(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨や切削などの煩雑な工程を不要とし、原料の無駄を省き、寸法精度が高く、セル破膜性及び成形性の良いトナー供給ローラの成形型を提供する。また、特定のセルの開口を有し、長期に亘って一定量のトナー供給を維持することができ、画像不良の発生を抑制することができるトナー供給ローラを提供する。【解決手段】成形型の成形キャビティにポリエーテルポリオールとイソシアネートを含むウレタンフォーム原料を供給して形成されたウレタンフォーム層２を有するトナー供給ローラ１の成形型において、少なくとも成形型内壁が、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂及びＰＰＳ樹脂の群から選ばれた１又は複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂にて形成された成形キャビティ表面を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型の成形キャビティにポリエーテルポリオールとイソシアネートを含むウレタンフォーム原料を供給して形成されたウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラの成形型において、
少なくとも該成形型の内壁が、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂及びＰＰＳ樹脂の群から選ばれた１又は複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂にて形成された成形キャビティ表面を有することを特徴とするトナー供給ローラの成形型。
【請求項２】
該複合樹脂が、該フッ素樹脂を５０質量％以上８０質量％以下含有し、該フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）及びテトラフルオロエチレン−パフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）の群から選ばれた一種又は二種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１記載のトナー供給ローラの成形型。
【請求項３】
該成形型の内壁の表面粗さＲｚが３μｍ以上１０μｍ以下の範囲である成形キャビティ表面を有することを特徴とする請求項１又は２記載のトナー供給ローラの成形型。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載の成形型を用い、該成形型の成形キャビティにポリエーテルポリオールとイソシアネートを含むウレタンフォーム原料を供給して形成されたウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラにおいて、
形成されるウレタンフォーム層のセル開口面積が、全表面積に対して４０％以上９０％以下であるトナー供給ローラ。
【請求項５】
該ウレタンフォーム層の表面における、平均セル壁幅が２５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲であり、且つ、平均開口径が１００μｍ以上７００μｍ以下の範囲であるセルを有することを特徴とする請求項４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、電子写真装置の現像装置に使用するトナー供給ローラとそれの成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写装置、画像記録装置、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置には、電子写真感光体や静電記録誘電体等の潜像担持体上に形成した静電潜像の現像を行う現像装置が設けられる。現像装置には、例えば、所定のトナー（現像剤）を収納する現像容器と、現像容器の開口を閉塞し、一部は露出して、露出した部分で潜像担持体と対向するように配置され、潜像担持体にトナーを供給する現像ローラが設けられる。この現像ローラ表面に、現像容器内においてトナーを供給するトナー供給ローラと、現像ローラ上に余剰のトナーを除去してトナーの薄膜を形成するブレード等が設けられる。
【０００３】
このような現像装置に用いられるトナー供給ローラは、現像ローラ表面にトナーを供給しこれと同時に不要分を掻き取り、一定量のトナー供給を行うため、低硬度で、柔軟性を有し、表面にセル開口を有するウレタンフォーム層を有するものが用いられている。このようなウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラは、芯金の表面にポリウレタンフォームを形成し、そのスポンジの外面を切削加工し、表面にセルの開口を形成すると共に、ローラ状に成形して製造されている。スポンジの外面加工には、研磨機などの機械加工あるいは発熱したニクロム線によるカット等の溶融切断加工などが使用されている。研磨による加工により成形されるトナー供給ローラにおいては、表面の毛羽立ちがトナー搬送量を不安定とし、画像不良の要因となる他、ローラ表面から脱落した毛羽が異物となって電子写真装置の他の部位に詰まる等、画像不良や故障を惹起するおそれもある。これらの従来のトナー供給ローラにおいては、長期に亘って一定量のトナー供給を維持することが困難であり、画像不良の発生するおそれがあることに加え、製造工程が煩雑であり、高い寸法精度を得ることは困難であり、研磨や切削工程での廃棄分が生じる。
