ローラ
【課題】製造が容易で、シートの搬送に適したローラを提供する。
【解決手段】ローラ（１０）は、コア（１２）の外周部に弾性材料からなる環状摩擦部材（１４）を装着したローラ（１０）である。コア（１２）は、上記コア（１２）の外周の少なくとも一部に沿って連続的に又は断続的に設けられた２つの規制部（２４）を有する。環状摩擦部材（１４）の少なくとも一部は、筒状基材（３０）の軸方向の両端側部分を２つの規制部（２４）で規制することで、両端側部分の間にある少なくとも一部を径方向外側に突出して弾性変形して形成されている。したがって、環状摩擦部材の製造が極めて容易である。また、環状摩擦部材は弾性変形されているため、シートに接触して該シートに十分な搬送力を与えることができる。
【解決手段】ローラ（１０）は、コア（１２）の外周部に弾性材料からなる環状摩擦部材（１４）を装着したローラ（１０）である。コア（１２）は、上記コア（１２）の外周の少なくとも一部に沿って連続的に又は断続的に設けられた２つの規制部（２４）を有する。環状摩擦部材（１４）の少なくとも一部は、筒状基材（３０）の軸方向の両端側部分を２つの規制部（２４）で規制することで、両端側部分の間にある少なくとも一部を径方向外側に突出して弾性変形して形成されている。したがって、環状摩擦部材の製造が極めて容易である。また、環状摩擦部材は弾性変形されているため、シートに接触して該シートに十分な搬送力を与えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形又はＤ型若しくは扇型のコアの外周に弾性の材料からなる環状摩擦部材を設けたローラ、およびそのローラを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の事務機器は、画像が転写されるシート又は画像が転写されたシートを目的の方向に搬送する機構を備えている。一般に、シート搬送機構は、回転自在に支持されたシャフトと、シャフトに固定されて支持された複数のローラを有する。各ローラは、通常、シャフトに固定されたコアと、コアの外周面に装着されて保持された環状ゴム部材を備えている。一般に、ゴム部材は、ローラの外周長よりも小さな内周長を有し、それ自身の弾性力を利用して、ローラの外周面に装着されて保持される。
【０００３】
このようなシート搬送機構では、ゴム摩擦部材の外周面がシートに片当たりしたり、一つのシャフトに設けられた複数のローラが異なる圧接力をもってシートに当たると、シートの斜行（スキュー）を招来する。そのため、機器に対するシャフトの組み付け又シャフトに対するローラの組み付けの精度、ゴム摩擦部材がシートに接触する圧力は、厳しく管理する必要がある。
【０００４】
ところで、従来、特許文献１，２に、いわゆるタイヤ型ローラが提案されている。このようなタイヤ型ローラは、一般に、外周円筒部と該外周円筒部の両側に一体的に設けた環状フランジからなるタイヤ（摩擦部材）を、図示しないホイールに装着して構成されている。しかし、タイヤ型ローラでは、タイヤは、まったく又は殆ど負荷がかかっていない状態（すなわち、非変形状態）で、ホイールに装着される。そのため、シートとの接触によって容易に変形するものの、十分な接触圧をもってシートに接触し得ないことから、シートの搬送性に劣るという欠点がある。また、タイヤ型ローラのタイヤは金型で一体的に形成されるが、外周円筒部の両端から内方に向かって一対の環状フランジが伸びているため、金型（割型）の設計が難しく、型抜き作業が非常に煩雑である、という問題がある。
【特許文献１】特許第３２３８１２１号公報
【特許文献２】特許第３４９６０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解消し、シートの搬送に適した新たなローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの問題を解消するため、本発明に係るローラは、コア（１２）の外周部に弾性材料からなる環状摩擦部材（１４）を装着したローラ（１０）である。コア（１２）は、上記コア（１２）の外周の少なくとも一部に沿って連続的に又は断続的に設けられた２つの規制部（２４）を有する。環状摩擦部材（１４）の少なくとも一部は、筒状基材（３０）の軸方向の両端側部分を２つの規制部（２４）で規制することで、両端側部分の間にある少なくとも一部を径方向外側に突出して弾性変形して形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
このように構成された本発明のローラは、環状摩擦部材は筒状基材によって構成されており、この筒状基材を弾性変形してコアの外周に装着される。したがって、環状摩擦部材の製造が極めて容易である。また、環状摩擦部材は弾性変形されているため、シートに接触して該シートに十分な搬送力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な複数の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の符号は同一又は類似の部材又は部分を示すものとする。
【実施形態１】
【０００９】
図１〜図３は、実施形態１のローラ１０を示す。ローラ１０は、例えば、紙、プラスチックシート、写真などのシート材料を搬送する機構に組み込まれ、摩擦接触に基づいてシート材料を搬送するための部材である。シート材料は、薄くて腰の弱い柔軟性のあるシート（例えば、薄紙、プラスチックフィルム、写真、布、不織布）、厚くて腰の強い自立性のシート（厚紙、プラスチックカード）を含む。したがって、ローラ１０は、例えば、紙やプラスチックフィルムの表面に画像を形成する画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機、印刷機等）、紙幣やプラスチックカードを搬送する機能を備えた現金取扱装置、薄い又は厚い基板の表面に材料（主に液体材料）を塗布する装置の基板搬送機構等に利用できる。
【００１０】
図３を参照すると、ローラ１０は、一定の形を有するコア１２と、外部から力を加えることによって変形する環状摩擦部材１４を有する。
【００１１】
コア１２は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール等の樹脂又はアルミニウム、ステンレス等の金属で一体的に形成されており、中心軸１６を中心とする筒状又は環状のコア本体１８を有する。図３を参照すると、コア本体１８は、軸１６を中心とする円筒状の貫通孔２０を有する。実施形態では、貫通孔２０は円形の横断面を有するが、その横断面形状は多角形（三角形、四角形、その他の多角形）又は楕円形であってもよい。コア本体１８の外周部は、軸１６を中心とする環状溝２２と、環状溝２２を介して軸方向に対向する一対のフランジ（外側規制部）２４を有する。フランジ２４は、周方向に連続して設けてもよいし、断続的に設けてもよい。実施形態では、環状溝２２の中央には該環状溝２２の底部から径方向外側に向かって伸びる突部（内側規制部）２６が周方向に連続的に又は断続的に形成されており、突部２６と両側フランジ２４の間にそれぞれ環状の位置決め溝２８が形成されている。実施形態では、フランジ２４、突部２６、環状位置決め溝２８は周方向に連続しているが、断続的に設けてもよい。
【００１２】
摩擦部材１４は、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコン、ウレタン、塩素化ポリエチレンで形成されており、後に説明するようにコア１２に装着する前は真っ直ぐな円筒形状をしており、コア１２の外周に装着する際に弾性変形される。具体的に、図４（ａ）に示すように、弾性変形前の摩擦部材（以下、「摩擦基材」という。）３０は、直管状の円筒体であり、中心軸３２を中心とする内周面３４及び外周面３６と、内周面３４と外周面３６の端部を連結する環状端面３８を有する。図１，２に示すように、外周面３６には、軸方向に伸びる複数の溝（ローレット）４０を形成してもよい。
【００１３】
図５に示すように、摩擦基材３０は、例えば、金型を用いて成形された長尺円筒体４２を所定の長さに切断して得られる。所定の長さに切断された摩擦基材３０は、図４に示すように、中心軸３２の方向に両端面３８から加圧され、内周面３４と外周面３６の中央部４３（図４参照）を径方向外側に突出（膨出）した状態（アーチ状、断面Ｕ状）に変形され、両端側部分３８をコア本体１８の環状位置決め溝２８に嵌め込んでコア１２に装着される。
