(57)【要約】【課題】  型内に注入される原料内部へのエアーの残留を防止することで、製品ローラにおけるピンホール欠陥の発生を防止するとともに、ウェルドラインの発生についても防止することができるローラ部材の製造方法、およびこれにより得られるローラ部材を提供する。【解決手段】  軸３と、軸３の外周に一体成形により設けられた無発泡弾性体層とを備えるローラ部材の製造方法である。中空柱状の金型本体１の中心線上に軸３を貫設した状態で、金型本体１内に原料４を注入して一体成形を行う。金型本体１の両端を、外部に連通するゲート５ａ，５ｂを周方向に均等に少なくとも３個有し、かつ、軸３の保持部６を備えるキャップ部材２ａ，２ｂにより閉塞して、原料４の注入を、下方のキャップ部材２ｂのゲート５ｂを介して行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、該軸の外周に一体成形により設けられた無発泡弾性体層とを備えるローラ部材の製造方法であって、中空柱状の金型本体の中心線上に軸を貫設した状態で、該金型本体内に原料を注入して前記一体成形を行うローラ部材の製造方法において、
前記金型本体の両端を、外部に連通するゲートを周方向に均等に少なくとも３個有し、かつ、前記軸の保持部を備えるキャップ部材により閉塞して、前記原料の注入を、下方の該キャップ部材のゲートを介して行うことを特徴とするローラ部材の製造方法。
【請求項２】
前記下方のキャップ部材として、前記ゲートが断面積０．８×０．８〜１．５×１．５ｍｍ2の矩形であるものを用いる請求項１記載のローラ部材の製造方法。
【請求項３】
前記下方のキャップ部材として、前記ゲートを前記軸の保持部に近い金型中心寄りに有するものを用いる請求項１または２記載のローラ部材の製造方法。
【請求項４】
前記下方のキャップ部材として、前記ゲートの内壁と前記軸の保持部の内壁との間の厚みが１〜３ｍｍであるものを用いる請求項１〜３のうちいずれか一項記載のローラ部材の製造方法。
【請求項５】
前記原料としてポリオール成分とイソシアネート成分とを含むポリウレタン材料を用いて、前記無発泡弾性体層として無発泡ポリウレタン層を形成する請求項１〜４のうちいずれか一項記載のローラ部材の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載の製造方法により製造されたことを特徴とするローラ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローラ部材の製造方法（以下、単に「製造方法」とも称する）およびローラ部材に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において各種用途に使用されるローラ部材の製造方法およびこれにより製造されたローラ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置や静電記録装置においては、電子写真プロセスにおける現像、トナー層形成、クリーニング、給紙、搬送等の各工程で、現像ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ、搬送ローラ等の各種ローラ部材が多様な役割を果たしている。
【０００３】
これらローラ部材は、軸の外周にゴム材料や樹脂材料からなる弾性体層を担持させた構造を有している。その製造方法としては、あらかじめ軸を配設した型を用いて、軸との一体成形により弾性体層を形成する手法が一般的であり、良好なローラ性能を得るために、種々の製造方法が検討され、提案されている。かかる製造方法に使用することのできる型の一例を、図２に示す。
【０００４】
図示する型２０は、中空柱状の金型本体２１と、その両端に貫挿され、軸２３を保持するキャップ部材２２とを備え、金型本体２１の中心線上に軸２３を貫設した状態で、内部に原料を注入してローラ部材の製造を行うものである。この型２０を用いてローラ部材を製造するに当たっては、通常、図示するように、上方のキャップ部材２２を外した状態で、注型機のノズル３０から垂れ流すようにして金型本体２１内に原料２４を注入する方法が用いられる。注入の際には、図示するように、軸２３を傾けて端に寄せた状態にすることで原料２４を注入しやすくし、原料２４の充填後にキャップ部材２２を嵌めることで、軸２３を金型本体２１の中心線上に位置させて、振れ精度を確保している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図示するように、金型本体２１を立てた状態で、その上方開口部から内部に原料２４を充填する方法では、上方から注入された原料２４がエアーを巻き込みやすいという問題がある。無発泡の弾性体層を有するローラ部材の場合、巻き込まれたエアーが原料２４内部に残留するとピンホール欠陥を引き起こす原因となるため、この問題を解消することが望まれていた。また、金型本体内への原料の注入方法によっては、原料の流れが成形ローラ表面にウェルドラインが生じてしまう場合があるため、ローラ品質確保の観点からは、これを防止することも重要である。
【０００６】
