JP2020083561A - シート搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる厚さのシートが搬送された場合にも重送を精度良く検知できるシート搬送装置を提供すること。【解決手段】 ローラ対が接合するニップ部にシートを挟持搬送するシート搬送装置で、ニップ部にシートが挟持されていないときに、ローラ対の相対距離を検知する非挟持検知手段と、ニップ部にシートの先端が突入してから所定期間だけローラ対の相対距離を連続的に検知する挟持検知手段と、非挟持検知手段と挟持検知手段とからニップ部に突入したシート先端部の形状を検知する形状検知手段と、形状検知手段からニップ部に突入したシートが複数枚重なり合った状態であるかを検知するシート重なり検知手段と、を備え、ニップ部に突入したシートが単葉であるときはシートの厚さを検知しシートに最も好ましい制御で搬送を継続させ、シートが複数枚重なり合った状態であるときはシートをローラ対から下流側に搬送させない。【選択図】図８

Description

本発明は、シートを搬送するシート搬送装置に関する。

画像読取装置や、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の製品に代表される各種画像形成装置においては、様々な紙が混載使用される状況が予想される。その為、使用される紙の剛性（坪量・紙厚）によっては、重送・ジャムなどの分離・搬送不良が発生する虞がある。

そのため、複数のシートが収容可能な収容部から原稿読取部に搬送中のシートが重送であるか否かとシートの紙厚とを同時に検知することができる画像読取装置を、特に、製造コストを増大させることなく実現させることが望まれている。

上記の事情に鑑み、搬送中のシートに向けて超音波を送信する送信部及び当前記搬送中のシートを通過した超音波を受信する受信部からなる超音波センサと、受信部からの受信信号に基づいて、原稿用紙の紙厚を検知する紙厚検知手段と、同時に搬送中の原稿用紙が重送であるか否かを判別する重送検知手段から構成される方式が特許文献１に開示されている。

特開２００９−１６１２９１号公報

しかしながら、従来の方式では、超音波センサを用いて、単葉のシートが搬送されているか重送が発生しているかを検知する場合には、シートの枚数だけでなくシートの厚さによっても超音波センサの出力レベルが変化する。その状況において、搬送されるシートの紙厚を検知する時、例えば極端に厚い単葉の媒体が搬送されると、シートの重送が発生しているのと誤検知されることがあり、正確な紙厚検知に問題が生じる。

本発明の目的は、異なる厚さのシートが搬送された場合にも重送を精度良く検知できるシート搬送装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るシート搬送装置は、固定ローラと変位ローラのローラ対が接合する部分であるニップ部にシートを挟持させて搬送するシート搬送装置において、前記ニップ部にシートが挟持されていないときに、前記ローラ対の相対距離を検知する非挟持検知手段と、前記ニップ部に前記シートの先端が突入してから所定期間だけ前記ローラ対の相対距離を連続的に検知する挟持検知手段と、前記非挟持検知手段と前記挟持検知手段とから前記ニップ部に突入した前記シートの先端部の形状を検知する形状検知手段と、前記形状検知手段から前記ニップ部に突入した前記シートが複数枚重なり合った状態であるかどうかを検知するシート重なり検知手段と、を備え、前記ニップ部に突入した前記シートが複数枚重なり合っていない単葉であるときは、前記シートの厚さを検知し、前記シートに最も好ましい制御でシートの搬送を継続させ、前記シートが複数枚重なり合った状態であるときは、前記シートを前記ローラ対から下流側に搬送させないことを特徴とする。

本発明に係るシート搬送装置によれば、異なる厚さのシートが搬送された場合にもシート搬送装置で生じる重送を精度良く検知できる。

画像読取装置の構成図 分離部の基本構成図 分離部における変位検出の構成図 各種変位センサの特徴を比較した図 光学式変位センサを制御するブロック図 シートＳをピックアップし搬送する状態偏移図 シートＳを搬送した時の変位部における搬送量と変位量の関係図 第一実施形態を説明するフローチャート シートＳの先端が重なった時の搬送詳細図 シートＳを搬送した時の変位部における搬送量と微分量の関係図 第二実施形態を説明するフローチャート

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態を説明する画像読取装置の構成図であり、要点部分の構成を示す側面図である。

原稿自動給送装置１は、原稿であるシートＳを積載している給紙トレイ２１、ピックアップローラ２２、搬送ローラ２３、分離ローラ２４等からなる給紙部を有する。更に、搬送ローラ２３と分離ローラ２４は、重送したシートＳを単葉に分離する分離部を構成している。そして、分離されたシートＳはガイド部材３６に到達する。

