JP2005162350A - 紙送り用ゴムローラおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る紙送り用ゴムローラは、好ましくは可塑剤としてパラフィン系、エステル系またはオレフィン系のものを含有するゴムを用いて、加硫または架橋後のゴム硬度がJIS A硬度で30〜37であるゴムローラを形成した後、このゴムローラの表面を円筒研削盤によって研磨することにより、平均高さが50〜120μmの研磨目を設けてなるものである。
【選択図】 なし
Description
特に、ノルボルネンゴム以外の形成材料を用いたゴムローラについては、経時的な表面の磨耗によって実用に供し得なくなるよりも前に、表面に付着した紙粉によって実用に供し得なくなるという問題があった。一方、ノルボルネンゴムを用いた紙送り用ゴムローラは、タルク紙(タルクを多く含む紙)から発生する紙粉(いわゆる、炭酸カルシウム系の紙粉)が付着するのを防止できるものの、カラーLBP用紙、コート紙等における充填剤を含む紙粉(シリカ、酸化チタン、アルミナ等)が吸着することは防止できず、その吸着に伴って、ゴムローラの摩擦係数が急激に低下するという問題がある。しかも、ノルボルネンゴムは磨耗性に劣ることから、近年の画像形成を高速で実現し得る装置への使用には適さないという問題もある。
しかしながら、本出願人は特許文献2において、特許文献1に記載の紙送りローラの表面形状は不規則な波が滑らかに連続した形状であって、紙の引っかかりが小さいために摩擦係数が不十分となり、紙の搬送性が悪化する場合を生じる旨を指摘しており(段落〔0008〕)、かかる紙送りローラに代わるものとして、周面に沿った陸地部とこの陸地部より凹陥した海部とからなるシボ模様が形成されたゴムローラであって、所定の式により算出される陸地部の占有率R(%)を一定の範囲に設定したものを提案している(請求項1)。
しかしながら、このゴムローラは、その周面に対応する型面に、シボ模様に対応する加工を施した金型を用いて、ゴム組成物を加硫、成形することにより製造されるものであって(特許文献2の段落〔0021〕)、シボ模様等の加工が施された特殊な金型を用いなければならないことから、コスト、納期面等の不都合があった。
上記の紙送り用ゴムローラでは、その表面に平均高さ50〜120μmの研磨目が設けられていることから、ゴムローラの表面に紙粉が堆積することに伴う搬送力の低下が生じにくい。また、ゴムローラのゴム硬度がJIS A硬度で30〜37であって、紙の搬送性とゴムローラ自体の耐久性とを両立する上で好適な範囲に設定されている。
また、上記の紙送り用ゴムローラは、その表面に研磨目を形成する方法として、円筒研削盤を用いた研磨処理を採用していることから、簡易な方法によって紙粉の付着、堆積を防止する作用・効果を発揮させることができる。
本発明に係る紙送り用ゴムローラにおいて、当該ゴムローラを形成するゴムは、可塑剤としてパラフィン系、エステル系またはオレフィン系のものを含有するものであるのが好ましい。
本発明に係る紙送り用ゴムローラは、当該ゴムローラを形成するゴム中での可塑剤の配合量が当該ゴム100重量部に対して100重量部以下であるのが好ましい。可塑剤の配合量を上記の範囲に設定することによって、可塑剤の滲出(ブリード)が発生したり、ローラの硬度の低下に伴いローラが磨耗し易くなって、研磨目が早期に消失するといった現象が発生したりするのを防止することができる。
ゴムローラの成形に際し、硫黄系加硫剤に代えて、過酸化物(架橋剤)を用いることによって、成形後のゴムローラの表面に、経時的に硫黄系加硫剤が滲出するという問題(いわゆるブルーム)を生じることがない。それゆえ、ブルームによるゴムローラ表面の摩擦係数の低下といった問題を生じることがない。
成形後のゴムローラの表面に多量のカーボンブラックが存在すると、搬送される紙が汚れるといった問題を生じるが、カーボンブラックの配合量を上記の範囲に設定することによって、かかる問題が発生するのを十分に抑制することができる。また、カーボンブラックの配合量を上記の範囲内で適宜設定することによって、ゴムローラのゴム硬度が過度に高くなるといった現象が生じるのを防止できる。
上記の製造方法によれば、給紙搬送処理を繰り返したときに表面に紙粉が付着、堆積するのを防止した紙送り用ゴムローラを、簡易な方法によって製造することができる。
(ゴム材料)
本発明に係る紙送り用ゴムローラを形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、シリコーンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム(CR)、ノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられる。
本発明の紙送り用ゴムローラにおいて、当該ゴムローラを形成するゴムに配合する可塑剤には、従来公知の種々のものが挙げられる。しかし、前述のように可塑剤のブリードを防止するという観点からは、従来公知の可塑剤の中でも特に、パラフィン系、エステル系またはオレフィン系の可塑剤を用いるのが好ましい。
