带有可移动式纸张托盘及分离 部件的紧凑型给纸设备 本发明涉及到一种给纸设备，它用于例如向打印机、传真机、复印机或类似机器的成像装置逐一给纸。具体地说，本发明涉及到这样一种给纸设备。在这种设备中，纸张托盘以及是一摩擦表面的分离部件均可与给纸辊相分离。
图10是显示通常静电复制成像设备中的给纸设备的一个实例的说明图。分离并供给叠放在纸张托盘1上的各单张纸2的给纸及纸张分离辊3与用来防止重叠供给纸张2的纸张分离部件4作压力接触。在沿给纸及纸张分离辊3供给纸张2的给纸方向的下游处设置有一对定位辊5、光电导鼓6、转印辊7以及类似地装置。
在成像操作开始的情况下给纸及纸张分离辊3、定位辊5和类似装置受驱旋转时，给纸及纸张分离辊3对纸张2的摩擦力会将叠放在托盘1上的纸张2从这叠纸张的顶部供应至纸张分离部件4。如果供给了单张纸2，则该张纸2就会被给纸及纸张分离辊3的旋转力加载到给纸及纸张分离辊3与纸张分离部件4之间。但是，如果从托盘1中加载了多张纸，那么，纸张分离部件4就会向下部纸张2施加比两张纸之间摩擦力更大的摩擦力。所以，只有位于给纸及纸张分离辊3一侧的那张纸会被加载至定位辊5，而不会加载任何其它的纸张。
定位辊5会在适当的时候将纸张分离部件4所分离的纸张2传送至光电导鼓6与转印辊7之间的辊隙，从而，在光电导鼓6上形成的色调剂像会转印到纸张2上。
此外，根据图11来说明日本公开实用新型申请39841/1994号中所公开的给纸设备。在这种给纸设备中，由诸如橡胶之类材料制成的给纸辊10加载安装在托盘8上的纸张9。给纸辊10具有扇形形状，一从动输纸辊12以可旋转的方式安装在给纸辊10的旋转驱动轴11上。一独立的旋转驱动轴13设置成与旋转驱动轴11相平行，并且，与从动输纸辊12成压力接触的驱动输纸辊14固定在轴13上。此外，一分离部件15以可旋转的方式固定在旋转驱动轴13周围，并且，该分离部件15按一定压力与从动输纸辊12的外缘表面相接触。
图10中，给纸及纸张分离辊3和定位辊5均以独立组合体的方式制成，因此，多个部件会导致难以设计出紧凑型的结构。此外，还需要在各个组合体内设置独立的传动机构，这是因为，必须控制各组合体内的给纸量和输纸速度。所以，前述设备的这些部件的结构及同步性是复杂的。
从尺寸小型化的观点来看，图11中所示的给纸设备是有所改进的，这是因为，在该给纸设备中，给纸辊10和从动输纸辊12安装在同一个轴上。但是，需要一用于驱动输纸辊14的驱力传动机构，该机构独立于给纸辊10的驱力传动机构，从而，由于需要设置给纸辊10和驱动输纸辊14，所以，不会减少部件的数量。因此，无法减少部件的数量。
所以，本发明的一个目的是提供一种新颖的给纸设备，它能够可靠地加载来自纸张托盘的单张纸。
本发明的另一个目的是提供一种给纸设备，它与通常的给纸设备相比减少了部件数量。
本发明的又一个目的是提供一种成像系统，它使用了本发明的给纸设备并且可有选择地略去使用定位辊。
利用带有给纸辊，纸张托盘以及分离部件的给纸机构可以实现上述及其它目的。在给纸操作开始时，纸张托盘相对给纸辊移动，给纸辊牵拉来自纸张托盘的纸。所加载的纸张会在分离部件与上述给纸辊之间经过。所说的分离部件起一摩擦表面的作用并可防止给纸辊加载多张纸。所述纸张在经过分离部件之后会在输纸辊与给纸辊之间经过。
用凸轮来控制纸张托盘以及分离部件的运动。所述凸轮包括：第一凸轮表面，它用于使纸张托盘移向和移离给纸辊；以及，第二凸轮表面，它可使分离部件移向和移离给纸辊。
包括有第一和第二凸轮表面的凸轮制做成能使纸张分离部件在纸张托盘压向给纸辊之前压到该给纸辊上。另外，所述凸轮也可制做成能使纸张托盘和分离部件几乎同时压到给纸辊上。再者，所述凸轮还可以制做成能使分离部件在纸张到达给纸辊之前压到该给纸辊上或压向该给纸辊。
