JP3934447B2 - 自動給紙機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層されている紙葉類を１枚ずつに分離して、後処理部（プリンタやスキャナの印字部や読み取り部等）へ繰り出す自動給紙機構に関し、さらに詳しくは、積層されている紙葉類の外面に接触し、外面の紙葉類を繰り出す給紙ローラと、該給紙ローラによる紙葉類繰り出し位置に、給紙ローラの外周面に向けて付勢された状態で配置され、外面の紙葉類と同時に送り出された紙葉類に接触して、紙葉類が同時に複数枚繰り出されることを摩擦力によって阻止する摩擦パッドとを備えた自動給紙機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６はプリンタやスキャナ等における従来の自動給紙機構の主要部を示す側面図、図７は図６の右方向から見た正面図である。これらの図において、紙葉類１０は給紙テーブル３０に積層されている。給紙テーブル３０は、図示しないばね等の押圧手段により上方（矢印Ａ方向）に付勢されており、紙葉類１０中の最上位の紙葉類１１は給紙ローラ２０の外周面に押圧されている。これにより、給紙ローラ２０は、図６における反時計方向（Ｂ方向）の回転により最上位の紙葉類１１を繰り出すことができる。
【０００３】
給紙ローラ２０は、矢印Ｂ方向に回転する駆動シャフト４０に係止される円筒状のカラー部２１と、このカラー部２１の外筒面に嵌着されたゴムリング２２とから構成されている。この給紙ローラ２０による紙葉類繰り出し位置には、摩擦パッド５０が配置されている。摩擦パッド５０は、最上位の紙葉類１１と同時に送り出された紙葉類１０に接触して、紙葉類１０が同時に複数枚繰り出されることを摩擦力によって阻止するものである。
【０００４】
摩擦パッド５０としては、一般的には、摩擦パッド５０・紙葉類１０間の摩擦係数が紙葉類１０同士の摩擦係数より若干高い値で、かつ給紙ローラ２０・紙葉類１０間の摩擦係数より低い値のものが使われ、材料としてはＪＩＳ−Ａ硬度７０度前後のＥＰＤＭゴム板や発泡ウレタンゴム板、コルク板等が多く用いられている。摩擦パッド５０は、給紙ローラ２０の外周面方向（矢印Ｃ方向）に移動可能に支持され、さらに、図示しないばね等の押圧手段により給紙ローラ２０の外周面に向けて付勢されている。
【０００５】
次に、上記従来の自動給紙機構の動作を図８を用いて説明する。給紙ローラ２０が図示しないモータ等の回転駆動源により矢印Ｂ方向に回転させられると、給紙ローラ２０に接触している最上位の紙葉類１１が搬送方向（矢印Ｄ方向）に進行する。この時、紙葉類１０間の摩擦力によって、２枚目の紙葉類１２も搬送方向に移動し、場合によっては、３枚目の紙葉類も２枚目の紙葉類１２に引きずられて搬送方向に移動する。そして、これら複数枚の紙葉類１０は、その先端が摩擦パッド５０に接触する。
【０００６】
この状態において、最上位の紙葉類１１については、給紙ローラ２０から与えられる搬送力が、摩擦パッド５０と２枚目の紙葉類１２からの合計摩擦抵抗力より大きいので、その後も搬送方向（矢印Ｄ方向）に進行してゆく。しかし、２枚目以降の紙葉類１０においては、最上位の紙葉類１１から与えられる搬送力が、摩擦パッド５０と３枚目の紙葉類からの合計摩擦抵抵抗力より小さいので、摩擦パッド５０に当接した位置で停止する。以上の動作により、紙葉類１０の内、最上位の紙葉類１１のみが繰り出される。その後、最上位である１枚目の紙葉類１１の後端が給紙ローラ２０下から抜け出ると、上記と同様の繰り出し動作を繰り返して、次の最上位の紙葉類１枚のみを給紙してゆく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような自動給紙機構では、各部材間の摩擦係数の差によって、積層された紙葉類から１枚のみを繰り出すため、紙葉類間、紙葉類と摩擦パッド間、紙葉類と給紙ローラ間の各摩擦係数に大きな隔たりがある方が、正確な繰り出し動作を行わせ易い。又、摩擦係数の大小関係は、「紙葉類間の摩擦係数」＜「紙葉類・摩擦パッド間の摩擦係数」＜「紙葉類・給紙ローラ間の摩擦係数」であることが必要である。しかし、この関係を満たせば必ず紙葉類を１枚だけ分離ができる訳ではなく、紙質等によっては各摩擦係数間の差に大きなマージンが必要である。
【０００８】
