(57)【要約】【課題】、横白スジ画像不良を発生させることのないトナー供給ローラを提供する。【解決手段】トナー供給ローラ１０において、弾性層２の外周面を凹凸面で構成し、Rnをその外周面２ａ上の点の中心軸線までの距離の最小値とし、Rxをその最大値とし、Lを外周面２ａの長さとし、Sを外周面２ａの総表面積としたとき、式（１）および式（２）を満足するように構成されている。2008275676.tif 000007【選択図】図５
2008275676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの周囲に、外周面に開口するセルを多数含有した弾性層を配置してなり、画像形成装置内に設けられた現像ローラに周面同士を押圧させながら回転してトナーを供給するトナー供給ローラにおいて、
前記弾性層の外周面を凹凸面で構成し、Rnをその外周面上の点の中心軸線までの距離の最小値とし、Rxをその最大値とし、Lを外周面の長さとし、Sを外周面の総表面積としたとき、式（１）および式（２）を満足することを特徴とするトナー供給ローラ。
【数１】
2008275676.tif 000006
【請求項２】
前記凹凸面における凸部をディンプルで構成してなる請求項１に記載のトナー供給ローラ。
【請求項３】
請求項１もしくは２に記載のトナー供給ローラを製造する方法において、
前記弾性層の凹凸面に対応する内周面を有する筒状金型内に、シャフトを半径方向中心に配置したあと、ポリオール、イソシアネート、および、水を含む材料を注入し、金型内で発泡硬化させて形成するトナー供給ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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）を供給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るトナー供給ローラおよびその製造方法に関し、特に、トナーの帯電性を最適化し、前記可視画像の横白スジ入り不良を防止することのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体や紙等の画像形成体にトナー（現像剤）を供給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、トナー供給ローラが用いられる。
【０００３】
図１は、このようなトナー供給ローラを示す側面図、図２は、その弾性層の外周面を半径方向外側からみた展開図、図３は、弾性層の外周面近傍を示す断面図であり、トナー供給ローラ１０は、シャフト１の周囲に形成されたポリウレタン製の弾性層２を具えており、弾性層２の外周面２ａには、そこに開口するセル３が多数形成され、また、外周面に開口しないセル４も弾性層２の内部には多数形成されており、これらのセル４の多くは、直接的に、もしくは、他のセル４を介して、外周面２ａに開口するセル３に連通する。
【０００４】
図４は、トナー供給ローラ１０を、画像形成装置へ装着された状態において示す模式図であり、トナー供給ローラ１０は、現像ローラ１１に対して、相互に押圧しながら回転するとともに、所定の帯電量を有するよう調整された新しいトナー１２をホッパー１４から汲み上げ、汲み上げたトナー１２を外周面２ａ上に保持して現像ローラを凹み代δだけ押圧する押圧部分１５まで運び、押圧部分１５で、現像ローラ１１に新しいトナー１２を供給するとともに、現像ローラ１１から古いトナー１３を掻き取り、掻き取ったトナー１３を外周面２ａ上に保持してホッパー１４まで運びそこで古いトナー１３を放出して回収するよう機能する。
【０００５】
トナー供給ローラ１０にこのような機能を付与するため、その弾性層２には、その外周面２ａに、トナーを保持することのできるセル３を多数個、開口させる必要があり、また、トナーの貯蔵量を増加させるため、内部にも、それらの表面に開口するセル３に連通するセル４を多数具えた連通セル構造のポリウレタン製のものが用いられている。
【０００６】
そして、このようなトナー供給ローラ１０を形成するため、弾性層２の外周面に、ローラ軸線方向もしくはスパイラル状に延在する多数の溝を設けてトナーを保持する機能とともに放出する機能を高めるよう図った提案がなされている（例えば、特許文献1参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２３０１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術においては、凹凸の溝の寸法に関しては、その最小値が規定されているだけであり、このトナー供給ローラを装着した画像形成装置で可視画像を形成しても、必ずしも満足な結果を得ることができず、特に、横白スジ画像不良と言われる不良に関しては、これを十分に防止することができず、画像形成装置をしばらく停止したあと再始動したときトナー供給ローラの1回転分の周長を１ピッチとする横白スジが可視画像に現れてしまうことが判った。
【０００８】
そして、この横白スジ画像不良は、以下のようにして発生することも判った。すなわち、画像形成装置をしばらく停止させていると、トナー供給ローラ１０の前記押圧部分１５に含まれるセル３内のトナーは、時間の経過とともに周囲の電界の影響を受けて帯電過多となってゆき、装置を再稼働させたとき、装置の停止中に押圧されていた部分のトナーだけが帯電過多となっているため、その部分に対応する可視画像上のトナー濃度が他の部分より低くなり、トナー供給ローラの周長を１ピッチとする横白スジ入りが発生することが判った。
