(57)【要約】【課題】  正転時と逆転時とで夫々適切な摩擦係数を発現することができ、耐摩耗性や印刷耐久性に優れるとともに、ローラ痕の発生や紙粉付着等の問題の発生もない弾性ローラを提供する。【解決手段】  芯体１と、芯体１の外周面に担持された少なくとも一層の弾性層からなる環状弾性体２とを備え、環状弾性体２の最外層をなす弾性層の表面に、周方向に向かう方向性を有する複数の凸部３が形成されてなる弾性ローラ１０である。最外層をなす弾性層が、ＤＢＰ吸油量１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径２０〜５５ｎｍであるカーボンブラックを含むゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯体と、該芯体の外周面に担持された少なくとも一層の弾性層からなる環状弾性体とを備え、該環状弾性体の最外層をなす弾性層の表面に、周方向に向かう方向性を有する複数の凸部が形成されてなる弾性ローラであって、
前記最外層をなす弾性層が、ＤＢＰ吸油量１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径２０〜５５ｎｍであるカーボンブラックを含むゴムまたは熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする弾性ローラ。
【請求項２】
前記カーボンブラックが、ＨＡＦ級カーボンブラックおよびＦＥＦ級カーボンブラックのうちのいずれか一方または双方である請求項１記載の弾性ローラ。
【請求項３】
前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴムまたは熱可塑性エラストマー１００重量部に対し５〜３０重量部である請求項１または２記載の弾性ローラ。
【請求項４】
正転時と逆転時との摩擦係数の差が０．２以上である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の弾性ローラ。
【請求項５】
前記環状弾性体が、非発泡層である外層弾性層と発泡層である内層弾性層とからなり、かつ、前記最外層をなす弾性層としての該外層弾性層の表面に、前記複数の凸部が形成されてなる請求項１〜４のうちいずれか一項記載の弾性ローラ。
【請求項６】
ＪＩＳ−Ａ硬度が１５〜４０である請求項１〜５のうちいずれか一項記載の弾性ローラ。
【請求項７】
給紙ローラとして用いられる請求項１〜５のうちいずれか一項記載の弾性ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、給紙ローラ、ピックアップローラ、フィードローラ、リタードローラ、転写ローラ等の用紙搬送機能を備えるローラ部材として好適に使用される弾性ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置において使用される用紙搬送機能を備えるローラ部材は、一般に、芯体の外周にゴム材料等からなる弾性層を担持させた構造を有し、弾性層表面で用紙（被転写体）と接触して、弾性層−用紙間の摩擦により搬送を行うものである。
【０００３】
そのため、弾性層をゴム材料により形成するゴムローラにおいては、用紙の汚れに対する配慮から、ゴム配合にカーボンブラックをほとんど添加せず（添加する場合でも着色程度の１部程）、主として白色系充填剤が使用されている。これに対し、摩擦係数がそれほど要求されないピンチローラ、排紙ローラ等のローラ部材では、カーボンブラックを多く配合したものもある。
【０００４】
用紙の搬送に用いられるローラに係る改良技術として、例えば、特許文献１には、ロール表面にインクが付着しても紙の搬送に必要な摩擦係数を保持できる紙送り用ローラを実現することを目的として、ローラ表面に正方向研磨目と逆方向研磨目とを所定の面積比で存在させる技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１５０９７号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インクジェットプリンタにおけるような、給紙ローラと分離パッド、あるいは給紙ローラと分離爪を用いた方式の給紙機構では、ローラは正転、逆転、正転の順に回転して、用紙を引込み、位置修正、搬送する動作を行っている。この一連の動作において、引込みおよび搬送のための正転時にはローラの摩擦係数（μ）は高い程良好とされるが、一方、位置修正のために動作する逆転時には正転時よりも低いμの方が好ましい。