JPH1087102A

JPH1087102A - 媒体搬送装置

Info

Publication number: JPH1087102A
Application number: JP24166296A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Sato; 正康佐藤; Shinji Hayakawa; 慎司早川; Hideyuki Kobayashi; 秀幸小林
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】静電気力を利用する媒体搬送装置では、湿度
の上昇により、搬送特性が不安定になったり、搬送でき
なくなることがある等の問題があった。【解決手段】絶縁体の基材１１に複数の帯状電極１２
を配列し、該帯状電極１２を３相以上に分割接続して固
定子１を形成し、前記各相の帯状電極１２への印加電圧
極性を切り換えることによって発生する静電気力によ
り、前記固定子１に沿って媒体３を搬送する媒体搬送装
置において、固定子１を加熱する発熱体２と、固定子１
の温度を検出する温度検出手段２１と、その検出された
温度にもとづき、前記発熱体２の発熱を制御する温度調
節手段２２と、湿度を検出する湿度検出手段２３と、該
湿度検出手段２３により検出された湿度データをもと
に、前記温度調節手段２２を制御するための制御信号を
生成する信号処理手段２４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、媒体搬送装置に係
り、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、現金自
動入出金装置等、用紙や紙幣等の紙葉類や、キャッシュ
カードやプリペイドカード等のカード状媒体を搬送・処
理する媒体搬送装置に関する。

【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等では、「特開平５−２７０６
８１」に示されるように回転型電磁モータ駆動のゴムロ
ーラを紙類等の媒体に圧接する搬送機構が使用されてい
た。しかしこの技術では、モータ自体の発熱や消費電力
の大きさが問題となる上に、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る。また、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、紙粉の付着等によ
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技術として、「特
開平５−３１９６０２」や「特開平６−５６２９０」に
静電気力を利用する搬送技術が示されている。この技術
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。「特開平５−３１９６０２」では、移
動子として、搬送する紙を直接使用し、「特開平６−５
６２９０」では、高い抵抗値を有する移動子の上に紙等
の搬送物を乗せる技術である。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。

【０００４】動作原理の詳細は、「特開平２−２８５９
７８」や「特開平５−３１９６０２」、「特開平６−５
６２９０」に述べられているので、ここでは、動作原理
の概要を述べると、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）。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。

【０００５】この時、移動子を電極１ピッチ毎に安定に
移動させるには、移動子の表面抵抗率が１０¹²〜１０¹⁵
Ω／□の範囲でなければならないと「特開平６−５６２
９０」には記述されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、「特開
平２−２８５９７８」や「特開平５−３１９６０２」、
「特開平６−５６２９０」に述べられている従来の搬送
技術では、搬送力として静電気力を利用するために、そ
の搬送特性は、環境変化、特に湿度の影響を受けやす
く、湿度の上昇により、搬送特性が不安定になったり、
搬送できなくなることがある等の問題があった。

【０００７】上述したように静電気力を用いて移動子を
安定に搬送するためには、移動子の表面抵抗率がある範
囲（１０¹²〜１０¹⁵Ω／□）内でなければならないが、
移動子自体や固定子の表面抵抗率は、湿度変化によって
大きく変化するため、常に一定の安定した帯電特性が得
られない。特に紙葉類を移動子とする場合は、紙葉類は
一般的に吸水率が高いため、湿度変化によって表面抵抗
率が二桁以上増減するので、低湿度環境下でしか安定な
搬送動作ができなかった。

【０００８】また、移動子に吸水率の低い材料を使った
場合でも、高湿度環境下においては固定子が空気中の水
分を徐々に吸湿し、固定子自体の表面抵抗率が下がり、
帯電特性が劣化したり、移動子の表面に水の微粒子が付
着する等により移動子の見かけ上の表面抵抗が下がり、
帯電特性が劣化したり、吸着水の表面張力等の要因によ
り搬送状態が不安定になったり、搬送不能に陥ったりす
る等の問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁体の基材
に複数の帯状電極を配列し、この帯状電極を３相以上に
分割接続して固定子を形成し、各相の帯状電極への印加
電圧極性を切り換えることによって発生する静電気力に
より、固定子に沿って媒体を搬送する媒体搬送装置にお
いて、固定子を加熱する発熱体と、固定子の温度を検出
する温度検出手段と、その検出された温度にもとづき、
発熱体の発熱を制御する温度調節手段と、湿度を検出す
る湿度検出手段と、この湿度検出手段により検出された
湿度データをもとに、温度調節手段を制御するための制
御信号を生成する信号処理手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は実施の形態を示す説明図
（１）であり、図２は実施の形態を示す説明図（２）で
ある。これらの図に示すように、搬送装置は、固定子１
と発熱体２を有し、基本的には特別な移動子を必要とせ
ず、搬送媒体３に直接搬送力を作用させて搬送する。

