(57)【要約】【課題】トナーの搬送供給量を向上させ、画像濃度を向上させることが可能なトナー搬送ローラを提供することを目的とする。【解決手段】トナーによる現像操作を伴う画像形成装置の現像機構部で、現像ローラ表面に当接して回転し、トナー溜り内のトナーを担持して搬送し、上記現像ローラ表面にトナーを供給するトナー搬送ローラであって、ローラ表面を形成する発泡体層１２を有し、ローラを表面から所定の圧力で圧縮した際、前記発泡体層の表面部分１３の潰れ率が中心側１４の潰れ率よりも小さいことを特徴とするトナー搬送ローラを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーによる現像操作を伴う画像形成装置の現像機構部で、現像ローラ表面に当接して回転し、トナー溜り内のトナーを担持して搬送し、上記現像ローラ表面にトナーを供給するトナー搬送ローラであって、
ローラ表面を形成する発泡体層を有し、ローラを表面から所定の圧力で圧縮した際、前記発泡体層の表面部分の潰れ率が中心側の潰れ率よりも小さいことを特徴とするトナー搬送ローラ。
【請求項２】
上記発泡体層を厚さ方向に４等分した表面側１／４部分の潰れ率が中心側３／４部分よりも小さい請求項１記載のトナー搬送ローラ。
【請求項３】
ローラ表面を押圧体の平坦面で押圧して上記発泡体層を７５％に圧縮した際の上記発泡体層の表面部分の潰れ率が中心側の潰れ率よりも小さい請求項１又は２記載のトナー搬送ローラ。
【請求項４】
上記発泡体層を厚さ方向に４等分した表面側１／４部分の潰れ率が４〜２２％で、中心側３／４部分の潰れ率が２６〜３２％である請求項３記載のトナー搬送ローラ。
【請求項５】
軸芯の外周に上記発泡体層を形成したものである請求項１〜４のいずれか１項に記載のトナー搬送ローラ。
【請求項６】
上記発泡体層の表面側のセル径が中心側のセル径よりも小さい請求項１〜５のいずれか１項に記載のトナー搬送ローラ。
【請求項７】
上記発泡体層を厚さ方向に４等分した表面側１／４部分の平均セル径が中心側３／４部分のセル径よりも小さい請求項６記載のトナー搬送ローラ。
【請求項８】
上記発泡体層の厚さが３〜１０ｍｍであり、該発泡体層の表面から厚さ１ｍｍまでの範囲の平均セル径が１００〜２２０μｍで、かつこの表面から厚さ１ｍｍよりも中心側の平均セル径が２６０〜５００μｍである請求項６又は７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、複写機やプリンターなどの画像形成装置において、トナー溜り内のトナーを担持して搬送し、現像ローラ表面にトナーを供給するトナー搬送ローラに関し、更に詳述すると、トナー搬送性、現像ローラへのトナー供給性、現像ローラ表面の残留トナーの掻き取り性に優れたトナー搬送ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンター等の画像形成装置では、まず、感光体（画像形成体）の表面を帯電ローラ等の帯電手段により一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像に現像ローラからトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを転写ローラ等の転写手段により紙等の記録媒体へと転写し、更に転写した画像を定着ローラ等の定着手段により記録媒体に加熱定着させて、プリント画像を得る方法が採られている。
【０００３】
例えば、図２に示したように、感光ドラム（潜像保持体）３に現像ローラ２を当接又は近接させた状態に配置すると共に、更にこの現像ローラ２にトナー搬送ローラ１を当接させた状態に配置して、これら感光ドラム３、現像ローラ２、及びトナー搬送ローラ１をそれぞれ図中矢印方向に回転させることにより、トナーカセット内のトナー溜りからトナー搬送ローラ１によってトナーｔを搬送して現像ローラ１の表面に供給し、このトナーｔを成層ブレード４により均一な薄層に整え、この状態で現像ローラ２が感光ドラム３と接触又は近接した状態で回転することにより、薄層に形成されたトナーｔが現像ローラ２から感光ドラム３の潜像に付着して、該潜像を可視化することにより、現像が行われる。ここで、図中５は転写部であり、ここで紙等の記録媒体６にトナー画像を転写するようになっており、また７はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード８により転写後に感光ドラム３表面に残留するトナーを除去するようになっている。なお、図２では、帯電ローラ等の帯電手段は省略されている。
【０００４】
ここで、上記トナー搬送ローラ１は、単にトナーｔを現像ローラ２へと搬送供給し、また現像に供されることなく現像ローラ２の表面に残留したトナーを掻き取り回収するものであり、このトナー搬送ローラ１のトナー搬送性、トナー供給及びトナー掻き取り性は、現像ローラ２の性能や構築された現像プロセスの性能を十分に発揮させて、良好な画像を得るためには、重要の性能である。
【０００５】
