JP2011093670A - シート搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
駆動モータの負荷変動の検知に基づいて、シートの搬送状態を検知する際の検知精度を向上させ、また、安価なシート搬送装置を提供する。
【解決手段】
シートを搬送するための駆動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段からの駆動力により第１の周速度で回転駆動され、シートを搬送する搬送ローラと、前記搬送ローラよりも原稿搬送上流側に配置し、前記駆動手段からの駆動力により、前記第１の周速度よりも遅い第２の周速度で回転駆動される給紙ローラを有するとを有するシート搬送装置において、給紙ローラの駆動系にワンウエイクラッチとトルクリミッタを設けて、搬送ローラによるシートの搬送の開始時に、負荷変動が大きくなるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録用紙や原稿などのシートを搬送するシート搬送装置に関するものである。

従来、プリンタやスキャナ装置などのシート搬送装置においては、給紙トレイなどにシート束を載置し、給紙ローラを回転駆動することで給紙ローラに接しているシートから順に、１枚ずつ読取手段へ搬送している。上記搬送ローラを回転駆動させる駆動源としての駆動モータは、一般にＤＣモータやステッピングモータ等の駆動モータが用いられる。この駆動モータに対して外部から駆動電流が入力されると、駆動モータがローラを回転させる。

プリンタやスキャナ装置等に設けられているシート搬送装置においては、搬送路に適宜配設された搬送センサやレジストセンサ等からの出力信号の変化を監視することによって、原稿の位置を検知し、タイミングよく原稿の読取を開始する制御を行う。

図６を用いて従来の画像読取装置の動作を説明する。ドキュメントスキャナ１は、シート状の原稿Ｓを積載する原稿積載部２および給紙トレイ３を備える。原稿検知手段である反射型センサ４は画像読取装置１の原稿挿入口５の近傍に配置され、原稿積載部２の表面に搭載されている。

給紙ローラ７は原稿積載部２に積載された原稿Ｓを装置本体内に給紙する。給紙ローラ７によって装置本体内に送り込まれた原稿を分離ローラ６により１枚ずつに分離する。８は搬送ローラ対、９および１０は原稿の両面に形成された画像をそれぞれ読み取るための一対のイメージセンサ（読取手段）である。原稿の先端の到達を検知するためのレジストセンサ１３はイメージセンサ９，１０の直前に置いてある。排紙ローラ対１１により原稿Ｓは、排紙トレイ１２に排出される。駆動モータ１００は画像読取装置１における給紙搬送系の駆動源となるものである。この駆動モータ１００による駆動力は、図示しないギアやベルトなどを介して、上記各ローラを所定の回転速度で回転させる。

上記構成において、原稿積載部２に表側を下向きにしてセットされた複数枚の原稿Ｓは給紙ローラ７と分離ローラ６とによって最も下に位置する原稿から順に１枚ずつ分離給送される。装置本体内に給送された原稿Ｓは搬送ローラ対８によって所定の速度で搬送路上に設けられた一対のイメージセンサ９、１０に搬送される。レジストセンサ１３の出力信号により原稿Ｓの先端が来ているかどうかを不図示の制御部は判断し、読取開始のための信号を出す。その後、イメージセンサ９によって原稿の表面の画像が読み取られ、イメージセンサ１０によって原稿の裏面の画像が読み取られる。読み取った画像は、図示しない画像処理部へ順次送られる。最後に、排紙ローラ１１によって排紙トレイ１２上に順次排紙される。このように、搬送路に適宜配設されたレジストセンサ等からの出力信号の変化を不図示の制御部が監視することによって、原稿の位置を検知し、タイミングよく原稿の読取を開始するようになっている。

また、画像形成装置において、排出センサを設けずに排出される記録材の後端を検出可能にするために、搬送ローラと原稿が接する際の負荷変動によるモータの駆動電流値の変化により、原稿の位置を検知する手法も提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−１４７８５１号公報

