JP2023096579A - 超音波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】細かい異物により超音波素子の感度が低下するおそれの少ない超音波装置を提供する。【解決手段】超音波装置９は、第一軸２６に沿って超音波２３を送信すること、及び第一軸２６に沿って入力される超音波２３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２０と、第一軸２６上に設けられて超音波素子２０を覆う保護部材２５と、を備え、保護部材２５は、第一軸２６に沿って進行する超音波２３を通過させる少なくとも一つの穴部２７が設けられる第一面２５ａと、第一面２５ａと交差し、少なくとも一つの穴部２７から侵入した異物を排出する第一開口２８が設けられる第二面２５ｂを有する。【選択図】図６

Description

本発明は、超音波装置に関するものである。

紙を供給する装置を備えるプリンターやスキャナーが広く利用されている。これらの装置は複数枚同時に給紙されたことを検知するための重送検知装置を備える。例えば、超音波装置を備える重送検知装置が特許文献１に開示されている。それによると、超音波装置は超音波素子を備える。超音波素子は壊れやすいので、超音波素子を保護する筐体の内部に収納されている。筐体には超音波が通過する部分に金網が設置されていた。

特開２０２０－２５２４２号公報

しかしながら、特許文献１の保護用の金網では、紙から生ずる紙粉や塵等の細かい異物が金網を通過して筐体の内部に侵入してしまう。侵入した異物は、超音波素子に付着し、堆積することがある。また、特許文献１の構成には超音波素子に付着した異物を排出する機構が存在しない。つまり、従来技術では、細かい異物により超音波素子の感度が低下するおそれがあった。

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前記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少なくとも一つの穴部が設けられる第一面と、前記第一面と交差し、前記少なくとも一つの穴部から侵入した異物を排出する第一開口が設けられる第二面と、を有する。

第１実施形態にかかわるイメージスキャナーの構成を示す概略斜視図。 イメージスキャナーの搬送部の構成を示す概略側断面図。 超音波装置の構成を示す概略斜視図。 超音波装置の構成を示す概略斜視図。 超音波装置の構成を示す模式側面図。 超音波装置の構成を示す模式側断面図。 超音波素子の構成を示す要部模式側断面図。 送信部及び受信部の配置を説明するための模式側面図。 イメージスキャナーの制御構成を示す制御ブロック図。 シミュレーションの境界条件を説明するための模式側断面図。 シミュレーションの境界条件を説明するための模式側断面図。 シミュレーション結果を説明するための図。 第２実施形態にかかわる超音波装置の構成を示す模式側断面図。 シミュレーション結果を説明するための図。 第３実施形態にかかわる超音波装置の概略斜視図。 第４実施形態にかかわる超音波装置の模式平面図。 超音波装置の模式平面図。 超音波装置の模式平面図。 第５実施形態にかかわる超音波装置の模式側面図。 比較例におけるシミュレーション結果を説明するための図。

第１実施形態
本実施形態では、イメージスキャナーと、イメージスキャナーに搭載されている超音波装置との特徴的な例について説明する。

図１に示すイメージスキャナー１は電子機器の一例である。イメージスキャナー１は装置本体２及び用紙サポート３を備える。装置本体２には用紙サポート３との接続位置に給送口４が設けられている。給送口４から用紙が供給される。用紙が供給される方向が搬送方向、下流方向及びＴ正方向である。Ｔ負方向は上流方向である。給送口４の用紙上においてＴ正方向と直交する方向のうち図中左側を向く方向がＳ正方向である。装置本体２には給送口４のＴ正方向側に排出口５が配置される。画像が読み取られた用紙は排出口５から排出される。Ｓ正方向及びＴ正方向と直交する方向の一方のうち図中左上を向く方向がＵ正方向である。Ｕ正方向は用紙サポート３における用紙の厚み方向である。

図２に示すように、装置本体２の内部には、対象物としての用紙６を搬送する搬送部７、搬送された用紙６の画像を読み取るスキャン部８、用紙６の重送を検出する超音波装置９、イメージスキャナー１を制御する制御部１１等が設けられている。尚、本実施形態では用紙６を対象物として、超音波装置９が用紙６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。

用紙サポート３に載置された用紙６は給送口４へ１枚ずつ給送される。搬送部７により、給送された用紙６は装置本体２内の所定の搬送経路１２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８により画像が読み取られた後、装置本体２の前側下部に開口する排出口５から排出される。搬送経路１２の給送口４側は上流側である。搬送経路１２の排出口５側は下流側である。

用紙サポート３にセットされた複数枚の用紙６を搬送部７は搬送方向に１枚ずつ搬送する。給送口４から送られた用紙６を搬送部７は装置本体２内へ給送する。所定の搬送経路１２に沿って搬送部７は給送した用紙６を搬送する。

搬送部７は搬送経路１２の上流側に配置された第一給送ローラー対１３を備える。さらに、搬送部７は第一給送ローラー対１３の下流側に配置された第二給送ローラー対１４を備える。さらに、搬送部７はスキャン部８の上流側に配置された第一搬送ローラー対１５を備える。さらに、搬送部７はスキャン部８の下流側に配置された第二搬送ローラー対１６を備える。

