JP2001106391A

JP2001106391A - シート材重送検出装置

Info

Publication number: JP2001106391A
Application number: JP28437799A
Authority: JP
Inventors: Yuji Toyomura; 祐士豊村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】シート材重送検出装置において、境条件やシ
ート材の種類を問わず、重送を確実に検出できるように
する。【解決手段】周回動によりシート材を挟み込んで搬送
する第１および第２搬送ベルト７，９と、第１および第
２搬送ベルト７，９に搬送されるシート材の両面から所
定の方向に電界２９を形成する電極１３と、第１および
第２搬送ベルト７，９の搬送方向上流に設置され、シー
ト材を所定の極性に帯電する帯電手段１４と、帯電手段
１４に帯電されたシート材が電極１３に形成された電界
２９によって付勢される方向と逆方向にシート材を負圧
吸引して保持することで重送搬送された複数のシート材
を電界２９と協働して互いに引き剥がす方向に分離する
シート材保持手段１１と、分離されたシート材に対して
重送状態の有無を検出する重送検出部１５とを有するシ
ート材重送検出装置６とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像読み取り装置や
画像形成装置などの給紙系において、搬送される原稿や
記録紙の重送を検出するシート材重送検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像形成装置や画像読み取り装置
の高速化が進み、原稿や記録紙（以下、「シート材」と
いう。）をより安定して給送できる給紙系が必要となっ
てきている。これらの給紙系は単に高速な給紙動作が可
能に構成されているだけではなく、給紙動作を行っても
シート材が搬送されないミスフィードや、一回の給紙動
作によって複数のシート材が同時に搬送されるダブルフ
ィード（以下、「重送」という。）を低減するべく改善
が図られている。

【０００３】給紙系の改善は、主に給紙メカニズムの見
直しを中心に行われているが、いかにメカニズムの精度
や給紙系に適用される部材の材質を向上させても、あら
ゆるシート材の種類や装置の置かれた環境に対して完璧
な給紙を実現することは現実的には困難である。したが
って、実際には、給紙系の改善と共に、シート材のミス
フィードや重送を検出する装置も提案されている。

【０００４】ここで、シート材に対する重送検出装置、
つまりシート材重送検出装置として、たとえば特開昭６
１−９０９４８号公報には、送信用超音波トランスデュ
ーサで発振した超音波を共振器で共振させ、透過してき
た超音波を受信用超音波トランスデューサで検出し、そ
の透過量でシート材の給送状態を検出する装置が開示さ
れている。この装置では、超音波トランスデューサを共
振状態で使用すると共に、重送したシート材の間に空気
層があることに着目し、空気層の有無で超音波の減衰量
が大きく変化することを利用して重送を検出している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば画像読み取り装
置に搭載される自動原稿給送装置（ＡＤＦ：Ａｕｔｏｍ
ａｔｉｃＤｏｃｕｍｅｎｔＦｅｅｄｅｒ）が取り扱
う原稿などのシート材は、低温低湿環境下では、帯電し
やすくなり、重送の発生頻度が高くなる。特にカーボン
紙などの薄手の原稿は、低温低湿環境では二枚の原稿が
静電吸着して密着した状態になる場合がある。このよう
な密着した重送が発生すると、シート材間に空気層がほ
とんど形成されないため、例えば従来の技術で説明した
ような重送検出装置では、正確な検出が困難になる。

【０００６】そこで、本発明は、環境条件やシート材の
種類を問わず、重送を確実に検出することのできるシー
ト材重送検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のシート材重送検出装置は、周回動によりシ
ート材を挟み込んで搬送する一対の搬送手段と、搬送手
段に搬送されるシート材の両面から所定の方向に電界を
形成する電極と、搬送手段の搬送方向上流に設置され、
シート材を所定の極性に帯電する帯電手段と、帯電手段
に帯電されたシート材が電極に形成された電界によって
付勢される方向と逆方向にシート材を負圧吸引して保持
することで重送搬送された複数のシート材を電界と協働
して互いに引き剥がす方向に分離するシート材保持手段
と、分離されたシート材に対して重送状態の有無を検出
する検出手段とを有する構成としたものである。

【０００８】これにより、一方のシート材を電界によっ
て発生するクーロン力で保持し、他方のシート材を負圧
吸引で保持することにより重送されたシート材を分離し
ているので、環境条件やシート材の種類を問わず、重送
を確実に検出することが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、周回動によりシート材を挟み込んで搬送する一対の
搬送手段と、搬送手段に搬送されるシート材の両面から
所定の方向に電界を形成する電極と、搬送手段の搬送方
向上流に設置され、シート材を所定の極性に帯電する帯
電手段と、帯電手段に帯電されたシート材が電極に形成
された電界によって付勢される方向と逆方向にシート材
を負圧吸引して保持することで重送搬送された複数のシ
ート材を電界と協働して互いに引き剥がす方向に分離す
るシート材保持手段と、分離されたシート材に対して重
送状態の有無を検出する検出手段とを有するシート材重
送検出装置であり、一方のシート材を電界によって発生
するクーロン力で保持し、他方のシート材を負圧吸引で
保持することにより重送されたシート材を分離している
ので、環境条件やシート材の種類を問わず、重送を確実
に検出することが可能になるという作用を有する。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、検出手段は、一対の搬送手段に
相互に対向配置されてシート材を透過するように超音波
を送受信する送信用超音波トランスデューサと受信用超
音波トランスデューサとから構成されているシート材重
送検出装置であり、シート材の重送検出を高精度で行う
ことが可能になるという作用を有する。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、送信用超音波トランスデューサ
および受信用超音波トランスデューサには、接地電位と
されて送信用超音波トランスデューサおよび受信用超音
波トランスデューサをそれぞれ保持する保護部材が設け
られているシート材重送検出装置であり、送信用超音波
トランスデューサと受信用超音波トランスデューサの静
電破壊を防止することが可能になるという作用を有す
る。

