JP5739368B2 - 媒体供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、媒体供給装置に関する。
従来、積層された複数の媒体から搬送対象の媒体を一枚ずつ搬送する構成の媒体供給装置が知られている。媒体供給装置は、媒体を搬送方向に搬送する給送ローラと、搬送方向と反対方向に回転負荷を発生させるブレーキローラとの間に媒体を導入させることで、搬送対象の一枚の媒体を他の媒体から分離して順次搬送させることができる。
このような媒体供給装置では、摩擦特性や強度が異なる多種多様な媒体を用いた場合でも、給紙不良や重送などを回避できることが望ましい。例えば、特許文献1には、電磁ブレーキを制御してブレーキローラの回転負荷を適宜変更する技術が開示されている。これにより、多種多様な媒体に対しても、適切な回転負荷を設定して重送などの不具合を回避することができる。
特許第3660547号公報
ところで、業務効率化やコストパフォーマンス向上のため、媒体供給装置の媒体搬送速度の高速化が求められている。媒体供給装置の媒体搬送速度を高速化したときに、搬送対象の媒体を他の媒体から分離する性能を十分に確保するためには、給紙不良や重送などが発生した際にブレーキローラにできるだけ迅速に回転負荷を発生させる必要がある。
しかしながら、上記の特許文献1などに記載の従来技術では、回転負荷を変更可能な要素として、電磁ブレーキなど慣性が大きい要素が適用されるのが一般的である。このため、媒体搬送速度を高速化した場合には、回転負荷を変更する構成要素の慣性の影響によって、ブレーキローラが回転負荷を発生する際の応答性が悪化し、搬送対象の媒体を他の媒体から確実に分離できなくなる虞がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブレーキローラの回転負荷を変更することができ、かつ、媒体搬送速度を高速化しても搬送対象の媒体を他の媒体から分離する性能を十分に確保できる媒体供給装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る媒体供給装置は、媒体を搬送方向に搬送する給送ローラと、前記給送ローラと接圧して配置されるブレーキローラと、前記ブレーキローラに連結され、前記ブレーキローラに前記搬送方向とは反対方向の回転負荷を発生させる回転負荷発生手段と、を備え、前記回転負荷発生手段は、前記ブレーキローラに直接連結され、所定の第一トルクの負荷を発生する第一負荷発生手段と、前記ブレーキローラへの前記回転負荷の動力伝達経路上において、前記第一負荷発生手段と直列に配置され、前記第一トルクより小さい第二トルクの負荷を発生する第二負荷発生手段と、前記動力伝達経路上で前記第二負荷発生手段より前記第一負荷発生手段側に接続され、前記第二負荷発生手段を迂回する迂回経路の前記動力伝達経路との断接を切り替える切替手段と、を有し、前記切替手段の切替によって、前記ブレーキローラの前記回転負荷を前記第一トルクまたは前記第二トルクに変更可能であることを特徴とする。
また、上記の媒体供給装置において、前記回転負荷発生手段は、前記切替手段及び前記第二負荷発生手段の組を前記動力伝達系路上に複数有し、前記複数の前記第二負荷発生手段において、それぞれに異なる値の前記第二トルクが設定されており、前記複数の前記切替手段及び前記第二負荷発生手段の組は、それぞれに設定される前記第二トルクの値の降順で、前記ブレーキローラ側から前記発生源側へ配置されることが好ましい。
また、上記の媒体供給装置において、前記切替手段と前記第二負荷発生手段とが並列に配置されることが好ましい。
また、上記の媒体供給装置において、前記回転負荷発生手段は、前記回転負荷を変更することを決定した後、規定時間経過後に前記回転負荷を変更することが好ましい。
また、上記の媒体供給装置において、前記回転負荷発生手段は、前記回転負荷を変更することを決定した後、規定時間経過後以降に搬送が開始される媒体が前記給送ローラに進入する直前に、前記回転負荷を変更することが好ましい。
また、上記の媒体供給装置において、前記ブレーキローラより前記搬送方向の下流側に設けられ、前記媒体の重送を検出する重送検出手段を備え、前記回転負荷発生手段は、前記重送検出手段により前記媒体の重送が検出されたときに、前記回転負荷を増加させることが好ましい。
また、上記の媒体供給装置において、前記回転負荷発生手段は、前記給送ローラの送り距離と、前記給送ローラに進入する前記媒体の移動距離との比率に基づき、前記回転負荷を変更することが好ましい。
本発明に係る媒体供給装置は、ブレーキローラの回転負荷を変更することができ、かつ、媒体搬送速度を高速化しても搬送対象の媒体を他の媒体から分離する性能を十分に確保できるという効果を奏する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る媒体供給装置の概略構成を示す断面図である。 図2は、図1中の分離力発生装置の概略構成を示す斜視図である。 図3は、本発明の第二実施形態に係る媒体供給装置における分離力発生装置の概略構成を示す斜視図である。 図4は、本発明の第三実施形態に係る媒体供給装置の概略構成を示す断面図である。 図5は、本発明の第三実施形態におけるブレーキローラの回転負荷の変更処理を示すフローチャートである。 図6は、本発明の第四実施形態に係る媒体供給装置の概略構成を示す断面図である。 図7は、本発明の第四実施形態におけるブレーキローラの回転負荷の変更処理を示すフローチャートである。
以下に、本発明に係る媒体供給装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
[第一実施形態]
図1,2を参照して本発明の第一実施形態について説明する。図1は、本発明の第一実施形態に係る媒体供給装置の概略構成を示す断面図であり、図2は、図1中の分離力発生装置の概略構成を示す斜視図である。