第一給送ローラー対１３は第一駆動ローラー１３ａと第一従動ローラー１３ｂとにより構成される。第二給送ローラー対１４は第二駆動ローラー１４ａと第二従動ローラー１４ｂとにより構成される。第一搬送ローラー対１５は、第三駆動ローラー１５ａと第三従動ローラー１５ｂとにより構成される。第二搬送ローラー対１６は、第四駆動ローラー１６ａと第四従動ローラー１６ｂとにより構成される。

第一駆動ローラー１３ａ、第二駆動ローラー１４ａ、第三駆動ローラー１５ａ及び第四駆動ローラー１６ａは動力源である搬送モーター１７の動力により回転駆動される。搬送モーター１７は制御部１１により制御される。第一従動ローラー１３ｂ、第二従動ローラー１４ｂ、第三従動ローラー１５ｂ、第四従動ローラー１６ｂはそれぞれ第一駆動ローラー１３ａ、第二駆動ローラー１４ａ、第三駆動ローラー１５ａ、第四駆動ローラー１６ａに従動する。

第二給送ローラー対１４を構成する第二従動ローラー１４ｂはリタードローラーとなっている。第二従動ローラー１４ｂの外周面の用紙６に対する摩擦係数が、第二駆動ローラー１４ａの外周面の用紙６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１４は用紙６を１枚ずつ分離してＴ正方向側へ送り出す分離機構として機能する。第一給送ローラー対１３の回転により用紙サポート３に積載された複数の用紙６は、例えば、最上位のものから順番に１枚ずつ給送口４から装置本体２内へ給送される。第二給送ローラー対１４の回転により用紙６は１枚ずつ分離される。次に、用紙６は搬送経路１２の下流側へ給送される。

第二給送ローラー対１４と第一搬送ローラー対１５との間に超音波装置９が設けられる。超音波装置９は搬送部７により搬送される用紙６の重送を検出する重送センサーである。

超音波装置９には一対の超音波素子２０が設けられる。一対の超音波素子２０の一方は送信部２１である。送信部２１は超音波を送信する。一対の超音波素子２０の他方は受信部２２である。受信部２２は超音波を受信する。

送信部２１及び受信部２２は、用紙６が搬送される搬送経路１２を挟んで配置される。搬送部７により搬送経路１２に沿って搬送される用紙６に向けて送信部２１が超音波２３を送信する。送信部２１から送信された超音波２３は用紙６を透過する。用紙６を透過した超音波２３を受信部２２が受信する。受信部２２は受信した超音波２３の音圧に応じた受信信号を制御部１１に出力する。受信信号が示す音圧の強度に基づいて制御部１１が用紙６の重送を検出する。

搬送経路１２の第一搬送ローラー対１５及び第二搬送ローラー対１６の間には、用紙６の画像を読み取るスキャン部８が設けられる。スキャン部８は搬送経路１２を挟む両側に設けられた第一スキャン部８ａと第二スキャン部８ｂとからなる。

搬送中の用紙６に光を照射する光源１８及びＳ正方向に延在するイメージセンサー１９によりスキャン部８が構成される。イメージセンサー１９が延在するＳ正方向は主走査方向という。第一スキャン部８ａ及び第二スキャン部８ｂはそれぞれ光源１８及びイメージセンサー１９を備える。Ｕ負方向を向く用紙６の面が表面である。用紙６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８ａが読取動作を行う。用紙６の表面及び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８ａと第二スキャン部８ｂとが共に読取動作を行う。光源１８及びイメージセンサー１９は制御部１１と電気的に接続される。制御部１１は用紙６の画像を読み取るスキャン処理を制御する。スキャン処理が終了した用紙６は排出口５から排出される。

図３～図６に示すように、超音波装置９は回路基板２４を備える。回路基板２４は長方形の板状である。回路基板２４の長手方向の一方がＸ正方向である。回路基板２４の短手方向の一方がＹ正方向である。回路基板２４の厚み方向の一方がＺ正方向である。Ｘ正方向、Ｙ正方向及びＺ正方向は互いに直交する。図３は超音波装置９をＸ負方向、Ｙ負方向、Ｚ正方向から見た図である。図４は超音波装置９をＸ負方向、Ｙ正方向、Ｚ正方向から見た図である。図５は超音波装置９をＹ負方向から見た図である。図６は図５のＡＡ線に沿う断面側から見た図である。

回路基板２４のＺ正方向側の面が基板表面２４ａである。回路基板２４のＺ負方向側の面が基板裏面２４ｂである。超音波装置９は基板表面２４ａに超音波素子２０及び保護部材２５を備える。超音波素子２０は送信部２１または受信部２２である。送信部２１は第一軸２６に沿って超音波２３を送信する。受信部２２は第一軸２６に沿って入力される超音波２３を受信する。超音波素子２０は第一軸２６に沿って超音波２３を送信すること、及び第一軸２６に沿って入力される超音波２３を受信すること、の少なくとも一方を実施する。

