JP4424105B2 - Sheet separation device - Google Patents
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Description
この発明は、複写機やプリンタなどに好適なシート分離装置に関する。 The present invention relates to a sheet separating apparatus suitable for a copying machine or a printer.
複写機やプリンタなどには、多段に積み重ねられたシート束の中からシートを1枚ずつ取り出し、画像形成装置に供給するシート分離装置が設けられている。図13はこの種のシート分離装置の一例を示すものである。図13において、トレイ201にはシート束が積載されている。ピックアップロール202は、シート束に押し当てられた状態で回転することにより、その最上位のシートの先端を給紙ロール203および分離ロール204間のニップ部に送り出す。給紙ロール203は、ピックアップロール202と同一方向に回転し、ピックアップロール202から送られてくるシートを画像形成装置に向かう搬送経路に送り出す。
2. Description of the Related Art A copying machine, a printer, and the like are provided with a sheet separating device that takes out sheets one by one from a bundle of sheets stacked in multiple stages and supplies them to an image forming apparatus. FIG. 13 shows an example of this type of sheet separating apparatus. In FIG. 13, a sheet bundle is stacked on the
トレイ201に積載されたシート束からニップ部を介してシートを1枚ずつ送り出すためには、分離ロール204に適切なトルクを与えなければならない。その理由は次の通りである。図14は、給紙ロール203と分離ロール204との間のニップ部に、シートP1とシートP2の2枚のシートが重送された様子を示す模式図である。分離ロール204に、紙面に垂直な方向(紙面から紙面上方へ)に分離トルクTrが与えられているとすると、シートP2に紙面左方向に阻止力Frが働く(ここで、分離ロール204の半径をrrとすると、Tr=Fr・rrである)。また、シートP2には、シートP1との摩擦により摩擦力Ffが紙面右方向に働く。したがって、分離トルクTrが小さすぎるとシートP2に働く摩擦力FfすなわちシートP2を紙面右方向に搬送しようとする搬送力が、阻止力Frを上回りシートP2がシートP1と一緒に搬送される。すなわち、重送状態が引き起こされることとなる。逆に、分離トルクTrが大きすぎると阻止力Frが大きくなりすぎてシートP1が逆方向に搬送される。すなわち、搬送不良が発生することとなる。
In order to feed the sheets one by one from the sheet bundle loaded on the
図15は、従来技術によるシート分離装置の構成を示す図である。ステッピングモータ301は、分離ロール204を駆動するためのモータである。ステッピングモータ301は、トルクリミッタ303を介して分離ロール204に接続されている。トルクリミッタ303は、ステッピングモータ301から分離ロール204に与えられる分離トルクを制限する機能を有する。このような機構により、分離ロール204に対し一定の分離トルクを与えることができる。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a sheet separating apparatus according to the related art. The stepping motor 301 is a motor for driving the
しかし、前述のシートに作用する各種の力は、例えばシートやロールの材質、あるいはロールの位置等により異なるものである。さらに、これらの力は、シートやロールの材質、あるいはロールの位置の経時変化によっても変化する。したがって、分離ロール204に与える分離トルクは、一定ではなく制御可能であることが望ましい。
However, various forces acting on the above-described sheet differ depending on, for example, the material of the sheet or roll, the position of the roll, or the like. Furthermore, these forces also change with the aging of the material of the sheet or roll or the position of the roll. Therefore, it is desirable that the separation torque applied to the
このようなトルク可変機構を有するシート分離装置として、例えば特許文献1および特許文献2に記載の技術がある。特許文献1に記載の技術は、分離ロールの回転速度を検知し、回転速度が所定速度以下になった場合にモータのトルクを切り換えるものである。また、特許文献2に記載の技術は、重送状態あるいは温度、湿度に応じて分離ロールに与えるトルクを変化させるものである。
ところで、特許文献1に記載の技術は、モータと分離ロールの間にトルクリミッタを設けずモータと分離ロールを直結し、ステッピングモータの代わりにDCモータを採用したものである。このようにDCモータを分離ロールに直結したため、DCモータへの入力電流を制御することによりモータからの出力トルクを変化させることが可能になるが、系全体の慣性モーメントが増大してしまい重送時に分離モータを逆回転させるまでの反応時間が長くなってしまうという問題があった。
また、特許文献2に記載の技術は、重送状態を検出するためにシートの枚数を検知する枚数検知器を設けたものであり、構成が複雑になってしまうという問題があった。
また、いずれの文献に開示の技術でも、分離ロールを逆回転する際のロール回転速度がシートの種類等の条件により異なるため、条件によっては分離ロールが逆回転せず重送を引き起こしたり、あるいは逆に逆回転速度が速すぎるためジャムが起こるといった問題もあった。
By the way, the technique described in Patent Document 1 employs a DC motor instead of a stepping motor by directly connecting the motor and the separation roll without providing a torque limiter between the motor and the separation roll. Since the DC motor is directly connected to the separation roll in this way, it becomes possible to change the output torque from the motor by controlling the input current to the DC motor, but the inertia moment of the entire system increases and double feed At times, there is a problem that the reaction time until the separation motor rotates in the reverse direction becomes long.
In addition, the technique described in Patent Document 2 is provided with a sheet number detector for detecting the number of sheets in order to detect a double feed state, and there is a problem that the configuration becomes complicated.
Also, in any of the techniques disclosed in any of the documents, the roll rotation speed when the separation roll is reversely rotated varies depending on conditions such as the type of sheet, and depending on the conditions, the separation roll does not reversely rotate, causing double feeding, or On the other hand, there was a problem that jam occurred because the reverse rotation speed was too high.
