JP2000095390A - 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】 用紙等のシート材がほぼ完全に一致して重な
り合って重送されるときでもこれを見逃すことなく確実
に重送検知判断ができるようにすること。 【解決手段】 用紙Ｐ−１，Ｐ−２を搬送するラインを
挟んで配置した超音波発信器１から超音波受信器２へ超
音波を発信させて重送を検知するに際して、１枚の用紙
通過した超音波が超音波受信器２で受信・変換された出
力を基準出力値とするとともに、この基準出力値よりも
低い値として重送判定のための臨界値を予め設定し、超
音波発信器１からの超音波の送出を繰り返しながら用紙
をその搬送方向に走査し、超音波の送出による用紙の走
査の期間において臨界値よりも低い出力値の走査点の数
が所定値を越えるとき重送と判定する。

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、用紙をプラテンに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】用紙の重送の形態としては図５に示すもの
がその典型である。同図の（ａ）は矢印方向に用紙Ａが
送られているときにもう１枚の用紙Ｂが用紙Ａの後端に
被さっている状態、同図の（ｂ）は用紙Ｂが用紙Ａの半
分以上まで被さっている状態、同図の（ｃ）は用紙Ｂが
用紙Ａの先端側を除いてほぼ全体に被さっている状態、
同図の（ｄ）は用紙Ａ，Ｂが完全に一致して被さってい
る状態である。

【０００４】このような用紙Ａ，Ｂの重送に対して、用
紙の搬送路に沿う部分に光学的に用紙を検出するセンサ
６１を設けておき、用紙の通過長さを検出することによ
って重送判断するというのが従来の一般的な検知方法で
あった。すなわち、センサ６１が搬送される用紙Ａの先
端を検知してから用紙Ｂの後端を検知するまでの時間差
によって通過した用紙Ａ，Ｂの全体の長さを検知し、検
知した長さが設定されている値よりも大きい場合に重送
と判定できる。たとえば、同図の（ａ），（ｂ），
（ｃ）の形態であれば、用紙Ａの先端から用紙Ｂの後端
までの長さが、用紙Ａ，Ｂの１枚の長さよりも長いの
で、重送と判定される。

【０００５】この光学的なセンサ６１用いる重送検知は
従来から広く利用されているが、同図の（ｄ）の形態で
あると、用紙Ａ，Ｂの重送分の長さが用紙Ａ，Ｂの１枚
の長さと同じとなるため、重送判断はできない。

【０００６】このような背景から、搬送されている用紙
の長さを検知する光学的なセンサに代えて、用紙が実際
に重送している部分を検知対象として判定できるよう
に、超音波センサが利用されるようになった。これは、
方形波の超音波を搬送される用紙に直交する向きに照射
し、用紙を抜ける超音波の透過率に基づいて用紙の重送
を判断するというものである。すなわち、照射された超
音波は用紙を通過するときに減衰するので、通過した後
の超音波信号を受信側で受けた後に出力電圧に変換して
透過率が得られるようにし、この透過率が或る一定値以
上であれば重送なしと判断し、以下であれば重送と判断
する。このような超音波の透過率を判断基準とする用紙
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採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、用紙に超音
波を照射するタイミングまたはこのタイミングによって
決まる用紙に対する照射位置によっては、用紙の重送を
正しく検知できないことがある。たとえば、図５に示し
た（ａ），（ｂ），（ｃ）のように用紙Ａ，Ｂどうしの
一部が重なり合っているときに、重なりがない部分に超
音波が照射されてしまうと、透過率は１枚の用紙の通過
に相当する分でしか検出されない。したがって、実際に
は用紙Ａ，Ｂの一部が重なり合っていて重送状態にある
のに、これを検知できない。

