JP3240152B2 - 頂部用紙供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の背景〕本発明は、電子写真式印刷
機に関し、より詳細には、そのような装置のための頂部
真空波打ち給紙装置の改良されたエアナイフに関するも
のである。

【０００２】現在の高速のゼログラフィー式複写再生機
は時間当たり数千枚を越える速度でコピーを生産するの
で、カットコピー用紙を迅速かつ確実な様式で複写機へ
給紙する用紙供給装置に関する必要性は、複写機の潜在
的なコピー処理能力を十分に活用することを可能にする
ものであると認識されてきた。特に、多くの単純な複写
運転において、複写プラテン上に位置決めされた原稿か
ら多くのコピーが作成される場合、カットコピー用紙を
非常な高速で給紙することが望まれる。更に、多くの高
速複写運転において、文書をスタックから複写機の複写
プラテンへ迅速かつ確実な様式で給紙する文書処理装置
もまた、複写機の潜在的なコピー処理能力を十分に活用
することを可能にするものであると認識されてきた。こ
れらの給紙装置は、用紙に損傷を与える危険を実質的に
取り除き、補正不能な給紙ミス又は用紙の重複給紙によ
る複写機の機能停止を最小限に抑えるようにして欠陥な
く機能しなければならない。最も多くの問題が発生する
のは、用紙スタックからの個々の用紙の初めの分離の時
点である。

【０００３】用紙は丁寧に扱われなければならないが損
傷のない分離を多くのサイクルに渡って積極的に保証し
なければならないので、かなり積極的な文書供給におい
て重複給紙を防止するための減速ベルト、パッド、又は
ローラと併せて使用される摩擦ローラ又はベルトのよう
な数多くの分離装置が提案されてきた。吹き出し管、揺
動型真空ローラ、又は真空給紙ベルト等の真空分離装置
もまた利用されてきたのである。

【０００４】摩擦ローラ減速システムは非常に実際的で
あるが、その減速部材の運動は、印刷された面において
作用する場合、文書に関して印刷される材料の擦り汚れ
又は部分的な消去を引き起こす可能性がある。片面文書
において画像が減速機構と接している場合には、それは
擦れて汚され消去され得るのである。一方で、画像が給
紙ベルトと接している場合には、それはインキ転移及び
用紙への裏移りによって汚れて不鮮明になる。しかし、
両面に印刷される文書においては、問題は複合的であ
る。更に、摩擦減速部材の確実な運転は、処理される用
紙の相対的な摩擦特性に高度に依存することになる。こ
れは、文書給紙装置においては制御され得ないのであ
る。

【０００５】更に、前進バックル、後退バックル又は波
打ちローラのような既存の給紙装置は、部品材料の摩擦
係数及び全体としての用紙材料特性に非常に敏感なもの
である。

