JP2008242244A - Toner supply roller - Google Patents
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Description
本発明は、シャフトの周囲に、外周面に多数のセルを開口させてなる弾性層を配置したトナー搬送ローラ関する。 The present invention relates to a toner conveying roller in which an elastic layer formed by opening a large number of cells on an outer peripheral surface is disposed around a shaft.
複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体や紙等の画像形成体にトナー(現像剤)を供給してその表面に可視画像を形成する現像ローラにトナーを供給するためのものとして、トナー供給ローラと呼ばれるローラが用いられる。この供給ローラは、シャフトとその周囲に配置された弾性層とよりなり、現像ローラに対して相互に外周面を押圧させながら回転させることにより、ホッパーから汲み上げた新しいトナーを弾性層の外周面を介して現像ローラに移載し、また、現像ローラからその外周面を介して掻き取った古いトナーをホッパーに回収するよう機能する。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine or a printer, toner (developer) is supplied to an image forming body such as a photoreceptor or paper, and toner is applied to a developing roller that forms a visible image on the surface. A roller called a toner supply roller is used for supplying. The supply roller is composed of a shaft and an elastic layer disposed around the shaft. By rotating the outer peripheral surface against each other against the developing roller, the supply roller rotates the outer surface of the elastic layer with new toner pumped up from the hopper. And the old toner scraped from the developing roller through the outer peripheral surface thereof is collected in a hopper.
トナー供給ローラにこのような機能を付与するためには、その外周面に、トナーを保持することのできるセルを多数個、開口させる必要があり、また、トナーの貯蔵量を増加させるためには、それらの表面に開口するセルに連通するセルを、内部にも多数設けるのが好ましく、そのため、トナー供給ローラ用の弾性層として、このような連通セル構造のポリウレタン製のものが用いられている。 In order to give such a function to the toner supply roller, it is necessary to open a large number of cells capable of holding toner on the outer peripheral surface thereof, and to increase the amount of stored toner. In addition, it is preferable to provide a large number of cells that communicate with the cells that are open on the surface, and for this reason, polyurethane having such a continuous cell structure is used as the elastic layer for the toner supply roller. .
このような弾性層において、良好な連通セル構造の目安としては、例えば、特許文献1では、弾性層の外周面に開口するセルの合計面積の、全外周面に対する割合を規定するセル開口率の上限と下限とを規定することが提案されている。(例えば特許文献1参照。)。
しかしながら、上記提案に規定された開口率を有するトナー供給ローラを画像形成装置に取り付けて可視画像を形成した場合でも、トナー供給ローラの、トナー供給能力、掻き取り能力の不足に起因する、可視画像の濃度不足や、ゴースト画像を生じる等の問題を解消することができないことがわかった。 However, even when a toner supply roller having an aperture ratio specified in the above proposal is attached to the image forming apparatus to form a visible image, the visible image is caused by insufficient toner supply capability and scraping capability of the toner supply roller. It has been found that problems such as insufficient density of image and generation of ghost images cannot be solved.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、画像濃度不足、およびゴースト画像による画像不良を解消することのできるトナー供給トーらを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a toner supply toe or the like capable of eliminating an image density deficiency and an image defect due to a ghost image.
<1>は、シャフトの周囲に、外周面に多数のセルを開口させてなる弾性層を配置したトナー搬送ローラにおいて、
Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和とし、Sfを、弾性層の外周面の面積とし、Dを、前記外周面に開口するセルの平均直径としたとき、式(1)にて定義される平均骨格幅Wkが、30〜300μmであることを特徴とするトナー搬送ローラである。
When Sc is the sum of the opening areas of the cells that open to the outer peripheral surface of the elastic layer, Sf is the area of the outer peripheral surface of the elastic layer, and D is the average diameter of the cells that open to the outer peripheral surface, Equation (1) The toner transport roller is characterized in that the average skeleton width Wk defined in (1) is 30 to 300 μm.
<2>は、<1>において平均セル径Dが100〜500μmであることを特徴とするトナー搬送ローラである。 <2> is a toner conveying roller according to <1>, wherein the average cell diameter D is 100 to 500 μm.
<3>は、<1>もしくは<2>において、セルの平均開口率が0.3〜08であることを特徴とするトナー搬送ローラである。 <3> is a toner transport roller according to <1> or <2>, wherein the average aperture ratio of the cells is 0.3 to 08.
<1>によれば、式(1)にて定義されるセルの平均骨格幅Wkを、30〜300μmとしたので、詳細を後述するように、セルの壁面の剛性を高めることにより、トナーのセルからの供給と、セルへの回収を活性化し、このことによって、トナーの帯電量を適正に保ち、画像濃度が適正であること、および、ゴースト画像を生じないという点で良好な画像を形成することができる。 According to <1>, since the average skeletal width Wk of the cell defined by the formula (1) is set to 30 to 300 μm, as described in detail later, by increasing the rigidity of the cell wall surface, Activating the supply from the cell and the collection to the cell, thereby forming a good image in that the charge amount of the toner is maintained properly, the image density is appropriate, and no ghost image is generated. can do.