【０００４】
このようなウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラの製造工程の簡略化を図った製造方法が報告されている（特許文献１）。特許文献１に記載の方法は、内表面をフッ素樹脂コート処理し、その表面粗さＲｚを５〜２０μｍとした成形型を用いて金軸とウレタンフォームとを一体成形する方法である。このフッ素樹脂コートと特定の表面粗さを有する成形型を用いて成形することにより、トナー供給ローラは表面のスキン開口率がコントロールされ、表面開口率を２０％以上として得られる。しかしながら、成形型を反復使用した場合に、セル開口率や離型性が低下する場合があり、このような場合成形型の洗浄を頻繁に行う必要がある。また、頻繁に洗浄、清掃を繰り返すと、一般的にフッ素樹脂材料は耐摩耗性が低いため、傷つきやすく、反復使用する成形型のコート材料としては十分でない場合がある。フッ素樹脂材料の摩耗性の向上を目的とした複合樹脂膜も報告されている（特許文献２）。特許文献２には、金属又はセラミックの平面基材表面にＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂及びＰＥＳ樹脂等の樹脂とフッ素樹脂を溶融複合化した複合樹脂膜を、Ｒａが１５μｍ〜４０μｍとなるように粗面化することが提案されている。しかしながら、セル破膜性及び成形性の両立が必要となるトナー供給ローラ用成形型としては、何ら検討されていない。
【特許文献１】特開平９−２７４３７３号公報
【特許文献２】特開２００３−４８２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、研磨や切削などの煩雑な工程を不要とし、原料の無駄を省き、寸法精度が高く、セル破膜性及び成形性の良いトナー供給ローラの成形型を提供することにある。また、特定のセルの開口を有し、長期に亘って一定量のトナー供給を維持することができ、画像不良の発生を抑制することができる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】
【０００６】
本発明は、成形型の成形キャビティにポリエーテルポリオールとイソシアネートを含むウレタンフォーム原料を供給して形成されたウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラの成形型において、少なくとも該成形型の内壁が、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂及びＰＰＳ樹脂の群から選ばれた１又は複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂にて形成された成形キャビティ表面を有することを特徴とするトナー供給ローラの成形型である。
【０００７】
また、該複合樹脂が、該フッ素樹脂を５０質量％以上８０質量％以下含有し、該フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）及びテトラフルオロエチレン−パフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）の群から選ばれた一種又は二種以上を組み合わせたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、該成形型の内壁の表面粗さＲｚが３μｍ以上１０μｍ以下の範囲である成形キャビティ表面を有することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記いずれかの成形型の成形キャビティにポリエーテルポリオールとイソシアネートを含むウレタンフォーム原料を供給して形成されたウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラとしては、形成されたウレタンフォーム層のセル開口面積が全表面積に対して４０％以上９０％以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、該ウレタンフォーム層の表面における、平均セル壁幅が２５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲であり、且つ、平均開口径が１００μｍ以上７００μｍ以下の範囲であるセルを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、研磨や切削などの煩雑な工程を不要とし、原料の無駄を省き、寸法精度が高く、セル破膜性及び成形性の良いトナー供給ローラの成形型を提供することができる。