まず図1を参照して、本実施形態の媒体供給装置の概略構成を説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る媒体供給装置1は、ホッパ8上に積層された複数のシート状の媒体Sから、搬送対象の媒体S1を1枚ずつ分離して搬送方向に供給する装置である。媒体供給装置1は、例えば、イメージスキャナ、複写機、ファクシミリ、文字認識装置等の画像読取装置やプリンタ等の画像形成装置などに搭載される自動給紙機構(Auto Document Feeder:ADF)に適用される。シート状の媒体Sとは、例えば、原稿や名刺等のシート状の読み取り対象物や印刷用紙、枚葉紙等のシート状の被記録媒体を含む。
媒体供給装置1は、媒体Sを搬送方向に搬送する搬送路上に、ピックアップローラ2と、給送ローラ3と、ブレーキローラ4と、搬送ローラ5とを備え、さらに制御装置6を備えている。なお、図1に例示される媒体供給装置1は、ホッパ8上に積層された複数の媒体Sのうち最上端の媒体S1を搬送対象として給紙する上取り出し式の媒体供給装置である。
ピックアップローラ2は、ホッパ8に積層される複数の媒体Sを搬送方向に送り出すためのローラである。ピックアップローラ2は、例えば内層に発泡ゴムなどのニップ幅を形成しやすい軟らかい材料を用いて円柱状に形成され、搬送方向に略直交に配置された回転軸を中心に回転可能に構成されている。ピックアップローラ2は、ホッパ8の搬送方向下端の給紙ゲート9より上流側にて、ホッパ8に積層される媒体Sの上方から、その周面が媒体Sと接触可能に配置されている。なお、給紙ゲート9は、ホッパ8に積載されている媒体Sの搬送方向下流側への進入枚数を規制する部材である。ピックアップローラ2は、制御装置6により制御されるモータ10の動作によってその回転軸が回転駆動し、上方から媒体Sに接触することで、媒体Sを搬送方向に送り出すことができる。
給送ローラ3は、ピックアップローラ2より送り出された媒体Sのうち、搬送対象となる最上層の1枚の媒体S1を搬送方向に繰り出すためのローラである。給送ローラ3は、例えば内層に発泡ゴムなどのニップ幅を形成しやすい軟らかい材料を用いて円柱状に形成され、搬送方向に略直交に配置された回転軸を中心に回転可能に構成されている。給送ローラ3は、給紙ゲート9より搬送方向下流側にて、媒体S1の上方から、その周面が媒体S1と接触可能に配置されている。給送ローラ3は、制御装置6により制御されるモータ11の動作によってその回転軸が回転駆動し、上方から媒体S1に接触することで、その周面で接触している搬送対象の媒体S1を搬送方向に搬送することができる。
ブレーキローラ4は、ピックアップローラ2より送り出された媒体Sのうち、搬送対象となる1枚の媒体S1以外の媒体S2が搬送方向に繰り出されるのを防止するためのローラである。ブレーキローラ4は、例えば内層に発泡ゴムなどのニップ幅を形成しやすい軟らかい材料を用いて円柱状に形成され、搬送方向に略直交に配置された回転軸4aを中心に回転可能に構成されている。
ブレーキローラ4は、給送ローラ3と対向して設けられ、給送ローラ3に接圧している。なお、本実施形態では、「接圧」とは任意の接触圧力で押圧する状態を意味するものである。この接圧状態により、ブレーキローラ4と給送ローラ3との間には、両ローラの接触面であるニップが形成されている。媒体S1は、給送ローラ3とブレーキローラ4との間のニップを通過して搬送方向の下流側に給送される。ニップの搬送方向の長さであるニップ幅は、ブレーキローラ4の給送ローラ3への接圧の度合いによって調整可能である。
ブレーキローラ4は、給送ローラ3または媒体Sとの間の摩擦力により、給送ローラ3側から搬送方向にトルクを受ける。ブレーキローラ4は、給送ローラ3側から受けるトルクが所定の従動回転トルク以上であるときには、図1に矢印Aで示す搬送方向に空転し、給送ローラ3の回転に従って従動回転可能である。また、ブレーキローラ4は、給送ローラ3側から受けるトルクが従動回転トルクより小さいときには、図示しない駆動源から伝達される駆動力によって、図1に矢印Bで示す方向、すなわち搬送方向の反対方向に駆動して回転負荷を発生するよう構成されている。言い換えると、ブレーキローラ4は、従動回転トルクを上限値として、回転負荷の発生を制限されている。
ブレーキローラ4は、給送ローラ3と直接接触している場合、またはニップに1枚の媒体S1のみが進入している場合には、給送ローラ3または媒体S1との間で相対的に大きい摩擦力が発生し、従動回転トルク以上のトルクを受けるので、給送ローラ3の回転に従って従動回転する。一方、搬送対象の媒体S1より下層の他の媒体S2も一緒に重送されてニップに進入した場合には、媒体S1,S2との間の摩擦力が相対的に小さくなり、給送ローラ3側から受けるトルクが従動回転トルクより小さくなるので、搬送方向と反対方向に回転負荷を発生させる。この回転負荷によって、搬送対象の媒体S1以外でニップに進入した媒体S2には、搬送方向と反対方向に媒体S1から分離させる分離力が作用し、媒体S1に対して搬送方向と反対側に相対移動されて媒体S1から分離する。これにより搬送対象の媒体S1のみをニップから送り出し、他の媒体S2はニップの中に保持することとなり、この結果、搬送対象となる1枚の媒体S1以外の媒体S2が搬送方向に繰り出されるのを防止する。
このようなブレーキローラ4の機能は、ブレーキローラ4の回転軸4aに連結されている分離力発生装置7(回転負荷発生手段)により実現される。また、分離力発生装置7は、ブレーキローラ4の回転負荷を多段階に変更可能に構成されている。分離力発生装置7は、オペレータの操作入力などにより制御装置6が回転負荷の変更命令を受けたときに、制御装置6からの指令に応じて従動回転トルクの設定値を変更する。ブレーキローラ4は、分離力発生装置7により従動回転トルクが変更されることにより、発生する回転負荷の大きさが変更される。例えば従動回転トルクが増加されたときには回転負荷も増大し、従動回転トルクが減少されたときには回転負荷も減少する。なお、分離力発生装置7の具体的な構成については後述する。
搬送ローラ5は、給送ローラ3の搬送方向における下流側に配置され、給送ローラ3を通過した媒体S1をさらに搬送方向下流側に搬送する。搬送ローラ5は、モータ12により回転駆動する駆動ローラと、駆動ローラと接圧して従動回転する従動ローラとを有する。媒体S1はこの駆動ローラと従動ローラとの間を通り搬送方向の下流側へ搬送される。
