JP2022086609A - 媒体搬送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】媒体をより適切に分離して給送することが可能な媒体搬送装置を提供する。【解決手段】媒体搬送装置は、モータが発生した駆動力に応じて回転する第1ギア、分離ローラの回転軸に設けられた第2ギア、及び、第1ギアと第2ギアの間に設けられた第3ギアを含み、第1ギアの軸を回転軸として揺動可能に支持されたユニットを有し、トルクリミッタによって、分離ローラが給送ローラの回転方向と逆方向に回転しようとするトルクを制限することによって発生する力により、分離ローラは給送ローラ側に押圧され、第1ギアは、モータの回転によって、分離ローラを給送ローラから離間させる力を発生する方向に回転し、第3ギアは、二段ギアであり、第2ギア側のギアの歯数は、第1ギア側のギアの歯数より多い。【選択図】図6
Description
本発明は、媒体搬送装置に関し、特に、媒体を分離して給送する媒体搬送装置、制御方法及び制御プログラムに関する。
近年、媒体を分離して給送する媒体搬送装置では、媒体として用紙だけでなく、パスポートのような厚みを有する媒体を搬送することが要求されている。
フィードローラとリバースローラのニップ部に進入するシート状媒体の枚数に応じた摩擦力の変化によりリバースローラのシート状媒体に対する搬送方向の回転と戻し方向の回転を得る給送装置が開示されている(特許文献1を参照)。この給送装置は、フィードローラとリバースローラのニップ部のニップ圧力が変化する構成を有し、ニップ圧力が最も低い状態での給送駆動時間が、シート状媒体の定点のニップ部を通過する時間より大きく設定されている。
リタードローラを回転支持軸に回転自在に支持し、回転支持軸の一端部には係止爪と、係止爪を揺動させるレバーとが設けられたシート搬送装置が開示されている(特許文献2を参照)。このシート搬送装置において、装置本体に支持されたリタードローラホルダには、係止爪が係止される被係止部が設けられており、レバーを操作することによりリタードローラは装置本体に対して着脱可能である。
媒体搬送装置では、媒体をより適切に分離して給送することが望まれている。
本発明の目的は、媒体をより適切に分離して給送することが可能な媒体搬送装置を提供することにある。
本発明の一側面に係る媒体搬送装置は、媒体を給送する給送ローラと、給送ローラに対向して配置され、且つ、媒体を分離する分離ローラと、分離ローラの回転軸上に設けられたトルクリミッタと、分離ローラを媒体給送方向の逆方向に回転させるための駆動力を発生するモータと、モータが発生した駆動力に応じて回転する第1ギア、分離ローラの回転軸に設けられた第2ギア、及び、第1ギアと第2ギアの間に設けられた第3ギアを含み、第1ギアの軸を回転軸として揺動可能に支持されたユニットと、を有し、トルクリミッタによって、分離ローラが給送ローラの回転方向と逆方向に回転しようとするトルクを制限することによって発生する力により、分離ローラは給送ローラ側に押圧され、第1ギアは、モータの回転によって、分離ローラを給送ローラから離間させる力を発生する方向に回転し、第3ギアは、二段ギアであり、第2ギア側のギアの歯数は、第1ギア側のギアの歯数より多い。
本発明によれば、媒体搬送装置は、媒体をより適切に分離して給送することが可能となる。
以下、本発明の一側面に係る媒体搬送装置について図を参照しつつ説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
図1は、イメージスキャナとして構成された媒体搬送装置100を示す斜視図である。媒体搬送装置100は、原稿である媒体を搬送し、撮像する。媒体は、用紙、薄紙、厚紙、カード、冊子又はパスポート等である。媒体搬送装置100は、ファクシミリ、複写機、プリンタ複合機(MFP、Multifunction Peripheral)等でもよい。なお、搬送される媒体は、原稿でなく印刷対象物等でもよく、媒体搬送装置100はプリンタ等でもよい。
媒体搬送装置100は、下側筐体101、上側筐体102、載置台103、排出台104、操作装置105及び表示装置106等を備える。図1において矢印A1は媒体搬送方向を示す。以下では、上流とは媒体搬送方向A1の上流のことをいい、下流とは媒体搬送方向A1の下流のことをいう。また、矢印A2は媒体搬送方向A1と直交する幅方向を示す。また、矢印A3は媒体搬送面と直交する高さ方向A3を示す。
上側筐体102は、媒体搬送装置100の上面を覆う位置に配置され、媒体つまり時、媒体搬送装置100内部の清掃時等に開閉可能なようにヒンジにより下側筐体101に係合している。載置台103は、搬送される媒体を載置可能に下側筐体101に係合している。排出台104は、排出された媒体を保持可能に下側筐体101に係合している。
操作装置105は、ボタン等の入力デバイス及び入力デバイスから信号を取得するインタフェース回路を有し、利用者による入力操作を受け付け、利用者の入力操作に応じた操作信号を出力する。表示装置106は、液晶、有機EL(Electro-Luminescence)等を含むディスプレイ及びディスプレイに画像データを出力するインタフェース回路を有し、画像データをディスプレイに表示する。
図2は、媒体搬送装置100内部の搬送経路を説明するための図である。
媒体搬送装置100内部の搬送経路は、第1ガイド108、支持部材109、第2ガイド110、媒体センサ111、給送ローラ112、ブレーキローラ113、第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1撮像装置116a、第2撮像装置116b、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118等を有している。なお、各ローラの数は一つに限定されず、各ローラの数はそれぞれ複数でもよい。
下側筐体101の上面は、媒体の搬送路の下側ガイド107aを形成し、上側筐体102の下面は、媒体の搬送路の上側ガイド107bを形成する。下側ガイド107a及び上側ガイド107bは、媒体を搬送する搬送ガイドの一例である。上側ガイド107bは、第1ガイド108及び第2ガイド110等を含む。また、上側ガイド107bを挟んで給送ローラ112の反対側に、即ち上側ガイド107bより高さ方向A3の上方に、支持部材109が配置される。
