ローラとその製造方法
【課題】製造時に無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減でき、トナー供給ローラ、帯電クリーニングローラ、または転写ローラとして使用された場合に、ローラの回転による周期的なムラを画像に生じ難くでき、良好な画像が得られるローラを提供する。
【解決手段】ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体１１の中心にシャフト２１が挿通されたローラ１０であって、前記ローラ本体１１は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体１３が前記柱状体１３の長さ方向を前記ローラ本体１１の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなる。柱状体１３の発泡方向は柱状体１３の厚み方向とされ、柱状体１３の厚み方向の一方の側がシャフト２１の表面と当接している。
【解決手段】ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体１１の中心にシャフト２１が挿通されたローラ１０であって、前記ローラ本体１１は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体１３が前記柱状体１３の長さ方向を前記ローラ本体１１の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなる。柱状体１３の発泡方向は柱状体１３の厚み方向とされ、柱状体１３の厚み方向の一方の側がシャフト２１の表面と当接している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式画像形成装置において使用されるウレタンフォーム製のローラとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラは、電子写真感光体を均一に帯電して所定の電位にする帯電ローラを清掃するための帯電クリーニングローラ、電子写真感光体からなる像担持体上に形成した静電潜像にトナーを搬送してその表面にトナー像として可視化する現像ローラにトナーを供給するためのトナー供給ローラ、トナー像を記録媒体あるいは中間転写ベルトに転写するための転写ローラなど、電子写真技術分野で広く用いられている。
【０００３】
ウレタンフォームは、低密度ながら適度な硬度があること、圧縮永久歪みが小さいこと、密度が低いため低価格なローラが提供できることなど、利点が多い材質である。特に、トナー供給ローラや帯電クリーニングローラにおいては、セル骨格の強靱さと、適度な硬さを有するウレタンフォームは好ましいものであり、ローラ本体の材質として主流となっている。
【０００４】
従来のウレタンフォーム製ローラとしては、（１）スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォームにシャフト挿通孔を形成し、次いでローラ本体１本分の大きさで切り出した後、シャフト挿通孔にシャフトを挿通し、表面を研磨して円筒状に加工してローラ本体を形成したもの、（２）シャフトと一体にウレタンフォームを形成した後、ウレタンフォームの不要部分を研磨したもの、（３）シャフトを配置したローラ形状の発泡型内でウレタンフォームを発泡し、ローラ本体をシャフトと一体に形成したもの等がある。なお、スラブウレタンフォームは、混合撹拌したウレタンフォーム原料をベルトコンベア上に吐出し、コンベアベルトが移動する間に原料を常温、大気圧下で自然発泡させ、硬化させることで連続的に製造し、その後に乾燥炉内で硬化（キュア）させた後、所定サイズのブロック（通常は直方体形状）に裁断したものである。一方、型発泡ウレタンフォームは、混合撹拌したウレタンフォーム原料を型に注入して型内で発泡させることにより得られるものである。
【０００５】
前記（１）〜（３）の中でも（１）のローラは、ローラ形状の発泡型を必要としないので型の管理・補修に伴う煩雑さがなく、型へのウレタンフォーム原料注入に伴う不良（例えばエアの巻き込みによるピンホールの発生、ウレタンフォーム原料の配合比変動に伴うウレタンフォームの特性変動等）のおそれがなく、かつ歪みや耐摩耗性などの機械物性に優れるスラブウレタンフォームが使用できることから好ましいものである。
【０００６】
しかし、スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォームからローラ本体用のフォーム材を切り出す方法では、切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要があり、切り出したフォーム材の５０％以上を除去しないと所望のローラ本体を得られず、無駄が多い問題がある。
【０００７】
さらに、スラブウレタンフォームは、発泡方向（コンベアベルト上で発泡する際の上下方向）と発泡方向に対して直交方向とでは、セル形状や硬さが異なっている。そのため、スラブウレタンフォームから切り出されて円筒状に加工されたローラ本体を有するローラは、トナー供給ローラとして使用された場合、トナーの掻き取り性や供給性がローラの回転角度によって異なり、印刷面に数ｍｍから数１０ｍｍの周期で画像濃度の不均一部分が現れることがある。また、スラブウレタンフォームから切り出されて円筒状に加工されたローラ本体を有するローラを、転写ローラや帯電クリーニングローラとして使用する場合も、ローラ本体の硬さやセル形状がローラの回転角度によって異なり、掻き取り性や当接部分の変形の仕方が周期的に異なることから、出力画像にムラが周期的に現れることがある。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３３４９７１号公報
【特許文献２】特開平３−１５５５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、製造時に無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減でき、トナー供給ローラ、帯電クリーニングローラ、または転写ローラと使用された場合に、ローラの回転による周期的なムラを画像に生じ難くでき、良好な画像が得られるローラ及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラにおいて、前記ローラ本体は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体が前記柱状体の長さ方向を前記ローラ本体の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体の厚み方向とされ、前記柱状体の厚み方向の一方の側が前記シャフトの表面と当接していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして仮シャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成し、前記結合体から前記仮シャフトを抜き、前記結合体における前記仮シャフトを抜いた後に前記シャフトを挿通し、前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにしてシャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成すると共に前記結合体と前