保護部材２５は第一軸２６上に設けられる。保護部材２５は超音波素子２０を覆う。保護部材２５は第一面２５ａ、第二面２５ｂ、第三面２５ｃ、第四面２５ｄ、第五面２５ｅを備える。第一面２５ａは超音波素子２０のＺ正方向に配置される。第一面２５ａには第一軸２６に沿って進行する超音波２３を通過させる複数の穴部２７が設けられる。各穴部２７は長穴であり、各穴部２７の長手方向は回路基板２４の長手方向と平行になっている。超音波素子２０が送信部２１のとき、送信部２１が送信する超音波２３は穴部２７を通って受信部２２に向かって進行する。超音波素子２０が受信部２２のとき、送信部２１から進行してきた超音波２３は穴部２７を通って受信部２２に向かって進行する。尚、穴部２７は超音波２３が通過すれば良いので、穴部２７の数は１つでも良い。第一面２５ａには少なくとも一つの穴部２７が設けられる。穴部２７における穴数が１つのとき、穴部２７の大きさは超音波素子２０以上の大きさであるのが好ましい。超音波２３が穴部２７で反射することを低減できる。

第一面２５ａはＺ正方向かつＸ負方向を向く。送信部２１が送信する超音波２３のうち第一面２５ａの裏側の保護部材２５で反射する超音波２３は送信部２１に向かわず回路基板２４に向かう。このため、送信部２１が保護部材２５で反射する超音波２３の影響を受けることを低減することができる。

第二面２５ｂはＹ負方向を向く。第二面２５ｂは超音波素子２０のＹ負方向に配置される。第二面２５ｂは第一面２５ａと交差する。第二面２５ｂには、複数の穴部２７から侵入した異物を排出する第一開口２８が設けられる。

この構成によれば、保護部材２５により超音波素子２０を保護することができる。保護部材２５に設けられた複数の穴部２７から細かい異物が侵入することがある。細かい異物は紙から生ずる紙粉や塵である。送信部２１と受信部２２との間を用紙６が移動するとき、用紙６に移動に伴って空気の流れ３０が生じる。空気の流れ３０を複数の穴部２７から入れて第一開口２８を通過させることにより、異物を第二面２５ｂの第一開口２８から排出させることができる。その結果、異物により超音波素子２０の感度が低下することを抑制することができる。

第三面２５ｃはＹ正方向を向く。第三面２５ｃは第一面２５ａと交差する。第三面２５ｃは、超音波素子２０を挟んで第二面２５ｂと対向する。第三面２５ｃは、複数の穴部２７から侵入した異物を排出する第二開口２９が設けられる。

この構成によれば、空気の流れ３０を複数の穴部２７から入れて第二開口２９を通過させることにより、異物を第二面２５ｂの第一開口２８に加え第三面２５ｃの第二開口２９から排出させることができる。その結果、異物により超音波素子２０の感度が低下することを抑制することができる。

第四面２５ｄはＸ負方向を向く。第二面２５ｂと第四面２５ｄとの間には第三開口３１が配置される。細かい異物は第三開口３１を通って保護部材２５の外に移動する。従って、第二面２５ｂと第四面２５ｄとの間に細かい異物が蓄積することが抑制される。

第五面２５ｅはＸ正方向を向く。第二面２５ｂと第五面２５ｅとの間には第四開口３２が配置される。細かい異物は第四開口３２を通って保護部材２５の外に移動する。従って、第二面２５ｂと第五面２５ｅとの間に細かい異物が蓄積することが抑制される。

第三面２５ｃと第四面２５ｄとの間には第五開口３３が配置される。細かい異物は第五開口３３を通って保護部材２５の外に移動する。従って、第三面２５ｃと第四面２５ｄとの間に細かい異物が蓄積することが抑制される。

第三面２５ｃと第五面２５ｅとの間には第六開口３４が配置される。細かい異物は第六開口３４を通って保護部材２５の外に移動する。従って、第三面２５ｃと第五面２５ｅとの間に細かい異物が蓄積することが抑制される。

保護部材２５は第四面２５ｄにＺ負方向に突出する第１凸部２５ｆを備える。回路基板２４は第１凸部２５ｆに対応する場所に第１穴２４ｃを備える。第１凸部２５ｆは第１穴２４ｃに挿入される。保護部材２５は第五面２５ｅにＺ負方向に突出する第２凸部２５ｇを備える。回路基板２４は第２凸部２５ｇと対向する場所に第２穴２４ｄを備える。第２凸部２５ｇは第２穴２４ｄに挿入される。第１凸部２５ｆ及び第２凸部２５ｇは基板裏面２４ｂから突出する。

図５に示すように、回路基板２４は基板裏面２４ｂに第１穴２４ｃを囲むグランド端子３５を備える。回路基板２４は基板裏面２４ｂに第２穴２４ｄを囲むグランド端子３５を備える。はんだ付けにより第１凸部２５ｆ及び第２凸部２５ｇはグランド端子３５に固定される。保護部材２５は金属等の導電性部材により構成される。グランド端子３５は装置本体２の金属部品と電気的に接続される。保護部材２５は超音波素子２０を静電気や電磁波から防護する。

