(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周に形成されたポリウレタンスポンジ層を有するトナー供給ローラであって、
該ポリウレタンスポンジ層が、少なくとも下記の成分を含むポリウレタン原材料を発泡硬化して形成されたものであり、かつ、
該ポリウレタンスポンジ層の表面のセル開口率が、２０％以上９０％以下である、
ことを特徴とするトナー供給ローラ。
（Ａ）エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｂ）アクリル樹脂を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｃ）ＤＢＰ吸収量３００ｃｍ3／１００ｇ以上５５０ｃｍ3／１００ｇ以下であるカーボンブラック：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１５質量部以下。
【請求項２】
ポリウレタンスポンジ層を構成するポリウレタンスポンジの体積固有抵抗値（２３℃／５５ＲＨ％）が、１０5.0Ω・ｃｍ以上１０8.5Ω・ｃｍ以下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。
【請求項３】
ローラ硬度が０．９８１Ｎ／ｍｍ以上２．９４Ｎ／ｍｍ以下であ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】
芯金の外周に形成されたポリウレタンスポンジ層を有するトナー供給ローラの製造方法であって、
ポリウレタンスポンジ層のポリウレタン原材料が、少なくとも下記の成分を含み、かつ、
少なくとも下記工程からなることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法。
（Ａ）エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｂ）アクリル樹脂を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｃ）ＤＢＰ吸収量３００ｃｍ3／１００ｇ以上５５０ｃｍ3／１００ｇ以下のカーボンブラック：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１５質量部以下。
（工程１）分散剤（Ａ）をポリオール成分及びカーボンブラック（Ｃ）とプレミックスする工程。
（工程２）工程１で得たプレミックスにさらに分散剤（Ｂ）を添加し、混合攪拌する工程。
（工程３）工程２で得たプレミックスポリオールにイソシアネート成分を添加し混合攪拌してポリウレタン原材料を得る全混合攪拌工程。
（工程４）工程３で得たポリウレタン原材料を成形型内に注入し、発泡硬化する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写装置、画像記録装置、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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の像担持体上に形成した静電潜像を現像装置により現像して、トナー像として可視化することが行なわれている。このような現像装置には、像担持体にトナーを付与して静電潜像を可視化する現像ローラにトナー（現像剤）を供給するためのトナー供給ローラが内蔵されている。
【０００３】
トナー供給ローラは、ウレタンスポンジ層中にトナーを含浸し、吐き出すことにより、トナーを現像ローラに供給する作用をもったローラである。トナー供給ローラ表面のセル開口部の開口全面積がウレタンスポンジ層のスキン層表面積の２０％以上を占めていると、トナーの供給性に優れたものとなることが知られている（特許文献１）。
【０００４】
画像形成装置が低温低湿環境下で長期間放置されていた場合に、トナーがチャージアップし、現像ローラによって像坦持体に付与するトナー量を現像剤量規制ブレードだけでは制御できず、濃度薄等の画像不良が発生することがあった。それを解決するため、トナー供給ローラを低抵抗化（導電化）することが有効であると考えられる。
【０００５】
そのような低抵抗化したポリウレタンフォーム層を有する導電性ローラとしては、イオン導電剤を用いたものが知られている（特許文献２）。ポリウレタンフォーム層にイオン導電剤を含有する導電性ローラは電気抵抗ムラが小さいことや電圧依存性が小さいなどの利点がある。
【０００６】
しかしながら、イオン導電剤を用いて、ポリウレタンフォーム層を低抵抗化した場合、高温高湿下や低温低湿下といった環境変化により、その電気抵抗値は大きく変化することから、様々な環境下において、安定した導電性を達成することは困難である。
【０００７】
環境依存性が小さい、低抵抗化したポリウレタンフォーム層の形成方法として、予め導電性カーボンブラックを含有したポリウレタン原材料を用いてポリウレタンフォーム層を形成する方法が知られている。
【０００８】
一般にトナー供給ローラは、ローラ表面のセルを開口させるようにして、金型成形で製造される。ところで、ポリウレタン原材料液中の導電性カーボンブラック量が増加するに伴い、その粘度が上昇する。そのため、金型成形でポリウレタンフォーム層を形成する際にはローラ表面のセルがスムースに破泡しないことが多く、ローラ表面のセルが十分に開口しない場合や極端な場合、ローラが成形できない場合があった。すなわち、良好なセル構造を形成するため、添加する導電性カーボンブラックの量を制限しなければならなかった。このため、低抵抗化し（例えば、体積固有抵抗値で１０7Ω・ｃｍ以下）、表面のセルが十分に開口した導電性ポリウレタンフォーム層を形成することは困難であった。