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、分離ロールに与えるトルクおよび分離ロールの逆回転速度を適切に制御可能なシート分離装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sheet separating apparatus capable of appropriately controlling the torque applied to the separating roll and the reverse rotation speed of the separating roll with a simple configuration.
上述の目的を達成するため、本発明は、搬送ロールと、前記搬送ロールと互いに外周面が接するように配置された分離ロールと、前記搬送ロールに、その搬送ロールを一定の方向に回転させる搬送トルクを与える搬送トルク発生手段と、前記分離ロールに前記搬送トルクと同方向の分離トルクを与える手段であって、その分離トルクの大きさを制御可能な分離トルク発生手段と、前記分離ロールの回転速度を計測する速度計測手段と、前記分離ロールの目標回転速度を記憶する第1の記憶手段と、前記速度計測手段により計測された回転速度と前記記憶手段に記憶された目標回転速度との差に基いて、前記分離トルク発生手段を制御する第1の制御信号を出力する制御手段と、前記分離ロール駆動手段により発生される分離トルクがあるしきい値を超えないように前記第1の制御信号を制限するトルク制限手段と、前記トルク制限手段から出力された前記制御信号に基づいて前記分離トルク発生手段を駆動する第1の駆動信号を出力する第1の分離駆動手段とを有するシート分離装置を提供する。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a transport roll, a separation roll disposed so that an outer peripheral surface thereof is in contact with the transport roll, and transport that rotates the transport roll in a certain direction. Conveying torque generating means for applying torque; means for applying a separating torque in the same direction as the conveying torque to the separating roll, the separating torque generating means capable of controlling the magnitude of the separating torque; and rotation of the separating roll A speed measuring means for measuring the speed, a first storage means for storing the target rotational speed of the separation roll, and a difference between the rotational speed measured by the speed measuring means and the target rotational speed stored in the storage means. Based on the control means for outputting the first control signal for controlling the separation torque generating means and the separation torque generated by the separation roll driving means. Torque limiting means for limiting the first control signal so as not to exceed a value, and a first drive signal for driving the separated torque generating means based on the control signal output from the torque limiting means. A sheet separating apparatus having a first separation driving unit is provided.
好ましい態様において、このシート分離装置は、ある時間間隔の前後における、前記分離ロールの回転速度の変化量を計測する速度変化計測手段と、前記速度変化計測手段による計測結果に基いて前記分離ロール駆動手段を制御する第2の駆動信号を出力する第2の分離駆動手段と、前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号とを加算し、加算駆動信号を出力する駆動信号加算手段とをさらに有し、前記分離トルク発生手段は、前記加算駆動信号に基づいて前記分離トルクを発生することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the sheet separating apparatus includes a speed change measuring unit that measures a change amount of the rotation speed of the separating roll before and after a certain time interval, and the separation roll driving based on a measurement result by the speed change measuring unit. Second separation drive means for outputting a second drive signal for controlling the means, and drive signal addition means for adding the first drive signal and the second drive signal and outputting an added drive signal. Further, the separation torque generating means generates the separation torque based on the addition drive signal.
別の好ましい態様において、このシート分離装置は、前記分離トルクのしきい値を複数記憶する第2の記憶手段と、前記複数のしきい値のうち、1のしきい値を選択する選択手段とをさらに有し、前記選択手段は、ユーザの指示入力に基いて前記1のしきい値を選択することを特徴とする。 In another preferred embodiment, the sheet separating apparatus includes: a second storage unit that stores a plurality of threshold values of the separation torque; and a selection unit that selects one threshold value from the plurality of threshold values. The selecting means selects the first threshold value based on an instruction input by a user.
別の好ましい態様において、このシート分離装置は、当該シート分離装置に導入されるシートの物理パラメータを計測するパラメータ計測手段と、前記分離トルクのしきい値を複数記憶する第2の記憶手段と、前記パラメータ計測手段が計測した物理パラメータに基いて、前記複数のしきい値のうち、1のしきい値を選択する選択手段とをさらに有する。 In another preferred embodiment, the sheet separating apparatus includes a parameter measuring unit that measures a physical parameter of a sheet introduced into the sheet separating apparatus, a second storage unit that stores a plurality of threshold values of the separation torque, The apparatus further includes a selection unit that selects one threshold value among the plurality of threshold values based on the physical parameter measured by the parameter measurement unit.