【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２または３記載の発明において、送信用超音波トランス
デューサから照射されてシート材を透過し、受信用超音
波トランスデューサで受信された超音波の信号レベルに
基づいてシート材の重送を判定する判定手段を有するシ
ート材重送検出装置であり、超音波を用いたシート材の
重送検出を高精度で行うことが可能になるという作用を
有する。

【００１３】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
４記載の発明において、判定手段は、受信した信号レベ
ルを単一の閾値と比較して搬送されたシート材の重送を
判定するシート材重送検出装置であり、どのような種類
のシート材に対しても単一の閾値を適用することがで
き、信頼性の高い重送検出を行うことが可能になるとい
う作用を有する。

【００１４】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１〜５の何れか一項に記載の発明において、検出手段の
下流側には、シート材に蓄積された電荷を除去する除電
手段が配置されているシート材重送検出装置であり、以
降の搬送経路においてジャムなどの不具合の発生を防止
することが可能になるという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
６記載の発明において、除電手段は、シート材を挟持し
て搬送する一対の除電部材から構成されているシート材
重送検出装置であり、シート材を両面から確実に除電す
ることが可能にな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１
から図１２を用いて説明する。なお、これらの図面にお
いて同一の部材には同一の符号を付しており、また、重
複した説明は省略されている。

【００１７】図１は本発明の一実施の形態である重送分
離検出部すなわちシート材重送検出装置が搭載されたド
キュメントスキャナの構成を示す概略図、図２は図１の
重送分離検出部における第１搬送ベルトを展開した状態
を示す説明図、図３は図１の重送分離検出部における第
２搬送ベルトを展開した状態を示す説明図、図４は図１
の重送分離検出部における重送分離機構の詳細を示す概
念図、図５は重送されたシート材が図４の重送分離検出
部に搬送された状態を示す説明図、図６は図２の重送分
離検出部に第１シート材が第２シート材に先行して搬送
された状態を示す説明図、図７は図４の重送分離検出部
において超音波を用いた重送検出の原理を一例として示
す説明図、図８は図４の重送分離検出部において超音波
を用いた重送検出の原理を他の一例として示す説明図、
図９は図４の重送分離検出部において相互に離間された
発信用超音波トランスデューサと受信用超音波トランス
デューサとの間に単一のシート材を配置した状態を示す
説明図、図１０は図４の重送分離検出部において相互に
離間された発信用超音波トランスデューサと受信用超音
波トランスデューサとの間に第１シート材と第２シート
材とを重送した状態で配置した状態を示す説明図、図１
１は図９および図１０の配置により行った重送分離検出
部における実験結果を示すグラフ、図１２は図４の重送
分離検出部における重送検出部の各構成要素の位置関係
を示す説明図である。

【００１８】先ず、図１を用いて、シート材重送検出装
置が搭載されたドキュメントスキャナの構成および動作
について説明する。

【００１９】図１に示すように、ドキュメントスキャナ
には、複数のシート材が収納されたシート材収納部３が
設けられている。そして、給紙が正常に行われた場合に
は、このシート材収納部３から第１シート材１、第２シ
ート材２の順で給紙が行われる。そして、一回の給送動
作で第１シート材１と第２シート材２、またはそれ以上
の枚数のシート材が同時に給送された場合が、いわゆる
重送状態になる。

【００２０】シート材が搬送されるシート材搬送路上に
は、シート材収納部３に格納されたシート材を給送する
給送ローラ４ａ，４ｂと、シート材が給送されていない
場合や単一のシート材だけが給送されている場合には給
送ローラ４ａ，４ｂの回転に伴って連れ回りする一方、
重送が発生して第１シート材１と第２シート材２との間
の摩擦力が第２シート材２とリバースローラ５との間の
摩擦力より小さくなった場合には方向ｄ２に回転して第
２シート材２をシート材収納部３へと押し戻すリバース
ローラ５と、後述する重送分離検出部６と、シート材に
蓄積された電荷を除去してこれ以降の搬送経路において
ジャムなどの不具合が発生することを防止する除電部
（除電手段）１７と、協働してシート材をさらに下流へ
と搬送する搬送ローラ２０および従動ローラ２１と、た
とえば密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）が用いられたイ
メージセンサ２２と、このイメージセンサ２２と対向す
る位置に配置され、シート材をイメージセンサ２２に押
し当てて安定した読み取りを可能にするプラテンローラ
２３とが配置されている。

