馈纸装置 技术领域：
本发明是关于一种馈纸装置，特别是关于一种可针对多种不同厚度纸张进行取纸动作的馈纸装置。
背景技术：
请参阅图1，该图为一传统馈纸装置的示意图。此馈纸装置10适用于一办公机器，具有一取纸滚轮(feedroller)12、多个可更换的分纸器14、一旋转轴16、一取纸臂18、一馈纸槽22以及一弹性组件26，例如一扭转弹簧(torsional spring)。其中，取纸臂18可绕着旋转轴16转动，而位于馈纸槽22的纸张可借由弹性组件26的弹力作用，使取纸臂18对纸张施以一正向压力以利于进行取纸的动作。
图2a以及图3a分别显示所述馈纸装置10于空纸以及满纸时的侧视图，图2b、图3b分别表示弹性组件26于空纸以及满纸时受力变形的状态。其中，所述弹性组件26的变形量取决于取纸臂18相对于馈纸槽22的角度变化，且当馈纸槽22于满纸状态相对于空纸状态时，弹性组件26的受力程度较大，同时具有较大的变形量。如图2b以及图3b所示，当空纸状态时取纸滚轮12与馈纸槽22抵接，此时弹性组件26呈一角度α，相对地于满纸状态时取纸臂18被撑开使得弹性组件26具有一较大的角度β，其中α＜β。如前所述，当置入纸张越厚时弹性组件26因受扭力程度不同，因此作用于取纸臂18上的力量较大，亦即对纸张产生一较大的取纸正向压力。
然而，当馈纸槽22上仅放置极少量纸张时，由于弹性组件26仅作用较小力量于取纸臂18，取纸滚轮12施加于馈纸槽22上纸张的正向驱动力相对较小，因而容易造成无法取纸(miss-feed)的状况。反之，当馈纸槽22上放置很多纸张时，由于弹性组件26作用一较大的力量于取纸臂18，造成取纸滚轮12施加于馈纸槽22上的纸张正向驱动力较大，而如此又往往容易导致多重取纸(multi-feed)的情形发生。
接着请参阅图4，该图显示以传统馈纸装置10撷取不同厚度的纸张202、204、206、208、210所需正向驱动力的示意图。图4同时显示五种不同的纸张，其中以最厚的纸张202为例，取纸滚轮12必需施加12～70克的正向驱动力才可顺利撷取单张纸张，如果取纸滚轮12所施加的力量小于12克，则将产生无法取纸(miss-feed)的状况；相对地，如果取纸滚轮12所施加地力大于70克，将会造成多重取纸(multi-feed)的状况发生。
于图4中，假设传统馈纸装置10的取纸滚轮12会依弹性组件26的变形程度不同而对纸张202施加10至30克的正向驱动力(如斜线区域R所示)，则当取纸滚轮12对纸张202施加的正向驱动力介于10克至12克时，将会产生无法取纸的状况(即斜线区域R与斜线区域A重迭部分)。同理，以最薄的纸张210为例，取纸滚轮12必需施加3～25克的正向驱动力才可顺利撷取单张纸张，然而由于取纸滚轮12会依据弹性组件26的变形程度不同而对纸张210施加10至30克的正向驱动力，因此当取纸滚轮12对纸张210施加的正向驱动力介于25克至30克时，相对地将会产生多重取纸的状况(即斜线区域R与斜线区域B重迭部分)。
综上所述，于图4中由于取纸滚轮12对纸张施加的正向驱动力范围(10～30克)过广，因此其仅可针对纸张204、206、208正常地进给单张纸张。反之，若使用纸张202、210时则可能发生上述无法取纸或者多重取纸的问题。又，若为了避免上述进纸问题的发生，而使得传统馈纸装置10仅可适用于馈入所述纸张204、206、208，这对于经常使用不同种类及不同厚度纸张的使用者来说是非常不方便的。
发明内容：
