JP2003205545A - 給紙用ローラの製造装置、給紙用ローラの製造方法、並びに給紙用ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性エラストマー等のような高粘度の材
料を用いて、押出成形により、表面平滑で摩擦係数の高
い給紙用ローラを作製する。 【解決手段】 内側にマンドレル１２、外側に外ダイス
１３を備えた口金１４を有し、口金１４のマンドレル１
２と外ダイス１３により形成される筒形状の空間部２０
よりゴムあるいは／及びエラストマーを架橋剤で動的架
橋して樹脂マトリクス中に分散させた組成物をチューブ
状に連続的に押し出す押出成形手段と、チューブ状押出
成形品を所定長さにカットしてローラとする裁断手段と
を備え、マンドレル１２の押出側端面１２ａを、外ダイ
ス１３の押出側端面１３ａから０．５ｍｍ以上４．０ｍ
ｍ以下、押出側（Ｙ）に突出させた製造装置により給紙
用ローラを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給紙用ローラの製
造装置、給紙用ローラの製造方法、並びに給紙用ローラ
に関し、詳しくは、ＯＡ機器等に使用され、耐磨耗性が
要求される給紙用ローラの製造に適するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザープリンター、静電式複写機、普
通紙ファクシミリ装置、ＡＴＭ等の各種ＯＡ機器の給紙
機構には、給紙用ローラが用いられている。給紙用ロー
ラは、紙・フィルム等のシートを送り出すものであるた
め、シートとの摩擦係数が高いことが要求されている。

【０００３】この種の給紙用ローラは押出成形、射出成
形等で成形されており、押出成形する場合は、押出成形
機の内ダイス（マンドレル）と外ダイスにより構成され
る筒形状の空間に、ゴム組成物や熱可塑性エラストマー
組成物を加熱しながらチューブ状に押し出し、押出成形
機の口金で外ダイスと内ダイスにより寸法規定してい
る。この口金より押し出されたチューブ（円筒状成形
品）を冷却、研磨した後、所定の長さにカットし、中空
部に軸芯を挿入することにより給紙用ローラを製造して
いる。

【０００４】また、給紙用ローラは、高摩擦係数が要求
されるため、特に高粘度の材料を使用することが望まれ
ている。さらに、高い寸法精度も要求されることから、
熱可塑性エラストマーのような動的架橋された組成物
（ＤＣ材）により成形されることが多くなってきてい
る。

【０００５】上記のような押出成形による製造方法とし
ては、種々の分野において、生産性等の改良を目的とし
て様々な提案がなされている。例えば、特開平８−１８
７５０９号では、押出速度を増大させるために、押出口
を囲むランドと、押出材料の通過室との連結部に平面ま
たは曲面の面取りを形成した多穴管押出用ダイスが提案
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１８７５０９号の押出用ダイスでは、被加工材とし
て、主にアルミニウム合金等の材料を用いており、熱可
塑性エラストマー等の高粘度の材料を押出した場合に
は、押出成形が困難となり、給紙用ローラを成形できな
いという問題がある。

【０００７】このように、熱可塑性エラストマー等のよ
うな高粘度の材料は、押出成形が困難となり、成形され
た給紙用ローラの表面肌が荒れてしまうという問題があ
る。即ち、このような高粘度の材料を押し出す際には、
押出成形機の口金においてマンドレル及び外ダイスに対
する摩擦抵抗が大きくなるため、成形されたローラは、
その表面がささくれ状になったり、ダイスかすが付着し
やすいという問題がある。

【０００８】また、マンドレルと外ダイスの使用開始初
期の段階では、良好な押し出し状態であっても、押し出
しを繰り返し行い、マンドレル等が押出成形に使用され
る時間が長くなると、上記のようなささくれや、ダイス
かすが発生したり、ローラの摩擦係数が低下するという
問題が生じる。さらに、押し出し速度をアップさせた場
合にも、ローラの摩擦係数が低下したり、ローラの表面
状態が悪化するという問題がある。

【０００９】本発明は上記した問題に鑑みてなされたも
のであり、熱可塑性エラストマー等のような高粘度の材
料を用いても押出成形により、表面平滑な給紙用ローラ
を作製できる給紙用ローラの製造装置及び給紙用ローラ
の製造方法、並びに給紙用ローラを提供することを課題
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、内側にマンドレル、外側に外ダイスを備
えた口金を有し、該口金のマンドレルと外ダイスにより
形成される筒形状の空間部よりゴムあるいは／及びエラ
ストマーを架橋剤で動的架橋して樹脂マトリクス中に分
散させた組成物をチューブ状に連続的に押し出す押出成
形手段と、上記チューブ状押出成形品を所定長さにカッ
トしてローラとする裁断手段とを備えた給紙用ローラの
製造装置であって、上記マンドレルの押出側端面を、上
記外ダイスの押出側端面から０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ
以下、押出側に突出させていることを特徴とする給紙用
ローラの製造装置を提供している。

