JP3915660B2 - Urethane paper feed roll and its manufacturing method - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ウレタン製の給紙ロール及びその製造法に係り、特に、複写機やプリンター等の給紙装置に用いられるピックアップロール、フィードロール、リタードロール等の給紙ロールと、そのような給紙ロールを有利に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来より、複写機やプリンター等に用いられる給紙装置においては、紙が１枚ずつ確実に給紙され得るように、ＦＲＲ方式やＦＲ方式等の分離機構が採用されている。例えば、ＦＲＲ方式の分離機構が採用された給紙装置にあっては、図１に示されるように、ピックアップロール１０にて、用紙トレイ１１から拾い上げられた紙１３が、フィードロール１２とトルクリミッタを備えたリタードロール１４からなる分離部に送り込まれ、２枚以上の紙１３が送り込まれた場合には、かかる分離部のリタードロール１４が、フィードロール１２の摩擦力の影響を受けないためにトルクリミッタが限界に達することなく、停止乃至は逆方向（図１中、反時計回り）に回転し、これにより、フィードロール１２に接している紙のみが送り出され、紙の重送が防止され得るようになっている。
【０００３】
このような給紙装置に使用されるピックアップロール１０やフィードロール１２、リタードロール１４等の給紙ロールでは、一般に、紙１３等のシートに接する外表面（ロール表面）が、高い摩擦係数を有していることが望ましく、このため、高摩擦係数を実現し得る、ＥＰＤＭ等のゴムやポリウレタン等の弾性体にて形成されている。また、かかる給紙ロールの製造法としては、一般に、型成形を行なった後、使用による摩擦係数の低下が有利に抑えられ得るように、その外表面に対して研摩加工を施して、周方向に波目状の研摩目を有する給紙ロール（例えば、図３参照）を得る方法が採用されている。
【０００４】
ところで、近年においては、紙粉が大量に発生する再生紙や外国製紙（例えば、中国製紙）、また、印刷面に特殊なコーティングが施されたコート紙等が多く用いられるようになってきており、給紙ロールには、更なる摩擦係数の長期に亘る安定性乃至は維持性が要求されてきている。
【０００５】
しかしながら、ＥＰＤＭからなるゴムロールにあっては、初期の摩擦係数には優れるものの、ＥＰＤＭ自体に粘着成分が多く含まれているところから、紙粉の発生し易い紙を用いた場合には、紙粉の付着が避けられず、そして、そのような紙粉の付着によって、摩擦係数が低下せしめられると共に、またＥＰＤＭは、耐摩耗性が良好であるとは言い難く、連続通紙によって研摩目が擦り減って喪失し、これによっても、摩擦係数が大幅に低下してしまう等といった問題を有していたのである。
【０００６】
これに対して、ポリウレタン弾性体は、ＥＰＤＭと比較して粘着成分を少なくして摩擦係数維持性を確保し、且つ、優れた耐摩耗性を確保するために、一般に、ＪＩＳ−Ａ硬度が５０°よりも高い硬度に調整されている（低硬度になると、粘着成分の低減が困難となり、紙粉付着による摩擦係数低下が免れないためである。）。そのようなポリウレタン弾性体からなる給紙ロール（ウレタン製給紙ロール）にあっては、ＥＰＤＭ製給紙ロールと比較すると、非常に優れた摩擦係数維持性、及び、耐摩耗性を発揮し、高い耐久性・信頼性が期待され得るのである。しかしながら、紙粉が大量に発生する特殊な用紙や給紙システムによっては、ウレタン材料の優れた耐久性を発揮出来ない場合があったのである。
【０００７】
そして、研摩加工が施されたウレタン製給紙ロールについて、本発明者が更なる検討を重ねた結果、給紙システムや使用する紙の種類によっては、研摩目が粗い程、耐久による摩擦係数の低下が効果的に防止され得るのではないか、と推察した。即ち、研摩目の表面粗さが小さい場合には、給紙ロールが、厚紙やコート紙等の紙に対して、物理的に引っ掛かり難くなり、また、紙粉発生量の多い紙に対しても、波目状の研摩目の運動による紙粉排除機能が低減されて、紙粉が付着し易く且つ排除され難くなって、摩擦係数が低下し、所望とする耐久性が得られないのではないか、と考えたのである。
【０００８】
そこで、研摩目のより大きなものを得るべく、ポリウレタン弾性体の表面に研摩加工を施したのであるが、前述せる如く、給紙ローラ用のポリウレタン弾性体は、ＥＰＤＭ等のゴムからなる給紙ロールに比して、硬度が高い材料であるところから、図４に示されるような細かな研摩目となって、研摩加工を施しても、表面粗さの一つの指標であるＲｚ（十点平均粗さ）は高々３５μｍ程度が限界で、それ以上の表面粗さを有する研摩目を得ることは難しく、また、例え、粗度の粗い砥石で研摩しても、研削性が低下するだけで、所望とする表面粗さが得られないのみならず、発熱に伴う材料劣化を引き起こしてしまう等といった問題を内在していたのである。因みに、図４（ａ）及び（ｂ）には、研摩加工を施したウレタン製給紙ロールの外表面を、それぞれ、２５倍及び１００倍の倍率にて撮像して得られたＳＥＭ像（左右方向が周方向）が示されているが、図３（ａ）及び（ｂ）に示される、５０倍及び１００倍の倍率にてそれぞれ撮像されたＥＰＤＭ製ゴムロールのＳＥＭ像と比較すると、ウレタン製給紙ロールの外表面は、ＥＰＤＭ製ゴムロールのものに比して、波目状の研摩目が非常に細かくなっていることが、認められる。
【０００９】
一方、特開平１０−７１６５５号公報（特許文献１）には、ロール製造時間の大幅な短縮のために、研磨工程を無くして、従って、研磨加工を行なうことなく、常に一定の研磨模様を表面に有するゴムロールを製造するべく、研磨模様を有する成形型を用いてロール成形を行なう手法が、提案されているのであるが、そのような手法を、ポリウレタン弾性体にて構成されるウレタン製給紙ロールの製造に単に、そのまま適用しただけでは、有効な研摩目は得られず、優れた摩擦係数の維持性や大きな給紙寿命を得ることは出来なかったのである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−７１６５５号公報
【００１１】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、紙粉が大量に発生する再生紙や外国製紙等を用いても、摩擦係数の低下が有利に抑制され得て、優れた耐久性を実現するウレタン製給紙ロール、並びにそのようなウレタン製給紙ロールを有利に製造する方法を、提供することにある。
【００１２】
【解決手段】
そして、本発明者は、そのような課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、所望とする研摩目に対応した模様を成形キャビティ面に有する成形型を用いて、ポリウレタン弾性体の注型成形を行なえば、ポリウレタン弾性体は転写性に優れているところから、極めて微細な形状であっても、所望とする研摩目模様が、非研摩（研摩レス）にて、ウレタン製給紙ロールの外表面に、正確に転写、形成されると共に、更に、かかる研摩目模様を、ポリウレタン弾性体の研摩加工では実現され得ない、所定の表面粗さとすることによって、耐久による摩擦係数の低下がより一層有利に防止され、優れた給紙寿命が実現され得ることを、見出したのである。
【００１３】
従って、本発明は、上述せる如き知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは、通紙される紙に接するロール表面がポリウレタン弾性体からなるウレタン層にて構成されてなる給紙ロールにして、該ウレタン層が、波目状の研摩目に対応した模様の成形キャビティ面を有する成形型を用いたポリウレタン原料の注型成形操作によって形成され、そのロール表面が、非研摩形態において、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する波目状の研摩目模様とされていると共に、５０°よりも高いＪＩＳ−Ａ硬度に調整されていることを特徴とするウレタン製給紙ロールにある。
【００１４】
すなわち、本発明に従う給紙ロールにあっては、耐摩耗性に優れたポリウレタン弾性体が採用され、そのようなポリウレタン弾性体からなるウレタン層が、研摩目対応模様の成形キャビティ面を有する成形型を用いたポリウレタン原料の注型成形操作によって、形成されているところから、ウレタン層に対する研摩加工では得られない研摩目模様が、成形キャビティ面の転写によって、そのロール表面に形成され、しかも、その研摩目模様が、Ｒｚ（十点平均粗さ）：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ（最大高さ）：４０〜１４０μｍの表面粗さとされているところから、波目状の研摩目の運動による紙粉排除機能が効果的に発現され得て、耐紙粉付着性が向上し、紙粉が大量に発生する紙等を用いても、摩擦係数の低下が有利に抑制乃至は阻止されて、優れた耐久性が実現され得るようになっているのである。
【００１５】
しかも、本発明に従うウレタン製給紙ロールは、注型成形によって表面加工が施されるところから、コストアップの大きな要因となっていた研摩加工が不要となり、優れた経済性が実現され得ると共に、作業工数の低減も図られ得るといった利点も享受され得るのである。
【００１６】
なお、かかる本発明に従うウレタン製給紙ロールの好ましい態様の一つによれば、前記成形型が、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さの研摩目を有するように研摩されたゴムロールを用い、かかるゴムロールのロール表面の研摩目を電鋳法にて転写せしめることによって、前記研摩目対応模様が形成されてなる成形キャビティ面を有していることが望ましい。このような電鋳法を採用することによって、ミクロン単位の微細な研摩目を、成形キャビティ面に高度な精度をもって確実に転写することが出来るのである。
【００１７】
