JP2021066583A - シート搬送ローラ、シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸体を中空体のローラの内径に圧入して固定する際に、圧入部が中空状のローラの内周面の円周方向の全域にわたって設けられている場合、圧入作業が困難となる虞があった。【解決手段】 ローラ部材とローラ支持体と軸体とを備えるシート搬送ローラであって、前記軸体は、軸方向に直交する断面において、前記軸体の外周面から径方向に突出し、円周方向に連続的に形成される複数の突起部を有しており、前記ローラ支持体の内径部は、前記突起部と係合する面である第１係合部と、前記突起部と係合しない面である第１非係合部と、が円周方向において交互に形成されており、隣り合う前記第１係合部に食い込む前記突起部の数は、同じであること。【選択図】 図５

Description

本発明は、シートを搬送するシート搬送ローラに関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、シートを搬送するための搬送ローラが備えられている。一般的に、搬送ローラにおいては、軸体に複数の中空体のローラが嵌め込まれる。ここで、中空状のローラを軸体に嵌め込む際に、中空状のローラは、軸体に固定される必要がある。特許文献１によれば、軸体は、外周面上に多数の突起を有しており、突起が中空状のローラの内周面に食い込むことで、中空状のローラが軸体に圧入され固定される。

特開昭６０−１６１８１６

特許文献１において、軸体の突起部と中空状のローラの内周面とが圧入される圧入部は、中空状のローラの内周面の円周方向全域にわたって設けられている。この場合、中空状のローラを軸体に圧入する際に、圧入抵抗が増大するため、圧入する作業が困難となる虞がある。

これらを鑑みて、本発明は軸体に対して中空状のローラを軸体に圧入する時の作業性を向上させるとともに、中空体のローラを軸体に確実に固定することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のシート搬送ローラは、シートに当接するローラ部材と、前記ローラ部材を支持し前記ローラ部材と一体となって回転可能な樹脂性のローラ支持体と、前記ローラ支持体が取り付けられる金属の軸体と、を備えるシート搬送ローラであって、前記軸体は、軸方向に直交する断面において、前記軸体の外周面から径方向に突出し、円周方向に連続的に形成される複数の突起部を有しており、前記ローラ支持体の内径部は、前記突起部と係合する面である第１係合部と、前記突起部と係合しない面である第１非係合部と、が円周方向において交互に形成されており、隣り合う前記第１係合部に食い込む前記突起部の数は、同じであること、を特徴とする。

本発明により、軸体に対して中空状のローラ体を挿入するときの作業性を向上させるとともに、中空状のローラ体を軸体に確実に固定することが可能となる。

本発明の実施形態に係わる画像形成装置の概略断面図 実施形態１のシート搬送ローラの外観図 実施形態１のシート搬送ローラの組立手順の説明図 実施形態１のローラ軸とローラ体の断面図 実施形態１のシート搬送ローラの断面図 実施形態１のシート搬送ローラのローラ軸とローラ体との回転方向の位相を変えた時の断面図 実施形態２のシート搬送ローラの断面図

［実施形態１］
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態１について説明する。なお、各図面において、同等の部材、部分、機能には同一の符号を記すものとする。

＜画像形成装置＞
まず、図１を用いて、本実施形態のシート搬送ローラを備えた画像形成装置１００について説明する。図１は、本実施形態のシート搬送ローラを備えた画像形成装置の概略断面図である。以下の説明において、画像形成装置１００の正面（前面、手前側）とは図１の紙面において手前側、背面（後面、奥側）とはその反対側である。左右とは画像形成装置１００を正面から見て左と右である。上下とは重力方向において上と下である。上流側と下流側はシート搬送方向において上流側と下流側である。

