JP2005186323A

JP2005186323A - Urethane sponge roll and its manufacturing method

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Publication number: JP2005186323A
Application number: JP2003427648A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Takeyama; 可大竹山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP4311198B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a urethane sponge roll constituted so as to expand only the cells in a roll to allow them to communicate with each other with avoiding an effect on the cell shape in the vicinity of the surface of the roll as much as possible and enhanced in function as a roll, and to provide an advantageous manufacturing method of the urethane sponge roll. <P>SOLUTION: When a mold having a molding cavity for imparting a roll shape is used to subject a urethane foamable raw material to foam molding in a state that a longitudinal rod-shaped shaft body becoming a roll shaft is concentrically arranged in a molding cavity to manufacture the urethane sponge roll wherein an open cell type urethane sponge layer is formed around the shaft body in a predetermined thickness. In this manufacturing method, the cell diameter in the vicinity of the shaft body of the urethane sponge layer is made larger than that in the vicinity of the surface layer becoming a mold side by raising the temperature of the shaft body as compared with the temperature of the mold to perform foam molding. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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、電子写真現像方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられているロール部材として好適な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。 The present invention relates to a urethane sponge roll and a method for producing the same, and in particular, a urethane sponge roll suitable as a roll member used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic developing system, and the same It is related with the method which can manufacture advantageously.

従来から、軸体（芯金）の周りに、ウレタン発泡体からなるスポンジ状の層が、所定の厚さで形成されてなるウレタンスポンジロールは、電子写真方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置において、帯電ロールや現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、給紙ロール、クリーニングロール等として、用いられてきている。例えば、特開平８−２７６５１２号公報には、帯電ロールが、また特開平１０−２５４２３３号公報には、トナー供給ロールが、更に特開平８−１６６６９５号公報には、現像部材としての現像ロールが、軟質のスポンジ層を軸体の周りに一体的に形成してなるロール構造において、明らかにされている。 Conventionally, a urethane sponge roll in which a sponge-like layer made of urethane foam is formed around a shaft (core metal) with a predetermined thickness has been used for copying machines, printers, and facsimiles using electrophotography. Have been used as charging rolls, developing rolls, toner supply rolls, transfer rolls, paper feed rolls, cleaning rolls, and the like. For example, JP-A-8-276512 discloses a charging roll, JP-A-10-254233 discloses a toner supply roll, and JP-A-8-166695 discloses a developing roll as a developing member. It is clarified in a roll structure in which a soft sponge layer is integrally formed around a shaft body.

ところで、そのような軸体の周りに多孔構造のウレタンスポンジ層を一体的に形成してなるウレタンスポンジロールにあっては、そのロール表面性状が、かかるウレタンスポンジ層を与えるセル構造によって影響を受け、例えば、画像形成装置における各種ロールとして用いた場合において、表面の凹凸やセル開口形状等によって、表面性状が悪化し、そのために、画像の均一性に大きな影響をもたらし、画像ムラを惹起する問題を内在する他、ウレタンスポンジ層におけるセルの連通性や、その成形性等においても、問題を内在し、各種ロールとしての用途に充分に応え得るものではなかったのである。 By the way, in a urethane sponge roll formed by integrally forming a porous urethane sponge layer around such a shaft body, the roll surface properties are affected by the cell structure that provides the urethane sponge layer. For example, when used as various rolls in an image forming apparatus, the surface properties deteriorate due to surface irregularities, cell opening shapes, etc., and this has a significant effect on image uniformity and causes image unevenness. In addition, there are problems in the cell connectivity in the urethane sponge layer, the moldability thereof, and the like, and it was not possible to sufficiently satisfy the use as various rolls.

例えば、帯電ロールにあっては、ウレタンスポンジ層における内部スポンジの連通性が高い方が、同様の材料を用いても、連通性が低い方よりも、ロール形状を変形させた後の形状回復性が良好となるのであり、更に、成形時においては、内部スポンジの連通性が高いと、ガス抜け、収縮変形を抑制し、金型の内面形状の追随性が向上して、成形キャビティの形状乃至は大きさにより適合した、形状安定性に優れたロールとすることが出来るのであるが、従来からのウレタンスポンジロールにおいては、内部スポンジの連通性が充分でなく、従って、型内面形状の追随性、更には形状安定性に劣り、画像均一性においても、充分なものではなかったのである。 For example, in the case of a charging roll, the shape of the urethane sponge layer that has a higher connectivity with the internal sponge can be recovered even after the roll shape is deformed, even if the same material is used, rather than the one with a lower connectivity. Furthermore, when molding, if the internal sponge has high communication, gas escape and shrinkage deformation are suppressed, and the followability of the inner surface shape of the mold is improved, so that the shape of the molding cavity can be improved. Can be made into a roll that conforms to the size and has excellent shape stability. However, in conventional urethane sponge rolls, the internal sponge is not sufficiently connected, and therefore the inner shape of the mold can be traced. Furthermore, the shape stability is inferior, and the image uniformity is not sufficient.

また、トナー供給ロールにおいては、均一なトナー供給性と、トナーへのストレス低減とがスポンジ層に要求されることとなるが、現像ロール上へのトナーの供給性は、当接する表面セルの形状や開口率による影響が大きいことを考慮し、また、ロール内部のトナーの流動性を高め、トナーの循環効率を高めて、トナーの凝集や詰まりの防止を図って、前記した要求を満足させるためには、ロール表面近傍のセルを変化（拡大）させることなく、内部セルのみを連通化させることが有効と考えられる。 In addition, in the toner supply roll, a uniform toner supply property and a reduction in stress on the toner are required for the sponge layer, but the toner supply property on the developing roll depends on the shape of the surface cell that comes into contact. In order to satisfy the above-mentioned requirements, considering that the influence of the toner and the aperture ratio is large, and improving the fluidity of the toner inside the roll, increasing the toner circulation efficiency, and preventing toner aggregation and clogging. For this reason, it is considered effective to make only the internal cells communicate without changing (enlarging) the cells in the vicinity of the roll surface.

ここにおいて、ウレタン発泡体であるウレタンスポンジ層の表面と内部との間でセル径に分布をもたせてなるスポンジロールを製造する方法としては、一般に、金型を用いたインテグラルスキンフォームの形成手法の採用が考えられる。而して、かかるインテグラルスキンフォームの成形手法は、金型の成形キャビティ面を、撥水性の平滑面にて構成して発泡成形を行うことにより、表面層は硬いスキン層となり、内部は軟らかいフォーム層となったサンドイッチ構造状のものとして得られるのであり、そこでは、高密度発泡となるが故に、ロール表面近傍のセル微細化には効果があるものの、ロールの表面硬度が高くなるという問題があり、軟質ポリウレタンフォーム層を形成する上においては、制約のあるものであった。 Here, as a method for producing a sponge roll having a cell diameter distribution between the surface and the inside of the urethane sponge layer which is a urethane foam, generally, a method for forming an integral skin foam using a mold is used. Can be considered. Thus, in the integral skin foam molding method, the mold cavity surface is formed of a water-repellent smooth surface and foam molding is performed, so that the surface layer becomes a hard skin layer and the inside is soft. It is obtained as a sandwich structure with a foam layer, where high density foaming is effective for cell miniaturization in the vicinity of the roll surface, but the roll surface hardness increases. In forming a flexible polyurethane foam layer, there was a limitation.

特開平８−２７６５１２号公報JP-A-8-276512 特開平１０−２５４２３３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-254233 特開平８−１６６６９５号公報JP-A-8-166695

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、その解決すべき課題とするところは、表面近傍のセル形状に極力影響を与えることなく、ロール内部のセルのみを拡大連通化させ、ロールとしての機能を高めたウレタンスポンジロールと、その有利な製造方法を提供することにあり、また、他の課題とするところは、セルの連通度に優れ、且つ形状追随性を高めた、圧縮永久歪み値も低く抑えてなるウレタンスポンジロールを有利に得る技術を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that only the cells inside the roll are affected without affecting the cell shape near the surface as much as possible. The purpose is to provide a urethane sponge roll having an expanded communication and enhanced function as a roll, and an advantageous manufacturing method thereof. Another object is to provide excellent cell communication and shape followability. It is an object of the present invention to provide a technique for advantageously obtaining a urethane sponge roll having a high compression set and a low compression set value.

