(57)【要約】【課題】安価な搬送ローラで十分な搬送耐久性を得ることを可能とする。【解決手段】搬送ローラを構成するローラ部材において凸部１０が設けられている面積Ｓ１と、凹部１１が設けられている面積Ｓ２との比を適宜の範囲内に設定するとともに、ローラ部材の少なくとも表面部分における硬度を適宜の範囲に設定し、ポリウレタン以外の一般の材質、例えば、ＥＰＤＭ等のオレフィン系ゴムや天然ゴム、ノーソレックス、ウレタンゴム又は発泡ウレタン等のゴム材料を使用した場合であっても、良好な搬送機能が得られるように構成したものである。【選択図】図３
2010173823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙の搬送に用いるローラ部材の表面に、凸部と凹部とを有するシボ加工部が設けられた搬送ローラにおいて、
前記ローラ部材における周方向に沿った表面積のうち、前記凸部が設けられている面積Ｓ１と、前記凹部が設けられている面積Ｓ２との比（Ｓ１／Ｓ２）が、０．２５〜０．６０の範囲内に設定されているとともに、
前記ローラ部材の少なくとも表面部分における硬度が、２０°〜４５°に設定されていることを特徴とする搬送ローラ。
【請求項２】
前記凹部から凸部までの高さ寸法が２０μｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載の搬送ローラ。
【請求項３】
前記ローラ部材が、研磨していない表面を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の搬送ローラ。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の搬送ローラを、シート状部材の搬送用として備えたことを特徴とする給紙搬送装置。
【請求項５】
請求項４記載の給紙搬送装置を備え、該給紙搬送装置から給紙搬送したシート状部材に画像形成を行うように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙の搬送に用いるローラ部材の表面に凹凸状のシボ加工部が設けた搬送ローラ並びにそれを備えた給紙搬送装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、ファクシミリ、プリンタ等画像形成装置や印刷機、あるいは製本装置等においては、記録紙や原稿等の用紙を搬送するため搬送ローラが多数用いられている。例えば、給紙搬送装置の搬送ローラとして用いられているピックアップローラは、用紙トレイから紙分離部に用紙を送り込む構成になされているとともに、重送防止機構の搬送ローラとして設けられた分離給紙ローラは、用紙を一枚ずつ確実に分離して給紙させる構成になされている。例えば、ＦＲＲ方式の重送防止機構を備えた給紙搬送装置においては、図５に示されているように、ピックアップローラ１００が用紙トレイ１０１から用紙（シート状記録媒体）１０２を紙分離部に送り込み、紙分離部において分離給紙ローラ１０３に当接して設けられたリタードローラ１０４により用紙１０２の重送を防止する。すなわち、２枚以上の用紙１０２が紙分離部に送り込まれてくると、図示を省略したトルクリミッタを有するリタードローラ１０４が分離給紙ローラ１０３の摩擦力の影響を受けなくなり、これによりリタードローラ１０４は停止又は逆方向に回転して余分に送られた用紙を停止させ、分離給紙ローラ１０３に接した最上位の用紙１０２のみが送り出されるようになっている。
【０００３】
このような給紙搬送装置に使用されているピックアップローラ１００や分離給紙ローラ１０３等の各種搬送ローラは、一般に、ＥＰＤＭ等のオレフィン系ゴムや天然ゴム、ノーソレックス、ウレタンゴム又は発泡ウレタン等のゴム材料から形成されているが、通紙の際に用紙から発生する紙粉が付着して摩擦係数が低下し易いという問題がある。そのため、例えば下記の特許文献１〜３では、搬送ローラを構成するポリウレタンのローラ部材の表面をシボ表面、つまり凸部（山状部）と凹部（海状部）とを有するシボ加工部を設けて、ローラ表面に紙粉を付着しにくくする提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２１０５９号公報
