JP5144859B2

JP5144859B2 - 給紙ローラ

Info

Publication number: JP5144859B2
Application number: JP2000226418A
Authority: JP
Inventors: 幸夫安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP2001341862A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やファクシミリ、プリンター等のＯＡ機器、あるいは現金自動取引装置（ＡＴＭ）、両替機、計数機、自動販売機、キャッシュディスペンサー（ＣＤ）等の、摩擦を利用した給紙（紙以外の薄葉体状物を含む）の機構を有する装置に使用する給紙ローラに関し、特に給紙ローラの環状弾性体の構造・構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給紙ローラは、芯体の外周面にゴムやエラストマー等からなる環状弾性体が装着されて形成されているが、従来の給紙ローラにおける環状弾性体は、主として、単一の層から形成されていた。
【０００３】
しかしながら、この従来の給紙ローラの場合は、次のような問題があった。
(1) 紙との接触時間が短いために、安定的に用紙に搬送力を伝えることができない。
(2) 紙粉等が原因した、環状弾性体表面の摩擦係数の経時的な低下によって、搬送トラブルが発生し易い。
(3) 紙との接触時間が短いために、紙送り機構の高速化ができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、高い耐摩耗性と摩擦係数を有し、長期にわたり安定して使用出来る給紙ローラを提供することを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の給紙ローラは、芯体の外周面に装着された環状弾性体が非発泡層からなる外層及び発泡層からなる内層の２層、又は、芯体への固定を強固にする為に更に非発泡層からなる最内層を加えた３層で形成されてなることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、環状弾性体が２層で形成されている本発明の給紙ローラの断面図であり、芯体１の外周面に、非発泡層からなる外層２と発泡層からなる内層３との２層からなる環状弾性体が形成されている。
図２は、環状弾性体が更に非発泡層からなる最内層を加えた３層で形成されている本発明の給紙ローラの断面図であり、芯体１の外周面に、非発泡層からなる外層２、発泡層からなる内層３及び非発泡層からなる最内層４の３層からなる環状弾性体が形成されている。
【０００７】
本発明においては、環状弾性体を構成する発泡層及び非発泡層は、何れも弾性物質からなる層である。
各々の硬度は、発泡層についてはＡＳＫＡＲ−Ｃ硬度６０度以下、特に１０〜６０度が、非発泡層については、外層、最内層の何れの場合も、ＪＩＳ−Ａ硬度５０度以下、特に２０〜５０度が好ましい。発泡層のＡＳＫＡＲ−Ｃ硬度が６０度を超えると荷重に対する変位が小さくなり十分なニップ量が得られず、非発泡層のＪＩＳ−Ａ硬度が5 ０度を超えると非発泡層の変位が小さくなって発泡層への荷重伝達が不十分となり、十分なニップ量が得られない。
発泡層は、連続気泡、独立気泡の何れのものでも良いが、気泡の大きさが０．２〜０．６ｍｍφであるものが好ましい。気泡の大きさが０．２ｍｍφ未満のものは発泡層の硬度が低くならず、０．６ｍｍφを超えるものは発泡層の弾性率及び物理的な特性が安定しない。
【０００８】
各層の厚みは、非発泡層である外層については０．３〜３．０ｍｍが、発泡層である内層については３．５〜１５．０ｍｍが、非発泡層である最内層については０．５〜１．０ｍｍが、各々好ましい。
外層の厚みが０．３ｍｍ未満の場合は、自然摩耗により外層が消滅する可能性があり、３．０ｍｍを超える場合はローラが低硬度にならず、同時に大きなニップ量を確保できない。内層の厚みが３．５ｍｍ未満の場合は、ローラの総ゴム厚みが薄い為に内層が変形する量を確保できず、それに伴い大きなニップ量を確保できない。一方、１５．０ｍｍを超えても性能的には問題はないものの性能的な向上はなく無意味であり、経済的にはむしろ不利となる。最内層の厚みが０．５ｍｍ未満の場合は、内層のセルに最内層が吸収されてしまって芯体との固定が損なわれてしまい、１．０ｍｍを超える場合は荷重印加時に外層と最内層とに内層が圧縮されてしまい、ローラの変形量が狭域になってしまう。