【０００６】高速運転に関する周知の給紙装置の１つ
が、前部にエアナイフを備えた頂部真空波打ち給紙装置
である。このシステムでは、真空プレナムの上を走行す
るように配置された複数の摩擦搬送ベルトを備えた真空
プレナムが、給紙トレイ内の用紙スタックの頂部に配置
される。エアナイフは、スタック内へ空気を噴射して頂
部用紙をスタックの残りのものから分離するためにスタ
ックの前部において使用される。運転中、空気がエアナ
イフによってスタックに向かって噴射されてスタックの
残りのものからの頂部用紙の分離を保証している間に、
真空が頂部用紙を引き上げて捕捉する。捕捉及び分離に
続いて、ベルト搬送機構が、用紙スタックから前へ出る
ように用紙を搬送する。この構成において、次の用紙の
分離は、頂部用紙がスタックを離れてしまうまでは起こ
り得ない。この形式の給紙システムでは、あらゆる運転
が連続して順次発生するので、後続の用紙の給紙は、先
行する用紙の給紙が完了してしまうまでは開始され得な
いのである。更に、この形式のシステムでは、エアナイ
フは、第２の用紙を「フラッタ(flutter) 」と呼ばれる
様式においてスタックの残りのものから独立して揺動さ
せる可能性がある。第２の用紙がこの状態にあって、頂
部用紙と接触している場合には、それは頂部用紙と共に
前方に僅かに変形する傾向がある。エアナイフは、続い
て、第２の用紙を第１の用紙に接して搬送することによ
って、重なり合った給紙即ち二重給紙を引き起こし得る
ことになる。更に、現在の頂部及び底部真空波打ち給紙
装置は、例えば本文に引例として含まれる第４，２６
９，４０６号及び第４，４５１，０２８号の米国特許の
ような弁付きの真空給紙ヘッドを利用している。弁は給
紙サイクルの間の適切な時点において作動され、流れを
確立して、スタックの頂部に、又は底部真空波打ち給紙
装置が採用される場合は底部に、負の圧力場を確立する
ことになる。この圧力場は、頂部用紙の真空給紙ヘッド
への運動を引き起こし、用紙は続いてそこから取上げロ
ーラへ搬送される。一旦用紙の給紙端部が取上げローラ
の制御下におかれると、真空は遮断される。給紙ヘッド
区域から排出されるこの用紙のくわえじりが、次の給紙
のために真空弁を再び作動させるための判定基準とな
る。

【０００７】関連性のあるその他の先行技術の給紙シス
テムは、以下の通りである。

【０００８】カニンガム（Cunningham）の米国特許第
２，９７９，３２９号は、給紙されるべき用紙を捕捉し
て搬送するために揺動真空チャンバが使用されるように
した用紙の頂部及び底部の両方の給紙に関して有益であ
る用紙供給機構を示している。更に、空気ブラストが用
紙スタックの前端に導かれ、用紙はそこから分離されて
給紙され、用紙スタックからの分離を支援することにな
る。

【０００９】ハルバート（Halbert)の米国特許第３，４
２４，４５３号は、孔を有する複数の給紙ベルトが真空
プレナムの廻りを搬送されて、与圧空気が用紙スタック
の前端に供給されるようにしたエアナイフを備えた真空
用紙分離供給装置を示している。これは、底部用紙供給
装置である。

【００１０】上述の開示は、本発明を実施するために必
要な範囲において本文に引例として含まれるものとす
る。

【００１１】真空給紙装置は例えば摩擦減速給紙装置に
比べて高い信頼性を有するという利点と、特に感光体等
の多くの組立部品の信頼性と性能特性に影響を与えるこ
とになる用紙の残骸の発生が少ないという利点を有し
て、印刷機内の重大な汚染源を最小限にすることが認識
されるであろう。逆に、電動送風機の効率が一般的に低
いことが認識される場合にはとりわけ、空気出力消費が
非常に高いことになる。高い出力消費が、小容量及び中
程度の容量の印刷機における真空給紙装置の使用に対す
る障壁なのである。

【００１２】従って、給紙ヘッドの下に低圧力の厚い境
界層を使用する用紙の分離及び浮揚を準備して用紙スタ
ックの頂部における用紙を空気力学的に分離するように
改良された単独の矩形スロット・エアナイフ／給紙ヘッ
ド構造を包含するようにした、空気力学的分離式で、低
出力、低騒音かつ低コストの頂部真空波打ち給紙装置が
開示される。この構成は、騒音及びコストの低減ばかり
でなく、頂部真空波打ち給紙装置の運転に関して以前に
要求されていた出力をも５０％だけ低減させる結果とな
ったのである。