【特許文献２】特開平８−１０８５９１号公報
【特許文献３】特許第３７４４３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなシボ加工部（シボ表面）を備えた従来の搬送ローラは、ローラ部材を構成する材質としてポリウレタンが採用されたものであることから、高価なものにならざるを得ない上に、加水分解を起こしやすく、搬送表面が剥がれて搬送耐久性に欠けるという問題がある。また、ローラ表面に微細加工による凹凸部を必要とするために多くの工程を要し、その点においてもコスト高となってしまう。一方、低コストのEPDMは外径寸法が製造上、出難いので、研磨が必須となっており、そのためにシボ加工を実施するものは無かった。このような状況から、従来から提案されているシボ加工部（シボ表面）を有する搬送ローラは、現実的にはあまり使用されていないのが現状である。
【０００６】
そこで本発明は、安価で十分な搬送耐久性を有する搬送ローラ、並びにそれを備えた給紙搬送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本願発明では、用紙の搬送に用いるローラ部材の表面に、凸部と凹部とを有するシボ加工部が設けられた搬送ローラにおいて、前記ローラ部材における周方向に沿った表面積のうち、前記凸部が設けられている面積Ｓ１と、前記凹部が設けられている面積Ｓ２との比（Ｓ１／Ｓ２）が、０．２５〜０．６０の範囲内に設定されているとともに、前記ローラ部材の少なくとも表面部分における硬度が、２０°〜４５°に設定された構成が採用されている。
【０００８】
このような構成を備えた本願発明によれば、搬送ローラを構成するローラ部材のシボ加工部及び硬度が適正に設定されていることによって、ポリウレタン以外の一般の材質、例えば、ＥＰＤＭ等のオレフィン系ゴムや天然ゴム、ノーソレックス、ウレタンゴム又は発泡ウレタン等のゴム材料を使用した場合であっても、良好な搬送機能が得られることが確認された。
【０００９】
また、上述した良好な搬送機能を確実に得るために本発明では、前記凹部から凸部までの高さ寸法が２０μｍ以上に設定されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記ローラ部材が、研磨していない表面を有していることが可能であり、表面を研磨しなくて良いことからも安価な搬送ローラとすることが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように本発明にかかる搬送ローラ、並びにそれを備えた給紙搬送装置及び画像形成装置は、ローラ部材において凸部が設けられている面積Ｓ１と、凹部が設けられている面積Ｓ２との比を適宜の範囲内に設定するとともに、ローラ部材の少なくとも表面部分における硬度を適宜の範囲に設定し、ポリウレタン以外の一般の材質、例えば、ＥＰＤＭ等のオレフィン系ゴムや天然ゴム、ノーソレックス、ウレタンゴム又は発泡ウレタン等のゴム材料を使用した場合であっても、良好な搬送機能が得られるように構成したものであるから、研磨レスで安価な搬送ローラで十分な搬送耐久性が得ることができ、装置の信頼性を低廉かつ大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の一例としての複写機における全体構成の概略を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に表された複写機に用いられている画像形成制御部の概略構成を表したハードブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における搬送ローラの表面部分を拡大して表した部分拡大縦断面説明図である。
【図４】図３に示された搬送ローラの表面部分を拡大して模式的に表した平面説明図である。
【図５】複写機等に用いられている給紙搬送装置の一例を模式的に表した縦断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、画像形成装置としての複写機に本発明を適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