より好ましくは、正転時と逆転時とでμが調整できることであるが、現状の給紙ローラ用として使われている白色ゴム系ではコントロールできず、ＯＨＰフィルム等のフィルム用紙やインクジェットプリンタ等の写真用のメディア紙では、ローラ跡が付いて印刷品質が低下する欠点があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、正転時と逆転時とで夫々適切な摩擦係数を発現することができ、耐摩耗性や印刷耐久性に優れるとともに、ローラ痕の発生や紙粉付着等の問題の発生もない弾性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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討した結果、弾性層表面に周方向に向かう方向性を有する凸部を形成するとともに、弾性ローラの基材に対し特定のカーボンブラックを配合することで、正転時と逆転時とで異なる所望の摩擦係数を発現するとともに、他の要求特性についても満足しうる弾性ローラが実現できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の弾性ローラは、芯体と、該芯体の外周面に担持された少なくとも一層の弾性層からなる環状弾性体とを備え、該環状弾性体の最外層をなす弾性層の表面に、周方向に向かう方向性を有する複数の凸部が形成されてなる弾性ローラであって、
前記最外層をなす弾性層が、ＤＢＰ吸油量１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径２０〜５５ｎｍであるカーボンブラックを含むゴムまたは熱可塑性エラストマーからなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、前記カーボンブラックとして、ＨＡＦ級カーボンブラックおよびＦＥＦ級カーボンブラックのうちのいずれか一方または双方を用いることが好ましい。また、前記カーボンブラックの配合量は、好適には、前記ゴムまたは熱可塑性エラストマー１００重量部に対し５〜３０重量部である。さらに、本発明の弾性ローラは、正転時と逆転時との摩擦係数の差が０．２以上であることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明においては、前記環状弾性体が、非発泡層である外層弾性層と発泡層である内層弾性層とからなり、かつ、前記最外層をなす弾性層としての該外層弾性層の表面に、前記複数の凸部が形成されてなることが好ましい。本発明の弾性ローラは、好適には、ＪＩＳ−Ａ硬度が１５〜４０であり、給紙ローラとして好適に用いられる。  
【発明の効果】
【００１１】
以上説明してきたように、本発明によれば、正転時と逆転時とで夫々適切な摩擦係数を発現することができ、耐摩耗性や印刷耐久性に優れるとともに、ローラ痕の発生や紙粉付着等の問題の発生もない弾性ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）に、本発明の弾性ローラの概略断面図を示す。図示するように、本発明の弾性ローラ１０は、芯体１と、その外周面に担持された少なくとも一層の弾性層からなる環状弾性体２とを備えるものであり、環状弾性体２の最外層をなす弾性層の表面に、周方向に向かう方向性を有する複数の凸部３が形成されてなる。
【００１３】
最外層弾性層の表面に、かかる方向性を有する複数の凸部３を設けたことで、本発明のローラ１０においては図示するように、凸部３が用紙２０に対し、摩擦を大きくする方向（正転時（ａ））または摩擦を小さくする方向（逆転時（ｂ））に、正逆転時で異なる状態で接触することになり、これにより、正逆転時で異なる摩擦係数を発現することが可能となる。なお、凸部３は、表面研磨により研磨目として形成してもよく、成形により所望の凸部パターンを形成するものであってもよい。研磨目の大きさとしては、例えば、１０〜９０μｍ程度とすることができ、凸部パターンの場合は、例えば、高さ２０〜１００μｍ程度の長手方向に延びる凸状部のパターンとすることができる。成形による凸部の形成は、具体的には例えば、内面に化学エッチングまたは放電加工により所望の凹部が設けられた金型内においてローラの加硫成形を行ったり、押出成形に用いるダイの形状によってローラ表面に所望の凸部を形成するなどの方法により行うことができる。
【００１４】
また、本発明においては、環状弾性体２の最外層をなす弾性層が、ＤＢＰ吸油量１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、好適には１１０〜１２０ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径２０〜５５ｎｍ、好適には２５〜５０ｎｍであるカーボンブラックを含むゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる。最外層弾性層中にかかる所定の物性を満足するカーボンブラックを添加したことで、ローラの正転方向の摩擦係数を高めることができる一方、逆転方向の摩擦係数については、添加部数の増加に伴い低下させることができる。