そこで本発明の目的は、型内に注入される原料内部へのエアーの残留を防止することで、製品ローラにおけるピンホール欠陥の発生を防止するとともに、ウェルドラインの発生についても防止することができるローラ部材の製造方法、およびこれにより得られるローラ部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意検討した結果、上記のような金型成形において、従来、下向きに配した注入ヘッド３０から下方に向かって注入していた原料を、所定のキャップ部材を介して、上向きに配した注入ヘッド３０から上方に向かい注入することにより、原料内部へのエアーの残留を効果的に防止し、かつ、ウェルドラインの発生についても防止することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、上記課題を解決するために、本発明のローラ部材の製造方法は、軸と、該軸の外周に一体成形により設けられた無発泡弾性体層とを備えるローラ部材の製造方法であって、中空柱状の金型本体の中心線上に軸を貫設した状態で、該金型本体内に原料を注入して前記一体成形を行うローラ部材の製造方法において、  前記金型本体の両端を、外部に連通するゲートを周方向に均等に少なくとも３個有し、かつ、前記軸の保持部を備えるキャップ部材により閉塞して、前記原料の注入を、下方の該キャップ部材のゲートを介して行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明における前記下方のキャップ部材としては、前記ゲートが断面積０．８×０．８〜１．５×１．５ｍｍ2の矩形であるものを用いることが好ましく、また、前記ゲートを前記軸の保持部に近い金型中心寄りに有するものを用いることも好ましい。さらに、前記下方のキャップ部材として、前記ゲートの内壁と前記軸の保持部の内壁との間の厚みが１〜３ｍｍであるものを用いることも好ましい。本発明の製造方法は、前記原料としてポリオール成分とイソシアネート成分とを含むポリウレタン材料を用いて、前記無発泡弾性体層として無発泡ポリウレタン層を形成する無発泡ポリウレタンローラの製造に好適に適用可能である。
【００１０】
また、本発明のローラ部材は、上記製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原料の注入を下方から、キャップ部材に設けたゲートを介して行うことで、注入時には金型本体内部に圧力がかかることとなり、この加圧効果により、原料内部のエアーを抜くことが可能となる。また、キャップ部材の構造を所定に規定することで、ウェルドラインの発生についても防止することができる。従って、本発明の製造方法によれば、原料内部へのエアーの残留を適切に防止して、ピンホール欠陥のない高品質のローラ部材を得ることができる。
【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に、本発明のローラ部材の製造方法の説明図を示す。本発明は、軸と、その外周に一体成形により設けられた無発泡弾性体層とを備えるローラ部材の製造方法であり、図示するように、中空柱状の金型本体１の中心線上に軸３を貫設した状態で、金型本体１内に原料４を注入する一体成形の技術に係るものである。  
【００１３】
図示するように、本発明においては、軸と無発泡弾性体層との一体成形を行うに際して、金型本体１内部への原料４の注入を、その上方開口部からではなく下方から、キャップ部材２ｂを介して行う点が重要となる。即ち、図示するように、金型本体１の両端を、外部に連通するゲート５ａ，５ｂと、軸３の保持部６とを有するキャップ部材２ａ，２ｂにより閉塞して、原料４の注入を、下方のキャップ部材２ｂのゲート５ｂを介して行う。上向きにしたノズル３０をキャップ部材２ｂに密着させた状態で注入を行うことで、金型本体１内に圧力をかけることができるため、原料４内部のエアーの脱泡効果を得ることができ、製品ローラにおけるピンホール欠陥の発生を防止することができる。また、図示するように、軸３を両端で固定した状態で注入を行うことができるため、より高い外形精度および振れ精度が得られるというメリットもある。
【００１４】
図３（ａ）に、本発明に用いることのできるキャップ部材の一例の径方向断面図を示す。かかるキャップ部材２ａ，２ｂには、ゲート５ａ，５ｂを、周方向に均等に少なくとも３個、例えば、３〜１５個、好ましくは図示するように１２個程度設けることが必要であり、これにより、原料の注入をスムーズに、かつ、周方向に均等に行うことができ、得られるローラ部材における無発泡弾性体層の物性を全体として均一化することができる。
【００１５】
原料の注入をスムーズに行う観点から、特に、下方のキャップ部材２ｂのゲート５ｂについては、断面積０．８×０．８〜１．５×１．５ｍｍ2程度の矩形とすることが好ましい。また、かかるゲート５ｂは、図示するように、軸３の保持部６に近い金型中心寄りに設けることが好ましく、これにより樹脂流れの合流部をできるだけ近づけることで、ウェルドラインの発生を効果的に防止することが可能となる。さらに、図３（ｂ）に示すように、下方のキャップ部材２ｂにおいては、ゲート５ｂの内壁と軸の保持部６の内壁との間の厚みｔを１〜３ｍｍ程度に薄くすることも好適であり、これにより、この厚み部分において生じやすい、ゲート５ｂから注入される原料内へのエアの巻き込みを防止することができる（図３（ｃ）参照）。
【００１６】
本発明において、キャップ部材２ａ，２ｂの全体の形状や構造については、図示するものには限られず、適宜決定することができる。また、特に原料の注入側となる下方のキャップ部材２ｂについては、上述のような形状、構造とすることが有効であるが、上方のキャップ部材２ａについては、下方のキャップ部材２ｂと同一としても異ならしめてもよく、原料の注入をスムーズに行う観点からは同一とすることが好ましい。さらに、ゲートの形状についても、図示する矩形には限定されるものではないが、他形状の場合も、上記範囲程度の断面積とすることが、注入性の確保の点から好ましい。
【００１７】
本発明の製造方法においては、原料４の注入を金型本体１の下方からキャップ部材２ｂを介して行う点のみが重要であり、それ以外の製造工程の詳細については、常法に従い適宜行うことができ、特に制限されるものではない。また、本発明に使用する金型１０の具体的な形状、材質等についても特に制限されるものではないが、好適には、以下のようなものを用いることができる。
【００１８】