そして、本発明にあっては、かくの如き技術的課題の解決のために、ロール形状を与える成形キャビティを有する金型を用い、該成形キャビティ内において、ロール軸となる長手棒状の軸体を同心的に配置した状態にて、ウレタン発泡原料を発泡成形せしめることにより、該軸体の周りに連続気泡型のウレタンスポンジ層を所定厚さで形成してなるウレタンスポンジロールを製造するに際して、前記金型の温度よりも前記軸体の温度を高めて、前記発泡成形を行うことにより、前記ウレタンスポンジ層の該軸体近傍におけるセル径が、該金型側となる表層近傍のセル径よりも大きくな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、その要旨とするものである。 In the present invention, in order to solve such technical problems, a mold having a molding cavity that gives a roll shape is used, and a longitudinal rod-shaped shaft body that becomes a roll shaft is formed in the molding cavity. When producing a urethane sponge roll in which an open-celled urethane sponge layer is formed with a predetermined thickness around the shaft body by foam-molding a urethane foam raw material in a concentrically arranged state, By performing the foam molding by increasing the temperature of the shaft body above the temperature of the mold, the cell diameter in the vicinity of the shaft body of the urethane sponge layer is larger than the cell diameter in the vicinity of the surface layer on the mold side. A gist of the method for producing a urethane sponge roll characterized in that it is made large.

なお、かかる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一つの態様によれば、前記軸体と前記金型との温度差は、有利には２０〜８０℃とされ、これによってより一層有効なセル構造が実現される。 In addition, according to one desirable aspect of the manufacturing method of the urethane sponge roll according to the present invention, the temperature difference between the shaft body and the mold is preferably 20 to 80 ° C., thereby further effective. A cell structure is realized.

また、そのような本発明に従う製造方法の望ましい態様の別の一つによれば、前記金型よりも高い温度に予熱された前記軸体が、該金型の前記成形キャビティ内に同心的に配置せしめられて、前記発泡成形が実施されることとなるのである。 According to another preferred embodiment of the manufacturing method according to the present invention, the shaft body preheated to a temperature higher than that of the mold is concentrically within the molding cavity of the mold. The foam molding is carried out after being arranged.

さらに、本発明に従うウレタンスポンジロールの製造方法の他の一つの望ましい態様によれば、前記金型の成形キャビティの内周面側にチューブ状のカバーゴムを配置して、該カバーゴムと前記軸体との間で、前記ウレタン発泡原料を発泡成形せしめることにより、形成される前記ウレタンスポンジ層の外周面に、該カバーゴムが一体的に固着されてなるロール構造とされる手法が、有利に採用される。 Furthermore, according to another desirable aspect of the method for producing a urethane sponge roll according to the present invention, a tubular cover rubber is disposed on the inner peripheral surface side of the mold cavity of the mold, and the cover rubber and the shaft are arranged. A method of forming a roll structure in which the cover rubber is integrally fixed to the outer peripheral surface of the urethane sponge layer formed by foam-molding the urethane foam raw material with the body is advantageous. Adopted.

加えて、本発明に従う製造方法の更に他の有利な態様の一つによれば、前記発泡成形操作の後、前記金型から取り出された発泡成形体を用い、該発泡成形体の表面に位置する前記カバーゴムによって抵抗調整層を構成する一方、該カバーゴムの外周面上に、保護層をコーティングにより更に形成して、帯電ロールとする手法が、好適に採用されることとなる。 In addition, according to one of the other advantageous aspects of the manufacturing method according to the present invention, after the foam molding operation, the foam molded body taken out from the mold is used and positioned on the surface of the foam molded body. While the resistance adjusting layer is constituted by the cover rubber to be formed, a method of further forming a protective layer on the outer peripheral surface of the cover rubber by coating to form a charging roll is suitably employed.

そして、本発明にあっては、また、上記した何れかの方法によって得られたウレタンスポンジロールであって、前記ウレタンスポンジ層が、前記軸体近傍において表層近傍よりも大なるセル径とされていると共に、セル連通度において高められた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をも、その要旨としているのである。 In the present invention, the urethane sponge roll obtained by any of the above-described methods, wherein the urethane sponge layer has a larger cell diameter in the vicinity of the shaft body than in the vicinity of the surface layer. At the same time, the gist is also a urethane sponge roll characterized in that the cell communication degree is enhanced.

このように、本発明にあっては、金型発泡の特徴を生かして、金型と軸体の予熱温度に差を持たせ、ロール内部と外部に相当する両部位における発泡速度を変化させることによって形成されるセルの径と連通性を制御し、ロール表層近傍のセルを小さいままに維持する一方、軸体近傍のセルを大きくして、結果的にロール表面と内部のセル径に分布を持たせることが可能となったのであり、これによって、ウレタンスポンジロールの機能を効果的に高め、また、その成形性に関しても、例えば、表層を有する多層構成スポンジロールの製造に際して、表層直下のセルに影響を与えることなく、内部セルのみを拡大連通化させることで、成形時に発生する発泡ガスの置換性を、ロール内部で高め、金型からの脱型後のロール形状を安定して、金型形状に沿わせることが可能となったのである。 As described above, in the present invention, by making use of the characteristics of mold foaming, the preheating temperature between the mold and the shaft body is made different, and the foaming speed at both portions corresponding to the inside and outside of the roll is changed. By controlling the diameter and connectivity of the cells formed by the above, keeping the cells in the vicinity of the roll surface layer small while increasing the cells in the vicinity of the shaft, resulting in a distribution on the roll surface and the inner cell diameter. As a result, the function of the urethane sponge roll is effectively enhanced, and the moldability of the cell immediately below the surface layer, for example, in the production of a multi-layered sponge roll having a surface layer is also improved. By expanding only the internal cells without affecting the flow, the substitution of foaming gas generated during molding is enhanced inside the roll, and the roll shape after demolding from the mold is stabilized. It is the became possible to along the shape.

また、かかる本発明に従って得られるウレタンスポンジロールにあっては、セル連通度が高められ、且つ形状追随性に優れたものであって、その圧縮永久歪みも低く抑えられ得て、耐ヘタリ性に優れたものであるところから、画像形成装置における帯電ロールやトナー供給ロール等の各種ロールとして、有利に用いられ得、それによって、画像ムラのない優れた画像均一性の特徴を発揮し得るのである。 Further, in the urethane sponge roll obtained according to the present invention, the degree of cell communication is increased and the shape following property is excellent, and the compression set can be suppressed to be low, and the anti-sag property is achieved. Since it is excellent, it can be advantageously used as various rolls such as a charging roll and a toner supply roll in an image forming apparatus, thereby exhibiting excellent image uniformity characteristics without image unevenness. .

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の構成について、図面を参照しつつ、更に詳細に説明することとする。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

先ず、図１には、本発明に従って製造されるウレタンスポンジロールのうち、帯電ロールの如き導電性ロールとして、有利に用いられるウレタンスポンジロールの代表的な構造の一例が、軸芯に直角な方向の断面において、示されている。そこにおいて、ウレタンスポンジロール１０は、ステンレス等からなる金属製の導電性軸体（芯金）１２の外周面上に、軟質乃至は低硬度のウレタン発泡体（スポンジ）からなる導電性のウレタンスポンジ層（ベース層）１４が、弾性体層として形成されており、更に、該ウレタンスポンジ層１４の外周面上に、ロール径方向の内側から外側に、半導電性材料からなる抵抗調整層１６及び保護層１８が、それぞれ所定厚さで、順次積層形成されている。即ち、かかるウレタンスポンジロール１０にあっては、軸体１２の周りに、ロール径方向の内側から外側に向かって、ベース層１４と抵抗調整層１６と保護層１８とが、それぞれ、所定の厚さにおいて、順次、一体的に積層形成されてなる構造を有して、構成されているのである。 First, FIG. 1 shows an example of a typical structure of a urethane sponge roll that is advantageously used as a conductive roll such as a charging roll among urethane sponge rolls manufactured according to the present invention, in a direction perpendicular to the axis. It is shown in the cross section. The urethane sponge roll 10 is a conductive urethane sponge made of a soft or low hardness urethane foam (sponge) on the outer peripheral surface of a metal conductive shaft (core metal) 12 made of stainless steel or the like. The layer (base layer) 14 is formed as an elastic body layer, and further on the outer peripheral surface of the urethane sponge layer 14 from the inner side to the outer side in the roll radial direction, a resistance adjusting layer 16 made of a semiconductive material, and The protective layers 18 are sequentially stacked with a predetermined thickness. That is, in the urethane sponge roll 10, the base layer 14, the resistance adjustment layer 16, and the protective layer 18 have a predetermined thickness around the shaft body 12 from the inner side to the outer side in the roll radial direction. In this case, it has a structure in which the layers are sequentially laminated integrally.