しかし、搬送ローラを駆動するための動力伝達機構の機械的摩擦等による固定負荷に比べて、搬送中の原稿が搬送ローラのニップ部に突入する際に発生する負荷変動はとても少ない。このため、駆動モータの負荷変動から特許文献１の手法等を利用して原稿の位置を検知すると誤検知する確率が高い。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、原稿が搬送ローラのニップ部に突入する際の負荷変動をある程度大きくさせることにより、駆動モータに流れる駆動電流の変化量を大きくし、搬送される原稿の通過を正確に判定することを目的とする。また、下記のレジストセンサを廃止した本発明の実施形態における本発明の他の目的は安価な構成のシート搬送装置を提供する事にある。

本発明は、シートを搬送するための駆動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段からの駆動力により第１の周速度で回転駆動され、シートを搬送する搬送ローラと、前記搬送ローラよりもシート搬送方向の上流側に配置され、前記駆動手段からの駆動力により、前記第１の周速度よりも遅い第２の周速度で回転駆動される給紙ローラを有する、シート搬送装置において、前記駆動手段からのシート搬送方向の駆動力を前記給紙ローラに伝達する一方向駆動力伝達手段と、前記給紙ローラと前記搬送ローラの両方に一枚のシートが接しながら搬送されていて、前記給紙ローラがシート搬送方向に、前記第１の周速度で従動回転をする際に、一定の負荷を加える負荷手段と、前記駆動手段の負荷変動を検知する負荷変動検知手段とをさらに有し、前記負荷変動検知手段で検知された前記駆動手段の負荷変動に基づいて、シートの搬送位置を検知することを特徴とする。

本発明によれば、シートの到達を駆動モータの駆動電流から確実に検出できるようになる。また、レジストセンサを廃止した本発明の実施形態では、安価なシート搬送装置や、搬送路途中のセンサの少ないシンプルな構成の、紙詰まりしにくいシート搬送装置を提供できる。

本発明の画像読取装置の概略構成を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置で用いる給紙ローラ及び給紙ローラ駆動軸の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像読取装置におけるローラの駆動の様子を説明するための図である。 駆動モータの電流監視系を含む制御系のブロック図である。 駆動モータの駆動電流の経時変化を示す図である。 従来の画像読取装置の概略構成を説明するための図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明を適用した画像読取装置の該略の構成を示す図である。図６と異なる点は、給紙ローラが後述する図２の給紙ローラ２２となり、レジストセンサ１３が廃止されている点である。図２は本発明で用いる給紙ローラに給紙ローラ駆動軸から動力が伝達される構成を説明するための図である。

ギア２０は、駆動モータ１００からの駆動力を、給紙ローラ２２を回すために給紙ローラ駆動軸２１に伝達するための、不図示の動力伝達機構の一部である。動力伝達機構のギア比を設定することにより、各ローラ軸はそれぞれの所定の角速度で回転するようになっている。なお、図２と同様の構成を、給紙ローラではなく原稿を搬送するいずれかの駆動ローラに適用してもよい。もちろん、給紙ローラと、原稿を搬送するいずれかの駆動ローラの両方に適用してもよい。

ワンウエイクラッチ２３は一方向駆動力伝達手段の一例であり、給紙ローラ駆動軸２１が正方向に回転しているときに、給紙ローラ２２が正方向（シート搬送方向）に回転駆動されるようにトルクを伝達するが、ローラ軸２１が逆方向に回転した場合は、給紙ローラ２２に逆方向のトルクを伝達しないようになっている。すなわち、ローラ軸が正回転している場合は、「給紙ローラ２２の角速度≧給紙ローラ駆動軸２１の角速度」の関係が保たれている。トルクリミッタ２４は負荷手段の一例であり、給紙ローラ２２がワンウエイクラッチ２３から正方向のトルクのみを伝達されているために、給紙ローラ駆動軸２１の角速度より速く回転させようとする外力を受け空転しようとする場合に、摩擦力等によってある程度の歯止めをかけるためのものである。すなわち、給紙ローラ２２に加わった正回転方向の外力がトルクリミッタ２４の伝達トルクを上回った場合だけ、給紙ローラ２２の角速度が給紙ローラ駆動軸２１の角速度より速くなるようになっている。