ところが、給紙ローラの表面には紙粉や埃等が付着するので、給紙ローラ・紙葉類間の摩擦係数が低下し易い上に、積層された紙葉類同士には、不定の密着力が働いて、最上位の紙葉類でさえ繰り出せない、所謂「不送り」という現象が発生することがある。ここで、紙葉類同士の不定の密着力とは、カット紙の切断面が噛み合って密着したり、一旦湿度を含んだ紙葉類が乾燥して貼り付いた状態になったり、紙葉類の繊維同士の凹凸が噛み合ったりすることによって生じる。又、表面が樹脂でコーティングされ、空気の透過率が低下した紙葉類の場合にも生じる。このような原因があると、摩擦係数が前述のように設定されている場合であっても、給紙ローラの空転が発生し、最上位の紙葉類を繰り出せずに不送りとなってしまい、自動給紙機構が休止状態になる。
【０００９】
自動給紙機構における繰り出し障害の代表的なものとしては、紙葉類を１枚も送り出せない上記「不送り」と、複数枚の紙葉類が一度に送られてしまう「重送」の２つがある。重送の場合、紙葉類が密着したまま送られれば、自動給紙機構が休止状態になることはない。しかし、不送りの場合は、給紙ローラを清掃したり、積層された紙葉類の束をさばき直すなど、復帰に人手が必要になるので、作業効率の低下を招くことになる。
【００１０】
近年では、プリンタ等のネットワーク化が進んでおり、プリンタから離れた場所から指示して印刷を行うケースも多いが、このような場合、一旦不送りが発生すると、復帰作業を行うためにいちいちプリンタの設置場所まで出向かねばならず、効率化を目指したネットワークプリンタの設置の趣旨に反する結果となる。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、本発明の解決すべき課題は、万一不送りが起きても、人手を煩わせずに自動的に正常状態に復帰し不送り状態を解消できる自動給紙機構を簡単な構成で実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、図１および図２を用いて示すと、積層されている紙葉類１０の外面に接触し、外面の紙葉類１０を繰り出す給紙ローラ２０と（図１および図２では、最上位の紙葉類１１を繰り出す構成のため、最上位の紙葉類１１の上面に給紙ローラ２０の外周面を接触させ、最上位の紙葉類１１を繰り出しているが、最下位の紙葉類を繰り出す構成も容易にとり得るので、積層されている紙葉類の外面という表現を用いている）、該給紙ローラ２０による紙葉類繰り出し位置に、給紙ローラ２０の外周面に向けて付勢された状態で配置され、外面の紙葉類１１と同時に送り出された紙葉類１０に接触して、紙葉類１０が同時に複数枚繰り出されることを摩擦力によって阻止する摩擦パッド５０とを備えた自動給紙機構であって、モータ等の回転駆動源の回転出力を給紙ローラ２０に伝達する回転力伝達経路の一部を弾性体（スプリング）で構成したものである。
【００１３】
この発明では、回転駆動源の回転出力は弾性体を介して給紙ローラ２０に伝達されるため、弾性体はその伝達トルクに相応して弾性変形（捩れ）することになる。この構成で、不送りとなり、給紙ローラ２０が外面の紙葉類１１を繰り出せない状況では、給紙ローラ２０は摩擦パッド５０に直接接触したまま空転することになる。
【００１４】
給紙ローラ２０・紙葉類１１間の摩擦力、および摩擦パッド５０・給紙ローラ２０間の摩擦力は大きく、又、給紙ローラ２０・摩擦パッド５０間の摩擦（一般的には、ゴム同士）では、静摩擦係数と動摩擦係数の境界が不明瞭になる現象も生じ易い。このため、空転時には、弾性体に正常繰り出し時以上に捩じり力が蓄積されてゆく。蓄積された捩じり力が、給紙ローラ２０に働く摩擦抵抗力を超えて限界まで達すると、弾性体の捩じりが一気に戻るため、給紙ローラ２０は急回転し、蓄積された捩じり力を一気に解放する。不送りの状態が続く場合は、上記捩じり力の蓄積と解放のサイクルが繰り返され、紙葉類１０側から見ると、給紙ローラ２０の回転速度が乱高下することになる。この給紙ローラ２０の回転速度の断続的な変化が衝撃となって、紙葉類１０に対して一種のさばき効果が生まれる。その結果、紙葉類１０の密着力が解消され、外面の紙葉類１１の繰り出しが再開されることになる。
【００１５】
このように、本発明によれば、万一不送りが起きても、人手を煩わせずに自動的に正常状態に復帰させて不送りの状態を解消できる自動給紙機構を簡単な構成で実現できる。