【０００９】
この問題を解決する方法として、導電性カーボンブラックに加えてアルキド樹脂系分散剤やポリエステル樹脂系分散剤を含むポリウレタン原材料を用いてポリウレタンフォーム層を形成する方法が提案されている（特許文献３）。この方法によれば、ポリウレタン原材料液の粘度上昇が抑制され、ある程度多目の導電性カーボンブラックの添加量を増加しても、良好な発泡状態のポリウレタンフォーム層が得られるとされている。
【００１０】
しかしながら、インクや塗料に配合される分散剤としては、様々な分散剤が検討されているが、カーボンブラックを含有するポリウレタンフォーム層を形成するためのポリウレタン原材料については不明な部分が多い。アルキド樹脂系分散剤やポリエステル樹脂系分散剤を用いても、導電性カーボンブラックの配合量によっては、十分な粘度上昇抑制効果が得られないことがある。すなわち、トナー供給ローラのポリウレタンフォーム層表面のセルの開口が十分でなかったり、場合によっては全く開口しなかったりすることがある。また、必要な発泡倍率が得られず、トナー供給ローラが高硬度になってしまうこともある。トナー供給ローラが高硬度になってしまった場合、当接している現像ローラとの間に挟まれるトナーは負荷がかかり、劣化することがある。
【特許文献１】特許３８８１７１９号公報
【特許文献２】特開平１１−２９２９４８号公報
【特許文献３】特開２００３−９８７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の課題は、カーボンブラックが添加されているのに、原材料の粘度上昇が抑制され、電気抵抗も低く、その環境依存性も小さい、表面のセル開口性が向上したポリウレタンスポンジ層を有する低硬度のトナー供給ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すらために鋭意検討し、ついに本発明に至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、芯金の外周に形成されたポリウレタンスポンジ層を有するトナー供給ローラであって、該ポリウレタンスポンジ層が、少なくとも下記の成分を含むポリウレタン原材料を発泡硬化して形成されたものであり、かつ、該ポリウレタンスポンジ層の表面のセル開口率が、２０％以上９０％以下である、ことを特徴とするトナー供給ローラである。
（Ａ）エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｂ）アクリル樹脂を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｃ）ＤＢＰ吸収量３００ｃｍ3／１００ｇ以上５５０ｃｍ3／１００ｇ以下であるカーボンブラック：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１５質量部以下。
【００１４】
また、本発明は、ポリウレタンスポンジ層を構成するポリウレタンスポンジの体積固有抵抗値（２３℃／５５ＲＨ％）が、１０5.0Ω・ｃｍ以上１０8.5Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする上記トナー供給ローラである。
【００１５】
さらに、本発明は、ローラ硬度が０．９８１Ｎ／ｍｍ以上２．９４Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とする上記トナー供給ローラである。
【００１６】
さらにまた、本発明は、芯金の外周に形成されたポリウレタンスポンジ層を有するトナー供給ローラの製造方法であって、ポリウレタンスポンジ層のポリウレタン原材料が、少なくとも下記の成分を含み、かつ、少なくとも下記工程からなることを特徴とするトナー供給ローラの製造方法である。
（Ａ）エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｂ）アクリル樹脂を主成分とする分散剤：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１０質量部以下。
（Ｃ）ＤＢＰ吸収量３００ｃｍ3／１００ｇ以上５５０ｃｍ3／１００ｇ以下のカーボンブラック：ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上１５質量部以下。
（工程１）分散剤（Ａ）をポリオール成分及びカーボンブラック（Ｃ）とプレミックスする工程。
（工程２）工程１で得たプレミックスにさらに分散剤（Ｂ）を添加し、混合攪拌する工程。
（工程３)工程２で得たプレミックスポリオールにイソシアネート成分を添加し混合攪拌してポリウレタン原材料を得る全混合攪拌工程。
（工程４）工程３で得たポリウレタン原材料を成形型内に注入し、発泡硬化する工程。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のトナー供給ローラは、導電剤がカーボンブラックでありながら、ポリウレタン原材料の粘度が十分に低くて、良好な電気抵抗性を有し、好ましい表面のセル開口が達成され、かつ、低硬度であるが提供される。また、本発明の製造方法により、該トナー供給ローラを効率よく製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のトナー供給ローラは、芯金と、該芯金の外周に形成されたポリウレタンスポンジ層とを有するトナー供給ローラである。本発明のトナー供給ローラおけるポリウレタンスポンジ層は、ポリオール成分、イソシアネート成分、エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤（Ａ）、アクリル樹脂を主成分とする分散剤（Ｂ）及びカーボンブラック（Ｃ）を含有するポリウレタン原材料を発泡硬化させて得られるものである。