記シャフトを接着し、前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項３または４において、前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を前記柱状体の厚み方向とし、前記柱状体の厚み方向の一方の側を内方にして前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項３から５の何れか一項において、前記複数の柱状体は断面形状が二等辺台形の多角柱状からなる同一形状とし、前記台形の平行な辺のうち短片側を内方として前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、ローラ本体は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体が前記柱状体の長さ方向を前記ローラ本体の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなるため、従来のようにウレタンフォームから切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要がなく、無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができる。さらに、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を考慮して柱状体を筒状に組み合わせることが可能なため、発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができるようになる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体の厚み方向とされ、前記柱状体の厚み方向の一方の側がシャフトの表面と当接しているため、シャフトの外周に配置された各柱状体における発泡方向が、シャフトの直径方向（半径方向）と等しくまたは平行となり、ほぼローラ断面におけるローラ中心部方向（またはその逆方向）に向かうので、ウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができるようになる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして筒状に組み合わせ、接着した結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とするため、ウレタンフォームから切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要がなく、無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができる。さらに、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を考慮して柱状体を筒状に組み合わせることができるため、ウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができる。さらに、請求項３の発明では、結合体を形成した後に、結合体のシャフト挿通孔にシャフトを挿通するため、結合体のシャフト挿通孔よりも径の大きいシャフトをシャフト挿通孔に挿通することで、結合体とシャフトを強固に結合することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして筒状に組み合わせ、接着した結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とするため、請求項３の発明と同様に無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができ、またウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができる。さらに、請求項４の発明では、柱状体をシャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成すると共に前記結合体と前記シャフトを接着しているため、後工程でシャフトをローラ本体に挿通する必要がなく、製造作業を簡略にすることができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を前記柱状体の厚み方向とし、前記柱状体の厚み方向の一方の側を内方にして前記柱状体を筒状に組み合わせるため、各柱状体における発泡方向がシャフトの直径方向（半径方向）と等しくまたは平行となり、ほぼローラ断面におけるローラ中心部方向（またはその逆方向）に向かうので、ウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができるローラを容易に製造することができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、複数の柱状体は断面形状が二等辺台形の多角柱状からなる同一形状とし、前記台形の平行な辺のうち短片側を内方として前記柱状体を筒状に組み合わせるため、組み合わせた柱状体間に隙間を生じに難くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係るローラの斜視図、図２は同ローラの横断面図、図３は柱状体の切り出しを示す図、図４は柱状体を筒状に組み合わせて接着する際を示す斜視図、図５は押し型を用いて筒状体を接着する際を示す断面図、図６は柱状体を筒状に組み合わせて接着した状態を示す斜視図、図７は筒状の結合体から仮シャフトを外した状態の斜視図、図８は筒状の結合体にシャフトを挿通する際の斜視図、図９は筒状の結合体にシャフトが挿通された状態の斜視図である。
【００２３】
図１及び図２に示すローラ１０は、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等におけるトナー供給ローラ、帯電クリーニングローラ等に用いられるものである。前記ローラ１０は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体１１の中心に金属製のシャフト２１が挿通されたものからなる。
【００２４】
前記ローラ本体１１は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体１３が前記柱状体１３の長さ方向Ｌ１を前記ローラ本体１１の長さ方向Ｌ２として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなる。前記柱状体１３は、スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォームから切り出されたものからなる。
【００２５】
また、前記柱状体１３を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体１３の厚み方向とされ、前記柱状体１３の厚み方向の一方の側１３１が前記シャフト２１の表面と当接している。なお、ウレタンフォームの発泡方向は、スラブ発泡時あるいは型発泡時の上下方向である。また、ウレタンフォームとしては、密度１０〜２００ｋｇ／ｍ３程度、セル数５〜１５０個／２５ｍｍ程度の連続気泡構造、硬度１０〜９０°（アスカＦ硬度計、高分子計器株式会社製スポンジ用デュロメータ）、歪み（ＪＩＳ Ｋ ６４００−４ ４．５．２ Ａ法）５％以下のものが好ましい。また、前記ローラ本体１１の肉厚は、ローラ１０が装着される機械によって異なるが、例として１〜１０ｍｍ程度を挙げる。
