JP2004189485A

JP2004189485A - 画像形成装置のシート搬送用転動体

Info

Publication number: JP2004189485A
Application number: JP2003377395A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamazaki; 雅之山▲崎▼; Hirohisa Abe; 浩久阿部; Kazuo Hirose; 和夫廣瀬
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】画像の劣化を長期にわたって抑えることができ、かつ射出成形により安価に製造できる画像形成装置のシート搬送用転動体を提供する。
【解決手段】外径摺接面を形成する案内部と、この案内部をブリッジ部を介して保持する軸受部とからなる画像形成装置のシート搬送用転動体であって、上記案内部は射出成形により形成されるとともに該案内部の少なくとも両端部はフィルム状である。また、上記外径摺接面は軸方向がクラウニング形状である。また、上記案内部の末端部の厚みが、0.05 〜 0.9 mmである。また、上記転動体において少なくとも上記案内部は溶融フッ素樹脂からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンターなどの画像形成装置内で画像形成されたシートを搬送する画像形成装置のシート搬送用転動体に関する。

複写機およびレーザービームプリンターなどはトナーを熱で溶融させてシートに定着するため、定着部では２００℃前後の高熱をかけて定着している。その後、排紙コロなどのシート搬送用転動体により排出されるが、近年の高速化に伴い、シートおよび定着されたトナーが高温のままで排紙部を通過するようになってきた。このため、トナーが半溶融状態で排紙コロと接することが多くなり、排紙コロには耐熱性とトナーとの非粘着性が求められるようになった。これらの理由から、その材質として以前は安価なポリアセタール樹脂などが使用されていたが、現在ではテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下「ＰＦＡ」と称す）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（以下「ＥＴＦＥ」と称す）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下「ＦＥＰ」と称す）などの射出成形可能なフッ素樹脂（以下「溶融フッ素樹脂」と称す）が多く使用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

しかし、カラー化が進み高画質が求められるようになると、以下の問題が発生するようになってきた。すなわち、（１）排紙コロが硬いため、局部的、特にエッジ部でシートへ強い接圧がかかり画像にスジ状の痕などが発生するという問題、（２）排紙コロで押し付けられた面のトナーが潰されるので他の部分と画質に差が発生するという問題、（３）排紙コロと接した面が他の面より早く冷却されるために、冷却速度の差によって画質に差が発生するなどの問題である。
また、これらの問題に対応するため、発泡ゴムなど軟らかいゴムの表面にＰＦＡチューブなどを被せたもの、非粘着層をコーティングしたもの、などが考案されているが、構成から容易に推測できる通り高価であり、また非粘着性であるＰＦＡチューブがズレたりシワがよったりする、その他、コーティングが摩滅して非粘着性が失われるなどの問題が発生し完全な対策とは言えないのが現状である。
特開平９−３１５６１５号公報（特許請求の範囲）特開２０００−７１８０号公報（段落［００１９］）

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、画像の劣化を長期にわたって抑えることができ、かつ射出成形により安価に製造できる画像形成装置のシート搬送用転動体を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置のシート搬送用転動体は、外径摺接面を形成する案内部と、この案内部をブリッジ部を介して保持する軸受部とからなる画像形成装置のシート搬送用転動体であって、上記案内部は射出成形により形成されるとともに該案内部の少なくとも両端部はフィルム状であることを特徴とする。
また、上記外径摺接面は軸方向がクラウニング形状であることを特徴とする。
また、上記案内部の末端部の厚みが、0.05 〜 0.9 mmであることを特徴とする。
また、上記案内部は溶融フッ素樹脂からなることを特徴とする。
また、上記シート搬送用転動体は溶融フッ素樹脂からなることを特徴とする。
なお、フィルム状とは、肉厚が薄い状態を言う。

