JP4177501B2 - 用紙スタッカー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機等に付設される用紙トレイに積載される用紙の重量に応じて当該用紙トレイの高さを変更する機構を備える用紙スタッカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機には排出部から順次排出される複写された用紙を受取る用紙トレイが付設されている。また、用紙トレイに積載される用紙が大量の場合には、用紙の高さが相当に高くなり、排出部を塞いでしまうなどの弊害を生ずるため、用紙トレイに積載される用紙の重量に応じて、当該用紙トレイの高さを変更する高さ調整機構を備えた用紙スタッカーも提案されている。
【０００３】
従来、この種の用紙スタッカーとしては、特開平９−２０８１０７号公報で開示される用紙スタッカーが知られている。この用紙スタッカーは、排出される用紙のサイズ或いは厚さによって変化する用紙の重量に対応して排紙トレイの下降状態を変更可能、具体的には、排紙トレイを昇降自在に設け、この排紙トレイをコイルバネ（付勢手段）により上方へ付勢するとともに、この付勢力を用紙の重量に対応して切換変更できるようにしたもので、重量変化に拘わらず、落下過程での用紙の挙動が安定し、スタック性が改善される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の用紙スタッカーは、人為的な切換操作を必要とするため、これに伴う次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、複写作業を行う度に、切換ポジションの確認或いは切換操作が必要になり、使い勝手及び利便性に劣る。
【０００６】
第二に、切換ポジションの確認や切換操作を忘れたり、或いは誤操作した場合には、結局、落下過程での用紙の挙動が不安定となり、スタック性を改善するという本来の目的を確実に達成できない。
【０００７】
第三に、切換操作により選択できる条件が限定されるため、設定された条件以外の用紙サイズに対しては最適な対応ができないなど、精密性及び汎用性に欠ける。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、煩わしい切換ポジションの確認或いは切換操作を不要にして使い勝手及び利便性を高めるとともに、常に良好なスタック性を維持し、しかも、任意の用紙サイズに対しても最適な条件が設定されるようにして精密性及び汎用性を高めることができる用紙スタッカーの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、排出部Ｅから順次排出される用紙Ｐ…を受取る用紙トレイ２及びこの用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の重量に応じて当該用紙トレイ２の高さを変更する高さ調整機構３を備える用紙スタッカー１を構成するに際して、上下方向のガイドレール１１ｐ，１１ｑを有するとともに、用紙トレイ２の一端部（付端部）２ｓに設けてガイドレール１１ｐ，１１ｑを前後（前は用紙トレイ２側）から挟む後ガイドローラ１２ｐ．１２ｑ及びこの後ガイドローラ１２ｐ，１２ｑに対して下方にオフセットさせた前ガイドローラ１３ｐ，１３ｑを有することにより、用紙トレイ２の付端部２ｓを昇降自在にガイドするガイド機構４と、用紙トレイ２を弾性変位自在に支持することにより当該用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の重量に対応して当該用紙トレイ２を下降させる弾性部材５ｐ，５ｑと、付端部２ｓからガイド機構４側に付加される用紙トレイ２側のモーメントＭｏが大きくなるに従って付端部２ｓが下降する際の摩擦力Ｆｎが大きくなる摩擦発生機構６とを有する高さ調整機構３を備えることを特徴とする。