本発明によれば、シートを分離するための分離トルクおよび逆回転速度を制御可能なシート分離装置を得ることができる。分離トルクおよび逆回転速度を適切に制御することにより、搬送不良や重送を防止することができる。また、本発明によれば、応答性が高いトルク可変機構を構成することができる。1枚搬送の状態から2枚目のシートがニップ部に導入された場合に、必要なトルクを高速に発生させることにより搬送不良や重送を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a sheet separating apparatus capable of controlling the separation torque and the reverse rotation speed for separating sheets. By appropriately controlling the separation torque and the reverse rotation speed, it is possible to prevent poor conveyance and double feeding. Further, according to the present invention, it is possible to configure a torque variable mechanism with high responsiveness. When the second sheet is introduced into the nip portion from the state of conveying one sheet, it is possible to prevent a conveyance failure and double feeding by generating a necessary torque at a high speed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
<1.第1実施形態>
<1−1.構成>
図1は、本発明の第1実施形態であるシート分離装置を用いた複写機の構成を示している。この複写機は、一般的な複写機と同様、原稿から画像を読み取る画像読取装置1と、この画像読取装置1によって読み取られた画像をシートに記録する画像形成装置2と、ユーザとのマン−マシンインタフェースである操作表示部3と、記憶部4と、全体を制御する制御部5とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1. First Embodiment>
<1-1. Configuration>
FIG. 1 shows the configuration of a copying machine using a sheet separating apparatus according to the first embodiment of the present invention. Similar to a general copying machine, the copying machine includes an image reading device 1 that reads an image from a document, an image forming device 2 that records an image read by the image reading device 1 on a sheet, and a user's man It has an operation display unit 3, which is a machine interface, a storage unit 4, and a
本実施形態に係るシート分離装置は、トレイ10に積載されたシート束からシートを1枚ずつ取り出し、画像形成装置2に向けて搬送する装置である。前掲図13のものと同様、シート分離装置は、ピックアップロール202と、給紙ロール203と、分離ロール204とを有している。押圧力発生部11は、ピックアップロール202をシート支持体としてのトレイ10に支持されたシート束に押し当てる圧力を発生する装置である。本実施形態では、ピックアップロール202の軸受けと給紙ロール203の軸受けは連結されており、押圧力発生部11によって発生される圧力は、ピックアップロール202と給紙ロール203の両方に与えられるようになっている。押圧力発生部12は、分離ロール204を下方からシート支持体としての給紙ロール203に押し当て、両ロール間にニップ圧を発生させる装置である。回転駆動部21、22および23は、ピックアップロール202、給紙ロール203および分離ロール204を各々回転駆動するトルクを発生する装置である。
The sheet separating apparatus according to the present embodiment is an apparatus that takes out sheets one by one from a sheet bundle stacked on the
制御部5は、シート分離装置に対応した制御機能の主なものとして、押圧力発生部11および12によるロール圧およびニップ圧を制御する機能、回転駆動部21〜23により発生するトルク制御する機能を有している。以上が本実施形態に係るシート分離装置を用いた複写機の全体構成である。
The
続いて、本実施形態に係るシート分離装置の搬送系について説明する。図2は、本実施形態に係るシート分離装置の搬送系(回転駆動部22、23、給紙ロール203、分離ロール204)の構成を示す図である。分離ロール204は、ジャム時にシートを逆転方向に引き抜く際に用いるワンウェイクラッチ31およびギア35a、35bを介してDCモータ32に接続されている。モータドライバ33は、制御部5の制御下でDCモータ32を駆動するための駆動電流を出力する。また、モータドライバ33の出力側には電流制限回路34が接続されており、モータドライバ33から出力される駆動電流を、制御部5からの制御信号により指定される制限電流値Imax以下に制限することができる。分離ロール204の回転軸には、分離ロールの回転速度を計測するためのエンコーダ36が取り付けられている。エンコーダ36の信号は制御部5に出力される。制御部5は、エンコーダ36により測定された分離ロール204の回転速度に基いてDCモータ32を制御する信号をモータドライバ33に出力する。なお、分離ロール204を駆動する回転駆動部21は、DCモータ32に限られず、トルクを制御可能な回転駆動装置であればブラシレスモータやステッピングモータ等他の方式のモータでもよい。また、エンコーダ36は、分離ロール204の回転軸ではなく、DCモータ32の回転軸あるいはDCモータ32から分離ロール204までの駆動系中の回転軸に取り付けてもよい。
Subsequently, a conveying system of the sheet separating apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a conveyance system (
給紙ロール203は、ギア38、39、40、41を介してステッピングモータ37に接続されている。ステッピングモータ37はモータドライバ42からの制御信号に従って給紙ロール203に搬送トルクを発生させる。これにより給紙ロール203は、シートを排出側に排出する方向に回転する。
The
<1−2.動作原理>
次に、本実施形態に係るシート分離装置の動作原理について説明する。分離ロール204の回転運動方程式は次式のようになる。
Next, the operation principle of the sheet separating apparatus according to this embodiment will be described. The equation of rotational motion of the
また、Fは、ニップ部に挟まれたシートが0枚または1枚のときは、給紙ロール203が所定の搬送速度に追従するように、0枚のときは±μrr・N、1枚のときは±μpr・Nの範囲の大きさを有する力である。ここで、μrrは給紙ロール203/分離ロール204間の摩擦係数、μprは分離ロール204/シート間の摩擦係数、Nは給紙ロール203/分離ロール204間の接触圧である。なお、モータやギア、シャフトの擦動による抵抗は無視した。
F is ± μ rr · N for 1 sheet so that the
図2に示す駆動系において、DCモータ32が発生するトルクTrは次式によって与えられる。
数2を数1に代入して得られる微分方程式を解くことにより、給紙ロール203から与えられる搬送トルクTfが、通常状態(シートが0枚または1枚の状態)から重送状態(シートが2枚以上の状態)にステップ応答した場合の分離ロール204の回転速度dθ/dtの時間変化を得ることができる。
By solving the differential equation obtained by substituting Equation 2 into Equation 1, the transport torque Tf applied from the
