(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部分が、ポリイソシアネートとポリオールを反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマーからなる給紙部材であって、
前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、エステル系のポリオールを反応させて得られた第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、エステル系のポリオールを反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマーであって前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと耐摩耗性及び摩擦係数の異なる第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとを含み、
前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐摩耗性が、前記第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐摩耗性よりも高く、
前記第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの摩擦係数が、前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの摩擦係数よりも高いことを特徴とする、給紙部材。
【請求項２】
前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーに用いるポリオールが、カプロラクトン系材料である、請求項１記載の給紙部材。
【請求項３】
前記第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーに用いるポリオールが、アジペート系材料である、請求項１記載の給紙部材。
【請求項４】
前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマー全体の６０〜９０重量％である、請求項１に記載の給紙部材。
【請求項５】
前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーの８０〜８８重量％である、請求項１に記載の給紙部材。
【請求項６】
前記給紙部材がローラ形状であり、前記ローラ形状の給紙部材の一部分に前記熱可塑性ポリウレタンエラストマー材料を用いる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の給紙部材。
【請求項７】
前記給紙部材の前記一部に設けられた熱可塑性ポリウレタンエラストマー材料に接する部分にポリアリレート樹脂材料を用いてなる、請求項６に記載の給紙部材。
【請求項８】
前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、回転円板法によって測定した耐摩耗性が１５ｍｇ以下、オイラーベルト法によって測定した摩擦係数が０．９５以上である、請求項１に記載の給紙部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の給紙部材を、紙葉類に接触させて紙葉類を搬送および／または紙葉類を１枚ずつに分離する部材として用いる、給紙装置。
【請求項１０】
少なくとも紙葉類を集積する手段と、集積した前記紙葉類に接触して紙葉類を１枚ずつ分離して繰り出すキックローラと、前記キックローラによって繰り出された紙葉類を搬送し、かつ、２枚以上搬送された場合に紙葉類を１枚ずつに分離するフィードローラと、前記フィードローラに対向して設けられ、前記紙葉類が２枚以上搬送された場合に紙葉類を１枚ずつに分離する逆転ローラとから構成される給紙装置であって、請求項１〜８のいずれか１項に記載の給紙部材が、前記キックローラ、前記フィードローラおよび前記逆転ローラから選ばれる１つ以上のローラとして用いられてなる、給紙装置。
【請求項１１】
前記給紙部材が、フィードローラとして用いられてなる、請求項１０に記載の給紙装置。
【請求項１２】
エステル系のポリオールをポリイソシアネートと反応させて得られた第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、エステル系のポリオールをポリイソシアネートと反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマーであって前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと耐摩耗性及び摩擦係数の異なる第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとを混合し、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを射出成形する工程を含み、
前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐摩耗性が、前記第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐摩耗性よりも高く、
前記第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの摩擦係数が、前記第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの摩擦係数よりも高い、給紙部材の製造方法。
【請求項１３】
