(57)【要約】【課題】トナー搬送ローラの表層のトナーおよび現像ローラとの摩擦による帯電の影響を十分に防止し、低コストで安定的に良好な画像を得ることができる荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラを提供する。【解決手段】表層中に、基材ウレタンフォームよりも帯電列において同等もしくは正側にあるバインダー樹脂を含浸してなる荷電制御されたウレタンフォーム３である。軸１の外周に荷電制御されたウレタンフォーム３が担持されてなるトナー搬送ローラ１３である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層中に、基材ウレタンフォームよりも帯電列において同等もしくは正側にあるバインダー樹脂を含浸してなることを特徴とする荷電制御されたウレタンフォーム。
【請求項２】
前記バインダー樹脂が、アミド基を有する請求項１記載の荷電制御されたウレタンフォーム。
【請求項３】
前記バインダー樹脂が、ナイロン樹脂を含有する請求項１または２記載の荷電制御されたウレタンフォーム。
【請求項４】
前記バインダー樹脂が、ウレタン樹脂を含有する請求項１または２記載の荷電制御されたウレタンフォーム。
【請求項５】
前記基材ウレタンフォームに対する前記バインダー樹脂の質量分率が、９〜２０質量％である請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の荷電制御されたウレタンフォーム。
【請求項６】
前記基材ウレタンフォームが、カーボン導電材および／またはイオン導電材が含浸された基材ウレタンフォームである請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の荷電制御されたウレタンフォーム。
【請求項７】
軸の外周に請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の荷電制御されたウレタンフォームが担持されてなることを特徴とするトナー搬送ローラ。
【請求項８】
前記バインダー樹脂が、前記基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側であり、かつ、負帯電性トナー用である請求項７記載のトナー搬送ローラ。
【請求項９】
前記バインダー樹脂が、前記基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側であり、かつ、正帯電性トナー用である請求項７記載のトナー搬送ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体や紙等の画像形成体にトナー（現像剤）を搬送してその表面に可視画像を形成する現像ローラに対しトナーを供給するために用いられるトナー搬送ローラに用いられる荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置等における現像部には、図４に示すように、静電潜像を保持する感光体等の画像形成体１１と、この画像形成体１１に当接して表面に担持したトナー２０を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ１２と、この現像ローラ１２にトナーを供給するためのトナー搬送ローラ（トナー供給ローラおよび不要トナー剥ぎ取りのためのクリーニングローラを含む）１３とが設けられており、トナー２０を、トナー収容部１４からトナー搬送ローラ１３および現像ローラ１２を介して画像形成体１１まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。なお、図中の符号１５は転写ローラ、１６は帯電部、１７は露光部、１８はトナー掻き取り用のブレードを示す。
【０００３】
このうち、トナー搬送ローラ１３は、現像ローラ１２との接触により相手を傷つけないこと、および、ローラの接触面積を増してグリップ性を確実にする等の観点から、軸の外周に、接着層を介してウレタンフォーム等の導電性弾性体を担持させた構成にて形成されている。トナー搬送ローラ１３に要求される機能としては、トナー搬送性、トナー帯電性、トナー掻き取り性等があり、これらの機能を満足させるために、種々の方策がとられている。
【０００４】
例えば、トナー搬送ローラ１３を構成するポリウレタン発泡体に導電性カーボンブラック等の導電性処理液を含浸させる方法（特許文献１〜３参照）、または導電性カーボンを混練する方法によって、電気抵抗を下げ、トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）を落としてトナー搬送量（Ｍ／Ａ）を高め、耐久画像評価中の画像カスレ不具合を発生させないようにしていた。
【０００５】
また、カーボン等の導電性材料を使用せずに、トナー搬送ローラ１３の表面に凹凸形状を付し、物理的にトナー搬送量（Ｍ／Ａ）を高め、耐久画像評価中の画像カスレ等の不具合を発生させないようにしていた（特許文献４参照）。
【０００６】