【００１０】
この場合、好適な実施の形態により、摩擦発生機構６は、前ガイドローラ１３ｐ，１３ｑの少なくとも一つを前シャフト１４により摩擦摺動可能に支持してなる摩擦ローラ１５により構成できる。この際、前シャフト１４は、付端部２ｓに設けたワンウェイクラッチ１６により支持し、摩擦ローラ１５の下降時に当該ワンウェイクラッチ１６により前シャフト１４の回転を阻止するように構成する。また、摩擦ローラ１５の同軸上にギア部１７を設けるとともに、ガイドレール１１ｐに当該ギア部１７の噛合するラック部１８を設けることが望ましい。
【００１１】
これにより、用紙トレイ２に用紙Ｐ…が順次積載され、用紙Ｐ…の重量が大きくなれば、弾性部材５ｐ，５ｑにより弾性変位自在に支持された用紙トレイ２は、当該重量に対応して下降する。この際、用紙トレイ２の下降はガイド機構４によりガイドされる。また、摩擦発生機構６により、付端部２ｓが下降する際の摩擦力Ｆｎは、ガイド機構４側に付加される用紙トレイ２側のモーメントＭｏが大きくなるに従って大きくなり、この結果、用紙トレイ２の下降量は少なくなる。即ち、摩擦ローラ１５に付加される用紙トレイ２側のモーメントＭｏは、積載枚数が同じであっても用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…のサイズや向きによって変化する。例えば、図４に示すように、Ａ３サイズの用紙Ｐ…を縦置（用紙Ｐ…の長手方向と用紙トレイ２の突出方向が同じ）にした場合、その重心位置Ｘ３は、用紙トレイ２のほぼ中央付近となるが、Ａ４サイズの用紙Ｐ…を横置にした場合、その重心位置Ｘ４は、摩擦ローラ１５と重心位置Ｘ３間のほぼ中央付近となる。したがって、摩擦ローラ１５から用紙Ｐ…（１０００枚）の重心位置までの距離Ｌ〔ｍｍ〕に対して発生するモーメントＭｏ〔ｋｇｆ・ｍｍ〕の関係を、各種サイズ、具体的には、Ａ３サイズ，Ｂ４サイズ，Ａ４サイズの縦置，Ａ４サイズの横置，Ｂ５サイズの縦置，Ｂ５サイズの横置の計６種類により求めると、図３に示すように一定の相関関係が得られ、モーメントＭｏは、用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…のサイズが大きくなるに従って基本的に大きくなる。
【００１２】
そこで、一例として、Ａ４サイズとＡ３サイズの重量差がキャンセルされ、両方が同一枚数のときに同一下降量となる摩擦係数μを求めてみる。今、図４において、Ａ４サイズ横置の用紙Ｐ…の１０００枚の重さＮを４〔ｋｇｆ〕、Ａ３サイズ縦置の用紙Ｐ…の同枚の重さ２Ｎを８〔ｋｇｆ〕、支点ローラ１２ｐと摩擦ローラ１５間の距離Ｌｖを１００〔ｍｍ〕、摩擦ローラ１５と重心位置Ｘ３までの距離Ｌ３を２２０〔ｍｍ〕、摩擦ローラ１５と重心位置Ｘ４までの距離Ｌ４を１１５〔ｍｍ〕とした場合、Ａ４サイズ横置では、摩擦ローラ１５に付加される力の大きさＦ４が、Ｆ４＝４〔ｋｇｆ〕×１１５〔ｍｍ〕／１００〔ｍｍ〕＝４．６〔ｋｇｆ〕となり、Ａ３サイズ縦置では、同力の大きさＦ３が、Ｆ３＝８〔ｋｇｆ〕×２２０〔ｍｍ〕／１００〔ｍｍ〕＝１７．６〔ｋｇｆ〕となる。そして、摩擦ローラ１５と前シャフト１４間の摩擦係数をμとすれば、μ×１７．６〔ｋｇｆ〕−μ×４．６〔ｋｇｆ〕＝８〔ｋｇｆ〕−４〔ｋｇｆ〕からμ＝０．３が求まる。即ち、８〔ｋｇｆ〕−４〔ｋｇｆ〕は、Ａ４サイズとＡ３サイズの重量差であるから、摩擦係数μを０．３に設定すれば、Ａ４サイズとＡ３サイズの重量差がキャンセルされることを意味する。
【００１３】