【００２１】給送ローラ４ａ，４ｂは、たとえば図示し
ない外部のホストコンピュータなどから画像読み取り指
令が発行されると方向ｄ１に回転してシート材収納部３
からシート材を１枚ずつピックアップし、これをシート
材の搬送方向である方向ｄ３へと給送する。

【００２２】除電部１７は、導電性ゴムなどを素材とす
る除電ローラ（除電部材）１８と金属製の除電板（除電
部材）１９とから構成されている。除電ローラ１８は図
示しない駆動源から方向ｄ８に駆動力を供給され、除電
板１９との間にシート材を挟持して搬送する。なお、除
電板１９は金属製のローラなどの部材を用いてもよい。

【００２３】ここで、重送される第２シート材２をリバ
ースローラ５によりシート材収納部３へと押し戻すだけ
では重送を完全に防止することはできず、たとえばシー
ト材が相互に静電吸着している場合では、これらのシー
ト材が重なり合ったまま搬送されることがある。そこ
で、シート材が重送して給送された場合は、これを引き
剥がして分離し、分離後に重送を検出する重送分離検出
部６が設けられ、重送を確実に検出してこれが防止され
るようになっている。

【００２４】重送分離検出部６は、方向ｄ４に回転する
２つの第１搬送ベルト駆動ローラ８に掛け渡されてシー
ト材搬送路に沿って２本並列に配置された第１搬送ベル
ト（搬送手段）７と、シート材搬送路を挟んで第１搬送
ベルト７と対向する位置に設けられ、方向ｄ５に回転す
る２つの第２の搬送ベルト駆動ローラ１０に掛け渡され
てシート材搬送路に沿って２本並列に配置された第２搬
送ベルト（搬送手段）９とを有している。そして、シー
ト材は第１搬送ベルト７と第２搬送ベルト９とに挟まれ
て搬送される。

【００２５】絶縁性ゴムベルトからなる第１搬送ベルト
７には複数のエア吸入孔２４が形成されており、第１搬
送ベルト駆動ローラ８によりシート材を搬送路に沿って
前進させる方向ｄ６に周回動される。

【００２６】また、第２搬送ベルト９は第２搬送ベルト
駆動ローラ１０によりシート材を搬送路に沿って前進さ
せる方向に周回動されており、カーボンなどを分散させ
たＰＥＴなどで構成されて１０⁷〜１０¹⁰Ω／ｃｍ²程度
の抵抗値を有している。そして、後に詳細に説明するよ
うに、第２搬送ベルト９には予め定められた電位、極性
の高電圧が印加されている。

【００２７】第１搬送ベルト７の外側には、この第１搬
送ベルト７を包囲するようにしてシート材保持手段１１
が設けられている。シート材保持手段１１には、シート
材保持手段１１の内部に位置する第１搬送ベルト７の設
置空間を負圧吸引するファン１２が取り付けられてい
る。したがって、ファン１２を回転させると、シート材
保持手段１１の内部の気圧が下がって第１搬送ベルト７
に設けられた複数のエア吸入孔２４から空気が吸引され
る。その結果、搬送された第１シート材１にはシート材
搬送路から離反する方向ｄ７に吸引力が作用し、第１シ
ート材１は第１搬送ベルト７に吸着される。

【００２８】第１搬送ベルト７が形成するループ内部の
シート材搬送路側には、メッシュ状の電極１３が配置さ
れている。後に詳細に説明するように、電極１３はグラ
ウンドに接地されており、第２搬送ベルト９との間で電
界を形成する。

【００２９】第１搬送ベルト７と第２搬送ベルト９との
間に導入されるシート材を所定の電位に帯電させるた
め、たとえば導電性ブラシからなる帯電手段１４がこれ
らのベルト７，９の搬送方向上流に配置されている。そ
して、この帯電手段１４は搬送されてきたシート材を予
め定められた電位、極性に帯電させる。なお、帯電手段
１４はシート材を帯電させるという本来機能の他に、搬
送されてきたシート材を第１搬送ベルト７の側に付勢
し、前述したエアによる吸着を補助する機能も有してい
る。

【００３０】本実施の形態では、以上述べた帯電手段１
４によるシート材の帯電作用と、シート材保持手段１１
に取り付けられたファン１２によるシート材の吸着作用
と、電極１３と第２搬送ベルト９との間に形成された電
界の作用とによって、重送状態で搬送された複数のシー
ト材を互いに引き剥がす方向に分離する。なお、シート
材を分離する過程については後に詳しく述べる。

【００３１】電極１３の設置位置には、第１搬送ベルト
７側と第２搬送ベルト９側とに相互に対向配置された送
信用超音波トランスデューサ１６ａと受信用超音波トラ
ンスデューサ１６ｂとからなる重送検出部（検出手段）
１５が設置されている。前述したように、重送された第
１シート材１と第２シート材２とを分離することで両者
の間には空気層が形成されるが、重送検出部１５では、
この空気層の有無に基づき重送を検出するようになって
いる。なお、重送検出部１５における超音波を用いた重
送検出については後に詳しく述べる。