【００１９】
以下、本発明について述べる。
【００２０】
（トナー供給ローラ）
本発明のトナー供給ローラの一例の斜視図を図１に示す。
【００２１】
本発明のトナー供給ローラ１は、円柱状の芯金２と、該芯金２の外周に形成されたポリウレタンスポンジ層３を有している。なお、トナー供給ローラ１の芯金２の両端部は、画像形成装置の本体に取り付けられる部分であるので、ポリウレタンスポンジ層３を設けられていない。
【００２２】
ポリウレタンスポンジ層３は、表面のセル開口率が２０％以上９０％以下である。表面のセル開口率が２０％以上であると、トナー搬送量が安定化し、トナーを均一に供給することができる。また、セル開口率が９０％以下であると、このようなポリウレタンスポンジ層を容易に形成することができる。本発明においてセル開口率とは、ポリウレタンスポンジ層の表面の全表面積に対する開口したセルの占める表面積の百分率である。
【００２３】
（芯金）
芯金２としては、従来のトナー供給ローラ用の芯金を支障なく用いることができる。芯金２は、例えば、鉄等の金属で作製することができる。芯金２の外径は、通常、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
（ポリウレタンスポンジ層）
ポリウレタンスポンジ層３は、ポリウレタンスポンジの製造に用いられるポリオール成分、イソシアネート成分、ウレタン化触媒、発泡剤等と共に、少なくとも以下の成分を含むポリウレタン原材料を発泡硬化させて得られるものである。
（Ａ）エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤。
（Ｂ）アクリル樹脂を主成分とする分散剤。
（Ｃ）カーボンブラック。
【００２５】
本発明において、大きな特徴である、エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤（Ａ）、アクリル樹脂を主成分とする分散剤（Ｂ）及びカーボンブラックについて述べる。なお、以下において、特に断らない限り、エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤（Ａ）及びアクリル樹脂を主成分とする分散剤（Ｂ）をそれぞれ「分散剤（Ａ）」、「分散剤（Ｂ）」と略す。
【００２６】
これら３成分は、本発明において必須であり、これら３成分を組み合わせることで、ポリウレタン原材料の粘度が上昇するのを抑制することができ、低電気抵抗で、かつ、該電気抵抗値の環境依存性が小さく、表面のセル開口性を向上させるという効果が得られる。
【００２７】
本発明で用いるような高ＤＢＰ吸収量のカーボンブラックは、表面の構造が入り組んでいる場合が多い。そのため、ポリオール成分にカーボンブラックを混合攪拌する際に、カーボンブラック表面には気泡がまとわりつくことがあり、分散剤（Ｂ）が配位しにくくて、原材料の粘度を低減する効果が発揮しきれないことがある。この効果を十分得るためには、カーボンブラック表面の気泡を排除し、分散剤（Ｂ）が配位しやすいことが必要となる。
【００２８】
本発明で分散剤（Ｂ）と共に用いる分散剤（Ａ）は、カーボンブラック表面の気泡を除去しやすい性質を有している。すなわち、これらをカーボンブラックと共に使用すると、カーボンブラックと分散剤（Ｂ）が配位しやすい状態になる。なお、この効果をより発揮させるためには、まず、分散剤（Ａ）によりカーボンブラックの表面の気泡を除去し、その後、分散剤（Ｂ）を添加し、混合攪拌することが好ましい。これにより、ポリウレタン原材料の粘度の低減が達成され、トナー供給ローラとして適したウレタンスポンジ層３の密度になり、セル開口率が２０％以上９０％以下のウレタンスポンジ層３が形成できる。
【００２９】
なお、ポリウレタンスポンジ層３は、通常、０．０５ｇ／ｃｍ3以上０．４０ｇ／ｃｍ3以下の密度を有することが好ましく、０．０７ｇ／ｃｍ3以上０．３５ｇ／ｃｍ3以下の密度であることがより好ましい。ポリウレタンスポンジ層３が、この範囲の密度を有するものであるとトナー供給性が良好となり好ましい。
【００３０】
（エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤（Ａ））
本発明では、分散剤（Ａ）は、ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し、１質量部以上１０質量部以下、好ましくは１質量部以上５質量部以下で用いられる。分散剤（Ａ）がポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上含まれると、ポリウレタン原材料の粘度が上昇するのを抑制することができる。これにより、ポリウレタンスポンジ層の成形が容易になる。また、分散剤（Ａ）がポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１０質量部以下ならば、分散剤（Ａ）が染み出しトナー供給ローラと当接している現像ローラを汚染することもない。
【００３１】