制御装置6は、媒体供給装置1の各部を制御するものである。図1に示すように、制御装置6は、モータ10,11,12に接続されており、モータ10が接続されるピックアップローラ2、モータ11が接続される給送ローラ3、及びモータ12が接続される搬送ローラ5の回転駆動を制御する。
また、制御装置6(回転負荷発生手段)は、分離力発生装置7に接続されている。例えばオペレータの操作入力などによりブレーキローラ4の回転負荷の変更命令を受けると、制御装置6はこの命令に応じて分離力発生装置7を制御することにより、ブレーキローラ4の回転負荷の変更制御を行う。
さらに、制御装置6は、ブレーキローラ4の回転負荷の変更命令を受けた後、実際に従動回転トルクを変更するタイミングを適宜調整することで、媒体Sの給送動作中のブレーキローラ4の回転負荷の変更をスムーズに行うことができるよう構成してもよい。例えば、回転負荷を変更することを決定した後、規定時間経過後に回転負荷を変更するよう構成してもよいし、あるいは、回転負荷を変更することを決定した後、規定時間経過後以降に搬送が開始される媒体Sが給送ローラ3に進入する直前に、回転負荷を変更するよう構成してもよい。
制御装置6は、物理的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などを有するコンピュータである。上述した制御装置6の各機能の全部または一部は、ROMに保持されるアプリケーションプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することによって、RAMやROMにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
次に図2を参照して、分離力発生装置7の構成について説明する。
分離力発生装置7は、ブレーキローラ4の回転軸4aと略平行に配置された軸13、軸14及び軸15を備える。軸13、軸14及び軸15は、同軸状に配列されている。軸13は、ギヤトレーン16を介してブレーキローラ4の回転軸4aと動力伝達可能に接続されている。
軸13と軸14との間にはトルクリミッタ17(第一負荷発生手段)が設けられ、軸14と軸15との間にはトルクリミッタ18(第二負荷発生手段)が設けられている。すなわち、トルクリミッタ17とトルクリミッタ18は、同軸状に直列配置されている。
軸15にはギヤ19が軸支されている。軸13、軸14及び軸15と並列に配置された軸20に軸支されたギヤ21が、このギヤ19と噛合されている。軸20は、ギヤ21を基準としてブレーキローラ4と反対側の一端において、図示しないモータ等の駆動源と接続されている。
すなわち、軸20、ギヤ21、ギヤ19、軸15、トルクリミッタ18、軸14、トルクリミッタ17、軸13、及びギヤトレーン16によって、駆動源からブレーキローラ4への動力伝達経路が形成されている。駆動源は、この動力伝達経路を介してブレーキローラ4を搬送方向と反対側へ回転させ駆動力を発生させるよう構成されている。
このような動力伝達経路上に配置されるトルクリミッタ17は、ブレーキローラ4に直接連結され、軸13と軸14との間の動力伝達を所定の上限トルクT1(第一トルク)までに制限する。すなわち軸13または軸14に上限トルクT1以上のトルクが入力されると、トルクリミッタ17は軸13と軸14との間の動力伝達を遮断する。なお、トルクリミッタ17がブレーキローラ4に直接連結されるとの表現は、トルクリミッタ17とブレーキローラ4との連結経路上に他のトルクリミッタやクラッチなど動力伝達の制御に係る構成要素を挟まず、ギヤ等の動力伝達要素のみを挟む構成を表すものとする。
トルクリミッタ18は、動力伝達経路上においてトルクリミッタ17と直列に配置され、軸14と軸15との間の動力伝達を所定の上限トルクT2(第二トルク)までに制限する。すなわち軸14または軸15に上限トルクT2以上のトルクが入力されると、トルクリミッタ18は軸14と軸15との間の動力伝達を遮断する。トルクリミッタ18の上限トルクT2は、トルクリミッタ17の上限トルクT1より小さく設定されている。
また、分離力発生装置7は、電磁クラッチ22(切替手段)をさらに備える。
電磁クラッチ22は、軸20のギヤ21よりブレーキローラ4側に軸支されている。電磁クラッチ22はギヤ23を有し、制御装置6からの指令に応じて、ギヤ23と軸20との動力伝達を断接する。電磁クラッチ22がON状態のとき、ギヤ23と軸20とが係合され、ギヤ23と軸20とは一体回転する。電磁クラッチ22がOFF状態のとき、ギヤ23と軸20との係合が解除され、ギヤ23と軸20との間での動力伝達が遮断される。また、電磁クラッチ22のギヤ23は、軸14に軸支されるギヤ24と噛合されている。
すなわち、電磁クラッチ22は、ON状態のとき、軸20、ギヤ23、ギヤ24、及び軸14の間で動力伝達を可能とし、上記の動力伝達経路上にトルクリミッタ18を迂回する迂回経路を形成することができる。電磁クラッチ22は、ギヤ23と軸20とを係合/開放することにより、迂回経路と動力伝達経路との断接を切り替えることができる。
電磁クラッチ22のギヤ23が噛合する軸14のギヤ24は、トルクリミッタ17とトルクリミッタ18との間に配置されているので、電磁クラッチ22は、動力伝達経路上でトルクリミッタ18よりトルクリミッタ17側に接続されている。また、トルクリミッタ18が同軸状に配置される軸14,15と、電磁クラッチ22が同軸状に配置される軸20とは、上記のとおり並列に配置されており、また、トルクリミッタ18のブレーキローラ4側に隣接するギヤ24と、電磁クラッチ22のブレーキローラ4側のギヤ23とが噛合しているので、トルクリミッタ18と電磁クラッチ22とは、並列に配置されている。
このような構成の分離力発生装置7により、ブレーキローラ4の回転負荷を段階的に変更することができる。
