(57)【要約】【課題】トナーの過剰な侵入を規制し、トナーの劣化を抑制することができると共に、トナー供給を良好に行うことができ、優れた画質を得ることができるトナー供給ローラ及びその製造方法を提供する。【解決手段】トナー供給ローラ１０は、スラブポリウレタン発泡体よりなるローラ本体１２の内部に、トナーの侵入を規制するトナー侵入規制層１３がローラ本体１２の外周面に沿って環状に形成されて構成されている。該トナー侵入規制層１３は、スラブポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子により形成されている。また、トナー侵入規制層１３は、ローラ本体１２の外周面より０．０５〜０．３ｍｍの深さに設けられ、その厚さは０．２〜０．５ｍｍである。前記スラブポリウレタン発泡体の平均セル径は３００〜８００μｍであり、トナー侵入規制層１３の平均セル径は３０〜２００μｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン発泡体よりなるローラ本体の内部に、トナーの侵入を規制するトナー侵入規制層をローラ本体の外周面に沿って環状に形成してなることを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項２】
前記トナー侵入規制層は、ポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトナー供給ローラ。
【請求項３】
前記ポリウレタン発泡体の平均セル径は３００〜８００μｍであり、トナー侵入規制層の平均セル径は３０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー供給ローラ。
【請求項４】
前記トナー侵入規制層は、ローラ本体の外周面より０．０５〜０．３ｍｍの深さに設けられ、その厚さは０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のトナー供給ローラ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトナー供給ローラの製造方法であって、ローラ本体の外周面に、トナー侵入規制層を形成する高分子の原料液を塗布し、ブレードで押し込んだ後硬化させるか、又は加圧した後硬化させ、ローラ本体の内部にローラ本体の外周面に沿って環状にトナー侵入規制層を形成することを特徴と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、例えば複写機（コピー機）、プリンタ、ファクシミリ等の、電子写真の原理を利用して記録用紙に画像又は文字を印刷する画像形成装置に用いられるトナー供給ローラ及びその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この種の画像形成装置において、感光体や静電記録誘電体等からなる像担持体上に鮮明なトナー像を形成するために用いられるトナー供給ローラ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体（像担持体）の表面を、帯電装置でコロナ放電により一定電位に帯電させた上で、これに対して記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やＬＥＤで光照射することにより静電潜像として形成される。得られた静電潜像が、現像装置の現像ローラから供給されるトナー（固体現像剤）により現像され、可視化される。さらに、そのトナー像が記録用紙に転写され、定着されることにより印刷が行われる。前記現像装置においては、ホッパー内に収容された１０μｍ以下のトナーを現像ローラに適量供給したり、掻き取ったりするため、軟質の弾性ローラからなるトナー供給ローラが内蔵されている。
【０００３】
係るトナー供給ローラとしては、ポリウレタン発泡体又はシリコーン発泡体よりなる弾性ローラが用いられている。そのような弾性ローラの製造方法として、スラブ発泡法によるポリウレタン発泡体から切り出す方法は、金型を必要としないため金型の管理及び補修に伴う煩雑さがなく、二液性液体原料を注入することに伴う不具合の発生がなく、しかも機械的物性に優れたスラブポリウレタン発泡体を使用できる点から好ましい方法である。
【０００４】
しかしながら、そのようなスラブポリウレタン発泡体においては、ローラ素材を切り出し、それに芯金を通した後、表面を研磨してローラ形状に仕上げられてトナー供給ローラが得られる。係るトナー供給ローラは、トナーがその表面から内部へ入り込みやすく、入り込んだトナーは圧力を受けて劣化し、ローラ内部に固着することでさらにトナーの劣化が進行する。このような現象は発泡体が硬いほど起きやすいことから、発泡体として低硬度のものを使用すると、トナーの掻き取り性が低下し、画像にゴーストが現れたり、トナーのフィルミングを引き起こしたりして画質の低下を招くという欠点があった。
【０００５】
このような欠点を解消するために、芯金の外周に設けられたポリウレタン発泡体の表面を所定の凹凸形状にし、研磨加工を省略したトナー供給ローラが提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【特許文献１】特開平１１−３８７４９号公報（第２頁及び第９頁）
