(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙との接触面を構成するローラ本体、および前記ローラ本体の回転中心に配設されるシャフトを備えた紙送りローラであって、前記ローラ本体およびシャフトの両方に、ウレタン系熱可塑性エラストマ、および樹脂ビーズを含む樹脂組成物を用いて、前記ローラ本体およびシャフトを前記樹脂組成物によって一体に形成したことを特徴とする紙送りローラ。
【請求項２】
紙との接触面を構成するローラ本体、および前記ローラ本体の回転中心に配設されるシャフトを備えた紙送りローラの製造方法であって、ウレタン系熱可塑性エラストマ、および樹脂ビーズを含む樹脂組成物を射出成形して、前記ローラ本体およびシャフトの両方を、前記樹脂組成物によって一体に形成する工程を含むことを特徴とする紙送りローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンタ等に組み込んで紙送りに用いる紙送りローラ、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機や、あるいはインクジェットプリンタ等における紙送り機構には、各種の紙送りローラが組み込まれる。
前記紙送りローラとしては、紙（プラスチックフィルム等を含む。以下同様。）と接触しながら回転して、摩擦によって紙を搬送する、例えば給紙ローラ、搬送ローラ、ピンチローラ、プラテンローラ、排紙ローラ等が挙げられる。
【０００３】
前記紙送りローラとしては、例えばウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の各種ゴムの架橋物からなり、その外周面が紙との接触面とされたローラ本体と、前記ローラ本体の回転中心に挿通されたシャフトとを備えたもの等が広く用いられる。
また近時、前記ローラ本体を、例えばリサイクルを容易にするため、従来のゴムの架橋物からなるものに代えて、熱可塑性エラストマによって形成することも検討されている（例えば特許文献１等）。
【０００４】
前記熱可塑性エラストマとしては、例えばウレタン系熱可塑性エラストマ等が挙げられる。
またシャフトとしては、例えば金属や、あるいはエンジニアリングプラスチック等の硬質樹脂などからなるものが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記熱可塑性エラストマからなるローラ本体は、例えば射出成形したり、あるいは筒状に押出成形したのち所定の長さにカットしたりして形成するのが一般的である。
また前記ローラ本体を備えた紙送りローラは、先に形成したローラ本体の中心の通孔に、前記通孔の内径よりも僅かに外径の大きいシャフトを圧入する等して組み立てるのが一般的である。
【０００７】
前記圧入によるローラ本体の変形を防止するため、前記ローラ本体とシャフトには、組み立てに必要な逃げ寸法を設定する等の対策を施す場合がある。
しかし、特に押出成形後にカットして形成したローラ本体は寸法精度が低いため、前記逃げ寸法が不足する等してローラ本体が変形したりしやすく、変形した状態では、搬送する紙が傷ついたり斜行したりしやすいという問題がある。
【０００８】
しかも熱可塑性エラストマは、ゴムの架橋物ほどにはゴム弾性が大きくなく、総じて硬いため、一旦変形するとそれを修正するのが容易でないという問題もある。
また、特にピンチローラ等の、ローラ本体自体のサイズが小さい上、１台の装置内に多数を組み込む必要のある紙送りローラを１つずつ組み立てるのは、工数および手間がかかるという問題もある。
【０００９】
またローラ本体のサイズが小さいほど、前記変形が生じるとそれを修正するのが容易でないという問題もある。
本発明の目的は、ローラ本体の変形等を生じる原因となる上、工数および手間がかかるローラ本体とシャフトとの組み立てを必要としない新規な紙送りローラ、および前記紙送りローラの効率的な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、紙との接触面を構成するローラ本体、および前記ローラ本体の回転中心に配設されるシャフトを備えた紙送りローラであって、前記ローラ本体およびシャフトの両方に、ウレタン系熱可塑性エラストマ（ＴＰＵ）、および樹脂ビーズを含む樹脂組成物を用いて、前記ローラ本体およびシャフトを前記樹脂組成物によって一体に形成したことを特徴とするものである。
本発明によれば、紙送りローラを構成するローラ本体、およびシャフトの両方を、つまり紙送りローラの略全体を、前記ＴＰＵ、および樹脂ビーズを含む樹脂組成物によって一体に形成しているため、前記両者を組み立てる工数および手間を省くことができるとともに、前記組み立てに伴うローラ本体の変形等が生じるのを防止することもできる。
【００１１】
しかも本発明によれば、ＴＰＵとして、樹脂ビーズを配合した状態で、紙送りローラのシャフトとして十分に使用しうる硬さ、および寸法精度を得ることができる比較的硬質のものを使用しながら、なおかつ前記ＴＰＵに樹脂ビーズを配合することで、ローラ本体の外周面に、紙送りに適した摩擦係数を付与することもできる。
すなわち、樹脂ビーズを配合しないＴＰＵからなるローラ本体は、特に光沢紙に対して貼り付くという現象を生じ、紙送りの不良を生じやすいが、樹脂ビーズを配合することで摩擦係数を低下させて、前記貼り付きとそれにともなう紙送りの不良を防止することができる。