<2>によれば、平均セル径Dが100〜500μmとなるよう構成したので、セルが500μmより大きい場合にはトナーの保有量が減じてしまうのを防止することができ、また、セルが100μmより小さくなった場合にはトナーがセル内で入れ替わらなくなってしまうのを防ぐことができ、このことによって、トナーの帯電量をさらに細かく最適化し、一層良好な画像を得ることができる。 According to <2>, since the average cell diameter D is configured to be 100 to 500 μm, when the cell is larger than 500 μm, it is possible to prevent the toner holding amount from being reduced, and the cell When the particle size is smaller than 100 μm, it is possible to prevent the toner from being replaced in the cell. This makes it possible to further finely optimize the charge amount of the toner and obtain a better image.
<3>によれば、セルの平均開口率が0.3〜08としたので、このことによって、セル骨格幅とセル径との最適バランスを得ることができ、トナーの帯電量を、なお一層細かく最適化することができる。 According to <3>, since the average aperture ratio of the cells is set to 0.3 to 08, this makes it possible to obtain an optimal balance between the cell skeleton width and the cell diameter, and the toner charge amount is further finely optimized. Can be
本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図1は、この実施形態のトナー供給ローラを示す側面図、図2は、その弾性層の外周面を半径方向外側からみた展開図、図3は、弾性層の外周面近傍を示す断面図であり、トナー供給ローラ10は、シャフト1の周囲に形成されたポリウレタン製の弾性層2を具えて構成される。弾性層2の外周面には、互いに連通することなく外周面に開口するセル3が多数形成される。また、表面に開口しないセル4も弾性層内部には多数形成されており、これらのセル4の多くは、直接的に、もしくは、他のセル4を介して、外表面に開口するセル3に連通する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing the toner supply roller of this embodiment, FIG. 2 is a developed view of the outer peripheral surface of the elastic layer as seen from the outside in the radial direction, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of the outer peripheral surface of the elastic layer. The
図4は、画像形成装置への装着下にあるトナー供給ローラを示す模式図であり、トナー供給ローラ10は、現像ローラ11に対して、相互に押圧しながら回転するとともに、ホッパー14から所定の帯電量を有するよう調整された新しいトナー12を汲み上げ、汲み上げたトナー12を外周面2a上に保持して現像ローラに対する押圧部分15まで運び、押圧部分15で、現像ローラ11に新しいトナー12を供給するとともに、現像ローラ11から古いトナー13を掻き取り、掻き取ったトナー13を外周面2a上に保持してホッパー14まで運びそこでトナー13を放出する。
FIG. 4 is a schematic view showing the toner supply roller mounted on the image forming apparatus. The
図5は、押圧部分15となる弾性層2を示す断面模式図であり、図示のように、トナー供給ローラ10の弾性層2の表面セル3を相互に隔てる骨格部分5の幅が狭いと、骨格部分5が倒れ込んでセル3を塞いでしまい、この表面2aを介して、現像ローラ11への新しいトナーの供給、および、現像ローラ11からの古いトナー13の掻き取りを行うことができなくなり、この場合、現像ローラ11のトナーは新陳代謝されないため、繰り返し使用に伴って帯電量が所期する値から外れた(主には帯電)トナーが増加し、画像の濃度不足や、ゴースト画像を招く結果となる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the
そこで、本発明の特徴は、骨格部分5の倒れ込みを防止するため、弾性層外周面における骨格部分5の平均幅の最小値を設定するとともに、この幅が大きくなりすぎた場合にはそれに伴って大きくなるセルがトナーを保持することができなくなるのを抑制すべく、骨格部分5の平均幅の最大値を設定するものであり、具体的には、セルの平均骨格幅Wkを式(1)の通りに定義し、このWkを30〜300μmとするものである。
Therefore, the feature of the present invention is to set the minimum value of the average width of the
ここで、式(1)は、以下のようにして求めることができる。まず、図6に示すように、1辺がaの同じ大きさの正方形のセル21が相互に骨格幅Wkを挟んで碁盤目状に配列されている場合について骨格幅Wkを求める。ここで、セル21の開口率R、すなわち、Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和Scの、弾性層の外周面の面積Sfに対する比を用いると、式(2)の関係がある。
ここで、1辺がaの正方形セル21を、図7に示すように、同じ面積を有する直径がDの円形セル22に置き換えると、式(3)の関係がある。
そして、式(1)と式(2)からaを消去することにより式(1)を求めることができる。実際には、セルは大きさや形が不揃いではあるが、Dをセルの平均直径とすれば、上記の式の導出から明らかなように、式(1)で表されるWkは、平均骨格幅、すなわち、セルを隔てる壁の厚さの平均値を代表するパラメータと見なすことができる。 Then, the expression (1) can be obtained by eliminating a from the expressions (1) and (2). Actually, the cells are not uniform in size and shape, but if D is the average diameter of the cells, as is clear from the derivation of the above formula, Wk represented by formula (1) is the average skeleton width. That is, the average value of the thickness of the wall separating the cells can be regarded as a representative parameter.
