(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡体形成材料の型内発泡成形によって回転軸の外周に発泡弾性体層を形成して発泡体ローラを製造する方法であって、成形型における円筒部材が下部円筒部材と上部円筒部材とを備え、下部円筒部材内に前記発泡体形成材料を注入した後、前記下部円筒部材と上部円筒部材とを相対的に上下移動させることにより、下部円筒体の上端縁と上部円筒体の下端縁とを接合して連結し、上下円筒部材内で発泡させることを特徴とする発泡体ローラの製造方法。
【請求項２】
発泡体形成材料の型内発泡成形によって回転軸の外周に発泡弾性体層を形成して発泡体ローラを製造する方法であって、成形型における円筒部材が下部用外部円筒部材と内部円筒部材とを備え、下部用外部円筒部材内に前記発泡体形成材料を注入した後、前記下部用外部円筒部材と内部円筒部材とを相対的に上下移動させることにより、内部円筒体の下部を下部用外部円筒体内に嵌合させて連結し、内部円筒部材内で発泡させることを特徴とする発泡体ローラの製造方法。
【請求項３】
回転軸を予め下部円筒部材内又は下部用外部円筒部材内にセットしておくことを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体ローラの製造方法。
【請求項４】
回転軸を上部円筒部材と共に移動させて下部円筒部材内又は下部用外部円筒部材内にセットすることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体ローラの製造方法。
【請求項５】
発泡体形成材料の型内発泡成形によって回転軸の外周に発泡弾性体層を形成して発泡体ローラを製造する装置であって、成形型における円筒部材が下部円筒部材と上部円筒部材とを備えており、下部円筒部材と上部円筒部材は同一の内径を有し、前記下部円筒部材と上部円筒部材とを相対的に上下移動させることにより、上部円筒部材の下端縁と下部円筒部材の上端縁とが接合して連結されるように構成されていることを特徴とする発泡体ローラの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡体ローラの製造方法及びその製造装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、発泡弾性体層を均質に形成することができる発泡体ローラの製造方法とそのための製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乾式電子写真装置等の画像形成装置には、一般に現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラなどのように、回転軸の外周に発泡弾性体層を形成したローラが用いられている。
これらのいわゆる発泡体ローラは、回転軸がセットされた円筒状のモールドに発泡体形成材料を注型して発泡硬化させる一体発泡成形法により製造されるのが一般的である。
【０００３】
図３は従来の発泡体ローラの型内一体発泡成形法を説明するための成形型の断面図であり、１１は受け台、１２は円筒状の成形型（モールド）、１３は回転軸を示している。回転軸１３を型１２の中心に縦にセットし、型１２の上部開口部から発泡体形成材料１４を注入して型内発泡させ、固化させることにより回転軸１３の外周の発泡弾性体層形成部１５に発泡弾性体層を形成する。
１６は栓であり、型の上端まで発泡した段階で装着するが、０．１〜１ｍｍ程度の径の空気抜き孔を１〜４個を設けておけば、発泡体形成材料の注入後直ちに装着することが出来る。
【０００４】
この方法は、脱型後、切削処理や研削処理などを必要としないために、生産性に優れているが、発泡体形成材料１４を型１２の上部開口部から注入すると空気を巻き込んでしまい、局部的にポーラスが発生したりして発泡弾性体層が均質に形成されない、という欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の前記のような欠点を解消し、簡単な方法及び装置で発泡弾性体層を均質に形成することができる発泡体ローラの製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、上記の目的を達成し得る方法として、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、下部円筒部材内に前記発泡体形成材料を注入した後、前記下部円筒部材と上部円筒部材とを相対的に上下移動させることにより連結して上下円筒部材内で発泡させる方法を発明するに至った。
【０００７】
この場合、回転軸を予め下部円筒部材内にセットしておいたり、回転軸を上部円筒部材と共に移動させて下部円筒部材内にセットすることもできる。
また、下部円筒部材と上部円筒体との連結に際し、上部円筒体の下部を下部円筒体内に嵌合させて連結したり、下部円筒体の上端縁と上部円筒体の下端縁とを接合して連結してもよい。
【０００８】
発泡体ローラの製造装置としては、発泡体形成材料の型内発泡成形によって回転軸の外周に発泡弾性体層を形成して発泡体ローラを製造する装置であって、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、前記下部円筒部材と上部円筒部材とを相対的に上下移動させることにより連結されるように構成する。
