以下、本発明の一側面に係る用紙排出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、実施形態に係る、原稿等の用紙を搬送して排出するイメージスキャナとして構成された用紙排出装置100を示す斜視図である。
用紙排出装置100は、上側筐体101、下側筐体102、用紙載置台103、用紙排出台105、操作ボタン106及び表示装置107等を備える。
上側筐体101は、用紙排出装置100の上側に配置され、用紙つまり時、用紙排出装置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102に係合している。
用紙載置台103は、用紙を載置可能に下側筐体102に係合している。用紙載置台103は、下側筐体102の給紙側の側面に、略鉛直方向A1に移動可能に設けられる。用紙載置台103は、用紙を搬送していないときは用紙が容易に載置されるように下端の位置に配置され、用紙を搬送するときは載置された用紙が給紙されるように用紙搬送路と略同一の高さまで上昇する。用紙載置台103には、用紙搬送方向A2と直交する方向に移動可能なサイドガイド104a及び104bが設けられている。
用紙排出台105は、用紙が排出される排出台であり、排出された用紙を保持できるように上側筐体101上に形成されている。用紙排出台105の用紙排出方向A3の下流端には、排出された用紙を停止させるためのストッパ105aが設けられている。
操作ボタン106は、用紙排出装置100の上面に配置され、押下されると各ボタンに応じた操作検出信号を生成して出力する。
表示装置107は、液晶、有機EL(Electro-Luminescence)等から構成される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、用紙排出装置100内部の搬送経路を説明するための図である。
用紙排出装置100内部の搬送経路は、第1センサ111、ピックローラ112a、b、給送ローラ113a、b、リタードローラ114a、b、第2センサ115、超音波送信器116a、超音波受信器116b、第1搬送ローラ117a、b、第1従動ローラ118a、b、第2搬送ローラ119a、b、第2従動ローラ120a、b、第3センサ121、第1撮像装置122a、第2撮像装置122b、第3搬送ローラ123a、b、第3従動ローラ124a、b、第4センサ125、第4搬送ローラ126a、b、第4従動ローラ127a、b、第5搬送ローラ128a、b、第5従動ローラ129a、b、排出センサ130、第6搬送ローラ131a、b、第6従動ローラ132a、b、排出ローラ133a、b及び排出従動ローラ134a、b等を有している。
以下では、ピックローラ112a、b、給送ローラ113a、b、リタードローラ114a、bのそれぞれを総じてピックローラ112、給送ローラ113、リタードローラ114と称する場合がある。また、排出ローラ133a、b、排出従動ローラ134a、bのそれぞれを総じて排出ローラ133、排出従動ローラ134と称する場合がある。また、第1〜第6搬送ローラ、第1〜第6従動ローラについても、同様にして、総じて称する場合がある。
上側筐体101の、下側筐体102と対向する面は用紙の搬送路の第1ガイド101aを形成し、下側筐体102の、上側筐体101と対向する面は用紙の搬送路の第2ガイド102aを形成する。図2において矢印A2は用紙搬送方向を示し、矢印A3は用紙排出方向を示す。以下では、上流とは用紙搬送方向A2又は用紙排出方向A3の上流のことをいい、下流とは用紙搬送方向A2又は用紙排出方向A3の下流のことをいう。
第1センサ111は、用紙載置台103に、即ち給送ローラ113及びリタードローラ114の上流側に配置され、用紙載置台103における用紙の載置状態を検知する。第1センサ111は、用紙が接触している場合、又は、用紙が接触していない場合に所定の電流を流す接触検知センサにより、用紙載置台103に用紙が載置されているか否かを判別する。第1センサ111は、用紙載置台103に用紙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第1検知信号を生成して出力する。
ピックローラ112は、上側筐体101に設けられ、用紙搬送路と略同一の高さまで上昇した用紙載置台103に載置された用紙と接触して、その用紙を用紙搬送方向A2に向けて給紙する。
給送ローラ113は、上側筐体101内に、用紙搬送方向A2においてピックローラ112の下流側に設けられ、ピックローラ112により給紙された用紙を用紙搬送方向A2に向けて送り出す。リタードローラ114は、下側筐体102内に、給送ローラ113と対向する位置に設けられる。給送ローラ113及びリタードローラ114は、用紙の分離動作を行い、用紙を分離して搬送する。
第2センサ115は、用紙搬送方向A2において給送ローラ113及びリタードローラ114の下流側且つ第1搬送ローラ117及び第1従動ローラ118の上流側に設けられ、搬送された用紙を検出する。第2センサ115は、用紙搬送路に対向して同じ側に設けられた発光器及び受光器を有する。発光器は用紙搬送路に向けて光を放射し、受光器は光を検知する。発光器が放射した光を受光器が検知するまでの時間は、その光が用紙搬送路に存在する用紙によって反射した場合と、下側筐体102の第2ガイド102aによって反射した場合とで異なる。受光器は、発光器が光を放射してからその光を受光器が検知するまでの時間に応じて、用紙搬送路内の第2センサ115と対向する位置に用紙が存在する状態と存在しない状態とで信号値が変化する第2検知信号を生成して出力する。
