JP2004151250A

JP2004151250A - トナー供給ロール

Info

Publication number: JP2004151250A
Application number: JP2002314739A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ookuwa; 憲一大鍬; Eiji Yasui; 栄治安井; Kazunori Toyama; 和徳遠山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Also published as: US6952550B2; US20040086303A1

Abstract

【課題】複写画像における不具合の生じないトナー供給ロールを提供する。
【解決手段】軸体１の外周面にウレタンフォーム層２が形成されたトナー供給ロールであって、温度２３±３℃、湿度５０±１０％の測定条件下、上記ウレタンフォーム層２面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０と、ウレタンフォーム層２面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１とが、下記の不等式（１）の関係を満たすトナー供給ロールである。
【数１】

【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられるトナー供給ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機，プリンター，ファクシミリ等の画像形成装置では、図３に示すように、感光ドラム１２の表面に原稿像を静電潜像として形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を複写紙上に転写定着することにより、複写を行っている。この場合におけるトナー像の形成は、トナー供給ロール１１がトナーボックス内（図示せず）に収容された所定のトナー（現像剤）を現像ロール１７に供給し、ついで、現像ロール１７表面に供給されたトナーが感光ドラム１２表面に供給されることにより行われる。なお、現像ロール１７上に形成されるトナー層の厚みは層形成ブレード１８により規制されるようになっている。そして、現像ロール１７の表面に余ったトナーは、トナー供給ロール１１により掻き取られ、トナーボックスに戻される。このように、上記トナー供給ロール１１は、フルカラーの画像形成装置において必要不可欠なロールであり、従来から、軸体の外周面にウレタンフォーム層が形成された構造のものが用いられている。
【０００３】
このようなトナー供給ロール１１としては、従来から、レーザービームを用い外観寸法を測定して評価する方法が主として採用されている。また、上記寸法測定による評価以外にウレタンフォーム層の硬度を測定し特性評価することも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７４３７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記評価方法において数値的に差の無いものであっても、実際に画出しを行った際の評価が悪く、トナー供給ロールとして不具合となるものが多々あり、従来の評価方法により選別されたトナー供給ロールでは、それを用いての画像の不具合の発生を高精度に選別することができず、より一層高精度な方法により選別され画像に不具合の生じない優れたトナー供給ロールを得ることが要望されていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、画像に不具合の生じないトナー供給ロールの提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のトナー供給ロールは、軸体の外周面に形成される少なくとも１つの層のうち表層がウレタンフォーム層に形成されたトナー供給ロールであって、温度２３±３℃、湿度５０±１０％の測定条件下、上記表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０と、表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１とが、下記の不等式（１）の関係を満たすという構成をとる。
【数２】

