JP3080564B2 - ローラー用発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真，静電
記録等のプリンターにおけるトナー搬送用ローラー，帯
電ローラー，転写ローラー，クリーニングローラー等の
静電気的に対象物をコントロールする目的で用いられる
導電性ローラーに使用されるローラー用発泡体の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来トナーカートリッジに用意されてい
るトナーを静電潜像が形成されている感光体に供給し、
用紙に転写，定着させる電子写真プロセスは一般的に
帯電，感光，現像，転写，定着，除電の各機
構から成り、各機構とも静電気を精密にコントロールす
る為の各種のローラーが使われ、近年ますますそのロー
ラー素材に対する要求特性は厳しくなっている。特にト
ナー搬送用のローラー等を含む現像機構に用いられるロ
ーラー，帯電ローラー，転写ローラー，又クリーニング
機構に用いられるローラー等は静電気的に被接触物をコ
ントロールする為ローラーを構成する素材の導電性は非
帯電のレベルで狭い範囲（５℃〜４５℃において１ケ
タ、例えば１×１０⁹ Ω・cm〜１×１０¹⁰Ω・cmの範
囲）にコントロールされていることが要求されている。
又、これ等のローラーは感光ドラム等精密部品との接触
で相手に傷をつけないこと、あるいはローラーの接触面
積を増してグリップ性を正確にする目的から導電性弾性
体が用いられているが特に圧縮硬度を低減出来る事から
発泡体を用いることが検討されている。

【０００３】しかしながら、発泡体で構成されたローラ
ーは一般的にブロック状の発泡体に芯金をセットし、ロ
ーラー表面を研削して形状を出す為に最終製品の表面は
ポーラスとなり、帯電ローラーの如くミクロな部分で静
電気をコントロールする必要がある場合には表面に露出
した発泡体のセルの粗さに問題があった。このような問
題を解決する為、従来技術としては特開昭６１−１５０
３７０号公報に、円筒状の成形型の中心にシャフトを配
置し、このシャフトの周囲にポリオール，イソシアネー
ト，発泡剤等の混合物を注入後発泡させて皮革状のスキ
ンと弾性フォームを同時に成形する所謂インテグラルス
キンフォームの技術を用いることが提案されている。別
の解決手段としては、ポーラスな表面を持つローラーに
塗装する方法やポーラスな表面を持つローラーを製作し
た後にチューブ状の表面層を被せて接着させる方法及び
シュリンクチューブを被せる方法等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インテグラルスキンフ
ォームの技術を用いた方法では、表面のスキンは内部の
フォーム部との境が明確でなく、ローラー径の小さいプ
リンター用のローラーに於ては特に所望のローラー表面
を得る為には全体が高密度のスキン状態になり、前述の
硬度低下の効果が期待できない。又この様なインテグラ
ルスキンフォーム技術は型内に液状の発泡性混合物を注
入して発泡し、型温度と型内圧力でスキンを形成する
為、シャフトのセットされたモールドのシール性等生産
技術の難かしさ（不良が多くなる）、又エアの巻込を防
ぐ為に縦型発泡した場合には上と下とで密度差（硬度
差）が生じる等の不都合があった。また、ポーラスな表
面に塗装する方法では、最終的に表面の凹凸は残り、目
的の平滑性を出すことが出来ないという不都合があっ
た。さらに、チューブを被せる方法では、ローラー径に
合わせた径のチューブを作成する煩雑さに加えて、被
覆，接着の工程が増えることによるコストアップ、更に
発泡体の硬度を損なわない様なチューブ状素材の材質、
厚みの選定が難しいという難点があった。

【０００５】そこで、この発明は、表面が平滑で、硬度
が低く、被接触部品とのミクロな部分で密着して長期に
渡り静電気的なコントロールを可能とする表面平滑な薄
膜を有し、膜強度の向上を図ったローラー用発泡体の製
造方法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】上述の目的を達成するた
め、この発明は、筒状内周面に割線を持たない円筒状の
モールドに塗膜を形成して硬化させる工程と、２個以上
の活性水素を含有する化合物と２個以上のイソシアネー
ト基を有する化合物及び触媒や整泡剤等の添加物を含む
混合物を機械的攪拌によって泡立てて泡体を形成する工
程と、モールドに泡体を注入し、塗膜と泡体を一体化す
る工程と、硬化された泡体から成る円筒体をモールドか
ら取出す工程とから成るものである。

