JP2005162424A - シート供給装置及びこれを用いた画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタッカーから処理位置に繰出したシートを超音波センサーでシートの有無、シートの重なり状態を検出する際、超音波センサーの表面に紙粉などの塵埃の影響を受けず、装置の使用環境或いは使用途上で検出精度が劣化することの少ないシート供給装置を簡単な構想で安価に提供する。
【解決手段】スタッカー１に積載したシートを分離して読取り、処理位置２に給送するシート搬送ガイド３に以下の構成の超音波センサー６を配置する。シート搬送ガイド３に対し重力の作用方向下側に送波素子６ａを配置し、上側に受波素子６ｂを配置する。また上記送波素子６ａは付着物が落下するよう傾斜して配置する。送波素子６ａ及び受波素子６ｂは圧電振動体１１をケーシング１０内に内蔵し、ケーシングの表面１０ａが送波表面及び受波表面を形成する。上記送波素子と受波素子はシート搬送方向と直交する法線に対し所定角度（α）傾斜して配置する。
【選択図】図１

Description

本発明はスタッカー上に積載したシートを一枚ずつ分離して画像読取り、印刷などの処理位置に供給する装置に係わり、スタッカーから処理位置に供給されたシートの有無若しくは２枚以上の重なりを検出する超音波センサーを備えたシート供給装置及びこれを用いた画像読取装置に関する。

従来スキャナーなどの画像読取装置或いは印刷機、プリンターなどの画像形成装置はスタッカー上に積載したシートを一枚ずつ順次繰出して所定の処理位置に供給し、この処理位置に設けられたプラテンでシートに処理を施している。かかる装置にあってはスタッカーから処理プラテンにシートを適確に搬送することが処理精度から要求され、スタッカーから処理位置に至るシートを監視するセンサーがシートの搬送経路に配置されている。このセンサーは所定位置にシートの先端が到達したタイミング、シートの後端が通過したタイミング、或いは２枚以上のシートが重なっているか否かを検出してその後のシートの搬送制御を正しくコントロールする為種々のものが知られている。

本発明はこの種の搬送過程のシートを検出するセンサーとして例えば特許文献１に開示されているような超音波センサーを採用した場合に関する。従来超音波センサーとしては送波（信）側に圧電セラミックスなどの圧電振動板を設け、この圧電振動板に所定周期のパルス電圧を印加して振動を生起し超音波を発信し、シートを介して対向する位置に同様の圧電振動板を設け、この圧電振動板で受信した振動を電気的に変換して受波（信）側を構成している。従って送波側の圧電振動板（送波素子）に印加した電気エネルギーと受波側の圧電振動板（受波素子）に生起した電気エネルギーとを比較してシートが存在するか否か、或いはシートが所定の厚さ以上で複数枚が重なっていないか複数枚が重なった状態であるか否かを判別することとなる。

このような超音波センサーでシートの重なり状態を検出するには送波素子と受波素子との間でシートによって減衰する超音波エネルギー（受波素子からは電気エネルギーとして出力される）を微細に検出して正確に判断しなければならない。そこで従来、送波素子から発した超音波がシート面で反射して送波素子に戻り互いに干渉するのを避ける為に例えば特許文献２には走行するシート面に対し所定角度傾斜させて送波素子と受波素子とを対向させることが提案されている。

また特許文献３には距離を隔てた前後一端のローラ間に送波素子と受波素子とを対向配置してシートの姿勢変化が少ない状態で検出することが提案されている。つまりシートが前後のローラでニップされて一定の直線姿勢で移動する間に重送検出することによってシートの先端或いは後端が湾曲或いは上下に振動した状態で検出した場合の誤検出を防止している。このように所定速度で移動するシートに対し超音波、或いは光量などの透過量を測定しシートが一枚のときと複数重なったときの差を判別する為にはシートの姿勢変化を少なくすることとシートの所定長さ（領域）を測定して平滑化する必要がある。

特開平１０−２５７５９５号公報（図１） 米国特許６２１２１３０号公報 実公平６−４９５６７号公報

このように超音波がシートを過ぎる際の超音波エネルギーの減衰量でシートの有無或いは２枚以上の重なりを検出するには送波素子及び受波素子間の超音波の波動を常に一定にコントロールする必要がある。この場合に送波素子及び受波素子の表面に紙粉などの塵埃が付着するとこの塵埃によって超音波エネルギーが減衰して誤検出を招く恐れがある。特に紙質、紙厚の異なる複数のシートを検出する場合には塵埃の付着による小さな変化であっても検出結果に大きな影響を及ぼす。

そこで本発明はスタッカーから繰り出したシートを超音波センサーで検出する際、紙粉などの塵埃の影響を受けず、装置の使用環境或いは使用途上で検出精度が劣化することの少ないシート供給装置を簡単な構想で安価に提供することをその課題としている。

