JPH11230157A

JPH11230157A - ウレタンスポンジロール及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11230157A
Application number: JP3832398A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Nozawa; 明敏野沢; Keita Shiraki; 慶太白木
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JP3736102B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表面セルが均一で且つ規則的に配列してい
る、表面特性に優れたウレタンスポンジロールを提供す
ること。【解決手段】ウレタンスポンジ層３６の表層部に存在
する各セル３８が、それぞれ独立して外部に開口せしめ
られてなる構造のウレタンスポンジロール３２におい
て、かかるウレタンスポンジ層の外周面に少なくとも５
０μｍの深さにおいて設けられた、ロール軸方向に直線
的に若しくはスパイラル状に延びる複数の溝部４２に
て、凹凸表面構造が形成されると共に、隣り合う溝部間
に形成された凸部の幅（Ｗ）とセルサイズ（Ｄ）との比
（Ｗ／Ｄ）が０．７以上、２．０未満となるように構成
されて、少なくとも凸部の表面セルが凸部の延びる方向
に規則的に配列せしめられるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ウレタンスポンジロール及びそ
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、クリーニングロール、転写ロ
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
ルと、それ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、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、所定厚さ
のウレタン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。例えば、特開平３−１５５５７５号
公報や特開平６−３０１２８１号公報等には、かかるウ
レタン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２−２８７５
７６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。そして、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
かる芯金の周りに一体的にウレタンスポンジ層を形成せ
しめる手法も明らかにされている。

【０００４】さらに、本願出願人にあっても、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３５
０ｇ以下の、連続した滑らかな表面を形成するスキン層
を有する軟質のウレタン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１００〜８
００μｍ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ウレタンスポンジ原料
の発泡成形操作により、製造する手法を明らかにした。

【０００５】ところで、このような従来の一体成形手法
により製造されるウレタンスポンジロールにあっては、
その表面層に存在する表面セルの大きさが均一ではな
く、セルの配列も不規則なものであった。そして、その
ような表面性状の故に、ウレタンスポンジロールを、前
記した各種用途に用いた場合において、少なからぬ問題
を発生することとなり、例えば、トナー供給ロールの場
合にあっては、微細な表面セルのバラツキが、画像のム
ラとなって現れることがあり、特に高解像度、高画質の
画像形成装置になればなる程、そのような問題の発生が
顕著となるのである。また、転写ロールに用いた場合に
あっては、そのロール表面に粗大なセルが存在すると、
転写ムラとなって現れ易い問題となるのである。

【０００６】なお、かかるウレタンスポンジロールにお
ける表面セルの均一化を図るには、発泡成形されるウレ
タンスポンジ層におけるセル径を充分に小さくすること
が考えられるが、そうすると、トナー供給ロールの場合
にあっては、トナーの目詰まりが生じ易く、トナーの供
給性能並びに掻き取り性能において、共に、問題を生じ
ることとなるのである。特に、セル径が１００〜５００
μｍのウレタンスポンジ層を有するロールにおいて、そ
のようなセル径の範囲内で均一な表面セルを得ること
は、一体発泡成形操作にて製造されるウレタンスポンジ
ロールにあっては、非常に困難なことであったのであ
る。

【０００７】また、発泡成形されるウレタンスポンジ層
において、その表面セルが均一とならない原因は、ウレ
タンスポンジ原料混合時の巻き込みエアや発泡時の発生
ガスが、成形型内において均一に分散し難いためである
ところから、それらの均一分散性を確保するために、一
般にシリコーン系等の整泡剤が用いられることとなる
が、それによって、全体的にセルサイズを小さくするこ
とは出来ても、均一性の点においては、未だ充分とは言
えないものであった。このように、ウレタンスポンジ層
における表面の粗大気泡やセルムラの発生は、一体成形
手法においては有効な防止手段がなく、その製造時の歩
留りを著しく悪化させているのが実情である。

【０００８】

【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、その課題とするところ
は、表面セルが均一で且つ規則的に配列している、表面
特性に優れたウレタンスポンジロールを提供することに
あり、また、そのような優れた特性を有するウレタンス
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。

【０００９】

【解決手段】そして、そのような課題を解決するため
に、本発明者らは、一体発泡成形手法によって、芯金の
周りにウレタンスポンジ層を一体的に形成して、目的と
するウレタンスポンジロールを製造せしめる手法につい
て、種々検討を行なった結果、一体発泡成形時の成形型
内面に、所定高さの凸条を規則的に設けることにより、
かかる成形型内でウレタンスポンジ原料が発泡せしめら
れるときに、表面セルがそれら凸条間の凹所に沿って規
則的に配列することを見出したのであり、その結果、発
泡成形されるウレタンスポンジ層の表面に、粗大なセル
が現れ難くなり、また、セルのサイズも均一に整えられ
得て、著しく表面性に優れたウレタンスポンジロールを
得ることが出来ることとなり、以て、本発明を完成する
に至ったのである。