上述凸轮还包括第三凸轮表面，它可接受来自使该凸轮旋转的弹簧的力。与一掣爪式装置相连的螺线管可阻止前述凸轮移动，而所说的掣爪式装置则与所述凸轮上的凸轮爪相啮合。当螺线管断路时，所说的弹簧就会使凸轮转动。所说的凸轮还包括一齿轮部分，它有一无齿轮齿的部分。这就会使一空套齿轮转动并在不会驱动所述凸轮的情况下驱动给纸辊。当螺线管释放凸轮且该凸轮旋转时，该凸轮就会旋转直至该凸轮的齿轮与空套齿轮相啮合。所说的凸轮会旋转一圈直至该凸轮与螺线管相接合且该凸轮的无齿轮齿的齿轮部分朝向空套齿轮。
依照本发明的最佳实施例，分离部件对给纸辊的压力小于或等于托盘及其中纸张对给纸辊的压力。
如果需要的话，所说的给纸机构的结构可使一成像设备在没有定位辊的情况下进行操作。纸张传感器检测正在被加载的纸张的位置并让控制器使得成像操作与纸张的加载或位置相同步。
通过连同附图参照以下的详细说明，可以完全了解并更好地理解本发明及其多种附带优点，在附图中：
图1是具有本发明结构的静电复制成像设备的结构的剖面图；
图2是本发明第一实施例的侧视图；
图3是显示本发明上述第一实施例的俯视图；
图4A是显示带有无齿轮齿部分的分段齿轮与一空套齿轮的位置关系的侧视图；
图4B是本发明的一个原型的透视图；
图5是显示一给纸设备的基本操作的侧视图；
图6是显示刚好在从控制器中产生了给纸指令之后纸张托盘以及纸张分离部件与给纸辊的非接触状态的侧视图；
图7是显示这样一种状态的侧视图，在所说的状态中，当凸轮转动一预定角度之后，托盘不与给纸辊相接触，而纸张分离部件与该给纸辊相接触；
图8是显示这样一种状态的侧视图，在所说的状态中，当凸轮进一步旋转之后，纸张分离部件和托盘均与给纸辊相接触；
图9是显示本发明第二实施例的侧视图；
图10显示了一通常的给纸设备的概略结构；以及
图11是显示另一种通常的给纸设备的侧视图。
在附图中，相同的标号表示相同或相应的部件，参照附图，特别是参照图1，它示出了一静电复制成像设备。该设备包括光电导鼓16，此光电导鼓具有一外缘表面，此表面与充电装置或充电辊17，例如使用激光的光学写入装置18，使用色调剂的显影装置19、转印装置或转印辊20以及也可以代之用刀片来实现的清洁装置或清洁辊21相接。有一纸张托盘或托盘23以及一给纸辊24，托盘23上叠放有多张纸22，而给纸辊24则加载托盘23上的纸张22。应该注意，图1并未说明给纸辊24周围供该辊使用的部件的细节，这些细节在图2至图9中有详细说明。在沿相对光电导鼓16和转印装置20的纸张22的传送方向的下游处设置有定影装置25，一对排纸辊26以及排纸托盘27。
如果需要的话，可以在不使用通常定位辊的情况下使具有按本发明内容构成的给纸设备或系统的成像设备加以运转。但是，纸张的位置必须与形成在光电导鼓16上的图像相同步。可以用检测纸张22前缘的纸张传感器200来实现这种同步性。可以用编程微处理器或用任何其它满意的方式加以实现的控制器202来使给纸操作与成像操作相同步。控制器202接收来自纸张传感器200的输入信号，而纸张传感器200则可以用例如包括光学传感器在内的任何类型的纸张传感器来加以实现。控制器202与控制着图1中各种部件旋转的电动机204(或多个电动机)相连并且还与螺线管43相连，螺线管43用于启动给纸操作并在下文中予以进一步的说明。控制器202还用于控制图1中的成像设备的一般操作并且还可与例如光学写入装置18，显影装置19或任何其它的装置相连。此外，也可以用多个微处理器或控制器来实现控制器202。
图2是显示包括有给纸辊24的本发明给纸设备的侧视图，图3是上述给纸设备的俯视图。给纸辊24由EPDM橡胶(乙烯-丙烯-二烯三聚橡胶)、聚氨酯橡胶、硅橡胶或类似的橡胶制成，以便能确实地抓持住纸张22并使纸张22移动，而且，给纸辊24固定在由金属或硬树脂制成的旋转驱动轴28上。齿轮29安装在旋转驱动轴28的端部上。
在给纸辊24的外缘表面处有盛放着至少一张纸22的纸张托盘或托盘23、纸张分离部件30以及输纸辊31。输纸辊31最好由诸如塑料或树脂之类的硬质材料制成。
