JP2012020867A - 搬送ローラーの製造方法及び搬送ローラー - Google Patents
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Abstract
【課題】歪みがなく剛性の強い搬送ローラーの製造方法及び搬送ローラーを提供する。
その目的とするところは、剛性の高い搬送ローラーの製造方法を提供する。
剛性の高い搬送ローラーの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の搬送ローラーは、金属板Mを抜き加工して、その一対の端部62a,62bを互いに近接、あるいは当接させて一対の端部62a,62b間に継ぎ目80を有する円筒状の搬送ローラーであって、中心軸と直交する断面形状において、継ぎ目80側の第1軸心対向部160は、該第1軸心対向部160と軸心Oを介して対向する第2軸心対向部161よりも剛性が強くなっていることを特徴とする。
【選択図】図9
その目的とするところは、剛性の高い搬送ローラーの製造方法を提供する。
剛性の高い搬送ローラーの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の搬送ローラーは、金属板Mを抜き加工して、その一対の端部62a,62bを互いに近接、あるいは当接させて一対の端部62a,62b間に継ぎ目80を有する円筒状の搬送ローラーであって、中心軸と直交する断面形状において、継ぎ目80側の第1軸心対向部160は、該第1軸心対向部160と軸心Oを介して対向する第2軸心対向部161よりも剛性が強くなっていることを特徴とする。
【選択図】図9
Description
本発明は、搬送ローラーの製造方法及び搬送ローラーに関する。
従来、シート状の記録媒体上に情報を印刷する印刷装置が用いられており、この印刷装置には記録媒体を搬送する搬送装置が設けられている。この搬送装置は、回転することで記録媒体を搬送する搬送ローラーと、当該搬送ローラーに付勢されて当接された従動ローラーとを有しており、搬送ローラーと従動ローラーとで記録媒体を挟持して搬送するようになっている。搬送ローラーには中実の棒状部材が一般的に使用されている。その一方で、中実の材料は重量およびコストが嵩むという課題がある。ここで、特許文献1には、金属板を曲げ加工して円筒状に成形する技術が記載されている。
特許文献1に記載の円筒軸では、金属板を曲げ加工して円筒状に形成する際に、金属板の端面同士を突き合わせるようにする。このため、円筒軸の全長に亘って金属板の一対の端面間に継ぎ目が形成される。
しかしながら、上記特許文献1に記載の構成においては、時間の経過と共に円筒軸の継ぎ目の形状が変化し、これに伴って円筒軸の形状が変化する可能性があることを本発明者らは見出した。この形状変化は、円筒軸を曲げ加工する際に応力が残留し、当該残留応力が時間の経過と共に緩和することによる影響であると考えられる。
搬送ローラーの形成において、金属板を曲げ加工して形成されたローラー本体に残留する応力を強制的に補正するロールレベラー工程がよく実施される。ロールレベラーは、相互に対向する一対の押圧ローラーを有し、これら押圧ローラー間にローラー本体を通過させることで円筒軸の歪みを矯正することができる。ところがこの際、ローラー本体をその軸心方向(長さ方向)に湾曲変形(曲げ変形)させながら歪みを矯正するため、強度の弱い継ぎ目部分の肉厚が他の部分よりも相対的に薄く変形してしまう。
継ぎ目部分は他の部分に比べて弱いことから曲げ加工時に伸びやすく、伸びたことで周方向における厚さが部分的に薄くなり、継ぎ目部分の接合強度が弱まるおそれがある。このような加工時の不具合によって、ローラー本体、つまり搬送ローラーの経時変化がさらに助長されてしまう。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、歪みがなく剛性の強い搬送ローラーの製造方法及び搬送ローラーを提供することにある。
本発明の搬送ローラーは、金属板を抜き加工して、その一対の端部を互いに近接、あるいは当接させて前記一対の端部間に継ぎ目を有する円筒状の搬送ローラーであって、中心軸と直交する断面形状において、前記継ぎ目側の第1部位は、該第1部位と軸心を介して対向する第2部位よりも剛性が強くなっていることを特徴とする。
これによれば、継ぎ目側の第1部位の方が第2部位よりも剛性が強くなるように構成されているので、強度の弱い継ぎ目部分を補強することができる。これにより、ロールレベラー工程を施した後においても、全体的に剛性の強い安定した形状の搬送ローラーが得られる。
また、前記中心軸と直交する断面形状において、前記第1部位の厚みが、該第1部位と軸心を介して対向する第2部位よりも厚くなっていることとしてもよい。
これによれば、強度の弱い継ぎ目部分の厚みを第2部位よりも厚くしておくことによって、剛性の強い安定した形状の搬送ローラーが得られる。
また、前記一対の端部が径方向内側に屈曲されており、当該一対の端部の外面側を近接、あるいは当接させることによって前記継ぎ目が形成されていることとしてもよい。
これによれば、強度の弱い継ぎ目部分の剛性を容易に高めることができる。また、金属板の端部における端面どうしを当接させる場合に比べて、端部同士の接合面積を増やすことができるので、継ぎ目部分の接合強度が向上し、剛性の強い搬送ローラーが得られる。
また、前記第2部位の内周面に前記中心軸に沿って延びる溝が形成されていることとしてもよい。
これによれば、第2部位の内面側に中心軸に沿って延びる溝が形成されていることにより、第1部位の剛性を第2部位の剛性よりも強くすることができる。その度合いは、溝の形状、数、ピッチなどによって適宜調整することが可能である。
また、前記溝が周方向に複数形成されていることとしてもよい。
これによれば、周方向に複数の溝を設けることによって、第1部位と第2部位との剛性差を付与することが可能である。また、その度合いは、溝の形状、数、ピッチなどによって適宜調整することができる。
これによれば、周方向に複数の溝を設けることによって、第1部位と第2部位との剛性差を付与することが可能である。また、その度合いは、溝の形状、数、ピッチなどによって適宜調整することができる。
本発明の搬送ローラーの製造方法は、金属板の対向する一対の端部が近接、あるいは当接するように当該金属板を曲げて前記一対の端部間に継ぎ目を有する円筒状のローラー本体を形成する曲げ加工工程と、前記曲げ加工工程において形成された前記ローラー本体を当該ローラー本体の軸心を介して対向配置された一対の押圧ローラーにより挟持して押圧しつつ、前記一対の押圧ローラーを回転させることにより、前記ローラー本体の外周面のうち少なくとも前記高摩擦層が形成される所定部分に押圧力を加え、前記ローラー本体に残留する応力を調整するロールレベラー工程と、被搬送媒体に搬送力を作用させる高摩擦層を前記ローラー本体の外周面に形成する高摩擦形成工程と、を備え、前記曲げ加工工程では、前記軸心と直交する断面形状において、前記継ぎ目側の第1部位は、該第1部位と前記軸心を介して対向する第2部位よりも剛性が強い前記ローラー本体を形成することを特徴とする。
これによれば、曲げ加工工程において金属板を曲げて一対の端部間に継ぎ目を有するようにして円筒状に形成されるローラー本体は、その軸心と直交する断面形状において、継ぎ目側の第1部位が当該第1部位と軸心を介して対向する第2部位よりも剛性が強いローラー本体を形成することにより、ローラー本体をロールレベラー工程において一対の押圧ローラー間を挿通させる際に湾曲変形されたとしても、継ぎ目の有する第1部位が他の部位(第2部位)よりも剛性が強くなっているので、継ぎ目側が延びるなどして接合強度が弱まるのを防止することができる。これにより、ローラー本体の経時変化を抑えて、安定した形状の搬送ローラーを形成することができる。
また、前記曲げ加工工程では、前記ローラー本体の中心軸と直交する断面形状において、前記第1部位の厚みが該第1部位と前記軸心を介して対向する第2部位よりも厚くなっている前記ローラー本体を形成する方法としてもよい。
これによれば、曲げ加工工程において第1部位と第2部位とで剛性差が付与されたローラー本体を形成しておくことにより、後のロールレベラー工程において一対の押圧ローラーの間にローラー本体を挿通させる際にローラー本体が湾曲変形されたとしても、継ぎ目側が変形してしまうようなことが防止され、歪みのない安定した形状の搬送ローラーを形成することができる。
また、前記金属板の前記一対の端部を径方向内側に屈曲させ、当該一対の端部の外面側を近接、あるいは当接させることによって前記継ぎ目を形成する方法としてもよい。
これによれば、金属板の一対の端部を径方向内側に屈曲させた状態で継ぎ目を形成することにより、第1部位の剛性を第2部位よりも高めることができる。これにより、ロールレベラー工程において継ぎ目部分が変形するようなことが防止され、歪みのない安定した形状の搬送ローラーを形成することができる。
また、記曲げ加工工程に先立ち、前記金属板の短辺方向中央部に長手方向に沿って延びる溝を形成する方法としてもよい。
これによれば、形成されるローラー本体の第1部位の剛性を第2部位よりも高めることができる。これにより、ロールレベラー工程において継ぎ目部分が変形するようなことが防止され、歪みのない安定した形状の搬送ローラーを形成することができる。
また、前記曲げ加工工程に先立ち、前記金属板の短辺方向中央部に前記溝を複数形成する方法としてもよい。
これによれば、形成されるローラー本体の第1部位と第2部位との剛性差を溝によって付与することが可能である。また、その度合いは、溝の形状、数、ピッチなどによって適宜調整することができる。
また、前記ロールレベラー工程において、前記ローラー本体の外周面の全面に対して押圧力を加えることとしてもよい。
これによれば、ローラー本体の外周面の全面に対して押圧力を加えることとしたので、ローラー本体の全面における残留応力が均一に調整されることになる。これにより、搬送ローラー全体の形状を安定化させることができる。
前記ロールレベラー工程において、前記ローラー本体の長さ方向における一端側から他端側に向けて順に前記押圧力を加えることとしてもよい。
これによれば、ローラー本体の長さ方向における一端側から他端側に向けて順に押圧力を加えることとしたので、必ずしも大掛かりな装置を用いることなくロールレベラー工程を行うことができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
(第1実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターの側断面図である。
図2(a)はインクジェットプリンターの搬送ユニットを示す平面図、図2(b)は搬送ユニットの駆動系を示す側面図である。
図1に示すように、インクジェットプリンター1は、プリンター本体3と、プリンター本体3の後側上部に設けられた給紙部5と、プリンター本体3の前側に設けられた排紙部7と、を備えている。
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターの側断面図である。
図2(a)はインクジェットプリンターの搬送ユニットを示す平面図、図2(b)は搬送ユニットの駆動系を示す側面図である。
図1に示すように、インクジェットプリンター1は、プリンター本体3と、プリンター本体3の後側上部に設けられた給紙部5と、プリンター本体3の前側に設けられた排紙部7と、を備えている。
給紙部5には給紙トレイ11が設けられており、給紙トレイ11には複数枚の用紙(媒体、記録媒体、搬送媒体)Pが積載されるようになっている。ここで、記録紙(被記録媒体)Pとしては、普通紙、コート紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクタ)用シート、光沢紙、光沢フィルム等が用いられる。以下、記録紙Pの搬送経路において、給紙トレイ11側を上流側、排紙部7側を下流側という。給紙トレイ11の下流側には、給紙ローラー13が設けられている。
給紙ローラー13は、対向する分離パッド(図示せず)との間で給紙トレイ11の最上部に位置する記録紙Pを挟圧し、下流側へ送り出すように構成されている。給紙ローラー13の下流側には、搬送ローラー機構19が設けられている。
搬送ローラー機構19は、下側に配置された搬送ローラー15と、上側に配置された従動ローラー17とを備えている。
搬送ローラー15は、従動ローラー17との間に記録紙Pを挟圧し、図2に示す駆動部30により回転駆動するように設けられている。これにより、搬送ローラー15は、記録紙Pを下流側に配置された印字ヘッド(印刷部)21へ、搬送印刷処理に伴う精密で正確な搬送(紙送り)動作により搬送することができるようになっている。