【００１３】図１は、本発明の特徴を組み込んでいる電
子写真式印刷機の概略的な正面図である。

【００１４】図２は、本発明に従って採用されている図
１における例示的な給紙装置を拡大して示す部分断面図
である。

【００１５】図３は、図２において示された用紙トレイ
の部分的な前部端面図である。

【００１６】図４は、用紙スタックに対する本発明の大
型スロット浮上げジェットを示している本発明のエアナ
イフの部分的な等角投映図である。

【００１７】図５は、空気巻込みを備えて、エアナイ
フ、スタック及び給紙ヘッド構造を示している本件構成
の概略図である。

【００１８】図６は、空気力学的分離を引き起こすこと
になるスタックの前部及び用紙間における空気速度のプ
ロフィールを示している。

【００１９】本発明は実施例に関連して以下に説明され
ることになるが、発明を当該実施例に限定するようには
意図されていないことが理解されるであろう。反対に、
添付の請求項によって規定された発明の範囲及び精神の
中に包含され得るような総ての代替案、修正及び同等物
をカバーするように意図されているのである。

【００２０】本発明の特徴を総体的に理解するために
は、図面が注目されるべきである。図面では、同じ要素
を示すために全体を通して同様の参照番号が使用され
た。図１は、本発明の頂部給紙真空波打ち給紙の方法並
びに装置を組み込んだ例示的な電子写真式印刷機の様々
な部品を概略的に示している。本文に開示された用紙供
給システムは、広範な種類の装置にも等しく適合するも
のであり、ここに示された特定の実施例の用途に必ずし
も限定されるものではないことが以下の議論から明らか
になるであろう。例えば、本発明の装置は、非ゼログラ
フィー式の環境及び基質搬送一般においても容易に採用
され得るのである。

【００２１】電子写真式印刷機の技術は周知であるの
で、図１の印刷機において採用された様々な処理ステー
ションは、以下に概略的に示されることになり、それら
の機能も関連して簡単に説明されるものとする。

【００２２】図１において示されるように、この電子写
真式印刷機は、光導電面１２を導電基質１４の上に付着
せしめたベルト１０を採用している。ベルト１０は、矢
印１６の方向に運動して、その運動通路の廻りに配設さ
れた様々な処理ステーションを順次通過するように光導
電面１２の連続的な部分を前送りする。ベルト１０は、
ストリップローラ１８、テンションローラ２０及びドラ
イブローラ２２の廻りに巻き込まれる。

【００２３】ドライブローラ２２は、ベルト１０と係合
するように回転可能に装着される。ローラ２２は、ベル
ト駆動装置を介してモータ２４のような適切な手段に対
して連結される。モータ２４はローラ２２を回転させ、
ベルト１０を矢印１６の方向に前送りすることになる。
ドライブローラ２２には、１対の対向して離間配置され
たフランジ即ち端部案内（図示されていない）が包含さ
れる。これらの端部案内は、円形の部材即ちフランジで
あることが望ましい。

【００２４】ベルト１０は、テンションローラ２０をベ
ルト１０に対して所望のバネ力で弾力的に付勢する１対
のバネ（図示されていない）によって緊張状態に保たれ
る。ストリップローラ１８及びテンションローラ２０の
両者は、回転可能に装着される。これらのローラは、ベ
ルト１０が矢印１６の方向に運動するとき自由に回転す
る遊び車である。

【００２５】続いて図１に注目すると、初めに、ベルト
１０の一部が帯電ステーションＡを通過する。帯電ステ
ーションＡでは、参照番号２８で概略的に示されたコロ
ナ放電発生装置が、ベルト１０の光導電面１２を比較的
高くて実質的に均一な電位に帯電させる。

【００２６】次に、光導電面１２の帯電部分は、露光ス
テーションＢを通過するように前送りされる。露光ステ
ーションＢでは、原稿３０が表を下に向けて透明プラテ
ン３２の上に位置決めされる。ランプ３４が、原稿３０
に光線を浴びせる。原稿３０から反射した光線は、その
光画像からレンズ３６を介して伝えられる。当該光画像
は光導電面１２の帯電部分に投映されて、その表面の電
荷を選択的に消失させる。このことが、原稿３０に含ま
れていた情報区域に対応する静電潜像を光導電面１２に
記録する。