【００１０】すなわち、本発明は、ロール軸となる長手
棒状の芯金と、該芯金の周りに一体的に形成されたウレ
タンスポンジ層とを有し、且つ該ウレタンスポンジ層の
表層部に存在する各セルが、それぞれ独立して外部に開
口せしめられてなる構造のウレタンスポンジロールにし
て、かかるウレタンスポンジ層の外周面に少なくとも５
０μｍ以上の深さにおいて設けられた、ロール軸方向に
直線的に若しくはスパイラル状に延びる複数の溝部に
て、凹凸表面構造が形成されると共に、隣り合う溝部間
に形成された凸部の幅（Ｗ）と前記セルのサイズ（Ｄ）
との比（Ｗ／Ｄ）が０．７以上、２．０未満となるよう
に構成されて、少なくとも該凸部の表面セルが該凸部の
延びる方向に規則的に配列せしめられていることを特徴
とするウレタンスポンジロールを、その要旨とするもの
である。

【００１１】なお、このような本発明に従うウレタンス
ポンジロールの一つの好ましい態様によれば、前記セル
のサイズ（Ｄ）は、１０〜１０００μｍの範囲内とさ
れ、また、前記溝部の幅が、前記凸部の幅（Ｗ）以下と
されることとなる。

【００１２】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記ウレタンスポンジ層が、最終ロール形状を与える成形
キャビティ内でのウレタンスポンジ原料の発泡成形操作
によって、前記芯金の周りに一体的に形成せしめられ
て、目的とするウレタンスポンジロールが構成されるこ
ととなる。

【００１３】さらに、本発明に従うウレタンスポンジロ
ールにおいては、トナー供給ロールとして好適に用いる
ために、前記ウレタンスポンジ層が３５０ｇ以下の硬度
を有すると共に、該ウレタンスポンジ層の表層部に存在
する各セルの外部への開口径が１００〜８００μｍであ
り、且つそれらセル開口部の開口全面積が該ウレタンス
ポンジ層表面の２０％以上を占めるように構成されるこ
ととなる。

【００１４】そして、本発明は、上述の如き優れた特徴
を有するトナー供給ロールを有利に製造し得る方法とし
て、最終ロール形状を与える成形キャビティ内でのウレ
タンスポンジ原料の発泡成形操作によって、前述の如き
構成のウレタンスポンジロールを製造する方法にして、
前記成形キャビティにおけるロール外周面を形成する型
内面に、前記凹凸表面構造を与える複数の溝部に対応し
た凸条が形成され、更に表面粗さ：Ｒｚが５〜２０μｍ
となるように調整されてなると共に、シリコーン系若し
くは弗素系離型剤のコーティング層が設けられてなる成
形型を用い、該成形型の成形キャビティ内に、ロール軸
となる長手棒状の芯金を配置する一方、前記ウレタンス
ポンジ原料を導入して、発泡成形せしめることにより、
該芯金の周りにウレタンスポンジ層を形成して、その表
面セルをそれぞれ独立して外部に開口せしめる一方、前
記凸条にて形成される複数の溝部によってロール表面に
前記凹凸表面構造が形成されるようにしたことを特徴と
するウレタンスポンジロールの製造方法をも、その要旨
とするものである。

【００１５】このような、本発明に従うウレタンスポン
ジロールの製造手法によれば、所定の成形型を用いて、
芯金の周りに所定のウレタンスポンジ層を一体発泡成形
することにより、そのまま、目的とするウレタンスポン
ジロールを得ることが出来るのであって、何等の特別な
操作も採用することなく、表面セルを均一なセルサイズ
において、規則的に配列せしめてなるウレタンスポンジ
ロールを、簡単に且つ工業的に有利に製造することが出
来るのである。

【００１６】

【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。

【００１７】先ず、図１は、本発明に従うウレタンスポ
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。

【００１８】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２
０を有すると共に、それら４つの現像ユニット２０が、
９０度の位相差を持って、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。

【００１９】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３０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２
８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２
８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。

【００２０】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。

【００２１】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２
８、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、芯金の周りに、例えば一体発泡成形手法等によっ
て、所定のウレタンスポンジ層を一体的に形成すること
によって構成すると共に、かかるウレタンスポンジ層の
表層部に存在する各セルが、それぞれ独立して外部に開
口するように構成せしめ、更に、そのようなウレタンス
ポンジ層の外周面を、ロール軸方向に直線的に若しくは
スパイラル状に延びる所定深さの複数の溝部にて、凹凸
表面構造と為し、且つそれら溝部の間に形成される凸部
の幅とウレタンスポンジ層の表面セルサイズとの比を所
定範囲に規制することによって、かかるウレタンスポン
ジ層の表面セルを規則的に配列せしめたところに、大き
な特徴を有するものであって、その一例が、図３に概略
的に示されている。