また、本発明は、ポリウレタン弾性体からなるウレタン層が軸体の周りに形成されてなるウレタン製給紙ロールを製造する方法にして、（Ａ）研摩加工によって、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さの波目状の研摩目を有するロール表面とされてなるゴムロールを得る工程と、（Ｂ）かかるゴムロールを用い、そのロール表面の研摩目が電鋳法によって転写せしめられることによって形成された、該研摩目に対応した模様を成形キャビティ面に有する成形型を準備する工程と、（Ｃ）該成形型の成形キャビティ内に所定のポリウレタン原料を注入して、注型成形を行なうことにより、前記成形キャビティ面の模様に基づいて、前記ゴムロールの研摩目に相当する波目状の研摩目模様が表面に形成されていると共に、ＪＩＳ−Ａ硬度が５０°よりも高くされたウレタン層を、所定厚さにおいて形成せしめる工程とを、含むことを特徴とするウレタン製給紙ロールの製造法をも、その要旨とするものである。
【００１８】
このように、本発明に従うウレタン製給紙ロールの製造法によれば、所望とする表面粗さの研摩目を有するゴムロールを用いて、研摩目対応模様の成形キャビティ面を有する成形型を準備し、かかる成形型を用いて注型成形を行なって、ウレタン製給紙ロールを製造するようにしているところから、そのロール表面には、研摩加工では得られない、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する研摩目模様が有利に形成され、上述せる如き効果を実現するウレタン製給紙ロールが、極めて効果的且つ安定的に製造され得るようになっているのである。
【００１９】
なお、かかる本発明に従うウレタン製給紙ロールの製造法の好ましい態様の一つによれば、前記ゴムロールが、３０°〜５０°のＪＩＳ−Ａ硬度のゴム層を有し、該ゴム層のロール表面に対して前記研摩加工が施されていることが望ましい。このような硬度を有するゴムロールに対して研摩加工を施せば、所望とする研摩目を有するゴムロールが、有利に得られることとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ところで、本発明に従うウレタン製給紙ロールにおいて採用される代表的なロール構造の一例が、図２に示されている。この図２において、１６は、金属材質や樹脂材質等からなるパイプ状乃至は丸棒状の軸体（芯金）であって、該軸体１６の外周面上には、ポリウレタン弾性体（ポリウレタンエラストマ）からなるウレタン層１８が、所定厚さで一体的に形成されている。
【００２１】
そして、本発明にあっては、かかるウレタン製給紙ロールにおいて、ウレタン層１８の外表面、即ち、ロール表面を、研摩目に対応した模様の成形キャビティ面を有する成形型を用いた注型成形操作によって、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する、波目状の研摩目模様に構成したところに、大きな特徴を有しているのである。
【００２２】
具体的には、成形型として、ロール表面を与える型内面（成形キャビティ面）に、上記した研摩目に対応した模様、つまり、目的とする研摩目とは凹凸が反対の模様が形成されたものを用い、そして、かかる成形型内に、従来と同様なポリウレタン原料を注入して、該ポリウレタン原料の成形を実施することによって、目的とするウレタン層１８が、形成されるようになっているのである。
【００２３】
そして、そのような注型成形操作によって、ウレタン層１８の外表面には、図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、研摩加工によって形成される研摩目（図３参照）に相当する同様な研摩目模様が、その全面に亘って、形成されているのである。
【００２４】
しかも、本発明にあっては、かかる研摩目模様が、４０〜７５μｍの十点平均粗さ（Ｒｚ）と、４０〜１４０μｍの最大高さ（Ｒｍａｘ）を有するように形成されており、研摩加工では得られない研摩目模様が形成され得るようになっているのである。なお、ここにおいて、かかる表面粗さの指標であるＲｚとＲｍａｘは、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９８２に準拠して、周方向にロール表面を測定することにより、算出され得るものである。
【００２５】
そして、上述せる如き表面粗さを有する研摩目模様が形成されることにより、ポリウレタン弾性体の特性である耐摩耗性が充分に発現され得ると共に、ウレタン層１８の表面に形成された波目状の研摩目の運動に基づくところの紙粉排除機能が効果的に発現され得て、通紙により発生する紙粉が排除され、耐紙粉付着性が向上し、紙粉が大量に発生する紙等を用いても、摩擦係数の低下が有利に抑制乃至は阻止されて、耐久性が効果的に高められ得るのである。
【００２６】
なお、ここにおいて、ウレタン層１８表面のＲｚが４０μｍ未満であると、耐摩耗性に優れたポリウレタン弾性体から構成されても、従来の研摩加工の施された研摩ロールと同様に、通紙により発生する紙粉が排除され難く、連続通紙によって研摩目が消失したりする等して、所望とする耐久性を実現することが出来ず、また逆に、Ｒｚが７５μｍを超えたり、また、Ｒｍａｘが１４０μｍを超えるようになると、摩擦係数の低下は抑制されて、摩擦係数の維持性が確保されるものの、通紙される紙との接触面積が減り過ぎてしまうところから、初期の摩擦係数が低くなって、紙の不送り等が惹起せしめられる恐れがある。このため、上述せるように、Ｒｚは、４０〜７５μｍ、好ましくは、４０〜７０μｍとされ、また、Ｒｍａｘは、４０〜１４０μｍ、好ましくは、５０〜１２０μｍとされることとなる。
【００２７】
さらに、ウレタン層１８表面の研摩目模様の形状としては、上記した表面粗さが実現され得ておれば、特に限定されるものではないのであるが、ＪＩＳ−Ａ硬度が３０°〜５０°であるゴムロールの表面に対して、常法に従って、研摩加工を施すことにより得られる研摩目と同様な波目状の研摩目模様が、紙粉排除機能に優れていると共に、充分な摩擦係数を実現し得るところから、好適に採用され得ることとなる。なお、ゴムロールの研摩加工は、よく知られているように、ゴムロールを軸回りに回転せしめつつ、砥石をロール表面に当て、ゴムロール乃至は砥石を軸方向に移動することによって、実施されることとなるのである。けだし、本発明においては、そのような研摩目模様が、研摩レスにて形成されることは、上記した通りである。
【００２８】
ところで、かくの如き本発明に従うウレタン製給紙ロールを製造するに際しては、従来から公知の手法が採用され得るのであるが、本発明にあっては、特に、以下の如き手法が有利に採用され、それによって、ポリウレタン原料の注型成形によって形成されるウレタン層１８の外表面に、研摩加工を施すことなく、所定の表面粗さを有する研摩目模様が形成せしめられるのである。
【００２９】
すなわち、かかる手法は、成形キャビティ内でのポリウレタン原料の注型成形操作によって、目的とするウレタン製給紙ロールを製造するに際して、そのような成形キャビティにおけるロール外周面を形成する型内面（成形キャビティ面）に、Ｒｚ：４０〜７５μｍ及びＲｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さの研摩目とは凹凸が反対の模様（研摩目対応模様）を設けてなる成形型を用いて、ポリウレタン原料の注型成形を行なう方法であり、かかる成形型の成形キャビティ内に、ポリウレタン原料を注入して、注型成形せしめることにより、ウレタン層１８の外表面に、成形キャビティ面の研摩目対応模様を転写せしめて、所定厚さのウレタン層１８を形成せしめる一方、その表面全面に亘って、Ｒｚ：４０〜７５μｍ及びＲｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する研摩目模様を形成せしめるようにするのである。
【００３０】
より詳細には、先ず、目的とする給紙ロールの注型成形に先立ち、成形型が準備されることとなる。ここで用いられる成形型は、前述の如く、その成形キャビティ面において、Ｒｚ：４０〜７５μｍ及びＲｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する研摩目とは凹凸が反対の研摩目対応模様が、設けられてなるものであるが、そのような成形型に設けられた研摩目対応模様は、ミクロンオーダーの極めて微細な形状であるところから、放電加工（ワイヤカット）等の機械加工法では形成せしめることが困難であり、電鋳法にて形成されることが望ましい。なお、かかる電鋳法は、通常の機械加工では製作が困難なものを、比較的安価に且つ高い精度で複製することが出来る手法として、従来より用いられており、このような電鋳法を採用すれば、所望とする研摩目対応模様を、成形型の内面に、容易に且つ精度良く成形せしめることが可能となるのである。
【００３１】
そして、そのような電鋳法にて、上述せる如き成形キャビティ面を有する成形型を準備するには、予め、研摩加工によって、ロール表面が、Ｒｚ：４０〜７５μｍ及びＲｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する研摩目とされたゴムロール（母型ゴムロール）を、得る必要がある。
【００３２】
このとき、母型ゴムロールとして、ＪＩＳ−Ａ硬度が、３０°〜５０°であるゴム層を有するゴムロールが、好適に採用されることとなる。これは、かかる硬度が３０°未満の場合には、ゴムロール表面の粘着性が増加したり、或いは軟らかくなり過ぎて、研摩加工を施すことが困難となるからであり、また、５０°を超えるようになると、ポリウレタン弾性体と同様に、研摩目が細かくなって、所望とする表面粗さが得られなくなるからである。
【００３３】
また、そのような母型ゴムロールを与えるゴム組成物としては、加硫後のゴム層において、上記した範囲のＪＩＳ−Ａ硬度を実現し得るものであれば、特に限定されるものではなく、ＥＰＤＭ、ポリノルボルネン、ＳＢＲ、エピクロルヒドリンゴム、シリコンゴム、或いは、それらの２種以上がブレンドされたブレンド物等の、従来よりゴムロールの材料として用いられているゴム材料に、加硫剤や加硫促進剤、補強剤、充填剤、可塑剤等の各種配合剤が必要に応じて適宜に配合されたものが用いられる。
【００３４】
そして、そのようなゴム組成物を用いて、常法に従って、型成形を行なうと共に、軸体の周りにゴム層を形成せしめ、その後、かかるロール表面に対して研摩加工を施すことにより、母型ゴムロールが得られるのである。また、そのようにして研摩加工が施された母型ゴムロールの表面は、Ｒｚ：４０〜７５μｍ及びＲｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さに調整されるのである。
