JP6171159B2

JP6171159B2 - 給紙装置

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Publication number: JP6171159B2
Application number: JP2016087086A
Authority: JP
Inventors: 大吉成
Original assignee: Duplo Corp
Current assignee: Duplo Corp
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2031-12-16
Also published as: JP2016130181A

Description

本発明は給紙装置に関し、特に、超音波式重送センサを備えた給紙装置に関する。

積載された用紙から用紙を一枚ずつ送り出すときに重送が発生する場合がある。この重送を適切に検知することは、給紙装置の品質において極めて重要である。この重送検知のため、受光センサによる光の受光量によって重送を検知する光学式重送センサが用いられる場合がある。しかし、例えば新聞広告などすでに画像が記録された用紙を主に送り出す給紙装置では、受光量による重送検知が困難な場合がある。このような場合には、超音波の発振器および受振器を用紙搬送路を挟んで配置した超音波センサが重送検知に有効である。

しかし、重送検知に超音波センサを用いる場合、外部からのノイズによって誤検知が発生するおそれがある。一方、複数の給紙棚に対応して複数の超音波センサが設けられた場合に、重送を報知する棚と報知しない棚を棚毎に切り替え可能とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６８４００号公報

給紙装置には、複数の給紙棚が設けられるものもある。この場合、複数の給紙棚の各々に対応して複数の超音波センサが設けられる。このような給紙装置において重送検知を行うと、他の給紙棚の超音波センサから発振された超音波による干渉が発生して誤検知の原因となる。上述の特許文献１には、重送を報知する棚と報知しない棚を棚毎に切り替える技術が記載されているが、上記課題を解決するために、隣り合う棚同士で互いのセンサの周波数を変える、出力を変調させる、または位置をずらすなとの対応を行っているため、複雑な構造や制御が必要となる。さらに、これらの対応を導入した場合においても、複数の給紙機構から同時に用紙を送り出すときには誤検知を無くすことは困難である。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波センサを用いた重送の誤検知を低減させることにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の給紙装置は、複数の給紙棚にそれぞれ対応して設けられ、対応する給紙棚からそれぞれ用紙を用紙搬送路に送り出す複数の給紙機構と、複数の給紙機構にそれぞれ対応して設けられ、超音波を発振する発振器と、発振器と用紙搬送路を挟んで配置された受振器を有し、用紙搬送路を用紙が通過するときに受振器により受振された超音波の波形に基づいて、対応する給紙機構から用紙が送り出されるときの重送をそれぞれ検知する複数の超音波センサと、超音波センサの用紙搬送下流側に設けられ、複数の給紙機構から送り出された用紙が搬送される共通搬送路と、複数の超音波センサのいずれかに対応して設けられ、対応する超音波センサの発振器と共通搬送路との間に介在するように配置された板状の吸音材と、を備える。
また、吸音材は、用紙搬送下流側に向かって下降するよう傾斜して配置されていてもよい。

超音波センサの受振器の用紙搬送上流側には、給紙棚などが存在し、外部空間に広く開放されている場合が多い。これに対し、超音波センサの受振器の用紙搬送下流側には、通常多くの部品が存在する。このため、複数の超音波センサが設けられている場合は、他の超音波センサから発振された超音波が、受振器の用紙搬送下流側から主に到達して干渉し、これが誤検知の要因となる可能性が高い。また、超音波センサより下流側には共通搬送路が存在していることから、超音波センサの受振器に他の超音波センサから発振された超音波が共通搬送路を通過して到達する可能性もある。この態様によれば、用紙搬送下流側から受振器に干渉する超音波を抑制することができる。

吸音材は、隣接する給紙機構の用紙搬送路より当該隣接する給紙機構に対応する発振器が近くに位置する給紙機構の重送を検知する超音波センサに少なくとも対応して設けられてもよい。

発明者の鋭意なる研究開発の結果、例えば受振器と用紙搬送路を挟んで発振器が下方に配置される給紙装置では、上方に隣接する給紙機構に対応して設けられた発振器からの超音波によって干渉が生じることが判明した。また、発振器と受振器の配置を上下逆にした場合は、下方に隣接する給紙機構に対応して設けられた発振器からの超音波によって干渉が生じることが判明した。したがってこの態様によれば、隣接する給紙機構に対応する超音波センサの発振器から発振した超音波による干渉を適切に抑制できる。

