(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複写用紙の給紙に用いるリタードローラであって、ローラ表面が研摩されていないポリウレタンの研摩レスローラで、該ローラ表面に山状部と該山状部よりも陥没した海状部とからなるシボ表面を有し、山状部の面積Ｓ1 と海状部の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ／Ｓ2 が０．２５〜０．５５の範囲内にあり、該山状部と海状部とからなるシボ表面が更に、微細凹凸部の高さ３〜２５μｍの範囲内の微細な凹凸部によって構成されていることを特徴とするリタードローラ。
【請求項２】
前記ローラ表面の山状部の高さが１０μｍ以上であって、隣接する山状部の頂上間の距離が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のリタードローラ。
【請求項３】
外径及び内径が均一なローラ部に対して、該ローラ部が圧入される軸芯の外径が圧入端から反対側に向かって漸次小さくなるように形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリタードローラ。
【請求項４】
請求項１〜３の複写用紙の給紙に用いるリタードローラを用いたことを特徴とする給紙装置。
【請求項５】
複数枚の用紙が送り込まれた状態ではリタードローラが停止又は逆方向に回転するよう構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の給紙装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の複写用紙の給紙に用いる給紙装置、及びその給紙装置に使用される複写用紙給紙用のリタードローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等における給紙装置では、ピックアップローラにより用紙トレイから紙分離部に紙を送り込み、紙分離部で紙をさばいて１枚ずつ給紙する必要がある。そのため給紙装置の紙分離部には、確実に紙を１枚ずつ給紙できるように、一般にＦＲＲ方式又はＦＲ方式による重送防止機構が設けてある。
【０００３】
例えば、ＦＲＲ方式の重送防止機構を備えた給紙装置は、図５に示すように、ピックアップローラ３が用紙トレイ２から紙分離部に用紙１を送り込み、紙分離部では給紙ローラ４に当接して設けられたトルクリミッタ６を備えたリタードローラ５により、用紙１の重送を防止するようになっている。
【０００４】
かかる給紙装置においては、１枚の用紙１のみが送り込まれた状態では、給紙ローラ４の正回転による摩擦トルクがトルクリミッタ６の限界を超えて作用するため、リタードローラ５も正回転して紙１を送り出す。しかし、２枚以上の用紙１が送り込まれてくると、リタードローラ５は給紙ローラ４の摩擦力の影響を受けなくなるためトルクリミッタ６が限界に達せず、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用紙１を停止させ、給紙ローラ４に接した最上位の用紙１のみが送りだされる。
【０００５】
このようなプリンタの給紙装置に使用されるピックアップローラ３、給紙ローラ４、リタードローラ５としては、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が使用されている。また、ローラの製法としては、（１）ソリッドのゴム材料又はウレタンフォームから円柱状のローラ素材を切り出し、芯金を通した後、表面を研摩してローラとする方法、（２）型を用いて芯金の周囲に円柱状に成形した後、表面を研摩してローラとする方法が一般的に行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した給紙装置において、高い給紙信頼性が要求される場合には、紙分離部にリタードローラを使用するＦＲＲ方式を採用することが多い。リタードローラは、摩擦係数の耐久による低下を防止するため、ローラ表面を研摩加工して用いるのが一般的である。ローラ表面を研摩加工することにより、通紙により発生する紙粉および異物がローラ表面に付着しにくくなる効果があり、使用による摩擦係数の維持性を確保することが可能となる。また、研摩ローラを使用することにより、要求される寸法精度を比較的容易に満足することができる。