【００１１】固定子１は、基材１１上に複数の帯状電極
１２を一定ピッチで配置し、絶縁耐性向上と搬送面の平
滑化、低摩擦化等のために、電極面上に絶縁層１３を形
成したものである。以後、固定子１において搬送媒体３
と接触する面を搬送面、その対面を非搬送面と呼ぶ。基
材１１は絶縁体であり、基板状、フィルム状等、形状や
厚さ等は自由に設計できる。本実施の形態では、一例と
して、エポキシ系樹脂材料を使用した。

【００１２】帯状電極１２は、銅や金等の導電性材料な
らばどのようなものでも使用することが可能で、基材１
１上に印刷やエッチング等、公知の技術によって形成す
ることができる。本実施の形態では、基材１１上に接着
した銅箔をエッチングし、帯状電極１２を形成した。電
極の幅や電極間隔は自由に設定できる。また、帯状電極
１２は３相に分離接続されており、それぞれＡ相、Ｂ
相、Ｃ相と呼び、Ａ相に接続された電極は１２Ａ、Ｂ相
に接続された電極は１２Ｂ、Ｃ相に接続された電極は１
２Ｃとして表示する。

【００１３】発熱体２は、例えばシート状であり、固定
子１の搬送面全体が均一に加熱されるように、非搬送面
に密着させて設置してある。なお、この発熱体としてフ
ィラメント状のヒータを用いてもよい。２１は温度検出
手段であり、例えば熱電対等によりなり、固定子１の温
度を検出するために、発熱体２と基材１１との間に設置
してある。

【００１４】この温度検出手段２１は、所定の温度にな
るように発熱体２への通電を制御するための温度調節手
段２２に接続されている。２３は湿度検出手段であり、
例えば固定子１の上方に設置され、周囲の湿度を検出す
る。この湿度検出手段２３は、信号処理手段２４に接続
され、該信号処理手段２４は温度調節手段２２に接続さ
れ、この温度調節手段２２は発熱体２に接続されてい
る。

【００１５】前記信号処理手段２４は、湿度検出手段２
３で検出した湿度情報を処理し、雰囲気の湿度に合わせ
て設定温度を変化させるような制御信号を温度調節手段
２２に出力するためのものである。電源５は、帯状電極
１２に印加する電圧の電圧源であり、正電圧と負電圧を
駆動回路６に供給する。

【００１６】駆動回路６は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相
に、正電圧、負電圧、０〔Ｖ〕（接地電位）を自由に切
り換えて印加できるようになっており、制御回路７から
の制御信号によって、各相に印加する電圧極性を変化さ
せる。図３は動作原理の説明図（１）、図４は動作原理
の説明図（２）であり、これらの図を併せて参照し、本
実施の形態の動作について説明する。なお、搬送媒体３
の搬送方向は、図１、図３、図４の矢印方向、すなわ
ち、これらの図の右手方向である。

【００１７】搬送媒体３が固定子１上に配置されると制
御回路７からの制御信号により、駆動回路６から帯状電
極１２に電圧が印加される。例えば、Ａ相に正電圧、Ｂ
相に負電圧、Ｃ相に０〔Ｖ〕（以後、これをＡ相、Ｂ
相、Ｃ相の順に〔正、負、０〕と表現する）を印加する
と、搬送媒体３内で静電分極が発生し、正電圧を印加し
た帯状電極１２Ａと対向する搬送媒体３内部には負電荷
が、負電圧を印加した帯状電極１２Ｂと対向する搬送媒
体３内部には正電荷がそれぞれ誘導される。その結果、
搬送媒体３内の電荷は図３（Ａ）に示すような分極状態
となり、これを初期分極と呼ぶ。