給紙機構の用紙搬送下流側に設けられ、給紙機構から送り出された用紙をさらに用紙搬送下流側に送り出す一対のローラをさらに備えてもよい。吸音材は、一対のローラの間に配置され、一対のローラとともに受振器を囲う。

発明者の鋭意なる研究開発の結果、このように一対のローラの間に吸音材を配置し、さらに一対のローラと吸音材によって受振器を囲うことで、外部からの超音波による受振器への干渉を抑制できることが判明した。したがってこの態様によれば、超音波の干渉による重送の誤検知を適切に抑制できる。

吸音材と重なるよう配置された弾性フィルムをさらに備えてもよい。この態様によれば、受振器によって受振される外部からの超音波のうち、吸音材で充分に吸音できない超音波を抑制できる。このため、重送の誤検知を適切に抑制できる。

本発明によれば、超音波センサを用いた重送の誤検知を低減させることができる。

本実施形態に係る給紙装置の正面図である。給紙機構およびその周辺を示す図である。図２の視点Ｐから給紙機構を見た図である。第１吸音材ユニットを取り外したときの超音波センサの検知信号を示す図である。第１吸音材ユニットを取り付けたときの超音波センサの検知信号を示す図である。最上段（第１段）の給紙棚とその下（第２段）の給紙棚のみ超音波センサの発振器から超音波を発振したときの、第１段の超音波センサの受振器の検知結果を示す図である。第１段の給紙棚と第２段の給紙棚のみ超音波センサの発振器から超音波を発振したときの、第２段の超音波センサの受振器の検知結果を示す図である。本実施形態に係る第１吸音材を用いたときの超音波センサの受振器の検知結果を示す図である。第１吸音材に代えて、超音波センサの幅と略同一の幅を有する吸音材（以下、「短吸音材」という）を用いたときの超音波センサの受振器の検知結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る給紙装置１０の正面図である。理解を容易なものとするため、図１では給紙装置１０の内部構造を示している。給紙装置１０は、本体１２、多段給紙機構１４、および水平搬送機構１６を有する。本体１２は上下方向に長い筐体を有する。水平搬送機構１６は、本体１２の内部のうち下方に配置される。水平搬送機構１６は水平方向に延在するベルトと給紙ローラによって構成され、多段給紙機構１４から搬送された用紙を水平方向に搬送する。

多段給紙機構１４は、複数の給紙棚２０、複数の給紙機構２２、およびベルト搬送機構２４を有する。複数の給紙棚２０は、それぞれ上下方向に間隔をおいて配置される。複数の給紙棚２０の各々は、左側に下降するよう傾斜して配置される。本実施形態では、給紙棚２０は１０個設けられている。なお、給紙棚２０の数が１０個に限定されないことは勿論である。

複数の給紙機構２２は、複数の給紙棚２０にそれぞれ対応して設けられる。給紙機構２２は、対応する給紙機構２２の左端部周辺に配置され、対応する給紙棚２０からそれぞれ用紙を送り出す。

ベルト搬送機構２４は、給紙機構２２のさらに左側に配置される。ベルト搬送機構２４は、ベルト３０、テンションローラ３２、搬送ローラ３４、および用紙ガイド３６を有する。ベルト３０は多段給紙機構１４の上下方向の全長にわたって延在する。テンションローラ３２は、上方と下方に一つずつ設けられる。このテンションローラ３２にベルト３０が掛けられる。テンションローラ３２は、ベルト３０に適度な張力を持たせる。

用紙ガイド３６は、ベルト３０の右面に間隔をおいて配置され、ベルト３０との間に送り出された用紙を案内する。したがって、ベルト３０と用紙ガイド３６との間は、複数の給紙機構２２から送り出された用紙が搬送される共通搬送路３８となる。この共通搬送路３８で、複数の給紙機構２２から送り出された用紙が重ね合わされ、用紙束として一体的に搬送される。このため、給紙装置１０は丁合装置として機能する。

