(57)【要約】【課題】トルク変動を起こし難いトナー供給ロールを提供する。【解決手段】軸体の外周面に沿ってスポンジ弾性層２が形成され、このスポンジ弾性層２の表面に軸方向に延びる複数の凸条Ｔ1 が周方向に所定のピッチで形成されているトナー供給ロールであって、上記凸条Ｔ1 が断面鋸歯状に形成され、上記各鋸歯を構成する左右の斜辺１１，１２のうち、トナー供給ロールの回転方向Ｒ側の斜辺１１の傾斜角度αが、他の斜辺１２の傾斜角度βよりも小さくなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、この軸体の外周面に沿って形成されたスポンジ弾性層とを有し、上記スポンジ弾性層の表面に軸方向に延びる複数の凸条が周方向に所定のピッチで形成されているトナー供給ロールであって、上記凸条が断面鋸歯状に形成され、上記各鋸歯を構成する左右の刃部のうち、トナー供給ロールの回転方向側の刃部の傾斜角が、他の刃部の傾斜角よりも小さくなっていることを特徴とするトナー供給ロール。
【請求項２】
上記各鋸歯が、略平坦状頂部を備え、その略平坦状頂部から左右の刃部が延びている請求項１記載のトナー供給ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられるトナー供給ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真装置における複写は、感光ドラムの表面に原稿像を静電潜像として形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙上に転写定着することにより行なわれている。この複写における上記トナー像の形成は、トナー供給ロールがトナーボックスから現像ロールの表面にトナーを供給し、この現像ロールの表面のトナーを上記静電潜像に付着させることにより行われている。そして、上記静電潜像に付着されずに現像ロールの表面に残った残余のトナーは、トナー供給ロールにより掻き取られ、トナーボックスに戻された後、トナーボックス内のアジテータ（攪拌機）により攪拌され、再使用に供される。
【０００３】
したがって、トナー供給ロールには、トナーを安定して現像ロールに供給するトナー供給性能に加え、現像ロールの表面に余ったトナーを確実に掻き取るトナー掻き取り性能も求められている。そこで、そのトナー掻き取り性能を向上させるために、図８に示すように、トナー供給ロールの外周面に、軸方向に延びる複数の凸条Ｔ0 を周方向に所定のピッチで形成することが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−５２７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トナー供給ロールは、一般に、軸体と、その外周面に成形されたスポンジ弾性層２とからなる弾性ロールであり、そのスポンジ弾性層２の表面の粗面により、トナー供給性能およびトナー掻き取り性能を発揮している。そして、上記特許文献１のトナー供給ロールでは、そのトナー掻き取り性能を向上させるために、上記スポンジ弾性層２の表面に複数の凸条Ｔ0 が形成されている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のトナー供給ロールを組み込んだ実機（複写機等）では、画像に濃度むらが発生するという問題点があった。そこで、本発明者がこの原因について研究を重ねた結果、その原因は、トナー供給ロールがトルク変動を起こすことにあることを突き止めた。すなわち、トナー供給ロールが現像ロールに摺動しながら回転した状態では、隣り合う凸条Ｔ0 間の凹溝部分が現像ロールと対向すると、トナー供給ロールの回転はスムーズであるが、凸条Ｔ0 部分が現像ロールに圧接し始めると、トナー供給ロールの回転がスムーズでなくなり、この繰り返しにより、トナー供給ロールがトルク変動を起こすことを突き止めた。
【０００６】
本発明は、このような知見に鑑みなされたもので、トルク変動を起こし難いトナー供給ロールの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明のトナー供給ロールは、軸体と、この軸体の外周面に沿って形成されたスポンジ弾性層とを有し、上記スポンジ弾性層の表面に軸方向に延びる複数の凸条が周方向に所定のピッチで形成されているトナー供給ロールであって、上記凸条が断面鋸歯状に形成され、上記各鋸歯を構成する左右の刃部のうち、トナー供給ロールの回転方向側の刃部の傾斜角が、他の刃部の傾斜角よりも小さくなっているという構成をとる。