【０００８】
すなわち、本発明者らは、ロールの寸法や硬度を測定する従来の評価方法では充分かつ正確にトナー供給ロールの特性を評価できず、結果、複写画像等において不具合が生じることから、従来とは異なる観点に基づくトナー供給ロールの特性を見出すべく鋭意検討を重ねた。そして、不具合となるロールの原因を追求した結果、ロール表層であるウレタンフォーム層部分の形状復元速度の遅いものは、現像ロールに対する均一なトナー供給が行われないことを突き止めた。このことから、トナー供給ロールの形状復元性（形状復元速度）に着目しさらに研究を重ねた。その結果、上記測定条件下、ロールの表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０と、表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１を各々測定し、上記不等式（１）の関係を満たすものは画像評価等の不具合の発生が生じないことを見出し本発明に到達した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】
本発明のトナー供給ロールとしては、例えば、図１に示すように、軸体１の外周面にウレタンフォーム層２が形成された単層構造があげられる。
【００１１】
上記軸体１は特に制限するものではなく、例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そして、その材料としては、ステンレス、アルミニウム、鉄にメッキを施したもの等があげられる。
【００１２】
上記ウレタンフォーム層２形成用のウレタン原料としては、ポリオールとイソシアネートが用いられる。
【００１３】
上記ポリオールとしては、ウレタン原料として通常用いられるものであれば特に限定はなく、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール等のオレフィン系ポリオール等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１４】
上記イソシアネートとしては、２官能以上のポリイソシアネートであれば特に限定はなく、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）〔２，４−体、２，６−体、２，４−体と２，６−体の混合物〕、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、カーボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメリックポリイソシアネート、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）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、低硬度化の点で、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）が好適に用いられる。
【００１５】
そして、上記ポリオールに対するイソシアネートの使用量は、イソシアネートインデックス（ＮＣＯインデックス）として、９０〜１２０の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１００〜１１０である。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を意味する。
【００１６】
なお、上記ウレタン原料には、ポリオールおよびイソシアネートに加えて、導電剤、発泡剤、触媒、整泡剤、酸化防止剤、着色剤、難燃剤等を適宜に配合しても差し支えない。
【００１７】
上記導電剤としては、イオン導電剤や電子導電剤が用いられる。
【００１８】
上記イオン導電剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩、リン酸エステル、スルホン酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、脂肪族多価アルコール、脂肪族アルコールサルフェート塩等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
上記電子導電剤としては、例えば、アルミニウム粉末，ステンレス粉末等の金属粉末、ｃ−ＺｎＯ，ｃ−ＴｉＯ_２，ｃ−Ｆｅ_３Ｏ_４，ｃ−ＳｎＯ_２等の導電性金属酸化物、グラファイト，カーボンブラック等の導電性粉末等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なお、上記「ｃ−」とは、導電性を有するという意味である。
【００２０】
このような導電剤の配合量は、ウレタン原料用ポリオール（ベースポリマー）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、導電剤を０．０１〜１０部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．１〜５部である。
【００２１】
上記発泡剤としては、水が好ましい。上記発泡剤としての水の配合量は、上記ポリオール１００部に対して０．３〜２．５部の範囲が好ましい。
【００２２】
上記触媒としては、例えば、第三級アミン触媒、有機金属化合物等があげられる。
【００２３】
上記第三級アミン触媒としては、例えば、トリエチルアミン（ＴＥＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＥＤＡ）等のモノアミン類：Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）等のジアミン類：Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″−ペンタメチルジエチレントリアミン（ＰＭＤＥＴＡ）等のトリアミン類：トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）等の環状アミン類：ジメチルアミノエタノール（ＤＭＥＡ）等のアルコールアミン類：ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル（ＢＤＭＥＥ）等のエーテルアミン類等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２４】
上記第三級アミン触媒の配合量は、上記ポリオール１００部に対して０．１〜３部の範囲が好ましい。
【００２５】
上記有機金属化合物としては、例えば、スタナスオクトエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンチオカルボキシエート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２６】
上記有機金属化合物の配合量は、上記ポリオール１００部に対して０．０５〜０．５部の範囲が好ましい。
【００２７】
上記整泡剤としては、例えば、シリコーン系整泡剤（ポリオキシアルキレン−ジメチルポリシロキサン系コポリマー）、非シリコーン系整泡剤等があげられる。
【００２８】
本発明のトナー供給ロールは、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、図２に示すように、トナー供給ロールのウレタンフォーム層の軸方向の長さに略等しい長さの円筒型２１と、この円筒型２１の両端を閉塞するキャップ２２，２３とから構成された成形型を準備する。この成形型は、円筒型２１内に軸体１を位置せしめた状態において、上記円筒型２１の両端をキャップ２２，２３にて閉塞するとともに、キャップ２２，２３にて軸体１を支持せしめることによって、円筒型２１内に目的とするトナー供給ロールの最終ロール形状（外径）を与える成形キャビティ２４が形成されるようになっている。そして、上記ポリオール、導電剤および必要に応じて触媒、発泡剤、整泡剤を配合してなるプレミックスポリオールを調製した後、このプレミックスポリオールにイソシアネートを混合したものを、上記成形キャビティ２４内に注入し、これを所定温度（６０℃程度）のオーブン中で所定時間（３０分間程度）加熱して発泡硬化させる。その後、脱型することにより、図１に示すような、軸体１の外周面にウレタンフォーム層２が形成されてなる単層構造のトナー供給ロールを得ることができる。
【００２９】
上記ウレタンフォーム層２の厚みは、通常、２〜８ｍｍであり、好ましくは３〜６ｍｍである。
【００３０】
なお、本発明のトナー供給ロールは、前記図１に示したような単層構造に限定されるものではなく、二層以上の多層構造であっても差し支えない。ただし、多層構造の場合は、少なくとも表層が上記ウレタンフォーム層に形成されていなければならない。
【００３１】
そして、本発明のトナー供給ロールは、つぎのような特性を満たすものである。すなわち、トナー供給ロールを準備し、温度２３±３℃、湿度５０±１０％の測定条件下、このロールの表層面に対して、上記表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０を測定する。また、上記表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１を測定する。そして、上記測定値である各応力Ｆ_０，Ｆ_１からＦ_１／Ｆ_０値を算出し、下記の不等式（１）の関係を満たすものである。なお、上記各応力Ｆ_０，Ｆ_１の測定には、例えば、ＭＯＤＥＬ１６０５（アイコーエンジニアリング社製）が用いられる。
【００３２】
【数３】