【００１４】
図示するように、コア１２に装着された摩擦部材１４は、それ自身の弾性回復力に基づいて、両端側部分（特に、両端側外周部分３９）を対向するフランジ２４に圧接してフランジ２４の間に安定的に保持される。その結果、コア１２の周囲に安定した断面Ｕ状の摩擦部材１４が形成される。コア１２に対する摩擦部材１４の径方向の移動（がたつき）を無くすために、コア１２に摩擦部材１４を装着した状態で環状位置決め溝２８の底面４４（図３，図４参照）とこれに対向する摩擦部材端面３８が隙間無く当たるように摩擦部材１４の寸法を決めることが好ましい。また、摩擦部材１４は、その外径Ｄ、厚さＴ、軸方向長さＷが、Ｄ≧Ｗ>Ｔの関係を有することが好ましい。さらに、図示する実施形態では、摩擦部材１４の厚さはコア１２の位置決め溝２８の軸方向幅よりも小さくしてあるが、摩擦部材１４の厚さを位置決め溝２８の幅と同一又は僅かに大きくすれば、摩擦部材１４を位置決め溝２８に安定して保持できる。
【００１５】
コア１２に装着された摩擦部材１４の外形を一定に保つために、また、シート材料との接触によって摩擦部材部分が容易に変形するように、さらに、変形した摩擦部材部分が自身の弾性回復力に基づいてＵ状断面に復帰するように、摩擦部材１４の内側にある空間４６（図３参照）と外部を連通する連通部（空気孔）４８を設けることが好ましい。実施形態では、図３に示すように、コア本体１８の突部２６の外周面から中央の貫通孔２０に向かって径方向に伸びる一つ又は複数の連通部４８が形成されている。空気孔４８を設ける位置や大きさは図示する形態に限るものでない。例えば、図２２に示すように、コア１２の本体１８の外周面から両フランジ２３の内面を経てフランジ外周端部まで伸びる溝状の連通部４９を形成し、この連通部４９を介して空間４６を大気に連通してもよい。
【００１６】
コア１２に摩擦部材１４を装着する前に摩擦部材１４にＵ状のくせ（予備変形）を付けて加えておくことが好ましい。具体的には、図６に示すように、変形前の摩擦基材３０よりも大きな外径を有するとともに外周に外側に膨出した環状曲面を付けた中実又は中空の円筒治具５０を用意する。次に、円筒治具５０の外周５２に摩擦基材３０を装着して所定時間放置する。これにより、円筒治具５０から取り外した摩擦基材３０の外周には、外側に膨出したアーチ形状又は円弧形状５２が事前に付与される。
【００１７】
図３に示すように、ローラ１０は、中央の貫通孔２０に金属製のシャフト５４が挿入され、このシャフト５４に取り付けられる。ローラ１０がシートとの摩擦に基づいて該シートを搬送する搬送ローラとして機能する場合、ローラ１０はシャフトに固定される。また、ローラ１０がシートの移動に伴って従動回転する従動ローラとして機能する場合、ローラ１０はシャフトに回転自在に支持される。このようにして一つ又は複数のローラ１０を取り付けたシャフト５４は、上述のように、画像形成装置等のシート搬送機構に組み込まれ、シートの搬送に利用される。
【００１８】
図７は、ローラ１０の外周面にシート５６を押し当てたときの摩擦部材１４の変形後の形状を示す。シート５６は、安定した基板（図示せず）に支持されているものとする。図示するように、ローラ１０では、シート５６との接触によって変形した部分の全体がシート５６に十分な接触力をもって当たる。そのため、ローラ１０を複写機等のシート搬送部材として採用した場合、十分なシート搬送力が安定して得られる。しかし、図８、９に示すように、円筒外周面５８と該円筒外周面５８の両端から径方向内側に広がる環状フランジ６０とを一体的に形成したタイヤ型摩擦部材６２を有するローラの場合、コア１２に装着された状態で弾性変形されていないので、図１０に示すように、摩擦部材６２をシート５６に押し当てると、円筒外周面５８の外周縁部のみがシート５６に接触し、これら外周縁部の間に位置する外周面はシート５６に接触しない。したがって、このローラ１０を複写機等のシート搬送部材として採用した場合、十分な搬送力をシートに与えることができない。
【００１９】
ローラ１０とシートとの接触状態について説明する。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と平行の場合、ローラ１０とシート５６との接触面６４は変形の無い対称な楕円形となる。図１１（ｃ）、（ｄ）に示すように、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と非平行になっている場合、ローラ１０とシート５６との接触面６６は僅かに変形した、シート搬送方向に伸びた非対称の楕円形となる。これに対し、弾性変形されていないタイヤ型摩擦部材６２を装着したローラ（図８参照）では、図１２（ａ）に示すように、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と平行の場合、ローラ１０とシート５６との接触面６８は中心軸の方向に伸びた対称の略長方形となるが、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と非平行の場合、ローラ１０とシート５６との接触面７０は略三角形となり、明らかに左右で異なる形状となる。したがって、本発明に係るローラ１０を複写機等のシート搬送機構に採用した場合、シャフトの取り付け位置に誤差があっても、シートの搬送性は影響を受け難い。しかし、タイヤ型ローラを複写機等のシート搬送機構に採用した場合、僅かなシャフトの取り付け誤差によってもシートが斜行してジャムを誘発する。
【実験１】
【００２０】
図１３に示す、本発明のローラＡと、円形コアの外周に横断面が四角形の環状摩擦部材を装着したローラＢについて、紙粉を原因とする摩擦力の変化を調べた。ローラＡとローラＢに装着した摩擦部材は同一の材料で形成した。実験に用いた装置の構成を図１１に示す。図示するように、装置は、モータ７２に駆動連結された軸７４を有し、この軸７４にローラＡ、Ｂが固定できるようにしてある。軸７４の近傍には、押し当て治具７６が配置されている。押し当て治具７６は、上方に配置された揺動軸７８を中心に揺動可能に支持された垂直アーム８０の下端に回転可能に支持されている。アーム８０の上端は、糸８２の一端が連結されている。糸８２は、アーム８０の連結部から水平方向に伸びており、さらに、支点８４を介して下方に向けられ、他端に荷重（重り）８６が連結されている。したがって、軸７４に取り付けられたローラＡ，Ｂに対して押し当て治具７６が所定の力で圧接される。ローラＡ，Ｂと押し当て治具７６の間には、上端がロードセル８８に連結された帯状の紙９０が配置される。これにより、モータ７２を駆動してローラＡ、Ｂを回転すると、ローラＡ，Ｂと押し当て治具７６に挟持された紙９０に張力が作用し、その張力がロードセル８８で計測される。
【００２１】
摩擦力を計測するにあたって、ローラＡ，Ｂの外周面に紙粉を付着させた。この作業では、筆で紙粉をローラの外周面に一様に塗布した後、ローラから３０ｃｍ離れた位置から空気を吹き付けて余分な紙粉をローラから吹き飛ばした。次に、紙粉の付着したローラを軸７４に取り付け、８秒毎に、紙を交換して搬送力（ロードセルの計測値）を記録した。同様の実験を３回行い、その記録された搬送力の平均値を荷重で除して、初期、８秒後、１６秒後、２４秒後、３２秒後の摩擦係数μ０、μ８、μ１６、μ２４、μ３２を得た。結果を表１に示す。表中、変化率は、３２秒後の摩擦係数と初期の摩擦係数との差を経過時間（３２秒）で除した値で、摩擦係数の回復性を判断する指標となるものである。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１に示すように、本発明に係るローラＡでは、時間の経過とともに摩擦係数が上昇し、高い摩擦係数の回復性を示した。これは、ローラＡでは、紙との接触・非接触を繰り返すことによってローラ外周面が大きく変形しながら、変形状態と原形状態を交互に繰り返し、ローラ外周面から多くの紙粉が除去されたことによるものと考えられる。他方、比較例のローラＢでは、ローラＡのような大きな変形が繰り返されることがないため、紙粉の除去が不十分であったことにより、摩擦係数の回復は低い値に留まったものと考えられる。
【００２４】
このように、本発明に係るローラは、複写機等に組み込まれて用紙搬送ローラとして使用した場合、紙粉の付着によって搬送力が低下する、という問題がない。換言すれば、長期に亘って安定した用紙搬送性能が得られる。
