(57)【要約】【課題】簡便な構成で安価で量産性がありかつ、高トルクに対し優れた紙送り性をロールに備えたプリンタを提供する。【解決手段】本発明のプリンタは、記録媒体と当接し回転することにより記録媒体を搬送するシリコーンゴム製プラテンロールに、２種以上の層構造をした円筒状ゴムの内径に嵌め合う形状をした異形外形の金属軸を円筒状ゴムに圧入したプラテンロールを備えたプリンタにおいて、末端にアミノ基を含有するポリアミド樹脂組成物粒子（以後、密着性樹脂粒子と言う）を、前記密着性樹脂とイオン基または酸無水物基を有する加硫剤を配合したゴム組成物（以後、シリコーンゴム）に添加し、前記円筒状ゴムの内側ゴムとしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体と当接し回転することにより記録媒体を搬送するシリコーンゴム製プラテンロールに、２種以上の層構造をした円筒状ゴムの内径に嵌め合う形状をした異形外形の金属軸を円筒状ゴムに圧入したプラテンロールを備えたプリンタにおいて、末端にアミノ基を含有するポリアミド樹脂組成物粒子（以後、密着性樹脂粒子と言う）を、前記密着性樹脂とイオン基または酸無水物基を有する加硫剤を配合したゴム組成物（以後、シリコーンゴム）に添加し、前記円筒状ゴムの内側ゴムとしたことを特徴とするプリンタ。
【請求項２】
前記２層円筒状ゴムの外側ゴムを発砲状ゴムや同心円状の空間形成したゴムにしたことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
【請求項３】
前記２層円筒状ゴムの内側ゴムの厚みが５％から３０％であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシート紙やチケット紙等に印刷するプリンタに関し、特に円筒状に形成され、情報記録媒体を搬送するプラテンロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、サーマル紙のプリンタは、広く普及し、より品質を維持しながら軽量で低価格なプリンタ強く要請されている。プラテンロール材質はシリコーンゴムが知られており、従来の製造方法は、金属軸を設置した金型に硬化剤を混合したゴム材料を圧入して加熱硬化する。
【０００３】
従来、プラスチックの内層チューブとエラストマーまたはゴムの外層チューブでシャフトに挿入してゴムロールを完成しているものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、シャフトと前記ゴムロールとは、ゴムの収縮力で固定されており、回転方向のトルクが加わるとシャフトと接するゴムとが滑り、紙送り出来なくなる。さらに繰り返し印字媒体を加圧することで、永久歪による残留変形が残るという問題が容易に想定され大きな課題として挙げられる。
【０００４】
また、従来、チューブ状のゴムロールの端部より中央部のゴム硬度を高くしシャフトに挿入する提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。その通りで搬送力は強化されると思われる。やはり回転方向の高トルクが加わると、シャフトと接する外周ゴムとが滑り紙送り不良を発生すると容易に推測できる。さらにシリコーンゴムの接触角は１１０度と高く接着しにくいため、内部ゴムとの密着性確保が困難になると想像できる。
【０００５】
つまり、安価なサーマルプリンタを高トルクの品質確保しつつ、かつ現状のロール品質と機能を継続して実現しなければならないと言う課題の解決が望まれる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１７０９８４号公報
【特許文献２】
特開平９−２６７４１３号公報
【０００７】
