JP2006069728A - 自動給紙装置 - Google Patents

Abstract

【課題】枚葉紙の自動給紙装置に関し、ストリームフィーダによる和紙の高速自動給紙を可能にすることを課題としており、和紙に対する印刷コストの低減と生産性の向上を図る。
【解決手段】パイル前縁部上面の高さを一定に維持するために、パイル前縁部上面を検出するセンサ２７を設けて、このセンサを給紙時に上方へ退避させると共に、パイル後縁部上面を検出する非接触センサ２６を設け、この非接触センサの信号により、第１吸５の高さを給紙１枚毎に調整する。非接触センサ２６は、第１吸５の直近の位置に設けて、第１吸５が接触する位置でパイルの上面高さを検出する。パイル後部上面と第１吸５の高さ関係は、セパレータ３側を昇降させることによって高い応答速度を実現し、高速給紙における紙１枚毎の高さ関係の制御を可能にしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、積重された紙束の上面から印刷機などに紙を１枚ずつ送り出すのに用いる枚葉紙用の給紙装置に関するもので、特に和紙の高速自動給紙に好適な上記装置に関するものである。

印刷機などに設けられる自動給紙装置は、給紙台上に積重された紙の束（通常、パイルと呼ばれる。）の上端の１枚を摩擦ローラや吸い口で２枚目以下の紙と分離して順次送り出す構造である。摩擦ローラを用いるものは、ローラを紙の前端辺（送り出されるときに前側となる辺）に接触させる。吸い口を用いるものには、紙の前端を吸うものと後端を吸うものとがある。紙の前端で紙に給送力を与える構造は、１枚目の紙が完全に送り出された後でないと、次の紙を送り出すことができず、高速給紙ができない。

一方、紙の後端を吸って給紙する構造は、１枚目の紙を送り出すとすぐに２枚目の紙の後端が露出するので、紙を少しずつずらせた状態で次々と送り出すことができ、給紙速度を速くできる。このような給紙装置を、一般にストリームフィーダと呼んでいる。

図４は一般的なストリームフィーダを示した模式的な側面図、図５はそのセパレータを示した模式的な斜視図である。図中、１は給紙台で、一般的な構造では、昇降装置に連結したチェンで四隅を吊り下げられており、給紙に伴ってパイル（紙束）２の高さが低くなるにつれて上昇し、パイル上面の高さを一定に保持するようになっている。一般的な印刷装置に設けられるものは、パイル高さが１ｍ前後で、約１万枚の紙を積むことができる大きさである。

総体的に示す３はセパレータで、パイル２の上面から紙を１枚ずつ分離して送り出す装置である。セパレータ３は、図５に示すように、さばき４、第１吸５、吹き足６、紙押さえ７、第２吸８で構成される。

さばき４は、パイル上端部の紙の後縁に紙を分離するための空気を吹き込む装置で、予め紙の間に薄い空気の層を形成しておくことで、第１吸が一番上の紙だけを吸着できるようにしているものである。第１吸５は、紙の後端上面を吸着して一番上の紙を持上げる吸い口で、パイル上面の高さのばらつきやパイル上面の撓みなどに対応できるようにばねで下向きに付勢されたピストンの下端に吸い口５ａを設けている。吹き足６は、第１吸５で持上げられた一番上の紙と２枚目の紙との間に空気を吹き込んで、紙の分離を確実にしている。紙押さえ７は、第２吸８で紙を送り出すとき、２枚目以下の紙がずれないように押さえるもので、給紙動作に合せて揺動運動する揺動台（図示せず）に取り付けられており、第１吸５で上の紙が持上げられると同時に２枚目以下の紙を押さえる動きをする。吹き足６は、前記揺動台に設けるのが普通で、紙押さえ７と同期運動をしている。第２吸８は第１吸５で持上げられた紙を受け取って送り出す働きをしており、紙を送り出すときは、紙を吸着した状態で前方に移動し、紙の先端がくわえコロ１０にくわえられた後、吸い口８ａから空気を噴き出して紙を放し、後方へ復帰する。

９はフィーダボードで、セパレータ３によって送り出された紙を前方の印刷機などに搬送する装置で、ローラ１１、１２に掛け回された複数本のエンドレステープ１３との間で紙を挟持する複数の押さえコロ１４とを備えており、セパレータ３側の端部には、フィードローラ１５と、このフィードローラとの間で紙を把持するくわえコロ１０が設けられている。くわえコロ１０は、第２吸８によって紙が送り込まれるときは、上動してフィードローラ１５から離れ、紙の先端が入ると下がって、送り込まれた紙を挟持する。