先ず、本発明を適用した複写機の全体構成は、図１に示されているように、画像形成装置本体Ａの各部に、スキャナ部Ｂ、画像形成部Ｃ及びシートデッキ（給紙搬送装置）Ｄを備えたものとなっている。そして、上記画像形成装置本体Ａの上部に、ブック原稿の画像情報を読み取る画像読取手段であるスキャナ部Ｂが配置されているとともに、その画像形成装置本体Ａの下部には画像形成手段となる画像形成部Ｃが設けられ、さらにその画像形成部Ｃの下部側にシートデッキ（給紙搬送装置）Ｄが組み付けられている。
【００１５】
上述したスキャナ部Ｂは、走査系光源２０１、プラテンガラス２０２、画像形成装置本体Ａに対して開閉可能な原稿圧板２０３、ミラー２０４、受光素子（光電変換素子）２０５、及び画像処理部２０６などの各部から構成されている。そして、前記プラテンガラス２０２上に、本や記録紙等からなるブック原稿又はシート状原稿などを原稿面を下向きにして載置して原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態にセットし、読取スタートキーを押すと、走査系光源２０１がプラテンガラス２０２の下部を矢印方向に走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画像情報は画像処理部２０６で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に伝送される。ここで、画像形成装置本体Ａは、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置（コンピュータ）の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置本体Ａは、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。
【００１６】
一方、上述した画像形成部Ｃの下部にはシートデッキ（給紙搬送装置）Ｄを構成する給紙トレイ１が装着されている。すなわち、その給紙搬送装置における給紙トレイ１は、下段給紙トレイ１ａと上段給紙トレイ１ｂの２個で１つの給紙ユニットを構成しており、本実施形態では、２つの給紙ユニットＵ１及びＵ２による計４個の給紙トレイが装着可能になされている。そして、上方側に配置された１つの給紙ユニットＵ１は、前記画像形成装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方側の給紙ユニットＵ２は、シートデッキ（給紙搬送装置）Ｄに対して着脱可能に取り付けられている。
【００１７】
このような下段給紙トレイ１ａ及び上段給紙トレイ１ｂの内部に収容されたカット紙などのシート状記録媒体（用紙）は、同じく給紙搬送装置を構成しているピックアップローラ３により繰り出され、分離給紙ローラ（フィードローラ）４とリタードローラ５との協同作用により１枚ずつ分離・給送される。すなわち、上述したピックアップローラ３により２枚以上のシート状記録媒体が紙分離部に送り込まれてくると、図示を省略したトルクリミッタを有するリタードローラ５が分離給紙ローラ４の摩擦力の影響を受けなくなり、リタードローラ５は停止又は逆方向に回転して余分に送られたシート状記録媒体を停止させ、分離給紙ローラ４に接した最上位の用紙のみが送り出されるようになっている。
【００１８】
その後、搬送ローラ１０４、１０５によってレジストローラ１０６まで搬送されたシート状記録媒体は、そのレジストローラ１０６の搬送動作によって後述する画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。また、前述した給紙トレイ１とは別の給紙搬送装置として、手差しトレイ６が画像形成装置本体Ａの側面に配置されており、手差しトレイ６上のシートＳは手差し給紙ローラ７により、レジストローラ１０６へと繰り出される。
【００１９】