【００３５】
次いで、かかる母型ゴムロールを用い、その外表面を、電鋳法によって転写せしめて、成形型（成形金型）が準備される。具体的には、前述せる如き特許文献１に示されるように、母型ゴムロールの表面上に、ニッケル等の金属を、金属塩溶液の電気分解によって、所定厚さに電着させた後、電着した金属を、母型ゴムロールから剥離することによって、母型ゴムロールのロール表面の研摩目が、精度良く転写された金属製成形型（成形金型）が得られるのである。
【００３６】
そして、上述せる如き電鋳法によって得られる成形金型の一例が、図６に示されているのであるが、かかる成形金型２２には、複数のウレタン層１８が一度に得られるように、円筒状の成形キャビティ２１が複数個形成されており、それらの成形キャビティ２１を与える成形金型２２の内面が、それぞれ、所定の研摩目に対応する模様が形成された成形キャビティ面２０とされているのである。
【００３７】
より具体的には、図６において、成形金型２２は、目的とするウレタン製給紙ロールのウレタン層１８の軸方向長さと略同じ若しくは僅かに長い高さを有すると共に、成形キャビティ２１を与える円柱状の内孔が複数において形成せしめられてなる上型２２ａと、該上型の内孔に対応して、上方に向かって延出する円柱状突起が板状の基台に形成せしめられた下型２２ｂとから構成されており、それら上型２２ａと下型２２ｂとを型合せすることによって、上型２２ａの内孔と下型２２ｂの円柱状突起が同心的に位置せしめられて、所定厚さの円筒状の成形キャビティ２１が形成されるようになっている。しかも、成形キャビティ面２０には、所定の研摩目対応模様が、電鋳によって形成されているのである。
【００３８】
そして、そのような成形金型２２の成形キャビティ２１内に、図６に示される如く、開口部（注入口）を通じて、液状ポリウレタン等のポリウレタン原料２４を注入するのである。
【００３９】
ここにおいて、本発明において採用されるポリウレタン原料としては、特に限定されることなく、従来と同様な液状のものが用いられ得るものであって、ポリエステル或いはポリエーテルポリオールの如きポリオール成分とポリイソシアネート成分との配合物等、従来から公知のポリウレタン原料の何れもが、適宜に選択されて、使用されることとなる。
【００４０】
次いで、ポリウレタン原料が注入された成形金型２２の全体を、従来と同様にして、所定の温度に加熱することにより、成形キャビティ内のポリウレタン原料２４が硬化せしめられ、図７の断面説明図に示されるように、成形キャビティ内で、ソリッド状のポリウレタン弾性体からなるウレタン円筒体２６（ウレタン層１８）が形成せしめられるのである。ここで、かかる加熱温度や加熱時間としては、ポリウレタン原料に応じた、一般的な温度や時間が採用されることとなる。
【００４１】
そして、図８に示されるように、成形金型２２の型開きを行なって、成形された円筒体２６を離型し、その後、図示はしないが、必要に応じて、得られた円筒体２６を、所定の長さに切り揃えた後、図９に示されるように、かかる円筒体２６の内孔内に、パイプ状の軸体１６を圧入せしめることにより、ポリウレタン弾性体からなるウレタン層１８が、軸体の周りに一体的に形成されてなる、目的とするウレタン製給紙ロールが得られるのである。なお、ウレタン層１８の外径や厚さとしては、一般に、１０〜４０ｍｍ及び３〜１０ｍｍが、それぞれ、採用されることとなる。
【００４２】
このように、本発明においては、上述せる如き研摩目対応模様が付けられた成形金型２２が用いられると共に、かかる成形金型２２にて、転写性に優れたポリウレタン弾性体の成形を行なうようにしているところから、得られるウレタン層１８の外表面には、成形キャビティ面の模様に基づいて、母型ゴムロールの研摩目と同様な研摩目模様が、高い精度をもって、形成されることとなるのである。
【００４３】
かくの如くして、注型成形操作によって得られたウレタン製給紙ロールは、通常のウレタン製給紙ロールの研摩加工では得られない、所定の表面粗さの研摩目を、そのロール表面に有しており、これによって、充分に高度な摩擦係数が実現され得ると共に、耐紙粉付着性が向上せしめられて、紙粉が大量に発生する紙等を用いても、摩擦係数の低下が有利に抑制乃至は阻止されて、優れた耐久性、例えば、給紙寿命が実現され得るようになっているのである。また、このような注型成形操作を繰り返して行なうことにより、所望とする研摩目模様を有するウレタン製給紙ロールを、極めて効果的且つ安定的に製造することが可能となる。
【００４４】
しかも、ウレタン製給紙ロールは、注型成形によってロール表面の加工が施されるところから、コストアップの大きな要因となっていた研摩加工が不要となり、優れた経済性が実現され得ると共に、作業工数の低減も図られ、製造コストや製造時間を効果的に低減せしめ得るといった利点も享受され得るのである。
【００４５】
そして、上述せる如き特性を有する本発明に従うウレタン製給紙ロールは、ピックアップロールやフィードロール、リタードロール等の給紙装置用ロールとして、有利に使用されることとなるのである。
【００４６】
なお、本発明に従うウレタン製給紙ロールが、リタードロールとして用いられる場合には、上述せる如き優れた効果に加えて、スティックスリップが惹起され難くなって、鳴き（異音）の発生も有利に防止され得るようになる。
【００４７】
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００４８】
例えば、上記の実施形態では、軸体１６の周りにポリウレタン弾性体からなるウレタン層１８を設けるに際して、注型成形操作によって形成された円筒体２６の内孔内に、パイプ状の軸体１６を圧入せしめる手法が採用されていたが、研摩目対応模様を有する成形型に軸体を配置すると共に、所定のポリウレタン原料を注入して注型成形を行なうことにより、かかる軸体の外周面上に、所定の研摩目模様を有するウレタン層を一体的に形成せしめて、一挙に目的とする給紙ロールを得る手法も、勿論、本発明に従うウレタン製給紙ロールの製造法として、好適に採用され得ることとなる。
【００４９】
また、上例では、生産性が高められ得るように、成形金型２２として、複数の成形キャビティ２１を有する構造のものが採用されていたが、本発明に採用される成形型は、上述せる如き所定の研摩目対応模様が、ロール表面を与える成形キャビティ面２０に形成されておれば、その構造は上例のものに、何等限定されるものではない。
【００５０】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００５１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を含む幾つかの実験例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実験例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００５２】
先ず、ゴム材料として、ＥＰＤＭを用い、母型となるゴムロールの複数を、常法に従って、作製した。そして、それらゴムロールにおけるゴム層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定したところ、何れも、４０°であることを確認した。
【００５３】
次いで、この得られた複数のゴムロールのロール表面に対して、従来と同様にして研摩加工を施すことにより、そして、その際の研摩条件を種々変化させることによって、研摩目の表面粗さ（Ｒｚ，Ｒｍａｘ）の値が異なる、各種の母型ゴムロールを作製した。
【００５４】
その後、それら得られた母型ゴムロールを用いて、電鋳法にて、それらのロール表面の研摩目を、それぞれ、転写することによって、各種の表面粗さの研摩目対応模様を有する成形金型を準備した。
【００５５】
また一方、エーテル系ポリオールとイソシアネートを用いて、ウレタンプレポリマーを調製した後、このウレタンプレポリマーに、グリコール系架橋剤を混合して、ポリウレタン原料を準備した。
【００５６】
そして、かかるポリウレタン原料を、上述せる如くして準備された研摩目対応模様を有する成形金型の成形キャビティ内に、それぞれ、注入して、１５０℃×１時間にて、注型成形を施すことにより、ポリウレタン弾性体からなる、厚さ：５ｍｍの円筒体（ウレタン層）を形成した。その後、かかる円筒体を所定の長さ（２５ｃｍ）となるように切断した後、かかる円筒体の内孔内に、外径：１０ｍｍ、長さ：３０ｃｍのポリアセタール製の軸体を挿入することにより、異なる表面粗さを有する実験例５〜１１に係る給紙ロールを作製した。
【００５７】
また、上述せる如き母型ゴムロールと同様にして、研摩加工によって、研摩目を有するＥＰＤＭ製の研摩ロールを作製して、実験例４に係る給紙ロールとすると共に、上記したポリウレタン原料を用いて、注型成形行なった後、研摩加工を施すことにより、研摩目が形成された各種ウレタン製研摩ロールを作製し、それらを、実験例１〜３に係る給紙ロールとした。
【００５８】
そして、それら得られた実験例１〜１１に係る給紙ロールについて、その表面の表面粗さ（Ｒｚ、Ｒｍａｘ）を、表面粗度測定装置：サーフコム５５０Ａ（東京精密社製）を用いて、周方向に測定することにより求め、その得られた結果を、下記表１，２に示した。但し、かかる表面粗さの測定に際して、基準長さは、４ｍｍとした。なお、下記表１は、実験例１〜１１に係る給紙ロールを、ピックアップロール、フィードロールとして用いた際の結果を纏めたものであり、下記表２は、リタードロールとして用いた際の結果を纏めたものである。
【００５９】
また、得られた実験例１〜１１に係る給紙ロールの摩擦係数（初期）を、常法に従って求め、その得られた結果を下記表１，２に示した。更に、給紙ロールを構成するポリウレタン弾性体とＥＰＤＭのＪＩＳ−Ａ硬度を、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３−１９９７の「デュロメータ硬さ試験」に準拠して測定したところ、ポリウレタン弾性体：５６°、ＥＰＤＭ：４０°であった。
【００６０】