印字ヘッド21はキャリッジ23に保持されており、キャリッジ23は給紙方向(記録紙Pの搬送方向)と直交する方向に往復移動するよう構成されている。印字ヘッド21による印字処理(印刷処理)は、制御部CONTによって制御されるようになっている。印字ヘッド21と対向する位置には、プラテン24が配設されている。
プラテン24は、キャリッジ23の移動方向に沿って間隔をあけて配置された、複数のダイヤモンドリブ25によって構成されている。
ダイヤモンドリブ25は、印字ヘッド21によって記録紙Pに印刷を行う際に記録紙Pを下側から支持するものであり、頂面が支持面として機能するようになっている。ダイヤモンドリブ25と印字ヘッド21との距離は、記録紙Pの厚さに応じて調節可能になっている。
これにより、記録紙Pはダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過することが可能となっている。ダイヤモンドリブ25及び印字ヘッド21の下流側には、排紙ローラー機構29が設けられている。
これにより、記録紙Pはダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過することが可能となっている。ダイヤモンドリブ25及び印字ヘッド21の下流側には、排紙ローラー機構29が設けられている。
排紙ローラー機構29は、下側に配置された排紙ローラー27と上側に配置された排紙ギザローラー28とを備え、排紙ローラー27の回転駆動によって記録紙Pを引き出し、排出するようになっている。
ここで、搬送ローラー機構19及び排紙ローラー機構29の駆動部30及び搬送ローラー15、排紙ローラー27の駆動速度の関係について説明する。
ここで、搬送ローラー機構19及び排紙ローラー機構29の駆動部30及び搬送ローラー15、排紙ローラー27の駆動速度の関係について説明する。
プリンター本体3には、図2(a)及び図2(b)に示すように、制御部CONTの制御下で駆動される搬送モーター32が設けられている。この搬送モーター32の駆動軸にはピニオン33が設けられており、ピニオン33には搬送駆動ギア35が歯合しており、搬送駆動ギア35には搬送ローラー15が内挿されて連結されている。
このような構成のもとに搬送モーター32等は、搬送ローラー15を回転駆動する駆動部30となっている。
このような構成のもとに搬送モーター32等は、搬送ローラー15を回転駆動する駆動部30となっている。
また、搬送ローラー15には、搬送駆動ギア35と同軸にインナーギア39が設けられており、このインナーギア39には中間ギア41が歯合しており、中間ギア41には排紙駆動ギア43が歯合している。排紙駆動ギア43の回転軸は、図2(a)に示すように排紙ローラー27の軸体45となっている。
このような構成のもとに、搬送ローラー機構19の搬送ローラー15と排紙ローラー機構29の排紙ローラー27とは、同一の駆動源である搬送モーター32からの回転駆動力を受け、駆動されるようになっている。
なお、排紙ローラー27の回転速度は、各ギアのギア比を調整することにより、搬送ローラー15の回転速度より速くなるように設定されている。したがって、排紙ローラー機構29の排紙速度は、搬送ローラー機構19の搬送速度より増速率だけ速くなっている。
また、搬送ローラー機構19による記録紙Pの挟持力(押圧力)は、排紙ローラー機構29による挟持力(押圧力)よりも大きく設定されている。したがって、搬送ローラー機構19と排紙ローラー機構29とが共に記録紙Pを挟持しているとき、その用紙搬送速度は、排紙ローラー機構29の排紙速度とは関係なく、搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されるようになっている。
次に、搬送ローラー15及びこれを備える搬送ローラー機構19について説明する。
図3(a)は搬送ローラー機構19の概略構成を示す図、図3(b)は軸受けの概略構成を示す図である。
搬送ローラー15は、中空円筒状のローラー本体(円筒軸)16と、ローラー本体16の表面の長手方向(軸方向)の一部に形成された高摩擦層(媒体支持領域)50とを有している。
図3(a)は搬送ローラー機構19の概略構成を示す図、図3(b)は軸受けの概略構成を示す図である。
搬送ローラー15は、中空円筒状のローラー本体(円筒軸)16と、ローラー本体16の表面の長手方向(軸方向)の一部に形成された高摩擦層(媒体支持領域)50とを有している。
ローラー本体16は、亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている。ローラー本体16は、コイルを巻き戻した金属板の一対の端面が対向するように曲げ加工され、コイルの内周面側であった面が内周面となる円筒状に形成された円筒軸である。すなわち、ローラー本体16を形成する金属板は、コイルによる巻きぐせが円筒の内周面側に反るように残った状態で円筒状に形成されている。
また、ローラー本体16は、図11(a)及び図11(b)に示すように曲げ加工されて突き合わされた金属板の一対の端面61a,61b間に形成された継ぎ目80を有している。なお、本実施形態のローラー本体16は、周方向(曲げ方向)とコイルの巻回方向(金属板の圧延方向)とが同一となっており、継ぎ目80はローラー本体16の軸方向と略平行に形成されている。
高摩擦層50は、図3(a)に示すようにローラー本体16の両端部を除く中央部に選択的に形成されている。高摩擦層50の表面には、無機粒子の鋭く尖った部分が露出した状態で固定され、高い摩擦力を発揮するようになっている。
高摩擦層50は、ローラー本体16の表面の高摩擦層の形成領域に樹脂粒子を10μm〜30μm程度の均一な膜厚で選択的に塗布して樹脂膜を形成し、その樹脂膜の上に無機粒子を均一に散布した後、焼成することにより形成されている。樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10〜20μm程度の微粒子が好適に用いられる。また、無機粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整された酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。
搬送ローラー15は、図3(a)に示すように、その両端部がプラテン24(図1参照)に一体成形された軸受26に回転可能に保持されている。図3(b)に示すように、軸受26は、上方に開口するU字形に形成され、このU字形部位に搬送ローラー15を嵌め込むことで、搬送ローラー15を前後側及び下側の3方向から軸支する。そして、軸受26と搬送ローラー15との接触面(搬送ローラー15の表面)には、グリス等の潤滑油(潤滑液)が供給(塗布)される。また、搬送ローラー15の一端又は両端には、インナーギア39や搬送駆動ギア35が回転不能に係合し連結するための係合部(図示せず)が形成されている。搬送ローラー15には、種々の連結部品に連結するため、種々の形態の係合部が形成可能になっている。
従動ローラー17は、複数(例えば6個)のローラー17aが同軸に配列されて構成されたもので、搬送ローラー15の高摩擦層50に対向しかつ当接する位置に配置されたものである。これらローラー17aからなる従動ローラー17には、付勢バネ(図示せず)が取り付けられており、これによって従動ローラー17は、搬送ローラー15側に付勢されている。
したがって、従動ローラー17は、搬送ローラー15の高摩擦層50に所定の押圧力(記録紙Pに対する挟持力)で接し、搬送ローラー15の回転動作に従動して回転するようになっている。また、搬送ローラー15と従動ローラー17との間で記録紙Pを挟持する力が大きくなり、記録紙Pの搬送性がより良好になっている。
なお、この従動ローラー17の各ローラー17aの表面には、高摩擦層50との摺接による損傷を緩和するため、フッ素樹脂塗装等の低摩耗処理が施されている。
以上の搬送ローラー15、軸受26、駆動部30及び従動ローラー17等により、インクジェットプリンター1の搬送部(搬送装置)20が構成されている。
以上の搬送ローラー15、軸受26、駆動部30及び従動ローラー17等により、インクジェットプリンター1の搬送部(搬送装置)20が構成されている。
次に、インクジェットプリンター1の動作について、図1、図2を参照して説明する。
インクジェットプリンター1は、給紙トレイ11の最上部に位置する記録紙Pを給紙ローラー13によって挟圧して下流側へ送り出す。送り出された記録紙Pは搬送ローラー機構19に至る。搬送ローラー機構19は、記録紙Pを搬送ローラー15と従動ローラー17との間で挟圧し、搬送ローラー15の回転駆動による紙送り動作で印字ヘッド21の下方に向けて定速で搬送する。印字ヘッド21の下方に搬送された記録紙Pは、ダイヤモンドリブ25の頂面上を滑らかに通過しつつ、印字ヘッド21によって高品質に印刷される。印字ヘッド21で印刷された記録紙Pは、排紙部7の排紙ローラー27によって順次排出される。
排紙ローラー機構29の搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度より速く設定されているため、記録紙Pはバックテンションが掛かった状態で搬送される。ただし、搬送ローラー機構19と排紙ローラー機構29とが共に記録紙Pを挟持しているときには、その用紙搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されている。したがって、このように排紙ローラー機構29と搬送ローラー機構19とによって排紙と搬送とを同時に行う際にも、その用紙の搬送速度は搬送ローラー機構19の搬送速度で規定されている。そのため、搬送ムラのない正確で安定した紙送り(搬送)がなされるようになる。
ここで、搬送ローラー15の高摩擦層50において記録紙Pを支持して搬送する際には、ローラー本体16にトルクが作用する。すると、ローラー本体16を形成する金属板の一対の端面61a,61bの継ぎ目80(図8参照)が開く方向に応力が作用する。ローラー本体16の継ぎ目80が開くと、記録紙Pに対して搬送ローラー15が均一に接しなくなり、搬送ムラが発生する。
しかし、本実施形態では、搬送ローラー15のローラー本体16は、鋼板コイルによる巻きぐせが残った金属板により形成され、コイルの内周側であった面が内周面となる円筒状に形成されている。鋼板コイルによる金属板の巻きぐせは、鋼板コイルの内周面であった面が凹面となるような反りである。すなわち、ローラー本体16を形成する金属板には、ローラー本体16の内周面側に反るような巻きぐせが残っている。
そのため、少なくともローラー本体16の継ぎ目を開く方向には巻きぐせが作用しなくなる。したがって、ローラー本体16の外周面側に反るような巻きぐせが残っている場合と比較して、ローラー本体16の継ぎ目を開き難くするができる。すなわち、本実施形態によれば、ローラー本体16の継ぎ目を開く方向に応力が作用した場合であっても、継ぎ目が開くことを防止することができ、高い搬送精度が得られる搬送ローラー15を提供することができる。
また、ローラー本体16の周方向(曲げ方向)と鋼板コイルの巻回方向(金属板の圧延方向)とが同一となっている。そのため、ローラー本体16を形成する金属板の曲げ方向と巻きぐせによる反りの方向とを一致させることができる。これにより、ローラー本体16を形成する金属板の巻きぐせが、ローラー本体16の継ぎ目を閉じる方向に作用する。
したがって、ローラー本体16の継ぎ目の開きをより効果的に防止することができる。
したがって、ローラー本体16の継ぎ目の開きをより効果的に防止することができる。
また、ローラー本体16に中空の円筒軸を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して重量を大幅に減少させることができる。また、ローラー本体16に中実軸を用いる場合と比較して材料の切削性に対する要求が低くなる。したがって、ローラー本体16の材料として鉛等の有害物質を含まない材料を用いることが可能になり、環境負荷を低減することができる。
また、搬送ローラー15には高摩擦層50が形成されており、従動ローラー17がこの高摩擦層50に当接する位置に配置されている。そのため、これら搬送ローラー15と従動ローラー17との間で記録紙Pを挟持する力が大きくなり、記録紙Pの搬送性がより良好になっている。
また、本実施形態の搬送部20は、搬送ローラー15とこれを支持する軸受26とを備えている。そのため、上述のように高い搬送精度が得られる搬送ローラー15を軸受26により支持して回転させ、高摩擦層50により記録紙Pを支持して高精度に搬送することができる。また、搬送ローラー15に中空のローラー本体16を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して搬送部20の重量を大幅に減少させ、環境負荷を低減することができる。
