(57)【要約】【課題】摩擦係数の維持や紙粉への対応といったローレット形状の特性を維持したまま、ローレット形状により発生する異音を低減することのできる紙送りローラを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の紙送りローラ１は、弾性材料によって筒状に一体に形成されたローラ本体２を備え、ローラ本体２は、外周面の周方向に所定の幅を有する凸部と凹部とが交互に形成されるように、ローラ本体２の軸Ｘ方向に沿って延びる複数の凸条２１および凹溝２２を有し、凸条２１により形成される凸部の表面粗さＲａが０．５以上５．０以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2018043852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性材料によって筒状に一体に形成されたローラ本体を備え、
前記ローラ本体は、外周面の周方向に所定の幅を有する凸部と凹部とが交互に形成されるように、前記ローラ本体の軸方向に沿って延びる複数の凸条および凹溝を有し、
前記凸条により形成される凸部の表面粗さＲａが０．５以上５．０以下である紙送りローラ。
【請求項２】
請求項１記載の紙送りローラを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙送りローラおよび該紙送りローラを備えた画像形成装置に関する。さらに詳しくは、軸方向に沿って延びる複数の凸条および凹溝を有する紙送りローラおよび該紙送りローラを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙送り機構には、紙を搬送するために各種の紙送りローラが組み込まれている。紙送りローラは、一般的に、ゴムの架橋物等の弾性材料によって筒状に形成され、その外周面が用紙との接触面とされたローラ本体を備えている。さらに、長期にわたる良好な摩擦係数の維持や粗悪用紙の紙粉へ対応するために、周方向に等間隔に配列された凹凸形状（ローレット形状）を有する紙送りローラが近年広く用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７８３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、外周表面にローレット形状を有する紙送りローラは、紙送りローラを高速で回転させることにより、丸筒状の紙送りローラでは発生しない異音が発生してしまう。これは紙送りローラの外周をローレット形状とすると、紙送りローラの外周表面のゴムと紙とが通紙時に接触と剥離を繰り返すためであると考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みて、摩擦係数の維持や紙粉への対応といったローレット形状の特性を維持したまま、ローレット形状により発生する異音を低減することのできる紙送りローラ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】
【０００６】
本発明の紙送りローラは、弾性材料によって筒状に一体に形成されたローラ本体を備え、前記ローラ本体は、外周面の周方向に所定の幅を有する凸部と凹部とが交互に形成されるように、前記ローラ本体の軸方向に沿って延びる複数の凸条および凹溝を有し、前記凸条により形成される凸部の表面粗さＲａが０．５以上５．０以下であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の画像形成装置は、上記紙送りローラを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の紙送りローラおよび画像形成装置によれば、摩擦係数の維持や紙粉への対応が可能であるうえ、紙送りローラの形状により発生する異音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の紙送りローラの全体形状を示す概略斜視図である。
