(57)【要約】【課題】  低硬度で耐摩耗性に優れた給紙搬送用ロールを提供する。【解決手段】  アルミナ及び炭化珪素の少なくとも一種からなるセラミック粉末１３を含有した注型ポリウレタンからなる発泡層１２をコア１１上に具備する給紙搬送用ロール１０とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類の給紙または搬送に用いられる給紙搬送用ロールであって、アルミナ及び炭化珪素の少なくとも一種からなるセラミック粉末を含有した注型ポリウレタンからなる発泡層をコア上に具備することを特徴とする給紙搬送用ロール。
【請求項２】
請求項１において、前記発泡層の発泡密度（ｇ／ｃｍ３）（注型重量［ｇ］／注型金型の容積［ｃｍ３］）が０．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記セラミック粉末をポリウレタン１００重量部に対して３〜３０重量部含有することを特徴とする給紙搬送用ロール。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記セラミック粉末の粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記発泡層の硬度がＡｓｋｅｒ  Ｃで５〜６０°であることを特徴とする給紙搬送用ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、各種プリンター等の各種ＯＡ機器等の各種給紙または搬送ロールや分離ロールに用いられる給紙搬送用ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種ＯＡ機器の給紙・搬送用のロールは、搬送力が大きく、耐摩耗性に優れることが求められている。このような理由から、従来よりＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）が、機械的強度に優れ、高い摩擦係数を有するロールの素材として用いられている。しかしながら、近年のＯＡ機器の長寿命化、高速化に伴い、ＥＰＤＭでは満足な耐摩耗性が得られないという問題があった。また、耐摩耗性の面で優れるウレタン素材も給紙搬送用ロールの素材として検討されているが、低硬度のものが困難であるため、給紙性能に劣るという問題があった。
【０００３】
一方、ロール表面にセラミックをバインダー等で接着し、そのエッジで紙を引っかけることにより搬送性の安定化を図る技術や（特許文献１及び２）、ロールの表層にセラミックを含有させたり、発泡体ではなくソリッドにセラミックを均一に含有させた技術（特許文献３）が開示されている。しかしながら、これらの方法では、低硬度と耐摩耗性の両立は不十分であった。
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０５３０５４号公報
【特許文献２】特開平０７−２０５５８１号公報
【特許文献３】特開平０９−０１２１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑み、低硬度で耐摩耗性に優れた給紙搬送用ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、紙葉類の給紙または搬送に用いられる給紙搬送用ロールであって、アルミナ及び炭化珪素の少なくとも一種からなるセラミック粉末を含有した注型ポリウレタンからなる発泡層をコア上に具備することを特徴とする給紙搬送用ロールにある。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記発泡層の発泡密度（ｇ／ｃｍ３）（注型重量［ｇ］／注型金型の容積［ｃｍ３］）が０．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記セラミック粉末をポリウレタン１００重量部に対して３〜３０重量部含有することを特徴とする給紙搬送用ロールにある。
【０００９】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記セラミック粉末の粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。
【００１０】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記発泡層の硬度がＡｓｋｅｒ  Ｃで５〜６０°であることを特徴とする給紙搬送用ロールにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セラミック粉末を含有した注型ポリウレタンからなる発泡層とすることで、低硬度で耐摩耗性に優れた給紙搬送用ロールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の構成をさらに詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る給紙搬送用ロールのイメージを表す概略断面図である。図１に示すように、本発明の給紙搬送用ロール１０は、コア１１上に気泡１４を有する発泡層１２を具備し、当該発泡層１２は、アルミナ及び炭化珪素の少なくとも一種からなるセラミック粉末１３を含有した注型ポリウレタンからなる。
【００１４】
