(57)【要約】【課題】弾性多孔体におけるトナーの目詰まりを少なくし、また弾性多孔体表面の研磨残りや加工ムラを少なくして、良好な画像が得られるトナー供給ローラを提供する。【解決手段】シャフト１１の外周に連続気泡構造からなる円筒状の弾性多孔体２１を設けたトナー供給ローラ１０であって、前記弾性多孔体２１の外周面に塗布したチクソトロピー性の高分子エマルジョンを、前記弾性多孔体２１の塗布面に吹き付けた高圧気体により前記弾性多孔体２１内に圧入してゲル化したゲル層２１ｂを、前記弾性多孔体内２１に設けた。前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンは、前記弾性多孔体２１を切削又は研磨により円筒状に加工した後に塗布する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外周に連続気泡構造からなる円筒状の弾性多孔体が設けられたトナー供給ローラにおいて、
前記弾性多孔体の外周面に塗布したチクソトロピー性の高分子エマルジョンを前記弾性多孔体の塗布面に吹き付けた高圧気体により前記弾性多孔体内に圧入してゲル化したゲル層を、前記弾性多孔体内に有することを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項２】
前記弾性多孔体が切削又は研磨により円筒状に加工されたものであり、前記円筒状に加工後の弾性多孔体に前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンが塗布された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】
前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンに導電性フィラーが含有されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー供給ローラ。
【請求項４】
シャフトの外周に連続気泡構造からなる円筒状の弾性多孔体が設けられたトナー供給ローラの製造方法において、
前記弾性多孔体の外周面にチクソトロピー性の高分子エマルジョンを塗布し、前記弾性多孔体の塗布面に高圧気体を吹き付けて高分子エマルジョンを前記弾性多孔体内に圧入し、
前記弾性多孔体内に圧入された前記高分子エマルジョンをゲル化す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５】
前記弾性多孔体を切削又は研磨により円筒状に加工した後、前記円筒状の弾性多孔体に前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンを塗布することを特徴とする請求項４に記載のトナー供給ローラの製造方法。
【請求項６】
前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンに導電性フィラーが含有されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のトナー供給ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トナー供給ローラとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真感光体や静電記録誘電体等からなる像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置の現像ローラから供給されるトナー（現像剤）により現像して、トナー像として可視化することが行われている。そのような現像装置においては、ホッパー内に収容された１０μｍ以下程度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に、筒状の弾性体がシャフトの外周に設けられたトナー供給ローラが内蔵されている。
【０００３】
前記トナー供給ローラとして、シャフトの外周にポリウレタンフォームまたはシリコーンフォームを設けた弾性ローラが用いられている（特許文献１、特許文献２参照。）。また、前記弾性ローラの製造方法としては、▲１▼スラブ発泡若しくは型発泡のフォーム材からローラ素材を切り出し、それにシャフトを通した後、前記ローラ素材の表面を研磨してローラ形状に仕上げる方法、▲２▼シャフトと一体にローラ素材を形成した後、前記ローラ素材の不要部分を研磨してローラ形状に仕上げる方法、▲３▼ローラ形状の型内で、シャフトと一体にローラ素材を発泡成形する方法、▲４▼弾性体をピーリング加工により円筒体とし、ピーリング加工により生じたバリを溶融する方法等がある（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１５５５７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３２８５２３号公報