本発明は上記課題を解決する為スタッカー上に積載したシートを分離手段で順次分離して読取り、印刷など所定の処理位置に給送する搬送ガイドに以下の構成の超音波センサーを配置したものである。まず上記超音波センサーを所定周波数の超音波を発信する送波素子と、この送波素子からの超音波を受信する受波素子とで構成する。そして上記分離手段から処理位置にシートを案内する搬送ガイドに対し重力の作用方向下側に送波素子を配置し、上側に受波素子を配置する。また上記送波素子はその送波表面を付着物が落下するよう傾斜して配置する。かかる構成によって、搬送ガイドを移動するシートから発生する紙粉などの塵埃は送波素子上に落下し、この送波素子は傾斜した送波面で付着物を更に落下させることとなる。尚、上記超音波センサーを構成する送波素子及び受波素子は圧電振動体をケーシング内に内蔵し、このケーシングの一部表面が送波表面及び受波表面を形成するように構成する。また送波素子には高周波発振回路を連結し、受波素子には超音波受振回路を連結する。

更に上記送波素子と受波素子は搬送ガイドのシート搬送方向と直交する垂線に対し所定角度傾斜して配置し、その角度は３０度乃至４５度が好適である。このように傾斜配置すると送波素子から発した超音波がシートで反射し再び送波素子に戻って干渉によって定在波などの波動が生ずることが少ない。同時に搬送ガイドが水平若しくはこれに近い状態のときには、送波素子の送波表面は重力の作用方向から３０度乃至４５度（シート搬送方向が水平方向の場合）傾斜し、送波表面に付着した塵埃を落下除去させることとなる。この送波表面の傾斜は超音波振動によって表面に付着した塵埃が落下するよう超音波周波数および振幅から実験して設定することがより好ましい。

また、上記構成の送波素子は、装置のイニシャライズ動作若しくはジョブ終了後に高周波発信回路に電源を供給して振動させるようにする。これによって送波表面に付着した塵埃は適時これが強制的に落下されクリーニングされる。この場合の超音波の振幅は検出時より大きくするとその効果も大きい。

本発明を画像読取装置に採用した場合はシートの分離手段と、シート上の画像を読み取る処理プラテンとの間に上記構成の超音波センサーを配置すれば良いが、好ましくは分離手段と、この分離手段からのシートを一時的に待機させるレジスト手段との間に前記送波素子と受波素子とを対向配置する。このように構成することによって処理プラテンにシートを供給するレジスト手段にシートが到達する前段階でシートの重なりなどの状態を検出することとなる。

本発明はシートを載置するスタッカーから処理位置にシートを案内する搬送ガイドに超音波センサーの送波素子と受波素子を対向配置するに際し、送波素子を重力の作用方向下側に、受波素子を上側に配置したものであるから搬送ガイドを移動するシートによって発生する紙粉などの塵埃は波動の大きい送波素子の送波表面に落下するから受波表面に紙粉が付着した場合に比べ検出精度に与える影響が少ない。また送波素子の送波表面を付着物が落下するよう傾斜させることによって送波表面の塵埃を除去することが出来、更に検出精度を高めることが出来る。

このように本発明はシートの搬送途上で発生する紙粉などの塵埃によってシートの有無或いは重なりなどの検出に影響を及ぼすことが少なく常に安定したシートの検出が可能であり、特にシートの２枚以上の重なりを検出する際に著しい効果を奏する。

以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。

本発明はスキャナーなどの画像読取装置、プリンター、複写機などの画像形成装置に原稿シート或いは印刷用シートを供給する際にスタッカーからシートが１枚ずつ正常に分離されて処理部（処理プラテン）に供給されたか、２枚以上が重なった異常（ダブルフィード）な状態で供給されたかを超音波センサーで検出し処理プラテンで誤った処理を施すのを防止するものである。図１は後述する画像読取装置の搬送ガイドに超音波センサーを取付けた場合の要部説明図であり、図２は超音波センサーの一例を示す概略構成図、図３はその制御回路図、図４は一般的なシート供給装置におけるシート搬送の動作モードを説明するフローチャートである。

図１に示す装置は、シートを積載するスタッカー１と、このスタッカー１上のシートを分離して給送する分離手段４と、この分離手段４からのシートを処理プラテン２に案内する搬送ガイド３と、この搬送ガイド３に配置した超音波センサー６を備えている。

上記分離手段４はスタッカー１上のシートを順次繰出す分離ローラ４ａと、このローラに圧接した摩擦パッド４ｂで構成してある。このような分離手段は種々のものが知られ分離ローラ４ａの代わりにベルト、摩擦パッド４ｂの代わりに逆転ローラ或いはベルトなどが採用可能である。上記搬送ガイド３は通常のシートを案内する板状材で構成し処理プラテン２にシートを導く搬送パスを形成する。処理プラテン２は透明のガラス板で構成され移動するシートをバックアップして画像の読取り或いは印字を実行する。図示のものはこのプラテン２に画像読取手段８が設けてあり、光源８ａから原稿シートを反射した光を光電変換素子８ｂで電気的に読取るようになっている。