そして、かかるウレタンスポンジロール１０にあっては、本発明に従って、そのウレタンスポンジ層１４が、図示の如く、軸体１２近傍において、抵抗調整層１６側の表層近傍よりも大なるセル径とされているのであり、しかも、セル連通度において高められた構造を呈しているところに、大きな特徴を有しているのである。 In the urethane sponge roll 10, according to the present invention, the urethane sponge layer 14 has a larger cell diameter in the vicinity of the shaft body 12 than in the vicinity of the surface layer on the resistance adjusting layer 16 side as shown in the figure. In addition, it has a great feature in that it has a structure that is enhanced in cell connectivity.

ところで、このような構造を有するウレタンスポンジロール１０は、本発明に従って、目的とするウレタンスポンジロールのロール形状を与える成形キャビティを有する金型（成形型）を用い、その成形キャビティ内において、ロール軸となる長手棒状の軸体１２を同心的に配置した状態にて、所定のウレタン発泡原料を発泡成形せしめることにより、かかる軸体１２の周りに、連続気泡型のウレタンスポンジ層１４を、所定厚さで形成するに際して、軸体１２の温度を金型温度よりも高めて、発泡成形を行うようにした手法が採用され、これによって、ウレタンスポンジ層１４の軸体１２近傍におけるセル径が、金型側の表層近傍のセル径よりも大きくなって、連通性の高められたウレタンスポンジロール１０が、有利に形成されることとなる。 By the way, the urethane sponge roll 10 having such a structure uses a mold (molding die) having a molding cavity which gives a roll shape of the target urethane sponge roll according to the present invention, and a roll shaft is formed in the molding cavity. In a state where the long rod-shaped shaft body 12 is concentrically disposed, a predetermined urethane foam raw material is foam-molded to form an open-cell type urethane sponge layer 14 around the shaft body 12 with a predetermined thickness. At the time of formation, a technique is adopted in which foam molding is performed by raising the temperature of the shaft body 12 higher than the mold temperature, whereby the cell diameter of the urethane sponge layer 14 in the vicinity of the shaft body 12 is increased. The urethane sponge roll 10 that is larger than the cell diameter in the vicinity of the surface layer on the mold side and has improved connectivity is advantageously formed. That.

具体的には、目的とするウレタンスポンジロール１０のロール形状を与える成形キャビティを有する適当な発泡成形型、好適には、図２に示されるように、パイプ状の型構造を有する、所謂パイプ型を用いて、通常のモールド発泡成形操作によって、軸体１２の周りに、軟質のウレタン発泡体からなるウレタンスポンジ層１４を所定厚さで一体的に形成せしめる手法が採用され、そこにおいて、軸体１２の温度が、成形キャビティを与える金型部分の温度よりも高くされるのである。 Specifically, a suitable foaming mold having a molding cavity that gives the roll shape of the target urethane sponge roll 10, preferably a so-called pipe mold having a pipe-shaped mold structure as shown in FIG. 2. Is used to integrally form a urethane sponge layer 14 made of a soft urethane foam with a predetermined thickness around the shaft body 12 by a normal mold foam molding operation. The temperature of 12 is made higher than the temperature of the mold part that provides the mold cavity.

すなわち、図２において、金型２０は、目的とするウレタンスポンジロール１０の最終形状におけるウレタンスポンジ層１４の軸方向長さにほぼ等しい長さのパイプ部２２と、かかるパイプ部２２の両端に取り付けられて、それぞれの端部を閉塞する上下キャップ体２４、２６とから構成されており、図示の如く、パイプ部２２の中心に、長手棒状の軸体１２を位置せしめた状態において、かかるパイプ部２２の両端を、キャップ体２４、２６にてそれぞれ閉塞せしめることによって、パイプ部２２内に円筒状の成形キャビティ２８が形成されるようになっている。 That is, in FIG. 2, the mold 20 is attached to a pipe portion 22 having a length substantially equal to the axial length of the urethane sponge layer 14 in the final shape of the target urethane sponge roll 10 and both ends of the pipe portion 22. The upper and lower cap bodies 24 and 26 that close the respective end portions of the pipe portion 22 are disposed in the state where the longitudinal rod-like shaft body 12 is positioned at the center of the pipe portion 22 as shown in the figure. A cylindrical molding cavity 28 is formed in the pipe portion 22 by closing both ends of the cap 22 with cap bodies 24 and 26, respectively.

そして、図示の如き構造のウレタンスポンジロール１０を得るべく、図に示されるように、金型２０の所定位置に軸体１２を配置して、所定の成形キャビティ２８を形成する一方、その形成された成形キャビティ２８におけるロール外周面を与える側の内面、即ち、パイプ部２２の内面３０には、前記した図１における抵抗調整層１６を与えるチューブ状のカバーゴム３２がセットされて、配置せしめられることにより、かかるパイプ内面３０のほぼ全体を覆うように、所定厚さの層として配設されている。その後、この状態において、金型２０の成形キャビティ２８内には、ウレタン発泡体からなるウレタンスポンジ層１４を与えるウレタン発泡原料が、従来と同様に、注型機等を用いて注入されて、通常の発泡成形操作により、モールド成形が行われるのであり、それによって、図示の如く、軸体１２の周りにおいて、軟質のポリウレタン発泡体からなるウレタンスポンジ層１４が、一体的に形成されると共に、かかるウレタンスポンジ層１４の外表面に、上記したチューブ状のカバーゴム３２が、抵抗調整層１６として固着乃至は接着され、以て、ウレタンスポンジ層１４及び抵抗調整層１６（カバーゴム３２）がロール径方向の内側から外側に向かって一体的に積層されてなるモールド成形品３４が、形成されるのである。 Then, in order to obtain the urethane sponge roll 10 having the structure as shown in the drawing, the shaft body 12 is arranged at a predetermined position of the mold 20 to form a predetermined molding cavity 28 as shown in the figure. The tube-shaped cover rubber 32 for providing the resistance adjusting layer 16 in FIG. 1 is set and disposed on the inner surface of the molding cavity 28 on the side that provides the outer peripheral surface of the roll, that is, the inner surface 30 of the pipe portion 22. Thus, the pipe inner surface 30 is arranged as a layer having a predetermined thickness so as to cover almost the entire surface. Thereafter, in this state, the urethane foam raw material that gives the urethane sponge layer 14 made of urethane foam is injected into the molding cavity 28 of the mold 20 using a casting machine or the like, as usual, As shown in the figure, a urethane sponge layer 14 made of a soft polyurethane foam is integrally formed around the shaft body 12 as shown in the figure. The tube-shaped cover rubber 32 described above is fixed or adhered as the resistance adjustment layer 16 to the outer surface of the urethane sponge layer 14, so that the urethane sponge layer 14 and the resistance adjustment layer 16 (cover rubber 32) have a roll diameter. A molded product 34 is formed which is integrally laminated from the inside to the outside in the direction.

そして、本発明においては、かくの如き発泡成形操作において、軸体１２の温度を、金型２０、具体的にはパイプ部２２の温度よりも高くして、発泡成形を行うこととしたのである。具体的には、金型２０（パイプ部２２）や軸体１２は、一般に、結露を避け、また材料劣化を避け、発泡硬化反応を効果的に進行せしめるべく、２０℃程度から１５０℃程度に予熱され、特に、５０〜１３０℃程度に予熱されて、発泡成形操作に供されるものであるところ、本発明にあっては、そのような軸体１２の予熱温度を、金型２０（パイプ部２２）の予熱温度よりも高くして、注入されたウレタン発泡原料の発泡硬化を行なわしめることにより、ウレタン発泡原料の発泡速度を、軸体１２側において速くする一方、パイプ部２２側においては遅くして、パイプ部２２側よりも軸体１２側において、より大きなセル径を有する発泡セルが形成されるようにすると共に、その大きな発泡セルの連通性を効果的に高め得たのである。 In the present invention, in such foam molding operation, the temperature of the shaft body 12 is set higher than the temperature of the mold 20, specifically, the pipe portion 22, and foam molding is performed. . Specifically, the mold 20 (pipe portion 22) and the shaft body 12 generally have a temperature of about 20 ° C. to about 150 ° C. in order to avoid condensation, avoid material deterioration, and allow the foam curing reaction to proceed effectively. In the present invention, the preheat temperature of the shaft body 12 is set to the mold 20 (pipe). The foaming speed of the urethane foam raw material is increased on the shaft body 12 side by increasing the preheating temperature of the portion 22) and the foaming and curing of the injected urethane foam raw material is performed. Slowly, foam cells having a larger cell diameter were formed on the shaft body 12 side than the pipe portion 22 side, and the connectivity of the large foam cells could be effectively enhanced.