さらに、トナー帯電用微粒子の一部を発泡弾性体層から露出することで、トナーの搬送性を向上することが、知られていた（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５７―１１５４３３号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００２―３１９３１５号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００３―２１５９０５号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】特開平１１―３８７４９号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献５】特開２００８―１１６６０７号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３記載の方法は、いずれもウレタンフォームに導電材を含浸するものであるため、トナー搬送ローラの表層のトナーおよび現像ローラとの摩擦による帯電の影響を十分に防止することができず、十分なトナー搬送性が得られず、耐久画像評価中の画像カスレ等の不具合を発生していた。
【０００９】
また、ウレタンフォームにカーボンを混練する方法では、カーボンの脱離がないため画像不具合の心配はないが、ウレタンフォーム成型工程でカーボンを分散し且つ金型による成型が強いられ、バッチ式による小ロット生産となることで、コストアップにつながっていた。
【００１０】
さらに、特許文献４記載の方法では、カーボンを使用しないで抵抗の高いトナー搬送ローラを使用し、ローラ表面に凹凸形状を付ける必要があるため、金型（キャビティ）内面に凹凸を付けたものに成型することが一般的であり、金型費、金型メンテナンス、金型内面の離型性処理（離型剤、フッ素コーティング）等、ローラ１本毎の成型に付随する様々なコストアップ要因が存在していた。
【００１１】
さらにまた、特許文献５記載の方法では、接着剤をスプレーした後にトナー帯電用微粒子を付着させる等、表面上に単に付着してトナー帯電用微粒子の一部を露出するものであり、接着剤からのトナー帯電用微粒子の脱離が起こるため、トナー帯電用微粒子が他部材を傷つけ画像不良を起こしたり、耐久時の帯電量低下により画像濃度が薄くなるという問題点があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、トナー搬送ローラの表層のトナーおよび現像ローラとの摩擦による帯電の影響を十分に防止し、低コストで安定的に良好な画像を得ることができる荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、表層中に特定のバインダー樹脂を含浸した荷電制御されたウレタンフォームとすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明の荷電制御されたウレタンフォームは、表層中に、基材ウレタンフォームよりも帯電列において同等もしくは正側にあるバインダー樹脂を含浸してなることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の荷電制御されたウレタンフォームは、前記バインダー樹脂が、アミド基を有することが好ましい。また、前記バインダー樹脂が、ナイロン樹脂を含有することが好ましく、前記バインダー樹脂が、ウレタン樹脂を含有することが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の荷電制御されたウレタンフォームは、前記基材ウレタンフォームに対する前記バインダー樹脂の質量分率が、９〜２０質量％であることが好ましく、前記基材ウレタンフォームが、カーボン導電材および／またはイオン導電材が含浸された基材ウレタンフォームであることが好ましい。
【００１７】
本発明のトナー搬送ローラは、軸の外周に前記荷電制御されたウレタンフォームが担持されてなることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のトナー搬送ローラは、前記バインダー樹脂が、前記基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側であり、かつ、負帯電性トナー用であることが好ましい。また、前記バインダー樹脂が、前記基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側であり、かつ、正帯電性トナー用であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記構成としたことにより、トナー搬送ローラの表層のトナーおよび現像ローラとの摩擦による帯電の影響を十分に防止し、低コストで安定的に良好な画像を得ることができる荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラを実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るトナー搬送ローラを示す幅方向断面図である。
【図２】本発明のトナー搬送ローラの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明のトナー搬送ローラの他の一実施形態を示す図である。
【図４】画像形成装置の一例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の荷電制御されたウレタンフォームは、表層中に、基材ウレタンフォームよりも帯電列において同等もしくは正側にあるバインダー樹脂を含浸してなるものである。これにより、トナー搬送ローラの表層のトナーおよび現像ローラとの摩擦による帯電の影響を十分に防止できる。また、かかるバインダー樹脂を含浸することで安定して帯電性付与効果を発現することができ、低コストで良好な画像を得ることができる。
【００２２】
