(57)【要約】【課題】経時的な表面帯電量の変化が抑制された導電性弾性層を備えるトナー供給ローラの製造方法を提供すること。【解決手段】ポリウレタンフォームのブロックに導電性ポリマーとバインダーを含む含浸液を含浸させて該ポリウレタンフォームの連通気泡壁に該導電性ポリマーとバインダーとを付着させ、乾燥した後、該ポリウレタンフォームのブロックに芯金を挿通し、該ポリウレタンフォームのブロックの外面を研磨して円周面を構成させることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンフォームのブロックに導電性ポリマーとバインダーを含む含浸液を含浸させて該ポリウレタンフォームの連通気泡壁に該導電性ポリマーとバインダーとを付着させ、乾燥した後、該ポリウレタンフォームのブロックに芯金を挿通し、該ポリウレタンフォームのブロックの外面を研磨して円周面を構成させることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法。
【請求項２】
前記導電性ポリマーに対する前記バインダーの重量比が０．１〜１０であ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の製造方法。
【請求項３】
前記導電性ポリマーと前記バインダーとの合計付着率が５〜１８％であることを特徴とする請求項２に記載のトナー供給ローラの製造方法。
【請求項４】
前記ブロックが、角柱状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトナー供給ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ等のトナー現像方式の画像形成装置に使用されるトナー供給ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー現像方式の画像形成装置は、一般に、感光体ドラムと、感光体ドラムに静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、感光体ドラムに直接接するかあるいは近接して回転する現像ローラと、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラと、現像ローラ上に供給されたトナーを均一な厚さに規制するトナー規制部材とを備える。まず、静電潜像形成手段により所定の画像情報に基づいて感光体ドラムの表面に静電潜像が形成される一方、トナー供給部材により現像ローラの表面にトナーが供給される。現像ローラ上に供給されたトナーは、トナー規制部材により均一な厚さに規制され、現像ローラの表面に均一なトナーの薄層が形成される。表面に均一な厚さのトナー薄層が形成された現像ローラは、感光体ドラムとのニップ部あるいは近接部において、感光体ドラム上に形成された静電潜像に順次トナーを付着させる。このようにトナー現像が行われる。
【０００３】
かかるトナー現像方式の画像形成装置で使用されるトナー供給ローラは、芯金の周りに導電性弾性層を設けたものであり、従来、導電性弾性層としてポリウレタンフォーム等の樹脂発泡体の表面全体に導電性材料を塗布したものが知られている。しかしながら、導電性材料を表面に塗布した導電性弾性層は、トナー供給ローラの使用中にトナーにより導電性材料層が削られ、それに伴い表面の帯電量が変化し、トナーの均一な供給が困難となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は、経時的な表面帯電量の変化が抑制された導電性弾性層を備えるトナー供給ローラの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ポリウレタンフォームのブロックに導電性ポリマーとバインダーを含む含浸液を含浸させて該ポリウレタンフォームの気泡内に該導電性ポリマーとバインダーとを付着させ、乾燥した後、該ポリウレタンフォームのブロックに芯金を挿通し、該ポリウレタンフォームのブロックの外面を研磨して円周面を構成させることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法が提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、芯金と、芯金の周りに形成された導電性弾性層を備えるトナー供給ローラであって、該導電性弾性層は、連続気泡型ポリウレタンフォームから構成され、該ポリウレタンフォームの気泡内には導電性ポリマーとバインダーが含浸・付着されており、導電性弾性層の外周面において該ポリウレタンフォームを構成するポリウレタンが露出していることを特徴とするトナー供給ローラが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、経時的な表面帯電量の変化が抑制された導電性弾性層を備えるトナー供給ローラの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明をより詳しく説明する。  