搬送ローラ３４は、複数の給紙機構２２の各々に対応して一対が配置される。一対の搬送ローラ３４は、対応する給紙機構２２から送り出された用紙を共通搬送路３８に送り出す。

図２は、給紙機構２２およびその周辺を示す図である。給紙機構２２は、用紙分離機構４０を有する。用紙分離機構４０は、給紙ローラ４１、ピックアップローラ４２、分離部材４４、および用紙搬送プレート４６を有する。ピックアップローラ４２は、用紙搬送プレート４６上にある用紙のうち最上位の用紙を給紙ローラ４１と分離部材４４との間に送り出す。給紙ローラ４１は、ピックアップローラ４２の用紙搬送方向下流側（以下、単に「下流側」という）に配置され、分離部材４４は、ゴムなど摩擦係数が高く弾性を有する材料によって形成され、給紙ローラ４１と接するよう給紙ローラ４１の下方に配置される。給紙ローラ４１および分離部材４４は、ピックアップローラ４２によって送り出された用紙が複数重なり合った状態となっている場合、それらを分離して最上位の用紙を一枚ずつ送り出す。給紙ローラ４１および分離部材４４によって分離され送り出された用紙は、略水平な用紙搬送プレート４６上を搬送され、一対の横搬送ローラ８８によって用紙束搬送路９０に送り出される。以下、用紙搬送プレート４６上の用紙通過経路を用紙搬送路という。

給紙装置１０は、用紙分離機構４０によって送り出された用紙の重送を検知する複数の重送検知機構５０を有する。重送検知機構５０は、超音波センサ５４、第１吸音材ユニット５６、および第２吸音材５８を有する。

超音波センサ５４は、複数の給紙機構２２にそれぞれ対応して１つずつ設けられている。超音波センサ５４は、発振器６２および受振器６４を有する。発振器６２は超音波を発振する。受振器６４は、発振器６２によって発振された超音波を受振する。受振器６４は、発振器６２と用紙搬送路を挟んで対向するよう配置される。本実施形態では発振器６２は用紙搬送路の下方に配置され、受振器６４は用紙搬送路の上方に配置される。給紙ローラ４１の下流側には第２プレート５２が配置されている。受振器６４は、この第２プレート５２に取り付けられている。

また、発振器６２は、受振器６４よりも下流側に配置されている。このため、発振器６２から発振した超音波は、上斜め後方に向かって進み、受振器６４によって受振される。このように発振器６２と受振器６４とを斜めに配置することで、搬送される用紙および用紙搬送プレート４６で反射して発振器６２に戻る超音波などを抑制することができる。超音波センサ５４は、単一の用紙が通過したときと重送が発生しているときとの超音波の減衰量の違いに基づいて重送を検知する。

ここで、このように複数の超音波センサ５４を一つの給紙装置１０に設けると、他の超音波センサ５４によって発振された超音波を受振して誤検知となるおそれがある。給紙装置１０のように上下方向に並んで複数の給紙棚２０が配置される場合、超音波センサ５４より用紙搬送方向上流側（以下、単に「上流側」という）、すなわち超音波センサ５４より右側は、給紙棚２０の間から外部空間に連通している。したがって、超音波センサ５４から発振された超音波はそのまま外部空間に放出され、何かの部材に反射して他の超音波センサ５４の受振器６４に到達する可能性は低い。

これに対し、超音波センサ５４より下流側、すなわち超音波センサ５４より左側は、ベルト３０など多数の部品が存在する。このため、超音波センサ５４の受振器６４に他の超音波センサ５４から発振された超音波がこのような部品によって反射されて受振される可能性がある。また、超音波センサ５４より下流側には共通搬送路３８が存在していることから、超音波センサ５４の受振器６４に他の超音波センサ５４から発振された超音波が共通搬送路３８を通過して到達する可能性もある。