【特許文献３】
特開平１０−１０４９３７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記トナー供給ローラは、現像ローラの外面と当接しながら回転し、前記回転によってトナーを現像ローラへ供給する作用と、残余のトナーを現像ローラから回収する作用とを備え、前記トナーを回収する際に、トナーの微粉化などの劣化を生じやすいことが知られている。前記トナーの劣化を生じると、印画されない部分にもトナーが付着するという不具合が発生しやすくなる。
【０００６】
従来、トナーの劣化を抑えるため、前記軟質ポリウレタンフォーム等を硬度の低い発泡層で構成し、トナー供給ローラを適度に現像ローラに押圧して当接させる等の対策が提案されている。
【０００７】
しかし、前記トナー供給ローラに回収されたトナーは、前記トナー供給ローラにおける発泡層表面の開放孔に一旦捕捉され、前記トナー供給ローラが現像ローラに当接して回転する際の発泡層の変形及び復元によって一部のトナーについては前記開放孔から押し出され、前記開放孔に捕捉されたトナーの大部分については押し出されることなく、そのまま前記開放孔に捕捉された状態になる。したがって、前記トナー供給ローラの回転により、さらにトナーが発泡層表面の開放孔に捕捉されることが繰り返され、前記捕捉されたトナーが発泡層の内部へ次第に入り込んでいくようになる。その結果、前記捕捉されたトナーが前記発泡層の内部に堆積し、凝固、固化することによって前記発泡層表面の硬度が増大し、前記発泡層を低硬度にしたことによる効果が損なわれ、前記トナーの劣化が促進されるようになる。
【０００８】
また、従来におけるトナー供給ローラの製造方法において、研磨を行う方法では、研磨残りがローラ表面に残存すると、前記残存物がトナー供給ローラの使用中に脱落して現像ローラとトナー規制ブレードとの間に挟まってトナーを掻き取り、画像に白筋を生じるようになる。それに対し、研削によって外形を加工する場合は、ひげ状の加工残りを完全に除去するのが容易ではなく、加工残りがあると画像に白筋を生じるようになる。また、ピーリング加工による方法では、回転する弾性体に刃を当てながら加工するため、柔らかい弾性体が刃先から逃げ易く、刃先が入った位置と出る位置において滑らかな円筒状にならずにエッジが形成され、製造されたトナー供給ローラが、現像ローラとの摺擦ムラを生じてトナーへのストレスを増大させ、長期にわたってトナーの劣化を招きやすくなる。
【０００９】
この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、ローラ表面の弾性多孔体におけるトナーの残存による目詰まりを少なくし、また弾性多孔体表面の研磨粉や切削粉の脱落を抑えて、良好な画像が得られるトナー供給ローラとその製造方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
トナー供給ローラに関する発明は、シャフトの外周に連続気泡構造からなる円筒状の弾性多孔体が設けられたトナー供給ローラにおいて、前記弾性多孔体の外周面に塗布したチクソトロピー性の高分子エマルジョンを前記弾性多孔体の塗布面に吹き付けた高圧気体により前記弾性多孔体内に圧入してゲル化したゲル層を、前記弾性多孔体内に有することを特徴とする。
【００１１】
トナー供給ローラの製造方法に関する発明は、シャフトの外周に連続気泡構造からなる円筒状の弾性多孔体が設けられたトナー供給ローラの製造方法において、前記弾性多孔体の外周面にチクソトロピー性の高分子エマルジョンを塗布し、前記弾性多孔体の塗布面に高圧気体を吹き付けて高分子エマルジョンを前記弾性多孔体内に圧入し、前記弾性多孔体内に圧入された前記高分子エマルジョンをゲル化することを特徴とする。
【００１２】
前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンの塗布は、前記弾性多孔体を切削又は研磨により円筒状に加工した後に行われるのが好ましい。また、前記トナー供給ローラに導電性が求められる場合には、前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンに導電性フィラーを含有するのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下この発明を詳細に説明する。図１はこの発明の製造方法によって製造された一実施形態に係るトナー供給ローラの斜視図、図２は同トナー供給ローラにおけるシャフトの軸方向と平行な部分断面図、図３は同トナー供給ローラにおけるシャフトの軸と直交する横断面図である。