【課題を解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術課題を解決するためになされたものであり、安価で有り圧縮永久歪みの少ないかつ、紙送り能力の高いサーマルプリンタ用プラテンロールを備えたプリンタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、記録媒体と当接し回転することにより記録媒体を搬送するシリコーンゴム製プラテンロールに、２種以上の層構造をした円筒状ゴムの内径に嵌め合う形状をした異形外形の金属軸を円筒状ゴムに圧入したプラテンロールを備えたプリンタにおいて、末端にアミノ基を含有するポリアミド樹脂組成物粒子（以後、密着性樹脂粒子と言う）を、前記密着性樹脂とイオン基または酸無水物基を有する加硫剤を配合したゴム組成物（以後、シリコーンゴム）に添加し、前記円筒状ゴムの内側ゴムとしたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、サーマル紙に接する特性要求と金属軸に接する要求特性とを個別に発揮できるプラテンロールを実現できる。シリコーンゴムの内側ゴムの硬度を硬くする事が出来、勘合している金属軸へのトルク伝達性を向上できる。
【００１０】
また、前記２層円筒状ゴムの外側ゴムを発砲状ゴムや同心円状の空間形成したゴムにしたことを特徴とする。上記構成により発泡体ゴムを外側に配置し記録媒体との接触面積を広くすると事で、搬送性を向上する事ができる。
【００１１】
また、前記２層円筒状ゴムの内側ゴムの厚みが１０％から５０％であることを特徴とする。上記構成によりロール特性を特徴付ける外側ゴムの有功な厚みを広く規定できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照にして本発明に係るプリンタの好ましい実施の形態を詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明プリンタのプラテンロール１の斜視図である。
異形押しだしたプラテンロール１を、異形押し出した金属軸２に接着剤を使わず圧入して成形した。金属軸２の凸部３は、プラテンロール１の凹部４と契合している。基本的には、金属軸２の外形寸法とプラテンロール１の内径寸法とは一致する。金属軸２の外形が大きいと嵌め合い後大きなトルクの加わる際変形は少ないが、圧入時の嵌め合い加工性は困難になる。一方、金属軸２の外形が小さいと嵌め合い後大きなトルクが加わると簡単変形し、剥離する問題が発生することもある。特にプラテンロール１の硬度が低く、かつ肉厚が薄いと前述傾向がある。しかし本発明は内側ゴム５を硬くでき、上記変形による剥離問題が解消できる。シリコーンチューブの製造方法は図２のように、シリコーンチューブはニップル７と外金型８・９に覆われた空間から押出成形する。外金型８・９は２体構成になっている。内側ゴム５には硬度７０度のシリコーンチューブを外側ゴム６には硬度３８度のシリコーンチューブを３対７の比率で形成した。２層の界面は押出成形時の圧力により密着した界面になっていた。ロール１に使用する回転トルクでのせん断力にも凝集破壊を発生しなかった。更に、異形成形金型（ニードル７）の凹凸の影響で、内側ゴム５の形状４はシャープに形成できた。硬度３８度の単層シリコーンチューブでは、形成できなかった凹凸部分の鋭利な形状も製造できた。その結果金属軸２との勘合部分３でのトルク応力による脱着不具合は解消した。
【００１３】
一方、ロール１の表面硬度は、３８度のままの特性が実現され、快適な紙送り能力が達成できた。硬度７０度の内側ゴム５の硬度への影響は、表面にはっきりと現れなかった。プリンタ１１への印字文字や印字模様での濃淡や鮮明さでの差異は、硬度３８単層シリコーンチューブでの場合と比較して感じなかった。
【００１４】
図３に断面図を示す。密着性プラスチック１６を含有する内側ゴム５は外側ゴム６より硬いため金属軸２のトルクを伝達する。密着性プラスチック１６は成形時にシリコーンゴムと化学的結合し強固な接着力を実現する。
【００１５】
内側ゴム５の厚みを５０％以上にすると、単層のシリコーンチューブ硬度に比較して影響が出てきて、中間の硬度を呈してきた。結果、シリコーンチューブ総厚みが１ｍｍから３ｍｍまでは内側ゴム５の比率を２０％以下にする必要が有る。シリコーンチューブ総厚み３ｍｍ以上では２０％以上でも２層の影響が少ない。
【００１６】
