JP2002039162A

JP2002039162A - ウレタンスポンジロールの製造方法

Info

Publication number: JP2002039162A
Application number: JP2000223375A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takeyama; 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: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP3770060B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ロール寸法精度や表面セル開口率に優れ、表
面セル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
る方法の提供。【解決手段】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４２が一体的に形成され、且つ該スポンジ層４
２の表面にスキン層が形成されてなるモールド成形品４
０を準備した後、かかるモールド成形品４０のスポンジ
層４２表面に対してプラズマを照射せしめて、該スポン
ジ層４２表面に存在するスキン層を溶融・消失させるこ
とにより、該スキン層直下のセルを外周面に開口せしめ
て、目的とするウレタンスポンジロールを得る。

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６−３０
１２８１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４−５
５８７３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３
５０ｇ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１１−３８７４
９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１
５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１
８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。

【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２
８、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３
４、３４にて閉塞すると共に、それらキャップ３４、３
４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（ＮＤ
Ｉ）、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３
２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１〜１０
０μｍ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４
０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、３０〜５０
ｍｍ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：５０
０μｍ、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５
ｍｍφ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−３
５（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

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１４Ｆ０７３ 15/08 ５０１ 15/08 ５０１Ａ４Ｆ２０９５０１Ｄ 15/16 １０３ 15/16 １０３ 21/10 Ｂ２９Ｋ 75:00 // Ｂ２９Ｋ 75:00 105:04 105:04 Ｂ２９Ｌ 31:32 Ｂ２９Ｌ 31:32 Ｃ０８Ｌ 75:04 Ｃ０８Ｌ 75:04 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１２Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC05 2H032 AA05 BA19 BA23 2H034 BC01 BC02 BC03 2H077 AC04 AD06 FA13 FA22 3J103 AA02 AA13 AA32 BA41 EA02 EA20 HA03 HA12 HA18 HA48 HA54 4F073 AA21 BA28 BB04 BB05 CA01 CA04 CA09 4F209 AA31 AD03 AD18 AG03 AG20 AG28 AH04 PA14 PB01 PC03 PC05 PG05 PG06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。
【請求項２】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。
【請求項３】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。
【請求項４】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。