また、本実施形態のインクジェットプリンター1は、搬送部20によって記録紙Pを高精度に搬送することができ、記録紙Pに高い印刷精度で印刷処理を行うことできる。また、搬送ローラー15に中空のローラー本体16を採用することで、中実軸を用いる場合と比較して装置全体の重量を大幅に減少させることができ、環境負荷を低減することができる。
次に、搬送ローラー15の製造装置について説明する。
図4は、本実施形態の搬送ローラー15の製造装置の模式図である。
図4に示すように、製造装置100は、アンコイラー110と、レベラー120と、第1プレス機130と、第2プレス機140とが、一方向に配置された構成となっている。
また、製造装置100は、コイルCから巻き戻された金属板Mを一方向に送る不図示の搬送部と、加工された円筒軸を金属板Mから切り離す不図示の切断部とを備えている。
アンコイラー110は、金属板Mが圧延方向に巻回された円筒状のコイル(鋼板コイル)Cを軸回りに回転可能に支持し、コイルCを巻き戻すためのものである。
図4は、本実施形態の搬送ローラー15の製造装置の模式図である。
図4に示すように、製造装置100は、アンコイラー110と、レベラー120と、第1プレス機130と、第2プレス機140とが、一方向に配置された構成となっている。
また、製造装置100は、コイルCから巻き戻された金属板Mを一方向に送る不図示の搬送部と、加工された円筒軸を金属板Mから切り離す不図示の切断部とを備えている。
アンコイラー110は、金属板Mが圧延方向に巻回された円筒状のコイル(鋼板コイル)Cを軸回りに回転可能に支持し、コイルCを巻き戻すためのものである。
レベラー120は、上下に交互に配置された複数のワークロール121を備え、これら上下のワークロール121の間に金属板Mを通すことで、金属板Mを平坦化するように構成されている。本実施形態のレベラー120は、金属板MのコイルCによる巻きぐせ(反り)を完全には除去せず、第1プレス機130による加工が可能な程度に巻きぐせを調整するようになっている。
第1プレス機130は雄型(パンチ)131と雌型(ダイ)132とを備え、プレスにより金属板Mを所定の形状に抜き加工するように構成されている。
第2プレス機140は、一方向に配置された複数の雌型(曲げダイ)141,143及び雄型(曲げパンチ)142,144、並びに、上型145及び下型146を備え、プレスにより金属板Mを曲げ加工をするように構成されている。そして、不図示の搬送部により金属板Mを一方向に間欠的に送りながら、順次、異なる型により曲げ加工を行うこと(順送)で、金属板Mを徐々に円筒に近づけるように構成されている。
第2プレス機140は、一方向に配置された複数の雌型(曲げダイ)141,143及び雄型(曲げパンチ)142,144、並びに、上型145及び下型146を備え、プレスにより金属板Mを曲げ加工をするように構成されている。そして、不図示の搬送部により金属板Mを一方向に間欠的に送りながら、順次、異なる型により曲げ加工を行うこと(順送)で、金属板Mを徐々に円筒に近づけるように構成されている。
次に、搬送ローラー15の製造方法について説明する。
まず、板厚が0.8mm〜1.2mm程度の冷間圧延鋼板や電気亜鉛めっき鋼板等の金属板Mが圧延方向に巻回されたコイルCを用意する。そして、製造装置100のアンコイラー110によってコイルCを支持し、コイルCを軸回りに回転させて金属板Mを巻き戻す。コイルCから巻き戻された金属板Mは、コイルCの内周側の面C1が凹面、外周面側の面C2が凸面となる側面視で円弧状の巻きぐせが残った状態になっている。巻き戻された金属板Mは不図示の搬送部によって一方向(圧延方向)に搬送され、レベラー120に到達する。
まず、板厚が0.8mm〜1.2mm程度の冷間圧延鋼板や電気亜鉛めっき鋼板等の金属板Mが圧延方向に巻回されたコイルCを用意する。そして、製造装置100のアンコイラー110によってコイルCを支持し、コイルCを軸回りに回転させて金属板Mを巻き戻す。コイルCから巻き戻された金属板Mは、コイルCの内周側の面C1が凹面、外周面側の面C2が凸面となる側面視で円弧状の巻きぐせが残った状態になっている。巻き戻された金属板Mは不図示の搬送部によって一方向(圧延方向)に搬送され、レベラー120に到達する。
レベラー120に到達した金属板Mは、上下に配置された複数のワークロール121によって平坦化され、巻きぐせが調整される。これにより、金属板Mは第1プレス機130による加工が可能な程度まで平坦化されるが、コイルCの内周側の面C1が凹面となる巻きぐせは、ある程度残されている。レベラー120によって平坦化された金属板Mは、不図示の搬送部によって一方向に搬送され、第1プレス機130に到達する。
第1プレス機130に到達した金属板Mは、雄型131と雌型132を用いたプレスにより抜き加工される。この抜き加工では、図5(a),図5(b)に示すような抜き加工によって型抜きされた金属板Mを母材として形成される。
本実施形態における大型の金属板Mは、長さ方向における厚みが部分的に異なっており、その厚みの変化は規則的である。抜き加工では、平板部60の順送方向における中央部よりも端部62a,62b側の板厚の方が厚くなるように型抜きを行う。
本実施形態における大型の金属板Mは、長さ方向における厚みが部分的に異なっており、その厚みの変化は規則的である。抜き加工では、平板部60の順送方向における中央部よりも端部62a,62b側の板厚の方が厚くなるように型抜きを行う。
そして、ローラー本体16の母材である平板部60(金属板M)は、図5(b)に示す雄型131に対向する上面C2が外周面となる円筒状に曲げ加工される。
この場合、抜き工程において図5(b)に示すように型抜きされた金属板Mに、ダレsd、せん断面sp、破断面bs、バリ(図示略)が形成された場合でも、比較的滑らかなダレsdが形成された上面C2を、ローラー本体16の外周側にすることが好ましい。言い換えれば、バリや破断面bsに連続する金属板Mの下面C1をローラー本体16の内周側にすることが好ましい。
これにより、金属板Mの一対の端面61a,61bを突き合わせて継ぎ目80(図8(c)等参照)を有するローラー本体16を形成する際に、バリや破断面bsの凹凸が障害となって継ぎ目80が開くことを防止できる。
したがって、ローラー本体16の継ぎ目80の精度を向上させ、高い搬送精度が得られる搬送ローラー15を提供することができる。また、バリがローラー本体16の内周面側になり、ローラー本体16の外周面から突出することを防止でき、バリ取り工程を省略して生産性を向上させることができる。
図6(a)は、第1プレス機130によって抜き加工された金属板Mの平面図である。
図6(a)に示すように、金属板Mには、抜き加工により、搬送方向(圧延方向)に連続する枠部66と、搬送方向と交差する方向に延びる帯状の平板部60と、枠部66と平板部60とを連結する連結部67とが形成される。本実施形態では、平板部60は略長方形であり、短辺60aが圧延方向に平行で長辺60bが圧延方向と直交するように型抜きされている。金属板Mを不図示の搬送部によって間欠的に搬送しながら繰り返しプレスを行うことで、平板部60と連結部67は金属板Mの搬送方向に等間隔に複数形成される。
図6(a)に示すように、金属板Mには、抜き加工により、搬送方向(圧延方向)に連続する枠部66と、搬送方向と交差する方向に延びる帯状の平板部60と、枠部66と平板部60とを連結する連結部67とが形成される。本実施形態では、平板部60は略長方形であり、短辺60aが圧延方向に平行で長辺60bが圧延方向と直交するように型抜きされている。金属板Mを不図示の搬送部によって間欠的に搬送しながら繰り返しプレスを行うことで、平板部60と連結部67は金属板Mの搬送方向に等間隔に複数形成される。
図6(b)は、第1プレス機130によって抜き加工された金属板Mの断面図である。
図6(b)に示すように、本実施形態における金属板Mの厚みは部分的に異なっており、具体的には、平板部60ごとにその幅方向両端部62a,62bの厚みの方が中央部61pの厚みよりも部分的に厚く形成されている。
具体的には、後にローラー本体16の外周面16aは平坦とされているのに対し、内周面16bは短辺方向における板厚の違いから端部62a,62b側にかけて湾曲した面となっている。
ローラー本体16を形成する場合には、これら両端部62a,62bの端面61a,61b同士が突き合わされて接合されることとなる。
図6(b)に示すように、本実施形態における金属板Mの厚みは部分的に異なっており、具体的には、平板部60ごとにその幅方向両端部62a,62bの厚みの方が中央部61pの厚みよりも部分的に厚く形成されている。
具体的には、後にローラー本体16の外周面16aは平坦とされているのに対し、内周面16bは短辺方向における板厚の違いから端部62a,62b側にかけて湾曲した面となっている。
ローラー本体16を形成する場合には、これら両端部62a,62bの端面61a,61b同士が突き合わされて接合されることとなる。
第1プレス機130によって抜き加工された金属板Mは、不図示の搬送部によって搬送され、図4に示す第2プレス機140に到達する。
図7(a)〜図7(c)、図8(a)〜図8(c)は、第2プレス機140による曲げ工程を示す側面図である。
図7(a)〜図7(c)、図8(a)〜図8(c)は、第2プレス機140による曲げ工程を示す側面図である。
第2プレス機140に到達した金属板Mの平板部60は、プレスによって図6に示す短辺60aに平行な方向(圧延方向)に曲げ加工される。すなわち、平板部60の両側の長辺60b,60bに沿う一対の端面61a,61bを近接させるように曲げ加工する。そして、図7(a)〜図7(c)、図8(a)〜図8(c)に示すように、これら一対の端面61a,61bを対向させて突き合わせるように円筒状に形成する。
具体的には、まず、図7(a)に示す雌型(曲げダイ)141と雄型(曲げパンチ)142とで金属板Mの平板部60をプレスし、平板部60の両端部62a,62bを円弧状(望ましくは略1/4円弧)に曲げる。なお、図7(a)においては、各部材を分かりやすくするため、平板部60と雌型141と雄型142との間にそれぞれ間隔を開けてこれらの部材を記しているが、この間隔は実際には存在せず、平板部60と雌型141、雄型142とはそれぞれの接触部においてほぼ密着している。これは、後述する図7(b)、図7(c)、図8(a)〜図8(c)においても同様である。
ここで、雄型142は、図4に示すコイルCにおいて内周側であった面C1(図7において平板部60の下側の面)に対向するように配置されている。また、雌型141は、図4に示すコイルCにおいて外周側であった面C2(図7において平板部60の上側の面)に対向するように配置されている。これにより、平板部60の両端部62a,62bはコイルCの内周面であった面C1側に曲げ加工される。
次に、金属板Mを一方向に送った後、図7(b)に示す第2の雌型(曲げダイ)143と第2の雄型(曲げパンチ)144とで、平板部60の短辺方向(曲げ方向)における中央部をプレスする。そして、図4に示すコイルCにおいて内周側であった面C1側に、平板部60を円弧状(望ましくは略1/4円弧)に曲げる。
次に、金属板Mを一方向に送った後、図7(c)に示すように、平板部60の内側に芯型147を配置する。そして、図7(c)に示す上型145と下型146とを用いて、図8(a)〜図8(c)に示すように、平板部60の両端部62a,62bの各端面61a,61bを近接させる。
ここで、図7(c)および図8(a)〜図8(c)に示す芯型147の外径は、形成する中空円筒状のローラー本体16の内径と等しくしてある。また、図7(c)に示すように、下型146のプレス面146cの半径と上型145のプレス面145aの半径は、それぞれ、研磨しろを考慮したローラー本体16の外径の半径と等しくしてある。また、図8(a)〜図8(c)に示すように下型146は左右一対の割型であり、これら割型146a,146bは、それぞれ独立して昇降可能に構成されている。
すなわち、図7(c)に示す状態から、図8(a)に示すように左側の割型146aを上型145に近接させ、平板部60の一方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。なお、上型145も下型146と同様左右一対の割型とし(割面145b参照)、この図8(a)に示す工程の際に、同じ側の上型を割型146aに近接させてもよい。
次いで、図8(b)に示すように、芯型147を少し(一方の側の端面61aと他方の側の端面61bとを近接させることができる程度に)上型145側へ移動させるとともに、他方の側の割型146bを上型145に近接させ、平板部60の他方の側をプレス加工し、略半円形状に曲げる。
