とする。
このような構成では、送信部１５１と保護部材１５４との間、受信部１５２と保護部材１５４との間の多重反射が抑制される。また、保護部材１５４と用紙Ｐとの間の多重反射も抑制される。また、センサー中心軸１５Ｃを傾斜させる場合に比べて、超音波センサー１５Ｄの配置スペースを小さくできる。また、超音波センサー１５Ｄの配置スペースを小さくできる分、イメージスキャナー１０等の電子機器を小型化することが可能となる。
上記第一から第三実施形態では、センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの法線に対して傾斜している例を示したが、これに限定されない。図１７は、変形例１に係る超音波センサー１５Ｄの構成を示す図である。
図１７に示すように、センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの法線に対して平行または略平行となるように、送信部１５１が配置されていてもよい。この場合、保護部材１５４の法線が、センサー中心軸１５Ｃに傾斜する構成とする。
このような構成では、送信部１５１と保護部材１５４との間、受信部１５２と保護部材１５４との間の多重反射が抑制される。また、保護部材１５４と用紙Ｐとの間の多重反射も抑制される。また、センサー中心軸１５Ｃを傾斜させる場合に比べて、超音波センサー１５Ｄの配置スペースを小さくできる。また、超音波センサー１５Ｄの配置スペースを小さくできる分、イメージスキャナー１０等の電子機器を小型化することが可能となる。
［変形例２］
図１８は、変形例２に係る超音波センサー１５Ｅの構成を示す断面図である。
第三実施形態において、センサー中心軸１５Ｃ、及び保護部材１５４の法線が、用紙Ｐの法線に対して傾斜する構成を説明した。ここで、第三実施形態では、送信面１５１Ｃと送信部１５１側の保護部材１５４が、用紙Ｐの法線に対して同一方向に傾斜、つまり、図１４において、右肩上がりに傾斜する例を示した。
これに対して、図１８に示すように、センサー中心軸１５Ｃが用紙Ｐの法線に対して、異なる方向に傾斜してもよい。図１８に示すように、送信面１５１Ｃ及び受信面１５２Ｃが右肩上がりとなり、保護部材１５４が右肩下がりとなるように、配置されていてもよい。
図１８は、変形例２に係る超音波センサー１５Ｅの構成を示す断面図である。
第三実施形態において、センサー中心軸１５Ｃ、及び保護部材１５４の法線が、用紙Ｐの法線に対して傾斜する構成を説明した。ここで、第三実施形態では、送信面１５１Ｃと送信部１５１側の保護部材１５４が、用紙Ｐの法線に対して同一方向に傾斜、つまり、図１４において、右肩上がりに傾斜する例を示した。
これに対して、図１８に示すように、センサー中心軸１５Ｃが用紙Ｐの法線に対して、異なる方向に傾斜してもよい。図１８に示すように、送信面１５１Ｃ及び受信面１５２Ｃが右肩上がりとなり、保護部材１５４が右肩下がりとなるように、配置されていてもよい。
［変形例３］
図１９及び図２０は、変形例３に係る超音波センサー１５Ｆ，１５Ｇの構成を示す図である。
上記各実施形態では、保護部材１５４は、ＸｍＹｍ平面上に複数の線材１５４Ａが配置されることで、保護部材１５４が平面形状となる例を示した。これに対して、図１９に示す超音波センサー１５Ｆのように、保護部材１５４が屈曲されて、２つの傾斜面を備える構成としてもよい。また、図２０に示す超音波センサー１５Ｇのように、保護部材１５４が湾曲面を有する構成としてもよい。いずれの場合であっても、保護部材１５４と超音波素子との間の多重反射、保護部材１５４と用紙Ｐとの多重反射を抑制することができる。
図１９及び図２０は、変形例３に係る超音波センサー１５Ｆ，１５Ｇの構成を示す図である。
上記各実施形態では、保護部材１５４は、ＸｍＹｍ平面上に複数の線材１５４Ａが配置されることで、保護部材１５４が平面形状となる例を示した。これに対して、図１９に示す超音波センサー１５Ｆのように、保護部材１５４が屈曲されて、２つの傾斜面を備える構成としてもよい。また、図２０に示す超音波センサー１５Ｇのように、保護部材１５４が湾曲面を有する構成としてもよい。いずれの場合であっても、保護部材１５４と超音波素子との間の多重反射、保護部材１５４と用紙Ｐとの多重反射を抑制することができる。
また、図１９及び図２０は、センサー中心軸１５Ｃが用紙Ｐの法線に対して傾斜する例であるが、図１７に示すように、センサー中心軸１５Ｃが用紙Ｐの法線に対して平行となる場合でも同様に、保護部材１５４が屈曲して２つの傾斜面を有する構成としてもよく、湾曲面を有する構成としてもよい。
［変形例４］
上記各実施形態では、保護部材１５４は、線材１５４ＡがＸｍ方向及びＹｍ方向に沿って複数配置されることでメッシュ状に構成される例を示したが、これに限定されない。
図２１から図２５は、変形例に係る保護部材の概略構成を示す平面図である。
