(57)【要約】【課題】厚い紙を好適に搬送することが可能でありながら、不快な異音の発生を防止することができ、且つ、長期の使用に亘っても搬送力を好適に維持することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、シート材を搬送する給紙ローラ２７と、シート材に画像を形成する画像形成部とを備える。給紙ローラは、コア６１と、その外周に設けられた弾性部材６３とを備える。弾性部材は側面視、単一の弧状または単一の円状の外周面と、複数の凸部６７が形成された内周面とを有する。弾性部材は、コアとの間に隙間が確保されるように複数の凸部においてコアに支持されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材を搬送する搬送ローラと、該シート材の搬送経路に配置され該シート材に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、
前記搬送ローラは、コアと、その外周に設けられた弾性部材とを備え、
前記弾性部材は側面視、単一の弧状または単一の円状の外周面と、複数の凸部が形成された内周面とを有し、
前記弾性部材は、前記コアとの間に隙間が確保されるように前記複数の凸部において該コアに支持されている、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記弾性部材における凸部を有しない部分の肉厚は、２．０〜３．０［ｍｍ］であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記弾性部材の外周面の表面粗さＲａは、３〜９［μｍ］であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数の凸部は半径方向内方に向け放射状に形成されており、
隣接する凸部の間隔角度は、２１〜２３度であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送ローラによってシート材を搬送する機構を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、給紙ローラを用いて、シート材を１枚１枚に分離して搬送する構成が採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図５及び図６を用いて、従来の画像形成装置における給紙機構について説明する。図５に示されるように、回転可能に設けられた給紙ローラ１の上流には、シート材である複数の紙３が配置されている。給紙ローラ１と対向する位置には、分離パッド５が配置されている。分離パッド５には、スプリング７が係合されており、分離パッド５は、スプリング７の弾性力によって給紙ローラ１に付勢されている。給紙ローラ１の下流には、給紙ローラ１から送り出された紙３を図示省略する画像形成部へと搬送するガイド部９及びレジストローラ１１が設けられている。
【０００４】
給紙ローラ１は、中央に図示省略するロッドが貫通するコア１３と、コア１３の外周面に設けられた弾性部材１５とを有する。弾性部材１５は、内周面及び外周面が共に側面視、円弧状に形成されている。よって、弾性部材１５はその内周面がコア１３の外周面にぴったりと面接触する態様で取り付けられている。
【０００５】
このような構成を有する従来の画像形成装置においては、図６に示されるように、給紙ローラ１が矢印Ｒで示されるように回転駆動されると、複数重ねられていた紙３の一番上の一枚が弾性部材１５から受ける摩擦力によってガイド部９及びレジストローラ１１の方へ搬送される。さらに、搬送された紙３は、図示省略する経路を通って画像形成部にて画像形成され、排紙される。
【特許文献１】特許第２９２４３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した画像形成装置においては、給紙ローラ１に付与する回転駆動力及び／又は分離パッド５に付与する付勢力が適正条件よりも高い場合、特に紙３として例えばＯＨＰシートやトレーシングペーパーなど表面が滑らかな特殊紙を搬送した際、給紙ローラ１と分離パッド５の間において紙３が振動して不快な異音を発生する問題がある。
【０００７】
この問題に対処すべく、給紙ローラ１の回転駆動力及び／又は分離パッド５の付勢力を低く設定すると、今度は、質量の大きな厚い紙がうまく搬送できなくなる問題が生じる。特に、近年の顧客の要望や用途の多様化に伴って様々な紙が使用されるようになってきている。このため、画像形成装置メーカが推奨する普通紙（６０ｇｓｍ）や官製葉書（１９０ｇｓｍ）などは問題なく搬送可能であるが、特別な葉書、便箋、封筒など厚い紙（２１０ｇｓｍ）については、好適に搬送できなくなる問題があった。