【特許文献２】特開２００２−２３６４１６号公報（第２頁及び第５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１及び２に記載されたトナー供給ローラを構成するポリウレタン発泡体は、いずれも金型内で成形された成形体（モールド成形体）であることから、硬さ等の機械的物性をトナー供給ローラに適するように調整することが難しい。さらに、ポリウレタン発泡体は一体的に成形されることから、トナーの掻き取り性を高めるためにローラ表面における硬さを硬くするとトナーがローラ内部に入り込んでトナーが劣化し、ローラ表面の硬さを抑えようとするとローラ全体が柔らかくなり過ぎてトナーの供給性が悪くなるという傾向があった。従って、適正なトナー供給量が確保できない上に、係るトナー供給ローラを用いた画像形成装置では良好な画質が得られないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、トナーの過剰な侵入を規制し、トナーの劣化を抑制することができると共に、トナー供給を良好に行うことができ、優れた画質を得ることができるトナー供給ローラ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１のトナー供給ローラは、ポリウレタン発泡体よりなるローラ本体の内部に、トナーの侵入を規制するトナー侵入規制層をローラ本体の外周面に沿って環状に形成してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２のトナー供給ローラは、請求項１に係る発明において、前記トナー侵入規制層は、ポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子により形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３のトナー供給ローラは、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記ポリウレタン発泡体の平均セル径は３００〜８００μｍであり、トナー侵入規制層の平均セル径は３０〜２００μｍであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４のトナー供給ローラは、請求項１から請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記トナー侵入規制層は、ローラ本体の外周面より０．０５〜０．３ｍｍの深さに設けられ、その厚さは０．２〜０．５ｍｍであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５のトナー供給ローラの製造方法は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトナー供給ローラの製造方法である。すなわち、ローラ本体の外周面に、トナー侵入規制層を形成する高分子の原料液を塗布し、ブレードで押し込んだ後硬化させるか、又は加圧した後硬化させ、ローラ本体の内部にローラ本体の外周面に沿って環状にトナー侵入規制層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１のトナー供給ローラでは、ポリウレタン発泡体よりなるローラ本体の内部に、トナーの侵入を規制するトナー侵入規制層がローラ本体の外周面に沿って環状に形成されている。このため、トナー侵入規制層により、ローラ本体外周面からのトナーの過剰な侵入を規制することができ、ローラ本体内部でのトナーの固着を防止し、トナーの劣化を抑制することができる。従って、ローラ本体を構成するポリウレタン発泡体の硬さ等の機械的物性を調整することによってセル構造を適正なものにでき、トナー供給を良好に行うことができ、その結果優れた画質を得ることができる。
【００１４】
請求項２のトナー供給ローラでは、トナー侵入規制層がポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子により形成されている。このため、請求項１に係る発明の効果に加え、トナー侵入規制層の機能を有効に発揮させることができる。
【００１５】
請求項３のトナー供給ローラでは、ポリウレタン発泡体の平均セル径は３００〜８００μｍであり、トナー侵入規制層の平均セル径は３０〜２００μｍである。従って、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、トナー侵入規制層のトナー侵入規制効果及びポリウレタン発泡体のトナー供給効果をバランス良く発揮することができる。
【００１６】
請求項４のトナー供給ローラでは、トナー侵入規制層はローラ本体の外周面より０．０５〜０．３ｍｍの深さに設けられ、その厚さは０．２〜０．５ｍｍである。このため、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、トナー侵入規制層の効果を十分に発揮させることができると共に、トナー侵入規制層を容易に形成することができる。
【００１７】
請求項５のトナー供給ローラの製造方法では、ローラ本体の外周面に、トナー侵入規制層を形成する高分子の原料液を塗布し、ブレードで押し込んだ後硬化させるか、又は加圧した後硬化させ、ローラ本体の内部にローラ本体の外周面に沿って環状にトナー侵入規制層を形成するものである。従って、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果を有するトナー供給ローラを効率良く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】
【００１８】
以下、本発明の最良と思われる実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１に示すように、トナー供給ローラ１０は、金属よりなる回転軸１１の外周部に、ポリウレタン発泡体よりなるローラ本体１２が一体的に設けられて構成されている。ローラ本体１２を構成するポリウレタン発泡体としては、スラブ発泡法により得られるスラブポリウレタン発泡体のほか、成形型を用いたモールド発泡法により得られるモールドポリウレタン発泡体も用いられるが、表面状態がトナーの掻き取り性や供給性に適している点からスラブポリウレタン発泡体が好ましい。ローラ本体１２は、ポリウレタン発泡体のブロックを筒状に切り取り、その中心部に回転軸１１を挿通して接着することにより形成されている。図１及び図２に示すように、ローラ本体１２の内部には、ポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子よりなるトナー侵入規制層１３がローラ本体１２の外周面に沿って円環状に形成されている。このトナー侵入規制層１３は、トナーがローラ本体１２外周面から回転軸１１方向へ侵入するのを規制する機能を発現する。