【０００９】
もちろん、装置を再稼働したあと、連続して使用していると、時間の経過とともに、トナー供給ローラ１０の外周面２ａに開口するセルに収容されているトナーは次第に入れ替わって行き、周方向に不均一だったトナーの帯電分布は均一化されてゆくが、可視画像上で横白スジとして顕在化させないためには、長時間空運転を継続する必要があり、その帯電分布の短時間での均一化が求められていた。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、横白スジ画像不良を発生させることのないトナー供給ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
＜１＞は、シャフトの周囲に、外周面に開口するセルを多数含有した弾性層を配置してなり、画像形成装置内に設けられた現像ローラに周面同士を押圧させながら回転してトナーを供給するトナー供給ローラにおいて、
前記弾性層の外周面を凹凸面で構成し、Rnをその外周面上の点の中心軸線までの距離の最小値とし、Rxをその最大値とし、Lを外周面の長さとし、Sを外周面の総表面積としたとき、式（１）および式（２）を満足することを特徴とするトナー供給ローラ。
【数１】
2008275676.tif 000003
【００１２】
＜２＞は、＜１＞において、前記凹凸面における凸部をディンプルで構成してなるトナー供給ローラである。
【００１３】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞のトナー供給ローラを製造する方法において、前記弾性層の凹凸面に対応する内周面を有する筒状金型内に、シャフトを半径方向中心に配置したあと、ポリオール、イソシアネート、および、水を含む材料を注入し、金型内で発泡硬化させて形成するトナー供給ローラの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
＜１＞によれば、前記弾性層の外周面を凹凸面で構成し、先に説明した式（１）および式（２）を満足するようにしたので、詳細を後述するように、弾性層の、装置の停止中に現像ローラによって押圧されていた部分に含まれるセル内のトナーの、入れ替わりを短時間で行わせることができ、装置の再稼働の後すぐに、トナー帯電性の周方向の均一性を回復させることができる。
【００１５】
＜２＞によれば、前記凹凸面における凸部をディンプルで構成したので、安定したトナー搬送性能と掻き取り性能とを付与させることができる。
【００１６】
＜３＞によれば、前記弾性層の凹凸面に対応する内周面を有する筒状金型内に、シャフトを半径方向中心に配置したあと、ポリオール、イソシアネート、および、水を含む材料を注入し、金型内で発泡硬化させて形成するので、上記の凹凸面の要件を満足させるトナー供給ローラを確実に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。トナー供給ローラ１０は、先に、図１を参照して説明したように、シャフト１の周囲に形成されたポリウレタン製の弾性層２を具えて構成され、そして、図５に、弾性層の外周面近傍を断面図で示すように、弾性層２の外周面２ａには、そこに開口するセル３が多数形成されている。また、外周面２ａに開口しないセル４も弾性層内部には多数形成されており、これらのセル３および４の多くは、互いに、連通していて連通セル構造を形成している。
【００１８】
本発明のトナー供給ローラ１０において、弾性層２が凹凸面で構成され、その表面の形状に関し、前述の（１）および（２）の式を満足することを特徴とする。すなわち、図５に示すように、弾性層２の外周面２ａに形成された凹凸の最も凸となっている部分６における半径Rxと、最も凹となっている部分７の半径Rnとの差が1mm以下であることに加えて、弾性層２の外周面２ａの総面積Ｓが、見掛けの表面積、すなわち、外周面２ａに凹凸が形成されていないとした場合の外周面の総面積S0（=2πRnL）の1.5〜3倍とすることを必須要件としており、このことによって、ローラ表面上に存在するトナーの絶対量を1.5〜3.0倍に増加させることができ、凹凸に保持されたトナーの入れ替わりを極めて早くすることができ、横白スジ不良を防止し、また、凹凸が粗すぎて、凹凸の跡が可視画像に現れるのを防止することができる。
【００１９】
総面積ＳをS0の1.5未満とした場合には、凹凸が小さすぎて、トナー供給量が減少して横白スジ不良が発生しやすくなり、また、この比を、3倍を超えるものとした場合には、弾性層２の表面の凹凸がそのままトナーの帯電特性のむらとなって現れ、凸部のピッチに対応する模様が、可視画像に現れてしまう。
【００２０】
ここで、総面積Sは、凹凸を含めた表面積であり、その測定は、トナー供給ローラ１０の軸方向に直交する断面を写真撮影し、画像解析することによって求めることができる。
【００２１】
例えば、図６は、トナー供給ローラ１０の一実施形態を、その中心軸線と直交する面における断面図で示すものであり、図示のように、外周面２ａの凹凸が、周方向に等ピッチで配列された断面ほぼ長方形の突条８によって構成されている場合には、突条８の高さhは、式（１）から1.0mm以下であり、また、式（２）を満足するよう、突条の数を増やせばその数に応じて突条８の高さhも低くしてゆくことになる。
