专利名称：送纸辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及在复印机、印刷机、传真机等机器中所设置的用于传送纸张的捡拾辊、输纸辊、反转辊、以及传送辊等送纸辊。
背景技术：
用于复印机等的送纸辊要求耐磨损性能优越并且摩擦系数长期保持稳定。并且，从使纸张分离的性能(确保辊隙的幅度)、以及防止对纸张造成损伤等角度来看，要求其硬度较低。
因此，通常建议使用在辊套(轴体)的外周面上形成了单层结构或双层结构的弹性层的部件来作为送纸辊。弹性层为单层结构的送纸辊，其弹性层由EPDM(三元乙丙橡胶)、聚氨酯橡胶等非发泡固化体形成；而弹性层为双层的送纸辊，其弹性层的内层由聚氨酯橡胶等发泡固化体形成，外层则由硅橡胶等非发泡固化体形成(例如，参照专利文献1)。
专利文献1特许第3571983号公报。
随着最近复印机等的高性能化，要求上述送纸辊的硬度更低。但是，弹性层为单层结构的送纸辊在确保耐磨损性能和摩擦系数保持性能的基础上的低硬度化非常有限。另外，弹性层为上述双层结构的送纸辊由于内层为发泡固化体，所以可以达到单层结构的送纸辊所不能实现的低硬度，但是，由于发泡工序等的生产工序很复杂，因此成本非常高。
发明内容
本发明是鉴于以上情况而完成的，目的在于提供一种可以在确保耐磨损性能和摩擦系数保持性能的同时实现低硬度化，并且能够抑制成本的送纸辊。
为了达到上述目的，本发明的送纸辊包括辊套，沿该辊套的外周面形成的内层，以及由在该内层的外周面上形成的、至少一层以上所构成的外层；上述内层和外层由热固性聚氨酯橡胶的非发泡固化体(硬质聚氨酯橡胶的固化体)形成，外层形成为硬度比内层要高。
本发明的送纸辊的内层和外层均由热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体形成。因此，内层和外层可以同样地形成，并且可以通过形成通常的单层结构的弹性层(聚氨酯橡胶等非发泡固化体)时所使用的设备来生产，从而可以抑制制造成本。并且，外层形成为硬度比内层要高。因此，可以使表面硬度高而整体柔软。从而其表面的硬度和整体的柔软度相互结合，可以在确保耐磨损性能和摩擦系数保持性能的同时使整体适度柔软。
另外，上述外层不限于一层，也可以为两层以上。例如，在外层由从内侧开始顺序为第一外层、第二外层的两层所形成的情况下，也可以使内层、第一外层、第二外层(最外层)的硬度依次升高，并使内层和第二外层的硬度差较小。此时，通过上述第一外层可以吸收内层和第二外层之间的错位等所造成的应力，另外，虽然内层和第二外层的硬度差过大则两层之间的贴紧力减弱，但可以防止这一现象。并且，通过使内层、第二外层(最外层)、第一外层的硬度依次升高，使第二外层(最外层)略微柔软，可以改善纸张的传送性能。
特别是，在上述内层的ASKER-C硬度设定在20-70度的范围内，外层的JIS-A硬度设定在40-80度的范围内，并且设定成从外层一侧测定的内层和外层叠层为一体的状态的送纸辊的JIS-A硬度在5-45度的范围内的情况下，送纸辊的耐磨损性能和摩擦系数保持性能优越并且整体的硬度也合适。
图1是模式化示出本发明的送纸辊的一个实施方式的截面图。
具体实施例方式
下面，根据附图来详细说明本发明的实施方式。
图1示出了本发明的送纸辊的一个实施方式。该送纸辊由以下部分构成圆柱状的辊套1、形成于该辊套1的外周面上的内层2、以及形成于该内层2的外周面上的由一层所构成的外层3。并且，上述内层2和外层3由热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体形成，外层3形成为硬度比内层2要高。
这样，外层3形成为硬度比内层2要高，可以使其表面较硬而整体柔软，从而可以使之适合用于作为送纸辊。即，表面的硬度和整体的柔软度相互结合，可以在确保耐磨损性能和摩擦系数保持性能的同时使整体适度柔软。因此，可以长期确保辊隙的宽度并从而提高纸张分离性能，并且可以防止对纸张造成损伤等。
对于上述内层2和外层3等的硬度，从使送纸辊更加适于使用的角度来看，内层2的硬度最好设定为ASKER-C硬度在20-70度的范围内，更好地是在30-50度的范围内。另外，外层3的硬度最好设定为JIS-A硬度在40-80度的范围内，更好地是在50-70度的范围内。并且，从外层3一侧测定的内层2和外层3叠层为一体的状态的送纸辊的硬度最好设定为JIS-A硬度在5-45度的范围内，更好地是在10-30度的范围内。
