(57)【要約】      （修正有）【課題】低荷重で弾性変形を可能とし、軽量で低コストであり、さらにローラの表面速度の安定化した弾性ローラを提供する。【解決手段】パイプ２およびフランジ３を有するローラ１は、シャフトの軸心に挿通したシャフトにより支持されており、パイプ２の上方から加圧体１１により圧力Ｐで下方に押圧されて弾性変形した状態となっている。フランジ３の最外郭の輪環４ａとその内側で隣り合う中郭の輪環４ｂとの間の最外側の間隙６ａに配設されている４個の最外側のリブ７ａがパイプ２の上部に存在しない場合、外側の間隙６ａの左右に離れて隣合う２個のリブ７ａの中間の位置の外側の間隙６ａの直上の薄肉円筒状パイプ２ａの上方から加圧体１１により圧力Ｐで押圧され、最外郭の輪環４ａとその箇所の薄肉円筒状パイプ２ａが上方へ弾撥的な状態で、下方に凹み量１２で凹む。【選択図】図６
2019190491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のパイプとその両端部にフランジを有するローラにおいて、円筒状のパイプは薄肉円筒状パイプであり、パイプの軸心方向に加えられる荷重に対して反発荷重および反発弾性を有して変形する材質を有し、薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは軸心の同一箇所の周囲である径の異なる円周上に複数の薄肉の径の異なる環状の輪環を有し、これらの径の異なる環状の輪環のうちの小径の輪環とこの小径の輪環と隣り合う大径の輪環との間の環状の間隙に等間隔で各輪環に垂直に配設された複数のリブを有し、これらの複数のリブと径の異なる環状の輪環とから一体的に弾性変形可能な両端部のフランジが形成されており、これらの両端部のフランジの最外周の輪環の外周上に薄肉円筒状パイプの両端部が嵌合係止されており、これらの薄肉円筒状パイプおよび両端部のフランジは薄肉円筒状パイプに当接する荷重によりともに同一方向へ弾性変形可能となっていることを特徴とする薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【請求項２】
薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは、その中心部に弾性ローラを支持するシャフトの通る孔を有してこの孔の外部にシャフト端部を配設しているか、またはフランジの中心部の外側に弾性ローラを支持するシャフト形状体を配設していることを特徴とする請求項１に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【請求項３】
薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは、樹脂成形による樹脂からなるフランジであり、この樹脂からなるフランジは径の異なる環状の薄肉の輪環の複数を同心円状に有し、この複数の径の異なる同心円状の輪環は等間隔に配置された複数のリブにより支持されて最外郭の輪環が薄肉円筒状パイプに嵌合されており、樹脂からなるフランジの中心部はリブにより輪環と支持されてシャフトの通る孔を有する構造に形成されているかまたはシャフト形状体に形成されており、この薄肉円筒状パイプと複数の環状の輪環を有する樹脂からなるフランジから弾性ローラが形成されており、この弾性ローラへの圧接荷重により薄肉円筒状パイプの変形方向と同方向に両端部の樹脂からなるフランジが変形する状態となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【請求項４】
薄肉円筒状パイプは、材質のヤング率をＥ1、円筒状のパイプの断面２次モーメントをＩ1、パイプの長さ方向の長さをＬ、およびパイプの肉厚をｔ1とし、薄肉円筒状パイプの両端部のフランジは、フランジの材質のヤング率をＥ2、フランジの輪環の断面２次モーメントをＩ2、フランジの輪環のシャフト方向の幅をｂ、およびフランジの輪環の厚みをｔ2とするとき、薄肉円筒状パイプとその両端部のフランジ間には、
Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2もしくはＥ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3
の関係式からなる関係を有し、薄肉円筒状パイプの両端部のフランジは最外郭の輪環を含む複数の輪環を同心円状に有し、これらの複数の輪環は隣り合う輪環どうしの間隙に等間隔で環状に配置された複数のリブにて隣りあう輪環どうしが支持されており、一輪環とその外郭の輪環との環状の間隙を支持する等間隔で環状に配置された複数のリブに対して、一輪環とその内郭の輪環との環状の間隙を支持する等間隔で環状に配置された複数のリブは、上記の一輪環の外郭の輪環を支持する等間隔で環状に配置された複数のリブの隣り合うリブどうしの環状の間隙に、等間隔で環状に配置されでおり、さらに、内郭の輪環とシャフトの通る孔を有するかまたはシャフト形状体を有するシャフト受部またはシャフト受部相当体とからなる内側の間隙が、等間隔で環状に配置された複数のリブにより支持されており、このシャフトの通る孔を有するかまたはシャフト形状体を有するシャフ受部またはシャフト受部相当体と複数の輪環が一体化されて、軸心方向の応力により生じた反発弾性を最外郭の輪環に形成し、薄肉円筒状パイプの両端部を直径方向へ変形可能なフランジを有する弾性ローラの両端部とし、このローラへの押圧荷重による薄肉円筒状パイプの変形方向とフランジの変形方向が同一方向となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【請求項５】
弾性ローラの表面は、表面がコーティング剤としてシリコーン、ウレタン、テフロンのから選択した少なくとも１種のコーティング剤が用いられて被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【請求項６】
弾性ローラの表面は、織編物で被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【請求項７】
弾性ローラに用いている弾性変形可能な薄肉円筒状パイプは、導電性材料よりなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載に薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、機械分野に適用するための弾性を必要とするローラすなわち弾性ローラの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な弾性を必要とするローラ、例えば、印刷用のローラは、薄い紙を搬送するので、ローラの表面をゴムで被覆して弾性を持たせたものが使用される。これらの弾性を必要とするローラは、芯金上にゴム（エラストマー）やプラスチック発泡体が設けられ、ゴム（エラストマー）の反発弾性やプラスチック発泡体の反発弾性により、弾性を得る構造となっている。ところで、これらの弾性ローラの外径は金型による形成や表面研磨などにより、外径が形成されている。
【０００３】
ところで、このような弾性ローラとして、液体と大気圧以上の圧力の気体を内面に封入してなる弾性ローラが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、このような弾性ローラの内面に液体と大気圧以上の気体を封入した弾性ローラは、ローラの構造が複雑となり、コストが高く、汎用品に用いる弾性ローラとしては不向きである。
【０００４】
さらに、複数の多孔質体の弾性体が回転軸の軸心に沿って積層された弾性ローラが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、このように軸心に沿って弾性体が積層されると、合わせ目の筋目が生じることから、表面に軸方向に対して筋目の無いローラを必要とする弾性ローラに用いるには不向きである。
【０００５】
