JP3770060B2

JP3770060B2 - ウレタンスポンジロールの製造方法

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Publication number: JP3770060B2
Application number: JP2000223375A
Authority: JP
Inventors: 可大竹山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP2002039162A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、ウレタンスポンジロールの製造方法に係り、特に、複写装置、画像記録装置、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置におけるトナー供給ロール、現像ロール、帯電ロール、転写ロール、給紙ロール、クリーニングロール等として好適に用いられ得るウレタンスポンジロールを有利に製造し得る方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、複写装置や画像記録装置、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真感光体や静電記録誘電体等からなる像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置の現像ロールから供給されるトナー（現像剤）により現像して、トナー像として可視化することが行なわれているが、そのような現像装置においては、また、ホッパー内に収容された所定のトナーを現像ロールに供給し、更に像担持体側に供給するための、軟質の弾性ロールからなるトナー供給ロールが内蔵せしめられており、更に、形成されたトナー像を転写紙に転写せしめるための転写ロールや、そのような転写紙を供給するための給紙ロール、像担持体表面を帯電せしめるための帯電ロール、像担持体表面の転写残像や残存トナーを除去するためのクリーニング装置におけるクリーニングロール等にも、所定の弾性ロールが用いられている。
【０００３】
そして、このような画像形成装置において用いられる各種の弾性ロールの一つのタイプのものとして、ロール軸となる長手棒状の芯金の周りに、ポリウレタンフォームからなる所定厚さのスポンジ層を有するウレタンスポンジロールが、提案されているのである。例えば、特開平３−１５５５７５号公報や特開平６−３０１２８１号公報等には、そのようなスポンジ層のセル径や１インチ当たりのセル数を規定したウレタンスポンジロールからなるトナー供給ロールが明らかにされており、また特開平２−２８７５７６号公報や特開平４−５５８７３号公報、特開平７−３６２７３号公報等には、現像装置における現像ロールとして、ウレタンスポンジロールを用いることが明らかにされている。更に、特開平５−３５１１０号公報には、トナー搬送ロール、帯電ロール、転写ロール、クリーニングロール等の、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ルに使用される、ロール用発泡体の製造方法として、ロール形状の成形型内において、芯金と一体で発泡成形せしめることにより、かかる芯金の周りにポリウレタンフォームからなるスポンジ層を一体的に形成せしめる手法も明らかにされている。
【０００４】
ところで、この種のウレタンスポンジロールは、一般に、そのスポンジ層のスポンジ構造を与えるセルがスポンジ層外周面に開口せしめられて、表面多孔性のロールとして用いられるものであって、そのために、上記で提案されているウレタンスポンジロールは、芯金の周りに所定厚さで設けられたポリウレタンフォームからなるスポンジ層の表層部を、砥石を用いて高速回転研磨することにより、ロール外径を出しつつ、セルを外部に開口せしめる方法や、ニクロム線等の熱線を用いてカットしたり、更には特開平８−１５６１４４号公報や特開平１０−１０４９３７号公報等に明らかにされているように、回転する円筒状刃物やバンドナイフを用いてスポンジ層を円筒状にカットしたりする方法等によって、スポンジ層のセルが外周面に開口せしめられて、目的とする表面多孔質ロールとされているのであるが、そのようにして得られた研磨品やカット品の何れのロールにあっても、表面セルの開口率が大きくなるという利点があるものの、ロール表面に開口するセルの大きさが、スポンジ層内部のセルの大きさに対応して不均一となる問題に加えて、それぞれの加工方法に応じた各種の問題を内在するものであった。
【０００５】
例えば、スポンジ層の表層部を高速回転研磨することによって、研磨品（表面多孔性ロール）を得る、前記した方法にあっては、スポンジ層（ポリウレタンフォーム）が軟質となれば、なる程、砥石の押圧作用にてスポンジ層が変形するために、ロール寸法の精度を出すのが難しく、また大量に発生する研磨屑は、ロールを精密部材として取り扱う必要がある場合において、極めて取扱いの面倒なものとなり、そのような研磨屑をロール表面から徹底的に除去する必要が生じ、作業工数の増大や面倒な作業を招来しているのである。
