(57)【要約】【課題】、画像濃度不足、およびゴースト画像による画像不良を解消することのできるトナー供給ローラを提供する。【解決手段】現像ローラ１１にトナーを供給するトナー搬送ローラ１１は、Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和とし、Sfを、弾性層の外周面の面積とし、Dを、前記外周面に開口するセルの平均直径としたとき、式（１）にて定義される平均骨格幅Wkが、30〜300μmである。2008242244.tif 000008【選択図】図４
2008242244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの周囲に、外周面に多数のセルを開口させてなる弾性層を配置したトナー搬送ローラにおいて、
Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和とし、Sfを、弾性層の外周面の面積とし、Dを、前記外周面に開口するセルの平均直径としたとき、式（１）にて定義される平均骨格幅Wkが、30〜300μmであることを特徴とするトナー搬送ローラ。
【数１】
2008242244.tif 000007
【請求項２】
平均セル径Dが100〜500μmであることを特徴とする請求項１に記載のトナー搬送ローラ。
【請求項３】
セルの平均開口率が0.3〜０8であることを特徴とする請求項１もしくは２に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、シャフトの周囲に、外周面に多数のセルを開口させてなる弾性層を配置したトナー搬送ローラ関する。
【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トナーを供給するためのものとして、トナー供給ローラと呼ばれるローラが用いられる。この供給ローラは、シャフトとその周囲に配置された弾性層とよりなり、現像ローラに対して相互に外周面を押圧させながら回転させることにより、ホッパーから汲み上げた新しいトナーを弾性層の外周面を介して現像ローラに移載し、また、現像ローラからその外周面を介して掻き取った古いトナーをホッパーに回収するよう機能する。
【０００３】
トナー供給ローラにこのような機能を付与するためには、その外周面に、トナーを保持することのできるセルを多数個、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には、それらの表面に開口するセルに連通するセルを、内部にも多数設けるのが好ましく、そのため、トナー供給ローラ用の弾性層として、このような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。
【０００４】
このような弾性層において、良好な連通セル構造の目安としては、例えば、特許文献１では、弾性層の外周面に開口するセルの合計面積の、全外周面に対する割合を規定するセル開口率の上限と下限とを規定することが提案されている。（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２２１９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記提案に規定された開口率を有するトナー供給ローラを画像形成装置に取り付けて可視画像を形成した場合でも、トナー供給ローラの、トナー供給能力、掻き取り能力の不足に起因する、可視画像の濃度不足や、ゴースト画像を生じる等の問題を解消することができないことがわかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、画像濃度不足、およびゴースト画像による画像不良を解消することのできるトナー供給トーら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】
【０００７】
＜１＞は、シャフトの周囲に、外周面に多数のセルを開口させてなる弾性層を配置したトナー搬送ローラにおいて、
Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和とし、Sfを、弾性層の外周面の面積とし、Dを、前記外周面に開口するセルの平均直径としたとき、式（１）にて定義される平均骨格幅Wkが、30〜300μmであることを特徴とするトナー搬送ローラである。
【数１】
2008242244.tif 000003
【０００８】
＜２＞は、＜１＞において平均セル径Dが100〜500μmであることを特徴とするトナー搬送ローラである。
【０００９】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、セルの平均開口率が0.3〜０8であることを特徴とするトナー搬送ローラである。
【発明の効果】
【００１０】
＜１＞によれば、式（１）にて定義されるセルの平均骨格幅Wkを、30〜300μmとしたので、詳細を後述するように、セルの壁面の剛性を高めることにより、トナーのセルからの供給と、セルへの回収を活性化し、このことによって、トナーの帯電量を適正に保ち、画像濃度が適正であること、および、ゴースト画像を生じないという点で良好な画像を形成することができる。
【００１１】
＜２＞によれば、平均セル径Dが100〜500μmとなるよう構成したので、セルが500μmより大きい場合にはトナーの保有量が減じてしまうのを防止することができ、また、セルが100μmより小さくなった場合にはトナーがセル内で入れ替わらなくなってしまうのを防ぐことができ、このことによって、トナーの帯電量をさらに細かく最適化し、一層良好な画像を得ることができる。
【００１２】
＜３＞によれば、セルの平均開口率が0.3〜０8としたので、このことによって、セル骨格幅とセル径との最適バランスを得ることができ、トナーの帯電量を、なお一層細かく最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図１は、この実施形態の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を具えて構成される。弾性層２の外周面には、互いに連通することなく外周面に開口するセル３が多数形成される。また、表面に開口しないセル４も弾性層内部には多数形成されており、これらのセル４の多くは、直接的に、もしくは、他のセル４を介して、外表面に開口するセル３に連通する。
【００１４】