【０００８】また、図５の（ｄ）に示したように、２枚
の用紙Ａ，Ｂが完全に一致して重送されているときでさ
えも、重送と判定されない場合がある。すなわち、２枚
の用紙Ａ，Ｂが重なり合っている部分に超音波を照射す
れば、透過率が基準値に対しどうなるかで重送判定がで
きるはずである。しかしながら、用紙の厚さに応じて超
音波の透過量は様々に変動するし、用紙の繊維の密度の
ばらつきによって１枚の用紙でもその照射位置で透過率
が変化する。また、用紙Ａ，Ｂどうしの間に空気が封じ
込められている場合では、超音波の減衰度は大きくなり
透過率は下がる傾向にある。このようにな様々な条件が
ある中で、たとえば用紙の肉厚が局部的に薄くなってい
てその部分の繊維の密度も他の部分に比べて非常に低い
ときや、この条件に加えて用紙Ａ，Ｂどうしが密着して
いて空気層が介在しないときには、超音波を照射したと
きの減衰度は小さいままとなる。すなわち、超音波を照
射した部分がたまたま重送検知に見合う減衰度が得られ
ない条件に相当するものであれば、重送判定できないこ
とになる。

【０００９】このように、超音波の照射後の透過率を判
断基準として重送判定するものでは、用紙の一部だけが
重なり合っているときには、重合していない部分に超音
波が照射されてしまうと重送が見過ごされる。また、用
紙どうしが完全に一致して重なり合っている場合でも、
超音波を照射する位置によっては用紙の厚さや繊維密度
等の条件次第では重送が判別できない。

【００１０】本発明において解決すべき課題は、用紙等
のシート材の重送の形態がどのようであっても、これを
見逃すことなく確実に重送検知判断ができるようにする
ことにある。

【００１１】

【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てシート材の重送を検知する
方法であって、１枚のシート材を通過した超音波が前記
受信手段で受信・変換された出力を基準出力値とすると
ともに、この基準出力値よりも低い値として重送判定の
ための臨界値を予め設定し、前記発信手段からの超音波
の送出を繰り返しながら前記シート材をその搬送方向に
走査し、前記超音波の送出による前記シート材の走査の
期間において前記臨界値よりも低い出力値の走査点の数
が所定値を越えるとき重送と判定することを特徴とす
る。

【００１２】このような検知方法では、シート材の走査
の期間に受信側の出力値が予め設定された臨界値よりも
低い走査点が所定数となるとき重送と判定するので、た
とえば図５の（ａ）のように用紙Ａ，Ｂの一部が少し重
なり合っている場合でも、重なり部分での走査中に先の
臨界値よりも低い走査点が所定数を越えれば、重送と判
定される。また、図５の（ｄ）の完全に用紙Ａ，Ｂが一
致して重なり合っている場合でも、用紙Ａ，Ｂが薄くて
繊維密度も低い部分の走査によって重送検知できなくて
も、その他の数個の走査点で臨界値よりも低い走査点が
所定数を越えたときに重送判定することができる。

【００１３】

【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てシート材の重送を検
知する方法であって、１枚のシート材を通過した超音波
が前記受信手段で受信・変換された出力を基準出力値と
するとともに、この基準出力値よりも低い値として重送
判定のための臨界値を予め設定し、前記発信手段からの
超音波の送出を繰り返しながら前記シート材をその搬送
方向に走査し、前記超音波の送出による前記シート材の
走査の期間において前記臨界値よりも低い出力値の走査
点の数が所定値を越えるとき重送と判定する超音波を利
用したシート材の重送検知方法であり、たとえばシート
材が薄くて超音波の減衰度が明瞭に得られない場合であ
っても、重送判定を高精度で実行できるという作用を有
する。

【００１４】請求項２に記載の発明は、前記臨界値は、
前記基準出力値の４０％以下の値の範囲である請求項１
記載の超音波を利用したシート材の重送検知方法であ
り、臨界値と基準出力値との差を適正に設定することに
よって、重送判定の精度を高く維持できるという作用を
有する。

【００１５】請求項３に記載の発明は、前記発信手段か
らの超音波の発信を、少なくとも前記シート材を通過し
て直に受信手段に達する直接波のピーク発生時刻を含む
範囲の周期で実行する請求項１または２記載の超音波を
利用したシート材の重送検知方法であり、シート材の重
送判定に必要な直接波だけを捉えて重送判定するので、
高精度のシート材の重送検知が得られるという作用を有
する。

