JP2004094101A - トナー搬送ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】ローラ表面の毛羽立ちがないためトナー搬送量が安定し、寸法精度に優れたトナー搬送ローラ、また、ローラ表面のスキン層の破れによる耐久性及び異物の発生がなく、更に、トナーの流入し滞留することによるローラ硬度の上昇がないトナー搬送ローラを提供する。
【解決手段】芯金と、該芯金外周上のポリウレタンスポンジ層を有し、該ポリウレタンスポンジ層の表面に、該芯金の軸方向に両端部まで伸びた凸部と谷部からなる凹凸が複数形成されたトナー搬送ローラにおいて、該ポリウレタンスポンジ層の表面にはスキン層が形成されており、該谷部の幅が少なくとも２０μｍであり、凸部表面セルの開口面積比率ｐ（％）と、谷部表面セルの開口面積比率ｂ（％）が、下式の関係を満たすことを特徴とするトナー搬送ローラ。
ｐ＞ｂ　（ｐ＜１００，ｂ≧０）
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置やクリーニング装置等に搭載されるトナー搬送ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写装置や画像記録装置、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真感光体や静電記録誘電体等である像担持体上に形成した静電潜像を現像装置により現像して、トナー像として可視化することが行われているが、そのような現像装置においては、ホッパー内に収容された所定のトナー（現像剤）を像担持体側に供給するための、軟質の弾性ローラであるトナー搬送ローラが内蔵されている。
【０００３】
ところで、このような現像装置におけるトナー搬送ローラには、例えば、特開平３−１５５５７５号公報に記載されているように、ポリウレタンフォーム（スポンジ）からなる弾性ローラが用いられてきており、また、そのような弾性ローラの製法としては、（Ａ）スラブ発泡もしくは型発泡のフォーム材からローラ素材を切り出し、それに芯金を挿入た後、表面を研削して、ローラ形状に仕上げる方法、（Ｂ）芯金と一体で型内発泡した後、不要部分を研削して、ローラ形状に仕上げる方法、（Ｃ）ローラ形状の型内で、芯金と一体で発泡成形して、研削を行わない方法等が提案されている。
【０００４】
しかしながら、これら従来の弾性ローラの製法においては、例えば、上記（Ａ）方法や（Ｂ）方法の場合、製造工程の煩雑さや、研削によるローラ表面の毛羽立ち、寸法精度の不足等の問題がある。また、上記（Ｃ）方法の場合、そのような不具合はないものの、表面層（スキン層）が薄いために、トナー搬送ローラとして現像ローラに当接させ、回転させた際の摩擦抵抗によって破れ易く、耐久性が悪いという問題がある。
【０００５】
もっとも、上記（Ｃ）方法により得られる弾性ローラの耐久性を向上させるためには、密度を上げスキン層を厚くしてフォーム強度を上げる、また、フォームの物性（抗張力、伸びや硬さ）を上げる、また、スキン層を形成し易いインテグラルスキンフォームにする、等の対策が考えられるが、いずれの対策もフォーム硬さを上昇させてしまうので、トナー搬送ローラに要求されるローラの柔軟性とその耐久性の両立は、極めて困難である。
【０００６】
また、現像装置におけるトナー搬送ローラには、現像ローラに対してトナーを供給し、またその不要分を掻き取り、現像ローラ上に均一にトナーを供給する機能が求められているが、前記（Ａ）や（Ｂ）の方法により得られる弾性ローラにおけるローラ表面の毛羽立ちは、トナー搬送ローラとしてのトナー搬送量を変動させるため、画像不良を起こす他、ローラ表面から毛羽が破れて脱落した場合には、電子写真システムの他の部位に詰まるなど、画像不良や故障の原因となることがある。
【０００７】
更にまた、前記（Ｃ）方法により得られる弾性ローラにおいては、ローラ表面に形成されるスキン層に破れが発生した場合、スキン層破片の脱落による異物が、前記（Ａ）や（Ｂ）の方法における上記不具合が起きることに加えて、その破れた部分からトナーが入り込み、当該部分が硬くなって、ローラ全体としてのローラ硬度が不均一になり、それによってトナー搬送量が不安定となる問題も起きることがある。
【０００８】