また、ローラ軸体の外周部に複数の小口径弾性チューブを配置し、小口径弾性チューブの集合体を大口径弾性チューブで被覆した弾性ローラが開示さている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、このような軸体外周部に小口径弾性チューブの集合体を配置して大口径弾性チューブで被覆した弾性ローラは、小口径チューブと大口径チューブが接する領域と接しない領域があり、一定荷重においては変形量が異なる。すると、変形量を一定としたときには、接圧が異なる問題がある。また、軸体に複数の小口径チューブが配置された状態にゴム部材からなる大口径弾性チューブを被覆しているため、小口径弾性チューブと大口径弾性チューブが接している箇所間において、大口径弾性チューブの被覆張力が大きい場合には張力により大口径弾性チューブの外径が円弧であるべき状態が弦の状態となり、多角形のローラになってしまう問題が生じたり、もしくは小口径チューブの変形があり、逆に多角形にならないようにするために被覆張力を下げて被覆した場合でも小口径弾性チューブが抜け易くなるなどの問題がある。そこで、開示のものは実際の使用には不向きである。
【０００６】
さらに、中空の薄肉パイプを用いて両端部の構成としてシリコーンゴムの弾性体が取り付けられた現像ローラである弾性ローラが開示されている（例えば、特許文献４参照。）。また、中空円筒状の一端の内周面に発泡体からなる弾性フランジが取り付けられたトナー担持体である弾性ローラが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。さらに、環状弾性体を有する弾性ロールが提案されている（例えば、特許文献６参照。）。
しかし、これら文献に開示されているような中空の薄肉円筒パイプを用いた弾性ローラにおける中空の薄肉円筒パイプは、その両端部に嵌合されたシリコーンゴム部材や弾性フランジやリング状弾性体によって支持されているが、このようなリング状弾性体を介在させたときには、中空の薄肉円筒パイプの回転方向に対するせん断力（ずり弾性）によりせん断変形が生じることから、せん断力が大きくなると、これらのシリコーンゴム部材や弾性フランジやリング状弾性体の変形量も大きくなって弾性体の剥がれや破損が生じやすくなる。さらに、このように弾性体を介在させた弾性ローラの振れなどによって圧力変動が生じた場合には、せん断力の変動が生じてせん断変形量も変動することとなり、弾性ローラ表面の速度変動を生じ易くする問題もある。このために安定した表面速度を必要とする弾性ローラとしては不向きである。
【０００７】
このように、弾性ローラを形成する方法としては、従来より、ローラの内部に液体や気体を封入した弾性ローラや、芯金の弾性部材を表面に設けて弾性部材の反発弾性を利用した弾性ローラや、さらには、中空の薄肉パイプを用いて端部に弾性体を用いたローラが開示されている。
ところで、芯金に弾性部材を被覆した弾性ローラにおいては、所定の荷重で弾性部材の変形量を多く得るために、弾性体の厚みを厚くする方法や弾性率が低い素材を使用する方法が採られている。このものでは、芯金と弾性体のゴム部材の質量を合せると重いローラになってしまうことと、厚みの厚いゴムなどの弾性体を用いたローラ、さらには弾性体を介在させた弾性ローラでは、弾性体のずり弾性によって表面の速度が不安定になる要素を有している。さらにゴムを使用する場合は、加硫工程や研磨工程を有するために、製造工程に時間を必要とし、コスト高ともなる。
【０００８】
また、弾性変形可能な薄肉パイルの端部にゴムなどの弾性体やプラスチック発泡体からなる弾性体を用いる弾性ローラにおいては、上記したように、弾性フランジを介して駆動軸を接続するので、回転駆動軸力が不安定となって不具合を生じさせていることが記載されている（例えば、特許文献７照。）。これは弾性フランジを介して駆動軸を接続しているので、負荷により弾性フランジの弾性体にずり弾性が生じ、表面速度が不安定になっているためと考えられている。
【０００９】
さらに、弾性変形が可能な肉厚のゴムが被覆されたゴムローラにおいては、ローラ幅よりも極端に幅の狭い厚手のシートを搬送した場合などでは、ゴムローラどうしが接している箇所と厚手のシートを挟んでいる箇所で、ゴムローラの変形具合が異なるので、ずり弾性が生じてゴムローラのゴムを破損させる現象を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２０７７９０号公報
【特許文献２】特開２００６−７５７１８号公報
【特許文献３】特開２００７−１４７９９０号公報
【特許文献４】特開平４−７５０７３号公報
【特許文献５】特開平９−１７１２９６号公報
【特許文献６】特開２０１１−１４９４６１号公報
【特許文献７】特開２００１−４２６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、低荷重で弾性変形を可能とし、軽量でかつ低コストであり、さらにローラの表面速度の安定化した弾性ローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題を解決するための手段は、第１の手段では、円筒状のパイプとその両端部にフランジを有するローラにおいて、円筒状のパイプは、薄肉円筒状パイプであり、このパイプの軸心方向に加えられる荷重に対して反発荷重および反発弾性を有して変形する材質からなっている。さらに、薄肉円筒状パイプの両端部に配設のフランジの構造は軸心の同一箇所の周囲である径の異なる円周（すなわち同心円周）上に複数の薄肉の径の異なる環状の輪環を有し、これらの径の異なる環状の輪環のうちの小径の輪環とこの小径の輪環と隣り合う大径の輪環との間の環状の間隙に等間隔で各輪環に垂直に配設された複数のリブを有している。これらの複数のリブと径の異なる環状の輪環とから一体的に弾性変形可能な両端部のフランジが形成されている。これらの両端部のフランジの最外周の輪環の外周上に薄肉円筒状パイプの両端部が嵌合係止されており、これらの薄肉円筒状パイプおよび両端部のフランジは薄肉円筒状パイプに当接する荷重によりともに同一方向へ弾性変形可能となっていることを特徴とする薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【００１３】
第２の手段では、薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは、その中心部に弾性ローラを支持するシャフトの通る孔を有してこの孔の外部にシャフト端部を配設しているか、または、フランジの中心部の外側に弾性ローラを支持するシャフト形状体を配設していることを特徴とする第１の手段に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【００１４】
第３の手段では、薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは、樹脂成形からなる樹脂フランジである。この樹脂フランジは径の異なる環状の薄肉の輪環を同心円状に複数有し、この複数の径の異なる輪環は等間隔に配置されたリブにて支持されて最外郭の輪環が薄肉円筒状パイプに嵌合されている。樹脂フランジの中心部はリブにより輪環と支持されてシャフトの通る孔を有する構造にまたはシャフト形状体に形成されており、この薄肉円筒状パイプと複数の環状の輪環を有する樹脂フランジから弾性ローラが形成されており、この弾性ローラへの圧接荷重により薄肉円筒状パイプの変形方向と同方向に両端部の樹脂フランジが変形する状態となっていることを特徴とする第１の手段または第２の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【００１５】
第４の手段では、弾性ローラは、円筒状のパイプの材質のヤング率をＥ1、円筒状パイプの断面２次モーメントをＩ1、円筒状のパイプの長手方向の長さをＬ、円筒状のパイプの肉厚をｔ1、円筒状のパイプの両端部のフランジの材質のヤング率をＥ2、フランジの輪環の断面２次モーメントをＩ2、フランジの輪環の幅をｂ、フランジの輪環の厚さをｔ2とするとき、
Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2・・・（１）
もしくは
Ｅ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3・・・（２）