上記トナー供給ローラ１としては、シャフトの外周に発泡体層を形成したものが知られており、性能向上のためにその発泡体のセル径を調整することも行われている（特許文献１：特開平７−３６２７３号公報）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３６２７３号公報
【０００７】
ところが、近年の画像品質に対する要求の厳格化に伴って、画像濃度を更に向上させることが求められており、従来のトナー搬送ローラでは、トナー搬送量、供給量が必ずしも十分でない場合が発生している。しかしながら、従来このような要求に十分に応えるような有効な方策が提案されていないのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、トナーの搬送供給量を向上させ、画像濃度を向上させることが可能なトナー搬送ローラ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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するため、トナーによる現像操作を伴う画像形成装置の現像機構部で、現像ローラ表面に当接して回転し、トナー溜り内のトナーを担持して搬送し、上記現像ローラ表面にトナーを供給するトナー搬送ローラであって、ローラ表面を形成する発泡体層を有し、ローラを表面から所定の圧力で圧縮した際、前記発泡体層の表面部分の潰れ率が中心側の潰れ率よりも小さいことを特徴とするトナー搬送ローラを提供する。
【００１０】
即ち、本発明者らは、発泡体ローラからなるトナー搬送ローラのトナー搬送供給量を向上させるべく鋭意検討を重ねた結果、次の知見を得た。即ち、従来のトナー搬送ローラでは、発泡体層の表面側を中心側よりも軟らかく形成することが行われているが、このため（１）現像ローラとのニップ時にローラ表面を構成する発泡体表層部が圧縮されて表面セルが潰れ、セルの開口率が低下して発泡体層内に保持されたトナーの吐出が抑制され、十分なトナー供給量が得られにくい。（２）また逆に発泡体層の内側では、現像ローラとのニップ時にセルが潰れにくいため、弾性層内側のセル内に保持されたトナーがローラ表面に移動しにくく、発泡体層内部に保持されたトナーの吐出量が少なくなりやすく、これもトナーの供給量不足の原因になっている。
【００１１】
そこで、本発明者らは、これらの問題点を解消してトナー搬送量，供給量を向上させるべく更に検討を進めた結果、発泡体層の表面側のセル径を小さく中心側を大きくするなどの手段により、例えば発泡体層を厚さ方向に４等分して表面側１／４部分の潰れ量を中心側３／４部分の潰れ量よりも小さくすることにより、トナー掻き取り性などの他の性能を低下されること無くトナーの搬送供給量を向上させることができ、画像濃度の向上を達成しえることを見い出し、本発明を完成したものである。
【００１２】
つまり、発泡体層の表面部分の潰れ量が中心側の潰れ量よりも小さくなるようにすることにより、（１）表面付近のセルが変形しにくいために、現像ローラとのニップ時にも表面セルの潰れ量が比較的小さく、セル開口率が下がりにくく、十分なトナーの吐出量が確保される。更に（２）発泡体層の内側ではセルが変形しやすいため、現像ローラとのニップ時にセル内に保持されたトナーが押し出されて、発泡体層の表面部分に移動しやすく、表面からのトナー吐出量が向上する。本発明のトナー搬送ローラは、これら（１）（２）の作用によって、良好にトナー搬送量、供給量を向上させ、画像濃度の向上を達成することができるものである。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、本発明のトナー搬送ローラは、発泡体層の表面部分の潰れ率が中心側の潰れ率よりも小さくなるようにしたことによって、トナーの搬送供給量を向上させ、画像濃度を向上させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のトナー搬送ローラは、図１に示したように、ローラ表面を形成する発泡体層１２を有するものであり、圧縮時にこの発泡体層１２の表面部分１３の潰れ率が内側部分１４の潰れ率よりも小さくなるようにしたものである。なお、図１中の参照符号１１は金属製又は硬質樹脂性の軸芯である。
【００１５】
ここで、上記発泡体層１２を形成する発泡体は、従来からトナー供給ローラの外周面を構成する発泡体として用いられる公知の材料により形成することができ、具体的には、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム等のエラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させたものや、成形時に空気を機械的に巻き込んで発泡させたフォーム体が用いられるが、本発明においては、ポリウレタンフォームが特に好ましく用いられる。
【００１６】
ポリウレタンフォームを形成するためのポリウレタン材料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリオール成分としては、例えば、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等を好適に用いることができる。
【００１７】