したがって、摩擦発生機構６を設けなければ、Ａ３サイズはＡ４サイズの重量の２倍になるため、Ａ３サイズの下降量がＡ４サイズの下降量よりも大きくなってしまうが、摩擦発生機構６を設けることにより、Ａ３サイズの下降量とＡ４サイズの下降量は理論上同じになる。また、図３に示すように、他のサイズの用紙Ｐ…においてもモーメントＭｏに対して一定の相関関係があるため、同様に下降量が自動調整（自動設定）されることになる。
【００１４】
図５は、積載枚数Ｈ〔枚〕に対する用紙Ｐ…の上面位置（０枚のときを０〔ｍｍ〕としたときの変化量）の関係を示す。同図において、点線は摩擦発生機構６を設けない場合であり、Ｄ３ｒはＡ３サイズ縦置を、Ｄ５ｒはＢ５サイズ横置をそれぞれ示す。この場合、Ａ３サイズの下降量はＢ５サイズの下降量よりもかなり大きくなってしまう。一方、実線は、本発明により摩擦発生機構６を設け、上記算出式により求めた摩擦係数μを設定した場合であり、Ｄ３ｐはＡ３サイズ縦置を、Ｄ５ｐはＢ５サイズ縦置をそれぞれ示す。この場合には、両者の下降量の差が大きく改善されることが解る。なお、このような特性線Ｄ３ｐ及びＤ５ｐが得られるように弾性部材５ｐ，５ｑの特性が選定されている。
【００１５】
本発明はこのような原理を利用し、用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の枚数が同じであれば、異なる用紙サイズ或いは用紙の向きが異なる場合であってもほぼ同じ下降量が得られるように構成したものである。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
まず、本実施例に係る用紙スタッカー１は、図６に示すような複写機１００に付設される。複写機１００は、本体１０１の上面に原稿をセットする原稿載置面を有し、この原稿載置面を開閉するカバー１０２を備える。なお、このカバー１０２は原稿自動供給ユニットを兼用する。一方、本体１０１の正面には複数種類の用紙をそれぞれ収納する複数の用紙収納ボックス１０３…を備え、各用紙収納ボックス１０３…は引出式にスライドする。また、本体１０１の側面１０１ｓには複写された用紙Ｐ…（図１）が排出される排出部（排出口）Ｅを有し、この排出部Ｅの下方に本実施例に係る用紙スタッカー１を配設する。この用紙スタッカー１は、排出部Ｅから順次排出される用紙Ｐ…を受取る用紙トレイ２と、この用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の重量に応じて当該用紙トレイ２の高さを変更する高さ調整機構３を備え、この高さ調整機構３は本体１０１に収容されるとともに、用紙トレイ２は側面１０１ｓから側方に突出する。
【００１８】
次に、本実施例に係る用紙スタッカー１について、図１及び図２を参照して具体的に説明する。なお、用紙スタッカー１の構成において、本明細書では、便宜上、側面１０１ｓから用紙トレイ２が突出する方向を前側として説明する。
【００１９】
２は用紙トレイであり、トレイ本体２１と、このトレイ本体２１の下面を支持するトレイ支持フレーム２２を有する。トレイ本体２１は、最大サイズ、例えば、Ａ３サイズの用紙Ｐ…を縦置にして上面に積載できる大きさを有する。また、トレイ支持フレーム２２は、図２に示すように、トレイ本体２１よりも幅狭となるコの字形に形成、即ち、右フレーム２２ｐ，左フレーム２２ｑ及び後フレーム２２ｒにより形成し、トレイ支持フレーム２２の後部はトレイ本体２１の後端から後方に突出する。そして、このトレイ支持フレーム２２の後部が用紙トレイ２の付端部（一端部）２ｓとなる。
【００２０】
一方、３は高さ調整機構であり、用紙トレイ２の付端部２ｓを昇降自在にガイドするガイド機構４と、用紙トレイ２を弾性変位自在に支持する弾性部材５ｐ，５ｑと、付端部２ｓからガイド機構４側に付加される用紙トレイ２側のモーメントＭｏが大きくなるに従って付端部２ｓが下降する際の摩擦力Ｆｎが大きくなる摩擦発生機構６とを有する。
【００２１】