さらに、実験例４，６，９に係る給紙ロールにあっては、走査型電子顕微鏡を用いて、一方の端部の上方側からウレタン層の周縁部を、図２に示されるイの方向に、撮像することにより、前述せる如き図３〜５のＳＥＭ像を、それぞれ撮像した。なお、図３〜５中に示されるように、倍率としては、２５倍又は５０倍、１００倍を採用した。
【００６１】
次いで、実験例１〜１１に係る給紙ロールを用いて、以下の如き評価試験を行なった。即ち、評価機として、各３本ずつの実験例１〜１１に係る給紙ロールを、ピックアップロール、フィードロール及びリタードロールとして用いた、ＦＲＲ方式給紙システムのベンチ試験機を構成した。そして、かかる試験機にて、室温下で、紙粉の発生量が多い紙（三一牌：中国製）を用いて、給紙速度：４００ｍｍ／秒にて、給紙寿命まで、連続的に通紙を行なった。また、かかる評価試験中、リタードロールについて、鳴き（異音）発生の有無について調査し、鳴きの発生がなかったものを○、鳴きの発生があったものは、×と××の２段階の官能評価を行なって、得られた評価結果を、下記表２に示した。
【００６２】
かかる評価試験の後、摩擦係数（終了時）を測定し、これと、上記で得られた評価試験前の初期摩擦係数とから、摩擦係数の判定を行なった。判定基準は、初期の摩擦係数及び終了後の摩擦係数が、１．６以上のものを○、１．６未満１．３以上のものを△、１．３未満のものを×とした。そして、得られた摩擦係数と判定結果を、下記表１，２に示した。
【００６３】
また、評価試験後のロール表面の研摩目乃至は研摩目模様の有無を、光学顕微鏡（×５０倍）にて確認し、○：研摩目が有る、△：研摩目が若干残る、×：研摩目無しとして、得られた結果を下記表１，２に示した。
【００６４】
【表１】
【表２】
かかる表１及び表２の結果からも明らかなように、研摩目対応模様が形成された成形金型を用いた注型成形によって、ロール表面が、所定の表面粗さを有する研摩目模様とされた実験例７〜９に係る給紙ロールにあっては、初期摩擦係数が、給紙ロールに必要とされる高い摩擦係数（１．６以上）を実現していると共に、試験後の摩擦係数の低下も極めて少なく、また、研摩目模様も試験によって消失していないことが認められ、これによって、６０万枚以上の給紙寿命が実現され得ている。また、リタードロールとして用いた場合には、鳴きの発生も認められなかった。
【００６７】
これに対し、研摩目対応模様が形成された成形金型を用いた注型成形によって、ロール表面が、Ｒｚ：２０，３０の表面粗さを有する研摩目模様とされた実験例５，６に係る給紙ロールにあっては、初期摩擦係数は高いものの、紙粉の排除機能が良好ではないところから、摩擦係数の低下が大きく、また、リタードロールとして使用されると、鳴きが発生する。一方、Ｒｚが８０，１００とされた実験例１０，１１に係る給紙ロールにあっては、摩擦係数の低下が抑制され得るものの、初期摩擦係数が小さく、望ましくないことが分かる。
【００６８】
また、研摩加工によって、ロール表面に、Ｒｚ：６０、Ｒｍａｘ：１５０の研摩目を有する実験例４に係る給紙ロールにあっては、ウレンタン層ではなく、ＥＰＤＭ層から構成されているところから、初期摩擦係数は高いものの、紙粉の付着により、摩擦係数の低下が大きく、給紙寿命も小さいことが分かる。また、リタードロールとして用いた場合には、鳴きが発生し易い。
【００６９】
さらに、研摩加工によって、ウレタン層の表面に研摩目が形成された実験例１〜３に係る給紙ロールにあっても、初期摩擦係数は高いものの、紙粉の排除機能が良好ではないところから、耐久後に研摩目が少なからず消失し、摩擦係数の低下が大きく、給紙寿命も小さいことが分かる。また、リタードロールとして用いた場合には、鳴き（異音）が発生する。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に従う給紙ロールにあっては、耐摩耗性に優れたポリウレタン弾性体が採用されると共に、そのようなポリウレタン弾性体からなるウレタン層が、研摩目対応模様の成形キャビティ面を有する成形型を用いたポリウレタン原料の注型成形操作によって、形成されているところから、かかるウレタン層の外表面には、ウレタン層に対する研摩加工では通常得られない研摩目模様が、成形キャビティ面の転写によって形成されている。しかも、その研摩目模様が、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さとされているところから、紙粉排除機能が効果的に発現され得て、耐紙粉付着性が向上し、紙粉が大量に発生する紙等を用いても、摩擦係数の低下が有利に抑制乃至は阻止されて、優れた給紙寿命が実現され得るようになっているのである。また、かかる給紙ロールをリタードロールとして用いた際には、鳴き（異音）の発生も効果的に防止され得るのである。
【００７１】
しかも、本発明に従うウレタン製給紙ロールは、注型成形によって表面加工が施されるところから、コストアップの大きな要因となっていた研摩加工が不要となり、優れた経済性が実現され得ると共に、作業工数の低減も図られ得るといった利点も享受され得るのである。
【００７２】
また、本発明に従うウレタン製給紙ロールの製造法によれば、上述の如き優れた特性を実現し得る給紙ロールを、極めて効果的に且つ安定した品質をもって、有利に製造することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】給紙ロールが使用される給紙装置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に従って製造されるウレタン製給紙ロールの一例を示す説明図である。
【図３】実施例において、研摩加工の施されたＥＰＤＭ製給紙ロールのロール表面を撮像したＳＥＭ像であって、（ａ）は、倍率：５０倍、（ｂ）は、倍率：１００倍のものである。
【図４】実施例において、研摩加工の施されたウレタン製給紙ロールのロール表面を撮像したＳＥＭ像であって、（ａ）は、倍率：２５倍、（ｂ）は、倍率：１００倍のものである。
【図５】実施例において、注型成形によって研摩目模様がロール表面に形成されたウレタン製給紙ロールのロール表面を撮像したＳＥＭ像であって、（ａ）は、倍率：２５倍、（ｂ）は、倍率：１００倍のものである。
【図６】本発明手法に従って、ウレタン製給紙ロールを製造する工程を示す説明図であって、成形型にポリウレタン原料を注入する状態を示している。
【図７】本発明手法に従って、ウレタン製給紙ロールを製造する工程を示す説明図であって、成形型に注入されたポリウレタン原料をキュアする状態を示している。
【図８】本発明手法に従って、ウレタン製給紙ロールを製造する工程を示す説明図であって、型開きを行なって、成形型から、ウレタン層を取り出した状態を示している。
【図９】本発明手法に従って、ウレタン製給紙ロールを製造する工程を示す説明図であって、ウレタン層に軸体を挿入する状態を示している。
【符号の説明】
１０ ピックアップロール １１ 用紙トレイ
１２ フィードロール １３ 紙
１４ リタードロール １６ 軸体
１８ ウレタン層 ２０ 成形キャビティ面
２１ 成形キャビティ ２２ 成形金型
２４ ポリウレタン原料 ２６ ウレタン円筒体[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a urethane paper feed roll and a method for manufacturing the same, and more particularly to a paper feed roll such as a pick-up roll, a feed roll, and a retard roll used in a paper feed device such as a copying machine or a printer, and such a paper feed roll. The present invention relates to a method for advantageously producing a paper roll.
[0002]
[Background]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a paper feeding device used for a copying machine, a printer, or the like, a separation mechanism such as an FRR method or an FR method has been adopted so that paper can be reliably fed one by one. For example, in a paper feeding device employing an FRR type separation mechanism, as shown in FIG. 1, the
[0003]
In the paper feed rolls such as the pick-
[0004]
By the way, in recent years, recycled paper and foreign paper (for example, Chinese paper) that generate a large amount of paper dust, coated paper with a special coating on the printing surface, and the like have been increasingly used. The paper feed roll is required to have a long-term stability or maintainability of a further friction coefficient.
[0005]
