(57)【要約】【課題】  ボイド等の欠陥を発生させることなく、部材全体にわたり均質な構造を有するローラ部材を製造することができ、かつ、廃棄材料の発生を防止することで歩留向上にも寄与することができるローラ部材の製造方法およびローラ部材を提供する。【解決手段】  芯金と、芯金の外周に一体成形により設けられた発泡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の中心線上に芯金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。原料４の注入を、金型本体１の下方開口部から行う。この製造方法により製造されたローラ部材である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、該芯金の外周に一体成形により設けられた発泡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芯金を貫設した状態で、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、前記原料の注入を、前記金型本体の下方開口部から行うことを特徴とするローラ部材の製造方法。
【請求項２】
前記原料の注入に際し、該原料の構成成分を高圧下で衝突混合して、高圧発泡させる請求項１記載のローラ部材の製造方法。
【請求項３】
前記原料としてポリオール成分系とイソシアネート成分系とを含むポリウレタン材料を用い、前記発泡体層としてポリウレタンフォーム層を形成する請求項１または２記載のローラ部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３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おり、特に、弾性体層を低硬度の高分子弾性フォームからなる発泡体にて形成した、発泡体層を備えるローラ部材が多く使用されている。このような発泡体層を備えるローラ部材においては、発泡体層が部材全体にわたり均一なセル構造を有し、これにより、用途に応じた均一な硬度が実現されていることが重要となる。
【０００４】
かかるローラ部材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発泡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（ａ）に示す。
【０００５】
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、芯金２３を保持するキャップ２２ａ、２２ｂとを備え、金型本体２１の中心線上に芯金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、図中の（ｂ）に示すように、上方のキャップ２２ａの孔部２５ａから所定量の原料２４を注入して、内部に充填する。図中の符号３０は注入機の注入ヘッドを示す。この場合、原料２４が型２０内部の下方端まで充填されていくにつれて、下方のキャップ２２ｂの孔部２５ｂからエアーが抜けることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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く、これがエアー溜り２６を形成することにより（図２（ｂ）参照）、得られるローラ部材においてボイド等の欠陥が生ずる場合があった。また、構造上必然的に、下方の孔部２２ｂからのエアー抜きの際に原料２４が漏れるため、注入量にバラツキが生じ、原料２４に無駄が生ずるという難点もあった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消して、ボイド等の欠陥を発生させることなく、部材全体にわたり均質な構造を有するローラ部材を製造することができ、かつ、廃棄材料の発生を防止することで歩留向上にも寄与することができる、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】
【０００８】
本発明者ら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、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で、エアーの巻き込みを効果的に防止できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
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、芯金と、該芯金の外周に一体成形により設けられた発泡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芯金を貫設した状態で、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、前記原料の注入を、前記金型本体の下方開口部から行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、前記原料の注入に際し、該原料の構成成分を高圧下で衝突混合して、高圧発泡させることが好ましい。また、本発明の製造方法は、前記原料としてポリオール成分系とイソシアネート成分系とを含むポリウレタン材料を用い、前記発泡体層としてポリウレタンフォーム層を形成するポリウレタンローラの製造に好適に適用可能である。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明によれば、原料の注入を下方から行うことでエアーの巻き込みを防止して、エアー溜りに起因するボイド等の欠陥を有しない高品質のローラ部材を得ることができる。また、従来の方法に比して原料の無駄を省くことができるので、製造歩留の向上にも寄与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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（ａ）および（ｂ）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、芯金と、その外周に一体成形により設けられた発泡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の中心線上に芯金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。
【００１４】
図示するように、本発明においては、芯金と発泡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開口部から行う点が重要となる。即ち、図１（ａ）に示すように、従来とは逆に下方のキャップ２ｂの孔部５ｂを原料注入口とし、同図（ｂ）に示すように、上向きにした注入ヘッド３０から、この孔部５ｂを介して金型本体１内に原料４を注入する。この場合、下方から注入された原料４は下方から上方に向かい金型本体１内に充填されていくため、内部のエアーはそれにつれて上方開口部５ａからスムーズに抜けていくことになる。従って、図２（ｂ）に示すようなエアーの巻き込みを発生させることなく、金型本体１０内への原料４の充填を行うことが可能となる。
【００１５】
この原料４の下方開口部からの注入に際しては、特に制限されるものではないが、原料４の構成成分を高圧下で衝突混合して、高圧発泡させる手法を好適に用いることができる。水を発泡剤とする低圧発泡法や機械的攪拌により泡体を形成する方法もあるが、高圧発泡の手法と下方からの注入とを組み合わせることで、原料４の金型本体１内への充填をよりスムーズに効率よく行うことができ、工程の歩留向上を図ることができる。かかる高圧発泡に用いることができる高圧注入機としては、例えば、特開２０００−３０７４５４号公報に記載の注型装置を用いることができる。
【００１６】
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の下方開口部から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。
【００１７】
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、芯金３を保持するキャップ２ａ、２ｂが貫挿されてなる。本発明においては、下方からの原料注入を行うために、下方のキャップ２ｂに下方開口部として孔部５が設けられていることが必要であるが、その形状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、上方のキャップ２ａに設けられているエアー抜き用の孔部５ａについても、原料の充填に伴いエアー抜きを行うことができるものであれば、図示する形状には限られない。
【００１８】
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、芯金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】
本発明の製造方法は、画像形成装置に使用される各種ローラ部材に適用することができ、前述したように、特に、高圧注入機を用いて製造可能なローラ部材に好適に適用可能である。従って例えば、原料４としてポリオール成分系とイソシアネート成分系とを含むポリウレタン材料を用い、発泡体層としてポリウレタンフォーム層を形成するポリウレタンローラの製造を行う際に、本発明は有用である。
【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、発泡剤（水、低沸点物等）、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。
【００２５】
本発明のローラ部材は、上述した本発明の製造方法により製造されたものであればよく、芯金および発泡体層の材料等については、従来ローラ部材に用いられるもの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。上記製造方法により一体成形を行うことで、ボイド等の欠陥がなく、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る。
【実施例】
【００２６】
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の芯金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系とイソシアネート成分系とからなるポリウレタン材料を、高圧注入機を用い、注入ヘッド３０を介して、金型１０の下方開口部（孔部５ｂ）から金型本体１の内部に注入した（図１（ｂ）参照）。かかるポリオール成分系とイソシアネート成分系とは、注入ヘッド３０内において噴射圧力１００ｋｇ／ｃｍ2で衝突混合され、高圧発泡した状態で、注入ヘッド３０からの供給量１０ｇ／ｓｅｃにて金型本体１内部に注入された。その後、注入された発泡ポリウレタン材料を硬化させることにより、芯金の外周にポリウレタンフォーム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。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
従来例
図２に示す金型本体２１として、中心線上に径６．０ｍｍの芯金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（孔部２５ａ）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（図２（ｂ）参照）。
【００２９】
結果として、実施例で得られたポリウレタンローラは、ボイド等の欠陥がなく、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、廃棄材料の発生がないために、歩留の良い製造が行えることが確かめられた。一方、従来例で得られたポリウレタンローラには目視でも確認可能なボイドの発生が認められ、また廃棄材料が多いことから、歩留的にも好ましくないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明のローラ部材の製造方法を示す説明図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、従来のローラ部材の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２１  金型本体
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ  キャップ
３，２３  芯金
４，２４  原料
５ｂ，５ａ，２５ｂ，２５ａ  孔部
１０，２０  金型
２６  エアー溜り
３０  注入ヘッド
【図１】
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【図２】
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