JPH06255828A - シート搬送ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性や省電力化を阻害することなく搬送精
度が良好なシート搬送ローラを得る。 【構成】 剛体で形成した芯材１７の外周面に高摩擦材
料でコーティング層１８を形成し、このコーティング層
１８の層厚ｔ、圧縮永久歪率ｄｓ、シート体２０の全長
を搬送した場合の許容誤差ｄｘで、 ｄｓ×ｄｘ＞ｔ の関係を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラープリンタの用紙
搬送機構などに利用するシート搬送ローラに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】シート搬送ローラの従来例を説明するた
め、ここではシート搬送ローラを利用したラインサーマ
ルプリンタを図３に基づいて以下に説明する。まず、こ
のラインサーマルプリンタ１では、普通紙やＯＨＰ(Ove
r-Head Projector）シート等のシート体２の搬送路３
を、一対のフィードローラ４，５、一対のガイドプレー
ト６，７、相対向するプラテンローラ８とサーマルヘッ
ド９、相対向するシート搬送ローラであるキャプスタン
ローラ１０とピンチローラ１１等で形成している。

【０００３】ここで、前記サーマルヘッド９は、前記シ
ート体２の搬送方向と直交する方向に多数の発熱素子１
２をライン状に連設した構造となっている。そして、こ
のラインサーマルプリンタ１では、前記サーマルヘッド
９をブラケット１３で上下方向に揺動自在に軸支してコ
イルスプリング１４で前記プラテンローラ８に押圧して
いる。また、このプラテンローラ８と前記サーマルヘッ
ド９との間には前記シート体２に重複するようにインク
リボン１５を挿通している。

【０００４】そして、このラインサーマルプリンタ１で
は、前記シート体２の搬送精度をシート搬送ローラであ
る前記キャプスタンローラ１０で維持するため、金属等
で形成した円柱形の剛体の外周面をエッチング等で粗面
化するなどして前記キャプスタンローラ１０を形成し、
このキャプスタンローラ１０に駆動モータ（図示せず）
をギヤ列（図示せず）などで連結している。さらに、こ
のようなキャプスタンローラ１０の外周面で前記シート
体２を確実に保持するため、ここではゴムで外装した前
記ピンチローラ１１を変位自在に支持してコイルスプリ
ング（図示せず）等で前記キャプスタンローラ１０に圧
接している。

【０００５】このような構成において、このラインサー
マルプリンタ１では、シート体２を回転する各ローラ
４，５，８，１０，１１で順次搬送し、この搬送に同期
してサーマルヘッド９の発熱素子１２を選択的に発熱駆
動することで、このサーマルヘッド９の発熱素子１２の
発熱によるインクリボン１５のインクの転写でシート体
２に所定画像を印刷することができる。

【０００６】ここで、このラインサーマルプリンタ１で
は、上述のように所定画像を印刷するシート体２の搬送
精度が変動すると印刷品質が低下するので、ここではキ
ャプスタンローラ１０でシート体２の搬送精度を維持す
るようになっている。そこで、このキャプスタンローラ
１０を円柱形の剛体の外周面を粗面化した構造で形成
し、このキャプスタンローラ１０の外周面にシート体２
をピンチローラ１１で圧接している。このようにするこ
とで、このキャプスタンローラ１０は、全体を剛体とし
てシート体２の圧接による外周面の変形を微小とし、そ
の外周面を粗面化することで摩擦係数を向上させてシー
ト体２のスリップも微小としているので、シート体２を
高精度に搬送することができる。

【０００７】なお、上述のように剛体の外周面を粗面化
したキャプスタンローラ１０は、外周面をエッチングし
た金属ローラや、外周面を溶射で粗面化したローラなど
で形成することができ、このような溶射ローラは、ステ
ンレスやタングステン等の金属の他、グレイアルミナ等
のセラミックなどでも製作することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなラインサ
ーマルプリンタ１では、キャプスタンローラ１０でシー
ト体２を高精度に搬送することで印刷品質を良好に維持
するようになっている。