さらに、荷電制御剤を使用した場合は、トナー搬送ローラが現像ローラと機械的な摩擦を繰り返すために継続使用時の後半で正の荷電制御剤がウレタンフォーム内部に埋もれ、その結果、ローラ表面の帯電性が変わって画像カスレが発生するおそれがあったが、本発明では、バインダー樹脂として正帯電しやすいものを使用し、バインダー樹脂に正荷電制御剤の役割をもたせ、正荷電制御剤を使用しないことで、継続使用時においてもより良好な画像を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明において、表層とは、バインダー樹脂が基材ウレタンフォームの全体に含浸せずに、バインダー樹脂の含浸量が少なくても十分な本発明の効果を得ることができる範囲を示す。
【００２４】
本発明において、バインダー樹脂としては、基材ウレタンフォームよりも帯電列において同等もしくは正側にあるものであれば特に限定されず、一般にトナー搬送ローラのウレタンフォームに使用できる物質である。ここで、正側の帯電列に位置するバインダー樹脂であるかは、具体的には以下の方法によって判別できる。
【００２５】
（帯電列の位置の判別方法）
試料板（寸法：７５ｍｍ×１００ｍｍ×０．８ｍｍ（厚さ）、材質：ＳＵＳ３０４鏡面板脱脂のもの）に測定対象材料（水溶液）を塗布した後に、１００℃のオーブンで乾燥する。表面帯電量測定装置（京セラケミカル株式会社製、型式：ＴＳ−１００ＡＴ）に、２３℃、相対湿度７０％の雰囲気下で、乾燥後の試料板を４５度に設置する。試料板に基準粉ＭＦ６０（パウダーテック株式会社製）を２０秒間滴下し、落下してきた基準粉を導電性受容器に受け、該導電性受容器の電荷量（ｎＣ／ｇ）を測定して、判別する。
【００２６】
上記バインダー樹脂としては、例えば、ナイロン樹脂、メラミン樹脂、リアクリルアミド、ブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、クロロプレンゴム等を挙げることができるが、アミド基（−ＣＯ−ＮＨ−）を有することが好ましく、特に、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂等が好ましい。これらバインダー樹脂は、単独で、または本発明の所期の効果が得られれば２種以上の混合物として用いることができる。
【００２７】
また、本発明において、基材ウレタンフォームに対するバインダー樹脂の質量分率が、９〜２０質量％であることが好ましい。９質量％以上であると、荷電制御剤の効果をより得ることができる。一方、２０質量％を超えても荷電制御剤の効果を飛躍的によくなることはなく、コストを考えると２０質量％以下であることが好ましい。
【００２８】
本発明において、表層中に上記バインダー樹脂を含浸できるものであれば含浸方法は特に限定されず、通常は、溶液に含浸する方法を用いる。上記バインダー樹脂を含浸することで、常法に従って基材ウレタンフォームに帯電性を具備させることができる。
【００２９】
また、本発明において、含浸液に後述の導電材を配合していてもよい。かかる導電材としては、カーボンブラックやグラファイト等の炭素質粒子、銀やニッケル等の金属粉、酸化スズ、酸化チタンまたは酸化亜鉛等の導電性金属酸化物の単体、あるいは硫酸バリウム等の絶縁性微粒子を芯体にして上記導電性金属酸化物を湿式的に被覆したもの、導電性金属炭化物、導電性金属窒化物、導電性金属ホウ化物等から選ばれる１種または複数種類の組み合わせで用いられる。なお、コスト面からカーボンブラックが好ましく、他方、導電性制御のしやすさからは導電性金属酸化物が好ましい。
【００３０】
さらに、本発明においては、基材ウレタンフォームが、後述のカーボン導電材および／またはイオン導電材が含浸された基材ウレタンフォームであることが好ましい。
【００３１】
さらに、このバインダー樹脂を含む含浸液には、適量の水およびトルエン、酢酸エチル等の有機溶媒を添加することができる。これらの溶媒は、含浸液の粘度が５〜３００ｃｐｓ（２５℃）程度となるように添加することが好ましい。粘度をこの範囲内とすることにより含浸付着作業がさらに容易になる。
【００３２】
本発明において、含浸液には必要に応じて他の添加剤、例えば、鉱物油系消泡剤、シリコーン系消泡剤、界面活性剤、荷電制御剤等を添加することができる。これらは、含浸液１００質量部に対して、０．００１〜１０質量部、特に０．００１〜０．１質量部程度添加することが好ましい。
【００３３】
上記鉱物油系消泡剤としては、例えば、信越化学工業（株）製の自己乳化型シリコーン系の商品名：ＫＳ−５０８、ＫＳ−５３７、オイル型シリコーン系の商品名：ＫＦ−９６、オイルコンパウンド型シリコーン系の商品名：ＫＦ−６６等が挙げられる。
【００３４】
本発明のトナー搬送ローラは、軸の外周に上記荷電制御されたウレタンフォームが担持されてなるものであり、画像形成装置に好適に適用されるものである。図１に、本発明の好適実施形態に係るトナー搬送ローラの幅方向断面図を示す。図示する本発明のトナー搬送ローラは、軸１の外周に、接着層２を介して荷電制御されたウレタンフォーム３が担持されてなる。これにより、トナー搬送ローラの表層のトナーおよび現像ローラとの摩擦による帯電の影響を十分に防止し、低コストで良好な画像を得ることができる。
【００３５】
また、本発明のトナー搬送ローラは、バインダー樹脂が、基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側であり、かつ、正帯電性トナー用であることが好ましい。一般に帯電量は種々の環境と条件で決まるが、本発明のバインダー樹脂は他の同帯電列の化合物と比べて、所定の帯電量に達する速度が速く、摩耗帯電は、トナーとトナー搬送ローラと現像ローラの接点で発生することから、各ローラが回転しながら、トナーを擦っている一瞬の間に、トナー搬送ローラを帯電させるため、該ローラにバインダー樹脂を含有させることが重要である。本発明のトナー搬送ローラが正帯電性トナー用である場合は、使用される正帯電性トナーに含有される荷電制御剤と比較して、正帯電性で帯電速度が速いバインダー樹脂、またはこれらよりもさらに帯電列の正側に位置するバインダー樹脂を用いることが、本発明の効果を少量で与え得る点から好ましい。このような構成とすることで、ポリウレタンフォームに正帯電性を付与することができ、トナー搬送ローラを現像ローラと擦り合わせることによる物理的なトナー供給に加えて、正帯電性を示すトナーとトナー搬送ローラが電気的に反発することにより現像ローラに効率的にトナーを供給することができる。