例えば、図２１に示すように、保護部材１５４Ｃは、複数の線材１５４Ｃ１が平行に配置されて構成されてもよい。複数の線材１５４Ｃ１は、Ｘｍ方向に平行であってもよく、Ｙｍ方向に平行であってもよく、Ｘｍ方向及びＹｍ方向に傾斜する方向に平行であってもよい。この場合、隣り合う線材１５４Ｃ１の間の空隙１５４Ｃ２は、センサー中心軸に沿って超音波を通過させる孔部に相当する。
上記各実施形態では、保護部材１５４は、線材１５４ＡがＸｍ方向及びＹｍ方向に沿って複数配置されることでメッシュ状に構成される例を示したが、これに限定されない。
図２１から図２５は、変形例に係る保護部材の概略構成を示す平面図である。
例えば、図２１に示すように、保護部材１５４Ｃは、複数の線材１５４Ｃ１が平行に配置されて構成されてもよい。複数の線材１５４Ｃ１は、Ｘｍ方向に平行であってもよく、Ｙｍ方向に平行であってもよく、Ｘｍ方向及びＹｍ方向に傾斜する方向に平行であってもよい。この場合、隣り合う線材１５４Ｃ１の間の空隙１５４Ｃ２は、センサー中心軸に沿って超音波を通過させる孔部に相当する。
また、図２２に示すように、保護部材１５４Ｄは、例えば平板により構成され、平板を板厚方向に貫通する複数の貫通孔１５４Ｄ１が設けられる構成としてもよい。
なお、図２２に示す例では、貫通孔１５４Ｄ１は、正方形状の貫通孔１５４Ｄ１がＸｍ方向及びＹｍ方向に沿って複数設けられる構成であるが、貫通孔１５４Ｄ１の形状はこれに限定されない。例えば、図２３に示す保護部材１５４Ｅに示すように、一方向に長手となるスリット状の貫通孔１５４Ｅ１が設けられていてもよい。
さらに、平板状の保護部材に、形状が異なる複数の貫通孔が設けられる構成としてもよい。
例えば、図２４に示す保護部材１５４Ｆでは、貫通孔１５４Ｆ１は、保護部材１５４Ｆの中心点を中心にした複数の同心円に沿って配置されており、それぞれ弧の長さが異なっている。
また、図２５に示す保護部材１５４Ｇに示すように、それぞれ、形状や大きさが異なる複数の貫通孔１５４Ｇ１が配置される構成としてもよい。
これらの貫通孔１５４Ｄ１，１５４Ｅ１，１５４Ｆ１，１５４Ｇ１は、センサー中心軸に沿って超音波を通過させる孔部に相当する。
なお、図２２に示す例では、貫通孔１５４Ｄ１は、正方形状の貫通孔１５４Ｄ１がＸｍ方向及びＹｍ方向に沿って複数設けられる構成であるが、貫通孔１５４Ｄ１の形状はこれに限定されない。例えば、図２３に示す保護部材１５４Ｅに示すように、一方向に長手となるスリット状の貫通孔１５４Ｅ１が設けられていてもよい。
さらに、平板状の保護部材に、形状が異なる複数の貫通孔が設けられる構成としてもよい。
例えば、図２４に示す保護部材１５４Ｆでは、貫通孔１５４Ｆ１は、保護部材１５４Ｆの中心点を中心にした複数の同心円に沿って配置されており、それぞれ弧の長さが異なっている。
また、図２５に示す保護部材１５４Ｇに示すように、それぞれ、形状や大きさが異なる複数の貫通孔１５４Ｇ１が配置される構成としてもよい。
これらの貫通孔１５４Ｄ１，１５４Ｅ１，１５４Ｆ１，１５４Ｇ１は、センサー中心軸に沿って超音波を通過させる孔部に相当する。
さらに、上記実施形態や図２１における空隙１５４Ｂ、１５４Ｃ２、図２２から図２５に示す貫通孔１５４Ｄ１，１５４Ｅ１，１５４Ｆ１，１５４Ｇ１は、保護部材１５４，１５４Ｃ，１５４Ｄ，１５４Ｅ，１５４Ｆ，１５４Ｇを、センサー中心軸１５Ｃに沿って貫通する孔部であるが、これに限定されない。
例えば、保護部材は、多孔質部材により構成されていてもよい。多孔質部材としては、例えば、不織布や、連続気泡構造を有するフォーム材を例示できる。このような、保護部材では、不織布の間隙や、フォーム材の連続気泡構造が、保護部材の送信部１５１側の面から、受信部１５２側の面までを連通させる孔部となり、センサー中心軸１５Ｃに沿って超音波を通過させる。
その他、保護部材の一方の面から他方の面を連通させる複数の孔部を有し、当該孔部により超音波をセンサー中心軸に沿って通過させる構造であれば、いかなる形状としてもよい。
例えば、保護部材は、多孔質部材により構成されていてもよい。多孔質部材としては、例えば、不織布や、連続気泡構造を有するフォーム材を例示できる。このような、保護部材では、不織布の間隙や、フォーム材の連続気泡構造が、保護部材の送信部１５１側の面から、受信部１５２側の面までを連通させる孔部となり、センサー中心軸１５Ｃに沿って超音波を通過させる。
その他、保護部材の一方の面から他方の面を連通させる複数の孔部を有し、当該孔部により超音波をセンサー中心軸に沿って通過させる構造であれば、いかなる形状としてもよい。
［変形例５］
上記第一実施形態では、超音波センサー１５を構成する送信部１５１及び受信部１５２は、それぞれ、略筒状のシールド壁１５３Ａを有するシールド部１５３を有し、シールド部１５３の一端が送信回路基板３１または受信回路基板３２に固定される構成とした。また、シールド部１５３は、略筒状のシールド壁１５３Ａを備え、筒内部に送信台座部１５１Ａ及び送信本体部１５１Ｂ、又は、受信台座部１５２Ａ及び受信本体部１５２Ｂが設けられる構成とした。
これに対して、シールド部の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば図２６に示すような構成としてもよい。