不図示の外部接続ケーブルから伝送されてきた画像情報が、不図示のコントローラにより処理される。さらに、処理結果に基づいた信号によって、レーザスキャナユニット１５２からレーザ光が発せられ感光体ドラム１５１上に静電潜像が形成され、感光体ドラム上の静電潜像は現像器１５３により現像され、感光体上にトナー像が形成される。その後、一次転写装置１５４により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト１５５上にトナー像が転写される。以上、説明した画像形成部１５０は図１の場合、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ及びブラックＢｋの４セット備えられている。

次に、中間転写ベルト１５５について説明する。中間転写ベルト１５５は、図１中の矢印Ａ方向へと搬送駆動される。従って、先述のＹ、Ｍ、Ｃ、及びＢｋの各画像形成装置により並列処理される。各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト１５５上に一次転写された上流のトナー像に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト１５５上に形成され、二次転写部１４０へと搬送される。

一方、カセット１１１に積載されたシートＳが給紙部１１０により一枚ずつ分離されて給送される。給送されたシートＳは、シート搬送方向の下流側に配置された搬送ローラ対１２０に向かって搬送され、その後レジストローラ対１３１を有するシート斜行補正装置１３０に搬送される。シート斜行補正装置１３０によってシートＳの斜行が補正された後、搬送ローラ対１２０及びレジストローラ対１３１によりシートＳは二次転写部１４０へと搬送される。

以上、それぞれ説明したシートＳの搬送プロセスと画像形成プロセスを以って、二次転写部１４０においてシートＳ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、シートＳは定着器１６０へと搬送される。定着器１６０は、略対向するローラもしくはベルト等による所定の加圧力と、一般的にはヒータ等の熱源による加熱効果を加えてシートＳ上にトナーを溶融固着させる。このようにして得られた定着画像を有するシートＳは、定着後搬送部１７０を通過して、排紙ローラ対１７１によって画像形成装置１００の胴内に設置されている排紙トレイ１８０上に整列しながら積載される。両面画像形成を要する場合には、切換フラッパ１７２による分岐で反転搬送装置１９０へと搬送される。

＜シート搬送ローラ＞
次に、本実施形態のシート搬送ローラ１２０ａについて図２を用いて説明する。図２は、シート搬送ローラ１２０ａの外観図である。図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は側面図である。

図１に示した搬送ローラ対１２０は、駆動入力されるシート搬送ローラ１２０ａと不図示の従動ローラ１２０ｂとで構成される。シート搬送ローラ１２０ａは、金属製の軸体であるローラ軸１にローラ体５がシート搬送ローラ１２０ａの軸線方向の中心線ＬＣで対称に２個固定され設置されている。ローラ体５は、樹脂製のローラ支持体２とローラ部材であるゴムローラ６で構成されている。ローラ支持体２の外周部にゴムローラ６が取り付けられ、ゴムローラがシートと当接しシートを搬送する。ゴムローラ６とローラ支持体２は、互いに一体となって回転可能であり、相対的に位相がずれないように固定されている。

ローラ支持体２の材料としては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、アクリロニトルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）やガラス等の強化材を加えたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂を例示することができる。本実施形態において、ＰＯＭを採用した。

ゴムローラ６の材料としては、使用環境・条件・耐久性などを考量して使い分ける。例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）材を中心に、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、シリコンゴム（ミラブルゴム）を例示できる。また、射出成形可能な熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）類やゴムコンパウンドシリコン樹脂（液状シリコンゴム）等々も例示することができる。本実施形態において、ＥＰＤＭを採用した。

ローラ軸１の両端部は、不図示の駆動軸受で回転自在に軸支されており、一方の軸端部が駆動軸受のさらに外側に設けられた不図示の駆動伝達手段である駆動列及びモータに連結されている。そして、不図示のモータの回転駆動により、シート搬送ローラ１２０ａは回転する。一方、不図示の従動ローラ１２０ｂは、シート搬送ローラ１２０ａのローラ体５のゴムローラ６に外周面が対向するように配置されたコロを有し、ゴムローラ６に所定圧で接触する。