【００２７】その後、ベルト１０は、光導電面１２に記
録された静電潜像を現像ステーションＣへ前送りする。
現像ステーションＣでは、磁気ブラシ現像剤ローラ３８
が、現像剤混合物を静電潜像と接触するように前送りす
る。当該潜像はキャリア粒剤からトナー粒子を吸引し
て、ベルト１０の光導電面１２の上にトナー粉末画像を
形成する。

【００２８】ベルト１０は、続いて、トナー粉末画像を
転写ステーションＤへ前送りする。転写ステーションＤ
では、支持体物質から成る用紙が、トナー粉末画像と接
触するように移動される。支持体物質の用紙は、頂部真
空波打ち給紙装置７０によって転写ステーションＤに向
かって前送りされる。当該給紙装置には、真空プレナム
７５（図２）からの吸引力によって捕捉されるように用
紙１３を浮き上がらせることになる本発明に従ったエア
ナイフ１００が包含されることが望ましい。穿孔された
給紙ベルト７１が、続いて、ここでは既に分離されてい
る用紙を更に処理されるように前送りすることになり、
即ち用紙はローラ１７、１９、２３及び２６（図１）を
介して適当な従来型の手段によって時間調節された順序
においてベルト１０の光導電面１２と接触するように導
かれ、その表面に現像されたトナー粉末画像が前進する
支持体物質の用紙と転写ステーションＤにおいて同期し
て接触することになる。

【００２９】転写ステーションＤには、転写ステーショ
ンを通過する用紙の裏側にイオンを吹き付けるコロナ放
電発生装置５０が包含される。これが、光導電面１２か
らトナー粉末画像を吸引して、光導電面１２に前進する
支持体物質の用紙の搬送を引き継がせる法線力を準備す
ることになる。転写の後、用紙は矢印５２の方向におい
てコンベヤ（図示されていない）と接触するように移動
を続け、当該コンベヤが用紙を定着ステーションＥへ前
送りする。

【００３０】定着ステーションＥには、転写されたトナ
ー粉末画像を基質に対して永続的に定着させることにな
る参照番号５４で概略的に示された定着器アセンブリが
包含される。定着器アセンブリ５４には、加熱定着ロー
ラ５６及びバックアップローラ５８が包含されることが
望ましい。用紙は、トナー粉末画像を定着ローラ５６に
接触させて、定着ローラ５６とバックアップローラ５８
の間を通過する。このようにして、トナー粉末画像は、
用紙に対して永久的に定着されるのである。定着の後、
オペレータによって印刷機から取り出されるように、シ
ュート６０が前進する用紙をキャッチトレイ６２へ案内
する。

【００３１】支持体物質の用紙がベルト１０の光導電面
１２から分離された後では、常に、幾分かの残留粒子が
そこに付着したままに留まる。これらの残留粒子は、清
掃ステーションＦにおいて光導電面１２から取り除かれ
る。清掃ステーションＦには、光導電面１２と接触して
回転可能に装着されるブラシ６４が包含される。それら
の粒子は、接触して回転するブラシ６４によって光導電
面１２から除去される。清掃に続いて、放電ランプ（図
示されていない）が、次に続く画像形成サイクルのため
の帯電に先立って、光導電面１２に光を浴びせ、表面に
残っている残留静電荷を消失させることになる。

