JP2694839B2 - 用紙搬送ローラー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンタ−、フ
ァクシミリ、スキャナ−、分類機、印刷機、発券機、現
金自動支払機等において用紙、紙幣、その他各種シ−ト
状部材を一枚ずつ繰り出す用紙繰り出し機構、及び用紙
を送る用紙搬送装置の構成部品である用紙搬送ローラー
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繰り出し又は搬送用のローラーの材料と
して、従来各種ゴム（天然ゴム、合成ゴム）が用いられ
ていた。又、さらに高い弾性を有するローラーを必要と
する用途にあっては、ゴムを発泡させたスポンジ等が用
いられていた。

【０００３】繰り出し又は搬送用のローラーの材料とし
て要求される特性を以下に挙げる。 用紙類に十分な搬送力を与えられるよう、必要な摩
擦係数を有すること。 温湿度変化（低温低湿）、経年変化、薬品（油
脂）、インク、ゴミ等による汚れにより、摩擦係数が低
下しないこと。 耐摩耗性が高いこと。 用紙類に付着したインクを転写して、用紙類の他の
部分を汚さないこと。 用途に応じて、弾性係数を広い範囲で調整できるこ
と。

【０００４】以上の５つの特性要求に対する現行のロー
ラー材料の性能は、下記の通りである。に関しては、
ゴムの摩擦係数は硬度に反比例するため、高い摩擦係数
を得るには硬度を下げる必要がある。しかし、硬度を下
げると反面、その他の、、、の項目に関する性
能が低下し、両立しない。

【０００５】に関しては、ゴム自体が有する物性上の
弱点であり、低温低湿では極端に摩擦係数が低下し、搬
送障害や繰り出し不良を引き起こす。又、ゴムは高分子
であるために、時間と共に特性が劣化するのも回避でき
ず、平均寿命は約２年程度であり、定期的に交換する必
要がある。さらに、合成ゴムは有機物質であるために、
耐薬品性が低いものが多く、油脂等が付着すると、摩擦
係数の低下、更には変質による特性劣化が加速される。
又、摩擦係数とは言い換えれば「ベタツキ」でもあるた
め、摩擦係数の大きいローラーほどインク、ゴミ等が付
着し易い。

【０００６】に関しては、ゴムは硬度が低く、用紙類
並びに用紙類に付着しているカ−ボン粒子（鉛筆、イン
ク等）により時間と共に削られて外径が小さくなり、使
用頻度が高い場合は交換が必要となる。

【０００７】に関しては、ゴムは油脂類との親和性が
高いため、印刷装置では印字後のインクがローラーに付
着し、そのインクが用紙類の他の部分に転写することに
より、用紙汚れが避けられない。

【０００８】に関しては、ゴムの硬度を変えることに
より調整可能であるが、同時に他の特性も変化するた
め、バランスをとる必要がある。

【０００９】以上の、、、に関する問題は、ス
ポンジを用いた場合には、さらに顕著となる。

【００１０】このように、上記全ての要求を満たす材料
が存在せず、又、それぞれの特性が相互に影響を及ぼす
ため、従来は設計者が最も重要な特性を考慮しつつ、他
の部分で妥協をして各種特性を決め、同時に劣る部分の
特性をカバ−するために機構を工夫することで使用して
いた。

【００１１】通常のゴムローラーを用いた従来の技術の
説明として、ここでは、単票／複票用紙等を搬送する場
合に使用される両側駆動方式のうち、片側軸可動及び上
下軸間固定の搬送機構を例にとって詳説する。

【００１２】一枚紙の単票用紙を搬送する目的には、上
下片方のローラーのみに駆動力を与える片側駆動でも十
分であるが、複数枚の紙を重ねた複票用紙をも安定に搬
送するためには、上下のローラーに駆動力を与える両側
駆動が必須である。これは、片側駆動方式では、搬送力
が与えられない側の用紙送りが遅れることにより、上下
の用紙のずれが起こり、搬送障害の原因となるからであ
る。