なお、発光器及び受光器は、用紙搬送路を挟んで対向するように設けられてもよい。その場合、用紙搬送路に用紙が存在しないときは、受光器は発光器から放射された光を検知するが、用紙搬送路に用紙が存在するときは、発光器から放射された光は用紙搬送路に存在する用紙により遮られ、受光器は発光器から放射された光を検知しない。受光器は、検知した光の強度に応じて、第2検知信号を生成する。また、第2センサ115は、用紙が接触している場合、又は、用紙が接触していない場合に所定の電流を流す接触検知センサ等により、用紙の存在を検知してもよい。また、第2センサ115は、光学式のエンコーダを用いて用紙搬送路における用紙の移動を検知してもよい。
超音波送信器116a及び超音波受信器116bは、用紙搬送路の近傍に、用紙搬送路を挟んで対向するように配置される。超音波送信器116aは超音波を送信する。一方、超音波受信器116bは、超音波送信器116aにより送信され、用紙を通過した超音波を検出し、検出した超音波に応じた電気信号である超音波信号を生成して出力する。以下では、超音波送信器116a及び超音波受信器116bを総じて超音波センサ116と称する場合がある。超音波センサ116は、重送を検出するために使用される。
第3センサ121は、第2搬送ローラ119及び第2従動ローラ120の下流側且つ第1撮像装置122aの撮像位置L1の上流側に設けられ、搬送された用紙を検出する。第3センサ121は、第2センサ115と同様の構成を有し、用紙搬送路内の第3センサ121と対向する位置に用紙が存在する状態と存在しない状態とで信号値が変化する第3検知信号を生成して出力する。
第1撮像装置122aは、主走査方向に直線状に配列されたCCD(Charge Coupled Device)による撮像素子を備える縮小光学系タイプの撮像センサを有する。さらに、第1撮像装置122aは、光を照射する光源と、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てアナログ/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122aにおいて、撮像センサは、搬送される用紙の表面を撮像してアナログの画像信号を生成して出力し、A/D変換器は、このアナログの画像信号をA/D変換してデジタルの読取画像を生成して出力する。
同様に、第2撮像装置122bは、主走査方向に直線状に配列されたCCDによる撮像素子を備える縮小光学系タイプの撮像センサを有する。さらに、第2撮像装置122bは、光を照射する光源と、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てA/D変換するA/D変換器とを有する。第2撮像装置122bにおいて、撮像センサは、搬送される用紙の裏面を撮像してアナログの画像信号を生成して出力し、A/D変換器は、このアナログの画像信号をA/D変換してデジタルの読取画像を生成して出力する。
なお、第1撮像装置122a及び第2撮像装置122bを一方だけ配置し、用紙の片面だけを読み取るようにしてもよい。また、CCDの代わりにCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)による撮像素子を備える等倍光学系タイプのCIS(Contact Image Sensor)が用いられてもよい。以下では、第1撮像装置122a及び第2撮像装置122bを総じて撮像装置122と称する場合がある。
第4センサ125は、第3搬送ローラ123及び第3従動ローラ124の下流側且つ第2撮像装置122bの撮像位置L2の上流側に設けられ、搬送された用紙を検出する。第4センサ125は、第2センサ115と同様の構成を有し、用紙搬送路内の第4センサ125と対向する位置に用紙が存在する状態と存在しない状態とで信号値が変化する第4検知信号を生成して出力する。
排出センサ130は、第5搬送ローラ128及び第5従動ローラ129の下流側且つ第6搬送ローラ131及び第6従動ローラ132の上流側に設けられ、排出される直前の用紙を検出する。排出センサ130は、第2センサ115と同様の構成を有し、用紙搬送路内の排出センサ130と対向する位置に用紙が存在する状態と存在しない状態とで信号値が変化する排出検知信号を生成して出力する。なお、排出センサ130は、第6搬送ローラ131及び第6従動ローラ132の下流側且つ排出ローラ133及び排出従動ローラ134の上流側に設けられてもよい。
排出ローラ133は、用紙を排出するための排出機構の一例であり、上側筐体101内に、排出口の近傍に設けられ、搬送された用紙を、用紙排出方向A3に向けて、用紙排出台105に排出する。
用紙載置台103に載置された用紙は、ピックローラ112、給送ローラ113がそれぞれ図2の矢印A4、A5の方向に回転することによって、第1ガイド101aと第2ガイド102aの間を用紙搬送方向A2に向かって搬送される。一方、リタードローラ114が矢印A6の方向に回転することによって、用紙載置台103に複数の用紙が載置されている場合、用紙載置台103に載置されている用紙のうち給送ローラ113と接触している用紙のみが分離される。
用紙は、第1ガイド101aと第2ガイド102aによりガイドされながら、第1搬送ローラ117、第2搬送ローラ119がそれぞれ矢印A7、A8の方向に回転することによって、第1撮像装置122aの撮像位置L1に送り込まれる。その後、用紙は、第3搬送ローラ123と第3従動ローラ124の間に送り込まれ、第3搬送ローラ123が矢印A9の方向に回転することによって第2撮像装置122bの撮像位置L2に送り込まれる。各撮像装置122により読み取られた用紙は、第4搬送ローラ126、第5搬送ローラ128、第6搬送ローラ131、排出ローラ133がそれぞれ矢印A10、A11、A12、A13の方向に回転することによって用紙排出台105上に排出される。
図3は、用紙排出台105を上側から見た模式図である。
