专利名称：多重进纸检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种多重进纸检测装置及方法，尤其涉及一种用于扫描仪、打印机、复印机等办工设备上的多重进纸检测装置与方法。
背景技术：
随着电子技术的日新月异，个人电脑已成为日常生活及工作环境中不可缺少的产品，使用者使用个人计算机可处理文书数据、观看图像、聆听音乐与连接因特网等。另夕卜，个人电脑与电脑机周边产品搭配使用可实现多种功能。在目前的在电脑外设产品中，尤其以文件处理机，例如打印机、扫描仪及复印机等，与日常生活息息相关。
使用者使用个人电脑与打印机可打印数据与图像，使用个人电脑与扫描仪可将文件与图像转成电子档案，使用个人电脑与复印机可输出大量的文件及相关报表。
在目前市场中，上述产品大部分设置有自动进纸装置，因此可以依序并连续的处理大量文件。自动进纸装置基本上分为取纸模块、分纸模块、进纸模块以及出纸模块。通常每个模块分别具有滚轮或滚轮组，并且连接动力源，
如:马达。通过滚轮与滚轮组的带动，纸张可以由进纸匣一张一张地依序被传送进入文件处理机，文件处理机处理完纸张后，纸张会一张一张地依序被传送至出纸匣内。
取纸模块将进纸匣内的一张或多张纸带入分纸模块，分纸模块将纸张分开后， 一次只将一张纸取入进纸模块。进纸模块负责将纸张等速且稳定地带入文件处理区(扫描区或是打印区)。纸张经过文件处理区处理过后由出纸模块依序的将纸张送入出纸匣内。
但是，当自动进纸装置中的分纸装置无法将纸张分开时，将造成多张纸重叠并同时被送入文件处理区，因此，文件处理机将会产生错误的输出。所以，现今的文件处理机亦另外配备有多重进纸检测装置，以确保多重进纸时可以暂停文件处理机的运行，或是使用者可以由文件处理机知道多重进纸的 页数，方便使用者重新进行错误输出的文件处理。
申请日为1999年3月8日的美国专利第6,212,130号揭示了一种现有的 多重进纸检测装置，该多重进纸检测装置安装于分纸模块与出纸模块之间， 其具有设置于进纸通道下方的超音波发射器与设置于进纸通道一侧的超音 波接收器，超音波发射器发射一束适当频率的超音波，该超音波通过进纸通 道，而后由另一侧的超音波接收器接收，通过接收到超音波的信号强度来判 断是否有多重进纸的情况发生。
其基本原理为，当超音波通过纸张重叠的部分时，其信号强度会因纸张 的阻挡而减弱。当没有纸或单张纸时，超音波接收器接收到的信号较强，当 纸张重叠时，超音波接收器接收到的信号会明显降低很多。因此，处理器可 比较超音波接收器所接收到超音波强度的差别后，进一步判断是否多重进 纸。
但是，利用超音波的信号强度来判断生多重进纸有以下缺点
第一、纸张的厚度会影响超音波接收器所接收到超音波大小，不同的纸 张如厚纸或硬卡(如信用卡、身分证、驾照)等都会造成超音波强度的衰减， 而造成误判。因此在扫描厚纸与硬卡时，都需要将多重进纸检测功能关闭， 以免因误判而一直中断进纸；
第二、超音波接收器的准确度容易受到电子干扰或是纸屑的影响。超音 波接收器附近的电子组件都有可能影响到超音波接收器的准确度。而当纸屑 堆积太多于超音波接收器上，也会减低超音波接收器的准确性；
第三、超音波检测装置必须在进纸通道下方与上方设置槽孔以容纳超音
波发射器与接收器，而此槽孔容易阻碍进纸而造成卡纸；及
第四、超音波检测装置设计较复杂并且单价较高，进一步增加研发成本 与零件成本。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可检测多种纸张、可抵抗电子干扰、进 纸较顺畅且较格较低的多重进纸检测装置。
