(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を中心として回転する外輪部材と、
断面形状が矩形であり、該外輪部材の外周面に接着され、外周に被対接物と接する摺接面を有する１つのゴムリングと、
前記外輪部材の外周から前記外輪部材の径方向へ張り出し、前記ゴムリングの両側面にそれぞれ当接するゴムリング当接部とを備え、
前記ゴムリング当接部は、前記外輪部材の外周からの高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、
前記ゴムリング当接部から前記摺接面までの距離は、０．５〜１．５ｍｍであり、
前記ゴムリング当接部は、前記ゴムリングの両側面に接着されていることを特徴とするゴムローラ。
【請求項２】
前記ゴムリング当接部と前記外輪部材とが一体に形成されている請求項１に記載のゴムローラ。
【請求項３】
前記接着とは、加硫接着である請求項１又は２に記載のゴムローラ。
【請求項４】
前記外輪部材、及び前記ゴムリング当接部は、金属からなる請求項３に記載のゴムローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＡ機器等に用いられるゴムローラに係り、特にカード搬送用従動ローラ等に使用されるゴムローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に示す通り、従来のゴムローラ２０は、円筒状の外輪部材２１の外周にゴムリング２２を設けて構成され、外輪部材２１の内周にベアリング２３等が組み入れられて使用される。このゴムローラ２０は、外輪部材２１からゴムリング２２が脱輪しないように、外輪部材２１の外周面に接着剤を塗布して外輪部材２１とゴムリング２２とを加硫接着させて形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図５の従来技術の構造であると、ゴムローラ２０が紙やカード等の被対接物と対接する圧力によりゴムリング２２が弾性変形することで、外輪部材２１とゴムリング２２との接着部分にせん断力が働き、外輪部材２１とゴムリング２２との接着剥がれが起こってしまうという問題があった。この接着剥がれは、外輪部材２１からのゴムリング２２の脱輪、即ちローラ破壊の要因となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、外輪部材とゴムリングとが接着されたゴムローラにおいて、ローラ破壊の要因となる外輪部材とゴムリングとの接着剥がれを低減することが可能なゴムローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、軸を中心として回転する外輪部材と、該外輪部材の外周面に接着され、外周に被対接物と接する摺接面を有するゴムリングと、を備えたゴムローラにおいて、前記外輪部材の外周から前記外輪部材の径方向へ張り出し、前記ゴムリングの両側面にそれぞれ当接するゴムリング当接部が設けられていることを特徴とするゴムローラである。
【０００７】
前記ゴムリング当接部は、前記ゴムリングの両側面に接着されているのが好ましい。
【０００８】
前記ゴムリング当接部と前記外輪部材とが別体に形成されていてもよい。
【０００９】
前記ゴムリング当接部は、幅が０．５ｍｍ、前記外輪部材の外周からの高さが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであってもよい。
【００１０】
前記接着とは、加硫接着であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外輪部材とゴムリングとが接着されたゴムローラにおいて、ローラ破壊の要因となる外輪部材とゴムリングとの接着剥がれを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明と従来例のゴムローラの使用時にゴムリングにかかるせん断応力を解析した際のゴムリング各部の応力分布図を示す図である。
【図４】カードリーダ実機を簡易的に模した試験機を説明する説明図（（ａ）正面図、（ｂ）側面図）である。
【図５】従来例のゴムローラを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な第一の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
まず、本発明について構成を説明する。
【００１５】
図１は、本発明のゴムローラ１０の第一の実施の形態を示したものである。
【００１６】