前記給紙部材がローラ形状を有し、このローラー形状のボス部および周面の５０〜７５％の部分を樹脂材料の射出成形によって成形する第１の工程と、前記ローラー形状の周面の残る部分を請求項１２に記載の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの射出成形によって成形する第２の工程とからなる給紙部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給紙部材とその製造方法およびその給紙部材を用いた給紙装置に関する。具体的には各種給紙機構を有する装置において、用いられる紙葉類に対する高摩擦係数と特に優れた耐摩耗性を有する給紙部材及びこの給紙部材を用いた給紙装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現金自動取引装置（ＡＴＭ）、両替機、計数機、自動販売機、キャッシュディスペンサー（ＣＤ）、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの各種給紙機構を有する装置においては、一般に各種の給紙部材が用いられている。そのうち紙葉との摩擦力を利用するものとしては、例えば紙葉分離ローラ、紙葉搬送ローラなどがある。これらの摩擦力を利用する給紙部材に用いる材料としては、従来からキャスタブルウレタン、ミラブルウレタンなどの熱硬化性エラストマーが使用されている。
【０００３】
図１にこのような従来の熱硬化性エラストマーを用いた給紙部材の製造工程図を示す。図１の工程においては、まず、直鎖状のポリオールとイソシアネートを反応させてプレポリマーを調製する。次いでこのプレポリマーを予熱し脱泡する。さらに硬化剤などの副資材（図中ではジアミンを融解したもの）を成形直前にこのプレポリマーに混合する。その後、この混合物を予熱した金型に注型し、加熱して一次硬化、離型、再度加熱して二次硬化を経て給紙部材が得られる。この場合、脱泡に６０分、一次硬化に６０分、２次硬化においては加熱下で３〜１０時間及び室温で１〜３日かかるため給紙部材の完成までに長時間を要する。また、このため給紙部材のコストが高くなり、この給紙部材を用いた装置のコストも必然的に高くなっており、給紙部材の製造時間の短縮やコストダウンが求められていた。
【０００４】
製造時間の短縮やコストダウンを行うことのできる給紙部材の製造方法としては射出成形、押出し成形などの製法が考えられる。図２に射出成形による給紙部材の製造工程図を示す。図２の工程においては、まず原料調製済みのペレットを用意し、成型機内でペレットを溶融後、金型に射出して、冷却（硬化）、型開き（製品取りだし）を行うことにより給紙部材が製造できる。射出から製品取りだしを経て次の射出までの成型サイクルは１〜２分であり、大幅な製造時間の短縮やコストダウン効果が得られる。また、射出成形の利点としては、一種類の成形機で、比較的肉の厚いものも均一加硫できる、高品質の製品が短時間で成形できる、高温加硫（１８０℃〜２００℃程度）を採用して加硫時間を短縮できる（１〜２ｍｉｎ）、作業労力を軽減できるなどが挙げられる。特に射出機構１基に対して、型締装置が上下に開閉するたて形の射出成型機は、射出機構、型締機構ともに自動化されており、製品の自動取出し機構を備えたものは、完全無人運転も可能であり、製造上有利である。
【０００５】
このような利点を有する射出成形を行うためには、熱可塑樹脂を使用する必要がある。さらに給紙部材として用いる材料としては、熱可塑性ポリウレタンエラストマーが好適であると考えられる。しかし、この熱可塑性ポリウレタンエラストマー材料は、熱硬化性ポリウレタンエラストマー材料とは異なり、給紙部材に必要とされる耐摩耗性と高摩擦係数を同時に得ることはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、射出成形が可能で、かつ給紙部材に必要な耐摩耗性と高摩擦係数を同時に満たす給紙部材を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、給紙部材の材料として熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐摩耗性の優れたものと高摩擦係数を有するものをブレンドして用いることにより、予想外の高耐摩耗性と高摩擦係数を併有する熱可塑性ポリウレタンエラストマーが得られることを見出した。
【０００８】
したがって、本発明の給紙部材は、少なくとも一部分が、ポリイソシアネートとポリオールを反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマーからなる給紙部材であって、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーが、エステル系のポリオールを反応させて得られた耐摩耗性の優れた第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、エステル系のポリオールを反応させて得られた高摩擦係数を有する第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとを含むものであることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
給紙装置
本発明の給紙部材は、例えば現金自動取引装置（ＡＴＭ）、両替機、計数機、自動販売機、キャッシュディスペンサー（ＣＤ）、複写機、ファクシミリ、プリンターなどにおいて給紙機構の部材として用いられている。
【００１０】