第1ガイド108は、媒体搬送方向A1において給送ローラ112及びブレーキローラ113と重なる位置に設けられる。第1ガイド108は、下流側の端部が、搬送される媒体の厚さに応じて上方に(図2の矢印A4の方向に)揺動可能に、上側筐体102に支持されている。第1ガイド108は、給送ローラ112とブレーキローラ113のニップ位置へ進入する媒体の先端に当接して媒体の先端の浮き上がりを規制するとともに、厚み及び剛性を有する媒体の上面を規制する。
支持部材109は、ブレーキローラ113を支持する部材であり、支持部材109の下面は、上側ガイド107bの一部を形成する。支持部材109は、上流側の端部が上方に(図2の矢印A5の方向に)揺動可能に、上側筐体102に支持されている。
第2ガイド110は、媒体搬送方向A1において給送ローラ112及びブレーキローラ113と第1搬送ローラ114及び第2搬送ローラ115との間に設けられる。第2ガイド110は、下流側の端部が、搬送される媒体の厚さに応じて上方に(図2の矢印A6の方向に)揺動可能に、上側筐体102に支持されている。第2ガイド110は、第1搬送ローラ114と第2搬送ローラ115のニップ位置へ進入する媒体の先端に当接して媒体の先端の浮き上がりを規制するとともに、厚み及び剛性を有する媒体の上面を規制する。
媒体センサ111は、給送ローラ112及びブレーキローラ113の上流側に配置される。媒体センサ111は、接触検出センサを有し、載置台103に媒体が載置されているか否かを検出する。媒体センサ111は、載置台103に媒体が載置されている状態と載置されていない状態とで信号値が変化する媒体信号を生成して出力する。
給送ローラ112は、下側筐体101に設けられ、載置台103に載置された媒体を下側から順に給送する。ブレーキローラ113は、分離ローラの一例であり、上側筐体102に設けられ、給送ローラ112に対向して配置され、媒体を分離する。
第1撮像装置116aは、主走査方向に直線状に配列されたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)による撮像素子を有する等倍光学系タイプのCIS(Contact Image Sensor)によるラインセンサを有する。また、第1撮像装置116aは、撮像素子上に像を結ぶレンズと、撮像素子から出力された電気信号を増幅し、アナログ/デジタル(A/D)変換するA/D変換器とを有する。第1撮像装置116aは、後述する処理回路からの制御に従って、搬送された媒体の表面を撮像した入力画像を生成して出力する。
同様に、第2撮像装置116bは、主走査方向に直線状に配列されたCMOSによる撮像素子を有する等倍光学系タイプのCISによるラインセンサを有する。また、第2撮像装置116bは、撮像素子上に像を結ぶレンズと、撮像素子から出力された電気信号を増幅し、アナログ/デジタル(A/D)変換するA/D変換器とを有する。第2撮像装置116bは、後述する処理回路からの制御に従って、搬送された媒体の裏面を撮像した入力画像を生成して出力する。
なお、媒体搬送装置100は、第1撮像装置116a及び第2撮像装置116bを一方だけ配置し、媒体の片面だけを読み取ってもよい。また、CMOSによる撮像素子を備える等倍光学系タイプのCISによるラインセンサの代わりに、CCD(Charge Coupled Device)による撮像素子を備える等倍光学系タイプのCISによるラインセンサが利用されてもよい。また、CMOS又はCCDによる撮像素子を備える縮小光学系タイプのラインセンサが利用されてもよい。以下では、第1撮像装置116a及び第2撮像装置116bを総じて撮像装置116と称する場合がある。
第2搬送ローラ115、第2撮像装置116b及び第2排出ローラ118は、搬送される媒体の厚さに応じて上方に移動可能に、上側筐体102に支持されている。
載置台103に載置された媒体は、給送ローラ112が図2の矢印A11の方向、即ち媒体給送方向に回転することによって、下側ガイド107aと上側ガイド107bの間を媒体搬送方向A1に向かって搬送される。媒体搬送装置100は、載置台103に複数の媒体が載置された場合に媒体を分離して給送する分離モードと、パスポート等の媒体を分離せずに給送する非分離モードの二つの動作モードを有している。分離モードで動作する場合、ブレーキローラ113は、媒体搬送時、矢印A12の方向、即ち媒体給送方向の逆方向に回転する。給送ローラ112及びブレーキローラ113の働きにより、載置台103に複数の媒体が載置されている場合、載置台103に載置されている媒体のうち給送ローラ112と接触している媒体のみが分離される。これにより、分離された媒体以外の媒体の搬送が制限される(重送の防止)。一方、非分離モードで動作する場合、ブレーキローラ113は、媒体給送時、矢印A12の反対方向、即ち媒体給送方向に回転する。
媒体は、下側ガイド107aと上側ガイド107bによりガイドされながら、第1搬送ローラ114と第2搬送ローラ115の間に送り込まれる。媒体は、第1搬送ローラ114及び第2搬送ローラ115がそれぞれ矢印A13及び矢印A14の方向に回転することによって、第1撮像装置116aと第2撮像装置116bの間に送り込まれる。撮像装置116により読み取られた媒体は、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118がそれぞれ矢印A15及び矢印A16の方向に回転することによって排出台104上に排出される。
図3及び図4は、給送ローラ112、ブレーキローラ113、第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118の駆動機構について説明するための模式図である。図3は、上流側から各ローラの駆動機構を見た斜視図であり、図4は、上方且つ下流側から各ローラの駆動機構を見た斜視図である。