図3は、このようにして得られた回転速度dθ/dtの時間変化およびDCモータ32が発生するトルクの時間変化を示している。数2および図3から分かるように、本実施形態に係るシート分離装置によれば、重送を防止するための分離トルクの最大値Tr maxと、重送時に分離ロール204を逆回転させる速度をそれぞれ独立して制御することができる。
FIG. 3 shows the time change of the rotational speed dθ / dt obtained in this way and the time change of the torque generated by the
<1−3.動作>
続いて、本実施形態に係るシート分離装置を用いた複写機の動作の詳細について説明する。図4は給紙ロール203と分離ロール204の間のニップ部にシートが搬送され、ニップ部からシートが後続の搬送系に出力される様子を示す模式図である。また、図5はシート分離装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、ニップ部に搬送されてきた2枚のシートが、本実施形態に係るシート分離装置により分離され、ニップ部から1枚ずつ排出される際の動作について説明する。
<1-3. Operation>
Next, details of the operation of the copying machine using the sheet separating apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which a sheet is conveyed to the nip portion between the
ユーザが操作表示部3を操作することにより複写の指示を入力すると、制御部5はモータドライバ33およびモータドライバ42に分離ロール204および給紙ロール203を駆動する旨を指示する信号を出力する。ユーザの指示入力の際には、操作表示部3に、この複写機において使用可能な用紙の一覧が表示される。使用者は、表示される一覧から使用する用紙を選択する。記憶部4には、複数のトレイ10のうち、1のトレイ10を特定する識別子と、そのトレイ10にセットされている用紙に最適な分離トルクの最大値(制限トルク)とを対応付けて記録した制限トルクテーブルを記憶している。制御部5は、記憶部4に記憶された制限トルクテーブルから、ユーザが選択した用紙の識別子に対応付けられている制限トルクの値を読み出す。制御部5は読み出した値を制限トルク値として記憶部4に記憶する。なお、制限トルクテーブルは、例えば、用紙をセットする際にユーザが操作表示部3を操作することによりその用紙のパラメータを入力し、入力されたパラメータと、あらかじめ記憶部4に記憶されている、パラメータを制限トルクへ変換する変換テーブルあるいは関数を用いて制限トルクを決定し、制限トルクテーブルに記録するようにすればよい。
When the user inputs a copy instruction by operating the operation display unit 3, the
記憶部4は、トルクをモータドライバ33の駆動電流に変換する関数fを記憶している。制御部5は記憶部4からその関数fを読み出し、制限トルク値を制限電流値Imaxに変換する。制御部5は、こうして得られた制限電流値を示す制御信号を電流制限回路34に出力する。記憶部4は、さらに、分離ロール204の目標逆回転速度Vp/rを記憶している。なお、目標逆回転速度Vp/rは装置毎に個別に設定される固定値である。
The storage unit 4 stores a function f that converts torque into a drive current for the
本実施形態においてDCモータ32は、駆動電流Idrに対し、次式によるトルクTrを発生する特性を有するモータである。
したがって、数2および数4から、分離トルクの制限値Tr maxを無視すると、エンコーダ36から出力される分離ロール204の回転速度dθ/dtに対して
さらに、制御部5は、給紙ロール203を駆動するための信号をモータドライバ42に出力する。モータドライバ42はステッピングモータ37に制御信号を出力する。
Further, the
図4(a)は、本実施形態に係るシート分離装置において、ニップ部にシートが搬送されていない状態(通常状態)を示す図である。給紙ロール203には、ステッピングモータ37により図4(a)中の矢印A方向に回転させる搬送トルクTfが与えられている。ニップ部にシートが搬送されていない状態ではTf=r・μrr・Nである。DCモータ32は、モータドライバ33からの出力電流に基き、分離ロール204に搬送トルクと同方向、すなわち図4(a)中の矢印B方向に回転させる分離トルクTrを出力する。したがって、給紙ロール203と分離ロール204の接触面すなわちニップ部においては、給紙ロール203および分離ロール204の外周部は互いに逆方向に回転しようとする力が働いている。しかし、本実施形態においては、分離トルクの最大値Tr maxは搬送トルクTfより小さくなるように設定されている(数3参照)ので、分離ロール204は通常状態においては接触面において給紙ロール203の外周部と同方向(図4(a)中の矢印C方向)に回転する。このときトルクTrもトルクTfも一定であるので、分離ロール204の回転速度dθ/dtは一定である(この一定の速度を「搬送速度」という)。
FIG. 4A is a diagram illustrating a state where the sheet is not conveyed to the nip portion (normal state) in the sheet separating apparatus according to the present embodiment. A conveyance torque T f that is rotated in the direction of arrow A in FIG. In a state where no sheet is conveyed to the nip portion, T f = r · μ rr · N. Based on the output current from the
図4(b)は、ニップ部にシートP1が1枚搬送された状態(これも通常状態である)を示す図である。Tf=r・μpr・Nである点以外は図4(a)の場合と同じである。すなわち、給紙ロール203および分離ロール204はそれぞれ図4(b)中の矢印A、C方向に回転し、シートP1を後続する搬送系に出力する。図5の区間Iは、図4(a)あるいは図4(b)の通常状態に対応している。
FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which one sheet P1 is conveyed to the nip portion (this is also a normal state). Except for the point that T f = r · μ pr · N, it is the same as the case of FIG. That is, the
図4(c)は、ニップ部にシートP1、シートP2の2枚のシートが搬送された状態を示す図である。このとき、給紙ロール203に接しているシートP1は給紙ロール203との摩擦力により搬送方向に搬送される。一方、シートP2には給紙ロール203との摩擦力が作用するが、シート間の摩擦力は小さいのでシート間で滑りが発生する。ここで、分離ロール204には、分離ロール204を図中B方向、すなわち回転している方向と逆方向に回転させようとする分離トルクTrが作用しているため、分離ロール204の回転速度が低下する(図5、区間II)。
FIG. 4C is a diagram illustrating a state where two sheets of the sheet P1 and the sheet P2 are conveyed to the nip portion. At this time, the sheet P <b> 1 in contact with the
分離ロール204の回転速度が低下すると、モータドライバ33から数5に従って出力される駆動電流Idrが減少する。すなわち、分離トルクTrは減少する。ただし、数4により算出される分離トルクTrの値がTr maxより大きい場合には電流制限回路34により駆動電流Idrが制限されるので、Tr=Tr maxで一定となる。Trが一定である間は、数1からも分かるように、分離ロール204の回転加速度d2θ/dt2は一定である。したがって、Trが一定である間は、分離ロール204の回転速度dθ/dtは一定の傾きをもって減少する(図5、区間II)。
When the rotation speed of the