托盘23以可旋转或以枢轴的方式安装到转轴23a上并且通过其枢轴运动而移动成与给纸辊24相接触和不相接触。此外，推挤弹簧32即纸张托盘或托盘的推压部件将托盘23推向给纸辊24。
作为摩擦表面并用软木制成的纸张分离部件30例如固定在支架30a上，支架30a以枢轴的方式安装在转轴30b上。纸张分离部件30与给纸辊24相接触并因自身的枢轴运动而与给纸辊24相分离。此外，将纸张分离部件30推挤到给纸辊24上的推挤弹簧33即纸张分离部件的推挤部件安装在支架30a上。
输纸辊31与给纸辊24的外缘表面相接触并因纸张弹簧34而紧贴在给纸辊24的外缘表面上。
凸轮35以可旋转的方式安装在旋转驱动轴28上(例如可绕该轴旋转)，从而不必随轴28的旋转而旋转。凸轮35包括第一凸轮表面36以及第二凸轮表面37，每个凸轮表面均具有扇形结构。凸轮35还包括：一钩爪部分或凸轮爪38，它用作啮合机构的一部分；第三凸轮表面，它是推力接受部分；以及，齿轮或分段齿轮40，它具有一无齿轮齿的部分。尽管可以用其它材料以及诸如多个相连部件之类的结构，但凸轮最好用一块塑料、树脂或金属以整体的方式构成。
第一接触部分23b是与第一凸轮表面36的圆周相接触的凸轮从动件并且是托盘23的一部分或者与托盘23相连。第一接触部分23b由于推挤弹簧32而压在第一凸轮表面36上。随着凸轮35的旋转，如果第一接触部分23b正与第一凸轮表面36的大直径部分36a相接触，那么，叠放在托盘23上的纸张22就不会与给纸辊24相接触，而如果第一接触部分23b正与第一凸轮表面36的小直径部分36b或36c相接触或者正朝向该小直径部分，那么，叠放在托盘23上的纸张22则会与给纸辊24的外缘表面相接触。
第二接触部分30c是一与第二凸轮表面37的圆周相接触的凸轮从动件并且与支架30a成一体或者与支架30a相连。第二接触部分30c因推挤弹簧33的推力而压在第二凸轮表面37的圆周上。随着凸轮35的旋转定位，如果第二接触部分30c正与第二凸轮表面37的大直径表面37a相接触，那么，纸张分离部件30不会与给纸辊24相接触，而如果第二接触部分30c正与第二凸轮表面37的小直径部分37b或37c相接触或者正朝向该小直径部分，那么，纸张分离部件30则会紧贴在给纸辊24的外缘表面上。
在上述第一实施例中，尽管在需要的情况下也可以有其它形状，但是，从小直径部分36c到大直径部分36a的形状与从小直径部分37c到大直径部分37a的形状大致相同。此外，如图2所示，第一凸轮表面36相对第二凸轮表面37的角位置滞后θ度角。
钩爪杠杆41以可拆卸的方式设置在凸轮35的钩爪部分、啮合部分或凸轮爪部分38处并且以枢轴的方式安装在轴41a上。拉簧42以及螺线管43均安装在钩爪杠杆41上，拉簧42用于将钩爪杠杆41拉向钩爪部分38以及轴28，而螺线管43则用于将钩爪杠杆41拉离凸轮爪部分38以使凸轮35转动。推挤弹簧44紧压在凸轮35的第三凸轮表面39上，从而使凸轮35沿方向a旋转。
带有无齿轮齿部分40a的分段齿轮40设置在朝向空套齿轮45的位置处，如图4A所示。空套齿轮45与图3所示的齿轮29相啮合，并且，用于传递来自驱动电动机(未示出)的驱动力的驱动齿轮46与空套齿轮45相啮合。
纸张分离部件30因推挤弹簧33而对给纸辊24的压力为R1，托盘23因推挤弹簧32而对给纸辊24的压力为R2，如图8所示。R1、R2最好有如下关系：
R1≤R2
图4B示出了本发明的一个原型的透视图。所述原型与图2、图3和图4所示的本发明第一实施例相类似。但是，该原型与图2和图3所示内容的差异在于：钩爪杠杆41设置在轴28的下侧，而不是如图2所示那样设置在轴28的左侧。此外，上述原型包括由软木或其它材料制成的摩擦垫23F并具有与纸张分离部件30相似的功能。