【０００６】
また、熱線や刃物を用いてスポンジ層の表層部をカット（切削）して、円形外周面を備えたスポンジ層を形成することにより、カット品（表面多孔性ロール）を得る方法にあっては、上記の高速回転研磨方法の如き微細な切削屑の発生の問題はないものの、スポンジ層が軟質となるに従って、ロール寸法精度を出し難いことは、上記と同様であり、またロール寸法精度を維持するためには、切削刃物の交換頻度が必然的に多くなり、コスト的に問題を生じるものであった。
【０００７】
このため、本願出願人にあっては、先に、特開平９−２７４３７３号公報において、トナー供給ロール及びその製造方法として、芯金の周りに、硬度が３５０ｇ以下の、連続した滑らかな表面を形成するスキン層を有する、軟質のポリウレタンフォームからなるスポンジ層を形成し、且つ該スキン層の直下に位置する各セルが、それぞれ１００〜８００μｍの開口径において独立して外部に開口し、更にそれらセルの開口全面積がスキン層表面の２０％以上を占めるように構成したウレタンスポンジロール、更にはそのようなウレタンスポンジロールを、最終ロール形状を呈する成形キャビティ内でのポリウレタンフォーム原料の発泡成形操作（モールド成形操作）により、製造する手法を明らかにし、また、特開平１１−３８７４９号公報においては、かかる特開平９−２７４３７３号公報において提案されたウレタンスポンジロールにおいて、ポリウレタンフォーム層（スポンジ層）の外周面が、ロール軸方向に直線的に延びるように設けられた、２０〜３０００μｍの高さと３００〜３０００μｍのロール周方向におけるピッチを有する複数の凸条によって、凹凸表面構造とされていることを特徴とするウレタンスポンジロール、更にはそのようなウレタンスポンジロールをモールド成形操作により製造する手法を、明らかにしている。
【０００８】
しかしながら、かかる本願出願人の提案によるモールド成形手法を採用したウレタンスポンジロールの製造手法によれば、前記した研磨屑やロール寸法精度の問題等は悉く解消され得ることとなったが、スポンジ層の表層部の各セルを独立してスキン層表面において外部に開口させるには、スキン層を貫通する開口部を設ける必要があるところから、必然的に限度があったのであり、例えば、ロール表面が平滑なウレタンスポンジロールにあっては、前記した従来手法にて得られる研磨品やカット品の如く、スポンジ層表面におけるセル開口率を、７０％を超え、特に８０％以上、更には９０％とすることは、容易なことではなかったのである。
【０００９】
而して、ウレタンスポンジロールにおけるスポンジ層の表面セルの開口率を高めることにより、換言すれば表面セル開口部周りの薄膜部分たるスキン層存在部分を除去したり、スポンジ層の表面セル骨格を細くしたりして、ロール表面に存在する骨格部分の割合を低減することにより、ウレタンスポンジロールと、そのようなウレタンスポンジロールに接触する部材（相手部材）との間において生じる摩擦が減少させられ、これによって、例えばトナーロールの場合には、トナーに与えるストレスが低減せしめられ得て、トナーの搬送性や供給の安定性、トナーの粉末化の抑制等の点において有効となり、また、トナーを均一に供給するという点においても望ましいものであるところから、かかるウレタンスポンジロールにおいては、その表面セルの開口率を可及的に高めることが、要請されているのである。
【００１０】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、ロール寸法精度や表面セル開口率に優れた、更には表面セル径（開口径）の均一なスポンジ層を一体的に有するウレタンスポンジロールを、容易に且つ工業的に有利に製造し得る方法を提供することにある。
【００１１】
【解決手段】
そして、そのような課題を解決するために、本発明にあっては、（ａ）モールド成形操作によって長手棒状の芯金の周りに軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層が一体的に形成され、且つ該スポンジ層の表面にスキン層が形成されてなるモールド成形品を準備する工程と、（ｂ）かかるモールド成形品のスポンジ層表面に対してプラズマを照射せしめて、該スポンジ層表面に存在するスキン層を溶融・消失させ、該スキン層直下のセルを外周面に開口せしめる工程とを含むことを特徴とするウレタンスポンジロールの製造方法を、その要旨とするものである。
【００１２】
すなわち、かくの如き本発明に従うウレタンスポンジロールの製造手法にあっては、モールド成形操作によって、軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層が芯金の周りに一体的に形成されることとなることにより、かかるスポンジ層の表層たるスキン層を除去しても、ロール寸法精度は悪化せず、型寸法精度をそのまま出すことが出来るのであり、また、スポンジ層の表面のスキン層を溶融・消失させて、除去せしめることによって、かかるスキン層直下のセルが開口せしめられ得るものであるところから、スキン層を貫通して各セルをそれぞれ開口せしめる場合よりも遙かに高い開口率にて、表層部のセルを開口せしめることが出来ると共に、そのようなスキン層直下のセルが比較的セル径の均一なものであることによって、スポンジ層外表面のセル開口の均一性も、より一層高められ得ることとなるのである。