図3に示すように、用紙排出台105には、用紙排出方向A3の下流端にストッパ105aが設けられ、ストッパ105aの用紙排出方向A3の上流側には、用紙排出方向A3に沿って複数の重さセンサ140が並べて配置される。なお、本実施形態では、各重さセンサ140は、用紙排出方向A3と直交する方向にも複数並べられ、格子状に配置されている。各重さセンサ140は、一辺の長さが所定長(例えば10mm)である正方形の形状を有し、用紙排出台105において隙間なく配置されている。各重さセンサ140は、各重さセンサ140上に載置された物体の重さを検出し、検出した重さを示す重さ信号を出力する。各重さセンサ140から出力される重さ信号は、複数の重さセンサ140からの検出出力の一例である。
なお、用紙排出方向A3と直交する方向において用紙排出台105と略同一の長さを有し且つ用紙排出方向A3において所定長(例えば10mm)の長さを有する帯状の重さセンサ140が用紙排出方向A3に沿って複数並べて配置されてもよい。用紙排出方向A3に沿って配置される重さセンサ140の数は二つ以上であればいくつでもよい。重さセンサ140の数が多い程、用紙排出台105において排出された用紙の位置を高精度に検出することが可能となり、重さセンサ140の数が少ない程、用紙排出装置100の軽量化及び低価格化を図ることが可能となる。
図4は、用紙排出装置100の概略構成を示すブロック図である。
用紙排出装置100は、前述した構成に加えて、駆動装置141、インタフェース装置142、記憶装置150、CPU(Central Processing Unit)160及び処理回路170等をさらに有する。
駆動装置141は、1つ又は複数のモータを含む。駆動装置141は、CPU160からの制御信号によって、ピックローラ112、給送ローラ113、リタードローラ114、第1〜第6搬送ローラ117、119、123、126、128、131及び排出ローラ133を回転させて用紙の搬送動作を行う。また、駆動装置141は、CPU160からの制御信号によって、排出ローラ133の回転速度を変更可能である。なお、駆動装置141は、それぞれ1つ又は複数のローラを駆動する複数のモータを有し、各ローラ又はローラ群をそれぞれ独立して駆動してもよい。また、駆動装置141は、1つのモータを有し、モータと各ローラとの間のギア、プーリ等の連結機構を切り替えることにより、各ローラを個別に回転させてもよい。
インタフェース装置142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読取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142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回路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150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150には、用紙排出装置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150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 disk read only memory)、DVD−ROM(digital versatile disk read only memory)等である。
さらに、記憶装置150には、ストッパ105a及び各重さセンサ140の配置位置、排出速度テーブル、補正テーブル、厚さテーブル、読取画像等が記憶される。
配置位置は、用紙排出台105においてストッパ105a及び各重さセンサ140が配置されている用紙排出方向A3の位置である。ストッパ105aの配置位置は、排出ローラ133によって複数の用紙が排出される(各用紙を停止させる)所定の位置として設定される。
排出速度テーブルには、排出される用紙の厚さ及び長さと、排出ローラ133による用紙の排出速度を変更するための変更情報とが関連付けて記憶される。排出速度テーブルの詳細については後述する。
補正テーブルには、用紙の排出結果と、次の排出時に使用すべき変更情報とが関連付けて予め設定されている。補正テーブルの詳細については後述する。
厚さテーブルには、超音波センサ116が出力する超音波信号の信号値と、搬送される用紙の厚さとが対応付けて予め設定されている。超音波送信器116aから出力された超音波は、その超音波が通過する用紙が厚い程、大きく減衰し、用紙が薄い程、小さく減衰する。厚さテーブルは、様々な厚さを有する複数の用紙をそれぞれ搬送させて、超音波信号の信号値を測定した事前の測定による測定結果に基づいて、予め設定される。
CPU160は、予め記憶装置150に記憶されているプログラムに基づいて動作する。なお、CPU160に代えて、DSP(digital signal processor)、LSI(large scale integration)等が用いられてよい。また、CPU160に代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programming Gate Array)等が用いられてもよい。
CPU160は、操作ボタン106、第1センサ111、第2センサ115、超音波センサ116、第3センサ121、撮像装置122、第4センサ125、排出センサ130、重さセンサ140、駆動装置141、インタフェース装置142、記憶装置150及び処理回路170等と接続され、これらの各部を制御する。CPU160は、用紙排出台105において排出された用紙の位置を検出し、検出された用紙の位置に基づいて、排出される複数の用紙の位置が所定の位置となるように排出ローラ133を制御する。また、CPU160は、撮像装置122の用紙読取制御等を行い、読取画像を取得する。