図３はこのような本発明の給紙部材が使用される本発明の給紙装置の一例を示す概略図である。この給紙装置には、トレイに積まれた紙葉類１の下にキックローラ２が圧接状態で備えられ、このキックローラ２が回転して紙葉類１を送り出し、続いてフィードローラ３で更に紙葉類１を送り出し、紙葉類１が重送された場合には逆転ローラ４が反給紙方向に回転して重送された紙葉類１を停止させ、紙葉類を１枚のみ送る機構を有している。このような給紙装置においては、本発明の給紙部材がキックローラ２、フィードローラ３および逆転ローラ４から選ばれる少なくとも１つ以上のローラーであることができ、そのローラの少なくとも一部、典型的にはローラの高摩擦部５を本発明の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含む材料から構成する。低摩擦部６の材質は、例えばポリアリレートとすることができる。
【００１１】
給紙部材
本発明の給紙部材は、その少なくとも一部が本発明の特定の熱可塑性ポリウレタンエラストマーからなるものであって、紙あるいはフィルム状のもの（紙葉類）を搬送する、あるいは摩擦を利用して１枚ずつに分離するなどのように紙葉と接触する部材であれば特に限定されない。本発明の給紙部材の形状は典型的にはローラであるが、板状のものブロック状のものローラーなどであってもよい。またその表面は、平滑であっても波形その他凹凸がある形状であってもよい。なお、給紙部材の全部を本発明の特定の熱可塑性ポリウレタンエラストマーで構成してもよいが、一部を構成してもよい。一部が熱可塑性ポリウレタンエラストマーである場合の残りの部分は金属、樹脂その他必要とされる特性に応じて各種材料が選択できるが、射出成形可能な樹脂材料である場合には、工程が簡略化できるなどの点で有利である。
【００１２】
このような本発明の給紙部材の好適態様としては、給紙部材がローラ形状であり、ローラ形状の給紙部材の一部分に本発明特定の熱可塑性ポリウレタンエラストマー材料を用いたものが挙げられる。より好ましくは、この給紙部材の一部に設けられた熱可塑性ポリウレタンエラストマー材料に接する部分がポリアリレート樹脂材料である場合には、熱可塑性ポリウレタンエラストマーとの接着性が高く、接着剤を用いなくとも必要な強度で接着され得る点で好ましい。
【００１３】
耐摩耗性、高摩擦性
本発明の給紙部材に用いる熱可塑性ポリウレタンエラストマーは好ましくは、回転円板法によって測定した耐摩耗性が１５ｍｇ以下、より好ましくは０〜１０ｍｇであり、一方オイラーベルト法によって測定した摩擦係数は０．９５以上、より好ましくは１．０〜１．２であるものである。
【００１４】
図４に本発明における熱可塑性ポリウレタンエラストマーの耐摩耗性の典型的な測定方法を示す。図４に示すように、本発明においては、典型的には金属製の回転板８に紙幣相当の表面粗さの媒体を貼り付け７６．５ｒｐｍで回転させ、回転軸の中心から２５ｍｍのポイントに直径４０ｍｍの固定ローラ７を２００ｇ加圧状態でのせ２時間回転させる。この時の回転前のローラ重量と回転後のローラ重量の差を測定することによって耐摩耗性を測定する。重量測定器の精度としては万分台迄測定できる電子天秤を使用することが好ましい。
【００１５】
図５に本発明における熱可塑性ポリウレタンエラストマーの摩擦係数の典型的な測定方法であるオイラーベルト法の概略図を示す。このオイラーベルト法は、固定した直径４０ｍｍのローラ７に紙幣相当の表面粗さの媒体８を載せ２．５ｍ／ｓで媒体を引き、そのときのローラと媒体の摩擦力を測定することによって摩擦係数を測定する方法である。
【００１６】
給紙部材の製造方法
本発明の給紙部材は、様々な成形方法によって製造することができ、製造方法によって限定されるものではないが、特に射出成形を用いて製造でき、それによって成形時間の短縮や低コスト化が実現できる点に特徴がある。したがって、本発明の給紙部材の好ましい製造方法は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー部分の成形を射出成形によって行うものである。
【００１７】
具体的には、本発明の給紙部材の製造方法は、第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとを混合し、得られた熱可塑性ポリウレタンエラストマーを射出成形する工程を含むものである。
【００１８】
本発明の給紙部材の製造方法の好適態様にあっては、給紙部材がローラ形状を有し、このローラー形状のボス部（中心軸付近）および周面の５０〜７５％の部分を樹脂材料の射出成形によって成形する第１の工程と、前記ローラー形状の周面の残る部分を本発明特定の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの射出成形によって成形する第２の工程とからなるものであることができる。
【００１９】
熱可塑性ポリウレタンエラストマー
本発明の給紙部材に用いられる熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、耐摩耗性の優れた第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、高摩擦係数を有する第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとをブレンドして含むものである。
【００２０】
（第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマー）
第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとしては、ポリイソシアネートとエステル系のポリオールを反応させて得られた耐摩耗性の優れたものであれば限定されない。このようなものであれば、従来様々な用途に用いられている熱可塑性ポリウレタンエラストマーから選択して用いることもできる。好ましくは、分子中に一部架橋構造（架橋度は例えば１％以下、好ましくは０．８％以下）を有する熱可塑性ポリウレタンエラストマー、つまり不完全熱可塑性エラストマーを用いることが望ましい。
