JP2012214274A - ローラ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】紙送り装置において、紙葉類の搬送を安定させ、かつ搬送中に紙葉類が傷つくことを防止する。
【解決手段】複数の駆動ローラ１１と、各駆動ローラ１１に対向するように配置される複数の従動ローラ１２を設ける。複数の駆動ローラ１１は、１本の駆動シャフト１３に取り付ける。複数の従動ローラ１２は、１本の従動シャフト１４に取り付ける。紙葉類Ｐをこれら駆動及び従動ローラ１１、１２によって搬送する。駆動及び従動ローラ１１、１２は内部に空洞がある中空ローラである。従動ローラ１２は、駆動ローラ１１よりも径方向における弾性率が低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばラベルシート等の紙葉類を搬送するためのローラ機構に関する。

駆動ローラと、駆動ローラに対向するように配置された従動ローラとを備え、駆動及び従動ローラにラベルシート等の各種紙葉類を挟み込んで搬送するローラ機構が知られている。従来、この種のローラ機構では、駆動ローラが、円筒形の樹脂ローラ又はゴムローラにシャフトが通されたいわゆるソリッドローラで構成されるとともに、従動ローラは、ベアリングや、ソリッドローラで構成されることが一般的である。ここで、従動ローラは、１本のシャフトに複数取り付けられるとともに、駆動ローラに向けて従動ローラを付勢させて、紙葉類を挟み込むためのニップ力を付与するばね部材がシャフトに取り付けられることがある（例えば、特許文献１参照）。

実公平４−５０２７２号公報

しかし、上記従動ローラの構成によれば、シャフトの撓みによって紙葉類に作用される荷重がローラ毎にばらつき、紙葉類を安定的に搬送させるのが難しくなることがある。例えば、ばねに近い従動ローラからは相対的に大きな荷重が紙葉類に作用されるが、ばねから遠い従動ローラからは小さな荷重しか作用されず、紙が斜行してしまうことがある。

また、ソリッドローラやベアリングは殆ど変形しないので、紙葉類と従動ローラとの接触面積が小さくなるとともに、各ローラから紙葉類に作用される荷重が、紙葉類の表面状態や搬送状態等に応じて変化しにくくなる。そのため、紙葉類に凹凸が有る場合や、搬送状態が変化した場合には、紙葉類を安定的に搬送させるのがさらに難しくなることがある。さらに、接触面積が小さく、局所的に大きな荷重が紙葉類に作用されやすく、また、ローラの始動時や停止時に、紙葉類のローラに対する微小の滑りが局所的に生じることがあるので、紙葉類に傷等が付きやすくなる。加えて、ばね部材を取り付けるために、紙送り機構の構造が比較的複雑になるおそれもある。

なお、ローラ毎の荷重のばらつきをなくすためには、各シャフトに１つのローラが取り付けられるように、シャフトが分割され、各々のシャフトが別個のばね部材により付勢されることも考えられる。しかしこのような構成では、部品点数がさらに増えて、紙送り機構の構造がさらに複雑になるおそれがある。

そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で紙葉類を安定的に搬送することを可能にするとともに、搬送中に紙葉類に傷を付けにくいローラ機構を提供することを目的とする。

本発明に係るローラ機構は、駆動ローラと、駆動ローラに対向するように配置される、１本の従動シャフトに取り付けられた複数の従動ローラとを備え、これら駆動及び従動ローラによって紙葉類を挟み込んで搬送するローラ機構において、従動ローラそれぞれは、従動シャフトの外周側に配置される筒状部を含み、従動シャフトと筒状部の間に空間があることにより弾力性を有するローラ本体を備えることを特徴とする。

複数の従動ローラは、従動シャフトに対して各々独立に回転可能であったほうが良い。この場合、従動ローラは、内部に従動シャフトが通され、従動シャフトに対して摺動して回転可能な支持体を備えるとともに、ローラ本体は、この支持体に取り付けられることが好ましい。

ローラ本体は、例えば、上記筒状部と、筒状部の両端に連設され、内部に従動シャフトが通されるリング状の両側壁とを有する。この場合、ローラ機構は例えば、従動シャフトに設けられる支持体を備え、その支持体の外周面に一対の環状溝が設けられる。そして、両側壁の内周縁部が一対の環状溝それぞれに嵌合されることにより、ローラ本体が支持体に取り付けられる。

１本の駆動シャフトに取り付けられた駆動ローラは、複数であっても良く、この場合、各駆動ローラは、例えば各従動ローラに対向するように配置される。

駆動ローラそれぞれは、駆動シャフトの外周側に配置される筒状部を含み、その筒状部と駆動シャフトの間に空間があるローラ本体を備えるものであっても良い。この場合、駆動ローラのローラ本体は、筒状部の両端に連設され、内部に駆動シャフトが通されるリング状の両側壁を有することが好ましい。

駆動ローラの径方向における弾性率は、従動ローラよりも高いことが好ましい。この場合、例えば、駆動ローラの側壁の厚さが、従動ローラの側壁よりも厚くされる。また、例えば、駆動ローラの筒状部の厚さが、従動ローラの筒状部よりも厚くされる。また、例えば、駆動ローラのローラ本体の硬度が、従動ローラのローラ本体の硬度よりも高くされる。