電磁クラッチ22がON状態に制御され、ギヤ23と軸20とが係合された状態では、トルクリミッタ18を迂回する迂回経路が動力伝達経路に接続され、迂回経路を介して駆動源からの動力が伝達されるので、トルクリミッタ18の動力伝達の有無に関係無く駆動源からの動力は駆動源側から軸14までは伝達され、トルクリミッタ17において、トルクリミッタ17が受けるトルクが上限トルクT1以下か否かによって、ブレーキローラ4への動力伝達の有無が切り替えられる。すなわち、電磁クラッチ22がON状態のときは、ブレーキローラ4の従動回転トルクがトルクリミッタ17の上限トルクT1に設定され、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT1となる。
一方、電磁クラッチ22がOFF状態に制御され、ギヤ23が軸20から開放された状態では、迂回経路を介した駆動源からの動力伝達が遮断されるので、駆動源からの動力は、トルクリミッタ18において、トルクリミッタ18が受けるトルクが上限トルクT2以下か否かによって、ブレーキローラ4側への伝達の有無が切り替えられる。すなわち、電磁クラッチ22がOFF状態のときは、ブレーキローラ4の従動回転トルクがトルクリミッタ18の上限トルクT2に設定され、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT2となる。
このように、分離力発生装置7は、2つの異なる上限トルクT1,T2が設定されたトルクリミッタ17,18と、1つの電磁クラッチ22とを備え、電磁クラッチ22の係合/開放を切り替えることにより、ブレーキローラ4の回転負荷を、トルクリミッタ17の上限トルクT1、またはT1より小さいトルクリミッタ18の上限トルクT2の2段階に変更することができる。
次に、本実施形態に係る媒体供給装置の効果について説明する。
本実施形態の媒体供給装置1は、媒体S1を搬送方向に搬送する給送ローラ3と、給送ローラ3と接圧して配置されるブレーキローラ4と、ブレーキローラ4に連結され、ブレーキローラ4に搬送方向とは反対方向の回転負荷を発生させる分離力発生装置7とを備える。分離力発生装置7は、ブレーキローラ4に直接連結され、所定の上限トルクT1の負荷を発生するトルクリミッタ17と、ブレーキローラ4への回転負荷の動力伝達経路上において、トルクリミッタ17と直列に配置され、上限トルクT1より小さい上限トルクT2の負荷を発生するトルクリミッタ18と、動力伝達経路上でトルクリミッタ18よりトルクリミッタ17側に接続され、トルクリミッタ18を迂回する迂回経路の動力伝達経路との断接を切り替える電磁クラッチ22と、を有する。分離力発生装置7は、電磁クラッチ22の切替によって、ブレーキローラ4の回転負荷を上限トルクT1または上限トルクT2に変更可能である。
このような構成により、分離力発生装置7の電磁クラッチ22のON状態とOFF状態とを切り替えることで、ブレーキローラ4の回転負荷を、トルクリミッタ17の上限トルクT1またはトルクリミッタ18の上限トルクT2に変更可能であるので、ブレーキローラ4の回転負荷を変更することができる。
また、ブレーキローラの回転負荷を変更可能とする従来技術では、回転負荷を変更する構成要素として比較的慣性の大きい電磁ブレーキ等が使用されていた。これに対して、本実施形態の媒体供給装置1は、回転負荷を変更する手段として、電磁ブレーキと比較して慣性が小さいトルクリミッタ17,18を使用するので、慣性の影響が少なくなり、ブレーキローラ4に回転負荷を発生させる際の応答性を向上できる。これにより、媒体搬送速度を高速化した場合でも、重送等が発生したときに迅速に回転負荷をブレーキローラに発生させることができ、搬送対象の媒体S1を他の媒体S2から分離する性能を十分に確保できる。
以上より、本実施形態の媒体供給装置1は、ブレーキローラ4の回転負荷を変更することと、媒体搬送速度を高速化しても搬送対象の媒体S1を他の媒体S2から分離する性能を十分に確保することを両立できる。
ここで、媒体搬送速度(ローラ回転速度)と慣性との関係について説明する。回転する回転体が急停止する状況を考える。このとき、回転体が停止するまでに必要となる回転角度(以下停止必要角度とも記載する)は、回転体の回転速度及びイナーシャに基づき下記の(1)式の関係で表すことができる。
(回転角度)×(イナーシャ)∝(停止必要角度) (1)
つまり、速度を2倍にして同じ停止性能を保つには、イナーシャを4分の1に低減する必要がある。
上記(1)式を踏まえ、2つのトルクリミッタ17,18を適用する本実施形態と、電磁ブレーキを適用した従来技術との間で、慣性の影響の相違を比較する。電磁ブレーキの慣性及びトルクを基準値1として、トルクリミッタ17の慣性を1/3、トルクを1、トルクリミッタ18の慣性を1/3、トルクを3/4と仮定する。このとき、本実施形態ではブレーキローラ4が発生可能な回転負荷トルクは1または3/4で選択可能である。トルク1を選択したときの慣性はトルクリミッタ17のみを考慮して1/3であり、トルク3/4を選択したときの慣性は、トルクリミッタ17,18の両方を考慮して2/3である。この場合、上記(1)式によれば、本実施形態では電磁ブレーキを適用した従来技術に比べ、媒体搬送速度を1.22倍まで上昇させてもブレーキローラ4の停止必要角度を保つことが可能となる。したがって、本実施形態の媒体供給装置1は、従来技術に比べて
媒体搬送速度をより一層高速化することが可能となる。
また、本実施形態の媒体供給装置1は、ブレーキローラ4の回転負荷を変更する構成要素として、比較的安価な機械式トルクリミッタを適用するので、コストアップを抑制できる。
また、本実施形態の媒体供給装置1では、電磁クラッチ22とトルクリミッタ18とが並列に配置される。この構成により、分離力発生装置7の軸13,14,15または軸20の軸方向の全長を短縮でき、媒体供給装置1の省スペース化を図ることができる。
[第二実施形態]
次に、図3を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。図3は、本発明の第二実施形態に係る媒体供給装置における分離力発生装置の概略構成を示す斜視図である。
図3に示すとおり、本実施形態の媒体供給装置1aは、分離力発生装置7aが、3つのトルクリミッタ17,18,26と2つの電磁クラッチ22,27を備える点で、第一実施形態の媒体供給装置1と異なるものである。
