(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパに積み重ねられた紙葉を送り出すピックローラと、前記ピックローラから送り出された紙葉を次段の搬送ローラヘ給送するフィードローラと、前記フィードローラに対向配置されていて前記送り出された紙葉を１枚ずつに分離しながら給送する分離ローラと、からなる自動給紙機構を具備する紙葉搬送装置であって、
前記フィードローラは駆動回転軸の駆動力を得て回転し、
前記ピックローラは、前記駆動回転軸、ワンウエイクラッチおよび回転伝達機構を介して回転を伝達されて、紙葉への押付け力を得、
前記フィードローラの周速度をピックローラの周速度より大に設定し、
前記フィードローラによる紙葉の給送に伴い前記ピックローラを従動回転させることによって、前記ピックローラによる前記押付け力を解除し、
前記押付け力の解除により前記フィードローラの給送力および前記分離ローラの分離力を小さくする、
ことを特徴とする紙葉搬送装置。
【請求項２】
ホッパに積み重ねられた紙葉を送り出すピックローラと、前記ピックローラから送り出された紙葉を次段の搬送ローラヘ給送するフィードローラと、前記フィードローラに対向配置されていて前記送り出された紙葉を１枚ずつに分離しながら給送する分離ローラと、からなる自動給紙機構を具備する紙葉搬送装置であって、
前記フィードローラは駆動源であるフィードローラ軸上に配置され、
前記ピックローラは、前記フィードローラ軸上のワンウエイクラッチおよびフィードギヤを介し、回転トルクの増減するアイドラギヤを経て、前記フィードローラの上流側に配置され、その周速度を前記フィードローラの周速度より小に設定され、
前記フィードローラにより給送された紙葉の牽引力によって前記ピックローラを従動回転させるとともに、前記ワンウエイクラッチの作動により前記ピックローラの紙葉送り出し駆動回転数よりも速い回転数で前記ピックローラを従動回転させ、
前記ピックローラの従動回転により前記アイドラギヤの回転トルクを減少させる、
ことを特徴とする紙葉搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＣＲ、ＦＡＸ、複写機などの紙葉を取扱う製品に関し、特に紙葉の重送防止に好適な紙葉搬送装置に係る技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の紙葉搬送装置は、概略として特公昭５８−５１８５９号公報に示されているような構造となっており、給紙・分離部は送り出しローラ（以下、ピックローラと言う）と分離ベルトと分離ローラ（以下、フィードローラと言う）から成っている。
【０００３】
給紙命令が発せられるとフィードローラ軸が回転し、この動力はフィードローラ軸に実装されたフィードローラおよびベルト車とベルトを介してピックローラに伝達される。
【０００４】
特公昭５８−５１８５９号公報では記述されていないが、従来装置のピックローラの押付け力は自重とばねの変形による力の合力で与えられ、この押付け力は給紙負荷が最大となる紙葉でも安定した給送ができるよう、比較的高い値に設定されいた。
【０００５】
また、この押付け力はホッパが給紙位置にある間は一定値となるよう配慮されていた。従って、紙葉先端が分離部に到達してもこの押付け力が紙葉に働いていることになり、紙葉を１枚ずつに分離するためには、この押付け力に打ち勝つ分離力が必要であった。
【０００６】
このため、分離ローラ（または分離ベルト）の駆動力が大きくなるばかりではなく、分離部の構造や分離部より下流側の搬送構造ならびに駆動源であるモータの大形化の原因となっていた。
【０００７】
また、ノーカーボン中用紙などの高摩擦係数を有する紙葉では、ピックローラの押付け力が作用したままで分離する従来の構造では安定した分離が不可能で重送やジャムが発生し、製品の販路拡大に制限があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は従来の給紙・分離構造の大きさ以下で従来安定給送が不可能だったノーカーボン中用紙などの高摩擦係数を有する紙葉も安定して分離可能とする。また、従来の紙葉であれば重送をほとんど皆無にすることで製品の販路を拡大すると共に紙葉処理の信頼度の向上図る。
【０００９】
従来の技術では、ピックローラの押付け力はばねの変形力（または自重、またはそれらの合力）であり、その押付け力は常に一定で給紙動作の途中で変更することができなかった。
【００１０】