【００２１】
また、好ましくは第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、前述の方法によって測定した耐摩耗性が８ｍｇ以下、より好ましくは６ｍｇであり、一方前述の方法によって測定した摩擦係数は０．７以上、より好ましくは０．８以上であるものが好ましい。また、硬度はＪＩＳ  Ｋ７  ３１１試験法によるＨｓ（ＪＩＳ−Ａ）単位で８０°品がより好ましい。
【００２２】
第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得るために用いるポリオール（ジオールを含む）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など、好ましくはポリエステルポリオールが挙げられ、さらにポリエステルポリオールのうちでは、アジペート系ポリオール、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネートポリオールなど、より好ましくはポリエステルポリオールのポリカプロラクトン系ポリオール、（−（ＣＨ２）５ＣＯＯ−）ｎが挙げられる。
【００２３】
第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得るために用いるポリイソシアネート（ジイソシアネートを含む）としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、好ましくは芳香族イソシアネートが挙げられる。芳香族イソシアネートとしては、ＭＤＩ、ＴＤＩなど、好ましくは、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）が挙げられ、ＭＤＩとしては４，４’−ＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ、２，４’−ＭＤＩ、２，２’−ＭＤＩなど、好ましくは以下の式に示す４，４’−ＭＤＩが挙げられる。
【００２４】
【化１】
0004275276.tif 000002
ポリオールとポリイソシアネートとの配合比は、基本的にはＮＣＯ／ＯＨの化学当量比の計算から決定することができ、混在する微水分やアロファネート、ビュレット架橋用に用いられる適量の過剰イソシアネートに依存して最適範囲を定めることができる。
【００２５】
（第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマー）
第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーとしては、ポリイソシアネートとエステル系のポリオールを反応させて得られた高摩擦係数を有するものであれば限定されない。このようなものであれば、従来様々な用途に用いられている熱可塑性ポリウレタンエラストマーから選択して用いることもできる。好ましくは、分子中に一部架橋構造（架橋度は例えば１％以下好ましくは０．８％以下）を有する熱可塑性ポリウレタンエラストマー、つまり不完全熱可塑性エラストマーを用いることが望ましい。
【００２６】
また、好ましくは第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、前述の方法によって測定した耐摩耗性が３０ｍｇ以下、より好ましくは２０ｍｇ以下であり、一方前述の方法によって測定した摩擦係数は１．１以上より好ましくは１．３以上であるものが好ましい。また、硬度はＪＩＳ  Ｋ７  ３１１試験法によるＨｓ（ＪＩＳ−Ａ）単位で７５°品がより好ましい。
【００２７】
第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得るために用いるポリオール（ジオールを含む）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など、好ましくはポリエステルポリオールが挙げられ、さらにポリエステルポリオールのうちでは、アジペート系ポリオール、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネートポリオールなど、より好ましくはアジペート系の縮合ポリエステルポリオールが挙げられる。なお、縮合ポリエステルポリオールの中でも鎖長の短いグリコールから成るエステルを用いると反応性の高いエステル基濃度が高いためソフトセグメント間でも結晶化することがあり、経時変化のためエラストマーの硬度が上昇することがあり得るので、さらに好ましくはエステル基濃度の低いアジペート（一般に耐水アジペートと言われることがあるもの）系物質を用いる。このようなものとしては、例えば、ポリ（ヘキサメチレンアジペート）、（−（ＣＨ２）４ＯＯＣ（ＣＨ２）４ＣＯＯ−）ｎが挙げられる。
【００２８】
第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得るために用いるポリイソシアネート（ジイソシアネートを含む）としては、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、好ましくは芳香族イソシアネートが挙げられる。芳香族イソシアネートとしては、ＭＤＩ、ＴＤＩなど、好ましくは、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）が挙げられ、ＭＤＩとしては４，４’−ＭＤＩ、ポリメリックＭＤＩ、２，４’−ＭＤＩ、２，２’−ＭＤＩなど、好ましくは以下の式に示す４，４’−ＭＤＩが挙げられる。
【００２９】
【化２】
0004275276.tif 000003