【０００９】しかし、実際には金属等の剛体の外周面を
粗面化した構造のキャプスタンローラ１０は、その外周
面を粗面化しても摩擦係数の向上は十分でなく、外周面
に対してシート体２がスリップすることで搬送精度が低
下している。特に、上述のようなラインサーマルプリン
タ１のシート体２としてＯＨＰシートを利用する場合、
このＯＨＰシートは表面の摩擦係数が低いのでキャプス
タンローラ１０に対するスリップが多発するなどして印
刷品質の低下が顕著である。

【００１０】そこで、このようなスリップを防止するた
めにキャプスタンローラ１０の外周面にシート体２をピ
ンチローラ１１で高圧に圧接しているが、これでは各ロ
ーラ１０，１１の支持機構や駆動モータなどの負担が増
大して各部の耐久性や省電力化を阻害することになる。

【００１１】本発明は、耐久性や省電力化を阻害するこ
となく搬送精度が良好なシート搬送ローラを得るもので
ある。

【００１２】また、本発明は、高性能なシート搬送ロー
ラを良好な生産性で得るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
回転自在に軸支して外周面でシート体を搬送するシート
搬送ローラにおいて、円柱形の剛体で芯材を形成し、こ
の芯材の外周面に高摩擦材料でコーティング層を形成
し、このコーティング層の層厚をｔ、コーティング層の
圧縮永久歪率をｄｓ、シート体の全長の搬送距離に対す
る許容誤差をｄｘとすると、 ｄｓ×ｄｘ＞ｔ を満足する。

【００１４】請求項２記載の発明は、コーティング層の
層厚をｔ、コーティング層の圧縮永久歪率をｄｓ、シー
ト体の全長の搬送距離に対する許容誤差をｄｘとする
と、 100(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 10(μm) を満足する。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明は、耐久性や省電力化を阻
害することなく搬送精度が良好なシート搬送ローラを得
ることができる。

【００１６】請求項２記載の発明は、高性能なシート搬
送ローラを良好な生産性で得ることができる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説
明する。まず、本実施例のシート搬送ローラであるキャ
プスタンローラ１６は、図２に例示するように、ステン
レスや鉄等の剛体で円柱形の芯材１７を形成し、この芯
材１７の外周面にウレタンやＥＰＤＭ(Ethylene Propyl
ene Diene Methylene Rubber）等の高摩擦材料でコーテ
ィング層１８を形成した構造となっている。そして、こ
のキャプスタンローラ１６は、前記コーティング層１８
の層厚をｔ、前記コーティング層１８の圧縮永久歪率を
ｄｓ、シート体２０の全長の搬送距離に対する許容誤差
をｄｘとすると、 100(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 10(μm) を満足している。なお、本実施例で例示するキャプスタ
ンローラ１６では、図１に例示するように、その外周面
の中央部に凹溝１９を形成することで、搬送する普通紙
やＯＨＰシート等のシート体２０の斜行を防止するよう
になっている。

【００１８】そこで、このような構造のキャプスタンロ
ーラ１６を利用したラインサーマルプリンタ２１の構造
を以下に説明する。まず、このラインサーマルプリンタ
２１は、図１に例示するように、前記シート体２０の搬
送路（図示せず）を、一対のガイドプレート（図示せ
ず）、相対向するプラテンローラ２２とサーマルヘッド
２３、相対向する前記キャプスタンローラ１６とピンチ
ローラ２４等で形成している。

【００１９】ここで、前記サーマルヘッド２３は、前記
シート体２０の搬送方向と直交する方向に多数の発熱素
子（図示せず）をライン状に連設した構造となってい
る。そして、このラインサーマルプリンタ２１では、前
記サーマルヘッド２３を上下方向に揺動自在に軸支して
コイルスプリング（図示せず）等で前記プラテンローラ
２２に押圧している。また、このプラテンローラ２２と
前記サーマルヘッド２３との間には前記シート体２０に
重複するようにインクリボン（図示せず）を挿通してい
る。

