(57)【要約】【課題】チュープロールの製造工程を簡略化すると共に、得られるチューブロールが高い表面平滑性と、良好なニップ圧との双方を発現し得るチューブロールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】得るべきチューブロールの外径に一致させた外径の外部チューブ１２と、このチューブ１２に中心軸線を整列させて配置したシャフト１８と、該チューブ１２およびシャフト１８の間に画成される環状空間１６に注入したポリウレタンフォーム原料Ｍを発泡・硬化させて、該空間１６内を満たしたポリウレタンフォーム１４とからなり、該チューブ１２およびシャフト１８の夫々を、発泡・硬化したポリウレタンフォーム１４に接合させるようにする。【選択図】  図１
2004190774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
得るべきチューブロールの外径に一致させた外径の外部チューブ（１２）と、
前記外部チューブ（１２）に中心軸線を整列させて配置したシャフト（１８）と、
前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の間に画成される環状空間（１６）に注入したポリウレタンフォーム原料（Ｍ）を発泡・硬化させて、該環状空間（１６）内を満たしたポリウレタンフォーム（１４）とからなり、
前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォーム（１４）に接合している
ことを特徴とするチューブロール。
【請求項２】
前記外部チューブ（１２）の厚さは、１００μｍを越えるように設定される請求項１記載のチューブロール。
【請求項３】
前記外部チューブ（１２）の素材として、例えば導電性および表面平滑性を発現し得る薄膜金属素材またはプラスチックが使用される請求項１または２記載のチューブロール。
【請求項４】
前記ポリウレタンフォーム（１４）の密度は、０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲に設定される請求項１〜３の何れかに記載のチューブロール。
【請求項５】
前記ポリウレタンフォーム（１４）の発泡は、前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）に混合される発泡剤と、エアーローディングにより溶解され、該ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）の主原料の１つであるポリオール成分に対して、体積百分率で１０〜２０部の範囲に設定される各種気体とにより達成される請求項１〜４の何れかに記載のチューブロール。
【請求項６】
得るべきチューブロールの外部輪郭形状に合致する内部輪郭形状を有するロール成形型（３０，４０）の内周面（３４，４２ａ）に設置される外部チューブ（１２）と、
前記外部チューブ（１２）と中心軸線を整列させて、前記ロール成形型（３０，４０）に挿通配置されるシャフト（１８）と、
前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の間に画成される環状空間（１６）に注入したポリウレタンフォーム原料（Ｍ）を発泡・硬化させて、該環状空間（１６）内を満たしたポリウレタンフォーム（１４）とからなり、
前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォーム（１４）に接合している
ことを特徴とするチューブロール。
【請求項７】
前記外部チューブ（１２）の厚さは、２００μｍ以下に設定される請求項６記載のチューブロール。
【請求項８】
前記外部チューブ（１２）の素材として、例えば導電性および表面平滑性を発現し得る薄膜金属素材またはプラスチックが使用される請求項６または７記載のチューブロール。
【請求項９】
前記ポリウレタンフォーム（１４）の密度は、０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲に設定される請求項６〜８の何れかに記載のチューブロール。
【請求項１０】
前記ポリウレタンフォーム（１４）の発泡は、前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）に混合される発泡剤と、エアーローディングにより溶解され、該ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）の主原料の１つであるポリオール成分に対して、体積百分率で１０〜２０部の範囲に設定される各種気体とにより達成される請求項６〜９の何れかに記載のチューブロール。
【請求項１１】
得るべきチューブロールの外径に一致させた外径の外部チューブ（１２）を準備し、該外部チューブ（１２）の両端に所定の固定型（５０，５０）を設置すると共に、該外部チューブ（１２）に中心軸線を整列させてシャフト（１８）を挿通配置し、
前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の間に画成される環状空間（１６）にポリウレタンフォーム原料（Ｍ）を注入し、
前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）を発泡・硬化させることで、前記環状空間（１６）内をポリウレタンフォーム（１４）で満たし、
次いで、前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォーム（１４）に接合しているチューブロール（１０）を前記固定型（５０，５０）から取り外すようにした
ことを特徴とするチューブロールの製造方法。
【請求項１２】
前記前記環状空間（１６）の得るべきチューブロール（１０）の半径方向における幅は、１〜１０ｍｍの範囲に設定される請求項１１記載のチューブロールの製造方法。
【請求項１３】
前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）の前記環状空間（１６）に対する注入流量は、０．３〜１０ｇ／ｍｉｎの範囲に設定される請求項１１または１２記載のチューブロールの製造方法。
【請求項１４】
前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）は、前記環状空間（１６）への注入に先立って、該環状空間（１６）内での流動性を確保するべくエアーローディングが実施されている請求項１１〜１３の何れかに記載のチューブロールの製造方法。