シートと摺接する案内部の少なくとも両端部をフィルム状とすることにより、両端部の機械的圧縮強度などが低下しシート印字面への接圧が低下するので該部分でスジ状痕がつきにくくなる。また、上記構成より（１）転動体とシート印字面との接圧が中央から両端に向けて低下するため、トナーの潰れもこの向きに少なくなる、（２）転動体の熱容量が中央から両端に向けて低下するため、トナーの冷却速度もこの向きに低下する。この結果、シート印字面において転動体が摺接した部分とそうでない部分とで画質の変化が目立ちにくくなる。
また、案内部を射出成形することにより、ズレ、摩滅などがなく長期間性能が維持される。また、転動体を一体成形することにより、容易に連続成形できるため量産性があり、安価に製造できる。

本発明の画像形成装置のシート搬送用転動体は、外径摺接面を形成する案内部と、この案内部をブリッジ部を介して保持する軸受部とからなる画像形成装置のシート搬送用転動体であって、上記案内部は射出成形により形成されるとともに上記案内部の少なくとも両端部はフィルム状であるので、両端部の機械的強度が低下しシート印字面への接圧が低下するので該部分でスジ状痕がつきにくくなる。また、案内部をクラウニング形状とすることで転動体とシート印字面との接圧や、転動体の熱容量が中央から両端に向けて低下し、画質の変化が目立ちにくくなる。
また、案内部を射出成形することにより、ズレ、摩滅などがなく長期間性能が維持される。また、転動体を一体成形することにより、容易に連続成形できるため量産性があり、安価に製造できる。

本発明のシート搬送用転動体の一実施例を図１により説明する。図１（ａ）はシート搬送用転動体の斜視図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。
本発明のシート搬送用転動体は案内部が樹脂製であり射出成形により成形される。その用途は複写機などにおいて、トナー像が定着され定着ローラから剥離されたシートを搬送することであるため、用いる樹脂としては、トナーとの非粘着性に優れ、射出成形可能なＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰなどの溶融フッ素樹脂が好ましい。

また、排紙時に必要十分な強度を得るために、例えば無機繊維系の補強材などを配合してもよい。そのような繊維状無機補強材を例示すると、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維、ステンレス繊維などの金属繊維、ケイ酸カルシウムウィスカ、炭酸カルシウムウィスカ、硫酸カルシウムウィスカ、硫酸マグネシウムウィスカ、硝酸マグネシウムウィスカ、マグネシア繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカ、アルミナ繊維、酸化チタンウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、チラノ繊維、ジルコニア繊維、ゾノライト繊維、ウオラストナイトウィスカなどであり、単独の繊維ばかりでなく、複数種類の繊維を混合して使用することもできる。繊維状無機補強材の中でも、ウィスカ類が好ましい。また繊維状無機補強材の配合量は、樹脂 100重量部に対して 1〜100 重量部、好ましくは 3〜 50 重量部、より好ましくは 5〜 35 重量部である。この範囲であると、優れた耐熱性および衝撃強度が得られる。100 重量部より多量に配合すれば案内部のフィルム状部に柔軟性がなくなり所望の効果が得られない恐れがある。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、転動体１は、シート搬送時にその印字面と摺接する案内部２と、回転軸を受ける軸受部３と、案内部２と軸受部３とを繋ぐブリッジ部４とを備えてなり、少なくとも案内部２は射出成形により成形される。図１（ａ）および（ｂ）に示した転動体１は案内部２、軸受部３、ブリッジ部４が射出成形により一体に成形されたものであるが、図６のように軸受部３を別部材で形成し案内部２をインサート成形してもよい。この場合ブリッジ部４は案内部２と一体成形した方が製造は容易である。
軸受部３を別部材で形成する場合、軸受部３の材質は金属、セラミックス、合成樹脂の何れもが使用できる。また、別部材で形成した軸受部３に案内部２をインサート成形する場合は、ブリッジ部４と接触する面に穴３ａを形成するなど、案内部２の抜け止め、回り止めを設けておくことが好ましい。
また、軸受部３は図１（ｂ）のように内径部３ｂが軸受面であっても、図７のように外径部３ｃが軸受面であってもよい。外径部３ｃが軸受面の場合、軸受部３の材質は金属、セラミックスあるいは補強材で補強された合成樹脂であることが軸の変形を防止するために好ましい。
案内部２の軸方向の形状は、軸心に対して平行であってよい。好ましい形状は、中高のクラウニング形状であり、該形状とすることでスジ状痕の発生が極めて低減される。クラウニング形状は、一定のＲで形成しても、途中でＲを変化させてもよい。案内部にクラウニングを設ける場合、金型からの取出しが無理抜きになるため、成形収縮率が 4 ％以上あるＰＦＡの使用が望ましい。また、その高低差は、例えば案内部の最大径が 10 mm、軸方向長さＬ₁が 10 mmの転動体であれば 1 mmが上限と思われる。