【００３２】次に、搬送ベルト７，９およびその周辺の
構成について説明する。

【００３３】ここで、図２は第１搬送ベルト７を展開し
た状態を示している。以下、図２を用いて、第１搬送ベ
ルト７およびその周辺構成について説明する。

【００３４】図２に示すように、第１搬送ベルト７はシ
ート材搬送路に沿って相互に平行に配置された２本のベ
ルトで構成されている。そして、各ベルトには複数のエ
ア吸入孔２４が設けられており、ファン１２によりエア
吸入孔２４から空気を吸引することで第１搬送ベルト７
にシート材を吸着するようになっている。

【００３５】第１搬送ベルト７から１ｍｍ程度離間した
位置には、メッシュ状の電極１３が配置されている。こ
こで、電極１３をメッシュ状にすることで、エアの吸引
力が低下することを防止している。本実施の形態では、
第１搬送ベルト７と電極１３とは別構成とされている
が、たとえばアルミベルトにゴムなどを被覆した後に穿
孔して搬送ベルトを形成すれば、第１搬送ベルト７の吸
着機能と電極１３の電位発生機能とを兼用することが可
能になる。

【００３６】電極１３には中央部Ｐ１に孔があいてお
り、送信用超音波トランスデューサ１６ａ（図１）が発
信する超音波は、この孔からシート材に向けて放射され
る。

【００３７】図３は第２搬送ベルト９を展開した状態を
示している。以下、図３を用いて、第２搬送ベルト９に
ついて説明する。

【００３８】図３に示すように、第２搬送ベルトはシー
ト材搬送路に沿って相互に平行に配置された２本のベル
トで構成されている。そして、各ベルトはＰＥＴ（ポリ
エチレンテレフタレート）の基材にカーボン等の導電材
や軟化材等を分散した素材で形成され、電気的には１０
⁷〜１０¹⁰Ω／ｃｍ²程度の抵抗値を有している。

【００３９】次に、重送分離検出部６における重送分離
機構について説明する。

【００４０】図４に本実施の形態における重送分離検出
部６における重送分離機構の詳細を示す。

【００４１】図４に示すように、重送分離検出部６に
は、帯電手段１４に負の電位を供給する第１高圧電源２
５と、第２搬送ベルト９に正の電位を供給する第２高圧
電源２６とが設けられている。また、発信用超音波トラ
ンスデューサ１６ａを静電破壊から保護する金属ケース
などからなる第１保護部材（保護部材）２７ａと、受信
用超音波トランスデューサ１６ｂを静電破壊から保護す
る金属ケースなどからなる第２保護部材（保護部材）２
７ｂとが設けられている。そして、グラウンドライン２
８は、電極１３、第１保護部材２７ａ、第２保護部材２
７ｂ、除電ローラ１８、除電板１９に接続されている。

【００４２】以下、図４を用いて重送分離検出部６にお
ける重送分離機構について説明する。

【００４３】先ず、重送分離検出部６に単一のシート材
が搬送された場合について説明する。

【００４４】搬送された単一のシート材（図示せず）
は、第１高圧電源２５に接続された帯電手段１４によっ
て負の電荷を付与される。本実施の形態では、第１高圧
電源２５が発生する電位は−２０００Ｖであり、シート
材（図示せず）の表面は−２０００Ｖに帯電される。シ
ート材は帯電手段１４によって帯電されると同時に、第
１搬送ベルト７の方向に付勢され、第１搬送ベルト７に
設けられたエア吸入孔２４からの空気流によって捕捉さ
れる。その結果、シート材は第１搬送ベルト７に密着し
た状態で搬送される。

【００４５】一方、第２搬送ベルト９は第２高圧電源２
６によって正の電位が付与されている。なお、本実施の
形態では、第２高圧電源２６が発生する電位は＋４００
０Ｖである。前述のように、第１搬送ベルト７のループ
の内側に配置された電極１３はグラウンドラインに接続
されており、第２搬送ベルト９から電極１３に向けて電
界２９が形成されている。

【００４６】したがって、電界２９の中に負に帯電され
たシート材を搬送すると、電界２９とは逆の方向（すな
わち第２搬送ベルト９の方向）にクーロン力が作用す
る。しかしながら、第１搬送ベルト７における吸着力を
十分に強くしておくことで、単一のシート材は第１搬送
ベルト７から剥離されることなく安定して搬送される。

【００４７】次に、図４および図５を用いて、重送分離
検出部６に重送したシート材が搬送された場合について
説明する。

【００４８】第１シート材１と第２シート材２とが重送
して搬送されてくると、第１高圧電源２５に接続された
帯電手段１４によって第２シート材２の表面は負の電荷
を付与される。本実施の形態では、第１高圧電源２５が
発生する電位は−２０００Ｖであり、第２シート材２の
表面も−２０００Ｖに帯電される。さらに、帯電手段１
４により第２シート材２は第１シート材１とともに第１
搬送ベルト７の方向に付勢されるが、第１搬送ベルト７
に設けられたエア吸入孔２４からの空気流によって第１
シート材１のみが方向ｄ７に捕捉される。

【００４９】紙やプラスティックなどを素材とするシー
ト材は気流を通さないため、気流による吸着力は、重送
したシート材のうちエア吸入孔２４に近い第１シート材
１のみに作用し、第１シート材１によって気流を遮断さ
れた第２シート材２に対しては作用しない。