【請求項１５】
前記エアーローディングにより混合される各種気体の添加量は、前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）の主原料の１つであるポリオール成分に対して、体積百分率で１０〜２０部の範囲に設定される請求項１４記載のチューブロールの製造方法。
【請求項１６】
得るべきチューブロールの外部輪郭形状に合致する内部輪郭形状を有するロール成形型（３０，４０）の内周面（３４，４２ａ）に外部チューブ（１２）を設置すると共に、該外部チューブ（１２）に中心軸線を整列させてシャフト（１８）を挿通配置し、
前記ロール成形型（３０，４０）の内部で前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の間に画成される環状空間（１６）にポリウレタンフォーム原料（Ｍ）を注入し、
前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）を発泡・硬化させることで、前記環状空間（１６）内をポリウレタンフォーム（１４）で満たし、
次いで、前記外部チューブ（１２）およびシャフト（１８）の夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォーム（１４）に接合しているチューブロール（１０）を前記ロール成形型（３０，４０）から取出すようにした
ことを特徴とするチューブロールの製造方法。
【請求項１７】
前記環状空間（１６）における得るべきチューブロール（１０）の半径方向における幅は、１〜１０ｍｍの範囲に設定される請求項１６記載のチューブロールの製造方法。
【請求項１８】
前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）のロール成形型（２０）に対する注入流量は、０．３〜１０ｇ／ｍｉｎの範囲に設定される請求項１６または１７記載のチューブロールの製造方法。
【請求項１９】
前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）は、前記環状空間（１８）への注入に先立って、該環状空間（１８）内での流動性を確保するべくエアーローディングが実施されている請求項１６〜１８の何れかに記載のチューブロールの製造方法。
【請求項２０】
前記エアーローディングにより混合される各種気体の添加量は、前記ポリウレタンフォーム原料（Ｍ）の主原料の１つであるポリオール成分に対して、体積百分率で１０〜２０部の範囲に設定される請求項１９記載のチューブロールの製造方法。
【請求項２１】
前記ロール成形型（３０）として、複数のロール成形割型（３２）からなる成形型が使用される請求項１６〜２０の何れかに記載のチューブロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、チューブロールおよびその製造方法に関し、更に詳細には、高い表面平滑性および均一なニップ圧（ニップ量）等を達成し、コピー器等の電子写真方式、静電記録方式等の電気的潜像印刷に使用される、所謂二次転写ロール等に好適に使用されるチューブロールと、該ロールを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コピー機やファクスその他事務機器等に使用される転写ロール等には、搬送すべき紙等の印刷媒体の良好な搬送のために、充分に高い良好な表面平滑性および部位により変動の殆どない良好なニップ圧が求められている。そしてこのような物性を有するチューブロール６０の好適な製造方法として、図８に示すような方法が挙げられる。
【０００３】
すなわち、得るべきチューブロール６０の外部輪郭形状と合致させた内部輪郭形状を有する成形型７０に、該ロールのシャフト６８を圧入し得る程度の挿通孔６４ａを形成し得る外径の中子７２をセットしてポリウレタンフォーム原料を注入することで、得るべきロールと外径を略一致させた円筒状のポリウレタンフォーム６４を得る（図８（ａ）参照）。そして得られた前記円筒状のポリウレタンフォーム６４の中心軸線に、研磨回転用シャフト７４を圧入して該フォーム６４の外径を整えるべく研磨を施す（図８（ｂ）参照）。
【０００４】
次いで、研磨加工が完了し、外径が整えられた前記円筒状のポリウレタンフォーム６４から、前記研磨回転用シャフト７４を抜き、これに換えて製品用のシャフト６８を圧入する（図８（ｃ）参照）。なおこの際、必要に応じて前記シャフト６８の外周面に接着剤等の接着成分を付与するようにしてもよい。最終的には、研磨加工の完了した前記円筒状のポリウレタンフォーム６４の外周面に所定量の接着剤等の接着成分を付与し、この状態の該フォーム６４を予め別工程で得るべきチューブロール６０の外径に一致して製造された円筒状の外部チューブ６２に対して内挿・積層することで、前記チューブロール６０が得られる（図８（ｄ）参照）。
【０００５】
また、前記チューブロール６０の如き構造のロールは、一般的なコーティング工法によっても製造可能である。前記コーティング工法の場合、ウレタンフォーム等の弾性体上に良好な表面層を形成する際に、下地となる該弾性体表面に空孔が存在しないこと、コーティング溶液の溶媒によって該弾性体が膨潤等を起こして外径変化等の変形を起こさないこと、等が必要とされる。そのため、前記弾性体として、ソリッド（無発泡体）を使用したり、表面に気泡が存在しない、所謂スキン構造の多孔体を使用したりまたは表面に存在する気泡を無溶剤の液状エラストマ等で目止めをした多孔体を使用する必要が生じていた。この場合、前記多孔体をそのまま用いる場合に比較して、硬度が高いものになるので、次のような不具合を生じていた。すなわち、
▲１▼ローラの硬度が高くなると、感光ドラムや画像記録用紙に対するローラのニップ圧が小さくなり、ひどい場合には該用紙とローラとの間に局部的に隙間が発生してしまい、現像や転写に必要とされる電気的な作用を果たせなくなる。