図２６は、変形例５に係る送信部１５１Ｄの概略断面図である。なお、ここでは、送信部１５１Ｄについて説明するが、受信部も同様の構成とすることができる。
図２６において、センサー中心軸１５Ｃと平行な方向をＺｈ方向、Ｚｈ方向に直交する方向をＸｈ方向、Ｚｈ方向及びＸｈ方向に直交する方向をＹｈ方向とし、超音波が＋Ｚｈ方向に送信されるものとして、以下説明する。図２６は、送信部１５１Ｄを、Ｘｈ方向及びＺｈ方向を含むＸｈＺｈ平面と平行な面で切断した際の断面図である。
図２６に示すように、送信部１５１Ｄは、送信本体部１５１Ｂが接合された送信台座部１５１Ｅと、送信台座部１５１Ｅを挟み込むように配置される第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２と、を有する。
第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２は、センサー中心軸１５Ｃに平行な中心軸を有する筒状部材であり、Ｚｈ方向に沿って見た際の筒内周面の形状が、Ｘｈ方向に平行な２辺、及びＹｈ方向に平行な２辺を有する矩形状となる。
上記第一実施形態では、超音波センサー１５を構成する送信部１５１及び受信部１５２は、それぞれ、略筒状のシールド壁１５３Ａを有するシールド部１５３を有し、シールド部１５３の一端が送信回路基板３１または受信回路基板３２に固定される構成とした。また、シールド部１５３は、略筒状のシールド壁１５３Ａを備え、筒内部に送信台座部１５１Ａ及び送信本体部１５１Ｂ、又は、受信台座部１５２Ａ及び受信本体部１５２Ｂが設けられる構成とした。
これに対して、シールド部の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば図２６に示すような構成としてもよい。
図２６は、変形例５に係る送信部１５１Ｄの概略断面図である。なお、ここでは、送信部１５１Ｄについて説明するが、受信部も同様の構成とすることができる。
図２６において、センサー中心軸１５Ｃと平行な方向をＺｈ方向、Ｚｈ方向に直交する方向をＸｈ方向、Ｚｈ方向及びＸｈ方向に直交する方向をＹｈ方向とし、超音波が＋Ｚｈ方向に送信されるものとして、以下説明する。図２６は、送信部１５１Ｄを、Ｘｈ方向及びＺｈ方向を含むＸｈＺｈ平面と平行な面で切断した際の断面図である。
図２６に示すように、送信部１５１Ｄは、送信本体部１５１Ｂが接合された送信台座部１５１Ｅと、送信台座部１５１Ｅを挟み込むように配置される第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２と、を有する。
第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２は、センサー中心軸１５Ｃに平行な中心軸を有する筒状部材であり、Ｚｈ方向に沿って見た際の筒内周面の形状が、Ｘｈ方向に平行な２辺、及びＹｈ方向に平行な２辺を有する矩形状となる。
図２７は、送信台座部１５１Ｅの斜視図である。図２８は、送信台座部１５１Ｅを＋Ｚｈ側から見た平面図である。
送信台座部１５１Ｅは、センサー中心軸１５Ｃからみた平面視が矩形状となるブロック状の部材であり、受信部に対向する先端側端部１５１Ｆと、先端側端部１５１Ｆとは反対側の基端側端部１５１Ｇとを有する。
先端側端部１５１Ｆには、センサー中心軸１５Ｃに対して直交する接合面１５１Ｆ１（第三面）が設けられている。この接合面１５１Ｆ１には、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃ（第一面）とは反対側の送信側固定面１５１Ｂ１（第二面）が接合されている。
また、先端側端部１５１Ｆには、送信本体部１５１Ｂを位置決めする段差部１５１Ｆ２が複数設けられている。例えば、図２８に示す例では、段差部１５１Ｆ２は、接合面１５１Ｆ１の±Ｙｈ側及び、−Ｘｈ側にそれぞれ設けられており、送信本体部１５１Ｂを位置決めする。
送信台座部１５１Ｅは、センサー中心軸１５Ｃからみた平面視が矩形状となるブロック状の部材であり、受信部に対向する先端側端部１５１Ｆと、先端側端部１５１Ｆとは反対側の基端側端部１５１Ｇとを有する。
先端側端部１５１Ｆには、センサー中心軸１５Ｃに対して直交する接合面１５１Ｆ１（第三面）が設けられている。この接合面１５１Ｆ１には、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃ（第一面）とは反対側の送信側固定面１５１Ｂ１（第二面）が接合されている。
また、先端側端部１５１Ｆには、送信本体部１５１Ｂを位置決めする段差部１５１Ｆ２が複数設けられている。例えば、図２８に示す例では、段差部１５１Ｆ２は、接合面１５１Ｆ１の±Ｙｈ側及び、−Ｘｈ側にそれぞれ設けられており、送信本体部１５１Ｂを位置決めする。
基端側端部１５１Ｇは、傾斜端面１５１Ｇ１（第四面）と、接続面１５１Ｇ２と、基板接合部１５１Ｇ３と、を有する。
