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静電吸着装置・画像読み取り装置 - 株式会社リコー
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発明の名称 静電吸着装置・画像読み取り装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−109775
公開日 平成10年(1998)4月28日
出願番号 特願平8−266072
出願日 平成8年(1996)10月7日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】樺山 亨 (外1名)
発明者 坂内 和典
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】絶縁層を有する吸着手段と、上記絶縁層の表面を帯電させる帯電手段とが備えられ、上記絶縁層の表面に交番する電界を発生させることによって用紙等を静電吸着する静電吸着装置において、上記吸着手段による静電吸着前に、上記用紙等の表面に正負のイオンを付与するイオン発生手段を備えていることを特徴とする静電吸着装置。
【請求項2】本原稿を載置する原稿台と、該原稿台に見開かれて載置された本原稿の原稿面上を走査して画像を読み取る画像読み取り手段と、絶縁層の表面に交番する電界を発生させることによって上記本原稿の頁を静電吸着してめくる静電吸着方式の頁めくり手段と、原稿にイオンを付与するイオン発生手段とが備えられ、上記画像読み取り手段により画像を読み取る時に上記イオン発生手段により原稿にイオンを付与した後、上記頁めくり手段により頁をめくることを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項3】湿度を検出する湿度検出手段を有し、該湿度検出手段によりある一定の湿度になった時にのみ、上記イオン発生手段により原稿にイオンを付与することを特徴とする請求項2記載の画像読み取り装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置の給紙や、画像読み取り装置の原稿搬送、或いは本原稿等の頁めくりなどに用いられる静電吸着装置及びこれを用いた画像読み取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、本原稿の頁めくり装置における原稿や、複写機における転写用紙などを分離搬送する方法として、摩擦力を用いた分離搬送方法や、エアー吸引などによる分離搬送方法が一般的に知られている。しかしながら、摩擦力を用いた分離搬送方法では、用紙などの分離手段としてゴム材料などから成る摩擦部材を用いているため、この摩擦部材の摩耗等による経時的変化が大きく、安定した分離機能が得られない。このため、重送や不送りを生じ易い。また、分離時にかける圧力によって用紙を傷めるなどの不具合がある。一方、エアー吸引などによる分離搬送方法では、分離時のエアーの吸引音が大きくて騒音を発生するため、オフィス内での使用には不向きで、装置自体も大型化する不具合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような問題に対処すべく、本出願人は、特願平8−179558号にて、静電吸着方式による分離搬送方法及び装置(本原稿の頁めくり装置)を提案した。これは、誘電体ベルトに不平等電界を形成し、この不平等電界の静電吸着力により誘電体ベルトに用紙を吸着させ、積層された用紙又は本原稿の頁を1枚づつめくるものである。しかしながら、この静電吸着方式による分離搬送方法及び装置では、低湿の環境下で用紙の含水分量が低下すると、用紙の抵抗が著しく大きくなり、積載された用紙どうしが摩擦帯電により密着して重送を起こし易いということが判った。また、このような状態では静電吸着力自体も低下しているので、厚い用紙などでは不めくりが発生し易いということも判明した。