本発明で用いることのできる分散剤（Ａ）として、市販品では、例えば、ＮＵＯＳＰＥＲＳＥ  ＦＡ１９６（商品名）、ＮＵＯＳＰＥＲＳＥ  ７００（商品名）（いずれも、エレメンティス  ジャパン株式会社製）等を挙げることができる。
【００３２】
（アクリル樹脂を主成分とする分散剤（Ｂ））
本発明では、分散剤（Ｂ）は、ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し、１質量部以上１０質量部以下、好ましくは１質量部以上５質量部以下で用いられる。分散剤（Ｂ）がポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し１質量部以上含まれると、該ポリウレタン原材料の粘度が上昇するのを抑制することができる。これにより、ポリウレタンスポンジ層の成形が容易になる。また、分散剤（Ｂ）が該ポリウレタン原材料中のポリオール成分１００質量部に対し１０質量部以下ならば、分散剤（Ｂ）が染み出しトナー供給ローラと当接している現像ローラを汚染することもない。粘度の上昇は、高分子化や見かけの高分子化によると思われる。これに対して、分散剤（Ｂ）は、高分子に配位して、高分子同士が凝集するのを防ぎ、見かけの高分子化を抑制し、流動性を高めているためと考えられる。
【００３３】
本発明で用いることのできる分散剤（Ｂ）として、市販品では、例えば、ＮＵＯＳＰＥＲＳＥ  ＦＸ９０８５（商品名）、ＮＵＯＳＰＥＲＳＥ  ＦＸ９０８６（商品名）（いずれも、エレメンティス  ジャパン株式会社製）等を挙げることができる。
【００３４】
（カーボンブラック）
本発明で用いるカーボンブラックは、ＤＢＰ吸収量３００ｃｍ3／１００ｇ以上５５０ｃｍ3／１００ｇ以下のものである。ＤＢＰ吸収量がこの範囲にあるカーボンブラックを用いると、ポリウレタンスポンジ層を低抵抗化することができる。カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が３００ｃｍ3／１００ｇ未満であると、導電性が得られにくいため、多量のカーボンブラックを添加しなくてはポリウレタンスポンジ層を低抵抗化できないので、ポリウレタンスポンジ層の硬度が高くなり過ぎてしまうおそれがある。また、ＤＢＰ吸収量が５５０ｃｍ3／１００ｇ超のカーボンブラックは、極めて高ストラクチャーであり、表面の凹凸が大きい構造である。カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が増加するにつれ、カーボンブラックを含むポリウレタン原材料は激しく増粘し、本発明で用いる分散剤（Ａ）及び分散剤（Ｂ）を添加しても粘度を成形が容易な粘度まで低減させることは難しくなる。なお、本発明で用いるカーボンブラックは、ＢＥＴ比表面積が１０００ｍ2／ｇ以上１４００ｍ2／ｇ以下であるものが好ましい。
【００３５】
また、本発明では、カーボンブラックの添加量は、ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し、１質量部以上１５質量部以下であり、１質量部以上５質量部以下とすることが好ましい。ポリウレタン原材料中のポリオール成分総質量に対し、１質量部以上のカーボンブラックが含まれると十分に低抵抗化することができる。また、該ポリウレタン原材料中のポリオール成分総質量に対し、１５質量部以下のカーボンブラックが含まれるとトナー供給ローラの硬度が十分に低くて、トナーが劣化しにくくなる。
【００３６】
本発明で用いることのできるカーボンブラックとしては、市販品では、例えば、以下のものが挙げられる。ケッチェンブラックＥＣＰ（商品名）、ケッチェンブラックＥＣＰ６００ＪＤ（商品名）（いずれも、ケッチェン・ブラック・インターナショナル株式会社製）など。
【００３７】
本発明のトナー供給ローラは、ポリウレタン原材料中の総ポリオール成分１００質量部に対し、ＤＢＰ吸収量が上記範囲内あるカーボンブラックを１質量部以上１５質量部以下含むものである。そのため、本発明のトナー供給ローラはポリウレタンスポンジ層を構成するポリウレタンスポンジの体積固有抵抗値は、２３℃／５５ＲＨ％環境下で１０5.0Ω・ｃｍ以上１０8.5Ω・ｃｍ以下になっている。なお、トナー供給ローラのポリウレタンスポンジ層を構成するポリウレタンスポンジの体積固有抵抗値は、「トナー供給ローラの電気抵抗値」と一致し、以下、特に断らない限り、「トナー供給ローラの電気抵抗値」あるいは「電気抵抗値」という。この電気抵抗値は、より好ましくは、５×１０5Ω・ｃｍ以上６×１０7Ω・ｃｍ以下である。電気抵抗値が１×１０8.5Ω・ｃｍ未満であると、低温低湿環境下で長期間放置した場合においても、トナーのチャージアップ等に起因する濃度薄等の画像不良が発生することもない。これは、電気抵抗値が１×１０8.5Ω・ｃｍ未満であると、電気抵抗値が小さいためにチャージアップを防ぎ、層規制ブレードだけでトナー量を制御できるためであると推察される。また、電気抵抗値を１×１０5Ω・ｃｍ以上とするのは、これ以上低抵抗化を図った場合カーボンブラックの添加部数が増大し、成形が困難になる場合があるからである。
【００３８】
本発明では、ローラ硬度は後記するようにして測定したものである。そして、本発明では、該ローラ硬度が０．９８１Ｎ／ｍｍ以上２．９４Ｎ／ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。これは、上記したカーボンブラックの使用量で、分散剤（Ａ）及び分散剤（Ｂ）を用いることで達成された原材料の粘度低減により、トナー供給ローラとして適したウレタンスポンジ層３の密度になることから好適なローラ硬度として実現される。