本发明的主要目的在于提供一种馈纸装置，包括一旋转轴、一取纸臂以及一弹性组件。所述取纸臂绕旋转轴旋转，并具有一被动接触面。弹性组件具有一主动接触面，当取纸臂位于一第一位置时，主动接触面与被动接触面接触于空间中的一第一接触点，此时弹性组件作用一第一力矩予旋转轴，当取纸臂位于一第二位置时，主动接触面与被动接触面接触于空间中的一第二接触点，此时弹性组件作用一第二力矩予旋转轴，其中第一力矩与第二力矩约略相等。
借由本发明可提供取纸滚轮对纸张施加一稳定的驱动力，可避免因不同纸张厚度以及多少造成馈纸力量的变动，借以可用来馈入多种不同厚度的纸张，提高使用上的方便性。
然而为使本发明的上述目的、特征和优点能更加明显易懂，下文特举出一较佳的实施例，并配合附图，作一详细说明如下。
附图说明：
图1表示一传统馈纸装置的示意图；
图2a表示图1中传统馈纸装置于空纸时的侧视图；
图2b表示图1中传统馈纸装置于空纸时弹性组件的示意图；
图3a表示图1中传统馈纸装置于满纸时的侧视图；
图3b表示图1中传统馈纸装置于满纸时弹性组件的示意图；
图4表示图1中传统馈纸装置撷取不同厚度的纸张所需正向驱动力的示意图；
图5表示本发明的馈纸装置示意图；
图6a、图6b、图6c表示弹性组件不同状态下施力于接触部的示意图；
图6d表示本发明中弹性组件对旋转轴施以一稳定力矩的示意图；
图7表示本发明的馈纸装置撷取不同厚度的纸张所需的驱动力的示意图；
图8a、图8b、图8c表示本发明中第二实施例的示意图；
图9a、图9b、图9c表示本发明中第三实施例的示意图。
符号说明：
10～馈纸装置
12～取纸滚轮
14～分纸器
16～取纸轴
18～取纸臂
202、204、206、208、210～纸张
22～馈纸槽
26～弹性组件
302、304、306、308、310～纸张
31～固定端
32～延伸部
33～旋转轴
51～中心轴
66～接触部
7～接触构件
70～导槽
71～中心轴
8～弹簧
81～固定端
p～正向驱动力
F、F1、F2、F3～作用力
A～无法取纸区域
B～多重取纸区域
R～正向驱动力范围
T、T1、T2、T3～力矩
C、C1、C2、C3～接触点
Ca、Ca’～主动接触面
Cb～被动接触面
【具体实施方式】
第一实施例
首先请参阅图5，该图显示本发明的馈纸装置示意图。如图所示，本发明的馈纸装置可适用于一办公机器如打印机、扫描仪等，其主要包括一旋转轴33、一取纸臂18以及一弹性组件26；其中，取纸臂18可绕旋转轴33旋转，并具有一接触部66，而弹性组件26具有一中心轴51、一固定端31以及一延伸部32，于本实施例中弹性组件26为一扭转弹簧(torsoinal spring)。上述中心轴51以及固定端31固接于如图1所示的馈纸槽22，延伸部32绕中心轴51旋转，其中馈纸槽22用以放置欲馈入的纸张。特别地是，于本发明中上述延伸部32具有一主动接触面Ca，如图所示，主动接触面Ca与位在接触部66上的被动接触面Cb以滑动接触的方式相互接触于空间中的一接触点C。
如前所述，弹性组件26的角度变形量取决于取纸臂18与馈纸槽22之间因置入不同厚度纸张所形成的角度变化。于本实施例中，弹性组件26可借此提供一弹簧力，于接触点C处作用产生一接触力F，并对取纸臂18上方的旋转轴33产生一力矩T。其中，上述力矩T大小取决于接触力F以及接触点C至旋转轴33的距离。
本发明的主要目的为了提供一稳定的力矩T，而使得取纸滚轮12施予纸张的正向驱动力P保持一致，因此通过设计适当的接触面Ca、Cb，可使得弹簧26可在任意接触位置对旋转轴33产生一稳定的力矩T，其中由于取纸滚轮12至旋转轴33的力臂长度固定，借此取纸滚轮12可对纸张提供一稳定的正向驱动力P。
