(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに接触し、摩擦力によってシートを搬送し、又はシートを分離するためのローラ部材において、
シートとの作用面に起立する支持部と、
該支持部の先端に形成された、シートと接触可能な頭部とで構成された複数の突起部材を有し、
前記支持部のローラ軸方向の断面形状が長部と短部とを有する形状に形成され、前記複数の突起部材のうちの少なくとも一部の突起部材は、前記長部と前記ローラ軸のなす傾斜角αが、０°＜α＜90°になるよう構成され、
前記傾斜角αは前記ローラ軸方向において中央部から端部側に向かうに従って大きくなることを特徴とするローラ部材。
【請求項２】
シートに接触し、摩擦力によってシートを搬送し、又はシートを分離するためのローラ部材において、
シートとの作用面に起立する支持部と、
該支持部の先端に形成された、シートと接触可能な頭部とで構成された複数の突起部材を有し、
前記支持部のローラ軸方向の断面形状が長部と短部とを有する形状に形成され、前記複数の突起部材のうちの少なくとも一部の突起部材は、前記長部と前記ローラ軸のなす傾斜角αが、０°＜α＜90°になるよう構成され、
前記ローラ軸方向に複数の範囲に分割してそれぞれの範囲内では前記傾斜角度αを同一とし、前記ローラ軸方向において中央部から端部側に向かうに従って前記傾斜角度αが大きくなるように各範囲毎に傾斜角度αを設定したことを特徴とするローラ部材。
【請求項３】
前記突起部材はローラ軸方向に断続して設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のローラ部材。
【請求項４】
前記支持部の断面形状は長辺と短辺を有する長方形又は長軸と短軸を有する楕円形であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のローラ部材。
【請求項５】
前記支持部は頭部側に向かうに従って徐々に細くなる錐形状であることを特徴とする請求項４に記載のローラ部材。
【請求項６】
前記突起部材の突起形状は高さ１〜500μm のキノコ状の形状をなすことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のローラ部材。
【請求項７】
前記突起部材の頭部は、球形状又は半球状又は円盤状又は円錐状又は楕円錐状をなすことを特徴とする請求項６に記載のローラ部材。
【請求項８】
ローラ部材によってシートを搬送するシート搬送装置において、前記ローラ部材として、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のローラ部材を有することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項９】
シートに画像を形成する画像形成手段又はシート原稿の画像を読み取る画像読取手段を有し、前記前記画像形成手段又は前記画像読取手段へシートを搬送する請求項８記載のシート搬送装置を有することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートに接触し、その摩擦力によってシートを搬送等するためのローラ部材に関し、特にどのような大きさのシートに対してもシートの斜行や搬送スピード変化を最小限に抑え、またシートに皺が生じることを防止してシートを搬送可能なローラ部材及びこれを用いたシート搬送装置並びに電子写真複写機・プリンタ・ワードプロセッサ及びファクシミリ装置等の画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置において、シート等を搬送するのに用いられる搬送ローラ対の少なくとも一方は一般的に金属等の硬度の高い軸（以下「軸体」という）の周りにゴム等の弾性体層が形成された複合ローラで構成されている。
【０００３】