【００１５】
最外層弾性層に添加するカーボンブラックとしては、上記ＤＢＰ吸油量および平均粒子径を満足するものであればよく、特に制限されるものではないが、例えば、ＨＡＦ級カーボンブラックやＦＥＦ級カーボンブラックを好適に用いることができ、これらは単独で用いても、２種以上を併用して用いてもよい。
【００１６】
また、カーボンブラックの配合量としては、ゴムまたは熱可塑性エラストマー１００重量部に対し５〜３０重量部とすることが好ましく、これにより、最外層弾性層の反発弾性を高めることで、ローラの最外層をなす弾性層として使用可能な硬度を維持しつつ、用紙に対する摩擦係数を正転時において適切に高めることが可能となる。
【００１７】
本発明においては、上記構成としたことで、正転時と逆転時との摩擦係数の差が０．２以上である弾性ローラを実現できるため、本発明のローラは、電子写真方式によるプリンタ、複写機、特にはインクジェットプリンタ等に装着して用いた際に、各種用紙の搬送時にもローラ表面に紙粉が付着し難い性質を有し、長期にわたり安定した通紙性能を発現できるものである。また、本発明のローラは、ＯＨＰシートや、インクジェットプリンタ等で用いられる専用メディア紙を搬送する際に生じやすいローラ跡（ローラと用紙との接触開始点で発生する）の発生防止に対しても極めて効果的であり、更には、分離パッド、分離爪方式の給紙機構を備えるプリンタや、汎用の電子写真機構を用いたプリンタや複写機における給紙ローラ、用紙の重送防止のために配置されるリタードローラ、フィードローラ、ピックアップローラ等に使用することで、高品位の画質を得ることができるものである。また、本発明のローラのＪＩＳ−Ａ硬度は、好適には１５〜４０程度とする。
【００１８】
本発明のローラにおいては、最外層弾性層について上記条件を満足するものであれば、その具体的な材質や層構成については特に制限されるものではなく、用途等に応じて適宜決定することができるが、特には、環状弾性体２を、非発泡層である外層弾性層と発泡層である内層弾性層とからなるものとして、最外層をなす弾性層としての外層弾性層の表面に、前記複数の凸部３が形成されてなるものとすることが好ましい。内層弾性層として発泡層を設けたことで、ローラの反発弾性をより向上する効果が得られる。なお、最外層をなす弾性層は、非発泡層とすることが好ましい。
【００１９】
本発明に適用可能な非発泡層である弾性層の材質としては、特に制限されるものではなく、従来公知のゴムおよび熱可塑性エラストマーのうちから適宜選択して使用することができ、特には、耐摩耗性の観点から、ゴムが好適である。具体的には例えば、以下のようなものを挙げることができる。
【００２０】
ゴムとしては、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ），エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ），天然ゴム，イソプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ポリノルボルネンゴム，ブタジエンゴム（ＢＲ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，アクリルゴム，エチレン−酢酸ビニルゴム（ＥＶＡ），ウレタンゴム等の一般ゴム、シリコーンゴム，フッ素ゴム，エチレンアクリルゴム，ポリエステルエラストマー，エピクロルヒドリンゴム，多硫化ゴム，ハイパロン（登録商標），塩素化ポリエチレン等の特殊ゴムが挙げられるが、これらの中で、エチレンプロピレンゴム，エチレンプロピレンジエン三元共重合体ゴム，天然ゴム，イソプレンゴム，スチレンブタジエンゴム，ポリノルボルネンゴム，ブタジエンゴム，クロロプレンゴム，ニトリルゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴム，アクリルゴム，エピクロルヒドリンゴムおよび塩素化ポリエチレンゴムが好ましい。これらのゴムは、単独であるいは二種以上をブレンドして用いることができる。
【００２１】
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリオレフィン系，ポリウレタン系，ポリエステル系，ポリアミド系，ポリスチレン系などの中から、任意のものを選択して用いることができるが、中でも結晶構造，凝集構造などの硬質ブロックを形成しやすい部分と、アモルファス構造などの軟質ブロックとを一緒に持ち合わせているものが特に好ましく、具体的には、下記（１）〜（３）が挙げられる。
【００２２】
（１）ポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体を水添して得られる結晶性ポリエチレンとエチレン／ブチレン−スチレンランダム共重合体とのブロック共重合体。