However, in the case of a rubber roll made of EPDM, although the initial friction coefficient is excellent, since EPDM itself contains a large amount of adhesive components, when paper that is likely to generate paper dust is used, The adhesion of paper is inevitable, and the adhesion of paper dust reduces the coefficient of friction, and EPDM is not said to have good wear resistance. It lost and lost, and this also had the problem that a friction coefficient fell significantly.
[0006]
On the other hand, the polyurethane elastic body generally has a JIS-A hardness of 50 in order to secure the coefficient of friction maintenance by reducing the adhesive component as compared with EPDM and to ensure excellent wear resistance. The hardness is adjusted to be higher than 0 ° (because a low hardness makes it difficult to reduce the adhesive component, and a reduction in the coefficient of friction due to paper dust adhesion is inevitable). In a paper feed roll (urethane paper feed roll) made of such a polyurethane elastic body, compared with an EPDM paper feed roll, it exhibits excellent friction coefficient maintenance and wear resistance, High durability and reliability can be expected. However, depending on the special paper and paper feeding system that generate a large amount of paper dust, the excellent durability of the urethane material may not be exhibited.
[0007]
As a result of further investigations by the present inventors on the urethane paper feed roll subjected to the polishing process, depending on the paper feed system and the type of paper used, the rougher the abrasive grain, the more the friction coefficient due to durability. I guessed that the decline could be effectively prevented. That is, when the surface roughness of the abrasive grain is small, the paper feed roll is difficult to physically catch on paper such as cardboard or coated paper, and also on paper that generates a large amount of paper dust. The paper dust removal function due to the movement of the wavy abrasive grain is reduced, the paper powder is easily attached and difficult to be removed, the friction coefficient is lowered, and the desired durability is not obtained. I thought.
[0008]
Therefore, the surface of the polyurethane elastic body is polished to obtain a larger abrasive grain. As described above, the polyurethane elastic body for the paper feed roller is a paper feed roll made of rubber such as EPDM. Since the material is higher in hardness than the above, Rz (ten-point average), which is one index of surface roughness, is obtained by forming a fine abrasive grain as shown in FIG. (Roughness) is limited to about 35 μm at most, and it is difficult to obtain an abrasive having a surface roughness of more than that, and even if polishing with a rough grindstone, for example, the grindability only decreases. The problem was that not only the desired surface roughness could not be obtained, but also material deterioration caused by heat generation was caused. 4 (a) and 4 (b) show SEM images (left and right) obtained by imaging the outer surface of a urethane-made paper feed roll subjected to polishing at magnifications of 25 and 100, respectively. The direction is the circumferential direction), but compared to the SEM images of EPDM rubber rolls taken at 50x and 100x magnifications shown in Figs. 3 (a) and 3 (b), respectively, made of urethane It can be seen that the outer surface of the paper feed roll has a very fine wave-like polish as compared to that of an EPDM rubber roll.
[0009]
On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-71655 (Patent Document 1), in order to significantly reduce the roll manufacturing time, a polishing process is eliminated, and therefore a constant polishing pattern is always provided on the surface without polishing. In order to manufacture a rubber roll, a roll forming method using a mold having a polishing pattern has been proposed. Such a method is applied to a urethane paper feed made of a polyurethane elastic body. By simply applying the roll as it is, an effective abrasive grain could not be obtained, and it was not possible to obtain an excellent coefficient of friction maintenance and a long paper feed life.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-10-71655
[0011]
[Solution]
Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that the friction coefficient is reduced even if recycled paper or foreign paper made with a large amount of paper dust is used. It is an object of the present invention to provide a urethane paper feed roll that can be advantageously prevented from lowering to achieve excellent durability, and a method for advantageously producing such a urethane paper feed roll.