図示７及び９は搬送ガイド３を移動するシートの有無を検出するシート検出センサーであり、ホトダイオードなどの発光素子７ａ、９ａの光を受光素子７ｂ、９ｂで受信し、シートの先端の到達或いは後端の通過を検出する。このシート検出センサー７はシート先端をレジストローラ５に突き当ててループ状に湾曲させて先端揃えするレジスト修正をコントロールし、シート検出センサー９は図示しない排紙スタッカーの直前に配置され、シート後端の通過を検知することによって処理の完了（ｊｏｂ終了）を検出する。

次に図２に従って超音波センサー６の構成を説明する。通常の超音波センサーは送波素子６ａと受波素子６ｂとは同一構造の素子で構成され、金属などの外筺ケース１０に圧電セラミック板などの圧電振動体１１が弾性樹脂１２内に埋設してある。圧電振動体１１の表裏面には電極が蒸着で形成してあり、リード線１３から高周波電源を供給する。又、図示の圧電振動体１１は外筺ケース１０に密着していて両者が一体となった固有振動数のもとに特定の周波数で振動することとなり、ケースの一部を成す送波表面１０ａから超音波が外部に送られる。リード線１３の一方はこの外筺ケース１０に接地してある。

従って送波素子６ａ側のリード線１３から高周波電源を供給すると圧電振動体１１とこれに接した外筺ケース１０が所定周波数で振動して送波表面１０ａから超音波を発する。一方受波素子６ｂは外筺ケース１０の受波表面１０ｂと、これと一体の圧電振動体１１が受信した超音波によって共振し、圧電振動体１１に生起した電気が電極からリード線１３を介して外部に出力される。

かかる構造の超音波センサーが超音波センサー６として搬送ガイド３に配置され、図３に示すような発振回路１４および受振回路１５に接続される。発振回路１４は高周波発振回路１４ａと電力増幅回路１４ｂで構成し、受振回路１５はトランジスターなどで構成される増幅回路１３ａと平滑回路１３ｂで構成する。そして高周波発振回路１４ａで例えば３０KHz〜４０KHzの高周波電圧を発生し、この信号をインバータで増幅してリード線１３から圧電振動体１１の表裏に形成した電極に印加することによって圧電振動体１１を励振する。

この超音波はシートを介して受波素子側の圧電振動体１１を励振し、電気的信号として出力される。受波素子６ｂからの入力信号はトランジスターで増幅され、平滑回路１５ｂで整流された後、コンデンサーなどの積分回路で平滑化され、予め定めた基準値と比較することによってシートの重なり状態を判別することとなる。

そこで高周波発振回路１４ａに電源を供給すると特定周波数の超音波振動が送波素子６ａの圧電振動体１１に励起される。この振動体１１は図２（ａ）に示すように一定振幅（出力レベルＬＶ１）の高周波で超音波を発する。この送波素子６ａに対向した受波素子６ｂにはシートを過って超音波が受信され、受波素子６ｂ側の圧電振動体１１は共振し、その振動で生起した電力が出力される。このときシートを通過する際の超音波の減衰が図２（ｂ）のように一枚のとき（出力レベルＬＶ２）と同図（ｃ）の２枚のとき（出力レベルＬＶ３）で異なった出力となる。

この同図（ｂ）、（ｃ）の波形で出力された電気的エネルギーを増幅回路１５ａと平滑回路１５ｂで処理する。つまり受波素子６ｂから出力された振動波形の電気エネルギーは増幅された後、整流され積分回路からなる平滑回路１５ｂで図６（ａ）、（ｂ）に示すような出力レベルに変換される。同図（ａ）はシートが一枚で搬送されたときの出力レベルＬＶ２を示し、Ａ部はシート先端がレジストローラ５ａ、５ｂに到達する前の状態で検出値が乱れ、Ｂ部はシートが分離ローラ４ａとレジストローラ５ａ、５ｂにニップされた状態で検出値は安定し、Ｃ部はシート後端が分離ローラ４ａから離脱（ローラ位置を通過）した状態で検出値が乱れている。図６（ｂ）はシートが２枚重なって搬送されたときの出力レベルＬＶ３を示し、Ａ部、Ｂ部、Ｃ部はそれぞれ上述の状態を示す。

そこで基準値を図示点線で示すレベルＬＶ０に設定すると安定したＢ部ではＬＶ１＞ＬＶ２＞ＬＶ０＞ＬＶ３の関係が成立し、シートが一枚である（ａ）と２枚である（ｂ）とで判別することが可能となる。従って平滑回路１５ｂからの出力信号をコンパレータなどの比較回路（手段）１５ｃで基準値（ＬＶ０）と比較する。尚この基準値は次のように決定する。まずシートの紙厚、紙質、搬送速度などの条件を装置の使用環境に基づいて決定し、この条件のもとで実験によってシートが１枚の時と２枚の時の受波センサーの出力レベルの境界値を求め、この値を基準値に設定する。