その後、図8(c)に示すように、芯型147および一対の割型146a,146bを共に上型145に近接させ、円筒状のローラー本体(中空パイプ)16を形成する。この状態で、左右両側の端面61a,61bは互いに対向して突き合わされた状態となる。すなわち、この円筒状のローラー本体16にあっては、基材である金属板Mの平板部60の両側の端面61a,61bが互いに近接して、これらの端面61a,61b間に継ぎ目80が形成されている。ここで、図4に示すコイルCの内周側であった面C1はローラー本体16の内周面となり、コイルCの外周側の面であったC2はローラー本体16の外周面となっている。このように、平板部60を芯型147に巻きつけるようにローラー本体16を形成する。
図9(a)は、図7(a)〜図7(c)、図8(a)〜図8(c)に示す工程を経て平板部60が段階的に円筒状に形成された金属板Mを示す平面図である。
図6に示すように型抜きされた金属板Mは、図4に示す第2プレス機140に到達し、一方向に間欠的に送られながら、図7(a)〜図7(c)、図8(a)〜図8(c)に示す工程により平板部60がプレスにより順次曲げ加工される(順送プレス)。そのため、図9(a)に示すように、第2プレス機140に到達した平板部60は、金属板Mの搬送方向の前方ほど円筒に近くなっていく。平板部60が円筒状に形成された後は、不図示の切断部により連結部67が切断されて中空円筒状のローラー本体16となる。
図6に示すように型抜きされた金属板Mは、図4に示す第2プレス機140に到達し、一方向に間欠的に送られながら、図7(a)〜図7(c)、図8(a)〜図8(c)に示す工程により平板部60がプレスにより順次曲げ加工される(順送プレス)。そのため、図9(a)に示すように、第2プレス機140に到達した平板部60は、金属板Mの搬送方向の前方ほど円筒に近くなっていく。平板部60が円筒状に形成された後は、不図示の切断部により連結部67が切断されて中空円筒状のローラー本体16となる。
図9(b)は、ローラー本体の軸心と直交する断面形状を示す図である。
本実施形態のローラー本体16は、その軸心Oと直交する断面形状において、継ぎ目80と軸心Oとを通る第1直線A1において互いに対向する第1軸心対向部(第1部位)160の方が、軸心Oにおいて第1直線CL1と直交する第2直線CL2において互いに対向する第2軸心対向部(第2部位)161よりも剛性が強くなっている。
本実施形態のローラー本体16は、その軸心Oと直交する断面形状において、継ぎ目80と軸心Oとを通る第1直線A1において互いに対向する第1軸心対向部(第1部位)160の方が、軸心Oにおいて第1直線CL1と直交する第2直線CL2において互いに対向する第2軸心対向部(第2部位)161よりも剛性が強くなっている。
具体的な構成として、図9(b)に示す断面形状においてローラー本体16は、継ぎ目80と軸心Oとを通る第1直線CL1において互いに対向する第1軸心対向部160の厚みTh1が、軸心Oにおいて第1直線CL1と直交する第2直線CL2において互いに対向する第2軸心対向部161の厚みTh2よりも大きくなるように構成されている。すなわち、Th1<Th2の関係となっている。
なお、第1軸心対向部160とは、継ぎ目80と軸心Oとを通る第1直線CL1において、互いに対向する所定領域におけるローラー本体16の特定部位のことをいう。また、第2軸心対向部161とは、軸心Oにおいて第1直線CL1と直交する第2直線CL2において、互いに対向する所定領域におけるローラー本体16の特定部位のことをいう。
この断面形状において、第1軸心対向部160と第2軸心対向部161とを結ぶ間のローラー本体16の厚みは、第1軸心対向部160から第2軸心対向部161に向かうに従って漸次変化するように構成されている。すなわち、継ぎ目80が形成された位置を0時位置とすると、3時位置および9時位置のそれぞれから0時位置に向かうにつれて、ローラー本体16の厚みが、厚みTh2から厚みTh1へ連続的に大きくなり、3時位置および9時位置のそれぞれから6時位置までの厚みは一定となっている。
同図に示す断面形状において、ローラー本体16の外形形状(外周面16aの形状)は、軸心Oを中心とする真円形状である。また、ローラー本体16の内径形状(内周面16bの形状)は、軸心Oを中心とする楕円形状である。より詳しくは、第1直線CL1上に長径が配置され、第2直線CL2上に短径が配置される楕円形状である。
本実施形態のローラー本体16は、第1直線CL1に対し、線対称の形状、また、第2直線CL2に対して線対称の形状を有する。
第1軸心対向部160の厚みTh1と第2軸心対向部161の厚みTh2との厚みの差は、厚みTh1を100%とするときに、110%以上で150%以下の範囲内で適宜設定される。
本実施形態のローラー本体16は、第1直線CL1に対し、線対称の形状、また、第2直線CL2に対して線対称の形状を有する。
第1軸心対向部160の厚みTh1と第2軸心対向部161の厚みTh2との厚みの差は、厚みTh1を100%とするときに、110%以上で150%以下の範囲内で適宜設定される。
上記のようなローラー本体16を形成する場合、プレス工程(曲げ加工工程)により、ローラー本体16の断面形状が第1直線CL1上に長径が設定され、第2直線CL2上に短径が設定される楕円形状となるような芯材を用いるようにする。これにより、第1軸心対向部160の厚みTh1が、第2軸心対向部161の厚みTh2よりも厚く形成される。このようにして形成されたローラー本体16は、周方向での厚みを異ならせてあるので、軸心Oと直交する断面形状において第1軸心対向部160の方が第2軸心対向部161よりも剛性が強くなるように構成されている。
次に、形成されたローラー本体16に残留する応力を調整する工程を行う。ローラー本体16の応力を調整する工程として、本実施形態では、ロールレベラー工程を利用する。このロールレベラー工程では、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される所定部分に押圧力を加える。ここでは、ローラー本体16の外周面16aの略全面に対して押圧力を加える場合を例に挙げて説明する。
(ロールレベラー工程)
ロールレベラー工程では、複数の押圧ローラーが用いられる。ここでは、図10に示すように、2つの押圧ローラーR1及びR2を用いた場合を例に挙げて説明する。押圧ローラーR1は、外周面が凸状に形成されている。また、押圧ローラーR2は、外周面が凹状に形成されている。
ロールレベラー工程では、複数の押圧ローラーが用いられる。ここでは、図10に示すように、2つの押圧ローラーR1及びR2を用いた場合を例に挙げて説明する。押圧ローラーR1は、外周面が凸状に形成されている。また、押圧ローラーR2は、外周面が凹状に形成されている。
まず、この押圧ローラーR1及びR2により、ローラー本体16を挟持する。ローラー本体16を挟持した後、当該2つの押圧ローラーR1及びR2によってローラー本体16を押圧しつつ、押圧ローラーR1及びR2を回転させる。この状態で、ローラー本体16と押圧ローラーR1及びR2とを、当該ローラー本体16の中心軸の方向に相対的に移動させる。
押圧ローラーR1及びR2の位置を固定させておき、ローラー本体16が押圧ローラーR1と押圧ローラーR2との間を通過させる。これにより、ローラー本体16には、第一端部16fから第二端部16sへと順に押圧力が加えられることになる。この押圧力により、ローラー本体16に残留する応力が調整されることになる。
なお、ロールレベラー工程では、ローラー本体16の第一端部16fから第二端部16sに向けて順に押圧力を加えることとしたので、必ずしも大掛かりな装置を用いることなく当該工程を行うことができる。
(センターレス研磨加工)
次いで、本実施形態では、形成したローラー本体16の真円度を高め、振れを少なくするべく、センターレス研磨加工を行う。この研磨工程では、図11(c)に示すように、円柱状(又は円筒状)に形成された砥石部材GDを用いてローラー本体16の外周面16aを研磨する。研磨工程では、ローラー本体16の表面から所定の深さ(30μm〜80μm程度の厚さ。以下、「研磨深さ」と表記)の部分が研磨されることになる。
次いで、本実施形態では、形成したローラー本体16の真円度を高め、振れを少なくするべく、センターレス研磨加工を行う。この研磨工程では、図11(c)に示すように、円柱状(又は円筒状)に形成された砥石部材GDを用いてローラー本体16の外周面16aを研磨する。研磨工程では、ローラー本体16の表面から所定の深さ(30μm〜80μm程度の厚さ。以下、「研磨深さ」と表記)の部分が研磨されることになる。
ローラー本体16の外径よりも小さい間隔を空けて配置された2つの砥石部材GDの間に当該ローラー本体16を配置させ、ローラー本体16が2つの砥石部材GDの外周部分に接した状態とする。その後、2つの砥石部材GDを同じ方向に回転させる。この2つの砥石部材GDの回転により、各砥石部材GDとローラー本体16との間に摩擦力が発生する。
なお、2つの砥石部材GDとしては、ローラー本体16の長手方向の全体を一度に研磨できるように、長手方向(円柱の高さ方向)の寸法がローラー本体16よりも大きくなるように形成されたものを用いることが好ましい。また、砥石部材GDの回転時には、ローラー本体16の長手方向におけるマージンを確保するため、長手方向の全体が2つの砥石部材GDに接触するように、砥石部材GDの長手方向の中央部にローラー本体16を配置することが好ましい。
砥石部材GDの回転によって発生した摩擦力により、ローラー本体16が当該砥石部材GDの回転方向とは反対方向に回転しつつ、当該ローラー本体16の外周面16aが研磨されることになる。このため、ローラー本体16の外周面16aのほぼ全面が満遍なく研磨され、研磨工程前に比べてローラー本体16の真円度がより良好になる。
なお、ロールレベラー工程において転造工程を行っている場合、ローラー本体16の外周面16aに形成される凹凸部203が研磨によって除去される。これを踏まえて、転造工程を行う際に、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成される部分については、研磨工程での研磨深さよりも深くなるように凹凸部203を形成しておく。また、高摩擦層50が形成されない部分については当該研磨深さよりも浅くなるように凹凸部203を形成しておく。
この状態で研磨工程を行うと、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成される部分は凹凸部203の一部分が残った状態となる。また、ローラー本体16のうち高摩擦層50が形成されない部分は、凹凸部203が除去された状態となる。したがって、高摩擦層50を形成する工程においては、当該凹凸部203を用いることができるため、製造効率が高まることになる。
研磨工程を行った後、真円度が高く、かつ、振れ量の小さいローラー本体16が得られる。なお、このローラー本体16にあっては、前記の両端面61a、61b間がより狭まることで、図11(a)に示すようにこれら両端面61a、61b間の隙間がより狭くされた継ぎ目80が形成される。
なお、プレス加工や研磨工程では、平板部60の両端面61a、61b間の隙間が無くなるように、すなわち、両端面61a、61bが互いに当接するようにするのが好ましい。しかしながら、得られるローラー本体16の真円度や振れ量を良好にしつつ、この隙間を完全に無くすのは困難であり、現状ではある程度の隙間が形成されるようになる。
この継ぎ目80は、平板部60の外周面と内周面とが同じ寸法(幅)であることにより、図11(b)に示すように、一対の端面61a、61b間の距離が、ローラー本体16の外周面16a側で相対的に広く、内周面16b側で相対的に狭くなっている。
このようにして本発明に係る円筒軸となるローラー本体16を形成したら、このローラー本体16の表面に図3に示すような高摩擦層50を形成する。
この高摩擦層50の形成方法としては、乾式法及び湿式法(またはこれらを併用した方法)が採用可能であるが、本実施形態では乾式法が好適に採用される。具体的には、まず、高摩擦層50の形成材料として、樹脂粒子と無機粒子とを用意する。樹脂粒子としては、エポキシ系樹脂やポリエステル系樹脂等からなる、直径10μm程度の微粒子が好適に用いられる。
また、無機粒子としては、酸化アルミニウム(アルミナ;Al2O3)や炭化珪素(SiC)、二酸化珪素(SiO2)等のセラミックス粒子が好適に用いられる。中でもアルミナは、比較的硬度が高く摩擦抵抗を高める機能が良好に発揮され、また、比較的安価であってコストダウンを妨げることもないため、より好適に用いられる。したがって、本実施形態では無機粒子としてアルミナ粒子を用いるものとする。