また、イソシアネート成分についても特に制限はなく、汎用されているＴＤＩ、ＭＤＩ、粗製−ＭＤＩ（ポリメリックＭＤＩ）、および変性ＭＤＩだけでなく、特殊なイソシアネートを用いても差し支えない。特殊なイソシアネートとしては、例えば、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ール）チオフェスフェート、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−ジイソシアネート−４−イソシアネートメチルオクタン、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等が挙げられ、これらも好適に用いることができる。
【００１８】
ポリウレタン材料中には、これらポリウレタン原料に加え、所望により架橋剤、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、界面活性剤、触媒等を添加することができ、これにより所望に応じた層構造とすることができる。また、難焼剤や充填剤、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、公知の充填剤や架橋剤等を適宜使用することも可能である。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。
【００１９】
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。
【００２０】
上記ポリウレタン材料を用いてローラを構成する発泡体を得る方法に制限はなく、上記発泡剤を用いて化学的に発泡させる方法、成形時に空気を機械的に巻き込んで発泡させる方法など公知の方法を適宜選択して用いることができる。また、本発明のトナー搬送ローラは、通常は図１のように、シャフト（軸芯）１１の外周に上記ポリウレタンフォームなどからなる発泡体層１２を形成した構成とされるが、この場合シャフト１１の外周に発泡体層１２を形成する方法にも制限はなく、例えば、予め発泡成形したブロックフォームから切り出したフォーム材をシャフト１１の外周に貼り付ける方法、円筒状に成形したフォーム体にシャフトを圧入する方法、シャフト１１を配置した金型内で発泡成形を行ってシャフト１１の外周に上記ポリウレタンフォームなどからなる発泡体層を直接的に発泡形成する方法などを好適に採用し得る。
【００２１】
ここで、本発明においては、この発泡体層１２の表面部分１３を内側部分１４よりも硬く形成して、図１（Ｂ）に示したように、この発泡体層１２を所定の圧力で圧縮した際に表面部分１３の潰れ率が内側部分１４よりも小さくなるようにしたものである。
【００２２】
表面部分１３と内側部分１４との境界は、ローラの大きさ（発泡体層１２の厚さ）や発泡体層１２の材質により異なるが、通常は図１に示したように、発泡体層１２を厚さ方向に４等分し、表面側１／４部分１３を表面部分とし、中心側３／４部分１４を内側部分とすればよい。
【００２３】
ここで、発泡体層１２を圧縮する際の圧力は、現像ローラに当接させた際のニップと同等のニップ幅が得られる圧力とすればよく、ローラの直径にもよるが、発泡体層１２を７０〜８５％程度に圧縮する圧力とすればよく、通常は７５％に圧縮した際の表面部分１３と内側部分１４との潰れ率の差を確認すればよい。なお、圧縮操作は、図１（Ｂ）に示したように、適宜な押圧体１５の平坦面をローラ表面に適宜な圧力で圧し付けて、発泡体層１２を圧縮すればよい。
【００２４】
この場合、表面部分１３の潰れ率は、上記内側部分１４の潰れ率よりも小さければよいが、通常は、上記のように発泡体層１２全体を７５％に圧縮し、このときの表面側１／４部分１３の潰れ率が４〜２２％、特に４〜１６％で、中心側３／４部分１４の潰れ率が２６〜３２％、特に２８〜３２％であることが好ましい。
【００２５】
このように、発泡体層１２の表面部分１３と内側部分１４の潰れ率に差を設ける方法としては、特に制限されるものではないが、発泡体層１２の表面部分１３のセル径が内側部分１４のセル径よりも小さくなるように発泡体層１２のセル径を制御すればよい。
【００２６】
具体的には、特に制限されるものではないが、発泡体層１２の厚さが３〜１０ｍｍである場合に、該発泡体層１２の表面から厚さ１ｍｍまでの範囲の平均セル径を１００〜２２０μｍ、特に１５０〜２００μｍとし、かつこの表面から厚さ１ｍｍまでの範囲よりも中心側の平均セル径を２６０〜５００μｍ、特に２８０〜３５０μｍとすることが好ましく、これにより発泡体層１２の表面部分１３の潰れ率が内側部分１４の潰れ率よりも適度に小さく、良好なトナー搬送供給性を発揮するローラをより確実に得ることができる。
【００２７】
このようにセル径を調整する方法としては、特に制限は無く、公知の方法を採用することができ、例えば表面部分１３のセル径を小さくする手段としては、（１）製造プロセス、（２）発泡原料の配合組成、（３）モールドの表面状態などを調整することにより、表面付近のセルの整泡性を高める方法を例示することができ、また内側部分１４のセル径を大きくする手段としては、（１）製造プロセス、（２）発泡原料の配合組成などを調整することにより、内部セルの破泡性を高める方法を例示することができる。