▲１▼前記▲１▼の不具合の発生を防ぐため、ローラの感光ドラムまたは画像記録用紙に対する当接カを高めると、該感光ドラムまたはトナーに無理なカが加わってしまい、該ドラムやローラ自体の劣化進行が速くなったり、ローラに永久歪みを生じさせたりしまう。その結果、前記ニップ圧が不安定になったり、局部的な非接触状態を生じてしまう問題が指摘される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した製造工程においては、高い表面平滑性と良好なニップ圧とを前記外部チューブ６２およびポリウレタンフォーム６４の２つの部材の積層することで達成している。そして前述した製造工程から明らかな如く、前記チューブロール６０は、該ロール６０の外径に一致するように別工程で製造された円筒状の外部チューブ６２に対して、研磨等してその外径を整えたポリウレタンフォーム６４を内挿することで製造されるため、その工程が煩雑であり、また該内挿の具合が該チューブロール６０が発現する表面平滑性とニップ圧に大きな影響を与える問題が指摘される。
【０００７】
すなわち、前記外部チューブ６２およびポリウレタンフォーム６４の寸法精度が高い程、該チューブ６２およびフォーム６４の積層後の状態は良好となるが、該チューブ６２に対するフォーム６４の内挿は困難なものとなる。一方、前記外部チューブ６２の内径に較べ、前記ポリウレタンフォーム６４の外径が小さければ、該チューブ６２に対するフォーム６４の内挿は容易となるが、該チューブ６２およびフォーム６４の積層は良好な状態とはならず、例えば得られるチューブロール６０の部位によるニップ圧のバラツキ等の重大な欠陥の基となってしまっていた。
【０００８】
また実際のチューブロール６０の使用においては、前記外部チューブ６２およびポリウレタンフォーム６４の積層における接合強度、具体的には該チューブ６２およびフォーム６４間に介在される前記接着成分の付与量および均質な分散性も、高い表面平滑性および良好なニップ圧の発現について大きな影響を与える。しかし、前述の製造工程から明らかなように、前記外部チューブ６２の内径とポリウレタンフォーム６４の外径とを一致させている場合には、該フォーム６４の外周面に付与された接着成分が、該チューブ６２に対するフォーム６４の内挿時に該外周面から剥離してしまう畏れが高いため、得られる前記チューブロール６０の部位による接着強度の変動が発生し、その結果、前述のニップ圧等を悪化させてしまう問題を内在している。一方、前記外部チューブ６２の内径に較べ、前記ポリウレタンフォーム６４の外径を小さく設定した場合においては、前記外周面に対する接着成分の均質な付与は困難であるため、得られる前記チューブロール６０の部位による接着強度の変動が発生してしまう同様の問題が指摘される。
【０００９】
更に接着強度の問題だけでなく、前記外部チューブ６２の内径とポリウレタンフォーム６４の外径とを一致させている場合および該外部チューブ６２の内径に較べ、前記ポリウレタンフォーム６４の外径を小さく設定した場合の何れにおいても、夫々物理的に無理の伴う状態での内挿を実施する困難性および接着成分の均質な付与の困難性を原因として、得られる前記チューブロール６０の外表面を構成する該外部チューブ６２が、所謂波打ち状態となってしまい、表面平滑性が損なわれることも大きな欠点となっていた。
【００１０】
この他、前記外部チューブ６２は基本的に押出成形で原材料からチューブ形状に加工されるが、この加工においては材料の伸縮等を原因としても前述の波打ち状態が発生し、これにより歩留まり等の向上が妨げられていた。この波打ち状態を回避するために、一般には▲１▼前記ポリウレタンフォーム６４の硬度を高いものとする、▲２▼前記外部チューブ６２を厚くしたり、硬度の高い物質を使用して押出加工に対する耐変形性を向上させる、といった方法が採用されていた。
【００１１】
しかしながら、前述の各方法においては、以下の問題が指摘される。すなわち、
▲１▼得るべきチューブロール６０の主要構成部材であり、基材をなす前記ポリウレタンフォーム６４の硬度は、そのまま該チューブロール６０のニップ圧に大きな影響を与え、該硬度の上昇に伴って該ニップ圧は小さくなってしまい、低荷重における良好なニップ圧が得られなくなってしまう。
▲２▼前記外部チューブ６２を厚くする等の場合も前述の▲１▼と同様に、得られるチューブロール６０のニップ圧が小さくなってしまう。更に、得るべきチューブロール６０の重要な形状的指標の１つである真円度に対する影響度が大きくなるため、前記外部チューブ６２自体の真円度等を精密に制御し得る高度な押出成形装置および方法等が必要となり、その結果、製造コストが増大してしまう。
【００１２】
また前記チューブロール６０の使用用途によっては、前記外部チューブ６２に導電性物質を混合させたりまたは金属薄膜の如き導電性物質自体から該チューブ６２を製造することで、例えば転写ロール等の導電性が必要とされるロール用途についても好適な使用が可能なロールを製造し得る。しかし、前記外部チューブ６２およびポリウレタンフォーム６４間に生じる前述の現象に起因して、前記導電性もその部位により大きく変動してしまうことがあり、その結果、良好な導電性を有するチューブロール６０を得ることは困難であった。
【００１３】
【発明の目的】
この発明は、従来の技術に係るメカニカルフロス法により得られるチューブロールおよびその製造方法に内在していた問題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、製造工程を簡略化すると共に、得られるチューブロールが高い表面平滑性と、良好なニップ圧との双方を発現し得るチューブロールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明に係るチューブロールは、得るべきチューブロールの外径に一致させた外径の外部チューブと、
前記外部チューブに中心軸線を整列させて配置したシャフトと、
前記外部チューブおよびシャフトの間に画成される環状空間に注入したポリウレタンフォーム原料を発泡・硬化させて、該環状空間内を満たしたポリウレタンフォームとからなり、
前記外部チューブおよびシャフトの夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォームに接合していることを特徴とする。
【００１５】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るチューブロールは、得るべきチューブロールの外部輪郭形状に合致する内部輪郭形状を有するロール成形型の内周面に設置される外部チューブと、
前記外部チューブと中心軸線を整列させて、前記ロール成形型に挿通配置されるシャフトと、
前記外部チューブおよびシャフトの間に画成される環状空間に注入したポリウレタンフォーム原料を発泡・硬化させて、該環状空間内を満たしたポリウレタンフォームとからなり、