フィードローラ１５の前方には、パイル２の前縁上部を押さえるストッパ１６が設けられている。パイル２の上面は、このストッパの上縁より僅かに低い位置に設定される。すなわち、第２吸８で一番上の紙がフィーダボード９側へと送り出されるとき、当該紙の前縁がストッパの係止力によって上方に撓んでパイル上面から分離された後、ストッパ１６を乗り越えて送りだされる。この動作を確実に行わせるため、パイル上面を検出するセンサ１７は、パイルの前端部の高さを検出する位置に設けられている。

なお、特許文献１には、紙の撓みに起因する給紙ミスや紙詰まりを防止するため、パイル前縁中央部と幅方向端部との複数箇所でパイルの上面高さを検出する技術が開示されている。

一方、商品の差別化を図る目的で、日本酒や和菓子のラベルや包装に和紙が用いられることがある。このとき、和紙に対する印刷が必要になるが、従来和紙の自動給紙は不可能とされていたので、作業者が紙を１枚ずつ印刷機に送り込む、いわゆる手差しによって印刷が行われていた。
特開２００１‐２４０２５８号公報 特開２００１‐１５８０５８号公報

しかし、手差しによる印刷は、生産性が非常に低い。その一方で、ラベルや包装紙は、大量に印刷する必要がある。そこで、本願発明者は、和紙を前述したストリームフィーダで自動給紙することを試みたが、和紙は一般の印刷用紙に比べて透気度（空気の通り易さ）が大きい上に、単位面積当りの重量が小さく、かつ多色印刷済み和紙を積重したときの上面の変形量も大きいため、２枚取りが頻発し、更に給紙中の用紙の飛び出しや紙詰まりも頻発して実用することができなかった。

なお、印刷を試みた和紙は、ＪＩＳ Ｐ ８１１７による透気度試験で透気度が通常の印刷用紙の約２倍、単位面積当りの重量が約２分の１であり、多色印刷済み和紙を１万枚積重したときのパイル上面の変形量も一般の印刷用紙の３〜５ｍｍに対して５〜１０ｍｍ以上と約２倍の大きさであった。

この発明は、上記の問題点を解決してストリームフィーダによる和紙の高速自動給紙を可能にすることを課題としており、以って和紙に対する印刷コストの低減と生産性の向上を図ることを目的としている。

この発明の給紙装置は、用紙を吸着するときの第１吸５のパイル上面への押接力を正確に制御することにより、第１吸５による紙の２枚取りを防止し、更にストッパ１６の上縁とパイル前縁部上面の高さ関係を正確に制御することにより、上記課題を解決している。

この発明の印刷装置は、ストッパ１６の上縁に対するパイル前縁部上面の高さを一定に維持するために、パイル前縁部上面を検出するセンサ２７を設けて、このセンサを給紙時に上方へ退避させる構造とすると共に、パイル後縁部上面を検出する非接触センサ２６を設け、この非接触センサの信号により、第１吸５の高さを給紙１枚毎に調整する構造を採用している。

非接触センサ２６は、第１吸５の直近の位置に設けて、第１吸５が接触する位置でパイルの上面高さを検出する。第１吸５は、パイル上面の幅方向左右に設けられているので、非接触センサ２６も２個設け、左右の第１吸５とパイル上面の高さ関係が共に許容範囲に入るように、第１吸５の高さを高さ調整装置２３で制御する。左右の第１吸５の高さを、それぞれの直近に設けた左右の非接触センサ２６の検出信号に基づいて個別に制御するようにすれば、更に良い。これは、セパレータを左右に分割してそれぞれの高さを個別に調整する高さ調整装置２３を設ける構造により、容易に実現できる。

パイル２の上面高さは、給紙台１を昇降させることにより調整するが、印刷機用の一般的な給紙機では、給紙台１やパイル２の重量が大きいため、パイル上面の高さ変化に対する応答を速くできない。そこで、この発明では、速い応答を必要としない前縁側に設けたセンサ２７で給紙台１の高さを制御し、パイル後部上面と第１吸５の高さ関係は、比較的重量の小さいセパレータ３側を昇降させることによって高い応答速度を実現し、高速給紙における紙１枚毎の高さ関係の制御を可能にしている。

パイルの後部上面高さは、センサの接触による変形を避けるために、非接触センサ２６を用いるのが望ましく、また第１吸５が昇降しても、吹き足６や第２吸８およびフィーダボード９との位置関係が変化しないように、セパレータ３全体をパイル２の前縁上方に設けた水平支軸２１回りに揺動昇降させる構造が好ましい。なお、本願発明者らが行った試験では、給紙する和紙の透気度や単位面積当りの重量に応じて、第１吸の吸い口５ａの直径を変えることで、より良好な給紙を実現することが可能であった。