【００３９】
本発明のトナー供給ローラは、そのローラ硬度が０．９８１Ｎ／ｍｍ（１００ｇｆ／ｍｍ）以上２．９４Ｎ／ｍｍ（３００ｇｆ／ｍｍ）以下であることが好ましい。さらに、１．４７Ｎ／ｍｍ（１５０ｇｆ／ｍｍ）以上２．４５Ｎ／ｍｍ（２５０ｇｆ／ｍｍ）以下であるとより好ましい。ローラ硬度を０．９８１Ｎ／ｍｍ（１００ｇｆ／ｍｍ）以上とすると、現像ローラ表面上に残存するトナーを効率よく掻き取ることができる。また、ローラ硬度を２．９４Ｎ／ｍｍ（３００ｇｆ／ｍｍ）以下とすると、現像ローラ表面のトナーに対するストレスが低減され、トナーの劣化を防ぐことができる。
【００４０】
本発明のトナー供給ローラのローラ硬度は、例えば、ポリイソシアネートの配合比、発泡剤の使用量、成形型を使用する際には型内での充填率等で調整することができる。
【００４１】
本発明では、基材ポリマーがポリウレタンであり、その原材料について説明する。
【００４２】
（ポリオール成分）
本発明で用いるポリオール成分は、ウレタン発泡体を弾性層とする弾性ローラの製造に使用されるものであれば、特に制限は無く、使用できる。具体的には、例えば、以下のものをあげることができる。ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ＴＨＦ−アルキレンオキサイド共重合体ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、エチレン−酢酸ビニル共重合体の部分鹸化物、フォスフェート系ポリオール、ハロゲン含有ポリオールなど。
【００４３】
この中では、質量平均分子量Ｍｗが２５００以上７５００以下であるポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールは、そのＭｗが７５００以下であると、取扱いやすい粘度であり、ポリウレタン原材料の他成分等との混合や、調製したポリウレタン原材料の金型への注型が容易となる。また、ポリエーテルポリオールは、そのＭＷが２５００以上であると、形成されるポリウレタンスポンジ層の硬度は十分に低くて好適である。ポリエーテルポリオールのＭｗは３０００以上６０００以下であることがより好ましい。
【００４４】
また、ポリエーテルポリオールは、平均官能基数が２以上４以下であることが好ましい。平均官能基数が２以上であると、作製されるトナー供給ローラの高温高湿環境下での圧縮永久歪が良くなる傾向がある。また、平均官能基数が４以下であると、トナー供給ローラの硬度が低くなる傾向がある。
【００４５】
（イソシアネート成分）
本発明では、イソシアネート成分についても特に制限はない。例えば、汎用であるトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製−ＭＤＩ（ポリメリックＭＤＩ）、及び変性ＭＤＩだけでなく、特殊なイソシアネートも用いることができる。特殊なイソシアネートしては、例えば、以下のものが挙げられる。１，５−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添−ＸＤＩ、水添−ＭＤＩ、リジンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（イソシアネートフェニル）チオフォスフェート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、１，８−ジイソシアナト−４−イソシアナトメチルオクタン、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロへプタントリイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなど。
【００４６】
イソシアネート成分としては、イソシアネート成分１００質量部に含まれる、ＴＤＩ、ＭＤＩ又はその誘導体の合計量は、２０質量部以上含まれることが好ましい。これらの合計量が２０質量部以上であると、イソシアネート成分が好適な粘度となり、ポリオール成分と混合しやすく、また、製造されるポリウレタンフォームもセル径を均一にしやすく、通気性も良好となる。イソシアネート成分として、ポリオールと予め反応してプレポリマーとしたものを用いても良い。
【００４７】
また、イソシアネートインデックス（１００×（ＮＣＯ基数／活性水素基数））は７０以上１２０以下であることが好ましい。イソシアネートインデックスを７０以上とすると樹脂化が十分になり、トナー供給ローラの成形性が向上する。また、イソシアネートインデックスを１２０以下とすると硬度が高くなりすぎることがない。
【００４８】
（触媒）
本発明では、必要に応じて触媒を用いる。触媒の種類には特に制限は無く、従来公知のものを適宜選択して、使用しても良い。アミン系触媒としては、例えば、以下のものが例示できる。トリエチレンジアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−メチルモルホリンなど。また、有機金属系触媒としては、例えば、以下のものが使用可能である。オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタンなど。さらに、これらアミン系触媒や有機金属系触媒の初期活性を低下させた酸塩触媒（カルボン酸塩や蟻酸塩、オクチル酸塩、ホウ酸塩等）も用いることができる。触媒は一種を用いても良く、また、二種以上を組み合せて用いても良い。
【００４９】
（発泡剤）