【００１９】
ここで、画像形成装置について簡単に説明すると、円筒状をなす感光体は一定方向に回転可能に構成され、その上方位置には帯電ローラが設けられ、該帯電ローラは感光体の表面をコロナ放電により一定電位に帯電させるようになっている。感光体の回転方向において、帯電ローラの隣接位置には露光部が設けられ、記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やＬＥＤ（発光ダイオード）にて光照射されて静電潜像として形成されるように構成されている。
【００２０】
感光体の回転方向において、露光部の隣接位置にはトナー供給ローラ１０を備えた現像部が設けられ、トナーカートリッジ内の現像剤としてのトナーがトナー供給ローラ１０によって現像ローラ上に供給されるようになっている。そして、感光体上の静電潜像が、トナー供給ローラ１０から現像ローラを介して供給されるトナーにより現像され、そのトナー像により可視化される。感光体の下方位置には反時計方向に回転する転写ローラが設けられ、感光体と転写ローラとの間には記録用紙が通過し、感光体上のトナー像が記録用紙に転写される。転写ローラより記録用紙の進行方向には定着部が設けられ、記録用紙に転写されたトナー像を定着し、印刷を完了するように構成されている。
【００２１】
前記スラブポリウレタン発泡体について説明すると、スラブ発泡法は、混合、攪拌された発泡体の原料（反応混合液）をベルトコンベア上に吐出し、該ベルトコンベアが移動する間に反応原料が常温、大気圧下で自然発泡し、硬化することにより発泡体を製造する方法である。得られる発泡体のブロックは、所定形状に裁断されて使用される。スラブ発泡法により製造される軟質ポリウレタン発泡体は連続気泡構造を有しており、ゴムスポンジやポリエチレン発泡体のような独立気泡構造を有する発泡体に比べて通気性などの物性を発揮することができる。ここで、軟質ポリウレタン発泡体は、軽量で、一般にセル（気泡）が連通する連続気泡構造を有し、柔軟性があって、かつ復元性を有するものをいう。スラブポリウレタン発泡体の原料は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、触媒、発泡剤、整泡剤等を含有している。
【００２２】
前記ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられるが、ポリエーテルポリオールはポリエステルポリオールに比べ、ポリイソシアネート類との反応性が良く、得られるポリウレタン発泡体のひずみが小さく、かつ加水分解しにくいことから、ポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。
【００２３】
ポリエーテルポリオールとしては、多価アルコールにプロピレンオキシドを付加重合させた重合体、エチレンオキシドを付加重合させた重合体、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体、或いはそれらの変性体等が用いられる。変性体としては、前記ポリエーテルポリオールにアクリロニトリル又はスチレンを付加させたもの、或はアクリロニトリルとスチレンの双方を付加させたもの等が挙げられる。ここで、多価アルコールは１分子中にヒドロキシル基を複数個有する化合物であり、例えばグリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００２４】
これらのポリエーテルポリオールは、末端に第１級のヒドロキシル基を有していることから、ポリイソシアネート類との反応性が高い。ポリエーテルポリオールの平均分子量は２０００〜６０００であることが好ましい。この平均分子量が２０００未満の場合には得られるポリウレタンの発泡体の成形時における安定性が低下し、６０００を越える場合にはポリウレタン発泡体の反発性能が著しく大きくなり、クッション性が低下し、感光体への接触圧が高くなり過ぎる傾向を示す。このポリエーテルポリオールは、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、ヒドロキシル基の官能基数やヒドロキシル基価を変えることができる。
【００２５】
上記のポリオール類と反応させるポリイソシアネート類はイソシアネート基を複数有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート類、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート類、又はこれらとポリオールとの反応による遊離イソシアネートプレポリマー類、カルボジイミド変性ポリイソシアネート類等の変性ポリイソシアネート類、さらにはこれらの混合ポリイソシアネート等が用いられる。これらのうち、トリレンジイソシアネート及びその誘導体、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート及びその誘導体が好ましく、これらを混合して使用することもできる。
【００２６】
ポリイソシアネート類のイソシアネート指数（イソシアネートインデックス）は１００以下又は１００を越えてもよいが、ポリウレタン発泡体の硬さをトナー供給ローラに適するようにするために、１００〜１１０の範囲であることが好ましい。イソシアネート指数が１００未満の場合、ポリウレタン発泡体が柔らかくなってトナーの掻き取り性が低下する。一方、イソシアネート指数が１１０を越える場合、ポリウレタン発泡体が硬くなる傾向を示し、感光体の表面を傷付けるおそれがでてくる。ここで、イソシアネート指数は、ポリオール類の水酸基、発泡剤としての水（水酸基として計算）等の活性水素基に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。