以上の解決原理に基づいて得られる本願請求項１の発明に係る給紙装置は、給紙台１上に積重された紙束２の送出方向後縁部上面を第１吸５で吸引して前記紙束の紙を１枚ずつ持上げて送り出す自動給紙装置において、紙束上面の前記送出方向前縁部の高さを検出して当該高さが一定となるように前記給紙台を上昇させる前部センサ２７と、前記紙束上面の後縁部の高さを検出する後部センサ２６と、この後部センサの検出信号に基づいて当該後縁部と前記第１吸との高さ関係を給紙１枚毎に制御する高さ調整装置２３とを備えているというものである。

本願の請求項２の発明に係る自動給紙装置は、上記手段を備えた自動給紙装置において、前記前部センサが前記紙束の上面に接触する接触型センサであり、前記後部センサが非接触センサであることを特徴とするものである。

また本願の請求項３の発明に係る自動給紙装置は、上記請求項１又は２記載の自動給紙装置において、前記第１吸５を含むセパレータ３が、前記紙束の前縁上方に位置する支軸２１回りに上下揺動可能な揺動枠２０に装着され、前記高さ調整装置は、当該揺動枠の後端側を昇降させることを特徴とするものである。

本願の請求項４の発明に係る自動給紙装置は、上記請求項１、２又は３記載の自動給紙装置において、前記後部センサ２６が左右の第１吸５の直近の位置に設けられ、この左右の後部センサの検出信号に基づいて左右の第１吸の高さを給紙１枚毎に個別に制御する左右の高さ調整装置２３を備えていることを特徴とするものである。

この発明により、従来自動給紙が不可能であった和紙を枚葉印刷機等に高速自動給紙することが可能になり、和紙を用いたラベルや包装紙の印刷において、印刷コストの大幅な低減と、印刷速度の大幅な向上とを実現することができる。また、本願各請求項記載の印刷装置において、第１吸５ないしセパレータ３の高さ制御を行わないで運転すれば、通常の印刷用紙を従来装置と同様な作用で給紙することができ、従って本発明により、通常の印刷用紙と和紙とを共に高速かつ自動的に給紙することが可能な給紙装置が得られる。

以下、図１を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１の装置は、図４及び５で説明したと同じ構造部分を備えているので、以下、図４、５の装置と異なる部分についてのみ説明する。

セパレータ３を構成する部材、すなわち、さばき４、第１吸５、吹き足６、紙押さえ７及び第２吸８は、揺動枠２０に装着されている。揺動枠２０は、パイル２の前縁部上方に図示しない機械フレームに装架された定位置の水平方向の支軸２１回りに揺動自在に支持されている。揺動枠２０の先端（給紙方向後端）は、支軸２１と平行な連結ピン２２で高さ調整装置２３から下方に延びる懸垂ロッド２４の先端に連結されている。

高さ調整装置２３には、懸垂ロッド２４を昇降自在にガイドする案内部材と、懸垂ロッド２４の上端に形成されたラックと、このラックに噛合するピニオンと、当該ピニオンを正逆転駆動するサーボモータとが内蔵されており、制御器２５から送られてくる正逆転指令によりサーボモータが回転して、懸垂ロッド２４を昇降させ、揺動枠２０を図に矢印Ａで示すように揺動昇降させる。

揺動枠２０には、左右の第１吸５にそれぞれ近接して、パイル２の上面高さを検出する２個の非接触センサ（レーザセンサ）２６が取り付けられており、この非接触センサ２６が用紙後端部のパイル２上面と第１吸５の高さ関係を検出している。この非接触センサ２６の信号は制御器２５に送られ、制御器２５は、左右の第１吸５の吸い口５ａがパイル２の上面に接触したとき、共に１〜２ｍｍ押し込まれる高さ関係となるように、高さ調整装置２３のサーボモータを制御している。

この揺動枠２０の高さ関係の制御は、給紙１枚毎に行われている。すなわち、第２吸８が用紙を送り出して次の用紙上面が現れる毎に、非接触センサ２６の信号が制御器２５に送られ、制御器２５はその都度サーボモータを制御して、揺動枠２０の高さを制御する。好ましい制御精度は、第１吸５の位置で±０．５ｍｍ以下である。

なお、図４、５で説明した吹き足６及び紙押さえ７の揺動機構、第１吸５の昇降機構及び第２吸８の紙送り方向への往復動機構は、揺動枠２０との間に設けられている。従って、制御器２５による給紙１枚毎の高さ調整装置２３の制御を停止すれば、図１のセパレータ３は図５のセパレータ３と全く同じ動作を行う。

支軸２１の下方部分には、パイル２の前端部の上面高さを検出する揺動型の接触センサ２７が設けられている。この接触センサ２７は、その揺動角によってパイル２の前端部の高さを検出しており、この検出信号は制御器２５に送られ、制御器２５は当該接触センサで検出されたパイル高さが設定値に対して±２ｍｍ以下の精度で維持されるように給紙台１の昇降装置２８を制御している。

