JP2009274843A - Feeder of sheet-like object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート状物に接触してそのシート状物に送りを与えるフィード装置に関し、例えばいわゆるOA機器である複写機やプリンタ、各種印刷機、ファクシミリ等における記録紙の給紙機構のほか、紙以外のフィルム状のシート状物にも送りを付与するのに好適なフィード装置に関するものである。 The present invention relates to a feeding device that contacts a sheet-like material and feeds the sheet-like material. For example, in addition to a recording paper feeding mechanism in a copying machine, a printer, various printing machines, a facsimile, etc., which are so-called OA equipment, The present invention relates to a feed device suitable for feeding a film-like sheet-like material other than paper.
周知のように、複写機等の給紙機構には記録紙のピッキング手段としてフィードローラが用いられ、その回転駆動方式としては電磁モータを駆動源としてそれに歯車列のほか、プーリとベルト等の巻掛伝達手段を組み合わせたものが主流を占めているが、従来からその駆動系の小型化と部品点数の削減の要請がある。 As is well known, a feed roller is used as a recording paper picking means in a paper feeding mechanism such as a copying machine. As a rotation driving method thereof, an electromagnetic motor is used as a driving source and a gear train, a pulley and a belt are wound. The combination of hook transmission means dominates, but there has been a demand for downsizing the drive system and reducing the number of parts.
その対策として、例えば特許文献1に記載のように、フィードローラとして記録紙の送りを司るゴムローラそれ自体の内部にこれと同心状にステッピングモータを配置して、いわゆるダイレクトドライブ方式にてゴムローラを回転駆動するようにしたものが提案されている。
しかしながら、ローラそれ自体に駆動源であるステッピングモータを内蔵した特許文献1に記載の技術では、部品点数の削減は可能である反面、ローラの重量増加と大径化を招くことになり、なおも改善の余地を残している。
However, in the technique described in
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、フィードローラ駆動系の小型化と部品点数の削減と併せて、フィードローラの重量増加や大径化を招かないで済むように考慮されたシート状物のフィード装置を提供するものである。 The present invention has been made paying attention to such problems, and it is considered that the feed roller drive system is reduced in size and the number of parts, and the weight of the feed roller is not increased and the diameter is not increased. A sheet-like material feeding device is provided.
本発明では、請求項1に記載のように、シート状物に送りを与えるフィード装置の構造として、弾性を有する軸体の外周面のうち円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子を配置するとともに、その圧電素子に付与される交流信号に応答して軸体に進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させ、上記軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもってその軸体に接触するシート状物に送りを与えるようにしたことを特徴とする。
In the present invention, as described in
したがって、この請求項1に記載の発明では、交流信号が付与または引加される圧電素子が基板に配置されているので、その圧電素子が配された基板がいわゆる超音波振動源として機能し、その軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動を受けて当該軸体に接触するシート状物に所定の送りが与えられることになる。
Therefore, in the invention described in
請求項2では、シート状物に接触してそのシート状物に送りを与えるフィードローラを有するフィード装置の構造として、弾性を有する軸体の外周面のうち円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子を配置し、その圧電素子に付与される交流信号に応答して軸体に進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させるとともに、上記軸体の端面にこれと同心状の回転子を圧接させ、上記軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもって回転子をフィードローラとして回転させるようにしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a feed device having a feed roller that contacts a sheet-like material and feeds the sheet-like material. Piezoelectric elements are provided at at least two locations in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the elastic shaft. In response to an AC signal applied to the piezoelectric element, the shaft body generates progressive bending rotation bending vibration, and a concentric rotor is pressed against the end face of the shaft body, The rotor is rotated as a feed roller by a progressive bending rotation bending vibration generated by the shaft body.
