| 【発明の名称】 |
発泡体ローラの製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】阿知葉 功二
【氏名】谷川 英二
【氏名】森 雄一郎
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| 【要約】 |
【課題】発泡原料を成形型のキャビティー内にスムーズに発泡充填することができ、硬度等の諸物性が均一な発泡体ローラを確実に得ることができ、かつローラ外周面を構成する発泡体層の低密度化を図ることができ、トナー供給ローラ等として好適な柔軟性に富む発泡体ローラを得ることができる発泡体ローラの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】成形型ｍ内を予め又は発泡原料３注入後に吸引して、減圧状態の成形型ｍ内で上記発泡原料３を発泡成形することを特徴とする発泡体ローラの製造方法を提供する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シャフト又はシャフトの外周に適宜な中間層を形成したローラ基体を円筒状の成形型内に配置し、該成形型内に発泡原料を注入して上記シャフト又は中間層の外周に発泡体からなる発泡弾性層を形成して、少なくとも一部に上記発泡弾成層を有するローラを得る発泡体ローラの製造方法において、上記成形型内を予め又は発泡原料注入後に吸引して、減圧状態の成形型内で上記発泡原料を発泡成形することを特徴とする発泡体ローラの製造方法。
【請求項２】 上記発泡原料が、ポリエーテル成分とイソシアネート成分とを含有するウレタンフォーム発泡性組成物であり、該発泡原料を上記成形型内で減圧下に発泡成形して軟質ポリウレタンフォームローラからなる発泡弾性層を成形する、請求項１記載の発泡体ローラの製造方法。
【請求項３】 上記成形型を垂直に設置して発泡原料を注入し、該成形型の上端部から型内を吸引し減圧する請求項１又は２記載の発泡体ローラの製造方法。
【請求項４】 上記発泡原料を成形型内で１．５〜３０倍に発泡させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡体ローラの製造方法。
【請求項５】 上記発泡体ローラが、電子写真装置や静電記録装置に用いられるローラである請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡体ローラの製造方法。
【請求項６】 上記発泡体ローラが、電子写真装置や静電記録装置の現像機構部で、現像ローラ表面に当接して回転し、トナー溜り内のトナーを外周面に担持して搬送し、上記現像ローラ表面にトナーを供給するためのトナー供給ローラである請求項５記載の発泡体ローラの製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一部に発泡体からなる弾性層を有する発泡体ローラの製造方法に関し、更に詳述すると、複写機、プリンター等の電子写真装置や静電記録装置等における現像機構部で現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラを得る場合に好適に採用される発泡体ローラの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来から、複写機、プリンター等の電子写真画像形成装置や静電記録装置では、まず、感光体（画像形成体）の表面を帯電ローラ等の帯電手段により一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像に現像ローラからトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを転写ローラ等の転写手段により紙等の記録媒体へと転写し、更に転写した画像を定着ローラ等の定着手段により記録媒体に加熱定着させて、プリント画像を得る方法が採られている。
【０００３】例えば、図３に示したように、感光ドラム（潜像保持体）７に現像ローラ６を当接又は近接させた状態に配置すると共に、更にこの現像ローラ６にトナー供給ローラ５を当接させた状態に配置して、これら感光ドラム７、現像ローラ６、及びトナー供給ローラ５をそれぞれ図中矢印方向に回転させることにより、トナーカセット内のトナー溜りからトナー供給ローラ５によってトナーｔを現像ローラ６の表面に供給し、このトナーｔを成層ブレード８により均一な薄層に整え、この状態で現像ローラ６が感光ドラム７と接触又は近接した状態で回転することにより、薄層に形成されたトナーｔが現像ローラ６から感光ドラム７の潜像に付着して、該潜像を可視化することにより、現像が行われる。ここで、図中９は転写部であり、ここで紙等の記録媒体１０にトナー画像を転写するようになっており、また１１はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード１２により転写後に感光ドラム７表面に残留するトナーを除去するようになっている。なお、図３では、帯電ローラ等の帯電手段は省略されている。
