(57)【要約】【課題】  本発明は、きわめて簡便な製造方法で均質な弾性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】  該成形型の上下端には上駒と下駒を配して芯金を固定し、且つ該下駒は芯金長手方向に設けられた貫通孔を少なくとも１個以上有するものであり、さらに該貫通孔が芯金を除く成形型の発泡弾性体形成材料入口の面積に占める総面積の２０％以上、９８％以下としたものであり、発泡弾性体形成材料を容器に注入する工程、該成形型に該容器を嵌合させて連結する工程、成形型及び容器内で該発泡形成材料を発泡させる工程によって製造されたことを特徴とする弾性ローラの製造方法。  該駒の該貫通孔の総数を２〜１０個とした方法で弾性ローラの製造方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金を配した成形型内で芯金外周に発泡弾性体を形成しローラ形状を与えられたトナー弾性ローラの製造方法であって、該成形型には上下端に上駒と下駒を配して芯金を固定し、且つ該下駒は芯金長手方向に設けられた貫通孔を少なくとも１個以上有するものであり、さらに該貫通孔が芯金を除く成形型の発泡弾性体形成材料入口（貫通孔及びリブ部分）の面積に占める総面積の２０％以上、９８％以下としたものであり、
発泡弾性体形成材料を容器に注入する工程、該成形型に該容器を嵌合させて連結する工程、成形型及び容器内で該発泡形成材料を発泡させる工程によって製造されたことを特徴とする弾性ローラの製造方法。
【請求項２】
該駒の該貫通孔の総数が２〜１０個とした製造方法で製造されたことを特徴とする請求項１記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項３】
該発泡弾性体形成材料がポリウレタンフォーム材料で製造されたことを特徴とする請求項１または２に記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項４】
該成形型を予備加熱しておく工程を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の弾性ローラの製造方法。
【請求項５】
該芯金長手方向に立てた該成形型及び該容器内で該発泡形成材料を発泡させる工程を有する方法で製造されたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載する弾性ローラの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの製造方法を用いて得られることを特徴とする弾性ローラ。
【請求項７】
現像担持体にトナーを供給することを目的とするトナー供給ローラが請求項６記載の弾性ローラであることを特徴とするトナー供給ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写装置、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される弾性体、特に発泡弾性体からなるローラを、芯金を固定する駒を用いた成形型にて製造する方法、およびそれによって得られた弾性ローラおよびトナー供給ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の発泡体で構成されローラは、一般に成形型の中心に芯金を配し、この芯金に周囲に発泡弾性体形成材料を該成形型の上端部または下端部に設けられた注入孔から直接成形型内部に注入し、発泡、固化させている（例えば特許文献１参照）。さらに成形型の両端部が閉塞されており、且つ少なくとも一方の端部にウレタン原料を注入するための複数の注入孔が設けられており、該注入孔から成形型内にウレタン原料を注入し、成形型内で固化させているものがある（例えば特許文献２参照）。しかしながら、直接成形用型への注入時の際に、圧力をかける必要があり、さらに高い精度での圧力調整を必要とする。またこれらの方法では原料注入の際に、成形型内部のエアを巻き込んでボイドなどができてしまう問題がある。
【０００３】
そこで成形型における円筒部材を下部円筒部材と上部円筒部材とに分割して、下部円筒部材に発泡弾性体形成材料を注入した後、該下部円筒部材と上部円筒部材とを連結して上下円筒部材内で発泡させているものがある（特許文献３参照）。しかし、成形型を上部円筒部材と下部円筒部材に分割する場合、ローラ成形物に上記成形型の嵌合部分のバリや合わせ目の段差ができやすくなる。また下部円筒部材の内径が上部円筒部材の少なくとも下部が挿入される内径を有しており、該下部円筒部材に発泡弾性体形成材料を注入した後に、下部円筒部材に成形型の円筒部材を連結して発泡させる場合、該発泡弾性体形成材料が下部円筒部材からあふれてしまい、計量精度が不安定になったり、得られるローラ弾性体密度にばらつきが生じ、安定した硬度等の物性が得られにくい。
【特許文献１】特許第３３０５９１４号公報
【特許文献２】特開２００２−６７０５９号公報