为达到上述目的，本发明所提供的多重进纸检测装置具有主动轮、阻力
6轮、扭力组件与检测模块，阻力轮与主动轮分别设有第一表面与第二表面， 主动轮被施予大于阻挡扭力的转动扭力，阻力轮被扭力组件施予阻挡扭力， 主动轮抵接阻力轮并带动阻力轮旋转以依序传输片状物。检测模块设置于阻 力轮一侧，用以检测阻力轮的动作后判断阻力轮是否有旋转。设定第一表面 的摩擦系数、第二表面的摩擦系数、片状物间的摩擦系数及阻挡扭力，使得
片状物单独通过阻力轮时，阻力轮会被带动旋转；而片状物重叠传送至阻力 轮与主动轮时，阻力轮不旋转。因此，通过检测模块检测阻力轮是否旋转即 可判断是否有片状物重叠传送至阻力轮与主动轮。
本发明的另 一 目的在于提供一种多重进纸检测方法，可判断是否多重进纸。
为达到上述目的，本发明所提供的多重进纸检测方法包括以下步骤步 骤-设置具有旋转扭力的主动轮、具有阻挡扭力的阻力轮，设置阻挡扭力 小于旋转扭力；
步骤二将主动轮抵接阻力轮并带动阻力轮旋转，用以依序传输片状物； 步骤三设定第一表面的摩擦系数、第二表面的摩擦系数、片状物间的 摩擦系数及阻挡扭力，使得片状物单独通过阻力轮与主动轮时，片状物带动 阻力轮旋转，而多个片状物重叠传送至阻力轮与主动轮时，阻力轮不旋转；
及
步骤四通过检测阻力轮是否旋转，以判断片状物是否重叠传送至阻力 轮与主动轮。
因此，本发明的多重进纸检测装置及方法经由调整主动轮与阻力轮的摩 擦系数与扭力组件的扭力值，使得阻力轮于多重进纸时停止转动，再通过检 测模块检测阻力轮的转动情形，进一步判断是否双重进纸。与现有技术比较 下，本发明的多重进纸检测装置可检测多种纸张、可抵抗电子干扰、进纸较 顺畅且较格较低。
图1为本发明多重进纸检测装置运用于扫描仪的示意图。
图2为本发明多重进纸检测装置的示意图。 '
图3为本发明多重进纸检测装置带动单一纸张的示 图。图4为本发明多重进纸检测装置多重进纸时的示意图。
图5为本发明多重进纸检测装置的检测装置第一实施例的示意图。
图6为本发明多重进纸检测装置的转盘转动时，光学检测器的输入与输
出信号对应图。
图7为本发明多重进纸检测装置的转盘停止时，光学检测器的第一组输 入与输出信号对应图。
图8为本发明多重进纸检测装置的转盘停止时，光学检测器的第二组输 入与输出信号对应图。
图9为本发明多重进纸检测装置的检测装置第二实施例的示意图。
其中，附图标记说明如下
多重进纸检测装置100进纸滚轮组1
主动轮10阻力轮11
扭力组件12检测模块2
转盘 20转轴21
发光装置22光学检测器23
处理器24贯孔25
低光反射率部26高光反射率部27
纸张3、 3'扫描仪900
进纸匣90取纸模块91
分纸模块92进纸模块93
扫描模块94出纸模块95
出纸匣9具体实施例方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下特 例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图i，本发明的多重进纸检测装置ioo可运用于扫描仪、打印机
与复印机等办公设备上，现以扫描仪为例进行说明。扫描仪900定义有扫描 路径，于扫描路径上依序设置有进纸匣90、取纸模块91、分纸模块92、进 纸模块93、扫描模块94、出纸模块95以及出纸匣96。每个模块分别具有滚轮或滚轮组，并且连接动力源，如:马达。经由滚轮 与滚轮组的带动，例如纸张、照片或卡片等片状物可被各模块传送。当扫描 仪900工作时，进纸匣90上放置一张或多张纸，取纸模块91将进纸匣90 上的纸张带入分纸模块92，分纸模块92将纸张分开后， 一次只将一张纸带 入进纸模块93，进纸模块93将纸张等速且稳定地带至扫描模块94，纸张被 扫描模块94扫描完后，出纸模块95依序将纸张带至出纸匣96内。