【００１２】
本発明は、紙との接触面を構成するローラ本体、および前記ローラ本体の回転中心に配設されるシャフトを備えた紙送りローラの製造方法であって、ウレタン系熱可塑性エラストマ、および樹脂ビーズを含む樹脂組成物を射出成形して、前記ローラ本体およびシャフトの両方を、前記樹脂組成物によって一体に形成する工程を含むことを特徴とするものである。
本発明によれば、前記樹脂組成物を射出成形することで、前記本発明の紙送りローラを、精度良く、しかも効率的に製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ローラ本体の変形等を生じる原因となる上、工数および手間がかかるローラ本体とシャフトとの組み立てを必要としない新規な紙送りローラ、および前記紙送りローラの効率的な製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の紙送りローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の紙送りローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図１を参照して、この例の紙送りローラ１は、ローラ本体２、および一対のシャフト３を備えている。
このうちローラ本体２は、紙との接触面としての円筒状の外周面４を備えた略円柱状に形成されている。またシャフト３は、前記ローラ本体２よりも外径の小さい略円柱状に形成されている。
【００１６】
ローラ本体２とシャフト３は、それぞれの中心軸Ｌを一致させた状態で、前記のようにＴＰＵ、および樹脂ビーズを含む樹脂組成物によって、その全体が一体に形成されている。
一対のシャフト３は、ローラ本体２の軸方向両端に一体に連成されている。
前記ＴＰＵとしては、例えば分子内に、ポリウレタン構造を有するハードセグメントと、ポリエステルまたはポリエーテル構造を有するソフトセグメントとを含み、射出成形等が可能な熱可塑性を有するとともに、ローラ本体として機能しうる柔軟性を有する種々のウレタン系の熱可塑性エラストマが、いずれも使用可能である。
【００１７】
かかるＴＰＵは、従来同様に、例えばジイソシアネート、マクロポリオール、および鎖伸長剤を不可重合反応させる等して合成される。
このうちジイソシアネートとしては、例えばトリレ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）、１，５−ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添ＸＤＩ、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、１，８−ジイソシアネートメチルオクタン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水素添加ＭＤＩ：ＨＭＤＩ）等の１種または２種以上が挙げられる。中でも４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が好ましい。
【００１８】
またマクロポリオールとしてはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールが挙げられる。マクロポリオールの数平均分子量Ｍｎは５００以上、５０００以下、特に１０００以上、３０００以下であるのが好ましい。
マクロポリオールとしてポリエステルポリオールを用いることで、ソフトセグメントがポリエステル構造であるエステル型のＴＰＵが合成される。またマクロポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いることで、ソフトセグメントがポリエーテル構造であるエーテル型のＴＰＵが合成される。
【００１９】
前記ポリエステルポリオールとしては、例えば２価の有機酸、その酸エステル、または酸無水物等のエステル形成性誘導体の１種または２種以上と、脂肪族ジオールの１種または２種以上との脱水縮合反応で得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。
２価の有機酸としては、例えば炭素数４〜１２の脂肪族ジカルボン酸（コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等）、芳香族ジカルボン酸（フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等）、および脂環式ジカルボン酸（ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等）の１種または２種以上が挙げられる。
【００２０】
また脂肪族ジオールとしては、例えばエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，３−オクタンジオールまたは１，９−ノナンジオール等の炭素数２〜１０の脂肪族ジオールの１種または２種以上が挙げられる。
【００２１】
またポリエステルポリオールとしては、例えばε−カプロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるポリラクトンジオール等も挙げられる。