傾斜端面１５１Ｇ１は、法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する面であり、センサー中心軸１５Ｃに沿って見た平面視で、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃと重なる位置に設けられている。本例では、傾斜端面１５１Ｇ１は、＋Ｘｈ側に向かうに従って、−Ｚｈ側に傾斜する例を示すが、傾斜端面１５１Ｇ１の傾斜方向はこれに限定されず、例えば、＋Ｙｈ側に向かうに従って−Ｚｈ方向に傾斜してもよく、その他の傾斜方向であってもよい。
接続面１５１Ｇ２は、傾斜端面１５１Ｇ１の＋Ｘｈ側で、傾斜端面１５１Ｇ１から連続する面である。送信台座部１５１Ｅには、接続面１５１Ｇ２から接合面１５１Ｆ１までを貫通する配線孔１５１Ｈが設けられ、この配線孔１５１Ｈには、送信本体部１５１Ｂと送信回路基板３１Ａとを接続する配線またはＦＰＣが挿通される。
傾斜端面１５１Ｇ１は、法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する面であり、センサー中心軸１５Ｃに沿って見た平面視で、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃと重なる位置に設けられている。本例では、傾斜端面１５１Ｇ１は、＋Ｘｈ側に向かうに従って、−Ｚｈ側に傾斜する例を示すが、傾斜端面１５１Ｇ１の傾斜方向はこれに限定されず、例えば、＋Ｙｈ側に向かうに従って−Ｚｈ方向に傾斜してもよく、その他の傾斜方向であってもよい。
接続面１５１Ｇ２は、傾斜端面１５１Ｇ１の＋Ｘｈ側で、傾斜端面１５１Ｇ１から連続する面である。送信台座部１５１Ｅには、接続面１５１Ｇ２から接合面１５１Ｆ１までを貫通する配線孔１５１Ｈが設けられ、この配線孔１５１Ｈには、送信本体部１５１Ｂと送信回路基板３１Ａとを接続する配線またはＦＰＣが挿通される。
基板接合部１５１Ｇ３は、傾斜端面１５１Ｇ１のＹｈ方向両端部に、傾斜端面１５１Ｇ１を挟むように一対設けられている。基板接合部１５１Ｇ３は、傾斜端面１５１Ｇ１よりも−Ｚｈ側に突出する突出部であり、突出先端側に、送信回路基板３１Ａが接する基板接合面１５１Ｇ４、及び送信回路基板３１Ａの端部を位置決めする基板保持部１５１Ｇ５が設けられている。具体的には、基板接合面１５１Ｇ４は、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する平面であり、送信回路基板３１Ａにコネクタ３１Ａ１を介して接続される配線ケーブル３１Ａ２の延設方向と略平行な平面である。また、基板保持部１５１Ｇ５は、基板接合面１５１Ｇ４に交差する方向に立ち上がる面により構成される。
基板接合面１５１Ｇ４に送信回路基板３１Ａが固定されることで、送信本体部１５１Ｂの送信側固定面１５１Ｂ１から送信台座部１５１Ｅ側に送信された超音波が、センサー中心軸１５Ｃに沿って傾斜端面１５１Ｇ１を通過し、送信回路基板３１Ａに到達した場合でも、送信回路基板３１Ａでセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する方向に反射される。このため、送信回路基板３１Ａからセンサー中心軸１５Ｃに向かって超音波が反射されることによる多重反射を抑制することができる。
基板接合面１５１Ｇ４に送信回路基板３１Ａが固定されることで、送信本体部１５１Ｂの送信側固定面１５１Ｂ１から送信台座部１５１Ｅ側に送信された超音波が、センサー中心軸１５Ｃに沿って傾斜端面１５１Ｇ１を通過し、送信回路基板３１Ａに到達した場合でも、送信回路基板３１Ａでセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する方向に反射される。このため、送信回路基板３１Ａからセンサー中心軸１５Ｃに向かって超音波が反射されることによる多重反射を抑制することができる。
図２８に示すように、送信台座部１５１Ｅは、Ｚｈ方向から見た平面視で、先端側端部１５１Ｆと基端側端部１５１Ｇとが重なる形状となる。つまり、先端側端部１５１ＦのＹｈ方向に沿う寸法と、＋Ｙｈ側の基板接合部１５１Ｇ３の＋Ｙｈ側端面から−Ｙｈ側の基板接合部１５１Ｇ３の−Ｙｈ側端面までの寸法とは、同一寸法となり、第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２の筒内周面のＹｈ方向の寸法と略一致する。
また、先端側端部１５１ＦのＸｈ方向に沿う寸法と、傾斜端面１５１Ｇ１の−Ｘｈ側の端縁から接続面１５１Ｇ２の＋Ｘｈ側の端縁までの寸法とは、同一寸法であり、第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２の筒内周面のＹｈ方向の寸法と略一致する。
そして、送信台座部１５１Ｅの周面には、Ｚｈ方向から見た際に、先端側端部１５１Ｆと基端側端部１５１Ｇとが重なる領域よりも、±Ｙｈ側に突出する露出部１５１Ｊ１と、±Ｘｈ側に突出する鍔部１５１Ｊ２とが設けられている。