エステル系の可塑剤としては、例えばエステル系オイル〔松村石油(株)製の商品名「M18」、「M32」、「S50」〕等が挙げられる。
オレフィン系の可塑剤としては、例えばオレフィン系オイル〔松村石油(株)製の商品名「P18」、「P380」、「P46」〕等が挙げられる。
可塑剤の配合量は、その上限が、上記範囲の中でも特に、80重量部であるのが好ましい。一方、その下限は50重量部であるのが好ましく、70重量部であるのがより好ましい。
(架橋剤・加硫剤)
本発明の紙送り用ゴムローラにおいて、当該ゴムローラを形成するゴムに配合する架橋剤・加硫剤には、従来公知の種々のものが挙げられる。しかし、前述のようにゴムローラ表面へのブルームを防止するという観点からは、加硫剤ではなく、架橋剤を用いるのが好ましい。
硫黄系加硫剤としては、従来公知のものが挙げられる。例えば、硫黄、有機含硫黄化合物、加硫促進剤、加硫促進助剤等が挙げられる。
上記加硫促進剤としては、例えば消石灰、マグネシア(MgO)、リサージ(PbO)等の無機促進剤、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド等のチウラム類;ジブチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸亜鉛等のジチオカーバメート類;2−メルカプトベンゾチアゾール、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のチアゾール類;トリメチルチオ尿素、N,N’−ジエチルチオ尿素等のチオウレア類等の有機促進剤が挙げられる。
架橋剤・加硫系薬剤の配合量は、使用する架橋剤の種類に応じて設定されるものであって、特に限定されるものではないが、一般に、ゴム100重量部に対して0.3〜4重量部、好ましくは0.5〜3重量部の範囲に設定するのが適当である。
本発明の紙送り用ゴムローラを形成するゴムには、さらに従来公知の種々の配合剤を加えることができる。他の配合剤としては、例えば老化防止剤、補強剤、充填剤等が挙げられる。
老化防止剤としては、例えば2−メルカプトベンゾイミダゾール等のイミダゾール類;フェニル−α−ナフチルアミン、N,N’−ジ−β−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン等のアミン類;ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、スチレン化フェノール等のフェノール類等が挙げられる。
他の配合剤の配合量は、その配合剤の種類、紙送り用ゴムローラに求められる上記以外の物性等に応じて設定されるものであって、本発明の特性を損なわず、かつブリードやブルームを生じさせることのない範囲で適宜設定すればよい。
本発明の紙送り用ゴムローラのゴム硬度は、前述のように、JIS A硬度で30〜37となるように設定される。
ゴムローラのゴム硬度が上記範囲を超えると、紙送り用ゴムローラの摩擦係数(特にその初期値)が低下するといった問題が生じる。逆に、ゴム硬度が上記範囲を下回ると、ゴムローラの耐久性が著しく低下するといった問題が生じる。
(研磨処理)
本発明に係る紙送り用ゴムローラは、その表面に研磨目を形成する方法として、前述のように、円筒研削盤を用いた研磨処理を採用している。この円筒研削盤は、ゴムローラに対して砥石の移動速度、砥石の回転数、砥石の切り込み量をそれぞれ無段階に調節することのできるものである。
(研磨目)
本発明において「研磨目」とは、前述のように、研磨処理によって形成されたゴムローラ表面の凹凸をいう。
本発明において「研磨目の高さ」は平均の高さで表される。これは、ゴムローラの表面のうち少なくとも10箇所について、1箇所につき6.25mm2 程度の領域で曲面(円柱状の測定真に嵌め込んだときの外周面)の状態を測定して、これらの測定結果の平均値をとったものである。
研磨目の平均高さが上記範囲を超えると、紙送り用ゴムローラの摩擦係数(特にその初期値)が低下するといった問題が生じる。逆に、研磨目の平均高さが上記範囲を下回ると、ゴムローラに付着した紙粉等によって研磨目が容易に塞がれてしまうといった問題や、ゴムローラで搬送する紙の種類によって、通紙枚数がゴムローラの耐用枚数に達するまでに研磨目が磨耗してしまうといった問題が生じる。
〔ゴムローラの形成材料〕
ゴムローラ形成用ゴムとしては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)〔住友化学(株)製の商品名「エスプレン671F」〕および/またはノルボルネンゴム〔日本ゼオン(株)の品番「ノーソレックス」(ATOFINA社製)〕を使用した。
可塑剤には、パラフィン系可塑剤〔出光興産株(製)のパラフィンオイル、品番「PW−90」もしくは同社製のパラフィンオイル、品番「PW−380」〕、エステル系可塑剤〔松村石油(製)のエステル系オイル、品番「M18」〕またはオレフィン系可塑剤〔松村石油(製)製のオレフィン系オイル、品番「P18」〕を使用した。