【００２８】
より具体的には、下記の方法を例示することができる。
（製造プロセス）
・セルの整泡性を高めてセル径を小さくする場合
モールドの予熱温度を下げることにより、モールド表面付近の反応性や破泡性を抑制し、セル径を小さくする。
・内部セルの破泡性を高めてセル径を大きくする場合
発泡原料の原料温度を上げることにより、発泡反応の反応性や破泡性を促進して、セル径を大きくする。
【００２９】
（発泡原料の配合組成）
・セルの整泡性を高めてセル径を小さくする場合
整泡剤（界面活性剤等）の配合量を多くすることにより、セルの整泡性を高めて、セル径を小さくする。
・内部セルの破泡性を高めてセル径を大きくする場合
・発泡剤（水等）の配合量を多くする、・整泡剤（界面活性剤等）の配合量を少なくする、・破泡性の高いポリオール原料を用いる、又はこれらの組み合わせによって破泡性を高めて、セル径を大きくする。
【００３０】
（モールドの表面状態）
・セルの整泡性を高めてセル径を小さくする場合
モールド表面に発泡原料と親和性の高い材料を用いることにより、発泡原料がモールド表面に触れた際に必要以上にセルが破泡、大径化することを抑制して、セル径を小さくする。
【００３１】
本発明のトナー搬送ローラは、少なくとも外周面が上記発泡体層１２で形成されたものであり、シャフト１１とこの最外層を構成する発泡体層１２との間に必要に応じて適宜な中間層を設けることもできるが、通常は図１のように、シャフト１１の外周に直接上記発泡体層１２を形成することが好ましい。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００３３】
表１に示した発泡原料を調製し、シャフトを配した金型に注入してポリウレタンフォームを発泡成形することにより、図１に示されたローラと同様にシャフト１１の外周に発泡体層１２を形成したトナー搬送ローラを作製した。その際、表１に示したように、金型の予熱温度、及び発泡原料の温度を変化させて成形を行った。また、金型成形面の表面材料と発泡原料との親和性を接触角を測定することにより評価した。評価基準は、○：７０°未満（親和性良）、△：７０〜９０°（親和性可）、×：９０°超（親和性不良）とした。結果を表１に示す。
【００３４】
得られたローラにつき、平均セル径及び発泡体層の潰れ率を測定すると共に、トナー搬送ローラとしての性能（トナー吐出良及び画像濃度）を下記の方法により評価した。結果を表１に併記する。
【００３５】
［平均セル径］
発泡体層断面の顕微鏡撮影画像をもとに、セルの断面形状を画像処理して同一面積で近似した楕円とし、その長軸側直径と短軸側直径の平均値をセル径とし、更に２０ヶ所について同様にセル径を測定して、その平均値を算出した。
この方法により、発泡体層表面から１ｍｍ深さの範囲（表面近傍部分）と、断面方向に厚さ１ｍｍよりも中心側の部分（内部）との平均セル径を測定した。
【００３６】
［潰れ率］
図１（Ｂ）に示されているように、押圧体１５の平坦面で発泡体層を厚さ方向に７５％まで圧縮して、発泡体層の厚さ方向に表面側１／４部分（表面部分：図１の参照符号１３で示された部分）と厚さ方向に中心側３／４部分（内側部分：図１の参照部号１４で示された部分）の潰れ率を測定した。
【００３７】
［トナー吐出量］
発泡体層にトナーを満たしたローラを、表面から１ｍｍ圧縮した状態で転がし、幅２２０ｍｍ、転がし距離５０ｍｍの範囲に吐き出されたトナー量（重量）を測定した。
【００３８】
［画像濃度］
市販のレーザービームプリンタに装着して画像出しテストを行い、マクベス濃度計を用いて画像濃度が規定値に達しているかどうかを判定した。この場合、規定値に達しているものを「○」、規定値から大きく劣っている比較例を濃度不良「×」とし、規定値には達していないが比較例から良化が明らかなものを「△」、規定値に達しておらず比較例から良化もしていないものを比較例と同様に「×」とした。
【００３９】
【表１】
2009122505.tif 000003
＊１：三洋化成（株）製「サンニックスＦＡ−７０３」
＊２：東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製「ＳＲＸ−２７４Ｃ」
＊３：花王（株）製「カオライザーＮｏ．３１」
＊４：花王（株）製「カオライザーＮｏ．１」
＊５：ＴＤＩ／粗製ＭＤＩ＝８０／２０（質量比）を使用、配合量はＮＣＯインデックスで１０５とした。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかるトナー搬送ローラを示す概略断面図である。
【図２】トナー搬送ローラをを用いた現像機構の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  トナー搬送ローラ
１１  シャフト（軸芯）
１２  発泡体層
１３  表面部分
１４  内側部分
１５  押圧体
２  現像ローラ
３  感光体
４  成層ブレード
５  転写部
６  記録媒体
７  クリーニング部
８  クリーニングブレード
ｔ  トナー
【図１】
2009122505.tif 000004
【図２】
2009122505.tif 000005