図3及び図4に示すように、ブレーキローラ113、第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118の駆動機構は、第1モータ151、第1~第4プーリ141a~d、第1~第2ベルト142a~b、第1~第13伝達ギア143a~m、第1~第7シャフト144a~g及びトルクリミッタ145等を有する。一方、給送ローラ112の駆動機構は、第2モータ152、第5~第6プーリ141e~f、第3ベルト142c、第14~第16伝達ギア143n~p及び第8シャフト144h等を有する。
第1モータ151は、モータの一例であり、後述する処理回路からの制御信号によって、ブレーキローラ113、第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118を回転させるための駆動力を発生する。第1モータ151は、ブレーキローラ113を媒体給送方向の逆方向A12に回転させ且つ第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118を媒体搬送方向A13~A16に回転させるための第1駆動力を発生する。なお、第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118の内の一部又は全部は、第2モータ152又は他のモータが発生する駆動力により回転してもよい。
第1モータ151の回転軸には第1プーリ141aが取り付けられ、第1プーリ141aと第2プーリ141bの外径の大きい方のプーリ部分との間には第1ベルト142aが張架されている。第2プーリ141bの外径の小さい方のプーリ部分と、第3プーリ141cのプーリ部分と、第4プーリ141dのプーリ部分との間には第2ベルト142bが張架されている。
第3プーリ141cは第1シャフト144aに取り付けられ、第1シャフト144aにはさらに第1排出ローラ117が取り付けられている。第3プーリ141cのギア部分は第1伝達ギア143aと係合される。第1伝達ギア143aはユニバーサルジョイントを介して第2シャフト144bに取り付けられ、第2シャフト144bにはさらに第2排出ローラ118が取り付けられている。また、第4プーリ141dは第3シャフト144cに取り付けられ、第3シャフト144cにはさらに第1搬送ローラ114が取り付けられている。第4プーリ141dのギア部分は第2伝達ギア143bと係合される。第2伝達ギア143bはユニバーサルジョイントを介して第4シャフト144dに取り付けられ、第4シャフト144dにはさらに第2搬送ローラ115が取り付けられている。
第2伝達ギア143bは第3伝達ギア143cと係合される。第3伝達ギア143cは第4伝達ギア143dと係合される。第4伝達ギア143dは第5伝達ギア143eと係合される。第5伝達ギア143eは第6伝達ギア143fと係合される。第6伝達ギア143fは第7伝達ギア143gと係合される。第7伝達ギア143gは第5シャフト144eに取り付けられ、第5シャフト144eにはさらに第8伝達ギア143hが取り付けられている。第8伝達ギア143hは第9伝達ギア143iと係合され、第9伝達ギア143iは第10伝達ギア143jと係合される。第10伝達ギア143jは第6シャフト144fに取り付けられ、第6シャフト144fにはさらに第11伝達ギア143kが取り付けられている。第11伝達ギア143kは第12伝達ギア143lと係合され、第12伝達ギア143lは第13伝達ギア143mと係合される。第13伝達ギア143mは第7シャフト144gに取り付けられ、第7シャフト144gにはさらにブレーキローラ113が取り付けられている。
ブレーキローラ113の回転軸である第7シャフト144g上において、第12伝達ギア143lとブレーキローラ113の間には、トルクリミッタ145が設けられる。即ち、トルクリミッタ145は、第1モータ151からブレーキローラ113への駆動力伝達経路上に配置され、ブレーキローラ113にかかる負荷を制御する。トルクリミッタ145とブレーキローラ113の間にはギア列が存在しないため、部品毎の製造誤差等によりブレーキローラ113に付与される分離力が変動することが抑制される。そのため、媒体搬送装置100は、媒体を、部品毎の製造誤差によらず高精度に分離できる。
トルクリミッタ145のリミット値は、媒体が一つの場合はトルクリミッタ145を介した回転力が絶たれ、媒体が複数の場合はトルクリミッタ145を介した回転力が伝達されるような値に設定される。これにより、媒体が一つだけ搬送される場合、ブレーキローラ113は、第1駆動力に従って回転することなく、給送ローラ112に従って従動する。一方、媒体が複数搬送される場合、ブレーキローラ113は、媒体給送方向の逆方向A12に回転し、給送ローラ112と接触している媒体とそれ以外の媒体とを分離して、重送の発生を防止する。このとき、ブレーキローラ113の外周面は、媒体給送方向の逆方向A12に回転せずに停止した状態で、媒体給送方向の逆方向A12の力を媒体に印加してもよい。
第1~第4プーリ141a~d、第1~第2ベルト142a~b、第1~第13伝達ギア143a~m及び/又は第5~第7シャフト144e~gは、第1モータ151が発生した駆動力をトルクリミッタ145に伝達するための伝達部材の一例である。なお、伝達部材は、ギアのみ又はプーリ及びベルトのみで構成されてもよい。
第2モータ152は、後述する処理回路からの制御信号によって、給送ローラ112を回転させる駆動力を発生する。第2モータ152は、給送ローラ112を媒体給送方向A11に回転させるための第2駆動力を発生する。
第2モータ152の回転軸には第5プーリ141eが取り付けられ、第5プーリ141eと第6プーリ141fのプーリ部分との間には第3ベルト142cが張架されている。第6プーリ141fのギア部分は第14伝達ギア143nと係合され、第14伝達ギア143nは第15伝達ギア143oと係合され、第15伝達ギア143oは第16伝達ギア143pと係合される。第16伝達ギア143pは第8シャフト144hに取り付けられ、第8シャフト144hにはさらに給送ローラ112が取り付けられている。