また、シートＳを搬送するために、円筒３１が回転自在に構成されている。すなわち円筒３１はローラ３２、３３により支持されている。またこれらに加えて、ローラ３４を設けてもよい。ローラ３４は自重で円筒３１に当接し、従動回転自在に構成されている。これにより円筒３１はその回転中の踊りが押えられて、安定的にその所定位置を占めることができる。ローラの少なくとも１つ、例えば３２または３３は、駆動ローラを構成している。駆動ローラの回転につれて円筒３１は従動回転する。また円筒３１の外周近傍にはガイド部材（不図示）が適宜配設され原稿の搬送路を形成している。

また、シートＳを排出するために、分離手段４３や排紙ローラ対４１や排紙トレイ４２が設けられている。

更に、画像読取り装置６には、シート原稿あるいは厚手原稿を載置するための原稿載置台ガラス６１が設けられている。その下方には原稿読取部６２が構成されている。原稿読取部６２は原稿自動給送装置１と協働して原稿の画像を読み取る位置（図中実線で示された位置）と、原稿載置台ガラス６１上の原稿を読み取るためのホームポジション位置６２＊（図中破線で示された位置）とを選択的に取り得るように構成されている。

また画像読取り装置６の上部には、原稿自動給送装置１が画像読取装置６に対して開閉可能に配設されている。そして原稿自動給送装置１が閉じた状態で、円筒３１がその外周面を原稿載置台ガラス６１に対して微少間隙を保ちつつ回転自在に構成されている。なおこの微少間隙は、通過するシートの厚みを考慮して１ｍｍ程度の範囲に設定される。

しかし上記したように、一枚だけ送り出された原稿Ｓは、その先端側から順次円筒３１に巻き付き、その外周表面に密着保持される。円筒３１は図中反時計方向に所定の速度で回転する。そして原稿Ｓが原稿読取部６２の読取位置を通過する時に、原稿画像は順次読み取られていく。前記読取位置の下流側に至った原稿Ｓは、円筒３１から分離され、排紙トレイ４２へ排出される。その後、円筒３１の回転は停止する。

次に動作を説明する。

給紙トレイ２１に積載されたシートである原稿Ｓは、ピックアップローラ２２により送り出される。これと同時に円筒３１は回転を開始する。そして搬送ローラ２３と分離ローラ２４とが協働して原稿Ｓを一枚だけ下流側へ送る。そして原稿Ｓは例えば公知の静電吸着方式により、その先端側から順次円筒３１に巻き付き、その外周表面に密着保持される。円筒３１は図中反時計方向に所定の速度で回転する。こうして下流に搬送された原稿Ｓは、除電されるとともに分離手段４３により円筒３１から分離され、排紙ローラ対４１を経て排紙トレイ４２へ排出される。その後円筒３１の回転は停止する。

図２は、本実施形態の分離部の基本構成図である。

搬送ローラ２３と分離ローラ２４は、前記二つのローラ対に突入した単走のシートＳを搬送する。また搬送ローラ２３と分離ローラ２４は、重送したまま突入した複数枚のシートＳを単葉に分離する分離部を構成している。また、それぞれのローラは、搬送ローラ軸２０２と分離ローラ軸２０４と同心円の形状をしており、それぞれの軸を中心にして回転する。

搬送ローラ２３は駆動を備えた固定ローラで、分離ローラ２４は搬送ローラ２３により駆動される従動ローラであり変位ローラの機能を備えている。また二つのローラ対が接合する部分はニップ部（不図示）を形成しており、搬送されたシートＳを挟持させたまま搬送する。この時、ニップ部で挟持したシートＳの厚みに応じて、変位ローラである分離ローラ２４は、搬送ローラ２３との相対距離（図２の矢印）を変位させる。

そこで、この変位量、つまりローラ対の相対距離を検知することで、シートＳの厚みを検知する事が可能となる。なお本実施形態では、後述するように良く知られた変位センサに光学センサを用いているが、他の方式でも構わない。

図３は、本実施形態の分離部における変位検出の構成図である。図４は、良く知られている各種変位センサの特徴を比較したリストである。

まず、搬送ローラ２３と分離ローラ２４との相対距離を検知する方式として、図４に示す通り様々な変位センサがあるが、本実施形態では、検知精度と応答速度に着目し、光学式を変位センサに用いた実施形態について説明する。

図３において、分離ローラ２４の分離ローラ軸２０４の端部には、測距式の光学式センサ３０３が取り付けられていて、対向面には搬送ローラ２３の搬送ローラ軸２０２が配置されている。