【００１３】
しかも、本発明によれば、芯金の周りに一体的にスポンジ層が形成されてなるモールド成形品のスポンジ層表面に対して単にプラズマを照射せしめるだけで、そのようなスポンジ層表面に存在するスキン層のみを効果的に溶融・消失（除去）せしめることが出来るのであって、そしてそれによって、上述の如き優れた特徴を有するウレタンスポンジロールを容易に製造することが出来ることに加え、例えば、スポンジ層の表層部を高速回転研磨することによって、研磨品（表面多孔性ロール）を得るという従来の方法では処理することが不可能、または著しく困難であった、特開平１１−３８７４９号公報にて提案されている如き、ロール外周面がロール軸方向に直線的に延びる複数の凸条によって凹凸構造とされているウレタンスポンジロールについても、プラズマ照射という簡易な方法を採用することによって、極めて効果的に表層部のセルを大きく開口せしめることが出来るのであり、工業的生産性において、極めて有利となるものである。
【００１４】
なお、そのような本発明に従うウレタンスポンジロールの製造方法の望ましい態様の一つによれば、前記プラズマ照射が、前記モールド成形品をその軸回りに回転せしめつつ、その軸方向にプラズマ発生源を相対的に移動させることによって、有利に行なわれることとなる。
【００１５】
また、そのような本発明に従う製造手法の好ましい態様の他の一つによれば、前記スポンジ層が、０．６ｇ／ｃｍ³以下の密度を有する軟質ポリウレタンフォームにて構成されており、これによって、スキン層のみの溶融を効果的に行なわしめることが出来る。
【００１６】
さらに、本発明に従うウレタンスポンジロールの有利な製造手法によれば、前述せるモールド成形品におけるスポンジ層表面の加熱によって、スキン層直下のセルは、その合計開口面積において、ロール外周面の少なくとも７０％以上を占めるように開口せしめられ得るものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の構成について、更に具体的に明らかにすることとする。
【００１８】
先ず、図１は、本発明手法に従って得られるウレタンスポンジロールが用いられるフルカラーレーザービームプリンターの一例に係る概略構成を示す図であって、そこにおいて、２は感光体ドラムであり、この感光体ドラム２の周りに、感光体ドラム２の表面を帯電させる帯電ロール４と、画像情報をレーザー信号にて送り、感光体ドラム２上に静電潜像を形成せしめる露光機構部６と、感光体ドラム２表面に形成された静電潜像に対応するトナー像を現像する現像部８と、かかる感光体ドラム２上に現像されたトナー像が転写される転写ドラム１０と、更には、感光体ドラム２表面の転写残像や残存トナーを除去するクリーニング装置１２が設けられている。そして、感光体ドラム２から転写ドラム１０上に転写されたトナー像は、給紙装置１４から給紙ロール１５によって供給される複写紙（転写紙）に対して、更に転写ロール１６にて転写せしめられた後、定着ロール１８にて、複写紙に定着せしめられるようになっている。
【００１９】
具体的には、このレーザービームプリンターにおいて、現像部８は、フルカラープリントのために、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの４色からなるトナー（ここでは、非磁性一成分現像剤が用いられている）を、それぞれ、別個に収容する現像ユニット２０を有すると共に、それら４つの現像ユニット２０が、９０度の位相差をもって、回転軸周りに配置されてなる構造を有し、かかる回転軸周りの１／４回転毎に、各現像ユニット２０が感光体ドラム２に接して、それぞれの色相のトナー（カラー現像剤）を感光体ドラム２上に供給して、静電潜像の現像を行なうようになっている。
【００２０】
また、かかる現像部８における各現像ユニット２０は、図２に示される如く、ホッパー２２内にカラー現像剤たるトナー（非磁性一成分現像剤）２４を収容すると共に、該ホッパー２２の下部に設けられたトナー供給ロール２６と現像ロール２８とが、所定の圧接量を以て相互に接触しつつ、互いに同一方向に回転せしめられることによって、そのような現像ロール２８上に残留するトナー２４をトナー供給ロール２６にて掻き取りつつ、トナー供給ロール２６との接触部から回転に伴い離隔せしめられる側においては、かかる現像ロール２８上に、ホッパー２２内のトナー２４が供給せしめられるようになっている。なお、この現像ロール２８上に形成されるトナー層の厚さは、層形成ブレード２９にて規制されるようになっている。そして、かかる現像ロール２８は、先述の如く、現像部８の回転軸周りの１／４回転にて、感光体ドラム２に接触せしめられ、現像ロール２８上に形成されたトナー層にて、感光体ドラム２上の静電潜像が現像せしめられることとなるのである。
【００２１】
