JPH0986710A - 媒体搬送装置及び媒体搬送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紙などの低抵抗搬送媒体も含めて、媒体の抵
抗値によらず、直接、媒体を搬送できる搬送媒体装置及
び搬送媒体方法を提供する。 【解決手段】 フィルム状の抵抗体から成る基材１１内
に複数の帯状電極１２を一定ピッチで配列すると共に該
基材の搬送媒体３を載置する搬送面と対向する非搬送面
の全面に接地電極１３を配した固定子１と、搬送媒体表
面に接触する導電性部材から成る除電器２と、除電器を
電気的に接地した状態と開放した状態とに切り換えるス
イッチ手段２１と、複数の帯状電極に供給する印加電圧
を制御する電圧印加手段とを有する媒体搬送装置であっ
て、固定子の搬送面上に直接搬送媒体を配置し、固定子
内の個々の帯状電極への印加電圧を切り換えることによ
り、前記媒体を搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ、現金自動入出金装置など、紙葉類や
プラスチックカードといった媒体を搬送、または、処理
する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミ
リ、現金自動入出金装置などでは、『特開平５−２７０
６８１』に示されるように回転型電磁モータ駆動のゴム
ローラを紙類などの媒体に圧接する搬送機構が使用され
ていた。しかしこの方式では、モータ自体の発熱や消費
電力の大きさが問題となり、また電磁モータとゴムロー
ラを使用する構成上、小型化にも限界があった。更に媒
体の搬送に用いる力としてゴムローラと搬送媒体間の摩
擦力を利用しているため、ゴムの磨耗、紙粉の付着など
により、安定した搬送力を得るためにはゴムローラ自体
やゴムローラと媒体の圧接力を定期的に検査、補修する
必要があった。

【０００３】これらの問題を改善する方法として、『特
開平５−３１９６０２』や『特開平６−５６２９０』に
静電気力を利用する搬送方法が示されている。この方法
は、帯状電極を有する固定子と、抵抗層を有する移動子
から構成される。前者の文献の方法は、移動子として、
搬送する紙を直接使用し、後者は高い抵抗値を有する移
動子の上に紙などの搬送物を載せる方法である。両者と
もに、固定子の電極は３系統（３相）に分割されてお
り、それが順に並んでいる。動作原理の詳細は『特開平
２−２８５９７８』や『特開平５−３１９６０２』、
『特開平６−５６２９０』に述べられているので割愛す
るが、動作原理の概要は以下の通りである。

【０００４】即ち、搬送直前に固定子電極の各相に特殊
な電圧の組み合わせを印加することにより、移動子の抵
抗層内に存在する正負の電荷を静電分極させる（以後、
これを初期分極と呼ぶ）。高抵抗を有する物質内では導
電率が非常に低いため、電荷の移動が著しく阻害され、
その物質の抵抗値と誘電率から決定される時定数に従っ
て静電分極が進む。移動子内で静電分極が十分進んだと
ころで、搬送用の電圧パターン（組み合わせ）を切り換
えながら固定子電極の各相に印加すると、電荷の反発と
吸引によって移動子は搬送される。この時、移動子の初
期分極状態は搬送終了まで保たれる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動子
として搬送媒体である紙を利用した場合、途中で搬送が
できなくなることがあった。この原因は、移動子内の初
期分極状態に変化が生じることによるものであり、この
方式の場合、移動子の初期分極状態が搬送終了まで保た
れることが必須条件となる。

【０００６】紙葉類の場合、温湿度などの環境条件によ
って、抵抗値が大きく変化することが知られている。特
に高湿時には、低湿時に比べて抵抗値が３桁以上小さく
なる場合があることが知られている。抵抗値が小さくな
ると導電率が上昇し、電荷の移動が容易になる。よっ
て、初期分極された正負の電荷が互いに移動して中和し
たり、搬送中の固定子電圧極性によって初期分極とは別
の分極状態になるなどして、搬送力が低下し、ついには
搬送が不可能な状態になる。