【実験２】
【００２５】
ローラＡ、Ｂについて、新東科学株式会社製の装置（商品名：HEIDON TYPE 14DR）を用いて、荷重と摩擦係数との関係を調べた。加えた荷重は１００ｇ、５００ｇ、９００ｇ、１５００ｇで、それぞれの荷重に対する摩擦係数ｆ１００，ｆ５００，ｆ９００，ｆ１５００、摩擦係数比、摩擦係数の変化を計算した。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】
表２から明らかなように、本発明に係るローラＡは、ローラＢに比べて、荷重の変化による摩擦係数の変化がより少ない。そのため、ローラの圧接力設定精度に拘わらず、ほぼ一定のシート搬送性を得ることができる。
【実施形態２】
【００２８】
図１５は実施形態２に係る本発明のローラ１００を示す。図示するように、実施形態２のローラ１００において、円筒状又は環状のコア１１２の外周部には、軸方向の両端側に環状フランジ（外側規制部）１２４が一体的に形成されている。各環状フランジ１２４は、該環状フランジ１２４の径方向外側端部から僅かに径方向内側に移動した位置から、軸方向の外側端部から内側端部に向かって中心軸側に傾斜した（すなわち、次第に高さが低くなる）傾斜面１８０を有する。傾斜面１８０は平坦である必要はなく、必要に応じて内側又は外側に湾曲した曲面であってもよい。このように構成されたローラ１００によれば、コア１１２に装着された摩擦部材１１４は、環状フランジ１２４によって軸方向外側への移動が規制されるとともに、摩擦部材１１４の両端側部分１３８の端面１３９が傾斜面１８０に当接した状態で位置決めされる。
【００２９】
実施形態２では、図１６に示すように、傾斜面１８０の内側端部近傍に、摩擦部材１１４が内側に移動を規制する内側規制部１８２を周方向に連続的に又は断続的に設けてもよい。図示する実施形態では、内側規制部材１８２は、図の右側にのみ設けているが、左側にのみ設けてもよいし、左右両側に設けてもよい。また、実施形態２によれば、傾斜面１８０の角度を変えることにより、異なる外径のローラ１００を得ることができる。そして、摩擦部材１１４の曲率を小さくすることによって、弾性変形した摩擦部材１１４の外周ひずみ（この歪みは外径の局部的なばらつきとなって表れる。）を緩和することができる。さらに、図２３に示すように、傾斜面１８０に隣接するフランジ１２４の内面には、弾性変形した摩擦部材１１４の外周縁部を径方向外側から内側に向かって規制するための突起部からなる規制部１８１を周方向に連続して又は断続的に設けてもよい。
【００３０】
図１７は、実施形態２に係るローラの変形例を示す。図示するように、本変形例のローラ１１０（１１０Ｌ，１１０Ｒ）では、左右の傾斜面１８４，１８６の傾斜角度が他方のそれと異なる値に設定されている。具体的に、図１７の左側に示すローラ１１０Ｌでは、右側の傾斜面１８６の傾斜角度が左側の傾斜面１８４よりも傾斜角度が大きくしてあり、図１７の右側に示すローラ１１０Ｒでは、左側傾斜面１８６の傾斜角度が右側傾斜面１８４よりも傾斜角度が大きくしてある。このように構成されたローラ１１０（１１０Ｌ，１１０Ｒ）をシャフト１８８に取り付けた装置によれば、ローラ１１０の最大外径位置１９０が緩傾斜面側に向かって移動する。具体的に、図示する実施形態では、左右のローラ１１０の最大外径位置１９０がそれぞれ外側に移動しており、両ローラ１１０の最大外径位置間距離Ｌ１は中心位置間距離Ｌ２よりも大きくなっている。図示しないが、図１７に示す左右のローラ１１０を入れ替えれば、両ローラ１１０の最大外径位置間距離は中心位置間距離よりも小さくなる。そのため、ローラ１１０が組み込まれる装置の構成や状況に応じて、適宜最大外径位置間距離を変えることができる。
【実施形態３】
【００３１】
図１８と図１９は実施形態３に係る本発明のローラ２１０，３１０を示す。図示するように、実施形態３のローラ２１０，３１０において、コア２１２，３１２は、上述した実施形態の円形コアの一部分（一部の円弧を含む部分）を切除したＤ型コアで構成されている。実施形態では、コア２１２，３１２は、所定の周角度の領域に亘って存在し、中心軸２１６，３１６を中心とする一定半径の仮想円２１７，３１７に沿って延在する円弧外周部２８０，３８０と、この仮想円２１７，３１７に囲まれた領域の内側の領域に存在する外周部２８２，３８２を有する。実施形態では、外周部２８２，３８２は直線の
外周部として表されているが、この外周部は直線である必要はなく、内側に窪んだアーチ形状又は外側に向けて膨出したアーチ形状若しくはその他の任意の形状を採り得る。円弧外周部２８０，３８０は、上述した実施形態と同様に、環状フランジと位置決め溝又は環状フランジと環状傾斜面を有する。また、直線外周部２８２，３８３は、溝無しの平坦な外周面を有する形態であってもよい。この場合、図１８（ｂ）に示すように、摩擦部材２１４の両側環状端部がコア２１２の側面から突出していてもよい。直線外周部２８２，３８３には、環状フランジと位置決め溝又は環状フランジと環状傾斜面を設けてもよい。したがって、円弧外周部２８０，３８０上に位置する摩擦部材２１４部分は弾性変形された断面略Ｕ形又はアーチ形に保持され、直線外周部２８２，３８２上に位置する摩擦部材２１４，３１４部分は平坦な形又は断面略Ｕ形に保持される。
【００３２】
このように構成されたローラ２１０、３１０は、複写機等の給紙部において給紙ローラとして利用され、給紙時は円弧外周部２８２，３８２にある摩擦部材２１４，３１４の部分が給紙カセットに収容されているシートに摩擦接触してシートを給紙し、非給紙時は直線外周部２８２，３８２にある摩擦部材２１４，３１４の部分が給紙カセットに収容されているシートと離間した状態に保たれる。
【００３３】
図２０は、実施形態３に係るローラの変形例を示す。図示するように、本変形例のローラ４１０では、図２０（ｃ）に示すように、コア４１２の環状フランジ４２４は、中心軸４１６と直交する中央断面４５２に関して左右対称に、直線外周部４８２側から円弧外周部４８０の中央部に向かって次第に幅が狭くなるように傾斜している。したがって、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜コア４１２に摩擦部材４３０を装着すると、傾斜フランジ４２４の間で円弧外周部４８０に装着された摩擦部材部分は、コア中央部において最も大きな曲率のＵ型横断面を有し、コア中央部から遠ざかるにしたがって次第に小さな曲率Ｕ型横断面を有する。その結果、ローラ４１０は、円弧外周部の中央部で最大の外径（中心軸からの距離）を有し、そこから遠ざかるに従って小さな外径を有する。
【００３４】
なお、上述した実施形態３の摩擦部材コアのコアはＤ型としたが、このコアは扇型であってもよい。
【実施形態４】
【００３５】
本発明のローラは、上述の実施形態に限るものでなく、種々変形可能である。例えば、コアは、弾性変形された摩擦部材を変形した状態で保持する機能を備えていればよい。そのため、コアの形態は上記実施形態に限るものでなく、例えば、図２１に示すローラ５１０，６１０ように、シャフト兼用コア５１２，６１２に外装されて弾性変形された摩擦部材５１４，６１４を、コア５１２，６１２に取り付けた外側規制部材５２４，６２４で規制したものも本発明に含まれる。当然、図２１（ｂ）に示すように、変形された摩擦部材６１４の端部をその内側から規制する部材６２６を設けてもよい。
【００３６】
コアは複数の部分に分割してもよい。例えば、図２４に示す形態のコア７１２は、中心軸と交差する横断面に沿って、コア本体７１８の中央部で２つのコア部分７１３ａ、７１３ｂに分割されている。ローラ７１０の組立時、摩擦部材７１４を、一方のコア部分（図２４（ａ）では左側のコア部分７１３ａ）に外装する。次に、２つのコア部分７１３ａ、７１３ｂを連結する。このとき、摩擦部材７１４の両端側部分７３８にある端面７３９がコア部分７１３ａ、７１３ｂの間で押圧され、コア部分７１３ａ、７１３ｂが連結された状態で、摩擦部材７１４の端面７３９が傾斜面７８０に当たり、摩擦部材７１４の中央部７４３が径方向外側に突出（膨出）した状態（アーチ状、断面Ｕ状）に変形する。このように、この形態のコア７１２によれば、コア７１２を組み立てる際に、摩擦部材７１４がコア７１２に同時に装着される。したがって、摩擦部材７１４の装着が容易である。
【００３７】