この場合において、請求項3に記載のように、上記フィードローラとして機能する回転子を軸体の両端面に当接させてあると、一段と送りの効率が良くなる。
In this case, if the rotor functioning as the feed roller is brought into contact with both end surfaces of the shaft body as described in
また、請求項2,3では、軸体とフィードローラとして機能することになる回転子とを互い同心状に配置しているが、両者が同心状ではなく、双方の軸心が互いに平行に設定されていても良く、請求項4ではこのことを明確化している。
Further, in
すなわち、請求項4では、シート状物に接触してそのシート状物に送りを与えるフィードローラを有するフィード装置の構造として、弾性を有する軸体の外周面のうち円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子を配置し、その圧電素子に付与される交流信号に応答して軸体に進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させるとともに、上記軸体の外周面に回転子を回転可能に当接させ、上記軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもって回転子をフィードローラとして回転させるようにしたことを特徴とする。 That is, in claim 4, as a structure of a feed device having a feed roller that contacts a sheet-like material and feeds the sheet-like material, at least two places in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic shaft body are provided. A piezoelectric element is arranged, and in response to an AC signal applied to the piezoelectric element, a progressive bending / rotating / bending vibration is generated in the shaft body, and a rotor is rotatably contacted with the outer peripheral surface of the shaft body. The rotor is rotated as a feed roller by the progressive bending rotation bending vibration generated by the shaft body.
この場合において、請求項5に記載のように、上記軸体とフィードローラとして機能する回転子との間に、送りを付与すべきシート状物を挟み込むようにすることが送り効率向上の上で望ましい。
In this case, as described in
したがって、上記請求項2〜5に記載の発明では、交流信号が付与または引加される圧電素子が軸体の外周に配置されているので、外周に圧電素子が配されたその軸体がいわゆる超音波モータあるいは超音波式回転型アクチュエータの超音波振動子として機能し、その軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動を受けてフィードローラとしての回転子が回転運動し、結果としてそのフィードローラが接触するシート状物に所定の送りが与えられることになる。 Therefore, in the inventions according to the second to fifth aspects, since the piezoelectric element to which an AC signal is applied or applied is disposed on the outer periphery of the shaft body, the shaft body in which the piezoelectric element is disposed on the outer periphery is so-called. It functions as an ultrasonic vibrator of an ultrasonic motor or ultrasonic rotary actuator, and the rotor as a feed roller rotates and receives the progressive bending rotation bending vibration generated by the shaft, resulting in its feed A predetermined feed is given to the sheet-like material that the roller contacts.
請求項1に記載の発明によれば、軸体が発生する屈曲回転曲げ振動をもってシート状物に直接送りが与えられるため、その駆動系の小型化と部品点数の削減を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the sheet-like object is directly fed with the bending rotation bending vibration generated by the shaft body, the drive system can be downsized and the number of parts can be reduced.
また、請求項2〜5に記載の発明によれば、実際に回転する部分はフィードローラとして機能する回転子だけであり、しかもその回転子は軸体または基板により直接駆動されることから、その駆動系の小型化と部品点数の削減を図ることができることはもちろんのこと、回転子の小径化と軽量化も併せて達成できる。
Further, according to the invention described in
図1〜4は本発明に係るフィード装置のより具体的な実施の形態を示し、ここでは複写機における記録紙の給紙機構に適用した場合の例を示している。 1 to 4 show a more specific embodiment of a feed device according to the present invention, and here, an example in which the feed device is applied to a recording paper feeding mechanism in a copying machine is shown.