以上のように構成される搬送ローラ対１２０は、シート搬送ローラ１２０ａに駆動が伝達されると、シート搬送ローラ１２０ａの回転に伴って従動ローラ１２０ｂが従動回転する。そして、両ローラのニップに入った不図示のシート材Ｓは、両ローラに挟持されて搬送される。

＜シート搬送ローラのローラ軸とローラ体の固定＞
次に、ローラ軸１とローラ体５の固定について、図３及び図４及び図５を用いて説明する。図３は、本実施形態の組立手順の説明図である。図４は、図３のローラ軸１とローラ体５の各断面図である。図５は、図２（ｃ）のローラ軸１にローラ体５を圧入した状態のＡ−Ａ断面図である。

図３で示すように、ローラ軸１の両端部からローラ体５が取り付けられる。ローラ軸１には、軸方向に直交する断面において、ローラ軸１の外周面から径方向に突出し、円周方向に連続的に形成される複数の突起部３が軸方向に２か所設けられている。そして、ローラ体５はローラ―軸１に挿通され、ローラ支持体２に設けられた内径部７がローラ軸１の突起部３と圧入され固定される。その結果、図２で示したようにローラ軸１とローラ体５が一体となって回転するシート搬送ローラ１２０ａが形成される。

図４で示すように、ローラ支持体２には、ローラ軸１が挿通される貫通穴である内径部７と、ゴムローラ６の内径面８と接する外径面９が設けられている。さらに、ローラ支持体２の外周面９には、ゴムローラ６と回転方向で相対的に位相がずれないように、ゴムローラ６とローラ支持体２を固定するための高さｈ１のリブ部１０が設けられている。リブ部１０は、ローラ支持体２の円周方向に４か所設けられている。また、リブ部１０は、ローラ支持体２の剛性を高める役割も兼ねており、軸線方向に沿って両端まで形成されている。

ここで、ローラ体５の内径部７の詳細形状について説明する。内径部７は、軸体１に設けられた突起部３が係合する第１係合部７１と、第１係合部７１と回転位相が１８０度ずれた位置に配置された第２係合部７２と、を有する。さらに、内径部７は、突起部３と係合しない第１非係合部７３と、第１非係合部７３と回転位相が１８０度ずれた位置に配置された第２非係合部７４と、を有する。また、第１係合部７１と第１非係合部７３とは、円周方向において、隣り合う位置で交互に配置されている。

第１係合部７１と第２係合部７２であるａ１、ａ２、ａ３、ａ４領域において、ローラ軸１の外径φｄと嵌合する内径φＤ１が設けられている。また、第１非係合部７３と第２非係合部７４であるｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４領域では、ローラ軸１に設けられた突起部３の外径φＲｄより大きな内径φＤ２が設けられている。

ローラ体５の内径部７に設けられた第１係合部７１と第２係合部７２の内径φＤ１は、ローラ軸１の外径ｄに対して、以下のような嵌め合い公差が設定されている。本実施形態における画像形成装置のシート搬送ローラ軸としては、φ６が主に使用されるため、φ６の軸を例に挙げて説明する。
ローラ軸１の外径φｄ ：φ６ｆ９ （−０．０１／−０．０４）
ローラ体５の内径φＤ１：φ６Ｈ１０（＋０．０４８／０）

本実施形態において、ローラ体５をローラ軸１に挿入する際の作業性を重視し、一般的に使用されているすきまばめを採用した。上記の構成に限るものではなく、すきまばめ以外の中間ばめやしまりばめでも良く、また公差域クラスも、ｆ９やＨ１０以外の他の値でも良い。