【００５０】一方、第２搬送ベルト９は第２高圧電源２
６によって正の電位が付与されている。本実施の形態で
は、第２高圧電源２６が発生する電位は＋４０００Ｖで
ある。前述のように、第１搬送ベルト７のループの内側
に配置された電極１３はグラウンドライン２８に接続さ
れており、第２搬送ベルト９から電極１３に向けて電界
２９が形成されている。

【００５１】したがって、電界２９の中に負に帯電され
た第２シート材２を搬送すると、電界２９とは逆の方向
（すなわち第２搬送ベルト９の方向ｄ１１）にクーロン
力が作用する。クーロン力は電界の強さと電界中に置か
れた帯電体の帯電量に依存して作用するため、第２シー
ト材２は電界中の位置にかかわらず、方向ｄ１１に付勢
される。

【００５２】このようにしてクーロン力によって付勢さ
れた第２シート材２は、やがて第２搬送ベルト９と接触
して、第１高圧電源２５→帯電手段１４→第２シート材
２→第２搬送ベルト９→第２高圧電源２６→グラウンド
ライン２８→第１高圧電源２５の閉回路を構成する。そ
して、第２シート材２が第２搬送ベルト９と接触するこ
とで、この回路には数マイクロアンペア程度の電流が流
れ、安定した吸着状態が維持できるようになる。

【００５３】なお、図５では第１シート材１と第２シー
ト材２との先端が同位置に記載されているが、上述した
シート材の分離過程は、シート材の先端位置が異なって
いる場合でも同様に作用する。すなわち、再度図１を用
いて説明すれば、本実施の形態の構成では、給送ローラ
４ａ，４ｂおよびリバースローラ５の作用によって、第
１シート材１が方向ｄ３に給送され、第２シート材２は
シート材収納部３に戻されようとする。したがって、重
送は、図１に示すように、第１シート材１が第２シート
材２に先行するか、あるいは図５に示すように、第１シ
ート１と第２シート材２の先端が揃うかの何れかとな
る。

【００５４】図６は重送分離検出部に第１シート材１が
第２シート材２に先行して搬送された場合の状況を示し
ている。

【００５５】先行して搬送された第１シート材１は、第
１高圧電源２５に接続された帯電手段１４によって負の
電荷を付与される。本実施の形態では、第１高圧電源２
５が発生する電位は−２０００Ｖであり、第１シート材
１の表面は−２０００Ｖに帯電される。第１シート材１
は帯電手段１４によって帯電されるのと同時に、第１搬
送ベルト７の方向に付勢され、第１搬送ベルト７に設け
られたエア吸入孔２４からの空気流によって捕捉され
る。その結果、第１シート材１は第１搬送ベルト７に密
着した状態で搬送される。

【００５６】一方、第２搬送ベルト９は第２高圧電源２
６によって正の電位が付与されている。なお、本実施の
形態では、第２高圧電源２６が発生する電位は＋４００
０Ｖである。前述のように、第１搬送ベルト７のループ
の内側に配置された電極１３はグラウンドライン２８に
接続されており、第２搬送ベルト９から電極１３に向け
て電界２９が形成されている。

【００５７】したがって、電界２９の中に負に帯電され
たシート材を搬送すると、電界２９とは逆の方向（すな
わち第２搬送ベルト９の方向）にクーロン力が作用す
る。しかしながら、第１搬送ベルト７における吸着力を
十分に強くしておくことで、第１シート材１は第１搬送
ベルト７から剥離されることなく安定して搬送される。

【００５８】次に第２シート材２が遅れて搬送されてく
ると、第１高圧電源２５に接続された帯電手段１４によ
って第２シート材２の表面は−２０００Ｖに帯電され
る。さらに、帯電手段１４により第２シート材２は第１
シート材１とともに第１搬送ベルト７の方向に付勢され
るが、第１搬送ベルト７に設けられたエア吸入孔２４か
らの空気流によって第１シート材１のみが方向ｄ７に捕
捉される。

【００５９】紙やプラスティックなどを素材とするシー
ト材は気流を通さないため、気流による吸着力は、重送
したシート材のうちエア吸入孔２４に近い第１シート材
１のみに作用し、第１シート材１によって気流を遮断さ
れた第２シート材２に対しては作用しない。

【００６０】一方、第２搬送ベルト９は第２高圧電源２
６によって＋４０００Ｖの電位が付与されている。第１
搬送ベルト７のループの内側に配置された電極１３はグ
ラウンドライン２８に接続されており、第２搬送ベルト
９から電極１３に向けて電界２９が形成されている。

【００６１】したがって、電界２９の中に負に帯電され
た第２シート材２を搬送すると、電界２９とは逆の方向
（すなわち第２搬送ベルト９の方向ｄ１１）にクーロン
力が作用する。クーロン力は電界の強さと電界中に置か
れた帯電体の帯電量に依存して作用するため、第２シー
ト材２は電界中の位置にかかわらず、方向ｄ１１に付勢
される。

【００６２】このようにしてクーロン力によって付勢さ
れた第２シート材２は、やがて第２搬送ベルト９と接触
して、第１高圧電源２５→帯電手段１４→第２シート材
２→第２搬送ベルト９→第２高圧電源２６→グラウンド
ライン２８→第１高圧電源２５の閉回路を構成する。そ
して、第２シート材２が第２搬送ベルト９と接触するこ
とで、この回路には数マイクロアンペア程度の電流が流
れ、安定した吸着状態が維持できるようになる。