本発明ではピックローラの押付け力を分離動作に入る時点で軽減することで必要分離力の低減と分離能力の飛躍的な向上を図る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
【００１２】
フィードローラの軸に一定トルクでスリップを起こすクラッチ（以下スリップクラッチと言う）を実装し、このスリップクラッチから腕を出しピックローラを一定力で押付ける構造とする。
【００１３】
フィードローラとピックローラの周速比を１：０．７程度（フィードローラの周速よりピックローラの周速が小さければよい）にピックローラの駆動構造を設定しておく。
【００１４】
フィードローラおよびピックローラの駆動系にはそれぞれワンウエイクラッチが内蔵されており、ピックローラが駆動されると紙葉は給送され、紙葉先端がフィードローラに噛み込むと紙葉はフィードローラによって搬送されるようになり、ピックローラは紙葉により従動回転ピックローラの回転数は駆動時のそれを上回る。
【００１５】
このピックローラの駆動回転時と従動回転時での回転数が異なることを利用してピックローラの押付け力を解除すれば分離動作に入るのと同時にピックローラの押付け力を軽減することができ、必要分離力の低減、すなわち分離構造の小形化と分離能力の向上を図ることができるため小形で重送のない紙葉搬送装置を提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図５に本発明の実施形態のＯＣＲの紙葉搬送機構の概略図を示す。
【００１７】
図５において、紙葉１は給紙・分離部２０によって１枚ずつに分離され、紙葉搬送手段２５，２６によって搬送され、スタッカに排出される。
【００１８】
紙葉１上の情報は搬送路途中の読取り部２４で読取られ認識部２８（認識処理がソフトウエアで行われるタイプのＯＣＲではこの位置に存在しない）、制御部２９を経て関連装置に情報が伝えられる。
【００１９】
図１、図２、図３に本発明の一実施形態を示し、その構造と動作について以下説明する。ここにおいて、１は紙葉、２はフィードローラ軸、３はワンウエイクラッチ、４はスリップクラッチ、５はフィードギヤ、６はアイドラギヤ、７はピックギヤ、８はピックローラ軸、９はピックローラ、１０はフィードローラ、１１はワンウエイクラッチ、１２はカバー兼ピックローラサポート、１３はアイドラギヤと支持軸との隙間、１４はアイドラギヤ支持軸、２０は分離給送部、２１はホッパ、２２はピックモータ、２３は紙葉検出器、２４は読取り部、２５，２６は紙葉搬送手段、２７はスタッカ、３０は分離ローラ、３１は搬送ローラ、をそれぞれ表わす。
【００２０】
（１）フィードローラ軸２上に設置されたワンウエイクラッチ３を介し、更に同軸上に設置されているスリップクラッチ４とスリップクラッチ４に係合するフィードギヤ５を介して駆動力をアイドラギヤ６に伝達する。
【００２１】
（２）アイドラギヤ６の内径と支持軸１４の外径には比較的大きな間隙１３を与え、外力（駆動力など）により多少の移動が可能であり、駆動力が加わるとアイドラギヤ６は、その回転方向への喰い込みによりフィードギヤ５とピックギヤ７の間に入り込み、フィードギヤ５とピックギヤ７に挟まれることにより回転トルクが増大するよう設置されている。（図示しないが、支持軸１４とアイドラギヤ６の中心ずれによってスリップトルクが発生するような摩擦板構造となっていてもよい）
（３）アイドラギヤ６と噛み合うピックギヤ７は、ピックローラ軸８に係合されており、同じくピックローラ軸８上に実装されているピックローラ９に回転力を伝える。
【００２２】
ここで、フィードローラ１０とピックローラ９の周速比を１：０．７程度（フィードローラ１０の周速よりピックローラ９の周速が小さければよい）に設定しておく。
【００２３】
（４）フィードローラ軸２が回転すると、フィードローラ１０内に実装されているワンウエイクラッチ１１を介してフィードローラ１０が回転駆動されると共にフィードローラ軸２上に実装されたワンウエイクラッチ３を介してスリップクラッチ４の働きでフィードギヤ５に連なる部位の回転負荷に対応する押付け力をもってピックローラ９が回転駆動される。
【００２４】
図４は、各種ローラの押付け力及び軸間距離、各種ローラと紙葉間の摩擦係数、紙葉間の摩擦係数、紙葉の分離力、などの関連を図示したものである。
【００２５】
いま、ピックローラ９の押付け力をＰ、フィードローラ１０とピックローラ９の軸間距離をＬ、フィードギヤ５以降の回転負荷をＴｆ、スリップクラッチ４のスリップトルクをＴｓ、ピックローラ９の初期押付け力（自重またはスプリングによる押付け力）をＰ０とすると、