【００３６】
図２は、本発明のトナー搬送ローラの一実施形態を示す図である。正帯電性トナー２０がトナー搬送ローラ１３の表層に吸着することで正帯電性トナー２０を搬送するが、トナー搬送ローラ１３の表層が基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側に帯電しているため、矢印２２に示すように正帯電性トナー２０とトナー搬送ローラ１３の表層との電気的な反発により、現像ローラ１２に効率的にトナーを供給することができる。
【００３７】
また、本発明のトナー搬送ローラは、バインダー樹脂が、基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側であり、かつ、負帯電性トナー用であることが好ましい。図３は、本発明のトナー搬送ローラの他の一実施形態を示す図である。負帯電性トナー２１に対し、トナー搬送ローラ１３の表層は、バインダー樹脂により基材ウレタンフォームよりも帯電列において正側に帯電している。帯電されたトナー搬送ローラ１３においては、芯金等からなる軸１を介して矢印２３の方向に正電荷を逃がすことで、トナー搬送ローラ１３表層の帯電量（電荷の量）が制御される。この場合、トナー搬送ローラ１３の表層の帯電量が少なければ、トナー搬送ローラ１３表層にトナー２０が吸着しにくくなり、結果として、搬送するトナー量を増大させることができ、トナー搬送ローラ１３から現像ローラ１２へと矢印２４の方向に効率的にトナーを供給することができる。
【００３８】
本発明においては、上記表層中に、基材ウレタンフォームよりも帯電列において同等もしくは正側にあるバインダー樹脂を含浸してなること以外の点については特に制限されるものではなく、ローラ構成の詳細や他のローラ材料等については所望に応じ適宜決定することができる。
【００３９】
本発明において、基材として用いられるウレタンフォームは、特許第３４８００２８号公報に記載の手法により、２個以上の活性水素を有する化合物と２個以上のイソシアネート基を有する化合物を触媒、発泡剤、整泡剤等の添加剤と共に攪拌混合して発泡・硬化させることにより製造でき、また、発泡剤として水を用いて形成する方法、例えば、あらかじめイソシアネート成分とポリオール成分を反応させてなるプレポリマー、水分散カーボン、ウレタン反応触媒等を含む発泡体形成材料を、所定形状にて発泡させたのち、加熱硬化させる等、プレポリマー法、ワンショット法、部分プレポリマー法等の方法により製造できる。例えば、８００〜３６００の平均分子量差を有する２種類の単一ジオールを含む単一ジオールの混合物を、ポリオール成分に対して総量で５０質量％以上含むポリエーテルポリオール、イソシアネート、水、触媒および発泡剤を混合し、発泡させ、放置することにより製造することができる。
【００４０】
ここで、「単一のジオール」とは、１種のジオールまたは平均分子量の差が４００以内の２種以上のジオール群を総称する意味に用いられる。また、「平均分子量差」とは、対象となるジオールが各々有する平均分子量の差分を表し、組み合わせが多種類ある場合には、特に、最大の差分を表す意味に用いられる。
【００４１】
プレポリマーの製造に用いられるポリオール成分としては、例えば、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分とを縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。
【００４２】
本発明において、基材ウレタンフォームを製造する際に用いられるポリエーテルポリオールとしては、（１）例えば、ジエチレングリコールにプロピレンオキサイドのみを付加させたタイプのポリエーテルポリオール、（２）例えば、ジエチレングリコールにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをブロックまたはランダムに付加させたタイプのポリエーテルポリオール、（３）上記（１）または（２）に例えばアクリルニトリルやスチレンをグラフトしたタイプのポリエーテルポリオール、等を含み、特に制限されないが、より効果を発揮するためには、好ましくは（１）タイプのポリエーテルポリオールである。
【００４３】
上記ポリエーテルポリオールを製造するために用いられる開始剤としては、多価アルコール、多価フェノール、モノ若しくはポリアミン、その他のものが挙げられるが、好ましくは多価アルコールおよび多価フェノールであり、さらに好ましくは多価アルコールであり、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール等が含まれ、この中でもジエチレングリコールが特に好ましい。
【００４４】
また、上記ポリエーテルポリオール成分には、ジオール以外のポリオール成分も含み得る。このようなポリオール成分としては、通常、基材ウレタンフォームの製造に使用される３官能の、例えば、グリセリンベースにプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させたもの、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイド等の２種のアルキレンオキサイドをランダム若しくはブロックで付加させたもの等が挙げられ、多官能のものとしては、例えば、サッカロースベースに上記と同様のものを付加させたポリエーテルポリオール、等が挙げられる。
