JP2005035732A - ゴムローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 高い摩擦係数と耐磨耗性を両立させ、ローラ跡の残らない性能をもつゴムローラを製造すると共に、該ゴムローラを低コストで生産する。
【解決手段】 ゴムローラの中空部に軸芯に装着して用いられる紙送りローラであって、 上記ゴムローラの内周面を梨地面あるいはローレット面とし、該内周面の表面粗さＲｍａｘを０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすると共に、該内周面の表面粗さＲｍａｘを外周面の表面粗さＲｍａｘ以上とし、かつ、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠するショアＡ硬度を２０以上６０以下としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紙送り用のゴムローラに関し、詳しくは、高い摩擦係数を有しローラ跡も残らないもので、インクジェットプリンター、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、自動預金支払機（ＡＴＭ）等における紙送り機構に使用されるゴムローラに関するものである。

インクジェットプリンター、レーザープリンター、静電複写機、ファクシミリ装置等のＯＡ機器や、自動預金支払機（ＡＴＭ）等において、紙・フィルム等を搬送する紙送り機構には、ゴムやエラストマー組成物等からなる紙送り用のゴムローラが使用されている。

近年、特に、個人使用目的のＯＡ機器が増加し、多様な用紙が通紙されるようになっており、多様な用紙に対しても安定した紙やフィルム等の搬送性を得るためには耐摩耗性および高い摩擦係数の確保が要求されている。そこで、ゴムローラの硬度を低下させて高い摩擦係数を得ることが提案されている。

しかし、ゴムローラの硬度を低下させると、耐摩耗性が悪くなるという問題がある。また、硬度を低くするためには、軟化剤であるオイルを多く添加する必要があり、多く添加したオイルはブリードして表面に析出し、印刷物にローラ跡が残るという問題もある。

また、高い摩擦係数と耐摩耗性を有するローラとして、内層にスポンジ等の柔らかい材料を用い、外層に比較的硬い材料を用いた２層以上のローラが提供されている。しかし、該ローラを製造するためには、工程数が増加し、コスト高になる問題がある。

そこで、特開２００１−３３５１８０号公報（特許文献１）で、給紙用ゴムローラの内周面に複数の凸部を設け、給紙時にゴムローラが圧縮されてゴム弾性が上昇し、表面の反発弾性を高めることにより、安定した摩擦力を維持することができる給紙部材が提案されている。

しかしながら、特開２００１−３３５１８０号公報（特許文献１）の給紙部材は、図４（Ａ）に示すように内周面１に複数の凸部２を設けるために、図４（Ｂ）に示す形状および構造を有する金型３でＥＰＤＭ系配合ゴムをプレス成形している。そのため、連続成形ができず、生産性が低くなり、コストがかかるという問題がある。

特開２００１−３３５１８０号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、高い摩擦係数と耐磨耗性を両立させ、ローラ跡の残らない性能をもつゴムローラを低コストで生産することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、ゴムローラの中空部に軸芯に装着して用いられる紙送りローラであって、
上記ゴムローラの内周面を梨地面あるいはローレット面とし、該内周面の表面粗さＲｍａｘを０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすると共に、該内周面の表面粗さＲｍａｘを外周面の表面粗さＲｍａｘ以上とし、かつ、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠するショアＡ硬度を２０以上６０以下としていることを特徴とする紙送りローラを提供している。

上記のように、ゴムローラの内周面を梨地面とするかローレット面として、内周面の表面粗さを外周面よりの表面粗さ以上とすると、内周面側に形成される隙間により紙送り時に発生する振動や衝撃を吸収するクッションの役割を担うことができる。そのため、ローラ全体の硬度を柔らかくすることができ、高い摩擦係数を得ることが可能となる。また、ゴムローラの硬度を下げるために多量に用いていた軟化剤であるオイルの配合量を少なくすることができるため、ブリードの析出を防止でき、印刷物にローラ跡を残さないことができる。
また、前記特許文献１に記載されたゴムローラでは金型で成形する必要はあるが、本発明では、内周面を梨地処理あるいはローレット加工する表面処理であるため、ゴムローラ成形後に行うことができ、かつ、ゴムローラを単層で良いため、コスト高にならない。

上記ゴムローラの内周面を梨地面あるいはローレット面として、その表面粗さＲｍａｘを０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下としているのは、０．０５ｍｍ未満であると、ゴムローラの内周面と軸芯との間にできる隙間が狭くなるため、クッション性能が低下し、紙送りローラとして必要な摩擦係数を得られないことによる。一方、２．０ｍｍを越えるとゴムローラのフレが大きくなる問題があることによる。
上記内周面の表面粗さＲｍａｘの範囲は好ましくは約０．１ｍｍである。