【００２２】すなわち、図３の（ａ）において、ウレタ
ンスポンジロール３２は、回転軸となる芯金３４と、そ
の周りに一体的に形成された、独立気泡型の発泡体構造
の所定厚さのウレタンスポンジ層３６とから構成されて
いる。なお、このような構成のウレタンスポンジロール
３２は、有利には、芯金３４の存在下において、最終ロ
ール形状を与える成形キャビティ内でのウレタンスポン
ジ原料の発泡成形操作によって得られ、そしてそれによ
って、所定硬度のウレタンスポンジ層３６が、芯金３４
の周りに、所定厚さにて、一体的に形成されるのであ
る。

【００２３】そして、かかる一体発泡成形操作等にて、
芯金３４の周りに形成されるウレタンスポンジ層３６
は、図３の（ａ）におけるＡ−Ａ断面の部分拡大図とし
て、図３の（ｂ）に示されている如く、ウレタンスポン
ジ層３６の表層部に存在する各セル３８が、スキン層の
厚さが最も薄くなるセル３８の中央部に相当する部位に
形成された開口部４０を通じて、それぞれ独立して外部
に開口せしめられてなる構造を呈していると共に、ウレ
タンスポンジ層３６の外周面には、ロール軸方向に直線
的に延びる複数の溝部４２が、ロール周方向に所定ピッ
チにおいて設けられていることによって、凹凸表面構造
が形成されているのである。

【００２４】しかも、本発明にあっては、かかる凹凸表
面構造において、溝部４２が少なくとも５０μｍ以上の
深さにおいて設けられていると共に、そのような溝部４
２の隣り合うものの間に形成される凸部４４の幅（ここ
では、ロール周方向における長さ）：Ｗとセル３８のサ
イズ（平均セル径）：Ｄとの比：Ｗ／Ｄが０．７以上、
２．０未満となるように構成されており、これによっ
て、図４の（ａ）に示されているように、少なくとも凸
部４４部分に位置する表面セル３８が、かかる凸部４４
の延びる方向（ここではロール軸方向）に規則的に配設
せしめられてなる構造が実現されているのである。

【００２５】なお、ここにおいて、ウレタンスポンジ層
３６の表面に凹凸表面構造を与える溝部４２の深さ
（ｄ）が５０μｍよりも浅くなると、表面セル３８を、
そのような溝部４２に沿って規則的に配列せしめること
が困難となるのであり、そのために、本発明にあって
は、少なくとも５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以
上の溝深さ（ｄ）において、溝部４２が形成されること
となる。そして、この溝部４２の深さ（ｄ）の上限や、
溝部４２のロール周方向におけるピッチ（ｐ）、更には
溝部４２の溝幅は、ウレタンスポンジロールの用途に応
じて、適宜に決定されることとなるが、一般に、溝部４
２の深さ（ｄ）の上限としては、３０００μｍ以下、好
ましくは１０００μｍ以下とされ、また溝部４２のロー
ル周方向ピッチとしては、３００〜３０００μｍ、好ま
しくは５００〜２０００μｍとなるようにされることと
なる。

【００２６】また、本発明にあっては、少なくとも凸部
４４におけるセル３８の規則的な配列を実現する上にお
いて、溝部４２間に形成される凸部４４の幅（Ｗ）とセ
ルサイズ（Ｄ）との比（Ｗ／Ｄ）を規制することが必要
であり、そのような比（Ｗ／Ｄ）が、０．７未満の場合
にあっては、表面セル３８が凸部４４に沿って配列し難
くなるのであり、また、２．０以上となると、凸部４４
には、セル３８が２個以上入るようになるために、図４
（ｂ）に示される如く、セルの規則的配列性が充分でな
く、セルサイズも余り均一とはならない問題がある。

【００２７】さらに、溝部４２の形状としては、特に限
定されることはなく、Ｖ字形状、矩形形状、円弧形状等
の各種の形状において、ウレタンスポンジ層３６の表面
に形成されるものであり、また、溝部４２の形成方向と
しても、例示の如きロール軸方向に直線的（平行）な方
向が採用される場合の他、ロール軸方向にスパイラル状
に延びる方向であっても、何等差し支えなく、そのよう
なスパイラル状の溝部（４２）にて形成される、ロール
軸方向にスパイラル状に延びる凸部（４４）にあって
も、その表面セルの規則的な配列が有利に実現される。

【００２８】なお、ウレタンスポンジ層３６表面の溝部
４２においては、溝部４２間に位置する凸部４４部分に
比して、表面セル３８の配列の制御が充分に行ない難い
ものであるところから、その幅（ロール周方向における
長さ）は、凸部４４の幅（Ｗ）以下とされることが望ま
しく、中でも、出来るだけ狭いことが望ましく、通常５
０〜３００μｍ程度とされることとなる。