【００１６】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。図１は本発明の重送検知方法に利用す
る検知装置の概略図である。

【００１７】図１において、シート材としての用紙Ｐ−
１が供給されるラインを挟んで超音波発信器１と超音波
受信器２が配置されている。これらの超音波発信器１と
超音波受信器２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３
に接続されている。

【００１８】コントローラ３は、超音波発信器１の超音
波の発信周期や発信時間の設定や、超音波受信器２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２に超音波発信器１及び超音波受信器２
を含めて装置構成のブロック図を示す。

【００１９】図２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）３ａを備えるとともに、超
音波発信器１及び超音波受信器２のそれぞれには信号増
幅のためのアンプ部３ｂ，３ｃが接続されている。そし
て、これらのアンプ部３ｂ，３ｃ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３ｄ，３ｅを
備えるとともに、４０ＫＨｚの信号波形をアンプ部３ｂ
に入力する超音波生成回路３ｆを設ける。また、超音波
受信器２側のアンプ部３ｃの出力側にはＡＤコンバータ
部３ｇが接続されている。

【００２０】このようなコントローラ３を用いることに
より、超音波生成回路３ｆからの信号波形の入力に基づ
いて超音波発信器１から超音波受信器２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３
ｇによって変換されてコントロールユニット３ａに入力
される。そして、このコントロールユニット３ａ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。

【００２１】図３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１と超音波受信
器２との間に位置している。

【００２２】超音波発信器１と超音波受信器２とによる
重送検知においては、用紙２枚が重送状態にあるときの
超音波の減衰量の大きさについて予め設計時または工場
出荷時において閾値を設定しておき、この閾値との比較
によって重送判定する。そして、本発明においては、超
音波発信器１からの超音波の発信を一定の周期による間
欠発信とすることによって、用紙Ｐ−１または２枚の用
紙Ｐ−１，Ｐ−２を通過した超音波だけを捉えて外乱の
影響を受けることない出力波形をコントローラ３の演算
解析によって得るようにする。

【００２３】図４は超音波発信器１からの超音波の発信
出力と超音波受信器２によって受信した超音波の受信出
力を同じ時間軸上にとって示す図である。

【００２４】超音波発信器１からの送出超音波は、たと
えば４０ＫＨｚであって周期を４５００マイクロ秒とし
発信時間を４００マイクロ秒とした矩形波の出力パター
ンである。このような時間設定の超音波発信器１からの
超音波の出力パターンであると、１周期の間に直接波Ｗ
１と反射波Ｗ２とを含ませてコントローラ３によって演
算解析が可能である。なお、反射波Ｗ２は測定装置の中
の部材の位置関係等によって様々なパターンで発生する
が、純粋な反射の成分に加えていわゆる定在波も一部と
して含むものである。

【００２５】ここで、図４の場合では、直接波Ｗ１は用
紙Ｐ−１を通過してその抵抗に相当する分だけ減衰した
超音波が、超音波受信器２が捉えて演算系に出力する出
力波形である。また、反射波Ｗ２は用紙Ｐ−１を通過し
た後の反射成分が捉えられたもの、または定在波を含む
反射成分の出力波形である。このように、超音波発信器
１からの超音波の発信を先の時間域との関係で矩形波と
してパルス発信させることで、直接波Ｗ１が先行しこれ
に続く反射波Ｗ２の成分に分かれた波形として出力させ
ることができる。

【００２６】以上により、用紙Ｐ−１の重送に必要な波
形情報は直接波Ｗ１であってしかもこの直接波Ｗ１がま
ず最初に超音波受信器２によって受信されて演算解析さ
れる。したがって、超音波発信器１から常に超音波を発
信している場合では、先に説明したように直接波Ｗ１に
対して純粋な反射または定在波を一部に含む反射波Ｗ２
が合成されたり干渉したりすることが避けられないが、
本発明のように矩形波発信とすることによって直接波Ｗ
１だけを確実に情報として取り出せる。

