(57)【要約】      （修正有）【課題】摩耗抵抗を向上させた媒体送給アセンブリ及びそれを含む印刷装置を提供する。【解決手段】媒体送給アセンブリは、媒体送給パスの軸に沿って配置される第一のニップを有し、１つ以上のロールを含む、第一の駆動ロール構造と、第一の駆動ロール構造から離間配置される第二のニップを有し、１つ以上のロールを含む、第二の駆動ロール構造を含む。第一及び第二の駆動ロール構造の１つ以上のロールは、ロール芯３０２上に配置される合成ゴムタイヤ３０４を含み、合成ゴムタイヤ３０４は、摩耗を少なくとも約１０％低減する量にて第一のエラストマーゴム３０５中に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブ３０３を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体送給パスの軸に沿って配置される第一のニップを有し、１つ以上のロールを含む第一の駆動ロール構造と、
前記第一の駆動ロール構造から離間配置される第二のニップを有し、１つ以上のロールを含む第二の駆動ロール構造と、
を含み、
前記第一及び第二の駆動ロール構造の前記１つ以上のロールは、ロール芯上に配置される合成ゴムタイヤを含み、前記合成ゴムタイヤは、摩耗を少なくとも約１０％低減する量にて第一のエラストマーゴム中に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブを含む、
媒体送給アセンブリ。
【請求項２】
前記第一及び第二の駆動ロール構造の前記１つ以上のロールは、更に、
前記ロール芯上に配置される第二のエラストマーゴムと、
前記第二のエラストマーゴム上に配置される合成ゴムであって、前記第一のエラストマーゴム中に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブを含む、前記合成ゴムと、
を含む、請求項１に記載の媒体送給アセンブリ。
【請求項３】
前記第一及び第二のエラストマーゴムは、ポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレンジエンＭクラスゴム、ブチルゴム及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項２に記載の媒体送給アセンブリ。
【請求項４】
前記複数の可溶性カーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブ及び前記第一のエラストマーゴムの総重量の０．１重量％〜１０重量％の量で存在する、請求項１に記載の媒体送給アセンブリ。
【請求項５】
前記第一の駆動ロール構造は送給ロール、遅延ロール及び送り出しロールを含む、請求項１に記載の媒体送給アセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載の媒体送給アセンブリを含む印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は媒体供給アセンブリ及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウレタン、シリコーン及びエチレンプロピレンジエンＭクラスゴムなどのエラストマーゴムは、媒体送給アセンブリの各種ロール（送り出し（ｎｕｄｇｅｒ）ロール、送給ロール、遅延ロール、排出ロールなど）用のタイヤを成型するために使用される。タイヤ寿命は下記のいずれかが発生する以前の最小送給シート数により定義される。（１）タイヤ対媒体の摩擦係数（Ｃｏｆ）が、媒体シートを取得・送給するのに必要な最小値を下回り、結果として送給ミスが発生する、あるいは（２）タイヤ−媒体間の摩滅によりタイヤ直径が最小寸法となり、又はタイヤの通常走行が不可能となり、振れが最大値を上回る。小径のタイヤを使用した場合、取得・送給のサイクルにおいて媒体の先端が傾斜して媒体が送給ヘッドの機構部品と干渉することがある。有効ロール寿命を最大とするため、タイヤ摩擦係数対摩耗抵抗のバランスを保つ特性を有する適切なエラストマーを見出すために著しい開発作業が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、摩耗抵抗を向上させた媒体送給アセンブリ及び媒体送給アセンブリ用のロールの製造方法を提供するために従来技術の上記及び他の課題を解決する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