特に、このように、金型２０と軸体１２との予熱温度に差を持たせて、内側と外側の発泡速度を変化させることによって、形成されるセルの径と連通性が効果的に制御せしめ得ることとなったのであり、以て、ロールとして用いられるに際しての機能面での優れた特徴に加えて、成形性においても格別の効果が奏され得ることとなったのである。例えば、図２に示される如きチューブ状のカバーゴム３２の存在下でのウレタンスポンジ層１４の発泡成形に際しても、表層（３２；１６）直下のセルに影響を与えることなく、内部セルのみを拡大連通化させることが可能となり、成形時に発生する発泡ガスの置換性が、ウレタンスポンジ層１４（ロール）内部において効果的に高められ得、金型２０からのモールド成形品３４の脱型後の外径形状（ロール形状）を、安定して、金型形状に効果的に沿わせることが可能となったのである。 In particular, in this way, by changing the foaming speed between the inner side and the outer side by making a difference in the preheating temperature between the mold 20 and the shaft body 12, the diameter and the connectivity of the formed cell are effectively controlled. Therefore, in addition to the excellent features in terms of function when used as a roll, a special effect can be achieved in formability. For example, when foaming the urethane sponge layer 14 in the presence of the tube-shaped cover rubber 32 as shown in FIG. 2, only the inner cell is enlarged without affecting the cells immediately below the surface layer (32; 16). It becomes possible to communicate with each other, and the displaceability of the foaming gas generated at the time of molding can be effectively enhanced inside the urethane sponge layer 14 (roll), and the molded product 34 is removed from the mold 20 after demolding. The diameter shape (roll shape) can be stably and effectively aligned with the mold shape.

ところで、上述の如き軸体１２と金型２０（パイプ部２２）との間に設定される温度差としては、形成されるウレタンスポンジ層１４におけるセル径の分布やその径、更には連通性の程度に応じて、適宜に決定されることとなるが、一般に、上記した軸体１２や金型２０の予熱温度において、一般に２０〜８０℃、好ましくは３０〜７０℃の温度差となるように、それら軸体１２及び金型２０（パイプ部２２）の温度が設定され、これによって、より有効なセル構造を有するウレタンスポンジ層１４が形成されることとなる。 By the way, as a temperature difference set between the shaft body 12 and the mold 20 (pipe portion 22) as described above, the cell diameter distribution and the diameter in the urethane sponge layer 14 to be formed, and further the continuity of Generally, the temperature difference is generally 20 to 80 ° C., preferably 30 to 70 ° C., at the preheating temperature of the shaft body 12 and the mold 20 as described above. The temperatures of the shaft body 12 and the mold 20 (pipe portion 22) are set, whereby the urethane sponge layer 14 having a more effective cell structure is formed.

また、かくの如くして形成されるウレタンスポンジ層１４にあっては、そのロールとしての機能を高める上において、特に、画像形成装置における各種ロールとして、有利に適用するために、その発泡構造を与える発泡セルの平均セル径としては、２００μｍ〜８００μｍ程度、好ましくは３００〜６００μｍとされることとなる。この平均セル径が、小さくなり過ぎると、成形性が困難となり、また上限を超えるようになると、ロール表面の平滑性が悪化するようになるからである。そして、このような平均セル径の範囲内において、軸体１２近傍におけるセル径が大きくなるように、また、表層近傍のセル径が小さくなるように、制御されることとなるのである。 Further, in the urethane sponge layer 14 formed as described above, in order to enhance its function as a roll, in order to advantageously apply as various rolls in an image forming apparatus, the foamed structure is used. The average cell diameter of the foam cells to be applied is about 200 to 800 μm, preferably 300 to 600 μm. This is because if the average cell diameter is too small, the moldability becomes difficult, and if the average cell diameter exceeds the upper limit, the smoothness of the roll surface is deteriorated. In such a range of the average cell diameter, the cell diameter in the vicinity of the shaft body 12 is controlled and the cell diameter in the vicinity of the surface layer is controlled to be small.

なお、上記せる如きウレタンスポンジ層１４の一体的な発泡形成操作において、金型２０の成形キャビティ２８内に導入されて、反応・発泡せしめられるウレタン発泡原料としては、従来と同様なものが用いられ、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、適宜に選択されて使用されることとなる。例えば、そのようなポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、従来よりウレタン発泡体の製造に一般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る。また、ポリイソシアネート成分としては、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や、それらのうちの少なくとも一種をポリオールと反応せしめてなるプレポリマー等が、単独で、または組み合わせて使用されることとなる。そして、それらポリオール成分とポリイソシアネート成分は、従来と同様に、それらの比（ポリオール成分：ポリイソシアネート成分）が、一般に、９：１〜５：５程度となるように配合せしめられている。 In addition, in the integral foaming operation of the urethane sponge layer 14 as described above, the same urethane foam raw material that is introduced into the molding cavity 28 of the mold 20 and reacted and foamed is the same as the conventional one. Any conventionally known reactive raw material (a blend of a polyol component and a polyisocyanate component) that foams and cures in the mold is not particularly limited and is appropriately selected and used. For example, as a polyol component constituting such a polyurethane raw material, any of known polyols such as polyether polyols, polyester polyols, polymer polyols and the like conventionally used in the production of urethane foams can be used. . Further, as the polyisocyanate component, all polyisocyanates having at least bifunctionality can be used, for example, 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), orthotoluidine diisocyanate (TODI), naphthylene diisocyanate. (NDI), xylylene diisocyanate (XDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and carbodiimide-modified MDI, polymethylene polyphenyl isocyanate, polymeric polyisocyanate, or at least one of them is reacted with a polyol. A prepolymer etc. will be used individually or in combination. The polyol component and the polyisocyanate component are blended so that the ratio thereof (polyol component: polyisocyanate component) is generally about 9: 1 to 5: 5, as in the past.

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ウレタン発泡原料には、それらを反応せしめて形成されるポリウレタンを発泡させるために、水が発泡剤として用いられる。なお、この発泡剤としての水の添加量は、一般に、ポリオール成分の１００重量部に対して、０．１〜３．０重量部程度とされるが、好ましくは０．５〜２．０重量部程度が採用される。なお、この水の添加量が少なくなると、充分な発泡を行い難くなると共に、また形成される発泡セルが大きくなる問題があり、逆に、多くなり過ぎると、発泡速度が速く、金型２０へ注入を行う前に、注型機内において発泡反応が進み過ぎ、これにより、ウレタン発泡原料の体積が増加して、注型口から反応途中の原料が漏れたりして、安定した注入作業を行うことが出来なくなって、歩留りが悪くなったり、更には、発泡状態の均一化が有利に図られ得ないために、ウレタン発泡体からなるウレタンスポンジ層１４の表面にうねりが発生して、表面が凹凸となる等の問題が生ずるようになる。 Further, water is used as a foaming agent in the urethane foam raw material in which the polyol component and the polyisocyanate component are blended in order to foam polyurethane formed by reacting them. The amount of water added as the blowing agent is generally about 0.1 to 3.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyol component, but preferably 0.5 to 2.0 parts by weight. Part is adopted. If the amount of water added is small, it is difficult to perform sufficient foaming, and there is a problem that the foamed cells to be formed are large. Conversely, if the amount is too large, the foaming speed is high and the mold 20 is formed. Before the injection, the foaming reaction proceeds too much in the casting machine, which increases the volume of the urethane foam raw material, and the raw material in the middle of the reaction leaks from the casting port to perform a stable injection operation. The surface of the urethane sponge layer 14 made of urethane foam undulates and the surface is uneven, because the yield cannot be improved, and the uniform foaming state cannot be advantageously achieved. And other problems arise.