この時、ニップ部で挟持したシートＳの厚みに応じて、変位ローラである分離ローラ２４は、搬送ローラ２３との相対距離（図３の矢印）を変位させる。すると、光学式センサ３０３と軸２０２との距離がシートＳの厚みに応じて変化する。

図５は、光学式変位センサを制御するブロック図である。

分離ローラ軸２０４の端部に取り付けられた光学式変位センサ３０３を制御する光学センサ駆動部７０１、光学センサ駆動部からの信号を演算する演算制御部７０２、制御に関わる各信号を入出力する入出力制御部７０３、分離ローラ２４を駆動する分離ローラ駆動部７０４、搬送ローラ２３を駆動する搬送ローラ駆動部７０５、ピックアップローラ２２を駆動するピックアップローラ駆動部７０６、これら全体を制御するＣＰＵ７０７から構成されている。また、光学式センサ３０３は、搬送ローラ軸２０２の平行面に配置されその相対距離を測距している。

図５に示すように、光学式変位センサの３０３が検知した信号を、光学センサ駆動部７０１を経由して入力し、演算制御部７０２にて処理する。具体的には、搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に、搬送されたシートＳを挟持させたまま搬送する時、まず事前設定として、シートＳがニップ部（不図示）に突入する前の、つまりシートＳが挟持されていない時の、光学式変位センサからの出力信号Ｎ１を入力する。次に、厚さが分かっている基準シートをニップ部（不図示）に通紙し挟持して、同様に光学式変位センサからの出力信号Ｎ２を入力する。更に、これら２つの差分：ＮＫ（ＮＫ＝Ｎ２−Ｎ１）を演算した結果：ＮＫをＣＰＵ７０７の内部に予め記憶させておく。

次に、実際のシートＳの搬送動作において説明する。例えば、ピックアップ直後や連続するシートＳの紙間など、つまりシートＳが挟持されていない時の、光学式変位センサからの出力信号Ｎｎ１（＝Ｎ１）を入力する。次に、紙厚を計測するシートＳが、ニップ部（不図示）に通紙され挟持した状態の時に、同様に光学式変位センサからの出力信号Ｎｎ２を入力する。そして、差分として、Ｎｎ＝Ｎｎ２−Ｎｎ１＝Ｎｎ２−Ｎ１を演算する。

そして、先に記憶させておいた厚さが分かっている基準シートに対して演算した結果ＮＫ（ＮＫ＝Ｎ２−Ｎ１）に対する比率を演算する。これによって、任意の紙の厚さを検知することが出来るようになる。

例えば、先の基準シートにおいて、紙厚１００ｕｍ、ＮＫ＝２００とすると、紙厚を検知したいシートにおいて、Ｎｎ＝１００の時、１００：２００＝ｘ：１００の関係が成り立つので、求める紙厚は、
２００ｘ＝１００００、Ｘ＝５０ｕｍ
となる。

次に、図６と図７を使って、重送検知の詳細について説明する。

図６は、シートＳをピックアップし搬送する状態偏移図である。図７は、シートＳを搬送した時の変位部における搬送量と変位量の関係図である。

図６は、給紙トレイ２１に積載されたシートである原稿Ｓを、ピックアップローラ２２ により送り出し、搬送ローラ２３と分離ローラ２４から構成される分離部のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に突入する時の状態偏移図である。

図６（ａ）では、ピックアップローラ２２ により送り出されたシートＳは重なりあった重送の状態である。しかし、シートＳはまだニップ部（不図示）に突入していないので、図７における搬送量はａの範囲であり、変位量はまだゼロのままである。

図６（ｂ）では、重送した状態で先端の１枚目のシートＳのみニップ部（不図示）に突入している。よって、図７における搬送量はｂの範囲であり、変位量はＴ１と増加する。

図６（ｃ）では、重送した状態で先端の２枚目のシートＳも同時にニップ部（不図示）に突入している。よって、図７における変位量はシートＳの２枚分となるので、搬送量はｃの範囲であり、変位量はＴ２となる。

以上のようにシートＳが突入した時の、搬送ローラ２３と分離ローラ２４から構成される分離部のニップ部（不図示）の変位がＴ１の１回だけで完了する時は、単送と判定し、図６のようにＴ１とＴ２の複数回の時は重送と判定できる。

次に図８から成るフローチャートを使って、搬送ローラ２３と分離ローラ２４にて構成される分離部におけるシートＳの重送検知及びシートＳの厚さ算出方法の動作について説明する。