【００２７】
前記触媒はポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応（樹脂化反応）、ポリイソシアネート類と水との泡化反応、尿素化合物とポリイソシアネート類との硬化反応（架橋反応）等の各反応を促進させるためのものである。係る触媒として具体的にはトリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。また、その他の触媒として、発泡体表面における硬化性を向上させるために、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン等のモルホリン系の触媒を用いることもできる。触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０５〜０．５質量部程度である。
【００２８】
発泡剤は、ポリウレタンを発泡させてポリウレタン発泡体を得るためのもので、代表的には化学的発泡剤としての水が挙げられる。水は主にポリイソシアネート類と反応（泡化反応）して炭酸ガスを発生する。発泡剤としては、水以外にその他の化学的発泡剤又は物理的（機械的）発泡剤を用いることができる。化学的発泡剤としては、有機酸、硼酸等の無機酸類、炭酸アルカリ金属塩、環状カーボネート類、ジアルキルカーボネート等が挙げられる。これらの化学的発泡剤は、ポリウレタン発泡体の原料成分との反応又は加熱による分解によってガスを発生する。一方、物理的発泡剤としては、ペンタン、シクロペンタン等の炭化水素類、ＨＣＦＣ−２２、１４１ｂ等のハイドロクロロフルオロカーボン類、ＨＦＣ−２４５類、３５６類等のハイドロフルオロカーボン類、空気、窒素ガス、炭酸ガス（二酸化炭素）等のガスが挙げられる。
【００２９】
発泡剤としての水の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり１〜７質量部程度であることが好ましい。水の配合量が１質量部未満の場合には泡化反応が不十分となって発泡体のクッション性が損なわれやすくなり、７質量部を越える場合には泡化反応が過剰になって発泡体が柔らかくなり過ぎ、トナー供給ローラ１０表面のトナーに対する掻き取り性が低下する。
【００３０】
整泡剤はポリウレタン発泡体の原料に通常配合されるもののいずれも使用することができるが、例えばオルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等の非イオン系界面活性剤、又はそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が挙げられる。整泡剤の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜２．０質量部程度であることが好ましい。その他ポリウレタン発泡体の原料には、ポリアルキレンオキシドポリオール等のセルオープナー、縮合リン酸エステル等の難燃剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤等を用いることができる。
【００３１】
前記ポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応の際には、ワンショット法又はプレポリマー法が採用される。ワンショット法は、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させる方法である。プレポリマー法は、ポリオール類とポリイソシアネート類との各一部を事前に反応させて末端にイソシアネート基又はヒドロキシル基を有するプレポリマーを得、それにポリオール又はポリイソシアネートを反応させる方法である。
【００３２】
このようにして得られるスラブポリウレタン発泡体は、骨格が三次元に網目状に延び、その間には多数のセルが形成され、セルが三次元的に連続して延びる三次元の連通構造を有している。また、スラブポリウレタン発泡体は、ハードセグメントとソフトセグメントとにより構成されるポリウレタンの性質に基づいて一定の強度と所要の弾力性を有し、良好なひずみ性（復元性）を発揮することができる。ポリウレタン発泡体のＪＩＳ  Ｋ６４００に基づく平均セル径は、ローラ本体１２の外周面におけるトナーの掻き取り性を高め、トナーの供給性を向上させるため３００〜８００μｍであることが好ましく、４００〜７００μｍであることがより好ましい。平均セル径が３００μｍ未満のときには骨格部分が多くなり、トナー供給ローラ１０が感光体の表面を傷付ける傾向を示し、８００μｍを越えるときにはセルが大きくなって空間部分が増え、トナーの掻き取り性が低下すると共に、トナー供給ローラ１０の強度が低下して耐久性が不足する。従って、平均セル径の逆数である平均セル数は、３０〜８０個／２５ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
また、スラブポリウレタン発泡体のＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度は２０〜１００ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。見掛け密度が２０ｋｇ／ｍ３未満の場合には、セルを形成する骨格部分が少なくなってトナー供給ローラ１０表面のトナー掻き取り性が低下すると共に、セルが大きくなってトナー供給ローラ１０の強度が低下する。一方、見掛け密度が１００ｋｇ／ｍ３を越える場合には、セルを形成する骨格部分が多くなってトナー供給ローラ１０が感光体表面を傷付けるおそれがある。
【００３４】