図４は、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、ホッパー１４から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に対する押圧部分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まで運びそこでトナー１３を放出する。
【００１５】
図５は、押圧部分１５となる弾性層２を示す断面模式図であり、図示のように、トナー供給ローラ１０の弾性層２の表面セル３を相互に隔てる骨格部分５の幅が狭いと、骨格部分５が倒れ込んでセル３を塞いでしまい、この表面２ａを介して、現像ローラ１１への新しいトナーの供給、および、現像ローラ１１からの古いトナー１３の掻き取りを行うことができなくなり、この場合、現像ローラ１１のトナーは新陳代謝されないため、繰り返し使用に伴って帯電量が所期する値から外れた（主には帯電）トナーが増加し、画像の濃度不足や、ゴースト画像を招く結果となる。
【００１６】
そこで、本発明の特徴は、骨格部分５の倒れ込みを防止するため、弾性層外周面における骨格部分５の平均幅の最小値を設定するとともに、この幅が大きくなりすぎた場合にはそれに伴って大きくなるセルがトナーを保持することができなくなるのを抑制すべく、骨格部分５の平均幅の最大値を設定するものであり、具体的には、セルの平均骨格幅Wkを式（１）の通りに定義し、このWkを30〜300μmとするものである。
【００１７】
ここで、式（１）は、以下のようにして求めることができる。まず、図６に示すように、1辺がaの同じ大きさの正方形のセル２１が相互に骨格幅Wkを挟んで碁盤目状に配列されている場合について骨格幅Wkを求める。ここで、セル２１の開口率Ｒ、すなわち、Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和Scの、弾性層の外周面の面積Sfに対する比を用いると、式（２）の関係がある。
【数２】
2008242244.tif 000004
【００１８】
ここで、1辺がaの正方形セル２１を、図７に示すように、同じ面積を有する直径がDの円形セル２２に置き換えると、式（３）の関係がある。
【数３】
2008242244.tif 000005
【００１９】
そして、式（１）と式（２）からaを消去することにより式（１）を求めることができる。実際には、セルは大きさや形が不揃いではあるが、Dをセルの平均直径とすれば、上記の式の導出から明らかなように、式（１）で表されるWkは、平均骨格幅、すなわち、セルを隔てる壁の厚さの平均値を代表するパラメータと見なすことができる。
【００２０】
そして、実際に、開口率Sc/Sf、および、セル３の平均直径Dを求めるには、トナー供給ローラ１０をその中心軸の周りに回転させながら、外周面２ａに、例えば、弾性層３の長さとほぼ同じ幅の線光源よりレーザビームを照射し、反射光を撮像して得られた弾性層外周面の展開画像を画像処理してセル部分の画像を抽出すればよく、セル３の平均直径Ｄは、抽出されたセル部分の画像から、各セル３の面積を算出し、それを同じ面積の円に置き換えることによって得ることができ、また、開口率Sc/Sfは、抽出されたセル部分の画像から、セル３の面積の総和を求めることによって得ることができる。
【００２１】
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、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。
【００２２】
このとき、上記平均骨格幅を有する弾性層を形成するのに重要なのは、金型に注入したときの、金型表面材料に対する注入材料のはじき具合であり、これによって平均骨格幅が決まる。そして、このはじき具合は、金型表面材料の水に対する接触角と、注入材料の整泡性とによって決まる。
【実施例】
【００２３】
金型の表面材質、および注入材料の、整泡性を変化させた複数種類の弾性層を形成して、トナー搬送ローラを作成し、それぞれについて、セルの平均骨格幅、および、画像評価を行った。結果および条件を表１に示す。表１における配合の数値は、FA703を100とする質量部を表す。
【００２４】
また、作成したトナー搬送ローラは、いずれも、直径16mmであり、このトナー搬送ローラを実機のプリンタに装着して、温度15℃、湿度10%RHの低温低湿の条件下で絵出しを行い、画像濃度の評価には、100％黒色画像の条件で、ゴースト画像の評価には、100%黒色画像と30%黒色画像の組み合わせで評価を行った。OK／NGの判定は、100%黒色画像の残像の有無によって行った。
【００２５】
【表１】
2008242244.tif 000006
【００２６】
表１より明かなように、セル骨格幅が30〜300μmの範囲で画像濃度およびゴースト画像の点で良好な結果を示し、それを実現するためには、金型表面材料の水に対する接触角を、40〜100°となるよう金型の表面材料を設定するとともに、ウレタン材料として、整泡性の高いものを用いる必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施形態の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を半径方向外側より見た展開概念図である。
【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】押圧部分となるトナー供給ローラの弾性層２を示す断面模式図である。
【図６】セルの平均骨格幅を求める式の説明に用いるセル配置の模式図である。
【図７】セルの平均骨格幅を求める式の説明に用いるセル配置の他の模式図である。
【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】
【００２８】
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
５    骨格部分
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
２１、２２    外周面に開口するセル
３１    円筒状の金型
３２    キャップ
３３    キャビティ
【図１】
2008242244.tif 000009
【図２】
2008242244.tif 000010
【図３】
2008242244.tif 000011
【図４】
2008242244.tif 000012
【図５】
2008242244.tif 000013
【図６】
2008242244.tif 000014
【図７】
2008242244.tif 000015
【図８】
2008242244.tif 000016