前記外部チューブおよびシャフトの夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォームに接合していることを特徴とする。
【００１６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の更に別の発明に係るチューブロールの製造方法は、得るべきチューブロールの外径に一致させた外径の外部チューブを準備し、該外部チューブの両端に所定の固定型を設置すると共に、該外部チューブに中心軸線を整列させてシャフトを挿通配置し、
前記外部チューブおよびシャフトの間に画成される環状空間にポリウレタンフォーム原料を注入し、
前記ポリウレタンフォーム原料を発泡・硬化させることで、前記環状空間内をポリウレタンフォームで満たし、
次いで、前記外部チューブおよびシャフトの夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォームに接合しているチューブロールを前記固定型から取り外すようにしたことを特徴とする。
【００１７】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の更に別の発明に係るチューブロールの製造方法は、得るべきチューブロールの外部輪郭形状に合致する内部輪郭形状を有するロール成形型の内周面に外部チューブを設置すると共に、該外部チューブに中心軸線を整列させてシャフトを挿通配置し、
前記ロール成形型の内部で前記外部チューブおよびシャフトの間に画成される環状空間にポリウレタンフォーム原料を注入し、
前記ポリウレタンフォーム原料を発泡・硬化させることで、前記環状空間内をポリウレタンフォームで満たし、
次いで、前記外部チューブおよびシャフトの夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォームに接合しているチューブロールを前記ロール成形型から取出すようにしたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施例に係るチューブロールおよびその製造方法につき、好適な実施例を挙げて、以下説明する。本願の発明者は、得るべきチューブロールの外径に一致させた外部チューブと、該外部チューブに中心軸線を整列して配置されるシャフトとの間に、ポリウレタンフォーム原料を所定流量で注入し、これを発泡・硬化させてポリウレタンフォームとすることで、該外部チューブおよびシャフトの夫々を、該ポリウレタンフォームに強固に接合させ得ることを知見したものである。
【００１９】
本発明の好適な実施例に係るチューブロール１０は、図１に示すように、基本的に得るべき該チューブロール１０が要求する表面平滑性およびニップ圧を確保し得る材質および厚さに設定された外部チューブ１２と、この該外部チューブ１２に中心軸線を整列させると共に、該チューブロール１０の回転軸となるシャフト１８と、該外部チューブ１２およびシャフト１８の間に画成される環状空間１６に注入される所定のポリウレタンフォーム原料Ｍを発泡・硬化させてなるポリウレタンフォーム１４とから構成される。ここで前記外部チューブ１２およびシャフト１８は、前記発泡・硬化したポリウレタンフォーム１４により物理的に強固に接合されている。
【００２０】
次に、本実施例に係るチューブロール１０を好適に製造するロール成形型３０を備える製造機構２０と、該製造機構２０を用いた製造方法を以下説明する。なお、前記チューブロール１０の基材をなすポリウレタンフォーム１４の原料となるポリウレタンフォーム原料Ｍ、外部チューブ１２およびシャフト１８は準備されているものとする。
【００２１】
前記チューブロール１０の製造工程は、図２および図５に示す如く、原料準備工程Ｓ１、部材設置工程Ｓ２、ポリウレタンフォーム原料注入工程Ｓ３、キュア・脱型工程Ｓ４および最終工程Ｓ５から構成され、図３に示すロール成形型３０を備える製造機構２０により好適に製造される。前記ロール成形型３０は、基本的に前述の部材設置工程Ｓ２、ポリウレタンフォーム原料注入工程Ｓ３およびキュア・脱型工程Ｓ４を連続的に実施するものであり、前記原料準備工程Ｓ１および最終工程Ｓ５については、前記製造機構２０における別の装置により実施される。
【００２２】
（ロール成形型および製造機構概略）
前記ロール成形型３０は、図４に示す如く、前記チューブロール１０を製造する製造機構２０の主要部をなし、開閉自在に構成した一対のロール成形割型３２，３２からなる。そして前記ロール成形割型３２は、その内側に得るべきチューブロール１０の成形用キャビティ半体３２ａ，３２ａが夫々凹設されることで、シャフト１８等を設置して型締め（閉型）した際に該チューブロールの外部輪郭形状を画成する内周面３４を有するキャビティとしての環状空間１６が形成される構造となっている。また前記製造機構２０には、前記ロール成形型３０における原料注入孔３６（後述［００２４］）に対して、接離自在に移動し、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍを吐出する吐出ノズル２２を備える吐出機構２４と、この吐出機構２４に供給されるポリウレタンフォーム原料Ｍを所定の圧力下に貯留する貯留混合機構２６とが備えられている（図３参照）。なお、前記一対のロール成形割型３２，３２を閉型した際に対向的に当接する夫々の当接面３２ｂ，３２ｂ間にできる区切り線は一般にパーティングラインＰと称され、本願でもこの用語を使用することとする。
【００２３】
そして前記ロール成形割型３２の長手方向両端における当接面３２ｂ上には、前記内周面３４に配置される前記外部チューブ１２（［００３０］参照）の中心軸線に整列させて配置されるシャフト１８を位置決めする貫通溝３２ｃが備えられており、一対の該ロール成形割型３２，３２を閉型することで該シャフト１８が位置決めされる貫通孔３５が形成されるものである。また、前記ロール成形割型３２の長手方向の一端には、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍを環状空間１６内に注入するための原料注入孔３６が、他端には該ポリウレタンフォーム原料Ｍの注入により環状空間１６内より押し出される空気等の排出孔３８が複数穿設されている。
【００２４】
