(57)【要約】【課題】適正なローラ硬度を確保しつつ、低温低湿環境下におけるゴーストの発生を抑制することのできるトナー搬送ローラを提供する。【解決手段】軸１の外周にウレタンフォーム３が担持されてなり、ウレタンフォーム３が、カーボンブラックが水に分散されてなる水分散カーボンを含むトナー搬送ローラである。１００Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０２．０〜１０４．０Ωであって、かつ、５Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０６．０〜１０８．０Ωである。水分散カーボンとしては、界面活性剤を７．５質量％以上含有し、カーボンブラックを１１質量％以上含有するものを好適に用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の外周にウレタンフォームが担持されてなり、該ウレタンフォームが、カーボンブラックが水に分散されてなる水分散カーボンを含むトナー搬送ローラにおいて、
１００Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０２．０〜１０４．０Ωであって、かつ、５Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０６．０〜１０８．０Ωであることを特徴とするトナー搬送ローラ。
【請求項２】
前記水分散カーボンが、界面活性剤を７．５質量％以上含有する請求項１記載のトナー搬送ローラ。
【請求項３】
前記界面活性剤が、ヒドロキシル基を末端に有する多価アルコール型ノニオン界面活性剤である請求項１または２記載のトナー搬送ローラ。
【請求項４】
前記水分散カーボンが、前記カーボンブラックを８．０質量％以上含有する請求項１〜３のうちいずれか一項記載のトナー搬送ローラ。
【請求項５】
前記カーボンブラックが、アセチレンブラックまたはケッチェンブラックの単独のガスブラック、もしくは、該ガスブラックを分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）以上のカーボン１種と前記ガスブラックを分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）未満のカーボン１種との混合物である請求項１〜４のうちいずれか一項記載のトナー搬送ローラ。
【請求項６】
前記水分散カーボンが、前記界面活性剤に対して前記カーボンブラックを等量以上含有する請求項１〜５のうちいずれか一項記載のトナー搬送ローラ。
【請求項７】
前記軸とウレタンフォームとの間に、融点１２０℃以上のアジペート系ポリウレタン樹脂を主成分とする熱溶融型高分子接着剤よりなる接着層が設けられている請求項１〜６のうちいずれか一項記載のトナー搬送ローラ。
【請求項８】
前記軸の径がφ６ｍｍ未満であり、かつ、前記ウレタンフォームの厚みが４．５ｍｍ未満である請求項１〜７のうちいずれか一項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、トナー搬送ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体や紙等の画像形成体にトナー（現像剤）を搬送してその表面に可視画像を形成する現像ローラに対しトナーを供給するために用いられるトナー搬送ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置等における現像部には、図３に示すように、静電潜像を保持する感光体等の画像形成体１１と、この画像形成体１１に当接して表面に担持したトナー２０を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ１２と、この現像ローラ１２にトナーを供給するためのトナー搬送ローラ（トナー供給ローラおよび不要トナー剥ぎ取りのためのクリーニングローラを含む）１３とが設けられており、トナー２０を、トナー収容部１４からトナー搬送ローラ１３および現像ローラ１２を介して画像形成体１１まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。なお、図中の符号１５は転写ローラ、１６は帯電部、１７は露光部、１８はトナー掻き取り用のブレードを示す。
【０００３】
このうち、トナー搬送ローラは、現像ローラとの接触により相手を傷つけないこと、および、ローラの接触面積を増してグリップ性を確実にする等の観点から、軸の外周に、接着層を介してウレタンフォーム等の導電性弾性体を担持させた構成にて形成されている。トナー搬送ローラに要求される機能としては、トナー搬送性、トナー帯電性、トナー掻き取り性等がある。これらの性能は、電気および物理的特性により制御され、特に、ローラ抵抗および硬度は重要な制御因子となる。
【０００４】
