JP5570232B2 - 重送検知装置、及び重送検知方法、並びにシート処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、２枚以上のシート状部材を重ねたまま搬送してしまう搬送状態を超音波センサによって検知する重送検知装置、及び、重送検知方法、並びにシート処理装置に関する。

スキャナ、プリンタ、複写機、印刷機、ＡＴＭ(Automated Teller Machine)などにおいては、シート状部材を１枚づつ分離・搬送する機構が備えられている。しかし、シート状部材を１枚だけ搬送すべきところを、２枚以上のシート状部材の一部、あるいは全体が重なったまま搬送される重送が発生する可能性が考えられる。このため、シート状部材を搬送する装置には、シート状部材の重送を検知する機能が必要となる。

例えば、シート状部材の重送を超音波センサによって検知する重送検知装置が知られている。この重送検知装置は、超音波発信器から発信されてシート状部材を透過した超音波を超音波受信器が受信することで、超音波受信器から出力される超音波受信信号をサンプリングし、該サンプリングされた前記超音波受信信号のレベル（波高）に基づいて、給送が１枚なのか重送なのかを検知する。即ち、受信した超音波のレベルが閾値より高ければ給送が１枚であると判断し、閾値より低ければ重送が生じたと判断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６９２４１号公報

しかし、従来の重送検知装置では、一般的に、超音波受信器から出力される超音波受信信号の振幅を、超音波発信器による超音波の発信終了タイミングから計時される常に一定のタイミング（超音波受信信号の強度が最大となるであろうタイミング）でサンプリングして重送を判断している。しかし、シート状部材の厚み、弾性力、密度、シート状部材搬送装置の構成といった条件により、超音波発信器と超音波受信器の位置関係等が変化し、超音波受信信号の強度が最大となるタイミングが変動してしまうことがある。また、超音波受信信号の強度が最大となるタイミングは、製品の組み立てによるバラつきや、温度などの外的要因によっても変動することがある。

このため、超音波受信信号の強度が最大でないタイミングでサンプリングしてしまうと、サンプリングした超音波受信信号のレベルが現実の超音波受信信号のレベルよりも低い値となってしまい、重送の誤検知に繋がる場合があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、超音波受信強度が最大となるタイミングが変動したとしても、安定した重送判定が可能となる仕組みを提供することである。

本発明は、シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、前記超音波発信手段からバースト波で発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて前記超音波受信信号が最大振幅になるタイミングを含む複数のタイミングで複数の周期にわたってサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、シート状部材の厚み、弾性力、密度、シート状部材の搬送装置の構成といった条件等により、超音波受信強度が最大となるタイミングが変動したとしても、安定した重送判定が可能となる。

本発明の一実施例に係る重送検知装置の構成を概略的に示すブロック図。 本発明の一実施例に係る重送検知装置の構成を概略的に示すブロック図。 本実施例において超音波受信信号をサンプリングするタイミングを示す図。 本実施例に係る超音波発信部と超音波受信部の位置関係を示す図。 本実施例における超音波受信エネルギーを概略的に示す図。 超音波の発信波形及び受信波形の例を示す図。 超音波の発信波形及び受信波形の例を示す図。 本発明の重送検知装置を備えたシート状部材搬送装置の構成の一例を示す図。 本発明の重送検知装置を備えたシート状部材搬送装置の構成の一例を示す図。 本発明の重送検知装置を備えたシート状部材搬送装置の他の構成の一例を示す図。 図１０に示したシート状部材搬送装置本体の内部構造を示す断面図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

図１、図２は、本発明の一実施例に係る重送検知装置の構成を概略的に示すブロック図である。

図１、図２において、１０１は、本発明の一実施例に係る重送検知装置である。重送検知装置１０１は、制御部１０２、超音波発信部１０３、超音波受信部１０４を備える。

制御部１０２は、ＣＰＵ１０２Ａ、ＲＯＭ１０２Ｂ、ＲＡＭ１０２Ｃを有する。ＣＰＵ１０２Ａは、プログラムをＲＯＭ１０２Ｂから読み込み、ＲＡＭ１０２Ｃをワークエリアとして、重送検知装置１０１の制御を行う。また、ＣＰＵ１０２Ａは、超音波制御部１０２Ｄを介して、超音波受信回路１０２Ｅを制御する。また、ＣＰＵ１０２Ａは、超音波受信回路１０２Ｅの受信結果を元に、演算部１０２Ｆを用いて演算を行い、シート状部材が重送しているか否かを判定する。

超音波制御部１０２Ｄは、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の制御を行う。超音波発信部１０３は超音波発信器であり、搬送路中のシート状部材に対して超音波を発信する。超音波受信部１０４は超音波受信器であり、超音波発信部１０３の発信する超音波を受信する。超音波受信部１０４による超音波の受信結果（超音波受信信号）は超音波受信回路１０２Ｅに出力され、超音波受信回路１０２Ｅにて信号処理される。