【００１８】初期分極が終了した後、制御回路７からの
信号により、駆動回路６から帯状電極１２の各相に
〔負、正、負〕の電圧を印加する。初期分極した搬送媒
体３内の電荷は、帯状電極１２の同極性電荷からは反発
力を、また、逆極性電荷からは吸引力をそれぞれ受け
る。図３（Ｂ）の状態において、搬送媒体３内の正電荷
は、帯状電極１２Ｂの正電荷から搬送媒体３を押し上げ
る方向に反発力を受けると同時に帯状電極１２Ａ、１２
Ｃの負電荷からそれぞれ反対方向に吸引力を受ける。搬
送媒体３内の負電荷は、帯状電極１２Ａの負電荷から搬
送媒体３を押し上げる方向に反発力を受けると同時に帯
状電極１２Ｂの正電荷から搬送方向（図右方向）に吸引
力を受け、さらに、帯状電極１２Ｃの負電荷から搬送方
向に押し出されるように反発力を受ける。搬送媒体３内
の０〔Ｖ〕部は電荷間の吸引、反発には特に関与しな
い。

【００１９】これらの力を総合すると、搬送媒体３は押
し上げられつつ、搬送方向に力を受けるために、図の左
から右方向に移動して行き、１電極ピッチ分移動したと
ころで、搬送媒体３中の電荷は帯状電極１２の電荷から
それぞれ下方向への吸引力を受け、固定子１表面での摩
擦力が増大して停止する。この状態を図３（Ｃ）に示
す。

【００２０】次に、図３（Ｄ）に示すように、〔負、
負、正〕の電圧を各帯状電極１２に印加すると、同様な
作用によって搬送媒体３は搬送方向に移動し、１電極ピ
ッチ分移動したところで停止する。この状態を図４
（Ｅ）に示す。さらに、図４（Ｆ）に示すように、
〔正、負、負〕の電圧を印加すると、同様に搬送媒体３
は搬送方向に１電極ピッチ分移動して停止する。この状
態を図４（Ｇ）に示す。

【００２１】ここでは初期分極用の印加電圧極性パター
ンとして〔正、負、０〕を用い、媒体搬送用の印加電圧
パターンとして〔負、正、負〕、〔負、負、正〕、
〔正、負、負〕を順に繰り返して媒体を所望の方向に搬
送した。しかし、媒体を搬送する力は、前述したよう
に、媒体中の初期分極電荷の極性と、固定子電極に印加
する電圧極性とによる吸引力と反発力のバランスによる
ため、ここで説明した初期分極パターンと各帯状電極１
２に印加する電圧パターン以外でも、媒体を搬送するこ
とができるパターンの組み合わせは多数考えられる。

【００２２】このような静電気の吸引、反発力を用いて
搬送媒体３を移動させる媒体搬送装置においては、その
媒体搬送特性は固定子１と搬送媒体３間の帯電状態に大
きく依存する。一般に、固定子１と搬送媒体３間の帯電
特性は、搬送媒体３の表面抵抗率に依存し、搬送媒体３
を電極１ピッチ毎に安定に移動させるには、表面抵抗率
が１０ ¹²〜１０¹⁵Ω／□の範囲でなければならないと言
われている。

【００２３】しかし、搬送媒体３の表面抵抗率は、周囲
の環境、特に湿度により大きく変化するため、常に安定
な搬送特性を保持することが難しかった。特に搬送媒体
として、用紙等の紙葉類を用いる場合は、紙葉類の吸水
率が非常に高いため、湿度の影響を受け、搬送が不安定
になったり、搬送できなくなったりする。紙葉類を搬送
する場合は、例えば湿度が３０％〜２０％以下の低湿度
環境下でないと、安定した搬送ができなかった。また、
搬送媒体３として吸水率の低い材料を用いた場合でも、
高湿度環境下においては、固定子１表面が周辺からの水
分を吸着、吸水したり、搬送媒体３表面に水分が吸着し
たりするため、等価的に表面抵抗率が低下したり、初期
分極した電荷がリークしたりして、さらには固定子１表
面と搬送媒体３表面の吸着水の表面張力の影響により、
搬送が不安定になったり、搬送できなくなったりする。

【００２４】このため、本実施の形態では、固定子１の
非搬送面に発熱体２を密着させ、固定子１と発熱体２の
間に温度検出手段２１を設け、温度検出手段２１からの
固定子１の温度情報を温度調節手段２２に出力するとと
もに固定子１の上方に固定子１表面周辺の湿度を検出す
るための湿度検出手段２３を設け、湿度検出手段２３で
検出した湿度情報を信号処理手段２４で処理し、雰囲気
の湿度に合わせて設定温度を変化させるような制御信号
を温度調節手段２２に出力するように構成した。