【0004】そこで、本発明は、低湿の環境下においても用紙等の重送や不送り又は不めくりを防止できる静電吸着装置及びこれを用いた画像読み取り装置の提供を、その目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】正負のイオンを人為的に付与して乾燥している用紙どうしの摩擦帯電電荷を中和すれば用紙間の密着力を低下させることができ、また、正負のイオンを用紙の表面に付与すれば吸着面と用紙間における界面分極が促進されて静電吸着力が高まる。これが本発明の趣旨である。具体的には、請求項1記載の発明では、絶縁層を有する吸着手段と、上記絶縁層の表面を帯電させる帯電手段とが備えられ、上記絶縁層の表面に交番する電界を発生させることによって用紙等を静電吸着する静電吸着装置において、上記吸着手段による静電吸着前に、上記用紙等の表面に正負のイオンを付与するイオン発生手段を備えている、という構成を採っている。請求項2記載の発明では、本原稿を載置する原稿台と、該原稿台に見開かれて載置された本原稿の原稿面上を走査して画像を読み取る画像読み取り手段と、絶縁層の表面に交番する電界を発生させることによって上記本原稿の頁を静電吸着してめくる静電吸着方式の頁めくり手段と、原稿にイオンを付与するイオン発生手段とが備えられ、上記画像読み取り手段により画像を読み取る時に上記イオン発生手段により原稿にイオンを付与した後、上記頁めくり手段により頁をめくる、という構成を採っている。請求項3記載の発明では、請求項2記載の構成において、湿度を検出する湿度検出手段を有し、該湿度検出手段によりある一定の湿度になった時にのみ、上記イオン発生手段により原稿にイオンを付与する、という構成を採っている。
【0006】
【実施例】以下、本発明の画像読み取り装置の実施例を図1乃至図16に基づいて詳細に説明する。図5は、頁めくり機能と画像読み取り機能を併せ持つ画像読み取り装置の全体構成図を示している。装置本体の上半分はスキャナユニット30になっており、走査ユニット200は、このスキャナユニット30の内部を図5において左右方向に走行して、原稿台1上に見開かれて載置された本原稿BOの走査を行う。走査ユニット200は、画像読み取り手段50と、頁めくり手段60と、イオン発生手段70とから構成されている。
【0007】この走査ユニット200の走査駆動系の構成図を図6に示す。図6は、装置本体の上部から見た走査ユニット200の走査駆動系であり、図6において、装置本体の奥側にタイミングベルト312がプーリ304と3段プーリ302によって、装置本体の手前側にタイミングベルト313がプーリ305と2段プーリ306によって、それぞれ左右方向に張られている。ここで、プーリ304とプーリ305の回転軸は、それぞれバネ307とバネ308によって支持され、各タイミングベルト312,313に所定の張力を与えている。3段プーリ302は、タイミングベルト310でモータプーリ301と、また、タイミングベルト311で2段プーリ306とそれぞれ連結されている。タイミングベルト311は、アイドラ303をバネ309で外側に引くことで所定の張力を得ている。走査ユニット200は、その奥側と手前側とがクランプ315により各タイミングベルト312,313にそれぞれ固定され、モータプーリ301の回転軸を駆動するスキャナモータ106の回転により、各タイミングベルト312,313を介して駆動される。
【0008】本実施例における走査ユニット200の構成を図7に示す。図7において、走査ユニット200の下側の左右には原稿押えローラ281a,281bが、また、その外側にはシート巻き取りローラ280a,280bが、それぞれ回転自在に軸支されている。各シート巻き取りローラ280a,280bには、左右独立した原稿押えシート282a,282bのそれぞれの中央側の端部が巻き取られており、各原稿押えシート282a,282bのそれぞれの外側の端部は、スキャナユニット30の側板にそれぞれ固定されている。
【0009】また、図8に示すように、各巻き取りローラ軸251a,251bの外側端部には、シート巻き取りギヤ232a,232bが固定されており、これらのシート巻き取りギヤ232a,232bは、スキャナユニット30の側板に左右両端を固定され、略全長に亘って歯を有する駆動ラック231に、各アイドルギヤ233a,233bを介して、それぞれ噛み合っている。これにより、図8において走査ユニット200が走行すると、各アイドルギヤ233a,233bとともに各シート巻き取りギヤ232a,232bが回転し、各巻き取りローラ軸251a,251b、252b、及び、各シート巻き取りローラ280a,280b等を介して、各原稿押えシート282a,282bの引き出し及び巻き取りが行われ、左右のシート巻き取りローラ280a,280bの張力が、常時、略一定に維持される。