次いで、このようにして感光体ドラム２上の静電潜像を現像せしめて形成されるトナー像は、かかる感光体ドラム２に接して回転せしめられる転写ドラム１０上に移行され、更に、転写ドラム１０の回転に合わせて給紙装置１４から給紙ロール１５によって供給される複写紙（転写紙）に対して、転写ドラム１０と転写ロール１６との挟圧下において転写され、その後、転写像は、定着ロール１８による加熱加圧作用にて複写紙に定着せしめられるのである。
【００２２】
ところで、本発明は、かくの如き構成のプリンターにおけるトナー供給ロール２６、現像ロール２８、帯電ロール４、給紙ロール１５、転写ロール１６、更にはクリーニング装置１２におけるクリーニングロール等として用いられるウレタンスポンジロールを対象とするものであり、そのようなロールを、以下のようにして作製するようにしたものである。
【００２３】
具体的には、先ず、発泡成形型として、例えば図３に示される如き、パイプ形状を呈する型構造を有する成形型３０，所謂パイプ型が好適に用いられて、通常のモールド成形操作によって、長手棒状の芯金３６の周りに軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層が一体的に形成され、且つ該スポンジ層の表面にスキン層が形成されてなるモールド成形品（粗ロール体）が発泡成形されて、準備されることとなる。
【００２４】
すなわち、そのような図３において、成形型３０は、目的とするウレタンスポンジロールの最終形状におけるスポンジ層の軸方法長さに略等しい長さのパイプ３２と、該パイプ３２の両端に取り付けられて、それぞれの端部を閉塞するキャップ３４、３４とから構成されており、パイプ３２内に所定の芯金３６を位置せしめた状態において、該パイプ３２の両端をキャップ３４、３４にて閉塞すると共に、それらキャップ３４、３４にて、芯金３６を支持せしめることによって、パイプ３２内に、目的とするウレタンスポンジロールの最終ロール形状（外形）に略近い外形を与える成形キャビティ３８が、形成されるようになっている。なお、かかる成形型３０のパイプ３２内面は、目的とするウレタンスポンジロールの外周面の形状に応じて、平滑なものとされたり、或いは特開平１１−３８７４９号公報で提案されているような、ロール外周面がロール軸方向に直線的に延びる複数の凸条により凹凸表面構造を呈するウレタンスポンジロールが形成されるように、ロール表面を成形する型内面に、かかる凸条に対応した凹溝が形成されたりされることは、勿論である。
【００２５】
そして、そのような成形型３０における成形キャビティ３８内に、目的とする軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層を与えるポリウレタンフォーム原料が導かれて、通常の一体発泡成形操作によって、モールド成形が行なわれることにより、図４に示される如く、芯金３６の周りに軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層４２が一体的に形成されると共に、そのようなスポンジ層４２の表面に、スキン層４４も同時に形成されて、目的とするモールド成形品（粗ロール体）４０が得られるのである。また、この形成されたスポンジ層４２においては、そのスキン層４４直下のセル４６にて構成される第１層や第２層は、比較的セル径の揃った構造となっている。
【００２６】
なお、かかる成形キャビティ３８内に導かれて、反応・発泡せしめられるポリウレタンフォーム原料は、従来と同様な液状のものであって、型内で発泡硬化する、従来から公知の反応性原料（ポリオール成分とポリイソシアネート成分との配合物）の何れもが、特に限定されることなく、適宜に選択使用されることとなる。例えば、そのような液状のポリウレタンフォーム原料を構成するポリオール成分としては、一般に、軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられているポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリオレフィンポリオール等の公知のポリオール類の何れもが用いられ得、また、ポリイソシアネート成分としては、公知の少なくとも２官能以上のポリイソシアネートの全てが用いられ得、例えば２，４−及び２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びカーボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等が、単独で、又は組み合わせて使用され得るものである。
【００２７】
尤も、本発明にあっては、後述せるように、スポンジ層４２表面に形成されるスキン層４４を消失乃至は除去せしめる必要があるところから、かかるスポンジ層４２を与える軟質ポリウレタンフォームは、加熱溶融性が良好なものであることが望ましく、そのために、具体的にはポリウレタンの架橋度が低い、例えばポリオール成分やポリイソシアネート成分として、それらの官能基が２官能であり、イソシアネートインデックスが１００以下のものが好適に選択されることとなるが、一般に、軟質ポリウレタンフォームであれば、例えばプラズマ吐出口からロール表面までの距離等の、後述する各種の条件を適正に選定することで、スキン層４４の消失乃至は除去は可能である。
