CN1308205C - 自动馈纸机构 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种自动馈纸机构。当该自动馈纸机构的一第二驱动装置动作时，一举杆装置会举起一储纸匣内的纸张以与一取纸滚轮相接触，而且一分纸滚轮会接近并与一送纸滚轮相接触，接着一第一驱动装置会驱动该取纸滚轮，以撷取该储纸匣内的该纸张，并通过该送纸滚轮向前带动以朝一进纸方向前进。

Description

自动馈纸机构

技术领域

本发明涉及一种馈纸机构，特别是涉及一种体积小且具有取纸与分纸功能的自动馈纸机构。

背景技术

自动馈纸机构已广泛地应用于各种复印机、打印机或传真机等事务机器中，其主要功能为将纸张一张张地传送至下一装置以做进一步的处理。

请参考图1，图1为现有自动馈纸机构10的剖面示意图。如图1所示，现有的自动馈纸机构10包括有一储纸匣(paper cassette)12用来承载纸张14，一取纸滚轮(pick roller)16用来撷取置放于储纸匣12中的纸张14，一分纸(separation)滚轮18，设置于取纸滚轮16的下方并与其相接触，用以分离取纸滚轮16所撷取的纸张14，并使得同时间内只有一张纸可以进入上述的印表机等事务机器中，以及一圈状弹簧(coil spring)20，用以通过圈状弹簧20受纸张14重量压缩的弹性恢复力，而使得置放于储纸匣12中的纸张14处于一与取纸滚轮16相接触的状态。

当圈状弹簧20因弹性恢复力的作用向上动作并带动放置于储纸匣12内的纸张14的一端上升时，纸张14会触及取纸滚轮16的下表面，此时，取纸滚轮16会受一驱动装置(未显示)的作用而依箭头22的方向转动并带动至少一张纸张14，且分纸滚轮18也会依箭头24的方向转动，接着再利用取纸滚轮16与纸张14之间的摩擦力(frictional force)，以克服分纸滚轮18的分离扭力(torque)，如虚线箭头26所示，使得取纸滚轮16可将一张纸张14朝一进纸方向前进并送出储纸匣12，如箭头28所示，以达成馈纸的目的。

然而，由于上述自动馈纸机构10中的分纸滚轮18一直紧靠着取纸滚轮16，所以若是当一纸张14送出储纸匣12之后，分纸滚轮18没有即时停止时，则又会开始传送下一张纸，因此很容易产生重复馈纸(overlappedfeeding)，造成机器卡纸的状况。此外，由于分纸滚轮18所产生的分离扭力与纸张14前进的方向是为相反方向，因此当分纸滚轮18一直紧靠着取纸滚轮16时，则可能会因为纸张14前进的速度与分纸滚轮18转动的速度差而造成夹纸或纸张的磨损。

因此，美国专利案号第6,000,689号即揭露一种自动馈纸机构，用以解决上述问题。请参考图2与图3，图2为现有另一种自动馈纸机构30的剖面示意图，图3为图2的自动馈纸机构30于进行馈纸动作时的剖面示意图。如图2所示，现有的自动馈纸系统30包括有一储纸匣32用来承载纸张34，一取纸滚轮36，用以撷取并传送纸张34，一分纸滚轮38，用以分离取纸滚轮36所撷取的纸张34，并使得同时间只有一张纸可以进入该各事务机器中，一控制杆(lever)40，用以支撑分纸滚轮38，一举杆装置(lifter)42，用以移动纸张34以接近或远离取纸滚轮36，以及一扭力限制装置(torque limiter)(未显示于图2中)，设置于分离滚轮38的外侧。其中，当分离滚轮38的分离扭力大于一预定值时，该扭力限制装置会改变分离滚轮38的转动方向，而控制杆40则是经由一从动件(follower)48与一凸轮(cam)46相连接，且举杆装置42利用一弹簧(spring)44与凸轮46相连接。此外，自动馈纸装置30另包括有一第一驱动装置(未显示于图2中)，用来驱动取纸滚轮36，以及一第二驱动装置(未显示于图2中)，用来驱动分纸滚轮38与凸轮46。