給紙搬送用ロールを、低硬度化、すなわち、高発泡体にした場合は、発泡層のセルを構成している骨格の肉厚が薄くなるため、給紙搬送用ロール使用時の負荷により引きちぎられやすくなり、耐摩耗性が極端に低下する。しかしながら、本発明においては、通常充填剤（補強剤）を添加しない注型タイプのポリウレタンに、セラミック粉末をポリウレタンからなる発泡層全体に配合することにより、低硬度を維持しつつ骨格を補強して耐摩耗性を向上させた。アルミナまたは炭化珪素をポリウレタン発泡体に添加すると、通常の充填剤のように硬度を上昇させずに、高硬度の発泡体や無発泡層と同程度以上の耐摩耗性を有するロールとすることができる。なお、アルミナ又は炭化珪素は単独で用いても併用してもよい。
【００１５】
アルミナ及び炭化珪素の少なくとも一種からなるセラミック粉末の粒径は、５０μｍ以下であることが好ましい。５０μｍより大きいセラミック粉末を用いると、搬送する用紙やゴム部品等を傷つけてしまうからである。
【００１６】
セラミック粉末の含有割合は、ポリウレタン１００重量部に対して３〜３０重量部であることが好ましい。３重量部未満では耐摩耗性向上効果が少なく、３０重量部より多いと発泡層の硬度が高くなり搬送する用紙や他のゴム部品を傷つける等の不都合が生じる場合があるからである。
【００１７】
発泡層の発泡密度（ｇ／ｃｍ３）（注型重量［ｇ］／注型金型の容積［ｃｍ３］）は、０．７ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。０．７ｇ／ｃｍ３を超えると耐摩耗性向上効果が顕著でなくなるからである。さらに好ましくは、０．０５ｇ／ｃｍ３以上である。発泡密度が０．０５ｇ／ｃｍ３より小さいと硬度が低すぎ、セル径が大きくなって耐摩耗性が低下する可能性があるためである。なお、発泡密度と比重は同義である。かかる発泡層は、連続気泡でも独立気泡でもよい。
【００１８】
また、発泡層の硬度は、Ａｓｋｅｒ  Ｃで５〜６０°が好ましく、さらに好ましくは２０〜４０°である。
【００１９】
本発明の給紙搬送用ロールの製造方法は特に限定されないが、以下に製造方法の一例を示す。
【００２０】
発泡層は、ポリオールとポリイソシアネートと架橋剤とセラミック粉末から製造することができる。
【００２１】
ポリオールとしては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、カプロラクトン系のポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。なお、ポリオールの配合割合は、ポリウレタン中に６０〜８０重量％程度であることが好ましい。
【００２２】
ポリオールと反応させるポリイソシアネートは、分子構造が比較的剛直でないものであることが好ましく、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、好適なものはＭＤＩである。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン１００重量部に対して３０〜８０重量部であることが好ましい。
【００２３】
架橋剤は、ジオールとトリオールとを主成分として併用することが好ましい。ジオールは特に限定されないが、例えば、プロパンジオール（ＰＤ）、ブタンジオール（ＢＤ）等が挙げられる。また、トリオールも特に限定されないが、分子量が１２０〜２５００のトリオールが好ましく、さらに好ましくは１２０〜１０００のトリオールである。具体的には、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）等の短鎖トリオールや、分子量がそれらよりも大きい下記式（１）で表されるカプロラクトン系トリオール（εカプロラクトンから合成されるトリオール）等を挙げることができる。なお、トリオールはクリープや応力緩和などの特性を改良するために添加されるものである。この架橋剤の主成分の配合割合は特に限定されないが、ジオール：トリオール＝５０：５０〜９０：１０（モル比）であることが好ましい。勿論、ジオールもトリオールもそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
【００２４】
【化１】
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【００２５】
上述したポリオール、ポリイソシアネート、架橋剤及びセラミック粉末を配合し、所定の金型等に注型して発泡した後所望の大きさに切断すれば、発泡層が製造できる。なお、上記原料に加えて、所定の添加剤を添加してもよく、添加剤としては、例えば、発泡剤、整泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、可塑剤などを挙げることができる。また、発泡は発泡剤による発泡でもよいが、整泡剤を添加して機械的に発泡させるメカニカルフロスでの発泡でもよい。このようにして製造したポリウレタン発泡層を、コア上に被覆することにより、本発明の給紙搬送用ロールとなる。なお、コアは、ステンレス製等の芯金でも、樹脂製のものでもよい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例に基づいて説明する。
【００２７】
（実施例１）