分割したコア部分７１３ａ、７１３ｂは適当な連結手段によって連結できる。例えば、図２５（ａ）に示すように、コア部分７１３ａにおけるコア本体７１８ａの外周部又は端面に複数の係合凹部７５０を形成する一方、他方のコア部分７１３ｂにおけるコア本体７１８ｂの端部に対応する複数の係合突起７５２を形成し、コア部分７１３ａ、７１３ｂを連結したとき、係合突起７５２が係合凹部７５０に係合するようにしてもよい。または、図２５（ｂ）に示すように、コア部分７１３ａの円筒コア本体７１８ａの内面に内ねじ７５４を形成する一方、他方のコア部分７１３ｂの円筒コア本体７１８ｂに外ねじ７５６を形成し、この外ねじ７５６を内ねじ７５４に螺合するようにしてもよい。
【実施形態５】
【００３８】
本発明のローラに取り付けられて弾性変形した摩擦部材７１４は、その断面が全体として径方向外側に向けて突出していればよい。したがって、図２６に示すように、コア８１２に装着された摩擦部材８１４の中央部が径方向内側に向かった窪み８６０を有するローラ８１０も本発明に含まれる。図２７に示すように、このローラ８１０では、シャフト８５４がシート８５６と平行の場合、摩擦部材８１４とシート８５６の接触領域８６４は２つの円を部分的に重ね合わせた形となる。また、シャフト８５４がシート８５６と非平行の場合、接触領域８６６における一方の円は小さくなるが、いずれにしても円を部分的に重ね合わせた形となるので、シートの搬送性が左右で大きく異なることがない。
【実施形態６】
【００３９】
本発明に係るローラは、ベルト式シート搬送装置のベルトを支持するローラとして使用することもできる。例えば、図２８は、ベルト式シート搬送装置９００を示す。搬送装置９００は、平行に配置された一対のシャフト９５４ａ，９５４ｂを有する。シャフト９５４ａ，９５４ｂには、上述したいずれかの実施形態のローラ９１０ａ、９１０ｂが固定されており、一方のシャフト９５４ａのローラ９１０ａと他方のシャフト９５４ｂのローラ９１０ｂにベルト９２０が巻回されている。このように構成されたシート搬送装置９００によれば、ベルト９２０がローラ９１０ａ、９１０ｂに装着された弾性変形した摩擦部材に支持されているため、シート搬送に伴って発生するベルト９２０の振動が弾性変形した摩擦部材に吸収され、安定したシートの搬送性が得られる。また、ベルト９２０は弾性変形した摩擦部材から受ける反発力によって弾性支持されるため、ベルト９２０の撓みが減少する。そのため、ベルトの振動が減少し、安定したシートの搬送性が得られる。
【００４０】
図２９に示すように、各ベルト９２０を支持するローラ９１０ａ、９１０ｂの間に本発明のローラ９１０ｃを配置するとともに、ローラ９１０ｃをシャフト９５４ｃで支持し、ローラ９１０ａ、９１０ｂの間に延在するベルト９２０の中間部分をローラ９１０ｃで支持してもよい。この場合も、図２８に示す形態と同様の効果が得られる。なお、図２９に示す形態では、両側のローラ９１０ａ、９１０ｂは、コアのみからなるローラ、すなわち、摩擦部材の無いローラ、であってもよい。
【００４１】
以上、複数の実施形態を個別に説明したが、これら複数の実施形態及びそれらの変形例は、組み合わせて使用することができ、そのような複数の実施形態及び変形例の組み合わせは、本発明の技術的範囲に含まれるものと理解すべきである。
【００４２】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るローラによれば、摩擦部材は真っ直ぐな筒状の基材を弾性変形して形成される。そのため、摩擦部材の製造が極めて容易である。特に、タイヤ型ローラに比べて、金型の製造及び型抜きの作業が極めて容易になる。また、摩擦部材は弾性変形した状態でコアに保持されているため、シートに接触して該シートに必要な搬送性を与えることができる。また、ローラに大きな荷重が作用した場合でも、ローラとシートの接触によって大きな異音が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係るローラの正面図。
【図２】図１に示すローラの側面図。
【図３】図１に示すローラの断面図。
【図４】摩擦部材を構成する摩擦基材、コア、およびそれらの組立状態を示す図。
【図５】摩擦部材とローラの製造プロセスを説明する図。
【図６】摩擦部材を予備変形する治具及びそのプロセスを示す図。
【図７】実施形態１のローラとシートとの接触状態を示す図。
【図８】タイヤ型ローラの一部を切除した斜視図。
【図９】タイヤ型ローラの断面図。
【図１０】タイヤ型ローラとシートとの接触状態を示す図。
【図１１】実施形態１のローラとシートとの接触状態を示す図。
【図１２】タイヤ型ローラとシートとの接触状態を示す図。
【図１３】実験１で使用したローラＡ，Ｂの断面図。
【図１４】実験１に用いた装置の構成図。
【図１５】実施形態２に係るローラを示す図。
【図１６】実施形態２に係るローラの変形例を示す図。
【図１７】実施形態２に係るローラの他の変形例を示す図。
【図１８】実施形態３に係るローラを示す図。
【図１９】実施形態３に係るローラを示す図。
【図２０】実施形態３に係るローラの変形例を示す図。
【図２１】本発明の他の形態のローラを示す図。
【図２２】空気連通路の他の形態を示す図。
【図２３】コアの他の形態を示す図。
【図２４】分割コアを有する実施形態４に係るローラを示す図。
【図２５】分割コアの連結構造を示す図。
【図２６】中央部に窪みを有する弾性変形摩擦部材を含む実施形態５のローラを示す図。
【図２７】実施形態５に係るローラとシートとの接触状態を示す図。
【図２８】実施形態６に係るシート搬送装置の斜視図。
【図２９】実施形態６に係るシート搬送装置の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１０：ローラ
１２：コア
１４：環状摩擦部材
１６：中心軸
１８：コア本体
２０：貫通孔
２２：環状溝
２４：環状フランジ（外側規制部）
２６：突部（内側規制部）
２８：位置決め溝
３０：摩擦基材
３２：中心軸
３４：内周面
３６：外周面
３８：環状端面
４０：溝（ローレット）
４２：長尺円筒体
４２：中央部
４４：環状位置決め溝の底面
４６：空間
４８：空気孔
５０：円筒治具
５２：円弧形状
５４：シャフト
５６：シート
５８：円筒外周面
６０：環状フランジ
６２：タイヤ型摩擦部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形又はＤ型若しくは扇型のコアの外周に弾性の材料からなる環状摩擦部材を設けたローラ、およびそのローラを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の事務機器は、画像が転写されるシート又は画像が転写されたシートを目的の方向に搬送する機構を備えている。一般に、シート搬送機構は、回転自在に支持されたシャフトと、シャフトに固定されて支持された複数のローラを有する。各ローラは、通常、シャフトに固定されたコアと、コアの外周面に装着されて保持された環状ゴム部材を備えている。一般に、ゴム部材は、ローラの外周長よりも小さな内周長を有し、それ自身の弾性力を利用して、ローラの外周面に装着されて保持される。
【０００３】
このようなシート搬送機構では、ゴム摩擦部材の外周面がシートに片当たりしたり、一つのシャフトに設けられた複数のローラが異なる圧接力をもってシートに当たると、シートの斜行（スキュー）を招来する。そのため、機器に対するシャフトの組み付け又シャフトに対するローラの組み付けの精度、ゴム摩擦部材がシートに接触する圧力は、厳しく管理する必要がある。
【０００４】
ところで、従来、特許文献１，２に、いわゆるタイヤ型ローラが提案されている。このようなタイヤ型ローラは、一般に、外周円筒部と該外周円筒部の両側に一体的に設けた環状フランジからなるタイヤ（摩擦部材）を、図示しないホイールに装着して構成されている。しかし、タイヤ型ローラでは、タイヤは、まったく又は殆ど負荷がかかっていない状態（すなわち、非変形状態）で、ホイールに装着される。そのため、シートとの接触によって容易に変形するものの、十分な接触圧をもってシートに接触し得ないことから、シートの搬送性に劣るという欠点がある。また、タイヤ型ローラのタイヤは金型で一体的に形成されるが、外周円筒部の両端から内方に向かって一対の環状フランジが伸びているため、金型（割型）の設計が難しく、型抜き作業が非常に煩雑である、という問題がある。
【特許文献１】特許第３２３８１２１号公報