【００１４】
図１〜図３に示すトナー供給ローラ１０は、シャフト１１と、前記シャフト１１の外周に円筒状に設けられた弾性多孔体２１とよりなり、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置等に用いられる。
【００１５】
前記シャフト１１は、前記トナー供給ローラ１０の回転軸となるもので、金属等、所要の剛性を有する材質で構成され、前記トナー供給ローラ１０に応じたサイズとされる。
【００１６】
前記弾性多孔体２１は、ウレタンフォーム、シリコーンフォーム等の連続気泡構造からなり、表面には気泡の開口による開放孔を有する。特に密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３、セル径１０〜５００μｍ、硬度１０〜９０°（アスカＦ硬度計）の連続気泡構造のウレタンフォームが、前記弾性多孔体２１として好適である。前記弾性多孔体２１の外径は、前記シャフト１１の外径よりも大きいものとされ、適宜設定される。前記弾性多孔体２１の外径として、７〜１５ｍｍ程度の例を挙げる。さらに、前記トナー供給ローラ１０に導電性が求められる場合には、前記弾性多孔体２１に導電性フィラーを含有させてもよい。
【００１７】
前記円筒状弾性多孔体２１の加工は、（イ）スラブ発泡若しくは型発泡の弾性多孔体から所要サイズのブロック状弾性多孔体を切り出し、それにシャフトを通して接着した後、前記ブロック状弾性多孔体の表面を研削又は研磨してローラ形状の円筒状に仕上げる方法、（ロ）シャフトと一体に弾性多孔体を形成した後、前記弾性多孔体の不要部分を研削又は研磨してローラ形状の円筒状に仕上げる方法、（ハ）ローラ形状の型内で、シャフトと一体に弾性多孔体を発泡成形する方法、（ニ）弾性多孔体をピーリング加工により円筒体とし、ピーリング加工により生じたバリを溶融する方法等のいずれでもよい。特に、（イ）又は（ロ）の研削あるいは研磨によるものが、作業性の点で好ましい。なお、前記（イ）の方法による場合、前記シャフト１１と前記ブロック状弾性多孔体との接着は、接着剤など適宜の接着方法により行われる。前記接着剤としては、二液型ポリウレタン接着剤、エポキシ接着剤、ポリエステル接着剤、アクリル接着剤、アクリルエマルジョン接着剤、ウレタンエマルジョン接着剤などを挙げることができる。また、前記トナー供給ローラ１０に導電性が求められる場合には、前記接着剤を導電性のもので構成してもよい。
【００１８】
前記弾性多孔体２１には、ゲル層２１ｂが形成されている。前記ゲル層２１ｂは、チクソトロピー性の高分子エマルジョンを前記円筒状の弾性多孔体２１の外周面に塗布し、前記弾性多孔体２１の塗布面に高圧気体を吹き付けることにより前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンを前記弾性多孔体２１の内部に圧入し、その後にゲル化したものである。なお、前記弾性多孔体２１において、前記塗布面から前記ゲル層２１ｂまでの部分２１ａは、前記塗布されたチクソトロピー性の高分子エマルジョンが、含浸しながら移動した部分、前記ゲル層２１ｂより内方の部分２１ｃは前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンが未含浸の部分である。また、前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンの圧入移動によって、前記弾性多孔体２１における前記塗布面には、前記弾性多孔体２１を構成する連続気泡構造による開放孔が現れる。
【００１９】
前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム、ポリウレタン、ポリエステルなどのラテックス又はエマルジョンに、適宜、増粘剤やチクソトロピー剤を添加したものや高濃度のエマルジョンを挙げることができる。増粘剤としてはポリアクリル酸ナトリウム等を挙げることができ、一方、チクソトロピー剤としてはシリカ、タルク、クレー等を挙げることができる。また、前記トナー供給ローラ１０に導電性が求められる場合には、前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンに、カーボンブラックなどの導電性フィラーを含有させるのが好ましい。
【００２０】