通常時のピックローラ９の押付け力は、
Ｐ＝（Ｔｆ／Ｌ）＋Ｐ０                                    ……（ａ）
ただし、Ｔｆ＜Ｔｓ  である。
【００２６】
ピックローラ押付け力９の最大値は、
Ｐｍａｘ＝Ｔｓ／Ｌ＋Ｐ０                                  ……（ｂ）
ただし、Ｔｆ≧Ｔｓ、これは、フィードローラ軸２からの駆動力によってスリップクラッチ４が負荷の増大でスリップを始める場合を示している。
【００２７】
Ｐ０＝３０ｇ、Ｔｓ＝４５０ｇｃｍ、Ｌ＝３２ｍｍとした場合の関係を図３に示す。ただし、Ｔｆ≧Ｔｓではピックローラ９に回転力が伝達されなくなるため、通常はＴｆ＜Ｔｓの範囲で使用される（スリップクラッチ４はなくても本発明の動作には支障ない）。図３から分かるように、回転トルクＴｆが増えるとそれに比例してピックローラ押付け力も増加する。
【００２８】
ここで、フィードギヤ５以降の回転負荷Ｔｆは、フィードギヤ５の回転（回転力の伝達）により微小時間の経過とともに増大し（ピックローラ９による紙の送り以前の紙と紙の摩擦力に因る）、これをＴｆ（ｔ）、初期値をＴｆ０、対応するピックローラ９の押付け力をＰ（ｔ）、Ｐ（ｔ＋Δｔ）ピックローラ９の半径をｒｐ、紙葉間の摩擦係数をμｓとすると、
Ｔｆ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）×μｓ×ｒｐ＋Ｔｆ０                ……（ｃ）
ここで、Ｔｆ（ｔ）は給紙されるまでのフィードギヤ５以降の回転トルクを表わすものであり、これを（ａ）式に代入して、
Ｐ（ｔ＋Δｔ）＝｛（Ｐ（ｔ）×μｓ×ｒｐ＋Ｔｆ０）／Ｌ｝＋Ｐ０……（ｄ）
を得る。
【００２９】
ピックローラ９の押付け力は、（ｄ）式より明らかなように時間と共に増加する。更に、式上に述べていないアイドラギヤ６の回転トルク増大もあるため、ピックローラ９の押付け力は急速に増大すると共に紙葉１が給紙され一定値に落ち着く。
【００３０】
（５）ピックローラ９の回転によって紙葉１が給送され、紙葉１の先端がフィードローラ１０に噛み込まれると紙葉１はフィードローラ１０によって搬送されることになり、ピックローラ９は紙葉１によってピックローラ軸８の駆動回転数より速い速度で従動される。即ち、ワンウエイクラッチ３の働きによって、ピックローラ軸８は前記駆動回転数の１．０／０．７倍の回転数で従動されることとなる。
【００３１】
（６）ピックローラ９の従動によりピックギヤ７、アイドラギヤ６が駆動される回転数より早く回転することになり、アイドラギヤ６は、駆動時とは逆方向（喰い込み方向とは逆方向）に移動して回転負荷が軽減される（アイドラギヤ６の喰い込みが浅くなるため前記Ｔｆが小となる）とともに、従動回転力が逆にフィードギヤ５に伝達される。
【００３２】
（７）フィードギヤ５にピックギヤ７からの回転力が伝わるとフィードローラ軸２に実装されているワンウエイクラッチ３にもスリップクラッチ４を介して従動回転力が伝わりワンウエイクラッチ３の働きでスリップクラッチ４、フィードギヤ５はフィードローラ軸２よりも早く回転することになり、ピックローラ９の押付け力は解除される。ここで、フィードギヤ５がフィードローラ軸２よりも高速回転するということは、前記（ａ）式における回転負荷Ｔｆ＝０  ということを意味し、結局ピックローラ９の押付け力Ｐ＝Ｐ０  となる。
【００３３】
換言すると、ピックローラ９により紙葉が送給されてフィードローラ１０により搬送されると、ピックローラ９の押付け力は解除されて小となるために、フィードローラ１０による紙葉の必要給送力も小となる（フィードローラはピックローラの紙に対する押付け力に打ち勝って紙を引き出し次の搬送ローラ３１に送り込むための給送力を要請されるものである）。同様な理由で、フィードローラ１０による紙の送りで搬送ローラ３１が紙を挟むと、その際の前記搬送ローラ３１の搬送力も小さくて済む。
【００３４】
更に、ピックローラ１０による押付け力が小となると（Ｐ０のみ）、紙間の摩擦力も小となって紙の重送の可能性も少なくなるという好結果を生む。
【００３５】
（８）紙葉１の先端が分離部２０内のフィードローラ１０と分離ローラ３０（または図示していない分離ベルト）の接触部を通過し、搬送ローラ３１を過ぎ、更に下流に設置されている紙葉検出器２３に到達するとフィードローラ軸２の駆動が切られ給紙・分離動作は終了する。
【００３６】
また、分離ローラ３０にはスリップクラッチ（図示していない）が実装されており、フィードローラ１０と分離ローラ３０の間に紙葉が０枚〜１枚の場合は分離ローラ３０が紙葉搬送方向に回転できるようになっている。