なお、図２に示すように、超音波受信部１０４は、重送検知対象であるシート状部材を透過した超音波を受信できるように、シート状部材の搬送路を挟んで超音波発信部１０３と対向するように設置されている。即ち、超音波発信部１０３は、シート状部材２０１の搬送路を挟んだ一方に設置されシート状部材２０１の方向へ超音波を発信する。また、超音波受信部１０４は、シート状部材２０１の搬送路を挟んだ他方に設置され超音波発信部１０３により発信された超音波を受信して超音波受信信号を超音波受信回路１０２Ｅに出力する。

超音波発信部１０３は、超音波制御部１０２Ｄから数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚのパルス信号（以下、超音波信号とする）の供給を受け、超音波パルスを出力する。なお、超音波制御部１０２Ｄが超音波発信部１０３へ供給する超音波信号は、例えば、一定時間に渡る数周期分の数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚのパルス信号を発信する信号である。これは、一般にバースト波と呼ばれるものであり、バースト波は数ｍｓに一度発信される。

図２に示すように、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の間に、搬送されたシート状部材２０１が入ると、超音波発信部１０３より発信した超音波は、シート状部材２０１により超音波受信部１０４に到達するまでに減衰し、非常に微弱な信号となってしまうため、超音波受信部１０４が出力する超音波受信信号も振幅が微弱となる。そのため、超音波受信回路１０２Ｅは、超音波受信部１０４が出力する超音波受信信号を増幅する信号増幅回路１１０を備えており、超音波受信信号を重送検知判断の可能な信号振幅まで増幅する。

超音波受信回路１０２Ｅは、Ａ−Ｄ変換器１１１を有し、信号増幅回路１１０によって増幅された超音波受信信号（アナログ信号）を、サンプリングしてデジタル信号に変換してＣＰＵ１０２Ａへ出力する。なお、ＣＰＵ１０２ＡがＡ−Ｄ変換器を内蔵している構成の場合には、信号増幅回路１１０によって増幅された超音波受信信号（アナログ信号）は直接ＣＰＵ１０２Ａに入力される。

ＣＰＵ１０２Ａは、超音波受信回路１０２Ｅから出力された超音波受信信号を取得し、超音波受信信号の振幅情報として、ワークエリアＲＡＭ１０２Ｃに保存する。そして、ＣＰＵ１０２Ａは、ワークエリアＲＡＭ１０２Ｃに保持された振幅情報を元に、演算部１０２Ｆを用いて演算を行い、シート状部材２０１が重送しているか否かを判定する。

ここで、超音波受信信号をサンプリングするタイミングについて図３を用いて説明する。

図３は、本実施例において超音波受信信号をサンプリングするタイミングを概略的に示す図である。
図３において、３０１は超音波の発信波形、３０２は超音波の受信波形、Ｔは時間軸を示す。

超音波発信部１０３から発信波形３０１のような超音波を発信し、空間を伝搬する時間を挟み、超音波受信部１０４にて受信波形３０２を得る。

まず、超音波発信部１０３の超音波の発信終了タイミングをＴ０とする。また、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の位置関係から、超音波受信強度が最大になる（超音波受信信号の振幅が最大となる）と想定（予想）されるタイミング（発信タイミングＴ０から計時されるタイミング）を予め理論的に予測しておき、タイミングＴＡ（最大振幅取得タイミング）とする。さらに、タイミングＴＡよりも超音波の発信周波数で数周期分早いタイミングを予め設定し、タイミングＴＢとする。また、タイミングＴＡよりも超音波の発信周波数で数周期分遅いタイミングを予め設定し、タイミングＴＣとする。これらのタイミングＴＡ、タイミングＴＢ、タイミングＴＣ、即ち、超音波発信器と超音波受信器の位置関係（距離）及び超音波の伝搬速度等から導出した超音波受信強度が最大になる（超音波受信信号の振幅が最大となる）と想定されるタイミングを含む前後複数のタイミングにて、シート状部材を透過した超音波の波形をサンプリングする（ＣＰＵ１０２Ａに取り込む）。

ただし、前述した超音波受信強度の最大値を取るであろうタイミングは、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の位置関係だけでなく、例えば、超音波発信部及び超音波受信部として搭載するセンサユニットの種類、製品の組み立てによるバラつきや、温度などの外的要因によっても変動するため、調整が必要になる場合もある。そのため、図示しない操作部や図示しないインタフェースを介して接続されるコンピュータ等の外部装置から、これらのタイミングを設定できる構成であってもよい。なお、設定されたこれらのタイミングは、例えばＲＡＭ１０２Ｃ内のフラッシュメモリ部に記憶されるものとする。このように超音波受信強度のサンプリングのタイミングを調整することができるので、例えば、重送検知装置やシート搬送装置、シート処理装置等の製造過程、或いは装置の出荷時、メンテナンス時等において、その装置に最適な設定を適宜行うことができ、これにより、安定した重送判定が可能であり且つ信頼性の高い重送判定を行うことができる。このため、本発明は、例えば、重送検知装置やシート搬送装置、シート処理装置等の各種装置の製造方法、重送検知条件の設定・調整方法等を対象とすることができる。