【００１６】
さらに本発明は、給紙ローラと同軸的に配置され、回転駆動源により回転駆動されると共に、給紙ローラを回転自在に支持する駆動シャフトと、該駆動シャフトと給紙ローラとの間に係止され、給紙ローラに対して駆動シャフトが相対的に回転する時に弾性変形する弾性体としてのスプリングとを有するもので、これにより、弾性体の配置が容易になる。
【００１８】
上記スプリングは、駆動シャフトに半径方向に穿設された貫通穴に中間部が嵌入され、両端部がＬ字状に折り曲げられて先端が給紙ローラの端面に穿設した穴に係止されたコ字形ワイヤスプリングである。本発明は、コ字形ワイヤスプリングを駆動シャフト・給紙ローラ間に係止するため、一層簡単に構成できる。
【００２０】
【実施の形態】
（第１の実施の形態例）
第１の実施の形態例を図１および図２を用いて説明する。ここで、図１は第１の実施の形態例の主要部を示す側面図、図２は図１の左方向から見た給紙ローラ周辺図である。図１および図２において、図６および図７と対応する部分には同一符号を付した。なお、紙葉類の繰り出しには、最上位の紙葉類を繰り出す構成ではなく、最下位の紙葉類を繰り出す構成もある。本発明はその何れにも適用可能であるが、本形態例は、最上位の紙葉類の上面に給紙ローラの外周面を接触させ、最上位の紙葉類を繰り出す構成を有したものである。
【００２１】
本形態例においても、紙葉類１０は給紙テーブル３０に積層されている。給紙テーブル３０は、図示しないばね等の押圧手段により上方（矢印Ａ方向）に付勢されており、最上位の紙葉類１１は給紙ローラ２０の外周面に押圧されている。これにより、給紙ローラ２０が、図１における反時計方向（Ｂ方向）に回転することにより最上位の紙葉類１１を繰り出すことができる。又、この給紙ローラ２０による紙葉類繰り出し位置には、図６および図７の場合と同様に、摩擦パッド５０が配置されている。摩擦パッド５０は、紙葉類１０中の最上位の紙葉類１１と同時に送り出された紙葉類１０に接触して、紙葉類１０が同時に複数枚繰り出されることを摩擦力によって阻止するものである。
【００２２】
摩擦パッド５０としては、一般的には、摩擦パッド５０・紙葉類１０間の摩擦係数が紙葉類１０同士の摩擦係数より若干高い値で、かつ給紙ローラ２０・紙葉類１０間の摩擦係数より低い値のものが使われ、材料としては、たとえば、ＪＩＳ−Ａ硬度７０度前後のＥＰＤＭゴム板や発泡ウレタンゴム板、コルク板等を用いる。摩擦パッド５０は、給紙ローラ２０の外周面方向（矢印Ｃ方向）に移動可能に支持され、さらに、図示しないばね等の押圧手段により給紙ローラ２０の外周面に向けて付勢されている。
【００２３】
本形態例における給紙ローラ２０は、矢印Ｂ方向に回転する駆動シャフト４０に回転自在に嵌合された円筒状のカラー部２１と、このカラー部２１の外筒面に嵌着されたゴムリング２２とから構成されている。そのカラー部２１は摩擦係数の小さいＰＯＭ等の樹脂材料で形成されている。又、給紙ローラ２０は図示しない規制手段より、駆動シャフト４０の軸方向には移動できないようになっている。
【００２４】
本形態例における駆動シャフト４０は、給紙ローラ２０を回転自在に支持すると共に、図示しないモータ等の回転駆動源により回転駆動される。駆動シャフト４０と給紙ローラ２０との間には、弾性体としてのコイルスプリング６０が係止されており、給紙ローラ２０に対して駆動シャフト４０が相対的に回転する時に、コイルスプリング６０が弾性変形し、又、駆動シャフト４０が回転すると、駆動シャフト４０からコイルスプリング６０を介して給紙ローラ２０に回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００２５】
コイルスプリング６０は、その内径が駆動シャフト４０の外径よりも充分大きく、駆動シャフト４０にゆとりを持って同軸的に嵌挿され、その一端６１は駆動シャフト４０の固定用穴４１に係止され、他端６２は給紙ローラ２０の側端の固定用穴２５に係止されている。なお、このコイルスプリング６０の巻き方向は、本形態例では、給紙ローラ２０を強制的に停止させた上で駆動シャフト４０を矢印Ｂの方向に回転させた場合に、内径が拡大するような向きに成形されている。しかし、駆動シャフト４０との隙間が大きい場合には、巻き方向が逆であっても、コイルスプリング６０が駆動シャフト４０を締め付けることはないので、巻き方向には拘らない。