接着请参阅图6a、图6b以及图6c，其中图6a、图6b以及图6c分别表示弹性组件26在不同角度α1、α2及α3(其中α1＞α2＞α3)状态下分别对所述接触部66施以不同作用力F1、F2及F3的情形，此时取纸臂18分别处于第一、第二以及第三位置。其中，弹性组件26在不同角度α1＞α2＞α3的情形下分别产生的作用力F1＜F2＜F3。
在图6a中，弹性组件26的中心轴51与一固定端31固定于如图1所示的馈纸槽22，其中弹性组件26的延伸部32上具有一主动接触面Ca，并与接触部66的被动接触面Cb接触于空间中的接触点C1；由于纸张于置入馈纸槽后撑开取纸臂18而呈一倾斜角度β1，此时弹性组件26因受力压缩而呈一夹角α1，并产生一弹簧作用力F1作用于取纸臂18上的接触部66。如图6a所示，作用于接触点C1的作用力F1对于取纸臂18的旋转轴33产生一力矩，此时垂直于F1方向的有效力臂长度为d1，而旋转轴33所承受的扭矩T1＝F1·d1。
同理，于图6b中显示弹性组件26于置入较所述图6a中更厚的纸张时的状态，此时取纸臂18系被纸张撑开而呈一倾斜角度β2，且弹性组件26因受力压缩而呈一夹角α2，其中α1＞α2。此外，弹性组件26产生一弹簧作用力F2于取纸臂18上的接触部66。如图6b所示，作用于空间中接触点C2的作用力F2对于取纸臂18中旋转轴33产生一力矩，并具有一垂直于F2方向的有效力臂长度d2，此时旋转轴33所承受的扭矩T2＝F2·d2。
再请参阅图6c，同理，图6c中显示弹性组件26于置入较所述图6b中更厚的纸张时的情形，此时取纸臂18被撑开而呈一倾斜角度β3，且弹性组件26因受力压缩而呈一夹角α3，其中α1＞α2＞α3。此外，弹性组件26产生一弹簧作用力F3作用于取纸臂18上的接触部66。如图6c所示，作用于空间中接触点C3的作用力F3对于取纸臂18中旋转轴33产生一力矩，并具有一垂直于F3方向的有效力臂长度d3，此时旋转轴33所承受的扭矩T3＝F3·d3。
上述三种情形分别表示弹性组件26在不同受力状态下所形成不同扭转角度α1，α2及α3的情形，其中α1＞α2＞α3，且β1＜β2＜β3。此外，弹性组件26分别与接触部66在空间中不同的接触点C1，C2及C3处产生作用力F1、F2及F3，其中F1＜F2＜F3。由于已知弹性组件26形成不同夹角α1、α2、α3时，对应的弹簧作用力F1、F2、F3亦为已知值，因此本发明可借由预先计算出弹性组件26与接触部66的接触面，使得其分别形成对应的有效力臂长度d1、d2、d3，并可以满足T＝T1＝F1·d1＝T2＝F2·d2＝T3＝F3·d3＝...＝Tn，其中Tn为一定值。
再请参阅图6d所示，借由上述弹性组件26与接触部66接触，可通过旋转轴33以及取纸臂18传递一力矩T而使得取纸滚轮12对纸张产生一稳定的正向力，其中借由在不同的接触位置适当地调整主动及被动接触面Ca及Cb的轮廓，使得弹性组件26可对转轴33产生一稳定的力矩，亦即T＝T1＝F1·d1＝T2＝F2·d2＝T3＝F3·d3＝...＝Tn，其中Tn为一定值。
如此，本发明借由弹性组件26提供一弹簧力，并与接触部66于不同的接触位置处均能产生一稳定的力矩值，使得取纸臂18下方的取纸滚轮12对纸张施以一稳定的正向力，不仅可有效避免传统因馈纸装置对纸张施力不稳定而产生无法取纸(miss-feed)或者多重取纸(multi-feed)的状况，进而改善馈纸的效率，更可广泛地适用于更多种类与不同厚度的纸张。
