JP2002341642A

JP2002341642A - トナー供給ローラの製造方法、トナー供給ローラおよびそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2002341642A
Application number: JP2001145843A
Authority: JP
Inventors: Wataru Takahashi; 渉高橋; Akira Kusano; 暁草野; Takayuki Mochizuki; 孝之望月
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】良好なトナー搬送性および不要トナー掻き取
り性を有することに加えて、トナーの帯電性能にも優
れ、かつ、製造工程における省コスト、省スペースの要
請にも対応することのできる、トナー供給ローラの製造
方法、トナー供給ローラおよびそれを用いた画像形成装
置を提供する。【解決手段】表面に担持したトナーを画像形成体に搬
送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接
して、該現像ローラにトナーを供給するトナー供給ロー
ラであって、金軸と、該金軸の外周に一体成形により設
けられたウレタンフォーム層とを含むトナー供給ローラ
の製造方法である。前記一体成形を行う円筒状金型の内
周面にシリコーン樹脂を塗布した後、該円筒状金型の中
心線上に前記金軸を貫設した状態で、該円筒状金型内に
ウレタン材料を注入することにより前記ウレタンフォー
ム層を形成する。その製造方法により製造され、前記ウ
レタンフォーム層の表面が、前記シリコーン樹脂により
改質されてなるトナー供給ローラである。これを用いた
画像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウレタンフォーム
製ローラの製造方法に関し、特には、複写機やプリンタ
ー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のトナ
ー供給ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）の製
造方法、これにより得られるトナー供給ローラ、およ
び、このトナー供給ローラを用いた画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンター等の電子写
真方式の画像形成装置等における現像部には、静電潜像
を保持する画像形成体と、この画像形成体に当接して表
面に担持したトナー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と、この現像ローラにトナー
を供給するトナー供給ローラとが設けられており、トナ
ーを、トナー収容部からトナー供給ローラおよび現像ロ
ーラを介して画像形成体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。

【０００３】この現像機構において良好な画像形成を行
うには、トナーの薄層が現像ローラ表面上にムラなく均
一に形成され、担持されていることが必要である。従っ
て、かかる現像機構においては、現像ローラ自体のトナ
ー保持性能等に加え、トナー供給ローラの性能、特には
表面性能が重要となってくる。即ち、トナー供給ローラ
には、現像ローラに当接して、摩擦帯電、トナーの供給
および掻き取りを行うことにより、現像ローラ表面上に
均一なトナー層を形成することが要求される。

【０００４】上記要求を満足できる良好な表面性能を備
えたトナー供給ローラを得るために、従来より、様々な
検討が重ねられてきている。近年では、かかるトナー供
給ローラとして、金軸上に網目状の表面構造を有する弾
性発泡体を積層することで、トナーの搬送性と現像ロー
ラ上の不要トナーの除去とに寄与できるよう工夫された
ものが好ましく使用されており、この目的に対し適切な
弾性発泡体として、柔軟性や強度面等から、一般に、ウ
レタンフォームが好適に使用されている。

【０００５】このような表面構造を有するウレタンフォ
ーム製ローラの製造方法としては、例えば、ウレタンフ
ォームを金軸と一体で筒状型内で発泡成形して、金軸周
囲に網目状ウレタンフォーム層を設け、このローラ表面
を研磨あるいはピーリング等により円柱状に削り落とす
ことでフォームの網目をローラ表面とする方法が公知で
ある。しかし、この方法においては、研磨により表面性
が悪化してしまう場合があり、また、研磨またはピーリ
ングのための工程増とそのための設備投資が大きいこと
から、最終的に製品コスト増につながるという問題があ
った。

【０００６】この問題を解決するために、一体成形後の
ローラ表面に対する後加工を要しないウレタンフォーム
製ローラの製造方法として、成形品が最終形状となる型
において金軸とウレタンフォームとを一体成形するとと
もに、その型の内表面を特殊形状とすることにより、成
形品表面のスキン開口率をコントロールして、ローラの
表面開口率を２０％以上とするトナー供給ローラの製造
方法が提案されている（特開平９−２７４３７３号公
報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の方法においては、ウレタンフォーム層等の弾性
発泡体層を備えたトナー供給ローラにおける重要な要求
性能の一つである、トナーを均一に安定して帯電させる
ための帯電性能についてはほとんど考慮がなされておら
ず、かかる帯電特性の適切な制御に関しては十分に改良
できるものではなかった。これに対し、ローラ表面にト
ナーの帯電性を向上させる効果を有する樹脂を適用して
ローラの表面改質を行うことにより、帯電性能を向上す
る方法が提案されているが（特開平１０−１１５９７７
号公報）、この方法によればローラ表面の帯電性能の制
御を適切に行うことは可能であるものの、ローラ形状に
成形した後に表面に樹脂の塗装を行うために、塗装と乾
燥の各工程が必要となり、高価な設備やスペースを要す
るという難点があった。また、円筒状モールドの内周面
にあらかじめ塗膜を形成しておき、このモールド内で泡
体の成形を行うことによりローラ本体と塗膜とを一体化
するローラ用発泡体の製造方法も公知であるが（特開平
８−５０４１１号公報）、この方法も、上記技術と同様
に、別途塗膜の硬化段階を必要とすることから、製造の
工程増を避けることができなかった。