【０００４】ここで、このような現像方式にあっては、上記トナー供給ローラ５によるトナーの供給性能が得られる画像に大きく影響し、良好な画像を確実に得るためには、トナー供給ローラ５のトナー搬送性能（トナー供給性能）が現像ローラ６や感光ドラム７の性能と共に非常に重要である。
【０００５】従来、このトナー供給ローラとしてはシャフトの外周に軟質ポリウレタンフォームからなる発泡体層を形成したローラが知られており、このウレタンフォームローラの製造方法として、円筒状の成形型内に金属製のシャフトを配置し、該成形型内にポリウレタンフォームの発泡性混合液等の発泡混合液を注入して発泡成形することにより、シャフトの外周に軟質ポリウレタンフォームからなる発泡体層を形成する方法が提案されている。
【０００６】この方法は、ウレタンフォームを切り出して加工する方法に比べて加工工程が少なく、特に外周面の切削研磨加工を施すことなく製品化する場合には、加工コストを大幅に削減することができるという利点がある反面、以下の問題も内包している。
【０００７】■：成形型内に発泡原料を注入する際、発泡原料をスムーズに注入することができず、注入に時間がかかる場合には所定量の注入が終わる前に発泡が開始されてしまう場合があり、特に導電性カーボン等が配合された高粘度の発泡原料を用いる場合に、このような問題を生じやすい。
■：成形型内面と該成形型内に配置されたシャフトとの間の空隙は狭隘である場合が多く、発泡原料が成形型内に注入された後、成形型の長手方向（軸方向）に発泡原料が発泡膨張して成形型内が発泡原料で満たされる際に、成形型内周面及びシャフト表面との摩擦で発泡膨張がスムーズに進行せず、セル荒れ，ボイド等が生じたり、長さ方向で密度差が生じ、そのために長さ方向で硬度差等が生じるなど、ローラの均一性が低下する場合がある。
■：上記■及び■が原因で成形フォームの密度が高くなりやすく、低硬度のローラを得る場合には低密度化のために発泡剤の増量、特に発泡剤として水の配合量を増量することが行われるが、特に水の増量は樹脂構造を剛直にして、現像ローラの表面を傷つける等の不都合を生じさせる場合がある。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、発泡原料を成形型のキャビティー内にスムーズに発泡充填することができ、硬度等の諸物性が均一な発泡体ローラを確実に得ることができ、かつローラを構成する発泡体層の低密度化を図ることができ、トナー供給ローラ等として好適な柔軟性に富む発泡体ローラを得ることができる発泡体ローラの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本発明者は、上記目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、シャフト又はシャフトの外周に適宜な中間層を形成したローラ基体を円筒状の成形型内に配置し、該成形型内に発泡原料を注入して上記シャフト又は中間層の外周に発泡体からなる発泡弾性層を形成して、少なくとも一部に上記発泡弾性層を有するローラを得る場合に、上記成形型内を予め又は発泡原料注入後に吸引して成形型内を減圧状態に調整し、この減圧下に発泡原料を発泡成形することにより、上記発泡原料をスムーズに成形型内に導入することができると共に、注入された発泡原料が成形型のキャビティー内でスムーズに発泡膨張して良好にキャビティー内に充填され、ローラの均一性を効果的に向上させることができ、しかも発泡原料の配合組成を特に変更することなく低硬度化を図ることが可能となり、トナー供給ローラ等として好適な柔軟性に富んだ発泡体ローラが得られることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１０】従って、本発明は、シャフト又はシャフトの外周に適宜な中間層を形成したローラ基体を円筒状の成形型内に配置し、該成形型内に発泡原料を注入して上記シャフト又は中間層の外周に発泡体からなる発泡弾性層を形成して、少なくとも一部に上記発泡弾成層を有するローラを得る発泡体ローラの製造方法において、上記成形型内を予め又は発泡原料注入後に吸引して、減圧状態の成形型内で上記発泡原料を発泡成形することを特徴とする発泡体ローラの製造方法を提供する。
【００１１】以下、本発明につき、更に詳しく説明する。本発明の発泡体ローラの製造方法は、上記のように、シャフト又はシャフトの外周に適宜な中間層を形成したローラ基体を円筒状の成形型内に配置して、該成形型内に発泡原料を注入し、該型内を吸引減圧した状態で発泡原料を発泡成形することにより、上記シャフト又は中間層の外周に発泡体からなる発泡弾性層を形成するものであり、その一実施態様を示すと、例えば図１（Ａ）に示したように、円筒状の型本体１の下端を下蓋２ｂで閉塞した成形型ｍを垂直に設置して、上端の開口から所定量の発泡原料３を注入し、図１（Ｂ）に示したように、型本体１の上端開口を上蓋２ａにより気密に閉塞して該上蓋２ａに設けられた吸引孔４から成形型ｍ内を吸引減圧し、この減圧状態の成形型ｍ内で発泡原料３を上方へと発泡膨張させることにより、シャフトｓ外周に発泡体からなる発泡弾性層を形成するものである。