次に、前記トナー侵入規制層１３を形成するための高分子は、スラブポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子である。セルを有する高分子としては、ポリウレタン水分散液から得られる発泡体、機械的発泡により得られるポリウレタン発泡体、アクリル樹脂エマルジョンより得られるアクリル樹脂発泡体などが用いられる。係る高分子の原料液としてポリウレタン水分散液を用いる場合には、ポリウレタン水分散液に整泡剤、増粘剤、導電剤などを配合した原料をミキサーで混合、撹拌し、空気を巻き込んで微細な気泡を形成して使用される。高分子の原料液として機械的発泡により得られるポリウレタン発泡体の原料を用いる場合には、ポリオール類に触媒、イオン導電剤等を混合したポリオール成分と、整泡剤等を混合したポリイソシアネート成分との混合液に例えば窒素ガスを供給して混合、撹拌し、微細な気泡を形成して使用される。
【００３５】
一方、セルを有しない高分子としては、非発泡のポリウレタン水分散液、非発泡のアクリル樹脂エマルジョン等が用いられる。そのような非発泡のポリウレタン水分散液や非発泡のアクリル樹脂エマルジョンには、前記セルを有する高分子としてのポリウレタン水分散液やアクリル樹脂エマルジョンにおいて、発泡剤、整泡剤等の成分が含まれていない。
【００３６】
トナー侵入規制層１３の平均セル径は、ローラ本体１２内へのトナーの侵入規制効果を高めるため、前記スラブポリウレタン発泡体の平均セル径より小さくすることが必要であり、３０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１００μｍであることがより好ましい。この平均セル径が３０μｍより小さい場合には、トナー侵入規制層１３の形成が難しくなる傾向があって好ましくない。平均セル径が２００μｍより大きい場合には、セルが大きくなり過ぎてトナー侵入を抑制する作用が損なわれるようになって好ましくない。
【００３７】
トナー侵入規制層１３は、その効果発現と製造の容易性の観点からローラ本体１２の外周面より好ましくは０．０５〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．１〜０．２ｍｍの深さに設けられる。この深さが０．０５ｍｍより浅い場合、トナー侵入規制層１３の形成は容易になるが、トナー侵入規制層１３が非常に浅いため、トナーの供給に支障を来たすおそれがある。一方、その深さが０．３ｍｍより深い場合、トナーがローラ本体１２の内部まで浸透し、固着するようになると共に、トナー侵入規制層１３の形成が面倒になって好ましくない。
【００３８】
また、トナー侵入規制層１３の厚さは、その機能発現のため０．２〜０．５ｍｍであることが好ましく、０．３〜０．４ｍｍであることがより好ましい。この厚さが０．２ｍｍより薄いときには、ローラ本体１２の内部へのトナー侵入を抑制する作用が低下して好ましくない。一方、厚さが０．５ｍｍより厚いときには、トナー侵入を抑制する作用は十分であるが、そのような厚いトナー侵入規制層１３を形成するための製造効率が悪化する。
【００３９】
次に、トナー供給ローラ１０の製造方法について説明する。
まず、常法に従ってローラ本体１２を構成するスラブポリウレタン発泡体を製造し、その発泡体ブロックを円筒状に切り取り、中心に回転軸１１を嵌め込んで一体化する。続いて、その外周面を必要により研磨して平滑にする。その後、ローラ本体１２の外周面に、前記高分子の原料液を塗布する。高分子の原料液の塗布は、印刷法、コーティング法等により行われる。印刷法としてはスクリーン印刷法、グラビア印刷法等が挙げられ、コーティング法としてはロールコート法、吹付け法、浸漬法等が挙げられる。次いで、ローラ本体１２の外周面に塗布された高分子の原料液を、ローラ本体１２を回転させながらドクターブレード等のブレードでローラ本体１２内へ１〜２ｍｍ程度押し込む操作を行った後硬化させるか、又は０．０１〜０．０２ＭＰａの圧力で加圧した後硬化させる。このような操作により、ローラ本体１２の内部にローラ本体１２の外周面に沿って環状にトナー侵入規制層１３を形成する。このようにして、トナー供給ローラ１０が製造される。
【００４０】
さて、本実施形態の作用について説明すると、画像形成装置において、帯電ローラにより感光体の表面が帯電され、露光部で露光されて所定の静電潜像が形成される。続いて、現像部のトナー供給ローラ１０によりトナーが現像ローラを介して感光体表面に供給され、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。このとき、トナー供給ローラ１０を構成するローラ本体１２はスラブポリウレタン発泡体により形成されていることから、硬さ、セル形状、セル径等の機械的物性がトナー供給ローラ１０のトナー供給性に適したものとなっている。そのため、トナー供給ローラ１０から現像ローラを介する感光体へのトナーの供給を円滑に行うことができる。
【００４１】
しかも、ローラ本体１２の内部に、スラブポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子よりなるトナー侵入規制層１３が円環状に形成されている。従って、このトナー侵入規制層１３により、ローラ本体１２外周面から内部へのトナーの過剰な侵入を遮ることができ、ローラ本体１２内部でのトナーの固着を回避することができる。その後、トナー像が転写部で記録用紙に記録され、定着部で定着される。その結果、記録用紙に定着された画像の画質は鮮明なものとなる。
【００４２】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・  本実施形態におけるトナー供給ローラ１０では、ポリウレタン発泡体、特にスラブポリウレタン発泡体よりなるローラ本体１２の内部に、トナーの侵入を規制するトナー侵入規制層１３がローラ本体１２の外周面に沿って円環状に形成されている。従って、ローラ本体１２内部へのトナーの過剰な侵入を規制することができ、トナーの劣化を抑制することができると共に、トナー供給を良好に行うことができ、その結果優れた画質を得ることができる。よって、このトナー供給ローラ１０は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の現像部に好適に使用される。