另外，对于上述内层2和外层3的厚度，从使送纸辊更加适于使用的角度来看，内层2的厚度最好设定在3-30mm的范围内，更好地是在5-20mm的范围内。另外，外层3的厚度最好设定在0.2-3mm的范围内，更好地是在0.5-1.5mm的范围内。
下面，对构成本发明的送纸辊的上述辊套1、内层2以及外层3的形成材料等进行说明。
作为上述辊套1的形成材料，例如可以列举聚氧化甲烯(POM)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯、尼龙等合成树脂，或铁、不锈钢、铝等金属材料。
通过交联固化未交联的热固化性聚氨酯橡胶来得到上述内层2，作为该未交联的热固化性聚氨酯橡胶的形成材料，例如可以列举包含聚丙二醇(PPG)、聚亚安酯、增链剂、增塑剂等各成分的材料。并且，交联固化所得到的内层2的硬度的调整通过调整增链剂和增塑剂与聚丙二醇(PPG)的混合比例来进行。例如，将内层2的ASKER-C硬度设定在上述优选范围(20-70度的范围)内时，对于100重量单位的聚丙二醇(PPG)，用4重量单位的增链剂、50-10重量单位范围内的增塑剂来混合。另外，将内层2的ASKER-C硬度设定在比上述更为优选的范围(30-50度的范围)内时，对于100重量单位的聚丙二醇(PPG)，用4重量单位的增链剂、35-20重量单位范围内的增塑剂来混合。
通过交联固化未交联的热固化性聚氨酯橡胶来得到上述外层3，作为该未交联的热固化性聚氨酯橡胶的形成材料，例如可以列举包含聚醚多元醇、聚亚安酯、增链剂、增塑剂等各成分的材料。上述聚醚多元醇是在用于形成上述内层2的聚丙二醇(PPG)中混合聚四氢呋喃醚(PTMG)而得到的，通过混合该聚四氢呋喃醚(PTMG)，可以使交联固化所得到的外层3的硬度高于内层2的硬度。例如，将外层3的JIS-A硬度设定在上述优选范围(40-80度的范围)内时，以PTMG/PPG＝99/1-50/50的重量比来混合聚四氢呋喃醚(PTMG)和聚丙二醇(PPG)。另外，将外层3的JIS-A硬度设定在比上述更为优选的范围(50-70度的范围)内时，以PTMG/PPG＝90/10-60/40的重量比来混合聚四氢呋喃醚(PTMG)和聚丙二醇(PPG)。
下面，对使用上述各形成材料来制造本发明的送纸辊的方法进行说明。
首先，准备同轴地设置了模芯的用于内层成形的铸模，在上述模芯和铸模内周面之间的成形空间内填充用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶。接下来，将其放入加热室等中并在预定的条件下加热。由此，在上述模芯的外周面上得到圆筒状地被交联固化的热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体(内层2)。然后，从上述模芯上取下得到的圆筒状的内层2并脱模。并且，由于交联对象为热固化性聚氨酯橡胶，所以在该内层2的形成过程中的上述加热条件中，交联温度可以在120-130℃的范围内，交联所需要的时间为20-40分钟左右。另外，上述脱模后，也可以根据需要进行二次交联。该二次交联在比上述交联温度低的温度(例如100-110℃的范围)下进行。
接下来，洗净脱模后的圆筒状非发泡固化体(内层2)，然后在该内层2的中空部插入用于外层成形的铸模的模芯，并将其设置为与该用于外层成形的铸模同轴。然后，在上述内层2的外周面和铸模内周面之间的成形空间内填充用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶。接下来，将其放入加热室等中并在预定的条件下加热，由此在上述内层2的外周面上得到圆筒状地被交联固化的热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体(外层3)。然后，从上述模芯上取下由得到的内层2和外层3所构成的圆筒状叠层体并脱模。另外，形成该外层3的上述加热条件和二次交联与形成上述内层2的相同。
接下来，将由上述内层2和外层3所构成的圆筒状叠层体切断成预定的长度。之后，在上述圆筒状叠层体的中空部内加压嵌入送纸辊的辊套1.这样一来，就可以得到上述送纸辊。
在制造上述送纸辊的方法中，内层2和外层3的形成均通过交联固化未交联的热固化性聚氨酯橡胶来进行，并可以同样的方法来完成。并且，通过上述交联固化未交联的热固化性聚氨酯橡胶而进行的内层2和外层3的形成均与通常的单层结构的弹性层(聚氨酯橡胶等非发泡固化体)的形成一样，因此，可以使用后者的设备来制造。因此，可以抑制成本来制造本发明的送纸辊。
并且，由于内层2和外层3均为热固化性聚氨酯橡胶，所以内层2和外层3有很好的融合性，因此内层2和外层3的结合变得牢固。