分離ロール204の回転速度dθ/dtの減少につれ、数4により算出される分離トルクTrの値も減少する。Trの値がTr max以下になると、分離トルクTrは一定値から減少し始める。分離トルクTrの減少につれ、分離ロール204の回転加速度d2θ/dt2も減少する。すなわち、分離ロール204の回転速度dθ/dtはだんだん傾きが緩やかになりながら減少し、目標逆転速度に漸近する(図5、区間III)。
As the rotation speed dθ / dt of the
このようにしてシートP2の搬送速度は低下し、さらには分離ロール204の逆回転により入力側に逆送される(図4(d))。シートP1がニップ部を抜けると、再び通常状態となり、分離ロール204は再度図中矢印C方向に回転を始め、シートP2は出力側に搬送される。
In this way, the conveyance speed of the sheet P2 decreases, and further, the sheet P2 is fed back to the input side by the reverse rotation of the separation roll 204 (FIG. 4D). When the sheet P1 passes through the nip portion, the normal state is resumed, the
以上で説明したように、本実施形態に係るシート分離装置によれば、重送を防止するための分離トルクの最大値Tr maxと、重送時に分離ロール204を逆回転させる速度をそれぞれ独立して制御することができる。これにより、搬送不良や重送を防止することができる。
As described above, according to the sheet separating apparatus according to the present embodiment, the maximum value T r max of the separation torque for preventing double feeding and the speed for reversely rotating the
<2.第2実施形態>
ニップ部に2枚のシートが搬送されてきたとき、正方向に回転していた分離ロール204は分離トルクTrの作用により減速し、やがて逆回転するが、2枚のシートがニップ部に導入されてから分離ロール204が実際に逆回転を始めるまでには有限の時間を要する(図5の時刻t1〜t2)。つまり、速度は低下するにせよ、2枚目のシートはある程度搬送方向に搬送され、そこから逆回転により戻されることになる。これは主として駆動系の慣性モーメントに起因するものであるが、この時間が長すぎると反応速度が遅くなり問題である。そこで、本実施形態においては、重送時には分離ロール204に制限トルクTr maxを超える分離トルクを与え、分離ロール204を高速に反転させるものである。
以下、本実施形態の構成、動作原理、動作について説明するが、第1実施形態と同一の事項についてはその説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
When two sheets are conveyed to the nip part, the
Hereinafter, the configuration, operation principle, and operation of the present embodiment will be described, but the description of the same matters as those of the first embodiment will be omitted.
<2−1.構成>
図6は、本発明の第2実施形態であるシート分離装置を用いた複写機の構成を示している。第1実施形態のシート分離装置と同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。速度変化計測部51は、エンコーダ36からの信号に基づいてある時間間隔あたりの回転速度の変化量を算出する。制御部5は、速度変化計測部51からの信号に基づいて、分離ロール204の逆回転を加速するトルクを発生させるための電流を出力させる制御信号をモータドライバ43に出力する。電流加算回路52は、モータドライバ43および電流制限回路34から出力される電流を加算し、駆動電流としてDCモータ32に出力する。
<2-1. Configuration>
FIG. 6 shows the configuration of a copying machine using a sheet separating apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in the sheet separating apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The speed
<2−2.動作原理>
図6に示す駆動系において、DCモータ32が発生する分離トルクTrは次式によって与えられる。
In the drive system shown in FIG. 6, the separation torque Tr generated by the
数6の第1項は、数2で定義されるトルクと同一である。すなわち、制限トルクTr maxにより最大値が制限されている。本実施形態においては、これに第2項が加えられている。ここで、定数K2は駆動系の慣性モーメント以下に設定されているため、第2項によるトルクは駆動系の慣性モーメントにより相殺される。すなわち、分離ロール204の逆転時には第2項のトルクが駆動系の慣性モーメントを消去し、第1項の制限トルクをいち早く作用させることができる。
The first term of Equation 6 is the same as the torque defined by Equation 2. That is, the maximum value is limited by the limit torque T r max . In the present embodiment, the second term is added to this. Here, since the constant K 2 is set to be equal to or less than the inertia moment of the drive system, the torque according to the second term is canceled by the inertia moment of the drive system. That is, when the
図7は、本実施形態の動作原理を示す図である。要するに、本実施形態に係るシート分離装置は、重送が発生した時に制限トルクを超える強いトルクを発生させ、分離ロール204を高速に逆回転させるものである。
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation principle of the present embodiment. In short, the sheet separating apparatus according to the present embodiment generates a strong torque exceeding the limit torque when double feeding occurs, and reversely rotates the
<2−3.動作>
続いて、本実施形態に係るシート分離装置を用いた複写機の動作の詳細について説明する。図8は本実施形態に係るシート分離装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、図4および図8を用いて、第1実施形態と同様に、ニップ部に搬送されてきた2枚のシートが、本実施形態に係るシート分離装置により分離され、ニップ部から1枚ずつ排出される際の動作について説明する。
<2-3. Operation>
Next, details of the operation of the copying machine using the sheet separating apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the sheet separating apparatus according to this embodiment. Hereinafter, using FIG. 4 and FIG. 8, as in the first embodiment, the two sheets conveyed to the nip portion are separated by the sheet separating apparatus according to the present embodiment, one by one from the nip portion. The operation at the time of discharging will be described.
