JP2008070733A - トナー供給ローラー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低抵抗であって、環境に左右されず安定した電気抵抗値を有し、トナーの供給、掻き取りを良好かつ均一に行うことができ、トナーの消費量が増加するのを抑制し、濃度ムラを抑制した画像を得ることができるトナー供給ローラーを提供することにある。
【解決手段】芯金と、該芯金の外周に設けられるポリウレタンスポンジ層とを有するトナー供給ローラーにおいて、ポリウレタンスポンジ層が、特定の質量平均分子量、特定量のエチレンオキシドユニットを含有するポリエーテルポリオール（Ｂ）、（Ｃ）とを含有するポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｄ）、触媒、導電剤、及び発泡剤を用いて得られ、ポリエーテルポリオール（Ｃ）がポリオール成分（Ａ）中に１質量％以上３０質量％以下の範囲で含まれ、ポリウレタンスポンジ層の外周面におけるセル開口率が２０％以上である。
【選択図】なし

Description

本発明は、画像形成装置の現像装置に使用するトナー供給ローラーやその製造方法に関する。

複写装置、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は、電子写真感光体や静電記録誘電体等の潜像担持体上に形成した静電潜像の現像を行う現像装置が設けられる。現像装置には、例えば、所定のトナー（現像剤）を収納する現像容器の開口を閉塞し、一部が露出され、露出した部分で潜像担持体と対向するように配置される現像ローラーが設けられ、潜像担持体に現像容器に収納されるトナーを供給するようになっている。現像容器内には、この現像ローラー表面にトナーを供給するトナー供給ローラーと、現像ローラー上に余剰のトナーを除去してトナーの薄膜を形成するブレード等が設けられる。トナー供給ローラーは、現像ローラー表面にトナーを供給しこれと同時に不要分を掻き取り、一定量のトナー供給を行うため、低硬度、即ち柔軟性を有することが要請される。

このような現像装置において、低温低湿環境下で長期間放置した場合など、トナーのチャージアップ等により、ブレードのみでは現像ローラー表面のトナー量を一定に制御することは困難となり、トナーの濃度薄に起因する画像不良が発生する場合がある。そのため、トナー供給ローラーを低抵抗化（導電化）することが考えられる。

一方、低抵抗化したポリウレタンスポンジ層を有する弾性ローラーとして、イオン導電剤を用いたものが知られている（特許文献１）。ポリウレタンスポンジ層にイオン導電剤を含有する弾性ローラーはローラー抵抗ムラが小さいことや電圧依存性が小さい等の利点がある。

しかしながら、イオン導電剤によってポリウレタンスポンジ層を低抵抗化した場合、環境依存性が大きくなる場合があり、各環境下において、同じ抵抗を得ることは困難である。

環境依存性が小さくなるような低抵抗化の方法として、カーボンブラックや酸化アルミニウム等を用いることが知られている。その中でも、優れた方法として、ＤＢＰ吸油量が、１００ｃｍ²／１００ｇ〜５００ｃｍ²／１００ｇのカーボンブラックをポリウレタンスポンジ層中に０．５％〜３．０％含有するトナー供給ローラーが提案されている（特許文献２）。

しかしながら、ポリオール成分の分子量やエチレンオキシドユニッドの割合やイソシアネート成分の組成等材料面及びトナー供給ローラーの成形方法について検討されておらず、環境依存性を適切に抑制することができるポリウレタンスポンジ層については知られていない。
特開平１１−２９２９４８号公報 特開平１０−２６８６２７号公報

本発明の課題は、低抵抗であって、環境に左右されず安定した電気抵抗値を有するトナー供給ローラーを提供することにある。そして、トナーの供給、掻き取りを良好かつ均一に行うことができ、トナーの消費量が増加するのを抑制し、濃度ムラを抑制した画像を得ることができるトナー供給ローラーを提供することにある。