ポリオールとポリイソシアネートとの配合比は、基本的にはＮＣＯ／ＯＨの化学当量比の計算から決定することができ、混在する微水分やアロファネート、ビュレット架橋用に用いられる適量の過剰イソシアネートに依存して最適範囲を定めることができる。
【００３０】
（第１材料および第２材料の混合比率）
第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマー（第１材料）および第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマー（第２材料）の配合率は、両者合計を１００とした場合、第１材料が６０〜９０％、好ましくは８０〜８８％、残部を第２材料とすることが好ましい。なお、耐摩耗性を高めたい場合は第１材料の配合率を高くし、摩擦係数を高めたい場合は、第２材料の配合比を高くすることにより所望の熱可塑性ポリウレタンエラストマーが得られる。
【００３１】
必要とされる耐摩耗性および摩擦係数は、給紙装置に要求される特性、例えば紙葉分離速度により異なるものであるが、例えば、紙葉分離速度が毎秒８〜１０枚の場合には、第１材料が８４〜８６％で第２材料が１４〜１６％であることができる。なお、耐摩耗性の評価にあたっては、実際に装置に搭載し連続稼動させることを併せて行うことが好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
【００３３】
（実施例１）
カプロラクトン系ポリオールを用いた第１の熱可塑性ポリウレタンエラストマー（日本ミラクトラン社製、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＥ５８０）８５重量％と、アジペート系ポリオールを用いた第２の熱可塑性ポリウレタンエラストマー（日本ミラクトラン社製、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＥ６７５）１５重量％とを混合して、前記の摩擦および摩耗試験試料と、給紙部材（ローラ）を成形した。硬度、摩擦係数および摩耗量については前述のように評価を行い、さらに実機に搭載して、正常に繰り出しができるかの機能面判定と、２４０万枚繰り出して機能が失われるかどうかの耐久性試験を行った。結果を表１に示す。いずれについても優れた評価が得られた。
【００３４】
（比較例１）
比較例１として、エステル系ポリオールを用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマー（武田バーディシュ社製、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＥＴ２７０）単独を用いて実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。摩耗量が大きく、耐久性が不足していた。
【００３５】
（比較例２）
比較例２として、エーテル系ポリオールを用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマー（日本ミラクトラン社製、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＰ４８０）単独を用いて実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。摩擦係数が低く、摩耗量が大きく、機能、耐久性ともに不足していた。
【００３６】
（比較例３）
比較例３として、実施例１で用いたエラストマーの１つである、カプロラクトン系ポリオールを用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマー（日本ミラクトラン社製、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＥ５８０）単独を用いて実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。摩擦係数が低く、機能面で劣っていた。
【００３７】
（比較例４）
比較例４として、実施例１で用いたエラストマーの１つである、アジペート系ポリオールを用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマー（日本ミラクトラン社製、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＥ６７５）単独を用いて実施例１と同様に評価を行った。結果を表１に示す。摩耗量が大きく、耐久性が不足していた。
【００３８】
【表１】
0004275276.tif 000004
【００３９】
【発明の効果】
本発明によって、射出成形が可能で、かつ給紙部材に必要な耐摩耗性と高摩擦係数を同時に満たす給紙部材を提供することができる。さらに本発明の給紙部材の部材コストは従来のものと比べると５０％〜７５％削減でき、成形における１サイクルの時間が大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の給紙部材の製造工程図である。
【図２】本発明の給紙部材の製造工程図である。
【図３】本発明の給紙部材が使用される給紙装置の説明図である。
【図４】摩耗試験方法の説明図である。
【図５】摩擦係数測定方法の説明図である。
【符号の説明】
１  紙葉類
２  キックローラ
３  フィードローラ
４  逆転ローラ
５  ローラの高摩擦部
６  ローラの低摩擦部
７  給紙ローラ
８  媒体
【図１】
0004275276.tif 000005
【図２】
0004275276.tif 000006
【図３】
0004275276.tif 000007
【図４】
0004275276.tif 000008
【図５】
0004275276.tif 000009