接着如图3所示，当第二驱动装置开始动作时，凸轮46会以朝一箭头方向50转动，并经由弹簧44来带动举杆装置42朝上举起储纸匣32内纸张34的一端，使得纸张34与取纸滚轮36的下表面相接触，同时凸轮46的转动也会带动从动件48朝一箭头方向52转动，使得分纸滚轮38朝上移动并与取纸滚轮36相接触，此外，分纸滚轮38又受到一如弹簧54等的压缩推动装置相利用，以使得分纸滚轮38得以紧靠着取纸滚轮36。其中，当第一驱动装置开始动作时，取纸滚轮36会朝一箭头方向56转动，以撷取储纸匣32内的纸张34，而当取纸滚轮36仅撷取一纸张34时，分纸滚轮38会朝一箭头方向52转动，并同时由取纸滚轮36向前带动纸张34朝一进纸方向前进，以达成馈纸的目的。反之，当取纸滚轮36同时撷取两张或更多纸张34时，此时该扭力限制装置会改变取纸滚轮36的转动方向，而朝一反方向转动，如箭头方向58所示，故此时取纸滚轮36将会带动最上层的纸张34前进，而下层的纸张34则会由于分离滚轮38所产生的分离扭力，而抵销下层的纸张34在前进方向上的作用力，使得下层的纸张34停止前进，以达成分纸的目的。即当分纸滚轮38朝箭头方向52旋转时用来进行馈纸程序，而当分纸滚轮38朝箭头方向58旋转时用来进行分纸程序。

虽然现有的自动馈纸机构30的分纸滚轮38只有当进行馈纸时才会紧靠着取纸滚轮36，因此可避免现有的自动馈纸机构10所发生的夹纸现象，然而由于现有的自动馈纸机构30的取纸滚轮36必须同时具备有取纸与送纸的功能，因此取纸滚轮36的体积被设计成很大，以同时接触储纸匣32内的纸张34与分纸滚轮38，但这却将使得整个自动馈纸机构30的体积过大，不符合现代事务机器轻薄短小的发展趋势，而且过大的取纸滚轮36也非常容易刮伤纸张表面或造成摺角(dog-era)现象，因此并不适用于光滑纸张。此外，现有的自动馈纸机构30必须要利用扭力限制装置以改变分纸滚轮38的转动方向，进而达到分纸功能，因此会增加成本，而且现有的自动馈纸机构30的举杆装置42是将储纸匣32内的纸张34举起，因此纸张34与取纸滚轮36的接触面积与压力会因为纸张34的多少而改变，不但不容易控制而且也不适用于大容量的储纸匣。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种不需要扭力限制装置，体积小且具有取纸与分纸功能的自动馈纸系统。

本发明的最佳实施例是揭露了一种自动馈纸机构(automatic paperfeeder)，其包括有一外壳，一储纸匣，设置于该外壳内，用以放置至少一纸张，一取纸滚轮，以可转动方式设置于该储纸匣上方，用以撷取置放于该储纸匣中的该纸张，一送纸滚轮，以可转动方式设置于该储纸匣前端的外侧上方，用以带动该取纸滚轮撷取的该纸张朝一进纸方向前进，一控制杆，以可摆动方式设置于该送纸滚轮的下方，其包括有一第一摆动端以可转动方式固定于该外壳内，以及一第二摆动端随着该第一摆动端的转动而接近或远离该送纸滚轮，一分纸滚轮，以与该送纸滚轮转动方向始终相同的转动方式设置于该控制杆的该第二摆动端上，一举杆装置(lifter)，设置于该储纸匣的下方，用以举、降置放于该储纸匣中的该纸张以接近或远离该取纸滚轮，一第一驱动装置，用以驱动该取纸滚轮、该送纸滚轮与该分纸滚轮，以及一第二驱动装置，用来驱动该控制杆与该举杆装置。当该第二驱动装置动作时，该举杆装置会举起置放于该储纸匣中的该纸张以接近该取纸滚轮并与该取纸滚轮相接触，且该控制杆的该第二摆动端会接近该送纸滚轮，以使得该分纸滚轮与该送纸滚轮相接触，接着该第一驱动装置开始动作，以使该取纸滚轮得以撷取该储纸匣内的该纸张，并由该送纸滚轮向前带动而朝该进纸方向前进，此时该分纸滚轮不与该送纸滚轮相接触。