【００２８】
また、それらポリオール成分とポリイソシアネート成分とが配合されてなるポリウレタンフォーム原料には、更に、従来と同様に、架橋剤、発泡剤（水、低沸点物質、ガス体等）、整泡剤、界面活性剤、触媒等が、目標とする発泡成形後のスポンジ層のスポンジ構造を生ぜしめ易い公知の配合となるように、適宜に添加されて、反応性の発泡原料とされるが、また、そのような原料には、必要に応じて、難燃剤や充填剤、更には所望の導電性を付与するための導電性付与剤や帯電防止剤等も、従来と同様に添加せしめられる。
【００２９】
特に、そのような発泡成形操作にて形成される前記モールド成形品（粗ロール体）４０のスポンジ層４２の発泡構造において、そのセル４６のサイズとしては、ウレタンスポンジロールの目的とする用途に応じて適宜の大きさが選定されることとなるが、そのようなセルサイズは、公知の各種の手法によって制御され、例えば、成形型３０の成形キャビティ３８内へのポリウレタンフォーム原料の注入量によって制御される他、発泡剤や整泡剤の配合量等によって制御されることとなる。具体的には、例えば、発泡剤として水を用いる場合にあっては、その配合量が少なくなると、生成するセルが細かくなるところから、一般に、０．５〜５ｐｈｒの範囲内において配合され、また、整泡剤の場合にあっては、それは、０．１〜３ｐｈｒの割合において配合され、更に、原料注入量としては、一般に、０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ³程度の割合とされることとなる。
【００３０】
また、かかる発泡成形操作にて形成されるスポンジ層４２は、一般に、アスカーＣ硬度で、７０度以下の硬度であることが望ましく、それよりも大きな硬度では、後述するスキン層４４の溶融・消失（除去）操作に困難を生じ、例えばスキン層４４を溶融し難くなる問題がある。更に、そのようなスポンジ層４２の密度は、小さい程好ましく、特に、密度が０．６ｇ／ｃｍ³以下の軟質ポリウレタンフォームにて、そのようなスポンジ層４２が構成されていることが望ましいのであり、かかる密度が０．６ｇ／ｃｍ³を超えるようになると、スキン層４４のみをきれいに溶融させることが難しく、好ましくないものであるところから、そのような特性のスポンジ層４２を与えるように、原料成分の種類や発泡条件が適宜に選定されるのである。
【００３１】
なお、上述の如きポリウレタンフォーム原料を用いた発泡成形によるモールド成形操作において用いられる成形型３０の材質としては、そのような成形型３０の少なくとも内面を、かかるポリウレタンフォーム原料、更にはそれの発泡成形操作にて生じるポリウレタンフォーム（スポンジ層４２）が接着し難い材質（例えば、フッ素樹脂材料、シリコーン樹脂材料、ポリプロピレン、ポリエチレンの如きポリオレフィン材料等）にて構成するか、或いは成形型３０のキャビティ内面（パイプ３２の内面）に、適当な離型剤、例えばシリコーン系若しくはフッ素系の離型剤を塗布して、発泡成形操作を行なうことが望ましく、これによって得られたモールド成形品（粗ロール体）４０の成形型３０、特にパイプ３２内面からの取り出しが、効果的に行なわれ得るのである。また、同様な意味において、かかる成形型３０（パイプ３２）の内面は、僅かに粗面とされていることが好ましいが、そのような成形型３０からのモールド成形品４０の取り出しが容易である限りにおいて、また鏡面とされていても何等差し支えない。尤も、その粗面化の程度が大きく、表面粗さ（Ｒｚ）が５０μｍを超えるようになると、成形表面の凹凸が著しくなる等の問題を新たに生じるようになるところから、そのような表面粗さ（Ｒｚ）以下となるように、ショットブラスト加工等の通常の粗面化加工が施されることとなる。
【００３２】
そして、このような成形型３０を用いた発泡成形によるモールド成形操作によって、図４に示される如きモールド成形品（粗ロール体）４０、即ち長手棒状の芯金３６の周りに所定の軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層４２が一体的に形成され、且つ該スポンジ層４２の表面に、スキン層４４が、通常１〜１００μｍ程度の所定厚さにおいて同時に形成されてなるモールド成形品が成形されるのであるが、そのようなモールド成形品４０において、そのスポンジ層４２表面のスキン層４４は、後述するように、プラズマの照射によって溶融・消失（除去）せしめられるものであるところから、その直下に位置するセル４６を外部に開口せしめる孔のない、完全な膜として形成されている必要は全くなく、ピンホールやセル開口部等が存在していても、何等差し支えないものであり、むしろ、そのようなピンホールやセル開口部等が多数存在して、スポンジ層４２表面のスキン層４４部分が少なくなれば、それだけ、その溶融・消失操作が容易となり、それによって、スキン層表面におけるセル開口部の合計割合、換言すればセル開口率を、より一層高めることが出来る。
【００３３】