【００２６】
前記複数の柱状体１３の接着は、柱状体１３の結合面に塗布したバインダーにより、あるいは柱状体１３に含浸させたバインダーにより行われる。バインダーとしては、前記柱状体１３を構成するウレタンフォームに対する耐薬品性から、水系樹脂が好ましい。水系樹脂としては、合成樹脂エマルジョン（アクリル、ウレタン、ポリエステル、ポリアミド、アクリルニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ＩＲ、ＣＲ、シリコーンゴムなど）、または水溶性高分子（エチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、ポリアクリル酸またはその誘導体、水溶性ナイロン樹脂など）が挙げられる。また、トナー供給ローラ等の機能ローラとして必要な導電性発現のためには、カーボンブラックなどの炭素微粒子や導電性金属酸化物または金属粒子などの電子伝導性付与物質をフィラーとして、あるいは過塩素酸リチウムや４級アンモニウム塩などのイオン導電性付与物質を添加剤としてバインダーに含ませることがある。また、前記円筒状の表面加工は、公知の切削あるいは研磨等の方法により行われる。
【００２７】
次に、前記ローラ１０の製造方法について説明する。前記ローラ１１の製造方法には、複数の柱状体を筒状に組み合わせて結合した後にシャフトを挿通する方法と、複数の柱状体を筒状に組み合わせて結合する際にシャフトを一体にする方法とがある。
【００２８】
シャフトを後からローラ本体に挿通する場合の製造方法においては、まず、図３に示すように、スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォーム１５から多角柱状（断面が多角形の柱状）に柱状体１３Ａが切り出される。
【００２９】
前記多角柱状の柱状体１３Ａとしては、図示のように二等辺台形（等脚台形とも称される）の多角柱状（断面が二等辺台形をした柱状）のものが好ましい。また、前記柱状体１３Ａは、ウレタンフォームの発泡方向、すなわち柱状体１３Ａの発泡方向が、柱状体１３Ａの厚み方向となるように切り出される。前記切り出しは公知の切断装置、例えばボイマー社製、品番ＢＳＬ ２００スキ機により行われる。前記柱状体１３Ａの厚みは、前記ローラ本体１１の肉厚よりも大、通常５〜２０ｍｍ大とされる。また、前記柱状体１３Ａが細くなりすぎると、切り出すのが難しくなり、一方、柱状体１３Ａの幅（柱状体１３Ａを筒状に組み合わせた場合の周方向の幅）が大きくなりすぎると、ローラ本体において周方向のセル形状や硬さのムラを生じやすくなる。そのため、前記柱状体１３Ａは、６〜８個組み合わせることにより筒状にできる大きさ及び形状が好ましい。すなわち、二等辺台形の多角柱状からなる柱状体１３Ａを筒状に組み合わせて接着した結合体の外形が、６〜８角形となるようにするのが好ましい。
【００３０】
次に、前記複数の柱状体１３Ａを、図４のように仮シャフト２１Ａの外周に配置して筒状に組み合わせ、前記柱状体１３Ａ同士を接着し、図６に示す筒状の結合体１１Ａを形成する。前記柱状体１３Ａは発泡方向が柱状体の厚み方向Ｔ１とされており、前記柱状体１３Ａの厚み方向Ｔ１の一方の側１３１Ａを内方にして前記柱状体１３Ａが筒状に組み合わされる。前記柱状体１３Ａには、前記バインダーを含浸させておくか塗布しておく。前記バインダーの種類によっては、バインダーの接着時間を短縮するため等から、前記柱状体１３Ａが筒状に組み合わせた状体で加熱することも行われる。また、前記バインダーによる接着が完了するまで柱状体１３Ａがずれるのを防ぐため、図５のように筒状の内面を有する押し型４１内に柱状体１３Ａ及び仮シャフト２１Ａを収納してもよい。
【００３１】
前記仮シャフト２１Ａは前記バインダーによって前記柱状体１３Ａと接着しない材質、例えばポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂で構成されている。また、通常使用する金属シャフト等に離型剤を塗布し、乾燥したものを用いることもできる。また、前記仮シャフト２１Ａの直径は、前記シャフト２１の直径よりも僅か、例えば１〜５ｍｍ程度小さなものとするのが好ましい。前記仮シャフト２１Ａの直径を前記シャフト２１の直径よりも小さくしておくと、前記柱状体１３Ａを筒状に組み合わせて接着した結合体１１Ａから仮シャフト２１Ａを抜いた後に生じるシャフト挿通孔（中心孔）が、前記シャフト２１の直径よりも小さな径となるため、前記シャフト挿通孔にシャフト２１を圧入することにより、前記シャフト２１と結合体１１Ａを強固に結合することができる。
【００３２】
図６に示すように、前記複数の柱状体１３Ａが筒状に組み合わされて接着した結合体１１Ａから前記仮シャフト２１Ａを抜く。これにより、図７に示すように、前記結合体１１Ａの中心には前記仮シャフト２１Ａを抜いた後にシャフト挿通孔２５が形成される。また、前記結合体１１Ａの外形は多角柱状からなる。
【００３３】
次に、図８に示すように、前記結合体１１Ａのシャフト挿通孔２５にシャフト２１を挿通する。図９には前記結合体１１Ａにシャフト２１が挿通された状態を示す。前記シャフト２１は前記のように仮シャフト２１Ａよりも所定量径が大きくされる。前記シャフト２１Ａを前記シャフト挿通孔２５に強固に固定するため、前記シャフト２１Ａの表面には接着剤が塗布される。
【００３４】
前記シャフト２１が挿通された多角柱状の結合体１１Ａを切削、研磨等の表面加工により円筒状にし、前記ローラ本体１１を形成すれば、図１及び図２のローラ１０が得られる。
【００３５】
一方、前記複数の柱状体を筒状に組み合わせて結合する際にシャフトを一体にする方法では、前記仮シャフト２１Ａに代えてシャフト２１を用い、前記シャフト２１の表面には接着剤を塗布しておけばよい。なお、前記仮シャフトの抜き取り、及びシャフトの圧入は不要となり、他は仮シャフトを用いる場合の製造と同様である。
【実施例】
【００３６】
・実施例１〜３
表１に示す密度、セル数、硬さからなるスラブウレタンフォームＡ，Ｂ，Ｃ（イノアックコーポレーション株式会社製）の長尺シート（発泡方向は厚み方向、幅５０ｍｍ×厚み６．５ｍｍ）から、平行な二辺のうち、平行な二辺のうち一辺が１．７ｍｍ、他辺が７．０ｍｍ、二つの斜辺の長さが等しく、平行な二辺と斜辺のなす角度が１１２．５度と６７．５度からなる二等辺台形の多角柱状体を８本、スリット加工により切り出した。得られた二等辺台形の多角柱状体は、厚み６．５ｍｍ、長さ２４０ｍｍである。この二等辺台形の多角柱状体にバインダーを含浸させ、含浸前の多角柱状体に対して重量比で固形分が３０％となるように余剰のバインダーを絞り出した。バインダーの配合は、アクリルラテックス（品番：ＬＸ８５１、日本ゼオン株式会社、固形分４５％）１００重量部、カーボンブラック水分散液（品番：エコマールブラックＣ、山陽色素株式会社、固形分３６％）１００重量部、水２００重量部、界面活性剤（浸透剤、消泡剤）２重量部からなる。バインダー含浸後、二等辺台形の多角柱状体を直径４ｍｍ、長さ２５０ｍｍのポリプロピレン樹脂製仮シャフトの周囲に８本配置して筒状に組み合わせ、図５に示すような押し型で外周を軽く押して二等辺台形の多角柱状体同士を密着させ、その状態で熱風循環式オーブンに収容し、１３０℃で３０分間加熱、乾燥させて、二等辺台形の多角柱状体を結合させ、その後に仮シャフトを抜き取って、外形が略正八角形をした角筒状の結合体を得た。このようにして得られた角筒状の結合体を長さ２１５ｍｍの長さに切りそろえ、ホットメルト接着剤（品番：ＨＭ２０７、セメダイン株式会社製）を塗布した直径５ｍｍ、長さ２５９．５ｍｍのシャフト（ＳＵＭ２４Ｌの表面に無電解ニッケルめっきを５μｍ厚で施したもの）を、結合体における仮シャフトを抜き取った後のシャフト挿通孔に挿通し、この結合体とシャフトを熱風循環式オーブンに収容し、１３０℃で２０分加熱してシャフト表面のホットメルト接着剤を溶融させ、その後冷却してシャフトを結合体に固定した。その後、円筒研削盤を用いて結合体の表面を円筒形に加工し、外径１３．０ｍｍにして実施例１〜３のローラを得た。