【０００７】

【作用】この発明では、低密度を保ったまま表面に平滑
な薄いスキン（膜）を形成させることができ、しかも塗
膜を設けることで長期使用における摩耗防止や膜強度向
上も図れる。また、平滑なスキンの表面に塗膜が一体に
形成されるので、ローラー表面が平滑となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき更に詳しく
説明する。泡体導入口５及びエア抜き口６を有し、後に
泡体硬化用として使用するモールドのうち、先ず円筒部
４のみを単独で使用し、この円筒部４の内周面に塗膜３
を形成して硬化させる。この場合、使用する円筒部４と
しては、図１に示すように、後に上部枠部７の穴に嵌合
すべき嵌合突部４Ａとなる部位を除く内周面全体領域に
塗膜３を形成させるために凹部４Ｂが形成されていると
ともに、内周面に割線を持たない円筒状のものが使用さ
れている。

【０００９】なお、この上部枠部７は略円板状のもので
あって、エア抜き口６を有する。このエア抜き口６によ
ってモールドの円筒部４内で泡体がエアとスムーズに置
換して成形品にボイド等の不良発生を防止することがで
きる。このエア抜き口６の位置，大きさ，数，形状等は
特に制限されないが、一般に、下部枠部８のキャビティ
への泡体導入口５と反対側、即ち泡体が最後に充填する
位置に設けることが好ましく、また上部枠部７のエア抜
き口６の穴の形状は円形，四角形等適宜な形状を採用し
得るが、１個の穴の面積は一般に０．５〜２mm² の範囲
とすることが好ましい。更にこの円筒部４は、シャフト
１と一体成形後に引き抜き脱型する為に、図２で示す如
く円筒部４を挟持する上部及び下部の枠部７、８とは分
離出来る（着脱可能）構造とする。なお、表面平滑性を
向上させ、表面のピンホール等の欠陥の発生を防止する
ため、円筒部４内周面をテフロン加工すると一層好まし
い。

【００１０】次に、このモールドの内周面に予め所定の
塗料を浸漬コートした後乾燥し、塗膜３を形成してお
く。この場合の塗料はローラーの表面硬度を上げない様
にＪＩＳＡ硬度で７０°以下厚みは３００μ以下、好ま
しくは５０〜１００μｍが良い。塗料の材質は硬度，強
度の面からポリウレタン系が適するが、これに限定され
るものではない。この実施例での塗膜３は、三洋化成
（株）製サンニックスＰＰ−2000を１００ｇと日本ポリ
ウレタン（株）製ピュアＭＤをＩ５３ｇとを８０℃で５
時間反応させてＮＣＯで９％のプレポリマーを作成し、
これに日本黒鉛（株）製黒鉛ＡＯＰ４０部を混合したも
のに試薬の１．４ブタジオール１４．６ｇを更に混合し
て円筒部４内周面に塗布し、８０℃で１時間キュアして
塗膜３を形成した。塗膜３の厚みは５０μｍであった。

【００１１】この後、２個以上の活性水素を含有する化
合物、２個以上のイソシアネート基を有する化合物及び
触媒を含む混合物を機械的攪拌により泡立てて泡体を成
形する。ここで、２個以上の活性水素を含有する化合物
（ポリヒドロキシル化合物）としては、一般の軟質ポリ
ウレタンフォームやウレタンエラストマー製造に用いら
れるポリオール，即ち末端にヒドロキシル基を有するポ
リエーテルポリオール，ポリエステルポリオール及び両
者の共重合物であるポリエーテルポリエステルポリオー
ルが挙げられるほか、ポリオール中でエチレン性不飽和
単量体を重合させて得られる所謂ポリマーポリオール等
の一般的なポリオール類が使用できる。また、２個以上
のイソシアネート基を有する化合物（ポリイソシアネー
ト化合物）としては、同様に一般的な軟質ポリウレタン
フォームやウレタンエラストマー製造に使用されるポリ
イソシアネートが使用できる。即ち、トリレンジイソシ
アネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、４，４−ジフェニル
メタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ＭＤＩ、炭素
数２〜１８の脂環式ポリイソシアネート、炭素数８〜１
５の芳香族ポリイソシアネート及びこれらポリイソシア
ネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類
と反応させて得られるプレポリマー等が用いられる。こ
れらは通常の使用量とすることができる。

【００１２】また、この発明で使用される触媒として
は、一般的なポリウレタンフォーム製造に用いられるア
ミン系触媒や有機金属触媒を使用できるが、機械的攪拌
により泡立てた後にモールド内に圧入するまでの作業時
間内に不都合な増粘等が生じないようにするため１，８
−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７の芳香
族スルホン酸塩等の遅延性触媒等を用いること、とりわ
け１，８ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７
（ＤＢＵ）の芳香族スルホン酸塩と有機金属触媒とを併
用することが推奨される。このように両触媒の併用によ
ってポットライフの安定化と加熱硬化の迅速性とを両立
させることができる。この場合、ＤＢＵの芳香族スルホ
ン酸塩を単独使用した場合には加熱硬化性が悪く、良好
な物性を有する発泡体を得ることができない場合があ
り、一方、有機金属触媒を単独使用した場合にはポット
ライフが短くなる場合がある。