本発明は、芯金と、該芯金の外周に設けられるポリウレタンスポンジ層とを有するトナー供給ローラーにおいて、ポリウレタンスポンジ層が、ポリエーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール（Ｃ）とを含有するポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｄ）、触媒、導電剤、及び発泡剤を用いて得られ、ポリエーテルポリオール（Ｃ）がポリオール成分（Ａ）中に１質量％以上３０質量％以下の範囲で含まれ、ポリウレタンスポンジ層の外周面におけるセル開口率が２０％以上であることを特徴とするトナー供給ローラーに関する。ポリエーテルポリオール（Ｂ）は、末端にエチレンオキシドユニットを有する共重合体であって、エチレンオキシドユニットの含有量が５質量％以上３０質量％以下であり、質量平均分子量が２５００以上７５００以下のポリエーテルポリオールである。
ポリエーテルポリオール（Ｃ）は、末端にエチレンオキシドユニットを有する重合体であって、エチレンオキシドユニットの含有量が６０質量％以上であり、質量平均分子量が１０００以上４０００以下のポリエーテルポリオールである。

本発明のトナー供給ローラーは、低抵抗であって、環境に左右されず安定した電気抵抗値を有するトナー供給ローラーを提供することにある。そして、トナーの供給、掻き取りを良好かつ均一に行うことができ、トナーの消費量が増加するのを抑制し、濃度ムラを抑制した画像を得ることができる。

本発明のトナー供給ローラーは、芯金と、該芯金の外周に設けられるポリウレタンスポンジ層を有するトナー供給ローラーにおいて、ポリウレタンスポンジ層が、ポリエーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール（Ｃ）とを含有するポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｄ）、触媒、導電剤、及び発泡剤を用いて得られ、ポリエーテルポリオール（Ｃ）がポリオール成分（Ａ）中に１質量％以上３０質量％以下の範囲で含まれ、ポリウレタンスポンジ層の外周面におけるセル開口率が２０％以上であることを特徴とする。ポリエーテルポリオール（Ｂ）は、末端にエチレンオキシドユニットを有する共重合体であって、エチレンオキシドユニットを５質量％以上３０質量％以下の範囲で含有し、質量平均分子量が２５００以上７５００以下のポリエーテルポリオールである。ポリエーテルポリオール（Ｃ）は、末端にエチレンオキシドユニットを有する共重合体であって、エチレンオキシドユニットを６０質量％以上含有し、質量平均分子量が１０００以上４０００以下のポリエーテルポリオールである。

［ポリオール成分（Ａ）］
本発明のトナー供給ローラーのポリウレタンスポンジ層の形成に用いられるポリオール成分（Ａ）は、ポリエーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール（Ｃ）を含有する。ポリオール成分が、異なる範囲の質量平均分子量を有するポリエーテルポリオールを有することにより、ウレタン化反応の反応速度が低下するのを抑制しつつ、セルを充分に形成し、充分な開口を形成することを可能とする。

［ポリエーテルポリオール（Ｂ）］
ポリエーテルポリオール（Ｂ）は、末端にエチレンオキシドユニットを含有する共重合体である。エチレンオキシドユニットを末端に有することにより、ウレタン化反応を促進することができ、成形型によるウレタンスポンジ層の成形が可能となる。エチレンオキシドユニットとは、−Ｃ₂Ｈ₄Ｏ−をいい、ポリエーテルポリオール（Ｂ）の末端は、エチレンオキシドユニットに水素原子または水酸基が結合し、ＨＯ−Ｃ₂Ｈ₄Ｏ−または−Ｃ₂Ｈ₄Ｏ−Ｈとなっている。ポリエーテルポリオール（Ｂ）中のエチレンオキシドユニットの含有量は、５質量％以上３０質量％以下である。ポリエーテルポリオール（Ｂ）のエチレンオキシドユニットの含有量が５質量％以上であれば、ウレタン化反応を促進することができ、成形型による成形において良好なウレタンスポンジ層の成形を可能とし、３０質量％以下であれば、樹脂化反応の促進によるウレタンスポンジ層表面のセル開口性の低下を抑制することができる。ポリエーテルポリオール（Ｂ）中のエチレンオキシドユニットの含有量が、１０質量％以上２５質量％以下であると上記の効果をより顕著に得られ、好ましい。

ポリエーテルポリオール（Ｂ）としては、エチレンオキシドと、他のモノマー、例えば、プロピレンオキシド等のオキシドとを反応開始剤を用いて付加重合して得られる共重合体を挙げることができる。反応開始剤としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ソルビトール等を挙げることができる。エチレンオキシドの使用量としては、生成物としての共重合体の分子量等の特性を考慮して適宜することができる。

