(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で構成された複数の突起部材を有し、
前記複数の突起部材の支持部の径がローラ軸方向で中央部から両端部に向かうに従って小さくなるように構成したことを特徴とするローラ部材。
【請求項２】
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支持部の径を同一とし、ローラ軸方向において中央部から両端部に向かうに従って各範囲毎に前記支持部の径が小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載のローラ部材。
【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３のいずれか１項に記載のローラ部材。
【請求項５】
前記突起部材の頭部は、球形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４記載のローラ部材。
【請求項６】
前記突起部材の支持部は、円柱又は円筒又は楕円柱又は多角柱又は円錐又は楕円錐又は多角錐をなすことを特徴とする請求項５に記載のローラ部材。
【請求項７】
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６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８】
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７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】
１対の搬送ローラは、軸の両端で加圧バネ等による圧縮力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】
ここで、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。このニップ幅及びニップ圧力の不均一性はシートの斜行、皺寄りを増大させる要因となる。
【０００５】
そのため、従来は、１対の上下ローラの軸方向へのニップ分布を均一にするため、ローラ対のうち少なくとも１本を、軸方向中央部の外径より端部の外径の方が小さくなるようなタイコ形状に形成していた。
【０００６】
また、単なるタイコ状のローラだと、軸方向のローラ径を異なるように設定しているために、ローラ各部の周速に差異を生じて、シートの皺寄りを起こしやすい。
【０００７】
そのため、例えば特公平6-2537号に示されるように、レジストローラにはタイコ状のローラを用い、感光体ドラムとレジストローラとの間に設置された転写前ローラにローラ中央部の外径よりも端部の径が大きい逆タイコ型のローラを用いて、皺寄りを防止している。
【０００８】
あるいは、特開平5-92837号に示されるように、軸体に軸方向で数個に分割されたゴム等の弾性材を装着し、中央部の弾性材の硬度を端部の弾性体の硬度よりも硬くし、さらに端部の弾性体表面にプラスチック性カラー部材を設けることにより、ローラ軸方向でニップの変化を少なくし、ローラからシートへ加わる力を均一化するような構造が提案されている。
【０００９】
また、特開平9-208077号に示されるように、芯金の両端部の外径を中心部の外径より小さくすることでローラ中心部より両端部の厚みを厚くとり、ローラ軸方向全体にニップ幅を均一化する構造が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
シートの搬送状態を決定する要因としては、ローラ対が圧接されてニップを形成した時のローラ径、軸に垂直な断面内でのゴム変形による回転方向の歪み量、ニップ幅等が挙げられる。
【００１１】
上記要因の各々が、軸体の撓みにより、ローラ軸方向で異なった値を持つことが、斜行や皺寄りの原因になっている。
【００１２】
前記従来技術の特公平6-2537号では、ローラ径は軸方向で均一にできるが、前記ゴムの回転方向の歪み量、ニップ幅がローラ軸方向で不均一となるため、斜行や皺寄り共に完全に解消されない。
【００１３】
また特開平5-92837号ではゴム等の弾性部材を分割して芯金に装着するため、ローラ軸方向全面がシートに接しないため強い圧力を加えるとシートを変形させてしまうので高速搬送には向かないという欠点がある。
【００１４】
また特開平9-208077号では芯金に切削加工が必要となり、加工時間及び費用の増加を招いてしまう。
【００１５】
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。
【００１６】
【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で構成された複数の突起部材を有し、前記突起部材の支持部の径がローラ軸方向で中央部から両端部に向かうに従って小さくなるように構成したことを特徴とする。
【００１７】
上記構成にあっては、軸体が若干撓んで端部に高い圧縮力が加わっても、ローラ中央部表面の突起部材の支持部より低い圧力で変形する端部の突起部材の支持部により、中央部に圧縮力が配分され、ニップ部におけるローラ外径、ニップ幅、及びニップ部における円周方向の歪み、等を、ローラ軸方向に沿ってより均一にすることができ、シート搬送時におけるシートの斜行、皺寄り等の搬送不良を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下に本発明の第１の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１９】
｛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。
【００２０】
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。
【００２１】
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は画像形成部に搬送され、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。
【００２２】
｛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(a)は本発明に係る搬送装置としてレジストローラ１の詳細を示す斜視図、図１(b)は同断面図、図１(c)は同正面図である。図２(a)〜(c)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次元構造体の拡大図、図３(a)〜(c)、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次元構造体の拡大図である。
【００２３】
図１(a)、(b)に示すように、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。
【００２４】
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。
【００２５】
３次元構造体４は、図２(a)、(b)に示すように、先端に球形状または半球状または円盤状または円錐状等の形状（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から建つ円柱または円筒または楕円柱または多角柱または円錐または楕円錐または多角錐等の形状（本実施形態では円筒形状）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＋Ｒ）は１〜500μmの範囲で形成されている。
【００２６】
また、レジストローラは１、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、両端部に位置するＷ３からなる。
【００２７】
ここでは本実施形態では範囲Ｗ１＝Ｗ２＝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。
【００２８】
図１(c)に示す弾性体層軸方向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、直径ｒの円筒形状、その両側の範囲Ｗ２、Ｗ３における同支持部の太さは直径ｒ−Δｒの円筒形状をなしている。ここで範囲Ｗ２におけるΔｒをΔｒ２、範囲Ｗ３におけるΔｒをΔｒ３とすると、それぞれ、ｒ＞ｒ−Δｒ２＞ｒ−Δｒ３、且つＲ＞ｒ＞Δｒ３の関係が成り立つ。ここで隣接する３次元構造体間の距離Ｌは範囲Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３において全て等しく構成されている。
【００２９】
｛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はレジストローラ１がシート搬送状態にあるときの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。
【００３０】
シートＳをレジストローラ１で搬送する場合、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。
【００３１】
そして、シート搬送に際し、レジストローラニップ領域での３次元構造体４の支持部５は、図４(a)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。この個々の３次元構造体支持部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。
【００３２】
なお、軸方向で均一のゴム厚を持つローラで軸の撓みがあると、加圧バネ等による圧縮力Ｐがかかっていることもあって中央部よりも端部により大きな圧縮力が加わり、端部のニップ幅はローラ中央部に比べて大きくなる。このため、図５に示すように、レジストローラ１の長手方向中央部よりも端部のシート搬送速度が速くなる搬送速度が生じてしまう。
【００３３】
しかし、本実施形態にあっては前述したように、レジストローラ１の長手方向中央部に位置する範囲Ｗ１における３次元構造体支持部５の直径ｒに比べ、レジストローラ端部側に位置する範囲Ｗ２、更には範囲Ｗ３での支持部５の直径ｒ−Δｒを小さくし、支持部５の弾性力を中央部より端部側において低くなるように構成している。このため、従来ローラ端部に集中してかかる圧縮力が中央部に分散し、ニップ部におけるローラ外径、ニップ幅、及びニップ部における円周方向の歪み等を、ローラ軸方向に沿って均一にでき、シート搬送時においてどのような大きさのシートでも斜行、皺寄り等の搬送不良を防止できる。
【００３４】
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を従来より低く設定可能となる。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。
【００３５】
〔第２実施形態〕
前述した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７参照）、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。
【００３６】
そして、前述のように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７(c)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。
【００３７】
〔他の実施形態〕
前述した実施の形態では、支持部５の径を範囲Ｗ１、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支持部５の径が小さくなるように形成してもよい。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
【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、支持部による弾性反力がローラ軸方向端部側が弱くなるために、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】  レジストローラ対がシート搬送状態にあるときの概念斜視図である。
【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を示す構成図である。
【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
８ …レジストローラ
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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