駆動ローラの筒状部の外周面は、平滑な平面であっても良いが、なし地面であっても良い。また、駆動ローラの筒状部の外周面は、断面矩形の歯部及び谷部が、周方向に交互に並べられて歯形形状を呈しても良い。筒状部の外周面が歯形形状の場合、例えば、歯部と、谷部の周方向における長さ比は、１．５：１〜１：１．５であるとともに、断面矩形の歯部は、歯高さに対する周方向における長さの比が、２〜２．５である。

本発明では、簡単な構造で紙葉類を安定的に搬送し、かつ、搬送中に紙葉類に傷を付けにくいローラ機構を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係るローラ機構を模式的に示す斜視図である。 第１の実施形態に係る従動ローラを示し、図６、７の左側から見た側面図である。 第１の実施形態に係る支持体の構造を示す断面図である。 第１の実施形態に係るローラ本体の構造を示す断面図である。 第１の実施形態に係る支持体の上面図であるが、模式的にローラ本体の内周縁部を斜線で示すものである。 図２のVI−VI線に沿う断面図である。 図２のVII−VII線に沿う断面図である。 第１の実施形態に係る駆動ローラを示し、図９、１０の左側から見た側面図である。 図８のIX−IX線に沿う断面図である。 図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 第１の実施形態に係るローラ本体の変形例を示す部分断面図である。 第１の実施形態に係る支持体の変形例を示す平面図である。 第２の実施形態に係る駆動ローラを示す側面図である。 第３の実施形態に係るローラ機構を示す斜視図である。 鉛直押付試験の試験方法を示す模式図である。 鉛直押付試験の結果を示すグラフである。 紙送り試験機を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照にしつつ説明する。
まず、本発明の第１の実施形態に係るローラ機構について図１〜１０を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るローラ機構を示す。本実施形態に係るローラ機構１０は、複数の駆動ローラ１１と、複数の従動ローラ１２を備え、紙葉類Ｐを搬送するための紙送り装置に設けられるものである。複数の駆動ローラ１１は、互いに同一直径を有し、かつ１本の駆動シャフト１３に間隔を置いて取り付けられる。同様に、複数の従動ローラ１２は、互いに同一直径を有し、かつ１本の従動シャフト１４に間隔を置いて取り付けられる。各駆動及び従動ローラ１１、１２は、後述する空洞２９により、シャフトとローラの筒状部の間に空間がある中空ローラである。

従動シャフト１４は、駆動シャフト１３の上方に配置され、これらシャフト１３、１４は互いに平行である。各従動ローラ１２は、外周面が各駆動ローラ１１の外周面に対向するように配置される。そして、従動ローラ１２は、駆動ローラ１１に向かって押し付けられて配置され、従動ローラ１２は押し潰されるように変形する。

駆動シャフト１３は、不図示の駆動源に接続される。各駆動ローラ１１は、駆動シャフト１３に対して回転しないように固定され、駆動源によって駆動シャフト１３が回転させられると、それに伴って全ての駆動ローラ１１が回転する。

一方、従動シャフト１４は、その両端が軸受け（不図示）に固定されて自身は回転することができないが、各従動ローラ１２は、従動シャフト１４に固定されておらず、従動シャフト１４に対して、各々独立に摺動回転することができる。各従動ローラ１２は、駆動ローラ１１が図１に示すように反時計回りに回転されると、それに追従して時計回りに回転する。各従動ローラ１２の間には、従動シャフト１４に固定されるカラー（不図示）が設けられ、従動ローラ１２が軸方向に移動しないようにされる。

紙葉類Ｐは、ローラ１１、１２間に挟み込まれて、これらローラ１１、１２の回転により、回転方向に沿う矢印Ａ方向に搬送される。紙葉類Ｐとしては、特に限定されないが、感熱紙ラベル等のラベルが、帯状の台紙の上に複数貼着されてなるラベルシート等が挙げられる。ラベルシートは、例えば台紙側が駆動ローラ１１に、ラベル側が従動ローラ１２に接触するようにして搬送される。なお、紙葉類Ｐは、通常、別の搬送手段（不図示）によってローラ１１、１２間まで搬送され、その後、ローラ１１、１２によって矢印Ａ方向にさらに搬送されるものである。

次に、図２〜７を用いて従動ローラの構造についてさらに詳細に説明する。図２に示すように、従動ローラ１２は、支持体２０の外周側に、ローラ本体３０が取り付けられて構成される。

図２、３から明らかなように、支持体２０は、軸方向に貫通するシャフト孔２２を有し、そのシャフト孔２２に従動シャフト１４が通される。支持体２０は、従動シャフト１４に対して摺動して回転可能である。支持体２０の軸方向における両端部は、両端部の間の部分より外径が一回り大きく形成され、外側に張り出す鍔部２３、２３として形成される。支持体２０は、例えば硬質樹脂、金属等によって形成され、例えばポリアセタール等の摩擦係数が低い樹脂が望ましい。

各鍔部２３には、軸方向に貫通する貫通孔２６が複数（本実施形態では４つ）設けられている。複数の貫通孔２６は、図２に示すように、それぞれ断面円弧を呈し、従動シャフト１４を中心とする同一の円周上において間隔をおいて配置される。なお、貫通孔２６、２６の間の各間隔は、図２に示すように、周方向において後述する分岐溝２５と一致する位置に配置される。