ガイド機構４は、本体１０１の内部であって側面１０１ｓの近傍に設けた一対のガイドレール１１ｐ，１１ｑを有する。この場合、一方のガイドレール１１ｐは本体１０１の正面側に、他方のガイドレール１１ｑは本体１０１の背面側に配し、かつ上下方向に設ける。他方、用紙トレイ２の付端部２ｓ、即ち、トレイ支持フレーム２２における後上端部には、後シャフト２３を水平方向に取付け、この後シャフト２３の両側に、ガイドレール１１ｐ，１１ｑの後面を転動する一対の後ガイドローラ１２ｐ，１２ｑをベアリングにより回動自在に支持する。この後ガイドローラ１２ｐ，１２ｑは支点ローラとなる。また、後シャフト２３の前方に位置するトレイ支持フレーム２２の下端部には、前シャフト１４を水平方向に配し、この前シャフト１４の両側を左フレーム２２ｑに固定したベアリング２４と右フレーム２２ｐに固定したワンウェイクラッチ１６により支持する。
【００２２】
さらに、前シャフト１４の右端部付近には、ベアリングを介して前ガイドローラ１３ｑを支持する。この前ガイドローラ１３ｑはガイドレール１１ｑの前面を転動する。また、前シャフト１４の左端部付近には、前ガイドローラ１３ｐを直接支持する。これにより、前ガイドローラ１３ｐは摩擦ローラ１５となり、ガイドレール１１ｐの前面を転動する。摩擦ローラ１５は、比較的小径のローラ基部２５と、このローラ基部２５の両端に設けた一対の比較的大径のローラ本体部２６ａ，２６ｂと、ローラ基部２５の中央に設けたギア部１７を一体に成形してなる。そして、この摩擦ローラ１５及び前シャフト１４の径，幅員，材質等を選定し、摩擦ローラ１５と前シャフト１４間の摩擦係数μを、用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の枚数が同じであれば、異なる用紙サイズ或いは用紙の向きが異なる場合であってもほぼ同じ下降量が得られるように前記算出式により設定する。したがって、摩擦ローラ１５は合成樹脂等の所定の摩擦係数を有する材質が用いられる。一方、ガイドレール１１ｐの前面にはギア部１７に噛合するラック部１８を取付ける。これにより、摩擦ローラ１５が昇降する際は、ギア部１７がラック部１８に噛合するとともに、一対のローラ本体部２６ａ，２６ｂはラック部１８を跨いでガイドレール１１ｐの前面上を転動する。
【００２３】
以上により、ガイドレール１１ｐ，１１ｑの前後が前ガイドローラ１３ｐ，１３ｑ及び後ガイドローラ１２ｐ，１２ｑにより挟まれるガイド機構４が構成されるとともに、摩擦ローラ１５（前シャフト１４及びワンウェイクラッチ１６）により、摩擦発生機構６が構成される。この場合、摩擦ローラ１５が下方へ転動すれば、ワンウェイクラッチ１７により、前シャフト１４の回転が阻止され、回転する摩擦ローラ１５と固定した前シャフト１４の接触面が摩擦摺動する。
【００２４】
他方、ガイドレール１１ｐ，１１ｑの上端にはフック部２７ｐ，２７ｑを固定し、各フック部２７ｐ，２７ｑと後シャフト２３間には、コイルスプリングを用いた弾性部材５ｐ，５ｑを架け渡す。これにより、用紙トレイ２は弾性変位自在に支持される。なお、２８ｐ，２８ｑ，２９ｐ…は、トレイ支持フレーム２２の左右側面の上下に設けた計四つの規制ローラであり、各２８ｐ，２８ｑ，２９ｐ…はガイドレール１１ｐ，１１ｑの相互に対向する対向面を転動することにより左右方向の位置規制が行われる。
【００２５】
よって、複写機１００の排出部Ｅから用紙Ｐ…が排出され、用紙トレイ２の上に順次積載されれば、用紙Ｐ…の重量の大きさに対応して、用紙トレイ２は下降する。この際、用紙トレイ２は弾性部材５ｐ，５ｑの弾性に抗して下降するとともに、用紙トレイ２の付端部２ｓに設けた後ガイドローラ（支点ローラ）１２ｐ，１２ｑは、ガイドレール１１ｐ，１１ｑの後面に沿って転動し、摩擦ローラ１５及び前ガイドローラ１２ｑはガイドレール１１ｐ，１１ｑの前面に沿って転動する。
【００２６】