【００３７】
【表１】
【００３８】
・実施例４〜６
平行な二辺のうち、一辺が２．３ｍｍ、他辺が９．８ｍｍ、二つの斜辺の長さは等しく、平行な二辺と斜辺のなす角度が１２０度と６０度からなる二等辺台形の多角柱状体を６本、スラブウレタンフォームＡ，Ｂ，Ｃからスリット加工により切り出し、この二等辺台形の多角柱状体（長さ２４０ｍｍ）の６本を用いて、実施例１〜３と同様に結合して外形が略正六角形をした角筒状の結合体を形成し、その後、結合体を長さ２１５ｍｍの長さに切りそろえ、実施例１〜３と同様にシャフトを結合体に挿通して固定し、さらに結合体の表面を円筒形に加工し、外径１３．０ｍｍにして実施例４〜６のローラを得た。
【００３９】
・比較例１〜３
スラブウレタンフォームＡ，Ｂ，Ｃを、発泡方向を厚み方向とし、幅５００ｍｍ×奥行き２５０ｍｍ×厚み１７ｍｍに裁断したシートに対し、厚み１／２の位置で奥行き方向に直径４ｍｍの孔をシートの表面と平行にあけた。次に、実施例１〜６で用いたバインダーをシートに含浸させ、含浸前のシートに対して重量比で固形分が３０％となるように余剰のバインダーを絞り出した。このシートを熱風循環式オーブンに収容し、１３０℃で３０分間加熱、乾燥させた。その後、シートから孔を中心に有する角柱体を切り取った。角柱体は長さ２４０ｍｍ、断面が一辺１８ｍｍの正方形からなる。この角柱体の孔に、実施例１〜６と同様にしてシャフトを挿通し、固定した。次に、角柱体の表面を円筒形に加工し、外径１３．０ｍｍにして比較例１〜３のローラを得た。
【００４０】
実施例１〜６及び比較例１〜３のローラをトナー供給ローラとしてトナーカートリッジに取り付け、このトナーカートリッジをモノクロレーザープリンタ（品番：ＨＬ−２０４０、ブラザー工業株式会社）に取り付け、２３℃、５０％の環境において２５％ハーフトーン画像を２０枚連続印刷した。最後の２０枚目の画像について濃度ムラを目視で判断すると共に、軸方向中央付近の画像濃度を５ｍｍピッチで１００ｍｍの印刷方向の長さにわたりマクベス濃度計（品番：ＲＤ９１８、サカタインクス社）で反射濃度を測定した。濃度ムラ及びマクベス濃度の最大と最小の差は表１及び表２の評価結果欄に示すとおりである。なお、評価結果欄における「ローラ硬度（１ｍｍ圧縮）最大−最小」は、φ５０ｍｍの金属製円板をローラ表面に、円板面がローラ軸に平行となるように押し当て、フォーム部分が１ｍｍ圧縮されたときの反発力をローラの周方向に４５°ピッチで８点測定したデータの最大値−最小値をｍＮで表したものである。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表１の評価結果欄に示すとおり、実施例１〜６は、何れもハーフトーン画像濃度が均一であり、最大濃度と最小濃度の差が０．０２程度であるのに対し、表２に示すように比較例１〜３では最大濃度と最小濃度の差が０．０４〜０．０６もあり、しかも１／２周期（約１０ｍｍ間隔）で濃度ムラが認められた。この濃度ムラは、スラブフォームの発泡方向と、それと垂直の方向に現れるセル形状および硬度の違いとに対応するものである。
【００４３】
このように、本実施例によれば、安価で物性に優れるスラブフォームを使用しながら、ローラを周方向に回転したときの硬度、歪みなどの物性値やセル形状の変動を小さくできるため、トナー供給ローラ、帯電ローラのクリーニングローラ、転写ローラとして用いた場合に良好な画質が得られるローラを得ることができる。さらに、本発明によれば、従来のようにウレタンフォームから切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要がなく、無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができる。なお、前記実施例１〜６ではスラブウレタンフォームから柱状体を切り出したが、型発泡ウレタンフォームから柱状体を切り出しても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るローラの斜視図である。
【図２】同ローラの横断面図である。
【図３】柱状体の切り出しを示す図である。
【図４】柱状体を筒状に組み合わせて接着する際を示す斜視図である。
【図５】押し型を用いて筒状体を接着する際を示す断面図である。
【図６】柱状体を筒状に組み合わせて接着した状態を示す斜視図である。
【図７】筒状の結合体から仮シャフトを外した状態の斜視図である。
【図８】筒状の結合体にシャフトを挿通する際の斜視図である。
【図９】筒状の結合体にシャフトが挿通された状態の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ローラ
１１ ローラ本体
１１Ａ 結合体
１３，１３Ａ 柱状体
２１ シャフト
２１Ａ 仮シャフト
２５ シャフト挿通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式画像形成装置において使用されるウレタンフォーム製のローラとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラは、電子写真感光体を均一に帯電して所定の電位にする帯電ローラを清掃するための帯電クリーニングローラ、電子写真感光体からなる像担持体上に形成した静電潜像にトナーを搬送してその表面にトナー像として可視化する現像ローラにトナーを供給するためのトナー供給ローラ、トナー像を記録媒体あるいは中間転写ベルトに転写するための転写ローラなど、電子写真技術分野で広く用いられている。
【０００３】
ウレタンフォームは、低密度ながら適度な硬度があること、圧縮永久歪みが小さいこと、密度が低いため低価格なローラが提供できることなど、利点が多い材質である。特に、トナー供給ローラや帯電クリーニングローラにおいては、セル骨格の強靱さと、適度な硬さを有するウレタンフォームは好ましいものであり、ローラ本体の材質として主流となっている。
【０００４】
従来のウレタンフォーム製ローラとしては、（１）スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォームにシャフト挿通孔を形成し、次いでローラ本体１本分の大きさで切り出した後、シャフト挿通孔にシャフトを挿通し、表面を研磨して円筒状に加工してローラ本体を形成したもの、（２）シャフトと一体にウレタンフォームを形成した後、ウレタンフォームの不要部分を研磨したもの、（３）シャフトを配置したローラ形状の発泡型内でウレタンフォームを発泡し、ローラ本体をシャフトと一体に形成したもの等がある。なお、スラブウレタンフォームは、混合撹拌したウレタンフォーム原料をベルトコンベア上に吐出し、コンベアベルトが移動する間に原料を常温、大気圧下で自然発泡させ、硬化させることで連続的に製造し、その後に乾燥炉内で硬化（キュア）させた後、所定サイズのブロック（通常は直方体形状）に裁断したものである。一方、型発泡ウレタンフォームは、混合撹拌したウレタンフォーム原料を型に注入して型内で発泡させることにより得られるものである。