図示するように、本発明の製造方法に用いる金型１０は従来の金型と略同形状であり、中空柱状の金型本体１の両端に、軸３を保持するキャップ２ａ、２ｂが貫挿されてなる。金型本体１の材質としては、鉄、銅、アルミニウム、ステンレススチール等の金属の他、セラミックス等を使用することができる。また、軸３としては、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛等のめっきを施した金属部材や、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム合金等の各種金属部材などを用いることができる。
【００１９】
また、本発明のローラ部材は、上記本発明の製造方法により製造されたものであればよく、これにより、ピンホール欠陥の発生がなく、全体として均質な構造を有するローラ部材とすることができ、画像形成装置に使用される各種ローラとして、好適に使用することができる。本発明のローラ部材における無発泡弾性体層の具体的な材料については、従来ローラ部材に用いられる公知の材料のうちから適宜選定して用いればよく、特に制限されるものではないが、例えば、原料４としてポリオール成分とイソシアネート成分とを含むポリウレタン材料を用いて、無発泡弾性体層としての無発泡ポリウレタン層を備えるローラ部材とすることができる。
【００２０】
かかるポリウレタン材料に用いることのできるポリオール成分としては、特に制限はなく、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ＴＨＦ−アルキレンオキサイド共重合体ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分鹸化物、フォスフェート系ポリオール、ハロゲン含有ポリオール等を好適に用いることができる。
【００２１】
また、イソシアネート成分についても特に制限はなく、汎用であるＴＤＩ、ＭＤＩ、粗製−ＭＤＩ（ポリメリックＭＤＩ）、および変性ＭＤＩだけでなく、特殊なイソシアネートを用いても差し支えない。特殊なイソシアネートとしては、例えば、１，５−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン１，４ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添−ＸＤＩ、水添−ＭＤＩ、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオフェスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，８−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロへプタントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられ、これらも好適に用いることができる。
【００２２】
ポリウレタン材料としては、これらポリオール成分およびイソシアネート成分に加えて、架橋剤、界面活性剤、触媒等を添加することができ、これにより所望に応じた特性とすることができる。また、難焼剤や充填材、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、公知の充填剤や架橋剤等を適宜使用することも可能である。  
【００２３】
イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。
【００２４】
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例
図１に示す金型本体１として、中心線上に径６．０ｍｍの軸３を貫設した内径２０．０ｍｍ、長さ３００ｍｍの筒型を用いて、ポリウレタンローラを作製した。まず、下記表１に示すポリオール成分とイソシアネート成分とからなるポリウレタン材料を、高圧注入機を用い、ノズル３０を介して、金型１０の下方からキャップ部材２ｂを介して金型本体１の内部に注入した。キャップ部材２ｂとしては、外部に連通するゲート５ｂを周方向に均等に１２個有する図３（ａ）、（ｂ）に示すような断面構造のものを用いた。その後、注入された無発泡ポリウレタン材料を硬化させることにより、軸の外周に無発泡ポリウレタン層が一体的に形成されてなるポリウレタンローラを得た。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
従来例
図２に示す金型本体２１として、中心線上に径６．０ｍｍの軸２３を貫設した内径２０．０ｍｍ、長さ３００ｍｍの筒型を用いて、金型２０の上方開口部からポリウレタン材料を注入した以外は実施例と同様にして、ポリウレタンローラを作製した。
【００２８】
結果として、実施例で得られたポリウレタンローラは、ピンホール欠陥の発生がなく、部材全体にわたり均質な構造を有し、各種ローラ部材として好適に使用可能なものであった。また、ウェルドラインの発生もなく、振れ精度は０．０５ｍｍ以内と小さく、外形精度の点でも優れていた。これに対し、従来例で得られたポリウレタンローラには、目視で確認可能なピンホールの発生が認められ、また、振れ精度および外形精度の双方について、大きな偏差が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のローラ部材の製造方法に用いる金型を示す概略断面図である。
【図２】従来のローラ部材の製造方法に用いる金型を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明に用いるキャップ部材の好適例を、（ｃ）は従来のキャップ部材の一例を、夫々示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，２１  金型本体
２ａ，２ｂ，２２  キャップ部材
３，２３  軸
４，２４  原料
５ｂ，５ａ  ゲート
６  保持部
１０，２０  金型
３０  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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