【００３２】以上の説明は静電写真式印刷機の概略的な
機能を説明するために十分であると思われるものであ
る。

【００３３】ここで、図２及び図３に注目すると、図２
は、コピー用紙供給モードにおいて本発明を採用するシ
ステムを示している。代替的に又は補足的に、この用紙
供給装置は、文書用紙を印刷機のプラテンへ給紙するた
めに装着されることも可能である。用紙供給装置には、
トレイ４０又はトレイ４０内のプラットホーム４２を上
げ下げするためのスプリング・トレイ又は従来型のエレ
ベータ機構４１が備えられる。従来型のエレベータ機構
においては、通常、センサに対する用紙のレベルが第１
所定レベルの下に降下するとき、スタックの後部の上に
位置決めされたスタック高さセンサによって用紙スタッ
ク支持プラットホーム４２を垂直方向に移動するように
駆動モータが作動される。当該駆動モータは、センサに
対する用紙のレベルが所定レベルにあるとき、スタック
高さセンサによって不活性化される。このようにして、
用紙スタックにおける頂部用紙のレベルは規定された限
度内に維持されて、適切な用紙の分離、捕捉及び給紙を
保証することになる。

【００３４】真空波打ち給紙装置７０及び真空プレナム
７５は、コピー用紙１３を内部に積重ねたトレイ４０の
前方端部の上に位置決めされる。ベルト７１は、プレナ
ム７５ばかりでなくドライブローラ２４の廻りにも巻き
込まれる。ベルト７１は、必要に応じて、単独のベルト
に形成されることも可能である。ベルトにおける穿孔７
２（図３）は、適切な真空供給源（図示されていない）
がプレナム７５及びベルト７１を介して真空を供給する
ことを許容し、スタック３１からの用紙１３を捕捉する
ことになる。エアナイフ１００は正圧をスタック３１の
前部に対して付加して、スタック内の頂部用紙を分離
し、真空プレナム７５による捕捉を向上させることにな
る。波打ちレール７６及び交差波打ち装置７９は、プレ
ナム７５の下側の中心に取付けられるか又は成形され
て、真空プレナムによって捕捉される用紙を捕捉の間に
湾曲させることになり、第２の用紙が真空プレナムによ
って捕捉された用紙に未だ付着している場合には、波打
ち及び空気流が第２の用紙を分離させることになる。ベ
ルト７１に捕捉された用紙は、バッフル９及び１５を介
して前送りドライブローラ１７及び１９の間に前送りさ
れて、転写ステーションＤへ搬送されることになる。ト
レイ４０からの用紙の多重給紙を防止するために、１対
の拘束部材３３及び３５（図３）がトレイ４０の上部前
方端部に取付けられて、用紙１以外の総ての用紙がトレ
イから出ることを禁止するように作用する。これらの拘
束部材即ち牙状突起をトレイの代わりにエアナイフの上
に配置するか又はそれらを全く削除してしまうことも可
能である。

【００３５】図４から図６の各図において詳細に示され
ている改良されたエアナイフ１００は、与圧空気プレナ
ム１０２によってそこに供給される空気の出口のための
単独大型スロット８４を包含している。エアナイフ・ス
ロット８４、真空給紙ヘッド及び用紙スタックは、空気
流がスロット８４から発生するとき、図５において理解
されるように、空気の巻込みが矢印７８によって示され
るようなトレイ４０内の用紙１３の面方向に沿ってだけ
でなく給紙ヘッド７０の流れ展開長さ方向７７に沿って
も生じるようにして位置決めされる。図６において示さ
れるように、空気の巻込みは、用紙スタック３１の前方
端部に沿った空気の境界層を厚くすることになり、スタ
ックの頂部の用紙を浮き上がらせる。この空気は、用紙
の間を通過するとき、図６における速度プロフィールに
よって示されるように空気力学的に用紙を分離すること
になる。

【００３６】従来、頂部真空波打ち給紙装置は、用紙ス
タックの前方部分に高い圧力を掛ける（押さえ）用紙分
離機構に依存してきた。これに対し、本発明は、以前に
使用していたものとほぼ同じエアナイフ流速であるが或
るより低い圧力を利用して、空気力学的に用紙を分離す
る真空給紙ヘッドの下に厚い境界層を形成するようにし
たエアナイフ／給紙ヘッド形状を備えて、現在の頂部真
空波打ち給紙装置に存在する用紙の頂部に掛る対向する
力（押さえ、正圧、及び真空、負圧）を最小限にするこ
とによって空気出力における約５０％の低減を成し遂げ
るのである。この分離方法は、用紙を浮遊状態に維持
し、続いて或るより低い真空流速における用紙の捕捉を
許容することになり、従って５０％の空気出力の低減が
成し遂げられる。