【図２】図１の紙送りローラの凸部および凹部を示す、ローラ本体の軸方向に直交する方向に切断された、ローラ本体の外周面近傍の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態の紙送りローラについて説明する。なお、本発明の紙送りローラは、たとえば、静電式複写機、レーザープリンタ、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機や、あるいはインクジェットプリンタ等の画像形成装置、さらには自動現金預払機（ＡＴＭ）等の機器類における紙送り機構に組み込まれる、給紙ローラ、搬送ローラ、プラテンローラ、排紙ローラ等の種々の紙送りローラとして用いることができる。
【００１１】
図１に示されるように、本実施形態の紙送りローラ１は、弾性材料によって一体に形成された略円筒状のローラ本体２と、ローラ本体２の中心の通孔３に挿通されたシャフト４とを備えている。シャフト４は、例えば金属、セラミック、硬質樹脂等によって形成される。ローラ本体２は、図１および図２に示されるように、外周面の周方向に所定の幅を有する凸部ＣＶ（図２参照）と凹部ＣＣ（図２参照）とが交互に形成されるように、ローラ本体２の軸Ｘ方向に沿って延びる複数の凸条２１および凹溝２２を有している。紙送りローラ１は、図示しない画像形成装置に取り付けられ、モータ等の駆動部によりシャフト４が駆動されて、紙送りローラ１を回転させる。ローラ本体２は、ローラ本体２へと給紙された紙と当接して、紙を送り出す。
【００１２】
ローラ本体２は、ゴム等の弾性材料からなり、たとえば、ゴム分としてエチレンプロピレンゴム、架橋剤としてパーオキサイドを含むゴム組成物の架橋物によって一体に形成することが好ましい。ゴム組成物の架橋物は低温特性に優れており、たとえば、低温低湿環境下でも十分な柔軟性を確保して、ローラ本体２の紙への圧接力を維持するとともに、良好な摩擦係数を維持することもできる。そのため、特に低温低湿環境下で使用した際に、使用初期から長期間に亘って良好な摩擦係数を維持して、紙の搬送不良を防止する効果を向上することができる。
【００１３】
また、ゴム組成物のもとになるゴム分は、エチレンプロピレンゴム、およびＩＲ（イソプレンゴム）を含み、かつＩＲの、エチレンプロピレンゴムに対する割合が、質量比で９０／１０以上、５０／５０以下であるのが好ましい。ＩＲは、紙粉に含まれ、紙粉をローラ本体２の表面に付着させる働きをするサイジング剤等の有機成分に対する親和性がエチレンプロピレンゴムよりも低い。したがって、ＩＲを上述した割合で配合することにより、ローラ本体２の外周面への紙粉の付着をより一層有効に抑制できる。またＩＲはガラス転移温度が低いため、ＩＲを上述した割合で配合することにより、架橋物の低温特性をさらに向上できる。したがって、特に灰分の多い紙を使用した際や、低温低湿環境下で使用した際にも、使用初期から長期間に亘って良好な摩擦係数を維持して、紙の搬送不良を防止する効果をより一層向上できる。
【００１４】
エチレンプロピレンゴムとしては、エチレンとプロピレンの共重合体である狭義のエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、およびエチレンとプロピレンとジエンの共重合体であるエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が挙げられ、特にＥＰＤＭが好ましい。またＥＰＤＭとしては、エチレン、プロピレン、およびジエンを共重合させた種々の共重合体がいずれも使用可能である。ジエンとしては、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰＤ）等が挙げられる。またＥＰＤＭとしては伸展油で伸展したいわゆる油展ＥＰＤＭ、および伸展油で伸展していない非油展ＥＰＤＭのいずれを用いてもよい。ただし、２種のゴム分に架橋剤等の添加剤を配合し、混練してゴム組成物を調製する際や、ゴム組成物を紙送りローラの形状に成形する際の加工性等を向上することを考慮すると、ＥＰＤＭとしては油展ＥＰＤＭが好ましい。
【００１５】