の関係式（１）もしくは（２）で形成されるローラであり、このローラの両端部のフランジは最外郭の輪環を含む同心円状の複数の輪環を有し、これらの同心円状の複数の輪環は遠心方向へ等間隔で環状に配置された複数のリブにより隣り合う輪環どうしが支持せれており、それらの中郭の輪環とその外側の輪環との間隙に各輪環を等間隔で環状に維持するために遠心方向へ環状で等間隔に配置された複数のリブに対し、上記の中郭の輪環とその内側の輪環との間隙に各輪環を等間隔で環状に維持するために遠心方向へ環状に等間隔に配置された複数のリブは、その外側の輪環を支持する複数の等間隔で環状に配置されたリブのリブどうしの中間部において、等間隔で環状に配置されており、この等間隔で環状に配置された複数のリブにより、両端部のフランジのシャフトの通る孔を有する領域もしくは成形品からなるシャフト形状体を有する領域の最内郭の輪環が支持されており、この最内郭の輪環とその外側の複数の輪環からなる輪環が一体化されており、シャフトの軸心方向の応力により生じた反発弾性が最外郭の輪環に形成されて、円筒状のパイプの両端部に直径方向へ変形可能なフランジが上記したようにローラに有されて、このローラへの押圧荷重による薄肉円筒状パイプの変形方向とフランジの変形方向が同一方向にされていることを特徴とする第１〜第３の手段いずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【００１６】
第５の手段では、弾性ローラの表面は、表面がコーティング剤としてシリコーン、ウレタン、テフロン（登録商標）から選択した少なくとも１種のコーティング剤が用いられて被覆されていることを特徴とする第１〜４のいずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【００１７】
第６の手段は、弾性ローラの表面は、織編物で被覆されていることを特徴とする第１〜４のいずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【００１８】
第７の手段では、弾性ローラに用いている弾性変形可能な薄肉円筒状パイプは、導電性材料よりなることを特徴とする第１〜４のいずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプと弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【発明の効果】
【００１９】
上記の手段とすることで、本発明の弾性ローラは、低荷重で弾性変形が可能であり、また軽量でかつ低コストであり、さらにローラ表面の回転速度が安定化された弾性ローラである。さらに、本発明の弾性ローラは、薄肉円筒状パイプの両端面にパイプを支持するフランジが設けられているので、応力による薄肉円筒状パイプの変形とともに、その両端部のフランジも変形することが可能な弾性ローラである。また、薄肉円筒状パイプの表面の弾性部材の有無に関係なく、加えられた応力によって、薄肉円筒状パイプとその両端部のフランジが一体になって弾性変形する弾性ローラである。さらに、弾性ローラにグリップ性を持たせるために、弾性ローラの薄肉円筒状パイプの表面には、摩擦係数の高い素材からなる被覆物が形成されており、かつ、その被覆物の厚さが荷重によってずり弾性が生じない厚さとなっているので、寿命の高められた弾性ローラとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の弾性ローラの両側端にシャフト形状体を有する例の図で、（ａ）は弾性ローラの正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の弾性ローラの組立て方の例を示す図。
【図３】本発明の他の弾性ローラの構造を示す図。
【図４】従来のローラのフランジの構造の例を示す図。
【図５】本発明の軸心にシャフトを有する弾性ローラとフランジの構造の例を示す図。
【図６】本発明のローラが弾性変形する状態の例を示す図。
【図７】上が剛性ローラで下が本発明の弾性ローラである組合わせ使用例の図。
【図８】上が本発明の弾性ローラで下が剛性ローラである組合わせ使用例の図。
【図９】上下が本発明の弾性ローラどうしである組合わせ使用例の図。
【図１０】テンションメーターによる反発荷重および変形量の測定を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、シャフトに相当して同様の働きをするシャフト形状体９がフランジ３に一体化されて設けられている本発明のローラ１の例を示す。図１の（ａ）は弾性ローラの正面図で、図１の（ｂ）は側面図であり、図１の（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面である正面図で、図１の（ｄ）は（ａ）の正面図のＡ−Ａ断面である側面図をそれぞれ示している。この例では、弾性変形可能な薄肉円筒状パイプ２ａと、この薄肉円筒状パイプ２ａの両端部２ｂに弾性変形可能なフランジ３が嵌挿して設けられている。フランジ３は樹脂成形からなる樹脂成形品のフランジの例を示し、フランジ３は大中小の各輪環４と、シャフト８からなっている。これらの大中小の輪環４とシャフトに相当するシャフト形状体９の間にそれぞれ環状の間隙６を有している。これらの複数の環状の間隙６には、複数のリブ７が等間隔でそれぞれ環状に配設されており、大中小の輪環４とシャフト形状体９の互いどうしをそれぞれリブ７で連結支持している。シャフトに相当する左右のシャフト形状体９がフランジ３からそれぞれ左右に突出して形成されている。これらの構造からなる本発明のローラ１は、薄肉円筒状パイプ２ａに掛かる押圧力によるシャフト８に相当する軸心８ａの方向への弾性変形に追従してフランジ３も軸心８ａの方向へ弾性変形する。
【００２２】
すなわち、図１に示す例では、フランジ３に設けられている大中小３個の輪環４とシャフトに相当する軸心８ａは環状の間隙６に等間隔に設けられた複数のリブ７によって連結支持されて一体化されている。したがって、ローラ１のパイプ２に応力が負荷されると、この負荷によりフランジ３を形成する輪環４がそれらの中心であるシャフトに相当する軸心８ａの方向にそれぞれ弾撥的に変形する。この場合、上記したように、フランジ３を構成する最外郭の輪環４と中郭の輪環４の間の環状の間隙６に存在するリブ７と、中郭の輪環４と最内郭の輪環４の間の環状の間隙６に存在するリブ７とが、間隙どうしの間で互い違いの位置になるように配設されており、さらに中郭の輪環４と最内郭の輪環４の間の環状の間隙６に存在するリブ７と、最内郭の輪環４とシャフト形状体９との間の環状の間隙６に存在するリブ７とが、間隙どうしの間で互い違いの位置になるように配設されている。したがって、上記したように、ローラ１のパイプ２にシャフトに相当する軸心８ａの方向への応力が負荷されると、フランジ３を形成する輪環４はそれらの中心であるシャフトに相当する軸心８ａの方向へ押圧されてそれぞれ弾撥的となって変形する。また、最外郭の輪環４にはパイプ２の両端部２ａが両端のフランジ３の外へはみ出さないように、パイプ２の圧入時のストッパーとなるつば３ｃがフランジ３の外径面の最端側部を、薄肉円筒状パイプ２ａの厚さ分だけ、環状に高めて一体化して、薄肉円筒状パイプ２ａの端面でフランジ３を受け留めて、薄肉円筒状パイプ２ａの中に入り込まないようにしている。
【００２３】
図２は、図１に示す本発明のローラ１の組立て方の例を図解により示す図である。図２の（ａ）に示すパイプ２すなわち薄肉円筒状パイプ２ａの左右端に、図２の（ｂ）の左側に突出するシャフト形状体９を有するフランジ３が嵌挿され、さらに図２の（ｃ）の右側に突出するシャフト形状体９を有するフランジ３が嵌挿されてローラ１が形成される。なお、図２の（ｄ）は（ｂ）で示す左側のフランジ３の側面図で、図２の（ｅ）は（ｃ）で示す右側のフランジ３の側面図である。
【００２４】
図３は、本発明の弾性ローラ１ａの端部に用いるフランジ３の構造の例を示し、図１に示す本発明のローラ１の例では、フランジ３が樹脂成形品からなるシャフト形状体９が１体化されてフランジ３の端部に有する例である。図３の（ａ）は図３の（ｂ）に示すフランジ３の左側から見た図である。フランジ３の例は樹脂成形のため、不必要な箇所は肉盗み（肉抜き）されて成形され、図３の（ａ）の中心部はシャフト形状体９の裏面９ａで、周りの環状部はシャフト受部相当体５ａである。シャフト受部相当体５ａの周囲には４個の内側のリブ７ｃで支持された最内郭の輪環４ｃがあり、最内郭の輪環４ｃの周囲には４個の中間のリブ７ｂで支持された中郭の輪環４ｂがあり、さらに中郭の輪環４ｂの周りには外側のリブ７ａで支持された最外郭の輪環４ａがある。図３の（ｃ）は図３の（ａ）のＥ−Ｅを矢印方向に見た断面であり、図３の（ｄ）は図３の（ｂ）のＦ−Ｆを矢印方向に見た断面であり、図３の（ｅ）は図３の（ｂ）のＧ−Ｇを矢印方向に見たシャフト形状体９の断面９ｂである。この図３に示す本発明のフランジ３は上方から加圧されると、後記するように下方に弾撥的に凹む。
