(57)【要約】【課題】接着剤を使用せずに内層と外層とを強固に固着することができ、内層と外層間のスリップを抑制すると共に必要な回転トルクを確保することができる給紙搬送分離用ロール及びその製造方法を提供する。【解決手段】軸体１１の外周に少なくとも二層のゴム状弾性体が形成された給紙搬送分離用ロール１０において、最外層１３は無発泡のポリウレタンからなり、最外層１３の内側の内層１２は発泡ゴムからなり、無発泡のポリウレタンの内周表面は、型成形により形成された少なくとも周方向に亘って凹凸となる凹凸面１４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体の外周に少なくとも二層のゴム状弾性体が形成された給紙搬送分離用ロールであって、
最外層は無発泡のポリウレタンからなり、
前記最外層の内側の内層は発泡ゴムからなり、
前記ポリウレタンの内周表面は、型成形により形成された少なくとも周方向に亘って凹凸となる凹凸面を有することを特徴とする給紙搬送分離用ロール。
【請求項２】
請求項１に記載の給紙搬送分離用ロールにおいて、
前記最外層の厚さは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする給紙搬送分離用ロール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の給紙搬送分離用ロールにおいて、
前記発泡ゴムを構成するゴムは、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム及びシリコーンゴムから選択される少なくとも１種であることを特徴とする給紙搬送分離用ロール。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の給紙搬送分離用ロールにおいて、
前記凹凸面は、シボ形状、平目形状又はあやめ形状であることを特徴とする給紙搬送分離用ロール。
【請求項５】
軸体の外周に少なくとも二層のゴム状弾性体が形成された給紙搬送分離用ロールの製造方法であって、
無発泡のポリウレタンを型内に注入し硬化させて内周表面に少なくとも周方向に亘って凹凸となる凹凸面を有する最外層を形成する工程と、
前記最外層の中心に軸体を挿入し、前記最外層と前記軸体との間に発泡性ゴム組成物を配置し、当該発泡性ゴム組成物を発泡して硬化させることにより発泡ゴムからなる内層を形成する工程とを含むことを特徴とする給紙搬送分離用ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンター、レーザープリンターなどの各種プリンター、複写機、ファクシミリなどの各種ＯＡ機器、現金自動預払機などの給紙装置に搭載され、給紙、搬送及び分離のうち、少なくとも一つ以上を行う給紙搬送分離用ロール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動改札機、現金預金支払機、両替機などにおいて、紙幣、フィルム、磁気カードなどを搬送するベルトやロールを設計する場合、耐摩耗性や耐油膨潤性、さらに環境依存性などを考慮しなければならない。また、各種ＯＡ機器の給紙搬送分離用のロールは、特に搬送力が大きく、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、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。
【０００３】
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、ロールの素材として満足な耐摩耗性が得られないという問題がある。一方、耐摩耗性の面で優れているウレタン素材が給紙搬送分離用ロールの素材として検討されている。さらに、これらのゴムの特性を活かし、外層をウレタンなどからなる無発泡の層とし、内層を発泡体の層としたロールが提案されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたロールは、内層と外層とを接着剤を用いて接着する工程を経る必要がある。また、特許文献２に記載されたロールは、接着剤を使用せずに内層と外層とを加硫処理により一体成形するものであるが、一体化の効果が十分得られず、長期使用に当たり両層間にてスリップを起こし、必要な回転トルクが得られなくなるという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−８０２６９号公報