【０００７】
しかしながら、従来のリタードローラは、表面を研摩加工しているため加工費に占める研摩代が大きく、コストダウンの妨げになっている。そのため、従来から研摩レスローラの検討がなされており、研摩表面に類似のシボ表面を持つローラ等の使用が試みられている。例えば、特開平５−２２１０５９号公報や特開平８−１０８５９１号公報には、シボ表面ローラが提案されている。
【０００８】
しかし、従来のシボ表面ローラは、ローラ表面の紙と接触する部分が鏡面状態であったため、通紙時に発生する紙粉が付着しやすく且つ逃げ難いので、摩擦係数を長期に安定して維持することが困難であった。また、鏡面状態部分の面積が大きいために、リタードローラに使用した場合にスティックスリップが発生しやすく、低速域（１５０ｍｍ／ｓｅｃ以下）での異音の発生、いわゆる鳴き発生が問題となっている。
【０００９】
また、従来のシボ表面ローラ等の研摩レスローラでは、その表面形状を形成するため、成形金型の内面をショットブラスト加工や化学エッチングしている。しかし、ショットブラストでは深い凹凸形成が困難であり、また単なる化学エッチングでは凸部の表面が滑らか（擬似鏡面）であるため、研摩表面ローラと同等の性能を達成することは困難であった。更に、従来のシボ表面ローラからなるリタードローラにおいては、樹脂や金属の軸芯に圧入する際の歪によって、ローラの外径及び振れ寸法が要求精度を満足させることが難しかった。
【００１０】
このような状況から、従来のシボ表面ローラは、リタートローラとして研摩表面ローラと同等の性能が得られていないため、一般的にはまだ研摩表面ローラがリタードローラとして使用されている現状であった。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、安価な研摩レスローラからなり、通紙により発生する紙粉がローラ表面に付着しにくく、使用による摩擦係数の維持性が研摩表面ローラと同等レベルであって、低速域での鳴きを防止することができるリタードローラを提供すること、更には軸芯に圧入する際の歪による影響をなくして、ローラの外径及び振れ寸法の精度を向上させることができる複写用紙の給紙に用いるリタードローラを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、上記したリタードローラを用い、耐久性能に優れると共に鳴きの発生を防止できる複写用紙の給紙に用いる給紙装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する複写用紙の給紙に用いるリタードローラは、ローラ表面が研摩されていないポリウレタンの研摩レスローラで、該ローラ表面に山状部と該山状部よりも陥没した海状部とからなるシボ表面を有し、山状部の面積Ｓ1 と海状部の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ／Ｓ2 が０．２５〜０．５５の範囲内にあり、該山状部と海状部とからなるシボ表面が更に、微細凹凸部の高さ３〜２５μｍの範囲内の微細な凹凸部によって構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明のリタードローラにおいては、前記ローラ表面の山状部の面積Ｓ1 と海状部の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ／Ｓ2 が０．２５〜０．５５の範囲内にあることが必要であり、また、前記シボ表面の微細凹凸部の高さが３〜２５μｍの範囲内であることが必要である。更には、前記ローラ表面の山状部の高さが１０μｍ以上であって、隣接する山状部の頂上間の距離が１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明が提供する上記リタードローラでは、外径及び内径が均一なローラ部に対して、該ローラ部が圧入される軸芯の外径が圧入端から反対側に向かって漸次小さくなるように形成されていることができる。
【００１６】