また、ポリエーテルポリオール（Ｂ）の平均水酸基数が２〜４であることが好ましい。平均水酸基数が２以上であれば、高温高湿環境下においてもウレタンスポンジ層において圧縮永久歪の発生を抑制することができ、平均水酸基基数が４以下であれば、ウレタンスポンジが高硬度になるのを抑制することができる。

更に、ポリエーテルポリオール（Ｂ）は質量平均分子量が２５００以上７５００以下である。質量平均分子量が２５００以上であれば得られるウレタンスポンジ層が高硬度になるのを抑制することができる。質量平均分子量が７５００以下であれば、ポリイソシアネートとの混合が容易であり均一に混合することができ、成形時の取扱いが容易であって、成形型を用いる場合容易に未硬化原料の注型を行うことができる。ポリエーテルポリオールの質量平均分子量はより好ましくは、３０００〜５０００である。

ポリエーテルポリオール（Ｂ）は上記ポリエーテルポリオールを１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。

ポリエーテルポリオール（Ｂ）はポリオール成分（Ａ）中に、例えば、８４〜７０質量％の範囲で含有されることが好ましい。

このようなポリエーテルポリオール（Ｂ）としては、具体的には、上市されているＥＰ５５０Ｎ（三井武田ケミカル株式会社製）、ＥＰ９５０（同社製）等を挙げることができる。

［ポリエーテルポリオール（Ｃ）］
ポリエーテルポリオール（Ｃ）は、末端にエチレンオキシドユニットを有する重合体である。エチレンオキシドユニットを末端に有することにより、ウレタン化反応を促進することができ、成形型によるウレタンスポンジ層の成形が可能となる。ポリエーテルポリオール（Ｃ）の末端は、ポリエーテルポリオール（Ｂ）の末端と同様に、末端のエチレンオキシドユニットに酸素原子または水酸基が結合し、ＨＯ−Ｃ₂Ｈ₄Ｏ−または−Ｃ₂Ｈ₄Ｏ−Ｈとなっている。

ポリエーテルポリオール（Ｃ）としては、一般式（１）

（化１）
ＨＯ−（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_l−Ｈ （１）
で表されるポリエチレンオキシドポリオールと他のモノマーとの共重合体、あるいは式（１）で表されるポリエチレンオキシドポリオールのホモポリマーであることが好ましい。一般式（１）で表されるポリエチレンオキシドポリオールは、末端のエチレンオキシドユニットに結合する水酸基を有し、水との相溶性に優れ、ウレタン反応を促進させることができ、しかも、セルが充分に形成されたウレタンスポンジを成形することができる。

上記一般式（１）で表されるポリエチレンオキシドポリオールと共重合される化合物としては、プロピレノキシド等を挙げることができる。

このような重合体であるポリエーテルポリオール（Ｃ）中のエチレンオキシドユニットの含有量は、末端のエチレンオキシドユニットを含め６０質量％以上である。ポリエーテルポリオール（Ｃ）中のエチレンオキシドユニットの含有量が６０質量％以上であれば、ウレタン化反応を促進することができ、成形型によるウレタンスポンジ層の成形を可能とする。

ポリエーテルポリオール（Ｃ）は、質量平均分子量は１０００以上４０００以下のものである。質量平均分子量が１０００以上であればセル開口率が高く、低高度のウレタンスポンジ層を成形することができ、４０００以下であれば、粘度の上昇を抑制し作業性、攪拌混合性が低下するのを抑制することができる。ポリエーテルポリオールの質量平均分子量はより好ましくは、３０００〜５０００である。

ポリエーテルポリオール（Ｃ）としては上記ポリエーテルポリオールを１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。

