JP2003156930A

JP2003156930A - トナー搬送ローラの製造方法、トナー搬送ローラおよびこれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2003156930A
Application number: JP2001357301A
Authority: JP
Inventors: Wataru Takahashi; 渉高橋; Akira Kusano; 暁草野; Shohei Morikawa; 昌平森川; Takayuki Mochizuki; 孝之望月; Michio Kaneshiro; 倫夫金城
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2003-05-30
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: JP4222752B2

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な表面特性を有し、実機搭載時、特に
は、印刷初期や、多量の印刷を繰り返し行った際などに
おいてもトナーのボタ落ちや画像不良の発生がなく、良
質な画像を得ることのできるトナー搬送ローラの製造方
法、トナー搬送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】軸２と、軸２の外周に一体成形により設
けられたポリウレタンフォーム層３とを備えるトナー搬
送ローラ１０の製造方法である。原料成分を、筒型１の
中心線上に軸２が貫設された状態にて筒型１内に注入
し、発泡、硬化させて、軸２とポリウレタンフォーム層
３とを一体化する工程を含む。軸２と一体化させたポリ
ウレタンフォーム層３を脱型した後、ポリウレタンフォ
ーム層３の外周面に対するクラッシング処理と、ポリウ
レタンフォーム層３の二次キュア処理との双方を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー搬送ローラ
（以下、単に「ローラ」とも称する）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に用いるトナー搬送ローラ（以
下、単に「ローラ」とも称する）の製造方法、この方法
により得られるトナー搬送ローラ、および、このトナー
搬送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）とが設けられており、トナーを、トナー収容部
からトナー搬送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、トナー搬送ローラの性能、特には
表面性能が重要となってくる。即ち、トナー搬送ローラ
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
えたトナー搬送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、かかるトナー搬
送ローラとして、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、優れた表面性能を有する
ローラを得ることができるものではなかった。

【０００６】この問題を解決するために、一体成形後に
ローラの表面性を悪化させるような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芯金とウレタンフォームとを一
体成形し、さらに、ポリウレタン配合や成形型、プロセ
ス等の改良によりフォームのセル径、セル数および開口
率を制御することで、良好な表面特性、ひいては良質な
画像を得る方法が種々提案されている。

【０００７】例えば、特開平９−２７４３７３号公報に
は、最終ロール形状を呈する成形キャビティ内で芯金と
軟質ポリウレタンスポンジ層とが一体成形されてなり、
表面のスキン層が、所定の開口径を有する開口部を所定
の割合で有するトナー供給ロールが提案されている。ま
た、特開平１０−２２１９４５号公報には、最終形状を
与える成形キャビティ内での発泡成形により芯金の周り
に軟質ポリウレタンスポンジ層が一体的に形成され、該
軟質ポリウレタンスポンジ層が、所定の物性値を有し、
かつ、所定の開口径の独立開口セルを所定の割合で有す
る独立気泡型の発泡体構造を有するトナー供給ロールが
記載されており、さらに、特開平１１−３８７４９号公
報には、芯金と、所定の硬度を有し、かつ、所定の開口
径を有する開口部を所定の割合で有する軟質ポリウレタ
ンフォーム層とからなり、該ポリウレタンフォーム層の
外周面に所定の凹凸表面構造が形成されているトナー供
給ロールが記載されている。

【０００８】

【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、印刷初期や、多量の印刷を繰
り返し行った際に発生するトナーのボタ落ちや画像不良
を完全に抑制することはできず、トナー搬送ローラとし
ての要求特性を十分満足しているとは言えなかった。

【０００９】そこで本発明の目的は、上記の問題を解消
して、良好な表面特性を有し、実機搭載時、特には、印
刷初期や、多量の印刷を繰り返し行った際などにおいて
もトナーのボタ落ちや画像不良の発生がなく、良質な画
像を得ることのできるトナー搬送ローラの製造方法、ト
ナー搬送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。

【００１０】

【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）軸と、該軸の外周に一体成形により設けられたポ
リウレタンフォーム層とを備えるトナー搬送ローラの製
造方法であって、原料成分を、筒型の中心線上に軸が貫
設された状態にて該筒型内に注入し、発泡、硬化させ
て、前記軸とポリウレタンフォーム層とを一体化する工
程を含むトナー搬送ローラの製造方法において、前記軸
と一体化させたポリウレタンフォーム層を脱型した後、
該ポリウレタンフォーム層の外周面に対するクラッシン
グ処理と、該ポリウレタンフォーム層の二次キュア処理
との双方を行うことを特徴とするトナー搬送ローラの製
造方法である。

