JP2008254845A - 紙送りローラ - Google Patents

Abstract

【課題】紙粉付着量が少なく、摩擦係数が低下しにくくて長期間にわたり適度な摩擦係数を維持することができ、しかも簡便に製造できる紙送りローラを提供する。
【解決手段】溶解度パラメーターが９[(ｃａｌ／ｃｍ^３)^１／２]以上であるポリウレタン系熱可塑性エラストマーと、導電性ポリマーが配合された組成物からなり、電気抵抗値を１０^１０Ω以下としていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および自動預金支払機（ＡＴＭ）等の事務機器における紙送り機構において、紙の移送に使用される紙送りローラに関するものである。

静電式複写機、各種プリンタ、普通紙ファクシミリ装置、自動預金支払機（ＡＴＭ）等の紙送り機構には、各種の紙送りローラが用いられている。該紙送りローラとは、紙（紙以外の薄葉体状物を含む。以下同様。）と接触して回転およびロール表面の摩擦によって紙を移送するローラであって、給紙ローラ、レジストローラ、搬送ローラ、転写ローラ等を指すものである。
前記紙送りローラのゴムロールの材料には、従来、天然ゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（以下「ＥＰＤＭゴム」という）、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩素化ポリエチレンゴム等が使用されている。

いずれの材料を用いた紙送りローラであっても、摩擦によって紙を移送するためにローラの表面形状を研磨面、ローレット面またはシボ面にすることが行われている。
しかし、このような表面形状を有する紙送りローラは通紙による摩耗に従い、表面粗度が低下することがあり、紙の搬送ができなくなることがあるという問題を有する。
また、近年、低コスト化を背景に中国製の紙が多く出回っている。中国製の紙は炭酸カルシウムおよびタルクなどの無機物を多く含み紙粉の発生量が多い。このような紙を用いると早期にローラ表面に紙粉が付着し、摩擦係数が低下することにより紙の不送りが発生するという問題もあった。

一方、特殊な表面形状を施すのではなく、ゴム層の硬度を制御することにより良好な紙送りを実現することができる紙送りローラも開発されている。例えば特開２０００−２８９８７９号公報（特許文献１）にはウレタンゴム組成物製のゴム層を備え、その硬度がＪＩＳ Ａ ６０〜９０Ｈｓの範囲に設定されていることを特徴とする搬送ローラが記載されている。
当該搬送ローラのゴム層においては耐摩耗性に優れたウレタンゴムが用いられているため上述の特殊な表面形状を有する紙送りローラに比べれば表面の摩擦係数の低下は改善されるが、十分とは言えない。また、紙粉の付着という問題に対しては検討されていない。

さらに低硬度な紙送りローラとして、特開２００２−４６８７３号公報（特許文献２）には特定硬度の発泡ポリウレタンからなる給紙ローラであって、特定形状の開孔部を有することを特徴とする給紙ローラが記載されている。
しかし、特許文献２の段落「００１６」に記載されているように、当該給紙ローラを得るためには特殊な内面形状を有する成形型が必要であり、製造設備の整備にコストがかかるという問題がある。また、化学発泡剤を用いた発泡層においては気泡同士が互いにつながっている連続気泡の状態を呈するので、摩耗性能が低下しやすいという問題もある。

特開２０００−２８９８７９号公報 特開２００２−４６８７３号公報

本発明は、紙粉付着量が少なく、摩擦係数が低下しにくくて長期間にわたり適度な摩擦係数を維持することができ、しかも簡便に製造できる紙送りローラを提供することを課題としている。

本発明は、溶解度パラメーター（以下「ＳＰ値」という）が９[(ｃａｌ／ｃｍ^３)^１／２]以上であるポリウレタン系熱可塑性エラストマーと、導電性ポリマーが配合された組成物からなり、電気抵抗値を１０^１０Ω以下としていることを特徴とする紙送りローラを提供する。

本発明者らは上記課題を解決するために搬送の対象である紙の性質に着目し、より詳しく組成を分析した。その結果、最近多く出回り始めている中国製の紙は、炭酸カルシウム、タルクおよびクレーなどの無機物が多いだけでなく、サイジング剤（にじみ防止剤）として脂肪族炭化水素が多く使われていることが判明した。従来使われている日本製の普通紙は無機物の量が少なく、またサイジング剤としてはスチレン系のサイジング剤を多く使用しており、脂肪族炭化水素は使用されていても量が少なかった。