本発明に使用する発泡剤としては、特に限定するものではなく、各種発泡剤を用いることができる。特に、水は、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生すること及び大気汚染もないことから、発泡剤として好適である。
【００５０】
（整泡剤）
本発明では、必要に応じて整泡剤を用いることもできる。整泡剤としては、ポリジメチルシロキサンとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合物から得られる水溶性ポリエーテルシロキサン、スルホン化リシノール酸のナトリウム塩とポリシロキサン・ポリオキシアルキレンコポリマーとの混合物等がある。これらの整泡剤の中で、ポリジメチルシロキサンとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合物から得られる水溶性ポリエーテルシロキサンが好ましい。
【００５１】
（その他助剤）
本発明では、その他、架橋剤、難燃剤、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、酸化防止剤、カーボンブラック以外の導電性付与剤等を必要に応じて適量用いることができる。これらの助剤を必要に応じて添加しても何等本発明の主旨を損なうものではない。
【００５２】
本発明のトナー供給ローラは以下の方法により製造できる。
【００５３】
（プレミックスポリオールの調製）
本発明のトナー供給ローラの製造方法において、前記ポリウレタンスポンジ層の前記ポリウレタン原材料のプレミックスポリオールは以下のようにして調製する。分散剤（Ａ）をポリオール成分及びカーボンブラック（Ｃ）とプレミックスする工程（工程１）の後、工程１で得たプレミックスにさらに分散剤（Ｂ）を添加し混合攪拌する工程（工程２）によりプレミックスポリオールが得られる。
【００５４】
（ポリウレタンスポンジ層の形成）
ポリウレタンスポンジ層２の形成には、芯金を内蔵した成形型を用いて行うことが好ましく、さらに、該成形型は、内表面が、エチレングリコールの接触角で８５度以上であることが好ましい。これは、内表面が、エチレングリコールの接触角で８５度以上であると、成形型の少なくともキャビティ内面を構成する表面と、そのポリウレタン原材料との非相溶作用乃至は表面張力作用により、ポリウレタン原材料の不存在部分が生じる。通常、ポリウレタン原材料の不存在部分は、液状のポリウレタン原材料の発泡硬化にて生じるセルの成形型内表面に最も近接する部分、換言すればスキン層の厚さが最も薄くなるセル中央部相当部位に生じる。これによって、形成されるポリウレタンスポンジ層表面のスキン層が開口し、セルが外部に開口するようになる。
【００５５】
この成形型内表面のエチレングリコールの接触角が８５度よりも小さくなると、成形型内表面とポリウレタン原材料との間に充分な非相溶作用乃至は表面張力作用による効果が発揮できず、セルの開口にムラが生じ、また充分な開口径となりにくくなると考えられる。また、成形型内表面のエチレングリコールの接触角が８５°よりも小さいと、ポリウレタンスポンジ層３と成形型内面との接着性が強くなり、該成形型内で発泡硬化して得られたトナー供給ローラを該成形型から離型する事が困難になる場合もある。
【００５６】
成形型内表面としては、エチレングリコールの接触角が８５度以上であれば、特に制限は無く、例えば、従来公知のシリコーン成分を含有する離型剤やフッ素樹脂加工等の成形型内表面処理を施した成形型を使用することができる。
【００５７】
工程２で得たプレミックスポリオールにイソシアネート成分を添加し混合攪拌してポリウレタン原材料を得る全混合攪拌工程（工程３）で調製されたポリウレタン原材料は、上記成形型に注入され、発泡硬化されて、ポリウレタンスポンジ層が形成される（工程４）。
【００５８】
ポリウレタン原材料を構成する各原料を混合する際の温度や時間については特に制限は無いが、混合温度は、通常、１０℃乃至７０℃、好ましくは２０℃乃至５０℃であり、混合時間は、通常、１秒乃至１０分間、好ましくは３秒乃至５分間程度である。
【００５９】
また、発泡硬化させる際、従来公知の方法により発泡させることにより、ポリウレタンスポンジ層３を形成することができる。ここでの発泡方法については特に制限は無く、発泡剤を用いる方法、機械的な撹拌により気泡を混入する方法など、いずれの方法も用いることができる。なお、発泡倍率は、適宜定めればよく、特に制限はない。
【００６０】
本発明のトナー供給ローラは、上記芯金２とポリウレタンスポンジ層３との間に、接着層を必要に応じて設けても良い。この接着層を構成する材料としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の接着材料を用いることができる。
【００６１】
芯金とポリウレタンスポンジ層との接合方法についても特に制限は無い。例えば、芯金を予め成形型内部に配設して置き、上記のような原料混合物を注型硬化する方法や、ポリウレタン原材料から予めポリウレタンスポンジ層となる所定の形状に成形し、これを芯金と接着する方法などを用いることができる。
【００６２】
本発明によれば、電気抵抗の環境依存性が小さく、かつ、低電気抵抗化を実現した、表面のセル開口性を向上したポリウレタンスポンジ層を有する低硬度のトナー供給ローラを提供することが可能となる。
【実施例】
【００６３】
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に説明する。本発明は、実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもない。