このような他の超音波センサ５４による干渉抑制のため、受振器６４の下方には、第２吸音材５８が設けられている。第２吸音材５８は、下方の発振器６２からの超音波の通過領域を確保するため、円筒状に形成されている。第２吸音材５８は、ウレタンフォーム、シリコン、不織布、ウール、またはスポンジによって形成されている。なお、第２吸音材５８の材質がこれに限定されないことは勿論であり、超音波を吸収する性能を持った他の超音波吸収材であってもよい。しかし、発明者の研究開発の結果、円筒状の第２吸音材５８だけでは他の超音波センサ５４からの超音波を充分に吸収できず、重送の誤検知が発生するおそれが残っていることが判明した。

このため、本実施形態では、複数の超音波センサ５４の各々に対応して第１吸音材ユニット５６が設けられている。第１吸音材ユニット５６は、第１吸音材６６および弾性フィルム６８を含む。超音波センサ５４の下流側には共通搬送路３８が存在し、第１吸音材６６は、超音波センサ５４の発振器６２と共通搬送路３８との間に介在するよう配置される。これにより第１吸音材６６は、対応する超音波センサ５４の受振器６４の用紙搬送下流側近傍に配置される。

第１吸音材６６は、矩形の外形を有する平らな板状に形成されている。なお、第１吸音材６６の形状がこれに限られないことは勿論であり、矩形以外の形状や、湾曲した板状に形成されてもよい。また、第１吸音材６６は、ウレタンフォーム、シリコン、不織布、ウール、またはスポンジによって形成されている。なお、第１吸音材６６の材質がこれに限定されないことは勿論であり、超音波を吸収する性能を持った他の超音波吸収材であってもよい。

弾性フィルム６８は、第１吸音材６６と重なるよう配置される。弾性フィルム６８は、第１吸音材６６より比重および剛性の高い材料によって形成されており、超音波反射材として機能する。弾性フィルム６８は、可撓性を有する樹脂によって形成されている。本実施形態では、弾性フィルム６８は第１吸音材６６の下流側の面に接着により固定される。こうして第１吸音材６６と弾性フィルム６８により第１吸音材ユニット５６が形成されている。

第２プレート５２の上方には第１プレート５１が配置されている。第１吸音材ユニット５６は、上端部が第１プレート５１に取り付けられる。このとき第１吸音材ユニット５６は、弾性フィルム６８が第１吸音材６６よりも下流側に位置するよう取り付けられる。また、第２プレート５２は、下流側に向かって下降する傾斜面を有しており、第１吸音材ユニット５６は、この傾斜面に当て付けられて固定される。したがって第１吸音材ユニット５６は、下流側に向かって下降するよう傾斜して配置される。このように第１吸音材ユニット５６を傾斜して配置することで、送り出された用紙が第１吸音材ユニット５６の下端近傍に突き当たった場合においても、用紙を下方に案内することが可能となる。なお、弾性フィルム６８は第１吸音材６６の上流側に設けられてもよい。これにより、送り出された用紙が上方に浮いて第１吸音材ユニット５６の下端近傍に突き当たった場合に、その弾性力により用紙を下方に円滑に案内することが可能となる。さらに、弾性フィルム６８が第１吸音材６６の両面に貼り付けられていてもよい。

本実施形態では、第１吸音材ユニット５６は、すべての給紙棚２０に対応して１つずつ設けられている。なお、第１吸音材ユニット５６は、複数の給紙棚２０のうち少なくとも最上段の給紙棚２０以外の給紙棚２０にそれぞれ対応して設けられてもよい。例えば、最上段の給紙棚２０に対応する第１吸音材ユニット５６を削除し、最上段以外の給紙棚２０に対応して第１吸音材ユニット５６をそれぞれ配置してもよい。

発明者による研究開発の結果、発振器６２を下方に配置して受振器６４を上方に配置する超音波センサ５４の構成では、上方の給紙棚２０に対応する超音波センサ５４から発振した超音波がその下方の給紙棚２０に対応する超音波センサ５４の受振器６４に干渉することが判明した。このため、第１吸音材６６は、隣接する給紙機構２２における用紙搬送路より当該隣接する給紙機構２２に対応する発振器６２が近くに位置する給紙機構２２の重送を検知する超音波センサ５４に少なくとも対応して設けられる。