并且，在复印机等机器中使用本发明的送纸辊时，为了使内层2不会在辊套1的外周面上沿周向空转，既可以在辊套1的外周面上涂敷粘结剂或底漆等，另外也可以使用在其外周面上形成了沿轴向的条形槽的辊套1。另外，为了提高纸张的输送性能，在上述送纸辊的制造方法中，既可以在脱模后研磨外层3的外周面从而使之表面粗糙，也可以使用通过放电加工、化学蚀刻、喷砂清理等而使内周面表面粗糙的成形用铸模，通过使其粗糙的表面转印到外层3的外周面上而使外层3的外周面形成为有皱褶的表面。
另外，在上述实施方式中，外层3由一层构成，但也可以由两层以上构成。在这种情况下，由于构成外层3的各层的硬度可以各自不同，所以设计上的自由度变大，并且可以进行精确的设定。
并且，本发明的送纸辊适用于在复印机等OA机器中使用的捡拾辊、输纸辊、反转辊、以及传送辊等，也可以作为自动售货机、自动检票机、自动提款机、货币兑换机、计数机、自动柜员机等的送纸辊而使用。
接下来，结合比较例子来说明实施例。
实施例实施例1通过使用以下各形成材料来制作内层的ASKER-C硬度为20度、外层的JIS-A硬度为40度、从外层一侧测定的内层和外层叠层为一体的状态的送纸辊的JIS-A硬度(整体JIS-A硬度)为5度的送纸辊。并且，上述内层的ASKER-C硬度和外层的JIS-A硬度是分别制作仅由内层构成的试制产品和仅由外层构成试制产品并对该各自的试制产品进行测定所得到的硬度。
用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制对于100重量单位的聚丙二醇(PPG)(旭硝子社制，PREMINOLS 3005(一元醇含量0.8重量％，Mn5000，官能团数3，总不饱和度0.0048meq/g))，用4重量单位的增链剂(三羟甲基丙烷(TMP))、50重量单位的增塑剂(二丁基卡必醇己二酸酯dibutyl carbitol adipate(旭电化社制，ADEKA CIZE-RS705))、0.01重量单位的催化剂(DBU-甲酸盐)来混合，并在减压下进行两分钟的搅拌混合，从而配制用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶。
用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使50重量单位的聚四氢呋喃醚(PTMG)、50重量单位的聚丙二醇(PPG)(旭硝子社制，PREMINOL S 3005(一元醇含量0.8重量％，Mn5000，官能团数3，总不饱和度0.0048meq/g))混合，在80℃下进行一小时的真空脱泡，脱水后与14重量单位的聚亚安酯(甲苯二异氰酸酯(TDI))混合，并使其在80℃下在氮气中反应三个小时，从而配制在末端具有NCO基的氨基钾酸酯聚合物(NOC含量3.0重量％。NCO指数105)。然后，使该氨基钾酸酯聚合物在90℃下进行30分钟的真空脱泡，然后，使1.8重量单位的增链剂(1，4-丁二醇(1，4-BD))、1.2重量单位的增链剂(三羟甲基丙烷(TMP))、50重量单位的增塑剂(二丁基卡必醇己二酸酯dibutylcarbitol adipate(旭电化社制，ADEKA CIZE-RS705))、0.02重量单位的催化剂(DBU-甲酸盐)混合，并在减压下进行两分钟的搅拌混合，从而配制用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶。
送纸辊的制作与上述实施方式相同，首先，在同轴设置了模芯(外径9mm)的用于内层成形的铸模的成形空间内填充上述用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶，然后将该成形铸模放入加热室中并在130℃下进行三十分钟的交联。于是，在上述模芯的外周面上得到被交联固化的热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体(内层厚9mm)，使该内层脱模。接下来，洗净脱模后的非发泡固化体(内层)，然后同轴设置用于外层成形的铸模，并在上述内层外周面和铸模内周面之间的成形空间内填充用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶。然后，将该成形铸模放入加热室中并在130℃下进行三十分钟的交联。于是，在上述内层的外周面上得到被交联固化的热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体(外层厚1mm)，使由内层和外层形成的圆筒状叠层体脱模。接下来，将该圆筒状叠层体切断成长20mm，然后，在其中空部内加压嵌入圆筒状的聚氧化甲烯(POM)制的辊套1(长25mm，外径10mm)。这样一来，就可以得到送纸辊。