【０００９】
この場合、下部円筒部材の内径は上部円筒部材の少なくとも下部が挿入される内径を有するようにし、上部円筒部材と下部円筒部材との相対的移動により上部円筒部材の下部が下部円筒部材内に嵌合して連結されるようにしたり、下部円筒部材と上部円筒部材を同一の内径とし、上部円筒部材と下部円筒部材との相対的移動により上部円筒部材の下端縁と下部円筒部材の上端縁とが接合して連結されるようにすることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に基づいて本発明の実施の形態を説明すると、本発明の発泡体ローラの製造方法は、発泡体形成材料の型内発泡成形によって回転軸６の外周に発泡弾性体層を形成して発泡体ローラを製造する方法であって、成形型における円筒部材２を下部円筒部材３と上部円筒部材４とに分割して、下部円筒部材３内に前記発泡体形成材料５を注入した後、前記発泡体形成材料５の発泡開始前又は直後に、前記下部円筒部材３と上部円筒部材４とを相対的に上下移動させることにより、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにして連結するか、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにして連結して、上下円筒部材３，４内で発泡させることを特徴とする。なお、図において、１は受け台である。
【００１１】
回転軸６はこれを予め下部円筒部材３内にセットしておくが、回転軸６を上部円筒部材４と同期的に移動（降下）させて下部円筒部材３内にセットすることもできる。
なお、図１、２には示していないが、図３で説明した従来法と同様に、栓を使用する。栓は、発泡体形成材料が型の上端まで発泡した段階で設けても良いが、空気抜き孔を設けた栓を上部円筒部材の上端に、下部円筒部材との連結前から、装着しておいても良い。
【００１２】
発泡体ローラの製造装置は、図１の例では、下部円筒部材３の内径は上部円筒部材４の少なくとも下部４ａが挿入される内径を有し、（ａ）に示した状態から、上部円筒部材４と下部円筒部材３との相対的移動により、（ｂ）に示したように、上部円筒部材４の下部４ａが下部円筒部材３内に嵌合して連結されるようになっている。
図２の例では、下部円筒部材３と上部円筒部材４は同一の内径を有し、（ａ）に示した状態から、上部円筒部材４と下部円筒部材３との相対的移動により、（ｂ）に示したように、上部円筒部材４の下端縁４Ｂと下部円筒部材３の上端縁３ｂとが接合して連結されるようになっている。この場合、下部円筒部材３と上部円筒部材４との接合端面には、互いに契合する契合段節を形成して、所定の位置で確実に接合するようにしても良い。
【００１３】
下部円筒部材３及び上部円筒部材４の大きさは、連結の方法によって異なるが、連結した状態において形成される内部の形状・大きさは発泡弾性体の形状・大きさに対応する必要がある。即ち、即ち図１の如く嵌合により連結する場合は、上部円筒部材４のみで発泡弾性体の形状・大きさに対応する必要があり、図２の如く接合により連結する場合は、下部円筒部材３と上部円筒部材４の両方が合わさったものが発泡弾性体の形状・大きさに対応する必要がある。
一方、下部円筒部材の内容積は使用される発泡体形成材料の発泡前の容量以上である必要があるが、本発明の効果を最大限に得るには、使用される発泡体形成材料の発泡前の容量にできるだけ近い容量であることが好ましい。
また、円筒部材の発泡弾性体の表面を形成する面、即ち図１の如く嵌合により連結する場合の上部円筒部材４の内面、又は、図２の如く接合により連結する場合の下部円筒部材３と上部円筒部材の両方の内面を、本発明者らが先に特願２００１−１３５８８１として提案した方法等により、粗面として、発泡弾性体の表面に適度の表面粗さを付与しても良い。
【００１４】
円筒部材２の材質としては、特に特定されず、鉄、銅、アルミニウム、ステンレススチール等の金属の他、ポリカ−ボネ−ト、ポリアミド、ポリアセタ−ル、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンエ−テル、ポリエ−テルスルホン、ポリサルホン、ポリフェニレンスルフィド等のエンジニアリングプラスチックやセラミックス等が使用し得るが、強度、コスト等の点からステンレススチールが最も適当である。
【００１５】
次に、具体的な実施例について説明する。
図１による実施の場合は、下部円筒部材３内に、回転軸６をセットしたのち、該下部円筒部材３内にポリウレタン発泡体形成材料を所定量注型し、発泡開始前又は直後に、ふっ素系やシリコーン系の離型剤が塗布された上部円筒部材４を降下させてその下部４ａを下部円筒部材３内に嵌合し、通常１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度において発泡を開始させる。次に型内空隙部がポリウレタン発泡体で埋められたのち、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで脱型することにより、発泡弾性体層形成部７で形成された発泡弾性体層を備えた発泡体ローラが得られる。