【０００７】この対策として、直接媒体を搬送するので
はなく、別に移動子を設け、その移動子に媒体を乗せて
搬送する方法がある。その移動子内に絶縁に近い高抵抗
層を形成し、初期分極をこの高抵抗層で行うことによっ
て、初期分極状態を保つことを目的としている。しか
し、この方法は必ず特別な移動子が必要であり、特に直
線搬送の場合は移動子の往復時間や運用する移動子の数
などが問題となり、コスト削減や小型化の妨げとなる。

【０００８】また、移動子上の紙などの搬送媒体には拘
束力が働かないため、姿勢が不安定となる。これを制御
するためには、移動子の姿勢制御によって間接的に搬送
媒体の姿勢制御を行う方法や、移動子に搬送媒体を拘束
する機構を設ける方法などが考えられる。しかし、前者
は間接的な制御のため媒体の姿勢を正確に制御するため
には、様々なセンサや複雑な制御モデルが必要となりコ
ストの上昇、装置の大型化をまねく。後者の方法でも、
媒体束縛用の機構を付加しなければならず、前者の方法
と同様な問題が生じる。

【０００９】よって、装置の小型化や正確な媒体の姿勢
制御を行うためには、紙などの低抵抗搬送媒体も含め
て、媒体の抵抗値によらず、直接、媒体を搬送できる方
式が必要となる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の媒体搬送装置は
前記課題を解決するために、フィルム状の抵抗体から成
る基材内に複数の帯状電極を一定ピッチで配列すると共
に該基材の搬送媒体を載置する搬送面と対向する非搬送
面の全面に接地電極を配した固定子と、前記搬送媒体表
面に接触する導電性部材から成る除電器と、該除電器を
電気的に接地した状態と開放した状態とに切り換えるス
イッチ手段と、前記複数の帯状電極に供給する印加電圧
を制御する電圧印加手段とを有する媒体搬送装置であっ
て、前記固定子の前記搬送面上に直接搬送媒体を配置
し、該固定子内の個々の帯状電極への印加電圧を切り換
えることにより、前記搬送媒体を搬送することを特徴と
する。

【００１１】この時、前記基材の体積抵抗率を１０¹⁰〜
１０¹⁷［Ω・ｃｍ］の範囲に設定すると少ない電流で所
定の電圧を印加できると共に基材自体の不要な帯電によ
る搬送力への悪影響を除去することができ、好適であ
る。

【００１２】また、本発明の媒体搬送方法は、前記構成
の媒体搬送装置において、ステップ１で、帯電していな
い搬送媒体が搬送開始位置にある状態で、前記複数の帯
状電極の全てに所定の第１の極性の電圧を印加する。こ
の時、搬送媒体内において静電分極が起こり搬送媒体内
の固定子側の界面には帯状電極に印加した電圧と逆極性
の電荷が誘導され、また、搬送媒体の対向する界面（即
ち、搬送媒体の表面）には帯状電極に印加した電圧と同
極性の電荷が誘導される。ステップ１の状態にある搬送
媒体に対して、ステップ２で、前記除電器を前記スイッ
チ手段により電気的に接地することにより該搬送媒体の
表面の電荷を除去する。これにより、搬送媒体の導電率
に応じて表面の誘導電荷の一部或いは全部が除去され、
搬送媒体は一部分極状態或いは全面均一の帯電状態とな
る。ステップ３では、前記スイッチ手段を切り換えて前
記除電器を接地から開放した後、前記電圧印加を停止す
る。これにより、搬送媒体の真下にある帯状電極だけが
静電分極を起こす。ステップ４では、前記帯状電極を電
気的に開放とした状態で、各帯状電極の搬送媒体と対面
する側の電位を測定することにより搬送媒体の先端及び
後端位置を検出する。ステップ５では、前記ステップ４
で検出された搬送媒体の先端位置からその位置に最も近
い帯状電極及び搬送方向の下流側にある全ての帯状電極
に前記ステップ１で印加した電圧と同一の第１の極性の
所定の電圧を印加すると共に、その他の帯状電極には前
記極性と逆の第２の極性の電圧を印加する。これによ
り、固定子と搬送媒体とが接触している部分の帯状電極
と搬送媒体との間で静電気力による反発力と、搬送媒体
の先端位置に最も近い帯状電極との間の静電気力による
吸引力に基づく搬送力が発生し搬送媒体は帯状電極のピ
ッチ幅分移動する。ステップ６では、ステップ５により
発生した搬送媒体と固定子間の静電気力により帯状電極
のピッチ幅分移動した搬送媒体に対して、前記ステップ
５を繰り返し行うことにより搬送媒体を帯状電極のピッ
チ幅単位で移動させることが可能となり前記課題が解決
される。