【０００８】
また、前述した従来の給紙ローラ１を用い、分離パッド５の付勢力を４００ｇ／ｍ2に設定した場合の搬送力の推移を示すと次のようになる。
2006176222.tif 000003
【０００９】
上記表から分かるように、従来の給紙ローラ１及び分離パッド５を使用した場合においては、分離パッドの付勢力を４００ｇ／ｍ2といった、厚紙の搬送まで行うにしては比較的高い値に設定しても、搬送枚数の進行に伴って搬送力の値が低くなってしまうことが分かる。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、厚い紙を好適に搬送することが可能でありながら、不快な異音の発生を防止することができ、且つ、長期の使用に亙っても搬送力を好適に維持することができる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】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明は、シート材を搬送する搬送ローラと、該シート材の搬送経路に配置され該シート材に画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置において、前記搬送ローラは、コアと、その外周に設けられた弾性部材とを備え、前記弾性部材は側面視、単一の弧状または単一の円状の外周面と、複数の凸部が形成された内周面とを有し、前記弾性部材は、前記コアとの間に隙間が確保されるように前記複数の凸部において該コアに支持されている、ことを特徴とする。
【００１２】
前記弾性部材における凸部を有しない部分の肉厚は、２．０〜３．０［ｍｍ］であると好適である。
【００１３】
前記弾性部材の外周面の表面粗さＲａは、３〜９［μｍ］であると好適である。
【００１４】
また、前記複数の凸部は半径方向内方に向け放射状に形成されており、隣接する凸部の間隔角度は、２１〜２３度であると好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、厚い紙を好適に搬送することが可能でありながら、不快な異音の発生を防止することができ、且つ、長期の使用に亘っても搬送力を好適に維持することができる。
【００１６】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明に係る画像形成装置をレーザービームプリンター（ＬＢＰ）として実施した場合の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。画像形成装置２１は、底面に脚部２３を備えた筐体２５の内部に、搬送ローラである給紙ローラ２７や画像形成部２９などを有している。
【００１９】
給紙ローラ２７における紙搬送方向の上流であってやや下方には、紙積載トレイ３１が設けられている。この紙積載トレイ３１の上面には、シート材としての紙３３が複数枚、重ねて載置されている。紙積載トレイ３１の底壁にはスプリング３５が設置されており、紙積載トレイ３１は、スプリング３５の弾性力によって、一番上の紙３３を紙搬送経路上に位置させるように付勢されている。
【００２０】
給紙ローラ２７の下方位置、すなわち、紙搬送経路を挟んで給紙ローラ２７と対向する位置には、分離パッド３７が可動に設けられている。さらに、分離パッド３７における給紙ローラ２７と反対側の面には、付勢手段としてのスプリング３９の端部が接続されている。これによって、分離パッド３７は、スプリング３９の弾性力（付勢力）によって常に給紙ローラ２７に向けて付勢されている。また、分離パッド３７における給紙ローラ２７側の表面は、静止摩擦係数１．９、動摩擦係数１．４に設定されている。
【００２１】
給紙ローラ２７における紙搬送方向の下流側には、レジストローラ４１、画像形成部２９、定着ユニット４３、排紙ローラ４５がその順に配置されている。
【００２２】
画像形成部２９は、カートリッジ４７、光学ユニット４９、転写ローラ５１を有している。カートリッジ４７は、紙搬送経路の上方に配置されており、光学ユニット４９によってその動作が制御されている。転写ローラ５１は、紙搬送経路を挟んでカートリッジ４７と対向する位置に配置されている。
【００２３】