【0010】一方、図7に示すように、各原稿押えローラ281a,281b間には、原稿の除電及び原稿への正負のイオンの付与を行うイオン発生手段70と、プラテンガラス205と一体に構成された用紙ガイド256と、本原稿頁めくり用のめくりベルト208が配置されている。図1に示すように、本実施例におけるイオン発生手段70は、ケース72と、放電用ワイヤ74とから成るコロナ放電器として構成されており、高電圧電源255に接続されているとともに、ケース72は接地されている。また、ケース72の上面には、スリット状の穴72aが形成されているとともに、気流案内板72bが設けられている。走査ユニット200が右方向、すなわち、画像読み取り方向に移動すると、気流案内板72bによって、矢印で示すようにケース72内に空気が入り込み、これによってケース72内で発生したイオンが原稿に吹き付けられるようになっている。ケース72下の用紙ガイド256は、イオンが原稿に達するのを妨げないようにリブ構造となっている。また、高電圧電源255には湿度検知手段258が接続されており、高電圧電源255は、湿度検知手段258からの検知信号に対して所定のレベルで感応してオンするスイッチ素子を備えている。図7に示すように、画像読み取り手段50におけるプラテンガラス205の内側には、本原稿照明用の2本の蛍光灯201,202が、本原稿読み取り部の左右にそれぞれ配置されている。これらの蛍光灯201,202によって照明された本原稿像は、図7において、第1ミラー219に反射した後、第2ミラー220と第3ミラー221に交互に反射し、最後にレンズ216を透過して、CCD101上に縮小結像される。また、頁めくり手段における吸着手段としてのめくりベルト208は、めくりベルト駆動ローラ223とめくりローラ224とに掛け渡されており、このめくりベルト208の上側の、めくりベルト駆動ローラ223から少し離れた部位の外側には、帯電手段としての帯電ローラ225が接触して配置されている。
【0011】更に、めくりベルト駆動ローラ223の駆動軸端部には、図8に示すように、めくりベルト駆動ギヤ234が固定されており、このめくりベルト駆動ギヤ234は、アイドルギヤ235を介して、駆動ラック232に噛み合っている。これにより、走査ユニット200が走行すると、駆動ラック232に沿って、アイドルギヤ235と共にめくりベルト駆動ギヤ234が回転し、めくりベルト駆動ローラ223の回転により、走査ユニット200の移動速度と同じ速度でめくりベルト208が回転する。
【0012】次に、スキャナユニット30のめくり動作について説明する。図9に、本実施例における走査ユニット200の頁めくり手段60の動作説明図を示す。本実施例におけるめくりベルト208は、図10に示すように、材質が、PET、PC、PVCなどからなり、その表面層が表面抵抗1014Ω以上の高抵抗フィルム、すなわち絶縁層208aと、その裏面層が表面抵抗108Ω以下の低抵抗フィルム、すなわち導電層208bとからなる二重構造の樹脂フィルムで構成されている。
【0013】また、めくりベルト駆動ローラ223は、金属ローラ223aの表面に導電性ゴム223bを被覆して構成されており、この金属ローラ223aに、高周波電源スイッチ253cを介して、めくりベルト208の裏面に交番電圧を印加するための高周波電源253bが接続されている。更に、このめくりベルト駆動ローラ223は、めくりベルト208の裏面への交番電圧の印加回路を、めくりベルト208の裏面の導電層208bを接地する側へ切り替える、印加回路切り替え手段としての切り替えスイッチ253dを介して、接地されるように構成されている。
【0014】一方、帯電ローラ225は、中抵抗ゴムローラ225aと芯金225bとで構成されており、その芯金225bに、交流電源スイッチ253aを介して、交流電源253が接続されている。