また、摩擦発生機構６により、付端部２ｓが下降する際の摩擦力Ｆｎは、ガイド機構４側に付加される用紙トレイ２側のモーメントＭｏが大きくなるに従って大きくなる。この場合、摩擦ローラ１５が下方へ転動する際は、ワンウェイクラッチ１６により前シャフト１４の回転が阻止されるため、回転する摩擦ローラ１５と回転の停止した前シャフト１４間に摩擦摺動が発生する。この際、最適な摩擦係数μが設定されているため、用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の枚数が同じであれば、異なる用紙サイズ或いは用紙の向きが異なる場合であってもほぼ同じ下降量が得られる。なお、摩擦ローラ１５と前シャフト１４間の摩擦摺動を利用するとともに、ギア部１７はラック部１８に噛合するため、用紙トレイ２は円滑かつ安定した状態で下降する。
【００２７】
一方、用紙トレイ２から積載された用紙Ｐ…を取り除けば、弾性部材５ｐ，５ｑの弾性（付勢力）により用紙トレイ２は上昇するとともに、この際、摩擦ローラ１５は上方へ転動するため、ワンウェイクラッチ１６による前シャフト１４の回転阻止が解除、即ち、前シャフト１４の回転が許容されることにより、摩擦ローラ１５と前シャフト１４間の摩擦摺動が無くなるため、用紙トレイ２は円滑かつ速やかにホームポジションに復帰する。
【００２８】
このように、本実施例に係る用紙スタッカー１によれば、従来のような人為的な切換操作による条件の設定が無くなり、用紙トレイ２に積載される用紙Ｐ…の枚数が同じであれば、異なる用紙サイズ或いは用紙の向きが異なる場合であってもほぼ同じ下降量が得られるように自動設定（自動調整）されるため、煩わしい切換ポジションの確認或いは切換操作が不要となり、使い勝手及び利便性が高められる。また、常に良好なスタック性が維持されるとともに、任意の用紙サイズに対して最適な条件が設定されるため、精密性及び汎用性が高められる。
【００２９】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，素材，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、用紙スタッカー１は複写機１００に付設した場合を例示したが、プリンタ等の同様の排出部Ｅを有する任意の機器に適用できる。また、一つの前ガイドローラ１３ｐを摩擦ローラ１５として構成したが、他方の前ガイドローラ１３ｑを同様の摩擦ローラとして構成してもよい。さらに、摩擦発生機構６は摩擦ローラ１５を用いたが、例えば、固定した摩擦ブロックがガイドレール１１ｐ…の表面を摺動する構成等を排除するものではない。なお、ワンウェイクラッチ１６，ギア部１７，ラック部１８は必ずしも設けることを要しない。
【００３０】
【発明の効果】
このように、本発明に係る用紙スタッカーは、上下方向のガイドレールを有するとともに、用紙トレイの付端部に設けてガイドレールを前後から挟む後ガイドローラ及びこの後ガイドローラに対して下方にオフセットさせた前ガイドローラを有することにより、用紙トレイの付端部を昇降自在にガイドするガイド機構と、用紙トレイを弾性変位自在に支持することにより当該用紙トレイに積載される用紙の重量に対応して当該用紙トレイを下降させる弾性部材と、付端部からガイド機構側に付加される用紙トレイ側のモーメントが大きくなるに従って付端部が下降する際の摩擦力が大きくなる摩擦発生機構とを有する高さ調整機構を備えるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００３１】
▲１▼ 従来のような人為的な切換操作による条件の設定が無くなるため、煩わしい切換ポジションの確認或いは切換操作が不要となり、使い勝手及び利便性を高めることができる。
【００３２】