図３に示すように、各貫通孔２６は、一方の開口が、支持体２０の軸方向における端面２０Ａ、２０Ａ（すなわち、鍔部２３の外側の側面）に、他方の開口が鍔部２３の内側の側面２３Ａ、２３Ａに開口する。各貫通孔２６は、ローラ本体３０外部と、後述する空洞２９を連通する。

各鍔部２３（すなわち、支持体２０）の外周面には、周方向に沿って設けられた環状溝２４が形成される。各環状溝２４は、図３に示すように、径方向内側に向かうにしたがって幅が短くなる断面略半円形の溝である。また、各鍔部２３の外周面には、図５に示すように、環状溝２４から分岐する分岐溝２５が複数（本実施形態では４つ）設けられる。

分岐溝２５は、環状溝２４から軸方向外側に、軸方向に沿って端面２０Ａまで延出し端面２０Ａで開口する。また、分岐溝２５は、図２に示すように、横長の断面略矩形である。一方の鍔部２３に設けられた各分岐溝２５の位置は、周方向において、他方の鍔部２３に設けられた各分岐溝２５の位置に一致する。

図４に示すように、ローラ本体３０は、筒状部３１、接続部３２、３２及び側壁３３、３３によって一体に構成される。筒状部３１は、略円筒形状を呈し、その外周面によって紙葉類を搬送させる。筒状部３１の外周面は、平滑な円周面である。側壁３３、３３それぞれは、内部に従動シャフト１４が通される略円環の平面リング状に形成され、その外周縁部が、断面円弧を呈する接続部３２を介して筒状部３１の軸方向における端部に連設される。

各側壁３３、３３は、支持体に取り付けられた状態で、軸方向に略垂直である。すなわち、各側壁３３、３３は、接続角度α（図６参照）が９０°となるように筒状部３１に連設される。但し、接続角度αは、９０°より大きくても良いし、小さくても良い。

図４に示すように、各側壁３３の内周縁部３５は、軸方向に膨らみ肉厚に形成され、側壁３３のその他の部分よりも厚くなる。具体的には、内周縁部３５は、側壁３３から軸方向内側に膨らみ、断面略円形状に形成される。なお、本実施形態では、側壁３３の厚さＴ２は、内周縁部３５の略断面円形の半径や、筒状部３１の厚さＴ４よりもさらに小さくなる。また、内周縁部３５は全周にわたって肉厚である。

図５に示すように、各内周縁部３５には、周方向において等間隔に軸方向外側に突出する突出部３６が複数（本実施形態では４つ）設けられる。突出部３６は、各内周縁部３５に複数設けられ、一方の内周縁部３５に設けられた各突出部３６の位置は、周方向において、他方の内周縁部３５に設けられた各突出部３６の位置に一致する。突出部３６は、図２から明らかなように断面略半円形を呈し、径方向内側に向かうに従って幅が短くなるものである。

従動ローラ１２のローラ本体３０及び後述する駆動ローラ１１のローラ本体５０を構成するエラストマーとしては、例えば、ミラブルウレタン、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム（ＶＭＱ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロルスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、またはこれらの混合物等のゴムが使用される。

図６に示すように、ローラ本体３０は、筒状部３１が支持体２０の外周側に配置されるとともに、両側壁３３、３３の内周縁部３５、３５が、環状溝２４、２４それぞれに嵌合されて、支持体２０に取り付けられる。支持体２０に取り付けられたローラ本体３０は、筒状部３１と支持体２０の外周面との間に、全周にわたって空洞２９が形成され、その空洞２９があることにより高い弾力性を有する。また、図５、７に示すように、各突出部３６は各分岐溝２５に嵌合され、これにより、ローラ本体３０の支持体２０に対する周方向への回転が防止される。

本実施形態では、断面略円形の内周縁部３５の直径は、断面半円形の環状溝２４の直径に略等しく、内周縁部３５は、その一部（内周側部分）の外周面が、環状溝２４の内周面に密着する。また、環状溝２４は略断面半円形であるため、内周縁部３５のその他の部分（外周側部分）は、環状溝２４の外側にはみ出ている。一方、突出部３６の直径は、分岐溝２５の周方向における長さに略等しいとともに、分岐溝２５の深さは突出部３６の半径より大きい。また、突出部３６の突出長さは、分岐溝２５の軸方向における長さより短い。そのため、突出部３６は、分岐溝２５の両側面及び底面に接触し、かつ分岐溝２５内部に収まるようにして分岐溝２５に嵌合する。

従動ローラ１２のローラ本体３０は、その筒状部３１、接続部３２及び側壁３３が薄いシート状であって、かつ、弾性材料であるエラストマーから形成されるとともに、内部に空洞２９があることにより高い弾力性を有する。また、従動ローラ１２は、ローラ本体３０の弾力性により、空洞２９内部の空気を貫通孔２６を介して外部に容易に送出入することが可能である。そのため、ローラ本体３０は、外部からの押圧状態に応じて容易に変形し、その径方向における弾性率が低くなる。例えば、従動ローラ１２は、ローラ本体３０の筒状部３１の外周面が径方向内側に押し付けられ、鉛直反力が２Ｎとなったときの押付代（押付長さ）が、０．３ｍｍ以上であり、好ましくは０．８ｍｍ以上である。