【００３７】ここで、低圧力の厚い境界層を使用して、
低下された真空流速要求事項と共に空気力学的にスタッ
ク内の用紙を分離するようにした、大型スロットを備え
たエアナイフの形態において開示された用紙分離に関す
る空気流設計は、騒音及びコストの低減ばかりでなく頂
部真空波打ち給紙装置の運転について要求される出力を
約５０％だけ低減させることにもなることが明白になっ
たはずである。

【００３８】以上に開示された方法並びに装置に加え
て、本件の開示を理解すれば、その他の修正及び／又は
捕捉が当該分野における熟練者には容易に明らかとなる
ことになり、それらは本文において開示され請求された
本発明の範囲内に包含されるものと意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の特徴を組み込んでいる電子写真式印
刷機の概略的な正面図である。

【図２】 本発明に従って採用されている図１における
例示的な給紙装置を拡大して示す部分断面図である。

【図３】 図２において示された用紙トレイの部分的な
前部端面図である。

【図４】 用紙スタックに対する本発明の大型スロット
浮上げジェットを示している本発明のエアナイフの部分
的な等角投映図である。

【図５】 空気巻込みを備えて、エアナイフ、スタック
及び給紙ヘッド構造を示している本件構成の概略図であ
る。

【図６】 空気力学的分離を引き起こすことになるスタ
ックの前部及び用紙間における空気速度のプロフィール
である。

【符号の説明】

１０ ベルト、１２ 光導電面、１３ 用紙、１４ 導
電基質、１７，１９，２３，２６ ローラ、１８ スト
リップローラ、２０ テンションローラ、２２ドライブ
ローラ、２４ モータ、２８ コロナ発生装置、３０
原稿、３１ スタック、３２ プラテン、３３，３５
拘束部材、３４ ランプ、３６ レンズ、３８ 磁気ブ
ラシ現像剤ローラ、４０ トレイ、４２ 用紙スタック
支持プラットホーム、５０ コロナ放電発生装置、５４
定着器アセンブリ、５６ 加熱定着ローラ、５８ バ
ックアップローラ、６０ シュート、６２ キャッチト
レイ、６４ ブラシ、７０ 真空波打ち給紙装置、７１
給紙ベルト、７２ 穿孔、７５ 真空プレナム、７６
波打ちレール、７９ 交差波打ち装置、８４ エアナ
イフスロット、１００ エアナイフ、１０２ 与圧空気
プレナム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−254438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8137（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65H 1/00 - 3/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレイ内の用紙スタック（３１）を支持
   する用紙スタック支持プラットホーム（４２）と、正圧をスタック（３１）の前部に対して付加して、スタ
   ックの頂部用紙を宙に浮かせて残りの用紙から分離する
   エアナイフ（１００）と、 トレイ（４０）の前方端部の上に位置し、給紙中負圧状
   態にする真空プレナム（７５）を有し、 前記真空プレナム（７５）には、 その底面の中心に波打ちレール（７６）及び交差波打ち
   装置（７９）が配置され、 その廻りには、この真空プレナム（７５）によって捕捉
   された用紙を前記スタックトレイから搬送するためにこ
   の真空プレナムに係合される多孔性のベルト（７１）が
   配置されており、 さらに、エアナイフ（１００）の空気出口には、エアナ
   イフの全巾に渡ってただ一つの大型スロット（８４）が
   形成されており、空気出口から出た空気が用紙スタック
   ３１の前方端部に沿って厚い境界層を形成し、スタック
   の頂部の用紙を浮き上がらせて空気力学的に用紙を分離
   するようにした 頂部用紙供給装置。