〔紙送り用ゴムローラの製造〕
(実施例1)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤50重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。なお、上記EPDMは油展されたものであるが、その配合量はゴム分のみの重量で示した(以下同じ)。
次いで、このゴムローラ(コットル)に金属製の芯をはめ込んで、円筒研削盤〔シギヤ社製〕に設置し、その表面を研磨することによって、その表面に平均高さ37μmの研磨目を形成した。研磨処理後のゴムローラの外径は30mmであった。
(実施例2)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤60重量部と、充填剤20重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック7重量部の混合物〕と、上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(実施例3)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤70重量部と、充填剤5重量部〔上記炭酸カルシウム3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(実施例4)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤80重量部と、充填剤5重量部〔上記炭酸カルシウム3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、上記ジクミルパーオキシド(DCP)1重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(実施例5)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤100重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(比較例1)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤100重量部と、充填剤40重量部〔上記炭酸カルシウム20重量部、上記酸化チタン微粒子10重量部、上記シリカ微粒子5重量部および上記カーボンブラック5重量部の混合物〕と、上記ジクミルパーオキシド(DCP)4重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(比較例2)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤130重量部と、充填剤10重量部〔上記炭酸カルシウム5重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、上記ジクミルパーオキシド(DCP)3重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
ゴムローラのゴム硬度および研磨目の平均高さは、表1に示すとおりである。
上記EPDM10重量部と、上記ポリノルボルネン100重量部と、アルキルベンゼン(商品名「サンオームA4,AB26」)200重量部と、充填剤30重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記酸化チタン微粒子15重量部、上記シリカ微粒子4重量部および上記カーボンブラック1重量部の混合物〕と、加硫剤等〔硫黄、テトラエチルチウラムジスルフィド(TET)、テルリウムジエチルジチオカーバメート(TTTE)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CZ)の混合物〕5重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
〔ゴムローラの物性・性能評価〕
(摩擦係数の測定)
上記実施例または比較例で得られた紙送り用ゴムローラと、金属板との間にタルク紙(タルク分を多く含む紙,60mm×210mm)をセットして、当該タルク紙に250g重の鉛直荷重Wをかけた。この状態で、周速度120mm/秒で上記紙送り用ゴムローラを回転させて、そのときの搬送力F(g重)をロードセルで測定した。さらに、この搬送力F(g重)の測定値を基にして、式:
μ=F/W=F/250
により、摩擦係数μを算出した。
摩擦係数μの値は、初期値で1.5以上であるのが好ましい。タルク紙の通紙試験(12万枚通紙)後においては、1.1以上であるのが好ましく、1.2以上であるのがより好ましい。
通紙試験に供する前の初期の重量と、12万枚通紙後の重量とをそれぞれ測定し、通紙処理によって減少した重量と、各配合成分の比重とにより、磨耗量(体積換算値)を求めた。