【００３３】
このように、本発明のトナー供給ロールは、上記不等式（１）の関係を満たすものであり、このロールを実際に各種電子写真装置に組み込み画出しを行った際には評価結果が良好となり、優れた特性を備えたトナー供給ロールといえる。
【００３４】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３５】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示すトナー供給ロール成形材料を準備した。
【００３６】
〔３官能ポリオール〕
三井化学社製、ＥＰ２４０
【００３７】
〔硬化触媒〕
花王社製、カオライザーＮｏ．３１
【００３８】
〔発泡剤〕
水
【００３９】
〔整泡剤〕
シリコーン系整泡剤（日本ユニカー社製、Ｌ５３６６）
【００４０】
〔イソシアネート〕
２，４−トリレンジイソシアネート（三井化学社製、ＴＤＩ−１００）
【００４１】
〔イオン導電剤〕
第四級アンモニウム塩（Ａ９０２、日本カーリット社製）
【００４２】
【実施例１】
下記の表１に示す各成分を同表に示す割合で配合してなるウレタン原料を用いて、前述の図２に示した製法に準じて、トナー供給ロールを作製した。すなわち、まず、図２に示した成形型を準備し、円筒型２１内に軸体１となる芯金（直径５ｍｍ、ＳＵＳ３０４製）をセットした。ついで、ポリオール、導電剤、硬化触媒、発泡剤および整泡剤を下記の表１に示した割合で配合してプレミックスポリオールを調製した後、このプレミックスポリオールにイソシアネートを所定の割合で混合したものを、上記成形型の成形キャビティ２４内に必要量を注入した。これを６０℃のオーブン中で３０分間加熱して発泡硬化させた後、脱型して、軸体の外周面にウレタンフォーム層（厚み４ｍｍ）が形成されてなる単層構造のトナー供給ロールを作製した（図１参照）。
【００４３】
【実施例２〜３、比較例１〜３】
各成分の種類および配合割合を下記の表１〜表２に示すものに変更する以外は、実施例１と同様にしてトナー供給ロールを作製した。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【表２】

【００４６】
このようにして得られた実施例品および比較例品のトナー供給ロールを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表３および表４に併せて示した。
【００４７】
〔形状復元性測定〕
各トナー供給ロールを準備し、温度２３℃、湿度５０％の測定条件下、上記ロールの表層面に対して、上記表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０を測定した。また、上記ロールの表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１を測定した。そして、上記測定値である各応力Ｆ_０，Ｆ_１を用いて、Ｆ_１／Ｆ_０値を算出した。なお、上記各応力Ｆ_０，Ｆ_１の測定には、ＭＯＤＥＬ１６０５（アイコーエンジニアリング社製）を用いた。
【００４８】
〔ロールの寸法測定〕
ロールの外径と振れは、ワークを４８ｒｐｍで回転させ、寸法測定機ＬＳ−５０００（キーエンス社製）を用いて３箇所を測定した。
【００４９】
〔ロールの硬度測定（１ｍｍ圧縮時の荷重）〕
トナー供給ロールの表面の硬度は、ＭＯＤＥＬ１６０５（アイコーエンジニアリング社製）を１０ｍｍ／分の速度で下降させ、１ｍｍ圧縮した時の荷重を測定した。
【００５０】
〔ゴーストの発生〕
得られたトナー供給ロールをレーザービームプリンターに組み込み、５０００枚プリント後の画像において比較評価した。そして、ゴーストのない画像が得られた場合を○、画像にゴーストが現れた場合を△として評価した。
【００５１】
〔濃度むら〕
得られたトナー供給ロールをレーザービームプリンターに組み込み、非磁性一成分カラートナーを使用して、低温低湿（１５℃×１０％）条件下において３日間放置した後、５％印字で５０００枚プリントし、初期画像と５０００枚プリント後（耐久後）の画像を、各種濃度およびパターンの画像において比較評価した。なお、評価基準は、以下のように設定した。
○：濃度むらがなく、均一な画像が得られた。
△：濃度むらが多少みられるものの、画質低下のない画像が得られた。
×：濃度むらが発生した。
【００５２】
【表３】

【００５３】
【表４】

【００５４】
上記表３〜表４の結果から、実施例品はいずれも、ロールの寸法および硬度（１ｍｍ圧縮時の荷重）の測定結果は良好であるとともに形状復元性測定におけるＦ_１／Ｆ_０値が０．７以上を満たしており、画像評価に関して良好な結果が得られた。
【００５５】
これに対して、比較例品は、ロールの寸法および硬度（１ｍｍ圧縮時の荷重）の測定評価は実施例品と略同等の結果が得られたが、形状復元性測定におけるＦ_１／Ｆ_０値は０．７未満であり、画像評価に関して良好な結果が得られなかった。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のトナー供給ロールは、前記測定条件下、ロールの表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０と、表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１とが、前記不等式（１）の関係を満たすものである。このため、従来の寸法測定や硬度測定に基づく評価により得られたロールでは画像評価等において不具合が発生するケースがあったが、上記関係を満たすロールではそのような不具合も発生せず優れたトナー供給ロールとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー供給ロールの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明のトナー供給ロールの製法の一例を示す断面図である。
【図３】画像形成装置の現像部を示す説明図である。
【符号の説明】
１軸体
２ウレタンフォーム層

Claims

軸体の外周面に形成される少なくとも１つの層のうち表層がウレタンフォーム層に形成されたトナー供給ロールであって、温度２３±３℃、湿度５０±１０％の測定条件下、上記表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した際の深さ１ｍｍの圧縮時の応力Ｆ_０と、表層面から深さ２ｍｍまで圧縮した後、深さ２ｍｍから１ｍｍまで圧縮を戻したときの応力Ｆ_１とが、下記の不等式（１）の関係を満たすことを特徴とするトナー供給ロール。