【特許文献２】特開平８−２１１７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、接着剤を使用せずに内層と外層とを強固に固着することができ、内層と外層間のスリップを抑制すると共に必要な回転トルクを確保することができる給紙搬送分離用ロール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の態様は、軸体の外周に少なくとも二層のゴム状弾性体が形成された給紙搬送分離用ロールであって、最外層は無発泡のポリウレタンからなり、前記最外層の内側の内層は発泡ゴムからなり、前記ポリウレタンの内周表面は、型成形により形成された少なくとも周方向に亘って凹凸となる凹凸面を有することを特徴とする給紙搬送分離用ロールにある。
【０００８】
かかる発明によれば、最外層の内周表面に型成形により形成された凹凸面が内層のアンカーとなり、凹凸面に内層の発泡ゴムが充填される。これにより、接着剤を使用せずに内層と最外層とを強固に固着することができ、内層と最外層間のスリップを抑制することができる。さらに、単に内層の発泡ゴムの反発力のみで内層と最外層とを固着している給紙搬送分離用ロールでは達成できない回転トルクを確保することができる。
【０００９】
ここで、前記最外層の厚さは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましい。
【００１０】
これによれば、最外層の内周表面に凹凸面を型成形するのに適切な厚さとなるため、内層と最外層とを確実に固着することができる。
【００１１】
ここで、前記発泡ゴムを構成するゴムは、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム及びシリコーンゴムから選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１２】
これによれば、最外層の内周表面に型成形により形成された凹凸面に、発泡ゴムが緻密に充填されるため、内層と最外層とを確実且つ強固に固着することができる。
【００１３】
また、前記凹凸面は、シボ形状、平目形状又はあやめ形状であることが好ましい。
【００１４】
これによれば、最外層の内周表面全体に亘って溝（凹部）が均一に形成される。この溝が内層のアンカーとなるため、内層と最外層とをより確実且つ強固に固着することができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様は、軸体の外周に少なくとも二層のゴム状弾性体が形成された給紙搬送分離用ロールの製造方法であって、無発泡のポリウレタンを型内に注入し硬化させて内周表面に少なくとも周方向に亘って凹凸となる凹凸面を有する最外層を形成する工程と、前記最外層の中心に軸体を挿入し、前記最外層と前記軸体との間に発泡性ゴム組成物を配置し、当該発泡性ゴム組成物を発泡して硬化させることにより発泡ゴムからなる内層を形成する工程とを含むことを特徴とする給紙搬送分離用ロールの製造方法にある。
【００１６】
かかる態様では、最外層の内周表面に凹凸面を形成後、最外層と軸体との間で発泡性ゴム組成物を発泡させることにより、発泡ゴムを凹凸面に充填することができる。これにより、接着剤を使用せずに内層と最外層とを強固に固着することができ、内層と最外層間のスリップを抑制すると共に必要な回転トルクを確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接着剤を使用せずに内層と最外層とを強固に固着することができ、内層と最外層間のスリップを抑制すると共に必要な回転トルクを確保することができる給紙搬送分離用ロール及びその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る給紙搬送分離用ロールの概略斜視図及び要部拡大図。
【図２】図１（ｂ）に表された最外層の内周表面をＸ方向から見た場合の概略図。
【図３】実施形態１に係る給紙搬送分離用ロールの製造方法を示す概略斜視図。
【図４】実施形態１に係る給紙搬送分離用ロールの製造方法を示す概略斜視図。
【図５】実施形態２に係る給紙搬送分離用ロールの最外層の概略斜視図。
【図６】実施形態３に係る給紙搬送分離用ロールの最外層の概略斜視図。
【図７】実施形態４に係る給紙搬送分離用ロールの最外層の概略斜視図。
【図８】内層−最外層間のトルクの測定方法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１（ａ）に、給紙搬送分離用ロールの概略斜視図を示し、図１（ｂ）に、給紙搬送分離用ロールの最外層の要部拡大図を示す。また、図２に、図１（ｂ）に表された最外層の内周表面をＸ方向から見た場合の概略図を示す。
【００２１】
本発明の給紙搬送分離用ロール（以下、単に「ロール」という）１０は、軸体１１の外周に少なくとも二層のゴム状弾性体が形成されたものである。図１に示すように、本実施形態に係るロール１０は、軸体１１の外周に設けられた内層１２と、内層１２の外周に設けられた最外層１３とからなる二層のゴム状弾性体で構成される。内層１２は発泡ゴムからなり、最外層１３は無発泡のポリウレタンからなる。