また、先端側端部１５１ＦのＸｈ方向に沿う寸法と、傾斜端面１５１Ｇ１の−Ｘｈ側の端縁から接続面１５１Ｇ２の＋Ｘｈ側の端縁までの寸法とは、同一寸法であり、第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２の筒内周面のＹｈ方向の寸法と略一致する。
そして、送信台座部１５１Ｅの周面には、Ｚｈ方向から見た際に、先端側端部１５１Ｆと基端側端部１５１Ｇとが重なる領域よりも、±Ｙｈ側に突出する露出部１５１Ｊ１と、±Ｘｈ側に突出する鍔部１５１Ｊ２とが設けられている。
露出部１５１Ｊ１は、Ｚｈ方向から見た際に、先端側端部１５１Ｆと基端側端部１５１Ｇとが重なる領域よりも、第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２の厚みと略同一寸法だけＹｈ方向に突出する。この露出部１５１Ｊ１は、ＸｈＺｈ平面と平行な露出面１５１Ｊ３を有する。この露出面１５１Ｊ３は、送信部１５１Ｄを固定する電子機器内の固定部に接することで、送信部１５１Ｄを位置決めすることが可能となる。
鍔部１５１Ｊ２は、Ｚｈ方向から見た際に、先端側端部１５１Ｆと基端側端部１５１Ｇとが重なる領域よりも、第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２の厚みと略同一寸法だけＸｈ方向に突出する。
鍔部１５１Ｊ２は、Ｚｈ方向から見た際に、先端側端部１５１Ｆと基端側端部１５１Ｇとが重なる領域よりも、第一シールド部１５３Ｄ１及び第二シールド部１５３Ｄ２の厚みと略同一寸法だけＸｈ方向に突出する。
第一シールド部１５３Ｄ１は、送信台座部１５１Ｅの＋Ｚｈ側に設けられ、−Ｚｈ側の端部が、露出部１５１Ｊ１及び鍔部１５１Ｊ２の＋Ｚｈ側端面に接する。これにより、送信本体部１５１Ｂが固定された先端側端部１５１Ｆを含む送信台座部１５１Ｅの＋Ｚｈ側の一部は、第一シールド部１５３Ｄ１の筒内周に配置される。
また、第一シールド部１５３Ｄ１の−Ｚｈ側には、センサー中心軸１５Ｃに沿った第一通過孔１５３Ｃ１が設けられ、第一通過孔１５３Ｃ１に臨んで、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃが配置される。
また、第一シールド部１５３Ｄ１の−Ｚｈ側には、センサー中心軸１５Ｃに沿った第一通過孔１５３Ｃ１が設けられ、第一通過孔１５３Ｃ１に臨んで、送信本体部１５１Ｂの送信面１５１Ｃが配置される。
第一シールド部１５３Ｄ１の＋Ｚｈ側の開口端には、第一通過孔１５３Ｃ１と連通する第二通過孔１５３Ｃ２が設けられている。第二通過孔１５３Ｃ２は、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する第一傾斜中心軸１５Ｃ１を有する孔部であり、第一傾斜中心軸１５Ｃ１に直交する孔断面が、第一通過孔１５３Ｃ１のセンサー中心軸１５Ｃに直交する孔断面よりも大きい。第一通過孔１５３Ｃ１と第二通過孔１５３Ｃ２の間には、第一通過孔１５３Ｃ１の端縁から第二通過孔１５３Ｃ２の端縁を接続する段差面１５３Ｃ３が設けられている。段差面１５３Ｃ３は、第一傾斜中心軸１５Ｃ１に直交する平面であり、この段差面１５３Ｃ３に、保護部材１５４が配置されている。これにより、保護部材１５４の法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する。
また、第一シールド部１５３Ｄ１の＋Ｚｈ側端面には、センサー中心軸１５Ｃに沿った貫通孔である第三通過孔１５３Ｅ１を有するキャップ１５３Ｅが勘合されている。キャップ１５３Ｅは、段差面１５３Ｃ３との間で保護部材１５４を挟み込むことで、保護部材１５４を保持している。
また、第一シールド部１５３Ｄ１の＋Ｚｈ側端面には、センサー中心軸１５Ｃに沿った貫通孔である第三通過孔１５３Ｅ１を有するキャップ１５３Ｅが勘合されている。キャップ１５３Ｅは、段差面１５３Ｃ３との間で保護部材１５４を挟み込むことで、保護部材１５４を保持している。
第二シールド部１５３Ｄ２は、送信台座部１５１Ｅの−Ｚｈ側に設けられ、＋Ｚｈ側の端部が、露出部１５１Ｊ１及び鍔部１５１Ｊ２の−Ｚｈ側端面に接する。これにより、基端側端部１５１Ｇを含む送信台座部１５１Ｅの−Ｚｈ側の一部は、第二シールド部１５３Ｄ２の筒内周側に配置される。
第二シールド部１５３Ｄ２は、センサー中心軸１５Ｃを中心軸とした筒状の第一筒部１５３Ｄ３と、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する第二傾斜中心軸１５Ｃ２を中心とした筒状の第二筒部１５３Ｄ４とを備えている。
第一筒部１５３Ｄ３の筒内周側には、送信台座部１５１Ｅ、及び送信台座部１５１Ｅに固定された送信回路基板３１Ａが配置されている。
第二筒部１５３Ｄ４は、送信回路基板３１Ａに接続された配線ケーブル３１Ａ２が配置され、第二筒部１５３Ｄ４の第一筒部１５３Ｄ３とは反対側の開口端から配線ケーブル３１Ａ２が引き出されている。