このような紙の性質の変化に対応させるべく鋭意検討を行った結果、ＳＰ値の高いポリウレタン系熱可塑性エラストマーを用いれば紙送りローラの摩擦係数の低下が起こりにくいことを知見した。
すなわち、サイジング剤として使われている脂肪族炭化水素はＳＰ値が小さく、ＥＰＤＭゴム、ブチルゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、天然ゴムとはＳＰ値が近いため相性がよい。そのため、このような材質の紙送りローラでは、紙との摩擦の際に脱落する脂肪族炭化水素を介して炭酸カルシウムなどの無機物が付着し、ローラの摩擦係数の低下を引き起こしていたと考えられる。また、脂肪族炭化水素は、単独で優れた滑剤となるため、脱落した脂肪族炭化水素そのものがローラの摩擦係数μを低下させる原因になっていたことも考えられる。
そこで、ＳＰ値の高いポリマーを用いれば、脂肪族炭化水素のＳＰ値との差が大きいため脂肪族炭化水素と相性が悪く、無機物とローラ表面とのいわば接着剤の役割を果たすと共に、滑剤となる脂肪族炭化水素がローラ表面に付着しにくくなるため、無機物が付着しにくく、摩擦係数の低下を抑制できるというメカニズムの解明に至った。かかる理論に基づき、ＳＰ値の高いポリマーについて試行錯誤の検討を行った結果、ＴＰＵが加工性等の観点から最適であることを知見した。

さらに、ローラの電気抵抗値を１０^１０Ω以下と低くする方がローラ表面が帯電しにくくなり静電気力の影響を受けにくくなるから紙粉の付着をより効果的に防止できる。この条件を上記知見に付加して、本発明に至った。

本発明で用いるポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、一般にポリウレタン構造のハードセグメントと、ポリエステルまたはポリエーテル構造のソフトセグメントとを有する。ソフトセグメントが軟らかく組成変形する性質を示し、ハードセグメントが加硫ゴムの架橋点のように塑性変形を阻止（拘束）する。この二つの働きによって、加硫ゴムと同様のゴム弾性を示しながらも、加熱によって軟化させて射出成形などの溶融成形が可能であるという特徴を有する。

本発明で用いるポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、一般にポリオール、ジイソシアネート、および鎖延長剤から調製される。
ポリオールとしては、ポリエステル系ポリオール、ポリエステルエーテル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールおよびポリエーテル系ポリオールが挙げられる。これらの数平均分子量は５００〜５，０００であることが好ましく、特に１，０００〜３，０００であることがより好ましい。
ここで、ポリエステル系ポリオールとしては、例えばコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸およびアゼライン酸等の炭素数４〜１２の脂肪族ジカルボン酸、例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸およびナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、例えばヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸およびヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環族ジカルボン酸、またはこれらの酸エステルもしくは酸無水物などのエステル形成性誘導体と、エチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，３−オクタンジオールまたは１，９−ノナンジオール等の炭素数２〜１０の脂肪族ジオールの１種または２種以上との脱水縮合反応で得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
また、ε−カプロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるポリラクトンジオール等も挙げられる。
より具体的には、ポリ(エチレン−１，４−アジペート)グリコール、ポリ(ブチレン−１，４−アジペート)グリコール、ポリカプロラクトングリコール等が挙げられる。

ポリエステルエーテル系ポリオールとしては、例えばコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸およびアゼライン酸等の炭素数４〜１２の脂肪族ジカルボン酸、例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸およびナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、例えばヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸およびヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環族ジカルボン酸、またはこれらの酸エステルもしくは酸無水物などのエステル形成性誘導体と、ジエチレングリコールもしくはプロピレンオキサイド付加物等のグリコール等またはこれらの混合物との脱水縮合反応で得られる化合物が挙げられる。
より具体的には、ポリ(ジエチレングリコールアジペート)グリコール等が挙げられる。

ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えばエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオールおよびジエチレングリコール等の多価アルコールの１種または２種以上と、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートもしくはジエチルカーボネート等の炭酸エステルまたはホスゲンとを反応させて得られる化合物が挙げられる。
また、ポリカプロラクトンポリオール（ＰＣＬ）とポリヘキサメチレンカーボネート（ＰＨＬ）との共重合体であっても良い。
より具体的には、（ヘキサンジオール−１，６−カーボネート）グリコール等を挙げることができる。