また、支持部材109の上面には、一端が上側筐体102に支持されたばね109aの他端が取り付けられている。支持部材109及びブレーキローラ113は、ばね109aにより高さ方向A3の下方に向けて、即ち給送ローラ112側に向けて付勢されている。ばね109aは、ブレーキローラ113を給送ローラ112側に押圧する押圧部材の一例である。押圧部材として、ばね109aの代わりにゴム等が用いられてもよい。以下では、ブレーキローラ113、支持部材109、第11~第13伝達ギア143k~m、第7シャフト144g及びトルクリミッタ145をまとめてブレーキローラユニットと称する場合がある。ブレーキローラユニットは、ユニットの一例である。
以下、各ローラ及び各ローラの駆動機構の動作について説明する。
第1モータ151が第1駆動力を発生させた場合、第1プーリ141aが矢印B1の方向に回転し、それに伴い第2~第4プーリ141b~dがそれぞれ矢印B1の方向に回転する。また、第1~第7伝達ギア143a~gがそれぞれ矢印B2~B8の方向に回転し、第8~第10伝達ギア143h~jがそれぞれ矢印B8~B10の方向に回転し、第11~第13伝達ギア143k~mがそれぞれ矢印B10~B12の方向に回転する。これにより、ブレーキローラ113は、回転軸である第7シャフト144gとともに、第1モータ151からの第1駆動力によって、媒体給送方向の逆方向A12に回転する。
第11伝達ギア143kは、第1ギアの一例であり、第1モータ151が発生させた第1駆動力に応じて回転する。第13伝達ギア143mは、第2ギアの一例であり、ブレーキローラ113の回転軸である第7シャフト144gに設けられる。第12伝達ギア143lは、第3ギアの一例であり、第11伝達ギア143kと第13伝達ギア143mの間に設けられる。
また、第3プーリ141cが矢印B1の方向に回転することにより、第1排出ローラ117は、媒体搬送方向A15に回転する。第1伝達ギア143aが矢印B2の方向に回転することにより、第2排出ローラ118は、媒体搬送方向A16に回転する。第4プーリ141dが矢印B1の方向に回転することにより、第1搬送ローラ114は、媒体搬送方向A13に回転する。第2伝達ギア143bが矢印B3の方向に回転することにより、第2搬送ローラ115は、媒体搬送方向A14に回転する。
一方、第2モータ152が第2駆動力を発生させた場合、第5プーリ141eが矢印B13の方向に回転し、それに伴い第6プーリ141fが矢印B13の方向に回転する。また、第14~第16伝達ギア143n~pがそれぞれ矢印B14~B16の方向に回転することにより、給送ローラ112は媒体給送方向A11に回転する。
図5は、支持部材109について説明するための模式図である。図5は、上流側から支持部材109及びブレーキローラ113の駆動機構を見た斜視図である。図5において、支持部材109は点線で示されている。
支持部材109は、樹脂又は金属等により形成される。支持部材109は、上面109b、第1側面109c及び第2側面109dを有する。支持部材109は、第11~第13伝達ギア143k~m、トルクリミッタ145及びブレーキローラ113を支持する。上記したばね109aは、上面109bに取り付けられる。第11伝達ギア143kが取り付けられる第6シャフト144fと、第12伝達ギア143lが取り付けられるシャフトとは、第1側面109cに取り付けられる。また、第13伝達ギア143m、トルクリミッタ145及びブレーキローラ113が取り付けられる第7シャフト144gの両端は、第1側面109c及び第2側面109dに取り付けられる。第2側面109dには、第6シャフト144fと同一軸上に突起109eが設けられ、支持部材109は、突起109e及び第6シャフト144fを回転(揺動)軸として回転(揺動)可能に上側筐体102に取り付けられている。
このように、支持部材109は、第11伝達ギア143kの軸である第6シャフト144fを回転軸として揺動(回転)可能に上側筐体102に支持され、ブレーキローラ113を揺動可能に支持する。
図6は、第11~第13伝達ギア143k~m、支持部材109及びブレーキローラ113の動作について説明するための模式図である。
上記したように、第1モータ151が第1駆動力を発生させた場合、第11~第13伝達ギア143k~mがそれぞれ矢印B10~B12の方向に回転し、ブレーキローラ113は媒体給送方向の逆方向A12に回転する。また、第11~第13伝達ギア143k~m及びブレーキローラ113は、第11伝達ギア143kが取り付けられた第6シャフト144fを中心として回転(揺動)可能に設けられた支持部材109により支持される。そのため、第11伝達ギア143kが矢印B10の方向に回転することにより、第12伝達ギア143lには矢印A5の方向に向かう力が加えられる。これにより、第12伝達ギア143lが取り付けられた第1側面109cには、第6シャフト144fを中心として矢印A5の方向に回転する力が加えられる。その結果、支持部材109には、第6シャフト144fを中心として矢印A5の方向に回転する力が加えられ、ブレーキローラ113には給送ローラ112から離間する方向(矢印A5の方向)に力が加えられる。
即ち、ブレーキローラユニットは、第11~第13伝達ギア143k~mから第1駆動力が伝達された場合に、ブレーキローラ113に対して給送ローラ112から離間する方向に所定の力が作用するように、第6シャフト144fに対して揺動可能に支持される。第11伝達ギア143kは、第1モータ151の回転によって、ブレーキローラ113を給送ローラ112から離間させる力を発生する方向(矢印B10の方向)に回転している。また、支持部材109及びブレーキローラ113は、ばね109aにより給送ローラ112側に押圧されている。これにより、ブレーキローラ113は、給送ローラ112から離間することなく、媒体を給送させることができる。
以下、ブレーキローラ113に作用する力について説明する。
図6に示すように、第12伝達ギア143lは、二段ギアであり、第13伝達ギア143m側のギアの歯数は、第11伝達ギア143k側のギアの歯数より多い。即ち、第12伝達ギア143lは、第11伝達ギア143kからの回転を第13伝達ギア143mに対して減速して伝達する減速ギアとして動作する。第12伝達ギア143lは、第1モータ151の第1駆動力を第11伝達ギア143kから第13伝達ギア143mへ減速して伝達する。第12伝達ギア143lの各ギアは、一体の部材で形成される。なお、第12伝達ギア143lの各ギアは、別個の部材で、一体的に形成されてもよい。