しかも、トナー搬送ローラである弾性ローラが、独立気泡型の発泡体構造を発現するポリウレタンフォームにより形成される場合、得られたローラは、現像ローラに対して押し付け、回転させて使用されるので、その使用中に揉まれることとなり、これによって、前記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のいずれの方法により得られた弾性ローラであっても、発泡体内部のセル膜が破れて通気性が高くなり、そしてその破れた部位からトナーが入り込んで、ローラ硬度が部分的に変化して、それによってトナーの搬送特性、ひいては画像特性に悪影響を及ぼすようになる。
【０００９】
トナー搬送ローラのセル膜の破れ、また、毛羽の脱落による不具合を解消すべく、特開平９−２７４３７３号公報には、セル開口部の開口全面積がスキン層表面の２０％以上を占めることによって、トナーの供給・剥ぎ取り性を向上させ、また、各セル膜の最も薄くなる部分がそれぞれ開口しているため、セル膜の破片が脱落する問題がなく、また、各セルが開口していることにより、トナーの出入りが適切に行われることが記載されている。
【００１０】
しかしながら、この構成では、スキン層の開口部はあるものの、トナー搬送ローラの断面が円形であるため、現像剤供給部材との当接面にすべりが生じ、トナー掻き取り性において不十分であった。
【００１１】
また、特開平１１−３８７４９号公報には、上記すべりが生じ、トナー掻き取り性において不十分であるという問題を、セル開口部の開口全面積がスキン層表面の２０％以上を占め、かつ、ローラ表面が凹凸構造であり、ローラ表面全域のセルが均一に開口している構成により解決している。
【００１２】
しかしながら、この構成においても、ローラの硬度の上昇を起こすという問題が依然として残っていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ローラ表面の毛羽立ちがないため、トナー搬送量が安定しており、寸法精度の良いトナー搬送ローラを提供することにある。また、本発明の目的は、ローラ表面のスキン層の破れによる耐久性の低下や異物の生成という問題点を解消し、更に、トナーの流入・滞留によるローラ硬度の上昇を抑制または防止し得るトナー搬送ローラを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芯金と、該芯金外周上のポリウレタンスポンジ層を有し、該ポリウレタンスポンジ層の表面に、該芯金の軸方向に両端部まで伸びた凸部と谷部からなる凹凸が複数形成されたトナー搬送ローラにおいて、
該ポリウレタンスポンジ層の表面にはスキン層が形成されており、該谷部の幅が少なくとも２０μｍであり、
（凸部に存在する表面セルの全表面積／凸部の全表面積）で表される凸部表面セルの開口面積比率ｐ（％）と、（谷部に存在する表面セルの全表面積／谷部の全表面積）で表される谷部表面セルの開口面積比率ｂ（％）が、下式の関係を満たすことを特徴とするトナー搬送ローラである。
【００１５】
ｐ＞ｂ　（ｐ＜１００，ｂ≧０）
【００１６】
また、本発明において、上記式が、更に下式の関係を満たせば、トナーの掻き取り性、供給性は、更に良好なものとなる。
【００１７】
ｐ＞２０
【００１８】
また、本発明において、上記式が、更に下式の関係を満たせば、トナーの掻き取り性、供給性は、更に良好なものとなる。
【００１９】
ｐ−ｂ≧５
【００２０】
また、本発明において、上記式が、更に下式の関係を満たせば、トナーの掻き取り性、供給性は、更に良好なものとなる。
【００２１】
ｂ＜９５
【００２２】
なお、本発明において、上記式が、更に下式の関係を満たせば、トナーの掻き取り性、供給性は、更に良好なものとなる。
【００２３】
ｐ／ｂ＞１．５
【００２４】
更には、本発明のトナー搬送ローラの望ましい態様によれば、前記ポリウレタンスポンジ層の凸部に存在する表面セルと谷部に存在する表面セルの開口径を、いずれも５０〜１０００μｍとすることによって、トナー搬送ローラによるトナーの掻き取り、供給が効果的に行われ、所望の画像が得られる。
【００２５】
本発明のトナー搬送ローラにおいては、芯金の周りに所定のポリウレタンスポンジ層が、好ましくは一体発泡成形により形成され、しかもその表面にセルの開口部が存在するものの、全体として連続した滑らかな表面を形成するスキン層が存在しており、研削加工が施された表面とは異なり、ローラ表面に毛羽立ちが発生することに起因するトナー搬送量の変動は起きず、従って画像不良も発生せず、更に毛羽の欠落に起因する異物の発生による故障等は起きず、寸法精度のよいトナー搬送ローラを得ることができる。