【００１１】本発明者は、材料を押し出す空間部を形成
するマンドレルと外ダイスの配置に着目し、マンドレル
の押出側端面を、外ダイスの押出側端面より押出側へ一
定長さ突出させることにより、熱可塑性エラストマー等
のような高粘度の材料でも、押出成形により長期間に渡
り、表面が平滑で高摩擦係数の給紙用ローラを作製でき
ることを見出した。

【００１２】具体的には、原料として熱可塑性エラスト
マーのようなゴムあるいは／及びエラストマーを架橋剤
で動的架橋して樹脂マトリクス中に分散させた組成物
（ＤＣ材）を用いて、上記のように押出し側での相互の
配置位置が規定されたマンドレルと外ダイスにより形成
される空間部より押出成形することにより、ささくれや
ダイスかすの発生を防止することができ、ローラの表面
肌を良好なものとすることができる。また、このような
マンドレルと外ダイスを押出成形に長期間使用しても、
安定して表面状態が良好で摩擦係数が高いローラを得る
ことができ、マンドレル等の口金の交換頻度を減少させ
ることができると共に、押し出し速度の向上も可能であ
るため、生産性を高めることができる。

【００１３】上記マンドレルの押出側の端面を、上記外
ダイスの押出側の端面から０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以
下押出側に突出させているのは、突出長さが０．５ｍｍ
より小さいとチューブの外周面（外側）にささくれやダ
イスかすが発生するためであり、突出長さが４．０ｍｍ
より大きいと、逆に、チューブの内周面にささくれやダ
イスかすが発生するためである。なお、好ましくは１．
０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。

【００１４】上記マンドレルの押出側端面の外周縁及び
外ダイスの押出側端面の内周縁に、曲率半径が０．２ｍ
ｍ以上１．０ｍｍ以下となるような面取り加工を施して
いることが好ましい。これにより、ささくれやダイスか
すの発生を防止することができる上に、メッキ剥がれを
防止することもできる。上記のような面取り加工は、上
記外周縁、内周縁の全周に渡って施されるのが好ましい
が、部分的に施されても良い。なお、面取り加工は曲面
が望ましいが、平面による面取りとすることもできる。
また、面取り加工はマンドレル側、外ダイス側の片側の
みとすることもできる。

【００１５】また、上記外ダイスの内周面には、ローレ
ット溝を設けることもできる。これにより、チューブ状
押出成形品の外周面にローレット面を賦形することがで
きる。上記外ダイスのローレット面は、軸線方向の台形
状の凹部と細溝状の凸部が周方向に交互に連続する形状
とし、上記チューブ状押出成形品の外周面に軸線方向の
台形状の凸部の間に細溝状の凹部が周方向に交互に連続
するようにするのが好ましい。その他、種々のローレッ
ト面とすることもできる。

【００１６】本発明は、また、押出成形機の口金を通し
て、ゴムあるいは／及びエラストマーを架橋剤により動
的架橋して樹脂マトリクス中に分散させた組成物をチュ
ーブ状に連続的に押出成形し、押出後に所定長さにカッ
トしてローラとしている給紙用ローラの製造方法であっ
て、上記口金を構成するマンドレルの押出側端面を、該
マンドレルの外側に配置される外ダイスの押出側端面か
ら０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下押出側へ突出させた状
態で、マンドレルと外ダイスとの間隙から上記組成物を
押し出すことを特徴とする給紙用ローラの製造方法を提
供している。

【００１７】このように、マンドレルの押出側端面を、
外ダイスの押出側端面より一定長さ押出側へ突出させた
状態で、高粘度である上記のような組成物を押し出して
いるため、ローラ表面のささくれやダイスかすの発生を
防止することができ、効率良く、給紙性能に優れたロー
ラを得ることができる。

【００１８】本発明は、さらに、本発明の給紙用ローラ
の製造方法により製造されてなることを特徴とする給紙
用ローラを提供している。

【００１９】上記給紙用ローラは、表面肌が良好であ
り、摩擦係数も高いため、紙やＯＨＰフィルム等の搬送
力に非常に優れている。給紙用ローラは、円筒形状、Ｄ
字形状等とすることができる。なお、摩擦係数は１．８
以上であることが好ましい。