ブレーキローラ113には、第1~第3の力F1~F3が作用する。第1の力F1は、媒体給送方向の逆方向A12に回転しようとするブレーキローラ113に媒体搬送方向A1にかかる負荷(分離トルク)により発生する、ブレーキローラ113を給送ローラ112に食い込ませる力である。即ち、第1の力F1は、トルクリミッタ145によって、ブレーキローラ113が給送ローラ112の回転方向と逆方向A12に回転しようとするトルクを制限することによって発生する。第1の力F1は、トルクリミッタ145によってブレーキローラ113を給送ローラ112側に押圧する力であり、第1の力F1により、ブレーキローラ113は給送ローラ112側に押圧される。
第2の力F2は、第11~第13伝達ギア143k~mを含むギア群のギア伝達トルクにより発生する、ブレーキローラ113を上方に浮かせようとする力である。即ち、第2の力F2は、第11伝達ギア143kによって、ブレーキローラ113を給送ローラ112から離間させる力である。
第3の力F3は、ばね109aがブレーキローラ113を給送ローラ112側に向けて押圧する押圧力である。第3の力F3は、ばね109aのばね定数等に応じて定まる静的な力である。即ち、第3の力F3は、ばね109aによって、ブレーキローラ113を給送ローラ112側に押圧する力である。
ブレーキローラ113には、第1の力F1の大きさと第3の力F3の大きさの合計から第2の力F2の大きさを減算した大きさの力が、ブレーキローラ113が給送ローラ112を押圧する方向に作用する。二つの用紙が分離されるためには、二つの用紙の間の摩擦力より、二つの用紙にかかる分離力(ブレーキローラ113によるバック負荷)が大きくなる必要がある。二つの用紙にかかる分離力の大きさは、トルクリミッタ145によるリミット値をブレーキローラ113の半径で除算することにより算出される。一方、二つの用紙の間の摩擦力の大きさは、二つの用紙の間の摩擦係数に、上記したブレーキローラ113が給送ローラ112を押圧する方向に作用する力を乗算することにより算出される。即ち、ブレーキローラ113が給送ローラ112を押圧する方向に作用する力が大きくなる程、分離可能な用紙の摩擦係数が小さくなり、媒体の重送が発生しやすくなる。
例えば、ブレーキローラ113の揺動軸である第11伝達ギア143kを十分に大きくする(歯数を多くする)ことにより、第2の力F2を増大させることができる。しかしながら、第11伝達ギア143kを大きくしようとすると、第11伝達ギア143kが媒体搬送路に突出しないように、第11伝達ギア143kの回転支点を媒体搬送路から大きく離す必要がある。第11伝達ギア143kの回転支点と媒体搬送路の間の距離が大きくなると第1の力F1が大きくなり、その結果、ブレーキローラ113が給送ローラ112を押圧する方向に作用する力を低減させることが困難になる。
また、ブレーキローラ113を支持する第7シャフト144gに取り付けられた第13伝達ギア143mを十分に小さくする(歯数を少なくする)ことによっても、第2の力F2を増大させることができる。しかしながら、第13伝達ギア143mを小さくしようとすると、第13伝達ギア143mの歯面強度が低減して、第13伝達ギア143mが摩耗しやすくなり、その結果、媒体搬送装置100の装置寿命(又は部品寿命)が短くなる。
媒体搬送装置100は、第11伝達ギア143kと第13伝達ギア143mの間に設けられたアイドラギアである第12伝達ギア143lとして減速ギアを使用する。これにより、媒体搬送装置100は、第11伝達ギア143kを十分に大きくすること、又は、第13伝達ギア143mを十分に小さくすることなく、第2の力F2を増大させることが可能となる。その結果、媒体搬送装置100は、ブレーキローラ113が給送ローラ112を押圧する方向に作用する力を低減させること可能となり、媒体の重送の発生を抑制することが可能となる。
上記したように、第3の力F3は、ばね109aのばね定数等に応じて定まる静的な力である。一方、第1の力F1及び第2の力F2は、媒体の給送及び分離に伴って発生する動的な力である。そのため、第1の力F1及び第2の力F2は、給送ローラ112及びブレーキローラ113の表面(ゴム)に形成された凹凸によるわずかな振動、又は、トルクリミッタ145内部の部材の係合タイミング等によって小刻みに変動する。第1の力F1及び第2の力F2の大きさが小さいほどブレーキローラ113にかかる付圧力が安定に保たれ、媒体は安定して分離される。しかしながら、第1の力F1及び第2の力F2の大きさは、ユニットの構造によって定まるため、第1の力F1及び第2の力F2の大きさ自体を小さくすることは困難である。
但し、第1の力F1の大きさと第2の力F2の大きさとの差が小さければ、第1の力F1と第2の力F2とが相殺され、ブレーキローラ113にかかる付圧力が安定に保たれ、媒体は安定して分離される。通常、分離トルクにより発生する第1の力F1の大きさは、ギア伝達トルクにより発生する第2の力F2の大きさより十分に大きくなる。上記したように、媒体搬送装置100は、第11伝達ギア143kと第13伝達ギア143mの間に減速ギアを設けることにより、第2の力F2を十分に大きくし、第1の力F1と同程度の大きさにすることができる。
第1の力F1は、給送ローラ112とブレーキローラ113のニップ位置と、ブレーキローラ113の揺動支点との位置関係に応じて変化する。第1の力F1は、以下の式(1)により算出される。
F1={(T/R)×H}/A (1)
ここで、Tは、トルクリミッタ145のリミット値である。Rは、ブレーキローラ113の半径である。Hは、給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ面と直交する方向における給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ位置と第11伝達ギア143kの回転中心との間の距離である(図6を参照)。Aは、給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ面と平行な方向における給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ位置と第11伝達ギア143kの回転中心との間の距離である(図6を参照)。