ジエンがＥＮＢであるＥＮＢ系の油展ＥＰＤＭとしては、例えば住友化学（株）製のエスプレン（登録商標）６７０Ｆ（ゴム分：伸展油＝１００：１００（質量比））、６７１Ｆ（ゴム分：伸展油＝１００：７０（質量比））、三井化学（株）製の三井ＥＰＴ３０４２Ｅ（ゴム分：伸展油＝１００：１２０（質量比））等の１種または２種以上が挙げられる。またジエンがＤＣＰＤであるＤＣＰＤ系の油展ＥＰＤＭとしては、例えば住友化学（株）製のエスプレン４００（ゴム分：伸展油＝１００：１００（質量比））等が挙げられる。ＥＰＤＭは、上に例示したものをいずれか１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１６】
ＥＰＤＭとして油展ＥＰＤＭを用いる場合、先に説明したＩＲの割合は、油展ＥＰＤＭ中に含まれるゴム分（ＥＰＤＭ）に対する割合である。ＩＲとしては、例えばイソプレンをチーグラー触媒、リチウム触媒等を用いて溶液重合法によって合成されるもの等の、種々のＩＲがいずれも使用可能である。ＩＲとしては、これに限定されないが、例えば日本ゼオン（株）製のＮＩＰＯＬ（ニポール、登録商標）ＩＲ２２００（比重：０．９１、ムーニー粘度（中心値）：８２）、ＩＲ２２００Ｌ（比重：０．９１、ムーニー粘度（中心値）：７０）等の少なくとも１種が挙げられる。
【００１７】
過酸化物架橋剤は、従来の硫黄架橋系の架橋剤のように、ローラ本体２の外周面等にブルームして摩擦係数の低下を引き起こす加硫促進剤や加硫促進助剤（ステアリン酸等）を併用する必要がない上、それ自体もブルームしないため、使用初期から長期間に亘って良好な摩擦係数を維持して、紙の搬送不良を防止する効果をより一層向上できるという利点がある。
【００１８】
過酸化物架橋剤としては、例えばベンゾイルパーオキサイド、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、１，４−ビス［（ｔｅｒｔ−ブチル）パーオキシイソプロピル］ベンゼン、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジｔｅｒｔ−ブチルパーオキシドおよび２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３−ヘキセン等の１種または２種以上が挙げられる。
【００１９】
過酸化物架橋剤の配合割合は、ゴム分の総量１００質量部あたり０．８質量部以上、特に１．５質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下、特に３．５質量部以下であるのが好ましい。過酸化物架橋剤の配合割合が上記範囲未満では、紙送りローラの耐摩耗性が低下するおそれがある。また、上記範囲を超える場合には、紙送りローラが硬くなりすぎて、望まれる摩擦係数が発現されにくくなるおそれがある。
【００２０】
またゴム組成物には、カーボンブラック等の補強剤・充填剤や、あるいはオイル、可塑剤等の各種添加剤を適宜選択して配合してもよい。
【００２１】
ローラ本体２は、上述した各成分を含むゴム組成物を調製し（ゴム組成物調製工程）、そのゴム組成物を用いて、例えばプレス成形法、押出成形法等によって形成する（ローラ本体成形工程）ことができる。例えばプレス成形法では、ローラ本体２の外周面に後述する所定形状の複数の凸条２１および凹溝２２を有するローラ本体２の立体形状に対応する型窩を備えた金型を用意し、金型の型窩内にゴム組成物を充填するとともに加圧下で加熱してゴム組成物を架橋させることによってローラ本体２が形成される（プレス成形工程）。
【００２２】
また押出成形法では、ローラ本体２の外周面に所定形状の複数の凸条２１および凹溝２２を有するローラ本体２の断面形状に対応するダイを接続した押出成形機を用いて筒状に押出成形したのち、架橋させることでローラ本体２が形成される（押出成形工程）。ローラ本体２とシャフト４とは、例えばシャフト４の外径をローラ本体２の通孔３の内径よりも大きめに形成して通孔３内にシャフト４を圧入したり、両者を接着剤によって接着したり、ローラ本体２の架橋時に加硫接着剤によって加硫接着したりすることで一体化される。
【００２３】
またローラ本体２とシャフト４との一体化の前後の任意の時点で、必要に応じてさらにローラ本体２の軸Ｘ方向の長さ、すなわち紙送りローラ１の幅が所定値となるようにローラ本体２の両端をカットしたりしてもよい。これにより、図１に示す紙送りローラ１が製造される。なおローラ本体２は、外周面側の外層とシャフト４側の内層の２層構造に形成してもよい。その場合、少なくとも外層を上述したゴム組成物によって形成すればよい。