（２）ポリブタジエンとポリスチレンとのブロック共重合体、あるいは、ポリブタジエンまたはエチレン−ブタジエンランダム共重合体とポリスチレンとのブロック共重合体を水添して得られる、例えば、結晶性ポリエチレンとポリスチレンとのジブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンのトリブロック共重合体、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレンのトリブロック共重合体など、中でも、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロック共重合体またはスチレン−エチレン／プロピレン−スチレンブロック共重合体。
（３）エチレン／ブチレン共重合体の片末端または両末端に結晶性ポリエチレンが連結したブロック共重合体。
【００２３】
これらの中でも、特に（２）に挙げられた、ビニル芳香族化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つと、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの少なくとも一つからなるブロック共重合体を水添して得られる水添ブロック共重合体であって、その数平均分子量が１５００００〜４０００００であるものが好ましい。これらの熱可塑性エラストマーは、単独であるいは二種以上をブレンドして用いることができる。
【００２４】
これらゴムおよび熱可塑性エラストマーには、硬度を調節するために、所望により、軟化剤を配合することができる。この軟化剤としては特に制限はなく、従来プラスチックやゴムの軟化剤として慣用されているもの、例えば、鉱物油系，植物油系，合成系などの各種ゴム用または樹脂用軟化剤の中から適宜選択することができる。ここで、鉱物油系としては、ナフテン系，パラフィン系などのプロセス油が挙げられ、植物油系としては、ひまし油，綿実油，あまに油，なたね油，大豆油，パーム油，梛子油，落花生油，木ろう，パインオイル，オリーブ油などが挙げられる。なお、これらの軟化剤は一種を単独で用いてもよく、互いの相溶性が良好であれば二種以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
上記ゴムおよび熱可塑性エラストマーには、さらに、クレー，珪藻土，シリカ，タルク，硫酸バリウム，炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，金属酸化物，マイカ，グラファイト，水酸化アルミニウムなどの無機系添加剤を適宜配合することができ、これにより非発泡層弾性層の表面におけるタッキネスを改善することができるが、特に、タッキネスの環境変化を小さくする観点からは、シリカが好適である。
【００２６】
また、上記ゴムおよび熱可塑性エラストマーには、必要に応じて、更に、次のような充填剤を配合してもよい。即ち、各種の金属粉、木片、ガラス粉、セラミックス粉、粒状あるいは粉末ポリマー等の粒状あるいは粉末状固体充填剤、その他の各種の天然または人工の短繊維，長繊維（例えば、ワラ、毛、ガラスファイバー、金属ファイバー、その他各種のポリマーファイバー等）などを配合することができる。
【００２７】
発泡層である内層弾性層の材質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレンの他、非発泡層弾性層の材質として上記したゴム材料または熱可塑性エラストマーに発泡剤を添加した配合部材を用いてもよい。発泡剤としては、４，４’オキシビス（ベンゼン）スルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）やアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）などを用いることができる。
【００２８】
また、弾性ローラの芯体１の材質としては特に制限はなく、従来ローラ部材において芯体として慣用されているものを用いることができる。具体的な材質としては、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ナイロン）などのプラスチックやアルミニウム、ＳＵＳ、マグネシウム合金などの金属が挙げられ、状況に応じて適宜選択して用いればよい。なお、いうまでもないことであるが、本発明の弾性ローラ１０における環状弾性体２は、芯体１の全長にわたって装着されている必要はなく、適当な長さのものを複数個、適当な間隔で装着する形でも差し支えない。なお、本発明の弾性ローラは常法に従い製造することができ、特に制限されるものではない。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記の表１および表２に示す配合に従い、図１に示すような、芯体１（材質：ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、外径φ２０ｍｍ）の外周面に一層の非発泡層弾性層からなる環状弾性体２を備え、その表面に、周方向に向かう方向性を有する複数の凸部３が形成された弾性ローラ１０を作製した。なお、この凸部３は、ローラ表面を研磨加工することにより形成した。