一対の上記搬送ローラは、図９に示すように、軸の両端で加圧バネ等による圧縮力Ｐにより互いに圧接され、ゴム等の硬度の低い材料の変形によりニップと呼ばれる接触領域を形成する。シートは上記ニップ領域で両ローラによって挟み込まれ、搬送ローラ対の回転によって搬送される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記搬送状態において、搬送ローラの軸体は、ローラ両端部への圧縮荷重により撓みを生じ、この軸体の撓みは、ローラ軸方向の中央部よりも端部において、両ローラをより接近させるので、端部のゴム等は中央部に比べでより大きく変形し、ニップ幅を軸方向で不均一にする。
【０００５】
このローラ軸方向におけるニップ幅及びニップ圧力の不均一性は、図９に示すＶ１，Ｖ２，Ｖ３のように、ローラ各部の周速に差異を生じてシートの斜行、皺寄りを増大させる要因となる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で、ローラ部材の弾性体層の回転方向の歪み量、ニップ幅の軸方向の不均一性を排除し、シートの斜行や皺寄り、スピード変化等を抑えたローラ部材及びこれを備えたシート搬送装置や画像形成装置を安価に提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、シートに接触し、摩擦力によってシートを搬送し、又はシートを分離するためのローラ部材において、シートとの作用面に起立する支持部と、該支持部の先端に形成された、シートと接触可能な頭部とで構成された複数の突起部材を有し、前記支持部のローラ軸方向の断面形状が長部と短部とを有する形状に形成され、前記複数の突起部材のうちの少なくとも一部の突起部材は、前記長部と前記ローラ軸のなす傾斜角αが、０°＜α＜90°になるよう構成され、前記傾斜角αは前記ローラ軸方向において中央部から端部側に向かうに従って大きくなることを特徴とする。
【０００８】
上記構成にあっては、ローラ軸が撓んで端部に高い圧縮力が加わり、ローラ軸方向各部の周速に差異を生じても、ニップ部及びニップ部下流側近傍における突起部材において、シートに対し搬送方向にα°をなす方向、即ち周速差異によるシート搬送への悪影響を緩和する方向への弾性反力が生じることにより、シートの斜行、皺寄り等を許容値以内に抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下に本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
｛全体構成｝
先ず本発明のシート搬送装置が適用可能な画像形成装置本体の概略構成及び動作について図６を参照して簡単に説明する。なお、図６はシート搬送装置が適用可能な画像形成装置本体の全体構成説明図である。
【００１１】
図示しないホストコンピュータから送られた画像信号により、装置本体10に設けられているレーザースキャナ18から強度を変調したレーザー光がミラー19を介し、予め帯電された感光体ドラム15に照射され、該ドラム15上に静電潜像を形成する。次いで図示しない現像手段により静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００１２】
一方、装置本体下部に装着された収納カセット11中のシートＳが給送ローラ14及び分離パッド12によって一枚づつ分離給送され、搬送ローラ対21，22を経て、レジストローラ対１，13によって斜行が補正され、更に前記トナー像の形成と同期するように搬送タイミングを調整される。その後、シートＳは画像形成手段に搬送され、感光体ドラム15上のトナー像がシートＳに転写手段16により転写され、搬送ベルト17によって定着器20に搬送される。定着器20はヒータを内蔵した定着ローラ31とシートＳを定着ローラ31に押圧する加圧ローラ32によってシートＳを加熱、加圧することで転写トナーを定着する。そして、この画像定着後のシートを搬送ローラ対23，24、排出ローラ対25，26によって排出部27へ排出する。
【００１３】
｛シート搬送装置のローラ構成｝
次に本実施形態に係るシート搬送装置について図１乃至図３を参照して説明する。なお、図１は搬送装置としてレジストローラを示すものであり、(a)は詳細を示す斜視図、(b)は同断面図、(c)は同正面説明図である。また、図２はレジストローラ弾性体層の軸方向範囲Ｗ１におけるレジストローラ表面の３次元構造体の拡大説明図、図３はレジストローラ弾性体層の軸方向範囲Ｗ２、Ｗ３におけるレジストローラ表面の３次元構造体の拡大説明図である。