尚、基準値はシートが１枚のときと２枚以上の場合について説明したが、この基準値をシートが無い状態とシートが有る状態の境界値に設定すればシートの先端或いは後端を検出することが出来、また基準値をシートが１枚のとき、２枚のとき及びそれ以上のときというように複数設定して各々比較すればシートが何枚重なっているかまで検出することができる。

前記高周波発振回路１４ａから送波素子６ａには高周波電圧を瞬間的に投入してバースト波を生起させるか連続的に電源投入して定常波を生起させるかいずれかを採用する。この場合シートの重なり状態で受波素子６ｂからの出力が不安定（環境条件で変化し易い）である為、バースト波の場合も複数回断続的に繰返して検出することが好ましい。

次に前記構造の超音波センサーの配置について説明する。前記シートの搬送ガイド３に対し送波素子６ａと受波素子６ｂは次のように配置する。

（１）送波素子６ａと受波素子６ｂとは搬送ガイド３を走行するシートに対して所定角度傾斜して対向するように配置する。図１に示すように搬送ガイド３と直交する垂線Ｎ−Ｎに対し角度αで傾斜させ、図示のものは角度αを３０度乃至４５度に設定してある。これは送波素子６ａから発振した超音波がシート表面で反射して送波素子６ａの表面（送波面）に戻って発振波と反射波が避ける為であり、同様の干渉がシート表面と受波素子６ｂの受波表面１０ａとの間で起こるのを避ける。従ってシートと送（受）波表面との距離及び送（受）波表面の面積によって角度αを設定すれば良い。

（２）搬送ガイド３に対し重力の方向に下側に送波素子を上側に受波素子を配置する。これは先に説明したように送波素子６ａの送波表面に生ずる振動の強さ（ＬＶ１）は受波素子６ｂより大きい。これと同時にシートが１枚のときと２枚重なったときの受波表面に生ずる共振のレベル（振動の強さ）差を判別する為には特に受波表面に作用する外的影響を少なくする必要がある。そこで重力の作用する下側に送波素子６ａを、上側に受波素子６ｂを配置することによってシートの搬送ガイドから落下する紙粉その他の塵埃が検出精度に与える影響を少なくする。

（３）更に下方に配置した送波素子６ａの送波表面１０ａを水平方向に対し所定角度（β）傾斜するように配置する。この角度βは表面から塵埃が自然落下するか或いは超音波振動と協働して落下するような角度を選定する。図示のものはこの角度βを３０度に設定してあり、またこの角度は９０度に近い程良いことは勿論である。

（４）送波素子６ａに供給する電源の振幅を大小選択的に設定できるようにコントロールする。そして通常の検出時の振幅に対し装置起動時或いはジョブ終了時など非検出時に大きい振幅の高周波電源を供給する。これは送波表面に付着した塵埃を定格の振幅より大きい振幅を励起させることによって前述の表面の傾斜と相俟って表面に付着した塵埃を落下させる為である。振幅の大小の調整は発振回路１４ａからの電力を増幅回路１４ｂで増幅する際のゲイン（増幅率）をコントロールすることによって行なう。また塵埃を除去する為に非検出時に励起する超音波はバースト波で送波表面１０ａを励振することが効果的である。

上記増幅回路１４ｂの増幅率の変更について説明すると、制御ＣＰＵ１８からは８ビットの電圧信号が発せられ、このデジタル信号をＤ／Ａコンバータ２０でアナログ信号に変換する（図３参照）。図示のものはＤ／Ａコンバータ２０から０volt〜５voltの直流電流が出力され、この電圧を非反転増幅回路２０ｂで０volt〜１２voltの直流電圧に増幅されるように予め増幅率が設定してある。尚、この１２volt電圧は使用する超音波素子（送波素子）の最大定格電圧である。そこで発振回路１４ａからは１２volt電圧、周波数２２０KHzの矩形電圧が差動増幅回路である増幅回路１４ｂで増幅された矩形波電圧が送波素子６ａに供給される。従って制御ＣＰＵ１８からＤ／Ａコンバータ２０に供給するデジタル信号（矩形波）の増減によって増幅回路１４ｂの電圧を変更することが可能となる。

図５に図１の装置の制御のタイミングチャートを示し、以下図４のフローチャートと併せて説明する。図４において装置の電源が投入されると制御ＣＰＵ１８はスタッカー１上にシートがセットされているか否かをエンプティセンサー１１７で検知する。エンプティセンサー１１７がシートを検知した信号で駆動モータＭを正回転方向に起動（Ｓ０１）する。

この駆動モータＭの回転で分離ローラ４ａは時計方向に回転し、レジストローラ５ａは停止状態に置かれる。分離ローラ４ａの回転でスタッカー１上のシートは図１左側に繰出され超音波センサー６とシート検出センサー７を経てレジストローラ５ａに至る。

次いでシート検出センサー７がシートの先端を検出するとタイマーＴ１を起動する（Ｓ０２）。このタイマーＴ１はシートの先端がレジストローラ５ａに到達して湾曲した所定のループを描くまで分離ローラ４ａを回転した後停止信号を発し、駆動モータＭを停止する（図４ＳＴ０２参照）。