前記原料注入孔３６の形状については、ポリウレタンフォーム原料Ｍが注入される外側が小さく、前記環状空間１６側が大きく、すなわちテーパー状に加工されている。このテーパー加工により、前記原料注入孔３６からポリウレタンフォーム原料Ｍを注入し、キュアさせて得られるチューブロール１０を離型させた後にロール成形型３０に残る原料くずを開型した側のロール成形割型３２の内側から容易に除去し得る。また前記排出孔３８の大きさについては、後述（［００３５］）するポリウレタンフォーム原料Ｍが圧力損失を生ずることなく注入できる程度、具体的には５ｍｍ２程度に設定にされている。
【００２５】
（原料準備工程Ｓ１について）
前記原料準備工程Ｓ１は、前記チューブロール１０を構成する前記外部チューブ１２およびシャフト１８間に画成される環状空間１６内に注入されるポリウレタンフォーム原料Ｍを準備する工程である。前記ポリウレタンフォーム原料Ｍは、前記貯留混合機構２６において主原料であるポリオール成分およびイソシアネート成分と、発泡剤、触媒その他副原料とを混合することで製造される（図５（ａ）参照）。そしてこのポリウレタンフォーム原料Ｍから得られる前記ポリウレタンフォーム１４は、一般的な化学的発泡法により得られるフォーム体であり、得るべきチューブロール１０の基材をなす部材である。
【００２６】
前記貯留混合機構２６について詳細に述べると、基本的に後述（［００２７］）する少なくともポリオール成分を貯留、所定量のエアーを加圧下に溶解させるエアーローディング装置２７ｂを備える第１貯留タンク２７と、該第１貯留タンク２７に貯留されている成分以外の、例えばイソシアネート成分等を貯留する第２貯留タンク２８と、該両貯留タンク２７，２８から制御下に定量・供給される各原料を加圧下に攪拌・混合し、ポリウレタンフォーム原料Ｍを得る混合貯留タンク２９とから基本的に構成される。そして前記各タンク２７，２８，２９には、必要に応じて所要の攪拌手段２７ａ，２８ａ，２９ａが夫々備えられている。なお、エアーローディングについての詳細は後述（［００３９］）する。
【００２７】
ここで原料として使用される前記ポリオール成分としては、一般にポリオールと呼称される水酸基を２個以上有する化合物、例えばポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、エチレングリコールまたはグリセリン等が単一または混合されている物質が好適である。この他、水酸基の代わりにカルボン酸、アミン等の活性水素を有する化合物の併用も可能である。また前記イソシアネート成分としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはナフタレンジイソシアネート等が挙げられる。殊に製造コストの点から、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の使用が好適である。
【００２８】
前記副原料としては、通常のポリウレタンフォームの製造に使用される重合開始剤としての触媒、架橋剤および発泡剤、更に必要に応じて鎖延長剤、難燃剤または紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、可塑剤、着色剤、防黴剤または抗菌剤等が挙げられ、これら各副原料が必要に応じて添加される。前記触媒としては、従来公知の有機スズ系触媒、有機アミン系触媒、有機ニッケル系触媒、有機鉄系触媒またはこれらの混合物等が挙げられ、殊に前記ロール成形型３０へ注入されたポリウレタンフォーム原料Ｍが短時間のうちに発泡・硬化するよう、有機アミン系触媒であるトリエチレンジアミン等の常温反応型の触媒が好適に使用される。る。
【００２９】
また前記架橋剤としては、従来公知のエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール類、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、ジエチルトルエンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミノアルコール類が挙げられる。前記発泡剤としては、水、ＨＣＦＣ−１４１ｂ、ＨＦＣ−１１６ａ、ＨＦＣ−３０５ｆａまたはＨＦＣ−３６５ｍｆｃ等のハロゲン化炭化水素、シクロペンタン、イソペンタン、ノルマルペンタン等の炭化水素類、ノナフロロブチルメチルエーテル、ノナフロロイソブチルメチルエーテル、ノナフロロブチルエチルエーテル、ノナフロロイソブチルエチルエーテル、ペンタフロロエチルメチルエーテルまたはヘプタフロロイソプロピルメチルエーテル等のハイドロフルオロカーボン類或いは液化炭酸ガス等が用いられる。これら発泡剤のうち、水が汎用性等の点で一番好ましい。前記整泡剤については、通常の発泡体の製造にて通常使用されている物質が使用可能である。例えば、ジメチルシロキサン系、ポリエーテルジメチルシロキサン系またはフェニルメチルシロキサン系等の各種整泡剤が挙げられる。また、前記鎖延長剤としては、ジエチルトルエンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミンなどの多価アミン等が、前記難燃剤としては、トリス−ジクロロプロピルホスフェート、トリス−クロロエチルホスフェート、ジブロモネオペンチルアルコール、トリブロモネオペンチルアルコール等が、前記紫外線吸収剤としては、２−（２−ヒドロキシ−５−ターシャリーブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２’−（２’ヒドロキシ−３’，５’−ジターシャリーブチルフェニル）５クロロベンゾトリアゾール、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジン）セパケート、４−ベンゾイロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン等が夫々挙げられる。
【００３０】
（部材設置工程Ｓ２について）
前記部材設置工程Ｓ２は、前記ロール成形型３０内の所要位置に前記外部チューブ１２およびシャフト１８を設置する工程である。具体的に前記外部チューブ１２は、閉成された状態のロール成形型３０の内周面３４に設置され、前記シャフト１８は、該ロール成形型３０の長手方向の両端に設けられた貫通孔３５，３５により位置決め・配置される（図５（ｂ）参照）。なお、本工程Ｓ２の最後に前記ロール成形型３０は、後述（［００３４］）するポリウレタンフォーム原料注入工程Ｓ３に備えて形締めされる。また前記ロール成形型３０については、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍの発泡・硬化を迅速に完了するため、予め設置される前記外部チューブ１２が耐え得る温度（例えば４０℃程度）に前もって予熱するようにしてもよい。