【００２５】つまり、湿度検出手段２３より検出した湿
度データをもとに、信号処理手段２４では湿度が高いか
低いかを判断し、湿度が高い場合は、温度調節手段２２
の設定温度を上げるような制御信号を温度調節手段２２
に出力し、湿度が低い場合は、設定温度を下げるような
制御信号を温度調節手段２２に出力する。温度調節手段
２２では、温度検出手段２１で測定された固定子１の温
度と設定温度とを比較し、設定温度よりも固定子１の温
度が低い場合には、温度調節手段２２から発熱体２へ通
電してその発熱体２を発熱させる。

【００２６】発熱体２の温度が上昇し、固定子１が加熱
され、温度検出手段２１で検出される固定子１の温度が
設定温度に達すると、通電は止まる。固定子１の温度が
設定温度以下になると、ふたたび温度調節手段２２から
通電が始まり、固定子１は常に設定温度に保たれるよう
に発熱体２への通電が制御される。湿度が高い場合に
は、前述したように搬送媒体３や固定子１が空気中の水
分（水蒸気）の影響を受けて、その表面抵抗率が低下し
たり、帯電した電荷が媒体表面や固定子１表面の水分で
リークしやすくなっているため、温度調節手段２２の設
定温度を上げ、固定子１を加熱することにより、固定子
１や搬送媒体３の内部の水分や表面に付着している水分
および固定子１周辺の雰囲気中の水分を除去して、湿度
の影響による搬送特性の不安定さや搬送不能状態を無く
する。

【００２７】また、湿度が十分に低い場合は、固定子１
や搬送媒体３の内部の水分や表面に付着している水分が
非常に少なくなっており、さらに固定子１周辺の雰囲気
中の水分も少ないため、分極した電荷のリークや表面抵
抗率の低下が少ないために、固定子１を温める程度の加
熱か、あるいは全く加熱しなくても安定に媒体を搬送で
きるため、設定温度を低くして、発熱体２への電力を減
らす。

【００２８】このように、固定子１を加熱し、一定の設
定温度に保つための温度制御系を構築し、その設定温度
を固定子１基板上方に設けた湿度検出手段２３により検
出し、検出した湿度データをもとに信号処理手段２４で
湿度に合わせて設定温度を可変とした制御信号を生成す
るような構成にしたため、湿度に合わせて設定温度が最
適に設定されるため、湿度の影響を受けずに媒体の安定
な搬送が実現できるとともに発熱体２への通電も最適に
行えるため、電力の低減も可能となる。

【００２９】図５は湿度と固定子温度と搬送トルクの関
係を示すグラフである。雰囲気中の湿度が高い場合を示
すグラフを見ると、固定子１が発熱体２によって加熱
されていない状態、あるいは加熱されていてもその温度
が低い状態に対し、温度が十分に高い状態では搬送トル
クが急激に増加していることがわかる。この関係は、帯
状電極１２の電極幅や電極間ピッチ、絶縁層１３の種類
や厚さ等によらず、同様の傾向となる。

【００３０】固定子１の温度によって搬送トルクが変化
する要因としては、固定子１を加熱することで、搬送媒
体３、あるいは基材１１や絶縁層１３中に含まれる水分
が除去される。固定子１付近の空間に含まれる水分が除
去され、搬送媒体３や固定子１の搬送面への水分付着が
防止されること等が考えられる。湿度が十分に低い場合
は、グラフからわかるように、固定子１を加熱しなく
とも、高い搬送トルクが得られている。

【００３１】なお、本実施の形態では、温度検出手段２
１を発熱体２と基材１１との間に設置したが、搬送に影
響を及ぼさない範囲で固定子１の搬送面に温度検出手段
２１を設置することも可能である。例えば、搬送面の端
部に温度検出手段２１を設置した場合にも、予め温度検
出手段２１で検出した温度との間の相関関係を把握して
おけば、温度調節手段２２によって所定の温度に制御す
ることは可能である。