请参阅图7，该图为本发明的馈纸装置撷取不同厚度的纸张302、304、306、308、310所需正向驱动力的示意图。图7中显示五种厚度不同的纸张，其中以最厚的纸张302为例，当施加12至70克的正向驱动力时，可以顺利撷取单张纸张302。此外，再以最薄的纸张310为例，当施加3至25克的正向驱动力时，亦可以顺利撷取单张纸张310。
如图7所示，本发明的馈纸装置于满纸时，取纸滚轮12会对纸张施加20克的正向驱动力，当馈纸装置于空纸时，取纸滚轮12会对纸张施加15克的正向驱动力，因此通过本发明可适用于各种不同厚度的纸张302、304、306、308、310进行单张取纸的工作，而不致产生所述无法取纸(miss-feed)或是多重取纸(multi-feed)的状况发生。
如上所述，本发明借由改变弹性组件26与取纸臂18的接触面轮廓，来补偿扭簧本身的弹力变动，因此可提供一稳定的力矩，进而使得取纸滚轮12对纸张施以的正向驱动力变动范围可大幅减小。相较于传统馈纸装置10，本发明可对纸张提供一稳定的正向驱动力，因此可针对更多种类以及不同厚度纸张正常地进行单张取纸动作。
其中，弹性组件26上的主动接触面Ca与接触部66上的被动接触面Cb可通过计算而加以设计，借以于接触时对旋转轴33产生一固定力矩。特别系当空间配置上受到局限时，可先定义其中一接触面，再利用固定力矩的限制条件求出另一接触面。例如先定义出接触部66的被动接触面Cb，再借此力矩的限制条件求出弹性组件26的主动接触面Ca。其中，主动接触面Ca或被动接触面Cb可为一平面或曲面。
第二实施例
接着请参阅图8a、图8b以及图8c，如图所示，本实施例将弹性组件26与一接触构件7结合。其中，弹性组件26的延伸部32固接于上述接触构件7，又延伸部32与接触构件7同绕一中心轴71旋转，其中接触构件7通过中心轴71枢接于如图1所示的馈纸槽22。特别地是，接触构件7内具有一导槽70，此外位于取纸臂18一端的被动接触面Cb可于导槽70内移动，并与导槽表面的主动接触面Ca’接触。因此，当馈纸槽中置入不同厚度的纸张而撑开取纸臂18时，弹性组件26将在不同受力状态下分别形成不同扭转角度α1，α2及α3(如第8a、8b以及8c图所示)。如前所述，本发明可借由设计主动接触面Ca’与对应的被动接触面Cb轮廓，而在不同姿态下对旋转轴33产生一致的力矩，亦即使得T1＝T2＝T3，其中主动接触面Ca’与对应的被动接触面Cb系经计算后而可为一平面或曲面。
第三实施例
请再参阅第9a、9b、9c图，本发明亦可将上述设有导槽70的接触构件7连接一弹簧8，其中接触构件7系通过中心轴71枢接于如图1所示的馈纸槽22，而弹簧8连接所述馈纸槽22以及接触构件7。特别地是，接触构件7内具有一导槽70，且位于取纸臂18一端的被动接触面Cb可于导槽70内移动，并与导槽70表面的主动接触面Ca’接触。因此，当馈纸槽中置入不同厚度的纸张而撑开取纸臂18时，弹性组件26将在不同受力状态下分别处于不同姿态(如第9a、9b以及9c图所示)。由于弹簧8在不同姿态时因伸长量不同而产生不同的拉伸弹簧力，通过本发明可借由设计主动接触面Ca’与对应的被动接触面Cb轮廓，而在不同姿态下使弹簧8的弹力对旋转轴33产生稳定一致的力矩，亦即使得T1＝T2＝T3，其中主动接触面Ca’与对应的被动接触面Cb经计算后而可为一平面或曲面。不同于所述两实施例的是，本实施例通过弹簧力提供一稳定的力矩，其中滑槽70内的主动接触面Ca’与取纸臂18末端的被动接触面Cb同样地可经由所述的力矩限制条件求出，以对纸张施以一稳定的正向驱动力，并可有利于进行取纸的动作。
本发明虽以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。