【特許文献２】特許第３４９６０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解消し、シートの搬送に適した新たなローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの問題を解消するため、本発明に係るローラは、コア（１２）の外周部に弾性材料からなる環状摩擦部材（１４）を装着したローラ（１０）である。コア（１２）は、上記コア（１２）の外周の少なくとも一部に沿って連続的に又は断続的に設けられた２つの規制部（２４）を有する。環状摩擦部材（１４）の少なくとも一部は、筒状基材（３０）の軸方向の両端側部分を２つの規制部（２４）で規制することで、両端側部分の間にある少なくとも一部を径方向外側に突出して弾性変形して形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
このように構成された本発明のローラは、環状摩擦部材は筒状基材によって構成されており、この筒状基材を弾性変形してコアの外周に装着される。したがって、環状摩擦部材の製造が極めて容易である。また、環状摩擦部材は弾性変形されているため、シートに接触して該シートに十分な搬送力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な複数の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の符号は同一又は類似の部材又は部分を示すものとする。
【実施形態１】
【０００９】
図１〜図３は、実施形態１のローラ１０を示す。ローラ１０は、例えば、紙、プラスチックシート、写真などのシート材料を搬送する機構に組み込まれ、摩擦接触に基づいてシート材料を搬送するための部材である。シート材料は、薄くて腰の弱い柔軟性のあるシート（例えば、薄紙、プラスチックフィルム、写真、布、不織布）、厚くて腰の強い自立性のシート（厚紙、プラスチックカード）を含む。したがって、ローラ１０は、例えば、紙やプラスチックフィルムの表面に画像を形成する画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機、印刷機等）、紙幣やプラスチックカードを搬送する機能を備えた現金取扱装置、薄い又は厚い基板の表面に材料（主に液体材料）を塗布する装置の基板搬送機構等に利用できる。
【００１０】
図３を参照すると、ローラ１０は、一定の形を有するコア１２と、外部から力を加えることによって変形する環状摩擦部材１４を有する。
【００１１】
コア１２は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール等の樹脂又はアルミニウム、ステンレス等の金属で一体的に形成されており、中心軸１６を中心とする筒状又は環状のコア本体１８を有する。図３を参照すると、コア本体１８は、軸１６を中心とする円筒状の貫通孔２０を有する。実施形態では、貫通孔２０は円形の横断面を有するが、その横断面形状は多角形（三角形、四角形、その他の多角形）又は楕円形であってもよい。コア本体１８の外周部は、軸１６を中心とする環状溝２２と、環状溝２２を介して軸方向に対向する一対のフランジ（外側規制部）２４を有する。フランジ２４は、周方向に連続して設けてもよいし、断続的に設けてもよい。実施形態では、環状溝２２の中央には該環状溝２２の底部から径方向外側に向かって伸びる突部（内側規制部）２６が周方向に連続的に又は断続的に形成されており、突部２６と両側フランジ２４の間にそれぞれ環状の位置決め溝２８が形成されている。実施形態では、フランジ２４、突部２６、環状位置決め溝２８は周方向に連続しているが、断続的に設けてもよい。
【００１２】
摩擦部材１４は、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコン、ウレタン、塩素化ポリエチレンで形成されており、後に説明するようにコア１２に装着する前は真っ直ぐな円筒形状をしており、コア１２の外周に装着する際に弾性変形される。具体的に、図４（ａ）に示すように、弾性変形前の摩擦部材（以下、「摩擦基材」という。）３０は、直管状の円筒体であり、中心軸３２を中心とする内周面３４及び外周面３６と、内周面３４と外周面３６の端部を連結する環状端面３８を有する。図１，２に示すように、外周面３６には、軸方向に伸びる複数の溝（ローレット）４０を形成してもよい。
【００１３】
図５に示すように、摩擦基材３０は、例えば、金型を用いて成形された長尺円筒体４２を所定の長さに切断して得られる。所定の長さに切断された摩擦基材３０は、図４に示すように、中心軸３２の方向に両端面３８から加圧され、内周面３４と外周面３６の中央部４３（図４参照）を径方向外側に突出（膨出）した状態（アーチ状、断面Ｕ状）に変形され、両端側部分３８をコア本体１８の環状位置決め溝２８に嵌め込んでコア１２に装着される。
【００１４】
図示するように、コア１２に装着された摩擦部材１４は、それ自身の弾性回復力に基づいて、両端側部分（特に、両端側外周部分３９）を対向するフランジ２４に圧接してフランジ２４の間に安定的に保持される。その結果、コア１２の周囲に安定した断面Ｕ状の摩擦部材１４が形成される。コア１２に対する摩擦部材１４の径方向の移動（がたつき）を無くすために、コア１２に摩擦部材１４を装着した状態で環状位置決め溝２８の底面４４（図３，図４参照）とこれに対向する摩擦部材端面３８が隙間無く当たるように摩擦部材１４の寸法を決めることが好ましい。また、摩擦部材１４は、その外径Ｄ、厚さＴ、軸方向長さＷが、Ｄ≧Ｗ>Ｔの関係を有することが好ましい。さらに、図示する実施形態では、摩擦部材１４の厚さはコア１２の位置決め溝２８の軸方向幅よりも小さくしてあるが、摩擦部材１４の厚さを位置決め溝２８の幅と同一又は僅かに大きくすれば、摩擦部材１４を位置決め溝２８に安定して保持できる。
【００１５】
コア１２に装着された摩擦部材１４の外形を一定に保つために、また、シート材料との接触によって摩擦部材部分が容易に変形するように、さらに、変形した摩擦部材部分が自身の弾性回復力に基づいてＵ状断面に復帰するように、摩擦部材１４の内側にある空間４６（図３参照）と外部を連通する連通部（空気孔）４８を設けることが好ましい。実施形態では、図３に示すように、コア本体１８の突部２６の外周面から中央の貫通孔２０に向かって径方向に伸びる一つ又は複数の連通部４８が形成されている。空気孔４８を設ける位置や大きさは図示する形態に限るものでない。例えば、図２２に示すように、コア１２の本体１８の外周面から両フランジ２３の内面を経てフランジ外周端部まで伸びる溝状の連通部４９を形成し、この連通部４９を介して空間４６を大気に連通してもよい。
【００１６】
コア１２に摩擦部材１４を装着する前に摩擦部材１４にＵ状のくせ（予備変形）を付けて加えておくことが好ましい。具体的には、図６に示すように、変形前の摩擦基材３０よりも大きな外径を有するとともに外周に外側に膨出した環状曲面を付けた中実又は中空の円筒治具５０を用意する。次に、円筒治具５０の外周５２に摩擦基材３０を装着して所定時間放置する。これにより、円筒治具５０から取り外した摩擦基材３０の外周には、外側に膨出したアーチ形状又は円弧形状５２が事前に付与される。
【００１７】
図３に示すように、ローラ１０は、中央の貫通孔２０に金属製のシャフト５４が挿入され、このシャフト５４に取り付けられる。ローラ１０がシートとの摩擦に基づいて該シートを搬送する搬送ローラとして機能する場合、ローラ１０はシャフトに固定される。また、ローラ１０がシートの移動に伴って従動回転する従動ローラとして機能する場合、ローラ１０はシャフトに回転自在に支持される。このようにして一つ又は複数のローラ１０を取り付けたシャフト５４は、上述のように、画像形成装置等のシート搬送機構に組み込まれ、シートの搬送に利用される。
【００１８】
図７は、ローラ１０の外周面にシート５６を押し当てたときの摩擦部材１４の変形後の形状を示す。シート５６は、安定した基板（図示せず）に支持されているものとする。図示するように、ローラ１０では、シート５６との接触によって変形した部分の全体がシート５６に十分な接触力をもって当たる。そのため、ローラ１０を複写機等のシート搬送部材として採用した場合、十分なシート搬送力が安定して得られる。しかし、図８、９に示すように、円筒外周面５８と該円筒外周面５８の両端から径方向内側に広がる環状フランジ６０とを一体的に形成したタイヤ型摩擦部材６２を有するローラの場合、コア１２に装着された状態で弾性変形されていないので、図１０に示すように、摩擦部材６２をシート５６に押し当てると、円筒外周面５８の外周縁部のみがシート５６に接触し、これら外周縁部の間に位置する外周面はシート５６に接触しない。したがって、このローラ１０を複写機等のシート搬送部材として採用した場合、十分な搬送力をシートに与えることができない。