このアルミナ粒子としては、破砕処理によって所定の粒径分布に調整されたものが用いられる。破砕処理によって製造されることにより、このアルミナ粒子は端部が比較的鋭く尖ったものとなり、この鋭く尖った端部によって高い摩擦力を発揮するようになる。
また、このアルミナ粒子としては、本実施形態では粒径が15μm以上90μm以下の範囲とされ、かつ、中心径となる加重平均の粒径(平均粒径)が、45μmとなるように調整されたものが用いられている。
すなわち、本発明では、アルミナ粒子(無機粒子)としてその平均粒径(中心径)が、前述の継ぎ目80の外周面側での距離d1(30μm)より大となるものが用いられる。
また、特にその粒径分布(粒度範囲)については、継ぎ目80の外周面側での距離d1より小となり、かつ、内周面側での距離d2(10μm)より大となる粒子を含んでいるのが好ましい。さらに、その粒径分布における最小粒径が、継ぎ目80における一対の端部62a、62b間の最短距離、内周面側での距離d2より大であるのが好ましい。
また、特にその粒径分布(粒度範囲)については、継ぎ目80の外周面側での距離d1より小となり、かつ、内周面側での距離d2(10μm)より大となる粒子を含んでいるのが好ましい。さらに、その粒径分布における最小粒径が、継ぎ目80における一対の端部62a、62b間の最短距離、内周面側での距離d2より大であるのが好ましい。
このような樹脂粒子と無機粒子とを用意したら、まず、ローラー本体16に前述の樹脂粒子を塗布する。すなわち、ローラー本体16を塗装ブース(図示せず)内に配置し、さらにこのローラー本体16を単体の状態で−(マイナス)電位にしておく。
そして、樹脂粒子を、静電塗装装置(図示せず)のトリボガンを用いてローラー本体16に向けて噴霧(噴出)し吹き付けつつ、この噴霧粒子(樹脂粒子)を+(プラス)高電位に帯電させる。すると、この帯電された樹脂粒子はローラー本体16の外周面に吸着され、樹脂膜を形成する。
ここで、樹脂粒子の吹付による樹脂膜の形成は、図3に示した高摩擦層50の形成領域に対応させる。すなわち、ローラー本体16の全長に亘って行うことなく、その両端部をテープ等でマスキングしておくことにより、図12(a)に示すようにこの両端部を除いた中央部のみに行う。つまり、このローラー本体16からなる搬送ローラー15の、少なくとも搬送する用紙(媒体)Pに接触する領域となる中央部に対応する領域にのみ、選択的に樹脂膜51を形成する。なお、図12(a)及び後述する図12(b)、(c)では、継ぎ目80については図示を省略している。
樹脂膜51には、吹付塗装後に+0.5KV程度の微弱な静電気が残存する。なお、この吹付塗装に際しては、ローラー本体16を軸廻りに回転させることにより、その全周に亘って樹脂膜51をほぼ均一な厚さに形成する。この樹脂膜51の膜厚については、前述のアルミナ粒子の粉径を勘案して、10μm〜30μm程度に形成する。このような膜厚については、樹脂粒子の噴出量及び噴出時間等によって適宜に調整することができる。
次いで、この樹脂膜51を形成したローラー本体16を前述の塗装ブースから取り出し、ハンドリングロボット(図示せず)によって図13に示す別の塗装ブース90に移す。
この塗装ブース90には、その下部に一対の回転駆動部材91、91が設けられており、これら回転駆動部材91、91には、ローラー本体16を略水平に支持するためのチャック92が設けられている。
この塗装ブース90には、その下部に一対の回転駆動部材91、91が設けられており、これら回転駆動部材91、91には、ローラー本体16を略水平に支持するためのチャック92が設けられている。
そして、ローラー本体16の両端部をチャック92、92に保持させて固定し、さらに回転駆動部材91によってチャック92、92を回転させる。これにより、ローラー本体16をその軸廻りに、100rpm〜500rpm程度の低速でゆっくり回転駆動させる。なお、ローラー本体16については、若干斜めに支持してもよいのはもちろんである。
また、塗装ブース90には、その上部にコロナガン93が配置されており、このコロナガン93は、シャフト94上を図13中左右方向に移動するようになっている。また、塗装ブース90の底部には排気機構90aが設けられている。これにより、塗装ブース90内には下方に向かうゆっくりとした気流が形成されるようになっている。なお、この排気機構90aの吸引風量は適宜に設定されるようになっている。
このような構成のもとに、ローラー本体16をその軸廻りに回転させつつ、コロナガン93から前述のアルミナ粒子95を噴霧し吹き付けることにより、ローラー本体16に形成した樹脂膜51上に、アルミナ粒子95を選択的に静電吸着させる。アルミナ粒子を樹脂膜51上に選択的に静電吸着させるには、樹脂膜51の形成と同様に、ローラー本体16の両端部をテープ等でマスキングしておくことで行う。
この静電塗装時には、チャック92及び回転駆動部材91の表面電位が、ローラー本体16の電位とほぼ等しくなり、しかも塗装ブース90の内面電位が、電気的に中立で略零電位となるように設定する。コロナガン93からのアルミナ粒子95が、ローラー本体16以外の部位に吸着されないようにするためである。この塗装ブース90の内表面電位を電気的に中立に保持するためには、塗装ブース90を、内表面電気抵抗が1011Ω程度の鋼板を用いて製造するのが望ましい。
そして、コロナガン93にかける電位を零Vとし、さらにこのコロナガン93に供給するエアーの圧力を0.2Mpa程度に低く設定する。次いで、このコロナガン93を図13中の左右方向に移動させつつ、上方より略ゼロ電位のアルミナ粒子95を吹き出させ、アルミナ粒子95を自重で鉛直方向に自然落下させる。
すると、前述したように、ローラー本体16の樹脂膜51には、静電塗装によって形成されたことで微弱な静電気(約+0.5KV)が残存しているため、この静電気によってアルミナ粒子95が樹脂膜51の全周にほぼ均一に静電吸着する。このようにして静電吸着したアルミナ粒子95は、樹脂膜51表面に当接しさらに一部入り込んだ状態で、この樹脂膜51をバインダとしてローラー本体16の外周面に付着する。
ここで、本実施形態では塗装ブース90の内面電位が電気的に中立で略零電位となっており、しかも塗装ブース90内の気流が下向きにゆっくりとした流れに形成されているので、アルミナ粒子95はその自重によって鉛直方向下方に自然落下する。落下方向の下方には、水平支持されたローラー本体16がその軸廻りにゆっくり回転しているので、このローラー本体16の外周面には、アルミナ粒子95がほぼ均一に散布される。
したがって、特にマスキングされていない樹脂膜51の表面にアルミナ粒子95が均一に付着し、これによってローラー本体16には、図12(b)に示すようにその中央部の樹脂膜51中に、アルミナ粒子(無機粒子)95が分散し露出する。すなわち、アルミナ粒子95は、静電吸着力によって樹脂膜51に当接した際、この樹脂膜51中に一部が入り込み、残部が樹脂膜51の表面から突き出た状態になる。その際、アルミナ粒子95はローラー本体16の表面に対して垂直に立った状態になり易いため、アルミナ粒子95は均一に分布され、その殆どが鋭く尖った端部(頂部)を外側に向けて付着する。
したがって、アルミナ粒子95は樹脂膜51の表面から突き出た端部により、高い摩擦力を発揮するようになる。ここで、アルミナ粒子95が記録紙Pに対して必要かつ十分な摩擦力を発揮するには、樹脂膜51の面積に対して、アルミナ粒子95の占める面積が20%〜80%となるようにするのが好ましい。
なお、このアルミナ粒子95の塗布(散布)については、アルミナ粒子95が鉛直方向下方にゆっくりと散布されるのであれば、静電塗装法による塗布に限定されるものではなく、スプレーガンを用いた塗布(散布)法であってもよい。
このようにしてアルミナ粒子95を樹脂膜51上に散布し付着させたら、このローラー本体16を180℃〜300℃程度の温度で20分〜30分間程度加熱し、樹脂膜51を焼成し硬化させる。これにより、アルミナ粒子95をローラー本体16に固着する。こうして、図12(c)に示すように樹脂膜51中にアルミナ粒子(無機粒子)95が分散し露出してなる高摩擦層50が形成され、本発明に係る搬送ローラー15が得られる。
なお、本実施形態では、樹脂粒子の塗布(吹付)とアルミナ粒子(無機粒子)の塗布(吹付)とを別々の塗装ブースで実施したが、同一の塗装ブース内で行ってもよいのはもちろんである。
このようにして高摩擦層50を形成すると、特に継ぎ目80には、平板部60の端面61a、61b間の隙間に起因する溝が形成されることなく、端面61a、61b間の隙間が主にアルミナ粒子95によって埋め込まれる。
すなわち、アルミナ粒子95としてその平均粒径が、継ぎ目80の、外周面側での距離d1より大となるものを用いているので、アルミナ粒子95はその大半が継ぎ目80内に入り込むことなく、図14に示すようにローラー本体16の外周面上に樹脂膜51を介して付着している。したがって、継ぎ目80には平板部60の端面61a、61b間に隙間が形成されているにもかかわらず、アルミナ粒子95がこの隙間上を覆うことにより、この隙間に起因する溝が実質的に形成されなくなる。
また、アルミナ粒子95として、継ぎ目80の外周面側での距離d1(30μm)より小となり、かつ、内周面側での距離d2(10μm)より大となる粒子95aを含む粒径分布(粒度範囲)のものを用いているので、このような粒子95aが継ぎ目80に形成された隙間に入り込んでここに留まることにより、継ぎ目80による溝が確実に形成されなくなる。
また、使用時等において、ローラー本体16(搬送ローラー15)に隙間を狭める方向に力が働いても、ここに入り込んだアルミナ粒子95aがこの力に抗するため、ローラー本体16(搬送ローラー15)の変形が抑えられる。したがって、この搬送ローラー15を備えた搬送ローラー機構19にあっては、搬送ローラー15の変形に起因する搬送ムラが防止される。
さらに、アルミナ粒子95として、その粒径分布における最小粒径が、継ぎ目80における一対の端面61a、61b間の最短距離、つまり内周面側での距離d2より大であるものを用いているので、ローラー本体16の表面にアルミナ粒子95を配して高摩擦層50を形成した際、継ぎ目80に形成された隙間を通り抜けてローラー本体16内にアルミナ粒子95が入り込むことが無い。したがって、その後、ローラー本体16内を清浄化するなどの処理が軽減され、その分、生産性を向上することができる。
以上の工程を経て、図3(a)に示すように樹脂膜中にアルミナ粒子が分散し露出してなる高摩擦層50が形成され、搬送ローラー15が得られる。
以上の工程を経て、図3(a)に示すように樹脂膜中にアルミナ粒子が分散し露出してなる高摩擦層50が形成され、搬送ローラー15が得られる。
本実施形態によれば、ローラー本体16を曲げ加工によって形成した後において、ローラー本体16の外周面16aのうち少なくとも高摩擦層50が形成される所定部分に押圧力を加え、ローラー本体16に残留する応力を調整することとしたので、少なくとも当該所定部分において残留応力が均一化される。このため、当該所定部分におけるローラー本体16の形状変化を抑制することができる。これにより、安定した形状の搬送ローラー15を製造することができる。
また、本実施形態によれば、ロールレベラー工程において、ローラー本体16の外周面16aの全面に対して押圧力を加えることとしたので、ローラー本体16の全面における残留応力が均一に調整されることになる。これにより、搬送ローラー15全体の形状を安定化させることができる。
このように、本実施形態ではロールレベラー工程にて、ローラー本体16に残留する応力を均一に調整することとしている。しかしながら、ロールレベラー工程では、ローラー本体16を2つの押圧ローラーR1及びR2により挟持してローラー本体16をその中心軸の方向に相対的に移動させる際、ローラー本体16はその軸心方向に湾曲しながら回転するため、他の部分よりも剛性の弱い継ぎ目部分が伸びてしまう。すると、伸びたことで周方向に継ぎ目部分の厚みが部分的に薄くなると接合強度が弱まるおそれがある。このような加工時の不具合によって、円筒軸の経時変化がさらに助長されてしまう。
そこで、本実施形態では、曲げ加工によって形成されるローラー本体16の継ぎ目部分における壁部の厚みを他の部位よりも厚くして、ローラー本体16の周方向における強度が均一となるように構成した。具体的には、上述したようにローラー本体16の軸心に直交する断面形状において、継ぎ目80と軸心Oとを通る第1直線CL1において互いに対向する第1軸心対向部160の厚みTh1が、軸心Oにおいて第1直線CL1と直交する第2直線CL2において互いに対向する第2軸心対向部161の厚みTh2よりも大きくなるように形成されている。