本発明の第一の実施の形態に係るゴムローラ１０は、例えば、従動ローラ等に用いられるものであり、図１や図２に示すように、軸Ｏを中心として回転する外輪部材１１と、外輪部材１１の外周面に接着され、外周に被対接物と接する摺接面１２ａを有するゴムリング１２と、を備えている。ゴムローラ１０には、外輪部材１１の外周から外輪部材１１の径方向へ張り出し、ゴムリング１２の両側面にそれぞれ当接するゴムリング当接部１８が設けられている。
【００１７】
以下、各構成に関し、詳細に述べる。
【００１８】
外輪部材１１は、円筒状のアルミ等の金属からなり、その内周にはベアリング１３が組み入れられている。
【００１９】
外輪部材１１の両側面それぞれには、リング状の保護部材１５が設けられ、外輪部材１１の外周面にゴムリング１２が設けられる。図１に示すように、本実施の形態ではベアリング１３の幅は、外輪部材１１の幅より狭いものにしている。また、ゴムリング１２の幅は、外輪部材１１の幅と同じにしている。 
【００２０】
保護部材１５は、リング状のアルミ等の金属からなる。保護部材１５は、外輪部材１１の両側面にそれぞれ一つずつ、外輪部材１１の側面からゴムリング１２の側面にわたって設けられる。
【００２１】
即ち、保護部材１５は、外輪部材１１の軸Ｏを中心として、外輪部材１１の外径よりも大きい外径を有していることとなる。また、保護部材１５は、外輪部材１１の回転に伴い一体的に回転するように外輪部材１１の側面に固定されている。
【００２２】
ゴムリング当接部１８は、ゴムリング１２の側面に当接している。ゴムリング当接部１８は、本実施の形態において、保護部材１５の一部であって、外輪部材１１の外周から外輪部材１１の径方向へ張り出した部分のことである。このゴムリング当接部１８（保護部材１５）の幅ｗは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、またゴムリング当接部１８の外輪部材１１の外周面からの高さｈは、ゴムリング１２の最大弾性変形時の弾性変形量を考慮し、紙などの被対接面に触れることのない高さが必要であり、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍが好ましい。
【００２３】
外輪部材１１とゴムリング１２との接着は、本実施の形態において、外輪部材１１の外周面に接着剤を塗布し、そこへ硫黄や過酸化物等の加硫剤を添加した未加硫ゴムを金型でプレスモールドすることにより、外輪部材１１とゴムリング１２とを加硫接着させることにより行われる。このとき、ゴムリング１２の形状は、円筒状に形成される。また、本実施の形態においては、ゴムリング当接部１８の内側面にも接着剤を塗布し、上記プレスモールドの際にゴムリング当接部１８とゴムリング１２とも加硫接着させている。なお、外輪部材１１とゴムリング１２とを接着させる方法は、上記に限定されず、外輪部材１１の外周部に楔(くさび)を設ける事で接着剤を塗付せずにプレスモールドして加硫接着することも可能であり、また、別途ゴムリング１２のみをプレスモールドし、接着剤を塗布した外輪部材１１の外周にはめ込んで接着する、即ち加硫接着させずに接着させる（このような接着を後接着という）ことも可能である。
【００２４】
図２は、本発明の第二の実施の形態に係るゴムローラ１０を示したものである。
【００２５】
図２に示す第二の実施の形態に係るゴムローラ１０においては、外輪部材１１の幅は、ベアリング１３の幅より広いものとなっている。外輪部材１１の外周部には、円周方向に沿って凹溝１６が形成されている。本実施の形態において、凹溝１６を形成するように外輪部材１１の外周から外輪部材１１の径方向へ張り出した部分がゴムリング当接部１８となっている。即ち、本実施の形態において、ゴムリング当接部１８と外輪部材１１とは、一体に形成されている。凹溝１６を形成する方法として、ダイカスト、切削を用いて一体で形成するものなどが挙げられるが、寸法精度・加工コストを考慮すると切削による一体物が望ましい。
【００２６】
本実施の形態においても、第一の実施の形態と同様、外輪部材１１とゴムリング１２との接着は、外輪部材１１の外周面に接着剤を塗布し、そこへ硫黄や過酸化物等の加硫剤を添加した未加硫ゴムを金型でプレスモールドすることにより、外輪部材１１とゴムリング１２とを加硫接着させることにより行われる。このとき、ゴムリング１２の形状は、円筒状に形成される。また、本実施の形態においても、第一の実施の形態と同様、ゴムリング当接部１８の内側面にも接着剤を塗布し、上記プレスモールドの際にゴムリング当接部１８とゴムリング１２とも加硫接着させている。なお、外輪部材１１とゴムリング１２とを接着させる方法は、上記に限定されず、外輪部材１１の外周部に楔(くさび)を設ける事で接着剤を塗付せずにプレスモールドして加硫接着することも可能であり、また、別途ゴムリング１２のみをプレスモールドし、接着剤を塗布した外輪部材１１の外周にはめ込んで接着する、即ち加硫接着させずに接着させる（このような接着を後接着という）ことも可能である。