【００２９】そして、このような本発明に従うウレタン
スポンジロール３２において、ウレタンスポンジ層３６
を構成する各セル３８の平均セル径であるセルサイズ
（Ｄ）は、開口部４０の開口径よりも大きいものであっ
て、一般に１０〜１０００μｍ程度、好ましくは５０〜
８００μｍ程度とされることとなる。なお、このような
セルサイズの範囲において、ウレタンスポンジロール３
２の用途に応じて望ましいセルサイズが適宜に決定され
るものであり、例えば、トナー供給ロールやクリーニン
グロールにあっては、好適には１００〜５００μｍ程度
のセル径（Ｄ）が採用され、また現像ロールや転写ロー
ルにあっては、５０〜２５０μｍ程度のセル径（Ｄ）が
採用される。また、かかるウレタンスポンジ層３６は、
例示の如き各セル３８が相互に独立した独立気泡型の構
造であっても、また各セル３８が相互に連通せる連続気
泡型の構造であっても、何等差支えないが、特に、独立
気泡型の構造が有利に採用されるのである。

【００３０】ところで、かくの如き構成のウレタンスポ
ンジロール３２がトナー供給ロールとして用いられる場
合にあっては、前記ウレタンスポンジ層３６は、好まし
くは、３５０ｇ以下の硬度を有する軟質層として形成さ
れると共に、該ウレタンスポンジ層３６の表層部に存在
する各セル３８の外部への開口部４０の開口径が、１０
０〜８００μｍであり、且つそれらセル開口部４０の開
口全面積が、ウレタンスポンジ層３６表面の２０％以上
を占めるように、構成されることとなる。

【００３１】因みに、トナー供給ロールに用いられるウ
レタンスポンジロール３２のウレタンスポンジ層３６の
硬度が３５０ｇよりも高くなると、現像ロールへのトナ
ーの供給が悪化し、Ｌ／Ｌ（低温、低湿：１５℃×１０
％）耐久性試験後の画像が悪化する等の問題を惹起する
からである。なお、ここで言う硬度とは、図５（ａ）及
び（ｂ）に示される如く、ウレタンスポンジロール３２
を、その両端の芯金３４部分において支持し、そしてそ
のウレタンスポンジ層３６を５０ｍｍ幅（厚さ：７ｍ
ｍ）の板状押圧面を有する治具４６にて、１０ｍｍ／ｍ
ｉｎの速度で押圧したときの、１ｍｍ変位（圧縮）時の
荷重（ｇ）にて表したものであって、その数値が大きく
なる程、ウレタンスポンジ層３６の硬さが高い、即ち硬
いことを示している。また、測定ポイントは、図示の如
く、軸方向の２ヶ所×周方向の９０度毎に４ヶ所の計８
ヶ所とし、その平均値が、ウレタンスポンジ層３６の硬
度とされる。

【００３２】また、かかるウレタンスポンジ層３６の表
面セル３８の開口部４０の開口径が１００μｍよりも小
さくなると、開口部４０を通じてセル３８内に侵入した
トナーが出にくくなり、硬化が惹起されて、画像不具合
が発生する一方、かかる開口径が８００μｍを越えるよ
うになると、トナー供給量が減少して、濃度低下やスジ
発生の問題を惹起するところから、トナー供給ロールと
してのウレタンスポンジロール３２におけるウレタンス
ポンジ層３６の表面セル３８の開口部４０の開口径は、
上述の如く、１００〜８００μｍ、好ましくは２００〜
７００μｍ程度とされることとなる。

【００３３】さらに、そのようなウレタンスポンジ層３
６における表面セル３８の開口部４０の開口全面積、換
言すれば開口部４０の合計面積が、ウレタンスポンジ層
３６表面の２０％以上を占めるように構成されることに
よって、トナー供給ロールとして用いた場合において、
ウレタンスポンジ層３６の各セル３８に対するトナーの
出入りが均一化されて、部分的な硬さのバラツキが生じ
難くなる。これに対して、この開口部４０の開口全面積
の割合が２０％よりも低くなると、トナー供給性能が低
くなる問題に加えて、ウレタンスポンジ層３６内部にト
ナーが詰まり易く、これによって部分的な硬化が惹起さ
れて、画像の悪化を招き易い問題を内在する。尤も、そ
のようなセル３８の開口全面積のウレタンスポンジ層３
６表面に対する占有割合の上限は、適宜に決定されるこ
ととなるが、一般に８０％以下、好ましくは７０％以下
とされる。

【００３４】ここにおいて、かくの如き本発明に従うウ
レタンスポンジロール３２は、当業者間において認識さ
れている公知の各種の手法に従って、容易に製造され得
るものであるが、本発明においては、特に、以下の如き
手法が有利に採用され、それによって、ウレタンスポン
ジ原料の一体発泡成形と同時に形成されるウレタンスポ
ンジ層３６の表層部に、その表面の各セル３８を独立し
て外部に連通せしめる開口部４０をそれぞれ形成せしめ
る一方、ウレタンスポンジ層３６の外周面に、ロール軸
方向に直線的に或いはスパイラル状に延びる複数の溝部
４２を、ロール周方向に所定ピッチで形成して、凹凸表
面構造としたウレタンスポンジロール３２が、一挙に製
造され得るのである。