分離力発生装置7aは、軸13,軸14及び軸15と同軸状に、さらに軸25を備える。ギヤ19は軸25に軸支されている。軸15と軸25との間には、トルクリミッタ26(第二負荷発生手段)が設けられている。すなわち、トルクリミッタ17、トルクリミッタ18及びトルクリミッタ26は、同軸状に直列配置されている。すなわち、軸20、ギヤ21、ギヤ19、軸25、トルクリミッタ26、軸15、トルクリミッタ18、軸14、トルクリミッタ17、軸13、及びギヤトレーン16によって、駆動源からブレーキローラ4への動力伝達経路が形成されている。
トルクリミッタ26は、動力伝達経路上においてトルクリミッタ17と直列に配置され、また、トルクリミッタ17とも直列に配置されている。トルクリミッタ26は、軸15と軸25との間の動力伝達を所定の上限トルクT3(第二トルク)までに制限する。すなわち軸15または軸25に上限トルクT3以上のトルクが入力されると、トルクリミッタ26は軸15と軸25との間の動力伝達を遮断する。
トルクリミッタ26の上限トルクT3は、トルクリミッタ18の上限トルクT2より小さく設定されている。すなわち、3つのトルクリミッタ17,18,26の上限トルクT1,T2,T3の大小関係は、T1>T2>T3となるよう設定される。
分離力発生装置7aは、電磁クラッチ27(切替手段)をさらに備える。
電磁クラッチ27は、軸20のギヤ21と電磁クラッチ22との間に軸支されている。すなわち、電磁クラッチ22と電磁クラッチ27は、同軸状に直列配置されている。
電磁クラッチ27はギヤ28を有し、電磁クラッチ22と同様に、制御装置6からの指令に応じて、ギヤ28と軸20との動力伝達を断接する。ギヤ28は、軸15に軸支されるギヤ29と噛合されている。電磁クラッチ27は、ON状態のとき、軸20、ギヤ28、ギヤ29、及び軸15の間で動力伝達を可能とし、上記の動力伝達経路上にトルクリミッタ26を迂回する迂回経路を形成することができる。電磁クラッチ27は、ギヤ28と軸20とを係合/開放することにより、迂回経路と動力伝達経路との断接を切り替えることができる。
電磁クラッチ27は、動力伝達経路上でトルクリミッタ26よりトルクリミッタ17側、より詳細にはトルクリミッタ18とトルクリミッタ26との間に接続されるものである。また、トルクリミッタ26と電磁クラッチ27とは、略並列に配置されている。
分離力発生装置7aは、トルクリミッタ17の上限トルクT1より小さい上限トルクT2,T3が設定されるトルクリミッタ18,26と、このトルクリミッタ18,26を迂回する迂回経路の断接を切り替える電磁クラッチ22,27との組を動力伝達経路上に複数有する構成と表現することができる。言い換えると、分離力発生装置7aは、トルクリミッタ18と電磁クラッチ22との組と、トルクリミッタ26と電磁クラッチ27との組とを、上限トルクT2,T3の値の降順で、ブレーキローラ4側から駆動源側へ動力伝達経路上に配置する構成と表現することができる。
このような構成の分離力発生装置7aにより、ブレーキローラ4の回転負荷を段階的に変更することができる。
電磁クラッチ22がON状態に制御され、ギヤ23と軸20とが係合された状態では、トルクリミッタ18及びトルクリミッタ26を迂回する迂回経路が動力伝達経路に接続され、迂回経路を介して駆動源からの動力が伝達されるので、トルクリミッタ18及びトルクリミッタ26の動力伝達の有無に関係無く駆動源からの動力は駆動源側から軸14までは伝達され、トルクリミッタ17において、トルクリミッタ17が受けるトルクが上限トルクT1以下か否かによって、ブレーキローラ4への動力伝達の有無が切り替えられる。すなわち、電磁クラッチ22がON状態のときは、ブレーキローラ4の従動回転トルクがトルクリミッタ17の上限トルクT1に設定され、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT1となる。
電磁クラッチ22がOFF状態に制御され、ギヤ23が軸20から開放され、かつ、電磁クラッチ27がON状態に制御され、ギヤ28と軸20とが係合された状態では、トルクリミッタ26を迂回する迂回経路が動力伝達経路に接続され、迂回経路を介して駆動源からの動力が伝達されるので、トルクリミッタ26の動力伝達の有無に関係無く駆動源からの動力は、駆動源側から軸15までは伝達され、トルクリミッタ18において、トルクリミッタ18が受けるトルクが上限トルクT2以下か否かによって、ブレーキローラ4側への伝達の有無が切り替えられる。すなわち、電磁クラッチ22がOFF状態、かつ、電磁クラッチ27がON状態のときは、ブレーキローラ4の従動回転トルクがトルクリミッタ18の上限トルクT2に設定され、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT2となる。
電磁クラッチ22がOFF状態に制御され、ギヤ23が軸20から開放され、かつ、電磁クラッチ27がOFF状態に制御され、ギヤ28が軸20から開放された状態では、迂回経路を介した駆動源からの動力伝達が遮断されるので、駆動源からの動力は、トルクリミッタ26において、トルクリミッタ26が受けるトルクが上限トルクT3以下か否かによって、ブレーキローラ4側への伝達の有無が切り替えられる。すなわち、電磁クラッチ22がOFF状態であり、かつ電磁クラッチ27がOFF状態のときは、ブレーキローラ4の従動回転トルクがトルクリミッタ26の上限トルクT3に設定され、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT3となる。
このように、分離力発生装置7aは、3つの異なる上限トルクT1,T2,T3が設定されたトルクリミッタ17,18,26と、2つの電磁クラッチ22,27とを備え、電磁クラッチ22,27の係合/開放を切り替えることにより、ブレーキローラ4の回転負荷を、トルクリミッタ17の上限トルクT1、T1より小さいトルクリミッタ18の上限トルクT2、またはT2より小さいトルクリミッタ26の上限トルクT3の3段階に変更することができる。