また、ローラ軸１の外周部において、円周方向に連続的に突起部３が配置されており、突起部３は３０か所設けられている。前述したように、軸体の外径φｄをφ６と設定し、かつ、突起部３の先端の外径をφＲｄとした時、突起部３の高さ（φＲｄ−φｄ）は、０．１２ｍｍを下限とし、上限を０．２ｍｍと設定した。なお、これらの数値は、シート搬送ローラ１２０ａの使用条件により、変化するものであり、前述の各値は、以下の耐久実験の場合の結果から得たものである。
・回転数：６５５ｒｐｍ
・負荷トルク：１．３ｋｇｆ・ｃｍ
・稼働条件：［１］正転／１ｓｅｃ→停止／０．５ｓｅｃ
［２］逆転／１ｓｅｃ→停止／０．５ｓｅｃ
［３］［１］と［２］の繰り返し
・耐久回数：１００万回

次に、ローラ体５をローラ軸１に圧入した状態について、図５を使用して説明する。ローラ体５の内径部７において、ローラ軸１の外周部に設けられた突起部３が第１係合部７１および第２係合部７２と係合する数は、それぞれｐ１、ｐ２、ｐ３の３か所である。この時、ローラ軸１とローラ体５との間に作用する圧縮力を、それぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と定義する。突起部３はローラ軸１の外周部に円周部に等間隔に配置されているため、第１係合部７１と第２係合部７２に圧入される突起部３はそれぞれ同じ数（３か所）であり、圧縮力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４はそれぞれ等しい力である。さらに、第１係合部７１と第２係合部７２とは、互いに回転位相が１８０度ずれた位置に配置されているため、圧縮力Ｆ１とＦ３およびＦ２とＦ４は対向するように負荷される。従って、ローラ軸１とローラ体との固定は安定する。本実施形態において、第１係合部７１と第２係合部７２とは、互いに回転位相が１８０度ずれた位置に配置されているが、これに限定するものではない。すなわち、ローラ体５の内径部７において、第１係合部７１と第２係合部７２の合計は、偶数あるいは奇数に関わらないが、３か所以上が望ましい。

以上、本実施形態において、ローラ軸１をローラ体５の内径部７に挿入した時、ローラ体５の第１係合部７１および第２係合部７２に対して、ローラ軸１の突起部３が、それぞれ同じ数だけ食い込む。その結果、ローラ軸１は、ローラ体５の内径部７から同等の圧縮力（弾性変形の反力）を受けることができる。さらに、圧入した時の圧縮力は、回転中心に対して対向するように負荷されるため、ローラ軸１とローラ体５の固定は安定したものになる。また、突起部３が圧入される第１係合部７１と第１非係合部７３は、円周方向に交互に形成されているため、圧入の際の作業性を向上させることができる。

つまり、本実施形態を構成することで、ローラ体５をローラ軸１に圧入の際に、圧入の作業性向上させると共に、安定した固定を達成することが出来る。

［実施形態２］
次に、図６および図７を用いて、実施形態２について説明する。図６は、図５において、ローラ軸１を矢印Ｇ方向に６度だけ回転させた図である。図７は、軸体の円周部に設けられる突起部３の数が２８か所であるローラ軸１１をローラ体５に取り付けた場合の断面図である。図７（ａ）は断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）において、ローラ軸１１を回転させた時の断面図である。なお、実施形態１と同等の構成部品は同一符号で示す。

図６で示したように、図５に示すローラ体５とローラ軸１の回転方向の位相を変えると、ローラ体５の第１係合部７１に食い込む突起部３の数が、場所によって違いが生じる。第１係合部７１に係合する突起部３の数は、ｐ１とｐ２の２か所であるのに対して、他の第１係合部７１´に係合する突起部３の数はｐ１とｐ２とｐ３の３か所となる。第２係合部７２および他の第２係合部７２´に係合する突起部３の数は、それぞれ第１係合部７１および他の第１係合部７１´と等しい。