ポリエーテルポリオール（Ｃ）はポリオール（Ａ）中に、１質量％以上３０質量％以下の範囲で含有される。ポリエーテルポリオール（Ｃ）の含有量が１質量％以上であればウレタン化反応時に連続気泡化を可能としセルを充分に形成することができ、ウレタンスポンジ層表面のセルを開口させることも可能となる。つまり、表面領域まで充分にセルを形成し開口させるために、水等の発泡剤の含量を増加させて成形型内の発泡圧を高める必要がないため、芳香族ポリ尿素の副生成物の生成を抑制することができる。更に、ポリオール成分(Ａ)とポリイソシアネート成分（Ｄ）との反応速度を遅らせ、原料の混合が容易となる。そして、セルの形成を充分に行わせることが可能となり、小型の成形型による成形が可能となり、しかも、表面に存在するセルを破泡させ、ポリウレタンスポンジ層表面の開口率を上昇させ得る。

このようなポリエーテルポリオール（Ｃ）としては、具体的には、上市されているＭＦ−１９Ｔ（三井武田ケミカル株式会社製）、ＥＰ５０５Ｓ（同社製）等を挙げることができる。

ポリオール成分（Ａ）には、上記ポリエーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール（Ｃ）とを合計で８５〜１００質量％含むことが好ましい。更に、ポリオール成分（Ａ）には、これらのポリエーテルポリオールの他、他のポリオール、例えば、上記以外のポリエーテルポリオール等が含まれていてもよい。

［ポリイソシアネート成分（Ｄ）］
上記ポリウレタンスポンジ層に用いるポリイソシアネート成分（Ｄ）としては、特に制限はないが、具体的には、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート及びその誘導体、イソホロンジイソシアネートなどの脂環族ポリイソシアネート及びこれらの誘導体等を挙げることができる。また、これらを、ポリオールと予めプレポリマー化して用いることもできる。これらは１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）が特に好ましい。ＴＤＩはポリイソシアネート成分（Ｄ）中、２０質量％以上含有することが好ましい。ＴＤＩのポリイソシアネート成分（Ｄ）中の含有量が２０質量％以上であると、ウレタンスポンジの通気量の低下を抑制することができ、粘度の上昇を抑制しポリオール成分（Ａ）との混合を容易に行うことができる。

ポリイソシアネート成分（Ｄ）のイソシアネートインデックスは７０以上１２０であることが好ましい。イソシアネートインデックスが７０以上であればウレタン化を促進し充分なポリウレタンを含むウレタンスポンジ層を成形することができる。また、イソシアネートインデックスが１２０以下であれば、低硬度のウレタンスポンジ層を得ることができる。

ここで、イソシアネートインデックスは、イソシアネートとの反応において、反応に与る活性水素基に対するＮＣＯ基の当量比（ＮＣＯ基当量／活性水素基当量）×１００で表されるものである。

[導電剤]
導電剤としては、カーボンブラックや金属粉、金属酸化物粉などのフィラー系導電材料を好ましいものとして挙げることができ、特に、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ＤＢＰ（フタル酸ブチル：ＪＩＳ Ｋ６７５２）吸油量が、１５０ｃｍ³／１００g以上６００ｃｍ³／１００g以下であるものが好ましい。導電性を得るために、ＤＢＰ吸油量が、４００ｃｍ³／１００g以上６００ｃｍ³／１００g以下であり、かつＢＥＴ比表面積が１０００ｍ²／ｇ以上１４００ｍ²／ｇ以下であるものがより好ましい。カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、１５０ｃｍ³／１００g以上であれば、充分な導電性を有するポリウレタンスポンジ層が得られ、カーボンブラックの含有量の低減を図ることができる。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、６００ｃｍ³／１００g以下であれば、ポリウレタンスポンジ層材料の増粘を抑制し、加工性の低下や得られるトナー供給ローラーの高硬度化を抑制することができる。

ここで、上記ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１に準じた測定方法による数値を採用することができる。また、ＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２：２００１に準じた測定方法による数値を採用することができる。

上記カーボンブラックの使用量としては、ポリエーテルポリオール１００質量部に対し、０．５〜１０質量部を好ましい範囲として挙げることができ、より好ましくは、１〜３質量部である。

