JP3744337B2

JP3744337B2 - 紙送り用ローラ

Info

Publication number: JP3744337B2
Application number: JP2000314668A
Authority: JP
Inventors: 祐馬吉田; 好広和合
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2020-10-16
Also published as: US20020115545A1; EP1199274A2; JP2002120944A; EP1199274A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタ等の複写用紙の給紙に使用される紙送り用ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の給紙装置では、ピックアップローラにより用紙トレイから紙分離部に紙を送り込み、紙分離部で紙をさばいて１枚ずつ給紙する必要がある。そのため、給紙装置の紙分離部には、確実に紙を１枚ずつ給紙できるように、一般にＦＲＲ方式又はＦＲ方式による重送防止機構が設けてある。
【０００３】
例えば、ＦＲＲ方式の重送防止機構を備えた給紙装置は、図４に示すように、ピックアップローラ３が用紙トレイ２から紙分離部に紙１を送り込み、紙分離部では給紙ローラ４に当接して設けられたリタードローラ５により紙１の重送を防止する。即ち、２枚以上の紙１が送り込まれてくると、給紙ローラ４の摩擦力の影響を受けなくなるためトルクリミッタ６が限界に達せず、リタードローラ５は停止又は逆方向に回転して余分に送られた紙１を停止させ、給紙ローラ４に接した最上位の紙１のみが送りだされるようになっている。
【０００４】
このような給紙装置に使用されるピックアップローラ３及び給紙ローラ４（以下、紙送り用ローラと云う）としては、一般にＥＰＤＭ等のオレフィン系ゴムや天然ゴム、ノーソレックス、ウレタンゴム又は発泡ウレタン等のゴム材料が使用されている。また、ローラの製法としては、（１）ソリッドのゴム材料又はウレタンフォームから円柱状のローラ素材を切り出し、芯金を通した後、表面を研摩してローラとする方法、（２）型を用いて芯金の周囲に円柱状に成形又は発泡成形した後、表面を研摩してローラとする方法が一般的に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、給紙装置に使用されている紙送り用ローラは、上記のごとく表面を研摩加工しているため、加工費に占める研摩代が大きく、コストダウンの妨げになっている。そのため、研摩レスローラの検討がなされており、研摩表面に類似のシボ表面を持つローラ等の使用が試みられている。例えば、特開平５−２２１０５９号公報や特開平８−１０８５９１号公報には、シボ表面ローラが提案されている。
【０００６】
しかしながら、これまで検討されてきたシボ表面ローラ等の研摩レスローラは、ローラ表面の紙と接触する部分が鏡面状態であったため、通紙時に発生する紙粉が付着しやすく且つ逃げ難いので、摩擦係数を長期に安定して維持することが困難であった。
【０００７】
また、従来のシボ表面ローラ等の研摩レスローラでは、その表面形状を形成するため、成形金型の内面をショットブラスト加工や化学エッチングしている。しかし、ショットブラストでは深い凹凸形成が困難であり、また単なる化学エッチングでは凸部の表面が滑らか（擬似鏡面）であるため、研摩表面ローラと同等の性能を達成することはできなかった。また、これらの表面状態の複合形状でも、十分な給紙性能を得ることは難しかった。
【０００８】