【００１９】
ローラ１０とシートとの接触状態について説明する。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と平行の場合、ローラ１０とシート５６との接触面６４は変形の無い対称な楕円形となる。図１１（ｃ）、（ｄ）に示すように、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と非平行になっている場合、ローラ１０とシート５６との接触面６６は僅かに変形した、シート搬送方向に伸びた非対称の楕円形となる。これに対し、弾性変形されていないタイヤ型摩擦部材６２を装着したローラ（図８参照）では、図１２（ａ）に示すように、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と平行の場合、ローラ１０とシート５６との接触面６８は中心軸の方向に伸びた対称の略長方形となるが、シャフト５４とローラ１０の中心軸がシート５６と非平行の場合、ローラ１０とシート５６との接触面７０は略三角形となり、明らかに左右で異なる形状となる。したがって、本発明に係るローラ１０を複写機等のシート搬送機構に採用した場合、シャフトの取り付け位置に誤差があっても、シートの搬送性は影響を受け難い。しかし、タイヤ型ローラを複写機等のシート搬送機構に採用した場合、僅かなシャフトの取り付け誤差によってもシートが斜行してジャムを誘発する。
【実験１】
【００２０】
図１３に示す、本発明のローラＡと、円形コアの外周に横断面が四角形の環状摩擦部材を装着したローラＢについて、紙粉を原因とする摩擦力の変化を調べた。ローラＡとローラＢに装着した摩擦部材は同一の材料で形成した。実験に用いた装置の構成を図１１に示す。図示するように、装置は、モータ７２に駆動連結された軸７４を有し、この軸７４にローラＡ、Ｂが固定できるようにしてある。軸７４の近傍には、押し当て治具７６が配置されている。押し当て治具７６は、上方に配置された揺動軸７８を中心に揺動可能に支持された垂直アーム８０の下端に回転可能に支持されている。アーム８０の上端は、糸８２の一端が連結されている。糸８２は、アーム８０の連結部から水平方向に伸びており、さらに、支点８４を介して下方に向けられ、他端に荷重（重り）８６が連結されている。したがって、軸７４に取り付けられたローラＡ，Ｂに対して押し当て治具７６が所定の力で圧接される。ローラＡ，Ｂと押し当て治具７６の間には、上端がロードセル８８に連結された帯状の紙９０が配置される。これにより、モータ７２を駆動してローラＡ、Ｂを回転すると、ローラＡ，Ｂと押し当て治具７６に挟持された紙９０に張力が作用し、その張力がロードセル８８で計測される。
【００２１】
摩擦力を計測するにあたって、ローラＡ，Ｂの外周面に紙粉を付着させた。この作業では、筆で紙粉をローラの外周面に一様に塗布した後、ローラから３０ｃｍ離れた位置から空気を吹き付けて余分な紙粉をローラから吹き飛ばした。次に、紙粉の付着したローラを軸７４に取り付け、８秒毎に、紙を交換して搬送力（ロードセルの計測値）を記録した。同様の実験を３回行い、その記録された搬送力の平均値を荷重で除して、初期、８秒後、１６秒後、２４秒後、３２秒後の摩擦係数μ０、μ８、μ１６、μ２４、μ３２を得た。結果を表１に示す。表中、変化率は、３２秒後の摩擦係数と初期の摩擦係数との差を経過時間（３２秒）で除した値で、摩擦係数の回復性を判断する指標となるものである。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１に示すように、本発明に係るローラＡでは、時間の経過とともに摩擦係数が上昇し、高い摩擦係数の回復性を示した。これは、ローラＡでは、紙との接触・非接触を繰り返すことによってローラ外周面が大きく変形しながら、変形状態と原形状態を交互に繰り返し、ローラ外周面から多くの紙粉が除去されたことによるものと考えられる。他方、比較例のローラＢでは、ローラＡのような大きな変形が繰り返されることがないため、紙粉の除去が不十分であったことにより、摩擦係数の回復は低い値に留まったものと考えられる。
【００２４】
このように、本発明に係るローラは、複写機等に組み込まれて用紙搬送ローラとして使用した場合、紙粉の付着によって搬送力が低下する、という問題がない。換言すれば、長期に亘って安定した用紙搬送性能が得られる。
【実験２】
【００２５】
ローラＡ、Ｂについて、新東科学株式会社製の装置（商品名：HEIDON TYPE 14DR）を用いて、荷重と摩擦係数との関係を調べた。加えた荷重は１００ｇ、５００ｇ、９００ｇ、１５００ｇで、それぞれの荷重に対する摩擦係数ｆ１００，ｆ５００，ｆ９００，ｆ１５００、摩擦係数比、摩擦係数の変化を計算した。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】
表２から明らかなように、本発明に係るローラＡは、ローラＢに比べて、荷重の変化による摩擦係数の変化がより少ない。そのため、ローラの圧接力設定精度に拘わらず、ほぼ一定のシート搬送性を得ることができる。
【実施形態２】
【００２８】
図１５は実施形態２に係る本発明のローラ１００を示す。図示するように、実施形態２のローラ１００において、円筒状又は環状のコア１１２の外周部には、軸方向の両端側に環状フランジ（外側規制部）１２４が一体的に形成されている。各環状フランジ１２４は、該環状フランジ１２４の径方向外側端部から僅かに径方向内側に移動した位置から、軸方向の外側端部から内側端部に向かって中心軸側に傾斜した（すなわち、次第に高さが低くなる）傾斜面１８０を有する。傾斜面１８０は平坦である必要はなく、必要に応じて内側又は外側に湾曲した曲面であってもよい。このように構成されたローラ１００によれば、コア１１２に装着された摩擦部材１１４は、環状フランジ１２４によって軸方向外側への移動が規制されるとともに、摩擦部材１１４の両端側部分１３８の端面１３９が傾斜面１８０に当接した状態で位置決めされる。
【００２９】
実施形態２では、図１６に示すように、傾斜面１８０の内側端部近傍に、摩擦部材１１４が内側に移動を規制する内側規制部１８２を周方向に連続的に又は断続的に設けてもよい。図示する実施形態では、内側規制部材１８２は、図の右側にのみ設けているが、左側にのみ設けてもよいし、左右両側に設けてもよい。また、実施形態２によれば、傾斜面１８０の角度を変えることにより、異なる外径のローラ１００を得ることができる。そして、摩擦部材１１４の曲率を小さくすることによって、弾性変形した摩擦部材１１４の外周ひずみ（この歪みは外径の局部的なばらつきとなって表れる。）を緩和することができる。さらに、図２３に示すように、傾斜面１８０に隣接するフランジ１２４の内面には、弾性変形した摩擦部材１１４の外周縁部を径方向外側から内側に向かって規制するための突起部からなる規制部１８１を周方向に連続して又は断続的に設けてもよい。
【００３０】
図１７は、実施形態２に係るローラの変形例を示す。図示するように、本変形例のローラ１１０（１１０Ｌ，１１０Ｒ）では、左右の傾斜面１８４，１８６の傾斜角度が他方のそれと異なる値に設定されている。具体的に、図１７の左側に示すローラ１１０Ｌでは、右側の傾斜面１８６の傾斜角度が左側の傾斜面１８４よりも傾斜角度が大きくしてあり、図１７の右側に示すローラ１１０Ｒでは、左側傾斜面１８６の傾斜角度が右側傾斜面１８４よりも傾斜角度が大きくしてある。このように構成されたローラ１１０（１１０Ｌ，１１０Ｒ）をシャフト１８８に取り付けた装置によれば、ローラ１１０の最大外径位置１９０が緩傾斜面側に向かって移動する。具体的に、図示する実施形態では、左右のローラ１１０の最大外径位置１９０がそれぞれ外側に移動しており、両ローラ１１０の最大外径位置間距離Ｌ１は中心位置間距離Ｌ２よりも大きくなっている。図示しないが、図１７に示す左右のローラ１１０を入れ替えれば、両ローラ１１０の最大外径位置間距離は中心位置間距離よりも小さくなる。そのため、ローラ１１０が組み込まれる装置の構成や状況に応じて、適宜最大外径位置間距離を変えることができる。