【００４３】
・  前記トナー侵入規制層１３は、スラブポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子又はセルを有しない高分子により形成されている。このため、トナー侵入規制層１３の機能を有効に発揮させることができる。
【００４４】
・  スラブポリウレタン発泡体の平均セル径は３００〜８００μｍであり、トナー侵入規制層１３の平均セル径は３０〜２００μｍであることにより、トナー侵入規制層１３のトナー侵入規制効果及びスラブポリウレタン発泡体のトナー供給効果をバランス良く発揮することができる。
【００４５】
・  トナー侵入規制層１３は、ローラ本体１２の外周面より０．０５〜０．３ｍｍの深さに設けられ、その厚さが０．２〜０．５ｍｍであることにより、トナー侵入規制層１３の効果を十分に発揮させることができると共に、トナー侵入規制層１３を容易に形成することができる。
【００４６】
・  トナー供給ローラ１０の製造方法では、ローラ本体１２の外周面に、前記高分子の原料液を塗布し、ブレードで押し込んだ後硬化させるか、又は加圧した後硬化させ、ローラ本体１２の内部にローラ本体１２の外周面に沿って円環状にトナー侵入規制層１３を形成するものである。従って、前記効果を有するトナー供給ローラ１０を効率良く製造することができる。
【００４７】
・  ローラ本体１２の外周面に高分子の原料液を塗布し、押圧等の操作によりトナー侵入規制層１３を形成したとき、ローラ本体１２の外周面には高分子の原料液が少量残存し、それが硬化して凹凸部が形成される。そのため、ローラ本体１２の外周面の係る凹凸部によりトナーの掻き取り性が高められ、トナーの供給性を向上させることができる。
【実施例】
【００４８】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜９及び比較例１〜７）
トナー供給ローラ１０のローラ本体（直径１５ｍｍ）１２を形成する材料として、次に示すＡ〜Ｇのスラブポリウレタン発泡体を使用した。
【００４９】
Ａ：ポリエーテル系ポリウレタン発泡体、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度が７０ｋｇ／ｍ３、セル数６０個／２５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４に基づく硬さが３１４Ｎ、〔（株）イノアックコーポレーション製、ＥＰ７０〕。
【００５０】
Ｂ：ポリエーテル系ポリウレタン発泡体、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度が５２ｋｇ／ｍ３、セル数５０個／２５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４に基づく硬さが２２６Ｎ、〔（株）イノアックコーポレーション製、ＲＭＭ〕。
【００５１】
Ｃ：ポリエーテル系ポリウレタン発泡体、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度が４５ｋｇ／ｍ３、セル数４５個／２５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４に基づく硬さが１７７Ｎ、〔（株）イノアックコーポレーション製、ＲＲＧ−Ｈ〕。
【００５２】
Ｄ：ポリエーテル系ポリウレタン発泡体、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度が３５ｋｇ／ｍ３、セル数４０個／２５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４に基づく硬さが１５７Ｎ、〔（株）イノアックコーポレーション製、ＲＲ２６〕。
【００５３】
Ｅ：ポリエーテル系ポリウレタン発泡体、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度が３０ｋｇ／ｍ３、セル数３８個／２５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４に基づく硬さが９８Ｎ、〔（株）イノアックコーポレーション製、ＲＲ４〕。
【００５４】
Ｆ：ポリエステル系ポリウレタン発泡体、ＪＩＳ  Ｋ７２２２：１９９９に基づく見掛け密度が５７ｋｇ／ｍ３、セル数５０個／２５ｍｍ、ＪＩＳ  Ｋ６４００−２：２００４に基づく硬さが２００Ｎ、〔（株）イノアックコーポレーション製、ＲＳＭ５５〕。
【００５５】
Ｇ：ポリエーテル系ポリウレタン発泡体、東海ゴム工業（株）製。
そして、上記Ａ〜Ｇのスラブポリウレタン発泡体をシート状に調製し（縦５００ｍｍ、横２４０ｍｍ、厚さ１８ｍｍ）、直径４ｍｍの貫通孔を１８ｍｍ間隔で開け、以下に示すカーボンブラック配合液にスラブポリウレタン発泡体に対して固形分が３０質量％となるように含浸した。その後、１３０℃、４時間乾燥して導電性のスラブポリウレタン発泡体シートを得た。
（カーボンブラック配合液）
カーボンブラック水分散液（固形分３６質量％、山陽色素（株）製、エマコールブラックＣ）１００質量部、アクリル樹脂ラテックス（固形分４５質量％、日本ゼオン（株）製、ＬＸ８５１）１００質量部、水２００質量部及び界面活性剤２質量部。
【００５６】
次いで、導電性のスラブポリウレタン発泡体シートを、縦及び横が１８ｍｍの四角柱状に切り離し、前記貫通孔に回転軸１１を挿通して接着した後、円筒研削盤により外径が１５ｍｍとなるように研磨した。
【００５７】
また、ローラ本体１２の内部に形成されるトナー侵入規制層１３を形成する原料として、次に示す原料を使用した。
（ポリウレタン水分散液）