实施例2通过使用以下各形成材料来制作内层的ASKER-C硬度为30度，外层的JIS-A硬度为50度，并且从外层一侧测定的内层和外层叠层为一体的状态的送纸辊的JIS-A硬度(整体的JIS-A硬度)为10度的送纸辊。送纸辊的制作与上述实施例1相同。
用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用与上述实施例1同样的材料并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将增塑剂改为35重量单位来配制。除此之外，均与上述用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用与上述实施例1同样的材料并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将聚四氢呋喃醚(PTMG)改为60重量单位并将聚丙二醇(PPG)改为40重量单位来配制。除此之外，均与上述实施例1相同。
实施例3通过使用以下各形成材料来制作内层的ASKER-C硬度为50度，外层的JIS-A硬度为70度，并且从外层一侧测定的内层和外层叠层为一体的状态的送纸辊的JIS-A硬度(整体的JIS-A硬度)为30度的送纸辊。送纸辊的制作与上述实施例1相同。
用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用与上述实施例1同样的材料并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将增塑剂改为20重量单位来配制。除此之外，均与上述用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用与上述实施例1同样的材料并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将聚四氢呋喃醚(PTMG)改为90重量单位、将聚丙二醇(PPG)改为10重量单位、并将增塑剂改为0重量单位来配制。除此之外，均与上述实施例1相同。
实施例4通过使用以下各形成材料来制作内层的ASKER-C硬度为70度，外层的JIS-A硬度为80度，并且从外层一侧测定的内层和外层叠层为一体的状态的送纸辊的JIS-A硬度(整体的JIS-A硬度)为45度的送纸辊。送纸辊的制作与上述实施例1相同。
用于内层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用与上述实施例1同样的材料并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将增塑剂改为10重量单位来配制。除此之外，均与上述用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用与上述实施例1同样的材料并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将聚四氢呋喃醚(PTMG)改为99重量单位、将聚丙二醇(PPG)改为1重量单位、并将增塑剂改为0重量单位来配制。除此之外，均与上述实施例1相同。
比较例1制作具有单层结构的弹性层的送纸辊。通过使用以下的形成材料，将该弹性层的JIS-A硬度设定为45度。
用于单层结构的弹性层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制使用的材料与上述实施例1的用于外层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶的配制中的材料相同，并改变一部分材料的混合比例来配制。即，将聚四氢呋喃醚(PTMG)改为50重量单位、将聚丙二醇(PPG)改为50重量单位、并将增塑剂改为40重量单位来配制。除此之外，均与上述实施例1相同。