そこで画像読取装置などの本体処理装置から給紙指示信号Ｓ０３が発せられると駆動モータＭを逆転するのと同時にタイマーＴ２を起動する。同時にこの給紙指示信号Ｓ０３で制御ＣＰＵ１８は超音波センサーの発振回路１４に電源を投入する。この駆動モータＭの逆回転でレジストローラ５ａは時計方向に回転してシートは処理プラテン２側に送り出され、この時分離ローラ４ａは静止状態に置かれる。タイマーＴ２がシート先端のループを解消してシートが直線状に分離ローラ４ａとレジストローラ５ａで支持された時間の後、重送検出の開始信号（Ｓ０４）を発する（図４ＳＴ０３参照）。尚上記タイマーＴ１及びＴ２は制御ＣＰＵ１８の基準クロックをカウンターでカウントする遅延回路でそれぞれ構成する。

また本体装置から給紙の指示信号（Ｓ０３）を受けると制御ＣＰＵ１８は発振回路１４の増幅回路１４ｂの増幅率を設定する。この増幅率の設定は制御ＣＰＵ１８からＤ／Ａ変換器２０を介して増幅回路１４ｂに次のように伝達される。制御ＣＰＵ１８からは矩形波電圧が連続的に非反転増幅回路２０ｂに供給され、増幅回路１４ｂを介して送波素子６ａには連続波として所定周波数の振動が生起される。図示のものは１２voltを超えない範囲で適切な値（増幅率）が制御ＣＰＵ１８から電気的に供給されるようになっている。

図４において給紙の指示信号Ｓ０３を受けて駆動モータＭの再起動と同時にタイマーＴ２を起動しシートを処理プラテン２に向けて繰り出す。このタイマーＴ２はシート先端にレジスト修正の為ループを形成した長さ分レジストローラ５がシートを送る見込み時間に設定し、タイマーＴ２のタイムアップで重送検出を開始する。この時送波素子６ａには既に電源が投入され安定した状態で超音波が発せられ、対向する受波素子６ｂにはシートを過った超音波が受信され、シートの状態に応じた出力が増幅回路１５ａと平滑回路１５ｂを経て予め定めた基準値と比較回路１５ｃで比較される（図４ＳＴ０５参照）。

この比較結果はレジスターに貯えられ制御ＣＰＵ１８の判別回路に転送されるようになっている。そこでタイマーＴ２のタイムアップで重送検出の開始信号Ｓ０４を受けて制御ＣＰＵ１８はレジスターのデータをクリアーする。するとシートはレジストローラ５による移送に伴って比較回路１５ｃで比較したデータをレジスターに順次送り制御ＣＰＵ１８はこの比較データを呼び出してシートが重送状態であるか否かを監視する。

制御ＣＰＵの判別回路で重送と判断した時は重送処理を実行する（ＳＴ０６）。この重送処理は画像読取装置或いは画像形成装置などの本体装置にトラブル信号を発し本体装置の動作を停止させる。同時にコントロールパネルに「重送」である旨の表示を行い使用者に警告する。この他重送処理としては重送したシートのページ順などの情報を記憶したうえでそのまま次のシート処理動作を実行し、全ての処理が終了した段階で記憶した情報を表示して使用者が表示された情報に基づいて再度処理を実行して修正することも可能である。

判別回路で重送ではないと判断したときはシートは処理プラテン２において処理を施され予定の処理動作が実行される（ＳＴ０７）。処理プラテン２で処理が施されたシートは排紙スタッカーに搬出されるが、この排紙スタッカーの直前に設けられたシート検出センサー９がシートの後端を検出する（ＳＴ０８）。このシート検出センサー９の検出信号を受けて制御ＣＰＵ１８はスタッカー１のエンプティセンサー１１７がシート有りの状態であればステップＳＴ０１に戻り次のシートを同様に処理する。エンプティセンサー１１７がシート無しの状態であればジョブ終了として以下のようにクリーニング動作を実行する。

ジョブ終了の信号を受けて制御ＣＰＵ１８は発振回路１４の増幅回路１４ｂにゲインの設定コマンドを発する。このゲインの設定は、制御ＣＰＵ１８から間欠的に矩形波電圧が供給され、増幅回路１４ｂを介して送波素子６ａにはバースト波として所定周波数の振動が生起される。このバースト波の振幅は先の重送検出のときの連続波の振幅より大きく設定してあり、図示のものは連続波の時の供給電圧は１２volt以下であるのに対しバースト波の時の供給電圧は５０volt弱である。このゲイン設定の後、高周波発振回路１４ａには電源が供給され所定のタイマーＴ３の時間終了で電源はＯＦＦされ装置動作が終了する。

尚、本発明にあってクリーニング動作をジョブ終了の信号で実行する場合を説明したが、このクリーニング動作は装置電源投入時のイニシャライズ動作（図４に鎖線で示す）として実行しても良く、この場合は装置電源の投入に基づいて発せられるイニシャライズ開始信号で上述の動作を実行すれば良い。またクリーニング動作は装置のメンテナンス処理で実行するようにしても良く、この場合は装置のオペレーションパネルにクリーニング実行釦を設け、この釦操作で上記動作を実行する。