［触媒］
上記ポリオール成分（Ａ）と、ポリイソシアネート成分（Ｄ）との反応を促進するための触媒は、公知のウレタン化触媒を使用することができる。具体的には、トリエチレンジアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−メチルモルホリン等のアミン系触媒、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン等の有機金属系触媒、前記アミン系触媒及び有機金属系触媒の初期活性を低下させるためのカルボン酸塩や蟻酸塩、オクチル酸塩、ホウ酸塩等の酸塩触媒などを挙げることができる。これらの触媒は１種または２種以上を組み合せて用いることができる。触媒の使用量としては、ポリエーテルポリオール１００質量部に対し、０．０１〜５質量部が好ましく、より好ましくは０．０１〜３質量部である。

［発泡剤］
上記ポリオール成分（Ａ）と、ポリイソシアネート成分（Ｄ）とのウレタン化反応によりスポンジ体を得るための発泡剤としては、水が、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生することから、特に好適に使用される。地球環境保護の目的で開発されたクロロフルオロカーボン類（ＨＦＣ−１３４Ａ等）、炭化水素（シクロペンタン等）等も使用することができる。これらは１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。また、上記原料と反応をしないガス等、上記原料に混入させ物理的な発泡による発泡剤であってもよい。

発泡剤の使用量としては、例えば、水の場合、ポリエーテルポリオール１００質量部に対し、０．５〜５質量部が好ましく、より好ましくは、１．０〜３．０質量部である。

［その他の材料］
ポリウレタンスポンジ層を得るために、整泡剤を必要に応じて用いることができる。整泡剤としては、ポリジメチルシロキサンとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサン、スルホン化リシノール酸のナトリウム塩やこれらとポリシロキサン・ポリオキシアルキレンコポリマーとの混合物等を挙げることができる。これらは１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの整泡剤の中で、ポリジメチルシロキサンとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサンを好適なものとして挙げることができる。

その他助剤として、架橋剤、難燃剤、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、酸化防止剤、導電性付与剤等を必要に応じて適量用いることができる。

［ポリウレタンスポンジ層の作成］
ポリウレタンスポンジ層を作成するには、上記ポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｄ）、触媒、導電剤、発泡剤、必要に応じて、整泡剤、その他助剤を混合し、液状ポリウレタン原料を得る。上記各原料を混合する際の温度や時間については特に制限はないが、混合温度は、通常１０〜７０℃、好ましくは２０〜５０℃の範囲であり、混合時間は通常１秒〜１０分間、好ましくは３秒〜５分間程度である。

その後の発泡硬化は、成形型を用いて行うことが好ましい。成形型としては、エチレングリコールを用いて測定した接触角が８５度以上の表面を有する成形キャビティを備えた成形型を好ましいものとして挙げることができる。エチレングリコールの接触角が８５℃以上の成形キャビティ表面は、液状のポリウレタン原料との非相溶作用若しくは表面張力作用を有し、ポリウレタン原料中の発泡により生じるセルの成形キャビティ表面に最も近接する部分、即ちセルの壁の厚さが最も薄いセル中央部位においてポリウレタン原料の不存在部分が生じる。これによって、形成されるポリウレタンスポンジ層表面に外部に開口したセルを成形することができる。成形キャビティ表面のエチレングリコールの接触角が８５°以上であれば、ポリウレタン原料との非相溶作用若しくは表面張力作用による効果を充分に発揮することができ、均一で充分な開口径を有するセル開口を形成できる。さらに、硬化したポリウレタンスポンジ層の接着性が強くなるのを抑制し、成形体を容易に離型することができる。

成形型の形状としてはいずれのものであってもよいが、円筒成形型が好ましい。円筒成形型を用いることにより、必要に応じて接着剤を塗布した芯金を設置して芯金と円筒成形型内で形成される成形キャビティに上記液状のポリウレタン原料を注入し、加熱硬化発泡することにより、芯金の外周にポリウレタンスポンジ層を成形することができる。その後、脱型して、芯金とポリウレタンスポンジ層が一体化されたトナー供給ローラーを得ることができる。

また、成形型としては、円筒状に限らず、シート状のポリウレタンスポンジ体を得る形状を有していてもよい。このようなシート状のポリウレタンスポンジ体の成形型を用いた場合、芯金の周囲に接合することができる。

本発明のトナー供給ローラーに用いられる芯金は、円柱状、円筒状などの形状を有する鉄、アルミニウム製等いずれのものであってもよい。芯金の外径は、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。