図１は、本発明のトナー供給ローラの一例を示す概略断面図である。図１に示すように、トナー供給ローラ１０は、円柱状の芯金（金属シャフト）１２と、芯金１２の両端部を除いて芯金１２の周りに設けられた導電性弾性層１４を備える。いうまでもなく、導電性弾性層１４は、円筒形状を有する。
【０００９】
本発明において、芯金１２は、従来の芯金と特に異なるものではなく、鉄等の金属で作製することができる。
【００１０】
導電性弾性層１４は、ポリウレタンフォーム１４１から構成され、ポリウレタンフォーム１４１には導電性ポリマーとバインダーが含浸されている。
【００１１】
導電性弾性層１４の実質部を構成するポリウレタンフォーム１４１は、連続気泡型のものであり、通常の手法により、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することができる。２個以上の活性水素を有する化合物としては、一般のポリウレタンフォームの原料として使用されるポリオール、例えば末端にヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルエステルポリオールを例示することができ、またポリマーポリオールも使用することができる。２個以上のイソシアネート基を有する化合物としては、同様に一般のポリウレタンフォームの原料として使用されるポリイソシアナート、例えば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）、さらにはこれらのポリイソシアネートの混合物や変性物を使用することができる。ポリウレタンフォームの密度や硬度は、使用状況に応じて任意に設定することができる。しかしながら、ポリウレタンフォームは、５０μｍ〜６００μｍの平均気泡径を有することが好ましい。また、導電性弾性層１４の厚さは、１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００１２】
本発明に従いポリウレタンフォーム１４１の気泡内にバインダーとともに含浸される導電性ポリマーとしては、ポリアニリン系ポリマー、ポリアニリンスルホン酸系ポリマー、ポリピロール、ポリアセチレン等を例示することができる。これらの導電性ポリマーは単独でまたは２種以上の混合物として用いることができる。好ましい導電性ポリマーは、ポリアニリンスルホン酸系ポリマーである。これら導電性ポリマーは、約１０4 Ω〜約１０5 Ωの抵抗値を示す。
【００１３】
バインダーとしては、アクリル樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、アクリル酸−スチレン共重合体樹脂、アクリル酸−酢酸ビニル共重合体樹脂等のアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、クロロプレンゴム等を例示することができる。これらバインダーは、単独で、または２種以上の混合物として用いることができる。導電性ポリマー単独では、ポリウレタンフォーム気泡壁に強固に結合し得ないが、バインダーを配合することにより、導電性ポリマーはポリウレタンフォームの気泡壁に強固に付着し、安定な導電性層をポリウレタンフォーム気泡内に形成する。
【００１４】
本発明によりトナー供給ローラを製造するためには、例えば粉末状の導電性ポリマーとバインダーを必要に応じて他の添加剤（例えば、鉱物油系消泡剤、シリコン系消泡剤、界面活性剤等）とともに水または有機溶媒に分散・含有させた含浸液を準備し、この含浸液にブロック状のポリウレタンフォームを浸漬して含浸液を気泡内に含浸させることができる。なお、上記他の添加剤は、導電性ポリマー、バインダーと共にポリウレタンフォーム中に付着されることとなる。しかる後、ポリウレタンフォームを含浸液から取り出し、圧縮して余剰の含浸液を除去した後、加熱乾燥して水分等を除去し、導電性ポリマーをバインダーとともにポリウレタンフォームの気泡内に固着させる。その際、バインダーを水または有機溶媒中のラテックスまたはエマルジョンとして使用し、これに導電性ポリマー等を添加することにより含浸液を都合よく調製することができる。このようにして導電性ポリマーとバインダーを含浸させたポリウレタンフォームのブロックに芯金挿通用の穴を打ち抜き、接着剤を塗布した芯金をポリウレタンフォームの穴に挿通した後、ポリウレタンフォームのブロックを研磨して円周面を構成させ、均一な厚さの導電性弾性層１４を作製することができる。このように研磨することにより、導電性弾性層１４の外表面（外周面）には、連続した導電性ポリマーの層は存在しなくなる。