また、複数の周期にわたり（複数のタイミングで）超音波受信信号をサンプリングする本実施例の技術は、図４に示すように、シート状部材が搬送路を通過する際にシート状部材の厚みにより超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の位置関係が変化する構成に対しても特に有効である。

図４は、本実施例に係る超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の位置関係が変化する構成を概略的に示す図である。

超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の位置関係の変化を考慮して前記タイミングＴＡ、タイミングＴＢ、タイミングＴＣを設定することで、図４の４０１、４０２のようにシート状部材の厚みや重送時のシート状部材の重なりによる搬送路間の距離の変化に柔軟に対応でき、超音波受信信号の振幅の最大値を確実に取得可能となる。

ここで４０１は通常の搬送路間の距離を示し、４０２に重送により広くなった搬送路間の距離を示す。

これはシート状部材が通過する外力で搬送路が変形し、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の間の距離が変化する構成に限らず、シート状部材の厚みに合わせて超音波発信部１０３と超音波受信部１０４の間の距離を動的に変化させる構成に対しても有効である。

ＣＰＵ１０２Ａは、Ａ−Ｄ変換器１１１により、タイミングＴＡ、タイミングＴＢ、タイミングＴＣのタイミングにおいて、超音波受信信号を取得（サンプリング）し、ワークエリアＲＡＭ１０２Ｃに、その振幅情報を保存する。

なお、ＣＰＵ１０２Ａが超音波受信信号をサンプリングするタイミングは、本実施例に示したようにタイミングＴＡ、タイミングＴＢ、タイミングＴＣの３箇所（３つのタイミング）とは限らず、２箇所や４箇所以上の複数箇所であってもよいし、あるいは連続した数周期分の波形であっても良い。いずれにしても、超音波受信強度が最大値を取るであろうタイミングが含まれるサンプリング範囲内において超音波受信信号から複数のタイミングでサンプリングを行うことにより、「重送判定する際のシート搬送状態を示す情報（シートが一枚ずつ搬送できていいるか、二枚又はそれ以上重なって搬送されているかを判定するための情報）」を取得することができる。

超音波受信信号の取得後、ＣＰＵ１０２Ａは、ワークエリアＲＡＭ１０２Ｃに保持した各々のタイミングの振幅情報（タイミングＴＡの振幅情報、タイミングＴＢの振幅情報、タイミングＴＣの振幅情報）を演算部１０２Ｆを用いて加算し、超音波受信エネルギーを算出（決定）する。

前記超音波受信エネルギーについて、図５の受信波形５０１と受信波形５０２で説明する。

図５は、本実施例における超音波受信エネルギーを概略的に示す図である。

受信波形５０１は、タイミングＴＡで超音波受信強度の最大値を取っている（超音波受信信号の振幅が最大となっている）状態を示す。受信波形５０１における各々のタイミングの振幅情報（タイミングＴＡの振幅情報、タイミングＴＢの振幅情報、タイミングＴＣの振幅情報）は、時間順に"７０"、"８９"、"７０"となっており、それらを加算した超音波受信エネルギーは"２２９"となる。

受信波形５０２は、タイミングＴＢで超音波受信強度の最大値を取っている（超音波受信信号の振幅が最大となっている）状態を示す。受信波形５０２における各々のタイミングの振幅情報（タイミングＴＡの振幅情報、タイミングＴＢの振幅情報、タイミングＴＣの振幅情報）は、時間順に"８９"、"８２"、"５７"となっており、それらを加算した超音波受信エネルギーは"２２８"となる。

このことから、受信波形５０１と受信波形５０２のように超音波受信強度が最大となる（超音波受信信号の振幅が最大となる）タイミングが変動しても、超音波受信エネルギーの変動量が少ないことがわかる。

つまり、シート状部材の厚み、弾性力、密度、シート状部材の搬送装置の構成や、製品の組み立てによるバラつきや、温度等の条件により、受信波形５０１と受信波形５０２のように超音波受信強度が最大となるタイミングが変動しても、複数のタイミングにおいて超音波受信信号を取得して超音波受信エネルギーを算出することにより、安定した重送判定処理が可能となる。

逆に、本発明の超音波受信エネルギーによる重送判定処理に対して、従来の方法では、固定された１つのタイミング（Ｔ０から計時される）でサンプリングした振幅情報（１箇所の振幅情報）を重送判定処理に使用していたため、超音波受信強度が最大となるタイミングが変動してしまうと振幅情報もまた大きく変動し、重送判定処理の精度が悪くなることがわかる。

なお、タイミングＴＡでの超音波受信信号の取得、タイミングＴＢでの超音波受信信号の取得、及び、タイミングＴＣでの超音波受信信号の取得は、それぞれ異なる超音波信号から取得してもよい。例えば、最初に発信された超音波の発信終了タイミングＴ０から計時してタイミングＴＡ後にタイミングＴＡでの超音波受信信号を取得し、次の超音波の発信終了タイミングＴ０から計時してタイミングＴＢ後にタイミングＴＢでの超音波受信信号を取得し、更に次の超音波の発信終了タイミングＴ０から計時してタイミングＴＣ後にタイミングＴＣでの超音波受信信号を取得してもよい。

