JP3429879B2 - 給紙ローラ及び給紙装置 - Google Patents

給紙ローラ及び給紙装置

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  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、摩擦を利用した給紙ロ
ーラ及びこのローラを使用した給紙装置に係り、更に詳
しくは特に複写機、レーザープリンター、ファクシミリ
等のOA機器における給紙装置において使用されるピッ
クアップローラ、フィードローラ、リバースローラ等の
給紙ローラ及び給紙装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、複写機、プリンター等に搭載
される給紙装置はゴムローラの摩擦を利用した給紙機構
が用いられている。図16はこのような装置の例を示す
ものである。用紙トレイ上に積まれた用紙1の上にピッ
クアップローラ(給紙ローラ)2が圧接状態で備えら
れ、このピックアップローラ(給紙ローラ)2が回転し
て用紙1を送り出し、続いて設置されたフィードローラ
(給紙ローラ)3で更に用紙1を送り出し、用紙1が重
送された場合にはリバースローラ(給紙ローラ)4が反
給紙方向に回転して重送された用紙の下の用紙を停止さ
せる機構を有している。上記給紙機構に搭載される給紙
ローラ2〜4は高い摩擦係数を得るために高分子材料を
配材し、これにローラ外周面を研磨加工によって粗面化
し、確実な給紙を行おうとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような外周面を研磨加工によって粗面化した給紙ロー
ラ(フィードローラとリバースローラ、ピックアップロ
ーラ)の組合せでは、使用中にローラが用紙にこすられ
ることによるローラの摩耗が起こりやすく、又、紙粉の
付着によってローラの摩擦係数が変化して用紙搬送力が
低下したり、異常すべりによりローラの局部的な摩耗
(偏摩耗)が起こり用紙搬送が出来なくなることがあ
る。
【0004】そこで、本発明は、上記した従来より用い
られている給紙ローラ(フィードローラ、リバースロー
ラ、ピックアップローラ)の欠点を解消するもので、長
期間の使用中も偏摩耗を起こすこともなく、耐摩耗性に
優れ、安定した摩擦係数を発現することによって確実な
給紙を行える給紙ローラ及び該給紙ローラを搭載した給
紙装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の給紙ローラは、外周面に摩耗減衰用の多数
の溝および搬送力保持のための、断面が非対称波形形状
をなす多数の溝山とを紙搬送方向と直角に形成し、この
溝の幅をW、深さをH、溝間隔をLとし、断面が非対称
波形形状をなす多数の溝山がこの溝山の間隔をP、溝底
から山頂までの水平距離をl、溝山の高さをtとすると 0.1mm≦W≦2mm 0.5mm≦H≦2mm 1 mm≦L≦20mm かつ 0.05mm≦P≦2mm −0.05≦l/P≦0.5 0.02mm≦t≦0.5mm となるように形成したものである。また、この給紙装置
はこのような給紙ローラを使用したものである。
【0006】
【作用】弾性体と剛体(紙を含む)とを摩擦接触させる
と、弾性体表面で振動数が10Hzオーダーのスティッ
クスリップ振動と、スティックスリップ振動によって誘
発される高周波微振動(500〜1000Hzのオーダ
ー)が発生する。この高周波微振動により弾性体表面に
最初のミクロクラックが発生し、ミクロクラックは弾性
体の摩耗面全体に広がっていく。発生したミクロクラッ
クはスティックスリップ振動によって急速に成長し、定
常的なアブレージョンパターンになる。このように周期
的な模様であるアプレージョンパターンを発生させ、成
長させるのは周期的な外力すなわち弾性体と剛体とが摩
擦接触するときに発生する弾性体固有の2種類の振動で
あり、これらの振動は表面波となって弾性体の接触面全
体をおおう。このような表面波は接触面に所定の溝を多