【００４５】
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとしては、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコシド、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が好ましくは２〜９５質量％、より好ましくは５〜９０質量％であり、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましい。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの配列は、ランダムであることが好ましい。
【００４６】
なお、かかるポリエーテルポリオールの分子量としては、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、３０００〜５０００の範囲のものがより好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、４０００〜８０００の範囲のものがより好ましい。さらに、２官能のポリオールと３官能のポリオールとを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００４７】
また、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得ることができ、重量平均分子量が４００〜４０００の範囲、特には、６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。さらに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
【００４８】
さらに、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとを、ブレンドして用いることも好ましい。この場合、これらのブレンド比率が、質量比で９５：５〜２０：８０の範囲、特には９０：１０〜５０：５０の範囲となるように用いることが好適である。
【００４９】
また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパン等のポリオール類やこれらの誘導体を併用することもできる。
【００５０】
本発明において用いられるポリイソシアネート成分としては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）またはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）またはその誘導体、ポリメチレンポリフェニルイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられ、単体若しくは混合して使用される。
【００５１】
トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体等があり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネート等を用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物等も用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００５２】
本発明において、プレポリマー化の方法としては、ポリオールとイソシアネートを適切な容器に入れて十分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃で、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとイソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０質量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５質量％である。イソシアネートの含有率が４質量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０質量％を超えると、プレポリマー化されていないイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。
【００５３】
基材ウレタンフォームには、上記ポリオール成分およびイソシアネート成分に加え、所望に応じてカーボンブラック等の導電材、架橋剤、界面活性剤、触媒、整泡剤等を添加することができ、これにより所望に応じた層構造とすることができる。また、難燃剤や充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を適宜使用することも可能である。
【００５４】
イオン導電材の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。
【００５５】