【００１３】ここで、ＤＢＵと塩を生成する芳香族スル
ホン酸の例としては、ベンゼルスルホン酸，トルエンス
ルホン酸，キシレンスルホン酸等のベンゼン核を有する
スルホン酸、プロピルナフタリンスルホン酸等のナフタ
リン骨格を有するスルホン酸等が挙げられ、更にトルエ
ンスルホン酸メチルのように芳香族スルホン酸エステル
の形で使用することもできる。

【００１４】一方、有機金属触媒としては、特に有機錫
化合物が好適に用いられる。好ましい有機錫化合物とし
ては、カルボン酸の錫（ＩＩ）塩、例えば酢酸錫（Ｉ
Ｉ），錫（ＩＩ）オクトエート，錫（ＩＩ）エチルヘキ
ソエート，ラウリン酸錫（ＩＩ）等が挙げられ、更に錫
（ＩＶ）化合物、例えば酸化ジブチル錫，二塩化ジブチ
ル錫，ジ酢酸ジブチル錫，ジラウリン酸ジブチル錫，マ
イレン酸ジブチル錫，ジ酢酸ジオクチル錫等が挙げられ
る。

【００１５】上記ＤＢＵの芳香族スルホン酸塩、有機金
属触媒との使用量は適宜選択されるが、２個以上の活性
水素を含有する化合物１００部（重量部、以上同じ）に
対し、ＤＢＵの芳香族スルホン酸塩は０．０１〜５部、
特に０．１〜１部とすることが好ましく、有機金属触媒
は０．０００１〜１部、特に０．００１〜０．２部する
ことが好ましい。また、ＤＢＵの芳香族スルホン酸塩と
有機金属触媒との併用割合は１：１００〜５００００：
１、特に１：２〜１０００：１とすることが好ましい。

【００１６】更にこの発明では、必要により、通常のポ
リウレタンフォームで用いられるようなシリコーン系整
泡剤，難燃剤，有機フィラー，無機フィラー，顔料，可
塑剤，それにクロロフルオロカーボン，メチレンクロラ
イド等の補助発泡剤等を配合することができる。

【００１７】この発明は、上記のような２個以上の活性
水素を含有する化合物、２個以上のイソシアネート基を
有する化合物、触媒その他の添加剤を含む混合物を機械
攪拌により泡立てて泡体を形成するものであるが、この
泡体の形成は公知の方法によって混合物に不活性ガスを
均一に分散させることによって行うことができる。な
お、ここで使用する不活性ガスとしては空気，ＣＯ₂ ガ
ス，Ｎ₂ ガス等が挙げられる。

【００１８】この発明においては、このようにして得ら
れた泡体を、エア抜き口６を有するモールド（円筒部４
に上下各部の枠部７、８を挟持して組み立てたもの）内
に泡体導入口５から圧入し、このモールド内の泡体を先
に形成してある塗膜３と一体に硬化させてローラーを形
成するものである。この場合、この発明法は、細長い筒
状体ローラーの成形に好適に採用し得、特に長さ１００
〜３００mm程度、外径５〜３０mmのものをボイド等の不
良を防止して成形し得る。

【００１９】ここで、モールド内に泡体を圧入するとき
の圧力は大気圧以上、好ましくは２〜５ａｔｍとするも
ので、大気圧未満の圧力では細長い筒状体を成形した場
合、ボイド状の不良が生じてしまう。また、圧入する方
法としては、特に制限されないが、ポンプによる圧送や
かきまぜ機の吐出圧力を利用してホース等でモールド内
に圧入することができる。

【００２０】また、加熱硬化も通常の条件を採用するこ
とができ、例えば５０〜１２０℃の温度で５〜２０分加
熱する条件が採用し得る。

【００２１】このようにして得られる発泡体は、泡体形
成時に泡量を選定することにより、種々密度のフォーム
が得られるが、特に本発明法は０．２〜０．８ｇ／cm³
の密度の発泡体を得る場合に好適に採用される。

【００２２】このようにして製造されたローラーの断面
図を図３に示す。シャフト１の周囲に硬化された泡体か
ら成る円筒体２、その表面には自己被膜，すなわち薄い
スキン２Ａが形成され、最外層に塗膜３が形成されてい
る。