数形成することで減衰させることができるので、耐摩耗
性向上、耐偏摩耗性向上が図れる。
【0007】しかし乍らそれでも、摩擦によって給紙ロ
ーラ(ゴム)は確実に摩耗していくために接触面(摩擦
面)の状態も使用初期と使用経過時とでは変化し、そこ
で発現される摩擦係数も摩耗の進行によって変わってし
まう。従って、研磨加工によって高い摩擦係数を発現す
る接触面を形成しても、その高い摩擦係数を発現するの
は初期だけで使用経過によって接触面状態(形状)が変
化し、発現する摩擦係数も変化(通常は低下)してしま
う。これは摩耗という現象がきわめて複雑で使用時の摩
耗によって接触面に形成される接触面状態(形状)の予
測がきわめて困難なためによる。
【0008】弾性体と剛体(紙を含む)との摩擦接触に
より発生したミクロクラックは急速に成長し定常的なア
ブレージョンパターンになるか、周期的な波形模様であ
るアブレージョンパターンが摩擦条件によってその周期
的なピッチ間隔および深さが決定されるため一定の摩擦
条件下(使用条件下)では、初期の摩擦面形状がどんな
ものであってもいずれはこの摩擦条件によって決定され
たアブレージョンパターン形状になる。つまり初期の摩
擦係数は初期の摩擦面形状によって発現されるが、摩耗
の進行とともに新たにアブレージョンパターンが形成さ
れるとここで発現される摩擦係数は、形成されたアブレ
ージョンパターンによることになり初期の摩擦係数とは
変化してしまう。従って、使用時に形成される、このア
ブレージョンパターン形状を予め摩擦面に与えておけ
ば、使用初期から使用経過時、使用末期に至るどの過程
でも常に同じ摩擦面形状を保持できるため、安定した摩
擦係数を発現できる。そして、使用時に形成されるアブ
レージョンパターン形状は給紙ローラを構成するゴム材
料の耐摩耗性および使用時にローラにかかる負荷の大き
さにより決定され、摩擦を利用した給紙機構に基づく給
紙装置での使用条件下では前述記載の形状および寸法内
のアブレージョンパターンが形成される。
【0009】
【実施例】以下に、この発明の好適な実施例を図面を参
照にして説明する。
【0010】図1,2は本発明に係る給紙ローラ5の一
実施例を示したものであってこの給紙ローラ5は、外周
面に紙搬送方向と直交する多数の溝6を有し、更に加え
て紙搬送方向と直交する多数の溝山7とからなる。
【0011】図3〜図10はローラの径方向に沿って切
断し、水平方向に延ばした図であり、溝山7の山頂8と
溝底9とを示し、隣り合う溝底9間の間隙、すなわち溝
山7の間隔(溝山7の底辺長さ)をPとし、溝底9から
山頂8までの水平距離をlとし、溝山7の高さ、すなわ
ち溝底9から山頂8までの高さをt、更に溝6の幅を
W、深さをH、溝間隔をLとした。弾性体と剛体との繰
り返し摩擦により弾性体が摩耗して摩擦面に形成される
アブレージョンパターンは図3〜図10に示される断面
形状をなす。溝山7の間隔P、溝底9から山頂8までの
水平距離l、溝山7の高さtは弾性体の材料の耐摩耗性
およびローラとして使用される条件によってその最適寸
法が異なるが、給紙ローラ5としての一般的な使用条件
下では、0.05mm≦P≦2mm、−0.05≦l/P≦
0.5、0.02mm≦t≦0.5mmが好適である。
【0012】摩擦を利用した給紙ローラ5では、安定し
た給紙・搬送性能の確保のために摩擦係数発現性の安定
性のみならず、耐摩耗性の向上による寿命の向上も不可
欠の要素であり、本発明の給紙ローラ5はローラ外周面
に形成された溝6が、摩耗を引き起こす表面波を遮断し
振動を減衰させることができるので耐摩耗性向上が図れ
る。
【0013】この溝6の溝幅Wが小さすぎると外力によ
って溝6の両側面が接触するため溝6の効果がなくな
る。一方溝幅Wが大きすぎると剛体(紙)との接触面積
の低下から摩擦係数が小さくなるばかりか、異常な振動
を誘発したり、異常な破壊をもたらす。この溝幅Wは
0.1mm≦W≦2mmが好適である。溝深さHは、一般的
には深くなるほど摩耗減衰効果が大きいが給紙ローラ5
の破壊をもたらし易くなる。したがって溝深さHは0.