【００３５】すなわち、かかる手法は、最終ロール形状
を与える成形キャビティ内でのウレタンスポンジ原料の
発泡成形操作によって、目的とするウレタンスポンジロ
ールを製造するに際して、そのような成形キャビティに
おけるロール外周面を形成する型内面に、ウレタンスポ
ンジロール３２の凹凸表面構造を与える溝部３２に対応
した凸条を形成し、且つ表面粗さ：Ｒｚが５〜２０μｍ
となるように調整してなると共に、そのような型内面
に、シリコーン系若しくは弗素系離型剤からなるコーテ
ィング層を設けてなる成形型を用いて、ウレタンスポン
ジ原料の発泡成形を行なう方法であり、かかる成形型の
成形キャビティ内に、芯金３４を配置すると共に、ウレ
タンスポンジ原料を導入して発泡成形せしめることによ
り、かかる芯金３４の周りに、所定のウレタンスポンジ
層３６を形成せしめる一方、該ウレタンスポンジ層３６
の表面にスキン層を形成し、更に表層部に位置するセル
３８、換言すれば表面セルのそれぞれを外部に開口せし
める開口部４０を、表面のスキン層を貫通するように形
成すると同時に、ウレタンスポンジ層３６の外表面に、
型内面の軸方向の凸条を転写せしめて、ロール軸方向に
直線的に或いは螺旋状に延びる溝部４２を形成せしめる
ようにするのである。

【００３６】そして、このような成形型を用いることに
より、その型内面（ロール外周面を形成する成形キャビ
ティ内周面）に形成されるシリコーン系若しくは弗素系
離型剤からなるコーティング層の溌水作用乃至は表面張
力等の作用に加えて、型内面の表面粗さ（Ｒｚ）が所定
粗さとされていることにより、液状のウレタンスポンジ
原料の発泡成形にて生じるセルの型内面に最も近接する
部分、換言すればスキン層の厚さが最も薄くなるセル中
央部相当部位に、ウレタンスポンジ原料の不存在部分が
生じ、これによって、形成されるウレタンスポンジ層３
６表面のスキン層に開口部４０が生じ、この開口部４０
を通じて、表面セル３８が外部に開口するようになるの
であり、また、成形キャビティのロール外周面を形成す
る型内面に設けられた軸方向の凸条によって、ウレタン
スポンジ層３６の外表面には、ロール軸方向に延びる溝
部４２が形成されることとなるのである。

【００３７】なお、ここで用いられる成形型は、前述の
如く、その成形キャビティにおけるロール周面を形成す
る型内面（キャビティ内面）において、目的とする凹凸
表面構造を構成する複数の溝部４２を与える凸条が、成
形キャビティの軸方向に直線的に（或いはスパイラル状
に）延びる形態において設けられてなるものであり、ま
た、そのような凸条にて形成される凹凸形状の型内面の
表面粗さ（Ｒｚ）が５〜２０μｍとなるように調整され
るのであるが、そのような表面粗さ（Ｒｚ）は、一般
に、ショットブラスト加工等の公知の粗面化加工を施す
ことによって、容易に実現されることとなる。なお、こ
の型内面の表面粗さ（Ｒｚ）が、５μｍよりも小さくな
ると、発泡成形されるウレタンスポンジ層３６の表面の
スキン層に対して、開口部４０を充分な大きさにおいて
形成し難くなるのであり、また、２０μｍより大きくな
ると、脱型不具合、具体的にはスキン層の破れ、スポン
ジ層の破断等という問題を惹起する。

【００３８】また、かかる成形型の成形キャビティ内面
（型内面）に対して、溝部４２に対応する凸条を形成す
るに際しても、従来から公知の各種の手法が適宜に採用
され得るものであって、例えば、型内面をエッチング加
工、放電加工（ワイヤカット）、ブローチ加工等による
加工を施したり、電鋳めっきによって形状転写すること
により、更には鋳造によって形状転写する等の手法によ
って、目的とする型内面形状が実現されることとなる。

【００３９】そして、このようにして、目的とするウレ
タンスポンジロール３２の外周面形状に対応した型内面
構造（凹凸表面構造）とされると共に、表面粗さ（Ｒ
ｚ）が５〜２０μｍとなるように調整されてなる型内面
に対して、そこに形成されるシリコーン系若しくは弗素
系離型剤からなるコーティング層は、何れも、公知のシ
リコーン系若しくは弗素系離型剤、例えば変性シリコー
ン樹脂や弗素樹脂乃至は変性弗素樹脂を離型有効成分と
して含む離型剤を用いて形成され、その際、そのような
コーティング層の厚さは、一般に、１〜１０μｍ程度と
されることとなる。このコーティング層の厚さが薄くな
り過ぎると、コーティング層の機能を充分に発揮し得な
くなるからであり、また、厚くなり過ぎると、発泡成形
して得られるウレタンスポンジ層３６の凹凸表面構造の
形態が悪化するようになるからである。また、前記シリ
コーン系若しくは弗素系離型剤は、有利には、型内面に
塗布された後、加熱硬化せしめられ、以て被膜強度の向
上せしめられたコーティング層とされることとなる。