【００３７】
（９）以降、（１）〜（８）繰り返して順次、紙葉が給紙、分離される。
【００３８】
更に、本発明の構成によれば、重送防止の弊害となっていたピックローラ押付け力を極小にできるので、分離ローラ３０による紙分離に必要な分離力が極めて少なくて済む。これを以下に具体的に述べる。
【００３９】
ピックローラ押付け力をＰ、紙葉間の摩擦係数をμｓとした場合の分離ローラ３０（複数枚の紙送りを避けるために紙送り方向と逆方向のトルクが印加されているもの）の必要分離力ＦＲは、
ＦＲ≧２×Ｐ・μｓ    ……（ｅ）
で表わされ、この分離力は、フィードローラと分離ローラとの間に２枚以上の紙葉が存在するときに必要であり、フィードローラと紙葉、または分離ローラと紙葉の摩擦係数をμＲ、分離ローラの押付け力Ｐｓとすると、分離力は、分離ローラと紙葉の摩擦係数と紙葉間の摩擦係数の差で発生し、
（μＲ−μｓ）×Ｐｓ≧ＦＲ    ……（ｆ）
この式は分離ローラ３０とフィードローラ１０の間に２枚の紙が入ったときにこの紙を分離する条件である。
【００４０】
従って、分離ローラの押付け力Ｐｓは、
Ｐｓ≧２×Ｐ・μｓ／（μＲ−μｓ）    ……（ｇ）
この時の分離ローラのスリップトルクをＴRｓとすると、
0003673348.tif 000002
であることが必要となる。ｒＲは分離ローラの半径である。
【００４１】
更に、搬送ローラの必要搬送力をＦＴとすると、
0003673348.tif 000003
従って、分離力、分離ローラスリップトルク、分離ローラ押付け力、搬送ローラ搬送力はピックローラの押付け力が小さいほど小さくできることが分かる。
【００４２】
ピックローラの押付け力を小さくすれば、分離部の構造が小形化できる。
【００４３】
また、必要な分離力が小さくて済むので現状の構造であれば十分な分離力を与えることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、ピックローラ９により給送された紙葉がフィードローラ１０によって給送され始めると、ピックローラ９への押付け力が解除されるので、フィードローラ１０による給送力は小さくて済むこととなり、更に、ピックローラ押付け力解除により紙の重送を低減することができる。
【００４５】
また、フィードローラ１０の給送力が小さいことに伴い、それの下流側に位置する搬送ローラ３１の搬送力も小さくでき、装置全体を小型化できる。
【００４６】
更に、分離ローラ３０による２枚の紙の必要分離力もピックローラ９の押付け力に比例するので、ピックローラの押付け力解除に伴い小さくて済む。同様に、分離ローラ３０の押付け力、分離ローラのスリップトルクも小さくできる。しかも分離部より上流側で紙葉を押さえる力が小さいので分離力に逆らう力が小さくなり、紙葉が座屈することがなくなるのでノーカーボン中用紙などの高摩擦係数を有する紙葉で、しかも薄紙でも安定して給送をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す給紙分離部の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明によるピックローラの押付け力とフィードギヤ以降の回転トルクの関係を示す図である。
【図４】各種ローラの押付け力及び軸間距離、各種ローラと紙葉間の摩擦係数、紙葉間の摩擦係数、紙葉の分離力、などの関連を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の紙葉搬送機構を有するＯＣＲの概略図である。
【符号の説明】
１  紙葉
２  フィードローラ軸
３  ワンウエイクラッチ
４  スリップクラッチ
５  フィードギヤ
６  アイドラギヤ
７  ピックギヤ
８  ピックローラ軸
９  ピックローラ
１０  フィードローラ
１１  ワンウエイクラッチ
１２  カバー兼ピックローラサポート
１３  アイドラギヤと支持軸との隙間
１４  アイドラギヤ支持軸
２０  分離給送部
２１  ホッパ
２２  ピックモータ
２３  紙葉検出器
２４  読取り部
２５，２６  紙葉搬送手段
２７  スタッカ
３０  分離ローラ
３１  搬送ローラ
【図１】
0003673348.tif 000004
【図２】
0003673348.tif 000005
【図３】
0003673348.tif 000006
【図４】
0003673348.tif 000007
【図５】
0003673348.tif 000008