処理回路170は、撮像装置122から取得した読取画像に所定の画像処理を施す。処理回路170は、画像処理が施された読取画像を記憶装置150に格納する。なお、処理回路170として、LSI、DSP、ASIC又はFPGA等が用いられてもよい。
図5は、記憶装置150及びCPU160の概略構成を示す図である。
図5に示すように、記憶装置150には、制御プログラム151、重送判定プログラム152、厚さ検出プログラム153、画像生成プログラム154、長さ検出プログラム155及び位置検出プログラム156等の各プログラムが記憶される。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。CPU160は、記憶装置150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とにより、制御部161、重送判定部162、厚さ検出部163、画像生成部164、長さ検出部165及び位置検出部166として機能する。
図6は、用紙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6に示したフローチャートを参照しつつ、用紙排出装置100の用紙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150に記憶されているプログラムに基づき主にCPU160により用紙排出装置100の各要素と協働して実行される。
最初に、制御部161は、利用者により、用紙の読み取りを指示するための操作ボタン106が押下されて、用紙の読み取りを指示する操作検出信号を操作ボタン106から受信するまで待機する(ステップS101)。
次に、制御部161は、第1センサ111から受信する第1検知信号に基づいて、用紙載置台103に用紙が存在するか否かを判定する(ステップS102)。制御部161は、用紙載置台103に用紙が存在しないと判定した場合、処理をステップS101へ移行し、再度、操作検出信号を受信するまで待機する。
一方、制御部161は、用紙載置台103に用紙が存在すると判定した場合、駆動装置141を駆動する(ステップS103)。制御部161は、ピックローラ112、給送ローラ113、リタードローラ114及び第1〜第1〜第6搬送ローラ117、119、123、126、128、131及び排出ローラ133を回転させ、用紙載置台103に載置された用紙を給紙する。
次に、重送判定部162は、用紙の先端が超音波センサ116の位置を通過したか否かを判定する(ステップS104)。重送判定部162は、定期的に第2センサ115から第2検知信号を受信し、第2検知信号の信号値が用紙が存在しない状態から存在する状態に変化した場合に、用紙の先端が給送ローラ113を通過したと判定する。重送判定部162は、用紙の先端が給送ローラ113を通過してから、超音波センサ116を通過すると想定される所定時間が経過した場合、用紙の先端が超音波センサ116の位置を通過したと判定する。
重送判定部162は、用紙の先端が超音波センサ116の位置を通過するまで待機し、通過したと判定した場合、超音波センサ116から受信する超音波信号に基づいて、用紙の重送が発生しているか否かを判定する(ステップS105)。複数の用紙が重なって搬送された場合、一枚の用紙が搬送された場合と比較して、超音波送信器116aから出力された超音波は、大きく減衰する。重送判定部162は、超音波センサ116から超音波信号を受信し、受信した超音波信号の信号値が閾値以下であるか否かにより用紙の重送が発生しているか否かを判定する。
用紙の重送が発生していると判定された場合、制御部161は、駆動装置141の駆動を停止して、各ローラの回転を停止させ(ステップS106)、一連のステップを終了する。
一方、用紙の重送が発生していないと判定された場合、厚さ検出部163は、超音波センサ116からの出力に基づいて、搬送された用紙の厚さを検出する(ステップS107)。厚さ検出部163は、重送判定部162と同様に、超音波センサ116から超音波信号を受信し、記憶装置150に記憶された厚さテーブルから、受信した超音波信号の信号値に対応する厚さを特定する。
なお、厚さ検出部163は、他の方法により、搬送された用紙の厚さを検出してもよい。例えば、用紙排出装置100は、用紙搬送路を挟んで対抗するように配置された二つの光学式センサを有する。各光学式センサは、それぞれ用紙搬送路に対して同じ側に設けられた発光器及び受光器を有する。各発光器は用紙搬送路に向けて光を放射し、各受光器は各発光器から照射され且つ用紙で反射された光を受光する。一方の光学式センサは、受光器で受光した光に基づいてその光学式センサから用紙の表面までの距離を測定し、測定した距離を示す距離信号を生成して出力する。他方の光学式センサは、受光器で受光した光に基づいてその光学式センサから用紙の裏面までの距離を測定し、測定した距離を示す距離信号を生成して出力する。厚さ検出部163は、二つの光学式センサから受信した距離信号に基づいて、二つの光学式センサの間の距離と各光学式センサから用紙の表面及び裏面までの距離との差から用紙の厚さを検出する。
または、用紙排出装置100は、用紙搬送路において、搬送される用紙に接触し、その用紙により押し上げられるように設けられた接触部材と、その接触部材の上方向への移動に応じて回転するロータリエンコーダとを有する。ロータリエンコーダは、回転角を示す回転角信号を生成して出力する。厚さ検出部163は、ロータリエンコーダから受信した回転角信号に基づいて、接触部材が上方向に移動した距離を算出し、算出した距離を用紙の厚さとする。