【００２２】
図７は、凸部８をディンプル９で構成した場合の弾性層外周面を半径方向外側から見た展開図とそのｂ−ｂ断面図であり、凸部８をディンプル９で構成することにより、安定したトナー搬送性能と掻き取り性能とを付与させることができる。
【００２３】
以上のような特徴を有するトナー供給ローラ１０は、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、図8に金型を断面図で示すように、円筒状の金型３１にシャフト１を配置し、金型３１の両端をキャップ３２で閉じてキャビティ３３を形成し、そのなかにポリウレタン材料を注入して、金型内で発泡硬化させる。注入する材料としては、ポリオール、イソシアネート、水、および、触媒を攪拌混合したものを用いる。
【００２４】
そして、トナー供給ローラ１０の弾性層２の外周面２ａに凹凸は、これに対する凸凹を、金型３１の内周面３１ａに形成しておくことによって得ることができる。
【実施例】
【００２５】
長さ方向に延在する断面がほぼ長方形の突条を内周面に形成した円筒状の金型３１を用い、これに、ポリオール、イソシアネート、水、および、触媒を攪拌混合した材料を注入し硬化させて、弾性層２の外周面２ａの凹凸の異なる複数種類のトナー供給ローラ１０を試作しそれぞれ実施例１〜３、および、比較例１、２とした。これらの例における、弾性層２の外周面２ａの凹凸は、内周面に形成された凹凸の違う金型を用いることによって異ならせた。
【００２６】
いずれの例においても、弾性層２の外周面２ａの凹凸は、周方向に等ピッチで配列された断面長方形の凸部を設けることによって形成した。実総表面積Sと見掛けの表面積S0との比を変化させることによって、例ごとの凹凸を異ならせた。
【００２７】
そして、それらの例のトナー供給ローラ１０について、それぞれの総表面積Sを測定し、総表面積Sの、見掛けの表面積S0に対する比Yを計算した。また、それらのローラを、これに対応するプリンタに装着して画像出しテストを行った。連続運転後、一旦、装置を８時間停止したあと、稼働を再開し、再開直後の横白スジの有無および、を目視で判定した。結果を表１に示す。
【００２８】
なお、これらの例のトナー供給ローラ１０は、すべて、同じ材料を用い、同じ寸法に仕上げた。シャフトの径は5mm、弾性層２の直径は16mm、その長さは210mmであった。また、弾性層の配合は、表２に記す通りである。
【００２９】
【表１】
2008275676.tif 000004
【００３０】
【表２】
2008275676.tif 000005
【００３１】
*1  三洋化成工業(株)製, ポリエーテルポリオール
*2  架橋剤
*3  東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製, シリコーン整泡剤
*4  花王(株)製, アミン触媒
*5  花王(株)製, アミン触媒
*6  花王(株)製, アミン触媒
*7  ＴＤＩ−８０と粗ＴＤＩの混合物中の質量比を示す。なお, ＴＤＩ−８０は, ２,４-トリレンジイソシアネート（Ａ）と２,６-トリレンジイソシアネート（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）が80／20の混合物である。
*8  ポリイソシアネート成分系の使用量を指数表示したものである。（ＮＣＯインデックス ＝ （ポリイソシアネート成分系中のＮＣＯのモル数／ポリオール成分系中の水を含めたイソシアネート反応性活性水素基の合計モル数）×100）
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】トナー供給ローラを示す側面図である。
【図２】トナー供給ローラの弾性層の外周面を半径方向外側からみた展開図である。
【図３】トナー供給ローラの弾性層の外周面近傍を示す断面図である。
【図４】画像形成装置への装着下にあるトナー供給ローラを示す模式図である。
【図５】弾性層の外周面の近傍を示す断面図である。
【図６】中心軸線に直交する面における、弾性層の外周面の近傍を示す断面図である。
【図７】凸部をディンプルで構成した場合の弾性層外周面を半径方向外側から見た展開図とそのｂ−ｂ断面図である。
【図８】トナー供給ローラを形成するのに用いる金型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    シャフト
２    弾性層
２ａ    弾性層の外周面
３    外周面に開口するセル
４    表面に開口しないセル
６    もっとも凸となっている部分
７    もっとも凹となっている部分
８    凸部
９    ディンプル
１０    トナー供給ローラ
１１    現像ローラ
１２    新しいトナー
１３    古いトナー
１４    ホッパー
１５    押圧部分      
３１    円筒状の金型
３１ａ    金型の内周面
３２    キャップ
３３    キャビティ
【図１】
2008275676.tif 000008
【図２】
2008275676.tif 000009
【図３】
2008275676.tif 000010
【図４】
2008275676.tif 000011
【図５】
2008275676.tif 000012
【図６】
2008275676.tif 000013
【図７】
2008275676.tif 000014
【図８】
2008275676.tif 000015