【００２０】上記給紙用ローラの原料となる材料として
は、ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ等のスチレン
系エラストマー、塩素化ポリエチレン、塩ビ系エラスト
マー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラスト
マー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマ
ー、アイオノマー、ＥＥＡ、ＥＶＡ等の熱可塑性エラス
トマーを用いることができる。さらに、樹脂と熱可塑性
エラストマーのどちらか１成分か、または２成分以上の
混合組成物の中に架橋したゴム成分を微分散した動的架
橋熱可塑性エラストマーを用いても良い。上記動的架橋
熱可塑性エラストマーの成分として用いる樹脂として
は、ＰＥ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＢ
Ｔ、ＰＰＳ、ＰＰＯ、ＰＰＥ、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ、ＰＯ
Ｍ、フッ素樹脂等が用いられる。また、上記熱可塑性エ
ラストマーとしては、上記したＳＢＳ、ＳＩＳ〜ＥＶＡ
等が用いられる。また、ゴム成分としては、ＥＰＤＭが
好適に用いられるが、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イ
ソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレン
ゴム、天然ゴム、１，２−ポリブタジエン、アクリロニ
トリル−ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ア
クリルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン等も用い
られる。添加剤として、カーボンブラック、シリカ、ク
レー、タルク等の補強剤あるいは充填剤、各種軟化剤、
可塑剤、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、
老化防止剤等を配合することもできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の給紙用ローラの製造
装置によって製造された給紙用ローラ１を示す。給紙用
ローラ１は、原料としてＥＰＤＭとスチレン系熱可塑性
エラストマーとの混合物に樹脂架橋剤、酸化亜鉛を配合
した組成物を用いて円筒形状に押し出し成形しており、
その中空部に軸芯２を圧入あるいは両者を接着剤で接合
して固定している。

【００２２】給紙用ローラ１の製造装置の第１実施形態
を図２乃至図５に示す。押出成形手段である押出成形機
１０は、スクリュー式の短軸もしくは２軸の押出機１１
の先端に、口金１４を備えている。ホッパー１８より原
料を投入し、上記したスクリュー式の押出機１１の外筒
外周面に配置したヒータ１５により、原料を加熱しなが
ら混練して、混練した原料を口金１４に供給し、チュー
ブ１９を連続的に押し出している。チューブ１９を裁断
手段により所定長さにカットして給紙用ローラ１を得て
いる。

【００２３】口金１４は、図３に示すように、マンドレ
ル１２にダイス１３を所要の空間を空けて外嵌するよう
な構成となっている。即ち、口金１４は、内側にマンド
レル１２、外側に外ダイス１３を備えており、口金１４
のマンドレル１２と外ダイス１３により円筒形状の空間
部２０を形成している。

【００２４】口金１４を構成するマンドレル１２の押出
側端面１２ａは、外ダイス１３の押出側端面１３ａより
も、押出側（Ｙ）に突出させており、その突出長さＬを
２．０ｍｍとしている。また、図４に示すように、マン
ドレル１２の押出側端面１２ａの外周縁１２ｂの全周、
及び外ダイス１３の押出側端面１３ａの内周縁１３ｂの
全周に、曲率半径が０．５ｍｍとなるような面取り加工
を施している。

【００２５】図５（Ａ）に示すように、マンドレル１２
は押出機と連続する側（Ｘ）は円錐形状に拡径し、拡径
部１２ｃに連続して押出側（Ｙ）に向かってストレート
部１２ｄを備えている。また、マンドレル１２に所要の
空間を空けて外嵌するダイス１３は、図５（Ｂ）に示す
外観を有する円筒形状で、マンドレル１２と同様に、押
出機と連続する側（Ｘ）は段状に拡径し、拡径部１３ｃ
に連続して押出側（Ｙ）にストレート部１３ｄを備えて
いる。

【００２６】本発明の給紙用ローラの製造装置を用い
た、具体的な給紙用ローラの製造方法について詳述す
る。上記した原料をホッパー１８に投入し、押出機１１
で加熱しながら混練して、口金１４に押し出している。
口金１４において、押出側端面の位置を規定したマンド
レル１２と外ダイス１３との間隙の円筒形状の空間部２
０内からチューブ状に押し出すことにより寸法を規定し
ている。口金１４より押し出されたチューブ状の成形品
を所要長さにカットし、軸芯にはめ込んで給紙用ローラ
１を作製している。

【００２７】上記のような装置を用い、上記方法により
作製された給紙用ローラ１は、表面にささくれやダイス
かすが発生せず、平滑で良好な表面状態であるため、摩
擦係数も高く、紙・ＯＨＰフィルム等の搬送力に非常に
優れている。