このような状況から、従来のシボ表面ローラは、研摩表面ローラと同等の性能が得られていないため、一般的にはまだ研摩表面ローラが紙送り用ローラとして使用されている現状であった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、安価な研摩レスローラからなり、通紙により発生する紙粉がローラ表面に付着しにくく、使用による摩擦係数の維持性が研摩表面ローラと同等レベルである複写用紙の給紙に用いる紙送り用ローラを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する複写用紙の給紙に用いる紙送り用ローラ（リタードローラを除く）は、ローラ表面が研摩されていないポリウレタンの研摩レスローラで、該ローラ表面に山状部と該山状部よりも陥没した海状部とからなるシボ表面を有し、山状部の面積Ｓ ₁ と海状部の面積Ｓ ₂ との比Ｓ ₁ ／Ｓ ₂ が０．２５〜０．７０の範囲内にあり、該山状部と海状部とからなるシボ表面が更に、微細凹凸部の高さ３〜２５μｍの範囲内の微細な凹凸部によって構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記本発明の紙送り用ローラにおいては、前記ローラ表面の山状部の面積Ｓ₁と海状部の面積Ｓ₂との比Ｓ₁／Ｓ₂が０．２５〜０．７０の範囲内にあることが必要であり、また、前記シボ表面の微細凹凸部の高さが３〜２５μｍの範囲内であることが必要である。更には、前記ローラ表面の山状部の高さが１０μｍ以上であって、隣接する山状部の頂上間の距離が１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
尚、本発明において、「紙送り用ローラ」とは、給紙装置に使用されるピックアップローラ及び給紙ローラを意味し、紙の重送防止に用いられるリタードローラを含まない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の紙送り用ローラの表面形状は、図１に模式的に示すように、複数の山状部１０と、山状部１０よりも陥没した海状部１１とからなる通常のシボ表面を有すると共に、そのシボ表面全体が、即ち山状部１０と海状部１１の全表面がその凹凸よりも更に細かい凹凸からなる微細凹凸部１２になっている。図２は微細凹凸部１２を分り易く図示するために、図１のシボ表面の山状部１０を拡大して示したものである。
【００１４】
かかる特殊な表面形状を有する本発明の紙送り用ローラにおいては、図３に示すように、所定の広さのシボ表面における山状部１０の面積をＳ_１及び海状部１１の面積をＳ_２としたとき、その比が０.２５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦０.７０の範囲にあることが必要である。尚、山状部１０の面積Ｓ_１及び海状部１１のＳ_２の測定は、ローラ表面にインク等を付着させ、荷重３００ｇｆで紙に転写した後、紙に転写されたインク付着部分の面積を山状部１０のＳ_１とし、その面積を画像処理装置により測定して求める。
【００１５】
この面積比Ｓ_１／Ｓ_２が０.２５未満の場合は、ローラと紙との接触部分が少なく、初期の摩擦係数が小さいために、搬送力不足となり、紙の不送りが発生し易い。逆に、面積比Ｓ_１／Ｓ_２が０.７０よりも大きくなると、紙との接触面積が大きいため初期の摩擦係数は高いが、通紙により発生する紙粉が逃げにくくなり、ローラ表面に紙粉が付着して、摩擦係数の維持性が悪くなる。そのため、初期の通紙性能は良好であるが、長期的に安定した給紙性能が得られない。
【００１６】
次に重要な表面形状に関する条件は、図２に示すように、シボ表面に設けた微細凹凸部１２の高さｈ₂であり、この高さｈ₂が３〜２５μｍの範囲内であること、即ち、３μｍ≦ｈ₂≦２５μｍであることが必要である。微細凹凸部１２の高さｈ₂が３μｍ未満の場合は、ローラ表面が鏡面に近いため紙粉が付着し易く、摩擦係数の低下が大きくなる。一方、高さｈ₂が２５μｍを超える場合には、表面粗度が粗すぎるため初期の摩擦係数が小さく、搬送力不足となる。
【００１７】
また、シボ表面の山状部１０に関しては、図１に示すように、山状部１０の高さｈ_１（海状部１１の底から山状部１０の頂上までの距離）が１０μｍ以上であることが好ましい。山状部１０は摩耗によって減少するため、高さｈ_１が１０μｍ未満では、長期に渡って安定した給紙性能を維持することが困難である。
【００１８】
更に、隣接する山状部１０の頂上間の距離ｄは、１.０ｍｍ以下であることが好ましい。山状部１０の距離ｄが１.０ｍｍを越えると、強度（ブロック剛性）不足により耐摩耗性が満足できないうえ、山状部１０が随時変形することにより安定した送り性能が得られない。
【００１９】