次に、画像生成部164は、第3センサ121から受信する第3検知信号又は第4センサ125から受信する第4検知信号に基づいて、用紙の先端が第1撮像装置122a又は第2撮像装置122bの撮像位置に到達したか否かを判定する(ステップS108)。画像生成部164は、定期的に第3センサ121から第3検知信号を受信し、第3検知信号の信号値が用紙が存在しない状態から存在する状態に変化した場合に、用紙の先端が第1撮像装置122aの撮像位置L1に到達したと判定する。同様に、画像生成部164は、定期的に第4センサ125から第4検知信号を受信し、第4検知信号の信号値が用紙が存在しない状態から存在する状態に変化した場合に、用紙の先端が第2撮像装置122bの撮像位置L2に到達したと判定する。
用紙の先端が第1撮像装置122aの撮像位置L1に到達したと判定した場合、画像生成部164は、第1撮像装置122aに用紙の撮像を開始させる。一方、用紙の先端が第1撮像装置122aの撮像位置L2に到達したと判定した場合、画像生成部164は、第2撮像装置122bに用紙の撮像を開始させる。用紙の撮像が完了した場合、画像生成部164は、撮像装置122から読取画像を取得し、取得した読取画像をインタフェース装置142を介して不図示の情報処理装置へ送信する(ステップS109)。
次に、長さ検出部165は、撮像センサからの出力に基づいて、搬送された用紙の長さを検出する(ステップS110)。長さ検出部165は、公知の画像処理技術を用いて、画像生成部164が取得した読取画像から用紙領域を検出し、検出した用紙領域から、用紙排出方向A3の長さ及び用紙排出方向A3と直交する方向の長さを検出する。
なお、長さ検出部165は、他の方法により、搬送された用紙の長さを検出してもよい。例えば、長さ検出部165は、定期的に第2センサ115から第2検知信号を受信し、第2検知信号の信号値が用紙が存在しない状態から存在する状態に変化した時から、再度用紙が存在しない状態に変化した時までの時間を測定する。長さ検出部165は、測定した時間に、駆動装置141による用紙の搬送速度を乗算した乗算値を、搬送された用紙の用紙排出方向A3の長さとして検出する。
次に、制御部161は、第1センサ111から受信する第1検知信号に基づいて、用紙載置台103に用紙が残っているか否かを判定する(ステップS111)。用紙載置台103に用紙が残っていると判定した場合、制御部161は、処理をステップS103へ戻し、ステップS103〜S111の処理を繰り返す。
一方、用紙載置台103に用紙が存在しないと判定した場合、制御部161は、用紙の排出が完了したか否かを判定する(ステップS112)。制御部161は、定期的に排出センサ130から排出検知信号を受信し、排出検知信号の信号値が用紙が存在する状態から存在しない状態に変化した場合に、用紙の後端が排出センサ130の位置を通過したと判定する。制御部161は、用紙の後端が排出センサ130の位置を通過してから、排出口を通過すると想定される所定時間が経過した場合、用紙の排出が完了したと判定する。
制御部161は、用紙の排出が完了するまで待機し、用紙の排出が完了したと判定した場合、駆動装置141の駆動を停止して、各ローラの回転を停止させ(ステップS106)、一連のステップを終了する。
図7は、排出処理の動作の例を示すフローチャートである。
以下、図7に示したフローチャートを参照しつつ、用紙排出装置100の排出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150に記憶されているプログラムに基づき主にCPU160により用紙排出装置100の各要素と協働して実行される。排出処理は、用紙が一枚搬送されるたびに実行される。
最初に、制御部161は、用紙の先端が排出センサ130の位置を通過したか否かを判定する(ステップS201)。制御部161は、定期的に排出センサ130から排出検知信号を受信し、排出検知信号の信号値が用紙が存在しない状態から存在する状態に変化した場合に、用紙の先端が排出センサ130の位置を通過したと判定する。
制御部161は、用紙の先端が排出センサ130の位置を通過するまで待機し、用紙の先端が排出センサ130の位置を通過したと判定した場合、用紙の排出速度を決定する(ステップS202)。制御部161は、記憶装置150に記憶された排出速度テーブルを参照して、用紙の排出速度を決定する。
図8は、排出速度テーブルのデータ構造の一例を示す模式図である。
図8に示すように、排出速度テーブルには、搬送される用紙の厚さ及び用紙排出方向A3の長さの組合せ毎に、前回排出速度、到達フラグ、第1距離、第2距離、用紙長さ、第3距離及び変更情報等が関連付けて記憶される。
前回排出速度は、各厚さ及び長さの組合せに該当する用紙が前回排出されたときに設定された、排出ローラ133による用紙の排出速度である。到達フラグ、第1距離、第2距離、用紙長さ及び第3距離は、各厚さ及び長さの組合せに該当する用紙が前回排出されたときの排出結果を示す。到達フラグは、用紙の先端がストッパ105aに到達したか否かを示すフラグである。第1距離は、用紙排出方向A3における、排出口から用紙の後端の用紙排出台105上の着地位置までの距離である。第2距離は、用紙排出方向A3における、用紙の後端の用紙排出台105上の着地位置から停止位置までの距離である。第3距離は、用紙排出方向A3における、用紙の先端の用紙排出台105上の停止位置からストッパ105aの位置までの距離である。
変更情報は、排出ローラ133による用紙の排出速度を変更するための情報である。変更情報として、例えば、前回排出速度に乗算して今回の排出速度を算出するための補正係数が記憶される。なお、変更情報として、前回排出速度に加算して今回の排出速度を算出するための補正値が記憶されてもよい。
図9は、排出速度と用紙位置との関係について説明するための模式図である。