【００１３】搬送機構における用紙送りについて考える
と、用紙は摩擦力により搬送ローラーより搬送力を得て
いる。この力Ｆは用紙とローラーとの摩擦係数μとピン
チ力Ｐの積により定まる。様々な厚みを持つ用紙を安定
に搬送するためには、ピンチ力Ｐを薄い用紙では弱く、
厚みが厚くなるに従って徐々に強めることが必要となる
が、従来は次のような機構を使い実現していた。

【００１４】片側ローラー軸可動方式 片側のローラーの取り付けを可動とし、そのローラーを
スプリング力で押し付けるものであり、ピンチ力Ｐは、
スプリング定数とスプリングの変位量により決まる（図
７参照）。

【００１５】この方式の欠点は、上下のローラー軸間距
離が変化するため、動力伝達に何本かのタイミングベル
ト又は歯車列を使用する必要があり、その為部品点数が
増し、コストアップが避けられないことである。

【００１６】上下軸間固定方式 コスト的に制約がある場合に、片側ローラーに軟らかい
弾性体（軟質ゴム、スポンジ等）を使用し、用紙厚の差
をローラーの潰れにより吸収することによって、両側の
ローラー軸を固定とし、構造を単純化したものであり、
ピンチ力Ｐは、ローラーの弾性係数とローラーの変位量
により決まる（図８参照）。

【００１７】この方式の欠点は、用紙厚に適したピンチ
力を設定するために、軟らかい材料を用い、変位量を大
きくとると、ローラーの潰れ量が大きくなりすぎて周速
が変化してしまい、一番避けなければならない上下ロー
ラー間でのスリップや用紙の斜め送り等が発生してしま
うことである。又、特にスポンジを用いたローラーで
は、インクの吸収性が大きく、プリンタ−に使用する
と、印字後の乾き切らないインクがローラーに転写し、
これがさらに用紙に転写して用紙を汚してしまう。これ
らの問題は、機械の性能低下や印字品質の低下に直接結
び付くため、高い品質を目標とする機械には、ロ−コス
トは魅力ではあるが、現状のローラー材料の制約から、
上下軸間固定方式が広く適用されることはなかった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のゴム
ローラー及びスポンジローラーの有する種々の問題点を
解消すべく為されたものであり、その目的とするところ
は、摩擦係数が高く、その摩擦係数が温湿度等の環境変
化に影響されず十分な耐摩耗性を有し、インク転写性が
低く、そして、表面の摩擦係数の経年変化が小さい、用
紙繰り出し用及び搬送用に使用できる用紙搬送ローラー
を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の用紙搬送ローラーは、柔軟性を有する発泡
性材料より成形した芯材と、その表面を被覆する弾性材
料からなる被覆層と、その表面に粘弾性を有する結合剤
を塗布してなる弾性結合剤層と、この弾性結合剤層に埋
め込み、ある程度挙動自由に固定した多数のセラミック
粒子とからなり、前記セラミック粒子の先端部を前記弾
性結合剤層の外表面から突出させたことを特徴とするも
のである。

【００２０】ここで、前記発泡性材料をスポンジとし、
前記弾性材料をゴムとし、前記結合剤を変成シリコンと
することができる。又、前記多数のセラミック粒子は、
その粒子径の約６０％を前記弾性結合剤層に埋め込んだ
状態とするのが好ましい。

【００２１】

【作用】セラミック粒子の鋭い先端が用紙に食い込むこ
とにより、用紙搬送に必要な十分な搬送力（摩擦係数と
等価）を得ることができる。又、セラミック粒子の硬度
が非常に高いため、用紙による摩耗も非常に小さい。

【００２２】セラミックは無機質であるため、温湿度変
化や経年変化等が皆無に等しく、セラミックの特性か
ら、薬品（油脂）による影響もなく、インクをはじく為
インクの転写も非常に少ない。

【００２３】芯材又は芯材の表面に形成した被覆層の表
面に粘弾性を有する結合剤によりセラミック粒子を固定
したことにより、用紙搬送ローラー全体として自由に変
形し、セラミック粒子が芯材より剥離することはない。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ説明する。