また、高い摩擦係数を得る為には、非発泡層である外層の厚みに対する発泡層である内層の厚さの比率を３．５倍以上、特に３．５〜６．０倍とするのが好ましい。この比率が３．５倍未満の場合は内層が加える荷重によって十分に変形せず、結果として十分なニップ量を確保できない。
【０００９】
以上のような構造、構成を有する本発明の給紙ローラは、ローラ硬度をＡＳＫＡＲ−Ｃ硬度６０〜４０度に設定することにより高い摩擦係数を発現でき、且つ連続した用紙の給紙搬送性も良好となる。
また、通常ローラの圧接量（ニップ量）は、印加荷重１００ｇの場合は０．５４ｃｍ²以上、印加荷重２００ｇの場合は０．６６ｃｍ²以上、印加荷重３００ｇの場合は０．７ｃｍ²以上であることが好ましいが、本発明の給紙ローラはこれらの条件を満たすものであり、用紙とローラ間界面の接触面積を大きく且つ接触時間を長く保つことができ、安定的な通紙性能を発揮することができる。
【００１０】
発泡層である内層並びに非発泡層である外層及び最内層の材質は、同一であっても異なっていても良い。
外層及び最内層である非発泡層の材質としては、従来給紙ローラの材料として慣用されている加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーの何れもが使用できるが、外層の材質は、耐磨耗性の点から、加硫ゴムが好ましい。
以下加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーについて説明する。
【００１１】
加硫ゴムとしては、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ），エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ），天然ゴム，イソプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ポリノルボルネンゴム，ブタジエンゴム，ニトリルゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，アクリルゴム，エチレン−酢酸ビニルゴム（ＥＶＡ），ウレタンゴム等の一般ゴム、シリコーンゴム，フッ素ゴム，エチレンアクリルゴム，ポリエステルエラストマー，エピクロルヒドリンゴム，多硫化ゴム，ハイパロン，塩素化ポリエチレン等の特殊ゴムが挙げられるが、これらの中で、エチレンプロピレンゴム，エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム，天然ゴム，イソプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ポリノルボルネンゴム，ブタジエンゴム，クロロプレンゴム，ニトリルゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，アクリルゴム，エピクロルヒドリンゴム及び塩素化ポリエチレンゴムが好ましい。これらの加硫ゴムは、単独であるいは二種以上をブレンドして用いることができる。
【００１２】
熱可塑性エラストマーとしては、例えばポリオレフィン系，ポリウレタン系，ポリエステル系，ポリアミド系，ポリスチレン系などの中から、任意のものを選択して用いることができるが、中でも結晶構造，凝集構造などの硬質ブロックを形成しやすい部分と、アモルファス構造などの軟質ブロックとを一緒に持ち合わせているものが特に好ましく、具体的には、下記▲１▼〜▲３▼が挙げられる。
【００１３】
▲１▼ ポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体を水添して得られる結晶性ポリエチレンとエチレン／ブチレン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体。