请参阅图2，本发明的多重进纸检测装置100应用于进纸模块93中。多 重进纸检测装置100包括进纸滚轮组1与检测模块2，本实施例中，进纸滚 轮组1为扫描仪900的进纸模块93的一部分。
进纸滚轮组1包括主动轮10、阻力轮11及扭力组件12，主动轮10连 接步进马达并与阻力轮11相互抵接，扭力组件12连接阻力轮11并于阻力 轮ll上提供一扭力。本实施例中，主动轮10受到步进马达带动而顺时针旋 转，当没有片状物进入时，主动轮10的转动力克服扭力组件12施予阻力轮 11的扭力而带动阻力轮11逆时针旋转。
请参阅图5，在本发明第一实施例中，检测模块2包括转盘20、转轴21、 发光装置22、光学检测器23及处理器24。转盘20设置于阻力轮11一侧， 转盘20设有遮光部与透光部，本实施例中，遮光部为转盘本体，透光部为 开设于转盘20周缘的多个贯孔25。转轴21连接阻力轮11的轴心与转盘20 的圆心，发光装置22与光学检测器23分别设置于转盘20的相对两面，并 对应于转盘20周缘的贯孔25，处理器24连接光学检测器23。
请参阅图2，当进纸滚轮组1运转，且纸张3尚未进入进纸滚轮组1时， 主动轮10带动阻力轮11转动的力为Fa，而Fa为阻力轮11的正向力N与 主动轮10和阻力轮11间的摩擦系数Ua-b的乘积，所以Fa二Ua-bxN。因此， 阻力轮11受到逆时针方向旋转的扭力为阻力轮11的转动力Fa与阻力轮11 的半径Rb的乘积，且此使阻力轮11向前旋转的扭力必须克服扭力组件12 施予阻力轮11上的扭力T才有可能转动，所以FaxRb〉T。此时，阻力轮ll 转动，而转盘20亦随着阻力轮11一起转动。
请参阅图3，当进纸滚轮组1运转，且单一纸张3进入进纸滚轮组1时， 主动轮10带动纸张3前进的力为Fb，而Fb为主动轮10的正向力N与主动 轮10和纸张3间的摩擦系数Ua-p的乘积，所以Fb-Ua-pxN。此时，纸张3与阻力轮11间向后的阻力为Fc，而Fc为阻力轮11和纸张3间的摩擦系数 Ub-p与施加于阻力轮11的正向力N的乘积，所以Fc二Ub-pxN。在此，设定 主动轮10和纸张3间的摩擦力系数Ua-p大于阻力轮11与纸张3间的摩擦 力系数Ub-p时，Fb-Fc=(Ua-p-Ub-p)xN>0，进纸滚轮组1推动纸张3向前移动。
因此，施加于阻力轮11逆时针方向旋转的扭力为阻力轮11向前的转动 力Fc和阻力轮ll的半径Rb的乘积，且阻力轮ll逆时针方向旋转的扭力必 须克服扭力组件12施予阻力轮11上的扭力T，因此FcxRb〉T。此时，阻力 轮ll逆时针转动，而连接于阻力轮ll的转盘20随着阻力轮11一起转动。
请参阅图4，当进纸滚轮组1运转，且多张纸重叠进入进纸滚轮组1时， 本发明实施例中以两张纸3、 3'为说明，与阻力轮11接触的纸张3，受到纸张 3向前带动的力量为Fe，而Fe为施加于纸张3'的正向力N及纸张3与纸张 3'间的摩擦系数Up的乘积，所以Fe二UpxN。当纸张3'要能够向前进时，其 向前的力量必须要能克服受到阻力轮所施加于纸张3'向后最大的阻力Fd。而 Fd为施加于纸张3'的正向力N与阻力轮11和纸张3'间的摩擦系数Ub-p的 乘积，即Fd=Ub-pxN。本发明设定纸张3'与阻力轮11间的摩擦系数Ub-p 大于纸张3与纸张3，间的摩擦系数Up，即Ub-p〉Up，故Fd〉Fe。因此，当 纸张3与纸张3，间相互带动向前的力量Fe小于阻力轮ll施加于纸张3，向后 最大的阻力时，纸张3'将不会被进纸滚轮组1带往前进。