送纸辊的制作首先，在同轴设置了模芯(外径9mm)的用于弹性层成形的铸模的成形空间内填充上述用于弹性层成形的未交联的热固化性聚氨酯橡胶，然后将该成形铸模放入加热室中并在130℃下进行三十分钟的交联。于是，在上述模芯的外周面上得到被交联固化的热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体(弹性层厚10mm)，使该弹性层脱模。接下来，将该内层切断成长20mm，并在该内层的中空部内加压嵌入圆筒状的聚氧化甲烯(POM)制的辊套(长25mm，外径10mm)。这样一来，就可以得到送纸辊。
比较例2制作内层由聚氨酯橡胶的发泡固化体形成，而外层由硅橡胶的非发泡固化体形成的双层结构的送纸辊。上述内层和外层使用以下的形成材料。
送纸辊的制作首先，在同轴设置了模芯(外径9mm)的用于内层成形的铸模的成形空间内填充上述用于内层成形的发泡用聚氨酯橡胶，然后将该成形铸模放入加热室中并在70℃下进行三十分钟的发泡。于是，在上述模芯的外周面上得到聚氨酯橡胶的发泡固化体(内层厚9mm)，使该内层脱模。接下来，在脱模后的发泡固化体(内层)的外周面上涂敷粘结剂，然后同轴设置用于外层成形的铸模，并在上述内层外周面和铸模内周面之间的成形空间内填充用于外层成形的未交联的硅橡胶，然后，将该成形铸模放入加热室中并在130℃下进行120分钟的交联。于是，在上述内层的外周面上得到被交联固化的硅橡胶的非发泡固化体(外层厚1mm)，使由内层和外层形成的圆筒状叠层体脱模。接下来，将该圆筒状叠层体切断成长20mm。然后，在圆筒状的聚氧化甲烯(POM)制的辊套(长25mm，外径10mm)的外周面上涂敷粘结剂，并在上述圆筒状叠层体的中空部内加压嵌入上述辊套并使其粘结。这样一来，就可以得到送纸辊。另外，本比较例2的制造方法比实施例1至4的制造方法复杂，因此成本较高。
耐磨损性能将这样得到的实施例1至4和比较例1、2的各送纸辊安装在过纸耐久夹具上，并过纸10万张。然后，测定各送纸辊被安装在上述复印机上之前和过纸10万张之后的外径。结果，外径的减少量为50μm以下的送纸辊评价为耐磨损性能非常优良，在以下的表1中表示为◎；50以上并且不足130μm的送纸辊评价为耐磨损性能优良，在以下的表1中表示为○；130以上并且不足200μm的送纸辊评价为耐磨损性能较差但不影响使用，在以下的表1中表示为△；200μm以上的送纸辊评价为耐磨损性能差，在以下的表1中表示为×。并且，在上述外径的测定中使用激光外径测定器(激光扫描测微计，Mitutoyo社制)。
摩擦系数保持性能另外，测定各送纸辊的外周表面在被安装在上述过纸耐久夹具上之前和过纸10万张之后的摩擦系数。结果，过纸10万张后的摩擦系数为1.8以上的送纸辊评价为摩擦系数保持性能非常优良，在以下的表1中表示为◎；摩擦系数为1.5以上并且不足1.8的送纸辊评价为摩擦系数保持性能优良，在以下的表1中表示为○；摩擦系数为1.3以上并且不足1.5的送纸辊评价为摩擦系数保持性能较差但不影响使用，在以下的表1中表示为△；摩擦系数为1.3以下的送纸辊评价为摩擦系数保持性能差，在以下的表1中表示为×。
表1
从以上表1的结果可知实施例1至4的送纸辊在耐磨损性能和摩擦系数保持性能两方面均为优良，并且整体柔软，作为送纸辊为优良品。与此相对，如比较例1所示，使单层结构的硬度与实施例4同样柔软的话，则耐磨损性能比实施例4差。另外，如比较例2所示，内层由发泡固化体形成的送纸辊虽然整体柔软，但是耐磨损性能和摩擦系数保持性能均比实施例1至4差。
权利要求
1.一种送纸辊，包括辊套，沿该辊套的外周面形成的内层，以及由在该内层的外周面上形成、至少一层以上所构成的外层，其特征在于上述内层和外层由热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体形成，并且外层形成为硬度比内层要高。
2.如权利要求1所述的送纸辊，其特征在于所述内层的ASKER-C硬度设定在20-70度的范围内，外层的JIS-A硬度设定在40-80度的范围内，并且设定成从外层一侧测定的内层和外层叠层为一体的状态的送纸辊的JIS-A硬度在5-45度的范围内。
全文摘要
提供一种能够在确保耐磨损性能和摩擦系数保持性能的同时可以低硬度化并且可以抑制成本的送纸辊。该送纸辊包括辊套(1)，沿该辊套(1)的外周面形成的内层(2)，以及在该内层(2)的外周面上形成的外层(3)，上述内层(2)和外层(3)由热固化性聚氨酯橡胶的非发泡固化体形成，外层(3)形成为硬度比内层(2)要高。
文档编号B65H29/20GK1789095SQ20051012946
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月8日 优先权日2004年12月8日
发明者白木庆太, 山口浩二 申请人:东海橡胶工业株式会社