図４は、サーマル紙１０を紙送りする本発明のプリンタ斜視図である。サーマル紙１０は、図４の右から供給され、紙ガイドで誘導されながらサーマルヘッド１２でプラテンロール１に押されながら印字する。プラテンロール１の駆動力でサーマル紙１０は、搬送され図４右上方に排出される。図４に隠れて見えないがサーマルヘッド１２は、サーマル紙１０の発色面とプラテンロール１で加圧される。印字信号によりサーマルヘッド１２は発熱して印字する。電源スイッチで起動しサーマル紙１０は、紙送り機能とプラテン機能を併せ持つプラテンロール１で制御されている。プラテンロール１はプリンタ１１のモーター１３からの駆動力を紙送り歯車で伝達され回転する。加圧された圧力はロール外周部に伝わり、一部変形をさせている。モーター１３の駆動力が歯車に伝わり、ロール１を回転する。プラテンロール１の回転力でサーマル紙１０は紙送りされる。
【００１７】
さらにサーマル紙１０は発色時に７０℃以上温度を受けるため、プラテンロール１には、約５０℃以上の温度を受けている。このことは、プラテンロール１は、圧縮永久歪が高く、温度依存性の低い硬度の特性で有ることが必要条件となる。シリコーンゴムは上記条件に適合し、サーマルプリンタで広く使われている。しかし、接触角が１１０度以上と大きい事で他の物質と接着し難い。本発明のプラテンロール１は、サーマル紙１０を搬送時、金属軸２とシリコーンロール１との間にトルクが加わり、軸滑り不良を発生する。この技術課題に異形押し出したシリコーンロール１と金属軸２の物理的凹凸形状で抑えている。プラテンロール１も金属軸２も安定した形状形成に押し出し成形加工を採用した事で安く実現している。
【００１８】
プラテンロール１としての生命線である偏芯と外径精度を既存の実用化され技術的にこなれた押し出し加工の実現する精度が、現状並に確保している。つまり、プラテンロール１の偏芯精度は押し出し精度に影響し、かつ外形精度は押し出し条件に依存する。通常の押し出し精度は偏芯でプラスマイナス０．１ミリメートルが工業的に実現している。外形精度に至っては、プラスマイナス０．０５ミリメートルのチューブゴム商品が購入することが出来る。
【００１９】
プラテンロール１が高トルクで変形を強いられる際、凸部品の形状で金属軸２と一体化する要因となる。凸部品の高さ（形状）はプラテンロール１の外径に対し、１％以上５０％以下で、好ましくは２％から１０％である。形状が大きいと、ゴムの硬度が下地の金属軸２の硬度に影響し紙送り不良を誘発し、形状が小さいと、プラテンロール１が変形した時、外れて回転する不具合が発生する。
【００２０】
金属軸２の凸部品形状を、プラテンロール断面図４に示した。前記金属軸２の凹凸形状に嵌め合う形状にプラテンロール１の内側の穴形状を製作する。
【００２１】
シリコーンチューブロールのゴム硬度は、８０から１０（ＪＩＳ−Ａ規格）が適応でき、好ましくは硬度３０から５０までが良い。低硬度になるほど耐摩耗性が劣り、高硬度ほどニップ値（加圧によるプラテンロール１の押しつぶれ長さ）が少なく、印字良好な範囲が狭くなる。前記偏芯やチューブの脈動による変形は、低硬度になるほど解消され、特にゴム硬度４０度以下では有効である。
【００２２】
凹凸部品は１ヶ所と３ヶ所であるが、２ヶ所でも４ヶ所でも５ヶ所でも良く、多くなるほどゴム厚みが薄くなった時、下地の凹凸形状の影響が少ない。一方数が少ないほど、管理する部分が少なくなり加工精度も低下する。
【００２３】
一般に等間隔に２から５ヶ所が良く使われる。凹凸部形状の幅と高さは、金属軸２の外形寸法とプラテンロール１の肉厚と硬度により変化するが、厚みに対して１０％程度が良好である。つまり、サーマル紙１０の紙送りトルクにプラテンロール１の変形で金属軸２との乖離を発生しなくするため、凹凸部品形状で前記変化を安定させる効果がある。
【００２４】
外側ゴム６を気泡やバルーンや発泡体のシリコーンチューブ１にすると、あたかもゴム硬度が柔らかくなった事になる。つまり耐久摩耗に有利な高硬度ゴムで変形し易い低硬度ゴムの性能を実現できる。さらに金属軸２との接触は高硬度シリコーンチューブで賄っている。また、シリコーンチューブ押出成形時に最外層には必ずスキン層が形成されるため、記録媒体との接触する摩擦係数は高くでき、より高い搬送能力を示せる。
【００２５】