ユーザが操作表示部3を操作することにより複写の指示を入力すると、制御部5はモータドライバ33およびモータドライバ42に分離ロール204および給紙ロール203を駆動する旨を指示する信号を出力する。ユーザの指示入力の際には、操作表示部3に、この複写機において使用可能な用紙の一覧が表示される。使用者は、表示される一覧から使用する用紙を選択する。記憶部4には、この複写機において使用可能な用紙を特定する識別子と、その用紙に最適な分離トルクとを対応付けて記録した制限トルクテーブルを記憶している。制御部5は、記憶部4に記憶された制限トルクテーブルから、ユーザが選択した用紙の識別子に対応付けられている分離トルクの値を読み出す。制御部5は読み出した分離トルクの値を制限トルク値として記憶部4に記憶する。
When the user inputs a copy instruction by operating the operation display unit 3, the
また、記憶部4は、トルクをモータドライバ33の駆動電流に変換する関数fおよびトルクをモータドライバ43の駆動電流に変換する関数gを記憶している。制御部5は記憶部4から関数fを読み出し、制限トルク値を制限電流値Imaxに変換する。制御部5は、こうして得られた制限電流値を示す制御信号を電流制限回路34に出力する。
In addition, the storage unit 4 stores a function f for converting torque into a drive current for the
制御部5は、数5による電流IOUTを出力させる制御信号をモータドライバ33に出力する。モータドライバ33は、制御部5からの制御信号に従って電流IOUTを後段の電流制限回路34に出力する。電流制限回路34は、電流IOUTが制限電流値Imaxを超える場合には、電流値をImaxとし、出力電流Idr1として電流加算回路52に出力する。出力電流Idr1は、数6の第1項のトルクを発生させる駆動電流に相当する。
The
数6の第2項に相当する駆動電流を発生させるため、制御部5は、次式による出力電流Idr2を出力させる制御信号をモータドライバ43に出力する。
モータドライバ43は、制御部5からの制御信号に応じて、数7による出力電流Idr2を電流加算回路52に出力する。電流加算回路52は、モータドライバ33およびモータドライバ43から出力される出力電流Idr1およびIdr2を加算し、駆動電流IdrとしてDCモータ32に出力する。すなわち、Idr=Idr1+Idr2である。このようにして、DCモータ32は、分離ロール204の回転速度dθ/dtに対して数6に基いて制御された分離トルクTrを発生させることができる。
The
さらに、制御部5は、給紙ロール203を駆動するための信号をモータドライバ42に出力する。モータドライバ42は給紙ロール203に制御信号を出力する。
Further, the
図4(a)および(b)の通常状態においては、第1実施形態と同様に、給紙ロール203には、ステッピングモータ37により図中の矢印A方向に回転させる搬送トルクTfが与えられている。DCモータ32は、電流加算回路52からの出力電流Idrに基き、分離ロール204に搬送トルクと同方向、すなわち図中の矢印B方向に回転させる分離トルクTrを出力する。第1実施形態で説明したように、分離ロール204は通常状態においては接触面において給紙ロール203の外周部と同方向(図中の矢印C方向)に回転する。このときトルクTrもトルクTfも一定であるので、分離ロール204の回転速度dθ/dtは搬送速度で一定である。図7の区間Iは、図4(a)あるいは図4(b)の通常状態に対応している。
In the normal state of FIGS. 4A and 4B, similarly to the first embodiment, the
図4(c)の重送状態では、シート間で滑りが発生する。ここで、分離ロール204には、分離ロール204を図中B方向、すなわち回転している方向と逆方向に回転させようとする分離トルクTrが作用しているため、分離ロール204の回転速度が低下する(図7、区間II)。
In the double feed state of FIG. 4C, slip occurs between sheets. Here, the
分離ロール204の回転速度が低下すると、モータドライバ33から数5に従って出力される駆動電流Idr1が減少する。ただし、Idr1>Imaxの間は、Idr1=Imaxに出力電流が制限される。一方、分離ロール204の回転速度が低下するということはすなわち加速度が発生していることであるので、モータドライバ43が電流加算回路52に出力する出力電流Idr2は、数7に従って増加する。したがって、電流加算回路52からDCモータ32に出力される駆動電流Idrは、Imaxを超えて増加した後、減少する特性を示す。すなわち、DCモータ32が発生する分離トルクTrも、同様の特性を示す(図8、区間II)。
When the rotation speed of the
このように、2枚のシートがニップ部に搬送され、シート間の滑りにより分離ロール204が正方向回転から減速し始めると、DCモータ32は分離ロール204の減速すなわち逆回転を加速する方向に、制限トルクTr maxを超える強いトルクを発生する。したがって、分離ロール204は高速で逆回転状態になり、応答性のよいシート分離処理が実現される。
As described above, when the two sheets are conveyed to the nip portion and the
分離ロール204の回転速度dθ/dtが減少し、目標逆回転速度に近づくにつれ、速度の変化量Δω(=ωb―ωa)は小さくなり、Idr2は最小値に漸近する。したがってIdrも最小値に漸近し、分離ロール204の回転速度dθ/dtは目標逆回転速度に漸近する(図7、区間III)。
As the rotational speed dθ / dt of the
本実施形態によれば、DCモータ32は、第1実施形態と比較して、駆動系の慣性モーメントを消去するトルクを発生するので、応答性のよいシート分離装置を実現することが可能になる。本実施形態において、DCモータ32は、分離ロール204の回転速度が変化している間は制限トルクTr max以上のトルクを発生しているが、この過剰なトルクは分離ロール204の回転速度を変化させるために費やされるため、シートに作用するトルクは制限トルクTr max以下になる。したがって、本実施形態によれば、重送を阻止する分離トルクと、シート分離時の逆回転速度をともに制御可能であり、かつ応答性の高いシート分離装置を実現することができる。
According to the present embodiment, the
<3.変形例>
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、上述の実施形態においては、ユーザの指示入力により使用する用紙(シート)を決定し、使用する用紙に応じて制限トルクの値を決定する態様について説明したが、指定された複写処理において適用する制限トルク値の決定方法はこれに限られるものではない。例えば、シートの厚み等の物理パラメータを計測するパラメータ計を設置し、パラメータ計で計測された物理パラメータに基いて制限トルク値を決定する構成としてもよい。
<3. Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the paper (sheet) to be used is determined by the user's instruction input, and the limit torque value is determined according to the paper to be used. However, the embodiment is applied to the designated copying process. The method of determining the limit torque value to be performed is not limited to this. For example, a parameter meter that measures physical parameters such as sheet thickness may be installed, and the limit torque value may be determined based on the physical parameters measured by the parameter meter.