また、ゴムローラのショアＡ硬度を２０以上６０以下としていることにより、高い摩擦係数を得ることができ、ローラ跡を改善できる上に、耐摩耗性も維持することが可能となる。該範囲としているのは、２０よりも小さい場合には、内周面の凸部の形状が崩れるからであり、６０よりも大きい場合には、凸部が柔軟性を有していないので摩擦係数が低くなり、ローラとしての性能が十分に出せないためである。
なお、上記硬度は内周面を外周面より粗面にした場合のゴムローラ全体の硬度であり、ゴムローラを成形するゴム組成物のショアＡ硬度は２０〜５０の範囲とすることが好ましい。

上記ゴムローラの内周面の表面粗さＲｍａｘは外周面の表面粗さＲｍａｘの４倍〜２０倍程度が好ましい。

また、ゴムローラの外周面は梨地面とする一方、内周面をローレット面とし、該ローレット面のローレット溝の深さを０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下としていることが好ましい。
上記のように、ゴムローラの外周面も梨地面とすることで、ゴムローラの摩擦係数を高めることができると同時に内周面をローレット面とすると、内周面の表面粗さを梨地面とした外周面の表面粗さ以上とすることが容易にできる。
このように、外周面を梨地面とすることにより摩擦係数を高めることができると同時に、内周面をローレット面とし、梨地面とした外周面の表面粗さよりも更に内周面の表面粗さを大とすることで、上記した内周面側でのクッション機能を高めることでき、ゴムローラの表面側およびゴムローラ全体として摩擦係数を高め、確実に紙を把持させて紙送り性能を高めることできる。

ローレット溝の深さを０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下としているのは、内周面の表面粗さＲｍａｘを上記設定とするためであり、溝深さは０．０５ｍｍ以上でもよいが、０．１ｍｍ以上とすると、適切な摩擦係数を得られる。一方、２．０ｍｍよりも大きいと前記したように、軸芯を装着した後に凸部が倒れ、倒れた凸部と倒れていない凸部でできる外径差により外径フレが大きくなり、製品とした際に寸法精度が悪くなるからである。
また、上記ローレット溝の形状は適宜でよいが、軸線方向に連続させて、周方向に一定ピッチで設けることが好ましく、その場合、ピッチは０．３ｍｍ〜５ｍｍ、溝幅は０．１ｍｍ〜２ｍｍとすることが好ましい。

上記ゴムローラは熱可塑性エラストマーを用い、ゴムチューブとして押出成形された後に所望の大きさにカットして形成されている。
具体的には、熱可塑性エラストマーを用いて連続に押出機内に充填し、該押出機のマンドレルの外周面にローレット面あるいは梨地面となる凹凸を施しておくと、押し出されたゴムチューブの内周面は凹凸を有する粗面となる。この押出機から押し出されたゴムチューブを所定幅にカットしてゴムローラとすると、低コストで上記した内周面の表面粗さを外周面の表面粗さよりも大としたゴムローラを簡単に形成することができる。

上記ゴムローラの原料となる熱可塑性エラストマーとしては、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等が用いられる。

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、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＰＯ、ＰＰＥ、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ、ＰＯＭ、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、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。

以上したように、本発明によれば、ゴムローラの内周面を粗面にし、外周面よりも表面粗さを大きくすることにより、ゴムローラ全体を柔らかくすることができる。その結果、軟化剤であるオイルの配合量を少なくすることができるため、適切な摩擦係数を有し、ローラ跡を改善できる。また、硬度を所要の低い硬度に保つことができるため、耐摩耗性も向上することができる。

また、ゴムローラは単層であるため、その組成物を連続して押出成形し、その後、カットすることで連続的に製造でき、生産性が向上し、コストの低減も図ることができる。

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、本発明にかかるゴムローラ１０を軸芯１１とともに示した概略図である。ゴムローラ１０は、軸芯１１がゴムローラ１０の中空部に圧入されることにより、または両者を接着剤で接合することにより、軸芯１１に固定している。

ゴムローラ１０は、熱可塑性エラストマー組成物からなる弾性体で形成している。上記熱可塑性エラストマー組成物は、ジエン成分を含んだポリマーを樹脂架橋剤を用いて熱可塑性エラストマーからなるマトリクスにジエン成分を含んだ架橋物を粒子状に分散している。