[0012]
[Solution]
As a result of intensive studies to solve such problems, the inventor of the present invention has cast polyurethane polyurethane using a mold having a pattern corresponding to the desired polishing surface on the molding cavity surface. Since the polyurethane elastic body is excellent in transferability, the desired abrasive pattern is non-abrasive (abrasion-less) and the outer surface of the urethane paper feed roll is not polished. By accurately transferring and forming the surface on the surface, and by making such a polished pattern a predetermined surface roughness that cannot be realized by polishing of a polyurethane elastic body, the friction coefficient due to durability is further reduced. It has been found that it can be advantageously prevented and an excellent feed life can be realized.
[0013]
Therefore, the present invention has been completed based on the knowledge as described above, and the gist of the present invention is that the roll surface in contact with the paper to be passed is composed of a urethane layer made of a polyurethane elastic body. In the paper feed roll, the urethane layer is Wavy Formed by cast molding operation of polyurethane raw material using a mold having a molding cavity surface with a pattern corresponding to the abrasive grain And The roll surface has a surface roughness of Rz: 40 to 75 μm, Rmax: 40 to 140 μm in a non-abrasive form. Wavy It is considered to be a polished pattern In addition, it is adjusted to JIS-A hardness higher than 50 ° This is a urethane paper feed roll.
[0014]
That is, in the paper feed roll according to the present invention, a polyurethane elastic body excellent in wear resistance is employed, and a urethane layer made of such polyurethane elastic body has a molding cavity surface with a pattern corresponding to an abrasive grain. A polishing pattern that cannot be obtained by polishing on the urethane layer is formed on the surface of the roll by transfer of the molding cavity surface. Since the polishing pattern has a surface roughness of Rz (ten-point average roughness): 40 to 75 μm and Rmax (maximum height): 40 to 140 μm, paper dust is eliminated by the movement of the wavy polishing eyes. The function can be effectively expressed, the paper dust adhesion is improved, and even when using paper or the like that generates a large amount of paper dust, the reduction of the friction coefficient is advantageously suppressed or prevented. Thus, excellent durability can be realized.
[0015]
Moreover, since the urethane paper feed roll according to the present invention is subjected to surface processing by cast molding, polishing processing that has been a major factor in cost increase is unnecessary, and excellent economic efficiency can be realized, The advantage that the work man-hour can be reduced can also be enjoyed.
[0016]
According to one of the preferred embodiments of the urethane paper feed roll according to the present invention, the mold is polished so as to have a polishing surface having a surface roughness of Rz: 40 to 75 μm and Rmax: 40 to 140 μm. It is desirable to have a molding cavity surface in which the abrasive-corresponding pattern is formed by transferring the abrasive surface of the roll surface of the rubber roll by an electroforming method. By adopting such an electroforming method, it is possible to reliably transfer fine abrasive grains in micron units to the molding cavity surface with a high degree of accuracy.
[0017]
Further, the present invention is a method for producing a urethane paper feed roll in which a urethane layer made of a polyurethane elastic body is formed around a shaft body. (A) Rz: 40 to 75 μm, Rmax: 40-140 μm surface roughness Wavy A step of obtaining a rubber roll formed as a roll surface having an abrasive grain, and (B) using such a rubber roll, corresponding to the abrasive grain formed by transferring the abrasive grain on the roll surface by electroforming. A step of preparing a mold having a pattern on the surface of the mold cavity; and (C) pouring a predetermined polyurethane raw material into the mold cavity of the mold and performing cast molding to form a pattern on the surface of the mold cavity. On the basis of the polishing roll of the rubber roll Wavy A polished pattern is formed on the surface And the JIS-A hardness was higher than 50 °. The gist of the present invention is also a method for producing a urethane paper feed roll, which includes a step of forming a urethane layer at a predetermined thickness.
[0018]
Thus, according to the method for manufacturing a urethane paper feed roll according to the present invention, a mold having a molding cavity surface with a pattern corresponding to an abrasive grain is prepared using a rubber roll having an abrasive having a desired surface roughness. Since a urethane paper feed roll is manufactured by casting using such a mold, the roll surface cannot be obtained by polishing, Rz: 40 to 75 μm, Rmax: An abrasive pattern having a surface roughness of 40 to 140 μm is advantageously formed, and a urethane paper feed roll that realizes the above-described effects can be manufactured extremely effectively and stably.
[0019]
According to one of the preferred embodiments of the method for producing a urethane paper feed roll according to the present invention, the rubber roll has a rubber layer having a JIS-A hardness of 30 ° to 50 °, and the roll of the rubber layer It is desirable that the polishing process be performed on the surface. If a polishing process is performed on a rubber roll having such hardness, a rubber roll having a desired abrasive grain can be advantageously obtained.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of a typical roll structure employed in the urethane paper feed roll according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 2,
[0021]
In the present invention, in such a urethane sheet feeding roll, the outer surface of the
[0022]
Specifically, as the mold, a pattern corresponding to the above-mentioned polishing eyes is formed on the inner surface (molding cavity surface) that gives the roll surface, that is, a pattern having irregularities opposite to the intended polishing eyes. Then, by injecting a polyurethane raw material similar to the conventional one into such a mold and molding the polyurethane raw material, the
[0023]
Then, by such cast molding operation, the outer surface of the
[0024]
Moreover, in the present invention, such a polished pattern is formed so as to have a 10-point average roughness (Rz) of 40 to 75 μm and a maximum height (Rmax) of 40 to 140 μm. Thus, it is possible to form a polished pattern that cannot be obtained. Here, Rz and Rmax, which are indicators of such surface roughness, can be calculated by measuring the roll surface in the circumferential direction in accordance with JIS-B-0601-1982.
[0025]
Then, by forming the abrasive pattern having the surface roughness as described above, the wear resistance which is a characteristic of the polyurethane elastic body can be sufficiently exhibited, and the wavy pattern formed on the surface of the
[0026]
Here, when the Rz on the surface of the
[0027]
Further, the shape of the abrasive pattern on the surface of the
[0028]
By the way, when manufacturing such a urethane paper feed roll according to the present invention, a conventionally known method can be adopted. In the present invention, the following method is particularly advantageously employed. As a result, an abrasive pattern having a predetermined surface roughness can be formed on the outer surface of the
[0029]
That is, such a technique is used when a desired urethane feed roll is manufactured by a casting operation of a polyurethane raw material in a molding cavity, and a mold inner surface (molding cavity) that forms a roll outer peripheral surface in such a molding cavity. Casting of polyurethane raw material using a molding die having a surface having a surface roughness (Rz: 40 to 75 μm and Rmax: 40 to 140 μm) with a surface roughness (opposite pattern) opposite to the surface roughness This is a method of molding, and by injecting a polyurethane raw material into the molding cavity of such a mold and casting it, the pattern corresponding to the polishing surface of the molding cavity surface is transferred to the outer surface of the
[0030]
More specifically, first, a mold is prepared prior to casting the target paper feed roll. As described above, the mold used here is provided with a pattern corresponding to an abrasive grain having irregularities opposite to those of the abrasive grain having a surface roughness of Rz: 40 to 75 μm and Rmax: 40 to 140 μm on the surface of the mold cavity. However, since the pattern corresponding to the abrasive grain provided in such a mold is an extremely fine shape on the order of microns, it should be formed by a machining method such as electric discharge machining (wire cutting). Is difficult to form and is preferably formed by electroforming. Such an electroforming method has been used conventionally as a technique that can be replicated at a relatively low cost and with high accuracy, which is difficult to manufacture by ordinary machining. By adopting it, it becomes possible to easily and accurately form the desired pattern corresponding to the abrasive grain on the inner surface of the mold.
[0031]
And in order to prepare the shaping | molding die which has a shaping | molding cavity surface as mentioned above by such an electroforming method, a roll surface is a surface of Rz: 40-75 micrometers and Rmax: 40-140 micrometers previously by grinding process. It is necessary to obtain a polished rubber roll (matrix rubber roll) having roughness.
[0032]
At this time, a rubber roll having a rubber layer having a JIS-A hardness of 30 ° to 50 ° is suitably employed as the matrix rubber roll. This is because when the hardness is less than 30 °, the adhesiveness of the surface of the rubber roll increases or becomes too soft, and it is difficult to perform the polishing process, and it exceeds 50 °. This is because, as with the polyurethane elastic body, the polishing surface becomes fine and the desired surface roughness cannot be obtained.