F1={(T/R)×H}/A (1)
ここで、Tは、トルクリミッタ145のリミット値である。Rは、ブレーキローラ113の半径である。Hは、給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ面と直交する方向における給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ位置と第11伝達ギア143kの回転中心との間の距離である(図6を参照)。Aは、給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ面と平行な方向における給送ローラ112及びブレーキローラ113のニップ位置と第11伝達ギア143kの回転中心との間の距離である(図6を参照)。
一方、第2の力F2は、ブレーキローラ113の揺動支点とブレーキローラ113の回転支点との間に配置されたギア列に応じて変化する。第2の力F2は、以下の式(2)により算出される。
F2={T×(Z1/Z2)×G}/A (2)
ここで、Z1は、第11伝達ギア143kの歯数である。Z2は、第13伝達ギア143mの歯数である。Gは、第12伝達ギア143lにおける、第11伝達ギア143k側のギアの歯数に対する、第13伝達ギア143m側のギアの歯数の歯数比である。
F2={T×(Z1/Z2)×G}/A (2)
ここで、Z1は、第11伝達ギア143kの歯数である。Z2は、第13伝達ギア143mの歯数である。Gは、第12伝達ギア143lにおける、第11伝達ギア143k側のギアの歯数に対する、第13伝達ギア143m側のギアの歯数の歯数比である。
第12伝達ギア143lは、第1の力F1と第2の力F2の差が所定値以下となるように設けられる。また、ブレーキローラ113が給送ローラ112に対して浮き上がらないように、第12伝達ギア143lは、第1の力F1が第2の力F2以上となるように設けられる。即ち、第12伝達ギア143lの歯数比Gは、以下の式(3)を満たすように設定される。
0≦[{(T/R)×H}/A]-[{T×(Z1/Z2)×G}/A]≦D (3)
ここで、Dは、所定値であり、例えば100[gf](0.98[N])に設定される。
0≦[{(T/R)×H}/A]-[{T×(Z1/Z2)×G}/A]≦D (3)
ここで、Dは、所定値であり、例えば100[gf](0.98[N])に設定される。
例えば、トルクリミッタ145のリミット値Tが500[gfcm]であり、ブレーキローラ113の半径Rが13.5[mm]であり、距離Hが25.6[mm]であり、距離Aが31.1[mm]である場合、第1の力F1は304.8[gf]となる。さらに、第11伝達ギア143kの歯数Z1が28であり、第13伝達ギア143mの歯数Z2が24である場合、第2の力F2は187.6×G[gf]となる。この場合、式(3)を満たすように、第12伝達ギア143lの歯数比Gは、1.09以上であり且つ1.62以下に設定される。媒体搬送装置100の部品公差等を考慮したマージンを加えて、第12伝達ギア143lの歯数比Gは、1.05以上であり且つ1.80以下に設定されることが好ましい。
図7は、パスポートのような厚み及び剛性を有する媒体が搬送された場合のブレーキローラ113及び支持部材109の状態について説明するための模式図である。
図7に示す例では、パスポートMが給送されている。上記したように、支持部材109は上側筐体102に揺動可能に支持されている。図7に示すように、パスポートMは厚み及び剛性を有するため、パスポートMによりブレーキローラ113が押し上げられ、それに伴って、ブレーキローラ113の回転軸である第7シャフト144gが押し上げられる。第7シャフト144gは支持部材109の上流側端部に取り付けられており、支持部材109の下流側端部は第6シャフト144f及び突起109eを揺動軸として上側筐体102に揺動可能に支持されているため、支持部材109は矢印A5の方向に揺動する。
図8は、パスポートのような厚み及び剛性を有する媒体が搬送された場合の上側ガイド107b、第2搬送ローラ115、第2撮像装置116b及び第2排出ローラ118の状態について説明するための模式図である。
図8に示す例では、パスポートMが給送されている。上記したように、第1ガイド108及び第2ガイド110は上側筐体102に揺動可能に支持されている。図8に示すように、パスポートMは厚み及び剛性を有するため、第1ガイド108及び第2ガイド110は、パスポートMにより押し上げられ、それぞれ矢印A4及びA6の方向に揺動する。また、上記したように、第2搬送ローラ115、第2撮像装置116b及び第2排出ローラ118は、高さ方向A3の上方に移動可能に、上側筐体102に支持されているため、パスポートMにより押し上げられ、上方に移動する。
このように、下側ガイド107a及び上側ガイド107bは、パスポートを搬送可能に設けられている。ブレーキローラ113、支持部材109、第11~第13伝達ギア143k~m及びトルクリミッタ145を含むブレーキローラユニットは、その下側ガイド107a及び上側ガイド107bを挟んで、給送ローラ112の反対側に配置されている。厚みを有するパスポートを確実に搬送させるために、ブレーキローラ113の揺動軸である第6シャフト144fは、下側ガイド107aから十分に離れた位置に配置される。例えば、高さ方向A3における第6シャフト144fの中心と下側ガイド107aの間の距離は18mm以上に設定される。
上記したように、第11伝達ギア143kの回転支点と媒体搬送路の間の距離が大きくなると第1の力F1が大きくなる。媒体搬送装置100は、第11伝達ギア143kと第13伝達ギア143mの間に設けられたアイドラギアである第12伝達ギア143lとして減速ギアを使用することにより、第2の力F2を増大させている。これにより、媒体搬送装置100は、パスポートのような厚みを有する媒体を良好に搬送しつつ、用紙のような複数まとめて搬送される媒体を良好に分離することが可能となる。即ち、媒体搬送装置100は、厚みを有する媒体の搬送性と、まとめて搬送される媒体の分離性とを両立させることが可能となる。