【００２２】
最外層１３の内周表面、すなわち、無発泡のポリウレタンの内周表面には、凹部１４ａ及び凸部１４ｂを有する凹凸面１４が型成形により形成されている。本実施形態では、図２に示すように、凹凸面１４はシボ形状を有する。かかる凹凸面１４は、ロール１０の周方向及び軸方向に亘って形成され、シボ形状の凹部１４ａは、軸方向に沿って延びる部分を有するように形成されている。このような凹凸面１４は、例えば予め凹凸形状が施された型内に最外層１３の原料となる無発泡のポリウレタンを注入し、加熱硬化することにより形成される。
【００２３】
次に、上述したように成形された最外層１３を型に配置し、中心に軸体１１を配置した状態で、発泡剤が配合されたゴム組成物（以下、「発泡性ゴム組成物」という）を発泡させて発泡ゴムとし、この発泡ゴムを凹凸面１４に充填させる。これにより、内層１２は最外層１３と加硫接着されるが、さらに最外層１３の内周表面に形成された凹凸面１４は内層１２のアンカーとなり、内層１２と最外層１３とがさらに強固に加硫接着される。この結果、接着剤を使用しなくても内層１２と最外層１３とを確実且つ強固に固着することができ、長期使用に亘って内層１２と最外層１３間のスリップを抑制することができる。さらに、従来の給紙搬送分離用ロールでは達成できない回転トルクを確保することができる。なお、本実施形態に係る凹凸面１４は、上述したようにシボ形状を有し、最外層１３の内周表面全体に亘って軸方向に長溝（凹部１４ａ）が均一に形成されている。このような長溝を内層１２のアンカーとすることで、内層１２と最外層１３とをより確実且つ強固に固着することができる。
【００２４】
最外層１３を構成する無発泡のポリウレタンとしては、好適には、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタンなどを挙げることができる。これらの中でも、ポリオールとポリイソシアネートとを反応することにより得られるいわゆる注型タイプの無発泡のポリウレタンが好適に用いられる。ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオホスフェート、ビシクロヘプタントリイソシアネートなどの３官能イソシアネート単体、ヘキサメチレンジイソシアネートのシアヌレート変性ポリイソシアネート（３量体：３官能、５量体：４官能）やポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートなどの混合物を用いることができる。また、これらの３官能以上のポリイソシアネートと、一般的な２官能イソシアネート化合物との混合物としても良い。２官能イソシアネート化合物の例として、２，４−トルエ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）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４´−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、及びこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマーなどの変性体や多量体などを挙げることができる。
【００２５】
また、最外層１３の厚さは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。０．５ｍｍより薄いと、最外層１３の内周表面に凹凸面１４を型成形するのが困難になり、２．０ｍｍより厚いと、内層１２と最外層１３との所望の固着力を確保できず、内層１２と最外層１３間のスリップの抑制効果が十分に発揮されなくなる。
【００２６】
内層１２を構成する発泡ゴムの原料は、従来から知られているベースゴムに発泡剤を配合した発泡性ゴム組成物が好適に用いられる。発泡ゴムは、この発泡性ゴム組成物を発泡して加熱硬化させることにより得られる。発泡ゴムを構成するベースゴムとしては、特に限定されないが、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、スチレンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、凹凸面１４に対する充填のし易さ及び最外層１３（無発泡のポリウレタン）との固着力を強固にする観点からエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム、ウレタンゴム及びシリコーンゴムから選択される少なくとも１種であることが好ましい。また、発泡剤は、例えば、水、有機溶剤、各種代替フロン等の公知の発泡剤を用いることができる。これらの発泡剤は、２種以上を併用してもよい。なお、内層１２に形成される気泡は連続気泡であっても独立気泡であってもよい。