さらに、この他、画像形成装置２１の筐体２５内には、電源ユニット５３や、内部冷却用のファン５５などが配置されている。
【００２４】
次に、図２に基づいて、給紙ローラ２７の詳細について説明する。図２は、給紙ローラ２７の側面図である。なお、図の明瞭性を向上させるため弾性部材６３は断面で示す。給紙ローラ２７は、主に、コア６１と、弾性部材６３とを備えている。弾性部材６３は、コア６１の外周面に取り付けられている。コア６１は、汎用樹脂で形成されている。一方、弾性部材６３は、一般的なゴムによって形成され得るが、本実施の形態ではＥＰＤＭ又はシリコンゴムで形成されている。弾性部材６３の硬度は、３０〜５０°に設定されている。
【００２５】
弾性部材６３は、所定の角度θ１の範囲で延長し内側が中空となっている概して円弧状の部材である。角度θ１は、２３０度〜２５５度が好適である。弾性部材６３の外周面６４は、側面視、すなわち図２において見て、単一の円弧状に形成されている。一方、弾性部材６３の内周面は、複数の平坦なベース面６５と、複数の凸部６７とを有している。
【００２６】
弾性部材６３の外周面６４の表面粗さは、３．０〜９．０［μｍ］、より好ましくは３．５［μｍ］に設定されている。
【００２７】
ベース面６５と凸部６７は交互に配置されている。また、ベース面６５同士、凸部６７同士は、それぞれ等間隔で形成されている。凸部６７同士の間隔角度θ２は、本実施の形態では２１度〜２３度、より好適には２２度に設定されている。ベース面６５及び凸部６７は共に、弾性部材６３の一方の側面から他方の側面に亘って図２の紙面直交方向に連続して延長している。
【００２８】
複数の凸部６７は、弾性部材６３並びにコア６１の回転中心Ｃに向けて、側面視、放射状に突出している。各凸部６７の先端部は、ベース面６５と接続する基部に比べて膨らんだ形状を有している。
【００２９】
コア６１は、円弧状の外周面６９を有している。外周面６９は、弾性部材６３に関するθ２に対応した角度範囲に亘って存在している。また、外周面６９には、複数の凹部７１が形成されている。凹部７１はそれぞれ、弾性部材６３の凸部６７の位置に対応して配置されている。また、凹部７１は凸部６７を受け入れるべく凸部６７の形状に対応した形状に構成されている。すなわち、凹部７１の底部は外周面６９付近の開口部よりも大きく形成されている。
【００３０】
また、コア６１には、側面視、半径に沿って延長する切り欠き７３が形成されている。切り欠き７３の深部は、コア６１の回転中心Ｃを含む中央部に到達していると共に、切り欠き７３におけるコア６１の半径方向外方側は、開口している。また、凹部７１及び切り欠き７３は何れも、コア６１の一方の側面から他方の側面に亘って図２の紙面直交方向に連続して延長している。
【００３１】
切り欠き７３は、その深部において駆動シャフト７５を貫通するように収容している。駆動シャフト７５の外周面には、一対のキー状突起７７が形成されており、切り欠き７３内には一対の溝７９が形成されている。そして、これらキー状突起７７が溝７９と係合することによって、駆動シャフト７５の回転トルクが給紙ローラ２７に伝達されるようになっている。
【００３２】
さらに、給紙ローラ２７の組み上がった状態について説明すると、弾性部材６３は、コア６１の外周面６９に取り付けられる。ここで、弾性部材６３は、ベース面６５がコア６１の外周面６９から浮いた状態で取り付けられる。これにより、一対の凸部６７の間ごとに、弾性部材６３とコア６１との間に隙間８１が確保形成される。
【００３３】
また、弾性部材６３における各隙間８１の半径方向外方部分の肉厚、すなわち、弾性部材６３の外周面６４とベース面６５との間の部分の肉厚Ｔは、２．０〜３．０［ｍｍ］、より好適には２．５［ｍｍ］に設定されている。
【００３４】
次に、以上のように構成された画像形成装置の動作について説明する。まず、図３に示されるように、給紙を待機している状態では、給紙ローラ２７は停止しており、分離パッド３７の上面の上流側部分には、数枚の紙３３の前端が載っている。このとき、分離パッド３７の上面は、紙３３の積層方向に対して傾斜しているため、上方の紙３３ほど前端が紙搬送方向前方にずれて位置している。よって、搬送時、後述する給紙ローラ２７の動作と相俟って複数の紙３３がまとめて搬送されてしまう重送を抑制する働きがある。
【００３５】