各種実施形態によれば、媒体送給パスの軸に沿って配置される第一のニップを有し、１つ以上のロールを含む第一の駆動ロール構造を含む媒体送給アセンブリが提供される。媒体送給アセンブリは、第一の駆動ロール構造から離間配置される第二のニップを有し、１つ以上のロールを含む第二の駆動ロール構造を更に含んでもよい。第一及び第二の駆動ロール構造の１つ以上のロールは、ロール芯上に配置される合成ゴムタイヤを含んでもよい。合成ゴムタイヤは、摩耗を少なくとも約１０％低減する量にて第一のエラストマーゴム中に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブを含む。
【０００５】
また、媒体送給アセンブリのロールの製造方法が提供される。この方法は、可溶性カーボンナノチューブ組成物を用意し、第一のエラストマーゴム組成物を用意し、可溶性カーボンナノチューブ組成物が合成ゴム組成物中に略均一に分散されるように可溶性カーボンナノチューブ組成物を第一のエラストマーゴム組成物と混合し合成ゴム組成物を形成することを含んでもよい。この方法は、合成ゴム組成物を型に塗布し、合成ゴム組成物を硬化させ合成ゴムタイヤを形成することで、合成ゴムタイヤ中に略均一に分散された可溶性カーボンナノチューブは摩耗を少なくとも約１０％低減するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の各種実施形態に従った媒体送給アセンブリの概略図である。
【図２】本発明の各種実施形態に従った別の例示的媒体送給アセンブリの概略図である。
【図３】本発明の各種実施形態に従った、図１及び図２に示す媒体送給アセンブリの例示的ロールの断面図である。
【図４】本発明の各種実施形態に従った、図１及び図２に示す媒体送給アセンブリの別の例示的ロールの断面図である。
【図５】本発明の各種実施形態に従った、媒体送給アセンブリのロールの例示的な製造方法を示す図である。
【図６】本発明の各種実施形態に従った、媒体送給アセンブリのロールの別の例示的な製造方法を示す図である。
【図７】本発明の各種実施形態に従って、送給ロールにカーボンナノチューブを含有した場合の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１及び図２は、本発明の各種実施形態に従った例示的媒体送給アセンブリ１００、２００を概略的に示している。媒体送給アセンブリ１００、２００は、媒体送給パス１３０、２３０の軸に沿って配置される第一のニップ１１５、２１５を有する第一の駆動ロール構造１１０、２１０及び第一の駆動ロール構造１１０、２１０から離間配置される第二のニップ１２５、２２５を有する第二の駆動ロール構造１２０、２２０を含んでもよい。諸実施形態において、第一の駆動ロール構造１１０は、図１に示されるように、送給ロール１１２、遅延ロール１１４及び送り出しロール１４０などの１つ以上のロールを含んでもよい。他の実施形態において、第一の駆動ロール構造２１０は、図２に示されるようなＤ字型の送給ロール２１１及び遅延パッド２１３を含んでもよい。諸実施形態において、第二の駆動ロール構造１２０、２２０は、排出ロール１２２、１２４、２２２、２２４などの１つ以上のロールを有していてもよい。
【０００８】
各種実施形態において、図１及び図２に示すように、第１の駆動ロール構造１１０、２１０及び第二の駆動ロール構造１２０、２２０の１つ以上のロール１１２、１１４、１２２、１２４、１４０、２１１、２１３、２２２及び２２４は、ロール芯１０２’、１０２’’、１０２’’’、２０２上に配置される合成ゴムタイヤ１０４’、１０４’’、１０４’’’、２０４を含んでもよい。図３は、媒体送給アセンブリ１００、２００の第１の駆動ロール構造１１０、２１０及び第二の駆動ロール構造１２０、２２０の例示的ロール３１２の断面図である。例示的ロール３１２は、ロール芯３０２上に配置される合成ゴムタイヤ３０４を含んでもよい。合成ゴムタイヤ３０４は、硬度を著しく増大させることなく摩耗抵抗を向上させるために第一のエラストマーゴム３０５に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブ３０３を含んでもよい。図４は、媒体送給アセンブリ１００、２００の第１の駆動ロール構造１１０、２１０及び第二の駆動ロール構造１２０、２２０の別の例示的ロール４１２の断面図である。例示的ロール４１２は、ロール芯４０２上に配置される第二のエラストマーゴム４０７及び第二のエラストマーゴム４０７上に配置される合成ゴムタイヤ４０４を含んでもよい。