図３及び図４に示すように、回路基板２４は保護部材２５のＸ正方向に第三穴２４ｅを備える。第三穴２４ｅは超音波装置９をネジ固定するときに使用される。

図７に示すように、超音波素子２０が送信部２１のとき、超音波素子２０は素子基板３６及び圧電素子３７を備える。素子基板３６は基板本体部３８及び振動板３９を備える。振動板３９は基板本体部３８の一面側に設けられる。素子基板３６の基板厚み方向の一方がＺ正方向である。Ｚ正方向は超音波２３を送信する方向である。Ｚ正方向は第一軸２６と平行である。基板本体部３８は振動板３９を支持する基板である。基板本体部３８はＳｉ等の半導体基板で構成される。基板本体部３８にはＺ方向に沿って基板本体部３８を貫通する開口部３８ａが設けられている。Ｚ正方向から見た際に開口部３８ａは圧電素子３７と重なる。

振動板３９はＳｉＯ₂及びＺｒＯ₂の積層体等により構成される。振動板３９は基板本体部３８のＺ負方向側に設けられる。振動板３９は開口部３８ａを構成する基板本体部３８の隔壁３８ｂにより支持される。振動板３９は開口部３８ａのＺ負方向側を閉塞する。Ｚ正方向から見た際に開口部３８ａと重なる部分の振動板３９が振動部３９ａである。

圧電素子３７はＺ負方向側の振動板３９上に設けられる。Ｚ正方向から見た際に、圧電素子３７は各振動部３９ａと重なる位置に設けられる。圧電素子３７は第一電極４１、圧電膜４２及び第二電極４３を備える。振動板３９上に第一電極４１、圧電膜４２、第二電極４３がこの順に積層される。

１つの振動部３９ａ及び１つの圧電素子３７により１つの超音波トランスデューサー４４が構成される。超音波素子２０では超音波トランスデューサー４４が２次元アレイ構造に配置される。

超音波素子２０が送信部２１のときには各超音波トランスデューサー４４の第一電極４１及び第二電極４３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４２が伸縮する。圧電膜４２の伸縮により、振動部３９ａが開口部３８ａの開口幅等に応じた周波数で振動する。振動部３９ａから第一軸２６に沿ってＺ正方向に超音波２３が送信される。素子基板３６のＺ正方向側の面が送信部２１の超音波２３の送信面４５となる。

超音波素子２０が受信部２２のとき、受信部２２は送信部２１と同様の構成を有する。送信面４５が受信面４６となる。受信部２２はＺ正方向側からＺ負方向側に向かって入力される超音波２３を受信する。第一軸２６に沿って開口部３８ａから超音波２３が入力されると、受信部２２では振動部３９ａが振動する。これにより、圧電膜４２の第一電極４１側と第二電極４３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部２２から制御部１１に出力される。制御部１１は超音波２３の強度を検出する。

図８を用いて、次に、送信部２１及び受信部２２の配置について説明する。イメージスキャナー１は第１ガイド板４７及び第２ガイド板４８を備える。第１ガイド板４７と第２ガイド板４８との間を用紙６が通過する。第１ガイド板４７は第１通過穴４７ａを備える。第２ガイド板４８は第２通過穴４８ａを備える。第１通過穴４７ａ及び第２通過穴４８ａの中心は第一軸２６上に配置される。送信部２１が送信する超音波２３は第１通過穴４７ａ及び第２通過穴４８ａを通過して受信部２２に到達する。

第１通過穴４７ａ及び第２通過穴４８ａの間に用紙６が無いとき、用紙６があるときに比べて受信部２２に到達する超音波２３の強度が強い。受信部２２が受信する超音波２３の強度を判定することにより、第１通過穴４７ａ及び第２通過穴４８ａの間に用紙６があるか否かを検出することができる。

第１通過穴４７ａ及び第２通過穴４８ａの間に用紙６が２枚あるとき、用紙６が１枚あるときに比べて受信部２２に到達する超音波２３の強度が弱い。受信部２２が受信する超音波２３の強度を判定することにより、第１通過穴４７ａ及び第２通過穴４８ａの間に用紙６の枚数が１枚であるか２枚であるかを検出することができる。

第１ガイド板４７はＵ正方向側に第１支持部４７ｂを備える。送信部２１の回路基板２４は第１ガイド板４７にネジ固定される。第２ガイド板４８はＵ負方向側に第２支持部４８ｂを備える。受信部２２の回路基板２４は第２ガイド板４８にネジ固定される。

送信部２１と受信部２２とは対向する場所に配置される。送信部２１の第一軸２６と受信部２２の第一軸２６とは同軸になっている。送信部２１は、用紙６に向かって超音波２３を送信する。受信部２２は、用紙６から入力される超音波２３を受信する。

この構成によれば、送信部２１は用紙６に対して超音波２３を送信する。送信部２１から送信された超音波２３は、用紙６に入力され、用紙６を透過した超音波２３が受信部２２で受信される。送信部２１及び受信部２２は同軸上に配置される為、受信部２２は感度良く超音波２３を受信することができる。