さらに、上述のタイミングＴＡでの超音波受信信号の取得、タイミングＴＢでの超音波受信信号の取得、及び、タイミングＴＣでの超音波受信信号の取得を１セットとして、これを複数セット行い、各、タイミングＴＡの振幅情報の平均値、各タイミングＴＢの振幅情報の平均値、各タイミングＴＣの振幅情報の平均値を用いて超音波受信エネルギーとするように構成してもよい。なお、同一のタイミング（同一箇所）でのサンプリングを複数回行い、サンプル値を平均化させて、ノイズ成分等を除去することを行うようにしてもよいが、これとは別に、本実施例は、異なる複数のタイミング（異なる複数の箇所）、例えば、タイミングＴＡ、タイミングＴＢ、タイミングＴＣにて、サンプリングを行うものである。

また、超音波発信部１０３から所定波形の超音波を連続して発信し、超音波受信部１０４で超音波を連続して受信させることにより、超音波発信部１０３から発信される超音波信号を安定させ、また、超音波受信部１０４から出力される超音波受信信号を安定させ、超音波発信部１０３（超音波発信センサ）や超音波受信部１０４（超音波受信センサ）のバラつきによる、発信される超音波や超音波受信信号が不安定になることを抑えることができる。以下、図６、図７を用いて説明する。

例えば、図６の１００１のように、超音波発信部１０３から所定波形の超音波を連続して７波発信し、超音波受信部１０４で超音波を連続して受信させることにより、超音波発信部１０３から発信される超音波信号を安定させ、また、図６の１００３のように、超音波受信部１０４から出力される超音波受信信号１００２を安定させ、超音波受信強度が最大となる期間を長くすることができる。
さらに、図７の１１０１のように、超音波発信部１０３から所定波形の超音波を連続して１５波発信し、超音波受信部１０４で超音波を連続して受信させることにより、超音波発信部１０３から発信される超音波信号をさらに安定させ、また、図７の１１０３のように、超音波受信部１０４から出力される超音波受信信号１１０２をさらに安定させ、超音波受信強度が最大となる期間をさらに長くすることができる。

このような構成により、受信超音波信号の強度が最大レベルとなる（超音波受信信号の振幅が最大となる）期間、すなわち、サンプリング範囲を長くして、受信超音波信号の強度が最大となるタイミングで波形を取得できる確率をさらに高めることが可能となる。なお、ここでいう「受信超音波信号の強度が最大レベルとなる期間を長く」するとは、最大ピークの継続時間を増やすことを意味し、その期間継続中に複数のタイミングでサンプリングすることにより、受信超音波信号の強度が最大となるタイミングでの波形取得を高確率で行うことができる。

ＣＰＵ１０２Ａは、上述の超音波受信エネルギーと重送判定閾値を比較し、超音波受信エネルギーが重送判定閾値よりも低くなった場合に、シート状部材が重送していると判定する。なお、前述の重送判定閾値は、超音波を受信していない状態でサンプリングして取得した、ホワイトノイズ受信信号を元に決定し、ＲＡＭ１０２Ｃ内のフラッシュメモリ部に記憶される。

このホワイトノイズ受信信号に基づいて上記重送判定閾値を決定する方法は、次のような場合に特に有効であると考えられる。例えば、超音波受信部１０４の超音波の感度、超音波発信部１０３の発振電圧、パルス数、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４との距離等によっては、シートが重送された場合に、超音波受信部１０４での超音波受信が非常に弱くなり、超音波受信部１０４のホワイトノイズに埋れてしまう場合がある。このような場合、ホワイトノイズ受信信号を元に上記重送判定閾値を決定することで、ノイズの影響を抑えた重送判定閾値を決定することが可能となる。以下、重送判定閾値を決定する方法を詳細に示す。

例えば、本実施例では、超音波受信エネルギーが３箇所のタイミングの振幅情報を加算した結果であるため、重送判定閾値は、ホワイトノイズ受信信号の振幅情報を３倍し、係数を掛けたものと設定してもよい。或いは、重送判定閾値は、３箇所のホワイトノイズ受信信号の振幅情報を加算し、係数を掛けたものであってもよい。又は、ホワイトノイズ受信信号の振幅情報を３倍したもの等に係数を掛けるのではなく、ホワイトノイズ受信信号の振幅情報を３倍したもの等に固定値を加算したものを重送判定閾値としてもよい。また、ホワイトノイズ受信信号の振幅情報を３倍して係数を掛けたものに固定値を加算したものを重送判定閾値としてもよい。

なお、上述のように、超音波受信部１０４の超音波の感度、超音波発信部１０３の発振電圧、パルス数、超音波発信部１０３と超音波受信部１０４との距離、受信側の信号増幅率等によって、超音波受信信号の大きさが変化することがあるため、上記の係数や固定値は、例えば、超音波受信部１０４のセンサ感度上限品と下限品を実際に確認して実機に合わせて決定することが好ましい。

なお、超音波発信強度の強弱又は発信回数等の条件については、予め搬送するシートの厚さや種類等が設定によりわかっている場合に、その設定条件に基づいて、自動的に調整できるようにしてもよいし、これらを調整する場合には、サンプリングする範囲、サンプリングするタイミング、回数等を自動的に補正できるようにしてもよい。