【００４０】ところで、上記した本発明に従う方法にお
いては、具体的には、図６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、所謂パイプ型が好適に用
いられて実施され、そこでは、そのパイプ形状の内部
が、ウレタンスポンジロール３２の最終ロール形状を与
える成形キャビティとされているのである。

【００４１】すなわち、図６（ａ）において、成形型５
０は、ウレタンスポンジロール３２のウレタンスポンジ
層３６の軸方向長さに略等しい長さのパイプ５２と、該
パイプ５２の両端に取り付けられて、それぞれの端部を
形成するキャップ５４、５４とから構成されており、パ
イプ５２内に芯金３４をセットせしめた状態下におい
て、該パイプ５２の両端をキャップ５４、５４にて閉塞
すると共に、それらキャップ５４、５４にて、芯金３４
を支持せしめることによって、パイプ５２内に、目的と
するウレタンスポンジロール３２の最終ロール形状（外
径を与える成形キャビティ：５６）が形成されるように
なっている。

【００４２】そして、このような成形型５０の型内面を
構成するパイプ５２の内面が、図６（ｂ）に拡大して示
されるように、目的とするウレタンスポンジロール３２
の外表面の凹凸構造を与える溝部４２に対応する凸条５
８が、パイプ軸方向に直線的に或いはスパイラル状に延
びるように設けられていると共に、パイプ５２の内面全
体が、所定の表面粗さ（Ｒｚ）となるように加工され、
更にそのようなパイプ５２の内面に、シリコーン系若し
くは弗素系離型剤からなるコーティング層６０が、所定
厚さで形成されているのである。

【００４３】また、かかる本発明に従うウレタンスポン
ジロール３２の製造に際して、上述の如き成形型５０の
成形キャビティ５６内に導かれて、発泡成形操作によっ
て、所定のウレタンスポンジ層３６を与えるウレタンス
ポンジ原料は、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。

【００４４】例えば、そのような液状のウレタンスポン
ジ原料を構成するポリオール成分としては、通常のウレ
タンスポンジ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、ポリマーポリオール
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（ＴＯ
ＤＩ）、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、または併用して使用され得るものである。

【００４５】また、こ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ウレタンスポンジ原料
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ウレタンスポンジ層３６の構
造、即ち独立気泡型の発泡体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。

【００４６】特に、本発明に従うウレタンスポンジ層３
６の発泡構造において、そのセルサイズ（Ｄ）は、公知
の各種の手法によって制御され、例えば成形型５０の成
形キャビティ５６内へのウレタンスポンジ原料の注入量
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、先に規定せ
る如きセルサイズを実現するために、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、０．１〜
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。

【００４７】そして、このような液状のウレタンスポン
ジ原料は、例えば、図６の（ａ）に示される如き成形型
５０の成形キャビティ５６内に注入されて、従来と同様
にして、発泡成形せしめられることとなるが、その際、
発泡倍率としては、一般に、５倍〜２０倍程度とされ
る。このような発泡成形操作にて、成形型５０の型内面
に設けた凸条５８にて形成された溝部４２により付与さ
れる凹凸表面構造を有するウレタンスポンジロール３２
が得られるが、そのようなウレタンスポンジロール３２
を成形型５０から取り出した状態のものにおいて、その
ロール表面の表層部には、その表面セル３８を外部に開
口せしめる独立した開口部４０が、成形型５０の型内面
（パイプ５２内面）の特性によって、所定大きさにおい
て形成されていると共に、少なくとも溝部４２間に存在
する凸部４４部位の表面セル３８が、かかる凸部４４の
延びる方向に規則的に配列せしめられているのである。
なお、このようなウレタンスポンジ層３６の発泡成形後
に、公知のクラッシングを適宜実施しても良く、例え
ば、所定圧力の圧縮空気等を吹き付ける方法が有利に採
用される。また、独立気泡型のウレタンスポンジ層３６
を成形する場合には、発泡方法として、機械発泡が望ま
しいと共に、そのようなクラッシング時の空気圧を小さ
くすることが望ましい。

【００４８】本発明は、このようにして、発泡成形して
得られたウレタンスポンジロールを、そのまま、トナー
供給ロールとして、また現像ロール、転写ロール、クリ
ーニングロール等として用いて、前記したプリンターを
構成するものであり、それによって、そのようなウレタ
ンスポンジロール３２のロール表面特性によって、優れ
た特徴を発揮するのである。例えば、トナー供給ロール
や転写ロールとして用いた場合にあっては、表面セルの
不均一性から生じる性能のムラが著しく改善されること
となるのである。即ち、表面セルが均一に且つ規則的に
並んでいることにより、トナー供給性能やトナー掻き取
り性能が極めて安定化せしめられ、高精度の画像が得ら
れるのである。また、転写ロールにあっても、表面の粗
大なセルが発生せず、またセルが規則的に並んでいるた
めに、転写性能が全面に亘って均一となる等の特徴を発
揮するのである。