【００１４】
図１(a)、(b)に示すように、ローラ部材であるレジストローラ１は材質が金属もしくは樹脂からなる軸体２の外周に、材質がＥＰＤＭやＣＲゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等の硬度の低い材料で形成され、シートＳに接触し、摩擦力によりシートＳを搬送する弾性体層３から構成される。
【００１５】
レジストローラ１の弾性体層表面３ａには微細加工が施されており、図２(a)、(b)に示すように、微細加工が施されていない基底部３ｂと、微細加工が施された突起部材である３次元構造体４が形成されている。
【００１６】
３次元構造体４は、図２(a)、(b)に示すように、先端に球形状（本実施形態では直径Ｒの球形状）の頭部６と、その頭部６を保持し、弾性体基底部３ｂから建つ四角柱の支持部５とによってキノコ形状に形成される。前記３次元構造体４の高さｈは１〜500μm の範囲で形成されている。
【００１７】
また、レジストローラ１は図１(c)に示すように、弾性体層３の軸方向全長はＷであり、中央部に位置する範囲Ｗ１、その両側に位置する範囲Ｗ２，Ｗ２′、両端部に位置するＷ３，Ｗ３′ からなる。
【００１８】
ここでは本実施形態では範囲Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ２′＝Ｗ３＝Ｗ３′＝Ｗ／５として構成しているが、前記範囲は任意の数に等分割又は不等分割してもよい。
【００１９】
図１(c)に示す弾性体層軸方向範囲の中央に位置する範囲Ｗ１における３次元構造体４の支持部５は、図２(a)に示すように、長辺（長部）ｘ、短辺（短部）ｙの断面長方形状を持つ四角柱であり、他の範囲Ｗ２，Ｗ２′，Ｗ３，Ｗ３′においても３次元構造体４の形状は前記範囲Ｗ１における３次元構造体形状と同様である。
【００２０】
また図２(c)に示すように、ローラ弾性体層軸方向の中央部の範囲Ｗ１において、３次元構造体４の支持部５のそれぞれ基底部３ｂに平行な断面における長辺は、同断面に投影したローラ軸体の中心線と平行をなしている。
【００２１】
一方、図３(c)に示すように、ローラ弾性体層軸方向の一方側側方の範囲Ｗ２及びＷ３における３次元構造体４の支持部５のそれぞれ弾性体基面に平行な断面における長辺は、同断面に投影したローラ軸体の中心線と角度αをなしている。
【００２２】
ここでローラ弾性体層軸方向範囲Ｗ２における角度αがα２となるように構成され、範囲Ｗ３における前記角度αがα３となるように構成され、且つ０°＜α２＜α３＜90°が成り立つように構成されている。すなわち、ローラ弾性体層軸方向の端部へ向かう範囲ほど前記角度αが90°以内で大きくなるように構成されている。
【００２３】
また、ローラ弾性体層軸方向の他方側側方の範囲Ｗ２′及びＷ３′における３次元構造体４は、それぞれ範囲Ｗ２、Ｗ３における３次元構造体と、ローラ軸心に直交するローラ弾性体層軸方向中央断面を対称面とする対称形状をなすと同時に、隣接する３次元構造体間の距離Ｌはローラ弾性体層３における全ての範囲において全て等しく構成されている。
【００２４】
｛シート搬送動作｝
次に前記構成のレジストローラ１の動作を図４及び図５を参照して説明する。なお、図４(a)はレジストローラ１がシート搬送状態にあるときの範囲Ｗ１における３次元構造体４とシートＳとの接触状態を示す図であり、図４(b)はその上面図、図４(c)は同状態での範囲Ｗ２、範囲Ｗ３における３次元構造体の弾性変化を示す図４(b)と同方向矢視図である。また、図５はレジストローラ対１，13がシート搬送状態にあるときの概念斜視図である。なお図４及び図５においては説明の便宜上、実際の配置とは上下を反転させて表示している。
【００２５】
シートＳをレジストローラ１で搬送する場合、弾性体層軸方向中央部の範囲Ｗ１では、図４(a)に示すように、矢印Ａ方向にレジストローラ１が回転し、シートＳはレジストローラ１の球形の頭部６と接触して発生する摩擦力により矢印Ａ方向に搬送される。このとき、シートＳに紙粉７が付着していても、その紙粉７は基底部３ｂに落ちるために頭部６に付着することはなく、３次元構造体４によるシート搬送力に影響を与えない。