【実施形態３】
【００３１】
図１８と図１９は実施形態３に係る本発明のローラ２１０，３１０を示す。図示するように、実施形態３のローラ２１０，３１０において、コア２１２，３１２は、上述した実施形態の円形コアの一部分（一部の円弧を含む部分）を切除したＤ型コアで構成されている。実施形態では、コア２１２，３１２は、所定の周角度の領域に亘って存在し、中心軸２１６，３１６を中心とする一定半径の仮想円２１７，３１７に沿って延在する円弧外周部２８０，３８０と、この仮想円２１７，３１７に囲まれた領域の内側の領域に存在する外周部２８２，３８２を有する。実施形態では、外周部２８２，３８２は直線の
外周部として表されているが、この外周部は直線である必要はなく、内側に窪んだアーチ形状又は外側に向けて膨出したアーチ形状若しくはその他の任意の形状を採り得る。円弧外周部２８０，３８０は、上述した実施形態と同様に、環状フランジと位置決め溝又は環状フランジと環状傾斜面を有する。また、直線外周部２８２，３８３は、溝無しの平坦な外周面を有する形態であってもよい。この場合、図１８（ｂ）に示すように、摩擦部材２１４の両側環状端部がコア２１２の側面から突出していてもよい。直線外周部２８２，３８３には、環状フランジと位置決め溝又は環状フランジと環状傾斜面を設けてもよい。したがって、円弧外周部２８０，３８０上に位置する摩擦部材２１４部分は弾性変形された断面略Ｕ形又はアーチ形に保持され、直線外周部２８２，３８２上に位置する摩擦部材２１４，３１４部分は平坦な形又は断面略Ｕ形に保持される。
【００３２】
このように構成されたローラ２１０、３１０は、複写機等の給紙部において給紙ローラとして利用され、給紙時は円弧外周部２８２，３８２にある摩擦部材２１４，３１４の部分が給紙カセットに収容されているシートに摩擦接触してシートを給紙し、非給紙時は直線外周部２８２，３８２にある摩擦部材２１４，３１４の部分が給紙カセットに収容されているシートと離間した状態に保たれる。
【００３３】
図２０は、実施形態３に係るローラの変形例を示す。図示するように、本変形例のローラ４１０では、図２０（ｃ）に示すように、コア４１２の環状フランジ４２４は、中心軸４１６と直交する中央断面４５２に関して左右対称に、直線外周部４８２側から円弧外周部４８０の中央部に向かって次第に幅が狭くなるように傾斜している。したがって、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜コア４１２に摩擦部材４３０を装着すると、傾斜フランジ４２４の間で円弧外周部４８０に装着された摩擦部材部分は、コア中央部において最も大きな曲率のＵ型横断面を有し、コア中央部から遠ざかるにしたがって次第に小さな曲率Ｕ型横断面を有する。その結果、ローラ４１０は、円弧外周部の中央部で最大の外径（中心軸からの距離）を有し、そこから遠ざかるに従って小さな外径を有する。
【００３４】
なお、上述した実施形態３の摩擦部材コアのコアはＤ型としたが、このコアは扇型であってもよい。
【実施形態４】
【００３５】
本発明のローラは、上述の実施形態に限るものでなく、種々変形可能である。例えば、コアは、弾性変形された摩擦部材を変形した状態で保持する機能を備えていればよい。そのため、コアの形態は上記実施形態に限るものでなく、例えば、図２１に示すローラ５１０，６１０ように、シャフト兼用コア５１２，６１２に外装されて弾性変形された摩擦部材５１４，６１４を、コア５１２，６１２に取り付けた外側規制部材５２４，６２４で規制したものも本発明に含まれる。当然、図２１（ｂ）に示すように、変形された摩擦部材６１４の端部をその内側から規制する部材６２６を設けてもよい。
【００３６】
コアは複数の部分に分割してもよい。例えば、図２４に示す形態のコア７１２は、中心軸と交差する横断面に沿って、コア本体７１８の中央部で２つのコア部分７１３ａ、７１３ｂに分割されている。ローラ７１０の組立時、摩擦部材７１４を、一方のコア部分（図２４（ａ）では左側のコア部分７１３ａ）に外装する。次に、２つのコア部分７１３ａ、７１３ｂを連結する。このとき、摩擦部材７１４の両端側部分７３８にある端面７３９がコア部分７１３ａ、７１３ｂの間で押圧され、コア部分７１３ａ、７１３ｂが連結された状態で、摩擦部材７１４の端面７３９が傾斜面７８０に当たり、摩擦部材７１４の中央部７４３が径方向外側に突出（膨出）した状態（アーチ状、断面Ｕ状）に変形する。このように、この形態のコア７１２によれば、コア７１２を組み立てる際に、摩擦部材７１４がコア７１２に同時に装着される。したがって、摩擦部材７１４の装着が容易である。
【００３７】
分割したコア部分７１３ａ、７１３ｂは適当な連結手段によって連結できる。例えば、図２５（ａ）に示すように、コア部分７１３ａにおけるコア本体７１８ａの外周部又は端面に複数の係合凹部７５０を形成する一方、他方のコア部分７１３ｂにおけるコア本体７１８ｂの端部に対応する複数の係合突起７５２を形成し、コア部分７１３ａ、７１３ｂを連結したとき、係合突起７５２が係合凹部７５０に係合するようにしてもよい。または、図２５（ｂ）に示すように、コア部分７１３ａの円筒コア本体７１８ａの内面に内ねじ７５４を形成する一方、他方のコア部分７１３ｂの円筒コア本体７１８ｂに外ねじ７５６を形成し、この外ねじ７５６を内ねじ７５４に螺合するようにしてもよい。
【実施形態５】
【００３８】
本発明のローラに取り付けられて弾性変形した摩擦部材７１４は、その断面が全体として径方向外側に向けて突出していればよい。したがって、図２６に示すように、コア８１２に装着された摩擦部材８１４の中央部が径方向内側に向かった窪み８６０を有するローラ８１０も本発明に含まれる。図２７に示すように、このローラ８１０では、シャフト８５４がシート８５６と平行の場合、摩擦部材８１４とシート８５６の接触領域８６４は２つの円を部分的に重ね合わせた形となる。また、シャフト８５４がシート８５６と非平行の場合、接触領域８６６における一方の円は小さくなるが、いずれにしても円を部分的に重ね合わせた形となるので、シートの搬送性が左右で大きく異なることがない。
【実施形態６】
【００３９】
本発明に係るローラは、ベルト式シート搬送装置のベルトを支持するローラとして使用することもできる。例えば、図２８は、ベルト式シート搬送装置９００を示す。搬送装置９００は、平行に配置された一対のシャフト９５４ａ，９５４ｂを有する。シャフト９５４ａ，９５４ｂには、上述したいずれかの実施形態のローラ９１０ａ、９１０ｂが固定されており、一方のシャフト９５４ａのローラ９１０ａと他方のシャフト９５４ｂのローラ９１０ｂにベルト９２０が巻回されている。このように構成されたシート搬送装置９００によれば、ベルト９２０がローラ９１０ａ、９１０ｂに装着された弾性変形した摩擦部材に支持されているため、シート搬送に伴って発生するベルト９２０の振動が弾性変形した摩擦部材に吸収され、安定したシートの搬送性が得られる。また、ベルト９２０は弾性変形した摩擦部材から受ける反発力によって弾性支持されるため、ベルト９２０の撓みが減少する。そのため、ベルトの振動が減少し、安定したシートの搬送性が得られる。
【００４０】
図２９に示すように、各ベルト９２０を支持するローラ９１０ａ、９１０ｂの間に本発明のローラ９１０ｃを配置するとともに、ローラ９１０ｃをシャフト９５４ｃで支持し、ローラ９１０ａ、９１０ｂの間に延在するベルト９２０の中間部分をローラ９１０ｃで支持してもよい。この場合も、図２８に示す形態と同様の効果が得られる。なお、図２９に示す形態では、両側のローラ９１０ａ、９１０ｂは、コアのみからなるローラ、すなわち、摩擦部材の無いローラ、であってもよい。
【００４１】
以上、複数の実施形態を個別に説明したが、これら複数の実施形態及びそれらの変形例は、組み合わせて使用することができ、そのような複数の実施形態及び変形例の組み合わせは、本発明の技術的範囲に含まれるものと理解すべきである。
【００４２】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るローラによれば、摩擦部材は真っ直ぐな筒状の基材を弾性変形して形成される。そのため、摩擦部材の製造が極めて容易である。特に、タイヤ型ローラに比べて、金型の製造及び型抜きの作業が極めて容易になる。また、摩擦部材は弾性変形した状態でコアに保持されているため、シートに接触して該シートに必要な搬送性を与えることができる。また、ローラに大きな荷重が作用した場合でも、ローラとシートの接触によって大きな異音が発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に係るローラの正面図。