一方、前記画像形成部Ｃは、電子写真感光ドラム１１２、画像書き込み光学系１１３、帯電ローラ１１６、現像器１１４及び転写帯電器１１５等を備えた構成になされている。そして、帯電ローラ１１６により一様に帯電された感光ドラム１１２の表面に、レーザスキャナ１１１から射出された画像情報に対応するレーザ光が画像書き込み光学系１１３により走査されて静電潜像が形成され、その静電潜像が現像器１１４により現像されることによりトナー像が形成される。その感光ドラム１１２上のトナー像は、当該感光ドラム１１２の回転に同期して上記レジストローラ１０６から送り出されたシート状記録媒体（用紙）の第１面に、転写帯電器１１５が配置された転写部で転写されるようになっている。
【００２０】
ここで、図中の符号１１７は、上述したようにしてトナー像を形成されたシート状記録媒体を搬送する搬送部を示し、また符号１１８及び１１９は、定着装置及び排出ローラをそれぞれ示している。上記搬送部１１７は、トナー像を形成されたシート状記録媒体（記録用紙）を搬送可能とする構成になされていて、トナー像を形成されたシート状記録媒体は、上記搬送部１１７により定着装置１１８に搬送され、そこで加熱及び加圧が行われることによってトナー像が表面に定着された後に、排出ローラ１１９の搬送作用で排出トレイ１２０に向かって排出されてそこに積載される構成になされている。このように、図１に示された画像形成装置としての複写機は、本発明にかかる給紙搬送装置Ｄを画像形成部Ｃに備え、該給紙搬送装置Ｄから給紙搬送したシート状部材に画像形成を行うように構成されたものである。
【００２１】
また、シート状記録媒体（記録用紙）の両面に画像を記録する場合には、上述した定着装置１１８から排出されたシート状記録媒体の後端が前記排出ローラ１１９の直前の分岐点２０７を通過した時点で上記排出ローラ１１９が逆転方向に回転駆動される。それによって上記シート状記録媒体は両面トレイ１２１上に一旦載置され、その後に搬送ローラ１０４、１０５により搬送されてレジストローラ１０６に到達し、その反転されたシート状記録媒体の裏面（第２面）に上述と同様にして画像が形成された後、トレイ１２０に排出・積載される構成になされている。
【００２２】
このとき、上述した画像形成動作を行う各部は、例えば図２に示されているような画像形成制御部により制御される。本実施形態における画像形成制御部は、概略、画像形成動作に必要な各種の制御プログラムを記憶したＲＯＭ３０１と、画像形成動作に関する各種データを記憶する不揮発性メモリ３０２及び揮発性メモリ３０３と、各種制御プログラムを実行することにより画像形成装置の全体の動作を司るＣＰＵ（中央演算装置）３０４とを備えている。前記ＣＰＵ３０４は、所定のインターフェース（Ｉ／Ｏ）３０５を介して画像形成動作に関与する各種のアクチュエータ３０６にバス接続されている。そして、このような画像形成制御部の一部をなすようにして給紙制御手段がプログラムとして設けられており、その給紙制御手段によって、前述した給紙搬送装置に対して適宜の給紙動作が実行されるようになっている。
【００２３】
次に、給紙搬送装置に設けられている前述したピックアップローラ３、分離給紙ローラ（フィードローラ）４、及びリタードローラ５等からなる搬送ローラの実施形態を説明する。すなわち、これらの本実施形態にかかる各搬送ローラを構成しているローラ部材は、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、ノーソレックス等の一般的に使用されるゴム材料により形成されており、当該ローラ部材の表面には、特に図３において模式的に示されているような凸部１０と凹部１１とを有するシボ加工部が設けられている。そのシボ加工部は、搬送ローラの周方向（図３の左右方向）に沿って略波形状をなすように形成されており、前記凸部１０が山形状をなすように形成されているとともに、その凸部１０から陥没するようにして凹部１１が海状をなすように形成されている。
【００２４】
本実施形態における上述した凸部１０及び凹部１１を有するシボ加工部は、一般的な化学エッチング等による凹凸形状の化学的形成手法や、ショットブラスト処理等を施して凹凸形状を形成する機械的成形手法等により成形することができるが、これらの凸部１０及び凹部１１は、次のような構成になされている。
【００２５】