また、特定のセルの開口を有し、長期に亘って一定量のトナー供給を維持することができ、画像不良の発生を抑制することができるトナー供給ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のトナー供給ローラの成形型は、成形型の成形キャビティにポリエーテルポリオールとイソシアネートを主成分とするウレタンフォーム原料を供給して形成されたウレタンフォーム層を有する。そして、少なくとも成形型の内壁が、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂及びＰＰＳ樹脂の群から選ばれた１又は複数の樹脂と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂にて形成された成形キャビティ表面を有する。この成形型は、成形キャビティ表面に接触して形成されるウレタンフォーム層のセル開口面積が、全表面積に対して４０％以上９０％以下であるトナー供給ローラを得るに際して使用するのに好適である。
【００１３】
本発明の成形型は、長手方向に垂直な断面の形状が丸形状を有するものや長手方向と平行又は螺旋の溝を有し、長手方向に垂直な断面の形状が、歯車型の形状を有するものであってもよい。
【００１４】
本発明のトナー供給ローラの一例を示す概略斜視図を図１に示す。本発明のトナー供給ローラ１は、例えば、芯金２と、その外周部に芯金２と同心に形成されたのウレタンフォーム層３とを含む構成を有する。ウレタンフォーム層３の表面形状は、トナー供給ローラの長手方向と平行な溝を有し、長手方向に垂直な断面の形状が、歯車型の形状を有するものであってもよい。
【００１５】
本発明のトナー供給ローラに設けられるウレタンフォーム層は、低硬度であり柔軟性を有し、トナーを現像ローラ表面に供給すると共に、不要量を掻き取る機能を有する。かかるウレタンフォーム層はポリエーテルポリオールとイソシアネートを主成分とするウレタンフォーム原料を用いて形成される。
【００１６】
ウレタンフォーム原料の主成分の一つであるポリエーテルポリオールとしては、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられている公知のポリエーテルポリオール類を適宜選択して使用することができる。ポリエーテルポリオール類としては、ポリエーテルポリエーテルポリオール、ポリエステルポリエーテルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。具体的には、ポリエーテルポリエーテルポリオール；ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキシレンアジペート（ＰＨＡ）、エチレンアジペートとブチレンアジペートの共重合体、ダイマー酸系ポリオール、ヒマシ油系ポリオール、ポリカプローラクトンポリオール等のポリエステルポリエーテルポリオール；ポリオキシアルキレングリコール等のポリエーテルポリオールを挙げることができる。これらは一種で又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１７】
これらのうちポリエーテルポリオールは、耐湿性、耐熱性に優れ耐久性に優れる軟質高弾性ウレタンフォーム層を得られるため好ましい。さらに、エチレンオキシドを５モル％以上含有するポリエーテルポリエーテルポリオールを使用すると、成形性の向上を図ることができるため好ましい。これらのポリエーテルポリオールは、予めポリイソシアネートと重合させたプレポリマーとして用いることもできる。
【００１８】
ウレタンフォーム原料の主成分の一つであるイソシアネートとしては、具体的には、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、カーボジイミド変成ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等を挙げることができる。これらは、一種で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。イソシアネートを公知の活性水素化合物の１種又は２種以上と反応させることにより得られるイソシアネート基末端も、上記イソシアネートとして使用することもできる。
【００１９】
ウレタンフォーム原料のＮＣＯインデックスは６０〜１２０であることが好ましく、７０〜１１０であることがより好ましい。ここでＮＣＯインデックスとは、ポリイソシアネート中のイソシアネート基の総数をイソシアネート基と反応する活性水素の総数で除したものに１００を乗じた値とする。即ち、イソシアネート基と反応する活性水素数とポリイソシアネート中のイソシアネート基が化学量論的に等しい場合にそのＮＣＯインデックスは１００となる。
【００２０】
ウレタンフォーム原料中のポリエーテルポリオールとイソシアネートとの含有量としては、質量比としてポリエーテルポリオール／イソシアネートが６５／３５〜８５／１５であることが好ましい。
【００２１】
上記ウレタンフォーム原料には、触媒、架橋剤、発泡剤、整泡剤、破泡剤などを含有させることができる。
【００２２】
触媒としては、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ビス（ジメチルアミノ）エチルエーテル等公知の触媒を使用することができる。
【００２３】