【０００５】
前記（１）〜（３）の中でも（１）のローラは、ローラ形状の発泡型を必要としないので型の管理・補修に伴う煩雑さがなく、型へのウレタンフォーム原料注入に伴う不良（例えばエアの巻き込みによるピンホールの発生、ウレタンフォーム原料の配合比変動に伴うウレタンフォームの特性変動等）のおそれがなく、かつ歪みや耐摩耗性などの機械物性に優れるスラブウレタンフォームが使用できることから好ましいものである。
【０００６】
しかし、スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォームからローラ本体用のフォーム材を切り出す方法では、切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要があり、切り出したフォーム材の５０％以上を除去しないと所望のローラ本体を得られず、無駄が多い問題がある。
【０００７】
さらに、スラブウレタンフォームは、発泡方向（コンベアベルト上で発泡する際の上下方向）と発泡方向に対して直交方向とでは、セル形状や硬さが異なっている。そのため、スラブウレタンフォームから切り出されて円筒状に加工されたローラ本体を有するローラは、トナー供給ローラとして使用された場合、トナーの掻き取り性や供給性がローラの回転角度によって異なり、印刷面に数ｍｍから数１０ｍｍの周期で画像濃度の不均一部分が現れることがある。また、スラブウレタンフォームから切り出されて円筒状に加工されたローラ本体を有するローラを、転写ローラや帯電クリーニングローラとして使用する場合も、ローラ本体の硬さやセル形状がローラの回転角度によって異なり、掻き取り性や当接部分の変形の仕方が周期的に異なることから、出力画像にムラが周期的に現れることがある。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３３４９７１号公報
【特許文献２】特開平３−１５５５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、製造時に無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減でき、トナー供給ローラ、帯電クリーニングローラ、または転写ローラと使用された場合に、ローラの回転による周期的なムラを画像に生じ難くでき、良好な画像が得られるローラ及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラにおいて、前記ローラ本体は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体が前記柱状体の長さ方向を前記ローラ本体の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体の厚み方向とされ、前記柱状体の厚み方向の一方の側が前記シャフトの表面と当接していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして仮シャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成し、前記結合体から前記仮シャフトを抜き、前記結合体における前記仮シャフトを抜いた後に前記シャフトを挿通し、前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにしてシャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成すると共に前記結合体と前記シャフトを接着し、前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項３または４において、前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を前記柱状体の厚み方向とし、前記柱状体の厚み方向の一方の側を内方にして前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項３から５の何れか一項において、前記複数の柱状体は断面形状が二等辺台形の多角柱状からなる同一形状とし、前記台形の平行な辺のうち短片側を内方として前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、ローラ本体は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体が前記柱状体の長さ方向を前記ローラ本体の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなるため、従来のようにウレタンフォームから切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要がなく、無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができる。さらに、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を考慮して柱状体を筒状に組み合わせることが可能なため、発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができるようになる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体の厚み方向とされ、前記柱状体の厚み方向の一方の側がシャフトの表面と当接しているため、シャフトの外周に配置された各柱状体における発泡方向が、シャフトの直径方向（半径方向）と等しくまたは平行となり、ほぼローラ断面におけるローラ中心部方向（またはその逆方向）に向かうので、ウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができるようになる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして筒状に組み合わせ、接着した結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とするため、ウレタンフォームから切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要がなく、無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができる。さらに、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を考慮して柱状体を筒状に組み合わせることができるため、ウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができる。さらに、請求項３の発明では、結合体を形成した後に、結合体のシャフト挿通孔にシャフトを挿通するため、結合体のシャフト挿通孔よりも径の大きいシャフトをシャフト挿通孔に挿通することで、結合体とシャフトを強固に結合することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして筒状に組み合わせ、接着した結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とするため、請求項３の発明と同様に無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができ、またウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができる。さらに、請求項４の発明では、柱状体をシャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成すると共に前記結合体と前記シャフトを接着しているため、後工程でシャフトをローラ本体に挿通する必要がなく、製造作業を簡略にすることができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を前記柱状体の厚み方向とし、前記柱状体の厚み方向の一方の側を内方にして前記柱状体を筒状に組み合わせるため、各柱状体における発泡方向がシャフトの直径方向（半径方向）と等しくまたは平行となり、ほぼローラ断面におけるローラ中心部方向（またはその逆方向）に向かうので、ウレタンフォームの発泡方向に起因する硬さやセル形状がローラの回転角度で異なることによって生じるローラ回転時の周期的なムラを抑えることができるローラを容易に製造することができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、複数の柱状体は断面形状が二等辺台形の多角柱状からなる同一形状とし、前記台形の平行な辺のうち短片側を内方として前記柱状体を筒状に組み合わせるため、組み合わせた柱状体間に隙間を生じに難くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係るローラの斜視図、図２は同ローラの横断面図、図３は柱状体の切り出しを示す図、図４は柱状体を筒状に組み合わせて接着する際を示す斜視図、図５は押し型を用いて筒状体を接着する際を示す断面図、図６は柱状体を筒状に組み合わせて接着した状態を示す斜視図、図７は筒状の結合体から仮シャフトを外した状態の斜視図、図８は筒状の結合体にシャフトを挿通する際の斜視図、図９は筒状の結合体にシャフトが挿通された状態の斜視図である。
【００２３】
図１及び図２に示すローラ１０は、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等におけるトナー供給ローラ、帯電クリーニングローラ等に用いられるものである。前記ローラ１０は、ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体１１の中心に金属製のシャフト２１が挿通されたものからなる。
【００２４】
前記ローラ本体１１は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体１３が前記柱状体１３の長さ方向Ｌ１を前記ローラ本体１１の長さ方向Ｌ２として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなる。前記柱状体１３は、スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォームから切り出されたものからなる。
【００２５】
また、前記柱状体１３を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体１３の厚み方向とされ、前記柱状体１３の厚み方向の一方の側１３１が前記シャフト２１の表面と当接している。なお、ウレタンフォームの発泡方向は、スラブ発泡時あるいは型発泡時の上下方向である。また、ウレタンフォームとしては、密度１０〜２００ｋｇ／ｍ３程度、セル数５〜１５０個／２５ｍｍ程度の連続気泡構造、硬度１０〜９０°（アスカＦ硬度計、高分子計器株式会社製スポンジ用デュロメータ）、歪み（ＪＩＳ Ｋ ６４００−４ ４．５．２ Ａ法）５％以下のものが好ましい。また、前記ローラ本体１１の肉厚は、ローラ１０が装着される機械によって異なるが、例として１〜１０ｍｍ程度を挙げる。
【００２６】
前記複数の柱状体１３の接着は、柱状体１３の結合面に塗布したバインダーにより、あるいは柱状体１３に含浸させたバインダーにより行われる。バインダーとしては、前記柱状体１３を構成するウレタンフォームに対する耐薬品性から、水系樹脂が好ましい。水系樹脂としては、合成樹脂エマルジョン（アクリル、ウレタン、ポリエステル、ポリアミド、アクリルニトリルゴム、ＥＰＤＭ、ＩＲ、ＣＲ、シリコーンゴムなど）、または水溶性高分子（エチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、ポリアクリル酸またはその誘導体、水溶性ナイロン樹脂など）が挙げられる。また、トナー供給ローラ等の機能ローラとして必要な導電性発現のためには、カーボンブラックなどの炭素微粒子や導電性金属酸化物または金属粒子などの電子伝導性付与物質をフィラーとして、あるいは過塩素酸リチウムや４級アンモニウム塩などのイオン導電性付与物質を添加剤としてバインダーに含ませることがある。また、前記円筒状の表面加工は、公知の切削あるいは研磨等の方法により行われる。
【００２７】
次に、前記ローラ１０の製造方法について説明する。前記ローラ１１の製造方法には、複数の柱状体を筒状に組み合わせて結合した後にシャフトを挿通する方法と、複数の柱状体を筒状に組み合わせて結合する際にシャフトを一体にする方法とがある。
【００２８】
シャフトを後からローラ本体に挿通する場合の製造方法においては、まず、図３に示すように、スラブウレタンフォームまたは型発泡ウレタンフォーム１５から多角柱状（断面が多角形の柱状）に柱状体１３Ａが切り出される。
【００２９】
前記多角柱状の柱状体１３Ａとしては、図示のように二等辺台形（等脚台形とも称される）の多角柱状（断面が二等辺台形をした柱状）のものが好ましい。また、前記柱状体１３Ａは、ウレタンフォームの発泡方向、すなわち柱状体１３Ａの発泡方向が、柱状体１３Ａの厚み方向となるように切り出される。前記切り出しは公知の切断装置、例えばボイマー社製、品番ＢＳＬ ２００スキ機により行われる。前記柱状体１３Ａの厚みは、前記ローラ本体１１の肉厚よりも大、通常５〜２０ｍｍ大とされる。また、前記柱状体１３Ａが細くなりすぎると、切り出すのが難しくなり、一方、柱状体１３Ａの幅（柱状体１３Ａを筒状に組み合わせた場合の周方向の幅）が大きくなりすぎると、ローラ本体において周方向のセル形状や硬さのムラを生じやすくなる。そのため、前記柱状体１３Ａは、６〜８個組み合わせることにより筒状にできる大きさ及び形状が好ましい。すなわち、二等辺台形の多角柱状からなる柱状体１３Ａを筒状に組み合わせて接着した結合体の外形が、６〜８角形となるようにするのが好ましい。
【００３０】
次に、前記複数の柱状体１３Ａを、図４のように仮シャフト２１Ａの外周に配置して筒状に組み合わせ、前記柱状体１３Ａ同士を接着し、図６に示す筒状の結合体１１Ａを形成する。前記柱状体１３Ａは発泡方向が柱状体の厚み方向Ｔ１とされており、前記柱状体１３Ａの厚み方向Ｔ１の一方の側１３１Ａを内方にして前記柱状体１３Ａが筒状に組み合わされる。前記柱状体１３Ａには、前記バインダーを含浸させておくか塗布しておく。前記バインダーの種類によっては、バインダーの接着時間を短縮するため等から、前記柱状体１３Ａが筒状に組み合わせた状体で加熱することも行われる。また、前記バインダーによる接着が完了するまで柱状体１３Ａがずれるのを防ぐため、図５のように筒状の内面を有する押し型４１内に柱状体１３Ａ及び仮シャフト２１Ａを収納してもよい。