5mm≦H≦2mmが好適である。溝間隔Lは、小さくなり
すぎると給紙ローラ5の表面の横剛性を小さくし、摩擦
係数の低下や異常な破壊を引きおこし、大きくなりすぎ
ると溝6を形成した減衰性の効果がなくなる。したがっ
て、溝間隔Lは1mm≦L≦20mmが好適である。
【0014】図3に示す実施例は溝6の底10を側面に
対して直角な平面に形成している。図4に示す実施例は
溝6の底11を鋭角に形成している。図5に示す実施例
は溝6の底12を半径Rの曲面に形成した。半径Rと溝
幅Wとの関係は2R≧Wであることが望ましい。平面の
底10、鋭角の底11よりも曲面の底12の方がクラッ
クが発生しにくい。図6に示す実施例も図5と同様に底
13を曲面に形成し2R>Wとしたものである。図7〜
図10に示す実施例は、ローラの摩擦面に形成される溝
山の断面形状を三角形、台形としたものである。給紙ロ
ーラ5として用いられる弾性材料は、一般の加硫ゴム、
未加硫ゴム、熱可塑性ゴム等の高分子材料である。発明
の主旨からも、耐摩耗性に優れた弾性材料を選ぶことが
望ましい。
【0015】次に図3に示した実施例の寸法を適宜に変
えた給紙ローラ5を用いて複写機用給紙装置に搭載し給
紙性能、通紙性能等を試験した。回転方向は図3矢印方
向である。その結果を表1に示した。
【0016】
【表1】
【0017】実施例1〜3は、溝6及び非対称波形形状
をなす溝山7を金型転写によって形成した作製した給紙
ローラ5を用いて試験した結果であり、実施例4は溝6
を金型転写で付与した後に研磨加工によってローラ表面
に所定の断面が非対称波形形状をなす溝山7に形成して
作製した給紙ローラ5を用いて試験した結果である。初
期表面形態としてローラに付与した非対称波形形状と 1
00,000枚通紙後にローラが摩耗して形成されるアブレー
ジョンパターン形状にもとづくローラ表面形態とが合致
していることから、通紙初期から 100,000枚通紙後に至
るまで摩擦係数が安定しており、紙詰りの発生もなく良
好な通紙が行えた。
【0018】比較例1は溝6のみで、溝山7は形成しな
いで作製した給紙ローラを用いて、比較例2は溝山6を
付与した後に通紙後に形成されるアブレージョンパター
ン形状を考えずに初期摩擦係数を高くすることを目的と
してローラ表面を従来研磨によって粗面化した給紙ロー
ラを用いて試験した結果である。初期表面形態と 100,0
00枚通紙後にローラが摩耗して形成されるアブレージョ
ンパターン形状とは、そのローラ表面形態が異なること
から、摩擦係数の低下がみられ、紙詰りの発生もみられ
た。
【0019】比較例4は、溝6および溝山7を金型転写
により付与した給紙ローラを用いたが、溝6の溝深さH
が大きすぎたため摩擦係数も小さく、異常な破損を引き
起こし、 100,000枚通紙を完了できなかった。
【0020】比較例3、比較例5は、溝6は形成しない
で溝山7のみを、所定の断面が非対称波形形状をなすよ
うに研磨加工に付与した場合と、形状を考慮せずに、初
期摩擦係数を高くすることを目的として従来研磨によっ
てローラ表面を粗面化した場合である。又、比較例6は
ローラ表面に何の加工も施されていない、いわゆるツル
ツルの状態の給紙ローラ5を用いて試験した結果であ
る。比較例3では、摩擦係数は安定しているが溝6がな
いため、摩耗量は溝6のある実施例1〜4に比べて大き
く、比較例5,6も溝6がないため摩耗量が大きく、溝
山7も所定形状でないため摩擦係数の低下があり、紙詰
りも多発し良好な通紙を行えなかった。
【0021】このように、実施例の給紙ローラ5は、通
紙初期から末期まで常に一定のローラ表面形態をとるた
め、摩擦係数の安定性に優れ、紙詰り等のトラブルを起
こさない安定した通紙が行え、加えて、溝を形成した効
果(減衰性)による耐摩耗性向上の結果、長期間の寿命
を有する優れたローラであることが認められる。また、
このような結果は給紙ローラ5を構成する弾性体の構造
面から発揮されるものである。弾性体材料として、耐摩
耗性に優れたものを選択することによってよりこの効果
発現の寿命は長くなる。さらに、給紙ローラ5は主とし
て普通紙を給紙・搬送するためのものであるが、シート
状のフィルム等の給排・搬送に対しても応用できるのは
いうまでもない。
【0022】この発明のローラは、表面に研削研磨によ
るアブレージョンパターンを与えたり、又は、予め金型
表面に特殊なパターンを彫り込み、これをローラ表面に
転写することによってローラ表面にパターンを作る等に
より製造される。また、ローラの回転方向は図3に示す
方向とは逆方向であってもよい。
【0023】さらに、図11〜図15に示すように溝底
9が平坦な溝山7であってもよい。
【0024】