【００２４】
本実施形態の紙送りローラ１は、上述したように、ローラ本体２の軸Ｘ方向に沿って延びる複数の凸条２１および凹溝２２を有し、ローラ本体２の周方向に凸部ＣＶと凹部ＣＣとが交互に形成されたローレット形状を有している。凸条２１および凹溝２２が形成されていることにより、凸条２１によって供給される紙がローラ本体２の外周面と接触し、凹溝２２によって紙から生じる紙粉を凹溝２２内に取り込む。凹溝２２に取り込まれた紙粉は、ローラ本体２の回転に伴って排出され、紙の搬送不良が防止される。
【００２５】
また、本実施形態では、紙送りローラ１の凸条２１により形成される凸部ＣＶの表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａが０．５以上５．０以下となるように構成されている。紙との接触面を構成する凸部ＣＶの表面粗さＲａを０．５以上５．０以下とすることにより、所定の摩擦係数を維持しながら、紙送りローラ１の形状により発生する異音を低減することができる。より具体的に説明すると、本実施形態の紙送りローラ１は、上述したように紙粉を排出し、紙の搬送不良を防止するために、図２に示されるように、周方向に凸部ＣＶと凹部ＣＣとが交互に連続して形成されている。また、凸部ＣＶおよび凹部ＣＣは、複数の凸条２１および凹溝２２が、ローラ本体２の軸Ｘ方向に沿って（ローラ本体２の軸Ｘに略平行に）延びることにより形成されている。この構造の場合、回転するローラ本体２は、凸部ＣＶの部位でローラ本体２の一端から他端にかけて紙に密着している密着状態と、凹部ＣＣの部位でローラ本体２の一端から他端にかけて紙から剥離される剥離状態を交互に繰り返す。本実施形態では、凸部ＣＶの表面粗さＲａを所定の範囲とすることにより、紙との接触箇所となる凸部ＣＶにおいて、紙の搬送に充分な摩擦係数を維持したうえで、異音の原因となる凸部ＣＶと紙との間の過度な密着を抑制する。これにより、ローラ本体２と紙との間の密着状態と剥離状態との繰り返しによる異音が軽減される。
【００２６】
凸部ＣＶの表面粗さＲａは、０．５以上５．０以下であれば特に限定されないが、１．０以上３．０以下とすることがより好ましい。凸部ＣＶの表面粗さＲａを１．０以上３．０以下とすることにより、紙送りローラ１における粗さのばらつきをより低下させることができる。
【００２７】
なお、凸部ＣＶは、上述した表面粗さＲａとなるように形成されれば、その形成方法や加工方法は特に限定されない。凸部ＣＶの形成方法（表面処理）としては、たとえば、上述したローラ本体成形工程において用いられる金型をショットブラスト加工することにより、上述した表面粗さＲａとしてもよいし、金型を研磨して所定の表面粗さとしてもよい。また、成型後のローラ本体２を加工することによって、所定の表面粗さとしてもよい。なお、上述した所定の表面粗さＲａとする部位は、ローラ本体２のうち、凸部ＣＶのみとすることが好ましいが、表面処理される部位が凹部ＣＣに及んでいても構わない。
【００２８】
凸部ＣＶおよび凹部ＣＣの形状は特に限定されないが、本実施形態では、図２に示されるように、凸部ＣＶの周方向で両側に形成された凹部ＣＣを形成する側壁Ｓとは、所定の曲率半径Ｒ１の湾曲部ＣＰにより繋がっている。より具体的には、凸部ＣＶは、ローラ本体２の外周面に沿った略平坦な頂面Ｔを有し、凸部ＣＶを形成する頂面Ｔと凹部ＣＣの側壁Ｓとが、曲率半径Ｒ１の湾曲部ＣＰによりつながっている。凹部ＣＣは、一対の側壁Ｓの間に設けられた曲率半径Ｒ２の底部Ｂによりつながっている。湾曲部ＣＰの曲率半径Ｒ１および凹部ＣＣの底部Ｂの曲率半径Ｒ２は、特に限定されないが、本実施形態では、底部Ｂの曲率半径Ｒ２は、湾曲部ＣＰの曲率半径Ｒ１と同様の曲率半径となるように形成されている。凹部ＣＣの底部Ｂから頂面Ｔまでの高さＨは、紙粉を取り込むことが可能な所定の高さを有していれば特に限定されない。
【００２９】