第二シールド部１５３Ｄ２は、センサー中心軸１５Ｃを中心軸とした筒状の第一筒部１５３Ｄ３と、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する第二傾斜中心軸１５Ｃ２を中心とした筒状の第二筒部１５３Ｄ４とを備えている。
第一筒部１５３Ｄ３の筒内周側には、送信台座部１５１Ｅ、及び送信台座部１５１Ｅに固定された送信回路基板３１Ａが配置されている。
第二筒部１５３Ｄ４は、送信回路基板３１Ａに接続された配線ケーブル３１Ａ２が配置され、第二筒部１５３Ｄ４の第一筒部１５３Ｄ３とは反対側の開口端から配線ケーブル３１Ａ２が引き出されている。
なお、上記第一実施形態に示す送信台座部１５１Ａは、基端側端面１５１Ａ１が送信回路基板３１に固定される構成であるが、変形例５に係る送信台座部１５１Ｅの傾斜端面１５１Ｇ１には、送信回路基板３１Ａ等の他の部材が接合されない。このため、傾斜端面１５１Ｇ１の形状は、図２７や図２８に示すような平面形状に限定されない。
例えば、図２９及び図３０に示すように、送信台座部１５１Ｅの傾斜端面１５１Ｇ１が屈曲されていてもよい。
図２９に示すように、傾斜端面１５１Ｇ１は、−Ｘｈ側の端部から＋Ｘｈ側に向かうにしたがって＋Ｚｈ側に傾斜する第一傾斜面１５１Ｇ６と、＋Ｘｈ側の端部から−Ｘｈ側に向かうにしたがって＋Ｚｈ側に傾斜する第二傾斜面１５１Ｇ７と、を備える谷型形状に構成されていてもよい。
また、図３０に示すように、傾斜端面１５１Ｇ１は、−Ｘｈ側の端部から＋Ｘｈ側に向かうにしたがって−Ｚｈ側に傾斜する第三傾斜面１５１Ｇ８と、＋Ｘｈ側の端部から−Ｘｈ側に向かうにしたがって−Ｚｈ側に傾斜する第四傾斜面１５１Ｇ９と、を備える山型形状に構成されていてもよい。
その他、傾斜端面１５１Ｇ１は、シリンドリカル形状や球面状に湾曲していてもよく、錐体形状に形成されていてもよい。
例えば、図２９及び図３０に示すように、送信台座部１５１Ｅの傾斜端面１５１Ｇ１が屈曲されていてもよい。
図２９に示すように、傾斜端面１５１Ｇ１は、−Ｘｈ側の端部から＋Ｘｈ側に向かうにしたがって＋Ｚｈ側に傾斜する第一傾斜面１５１Ｇ６と、＋Ｘｈ側の端部から−Ｘｈ側に向かうにしたがって＋Ｚｈ側に傾斜する第二傾斜面１５１Ｇ７と、を備える谷型形状に構成されていてもよい。
また、図３０に示すように、傾斜端面１５１Ｇ１は、−Ｘｈ側の端部から＋Ｘｈ側に向かうにしたがって−Ｚｈ側に傾斜する第三傾斜面１５１Ｇ８と、＋Ｘｈ側の端部から−Ｘｈ側に向かうにしたがって−Ｚｈ側に傾斜する第四傾斜面１５１Ｇ９と、を備える山型形状に構成されていてもよい。
その他、傾斜端面１５１Ｇ１は、シリンドリカル形状や球面状に湾曲していてもよく、錐体形状に形成されていてもよい。
［変形例６］
第一実施形態では、電子機器の一例として、イメージスキャナー１０を例示したが、これに限定されない。搬送経路１３０上に搬送された印刷紙に対して、画像を印刷する印刷ヘッドが設けられた印刷装置（プリンター）において、印刷紙の重送を検出する際に上述したような超音波センサー１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇを適用してもよい。
第一実施形態では、電子機器の一例として、イメージスキャナー１０を例示したが、これに限定されない。搬送経路１３０上に搬送された印刷紙に対して、画像を印刷する印刷ヘッドが設けられた印刷装置（プリンター）において、印刷紙の重送を検出する際に上述したような超音波センサー１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇを適用してもよい。
また、このような印刷装置において、印刷紙の種類を判定する際に、超音波センサー１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇを用いてもよい。つまり、印刷装置は、受信部１５２からの受信信号の信号強度と、印刷紙の種類とを対応付けたテーブルデータを記憶する記憶部に記憶しておく。そして、印刷装置に設けられた制御部（コンピューター）は、状態検出部として機能し、テーブルデータを参照して、受信部１５２からの受信信号に対応する印刷紙の種類を判定する。この場合、印刷装置は、印刷紙の種類に応じた最適な画像を印刷紙に形成することができる。
また、対象物としては、用紙Ｐや印刷紙に限定されず、上述したように、フィルムや布帛等であってもよい。
また、対象物としては、用紙Ｐや印刷紙に限定されず、上述したように、フィルムや布帛等であってもよい。
さらに、配管等を流れる流体の流速を検出する流速検出装置において、上述したような超音波センサー１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇを適用してもよい。つまり、対象物である流体に対して超音波を送信し、流体を通過する超音波を受信すると、流体の流速に応じて超音波の進行方向が変化する。この際、受信信号の電圧値の変化を検出することで、流体の流速を測定することが可能となる。このような流速検出装置では、受信信号の電圧変化から流体の流速を測定するため、送信部から送信される超音波の音軸を、正確に受信部に向けておき、基準位置を設定する必要がある。上述したような超音波センサーを用いることで、基準位置を正確に設定することができ、流速検出装置における流速検出精度を向上させることができる。