ポリウレタン水分散液〔ポリエステル系ポリウレタン、不揮発分濃度５０質量％、第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＥ−２０００〕５０質量部、同じくポリウレタン水分散液〔ポリエーテル系ポリウレタン、不揮発分濃度４０質量％、第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＥ−４８００〕５０質量部、整泡剤〔第一工業製薬（株）製、スコアミンフォーマーＫＦ〕６質量部、増粘剤〔第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＶＦ〕２質量部、導電剤としてカーボンブラック分散液〔山陽色素（株）製、エマコールブラックＣ〕３０質量部をハンドミキサーで均一になるように混合、撹拌し、微細な気泡が均一に分散されるようにした。
（機械発泡ポリウレタン）
ポリマーポリオール〔三井化学（株）製、ＰＯＰ２４３０〕９０質量部、ポリエステルポリオール〔ダイセル化学工業（株）製、ＰＣＬ３０５〕８質量部、ニッケルアセチルアセトネート〔ＯＳｉスペシャリティーズ社製、ＬＣ−５６１５〕２質量部、アミン系触媒〔三共エアプロダクツ（株）製、ＤＡＢＣＯ−３３ＬＶ〕０．１質量部及びイオン導電剤〔日本油脂（株）製、カチオンＩＮ〕１質量部を混合、撹拌してポリオール成分を調製した。このポリオール成分と、シリコーン系整泡剤〔ＯＳｉスペシャリティーズ社製、Ｌ−５６１４〕８質量部と、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート〔ＭＤＩ、日本ポリウレタン工業（株）製、ＭＴＬ〕１４質量部との混合液に、窒素ガスを流量２００ｃｍ３／ｍｉｎ（０℃、１気圧）で供給すると共に、撹拌、混合して流動性樹脂原料を調製した。
（アクリルエマルジョン）
アクリル樹脂発泡体の原料となるアクリル樹脂エマルジョン、日本ゼオン（株）製、ニポールＬＸ８５１
（水溶性高分子溶液）
エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体よりなる水溶性高分子〔日本ゼオン（株）製、ゼオスパン８１００〕を水に溶解して高粘度の溶液（濃度５質量％、粘度１０５ｍＰａ・ｓ）を調製した。なお、この水溶性高分子溶液は、それ自体が発泡するものではないが、ローラ本体１２の表面に塗布し、圧縮、開放を繰り返したとき気泡が生成し、トナー侵入規制層１３には微細なセルが形成されていた。
【００５８】
そして、トナー侵入規制層１３を形成する原料液がポリウレタン水分散液の場合には、それをローラ本体１２の表面にスクリーン印刷機（網目５０メッシュ）を用いて２ｇ程度塗布（印刷）し、該ローラ本体１２を回転させながらドクターブレードをローラ本体１２に１ｍｍ程度食い込ませて押し込む操作を行った。その後、熱風循環オーブンで１００℃で５分間加熱し、乾燥、硬化させてローラ本体１２内にトナー侵入規制層１３を形成した。
【００５９】
また、トナー侵入規制層１３を形成する原料が機械発泡ポリウレタンの場合には、それをローラ本体１２の表面にスクリーン印刷機（網目５０メッシュ）を用いて１ｇ程度塗布（印刷）し、該ローラ本体１２を回転させながらドクターブレードをローラ本体１２に１ｍｍ程度食い込ませて押し込む操作を行った。その後、熱風循環オーブンで１６０℃で６０分間加熱し、乾燥、硬化させてローラ本体１２内にトナー侵入規制層１３を形成した。
【００６０】
さらに、トナー侵入規制層１３を形成する原料が水溶性高分子の場合には、それをローラ本体１２の表面に塗布した後、ローラ本体１２を基板上で圧縮しながら回転、圧縮開放を１０回繰り返し、その後９０℃、３０分間加熱、乾燥し、硬化させてローラ本体１２内にトナー侵入規制層１３を形成した。
【００６１】
いずれの場合においても、トナー侵入規制層１３は、深さがローラ本体１２の外周面より０．１〜０．２ｍｍであり、厚さが０．３〜０．４ｍｍであった。ここで、実施例１〜９では、スラブポリウレタン発泡体とトナー侵入規制層１３を形成する原料とを表１に示すように組合せて実施した。一方、比較例１〜７では、表２に示すように、スラブポリウレタン発泡体として前記Ａ〜Ｇのみを使用し、トナー侵入規制層１３を設けない例を示す。
【００６２】
このようにして得られたトナー供給ローラ１０について、硬さ及びトナー侵入量を次の方法で測定した。なお、表１及び表２において、トナー侵入規制層の欄のローラ硬度はトナー侵入規制層１３を形成した後のローラ硬度を示し、評価結果の欄のローラ硬度はトナーを含んだ状態のローラ硬度を示す。
【００６３】
ローラ硬度（Ｎ）：直径５０ｍｍの円板を作製し、それを押圧して１ｍｍ変形したときの応力を測定した。
トナー侵入量（ｇ）：トナー供給ローラ１０の使用前と使用後における各質量を測定し、その質量差を算出した。
【００６４】
さらに、上記のトナー供給ローラ１０を装着したプリンタにより、トナー被覆率５％に相当する文字パターンを印刷（Ａ４版）し、その初期画像と耐久画像について、ゴースト画像の濃度差（マクベス濃度差）及び画像の先端部と終端部の濃度差（マクベス濃度差）を測定すると共に、画質を以下の評価基準にて評価した。ここで、耐久画像は、１,０００枚印刷する毎に画像評価用のパターンを印刷して性能を評価しながら耐久試験を行い、累積で８,０００枚になるまで実施した（温度２３℃、相対湿度５５％）。
【００６５】
○：良好な画像であった。△：許容できる画像であった。×：濃度むらが生じたり、すじが発生したりして不良であった。
これらのローラ硬度、トナー侵入量、初期画像及び耐久画像の結果を表１及び表２に示した。
（実施例１０〜１２）
実施例１０及び１２ではトナー侵入規制層１３を形成する原料液として、下記に示す非発泡のポリウレタン水分散液を用い、実施例１１では下記に示す非発泡のアクリルエマルジョンを用いた。
（非発泡のポリウレタン水分散液）