このように、ローラー本体16の周方向における管壁の厚さを部分的に異ならせることにより、周方向で剛性差を付与することができる。つまり、ローラー本体16の継ぎ目80側の第1軸心対向部160の厚みを、該第1軸心対向部160の軸心Oを介して径方向で対向する第2軸心対向部161の厚みよりも厚くしておくことにより、周方向における剛性に差をつけることができる。
これにより、ロールレベラー工程においてローラー本体16が湾曲変形された場合にも、継ぎ目80の部位が他の部位よりも極端に伸びて厚みが薄くなってしまうことが防止される。よって、継ぎ目80における接合強度が弱まることが防止され、結果的に、従来の構成よりもローラー本体16の剛性が高められることになる。
以上、本実施形態によれば、加工時に生じる不具合の発生を抑えることでローラー本体16の経時変化を防止し、歪みのない剛性の高いローラー本体16を得ることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのローラー本体について説明する。なお、先の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
図15は、第2実施形態におけるローラー本体22の概略構成を示す断面図である。
先の実施形態では、ローラー本体の周方向における厚さを変えることによって剛性差を持たせた構成とされていたが、本実施形態では、ローラー本体22の継ぎ目80を構成する両端部62a,62bを径方向内側に入り込ませることで、第1軸心対向部160と第2軸心対向部161とでの剛性差を出す構成とされている。
次に、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのローラー本体について説明する。なお、先の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
図15は、第2実施形態におけるローラー本体22の概略構成を示す断面図である。
先の実施形態では、ローラー本体の周方向における厚さを変えることによって剛性差を持たせた構成とされていたが、本実施形態では、ローラー本体22の継ぎ目80を構成する両端部62a,62bを径方向内側に入り込ませることで、第1軸心対向部160と第2軸心対向部161とでの剛性差を出す構成とされている。
図15に示すように、本実施形態におけるローラー本体22は、先の実施形態同様に、亜鉛めっき鋼板やステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている。本実施形態では全体的に均一な厚さとされた金属板Mを用いる。
プレスによって所定の形状に抜き加工された金属板Mは、上面C2が外周面22aとなる円筒状に曲げ加工される。この際、平板部60の両端部62a,62bの外面側を突き合わせた状態(接触した状態)で径方向内側へ湾曲され、それぞれの端面61a,61bどうしは互いに略平行となっている。
プレスによって所定の形状に抜き加工された金属板Mは、上面C2が外周面22aとなる円筒状に曲げ加工される。この際、平板部60の両端部62a,62bの外面側を突き合わせた状態(接触した状態)で径方向内側へ湾曲され、それぞれの端面61a,61bどうしは互いに略平行となっている。
継ぎ目80を構成する両端部62a,62bを軸心側へ屈曲させることにより、第1軸心対向部160と第2軸心対向部161とで剛性に差を持たせることができる。ローラー本体の継ぎ目80は、両端部62a,62bの対向する外面側が接合されることで形成される。先の実施形態では、両端部62a,62bの端面61a,61bどうしを付き合わせた状態でこれらを接合させていた。本実施形態では、上記したように両端部62a,62bの外面どうしを突き合わせていることから、端面61a,61b同士を接合させた場合よりも広い接合面積で接合させることが可能となる。接合強度が向上し、剛性が高められた構成となることにより、ロールレベラー工程においてローラー本体が湾曲変形された場合においても、継ぎ目部分における強度が低下してしまうようなことが防止される。
(第3実施形態)
次に、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのローラー本体について説明する。なお、先の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
図16は、第3実施形態におけるローラー本体16の概略構成を示す断面図である。
図16に示すように、本実施形態のローラー本体16には、内周面16b側に複数の溝52が形成されている。具体的には、ローラー本体16の第2軸心対向部161の内周面16b側に、中心軸に沿ってローラー本体16の長さ全体に亘って延在する溝52が複数形成されている。これら複数の溝52は周方向に所定の間隔をおいて配置されており、その形状、数、配置間隔(ピッチ)等はローラー本体の大きさなどに応じて適宜設定される。
次に、本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのローラー本体について説明する。なお、先の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
図16は、第3実施形態におけるローラー本体16の概略構成を示す断面図である。
図16に示すように、本実施形態のローラー本体16には、内周面16b側に複数の溝52が形成されている。具体的には、ローラー本体16の第2軸心対向部161の内周面16b側に、中心軸に沿ってローラー本体16の長さ全体に亘って延在する溝52が複数形成されている。これら複数の溝52は周方向に所定の間隔をおいて配置されており、その形状、数、配置間隔(ピッチ)等はローラー本体の大きさなどに応じて適宜設定される。
本実施形態のローラー本体16を形成するには、先の実施形態同様の鋼板コイルを母材とする金属板をプレスによって所定の形状に抜き加工した後、この抜き加工によって形成された平板部60の中央部分(第2軸心対向部161に対応する領域)に複数の溝52を形成する。これら複数の溝52は、短辺方向両端部62a,62bよりも内側であってローラー本体16を完成した際に、第2軸心対向部161の内周面16b側に位置するように形成される。
このように、ローラー本体16の第2軸心対向部161の内面側に複数の溝52を形成して厚みを部分的に薄くしてローラー本体の質量を周方向で変化させることにより、第1軸心対向部160と第2軸心対向部161とで剛性差をつけることができる。つまり、溝52が形成された第2軸心対向部161よりも溝52のない第1軸心対向部160の剛性が高められた構成となる。
このような構成とすることにより、上記したロールレベラー工程においてローラー本地が湾曲変形された場合においても継ぎ目部分における強度が低下してしまうようなことが防止され、歪みのない良好な搬送ローラーを得ることができる。
なお、本実施形態では複数の溝52を設ける構成としたが1つだけ設けるようにしてもよい。
なお、本実施形態では複数の溝52を設ける構成としたが1つだけ設けるようにしてもよい。
なお、本実施形態のローラー本体16を形成する際、金属板Mを型抜きした後であって、平板部60を曲げ加工する前に平板部60の面C1側に複数の溝52を形成しておく。これら複数の溝52を形成した後に、平板部60を曲げ加工することによりローラー本体16を形成する。
本発明の技術範囲は実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
また、実施形態においては、ローラー本体16は、亜鉛メッキ鋼板やステンレス鋼板等の金属板が巻回された鋼板コイルを母材として形成されている構成としたが、これに限られることは無い。平板状の金属板を母材とし、当該平板金属板から平板部60とほぼ同形同寸法の金属板を形成して、当該金属板を加工することでローラー本体16を形成しても構わない。したがって、説明あるいは以下の記載において、平板部60を当該金属板に置き換えた場合であっても適用可能である。
ローラー本体16に形成される継ぎ目80の形状を、図17(a)に示すような形状にしてもよい。すなわち、継ぎ目80は、第1端面274と第2端面275とが、ローラー本体271の外周面271a側で互いに接している。第1端面274と第2端面275との間の隙間は、径方向外側から内側に向かうに従い漸次幅広となっている。また、第1端面274及び第2端面275の形状は、折曲部85以外では、ローラー本体271の全長に亘り同一の形状となっている。
また、第1端面274と外周面271aとで形成される第1角度α、及び第2端面275と外周面271aとで形成される第2角度βは、いずれも90°より小さく形成されている。
継ぎ目80の第1端面274及び第2端面275は外周面271a側で互いに接しており、接続部276において外周面271a側の平滑度が向上している。そのため、搬送ローラー15が回転してもその外周面は記録紙Pと安定して接触することができる。このため、記録紙Pを高い精度で搬送することができる。
継ぎ目80の形状は、図17(b)に示すように、継ぎ目80の第1端面274と外周面271aとで形成される第1角度αは、90°より小さく形成され、第2端面275と外周面271aとで形成される第2角度βは、90°以上の大きさで形成してもよい。すなわち、接続部276における第1端面274及び第2端面275が、周方向に関して所定の方向に傾いた形状としてもよい。
なお、継ぎ目80の形状は、以下の工程を経て形成される。すなわち、順送プレス加工における打ち抜き加工によって金属板270を形成した後に、金属板270の第1端面274及び第2端面275に対して、端面調整加工を実施し、第1端面274及び第2端面275の、外周面271aに対する傾きを調整する。
図17(c)に示すように、プレス加工によって第1端面274及び第2端面275の外周面271aに対する傾きを調整する。この調整により、第1端面274と外周面271aとで形成される第1角度α、及び第2端面275と外周面271aとで形成される第2角度βは、いずれも90°より小さくなる。
したがって、金属板270を曲げ加工して円筒状のローラー本体271を成形したときに、第1端面274と第2端面275とは少なくとも外周面271a側で互いに接することになる。
また、ローラー本体16(搬送ローラー15)の両端部には、前述したようにその一方あるいは両方に、図2に示した搬送駆動ギア35やインナーギア39など、種々の連結部品に連結するための係合部が形成されている。図18(a)、(b)に示すように、円筒状のパイプ(中空パイプ)からなるローラー本体16の相対向する位置、すなわちローラー本体16の直径を規定する二点の形成面に、それぞれ貫通孔71a、71aを形成し、これら一対の貫通孔71a、71aを含んでなる係合孔(係合部)71を形成することができる。この係合孔71によれば、歯車等の連結部品72を軸やピン等(図示せず)によって固定することができる。
また、図19(a)、(b)に示すように、ローラー本体16の端部にDカット状の係合部73を形成することもできる。この係合部73は、円筒状の中空パイプ(ローラー本体16)の端部に形成されたもので、図19(a)に示すようにその一部が平面視矩形状に切り欠かれた開口73aを有し、これによって図19(b)に示すように端部側面の外形が見掛け上D状に形成されたものである。
したがって、歯車等の連結部品(図示せず)を、この見掛け上D状に形成された係合部73に係合させることにより、該連結部品をローラー本体16(搬送ローラー15)に対し空回りさせることなく、取り付けることができる。また、この係合部73については、中空パイプ(ローラー本体16)の内部孔に通じる溝状の開口73aが形成されていることから、この開口73aを利用することによっても、連結部品をローラー本体16に対し空回りさせることなく取り付けることができる。具体的には、連結部品に凸部を形成しておき、この凸部を開口73aに嵌合させることにより、空回りを防止することができる。
また、図20(a)、(b)に示すように、ローラー本体16の端部に溝74aとDカット部74bとを有した係合部74を形成することもできる。この係合部74において、Dカット部74bはローラー本体16の外端に形成されており、溝74aはDカット部74bより内側に形成されている。溝74aは、図20(a)に示すように、ローラー本体16がその周方向に略半分切り欠かれて形成されたものである。Dカット部74bは、溝74aの外側においてこの溝74aと直交する方向に延在する開口74cを有し、この開口74cの両側に、一対の折曲片74d、74dを有したものである。すなわち、図20(b)に示すようにこれら一対の折曲片74d、74dがローラー本体16の中心軸側に折曲させられたことにより、これら折曲片74d、74dに対応する部分が、ローラー本体16の円形の外周面から凹んだ状態となっている。