芯金とポリウレタンスポンジ層の接合方法としては、上記のような円筒成形型を用いて一体化して硬化する方法や、原料混合物を所定の形状に成形した後芯金と接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて芯金とポリウレタンスポンジ層との間に接着層を設けることができ、接着層としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。

［ポリウレタンスポンジ層］
本発明のトナー供給ローラーのポリウレタンスポンジ層は、表面に内部に連通した複数のセル開口を有し、外周面のセル開口率が２０％以上である。より好ましいセル開口率は、３０％から６０％である。ポリウレタンスポンジ層のセル開口率が２０％以上であると、十分にトナーを含むことができ、現像ローラーに十分な量のトナーを供給することができ、良好な画像を得ることができる。

上記セルの開口率は、リアルタイム走査型レーザー顕微鏡（レーザーテック（株）製、１ＬＭ２１ＤＷ−１）を用いて表面の画像を取り込み、画像解析により２値化処理を行い、セル開口面積を求め、次式によって（セル開口面積率［％］＝セル開口面積／画像範囲×１００）、セル開口面積率［％］を求める方法（特開２００６−１８７９４０）や、ハイロックス（株）製のＣＣＤビデオカメラを用い、４０〜６０倍の倍率で写真撮影を行い・写真画像のセル開口部分の面積を算出し、写真画像全体の面積で除してセル開口率を求める方法（特開２００４−０２１２１２）等により測定した値を採用することができる。

また、ポリウレタンスポンジ層は、軸方向に垂直な１対の側面をそれぞれ大気圧と１２５Ｐａとしたとき、側面の単位面積当たりの通気量が０．８Ｌ／ｃｍ²／ｍｉｎ以上３Ｌ／ｃｍ²／ｍｉｎ以下の範囲であることが好ましい。通気量が０．８Ｌ／ｃｍ²／ｍｉｎ以上であれば、長期使用後においてもトナーによる目詰まりの発生を抑制することができる。このため、ローラーの硬度の上昇によるトナー劣化を抑制することができる。また、内部へのトナーの蓄積を抑制し、芯金側が高硬度になるのを抑制し、低高度の表面側のポリウレタンスポンジが伸長されポリウレタンスポンジ層に破損が生じるのを抑制することができる。また、通気量が３Ｌ／ｃｍ²／ｍｉｎ以下であればこのようなポリウレタンスポンジ層を容易に成形することができる。この範囲の通気量を有するポリウレタンスポンジ層によりトナー供給性が良好となる。

このような通気量は、図２に示す測定装置を用いて測定した値とすることができる。図２に示す測定装置は、被測定体のトナー供給ローラーの外径より若干小さな内径、例えば、トナー供給ローラーの外径の９０％以内、より好ましくは９５％以の内径を有する円筒４に圧入し、円筒４の一端の開口を大気に開放し、他端の開口を密閉し、密閉した空間に流量計５を介して真空ポンプ６を接続する。次いで、この密閉空間に圧力計７を接続し、密閉空間内の圧力が１２５Ｐａになるように、真空ポンプ６を作動させ、そのときの空気流量を流量計で測定する。得られた値を、ポリウレタンスポンジ層の軸方向に垂直な側面の断面積で割ることにより、側面の単位面積当たりの通気量を得る。

ポリウレタンスポンジ層の厚さは１〜２０ｍｍであることが好ましく、２〜１２ｍｍであることがより好ましい。厚さがこれらの範囲にあることによってトナー供給ローラーは良好なトナー搬送性を有する。

このようなポリウレタンスポンジ層は、低硬度で柔軟性を有し、トナーを現像ローラー等の現像剤担持体に供給すると共に、不要量を掻き取る機能を有する。

［トナー供給ローラー］
本発明のトナー供給ローラーは上記ポリウレタンスポンジ層を有するものであれば、特に限定されず、ポリウレタンスポンジ層の機能を害さない範囲で、接着層の他、他の機能層を有するものであってもよい。

本発明のトナー供給ローラーの一例として、図１の斜視図に示すものを挙げることができる。図１に示すトナー供給ローラーは、円柱状の芯金２と、芯金２の両端部を除いて芯金２の周りに設けられたポリウレタンスポンジ層３を備える。