【００２０】ここで、このラインサーマルプリンタ２１
では、前記シート体２０の搬送精度を前記キャプスタン
ローラ１６で維持するため、このキャプスタンローラ１
６に駆動モータ２５をギヤ列２６とベルト駆動機構２７
とで連結している。さらに、このようなキャプスタンロ
ーラ１６の外周面で前記シート体２０を確実に保持する
ため、ここでは芯材２８をゴム２９で外装して中央部に
凹溝３０を形成した構造の前記ピンチローラ２４を変位
自在に支持してコイルスプリング（図示せず）等で前記
キャプスタンローラ１６に圧接している。

【００２１】このような構成において、このラインサー
マルプリンタ２１では、シート体２０を回転する各ロー
ラ１６，２２，２４等で順次搬送し、この搬送に同期し
てサーマルヘッド２３の発熱素子を選択的に発熱駆動す
ることで、このサーマルヘッド２３の発熱素子の発熱に
よるインクリボンのインクの転写でシート体２０に所定
画像を印刷することができる。

【００２２】ここで、このラインサーマルプリンタ２１
では、上述のように所定画像を印刷するシート体２０の
搬送精度が変動すると印刷品質が低下するので、ここで
はキャプスタンローラ１６でシート体２０の搬送精度を
維持するようになっている。そこで、このキャプスタン
ローラ１６は、円柱形の剛体からなる芯材１７の外周面
に高摩擦材料でコーティング層１８を形成した構造とな
っており、このキャプスタンローラ１６の外周面にシー
ト体２０をピンチローラ２４で圧接している。このよう
にすることで、このキャプスタンローラ１６は、全体を
剛体の芯材１７で形成しているのでシート体２０の圧接
による外周面の変形が微小であり、その外周面はコーテ
ィング層１８により摩擦係数が向上してシート体２０の
スリップが微小なので、シート体２０を高精度に搬送す
ることができる。

【００２３】しかも、このキャプスタンローラ１６で
は、外周面のコーティング層１８によりシート体２０の
スリップを良好に防止することができるので、キャプス
タンローラ１６の外周面にシート体２０を圧接するピン
チローラ２４の押圧力を極度に高くする必要がなく、こ
の押圧力を軽減してローラ１６，２４等の耐久性や省電
力化に寄与することができる。

【００２４】ここで、本出願人が実際に行った実験の結
果を以下に説明する。まず、本出願人は、キャプスタン
ローラ１６と比較する実験材料として、外径φ8.0(mm）
のステンレス製の芯材にＥＰＤＭを外装して外径をφ1
4.23(mm）としたゴムローラ（図示せず）と、コーティ
ング層や外装を設けることなく外周面を金属溶射で粗面
化した外径φ14.23(mm）の金属溶射ローラ（図示せず）
とを製作した。また、これらのローラとは別個に、ステ
ンレス製の外径φ5.0(mm）の芯材２８をＥＰＤＭ製のゴ
ム２９で外装して外径をφ8.0(mm）としたピンチローラ
２４を製作し、このピンチローラ２４を実験用の各ロー
ラに圧接して各種のシート体２０を搬送した。そこで、
このシート体２０の裏面とキャプスタンローラ１６の外
周面との動摩擦係数を測定したところ、下記の表１に例
示するような結果となった。

【００２５】

【表１】

【００２６】なお、各ローラに対するピンチローラ２４
の押圧荷重は、ゴムローラで500(ｇ）、タングステンロ
ーラとグレーアルミナローラとで2000（ｇ）、ステンレ
スローラで5000（ｇ）とした。