次に、駆動ローラ１１の構造について図８〜１０を用いて説明する。駆動ローラ１１は、従動ローラ１２と同様に、空洞５９が形成されるように、ローラ本体５０が支持体４０に取り付けられて構成される中空ローラである。以下、駆動ローラ１１について、従動ローラ１２との相違点を中心に説明するが、特に記載しない構成については従動ローラと同様である。

駆動ローラ１１のローラ本体５０は、従動ローラ１２と同様に、両側壁５３、５３と、接続部５２、５２と、筒状部５１とを有し、両側壁５３、５３の内周縁部５５、５５が、支持体４０の環状溝４４に嵌合されて、支持体４０に取り付けられる。また、内周縁部５５には、突出部５６が複数設けられ、突出部５６が、環状溝４４から分岐する分岐溝４５それぞれに嵌合され、これにより、ローラ本体５０の支持体４０に対する回転が防止される。

駆動ローラ１１の支持体４０は、従動ローラ１２の支持体２０と同様に、駆動シャフト１３が通されるシャフト孔４２が設けられる。ただし、駆動シャフト１３やシャフト孔４２は、支持体４０が駆動シャフト１３に対して回転しないように、円柱の一部がカットされた形状を呈する。

また、突出部５６は、内周縁部５５と同様に、図８から明らかなように、断面略円形を呈するとともに、その突出部５６が嵌合される分岐溝４５は断面略半円である。そのため、突出部５６は、内周縁部５５と同様に、その一部（内周側部分）が、分岐溝４５の内周面に密着するとともに、その他の部分（外周側部分）が分岐溝４５からはみ出ている。さらに、突出部５６は各内周縁部５５において２つ設けられ、それに対応して分岐溝４５も各環状溝４４に２つ設けられる。なお、駆動ローラ１１では、ローラ外部と空洞５９を連通する貫通孔が省略されるが、従動ローラ１２と同様に、貫通孔が設けられても良い。

駆動ローラ１１における側壁５３の厚さＴ１は、断面略円形の内周縁部５５の半径よりも大きく、さらに、従動ローラ１２の側壁の厚さＴ２（図４参照）より厚くなる。また、筒状部６１の厚さＴ３は、側壁５３の厚さＴ１よりもさらに厚く、従動ローラ１２の筒状部３１の厚さＴ４（図４参照）よりも厚くなる。また、駆動ローラ１１のローラ本体５０は、従動ローラ１２のローラ本体３０を構成するエラストマーより硬度が高いエラストマーで形成される。なお、硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に基づいて測定されたタイプＡデュロメータ硬さである。

このような構成により駆動ローラ１１は、空洞５９を有することにより弾力性を有するが、その径方向における弾性率は従動ローラ１２よりも高くなる。例えば、駆動ローラ１１は、ローラ本体５０の筒状部５１の外周面が径方向内側に押し付けられ鉛直反力が２Ｎとなったときの押付代が、０．３ｍｍ未満となる。

以上のように、従動ローラ１２は、駆動ローラ１１よりも弾力性の高い中空ローラであるため、駆動ローラ１１に押し付けられることにより、比較的大きく変形し、紙葉類Ｐに対する接触面積を大きくすることができるとともに、紙葉類Ｐに追従して変形しやすくなる。また、駆動ローラ１１は、弾性率が高く、押付時にローラが変形しにくく見かけの直径変動も少ないため、適切な搬送力を紙葉類Ｐに付与してその送り量を安定させやすくなる。一方で、駆動ローラ１１は、弾力性の高い中空ローラであるから、紙葉類Ｐに追従して微小量変形することも可能である。

そのため、本実施形態では、紙葉類Ｐは、高い搬送力で搬送されつつ、例えば凹凸があっても安定的に搬送されることが可能になる。また、紙葉類Ｐに局所的な力が作用されたり、紙葉類Ｐがローラ１１、１２に対して滑ったりすることが防止され、紙葉類Ｐに傷が付きにくくなる。

さらに、本実施形態では、各従動ローラ１２は、従動シャフト１４に対して独立に回転可能である。そのため、例えばローラ始動時或いは停止時に、紙葉類Ｐの動きに横方向（ローラの軸方向）で微小のずれが生じても、従動ローラ１１はそのずれに追従して回転するので、紙葉類Ｐはより安定的に搬送されるとともに、始動時ないし停止時に傷が付きにくくなる。

また、従動ローラ１２では、支持体２０と従動シャフト１４の間で摺動するため、摩擦熱が発生することがあるが、そのような摩擦熱は、従動シャフト１４を取り巻き、かつ空気を送出入させる貫通孔２６によって効率的に放熱される。

なお、本実施形態では、駆動ローラ１１の径方向における弾性率が、従動ローラ１２よりも高くなれば、駆動ローラ１１の硬度は、従動ローラ１２より低くても良いし、側壁５３や筒状部５１の厚さＴ１、Ｔ３も、従動ローラ１２の側壁３３や筒状部３１の厚さＴ２、Ｔ４よりも小さくなっても良い。

なお、本実施形態では、駆動ローラ１１の筒状部５１の外周面は、平滑面であったが、微細な凹凸が付けられたなし地面とされても良い。本実施形態では、筒状部５１の外周面をなし地面とすることにより、摩擦力を大きくして搬送力を高めやすくなる。また、紙葉類Ｐが削れて紙粉が発生しても、その紙粉はなし地の凹部に入り込み紙葉類Ｐの搬送を阻害しにくくなるので、搬送力の低下をより一層防止することができる。