【００６３】このように、本実施の形態によれば、重送
されたシート材の先頭の状況にかかわらず、重送された
シート材を互いに引き剥がす方向に分離することが可能
になる。そして、装置構成という観点では、先行して搬
送されるシート材の側にファン１２の取り付けられたシ
ート材保持手段１１が設けられているという点が特徴に
なる。

【００６４】以上述べてきたように、本実施の形態によ
る重送検出装置６は、重送された複数のシート材を、一
方は気流で吸着し、他方はクーロン力に基づいて、互い
を引き剥がす方向に分離するものである。そして、この
分離した状態を重送検出部１５（図１）で検出して、重
送の有無を判断することができる。

【００６５】次に、分離された複数のシート材に対し
て、重送の有無を検出する重送検出機構１５について説
明する。

【００６６】先ず、図４を用いて重送検出機構１５の概
要を説明する。

【００６７】本実施の形態では、重送の検出に超音波が
利用されており、より具体的には、第１搬送ベルト７と
第２搬送ベルト９とを挟んで対向する位置に、発信用超
音波トランスデューサ１６ａと受信用超音波トランスデ
ューサ１６ｂが配置されている。そして二つの搬送ベル
ト７，９間に搬送されてきたシート材に対して、発信用
超音波トランスデューサ１６ａから４０ｋＨｚの超音波
を照射し、シート材を透過してきた超音波を受信用超音
波トランスデューサ１６ｂで受信し、この受信レベルに
基づき重送の有無を検出するものである。

【００６８】次に、図７および図８を用いて、超音波を
利用した重送検出の原理について説明する。

【００６９】図７には、対向して配置された発信用超音
波トランスデューサ１６ａと受信用超音波トランスデュ
ーサ１６ｂとの間に第１のシート材１が単一で搬送され
た状況が、図８には、図７と同様の状況下で第１シート
材１と第２シート材２という複数のシート材が搬送され
た状況がそれぞれ示されている。

【００７０】図７において、発信用超音波トランスデュ
ーサ１６ａから照射された超音波は、空気とシート材の
境界で固有音響インピーダンスの差が大きいため、大部
分（約９５％）は第１シート材１の内部に入ることがで
きずに表面で反射される。その結果、第１シート材１を
透過する超音波は全体の約５％となり、受信用超音波ト
ランスデューサ１６ｂの受信レベルは、シート材が搬送
されてないときと比較して、（数１）に示すように、 −２６［ｄＢ］＝２０×ｌｏｇ（５／１００）・・・（数１）より、−２６ｄＢに減衰する。

【００７１】一方、図８に示すように、対向して配置さ
れた発信用超音波トランスデューサ１６ａと受信用超音
波トランスデューサ１６ｂとの間に第１シート材１と第
２シート材２という複数のシート材が搬送された場合
は、発信用超音波トランスデューサ１６ａから照射され
た超音波は第１シート材１の表面で約９５％が反射さ
れ、第１シート材１を透過できるのは５％となる。ここ
で、第１シート材１と第２シート材２との間に空気層が
形成されていると、第１シート材１を透過してきた超音
波は、第２シート材２の表面で再度９５％が反射し、第
２シート材２を透過できるのは、当初発信用超音波トラ
ンスデューサ１６ａから照射された超音波の音量と比較
すると、（数２）に示すように、 −５２［ｄＢ］＝２０×ｌｏｇ（（５／１００）×（５／１００））・・・（数２）より、−５２ｄＢに減衰する。

【００７２】このように、単一のシート材と重送したシ
ート材とでは、超音波の減衰量に約２６ｄＢもの差があ
るため、この差を判定手段を用いて検出すればシート材
が重送しているか否かを判定することができる。

【００７３】以上述べたように、超音波を用いた重送検
出の基本的な原理は、重送したシート材間の空気層の有
無に基づいており、いかに重送したシート材の間に空気
層を形成するかが重要なポイントになる。したがって、
本実施の形態で示したような構成で、複数のシート材を
互いに引き剥がす方向に分離することができれば、重送
検出の精度を格段に向上させることができるようにな
る。

【００７４】本発明者らは、シート材の重送検出に超音
波トランスデューサを用いるにあたり、どの程度の空気
層の厚みが必要かを実験により調査した。その結果、４
０ｋＨｚ程度の比較的低周波の超音波を用いた場合は、
空気層の厚み、シート材の搬送位置などに応じて重送検
出精度が大きく変化することを見出した。

【００７５】以下、図９および図１０を用いて発明者ら
の実験内容を説明する。

【００７６】図９は、発信用超音波トランスデューサ１
６ａと受信用超音波トランスデューサ１６ｂとを距離Ｌ
１の位置に固定し、その間に単一のシート材（以下、
「単葉」という。）を配置した場合を示している。トラ
ンスデューサ１６ａ，１６ｂ間の距離Ｌ１は、発信用超
音波トランスデューサ１６ａの発振周波数である４０ｋ
Ｈｚの１波長（λ）の９／８（＝１．１２５λ＝約９．
７ｍｍ）に設定した。