【００１３】

【発明の実施の形態】

［構成の説明］図１は本発明の一実施例を示す構成図で
ある。この装置は固定子１と除電器２を有し、特別な移
動子は必要とせず、搬送媒体３に直接搬送力を作用させ
て搬送する。

【００１４】固定子１は、フィルム状の基材１１の中に
複数の帯状電極１２を一定ピッチで配置し、基材１１の
搬送媒体３と接触しない面に接地電極１３を配したもの
である。以後、基材１１上で、搬送媒体３と接触する面
を搬送面、その対面を非搬送面と呼ぶ。即ち接地電極１
３は基材１１の非搬送面に配置されている。

【００１５】基材１１はフィルム状の抵抗体であり、そ
の抵抗値は帯状電極１２に電圧を印加した時の電流値に
関係し、抵抗値を高くすると、オームの法則に従って、
所定の電圧を印加する時に必要となる電流量が減少す
る。基材１１の体積抵抗率を１０¹⁰［Ω・ｃｍ］以上に
することにより、少ない電流で所定の電圧を帯状電極１
２に印加することができ、体積抵抗率が高いほど電流値
が少なくて良い。しかし、基材１１の体積抵抗率を１０
¹⁸［Ω・ｃｍ］以上に高くすると基材１１自体が帯電
し、その帯電電荷が静電気力による搬送力に悪影響を及
ぼす。よって、少ない電流で所定の電圧を印加でき、か
つ、基材１１自体の帯電による搬送力への悪影響のない
基材１１の抵抗率範囲は１０¹⁰［Ω・ｃｍ］〜１０
¹⁷［Ω・ｃｍ］となり、１０¹³［Ω・ｃｍ］〜１０
¹⁶［Ω・ｃｍ］の範囲にすると、基材１１の帯電自体も
なくなりより好ましい。本実施例では、体積抵抗率１０
¹⁵［Ω・ｃｍ］程度のエポキシ系樹脂材料を使用した。

【００１６】帯状電極１２は導電性材料ならばいずれも
使用できる。電極の幅や電極間ギャップは自由に設定で
き、本実施例では、高い搬送精度と十分な搬送力を得る
ため、電極と電極間ギャップを１：１とし、ピッチ０．
２［ｍｍ］のものを用いた。

【００１７】接地電極１３は、導電性材料ならばいずれ
も使用できる。基材１１の非搬送面の全面に電極を形成
し、搬送動作の有無によらず常に接地してある。

【００１８】除電器２は導電性の材料を用い、搬送開始
位置において搬送媒体３の、固定子１と接触する面と対
向する面に接触できるように設置してあり、他端はスイ
ッチにより電気的な接地と開放を選択できる。搬送媒体
３との接触部形状は、搬送媒体３を圧迫しない程度に接
触できるものならばいずれも使用でき、板状、ブラシ状
などの形が利用できる。また、除電器が搬送媒体と接触
する部分は、点接触、面接触など、いずれも使用でき、
その接触面積は自由に選択することができる。本実施例
では媒体の一部に接触するようなブラシ状のものを用い
た。

【００１９】［動作の説明］体積抵抗率が低く、導電率
の高い搬送媒体の場合について、図２〜図４を用いて動
作の説明を行う。

【００２０】帯電していない搬送媒体３が搬送開始位置
までくると、帯状電極１２全てに図示しない電圧印加手
段を用いて正の電圧を印加する（ここで負の電圧を印加
した場合は、以後の極性が全て逆になる）。すると、帯
状電極１２と接地電極１３との間でコンデンサが形成さ
れ、帯状電極１２には印加された電圧と同極性の電荷が
充電される。帯状電極１２に充電された正電荷により、
搬送媒体３内の電荷が静電分極され、搬送媒体３の固定
子側界面には帯状電極１２と逆極性の負電荷が誘導さ
れ、対向する界面には帯状電極と同極性の正電荷が誘導
される。その結果、搬送媒体内の電荷は、図２（Ａ）に
示すような分極状態となる。