前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンの粘度は、前記加圧気体を吹き付けないときに相当する低せん断速度時には５×１０３〜１０５ｍＰａ・ｓ、前記加圧気体を吹き付けたときに相当する高せん断速度時には５×１０２〜１０４ｍＰａ・ｓの範囲にあり、低せん断速度時の粘度が高せん断速度時の粘度よりも高いものが好ましい。前記低せん断速度時と高せん断速度時の粘度測定は、単一円筒型回転粘度計を用い、ＪＩＳ  Ｚ８８０３−１９９１  液体の粘度測定方法にしたがい行われる。その際、２３℃に制御した温浴中で、０．６ｒｐｍで低せん断速度時の粘度を測定し、６０ｒｐｍで高せん断速度時の粘度を測定する。
【００２１】
前記弾性多孔体２１の外周面への塗布は、ロールコータ等、適宜の塗布方法で行うことができる。塗布量は、前記弾性多孔体２１のサイズによって異なるが、前記弾性多孔体２１の外周面全体（端面を除く）にチクソトロピー性の高分子エマルジョンがほぼ均一に付着する量とされる。
【００２２】
前記加圧気体の吹き付けは、０．２〜０．８ＭＰａの高圧空気をエアガン等の吹き付け装置によって、前記弾性多孔体２１の塗布面に吹き付けるのが、コスト及び作業性等の点好ましい。
【００２３】
前記ゲル化の方法としては、前記加圧気体の吹き付けにより前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンを前記弾性多孔体２１内に圧入した後、前記弾性多孔体２１を加熱することにより行う方法や、前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンとして、イオン性水酸基によって安定化した自己乳化型のもの、またはイオン性界面活性剤の添加により安定化した強制乳化型のものを用い、前記加圧気体の吹き付けによる前記圧入後に前記弾性多孔体２１の外周面に、電解質水溶液からなるゲル化剤をスプレー等で塗布し、その後加熱・乾燥させる方法等を挙げることができる。特に後者の方法は、前記ゲル層２１ｂを安定して形成できるため、好ましい方法である。
【００２４】
【実施例】
連続気泡構造のウレタンフォーム（品番：ＳＭ５０、セル径：２００〜５００μｍ、密度５０ｋｇ／ｍ３、イノアックコーポレーション社製）のブロック（２８ｍｍ×２８ｍｍ×３３０ｍｍ）に、長手方向に沿って径４ｍｍのシャフト孔を穿孔し、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）製ホットメルト接着剤を約５０μｍ厚に塗布した直径５ｍｍの鋼鉄材製シャフト（電解ニッケルメッキを施したもの）を、前記シャフト孔に挿入し、加熱・冷却することにより、前記シャフトにウレタンフォームのブロックを接着した。前記シャフトの両端を保持してウレタンフォームの外周を研削し、直径１２ｍｍ、長さ３２０ｍｍの円柱形状からなる弾性多孔体を前記シャフトの外周に形成した。
【００２５】
アクリル樹脂エマルジョン（品番：Ｎｉｐｏｌ  ＬＸ８５１、日本ゼオン社製、固形分４５％）７０重量％に、カーボンブラック分散液（品番：エマコールブラック、山陽色素社製、固形分３６％）を２７重量％と、増粘剤（ポリアクリル酸ナトリウム、東亜合成社製）３重量％を配合し、十分に攪拌して、チクソトロピー性の高分子エマルジョンを調製した。このチクソトロピー性の高分子エマルジョンは、単一円筒型回転粘度計（ＴＶ−１０型、東機産業製）を用い、ＪＩＳＺ８８０３−１９９１、液体粘度測定方法にしたがい、２３℃に制御した温浴中において、０．６ｒｐｍ、次に６０ｒｐｍで粘度をそれぞれ粘度を測定した結果、０．６ｒｐｍで２１０００ｍＰａ・ｓ、６０ｒｐｍで２３００ｍＰａ・ｓであった。
【００２６】
前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンの２０ｇを、前記円筒状弾性多孔体の外周面にロールコータによって均一に塗布し、次に０．５ＭＰａの高圧空気をエアガンによって前記弾性多孔体の塗布面に吹き付けて、前記チクソトロピー性の高分子エマルジョンを前記弾性多孔体の表面から内部へ圧入し、前記弾性多孔体の塗布面に弾性多孔体のセル構造からなる開放孔が見えるようにした。
【００２７】
続いて、ゲル化剤として塩化アルミニウム（３）六水和物２４．１ｇ（約０．１ｍｏｌ）を１Ｌの純水に溶解した溶液を前記弾性多孔体の外周面にスプレー塗布（塗着量約３ｇ）して、前記弾性多孔体内にあるチクソトロピー性の高分子エマルジョンをゲル化させた後、１００℃、３０分間熱風循環オーブンで乾燥、硬化し、実施例のトナー供給ローラを得た。
【００２８】
（比較例）
