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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Zuführmechanismus
bzw. eine Zuführvorrichtung
und betrifft insbesondere einen Zuführmechanismus, der Medienblätter mit
unterschiedlichen Dicken präzise
zuführen
kann.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Gemäß der 1 weist der Zuführmechanismus 10 eines
herkömmlichen
Bürogeräts eine Rolle 12,
eine Mehrzahl von abnehmbaren Trennelementen 14, einen
Schaft 16, einen Arm 18 und ein elastisches Element 26,
beispielsweise eine Drehfeder, auf. Der Arm 18 ist auf
dem Schaft 16 drehbeweglich gelagert und das elastische
Element 26 übt auf
den Arm 18 eine Federkraft aus, so dass die Medienblätter in
der Ablage 22 von der Rolle 12 angetrieben bzw.
zugeführt
werden können.
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Der
zwischen dem Arm 18 und der Ablage 22 eingeschlossene
Winkel bestimmt die Verformung des elastischen Elements 26.
Wie in den 2a und 3a gezeigt ist, ist die Verformung
des elastischen Elements 26 größer, wenn die Ablage 22 leer
ist, als wenn die Ablage 20 mit Blätter S aufgefüllt ist.
Gemäß den 2b und 3b weist das elastische Element 26 einen
Verformungswinkel α auf,
wenn die Ablage 22 leer ist, und weist dieses einen größeren Verformungswinkel β auf, wenn
die Ablage gefüllt
ist. Weil das elastische Element 26 einen größeren Verformungswinkel
einnimmt, wenn die Ablage aufgefüllt ist,
wird auf die Blätter
S eine stärkere
Normalkraft ausgeübt.
Wenn nur wenige Blätter
S in der Ablage 22 vorhanden sind, übt das elastische Element 26 auf den
Arm 18 lediglich eine minimale Kraft aus und kann eine
nicht zufrieden stellende Blattzufuhr auftreten, weil der Arm 18 auf
die Blätter
S keine angemessene Normal-Antriebskraft ausübt. Wenn andererseits eine
große
Anzahl von Blättern
S in der Ablage 22 abgelegt sind, wie in der 3a gezeigt ist, kann eine
versehentliche Zuführung
von mehreren Blättern
auftreten, weil der Arm 18 auf diese eine allzu starke
Normal-Antriebskraft ausübt.
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Die 4 stellt Blätter mit
verschiedenen Dicken dar, bei denen der herkömmliche Zuführmechanismus 10 eingesetzt
wird. Was das stärkste
Blatt 202 anbelangt, so muss die Rolle 12 eine
geeignete Antriebskraft zwischen 1270 g ausüben, um ein einzelnes Blatt
zuzuführen.
Eine Fehlzuführung
(kein Blatt wird zugeführt)
tritt auf, wenn die Normal-Antriebskraft
kleiner als 12 g ist, und eine Mehrfachzuführung (mehrere Blätter werden
gleichzeitig getrieben bzw. zugeführt) tritt auf, wenn die Normal-Antriebskraft
größer als
70 g ist.
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Falls
die Rolle 12 eine Normal-Antriebskraft zwischen 1030 g
zum Zuführen
einer Anzahl von Blättern 202 bereitstellt,
wie durch den schraffieren Bereich R in der 4 angedeutet, können die Blätter 202 nicht ordnungsgemäß zugeführt werden, wenn
die Kraft kleiner ist als 10 g, und zwar von dem Überlapp
zwischen dem schraffieren Bereich A und R, die in der 4 gezeigt sind. Wenn die
dünnsten Blätter 210 eine
Normal-Antriebskraft von mehr als 25 g erfahren, kann außerdem eine
Mehrfachzufuhr aus dem Überlapp
zwischen dem schraffierten Bereich B und R, die in der 4 gezeigt sind, auftreten.
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Wie
vorstehend ausgeführt,
können
mit dem herkömmlichen
Zuführmechanismus
auf Grund des übermäßig breiten
Bereichs der Normal-Antriebskraft nur Blätter 204, 206, 208 präzise zugeführt werden. Dieser
ist deshalb ungeeignet für
die Verwendung für Medienblätter mit
unterschiedlichen Dicken.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Folglich
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Zuführmechanismus
bzw. eine Zuführvorrichtung
bereitzustellen, der bzw. die Blätter
mit unterschiedlichen Dicken zuführen
kann. Der Zuführmechanismus
umfasst einen Schaft, einen Arm und ein elastisches Element. Der
Arm ist auf dem Schaft drehbeweglich gelagert und weist eine zweite
Berührungsoberfläche auf.