【００２６】
しかも、本発明のトナー搬送ローラは、表面のスキン層の厚さが最も薄くなる部位である、スキン層を形成する各セルの中央部に、ほぼ独立した開口部が形成されるため、各セルが独立して外部に開口している。従って、本発明のトナー搬送ローラには、スキン層の薄い部分の破れによって起き異物の発生、更には耐久性の低下の問題等が起きない。更に、ローラ表面に、（凸部に存在する表面セルの全表面積／凸部の全表面積）で表される凸部表面セルの開口面積比率ｐ（％）と、（谷部に存在する表面セルの全表面積／谷部の全表面積）で表される谷部表面セルの開口面積比率ｂ（％）が、ｐ＞ｂの関係を満足することから、トナーは、この開口部を通じて、ローラ表面から適度にローラ内に流入し、また外部に出る。従って、本発明のトナー搬送ローラでは、ローラ表面における部分的な硬さのバラツキが生じることはなく、また、表面セルの肉厚の薄い箇所での破れ部分を通じてセル内に浸入したトナーが、逃げ場の少ないセル構造でないため、トナーの滞留はなく、部分的な硬化は進行しない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の構成をより詳しく説明する。
【００２８】
図１は、本発明のトナー搬送ローラが用いられるフルカラーレーザービームプリンターの一例を示す概略構成図である。感光体ドラム２の周りに、感光体ドラム２の表面を帯電させる帯電ローラ４と、画像情報をレーザー信号により感光体ドラム２上に静電潜像を形成する露光機構部６と、感光体ドラム２表面に形成された静電潜像に対応するトナー像を現像する現像部８と、感光体ドラム２上に現像されたトナー像を転写する転写ドラム１０と、感光体ドラム２表面の転写残像や残存トナーを除去するクリーニング装置１２が設けられている。感光体ドラム２から転写ドラム１０上に転写されたトナー像は、給紙装置１４から供給される複写紙に、転写ローラ１６により転写した後、定着ローラ１８により複写紙に定着される。
【００２９】
このレーザービームプリンターにおいて、現像部８はフルカラープリントのために、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの４色のトナー（ここでは、非磁性一成分現像剤が用いられている）を、別個に収容する現像ユニット２０を有し、それら４つの現像ユニット２０が９０°の位相差を持って回転軸周りに配置されてなる構造を有し、回転軸周りの１／４回転毎に、各現像ユニット２０が感光体ドラム２に接して、４色の色相のトナー（カラー現像剤）を感光体ドラム２上に供給して、静電潜像の現像を行う。
【００３０】
また、現像部８における各現像ユニット２０は、図２に示されるように、ホッパー２２内にカラー現像剤であるトナー２４を収容すると共に、ホッパー２２の下部に設けられたトナー搬送ローラ２６と現像ローラ２８とが、相互に接触して回転していく。現像ローラ２８上にホッパー２２内のトナー２４が供給される。この現像ローラ２８上に形成されるトナー層の厚さは、トナー規制ブレード３０にて規制される。現像ローラ２８は、現像部８の回転軸周りの１／４回転にて感光体ドラム２に接触されるため、現像ローラ２８上に形成されたトナー層により感光体ドラム２上の静電潜像が現像される。
【００３１】
ここでは、トナー搬送ローラ２６は現像部８の現像ユニット２０として用いている。トナー搬送ローラ２６を、芯金の周りに、一体発泡成形によって所定の軟質ポリウレタンスポンジ層を形成することにより、ポリウレタンスポンジ層が、連続した滑らかな表面を形成するスキン層を有する。図４に示されるように、スキン層の表面セルが開口部を通じて外部に開口し、更に凸部８０セルの開口面積比率よりも、谷部８２セルの開口面積比率が低い。なお、図３に凸部８０、谷部８２が示されている。
【００３２】
開口面積比率とは、凸部の場合、凸部８０スキン層全面積に対する凸部８０セル全開口面積の割合を百分率で表し、谷部の場合、谷部８０スキン層全面積に対する凸部８０セル全開口面積の割合を百分率で表したものである。
【００３３】