以下に、本発明のトナー供給ローラーを具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
［実施例１〜８、比較例１〜４］
表１、表２に示す質量部のポリエーテルポリオール（Ｂ）、（Ｃ）、ポリイソシアネート、カーボンブラックと、整泡剤ＳＲＸ２７４Ｃ（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製シリコーン整泡剤）１質量部、触媒としてＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ（東ソー株式会社製第三級アミン触媒）０．１質量部、ＴＯＹＯＣＡＴ−Ｌ３３（東ソー株式会社製第三級アミン触媒）０．５質量部、発泡剤として水２．０質量部を、ＮＣＯインデックスが９０となるように、２５℃で混合攪拌した。この混合物を、直径５ｍｍの金属製シャフトを挿入した内径１５ｍｍのパイプ状金型に、フォーム密度が０．１０ｇ／ｃｍ³になるように注入し、６０℃のオーブン中に３０分間加熱することにより発泡硬化させた。その後、脱型してトナー供給ローラーを作製した。

得られたトナー供給ローラーのスキン面のセル開口性、通気量、ローラー抵抗を以下の方法で測定し、画像評価を評価した。結果を表１に示す。

表中、１）〜１２）は以下のものを示す。
１）三井武田ケミカル（株）製ポリエーテルポリオール。質量平均分子量３１００、エチレンオキシドユニットを末端に２０質量％含有（ＯＨ価＝５４ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数＝３）
２）三井武田ケミカル（株）製ポリエーテルポリオール。質量平均分子量５０００、エチレンオキシドユニットを末端に１５質量％含有。（ＯＨ価＝３４ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数＝３）
３）三井武田ケミカル（株）製ポリエーテルポリオール。質量平均分子量２０００。（ＯＨ価＝１０５ｍｇＫＯＨ／ｇ、一般式（１）で表されるポリエーテルポリオール単位を含む、官能基数＝２）
４）三井武田ケミカル（株）製ポリエーテルポリオール。質量平均分子量３５００、エチレンオキシドユニットをランダムに７０〜８０質量％含有。（ＯＨ価＝５１ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数＝３）
５）三井武田ケミカル（株）製ポリイソシアネート混和物（ＮＣＯ％＝４５、ＴＤＩ／ＭＤＩ＝８０／２０（質量比））
６）三井武田ケミカル（株）製ポリイソシアネート混和物（ＮＣＯ％＝４０、ＴＤＩ／ＭＤＩ＝５０／５０（質量比））
７）ケッチェン・ブラック・インターナショナル（株）製カーボンブラック（ＤＢＰ吸油量＝３６０ｃｍ³／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積＝８００ｍ²／ｇ）
８）ケッチェン・ブラック・インターナショナル（株）製カーボンブラック（ＤＢＰ吸油量＝４９５ｃｍ³／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積＝１２７０ｍ²／ｇ）
９）ポリウレタンスポンジ層の表面のセル開口性を、リアルタイム走査型レーザー顕微鏡（レーザーテック（株）製、１ＬＭ２１ＤＷ−１）を用いて表面の画像を取り込み、画像解析により２値化処理を行い、セル開口面積を求め、次式によって（セル開口面積率［％］＝セル開口面積／画像範囲×１００）、セル開口面積率［％］を求めた。セル開口率が４０％以上：○、セル開口率が２０〜４０％：△、セル開口率が２０％未満：×。
１０）図２に示す測定装置により、外径：１４．８ｍｍのポリウレタンスポンジ層の通気量を測定した。図２に示す測定装置において、円筒４は内径：１３．８ｍｍのものを用いた。圧力計７が１２５Ｐａとなるように、真空ポンプ６を作動させ、そのときの流量計５の値を読み取り、ポリウレタンスポンジ層の軸方向に垂直な断面積で除して、単位面積当たりの通気量を得た。
１１）作製したトナー供給ローラーの外径が１ｍｍ潰れるように、トナー供給ローラーを外径３０ｍｍのステンレス製ドラムに圧着した状態で、芯金とステンレス製ドラムとの間に２００Ｖの電圧を印加して２３℃／５５％ＲＨ（Ｎ／Ｎ）の環境下で電流値を測定し、オームの法則により抵抗値を算出した。
１２）作製したトナー供給ローラーをレーザービームプリンターに組み込んだカートリッジを１０℃／１５％ＲＨ（Ｌ／Ｌ）で１週間静置後、画像評価を行った。画像評価機としてｈｐ ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ４６００(日本ヒューレット・パッカード株式会社製)を用いた。５０枚プリントを行い、そのときのカブリを観察評価した。画像良好：○、使用に支障ない：△、不具合が明確に認められる場合：×とした。