なし地面の表面粗さ（Ｒｚ）は、摩擦力を効果的に大きくするために、１０〜５０μｍであることが好ましく、１５〜３０μｍであることがより好ましい。なお、表面粗さ（Ｒｚ）とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１年に準じて測定した十点平均粗さである。

また、本実施形態では、駆動ローラの筒状部５１の外周面は、図１１に示すように、複数の歯部６１と谷部６２が周方向に沿って交互に並べられ、歯形形状にされても良い。歯部６１は、軸方向において、筒状部５１の両端部間にわたって設けられる。各歯部６１及び谷部６２は、周方向に長くなる断面略矩形であることが好ましい。また、周方向における各歯部の長さＬと、各谷部の長さＭの比（Ｌ：Ｍ）は、１．５：１〜１：１．５であることが好ましい。なお、長さＬ、Ｍは、歯部６１の根元部分、谷部６２の底面における長さである。本実施形態では、歯部６１が断面略矩形を呈し、長さ比をこのような範囲とすることにより、搬送力を有効に大きくすることができる。

歯部６１は、例えば９〜１５°ピッチ（Ｐ）で周方向全周にわたって設けられるとともに、歯高さＨは例えばおよそ０．３ｍｍ以上、より好ましくは０．３〜１ｍｍとされる。また、歯高さＨに対する長さＬの比（Ｌ／Ｈ）は、１より大きく２．５以下とされることが好ましく、特に好ましくは２〜２．５である。本実施形態では、このように、歯高さＨを比較的大きくすることにより歯部を撓みやすくして、歯部の紙葉類への接触面積を高めることができ、搬送力をより大きくすることができるとともに、Ｌ／Ｈを１より大きくすることにより歯部の強度も確保できる。

さらに、駆動ローラの支持体は、駆動ローラ毎に設けられたが、図１２に示す支持体７１のように、ローラ毎に設けられず、駆動シャフト１３に１つのみ取り付けられていて良い。すなわち、支持体７１の外周面には、１つのローラ本体が取り付けられるための一対の環状溝７２、７２が６組設けられる。各駆動ローラは、一対の内周縁部５５、５５（図９、１０参照）が一対の環状溝７２、７２に嵌合されて、支持体７１には６個の駆動ローラが取り付けられる。

また、支持体７１は、鍔部が設けられず略円筒形状に形成される。そして、支持体７１の外周面には、支持体７１の軸方向に沿って、全ての環状溝７２に交差しつつ、両端面７１Ａ、７１Ａ間を延在する連続溝７３が設けられる。連続溝７３は、環状溝７２に交差することにより環状溝７２から分岐した形状を呈し、各内周縁部５５の突出部５６（図８、１０参照）が嵌合される溝となる。連続溝７３は、各内周縁部５５の２つの突出部５６、５６が嵌合できるように２本設けられる。

次に、図１３を用いて、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と異なるのは駆動ローラの構造のみである。以下、第２の実施形態における駆動ローラの構造について、第１の実施形態との相違点を説明する。

駆動ローラ７６は、エラストマーから構成される円筒形状のローラ本体７７が、その内部に配置される支持体７８に取り付けられて構成される。支持体７８は、軸方向に貫通するシャフト孔７９が設けられ、第１の実施形態と同様に、シャフト孔７９に通された駆動シャフト１３は、支持体７８に対して回転しないようにされる。また、ローラ本体７７は、その内周面が支持体７８の外周面に固定される。

駆動ローラ７６は、以上の構成により、ローラ本体７７と支持体７８の間に空洞が形成されないソリッドローラである。また、ローラ本体７７は、駆動シャフト１３に対して回転しないように固定された構造となり、駆動シャフト１３が回転されると、駆動シャフト１３と一体となって回転する。支持体７８は、第１の実施形態の支持体４０と同様に、駆動ローラ７６毎に設けられる。但し、駆動シャフト１３に１つの支持体７８のみが取り付けられ、１つの支持体７８に、各駆動ローラ７６を構成するローラ本体７７が全て取り付けられても良い。

本実施形態でも、従動ローラは中空ローラであるため、第１の実施形態と同様に、紙葉表面の搬送を安定的にすることができるとともに、紙葉類に傷を付けにくくなる。また、駆動ローラがソリッドローラであるため、紙葉類に比較的大きな搬送力を付与しやすくなる。

図１４は、第３の実施形態に係るローラ構造を示す斜視図である。以下、第３の実施形態について、第２の実施形態との相違点を説明する。第２の実施形態では、駆動ローラは、従動ローラに対応して複数設けられたが、本実施形態では、駆動ローラ８１は１つのみ設けられる。第２の実施形態と同様に、駆動ローラ８１は、ソリッドローラであって支持体８３の外周面に固定されたローラ本体８２を備えるとともに、支持体８３は、その内部に通された駆動シャフト１３に対して回転しないように、駆動シャフト１３に取り付けられる。