【００１５】
より詳細には、本発明のトナー供給ローラにおける導電性弾性層１４は、その一部の断面を誇張して図２に示すように、その連通気泡１４３内には、導電性ポリマーとバインダーを含む層１５が形成されているが、外周面１４１ａにおいて、ポリウレタンフォーム１４１を構成するポリウレタン１４２が露出している。連通気泡１４３は、外周面１４１ａにおいて開放しているとともに、導電性弾性層の内周面にまで延び、その内周面においても開放している。かかる構造の導電性弾性層１４は、その外周面において導電性材料層が形成されておらずにポリウレタンが露出しているとともに、ポリウレタンフォームの連続気泡内には導電性ポリマーとバインダーを含む層が形成されているため、導電性弾性層１４の外周面がトナーにより削られていっても、導電性弾性層１４の内周面にまで至る気泡内に導電ポリマーが存在している結果、外周面における帯電量の変化はほとんど生じない。
【００１６】
なお、本発明の導電性弾性層１４は、１０5 〜１０10Ωの表面抵抗値を有することが好ましく、１０6 〜１０8 Ωの表面抵抗値を有することがさらに好ましい。
【００１７】
また、本発明において、ポリウレタンフォームに含浸される導電性ポリマーに対するバインダーの重量比（バインダー／導電性ポリマー比）は、０．１〜１０であることが好ましい。導電性ポリマーとバインダーとの合計付着率（［（バインダーと導電性ポリマーとの合計付着重量）／含浸前のポリウレタンフォーム重量］×１００）を一定とした場合、バインダー／導電性ポリマー比を変えることにより導電性弾性層の表面抵抗を所望の値に制御することができる。バインダー／導電性ポリマー比が０．１未満であると、ポリウレタンフォームに対する導電性ポリマーの接着性が不充分となる傾向が見られ、他方バインダー／導電性ポリマー比が１０を超えると、得られる弾性導電性層の表面抵抗が安定しない傾向が見られる。なお、バインダーと導電性ポリマーとの合計付着重量は、含浸後のポリウレタンフォームの重量から含浸前のポリウレタンフォームの重量を差し引いた値として得ることができる。
【００１８】
また、本発明において、上に定義した導電性ポリマーとバインダーとの合計付着率は、５〜１８％であることが好ましい。この合計付着率が５〜１８％であると、得られる導電性弾性層の表面抵抗の変動がより少なくなる。なお、合計付着率が１８％を超えると、得られる導電性弾性層の硬度（Ｆ硬度）が高くなりすぎる傾向がみられる。
【００１９】
導電性ポリマーは、ポリウレタンフォーム重量の０．２％〜１４％の割合で付着されていることが好ましい。
【実施例】
【００２０】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２１】
バインダーとしてのアクリル樹脂（三菱レイヨン社製「ダイヤナールＭＸ−１８４５」）と、導電性ポリマーとしてのポリアニリンスルホン酸系ポリマー（三菱レイヨン社製「ａｑｕａＰＡＳＳ−０１」）をバインダー／導電性ポリマー比が３．０となるように水に分散して含浸液を調製した。この含浸液を満たした浴中に、角柱ブロック状（２５ｍｍ×２５ｍｍ×３００ｍｍ）のポリウレタンフォーム（平均気泡径：５７０μｍ；密度：３５ｋｇ／ｍ3 ；Ｆ硬度：４２〜５０°）を浸漬し、２本のロール間で圧縮した後、解放して、含浸液をポリウレタンフォームに含浸させた。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、８０℃の温度で加熱乾燥し、導電性ポリウレタンフォームを得た。この導電性ポリウレタンフォームのバインダー付着率は、４．９％であり、導電性ポリマーの付着率は１．６％であり、バインダーと導電性ポリマーの合計付着率は、６．５％であった。なお、導電性ポリマーとバインダーの合計付着率は、ブロック状ポリ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り調節するか、または含浸液中の導電性ポリマーおよびバインダーの濃度を変更することにより調節した。
【００２２】