【0015】図9の頁めくり動作に先行して、めくりベルト208の表面に帯電パターンを形成する際には、図10に示すように、切り替えスイッチ253dを”OFF”にして、交流電源スイッチ253a,高周波電源スイッチ253cを”ON”にする。この時、めくりベルト208を線速227mm/sで移動させながら、交流電源253からは、±2kV,75Hzの高電圧を発生させ、高周波電源253bからは、±800V,750Hzの電圧を発生させる。これにより、めくりベルト208の表面に、約3mmピッチの帯電パターンが形成される。原稿の読み取り操作がスタートされると、スキャナユニット30の左端の端部ホームポジションにいた走査ユニット200が、右方向に走行を始める。そして、この走査ユニット200のプラテンガラス205の原稿読み取り位置が本原稿BOの左頁にかかると、図11に示すように、走査ユニット200における画像読み取り手段50の光学系が、この本原稿BOの読み取り動作を始め、この本原稿BOの原稿面を左頁から右頁へと読み取っていく。ここでの走査ユニット200の読み取り開始位置は、本原稿BOの大きさ(サイズ)によって変わる。このようにして、走査ユニット200の光学系が本原稿BOの右頁の端まで読み終えると、図12に示すように、走査ユニット200の原稿走査方向が逆転され、図13に示すように、この読み取りを終えた本原稿BOの右頁の頁めくり動作が開始される。
【0016】この本原稿BOの頁めくりを始めるときには、この頁めくり動作に先行して、このめくりベルト208の表面上に形成された帯電パターン部が本原稿BOの最上位頁254の上に重なる。そして、この最上位頁254の先端がめくりベルト208の下側の中央を越えたところで、図13に示すように、めくりベルト208が、図示しないソレノイドの作用により、図9の実線で示す位置に持ち上げられる。これにより、このめくりベルト208の表面に形成された帯電パターンの不平等電界による吸着力で、本原稿BOの最上位頁254が、めくりベルト208の表面上に吸着されて、この最上位頁254の端部がめくりベルト208と共に持ち上げられる。この不平等電界による吸着力は、この最上位頁254以外の頁を吸着させない特徴を有している。
【0017】ここで用いている不平等電界による用紙吸着力は、図2aに実線で示すように、用紙の保管環境に大きく影響され、低湿側及び高湿側になると吸着力が低下し、山なりの特性を示す。高湿側にで吸着力が低下する理由は、用紙が多くの水分を吸湿することにより、用紙の表面及び内部に電解質が解離して多くの正負のイオンが存在し、めくりベルト208の表面にかかる状態の用紙が接触することで、めくりベルト208表面の電荷が用紙のイオンで除電されるためである。これに対する対策としては、めくりベルト208の絶縁層208a内にセラミック粉末を混入し、絶縁層208aの誘電率を上げてやれば静電容量が増し、帯電電荷量を増やせるので改善される。また、セラミック粉末を混入したことで、めくりベルト208表面に微小の凹凸ができ、用紙が接触したときの接触面積が小さくなるため、めくりベルト208表面の帯電電荷の消失が少なくなる効果も併せ持っている。逆に低湿の場合には、用紙の内部及び表面に水分が少ないため、電解質が解離できずにイオンが非常に少なくなっている。用紙の含水分量に応じて正負のイオン量が変わり、図2bに示すように、用紙の湿度変化によって用紙の表面抵抗が変化する。この時の用紙Pの状態のモデルを図3a、図3bに示す。図3aは通常の湿度の場合であり、図3bは低湿環境で調湿された場合である。
【0018】静電吸着方式の原理は、図4a及びbに示す通りである。まず、図4aに示すように、用紙Pを不平等電界を発生させるめくりベルト208に接触させた時、誘電体である用紙Pは瞬間的に分極を起こし、めくりベルト208側に吸引される。その後、少し時間をおいて、図4bに示すように、用紙Pの表面及び内部の正負のイオンが不平等電界によりめくりベルト208側の用紙表面、すなわち、界面に移動する。このとき、めくりベルト208上の帯電電荷の逆極性のイオンがお互いに向い合わせとなるように配列し、界面分極する。このようにイオンが配列することで、吸着力は図4aに示す状態から大きく増加する。しかし、低湿環境下で乾燥した用紙Pを、不平等電界を発生させるめくりベルト208に接触させた時は、用紙Pの表面及び内部にイオンが少なく、図4bのように界面分極ができないため、図4aに示す場合の弱い吸着力となってしまう。このような理由で、乾燥している用紙は不めくりとなることがある。また、乾燥している用紙は摩擦抵抗が非常に高く、用紙どうしが摩擦帯電を起こして吸着し合っているため、重送を起こすことがある。かかる観点から、めくり動作を始める前に、すなわち、画像読み取り中に、イオン発生手段70によって正負のイオンを乾燥している用紙に吹き付けるようにする。