【００２６】
前記シート搬送の際、レジストローラニップ領域では３次元構造体４の支持部５は、図４(a)、(b)に示すように、シートＳの搬送方向と反対方向に弾性変形して倒れた状態となる。
【００２７】
また弾性体層軸方向の中央部以外の範囲Ｗ２及び範囲Ｗ３においても、矢印Ａ方向にレジストローラ１が回転し、シートＳはレジストローラ１の頭部６と接触して発生する摩擦力により矢印Ａ方向に搬送されるが、その際、レジストローラニップ領域では、３次元構造体４の支持部５は、図４(c)に示すように、短辺に沿って倒れるため、ローラ軸体の中心線と角度α（α２又はα３）をもって形成されている支持部５はシートＳの搬送方向Ａに対し180°−α°の方向に弾性変形して倒れた状態となる。その個々弾性体の発生する弾性反力によりシートＳにはローラ回転方向Ａとα°の角度をなす矢印Ｂ方向への搬送力が働く。
【００２８】
なお、弾性体層軸方向範囲Ｗ２′及び範囲Ｗ３′においても前記Ｂ方向はローラ軸心に直交するローラ弾性体層軸方向中央断面を対称面として対称となるＢ′方向であるが、上記諸作用は範囲Ｗ２、範囲Ｗ３と同様である。
【００２９】
なお、ローラ弾性体層３における全ての範囲における個々の３次元構造体４の支持部５の弾性変形により、シートＳ表面のいかなる凹凸においても３次元構造体先端球形の頭部６がシートＳと確実に接触することで、ニップ部全域における接触面積が常に一定に保たれ安定した搬送力が得られる。
【００３０】
また、上記構成によりレジストローラ対のニップ部においてシート搬送に必要な摩擦力を得るための、軸体２の両端にかかる加圧バネ等による圧縮力Ｐが従来より低く設定可能である。それによりローラ両端部への圧縮力Ｐによるレジストローラ１の軸体２の撓みが最小限に抑えることが出来る。
【００３１】
またローラ軸体の撓みによりローラ軸方向各部の周速に差異を生じても、図４(c)に示す、個々の３次元弾性体の弾性反力による矢印Ｂ方向への搬送力によりそれを相殺し、シートの斜行、皺寄り等を防止出来る（図５にシート搬送状態にあるときのレジストローラ軸方向においてのシートに係る搬送力の違いを概念図として示す）。
【００３２】
〔第２実施形態〕
次に３次元構造体を有するローラの第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００３３】
図７に示す実施形態にあっては、レジストローラ弾性体層表面３ａにおける３次元構造体４の支持部５を第１実施形態での四角柱に変えて長軸部（長部）と短軸部（短部）とを有する楕円柱としている。ここで前記支持部５のそれぞれ弾性体基面に平行な断面における楕円長軸と同断面に投影したローラ軸体の中心線となす角度αは第１実施形態における角度αと同様である。このように支持部５の断面形状を楕円にしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
さらに、支持部５を楕円柱形状とすることでニップ部における３次元構造体支持部５の倒れ方向に自由度が生まれ、様々な厚みのシートに最適な支持部５の弾性反力を得ることができる。
【００３５】
また、前述したように３次元構造体４を有することで、比較的低い押圧力でシートの搬送が可能になるため、図８に示すように、弾性体層３を軸体２に断続して構成してもシートにダメージを与えること無く、安価に同様の効果を得ることが出来る。
【００３６】
また前述した第１実施形態では弾性体層軸方向の各範囲Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３それぞれにおいて、弾性体層表面に形成した３次元構造体４の個々がなす頭部６の位置関係は前記軸方向及びこれと直交するシート搬送方向それぞれに整列していたが（図２(c)及び図３(c)参照）、これは軸方向及びシート搬送方向において必ずしも整列していなくても（図８参照）、同様の効果が得られる。そして、整列していない場合、シート先端が安易に３次元構造体４の先端間に潜り込む事が無く、シート先端ダメージを防止できる効果がえられる。
【００３７】
〔他の実施形態〕
