(57)【要約】【課題】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フィード装置を提供する。【解決手段】  記録紙Ｐに接触してその記録紙Ｐ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、弾性を有する軸体たる管状体７の外周面のうち円周方向四等分位置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。軸体７の両端面にその軸体７よりも大径の回転子８を同心状に圧接させ、軸体７が発生する進行性の屈曲回転曲げ振動をもって回転子８をフィードローラとして回転させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状物に送りを与えるフィード装置の構造であって、
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シート状物のフィード装置。
【請求項２】
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であって、
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。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項２に記載のシート状物のフィード装置。
【請求項４】
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であって、
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シート状物のフィード装置。
【請求項５】
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したことを特徴とする請求項４に記載のシート状物のフィード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】実開平５−２５９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るフィード装置の第１の実施の形態を示す図で、複写機の給紙機構に適用した場合の概略斜視図。
【図２】図１におけるフィード装置の要部の構成を示す説明図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図４】図２，３における圧電素子の給電系の説明図。
【図５】図１の給紙機構の変形例を示す概略斜視図。
【図６】本発明に係るフィード装置の第２の実施の形態を示す図で、複写機の給紙機構に適用した場合の概略斜視図。
【図７】図６におけるフィード装置の要部の構成を示す説明図。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図９】図６の給紙機構の変形例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００５２】
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
【図１】
2009274843.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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