また、上述の実施形態においてはモータドライバ33、電流制限回路34をそれぞれ別の回路として構成する例について説明したが、これら2つの回路の代わりに電流制限回路を内蔵したモータドライバを使用する態様としてもよい。さらに、第2実施形態においてはモータドライバ33、モータドライバ43、電流制限回路34、電流加算回路52をそれぞれ別個の回路として構成する例について説明したが、これらの一部または全部の機能を1つにまとめた回路を使用してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述の実施形態においては、電流制限回路34をモータドライバ33の後段に設置する構成について説明したが(図2および図6)、トルクの上限値を規定するための回路をモータドライバの前段に設置する構成としてもよい。
図9は第1実施形態の変形例に係るシート分離装置の搬送系の構成を示す図である。分離ロール204はギア44、45、シャフト46を介してDCモータ32に接続されている。制御部5aは、最大値制限回路34aと速度制御回路53aとを内蔵している。速度制御回路53aは、記憶部4に記憶されている目標逆回転速度Vp/rおよびエンコーダ36からの信号に基づいて数2のlimit内の項に相当する制御信号を出力する。最大値制限回路34aは、トルクの最大値をTr maxに制限するため、速度制御回路53aからの制御信号を制限する。制御部5aは、以上により生成された制御信号をモータドライバ33に出力する。これによりモータドライバ33は、数2で示されるトルクTrを発生させるための駆動電流をDCモータ32に出力する。その他の構成、動作等は第1実施形態と同様である。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the current limiting
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a conveyance system of a sheet separating apparatus according to a modification example of the first embodiment. The
図10は第1実施形態の別の変形例に係るシート分離装置の搬送系の構成を示す図である。制御部5bは、エンコーダ36からの信号に基づいて分離ロール204の回転速度を算出する速度回転回路54bと、分離ロール204の回転速度と記憶部4に記憶された目標逆回転速度Vp/rとの差に基づいて制御信号を出力する減算回路59bと、減算回路59bから出力された制御信号をK1倍に増幅する増幅回路55bと、トルクの最大値をTr maxに制限するために増幅回路55bから出力された制御信号を制限する最大値制限回路34bとを内蔵している。このような構成によっても本発明の目的、効果を達成することができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a conveyance system of a sheet separating apparatus according to another modification of the first embodiment. The
図11は第2実施形態の変形例に係るシート分離装置の搬送系の構成を示す図である。速度制御回路53c、最大値制限回路34cの動作は図9の速度制御回路53a、最大値制限回路34aと同様である。すなわち、最大値制限回路34cは、数6の第1項に相当する制御信号を出力する。加速度制御回路56cは、エンコーダ36からの信号に基づいて、所定時間経過前後の分離ロール204の回転速度の変化量をK2倍した制御信号(数6の第2項に相当する)を出力する。加算回路52cは、最大値制限回路34cから出力される制御信号と、加速度制御回路56cから出力される制御信号とを加算し、モータドライバ33に出力する。これによりモータドライバ33は、数6で示されるトルクTrを発生させるための駆動電流をDCモータ32に出力する。その他の構成、動作等は第2実施形態と同様である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a conveyance system of a sheet separating apparatus according to a modification of the second embodiment. The operations of the
図12は、第2実施形態の別の変形例に係るシート分離装置の搬送系の構成を示す図である。速度演算回路54d、減算回路59d、増幅回路55d、最大値制限回路34dの動作は、それぞれ図10の速度演算回路54b、減算回路59b、増幅回路55b、最大値制限回路34bと同様である。加速度演算回路57dは、エンコーダ36からの信号に基づいて速度の変化量に相当する信号を出力する。増幅回路58dは、加速度演算回路57dから出力された信号をK2倍に増幅する。加算回路52dは、最大値制限回路34dから出力される制御信号と、増幅回路58dから出力される制御信号とを加算し、モータドライバ33に出力する。このような構成によっても本発明の目的、効果を達成することができる。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a conveyance system of a sheet separating apparatus according to another modification example of the second embodiment. The operations of the
なお、上述の実施形態および各変形例における制御部5内の信号処理は、各回路の組み合わせによりハードウェア的に実現するのではなく、ソフトウェア処理によって実現してもよい。
In addition, the signal processing in the
1…画像読取装置、2…画像形成装置、3…操作表示部、4…記憶部、5…制御部、10…トレイ、11…押圧力発生部、21…回転駆動部、31…ワンウェイクラッチ、32…DCモータ、33…モータドライバ、34…電流制限回路、35…ギア、36…エンコーダ、37…ステッピングモータ、38…ギア、42…モータドライバ、43…モータドライバ、51…速度変化計測部、52…電流加算回路、201…トレイ、202…ピックアップロール、203…給紙ロール、204…分離ロール、301…ステッピングモータ、303…トルクリミッタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image reading apparatus, 2 ... Image forming apparatus, 3 ... Operation display part, 4 ... Memory | storage part, 5 ... Control part, 10 ... Tray, 11 ... Pressing force generation part, 21 ... Rotation drive part, 31 ... One-way clutch, 32 ... DC motor, 33 ... motor driver, 34 ... current limiting circuit, 35 ... gear, 36 ... encoder, 37 ... stepping motor, 38 ... gear, 42 ... motor driver, 43 ... motor driver, 51 ... speed change measuring unit, 52 ... Current adding circuit, 201 ... Tray, 202 ... Pickup roll, 203 ... Feeding roll, 204 ... Separating roll, 301 ... Stepping motor, 303 ... Torque limiter.