【００３１】
本部材設置工程Ｓ２において使用されている前記外部チューブ１２は、得られるチューブロール１０においてその基材をなすポリウレタンフォーム１４の外周面を被覆し、該フォーム１４ではなし得ない高い表面平滑性を達成する部材である。具体的には、押出成形が可能である各種プラスチック素材が使用され、好適には外部チューブ１２内部となる前記環状空間１６にポリウレタンフォーム１４が充填された際に該ポリウレタンフォーム１４からの圧力に耐え得るだけの機械的強度等を備え、かつ安価な、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の如きポリエステル樹脂が好適に使用される。この他、オレフィン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミドまたはポリアミド等の熱可塑性樹脂或いは各種熱硬化性樹脂が好適に使用される。
【００３２】
前記外部チューブ１２の厚さは、得るべきチューブロール１０が必要とする表面平滑性と、前述した前記環状空間１６へのポリウレタンフォーム原料Ｍの発泡・硬化による体積変化に伴う圧力への耐久性等の点、更には押出成形による該外部チューブ１２の好適な製造性を考慮し、少なくとも２０μｍ程度以上、好ましくは５０μｍ以上に設定される。この厚さが２０μｍ程度未満となると、前記外部チューブ１２の押出成形が困難となり、良好なチューブロール１０が得られなくなる等の問題が生じる。またこの他に、前記チューブロール１０の製造において使用される成形型３０、４０（［００４５］に後述）または固定型５０（［００４８］に後述）によって細かく設定されており、本実施例で使用される複数のロール成形割型３２，３２を閉成するロール成形型３０の場合には、前記外部チューブ１２としてその素材強度にもよるが、厚さが１５０〜２００μｍ程度とされるものが使用される。この厚さについては、１５０μｍ未満の外部チューブ１２も使用し得るが、前記ロール成形型３０は基本的に複数のロール成形割型３２，３２から構成され、該ロール成形型３０とされた際に該割型３２，３２の境界、すなわち夫々の当接面３２ｂ，３２ｂ間にできる区切り線であるパーティングラインＰが、後述のキュア・脱型工程Ｓ４におけるポリウレタンフォーム原料Ｍの発泡による体積膨張により該外部チューブ１２に転写され、得られるチューブロール１０の表面平滑性に問題が生じてしまう。なお、使用されるチューブロール１０の使用用途によっては、前述の各原料中に所定の導電性物質を混合したり、または薄膜化してチューブ状に加工した金属素材を採用してもよい。
【００３３】
同じく本部材設置工程Ｓ２において使用されている前記シャフト１８は、完成品であるチューブロール１０が使用される環境において、回転軸としての機械的強度、耐熱性および耐久性等の各要求を達成し得るものであれば、従来公知の素材・構成等が使用可能である。また本発明に係る製造方法においては、前記ポリウレタンフォーム１４の半径方向における厚さを１〜１０ｍｍ程度の範囲に設定し得る（後述［００３６］）ので、該厚さを生かすべくその直径が６ｍｍ程度以下と小さい方が得られるチューブロール１０の直径をより小さくし得るので好適である。
【００３４】
（ポリウレタンフォーム原料注入工程Ｓ３について）
前記ポリウレタンフォーム原料注入工程Ｓ３は、前記外部チューブ１２およびシャフト１８が設置され、閉成して形締めされた状態にあるロール成形型３０内において、該外部チューブ１２およびシャフト１８により画成されている環状空間１６内に所要量のポリウレタンフォーム原料Ｍを、所要の注入流量で注入する工程である。前記ポリウレタンフォーム原料Ｍは、前記貯留混合機構２６から、吐出機構２４、吐出ノズル２２および原料注入孔３６を介して前記環状空間１６に注入される（図５（ｃ）参照）。その際、前記環状空間１６を満たしている空気は、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍの発泡に伴う体積膨張により、前記ロール成形型３０において原料注入孔３６の対抗面に穿設されている排出孔３８から順次排出される。
【００３５】
本ポリウレタンフォーム原料注入工程Ｓ３で注入されるポリウレタンフォーム原料Ｍの量は、そのまま前記環状空間１６の形状に発泡・硬化するため、得るべきチューブロール１０の大きさ（総体積）、具体的には直径等により決定される。殊に前記チューブロール１０の直径は、昨今のコピー機等のコンパクト化に伴って縮小傾向が強く、また本発明が目的とする良好なニップ圧を確保するために、前記環状空間１６の得るべきチューブロール１０（ポリウレタンフォーム１４）の半径方向における幅（以下、幅と云う）、すなわち注入クリアランスを１〜１０ｍｍ、好適には５〜１０ｍｍの範囲に設定すると共に、得られるポリウレタンフォーム１４の密度を０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲に設定することが好ましい。従って、前述の注入されるポリウレタンフォーム原料Ｍの量は、発泡・硬化によって得られるポリウレタンフォーム１４の体積に、前述の密度を掛けた数値となる。具体的には、好適に使用されるチューブロール１０の長さが３２ｃｍ、直径が２ｃｍ、前記シャフト１８の直径が０．８ｃｍであれば、前記ポリウレタンフォーム１４の総体積は８４ｃｍ３程度となるため、▲１▼１２．６〜４２ｇ程度と算出される。なお実際には、前記環状空間１６内を、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍで完全に満たす必要があるため、該原料Ｍを過剰に注入し、余剰分については前記排出孔３８から前記ロール成形型３０外部に排出するよう、本工程Ｓ３が実施される。なお、前記排出孔３８の大きさとしては、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍが圧力損失を掛けられることなく前記原料注入孔３６から環状空間１６内に注入されなければならない。
【００３６】