【０００８】そこで本発明の目的は、上記の問題を解消
して、良好なトナー搬送性および不要トナー掻き取り性
を有することに加えて、トナーの帯電性能にも優れ、か
つ、製造工程における省コスト、省スペースの要請にも
対応することのできる、トナー供給ローラの製造方法、
トナー供給ローラおよびそれを用いた画像形成装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明は、以下の通りである。（１）表面に担持したトナーを画像形成体に搬送するこ
とにより可視画像を形成する現像ローラに当接して、該
現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラであっ
て、金軸と、該金軸の外周に一体成形により設けられた
ウレタンフォーム層とを含むトナー供給ローラの製造方
法において、前記一体成形を行う円筒状金型の内周面に
シリコーン樹脂を塗布した後、該円筒状金型の中心線上
に前記金軸を貫設した状態で、該円筒状金型内にウレタ
ン材料を注入することにより前記ウレタンフォーム層を
形成す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。

【００１０】（２）前記（１）の製造方法において、前
記シリコーン樹脂として、前記ウレタンフォーム層を構
成するイソシアネート成分と反応可能な官能基を有する
シリコーン樹脂を用いる製造方法である。

【００１１】（３）前記（１）または（２）の製造方法
において、前記シリコーン樹脂を、塗布量０．０１〜
１．０ｍｇ／ｃｍ²の範囲にて塗布する製造方法であ
る。

【００１２】（４）前記（１）〜（３）のいずれかの製
造方法により製造され、前記ウレタンフォーム層の表面
が、前記シリコーン樹脂により改質されてなることを特
徴とするトナー供給ローラである。

【００１３】（５）前記（４）のトナー供給ローラにお
いて、ローラ表面に、内部から連通するセル開口部を有
するトナー供給ローラである。

【００１４】（６）トナー供給ローラ表面にトナーを担
持させてトナーの薄膜を形成し、該トナー供給ローラを
画像形成体に接触または近接させて、該画像形成体表面
にトナーを供給することにより可視画像を形成する画像
形成装置において、該トナー供給ローラとして、前記
（４）または（５）のトナー供給ローラを用いたことを
特徴とする画像形成装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明
のトナー供給ローラの製造方法においては、例えば、図
１（イ）に示すような円筒状金型１を用いることがで
き、この円筒状金型１内で、（ハ）に示すような最終形
状のローラ１０における金軸２とウレタンフォーム層３
との一体成形を行う。具体的には、図１（イ）に示すよ
うに、円筒状金型１の中心線上に金軸２を貫設した状態
で、内部にウレタン材料を注入し、円筒状金型１を密閉
した後（図１（ロ））、発泡、硬化を行えばよく、この
一体成形の工程の条件等には特に制限はない。

【００１６】本発明においては、かかる一体成形を行う
に先立って、円筒状金型１の内周面に、シリコーン樹脂
を塗布しておくことが重要である。シリコーン樹脂をあ
らかじめ塗布した円筒状金型１により上記一体成型の工
程を行うことで、ウレタン材料の発泡、硬化の過程で、
形成されるウレタンフォーム層３の表面が塗布されたシ
リコーン樹脂により改質されるために、最終的に得られ
るローラ表面の平滑性を損なうことなく、トナーの帯電
性能を適切に調整することができる。