計測する凸部８０、谷部８２及びセル開口部の面積は、例えば、光学顕微鏡や電子顕微鏡等の写真映像から算出する。また、セルの開口径もこれらにより計測する。ただし、形状が表出され、その寸法が計測できる手段であれば、前記の装置の利用に限られない。
【００３４】
図４（ａ）において、トナー搬送ローラ２６は、回転軸となる芯金３２と、その周りに一体的に形成された、連続気泡型の所定厚さの軟質ポリウレタンスポンジ層３４とから構成されている。なお、このような構成のトナー搬送ローラ２６は、芯金３２の存在下において、所定の金型内でのポリウレタン原料の発泡成形によって得られ、ポリウレタンスポンジ層３４が、芯金３２の周りに所定厚さにて一体的に形成されている。
【００３５】
図４（ａ）に示される軟質ポリウレタンスポンジ層３４は、図中のＸ−Ｘ断面を部分拡大して図４（ｂ）に示されているように、その表面に全体として連続した滑らかな面を与えるスキン層３６を有しているが、このスキン層３６には表面セル３８を外部に連通する開口部４０が、好ましくは５０〜１０００μｍの開口径で独立して存在する穴明き上のスキン層３６となっている。スキン層３６における開口部４０は、スキン層３６の厚さが最も薄くなるセル３８の中央部に相当する部位に形成されているため、破れによる異物の混入等の問題が、効果的に解消される。
【００３６】
スキン層３６は、全体として連続した滑らかな表面（平坦なローラ面）を形成するものといえる。セル３８のスキン層３６における凸部８０セルの開口面積比率ｐと、谷部８２セルの開口面積比率ｂとの関係が、ｐ＞ｂとなるように構成され、これによって、谷部８２セルからのトナーの流入が効果的に抑制されて、ローラの硬度上昇が生じ難くなるのである。
【００３７】
ｐとｂがｐ＞ｂの関係を満たさない場合、すなわちｐ≦ｂである場合、トナー供給性能が低くなり、また谷部のトナーが増加し、スポンジ層３４内部にトナーが詰まり易くなり、このことによりローラ表面が部分的に硬化することに起因して、画像が悪化する。セル３８の開口全面積のスキン層３６表面に対する割合の上限は、好ましくは９５％以下、より好ましくは８０％以下である。
【００３８】
また、トナー搬送ローラ表面の谷部８２の円周方向の長さは、２０μｍ以上であることが好ましい。谷部８２の長さが２０μｍ未満であると、谷部８２そのものが存在しない構造に近くなり、そのことによって、図３を参照すれば凸部８０セルは開口のみとなり、ローラ中に過剰にトナーが流入し、ローラの部分的硬化を起こすため好ましくない。逆に、谷部８２長さが極端に長すぎると、凹凸の少な過ぎる円形のローラに近い形状になり、また谷部セルが開口し易くなるためローラの硬度上昇が起こり、本発明の効果が得られにくくなる。谷部８２の長さは好ましくは３０００μｍ以下、より好ましくは１０００μｍ以下である。
【００３９】
本発明のトナー搬送ローラ２６では、ポリウレタンスポンジ層３４におけるスキン層３６表面のセル３８の開口部４０は本発明の作用効果を充分に奏するために、開口部４０の開口径が、好ましくは５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜８００μｍである。
【００４０】
開口部４０の開口径が５０μｍよりも小さくなると、スキン層が開口していないのに近い状態となるため、現像ローラとの間に滑りが生じトナーを掻き取れず、また、開口径が小さいためにトナーが流入しにくく、現像ローラへのトナー供給も不十分になるため、所望の画像濃度が得られないなどの画像不良が発生するので好ましくない。
【００４１】
一方、該開口径が１０００μｍを越えると、トナーの流入よりも流出が多くなるためにトナー供給量が減少し、画像濃度低下などの画像不良を起こすため好ましくない。
【００４２】
従来の方法（Ａ）または（Ｂ）により製造されたトナー搬送ローラは、芯金の周りに設けられたポリウレタンスポンジ層が、研削加工によって表面が毛羽立った状態となり、毛羽が脱落した場合には、異物となり、また正確な寸法精度は得られ難くなる。また、従来の方法（Ｃ）により製造されたトナー搬送ローラは、芯金の周りに形成されたポリウレタンスポンジ層の表面にスキン層が形成されているものの、スキン層表面のセルは、外部に対して開口していなため、セルの中央部の層厚が薄いので、該箇所で破れが発生し易く、スキン層の破片の脱落による異物の発生が起き、また破れた部分からセル内にトナーが流入するため、部分的な硬化発生する。