案内部２の端部であるフィルム状部６は、軸方向長さが 3 mm以上、肉厚Ｌ₂が 0.05 mm 〜 0.9 mm、好ましくは 0.08 mm 〜 0.7 mmであれば柔軟性が適当な範囲となり末端部６ａにおけるシートへの接圧を低下させることができる。 0.05 mm 未満では、肉厚が非常に薄くなるので、取り扱いに細心の注意が必要になってくる。
なお、一般的な複写機などに使用される本発明のシート搬送用転動体は、その軸方向長さおよび案内部直径はそれぞれ数 mm 〜数 cm 程度である。

図２は、本発明のシート搬送用転動体の使用状態を示す図である。図２に示すように、転動体１は、相手ローラ７との間でシート８を挟持するため、その案内部２においてシート８と摺接している。案内部２の末端部６ａは、フィルム状であり摺接時において押圧反対方向に弾性変形するため、該末端部におけるシート８への接圧が小さくなる。この結果、従来問題であった、シート８において末端部６ａとの摺接位置８ｂにできるスジ状痕が付きにくい。

転動体１の案内部２は、フイルム状部６の内径に射出成形する上での抜け勾配が設けられている。そのため、中央部５から末端部６ａに向けてその厚さが薄くなりフイルム状部での柔軟性が連続的に向上する。その結果、シート８において案内部２の中央部５との摺接位置８ａから、末端部６ａとの摺接位置８ｂに向けてこの転動体による接圧も低下する。通常、転動体によりシートを挟持すると、その摺接部分で接圧がかかりシート印字面に定着されたトナーが潰れて、摺接しない部分とで画質に差が生じるが、本発明では、転動体の中央部から両端部に向けて接圧が低下するため、画質の変化が目立ちにくくなり、特に末端部６ａではほとんど接圧がかからないため、非摺接部分との画質の差はほぼ生じない。

また、転動体の各部分における熱容量も中央部５から末端部６ａに向けて低下するため、該部分と接触することによるトナーの冷却速度もこの向きに低下する。すなわち、厚みがある中央部５では熱容量が大きくトナーの冷却速度が速く、薄いフイルム状部６では熱容量が小さくトナーの冷却速度が遅い。よって、上記接圧と同様に、シート８の転動体摺接面においてトナーの冷却速度による画質の変化および末端部跡が目立ちにくくなる。

本発明のシート搬送用転動体の他の実施例を図３により説明する。図３（ａ）はシート搬送用転動体の斜視図を、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、転動体１は、案内部２と、回転軸を受ける軸受部３と、案内部２と軸受部３とを繋ぐブリッジ部４とを備えてなり、ブリッジ部４がくの字状に成形されている。ブリッジ部４を該形状とすることにより、弾性変形しやすく中央部５における接圧が適度となるため、発泡ゴムなどの軟らかい素材を用いなくともシート印字面への排紙コロ接触による画質の低下を抑えることができる。