周知のように、図1に示す略矩形状の給紙トレイ1には所定枚数の記録紙Pが積層・収容されていて、それらの記録紙Pの積層体のうち最上面の記録紙Pに図示外の例えばゴム製の送り出しローラが圧接している。そして、送り出しローラの回転駆動によって最上面の記録紙Pが所定量だけ矢印Q方向に送り出されると、以降はその送り出し途中の記録紙Pは送り出しローラの前側(送り出し方向前方側)に位置するフィード装置2に引き継がれて、矢印Q方向に送り出されることになる。
As is well known, a substantially rectangular
なお、詳細は後述するが、フィード装置2の主要素であるフィードローラとしての回転子8は給紙トレイ1に隣接する送り出しトレイ1aに圧接していて、その送り出しトレイ1aと回転子8との間に記録紙Pを挟み込むようにして、ガイド1bで案内しながら送り出すことになる。
Although details will be described later, a
また、給紙トレイ1はそれに積層・収容されている記録紙Pの多少にかかわらず、最上面の記録紙Pが常に図示外の送り出しローラに圧接するように残りの記録紙Pを底板あるいは中底板とともに押し上げるばねS等の周知の付勢手段を備えている。
Further, the
図2は上記フィード装置2の詳細を示す図で、同図では該当する部分を図1とは天地反転して描いてある。また、図3は図2のA−A線に沿う断面図を、図4は後述する圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bの給電系の模式図をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a diagram showing the details of the
図1のほか図2に示すように、給紙トレイ1の送り出し側の端部両端にはステー3が固定支持されていて、これらのステー3には軸受4を介してメインシャフト5が回転可能に両持ち支持されている。なお、ステー3,3同士はブリッジ部6で相互に連結されている。
As shown in FIG. 2 in addition to FIG. 1, stays 3 are fixedly supported at both ends of the
メインシャフト5には弾性を有する軸体として両端が閉塞された金属製で且つ中空円筒状の管状体7が相対回転不能に外挿されているとともに、その管状体7の両端に位置することになる円環状の回転子(ロータ)8が同じくメインシャフト5に回転可能に且つ軸心方向に微小量移動可能に外挿されている。そして、回転子8は管状体7と同心状であるものの、その直径は管状体7よりも所定量だけ大きく、後述するようにこの回転子8がフィード装置のフィードローラとして機能することになる。
The
なお、図2では図示省略してあるが、フィードローラとして機能する回転子8は先に述べたように記録紙Pに直接接するものであることから、記録紙Pに直接接することになる回転子8の少なくとも表層部はゴム等の摩擦係数の大きな材料で形成してある。
Although not shown in FIG. 2, since the
一対の回転子8は管状体7と同じく金属製(例えば銅系合金)のもので、一方の回転子8の外側位置ではメインシャフト5に対してスナップリング(Eリング)9が装着されているとともに、他方の回転子8の外側位置ではメインシャフト5に対して弾性体たるウェーブワッシャー10とともにスナップリング11が装着されている。これにより、メインシャフト5からの管状体7および一対の回転子8の抜け止めが施されているとともに、メインシャフト5と回転子8とは相対回転であっても、ウェーブワッシャー10の弾性力をもってそれぞれの回転子8は管状体7の端面に押し付けられている。なお、各ベアリング4の外側にもスナップリング12が装着されていることでステー3からのメインシャフト5の抜け止めが施されている。
The pair of
なお、上記管状体7および回転子8は必ずしも金属製のものである必要はなく、振動特性が金属製のものと同等でさえあれば非鉄金属あるいは金属以外の材質のもの、要は弾性を有する材料でさえあれば良い。
The
図2に示すように、管状体7の外周面にはその円周方向の四等分位置にいわゆる二面幅部の形態をもって平坦部13が切欠形成されていて、これら四つの平坦部13は管状体7の両端部を残してその長手方向に沿って形成されている。これら四つの平坦部13にはその全長にわたって例えばセラミック製のフィルム状または帯状の圧電素子(電歪素子)14A,14Bおよび15A,15Bがそれぞれに接着固定または貼着されていて、これらの圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bが後述するように軸体たる管状体7に対し進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させる振動駆動源として機能することになる。
As shown in FIG. 2, a
なお、管状体7の全長にわたって圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bを貼着することももちろん可能であり、また平坦部13に圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bを貼着するのに代えて、管状体7に予め形成した溝に圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bを埋め込むようにしても良い。
Of course, the
これら四つの圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bは、図3のほか図4に示すように、管状体7に屈曲性の振動を付与するべく、管状体7の断面において正対するもの同士、すなわち管状体7の円周方向で180度位置がずれた圧電素子14A,14B同士および15A,15B同士が図3に矢印で示す同一方向に屈曲するように分極されている。