上記の待機状態において、顧客から画像形成の要求が入力されると、図示省略する駆動モータが回転し、その駆動トルクが駆動シャフト７５を介して給紙ローラ２７に伝達され、給紙ローラ２７が図４に矢印Ｒで示されるように回転する。また、分離パッド３７は、スプリング３９の弾性力によって常に給紙ローラ２７に向けて付勢されている。以上より、給紙ローラ２７の回転による紙搬送のための摩擦力と分離パッド３７の抵抗として機能する摩擦力との相互作用によって、分離パッド３７上の一番上にある紙３３が一枚だけレジストローラ４１に向けて搬送される。
【００３６】
搬送された紙３３は、レジストローラ４１及びガイド４１ａの間を通り、画像形成部２９において所望の画像が形成される。さらに、画像形成された紙３３は、一対の定着ユニット４３及び排紙ローラ４５を通って、所定の排紙口から排出される。
【００３７】
ところで、これまでの画像形成装置においては、給紙ローラに付与する回転駆動力や分離パッドに付与する付勢力が適正条件よりも高い場合、給紙ローラと分離パッドの間において不快な異音を発生する問題がある。さらに、これに対処すべく、給紙ローラの回転駆動力や分離パッドの付勢力を低く設定すると、今度は、質量の大きな厚い紙がうまく搬送できなくなる問題もあった。
【００３８】
これに対して、本実施の形態に係る画像形成装置２１の給紙ローラ２７の構成であれば、上述した複数の問題を同時に解消することが可能となった。まず、本出願人は、本実施の形態の給紙ローラ２７と、比較例としての図５及び図６に示した従来の給紙ローラ１とに関し、駆動シャフトから同じ回転トルクを給紙ローラ２７及び１に付与した際、それぞれ普通紙（６０ｇｍｓ）及び厚紙（２１０ｇｍｓ）を搬送するときの搬送力について試験した。
【００３９】
かかる試験は、摩擦抵抗を殆ど生じさせない専用の分離パッドを用い、給紙ローラによって分離パッド上を進行する紙にばねはかりを牽引させ、計測した張力を搬送力として検出する。すなわち、給紙ローラが紙に付与できる純粋な搬送力を検出するものである。また、専用分離パッドに付与する給紙ローラ方向の付勢力は、１００［ｇ／ｍ2］、２００［ｇ／ｍ2］、３００［ｇ／ｍ2］の三段階に変更して行った。
【００４０】
かかる試験の結果を以下の表に示す。
2006176222.tif 000004
【００４１】
上記結果に表れているように、普通紙・厚紙ともに、本実施の形態の給紙ローラ２７の方が比較例の給紙ローラ１よりも、駆動シャフトからの回転トルクをより大きな搬送力として紙に伝達していることが分かる。
【００４２】
さらに、本出願人は、本実施の形態に係る画像形成装置２１の実機に関して、弾性部材６３におけるベース面６５の部分の肉厚Ｔを２．０［ｍｍ］、２．５［ｍｍ］、３．０［ｍｍ］に変更し、且つ、凸部６７同士の間隔角度θ２を２１度、２２度、２３度に変更して、実際に普通紙に付与された搬送力を試験した。
【００４３】
結果を以下の表に示す。搬送力の単位は［Ｎ］であり、おのおの３回行った平均値を示している。
2006176222.tif 000005
【００４４】
ここで、実機において比較例の給紙ローラ１を用い同条件で試験を行うと、その搬送力は平均１１．２［Ｎ］である。よって、上記表に示されるように、本実施の形態ではベース面６５の部分の肉厚Ｔが２．０〜３．０［ｍｍ］、凸部６７同士の間隔角度θ２が２１〜２３度で非常に高い搬送力を得られることが確認された。
【００４５】
さらに、本出願人は、給紙ローラ２７における弾性部材の外周面６４の表面粗さの異なるものを３種類用意し、その搬送力を測定した。すなわち、弾性部材６３を成型する金型にブラスト４０番、１４０番、２００番のサンドブラスト処理を行い、それぞれＲａが２．５［μｍ］、３．５［μｍ］、１１．８［μｍ］の外表面を有する弾性部材を用意した。そして、これら弾性部材を備えた給紙ローラを実機に組み込み、搬送力を測定した結果、Ｒａ２．５［μｍ］では１２．８［Ｎ］、Ｒａ３．５［μｍ］では１４．１［Ｎ］、Ｒａ１１．８［μｍ］では９．８［Ｎ］という結果を得た。よって、Ｒａ３．５［μｍ］がより好適な態様である。
【００４６】
また、本実施の形態に係る給紙ローラ２７及び分離パッド３７を用い、分離パッド３７の付勢力を２００ｇ／ｍ2に設定した場合の搬送力の推移を示すと次のようになる。
2006176222.tif 000006
【００４７】
上記表から分かるように、本実施の形態では、初期状態の搬送力が既に、従来の給紙ローラ１及び分離パッド５を使用した場合よりも著しく高い好適な値として得られている。加えて、本実施の形態では、１０００００枚搬送した際の搬送力も非常に高い値を維持しており、従来の給紙ローラ１及び分離パッド５を使用した場合の初期状態の搬送力とほぼ同程度の搬送力を維持している。このように、本実施の形態では、長期に亙って使用し十分な枚数の搬送がなされた場合でも、実質的に十分な搬送力を維持することが分かる。さらに、このような搬送力に関する好ましい結果は、従来の分離パッド５で設定した付勢力４００ｇ／ｍ2の半分である、２００ｇ／ｍ2で得られているものであり、付勢力を高めることによる厚紙搬送の困難性や音鳴きなど他の問題を誘発することなく得られるものである。