実施例１〜４
図３に示すシート搬送用転動体（排紙コロ）を、ＰＦＡを用いて射出成形で形成した。軸方向長さＬ₁が 12 mmであり、案内部直径が 9 mm であり、案内部の末端部６ａの肉厚Ｌ₂が 0.05 mm 、0.1 mm 、0.3 mm 、0.9 mm であり、それぞれを実施例１〜４とした。
実施例５
図１に示すシート搬送用転動体（排紙コロ）を、ＥＴＦＥを用いて射出成形で形成した。軸方向長さＬ₁が 12 mmであり、案内部直径が 9 mm であり、案内部の末端部６ａの肉厚Ｌ₂が 0.1 mm である。
実施例６
図６に示すシート搬送用転動体（排紙コロ）を、ＥＴＦＥを用いて射出成形で形成した。軸受部はＳＵＳ３０４製であり、案内部の軸方向長さＬ₁が 12 mmであり、案内部直径が 9 mm であり、案内部の末端部６ａの肉厚Ｌ₂が 0.1 mm である。

比較例１
図４に示す従来の円柱状排紙コロ９を、ＰＦＡを用いて射出成形で形成した。軸方向長さが 12 mmであり、外径が 9 mmであり、外径エッジ部９ａにＲ１の面取りが施してある。
各実施例および比較例について、以下に示すエッジロード試験および実機試験を行なった。試験結果を表１に示す。

（１）エッジロード試験：図５に示すように、駆動ゴムローラ１０とフリクションで回転する排紙コロ１１とからなる試験機において、排紙コロ１１にはラジアル荷重Ｗとして、20 gf負荷した。カーボン紙１２を排紙コロ側、シート１３をゴムローラ側にして、ゴムローラを 120 rpmで回転させ、カーボン紙１２とシート１３をゴムローラ１０、排紙コロ１１の間を通し転写状態の比較を行なった。試験結果は、明確にスジが転写されたコロは×、微かなスジが認められたコロは△、スジが認められないコロは○とした。
（２）実機試験：キャノン製カラーＬＢＰに組み付け、各色のべた焼き（全面印刷）を行い、スジなどの発生比較を行なった。試験結果は、明確にスジが転写されたコロは×、微かなスジが認められたコロは△、スジが認められないコロは○とした。

実機試験において、本発明のシート搬送用転動体は全くスジ状痕が認められなかった。エッジロード試験では実施例４において微かなスジが認められたが実機試験の結果から実機への採用に問題は無いと考える。本発明のシート搬送用転動体は画像の劣化を抑制できることが分かる。

本発明の画像形成装置のシート搬送用転動体は、画像の劣化を長期にわたって抑えることができ、かつ射出成形により安価に製造できるので、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンターなどの画像形成装置内で好適に利用できる。

本発明のシート搬送用転動体の一実施例の斜視図および断面図である。シート搬送用転動体の使用状態を示す図である。本発明のシート搬送用転動体の他実施例の斜視図および断面図である。従来のシート搬送用転動体の斜視図である。エッジロード試験の概略図である。軸受部が別部材で形成されたシート搬送用転動体の断面図である。軸受部の外径部が軸受面となるシート搬送用転動体の断面図である。

符号の説明

１シート搬送用転動体
２案内部
３軸受部
４ブリッジ部
５中央部
６フィルム状部
７相手ローラ
８シート

Claims

外径摺接面を形成する案内部と、この案内部をブリッジ部を介して保持する軸受部とからなる画像形成装置のシート搬送用転動体であって、
前記案内部は射出成形により形成されるとともに該案内部の少なくとも両端部はフィルム状であることを特徴とする画像形成装置のシート搬送用転動体。
前記外径摺接面は、その軸方向がクラウニング形状であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のシート搬送用転動体。
前記案内部の末端部の厚みが、0.05 〜 0.9 mmであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置のシート搬送用転動体。
前記案内部は溶融フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項記載の画像形成装置のシート搬送用転動体。
前記シート搬送用転動体は溶融フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の画像形成装置のシート搬送用転動体。