【００２７】また、ＰＥＴ(Polyethylene Terephthalat
e)コート紙は試作品であるが、動摩擦係数を測定した裏
面は普通紙となっている。そして、タックシートとは粘
着シールで、表面材を粘着材で剥離材に貼付した構造と
なっている。タックシート（白）は、普通紙などに貼付
する不透明な通常の粘着シールであり、タックシート
（透明）は、普通紙の他にＯＨＰシートにも貼付する透
明な粘着シールである。レタリングテープは、ネームラ
ンド（カシオ社）の製品でタックシートの表面をコート
層で強化した構造となっている。そして、布転写シート
は、サーマル印刷された画像を加熱によって布に転写す
るものである。

【００２８】そして、表１の実験結果から、各種ローラ
による差としては、ゴムローラは金属ローラに比較して
全般的に摩擦係数が大きいことが判明した。また、各種
シート体２０による差としては、金属ローラはＯＨＰシ
ートに対する摩擦係数が小さく、ゴムローラはＯＨＰシ
ートに対する摩擦係数が大きいことが判明した。さら
に、金属ローラは押圧荷重が増大すると摩擦係数も増大
することも判明した。なお、表１の実験結果は数回の測
定値の平均値である。

【００２９】そして、上述のような実験結果から、シー
ト体２０を良好に搬送するためにはキャプスタンローラ
１６の外周面の摩擦係数が0.5 以上は必要であることが
判明した。そこで、本出願人は、塵芥の付着が微小であ
り、層厚精度を数ミクロン程度にすることができ、耐久
性と信頼性とが良好である等の理由から、試作品のキャ
プスタンローラ１６のコーティング層１８の材料として
ウレタンエストラマーを選択した。

【００３０】つまり、このウレタンエストラマーは、抵
抗値を比抵抗で 10¹²(Ωcm)以下に調節することで帯電
を軽減できるので、塵芥の付着を防止することができ
る。また、ウレタンエストラマーは、複写機の搬送ベル
トや現像ローラのコーティング層にも利用しており、層
厚精度と耐久性と信頼性とが良好である。また、ウレタ
ンエストラマーは、金属や樹脂に対する密着性も良好
で、溶剤も一般的なブチルアセテートで良いので生産性
も良好である。

【００３１】しかし、このウレタンエストラマーは、そ
の配合によって摩擦係数が変化するので、本出願人は実
験用のシート部材（図示せず）の表面にウレタンエスト
ラマーでコーティング層を形成し、ＪＩＳ(Japan Indus
trial Standard）-K7152に従って摩擦係数を測定したと
ころ、下記の表２に例示するような結果となった。

【００３２】

【表２】

【００３３】そして、上述のような配合のウレタンエス
トラマーのイソシアネートの比率を、５〜１２に変化さ
せたところ、このウレタンエストラマーからなるコーテ
ィング層と各種のシート体との動摩擦係数は 1.7〜0.5
となった。つまり、このようなウレタンエストラマーで
キャプスタンローラ１６のコーティング層１８を形成す
ることで、このキャプスタンローラ１６は各種のシート
体２０に対する動摩擦係数が常に0.5以上なので、この
シート体２０を良好に搬送することができる。

【００３４】つまり、上述のようなウレタンエストラマ
ーでコーティング層１８を形成したキャプスタンローラ
１６は、摩擦係数を阻害させるためには配合するイソシ
アネートの比率を低減すれば良いことが判明した。な
お、摩擦係数が 1.0を超過している場合は粘着している
ことになるので、これはシート体２０の搬送に悪影響と
なる懸念がある。そこで、このような場合には、コーテ
ィング層１８のウレタンエストラマーに配合するＮＢＲ
(Acrylo Nitrile-Butadiene Rubber）の比率を増加する
ことで、キャプスタンローラ１６の摩擦係数を軽減する
ことができる。なお、ＯＨＰシートからなるシート体２
０に対するキャプスタンローラ１６の摩擦係数を 1.0程
度にするためには、そのコーティング層１８のウレタン
エストラマーに配合するイソシアネートの比率を９程度
にすれば良いことを本出願人は確認した。