図２による実施の場合には、下部円筒部材３内に、回転軸６をセットしたのち、該下部円筒部材３内にポリウレタン発泡体形成材料を所定量注型し、発泡開始前又は直後に、ふっ素系やシリコーン系の離型剤が塗布された上部円筒部材４を降下させてその下端縁４ｂと下部円筒部材３の上端縁３ｂとを接合して連結し、後は前記図１による実施の場合と同様にして発泡させる。
【００１６】
発泡体形成材料が注入され、下部円筒部材３が発泡により満ちるまでの時間は、発泡体形成材料の組成や温度等によって異なって一様ではないが、通常２〜２０秒であり、下部円筒部材と上部円筒部材とは発泡体形成材料の注入からその時間内に連結させる必要がある。
【００１７】
回転軸としては、例えば硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛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る。
発泡体ローラにおける発泡弾性体層を形成する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、いずれであってもよいが、特にポリウレタン発泡体層（回転軸の外周にポリウレタン発泡体層を設けてなるローラを、以下、ポリウレタン発泡体ローラと称す。）が、性能などの点から好適である。
このポリウレタン発泡体ローラの製造においては、ポリウレタン発泡体形成材料として、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、発泡剤及び所望により用いられる導電性付与剤、触媒、整泡剤などを含有するものが使用される。
上記ポリウレタン発泡体形成材料においては、ポリオール成分やポリイソシアネート成分は、それらを反応させてなるプレポリマーの形で含まれていてもよい。
【００１８】
ポリオールあるいはプレポリマーの製造に用いられるポリオール成分としては特に制限はなく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、疎水性ポリオールなどを挙げることができる。ここで、ポリエーテルポリオールとしては、グリセリン等にエチレンオキシドやプロピレンオキシドを付加重合したポリオール、ポリテトラメチレングリコール、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール等のポリオールが好ましく用いられる。ポリエステルポリオールとしては、ジカルボン酸とジオールやトリオールなどとの縮合により得られる縮合系ポリエステルポリオール、ジオールやトリオールをベースとしラクトンの開環重合により得られるラクトン系ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールの末端をラクトンでエステル変性したエステル変性ポリオールなどのポリオールが好ましく用いられる。また、疎水性ポリオールとしては、ポリイソプレンポリオール、ポリブタジエンポリオール、水素添加ポリブタジエンポリオールなどが用いられる。これらのポリオール成分は、一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１９】
一方、ポリイソシアネートあるいはプレポリマーの製造に用いられるポリ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（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート；水素添加トリレンジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート等の不飽和結合を持たないポリイソシアネート類やそれらのイソシアヌレート、カルボジイミド、グリコール等による変性物などが挙げられる。これらのポリイソシアネート成分は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
次に、発泡剤としては、製造プロセス上の取扱いやすさ、気化や発泡のしやすさなどを考慮して、一般に沸点が２０〜６０℃の範囲にある物理的発泡剤が好ましく用いられる。そして、この発泡剤をポリウレタン発泡体の原料として用いる場合、発泡剤単独では粘度が低く、発泡機で安定した流量を得にくいため、ポリオールなどの粘度の高い原料成分とあらかじめ混合して用いるのが有利である。
このような発泡剤としては、例えばｎ−ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン、メチレンクロリド、フロン１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）、フロン２４５ｆａ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）、フロン３６５ｍｆｃ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）、フロン３５６、フロン１４１ｂ（１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン）、フロン１４２ｂ（１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン）、フロン２２（クロロジフルオロメタン）、さらには水などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