纸张3'将不会被进纸滚轮组1带往前进，所以，为了阻挡纸张3'继续向 前进，阻力轮也就不会转动。所以阻力轮11和纸张3，受到逆时针向前旋转 向前进的扭力必须小于扭力组件12施予阻力轮11上的扭力T，即施予阻力 轮ll向前转动的力Fe和阻力轮ll的半径Rb的乘积需小于T，即FexRb<T。 此时，阻力轮ll不转动，而转盘20随着阻力轮11停止转动。
所以，当无纸张3进入进纸滚轮组1时，阻力轮ll转动，而转盘20随 着阻力轮ll转动。当单一纸张3进入进纸滚轮组1时，阻力轮ll转动，而 转盘20随着阻力轮11转动。当多张纸张3、 3'进入进纸滚轮组1时，阻力 轮11不转动，而转盘20随着阻力轮11停止转动。
请参阅图5与图6，当阻力轮11带动转盘20转动时，发光装置22发出 的光源信号时而穿过转盘20的贯孔25，时而被转盘20所阻隔，因此光学检
10测器23亦间隔性的收到发光装置22发出的光源信号。当光学检测器23收 到发光装置22发出的光源信号后输出一高准位信号，在本实施例中高准位 信号为5伏特直流电压信号。当光学检测器23未收到发光装置22发出的光 源信号后输出一低准位信号，在本实施例中低准位信号为0伏特直流电压。
因此，光学检测器23间隔性的收到发光装置22发出的光源信号后，会 产生交互变换的高准位信号与低准位信号。之后光学检测器23将此组信号 送至处理器24，当处理器24收到高、低准位交替的信号时，判断进纸滚轮 组1无多重进纸。在具体实施时，发光装置22发出的光源信号可为可见光 信号或是不可见光信号。
请参阅图7与图8，当阻力轮ll与转盘20不转动时，发光装置22发出 的信号将恒穿过转盘20的贯孔25或是恒被转盘20所阻隔，因此光学检测 器23会一直收到发光装置22发出的信号或一直收不到发光装置22发出的 信号，而光学检测器23 —直产生高准位信号或低准位信号，并将此组信号 送至处理器24，当处理器24—直收到恒高或低准位信号时，从而判断出进 纸滚轮组1多重进纸。
为实现上述设置，在选定主动轮10与阻力轮11的材质时，会设定主动 轮10与纸张3间的摩擦系数Ua-p大于阻力轮11与纸张3间的摩擦系数 Ub-p，并设定阻力轮11与纸张3'间的摩擦系数Ub-p大于纸张3与纸张3' 间的摩擦系数Up，即Ua-p>Ub-p>Up。
整合上述公式后可知，为让单一纸张3通过进纸滚轮组1，单一纸张3 受到向前进转的扭力必须大于扭力组件12施予阻力轮11上的扭力T，且另 一纸张3'受到向前转的扭力必须小于扭力组件12施予阻力轮11的扭力T， 即Ub-pxNxRb>T>UpxNxRb。通过上述公式，即可设定扭力组件12施予阻 力轮11上的扭力T。请参阅图9，在本发明第二实施例中，转盘20上设置 有相互间隔的低光反射率部26与高光反射率部27，发光装置22与光学检测 器23均设置于转盘20的同一面，本实施例中，低光反射率部26与高光反 射率部27分别为黑色材料与白色材料。
当阻力轮11带动转盘20转动时，发光装置22发出的光源橹号时而照 射在低光反射率部26上并被其吸收，且时而照射在高光反射率部27上并被 其反射。因此光学检测器23间隔性的收到被反射的信号，而光学检测器23亦产生交互变换的高准位信号与低准位信号，光学检测器23并将此组信号 送至处理器24，当处理器24收到高低准位交替的信号时，判断进纸滚轮组 1无多重进纸。