架橋剤としては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン等公知のものを使用することができる。
【００２４】
これらの触媒及び架橋剤は、目的とするウレタンフォーム層の物性によって、その使用量は適宜選択することができる。触媒の使用量は、ポリエーテルポリオールとイソシアネートの合計１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部であることが好ましい。架橋剤の使用量は、ポリエーテルポリオールとイソシアネートの合計１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましい。
【００２５】
発泡剤としては、水、低沸点物質、不活性ガス等の気体などを挙げることができる。
【００２６】
整泡剤としては、例えば、水溶性ポリエーテルシロキサン、東レ・ダウコーニング社製のＳＲＸ−２７４Ｃ（商品名）、日本ユニカ社製のＬ−５３０９、Ｌ−５２０（いずれも商品名）等のシリコーン系界面活性剤を使用することができる。
【００２７】
これらの発泡剤及び整泡剤は、発泡成形後のウレタンフォーム層の構造が連続気泡型又は独立気泡型かによって、その使用量は適宜選択することができる。発泡剤及び整泡剤の使用量は、ポリエーテルポリオール１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましい。
【００２８】
また、上記ウレタンフォーム原料には、その他必要に応じて所望の導電性を付与するため導電性付与剤や帯電防止剤、難燃剤、減粘剤、顔料、安定剤、着色剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、酸化防止剤等を含有させることができる。導電付与剤としては、具体的には、カーボンブラック、グラフアイト、酸化チタン、酸化錫などの導電性の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇなどの金属、これら導電性材料を粒子表面に被覆して導電化した粒子などを一種又は二種以上を組み合わせて用いることができる。特に、カーボンブラックは、比較的少量（質量比）の添加によって、所望の導電性を付与できる点で好ましい。
【００２９】
このようなウレタンフォーム原料中の、イソシアネート、ポリエーテルポリオール、整泡剤の好適な組み合わせとして、次のものが挙げられる。すなわち、イソシアネートとしての、ジフェニルメタンジイソシアネートとＴＤＩとの混合物と、ポリエーテルポリオールとしてのポリエーテルポリエーテルポリオールと、整泡剤としての水溶性ポリエーテルシロキサンとの組み合わせを挙げることができる。この組み合わせは混合操作が容易であり得られるウレタンフォーム層の特性から好ましい。この組み合わせにおける各物質の使用量としては、イソシアネート使用量はＮＣＯインデックスによるため任意とし、ポリエーテルポリオール／整泡剤の質量比として、９９．９５／０．０５〜９０／１０を挙げることができる。なお、ＮＣＯインデックスとはイソシアネート基と反応する水酸基を持つ原料成分の合計当量１００に対するイソシアネートの当量のことである。
【００３０】
本発明のトナー供給ローラに用いる成形型としては、少なくとも成形型の内壁が、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂及びＰＰＳ樹脂の群から選ばれた１又は複数の樹脂（ＰＥＥＫ樹脂等とも呼ぶ）と、フッ素樹脂とからなる複合樹脂にて形成されている。ＰＥＥＫ樹脂等は摩耗に強いが、離型性、セルの開口性が低く、単独では、トナー供給ローラ用成形型内壁としては十分でない。そのため、セル開口性及び離型性を向上させる複合化が必要である。
【００３１】
フッ素樹脂コートは、成形型の反復使用時に起こるセル開口率や離型性が低下する欠点がある。しかし、ＰＥＥＫ樹脂等とフッ素樹脂を複合化することにより、フッ素樹脂コートの欠点である、セル開口率や離型性が低下を防ぎ、且つ摩耗に強い複合樹脂を得ることができる。
【００３２】
複合樹脂より形成された成形型のキャビティ表面を有する成形型を作製する方法としては、まず、この成形型の表面に粗面化又は表面改質を行うことによって、基材表面と樹脂とが物理的方法で強力に結合しやすくなる。そこで、前処理第１工程として、上記基材を４００℃で空焼きする。これにより、基材表面に付着していた油分などの汚れを除去する。次に、前処理第２工程として、アルミナによるサンドブラストを行い、基材表面に残っているその他の不純物を除去し、また、基材と樹脂との密着力を高めるために基材表面を粗面化する。さらに、下地処理第１工程として、基材表面に複合樹脂を密着させるためのプライマーを基材表面に塗布する。そして、下地処理第２工程として、前記下地材を４００℃で６０分間焼成し、基材とプライマー層とを一体に密着させる。
【００３３】
複合樹脂としては、ＰＥＥＫ樹脂等と、フッ素樹脂とを混合したものである。複合樹脂は、フッ素樹脂を５０質量％以上８０質量％以下含有していることが好ましく、フッ素樹脂を６５質量％以上７５質量％以下含有していることがより好ましい。本実施例では、ＰＥＥＫ樹脂等と、フッ素樹脂としてのＰＦＡ樹脂とを複合樹脂として用い、その配合比を質量基準でＰＥＥＫ樹脂等：ＰＦＡ＝約３０：７０の割合とした。フッ素樹脂の割合が５０質量％未満であると、フッ素樹脂の持つ撥水作用や表面張力によるセル開口率の低下を招く場合があり、８０質量％を超えると複合樹脂の耐摩耗性が低下し、コート材料として反復使用時の耐久性が低下する場合がある。