【００２６】
次に、本形態例の動作について説明する。正常に１枚目（最上位の紙葉類１１）が繰り出される場合は、まず、図示しない回転駆動源でもって駆動シャフト４０を回転させると、コイルスプリング６０を介して給紙ローラ２０に回転駆動力が伝達される。この際、摩擦パッド５０・給紙ローラ２０間の摩擦力と、紙葉類１０同士の摩擦力の２力が給紙ローラ２０の回転負荷になり、給紙ローラ２０は停止したままコイルスプリング６０に捩じり力が蓄積されてゆく。
【００２７】
そして、回転負荷と捩じり力の釣り合い点を超えたところで、給紙ローラ２０が少しでも回転を開始すると、最上位の紙葉類１１は（場合によっては２枚目の紙葉類１２も）、即座に摩擦パッド５０と給紙ローラ２０の接触部（ニップ部）に入り込み、それ以降、給紙ローラ２０にかかる回転負荷は、摩擦パッド５０と紙葉類１０の動摩擦力と、紙葉類１０間の動摩擦力の２力になる。この２力は、繰り出し開始時の力より遙かに小さく、給紙ローラ２０は、最上位の紙葉類１１をスムースに繰り出してゆく。
【００２８】
一方、不送りの事態が発生する場合は、正常繰り出しの場合で給紙ローラ２０の回転が始まった直後に、紙葉類１０同士の密着力によって、給紙ローラ２０が紙葉類１１上でスリップしてしまう場合である。給紙ローラ２０が紙葉類１１を繰り出せずに空転すると、摩擦パッド５０が給紙ローラ２０に直接接触したまま暫く回転することになる。給紙ローラ２０・紙葉類１１間、および摩擦パッド５０・給紙ローラ２０間の摩擦力は大きく、又、給紙ローラ２０・摩擦パッド５０間の摩擦では、静摩擦係数と動摩擦係数の境界が不明瞭になる現象も生じ易い。
【００２９】
このため、空転時には、コイルスプリング６０に正常繰り出し時以上に捩じり力が蓄積されてゆく。蓄積された捩じり力が、給紙ローラ２０に働く摩擦抵抗力を超えて限界まで達すると、コイルスプリング６０の捩じりが一気に戻るため、給紙ローラ２０が滑って駆動シャフト４０より高速度で急回転し、蓄積された捩じり力を一気に解放する。不送りの状態が続く場合は、このサイクルが繰り返され、紙葉類１０側から見ると、給紙ローラ２０の回転が速くなったり、急激にブレーキがかかったようになる。
【００３０】
この給紙ローラ２０の断続的な回転速度変化が衝撃となって、紙葉類１０に対して一種のさばき効果が生まれる。その結果、紙葉類１０の密着力が解消され、不送りになっていた紙葉類１１が繰り出される。
【００３１】
本形態例による駆動シャフト４０と給紙ローラ２０の回転状態を図３に示す。この図からわかるように、駆動シャフト４０は一定の角速度で駆動されるが、給紙ローラ２０は、コイルスプリング６０の働きと非線形の摩擦の特徴を表す断続的な回転状態となっている。
【００３２】
給紙ローラ２０が図３に示すような挙動をするためには、コイルスプリング６０は、摩擦パッド５０から給紙ローラ２０に作用する摩擦力による制動により、給紙ローラ２０が停止し駆動シャフト４０が回転する状態が存在する強さであることが必要であり、コイルスプリング６０のバネ定数が大き過ぎないように設定することが望ましい。
【００３３】
このように、本形態例では、万一不送りが起きても、人手を煩わせずに自動的に正常状態に復帰させることができる。しかも、極めて簡単な構成であり、コスト増を殆ど招くことはない。
（第２の実施の形態例）
図４は第２の実施の形態例の主要部を示す側面図、図５は図４の左方向から見た給紙ローラ周辺図である。図４および図５において、図１および図２と対応する部分には同一符号を付した。本形態例と第１の形態例との相違点は、主に、スプリングとしてコ字形ワイヤスプリング７０を用いた点であり、他の部分の構成は、第１の実施の形態例と同一である。
【００３４】
本形態例における駆動シャフト４０には半径方向に貫通穴４２が穿設されている。そして、コ字形ワイヤスプリング７０は、貫通穴４２に中間部が嵌入され、Ｌ字状に折り曲げられた両端部７１，７２の先端が、給紙ローラ２０の端面に穿設した固定用穴２６，２７に係止されている。
【００３５】