【００２８】また、図６は第２実施形態を示し、口金を
構成する外ダイス１３’のストレート部１３ｄ’の内周
面１３ｅ’には、ローレット溝賦形部１３ｆ’を設けて
いる。具体的には、台形状の凹部１３ｇ’を軸線方向に
渡って凹設して、台形状の凹部と細溝状の凸部１３ｉ’
とを周方向に交互に連続させている。これにより、チュ
ーブ状押出成形品の外周面にローレット面を賦形してい
る。

【００２９】以下、本発明の給紙用ローラの製造装置及
び方法の実施例、比較例について詳述する。下記の表１
に示すように、マンドレル、外ダイスの配置位置、及び
面取り加工の有無を適宜設定した装置を用いて給紙用ロ
ーラを製造した。押し出す材料は、下記の表２に示す材
料Ａを用いた。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】なお、表２中、スチレン系熱可塑性エラス
トマーとは、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレ
ン共重合体（ＳＥＰＳ）（ＳＥＰＳ４０７７）１００重
量部、パラフィンオイル１７０重量部、ＰＰ（ポリプロ
ピレン）３５重量部を混合したエラストマー組成物を指
す。

【００３３】（実施例１）口金を構成するマンドレルの
押出側端面を、外ダイスの押出側端面よりも、押出側に
２．０ｍｍ突出させた。また、外ダイスの押出側端面の
内周縁の全周に、曲率半径が０．５ｍｍとなるような面
取り加工を施した。材料Ａをタンブラーに投入し混練し
ながら加熱することによりＥＰＤＭゴムを動的加硫し、
加硫したＥＰＤＭゴムを分散させ、１．５軸押し出し機
によりペレット化した。ペレット化した材料を単軸押し
出し機（笠松加工研究所製φ５０押出機）に投入し、温
度１９０℃〜２３０℃、押出速度０．５ｍ／ｍｉｎでチ
ューブ状に押し出した。チューブ状押出成形品をライン
上で、定寸（１５ｍｍ幅）にカットした。

【００３４】（実施例２、３）マンドレルの押出側端面
を、外ダイスの押出側端面よりも、押出側に２．０ｍｍ
突出させた。また、外ダイスの押出側端面の内周縁の全
周、及びマンドレルの押出側端面の外周縁の全周に、曲
率半径が０．５ｍｍとなるような面取り加工を施した。
押出速度、材料種を表に示すように設定し、実施例１と
同条件で押し出した。

【００３５】（比較例１、２）マンドレルの押出側端面
を、外ダイスの押出側端面よりも、突出させなかった。
面取り加工、押出速度、材料種を表に示すように設定
し、実施例１と同条件で押し出した。 （比較例３）マンドレルの押出側端面を、外ダイスの押
出側端面よりも、押出側に５．０ｍｍ（規定範囲以上）
突出させた。面取り加工、押出速度、材料種を表に示す
ように設定し、実施例１と同条件で押し出した。

【００３６】上記実施例及び比較例の製造装置及び方法
により製造された給紙用ローラについて、表面状態の評
価（ささくれやダイスかすの発生：チューブ状成形品の
内周面と外周面の評価、及び総合評価）、摩擦係数の低
下の評価を行った。評価結果を表１に示す。

【００３７】（摩擦係数の測定）図７に示すように、給
紙用ローラ１とテフロン（Ｒ）板４との間に６０ｍｍ×
２１０ｍｍの大きさの紙５（ＯＨＰシート）をセットし
て、紙５（ＯＨＰシート）に対して２００ｇｆの鉛直荷
重をかけ周速度５０ｍｍ／ｓｅｃでローラを回転させ、
その時の搬送力Ｆをロードセルで測定した。摩擦係数
は、ローラを駆動させた時の荷重（Ｆ）を２００ｇｆで
割った値（摩擦係数＝Ｆ／２００）とした。なお、測定
は定寸カット後のサンプルで行った。

【００３８】（摩擦係数の低下）上記の方法で測定した
摩擦係数の値が１．８以上のものを摩擦係数が良好な状
態とした。押出時間に対する摩擦係数の低下を判定し
た。摩擦係数の測定は、押出時間２時間に１度の頻度で
行った。押し出し開始時の摩擦係数はいずれも２．０程
度であった。押出時間５日以上経過しても摩擦係数１．
８以上を保持しているものを「○」、押出時間２４時間
以上５日未満で摩擦係数１．８未満に低下したものを
「△」、押出時間２４時間未満で摩擦係数１．８未満に
低下したものを「×」とした。