更に、そのようなウレタン発泡原料には、目的とするウレタンスポンジロール１０に、所望とする導電性が付与され得るように、カーボンブラック、金属粉末、導電性金属酸化物、第４級アンモニウム塩等の導電剤が配合され、そのような導電剤が配合されたウレタン発泡原料にて形成される導電性のウレタンスポンジ層１４の体積抵抗値は、一般に、１×１０³ 〜１×１０⁶ Ω・ｃｍ程度に調整されることとなる。 Furthermore, carbon black, metal powder, conductive metal oxide, quaternary ammonium salt, etc., can be applied to such urethane foam raw material so that the desired urethane sponge roll 10 can be provided with the desired conductivity. In general, the volume resistance value of the conductive urethane sponge layer 14 formed of the urethane foam raw material containing such a conductive agent is 1 × 10 ³ to 1 × 10 ⁶ Ω · It will be adjusted to about cm.

加えて、上述せる如きウレタン発泡原料には、従来と同様に、必要に応じて触媒、整泡剤、難燃剤、減粘剤、安定剤、充填剤、架橋剤、着色剤等の各種添加剤が、所望とするスポンジ（発泡体）硬度を生ぜしめ易い公知の配合となるように、適宜に添加せしめられる。 In addition, the urethane foam raw material as described above may be added to various additives such as a catalyst, a foam stabilizer, a flame retardant, a viscosity reducer, a stabilizer, a filler, a cross-linking agent, and a colorant as necessary. However, it is appropriately added so as to have a known composition that easily gives the desired sponge (foam) hardness.

また、かかる発泡成形操作にて形成されるウレタンスポンジ層１４の硬度や厚みにあっては、ロールの用途等に応じて、適宜に設定されるものの、硬度としては、一般に、アスカーＣ硬度で、６０゜以下の硬度であることが望ましく、また厚みとしては、一般に２〜１０ｍｍ程度が好適に採用されることとなる。 In addition, the hardness and thickness of the urethane sponge layer 14 formed by the foam molding operation is appropriately set according to the use of the roll, etc., but the hardness is generally the Asker C hardness, A hardness of 60 ° or less is desirable, and a thickness of about 2 to 10 mm is generally preferably used.

さらに、金型２０内にセットされるチューブ状のカバーゴム３２は、例示の如き抵抗調整層１６等の所定のゴム層を与えるべく、適宜のゴム材料からなるチューブが用いられるものであるが、ここでは、抵抗調整層１６を形成すべく、エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のゴム材料に、導電剤、好ましくはイオン導電剤や帯電防止剤などが配合されて、体積抵抗率が、一般に１０⁷ 〜１０¹⁰Ωｃｍ程度に調整されてなる形成材料が用いられる。そして、そのようなカバーゴム３２の厚みとしては、一般に１０〜１０００μｍ程度、好ましくは１００〜５００μｍ程度が有利に採用されることとなる。 Furthermore, the tube-shaped cover rubber 32 set in the mold 20 is a tube made of an appropriate rubber material so as to provide a predetermined rubber layer such as the resistance adjustment layer 16 as illustrated. Here, in order to form the resistance adjusting layer 16, a conductive agent, preferably an ionic conductive agent or an antistatic agent, is added to a rubber material such as epichlorohydrin rubber, epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), or the like. A forming material that is blended and whose volume resistivity is generally adjusted to about 10 ⁷ to 10 ¹⁰ Ωcm is used. And as thickness of such cover rubber 32, generally about 10-1000 micrometers, Preferably about 100-500 micrometers will be employ | adopted advantageously.

そして、上述の如くして、発泡成形して得られたモールド成形品３４は、金型２０から脱型された後、その外周面上に、保護層１８が形成されることにより、図１に示される構造のウレタンスポンジロール１０が製造されるのである。なお、かかる保護層１８は、画像形成装置における帯電ロールとして用いられる場合において、ロール表面にトナーなどが付着堆積するのを抑制するために設けられるものであって、例えば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のナイロン系材料や、弗素変性アクリレート系樹脂を含む樹脂組成物等にカーボンブラックや導電性金属酸化物等の導電剤が配合されて、その体積抵抗率が１×１０⁸ 〜１×１０¹³Ωｃｍ程度となるようにして、形成されることとなる。また、このような保護層１８は、従来と同様に、ディッピングやロールコート等の公知のコーティング手法により形成され、その厚みは、通常３〜２０μｍ程度とされる。 Then, as described above, the molded product 34 obtained by foam molding is removed from the mold 20 and then the protective layer 18 is formed on the outer peripheral surface thereof. The urethane sponge roll 10 having the structure shown is manufactured. The protective layer 18 is provided to prevent toner and the like from adhering and depositing on the roll surface when used as a charging roll in an image forming apparatus. For example, N-methoxymethylated nylon A conductive agent such as carbon black or a conductive metal oxide is blended with a nylon material such as, a resin composition containing a fluorine-modified acrylate resin, and the volume resistivity is 1 × 10 ⁸ to 1 × 10 ^13. It is formed so as to be about Ωcm. Such a protective layer 18 is formed by a known coating technique such as dipping or roll coating, as in the prior art, and its thickness is usually about 3 to 20 μm.

そして、このような構成を有するウレタンスポンジロール１０（導電性ロール）にあっては、軸体１２上にウレタン発泡体からなるウレタンスポンジ層１４が形成され、更に抵抗調整層１６、保護層１８が順次設けられているところから、導電性のウレタンスポンジ層１４にて、抵抗度乃至は柔軟性と良好な導電性とが付与され、また抵抗調整層１６にて、優れた耐電圧性（耐リーク性）が付与され、更に、保護層１８にてロール表面へのトナー等の付着体積が効果的に抑制され得たものとなっていることにより、画像形成装置における帯電ロール等として、好適に用いられ得るようになっている。 In the urethane sponge roll 10 (conductive roll) having such a configuration, a urethane sponge layer 14 made of a urethane foam is formed on the shaft body 12, and a resistance adjusting layer 16 and a protective layer 18 are further formed. The conductive urethane sponge layer 14 provides resistance or flexibility and good conductivity, and the resistance adjustment layer 16 provides excellent voltage resistance (leakage resistance). Furthermore, the protective layer 18 can effectively suppress the adhesion volume of toner or the like to the roll surface, so that it can be suitably used as a charging roll or the like in an image forming apparatus. It can be done.

以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等、限定的に解釈されるものではないことが理解されるべきである。 The exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above. However, these are merely examples, and the present invention is not limited to specific descriptions according to such embodiments. It should be understood that it is not intended to be construed.

例えば、上記の実施形態においては、ウレタンスポンジロール１０として、帯電ロールに好適な導電性を有するロールの代表的な構造を例示し、その製造方法を詳細に説明したが、本発明は、軸体１２の周りに、ウレタンスポンジ層を所定厚さにおいて形成してなるウレタンスポンジロールの全てに適用され得るものであり、そのような構造のウレタンスポンジロールが、本発明に従って有利に製造されて、上述せる如き導電性を有するロール１０の他にも、現像ロール、トナー供給ロール、転写ロール、給紙ロール等の従来から電子写真方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置における各種ロールとして、用いられるのである。 For example, in the above embodiment, the urethane sponge roll 10 is exemplified by a typical structure of a roll having conductivity suitable for a charging roll, and the manufacturing method thereof has been described in detail. 12 can be applied to all urethane sponge rolls having a urethane sponge layer formed in a predetermined thickness, and the urethane sponge roll having such a structure is advantageously manufactured according to the present invention. In addition to the roll 10 having conductivity as described above, various rolls in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles and the like that conventionally use electrophotographic methods such as a developing roll, a toner supply roll, a transfer roll, and a paper feed roll It is used as

また、本発明の対象とするウレタンスポンジロールにおいて、そのロール構造や導電性の有無等は、目的とするウレタンスポンジロールの用途等に応じて、適宜に決定されるものであり、例えばトナー供給ロールの場合にあっては、図２において、チューブ状のカバーゴム３２を成形キャビティ２８内にセットすることなく、軸体１２とパイプ部２２との間で、ウレタン発泡原料を用いて、直接に発泡成形が行われ、以て、形成されるウレタンスポンジ層（１４）の外表面が直接に外部に露呈せしめられた形態のモールド成形品として形成され、それが、そのまま、トナー供給ロールとして用いられることとなる。 Further, in the urethane sponge roll that is the subject of the present invention, the roll structure, the presence or absence of electrical conductivity, and the like are appropriately determined according to the intended use of the urethane sponge roll, such as a toner supply roll. In this case, in FIG. 2, foaming is directly performed between the shaft body 12 and the pipe portion 22 using the urethane foam raw material without setting the tube-shaped cover rubber 32 in the molding cavity 28. Molding is performed, so that the outer surface of the urethane sponge layer (14) to be formed is formed as a molded product in a form that is directly exposed to the outside, and it is used as it is as a toner supply roll. It becomes.