具体的には、マトリクスとなる熱可塑性エラストマーとしてスチレン−エチレン／プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）からなるスチレン系熱可塑性エラストマーと、ポリプロピレン（ＰＰ）からなるオレフィン系樹脂とを３７：１３の割合で混合して用いている。
ジエン成分を含むポリマーとしてＥＰＤＭを用い、ＥＰＤＭの配合量と上記ＳＥＰＳとＰＰの合計の配合量を２：１の割合で添加している。
上記樹脂架橋剤としてタッキロール２５０−IIIを用い、この樹脂架橋剤を１２重量部添加している。
さらに、上記ＳＥＰＳとＰＰとＥＰＤＭからなる熱可塑性エラストマー組成物に対して、１．５〜２倍の割合で軟化剤となるオイルを混合している。

次に、上記熱可塑性エラストマー組成物を２軸押出機にてペレット化し、これを単軸押出機にて押し出してゴムチューブ１０を得る。その際、単軸押出機のマンドレルに溝を施し、押出成形すると、ゴムチューブ１０は、図１（Ｂ）に示すように、内周面にローレット状の溝を有する構成となる。外周面には材料の溶融特性を利用して梨地面を形成している。

詳しくは、図２に示すように、ゴムチューブ１０の内周面１０ａは、凹部１０a−１と凸部１０ａ−２とを周方向に交互に連続させて形成したローレット面としている。凹部１０ａ−１は細幅で窪ませた形状とし、凸部１０ａ−２は台形状に突出した形状としている。 上記凹部１０ａ−１の隣接する凹部１０ａ−１の下頂点の間隔であるピッチＰは０．５ｍｍ〜２ｍｍ（本実施形態では１ｍｍ）、凹部１０ａ−１の深さＤは０．１ｍｍ〜２ｍｍ（本実施形態では１．０ｍｍ）としている。
また、外周面１０ｂは梨地面とし、外面Ｒｍａｘを０．０３１ｍｍとしている。

上記ゴムチューブとして押出前のエラストマー組成物のショアＡ硬度を５０としている。このエラストマー組成物をゴムローラとし、その内周面にローレット面が賦形されたゴムローラ１０のショアＡ硬度は４０となる。よって、適度な硬度を有しているため、内周面１０ａの凸部１０ａ−２を保持できると共に、耐摩耗性に優れたゴムローラとなる。

上記にようにゴムローラ１０を製造するため、内周面１０ａをローレット状にしているため、ゴムローラ全体で柔らかさを出すことができることにより、高い摩擦係数（本実施形態では２．１）を得ることができる。また、オイルを少なく配合したため、摩擦係数を維持したままローラ跡を改善することができる。さらに、熱可塑性エラストマーを用いてゴムローラ１０を製造しているため、連続で押出成形が可能となることから、生産性も向上し、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明のゴムローラの実施例１〜４、比較例１〜４について詳述する。
実施例１〜３、比較例１、２は、ＥＰＤＭ（住友化学製「エスプレン６７０Ｆ」（ゴム：オイル）＝（１：１））を２００重量部、ＳＥＰＳコンパウンド（クラレプラスチック製「ＣＪＫ１（ＰＰ入）」（ＳＰＥＳ：ＰＰ）＝（３７：１３））を５０重量部、樹脂架橋剤（田岡化学製「タッキロール２５０−III」）を１２重量部、亜鉛華（三井金属鉱業製「酸化亜鉛２種」）を３．５重量部、軟化剤としてパラフィンオイル（出光興産製「ダイアナプロセスオイルＮＳ−１００」）を５０重量部配合した。
オイルの量を、実施例４は４０重量部、比較例３は２０重量部、比較例４、５は１００重量部とし、他は上記配合と同様にした。

上記実施例および比較例について、上記記載の配合からなる材料をタンブラーに投入し、２３℃で１０分混合した。その後、２００℃で２軸押出機（アイベック製ＨＴＭ３８）にて、動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を作製し、押し出してペレット化した。
次に、このペレットを単軸押出機（笠松加工研究所製Φ５０押出機、２０ｒｐｍ、温調１９０℃〜２３０℃）を用いてチューブ状に押し出し、外径２２ｍｍ、内径１８ｍｍの押出成形品を得た。実施例２〜４および比較例２〜４は、単軸押出機のマンドレルに所定の深さの溝を施し、ゴムローラの内面をローレット状として押し出した。実施例１および比較例１、５は、加工温度をマンドレルだけ１０℃程度低くして、内面を梨地面にして押し出した。このチューブ状押出成形品を１５ｍｍ幅に定寸カットし、ゴムローラとし、その中空部に芯金を挿入して固着した。

（実施例１〜４）
実施例１〜４は、内面Ｒｍａｘの大きさを外面Ｒｍａｘの大きさ以上とし、内周面を実施例１は梨地面とし、実施例２〜４はローレット面とし、ショアＡ硬度を２０〜６０の範囲内とした。