另外，当转盘20停止转动时，发光装置22发出的信号将一直照射在低 光反射率部26上并被其吸收，或一直照射在高光反射率部27上并被其反射。 因此光学检测器23会一直收到反射信号或一直收不到反射信号，而光学检 测器23产生恒高准位信号或恒低准位信号，并将此信号送至处理器24，当 处理器24收到恒高或恒低准位信号时，判断进纸滚轮组1多重进纸。
本发明多重进纸检测装置100经由调整进纸滚轮组1的主动轮10与阻 力轮11的摩擦系数Ua-p、 Ub-p与扭力组件12的扭力值T，使得阻力轮11 于多重进纸时停止转动，再通过检测模块2检测阻力轮11的转动情形，进 一步判断是否为多重进纸，所以本发明多重进纸检测装置100具有以下优点
第一、比起现有的超音波多重进纸检测装置，本发明多重进纸检测装置 不受限于纸张厚度的影响；
第二、比起现有的超音波多重进纸检测装置，本发明多重进纸检测装置 不受电子干扰或是纸屑的影响；
第三、比起现有的超音波多重进纸检测装置，本发明不必在进纸通道下 方与上方设置槽孔以容纳超音波发射器与接收器，而此可避免纸张前进时被 槽孔阻碍而造成卡纸；及
第四、比起现有的超音波多重进纸检测装置，本发明单价较低，进一步 可减低产品成本。
权利要求
1.一种多重进纸检测装置，包括一阻力轮，设有一第一表面；一扭力组件，连接该阻力轮，用以于该阻力轮提供一阻挡扭力；一主动轮，抵接该阻力轮，设有一第二表面，该主动轮设有一大于该阻挡扭力的转动扭力，用以带动该阻力轮旋转，该主动轮与该阻力轮用以依序传输片状物；及一检测模块，设置于该阻力轮一侧，用以检测该阻力轮的转动；其特征在于，设定该第一表面的摩擦系数、该第二表面的摩擦系数、所述片状物之间的摩擦系数及该阻挡扭力，使得所述片状物单独通过该阻力轮时，所述片状物带动该阻力轮旋转，而所述多个片状物重叠传送至该阻力轮时，该阻力轮不旋转。
2. 如权利要求1所述的多重进纸检测装置，其特征在于，该第二表面的 摩擦系数大于该第一表面的摩擦系数，该第一表面的摩擦系数大于所述片状 物之间的摩擦系数，该阻挡扭力小于所述片状物在单独通过该阻力轮时带动 该阻力轮旋转的扭力，且该阻挡扭力大于所述片状物在重叠传送至该阻力轮 时带动该阻力轮的扭力。
3. 如权利要求1所述的多重进纸检测装置，其特征在于，所述检测模 块包括一转盘；至少一个贯孔，设置于该转盘的周缘； 一转轴，连接该阻力轮的轴心与该转盘的圆心； 发光装置，设置于该转盘一面并对应于所述贯孔；一光学检测器，设置于该转盘的另一面并对应于所述贯孔，该发光装置 与该光学检测器彼此相互对应；及 一处理器，连接该光学检测器。
4. 如权利要求1所述的多重进纸检测装置，其特征在于，所述检测模 块包括一转盘；至少一个低光反射率部，设置于该转盘一面；至少一个高光反射率部，与该低光反射率部相互间隔地设置于该转盘同一面；一转轴，连接该阻力轮的轴心与该转盘的圆心； 一发光装置，设置于该转盘一面；一光学检测器，与该发光装置设置于该转盘同一面；及 一处理器，连接该光学检测器。
5. 如权利要求4所述的多重进纸检测装置，其特征在于，该低光反射率 部选用黑色材料，该高光反射率部选用白色材料。