As shown in FIG. 4 in addition to FIG. 3, these four
そして、図4に示すように、正対する一方の圧電素子14A,14B同士および他方の圧電素子15A,15B同士をそれぞれに結線した上で、相互に独立した正対する一方の圧電素子14A,14Bと管状体7との間に高周波交流電源16による高周波交流電圧を印加するようになっているとともに、正対する他方の圧電素子15A,15Bと管状体7との間に高周波交流電源17による高周波交流電圧を印加するようになっている。なお、一方の圧電素子14A,14Bに印加される高周波交流電圧と他方の圧電素子15A,15Bに印加されるる高周波交流電圧とは、例えば振幅および周波数が共に同じで時間的位相が90度のずれを有しているものとする。
Then, as shown in FIG. 4, the
また、図2,3に示すように、ブリッジ部6側から管状体7をはさんでその両側にはばね鋼等からなる一対の押さえ板18が立設されている。この押さえ板18はその先端が管状体7のうち圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bが貼着されてない部分であって且つ円周方向で180度位置がずれた位置にそれぞれ圧接していて、この圧接をもって管状体7を拘束している。なお、押さえ板18は電極板を兼ねていて、同時にアース(接地)電極として機能するようになっている(図4参照)。
As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of
したがって、このような構造によれば、正対する一方の圧電素子14A,14Bと管状体7との間に高周波交流電源16による高周波交流電圧を印加するとともに、正対する他方の圧電素子15A,15Bと管状体7との間に高周波交流電源17による高周波交流電圧を印加する。このように高周波交流電圧が印加されると、管状体7は正対する一方の圧電素子14A,14Bとともに例えば図3の矢印a方向に屈曲し、さらに先に述べた時間的位相がずれたタイミングで管状体7は正対する他方の圧電素子15A,15Bとともに例えば図3の矢印b方向に屈曲することになる。
Therefore, according to such a structure, a high-frequency AC voltage from the high-frequency
そして、これらの屈曲は印加される交流特性に応じて繰り返されるために、管状体7はそれ自体の軸心を中心としてあたかも縄跳びの縄のような円運動、すなわち縦振動と横振動とが合成された撓みによる屈曲回転曲げ振動を行うことになる。この屈曲回転曲げ振動は、管状体7の屈曲振動に基づく進行波型の表面弾性波であって、且つ上記のように90度位相がずれた縦振動と横振動とが合成されたものであるために、進行性のある楕円回転運動となり、弾性体である管状体7の長手方向に沿って伝搬することになる。
Since these bends are repeated according to the applied AC characteristics, the
その結果、管状体7の両端においても進行性のある楕円回転運動が生成され、管状体7の両端に圧接している一対の回転子8は進行波の影響を受けてメインシャフト5とともに特定の方向に回転することになる。
As a result, a progressive elliptical rotational motion is also generated at both ends of the
つまり、図1にも示したように上記フィードローラとして機能する回転子8は記録紙Pに接触しているものであるから、この回転子8の回転によって記録紙Pが所定速度で送り出されることになる。
That is, as shown in FIG. 1, the
ここで、回転子8はメインシャフト5とともに回転するようになっているが、メインシャフト5を固定式として、回転子8のみを回転させることももちろん可能である。
Here, the
また、図5に示すように、図1に示したような管状体7とその両端の回転子8との組み合わせにかかるものを軸心方向に二組並設しても、上記実施の形態と同様の機能が発揮されることになる。
Further, as shown in FIG. 5, even when two sets of the
さらに、図1,5の例では、最上面の記録紙Pが常に図示外の送り出しローラに圧接するように残りの記録紙Pを底板あるいは中底板とともにばねS等の付勢手段にて押し上げるようにしているが、これに代えて、例えば図示外の送り出しローラのほか、管状体7を回転子8とともに、ばねS等の付勢手段にて記録紙に押し付けるようにしても良い。
Further, in the example of FIGS. 1 and 5, the remaining recording paper P is pushed up together with the bottom plate or the middle bottom plate by an urging means such as a spring S so that the uppermost recording paper P is always pressed against a feeding roller (not shown). However, instead of this, for example, in addition to a feed roller (not shown), the
図6〜8は上記フィード装置の第2の実施の形態を示す図で、先に説明した図1〜4と共通する部分には同一符号を付してある。 FIGS. 6-8 is a figure which shows 2nd Embodiment of the said feed apparatus, The same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in FIGS. 1-4 demonstrated previously.