具体的には、発振器６２を用紙搬送路の下方に、受振器６４を用紙搬送路の上方に配置した給紙機構２２が上下に並んで複数配置されている場合、そのうちの一つの給紙機構２２に対応する発振器６２は用紙搬送路よりも下方に配置されている。このため、その発振器６２の近くに位置する側の給紙機構２２、すなわち下方側に隣接する給紙機構２２の超音波センサ５４には少なくとも第１吸音材６６が設けられる。したがって上下に並んだ複数の給紙機構２２のすべてにこの超音波センサ５４が設けられたときは、最上位の給紙機構２２を除く給紙機構２２に第１吸音材６６が設けられることになる。

また、第１吸音材ユニット５６は、重送検知機構５０のさらに下流側に配置された送り出しローラ６０とともに受振器６４を囲うように配置される。図３に関連して、送り出しローラ６０との関係について説明する。

図３は、図２の視点Ｐから給紙機構２２を見た図である。給紙機構２２は、一対のシャフト７０を有しており、これにそれぞれ一対の送り出しローラ６０が取り付けられている。一対の送り出しローラ６０は、給紙機構２２の用紙搬送下流側に設けられ、給紙機構２２から送り出された用紙をさらに用紙搬送下流側に送り出す。第１吸音材６６は、一対の送り出しローラ６０の間に配置され、一対の送り出しローラ６０とともに受振器６４を囲う。これにより、第１吸音材ユニット５６の側方から回り込んで受振器６４の方向に進む超音波を抑制することができる。このため、受振器６４への外部からの超音波による干渉を抑制でき、精度のよい重送検知を実現できる。

さらに、第１吸音材６６の下端と用紙搬送プレート４６上面との間隔は、可能な限り狭くすることが好ましい。そうすることによって、送り出しローラ６０に加えて、用紙搬送プレート４６をも含めて受振器６４を囲うように構成し、外部からの超音波による干渉をより効果的に抑制することができる。

図４は、第１吸音材ユニット５６を取り外したときの超音波センサ５４の検知信号を示す図である。図４に示す例では、重送が発生しているときの超音波センサ５４の検知信号を示している。グラフ中央の水平線は閾値であり、この受信値が閾値以下になると重送と判定される。なお、測定時に第２吸音材５８は取り付けられている。このように、第１吸音材ユニット５６を削除すると、超音波センサ５４の検知信号が閾値を頻繁に上回っていることが分かる。このため、この例では誤検知が発生する可能性がある。

図５は、第１吸音材ユニット５６を取り付けたときの超音波センサ５４の検知信号を示す図である。図５に示す例もまた、重送が発生しているときの超音波センサ５４の検知信号を示している。グラフ中央の水平線は閾値であり、この受信値が閾値以下になると重送と判定される。なお、測定時に第２吸音材５８は取り付けられている。このように第１吸音材ユニット５６を取り付けることで、外部からのノイズを大幅に低減させることができることが分かる。このため、第１吸音材ユニット５６を取り付けることで、重送の誤判定の発生頻度を大きく抑制することができる。

図６は、最上段（第１段）の給紙棚２０とその下（第２段）の給紙棚２０のみ超音波センサ５４の発振器６２から超音波を発振したときの、第１段の超音波センサ５４の受振器６４の検知結果を示す図である。このように、下段の給紙棚２０の超音波センサ５４から超音波が発振されてても、上段の給紙棚２０の超音波センサ５４の受信値は影響が少ない。

図７は、第１段の給紙棚２０と第２段の給紙棚２０のみ超音波センサ５４の発振器６２から超音波を発振したときの、第２段の超音波センサ５４の受振器６４の検知結果を示す図である。このように、上段の給紙棚２０の超音波センサ５４から超音波が発振されると、下段の給紙棚２０の超音波センサ５４の受信値は大きく影響を受ける。このため、超音波センサ５４が設けられた給紙棚２０が上段に存在する場合は、第１吸音材ユニット５６を取り付けることによる効果が非常に大きいことが分かる。