そして、前述した環状空間１６の幅を５〜１０ｍｍとするためには、前記原料注入孔３６の口径を１〜５ｍｍの範囲とする必要がある（幅１〜５ｍｍの場合は、該幅以下となる）。このような口径の小さな原料注入孔３６からポリウレタンフォーム原料Ｍを良好に注入するためには、その注入時の条件を、ここでは該注入時に掛かる圧力損失を抑制する必要がある。この圧力損失を抑制するための効果的な方法として、その注入流量を低下、すなわち低い注入流量とすることが挙げられる。この点に鑑み、本発明において前記環状空間１６への注入流量は、０．３〜１０ｇ／ｍｉｎの範囲に設定されている。この注入流量が０．３ｇ／ｍｉｎ未満であると既存の装置における少量吐出の能力範囲を外れてしまい、一方１０ｇ／ｍｉｎを越えると、前記ロール成形型３０への注入の際に生じる圧力損失が大きくなり、注入が好適に実施し得なくなり、その結果、均質なセル構造を有するポリウレタンフォーム１４の製造が困難となる。
【００３７】
また前記ポリウレタンフォーム原料Ｍについては、該原料Ｍから得られるポリウレタンフォーム１４が良好なニップ圧等を確保するよう、前記環状空間１６内に均質な注入が要求される。具体的には、非常に小径の前記原料注入孔３６から注入され、狭い環状空間１６内の全体に充分に行き渡るような適度な流動性を発現する粘度と、充分に発泡をなし、前述した０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲に設定される密度との双方が要求される。そして、この双方の要求を好適に達成するため、本発明においては、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍに対して、エアーローディングを施し、すなわち所定量の発泡源となる気体を加圧下に溶解させることにより達成している。
【００３８】
前記エアーローディングとは、前述の如く、ポリウレタンフォーム１４のセルとなり得る所定量の各種気体を、加圧下に強制的にポリオール成分等の液状原料に溶解させる処理を指す。ここで前記ポリオール成分中に溶解した各種気体は、他の原料と混合されることで該気体が溶解したポリウレタンフォーム原料Ｍとなる。そして、前記気体の溶解は、加圧下においては前記ポリウレタンフォーム原料Ｍの粘度が低下する効果を発現させ、また前記ロール成形型３０に対して該原料Ｍを注入した際には、加圧状態から一気に大気圧状態へ移行されることにより多数の微小気泡を発生させるため、該原料Ｍから得られるポリウレタンフォーム１４のセル構造を均質化すると共に、低密度、すなわち発泡効率を向上させる効果を発現させる。
【００３９】
本発明におけるエアーローディング、具体的には前記原料準備工程Ｓ１（［００２５］）でポリオール成分に対して混合・溶解される各種気体の量としては、該ポリオール成分に対して、体積百分率で１０〜２０部の範囲に設定される。この混合量が１０部未満であると、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍの粘度および得られるポリウレタンフォーム１４の密度を好適な数値とすることが困難となり、一方２０部を越えると溶解と、溶解状態の維持とに必要とされる加圧設備等が過大となり、実際の使用には適さないといった問題が生じる。なお、溶解させる前記各種気体としては、低沸点溶剤、乾燥空気、窒素ガス等の不活性ガス等の使用が好適である。
【００４０】
前記エアーローディングについては、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍに対して、前記各種気体を吹き込むことでも粘度については同様の効果が期待できる。しかし、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍから得られるポリウレタンフォーム１４のセルについては、前記各種気体の混合・攪拌性が劣っているため、得られるセル構造の均質性が低く、かつ微小なセルが形成され難いため好ましい方法ではない。
【００４１】
（キュア・脱型工程Ｓ４）
前記キュア・脱型工程Ｓ４は、前記ロール成形型３０内に所定量、すなわち▲１▼１２．６〜４２ｇ程度注入されたポリウレタンフォーム原料Ｍを発泡・硬化させ、前記環状空間１６を満たすポリウレタンフォーム１４とし、前記外部チューブ１２およびシャフト１８の夫々を強固に接合したチューブロール１０を得ると共に、該チューブロール１０を該ロール成形型３０から脱型する工程である（図５（ｄ）参照）。前記ポリウレタンフォーム原料Ｍを発泡・硬化させるキュアについては、前述したエアーローディングおよび常温反応型触媒等の効果により、殊に加熱等を実施しなくても短時間で完了するように設定されている。
【００４２】
なお、前記ポリウレタンフォーム原料Ｍの原料として、加熱キュアを要する原料を使用してもよい。前記キュアは、前記ロール成形型３０に所定の加熱を実施することでなされる。しかしこの場合、前記加熱温度を、得るべきチューブロール１０の外表面を構成する外部チューブ１２の素材が耐え得る温度以下に設定しなければならない点に留意が必要である。また前記素材によっては、前記加熱によって熱溶融することはなくとも、体積的な膨張等により、前記外部チューブ１２が波打ってしまうこともないようにしなければならない。
【００４３】
（最終工程Ｓ５）
前記最終工程Ｓ５は、前述した各工程Ｓ１〜Ｓ４まで経ることで製造されたチューブロール１０に対して、余剰部分を切断、研磨する等の後加工を施したり、最終製品として問題がないかといった点についての検査等を実施する工程である。
【００４４】
ここまでの全工程Ｓ１〜Ｓ５までを経ることで、得るべきチューブロール１０の一部を構成する外部チューブ１２およびシャフト１８と、ポリウレタンフォーム原料Ｍとから、該外部チューブ１２およびシャフト１８の夫々が、発泡・硬化したポリウレタンフォーム１４に強固に接合し、高い表面平滑性を有すると共に、部位による変動のない良好なニップ圧を発現するチューブロール１０を容易に製造し得る。
【００４５】
【変更例】
前述の実施例では、複数の成形割型３２，３２からなるロール成形型３０を用いてチューブロール１０を製造した場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すような、所謂パイプ型のロール成形型４０を使用するようにしてもよい。この場合、前記ロール成形型４０は、得るべきチューブロール１０の長さおよび外径に一致する内径を有する、すなわち該チューブロール１０の外部輪郭形状に合致する内部輪郭形状を有し、その内周面４２ａに外部チューブ１２を配置し得るパイプ型本体４２と、このパイプ型本体４２の両側に配置されて該パイプ型本体４２を閉成すると共に、該パイプ型本体４２内に配置される外部チューブ１２に中心軸線を整列させてシャフト１８を配置し得る閉成アダプタ４４，４４とから基本的に構成される。