したがって、歯車等の連結部品(図示せず)を、溝74aに係合させまたはDカット部74bに係合させることにより、該連結部品をローラー本体16(搬送ローラー15)に対し空回りさせることなく、取り付けることができる。また、この係合部74では、折曲片74d間に形成された開口74cを利用することによっても、連結部品をローラー本体16に対し空回りさせることなく取り付けることができる。具体的には、連結部品に凸部を形成しておき、この凸部を開口74cに嵌合させることにより、空回りを防止することができる。
また、図21(a)、(b)に示すように、ローラー本体16の端部に溝75aと開口75bとを有した係合部75を形成することもできる。この係合部75において、開口75bはローラー本体16の外端に形成されており、溝75aは開口75bより内側に形成されている。溝75aは、図21(a)に示すように、ローラー本体16がその周方向に略半分切り欠かれて形成されたものである。開口75bは、溝75aの外側においてローラー本体16の一部が平面視矩形状に切り欠かれ、これによって図21(b)に示すように端部側面の外形が見掛け上D状に形成されたものである。
したがって、歯車等の連結部品(図示せず)を、溝75aに係合させまたは開口75bによって形成された見掛け上D状に形成された部位に係合させることにより、該連結部品をローラー本体16(搬送ローラー15)に対し空回りさせることなく、取り付けることができる。また、この係合部75でも、図22(a)、(b)に示した係合部73と同様に、開口75bを利用することによって、連結部品をローラー本体16に対し空回りさせることなく取り付けることができる。
このような係合孔71や係合部73、74、75を形成するには、平板部60をプレス加工して得られたローラー本体16に対して、さらに切削加工等を施すことで行うこともできる。しかし、その場合には、ローラー本体16に対して係合部の形成だけのために別途加工工程を追加することで、コストや時間についての効率が低下してしまう。そこで、本発明の製造方法では、第2プレス工程でローラー本体16にプレス加工する前に、第1プレス工程のプレス加工によって係合部となる展開係合部を平板部60に形成しておき、その後、第2プレス工程でこの平板部60をプレス加工してローラー本体16とする際に、係合部も同時に形成する。
具体的には、コイル状に巻かれた金属板Mを細長い略矩形板状の平板部60に抜き加工する際、この大型の金属板Mから小型の平板部60への加工と同時に、得られる平板部60の端部に、切欠状、突片状、孔状、あるいは溝状等の展開係合部を形成する。
図22(a)に示すように平板部60の端部の所定位置に一対の貫通孔71a、71aを加工し、これらを展開係合部76aとしておくことにより、この平板部60をプレス加工することで一対の貫通孔71a、71aを対向させ、図18(a)、(b)に示した係合孔71を形成することができる。
また、図22(b)に示すように、平板部60の端部を所定形状に切り欠いて一対の切欠部73b、73bからなる展開係合部73cとしておくことにより、この平板部60をプレス加工することで図19(a)、(b)に示した係合部73を形成することができる。
さらに、図22(c)に示すように、平板部60の端部を所定形状に切り欠いて展開係合部76bとしておくことにより、この平板部60をプレス加工することで図20(a)、(b)に示した係合部74を形成することができる。すなわち、展開係合部76bとして、一対の切欠部(凹部)74e、74eと一対の突片74f、74fとを形成しておくことにより、係合部74を形成することができる。ただし、この例では、平板部60をプレス加工した後、一対の突片74f、74fを内側に折り曲げ加工して折曲片74dとする必要があるため、加工工程についてのコストや時間の効率化を十分に高めるにはやや不十分である。
そこで、図22(d)に示すように、平板部60の端部を所定形状に切り欠いて展開係合部76cとしておくことにより、この平板部60をプレス加工することで図21(a)、(b)に示した係合部75を形成することができる。すなわち、展開係合部76cとして、一対の切欠部(凹部)75c、75cと一対の突片75d、75dとを形成しておくことにより、係合部75を形成することができる。この例では、平板部60をプレス加工した際に一対の突片75d、75dも円弧状に曲げることにより、これら突片75d、75d間に図21(b)に示した開口75bを形成することができる。したがって、プレス加工によって形成したローラー本体16に対し、さらに加工を追加する必要がなく、これにより加工工程についてのコストや時間の効率化を十分に高めることができる。
ここで、図22(b)〜(d)に示した例では、図19、図20、図21に示した係合部73、74、75が継ぎ目80を挟んで形成されるよう、平板部60の両端部に展開係合部73c、76b、76cを形成している。このように、展開係合部73c、76b、76cを両端部に形成することにより、形成するローラー本体16の継ぎ目80を、このローラー本体16の長さより短くすることができる。したがって、継ぎ目80の形成の際に端面61a、61bが部分的に当接し干渉することなどによる、ローラー本体16の変形を抑えることが可能になる。
ただし、本発明はこれに限定されることなく、図23(a)〜(c)に示すように、展開係合部を平板部60の両端部に形成することなく、その幅方向(曲げ方向)における中心線の近傍に形成することもできる。すなわち、図23(a)に示すように端部に細長い矩形状の切欠からなる展開係合部76dを形成することで、図19に示した係合部73を形成することができる。また、図23(b)に示すようなT字状の切欠からなる展開係合部76eを形成することで、図20に示した係合部74を形成することができ、さらに、図23(c)に示すような略T字状の切欠からなる展開係合部76fを形成することで、図21に示した係合部75を形成することができる。
このように展開係合部76d〜76fを曲げ方向における中心線の近傍に形成すれば、これら展開係合部76d〜76fから得られる係合部73〜75を、より精度良く形成することができる。
以上説明したように本実施形態の搬送ローラー15の製造方法では、大型金属板(第2金属板)Mからプレス加工によって小型の金属板(第1金属板)60を形成する際に、展開係合部も同時に形成し、さらに、金属板(第1金属板)60をプレス加工する際に、展開係合部から係合部71、73、74、75を形成するようにしたので、ローラー本体16を形成した後、係合部の形成だけのために別途加工工程を追加する必要がなくなる。
したがって、追加する加工工程にかかるコストや時間が不要になることで、搬送ローラー15自体の十分なコストダウンが可能になり、生産性も向上する。特に、大型金属板を小型化する際に展開係合部を一括して形成するので、工程を一層簡略化することができる。
したがって、追加する加工工程にかかるコストや時間が不要になることで、搬送ローラー15自体の十分なコストダウンが可能になり、生産性も向上する。特に、大型金属板を小型化する際に展開係合部を一括して形成するので、工程を一層簡略化することができる。
また、図24(a)に示すように継ぎ目83を、サイン波等の曲線からなる波線状に形成してもよい。このように継ぎ目83を形成するには、基材となる金属板として、図24(b)に示すように、細長い略矩形状で、その両方の長辺が波線状に形成された平板部60Bを用い、符号16dで示す直線が中心軸となるようにプレス加工する。なお、波線状に形成された一対の長辺は、プレス加工によってこれらが近接させられるため、当然ながら互いに対応する箇所間では、一方の長辺が山部となる場合に他方の長辺では谷部となり、逆に、一方の長辺が谷部となる場合に他方の長辺では山部となるように形成する。また、この例では、継ぎ目83の中心線がローラー本体16の中心軸と平行になるように形成したが、この継ぎ目83の中心線も、ローラー本体16の中心軸と非平行になるように形成してもよい。その場合に、基材となる金属板として、図24(b)に示したような細長い平行四辺形の金属板で、かつ、その両方の長辺が波線状に形成されたものを用いればよい。
また、図25(a)に示すように継ぎ目84を、鉤状に折れ曲がった波線状に形成してもよい。このように継ぎ目84を形成するには、基材となる金属板として、図23(b)に示すように、細長い略矩形状で、その両方の長辺が鉤状に折れ曲がった波線状に形成された平板部60Cを用い、符号16dで示す直線が中心軸となるようにプレス加工する。
この平板部60Cにおいても、波線状に形成された一対の長辺において互いに対応する箇所間では、一方の長辺が山部となる場合に他方の長辺では谷部となり、逆に、一方の長辺が谷部となる場合に他方の長辺では山部となるように形成する。なお、この例でも、継ぎ目84の中心線がローラー本体16の中心軸と平行になるように形成したが、継ぎ目83の場合と同様に、ローラー本体16の中心軸と非平行になるように形成してもよい。
この平板部60Cにおいても、波線状に形成された一対の長辺において互いに対応する箇所間では、一方の長辺が山部となる場合に他方の長辺では谷部となり、逆に、一方の長辺が谷部となる場合に他方の長辺では山部となるように形成する。なお、この例でも、継ぎ目84の中心線がローラー本体16の中心軸と平行になるように形成したが、継ぎ目83の場合と同様に、ローラー本体16の中心軸と非平行になるように形成してもよい。
また、継ぎ目については、図24および図25に示した例に限定されることなく、種々の形状を採用することができる。図24(a)に示した曲線からなる波線と、図25(a)に示した折れ曲がった波線とを組み合わせてもよい。
このように継ぎ目81〜84を、円筒状パイプ(ローラー本体16)の中心軸に平行な直線に対して線分で重なることなく、一つあるいは複数の点でのみ重なるように形成すれば、このローラー本体16を有してなる搬送ローラー15は、従動ローラー17と協働して記録紙Pを搬送する際、つまり紙送りをする際、記録紙Pの搬送速度が一定になり、搬送ムラがより確実に防止されたものとなる。
すなわち、図26に示すように搬送ローラー15が紙送りの際に記録紙Pと接する箇所は、基本的にはその外周面上の直線L、つまり中心軸16cと平行な直線Lとなる。したがって、図7(b)に示したように搬送ローラー15(ローラー本体16)の継ぎ目80がローラー本体16の中心軸16cと平行である場合、この搬送ローラー15はその継ぎ目80全体が一時的(瞬間的)に記録紙Pに接することになる。すると、本実施形態の搬送ローラー15では前述したようにその継ぎ目80に起因して溝が形成されていないため、問題にはならないものの、仮に継ぎ目80に起因して溝が形成されていると、この溝が一時的にかつ同時に記録紙Pに接し、したがって記録紙Pの全幅が一時的に継ぎ目80に起因する溝に接することになる。その結果、この溝では搬送ローラー15の他の外周面に比べて凹みがあり、記録紙Pに対する接触抵抗が小となっているため、記録紙Pの搬送速度が一時的に低下し、搬送ムラを生じてしまう。
しかして、図23(a)、(c)、図24(a)、図25(a)に示したように継ぎ目81〜84を形成すれば、仮にこれら継ぎ目に起因して溝が形成されたとしても、この溝が紙送りの際に同時に記録紙Pに接触する箇所が、一つあるいは複数の点のみとなる。したがって、搬送ローラー15の他の面(線)が当たるときに比べほとんど接触抵抗に変化がなく、これにより、記録紙Pの搬送速度が一定になり、搬送ムラが防止されるようになる。
また、円筒状の中空パイプからなる搬送ローラー15(ローラー本体16)の継ぎ目については、前述した例以外にも、図27(a)に示すように、ローラー本体16の中心軸と平行な直線部85aとこれに直交する直線部85bとからなる、矩形波状の折曲部85を有して形成されていてもよい。このような折曲部85を有してなる継ぎ目にあっても、この継ぎ目に起因して仮に溝が形成された場合に、この溝が紙送りの際に記録紙Pの幅全体に同時に接触することがないため、記録紙Pの搬送速度がほぼ一定になり、搬送ムラが防止される。
また、この折曲部85については、図27(b)に示すようにローラー本体16の長さ全体に亘って形成されていてもよく、図27(c)に示すように、その中央部を除く両端部に選択的に形成されていてもよい。図27(c)に示したように折曲部85を両端部にのみ形成する場合には、これら折曲部85間はローラー本体16の中心軸と平行な中央直線部86となる。ただし、図示しないものの、折曲部85間の中央直線部を、図25(a)に示したように中心軸16cと非平行となる斜め線に形成してもよい。