▲２▼ 常に良好なスタック性を維持できるとともに、任意の用紙サイズに対して最適な条件を設定できるため、精密性及び汎用性を高めることができる。
【００３３】
▲３▼ 好適な実施の形態により、ガイド機構を、上下方向のガイドレールと、前記付端部に設けることによりガイドレールを前後から挟む後ガイドローラ及び前ガイドローラにより構成するとともに、前ガイドローラの少なくとも一つを前シャフトにより摩擦摺動可能に支持してなる摩擦ローラにより摩擦発生機構を構成すれば、用紙トレイの円滑かつ安定した下降変位を確保できる。
【００３４】
▲４▼ 好適な実施の形態により、前シャフトを、付端部に設けたワンウェイクラッチにより支持し、摩擦ローラの下降時に当該ワンウェイクラッチにより前シャフトの回転を阻止するように構成すれば、用紙トレイの上昇時には前シャフトの回転が許容されることにより、用紙トレイを円滑かつ速やかにホームポジションへ復帰させることができる。
【００３５】
▲５▼ 好適な実施の形態により、摩擦ローラの同軸上にギア部を設けるとともに、ガイドレールに当該ギア部の噛合するラック部を設けて構成すれば、摩擦ローラの更なる円滑な昇降変位を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る用紙スタッカーの要部を正面方向から見た一部断面構成図、
【図２】同用紙スタッカーの要部を平面方向から見た構成図、
【図３】摩擦ローラから用紙の重心位置までの距離に対して発生するモーメントの関係を示す相関図、
【図４】本発明の原理説明図、
【図５】用紙トレイにおける用紙の積載枚数に対する用紙の上面位置を示す関係図、
【図６】同用紙スタッカーを付設した複写機の正面図、
【符号の説明】
１ 用紙スタッカー
２ 用紙トレイ
２ｓ 付端部（用紙トレイの一端部）
３ 高さ調整機構
４ ガイド機構
５ｐ… 弾性部材
６ 摩擦発生機構
１１ｐ… ガイドレール
１２ｐ… 後ガイドローラ
１３ｐ… 前ガイドローラ
１４ 前シャフト
１５ 摩擦ローラ
１６ ワンウェイクラッチ
１７ ギア部
１８ ラック部
Ｅ 排出部
Ｐ… 用紙
Ｍｏ モーメント
Ｆｎ 摩擦力

Claims (4)

1. 排出部から順次排出される用紙を受取る用紙トレイ及びこの用紙トレイに積載される用紙の重量に応じて当該用紙トレイの高さを変更する高さ調整機構を備える用紙スタッカーにおいて、上下方向のガイドレールを有するとともに、前記用紙トレイの一端部（付端部）に設けて前記ガイドレールを前後（前は用紙トレイ側）から挟む後ガイドローラ及びこの後ガイドローラに対して下方にオフセットさせた前ガイドローラを有することにより、前記用紙トレイの付端部を昇降自在にガイドするガイド機構と、前記用紙トレイを弾性変位自在に支持することにより当該用紙トレイに積載される用紙の重量に対応して当該用紙トレイを下降させる弾性部材と、前記付端部から前記ガイド機構側に付加される前記用紙トレイ側のモーメントが大きくなるに従って前記付端部が下降する際の摩擦力が大きくなる摩擦発生機構とを有する高さ調整機構を備えることを特徴とする用紙スタッカー。
2. 前記摩擦発生機構は、前記前ガイドローラの少なくとも一つを前シャフトにより摩擦摺動可能に支持してなる摩擦ローラにより構成することを特徴とする請求項１記載の用紙スタッカー。
3. 前記前シャフトは、前記付端部に設けたワンウェイクラッチにより支持し、前記摩擦ローラの下降時に当該ワンウェイクラッチにより前記前シャフトの回転を阻止することを特徴とする請求項２記載の用紙スタッカー。
4. 前記摩擦ローラの同軸上にギア部を設けるとともに、前記ガイドレールに当該ギア部の噛合するラック部を設けてなることを特徴とする請求項２又は３記載の用紙スタッカー。

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