【００３４】
この複合樹脂を基材表面のプライマー層の上に塗布する。塗布は、静電粉体塗装、流動浸漬、又はスプレー塗装などの公知の塗装方法により行われる。ここで、成形型内壁の形状により、粗さ及び被膜の厚みを調節する。この厚みは、例えば１０μｍ以上５０μｍ以下であるが、基材や複合樹脂の素材に応じて適宜、実験的に定めることができる。塗布する厚みが適切でないと、粗さにばらつきが出てしまい、充分な機能を果たし難くなる場合がある。
【００３５】
本発明では、成形型内面に複合樹脂を塗布することにより、表面粗さＲｚが３μｍ以上１０μｍ以下の範囲に調整することができる。
【００３６】
次に、前記塗布した複合樹脂を焼成炉で焼成する。複合樹脂の焼成は、例えば、４２０℃（溶融温度）で６０分間行う。これによって、前記プライマー層と複合樹脂皮膜とを一体に密着させる。そして、徐々に冷却し、プライマー層と一体に密着した複合樹脂皮膜を冷却することによって、樹脂を硬化させ、基材の表面構造が完成する。この複合樹脂皮膜２は、凹凸面に形成されると共にフッ素樹脂によるスベリ性が付与されて、基材上の表面に一体に密着形成される。
【００３７】
本発明で使用するフッ素樹脂としては、撥水性の高いフッ素樹脂が好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）が好ましい。
【００３８】
ＰＥＥＫ樹脂等は、フッ素樹脂と比べて耐摩耗性が高く、フッ素樹脂と複合化することにより、フッ素樹脂単体より摩耗性を向上させることができる。しかし、複合化することにより、フッ素樹脂が有する破膜性、離型性を低下することがある。
【００３９】
成形型内壁を粗面化することにより、複合化による破膜性、離型性の低下を抑えることができる。成形型内壁の表面粗さＲｚを３μｍ以上１０μｍ以下の範囲にすることにより、破膜性、離型性が向上する。表面粗さＲｚが３μｍ以上１０μｍ以下であると、ウレタンフォーム層表面の破膜性が優れている。表面粗さＲｚが３μｍ未満だとウレタンフォーム層表面の破膜性が劣り、１０μｍを越えると成形型表面の凹凸がトナー供給ローラの表面に転写され、均一な表面形状が得られず、且つ十分な離型性が得られない場合がある。成形型内壁の表面粗さＲｚは５μｍ以上８μｍ以下の範囲にすることがより好ましい。表面粗さを成形キャビティ表面に成形するには、成形型表面に該複合樹脂を成形する際、成形型形状及び焼付け温度を調整して成形することができる。また、成形キャビティ表面に該複合樹脂を成形した後、表面をブラスト処理や、砥石を用いた研磨などにより処理して成形することもできる。
【００４０】
しかし、正確に表面粗さを制御するのは難しく、表面粗さは皮膜する成形型内壁の形状に大きく影響し、成形型内面の形状を凹凸状にすることにより、上記範囲の表面粗さに制御することができる。
【００４１】
ここで、表面粗さ（Ｒｚ、Ｒａ）はＪＩＳ−Ｂ０６０１：１９９４に準じた方法により，（株）小坂研究所製ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ  ＳＥ−３４００（商品名）を用い、送り速度０．５ｍｍ／ｓ、カットオフ０．８ｍｍ、測定長２．５ｍｍの条件で測定した。測定は成形型内壁の任意の３箇所について母線（長手）方向に行い、３つの値の単純平均を該成形型の表面粗さ（Ｒｚ）とした。
【００４２】
前述のようなウレタンフォーム原料から成形されるウレタンフォーム層において、セルの構造は、連続気泡型、独立気泡型、混在型などいずれのものであってもよい。ウレタンフォーム層のセル開口面積は、ウレタンフォーム層の全表面積に対して４０％以上９０％以下であることが好ましい。より好ましくは５０％以上８０％以下である。セル開口面積がウレタンフォーム層の全表面積に対して４０％以上であれば、現像ローラへのトナーの供給量を一定量として供給することができる。また、セル開口面積がウレタンフォーム層の全表面積に対して９０％以下であれば容易に作製することができる。また、ウレタンフォーム層の全表面積に占めるセル開口面積の割合をセル開口率と称することもある。
【００４３】
ここで、ウレタンフォーム層表面のセルの開口面積は、キーエンス社製のビデオマイクロカメラを用い、約５０倍の倍率で写真撮影を行い、写真を電算処理することにより算出した開口部面積と非開口面積との比により測定した値を採用することができる。
【００４４】
さらに、セルの平均開口径が１００μｍ以上７００μｍ以下の範囲であることが好ましい。セルの平均開口径が１００μｍ以上であれば、トナーがセルに進入して目詰まりを生じることを抑制し、一定量のトナーの供給を維持することができる。また、トナーの進入による表面の硬度の上昇を抑制し、トナーの劣化を抑制することができる。セルの平均開口径が７００μｍ以下であれば、セルに侵入するトナー量の増大を抑制し、一定量のトナーの供給を維持することができる。セルの平均開口径は２００μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００４５】