ポリエーテル系ポリオールとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルをそれぞれ重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、またはこれらのコポリエーテルが挙げられる。

上記ジイソシアネートとしては、例えばトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添ＸＤＩ、トリイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，８−ジイソシアネートメチルオクタン、リジンエステルトリイソシアネート、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水素添加ＭＤＩ；ＨＭＤＩ）等が挙げられる。なかでも、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が好ましく用いられる。

上記鎖伸長剤としては公知のものを使用することができ、その種類は特に限定されない。
具体的には、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオールおよび芳香族ポリオールのうちの１種または２種以上が好ましく用いられる。
脂肪族ポリオールとしては、例えばエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、グリセリン等が挙げられる。
芳香族ポリオールとしては、例えば１，４−ジメチロールベンゼン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
また、鎖伸長剤としてアミン類を用いることもでき、具体的にはジシクロヘキシルメチルメタンジアミン（水素添加ＭＤＡ）、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）等を挙げることができる。

本発明で用いるポリウレタン系熱可塑性エラストマーはＳＰ値が９[(ｃａｌ／ｃｍ^３)^１／２]以上であることを特徴とする。
ＳＰ値が９[(ｃａｌ／ｃｍ^３)^１／２]以上であれば、紙のサイジング剤として用いられている脂肪族炭化水素とＳＰ値において有意な差ができ、脂肪族炭化水素と相性が悪くなるため、ローラ表面において脂肪族炭化水素を介する無機物の付着が起こりにくい。
このことからＳＰ値が大きくなるほど脂肪族炭化水素のＳＰ値との差が大きくなり、無機物の付着がより起こりにくくなるといえる。そのため、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーのＳＰ値の上限は特に限定されないが、通常は１３程度である。
なお、ＳＰ値は、各液体におけるモル凝集エネルギー密度の平方根であり、溶解性を特徴づける指標となる。具体的には、「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，ｐ１４７〜１５４（１９７４）」記載の方法により計算することができる。

本発明においては、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー以外の他のエラストマーが含まれていても良い。
他のエラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、エポキシ化熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等、またはこれら２種以上を混合した熱可塑性エラストマーが挙げられる。
他のエラストマーをポリウレタン系熱可塑性エラストマーに混合する場合、前記他のエラストマーの配合量はエラストマー成分の全質量を１００質量部とすると１０質量部以下、好ましくは５〜１０質量部である。

本発明で用いる導電性ポリマーは、導電性を有し、本発明の紙送りローラの電気抵抗値を下げて１０^１０Ω以下にできる有機化合物であれば、特に限定されない。
中でも、本発明で用いる導電性ポリマーとしては界面活性を有する化合物を好適に用いることができる。当該化合物しては、例えばアミン塩型、第４級アンモニウム塩型、ピリジニウム塩型、イミダゾリンまたはイミダゾリウム塩型などのカチオン系界面活性剤；脂肪族スルホン酸、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加リン酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤；各種ベタイン等の両性界面活性剤；高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン系界面活性剤等の化合物が挙げられる。

特に本発明で用いる導電性ポリマーとしてはカチオン系界面活性剤を用いていることが好ましい。
上記したように、カチオン系界面活性剤しては、アルキルアミン塩、アシルアミン塩、アミド含有アミン塩、エステル含有アミン塩等のアミン塩；アルキルアンモニウム塩、アミド含有アンモニウム塩、エステル含有アンモニウム塩、エーテル含有アンモニウム塩等の第４級アンモニウム塩；アルキルピリジニウム塩、アミド含有ピリジニウム塩、エーテル含有ピリジニウム塩、エステル含有ピリジニウム塩等のピリジニウム塩；アルキルピリジニウム塩、アミド含有ピリジニウム塩、エーテル含有ピリジニウム塩、エステル含有ピリジニウム塩等のイミダゾリンまたはイミダゾリウム塩等がある。
そのなかでも、本発明においてはエステル含有カチオン界面活性剤を用いることがさらに好ましい。
このように、「エステル含有」のカチオン界面活性剤を用いると、エステル系のポリウレタン系熱可塑性エラストマーと相性が良く、アロイ化に適している。
前記エステル含有カチオン活性剤は、特に、第４級アンモニウム塩型であることが好ましい。