【発明の効果】以上詳述した通り本発明の給紙ローラに
よれば、ローラ表面(摩擦面)にローラ使用時の摩耗に
よって形成されるアブレージョンパターンと類似形状の
断面が非対称波形形状をなす所定の溝山を紙搬送方向と
直角に予め形成しておくことで、更に振動減衰用の溝も
紙搬送方向と直交するように予め形成しておくことで、
使用初期から使用末期まで接触面状態を一定に保ち摩擦
係数安定化を図り安定した給紙を長期に亘って行うこと
ができる。
【0025】本発明の給紙ローラ及び給紙装置は複写
機、プリンター等のOA機器をはじめ、給紙機構を有す
るあらゆる装置の給紙ローラ、給紙装置として有効に使
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】給紙ローラの斜視図。
【図2】図1のA部分の拡大図。
【図3】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図4】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図5】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図6】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図7】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図8】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図9】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延ば
した拡大図。
【図10】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延
ばした拡大図。
【図11】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延
ばした拡大図。
【図12】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延
ばした拡大図。
【図13】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延
ばした拡大図。
【図14】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延
ばした拡大図。
【図15】ローラの径方向に沿って切断し水平方向に延
ばした拡大図。
【図16】従来の給紙機構を示す図。
【符号の説明】
5 給紙ローラ 6 溝 7 溝山 8 山頂 9 溝底
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B65H 3/06 330 B65H 27/00 G03G 15/00 510

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給紙機構を有する装置に搭載される各種
    の給紙ローラにおける該ローラ外周面層が高分子材料か
    らなり、用紙に接触する外周面に摩耗減衰用の多数の溝
    および搬送力保持のための、断面が非対称波形形状をな
    す多数の溝山とを紙搬送方向と直角に形成したことを特
    徴とする給紙ローラであって、 外周面に形成された多数の溝が、この溝の幅をW、深さ
    をH、溝間隔をLとしたとき 0.1mm≦W≦2mm 0.5mm≦H≦2mm 1 mm≦L≦20mm となるように形成され、 外周面に形成された断面が非対称波形形状をなす多数の
    溝山がこの溝山の間隔をP、溝底から山頂までの水平距
    離をl、溝山の高さをtとすると 0.05mm≦P≦2mm −0.05≦l/P≦0.5 0.02mm≦t≦0.5mm となるように形成したことを特徴とする給紙ローラ。
  2. 【請求項2】 外周面の溝および断面が非対称波形形状
    をなす溝山を予め金型に施した形状を転写する方法で付
    与した請求項1記載の給紙ローラ。
  3. 【請求項3】 外周面に多数の溝を形成したあとに、断
    面が非対称波形形状をなす溝山を表面研磨加工により付
    加した請求項1記載の給紙ローラ。
  4. 【請求項4】 給紙ローラが複数設けられ摩擦により用
    紙を給紙する給紙装置において、複数のローラの少なく
    とも1つを請求項1ないし3のいずれかに記載の給紙ロ
    ーラとしたことを特徴とする給紙装置。
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