続いて、本発明の原稿搬送機構を図３を参照して説明する。搬送ローラ対８よりも上流側に配置された給紙ローラ２２と分離ローラ６は原稿Ｓを摩擦力により分離搬送するためにゴム等で作られているローラである。原稿Ｓを一枚ずつ搬送するために、分離ローラ６は搬送方向とは逆の方向の回転トルクを不図示のトルクリミッタ等を介して伝達されており、複数枚の原稿が搬送されようとしたときに逆方向に回転して、図３における最も下側の原稿以外を押し戻すようになっている。なお、給紙ローラ２２は前述した図２のように構成されているものとする。

搬送ローラ対８と排紙ローラ対１１は例えば、駆動軸からトルクを伝達されているローラと、従動ローラとが接しているように構成したものであり、両方のローラ対の周速度は略同等である。搬送ローラ対８と排紙ローラ対１１は搬送手段として、原稿Ｓを略一定の搬送速度で搬送してゆく。駆動モータ１００からの駆動力が不図示の動力伝達機構を介して、給紙ローラ２２及び搬送ローラ対８に伝達されている。また、搬送ローラ対８の周速度（第１の周速度）は給紙ローラ２２の周速度（第２の周速度）より大きくなるように、ギア比が設定されているものとする。

原稿Ｓが給紙ローラ２２から搬送ローラ対８に向かって搬送された後、原稿Ｓの先端が搬送ローラ８と接する。この時、給紙ローラ２２の周速度が搬送ローラ対８の周速度よりも遅いので、給紙ローラ２２は搬送ローラ対８によって搬送され始めた原稿Ｓを介して、搬送ローラ対８と周速度が同じになるように引き摺られる。

前述のように、給紙ローラ２２がワンウエイクラッチ２３を介して駆動される構成なので、このように引き摺られると、給紙ローラ２２が搬送ローラ８の周速度に近づくように増加する。従って、給紙ローラ２２の角速度が給紙ローラ駆動軸２１の角速度より速くなり、従動回転の状態となる。

給紙ローラ２２の角速度が速くなると、トルクリミッタ２４を介して角速度の遅い給紙ローラ駆動軸２１から逆方向のトルクが給紙ローラ２２に伝達されるため、給紙ローラ２２の周速度を上げようとする搬送ローラ８の負荷が増加する。一方、給紙ローラ駆動軸２１は負荷が軽くなるものの分離ローラの負荷は重くなる。このようにして、駆動モータ１００にかかるトータルの負荷は増加する。従って、所定の原稿搬送速度を保持するために、駆動モータの駆動電流が増加する。

トルクリミッタ２４が設置されていない場合を想定すると、給紙ローラ２２が原稿を搬送していたことによる機械的負荷は、原稿Ｓが搬送ローラ８に達した時点で搬送ローラ８に移行したことになり、駆動モータ１００にかかるトータルの機械的負荷の変化は少ない。一方、本発明の構成ではトルクリミッタ２４を設置しているので、前述のように原稿Ｓが搬送ローラ８に達した時点で駆動モータ１００にかかるトータルの機械的負荷が大きく変動するようになっている。

駆動モータ１００にかかる機械的負荷の大きな変動で、原稿Ｓが搬送ローラ８と接触する瞬間に駆動モータ１００の駆動電流が大幅に増加するので原稿Ｓの先端が搬送ローラ８に接したことがわかる。従って、駆動モータ１００に流れる駆動電流Ｉを監視すれば原稿の搬送位置がわかり、読取手段の読取位置に原稿の先端が到達するタイミングを予測して、正確に原稿を読み取ることが可能となる。