【００４９】

【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。

【００５０】先ず、成形型としては、図６（ａ）に示さ
れる如きパイプ型（５０）を用い、その型内面に相当す
る金属製パイプ（５２）の内面に対して、ブローチ加工
を施して、図３に示される如き、ロール軸方向に直線的
に延びる複数の溝部（４２）によって凹凸表面構造のウ
レタンスポンジ層（３６）を与える、該溝部（４２）に
対応した凸条（５８）を、各種のサイズにおいて形成し
た。そして、このブローチ加工されたパイプ型（５０）
の型内面に対して、ショットブラスト加工を施し、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、
各種の凸条（５８）が形成された型内面に、シリコーン
系離型剤の硬化層（厚さ：５μｍ）を形成せしめた。

【００５１】一方、ＦＡ−７１８（三洋化成工業株式会
社製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価＝２８）９０重量
部、ＰＯＰ−３１−２８（三井東圧化学株式会社製ポリ
マーポリオール、ＯＨ価＝２８）１０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）０．０５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）２重量部、スミジュール４４Ｖ−２０（住友
バイエルウレタン株式会社製クルードＭＤＩ、ＮＣＯ％
＝３１）８．８重量部、及びＴＤＩ−８０（三井東圧化
学株式会社製ＴＤＩ、ＮＣＯ％＝４８）２０．５重量部
を配合せしめることにより、目的とするウレタンスポン
ジ原料を調製した。なお、Ｎo.７〜１０のウレタンスポ
ンジロールの製造例においては、セルサイズを調整する
ために、整泡剤の種類及び量を適宜変更した。

【００５２】次いで、かくの如き配合組成のウレタンス
ポンジ原料を用いて、前記した型内面の凸条（５８）の
配設形態が種々異なる成形型（５０）にて、従来と同様
にして発泡成形することにより、芯金（３４）の周り
に、それぞれ、生じた複数の溝部（４２）によって所定
の凹凸表面構造を呈するウレタンスポンジ層（３６）を
一体的に形成せしめてなる、各種のウレタンスポンジロ
ール（３２）を得た。なお、得られた各種のウレタンス
ポンジロール（３２）におけるウレタンスポンジ層（３
６）は、何れも、硬度が１９０ｇ、表面セル（３８）の
開口径（平均）が３５０μｍ、開口率が５８％のもので
あった。

【００５３】そして、この得られた各種のウレタンスポ
ンジロール（３２）について、そのウレタンスポンジ層
（３６）の表面に形成された、ロール軸方向に直線的に
延びる溝部（４２）の深さ（ｄ）及びそれら溝部間に位
置する凸部（４４）の幅（Ｗ）を、それぞれ調べ、更に
は、表面セル（３８）の均一性と規則的な配列性につい
て、目視にて観察して評価すると共に、更に、そのよう
なウレタンスポンジロール（３２）をトナー供給ロール
として用いて、画像評価試験を行ない、画像ムラの発生
の有無について調べた。そして、それらの結果を、下記
表１に併せ示した。

【００５４】なお、表面セル（３８）の均一性や規則的
配列性の目視評価にあっては、その良好なものを○、不
充分なものを×として、表した。また、画像評価試験に
おける画像ムラは、それぞれのウレタンスポンジロール
を、トナー供給ロールとして市販のレーザープリンター
に組み込み、画像出しを行ない、得られた画像を観察し
て、画像ムラがない場合には○、それがある場合には
△、更に、それが著しい場合には×として、評価した。

【００５５】

【表１】

【００５６】かかる表１の結果より明らかなように、本
発明に従うＮo.３〜Ｎo.５の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た場合にあっては、何れ
も、表面セル（３８）の均一性や規則的配列性に優れた
ものであると共に、画像ムラ等の画像上の欠陥も何等惹
起せしめるものではなかった。これに対して、溝部（４
２）の深さ（ｄ）が浅い場合（Ｎo.１）や、凸部（４
４）の幅（Ｗ）とセルサイズ（Ｄ）との比（Ｗ／Ｄ）が
小さ過ぎたり（Ｎo.２）、大き過ぎたり（Ｎo.６）した
場合にあっては、表面セル（３８）の均一性や規則的配
列性が劣るようになり、また画像ムラ等の問題を惹起し
ていることが認められる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従うウレタンスポンジロールにあっては、芯金の周り
に一体的に形成されたウレタンスポンジ層の表層部に存
在する各セルが、それぞれ、独立して外部に開口せしめ
られていると共に、ロール軸方向に直線的に若しくはス
パイラル状に延びる複数の溝部にて、凹凸表面構造とさ
れ、且つ隣り合う溝部間に形成された凸部部位を少なく
とも含んで、その表層部のセルが、かかる凸部の延びる
方向に均一に規則的に配列せしめられてなる構造とされ
ているところに、大きな特徴を有するものであり、これ
によって、その用途において、優れた機能を奏するので
ある。例えば、トナー供給ロールの用途においては、ト
ナー供給性能やトナー掻き取り性能、更にはトナー保持
性が向上されて、高精度の画像が実現されたり、転写ロ
ールの用途においては、転写性能の均一性が効果的に高
められ得るのである。