この第2の実施の形態では、フィードローラとして機能する回転子28と、バックアップローラとして機能する軸体たる管状体27とを互いに平行に配設し、両者の円筒外周面を互いに圧接させながらそれらの間に記録紙Pを挟み込んで送りを与えるようにしたものである。
In the second embodiment, a
図7,8は図6のフィード装置2の詳細を示す図で、軸体としての管状体27とメインシャフト5および押さえ板18との相互関係のほか、管状体27と圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bとの相互関係は図2,3のものと同様であり、メインシャフト5はステー3に対しスナップリング12をもって回転不能に両持ち支持されている。
FIGS. 7 and 8 are diagrams showing details of the
また、メインシャフト5とは別にこれと平行なサブシャフト25があり、このサブシャフト25の長手方向中央部には図示外のベアリングを介してフィードローラとして機能することになる回転子(ロータ)28が回転可能に支持されている。この回転子28は管状体27の円筒外周面に対して圧電素子14A,14Bおよび15A,15B以外の部分で当該円筒外周面に接触している。
In addition to the
サブシャフト25はステー3に対し例えば長穴等をもって図7の上下方向に微小量だけ変位可能なように両持ち支持されており、そのサブシャフト25とメインシャフト5との間には引っ張りコイルスプリング19が張設されている。これにより、サブシャフト25に支持されている回転子28には予圧が付与され、結果として回転子28は管状体27の円筒外周面に対して圧接している。
The
したがって、この構造によれば、図4に示したものと同様に管状体27の外周のそれぞれの圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bに対して高周波交流電圧を印加すると、管状体27には進行性のある屈曲回転曲げ振動(楕円回転運動)が発生することは先の場合と全く同様である。
Therefore, according to this structure, when a high-frequency AC voltage is applied to each of the
そして、管状体27の外周面には回転子28が圧接していることから、進行波型の楕円回転運動を受けて回転子28が特定の方向に回転することになる。故に、その管状体27と回転子28との間に記録紙Pを挟み込めば、回転子28の回転をもって記録紙Pに送りが与えられることになる。
Since the
なお、回転子28に余圧を与えるための引っ張りコイルスプリング19は必ずしも必要ではなく、例えば回転子28それ自体の自重をもって管状体27に圧接させるようにしても良い。
Note that the
また、例えば記録紙Pの自重が比較的大きい場合など記録紙Pがそれ自体で管状体27に密着できる場合には、回転子28も廃止することが可能である。すなわち、この場合には、管状体27が発生することになる進行性のある屈曲回転曲げ振動が記録紙Pに直接伝播されることで、記録紙Pにはその推力による送りが付与されることになる。このことは、記録紙Pと管状体27との上下関係を逆にしても同様である。
In addition, for example, when the recording paper P can adhere to the
さらに、図9に示すように、図6に示した管状体27と回転子28との組み合わせにかかるものを軸心方向に二組並設しても、上記実施の形態と同様の機能が発揮されることは言うまでもない。
Further, as shown in FIG. 9, even when two sets of the
このように上記第1,第2の実施の形態によれば、実際に回転する部分はフィードローラとして機能する回転子8または28だけであり、しかもその回転子8または28は圧接のみをもって軸体7または27により直接駆動されることから、その駆動系の小型化と部品点数の削減を図ることができるとともに、回転子8または28の小径化と軽量化も併せて達成できるようになる。
As described above, according to the first and second embodiments, the only part that actually rotates is the
ここで、上記各実施の形態では、管状体7または27の円周方向の四等分位置にそれぞれ圧電素子14A,14Bおよび15A,15Bを配した場合について説明したが、円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子が配されていれば同等の機能が発揮される。
Here, in each of the above-described embodiments, the case where the
また、上記各実施の形態では、フィード装置を複写機の給紙機構に適用した場合について例示しているが、複写機以外の同種の給紙機能にも本発明を適用できることはもちろんのこと、紙以外のフィルム状のシート状物に送りを付与するフィード装置にも本発明を同様に適用できる。 Further, in each of the above embodiments, the case where the feed device is applied to the paper feeding mechanism of the copying machine is illustrated, but it goes without saying that the present invention can also be applied to the same type of paper feeding function other than the copying machine. The present invention can be similarly applied to a feeding device that applies feeding to a film-like sheet-like material other than paper.