そして、そのような構成のトナー供給ロールにあっても、本発明に従えば、ウレタンスポンジ層の表層近傍のセル径が小さくされている一方、軸体近傍におけるセル径が大きくされてなる構造となっているところから、セル連通度が向上され、また圧縮永久歪やトナーの詰まり性が、効果的に改善され得ていると共に、トナーのかき取り性が悪化することもなく、均一なトナーの供給性が有利に確保され得たものとなっているのである。 Even in the toner supply roll having such a configuration, according to the present invention, the cell diameter in the vicinity of the surface layer of the urethane sponge layer is reduced, while the cell diameter in the vicinity of the shaft body is increased. Therefore, the degree of cell communication is improved, the compression set and the toner clogging can be effectively improved, and the toner scraping property is not deteriorated. Supplyability can be advantageously secured.

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、またそのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることが、理解されるべきである。 In addition, although not enumerated one by one, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements and the like are added based on the knowledge of those skilled in the art. It should be understood that all of these are within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.

以下に、本発明の代表的な実施例を示し、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。 Hereinafter, representative examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not limited by the description of such examples. It goes without saying.

実施例１
先ず、ウレタン発泡原料を調製するために、下記の配合組成に従って、ポリオール成分を含むポリオール配合剤と、ポリイソシアネート成分としてプレポリマーを含むポリイソシアネート配合剤を、それぞれ調製した。そして、それらポリオール配合剤とポリイソシアネート配合剤とをポリオール配合剤：ポリイソシアネート配合剤＝１００：２５の重量比となるように混合して、ウレタン発泡原料を調製した。 Example 1
First, in order to prepare a urethane foam raw material, a polyol compounding agent containing a polyol component and a polyisocyanate compounding agent containing a prepolymer as a polyisocyanate component were prepared according to the following composition. And these polyol compounding agents and polyisocyanate compounding agent were mixed so that it might become a weight ratio of polyol compounding agent: polyisocyanate compounding agent = 100: 25, and the urethane foam raw material was prepared.

−ポリオール配合剤− （配合比）
ＥＰ−８２８（三井化学(株)製、ポリオール成分）９０重量部
ＰＯＰ−３１−２８（三井化学(株)製、ポリオール成分）１０重量部
ケッチェンＥＣ（導電剤）２重量部
カオライザーＮＯ．３１（花王(株)製、第三級アミン触媒）０．５重量部
トヨキャットＨＸ−３５（東ソー(株)製、第三級アミン触媒）０．１重量部
ジブチル錫ジラウレート（錫系触媒）０．１重量部
Ｌ−５３０９（日本ユニカー(株)製、シリコーン系整泡剤）３重量部
水（発泡剤）２重量部 -Polyol compounding agent- (mixing ratio)
EP-828 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., polyol component) 90 parts by weight POP-31-28 (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., polyol component) 10 parts by weight Ketjen EC (conducting agent) 2 parts by weight Kaulizer NO. 31 (manufactured by Kao Corporation, tertiary amine catalyst) 0.5 part by weight Toyocat HX-35 (manufactured by Tosoh Corporation, tertiary amine catalyst) 0.1 part by weight Dibutyltin dilaurate (tin-based catalyst) 0.1 part by weight L-5309 (Nihon Unicar Co., Ltd., silicone foam stabilizer) 3 parts by weight Water (foaming agent) 2 parts by weight

−ポリイソシアネート配合剤− （配合比）
スミジュールVT-80(住友バイエルウレタン(株)製、ポリイソシアネート成分)
２６．９重量部 -Polyisocyanate compounding agent-(Compounding ratio)
Sumidur VT-80 (manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., polyisocyanate component)
26.9 parts by weight

一方、下記配合組成の抵抗調整層用形成材料を、押出機により、チューブ状に押し出して、１６０℃で加硫を行なった後、カットして、厚み：０．５ｍｍ×外径：１４ｍｍ×長さ：２４０ｍｍのゴム弾性体チューブ（３２）を作製した。 On the other hand, a resistance adjusting layer forming material having the following composition was extruded into a tube shape by an extruder, vulcanized at 160 ° C., and then cut to obtain a thickness: 0.5 mm × outer diameter: 14 mm × long. Length: A 240 mm rubber elastic body tube (32) was produced.

−抵抗調整層用形成材料− （配合比）
エピクロルヒドリンゴム１００重量部
イオン導電剤１重量部
シリカ５０重量部
加硫剤２重量部
加硫促進剤５重量部
加硫助剤１０重量部
加工助剤１重量部 -Formation material for resistance adjustment layer- (Blend ratio)
Epichlorohydrin rubber 100 parts by weight Ionic conductive agent 1 part by weight Silica 50 parts by weight Vulcanization agent 2 parts by weight Vulcanization accelerator 5 parts by weight Vulcanization aid 10 parts by weight Processing aid 1 part by weight

次いで、金型として、図２に示される如きパイプ型（２０）を用い、その成形キャビティ（２８）内に、外径：６ｍｍ×長さ：２６０ｍｍの金属製の軸体（１２）を配置する一方、ロール外周面を与える、内径：１４ｍｍの金属（ＳＵＳ）製パイプ（２２）の内面（３０）に、上記で得られたゴムチューブ（３２）を挿入して、セットせしめた。なお、金属製パイプ（２２）の内面（３２）は、中央部径が端部径よりも０．０７０ｍｍだけ大となるようにして、太鼓型形状のウレタンスポンジ層（１４）が形成されるようにした。また、パイプ型（２０）と軸体（１２）とは、下記表１に示される所定の温度となるように予熱して、セットせしめた。 Next, a pipe mold (20) as shown in FIG. 2 is used as a mold, and a metal shaft (12) having an outer diameter: 6 mm × length: 260 mm is disposed in the molding cavity (28). On the other hand, the rubber tube (32) obtained above was inserted into the inner surface (30) of a metal (SUS) pipe (22) having an inner diameter of 14 mm to give the outer peripheral surface of the roll and set. The inner surface (32) of the metal pipe (22) has a central diameter larger than the end diameter by 0.070 mm so that a drum-shaped urethane sponge layer (14) is formed. I made it. Further, the pipe mold (20) and the shaft body (12) were preheated and set so as to have a predetermined temperature shown in Table 1 below.

そして、かかるパイプ型（２０）に対して軸体（１２）やゴムチューブ（３２）をセットせしめた状態下において、成形キャビティ（２８）内に、上記で調製されたウレタン発泡原料を注入し、１１０℃の温度で２０分間発泡硬化させることにより、発泡成形されたモールド成形品（３４）を作成した。そして、冷却の後、得られたモールド成形品（３４）をパイプ型（２０）から取り出した後、両ゴムチューブ（３２）の外周面上に最外層としての保護層（１８）を、弗素変性アクリレート系樹脂を含む樹脂組成物を用いて、ロールコート法にてコーティングし、目的とする図１に示される如き構造の帯電ロール（１０）を得た。 Then, in a state where the shaft body (12) and the rubber tube (32) are set to the pipe mold (20), the urethane foam raw material prepared above is injected into the molding cavity (28), By foaming and curing at a temperature of 110 ° C. for 20 minutes, a foam molded product (34) was produced. Then, after cooling, the obtained molded product (34) is taken out from the pipe mold (20), and then the protective layer (18) as the outermost layer is formed on the outer peripheral surfaces of both rubber tubes (32) with fluorine-modified. Using a resin composition containing an acrylate-based resin, coating was performed by a roll coating method to obtain a target charging roll (10) having a structure as shown in FIG.

かくして得られたパイプ型（２０）と軸体（１２）との予熱温度差のある各種のロールについて、それぞれ、通気量、形状追随性、製品断面セル径、圧縮永久歪及び画像評価を行い、その結果を、下記表１〜表３に示した。 For the various rolls having a preheating temperature difference between the pipe mold (20) and the shaft body (12) thus obtained, the air flow rate, the shape following property, the product cross-sectional cell diameter, the compression set, and the image evaluation were performed, The results are shown in Tables 1 to 3 below.