【００１２】ここで、上記成形型ｍは、円筒状の内空部を有するものであれば、いずれのものでもよく公知の金型を用いることができる。この成形型ｍは、例えば水平に設置して用いることもでき、その設置態様に制限はないが、特に図１に示したように、垂直に設置して用いることが好ましく、これにより発泡原料３が、発泡弾性層と一体化するシャフトｓと平行に発泡膨張するため、ウェルド，ボイドなどの軸一体成形時のトラブルを効果的に防止することができる。
【００１３】また、図１では、発泡原料３を注入後に成形型ｍ内を吸引減圧する場合を示したが、例えば上蓋２ａ，下蓋２ｂ又は型本体１に発泡原料注入用のゲートを設け、予め吸引減圧した成形型ｍ内にこのゲートを通して発泡原料を注入するようにすることもできる。
【００１４】更に、本発明の製造方法は、図１に示されているように、シャフトの外周に発泡体からなる発泡弾性層を直接成形する場合に特に好ましく用いられるが、シャフトの外周に各種エラストマーからなる適宜な弾性体やその他の樹脂等からなる１又は２層以上の中間層を形成したものを基体として上記成形型ｍ内にセットし、この中間層の外周に上記発泡弾性層を成形してもよい。なお、シャフトとしては通常は金属からなる芯金が用いられるが、その他のものであってもよい。
【００１５】次に、本発明により上記発泡弾成層として成形する発泡体は、特に制限はなく、シリコーンゴムやポリウレタンゴム等のエラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させたものなど、公知の発泡体を成形することができるが、本発明は特にポリウレタンフォームにより発泡体ローラの上記発泡弾性層を形成する場合に特に好ましく用いられる。
【００１６】この発泡体を形成するための上記発泡原料３に特に制限はなく、上記成形型ｍ内で発泡成形することが可能な発泡性組成物が用いられ、例えばシリコーンゴム、ポリウレタンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ等の合成ゴムなど、各種エラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させる発泡性組成物などが用いられるが、特に軟質ポリウレタンフォーム未発泡混合液を用いて軟質ポリウレタンフォームからなる発泡弾性層を成形する場合に本発明の効果が顕著である。
【００１７】ここで、上記発泡原料の組成は、特に制限されるものではなく、形成する発泡体の種類に応じて、発泡体ローラを得る場合の通常の組成とすることができ、例えば、軟質ポリウレタンフォームで上記発泡弾性層の発泡体を成形する場合は、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールプロパン、トリエタノールアミン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、プロピレングリコール、エチレングリコール等のスタート物質にポリプロピレンオキサイド及び／又はポリエチレンオキサイドを付加したポリオール成分と、トリレンジイソシアネート（ТＤＩ）、粗製ＴＤＩ、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ＭＤＩ、炭素数２〜１８の脂環式ポリイソシアネート、及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマーなどのイソシアネート化合物とを混合し、これに必要に応じて発泡剤、整泡剤、架橋反応触媒などを適宜配合した発泡性組成物を用いることができる。
【００１８】本発明の発泡体ローラの製造方法は、上述のように、上記発泡原料３を減圧状態に圧力調整した円筒状の成形型ｍ内で発泡成形してローラの少なくとも一部を構成する発泡弾性層を形成するものである。この場合、成形型ｍ内の圧力は７６０ｍｍＨｇ未満であればよく、特に制限されるものではないが、特に０〜５００ｍｍＨｇとすることが好ましく、成形型ｍの内圧が５００ｍｍＨｇを超えると減圧による効果が十分に得られない場合があり、本発明の目的を十分に達成し得ない場合がある。また、成形型ｍ内で発泡成形される発泡体の発泡倍率は、特に制限されるものではないが、１．５〜３０倍、特に２〜２０倍とすることが好ましく、本発明によれば発泡剤の増量などを要することなく、通常組成の発泡原料によりこのような高倍率を容易に達成することができる。なお、成形温度（金型温度）等のその他の成形条件は成形する発泡体の種類や発泡原料の組成等に応じた通常の条件とすることができる。
【００１９】本発明の製造方法は、上述のように、シャフト又はシャフトの外周に中間層を形成したローラ基体の外周に、上記発泡弾成層を形成して少なくとも一部に上記発泡弾性層を有する発泡体ローラを得るものであり、この場合、発泡成形により得られるローラは最外層が上記発泡弾成層で形成されたものであるが、用途や目的に応じて、この発泡弾性層上に適宜な塗膜を塗工形成したり、チューブにより表皮層を形成してもよく、更に該発泡弾性層上に他の弾性層を成形することもできる。