本发明的自动馈纸机构主要将取纸与送纸的功能性分开，使得取纸滚轮与送纸滚轮各司其职，因此不需要直径大的取纸滚轮，可大幅度缩小自动馈纸机构的整体体积，此外本发明的自动馈纸机构不需要设置扭力限制装置，就可达到分纸的功能，不但不会损伤纸张表面，造成摺角现象，而且可降低成本，以符合现代馈纸机构的需求。

附图说明

图1为现有自动馈纸机构的剖面示意图；

图2为现有另一种自动馈纸机构的剖面示意图；

图3为图2的自动馈纸机构于进行馈纸动作时的剖面示意图；

图4与图5为本发明的自动馈纸机构的透视图；

图6为图4的自动馈纸机构的剖面示意图；

图7为图4的自动馈纸机构的控制机构的功能方块图；

图8为图4的自动馈纸机构于进行馈纸动作时的示意图；

图9为图4的自动馈纸机构的时序图。

具体实施方式

请参照图4至图6，图4与图5为本发明自动馈纸机构60的透视图，图6为本发明自动馈纸机构60的剖面示意图。如图4至图6所示，本发明的自动馈纸机构60主要包括有一外壳(未显示于图4至图6中)，一储纸匣62，以可抽取的方式固定于外壳内，用来放置纸张64，一取纸滚轮66，以可转动方式设置于储纸匣62上方，用以撷取置放于储纸匣62中的纸张64，一送纸(feed)滚轮68，以可转动方式设置于储纸匣62前端的外侧上方，用以带动取纸滚轮66所撷取的纸张64朝一进纸方向前进，一控制杆70，以可摆动方式设置于送纸滚轮68的下方，其包括有一摆动端72与一摆动轴74以可转动方式固定于外壳内，一分纸滚轮76，以可转动方式设置于控制杆70之上，以及一举杆装置78，设置于储纸匣62的下方，用以举/降置放于储纸匣62中的纸张64以相对接近或远离取纸滚轮66。其中，举杆装置78利用一弹簧80与一双(twin)凸轮82相连接，且当双凸轮82转动时，举杆装置78会随着一转轴(shaft)84的转动而上下摆动，而控制杆70主要通过摆动端72与一自动进纸(automatic document feeder，ADF)凸轮86相连接，且当ADF凸轮86的转动时，控制杆70会随着摆动端72的转动而上下摆动，以相对接近或远离送纸滚轮68。

请参照图5及图7，图7为图4的自动馈纸机构60的控制机构的功能方块图。本发明的自动馈纸机构60另包括有一驱动装置88，用以驱动双凸轮82与ADF凸轮86，以及一驱动装置90，用以驱动取纸滚轮66、送纸滚轮68与分纸滚轮76。驱动装置88主要包括有一第一步进马达(step motor)(未显示于图5中)与一传动装置，例如二齿轮组(gear train)94与96用来传递第一步进马达的作用力以驱动双凸轮82与ADF凸轮86，而驱动装置90主要包括有一第二步进马达(未显示于图5中)以及二齿轮组98与100用来传递第二步进马达的作用力以驱动取纸滚轮66、送纸滚轮68与分纸滚轮76。此外，本发明的自动馈纸机构60又包括有一弹簧102设置于双凸轮82、ADF凸轮86、控制杆70以及举杆装置78之间，用来提供分纸滚轮76在分纸作用时的正向力。

接着如图5及图8所示，图8为图4的自动馈纸机构60于进行馈纸动作时的剖面示意图。当第一步进马达朝一第一预定方向旋转时，齿轮组94会同时带动双凸轮82与ADF凸轮86以分别朝箭头方向106与104进行转动，使得举杆装置78向上摆动以举起储纸匣62一端的纸张64，并使其接触取纸滚轮66，并同时带动控制杆70的摆动端72向下摆动，使得分纸滚轮76与送纸滚轮68相接触，而当第一步进马达朝一第一预定方向的反向旋转时，双凸轮82与ADF凸轮86会减速复归至一初始位置，且齿轮组94会带动控制杆70的摆动端72，以使分纸滚轮76与送纸滚轮68相分离，并使举杆装置78下降复归至一初始位置。此外，当第二步进马达朝一第二预定方向旋转时，齿轮组98与100会带动取纸滚轮66、送纸滚轮68与分纸滚轮76以分别朝箭头方向108，112与110进行转动。