−通気量：Ａの評価−
図３の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、各々のウレタンスポンジロール（１０）から、軸方向長さが５ｍｍとなるロール部分（１４＋１６＋１８）を残して、他のロール部分を除去した状態のサンプル４０を作製し、これを、Ａｌ材質の保持リング４２に設けたロール製品外径よりも０．１ｍｍ小さな内径（φ）の保持孔４４内に嵌入固定せしめて、図３（ａ）に示される如く、保持筒４６の開口端に気密に固定して、サンプル４０の軸方向の一端側が大気にさらされるようにする一方、その他端側が、保持筒（４６）の内部に露呈せしめられるようにした。そして、かかる保持筒４６の内部に連通するように、流量計４８を介して、真空ポンプ５０を設ける一方、保持筒４６内の圧力を検出する圧力計としてのマノメータ５２を設けた状態において、真空ポンプ５０を作動せしめ、マノメータ５２にて検出される保持筒４６内部の圧力と外気圧との差圧が１ｋＰａとなるようにして、そのときの空気流量を流量計４８で測定し、その測定値を、サンプル４０のウレタンスポンジ層（１４）部分の断面積で除することによって、目的とする空気量：Ａ（ｃｃ／ｍｉｎ・ｃｍ² ）を得た。 -Aeration rate: Evaluation of A-
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), from each urethane sponge roll (10), the other roll portions were removed leaving the roll portion (14 + 16 + 18) having an axial length of 5 mm. A sample 40 in a state is prepared, and this is fitted and fixed in a holding hole 44 having an inner diameter (φ) smaller by 0.1 mm than the outer diameter of the roll product provided in the holding ring 42 made of Al, and FIG. As shown in FIG. 2, one end side of the axial direction of the sample 40 is fixed to the opening end of the holding cylinder 46 so as to be exposed to the atmosphere, while the other end side is exposed to the inside of the holding cylinder (46). I did it. In a state where a vacuum pump 50 is provided through a flow meter 48 so as to communicate with the inside of the holding cylinder 46, a manometer 52 as a pressure gauge for detecting the pressure in the holding cylinder 46 is provided. The pump 50 is operated so that the pressure difference between the pressure inside the holding cylinder 46 detected by the manometer 52 and the external air pressure is 1 kPa, and the air flow rate at that time is measured by the flow meter 48, and the measured value Was divided by the cross-sectional area of the urethane sponge layer (14) portion of sample 40 to obtain the target air amount: A (cc / min · cm ² ).

−平均セル径の評価−
それぞれのロール製品の断面をＣＣＤビデオカメラ（ソニー株式会社製）を用いて、約７０倍の倍率で拡大撮影し、その画像により、表層近傍と軸体近傍におけるセル径を測定した。また、表層近傍の平均セル径と軸体近傍の平均セル径との比及びウレタンスポンジ層（１４）全体としての平均セル径（Ｂ）も、求めた。そして、この得られた全体的なセル径の平均値（Ｂ）にて、前記求められた通気量（Ａ）を除することによって、セル連通度（Ａ／Ｂ）を算出した。 -Evaluation of average cell diameter-
A cross section of each roll product was enlarged and photographed at a magnification of about 70 times using a CCD video camera (manufactured by Sony Corporation), and the cell diameters in the vicinity of the surface layer and the vicinity of the shaft body were measured from the images. Further, the ratio of the average cell diameter in the vicinity of the surface layer to the average cell diameter in the vicinity of the shaft body and the average cell diameter (B) as a whole of the urethane sponge layer (14) were also determined. Then, the cell communication degree (A / B) was calculated by dividing the obtained air flow rate (A) by the average value (B) of the obtained overall cell diameter.

−形状追随性の評価−
各得られたロール製品の軸心方向における中央部径と両端部径とを、それぞれ測定し、その中央部径から端部径を差し引いた値をもって、形状追随性の良否を判定した。具体的には、その求められた数値が、パイプ型（２０）内のキャビティの中央部径と端部径の差である０．０７０ｍｍに近い値を示すものほど、形状追随性が良好であるものと判断した。 -Evaluation of shape following ability-
The central part diameter and both end part diameters in the axial direction of each obtained roll product were measured, and the quality of the shape followability was determined based on the value obtained by subtracting the end part diameter from the central part diameter. Specifically, the shape followability is better as the obtained numerical value is closer to 0.070 mm, which is the difference between the center diameter and the end diameter of the cavity in the pipe mold (20). Judged to be.

−圧縮永久歪の評価−
各製品ローラに対して、４０℃×９５％ＲＨなる環境条件下において、２ｋｇの荷重を１週間作用させた後の変形量を、％にて表示して、圧縮永久歪の評価を行った。なお、この数値が大なる程、変形を受けやすいことを示している。 -Evaluation of compression set-
For each product roller, the amount of deformation after applying a load of 2 kg for one week under an environmental condition of 40 ° C. × 95% RH was displayed in%, and compression set was evaluated. In addition, it shows that it is easy to receive a deformation | transformation, so that this numerical value is large.

−画像均一性の評価−
画成品ローラを、市販のレーザービームプリンター：カラー・レーザー・ジェット４６００（ヒューレット・パッカード社製）に対して、帯電ロールとしてセットした後、ハーフトーンパターン（黒）にて画出しして、画像ムラの有無について調べ、画像均一性を評価した。評価結果において、○は画像ムラが全く認められないことを、また△は画像ムラが僅かに認められることを、更に△×は画像ムラがやや認められることを、それぞれ示している。 -Evaluation of image uniformity-
The product roller is set as a charging roll to a commercially available laser beam printer: Color Laser Jet 4600 (manufactured by Hewlett-Packard Company), and then imaged with a halftone pattern (black). The presence or absence of unevenness was examined and the image uniformity was evaluated. In the evaluation results, ◯ indicates that no image unevenness is observed, Δ indicates that image unevenness is slightly recognized, and Δ × indicates that image unevenness is slightly recognized.

かかる表の結果とそれをグラフ化した図４より明らかな如く、本発明に従って、軸体（１２）の予熱温度がパイプ型（２０）の予熱温度よりも高くして得られたロールにあっては、軸体とパイプ型の予熱温度が同じ温度である基準の製品ロールに比べて、通気量（Ａ）が著しく増大せしめられ、また、平均セル径においても表層近傍は小さく、一方、芯金近傍の平均セル径がより大きくなっており、セル連通度（Ａ／Ｂ）においても、著しく優れた値となっていることに加えて、形状追随性や圧縮永久歪において、優れた改善効果が認められ、更に、画像均一性においても、何等の画像ムラも認められ得ない優れた特徴を発揮するものであることが認められる。 As is apparent from the results of this table and FIG. 4 which graphs the results, according to the present invention, in the roll obtained by making the preheating temperature of the shaft body (12) higher than the preheating temperature of the pipe mold (20). Compared with the standard product roll in which the preheating temperature of the shaft body and the pipe type is the same, the air flow rate (A) is remarkably increased, and the average cell diameter is small in the vicinity of the surface layer, while the core metal In addition to the fact that the average cell diameter in the vicinity is larger and the cell communication degree (A / B) is remarkably excellent, there is an excellent improvement effect in shape followability and compression set. Further, it is recognized that the present invention exhibits an excellent feature that no image unevenness can be recognized in terms of image uniformity.

なお、軸体（１２）の予熱温度よりも、パイプ型（２０）の予熱温度の方が高い場合にあっては、ロール表層部において異常発泡し、発泡セルが大きくなることにより、ゴムチューブ（３２）が存在しても、ロール表面が影響を受けて凹凸化し、これにより、感光ドラムとの接地性が悪化して、均一な帯電性が得られない結果、画像ムラが発生しているものと考えられている。 In addition, when the preheating temperature of the pipe mold (20) is higher than the preheating temperature of the shaft body (12), abnormal foaming occurs in the roll surface layer portion, and the foamed cell becomes larger, so that the rubber tube ( 32), even if the roll surface is affected, the surface of the roll becomes uneven, thereby deteriorating the grounding property with respect to the photosensitive drum, resulting in a non-uniform charging property, resulting in image unevenness. It is believed that.