上記現像機構において、トナー搬送ローラ１３から現像ローラ１２にトナー２０を搬送するメカニズムは、図４に示す通りである。まず、正（または負）に帯電されたトナー２０に対し、トナー搬送ローラ１３の表層を、トナー２０および現像ローラ１２との摩擦により負（または正）に帯電させる。帯電されたトナー搬送ローラ１３においては、芯金等からなる軸１を介して電荷を逃がすことで、ローラ表層の帯電量（電荷の量）が制御される。この場合、トナー搬送ローラの表層の帯電量が少なければ、ローラ表層にトナーが吸着しにくくなり、結果として、搬送するトナー量を増大させることができることになる。
【０００５】
従来、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等のトナーカートリッジで使用されているトナー搬送用ローラの導電性については、上記したように静電気的にトナーを制御するために、１００Ｖ印加時のローラ抵抗で１０３〜１０８Ω程度に設定することが要求されている。そのため、従来、主として導電性弾性体中に導電性フィラーや帯電防止剤などを混入することで、ローラの導電特性の制御を行っていた。
【０００６】
導電性弾性体として一般的に用いられる導電性ポリウレタンフォームの製造方法としては、例えば、ウレタンプレポリマーに水分散カーボンを混合、発泡させる技術が公知である（例えば、特許文献１，２等）。また、弾性発泡体を導電性付与物質を含む含浸液に含浸させた後、余分な溶媒を乾燥させて、表層を導電性付与物質でコーティングすることにより、フォームに導電性を付与する方法も公知である。
【特許文献１】特開平２−２２８３５７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開２００２―５３６３９号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のトナー搬送ローラにおいては、レーザービームプリンタにて低温低湿（Ｌ／Ｌ）環境下で印字を行うと、１枚の印字画像中において先端に印字された画像パターンが後端に残像として残る、いわゆるゴーストが発生してしまい、目的の画像パターンを得ることができない場合があった。
【０００８】
このゴーストの解消のためには、ローラ抵抗が低いほどよいと考えられる。その一方、トナー搬送ローラには低硬度であることが要求される。ローラ抵抗はウレタン配合中のカーボンブラック量および密度で決まり、ローラ硬度は発泡剤量および密度で決まる。そのため従来は、発泡時に用いる水中に、界面活性剤を用いてカーボンブラックを分散させることによりカーボン分散水溶液（水分散カーボン）を作製し、フォーム内にカーボンブラックを内添することで、低抵抗かつ低硬度化を図っていた。
【０００９】
しかし、水分散カーボンを用いる従来の方法では、より低抵抗化を図るために水分散カーボンを増量すると、配合中の水量も増加するため、水量が過剰となってウレタンフォームのセルが破泡し、ローラ硬度の過剰な低下が生じたり、外観不良の不具合が発生するなどの問題があった。したがって、ローラ硬度等の他要求特性を満足しつつ、ゴーストの問題を解消するための技術が求められていた。
【００１０】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、適正なローラ硬度を確保しつつ、低温低湿環境下におけるゴーストの発生を抑制することのできるトナー搬送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】
【００１１】
本発明者は鋭意検討した結果、トナーの搬送性およびローラへの移行性にそれぞれ影響する、１００Ｖ印加時におけるローラ抵抗および５Ｖ印加時におけるローラ抵抗を下記特定の範囲内とすることにより、上記課題を解決できることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明のトナー搬送ローラは、軸の外周にウレタンフォームが担持されてなり、該ウレタンフォームが、カーボンブラックが水に分散されてなる水分散カーボンを含むトナー搬送ローラにおいて、
１００Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０２．０〜１０４．０Ωであって、かつ、５Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０６．０〜１０８．０Ωであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明において、前記水分散カーボンは、界面活性剤を７．５質量％以上含有することが好ましく、前記カーボンブラックを８．０質量％以上含有することが好ましい。より好適には、前記水分散カーボンが、前記界面活性剤に対して前記カーボンブラックを等量以上含有する。また、本発明においては、前記界面活性剤として、ヒドロキシル基を末端に有する多価アルコール型ノニオン界面活性剤を用いることが好ましく、前記カーボンブラックとして、アセチレンブラックまたはケッチェンブラック等の単独のガスブラック、もしくは、該ガスブラックを分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）以上のカーボン１種と前記ガスブラックを分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）未満のカーボン１種との混合物を用いることが好ましい。