【００３１】
前記仮シャフト２１Ａは前記バインダーによって前記柱状体１３Ａと接着しない材質、例えばポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂で構成されている。また、通常使用する金属シャフト等に離型剤を塗布し、乾燥したものを用いることもできる。また、前記仮シャフト２１Ａの直径は、前記シャフト２１の直径よりも僅か、例えば１〜５ｍｍ程度小さなものとするのが好ましい。前記仮シャフト２１Ａの直径を前記シャフト２１の直径よりも小さくしておくと、前記柱状体１３Ａを筒状に組み合わせて接着した結合体１１Ａから仮シャフト２１Ａを抜いた後に生じるシャフト挿通孔（中心孔）が、前記シャフト２１の直径よりも小さな径となるため、前記シャフト挿通孔にシャフト２１を圧入することにより、前記シャフト２１と結合体１１Ａを強固に結合することができる。
【００３２】
図６に示すように、前記複数の柱状体１３Ａが筒状に組み合わされて接着した結合体１１Ａから前記仮シャフト２１Ａを抜く。これにより、図７に示すように、前記結合体１１Ａの中心には前記仮シャフト２１Ａを抜いた後にシャフト挿通孔２５が形成される。また、前記結合体１１Ａの外形は多角柱状からなる。
【００３３】
次に、図８に示すように、前記結合体１１Ａのシャフト挿通孔２５にシャフト２１を挿通する。図９には前記結合体１１Ａにシャフト２１が挿通された状態を示す。前記シャフト２１は前記のように仮シャフト２１Ａよりも所定量径が大きくされる。前記シャフト２１Ａを前記シャフト挿通孔２５に強固に固定するため、前記シャフト２１Ａの表面には接着剤が塗布される。
【００３４】
前記シャフト２１が挿通された多角柱状の結合体１１Ａを切削、研磨等の表面加工により円筒状にし、前記ローラ本体１１を形成すれば、図１及び図２のローラ１０が得られる。
【００３５】
一方、前記複数の柱状体を筒状に組み合わせて結合する際にシャフトを一体にする方法では、前記仮シャフト２１Ａに代えてシャフト２１を用い、前記シャフト２１の表面には接着剤を塗布しておけばよい。なお、前記仮シャフトの抜き取り、及びシャフトの圧入は不要となり、他は仮シャフトを用いる場合の製造と同様である。
【実施例】
【００３６】
・実施例１〜３
表１に示す密度、セル数、硬さからなるスラブウレタンフォームＡ，Ｂ，Ｃ（イノアックコーポレーション株式会社製）の長尺シート（発泡方向は厚み方向、幅５０ｍｍ×厚み６．５ｍｍ）から、平行な二辺のうち、平行な二辺のうち一辺が１．７ｍｍ、他辺が７．０ｍｍ、二つの斜辺の長さが等しく、平行な二辺と斜辺のなす角度が１１２．５度と６７．５度からなる二等辺台形の多角柱状体を８本、スリット加工により切り出した。得られた二等辺台形の多角柱状体は、厚み６．５ｍｍ、長さ２４０ｍｍである。この二等辺台形の多角柱状体にバインダーを含浸させ、含浸前の多角柱状体に対して重量比で固形分が３０％となるように余剰のバインダーを絞り出した。バインダーの配合は、アクリルラテックス（品番：ＬＸ８５１、日本ゼオン株式会社、固形分４５％）１００重量部、カーボンブラック水分散液（品番：エコマールブラックＣ、山陽色素株式会社、固形分３６％）１００重量部、水２００重量部、界面活性剤（浸透剤、消泡剤）２重量部からなる。バインダー含浸後、二等辺台形の多角柱状体を直径４ｍｍ、長さ２５０ｍｍのポリプロピレン樹脂製仮シャフトの周囲に８本配置して筒状に組み合わせ、図５に示すような押し型で外周を軽く押して二等辺台形の多角柱状体同士を密着させ、その状態で熱風循環式オーブンに収容し、１３０℃で３０分間加熱、乾燥させて、二等辺台形の多角柱状体を結合させ、その後に仮シャフトを抜き取って、外形が略正八角形をした角筒状の結合体を得た。このようにして得られた角筒状の結合体を長さ２１５ｍｍの長さに切りそろえ、ホットメルト接着剤（品番：ＨＭ２０７、セメダイン株式会社製）を塗布した直径５ｍｍ、長さ２５９．５ｍｍのシャフト（ＳＵＭ２４Ｌの表面に無電解ニッケルめっきを５μｍ厚で施したもの）を、結合体における仮シャフトを抜き取った後のシャフト挿通孔に挿通し、この結合体とシャフトを熱風循環式オーブンに収容し、１３０℃で２０分加熱してシャフト表面のホットメルト接着剤を溶融させ、その後冷却してシャフトを結合体に固定した。その後、円筒研削盤を用いて結合体の表面を円筒形に加工し、外径１３．０ｍｍにして実施例１〜３のローラを得た。
【００３７】
【表１】
【００３８】
・実施例４〜６
平行な二辺のうち、一辺が２．３ｍｍ、他辺が９．８ｍｍ、二つの斜辺の長さは等しく、平行な二辺と斜辺のなす角度が１２０度と６０度からなる二等辺台形の多角柱状体を６本、スラブウレタンフォームＡ，Ｂ，Ｃからスリット加工により切り出し、この二等辺台形の多角柱状体（長さ２４０ｍｍ）の６本を用いて、実施例１〜３と同様に結合して外形が略正六角形をした角筒状の結合体を形成し、その後、結合体を長さ２１５ｍｍの長さに切りそろえ、実施例１〜３と同様にシャフトを結合体に挿通して固定し、さらに結合体の表面を円筒形に加工し、外径１３．０ｍｍにして実施例４〜６のローラを得た。
【００３９】
・比較例１〜３
スラブウレタンフォームＡ，Ｂ，Ｃを、発泡方向を厚み方向とし、幅５００ｍｍ×奥行き２５０ｍｍ×厚み１７ｍｍに裁断したシートに対し、厚み１／２の位置で奥行き方向に直径４ｍｍの孔をシートの表面と平行にあけた。次に、実施例１〜６で用いたバインダーをシートに含浸させ、含浸前のシートに対して重量比で固形分が３０％となるように余剰のバインダーを絞り出した。このシートを熱風循環式オーブンに収容し、１３０℃で３０分間加熱、乾燥させた。その後、シートから孔を中心に有する角柱体を切り取った。角柱体は長さ２４０ｍｍ、断面が一辺１８ｍｍの正方形からなる。この角柱体の孔に、実施例１〜６と同様にしてシャフトを挿通し、固定した。次に、角柱体の表面を円筒形に加工し、外径１３．０ｍｍにして比較例１〜３のローラを得た。
【００４０】
実施例１〜６及び比較例１〜３のローラをトナー供給ローラとしてトナーカートリッジに取り付け、このトナーカートリッジをモノクロレーザープリンタ（品番：ＨＬ−２０４０、ブラザー工業株式会社）に取り付け、２３℃、５０％の環境において２５％ハーフトーン画像を２０枚連続印刷した。最後の２０枚目の画像について濃度ムラを目視で判断すると共に、軸方向中央付近の画像濃度を５ｍｍピッチで１００ｍｍの印刷方向の長さにわたりマクベス濃度計（品番：ＲＤ９１８、サカタインクス社）で反射濃度を測定した。濃度ムラ及びマクベス濃度の最大と最小の差は表１及び表２の評価結果欄に示すとおりである。なお、評価結果欄における「ローラ硬度（１ｍｍ圧縮）最大−最小」は、φ５０ｍｍの金属製円板をローラ表面に、円板面がローラ軸に平行となるように押し当て、フォーム部分が１ｍｍ圧縮されたときの反発力をローラの周方向に４５°ピッチで８点測定したデータの最大値−最小値をｍＮで表したものである。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表１の評価結果欄に示すとおり、実施例１〜６は、何れもハーフトーン画像濃度が均一であり、最大濃度と最小濃度の差が０．０２程度であるのに対し、表２に示すように比較例１〜３では最大濃度と最小濃度の差が０．０４〜０．０６もあり、しかも１／２周期（約１０ｍｍ間隔）で濃度ムラが認められた。この濃度ムラは、スラブフォームの発泡方向と、それと垂直の方向に現れるセル形状および硬度の違いとに対応するものである。