【００２７】
第一の実施の形態及び第二の実施の形態において、使用上他部品との干渉を抑止するためベアリングは芯金からはみ出ないものが好ましいが、用途によってはこの限りではない。
【００２８】
また、第一の実施の形態及び第二の実施の形態において、ゴムリング当接部１８の幅ｗと高さｈは、図１の実施の形態と同様に幅ｗが０．５〜１．０ｍｍ、高さｈが０．５〜１．５ｍｍとした。また、ゴムリング当接部１８から摺接面１２ａまでの距離は、０．５〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【００２９】
更に、第一の実施の形態及び第二の実施の形態におけるゴムリング１２として使用される材料としては、低硬度・耐薬品性・耐移行性を有するゴム材料が望ましく、ゴムローラ１０が手指の脂、飲食物等が接触する可能性のある使用のされ方もあることを考慮し、特にシリコーンゴムが材料として望ましい。しかし、カードリーダの機構によって、この限りではなく、ゴム配合の処方によっては、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴムなども挙げられる。
【００３０】
外輪部材１１の材料としては、ゴムリング１２が加硫接着されることを考慮して、金属材料を用いた。金属材料としては、加工性・寸法安定性・環境対応・強度・コストを満足するアルミが望ましいがこの限りではない。また、上記において、ゴムリング１２が加硫接着されることを考慮して、外輪部材１１の材料として金属材料を用いたが、ゴムリング１２が後接着される場合や、また、加硫接着条件（加硫温度等）を適宜設定可能な場合には、樹脂を用いることも可能である。
【００３１】
次に本発明の作用を説明する。
【００３２】
本発明では、軸Ｏを中心として回転する外輪部材１１と、外輪部材１１の外周面に接着され、外周に被対接物と接する摺接面１２ａを有するゴムリング１２と、を備えている。また、ゴムローラ１０には、外輪部材１１の外周から外輪部材１１の径方向へ張り出し、ゴムリング１２の両側面にそれぞれ当接するゴムリング当接部１８が設けられている。これにより、ゴムリング１２が被対接物と接することにより弾性変形した際に生じる外輪部材１１とゴムリング１２との接着面にかかるせん断応力は、ゴムリング１２の両側面と当接するゴムリング当接部１８で受けることができ、そのせん断応力を緩和させることが可能となる。従って、本発明によれば、外輪部材１１とゴムリング１２とが接着されたゴムローラ１０において、ローラ破壊の要因となる外輪部材１１とゴムリング１２との接着剥がれを低減することが可能であり、ゴムローラの長寿命化が可能である。
【００３３】
また、ゴムリング当接部１８とゴムリング１２とは接着されている。これにより、ゴムリング１２の接着範囲が広がり、ゴムリング１２がより強固に接着されるため、ローラ破壊をより低減することが可能である。即ち、この場合、ゴムリング当接部１８は、外輪部材１１とゴムリング１２との接着剥がれを低減する機能と、ゴムリング１２の接着範囲を広げる機能と、を有する。
【００３４】
また更に、ゴムリング１２は、加硫接着により外輪部材１１の外周面に接着されている。これにより、ゴムリング１２と外輪部材１１との接着が強固となり、外輪部材１１とゴムリング１２との接着剥がれを更に低減することが可能である。
【実施例】
【００３５】
以下に、本発明の実施例と従来例を示す。
【００３６】
本発明の実施例として、図２に示す第二の実施の形態に係るゴムローラ１０を用いた。
【００３７】
材料の構成は、ゴムリング材料：シリコーンゴム、外輪部材にはアルミニウムを選定した。
【００３８】
ゴムリング当接部の軸方向の幅は０．５ｍｍとし、ゴムリング当接部の高さが０．５ｍｍ（実施例１）、１．０ｍｍ（実施例２）、１．５ｍｍ（実施例３）の外輪部材を用意した。
【００３９】
本実施例のゴムローラは、外輪部材の外周面およびゴムリング当接部の内側面に接着剤を塗布し、ゴムリングをプレスモールドし、ゴムリングと外輪部材とを、そして、ゴムリングとゴムリング当接部とを加硫接着させている。
【００４０】
また、従来例のゴムローラは、ゴムリング当接部を設けずに、外輪部材の外周面に接着剤を塗付してゴムリングをプレスモールドし、ゴムリングと外輪部材とを加硫接着させて作製した。
【００４１】
本発明（実施例３）および従来例の耐久性を考察するため、ゴムローラの使用時、すなわちゴム弾性時のせん断応力の解析を行った。
【００４２】
図３はその解析結果を示したもので、（ａ）は本発明のゴムリングにかかるせん断応力分布を、（ｂ）は従来例のゴムリングにかかるせん断応力分布を示している。
【００４３】
この解析条件は、ゴムリングの下部を、０．４ＭＰａの力で平面に押し付けたときのせん断応力の分布を示しており、図の解析結果において、灰色が濃くなる程せん断応力がかかっていることを示している。
