(57)【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ウレタンフォーム層とを備えるウレタンローラの製造方法において、
筒型の中心線上に軸が貫設された状態にて、該筒型の一方の端部付近に設置された発泡室に未発泡ウレタン混合液を注入し、発泡させ、発泡開始からウレタンフォームの膨張圧により発泡状態で導入路を介して前記筒型内をウレタンフォームで満たす製造方法であって、
一の発泡室より複数の導入路で連通された複数の筒型を使用して、一回の発泡により複数本の成形品を得ることを特徴とするウレタンローラの製造方法。
【請求項２】
軸と一体成形された成形品を脱型し、発泡室および導入路内で形成されたウレタンフォーム部分をカットする請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウレタンローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、特には、ウレタンフォーム層が一様な内部および表面構造を有し、局所的な物性のバラツキがなく、電子写真装置や静電記録装置において各種ローラとして好適に使用することのできるウレタンローラの製造方法およびその方法に使用し得るウレタンローラ用型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンター、ファクシミリ等の電子写真装置や静電気録装置等においては、電子写真プロセスにおける帯電、トナー層形成、現像、クリーニング、給紙、搬送等の各工程で、帯電ローラ、トナー供給ローラ、現像ローラ、転写ローラ、給紙ローラ、搬送ローラ等の、弾性材料や樹脂材料からなるローラが多様な役割を果たしている。
【０００３】
これらの各種ローラ部材、特にはトナー供給ローラに多く使用されているのが、ローラ軸の外周にウレタン材料を主成分とする弾性体層が形成されてなるウレタンローラである。かかる各種ローラ部材としてのウレタンローラにおいては、弾性体層が一様な内部および表面構造を有しており、局所的な物性のバラツキがないことが要求される。
【０００４】
一方、これら各種ローラ部材として用いるウレタンローラの製造方法としては、ローラ軸の表面にウレタンフォーム体を担持させ、このウレタンフォーム体の外面を加工して円筒状のローラ形状に成形する方法がある。一般に、この外面加工は、バイトによる研磨等の機械加工や、発熱したニクロム線によるカット等の溶融切断により行われるが、かかる外面加工によりローラ表面を成形する場合、ウレタンフォーム内部に不純物が混入したり、加工表面にケバ立ち等の加工あとが残って平滑性を損なう等、特にローラの表面性に問題が生じていた。
【０００５】
これに対し、表面加工の工程を要しないウレタンローラの製造方法として、ウレタンフォームを、金軸と一体で筒型内において発泡成形する方法が提案されており（特開平９−２７４３７３号、特開平５−１８８７７４号公報等）、従来より、軸をセットした筒型を立てて、未発泡ウレタン混合液を上部より注入する方法や、底部に注入口を設けて、未発泡混合液を注入ノズルで圧接注入する方法等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このうち前者の方法においては、開口部が狭隘で底部までの距離があるために、未発泡混合液が底部に到達する前に発泡を開始してしまい、結果として得られる成形品には、未充填部や、エアの巻込み等の不良が発生していた。また、後者の方法を用いた場合においては、ウレタンフォームが筒型内の軸に沿って発泡膨張するために型内エアの巻込み等は少なくなるが、注入口が底部に設けられていることから、注入した未発泡混合液の注入口への逆流防止や、注入口近辺の硬化ウレタンによる汚れ防止が、特に自動化、高速生産ラインでは難しいという問題があった。さらに、発泡を開始したウレタンが発泡膨張しながら底部から筒上部までの空隙を満たしていく際、自重に逆らって狭隘な隙間を上昇するため、空隙を構成する軸および型内面との摩擦を生じ、これにより成形品において上部／下部の密度差（硬度差）やセルサイズのバラツキ等が発生するという問題もあった。
【０００７】
これらの問題点を解決するために、未発泡混合液の注入後に筒型を横にする等の手段も提案されているが、エアの巻込みや密度（硬度）のバラツキ、セルの不均一性の問題は未だ解消されていないのが現状である。
【０００８】
そこで本発明の目的は、エアの巻込みや密度（硬度）のバラツキ、セルの不均一性の問題がなく、即ち、ウレタンフォーム層が一様な内部および表面構造を有しており、局所的な物性のバラツキがない、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラの製造方法およびその方法に使用し得るウレタンローラ用型を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のとおりである。
軸と、該軸の外周に一体成形により設けられたウレタンフォーム層とを備えるウレタンローラの製造方法において、
筒型の中心線上に軸が貫設された状態にて、該筒型の一方の端部付近に設置された発泡室に未発泡ウレタン混合液を注入し、発泡させ、発泡開始からウレタンフォームの膨張圧により発泡状態で導入路を介して前記筒型内をウレタンフォームで満たす製造方法であって、
一の発泡室より複数の導入路で連通された複数の筒型を使用して、一回の発泡により複数本の成形品を得ることを特徴とするウレタンローラの製造方法である。
【００１０】
本発明の製造方法においては、軸と一体成形された成形品を脱型し、発泡室および導入路内で形成されたウレタンフォーム部分をカットすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明のウレタンローラの製造方法の好適例においては、図１に示すように、筒型１と、この筒型１の一方の端部付近に配置された発泡室２と、この発泡室２を筒型１の一方の端部と連通させる導入路３とを具備する型を好適に使用することができる。この筒型１のもう一方の端部は、軸６を筒型１内の中心線上に直立させるための孔部５が穿設された下蓋４を有する。
【００１５】