また、このように折曲部85を両端部にのみ形成し、その間の中央部については中央直線部86とした場合、図12(c)に示した高摩擦層50の形成領域を中央直線部86に対応させるのが好ましい。
継ぎ目に折曲部85を形成し、したがってこの折曲部85を凹凸による嵌合部にすると、これら折曲部85(嵌合部)では設計通りに嵌合させ、凸部の先端とこれに対応する凹部との間を隙間なく近接させる(突き合わせる)のが難しくなる。したがって、ローラー本体16の全長に亘って折曲部85を形成すると、ローラー本体16に歪みや捩れ等が生じ易くなる。そこで、図27(c)に示したように折曲部85を両端部にのみ形成すれば、このような歪みや捩れ等が生じるのを抑えることができる。また、特に記録紙Pに直接接する領域となる高摩擦層50に対応する中央部を、折曲部85とすることなく中央直線部86とすることにより、記録紙Pに直接接する領域に歪みや捩れ等が生じるのを確実に防止することができる。
また、図27(b)に示したように、折曲部85をローラー本体16の長さ全体に亘って形成した場合、図28(a)に示すようにこの折曲部85からなる継ぎ目87を、直線部85bからなる複数の交差部87aと、該交差部87aの一方の側の端部間を結ぶ第1直線部87bと、他方の側の端部間を結ぶ第2直線部87cとからなるように形成してもよい。ここで、第1直線部87bおよび第2直線部87cはローラー本体16の中心軸に略平行となるように形成し、交差部87aはこれら第1直線部87bおよび第2直線部87cと直交するように、つまりローラー本体16の中心軸に直交するように形成する。また、第2直線部87cは第1直線部87bより短く形成する。
このような構成の継ぎ目87を形成する場合、特に、第2直線部87cにおいて互いに対向する一対の端部間の距離d3を、第1直線部87bにおいて互いに対向する一対の端部間の距離d4より長く形成するのが好ましい。なお、ここでいう一対の端部間の距離d3、d4は、いずれもローラー本体16における外周面に形成される隙間における端部間の距離とする。
このようにすれば、ローラー本体16の、円筒状中空パイプとしての形状や寸法の精度をより高くすることができ、したがって、ローラー本体16の変形等に起因する搬送ムラを防止することができる。すなわち、このようなローラー本体16を形成するための基材となる金属板では、第2直線部87cを構成する一方の端部は、隣り合う一対の交差部87a、87aとこれらの端部間を結ぶ第2直線部87cとを外形とする凸片87dとなる。したがって、金属板をプレス加工してこの凸片87dを対向する端部に近接させようとした際、図28(b)中に二点鎖線で示すように、この凸片87dの先端側が円周面状に十分に曲げられずに、対向する端部に対して寸法t1分浮いた状態になり、結果としてこの第2直線部87cおいて段差を形成してしまう。すると、この段差に起因して、得られるローラー本体16には変形等が生じ易くなり、形状や寸法について良好な精度が得られにくくなってしまう。
そこで、この第2直線部87cにおける端部間の距離d3を、この第2直線部87cより長く形成されている第1直線部87bにおける端部間の距離d4よりも長くすることにより、図28(b)中に実線で示すように、凸片87dの先端側が浮く分の寸法t2が前述のt1に比べて少なく(小さく)なり、これによって第2直線部87cにおいて段差が形成されるのを抑えることができる。
なお、図28(b)では、理解を容易にするため寸法t2も大きく記しているが、実際にはこの寸法t2はほとんど零に近くなり、実質的な段差がなくなるようになる。つまり、このように第2直線部87cにおいて段差が形成されるのを抑えることにより、この段差に起因するローラー本体16の変形等を抑え、形状や寸法についての精度を高めることができるのである。
また、図27(c)に示したように、折曲部85をローラー本体16の両端部にのみ形成した場合、図29に示すようにこの折曲部85における交差部87a(直線部85b)において互いに対向する一対の端部間の距離d5を、中央直線部86において互いに対向する一対の端部間の距離d6より短く形成するのが好ましい。
このようにすれば、距離d5が相対的に短くなって交差部87aにおける端部間の隙間が非常に狭くなるため、ローラー本体16を形成するための基材となる金属板をプレス加工した際、一方の端部と他方の端部との間の長さ方向(軸方向)でのずれが、交差部87aを構成する一対の対向する端部によって規制されるようになる。したがって、得られるローラー本体16(搬送ローラー15)に歪みや捩れ等が生じにくくなり、このような歪みや捩れ等に起因する搬送ムラが防止される。
なお、図27(c)に示したように、折曲部85をローラー本体16の両端部にのみ形成した場合には、図29に示すようにこの折曲部85の凸片87dを構成する第2直線部87cにおいて互いに対向する一対の端部間の距離d7を、中央直線部86において互いに対向する一対の端部間の距離d6より短く形成してもよく、また、長く形成してもよい。
距離d7を距離d6より短く形成すれば、継ぎ目の全長を見た場合に、対向する一対の端部間にできる隙間がより均一化し易くなり、これによって得られるローラー本体16の形状や寸法についての精度がより高くなる。すなわち、中央直線部86の長さは折曲部85における第2直線部87cの長さより長くなり、したがって中央直線部86における一対の端部間の方が第2直線部87cに比べて精度良く近接させることができる。よって、相対的に端部間の精度をより良好にすることができる中央直線部86の方の一対の端部間の距離を、第2直線部87cに比べて長くしてその隙間を大きくしても、この隙間を十分均一にすることが可能になり、したがって得られるローラー本体16の歪みや捩れ等に起因する搬送ムラが防止される。
一方、距離d7を距離d6より長く形成すれば、図28(b)に示したように凸片87dの先端側が浮く分の寸法t2が少なく(小さく)なり、これによって第2直線部87cにおいて段差が形成されるのが抑えられる。よって、このように第2直線部87cにおいて段差が形成されるのが抑えられることにより、この段差に起因するローラー本体16の変形等が抑えられ、形状や寸法についての精度が高めることによって搬送ムラが防止される。
なお、円筒状の中空パイプからなる搬送ローラー15(ローラー本体16)の継ぎ目については、前述の例以外にも、図30(a)に示すように折曲部88における交差部88aを、ローラー本体16の中心軸に対して非平行とし、折曲部88における凸片88bの先端側の角度αを鈍角(180°未満)に形成してもよい。このようにすれば、金属板のプレス加工において一対の端面を近接させた際、凸片88bの先端を対応する凹部に嵌合させ易くなり、したがって、ローラー本体16に歪みや捩れ等が生じるのを抑制することができる。
また、図27(c)に示したように折曲部85を両端部のみに形成した構造において、折曲部85を、図30(b)に示すように図24(a)に示した曲線からなる波線89aに代えてもよく、さらに、図30(c)に示すように図25(a)に示した折れ曲がった波線89bに代えてもよい。
また、図29(a)に示した矩形波状の折曲部85と、図30(b)に示した曲線からなる波線89aとを組み合わせて継ぎ目を形成してもよく、矩形波状の折曲部85と、図30(c)に示した折れ曲がった波線89bとを組み合わせて継ぎ目を形成してもよい。
M,270 金属板、O 軸心、15 搬送ローラー、16,22,271 ローラー本体、16a,22a,271a 外周面、16a,16b,C1,C2 面、16c 中心軸、17a ローラー、50 高摩擦層、74a,75a 溝、80,81,83,84,87 継ぎ目、R1,R2 押圧ローラー、sp 断面、120 レベラー、Th1,Th2 厚み、P…記録紙(被記録媒体)
Claims (12)
- 金属板を抜き加工して、その一対の端部を互いに近接、あるいは当接させて前記一対の端部間に継ぎ目を有する円筒状の搬送ローラーであって、
中心軸と直交する断面形状において、
前記継ぎ目側の第1部位は、該第1部位と軸心を介して対向する第2部位よりも剛性が強くなっていることを特徴とする搬送ローラー。 - 前記中心軸と直交する断面形状において、
前記第1部位の厚みが、該第1部位と前記軸心を介して対向する前記第2部位よりも厚くなっていることを特徴とする請求項1に記載の搬送ローラー。 - 前記一対の端部が径方向内側に屈曲されており、当該一対の端部の外面側を近接、あるいは当接させることによって前記継ぎ目が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の搬送ローラー。
- 前記第2部位の内周面に前記中心軸に沿って延びる溝が形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の搬送ローラー。
- 前記溝が周方向に複数形成されていることを特徴とする請求項4に記載の搬送ローラー。
- 金属板の対向する一対の端部が近接、あるいは当接するように当該金属板を曲げて前記一対の端部間に継ぎ目を有する円筒状のローラー本体を形成する曲げ加工工程と、
前記曲げ加工工程において形成された前記ローラー本体を当該ローラー本体の軸心を介して対向配置された一対の押圧ローラーにより挟持して押圧しつつ、前記一対の押圧ローラーを回転させることにより、前記ローラー本体の外周面のうち少なくとも前記高摩擦層が形成される所定部分に押圧力を加え、前記ローラー本体に残留する応力を調整するロールレベラー工程と、
被搬送媒体に搬送力を作用させる高摩擦層を前記ローラー本体の外周面に形成する高摩擦形成工程と、を備え、
前記曲げ加工工程では、前記軸心と直交する断面形状において、前記継ぎ目側の第1部位は、該第1部位と前記軸心を介して対向する第2部位よりも剛性が強い前記ローラー本体を形成することを特徴とする搬送ローラーの製造方法。 - 前記曲げ加工工程では、前記ローラー本体の中心軸と直交する断面形状において、
前記第1部位の厚みが該第1部位と前記軸心を介して対向する第2部位よりも厚くなっている前記ローラー本体を形成する
ことを特徴とする請求項6記載の搬送ローラーの製造方法。 - 前記金属板の前記一対の端部を径方向内側に屈曲させ、当該一対の端部の外面側を近接、あるいは当接させることによって前記継ぎ目を形成することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の搬送ローラーの製造方法。
- 前記曲げ加工工程に先立ち、
前記金属板の短辺方向中央部に長手方向に沿って延びる溝を形成する
ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の搬送ローラーの製造方法。 - 前記曲げ加工工程に先立ち、
前記金属板の短辺方向中央部に前記溝を複数形成する
ことを特徴とする請求項9に記載の搬送ローラーの製造方法。 - 前記ロールレベラー工程において、前記ローラー本体の外周面の全面に対して押圧力を加える
ことを特徴とする請求項6から10のいずれか一項に記載の搬送ローラーの製造方法。 - 前記ロールレベラー工程において、前記ローラー本体の長さ方向における一端側から他端側に向けて順に前記押圧力を加える
ことを特徴とする請求項6から11のいずれか一項に記載の搬送ローラーの製造方法。
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JP2010161726A JP2012020867A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 搬送ローラーの製造方法及び搬送ローラー |
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JP2010161726A Pending JP2012020867A (ja) | 2010-07-16 | 2010-07-16 | 搬送ローラーの製造方法及び搬送ローラー |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017194552A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | キヤノン株式会社 | ローラ及びこれを用いたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置 |
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2010
- 2010-07-16 JP JP2010161726A patent/JP2012020867A/ja active Pending
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