▲２▼ ポリブタジエンとポリスチレンとのブロック共重合体、あるいは、ポリブタジエン又はエチレン−ブタジエンランダム共重合体とポリスチレンとのブロック共重合体を水添して得られる、例えば、結晶性ポリエチレンとポリスチレンとのジブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンのトリブロック共重合体など、中でも、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体又はスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体。
▲３▼ エチレン／ブチレン共重合体の片末端又は両末端に結晶性ポリエチレンが連結したブロック共重合体。
【００１４】
これらの中で、特に▲２▼に挙げられた、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添して得られる水添ブロック共重合体であって、その数平均分子量が１５００００〜４０００００であるものが好ましい。
これらの熱可塑性エラストマーは、単独であるいは二種以上をブレンドして用いることができる。
【００１５】
これら加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーには、硬度を調節するために、所望により、軟化剤を配合することができる。
この軟化剤としては特に制限はなく、従来プラスチックやゴムの軟化剤として慣用されているもの、例えば鉱物油系，植物油系，合成系などの各種ゴム用又は樹脂用軟化剤の中から適宜選択することができる。ここで、鉱物油系としては、ナフテン系，パラフィン系などのプロセス油が挙げられ、植物油系としては、ひまし油，綿実油，あまに油，なたね油，大豆油，パーム油，梛子油，落花生油，木ろう，パインオイル，オリーブ油などが挙げられる。
なお、これらの軟化剤は一種を単独で用いてもよく、互いの相溶性が良好であれば二種以上を混合して用いてもよい。
【００１６】
なお、上記加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーには、クレー，珪藻土，シリカ，タルク，硫酸バリウム，炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，金属酸化物，マイカ，グラファイト，水酸化アルミニウムなどの無機系添加剤を配合することによって事務機器用部材の表面におけるタッキネスを改善することができるが、特にタッキネスの環境変化を小さくする観点からシリカがより好ましい。
【００１７】
また、上記加硫ゴム及び熱可塑性エラストマーには、必要に応じて、更に、次のような充填剤を配合してもよい。すなわち、各種の金属粉，木片，ガラス粉，セラミックス粉，粒状あるいは粉末ポリマー等の粒状あるいは粉末状固体充填剤，その他の各種の天然または人工の短繊維，長繊維（例えば、ワラ，毛，ガラスファイバー，金属ファイバー、その他各種のポリマーファイバー等）などを配合することができる。
【００１８】
内層である発泡層の材質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレンの他、非発泡層の材質として上記した加硫ゴムまたは熱可塑性エラストマーに発泡剤を添加した配合部材でも良い。
【００１９】
芯体の材質としては特に制限はなく、従来事務機器用部材において芯体として慣用されているものを用いることができる。この材質としては、例えばＡＢＳ，ＰＯＭ，ポリカーボネート，ナイロンなどのプラスチックやアルミニウム，ＳＵＳ，マグネシウム合金などの金属が挙げられ、状況に応じて適宜選択して用いればよい。
なお、いうまでもないことであるが、環状弾性体は、芯体の全長にわたって装着されている必要はなく、適当な長さのものを複数個、適当な間隔で装着する形でも差し支えない。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各種の物性・特性は、下記の方法に従って測定・評価した。
【００２１】
（１）ＪＩＳ−Ａ硬度
ＪＩＳＫ６２５３規格に基づき、デュロメータ（Ａ型）硬度計を用いて測定した。
（２）ＡＳＫＡ−Ｃ硬度
高分子計量器株式会社製ＡＳＫＡ−Ｃ硬度計を用いて測定した。
（３）摩擦係数
摩擦試験機［ＨＥＩＤＯＮ−１４（商品名、新東京科学製）型］を用い、用紙：ＸＥＲＯＸ４０２４紙、温度：２５℃、湿度：６０％、ローラ周速度：７５ｍｍ／秒、印加荷重：１００ｇ、２００g 又は３００ｇで測定した。
【００２２】
（４）用紙に対するニップ量
ローラをガラス板に印加荷重２００ｇで圧接した時の接地面積を測定した。