【００４６】
前記閉成アダプタ４４は、前記パイプ型本体４２の両端に密閉的に着脱自在に配置可能な、例えば嵌合構造を有しており、その略軸心には前記シャフト１８が挿通されると共に、その中心軸線を前記内周面４２ａに配置された外部チューブ１２に整列させて配置し得るシャフト挿通孔４５が備えられている。また前記ロール成形型３０と同様に、その一方には前記ポリウレタンフォーム原料Ｍを環状空間１６内に注入するための原料注入孔４６が、他方には該ポリウレタンフォーム原料Ｍの注入により環状空間１６内より押し出される空気等の排出孔４８が複数穿設されている。
【００４７】
前記チューブロール１０の製造方法としては、前記部材設置工程Ｓ２およびキュア・脱型工程Ｓ４における外部チューブ１２の設置および得られる該チューブロール１０の脱型方法が夫々異なるだけである。そしてこのロール成形型４０を使用する場合、前記ロール成形型３０と異なり、パーティングラインＰの外部チューブ１２への転写を考える必要がないので、該外部チューブ１２としてその素材強度にもよるが、その厚さが１５０μｍ未満の物質も好適に使用し得る。なお、前記閉成アダプタ４４，４４における夫々の内側面に対して、キュア後のチューブロール１０の脱型を容易になし得るべく、フッ素加工の如き剥離性を向上させる加工を施こすようにしてもよい。
【００４８】
【別の変更例】
前述の実施例および変更例では、得るべきチューブロール１０の外部輪郭形状と合致する内部輪郭形状を有するロール成形型３０または４０を用いた場合を述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図７に示すように、得るべきチューブロール１０の外表面をなす外部チューブ１２自体をポリウレタンフォーム１４の成形型として使用するようにしてもよい。この場合、前記外部チューブ１２は、その両端を前記固定型５０，５０で略密閉状態とされるようになっている。前記固定型５０は、その中心軸線を整列させて外部チューブ１２およびシャフト１８を、夫々配置・位置決めし得る外部チューブ用嵌合溝５４およびシャフト挿通孔５５が設けられている（図７（ａ）参照）。また閉成アダプタ４４等と同様に、その一方には前記ポリウレタンフォーム原料Ｍを環状空間１６内に注入するための原料注入孔５６が、他方には該ポリウレタンフォーム原料Ｍの注入により環状空間１６内より押し出される空気等の排出孔５８が複数穿設されている。
【００４９】
前記チューブロール１０の製造方法としては、前記部材設置工程Ｓ２、キュア・脱型工程Ｓ４および最終工程Ｓ５における、外部チューブ１２の設置、得られる該チューブロール１０の脱型方法および該外部チューブ１２の前記固定型５０に対して嵌合される部分の切断等が夫々異なるだけである。そしてこの固定型５０，５０を使用することで、前述の実施例および変更例のようにその内周面が正確に設けられたロール成形型３０，４０を使用しなくても、より簡便にチューブロール１０を製造し得ることになる。一方で発泡・硬化して得られるポリウレタンフォーム１４の体積膨張に耐えるべく、前記外部チューブ１２の厚さは、その素材にもよるが、１００μｍ程度以上とする点に留意が必要となる。なお、前記固定型５０，５０における夫々の内側面に対して、キュア後のチューブロール１０の脱型を容易になし得るべく、フッ素加工の如き剥離性を向上させる加工を施こすようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係るチューブロールおよびその製造方法によれば、準備した外部チューブおよびシャフトを、所要の成形型等の内部に設置し、該外部チューブおよびシャフトの間に画成される環状空間にポリウレタンフォーム原料を注入、発泡・硬化させてポリウレタンフォームとし、該外部チューブおよびシャフトの夫々が、前記発泡・硬化したポリウレタンフォームに接合するよう構成したので、製造工程を簡略化してリードタイムの短縮および初期設備の低減をなし得ると共に、更に高い表面平滑性と、良好なニップ圧との双方を発現し得るチューブロールを容易に製造し得る。またポリウレタンフォームの研磨および接着成分の使用が不要となるため、夫々原料コストの低減および得られるチューブロールの物性が安定する効果を奏する。
【００５１】
更に前記ポリウレタンフォーム原料に対して、エアーローディングを施すことで、粘性の低下および発泡効率の向上をなし得るようにしたので、昨今のコンパクト化に対応して直径の小さな、すなわち前記ポリウレタンフォーム原料の注入クリアランスの小さな成形型等を用いた際にも良好なチューブロールを製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係るチューブロールを一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】実施例に係るチューブロールの製造方法を示す工程図である。
【図３】実施例に係るチューブロールを成型するロール成形型の開放状態（ａ）と、閉成状態（ｂ）とを示す概略斜視図である。
【図４】実施例に係るチューブロールを製造する製造機構を示す概略図である。
【図５】実施例に係るチューブロールを製造する製造方法を各工程毎に示す概略図である。
【図６】変更例に係るロール成形型に外部チューブおよびシャフトを設置する前の状態（ａ）と、設置した後の状態（ｂ）を示す概略図である。
【図７】別の変更例に係る固定型に外部チューブおよびシャフトを設置する前の状態（ａ）と、設置した後の状態（ｂ）を示す概略図である。
【図８】従来の技術の係るチューブロールを製造する製造方法を各工程毎に示す概略図である。
【符号の説明】
１２  外部チューブ
１４  ポリウレタンフォーム
１６  環状空間
１８  シャフト
３０  ロール成形型
３２  ロール成形割型
３４  内周面
４０  ロール成形型
４２ａ  内周面
５０  固定型
Ｍ  ポリウレタンフォーム原料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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