【図２】図１に示すローラの側面図。
【図３】図１に示すローラの断面図。
【図４】摩擦部材を構成する摩擦基材、コア、およびそれらの組立状態を示す図。
【図５】摩擦部材とローラの製造プロセスを説明する図。
【図６】摩擦部材を予備変形する治具及びそのプロセスを示す図。
【図７】実施形態１のローラとシートとの接触状態を示す図。
【図８】タイヤ型ローラの一部を切除した斜視図。
【図９】タイヤ型ローラの断面図。
【図１０】タイヤ型ローラとシートとの接触状態を示す図。
【図１１】実施形態１のローラとシートとの接触状態を示す図。
【図１２】タイヤ型ローラとシートとの接触状態を示す図。
【図１３】実験１で使用したローラＡ，Ｂの断面図。
【図１４】実験１に用いた装置の構成図。
【図１５】実施形態２に係るローラを示す図。
【図１６】実施形態２に係るローラの変形例を示す図。
【図１７】実施形態２に係るローラの他の変形例を示す図。
【図１８】実施形態３に係るローラを示す図。
【図１９】実施形態３に係るローラを示す図。
【図２０】実施形態３に係るローラの変形例を示す図。
【図２１】本発明の他の形態のローラを示す図。
【図２２】空気連通路の他の形態を示す図。
【図２３】コアの他の形態を示す図。
【図２４】分割コアを有する実施形態４に係るローラを示す図。
【図２５】分割コアの連結構造を示す図。
【図２６】中央部に窪みを有する弾性変形摩擦部材を含む実施形態５のローラを示す図。
【図２７】実施形態５に係るローラとシートとの接触状態を示す図。
【図２８】実施形態６に係るシート搬送装置の斜視図。
【図２９】実施形態６に係るシート搬送装置の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１０：ローラ
１２：コア
１４：環状摩擦部材
１６：中心軸
１８：コア本体
２０：貫通孔
２２：環状溝
２４：環状フランジ（外側規制部）
２６：突部（内側規制部）
２８：位置決め溝
３０：摩擦基材
３２：中心軸
３４：内周面
３６：外周面
３８：環状端面
４０：溝（ローレット）
４２：長尺円筒体
４２：中央部
４４：環状位置決め溝の底面
４６：空間
４８：空気孔
５０：円筒治具
５２：円弧形状
５４：シャフト
５６：シート
５８：円筒外周面
６０：環状フランジ
６２：タイヤ型摩擦部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア（１２）の外周部に弾性材料からなる環状摩擦部材（１４）を装着したローラ（１０）であって、
上記コア（１２）は、上記コア（１２）の外周の少なくとも一部に沿って連続的に又は断続的に設けられた２つの規制部（２４）を有し、
上記環状摩擦部材（１４）の少なくとも一部は、筒状基材（３０）の軸方向の両端側部分を上記２つの規制部（２４）で規制することで、上記両端側部分の間にある少なくとも一部を径方向外側に突出して弾性変形して形成されていることを特徴とするローラ。
【請求項２】
上記筒状基材（３０）の外径（Ｄ）、軸方向長さ（Ｗ）、および厚み（Ｔ）が、Ｄ≧Ｗ>Ｔの関係を有することを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項３】
上記規制部（２４）は上記コア（１２）の軸方向両端側に設けられて径方向外側に向かって突出した一対のフランジ（２４）を有し、上記弾性変形された摩擦部材（１４）は上記一対のフランジ（２４）で規制されていることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項４】
上記コア（１２）は、上記一対の規制部（２４）のそれぞれの内側に、軸方向の外側から内側に向かって径方向外側から内側に傾斜した傾斜面（１８０）を備えており、上記傾斜面（１８０）に上記変形した摩擦部材の環状端面（１３９）が当接されていることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項５】
上記傾斜面（１８４，１８６）はそれぞれ異なる傾斜角度を有することを特徴とする請求項４のローラ。
【請求項６】
上記コア（１２）は、上記変形された摩擦部材（１４）の内側にある空間（４６）と外部を連通する連通部（４８）を有することを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項７】
上記コア（２１２）は、上記コア（２１２）の中心軸を中心とする円（２１７）に沿って延在する円弧状の第１の外周部（２８０）と上記円（２１７）の内側の領域に位置する第２の外周部（２８２）とを有するＤ型又は扇型のコアであることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項８】
上記規制部（４１２）はそれぞれ、上記コア（４１２）の軸（４１６）と直交する平面（４５２）に対して左右対称に傾斜していることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかのローラを備えた装置。
【請求項１】
コア（１２）の外周部に弾性材料からなる環状摩擦部材（１４）を装着したローラ（１０）であって、
上記コア（１２）は、上記コア（１２）の外周の少なくとも一部に沿って連続的に又は断続的に設けられた２つの規制部（２４）を有し、
上記環状摩擦部材（１４）の少なくとも一部は、筒状基材（３０）の軸方向の両端側部分を上記２つの規制部（２４）で規制することで、上記両端側部分の間にある少なくとも一部を径方向外側に突出して弾性変形して形成されていることを特徴とするローラ。
【請求項２】
上記筒状基材（３０）の外径（Ｄ）、軸方向長さ（Ｗ）、および厚み（Ｔ）が、Ｄ≧Ｗ>Ｔの関係を有することを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項３】
上記規制部（２４）は上記コア（１２）の軸方向両端側に設けられて径方向外側に向かって突出した一対のフランジ（２４）を有し、上記弾性変形された摩擦部材（１４）は上記一対のフランジ（２４）で規制されていることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項４】
上記コア（１２）は、上記一対の規制部（２４）のそれぞれの内側に、軸方向の外側から内側に向かって径方向外側から内側に傾斜した傾斜面（１８０）を備えており、上記傾斜面（１８０）に上記変形した摩擦部材の環状端面（１３９）が当接されていることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項５】
上記傾斜面（１８４，１８６）はそれぞれ異なる傾斜角度を有することを特徴とする請求項４のローラ。
【請求項６】
上記コア（１２）は、上記変形された摩擦部材（１４）の内側にある空間（４６）と外部を連通する連通部（４８）を有することを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項７】
上記コア（２１２）は、上記コア（２１２）の中心軸を中心とする円（２１７）に沿って延在する円弧状の第１の外周部（２８０）と上記円（２１７）の内側の領域に位置する第２の外周部（２８２）とを有するＤ型又は扇型のコアであることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項８】
上記規制部（４１２）はそれぞれ、上記コア（４１２）の軸（４１６）と直交する平面（４５２）に対して左右対称に傾斜していることを特徴とする請求項１のローラ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかのローラを備えた装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００９−２５６０３４（Ｐ２００９−２５６０３４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５９３８（Ｐ２００８−１０５９３８）
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]