更に、本発明は、上記のリタードローラを用いた給紙装置を提供するものである。本発明の給紙装置においては、複数枚の用紙が送り込まれた状態では、リタードローラが停止又は逆方向に回転するよう構成されたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のリタードローラの表面形状は、図１に模式的に示すように、複数の山状部１０と、山状部１０よりも陥没した海状部１１とからなるシボ表面を有すると共に、そのシボ表面全体が、即ち山状部１０と海状部１１の全表面がその凹凸よりも更に細かい凹凸からなる微細凹凸部１２となっている。図２は微細凹凸部１２を分り易く図示するために、図１のシボ表面の山状部１０を拡大して示したものである。
【００１８】
かかる特殊な表面形状を有する本発明のリタードローラにおいては、図３に示すように、所定の広さのシボ表面における山状部１０の面積をＳ１及び海状部１１の面積をＳ２としたとき、その比が０.２５≦Ｓ１／Ｓ２≦０.５５の範囲にあることが必要である。尚、山状部１０の面積Ｓ１及び海状部１１のＳ２の測定は、ローラ表面にインク等を付着させ、荷重３００ｇｆで紙に転写した後、紙に転写されたインク付着部分の面積を山状部１０のＳ１とし、その面積を画像処理装置により測定して求める。
【００１９】
この面積比Ｓ１／Ｓ２が０.２５未満の場合は、ローラと紙との接触部分が少なく、初期の摩擦係数が小さいため、リタードローラの順転性が悪くなり、偏摩耗が発生し易いうえ、低速域で鳴きが発生し易くなる。逆に、面積比Ｓ１／Ｓ２が０.５５よりも大きくなると、紙との接触面積が大きいため初期の摩擦係数は高いが、通紙により発生する紙粉が逃げにくく、ローラ表面に紙粉が付着して、摩擦係数の維持性が悪くなる。そのため、初期の通紙性能は良好であるが、徐々に順転性が悪化し、長期的に安定した給紙性能が得られない。
【００２０】
次に重要な表面形状に関する条件は、図２に示すように、シボ表面に設けた微細凹凸部１２の高さｈ2 であり、この高さｈ2 が３〜２５μｍの範囲内であること、即ち、３μｍ≦ｈ2 ≦２５μｍであることが必要である。微細凹凸部１２の高さｈ2 が３μｍ未満の場合は、ローラ表面が鏡面に近いため紙粉が付着し易く、摩擦係数の低下が大きくなる。また、鏡面に近いことによりスティックスリップが発生するため、低速域での鳴きが発生しやすくなる。一方、高さｈ2 が２５μｍを超える場合には、表面粗度が粗すぎるため初期の摩擦係数が小さくなり、リタードローラの順転性が悪くなる。
【００２１】
また、シボ表面の山状部１０に関しては、図１に示すように、山状部１０の高さｈ１（海状部１１の底から山状部１０の頂上までの距離）が１０μｍ以上であることが好ましい。山状部１０は摩耗によって減少するため、高さｈ１が１０μｍ未満では、長期に渡って安定した給紙性能を維持することが困難である。また、高さｈ１が１０μｍ未満では、山状部１０の変形が小さくなり、充分な鳴き防止性能が得られない。
【００２２】
更に、隣接する山状部１０の頂上間の距離ｄが１.０ｍｍ以下であることが好ましい。山状部１０の距離ｄが１.０ｍｍを越えると、強度（ブロック剛性）不足により耐摩耗性が満足できないうえ、山状部１０が随時変形することにより安定した送り性能が得られない。
【００２３】
尚、山状部１０の高さｈ１及び隣接する山状部１０の頂上間の距離ｄの測定、並びに前記した微細凹凸部１２の高さｈ２の測定は、いずれも表面粗度測定装置により行なうことができる。
【００２４】
本発明のリタードローラは、上記したようにローラ表面の形状をコントロールすることにより、通紙により発生する紙粉がローラ表面に付着しにくくなり、従って使用による摩擦係数の維持性が通常の研摩表面ローラと同等か又はそれ以上である。しかも、ローラ表面の山状部や微細凹凸部が変形して振動を吸収することができるため、研摩表面ローラからなるリタードローラの場合に認められた低速域（１５０ｍｍ／ｓｅｃ以下）での鳴きの発生を防止することができる。また、ローラ表面の形状のコントロールによって、ローラの初期摩擦係数の設定、使用後の摩擦係数低下程度の推定が比較的容易になるため、様々な給紙装置に適応したローラ設計が容易になる。
【００２５】
次に、本発明のリタードローラの製造方法について説明する。一般的には、成形型を用いてローラ部分を円柱状に成形し、所定の寸法に切断した後、軸芯に圧入することにより製造する。成形型内に軸芯をセットしておき、ローラ部分を成形と同時に軸芯に固着させることも可能である。
【００２６】