Claims (4)
前記搬送ロールと互いに外周面が接するように配置された分離ロールと、
前記搬送ロールに、その搬送ロールを一定の方向に回転させる搬送トルクを与える搬送トルク発生手段と、
前記分離ロールに前記搬送トルクと同方向の分離トルクを与える手段であって、その分離トルクの大きさを制御可能な分離トルク発生手段と、
前記分離ロールの回転速度を計測する速度計測手段と、
前記分離ロールの目標回転速度を記憶する第1の記憶手段と、
前記速度計測手段により計測された回転速度と前記記憶手段に記憶された目標回転速度との差に基いて、前記分離トルク発生手段を制御する第1の制御信号を出力する制御手段と、
前記分離ロール駆動手段により発生される分離トルクがあるしきい値を超えないように前記第1の制御信号を制限するトルク制限手段と、
前記トルク制限手段から出力された前記制御信号に基づいて前記分離トルク発生手段を駆動する第1の駆動信号を出力する第1の分離駆動手段と
を有し、
前記目標回転速度は、前記分離ロールが前記搬送ロールと同方向に回転する際の目標回転速度であることを特徴とするシート分離装置。 A transport roll;
A separation roll disposed so that the outer circumferential surface is in contact with the transport roll; and
Conveying torque generating means for applying a conveying torque for rotating the conveying roll in a certain direction to the conveying roll;
A means for giving a separation torque in the same direction as the conveying torque to the separation roll, and a separation torque generating means capable of controlling the magnitude of the separation torque;
Speed measuring means for measuring the rotational speed of the separating roll;
First storage means for storing a target rotational speed of the separation roll;
Control means for outputting a first control signal for controlling the separation torque generating means based on the difference between the rotational speed measured by the speed measuring means and the target rotational speed stored in the storage means;
Torque limiting means for limiting the first control signal so that the separation torque generated by the separation roll driving means does not exceed a certain threshold;
Possess a first separation driving means for outputting a first driving signal for driving the separation torque generating unit based on the control signal outputted from the torque limiting means,
The target rotation speed is a target rotation speed when the separation roll rotates in the same direction as the conveyance roll .
前記速度変化計測手段による計測結果に基いて前記分離ロール駆動手段を制御する第2の駆動信号を出力する第2の分離駆動手段と、
前記第1の駆動信号と前記第2の駆動信号とを加算し、加算駆動信号を出力する駆動信号加算手段と、
をさらに有し、
前記分離トルク発生手段は、前記加算駆動信号に基づいて前記分離トルクを発生する
ことを特徴とする請求項1に記載のシート分離装置。 Speed change measuring means for measuring the amount of change in the rotational speed of the separating roll before and after a certain time interval;
Second separation drive means for outputting a second drive signal for controlling the separation roll drive means based on a measurement result by the speed change measurement means;
Drive signal adding means for adding the first drive signal and the second drive signal and outputting an added drive signal;
Further comprising
The sheet separating apparatus according to claim 1, wherein the separation torque generating unit generates the separation torque based on the addition drive signal.
前記複数のしきい値のうち、1のしきい値を選択する選択手段と
をさらに有し、
前記選択手段は、ユーザの指示入力に基いて前記1のしきい値を選択する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のシート分離装置。 Second storage means for storing a plurality of threshold values of the separation torque;
Selecting means for selecting one threshold value among the plurality of threshold values;
The sheet separating apparatus according to claim 1, wherein the selection unit selects the first threshold value based on an instruction input by a user.
前記分離トルクのしきい値を複数記憶する第2の記憶手段と、
前記パラメータ計測手段が計測した物理パラメータに基いて、前記複数のしきい値のうち、1のしきい値を選択する選択手段と
をさらに有する請求項1または2に記載のシート分離装置。 Parameter measuring means for measuring physical parameters of the sheet introduced into the sheet separating apparatus;
Second storage means for storing a plurality of threshold values of the separation torque;
The sheet separating apparatus according to claim 1, further comprising: a selecting unit that selects one threshold among the plurality of thresholds based on a physical parameter measured by the parameter measuring unit.
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