また、カーボン導電材としては、例えば、デンカブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のガスブラック、インクブラックを含むオイルファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ランプブラック等が挙げられ、本発明の基材ウレタンフォームは、かかるカーボン導電材が含浸されたもの、またはカーボン導電材が内部添加されたものであることが好ましい。
【００５６】
さらに、電子導電材の例としては、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属等を挙げることができる。これらの導電材は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリオールとイソシアネートとの総量１００質量部に対し、０．１〜４０質量部、好ましくは０．３〜２０質量部の割合である。
【００５７】
また、基材ウレタンフォーム中には、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリオール成分とイソシアネート成分との総量１００質量部に対して０．１〜１０質量部とすることが好ましく、０．５〜５質量部とすることがさらに好ましい。
【００５８】
本発明において、発泡剤として用いられる化合物としては、その種類および使用量に特に制限はなく、公知のものが使用できる。発泡剤としては、例えば、メチレンクロライド、フロン１２３、フロン１４１ｂ等が用いられる。
【００５９】
基材ウレタンフォームの硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物等が挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
なお、本発明において、荷電制御されたウレタンフォームの通気量は、１００〜７００ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃであることが好ましく、特に、１５０〜４００ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ程度であることがより好ましい。通気量が７００ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃを超えると濃度過多によりトナー燃費が低下する場合があり、一方、１００ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ未満であると含浸液に基材ウレタンフォームを含浸させる際に含浸しにくくなり、バインダー樹脂の付着量が一定になりにくい場合がある。また、その影響で生産性が低下する場合もある。なお、上記通気量は、ＪＩＳ  Ｋ  ６４００に準じて測定したものである。
【００６１】
また、本発明において、荷電制御されたウレタンフォームのセル数は、２０〜８０個／ｉｎｃｈ（２５．４ｍｍ）であることが好ましく、特に、３０〜６０個／ｉｎｃｈであることがより好ましい。セル数が２０個／ｉｎｃｈより少ないとトナーの付着するスペースが減ってしまうため現像に影響が出やすく、一方、セル数が８０個／ｉｎｃｈより多いと含浸液に基材ウレタンフォームを含浸させる際に含浸しにくくなり、バインダー樹脂の付着量が一定になりにくい場合がある。また、含浸速度も遅くなり、コスト高になる場合もある。
【００６２】
さらに、荷電制御されたウレタンフォームの平均セル径は、５０〜１０００μｍであることが好ましく、特に、１００〜４００μｍ程度であることがより好ましい。平均セル径が１０００μｍを超えると濃度過多によりトナー燃費が低下する場合があり、一方、５０μｍ未満であると含浸液に基材ウレタンフォームを含浸させる際に含浸しにくくなり、荷電制御剤およびバインダーの付着量が一定になりにくい場合がある。
【００６３】
本発明において、荷電制御されたウレタンフォームの密度は、１０〜１００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、特に、１０〜５０ｋｇ／ｍ３程度であることがより好ましい。密度が１００ｋｇ／ｍ３を超えるとコスト高になる場合があり、一方、密度が１０ｋｇ／ｍ３未満であると圧縮残留歪みが悪化する傾向にあり、追随性がなくなりカスレの原因となることがある。
【００６４】
また、荷電制御されたポリウレタンフォームの硬度は、アスカーＦ硬度で３０〜９０°であることが好ましい。硬度が９０°より大きいとトナーを劣化させる場合があり、３０°より小さいと研磨不良になりやすく、好ましくない。
【００６５】
また、本発明のローラに用いる軸１としては、特に制限はなく、いずれのものも使用し得るが、例えば、硫黄快削鋼等の鋼材にニッケルや亜鉛等のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。なお、本発明においては、かかる軸１の径をφ６ｍｍ未満、例えば、５．０ｍｍとし、かつ、荷電制御されたウレタンフォーム３の厚みを４．５ｍｍ未満、例えば、４．０ｍｍとすることが好適である。これにより、ローラの軽量化を図ることができるとともに、荷電制御されたウレタンフォーム３の薄層化によりマクロで見た時のウレタンフォームの弾性率が上がり、トナー掻き取り性が向上する。また、荷電制御されたウレタンフォーム３の薄層化によるウレタンフォームの体積減少により、印字耐久時に荷電制御されたウレタンフォーム３が含むトナー量が減少し、トナー燃費を抑制することができる。
【００６６】
さらに、本発明のローラにおいては、図示するように、軸１と荷電制御されたウレタンフォーム３との間に、接着層２を設けることが好ましい。接着層２に用いる接着剤としては、融点１２０℃以上、特には１３０℃以上２００℃以下のアジペート系ポリウレタン樹脂を主成分とする熱溶融型高分子接着剤を好適に用いることができる。