(通紙試験)
上記実施例または比較例で得られた紙送り用ゴムローラをプリンタ〔キャノン(株)製のレーザビームプリンタ,製品名「LBP470」,給紙装置の最大装填枚数250枚〕に装着して、通紙試験を行い、当該ゴムローラの紙送り性を評価した。
上記タルク紙については合計12万枚の通紙を行い、上記カラーLBP用紙については合計1万枚の通紙を行った。
AAA:不送りおよびジャムが全く生じておらず、紙送り性が極めて良好であった。
AA:不送りが生じておらず、通紙枚数がゴムローラの耐用枚数が近づくとジャムがごくわずかに発生したものの、紙送り性は良好であった。
B:不送りおよび複数枚の紙を同時に送る現象(重送)が多発した。
以上の結果を表1に示す。
一方、ゴムローラ表面の研磨目の平均高さが低く、ゴムローラのゴム硬度も低い比較例1および2の紙送り用ゴムローラでは、ゴム硬度が低いことに起因して摩擦係数の初期値が比較的高かったものの、タルク紙の通紙により生じる紙粉によって研磨目が詰まり易く、摩擦係数の経時的な低下が顕著であった。比較例2では磨耗量が大きく、耐久性に劣るという問題もあった。
〔紙送り用ゴムローラの製造〕
(実施例6)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤70重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(実施例7)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤70重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(比較例4)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤70重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(実施例8)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤50重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)3重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(実施例9)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤100重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)3重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
(比較例5)
上記EPDM100重量部と、上記パラフィン系可塑剤50重量部と、充填剤15重量部〔上記炭酸カルシウム10重量部、上記シリカ微粒子3重量部および上記カーボンブラック2重量部の混合物〕と、架橋剤としての上記ジクミルパーオキシド(DCP)2重量部とを配合して、混練りした。次いで、こうして得られたゴム組成物を用いたほかは、実施例1と同様の条件にて、ゴム組成物のプレス加硫、ゴムローラの研磨処理および裁断を行って、紙送り用ゴムローラを得た。
〔ゴムローラの物性・性能評価〕
上記実施例6〜9および比較例4〜5のゴムローラについて、前述の「摩擦係数の測定」、「磨耗量の測定」および「通紙試験」を行って、各種物性および性能の評価を行った。以上の結果を表2に示す。
一方、比較例4および5の紙送り用ゴムローラでは、ゴムローラ表面の研磨目の平均高さが高すぎることに起因して、摩擦係数の初期値が低くなり、タルク紙の通紙により生じる紙粉によって研磨目が詰まり易く、摩擦係数の経時的な低下が顕著であった。
Claims (6)
- 加硫または架橋後のゴム硬度がJIS A硬度で30〜37であって、その表面に、円筒研削盤を用いた研磨処理による平均高さ50〜120μmの研磨目を設けてなる紙送り用ゴムローラ。
- 上記ゴムローラを形成するゴムが、可塑剤としてパラフィン系、エステル系またはオレフィン系のものを含有する請求項1記載の紙送り用ゴムローラ。
- 上記可塑剤の配合量が、ゴムローラを形成するゴム100重量部に対して100重量部以下である請求項2記載の紙送り用ゴムローラ。
- 上記ゴムローラを形成するゴムが、過酸化物架橋によって成形されてなるものである請求項1〜3のいずれかに記載の紙送り用ゴムローラ。
- 上記ゴムローラを形成するゴムが、当該ゴム100重量部中にカーボンブラックを15重量部以下の割合で含有するものである請求項1〜4のいずれかに記載の紙送り用ゴムローラ。
- 加硫または架橋後のゴム硬度がJIS A硬度で30〜37であるゴムローラを形成した後、円筒研削盤によって研磨することにより、その表面に平均高さが50〜120μmの研磨目を設けることを特徴とする紙送り用ゴムローラの製造方法。
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