そして、かくの如くして得られたモールド成形品４０には、本発明に従って、更に、そのスポンジ層４２表面のスキン層４４の溶融・消失（除去）操作が施されて、以て、かかるスキン層４４の直下に位置するセル４６が外周面に開口せしめられることとなるのであるが、その際のスキン層４４の溶融・消失操作としては、かかるスポンジ層４２表面に対してプラズマを照射せしめる手法が採用されるのであり、特に、本発明にあっては、そのようなモールド成形品４０をその軸回りに回転せしめつつ、その軸方向にプラズマ発生源を相対的に移動させることによって、スキン層４４のみを溶融せしめて、消失させる手法が、有利に採用されることとなるのである。勿論、本発明では、かかるスポンジ層４２表面のスキン層４４に対してプラズマが有効に照射され得ることとなるならば、他の何れの方法をも採用可能であり、例えば、モールド成形品を、密閉容器中に所定の気体と共に密閉し、ロール長さと略同じ長さのプラズマ吐出口より、該モールド成形品に対してプラズマを照射することにより、モールド成形品のスキン層を溶融・消失せしめるようにすることも、可能である。
【００３４】
ここにおいて、上記したプラズマ照射によるスキン層４４の溶融・消失操作において、プラズマの照射方法として、モールド成形品をその軸回りに回転せしめつつ、その軸方向にプラズマ発生源を相対的に移動させる方法を採用した場合には、例えば、図５に示されるように、モールド成形品４０をその芯金（軸）３６回りに回転せしめる一方で、かかるモールド成形品４０の軸方向においてプラズマ発生源５０を移動させつつ、モールド成形品４０のスポンジ層４２表面に対してプラズマを照射することにより、スポンジ層４２表面のスキン層４４部分を加熱、溶融せしめて、消失させることにより、かかるスキン層４４の直下に位置するセル４６を外周面に開口させるようにするのである。
【００３５】
なお、本発明において、モールド成形品４０のスポンジ層４２表面に対して照射されるプラズマ励起原子・分子に関して、その種類は問わないが、スキン層４４のみが加熱、溶融せしめられ得るように、プラズマを照射する際の条件、例えば、プラズマの強度の尺度とされるプラズマ密度、プラズマの吐出口からスポンジ層４２表面までの距離、モールド成形品４０の軸回りの方向の回転速度、及びプラズマ発生源のモールド成形品４０に対する相対速度等が、適宜に選定されることとなる。
【００３６】
例えば、プラズマ密度が１０⁸／ｃｍ³程度のプラズマであって、プラズマ発生源におけるプラズマ吐出口温度が２００℃、ワーク表面温度（プラズマ処理を施す対象物の表面温度）が６０〜８０℃程度であるプラズマ照射装置を用いた場合にあっては、プラズマ吐出口からスポンジ層４２表面までの距離は、３０〜５０ｍｍであることが好ましい。かかる距離が３０ｍｍ未満では、プラズマを照射した後、瞬時にスポンジ層４２表面のスキン層４４の直下に位置するセル４６が開口してしまうため、セルの開口率を調整することが困難となるからであり、一方５０ｍｍを超えるようになると、プラズマを照射してもスキン層直下に位置するセル４６を開口させる効果が低下してしまうからである。また、モールド成形品４０の回転速度にあっても、モールド成形品４０の表面性状やプラズマ発生源の出力等によって適宜に設定されることとなるが、開口の均一性や効果的なスキン層の除去等の観点より、一般に１０〜２０ｒｐｍ程度の低速回転が採用される。更に、上述したものと同様のプラズマ発生装置を用いた場合において、プラズマ発生源５０のモールド成形品４０に対する相対速度（ロール軸方向における移動速度）は、１０〜１５０ｍｍ／分であることが好ましい。かかる速度が１０ｍｍ／分未満では、プラズマ照射処理に時間がかかってしまうからであり、一方１５０ｍｍ／分を超えるようになると、スポンジ層４２表面のスキン層４４において、プラズマ照射によりスキン層直下のセル４６が開口した部分と、開口していない部分とが混在する状態、いわゆる開口ムラが発生してしまうからである。
【００３７】
そして、かくの如きプラズマの照射によるスキン層４４部分の溶融・消失（除去）操作にて、モールド成形品４０のスポンジ層４２表面を構成するスキン層４４部分が除去せしめられることにより、そのようなスキン層４４の直下に位置するセル４６が開口せしめられ、以て、図６に示される如き、スポンジ層４２の全外周面において、セル４６が開口せしめられてなる構造の、従来の研磨品等と同等の極めてセル開口率の高いウレタンスポンジロール６０が、形成されるのである。しかも、そのようなウレタンスポンジロール６０にあっては、全体として成形型３０によって寸法精度が確保され得て、そのスキン層４４部分が除去されても、寸法バラツキの少ない製品とすることが出来るのであり、更にスキン層４４部分（一般に１〜１００μｍ程度の厚さ）のみの除去により、そのようなスキン層４４の直下に位置する比較的均一なセル４６から構成される内部第一層のセルにおいて、開口せしめられることとなるところから、ロール表面のセル開口状態が、従来の研磨品等より均一となり、以てスポンジ層４２の特性を高めたウレタンスポンジロールを得ることが出来るのである。
【００３８】