このように、本実施形態の媒体供給装置1aでは、分離力発生装置7aは、電磁クラッチ22,27及びトルクリミッタ18,26の組を動力伝達系路上に複数有する。トルクリミッタ18,26において、それぞれに異なる値の上限トルクT2,T3が設定されており、電磁クラッチ22及びトルクリミッタ18の組、ならびに電磁クラッチ27及びトルクリミッタ26の組は、それぞれに設定される上限トルクT2,T3の値の降順で、ブレーキローラ4側から駆動源側へ配置される。すなわち、トルクリミッタ17→電磁クラッチ22及びトルクリミッタ18→磁クラッチ27及びトルクリミッタ26の順で配置される。
この構成により、分離力発生装置7aの電磁クラッチ22,27のON状態とOFF状態とを個別に切り替えることで、ブレーキローラ4の回転負荷を、トルクリミッタ17の上限トルクT1、トルクリミッタ18の上限トルクT2、またはトルクリミッタの上限トルクT3に変更可能であるので、ブレーキローラ4の回転負荷を多段階に変更することができ、回転負荷を多種多様な媒体Sに応じてより一層最適に設定することが可能となる。
なお、分離力発生装置7aは、トルクリミッタと電磁クラッチとの組をさらに追加する構成とすることもできる。追加するトルクリミッタの従動回転トルクは、他のトルクリミッタ18,26のものと異なるものであり、動力伝達経路上で、それぞれに設定される上限トルクの値の降順で、ブレーキローラ4側から駆動源側へ配置される。これにより、ブレーキローラ4の回転負荷を4段階以上に切り替えることが可能となり、回転負荷をより一層最適に設定することが可能となる。
[第三実施形態]
次に、図4,5を参照して、本発明の第三実施形態について説明する。図4は、本発明の第三実施形態に係る媒体供給装置の概略構成を示す断面図であり、図5は、本発明の第三実施形態におけるブレーキローラの回転負荷の変更処理を示すフローチャートである。
図4に示すように、本実施形態の媒体供給装置1bは、ブレーキローラ4より搬送方向の下流側に媒体Sの重送を検出する重送検出センサ30(重送検出手段)を備える点、及び重送検出センサ30により媒体Sの重送が検出された場合に制御装置6がブレーキローラ4の回転負荷を増加させるよう分離力発生装置7,7aを制御する点で、第一実施形態の媒体供給装置1及び第二実施形態の媒体供給装置1aと異なるものである。
重送検出センサ30は、媒体S1の搬送路を挟んだ状態で一対配置されており、媒体S1の厚さ方向に沿って互いに対向している。そして、この対向するセンサの間を媒体Sが通過したときに、媒体Sが2枚以上重なって搬送されていることを検出する。重送検出センサ30は、媒体Sの重送を検出すると、その旨の情報を制御装置6に送信する。
重送検出センサ30により媒体Sの重送が検知されたときには、2枚以上の媒体Sが給送ローラ3とブレーキローラ4との間のニップから搬送方向下流側へ送出されている状態である。この状態を解消するため、制御装置6は、重送検出センサ30による重送の検知に応じて、ブレーキローラ4の従動回転トルクを増加させるよう分離力発生装置7,7aを制御する。これにより、ブレーキローラ4の回転負荷が増大し、給送ローラ3とブレーキローラ4との間のニップに進入している搬送対象以外の媒体S2に対して、より大きな分離力を加えることができ、搬送対象の媒体S1から分離するのを促進させることができる。
次に、図5を参照して、本実施形態の媒体供給装置1bの動作について説明する。
まず給送ローラ3の駆動が開始され(S101)、給送ローラ3が媒体Sを搬送方向下流側へ送出する。給送ローラ3から送出された媒体Sの先端が重送検出センサ30の検知範囲に到達すると、重送検出センサ30により複数の媒体Sの重なりが検出されたか否かが確認される(S102)。
ステップS102において媒体Sの重なりが検出された場合(S102のYes)には、次に、ブレーキローラ4の回転負荷の現在の設定値が上限値か否かが確認される(S103)。ブレーキローラ4の回転負荷の現在の設定値が上限値である場合には(S103のYes)、ブレーキローラ4の回転負荷を最大値に設定しても媒体Sの重送が発生しており、媒体供給装置1bに何らかの異常が発生しているものとして、給送ローラ3が停止され、給送エラーがオペレータに表示され、異常終了する(S104)。
ブレーキローラ4の回転負荷の現在の設定値が上限値でない場合には(S103のNo)、媒体Sの重送を抑制すべく、給送ローラ3が停止され(S105)、分離力発生装置7,7aの電磁クラッチ22,27を切り替えることで、ブレーキローラ4の回転負荷の設定値が1段階上に設定され(S106)、ステップS101に戻る。図3に示す分離力発生装置7aを例とすると、現在の回転負荷がトルクリミッタ26の上限トルクT3に設定されている場合には、電磁クラッチ22がOFF状態、かつ、電磁クラッチ27がON状態に制御され、ブレーキローラ4の従動回転トルクが上限トルクT2に変更され、この結果、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT2に変更される。現在の回転負荷がトルクリミッタ18の上限トルクT2に設定されている場合には、電磁クラッチ22がON状態に制御され、ブレーキローラ4の従動回転トルクが上限トルクT1に変更され、この結果、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT1に変更される。
ステップS102において媒体Sの重なりが検出されない場合(S102のNo)には、次に、搬送ローラ5へ媒体S1の先端が到達したか否かが確認される(S107)。媒体S1が搬送ローラ5へ到達していない場合には(S107のNo)、ステップS102に戻る。
ステップS107にて媒体S1が搬送ローラ5へ到達した場合には(S107のYes)、給送ローラ3の駆動が停止され(S108)、搬送ローラ5により媒体S1が下流側へ搬送される。搬送ローラ5を媒体S1の後端が通過するまで待機し(S109のNo)、媒体S1の後端が搬送ローラ5をが通過した後には(S109のYes)、ホッパ8に他の媒体Sがあるか否かが確認される(S110)。まだホッパ8上に媒体Sがある場合には(S110のNo)、ステップS101に戻る。ホッパ8に媒体Sがない場合には、ブレーキローラ4の回転負荷の設定値の設定値がデフォルト値に戻されて(S111)、処理を終了する。