【０００８】
本発明者は、トナー供給ロールのトルク変動を起こし難くすべく、先の知見に基づき、さらに研究を重ねた。その研究の過程で、上記トルク変動の原因は、スポンジ弾性層の表面に形成した各凸条において、トナー供給ロールの回転方向側の面が立ち上がり過ぎている（急な傾斜面になっている）ことにあることを突き止めた。そして、さらに研究を重ねた結果、各凸条において、トナー供給ロールの回転方向側の面を、緩やかな傾斜面に形成すると、トナー供給ロールがスムーズに回転し、トルク変動が抑制されることを見出し、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のトナー供給ロールは、スポンジ弾性層の表面に形成された凸条が断面鋸歯状に形成されている。そして、上記各鋸歯を構成する左右の刃部のうち、トナー供給ロールの回転方向側の刃部の傾斜角が、他の刃部の傾斜角よりも小さくなっている。したがって、各凸条において、トナー供給ロールの回転方向側の面は、緩やかな傾斜面になっているため、トナー供給ロールが現像ロールに摺動しながら回転しても、その回転がスムーズになり、トナー供給ロールのトルク変動を抑制することができる。その結果、濃度むらのない良質の画像を得ることができる。
【００１０】
特に、上記各鋸歯が、略平坦状頂部を備え、その略平坦状頂部から左右の刃部が延びている場合には、トルク変動の抑制に加えて、トナー掻き取り性能を適正なものに設定し易くなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１２】
図１は、本発明のトナー供給ロールの第１の実施の形態を示している。このトナー供給ロールは、軸体１の外周面にスポンジ弾性層２が形成されており、このスポンジ弾性層２の外周面には、複数の凸条Ｔ1 が、ロールの中心軸と平行に、周方向に一定のピッチで形成されている。また、各凸条Ｔ1 は、略均一高さ、略均一幅に形成され、スポンジ弾性層２の一端縁から他端縁まで連続したものとなっている。そして、本発明では、上記各凸条Ｔ1 は、トナー供給ロールの回転方向Ｒ側の面が緩やかな傾斜面に形成されている。すなわち、この実施の形態では、図２に示すように、各凸条Ｔ1 は、トナー供給ロールの軸に直交する断面形状が三角形状の鋸歯状に形成されており、その断面三角形状の２つの斜辺（各鋸歯を構成する左右の刃部）１１，１２は、トナー供給ロールの回転方向Ｒ側の斜辺（回転方向Ｒ側の刃部）１１の傾斜角度（底辺１３とのなす角度）αが、回転方向Ｒと反対側の斜辺（他の刃部）１２の傾斜角度（底辺１３とのなす角度）βよりも小さく形成されている。また、各凸条Ｔ1 の根元部分が上記断面三角形状の底辺１３に形成されている。なお、図１では、理解を助けるために、上記凸条Ｔ1 を大きく図示するとともに、その本数を少なく図示しており、図２では、円周方向を水平方向に図示している。
【００１３】
上記凸条Ｔ1 の断面三角形状について、より詳しく説明すると、トナー供給ロールのトルク変動を抑制し、かつトナー掻き取り性能を適正にする観点から、上記断面三角形状の寸法は、つぎの範囲内に設定される。すなわち、図２に示すように、断面三角形状の底辺１３の長さａは０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、高さｂは０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、回転方向Ｒ側の斜辺１１の傾斜角度αは１０°以上４５°以下、回転方向Ｒと反対側の斜辺１２の傾斜角度βは上記回転方向Ｒ側の斜辺１１の傾斜角度αを上回る値にそれぞれ設定される。また、凸条Ｔ1 の形成ピッチｃは、凸条Ｔ1 の本数にもよるが、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定される。なお、上記各寸法は、トナー供給ロールの断面を電子顕微鏡で見て、任意の１０個の断面三角形状について測定し、それらの平均値をとっている。
【００１４】