【００６７】
かかる接着剤の性状としては、フィルムやペレット等、いかなる形態であってもよい。また、接着層２の厚みは、好適には２０〜３００μｍであり、薄すぎると接着不良が発生し、厚すぎると好適なローラ抵抗が得られないため、いずれも好ましくない。なお、接着時における接着剤の溶融温度は、１００℃以上、特には１３０℃以上２００℃以下であって、接着剤の融点よりも低い温度とすることが好ましい。これにより、接着層２が半溶融状態となり、５Ｖ印加時のローラ抵抗を１０６〜１０８Ω、１００Ｖ印加時のローラ抵抗を１０２〜１０４Ωと電圧依存性をコントロールすることがより容易になり、印字耐久初期の濃度を上げることが可能となる。
【００６８】
本発明のトナー搬送ローラは、軸１の外周に、所望に応じ接着剤を介して荷電制御されたウレタンフォーム３を担持させた後、軸１と荷電制御されたウレタンフォーム３とを所定の温度で加熱接着することにより製造することができる。
【００６９】
具体的にはまず、バインダー、消泡剤を混合し、含浸液を調整し、この含浸液を満たした浴中に、ブロック状（１６ｍｍ×１０００ｍｍ×２０００ｍｍ）の除膜処理を施していないウレタンフォームを浸漬し、２本のロール間で圧縮した後、開放して含浸液にウレタンフォームを含浸する。これを浴上に導いて、ニップロールに通して余分な含浸液を絞り、除去した後１１０℃の熱風炉にて１０分間加熱乾燥し、荷電制御されたウレタンフォーム３を作製する。この方法により成形できる荷電制御されたウレタンフォーム３は、機械的なガス封入により得られるものと比べて低硬度、例えば、アスカーＦ硬度で３０〜９０°の発泡体となる。
【００７０】
また、軸１の外周には、フィルム状接着剤を巻回するか、またはペレット状接着剤を溶融、塗布することにより、接着剤の膜を形成する。その後、荷電制御されたウレタンフォーム３に孔をあけて、この孔に接着剤付きの軸１を挿入する。その後、所定温度で加熱を行って、軸１と荷電制御されたウレタンフォーム３とを接着層２を介して一体化させ、荷電制御されたウレタンフォーム３の表面を研磨して所望の円筒形状とし、さらに、荷電制御されたウレタンフォーム３の端部を裁断して所定形状とすることで、本発明のトナー搬送ローラを得ることができる。
【実施例】
【００７１】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００７２】
＜材料＞
以下に、実施例および比較例で用いた材料を示す。
ウレタンフォームＡ        株式会社ブリヂストン製（除膜処理なし）
密度        ２９ｋｇ／ｍ３
通気量      １９６ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ
硬度        １０ｋｇｆ
平均セル径  ２８０μｍ
バインダーａ              ナイロン系バインダー樹脂
東レ株式会社製
「ＡＱ−ナイロン  Ｔ−７０」変性ナイロン分散水溶液
固形分５０％
バインダーｂ              ウレタン系バインダー樹脂
エネックス社製「ＳＥバインダー」ウレタン樹脂水分散体
固形分５０％
バインダーｃ              アクリル系バインダー樹脂
エネックス社製「ＢＳ−０５０３０１−１」
アクリロニトリル・アクリル酸アルキル共重合体エマルジョ                          ン
荷電制御剤                シリコーンパウダー水溶液
東レ株式会社製
「ＴＲＥＦＩＬ  Ｅ６０１分散水溶液」
固形分５０％
消泡剤                    信越シリコーン（株）製「ＫＳ−５０２」
【００７３】
＜実施例１＞
下記表２の配合量（ウレタンフォームＡ（ｇ／Ｌ）に対する配合材料（ｇ／Ｌ）の質量分率（質量％））に従って、上記バインダーａ、消泡剤を混合し、含浸液を調整した。この含浸液を満たした浴中に、ブロック状（１６ｍｍ×１０００ｍｍ×２０００ｍｍ）の除膜処理を施していないウレタンフォームＡを浸漬し、２本のロール間で圧縮した後、開放して含浸液にウレタンフォームＡを含浸させた。これを浴上に導いて、ニップロールに通して余分な含浸液を絞り、除去した後１１０℃の熱風炉にて１０分間加熱乾燥し、荷電制御されたウレタンフォームを得た。この荷電制御されたウレタンフォームの含浸液の付着量は乾燥質量で１４．９質量％であった。ここで、付着量はウレタンフォームＡの質量（ｇ）に対する、固形分（ｇ）の質量分率（質量％）を示す。
【００７４】
なお、上記含浸液の付着量は、ブロック状ウレタンフォームを含浸液から取り出した後の圧縮の際の圧力によって調節するか、または含浸液中の荷電制御剤およびバインダーの濃度を変更することにより調節することができる。
【００７５】
このようにして得られた荷電制御剤とバインダーを含浸させたブロック状の荷電制御されたウレタンフォームにシャフト挿通用の穴を打ち抜き、接着剤を塗布したシャフト（直径：６．０ｍｍ、長さ：２５０ｍｍ）をその穴に挿通した後、ブロック状ウレタンフォームを研削して均一な厚さの発泡弾性体とし、本発明のトナー搬送ローラを作製した。
【００７６】
＜実施例２＞
含浸液のバインダー樹脂としてバインダーｂを使用し、ニップロール間隔を調整し、含浸液付着量（乾燥質量）を１４．９質量％とした。それ以外は、実施例１と同様にトナー搬送ローラを作製した。
【００７７】
＜比較例１＞
含浸液のバインダー樹脂としてバインダーｃを使用し、さらに、荷電制御剤を配合し、ニップロール間隔を調整し、含浸液の付着量（乾燥質量）を２１．４質量％にしたこと以外は実施例１と同様にしてトナー搬送ローラを作製した。
【００７８】