本実施形態では、複数の従動ローラ１２は、１つの駆動ローラ８１の外周面に当接し、駆動ローラ８１の回転に追従して回転する。紙葉類Ｐは、１つの駆動ローラ８１と、複数の従動ローラ１２の間に挟み込まれて、これらローラの回転により、矢印Ａ方向に搬送される。

本実施形態でも、第１及び第２の実施形態と同様に、従動ローラが中空ローラであるため、紙葉類Ｐを安定的に搬送することができるとともに、紙葉類Ｐに傷を付けにくくなる。また、駆動ローラがソリッドローラであるため、紙葉類に比較的大きな搬送力を付与しやすくなる。

なお、第１ないし第３の実施形態では、駆動ローラのローラ本体を支持する支持体４０、７１、７８、８３は、駆動シャフト１３と別部材とされず、駆動シャフト８２と一体となって１つの部材とされていても良い。

また、内周縁部や環状溝は、上記した構造に限定されず、内周縁部が環状溝に嵌って固定されるものであれば、如何なる形状を有していても良く、互いに一致した形状でなくても良い。例えば、環状溝は断面四角形であっても良い。突出部や分岐溝も同様である。また、ローラ本体において、突出部は、内周縁部から軸方向内側に突出されたものであっても良いし、軸方向の内側及び外側の両方に突出しても良い。また、突出部は、径方向内側に突出されても良い。

さらに、ローラ本体の支持体に対する回り止めは、突出部ではなく、内周縁部に形成された凹部でも良い。この場合、環状溝には、その凹部に対応した凸部が設けられる。また、突出部や凹部等の回り止めが設けられなくても良い。さらに、上記各実施形態では、ローラ本体に編布が埋設されても良いし、筒状部に心線が埋設されても良い。

なお、上記各実施形態における従動ローラの外周面は、駆動ローラと同様に、なし地表面とされても良いし、歯形にされても良い。外周面がなし地面となることにより、従動ローラでも紙粉による搬送力の低下が防止できる。さらに、従動ローラ１２では、支持体２０にベアリングをはめ込み、シャフトに固定し、ベアリングにより摺動させる構成としても良い。

次に、本発明についてさらに具体的に実施例を用いて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例では、第１の実施形態に対応した駆動ローラＡとして、図８〜１０に示す中空ローラを用意した。駆動ローラＡのローラ本体は、その内径（内周縁部の内径）が６．５ｍｍ、外径（筒状部の外径）が１６ｍｍ、突出部を除いた軸方向における長さが１０ｍｍで、硬度７０のミラブルウレタンゴムから形成されたものであった。第２の実施形態に対応した駆動ローラＢとして、図１３に示すソリッドローラを用意した。駆動ローラＢのローラ本体は、内径が１２ｍｍ、外径が２０ｍｍ、軸方向における長さが７．２ｍｍの円筒状のものであって、ミラブルウレタンゴムから形成され、硬度が６０のものであった。また、第３の実施形態に対応した駆動ローラＣとして、図１４に示す駆動ローラを用意した。駆動ローラＣのローラ本体は、その内径が８ｍｍ、外径が１６ｍｍ、軸方向における長さが１１０ｍｍで、硬度６５のエチレンプロピレンゴムから形成されたものであった。

第１〜３の実施形態に対応した従動ローラＡとして、図２〜７に示す中空ローラを用意した。従動ローラＡのローラ本体は、内径（内周縁部の内径）が９．５ｍｍ、外径（筒状部の外径）が２０ｍｍ、突出部を除いたローラ本体の軸方向における長さが１０．４ｍｍであるとともに、ミラブルウレタンゴムから形成され、硬度が６０のものであった。また、比較例の従動ローラＢとして、円筒形のローラ本体を有するソリッドローラを用意した。従動ローラＢのローラ本体は、その内径が５ｍｍ、外径が１４ｍｍ、軸方向における長さ７ｍｍのものであって、ポリアセタールから形成された樹脂製ローラであった。

［鉛直押付試験］
２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で、島津製作所製のオートグラフ（型番：ＡＧ−２０００Ｂ）を使用して、鉛直押付試験を実施した。本試験では、図１５に示すように、シャフト１００に取り付けたサンプルローラ１０１を支持部材１０２で支持するとともに、速度１０ｍｍ／分で、鋼材ＳＳ４００から成る直径１００ｍｍ、厚さ２５ｍｍの円板上の載荷板１０３を、サンプルローラ１０１の外周面に上方から押し付け、そのときの押付代（ローラの径方向における押付長さ）に対する鉛直反力を測定した。本試験では、駆動ローラＡ、Ｂ、従動ローラＣをサンプルローラ１０１として実施した。測定結果を図１６のグラフに示す。

図１６の結果から明らかなように、鉛直反力が２Ｎとなったときの押付代は、駆動ローラ１、２では、それぞれ０．０８ｍｍ、０．１４ｍｍと非常に小さくなった。それに対して、従動ローラ１では、０．９７ｍｍとなり、中空の従動ローラは、駆動ローラに比べて径方向における弾性率が低いことが理解できる。

本発明の第３の実施形態のローラ構造に対応した実施例１として、図１４に示す１個の駆動ローラと、６個の従動ローラから成るローラ構造を用意した。実施例１のローラ構造では、駆動ローラとしては駆動ローラＣを、従動ローラとして従動ローラＡを使用した。従動ローラＡは、従動シャフトに対して、それぞれ独立に回転可能するとともに、従動シャフトの両端を軸受けに固定した。また、本発明の比較例１として、従動ローラとして従動ローラＢを使用した点以外、実施例１と同様の構造を有するローラ構造を用意した。