【００２１】この状態の時、搬送媒体３に接触している
除電器２のスイッチ２１を入れて除電器２を電気的に接
地状態にする。すると、搬送媒体は導電率が高いため、
搬送媒体の除電器が接している面に分極している正電荷
は、除電器２を介して接地側に移動する。その結果、図
２（Ｂ）の様に、搬送媒体内には負電荷が残る。

【００２２】この状態でスイッチ２１を開放状態とし、
その後、帯状電極１２への電圧印加を停止すると搬送媒
体３内には負電荷のみが残留し、図２（Ｃ）の様に負極
性に帯電した状態になる。この帯電状態は、搬送媒体内
に正電荷が残留していないため、外部から手を加えない
限り長時間持続する。

【００２３】この時、帯状電極を図示しない電圧印加手
段から開放し、電気的に浮かせた状態にすると、今度
は、搬送媒体３の負電荷によって帯状電極１２内の電荷
が静電分極される（図２（Ｄ））。この分極は媒体と接
している帯状電極だけで発生するため、帯状電極１２ｄ
と１２ｅは分極を起こさない。

【００２４】ここで、各帯状電極の搬送媒体３と対向す
る面の電位を測定すると、帯状電極１２ａ、１２ｂ、１
２ｃでは負電位が測定でき、１２ｄ、１２ｅでは電位が
測定されない。この結果から、搬送媒体３の先端位置は
帯状電極１２ｃ部分にあることが分かり、搬送媒体３の
終端位置は１２ａであることが分かる。その他にも、各
帯状電極を接地すると、静電分極している電極では、表
層の負電荷が接地側に移動するために電流が流れ、この
電流を測定する方法もある。各帯状電極を接地した時の
電流の有無を測定することにより、媒体の先端位置と終
端位置を認識することができる。この搬送媒体位置の測
定精度は、帯状電極１２の配置ピッチに依存することは
明白であり、帯状電極１２の配置ピッチをＰとすると、
測定精度は±Ｐ／２以下となる。よって、帯状電極１２
の配置ピッチを小さくするほど高精度な測定が可能とな
る。ここまでが、初期準備であり、以後、搬送動作を説
明する。

【００２５】搬送媒体３の先端位置が分かり、搬送媒体
３は負極性に帯電しているため、搬送方向の下流側にお
いて搬送媒体３に接しておらず、最も搬送媒体に近い帯
状電極１２ｄから、その搬送方向下流側の帯状電極全て
（この図では１２ｅ）に正極性の電圧を印加する（図３
（Ｅ））。それ以外の帯状電極（この図では１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ）には搬送媒体３の帯電極性と同極性の負
極性電圧を印加する。すると搬送媒体３は、同極性の電
荷を注入された帯状電極からの反発力を受けると共に、
逆極性の電荷を注入された帯状電極から吸引力を受け
る。

【００２６】まず、反発力の作用を次に述べる。搬送媒
体３の真下にある帯状電極からの反発力は、搬送媒体３
を固定子１から遠ざける方向に働き、搬送媒体３と固定
子１との間の摩擦が大幅に低下する。この時、搬送方向
上流側の帯状電極から受ける反発力は、搬送媒体３を搬
送方向に押し出す方向に働く搬送力となる。次に、吸引
力は、搬送媒体３を搬送方向に引きつける方向に働き、
搬送力となる。この結果、搬送媒体３は帯状電極１２ｄ
上に到達し、搬送媒体先端が帯状電極１２ｄに吸引され
る。その部分で搬送媒体３と固定子１との摩擦が増大
し、搬送媒体３は帯状電極１ピッチ分移動した１２ｄ上
に位置決めされて停止する（図３（Ｆ））。