図9は、排出口から排出された用紙Pが推移していく様子を示している。図9に示すように、排出口から排出された用紙Pは、空中に放出されて、用紙排出台105に着地し、その後、用紙排出台105上を滑って停止位置に停止する。
用紙Pにかかる空気抵抗を考慮しない場合、用紙排出方向A3における、排出口から用紙の後端の用紙排出台105上の着地位置までの第1距離x
1は、以下のように算出される。排出速度をv、用紙が排出口から排出されてから用紙排出台105に着地するまでの時間をtとすると、第1距離x
1は、以下の式(1)により表される。
また、排出口から用紙排出台105までの鉛直方向の高さをH、重力加速度をgとすると、以下の式(2)が成立する。
式(1)、(2)から、第1距離x
1は、以下の式(3)により算出される。
一方、用紙の後端の用紙排出台105上の着地位置から停止位置までの第2距離x
2は、以下のように算出される。用紙の重さをm、用紙の加速度をa、今回排出された用紙とその直前に排出されていた用紙との間の摩擦係数をμとすると、以下の式(4)の運動方程式が成立する。
また、用紙排出台105に着地した用紙が等加速度直線運動をしていると考えると、以下の式(5)が成立する。
式(4)、(5)から、第2距離x
2は、以下の式(6)により算出される。
したがって、排出される用紙の長さをLとすると、用紙の先端停止位置xは、以下の式(7)により算出される。
このように、先端停止位置は、排出速度の関数となり、排出速度に応じて変化する。
但し、上記式(3)では、用紙にかかる空気抵抗を考慮しておらず、第1距離x1は、実際には用紙にかかる空気抵抗に応じて変化する。用紙にかかる空気抵抗は、用紙の厚さ(コシ、硬さ)及び長さ(面積)等により異なる。
また、第2距離x2は、今回排出された用紙と直前に排出されていた用紙との間の摩擦係数に応じて変化する。摩擦係数は、用紙の材質により異なり、用紙の材質は、名刺、レシート、コピー用紙(薄紙、上質紙、コート紙)等の用紙の種類により異なる。名刺、レシート、コピー用紙(薄紙、上質紙、コート紙)等は、それぞれ厚さ又は長さが異なるため、用紙の各種類は、用紙の厚さ及び長さで精度良く分類可能である。また、コピー用紙については、厚さ及び長さが同一であっても、材質が異なる用紙が存在するが、特に企業等では、同一種類のコピー用紙が一括して購入され、常に同一種類のコピー用紙が使用されている可能性が高い。そのため、各利用者が使用している用紙の種類は、用紙の厚さ及び長さにより、精度良く特定可能である。
そこで、用紙排出装置100は、装置毎に、即ち利用者毎に排出速度テーブルを管理する。また、用紙排出装置100は、排出速度テーブルにおいて、用紙の厚さ及び長さの組合せにより用紙の種類を分類し、用紙の種類毎に、各用紙が前回排出されたときの排出結果と、前回排出速度に対して今回の排出速度を変更するための変更情報を記憶する。
制御部161は、排出速度テーブルから、厚さ検出部163が検出した厚さ及び長さ検出部165が検出した長さに対応する前回排出速度及び変更情報を読み出す。制御部161は、前回排出速度に、変更情報として記憶された補正係数を乗算することにより、今回の排出速度を算出する。または、制御部161は、前回排出速度に、変更情報として記憶された補正値を加算することにより、今回の排出速度を算出する。
後述するように、変更情報は、前回排出された用紙がストッパ105aに到達していなかった場合、今回の排出速度が前回排出速度より高くなり、且つ、先端停止位置がストッパ105aの位置から離れている程、今回の排出速度が高くなるように設定されている。また、変更情報は、前回排出された用紙がストッパ105aに到達していた場合、今回の排出速度が前回排出速度より低くなり、且つ、先端停止位置がストッパ105aの位置から離れている程、今回の排出速度が低くなるように設定される。これにより、制御部161は、排出ローラ133によって排出される複数の用紙の先端の位置がストッパ105aの位置となるように、排出ローラ133を制御する。
なお、排出される用紙の厚さ及び長さを有する用紙が過去に排出されておらず、排出速度テーブルに、対応する前回排出速度及び変更情報が設定されていない場合、制御部161は、今回の排出速度を予め定められた初期値に決定する。
また、用紙排出装置100は、排出速度テーブルにおいて、用紙の厚さ及び用紙排出方向A3の長さに、さらに用紙排出方向A3と直交する方向の長さを加えた組合せ毎に、各情報を関連付けて記憶してもよい。その場合、制御部161は、排出速度テーブルから、厚さ検出部163が検出した厚さ、長さ検出部165が検出した用紙排出方向A3の長さ及び用紙排出方向A3と直交する方向の長さに対応する前回排出速度及び変更情報を読み出し、今回の排出速度を決定する。その場合、排出される各用紙は用紙の面積でより細かく分類されるため、制御部161は、各用紙にかかる空気抵抗を考慮して、各用紙の位置がより良好に揃うように排出速度を設定することが可能となる。
次に、制御部161は、決定した排出速度を駆動装置141に設定し、排出ローラ133の排出速度を変更する(ステップS203)。このように、制御部161は、新たに用紙を排出するときに、その用紙の厚さ及び長さに関連付けて記憶装置150に記憶された変更情報を用いて、排出ローラ133の排出速度を変更する。
次に、位置検出部166は、各重さセンサ140から重さ信号を受信し、受信した重さ信号に基づいて、用紙排出台105において排出された用紙の位置を検出する(ステップS204)。