【００３２】湿度検出手段２３で検出された湿度情報を
もとに、信号処理手段２４で温度調節手段２２の設定温
度を制御するための信号を生成する方法には、例えば、
湿度を入力変数としてファジイ理論を用いて制御信号を
生成する方法や、予め実験において、安定な搬送特性を
得るための湿度に対する設定温度との関係を調べ、メモ
リに格納し、検出した湿度に対する最適設定温度を参照
し、制御信号を出力するルックアップテーブル形式を用
いること等各種あるが、検出した湿度に対して固定子１
を最適な温度に加熱するような温度を温度調節手段に設
定するための制御信号を生成できるものであればどのよ
うなものでもよい。

【００３３】上述のように、本実施の形態では、静電ア
クチュエータの固定子基板の非搬送面にシート状の発熱
体を密着させ、固定子とシート状発熱体間に温度検出手
段を設置し、さらに固定子の上方に周辺の湿度を検出す
るための湿度検出手段を設け、温度検出手段からの情報
と湿度検出手段からの情報をもとに温度調節手段を用い
て固定子を加熱することにより、発熱体への電力供給を
湿度に応じて最適に制御できるため、不要な電力を削減
でき、低消費電力となり、湿度の影響を受けることな
く、特に高湿度下においても、常に安定な媒体搬送を実
現することができ、さらに、紙等の吸水率が高い材料を
搬送媒体として用いた場合においても安定な搬送を実現
することができる。

【００３４】なお、本実施の形態では、固定子に基板状
の直線搬送装置を例にとって説明したが、使用する固定
子はフィルム状のフレキシブルな基板で製作することも
可能なので、湾曲部を有する曲線搬送路を形成すること
もでき、また、円筒形等に変形して用いることもでき
る。また、本実施の形態では、搬送媒体に直接搬送力を
作用させて搬送する様子を説明したが、特別な移動子を
用意してその上に媒体を乗せ、搬送力を移動子に作用さ
せること等、搬送媒体に直接搬送力を作用させない技術
を用いる場合にも、同様に本発明を適用することが可能
である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、媒体を搬送
する固定子に、発熱体、温度検出手段および温度調節手
段を設け、さらに、湿度検出手段および信号処理手段を
設け、温度検出手段からの情報と湿度検出手段からの情
報をもとに、発熱体への電力供給を湿度に応じて最適に
制御可能としたので、不要な電力を削減して低消費電力
となり、湿度の影響を受けることなく、常に安定な媒体
搬送を実現する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態を示す説明図（１）

【図２】実施の形態を示す説明図（２）

【図３】動作原理の説明図（１）

【図４】動作原理の説明図（２）

【図５】湿度と固定子温度と搬送トルクの関係を示すグ
ラフ

【符号の説明】

１固定子２発熱体３媒体１１基材１２帯状電極１３絶縁層２１温度検出手段２２温度調節手段２３湿度検出手段２４信号処理手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁体の基材に複数の帯状電極を配列
し、該帯状電極を３相以上に分割接続して固定子を形成
し、該固定子の搬送面の上に媒体を直接載置し、前記各
相の帯状電極への印加電圧極性を切り換えることによ
り、その固定子と媒体との間に発生する静電気力を利用
して媒体を搬送するか、または、絶縁体の基材に複数の
帯状電極を配列し、該帯状電極を３相以上に分割接続し
て固定子を形成し、該固定子の搬送面の上に抵抗値を制
御した移動子を載置し、該移動子の上に媒体を載置し、
前記各相の帯状電極への印加電圧極性を切り換えること
により、その固定子と移動子との間に発生する静電気力
を利用して、その移動子とともに媒体を搬送する媒体搬
送装置において、固定子を加熱する発熱体と、固定子の温度を検出する温度検出手段と、その検出された温度にもとづき、前記発熱体の発熱を制
御する温度調節手段と、湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手段により検出された湿度データをもとに、
前記温度調節手段を制御するための制御信号を生成する
信号処理手段を設けたことを特徴とする媒体搬送装置。
【請求項２】請求項１において、湿度検出手段を固定
子周辺に設けたことを特徴とする媒体搬送装置。
【請求項３】請求項１および請求項２において、発熱
体として、シート状のヒータを用いたことを特徴とする
媒体搬送装置。
【請求項４】請求項１および請求項２において、発熱
体として、フィラメント状のヒータを用いたことを特徴
とする媒体搬送装置。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３および請
求項４において、温度検出手段として熱電対を用いるこ
とを特徴とする媒体搬送装置。