[0033]
The rubber composition for providing such a matrix rubber roll is not particularly limited as long as it can realize the JIS-A hardness in the above-described range in the rubber layer after vulcanization. EPDM Vulcanizing agents and vulcanization accelerators for rubber materials conventionally used as rubber roll materials, such as polynorbornene, SBR, epichlorohydrin rubber, silicon rubber, or blends of blends of two or more thereof , Reinforcing agents, fillers, plasticizers, and other various compounding agents are appropriately blended as necessary.
[0034]
Then, using such a rubber composition, molding is performed according to a conventional method, and a rubber layer is formed around the shaft body. A rubber roll is obtained. Further, the surface of the matrix rubber roll thus polished is adjusted to have a surface roughness of Rz: 40 to 75 μm and Rmax: 40 to 140 μm.
[0035]
Next, the outer surface of the master rubber roll is transferred by electroforming to prepare a mold (molding mold). Specifically, as described in Patent Document 1 as described above, a metal such as nickel is electrodeposited on a surface of a base rubber roll to a predetermined thickness by electrolysis of a metal salt solution. By peeling the attached metal from the mother rubber roll, a metal mold (molding die) in which the polishing surface on the roll surface of the mother rubber roll is accurately transferred can be obtained.
[0036]
An example of a molding die obtained by the electroforming method as described above is shown in FIG. 6. In such a
[0037]
More specifically, in FIG. 6, the molding die 22 has a height that is substantially the same as or slightly longer than the axial length of the
[0038]
Then, as shown in FIG. 6, a polyurethane
[0039]
Here, the polyurethane raw material employed in the present invention is not particularly limited, and a liquid material similar to the conventional one can be used, and a polyol component such as polyester or polyether polyol and a polyisocyanate component can be used. Any conventionally known polyurethane raw material, such as a blend with the above, is appropriately selected and used.
[0040]
Next, the entire molding die 22 into which the polyurethane raw material has been injected is heated to a predetermined temperature in the same manner as in the past, whereby the polyurethane
[0041]
Then, as shown in FIG. 8, the molding die 22 is opened, the molded
[0042]
As described above, in the present invention, the molding die 22 provided with the above-described pattern corresponding to the polishing is used, and the polyurethane elastic body excellent in transferability is molded with the molding die 22. Therefore, on the outer surface of the
[0043]
As described above, the urethane paper feed roll obtained by the cast molding operation has a predetermined roughness on the surface of the roll, which cannot be obtained by polishing of a normal urethane paper feed roll. As a result, a sufficiently high friction coefficient can be realized, and the paper powder adhesion is improved, so that even if paper that generates a large amount of paper powder is used, the friction coefficient is reduced. It is advantageously suppressed or prevented so that an excellent durability, for example a paper feed life, can be realized. Further, by repeatedly performing such cast molding operation, it is possible to manufacture a urethane paper feed roll having a desired abrasive pattern very effectively and stably.
[0044]
Moreover, since the urethane paper feed roll is processed by casting, the surface of the roll is processed, eliminating the need for polishing, which was a major factor in increasing costs, and achieving excellent economic efficiency. The man-hour can be reduced, and the advantage that the manufacturing cost and the manufacturing time can be effectively reduced can be enjoyed.
[0045]
The urethane paper feed roll according to the present invention having the characteristics as described above is advantageously used as a roll for a paper feed device such as a pick-up roll, a feed roll, and a retard roll.
[0046]
In addition, when the urethane paper feed roll according to the present invention is used as a retard roll, in addition to the excellent effects as described above, stick slip is less likely to occur, and the occurrence of noise (abnormal noise) is also advantageous. Can be prevented.
[0047]
The exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the embodiments are merely examples, and the present invention is limited in any way by specific descriptions according to such embodiments. It should be understood that it is not interpreted.
[0048]
For example, in the above embodiment, when the
[0049]
In the above example, a structure having a plurality of
[0050]
In addition, although not listed one by one, the present invention can be implemented in a mode with various changes, modifications, improvements, and the like based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that all are included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.
[0051]
【Example】
Hereinafter, some experimental examples including examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such experimental examples. It goes without saying that it is not something that you receive.
[0052]
First, EPDM was used as a rubber material, and a plurality of rubber rolls serving as a matrix were produced according to a conventional method. And when the JIS-A hardness of the rubber layer in these rubber rolls was measured, it was confirmed that all were 40 °.
[0053]
Next, by polishing the roll surfaces of the obtained plurality of rubber rolls in the same manner as in the past, and by varying the polishing conditions at that time, the surface roughness (Rz) , Rmax) of various matrix rubber rolls having different values.
[0054]
Thereafter, by using the obtained master rubber roll, by molding the surface of the roll surface by electroforming, the molds having various patterns corresponding to the surface roughness of the surface are transferred. Prepared.
[0055]
On the other hand, after preparing a urethane prepolymer using an ether-based polyol and an isocyanate, a glycol-based crosslinking agent was mixed with this urethane prepolymer to prepare a polyurethane raw material.
[0056]
Then, each of these polyurethane raw materials is injected into a molding cavity of a molding die having a polished pattern prepared as described above, and cast molding is performed at 150 ° C. for 1 hour. Thus, a cylindrical body (urethane layer) having a thickness of 5 mm made of a polyurethane elastic body was formed. Thereafter, the cylindrical body is cut so as to have a predetermined length (25 cm), and a polyacetal shaft body having an outer diameter of 10 mm and a length of 30 cm is inserted into the inner hole of the cylindrical body. Then, paper feed rolls according to Experimental Examples 5 to 11 having different surface roughnesses were produced.
[0057]
Further, in the same manner as the matrix rubber roll as described above, an abrasive roll made of EPDM having an abrasive grain is produced by polishing to obtain a paper feed roll according to Experimental Example 4, and the above-described polyurethane raw material is used. After performing the cast molding, various urethane polishing rolls with polishing marks were prepared by polishing, and these were used as the paper feed rolls according to Experimental Examples 1 to 3.
[0058]
And about the obtained paper feeding rolls according to Experimental Examples 1 to 11, the surface roughness (Rz, Rmax) of the surface was measured using a surface roughness measuring device: Surfcom 550A (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). The results obtained by measuring in the direction are shown in Tables 1 and 2 below. However, when measuring the surface roughness, the reference length was 4 mm. Table 1 below summarizes the results when the paper feed rolls according to Experimental Examples 1 to 11 are used as pickup rolls and feed rolls, and Table 2 below shows the results when they are used as retard rolls. Are summarized.
[0059]
Moreover, the friction coefficient (initial stage) of the paper feed rolls according to the obtained Experimental Examples 1 to 11 was determined according to a conventional method, and the obtained results are shown in Tables 1 and 2 below. Furthermore, when the JIS-A hardness of the polyurethane elastic body and EPDM constituting the paper feed roll was measured in accordance with “Durometer Hardness Test” of JIS-K-6253-1997, the polyurethane elastic body: 56 °, EPDM : 40 °.
[0060]
Furthermore, in the paper feed rolls according to Experimental Examples 4, 6, and 9, using the scanning electron microscope, the peripheral edge portion of the urethane layer is moved from the upper side of one end portion to the direction indicated by A in FIG. In addition, the SEM images of FIGS. 3 to 5 as described above were respectively captured by imaging. In addition, as FIG. 3-5 shows, as magnification, 25 times, 50 times, and 100 times were employ | adopted.
[0061]
Next, the following evaluation tests were performed using the paper feed rolls according to Experimental Examples 1 to 11. That is, as an evaluation machine, a bench tester for an FRR system paper feeding system was used, in which three paper feeding rolls according to each of Experimental Examples 1 to 11 were used as a pickup roll, a feed roll, and a retard roll. In such a testing machine, at room temperature, using paper with a large amount of generated paper dust (San-Ichi: made in China) at a paper feed speed of 400 mm / second, continuously until the paper feed life I passed the paper. In addition, during this evaluation test, we investigated the presence or absence of squeal (abnormal noise) for retard rolls, ○ if no squeal occurred, and x and xx if squeal occurred. The sensory evaluation was performed, and the obtained evaluation results are shown in Table 2 below.