また、上記実施形態では、超音波を送信する送信部１５１と、超音波を受信する受信部１５２とを備えた超音波センサー１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇを例示した。これに対して、超音波を送信する送信部のみで超音波装置が構成されていてもよく、超音波を受信する受信部のみで超音波装置が構成されていてもよい。
例えば、超音波によりデータを送信するデータ送信装置、超音波を用いて虫や動物を退ける虫除け装置や動物除け装置、ハプティクスに超音波を用いた触覚伝達装置等の超音波装置では、送信部のみが設けられる構成としてもよい。また、超音波を用いたデータ送信装置から送信された超音波信号を受信するデータ受信装置等の超音波装置では、受信部のみが設けられる構成としてもよい。
送信部のみが設けられる超音波装置では、送信部の送信面に異物が付着すると送信感度が低下する。また、受信部のみが設けられる超音波装置では、受信部の送信面に異物が付着すると受信感度が低下する。これに対して、上記のように、送信面や受信面から所定距離離れた位置にメッシュ状の保護部材を設けることで、異物の侵入を抑制でき、送信部の送信感度の低下や、受信部の受信感度の低下を抑制できる。
また、送信部のみが設けられる超音波装置では、超音波の多重反射が発生すると、残留振動により次に送信する超音波の精度に影響する。例えば、超音波によりデータを送信するデータ送信装置では、残留信号によって、次に送信するデータが正しく送信できなくなる場合もある。これに対して、上記実施形態のように、保護部材を送信面の法線に対して傾斜させる構成とすれば多重反射を効果的に抑制できるので、残留信号による影響を抑制できる。
例えば、超音波によりデータを送信するデータ送信装置、超音波を用いて虫や動物を退ける虫除け装置や動物除け装置、ハプティクスに超音波を用いた触覚伝達装置等の超音波装置では、送信部のみが設けられる構成としてもよい。また、超音波を用いたデータ送信装置から送信された超音波信号を受信するデータ受信装置等の超音波装置では、受信部のみが設けられる構成としてもよい。
送信部のみが設けられる超音波装置では、送信部の送信面に異物が付着すると送信感度が低下する。また、受信部のみが設けられる超音波装置では、受信部の送信面に異物が付着すると受信感度が低下する。これに対して、上記のように、送信面や受信面から所定距離離れた位置にメッシュ状の保護部材を設けることで、異物の侵入を抑制でき、送信部の送信感度の低下や、受信部の受信感度の低下を抑制できる。
また、送信部のみが設けられる超音波装置では、超音波の多重反射が発生すると、残留振動により次に送信する超音波の精度に影響する。例えば、超音波によりデータを送信するデータ送信装置では、残留信号によって、次に送信するデータが正しく送信できなくなる場合もある。これに対して、上記実施形態のように、保護部材を送信面の法線に対して傾斜させる構成とすれば多重反射を効果的に抑制できるので、残留信号による影響を抑制できる。
さらには、送信部及び受信部が別体となる超音波装置の例を示したが、超音波の送受信処理を行う１つの送受信部が設けられる構成としてもよい。この場合、送受信部から測定対象に対して超音波を送信し、測定対象で反射されて送受信部に戻ってきた反射超音波を受信する。この場合、送受信部で超音波を送信したタイミングから、送受信部で反射超音波を受信したタイミングまでの時間に基づいて、超音波センサーから測定対象までの距離を測定する距離測定センサーに利用することができる。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
１０…イメージスキャナー（電子機器）、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ…超音波センサー、１６…制御部、３１…送信回路基板、３２…受信回路基板、１３０…搬送経路、１５１…送信部、１５１Ａ…送信台座部、１５１Ａ１…基端側端面、１５１Ａ２…先端側端面、１５１Ｂ…送信本体部、１５１Ｃ…送信面、１５２…受信部、１５２Ａ…受信台座部、１５２Ａ１…基端側端面、１５２Ａ２…先端側端面、１５２Ｂ…受信本体部、１５２Ｃ…受信面、１５３…シールド部、１５３Ａ…シールド壁、１５３Ｂ…突出部、１５３Ｃ…通過孔、１５４，１５４Ｃ，１５４Ｄ，１５４Ｅ，１５４Ｆ，１５４Ｇ…保護部材、１５４Ａ，１５４Ｃ１…線材、１５４Ｂ，１５４Ｃ２…空隙（後部）、１５４Ｄ１，１５４Ｅ１，１５４Ｆ１，１５４Ｇ１…貫通孔、１５５…吸音部、１６１…演算部、１６１Ｃ…重送判定部。
Claims (10)
- 第一軸に沿って超音波を送信すること、及び前記第一軸に沿って入力される超音波を受信することの少なくとも一方を実施する超音波素子と、