请再参照图6，此为本发明自动馈纸机构60的一初始状态或停止状态，即没有进行任何馈纸动作时，弹簧102呈一紧绷(torsion)状态，且转轴74转动的箭头方向由于弹簧102的张力所造成，而控制杆70的位置则由ADF凸轮86所限制，因此分纸滚轮76会与送纸滚轮68相隔一距离。

值得注意的是，本发明的自动馈纸机构60可另包括有一感测器(response sensor，未显示于图5中)，设于送纸滚轮68与分纸滚轮76的后侧，用来感测纸张64的位置并相对应输出一感测信号，以及一控制单元(controlunit，未显示于图5中)，用来依据该感测装置所输出的感测信号以决定第一步进马达与第二步进马达的旋转方向。当纸张64的前缘通过送纸滚轮68之前，控制单元会控制第一步进马达与第二步进马达，以使第一步进马达与第二步进马达分别沿第一预定方向与第二预定方向转动，而当纸张64的前缘通过送纸滚轮68之后并触及该感测装置而输出感测信号时，控制单元会控制第一步进马达与第二步进马达，以使第一步进马达沿第一预定方向反向旋转而后再使第二步进马达停止转动，如图9的时序控制所示。

请参照图8与图9，图9为图4的自动馈纸机构60的时序图。当第一步进马达开始动作且ADF凸轮86开始朝箭头方向104转动一预定角度时，控制杆70会随着摆动端72的移动而转动，且由于弹簧102的张力，将使分纸滚轮76得以紧邻着送纸滚轮68，此时，双凸轮82也会朝箭头方向106转动，并相对带动举杆装置78向上摆动以举起储纸匣62一端的纸张64，使得纸张64与取纸滚轮66相接触。然后在经过一段时间T1之后，接着第二步进马达开始动作，以驱使取纸滚轮66、分纸滚轮76与送纸滚轮68分别开始朝箭头方向108、110与112转动，即取纸滚轮66会开始以转动的方式来撷取储纸匣62内的纸张64，并使其进入送纸滚轮66与分纸滚轮76之间，再通过送纸滚轮68向前带动而朝一进纸方向前进。当有一张以上的纸张64同时进入送纸滚轮68与分纸滚轮76之间时，送纸滚轮68会将位于最上侧的纸张64继续向前带动，而分纸滚轮76则会使其余位于下侧的纸张64停止前进直到位于最上侧的纸张64通过为止。而当一纸张的进纸程序结束时，即当纸张64的前缘通过送纸滚轮68之后并触及该感测装置而输出感测信号时，双凸轮82与ADF凸轮86会反向转动并复归至一初始状态，这一段时间为T3，接着取纸滚轮66、送纸滚轮68与分纸滚轮76会再转动一段时间T2，才会停止。

在本发明的自动馈纸机构中，由于取纸滚轮66、送纸滚轮68与分纸滚轮76的功能各不相同，即取纸滚轮66主要用来撷取纸张64，送纸滚轮68主要用来传送纸张64，而分纸滚轮76主要用来分离纸张64，且当进行馈纸程序时，取纸滚轮66、送纸滚轮68与分纸滚轮76的旋转方向为相同方向，在本发明上述的最佳实施例中为一逆时针方向，因此本发明的自动馈纸机构60不需要扭力限制装置来改变分纸滚轮76的旋转方向，就能同时具有取纸与分纸的功能。

与现有技术相比，本发明的自动馈纸系统60不需要扭力限制装置，即可同时具有取纸及分纸的功能，故不但能避免现有自动馈纸系统10、30的重复馈纸或无法馈纸的情形，也可以达到降低制造成本的目的，而且本发明的取纸滚轮66仅需负责取纸的功能，因此直径比现有自动馈纸系统10、30的取纸滚轮16、36小，可大幅度缩小自动馈纸机构的体积，并能适用于各种光滑纸张的自动馈纸机构。此外，本发明的举杆装置是直接举起储纸匣的一端，因此可以避免现有因为纸张的多少，而产生进纸程序不易控制的问题，并适用于大容量的储纸匣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种自动馈纸机构，该自动馈纸机构包括有：