【００１７】かかるシリコーン樹脂としては、ウレタン
材料中のイソシアネート成分と反応可能な官能基を有す
るものが好適であり、表面改質に適したものを適宜使用
することができる。好適なシリコーン樹脂としては、具
体的には、例えば、下記一般式（１）〜（３）、（式中、Ｒ¹〜Ｒ²⁶は夫々独立に炭素数１〜２０の飽和
脂肪族炭化水素またはフェニル基を表し、Ｘ¹〜Ｘ⁴は夫
々独立にイソシアネートと反応可能な活性水素を含む官
能基を表す）で表される両末端変性タイプ、片末端変性
タイプおよび側鎖変性タイプの変性（反応性）シリコー
ンオイルが挙げられ、これらを２種以上混合して用いて
もよい。ここで、式中のＸの官能基の具体例としては、
例えば、以下のものが挙げられる。また、使用することのできるシリコーン樹脂の具体的な
商品名としては、例えば、東レ・ダウコーニングシリコ
ーン（株）製ＢＹ１６−２０１、ＢＹ１６−８４８、
ＢＹ１６−８５３、信越シリコーン（株）製Ｘ−２２
−１６０ＡＳ等を挙げることができる。

【００１８】シリコーン樹脂の塗布量は、好ましくは
０．０１〜１．０ｍｇ／ｃｍ²、より好ましくは０．１
〜０．５ｍｇ／ｃｍ²の範囲である。塗布量が０．０１
ｍｇ／ｃｍ²未満ではローラ表面の改質を十分に行うこ
とができず、所期の帯電性能向上効果が得られない。一
方、塗布量が１．０ｍｇ／ｃｍ²を超えてもそれ以上の
効果は得られず、却ってコスト高となるため好ましくな
い。また、塗布量が多すぎるとローラ表面がベタついて
未反応部分が残るため、薄層にて塗布することが必要と
なる。

【００１９】ウレタンフォーム層３を形成するためのウ
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。

【００２０】また、イソシアネート成分についても特に
制限はなく、汎用である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−ＭＤ
Ｉ、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。

【００２１】ウレタン材料中には、これらポリウレタン
原料に加え、所望に応じて架橋剤、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、難焼剤や充填材、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。

【００２２】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。

【００２３】また、本発明のトナー供給ローラ１０は、
図１（ハ）に示すように、金軸２の外周にウレタンフォ
ーム層３が一体成形された構造を有し、本発明の上記製
造方法により製造されてなるものである。かかるトナー
供給ローラ１０は、例えば、図２に概略的に示す非磁性
一成分系の現像装置に適用される。図示するように、供
給ローラ１０は、現像ローラ１２に当接して配置され、
トナー収容部内のトナー１１を一旦現像ローラ１２の表
面に担持させ、これを介して画像形成体１３に搬送する
ことにより、静電潜像の可視化を行う現像プロセスの一
部を構成する。尚、図中の１４はクリーニング部、１５
はクリーニングブレード、１６はブレードを夫々示す。

【００２４】本発明のローラ１０においては、ウレタン
フォーム層３の表面がシリコーン樹脂により改質されて
いることから、ウレタンフォーム本来の帯電特性が適切
に制御され、トナーの搬送性や掻き取り性に加えて、ト
ナーの帯電性にも優れた性能を発揮することができる。

【００２５】また、本発明のローラ１０は、ローラ表面
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
れて、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５０〜４００μ
ｍであり、また、開口部のウレタンフォーム層３表面１
ｃｍ²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
ウレタンフォーム層３の形成は、ポリウレタン配合と離
型剤との組合せで従来技術に基づき行うことができる。
なお、離型剤としてはシリコーンオイルも一般的に用い
られるが、この場合のシリコーンオイルには、上述の本
発明に係るシリコーン樹脂とは異なり反応性の基を有し
ていないものを用いるため、ローラ表面において、本発
明における表面改質効果とセル開口部の形成とを良好に
両立することが可能である。

【００２６】本発明の画像形成装置は、図２に示すよう
な非磁性一成分系の現像装置を備えるものであって、本
発明の上記トナー供給ローラを用いたものであればよ
く、他の部材等の条件には特に制限はない。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらによりなんら限定されるも
のではない。実施例１図１（イ）に示すような、内周面をフッ素樹脂によりコ
ートされた内径１２ｍｍの円筒状金型１の内周面に、イ
ソシアネートと反応する水酸基を有する反応性シリコー
ンオイル（東レ・ダウコーニングシリコン（株）製、Ｂ
Ｙ１６−２０１）約０．３ｇおよび離型剤適量を均一に
塗布した後、図示するように直径５ｍｍの金軸２をセッ
トし、下記表１に示す配合の軟質ウレタンフォーム発泡
性混合液を型内に注入発泡させて、軟質ウレタンフォー
ム製のローラ（図１（ハ））を得た。得られたローラの
ウレタンフォーム層は密度０．０１１ｇ／ｃｍ³の連通
セルフォームであり、ローラ表面全面も均一な連通口を
有していた。