位置検出部166は、まず、用紙排出前に各重さセンサ140から重さ信号を受信し、受信した重さ信号に示される重さを取得しておく。その後、位置検出部166は、所定間隔毎に、各重さセンサ140から重さ信号を受信し、受信した重さ信号に示される重さを取得する。位置検出部166は、各重さセンサ140毎に、新たに取得した重さが、用紙排出前に取得していた重さより大きいか否かを判定する。通常、排出される用紙は先端から着地する。そのため、位置検出部166は、何れかの重さセンサについて、新たに取得した重さが、用紙排出前に取得していた重さより大きくなった場合、用紙排出方向A3においてその重さセンサ140に対応する位置を先端着地位置として検出する。次に、位置検出部166は、先端着地位置から、長さ検出部165により検出された長さを減算した位置を後端着地位置として検出し、後端着地位置から排出口までの距離を第1距離として検出する。
その後、位置検出部166は、各重さセンサ140毎に、新たに取得した重さが、直前に取得した重さから変化したか否かを判定する。位置検出部166は、用紙排出方向A3の最も下流側に位置する何れかの重さセンサ140について、新たに取得した重さが、直前に取得した重さから変化した場合、排出された用紙の先端がストッパ105aに到達したと判定する。
また、位置検出部166は、全ての重さセンサについて、新たに取得した重さが、直前に取得した重さから変化しなかった場合、排出された用紙が停止したと判定する。位置検出部166は、新たに取得した重さが、用紙排出前に取得していた重さより大きくなった重さセンサ140を抽出する。位置検出部166は、抽出した重さセンサ140の内、用紙排出方向A3の最も下流側に位置する重さセンサ140の位置を先端停止位置として検出する。また、位置検出部166は、先端停止位置から、長さ検出部165により検出された長さを減算した位置を後端着地位置として検出する。位置検出部166は、後端停止位置から後端着地位置までの距離を第2距離として検出し、ストッパ105aの位置から先端停止位置までの距離を第3距離として検出する。
位置検出部166は、排出速度テーブルにおいて、排出された用紙の厚さ及び長さと関連付けて、検出した第1距離、第2距離及び第3距離を記憶する。また、位置検出部166は、用紙の先端がストッパ105aに到達したと判定したか否かを到達フラグに設定し、長さ検出部165により検出された長さを用紙長さとして記憶する。
次に、制御部161は、位置検出部166によって検出された用紙の位置に基づいて、今回排出された用紙の厚さ及び長さに対応する厚さ及び長さを有する用紙が次に搬送されたときに使用される変更情報を決定する(ステップS205)。
図10は、補正テーブルのデータ構造の一例を示す模式図である。
図10に示すように、補正テーブルには、到達フラグ及び第3距離の組合せ毎に、補正係数が設定されている。到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達していないことが示される場合、補正係数は1以上の値に設定され、且つ、第3距離が大きい程、大きい値に設定される。一方、到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達したことが示される場合、補正係数は1以下の値に設定され、且つ、第3距離が大きい程、小さい値に設定される。補正テーブルは、様々な厚さ及び長さを有する複数の用紙を様々な排出速度で排出させて、排出された用紙の位置を測定した事前の測定による測定結果に基づいて、予め設定される。
なお、補正テーブルには、補正係数の代わりに、補正値が設定されていてもよい。到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達していないことが示される場合、補正値は正の値に設定され、且つ、第3距離が大きい程、大きい値に設定される。一方、到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達したことが示される場合、補正値は負の値に設定され、且つ、第3距離が大きい程、小さい値に設定される。
制御部161は、補正テーブルにおいて、位置検出部166によって設定された到達フラグ及び第3距離に関連付けられた補正係数又は補正値を読み出し、読み出した補正係数又は補正値を変更情報に決定する。
なお、制御部161は、補正テーブルを使用せずに、予め定められた算出式に従って変更情報を算出してもよい。その場合も、制御部161は、到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達していないことが示される場合、第3距離が大きい程大きくなるように変更情報を算出する。また、制御部161は、到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達したことが示される場合、第3距離が大きい程小さくなるように変更情報を算出する。
また、制御部161は、到達フラグにおいて用紙がストッパ105aに到達していないことが示される場合、第1距離又は第2距離に基づいて、変更情報を算出してもよい。その場合、制御部161は、第1距離又は第2距離が小さい程大きくなるように変更情報を算出する。
例えば各利用者が使用する用紙の材質が同一であると想定される場合、用紙の種類(厚さ及び長さ)に応じて、用紙の摩擦係数はあまり変化せず、用紙にかかる空気抵抗のみが大きく変化することが予想される。逆に、例えば厚紙等のように、用紙にかかる空気抵抗が小さいことが想定される用紙のみが使用される場合、用紙の種類(厚さ及び長さ)に応じて、用紙の摩擦係数のみが大きく変化することが予想される。用紙排出装置100は、用紙排出台105に配置された複数の重さセンサ140を用いるため、空気抵抗の影響を受ける第1距離、又は、摩擦係数の影響を受ける第2距離をそれぞれ検出することができる。そして、用紙排出装置100は、第1距離又は第2距離に基づいて変更情報を決定することにより、排出位置をより細かく制御することが可能となる。