本形態例のコ字形ワイヤスプリング７０も、第１の実施の形態例におけるコイルスプリング６０と同様に、駆動シャフト４０と給紙ローラ２０との間に係止されており、給紙ローラ２０に対して駆動シャフト４０が相対的に回転する時に弾性変形し、又、駆動シャフト４０が回転すると、回転駆動力を駆動シャフト４０から給紙ローラ２０に伝達している。よって、本形態例の動作も第１の実施の形態例の場合と全く同様であり、第１の実施の形態例におけるコイルスプリング６０の働きを、本形態例のコ字形ワイヤスプリング７０が担っているだけである。したがって、本形態例の動作についての説明は省略する。
【００３６】
本形態例でも、万一不送りが起きても、人手を煩わせずに自動的に正常状態に復帰させることができる。しかも、極めて簡単な構成であり、コスト増を殆ど招くことはない。
（その他の実施の形態例）
本発明は上記形態例の構成に限られるものではない。たとえば、本発明は次のような形態例も含むものである。
▲１▼本発明の基本思想は、回転駆動源の回転出力を給紙ローラに伝達する回転力伝達経路の一部を弾性体で構成することであり、駆動シャフト・給紙ローラ間以外の箇所に弾性体を配置することも可能である。ただし、駆動シャフト・給紙ローラ間に弾性体を配置するのが、レイアウト上、最も簡単である。
▲２▼弾性体として、コイルスプリングやコ字形ワイヤスプリング以外のものを用いることも可能である。たとえば、スパイラルスプリングを用いて、その内端を駆動シャフトに係止し、外端を給紙ローラに係止したり、あるいは、駆動シャフトと給紙ローラを一直線上に配置して、両者の対向する端面間にゴム等の弾性体でなる接続ブロックを挿入し固定する。
▲３▼回転駆動源の回転出力を給紙ローラに伝達する回転力伝達経路中に、ベルト巻掛け機構を配置し、そのベルトをゴム等の弾性体で構成する。
▲４▼駆動シャフトと給紙ローラとの嵌合部にガタを設け、給紙ローラの断続的な回転速度変化による衝撃を大きくする。
▲５▼紙葉類の繰り出しに関し、最上位の紙葉類を繰り出す構成ではなく、最下位の紙葉類を繰り出す構成にする。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転駆動源の回転出力を給紙ローラに伝達する回転力伝達経路の一部を弾性体で構成したので、万一不送りが起きても、人手を煩わせずに自動的に正常状態に復帰し不送り状態を解消できる自動給紙機構を簡単な構成で実現できる。
【００３８】
さらに、本発明によれば、駆動シャフトと給紙ローラとの間に弾性体を配置したので、弾性体の配置が容易になり、この弾性体としてのコ字形ワイヤスプリングを駆動シャフト・給紙ローラ間に係止するため、一層簡単に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態例の主要部を示す側面図である。
【図２】図１の左方向から見た給紙ローラ周辺図である。
【図３】第１の実施の形態例における駆動シャフトと給紙ローラの回転状態を示す図である。
【図４】第２の実施の形態例の主要部を示す側面図である。
【図５】図４の左方向から見た給紙ローラ周辺図である。
【図６】従来の自動給紙機構の主要部を示す側面図である。
【図７】図６の右方向から見た正面図である。
【図８】従来の自動給紙機構の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１０（１１，１２） 紙葉類
２０ 給紙ローラ
２１ カラー部
２２ ゴムリング
３０ 給紙テーブル
４０ 駆動シャフト
５０ 摩擦パッド
６０ コイルスプリング
７０ コ字形ワイヤスプリング

Claims (1)

1. 積層されている紙葉類の外面に接触し、外面の紙葉類を繰り出す給紙ローラと、該給紙ローラによる紙葉類繰り出し位置に、前記給紙ローラの外周面に向けて付勢された状態で配置され、外面の紙葉類と同時に送り出された紙葉類に接触して、紙葉類が同時に複数枚繰り出されることを摩擦力によって阻止する摩擦パッドとを備えた自動給紙機構であって、
   前記給紙ローラと同軸的に配置され、回転駆動源により回転駆動されると共に、前記給紙ローラを回転自在に支持する駆動シャフトと、
   該駆動シャフトに半径方向に穿設された貫通穴に中間部が嵌入され、両端部がＬ字状に折り曲げられて先端が前記給紙ローラの端面に穿設した穴に係止され、前記給紙ローラに対して前記駆動シャフトが相対的に回転する時に弾性変形するコ字形ワイヤスプリングとを有することを特徴とする自動給紙機構。

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