すなわち本実施形態では、特に図４に示されているように、前述した各搬送ローラを構成しているローラ部材における周方向に沿った表面積のうち、凸部１０が設けられている面積Ｓ１と、凹部１１が設けられている面積Ｓ２との比Ｓ１／Ｓ２が、０．２５〜０．６０の範囲内に設定されている。これらの凸部１０の面積Ｓ１、及び凹部１１の面積Ｓ２の測定は、例えばローラ部材の表面にインク等を付着させ、荷重３００ｇｆで紙に転写したときに用紙（シート状記録媒体）に転写されたインク付着部分の面積を凸部１０の面積Ｓ１とし、その面積Ｓ１を画像処理装置により測定して求めることとする。
【００２６】
上述した凸部１０と凹部１１との面積比Ｓ１／Ｓ２が０．２５未満の場合には、ローラ部材が用紙（シート状記録媒体）と接触する部分である凸部１０の接触面積が少なくなり過ぎて、特に使用の初期段階における摩擦係数が小さくなって搬送力不足となり、用紙の不送りが発生し易くなる。また、ローラ部材と用紙の接触面積が少ないことから、ローラ部材が用紙と接触する部分である凸部１０の各々における負荷が大きくなって摩耗し易くなる。これに対して、凸部１０と凹部１１との面積比Ｓ１／Ｓ２が０．６０よりも大きい場合には、ローラ部材が用紙と接触する部分である凸部１０の接触面積が大きくなり過ぎ、用紙（シート状記録媒体）から発生する紙粉がローラ部材の紙接触面から逃げにくくなってローラ表面に紙粉が付着しくなり、その結果、摩擦係数の維持性が低下して搬送力が低下することとなる。この点の根拠については後述の実施例において明らかにする。
【００２７】
一方、上述した用紙（シート状記録媒体）から発生する紙粉の成分（ドロマイト等）については、直径が２０μｍほどまで達することが知られている。従って、本実施形態においては、特に図３に示されているように、前記凸部１０の高さｈ１、具体的には前記凹部１１の底部から凸部１０の頂上部までの高さ（距離）が２０μｍ以上に設定されている。このようにすれば、凸部１０から紙粉が常に突出して凹部１１の内部に埋没しなくなり、ローラ部材から紙粉が容易に離間されることとなる。
【００２８】
さらに、上述した各搬送ローラを構成しているローラ部材は、少なくとも表面部分における硬度が２０°〜４５°に設定されている。この点の根拠については後述の実施例において明らかにするが、ローラ部材の硬度の測定にはタイプＡディロメータを使用し、ローラ表面に押し当てて３秒後に読み取った値をローラ硬度とする。
【００２９】
このように本実施形態にかかる搬送ローラは、当該搬送ローラを構成しているローラ部材の表面の形状及び硬度をコントロールすることによって、通紙の際に発生する紙粉をローラ表面に付着しにくくしたものであり、使用時における摩擦係数の維持性を研摩表面ローラと同等か又はそれ以上とする構成を採用している。すなわち、本実施形態にかかる搬送ローラによれば、当該搬送ローラを構成するローラ部材のシボ加工部及び硬度が適正に設定されていることによって、ポリウレタン以外の一般の材質、例えば、ＥＰＤＭ等のオレフィン系ゴムや天然ゴム、ノーソレックス、ウレタンゴム又は発泡ウレタン等のゴム材料を使用した場合であっても、良好な搬送機能が得られることが、後述のように確認された。
【００３０】
また、ローラ表面の形状及び硬度をコントロールすることによって、搬送ローラの初期摩擦係数の設定や、使用後における摩擦係数の低下程度の推定が比較的容易になり、様々な給紙搬送装置に適応したローラ設計が可能となる。さらに、本実施形態における搬送ローラは、研摩加工を必要としない研摩レスローラになされていることから、加工費の削減によるコストダウンが期待できるとともに、研摩レスローラでありながら従来の研摩ローラと同等の性能を得ることができる。
【００３１】
ここで、上述した搬送ローラのうちの分離給紙ローラ（フィードローラ）で、ＦＲＲ方式の給紙搬送装置を構成した場合の実施例について説明する。なお、以下の各実施例においては、分離給紙ローラに対向配置されるリタードローラに従来のローラ部材を使用し、複数の用紙（原稿）が送り込まれた状態で停止する機構を採用した。このような給紙搬送装置を使用して、分離給紙ローラにおける用紙の搬送力を評価した結果を次に説明する。なお、ここでの分離給紙ローラの搬送力とは、用紙端にデジタルフォースゲージを取り付け、その分離給紙ローラが用紙を挟持した状態で搬送させたときの用紙搬送力として定義されるものであって、分離給紙ローラの摩擦係数と比例したものとなる。