【００２７】ここで、先ほど同様、搬送媒体３の位置か
ら搬送方向下流側で、搬送媒体３に接していない最も近
い帯状電極１２ｅから搬送方向下流側にある帯状電極全
てに正電圧を印加し、それ以外の帯状電極には負電圧を
印加する（図３（Ｇ））。

【００２８】すると、同様に、搬送媒体３は、搬送媒体
３の真下と搬送方向上流側から反発力を受け、搬送方向
下流側から吸引力を受けるため、搬送媒体３は帯状電極
１ピッチ分移動して帯状電極１２ｅ上に位置決めされて
停止する（図３（Ｈ））。

【００２９】この様に、搬送媒体３は、搬送媒体３の帯
電電荷と逆極性の電圧を印加した帯状電極の方向に移動
するため、搬送媒体と接触していない帯状電極の中で、
搬送媒体を移動させたい方向にある帯状電極には搬送媒
体と逆極性の電圧を、それ以外には同極性の電圧をそれ
ぞれ印加することにより、図４（Ｉ）から図４（Ｌ）の
様に逆方向への搬送も可能となる。この時、図２（Ｄ）
で搬送媒体３の先端位置と終端位置が分かっているた
め、媒体の長さが算出できる。よって、逆方向への搬送
時には、搬送媒体先端位置から搬送媒体終端位置を逆算
し、帯状電極１２ｂが搬送媒体３に最も近い、搬送方向
下流側の電極であることが分かる。

【００３０】搬送媒体３は、帯状電極１２上を１ピッチ
ごとに移動する。帯状電極１２の配置ピッチは自由に選
択できるため、位置決め精度を自在に設定することがで
きる。

【００３１】ここまでは、これまで搬送が困難とされた
低抵抗の搬送媒体３について述べた。次に高抵抗の搬送
媒体の搬送方法について述べる。

【００３２】高抵抗の搬送媒体の搬送方法も前述の方法
とほぼ同様である（図５〜図６）。図５（Ｍ）の様に、
帯状電極１２全てに正の電圧を印加すると、搬送媒体３
内部の電荷が静電分極を起こす。しかし、搬送媒体の抵
抗が高く、導電率が低いため、内部電荷の移動が妨げら
れ、搬送媒体３の抵抗値と誘電率とから決定される時定
数に従って静電分極は進行する。適当な時間が経過した
ところで、除電器２のスイッチ２１を入れて搬送媒体３
を電気的に接地する。すると、搬送媒体３は導電率が低
いため、内部電荷の移動が速やかに行われず、除電器２
が接している部分の近傍にある正電荷のみが接地側に流
れ、除電器２から離れた正電荷は搬送媒体３内部に分極
した状態で残留する（図５（Ｎ））。

【００３３】ここで、スイッチ２１を開放し、除電器２
を電気的に浮いた状態にし、その後帯状電極１２への電
圧印加を停止する（図５（Ｏ））。低抵抗媒体の時と異
なり、高抵抗媒体内には正電荷が残留しているが、媒体
３の導電率が低いために電荷の移動が著しく阻害され、
正負の両電荷は分極状態のままとどまる。よって、低抵
抗の搬送媒体はこの時帯電状態にあったが、高抵抗の搬
送媒体では分極状態にある。

【００３４】次に、帯状電極１２全てを電気的に開放
し、電気的に浮いた状態（無接続状態）にする。する
と、低抵抗の搬送媒体時同様、帯状電極の内、搬送媒体
３の真下にあるものだけが静電分極を起こす。帯状電極
１２の搬送媒体３側と反対の面の電位を測定することに
より、搬送媒体３の先端部と後端部が分かる（図５
（Ｐ））。

【００３５】この後、低抵抗の搬送媒体時と同様に、選
択的に帯状電極に電圧を印加することにより、図６
（Ｑ）から図６（Ｔ）に示す様に順次搬送媒体３を搬送
することができる。同様に逆方向への搬送も可能である
ことは言うまでもない。