なお、上述のホワイトノイズ受信信号は、シート状部材の搬送中にも取得できるため、前記重送判定閾値を常に更新する構成としてもよい。例えば、超音波発信部１０３が超音波を発信する直前に超音波受信部から出力されるノイズをサンプリングすることにより取得されるノイズの振幅情報に基づいて前記重送判定閾値を算出して更新設定してもよい。また、ＲＯＭ１０２Ｂにホワイトノイズの大きさと重送判定閾値の関係を示すテーブルを保存しておき、上述のようにサンプリングしたホワイトノイズに対応する重送判定閾値をテーブルから取得して設定したり、或いは閾値を補正（調整）したりする構成でもよい。又は、上述の重送判定閾値は、図示しない操作部や図示しないインタフェースを介して接続されるコンピュータ等の外部装置から設定できる構成であってもよい。又は、上述の重送判定閾値を、閾値の基準となるシートを搬送させたときの超音波受信エネルギーを元に設定する構成であってもよい。

制御部１０２の有する、ＲＯＭ１０２Ｂ、ＲＡＭ１０２Ｃは、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されるものであってもよい。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなる制御手段内のＣＰＵ内部の揮発メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムをメモリ等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により前記制御手段内のメモリに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現する為のものであっても良い。さらに、前述した機能を信号解析手段であるＣＰＵ１０２Ａの内部メモリに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

以上示したように、本実施例によれば、超音波発信器と超音波受信器の位置関係等から導出した、超音波受信強度が最大になると想定されるタイミングを含む前後複数のタイミングにて、シート状部材を透過した超音波の波形を取り込み、前記複数のタイミングにて取得した超音波の振幅を加算して超音波受信エネルギーを算出し、この超音波受信エネルギーと閾値と比較判定することでシート状部材の重送を検知するので、シート状部材の厚み、弾性力、密度、シート状部材の搬送装置の構成等といった条件により、超音波信号強度が最大となるタイミングが変動しても、安定した重送判定が可能となる。

以下、本発明の実施例２における超音波受信エネルギーの算出方法を、図面を参照しながら詳述する。

まず、超音波受信エネルギーについて、図５の受信波形５０１と受信波形５０２で説明する。

受信波形５０１は、タイミングＴＡで超音波受信強度の最大値を取っている状態を示す。受信波形５０１における各々のタイミングの振幅情報は、時間順に"７０"、"８９"、"７０"となっている。受信波形５０２は、タイミングＴＢで超音波受信強度の最大値を取っている状態を示す。受信波形５０２における各々のタイミングの振幅情報は、時間順に"８９"、"８２"、"５７"となっている。

ここで、受信波形５０１において、各々の振幅を比較して最大値に"１．８"の重み係数を掛け、最小の振幅に"０．２"の重み係数を掛けると、各々の振幅"７０"、"８９"、"７０"は"１４"、"１６０"、"７０"となり、これら各々を加算して超音波受信エネルギーを算出すると"２４４"となる。

同様に、受信波形５０２においても重み係数を掛けると、各々の振幅"８９"、"８２"、"５７"は"１６０"、"８２"、"１１"となり、これらの各々を加算して超音波受信エネルギーを算出すると"２５３"となる。

このことから、受信波形５０１と受信波形５０２のように超音波信号強度が最大となるタイミングが変動しても、超音波受信エネルギーの変動量が少ないことがわかる。つまり、シート状部材の厚み、弾性力、密度、シート状部材の搬送装置の構成、といった条件により、受信波形５０１と受信波形５０２のように超音波信号強度が最大となるタイミングが変動しても、複数タイミングにおいて超音波受信信号を取得して超音波受信エネルギーとして扱うことにより、安定した重送判定処理が可能となる。

また、例えば、前記重み係数で、最大値には"２．０"の重み係数を掛け、最小値には"０"の重み係数を掛けると、より振幅のピークとなるタイミングでの受信振幅を強調する結果となる。

また、超音波受信信号を取得するタイミングは、本実施例に示したように３箇所とは限らず、複数箇所であってもよいため、重み係数も最大値と最小値だけに掛けるのではなく、複数の係数を複数のタイミングの受信振幅に掛ける構成でもよい。

即ち、複数のタイミングでサンプリングされた超音波受信信号の振幅情報を比較し、振幅情報の大小に応じて重み係数を掛け、該重み係数を掛けた振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを算出する構成であれば本発明に含まれるものである。

本発明の実施例３では、実施例１又は実施例２に示した重送検知装置を適用したシート状部材搬送装置の構成について示す。

図８、図９は、本発明の重送検知装置を備えたシート状部材搬送装置の構成の一例を示す図であり、図１と同一のものには同一の符号を付してある。

図８、図９において、６００は、実施例１又は実施例２に示した重送検知装置１０１を備えたシート状部材搬送装置としての画像読取装置である。

図８、図９に示すように、このシート状部材搬送装置６００は、複数枚のシート状部材が積載可能なシート状部材積載部１がシート状部材席細部駆動モータ２により昇降駆動され、シート状部材積載部１に積載されたシート状部材２０１の有無がシート状部材検知センサ３により検知される。シート状部材積載部１上のシート状部材は、給送モータ５により回転駆動される給送ローラ４によって上ガイド板４０と下ガイド板４１との間に形成される搬送路に給送される。