【実施例１】
【００３２】
まず、実施例１にかかる搬送ローラに関する評価を、その比較対象として、従来の研磨表面を有する硬度２７°の搬送ローラを使用した給紙搬送装置を用いて行い、その結果を次の表１に示す。
【表１】
2010173823.tif 000003
【００３３】
上表１の通り、従来の研磨表面で硬度２７°の搬送ローラを用いた給紙搬送装置では、約２００００枚通紙した時点で搬送力が２００ｇｆ付近まで低下し、用紙（原稿）の不送りなどが発生した。
【００３４】
これに対して表２には、ローラ部材の表面に形成されたシボ加工部における凸部１０と凹部１１との面積比Ｓ１／Ｓ２を０．４５に固定する一方、ローラ部材の硬度（ローラ硬度）を変化させて搬送ローラを構成したときの給紙搬送装置に関する評価結果が表されている。この場合の表データは、１５０００枚まで通紙したときの１０００枚から１５０００枚までの搬送力の数値から回帰直線を引き、搬送力が２００ｇｆとなったときの通紙枚数を予想耐久枚数として評価したものである。
【００３５】
【表２】
2010173823.tif 000004
【００３６】
この表２から明らかなように、ローラ部材の硬度（ローラ硬度）に関して耐久性上の効果が認められた範囲は２０°〜４５°であり、そのうち最も効果が高かったのは４０°であった。
【００３７】
次に、ローラ部材の硬度（ローラ硬度）を４０°に固定して、ローラ部材における凸部１０と凹部１１との面積比Ｓ１  ／Ｓ２のみを変化させて搬送ローラ構成したときの給紙搬送装置に関する上記の評価結果が表３に表されている。ここでは、１２００００枚まで通紙した際の搬送ローラの搬送力を評価した。
【００３８】
【表３】
2010173823.tif 000005
【００３９】
これらの結果から分るように、面積比Ｓ１／Ｓ２が０．２５〜０．６０の範囲にあり、且つ硬度が２０°〜４５°である搬送ローラは、初期搬送力が適度であると同時に実験後の搬送力の低下も少なく、耐久性にも優れることが判明した。これに対して、面積比Ｓ１／Ｓ２が０．２５未満のものでは、初期搬送力が小さく、且つ搬送力が安定せず、紙の不送りが発生した。また、面積比Ｓ１／Ｓ２が０．６０を超えるものでは、初期搬送力は高いものの、紙粉が表面に付着し易いため搬送力の維持性が低下する結果となった。
【００４０】
また、面積比Ｓ１／Ｓ２を満たしている場合であっても、硬度が２０°未満のものでは対摩耗性が低下し、ローラ表面のシボ形状の摩耗が早くなってしまうことが判明した。加えて、紙粉がローラに食い込みやすく、ローラ表面に紙粉が付着しやすくなった。逆に硬度が４５°を超えるものでは、ローラ硬度が高すぎてローラが適度に潰れなくなって用紙を挟持する量が低下し、搬送力不足となった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上述べたように本発明にかかる搬送ローラは、プリンタや複写機などの多種多様な画像形成装置をはじめとして製本装置や印刷装置などに用いられる給紙搬送装置その他の装置において広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
３      ピックアップローラ（搬送ローラ）
４      分離給紙ローラ（フィードローラ；搬送ローラ）
５      リタードローラ（搬送ローラ）
１０    凸部
１１    凹部
Ａ      画像形成装置本体
Ｂ      画像読取スキャナ
Ｃ      画像形成部
Ｄ      シートデッキ（給紙搬送装置）
Ｐ      シート状記録媒体（用紙）
１１２  感光ドラム
１１５  転写ローラ
１１８  定着装置
【図１】
2010173823.tif 000006
【図２】
2010173823.tif 000007
【図３】
2010173823.tif 000008
【図４】
2010173823.tif 000009
【図５】
2010173823.tif 000010