また、本発明のリタードローラのローラ表面に、山状部と海状部とからなるシボ表面を形成すると共に、山状部と海状部とからなるシボ表面に更に微細な凹凸部を設ける方法としては、ローラを成形する金型のうち、ローラ表面を形成する部分を放電加工にて処理することにより、大きな凹凸（山状部と海状部に対応する）及びその大きな凹凸の表面上の微細な凹凸（微細凹凸部に対応する）を同時に設ける方法や、一般的な化学エッチング等により大きな凹凸を形成させた後、ショットブラスト処理等を施して大きな凹凸の表面上に更に微細な凹凸を形成する方法がある。
【００２７】
このように、本発明のリタードローラは研摩加工を必要としないため、加工費の削減によるコストダウンが期待できると共に、研摩レスローラでありながら通常の研摩ローラと同等の性能を得ることができる。
【００２８】
尚、本発明のリタードローラの材質は、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、ノーソレックス等の一般的にローラに使用されるゴム材料を使用することができるが、長期的に安定した性能を得るためには耐摩耗性及び耐候性に優れたポリウレタン、例えばポリエーテル系ポリウレタンを用いることが望ましい。
【００２９】
また、リタードローラの硬度は、６０〜８５°の範囲が好ましい。ローラ硬度の測定にはタイプＡデュロメータを使用し、ローラ表面に押し当てて３秒後に読取った値をローラ硬度とする。
【００３０】
一般的に、研摩レスローラの場合、図４（ａ）に示すように、芯軸５ｂにローラ部５ａを圧入する際、歪によってローラ部５ａの外径が芯軸５ｂの反対側（ツバ側）の外径が大きくなるため、１個のローラ内で外径差が生じてしまう。
【００３１】
そこで、本発明のリタードローラでは、図４（ｂ）に示すように、ローラ部１５ａが圧入される軸芯１５ｂの外径を圧入端から反対側（ツバ側）に向かって漸次小さくなるように形成する。この外径差のある芯軸１５ｂにローラ部１５ａを圧入することにより、完成したリタードローラの外径差を小さくすることができる。尚、芯軸に設ける外径差は、使用するローラ部のゴム種や肉厚等に応じて適正値を設定する。
【００３２】
また、本発明は、上記したリタードローラを用いた給紙装置を提供するものである。即ち、ＦＲＲ方式の給紙装置の紙分離部に、給紙ローラに当接して配置されるリタードローラとして、上記本発明のリタードローラを使用する。このリタードローラは、通常のごとくトルクリミッタを備えると共に、所定の荷重で給紙ローラに押圧されていて、複数枚の用紙が送り込まれた状態では停止又は逆方向に回転するよう構成されたものである。
【００３３】
【実施例】
エーテル系ポリオールとイソシアネートからウレタンプレポリマーを調整し、これにグリコール系架橋剤を混合して金型に充填し、成形することによりウレタンポリマーからなるローラ部を得た。このローラ部を所定の長さに切断した後、樹脂製の軸芯に圧入することにより、シボ表面をもつリタードローラを研摩レスで作製した。
【００３４】
その際、金型のローラ表面を形成する部分を放電加工することにより、ローラ表面における山状部と海状部の面積比Ｓ１／Ｓ２、隣接する山状部の頂上間の距離ｄ、山状部の高さｈ１、微細凹凸部の高さｈ２を、それぞれ変化させたリタードローラを作製した。尚、面積比Ｓ１／Ｓ２の測定は、ローラ表面にインクを付着させ、荷重３００ｇｆで紙に転写した後、紙に転写されたインク付着部分の面積をＳ１とし、この面積を画像処理装置スピカII（日本アビオニクス(株)製）により測定して求めた。また、ｈ１、ｈ２、及びｄの測定は、表面粗度測定装置サーフコム５５０Ａ（東京精密(株)製）により行なった。
【００３５】
得られた各リタードローラを用いて、ＦＲＲ方式の給紙装置を構成した。尚、リタードローラは、複数枚の用紙が送り込まれた状態で停止する（正転及び逆転しない）機構とした。これら各給紙装置を使用して、給紙速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで連続的に給紙する評価試験を実施し、初期と用紙２００ｋｇ給紙後の摩擦係数の変化を測定すると共に、リタードローラの順転性、耐摩耗性、及び鳴き発生の有無について評価した。
【００３６】
得られた結果は、面積比Ｓ1 ／Ｓ2 のみを変化させた各試料１〜６について下記表１に示し、微細凹凸部の高さｈ2 等その他の条件を変化させた試料７〜１２については下記表２に示した。尚、以下の各表中の評価において、良好な場合を○、悪い場合を×、その中間を△と表示した。表において、試料１，２，６，７，１０は比較例、試料３，４，５，８，９，１１，１２は実施例である。