各種実施形態において、合成ゴムタイヤ４０４は、第一のエラストマーゴム４０５に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブ４０３を含んでもよい。諸実施形態において、第一のエラストマーゴム３０５、４０５に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブ３０３、４０３は、硬度を著しく増大させることなく摩耗を少なくとも約１０％低減できる。諸実施形態において、第一のエラストマーゴム３０５、４０５に分散された複数の可溶性カーボンナノチューブ３０３、４０３は、硬度を著しく増大させることなく摩耗を少なくとも約１５％低減できる。本明細書中で使用される用語「摩耗」は、使用時にタイヤと媒体の間の摩滅により発生する、送給された媒体１枚当たりの第一及び第二の駆動ロール構造の１つ以上のロールのゴムタイヤの直径の変化を指す。場合により、合成ゴムタイヤ３０４、４０４の厚みは約１００μｍ〜約５０００μｍであってもよく、約１０００μｍ〜約２０００μｍであってもよい。各種実施形態において、第二のエラストマーゴム４０７の厚みは約５００μｍ〜約５０００μｍの範囲であってもよく、他の実施形態において約１０００μｍから約２０００μｍの範囲であってもよい。
【０００９】
ロール３１２、４１２は、ポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレンジエンＭクラスゴム、ブチルゴム及びこれらの物質の組合せなどの適切な第一のエラストマーゴム３０５、４０５及び第二のエラストマーゴム４０７を含んでもよい。更に、複数のカーボンナノチューブ３０３、４０３は、カーボンナノチューブ３０３、４０３及び第一のエラストマーゴム３０５、４０５の総重量の約０．１重量％〜約１０重量％、場合によりカーボンナノチューブ３０３、４０３及び第一のエラストマーゴム３０５、４０５の総重量の約０．１重量％〜約５重量％の量で第一のエラストマーゴム３０５、４０５中に存在していてもよい。
【００１０】
本明細書中で使用される用語「可溶性カーボンナノチューブ」は、第一のエラストマーゴム３０５又は溶剤に対する相溶性を向上させるべく変性されたカーボンナノチューブを指す。更に、可溶性カーボンナノチューブを使用することで分散及び合成ゴムタイヤの機械的特性が向上する。本明細書中で使用されるフレーズ「可溶性カーボンナノチューブは、合成ゴム組成物中に略均一に分散される」とは、可溶性カーボンナノチューブの大部分が深刻な凝集を生じることなく合成ゴム組成物中に分散されることを指す。カーボンナノチューブを可溶化しあるいはエラストマーゴム又は溶剤に対する相溶性を向上させるべくカーボンナノチューブを変性するいくつかのアプローチがある。１つのアプローチとして、カーボンナノチューブに対し共有化学結合を形成する方法が挙げられる。このアプローチは、本質的にはカーボンナノチューブに欠陥を生じさせ、所望の特性を破壊する可能性が極めて高い。別のアプローチとして、ドデシル硫酸ナトリウムやエラストマーゴムなどの界面活性剤を使用する方法が挙げられる。更に別のアプローチとして、カーボンナノチューブを分子又はポリマー鎖で被覆することにより、カーボンナノチューブを可溶化する方法が挙げられる。このような可溶性カーボンナノチューブの例として、Ｚｙｖｅｘ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社（米国オハイオ州コロンブス）のＮａｎｏＳｏｌｖｅ（登録商標）製品、又はＤｕＰｏｎｔ社（米国デラウェア州ウィルミントン）が使用しているＤＮＡが挙げられる。カーボンナノチューブをエラストマーゴムなどの分子又はポリマー鎖で被覆することにより達成される可溶化の場合、可溶化によりエラストマーゴム中へ溶剤の可溶性及び分散性が向上する。このようなアプローチによりカーボンナノチューブの電子的特性が乱される場合もあるが、好ましい妥協が示される。π−π相互作用を通じて、芳香族エラストマーゴム鎖は、カーボンナノチューブをデバンドル化（ｄｅｂｕｎｄｌｅ）すべくカーボンナノチューブと相互作用する。よって、このプロセスにより、得られる可溶化カーボンナノチューブは任意のポリマー又はベースエラストマーゴムと同様に溶剤中に好適に分散されることが可能となる。諸実施形態において、可溶化は、官能基によりカーボンナノチューブを官能化することなく、カーボンナノチューブとエラストマーゴムとの間に錯体（ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ）を形成することにより実施できる。但し、カーボンナノチューブの可溶化には任意の適切な方法が利用できる。