シリコーンゴムは実際の試験により容易に選定できるが、その具体例を挙げると、例えば、シリコーン接着剤・シリコーンポティング材・シリコーンゲル製品・シリコーンレジン・シリコーン表面保護コーティング剤・フルオロシリコーンゴムなどである。付加反応タイプも縮合反応タイプでも良い。シリコーンゴムは１種を単独で又は２種以上を併用して使用できる。つまり、難燃性や非流動性やチクソ性や放熱性や耐熱性や導電性や耐溶剤性や耐寒性や接着性や高強度性や電気接点障害対策性などのために、単品や複数の添加剤を加えても良い。
【００２６】
密着性樹脂１６の配合量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、通常本組成物全量の５〜７０重量％程度とすればよい。
【００２７】
末端にアミノ基をもつポリアミド樹脂は、アミノ基を有するものであれば良く、溶融ゴムとの接触において変形しないものが好ましく、例えば芳香族ナイロン、ポリアミド４６（以下、ＰＡ４６）、ＰＡ６６、ＰＡ６１２などを挙げることができるが、特に耐熱性、吸水性、接着性の面からＰＡ６１２が好ましく用いられる。ＰＡ６１２の場合は、４００ｔ／ｃｍ２以上あるいは５００ｔ／ｃｍ２上の弾性係数とすることがより好ましい。さらに耐熱安定剤や酸化防止剤、光安定剤などの各種安定剤、着色の為の色剤、可塑剤、難燃剤等を添加、配合しても構わない。
【００２８】
さらに密着性樹脂１６は、樹脂組成物中にエポキシ基が存在する物であれば特に制限はない。前記エポキシ基がゴム中のカルボキシル基と反応し、エステル結合を生成する事により２層の界面接着力を飛躍的に向上させたものと考えられる。エポキシ基が存在する樹脂組成物は合成樹脂にビスフェノール／エピクロルヒドリン縮合物などエポキシ基を含む高分子をブレンドした物である。ここで言う合成樹脂とは、ポリアミド樹脂，ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂とさらに充填剤を添加した物を指す。
【００２９】
本発明のプリンタ１１は、インパクト方式のプリンタやインクジェット方式のプリンタや電子写真方式のプリンタなどにも適応でき長寿命化や耐久向上の効果がある。
【００３０】
結果は、サーマル紙１０に対して１０００万印字後でも紙送りは正常で印字も問題はなかった。サーマル紙１０の印字耐久試験後でも、金属軸２外周部とシリコーンロール内面５との剥離は見られず、鮮明な印字は最後まで変わらなかった。従来のプラテンロール１との品質上の差異も無く、問題はなかった。本発明のプラテンロール１の高品質性を実証した結果となった。詳細は図１５に示した。
（  従来例１  ）
図５は、従来例のプラテンロール１の断面図である。
【００３１】
図５に示すように、従来例のプラテンロール１は、おおよそ金属軸２と、プラテンロール１と金属軸２と密着を良くするためプライマー１５とから構成される。
【００３２】
図５の様に、シリコーンゴム１との接触するＳＵＭ製の金属軸２の部分に、プライマー１５を全周塗布し６０℃で３０分乾燥させる。１７５℃に加熱してあるゴム金型に、前記プライマー１５処理した軸２を金型中心の位置に治具を調整しながら設置、上金型を被せる。前記金型が設置したコンプレッション成型機に練り上げたシリコーンゴム未加硫品を適量秤量して注入し加硫する。１次加硫条件は１７０℃の１２分で、シリコーンゴムは完全硬化した。金型から取り出し高温槽に投入し、２００℃で４時間の２次加硫条件でプラテンロール１を処理する。加硫未反応から出る副生成物の飛散、コンパウンド中の揮発成分の除去、圧縮永久歪物性値の安定化が達成されたことになる。
【００３３】
次にプラテンロール１の外周を研磨機で、円盤状砥石を使い周速度１８００ｒｐｍで外径加工をした。この工程で所定の偏芯精度を確保した。研磨後の外周部の面粗度は、Ｒｙで６ミクロンメートルと測定されほぼ均一面を形作った。
結果は、感熱紙に対して１０００万印字後でも紙送りは正常で印字も問題はなかった。ライナレス紙への印字耐久試験後でも、ロール外周部への貼り付きは見られず、鮮明な印字は最後まで変わらなかった。感熱紙との使用でも特に問題はなかった。
【００３４】