【００２５】本発明の用紙搬送ローラー１は、図１に示
すように、ローラー軸２の軸方向に所定間隔で複数嵌挿
され、ローラー組付部材３として使用される。

【００２６】用紙搬送ローラー１は、図２に示すよう
に、スポンジ等の発泡性材料を研磨して円筒形状に成形
した芯材４の表面にゴム等の弾性材料を接着剤等にて接
合した後所定の寸法に研磨した被覆層５を形成してあ
る。そして、被覆層５の表面に変成シリコン等の粘弾性
を有する結合剤６を塗布し、この結合剤６により粒径３
〜３００μｍのセラミック粒子７を固定したものであ
る。

【００２７】セラミック粒子７を固定するには、先ず、
被覆層５の表面に変成シリコンを塗布し、セラミック粒
子７を自重により又は押圧して付着させ、硬化させる。
この工程では、粒子径の約１５％を埋め込んだ状態とす
る。次に、表面の余分なセラミック粒子７を除去した
後、仮固定したセラミック粒子７の上からさらに変成シ
リコンを塗布し、粒子頂点部の変成シリコンを取り除き
硬化させる。この工程で、粒子径の約６０％を埋め込ん
だ状態とする。

【００２８】なお、結合剤６として変成シリコンを使用
するのは、被覆層５を構成するゴムとの密着強度が強い
からであるが、密着強度が強いものであれば、他の適宜
結合剤を使用してもよい。

【００２９】粘弾性を有する結合剤６によりセラミック
粒子７を固定したから、比較的大径のセラミック粒子７
が芯材４の表面に隙間無く固定されているにもかかわら
ず、個々のセラミック粒子７はある程度自由に挙動する
ことができ、芯材４が変形してもセラミック粒子７が芯
材４より剥離することはない。

【００３０】セラミック粒子７を芯材４表面に固定する
には、特開昭６１−２３０４５号公報に開示されるよう
に、溶射法によりセラミック層又はセラミック分散層８
を形成することも考えられるが、この場合には個々のセ
ラミック粒子７は自由に挙動することができないから、
図４に示すように、芯材４が変形するとセラミック層又
はセラミック分散層８に亀裂が起生したり、芯材４より
剥離したりする。

【００３１】芯材４の表面に弾性材料よりなる被覆層５
を形成したから、この被覆層５を研磨することにより、
より外径精度の高い、かつ、セラミック粒子７の結合力
の強い用紙搬送ローラー１を実現することができる。

【００３２】なお、被覆層５は、スポンジ等の発泡性材
料を成形する際に成形金型内面と当接する部分に形成さ
れる発泡していない表皮層をそのまま利用するものであ
ってもよい。

【００３３】又、セラミック粒子７先端をダイヤモンド
で研磨することにより鋭利な先端部を除去すれば、用紙
搬送ローラー１が用紙とスリップすることによる用紙へ
のダメ−ジを最小限とすることができ、又、外径精度も
高めることができて、送り精度を向上させることができ
る。

【００３４】又、用紙搬送ローラー９は、図３に示すよ
うに、軟質ゴム又はスポンジ等の柔軟性材料を研磨して
円筒形状に成形した芯材４の表面に直接変成シリコン等
の粘弾性を有する結合剤６を塗布し、この結合剤６によ
り粒径３〜３００μｍのセラミック粒子７を固定したも
のであってもよい。

【００３５】但し、この用紙搬送ローラー９は、被覆層
５を形成した用紙搬送ローラー１に比して、構造が単純
であるが、外径精度が若干劣るから、送り精度、製造コ
スト等を考慮して、用紙搬送ローラーを適宜選択して使
用する。

【００３６】次に、本発明の用紙搬送ローラー１をロー
ラー軸間固定方式の用紙搬送装置１０に適用した場合に
ついて説明する。

【００３７】用紙搬送装置１０は、図５に示すように、
本発明の用紙搬送ローラー１をローラー軸２に嵌挿した
ローラー組付部材３とゴム製用紙搬送ローラー１１をロ
ーラー軸１２に嵌挿したローラー組付部材１３を使用す
る。ローラー組付部材３とローラー組付部材１３との間
の駆動力伝達は、ローラー軸２に固定した歯車１４とロ
ーラー軸１２に固定した歯車１５を直接噛合させること
により行なう。