図４は本発明のモータ駆動電流監視系の概略のブロック図である。一つの駆動モータ１００を駆動源として不図示の動力伝達機構を介して各ローラを駆動する。駆動モータ１００は、機械的負荷の増加に略比例して駆動電流が増加するような特性を有する、例えば直流ブラシレスモータ等が好適である。図４のモータ制御部１５はモータ制御ユニット１６と、駆動電流を流すためのモータドライバ１８と、回転数に略比例する数のパルスの回転信号を生成する、エンコーダ１９で構成する。負荷監視部４０は負荷検知手段の一例でありモータ駆動電流検知回路を用いることが好適である。また、モータ制御ユニット１６から出力され、モータドライバ１８に供給される信号であって、駆動電流を増減させるフィードバック制御のための駆動制御信号を負荷検知手段として用いてもよい。ＣＰＵ３０は画像読取部３１の制御や各種信号処理や画像データ伝送などの基本処理を実行する。またＣＰＵ３０は、負荷監視部４０からのモータの駆動電流の情報を基にして、例えば駆動電流の変化が所定の大きさを超えたことを判定して、モータ１００の負荷変動を検知する負荷変動検知手段の一例である。また、負荷監視部４０にモータの駆動電流の変化が所定の大きさを超えたことを判定する機能を持たせてもよい。この場合は、負荷監視部４０は負荷変動検知手段の一例である。画像読取部３１はイメージセンサ９、１０やそれらの周辺の制御回路に相当するブロックである。

モータ制御ユニット１６は、ＣＰＵ３０からのモータ駆動開始信号と、モータ回転数目標信号を受け、駆動モータ１００に内蔵又は接続したエンコーダ１９からの回転信号から認識できるモータ回転数との速度差を求める。この速度差の情報を元に駆動モータ１００に印加する電圧又は電流値のフィードバック制御のための駆動制御信号を、モータドライバ１８に送る。モータドライバ１８は、前述の駆動制御信号に応じた電圧又は電流を駆動モータ１００に印加する。このフィードバックループにより、駆動モータ１００を所定の回転速度で回転させることで、駆動モータ１００が駆動する搬送ローラを所定の回転速度で回転させるようになっている。一方、負荷監視部４０によりモータ駆動電流を監視する。

以下に、各ローラが回転されることによって原稿Ｓが搬送された際に駆動モータ１００に流れるモータ電流Ｉの経時的変化について、図５に示す波形を参照しながら考察する。

図５は、駆動モータ１００に流れるモータ駆動電流Ｉの経時的変化を示す模式化した波形Ｉ（ｔ）である。なお、縦軸はモータ電流Ｉであり、横軸は時間Ｔを示す。原稿Ｓが原稿検知センサ４に検知された時点で、ＣＰＵ３０は、モータ制御部１５を通して駆動モータ１００を駆動する。ただし、駆動モータ１００の速度が一定にならなければ、原稿搬送を行わない。

図５のように、駆動モータ１００に流れるモータ駆動電流Ｉは、給紙動作を開始した直後に大きな電流値Ｉｓに至るまでに上昇した後、不図示のピックアップローラでの原稿Ｓの搬送速度が所定の速度に達した時間ｔ０において一定の電流値Ｉｃに収束している。これは原稿Ｓが給紙ローラ２２と分離ローラ６に接触する時間ｔ１までは、駆動モータ１００の機械的負荷が少ない状態となるためである。（給紙準備期間Ｔａ）。

原稿Ｓが時間ｔ１に給紙ローラ２２と接触し給紙ローラ２２と分離ローラ６とのニップ部に突入した時点で、摩擦力等により、駆動モータ１００の機械的負荷が少し増加することによりモータ駆動電流Ｉが増加し、電流値Ｉｂに至るまでに上昇する。やがて給紙ローラによる原稿Ｓの搬送速度が安定することでモータ駆動電流はＩｍに収束している。（給紙期間Ｔｂ）

その後、原稿Ｓが搬送ローラ対８のニップ部に突入した時点ｔ２にて、給紙ローラ２２よりも周速度の大きい搬送ローラ８により、給紙ローラ２２が引き摺られるようになる。給紙ローラ２２はワンウエイクラッチ２３を介して駆動されているローラなので、この引き摺られることにより、給紙ローラ２２の周速度は搬送ローラ８の周速度と同じくなるまで増加する。