【００２７】
凹凸面１４を構成する凹部１４ａ及び凸部１４ｂは、少なくとも最外層１３の内周表面の周方向に亘って形成され、内層１２の発泡ゴムが凹凸面１４に充填される程度の幅、深さ及び高さであれば、特に制限されない。勿論、各大きさは異なるものであってもよい。また、凹部１４ａ及び凸部１４ｂは、軸方向に対し複数設けられていても単数設けられていてもよい。
【００２８】
また、凹部１４ａは、少なくとも軸方向に沿って延びる部分を有するように形成されることが好ましい。これにより、凹凸面１４は内層１２のアンカーとして確実に機能し、内層１２と最外層１３とを強固に固着することができる。ここで、凹部１４ａは、できるだけ深く形成されるのがよいが、型成形した後、脱型できるものでなければならない。よって、この範囲でできるだけ深い凹凸を形成することが好ましい。なお、「軸方向」には、ロール１０の軸体１１に対して４５°以内程度の方向についても含まれるものとする。
【００２９】
また、凹凸面１４の形状は、最外層１３の内周表面に凹凸となる凹凸面１４を形成できるものであれば、特に制限されないが、シボ形状、平目形状又はあやめ形状であることが好ましい。凹凸面１４がシボ形状、平目形状又はあやめ形状であれば、最外層１３の内周表面全体に亘って溝（凹部１４ａ）が均一に形成されるため、内層１２と最外層１３とをより確実且つ強固に固着することができる。
【００３０】
次に、図３及び図４を参照して、本発明のロールの製造方法について説明する。図３（ａ）に示すように、まず、最外層製造用金型１５を設置する。最外層製造用金型１５は、最外層１３の内径寸法及び外径寸法とほぼ同等の寸法を有する円筒状のものからなり、外周側は最外層１３の原料が注入される円筒状空間１６となっている。円筒状空間１６は、一端側、すなわち、最外層１３の原料が注入される側は開口され、他端側は原料が漏れないように図示されないシール部材などで封止されている。
【００３１】
最外層製造用金型１５の内周面には、予め凹凸形状（凹凸面）が施されており、この凹凸形状に沿って最外層１３の内周面は成形される。これにより、内周表面に凹凸面１４を有する最外層１３が形成される。本実施形態では、凹凸面１４の形状をシボ形状とした。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、最外層製造用金型１５を予熱し、最外層１３の原料である無発泡のポリウレタンを円筒状空間１６に注入し、加熱硬化させる。その後、冷却して脱型することにより図３（ｃ）に示すような、内周表面にシボ形状が施された凹凸面１４を有する最外層１３が得られる。この凹凸面１４が、最外層１３の内側に設けられる内層１２のアンカーとなる。
【００３３】
次に、図４（ａ）に示すように、最外層１３の中心に、図示されない支持部材などを用いて軸体１１を配置する。このように配置することで、最外層１３と軸体１１との間に、内層１２の原料、すなわち、発泡性ゴム組成物が注入される円筒状空間１７が形成される。なお、円筒状空間１７は、発泡性ゴム組成物が注入される側は開口され、他端側は図示されないシール部材などで封止されている。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、円筒状空間１７に発泡性ゴム組成物を注入し、発泡して加熱硬化させることにより発泡ゴムからなる内層１２を形成する。最外層１３と軸体１１との間で発泡性ゴム組成物を発泡させることにより、発泡ゴムは最外層１３の内周表面に形成された凹凸面１４に充填され、内層１２は最外層１３と加硫接着される。本実施形態では、シボ形状の凹凸面１４が内層１２のアンカーとなり、加硫接着はより強固なものとなる。このようにして内周表面にシボ形状が施された凹凸面１４を有する最外層１３と、その内側の内層１２とからなる二層構造のロール１０が得られる。
【００３５】
本発明のロール１０の製造方法によれば、最外層１３の内周表面に凹凸面１４を形成後、最外層１３と軸体１１との間で発泡性ゴム組成物を発泡させることにより、凹凸面１４が内層１２のアンカーとなり、内層１２（発泡ゴム）を凹凸面１４に充填することができる。これにより、接着剤を使用せずに内層１２と最外層１３とを強固に固着することができ、内層１２と最外層１３間のスリップを抑制すると共に必要な回転トルクを確保することができる。
【００３６】
（実施形態２）
図５に、実施形態２に係るロールの最外層の概略斜視図を示す。なお、実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図５に示すように、最外層１３Ａの内周表面に型成形により形成された凹凸面１４Ａは、平目形状を有する。平目形状の凹凸面１４Ａは、軸方向に沿って延びる長溝（凹部）で構成される。本実施形態では、この長溝が内層１２のアンカーとなり、内層１２と最外層１３Ａとを強固に固着し、内層１２と最外層１３Ａ間のスリップを抑制する。