実施例２
実施例１の場合とは異なり、パイプ型（２０）の成形キャビティ（２８）内にゴムチューブ（３２）を挿入配置することなく、かかる成形キャビティ（２８）内に、実施例１と同様なウレタン発泡原料を注入して、発泡硬化せしめることにより、軸体（１２）の周りにウレタンスポンジ層（１４）を所定厚さにおいて一体的に形成してなるトナー供給ロールを、発泡成形せしめた。なお、その際、軸体（１２）とパイプ型（２０）のそれぞれの予熱温度を、実施例１と同様に、下記表４に示される如き温度差に設定して、それぞれ目的とするトナー供給ロールを得た。 Example 2
Unlike the case of the first embodiment, the urethane similar to that of the first embodiment is placed in the molding cavity (28) without inserting the rubber tube (32) into the molding cavity (28) of the pipe mold (20). By injecting the foaming raw material and curing the foam, a toner supply roll formed by integrally forming a urethane sponge layer (14) around the shaft (12) in a predetermined thickness was foam-molded. At this time, the preheating temperatures of the shaft body (12) and the pipe mold (20) are set to the temperature differences as shown in Table 4 below in the same manner as in the first embodiment, and the intended toner supply is performed. Got a roll.

そして、この得られた各種トナー供給ロールについて、それぞれ、通気量（Ａ）、平均セル径、セル連通度（Ａ／Ｂ）を、実施例１と同様にして求め、その結果を、下記表４〜表６に示した。また、製品ロールの圧縮永久歪については、４０℃×９５％ＲＨの環境条件下において、２０％の定変位を７日間加えた後の永久歪について調べ、その永久変位量を％にて表示した。更に、画像均一性については、実施例１と同様なレーザービームプリンターを用い、ベタ青評価を行い、その結果を、○：画像ムラなし、×：画像ムラありとして、評価した。加えて、耐久後ロール硬度上昇評価については、各製品ロールを上記のレーザービームプリンターのカートリッジに組み付け、２時間空運転して、その前後のロールの硬度（１ｍｍ変位時の応力）の変化を調べた。そして、それら得られた結果を、下表に併せ示した。 For each of the obtained toner supply rolls, the air flow rate (A), the average cell diameter, and the cell communication degree (A / B) were determined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 4 below. To Table 6. In addition, as for the compression set of the product roll, the permanent set after 20% constant displacement was applied for 7 days under an environmental condition of 40 ° C. × 95% RH, and the amount of permanent displacement was expressed in%. . Further, for image uniformity, a solid blue evaluation was performed using the same laser beam printer as in Example 1, and the results were evaluated as ◯: no image unevenness and x: image unevenness. In addition, for evaluation of roll hardness increase after endurance, each product roll was assembled in the above laser beam printer cartridge and operated for 2 hours, and the change in roll hardness (stress at 1 mm displacement) before and after that was investigated. It was. The results obtained are also shown in the table below.

かかる表の結果から明らかなように、本発明に従って、軸体（１２）の予熱温度をパイプ型（２０）の予熱温度よりも高くすることにより、表層近傍よりも軸体近傍の平均セル径がより一層高められたウレタンスポンジ層（１４）が、高い通気量で、セル連通度の向上された構造において得られ、また、耐久後のロール硬度上昇も抑制される他、圧縮永久歪においても軽減されていることが認められる。また、画像均一性に関しても、軸体予熱温度をパイプ型の予熱温度よりも高くすることにより、画像ムラの惹起されない優れた特徴を有するトナー供給ロールとなっているのに対して、本発明とは逆に、軸体の予熱温度よりもパイプ型の予熱温度を高くした場合にあっては、ロール表面のセルが拡大し、トナーの供給性はよくなる反面、トナーのかき取り性が悪化して、均一なトナーの供給性が得られなくなったことにより、画像が悪化していることが認められる。 As is apparent from the results of this table, according to the present invention, by increasing the preheating temperature of the shaft body (12) higher than the preheating temperature of the pipe mold (20), the average cell diameter in the vicinity of the shaft body is larger than in the vicinity of the surface layer. An even higher urethane sponge layer (14) can be obtained with a high air flow rate and a structure with improved cell connectivity. In addition to suppressing the increase in roll hardness after durability, it also reduces compression set. It is recognized that Further, regarding the image uniformity, the shaft body preheating temperature is made higher than the pipe type preheating temperature, so that the toner supply roll has excellent characteristics that do not cause image unevenness. On the other hand, if the pipe-type preheating temperature is higher than the shaft preheating temperature, the roll surface cells are enlarged and the toner supply performance is improved, but the toner scraping performance is deteriorated. It can be seen that the image is deteriorated due to the inability to obtain uniform toner supply.

本発明に従って製造されるウレタンスポンジロールの一例を示す横断面説明図である。It is a cross-sectional explanatory drawing which shows an example of the urethane sponge roll manufactured according to this invention. 本発明において用いられる金型の一例を示す縦断面説明図であって、その成形キャビティ内において、ウレタン発泡原料が発泡硬化せしめられた状態を示している。It is a longitudinal cross-sectional explanatory drawing which shows an example of the metal mold | die used in this invention, Comprising: The urethane foam raw material has shown the state by which foam hardening was carried out in the molding cavity. ウレタンスポンジロールの軟質ウレタンスポンジ層の通気量の測定手法を示す説明図であって、（ａ）はシステム全体の装置配設形態を示す説明図であり、（ｂ）は各製品ロールから取り出されたサンプルのセット形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement method of the air flow rate of the soft urethane sponge layer of a urethane sponge roll, Comprising: (a) is explanatory drawing which shows the apparatus arrangement | positioning form of the whole system, (b) is taken out from each product roll. It is explanatory drawing which shows the set form of the sample. 実施例１において求められた通気量と表層近傍セル径との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the air flow rate determined in Example 1 and the surface layer vicinity cell diameter.

Explanation of symbols

１０ウレタンスポンジロール１２軸体
１４ウレタンスポンジ層１６抵抗調整層
１８保護層２０金型
２２パイプ部（金属製パイプ）２４、２６キャップ体
２８成形キャビティ３０内面
３２カバーゴム（ゴムチューブ）３４モールド成形品
４０サンプル４２保持リング
４４保持孔４６保持筒
４８流量計５０真空ポンプ
５２マノメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Urethane sponge roll 12 Shaft body 14 Urethane sponge layer 16 Resistance adjustment layer 18 Protection layer 20 Mold 22 Pipe part (metal pipe) 24, 26 Cap body 28 Molding cavity 30 Inner surface 32 Cover rubber (rubber tube) 34 Molding product 40 Sample 42 Retaining ring 44 Retaining hole 46 Retaining cylinder 48 Flow meter 50 Vacuum pump 52 Manometer

Claims

By using a mold having a molding cavity that gives a roll shape, and by foam-molding a urethane foam raw material in a state where a longitudinal rod-shaped shaft body serving as a roll shaft is concentrically disposed in the molding cavity, the shaft When manufacturing a urethane sponge roll formed by forming an open-celled urethane sponge layer with a predetermined thickness around the body,
The cell diameter in the vicinity of the shaft body of the urethane sponge layer is larger than the cell diameter in the vicinity of the surface layer on the mold side by increasing the temperature of the shaft body above the temperature of the mold and performing the foam molding. Urethane sponge roll manufacturing method, characterized in that

The method for producing a urethane sponge roll according to claim 1, wherein a temperature difference between the shaft body and the mold is 20 to 80 ° C.

The shaft body preheated to a temperature higher than that of the mold is disposed concentrically in the molding cavity of the mold, and the foam molding is performed. Production method of urethane sponge roll.

The urethane formed by disposing a tube-shaped cover rubber on the inner peripheral surface side of the molding cavity of the mold and foam-molding the urethane foam raw material between the cover rubber and the shaft body. The method for producing a urethane sponge roll according to any one of claims 1 to 3, wherein the cover rubber is integrally fixed to the outer peripheral surface of the sponge layer.

After the foam molding operation, the foam molded body taken out from the mold is used, and the resistance adjusting layer is constituted by the cover rubber located on the surface of the foam molded body, on the outer peripheral surface of the cover rubber, The method for producing a urethane sponge roll according to claim 4, wherein a protective layer is further formed by coating to form a charging roll.

A urethane sponge roll obtained by the method according to any one of claims 1 to 5,
A urethane sponge roll, wherein the urethane sponge layer has a larger cell diameter in the vicinity of the shaft than in the vicinity of the surface layer, and has a structure in which the degree of cell communication is increased.