第一軸２６は用紙６の表面の法線に対して第一角度４９で傾斜する。この構成によれば、用紙６と送信部２１との間に生じる多重反射を抑制することができる。つまり、用紙６と送信部２１の送信面４５は平行ではない。送信部２１が送信する超音波２３の内、用紙６の表面で反射する超音波２３は送信部２１の方向には進行しない。従って、多重反射を抑制することができる。

送信部２１の保護部材２５において、第一面２５ａの法線は用紙６の表面の法線に対して第二角度５１で傾斜する。受信部２２の保護部材２５においても、第一面２５ａの法線は用紙６の表面の法線に対して第二角度５１で傾斜する。第一面２５ａの表面と用紙６とは平行ではない。

この構成によれば、用紙６と保護部材２５の第一面２５ａとの間に生じる多重反射を抑制することができる。尚、送信部２１側の第二角度５１と受信部２２側の第二角度５１とは同じでも良く異なっても良い。

送信部２１の保護部材２５において、第一面２５ａの法線は第一軸２６に対して第三角度５２で傾斜する。受信部２２の保護部材２５においても、第一面２５ａの法線は第一軸２６に対して第三角度５２で傾斜する。第一面２５ａと超音波素子２０の表面とは平行ではない。

この構成によれば、保護部材２５の第一面２５ａと超音波素子２０との間に生じる多重反射を抑制することができる。尚、送信部２１側の第三角度５２と受信部２２側の第三角度５２とは同じでも良く異なっても良い。

第一角度４９、第二角度５１、第三角度５２のうち少なくとも１つは５°以上の角度であることが好ましい。本実施形態では、例えば、第一角度４９が２０°である。第二角度５１は１０°である。第三角度５２は１０°である。

この構成によれば、第一角度４９が５°以上の角度のとき、用紙６と超音波素子２０との間に生じる多重反射を抑制することができる。第二角度５１が５°以上の角度のとき、用紙６と保護部材２５の第一面２５ａとの間に生じる多重反射を抑制することができる。第三角度５２が５°以上の角度のとき、保護部材２５の第一面２５ａと超音波素子２０との間に生じる多重反射を抑制することができる。

送信部２１が設けられる超音波装置９では、超音波２３の多重反射が発生すると、残留振動が次に送信する超音波２３に影響を及ぼす。受信部２２が設けられる超音波装置９では、超音波装置９が超音波２３の波形を受信信号に変換する。超音波２３の多重反射が発生すると、残留振動が受信信号に影響を及ぼす。上記実施形態のように多重反射を抑制することにより残留振動による影響を抑制することができる。

図９に示すように、送信部２１が実装される回路基板２４が送信回路基板５３である。送信回路基板５３には送信回路５４が設けられている。送信回路５４は送信部２１の各超音波トランスデューサー４４と電気的に接続されている。送信回路５４は各超音波トランスデューサー４４を駆動させる駆動信号を生成する。

受信部２２が実装される回路基板２４が受信回路基板５５である。受信回路基板５５には受信信号を処理して制御部１１に出力する受信回路等が設けられている。受信回路はバンドパスフィルター５６、アンプ５７、サンプルアンドホールド回路５８及びコンパレーター５９等により構成される。受信部２２から出力された受信信号は、バンドパスフィルター５６に入力される。バンドパスフィルター５６により受信信号からノイズ成分等が除去される。アンプ５７により所定の信号強度以上となるように受信信号が増幅される。次に、受信信号はサンプルアンドホールド回路５８に入力される。サンプルアンドホールド回路５８は所定の周波数で受信信号をサンプリングする。サンプリングされた受信信号はコンパレーター５９に入力される。コンパレーター５９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判定強度を超える受信信号を検出する。コンパレーター５９は判定強度を超える受信信号を制御部１１に送信する。

制御部１１はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により構成された演算部６１と、メモリー等の記憶回路により構成された記憶部６２と、を備える。制御部１１は搬送部７の搬送モーター１７、スキャン部８、送信回路基板５３の送信回路５４及び受信回路基板５５のコンパレーター５９と電気的に接続される。制御部１１は搬送モーター１７、スキャン部８、送信部２１及び受信部２２の駆動を制御する。制御部１１はインターフェイス部６３と電気的に接続される。インターフェイス部６３はパーソナルコンピューター等の外部機器６４から入力された各種のデータや信号を受信する。インターフェイス部６３はイメージスキャナー１が読み取った読取データを外部機器６４に出力する。

記憶部６２にはイメージスキャナー１を制御するための各種データや各種プログラムが記憶される。演算部６１は記憶部６２に記憶された各種プログラムを読み込む。演算部６１は各種プログラムに従って各種の機能を実行する。演算部６１は搬送制御部６５、読取制御部６６及び状態検出部としての重送判定部６７等として機能する。