【００３７】
（実施形態３）
図６に、実施形態３に係るロールの最外層の概略斜視図を示す。なお、実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図６に示すように、最外層１３Ｂの内周表面に型成形により形成された凹凸面１４Ｂは、あやめ形状を有する。あやめ形状の凹凸面１４Ｂは、最外層１３の周方向及び軸方向全体に亘るあやめ形状の溝（凹部）で構成され、あやめ形状の溝は軸方向の幅が周方向の幅より長くなっている。本実施形態では、あやめ形状の溝が内層１２のアンカーとなり、内層１２と最外層１３Ｂとを強固に固着し、内層１２と最外層１３Ｂ間のスリップを抑制する。
【００３８】
（実施形態４）
図７に、実施形態４に係るロールの最外層の概略斜視図を示す。なお、実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図７に示すように、最外層１３Ｃの内周表面に型成形により形成された凹凸面１４Ｃは、最外層１３Ｃの周方向及び軸方向に亘る溝（凹部）の幅がどちらも実施形態１〜３より狭く形成されている。本実施形態では、この幅の狭い溝が内層１２のアンカーとなり、内層１２と最外層１３Ｃとを強固に固着し、内層１２と最外層１３Ｃ間のスリップを抑制する。
【００３９】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
円筒状金型を用いて、内径１８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの最外層と、内径１２ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの内層とで構成される二層のロールを製造した。最外層として、エステル系ジオールと芳香族ジイソシアネートとを反応させて得られた無発泡のポリウレタンを用いた。なお、型成形により、最外層の内周表面に表面粗さＲｚ（ＪＩＳ規格Ｂ０６０１−１９９４）が６５であるシボ形状を施した。
【００４１】
また、内層として、エチレンプロピレンジエン（ＥＰＤＭ）ゴムと、発泡剤とを含有する発泡性ゴム組成物を発泡させて得られた発泡ゴムを用いた。この発泡性ゴム組成物の発泡と共に、内層と最外層とを加硫接着させ、最外層と内層とを固着した。
【００４２】
（比較例１）
最外層の内周表面にシボ形状が施されていない以外は、実施例１と同様のロールを製造した。
【００４３】
（試験例１）
実施例１及び比較例１のロールについて、内層と最外層との固着力を確認するために内層−最外層間のトルクを測定した。図８に、トルクの測定方法を説明するための図を示す。まず、図８に示す固定板に、実施例１及び比較例１のロールの最外層を固定し、ロールの内層に軸体を挿入した。次いで、軸体の端面に、図示しないトルクゲージを取り付け、軸体に矢印の方向に外力を加え、軸体が回転し始める際のトルク（ｋｇｆ・ｃｍ）を、内層−最外層間のトルクとして測定した。測定は、実施例１及び比較例１につき、２つのサンプルを用いて行った。結果を表１に示す。
【００４４】
表１に示すように、内周表面にシボ形状が施されている実施例１では、内層−最外層間での滑りがなく、最外層が破壊された。また、この際の内層−最外層間のトルクは、内周表面にシボ形状が施されていない比較例１と比べて、２倍も大きくなった。この結果、最外層の内周表面にシボ形状を施し、内層と最外層とを加硫接着させることにより、接着剤を使用しなくても内層と最外層との固着力を強固にできることがわかった。このような内層と最外層とを有するロールは、長期使用に亘って内層と最外層間のスリップを抑制できると共に必要な回転トルクを確保することができる信頼性の高いものとなる。
【００４５】
【表１】
2015151246.tif 000003
【符号の説明】
【００４６】
１０    ロール
１１    軸体
１２    内層
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ  最外層
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ  凹凸面
１４ａ  凹部
１４ｂ  凸部
１５    最外層製造用金型
１６，１７  円筒状空間
【図１】
2015151246.tif 000004
【図２】
2015151246.tif 000005
【図３】
2015151246.tif 000006
【図４】
2015151246.tif 000007
【図５】
2015151246.tif 000008
【図６】
2015151246.tif 000009
【図７】
2015151246.tif 000010
【図８】
2015151246.tif 000011