【００２５】
図４は、従来のローラ１の樹脂成形品からなるフランジ３の端部にシャフト形状体９を有するフランジ３の例を示す図であり、図４の（ａ）は従来の樹脂成形品で肉厚部分が肉抜きされた肉厚が均一になるように構成れた剛体のフランジ３であり、図４の（ｂ）に示すフランジ３の左側から見た図である。図４の（ａ）の中心部はシャフト形状体９の裏面９ａであり、そのまた、図４の（ａ）の扇面状の４箇は最外郭の輪環４ａと中外郭の輪環４ｂとの間の環状の外側の間隙６ａと、中外郭の輪環４ｂと最内郭の輪環４ｃとの間の環状の中間の間隙６ｂと、最内郭の輪環４ｃと、図４の（ｃ）は図４の（ａ）のｅ−ｅを矢印方向に見た断面である。図４の（ｄ）は図４の（ｂ）をｆ−ｆの矢印方向に見た断面である。図４の（ｅ）は図４の（ｂ）をｇ−ｇの矢印方向に見た断面である。この従来の剛性フランジ３ｂは、図４の（ｅ）のｇ−ｇの部分の断面に見られるように一体的な固体からなっている。したがって、これらのフランジ３は上方から掛かる圧力により押されても、剛体であるので下方に凹むことはない。
【００２６】
図５は、図１に示す弾性ローラの両側端にシャフト形状体９を有するローラ１とは異なり、ローラ１の軸心８ａにシャフト８を通して、両端部のフランジ３の外側にシャフト８の端部を突出させて有する。すなわち、図５の（ａ）に示すローラ１はシャフト形状体９の代りに、薄肉円筒形状のパイプ２ａでは、その軸心８ａの部分にシャフト８を挿通して、図５の（ａ）に示すように、有しており、しかも、このローラ１はシャフト８の左右端をパイプ２ａの左右端のフランジ３から突出させて有している。なお、図５の（ａ’）は（ａ）の薄肉円筒状パイプ２ａを右側から見た側面図であり、図５の（ｂ）は、シャフト８を肉円筒状のパイプ２ａのシャフト受部５から除去した薄肉円筒状パイプ２ａの図であり、図５の（ｂ’）は図５の（ｂ）の薄肉円筒状パイプ２ａの右端からフランジ３を見た側面図である。図５の（ｃ）は薄肉円筒状パイプ２ａの右端のフランジ３を示す図である（ｂ’）のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た図の薄肉円筒状パイプ３の正面図であり、（ｃ’）は、図５の（ｂ）のＡ−Ａ断面を矢印方向に右側から見た側面図である。
【００２７】
図６は、本発明のローラ１に圧力を加えたときのパイプ２およびフランジ３が変形した状態を示す図の例である。これらのパイプ２およびフランジ３を有する本発明のローラ１は、図１または図２に見られるシャフト８の軸心８ａを有するフランジの中心部３ａから外側に突出するシャフト形状体９により、あるいは図５の（ａ）に見られる軸心８ａを通りフランジの中心部３ａからローラ１の外部へ突出するシャフト８の両端部により、支持され、図６の（ａ）に見られるように、パイプ２の上方から加圧体１１により圧力Ｐで下方に押圧されて弾性変形した状態となっている。この図６の（ａ）は、フランジ３の最外郭の輪環４ａとその内側で隣り合う中郭の輪環４ｂとの間の最外側の間隙６ａに等間隔で配設されている４個の最外側のリブ７ａが存在しない位置である、外側の間隙６ａの、換言すれば左右に離れて隣合う２個のリブ７ａの中間の位置の外側の間隙６ａの、直上の弾性ローラ１ａの薄肉円筒状パイプ２ａが上方からの圧力Ｐを有する加圧体１１により下方に押圧されている。したがって、最外郭の輪環４ａおよびその箇所の薄肉円筒状パイプ２ａが、上方へ弾撥的な状態となって、下方に凹み量１２で凹んでいる。すなわち上部左右の外側のリブ７ａ、７ａの２点で上部の最外郭の輪環４ａが支持されて撓み理論で変形した状態を示している。
【００２８】
さらに、図６の（ｂ）は、フランジ３の最外郭の輪環４ａとその内側の輪環４ｂとの間の外側の間隙６ａに等間隔で配設されている４個の外側のリブ７ａの１つが左右の間隙６ａ、６ａの上方の中間位置に存在し、さらに中郭の輪環４ｂと内郭の輪環４ｃとの間の上部の左右の２つの中間のリブ７ｂ、７ｂによって最外郭の輪環４ａと中郭の輪環４ｂが支持連結されている。この状態で、上部の加圧体１１から圧力Ｐが弾性ローラ１ａのパイプ２の最外郭の輪環４ａの上部に加えられたとき、最外郭の輪環４ａの上部中央が下方へ変形し、外側のリブ７ａを通じて上部左右の中間のリブ７ｂ、７ｂで支持されている中郭の輪環４ｂの中央上部が下方に押されて変形する状態を示している。すなわち上部左右の中間のリブ７ｂ、７ｂによって２点支持された中郭の輪環４ｂも梁の撓み理論によって変形する状態を示している。このように本発明の弾性ローラ１ａは、薄肉円筒状パイプ２ａの両端部のフランジ３の構造が複数の輪環４がリブ７により支持されて、曲り梁が複数重畳して存在するように構成されている。つまり、複数の曲り梁が輪環４を形成した構造からなるフランジ３の構造で、応力によって梁の撓み理論に基づき輪環４であるが変形できるフランジ３となっている。そして、この弾性変形可能なフランジ３を弾性変形可能な薄肉円筒状パイプ２ａの両端部に設けて、弾性ローラ１ａを構成している。このように構成することで、発泡体やゴムそしてエラストマーを用いなくとも、変形可能な弾性ローラ１ａに圧力が加えられたときに薄肉円筒状パイプ２ａの変形と同時に輪環４が変形し、梁の撓み理論に基づき反発荷重も抑えることが出来る構成となっている。
【００２９】
本願発明の弾性ローラ１ａは弾性変量が可能な薄肉円筒状パイプ２ａと薄肉円筒状パイプ２ａの端部に設けたフランジ３からなり、薄肉円筒状パイプ２ａの変形と同じ方向にフランジ３は変形する構成で、フランジ３は梁の撓み理論において等間隔に配置されたリブ７により輪環４の部分が２点支持された構成となっており、この２点支持された輪環４の部分は梁の理論が適用できる条件にある。したがって、フランジ３の撓み量（変形量）は、荷重：Ｐ、リブ間の輪環４（梁）の部分の長さ：ｌの累乗、フランジ３（梁）の材質の弾性率：Ｅ2の逆数、フランジ３の輪環４の断面２次モーメント：Ｉ2の逆数により、撓み量が決定される。さらに薄肉円筒状パイプ２ａの変形量についても、パイプ２の変形は、荷重：Ｐ、薄肉円筒状パイプ２ａの曲率半径：ρの３乗、薄肉円筒状パイプ２ａの材質の弾性率：Ｅ1の逆数、パイプ２の断面２次モーメント：Ｉ1の逆数により、変形量が決定される。このため、弾性ローラ１ａを当接荷重にて弾性ローラ１ａを変形させるためには、端部のフランジ３を変形させ、かつ薄肉円筒状パイプ２ａを変形させることが必要となり、少なくとも薄肉円筒状パイプ２ａとフランジ３の曲げ強さの関係を、Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2、もしくはＥ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3となるように構成することが好ましく、さらには両端のフランジ３の基本構成が同じ構成の場合は、
Ｅ1×Ｉ1≧２×Ｅ2×Ｉ2、
もしくは、
Ｅ1×Ｌ×（ｔ1）3≧２×Ｅ2×Ｌ×（ｔ2）3、
とすることがより好ましく、軸方向に対するニップ幅（変形量）を均一にすることができる。なお、Ｌはパイプ２のシャフト８方向の長さであり、ｂはフランジ３の輪環４の部分の軸方向の幅（横幅）であり、ｔ1はパイプ２の肉厚であり、ｔ2フランジ３の輪環４の部分の厚みである。
【００３０】
また、薄肉円筒状パイプ２ａの鉛直方向の直径変異量の一般式は、
変異量：δｙ＝−Ｐρ3／（Ｅ×Ｉ）×｛（１／π）−（１／４）｝＝−Ｐρ3／｛Ｅ×（Ｌ×ｔ13／１２）｝×｛（１／π）−（１／４）｝