これによって、用紙どうしの摩擦帯電電荷が中和され、重送が防止される。また、用紙の表面の電荷分布は図3cに示すように通常の湿度の場合と同程度となり、これによって界面分極が促進され、図2aに一点鎖線で示すように、吸着力を増大させることができる。この結果、乾いた用紙においても不めくり及び重送の無い頁めくりを行うことができる。本実施例においては、イオン発生手段70に±6kV、1kHの電圧を印加しているが他の方法でも同様である。また、相対湿度が40%を下回ったときに高電圧電源255がオンするように設定されている。これは、湿度が高い場合には用紙の吸着力は十分強いため、イオンを付与する必要がないためである。また、放電用ワイヤ74も劣化するので、不必要なときには用いないことで寿命を延ばすことができる。
【0019】上述のように、本原稿BOの最上位頁254をめくり上げた後、この状態のまま走査ユニット200を、図13に示すように、その端部ホームポジションに向けて移動させると、この本原稿BOの最上位頁254は、図14に示すように、確実に分離搬送され、走査ユニット200の右側部に配置された上下一対の頁ガイド227,228(図7)の間を通過して、走査ユニット200の右外側にその先端側が送り出される。この時、この走査ユニット200の上方側の頁ガイド227上に取付けられた頁めくりセンサ214(図7)が、走査ユニット200の右外側に送り出された原稿頁を検知して、この原稿頁が正常に頁めくりされたことを判断する。
【0020】ここで明らかなように、本実施例では、走査ユニット200の頁めくり動作によりめくり上げられた原稿頁が、丸められたり折り曲げられたりせずに自然な姿勢に保持されるので、このめくり上げた原稿頁を傷めることがなく、また、このめくり上げた原稿頁を収納するための頁収納手段を走査ユニット200内に配設する必要がないので、走査ユニット200を小型化できる。
【0021】次いで、図15に示すように、本原稿BOの最上位頁254を本原稿の綴じ部までめくり上げた時点で、めくりベルト208を元の位置(図9の破線位置)に戻す。この状態で、走査ユニット200を更にその端部ホームポジションに向けて移動させると、図16に示すように、このめくり上げた原稿頁が、本原稿の綴じ部に引っ張られて、一対の頁ガイド227,228の間を戻りながら、本原稿BOの左頁上に重ね合わされるようにして走査ユニット200内から排出される。
【0022】このようにしてめくり上げられた原稿頁が本原稿BOの左頁上に全て重ね合わされると、走査ユニット200の見開き原稿に対する1回分の原稿読み取り・頁めくり動作が終了する。ここで、この本原稿BOに対する原稿読み取り・頁めくり動作を繰り返し実行したり、原稿読み取りまたは頁めくり動作の何れか一方の動作のみを繰り返し実行する場合には、上述のように、めくり上げられた原稿頁が本原稿BOの左頁上に全て重ね合わされると同時に走査ユニット200の移動方向を反転させて、本原稿の原稿面に対して最短コースで走査ユニット200の往復動作を繰り返す。
【0024】本実施例においては、画像読み取り装置として示したが、イオン発生手段70と、めくりベルト208とによって乾燥した用紙に対応できる静電吸着装置を構成することができ、画像形成装置の給紙手段として適用することができる。
【0025】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、静電吸着前に、イオン発生手段によって用紙の表面に正負のイオンを付与する構成としたので、乾燥した用紙においても強い吸着力を得ることができ、不送りや重送を防止することができる。
【0026】請求項2記載の発明によれば、画像の読み取り中にイオン発生手段により原稿に正負のイオンを付与し、その後に頁めくりを行う構成としたので、乾燥した原稿も強く吸着することができ、不めくり等を高精度に防止することができる。また、原稿どうしが摩擦帯電によって密着している場合でも帯電電荷を中和することができるので、重送を高精度に防止することができる。
【0027】請求項3記載の発明によれば、湿度検知手段によってある一定の湿度以下になった時のみイオン発生手段により原稿に正負のイオンを付与する構成としたので、請求項2記載の効果に加え、イオン発生手段の寿命を延ばすことができる。




 

 


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