尚、山状部１０の高さｈ_１及び隣接する山状部１０の頂上間の距離ｄの測定、並びに前記した微細凹凸部１２の高さｈ_２の測定は、いずれも表面粗度測定装置により行なうことができる。
【００２０】
本発明の紙送り用ローラは、上記したようにローラ表面の形状をコントロールすることにより、通紙により発生する紙粉がローラ表面に付着しにくくなり、従って使用による摩擦係数の維持性が通常の研摩表面ローラと同等か又はそれ以上である。また、ローラ表面の形状のコントロールによって、ローラの初期摩擦係数の設定、使用後の摩擦係数低下程度の推定が比較的容易になるため、様々な給紙装置に適応したローラ設計が容易になる。
【００２１】
次に、本発明の紙送り用ローラの製造方法について説明する。一般的には、成形型を用いてローラ部分を円柱状に成形又は発泡成形し、所定の寸法に切断した後、軸芯に圧入することにより製造する。成形型内に軸芯をセットしておき、ローラ部分を成形と同時に軸芯に固着させることも可能である。
【００２２】
また、本発明の紙送り用ローラのローラ表面に、山状部と海状部とからなるシボ表面を形成すると共に、山状部と海状部とからなるシボ表面に更に微細な凹凸部を設ける方法としては、ローラを成形する金型のうち、ローラ表面を形成する部分を放電加工にて処理することにより、大きな凹凸（山状部と海状部に対応する）及びその大きな凹凸の表面上の微細な凹凸（微細凹凸部に対応する）を同時に設ける方法や、一般的な化学エッチング等により大きな凹凸を形成させた後、ショットブラスト処理等を施して大きな凹凸の表面上に更に微細な凹凸を形成する方法がある。
【００２３】
このように、本発明の紙送り用ローラは研摩加工を必要としないため、加工費の削減によるコストダウンが期待できると共に、研摩レスローラでありながら従来の研摩ローラと同等の性能を得ることができる。
【００２４】
尚、本発明の紙送り用ローラの材質は、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、ノーソレックス等の一般的にローラに使用されるゴム材料を使用することができるが、長期的に安定した性能を得るためには耐摩耗性の優れたポリウレタン、例えばポリエーテル系ポリウレタンを用いることが望ましい。
【００２５】
また、本発明の紙送り用ローラの硬度は、４０〜６０°の範囲が好ましい。ローラ硬度の測定にはタイプＡデュロメータを使用し、ローラ表面に押し当てて３秒後読取った値をローラ硬度とする。
【００２６】
【実施例】
エーテル系ポリオールとイソシアネートからウレタンプレポリマーを調整し、これにグリコール系架橋剤を混合して金型に充填し、成形することによりウレタンポリマーからなるローラ部を得た。このローラ部を所定の長さに切断した後、樹脂製の軸芯に圧入することにより、シボ表面をもつ紙送り用ローラを研摩レスで作製した。
【００２７】
その際、金型のローラ表面を形成する部分を放電加工することにより、ローラ表面におけるシボ表面の山状部と海状部の面積比Ｓ_１／Ｓ_２、隣接する山状部の頂上間の距離ｄ、山状部の高さｈ_１、微細凹凸部の高さｈ_２をそれぞれ下記表１及び２のごとく変化させた。尚、Ｓ_１／Ｓ_２の測定は、ローラ表面にインクを付着させ、荷重３００ｇｆで紙に転写した後、紙に転写されたインク付着部分の面積をＳ_１とし、この面積を画像処理装置スピカII（日本アビオニクス(株)製）により求めた。また、上記ｈ_１、ｈ_２、及びｄの測定は、表面粗度測定装置サーフコム５５０Ａ（東京精密(株)製）により行なった。
【００２８】
得られた各紙送り用ローラをピックアップローラと給紙ローラとして用い、ＦＲＲ方式の給紙装置を構成した。尚、リタードローラは通常のものを使用し、複数の紙が送り込まれた状態で停止する機構とした。これら各給紙装置を使用して、給紙速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで連続的に給紙する評価試験を実施し、初期と用紙２００ｋｇ給紙後の摩擦係数の変化を測定すると共に、紙の不送り、耐摩耗性について評価した。
【００２９】