【００１１】（２）前記（１）の製造方法において、前
記クラッシング処理として、前記ポリウレタンフォーム
層に物理的圧迫を加える製造方法である。

【００１２】（３）前記（１）の製造方法において、前
記クラッシング処理として、前記ポリウレタンフォーム
層にエアーの吹き付けを行う製造方法である。

【００１３】（４）前記（１）〜（３）のいずれかの製
造方法において、前記二次キュア処理を、４５〜３００
℃にて３０秒〜８時間で行う製造方法である。

【００１４】（５）前記（１）〜（４）のいずれかの製
造方法により製造されたことを特徴とするトナー搬送ロ
ーラである。

【００１５】（６）トナー搬送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、該トナー搬送ローラを
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、該トナー搬送ローラとして、前記
（５）のトナー搬送ローラを用いたことを特徴とする画
像形成装置である。

【００１６】

【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
のトナー搬送ローラの製造方法においては、筒型とし
て、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における軸２とポリウレタ
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の中心線上に軸２を
貫設した状態で、内部にポリ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。

【００１７】本発明においては、筒型内での一体成形に
より軸２と一体化したポリウレタンフォーム層３を脱型
した後、このポリウレタンフォーム層３に対し、所定の
二工程からなる後加工を行う。かかる後加工を行うこと
により、ローラの外径寸法精度が向上するとともに、
フォームに残留する原料の不純物を減少させることが
できるため、トナー供給ローラの現像ローラへの面圧
（接触圧）が均等になり、かつ、トナー帯電圧が向上す
る。これにより、ボタ落ちや印刷画像の不良を生じない
良好なトナー搬送ローラを得ることができるものであ
る。

【００１８】具体的には、後加工として、ポリウレタン
フォーム層３の外周面に対するクラッシング処理と、ポ
リウレタンフォーム層３を再度加熱する二次キュア処理
との双方を行う。これらの工程を行う順序は制限され
ず、いずれを先に行っても本発明の効果は得られるが、
これら二工程のうちの一方のみではなく、双方を行うこ
とが必要である。

【００１９】クラッシング処理の手法としては特に制限
はなく、物理的圧迫、エアー吹き付け等の公知の手法を
適宜用いることができ、これにより、トナー搬送ローラ
の外径寸法を良好に整えることができる。ポリウレタン
フォーム部材に対してクラッシングを行うことは公知で
あり、フォーム通気性を向上させるための公知の手段と
して、例えば、特開平９−２７４３７３号公報等に記載
されているが、本発明においては、かかるクラッシング
処理と二次キュア処理とを組み合わせることにより、従
来技術にはない優れた効果を得ることができ、トナー搬
送ローラに求められる要求性能を高度に満足し得る高性
能のトナー搬送ローラが実現できることを見出した。

【００２０】物理的圧迫による処理は、例えば、板状体
で挟んだり、金属、ゴム等からなる一対の硬いローラ間
を通すなどにより、ポリウレタンフォーム層３の厚みが
５〜６０％程度、好ましくは１０〜２５％となるよう押
しつぶすことにより行う。但し、この押しつぶしの割合
はポリウレタンフォーム層３の密度や硬度等により変動
する。板状体で挟んでクラッシング処理する場合の模式
図を図３に示す。この場合、ローラ１０を板状体４で挟
んで図３（イ）の状態から垂直方向に圧迫を加え、図３
（ロ）のようにポリウレタンフォーム層を押しつぶした
状態で、上下の板状体４を、平行状態を維持したまま互
いに逆方向へ移動させて、クラッシングする。また、エ
アー吹き付けは、ローラを約５００〜１０００ｒｐｍの
速度で回転させ、ローラ表面から約３ｍｍの距離に位置
させた径約１．５ｍｍのエアーノズルをローラの軸方向
にゆっくりと移動させながら、約１．０ＭＰａの高圧エ
アーをローラに対し略垂直方向から吹き付けることによ
り行うことができる。

【００２１】二次キュア処理は、好ましくは４５〜３０
０℃、より好ましくは８０〜１５０℃の温度範囲で、３
０秒〜８時間、より好ましくは４分〜３０分間にて行
う。この範囲よりも温度が低いかまたは時間が短いと、
本発明の効果を十分に得ることができず、一方、この範
囲よりも温度が高いかまたは時間が長いと、却ってロー
ラの表面製を損なう場合があり、いずれも好ましくな
い。この際の環境条件は制限されず、静置した状態で
も、送風を行ってもよく、また、減圧下で硬化させても
よい。

【００２２】ポリウレタンフォーム層３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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】また、本発明のトナー搬送ローラ１０は、
図１（ハ）に示すように、軸２の外周にポリウレタンフ
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
ー搬送ローラ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、
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。