Das elastische Element weist eine erste Berührungsoberfläche auf, welche
die zweite Berührungsoberfläche an einer ersten
Berührungsstelle
berührt
und auf den Schaft ein erstes Drehmoment ausübt, wenn sich der Arm in einer
ersten Stellung befindet, und die erste Berührungsoberfläche berührt die
zweite Berührungsoberfläche an einer
zweiten Berührungsstelle,
und übt
auf den Schaft ein zweites Drehmoment aus, wenn sich der Arm in
einer zweiten Stellung befindet, wobei das erste Drehmoment im Wesentlichen
gleich dem zweiten Drehmoment ist.
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FIGURENÜBERSICHT
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Die
vorliegende Erfindung kann man aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen besser verstehen, die nur der Erläuterung dienen sollen und die
vorliegende Erfindung in keinster Weise beschränken sollen.
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1 ist
eine Perspektivansicht eines herkömmlichen Zuführmechanismus.
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2a ist
eine Seitenansicht des Zuführmechanismus
gemäß der 1,
wenn die Ablage leer ist.
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2b ist
eine Perspektivansicht des elastischen Elements gemäß der 2a,
wenn die Ablage leer ist.
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3a ist
eine Seitenansicht des Zuführmechanismus
gemäß der 1,
wenn die Ablage gefüllt ist.
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3b ist
eine Perspektivansicht des elastischen Elements gemäß der 3a,
wenn die Ablage gefüllt
ist.
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4 stellt
schematisch einen herkömmlichen
Zuführmechanismus
dar, der eine Normal-Antriebskraft auf Blätter mit verschiedenen Dicken
anwendet.
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5 ist
eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Zuführmechanismus.
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6a-6c sind
Perspektivansichten eines elastischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung,
das verschiedene Federkräfte
auf den Berührungsabschnitt
ausübt.
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6d ist
eine Perspektivansicht des elastischen Elements gemäß der vorliegenden
Erfindung, das ein konstantes Drehmoment T auf die Welle ausübt.
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7 ist
ein Diagramm, das den Zuführmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, der eine Normal-Antriebskraft auf Blätter mit verschiedenen
Dicken ausübt.
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8a-8c sind
Perspektivansichten der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
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9a-9c sind
Perspektivansichten der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHRETBUNG DER ERFINDUNG
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zuführmechanismus
bereitzustellen, der eine Fehlzuführung und eine Mehrfachzuführung unterbindet.
Der Zuführmechanismus
findet Anwendung bei Bürogeräten, wie
beispielsweise Druckern oder Scannern. Gemäß der 5 weist
der Zuführmechanismus
einen Schaft bzw. eine Achse 33, einen Arm 18 und
ein elastisches Element 26 auf. Der Arm 18 ist
schwenkbeweglich auf dem Schaft 33 gelagert und weist einen
Berührungsabschnitt 66 auf. Das
elastische Element 26 ist eine Zugfeder oder Drehfeder,
die sich um einen Drehpunkt 51 dreht, mit einem ortsfesten
Ende 31 und einem ausgedehnten Abschnitt 32. Der
ausgedehnte Abschnitt 32 weist eine erste Berührungsoberfläche Ca auf,
die die zweite Berührungsoberfläche Cb des
Berührungsabschnittes 66 an
einer Kontaktstelle C im dreidimensionalen Raum berührt und
auf dieser gleitet.
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Bei
dieser Ausführungsform übt das elastische
Element 26 an der Berührungsstelle
C eine Berührungskraft
F aus und legt an den Schaft 33 ein Drehmoment T an. Das
Drehmoment T wird durch die Berührungskraft
F und den Abstand des Schafts 33 zu der Berührungsstelle
C festgelegt. Um eine konstante, Normal-Antriebskraft P bzw. senkrecht gerichtete
Antriebskraft P auf die Blätter
auszuüben, sind
die Berührungsoberflächen Ca
und Cb so vorbestimmt bzw. ausgelegt, dass das elastische Element auf
den Schaft 33 ein konstantes Drehmoment T ausüben kann.
Weil der Abstand der Achse 33 zu der Rolle 12 fest
ist, kann deshalb auf die Blätter
eine konstante Antriebskraft P ausgeübt werden.
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Wie
in den 6a-6c gezeigt
ist, übt das
elastische Element 26, wenn dieses unter unterschiedlichen
Verformungswinkeln α1, α2 bzw, α3 ausgerichtet
ist, auf den Berührungsabschnitt 66 Kräfte F1,
F2 bzw. F3 aus, wobei sich der Arm 18 jeweils in der ersten,
zweiten bzw. dritten Stellung befindet. Insbesondere lautet die
Beziehung zwischen den Verformungswinkeln des elastischen Elements 26 und
den Antriebskräften α1 > α2 > α3
und F1 < F2 < F3.
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In
der 6a sind das ortsfeste Ende 31 und der
Drehpunkt 51 an der bzw. relativ zu der Ablage 22 ortsfest,
wie in der 1 gezeigt, wobei die erste Berührungsoberfläche Ca die
zweite Berührungsoberfläche Cb an
einer Berührungsstelle
C1 im dreidimensionalen Raum berührt.