得られた結果は、面積比Ｓ₁／Ｓ₂のみを変化させた各試料１〜６について下記表１に示し、微細凹凸部の高さｈ₂等その他の条件を変化させた試料７〜１２については下記表２に示した。尚、以下の各表中の評価において、良好な場合を○、悪い場合を×、その中間を△と表示した。表において、試料１，２，６，７，１０は比較例、試料３，４，５，８，９，１１，１２は実施例である。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
比較のために、ピックアップローラ及び給紙ローラとして、ローラ表面が鏡面のローラ（試料１３）、従来の研摩表面のローラ（試料１４）、及び従来の単純なシボ表面のローラ（試料１５）を用いた給紙装置を用意し、上記と同様の評価試験を行なった結果を下記表３に示した
【００３３】
【表３】

【００３４】
これらの結果から分るように、面積比Ｓ_１／Ｓ_２が０.２５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦０.７０の範囲にあり且つ微細凹凸部の高さｈ_２が３μｍ≦ｈ_２≦２５μｍである試料３〜５及び試料８〜９の給紙装置は、初期摩擦係数が適度であると同時に試験後の摩擦係数の低下も少なく、耐摩耗性にも優れていた。
【００３５】
しかし、面積比Ｓ_１／Ｓ_２が０.２５未満の試料１及び２では、初期摩擦係数が小さく、紙の不送りが発生する。また、面積比Ｓ_１／Ｓ_２が０.７０を超える試料６は、初期摩擦係数は高いものの、紙粉が表面に付着し易いため摩擦係数の維持性が悪い。
【００３６】
また、面積比Ｓ_１／Ｓ_２を満たしている場合でも、微細凹凸部の高さｈ_２が３μｍ未満の試料７では、ローラ表面が鏡面に近いため、紙粉の付着による摩擦係数の低下が大きくなる。逆にｈ_２が２５μｍを超える試料１０は、表面粗度が粗すぎるために初期摩擦係数が小さくなり、搬送力不足となる。
【００３７】
山状部の距離ｄについては、試料３と試料１１の比較から、山状部の距離ｄが大きくなると、耐摩耗性が低下することが分る。また、山状部の高さｈ₁については、試料８と試料１２の比較から、山状部の高さｈ₁が小さくなると、耐摩耗性が低下することが分る。但し、試料１１及び１２とも、摩擦係数は初期，２００ｋ後とも、それぞれ対応する試料３及び８と略同じである。
【００３８】
比較例として示した給紙装置では、研摩表面のローラを用いた試料１４は良好な結果を示したが、ローラ表面が鏡面である試料１３及び従来のシボ表面のローラを用いた試料１５では、摩擦係数の低下が大きく、安定した給紙性能が得られない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、研摩の必要がない安価な研摩レスローラであって、紙粉がローラ表面に付着しにくく、従って使用による摩擦係数の維持性が通常の研摩ローラと同等又はそれ以上である複写用紙の給紙に用いる紙送り用ローラを提供することができる。
【００４０】
また、ローラ表面の形状及び粗度のコントロールによって、ローラの初期摩擦係数の設定や、使用後における摩擦係数の低下程度の推定が比較的容易になるため、様々な給紙装置に適応したローラ設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙送り用ローラにおける表面形状を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の紙送り用ローラ表面の山状部と海状部の分布を模式的に示す平面図である。
【図４】給紙装置を示す概略の側面図である。
【符号の説明】
１紙
３ピックアップローラ
４給紙ローラ
１０山状部
１１海状部
１２微細凹凸部

Claims

複写用紙の給紙に用いる紙送り用ローラ（リタードローラを除く）であって、ローラ表面が研摩されていないポリウレタンの研摩レスローラで、該ローラ表面に山状部と該山状部よりも陥没した海状部とからなるシボ表面を有し、山状部の面積Ｓ ₁ と海状部の面積Ｓ ₂ との比Ｓ ₁ ／Ｓ ₂ が０．２５〜０．７０の範囲内にあり、該山状部と海状部とからなるシボ表面が更に、微細凹凸部の高さ３〜２５μｍの範囲内の微細な凹凸部によって構成されていることを特徴とする紙送り用ローラ。
前記ローラ表面の山状部の高さが１０μｍ以上であって、隣接する山状部の頂上間の距離が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の紙送り用ローラ。