前記第一軸上に設けられて前記超音波素子を覆う保護部材と、
を備え、
前記保護部材は、前記第一軸に沿って進行する前記超音波を通過させる複数の孔部を有する
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項１に記載の超音波装置において、
前記第一軸を中心軸とした略筒状に構成されたシールド部を備え、
前記超音波素子は、前記シールド部の筒内周面に囲われて配置され、
前記シールド部は、前記超音波素子を囲う位置から前記第一軸に沿って延出し、延出先端部に前記超音波を通過させる通過孔を有し、
前記保護部材は、前記シールド部の前記通過孔を覆って設けられている
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項２に記載の超音波装置において、
前記シールド部の前記延出先端部の前記超音波素子とは反対側の面には、前記通過孔を囲う吸音部が設けられている
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波装置において、
前記保護部材は、複数の線材が前記第一軸に交差する第一方向、及び前記第一軸及び前記第一方向に交差する第二方向に沿って配置されることで構成され、
前記第一方向及び前記第二方向を含む平面の法線は、前記第一軸に対して傾斜している
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項４に記載の超音波装置において、
前記第一方向及び前記第二方向を含む平面の法線は、前記第一軸に対して５°以上の角度で傾斜している
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項４または請求項５に記載の超音波装置において、
前記超音波素子は、対象物に向かって前記超音波を送信すること、及び前記対象物から入力される前記超音波を受信することの少なくとも一方を実施し、
前記第一軸は、前記対象物の法線に対して第一角度で傾斜し、
前記第一方向及び前記第二方向を含む平面の法線は、前記対象物の法線に対して、前記第一角度とは異なる第二角度で傾斜している
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波装置において、
前記超音波素子は、前記超音波が送信または受信される第一面、及び前記第一面とは反対側の第二面を有し、
前記超音波素子を保持する台座部を備え、
前記台座部は、前記第一軸に直交して前記超音波素子の前記第二面が接合される第三面と、前記第三面の反対側に設けられる第四面とを含み、
前記第四面の法線は、前記第一軸に対して傾斜している
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項７に記載の超音波装置において、
前記第四面の法線は、前記第一軸に対して５°以上の角度で傾斜している
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超音波装置において、
一対の前記超音波素子が設けられ、一対の前記超音波素子の一方は、前記超音波を送信する送信部であり、一対の前記超音波素子の他方は、前記超音波を受信する受信部であり、
前記送信部及び前記受信部は、前記第一軸の軸上で互いに対向する位置に設けられている
ことを特徴とする超音波装置。 - 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超音波装置において、
前記超音波素子は、対象物からの前記超音波を受信して受信信号を出力し、
前記受信信号に基づいて前記対象物の状態を検出する状態検出部を備える
ことを特徴とする超音波装置。
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| JP2005082350A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 重送検知装置および画像形成装置 |
| JP2016027307A (ja) * | 2013-08-05 | 2016-02-18 | キヤノン株式会社 | 超音波発信装置、超音波受信装置、シート判別装置及び画像形成装置 |
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- 2018-12-14 JP JP2018234127A patent/JP7147534B2/ja active Active
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| JP2016027307A (ja) * | 2013-08-05 | 2016-02-18 | キヤノン株式会社 | 超音波発信装置、超音波受信装置、シート判別装置及び画像形成装置 |
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