【特許文献３】特開２００２−３５５８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、きわめて簡便な製造方法で均質な弾性ローラの製造方法で、得られた弾性ローラおよびトナー供給ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、上記課題は、次の構成条件を有することにより解決される。即ち本発明は、
芯金を配した成形型内で芯金外周に発泡弾性体を形成しローラ形状を与えられたトナー弾性ローラの製造方法であって、該成形型には上下端に上駒と下駒を配して芯金を固定し、且つ該下駒は芯金長手方向に設けられた貫通孔を少なくとも１個以上有するものであり、さらに該貫通孔が芯金を除く成形型の発泡弾性体形成材料入口（貫通孔及びリブ部分）の面積に占める総面積の２０％以上、９８％以下としたものであり、
発泡弾性体形成材料を容器に注入する工程、該成形型に該容器を嵌合させて連結する工程、成形型及び容器内で該発泡形成材料を発泡させる工程によって製造されたことを特徴とする弾性ローラの製造方法を提供することにある。
【０００６】
さらに本発明は、該駒の該貫通孔の総数を２〜１０個とした弾性ローラの製造方法を提供する。
さらに、該発泡弾性体形成材料がポリウレタンフォーム材料である弾性ローラの製造方法を提供する。
【０００７】
さらに、該成形型を予備加熱しておく工程を有する製造方法を提供する。
【０００８】
さらに、該芯金長手方向に立てた該成形型及び該容器内で該発泡形成材料を発泡させる工程を有する製造方法を提供する。
【０００９】
さらに、本発明は上記製造方法で得られた弾性ローラ、トナー供給ローラを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エアの巻き込みによるボイドの形成や抑制されるとともに、発泡弾性体層の密度やセルサイズのばらつきが少なく、均質で品質に優れる発泡弾性体ローラが効率よく得られる。本発明の方法で得られた弾性ローラは、特にトナー供給ローラとして複写装置、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において用いれば、良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜２を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
発泡弾性体形成材料である発泡弾性層材料（７）を所定量、容器（２）に注入し、該容器（２）と芯金（６）を固定した駒（３）を配した成形型（１）を嵌合させる。該材料（７）の発泡が開始すると芯金を固定した駒（３）の中空部（４）を材料が通過していき成形型（１）内部を充満した後、十分に硬化させた後、成形したローラを脱型し、目的の発泡弾性体層を備えたローラが得られる。得られた発泡弾性体を所望寸法に裁断しても構わない。得られたローラ表面を研削、塗工等の加工を適宜行なっても構わない。所望の場合には、成形型（１）、芯金（６）、駒（３）あるいは容器（２）を予め予熱しておいてから、発泡弾性体形成材料を容器（２）に注入しても良い。
弾性ローラ形状を与える成形型及び芯金を固定し且つ芯金長手方向に設けられた貫通孔を少なくとも１個以上有する駒、発泡弾性体形成材料を注入する容器の材質は特に限定されず、鉄などの鋼材にニッケルやクロムなどのメッキを施した金属部材、鉄、銅、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属部材のほか、ポリカボネート、ポリアミドなどの合成樹脂やセラミックなどを適宜使用することができる。該容器の形状には制限が無く、例えば、円筒形状、立方体形状などが挙げられる。また、該駒の貫通孔の芯金長手方向に直交する断面部の形状には特に制限は無く、例えば円形、楕円形、四角形などが挙げられる。
【００１３】
該駒の該貫通孔は発泡弾性体形成材料出口であり、該貫通孔が成形型の発泡弾性体形成材料入口（貫通孔及びリブ部分）の面積に占める総面積は該貫通孔の形状や面積、芯金を除く成形型の発泡弾性体形成材料入口の面積に占める総面積により決まり、２０％未満である場合、発泡が妨げられ低比重や均一な硬度やセルの弾性体ローラができにくく、材料の合わせ目のウエルドラインが発生しやすい。該駒は芯金を支えており、貫通孔が９８％を超えると芯金を支えるリブの強度が弱くなる。この面積は、好ましくは３０％以上、８０％以下である。該駒の貫通孔は１個以上有していればよい。貫通孔が１個の場合、発泡弾性体形成材料が貫通孔を発泡しながら通過していく際、トナー供給ローラ周方向で硬度などが不均一になる場合があるが、工程条件を振る事で、使用可能な状態にできる。該貫通孔の総数は、好ましくは２〜１０個、さらに好ましくは３〜８個である。該貫通孔の総数を２〜１０個にすると、該貫通孔の１個当りの面積が適当で、比重や均一な硬度やセルの弾性ローラができる。なお、貫通孔の絶対面積は０．０２cｍ2以上が好ましい。
また、該駒の貫通孔は、公知の加工方法を用いることができ、例えば、ワイヤー加工や放電加工が挙げられる。貫通孔は必ずしも、軸に平行であるようにする事は無い。
本願の方法で用いる成形キャビティー内径及び長さは任意に選択できるが、例えば内径は８〜２０ｍｍ、長さは３３０ｍｍ程度である。