[0062]
After this evaluation test, the friction coefficient (at the end) was measured, and the friction coefficient was determined from this and the initial friction coefficient before the evaluation test obtained above. The criteria for the initial friction coefficient and the coefficient of friction after completion were evaluated as ◯, when the coefficient of friction was 1.6 or more, Δ when the coefficient was less than 1.6 and 1.3 or more, and x when the coefficient of friction was less than 1.3. The obtained friction coefficients and determination results are shown in Tables 1 and 2 below.
[0063]
In addition, the presence or absence of a polished surface or a polished surface pattern on the roll surface after the evaluation test was confirmed with an optical microscope (× 50 magnification). ○: There were abrasive surfaces, Δ: Some abrasive eyes remained, ×: Polished The results obtained are shown in Tables 1 and 2 below.
[0064]
[Table 1]
[Table 2]
As is apparent from the results of Tables 1 and 2, the roll surface is made into an abrasive pattern having a predetermined surface roughness by casting using a molding die on which an abrasive pattern is formed. In the paper feed rolls according to Experimental Examples 7 to 9, the initial friction coefficient realizes a high friction coefficient (1.6 or more) required for the paper feed roll, and the friction coefficient after the test. In addition, it is recognized that the polishing pattern is not lost by the test, and a paper feed life of 600,000 sheets or more can be realized. In addition, when used as a retard roll, no squeal was observed.
[0067]
On the other hand, in Examples 5 and 6 in which the roll surface was made into an abrasive pattern having a surface roughness of Rz: 20, 30 by casting using a molding die in which an abrasive pattern was formed. In such a paper feed roll, although the initial friction coefficient is high, the paper powder removal function is not good, so that the friction coefficient is greatly reduced, and when used as a retard roll, squeal occurs. On the other hand, in the paper feed rolls according to Experimental Examples 10 and 11 in which Rz is set to 80 and 100, it can be understood that although the decrease in the friction coefficient can be suppressed, the initial friction coefficient is small and undesirable.
[0068]
Further, in the paper feed roll according to Experimental Example 4 having a polishing surface of Rz: 60, Rmax: 150 on the roll surface by polishing, from the point that it is composed of an EPDM layer instead of a urethane layer, Although the initial friction coefficient is high, it can be seen that due to the adhesion of paper powder, the friction coefficient is greatly reduced and the paper feed life is also short. Further, when used as a retard roll, squeal is likely to occur.
[0069]
Further, even in the paper feed rolls according to Experimental Examples 1 to 3 in which the abrasive grain is formed on the surface of the urethane layer by the polishing process, although the initial friction coefficient is high, the paper powder removing function is not good. It can be seen that, after the endurance, the number of abrasive grains disappears, the friction coefficient is greatly reduced, and the paper feed life is also short. In addition, when used as a retard roll, a squeal (abnormal noise) occurs.
[0070]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the paper feed roll according to the present invention, a polyurethane elastic body excellent in wear resistance is adopted, and a urethane layer made of such a polyurethane elastic body is suitable for polishing. Since it is formed by cast molding operation of polyurethane raw material using a mold having a molding cavity surface, the outer surface of the urethane layer has a polished pattern that is not usually obtained by polishing on the urethane layer. Is formed by transfer of the molding cavity surface. Moreover, since the polished pattern has a surface roughness of Rz: 40 to 75 μm and Rmax: 40 to 140 μm, the paper dust removing function can be effectively expressed, and the paper dust adhesion is improved. Even when paper or the like in which a large amount of paper dust is generated is used, the reduction of the friction coefficient is advantageously suppressed or prevented, and an excellent paper feed life can be realized. Further, when such a paper feed roll is used as a retard roll, the occurrence of squealing (abnormal noise) can be effectively prevented.
[0071]
Moreover, since the urethane paper feed roll according to the present invention is subjected to surface processing by cast molding, polishing processing that has been a major factor in cost increase is unnecessary, and excellent economic efficiency can be realized, The advantage that the work man-hour can be reduced can also be enjoyed.
[0072]
Further, according to the method for producing a urethane paper feed roll according to the present invention, a paper feed roll capable of realizing the excellent characteristics as described above can be advantageously produced with extremely effective and stable quality. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a sheet feeding device in which a sheet feeding roll is used.
FIG. 2 is an explanatory view showing an example of a urethane paper feed roll manufactured according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B are SEM images obtained by imaging the roll surface of an EPDM paper feed roll that has been subjected to polishing processing, in which FIG. 3A is a magnification of 50 times, and FIG. 3B is a magnification of 100 times. belongs to.
4A and 4B are SEM images obtained by imaging the roll surface of a urethane paper feed roll that has been subjected to polishing in Examples, where FIG. 4A is a magnification of 25 times, and FIG. 4B is a magnification of 100 times. belongs to.
FIG. 5 is an SEM image obtained by imaging the roll surface of a urethane paper feed roll in which an abrasive pattern is formed on the roll surface by cast molding in Example, where (a) is a magnification of 25 times; b) The magnification is 100 times.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a process of manufacturing a urethane paper feed roll according to the method of the present invention, and shows a state in which a polyurethane raw material is injected into a mold.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a process of manufacturing a urethane paper feed roll according to the method of the present invention, and shows a state in which a polyurethane raw material injected into a mold is cured.
FIG. 8 is an explanatory view showing a process of manufacturing a urethane paper feed roll according to the method of the present invention, and shows a state in which the urethane layer is taken out from the mold by performing mold opening.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a process of manufacturing a urethane paper feed roll according to the method of the present invention, and shows a state in which a shaft body is inserted into a urethane layer.
[Explanation of symbols]
10
12
14
18
21
24 Polyurethane
Claims (4)
該ウレタン層が、波目状の研摩目に対応した模様の成形キャビティ面を有する成形型を用いたポリウレタン原料の注型成形操作によって形成され、そのロール表面が、非研摩形態において、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さを有する波目状の研摩目模様とされていると共に、５０°よりも高いＪＩＳ−Ａ硬度に調整されていることを特徴とするウレタン製給紙ロール。The roll surface that is in contact with the paper to be passed is made of a urethane layer made of a polyurethane elastic body.
The urethane layer is formed by a cast molding operation of a polyurethane raw material using a mold having a molding cavity surface having a pattern corresponding to a wave-shaped polishing grain , and the roll surface is Rz: Urethane feeding characterized by having a wavy abrasive pattern having a surface roughness of 40 to 75 μm, Rmax: 40 to 140 μm, and being adjusted to a JIS-A hardness higher than 50 ° Paper roll.
研摩加工によって、Ｒｚ：４０〜７５μｍ、Ｒｍａｘ：４０〜１４０μｍの表面粗さの波目状の研摩目を有するロール表面とされてなるゴムロールを得る工程と、
かかるゴムロールを用い、そのロール表面の研摩目が電鋳法によって転写せしめられることによって形成された、該研摩目に対応した模様を成形キャビティ面に有する成形型を準備する工程と、
該成形型の成形キャビティ内に所定のポリウレタン原料を注入して、注型成形を行なうことにより、前記成形キャビティ面の模様に基づいて、前記ゴムロールの研摩目に相当する波目状の研摩目模様が表面に形成されていると共に、ＪＩＳ−Ａ硬度が５０°よりも高くされたウレタン層を、所定厚さにおいて形成せしめる工程とを、
含むことを特徴とするウレタン製給紙ロールの製造法。In a method of manufacturing a urethane paper feed roll in which a urethane layer made of a polyurethane elastic body is formed around a shaft body,
A step of obtaining a rubber roll having a roll- like polishing surface having a surface roughness of Rz: 40 to 75 μm and Rmax: 40 to 140 μm by polishing;
Using such a rubber roll, a step of preparing a mold having a pattern corresponding to the abrasive grain formed on the surface of the molding cavity formed by transferring the abrasive grain on the roll surface by an electroforming method;
Based on the pattern of the molding cavity surface by injecting a predetermined polyurethane raw material into the molding cavity of the molding die and performing cast molding, a wave-like polishing pattern corresponding to the polishing of the rubber roll Is formed on the surface, and a urethane layer having a JIS-A hardness higher than 50 ° is formed at a predetermined thickness.
A method for producing a urethane paper feed roll, comprising:
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