図８は、本実施形態に係る第１吸音材６６を用いたときの超音波センサ５４の受振器６４の検知結果を示す図である。図９は、第１吸音材６６に代えて、超音波センサ５４の幅と略同一の幅を有する吸音材（以下、「短吸音材」という）を用いたときの超音波センサ５４の受振器６４の検知結果を示す図である。どちらも重送が発生しているときの検知結果を示している。短吸音材は一対の送り出しローラ６０の間に配置されるが、一対の送り出しローラ６０との間に大きな隙間が生じるため、一対の送り出しローラ６０とともに受振器６４を囲うことはできていない。

図８および図９から分かるように、短吸音材を用いた場合よりも第１吸音材６６を用いたときの方が重送による受信値の値が低めになっている。図９の場合も受信値は閾値以下に収まってはいるが、例えば超音波が透過しにくい用紙の重送を検知するために、閾値を低めに設定する場合も考えられ、そのような場合に図９のように高めの値を示す波形では誤検知の可能性が大きくなる。このため、一対の送り出しローラ６０とともに受振器６４を囲うよう第１吸音材６６を配置することで重送時の受振値を低めに抑えることができ、誤検知を抑制できる。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

ある変形例では、受振器６４が用紙搬送路の下方に配置され、発振器６２が用紙搬送路の上方に配置される。この場合も、第１吸音材６６は、隣接する給紙機構２２における用紙搬送路より当該隣接する給紙機構２２に対応する発振器６２が近くに位置する給紙機構２２の重送を検知する超音波センサ５４に少なくとも対応して設けられる。

具体的には、発振器６２を用紙搬送路の上方に、受振器６４を用紙搬送路の下方に配置した給紙機構２２が上下に並んで複数配置されている場合、そのうちの一つの給紙機構２２に対応する発振器６２は用紙搬送路よりも上方に配置されている。このため、その発振器６２の近くに位置する側の給紙機構２２、すなわち上方側に隣接する給紙機構２２の超音波センサ５４には少なくとも第１吸音材６６が設けられる。したがって上下に並んだ複数の給紙機構２２のすべてにこの超音波センサ５４が設けられたときは、最下位の給紙機構２２を除く給紙機構２２に第１吸音材６６が設けられることになる。

１０給紙装置、１２本体、１４多段給紙機構、１６水平搬送機構、２０給紙棚、２２給紙機構、２４ベルト搬送機構、３０ベルト、３２テンションローラ、３４搬送ローラ、３６用紙ガイド、３８共通搬送路、４０用紙分離機構、４１給紙ローラ、４２ピックアップローラ、４４分離部材、５０重送検知機構、５１第１プレート、５２第２プレート、５４超音波センサ、５６第１吸音材ユニット、５８第２吸音材、６０送り出しローラ、６２発振器、６４受振器、６６第１吸音材、６８弾性フィルム。

Claims

複数の給紙棚にそれぞれ対応して設けられ、対応する給紙棚からそれぞれ用紙を用紙搬送路に送り出す複数の給紙機構と、
前記複数の給紙機構にそれぞれ対応して設けられ、超音波を発振する発振器と、前記発振器と前記用紙搬送路を挟んで配置された受振器を有し、前記用紙搬送路を用紙が通過するときに前記受振器により受振された超音波の波形に基づいて、対応する給紙機構から用紙が送り出されるときの重送をそれぞれ検知する複数の超音波センサと、
前記超音波センサの用紙搬送下流側に設けられ、前記複数の給紙機構から送り出された用紙が搬送される共通搬送路と、
前記複数の超音波センサのいずれかに対応して設けられ、対応する超音波センサの前記発振器と前記共通搬送路との間に介在するよう配置された板状の吸音材と、
を備えることを特徴とする給紙装置。
前記吸音材は、用紙搬送下流側に向かって下降するよう傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
前記吸音材は、隣接する給紙機構における前記用紙搬送路より当該隣接する給紙機構に対応する発振器が近くに位置する給紙機構の重送を検知する超音波センサに少なくとも対応して設けられることを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の給紙装置。
前記吸音材と重なるよう配置された弾性フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の給紙装置。