ここで、セルの平均開口径は、キーエンス社製のビデオマイクロカメラを用い、約５０倍の倍率で写真撮影を行い、写真を電算処理することにより算出により求めることができる。
【００４６】
このようなセルの平均開口径を得るためには、成形型内壁の表面粗さを上記範囲とした成形キャビティ表面を有する成形型を用い、ウレタンフォーム原料を適切に選択し調整することによればよい。より具体的には、ウレタンフォーム原料に用いるポリエーテルポリオールの重合度、イソシアネートとの組成比、粘度、触媒の種類や使用量等を適切に選択し調整することによればよい。
【００４７】
さらに、セルの平均壁厚が２５μｍ以上２５０μｍ以下の範囲であることが好ましい。セルの平均壁厚が２５μｍ以上であれば、トナー供給ローラと現像ローラとの接触面積を確保することができ、現像ローラから不要量のトナーを掻き取ることができる。また、セルの平均壁厚が２５０μｍ以下であれば、トナー供給ローラと現像ローラとの接触面積が過大となるのを抑制することができ、トナー供給ローラと現像ローラとの摩擦の増大を抑制し、トナーの劣化を抑制することができる。セルの平均壁厚は３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００４８】
ここで、セルの壁厚は、図２に示すウレタンフォーム層表面において、隣接するセル開口４の中心を結ぶ線上におけるセル壁５の距離ａをいう。セルの平均壁厚は、キーエンス社製のビデオマイクロカメラを用い、約５０倍の倍率で写真撮影を行い、写真を電算処理することにより算出により求めることができる。
【００４９】
このようなセルの平均壁厚を得るためには、成形型内壁の表面粗さを上記範囲とした成形キャビティ表面を有する成形型を用い、ウレタンフォーム原料を適切に選択し調整することによればよい。より具体的には、ウレタンフォーム原料に用いるポリエーテルポリオールの重合度、イソシアネートとの組成比、粘度、触媒の種類や使用量等を適切に選択し調整することによればよい。
【００５０】
このようなウレタンフォーム層の密度としては、０．０５ｇ／ｃｍ2以上０．１５ｇ／ｃｍ2以下であることが好ましい。また、厚さとしては、２．０ｍｍ以上８ｍｍ以下を挙げることができる。ここで密度としては、非接触系レーザー測長機によりトナー供給ローラの外径、ウレタン層長を算出することでウレタン層の体積を求め、秤量計より測定したウレタン質量との比により求めることができる。
【００５１】
上記ウレタンフォーム層は、芯金上に設けられることが好ましい。芯金としては、ウレタンフォーム層を支持し、現像ローラ上にトナーを供給し、その表面の不要量のトナーを掻き取るというトナー供給ローラの作用に必要な強度を有するものが好ましい。芯金の材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、これらの金属を含むＳＵＳ等のステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金を挙げることができる。これらのうち、鉄、ステンレス等を好ましいものとして挙げることができる。これらは防錆処理を施したものであってもよく、また、導電性や半導電性、絶縁性の塗料により塗装して使用することもできる。
【００５２】
芯金の形状としては、例えば、口径４〜６ｍｍ、長さ２００〜４００ｍｍなどを挙げることができる。
【００５３】
上記芯金上には、ウレタンフォーム層との接着を高めるための接着剤層を有していてもよい。接着剤層としては、公知の接着剤やホットメルトシール等を使用することができる。
【００５４】
このような成形型を用いて成形されるウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラは、その形状として、例えば、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の外径を有するものを挙げることができる。
【００５５】
本発明のトナー供給ローラの一例として、具体的には、図１に示すように、芯金２上にウレタンフォーム層３を有するトナー供給ローラ１を挙げることができる。
【００５６】
本発明のトナー供給ローラの製造方法におけるウレタンフォーム原料は、ポリエーテルポリオール、イソシアネート、触媒、所望により用いられる整泡剤、発泡剤としての水、その他助剤などを均質に混合して調製する。ウレタンフォーム原料を調製する際の温度は、例えば、１０〜９０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲とすることができ、混合時間は、例えば、１秒〜１０分間、好ましくは３秒〜５分間程度とすることができる。
【００５７】
その後、成形キャビティ表面に該複合樹脂被膜を有する上記成形型に、芯金を配置し、得られたウレタンフォーム原料を直接キャビティに注入し、加熱して発泡、硬化してウレタンフォーム層を形成し、トナー供給ローラを成形することができる。あるいは、成形キャビティに芯金を配置せずにウレタンフォーム原料を加熱して発泡、硬化してウレタンフォーム層を筒状又はシート状に形成し、これを、芯金に巻き付けトナー供給ローラを成形することができる。
【００５８】