【００３７】
【表１】
0003744336.tif 000002
【００３８】
【表２】
0003744336.tif 000003
【００３９】
比較のために、ローラ表面が鏡面のリタードローラ（試料１３）、従来の研摩表面のリタードローラ（試料１４）、及び従来の単純なシボ表面のリタードローラ（試料１５）を用いた給紙装置を用意し、それぞれ上記と同様の評価試験を行なった結果を下記表３に示した
【００４０】
【表３】
0003744336.tif 000004
【００４１】
これらの結果から分るように、面積比Ｓ１／Ｓ２が０.２５≦Ｓ１／Ｓ２≦０.５５の範囲にあり且つ微細凹凸部の高さｈ２が３μｍ≦ｈ２≦２５μｍである試料３〜５及び試料８〜９の給紙装置は、初期摩擦係数が適度であると同時に試験後の摩擦係数の低下も少なく、リタードローラの順転性や耐摩耗性に優れ、低速域での鳴きも発生しなかった。
【００４２】
しかしながら、面積比Ｓ１／Ｓ２が０.２５未満の試料１及び試料２では、初期摩擦係数が小さく、リタードローラの順転性が悪くなり、耐摩耗性にも劣っていた。また、面積比Ｓ１／Ｓ２が０.５５を超える試料６は、初期摩擦係数は高いものの、通紙により紙粉が表面に付着し易いため摩擦係数の維持性が悪い。
【００４３】
面積比Ｓ１／Ｓ２の条件を満たしている場合でも、微細凹凸部の高さｈ２が３μｍ未満の試料７では、ローラ表面が鏡面に近いため、紙粉の付着による摩擦係数の低下が大きくなると共に、低速域での鳴きが発生しやすくなる。逆にｈ２が２５μｍを超える試料１０は、表面粗度が粗すぎるために初期摩擦係数が小さくなり、順転性が悪くなる。
【００４４】
山状部の距離ｄについては、試料３と試料１１の比較から、山状部の距離ｄが大きくなると、リタードローラ順転性と耐摩耗性が低下することが分る。また、山状部の高さｈ1 については、試料８と試料１２の比較から、山状部の高さｈ1 が小さくなると、鳴きが発生し、耐摩耗性が低下することが分る。但し、試料１１及び１２とも、摩擦係数は初期，２００ｋ後とも、それぞれ対応する試料３及び８と略同じである。
【００４５】
比較例として示した各給紙装置では、ローラ表面が鏡面である試料１３及び従来のシボ表面の試料１５は摩擦係数の低下が大きく、安定した給紙性能が得られない。また、研摩表面の試料１４では、鳴きの発生が顕著であった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、研摩の必要がない安価な研摩レスローラであって、紙粉がローラ表面に付着しにくく、従って使用による摩擦係数の維持性が通常の研摩ローラと同等又はそれ以上であり、低速域（１５０ｍｍ／ｓｅｃ以下）での鳴きの発生がない複写用紙の給紙に用いるリタードローラを提供することができる。
【００４７】
また、軸芯に圧入する際の歪による影響をなくし、ローラとの外径及び振れ寸法の精度を向上させた複写用紙の給紙に用いるリタードローラを提供することができる。更に、本発明の複写用紙の給紙に用いるリタードローラを用いることによって、耐久性能に優れ、鳴きの発生を防止できる給紙装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリタードローラにおける表面形状を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して模式的に示した断面図である。
【図３】本発明のリタードローラ表面の山状部と海状部の各面積を模式的に示す平面図である。
【図４】リタードローラの模式的な断面図であり、（ａ）は外径差のある従来例、及び（ｂ）は外径差のない本発明例を示す。
【図５】給紙装置を示す概略の側面図である。
【符号の説明】
１    用紙
４    給紙ローラ
５    リタードローラ
１０    山状部
１１    海状部
１２    微細凹凸部
【図１】
0003744336.tif 000005
【図２】
0003744336.tif 000006
【図３】
0003744336.tif 000007
【図４】
0003744336.tif 000008
【図５】
0003744336.tif 000009