連続気泡構造のウレタンフォーム（品番：ＳＭ５０、セル径：２００〜５００μｍ、密度５０ｋｇ／ｍ３、イノアックコーポレーション社製）のブロック（２８ｍｍ×２８ｍｍ×３３０ｍｍ）に、長手方向に沿って径４ｍｍのシャフト孔を穿孔し、アクリル樹脂エマルジョン（品番：Ｎｉｐｏｌ  ＬＸ８５１、日本ゼオン社製、固形分４５％）７０重量％とカーボンブラック分散液（品番：エマコールブラック、山陽色素社製、固形分３６％）３０重量％とよりなる配合物を含浸し、余剰の配合物を搾り取って、乾燥させた。また、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）製ホットメルト接着剤を約５０μｍ厚に塗布した直径５ｍｍの鋼鉄材製シャフト（電解ニッケルメッキを施したもの）を、前記シャフト孔に挿入し、加熱・冷却することにより、シャフトにウレタンフォームのブロックを接着した。前記シャフトの両端を保持してウレタンフォームの外周を研削し、直径１２ｍｍ、長さ３２０ｍｍの円柱形状からなる弾性多孔体を前記シャフトの外周に形成し、比較例のトナー供給ローラを得た。
【００２９】
実施例及び比較例のトナー供給ローラを、同一機種のレーザープリンターに取り付け、トナー濃度が５％程度の文字列を印刷して１０００枚ごとに黒ベタ（黒一色）画像を２枚連続して印刷し、１００００枚まで印刷を続け、前記黒ベタ画像の出力印刷物に濃度むらあるいは白筋が少しでも肉眼で認められた場合を不良発生として画像評価試験を行った。なお、前記画像評価試験に供したローラは、実施例及び比較例において、それぞれ４本あり、順次レーザープリンターに取り付けて測定した。
【００３０】
前記画像測定の画像評価の結果、実施例のローラは、何れも１００００枚まで画像むら及び白筋の何れも発生しなかった。それに対し、比較例のローラは、濃度むらが、各ローラの累積印刷枚数５０００枚の時点で４本のローラにおける黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に２枚発生（不良発生率２５％）、６０００枚の時点で黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に４枚発生（不良発生率５０％）、７０００枚の時点で黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に８枚発生（不良発生率１００％）、以降８０００枚、９０００枚、１００００枚において何れも黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に８枚発生（不良発生率１００％）した。また、比較例において、白筋は、各ローラの累積印刷枚数８０００枚の時点で黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に４枚発生（不良発生率５０％）、９０００枚の時点で黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に８枚発生（不良発生率１００％）、１００００枚の時点で黒ベタ画像出力の合計枚数８枚中に８枚発生（不良発生率１００％）した。これは、実施例のトナー供給ローラは、前記弾性多孔体内にゲル層が存在するためトナーが弾性多孔体内に詰まりにくく、さらに弾性多孔体の表面にチクソトロピー性の高分子エマルジョンが塗布されて弾性多孔体内に圧入されたことによって、前記弾性多孔体の研削粉や研磨粉が弾性多孔体の表面から脱落しにくいことによると推測される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のトナー供給ローラ及びトナー供給ローラの製造方法によれば、弾性多孔体内に形成されたゲル層が、弾性多孔体内に侵入したトナーに対して更なる侵入を抑えるように機能するため、侵入したトナーによる目詰まりを生じにくく、それに起因する画像不良の発生を生じにくい効果がある。さらに、前記弾性多孔体の表面に塗布されて圧入された高分子エマルジョンによって、前記弾性多孔体の研磨粉や研削粉が弾性多孔体から脱落するのが抑えられ、画像不良の発生を生じにくくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るトナー供給ローラの斜視図である。
【図２】同トナー供給ローラにおけるシャフトの軸方向と平行な部分断面図である。
【図３】同トナー供給ローラにおけるシャフトの軸方向と直交する横断面図である。
【符号の説明】
１０  トナー供給ローラ
１１  シャフト
２１  円筒状弾性多孔体
２１ｂ  ゲル層
【図１】
2004325690.tif 000003
【図２】
2004325690.tif 000004
【図３】
2004325690.tif 000005