ウレタンフォーム原料を加熱して硬化する際の発泡方法については上記発泡剤をウレタンフォーム原料に混合する方法、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をも用いることができる。発泡、硬化時の温度は３５℃以上１００℃以下にすることが好ましく、４０℃以上８０℃以下にすることがより好ましい。
【００５９】
芯金とウレタンフォーム層との接合方法は上記のように芯金とポリウレタンフォームの間に接着剤層を設けることができる。この接着層としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
【実施例】
【００６０】
以下に、本発明のトナー供給ローラの成形型及びこの型を用いて成形されたトナー供給ローラについて具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。以下、特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品を用いた。
【００６１】
＜実施例１〜６、比較例１、２＞
まず、成形型を作製し、その内壁の評価を行った。
【００６２】
［成形型］
成形型の内壁に、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＫＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂及びＰＰＳ樹脂のいずれかと、フッ素樹脂とからなる複合樹脂を含有する塗布液を調製、塗布し、焼成して、膜厚２５μｍの塗布膜を形成し、成形型内壁１〜６を用意した。また、それぞれＰＦＡ樹脂単体及びＰＥＥＫ樹脂単体を用いた成形型内壁７及び８も用意した。複合樹脂の塗布膜表面粗さは、塗布前の成形型内面をブラスト加工することにより調整した。
成形型内壁１：ＰＦＡ−ＰＥＥＫ樹脂（配合比３０：７０）、表面粗さＲｚ３．５μｍ
成形型内壁２：ＰＦＡ−ＰＥＫＫ樹脂（配合比３０：７０）、表面粗さＲｚ５．４μｍ
成形型内壁３：ＰＦＡ−ＰＥＳ樹脂（配合比３０：７０）、表面粗さＲｚ４．２μｍ
成形型内壁４：ＰＦＡ−ＰＰＳ樹脂（配合比３０：７０）、表面粗さＲｚ６．０μｍ
成形型内壁５：ＰＦＡ−ＰＥＥＫ樹脂（配合比３０：７０）、表面粗さＲｚ１５．７μｍ
成形型内壁６：ＰＦＡ−ＰＥＥＫ樹脂（配合比３０：７０）、表面粗さＲｚ１．８μｍ
（以上の配合比は、質量基準である）
成形型内壁７：ＰＦＡ樹脂、表面粗さＲｚ５．２μｍ
成形型内壁８：ＰＥＥＫ樹脂、表面粗さＲｚ７．６μｍ
得られた成形型内壁１〜８について、表面粗さ、耐摩耗性の確認を行った。また、成形型と同じ材質の平板に、成形型内壁と同様に加工して得られた膜の水の接触角を測定した。結果を表１に示す。
【００６３】
［表面粗さ］
成形型内壁を、表面粗さ測定装置（東京精密社製：サーフコム１２０Ａ（商品名））を用い、十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９９４）に準じて測定した。
【００６４】
［接触角］
成形型内壁と同様の構成の試験片表面の水の接触角を測定した。
【００６５】
［耐磨耗性］
成形型内壁をナイロンブラシで清掃した後の表面の傷の有無を確認し、傷が確認されなかったものを○、傷が確認されたものを×とした。
【００６６】
【表１】
2009226618.tif 000003
【００６７】
ＰＦＡとＰＥＥＫ樹脂等からなる複合樹脂にて形成されている成形型内壁１〜６は、ＰＦＡ同等の接触角を有しつつ、ナイロンブラシで傷がつかないことから、耐摩耗性が向上している。
【００６８】
成形型内壁７は、ＰＦＡ単体であるため、ナイロンブラシでの清掃で傷ついてしまう。型内壁表面の樹脂が傷つくと、傷部分の表面粗さが大きくなりウレタンフォームの離型性が低下する。成形型内壁８は、ＰＥＥＫ単体であるため、ウレタンフォームが型内壁表面から剥離せず、脱型しない。
【００６９】
＜実施例７〜１２、比較例３、４＞
次いで成形型内壁１〜８を有する成形型を用いてトナー供給ローラを作製し、トナー供給ローラの特性評価を行った。
【００７０】
［トナー供給ローラ］
［ウレタンフォーム原料の調製］
以下の原料を使用してウレタンフォーム原料を調製した。
（１）ポリエーテルポリオール
・ポリオール１：ＥＰ−５５０Ｎ（商品名：三井武田ケミカル（株）製）
・ポリオール２：ＦＡ−７１８  （商品名：三洋化成工業（株）製）
（２）イソシアネート
・コロネート１０２１（商品名：日本ポリウレタン（株）製、［ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）／ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）／他＝８０／８／１２（質量比）］の混合物、ＮＣＯ％＝４４．５）
（３）触媒
・触媒１：ＴｏｙｏＣａｔ−ＥＴ（商品名：東ソー（株）製三級アミン触媒）
・触媒２：ＴｏｙｏＣａｔ−ＭＲ（商品名：東ソー（株）製三級アミン触媒）
（４）整泡剤
・Ｌ５３６６（商品名：日本ユニカー（株）製シリコーン系整泡剤）
（５）発泡剤
・水
（６）配合割合
（１）ポリオール１                    ９０質量部
ポリオール２                    １０質量部