【００４３】
図４（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、トナー搬送ローラの場合、滑らかな連続した面を形成するスキン層３６の存在により、ローラの寸法精度が向上すると共に、スキン層３６にはセル３８の最も薄くなる部分（セル中央部相当部位）に開口部４０が形成されることにより、ローラ表面の毛羽立ちや毛羽の脱落、またスキン層の破片の脱落が起きにくく、またスキン層の破れた部分を通じてセル内にトナーが流入することによる部分的な硬化も発生しない。
【００４４】
トナー搬送ローラ２６を製造するには、例えば、ローラ成形型５０を用いてポリウレタン原料の発泡成形を行う。ローラ成形型５０のパイプ型５２内面には、予めトナー搬送ローラ２６の前記凹凸形状を形成しておく。パイプ型５２の内面にローラ谷部８２に対応する凹凸形状を形成するに際には、従来から公知の各種の手法が用いればよく、パイプ型５２内面をエッチング加工、放電加工（ワイヤカット）、ブローチ加工等による加工を施したり、電鋳めっきによって形状転写することにより、鋳造によって形状転写する等の手法によって、概略図５（ｂ）に示すような型内面形状を形成する。
【００４５】
パイプ上の型５２の中心線となる位置に芯金３２を配置し、パイプ型５２内にウレタンスポンジ原料を投入し発泡成形することにより、芯金３２の外周に軟質ポリウレタンスポンジ層３４を形成する。次いで、ポリウレタンスポンジ層３４の表面部位ににスキン層３６を形成し、更に表層部に位置するセル３８を外部に開口させる。
【００４６】
この際、ウレタンスポンジ原料がパイプ型５２内に投入されてから、パイプ型５２内面の谷部（トナー搬送ローラ２６の凸部８０に相当する部分）には接しいない段階で、円形の断面形状を保って軸方向に発泡させていく。次いで、未硬化状態のウレタンスポンジがパイプ状の型の円周外郭部に行き渡ってパイプ型５２内面の谷部を埋める。
【００４７】
この時点では、樹脂硬化反応がある程度進んでいるので、前記凸部８０の分だけ膨張する際に、セル膜が引き伸ばされ、破膜する。この際、樹脂硬化反応を泡化反応よりも先行するような配合処方にすることにより、凸部８０セル開口率よりも谷部８２セル開口率が低くすることができる。
【００４８】
図５（ａ）において、ローラ成形型５０は、トナー搬送ローラ２６の軟質ポリウレタンスポンジ層３４の軸方向長さに略等しい長さのパイプ型５２と、該パイプ型５２の両端に取り付けられて、それぞれの端部を閉塞するキャップ５４、５４とから構成されており、パイプ型５２内に芯金３２を配置した後、パイプ型５２の両端をキャップ５４、５４により閉塞すると共に、それらキャップ５４、５４により、芯金３２を支持することによって、ローラ成形型５０が形成される。
【００４９】
ポリウレタン原料はローラ成形型５０内に投入された後、発泡成形操作によって、軟質ポリウレタンスポンジ層３４になる。ポリウレタン原料としては、従来公知の液状性原料（ポリオール成分とポリイソシアネート成分との配合物）のいずれも使用できる。
【００５０】
ポリウレタン原料のポリオール成分としては、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、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等の公知のポリオール類の何れも用いることができ、またポリイソシアネート成分としては、公知の少なくとも２官能以上のポリイソシアネートの全てが用いることができ、例えば２、４−及び２、６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、オルトトルイ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）、及びカーボジイミド変成ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等が、単独で使用、または併用することができる。
【００５１】