前記アルキルアミン塩型カチオン界面活性剤、アシルアミン塩型カチオン界面活性剤の具体例としては、例えばＣ_{１２−１８}のアルキル基を有する第１級アミン塩（塩酸塩、酢酸塩など）、Ｃ_１７のアルキル基またはアルケニル基を有するアシルアミノエチルジエチルアミン塩（塩酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、乳酸塩など）、Ｃ_{１２−１８}のアルキル基を有するＮ−アルキルポリアルキレンポリアミン塩（塩酸塩、酢酸塩、アルキレン基の炭素数は２〜３、アルキレンアミン基の繰返し数は１〜３）、Ｃ_１７のアルキル基またはアルケニル基を有する脂肪酸ポリエチレンポリアミド塩（塩酸塩、エチレンアミン基の繰返し数は２）、Ｃ_１７のアルキル基を有するジエチルアミノエチルアミド塩（塩酸塩、酢酸塩、乳酸塩など）などが挙げられる。

前記アルキルアンモニウム塩型カチオン界面活性剤、アミド含有アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の具体例としては、例えばＣ_{１２−１８}のアルキル基またはＣ_１８のアルケニル基を有するアルキルまたはアルケニルトリメチルアンモニウム塩（陰イオンはＣｌ⁻、Ｂｒ⁻、ＣＨ_３ＳＯ_４ ⁻など）、Ｃ_{１２−１８}のアルキル基またはＣ_１８のアルケニル基を有するジアルキルまたはジアルケニルジメチルアンモニウム塩（陰イオンはＣｌ⁻、Ｂｒ⁻、ＣＨ_３ＳＯ_４ ⁻）、Ｃ_{１２−１８}のアルキル基またはＣ_１８のアルケニル基を有するアルキルまたはアルケニルジメチルベンジルアンモニウム塩（陰イオンはＣｌ⁻）、Ｃ_１７のアルキル基またはＣ_１７のアルケニル基を有するアシルアミノエチルメチルジエチルアンモニウム塩（陰イオンはＣＨ_３ＳＯ_４ ⁻）、Ｃ_１３のアルキル基を有するアシルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩（陰イオンはＣｌ⁻）、Ｃ_１７のアルキル基を有するアシルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウム塩（陰イオンはＣｌＯ_４ ⁻）、Ｃ_１７のアルキル基またはＣ_１７のアルケニル基を有するジアシルアミノエチルジメチルアンモニウム塩（陰イオンはＣｌ⁻、なお、メチル基の１つがヒドロキシエチル基になっていてもよい）などが挙げられる。また、トリアルキルまたはアルケニルジアルキルアミンなどの３級アミンを、キシレニルジクロライドなどの４級化剤を用いてカチオン化させた化合物なども挙げられる。

前記エステル含有またはエーテル含有アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の具体例としては、例えばＣ_１７のアルキル基またはＣ_１７のアルケニル基を有するジアシロキシエチルメチルヒドロキシエチルアンモニウム塩（陰イオンはＣＨ_３ＳＯ_４ ⁻）などが挙げられる。

前記ピリジウム塩型カチオン界面活性剤の具体例としては、Ｃ_{１２−１８}のアルキル基を有するアルキルピリジウム塩（陰イオンはＣｌ⁻、Ｂｒ⁻）、Ｃ_１１のアルキル基を有するアシルアミノエチルピリジニウム塩（陰イオンはＣｌ⁻）、Ｃ_１６のアルキル基を有するアルキルオキシメチルピリジウム塩（陰イオンはＣｌ⁻）などが挙げられる。

前記イミダゾリンまたはイミダゾリウム塩型カチオン界面活性剤の具体例としては、例えばＣ_{１１―１７}のアルキル基またはＣ_１７のアルケニル基を有するアルキルまたはアルケニルイミダゾリン（酢酸塩、炭酸塩、四級化物がある）、Ｃ_{１１―１７}のアルキル基またはＣ_１７のアルケニル基を有する１−ヒドロキシエチル２−アルキルまたはアルケニルイミダゾリン（第四級化物もある）、Ｃ_１７のアルキル基またはアルケニル基を有する１−アシルアミノエチル−２−アルキルイミダゾリウム塩（陰イオンは、ＣＨ_３ＳＯ_４ ⁻、Ｃ_２Ｈ_５ＳＯ_４ ⁻、２位のアルキル基はメチル基またはエチル基）などが挙げられる。