なお、このようにして得られるウレタンスポンジロール６０における表面セルの開口径は、用途に応じて適宜に決定されるものであり、例えば、トナー供給ロールにあっては５００μｍ以下、また現像ロールや帯電ロールにあっては２００μｍ以下、更に転写ロールにあっては３００μｍ以下となるように調製される。また、スポンジ層４２の軟質度合いにおいても、用途に応じて適宜に決定され、例えば硬度表示において、トナー供給ロールにあっては、特開平９−２７４３７３号公報の図５に示される測定方式に従って、面長方向５０ｍｍを１ｍｍ圧縮した荷重において、３５０ｇ以下となるような硬度とされ、また現像ロールや帯電ロールにあっては、アスカーＣ硬度にて、２０〜７０度のものが望ましく、更に転写ロールにあっては、アスカーＣ硬度にて、４０〜７０度のものが、好適に用いられることとなる。
【００３９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
【００４０】
先ず、成形型として、図３に示される如きパイプ型のものであって、その成形型内面の形状が平滑なものと、特開平１１−３８７４９号公報の図７に示されているような、その成形型内面に対してブローチ加工が施されて、凹溝が形成されたものとを、それぞれ用意した。そして、それぞれの型内面に相当する金属製パイプの内面に対して、ショットブラスト加工を実施し、その表面を、表面粗さ：Ｒｚが１０μｍとなるように粗面化した後、シリコーン系離型剤（変性シリコーン樹脂を主成分とし、樹脂固形分が３〜５％の溶液）を用いてコーティングを行ない、更に加熱硬化せしめることにより、該シリコーン系離型剤の硬化層（厚さ：５μｍ）を、型内面に形成せしめた。なお、その内面に凹条が形成されている成形型における凹溝の大きさは、幅：５００μｍ、凹ピッチ：１３００μｍ、深さ：３００μｍであり、また、何れのパイプ型においても、その金属製パイプの内径は１６ｍｍφであり、更に、その軸方向長さは２５０ｍｍである。そして、これらのパイプ型を５０℃に加熱する一方、その内部に、図示の如く、外径が５ｍｍφの芯金をセットした。
【００４１】
一方、ＥＰ−８２８（三井化学株式会社製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価＝２８）９０重量部、ＰＯＰ−３１−２８（三井化学株式会社製ポリマーポリオール、ＯＨ価＝２８）１０重量部、ジエタノールアミン２重量部、カオライザーＮｏ．３１（花王株式会社製３級アミン触媒）０．５重量部、トヨキャットＨＸ−３５（東ソー株式会社製３級アミン触媒）０．１重量部、ジブチル錫ジラウレート（スズ系触媒）０．１重量部、水（発泡剤）２重量部、Ｌ−５３０９（日本ユニカー株式会社製シリコーン系整泡剤）３重量部、及びスミジュールＶＴ−８０（住友バイエルウレタン株式会社製イソシアネート、ＮＣＯ％＝４５）３２．５重量部を配合せしめることにより、目的とするポリウレタンフォーム原料を調製した。
【００４２】
次いで、かくの如き配合組成のポリウレタンフォーム原料を用いて、その５ｇを、前記した各パイプ型内に投入し、５０℃のオーブン内で３０分間保持することにより、発泡、硬化せしめた後、パイプ型から、発泡成形されたモールド成形品を取り出した。
【００４３】
このような工程により、スポンジ層が平滑なモールド成形品を３つ（本発明例１〜３）、及びそのロール外周面においてロール軸方向に直線的に延びる複数の凸条をスポンジ層に有するモールド成形品を１つ（本発明例４）、それぞれ用意し、そしてプラズマを照射する前の、それぞれのモールド成形品のスポンジ層表面の顕微鏡写真を撮影し、それら写真に基づいて、プラズマを照射する前の、スポンジ層表面における単位面積当たりの開口部の割合（表面セル開口率）を算出するとともに、本発明例３及び４のモールド成形品にあっては、かかる顕微鏡写真より、スキン層表面におけるセルの開口径の平均値（平均開口径）を算出し、それら表面セル開口率及び平均開口径を、下記表１に示した。
【００４４】
さらに、かくして得られたそれぞれのモールド成形品を、その軸回りに２０ｒｐｍで回転させながら、プラズマ照射装置（春日電機株式会社製、商品名「ＰＬＡＳＭＡＪＥＴ」、型式：ＰＪ−１、消費電力：０．５ｋｗ、吐出口温度：２００℃、ワーク表面温度：６０〜８０℃）を用いて、図５に示すように、かかるプラズマ照射装置のプラズマ吐出口を、モールド成形品のスポンジ層表面に対してスライドさせながら、該モールド成形品に対してプラズマを照射した。なお、このプラズマを照射した際の、プラズマ吐出口からスポンジ層表面までの距離、及びプラズマ吐出口のモールド成形品に対するスライド速度を、それぞれ下記表１に併せて示した。
【００４５】
また、モールド成形品のスポンジ層表面の全体についてプラズマを照射せしめた後、プラズマ照射前と同様に、各モールド成形品のスポンジ層表面の顕微鏡写真を撮影し、その写真に基づいて、プラズマを照射した後の、本発明例１〜４における表面セル開口率、更には本発明例３及び４における平均開口径をそれぞれ算出し、併せてその結果も、下記表１に示した。
【００４６】
なお、本発明例３及び４について得られた、プラズマを照射する前のモールド成形品のスポンジ層表面の顕微鏡写真及びプラズマを照射した後のスポンジ層表面の顕微鏡写真を、それぞれ、図７及び図８に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