【００６４】
実施例及び比較例で作成したトナー供給ローラの表面のセル開口度、電気抵抗、及びローラ硬度は、下記方法により測定した。
【００６５】
（トナー供給ローラの表面のセル開口度）
トナー供給ローラの表面のセル開口度は、トナー供給ローラのポリウレタンフォーム層の全表面積に対する開口した部分（セル）の占める面積の割合であり、ローラ表面の光学顕微鏡や電子顕微鏡等の写真映像から算出した。
【００６６】
（ポリウレタンフォーム層の電気抵抗）
別途作製した厚さ２ｍｍのシートを２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）環境下にて２４時間置いた後、同環境下にて、印加電圧５００Ｖとして、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に記載の方法で体積固有抵抗率を測定し、ポリウレタンフォーム層の電気抵抗値とした。なお、体積固有抵抗値の測定には、ダイアインスツルメンツ株式会社製の高抵抗抵抗率計「ハイレスタ」（商品名）を用いた。
【００６７】
（トナー供給ローラのローラ硬度）
実施例、比較例で作製したトナー供給ローラの軸方向に３ヶ所、周方向に４ヶ所（９０度毎）、計１２ヶ所において、トナー供給ローラを押圧していく時の荷重−変形量曲線を、図２に示すようにして、測定した。図２において、トナー供給ローラ１を、芯金２の両端部において圧縮試験機（不図示）の芯金支持体４で支持した。また、圧縮試験機に長さ５０ｍｍ（トナー供給ローラ長手方向）×幅１０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの板状押圧面を有する冶具５を取り付けた。次に、圧縮試験機にて、温度２３℃、相対湿度５３％の環境下で、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で冶具５を移動させ、トナー供給ローラを２ｍｍ押圧変形させた。このとき得られた荷重−変形量曲線から、押圧して変形量Δ＝１ｍｍとなった時にトナー供給ローラ表面にかかっている荷重Ｓ１（Ｎ）を求め、下記式にて硬度（Ｎ／ｍｍ）を求めた。１２箇所の測定値の平均値を当該トナー供給ローラのローラ硬度とした。この数値が大きくなるほど、ポリウレタンフォーム層３が硬いことを示している。
硬度（Ｎ／ｍｍ）＝Ｓ１／Δ
【００６８】
（画像評価）
実施例、比較例で作製したトナー供給ローラを、レーザービームプリンター「ｈｐ  ｃｏｌｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｊｅｔ４６００」（商品名、日本ヒューレット・パッカード株式会社製）用のカートリッジを改造して、組み込んだ。この改造したカートリッジを該レーザービームプリンターに搭載し、１０℃／１５％ＲＨ（Ｌ／Ｌ）の環境下に１週間静置した後、１０℃／１５％ＲＨ（Ｌ／Ｌ）環境下で、５０枚プリントを行った。得られたプリントの画像の濃度ムラや濃淡を目視で観察し、得られた結果から下記基準に基づき画像評価を行った。
○：濃度ムラや濃淡に問題がなく、画像良好。
△：濃度ムラや濃淡が僅かに認められるが、使用に支障ない程度。
×：濃度ムラや濃淡が認められ、不具合がある。
【００６９】
実施例及び比較例のトナー供給ローラのポリウレタンスポンジ層を形成するための原料として下記のものを用いた。
（１）ポリオール成分
・ポリエーテルポリオール「アクトコールＥＰ−５５０Ｎ」（商品名、三井化学ポリウレタン株式会社製、粘度５３０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ＯＨ価５４±２ｍｇＫＯＨ／ｇ）。
（２）イソシアネート成分
・イソシアネート「コスモネートＴＭ−２０」（商品名、三井化学ポリウレタン株式会社製、変性ＭＤＩ、ＮＣＯ％＝４４．５）。
（３）カーボンブラック
・ＥＣＰ：カーボンブラック「ＥＰＣ」（商品名、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製、ＤＢＰ吸収量３６０ｃｍ3／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積８００ｍ2／ｇ）。
・ＥＣＰ６００ＪＤ：カーボンブラック「ＥＰＣ６００ＪＤ」（商品名、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製、ＤＢＰ吸収量４９５ｃｍ3／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積１２７０ｍ2／ｇ）。
（４）分散剤
・分散剤（Ａ）：エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤「ＮＵＯＬＳＰＥＲＳＥ  ＦＡ１９６」（商品名、エレメンティス  ジャパン株式会社製）。
・分散剤（Ｂ）：アクリル樹脂を主成分とする分散剤「ＮＵＯＬＳＰＥＲＳＥ  ＦＸ９０８６」（商品名、エレメンティス  ジャパン株式会社製）。
（５）整泡剤
・シリコーン系整泡剤「ＳＲＸ２７４Ｃ」（商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）。
（６）触媒
・触媒ＥＴ：ウレタン化触媒「ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ」（商品名、東ソー株式会社製）。
・触媒Ｌ：ウレタン化触媒「ＴＯＹＯＣＡＴ−Ｌ３３」（商品名、東ソー株式会社製）。