搬送制御部６５は搬送部７の搬送モーター１７を制御する。搬送制御部６５は搬送モーター１７に第一給送ローラー対１３、第二給送ローラー対１４、第一搬送ローラー対１５及び第二搬送ローラー対１６を回転させる。搬送制御部６５は用紙サポート３にセットされた用紙６を１枚ずつ装置本体２内へ給送する。搬送制御部６５は給送された用紙６を搬送経路１２に沿って搬送させる。読取制御部６６は用紙６の搬送中にスキャン部８を制御する。読取制御部６６はスキャン部８に用紙６の画像を読み取らせる。

重送判定部６７は用紙６の重送状態を検出する。受信部２２は、用紙６からの超音波２３を受信して受信信号を出力する。重送判定部６７は超音波装置９を制御して受信部２２から受信信号を入力する。受信信号に基づいて重送判定部６７は用紙６の状態を判定する。尚、用紙６の状態は重送されている状態であるか否かを示す。具体的には、受信信号の電圧値が判定値より小さい場合に、重送判定部６７は用紙６が重送されていると判定する。用紙６が重送されていると重送判定部６７が判定した場合、搬送制御部６５は用紙６の搬送を停止する。尚、重送判定部６７は超音波装置９に含まれる。

この構成によれば、受信部２２で超音波２３が受信されると、受信部２２が受信した超音波２３の音圧に応じた受信信号が出力される。受信信号の信号強度に基づいて用紙６における超音波２３の透過具合を検出することができる。重送判定部６７は受信信号に基づいて用紙６における超音波２３の透過具合を検出する。重送判定部６７は超音波２３の透過具合から用紙６の厚みや種類、重送状態であるか否かを検出することができる。

次に、第一開口２８及び第二開口２９から空気が排出されるシミュレーションについて説明する。図１０に示すように、シミュレーションのモデルでは第一面２５ａのＺ正方向にガイド板６８が設置される。ガイド板６８は第１ガイド板４７及び第２ガイド板４８に相当する。Ｚ正方向から見てガイド板６８は超音波素子２０と重なる場所に通過穴６８ａを備える。空気の流れ３０が通過穴６８ａを通過して第一面２５ａに到達する。

ガイド板６８はＸ負方向にて回路基板２４と接続する。第五面２５ｅのＸ正方向には支持部６９が配置される。支持部６９は回路基板２４とガイド板６８とを連結する。

図１１は図１０のＢＢ線に沿う断面側から見た図である。図１１に示すように、ガイド板６８は第二面２５ｂのＹ負方向及び第三面２５ｃのＹ正方向にも配置される。

図１２において、暗い場所では空気の流れ３０が速い。明るい場所では空気の流れ３０が遅い。矢印は空気の流れ３０が流れる方向を示す。空気の流れ３０は穴部２７を通過して保護部材２５の内部に入る。空気の流れ３０は超音波素子２０または回路基板２４に到達する。超音波素子２０または回路基板２４に到達した空気の流れ３０はＹ正方向またはＹ負方向に進行方向をかえる。Ｙ負方向に移動する空気の流れ３０は第一開口２８を通って保護部材２５の外へ進行する。Ｙ正方向に移動する空気の流れ３０は第二開口２９を通って保護部材２５の外へ進行する。

従って、保護部材２５の内部では空気の流れ３０が滞りなく流動する。超音波素子２０上では空気の流れ３０の流量が多く流速も速い。このため、超音波素子２０上に細かな異物が付着し難い。超音波素子２０上に細かな異物が付着しているときにも、空気の流れ３０により保護部材２５の外側に移動させられる。その結果、細かい異物により超音波素子２０の感度が低下することを抑制することができる。

図２０は比較例である。比較例の保護部材７１は第一開口２８及び第二開口２９を備えない。空気の流れ３０は穴部２７を通過して保護部材７１の内部に入る。保護部材７１の内部では空気の流れ３０が循環する。このとき、保護部材７１の内部では気圧が高くなるので、空気の流れ３０は保護部材７１の内部に入り難くなる。

従って、保護部材７１の内部では空気の流れ３０が滞りやすくなる。超音波素子２０上では空気の流れ３０の流量が少なく流速も遅いため、超音波素子２０上に細かな異物が付着し易い。超音波素子２０上に細かな異物が付着したきには、付着したままとなる。その結果、細かい異物により超音波素子２０の感度が低下するおそれが生ずる。

第２実施形態
本実施形態では、保護部材に第二開口２９がない点で、第１実施形態と異なる。尚、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１３に示すように、超音波装置７２は保護部材７３を備える。保護部材７３は第一面７３ａに穴部２７を備える。保護部材７３は第二面７３ｂに第一開口２８を備える。保護部材７３は第三面７３ｃに開口を備えない。第一面７３ａ、第二面７３ｂ、第三面７３ｃはそれぞれ第１実施形態の第一面２５ａ、第二面２５ｂ、第三面２５ｃに対応する。

図１４における明暗と矢印とが示す内容は図１２と同じである。図１４に示すように、空気の流れ３０は穴部２７を通過して保護部材７３の内部に入る。空気の流れ３０は超音波素子２０または回路基板２４に到達する。超音波素子２０または回路基板２４に到達した空気の流れ３０はＹ正方向またはＹ負方向に進行方向をかえる。Ｙ負方向に移動する空気の流れ３０は第一開口２８を通って保護部材７３の外へ進行する。Ｙ正方向に移動する空気の流れ３０は保護部材７３の内部で循環する。