2…フィード装置
3…ステー
5…メインシャフト
7…管状体(軸体)
8…回転子(フィードローラ)
14A,14B…圧電素子
15A,15B…圧電素子
16…高周波交流電源
17…高周波交流電源
19…引っ張りコイルスプリング
25…サブシャフト
27…管状体(軸体)
28…回転子(フィードローラ)
P…シート状物としての記録紙
2 ...
8 ... Rotor (feed roller)
14A, 14B ...
28 ... Rotor (feed roller)
P: Recording paper as a sheet
Claims (5)
弾性を有する軸体の外周面のうち円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子を配置するとともに、その圧電素子に付与される交流信号に応答して軸体に進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させ、
上記軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもってその軸体に接触するシート状物に送りを与えるようにしたことを特徴とするシート状物のフィード装置。 A structure of a feed device for feeding a sheet-like material,
Piezoelectric elements are arranged in at least two locations on the outer circumference of the elastic shaft body in the circumferential direction, and progressive bending, rotational, and bending vibrations are generated in the shaft body in response to an AC signal applied to the piezoelectric element. Let
A sheet-like material feeding device characterized in that feed is given to a sheet-like material in contact with the shaft body with progressive bending rotation bending vibration generated by the shaft material.
弾性を有する軸体の外周面のうち円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子を配置し、その圧電素子に付与される交流信号に応答して軸体に進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させるとともに、
上記軸体の端面にこれと同心状の回転子を当接させ、
上記軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもって回転子をフィードローラとして回転させるようにしたことを特徴とするシート状物のフィード装置。 A structure of a feed device having a feed roller that contacts and feeds a sheet-like material,
Piezoelectric elements are arranged in at least two locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic shaft body, and a progressive bending, rotating, and bending vibration is generated in the shaft body in response to an AC signal applied to the piezoelectric element. With
A concentric rotor is brought into contact with the end surface of the shaft body,
A sheet-like material feeding device, wherein the rotor is rotated as a feed roller by a progressive bending rotation bending vibration generated by the shaft.
弾性を有する軸体の外周面のうち円周方向の少なくとも二箇所に圧電素子を配置し、その圧電素子に付与される交流信号に応答して軸体に進行性の屈曲回転曲げ振動を発生させるとともに、
上記軸体の外周面に回転子を回転可能に当接させ、
上記軸体が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもって回転子をフィードローラとして回転させるようにしたことを特徴とするシート状物のフィード装置。 A structure of a feed device having a feed roller that contacts and feeds a sheet-like material,
Piezoelectric elements are arranged in at least two locations in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the elastic shaft body, and a progressive bending, rotating, and bending vibration is generated in the shaft body in response to an AC signal applied to the piezoelectric element. With
The rotor is brought into contact with the outer peripheral surface of the shaft body in a rotatable manner,
A sheet-like material feeding device, wherein the rotor is rotated as a feed roller by a progressive bending rotation bending vibration generated by the shaft.
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