【００２３】製造例 内周面に割線を持たない円筒状のものが使用された円筒
部４を使用し、先ずこの円筒部４の内周面に塗料を塗布
する。この後、加熱硬化を行い塗膜３を形成するのであ
る。図１における円筒部４は内径を１６mm、長さを２３
cm、シャフト１は直径８mm、長さ２５cmのものを使用し
た。この実施例での塗膜３は、三洋化成（株）製サンニ
ックスＰＰ−2000を１００ｇと、日本ポリウレタン
（株）製ピュアＭＤをＩ５３ｇとを８０℃で５時間反応
させてＮＣＯで９％のプレポリマーを作成し、これに日
本黒鉛（株）製黒鉛ＡＯＰ４０部を混合したものに試薬
の１．４ブタジオール１４．６ｇを更に混合して円筒部
４内周面に塗布し、８０℃で１時間キュアして塗膜３を
形成した。塗膜３の厚みは５０μｍであった。

【００２４】次に、泡体を４成するのであるが、これに
使用する材料として、例えばこの実施実施例では、２個
以上の活性水素を含有する化合物として、グリセリンに
プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加して
分子量５０００としてポリエーテルポリオール（旭ガラ
ス社製、エクセノール８２８）１００部、１，４−ブタ
ンジオール（東洋曹達社製）７．５部、２個以上のイソ
シアネート基を有する化合物としてウレタン変性ＭＤＩ
（住友バイエルン社製、スミジュールＰＦ）５０部、シ
リコン系界面活性剤（日本ユニカー社製、ＳＺ１６１
８）１．５部を使用しこれらを機械的に攪拌して泡たて
る。またこれらの化合物を攪拌する際に添加する触媒と
して１．８−ジアザービシクロ〔５．４．０〕ウンデセ
ン−７のトルエンスルホン酸塩０．５部とジブチル錫ジ
ウラレート０．００１５部を用いる。またさらに、それ
に平均粒径２．５μｍ固定炭素含有率９９％の天然グラ
ファイト（日本黒鉛株式会社の高純度黒鉛ＡＯＰ）５０
部を混合する。このようにして混合させたのち、ＭＯＮ
ＤＯＭＩＸ社製泡立て注入機で泡立て、この泡体を図２
に示したモールドを用いて円柱形のローラーを成形し
た。

【００２５】このモールド内に泡体を圧入することによ
り、モールド内の空気と泡体との置換がスムーズに行わ
れ、モールド内が泡体で満たされた後この泡体を８０
℃、１０分で硬化させることにより、ボイドのない微細
セルを有する細長い筒状体が表面に平滑なスキン２Ａ及
び塗膜３を有する形で成形出来た。この平滑なスキン２
Ａを取り巻く恰好で柔軟性の有るウレタンの塗膜３が外
周面に形成されたが、内部へのウレタンの塗料の浸み込
みもほとんどなく、自己形成スキン２Ａと一体化した平
滑な塗膜３を形成することが出来るとともに強度も向上
した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、自己形成される平滑で薄いスキンが形成されたポー
ラスな表面ではない硬化された泡体の表面に塗膜を形成
することで、低密度を保った発泡体の成形が容易であ
り、表面が平滑で表層の強度が向上し、長期使用におけ
る摩耗が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】製造工程の一工程に使用する円筒部の概略断面
図。

【図２】製造工程の一工程に使用するモールドを示す断
面図。

【図３】製造されたローラーの断面図。

【符号の説明】

２ 円筒体 ２Ａ スキン ３ 塗膜 ４ 円筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 21/10 Ｃ０８Ｊ 9/30 // Ｃ０８Ｊ 9/30 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１２ (56)参考文献 特開 昭63−230464（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−273458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−205387（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−223878（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−266109（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 501 G03G 15/02 101 G03G 15/16 103 G03G 21/10 B29D 31/00 F16C 13/00 C08J 9/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状内周面に割線を持たない円筒状のモ
   ールドの内周面に塗装し塗膜を形成して硬化させる工程
   と、 ２個以上の活性水素を含有する化合物と２個以上のイソ
   シアネート基を有する化合物及び触媒や整泡剤等の添加
   物を含む混合物を機械的攪拌によって泡立てて泡体を形
   成する工程と、 前記モールドに泡体を注入し、前記塗膜と泡体を一体化
   する工程と、 硬化された泡体から成る円筒体をモールドから取出す工
   程とから成ることを特徴とするローラー用発泡体の製造
   方法。
2. 【請求項２】 泡体に導電性カーボン，グラファイト等
   の導電性粉末を混入したことを特徴とする請求項１に記
   載のローラー用発泡体の製造方法。
3. 【請求項３】 塗料に導電性カーボン，グラファイト等
   の導電性粉末を混入したことを特徴とする請求項１に記
   載のローラー用発泡体の製造方法。