次に本発明を画像読取装置に実施した場合について説明する。図７は画像読取装置Ａ及びこれをユニットとして備えた画像形成装置Ｂの概略構成を示し、図８は画像形成装置Ｂのシート供給部の詳細を示す。後述する画像読取装置Ａを備えた画像形成装置Ｂはケーシング１００内に印刷ドラム１０２とこの印刷ドラム１０２に用紙を供給する給紙カセット１０１と、上記印刷ドラム１０２にトナーインクで現像形成する現像器１０８と、定着器１０４が内蔵されている。１０３は印刷ドラム１０２に潜像を形成するレーザなどの印字ヘッドであり、給紙カセット１０１からの用紙は搬送ローラ１０５で印刷ドラム１０２に送られ印字ヘッド１０３で形成した画像が転写され定着器１０４で定着される。そしてこの画像形成された用紙は排紙ローラ１０７から排紙スタッカー１２１に収納される。

かかる画像形成装置Ｂはプリンターとして広く知られ、給紙部と印字部と排紙収納部で構成され各機能部分は上述の構造に限らず種々のもの、例えばインクジェット印刷、シルクスクリーン印刷などが採用可能である。

上記印字ヘッド１０３には画像データを蓄積するハードディスクなどの記憶装置１２２と蓄積した画像データを順次印字ヘッドに転送するデータ管理制御回路１０９が電気的に連結してある。画像形成装置Ｂの上方には画像読取装置Ａがユニットとして取付けてある。画像読取装置Ａはケーシング１１０にプラテン１１２が取付けてあり、このプラテンを介して原稿シートを読取る光学機構１１４と光電変換素子１１３が配置してある。光電変換素子１１３としてはＣＣＤなどが広く知られている。

上記プラテン１１２には図２に示すシート供給装置Ｃが据付けてある。このシート供給装置Ｃはプラテン１１２の上方に給紙スタッカー１１５と排紙スタッカー１１６とが上下に並設してあり、給紙スタッカー１１５からのシートをＵ字状の搬送経路１３４で前記プラテン１１２を経て排紙スタッカー１１６に案内する。前記給紙スタッカー１１５には載置したシートの有無を検出するエンプティセンサー１１７とサイズセンサー１３２が配置され、図示１３３はシートの側縁を規制するサイドガイドである。

上記給紙スタッカー１１５の上流側には分離ローラ１１９とこれに圧接した固定ローラ１２０が配置され、分離ローラ１１９の回転軸１１９ａに取付けたブラケット１１９ｂにキックローラ１１８が取付けてある。そして回転軸１１９ａを時計方向に回転するとキックローラ１１８は給紙スタッカー１１５上に降下し、回転軸１１９ａを反時計方向に回転すると図示の状態に上昇する（その詳細は後述する）。分離ローラ１１９の下流側にはシートの重なり状態を検出する超音波センサー１２３とシートの先端及び後端を検出するシート端検出手段１２４が搬送経路１３４内に配置してある。また搬送経路１３４にはレジストローラ１２５ａ、１２５ｂと給送ローラ１２７ａ、１２７ｂと搬出ローラ１２９と排紙ローラ１３０が順次この順に設けてあり、給紙スタッカー１１５からシートを排紙スタッカー１１６に搬送する。

図示１２６はシート先端を検出するリードセンサーであり、図示１２８はプラテン１１２位置でシートをバックアップするガイドである。また図示１３１はプラテン１１２からのシートを経路切欠ゲート１３１ａでレジストローラ１２５ａ、１２５ｂに再送する循環経路である。

次に図９（ａ）、（ｂ）は前記分離ローラ１１９とレジストローラ１２５の駆動機構を示し、正逆転可能な給紙駆動モータ１４０でキックローラ１１８、分離ローラ１１９、レジストローラ１２５を駆動し、搬送駆動モータ１４１で給送ローラ１２７、搬出ローラ１２９、排紙ローラ１３０を駆動する。給紙駆動モータ１４０は正転でキックローラ１１８と分離ローラ１１９を回転駆動し、逆転でレジストローラ１２５を回転駆動する。同時にこの給紙駆動モータ１４０はキックローラ１１８を昇降制御する。給紙駆動モータ１４０はベルトＢ１、Ｂ２を介してワンウェイクラッチ１４２で一方向の回転のみをレジストローラ１２５に伝達する。同時にこの給紙駆動モータ１４０はワンウェイクラッチ１４３で分離ローラ１１９の回転軸に連結されワンウェイクラッチ１４２と１４３とは相対的に駆動伝達するように設定されている。