そして、上記凸条Ｔ1 が形成されたトナー供給ロールを実機（複写機等）に組み込み、その実機を作動させる（複写等を行う）と、図３に示すように、トナー供給ロールは、現像ロールＧ（回転方向Ｄ）に摺動しながら回転する。この際、上記各凸条Ｔ1 の、トナー供給ロールの回転方向Ｒ側の傾斜面（断面三角形状の斜辺１１）が、回転方向Ｒと反対側の傾斜面（断面三角形状の斜辺１２）よりも緩やかに形成されているため、トナー供給ロールが現像ロールＧに摺動しながら回転しても、その回転がスムーズになり、トナー供給ロールのトルク変動を抑制することができる。特に、上記断面三角形状の寸法が上記の範囲内に設定されていると、トナー掻き取り性能を適正にすることができる。
【００１５】
このようなトナー供給ロールの製法は、例えば、スポンジ弾性層２を形成するための成形用金型として、内周面に、上記凸条Ｔ1 に対応する凹溝が形成されたものを用いる方法があげられる。すなわち、まず、内周面に上記凹溝が形成された成形用金型を準備する。そして、軸体１の外周面に、必要に応じて接着剤等を塗布し、これを上記成形用金型の中空部に同軸的に設置し、密封した後、スポンジ弾性層２の形成材料を注入し、発泡硬化させ、スポンジ弾性層２を形成する。これにより、成形用金型の内周面の凹溝が転写されて、上記スポンジ弾性層２の表面に上記凸条Ｔ1 が形成される。その後、脱型する。このようにして、上記トナー供給ロールを作製することができる。
【００１６】
つぎに、本発明のトナー供給ロールを構成する軸体１，スポンジ弾性層２の形成材料等について説明する。
【００１７】
上記軸体１は、中実でも中空でもよく、その形成材料としては、例えば、鉄，ステンレス，アルミニウム等の金属材料、またはポリアセタール（ＰＯＭ），アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ），ポリカーボネート，ナイロン等のプラスチックがあげられる。そして、上記軸体１の外周面には、必要に応じて、接着剤やプライマー等を塗布してもよい。
【００１８】
上記スポンジ弾性層２の形成材料には、軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるポリオール成分およびイソシアネート成分が用いられる。上記ポリオール成分としては、例えば、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があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記イソシアネート成分としては、２官能以上のポリイソシアネートであれば特に限定はなく、例えば、２，４−（または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）、カーボジイミド変成ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。また、必要に応じて、上記ポリオール成分およびイソシアネート成分に加えて、架橋剤，発泡剤（水，低沸点物，ガス体等），界面活性剤，触媒，難燃剤，充填剤，導電性付与剤，帯電防止剤等を適宜に配合してもよい。なお、上記スポンジ弾性層２は、上記軟質ポリウレタンフォームに限定されるものではなく、それ以外の発泡ゴムでもよい。
【００１９】
図４および図５は、本発明のトナー供給ロールの第２の実施の形態を示している。このトナー供給ロールは、スポンジ弾性層２の外周面に形成される凸条Ｔ2 の断面形状が非等脚台形状の鋸歯状に形成されており、その断面非等脚台形状の略平坦状頂部１４から２つの斜辺（各鋸歯を構成する左右の刃部）１１，１２が延びている。また、略平坦状頂部１４の長さｄは、底辺１３の長さよりも小さく形成され、トナー供給ロールのトルク変動を抑制し、かつトナー掻き取り性能を適正にする観点から、０．５ｍｍ以下に設定される。それ以外は、図１および図２に示すトナー供給ロールと同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。そして、このトナー供給ロールも、図１および図２に示すトナー供給ロールと同様の作用・効果を奏する。
【００２０】
図６は、本発明のトナー供給ロールの第３の実施の形態を示している。このトナー供給ロールは、図４および図５に示すトナー供給ロールの凸条Ｔ2 の断面非等脚台形状において、略平坦状頂部１４がトナー供給ロールの回転方向Ｒ側に向いて傾斜するように、上記凸条Ｔ3 を形成したものである。それ以外は、図４および図５に示すトナー供給ロールと同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。そして、このトナー供給ロールも、図４および図５に示すトナー供給ロールと同様の作用・効果を奏する