従って、Ｙ負方向の保護部材７３の内部では空気の流れ３０が滞りなく流動する。Ｙ負方向の超音波素子２０上では空気の流れ３０の流量が多く流速も速い。超音波素子２０上に細かな異物が付着し難い。超音波素子２０上に細かな異物が付着しているときにも、空気の流れ３０により保護部材７３の外側に移動させられる。その結果、Ｙ負方向側では細かい異物により超音波素子２０の感度が低下することを抑制することができる。

保護部材７３は第一面７３ａと交差し、複数の穴部２７から侵入した異物を排出する第一開口２８が設けられる第二面７３ｂを有する。この構成によれば、保護部材７３により超音波素子２０を保護することができる。保護部材７３に設けられた複数の穴部２７から異物が侵入することがある。複数の穴部２７に空気の風を通過させることにより、この異物を第二面７３ｂの第一開口２８から排出することができる。その結果、異物により超音波素子２０の感度が低下することを抑制することができる。

第３実施形態
本実施形態では、保護部材２５の第一面２５ａに吸音部を備える点で、第１実施形態と異なる。尚、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１５に示すように、超音波装置７６の保護部材２５の第一面２５ａには複数の穴部２７を囲う吸音部７７が設けられている。Ｚ正方向から見て吸音部７７は枠状である。吸音部７７は、ウレタン等の多孔性部材を設けることで構成される。第１ガイド板４７及び第２ガイド板４８は第一面２５ａに対向する面に粗面加工等を施し、超音波２３を散乱させる構成としてもよい。

この構成によれば、第一面２５ａには吸音部７７が設けられる。吸音部７７は超音波２３を反射しない。従って、第一面２５ａと用紙６との間における超音波２３の多重反射を抑制することができる。多重反射成分が超音波素子２０で受信されると、受信信号が大きくなるため、用紙６を適正に検出できないおそれがある。本実施形態では、多重反射成分を抑制することができ、用紙６の重送を適正に判定することができる。

第４実施形態
本実施形態では、穴部２７の形状が第１実施形態と異なる。尚、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１６に示すように、超音波装置８１は保護部材８２を備える。保護部材８２は第一面８２ａに複数の穴部８３を備える。各穴部８３は長手方向が回路基板２４の短手方向と平行になっている。超音波２３及び空気の流れ３０は各穴部８３を通過する。

図１７に示すように、超音波装置８６は保護部材８７を備える。保護部材８７は第一面８７ａに複数の穴部８８を備える。穴部８８は円形の第１穴部８８ａ及び長穴の第２穴部８８ｂを備える。Ｚ正方向から見て第１穴部８８ａは超音波素子２０の中心に配置される。第２穴部８８ｂは第１穴部８８ａを中心にして放射状に配置される。超音波２３及び空気の流れ３０は各穴部８８を通過する。

図１８に示すように、超音波装置９１は保護部材９２を備える。保護部材９２は第一面９２ａに複数の穴部９３を備える。穴部９３は第１穴部９３ａ～第９穴部９３ｊを備える。第１穴部９３ａ～第９穴部９３ｊはマトリックス状に配置される。Ｚ正方向から見て第１穴部９３ａは超音波素子２０の中心に配置される。第１穴部９３ａは正方形である。

第１穴部９３ａのＸ正方向には第２穴部９３ｂが配置される。第２穴部９３ｂは略四角形であり、Ｘ正方向側の辺が円弧になっている。第１穴部９３ａのＸ正方向且つＹ負方向には第３穴部９３ｃが配置される。第３穴部９３ｃは略三角形であり、Ｘ正方向側且つＹ負方向側の辺が円弧になっている。

第１穴部９３ａのＹ負方向には第４穴部９３ｄが配置される。第４穴部９３ｄは略四角形であり、Ｙ負方向側の辺が円弧になっている。第１穴部９３ａのＸ負方向且つＹ負方向には第５穴部９３ｅが配置される。第５穴部９３ｅは略三角形であり、Ｘ負方向側且つＹ負方向側の辺が円弧になっている。

第１穴部９３ａのＸ負方向には第６穴部９３ｆが配置される。第６穴部９３ｆは略四角形であり、Ｘ負方向側の辺が円弧になっている。第１穴部９３ａのＸ負方向且つＹ正方向には第７穴部９３ｇが配置される。第７穴部９３ｇは略三角形であり、Ｘ負方向側且つＹ正方向側の辺が円弧になっている。

第１穴部９３ａのＹ正方向には第８穴部９３ｈが配置される。第８穴部９３ｈは略四角形であり、Ｙ正方向側の辺が円弧になっている。第１穴部９３ａのＸ正方向且つＹ正方向には第９穴部９３ｊが配置される。第９穴部９３ｊは略三角形であり、Ｘ正方向側且つＹ正方向側の辺が円弧になっている。超音波２３及び空気の流れ３０は各穴部９３を通過する。