【００１１】
カーボンナノチューブは、グラファイトのアーク放電又はレーザアブレーション、化学蒸着法（ＣＶＤ）及びフレーム合成技術などの任意の適切な方法にて合成できるが、合成方法はこれらに限定されない。合成方法、反応状態、温度及び他の多数のパラメータにより、カーボンナノチューブは１層のみを有する単層カーボンナノチューブ、２層を有する二層カーボンナノチューブ、あるいは多層カーボンナノチューブとなる。純度、キラリティー、長さ、欠陥率などは変わる場合がある。多くの場合、カーボンナノチューブが合成された後、一部が長尺、一部が短尺の上記全成分の分配物とチューブが混合されることがある。カーボンナノチューブの一部は金属であり、一部は半導体である。単層カーボンナノチューブの直径は約１ｎｍであり、多層カーボンナノチューブの直径は数十ｎｍであってもよい。これらの直径はいずれも、カーボンファイバと呼ばれる従来製品の直径と比べてはるかに小さい。カーボンナノチューブとカーボンナノファイバの間の差異は、当該分野における急速な進歩により減少していることが認識されよう。
【００１２】
更に、カーボンナノチューブは、例えば単層カーボンナノチューブの変異形であるカーボンナノホーン（直径が一端から他端にかけ連続的に増大するホーン状のカーボンナノチューブ）、カーボンナノコイル（全体として螺旋を形成するコイル形のカーボンナノチューブ）、カーボンナノビード（中心がチューブにより貫通された、非晶質炭素などで作られる球状ビード）、カップ積層型ナノチューブ、及び外周をカーボンナノホーン又は非晶質炭素で被覆されたカーボンナノチューブなど、厳密なチューブ状でないものを含んでもよい。
【００１３】
更に、金属などを含むカーボンナノチューブである金属含有ナノチューブ、及びフラーレン又は金属含有フラーレンを含むカーボンナノチューブであるピーポッド（ｐｅａｐｏｄ）ナノチューブのように、いくつかの物質を内包するカーボンナノチューブも利用できる。
【００１４】
上述したように、本発明では、一般的なカーボンナノチューブ、一般的なカーボンナノチューブの変形物及び各種変更を施したカーボンナノチューブを含む任意の形状のカーボンナノチューブを使用することが可能である。従って、本発明における「カーボンナノチューブ」の概念は、上記の全てを包含し、「可溶性カーボンナノチューブ」は１つ以上の上記カーボンナノチューブを含んでもよい。
【００１５】
各種実施形態に従うと、図１及び図２に示す媒体送給アセンブリの少なくとも１つを含む印刷装置が提供される。
【００１６】
各種実施形態に従うと、図５に示される、媒体送給アセンブリのロールの製造方法５００が提供される。方法５００は、可溶性カーボンナノチューブ組成物を用意するステップ５６１、及び第一のエラストマーゴム組成物を用意するステップ５６２を含んでもよい。方法５００は、可溶性カーボンナノチューブ組成物が合成ゴム組成物中に略均一に分散されるように、可溶性カーボンナノチューブ組成物を第一のエラストマーゴム組成物と混合し合成ゴム組成物を形成するステップ５６３を更に含んでもよい。方法５００は、合成ゴム組成物を型に塗布するステップ５６４、次いで合成ゴム組成物中に略均一に分散された可溶性カーボンナノチューブが硬度を著しく増大させることなく摩耗抵抗を向上するように、合成ゴム組成物を硬化させ合成ゴムタイヤを形成するステップ５６５を更に含んでもよい。次いで、ロール芯が合成ゴムタイヤの芯内へ挿入されてもよい。各種実施形態において、合成ゴムタイヤは、ポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレンジエンＭクラスゴム、ブチルゴムおよびこれらの材料の任意の組合せの少なくとも１つ中に略均一に分散された複数の可溶性単層カーボンナノチューブ、複数の可溶性二層カーボンナノチューブ、及び複数の可溶性多層カーボンナノチューブのうち１つ以上を含んでもよい。諸実施形態において、合成ゴム組成物を型に塗布するステップ５６４は、射出成形や圧縮成形などの成形技術を利用してロール芯上に合成ゴム組成物を塗布することを含んでもよい。また、合成ゴム組成物を硬化させるステップ５６５は、合成ゴム組成物を硬化させロール芯上に合成ゴムタイヤを形成することを含んでもよい。各種実施形態において、ロール芯上に合成ゴム組成物を塗布するステップ５６４は、第二のエラストマーゴム組成物を型に塗布し第二のエラストマーゴム組成物上に合成ゴム組成物を塗布することを含んでもよい。諸実施形態において、ロール芯上に合成ゴム組成物を塗布するステップ５６４は、第二のエラストマーゴム組成物を型に塗布すること、第二のエラストマーゴム組成物を硬化させ第二のエラストマーゴムタイヤを形成すること、及び第二のエラストマーゴムタイヤ上に合成ゴム組成物を塗布することを含んでもよい。