次に、本発明におけるポリウレタン発泡体形成材料において、所望により用いられる導電性付与剤としては、カーボンブラックやイオン導電剤などが挙げられる。
カーボンブラックとしては、例えば電化ブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのガスブラック、インクブラックを含むオイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。イオン導電剤としては、例えばテトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムなどのドデシルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウムなどのオクタデシ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、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪族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、アルキル硫酸塩、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、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属又は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。
【００２２】
これらの導電性付与剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は特に制限はなく、各種状況に応じて適宜選定されるが、通常、高分子材料１００重量部に対し、０．１〜４０重量部、好ましくは０．３〜２０重量部の割合で配合される。また、上記のカーボンブラックやイオン導電剤と共に金属粉末や金属酸化物粉末などのフィラー系導電剤を添加することができる。
また、ポリウレタン発泡体形成材料において、所望により用いられる触媒としては、例えば有機金属触媒のジブチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、スタナスオクトエート、ジブチルチンマーカブチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンジマレニート、ジオクチルチンマーカブチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、フェニル水銀、プロピオン酸銀、オクテン酸錫、アミン触媒のトリエチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、ジメチルアミノエタノール、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−ウンデセン−７等が好ましく用いられる。これらの触媒は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
さらに、該ポリウレタン発泡体形成材料においては、所望により用いられる整泡剤としては、例えばポリエーテルシリコーンオイル、ノニオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤などが挙げられ、これらは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の発泡体ローラの製造方法によれば、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、下部円筒部材内に発泡体形成材料を注入した後、下部円筒部材と上部円筒部材を連結して型内発泡させる方法であるから、発泡体形成材料の注入時に型内に空気を巻き込んだりするおそれはなく、外形的に均一で内部的には均質な発泡弾性体層を回転軸の外周に確実に形成することができる。
【００２５】
また、本発明の発泡体ローラの製造装置によれば、特に複雑な構成を採用するものではなく、簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る発泡体ローラの製造装置の実施例を示す成形型を概略的に示す断面図であり、（ａ）は下部円筒部材と上部円筒部材とを連結する前の状態を、（ｂ）は連結後の状態を示している。
【図２】  本発明に係る発泡体ローラの製造装置の他の実施例を示す成形型を概略的に示す断面図であり、（ａ）は下部円筒部材と上部円筒部材とを連結する前の状態を、（ｂ）は連結後の状態を示している。
【図３】  従来の発泡体ローラの製造装置における成形型を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１    受け台
２    円筒部材
３    下部円筒部材
３ｂ  上端縁
４    上部円筒部材
４ａ  下部
４ｂ  下端縁
５    発泡体形成材料
６    回転軸
７    発泡弾性体層形成部
【図１】
0004759167.tif 000002
【図２】
0004759167.tif 000003
【図３】
0004759167.tif 000004