導電性ポリマーの配合量は特に限定されず、その種類により適宜選択することができる。例えば導電性ポリマーが界面活性剤の場合、エラストマー成分１００質量部に対し０．２〜２０質量部、好ましくは１〜１５質量部である。界面活性剤の配合量が０．２質量部未満であると、電気抵抗の低減効果が十分に得られず、目的とする１０^１０Ω以下という電気抵抗が達成できない。一方、界面活性剤の配合量が２０質量部を越えると、界面活性剤がブリードする可能性があり、それにより画像が乱れたり、他の部材を汚染したりする可能性が生じる。

本発明においては、上記導電性ポリマーに無機導電性材料を併用しても良い。
無機導電性材料としてはケッチェンブラック、ファーネスブラックもしくはアセチレンブラック等の公知の導電性カーボンブラック；酸化亜鉛、チタン酸カリウム、アンチモンドープ酸化チタン、酸化スズもしくはグラファイト等の導電性金属酸化物；ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＮａＣ１Ｏ₄ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄、ＮａＳＣＮ，ＫＳＣＮ，ＮａＣ１等の金属塩；あるいは各種燐酸塩等の電解質が挙げられる。
無機導電性材料を併用する場合、無機導電性材料の配合量は導電性ポリマーの配合量を１とすると質量比で１未満、好ましくは０．０１〜０．１である。

本発明の紙送りローラを構成するエラストマー組成物には、本発明の目的に反しない限り当該技術分野で使用されている公知の添加剤を配合してもよい。
例えば機械的強度を向上させるために必要に応じて充填剤を配合することができる。前記充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化チタン等の粉体を挙げることができる。充填剤を配合する場合、充填剤の配合量はローラの柔軟性を保つためにエラストマー成分１００質量部に対して１００質量部以下とするのが好ましく、５０質量部以下とするのがより好ましく、３０質量部以下とするのがさらに好ましい。

硬度を調整するために必要に応じて軟化剤を配合することができる。軟化剤としては市販されている石油系軟化剤または可塑剤を任意に使用できる。石油系軟化剤としては、アロマ系、ナフテン系、パラフィン系等の鉱物油や炭化水素系オリゴマーからなる公知の合成油、またはプロセスオイルが挙げられる。可塑剤としては、フタラート系、アジペート系、セバケート系、フォスフェート系、ポリエーテル系、ポリエステル系等の可塑剤が挙げられる。軟化剤を配合する場合、軟化剤の配合量はエラストマー成分１００質量部に対し２０〜２５０質量部とすることが好ましい。軟化剤の配合量が２０質量部未満であると、加工しにくくなると共に、硬度が高くなりすぎる場合がある。一方、軟化剤の配合量が２５０質量部を超えると、紙送りローラの強度や耐摩耗性が低下するという問題が生じ得る。

そのほか添加剤としては、老化防止剤、ワックス、着色剤、劣化防止剤等が挙げられる。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などのイミダゾール類、またはフェニル−α−ナフチルアミン，Ｎ，Ｎ’−ジ−６−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミンもしくはＮ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミンなどのアミン類などが挙げられる。

本発明の紙送りローラは公知の方法により製造することができる。
例えば、まずポリオール、ジイソシアネート、および必要に応じて鎖延長剤を完全に反応させて、成形しやすい粒状または粉体状のポリウレタン系熱可塑性エラストマーを作成する。
ついで、得られたポリウレタン系熱可塑性エラストマーに、導電性ポリマーおよび所望により他の添加物を混練する。エラストマー成分と導電性ポリマーの混練は、例えばインターナルミキサー、２軸押出機、オープンロール、バンバリーミキサーまたはニーダー等の混練装置、又は、ヘンシェルミキサー等の混合装置を用いて行えばよい。前記混練工程において、配合順序は特に限定されず、全ての成分を一度に混合してもよいし、予め一部の成分を混合した後に得られた混合物に残りの成分を混合してもよい。

ついで、前記工程で得られたエラストマー組成物を所望の形状、通常は円筒形に成形する。成形方法としてはトランスファー成形、圧縮成形、押出成形または射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。なかでも射出成形を用いることが好ましい。
その後、得られた成形体を研磨し、所望の形状にカットすることもできる。通常は成形されたゴムローラに軸芯をはめ込み、本発明の紙送りローラが完成する。円筒形状に成形したローラ部の中空部に略Ｄ字形状の芯材を圧入することにより略Ｄ字形状のゴムローラとすることもできる。なお、本発明の紙送りローラの表面にはローレット状の溝を設けても良い。