ポリエステルポリオールとしてはポリ（テトラメチレンアジペート−ｃｏ−ヘキサメチレンアジペート）グリコールが好ましい。
一方、ポリエーテルポリオールとしては、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルをそれぞれ重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールや、あるいは前記環状エーテルの２種以上を共重合させて得られるコポリエーテル等の１種または２種以上が挙げられる。中でもポリテトラメチレングリコールが好ましい。
【００２２】
鎖伸長剤としては、例えば脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール、芳香族ポリオール等の１種または２種以上が挙げられる。
このうち脂肪族ポリオールとしては、例えばエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、ジエチレングリコール等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２３】
また脂環式ポリオールとしては、例えば１，４−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
さらに芳香族ポリオールとしては、例えば１，４−ジメチロールベンゼン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物、もしくはビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物等の１種または２種以上が挙げられる。
【００２４】
また鎖伸長剤としてはアミン類を用いることもできる。前記アミン類としては、例えばジシクロヘキシルメチルメタンジアミン（水素添加ＭＤＡ）、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）等が挙げられる。
前記各成分を用いてＴＰＵを合成する方法は、従来同様でよい。例えばワンショット法では、あらかじめ減圧下で加熱する等して脱水処理したマクロポリオールに鎖伸長剤を混合し、加熱下でかく拌しながら別に加温しておいたジイソシアネートを加えてさらに加熱下で一定時間かく拌を続けることにより、前記各成分が付加重合反応してＴＰＵが合成される。合成されたＴＰＵは、例えば所定の温度に加熱してアニールし、粉砕したのちペレット化して用いることができる。
【００２５】
また、前記付加重合反応をバッチ式または連続式で実施して各成分を混合した混合物を、例えば押出機を用いて連続的に押し出しながら、またはコンベアベルト上で連続的に搬送しながら一定時間、所定の温度に維持して反応させたのちペレット化して用いることもできる。
ＴＰＵは、先に説明したように樹脂ビーズを配合した状態で、紙送りローラ１のシャフト３に、当該シャフト３として十分に使用しうる硬さ、および寸法精度を付与することができるように、その硬さを設定するのが好ましい。
【００２６】
ＴＰＵの硬さの具体的な範囲は、樹脂ビーズの配合割合、シャフト３に要求される硬さ等に応じて任意に設定できるが、２３±２℃でのＪＩＳ  Ａ硬さ（タイプＡデュロメータ硬さ）で表して６０以上、中でも６５以上、特に８０以上であるのが好ましく、９５以下、特に９０以下であるのが好ましい。
硬さが前記範囲未満では、たとえ樹脂ビーズを配合したとしても、前記シャフト３に、必要な硬さ、および寸法精度を付与できないおそれがある。一方、硬さが前記範囲を超える場合には、たとえ樹脂ビーズを配合したとしても、ローラ本体２の外周面４に、紙送りに適した良好な摩擦係数を付与できないおそれがある。
【００２７】
ＴＰＵの硬さを前記範囲内の任意の硬さとするためには、例えばＴＰＵを合成する際に、その原料である前記ジイソシアネート、マクロポリオール、および鎖伸長剤の種類や配合割合等を適宜変更すればよい。
樹脂ビーズとしては、前記ＴＰＵ中に良好に分散させることができる上、射出成形等によって紙送りローラ１を製造する際の熱で完全に溶融したり、あるいは前記熱、および混練時の応力等によってＴＰＵと完全に相溶したりせず、成形後の紙送りローラ１中である程度以上は粒状を維持しうる種々の樹脂のビーズが、いずれも使用可能である。
【００２８】
かかる樹脂ビーズとしては、例えば（メタ）アクリル酸エステル等のアクリル系樹脂；スチレン系樹脂；ナイロン１２等のポリアミド樹脂などからなるビーズの１種または２種以上が挙げられる。
樹脂ビーズの平均粒径は特に限定されないが、１μｍ以上、中でも２μｍ以上、特に４μｍ以上であるのが好ましく、１２０μｍ以下、中でも１１０μｍ以下、特に１００μｍ以下であるのが好ましい。
【００２９】
平均粒径が前記範囲未満では、樹脂ビーズを配合することによる、紙送りローラ１のローラ本体２の外周面４に、紙送りに適した良好な摩擦係数を付与する効果が十分に得られないおそれがある。一方、平均粒径が前記範囲を超える場合には、例えば射出成形等によって紙送りローラ１を成形する際の樹脂組成物の流動性等が低下して、製造される紙送りローラ１の精度等が低下するおそれがある。
【００３０】