かかる表１の結果から明らかなように、本発明例１〜３の如き、そのロール外周面が平滑なウレタンスポンジロールにおいて、かかるスポンジ層表面にプラズマを照射することによって、スキン層直下のセルが全面に開口せしめられ得たのであり、特に、プラズマ吐出口からスポンジ層表面までの距離等の条件を適宜に選定することにより、本発明例３にあっては、その表面セル開口率が８２．３％と、研磨品やカット品に略匹敵する開口率のものであることが認められると共に、図７の写真より、その表面セルの開口も、均一性が高いものであることを認めた。また、表１及び図８からも明らかなように、本発明例４の如き、ロール外周面が、ロール軸方向に直線的に延びるように設けられた複数の凸条によって、凹凸表面構造とされているウレタンスポンジロールにおいても、その表面セルの開口が、プラズマを照射せしめることにより、格段に向上せしめられ得ることが認められるのである。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、表面セル開口率の極めて高い、且つロール寸法精度の良好なウレタンスポンジロールが有利に提供され得るのであり、また、従来の研磨品やカット品では実現の困難であった、表面セル径の均一な多孔性表面を有するウレタンスポンジロールが提供され得、更には、ロール外周面が凹凸形状とされているウレタンスポンジロールであっても、容易に表層部のセルを開口せしめることが出来るのであり、加えて、そのような特徴を有するウレタンスポンジロールを簡単な工程にて、安価に製造することが出来る等という特徴が発揮され得るのである。
【００５０】
そして、表面セルの開口が均一であることによって、本発明に従って得られるウレタンスポンジロールをトナー供給ロールとして用いることにより、トナーの供給と掻き取りのムラが出難いという特徴があり、また現像ロールとして用いることにより、トナーの担持性が良好で且つ均一であり、画像ムラが出難くなる特徴があり、更に帯電ロールでは、均一な帯電特性が発揮され、また転写ロールでは、転写ムラが出難い等の特徴が発揮されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウレタンスポンジロールが用いられるフルカラーレーザープリンターの機構を明らかにする概略説明図である。
【図２】図１における現像ユニットの一つを拡大して示す断面説明図である。
【図３】本発明に従うウレタンスポンジロールの製造方法において用いられる成形型の一例を示す縦断面説明図である。
【図４】図３に示される成形型を用いて得られたモールド成形品を示す説明図である。
【図５】本発明に従って、モールド成形品に対してプラズマを照射せしめることにより、そのスキン層を除去する方法の一例を示す説明図である。
【図６】本発明に従って得られたウレタンスポンジロールの一例を示す説明図である。
【図７】実施例において得られた、ロール外周面が平滑なモールド成形品について、プラズマの照射前及び照射後におけるスポンジ層表面をそれぞれ示す顕微鏡写真である。
【図８】実施例において得られた、ロール外周面が凹凸構造とされたモールド成形品について、プラズマの照射前及び照射後におけるスポンジ層表面をそれぞれ示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
２感光体ドラム４帯電ロール
６露光機構部８現像部
１０転写ドラム１２クリーニング装置
１４給紙装置１５給紙ロール
１６転写ロール１８定着ロール
２０現像ユニット２２ホッパー
２４トナー２６トナー供給ロール
２８現像ロール２９層形成ブレード
３０成形型３２パイプ
３４キャップ３６芯金
３８成形キャビティ４０モールド成形品
４２スポンジ層４４スキン層
４６セル５０プラズマ発生源
６０ウレタンスポンジロール

Claims

モールド成形操作によって長手棒状の芯金の周りに軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジ層が一体的に形成され、且つ該スポンジ層の表面にスキン層が形成されてなるモールド成形品を準備する工程と、
かかるモールド成形品のスポンジ層表面に対してプラズマを照射せしめて、該スポンジ層表面に存在するスキン層を溶融・消失させ、該スキン層直下のセルを外周面に開口せしめる工程とを
含むことを特徴とするウレタンスポンジロールの製造方法。
前記プラズマの照射が、前記モールド成形品をその軸回りに回転せしめつつ、その軸方向にプラズマ発生源を相対的に移動させることによって、行なわれる請求項１に記載のウレタンスポンジロールの製造方法。
前記スポンジ層が、０．６ｇ／ｃｍ³以下の密度を有する軟質ポリウレタンフォームにて構成されている請求項１又は請求項２に記載のウレタンスポンジロールの製造方法。
前記セルの合計開口面積が、ロール外周面の少なくとも７０％以上を占めるように構成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載のウレタンスポンジロールの製造方法。