以上単一層からなる紙送りローラについて述べてきたが、２以上の層が積層されて紙送りローラが構成されてもよい。ただし、この場合は最外層が前述のエラストマー組成物から形成される。

本発明の紙送りローラにおいては電気抵抗値が１０^１０Ω以下に制御されている。このように電気抵抗値を低く制御する方が紙粉の付着率が低くなり、ひいては摩擦係数の低下も防ぐことができる。
電気抵抗値は１０^９Ω以下であることが好ましく、１０^８Ω以下であることがより好ましい。下限値については特に限定されないが、通常は１０^４Ω以上、好ましくは１０^６Ω以上である。

本発明の紙送りローラは、紙粉付着量が少なく、摩擦係数が低下しにくい。
その指標として、紙粉の発生が非常に多い中国製の紙を用いた通紙試験を行ったとき、初期摩擦係数と通紙試験後の摩擦係数の差が０〜０．５、好ましくは０〜０．３、通紙試験後の紙粉付着量が０〜８％、好ましくは０〜５％を示す。通紙試験、摩擦係数および紙粉付着量の測定方法は実施例に記載の通りである。

本発明の紙送りローラは、例えば複写機、プリンタまたはファクシミリ等の事務機器等に給紙機構を構成する給紙ローラとして装着できる。給紙ローラには、紙を送る目的で紙送りの方向に回転させて使うローラ（ナジャー（１本で使用）、フィード（後述するリタードと２本セットで使用））と、紙の重送を防止する目的で紙送りの方向と逆の方向にトルクをかけて使用するローラ（リタード）の三種類があるが、本発明の紙送りローラは各種類のローラに使用することができる。また、本発明の紙送りローラは、給紙ローラの他に搬送ローラまたは排紙ローラ等の、紙の搬送に寄与するローラであれば特に制限なく使用することができる。

本発明の紙送りローラは、ＳＰ値の高いポリウレタン系熱可塑性エラストマーを用い、かつ電気抵抗値を１０^１０Ω以下と低く制御することで、紙粉の発生が多い中国製の紙を使用しても紙粉付着量が少なく、摩擦係数が下がりにくくて長期間にわたり適度な摩擦係数を維持することができる。
本発明の紙送りローラはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを用いているためローラを構成するエラストマー組成物が加熱によって軟化することから、従来の成形方法を用いて簡便に製造できる。また、熱硬化性ポリウレタンを用いる場合とは異なり、再加熱により何度でも軟化することからリサイクルが可能であり、環境に配慮した製品とすることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の紙送りローラの一実施形態である円筒形状の紙送りローラ１を示し、その中空部には円柱形状の芯金（シャフト）２が取り付けられている。芯金２が紙送りローラ１に圧入されることにより、または両者が接着剤で接合されることにより、紙送りローラ１と芯金２とは固定されている。
芯金２としてはアルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳもしくは鉄等の金属製またはセラミック製等の芯金を用いる。
紙送りローラ１の肉厚は特に限定されないが、通常は１〜２０ｍｍ、特に５〜１５ｍｍとされる。厚さが１ｍｍ未満では弾性が不足し搬送性能が低下しやすく、厚さが２０ｍｍを超えると紙搬送ローラが大きくなりすぎ、複写機やプリンター等に搭載しにくくなるからである。また、紙送りローラ１の全長も特に限定されないが、通常５ｍｍから１００ｍｍとされる。

本発明の紙送りローラ１を構成するエラストマー組成物は以下の成分から構成されている。
エラストマー成分としてはポリウレタン系熱可塑性エラストマーを単独で含む。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしてはポリエステル系およびポリエーテル系のいずれも好適に用いることができる。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーはＳＰ値が９〜１３[(ｃａｌ／ｃｍ^３)^１／２]である。また、ＪＩＳ Ａ硬度が６０〜９０度であることが好ましく、７０〜８０度であることがより好ましい。

導電性ポリマーとしてはエステル含有カチオン界面活性剤を用いる。導電性ポリマーの配合量はエラストマー成分１００質量部に対し５〜１５質量部である。
上記導電性ポリマーに加えて無機導電性材料を配合する。無機導電性材料としては、カーボンブラックが好ましく、なかでもアセチレンブラックがより好ましい。無機導電性材料の配合量は導電性ポリマーの配合量を１とすると質量比で０．０２〜０．０５であることが好ましい。