【００３８】なお、図５に示すように、ローラー軸１２
の他端部にはプ−リ−１６を固定し、アイドルプ−リ−
１７との間にベルト１８を掛け渡してある。又、アイド
ルプ−リ−１７とモ−タ−軸に固定したプ−リ−（図示
しない）との間にベルト１９を掛け渡して、モ−タ−２
０の駆動力を伝達している。

【００３９】図６に示すように、用紙搬送ローラー１の
芯材４としてスポンジ等の発泡性材料を使用しているの
で、（Ａ）に示すように、薄い用紙ａを搬送する場合に
は用紙搬送ローラー１はあまり変形せず、（Ｂ）に示す
ように、厚い用紙ａを搬送する場合には用紙搬送ローラ
ー１は大いに変形して、変形による反発力によって用紙
ａに適切なピンチ力Ｆを供与する。

【００４０】ここで、被覆層５は未発泡のゴムであり、
弾性率が小さくその外周は伸びにくいから、変形により
発生する力は殆ど芯材４であるスポンジを圧縮すること
に費やされる。従って、用紙搬送ローラー１の外周長は
変化せず、用紙送り精度が低下することはない。

【００４１】今、図９に示すような芯材４のスポンジが
ない被覆層５のみのゴムリングを考えてみる。このゴム
リングは中空であり、被覆層５が薄いために、（Ａ）に
示すように、曲げる力に対しては非常に弱く、簡単に変
形してしまう。しかし、（Ｂ）に示すように、このゴム
リングを引き伸ばして外周長を伸ばすには、非常に大き
な力が必要であることは容易に想像がつく。

【００４２】ここで、図６（Ｂ）に戻ってローラー１の
変形を考えると、ローラー１は用紙厚ｄだけ圧縮されピ
ンチ力Ｆを発生する。ピンチ力Ｆを受けたローラー１
は、被覆層５の外周長が伸びることなく、スポンジの芯
材４が縮むことにより力を吸収する。このように、物体
は外部から力を受けると、物体内部の変形エネルギ−が
最小となる状態で平衡を保つ性質があるのである。

【００４３】又、用紙搬送ローラー１は、その表面に隙
間無くセラミック粒子７が固定されているから、耐摩耗
性、耐薬品性、耐温湿変化、耐経時変化、耐熱性、非イ
ンク転写性等に優れるセラミック材料の特性をそのまま
具有する。

【００４４】さらに、用紙搬送ローラー１は、その表面
に隙間無く固定されたセラミック粒子７により、当接す
るゴム製用紙搬送ローラー１１表面に付着したゴミ等を
掻き落とすというクリ−ニング効果も発揮する。

【００４５】なお、本発明の用紙搬送ローラー１は、用
紙、紙幣、各種シ−ト状部材の搬送に適用でき、又、給
紙ローラー、排紙ローラー等各種搬送ローラーとして適
用できるものである。

【００４６】上記諸特性について、本発明の用紙搬送ロ
ーラー１と従来の用紙搬送ローラーとを比較して表１に
示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】なお、表１の特性は、下記試験条件により
寿命加速試験を実施した結果である。＊試験条件 ・環境 室温 ・印字装置 ＩＢＭ９０５６通帳・帳
票印刷装置 ・インクリボン ＩＢＭ９０５６用染料イ
ンク ・用紙 通帳（１０ペ−ジ） ・印字パタ−ン 図１０参照 ・用紙フィ−ド量 ７００００ペ−ジ ・ロ−ラ寸法 φ１６．７９×１２×６
（ｍｍ）（外径×幅×シャフト径）

【００４９】

【発明の効果】ローラーの芯材として軟質ゴム又はスポ
ンジ等の柔軟性材料を使用し、その表面に用紙の送り機
能を担うセラミック粒子を付けることにより、セラミッ
クの有する種々の優れた特性を用紙搬送ローラーとして
利用することが可能となり、従来のゴムローラー及びス
ポンジローラーの有する問題点を全て解決することがで
きる。