なお、図5のフローチャートでは、ホッパ8上のすべての媒体Sを送出した後に、ブレーキローラ4の回転負荷の設定値をデフォルト値に戻す構成を例示したが、例えば規定時間が経過した後、または媒体Sを規定枚数搬送した後などの他の時期に、回転負荷の設定値をデフォルト値に戻す構成としてもよい。また、変更した回転負荷の設定値を図5に示す回転負荷変更処理の終了時にデフォルト値に戻さずに記憶しておき、次回の回転負荷変更処理の実行時には、記憶しておいた回転負荷の設定値を使用する構成としてもよい。
[第四実施形態]
次に、図6,7を参照して、本発明の第四実施形態について説明する。図6は、本発明の第四実施形態に係る媒体供給装置の概略構成を示す断面図であり、図7は、本発明の第四実施形態におけるブレーキローラの回転負荷の変更処理を示すフローチャートである。
図6に示すように、本実施形態の媒体供給装置1cは、給送ローラ3に進入する媒体S1の移動距離を検出するエンコーダ31と、給送ローラ3の送り距離を検出するエンコーダ32とを備える点、及び、制御装置6が、給送ローラ3の送り距離と、給送ローラ3に進入する媒体S1の移動距離との比率に基づき、ブレーキローラ4の回転負荷を変更する制御を行う点で、第一実施形態の媒体供給装置1、第二実施形態の媒体供給装置1a、及び第三実施形態の媒体供給装置1bと異なるものである。
エンコーダ31は、例えば、ピックアップローラ2と給送ローラ3との間に配置され、ピックアップローラ2により給送ローラ3へ送出される媒体S1の移動量を計測する。エンコーダ32は、例えば給送ローラ3の周面と接触して配置され給送ローラ3の回転に応じて従動回転することにより、給送ローラ3の送り量を計測する。
制御装置6は、エンコーダ31により計測された媒体S1の移動量と、エンコーダ32により計測された給送ローラ3の送り量に基づき、給送ローラ3と媒体S1の送り率(媒体移動距離/給送ローラ送り距離)を算出する。この送り率が1未満のとき、給送ローラと媒体S1との間で滑りが発生している状態である。制御装置6は、送り率が1未満の規定値より小さいとき、ブレーキローラ4の回転負荷が大きすぎ、給送ローラ3による媒体S1の搬送が阻害されているものとして、ブレーキローラ4の従動回転トルクを減少させるよう分離力発生装置7,7aを制御する。これにより、ブレーキローラ4の回転負荷を適正値に変更して、給送ローラ3と媒体S1との間の滑りを抑制させることができる。
次に、図7を参照して、本実施形態の媒体供給装置1cの動作について説明する。
まず給送ローラ3の駆動が開始され(S201)、給送ローラ3が媒体S1を搬送方向下流側へ送出する。このとき、エンコーダ31により、ピックアップローラ2から給送ローラ3へ送出される媒体S1の移動量(媒体移動距離)が計測され、また、エンコーダ32により、給送ローラ3の送り量(ローラ送り距離)が計測され、これらの計測値に基づいて、給送ローラ3と媒体S1の送り率(媒体移動距離/ローラ送り距離)が算出される(S202)。
続いて、ステップS202にて算出された送り率が1未満の規定値より小さいか否かが確認される(S203)。送り率が規定値より小さい場合(S203のYes)には、次に、ブレーキローラ4の回転負荷の現在の設定値が下限値か否かが確認される(S204)。ブレーキローラ4の回転負荷の現在の設定値が下限値である場合には(S204のYes)、ブレーキローラ4の回転負荷を最小値に設定しても給送ローラ3と媒体S1との間で許容以上の滑りが発生しており、媒体供給装置1cに何らかの異常が発生しているものとして、給送ローラ3が停止され、給送エラーがオペレータに表示され、異常終了する(S205)。
ブレーキローラ4の回転負荷の現在の設定値が下限値でない場合には(S204のNo)、給送ローラ3と媒体S1との滑りを抑制すべく、給送ローラ3が停止され(S206)、分離力発生装置7,7aの電磁クラッチ22,27を切り替えることで、ブレーキローラ4の回転負荷の設定値が1段階下に設定され(S207)、ステップS201に戻る。図3に示す分離力発生装置7aを例とすると、現在の回転負荷がトルクリミッタ17の上限トルクT1に設定されている場合には、電磁クラッチ22がOFF状態、かつ、電磁クラッチ27がON状態に制御され、ブレーキローラ4の従動回転トルクが上限トルクT2に変更され、この結果、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT2に変更される。現在の回転負荷がトルクリミッタ18の上限トルクT2に設定されている場合には、電磁クラッチ22がOFF状態、かつ電磁クラッチ27がOFF状態に制御され、ブレーキローラ4の従動回転トルクが上限トルクT3に変更され、この結果、ブレーキローラ4の回転負荷が上限トルクT3に変更される。
ステップS203において送り率が規定値以上の場合(S203のNo)には、次に、搬送ローラ5へ媒体S1の先端が到達したか否かが確認される(S208)。媒体S1が搬送ローラ5へ到達していない場合には(S208のNo)、ステップS203に戻る。
ステップS208にて媒体S1が搬送ローラ5へ到達した場合には(S208のYes)、給送ローラ3の駆動が停止され(S209)、搬送ローラ5により媒体S1が下流側へ搬送される。搬送ローラ5を媒体S1の後端が通過するまで待機し(S210のNo)、媒体S1の後端が搬送ローラ5を通過した後には(S210のYes)、ホッパ8に他の媒体Sがあるか否かが確認される(S211)。まだホッパ8上に媒体Sがある場合には(S211のYes)、ステップS201に戻る。ホッパ8に媒体がない場合には(S211のNo)、ブレーキローラ4の回転負荷の設定値がデフォルト値に戻されて(S212)、処理を終了する。
なお、図7のフローチャートでは、ホッパ8上のすべての媒体Sを送出した後に、ブレーキローラ4の回転負荷の設定値をデフォルト値に戻す構成を例示したが、例えば規定時間が経過した後、または媒体Sを規定枚数搬送した後などの他の時期に、回転負荷の設定値をデフォルト値に戻す構成としてもよい。また、変更した回転負荷の設定値を、図7に示す回転負荷変更処理の終了時にデフォルト値に戻さずに記憶しておき、次回の回転負荷変更処理の実行時には、記憶しておいた回転負荷の設定値を使用する構成としてもよい。