【００３６】尚、本実施例では、矩形の搬送装置として
説明したが、固定子はフィルム状の薄板状なので、円筒
形や円形などに変形して用いることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、帯電していない搬送媒体が搬送開始位置にある状
態で、前記複数の帯状電極の全てに所定の第１の極性の
電圧を印加するステップ１と、ステップ１の状態にある
搬送媒体に対して前記除電器を前記スイッチ手段により
電気的に接地することにより該搬送媒体の表面の電荷を
除去するステップ２と、前記スイッチ手段を切り換えて
前記除電器を接地から開放した後、前記電圧印加を停止
するステップ３と、前記帯状電極を電気的に開放とした
状態で、各帯状電極の搬送媒体と対面する側の電位を測
定することにより搬送媒体の先端及び後端位置を検出す
るステップ４と、前記ステップ４で検出された搬送媒体
の先端位置からその位置に最も近い帯状電極及び搬送方
向の下流側にある全ての帯状電極に前記ステップ１で印
加した電圧と同一の第１の極性の所定の電圧を印加する
と共に、その他の帯状電極には前記極性と逆の第２の極
性の電圧を印加するステップ５と、ステップ５により発
生した搬送媒体と固定子間の静電気力により帯状電極の
ピッチ幅分移動した搬送媒体に対して、前記ステップ５
を繰り返すステップ６と、から成る媒体搬送方法である
ので、特別な帯電手段や位置検出手段無しに、高抵抗の
搬送媒体は勿論、低抵抗の搬送媒体も直接、移動子とし
て利用でき、搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】動作原理図（その１）である。

【図３】動作原理図（その２）である。

【図４】動作原理図（その３）である。

【図５】動作原理図（その４）である。

【図６】動作原理図（その５）である。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 除電器 ３ 搬送媒体 １１ 基材 １２ 帯状電極 １３ 接地電極 ２１ スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム状の抵抗体から成る基材内に複
   数の帯状電極を一定ピッチで配列すると共に該基材の搬
   送媒体を載置する搬送面と対向する非搬送面の全面に接
   地電極を配した固定子と、 前記搬送媒体表面に接触する導電性部材から成る除電器
   と、 該除電器を電気的に接地した状態と開放した状態とに切
   り換えるスイッチ手段と、 前記複数の帯状電極に供給する印加電圧を制御する電圧
   印加手段と、 を有する媒体搬送装置であって、 前記固定子の前記搬送面上に直接搬送媒体を配置し、該
   固定子内の個々の帯状電極への印加電圧を切り換えるこ
   とにより、前記搬送媒体を搬送することを特徴とする媒
   体搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の媒体搬送装置におい
   て、前記基材の体積抵抗率を１０¹⁰〜１０¹⁷［Ω・ｃ
   ｍ］の範囲に設定したことを特徴とする媒体搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の媒体搬送
   装置における媒体搬送方法において、 帯電していない搬送媒体が搬送開始位置にある状態で、
   前記複数の帯状電極の全てに所定の第１の極性の電圧を
   印加するステップ１と、 ステップ１の状態にある搬送媒体に対して前記除電器を
   前記スイッチ手段により電気的に接地することにより該
   搬送媒体の表面の電荷を除去するステップ２と、 前記スイッチ手段を切り換えて前記除電器を接地から開
   放した後、前記電圧印加を停止するステップ３と、 前記帯状電極を電気的に開放とした状態で、各帯状電極
   の搬送媒体と対面する側の電位を測定することにより該
   搬送媒体の先端及び後端位置を検出するステップ４と、 前記ステップ４で検出された搬送媒体の先端位置からそ
   の位置に最も近い帯状電極及び搬送方向の下流側にある
   全ての帯状電極に前記ステップ１で印加した電圧と同一
   の第１の極性の所定の電圧を印加すると共に、その他の
   帯状電極には前記第１の極性とは逆の第２の極性の電圧
   を印加するステップ５と、 ステップ５により発生した搬送媒体と固定子間の静電気
   力により帯状電極のピッチ幅分移動した搬送媒体に対し
   て、前記ステップ５を繰り返すステップ６と、から成る
   ことを特徴とする媒体搬送方法。