（５）ローラの反発弾性
ＴｉｍｅＴｅｃｈＩｎｃ．社製ＢａｌｌＲｅｂｏｕｎｄＴｅｓｔｅｒ
ＴＴ５０２型を使用して測定した。
（６）１０万枚通紙試験
短冊に裁断したＸＥＲＯＸ４０２４紙を使用して、荷重１００ｇで実施し，次の基準で評価した。
▲１▼：用紙の滑り発生率０％ ▲２▼：同０．００１％以下 ▲３▼：同０．００１％超０．００５％以下 ▲４▼：同０．００５％超０．０１％以下 ▲５▼：約７万枚で通紙不能
【００２３】
（７）紙粉付着
顕微鏡による目視観察であり、次の基準で評価した。
◎：非常に少ない ○：少ない △：やや多い ×：多い
（８）ローラの磨耗性及び摩耗量
テーパー摩耗試験装置を用い、ＡＡ−１２００の紙やすりをセットしたテーブルにサンプルローラを荷重１００ｇで圧接し、テーブルを１０００回転させた後、使用可能性を判定すると共に摩耗重量を精密天秤で測定した。
摩耗性は次の基準で判定したものであり、摩耗量は摩耗重量から算出した表面層の摩耗厚み（ｍｍ）である。
○：均一な自然摩耗 ×：不均一で著しい表面の荒れ
【００２４】
実施例１〜３、参考例１〜３
第１表に記載した配合及び特性の非発泡ゴムと発泡ゴムＡ（実施例１及び参考例１）又は発泡ゴムＢ（実施例２〜３、参考例２〜３）とを使用して、芯体の外周面に非発泡層からなる外層及び発泡層からなる内層の２層で形成されてなる環状弾性体を装着した給紙ローラを作成した。外層及び内層の厚みと硬度及び給紙ローラの摩擦係数、ローラ硬度、用紙に対するニップ量、ローラの反発弾性は、第２表に層構成及びロ−ラ特性として記載した通りであった。この給紙ローラについて、１０万枚通紙試験、紙紛付着試験及びローラの磨耗性を試験した。その結果は、第２表に試験結果として記載した通りであった。
【００２５】
比較例１
第１表に記載した配合及び特性の非発泡ゴムを使用して、芯体の外周面に非発泡層１層のみで形成されてなる環状弾性体を装着した給紙ローラを作成した。
非発泡層の厚みと硬度及び給紙ローラの摩擦係数、ローラ硬度、用紙に対するニップ量、ローラの反発弾性は、第２表に層構成及びロ−ラ特性として記載した通りであった。
この給紙ローラについて、１０万枚通紙試験、紙紛付着試験及びローラの磨耗性を試験した。その結果は、第２表に試験結果として記載した通りであったが、ローラ硬度が高く、用紙に対するニップ量が不足で、通紙性能が不安定となり、また紙紛の付着もやや多く見られる。
【００２６】
比較例２
第１表に記載した配合及び特性の発泡ゴムＡを使用して、芯体の外周面に発泡層１層のみで形成されてなる環状弾性体を装着した給紙ローラを作成した。
発泡層の厚みと硬度及び給紙ローラの摩擦係数、ローラ硬度、用紙に対するニップ量、ローラの反発弾性は、第２表に層構成及びロ−ラ特性として記載した通りであった。
この給紙ローラについて、１０万枚通紙試験、紙紛付着試験及びローラの磨耗性を試験した。その結果は、第２表に試験結果として記載した通りであったが、ローラ硬度が低すぎて、紙づまりが起こり、また紙紛が多量に付着して摩擦力が低下し、１０万枚の通紙試験に耐えられなかった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
【表３】

【００３０】
【発明の効果】
本発明の給紙ローラは、用紙に対する高い反発弾性力、大きな圧接量、高い耐摩耗性、摩擦係数を有し、長期にわたり安定した通紙性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、環状弾性体が、非発泡層からなる外層と発泡層からなる内層との２層で形成されている本発明の給紙ローラの断面図である。
【図２】図２は、環状弾性体が、非発泡層からなる外層と発泡層からなる内層に更に非発泡層からなる最内層を加えた３層で形成されている本発明の給紙ローラの断面図である。
【符号の説明】
１：芯体１
２：非発泡層からなる外層
３：発泡層からなる内層
４：非発泡層からなる最内層

Claims

芯体の外周面に環状弾性体が装着された給紙ローラであって、該環状弾性体が非発泡層からなる外層及び発泡層からなる内層の２層で形成されてなり、
前記外層の厚さが１．０〜３．０ｍｍであるとともに、外層の厚さに対する内層の厚さの比が、４．０〜６．０倍であり、かつ前記外層のＪＩＳ−Ａ硬度が２０〜５０度であり、前記内層のＡＳＫＡ−Ｃ硬度が２７度以上３２度以下であることを特徴とする給紙ローラ。