【００２１】
なお、上記各実施の形態では、トナー供給ロールの凸条Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 において、トナー供給ロールの回転方向Ｒ側の傾斜面（斜辺１１）の根元部分と、回転方向Ｒと反対側の傾斜面（斜辺１２）の根元部分とは、離れて図示されているが、それら両者の位置は、一致させてもよい。例えば、図５に示す凸条Ｔ2 については、図７に示すようにして、上記両者の位置を一致させてもよい。
【００２２】
つぎに、実施例について従来例と併せて説明する。
【実施例１】
【００２３】
下記のように、軸体，スポンジ弾性層の形成材料等を用いて、凸条の断面形状が三角形状に形成されたトナー供給ロール（図１および図２参照）を作製した。なお、スポンジ弾性層の形成には、成形用金型として、内周面に、上記凸条に対応する凹溝が形成されたものを用いた。
【００２４】
〔軸体〕
直径５ｍｍのＳＵＭ２２製中実円柱状の軸体を準備した。
【００２５】
〔スポンジ弾性層の形成材料の調製〕
ポリエーテルポリオール（三井化学社製、ＥＰ−８２８、ＯＨ価＝２８）９０重量部、ポリマーポリオール（三井化学社製、ＰＯＰ−３１−２８、ＯＨ価＝２８）１０重量部、ジエタノールアミン２重量部、シリコン整泡剤（日本ユニカー社製、Ｌ−５３０９）３重量部、水２重量部、第三級アミン触媒（花王社製、カオライザーＮｏ．３１）０．５重量部、第三級アミン触媒（東ソー社製、トヨキャットＨＸ−３５）０．１重量部、ＤＢＴＤＬ０．１重量部、およびイソシアネート（住友バイエルウレタン社製、スミジュールＶＴ−８０、ＮＣＯ％＝４５）３０．５重量部を配合してスポンジ弾性層の形成材料を調製した。
【００２６】
〔トナー供給ロールの作製〕
上記成形用金型に軸体を同軸的にセットし、成形空間内に上記スポンジ弾性層の形成材料を充填した後、その成形金型をオーブン内に入れ、発泡硬化させる（６０℃×３０分間）ことにより、軸体の外周面にスポンジ弾性層（外径１６ｍｍ）を形成した。このスポンジ弾性層の外周面には、断面形状が非等脚台形状の、複数の凸条を、ロールの中心軸と平行に、周方向に所定のピッチ（１．３ｍｍ）で形成した。各凸条の寸法は、三角形状の底辺の長さを１．２ｍｍ、高さを０．３ｍｍ、回転方向側の斜辺の傾斜角度を１３°、回転方向と反対側の斜辺の傾斜角度を９０°とした。なお、上記凸条の各寸法は、トナー供給ロールの断面を電子顕微鏡で見て、任意の１０個の三角形状について測定し、それらの平均値をとった。以下の寸法についても同様である。
【実施例２】
【００２７】
上記実施例１において、成形用金型の内周面に形成した凹溝の寸法等を変えることにより、スポンジ弾性層の外周面に形成される各凸条の寸法をつぎのようにした。すなわち、凸条の形成ピッチを１．３ｍｍ、三角形状の底辺の長さを１．３ｍｍ、高さを０．３ｍｍ、回転方向側の斜辺の傾斜角度を１５°、回転方向と反対側の斜辺の傾斜角度を６０°とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【実施例３】
【００２８】
上記実施例１において、成形用金型の内周面に形成した凹溝の形状および寸法等を変えることにより、凸条の断面形状が非等脚台形状に形成されたトナー供給ロール（図４および図５参照）を作製した。すなわち、凸条の形成ピッチを１．３ｍｍ、非等脚台形状の略平坦状頂部の長さを０．５ｍｍ、底辺の長さを１．０ｍｍ、高さを０．３ｍｍ、回転方向側の斜辺の傾斜角度を３０°、回転方向と反対側の斜辺の傾斜角度を９０°とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【実施例４】
【００２９】
上記実施例３において、成形用金型の内周面に形成した凹溝の寸法等を変えることにより、スポンジ弾性層の外周面に形成される各凸条の寸法をつぎのようにした。すなわち、凸条の形成ピッチを１．５ｍｍ、非等脚台形状の略平坦状頂部の長さを０．５ｍｍ、底辺の長さを１．５ｍｍ、高さを０．３ｍｍ、回転方向側の斜辺の傾斜角度を１６．５°、回転方向と反対側の斜辺の傾斜角度を９０°とした。それ以外は、上記実施例３と同様にした。
【００３０】
〔従来例１〕