給紙ローラ２２の周速度が速くなるに従って、トルクリミッタ２４によって大きな摩擦力が発生するため、給紙ローラ２２を空転させようとしても重くなるために連れ回しの搬送ローラ８の負荷が増加する。それで、トルクリミッタ２４の負荷により駆動モータ１００のトータル負荷が増加する。従って、原稿を一定の速度で搬送するためには駆動モータ１００の駆動電流は増加することになる。

負荷が増加した状態は、原稿の末端が給紙ローラ２２と分離ローラ６とのニップ部から出るまで続き、この区間ではモータ電流ＩはＩｃよりかなり大きな値Ｉａを保持する（原稿搬送期間Ｔｃ）。その後、原稿の末端が給紙ローラ２２を通過し終わると、トルクリミッタ２４からの給紙ローラ２２の空転を押しとどめようとする力の影響が無くなり、電流が再びＩｍまでに下がって収束する。

本発明のシート搬送送装置では、電流監視部を設置して、モータ電流Ｉを監視する。モータ電流Ｉが上記閾値Ｉａ以上である時、ＣＰＵは「原稿が来た」と判断する事で、レジスト信号を生成する。これにより、従来例にあるレジストセンサ１３を廃止出来、搬送路途中のセンサが無くなる事で、簡単な構造で紙詰まりしにくい搬送路を構成出来る。

従来のモータ電流監視方法では、原稿Sが給紙ローラ２２との接触した瞬間ｔ１、もしくは、原稿が搬送ローラ８の接触した瞬間ｔ２において、モータ電流値Ｉが若干変化する。しかし、このモータ電流Ｉの変化は、わずかであり、その他の外的ノイズ要因が加わると検知できない場合もある。この従来の問題に対して本実施例では確実に原稿先端を検知出来る事を特徴としている。

本説明では、負荷変動を検知する方法として、駆動モータ電流値の変化の検知を用いているが、これに限定されない。負荷変動を検知するために、他の構成要素を用いて例えば駆動モータの逆起電力を検出する等の方法を採用しても良い。

１ 画像読取装置
２ 原稿積載部
３ 給紙トレイ
４ 原稿検知センサ
５ 原稿挿入口
６ 分離ローラ
７ 給紙ローラ
８ 搬送ローラ
９ イメージセンサ
１０ イメージセンサ
１１ 排紙ローラ
１２ 排紙トレイ
１３ レジストセンサ
１５ モータ制御部
１６ モータ制御ユニット
１８ モータドライバ
１９ エンコーダ
２０ ギア
２１ ローラ軸
２２ 給紙ローラ
２３ ワンウエイクラッチ
２４ トルクリミッタ
３０ ＣＰＵ
３１ 画像読取部
４０ 負荷監視部

Claims (2)

1. シートを搬送するための駆動力を発生する駆動手段と、
   前記駆動手段からの駆動力により第１の周速度で回転駆動され、シートを搬送する搬送ローラと、
   前記搬送ローラよりもシート搬送方向の上流側に配置され、前記駆動手段からの駆動力により、前記第１の周速度よりも遅い第２の周速度で回転駆動される給紙ローラを有する、シート搬送装置において、
   前記駆動手段からのシート搬送方向の駆動力を前記給紙ローラに伝達する一方向駆動力伝達手段と、
   前記給紙ローラと前記搬送ローラの両方に一枚のシートが接しながら搬送されていて、前記給紙ローラがシート搬送方向に、前記第１の周速度で従動回転をする際に、一定の負荷を加える負荷手段と、
   前記駆動手段の負荷変動を検知する負荷変動検知手段とをさらに有し、
   前記負荷変動検知手段で検知された前記駆動手段の負荷変動に基づいて、シートの搬送位置を検知することを特徴とする、
   シート搬送装置。
2. 前記負荷変動検知手段は、電流検知手段の検知する前記駆動手段に供給されている駆動電流の変化に基づいて負荷変動を検知することを特徴とする、
   請求項１に記載のシート搬送装置。

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