図示する例では、筒型１は１本であるが、１の発泡室２を中心に放射状等に複数本の筒型１を設け、それぞれの筒型１の一方の端部と連通させる導入路３を複数本設けてもよい。これにより、一の発泡室２の発泡により複数本の成形品を同時に得ることができる。発泡室２の容積は、筒型１の容積および本数に応じ適宜定めればよく、特に制限されるべきものではない。
【００１６】
導入路３は、発泡室２で発泡したウレタンフォームを矢印の方向に膨張圧により筒型１内に均一に導入することのできるスペースを有するようにし、筒型１のサイズに応じ適宜定めればよい。但し、発泡室２と筒型１の一方の端部との距離は、長すぎるとその分、成形品のカットによる廃棄ウレタンフォームの量が多くなる等の不都合が生ずるため、製品のウレタンの物性等を考慮し、製品に応じ適宜定めればよく、特に制限されるべきものではない。
【００１７】
図１に示す型を用いてウレタンローラを製造する場合、軸６を下蓋４の孔部５に嵌挿して直立させ、次いで、この下蓋４を筒型１の下端部に嵌着する。次いで、未発泡ウレタン混合液７を発泡室２の開口部（図示せず）から該発泡室２に注入する。なお、下蓋４には、型内のエア抜きのための穴を設けてもよい。
【００１８】
未発泡ウレタン混合液７の材料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリオール成分としては、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。
【００１９】
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ール）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。
【００２０】
未発泡ウレタン混合液には、これらポリウレタン原料に加え、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。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。
【００２１】
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。
【００２２】
上述の未発泡ウレタン混合液７を所定量発泡室２に注入した後、注入用開口部をネジ式の栓やネジ蓋等の既知の手段により閉じ、しかる後、発泡させる。発泡条件は、使用する未発泡ウレタン混合液７によっても異なるが、好ましくは発泡室２内を２０〜８０℃に加温する。初期の筒型１内の温度は、好ましくは３０〜５０℃とし、また、硬化は、好ましくは３０〜１００℃で、５〜３０分程度とする。
【００２３】
硬化により軸と一体成形された成形品を脱型すると、この成形品は図２に示すような形態を有することになる。従って、発泡室および導入路内で形成されたウレタンフォーム部分９を、図中の点線Ｌに沿って切り落とし、最終的に図３に示す、軸６とウレタンフォーム８とを備えるウレタンローラとする。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例
図１に示すタイプの型を使用した。この型は、発泡室２と、その中に注入された未発泡ウレタン混合液７が膨張して矢印の方向に発泡状態で均一に筒型内へ流し込むための導通路３と、内径１５ｍｍ、長さ２５０ｍｍのアルミ製筒型１とを備えており、この筒型１の下端部には、径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍの鉄製軸６が孔部５に嵌挿されている下蓋４を嵌着した。
【００２５】
このようにして形成された型の発泡室２に、下記の表１に示す配合で混合され撹拌された未発泡ウレタン混合液６．５ｇを発泡室２の開口部より注入し、しかる後、この開口部を閉じた。
【００２６】
【表１】
0004507228.tif 000002
【００２７】
注入された未発泡ウレタン混合液は、その後、発泡室２で発泡させ、発泡ウレタンフォームは膨張しながら通路を通り筒型内を満たして加温硬化した。初期の型温度は４０℃であり、加温硬化は、８０℃オーブン中で２０分とし、硬化後、脱型した。
【００２８】
脱型後の成形品は図２に示す形状をしており、所定の寸法になるように破線部Ｌより上の部分をカットして図３に示すウレタンローラを得た。このウレタンローラはエアの巻込みによる気泡等がなく、セルが全体的に均一で密度のバラツキも少ないものであった。
【００２９】
比較例１
発泡室のない筒型を用いて、開口部より直接未発泡ウレタン混合物を注入して上蓋を閉じた他は実施例と同様の条件および手順に従い、ウレタンローラを作製した。
【００３０】
比較例２
筒型の下蓋を嵌着した状態でこの筒型の底部より４０ｍｍ上に、孔の径が１０ｍｍの注入口を穿設し、ここから上記未発泡ウレタン混合液を６．５ｇ注入した後、この注入口に予めネジをきった栓をネジ込み、発泡液が流れ出さないように密封した他は実施例と同様の条件および手順でウレタンローラを作製した。
【００３１】
上記実施例および比較例で得られたウレタンローラについて、エア巻き込みの有無、セル状態および密度（上部：Ａ点、中央部：Ｂ点、下部：Ｃ点（図３参照））につき評価を行った。得られた結果を下記の表２に示す。
【００３２】
【表２】
0004507228.tif 000003
【００３３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、エアの巻込みや密度のバラツキ、セルの不均一性の問題がなく、一様な内部および表面構造を有するウレタンフォーム層を備えた、各種ローラ部材として好適に用いることのできるウレタンローラが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウレタンローラ用成形型の一例を示す断面図である。
【図２】図１の成形型による成形品の脱型後の状態を示す側面図である。
【図３】図１の成形型により最終的に得られるウレタンローラを示す側面図である。
【符号の説明】
１  筒型
２  発泡室
３  導入路
４  下蓋
５  孔部
６  軸
７  未発泡ウレタン混合液
８  ウレタンフォーム
９  ウレタンフォーム部分
【図１】
0004507228.tif 000004
【図２】
0004507228.tif 000005
【図３】
0004507228.tif 000006