であり、Ｐは荷重、ρはパイプの曲率半径、Ｅは弾性率、Ｉは断面２次モーメント、Ｌはパイプの長さ、ｔ1はパイプの肉厚である。よって、低荷重で変形させるためには、弾性率の低い材質の選定とパイプ２の肉厚の設定が必要になる。そこで、ローラ荷重、ローラ長さ、予め決められたローラ外径の弾性ローラ１ａを変形させるためには、材質の選定（弾性率の選定）とパイプの肉厚ｔ1を選定し、鉛直方向（軸心方向）への変形に必要な薄肉円筒状パイプ２ａを構成し、フランジ３は薄肉円筒状パイプ２ａの変形を著しく阻害しないようにすることが必要となる。そのため、フランジ３の輪環４の部分の曲げ強さは、薄肉円筒状パイプ２ａの曲げ強さに対し、同等もしくはそれ以下になるように構成して、フランジ３とともに薄肉円筒状パイプ２ａを変形させて、弾性ローラ１ａの変形となるように構成する。したがって、薄肉円筒状パイプ２ａとフランジ３の曲げ強さの関係を、少なくとも上記の関係に示した、
Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2、もしくはＥ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3、
となる関係に構成することで、鉛直方向に変形可能な薄肉円筒状パイプ２ａおよび輪環４を有するフランジ３を変形させることができ、さらには両端のフランジ３の基本構成が同じ構成の場合は、
Ｅ1×Ｉ1≧２×Ｅ2×Ｉ2、
もしくは、
Ｅ1×Ｌ×（ｔ1）3≧２×Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3、
とすることで、より低い荷重で変形させることができるためより好ましい。
また、複数の輪環を有するフランジ３は輪環４を支持するリブ７が等角度（等間隔）で配置した状態とした時は、リブ７によって形成される円弧の長さが最外郭の輪環４ａが最も長くなり中心方向に近づくほどリブ７に支持されている輪環４の円弧が短くなり反発荷重が高くなる。よって、反発荷重を決定している輪環４の厚みｔ2を、中心方向に近づくほど薄くすることがより好ましい構成であり、もしくはリブ７によって支持されて形成される円弧の長さをほぼ一定になるようにリブ７を配置するように構成することがより好ましい。
以上のように構成することで、パイプ２が樹脂でフランジ３が樹脂からなる弾性ローラ１ａ、パイプ２が金属の薄肉円筒状パイプ２ａでフランジ３が樹脂からなる弾性ローラ１ａ、パイプ２が樹脂でフランジ３が金属からなる弾性ローラ１ａ、パイプ２が金属の薄肉円筒状パイプ２ａでフランジ３も金属からなる弾性ローラ１ａを構成することができる。また、端部のフランジ３の構成を異なるように構成することで、一定荷重においてシャフト８方向に対する変形量の勾配が形成できるニップ幅に勾配を有するようにできる弾性ローラ１ａとして用いることもできる。
【００３１】
図７は上下２段のローラ１からなる例である。図７の（ａ）は、上段のローラ１が剛体を有する剛性ローラ１ｂで加圧体１１である。下段のローラ１は本発明の弾性を有する弾性ローラ１ａである。図７の（ｂ）は、図７の（ａ）のＨ−Ｈ断面を矢印方向に見た図であり、各ローラ１軸間が固定された状態で、下段の弾性ローラ１ａの上方中央部が下方に変形して変形量１２を形成し、すなわち、弾性ローラ１ａの変形によりニップ幅を形成している。なお、下部のパイプ２は薄肉円筒状パイプ２ａから形成されてパイプの両端部２ｂがフランジ３の周囲に外嵌されている。
【００３２】
図８は上下２段のローラ１からなる例である。ところで、この例では、図８の（ａ）は、上段のローラ１が本発明の弾性を有する弾性ローラ１ａであり、下段のローラ１が剛体を有する剛性ローラ１ｂで加圧体１１である。図８の（ｂ）は、図８の（ａ）のＩ−Ｉ断面を矢印方向に見た図であり、各ローラ１の軸間が固定された状態で、上段の弾性ローラ１ａの下方中央部が上方に変形し、変形量１２を形成し、すなわち、弾性ローラ１ａの変形によりニップ幅を形成している。なお、上部の弾性ローラ１ａを形成するパイプ２は薄肉円筒状パイプ２ａから形成されてパイプの両端部２ｂがフランジ３の周囲に外嵌されている。
【００３３】
図９は同じく上下２段のローラ１からなる例である。この例では、図７および図８の例と異なり、図９の（ａ）は、上下２段の各ローラ１が共に本発明の弾性を有する弾性ローラ１ａから形成されている。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）のＪ−Ｊ断面を矢印方向に見た図であり、各ローラ１の軸間が固定された状態で、上段の弾性ローラ１ａの下方中央部が上方に変形し、下段の弾性ローラ１ａも上方中央部が下方に変形し、これらの両方のローラ１、１の変形を合せて、変形量１２を形成し、すなわち、上下の弾性ローラ１ａ、１ａの変形によりニップ幅を形成している。なお、上下の弾性ローラ１ａ、１ａを形成する上下のパイプ２、２は各薄肉円筒状パイプ２ａから形成されてパイプの両端部２ｂがフランジ３の周囲に外嵌されている。
【００３４】
図１０は、テンションメーター（荷重計）１３による本発明の弾性を有する弾性ローラ１ａの荷重に対する反発力である変形量（撓み量）１２を、測定する様子を示す図である。図１０の（ａ）は測定装置を示し、ローラ載置台１５の支持部材１４に被検体であるローラ１のシャフト８を載置して支持し、ローラ１の弾性ローラ１ａの上方に、図示しない方法で、支持されたテンションメーター１３から、加圧体１１を弾性ローラ１ａに当接して下方に圧力Ｐで押圧し、テンションメーター１３に表示されるローラ１である弾性ローラ１ａの上部の変形量（撓み量）１２を読み取る。図１０の（ｂ）は測定中のローラ１である弾性ローラ１ａと上方から圧力Ｐで押圧する加圧体１１と押圧によるローラ１である弾性ローラ１ａの上面の変形量（撓み量）１２を示している。
【００３５】
上記したように、図７、図８、図９に示す本発明の薄肉円筒状パイプ２ａを有する弾性ローラ１ａを用いることで、上下のローラ１、１の間の軸間を常に適切量に固定して保持することが、本発明の弾性ローラ１ａのみで可能となる。したがって、図４に示す従来の剛性フランジ３ｂであるフランジ３からなる剛性ローラ１と異なり、図７、図８、図９に示す本発明の弾性ローラ１ａでは、シャフト形状体９またはシャフト８が支持部材１４に支持され、かつこの支持部材１４の位置がローラ載置台１５に固定されて、本発明の弾性ローラ１ａが弾性変形をして、上下のローラ１、１は圧接状態となる。このために、上下のローラ１、１間で狭持される幅（ニップ幅）である変形量（撓み量）１２は一定となる。したがって、薄い印刷用紙の搬送や、種々の複数の板状弾性体からなるエレクトロニクス部品の洗浄用の搬送などが安定して可能となる。加えて、本発明の弾性ローラ１ａを使用することにより、圧接する圧力は低荷重とすることができるので、被搬送物の表面を傷つけにくい状態で搬送することができる。また、通常のバネを用いて、本発明の弾性ローラ１ａを変形させることも可能である。
【実施例】
【００３６】
本発明の実施例について以下に記載する。先ず、テンションメーター（荷重計）すなわち市販のＨＶ−５００ＮＩ−Ｓを用いて、本発明のローラ１のフランジ３の構成について、測定したデータを表１に実施例１および実施例２として示す。
【００３７】
【表１】
2019190491.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、実施例１では、ローラ１（すなわちフランジ３）の構成はフランジ３の材質がポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂からなり、３個の各輪環の厚みｔ2が０．５ｍｍである輪環４から構成されている。これらの輪環４どうしの間を支持するリブ７は６０°の等間隔で環状に配置されている。フランジ３の横幅ｂは４．５ｍｍであり、このローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．１ｍｍ時の荷重に対する反発荷重の実測値は３７ｇおよび計算値は２６ｇであり、ローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．３ｍｍ時の荷重に対する反発荷重の実測値は７７ｇおよび計算値は７７ｇであり、ローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．５ｍｍ時の荷重に対する反発荷重の実測値は１２４ｇおよび計算値は１２８ｇである。
【００３９】