図８のフローチャートに示される各ステップは、ＣＰＵ７０７で実行される。

まず、図５のＣＰＵ７０７からピックアップローラ駆動部７０６への指示により、給紙トレイ２１からシートＳをピックアップする（Ｓ８０１）。この時は、シートＳが単葉か重送かはまだ分からない。またシートＳが、まだ、搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に、搬送されていない状態である。その時同時に、ＣＰＵ７０７から搬送ローラ駆動部７０５への指示により、搬送ローラ２３を速度：Ｆ１にて回転させる（Ｓ８０２）。

次に先にピックアップされたシートＳは、分離部に向かって搬送されているので（Ｓ８０４）、分離部に突入したか？つまり搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に変位が有ったかどうか連続検出する（Ｓ８０５）。Ｓ８０５でニップ部（不図示）に変位が有ると、シートＳがニップ部（不図示）に挟持された事になる。しかし、それが単葉か重送かはまだ分からない。

そこで、シートＳが重送しているかどうか検出するために、次のステップに進む。
また、シートＳの先端部の変位を詳細に監視する為に、まず搬送ローラの回転速度を先の速度：Ｆ１から低速側のＦ２に変更して搬送ローラの回転を継続させる（Ｓ８０６）。そして、分離部においてニップ部（不図示）に更に変位が有ると記録材Ｓが２枚以上重なった重送と判定できるので（Ｓ８０８）、シートＳの搬送を停止させる（Ｓ８０９）。

Ｓ８０７で分離部においてニップ部（不図示）に変位が無い時は、搬送を継続させて、所定時間、本実施形態ではたシートＳの副走査の長さを搬送する時間だけ検知を続ける（Ｓ８１０）。Ｓ８１０で所定時間だけ分離部においてニップ部（不図示）に変位が無い時は、シートＳに重なりが無いので単送と判定する（Ｓ８１１）。そして、先のＳ８０５からニップ部の変位がシートＳの厚さになるので、この変位を紙厚と判定する。

以上説明したように、搬送ローラ２３と分離ローラ２４から構成される分離部のニップ部（不図示）に、シートＳが突入した時の、シートＳの搬送量とニップ部（不図示）の変位量の関係を検知する事で、シート搬送装置で生じる重送を精度良く検知できる。

（第２の実施形態）
次に、図９と図１０を使って、シートＳの先端が図のように重なった時の重送検知の詳細について説明する。

図９に、シートＳの先端が重なった時の搬送詳細図を示す。図９（ａ）は、２枚のシートＳが同時にニップ部（不図示）に挟持された図である。図９（ｂ）はシートＳの裁断面がシートの内側に傾斜する場合の拡大図である。図９（ｃ）はシートＳの裁断面がシートの外側に傾斜する場合の拡大図である。そして、図１０に、シートＳを搬送した時の変位部における時間（搬送量）と微分量の関係図を示す。

図６は、シートＳをピックアップし搬送する状態偏移図において、シートＳは重なりあった重送の状態である。この時、シートが、搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に突入する時の、シートの搬送量とニップ部（不図示）における変位量は、図７の通りである。そのため、搬送量と変位量の関係から容易に重送判定が可能であった。

しかし、第２の実施形態では、図９（ａ）のように重なり合った状態の時の例について説明する。給紙トレイ２１に積載されたシートである原稿Ｓを、ピックアップローラ２２により送り出し、搬送ローラ２３と分離ローラ２４から構成される分離部のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に突入した時は、図９（ａ）のように２枚のシートＳが同時にニップ部（不図示）に挟持される。

このように、シートＳが図９（ａ）のように重なり合った時は、図７のように搬送量に対して、特異な変位量が期待できず、重送判定が判定しづらい事が予想される。しかし、図９（ａ）のように重なり合ったと思われるシートＳの先端部を拡大すると、図９（ｂ）や図９（ｃ）のようになっている。図９（ｂ）はシートＳの裁断面が下のシートＳに向けて斜めの場合で裁断する時の刃がシートの内側に傾斜する場合である。図９（ｃ）はシートＳの裁断面が下のシートＳに向けて斜めの場合で裁断する時の刃がシートの外側に傾斜する場合である。

シートＳが搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に突入する時に、ローラの圧力により、更には分離ローラの反転力により、図９（ｂ）や図９（ｃ）のように、微小であるが上下にズレが生じる。そこで、その微小なズレを検知する事で、シートＳの重なりつまり重送を判定する。

図９のように、シートＳの先端部が搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に突入する時は、図９（ｂ）や図９（ｃ）のいずれでも、単位時間当たりの変位量、つまり変位量を時間微分し、時間微分波形からシートＳの先端部の形状を判定する事が可能である。具体的には、単位時間当たりの変位量を図５の演算制御部７０２でＡＤ変換して微分量を求める。