分離ローラ１１９の回転軸にはバネクラッチ１４４を介してブラケット１１９ｂが軸承してあり、このブラケット１１９ｂに取付けたキックローラ１１８には伝動ベルトＢ３で駆動が伝達されている。給紙駆動モータ１４０を正転すると分離ローラ１１９、キックローラ１１８を回転駆動するのと同時にバネクラッチ１４４はバネが弛んでブラケット１１９ｂはフリーとなり図８の上昇した退避位置から下降してキックローラ１１８がスタッカー上のシートと接する。給紙駆動モータ１４０を逆転するとレジストローラ１２５に駆動が伝達されるのと同時にバネクラッチ１４４は緊縮した状態となりブラケット１１９ｂを上昇させ、図８の退避位置に戻す。

搬送部駆動モータ１４１は図９（ｂ）に示すように、給送ローラ１２７、搬出ローラ１２９、排紙ローラ１３０にベルトＢ５、Ｂ６、Ｂ７を介して連結され、給送ローラ１２７、搬出ローラ１２９とはワンウェイクラッチでモータの正逆転で常に一方向に回転し、排紙ローラ１３０はモータの正逆転でこのローラも正逆転するようになっている。

前記搬送経路１３４にはシート先端の到達を検出するセンサーが配置してあり、その働きと共に説明する。給紙スタッカー１１５上にはセットされたシートの規定サイズを検出するサイズセンサー１３２が複数配置されシートのサイズを検出して後続のシート搬送を制御する。前記給紙スタッカー１１５の先端部にはスタッカー上のシートの有無を検出するエンプティセンサー１１７が設けてあり、最終シートの給送を検出して画像読取装置Ａなどの処理装置に信号を送る。前記分離ローラ１１９の下流側には前述の超音波センサー１２３とシート端検出センサー１２４が設けてある。

前記給送ローラ１２７の手前にはリードセンサー１２６が設けてありシートの先端の到達を画像読取装置に伝え画像の読取り、印字などの開始行を割り出す。これと同時にレジストローラ１２５の給送指示信号から所定時間経過してもシートを検出しないときはジャムとして駆動モータを停止し、同時に警告信号を発する。前記搬出ローラ１２９の下流側には排紙センサー１４５が配置してあり、シートの先端及び後端を検出してジャムを判別する。

次に上述の装置の動作を説明する。図１０に動作のフローチャートを示し、装置電源を投入して給紙スタッカー１１５上にシートをセット（載置）する。このシートのセットでエンプティセンサー１１７が紙有状態を検出し、給紙駆動モータ１４０を起動する（ＳＴ１００）。

給紙駆動モータ１４０の回転でキックローラ１１８と分離ローラ１１９がシートを分離して繰出し分離ローラ１１９とレジストローラ１２５との間の搬送ガイド１２８に給送し、シート端検出手段１２４（以下センサー１２４と称す）がシート先端を検出する（ＳＴ１０１）。このシート先端の検出信号からタイマーＴ１（図５参照）を作動し所定時間後にモータ１４０を停止する（ＳＴ１０２）。

かかる動作は図１１（ａ）でシート先端をセンサー１２４が検出しタイマーＴ１を作動する。次に同図（ｂ）の状態にシート先端はレジストローラ１２５に突き当たってループ状に湾曲し、この状態でタイマーＴ１の設定時間が終了しモータ１４０を停止する。

次に画像読取装置Ａの制御部から給紙の指示信号が発せられると、モータ１４０を逆回転方向に再起動させる（ＳＴ１０３）。また給紙の指示信号でタイマーＴ２を作動し、このタイマーＴ２（図５参照）はレジストループを解消しシートが分離ローラ１１９とレジストローラ１２５との間で直線状に支持され搬送される。この状態を図１１（ｃ）に示す（ＳＴ１０４）。

次いで図１１（ｄ）の状態にシート後端が分離ローラ１１９から離脱するまでの間に超音波センサー１２３によってシートの重送が検出されるがその詳細は後述する（ＳＴ１０５）。このように送られるシートの後端はセンサー１２４で検出される（ＳＴ１０６）。このシート後端の検出と相前後してシートの先端はリードセンサー１２６で検出され、給送ローラ１２７でプラテン１１２に向かって給送される。

リードセンサー１２６で先端検知されたシートはプラテン１１２に到達すると光学機構１１４と光電変換素子１１３で電気信号として読取り処理が実行される（ＳＴ１０７）。シートは読取処理の後、搬出ローラ１２９、排紙ローラ１３０で排紙スタッカー１１６に排出される。このシートの排出は排紙センサー１４５で検知される（ＳＴ１０８）。次いで図４に示すクリーニング動作ＳＴ０９が実行される。

本発明を実施したシート供給装置の概略機構の説明図。 図１の装置における重送検知手段の一例を示す超音波センサーの構造説明図。 図１の装置の制御回路を示すブロック図。 図１の装置の制御を説明するフローチャート。 図１の装置の制御を説明するタイミングチャート。 図２の超音波センサーの出力信号の波形説明図。 本発明を実施した画像読取装置及びこれをユニットとして備えた画像形成装置の全体説明図。 図７の装置における原稿シートの供給部の詳細説明図。 図７の装置の駆動機構を示す説明図。 図７の装置の制御を説明するフローチャート。 図７の装置におけるシート供給の動作状態説明図。