搬送路に給送された原稿は、給送モータ８によって回転駆動される給送ローラ６によって該搬送路を下流側に搬送される。給送ローラ４で同時に２枚以上のシート状部材が給送された場合は、分離モータ９によって給送方向に対して逆方向に回転駆動される分離ローラ７によりシート状部材が１枚ずつに分離されて搬送路を下流側に搬送される。

給送ローラ６と分離ローラ７との隙間、あるいは分離ローラ７に対する給送ローラ６の圧接圧は、ニップ隙間調整モータ１１により給送ローラ６を分離ローラ７に対して接近離間する方向に移動させることにより調整され、これにより、シート状部材の厚みに適した隙間、あるいは圧接圧となるようにしてシート状部材が分離搬送される。

レジストローラ対１７は、停止中にそのニップ部にシート状部材の先端が突き当たって搬送が一時的に停止することでシート状部材の斜行を補正する。レジストローラ対１７は、レジストクラッチ１９を介して搬送モータ１０によって回転駆動され、レジストクラッチ１９は、搬送モータ１０の回転をレジストローラ対１７に伝達したり、断ったりする。搬送モータ１０は、レジストローラ対１７の他に、画像読取部４３の前後に配置された搬送ローラ対２０，２２を回転駆動する。レジストローラ対１７で斜行が補正されたシート状部材は、搬送モータ１０により回転駆動される搬送ローラ対２０によって画像読取部４３に送られる。

画像読取部４３は、シート状部材の片面或いは両面の画像を読み取るために、シート状部材の搬送方向に互いに離間配置された２つの読取センサ１５を備えており、該読取センサ１５は、シート状部材の読み取り速度と解像度に基づき制御部１０２により走査間隔が制御される。また、読取センサ１５に対してシート状部材の搬送路を挟んで対向する位置には、プラテンローラ３１が配置されている。

プラテンローラ３１は、読取センサ１５によるシート状部材の読取画像の背景部の色（背景色）を変更する背景部材として用いられ、読取センサ１５との間に所定の隙間が設けられている。すなわち、プラテンローラ３１は、例えば、外周面の半周領域が黒色部とされ、残りの半周領域が白色部とされている。制御部１０２によってプラテンローラ３１を回転駆動する不図示の駆動モータを制御することで、黒色部又は白色部を読取センサ１４に対向する位置に配置して画像の背景色を切り換えることができる。

画像読取部４３を通過したシート状部材は、搬送モータ１０により回転駆動され搬送ローラ対２２等によって搬送路を下流側へ搬送されて排出部４４に排出される。シート状部材が排出部４４に排出されたことは、排出センサ１６により検知される。なお、搬送モータ１０は、搬送ローラ対２０，２２等を回転駆動して、分離給送後のシート状部材を画像読み取り位置から排出位置まで搬送すると共に、シート状部材の読み取りに最適な速度や原稿の解像度などに応じて速度を可変するように制御部１０２に制御される。

レジストローラ対１７の下流側には、搬送されるシート状部材を検知するためのレジスト後センサＳ５が配置されている。また、レジストローラ対１７の上流側には、給送されるシート状部材を検知するためのレジスト前センサＳ３および給送されるシート状部材の重送状態を検知するための超音波発信部１０３及び超音波受信部１０４が配置されている。超音波発信部１０３と超音波受信部１０４は、超音波発信部１０３が発信した超音波が、重送検知対象であるシート状部材を透過して超音波受信部１０４で受信できるように、シート状部材の搬送路を挟んで対向するように設置されている。

そして、レジスト前センサＳ３および超音波発信部１０３及び超音波受信部１０４の出力に基づいて、制御部１０２が、シート状部材の検知処理、重送状態の検知処理等を行なう。４６は操作部であり、シート状部材搬送装置に対する各種操作を入力可能である。

なお、超音波発信部１０３及び超音波受信部１０４は、搬送ローラ対２０，２２と画像読取部４３の間や、画像読取部４３の下流に設けられていてもよい。

（他のシート状部材搬送装置の例）
図１０は、本発明の重送検知装置を備えたシート状部材搬送装置の他の構成の一例を示す図である。

図１０において、８０１は、実施例１又は実施例２に示した重送検知装置１０１を備えたシート状部材搬送装置としての画像読取装置の本体（以下、シート状部材搬送装置本体）である。８０２は給送口、８０３は給紙トレー、８０４は操作部、８０５は排紙口、８０６は排紙トレーである。