利用图5来说明具有上述结构的给纸设备的第一实施例的基本操作。当纸张22叠放在托盘23上时，纸张分离部件30以及输纸辊31均会紧压在给纸辊24上。当沿方向a驱动给纸辊24时，给纸辊24的摩擦力就会从托盘23中加载成叠纸张中最上层部分的纸22，并且，在给纸辊24与纸张分离部件30之间传送该纸。如果从托盘23中加载了单张纸22，那么，给纸辊24的旋转力就会在纸张分离部件30与给纸辊24之间传送该纸22。但是，如果加载了多张纸，那么，仅会加载位于给纸辊24一侧的那张纸，而位于纸张分离部件30一侧的其它纸张则会保持不动，这是因为，纸张分离部件30与纸张之间的摩擦力大于两张纸之间的摩擦力。由纸张分离部件30所分离的纸张22会在给纸辊24与输纸辊31之间传送至光电导鼓16。
给纸辊24在给纸设备内用于加载来自托盘23的纸张、分离所加载的纸张并传送所加载的纸张。本发明的结构可以减少部件的数量，并且，所说的给纸设备具有小型化的结构。此外，如果需要的话，还可以省略通常的定位辊。
图2和图4A示出了所述静电复制成像设备的停止或等待状态。推挤弹簧44推压在第三凸轮表面39上并将如箭头a所示方向的旋转力传给凸轮35。但是，由于钩爪杠杆(例如掣爪)41钩住了凸轮35的钩爪或凸轮爪部分38，所以能阻止凸轮35旋转。此外，在上述停止或等待状态下，齿轮40无齿的部分40a朝向空套齿轮45，如图4A所示。
在等待过程中，与托盘23成一体或与托盘23相连的第一接触部分或凸轮从动件23b会与第一凸轮表面36的大直径部分36a相接触，而托盘23上的纸张22则不与给纸辊24相接触。另外，与支架30a成一体或与支架30a相连的第二接触部分30c会与第二凸轮表面37的大直径部分37a相接触并将纸张分离部件30推离给纸辊24。
然后，当从静电复制成像设备的控制器202中输出用于加载纸张的启动信号时，通过驱动齿轮46和空套齿轮45驱动齿轮29旋转。齿轮29沿箭头a所示的给纸方向驱动轴28以及给纸辊24。螺线管43几乎在开始驱动给纸辊24的同时开启。因螺线管43的插棒43a的拉动运动使得钩爪杠杆41绕轴41a逆时针枢轴转动，从而解除钩爪杠杆41与钩爪部分或凸轮爪38的钩接状态。然后，推挤弹簧44对第三凸轮表面39的推力会使凸轮35沿箭头a所示的方向旋转直至齿轮40上的齿轮齿与空套齿轮45相啮合。此后，凸轮35因齿轮40与45的啮合而沿箭头a所示的方向旋转。
刚好在凸轮35开始旋转之后就关闭螺线管43，从而，钩爪杠杆41会因拉簧42的拉力绕轴41a作枢轴运动。所以，当凸轮35旋转一圈时，钩爪杠杆41会钩住钩爪部分38，从而凸轮35停止转动。这时，齿轮40d的齿轮齿不与空套齿轮45相啮合，并且，给纸辊24继续旋转。
以下依照图6至图8详细地说明前述给纸设备的给纸操作。图6说明了刚好产生了用于给纸的开始信号之后的状态且给纸辊24和凸轮35沿箭头a所示的方向开始旋转。托盘23上的纸22不与给纸辊24相接触，这是因为，第一接触部分或凸轮从动件23b与第一凸轮表面36的大直径部分36a相接触。此外，由于第二接触部分或凸轮从动件30c与第二凸轮表面37的大直径部分37a相接触，所以，纸张分离部件30不会与给纸辊24相接触。因此，尚未用给纸辊24来传送纸22。
图7说明了转过预定角度的凸轮35。第二凸轮从动件30c与第二凸轮表面37的小直径部分37b相接触，并且，纸张分离部件30与给纸辊24的外缘表面相接触。当第一接触部分23b与第一凸轮表面36的大直径部分36a相接触时，托盘23上的纸22会脱离给纸辊24。
图8示出了作进一步旋转之后的凸轮35。第二接触部分或凸轮从动件30c正朝向第二凸轮表面37的小直径部分37b，从而，纸张分离部件30与给纸辊24的外缘表面相接触。正如参照图5所说明的那样，通过使给纸辊24旋转可从托盘23逐一地加载纸张22。
在托盘23开始相对给纸辊24运动之前以及在加载自托盘23的纸22到达纸张分离部件30和给纸辊24之前，纸张分离部件30会与给纸辊24相接触。因此，能防止在纸张分离部件30紧压到给纸辊24上之前错误地将多张纸加载到纸张分离部件30与给纸辊24之间，并且，纸张分离部件30可精确地将纸22分开。所以，能防止重叠加载纸张22。通过调整图6所示的角θ可以改变纸张分离部件30和纸张托盘23对给纸辊24的相对运动的开始时间。