6. —种多重进纸检测方法，其特征在于，包括如下步骤首先，设置一具有一旋转扭力的主动轮、 一具有一阻挡扭力的阻力轮， 使该阻挡扭力小于该旋转扭力，使该主动轮抵接该阻力轮并带动该阻力轮旋 转，用以依序传输片状物；其次，设定该主动轮的表面摩擦系数、该阻力轮的表面摩擦系数、所述 片状物之间的摩擦系数及设定该阻挡扭力，使得所述片状物单独通过该阻力 轮时，所述片状物带动该阻力轮旋转，而所述片状物重叠传送至该阻力轮时， 该阻力轮不旋转；及最后，通过一检测模块检测该阻力轮是否旋转。
7. 如权利要求6所述的多重进纸检测方法，其特征在于，设定该主动轮 的表面摩擦系数大于该阻力轮的表面摩擦系数，设定该阻力轮的表面摩擦系 数大于所述片状物之间的摩擦系数，设定该阻挡扭力小于所述片状物在单独 通过该阻力轮时带动该阻力轮旋转的扭力，且使该阻挡扭力大于所述片状物 在重叠传送至该阻力轮时带动该阻力轮的扭力。
8. 如权利要求6所述的多重进纸检测方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一设置一与该阻力轮连带动作的转盘，该转盘设有一透光部与一遮光部；步骤二于该转盘的两面分别设置一发光装置与一相对于该发光装置的 光学检测器；步骤三设置一连接该光学检测器的处理器；步骤四该光学检测器检测该发光装置发出的信号是否因该转盘旋转而循环性的被该遮光部遮蔽以及穿过该透光部，或者因该转盘不旋转而一直被该遮光部遮蔽或一直穿过该透光部；步骤五若该光学检测器检测到循环性变化信号，执行步骤六，若该光 学检测器检测到一直不变的信号或一直接收不到信号，执行步骤七；步骤六该光学检测器发出第一信号给该处理器，该处理器收到该第一 信号后判断无多重进纸；及步骤七该光学检测器发出第二信号给该处理器，该处理器收到该第二 信号后判断有多重进纸。
9.如权利要求6所述的重进纸检测方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一设置一与该阻力轮连带动作的转盘，该转盘设有一高光反射率 部与一低光反射率部；步骤二于该转盘的同一面分别设置一发光装置与一光学检测器；步骤三设置一连接该光学检测器的处理器；步骤四该光学检测器检测该发光装置发出的信号是否因该转盘旋转而 循环性的被该低光反射率部吸收以及被该高光反射率部反射，或者因该转盘 不旋转而一直被该低光反射率部吸收或一直被该高光反射率部反射；步骤五若该光学检测器检测到循环性变化信号，执行步骤六，若该光 学检测器检测到一直不变的信号或一直接收不到信号，执行步骤七；步骤六该光学检测器发出第一信号给该处理器，该处理器收到该第一 信号后判断无多重进纸；及步骤七该光学检测器发出第二信号给该处理器，该处理器收到该第二 信号后判断有多重进纸。
全文摘要
本发明公开了一种多重进纸检测装置及方法，该检测装置具有主动轮、阻力轮、扭力组件与检测模块，阻力轮设有一第一表面；扭力组件连接阻力轮，以于阻力轮提供一阻挡扭力；主动轮抵接阻力轮，设有一第二表面，主动轮设有一大于阻挡扭力的转动扭力，用以带动阻力轮旋转，主动轮与阻力轮以依序传输片状物；检测模块设置于阻力轮一侧，以检测阻力轮的转动；设定第一表面的摩擦系数、第二表面的摩擦系数、片状物之间的摩擦系数及阻挡扭力，使得片状物单独通过阻力轮时，片状物带动阻力轮旋转，而多个片状物重叠传送至阻力轮时，阻力轮不旋转。通过检测模块检测阻力轮旋转状况可判定是否发生多重进纸。因此本装置设置简单、较不受电子干扰且价格较便宜。
文档编号H04N1/00GK101580185SQ20081009710
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者吴少洋, 李岳兴 申请人:崴强科技股份有限公司