図9は、媒体搬送装置100の概略構成を示すブロック図である。
媒体搬送装置100は、前述した構成に加えて、インタフェース装置153、記憶装置160及び処理回路170等をさらに有する。
インタフェース装置153は、例えばUSB等のシリアルバスに準じるインタフェース回路を有し、不図示の情報処理装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末等)と電気的に接続して入力画像及び各種の情報を送受信する。また、インタフェース装置153の代わりに、無線信号を送受信するアンテナと、所定の通信プロトコルに従って、無線通信回線を通じて信号の送受信を行うための無線通信インタフェース装置とを有する通信部が用いられてもよい。所定の通信プロトコルは、例えば無線LAN(Local Area Network)である。
記憶装置160は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、記憶装置160には、媒体搬送装置100の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置160にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばCD-ROM(compact disc read only memory)、DVD-ROM(digital versatile disc read only memory)等である。
処理回路170は、予め記憶装置160に記憶されているプログラムに基づいて動作する。処理回路は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。処理回路170として、DSP(digital signal processor)、LSI(large scale integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等が用いられてもよい。
処理回路170は、操作装置105、表示装置106、媒体センサ111、撮像装置116、第1モータ151、第2モータ152、インタフェース装置153及び記憶装置160等と接続され、これらの各部を制御する。処理回路170は、第1モータ151及び第2モータ152の駆動制御、撮像装置116の撮像制御等を行い、媒体の搬送を制御して、入力画像を生成し、インタフェース装置153を介して情報処理装置に送信する。
図10は、記憶装置160及び処理回路170の概略構成を示す図である。
図10に示すように、記憶装置160には、制御プログラム161及び画像取得プログラム162等が記憶される。これらの各プログラムは、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実装される機能モジュールである。処理回路170は、記憶装置160に記憶された各プログラムを読み取り、読み取った各プログラムに従って動作する。これにより、処理回路170は、制御部171及び画像取得部172として機能する。
図11は、媒体搬送装置100の媒体読取処理の動作の例を示すフローチャートである。
以下、図11に示したフローチャートを参照しつつ、媒体搬送装置100の媒体読取処理の動作の例を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置160に記憶されているプログラムに基づき主に処理回路170により媒体搬送装置100の各要素と協働して実行される。図11に示す動作のフローは、定期的に実行される。
最初に、制御部171は、利用者により操作装置105を用いて媒体の読み取りの指示が入力されて、媒体の読み取りを指示する操作信号を操作装置105から受信するまで待機する(ステップS101)。
次に、制御部171は、媒体センサ111から媒体信号を取得し、取得した媒体信号に基づいて、載置台103に媒体が載置されているか否かを判定する(ステップS102)。
載置台103に媒体が載置されていない場合、制御部171は、ステップS101へ処理を戻し、操作装置105から新たに操作信号を受信するまで待機する。
一方、載置台103に媒体が載置されている場合、制御部171は、第1モータ151及び第2モータ152を駆動する(ステップS103)。制御部171は、第1モータ151に第1駆動力を発生させる。これにより、制御部171は、ブレーキローラ113を媒体給送方向の逆方向A12に回転させ、第1搬送ローラ114、第2搬送ローラ115、第1排出ローラ117及び第2排出ローラ118を媒体搬送方向A13~A16に回転させる。また、制御部171は、第2モータ152に第2駆動力を発生させて、給送ローラ112を媒体給送方向A11に回転させる。これにより、制御部171は、媒体の給送及び搬送を実行する。
次に、画像取得部172は、撮像装置116に媒体の撮像を開始させ、撮像装置116から入力画像を取得する(ステップS104)。
次に、画像取得部172は、入力画像を、インタフェース装置153を介して情報処理装置へ送信する(ステップS105)。
次に、制御部171は、媒体センサ111から取得する媒体信号に基づいて載置台103に媒体が残っているか否かを判定する(ステップS106)。載置台103に媒体が残っている場合、制御部171は、ステップS104へ処理を戻し、ステップS104~S106の処理を繰り返す。
一方、載置台103に媒体が残っていない場合、制御部171は、第1モータ151及び第2モータ152を停止させて(ステップS107)、一連のステップを終了する。
以上詳述したように、媒体搬送装置100は、第11伝達ギア143kと第13伝達ギア143mとの間に減速ギアである第12伝達ギア143lを設ける。これにより、媒体搬送装置100は、トルクリミッタ145によって発生する押圧力に対して、第11伝達ギア143kの回転によって発生する離間力を適切な値に設定する。したがって、媒体搬送装置100は、媒体を分離して給送する際に、媒体に適切な力をかけることが可能となり、媒体をより適切に分離して給送することが可能となった。