【００７７】距離Ｌ１（発信用超音波トランスデューサ
１６ａと受信用超音波トランスデューサ１６ｂの離間距
離）を以上のように設定した上で、発信用超音波トラン
スデューサ１６ａからシート材までの距離Ｌ２を変化さ
せて受信用超音波トランスデューサ１６ｂの出力電圧を
観測した。

【００７８】図１０は、発信用超音波トランスデューサ
１６ａと受信用超音波トランスデューサ１６ｂとを距離
Ｌ１の位置に固定し、両トランスデューサ間に第１シー
ト材１と第２シート材２を重送した状態で配置した場合
を示している。トランスデューサ１６ａ，１６ｂの距離
Ｌ１は、図９の場合と同様に発信用超音波トランスデュ
ーサ１６ａの発振周波数である４０ｋＨｚの１波長
（λ）の９／８（＝１．１２５λ＝約９．７ｍｍ）に設
定した。

【００７９】距離Ｌ１（発信用超音波トランスデューサ
１６ａと受信用超音波トランスデューサ１６ｂの離間距
離）を以上のように設定した上で、発信用超音波トラン
スデューサ１６ａから第１シート材１までの距離Ｌ２を
変化させると共に、二枚のシート材の隙間Ｌ３を０μｍ
（密着状態）、１５０μｍ、３００μｍ、４５０μｍ、
９５０μｍと変化させて受信用超音波トランスデューサ
１６ｂの出力電圧を観測した。

【００８０】図１１に実験の結果を示す。

【００８１】図１１において、横軸はＬ２、すなわち発
信用超音波トランスデューサ１６ａから第１シート材１
までの距離を示し、縦軸は受信用超音波トランスデュー
サ１６ｂの出力を示している。なお、受信用超音波トラ
ンスデューサ１６ｂの出力は、図示しない増幅回路で適
当なゲインで増幅した後に、全波整流およびサンプルホ
ールドなどを施して得たものであり、受信レベルの数値
は絶対的なものではない。また、各系列がＬ３、すなわ
ち第１シート材１と第２シート材２との隙間の違いを反
映している。

【００８２】図１１のグラフからは次の２つの項目を読
み取ることができる。

【００８３】すなわち、第１に、Ｌ３（第１シート材１
と、第２シート材２の隙間）が大きくなるほど、単葉と
の受信レベルの格差が大きくなるということである。

【００８４】また、第２に、Ｌ３が十分に大きい場合で
も、Ｌ２（発信用超音波トランスデューサ１６ａと第１
シート材１の距離）は特定の範囲に管理する必要がある
ということである。

【００８５】なお、図１１のグラフは、５０ｇ／ｍ²の
坪量のシート材に対して測定したものであるが、少なく
とも１５０ｇ／ｍ²の坪量のシート材までは同様な傾向
になる。

【００８６】また、今回の実験結果は、離間距離Ｌ１
（発信用超音波トランスデューサ１６ａと受信用超音波
トランスデューサ１６ｂの離間距離）を９．７ｍｍに固
定した場合のものであるが、あらゆる離間距離Ｌ１で、
少なくとも第１シート材１と第２シート材２との隙間が
大きくなるほど、重送と単葉の受信レベルの格差が大き
くなる現象が観測された。

【００８７】また、図１１からは、Ｌ３（第１シート材
１と、第２シート材２の隙間）を大きくとって十分な空
気層を形成し（少なくとも１ｍｍ程度）、さらにＬ２
（発信用超音波トランスデューサ１６ａと第１シート材
１の距離）の中心位置を６ｍｍとして±２ｍｍ程度の変
動を許すように設定すれば、単葉と重送を単一の閾値
（たとえば受信レベル＝３Ｖ）を用いるだけで、正確に
判別できるようになる。なおＬ２は安定して検出できる
範囲を示すものであるから、たとえば機構上の制約など
によって、より狭い範囲をとることもできる。

【００８８】上述した実験結果に基づき、本実施の形態
では、Ｌ１（発信用超音波トランスデューサ１６ａと受
信用超音波トランスデューサ１６ｂの離間距離）を９．
７ｍｍ、Ｌ２（発信用超音波トランスデューサ１６ａと
第１シート材１の距離）の中心値を６．０ｍｍ、Ｌ２の
変動範囲を±１．０ｍｍ（所望のクーロン力を得るた
め、許される範囲である±２ｍｍより狭く設定してい
る）とした。この結果、第１搬送ベルト７と第２搬送ベ
ルト９との間隔はＬ２の変動範囲の絶対値である２ｍｍ
に、発信用超音波トランスデューサ１６ａと第１搬送ベ
ルト７の間隔は５．０ｍｍ、第２搬送ベルト９と受信用
超音波トランスデューサ１６ｂの間隔は２．７ｍｍとし
た。

【００８９】以上の位置関係を設定することにより、搬
送されるシート材の厚みにかかわらず、また環境条件に
依存せず、同一の閾値で重送と単葉を正確に検出するこ
とが可能になる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、一方の
シート材を電界によって発生するクーロン力で保持し、
他方のシート材を負圧吸引で保持することにより重送さ
れたシート材を分離しているので、環境条件やシート材
の種類を問わず、重送を確実に検出することが可能にな
るという有効な効果が得られる。