Wenn die Blätter
in der Ablage 22 den Arm 18 anheben, um einen
Neigungswinkel β1
auszubilden, wird das elastische Element 26 bis auf einen
Verformungswinkel α1
zusammengedrückt,
um auf den Berührungsabschnitt 66 eine Kraft
F1 auszuüben.
Wie in der 6a gezeigt, übt die Kraft F1 auf den Schaft 33 ein
Drehmoment T1 aus, wobei gilt: T1 = F1·d1 (wobei d1 der Abstand
des Schafts 33 von der Berührungsstelle C1 ist).
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Wenn
dickere oder mehr Blätter
aufgenommen sind, wird, wie in der 6b gezeigt,
der Arm 18 angehoben, um einen Neigungswinkel β2 auszubilden,
und wird das elastische Element 26 bis auf einen Verformungswinkel α2 zusammengedrückt, um auf
den Kontaktabschnitt 66 eine Kraft F2 auszuüben, wobei
gilt: α1 > α2. Die Kraft F2 übt auf den Schaft 33 ein
Drehmoment T2 aus, wobei gilt: T2 = F2·d2 (wobei d2 der Abstand
des Schafts 33 zu der Berührungsstelle C2 ist).
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Gemäß der 6c wird
der Arm 18, wenn die aufgenommen Blätter dicker oder größer in der Anzahl
sind, angehoben, um einen Neigungswinkel β3 auszubilden, und wird das
elastische Element 26 bis auf einen Verformungswinkel α3 zusammengedrückt, um
auf den Berührungsabschnitt 66 eine
Kraft F3 auszuüben,
wobei gilt: α1 > α2 > α3.
Wie in der 6c gezeigt ist, übt die Kraft
F3 auf den Schaft 33 ein Drehmoment T3 aus, wobei gilt:
T3 = F3·d3
(wobei d3 der Abstand des Schafts 33 zu der Berührungsstelle
C3 ist).
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Wie
aus den drei Zuständen
und genannten Darstellungen ersichtlich ist, erfährt das elastische Element 26 verschiedene
Kompressionskräfte
und weist dieses die Verformungswinkel α1, α2 bzw. α3 auf, wobei gilt: α1 > α2 > α3.
Außerdem
werden die entsprechenden Berührungskräfte F1,
F2 und F3 auf die Berührungsstellen
C1, C2 und C3 zwischen dem elastischen Element 26 und dem
Berührungsabschnitt 66 ausgeübt, wobei
gilt: F1 < F2 < F3. Weil die Winkel α1, α2, α3 und die
Kräfte
F1, F2 und F3 detektiert werden können, sind die erste Berührungsoberfläche Ca und
die zweite Berührungsoberfläche Cb in der
Praxis so ausgelegt, dass die entsprechenden Abstände D1,
D2 und D3 die Bedingung T = T1 = F1·d1 = T2 = F2·d2 = T3
= F3·d3
= Tn erfüllen,
wobei Tn konstant ist.
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Gemäß der 6d berührt das
elastische Element 26 den Berührungsabschnitt 66 und übt dieses
auf den Schaft 33 ein konstantes Drehmoment T aus. Das
konstante Drehmoment T wird auf den Arm 18 übertragen,
so dass die Rolle 12 auf die Blätter eine konstante Antriebskraft
ausübt.
Wie vorstehend ausgeführt,
sind die erste und zweite Berührungsoberfläche Ca und
Cb so ausgelegt, dass die Bedingung T = T1 = F1·d1 = T2 = F2·d2 = T3
= F3·d3
= Tn erfüllt
ist, wobei Tn eine Konstante ist.
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Unabhängig von
der Berührungsstelle
zwischen dem Berührungsabschnitt 66 und
dem elastischen Element 26 kann der erfindungsgemäße Zuführmechanismus
immer ein konstantes und stabiles Drehmoment auf den Arm 18 ausüben, so
dass dieser Blätter
sanft und ohne die Gefahr einer Fehlzuführung oder von Mehrfachzuführungen
zuführen kann.
Dieser ist deshalb besser an den Einsatz für Blätter mit unterschiedlichen
Dicken angepasst.
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Die 7 stellt
Blätter 302, 304, 306, 308, 310 mit
verschiedenen Dicken dar, auf die der Zuführmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung einwirkt. Was das stärkste
Blatt 302 anbelangt, so werden gemäß der 7, wenn
die Rolle 12 eine normal gerichtete Antriebskraft zwischen
etwa 12 g bis 70 g ausübt,
die Blätter
in geeigneter Weise einzeln zugeführt. Was das dünnste Blatt 302 anbelangt, so
werden die Blätter,
wenn die Rolle 12 eine Kraft zwischen 3 g und 25 g ausübt, in geeigneter
Weise einzeln zugeführt.