実施例２では、ローラ１（すなわちフランジ３）の構成はフランジ３の材質がポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂からなり、３個の各輪環の厚みｔ2が１．０ｍｍの輪環４から構成されている。これらの輪環４どうしの間を支持するリブ７は６０°の等間隔で環状に配置されている。フランジ３の横幅ｂは４．５ｍｍであり、このローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．１ｍｍ時の荷重に対する反発荷重の実測値は１５２ｇおよび計算値は１３７ｇであり、ローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．３ｍｍ時の荷重に対する反発荷重の実測値は３７０ｇおよび計算値は４１０ｇであり、ローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．５ｍｍ時の荷重に対する反発荷重の実測値は５６５ｇおよび計算値は６８３ｇである。
【００４０】
なお、従来の剛性ローラ１ｂに用いる従来の剛性フランジ３ｂはパイプ２を支持しても弾性変形を生じない固さである。これに対して本発明のフランジ３はパイプ２を支持して弾性変形可能なフランジ３であり、低荷重で変形させることができる。
【００４１】
表１の、実施例１に記載のように３個の各輪環４の厚みｔ2を０．５ｍｍとし、実施例２に記載のように３個の各輪環４の厚みｔ2を１．０ｍｍとして、各輪環４の厚みｔを変えることで、フランジ３の変形量（撓み量）１２が同じであっても、表１に示すように反発荷重を異なるものとすることができる。
【００４２】
以上、表１の実施例１および実施例２に示すように、反発荷重の実測値と力学的な計算値とが略近似することので、力学的なフランジ変形量に対する荷重の計算ができ、必要な変形量および荷重を計算により求めることができる。
【００４３】
表２は、弾性変形可能な樹脂製のパイプの両端部２ｂに、表１で示すフランジ３を嵌合して、フランジ３を有する弾性ローラ１ａとしたものにおける、ローラ（すなわちフランジ３）の変形量に対するフランジ３の反発荷重を測定した実施例３および実施例４示す。なお、ローラ変形量に対するローラ（すなわちフランジ）の反発荷重は、図１０に示すテンションメーターによる測定方法で測定して行った。
【００４４】
【表２】
2019190491.tif 000004
【００４５】
表２に示すように、実施例３のローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．１ｍｍ時の荷重で比較すると、実施例３の弾性ローラの反発荷重の実測値はフランジ３の各輪環４の厚みｔ2が０．５ｍｍ時で７２ｇであり、さらに実施例４のローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．１ｍｍ時の荷重で比較すると、実施例４の弾性ローラの反発荷重の実測値はフランジ３の各輪環４の厚みｔ2が１．０ｍｍ時で１３０ｇである。さらに、実施例３のローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．３ｍｍ時の荷重で比較すると、実施例３の弾性ローラの反発荷重の実測値はフランジ３の各輪環４の厚みｔ2が０．５ｍｍ時で３３０ｇであり、さらに実施例４のローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．３ｍｍ時の荷重で比較すると、実施例４の弾性ローラの反発荷重の実測値はフランジ３の各輪環４の厚みｔ2が１．０ｍｍ時で６６０ｇである。さらに、実施例３のローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．５ｍｍ時の荷重で比較すると、実施例３の弾性ローラの反発荷重の実測値はフランジ３の各輪環４の厚みｔが０．５ｍｍ時で５９０ｇであり、さらに実施例４のローラ変形量（すなわちフランジ３の変形量）が０．５ｍｍ時の荷重で比較すると、実施例４の弾性ローラの反発荷重の実測値はフランジ３の各輪環４の厚みｔが１．０ｍｍ時で１４００ｇである。また、パイプ２とフランジ３の関係については、パイプ２の素材であるポリカーボネートのヤング率を２４５（Ｋｇ／ｍｍ2）で算出すると、関係式に示す通りにパイプ２の方が高い数値であり、この条件下で変形を生じさせていることが解る。
なお、表２中の実施例３、４のパイプ材質のＰＣはポリカーボネートプラスチックを指す。
【００４６】
さらに、表２は机上計算におけるゴムローラ１ｃの比較例１および比較例２を示している。この表２の比較例１（ゴムローラ１ｃ）は芯金の表面にゴム硬度３０度（ＪＩＳ−Ａ硬度）で、ゴムの厚みｔが０．５ｍｍで被覆されたゴムローラ１ｃであり、比較例１のローラ変形量が０．１ｍｍ時の荷重で比較すると、比較例１のゴムローラ１ｃの反発荷重の計算値は８００ｇである。一方、表２の比較例２（ゴムローラ１ｃ）は芯金の表面にゴム硬度１０度（ＪＩＳ−Ａ硬度）で、ゴムの厚みｔが０．５ｍｍで被覆されたゴムローラ１ｃであり、比較例２のローラ変形量が０．１ｍｍ時の荷重で比較すると、比較例２のゴムローラ１ｃの反発荷重の計算値は３００ｇである。さらに、表２の比較例１（ゴムローラ１ｃ）はローラ変形量が０．３ｍｍ時の荷重で比較すると、比較例１のゴムローラ１ｃの反発荷重の計算値は６９００ｇである。一方、表２の比較例２（ゴムローラ１ｃ）はローラ変形量が０．３ｍｍ時の荷重で比較すると、比較例２のゴムローラ１ｃの反発荷重の計算値は２５００ｇである。さらに、表２の比較例１（ゴムローラ１ｃ）はローラ変形量が０．５ｍｍ時の荷重で比較すると、比較例１のゴムローラ１ｃの反発荷重の計算値は１９０００ｇである。一方、表２の比較例２（ゴムローラ１ｃ）はローラ変形量が０．５ｍｍ時の荷重で比較すると、比較例２のゴムローラ１ｃの反発荷重の計算値は６８００ｇである。
【００４７】
このように、従来のゴムローラと比較して、実施例３、実施例４に示すように本発明の弾性ローラ１ａは低荷重でローラを変形させることができる。したがって、従来にない弾性ローラ１ａとすることができる。なお、この実施例３、４の弾性ローラ１ａは、フランジ３が樹脂からなり、かつローラ１となる薄肉円筒状パイプ２ａが樹脂からなる場合としているが、樹脂と弾性率の異なる金属から形成することも可能である。
【００４８】
上記したように、弾性変形可能なパイプ２に弾性変形可能なフランジ３を嵌合させてローラ１を形成することで、従来にない弾性ローラ１ａを作製することが可能であり、かつ、従来にない軽量の弾性ローラ１ａとすることができる。さらに本発明の弾性ローラ１ａは弾性変形可能なフランジ３を樹脂で成形することができるので、生産性の向上をはかって低コストかつ省資源で弾性ローラ１ａを作製することができる。
【００４９】
例えば、従来は、弾性変形を必要とするローラ１では、十分な厚みのゴムで被覆し、かつ外径の精度を必要とする場合は、さらに被覆したゴムを研磨してゴムローラ１ｃとしている。これに反して、本発明のローラ１は、熱が発生しない箇所に適用する場合は、樹脂の成形品で形成することができ、低荷重でかつ弾性変形が可能となり、一方、熱が発生する箇所に適用する場合は、耐熱の樹脂での成形もしくは金属で形成することで、弾性変形が可能となる。
【００５０】
さらに、本発明のローラ１の表面に高い摩擦係数を必要とする場合は、ウレタンなどの高い摩擦係数を有する素材をローラ１の表面にコーティングすれば良く、さらにローラ１の表面に凹凸を必要とする場合は、押出成形または引抜き成形で、表面に溝を形成したパイプ２を用いたローラ１あるいは摩擦係数の高い筒状の織物や筒状の編物をローラ１の表面に被覆すれば良い。さらに、本発明のローラ１の表面に細かい凹凸を必要とする場合は、パイプ２の表面にブラスト処理を施せば良く、さらに、本発明のローラ１の表面に導電性を必要とする場合は、パイプ２の素材を導電性の素材とすることで導電性を有する弾性ローラ１ａとすることができる。
【００５１】
また、本発明の弾性ローラ１ａの用途としては、ローラ１にシートに対するグリップ性を付与してシートを供給する供給ユニットのピックアップローラ、シートを挟んで搬送するユニットの搬送ローラ、電子写真装置に用いられる現像ユニットの導電性および表面粗さを有する現像ローラ、電子写真装置の現像剤を転写する転写ユニットに用いる導電性の転写ローラ、定着ユニットに用いる定着ローラ、シートのカールを矯正するディカールローラ、フィルムなどをラミネートするラミネーター用のローラ、サーマルヘッドを用いた装置のプラテンローラなどの多種多様にわたる用途に用いることができる。