【００２０】本発明の製造方法によれば、硬度，発泡密度が均一で、かつ低硬度で柔軟性に優れた発泡体ローラを容易に得ることができ、種々の用途に用いられる発泡体ローラの製造方法として好適に用いられ、得られるローラの用途に制限はないが、特に電子写真装置や静電記録装置において、帯電、現像、転写、給紙、排紙、クリーニングなどに用いられる発泡体ローラを得る場合に好ましく用いられ、なかでも、図３に参照符号５で示されたトナー供給ローラのように、電子写真装置や静電記録装置の現像機構部で、現像ローラ表面に当接して回転し、トナー溜り内のトナーを外周面に担持して搬送し、上記現像ローラ表面にトナーを供給するためのトナー供給ローラを得る場合に好適に用いられる。本発明の製造方法によってトナー供給ローラを製造することにより、密度及び硬度が均一で柔軟性に優れ、良好なトナー搬送性能を長期に亘り安定的に発揮する高性能なトナー供給ローラを容易かつ確実に得ることができ、更にこの場合、軟質ポリウレタンフォームで上記発泡弾性層を成形する場合に本発明の効果が特に顕著である。
【００２１】
【実施例】以下、実施例，比較例を示し、本発明をより具体的に示す。
［実施例１］内周面がフッ素樹脂でコートされた図１に示した円筒状の成形型ｍ（キャビティー内径１６φ、キャビティー長２５０ｍｍ）を垂直に保持して金属製のシャフトｓをセットした後、この成形型ｍ内に下記表１の実施例１に示された組成のウレタンフォーム発泡性組成物６．０ｇを発泡機から注入し、上蓋２ａを取り付けて成形型ｍを気密に閉塞した後、成形型ｍ内を１００〜２００ｍｍＨｇに吸引減圧して、ウレタンフォーム発泡性組成物を発泡膨張させ、形成型ｍのキャビティー内を発泡体で満たした。その後、この成形型をオーブンに収容し、８０℃で２０分キュアした後、脱型し、最外層が軟質ポリウレタンフォームからなる発泡弾性層とされた発泡体ローラを得た。
【００２２】得られたローラにつき、その表面状態を目視により観察して評価した。また図３に示したＡ点（上部）、Ｂ点（中央部）、Ｃ点（下部）の密度及び硬度を測定した。結果を表２に示す。
【００２３】［比較例１及び比較例２］実施例１と同一組成のウレタンフォーム発泡性組成物を用い、吸引減圧操作を行わずに、同様の条件でシャフトの外周に軟質ポリウレタンフォームを発泡成形したところ、発泡膨張が不十分で成形型ｍのキャビティーを８割程度しか満たすことができなかった（比較例１）。そこで、実施例１と同一密度の発泡体を得るために発泡剤の水を増量して表１の比較例２に示した組成のウレタンフォーム発泡性組成物を調製し、これを用いて吸引減圧操作を行わない以外は実施例１と同様にしてシャフトの外周に軟質ポリウレタンフォームを発泡成形した（比較例２）。得られた両ローラ（比較例１及び２）につき、実施例１と同様に表面状態を評価すると共に、密度及び硬度を測定した。結果を表２に示す。
【００２４】
【表１】
ＦＴ７０３：三洋化成（株）製、ポリオール、（ＯＨ価：３３）
ＰＯＰ３１−２８：三井化学（株）製、ポリオール、（ＯＨ価：２８）
ＳＲＸ２７４Ｃ：東レ・ダウコーニング・シリコン（株）製、整泡剤カオーライザー３１：花王（株）製、３級アミン触媒カオーライザーＮＯ１：花王（株）製、脂肪族３級アミン触媒Ｔ８０：三井化学（株）製、トリレンジイソシアネート（ＮＣＯ％：４８）
【００２５】
【表２】
【００２６】表２に示されているように、成形型内を吸引減圧して、減圧下に発泡成形を行う本発明の製造方法によれば、発泡原料を成形型のキャビティー内にスムーズに発泡充填することができ、硬度及び密度が均一な発泡体ローラを確実に得ることができ、かつローラ外周面を構成する発泡弾性層の低密度化を図り低硬度で柔軟性に優れる発泡体ローラが得られることが確認された。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法によれば、発泡原料をスムーズに成形型内に導入することができると共に、注入された発泡原料が成形型のキャビティー内でスムーズに発泡膨張して良好にキャビティー内に充填され、ローラの均一性を効果的に向上させることができ、しかも発泡原料の配合組成を特に変更することなく低硬度化を図ることが可能となり、トナー供給ローラ等として好適な柔軟性に富んだ発泡体ローラが得られるものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５２７８
【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン
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| 【出願日】 |
平成１３年５月２１日（２００１．５．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９３０４
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 隆司 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３３７１６２（Ｐ２００２−３３７１６２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１１月２７日（２００２．１１．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１５０４１３（Ｐ２００１−１５０４１３） |
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