さらに、本発明のローラにおいては、前記軸とウレタンフォームとの間に、融点１２０℃以上のアジペート系ポリウレタン樹脂を主成分とする熱溶融型高分子接着剤よりなる接着層が設けられていることが好ましい。さらにまた、本発明においては、好適には、前記軸の径がφ６ｍｍ未満であり、かつ、前記ウレタンフォームの厚みが４．５ｍｍ未満である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記構成としたことにより、適正なローラ硬度を確保しつつ、低温低湿環境下におけるゴーストの発生を抑制することのできるトナー搬送ローラを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の好適実施形態に係るトナー搬送ローラの幅方向断面図を示す。図示する本発明のトナー搬送ローラは、軸１の外周に、接着層２を介してウレタンフォーム３が担持されてなる。
【００１６】
本発明のトナー搬送ローラにおいては、１００Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０２．０〜１０４．０Ωであって、かつ、５Ｖ印加時におけるローラ抵抗が１０６．０〜１０８．０Ωである点に特徴がある。これにより、ローラ硬度を適正な範囲に確保しつつ、低温低湿環境下におけるゴーストの発生についても抑制できるトナー搬送ローラを得ることが可能となった。
【００１７】
また、本発明に係るウレタンフォーム３は、カーボンブラックが界面活性剤を用いて水に分散されてなる水分散カーボンを含む、カーボンブラック内添タイプのポリウレタンフォームである。本発明においては、かかる水分散カーボンとして特定のものを用いることにより、上記ローラ抵抗を有するトナー搬送ローラを得ることができる。すなわち、本発明においては、従来のように水分散カーボンの配合量を変えるのではなく、水分散カーボン中のカーボンブラック比率を変えることで、カーボンブラック量と水量、ひいてはローラ抵抗とローラ硬度とを別個に制御し、上記所望の低抵抗および低硬度を両立させることを可能としたものである。
【００１８】
但し、単に分散カーボン量を増量するのみではカーボンブラックの凝集が生じ、分散性が低下するため、導電性を均一に付与することができない。そのため、水分散カーボンに用いる界面活性剤として特定のものを選択することで、水分散カーボン中のカーボンブラック含有量を増量することが可能となる。具体的には、本発明においては、かかる界面活性剤として、ヒドロキシル基を末端に有する多価アルコール型ノニオン界面活性剤を好適に用いることができ、これにより水分散カーボン中でのカーボンブラックの凝集防止効果を向上することができる。このため、水分散カーボン中のカーボンブラック量を増量することが容易となり、ウレタンフォーム成形時においてポリマー対比で水分散カーボンの比率を高めることなく、カーボンブラック量のみを増量することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係るカーボンブラックとしては、アセチレンブラックまたはケッチェンブラック等のガスブラックを単独で用いるか、もしくは、このガスブラックを分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）以上のカーボン１種と当該ガスブラックを分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）未満のカーボン１種との混合物を用いることが、好ましい。上記ガスブラックを分級して作製した吸油量の低いカーボン１種を混合することで上記界面活性剤がカーボン間に入り込んでカーボンネットワークを形成し、凝集を抑制することができる。
【００２０】
水分散カーボン中のカーボンブラックの含有量は、好適には８．０質量％以上、より好適には９〜１１質量％とする。カーボンブラックの含有量をこの範囲とすることで、所望の低抵抗を容易に得ることが可能となる。また、水分散カーボン中の界面活性剤の含有量は、好適には７．５質量％以上、より好適には９〜１１質量％とする。界面活性剤の含有量をこの範囲とすることで、カーボンブラックを水中に安定的に分散させることができる。特には、水分散カーボン中の界面活性剤の含有量に対して、カーボンブラックを等量以上とすることで、分散状態を安定させて、カーボンブラックの量を増量することが容易となる。
【００２１】
本発明においては、上記水分散カーボンの配合によりウレタンフォーム３の抵抗調整を行う以外の点については特に制限されるものではなく、ローラ構成の詳細や他のローラ材料等については所望に応じ適宜決定することができる。
【００２２】
例えば、本発明のウレタンフォーム３は、発泡剤として水を用いて形成される水発泡ウレタンフォームであり、具体的には、あらかじめイソシアネート成分とポリオール成分を反応させてなるプレポリマー、水分散カーボン、ウレタン反応触媒などを含む発泡体形成材料を、所定形状にて発泡させたのち、加熱硬化させることにより製造される。
【００２３】