Gemäß der 7 kann
die Rolle 12 eine maximale, normal gerichtete Antriebskraft von
20 g auf die Blätter
ausüben,
wenn die Ablage 20 aufgefüllt ist, sowie eine minimale,
normal gerichtete Antriebskraft von 15 g, wenn die Ablage 20 leer
ist. Deshalb können
auf Grund der stabilen Antriebskraft gemäß der vorliegenden Erfindung
sämtliche
der Blätter 302, 304, 306, 308, 310 zugeführt werden, ohne
die Gefahr einer Fehlzuführung
oder einer Mehrfachzuführung.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Gemäß den 8a-8c ist
das elastische Element 26 mit einem Berührungselement 7 mit dem
darauf befestigten ausgedehnten Abschnitt 32 verbunden,
wobei das Berührungselement 7 und
der ausgedehnte Abschnitt 32 sich um den Drehpunkt 71 drehen
können,
der relativ zu der Ablage 22 fest ist, wie in der 1 gezeigt.
Das Berührungselement 7 weist
einen Schlitz bzw. ein Langloch 70 mit einer ersten Berührungsoberfläche Ca' auf, wobei die zweite
Berührungsoberfläche Cb in
dem Schlitz 70 beweglich ist und die erste Berührungsoberfläche Ca' berührt. Wie
in den 8a-8c gezeigt
ist, nimmt das elastische Element 26 Verformungswinkel α1, α2 bzw. α3 ein, wenn
der Arm 18 angehoben ist und die Ablage mit Blättern unterschiedlicher
Dicke aufgefüllt ist.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Gemäß den 9a-9c kann
sich das Berührungselement
7 um den Drehpunkt 71 drehen, der an bzw. relativ zu der
Ablage 22 fest ist, wie in der 1 gezeigt,
und verbindet eine Feder 8 das Berührungselement 7 mit
der Ablage 22. Das Berührungselement 7 weist
einen Schlitz bzw. ein Langloch 70 mit einer ersten Berührungsoberfläche Ca' auf, wobei die zweite
Berührungsoberfläche Cb in
dem Schlitz 70 beweglich ist und die erste Berührungsoberfläche Ca' berührt. Wie
in den 9a-9c gezeigt
ist, ist die Feder 8 verlängert, wenn sich der Arm 18 aufstützt, wenn
die Ablage mit Blättern
unterschiedliche Dicke aufgefüllt
ist. Wie vorstehend ausgeführt,
sind die Berührungsoberflächen Ca' und Cb in Entsprechung
zu der Bedingung des konstanten Drehmoments ausgelegt, so dass die
Zugfeder 8 auf den Schaft 33 ein konstantes Drehmoment
ausübt,
um die Medienblätter
sanft bzw. störungsfrei
zuzuführen.
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Zusammenfassend
stellt die vorliegende Erfindung einen Zuführmechanismus bereit, der auf Medienblätter eine
stabile und konstante Antriebskraft ausübt, um eine Fehlzuführung und
eine Mehrfachzuführung
zu verhindern. Die Profile des elastischen Elements 26 und
des Arms 18 sind geeignet ausgelegt, um Abweichungen in
der Federkraft auszugleichen, und das konstante Drehmoment minimiert
Instabilitäten
der Antriebskraft, die auf die Blätter ausgeübt wird. Dies bedeutet, dass
im Hinblick auf die Veränderlichkeit
der Federkraft des elastischen Elements 26 die erste Berührungsoberfläche Ca und
die zweite Berührungsoberfläche Cb deshalb so
berechnet und ausgelegt sind, um auf den Schaft 33 ein
konstantes Drehmoment auszuüben.
Für eine Anordnung
bei begrenztem Bauraum kann eine Berührungsoberfläche (beispielsweise
die erste Berührungsoberfläche Ca)
zuerst festgelegt werden und wird die andere entsprechende Berührungsoberfläche (beispielsweise
die zweite Berührungsoberfläche Cb)
in Entsprechung zu der vorstehend ausgeführten Bedingung des konstanten
Drehmoments festgelegt, wobei die erste Berührungsoberfläche Ca oder
die zweite Berührungsoberfläche Cb eben
oder gekrümmt
ausgebildet sein können.
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Wenngleich
die Erfindung vorstehend in beispielhafter Weise und anhand von
speziellen bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung
nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Vielmehr soll diese zahlreiche Modifikationen und ähnliche
Anordnungen mit umfassen (wie diese dem Fachmann auf diesem Gebiet
ersichtlich sein werden). Deshalb soll dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche die
weitestmögliche
Auslegung zuteil werden, um sämtliche
solcher Modifikationen und ähnliche
Anordnungen mit zu umfassen.