ポリウレタン水分散液〔ポリエステル系ポリウレタン、不揮発分濃度５０質量％、第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＥ−２０００〕５０質量部、同じくポリウレタン水分散液〔ポリエーテル系ポリウレタン、不揮発分濃度４０質量％、第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＥ−４８００〕５０質量部、増粘剤〔第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＶＦ〕１０質量部、導電剤としてカーボンブラック分散液〔山陽色素（株）製、エマコールブラックＣ〕３０質量部及び脱イオン水７５質量部をハンドミキサーで均一になるように混合、撹拌した後、脱気泡した。
（非発泡のアクリルエマルジョン）
アクリル樹脂エマルジョン〔不揮発分４５質量％、日本ゼオン（株）製、ニポールＬＸ８７４〕１００質量部、増粘剤〔第一工業製薬（株）製、スーパーフレックスＶＦ〕１０質量部、導電剤としてカーボンブラック分散液〔山陽色素（株）製、エマコールブラックＣ〕３０質量部及び脱イオン水７５質量部をハンドミキサーで均一になるように混合、撹拌した後、脱気泡した。
【００６６】
そして、トナー侵入規制層１３の形成は、上記非発泡のポリウレタン水分散液又は非発泡のアクリルエマルジョンをローラ本体１２の表面にロールコータにより乾燥質量で１ｇを塗布し、そのまま熱風循環オーブンに入れて１００℃で５分間加熱し、乾燥、硬化させてローラ本体１２内にトナー侵入規制層１３を形成した。
【００６７】
得られたトナー供給ローラ１０について、実施例１〜９と同様にしてローラ硬度、トナー侵入量、初期画像及び耐久画像を測定し、それらの結果を表１に示した。
【００６８】
【表１】
2008158179.tif 000003
表１に示したように、実施例１〜９においては、ローラ本体１２を構成する材料としてスラブポリウレタン発泡体を用い、その内部にポリウレタン水分散液などにより形成されたトナー侵入規制層１３を設けた。そのため、トナー供給ローラ１０の硬さが１．２６〜３．３５Ｎの範囲で適切であり、トナー侵入量が２．９〜３．８ｇという少量にすることができた。さらに、初期画像及び耐久画像について画質が良好であり、ゴースト画像の濃度差及び画像の先端部と終端部の濃度差も小さいという優れた結果が得られた。
【００６９】
また、非発泡のポリウレタン水分散液を用いた実施例１０では、実施例１に比べてトナー侵入量を少なくすることができた。同じく非発泡のポリウレタン水分散液を用いた実施例１２の場合にも良好な結果が得られた。非発泡のアクリルエマルジョンを用いた実施例１１においてもトナー侵入量を少なくすることができた。
【００７０】
【表２】
2008158179.tif 000004
これに対し、表２に示したように、比較例１〜６では、ローラ本体１２の内部に前記トナー侵入規制層１３を設けなかったことから、いずれもローラ本体１２内にトナーが侵入してトナー侵入量が多くなり、また耐久画像が悪化する傾向を示した。また、比較例７では、トナー侵入量は比較的少なかったが、耐久画像が不良であった。
【００７１】
なお、前記実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。
・  前記トナー侵入規制層１３は、ローラ本体１２の内部において複数層で構成することも可能である。その場合、各層の原料、厚さ、間隔等は目的に応じて適宜設定することができる。例えば、ローラ本体１２の回転軸１１に近いトナー侵入規制層１３ほど平均セル径が小さくなるように構成することができる。
【００７２】
・  トナー侵入規制層１３の断面形状は、正円状でなくてもよく、多少変形していても差し支えない。
・  トナー侵入規制層１３を形成する発泡体の表面には被膜（スキン層）が形成されていても差し支えない。
【００７３】
・  ローラ本体１２を形成するスラブ発泡体の原料液又はトナー侵入規制層１３を形成する高分子の原料液に、トナーの帯電性及び流動性を調整する外添剤、例えばシリカ、アルミナ等を含有させ、トナー供給ローラ１０表面の異物に対して親和性を持たせてその異物を除去するように構成することもできる。
【００７４】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・  前記ポリウレタン発泡体は、スラブポリウレタン発泡体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトナー供給ローラ。このように構成した場合、請求項１から請求項４のいずれか一項に係る発明の効果に加え、トナーの供給性や掻き取り性を向上させることができる。
【００７５】
・  前記トナー侵入規制層は、ローラ本体の外周面に平行にローラ本体の全周に渡って円環状に延びるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のトナー供給ローラ。このように構成した場合、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果を一層向上させることができる。
【００７６】
・  前記トナー侵入規制層を形成する高分子の原料液は、前記ポリウレタン発泡体より平均セル径の小さいセルを有する高分子の原料液又はセルを有しない高分子の原料液であることを特徴とする請求項５に記載のトナー供給ローラの製造方法。このように構成した場合、請求項５に係る発明の効果に加え、トナーの侵入を抑制する機能を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施形態におけるトナー供給ローラの概略を示す斜視図。
【図２】ローラ本体の内部にトナー侵入規制層が形成されたトナー供給ローラを模式的に示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００７８】
１０…トナー供給ローラ、１２…ローラ本体、１３…トナー侵入規制層。
【図１】
2008158179.tif 000005
【図２】
2008158179.tif 000006