結果から、本発明のトナー供給ローラーは、低抵抗であり、エチレンオキシドユニットを有する質量平均分子量１０００以上４０００以下のポリエーテルポリオールが（破泡剤として）特定量混合されているため、スキン面のセル開口性に優れるばかりでなく、通気量に優れているため、画像も良好であることが分かる。これに対し比較例においてはスキン面のセル開口性が不十分であったり、抵抗の高いものや、通気量が劣るものもあり、画像に不具合がある。

本発明のトナー供給ローラーの一例を示す斜視図である。 本発明のトナー供給ローラーの通気量を測定する測定装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ トナー供給ローラー
２ 芯金
３ ポリウレタンスポンジ層
４ 円筒
５ 流量計
６ 真空ポンプ
７ 圧力計

Claims (8)

1. 芯金と、該芯金の外周に設けられるポリウレタンスポンジ層とを有するトナー供給ローラーにおいて、ポリウレタンスポンジ層が、ポリエーテルポリオール（Ｂ）とポリエーテルポリオール（Ｃ）とを含有するポリオール成分（Ａ）、ポリイソシアネート成分（Ｄ）、触媒、導電剤、及び発泡剤を用いて得られ、ポリエーテルポリオール（Ｃ）がポリオール成分（Ａ）中に１質量％以上３０質量％以下の範囲で含まれ、ポリウレタンスポンジ層の外周面におけるセル開口率が２０％以上であることを特徴とするトナー供給ローラー。
   ポリエーテルポリオール（Ｂ）：末端にエチレンオキシドユニットを有する共重合体であって、エチレンオキシドユニットの含有量が５質量％以上３０質量％以下であり、質量平均分子量が２５００以上７５００以下のポリエーテルポリオール。
   ポリエーテルポリオール（Ｃ）：末端にエチレンオキシドユニットを有する重合体であって、エチレンオキシドユニットの含有量が６０質量％以上であり、質量平均分子量が１０００以上４０００以下のポリエーテルポリオール。
2. ポリエーテルポリオール（Ｃ）が、一般式（１）で表されるポリエーテルポリオールの単位からなることを特徴とする請求項１記載のトナー供給ローラー。
   （化１）
   ＨＯ−（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_l−Ｈ （１）
   （式中、ｌは１以上のいずれかの整数を示す。）
3. ポリイソシアネート成分（Ｄ）が、トルエンジイソシアネートを２０質量％以上含有することを特徴とする請求項１または２載のトナー供給ローラー。
4. 導電剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のトナー供給ローラー。
5. カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、１５０ｃｍ³／１００g以上６００ｃｍ³／１００g以下であることを特徴とする請求項４記載のトナー供給ローラー。
6. カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、４００ｃｍ³／１００g以上６００ｃｍ³／１００g以下であり、かつＢＥＴ比表面積が１０００ｍ²／ｇ以上１４００ｍ²／ｇ以下であることを特徴とする請求項５記載のトナー供給ローラー。
7. ポリウレタンスポンジ層が、軸方向に垂直な１対の側面をそれぞれ大気圧と１２５Ｐａとしたとき、側面の単位面積当たりの通気量が０．８Ｌ／ｃｍ²／ｍｉｎ以上３Ｌ／ｃｍ²／ｍｉｎ以下の範囲であることを特徴とする請求項１から６のいずれか記載のトナー供給ローラー。
8. 請求項１から７のいずれか記載のトナー供給ローラーの製造方法であって、エチレングリコールを用いて測定した接触角が８５度以上の表面を有する成形キャビティを備えた成形型を用いてポリウレタンスポンジ層を成形することを特徴とするトナー供給ローラーの製造方法。

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