【００１４】
芯金を固定する駒や成形キャビティーは離型剤を塗布したり、フッ素樹脂コーティングを施して離型性を良好にしても良い。
【００１５】
なお、図１には示していないが、図２に示した従来の成形方法と同様に、成形型の上端部には発泡弾性体形成材料の発泡に伴い発生するガスや成型キャビティー内のエアを抜くエアベントが設けられた栓をセットしてある。場合によっては発泡弾性体材料が成形キャビティーに充満したら直ちに上端部を閉塞して栓をしても構わない。また、弾性ローラの芯金としては特に制限はなく、例えば硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルなどのメッキを施した金属部材、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム合金などの金属部材が挙げられ、芯金外径としては例えばΦ３〜１０ｍｍである。
【００１６】
弾性ローラの発泡弾性体形成材料としては特に制限はなく、ポリウレタン発泡体層、シリコーンゴム発泡体層、ＥＰＤＭ発泡体層などいずれであっても良い。特にポリウレタン発泡体層が性能などの面から好適である。ポリウレタン発泡弾性体層材料としては特に制限は無く、従来から公知の反応性原料の何れもが、特に限定されることなく、適宜に選択使用されることとなる。例えば、このような弾性ローラ製造に用いられるポリウレタン発泡弾性体層材料としては、ポリオール成分とポリイソシアネート成分に、さらに従来と同様に、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、界面活性剤、触媒等が、目標とするポリウレタンフォームを得られるように添加される。また、そのような原料には、必要に応じて架橋剤、難燃剤や充填剤、更には弾性ローラに所望の導電性を付与するための導電性付与剤や、帯電防止剤等も、従来と同様に添加せしめられる。それらを反応させてなるプレポリマーの形で含まれても良い。
【００１７】
ポリウレタン発泡弾性体層を構成するポリオールあるいはプレポリマー成分としては、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられている、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等の公知のポリオール類何れもが用いられ、またポリイソシアネートあるいはプレポリマー成分としては、公知の少なくとも２官能以上のポリイソシアネートの全てが用いられ、例えば２、４−及び２、６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、４、４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、及びカーボジイミド変成ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等が、単独で、又は併用して使用され得るものである。
【実施例】
【００１８】
次に具体的な実施例について図１〜２を参照しながら説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
【００１９】
表１の配合に従い芯金を配した成形型を用いて従来と同様にして発泡成形することにより芯金の周囲に所定のポリウレタンフォーム層を一体的に形成せしめてなる外径１４ｍｍのトナー供給ローラを作成し、上記のように荷重保持率を測定し、レーザービームプリンターに組み込んだ。評価機としてｈｐ  ｃｏｌｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｊｅｔ４６００(日本ヒューレット・パッカード株式会社製)を用いて耐久画像評価を行った。
【００２０】
５０００枚プリントを行い、そのときの画質の一様性を観察評価した。評価結果を「○、△、×」の記号で評価したが、「○」はまったく不具合が認められない良好な画像であった場合、「△」は若干の画像ムラが認められたが軽微であった場合、「×」は不具合が明確に認められる場合とした。
【００２１】
【表１】
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配合表：質量部
１）ＦＡ９０８：商品名：三洋化成(株)製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価＝    ２３
２）Ｌ５３９９：商品名：日本ユニカー(株)製シリコーン系離型剤
３）ＴｏｙｏＣａｔ  ＥＴ：商品名：東ソー(株)製第３級アミン触媒
４）ＴＥＤＡ−Ｌ３３：商品名：東ソー(株)製第３級アミン触媒
５）Ｔ８０：商品名：三井武田ケミカル(株)製イソシアネート、ＮＣＯ％＝４    ８
６）Ｍ２００：商品名：三井武田ケミカル(株)製イソシアネート、ＮＣＯ％＝    ３１
実施例１、２および３