上記実施例１、２および比較例１の含浸液について、下記方法にしたがって、電荷量（ｎＣ／ｇ）を測定した。結果を下記表１に示す。
【００７９】
（表面帯電量の測定）
試料板（寸法：７５ｍｍ×１００ｍｍ×０．８ｍｍ（厚さ）、材質：ＳＵＳ３０４鏡面板脱脂のもの）に上記実施例１、２および比較例１の含浸液を塗布した後に、１００℃のオーブンで乾燥した。表面帯電量測定装置（京セラケミカル株式会社製、型式：ＴＳ−１００ＡＴ）に、２３℃、相対湿度７０％の雰囲気下で、乾燥後の各試料板を４５度に設置した。各試料板に基準粉ＭＦ６０（パウダーテック株式会社製）を２０秒間滴下し、落下してきた基準粉を導電性受容器に受け、該導電性受容器の電荷量（ｎＣ／ｇ）を測定した。
【００８０】
【表１】
2010256708.tif 000003
【００８１】
＜実施例３＞
含浸液のバインダー樹脂としてバインダーａを９．５質量％使用し、ニップロール間隔を調整し、含浸液付着量（乾燥質量）を９．８質量％とした。それ以外は、実施例１と同様にトナー搬送ローラを作製した。
【００８２】
＜実施例４＞
含浸液のバインダー樹脂としてバインダーａを４．３質量％使用し、ニップロール間隔を調整し、含浸液付着量（乾燥質量）を９．０質量％とした。それ以外は、実施例１と同様にトナー搬送ローラを作製した。
【００８３】
＜評価＞
上記実施例１〜４および比較例１で得られたトナー搬送ローラの物性を以下の通り評価した。結果を下記表２に併記する。
【００８４】
（１）平均セル径（μｍ）
ウレタンフォームの表面を顕微鏡で撮像し、ウレタンフォームの表面のセル径を測定し、平均を求めた。
【００８５】
（２）アスカーＦ硬度（°）
剛直な板の上にウレタンフォームを置き、高分子計器製アスカーＦ硬度計にて測定した。測定は、硬度計を静かに置いた後、１０秒後の硬度を測定した。
【００８６】
（３）通気量（ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ）
ＪＩＳ  Ｋ  ６４００に準じて測定した。
【００８７】
（４）セル数（個／ｉｎｃｈ）
ＪＩＳ  Ｋ  ６４００に準じて測定した。
【００８８】
（５）骨格形状
ウレタンフォームの表面を倍率１００倍で撮影し、骨格の形状についてエッジの有無（ウレタン骨格が丸みを帯びていないものをエッジ有りとする）を判断した。
【００８９】
（６）画像評価
市販のプリンタに上記実施例１〜４および比較例１で得られたトナー搬送ローラをセットし、下記条件で印刷を行い、印字性能を評価した。
Ａ４用紙に対して４％の印字パターンで２００００枚の印刷を行う。２００００枚の印刷を行う際に、１０００枚おきに４枚連続黒１００％パターン印刷を行う。合計２０回の４枚連続黒１００％パターン印刷を行い、各回下記４段階で評価を行い、２０回の平均を算出する（画像平均評価）。また、トナーとして、負帯電性トナーを使用した。
（評価基準）
４枚中１〜２枚目でカスレが生じた場合を×とする。
４枚中３枚目でカスレが生じた場合を△とする。
４枚中４枚目でカスレが生じた場合を○とする。
４枚ともカスレが生じなかった場合を◎とする。
【００９０】
Ａ４用紙に対して１％の印字パターンで２００００枚の印刷を行う。２００００枚の印刷を行う際に、何枚目でカスレが発生するかで、下記４段階で評価を行い、画像耐久性を評価した（画像耐久性評価）。
（評価基準）
０以上１００００枚未満中目でカスレが生じた場合を×とする。
１００００以上１５０００枚未満目でカスレが生じた場合を△とする。
１５０００以上２００００枚未満でカスレが生じた場合を○とする。
２００００枚以上までカスレが生じなかった場合を◎とする。
【００９１】
（Ｑ／Ｍ評価）
市販のプリンタに上記実施例１〜４および比較例１で得られたトナー搬送ローラをセットし、下記条件で印刷を行い、耐久時の表面帯電量（Ｑ／Ｍ）を評価した。
Ａ４用紙に対して４％の印字パターンで２０００枚の印刷を行う。０〜２０００枚までの表面帯電量（Ｑ／Ｍ：単位Ｃ／ｍｇ）を測定し、Ｑ／Ｍの標準偏差σ（単位Ｃ／ｍｇ）を求め、下記３段階で評価した。表面帯電量（Ｑ／Ｍ）の測定は、上記と同様の方法で行なった。
（評価基準）
○：０〜２０００枚までのＱ／Ｍ標準偏差σが、３Ｃ／ｍｇ未満
△：０〜２０００枚までのＱ／Ｍ標準偏差σが、３Ｃ／ｍｇ以上５Ｃ／ｍｇ未満
×：０〜２０００枚までのＱ／Ｍ標準偏差σが、５Ｃ／ｍｇ以上
【００９２】
【表２】
2010256708.tif 000004
※厚みを１０ｍｍとした。
【００９３】
比較例１の含浸液は、基材ウレタンフォームよりも帯電列において負側にあるバインダーｃを使用しているため、十分な正の電荷量を得ることができず、良好な画像耐久性が得られなかった。一方、実施例１〜４では、画像平均評価および画像耐久性評価ともに良好であった。
【００９４】
実施例１および３では、バインダーの添加量が９〜２０質量％であるため、Ｑ／Ｍの標準偏差が小さく、より良好な画像が得られた。また、実施例２では、ウレタン系バインダーを使用しているため、良好であるものの、実施例１および３よりは標準偏差が大きかった。
【符号の説明】
【００９５】
１  軸
２  接着層
３  荷電制御されたウレタンフォーム
１１  画像形成体
１２  現像ローラ
１３  トナー搬送ローラ
１４  トナー収容部
１５  転写ローラ
１６  帯電部
１７  露光部
１８  ブレード
２０  正帯電性トナー
２１  負帯電性トナー
２２  矢印
２３  矢印
２４  矢印
【図１】
2010256708.tif 000005
【図２】
2010256708.tif 000006
【図３】
2010256708.tif 000007
【図４】
2010256708.tif 000008