従って、ローラ体５とローラ軸１とを圧入する際に、ローラ体５とローラ軸１の回転方向の位相を管理しないと、ローラ軸１とローラ体５の間に作用する圧縮力（弾性変形の反力）は、ローラ体５に食い込んだ突起部３の数によって異なり、ｆ１＝ｆ３＞ｆ２＝ｆ４となる。ローラ軸１の円周方向において、突起部３がローラ体５から受ける力は均等ではないため、ローラ軸１に負荷される力のバランスが悪く、ローラ軸１とローラ体５との間で、芯ずれ（偏心）や繰り返しの回転負荷によってずれが発生しやすくなる。

そこで、図７に示すように、実施形態２のローラ軸１１では、軸体１１の外周部に設けられた複数の突起部３の数（２８）が、ローラ体５の第１係合部７１および第２係合部７２の数（４）の整数倍になるように構成した。その結果、図７（ａ）や図７（ｂ）に示したように、ローラ軸１１の各突起部３がローラ体５の内径部７に食い込む数は、ローラ体５とローラ軸１の回転方向の位相に関係なく、同じとすることが可能となる。実施形態１において、突起部の数は３０であり係合部の数は４である。この時、突起部の数は係合部の数の整数倍ではないため、図５および図６に示したように、軸体１とローラ体５の回転位相によっては、ローラ体５に食い込む突起部の数が円周方向で異なる場合がある。一方で、図７に示すように、突起部の数と係合部の数を整数倍に設定することで、軸体１１とローラ体５の回転位相に依存せずに、ローラ体に食い込む突起部の数を円周方向において、同一にすることが可能となる。本実施形態において、第１係合部７１と第２係合部７２とは、互いに回転位相が１８０度ずれた位置に配置されているが、これに限定するものではない。すなわち、ローラ体５の内径部７において、第１係合部７１と第２係合部７２の合計は、偶数あるいは奇数に関わらないが、３か所以上が望ましい。

このように、実施形態１と同様に実施形態２において、ローラ軸１をローラ体５の内径部７に挿入した時、ローラ体５の第１係合部７１と第２係合部７に対して、ローラ軸１の突起部３が、それぞれ同じ数だけ食い込む。その結果、ローラ軸１は、ローラ体５の内径部７から同等の圧縮力（弾性変形の反力）を受けることができる。さらに、圧入した時の圧縮力は、回転中心に対して対向するように負荷されるため、ローラ軸１とローラ体５の固定は安定したものになる。また、突起部３が圧入される第１係合部７１と第１非係合部７３は、円周方向に交互に形成されているため、圧入の際の作業性を向上させることができる。

つまり、本実施形態を構成することで、ローラ体５をローラ軸１に圧入の際に、圧入の作業性向上させると共に、安定した固定を達成することが出来る。

ここで、実施形態１と実施形態２におけるローラ軸１の外周部に形成された複数の突起部３は、以下の理由により、転造加工で形成している。
１．形状を素材の外径より盛り上げて成形するため、切削加工と比べ製造時間が短くできる。
２．塑性変形によって被加工面が組成硬化するため、加工面は強い強度を得ることができる。

この転造加工でローラ軸１の外周部の突起部３を加工する場合、画像形成装置に使用する搬送ローラ体の軸径の範囲では、突起部３のローラ軸１の軸径φｄからの突出量設定の目安として、軸体外径から０．０５ｍｍから０．５ｍｍが好ましい。この値は、画像形成装置に使用される搬送ローラ体の軸径（φ２からφ１２）の範囲内において、本実施形態と同じ加工方法の転造加工で製造されている一般的なネジの加工の事例から導いた値である。

さらに、実施形態１および実施形態２では、ローラ体５の内径部７に設けられた係合部７１・７２の円周長さの合計値（Ｌ）と、軸体１、１１の周長値（Ｔ）との最適な関係は、以下の通りである。周長値の下限値は、「Ｅ型止め輪」と「軸」の接触領域の事例を参照し、軸体の周長値の１／４の値とした。一方、周長値の上限値は、部品形状や金型の温度分布などが均一でなく成形収縮の際に変形することに加え、ローラ体５を軸体１、１１に圧入する際の圧入する作業性を向上させるために、軸体の周長値の２／３の値と設定した。