硬度を調整するために軟化剤を配合する。軟化剤としては可塑剤が好ましく、なかでもフタラート系の可塑剤が特に好ましい。軟化剤の配合量はエラストマー成分１００質量部に対し２０〜１５０質量部とすることが好ましい。

上記の成分からなる本発明の紙送りローラ１は以下のように製造される。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、導電性ポリマー、無機導電性材料および軟化剤を公知の混練機で混練してエラストマー組成物を作製する。
得られたエラストマー組成物を射出成形して、円筒体に成形する。得られた円筒体（コットル）を円筒研削盤で研磨し、所望の形状にカットする。この円筒体に軸芯２をはめ込み、本発明の紙送りローラ１が完成する。

このように製造される本発明の紙送りローラ１は電気抵抗値が１０^７〜１０^９Ωに制御されている。
このような電気抵抗値の制御とポリウレタン系熱可塑性エラストマーの使用により、本発明の紙送りローラ１は紙粉付着量が少なく、摩擦係数が低下しにくい。具体的には、紙粉の発生が非常に多い中国製の紙を用いた通紙試験を行ったとき、初期摩擦係数と通紙試験後の摩擦係数の差が０〜０．３、紙粉付着量が０〜５％を示す。

（実施例１〜４、比較例１）
射出成形機（ＮＩＳＳＥＩ製 １６０）を用いて、成形温度２１０℃、金型冷却温度４０℃、射出時間１６秒、冷却時間３０秒で射出成形を行い、内径φ７．５ｍｍ、外径φ１６ｍｍ、長さ２４ｍｍのコットルを作成した。
得られたコットルの中空部に専用の芯体を填め込み、円筒研削盤で外径をφ１５ｍｍに研磨し、本発明の紙送りローラを得た。

（比較例２，３）
表１に記載のゴム組成物を所定の金型に導入し、１７０℃で２０分間のプレス加硫を行い、内径φ７．５ｍｍ、外径φ１６ｍｍ、長さ２４ｍｍのコットルを作製した。
このコットルの中空部に専用の芯体を填め込み、円筒研削盤で外径をφ１５ｍｍに研磨し、紙送りローラを得た。

表１中の配合成分としては、各々、以下の各会社の各商品名のものを使用した。
・ＴＰＵ１：ポリエステル系ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＢＡＳＦ（株）製「Ｃ８０Ａ」、硬度８０度）
・ＴＰＵ２：ポリエーテル系ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＢＡＳＦ（株）製「ＥＴ８８０」、硬度７０度）
・可塑剤：ビス（２−メトキシエチル）フタラート
・導電性ポリマー：エステル含有カチオン系界面活性剤（ＢＡＳＦジャパン（株）製「マスターＳＢ」）
・ＥＰＤＭ：住友化学（株）製「エスプレン６７０Ｆ」（油展量１００）
・ポリプロピレン樹脂：日本ポリプロ（株）製「ノバテックＢＣ６」
・パラフィンオイル：出光興産（株）製「ダイアナプロセスオイルＰＷ−３８０」
・酸化珪素：日本シリカ工業（株）製「ニプシールＶＮ３」
・カーボンブラック：電気化学工業（株）製「デンカブラック」
・酸化チタン：チタン工業（株）製「クロノス 酸化チタン ＫＲ３８０」
・炭酸カルシウム：備北粉化工業（株）製「ＢＦ３００」
・酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製「酸化亜鉛２種」
・ステアリン酸：日本油脂（株）製「つばき」
・樹脂架橋剤；臭素化アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂（田岡化学（株）製「タッキロール２５０−ＩＩＩ」）
・粉末硫黄：鶴見化学工業（株）製
・加硫促進剤Ａ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＤＭ」）
・加硫促進剤Ｂ：テトラエチルチウラムジスルフィド（大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＴＥＴ」）