プレポリマーの製造に用いられるポリオール成分としては、例えば、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合した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、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。
【００２４】
エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとしては、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコシド、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が好ましくは２〜９５質量％、より好ましくは５〜９０質量％であり、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましい。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの配列は、ランダムであることが好ましい。
【００２５】
なお、かかるポリエーテルポリオールの分子量としては、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、３０００〜５０００の範囲のものがより好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、４０００〜８０００の範囲のものがより好ましい。更に、２官能のポリオールと３官能のポリオールとを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００２６】
また、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得ることができ、重量平均分子量が４００〜４０００の範囲、特には、６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。さらに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。
【００２７】
さらに、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましい。この場合、これらのブレンド比率が、質量比で９５：５〜２０：８０の範囲、特には９０：１０〜５０：５０の範囲となるよう用いることが好適である。
【００２８】
また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やこれらの誘導体を併用することもできる。
【００２９】
プレポリマーの製造に用いられるポリイソシアネート成分としては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）またはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）またはその誘導体が好適に用いられる。
【００３０】
トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、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、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００３１】
プレポリマー化の方法としては、ポリオールとイソシアネートを適切な容器に入れて充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとイソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０質量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５質量％である。イソシアネートの含有率が４質量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０質量％を超えると、プレポリマー化されていないイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。
【００３２】
ウレタンフォームには、上記ポリオール成分およびイソシアネート成分に加え、所望に応じてカーボンブラック以外の導電剤、架橋剤、界面活性剤、触媒、整泡剤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、難焼剤や充填材、架橋剤等を適宜使用することも可能である。
【００３３】
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、アルキル硫酸塩、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。
【００３４】
また、電子導電剤の例としては、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。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリオールとイソシアネートとの総量１００質量部に対し、０．１〜４０質量部、好ましくは０．３〜２０質量部の割合である。