【００５８】また、本発明に従うウレタンスポンジロー
ルの製造方法によれば、所定の成形型を用いた一体発泡
成形によって、目的とするウレタンスポンジロールが直
接的に得られることとなり、何等の加工も施す必要がな
いところから、その製造工程が極めて簡略化され得るこ
ととなったのであり、また、得られるウレタンスポンジ
ロールも、寸法精度のより向上したものとなったのであ
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一例を
示す説明図であって、（ａ）は、その全体斜視説明図で
あり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面の部分拡大
説明図である。

【図４】セル配列形態の異なるウレタンスポンジロール
の表面構造を示す説明図であって、（ａ）は、本発明に
従うウレタンスポンジロールの表面構造を示す部分拡大
説明図であり、（ｂ）は、本発明の規定から外れたウレ
タンスポンジロールの表面構造を示す部分拡大説明図で
ある。

【図５】ウレタンスポンジロールのウレタンスポンジ層
の硬度の測定方法を示す説明図であって、（ａ）は平面
説明図、また（ｂ）は左側面説明図である。

【図６】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ものであっ
て、（ａ）は、そのような成形型の縦断面説明図であ
り、（ｂ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃ断面の拡大説明図
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３０層形成ブレード３２ウレタンス
ポンジロール３４芯金３６ウレタンス
ポンジ層３８セル４０開口部４２溝部４４凸部４６治具５０成形型５２パイプ５４キャップ５６成形キャビティ５８凸条６０コーティング層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 75:00 105:04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール軸となる長手棒状の芯金と、該芯
金の周りに一体的に形成されたウレタンスポンジ層とを
有し、且つ該ウレタンスポンジ層の表層部に存在する各
セルが、それぞれ独立して外部に開口せしめられてなる
構造のウレタンスポンジロールにして、かかるウレタンスポンジ層の外周面に少なくとも５０μ
ｍ以上の深さにおいて設けられた、ロール軸方向に直線
的に若しくはスパイラル状に延びる複数の溝部にて、凹
凸表面構造が形成されると共に、隣り合う溝部間に形成
された凸部の幅（Ｗ）と前記セルのサイズ（Ｄ）との比
（Ｗ／Ｄ）が０．７以上、２．０未満となるように構成
されて、少なくとも該凸部の表面セルが該凸部の延びる
方向に規則的に配列せしめられていることを特徴とする
ウレタンスポンジロール。
【請求項２】前記セルのサイズ（Ｄ）が、１０〜１０
００μｍである請求項１記載のウレタンスポンジロー
ル。
【請求項３】前記溝部の幅が、前記凸部の幅（Ｗ）以
下とされている請求項１又は２に記載のウレタンスポン
ジロール。
【請求項４】前記ウレタンスポンジ層が、最終ロール
形状を与える成形キャビティ内でのウレタンスポンジ原
料の発泡成形操作によって、前記芯金の周りに一体的に
形成されている請求項１乃至３の何れかに記載のウレタ
ンスポンジロール。
【請求項５】前記ウレタンスポンジ層が３５０ｇ以下
の硬度を有すると共に、該ウレタンスポンジ層の表層部
に存在する各セルの外部への開口径が１００〜８００μ
ｍであり、且つそれらセル開口部の開口全面積が該ウレ
タンスポンジ層表面の２０％以上を占めていることを特
徴とする、トナー供給ロールとして用いられる前記請求
項１乃至４の何れかに記載のウレタンスポンジロール。
【請求項６】最終ロール形状を与える成形キャビティ
内でのウレタンスポンジ原料の発泡成形操作によって、
前記請求項１乃至５の何れかに記載のウレタンスポンジ
ロールを製造する方法にして、前記成形キャビティにおけるロール外周面を形成する型
内面に、前記凹凸表面構造を与える複数の溝部に対応し
た凸条が形成され、更に表面粗さ：Ｒｚが５〜２０μｍ
となるように調整されてなると共に、シリコーン系若し
くは弗素系離型剤のコーティング層が設けられてなる成
形型を用い、該成形型の成形キャビティ内に、ロール軸
となる長手棒状の芯金を配置する一方、前記ウレタンス
ポンジ原料を導入して、発泡成形せしめることにより、
該芯金の周りにウレタンスポンジ層を形成して、その表
面セルをそれぞれ独立して外部に開口せしめる一方、前
記凸条にて形成される複数の溝部によってロール表面に
前記凹凸表面構造が形成されるようにしたことを特徴と
するウレタンスポンジロールの製造方法。
【請求項７】前記成形型が、パイプ型である請求項６
記載のウレタンスポンジロールの製造方法。