【００２８】

【表１】

【００２９】比較例１円筒状金型１の内周面に反応性シリコーンオイルを塗布
しなかった以外は、実施例１と同じ条件でローラを作製
した。

【００３０】最初に、上記実施例および比較例で得られ
たローラのトナー帯電量を測定するために、各ローラを
トナー供給ローラ１０として図２に示す現像装置に装着
し、周速５０ｍｍ／ｓｅｃで回転させて、現像ローラ１
２の表面に均一な現像剤の薄層を形成した。この薄層を
エアーで吸引してファラデーゲージ内に導入し、電荷量
を測定した。この結果を下記表２に示す。

【００３１】また、同様に各ローラを現像装置に装着し
て、平均粒径７μｍの非磁性一成分現像剤を用い、線速
６０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させながら反転現像で画
像出しを行って、初期の画像性（シャープさ、濃度均一
性、かぶり、トナーチリ発生の有無）を評価した。この
結果を下記表２に併せて示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のトナ
ー供給ローラの製造方法によれば、良好なトナー搬送性
および不要トナー掻き取り性を有することに加えて、ト
ナーの帯電性能にも優れたトナー供給ローラを得ること
ができ、かつ、製造工程における省コスト、省スペース
の要請にも対応することができる。従って、かかる本発
明のトナー供給ローラを用いた本発明の画像形成装置に
よれば、トナーの帯電量の不足に起因する画像不良の発
生がなく、良好な画像を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）本発明の製造方法に用いることのできる
円筒状金型を示す斜視図である。（ロ）（イ）に示す円筒状金型を密閉した状態を示す斜
視図である。（ハ）本発明の一例のトナー供給ローラを示す斜視図で
ある。

【図２】本発明に係る非磁性一成分系の現像装置の概略
図である。

【符号の説明】

１円筒状金型２金軸３ウレタンフォーム層１０トナー供給ローラ１１トナー１２現像ローラ１３画像形成体１４クリーニング部１５クリーニングブレード１６ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｋ 105:04 105:22 105:22 (72)発明者望月孝之神奈川県横浜市戸塚区柏尾町１番地株式会社ブリヂストン横浜工場内Ｆターム(参考） 2H077 AC04 AD06 AD13 AD17 EA14 FA00 FA13 FA16 FA22 GA01 3J103 AA02 AA13 BA41 FA15 GA02 GA52 GA57 GA58 HA47 HA48 4F213 AA33 AA42 AB02 AD18 AE10 AG03 AH33 WA02 WA18 WA32 WA43 WA52 WA55 WA58 WB01 WC01 WF06 WF24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に担持したトナーを画像形成体に搬
送することにより可視画像を形成する現像ローラに当接
して、該現像ローラにトナーを供給するトナー供給ロー
ラであって、金軸と、該金軸の外周に一体成形により設
けられたウレタンフォーム層とを含むトナー供給ローラ
の製造方法において、前記一体成形を行う円筒状金型の内周面にシリコーン樹
脂を塗布した後、該円筒状金型の中心線上に前記金軸を
貫設した状態で、該円筒状金型内にウレタン材料を注入
することにより前記ウレタンフォーム層を形成すること
を特徴とするトナー供給ローラの製造方法。
【請求項２】前記シリコーン樹脂として、前記ウレタ
ンフォーム層を構成するイソシアネート成分と反応可能
な官能基を有するシリコーン樹脂を用いる請求項１記載
の製造方法。
【請求項３】前記シリコーン樹脂を、塗布量０．０１
〜１．０ｍｇ／ｃｍ ²の範囲にて塗布する請求項１また
は２記載の製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のうちいずれか一項記載の
製造方法により製造され、前記ウレタンフォーム層の表
面が、前記シリコーン樹脂により改質されてなることを
特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項５】ローラ表面に、内部から連通するセル開
口部を有する請求項４記載のトナー供給ローラ。
【請求項６】トナー供給ローラ表面にトナーを担持さ
せてトナーの薄膜を形成し、該トナー供給ローラを画像
形成体に接触または近接させて、該画像形成体表面にト
ナーを供給することにより可視画像を形成する画像形成
装置において、該トナー供給ローラとして、請求項４ま
たは５記載のトナー供給ローラを用いたことを特徴とす
る画像形成装置。