【００９１】検出手段を超音波を送受信する送信用超音
波トランスデューサと受信用超音波トランスデューサと
で構成すれば、シート材の重送検出を高精度で行うこと
が可能になるという有効な効果が得られる。

【００９２】接地電位とされて送信用超音波トランスデ
ューサおよび受信用超音波トランスデューサを保持する
保護部材を設ければ、送信用超音波トランスデューサと
受信用超音波トランスデューサの静電破壊を防止するこ
とが可能になるという有効な効果が得られる。

【００９３】判定手段を設ければ、超音波を用いたシー
ト材の重送検出を高精度で行うことが可能になるという
有効な効果が得られる。

【００９４】受信した信号レベルを単一の閾値と比較し
てシート材の重送を判定するようにすれば、どのような
種類のシート材に対しても単一の閾値を適用することが
でき、信頼性の高い重送検出を行うことが可能になると
いう有効な効果が得られる。

【００９５】検出手段の下流側に除電手段を配置すれ
ば、以降の搬送経路においてジャムなどの不具合の発生
を防止することが可能になるという有効な効果が得られ
る。

【００９６】除電手段をシート材を挟持して搬送する一
対の除電部材で構成すれば、シート材を両面から確実に
除電することが可能になるという有効な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である重送分離検出部す
なわちシート材重送検出装置が搭載されたドキュメント
スキャナの構成を示す概略図

【図２】図１の重送分離検出部における第１搬送ベルト
を展開した状態を示す説明図

【図３】図１の重送分離検出部における第２搬送ベルト
を展開した状態を示す説明図

【図４】図１の重送分離検出部における重送分離機構の
詳細を示す概念図

【図５】重送されたシート材が図４の重送分離検出部に
搬送された状態を示す説明図

【図６】図２の重送分離検出部に第１シート材が第２シ
ート材に先行して搬送された状態を示す説明図

【図７】図４の重送分離検出部において超音波を用いた
重送検出の原理を一例として示す説明図

【図８】図４の重送分離検出部において超音波を用いた
重送検出の原理を他の一例として示す説明図

【図９】図４の重送分離検出部において相互に離間され
た発信用超音波トランスデューサと受信用超音波トラン
スデューサとの間に単一のシート材を配置した状態を示
す説明図

【図１０】図４の重送分離検出部において相互に離間さ
れた発信用超音波トランスデューサと受信用超音波トラ
ンスデューサとの間に第１シート材と第２シート材とを
重送した状態で配置した状態を示す説明図

【図１１】図９および図１０の配置により行った重送分
離検出部における実験結果を示すグラフ

【図１２】図４の重送分離検出部における重送検出部の
各構成要素の位置関係を示す説明図

【符号の説明】

１第１シート材（シート材）２第２シート材（シート材）６重送分離検出部（シート材重送検出装置）７第１搬送ベルト（搬送手段）９第２搬送ベルト（搬送手段）１１シート材保持手段１３電極１４帯電手段１５重送検出部（検出手段）１６ａ発信用超音波トランスデューサ１６ｂ受信用超音波トランスデューサ１７除電部（除電手段）２９電界

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周回動によりシート材を挟み込んで搬送す
る一対の搬送手段と、前記搬送手段に搬送される前記シート材の両面から所定
の方向に電界を形成する電極と、前記搬送手段の搬送方向上流に設置され、前記シート材
を所定の極性に帯電する帯電手段と、前記帯電手段に帯電された前記シート材が前記電極に形
成された電界によって付勢される方向と逆方向に前記シ
ート材を負圧吸引して保持することで重送搬送された複
数の前記シート材を電界と協働して互いに引き剥がす方
向に分離するシート材保持手段と、分離された前記シート材に対して重送状態の有無を検出
する検出手段とを有することを特徴とするシート材重送
検出装置。
【請求項２】前記検出手段は、一対の前記搬送手段に相
互に対向配置されて前記シート材を透過するように超音
波を送受信する送信用超音波トランスデューサと受信用
超音波トランスデューサとから構成されていることを特
徴とする請求項１記載のシート材重送検出装置。
【請求項３】前記送信用超音波トランスデューサおよび
前記受信用超音波トランスデューサには、接地電位とさ
れて前記送信用超音波トランスデューサおよび前記受信
用超音波トランスデューサをそれぞれ保持する保護部材
が設けられていることを特徴とする請求項２記載のシー
ト材重送検出装置。
【請求項４】前記送信用超音波トランスデューサから照
射されて前記シート材を透過し、前記受信用超音波トラ
ンスデューサで受信された超音波の信号レベルに基づい
て前記シート材の重送を判定する判定手段を有すること
を特徴とする請求項２または３記載のシート材重送検出
装置。
【請求項５】前記判定手段は、受信した信号レベルを単
一の閾値と比較して搬送された前記シート材の重送を判
定することを特徴とする請求項４記載のシート材重送検
出装置。
【請求項６】前記検出手段の下流側には、前記シート材
に蓄積された電荷を除去する除電手段が配置されている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のシ
ート材重送検出装置。
【請求項７】前記除電手段は、前記シート材を挟持して
搬送する一対の除電部材から構成されていることを特徴
とする請求項６記載のシート材重送検出装置。