符号の説明

１ スタッカー
２ 処理プラテン
３ 搬送ガイド
４ 分離手段
４ａ 分離ローラ
４ｂ 摩擦パッド
５ａ、５ｂ レジストローラ
６ 超音波センサー
６ａ 送波素子
６ｂ 受波素子
７、９ シート検出センサー
１４ 発振回路
１４ａ 高周波発振回路
１４ｂ 増幅回路
１５ 受振回路
１５ａ 増幅回路
１５ｂ 平滑回路
Ｍ 駆動モータ
Ａ 画像読取装置
Ｂ 画像形成装置
Ｃ シート供給装置
１０１ 給紙カセット
１０２ 印刷ドラム
１０３ 印字ヘッド
１０４ 定着器
１０５ 搬送ローラ
１０７ 排紙ローラ
１１２ プラテン
１１３ 光電変換素子
１１４ 光学機構
１１５ 給紙スタッカー
１１６ 排紙スタッカー
１１７ エンプティセンサー
１１８ キックローラ
１１９ 分離ローラ
１２１ 排紙スタッカー
１２３ 超音波センサー
１２４ シート端検出手段
１２５ａ、１２５ｂ レジストローラ対
１３４ 搬送経路

Claims (10)

1. シートを載置するスタッカーと、
   このスタッカー上に積載されたシートを順次分離給送する分離手段と、
   この分離手段からのシートを所定の処理位置に案内するシート搬送ガイドと、
   上記分離手段と上記処理位置との間に配置されシートの状態を検出する超音波センサーと、を備え、
   上記超音波センサーを互いに対向配置された所定周波数の超音波を発信する送波素子と該送波素子からの超音波を受信する受波素子とで構成し、
   上記シート搬送ガイドに対し重力の作用方向下側に上記送波素子を、上側に上記受波素子をそれぞれ配置すると共に、上記送波素子の送波表面を水平方向に対し所定角度傾斜させたことを特徴とするシート供給装置。
2. 前記送波素子と前記受波素子とを前記シート搬送ガイドのシート搬送方向と直交する垂線に対し所定角度傾斜して対向配置した請求項１記載のシート供給装置。
3. 前記送波素子と前記受波素子とを前記シート搬送ガイドのシート搬送方向と直交する垂線に対し３０度乃至４５度傾斜して対向配置した請求項１記載のシート供給装置。
4. 前記送波素子及び受波素子にはそれぞれ圧電振動体が内臓され、該送波素子には超音波発振回路が上記受波素子には超音波受信回路が備えられていることを特徴とする請求項１乃至３記載のシート供給装置。
5. シート上の画像を読取る光電変換手段を有する処理プラテンと、
   この処理プラテンにシートを供給する給紙スタッカーと、
   上記プラテンからのシートを収納する排紙スタッカーと、
   上記給紙スタッカーから上記プラテンにシートを案内する搬送ガイドと、
   上記給紙スタッカー上のシートを順次分離給送する分離手段と、
   この分離手段からのシートを一時的に待機させるレジスト手段と、
   上記分離手段と上記処理プラテンとの間に配置されシートの有無及び／又はシートの重なりを検出する超音波センサーと、を備え、
   上記超音波センサーを所定周波数の超音波を発信する送波素子と該送波素子からの超音波を受信する受波素子とで構成し、上記シート搬送ガイドに対し重力の作用方向下側に上記送波素子を、上側に上記受波素子をそれぞれ対向配置すると共に、上記送波素子の送波表面を水平方向に対し所定角度傾斜させたことを特徴とする画像読取装置。
6. 前記送波素子は圧電振動体とこの圧電振動体を励振する特定周波数の発振回路を備え、
   この発振回路は上記圧電振動体に大小異なる２つ以上の振幅を選択的に生起せしめるよう構成されていることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。
7. 前記送波素子と受波素子は互いに対向して前記分離手段と前記レジスト手段の間に配置され、
   前記送波素子は圧電振動体とこの圧電振動体を励振する特定周波数の発振回路を備え、
   該発振回路は前記送波素子位置にシートが到達する前若しくは通過した後前記圧電振動体に所定の超音波振動を励起させることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。
8. 前記送波素子は圧電振動体とこの圧電振動体を励振する特定周波数の発振回路を備え、この発振回路は装置のイニシャライズ動作時に前記振動体に所定の超音波振動を励起させることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。
9. 前記送波素子は圧電振動体とこの圧電振動体を励振する特定周波数の発振回路を備え、この発振回路は前記処理プラテンで処理を実行したジョブ終了信号で前記振動体に所定の超音波振動を励起させることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。
10. 前記送波素子は圧電振動体とこの圧電振動体を励振する特定周波数の発振回路を備え、
    この発振回路は上記圧電振動体に対し、上記圧電振動体に連続波を生起するよう連続的な所定周波数電圧の供給と、上記圧電振動体にバースト波を生起するよう間欠的な所定周波数電圧の供給とを選択的に切換えられるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の画像読取装置。

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