【００４８】
最後に、比較例として従来の給紙ローラ１及び分離パッド５を用い、分離パッド５の付勢力を４００ｇ／ｍ2に設定した場合と、本実施の形態に係る給紙ローラ２７及び分離パッド３７を用い、分離パッド３７の付勢力を２００ｇ／ｍ2に設定した場合とにおいて、それぞれ普通紙、厚紙、特殊紙を搬送してみた際の音鳴きの有無についての結果を以下に示す。
2006176222.tif 000007
【００４９】
上記の結果から分かるように、本実施の形態では、全く音鳴きが生じなかったのに対し、従来の給紙ローラ１及び分離パッド５を用いた比較例では、特殊紙の搬送において音鳴きが生じていた。
【００５０】
以上説明したが、本実施の形態に係る画像形成装置の給紙ローラ２７においては、その外周面６４を単一の弧状とし、弾性部材６３をコア６１との間に複数の隙間８１が確保されるように内周面に形成された複数の凸部６７のみで支持しているため、紙搬送時に弾性部材６３と紙３３との接触面積を大幅に増加させ、且つ、弾性部材６３が紙３３から離れる際に紙３３を蹴り出すような動作を得ることができる。よって、駆動シャフト７５から従来と同じ回転トルクが給紙ローラ２７に付与されても、給紙ローラ２７は従来より効率よく紙３３に力を伝達することができ、より大きな搬送力を長期に亙って獲得することができる。したがって、分離パッドの付勢力を増加させることなく厚紙をも搬送することができ、不快な異音の発生を防止することができる。
【００５１】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００５２】
まず、上記実施の形態における給紙ローラ２７は、円弧状の弾性部材６３を設けことを前提として構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明における弾性部材は、側面視、単一の円形状の外周面を有する態様であってもよく、それにより、給紙ローラにおけるコアの外周に３６０度全周に弾性部材が設けられている態様であってもよい。
【００５３】
また、本発明に係る搬送ローラは、所謂、給紙ローラと称される部品に限定されるものではなく、例えば、一般には、給紙工程とは呼びにくい排紙工程や中間搬送工程などに設置されるローラとして適用することも可能であり、すなわち、シート材を搬送するためのローラとしてならば如何なるローラに対しても適用し得る。
【００５４】
また、本発明に係る搬送ローラによって搬送される対象は、シート材であればよく、紙に限定されるものではない。さらに、本発明に係る画像形成装置は、プリンタに限定されるものではなく、コピー機やＦＡＸなどシート材に何らかの画像を形成すべくシート材を搬送する機構を備えた装置に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の画像形成装置に適用される給紙ローラの側面図である。
【図３】給紙ローラ近傍の構成に関し、給紙の待機状態を示す図である。
【図４】給紙ローラ近傍の構成に関し、紙搬送中の状態を示す図である。
【図５】従来の画像形成装置における給紙ローラ近傍の構成に関し、給紙の待機状態を示す図である。
【図６】従来の画像形成装置における給紙ローラ近傍の構成に関し、紙搬送中の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２１                    画像形成装置
２７                    給紙ローラ（搬送ローラ）
２９                    画像形成部
３３                    紙（シート材）
６１                    コア
６３                    弾性部材
６７                    凸部
【図１】
2006176222.tif 000008
【図２】
2006176222.tif 000009
【図３】
2006176222.tif 000010
【図４】
2006176222.tif 000011
【図５】
2006176222.tif 000012
【図６】
2006176222.tif 000013