【００３０】
また、環状弾性体が非発泡層である外層弾性層と発泡層である内層弾性層とからなり、外層弾性層表面に周方向に向かう方向性を有する複数の凸部が形成された弾性ローラを、外層弾性層については下記の表３に示す配合に従い、内層弾性層については外層弾性層配合に発泡剤としてのＡＤＣＡ（永和化成（株）製、ネオスレンＨＭ８０Ａ）６．５重量部および発泡助剤としての尿素（永和化成（株）製、セルペースト１０１）１重量部を添加して用いることにより作製した。凸部の形成はローラ表面の研磨加工により行った。芯体としてはＰＯＭ製の外径φ１２ｍｍのものを用い、ローラ外径が２４．５ｍｍとなるようにした。また、内層弾性層のみの硬度はアスカーＣ１５〜１８度、発泡比重０．３、厚さ４．５ｍｍであった。
作製した各弾性ローラにつき、以下に示す各評価を行った結果を、下記の表１〜表３中に併せて示す。
【００３１】
（ＪＩＳ−Ａ硬度）
ＪＩＳスプリング式硬度計を用いて測定した。
【００３２】
（摩擦係数）
ＨＥＩＤＯＮ（新東科学（株）製）を用いて、普通紙ＸＥＲＯＸ−Ｐ用紙を用いた場合とＯＨＰシートを用いた場合とで、夫々正転時および逆転時につき、摩擦係数を測定した。測定条件は、温度２５℃、湿度６０％、周速７５ｍｍ／秒、荷重２００ｇとした。
【００３３】
（テーバー磨耗量）
Ｈ２２砥石を用い、２５０ｇ荷重の条件下でテーバー磨耗試験を行い、摩耗量を測定した。
【００３４】
（ローラ通過痕）
目視にてローラの通過の痕跡の有無を判定した。◎は優良、○は良い、△はやや悪い、×は悪いを夫々示す。
【００３５】
（紙粉付着量）
目視にてローラ表面の紙粉の付着度合いを判定した。◎は優良、○は良い、△はやや悪い、×は悪いを夫々示す。
【００３６】
（印刷耐久性）
図２に示すような装置を用いて、擬似促進試験法により印刷耐久性を評価した。具体的には、回転テーブル１１上に試験用紙１２（普通紙ＸＥＲＯＸ−Ｐ）を載置し、荷重１４を負荷した状態で、各ローラサンプル１３を試験用紙１２表面に接触させて回転テーブル１１を回転させ、ローラの耐久性評価を行った。◎は優良、○は良い、△はやや悪い、×は悪いを夫々示す。
【００３７】
【表１】
2007091371.tif 000003
＊１）ＥＰＤＭ：ＥＰ９６，ＪＳＲ社製
＊２）ＨＡＦ：旭＃７０（ＤＢＰ吸油量１０１ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径２６ｎｍ），旭カーボン（株）製
＊３）ＦＥＦ：旭＃６０（ＤＢＰ吸油量１１４ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径４５ｎｍ），旭カーボン（株）製
＊４）ＳＲＦ：旭＃３５（ＤＢＰ吸油量５０ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径７８ｎｍ），旭カーボン（株）製
＊５）ＦＴ：アサヒサーマル（ＤＢＰ吸油量２８ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径８０ｎｍ），旭カーボン（株）製
＊６）炭酸カルシウム
＊７）プロセス油  ダイアナプロセスＮＳ１００，出光興産（株）製
＊８）加硫促進剤  アクセルＴＳ，川口化学工業（株）製
＊９）加硫促進剤  ノクセラーＭ，大内新興化学工業（株）製
【００３８】
【表２】
2007091371.tif 000004
【００３９】
【表３】
2007091371.tif 000005
【００４０】
上記表１〜表３に示すように、最外層弾性層に所定のＤＢＰ吸油量および平均粒子径を有するカーボンブラックを含有させ、その表面に所定の複数の凸部を形成した各実施例の弾性ローラは、正転時と逆転時とで夫々適切な摩擦係数を発現させることができるとともに、適正なＪＩＳ−Ａ硬度を有し、耐摩耗性や印刷耐久性に優れ、さらにはローラ痕の発生や紙粉付着等の問題の発生もないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る弾性ローラを示す概略断面図である。
【図２】実施例における印刷耐久性の評価に用いた装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  芯体
２  環状弾性体
３  凸部
１０  弾性ローラ
１１  回転テーブル
１２  試験用紙
１３  ローラサンプル
１４  荷重
２０  用紙
【図１】
2007091371.tif 000006
【図２】
2007091371.tif 000007