【００５０】本発明の用紙搬送ローラーは、耐摩耗性が
高く、温湿度変化による摩擦係数の低下がなく、ゴミ等
の付着も少なく、長期間に亘って安定した用紙搬送を行
うことができるとともに、インク吸収性が低く、不要な
インクを用紙に転写することもない。

【００５１】又、芯材の材料と硬度を適宜選択すること
により、ローラーに柔軟性を持たせると共に、表面の摩
擦係数その他に影響なくローラーの硬度を自由に設定す
ることができる。

【００５２】本発明の用紙搬送ローラーを適用すること
により、軸間固定方式にあっても、長期間に亘る安定し
た用紙搬送を行うことができ、機構が簡単で安価な用紙
搬送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の用紙搬送ローラーを嵌挿したローラー
組付部材の（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は縦断面図で
ある。

【図２】ゴム等の弾性材料よりなる被覆層を有する本発
明の用紙搬送ローラーの一部拡大縦断面図である。

【図３】ゴム等の弾性材料よりなる被覆層を有しない本
発明の用紙搬送ローラーの一部拡大縦断面図である。

【図４】芯材表面に溶射によりセラミック層又はセラミ
ック分散層を形成した用紙搬送ローラーの一部拡大縦断
面図である。

【図５】本発明の用紙搬送ローラーを適用したローラー
軸間固定方式の用紙搬送装置の要部斜視図である。

【図６】図５の上下用紙搬送ローラー当接部の要部断面
図であり、（Ａ）は薄い用紙を搬送する状態を、（Ｂ）
は厚い用紙を搬送する状態を示す図である。

【図７】片側ローラー軸可動方式の用紙搬送装置の要部
断面図である。

【図８】従来のローラー軸間固定方式の用紙搬送装置の
要部断面図であり、（Ａ）は薄い用紙を搬送する状態
を、（Ｂ）は厚い用紙を搬送する状態を示す図である。

【図９】芯材のスポンジがない被覆層のみのゴムリング
の断面図であり、（Ａ）は内方に曲げる力が付加された
状態を、（Ｂ）は外方に引き伸ばす力が付加され円周長
の伸びた状態を示す図である。

【図１０】印字試験方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 用紙搬送ローラー ２ ローラー軸 ３ ローラー組付部材 ４ 芯材 ５ 被覆層 ６ 結合剤 ７ セラミック粒子 ８ セラミック分散層 ９ 用紙搬送ローラー １０ 用紙搬送装置 １１ ゴム製用紙搬送ローラー １２ ローラー軸 １３ ローラー組付部材 １４ 歯車 １５ 歯車 １６ プ−リ− １７ アイドルプ−リ− １８ ベルト １９ ベルト ２０ モ−タ− ａ 用紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤 勉 神奈川県藤沢市湘南台３−21−９ (72)発明者 竹之下 博敬 横浜市緑区さつきが丘９−41 カメリア ハイツ207 (72)発明者 羽田 俊樹 神奈川県藤沢市本藤沢６−３−10 (72)発明者 小松 弘英 東京都町田市南成瀬５−15−２ センチ ュリーハイツ10−307 (56)参考文献 特開 昭62−61085（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223948（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−5149（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柔軟性を有する発泡性材料より成形した
   芯材と、その表面を被覆する弾性材料からなる被覆層
   と、その表面に粘弾性を有する結合剤を塗布してなる弾
   性結合剤層と、この弾性結合剤層に埋め込み、ある程度
   挙動自由に固定した多数のセラミック粒子とからなり、
   前記セラミック粒子の先端部を前記弾性結合剤層の外表
   面から突出させたことを特徴とする用紙搬送ローラー。
2. 【請求項２】 前記発泡性材料はスポンジであり、前記
   弾性材料はゴムであり、前記結合剤は変成シリコンであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の用紙搬送ローラ
   ー。
3. 【請求項３】 前記多数のセラミック粒子は、その粒子
   径の約６０％を前記弾性結合剤層に埋め込んだ状態とし
   たことを特徴とする請求項１又は２に記載の用紙搬送ロ
   ーラー。