給紙トレー８０３に積載された被写体であるシート状部材（不図示）は、操作部８０４からスキャン指示情報が入力されると、給紙口８０２からシート状部材搬送装置本体８０１の内部に１枚づつ搬送される。シート状部材搬送装置本体８０１の内部に搬送されたシート状部材の画像情報は、不図示の画像読取センサによって読み取られる。その後、シート状部材は排出方向へと搬送され、排紙口８０５からシート状部材搬送装置本体８０１の外部へ排出される。そして、シート状部材搬送装置本体８０１の外部へ排出されたシート状部材は、排紙トレー８０６上に順次積載される。

図１１は、図１０に示したシート状部材搬送装置本体８０１の内部構造を示す断面図であり、同図において、図１０と同一部分には同一符号が付してある。

図１１において、９０１はフィードローラ、９０２はリタードローラで、回転軸との間にトルクリミッタ９０３を備えている。フィードローラ９０１とリタードローラ９０２との作用により、給紙トレー８０３上に積載されたシート状部材２０１は１枚づつ分離されて、給紙口８０２からシート状部材搬送装置本体８０１内に図中矢印Ｂ方向に搬送される。９０４は搬送ローラで、フィードローラ９０１とリタードローラ９０２との作用により１枚づつ搬送されて来るシート状部材を、更に排紙口８０５方向へ搬送するものである。

９０５は画像読取ユニット（裏面画像読取ユニット）で、シート状部材の裏面を読み取るものである。９０６は画像読取ユニット（表面画像読取ユニット）で、シート状部材の表面を読み取るものである。両画像読取ユニット９０５，９０６の内部には、シート状部材を照射する光源（不図示）と、シート状部材の画像情報を読み取る画像読取センサ（不図示）が組み込まれている。また、両画像読取ユニット９０５，９０６は、図１１中のＡの読取位置でシート状部材の画像読み取りを行う。９０７は第１のプラテンローラで、搬送されて来るシート状部材を、裏面画像読取ユニット９０５の読取位置Ａにおいて密着するように押さえるものである。また、９０８は第２のプラテンローラで、搬送されて来るシート状部材を、表面画像読取ユニット９０６の読取位置Ａにおいて密着するように押さえるものである。

９０９は排紙ローラで、搬送されて来たシート状部材を排紙口８０５からシート状部材搬送装置本体８０１の外部へ排出するものである。９１０は搬送駆動源で、一般的には搬送モータである。この搬送駆動源９１０は、不図示のギア機構やベルト機構によって前記各ローラの回転軸と接続されている。その結果、搬送駆動源９１０が回転すると前記各ローラが回転するために、シート状部材が所定速度にて所定方向へ搬送される。搬送駆動源９１０が図１１において時計回り方向に回転すると、シート状部材は給紙口８０２から排紙口８０５へ搬送される。９１１は原稿検知センサで、給紙口８０２にシート状部材が有るか否かを検知するものである。９１２は給紙前検知センサで、搬送されて来たシート状部材の端部を検知するものである。

搬送ローラ９０４の上流側には、給送されるシート状部材の重送状態を検知するための超音波発信部１０３及び超音波受信部１０４が配置されている。超音波発信部１０３と超音波受信部１０４は、超音波発信部１０３が発信した超音波が、重送検知対象であるシート状部材を透過して超音波受信部１０４で受信できるように、シート状部材の搬送路を挟んで対向するように設置されている。

なお、超音波発信部１０３及び超音波受信部１０４は、搬送ローラ９０４より下流に設けられていてもよい。
また、本実施例や上述した実施例１等においては、超音波発信部と超音波受信部とからなる超音波検知ユニットを一組設けた例を挙げて説明したが、勿論本発明はこれに限定されず、例えば、複数組の超音波検知ユニットを有する重送検知装置としてもよい。その際は、各超音波検知ユニットにおけるシート重送検知のための閾値をそれぞれ同一の値としてもよいし、異なる値としてもよく、これらの値は固定値でもよいし設定値等でもよい。その際、各超音波発信強度の強弱は同一条件でもよいし異なる条件でもよく、これらの条件は固定値でもよいし設定値等でもよい。また、各超音波検知ユニットをシートの搬送方向に同列で、又は搬送方向と交差する方向（直交する方向を含む）に沿って配置するようにしてもよいし、不規則に又は千鳥状等のように規則的に配置するようにしてもよい。このように複数の超音波検知ユニットを配置した重送検知装置によれば、例えば、１枚のシートの複数個所で重送判定を行うことができるため、より安定した重送検知を実現することができ、重送検知の信頼性を向上することができる。

なお、本実施例では、本発明の重送検知装置を備えたシート状部材搬送装置の二例を示したが、この二例以外の形態であっても、シート状部材を搬送する装置であれば、本発明の重送検知装置を適用可能である。例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ、印刷機、ＡＴＭ(Automated Teller Machine)などにおいても、同様に、本発明の重送検知装置を設けることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施例の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

なお、上述した各実施例及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。

１０１ 重送検知装置
１０２ 制御部
１０２Ａ ＣＰＵ
１０２Ｂ ＲＯＭ
１０２Ｃ ＲＡＭ
１０２Ｄ 超音波制御部
１０２Ｅ 超音波受信回路
１０２Ｆ 演算部
１０３ 超音波発信部
１０４ 超音波受信部
１１０ 超音波受信信号増幅回路
１１１ Ａ−Ｄ変換器