次に、制御部161は、決定した変更情報を、排出された用紙の厚さ及び長さと関連付けて排出速度テーブルに記憶し(ステップS206)、一連のステップを終了する。また、制御部161は、今回設定した排出速度を前回排出速度として、排出された用紙の厚さ及び長さと関連付けて排出速度テーブルに記憶する。この変更情報は、今回排出された用紙の厚さ及び長さに対応する厚さ及び長さを有する用紙が次に搬送されたときに、ステップS202において使用される。
以上詳述したように、用紙排出装置100は、用紙排出台105に用紙排出方向A3に沿って複数の重さセンサ140を配置して、排出された用紙の位置を検出する。用紙排出装置100は、検出した用紙の位置に基づいて、排出される複数の用紙の位置がストッパ105aの位置となるように排出ローラ133を制御する。これにより、用紙排出装置100は、用紙排出台105に排出された複数の用紙の位置がより良好に揃うように、用紙を排出させることが可能となった。
特に、用紙排出装置100は、用紙排出台105に排出された複数の用紙の先端の位置を揃えることが可能となった。そのため、利用者は、スキャンされて用紙排出台105に排出された用紙の先端を揃える手間が省けて、用紙の先端をクリップ又はステイプル等で容易に綴じることができるようになった。また、用紙排出装置100は、それぞれサイズが異なる複数の用紙が搬送される場合も、各用紙の先端の位置を精度良く揃えることが可能となった。そのため、利用者は、それぞれサイズが異なる複数の用紙についても、手間をかけずに綴じることができるようになった。
例えば、用紙排出台のストッパに用紙検出センサを配置して、用紙排紙位置を検出する場合、排紙された用紙がストッパに到達しなかったときに、用紙排出速度がどの程度不足しているかを推定することが困難である。一方、用紙が確実にストッパに到達するように用紙を強く排出すると、用紙がストッパに強く衝突して破損する可能性がある。用紙排出装置100は、用紙排出台105に用紙排出方向A3に沿って配置された複数の重さセンサ140を用いて用紙の位置を検出するため、用紙を破損させることなく、排出された用紙の位置を高精度に検出することが可能となる。
図11は、他の実施形態に係る用紙排出装置200内部の搬送経路を説明するための図である。
用紙排出装置200は、用紙排出装置100が有する各部に加えて、ブレーキ部材235を有する。ブレーキ部材235は、CPU160からの制御信号によって、用紙搬送路内のブレーキ部材235と対向する位置に存在する用紙と接触し、用紙の排出速度を低減させる。用紙排出装置200では、制御部161は、駆動装置141を制御して排出ローラ133の回転速度を変更する代わりに、ブレーキ部材235を制御して用紙の排出速度を変更する。
以上詳述したように、用紙排出装置200は、ブレーキ部材235によって用紙の排出速度を変更する場合も、用紙排出台105に排出された複数の用紙の位置がより良好に揃うように、用紙を排出させることが可能となった。
図12は、他の実施形態に係る処理回路170の概略構成を示す図である。
他の実施形態に係る処理回路170は、制御回路171、重送判定回路172、厚さ検出回路173、画像生成回路174、長さ検出回路175及び位置検出回路176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171は、制御部の一例であり、制御部161と同様の機能を有する。制御回路171は、排出センサ130から排出検知信号を、重送判定回路172から重送検出結果を、厚さ検出回路173から用紙の厚さを、長さ検出回路175から用紙の長さを、位置検出回路176から用紙の位置をそれぞれ受信する。制御回路171は、受信した位置に基づいて、駆動装置141に駆動信号を出力して排出ローラ133を制御する。
重送判定回路172は、重送判定部の一例であり、重送判定部162と同様の機能を有する。重送判定回路172は、超音波センサ116から超音波信号を受信し、超音波信号に基づいて用紙の重送が発生しているか否かを判定し、判定結果を制御回路171に出力する。
厚さ検出回路173は、厚さ検出部の一例であり、厚さ検出部163と同様の機能を有する。厚さ検出回路173は、超音波センサ116から超音波信号を受信し、超音波信号に基づいて用紙の厚さを検出し、制御回路171に出力する。
画像生成回路174は、画像生成部の一例であり、画像生成部164と同様の機能を有する。画像生成回路174は、撮像装置122から読取画像を受信し、受信した読取画像をインタフェース装置142に出力するともに、読取画像から用紙領域を検出し、長さ検出回路175に出力する。
長さ検出回路175は、長さ検出部の一例であり、長さ検出部165と同様の機能を有する。長さ検出回路175は、画像生成回路174から用紙領域を受信し、受信した用紙領域に基づいて用紙の長さを検出し、制御回路171に出力する。
位置検出回路176は、位置検出部の一例であり、位置検出部166と同様の機能を有する。位置検出回路176は、重さセンサ140から重さ信号を受信し、受信した重さ信号に基づいて、排出された用紙の位置を検出し、制御回路171に出力する。
以上詳述したように、用紙排出装置100は、処理回路170によって各部を構成する場合も、用紙排出台105に排出された複数の用紙の位置がより良好に揃うように、用紙を排出させることが可能となった。
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。用紙排出装置100は、イメージスキャナでなく、ファクシミリ、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ、プリンタ複合機(MFP、Multifunction Peripheral)等でもよい。