しかし、ゴム金型やゴム練機やコンプレッション成形機や研磨機や乾燥機など高価な機械を使い、多くの工程と時間をかけている。その分管理項目が増え、作業者が多くつくため、どうしてもコストアップになってくる。また、有機溶剤系の接着剤の作業は、人体に少なからず悪影響を与え、ひいては、廃水処理や大気汚染などの要因の一つにつながる。さらに数時間の練機での作業は、回転するゴムを手で裏返す作業で機械と連動する危険な作業である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、簡単な構成でプリンタのプラテンロールは低価格で、スムースに金属軸２に装着することが出来る良高品質なプラテンロールを得ることができる。言うかえれば、量産性があり、高トルクの紙送りに対しスムースな良好なプラテンロールを得ることができる。つまり、
▲１▼嵌め合い部分の凹凸がそれぞれ交互に食い込み合い嵌め合い部分にゴム硬度を高めているため、紙送りの平面状ではゴムが変形しても脱落し難い構造を採用している。したがって、一切の接着剤等の付帯加工が要らなくなり、安価に高品質のプリンタを提供できる
▲２▼外周部の低硬度シリコーンゴムで接触面積の拡大による紙送り性能を向上する。金属軸２の外周方向に複数の嵌め合い部分にゴム硬度を高めているため、搬送接触部のトルク向上と、シリコーンチューブ押出成形加工時、中心寸法が実現し易く、肉厚偏在を解消しつつトルクを向上している。また、シリコーンチューブ押出成形時に内側の複雑形状にも高硬度ゆえに成形し易い。
▲３▼金属軸もゴムチューブも量産性の高い、こなれた既存技術である押し出し加工技術を活用する事で、偏芯やゴム肉厚みの変動などを低く押さえ品質安定と低価格化に寄与している。
▲４▼金属軸に凹加工をする事で、連続成形した軸がそのまま特に追加加工する事無く円筒状のガイドで支持されながら使う事ができる。簡単な構成で設計の自由度を向上した技術提案となっている。
▲５▼従来金属軸とゴムの接着剤に有機溶剤系の溶剤を塗布乾燥し、工場周辺に何らかの影響を与えていた。今回有機溶剤など環境に影響を与える物質を使わず、安全性を向上した。
【００３６】
このような本発明プリンタは、異形の金属軸とゴムを押し出し成形で安価に品質よく生産し独特な嵌め合い加工でロール完成することで、精度良く安価に安定した高トルクのプラテンロールを得ることができる。
これにより、従来の無駄な工程を省き、低価格高品質のプリンタ実現に大きな課題となっていたロールの低価格化が解消し、飛躍的に前進した。
【００３７】
さらに、ゴムプラテンロールの製作過程で従来課題となっていた有機溶剤系接着剤の使用に対応した環境問題の解決に一助となった。機能的にも小型・軽量化・携帯性の向上と言った時流に沿った商品戦略の特徴化や設計の自由度の幅を広げるなどキー技術の一つと考えられ小型情報通信業界だけでなく、家電や広く民生品分野にも重要な提案と考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で示す本発明プリンタのプラテンロール１の斜視図である。
【図２】実施例１のシリコーンロールの押出成形工程の金型断面図である。
【図３】実施例１のプラテンロール１とサーマル紙との位置関係のプリンタ斜視図である。
【図４】実施例１の凹部の断面形状が台形をした金属軸の略図である。
【図５】従来例１のプラテンロール１の断面図である。
【図６】実施例と比較例の結果をまとめた図である。
【符号の説明】
１    プラテンロール  （  チューブ状  ）
２    金属軸
３    嵌め合いの凸部（金属軸）
４    嵌め合いの凹部（シリコーンロール）
５    内側ゴム
６        外側ゴム
７    ニードル
８    外金型（中）
９    外金型（外）
１０  サーマル紙
１１  プリンタ
１２    サーマルヘッド
１３    モーター
１４    サーマル紙の搬送方向
１５    プライマー
１６    密着性プラスチック
【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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