３−メチル−１，５−ペンタンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００のポリエステルポリオール（商品名：クラレポリオールＰ−２０１０、株式会社クラレ製）１００重量部に、ＭＤＩ３０重量部、平均粒径３μｍの炭化珪素３重量部を加え、７０℃で３０分混合攪拌した。その混合液を家庭用ハンドミキサーで気泡を抱き込ませつつ１５分攪拌し、続いてトリメチロールプロパン２重量部及び１，４−ブタンジオール３．５重量部を加え、更に１分間攪拌した。この攪拌混合物を１００℃の金型（容積５００ｃｍ３）に２００ｇ注型し、１時間反応硬化させた。得られた反応硬化物を研磨、突っ切りして、φ１１ｍｍのステンレス製の芯金に被覆して、外径２０ｍｍ、幅１０ｍｍの給紙搬送用ロールを得た。
【００２８】
（実施例２）
炭化珪素の配合量を１０重量部とした以外は実施例１と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００２９】
（実施例３）
炭化珪素の配合量を３０重量部とした以外は実施例１と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３０】
（実施例４）
炭化珪素の平均粒径を５０μｍとした以外は実施例２と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３１】
（実施例５）
炭化珪素のかわりにアルミナを用いた以外は実施例２と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３２】
（比較例１）
炭化珪素を用いなかった以外は実施例１と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３３】
（比較例２）
容積５００ｃｍ３の金型に４００ｇ注型した以外は比較例１と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３４】
（比較例３）
炭化珪素のかわりに平均粒径０．０２μｍのシリカを用いた以外は実施例２と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３５】
（比較例４）
炭化珪素のかわりに酸化チタンを用いた以外は実施例２と同様にして、給紙搬送用ロールを得た。
【００３６】
（試験例１）
各実施例及び各比較例の給紙搬送用ロールの硬度をＳＲＩＳ  ０１０１に基づいて測定した。結果を表１に示す。
【００３７】
（試験例２）
各実施例及び各比較例のそれぞれの給紙搬送用ロールについて摩擦係数μを測定した。摩擦係数μは、図２に示すように、回転自在に設けられたフリーロール２１を各給紙搬送用ロール１０に対して、紙２２を挟んで荷重１００ｇｆで圧接し、紙２２を５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で引き抜いた際に紙２２の一端に取り付けたロードセルで測定された荷重Ｑ（Ｎ）を求め、下記式より計算した。なお、測定環境：２２℃×６０％ＲＨ、紙種：リコーＴＹＰＥ６２００とした。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
（試験例３）
各実施例及び各比較例のそれぞれの給紙搬送用ロール１０を、図３に示すように、回転自在に設けられたフリーロール３１に対してロール紙３２から送り出される紙（普通紙（６４ｇ／ｍ２））を挟んで荷重１５０ｇｆで圧接し、給紙搬送用ロール１０を回転速度：４９０ｒｐｍで駆動し、ロール紙３２の送り速度：２５ｍｍ／ｍｉｎとして、ロールと紙送りの速度差を付けて回転させた。給紙搬送用ロール１０を３万回回転させた後の給紙搬送用ロール１０の重量を測定し試験前の給紙搬送用ロール重量との差を求め、この差を体積に換算することにより、試験前からのロール表面の摩耗量を求めた。結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示すように、実施例１〜５の給紙搬送用ロールは摩擦係数も大きく、また、３万回回転後の摩耗量が小さく耐摩耗性に優れていた。特に、炭化珪素またはアルミナを１０〜３０重量部配合した実施例２〜５では、耐摩耗性が特に良好だった。一方、炭化珪素もアルミナも添加しなかった比較例１は摩耗量が大きく、耐摩耗性が悪かった。また、発泡密度を高くした比較例２では、耐摩耗性は良好だが、硬度が高かったため搬送性が悪かった。炭化珪素またはアルミナのかわりに一般的な補強用充填剤であるシリカを用いた比較例３では、耐摩耗性は向上したが、硬度が上昇し、摩擦係数が低下した。酸化チタンを用いた比較例４では、摩擦係数が低くなり、また、炭化珪素を用いた実施例２と比べて耐摩耗性も悪かった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る給紙ロールのイメージを表す概略断面図である。
【図２】試験例２の摩擦係数の測定方法を示す図である。
【図３】試験例３の方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  給紙搬送用ロール
１１  コア
１２  発泡層
１３  セラミック粉末
１４  気泡
２１、３１  フリーロール
２２  紙
３２  ロール紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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