パイルの前縁を係止しているストッパ１６の上縁には、ゲート２９が設けられており、第２吸８が図で右動して紙を送り出すとき、接触センサ２７は上方へ揺動し、ゲート２９は下方へ倒れて１枚の用紙がフィーダボード９へと送り出される。

紙の積重枚数が少なく、従って給紙台１側を軽量にできるときは、給紙台１を図２に示すように前後の昇降装置２８ａ、２８ｂで支持して、パイル２の前縁部の高さ制御と、第１吸５に対する後縁部の高さ関係の制御とを行うことが可能である。すなわち、図２の構造では、セパレータ３を構成する各部材を従来装置と同様な固定の支持枠３０に設け、当該支持枠に設けた非接触センサ２６で検出したパイル２の後端部上面の高さに基づいて後ろ側の昇降機２８ｂを昇降させることにより、第１吸５との高さ関係を制御し、パイル前縁部上面の接触センサ２７の検出信号により、前縁側の昇降装置２８ａを制御して、ストッパ１６の上縁に対するパイル上面の前縁部高さを制御するのである。

上記構造の給紙装置によれば、ＪＩＳ Ｐ ８１１７に規定されたガーレー試験法で１枚当りの透気抵抗度が１秒以下の用紙を自動給紙することができる。これに該当する用紙は、手抄落水和紙として知られる「四耳付き自然色落下」（中島商店株式会社扱い）の透気抵抗度：０．６４秒やレーヨン紙として知られる大福製紙株式会社製の「雲竜紙、米坪３１ｇ」の透気抵抗度：０．５秒等の透気抵抗度が極めて低いものである。従来の方法では、このような低透気抵抗度の用紙の印刷は、手で１枚１枚給紙する方法（＝「手差し」）以外に知られていなかった。仮に吸引による自動給紙を試みても、透気度が０．９６以上となるまでに多数枚数を一度に吸引し、いわゆる「２枚取り」となり、自動給紙印刷が不可能となるものであった。

大福製紙株式会社製の「雲竜紙」米坪３１ｇの透気抵抗度：０．５秒の透気度用紙を毎時６０００枚の印刷速度で印刷した。「２枚取り」や「給紙しない」等の印刷上のトラブルは見られなかった。

以上のように、本願発明者らが行った試験によれば、図１に示した装置で和紙の高速自動給紙を行うことか可能であったが、図３に示すように、図１の揺動枠２０を左右に分割してそれぞれに高さ調整装置２３を設け、左右の非接触センサ２６で左右の第１吸５の高さを個別に制御するようにすれば、各第１吸５とパイル上面との高さ関係の制御精度を高くすることが容易になり、また、パイル上面の高さが左右で大きく異なるような用紙の自動給紙も確実に可能な高速自動給紙装置が得られる。

この発明の自動給紙装置の一例を示側面図 給紙台の昇降機構の第２例を示す側面図 セパレータを左右に分割した例を示す図１と同様な図 公知のストリームフィーダの側面図 図４の装置のセパレータの要部を示す斜視図

符号の説明

１ 給紙台
２ パイル
５ 第１吸
20 揺動枠
21 支軸
23 高さ調整装置
26 非接触センサ
27 接触センサ

Claims (4)

1. 給紙台(1)上に積重された紙束(2)の送出方向後縁部上面を第１吸(5)で吸引して前記紙束の紙を１枚ずつ持上げて送り出す自動給紙装置において、紙束上面の前記送出方向前縁部の高さを検出して当該高さが一定となるように前記給紙台を上昇させる前部センサ(27)と、前記紙束上面の後縁部の高さを検出する後部センサ(26)と、この後部センサの検出信号に基づいて当該後縁部と前記第１吸との高さ関係を給紙１枚毎に制御する高さ調整装置(23)とを備えている、自動給紙装置。
2. 前記前部センサが前記紙束の上面に接触する接触型センサであり、前記後部センサが非接触センサである、請求項１記載の自動給紙装置。
3. 前記第１吸(5)を含むセパレータ(3)が、前記紙束の前縁上方に位置する支軸(21)回りに上下揺動可能な揺動枠(20)に装着され、前記高さ調整装置は、当該揺動枠の後端側を昇降させることを特徴とする、請求項１又は２記載の自動給紙装置。
4. 前記後部センサ(26)が左右の第１吸(5)の直近の位置に設けられ、この左右の後部センサの検出信号に基づいて左右の第１吸の高さを給紙１枚毎に個別に制御する左右の高さ調整装置(23)を備えている、請求項１、２又は３記載の自動給紙装置。

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