すると、シートＳの先端部がニップ（不図示）に突入する時は、図１０のように微分波形に大きなピークが現れる。シートＳが単送の時はこのピークが１回だけであるが、図９（ｂ）や図９（ｃ）のような重送の場合は、このピークが２回または複数回発生する。よって、このピークが複数回の時は重送で、１回だけの時は単走と判定できる。

次に図１１から成るフローチャートを使って、微分波形におけるピーク波形を使った時の搬送ローラ２３と分離ローラ２４にて構成される分離部におけるシートＳの重送検知及びシートＳの厚さ算出方法の動作について説明する。フローチャートはＣＰＵ７０７で実行される。

まず、図５のＣＰＵ７０７からピックアップローラ駆動部７０６への指示により、給紙トレイ２１からシートＳをピックアップする（Ｓ１００１）。この時は、シートＳが単葉か重送かはまだ分からない。またシートＳが、まだ、搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）に、搬送されていない状態である。その時同時に、ＣＰＵ７０７から搬送ローラ駆動部７０５への指示により、搬送ローラ２３を速度：Ｆ１にて回転させる。

次に先にピックアップされたシートＳは、分離部に向かって搬送されているので（Ｓ１００４）、分離部に突入したか？つまり搬送ローラ２３と分離ローラ２４のローラ対が接合する部分であるニップ部（不図示）の変位により微分波形にピークが有ったかどうか連続検出する（Ｓ１００５）。

Ｓ１００５でニップ部（不図示）の変位により微分波形にピークが有ると、シートＳがニップ部（不図示）に挟持された事になる。しかし、それが単葉か重送かはまだ分からない。

そこで、シートＳが重送しているかどうか検出するために、次のステップに進む。
また、シートＳの先端部の形状を詳細に監視する為に、まず搬送ローラの回転速度を先の速度：Ｆ１から低速側のＦ２に変更して搬送ローラの回転を継続させる（Ｓ１００６）。そして、分離部においてニップ部（不図示）の変位により微分波形にピークが更に有ると
記録材Ｓが２枚以上重なった重送と判定できるので（Ｓ１００８）、シートＳの搬送を停止させる（Ｓ１００９）。

Ｓ１００７で分離部においてニップ部（不図示）の変位により微分波形にピークが無い時は、搬送を継続させて、所定時間、検知を続ける（Ｓ１０１０）。Ｓ１０１０で所定時間だけ分離部においてニップ部（不図示）の変位により微分波形にピークが無い時は、シートＳに重なりが無いので単送と判定する（Ｓ１０１１）。そして、先のＳ１００５からニップ部の変位値がシートＳの厚さになるので、この変位値を紙厚と判定する。

以上説明したように、搬送ローラ２３と分離ローラ２４から構成される分離部のニップ部（不図示）に、シートＳが突入した時の、シートＳの搬送量とニップ部（不図示）の変位量の関係を検知する事で、シート搬送装置で生じる重送を精度良く検知できる。

２３ 固定ローラ、２４ 変位ローラ、３０３ 挟持検知手段、
７０２ 形状検知手段、３０３ 変位センサ

Claims (4)

1. 固定ローラと変位ローラのローラ対が接合する部分であるニップ部にシートを挟持させて搬送するシート搬送装置において、
   前記ニップ部にシートが挟持されていないときに、前記ローラ対の相対距離を検知する非挟持検知手段と、
   前記ニップ部に前記シートの先端が突入してから所定期間だけ前記ローラ対の相対距離を連続的に検知する挟持検知手段と、
   前記非挟持検知手段と前記挟持検知手段とから前記ニップ部に突入した前記シートの先端部の形状を検知する形状検知手段と、
   前記形状検知手段から前記ニップ部に突入した前記シートが複数枚重なり合った状態であるかどうかを検知するシート重なり検知手段と、
   を備え、前記ニップ部に突入した前記シートが複数枚重なり合っていない単葉であるときは、前記シートの厚さを検知し、前記シートに最も好ましい制御でシートの搬送を継続させ、前記シートが複数枚重なり合った状態であるときは、前記シートを前記ローラ対から下流側に搬送させないことを特徴とするシート搬送装置。
2. 前記ローラ対の相対距離を検知する手段は変位センサであることを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
3. 前記ローラ対の相対距離の変位から前記シートの厚さ、前記ローラ対の相対距離の微分係数の変化から前記シートが複数枚重なり合った状態を判定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。
4. 前記ローラ対の相対距離を検知する手段は光学式変位センサであることを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。