【００５２】
たとえば、供給ユニットに用いるピックアップローラまたは供給ローラでは、シートなどの搬送を目的とするため、ローラ１の表面は摩擦係数の高いものを必要とし、従来は摩擦係数の高い弾性を有するゴムローラ１ｃを用いていたが、本発明の弾性ローラ１ａにおいては、薄肉円筒状パイプ２ａの表面に摩擦係数を高める素材をコーティングすることにより、ローラが変形してグリップする性質を有する弾性ローラ１ａとすることもる。
【００５３】
搬送ユニットに用いられる搬送ローラにおいては、１対のローラ１、１からなるものが一般的であり、バネ部材によってローラ１、１間の挟持圧で搬送が行なわれるが、本発明の弾性ローラ１ａを用いることで、これら弾性ローラ１ａのシャフト８、８間を固定することができ、低荷重で挟持して搬送させることができ、したがって、装置の部品点数を少なくすることができる。
【００５４】
電子写真装置の現像ユニットに用いられる現像ローラにおいては、接触現像を行なうローラは、従来は金属ローラ上に導電性ゴムが被覆されているものが一般的で、弾性と導電性を有したローラを必要としていた。しかし、本発明の弾性ローラ１ａを用いることで、厚みのある導電性のゴムによる被覆を必要とせず、本発明の弾性ローラ１ａの薄肉円筒状パイプ２ａを現像材が搬送できる表面粗さに形成して、導電性を有する薄肉円筒状パイプ２ａとすることで、低荷重で弾性変形を可能とし、現像剤に対する負荷を抑えたローラとして用いることができる。
【００５５】
電子写真装置の転写ユニットに用いられる転写ローラにおいては、従来の転写ローラは金属ローラ上に導電性のスポンジまたは導電性のゴムが被覆されているものが一般的であり、弾性を有しかつニップ幅を得るように構成されたローラを必要としていた。しかし、本発明の弾性ローラ１ａを用いることで、厚みのある導電性ゴムの被覆を必要とせず、本発明の弾性ローラ１ａの薄肉円筒状パイプ２ａを導電性のパイプ２で形成することで、弾性変形を可能とし、ニップ幅を得ることが可能であり、十分な転写時間を得ることができる転写ローラとして用いることができる。
【００５６】
さらに、定着ローラにおいては、定着を行なうための十分な定着時間を必要とするため、ローラ１、１間で挟持されるニップ幅が重要となる。従来は、ニップ幅を得るために、ゴム硬度の低いゴムを十分に用いて肉厚とすることでニップ幅を形成し、さらに、必要なニップ幅を得るため、高い荷重を必要としていた。しかしながら、本発明の弾性ローラ１ａを耐熱部材で形成して用いることで、低荷重にて十分なニップ幅を得ることができる。
【００５７】
また、図に示していないが、本発明の弾性ローラ１ａの表面に被覆物として織編物を被覆することで、これらの織編物が本来有している段差または隙間を、本発明の弾性ローラ１ａの表面に形成することができ、長時間使用時のローラ表面の汚染を軽減できるローラ１とすることができる。
【００５８】
加えて、図に示していないが、押出成形または引き抜き成形で、パイプ２の表面に容易に溝を形成することができ、このパイプ２の表面にコーティング剤による処理を施すことが容易にでき、弾性を有する溝付きローラを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上記したように、本発明の弾性ローラ１ａは、多種多様な用途のローラ１として、例えば、上述した供給ユニットのピックアップローラ、シートを挟んで搬送するユニットの搬送ローラ、電子写真装置に用いられる現像ユニットの導電性および表面粗さを有する現像ローラ、電子写真装置の現像剤を転写する転写ユニットに用いる導電性の転写ローラ、定着ユニットに用いる定着ローラ、シートのカールを矯正するディカールローラ、フィルムなどのラミネーター用のローラ、サーマルヘッドを用いた装置のプラテンローラなどを種々の設備や装置に使用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１  ローラ
１ａ  弾性ローラ
１ｂ  剛性ローラ
１ｃ  ゴムローラ
２  パイプ
２ａ  薄肉円筒状パイプ
２ｂ  パイプの両端部
３  フランジ
３ａ  フランジの中心部
３ｂ  従来の剛性フランジ
３ｃ  つば
４  輪環
４ａ  最外郭の輪環
４ｂ  中郭の輪環
４ｃ  最内郭の輪環
５  シャフト受部
５ａ  シャフト受部相当体
６  環状の間隙
６ａ  外側の間隙
６ｂ  中間の間隙
６ｃ  内側の間隙
７  リブ
７ａ  外側のリブ
７ｂ  中間のリブ
７ｃ  内側のリブ
８  シャフト
８ａ  軸心
９  シャフト形状体
９ａ  シャフト形状体の裏面
９ｂ  シャフト形状体の断面
１０  シャフトの通る孔
１１  加圧体
１２  変形量
１３  テンションメーター（荷重計）
１４  支持部材
１５  ローラ載置台
ｂ  フランジの横幅（輪環のシャフト方向の幅）
ｔ  ゴムの厚み
ｔ1  （パイプの)肉厚
ｔ2  輪環の厚み
Ｌ  パイプの長さ
ｌ  リブ間の輪環（梁）の部分の長さ
Ｅ  弾性率
Ｅ1  パイプの材質の弾性率
Ｅ2  フランジの材質の弾性率
Ｉ  断面２次モーメント
Ｉ1  パイプの断面２次モーメント
Ｉ2  フランジの輪環の断面２次モーメント
Ｐ  荷重（圧力）
ρ  曲率半径
【図１】
2019190491.tif 000005
【図２】
2019190491.tif 000006
【図３】
2019190491.tif 000007
【図４】
2019190491.tif 000008
【図５】
2019190491.tif 000009
【図６】
2019190491.tif 000010
【図７】
2019190491.tif 000011
【図８】
2019190491.tif 000012
【図９】
2019190491.tif 000013
【図１０】
2019190491.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月12日(2018.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは、樹脂成形による樹脂からなるフランジであり、この樹脂からなるフランジは径の異なる環状の薄肉の輪環の複数を同心円状に有し、この複数の径の異なる同心円状の輪環は等間隔に配置された複数のリブにより支持されて最外郭の輪環が薄肉円筒状パイプに嵌合されており、樹脂からなるフランジの中心部はリブにより輪環と支持されてシャフトの通る孔を有する構造に形成されているかまたはシャフト形状体に形成されており、この薄肉円筒状パイプと複数の環状の輪環を有する樹脂からなるフランジから弾性ローラが形成されており、この弾性ローラへの圧接荷重により薄肉円筒状パイプの変形方向と同方向に両端部の樹脂からなるフランジが変形する状態となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
薄肉円筒状パイプは、材質のヤング率をＥ1、円筒状のパイプの断面２次モーメントをＩ1、パイプの長さ方向の長さをＬ、およびパイプの肉厚をｔ1とし、薄肉円筒状パイプの両端部のフランジは、フランジの材質のヤング率をＥ2、フランジの輪環の断面２次モーメントをＩ2、フランジの輪環のシャフト方向の幅をｂ、およびフランジの輪環の厚みをｔ2とするとき、薄肉円筒状パイプとその両端部のフランジ間には、
Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2もしくはＥ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3