【００３５】
ウレタンフォームの硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
また、ウレタンフォーム配合中には、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリオール成分とイソシアネート成分との総量１００質量部に対して０．１〜１０質量部とすることが好ましく、０．５〜５質量部とすることが更に好ましい。
【００３７】
なお、本発明に用いるウレタンフォーム３は、表面に内部から連通するセル開口部を有することが好ましく、これにより、トナーがフォーム内部から良好に供給され、トナー搬送量の不安定化の問題が解消されることになる。好ましくは、セル開口部の径が５０〜４００μｍであり、また、開口部のウレタンフォーム表面１ｃｍ２あたりの個数が１００〜２０００個であることが好ましい。かかるセル開口部を有する構造を得るためのウレタンフォームの形成は、ウレタンフォーム配合と離型剤との組合せで、従来技術に基づき行うことができる。また、本発明のローラの硬度は、好適には、アスカーＦ硬度で７０〜９５°の範囲内である。
【００３８】
また、本発明のローラに用いる軸１としては、特に制限はなく、いずれのものも使用し得るが、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛等のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトを用いることができる。なお、本発明においては、かかる軸１の径をφ６ｍｍ未満、例えば、５．０ｍｍとし、かつ、ウレタンフォーム３の厚みを４．５ｍｍ未満、例えば、４．０ｍｍとすることが好適である。これにより、ローラの軽量化を図ることができるとともに、ウレタンフォームの薄層化によりマクロで見た時のウレタンフォームの弾性率が上がり、トナー掻き取り性が向上する。また、ウレタンフォームの薄層化によるウレタンフォームの体積減少により、印字耐久時にウレタンフォームが含むトナー量が減少し、トナー燃費を抑制することができる。
【００３９】
さらに、本発明のローラにおいては、図示するように、軸１とウレタンフォーム３との間に、接着層２を設けることが好ましい。接着層２に用いる接着剤としては、融点１２０℃以上、特には１３０℃以上２００℃以下のアジペート系ポリウレタン樹脂を主成分とする熱溶融型高分子接着剤を好適に用いることができる。
【００４０】
かかる接着剤の性状としては、フィルムやペレット等、いかなる形態であってもよい。また、接着層２の厚みは、好適には２０〜３００μｍであり、薄すぎると接着不良が発生し、厚すぎると好適なローラ抵抗が得られないため、いずれも好ましくない。なお、接着時における接着剤の溶融温度は、１００℃以上、特には１３０℃以上２００℃以下であって、接着剤の融点よりも低い温度とすることが好ましい。これにより、接着層２が半溶融状態となり、５Ｖ印加時のローラ抵抗を１０６〜１０８Ω、１００Ｖ印加時のローラ抵抗を１０２〜１０４Ωと電圧依存性をコントロールすることがより容易になり、印字耐久初期の濃度を上げることが可能となる。
【００４１】
本発明のトナー搬送ローラは、軸１の外周に、所望に応じ接着剤を介してウレタンフォーム３を担持させた後、軸１とウレタンフォーム３とを所定の温度で加熱接着することにより製造することができる。
【００４２】
具体的にはまず、スラブ状等の任意の形状にてウレタンフォーム３を成形する。本発明においては、このウレタンフォーム３の成形に際し、低圧発泡機を用いて、プレポリマーとそれ以外の成分の混合物とをメカニカルヘッド部で攪拌ロータにて混合し、混合物を型温４０〜８０℃の金型に注入して加熱硬化させる方法を好適に用いることができる。この方法により成形できるウレタンフォームは、機械的なガス封入により得られるものと比べて低硬度、例えば、アスカーＦ硬度で３０〜９０°の発泡体となる。
【００４３】
また、軸１の外周には、フィルム状接着剤を巻回するか、またはペレット状接着剤を溶融、塗布することにより、接着剤の膜を形成する。その後、ウレタンフォーム３に孔をあけて、この孔に接着剤付きの軸１を挿入する。その後、所定温度で加熱を行って、軸１とウレタンフォーム３とを接着層２を介して一体化させ、ウレタンフォーム３の表面を研磨して所望の円筒形状とし、さらに、ウレタンフォーム３の端部を裁断して所定形状とすることで、本発明のトナー搬送ローラを得ることができる。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示すような、軸１の外周に接着層２を介してウレタンフォーム３が担持されてなるトナー搬送ローラを、下記の表１（比較例２以外），表２（比較例２）中に示す配合に従い製造した。軸１としては、金属製のシャフト（直径φ６ｍｍ，長さ約２６０ｍｍ）を用いた。
【００４５】
下記表中の成分１は、分子量５０００の３官能のＰＥＯ、ＰＰＯブロック共重合体のポリオールを、トリレンジイソシアネート（Ｔ−８０）を用いて、あらかじめプレポリマー化させたものである。その際、フリーＴＤＩをＮＣＯ％６．７に調整した。また、成分２としては、界面活性剤を用いて水中にカーボンブラックを分散させた水分散カーボンと、２種類の触媒（発泡促進用および樹脂化促進用）と、製泡剤とを配合したものを用いた。