また、これらポリオール成分とポリイソシアネート成分とが配合されたポリウレタン原料には、更に、架橋剤、発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、整泡剤（界面活性剤）及び触媒等を所望のポリウレタンスポンジ層３４の構造、即ち、連続または独立の気泡を生じさせるように添加して、反応性の発泡原料とする。ただし、ポリウレタン原料の反応性を考慮する必要があり、ポリウレタンフォームの反応は樹脂化と泡化の競争反応であるので、ローラ凸部８０のセル開口比率よりも谷部８２のセル開口比率を低くするために、泡化反応よりも樹脂化反応を先行させる必要がある。ポリイソシアネート成分の一部をプレポリマー化することによって樹脂硬化反応を先行させたり、強力な樹脂硬化能を有する触媒を用いたり、逆に反応活性が低い泡化触媒を用いるなど、種々の手段を適宜選択することができる。
【００５２】
また、ポリウレタン原料には、必要に応じて難燃剤や充填剤、更にはトナー搬送ローラに所望の導電性を付与するための導電性付与剤や帯電防止剤等が添加される。
【００５３】
そして、このような液状のポリウレタン原料は、図５（ａ）に示されるようなローラ成形型５０内に投入され、発泡成形する。その際の発泡倍率としては、一般に５倍〜２０倍程度である。発泡成形操作により開口径が５０〜１０００μｍであって、凸部８０セルの開口面積比率と、谷部８２セルの開口面積比率との関係が、ｐ＞ｂである開口部４０を有する軟質ポリウレタンスポンジ層３４が、芯金３２の周りに一体的に形成されてなるトナー搬送ローラ２６が得られる。ローラ成形型５０から取り出したトナー搬送ローラ２６は、スキン層３６の表面のセル３８には外部に独立に開口した開口部４０が所望の大きさで形成される。
【００５４】
本発明においては、このようにして発泡成形して得られたトナー搬送ローラ２６を用いて、前記した現像ユニット２０を構成するため、研削工程等の煩雑な工程が要なくなり、極めて簡便にトナー搬送ローラを製造することができ、また、寸法精度の向上や、ローラ表面の毛羽立ち、スキン層の破れ、更には異物の混入等の問題点が解消される。
【００５５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
【００５６】
［実施例１］
ローラ成形型５０として、内面に軸方向に伸びる凹凸形状を有するパイプ型５２と、その両端部に嵌める金属製キャップ５４，５４を用意した。パイプ型５２内面の凹凸形状はブローチ加工により断面形状を概略図５（ｂ）のようにした。また、図３に示される寸法において、Ａ＝５６０μｍ、Ｂ＝５６０μｍ、Ｃ１＝２８０μｍ、Ｃ２＝２８０μｍ、Ｄ＝５６０μｍ、最大内径＝１６ｍｍとした。
【００５７】
ウレタンスポンジ層の原料としては、ポリオール、架橋剤、整泡剤、樹脂化系触媒、泡化系触媒、発泡剤、イソシアネートを配合し、フリー発泡時のクリームタイムが１０秒、ライズタイムが１８０秒となるようにした。
【００５８】
パイプ型５２内径方向中央に予め芯金を配置し、パイプ型５２内にウレタンスポンジ原料を混合・攪拌したものを金型に投入し、金型両端部のキャップ５４，５４を嵌めて型を閉じ、雰囲気温度６０℃に設定された電気炉内にローラ成形型５０を置いた。
【００５９】
１０分後に、電気炉からローラ成形型５０を取り出し、トナー搬送ローラ２６を脱型した。
【００６０】
ローラ表面の様子をビデオマイクロスコープＶＨ−６２００（キーエンス社製）にて観察し、セル開口比率を算出したところ、凸部８０のセル開口比率ｐ＝８４（％）、谷部８２のセル開口比率ｂ＝６３（％）、セル平均開口径＝４５０（μｍ）であった。
【００６１】
このトナー搬送ローラ２６を、フルカラーレーザービームプリンタのシアン、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み、連続耐久用のテキストページを連続５０００枚の耐久試験を行い、その途中で１０００枚出力ごとに各色のハーフトーン画像を出力し、画像の評価を行った。
【００６２】
［実施例２］
ライズタイムが２４０秒となるように配合を変更した以外は実施例１と同様の方法でトナー搬送ローラを作成し、ｐ＝８２（％）、ｂ＝１０（％）、セル平均開口径＝４１０（μｍ）であるトナー搬送ローラを得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。
【００６３】
［実施例３］
パイプ型５２の谷部８２長さ寸法Ａを１４０μｍとした以外は実施例１と同様の方法でトナー搬送ローラ２作成し、ｐ＝８５（％）、ｂ＝７６（％）、セル平均開口径＝４５０（μｍ）であるトナー搬送ローラを得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。