の関係式からなる関係を有し、薄肉円筒状パイプの両端部のフランジは最外郭の輪環を含む複数の輪環を同心円状に有し、これらの複数の輪環は隣り合う輪環どうしの間隙に等間隔で環状に配置された複数のリブにて隣りあう輪環どうしが支持されており、一輪環とその外郭の輪環との環状の間隙を支持する等間隔で環状に配置された複数のリブに対して、一輪環とその内郭の輪環との環状の間隙を支持する等間隔で環状に配置された複数のリブは、上記の一輪環の外郭の輪環を支持する等間隔で環状に配置された複数のリブの隣り合うリブどうしの環状の間隙に、等間隔で環状に配置されており、さらに、内郭の輪環とシャフトの通る孔を有するかまたはシャフト形状体を有するシャフト受部またはシャフト受部相当体とからなる内側の間隙が、等間隔で環状に配置された複数のリブにより支持されており、このシャフトの通る孔を有するかまたはシャフト形状体を有するシャフト受部またはシャフト受部相当体と複数の輪環が一体化されて、軸心方向の応力により生じた反発弾性を最外郭の輪環に形成し、薄肉円筒状パイプの両端部を直径方向へ変形可能なフランジを有する弾性ローラの両端部とし、このローラへの押圧荷重による薄肉円筒状パイプの変形方向とフランジの変形方向が同一方向となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
弾性ローラの表面は、表面がコーティング剤としてシリコーン、ウレタン、テフロン（登録商標）の中から選択した少なくとも１種のコーティング剤が用いられて被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
弾性ローラの表面は、織編物で被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
弾性ローラに用いている弾性変形可能な薄肉円筒状パイプは、導電性材料よりなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラ。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第３の手段では、薄肉円筒状パイプの両端部に有するフランジは、樹脂成形からなる樹脂フランジである。この樹脂フランジは径の異なる環状の薄肉の輪環を同心円状に複数有し、この複数の径の異なる輪環は等間隔に配置されたリブにて支持されて最外郭の輪環が薄肉円筒状パイプに嵌合されている。樹脂フランジの中心部はリブにより輪環と支持されてシャフトの通る孔を有する構造にまたはシャフト形状体に形成されており、この薄肉円筒状パイプと複数の環状の輪環を有する樹脂フランジから弾性ローラが形成されており、この弾性ローラへの圧接荷重により薄肉円筒状パイプの変形方向と同方向に両端部の樹脂フランジが変形する状態となっていることを特徴とする第１の手段または第２の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第４の手段では、薄肉円筒状のパイプは、円筒状のパイプの材質のヤング率をＥ1、円筒状パイプの断面２次モーメントをＩ1、円筒状のパイプの長手方向の長さをＬ、円筒状のパイプの肉厚をｔ1、円筒状のパイプの両端部のフランジの材質のヤング率をＥ2、フランジの輪環の断面２次モーメントをＩ2、フランジの輪環の幅をｂ、フランジの輪環の厚さをｔ2とするとき、
Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2・・・（１）
もしくは
Ｅ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3・・・（２）
の関係式（１）もしくは（２）で形成されるローラであり、このローラの両端部のフランジは最外郭の輪環を含む同心円状の複数の輪環を有し、これらの同心円状の複数の輪環は遠心方向へ等間隔で環状に配置された複数のリブにより隣り合う輪環どうしが支持せれており、それらの中郭の輪環とその外側の輪環との間隙に各輪環を等間隔で環状に維持するために遠心方向へ環状で等間隔に配置された複数のリブに対し、上記の中郭の輪環とその内側の輪環との間隙に各輪環を等間隔で環状に維持するために遠心方向へ環状に等間隔に配置された複数のリブは、その外側の輪環を支持する複数の等間隔で環状に配置されたリブのリブどうしの中間部において、等間隔で環状に配置されており、この等間隔で環状に配置された複数のリブにより、両端部のフランジのシャフトの通る孔を有する領域もしくは成形品からなるシャフト形状体を有する領域の最内郭の輪環が支持されており、この最内郭の輪環とその外側の複数の輪環からなる輪環が一体化されており、シャフトの軸心方向の応力により生じた反発弾性が最外郭の輪環に形成されて、円筒状のパイプの両端部に直径方向へ変形可能なフランジが上記したようにローラに有されて、このローラへの押圧荷重による薄肉円筒状パイプの変形方向とフランジの変形方向が同一方向にされていることを特徴とする第１〜第３の手段いずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第５の手段では、弾性ローラの表面は、表面がコーティング剤としてシリコーン、ウレタン、テフロン（登録商標）の中から選択した少なくとも１種のコーティング剤が用いられて被覆されていることを特徴とする第１〜４のいずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第６の手段では、弾性ローラの表面は、織編物で被覆されていることを特徴とする第１〜４のいずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第７の手段では、弾性ローラに用いている弾性変形可能な薄肉円筒状パイプは、導電性材料よりなることを特徴とする第１〜４のいずれか１の手段の薄肉円筒状の弾性変形可能なパイプおよび弾性変形可能なフランジを有する弾性ローラである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、薄肉円筒状パイプ２ａの鉛直方向の直径変位量の一般式は、
変位量：δｙ＝−Ｐρ3／（Ｅ×Ｉ）×｛（１／π）−（１／４）｝＝−Ｐρ3／｛Ｅ×（Ｌ×ｔ13／１２）｝×｛（１／π）−（１／４）｝
であり、Ｐは荷重、ρはパイプの曲率半径、Ｅは弾性率、Ｉは断面２次モーメント、Ｌはパイプの長さ、ｔ1はパイプの肉厚である。よって、低荷重で変形させるためには、弾性率の低い材質の選定とパイプ２の肉厚の設定が必要になる。そこで、ローラ荷重、ローラ長さ、予め決められたローラ外径の弾性ローラ１ａを変形させるためには、材質の選定（弾性率の選定）とパイプの肉厚ｔ1を選定し、鉛直方向（軸心方向）への変形に必要な薄肉円筒状パイプ２ａを構成し、フランジ３は薄肉円筒状パイプ２ａの変形を著しく阻害しないようにすることが必要となる。そのため、フランジ３の輪環４の部分の曲げ強さは、薄肉円筒状パイプ２ａの曲げ強さに対し、同等もしくはそれ以下になるように構成して、フランジ３とともに薄肉円筒状パイプ２ａを変形させて、弾性ローラ１ａの変形となるように構成する。したがって、薄肉円筒状パイプ２ａとフランジ３の曲げ強さの関係を、少なくとも上記の関係に示した、
Ｅ1×Ｉ1≧Ｅ2×Ｉ2、もしくはＥ1×Ｌ×（ｔ1）3≧Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3、
となる関係に構成することで、鉛直方向に変形可能な薄肉円筒状パイプ２ａおよび輪環４を有するフランジ３を変形させることができ、さらには両端のフランジ３の基本構成が同じ構成の場合は、
Ｅ1×Ｉ1≧２×Ｅ2×Ｉ2、
もしくは、
Ｅ1×Ｌ×（ｔ1）3≧２×Ｅ2×ｂ×（ｔ2）3、
とすることで、より低い荷重で変形させることができるためより好ましい。
また、複数の輪環を有するフランジ３は輪環４を支持するリブ７が等角度（等間隔）で配置した状態とした時は、リブ７によって形成される円弧の長さが最外郭の輪環４ａが最も長くなり中心方向に近づくほどリブ７に支持されている輪環４の円弧が短くなり反発荷重が高くなる。よって、反発荷重を決定している輪環４の厚みｔ2を、中心方向に近づくほど薄くすることがより好ましい構成であり、もしくはリブ７によって支持されて形成される円弧の長さをほぼ一定になるようにリブ７を配置するように構成することがより好ましい。
以上のように構成することで、パイプ２が樹脂でフランジ３が樹脂からなる弾性ローラ１ａ、パイプ２が金属の薄肉円筒状パイプ２ａでフランジ３が樹脂からなる弾性ローラ１ａ、パイプ２が樹脂でフランジ３が金属からなる弾性ローラ１ａ、パイプ２が金属の薄肉円筒状パイプ２ａでフランジ３も金属からなる弾性ローラ１ａを構成することができる。また、端部のフランジ３の構成を異なるように構成することで、一定荷重においてシャフト８方向に対する変形量の勾配が形成できるニップ幅に勾配を有するようにできる弾性ローラ１ａとして用いることもできる。