【００７０】
実施例１
（プレミックスポリオールの調製）
ポリオール成分  １００質量部、整泡剤  １質量部、触媒ＥＴ  ０．１質量部、触媒Ｌ  ０．５質量部及び発泡剤（水）  ２．０質量部に、カーボンブラックＥＣＰ６００ＪＤ  ３質量部及び分散剤（Ａ）  １質量部を加え、混合して、プレミックスを得た。なお、混合には、付属のピンタイプのローターを備えたアイリッヒミキサーＲ０２型を用いた。また、ローター回転数は１５００ｒｐｍ、パン回転数は４０ｒｐｍ、分散時間は５分間とした。
次いで、このプレミックスに分散剤（Ｂ）  ３質量部を加え、ローター回転数３０００ｒｐｍ、パン回転数４０ｒｐｍで１０分間分散して、プレミックスポリオールを得た。
【００７１】
（ポリウレタン原材料の調製）
上記で得たプレミックスポリオールに、イソシアネート成分を、イソシアネートインデックスが９０になるように、２５℃で加え、撹拌混合して、ポリウレタン原材料を得た。
【００７２】
（トナー供給ローラの製造）
直径５ｍｍの鉄製芯金を、内径１５ｍｍの円筒上のキャビティを有する円筒状金型のキャビティ内にキャビティの中心線と、中心線が一致するように配置した。なお、この金型のキャビティ表面は、弗素樹脂ＰＦＡにてコーティングされ、エチレングリコールの接触角で８５度以上になっている。このキャビティ内へ、上記で調製したポリウレタン原材料を、形成されるポリウレタンスポンジ層の密度が０．１０ｇ／ｃｍ3になるように注入した。次いで、円筒状金型を、６０℃のオーブン中で３０分間加熱して、発泡硬化させた。その後、脱型して、トナー供給ローラを得た。
【００７３】
得られたトナー供給ローラの表面のセル開口性、電気抵抗、ローラ硬度を、上記に従い測定した。得られたトナー供給ローラを上記により画像評価を行った。得られた結果を表１に示した。
【００７４】
実施例２〜５
カーボンブラック、分散剤（Ａ）及び分散剤（Ｂ）を、表１に示すようにする他は実施例１と同様にしてトナー供給ローラを得、各種測定及び画像評価を実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００７５】
比較例１
カーボンブラックを用いなかったこと以外は実施例１と同様にしてトナー供給ローラを得、前記実施例と同様にして得られたトナー供給ローラを得、各種測定及び画像の評価を実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００７６】
比較例２
実施例１において、分散剤（Ａ）を用いずにカーボンブラックをまず分散し、次いで分散剤（Ｂ）  １０質量部を用いてプレミックスポリオールを作成し、以下実施例１と同様にしてトナー供給ローラを得、各種測定の画像評価を実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００７７】
比較例３
実施例１において、分散剤（Ａ）１０質量部を用いてカーボンブラックを分散した後、分散剤（Ｂ）を用いずに、さらにローター回転数３０００ｒｐｍ、パン回転数４０ｒｐｍで１０分間分散してプレミックスポリオールを得た。その後、イソシアネート成分を加えてポリウレタン原材料を調整して、実施例１と同様にしてトナー供給ローラを作成することを試みたが、ポリウレタン原材料の増粘がひどくなり、円筒状金型のキャビティ内に注入することが不可能であった。
【００７８】
比較例４
表１に示すカーボンブラック、分散剤（Ａ）及び分散剤（Ｂ）を表１に示す量用い、実施例１と同様にしてトナー供給ローラを作成することを試みたが、ポリウレタン原材料の増粘がひどく、円筒状金型のキャビティ内に注入することが不可能であった。
【００７９】
比較例５
カーボンブラック、分散剤（Ａ）及び分散剤（Ｂ）を表１に示す量にした以外は実施例１と同様にしてトナー供給ローラを得、各種測定及び画像の評価を実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
0005238335.tif 000002
【００８１】
実施例１〜５のトナー供給ローラは、いずれも所定の範囲内のカーボンブラックを含むため、電気抵抗が十分に低く、ローラ硬度も高くなっていない。また、エトキシレート型非イオン界面活性剤を主成分とする分散剤（Ａ）及びアクリル樹脂を主成分とする分散剤（Ｂ）が含まれているため、表面のセルが十分に開口しているばかりでなく、画像も良好である。
【００８２】
これに対し比較例１〜５では、表面のセル開口度が不足（比較例２）、電気抵抗が高い（比較例１、５）、あるいはトナー供給ローラが成形できない（比較例３、４）等、いずれも不適当であった。また、表面のセル開口度が不足するものでは画像の濃度ムラが発生し（比較例２）、電気抵抗の高いものでは画像の濃度ムラや濃度が薄くなるといった不具合が発生した（比較例１、５）。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のトナー供給ローラの概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のトナー供給ローラのローラ硬度の測定方法を示すための図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    トナー供給ローラ
２    芯金
３    ポリウレタンスポンジ層
４    芯金支持体
５    押圧し冶具
【図１】
0005238335.tif 000003
【図２】
0005238335.tif 000004