【００６４】
［実施例４］
クリームタイムが８秒、ライズタイムが２００秒となるように配合を変更した以外は実施例１と同様の方法でトナー搬送ローラを作成し、ｐ＝９０（％）、ｂ＝８４（％）、セル平均開口径＝４８０（μｍ）であるトナー搬送ローラ２６を得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。
【００６５】
［比較例１］
クリームタイムが５秒、ライズタイムが３００秒となるように配合を変更した以外は実施例１と同様の方法でトナー搬送ローラを作成し、ｐ＝８６（％）、ｂ＝８６（％）、セル平均開口径＝４６０（μｍ）であるトナー搬送ローラを得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。
【００６６】
［比較例２］
パイプ型５２の谷部８２長さ寸法Ａを０とした以外は実施例１と同様の方法でトナー搬送ローラを作成し、ｐ＝８４（％）、セル平均開口径＝４５０（μｍ）であるトナー搬送ローラを得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。なお、本例では谷部８２がないので、ｂの値は存在しない。
【００６７】
［比較例３］
パイプ型内面の凹凸がない以外は実施例１と同様の方法でトナー搬送ローラを作成し、ｐ＝８５（％）、セル平均開口径＝４５０（μｍ）であるトナー搬送ローラを得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。なお、本例ではローラ表面に凹凸がないので、ｐ及びｂの値は存在しないが、便宜上ローラ表面全域のセル開口比率をｐとした。
【００６８】
［比較例４］
フリー発泡として実施例１のローラとほぼ同じ密度、セル径、セル数となるような配合とし、スラブ用発泡ボックス内でスラブを作成し、ウレタンスポンジ層を切り出して芯金に圧入し、外径が１６ｍｍとなるようにゴムローラ用研削機にて研削してトナー搬送ローラを作成し、表面のセルの平均開口径＝３８０（μｍ）であるトナー搬送ローラを得た。このローラについて、実施例１と同様の方法で画像評価を行った。なお、本例では、ローラの表面にスキン層による連続面が形成されているとはいえない。
【００６９】
以上の実施例と比較例のトナー搬送ローラを画像評価した結果を表１にまとめた。なお、表中の画像評価に関する項目は、５０００枚出力後のチェック時における評価である。画像濃度における○は所定の濃度が得られことを、×は画像濃度が薄いことを示す。画像濃度ムラにおける○はムラが発生しなかったことを、×はムラが発生したことを示す。縦白スジにおける○はスジが発生しなかったことを、×はスジが発生したことを示す。いずれにおいても、××は、×よりも顕著な画像不良が発生したことを示す。
【００７０】
【表１】

【００７１】
以上の表に示した通り、本発明における実施例の画像評価結果は、耐久の最終チェック（５０００枚通紙時）まで非常に良好なものであった。また、クリームタイム、ライズタイムなどの泡化・樹脂化反応速度に関する要素や、パイプ型５２の谷部寸法Ａを変更しても、本発明の提案する範囲にある限り、何らの問題もないことが分かる。
【００７２】
一方、比較例１のように、ローラ凸部８０セル開口率と、同じく谷部８２セル開口率が同等である場合、３０００枚通紙後のチェック時に、ハーフトーン画像濃度が薄くなり、画像濃度のムラが表れた。その後、耐久枚数が進むにつれて、画像は徐々に悪化していった。これは谷部８２セル開口率が高過ぎるため、トナーがローラ中に過剰に入り込み、ローラ硬度が上昇したことによるものであろう。そして、現像ローラ上のトナーの掻き取り、供給性が悪化したことによるものと考えられる。この例から、樹脂化反応と泡化反応のバランスを必要に応じて適宜調節し、凸部８０と谷部８２のセル開口率の関係をｐ＞ｂとするべきであることが分かる。
【００７３】
また、比較例２のように、ローラ谷部８２長さ寸法が２０μｍ未満である場合は、ローラ凸部８０と谷部８２の開口率がほぼ同等となっている。結果として、１０００枚通紙後のチェック時に、ハーフトーン画像を出力したところ、画像全体の濃度が薄くなったり、また濃度にムラが発生したりした。これも比較例１と同様、トナー搬送ローラにトナーが入り込みすぎ、ローラの硬度が上昇したことによるものと考えられる。