【００２７】なお、図４において受信波の軸に付したＬ
は、１枚の用紙Ｐ−１を超音波が通過するときの減衰に
対応させて予め設定した判定基準値である。そして、図
において左側に描いている波形は、たとえば図１の状態
であって１枚の用紙Ｐ−１を通過した超音波の出力波形
を示している。すなわち、この出力波形の直接波Ｗ１の
ピークの出力値は判定基準値Ｌを越えているので、１枚
の用紙Ｐ−１の通過に見合う減衰しか起こっていないと
して、用紙の重送が起きていないことを判断する。ま
た、右側の波形はたとえば図３の状態であって、２枚の
用紙Ｐ−１，Ｐ−２の重なりによって超音波発信器１か
らの超音波の減衰量が大きく、そのピークの出力値は判
定基準値Ｌ以下である。したがって、コントローラ３の
出力波形の演算系では用紙の重送が発生していると判断
する。

【００２８】以上のように、用紙Ｐ−１，Ｐ−２の重送
は、判定基準値Ｌと受信側での出力波形との比較によっ
て判別される。

【００２９】ところが、先に述べたように、図５の
（ａ），（ｂ），（ｃ）で示した用紙Ｐ−１，Ｐ−２の
一部分が重なった状態で送られるとき、用紙Ｐ−１と用
紙Ｐ−２が重なっていない部分を超音波が抜けると、重
送判定はできない。また、２枚の用紙Ｐ−１，Ｐ−２が
図５の（ｄ）のように完全に一致して重なって重送検知
用の超音波の進路に入り込めば、１枚の用紙について設
定されている判定基準値Ｌから下がることが予測される
が、実際にはこのような現象は定常的なものとはいえな
い。

【００３０】すなわち、用紙Ｐ−１，Ｐ−２が薄い場合
であってその間に空気の層が殆ど含まれていない部分で
は、用紙Ｐ−１，Ｐ−２の厚さが薄いことから超音波の
減衰度は小さく、しかも空気の層がないことから空気に
よる超音波の吸収もないので減衰は促されない。そし
て、用紙Ｐ−１，Ｐ−２は繊維質の集合であって密度が
低い部分や高い部分が混在しているので、密度の低い部
分どうしが重なり合っている領域を抜ける超音波の減衰
度も小さくなる。したがって、用紙Ｐ−１，Ｐ−２の重
なり部分を超音波でスキャンしていくとき、重送状態に
あっても送出された超音波は減衰することなく受信側に
入力されることがある。

【００３１】このように、用紙Ｐ−１，Ｐ−２が薄い場
合では、その重送状態のときでも超音波が減衰しないま
ま受信される現象が起きやすく、スキャンの全行程で受
信側の出力が一様に下がるものとしては検知されない。
そして、超音波受信器２で受けた信号からの出力が高い
値のままでコントローラ３へ入力されてしまうと、重送
が起きているとは判別できず、これを見逃してしまう。

【００３２】そこで、本発明では、用紙の送りと同時に
超音波発信器１及び超音波受信器２による重送検知のス
キャンをするとき、複数の場所で超音波の透過状態を調
べる。そして、受信側からコントローラ３に出力される
出力値が判定基準値Ｌを超える走査点を含んでいても、
或る臨界の出力値よりも低い出力の走査点の数が所定の
個数以上ある場合には重送として判定する。

【００３３】たとえば図１及び図３の例において、用紙
Ｐ−１，Ｐ−２をＡ４版サイズであってその長辺方向を
送りの向きとすると、超音波発信器１からの超音波発信
の周期を４５００μｓｅｃで送出時間を４００μｓｅｃ
とした場合、ほぼ１ｍｍ間隔で走査点を設定できる。そ
して、用紙Ｐ−１，Ｐ−２の先端と後端のマージンの大
きさを考慮すると、走査点の数は２００〜２５０程度で
ある。