Claims (16)

1. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記超音波発信手段からバースト波で発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
   前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて前記超音波受信信号が最大振幅になるタイミングを含む複数のタイミングで複数の周期にわたってサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、
   前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、
   前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段とを有することを特徴とする重送検知装置。
2. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記超音波発信手段から発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
   前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて複数のタイミングでサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、
   前記超音波受信信号の振幅情報から超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、
   前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段とを有し、
   前記決定手段は、前記サンプリング手段により前記複数のタイミングでサンプリングされた前記超音波受信信号の振幅情報を比較し、前記振幅情報の大小に応じて重み係数を掛け、該重み係数を掛けた振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを算出する手段であることを特徴とする重送検知装置。
3. 前記判断手段は、前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とを比較し、前記超音波受信エネルギーが前記所定の閾値より小さい場合に、前記シート状部材が重送されたと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の重送検知装置。
4. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記超音波発信手段からバースト波で発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
   前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて前記超音波受信信号の振幅が最大になるタイミングを含むサンプリング範囲内において複数のタイミングで複数の周期にわたってサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、
   前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、
   前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段と、
   を有することを特徴とする重送検知装置。
5. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、
   前記超音波発信手段からバースト波で発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
   前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて
   前記超音波受信信号の振幅が最大となる最大振幅取得タイミングと該最大振幅取得タイミングの前後のタイミングとを含む複数のタイミングで複数の周期にわたってサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、
   前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、
   前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段と、
   を有することを特徴とする重送検知装置。
6. 前記最大振幅取得タイミングは、前記超音波発信手段と前記超音波受信手段との間の距離及び前記超音波の伝搬速度から決定されることを特徴とする請求項５に記載の重送検知装置。
7. 前記最大振幅取得タイミングを設定する第１の設定手段を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の重送検知装置。
8. 前記閾値は、前記超音波を受信していない状態で前記超音波受信手段から出力されるノイズを前記サンプリング手段によりサンプリングすることにより取得されるノイズの振幅情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の重送検知装置。
9. 前記閾値は、前記超音波発信手段により超音波が発信される直前に前記超音波受信手段から出力されるノイズを前記サンプリング手段によりサンプリングすることにより取得されるノイズの振幅情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の重送検知装置。
10. 前記閾値は、閾値の基準となるシートを搬送させたときに前記サンプリング手段によりサンプリングされた前記超音波受信信号の振幅情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の重送検知装置。
11. 前記閾値を設定する第２の設定手段を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の重送検知装置。
12. シート状部材を搬送するシート状部材搬送装置に設けられ、前記シート状部材搬送装置で搬送されるシート状部材の重送を検知することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の重送検知装置。
13. シート状部材の搬送路に設けられて前記シート状部材に所定の処理を施す処理手段と、
    前記搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、
    前記超音波発信手段からバースト波で発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
    前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて前記超音波受信信号が最大振幅になるタイミングを含む複数のタイミングで複数の周期にわたってサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、
    前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、
    前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段とを有することを特徴とするシート処理装置。
14. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、
    前記超音波発信手段から発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、
    前記超音波受信信号を、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて複数のタイミングでサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段と、
    前記超音波受信信号の振幅情報から超音波受信エネルギーを決定する決定手段と、
    前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断手段とを有し、
    前記決定手段は、前記サンプリング手段により前記複数のタイミングでサンプリングされた前記超音波受信信号の振幅情報を比較し、前記振幅情報の大小に応じて重み係数を掛け、該重み係数を掛けた振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを算出する手段であることを特徴とするシート処理装置。
15. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、前記超音波発信手段からバースト波で発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、前記超音波受信信号をサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段とを有する重送検知装置における重送検知方法であって、
    前記サンプリング手段が、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて前記超音波受信信号が最大振幅になるタイミングを含む複数のタイミングで前記超音波受信信号を複数の周期にわたってサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリングステップと、
    前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定ステップと、
    前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断ステップと、
    を有することを特徴とする重送検知方法。
16. シート状部材の搬送路に向かって超音波を発信する超音波発信手段と、前記超音波発信手段から発信される超音波を受信して超音波受信信号を出力する超音波受信手段と、前記超音波受信信号をサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリング手段とを有する重送検知装置における重送検知方法であって、
    前記サンプリング手段が、前記超音波発信手段による超音波の発信タイミングに基づいて複数のタイミングで前記超音波受信信号をサンプリングして前記超音波受信信号の振幅情報を取得するサンプリングステップと、
    前記超音波受信信号の振幅情報を加算して超音波受信エネルギーを決定する決定ステップと、
    前記超音波受信エネルギーと所定の閾値とに基づいて前記シート状部材が重送されたか否かを判断する判断ステップと、を有し、
    前記決定ステップでは、前記サンプリングステップにより前記複数のタイミングでサンプリングされた前記超音波受信信号の振幅情報を比較し、前記振幅情報の大小に応じて重み係数を掛け、該重み係数を掛けた振幅情報を加算して超音波受信エネルギーとすることを特徴とする重送検知方法。

Images