第１実施形態の複数の穴部２７に対応する穴部８３、穴部８８及び穴部９３のように穴部の配置及び形状は特に限定されない。超音波２３及び空気の流れ３０が流れる大きさの穴部９３を配置することが好ましい。尚、穴部は単一の穴でも良い。穴部は第１穴部９３ａ～第９穴部９３ｊが連結した穴でも良い。穴部の形状は特に限定されない。穴部の形状は円形でも良く、四角形でも良い。

第５実施形態
本実施形態では、第一開口２８及び第二開口２９の形状が第１実施形態と異なる。尚、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１９に示すように、超音波装置９６は保護部材９７を備える。保護部材９７は第二面９７ｂに第一開口９８を備える。保護部材９７は第三面９７ｃに第二開口９９を備える。第二面９７ｂ、第三面９７ｃはそれぞれ第１実施形態の第二面２５ｂ、第三面２５ｃに対応する。

第一開口９８及び第二開口９９は略長方形である。このように、第１実施形態の第二面２５ｂ、第三面２５ｃは空気の流れ３０が流れ易い形状であれば良く、第一開口９８及び第二開口９９の形状は特に限定されない。

第６実施形態
上記第１実施形態では、送信部２１は超音波２３を送信する超音波素子２０であった。受信部２２は超音波２３を受信する超音波素子２０であった。超音波２３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。送受信部の一方が超音波２３を送信して、他方が超音波２３を受信しても良い。

第７実施形態
上記第１実施形態では超音波装置９が用紙６の重送を検出した。超音波装置９は用紙６の検出以外の用途に用いられても良い。例えば、超音波２３によりデータを送信するデータ送信装置に上記第１実施形態の超音波装置９が用いられても良い。超音波２３を用いて虫や動物を退ける虫除け装置や動物除け装置に上記第１実施形態の超音波装置９が用いられても良い。超音波２３を用いた触覚伝達装置等の超音波装置に上記第１実施形態の超音波装置９が用いられても良い。この装置では、送信部２１のみが設けられる構成としてもよい。超音波２３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に上記第１実施形態の超音波装置９が用いられても良い。この装置では、受信部２２のみが設けられる構成としてもよい。

超音波素子２０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超音波装置９を用いても良い。送信部２１が超音波２３を測定対象に送信するタイミングから、受信部２２が測定対象で反射した超音波２３を受信するタイミングまでの時間に基づいて、距離測定センサーが超音波素子２０から測定対象までの距離を測定する。

超音波装置９は用紙６の重送検出以外の用途に用いられても上記と同様の効果が得られる。送信部２１が設けられる超音波装置９では、送信部２１の表面に異物が付着すると送信感度が低下する。受信部２２が設けられる超音波装置９では、受信部２２の表面に異物が付着すると受信感度が低下する。空気の流れ３０を複数の穴部２７から入れて第一開口２８及び第二開口２９を通過させることにより、異物を第一開口２８及び第二開口２９から排出させることができる。その結果、異物により超音波素子２０の感度が低下することを抑制することができる。

６…対象物としての用紙、９，７２，７６，８１，８６，９１，９６…超音波装置、２０…超音波素子、２１…送信部、２２…受信部、２３…超音波、２５ａ，７３ａ，８２ａ，８７ａ，９２ａ…第一面、２５ｂ，７３ｂ，９７ｂ…第二面、２５ｃ，７３ｃ，９７ｃ…第三面、２５，７１，７３，８２，８７，９２，９７…保護部材、２６…第一軸、２７，８３，８８，９３…穴部、２８，９８…第一開口、２９，９９…第二開口、４９…第一角度、５１…第二角度、５２…第三角度、６７…状態検出部としての重送判定部、７７…吸音部。

Claims (9)

1. 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前記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少なくとも一つの穴部が設けられる第一面と、
   前記第一面と交差し、前記少なくとも一つの穴部から侵入した異物を排出する第一開口が設けられる第二面と、を有することを特徴とする超音波装置。
2. 請求項１に記載の超音波装置であって、
   前記第一面と交差し、前記超音波素子を挟んで前記第二面と対向し、前記少なくとも一つの穴部から侵入した異物を排出する第二開口が設けられる第三面を有することを特徴とする超音波装置。
3. 請求項１または２に記載の超音波装置であって、
   前記第一面には前記少なくとも一つの穴部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。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波装置であって、
   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、または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表面の法線に対して第一角度で傾斜することを特徴とする超音波装置。
5. 請求項４に記載の超音波装置であって、
   前記第一面の法線は前記対象物の表面の法線に対して第二角度で傾斜することを特徴とする超音波装置。
6. 請求項５に記載の超音波装置であって、
   前記第一面の法線は前記第一軸に対して第三角度で傾斜していることを特徴とする超音波装置。
7. 請求項６に記載の超音波装置であって、
   前記第一角度、前記第二角度、前記第三角度のうち少なくとも１つは５°以上の角度であることを特徴とする超音波装置。
8. 請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波装置であって、
   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。
9. 請求項８に記載の超音波装置であって、
   前記受信部は、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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