【００３９】（チューブ状成形品の表面状態の評価）チ
ューブ状成形品の外周面及び内周面について、ささくれ
の発生や、ダイスかすの付着について評価を行った。な
お、表面状態についても、押出時間の経過に伴い評価を
行った。

【００４０】表１に示すように、マンドレルの押出側端
面を、外ダイスの押出側端面よりも、押出側に２．０ｍ
ｍ（規定範囲内）突出させた口金を用いて製造された実
施例１〜３の給紙用ローラは、いずれも表面状態が良好
である上に、押出時間が５日以上と長期間となった場合
でも高摩擦係数を保持したローラを製造できることが確
認できた。

【００４１】一方、比較例１〜３は、マンドレルを突出
させていないために、ささくれやダイスかすが発生し良
好な表面状態が得られなかったり、押出時間が長期間に
渡る場合には高摩擦係数を保持した給紙用ローラを製造
することができなかった。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、押出し側での相互の配置位置（マンドレルの
突出長さ）が規定されたマンドレルと外ダイスにより形
成される空間部から材料を押し出している。このため、
原料として高粘度であるゴムあるいは／及びエラストマ
ーを架橋剤で動的架橋して樹脂マトリクス中に分散させ
た組成物（ＤＣ材）を用いた場合でも、ささくれやダイ
スかすの発生を防止することができ、ローラの表面肌を
良好なものとすることができ、外観品質を向上すること
ができ、歩留まりを向上することができる。

【００４３】また、このようなマンドレルと外ダイスの
配置で口金を押出成形に長期間使用しても、安定して表
面状態が良好で摩擦係数が高いローラを製造することが
でき、マンドレル等の口金の交換頻度を減少させること
ができる。さらに、押し出し速度の向上も可能であるた
め、生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の給紙用ローラの概略斜視図である。

【図２】 本発明の給紙用ローラの製造装置の全体概略
図である。

【図３】 マンドレルと外ダイスを嵌合した状態の軸線
方向断面図である。

【図４】 マンドレルと外ダイスの押出側端面の拡大断
面図である。

【図５】 （Ａ）は口金に用いるマンドレルの正面図、
（Ｂ）は外ダイスの軸線方向断面図、（Ｃ）はマンドレ
ルと外ダイスを嵌合した状態の周方向断面図である。

【図６】 第２実施形態を示し、（Ａ）は外ダイスの軸
線方向断面図、（Ｂ）は外ダイスの周方向断面図、
（Ｃ）は外ダイスの内周面の拡大断面図である。

【図７】 摩擦係数の測定方法を示す図である。

【符号の説明】

１ 給紙用ローラ ２ 軸芯 １１ 押出機 １２ マンドレル １２ａ 押出側端面 １３ 外ダイス １３ａ 押出側端面 １４ 口金 ２０ 空間部 Ｌ 突出長さ （Ｙ） 押出側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渕上 哲也 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 伊藤 靖時 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 奥山 英之 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3F104 AA01 4F207 AA45 AG08 AH04 KA01 KA17 KL63 KL83 KL88 KW23 KW41

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側にマンドレル、外側に外ダイスを備
   えた口金を有し、該口金のマンドレルと外ダイスにより
   形成される筒形状の空間部よりゴムあるいは／及びエラ
   ストマーを架橋剤で動的架橋して樹脂マトリクス中に分
   散させた組成物をチューブ状に連続的に押し出す押出成
   形手段と、 上記チューブ状押出成形品を所定長さにカットしてロー
   ラとする裁断手段とを備えた給紙用ローラの製造装置で
   あって、 上記マンドレルの押出側端面を、上記外ダイスの押出側
   端面から０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、押出側に突出
   させていることを特徴とする給紙用ローラの製造装置。
2. 【請求項２】 上記マンドレルの押出側端面の外周縁及
   び外ダイスの押出側端面の内周縁に、曲率半径が０．２
   ｍｍ以上１．０ｍｍ以下となるような面取り加工を施し
   ている請求項１に記載の給紙用ローラの製造装置。
3. 【請求項３】 押出成形機の口金を通して、ゴムあるい
   は／及びエラストマーを架橋剤により動的架橋して樹脂
   マトリクス中に分散させた組成物をチューブ状に連続的
   に押出成形し、押出後に所定長さにカットしてローラと
   している給紙用ローラの製造方法であって、 上記口金を構成するマンドレルの押出側端面を、該マン
   ドレルの外側に配置される外ダイスの押出側端面から
   ０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下押出側へ突出させた状態
   で、マンドレルと外ダイスとの間隙から上記組成物を押
   し出すことを特徴とする給紙用ローラの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の給紙用ローラの製造方
   法により製造されてなることを特徴とする給紙用ロー
   ラ。