【００４４】
解析結果、ゴムリング当接部を備えない従来例のゴムリングの場合、図３（ｂ）に示す通り、点線の楕円で囲んだゴムリングの下部がつぶれて幅方向に膨れると共に、せん断応力が−０．２ＭＰａ〜−０．４ＭＰａの範囲で分布し、特に外輪部材と接する内周部に応力が集中しているのがわかる。従って、ゴムリングの回転時は、常時この内周部に応力が集中し、接着剥がれが発生しやすくなる。したがって、ゴムリング当接部を備えない従来例のゴムリングは、脱輪（ローラ破壊）が発生しやすいことがわかる。
【００４５】
これに対して、本発明のゴムリング当接部を備えるゴムリングの場合、図３（ａ）の点線の楕円内に示す通り、ゴムリングの側面がゴムリング当接部に当接しているため、せん断応力はゴムリング当接部へと緩和され、外輪部材と接するゴムリングの内周部に集中するせん断応力が小さくなっているのを確認した。また、点線の楕円で囲んだゴムリングの下部は従来例と同様につぶれるものの幅方向の膨れは認められず、全体にせん断応力は低いことが確認できた。
【００４６】
ここで、せん断応力がローラ破壊の大きな要因である接着剥がれに起因していると考えると、本発明は、接着剥がれを抑止する効果となり得ることが解析結果から確認できた。
【００４７】
次に、実施例１〜３と従来例を、カードリーダ実機を簡易的に模した試験機を使用し、耐久性試験を行った。
【００４８】
以下に、カードリーダ実機を簡易的に模した試験機３０、及び試験方法に関して詳細に述べる。
【００４９】
図４は、カードリーダ実機を簡易的に模した試験機３０を説明する説明図（（ａ）正面図、（ｂ）側面図）である。
【００５０】
耐久性試験に用いたカードリーダ実機を簡易的に模した試験機３０は、図４に示すように、駆動側シャフト４２を軸に自回転する駆動アルミローラ４１と、駆動アルミローラ４１に接触し、駆動アルミローラ４１の回転に従動して従動側シャフト３２を軸に回転する従動ゴムローラ３１と、従動側シャフト３２に荷重を印加する荷重部材５０と、を有している。本耐久性試験においては、実施例１〜３及び従来例のゴムローラを従動ゴムローラ３１として用いた。また、耐久性試験の条件としては、荷重部材５０が従動側シャフト３２に印加する荷重を４ｋｇ重とした。
【００５１】
耐久性試験の試験方法は、荷重部材５０により従動側シャフト３２に４ｋｇ重を印加した状態で駆動アルミローラ４１を回転させ、それに従動させて従動ゴムローラ３１を回転させ、従動ゴムローラ３１が何回転したときにローラ破壊が起こったかを試験するものである。
【００５２】
結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
0005757396.tif 000002
【００５４】
表１の結果が示す通り、従来例では約３７５Ｋ（３７５０００）回転でローラ破壊が起こったが、実施例１〜３のローラ破壊が起こるまでの回転数は、実施例１では約５４０Ｋ回転、実施例２では約９８０Ｋ回転、実施例３では約１８７５Ｋ回転となり、ローラ破壊が起こるまでの回転数が大幅に多くなったことを確認した。特に実施例３は、保護部材高さｈが１．５ｍｍで、従来例に比べて５倍の耐久性があり、また実施例１と比較しても３．５倍程度耐久性があることがわかる。
【００５５】
この高さは、高ければよいが、上述のようにゴムリング１２の最大弾性変形時の弾性変形量を考慮し、紙などの被対接面に触れることのない高さで０．５〜１．５ｍｍの範囲で決定する。
【００５６】
なお、通常のＡＴＭ等で用いられるカードは、本耐久性試験に用いた従動ローラ３１が３回転することで一枚送られる。これを考慮して、上記ローラ破壊が起こるまでの回転数をローラ破壊が起こるまでに送ることが可能なカードの枚数（可送枚数）に換算すると、従来例：約１２５Ｋ（１２５０００）枚、実施例１：約１８０Ｋ枚、実施例２：約３２６Ｋ枚、実施例３：約６２５Ｋ枚となる。
【００５７】
このように、本発明は、ゴムローラの使用環境が、他ゴム部品と常時接触し、かつ長時間弾性変形を伴う使用方法を要求される場合、有益な効果となり得ることを確認した。即ち、本発明により、外輪部材とゴムリングとが接着されたゴムローラにおいて、ローラ破壊の要因となる外輪部材とゴムリングとの接着剥がれを低減することが可能であることが確認できた。
【符号の説明】
【００５８】
１０  ゴムローラ
１１  外輪部材
１２  ゴムリング
１５  保護部材
１８  ゴムリング当接部
【図１】
0005757396.tif 000003
【図２】
0005757396.tif 000004
【図３】
0005757396.tif 000005
【図４】
0005757396.tif 000006
【図５】
0005757396.tif 000007