以下说明纸张分离部件30和托盘23离开给纸辊24的运动。凸轮35和给纸辊24以相同的角速度旋转。在图8所示的状态之后，转过β度的给纸辊24可从托盘23加载纸张22。在凸轮35(和给纸辊24)旋转β度之后，凸轮35会进一步旋转α度角，在这期间，第一接触部分或凸轮从动件23b会与第一凸轮表面36的大直径部分36a相接触，因此，托盘23不会压到给纸辊24上。
由于α＞β，所以，会刚好在纸22的前缘通过给纸辊24与输纸辊31之间以后释放托盘23对给纸辊24的压力。因此，可以消除由托盘23对开始在给纸辊24与输纸辊31之间传送的纸张22的压力所引起的给纸阻力，纸张22的可传输性及传输速度变得稳定。所以，可防止传输纸张22的不均匀性所导致的抖动，而所说的不均匀性则是由前述给纸阻力引起的。
在释放托盘23对给纸辊24的压力时，纸张分离部件30会继续压在给纸辊24上。这种情况是允许的，因为，纸张分离部件30对给纸辊24的压力小于或等于托盘23对给纸辊24的压力。尽管存在着因纸张分离部件30对纸张22的压力所导致的阻力，但是，这种阻力很小，因而可以获得纸张22的稳定的可传输性。
在图4B所示的原型中，凸轮35的位置与托盘23及纸张分离部件30之间的关系如下。从螺线管接通从而使凸轮35因弹簧44而旋转的时刻开始直至凸轮35旋转180°，托盘23会紧压在给纸辊24上。当凸轮35自180°旋转至270°时，托盘23会移离给纸辊24。从270°角到360°角(返回至凸轮35的起始位置)，托盘23是静止的并定位于离开给纸辊24的位置。
就纸张分离部件30而言，从螺线管释放凸轮35之后凸轮35因弹簧44的力而开始移动的时刻起直至凸轮35旋转250°，纸张分离部件30会与给纸辊24作压力接触。当凸轮35从250°旋转至260°时，纸张分离部件30会移离给纸辊24。从260°起至360°止。纸张分离部件30是静止的并且定位在离开给纸辊24的位置。以上角度都是近似的，并且可以有±5°、10°、15°、20°或更大的偏差。
以下根据图9说明本发明的第二实施例。这一实施例按着部分地改变了第一凸轮表面36和第二凸轮表面37的凸轮形状的方式构成，而其它部件则与图1至图8所示的第一实施例相同。
第一凸轮表面36的小直径部分36c至大直径部分36a相对第二凸轮表面37的小直径部分37c至大直径部分37a沿箭头a所示的凸轮35旋转方向后退γ度角。角度γ约等于从第一接触部分23b至旋转驱动轴28的直线与从第二接触部分30c至旋转驱动轴28的直线所构成的角。
依照上述第二实施例，当凸轮35和给纸辊24沿箭头a所示方向旋转时，由于第一凸轮表面36的大直径部分36a与第一接触部分或凸轮从动件23b相接触且在几乎同时第二凸轮表面37的大直径部分37a与第二接触部分30c相接触而使托盘23与纸张分离部件30几乎同时与辊24相接触。而且，托盘23和纸张分离部件30几乎同时移离给纸辊24。所以，可以消除因使托盘23和纸张分离部件30紧压在由给纸辊24与输纸辊31所传送的纸张22上而导致的给纸阻力对纸22的作用。这就会使得纸22的可传输性变得非常稳定，并且，能防止纸22的传输速度的不均匀性所导致的图像抖动，而所说的不均匀性则是给纸阻力引起的。
可以很方便地用依照本发明书的内容加以编程的普通数字计算机或微处理器来实现本发明的控制器，这对于对计算机技术很熟练的人员来说是显而易见的。熟练的程序员可以根据本公开的内容很容易预先编制出适当的软件代码，这对于熟悉软件技术的人员来说将是明显的。还可以通过预制出应用程序专用集成电路或通过由组成电路构成互连的适当网络来实现本发明，对此技术熟练的人员来说这将是显而易见的。
很明显，依照上述内容，本发明可能有多种改进形式和变化形式。所以，应该认识到，可在后附权利要求的范围内而不是具体如前所述那样实施本发明。