【００３５】つぎに、上述のようなキャプスタンローラ
１６の製作方法の具体例を以下に説明する。まず、金属
塊（図示せず）の切削加工などで所定形状に芯材１７を
形成し、この芯材１７の外周面にコーティング層１８を
形成することで、キャプスタンローラ１６の製作は完了
する。

【００３６】この時、コーティング層１８の層厚は、シ
ート体２０の搬送精度と耐摩耗性とに基づいて決定する
ことになるが、本出願人が実際に外径φ14.23(mm)のス
テンレス製の芯材１７に層厚 30(μm)のウレタンエスト
ラマー製のコーティング層１８を形成したキャプスタン
ローラ１６でランニングテストを実行したところ、30(k
m)の搬送距離に対するコーティング層１８の摩耗量は1.
0(μm)以下であった。

【００３７】つまり、このようなキャプスタンローラ１
６をラインサーマルプリンタ２１などに利用する場合、
その耐久性を考慮するとコーティング層１８の層厚は数
ミクロン程度で十分である。一方、このようなコーティ
ング層１８の摩耗によるキャプスタンローラ１６の外径
の変化率を低減するためには、コーティング層１８の層
厚を増加することが望ましい。また、このようなコーテ
ィング層１８の実際の製作方法を考慮すると、ディッピ
ング法やスプレー法などが生産性の向上に有利である。

【００３８】そして、上述のような各種条件を考慮する
と、キャプスタンローラ１６のコーティング層１８の層
厚を、10〜100(μm)とすることが必要であり、20〜60
（μｍ）とすることが望ましい。そこで、このような層
厚のコーティング層１８のキャプスタンローラ１６で良
好な搬送精度を確保するため、コーティング層１８の層
厚をｔ、コーティング層１８の圧縮永久歪率をｄｓ、シ
ート体２０の全長の搬送距離に対する許容誤差をｄｘと
すると、 100(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 10(μm) を満足するようにキャプスタンローラ１６を形成するも
のとした。

【００３９】つまり、このようなキャプスタンローラ１
６でシート体２０を搬送する場合、コーティング層１８
の塑性変形によって搬送精度が経時的に低下することが
懸念がある。ここで、ＪＩＳ-K6301で規定しているよう
に柔軟な材料からなる塑性変形は圧縮永久歪率で表記で
きるので、キャプスタンローラ１６のコーティング層１
８の塑性変形も圧縮永久歪率で考慮することができる。
そして、この圧縮永久歪率は材料の固有特性であり、こ
の圧縮永久歪率を材料の層厚に乗算することで変形量を
算定することができるので、コーティング層１８の層厚
でキャプスタンローラ１６の外周面の変形量を管理でき
ることになる。

【００４０】ここで、上述のようなキャプスタンローラ
１６でシート体２０を搬送する場合、その搬送精度に対
する悪影響は、コーティング層１８の層厚の変化より
も、これに直交する外周面の周長の変化によるものが顕
著であるが、コーティング層１８の層厚が変化しても周
長の変化は極めて微小である。つまり、剛体からなる芯
材１７の外周面に形成したコーティング層１８の層厚を
規制することで、キャプスタンローラ１６の搬送精度を
良好に管理することができる。

【００４１】そこで、コーティング層１８の層厚をｔ、
コーティング層１８の圧縮永久歪率をｄｓ、シート体２
０の全長の搬送距離に対する許容誤差をｄｘとすると、 ｄｓ×ｄｘ＞ｔ を満足するようにキャプスタンローラ１６を形成するこ
とで、このキャプスタンローラ１６はシート体２０を極
めて良好な精度で搬送することができる。

【００４２】また、このようなキャプスタンローラ１６
を製作する場合に、 100(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 10(μm) を満足することで、ディッピング法やスプレー法などで
コーティング層１８を簡易に製作して生産性を向上させ
ることができ、 60(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 20(μm) を満足することで、さらに簡易にコーティング層１８を
製作して生産性を極めて向上させることができる。