図12は、他の実施形態に係る媒体搬送装置のギア群について説明するための模式図である。
本実施形態では、支持部材109の代わりに支持部材209が使用され、第6~第7シャフト144f~144gの代わりに第6~第7シャフト244f~gが使用される。また、第11~第13伝達ギア143k~mの代わりに第11~第13伝達ギア243k~mが使用される。また、第11伝達ギア243kと第12伝達ギア243lの間に第17伝達ギア243qが設けられ、第12伝達ギア243lと第13伝達ギア243mの間に第18伝達ギア243rが設けられる。支持部材209、第6~第7シャフト244f~g及び第11~第13伝達ギア243k~mは、それぞれ支持部材109、第6~第7シャフト144f~g及び第11~第13伝達ギア143k~mと同様の構成を有する。
第17伝達ギア243qは、第11伝達ギア243k及び第12伝達ギア243lと係合するように、支持部材209に取り付けられる。第18伝達ギア243rは、第12伝達ギア243l及び第13伝達ギア243mと係合するように、支持部材209に取り付けられる。
なお、第11伝達ギア243kの回転軸である第6シャフト244fとブレーキローラ113の回転軸である第7シャフト244gの間に配置されるギアの数は3又は5に限定されず、3以上の任意の奇数であればよい。これにより、ブレーキローラ113は、第11伝達ギア243kの回転方向B10と同じ方向A12に回転しつつ、ブレーキローラ113には、第11伝達ギア243kの回転方向B10と同じ方向A5に向かう力が加えられる。
また、減速ギアである第12伝達ギア243lは、第11伝達ギア243kと係合する位置、又は、第13伝達ギア243mと係合する位置等、任意の位置に配置されてもよい。これにより、媒体搬送装置は、第11伝達ギア243kを十分に大きくすること、又は、第13伝達ギア243mを十分に小さくすることなく、第2の力F2を増大させることが可能となる。
以上詳述したように、媒体搬送装置は、第11伝達ギア243kの回転軸とブレーキローラ113の回転軸の間に配置されるギアの数を5以上の奇数にした場合も、媒体をより適切に分離して給送することが可能となった。
図13は、さらに他の実施形態に係る媒体搬送装置における処理回路270の概略構成を示す図である。処理回路270は、媒体搬送装置100の処理回路170の代わりに使用され、CPU170の代わりに、媒体読取処理及び設定処理を実行する。処理回路270は、制御回路271及び画像取得回路272等を有する。なお、これらの各部は、それぞれ独立した集積回路、マイクロプロセッサ、ファームウェア等で構成されてもよい。
制御回路271は、制御部の一例であり、制御部171と同様の機能を有する。制御回路271は、操作装置105から操作信号を、媒体センサ111から媒体信号を受信する。制御回路271は、受信した各信号に応じて第1モータ151及び第2モータ152を駆動する。
画像取得回路272は、画像取得部の一例であり、画像取得部172と同様の機能を有する。画像取得回路272は、撮像装置116から入力画像を受信し、記憶装置160に記憶するとともにインタフェース装置153を介して情報処理装置へ送信する。
以上詳述したように、媒体搬送装置は、処理回路270を用いる場合においても、媒体をより適切に分離して給送することが可能となった。
100 媒体搬送装置、107a 下側ガイド、107b 上側ガイド、109a ばね、112 給送ローラ、113 ブレーキローラ、143k 第11伝達ギア、143l 第12伝達ギア、143m 第13伝達ギア、145 トルクリミッタ、151 第1モータ
Claims (5)
- 媒体を給送する給送ローラと、
前記給送ローラに対向して配置され、且つ、媒体を分離する分離ローラと、
前記分離ローラの回転軸上に設けられたトルクリミッタと、
前記分離ローラを媒体給送方向の逆方向に回転させるための駆動力を発生するモータと、
前記モータが発生した駆動力に応じて回転する第1ギア、前記分離ローラの回転軸に設けられた第2ギア、及び、前記第1ギアと前記第2ギアの間に設けられた第3ギアを含み、前記第1ギアの軸を回転軸として揺動可能に支持されたユニットと、を有し、
前記トルクリミッタによって、前記分離ローラが前記給送ローラの回転方向と逆方向に回転しようとするトルクを制限することによって発生する力により、前記分離ローラは前記給送ローラ側に押圧され、
前記第1ギアは、前記モータの回転によって、前記分離ローラを前記給送ローラから離間させる力を発生する方向に回転し、
前記第3ギアは、二段ギアであり、前記第2ギア側のギアの歯数は、前記第1ギア側のギアの歯数より多い、
ことを特徴とする媒体搬送装置。 - 前記第3ギアは、前記トルクリミッタによって前記分離ローラを前記給送ローラ側に押圧する力と、前記第1ギアによって前記分離ローラを前記給送ローラから離間させる力の差が所定値以下となるように設けられている、請求項1に記載の媒体搬送装置。
- 前記第1ギアの回転軸と前記分離ローラの回転軸の間に配置されるギアの数は奇数である、請求項1または2に記載の媒体搬送装置。
- 前記分離ローラを前記給送ローラ側に押圧する押圧部材をさらに有する、請求項1~3の何れか一項に記載の媒体搬送装置。
- パスポートを搬送可能な搬送ガイドをさらに有し、
前記ユニットは、前記搬送ガイドを挟んで前記給送ローラの反対側に配置される、請求項1~4の何れか一項に記載の媒体搬送装置。
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2022086609A (ja) |
-
2020
- 2020-11-30 JP JP2020198717A patent/JP2022086609A/ja active Pending
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US20220169463A1 (en) | 2022-06-02 |
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