以上、各実施形態について説明したが、本発明にかかる構成の適用範囲は、この実施形態に限定されない。例えば、シート搬送ローラは、給紙部１１０の給紙ローラ、レジストローラ１３１、排紙ローラ対１７１、反転ローラ対１７３にも適用可能である。また、本実施形態ではローラ体５を軸線方向に２ヶ所設けているが、１ヶ所でも３ヵ所以上でも良い。さらに、上記構成に限るものでもなく、機能が同じであれば、他の事例に適応可能で、何ら問題は無く、同様の効果が得られる。

１、１１ ローラ軸（軸体）
２ ローラ支持体
３ 突起部
５ ローラ体
６ ゴムローラ
７ 内径部
７１ 第１係合部
７２ 第２係合部
７３ 第１非係合部
７４ 第２非係合部
９ 外径面
１０ リブ部
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４ ローラ体の内径部の領域
ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４ ローラ軸の突起部の外径を逃げた径領域
ｐ１、ｐ２、ｐ３ ローラ体に食い込んだローラ軸の突起部
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４ 突起部が係合部から受ける力（圧縮力）

Claims (10)

1. シートに当接するローラ部材と、前記ローラ部材を支持し前記ローラ部材と一体となって回転可能な樹脂製のローラ支持体と、前記ローラ支持体が取り付けられる金属製の軸体と、を備えるシート搬送ローラであって、
   前記軸体は、軸方向に直交する断面において、前記軸体の外周面から径方向に突出し、円周方向に連続的に形成される複数の突起部を有しており、
   前記ローラ支持体の内径部は、前記突起部と係合する面である第１係合部と、前記突起部と係合しない面である第１非係合部と、が円周方向において交互に形成されており、前記第１係合部に食い込む前記突起部の数は、同じであること、を特徴とするシート搬送ローラ。
2. 前記ローラ支持体の内径部において、前記第１係合部と前記第１非係合部とが円周上で等間隔に配置されていること、を特徴とする請求項１に記載のシート搬送ローラ。
3. 前記突起部と係合する面であって前記第１係合部と回転位相が１８０度ずれた位置に配置された第２係合部と、
   前記突起部と係合しない面であって前記第１非係合部と回転位相が１８０度ずれた位置に配置された第２非係合部と、を更に有し、
   前記第１係合部と前記第２係合部に対して、前記突起部が同じ数だけ前記ローラ支持体の内径部に食い込むこと、を特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送ローラ。
4. 前記ローラ支持体の前記第１係合部および前記第２係合部の内径と前記軸体の軸方向において前記突起部が形成されていない前記軸体の外径とは、互いに嵌め合い公差の関係であること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート搬送ローラ。
5. 前記突起部が前記第１係合部から受ける力と前記突起部が前記第２係合部から受ける力が等しいこと、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート搬送ローラ。
6. 前記軸体の外周面に形成される前記突起部の数は、前記ローラ支持体に形成された前記第１係合部と前記第２係合部の数の整数倍であること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシート搬送ローラ。
7. 前記軸体の外周面に形成される前記突起部の径方向の長さは、前記軸体の外径から０．０５ｍｍから０．５ｍｍの範囲であること、を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート搬送ローラ。
8. 前記ローラ支持体の前記第１係合部および前記第２係合部における円周長さの合計値は、前記軸体の周長の１／４から２／３の範囲内であること、を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシート搬送ローラ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシート搬送ローラと、
   前記シート搬送ローラに駆動を伝達する駆動伝達手段と、を備えること、を特徴とするシート搬送装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシート搬送ローラと、
    前記シート搬送ローラによって搬送されたシートに画像を形成する画像形成部と、を備えること、を特徴とする画像形成装置。

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