【００４３】なお、70(℃)で22時間の条件下で測定する
圧縮永久歪率は数％から数十％まであるが、コーティン
グ層１８に利用可能な材料としては、ウレタンでは数％
から十数％、シリコンでは数％以下、ＥＰＤＭでは数％
から25％程度、イソシアネートでは約10％から20％であ
る。さらに、このような材料で実際にキャプスタンロー
ラ１６のコーティング層１８を形成する場合は、芯材１
７に対する密着性やプライマなども考慮する必要があ
る。

【００４４】また、シート体２０の全長の搬送距離に対
する許容誤差ｄｘは、キャプスタンローラ１６を利用す
るラインサーマルプリンタ２１などの仕様によって変化
することになり、一画素の直径以下とすることが一般的
である。つまり、上述したラインサーマルプリンタ２１
でビデオプリンタなどを製作する場合には、その解像度
は150(DPI;Dot Per Inch）程度となるので、その許容誤
差ｄｘは169(μm)以下となる。同様に、ファクシミリ装
置などのように解像度を200(DPI)とすると許容誤差ｄｘ
は127(μm)などとなり、コンピュータ用のプリンタ装置
などのように解像度を300(DPI)とすると許容誤差ｄｘは
85(μm)などとなる。

【００４５】なお、ここではラインサーマルプリンタ２
１用のキャプスタンローラ１６を、本発明のシート搬送
ローラの実施例として例示したが、本発明は上記実施例
に限定するものではなく、例えば、このようなシート搬
送ローラをイメージセンサの原稿搬送ローラに利用する
こと（図示せず）も実施可能である。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、円柱形の剛体で
芯材を形成し、この芯材の外周面に高摩擦材料でコーテ
ィング層を形成し、このコーティング層の層厚をｔ、コ
ーティング層の圧縮永久歪率をｄｓ、シート体の全長の
搬送距離に対する許容誤差をｄｘとすると、 ｄｓ×ｄｘ＞ｔ を満足することにより、耐久性や省電力化を阻害するこ
となく搬送精度が良好なシート搬送ローラを得ることが
できる等の効果を有するものである。

【００４７】請求項２記載の発明は、コーティング層の
層厚をｔ、コーティング層の圧縮永久歪率をｄｓ、シー
ト体の全長の搬送距離に対する許容誤差をｄｘとする
と、 100(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 10(μm) を満足することにより、高性能なシート搬送ローラを良
好な生産性で得ることができる等の効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート搬送ローラの実施例であるキャ
プスタンローラを利用したプリンタ装置の要部を例示す
る斜視図である。

【図２】キャプスタンローラをピンチローラと共に例示
する縦断側面図である。

【図３】従来例のシート搬送装置である用紙搬送装置を
一部とするサーマルプリンタの要部を例示する側面図で
ある。

【符号の説明】

１６ シート搬送ローラ １７ 芯材 １８ コーティング層 ２０ シート体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に軸支して外周面でシート体を
   搬送するシート搬送ローラにおいて、円柱形の剛体で芯
   材を形成し、この芯材の外周面に高摩擦材料でコーティ
   ング層を形成し、このコーティング層の層厚をｔ、前記
   コーティング層の圧縮永久歪率をｄｓ、前記シート体の
   全長の搬送距離に対する許容誤差をｄｘとすると、 ｄｓ×ｄｘ＞ｔ を満足することを特徴とするシート搬送ローラ。
2. 【請求項２】 コーティング層の層厚をｔ、コーティン
   グ層の圧縮永久歪率をｄｓ、シート体の全長の搬送距離
   に対する許容誤差をｄｘとすると、 100(μm)＞ｄｓ×ｄｘ＞ｔ＞ 10(μm) を満足することを特徴とする請求項１記載のシート搬送
   ローラ。