樹脂ビーズの配合割合は、ＴＰＵ１００質量部あたり５質量部以上、中でも１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下、中でも４０質量部以下、特に３０質量部以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲未満では、樹脂ビーズを配合することによる、紙送りローラ１のローラ本体２の外周面４に、紙送りに適した良好な摩擦係数を付与する効果が十分に得られないおそれがある。一方、配合割合が前記範囲を超える場合には、例えば射出成形等によって紙送りローラ１を成形する際の樹脂組成物の流動性等が低下して、製造される紙送りローラ１の精度等が低下するおそれがある。
【００３１】
樹脂組成物には、前記ＴＰＵ、および樹脂ビーズに加えて、さらに樹脂組成物や紙送りローラ１の特性等を調整するために、各種の添加剤を、任意の割合で配合してもよい。前記添加剤としては、例えば無機または有機の充てん剤、可塑剤等の加工助剤、導電性付与剤、各種安定剤等が挙げられる。
前記紙送りローラ１は、前記樹脂組成物を射出成形して、ローラ本体２およびシャフト３を一体に形成する工程を含む本発明の製造方法によって製造することができる。
【００３２】
すなわち、加熱および／または加圧して溶融ないしは軟化させた樹脂組成物を、前記ローラ本体２およびシャフト３が一体に形成された、紙送りローラ１の全体の形状に対応する型窩を有する射出整形用の金型の前記型窩内に注入して冷却固化させたのち、前記型窩内から取り出すことで紙送りローラ１が製造される。
かかる製造方法によれば、前記紙送りローラ１を精度良く、しかも効率的に製造することができる。
【００３３】
本発明の構成は、以上で説明した図の例のものには限定されない。例えばローラ本体２の外周面４には溝等の凹部を形成してもよい。前記凹部を設けると、紙から発生する紙粉等を前記凹部内に取り込むことで、前記外周面４への紙粉の付着による摩擦係数の低下を抑制して、より長期に亘って良好な紙送りを維持することができる。
またシャフト３は、図示しない駆動機構への連結等のため、角柱状等の、円柱状以外の形状に形成してもよい。
【００３４】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜、設計変更を施すことができる。
【実施例】
【００３５】
〈実施例１〉
ＴＰＵ〔ＢＡＳＦジャパン(株)製のエラストラン（登録商標）ＥＴ８８０、エーテル型、ＪＩＳＡ硬さ（２３±２℃）：８０〕１００質量部、および樹脂ビーズ〔ガンツ化成(株)製のガンツパール（登録商標）ＧＢＸ−１０Ｓ、アクリル系樹脂製、平均粒径：４〜１００μｍ〕２０質量部を配合し、溶融混練して樹脂組成物を調製した。
【００３６】
前記樹脂組成物を成形材料として用いて、射出成形により、図１に示す形状を有し、ローラ本体２と一対のシャフト３とが一体に形成されているとともに、前記ローラ本体２の外径が７ｍｍ、軸方向の長さが１３ｍｍ、シャフト３の外径が３ｍｍ、軸方向の長さが１６ｍｍである紙送りローラ１を製造した。
〈実施例２〜４〉
ＴＰＵ１００質量部あたりの樹脂ビーズの配合割合を３０質量部（実施例２）、４０質量部（実施例３）、６０質量部（実施例４）としたこと以外は実施例１と同様にして樹脂組成物を調製し、前記樹脂組成物を成形材料として用いて、実施例１と同形状、同寸法の紙送りローラ１を製造した。
【００３７】
〈比較例１〉
実施例１で使用したのと同じＴＰＵを単独で成形材料として用いて、実施例１と同形状、同寸法の紙送りローラ１を製造した。
〈ＪＩＳ  Ａ硬さ測定〉
前記各実施例、比較例で調製した成形材料を用いて、日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ７２１５−１９８６「プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法」に規定された硬さ測定用の試料を作製し、前記ＪＩＳ  Ｋ７２１５−１９８６所載の試験方法に則って、２３±２℃での各試料のＪＩＳ  Ａ硬さ（タイプＡデュロメータ硬さ）を測定した。
【００３８】
〈摩擦係数測定〉
前記各実施例、比較例で製造した紙送りローラを、テフロン（登録商標）製の板の上に載置した幅６０ｍｍ×長さ１２０ｍｍの紙〔ゼロックス社製のＸｅｒｏｘ  Ｂｉｓｉｎｅｓｓ４２００〕の上に３００ｇｆの鉛直荷重をかけながら圧接させた状態で、周速度１５０ｍｍ／秒で回転させた際に、前記紙に加わる搬送力Ｆを、ロードセルを用いて測定して、式(1)：
摩擦係数＝Ｆ／３００      (1)
により摩擦係数を求めた。
【００３９】
摩擦係数が０．８を超えると先に説明した光沢紙等への貼り付きを生じやすいため不良（×）、０．８以下であれば前記不良を生じないため良好（○）と評価した。以上の結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
0005794854.tif 000002
【００４１】
表１の結果より、紙送りローラ１を構成するローラ本体２、およびシャフト３の全体を、ＴＰＵと樹脂ビーズとを含む樹脂組成物によって一体に形成することで、前記両者の組み立てを必要とせずに、なおかつ前記シャフト３の十分な硬さ、および寸法精度を確保しながら、前記ローラ本体２の外周面４に、紙送りに適した摩擦係数を付与できることが判った。
【符号の説明】
【００４２】
１     紙送りローラ
２     ローラ本体
３     シャフト
４     外周面
【図１】
0005794854.tif 000003