【００４６】
【表１】
2009222846.tif 000003
＊１）分子量５０００の３官能ＰＥＯ、ＰＰＯブロック共重合体のポリオールをフリーＴＤＩをＮＣＯ％６．７にプレポリマー化したもの
＊２）非イオン界面活性剤８．３質量％，ケッチェンブラックＥＣ６００  ８．３質量％含有＋水
＊３）多価アルコール型非イオン界面活性剤１１質量％，ケッチェンブラックＥＣ６００  １１質量％含有＋水
＊４）多価アルコール型非イオン界面活性剤７．７質量％，ケッチェンブラックＥＣ６００を分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）以上のカーボン１種とケッチェンブラックＥＣ６００を分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）未満のカーボン１種とを混合したもの２８質量％含有＋水
＊５）ジメチルポリシロキサンとポリエーテルブロックコポリマー
【００４７】
【表２】
2009222846.tif 000004
【００４８】
ウレタンフォーム３は、低圧発泡機を用いて、成分１と成分２とを所定の配合比率で注入し、メカニカルヘッド部で攪拌ロータにて混合して、混合物を型温４２℃の金型に注入し、加熱硬化させて成形した。この際、成分１中のプレポリマーのフリーＴＤＩと成分２中の水との反応により炭酸ガスが発生することで、内部に気泡を含有したウレタンフォーム３が得られた。得られたウレタンフォーム３の硬度を、下記の表３中に示す。
【００４９】
次いで、このウレタンフォーム３を成形して軸１に対応する孔をあけ、軸１の外周に、下記表３中に示すフィルム状接着剤を巻回することにより接着剤の層を形成した。次いで、ウレタンフォーム３の孔に軸１を挿入して、温度１３０℃で６０分間加熱し、軸１とウレタンフォーム３とを接着層２を介して一体化させた。その後、ウレタンフォーム３の表面を研磨して外径１３ｍｍの円筒形状とし、さらに、ウレタンフォーム３の端部を長さ約２１８ｍｍにて裁断することで、各供試ローラを得た。
【００５０】
＜ローラ抵抗測定方法＞
得られた各供試ローラにつき、常温常湿環境（２２．５℃／５５ＲＨ％）にて、図２に示すような装置を用いて、ローラ抵抗を測定した。具体的には、金属板１００上に各ローラを載置し、ローラの両端に０．９８Ｎの荷重を負荷した状態で（総圧：１．９６Ｎ）、低電圧電源にて印加電圧５Ｖをかけて、測定を行った。測定箇所は１０ヶ所とし、その平均値を求めた。印加電圧１００Ｖの場合についても、同様に行った。その結果を、下記の表３中に示す。
【００５１】
＜初期画像評価＞
得られた各供試ローラを市販のＬＢＰにトナー搬送ローラとして組み込んで、Ｌ／Ｌ環境（１０℃／１５ＲＨ％）下で、画像出し後１枚目の画像のゴーストの発生の有無を確認した。０、２５、５０、７５、１００％の画像パターンでゴーストのない画像を◎、０〜７５％の画像パターンでゴーストがなく、１００％の画像パターンでゴーストのある画像を○、０〜５０％の画像パターンでゴーストがなく、７５〜１００％の画像パターンでゴーストのある画像を×とした。その結果を、下記の表３中に示す。
【００５２】
【表３】
2009222846.tif 000005
＊６）ケッチェンブラックＥＣ６００を分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）以上のカーボン１種とケッチェンブラックＥＣ６００を分級して作製した吸油量５００（ｃｍ３／１００ｇ）未満のカーボン１種とを混合したもの
＊７）ポリウレタン系：融点１０５〜１１０℃（融点は（株）島津製作所製の高化式フローテスターによる測定値である）
＊８）ポリウレタン系（アジペート系）：融点１５０〜２００℃（融点は（株）島津製作所製の高化式フローテスターによる測定値である）
【００５３】
上記表中の結果から、本発明に係る条件を満足する実施例の供試ローラにおいては、ローラ硬度を確保しつつ、Ｌ／Ｌ環境下でのゴースト不具合を改善して、良好な印字パターンが得られていることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るトナー搬送ローラを示す幅方向断面図である。
【図２】実施例における抵抗測定装置の概略を示す説明図である。
【図３】画像形成装置の一例を示す概略説明図である。
【図４】トナー搬送ローラから現像ローラにトナーが搬送されるメカニズムを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  軸
２  接着層
３  ウレタンフォーム
１１  画像形成体
１２  現像ローラ
１３  トナー搬送ローラ
１４  トナー収容部
１５  転写ローラ
１６  帯電部
１７  露光部
１８  ブレード
２０  トナー
１００  金属板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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