そして、実際に、開口率Sc/Sf、および、セル3の平均直径Dを求めるには、トナー供給ローラ10をその中心軸の周りに回転させながら、外周面2aに、例えば、弾性層3の長さとほぼ同じ幅の線光源よりレーザビームを照射し、反射光を撮像して得られた弾性層外周面の展開画像を画像処理してセル部分の画像を抽出すればよく、セル3の平均直径Dは、抽出されたセル部分の画像から、各セル3の面積を算出し、それを同じ面積の円に置き換えることによって得ることができ、また、開口率Sc/Sfは、抽出されたセル部分の画像から、セル3の面積の総和を求めることによって得ることができる。
Actually, in order to obtain the aperture ratio Sc / Sf and the average diameter D of the
以上のような特徴を有するトナー供給ローラ10は、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、円筒状の金型31にシャフト1を配置し、金型31の両端をキャップ32で閉じてキャビティ33を形成し、そのなかにポリウレタン材料を注入して、金型内で発泡硬化させる。注入する材料としては、ポリオール、イソシアネート、水、および、触媒を攪拌混合したものを用いる。
The
このとき、上記平均骨格幅を有する弾性層を形成するのに重要なのは、金型に注入したときの、金型表面材料に対する注入材料のはじき具合であり、これによって平均骨格幅が決まる。そして、このはじき具合は、金型表面材料の水に対する接触角と、注入材料の整泡性とによって決まる。 At this time, what is important for forming the elastic layer having the average skeleton width is the repelling condition of the injection material with respect to the mold surface material when injected into the mold, and this determines the average skeleton width. This repellency is determined by the contact angle of the mold surface material with water and the foam stabilizing property of the injection material.
金型の表面材質、および注入材料の、整泡性を変化させた複数種類の弾性層を形成して、トナー搬送ローラを作成し、それぞれについて、セルの平均骨格幅、および、画像評価を行った。結果および条件を表1に示す。表1における配合の数値は、FA703を100とする質量部を表す。 Forming multiple types of elastic layers with different foam-stabilizing properties of the mold surface material and the injection material to create a toner transport roller, and for each, the average skeleton width of the cell and image evaluation It was. The results and conditions are shown in Table 1. The numerical values of the formulations in Table 1 represent parts by mass with FA703 as 100.
また、作成したトナー搬送ローラは、いずれも、直径16mmであり、このトナー搬送ローラを実機のプリンタに装着して、温度15℃、湿度10%RHの低温低湿の条件下で絵出しを行い、画像濃度の評価には、100%黒色画像の条件で、ゴースト画像の評価には、100%黒色画像と30%黒色画像の組み合わせで評価を行った。OK/NGの判定は、100%黒色画像の残像の有無によって行った。
In addition, all of the toner transport rollers that were created had a diameter of 16 mm, and this toner transport roller was attached to the actual printer, and the image was printed under conditions of low temperature and low humidity of
表1より明かなように、セル骨格幅が30〜300μmの範囲で画像濃度およびゴースト画像の点で良好な結果を示し、それを実現するためには、金型表面材料の水に対する接触角を、40〜100°となるよう金型の表面材料を設定するとともに、ウレタン材料として、整泡性の高いものを用いる必要がある。 As is clear from Table 1, when the cell skeleton width is in the range of 30 to 300 μm, good results are shown in terms of image density and ghost image. In addition to setting the surface material of the mold so as to be 40 to 100 °, it is necessary to use a urethane material having high foam regulating properties.
1 シャフト
2 弾性層
2a 弾性層の外周面
3 外周面に開口するセル
4 表面に開口しないセル
5 骨格部分
10 トナー供給ローラ
11 現像ローラ
12 新しいトナー
13 古いトナー
14 ホッパー
15 押圧部分
21、22 外周面に開口するセル
31 円筒状の金型
32 キャップ
33 キャビティ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Scを、弾性層外周面に開口するセルの開口面積の総和とし、Sfを、弾性層の外周面の面積とし、Dを、前記外周面に開口するセルの平均直径としたとき、式(1)にて定義される平均骨格幅Wkが、30〜300μmであることを特徴とするトナー搬送ローラ。
When Sc is the sum of the opening areas of the cells that open to the outer peripheral surface of the elastic layer, Sf is the area of the outer peripheral surface of the elastic layer, and D is the average diameter of the cells that open to the outer peripheral surface, Equation (1) The toner transport roller, wherein the average skeleton width Wk defined in (1) is 30 to 300 μm.
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