【００３４】一方、超音波発信器１からの超音波の送出
時に対応して用紙Ｐ−１，Ｐ−２を通過した受信波は各
走査点に対応するから、この受信波の出力をアンプ部３
ｃで増幅するとともにＡＤコンバータ部で変換してコン
トロールユニット３ａに入力して演算すると、先に説明
したように各走査点での出力値が得られる。そして、こ
の出力値が予め設定した臨界値よりも低い走査点が所定
数含まれていたら、用紙Ｐ−１，Ｐ−２が重送状態にあ
ると判定する。なお、本発明者らは、各種のサイズの用
紙について重送判定を高精度で実行できるように、臨界
値よりも低い走査点の数は全体の走査点の２％程度であ
ればよいことを実験によって確認した。たとえば、Ａ４
版のサイズの用紙であって走査点数を２００とした場合
では４個の走査点で臨界値よりも低いことが観察されれ
ば、重送と判断する。

【００３５】ここで、重送判定の基準となる受信側の出
力の臨界値は、用紙Ｐ−１，Ｐ−２の非重送時の受信側
の出力値の４０％以下の範囲の値とする。すなわち、用
紙Ｐ−１，Ｐ−２の重送がなく１枚の用紙Ｐ−１だけに
ついては空気の層を含まずまた厚さも重送のときの薄い
部分どうしの合成もないので、超音波発信器１から発信
された超音波の減衰率はほぼ一様である。したがって、
非重送時の受信側の出力値を基準としてもその値自身に
はさほど変動はなく、その４０％以下の範囲に含ませる
臨界値についても相対的な変動の影響は少ない。

【００３６】このように、臨界値を１枚の用紙Ｐ−１が
送られるときの受信側の出力を基準として決め、用紙Ｐ
−１，Ｐ−２に対して多数の走査点をとって、臨界値よ
りも低い出力値が所定数の走査点で検知されたときに
は、重送と判定することができる。したがって、薄い用
紙の場合であって２枚がほぼ完全に一致するように重な
り合っていても、重送の確実な検知が可能となる。

【００３７】また、本発明では、直接波Ｗ１だけを情報
として受信側の出力値を得た上で臨界値を参照にして重
送の判定をするので、より一層精度の高い重送検知が行
なえる。

【００３８】

【発明の効果】本発明では、シート材をその搬送方向に
超音波で走査して臨界値以下の出力値が所定数を越えて
受信側で得られたときには重送と判定するので、２枚の
シート材の一部分が重なった状態で搬送された場合で
も、また、シート材が場所によって超音波の透過率にば
らつきがあるようなものであっても、確実に重送検知で
きる。

【００３９】また、反射波または定在波が一部混在した
反射波を外乱として含む波形出力に代えて、シート材を
通過して直に超音波受信器に入る直接波だけを捉えるよ
うにすると、更に一層高い精度の重送検知が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重送検知方法に利用する検知装置の概
略図

【図２】コントローラの装置構成を超音波発信器及び超
音波受信器を含めて示す概略ブロック図

【図３】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４】送出超音波及び受信波の波形を示す図

【図５】用紙の重送の形態を示す概略図

【符号の説明】

１ 超音波発信器 ２ 超音波受信器 ３ コントローラ ３ａ コントロールユニット ３ｂ，３ｃ アンプ部 ３ｄ，３ｅ ＤＡコンバータ ３ｆ 超音波生成回路 ３ｇ ＡＤコンバータ部 Ｐ−１，Ｐ−２ 用紙（シート材）

Claims (3)

【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て
   シート材の重送を検知する方法であって、１枚のシート
   材を通過した超音波が前記受信手段で受信・変換された
   出力を基準出力値とするとともに、この基準出力値より
   も低い値として重送判定のための臨界値を予め設定し、
   前記発信手段からの超音波の送出を繰り返しながら前記
   シート材をその搬送方向に走査し、前記超音波の送出に
   よる前記シート材の走査の期間において前記臨界値より
   も低い出力値の走査点の数が所定値を越えるとき重送と
   判定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】前記臨界値は、前記基準出力値の４０％以
   下の値の範囲であ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。
3. 【請求項３】前記発信手段からの超音波の発信を、少な
   くとも前記シート材を通過して直に受信手段に達する直
   接波のピーク発生時刻を含む範囲の周期で実行すること
   を特徴とする請求項１または２記載の超音波を利用した
   シート材の重送検知方法。