上記実施例１において、成形用金型の内周面に形成した凹溝の寸法等を変えることにより、凸条の断面形状が二等辺三角形状に形成されたトナー供給ロールを作製した。すなわち、二等辺三角形状の底辺の長さを１．０ｍｍ、高さを０．５ｍｍ（２つの斜辺の傾斜角度をどちらも４５°）とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３１】
〔従来例２〕
上記実施例３において、成形用金型の内周面に形成した凹溝の寸法等を変えることにより、凸条の断面形状が等脚台形状に形成されたトナー供給ロール（図８参照）を作製した。すなわち、等脚台形状の上底の長さを０．８ｍｍ、底辺の長さを１．０ｍｍ、高さを０．３ｍｍ（２つの斜辺の傾斜角度をどちらも７５°）とした。それ以外は、上記実施例３と同様にした。
【００３２】
〔濃度むらの有無〕
このようにして得られた実施例１〜４および従来例１，２の各トナー供給ロールをトナーカートリッジに組み込み、そのトナーカートリッジを、カラーレーザープリンター（ヒューレットパッカード社製、カラーレーザージェット４５００）にセットし、１５℃，１０％（湿度）の環境下で、ハーフトーン画像の画像出しを行った。そして、その画像出しの画像について、濃度むらの有無を目視により確認した。その結果、トルク変動による横筋状の濃度むらが全くないものを○、濃度むらがあるものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。
【００３３】
〔トナー掻き取り性能〕
上記画像出しのハーフトーン画像について、画像の全体的な濃度むら（横筋状でない濃度むら）の有無を目視により確認した。その結果、上記濃度むらが全くないものを○、若干確認できるものを△、明確に確認できるものを×と評価し、下記の表１に併せて表記した。
【００３４】
〔トナー搬送性〕
また、１５℃，１０％（湿度）の環境下で、黒べた画像の画像出しを行った。そして、その画像出しの画像について、その画像濃度を反射濃度計（マクベス社製）を用いて測定した。その結果、画像濃度が１．１以上のものをトナー搬送性に優れるとして○と評価し、下記の表１に併せて表記した。
【００３５】
【表１】
2006258955.tif 000003
【００３６】
その結果、実施例１〜４のトナー供給ロールを組み込んだカラーレーザープリンターによる画像には、トルク変動による濃度むらがなく、従来例１，２のトナー供給ロールを組み込んだカラーレーザープリンターによる画像には、濃度むらがあった。また、トナー掻き取り性能は、従来例１のトナー供給ロールが他のものよりも若干劣っていた。なお、トナー搬送性は、実施例１〜４および従来例１，２のトナー供給ロール全て良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のトナー供給ロールの第１の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】上記トナー供給ロールの表面部分を模式的に示す、拡大側面図である。
【図３】上記トナー供給ロールの作動状態を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明のトナー供給ロールの第２の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図５】上記トナー供給ロールの表面部分を模式的に示す、拡大側面図である。
【図６】本発明のトナー供給ロールの第３の実施の形態を模式的に示す、表面部分の、拡大側面図である。
【図７】上記第２の実施の形態の変形例を示す、表面部分の、拡大側面図である。
【図８】従来のトナー供給ロールの表面部分を模式的に示す、拡大側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２  スポンジ弾性層
１１，１２  斜辺
Ｒ  回転方向
Ｔ1   凸条
α，β  傾斜角度
【図１】
2006258955.tif 000004
【図２】
2006258955.tif 000005
【図３】
2006258955.tif 000006
【図４】
2006258955.tif 000007
【図５】
2006258955.tif 000008
【図６】
2006258955.tif 000009
【図７】
2006258955.tif 000010
【図８】
2006258955.tif 000011