突起部材の頭部６の形状としては、球形状の他に半球状、円盤状、楕円錐状、紡錘状などの形状であってもよい。また、支持部５の形状としては、断面が長い部分（長部）と短い部分（短部）とを備えた形状であればよく、直方体、楕円柱の他に、多角柱、楕円錐、多角錐などの形状であってもよい。すなわち、支持部５の向きに応じて弾性力が異なるような形状であればどのような形状であってもよい。
【００３８】
前述した実施の形態では、傾斜角度αを範囲W２、W３毎に変えた例で説明したが、範囲を設定せずに、ローラ軸方向において中央部から徐々に傾斜角度αが大きくなるように形成してもよい。
【００３９】
前述した実施形態では３次元構造体４をレジストローラ１に設けた例で説明したが、本発明に係るシート搬送装置としてのローラは上記レジストローラ対を含む他のシート搬送ローラにも適用可能である。
【００４０】
また、シート搬送用のローラのみならず、シートを分離するためのローラ部材についても前述した３次元構造体４を設けることは効果的である。
【００４１】
また、前述した実施形態ではシート搬送装置を画像形成装置に用いた例を示したが、画像形成装置に限らず、他のシート搬送機構を有する装置、例えば原稿を搬送してその情報を読み取る画像読取手段を有するスキャナ等の読取装置に用いることも当然に可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあってはローラ軸が撓んで端部に高い圧縮力が加わり、ローラ軸方向各部の周速に差異を生じても、ニップ部及びニップ部下流側近傍における突起部材において、シートに対し搬送方向にα°をなす方向、即ち周速差異によるシート搬送への悪影響を緩和する方向への弾性反力が生じることにより、シートの斜行、皺寄り等を許容値以内に抑えることができ、的確にシート搬送可能なシート搬送装置並びに画像処理装置を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る搬送装置としてのレジストローラを示す構成図である。
【図２】第１の実施形態に係るレジストローラ弾性体層の軸方向範囲Ｗ１における３次元構造体の構成を示す拡大図である。
【図３】第１の実施形態に係るレジストローラ弾性体層の軸方向範囲Ｗ２及びＷ３における３次元構造体の構成を示す拡大図である。
【図４】第１実施形態に係るレジストローラがシート搬送状態にあるときの３次元構造体とシートの動作を示す図である。
【図５】図４に示すシート搬送状態にあるときのレジストローラ軸方向においてのシートにかかる搬送力の方向の違いを表す概念斜視図である。
【図６】第１実施形態に係る画像形成装置本体の全体構成図である。
【図７】第２実施形態に係るレジストローラ弾性体層の軸方向範囲Ｗ２及びＷ３における３次元構造体の構成を示す拡大図である。
【図８】３次元構造体４を形成した弾性体層３を断続的に形成したローラの斜視説明図である。
【図９】従来の搬送装置におけるレジストローラのシートを搬送しようとする速度の違いを表す概念斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ    …シート
１，13 …レジストローラ
２    …軸体
３    …弾性体層
３ａ  …弾性体層表面
３ｂ  …基底部
４    …３次元構造体
５    …支持部
６    …頭部
７    …紙粉
10    …装置本体
11    …収納カセット
12    …分離パッド
14    …給送ローラ
15    …感光体ドラム
16    …転写手段
17    …搬送ベルト
18    …レーザースキャナ
19    …ミラー
20    …定着器
21，22 …搬送ローラ
23，24 …搬送ローラ
25，26 …排出ローラ
27    …排出部
31    …定着ローラ
32    …加圧ローラ
【図１】
0003774676.tif 000002
【図２】
0003774676.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003774676.tif 000007
【図７】
0003774676.tif 000008
【図８】
0003774676.tif 000009
【図９】
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