【００１７】
図６は、各種実施形態に従った媒体送給アセンブリのロールの別の製造方法６００を示す。方法６００は、第一の可溶性カーボンナノチューブ組成物及び第二の可溶性カーボンナノチューブ組成物を提供するステップ６６１を含んでもよい。諸実施形態において、第二の可溶性カーボンナノチューブ組成物は組成及び濃度の少なくとも一方において第一の可溶性カーボンナノチューブと異なっていてもよい。他の実施形態において、第二の可溶性カーボンナノチューブは第一の可溶性カーボンナノチューブと同一であってもよい。方法６００は、第一のエラストマーゴム組成物の第一の成分及び第二の成分の２つの成分を提供するステップ６６２を含んでもよい。諸実施形態において、第一のエラストマーゴム組成物の第一の成分を提供するステップ６６２は、イソシアナート、ジオルガノポリシロキサン、エチレン、プロピレン及びイソブチレンの１つ以上を提供することを含んでもよい。他の実施形態において、第一のエラストマーゴム組成物の第二の成分を提供するステップ６６２は、ポリオール、ジオルガノシロキサン、ジエン及びイソプレンの１つ以上を提供することを含んでもよい。更に、方法６００は、第一の可溶性カーボンナノチューブ組成物を第一のエラストマーゴム組成物の第一の成分と混合して第一の合成ゴム組成物を形成し、第二の可溶性カーボンナノチューブ組成物を第一のエラストマーゴム組成物の第二の成分と混合して第二の合成ゴム組成物を形成し、第一の合成ゴム組成物を第二の合成ゴム組成物と混合して合成ゴム組成物を形成するステップ６６３を含んでもよい。第一及び第二の可溶性カーボンナノチューブは、合成ゴム組成物中に略均一に分散される。諸実施形態において、方法６００は、第一及び第二の可溶性カーボンナノチューブ組成物の少なくとも一方を第一のエラストマーゴム組成物の第一の成分及び第二の成分の少なくとも一方と混合するステップ６６３を含んでもよい。更に、方法６００は、合成ゴム組成物を型に塗布するステップ６６４と、合成ゴム組成物を硬化させ合成ゴムタイヤを形成するステップ６６５とを含んでもよい。各種実施形態において、媒体送給アセンブリのロールの製造方法５００及び６００は、多成分からなる第一のエラストマーゴム組成物にも適用可能である。この場合、１つ以上の可溶性カーボンナノチューブ組成物を第一のエラストマーゴム組成物の１つ又は多数の成分と混合してもよい。
【００１８】
図７は、ポリウレタンタイヤを含む送給ロールサンプルに可溶性カーボンナノチューブを含有した場合の効果を示している。ポリウレタンタイヤを有する３つの送給ロールを製造した。うち１つは可溶性カーボンナノチューブ（ＮａｎｏＳｏｌｖｅ（登録商標）、米国オハイオ州コロンブスＺｙｖｅｘ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）０重量％含有する基準サンプルである。うち２つはポリウレタン中に略均一に分散された可溶性カーボンナノチューブ（ＮａｎｏＳｏｌｖｅ（登録商標）、米国オハイオ州コロンブスＺｙｖｅｘ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製）をそれぞれ約０．３７５重量％及び約０．７５重量％含有する合成ポリウレタンタイヤを備える。基準サンプルの加速摩耗率は、送給されたシート１枚当たりの２．７１Ｅ−５タイヤ直径損失であった。一方、可溶性カーボンナノチューブを約０．３７５重量％及び約０．７５重量％含有する合成ポリウレタンタイヤの摩耗率は、それぞれ送給されたシート１枚当たり２．２１Ｅ-５タイヤ直径損失（約１８％）及び１．８９Ｅ-５タイヤ直径損失（約３０％）であり、基準送給ロールポリウレタンサンプルと比較して摩耗率が低減した。図７に示される結果より、可溶性カーボンナノチューブを組み込むことで摩耗抵抗が著しく向上することがわかる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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