（２）イソシアネート                  ２５質量部
（３）触媒１                            １質量部
触媒２                        ０．３質量部
（４）整泡剤                            １質量部
（５）発泡剤                            ２質量部
［トナー供給ローラの作製］
前述の成形型の成形キャビティに芯金（Φ５、長さ寸法２３０ｍｍ）を設置し、ウレタンフォーム原料を注入し、７０℃、１５分間加熱し、ウレタンフォーム層を成形した。成形・脱型後、ナイロンブラシにて型内壁を清掃し、成形することを繰り返した。
【００７１】
１０回目に作製したトナー供給ローラについて、セル開口率、平均セル壁幅及び平均セル経を、以下のように測定した。セル開口率については、２０回目に作製したトナー供給ローラでも評価した。また、成形型からの離型性を評価した。さらに、成形回数１０回目のトナー供給ローラを画像形成機に組み込み、以下のように連続画像出力を行い、出力画像について評価を行った。結果を表２に示す。
【００７２】
［離型性］
成形回数が２０回以上でも成形型から容易に離型できるものを○、成形回数２０回未満で離型しにくくなるが、ウレタンフォームが型残りせず離型できるものを△、成形回数２０回未満でウレタンフォームが型残りしたり、全く離型しないものを×とした。
【００７３】
［セル開口率］
成形回数１０回目と２０回目の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開口について、デジタルマイクロスコープ（キーエンス社製：ＶＨＸ−９００（商品名））で表面の画像を倍率５０倍で取り込み、セル開口率を求めた。
【００７４】
セル開口率［％］＝セル開口面積／画像範囲×１００
［平均セル壁幅及びセル開口径］
成形回数１０回目のトナー供給ローラのポリウレタンフォーム層表面をデジタルマイクロスコープ（キーエンス社製：ＶＨＸ−９００（商品名））で表面の画像を倍率５０倍で取り込んだ。そして、図２に示すように、隣接するセル開口４の中心を結んだ線上でのセル壁幅ａを無作為に５０点選択して測定し、その平均値を平均セル壁幅とした。同様に無作為に５０個のセルを選択し、長径と短径を読み取り、その平均値を平均セル径として算出した。
【００７５】
［画像評価］
成形回数１０回目に作製したトナー供給ローラをフルカラーレーザービームプリンタ（キヤノン社製；ＬＢＰ−２５１０（商品名））のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各トナーカートリッジに組み込んだ。そして、このカートリッジを取り付けたフルカラーレーザービームプリンタを用いて、連続耐久試験用のテキストページを連続４０００枚出力した。出力終了後１晩以上放置してから各色ベタ画像を作像して、以下の基準により評価した。
○：良好なもの。
△：耐久試験は良好だが、濃度むらが生じたもの。
×：色抜け、濃度むら等が生じたもの。
【００７６】
色抜けとは、イメージのあるところにトナーが供給されていないものをいう。濃度むらとは、ベタ画像が不均一になることをいう。
【００７７】
【表２】
2009226618.tif 000004
【００７８】
型内壁がフッ素樹脂とＰＥＥＫ樹脂等からなる複合樹脂にて形成され、かつ型内壁の表面粗さＲｚが３μｍ以上１０μｍ以下の範囲である成形キャビティ表面を有する成形型を用いた実施例７〜１０では、セル開口性、離型性、画像評価結果が良好であった。
【００７９】
実施例１１では、型内壁の表面粗さＲｚが１０μｍを超えるため、型内壁をウレタンフォームが滑りにくくなり離型性がやや重くなる。また、セル開口率が５０％未満となるため、良好な画像が得られにくくなる。実施例１２では、型内壁の表面粗さＲｚが３μｍ未満であるため、ウレタンフォーム層表面のセル破膜性が低下し、型内壁とウレタンフォームが密着しやすくなるため離型性も低下する。また、実施例１１と同様にセル開口率が５０％未満となるため、良好な画像が得られにくくなる。しかしながら、ウレタン材料の処方や成形条件によりセル開口率が改善する可能性がある。
【００８０】
比較例３では、成形回数１０回程度までは離型するが、成形回数２０回未満でナイロンブラシ清掃により出来る型内壁表面の傷にウレタンが残り、さらにはウレタンフォームの裂けが発生する。離型できたトナー供給ローラについては、画像評価結果は良好であった。比較例４では、ＰＥＥＫのみであるため、ウレタンフォームが型内壁から剥がれず成形１回目から離型できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明のトナー供給ローラの一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明のトナー供給ローラの一例のウレタンフォーム層の表面を示す概略拡大図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  トナー供給ローラ
２  芯金
３  ウレタンフォーム層
４  セル開口
５  セル壁
ａ  セル壁幅
【図１】
2009226618.tif 000005
【図２】
2009226618.tif 000006