表１に示す組成のポリオール成分（ポリオール、整泡剤、触媒、発泡剤）およびポリイソシアネート成分を液温２５℃に調整した。そして、両液を、所定量配合した発泡弾性体形成材料であるポリウレタン発泡弾性層材料（７）を撹拌機で５秒間撹拌した後、所定量を４０℃に温度調整したＳＵＳ３０４製容器（２）に注入し、発泡開始前または直後に該容器（２）を、４０℃に温度調整した成形型ＳＵＳ３０４製（１）に嵌合させる。
【００２２】
該成形型（１）には予め硫黄快削鋼にニッケルメッキを施した外径５．０ｍｍ、長さ２７０ｍｍの芯金（６）を固定した駒ＳＵＳ３０４製（３）を取り付けており、予め容器（２）及び該成形型（１）、芯金を固定する該駒（３）には離型剤が塗布されている。該材料（７）の発泡が開始すると芯金を固定した駒（３）の中空部（４）を材料が通過していき成形型（１）内部を充満した後、１００℃の電気炉中で２０分硬化を行ない、十分に硬化させた後、成形した弾性ローラ（トナー供給ローラ）を脱型することにより、発泡弾性体層を備えた外径１４ｍｍのローラを作成した。なお、図１には示していないが、図２に示した従来の成形方法と同様に、成形型の上端部には発泡弾性体形成材料の発泡に伴い発生するガスを抜くエアベントＳＵＳ３０４製が設けられた栓をセットしてある。
【００２３】
比較例１
SUS３０４製成形型（１）には予め硫黄快削鋼にニッケルメッキを施した外径５．０ｍｍ、長さ２７０ｍｍの芯金（６）を固定した駒ＳＵＳ３０４製（１２）および（１３）を取り付けており、該成形型（１）、芯金を固定する該駒（３）には離型剤が塗布されている。表１に示す組成のポリオール成分（ポリオール、整泡剤、触媒、発泡剤）およびポリイソシアネート成分を液温２５℃に調整した。そして、両液を、所定量配合した発泡弾性体形成材料（７）を攪拌機で５秒間攪拌した後、該成形型（１）に芯金（６）、駒（１２）および（１３）が取り付けられた状態で、駒（１３）にある発泡弾性体材料射口（１０）よりポリウレタン発泡弾性層材料（７）を注入する。
【００２４】
成形型（１）内部を充満した後、１００℃の電気炉中で２０分硬化を行ない、十分に硬化させた後、成形した弾性ローラを脱型することにより、発泡弾性体層を備えた外径１４ｍｍのローラを作成した。
【００２５】
なお、本比較例は図２で示したものを用いて行なった。
【００２６】
【表２】
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なお、貫通孔総面積率は芯金を除く成形型の発泡弾性体形成材料入口（貫通孔及びリブ部分）の面積に占める総面積を１００として、該駒の該貫通孔の芯金長手方向に直交する断面部の総面積の割合を表す。密度はトナー供給ローラの弾性体層において、成形時におけるトナー供給ローラ下端部から上部７ｃｍまでの密度をＡ、成形時におけるトナー供給ローラ中央から上下３．５ｃｍまでの密度をＢ、成形時におけるトナー供給ローラ上端部から下部７ｃｍまでの密度をＣとした。
【００２７】
（実施例１）芯金を固定する駒（３）の貫通孔総面積率＝６８％、貫通孔総数＝２個であった。得られたトナー供給ローラはトナー供給ローラ内部セルが上下で均一で、密度のムラもほとんど見られない良好なトナー供給ローラが得られ、画像評価した結果、一様なムラのない均一な画像が得られた。得られた結果を表２に示す。
【００２８】
(実施例２) 芯金を固定する駒（３）の貫通孔総面積率＝２２％、貫通孔総数＝８個であった。得られたトナー供給ローラはトナー供給ローラ内部セルが上下で均一で、密度のムラもほとんど見られない良好なトナー供給ローラが得られ、画像評価した結果、一様なムラのない均一な画像が得られた。得られた結果を表２に示す。
【００２９】
(実施例３) 芯金を固定する駒（３）の貫通孔総面積率＝３４％、貫通孔総数＝１０個であった。得られたトナー供給ローラはトナー供給ローラ内部セルの成形時での上下において若干不均一で、密度の上下差が若干見られた。画像評価した結果、画像濃度ムラの若干ある画像が得られたがムラは極めて軽微で問題のないレベルであった。得られた結果を表２に示す。
【００３０】
(比較例１)得られたトナー供給ローラはトナー供給ローラ内部セルが成形時での上下で不均一で、ボイドが多数見られた。画像評価した結果、画像濃度ムラのある画像が得られた。得られた結果を表２に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の発泡弾性体の弾性ローラ製造方法を説明するための一例の工程図の断面図であり、（ａ）は容器と成形型とを嵌合させる前の状態を、（ｂ）は嵌合させた後の状態を示している。
【図２】従来の発泡弾性体の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  成形型
２  容器
３  駒
４  貫通孔
５  芯金用穴
６  芯金
７  発泡弾性体材料
８  リブ
９  発泡弾性体材料入口
１０  発泡弾性体材料射出口
１１  エアベント
１２  エアベント付き芯金固定冶具
１３  発泡弾性体材料注入口付き芯金固定冶具
【図１】
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【図２】
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