［圧力分布確認試験］
実施例１、比較例１のローラ構造を用いて圧力分布確認試験を実施した。圧力分布確認試験では、図１７に示すように、ローラ構造１０の上流側に、ＳＵＳ製の載置台１１０を配置した紙送り試験機を用いた。本試験では、載置台１１０の上に載せた、タクタイルセンサシステムのセンサシート１１１（ニッタ株式会社製、商品名．I-SCAN100）を、駆動ローラ１２１と複数の従動ローラ１２２で挟み込み、そのときのセンサシート１１１の従動ローラ１２２側の押付圧力分布を確認し、以下の評価基準で評価した。

〈圧力分布〉
○：従動ローラ間の押付圧力にばらつきがなく、略同一であった。
×：従動ローラ間の押付圧力にばらつきがあった。
〈接触面積〉
○：各従動ローラにおける押し付け範囲が比較的広範囲で、従動ローラの接触面積が広かった。
×：各従動ローラにおける押し付け範囲が狭く、従動ローラの接触面積が狭かった。

なお、本試験機において、従動シャフト１１４の両端は、上下に動かしてネジにより固定可能なものであり、実施例１では、従動ローラ１２２をセンサシート１１１に押付代１．０ｍｍで押し付けた状態で、従動シャフト１１４の両端を固定した。比較例１では、従動シャフト１１４の両端を上方から重りで押さえ付けた。このとき、従動シャフト１１４と従動ローラ１２２の自重と、従動シャフト１１４の両端を押さえ付ける重りの和（押付荷重）を３３０ｇｆとし、シャフトの両端に負荷される押付荷重のバランスを１：１とした。

［搬送性能試験１］
実施例１、比較例１のローラ構造を用いて、さらに搬送性能試験１を実施した。搬送性能試験１では、まず、上記紙送り試験機、及び幅１０ｍｍ、長さ２７０ｍｍの短冊状の３Ｓコート紙を６枚用意した。３Ｓコート紙は、台紙の上にラベルが貼付されたものである。次いで、３Ｓコート紙各々を、紙送り試験機の載置台１１１の上に載せて、各従動ローラ１１４に対応した位置に配置し、各コート紙の各端部を各従動ローラ１１４と駆動ローラ１２１で挟み込んだ。このとき、コート紙の台紙側を駆動ローラ１２１側に、ラベル側を従動ローラ１１４側に配置した。次いで、駆動ローラ１２１を回転させて、３Ｓコート紙各々をその長手方向に搬送した。このとき、搬送速度３００ｍｍ／分、搬送距離は２５０ｍｍであった。また、圧力分布確認試験と同様に、実施例１では従動ローラ１２２を駆動ローラ１２１に向かって１．０ｍｍ押し付けた状態で、比較例１では押付荷重３３０ｇｆとした状態で、３Ｓコート紙を搬送した。本試験では、３Ｓコート紙が搬送方向に沿って互いにずれが生じたか否かを確認した。本試験は１０回繰り返し、その結果を表１に示す。

［搬送性能試験２］
搬送性能試験２では、従動ローラ１２２の押付量をローラ毎に変化させた点を除いて搬送性能試験１と同様に実施した。すなわち、実施例１では、従動シャフト１１４の最も一端側に配置された従動ローラ１２２が押付代０．５ｍｍで、最も他端側に配置された従動ローラ１２２が押付代１．０ｍｍで駆動ローラ１２１に向かって押し付けるように、従動シャフト１１４の両端を互いに上下にずらして固定した。さらに、実施例１では、従動シャフト１１４の最も一端側に配置された従動ローラ１２２が押付代１．０ｍｍで、最も他端側に配置された従動ローラ１２２が押付代１．５ｍｍで駆動ローラ８１に向かって押し付けを行った状態でも、同様に搬送性能試験を実施した。一方、比較例１では、従動シャフト１１４の両端に負荷される押付荷重のバランスが１：３となるようにして実施した。

表１の結果から明らかなように、弾性率が低い中空ローラを従動ローラとして使用した実施例１では、全ての従動ローラが、広い接触面積で搬送物に接触し、かつ駆動ローラに向かって均一な押付力で押し付け可能であるため、安定した搬送力で紙葉類を搬送することが可能となった。それに対して、比較例１では、従動ローラが弾性率が高いソリッドローラであったため、均一な押付力で押し付けを行うことができず、また、接触面積も狭かったため、安定した紙葉類の搬送を行うことができなかった。

［なし地表面評価］
次に、駆動ローラＡのローラ本体に使用したゴムを用いて、２ｍｍ厚さ、幅１０ｍｍのゴム材１〜６を用意した。ゴム材１は表面を平滑面に、ゴム材２〜６は表面をなし地面とし、かつ、互いの表面粗さ（Ｒｚ）が異なるようにしたものであった。ゴム材１〜６は、直径１２ｍｍの丸鋼に巻き付けて、両面テープによって丸鋼に接着し、摩擦力測定用のサンプルとした。このサンプルについて、ヘイドン摩擦試験機（新東科学社製、商品名．HEIDON-14D）を用いて、３Ｓコート紙の台紙側を媒体とし、押付荷重５５ｇｆで最大静止摩擦力、動摩擦力を測定した。その結果を表２に示す。