【００７４】
また、比較例３は、ローラ表面の凹凸形状自体をなくしたものであるが、これも比較例１と同様の画像不良が、１０００枚通紙後のチェック時に発生した。この例では、ローラが凹凸形状ではないため、比較例２よりも画像濃度薄、また画像濃度ムラが顕著に表れた。
【００７５】
比較例４はローラ表面に研削加工を施したものであるが、１０００枚通紙後のチェック時にハーフトーン画像濃度が著しく薄くなり、画像濃度ムラも発生した。これも比較例１の結果と同様の現象と考えられる。また、通紙方向に何条もの縦白スジが走った。現像ユニットを分解して観察したところ、現像ローラとトナー規制ブレードとの間にトナー搬送ローラと同一成分の異物が発見された。これは恐らくローラの製造の際にローラ中に残った研削屑が、耐久中に脱落したものであると考えられる。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、従来技術と異なり、ローラ表面のセル開口率について谷部より凸部を高くしたことにより、トナーの過剰な流入・滞留によるローラ硬度の上昇と、それに基づく画像不良の問題点、更には表面の毛羽立ちに起因する毛羽の欠落による異物発生等の問題点がに解消された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー搬送ローラを備えた一例のフルカラーレーザープリンターの概略機構図である。
【図２】図１における現像ユニットの一つの拡大断面図である。
【図３】本発明のトナー搬送ローラ表面の凸部、谷部及び凸部の谷部の寸法を定義する概念図である。
【図４】本発明のトナー搬送ローラの一例を示す説明図であって、（ａ）は本発明のトナー搬送ローラの斜視図示し、（ｂ）は表面のセル構造を示す、（ａ）のＸ−Ｘ拡大断面図であり、また（ｃ）は表面構造を示す部分拡大断面図である。
【図５】本発明のトナー搬送ローラの製造において用いられるローラ成形型の一例を示す説明図であり、（ａ）はローラ成形型に芯金を組み込んだ状態の、型の中心線を通る任意の面で切断した断面図であり、（ｂ）は（ａ）の構成部品であるパイプ型の、型の中心線に垂直な任意の面で切断した断面図である。
【符号の説明】
２　感光体ドラム
４　帯電ローラ
６　露光機構部
８　現像部
１０　転写ドラム
１２　クリーニング装置
１４　給紙装置
１６　転写ローラ
１８　定着ローラ
２０　現像ユニット
２２　ホッパー
２４　トナー
２６　トナー搬送ローラ
２８　現像ローラ
３０　トナー規制ブレード
３２　芯金
３４　ポリウレタンスポンジ層
３６　スキン層
３８　セル
４０　開口部
５０　ローラ成形型
５２　パイプ型
５４　キャップ
８０　ローラ凸部
８２　ローラ谷部

Claims (6)

1. 芯金と、該芯金外周上のポリウレタンスポンジ層を有し、該ポリウレタンスポンジ層の表面に、該芯金の軸方向に両端部まで伸びた凸部と谷部からなる凹凸が複数形成されたトナー搬送ローラにおいて、
   該ポリウレタンスポンジ層の表面にはスキン層が形成されており、該谷部の幅が少なくとも２０μｍであり、
   （凸部に存在する表面セルの全表面積／凸部の全表面積）で表される凸部表面セルの開口面積比率ｐ（％）と、（谷部に存在する表面セルの全表面積／谷部の全表面積）で表される谷部表面セルの開口面積比率ｂ（％）が、下式の関係を満たすことを特徴とするトナー搬送ローラ。
   ｐ＞ｂ　（ｐ＜１００，ｂ≧０）
2. 前記ｐと前記ｂが、更に下式の関係を満たす請求項１に記載のトナー搬送ローラ。
   ｐ＞２０
3. 前記ｐと前記ｂが、更に下式の関係を満たす請求項１または２に記載のトナー搬送ローラ。
   ｐ−ｂ≧５
4. 前記ｐと前記ｂが、更に下式の関係を満たす請求項１乃至３のいずれかに記載のトナー搬送ローラ。
   ｂ＜９５
5. 前記ｐと前記ｂが、更に下式の関係を満たす請求項１乃至４のいずれかに記載のトナー搬送ローラ。
   ｐ／ｂ＞１．５
6. 前記凸部に存在する表面セルと前記谷部に存在する表面セルの開口径が、いずれも５０〜１０００μｍである請求項１乃至５のいずれかに記載のトナー搬送ローラ。

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