【００２７】本発明のトナー搬送ローラ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５０〜４０
０μｍであり、また、開口部のポリウレタンフォーム層
３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
るためのポリ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。尚、本発明の上記２工程とかかるセル開口
部との関係については、二次キュア工程はセル開口には
基本的に寄与するものではないが、クラッシング工程に
おいては、ポリウレタンフォーム層３内部の未開口セル
を開口させてポリウレタンフォーム層３内部のセル開口
率を上げる効果を得ることができ、また、ポリウレタン
フォーム層３表面のセル開口率も若干上げることができ
る。

【００２８】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
発明の上記トナー搬送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。

【００２９】

【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。実施例図１（イ）に示すような、内径１２ｍｍの円筒状金型１
に、図示するようにして直径５ｍｍの軸２をセットし、
下記表１に示す配合の軟質ポリウレタンフォーム発泡性
混合液を型内に注入し、発泡、硬化させて、軸２とポリ
ウレタンフォーム層３とを一体化させた。脱型後に得ら
れた軟質ウレタンフォーム製ローラ（図１（ハ））のポ
リウレタンフォーム層は密度０．０７ｇ／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。

【００３０】

【表１】

【００３１】脱型後のローラを２枚のアルミ板の間に挟
んで、ポリウレタンフォーム層３の厚みが約１５％程度
となるように均等に圧迫を加えた後、そのまま上下の板
を、平行状態を維持したまま、間でローラを転がすよう
にして互いに逆方向に移動させ、クラッシングした（図
３参照）。次いで、１４０℃ ２０分の条件にてポリウ
レタンフォーム層の二次キュア処理を行って、実施例の
ローラを得た。

【００３２】比較例１〜３クラッシング処理および二次キュア処理のいずれも行わ
ないものを比較例１、クラッシング処理のみを行ったも
のを比較例２、二次キュア処理のみを行ったものを比較
例３として、夫々の条件にて各比較例のローラを得た。
得られた実施例および比較例のローラについて、初期お
よび５０００枚印刷後の印刷画像を評価した。評価点と
してはトナーボタ落ちおよび濃度ムラの２点で行い、不
良が発生したものを×、問題が生じなかったものを○と
した。この結果を下記の表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のトナ
ー搬送ローラの製造方法によれば、良好な表面特性を有
し、実機搭載時、特には、印刷初期や、多量の印刷を繰
り返し行った際などにおいてもトナーのボタ落ちや画像
不良の発生がなく、良質な画像を得ることのできるトナ
ー搬送ローラを得ることができる。従って、かかる本発
明のトナー搬送ローラを用いた本発明の画像形成装置に
よれば、トナーのボタ落ちや画像不良の発生等がなく、
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搬送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。

【図３】クラッシング処理の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１円筒状金型２軸３ポリウレタンフォーム層４板状体１０トナー搬送ローラ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 Ｂ２９Ｌ 31:32 Ｂ２９Ｌ 31:32 (72)発明者森川昌平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 (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 (72)発明者金城倫夫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 FA13 GA03 3J103 AA02 BA41 EA13 EA20 FA18 GA57 GA58 HA12 HA18 HA48 4F204 AA42 AD15 AG08 AG20 AH04 EA01 EA04 EB01 EB12 EK17 EW02 EW06 EW21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸と、該軸の外周に一体成形により設け
られたポリウレタンフォーム層とを備えるトナー搬送ロ
ーラの製造方法であって、原料成分を、筒型の中心線上
に軸が貫設された状態にて該筒型内に注入し、発泡、硬
化させて、前記軸とポリウレタンフォーム層とを一体化
する工程を含むトナー搬送ローラの製造方法において、前記軸と一体化させたポリウレタンフォーム層を脱型し
た後、該ポリウレタンフォーム層の外周面に対するクラ
ッシング処理と、該ポリウレタンフォーム層の二次キュ
ア処理との双方を行うことを特徴とするトナー搬送ロー
ラの製造方法。
【請求項２】前記クラッシング処理として、前記ポリ
ウレタンフォーム層に物理的圧迫を加える請求項１記載
のトナー搬送ローラの製造方法。
【請求項３】前記クラッシング処理として、前記ポリ
ウレタンフォーム層にエアーの吹き付けを行う請求項１
記載のトナー搬送ローラの製造方法。
【請求項４】前記二次キュア処理を、４５〜３００℃
にて３０秒〜８時間で行う請求項１〜３のうちいずれか
一項記載のトナー搬送ローラの製造方法。
【請求項５】請求項１〜４のうちいずれか一項記載の
製造方法により製造されたことを特徴とするトナー搬送
ローラ。
【請求項６】トナー搬送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、該トナー搬送ローラを画像
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、該トナー搬送ローラとして、請求項５記
載のトナー搬送ローラを用いたことを特徴とする画像形
成装置。