（比較例１〜４）
比較例１は、ローレット面からなるローレット溝の深さを０．１〜２．０ｍｍの範囲外の２．１ｍｍとした。
比較例２、３、４は、ショアＡ硬度が２０〜６０の範囲外の６５、１９、１９とした。
比較例４は、ショアＡ硬度が２０〜６０の範囲外の１９とした。

上記実施例１〜４、比較例１〜４のゴムローラについて、後述する方法により、各種評価を行った。評価結果を表１に示す。

（表面粗さＲｍａｘの測定）
梨地面のＲｍａｘは、図３に示すように、接触式表面粗さ測定器（東京精密製）２０より突出させた測定子２１をゴムローラ１０の内部あるいは外部に挿入して梨地面を回転式で測定し、１個のローラにつき３箇所測定して平均値［ｍｍ］を求めた。測定条件は測定長さを２．５ｍｍとし、カットオフを０．６ｍｍとした。
ローレット面のＲｍａｘは、ローレット面の凹部である溝の深さＤを測定し、深さＤをＲｍａｘとした。

（硬度の測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの固さ試験方法」の記載に従い、試験機デュロメータタイプＡにて硬度を測定した。この硬度は国際規格表示である従来のシェアＡと同じである。

（摩擦係数）
ヘイドン１４型の摩擦係数測定機（新東科学社の商品名「トライボギア ＴＹＰＥ：ＨＥＩＤＯＮ−１４ＤＲ」）を用意し、測定紙としてキャノン社のプロパーボンド紙（普通紙）を用いて、応力ｆを測定した。測定条件は、荷重が２００ｇｆで、周速が１００ｍｍ／ｓとした。摩擦係数はｆ／２００より算出した。摩擦係数は、１．５以上が良く、２．０以上がより好ましい。

（ローラ跡）
インクジェットプリンターＺ３３（レックスマーク製）に上記ゴムローラを装着してフォト画像を光沢紙に印刷し、ローラ通過部分に跡がないか目視で確認した。跡がない場合は○とし、わずかに跡がある場合を△とし、跡がはっきりわかる場合には×とした。

表１に示すように、内面Ｒｍａｘを外面Ｒｍａｘより大きくしてローラ全体を柔らかくし、硬度を２０〜６０として凸部を保持させた実施例１〜４は、適切な摩擦係数を有すると共に、オイルの配合を少なくしたためローラ跡がほとんど残らなかった。特に、内周面をローレット面とし、内面Ｒｍａｘ（凹部の深さ）を１ｍｍとした実施例３、４は凸部を保持したまま適切な摩擦係数を有し、ローラ跡も残らない優れたゴムローラとなった。

一方、比較例１は内周面のローレットの凹部の深さであるＲｍａｘが大きかったため、凸部が倒れた箇所があり、フレが大きくローラとして使用することはできなかった。
比較例２は、ゴム組成物のショアＡ硬度が高かったため、摩擦係数が小さくなり、通紙試験において不送りが発生した。
比較例３、４は、オイルを増やしたため、ゴム組成物のショアＡ硬度が低くなり、比較例４はフレが大きくローラとして使用することはできず、比較例５はローラ跡が残った。

以上の結果から、内面Ｒｍａｘを外面Ｒｍａｘよりも大きく、ゴム組成物の硬度を２０〜６０とすることにより、適切な摩擦係数を有すると共に、ローラ跡もほとんど残らない優れたゴムローラとなることが確認できた。

本発明のゴムローラを示し、（Ａ）は全体概略図、（Ｂ）は断面図である。 本発明のゴムローラの内周面の要部拡大断面図である。 梨地面の表面粗さを測定する方法を示す概略図である。 従来のゴムローラの断面図である。

符号の説明

１０ ゴムローラ
１０ａ 内周面
１０ａ−１ 凹部
１０ａ−２ 凸部
１０ｂ 外周面
１１ 芯金

Claims (3)

1. ゴムローラの中空部に軸芯に装着して用いられる紙送りローラであって、
   上記ゴムローラの内周面を梨地面あるいはローレット面とし、該内周面の表面粗さＲｍａｘを０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすると共に、該内周面の表面粗さＲｍａｘを外周面の表面粗さＲｍａｘ以上とし、かつ、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠するショアＡ硬度を２０以上６０以下としていることを特徴とする紙送りローラ。
2. 外周面は梨地面とする一方、内周面をローレット面とし、該ローレット面のローレット溝の深さを０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下としている請求項１に記載の紙送りローラ。
3. 熱可塑性エラストマーを用い、ゴムチューブとして押出成形された後に所望の大きさにカットして形成されている請求項１または請求項２に記載の紙送りローラ。

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