実施例１〜４および比較例１〜３で得られた各紙送りローラについて以下の測定を行った。
（初期摩擦係数の測定）
摩擦係数を図２に示す以下の方法で測定した。
すなわち、紙送りローラ２１とテフロン（登録商標）板２３との間に、ロードセル２５に接続した６０ｍｍ×２１０ｍｍサイズの普通コピー紙２４（中華人民共和国製、商品名「フライング」）をはさみ、図２中の黒矢印で示す様に紙送りローラ２１の芯金２２に鉛直荷重Ｗ（Ｗ＝２５０ｇｆ）を加え、紙送りローラ２１をテフロン（登録商標）板２３に圧接させた。次いで、温度２３℃、湿度５５％の条件下で、上記紙送りローラ２１を図２中実線の矢印ａで示す方向に周速３００ｍｍ／秒で回転させた。通紙の前後において図２中白矢印で示す方向に発生した紙２４の搬送力Ｆ（ｇｆ）をロードセル２５で測定し、Ｆ（ｇｆ）および荷重Ｗ（Ｗ＝２５０ｇｆ）とから、下記式より摩擦係数μを求めた。その結果を表２に示す。
μ＝Ｆ（ｇｆ）／Ｗ（ｇｆ）

（通紙試験）
複写機「ＶＩＶＡＣＥ４５５」（富士ゼロックス社製）に各紙送りローラを給紙ローラとして装着し、前記普通コピー紙を５，０００枚通紙し、その状況を観察し、さらに通紙後の摩擦係数を初期摩擦係数と同一の方法で測定した。その結果を表２に示す。

（ロール電気抵抗の測定）
図３に示すように芯金２を通した紙送りローラ１をアルミドラム１３上に当接搭載し、電源１４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１００Ω）の導線の先端をアルミドラム１３の一端面に接続すると共に電源１４の−側に接続した導線の先端を紙送りローラ１の他端面に接続して測定した。前記電線の内部抵抗ｒにかかる電圧を検出し、検出電圧Ｖとした。この装置において印加電圧をＥとすると、ロール電気抵抗ＲはＲ＝ｒ×Ｅ／（Ｖ−ｒ）となるが、今回−ｒの項は微少とみなし、Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖとした。
芯金２の両端に６００ｇずつの荷重Ｆをかけ周速５０ｍｍ／秒で回転させた状態で、印加電圧Ｅを５００Ｖとした時の検出電圧Ｖを測定し、上式によりＲ（Ω）を算出した。前記測定は温度２３℃、相対湿度５５％の恒温恒湿条件下で行った。
なお、表２中にはｌｏｇ_１０Ｒを記載した。

（紙粉付着量の測定）
紙送りローラの表面から縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚み１ｍｍのサンプルを切り出し、エネルギー分散型Ｘ線分析装置付き走査型電子顕微鏡（ＳＥＭＥＤＸ）を用いて紙送りローラの表面を観察した。１００倍の画角で表面の面分析を行い、定量したカルシウムの構成割合を紙粉の付着量（％）とした。その結果を表２に示す。

測定結果を下記表に示す。

実施例の紙送りローラは、初期摩擦係数と通紙試験後の摩擦係数の差が０．０５〜０．３と非常に小さく、長期間にわたって安定した紙送りを達成できた。さらに、無機物を多く含み紙粉が発生しやすい中国製の紙を用いた通紙試験を行っても紙粉付着量が０〜５％と非常に少なく、紙粉の付着による紙の不送りを長期間にわたって抑制できた。
比較例１の紙送りローラは電気抵抗値が高いために通紙試験後の摩擦係数の低下量が非常に大きかった。また、比較例３の紙送りローラはＳＰ値の低いＥＰＤＭを用いたために紙粉の付着量が多かった。さらに、比較例２の紙送りローラはＳＰ値の低いＥＰＤＭを用い電気抵抗値も高いために、通紙試験後の摩擦係数の低下量および紙粉の付着量ともに非常に大きかった。

本発明の紙送りローラの概略図である。 紙送りローラの摩擦係数の測定方法を示す図である。 紙送りローラの電気抵抗の測定方法を示す図である。

符号の説明

１ 紙送りローラ
２ 芯金
２１ 紙送りローラ
２２ 芯金
２３ テフロン（登録商標）板
２４ 紙
２５ ロードセル

Claims (2)

1. 溶解度パラメーターが９[(ｃａｌ／ｃｍ^３)^１／２]以上であるポリウレタン系熱可塑性エラストマーと、導電性ポリマーが配合された組成物からなり、電気抵抗値を１０^１０Ω以下としていることを特徴とする紙送りローラ。
2. 前記導電性ポリマーとしてエステル含有カチオン系界面活性剤を用い、電気抵抗値を１０^９Ω以下としている請求項１に記載の紙送りローラ。

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