【００４３】
このように、本実施例によれば、安価で物性に優れるスラブフォームを使用しながら、ローラを周方向に回転したときの硬度、歪みなどの物性値やセル形状の変動を小さくできるため、トナー供給ローラ、帯電ローラのクリーニングローラ、転写ローラとして用いた場合に良好な画質が得られるローラを得ることができる。さらに、本発明によれば、従来のようにウレタンフォームから切り出す際の精度や、シャフト挿通孔の孔開け位置精度等から、余裕を見越した大きさで切り出す必要がなく、無駄となるウレタンフォームを少なくしてコストを削減することができる。なお、前記実施例１〜６ではスラブウレタンフォームから柱状体を切り出したが、型発泡ウレタンフォームから柱状体を切り出しても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るローラの斜視図である。
【図２】同ローラの横断面図である。
【図３】柱状体の切り出しを示す図である。
【図４】柱状体を筒状に組み合わせて接着する際を示す斜視図である。
【図５】押し型を用いて筒状体を接着する際を示す断面図である。
【図６】柱状体を筒状に組み合わせて接着した状態を示す斜視図である。
【図７】筒状の結合体から仮シャフトを外した状態の斜視図である。
【図８】筒状の結合体にシャフトを挿通する際の斜視図である。
【図９】筒状の結合体にシャフトが挿通された状態の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ ローラ
１１ ローラ本体
１１Ａ 結合体
１３，１３Ａ 柱状体
２１ シャフト
２１Ａ 仮シャフト
２５ シャフト挿通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラにおいて、
前記ローラ本体は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体が前記柱状体の長さ方向を前記ローラ本体の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなることを特徴とするローラ。
【請求項２】
前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体の厚み方向とされ、前記柱状体の厚み方向の一方の側が前記シャフトの表面と当接していることを特徴とする請求項１に記載のローラ。
【請求項３】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、
ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして仮シャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成し、
前記結合体から前記仮シャフトを抜き、前記結合体における前記仮シャフトを抜いた後に前記シャフトを挿通し、
前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とするローラの製造方法。
【請求項４】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、
ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにしてシャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成すると共に前記結合体と前記シャフトを接着し、
前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とするローラの製造方法。
【請求項５】
前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を前記柱状体の厚み方向とし、前記柱状体の厚み方向の一方の側を内方にして前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする請求項３または４に記載のローラの製造方法。
【請求項６】
前記複数の柱状体は断面形状が二等辺台形の多角柱状からなる同一形状とし、前記台形の平行な辺のうち短片側を内方として前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載のローラの製造方法。
【請求項１】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラにおいて、
前記ローラ本体は、ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体が前記柱状体の長さ方向を前記ローラ本体の長さ方向として筒状に組み合わされて接着され、円筒状に表面加工されたものからなることを特徴とするローラ。
【請求項２】
前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向が前記柱状体の厚み方向とされ、前記柱状体の厚み方向の一方の側が前記シャフトの表面と当接していることを特徴とする請求項１に記載のローラ。
【請求項３】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、
ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにして仮シャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成し、
前記結合体から前記仮シャフトを抜き、前記結合体における前記仮シャフトを抜いた後に前記シャフトを挿通し、
前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とするローラの製造方法。
【請求項４】
ウレタンフォームからなる筒状のローラ本体の中心にシャフトが挿通されたローラの製造方法において、
ウレタンフォームの切り出しからなる複数の柱状体を、前記柱状体の長さ方向が前記ローラ本体の長さ方向となるようにしてシャフトの外周に配置して筒状に組み合わせ、接着して結合体を形成すると共に前記結合体と前記シャフトを接着し、
前記結合体を円筒状に表面加工してローラ本体とすることを特徴とするローラの製造方法。
【請求項５】
前記柱状体を構成するウレタンフォームの発泡方向を前記柱状体の厚み方向とし、前記柱状体の厚み方向の一方の側を内方にして前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする請求項３または４に記載のローラの製造方法。
【請求項６】
前記複数の柱状体は断面形状が二等辺台形の多角柱状からなる同一形状とし、前記台形の平行な辺のうち短片側を内方として前記柱状体を筒状に組み合わせることを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載のローラの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１５６２９９（Ｐ２００９−１５６２９９Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３２６７５（Ｐ２００７−３３２６７５）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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