一外壳；

一储纸匣，设置于该外壳内，用以放置至少一纸张；

一取纸滚轮，以可转动方式设置于该储纸匣上方，用以撷取置放于该储纸匣中的该纸张；

一送纸滚轮，以可转动方式设置于该储纸匣前端的外侧上方，用以带动该取纸滚轮撷取的该纸张朝一进纸方向前进；

一控制杆，以可摆动方式设置于该送纸滚轮的下方，其包括有一第一摆动端以可转动方式固定于该外壳内，以及一第二摆动端随着该第一摆动端的转动而接近或远离该送纸滚轮；

一分纸滚轮，以与该送纸滚轮转动方向始终相同的转动方式设置于该控制杆的该第二摆动端上；

一举杆装置，设置于该储纸匣的下方，用以举、降置放于该储纸匣中的该纸张以接近或远离该取纸滚轮；

一第一驱动装置，用以驱动该取纸滚轮、该送纸滚轮与该分纸滚轮；以及

一第二驱动装置，用来驱动该控制杆与该举杆装置；

其中当该第二驱动装置动作时，该举杆装置会举起置放于该储纸匣中的该纸张以接近该取纸滚轮并与该取纸滚轮相接触，且该控制杆的该第二摆动端会接近该送纸滚轮，以使得该分纸滚轮与该送纸滚轮相接触，接着该第一驱动装置开始动作，使得该取纸滚轮开始朝一预定方向旋转以撷取该储纸匣内的该纸张，并由该送纸滚轮朝该预定方向旋转以向前带动而朝该进纸方向前进，此时该分纸滚轮不与该送纸滚轮相接触。

2.如权利要求1所述的自动馈纸机构，其中该储纸匣内放置有多张该纸张，而当有一张以上的该纸张同时进入该送纸滚轮与该分纸滚轮之间时，该送纸滚轮会将位于最上侧的该纸张继续向前带动，而该分纸滚轮则会朝着与该送纸滚轮旋转相同的方向旋转并使其余位于下侧的该各纸张停止前进直到位于最上侧的该纸张通过为止。

3.如权利要求1所述的自动馈纸机构，其中该第一驱动装置包括有一第一步进马达以及一第一传动装置，当该第一步进马达朝一第一预定方向旋转时，该第一传动装置会同时带动该取纸滚轮、该送纸滚轮与该分纸滚轮以进行转动。

4.如权利要求3所述的自动馈纸机构，其中当该第一步进马达停止转动时，该取纸滚轮、该送纸滚轮与该分纸滚轮会减速直至停止转动为止。

5.如权利要求3所述的自动馈纸机构，其中该第一步进马达为一直流马达。

6.如权利要求3所述的自动馈纸机构，其中该第二驱动装置包括有一第二步进马达以及一第二传动装置，当该第二步进马达朝一第二预定方向旋转时，该第二传动装置会带动该举杆装置向上举起，并同时带动该控制杆的该第一摆动端以进行转动。

7.如权利要求6所述的自动馈纸机构，其中该第二传动装置包括有一凸轮组，用来传递该第二步进马达的作用力以驱动该控制杆与该举杆装置。

8.如权利要求6所述的自动馈纸机构，其中该第二传动装置另包括有至少一弹簧设置于该凸轮组与该控制杆以及该举杆装置之间，用来提供分纸滚轮在分纸作用时的正向力。

9.如权利要求6所述的自动馈纸机构，其中该第二步进马达为一直流马达。

10.如权利要求6所述的自动馈纸机构，其中当该第二步进马达朝该第二预定方向反向旋转时，该第二传动装置会带动该控制杆的该第一摆动端，以使该分纸滚轮与该送纸滚轮相分离，并使该举杆装置下降复归至一初始位置。

11.如权利要求6所述的自动馈纸机构另包括有：

一感测器，设于该送纸滚轮与该分纸滚轮的后侧，用来感测该纸张的位置并相对应输出一感测信号；以及

一控制单元，用来依据该感测装置所输出的该感测信号以决定该第一步进马达与该第二步进马达的旋转方向；

其中在当该纸张的前缘通过该送纸滚轮之前，该控制单元会控制该第一步进马达与该第二步进马达，以使该第一步进马达与该第二步进马达分别沿该第一预定方向与该第二预定方向转动，而当该纸张的前缘通过该送纸滚轮之后并触及该感测装置而输出该感测信号时，该控制单元会控制该第一步进马达与该第二步进马达，以使该第一步进马达沿第一预定方向反向旋转而后再使第二步进马达停止转动。

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