また、図7のフローチャートでは送り率が規定値より小さい場合にブレーキローラ4の回転負荷の設定値を1段階下に設定する構成を例示したが、送り率が規定値より大きい場合に回転負荷を1段階上に設定する構成を含めてもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができるし、複数の実施形態を組み合わせることができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
上記実施形態では、ブレーキローラ4を搬送方向と逆方向に回転させるモータ等の駆動源を有するタイプの媒体供給装置、つまりFRR方式の媒体供給装置を例示したが、ブレーキローラ4に回転負荷を発生させることができればよく、例えばブレーキローラ4の回転軸4aが搬送方向と逆方向に回転しない簡易FRR方式など、FRR方式以外の手法を適用してもよい。分離力発生装置7,7aが、モータ等の駆動源を持たず、駆動源と連結されていた軸20を、固定端に回転不能に固定する構成としてもよい。
また、上記実施形態では、分離力発生装置7,7aにおいて、電磁クラッチ22,27をトルクリミッタ18,26と並列に配置する構成としたが、トルクリミッタと同軸状に直列に配置してもよい。図2に示したトルクリミッタ18と電磁クラッチ22を例に挙げると、トルクリミッタ17とトルクリミッタ18の間の軸14に電磁クラッチ22及びギヤ23が配置され、ギヤ24が軸20に配置される構成となる。
また、上記実施形態では、分離力発生装置7,7aにおいて、複数のトルクリミッタ17,18,26が同軸状に直列に配置される構成としたが、少なくとも一部のトルクリミッタを、並列配置された軸20に配置する構成としてもよい。図3に示したトルクリミッタ18と電磁クラッチ22を例に挙げると、トルクリミッタ17とトルクリミッタ26との間に同軸状に電磁クラッチ22及びギヤ23が配置され、トルクリミッタ18及びギヤ24が軸20に軸支され、電磁クラッチ22と並列に配置される構成となる。
また、上記実施形態では、ホッパ8上に積層されている媒体Sのうち最上端の媒体S1を搬送対象として給紙する上取り出し式の媒体供給装置を例示したが、本発明は、ホッパ8に積層されている複数の媒体Sのうち最下端の1枚の媒体を搬送対象として供給するタイプ、所謂下取り出し式の媒体供給装置にも適用可能である。
また、上記実施形態では、ブレーキローラ4の回転負荷を変更する構成要素として、トルクリミッタ17,18,26を適用したが、電磁ブレーキ等の従来の回転負荷を変更する構成要素と比較して慣性が小さく、かつ、動力伝達を所定トルクまでに制限することが可能であれば、トルクリミッタ以外の要素を適用してもよい。
1,1a,1b,1c 媒体供給装置
3 給送ローラ
4 ブレーキローラ
6 制御装置
7,7a 分離力発生装置(回転負荷発生手段)
17 トルクリミッタ(第一負荷発生手段)
18,26 トルクリミッタ(第二負荷発生手段)
22,27 電磁クラッチ(切替手段)
30 重送検出センサ(重送検出手段)

Claims (7)

  1. 媒体を搬送方向に搬送する給送ローラと、
    前記給送ローラと接圧して配置されるブレーキローラと、
    前記ブレーキローラに連結され、前記ブレーキローラに前記搬送方向とは反対方向の回転負荷を発生させる回転負荷発生手段と、を備え、
    前記回転負荷発生手段は、
    前記ブレーキローラに直接連結され、所定の第一トルクの負荷を発生する第一負荷発生手段と、
    前記ブレーキローラへの前記回転負荷の動力伝達経路上において、前記第一負荷発生手段と直列に配置され、前記第一トルクより小さい第二トルクの負荷を発生する第二負荷発生手段と、
    前記動力伝達経路上で前記第二負荷発生手段より前記第一負荷発生手段側に接続され、前記第二負荷発生手段を迂回する迂回経路の前記動力伝達経路との断接を切り替える切替手段と、を有し、
    前記切替手段の切替によって、前記ブレーキローラの前記回転負荷を前記第一トルクまたは前記第二トルクに変更可能である
    ことを特徴とする媒体供給装置。
  2. 前記回転負荷発生手段は、前記切替手段及び前記第二負荷発生手段の組を前記動力伝達系路上に複数有し、
    前記複数の前記第二負荷発生手段において、それぞれに異なる値の前記第二トルクが設定されており、
    前記複数の前記切替手段及び前記第二負荷発生手段の組は、それぞれに設定される前記第二トルクの値の降順で、前記ブレーキローラ側から前記発生源側へ配置される
    ことを特徴とする、請求項1に記載の媒体供給装置。
  3. 前記切替手段と前記第二負荷発生手段とが並列に配置されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の媒体供給装置。
  4. 前記回転負荷発生手段は、前記回転負荷を変更することを決定した後、規定時間経過後に前記回転負荷を変更することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の媒体供給装置。
  5. 前記回転負荷発生手段は、前記回転負荷を変更することを決定した後、規定時間経過後以降に搬送が開始される媒体が前記給送ローラに進入する直前に、前記回転負荷を変更することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の媒体供給装置。
  6. 前記ブレーキローラより前記搬送方向の下流側に設けられ、前記媒体の重送を検出する重送検出手段を備え、
    前記回転負荷発生手段は、前記重送検出手段により前記媒体の重送が検出されたときに、前記回転負荷を増加させることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の媒体供給装置。
  7. 前記回転負荷発生手段は、前記給送ローラの送り距離と、前記給送ローラに進入する前記媒体の移動距離との比率に基づき、前記回転負荷を変更することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の媒体供給装置。
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