凸部ＣＶを構成する略平坦な頂面Ｔは所定の幅Ｗ１を有し、一対の凸部ＣＶの間に形成される凹部ＣＣは、所定の幅Ｗ２を有している。頂面Ｔの幅Ｗ１および凹部ＣＣの幅Ｗ２の寸法は特に限定されないが、たとえば、頂面Ｔの幅Ｗ１は、凹部ＣＣの幅Ｗ２以上（Ｗ１≧Ｗ２）とすることが好ましい。この場合、ゴムと紙との接触面積を所定以上にすることにより、ゴムに加わる圧力を所定の範囲にすることにより、ゴムの摩耗を抑制することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、ローラ本体２の半径が１０．６２ｍｍ、一の凹部ＣＣの底部Ｂから周方向で隣接する他の凹部ＣＣの底部Ｂまでが占める角度が９°に設定されているが、ローラ本体２の各部の寸法や角度は、特に限定されない。
【００３１】
以下、本発明の実施例および比較例を説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【００３２】
まず、実施例および比較例の紙送りローラの製造方法、試験方法について説明する。
【００３３】
＜製造方法＞
図１および図２に示される凹凸形状のローラ本体２に対応する凹凸形状を有する金型を用意した。金型は、表面処理を行わないもの、ショットブラストによる表面処理を行ったものの２種類を用意した。これら２種類のトランスファー金型を用いて、ＥＰＤＭを配合したゴム組成物を加硫成型し、筒状に成型し、所定の幅（２５ｍｍ）にカットした。表面処理を行った金型による成型サンプルを給紙樹脂コアに嵌め込んで実施例１の紙送りローラとした。表面処理を行っていない金型による成型サンプルを給紙樹脂コアに嵌め込んで比較例１の紙送りローラとした。なお、実施例１の紙送りローラの表面粗さＲａは０．７３であり、比較例１の紙送りローラの表面粗さＲａは０．２２であった。また、成型されたサンプルの表面を研磨することにより、表面粗さＲａが４．１７の実施例２の紙送りローラを用意した。また、実施例１とは異なる表面粗さとなるように表面処理を行った金型を用いた以外は、同様の方法で製造した、表面粗さＲａが６．１１の比較例２の紙送りローラを用意した。
【００３４】
実施例１、２および比較例１、２は全て図１および図２に示される形状とし、表面粗さを除き同一の材料および形状のものを用いた。具体的には、実施例１、２および比較例１、２の全てにおいて、ゴムの硬度が３５度であった。
【００３５】
＜集音試験＞
連続的に紙通しを行うことが可能な装置に、実施例１〜３および比較例１、２の紙送りローラをセットし、荷重を４００ｇｆかけたうえで、回転速度６００ｍｍ／ｓで紙送りローラを回転させた。そのときの音量を、積分騒音計を用いて集音した。集音は装置のモータの音を極力拾わないように、モータとは逆方向のローラ側面から測定した。集音した結果を騒音値（ｄＢ）として表１に示す。なお、表１における騒音値はモータの作動音も含んでおり、モータの作動音は３０．３ｄＢであったため、紙送りローラ自体の騒音値は実際には表１に示す騒音値よりも小さい値となる。
【００３６】
＜通紙試験＞
また、通紙時の通紙状況を観察して、１万枚の通紙の間に１回以上紙送りの不良が発生したものを×、全く発生しなかったものを○として評価した。この結果を、通紙性能として表１に示す。
【００３７】
【表１】
2018043852.tif 000003
【００３８】
表１に示されるように、凸部の表面粗さＲａが０．７３の実施例１、凸部の表面粗さが４．１２の実施例２は、凸部の表面粗さが０．２２の比較例１よりも騒音値が小さかった。したがって、凸部の表面粗さＲａを所定の範囲にすることにより、紙送りローラによる紙の搬送時に生じる異音を低減することができることがわかった。
【００３９】
また、実施例１および２は、表面粗さＲａが６．１１である比較例２よりも通紙性能が良好であった。したがって、凸部の表面粗さＲａを所定の範囲にすることにより、異音を低減することができ、かつ、通紙性能が良好となることがわかった。
【符号の説明】
【００４０】
１  紙送りローラ
２  ローラ本体
２１  凸条
２２  凹溝
３  通孔
４  シャフト
Ｂ  底部
ＣＣ  凹部
ＣＰ  湾曲部
ＣＶ  凸部
Ｓ  側壁
Ｔ  頂面
Ｘ  ローラ本体の軸
【図１】
2018043852.tif 000004
【図２】
2018043852.tif 000005