以上の結果から明らかなように、駆動中空ローラの外周面をなし地とする場合、その表面粗さ（Ｒｚ）を１５〜３０μｍ程度とすると、搬送性能を特に良好にすることができることが理解できる。

［歯形形状評価］
次に、ローラ本体の外周面を図１１に示すような歯形形状とした点を除いて、駆動ローラＡと同様の構造を有する駆動ローラＤ〜Ｈを用いて搬送力を確認した。なお、駆動ローラＤ〜Ｈの歯形形状は表３に示す通りであった。搬送力の確認は、上記した紙送り試験機において、従動ローラ１２２として従動ローラＢを、駆動ローラ１２１として駆動ローラＤ〜Ｈそれぞれを用いて行った。

本試験では、幅１１０ｍｍの３Ｓコート紙を載置台１１０上に載置し、紙の長さ方向における一端側を駆動及び従動ローラ１２１、１２２で挟み、他端側をロードセル（不図示）に接続した。さらに、搬送性能試験１の比較例１と同様に、従動シャフト１１４に作用される押付荷重を３３０ｇｆとした。そして、駆動ローラ１２１を０．３ｍ／秒で回転させることにより、ロードセルに作用される力を搬送力として測定した。なお、３Ｓコート紙は、１０秒間搬送させ、そのうちの２〜９秒間の動摩擦力の平均値を搬送力とした。

※なお、駆動ローラＦの歯部は、底辺の両端の角度が６４°の等脚台形とした。

表３の結果から明らかなように、駆動ローラを歯形にする場合、断面形状を矩形とし、歯高さを比較的高めにし、かつ、歯部と谷部の周方向における長さを同じ程度にすることにより、高い搬送力が得られることが理解できる。これは、歯部が撓みやすくなり、接触面積が大きくなるためと考えられる。

１０ ローラ機構
１１ 駆動ローラ
１２ 従動ローラ
１３ 駆動シャフト
１４ 従動シャフト
２０、４０、７１、７８、８３ 支持体
２９、５９ 空洞
３０、５０、７７、８２ ローラ本体
３１、５１ 筒状部
３３、５３ 側壁

Claims (14)

1. 駆動ローラと、前記駆動ローラに対向するように配置される、１本の従動シャフトに取り付けられた複数の従動ローラとを備え、これら駆動及び従動ローラによって紙葉類を挟み込んで搬送するローラ機構において、
   前記従動ローラそれぞれは、前記従動シャフトの外周側に配置される筒状部を含み、前記従動シャフトと前記筒状部の間に空間があることにより弾力性を有するローラ本体を備えることを特徴とするローラ機構。
2. 前記複数の従動ローラは、前記従動シャフトに対して各々独立に回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のローラ機構。
3. 前記従動ローラは、内部に前記従動シャフトが通され、前記従動シャフトに対して摺動して回転可能な支持体を備え、
   前記ローラ本体は、前記支持体に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のローラ機構。
4. 前記駆動ローラの径方向における弾性率は、前記従動ローラよりも高いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のローラ機構。
5. 前記ローラ本体は、前記筒状部と、前記筒状部の両端に連設され、内部に前記従動シャフトが通されるリング状の両側壁とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のローラ機構。
6. 前記従動シャフトに設けられる支持体を備えるとともに、前記支持体の外周面に一対の環状溝が設けられ、
   前記両側壁の内周縁部が前記一対の環状溝それぞれに嵌合されることにより、前記ローラ本体が支持体に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載のローラ機構。
7. １本の駆動シャフトに取り付けられた前記駆動ローラが複数設けられるとともに、各駆動ローラは各従動ローラに対向するように配置されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のローラ機構。
8. 前記駆動ローラそれぞれは、前記駆動シャフトの外周側に配置される筒状部を含み、前記駆動シャフトと筒状部の間に空間があるローラ本体を備えることを特徴とする請求項７に記載のローラ機構。
9. 前記駆動ローラのローラ本体は、筒状部の両端に連設され、内部に前記駆動シャフトが通されるリング状の両側壁を有することを特徴とする請求項８に記載のローラ機構。
10. 前記従動ローラのローラ本体は、筒状部と、筒状部の両端に連設され、内部に前記従動シャフトが通されるリング状の両側壁とを有し、
    前記駆動ローラの側壁の厚さは、前記従動ローラの側壁よりも厚いことを特徴とする請求項９に記載のローラ機構。
11. 前記駆動ローラの筒状部の厚さは、前記従動ローラの筒状部よりも厚いことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のローラ機構。
12. 前記駆動ローラのローラ本体の硬度は、前記従動ローラのローラ本体よりも高いことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載のローラ機構。
13. 前記駆動ローラの筒状部の外周面は、なし地面であることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか１項に記載のローラ機構。
14. 前記駆動ローラの筒状部の外周面は、断面矩形の歯部及び谷部が、周方向に交互に並べられて歯形形状を呈するとともに、
    前記歯部と、谷部の周方向における長さ比は、１．５：１〜１：１．５であるとともに、
    断面矩形の歯部は、歯高さに対する周方向における長さの比が、２〜２．５であることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか１項に記載のローラ機構。

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