こうして得られた導電性ポリマーとバインダーを含浸させたブロック状ポリウレタンフォームに芯金挿通用の穴を打ち抜き、接着剤を塗布した芯金（直径：６ｍｍ、長さ：２１０ｍｍ）をその穴に挿通した後、ブロック状ポリウレタンフォームを研磨して均一な厚さの導電性弾性層とし、本発明のトナー供給ローラを作製した。
【００２３】
他方、上記本発明のトナー供給ローラと同様に作製したトナー供給ローラの導電性弾性層の周面全体に上で調整した含浸液を塗布し、乾燥することにより、導電性ポリマーとバインダーを含む表面層を形成して、比較例のトナー供給ローラを作製した。この比較例のトナー供給ローラの表面層におけるバインダー付着率、導電性ポリマー付着率および合計付着率は、ポリウレタンフォームに含浸させたバインダー付着率、導電性ポリマー付着率および合計付着率と同じになるようにした。
【００２４】
こうして得られたトナー供給ローラを市販の２種のプリンター（京セラ・ミタ製ＤＰ５６０（＋帯電タイプ）および村田機械製Ｖ９３０（−帯電タイプ）に搭載し、以下の手法によりトナー帯電率を求めた。なお、各トナー供給ローラの外径は、各プリンター機種に合せて調整されている（ＤＰ５６０では１４．３ｍｍ、Ｖ９３０では１３．９ｍｍ）。
【００２５】
＜帯電量の測定＞
（１）試験回数：
同じプリンター機種について、３本の同種のトナー供給ローラを試験する。
【００２６】
（２）トナーカートリッジの保管：
温度２０〜２２℃、相対湿度６０℃の雰囲気の室内で２４時間以上保管して温度を湿度を調整する。トナー帯電量の測定試験は、同雰囲気の試験室内で行う。
【００２７】
（３）トナー帯電量の測定およびトナー帯電率算出の手順：
（ａ）トナー残量を把握するため、保管後のカートリッジの重量を計測する。トナー残量が５０％以下の場合には、新品のトナーカートリッジと交換する。
【００２８】
（ｂ）１本のトナー供給ローラについて、１のプリンター機種に内蔵されたパターンによる画像確認用画像を連続してＡ４用紙４枚に印刷する。
【００２９】
（ｃ）上記（ｂ）の後、トナー帯電量を測定する。その際、現像ローラを露出させ、トナー規制ブレードより後流側で感光体との接触部までの現像ロール周面部に存在するトナーを吸引収集し、この収集したトナーの帯電量と重量を計測する。トナーの帯電量は、Ｔｒｅｋ製の電荷量測定装置２１０−２ＡＨＳを用いて行い、トナーの重量は、ザルトリウム製の電子天秤ＭＩ−２２１を用いて行う。トナー１ｇ当りの帯電量（トナー帯電率）は、トナーの帯電量をその重量で除して算出する。
【００３０】
（ｄ）上記（ｃ）に引き続きＡ４用紙１枚に同画像を印刷し、上記（ｃ）と同様にして、トナー帯電率を算出する。
【００３１】
（ｅ）上記（ｄ）に引き続きＡ４用紙１枚に同画像を印刷し、上記（ｃ）と同様にして、トナー帯電率を算出する。
【００３２】
（ｆ）上記（ｃ）〜（ｅ）で測定したトナー帯電率を平均し、１本のローラについての初期トナー帯電率として記録する。
【００３３】
（ｆ）上記（ｅ）に引き続き、連続してＡ４用紙２０００枚に同画像を印刷し、上記（ｃ）と同様にして、トナー帯電率を算出し、１本の供給ローラについての連続印刷後のトナー帯電率として記録する。
【００３４】
（ｇ）残りの２本のトナー供給ローラについて、上記（ａ）〜（ｆ）を繰り返し、それぞれの初期トナー帯電率と連続印刷後のトナー帯電率を算出し、記録する。
【００３５】
（ｈ）３本のトナー供給ローラについての初期トナー帯電率および連続印刷後のトナー帯電率をそれぞれ平均し、それぞれ平均初期トナー帯電率および連続印刷後の平均トナー帯電率として記録する。
【００３６】
＜測定結果＞
結果を下記表１に示す。
【表１】
2008107845.tif 000002
【００３７】
表１からわかるように表面に導電性ポリマーを含むコーティング層を有する比較例のトナー供給ローラは、初期と比べて連続印刷後にトナー帯電率が有意に大きく変化しているが、本発明のトナー供給ローラは、連続印刷後でも、ほぼ初期と同様のトナー帯電率を維持している。すなわち、本発明のトナー供給ローラは、経時的な表面帯電量の変化が有意に少ないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るトナー供給ローラの一例を示す概略断面図。
【図２】本発明に係るトナー供給ローラの導電性弾性層の一部を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…トナー供給ローラ
１２…芯金
１４…導電性弾性層
１４１…ポリウレタンフォーム
１４２…ポリウレタン
１４３…連通気泡
１５…導電性ポリマーとバインダーを含む層
【図１】
2008107845.tif 000003
【図２】
2008107845.tif 000004