JP2017190817A - トナー供給ローラとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成の初期からできるだけ長期間に亘って、トナーの劣化を抑制しながら常に一定量のトナーをトナー担持体の表面に供給し続けて、濃度ムラ等の画像不良のない良好な画像を形成できるトナー供給ローラと、その製造方法を提供する。【解決手段】トナー供給ローラ１は、平均セル径１００〜５００μｍの多数の発泡セルが互いに連通された、吸水率８０質量％以上の連続気泡構造を有し、なおかつ外周面４の近傍の発泡セルが当該外周面において開口されたゴムの多孔質体からなる。製造方法は、上記多孔質体のもとになるゴム組成物を筒状に成形し、発泡および架橋させたのち外周面を研磨して、外周面近傍の発泡セルを開口させる工程を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真法を利用した画像形成装置において、現像ローラ等のトナー担持体の表面にトナーを供給するために用いられるトナー供給ローラと、その製造方法に関するものである。

例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置においては、概略下記の工程を経て、紙やプラスチックフィルムなどの用紙の表面に画像が形成される。
まず、光導電性を有する感光体の表面を一様に帯電させた状態で露光して、当該表面に、形成画像に対応する静電潜像を形成する（帯電工程→露光工程）。

次いで、微小な着色粒子であるトナーを、あらかじめ所定の電位に帯電させた状態で上記感光体の表面に接触させる。そうするとトナーが、静電潜像の電位パターンに応じて感光体の表面に選択的に付着されて、上記静電潜像がトナー像に現像される（現像工程）。
そこで次に、現像されたトナー像を用紙の表面に転写し（転写工程）、さらに定着させる（定着工程）と、当該用紙の表面に画像が形成される。

またトナー像を転写後の感光体は、表面に残留したトナーを除去して次の画像形成に使用する準備とされる（クリーニング工程）。
上記のうち現像工程においては、感光体の表面に形成した静電潜像をトナー像に現像するために、現像ローラ等のトナー担持体が用いられる。
またトナー担持体の表面にトナーを供給したり、あるいは現像時に感光体の表面に移動しきれずに残った余剰のトナーをトナー担持体の表面から掻き取ったりして、上記トナー担持体の表面に供給されるトナーの量を一定に維持するために、トナー供給ローラが用いられることがある。

トナー供給ローラは、所定のローラ抵抗値を有し、なおかつ多数の発泡セルが互いに連通した連続気泡構造を有するとともに、上記発泡セルの多くがトナー供給ローラの外周面において開口されたゴムの多孔質体によって形成されるのが一般的である。
かかるトナー供給ローラによれば、開口された発泡セル内にトナーを含ませることにより、より多くのトナーをトナー担持体の表面に搬送できる。また、多数の発泡セルが開口されることで外周面に形成された凹凸によって、トナー担持体の表面に残ったトナーを良好に掻き取ることもできる。

しかしトナーの供給と掻き取りを繰り返すと、発泡セルの内奥までトナーが入り込む等して、トナー供給ローラのゴム硬さが上昇する傾向がある。また、硬くなったトナー供給ローラの一部がトナー担持体の表面との摺接等によってちぎれたりする場合もある。
その上、発泡セル内に入り込んだトナーの一部が外部に排出されずに徐々に蓄積されたり、開口の付近で目詰まりを生じたりして、最終的に発泡セルが閉塞されてしまい、トナーの搬送や掻き取りのために機能しなくなる場合もある。

そのため、このいずれの場合にもトナーを正常に搬送したり掻き取ったりできなくなり、トナー担持体の表面へのトナーの供給量を一定の範囲に維持できなくなって、形成画像に濃度ムラや濃度不足、あるいは濃度過剰等の画像不良を生じるおそれがある。
特許文献１には、特にクリーニング工程で回収されたトナーを画像形成に再使用する機構を備えた画像形成装置に組み込んで使用した際に、トナーや、あるいは回収されたトナー中に含まれる異物等（以下、これらを「トナー等」と総称する場合がある。）をできるだけスムースに外部に排出させて、上述した画像不良が生じるのを抑制するべく、トナー供給ローラの発泡セルの平均セル径を０．５ｍｍ以上、連続気泡率を７０％以上、アスカーＦ型硬さを９０°以下に設定することが記載されている。

特開２００４−４９６３号公報

ところが発明者の検討によると、上記特許文献１に記載のトナー供給ローラは、従来のものと比べて最初のゴム硬さが大幅に低く、柔らかすぎる上、外周面での発泡セルの開口面積が大きすぎるため、比較的短期間で多量のトナー等が発泡セル内に入り込んでゴム硬さが急速に上昇してしまう傾向がある。
そのため、例えばトナー担持体の表面への圧接力等の、トナー供給ローラの使用条件を従来と同等に設定すると、特に使用初期の段階で十分な量のトナーをトナー担持体の表面に搬送したり、トナー担持体の表面に残ったトナーを十分に掻き取ったりできなくなる場合がある。

また、例えば使用初期のゴム硬さに合わせて上記圧接力等の使用条件を設定すると、ゴム硬さの急速な上昇によって、比較的短期間でトナーを正常に搬送したり掻き取ったりできなくなる場合がある。
したがってこのいずれの場合にも、トナー担持体の表面へのトナーの供給量を一定の範囲に維持できなくなって、前述した濃度ムラ等の画像不良を生じやすくなるおそれがある。

また、ゴム硬さの上昇によってトナーに加わる応力が過剰に増加して、トナー担持体の表面との間に挟まれたトナーが粉砕されたり、流動性等を調整するべくトナーに外添される外添剤が上記トナーから剥落したり逆にトナーの表面に埋没したりするといった、トナーの劣化を生じやすくなるおそれもある。
本発明の目的は、画像形成の初期からできるだけ長期間に亘って、トナーの劣化を抑制しながら常に一定量のトナーをトナー担持体の表面に供給し続けて、濃度ムラ等の画像不良のない良好な画像を形成できるトナー供給ローラと、その製造方法を提供することにある。

本発明は、ゴムの多孔質体からなり、平均セル径１００μｍ以上、５００μｍ未満の多数の発泡セルが互いに連通された、吸水率８０質量％以上の連続気泡構造を有し、なおかつ外周面近傍の発泡セルが前記外周面において開口されているトナー供給ローラである。
また本発明は、かかるトナー供給ローラの製造方法であって、ゴム、前記ゴムを架橋させるための架橋成分、および前記ゴムを発泡させるための発泡成分を含むゴム組成物を筒状に成形するとともに発泡および架橋させて、連続気泡構造を有する筒状体を形成する工程、および前記筒状体の外周面を研磨して、前記外周面近傍の発泡セルを前記外周面において開口させる工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、画像形成の初期からできるだけ長期間に亘って、トナーの劣化を抑制しながら常に一定量のトナーをトナー担持体の表面に供給し続けて、濃度ムラ等の画像不良のない良好な画像を形成できるトナー供給ローラと、その製造方法を提供できる。

本発明のトナー供給ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。 トナー供給ローラのローラ抵抗値を測定する方法を説明する図である。

《トナー供給ローラ》
図１は、本発明のトナー供給ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図１を参照して、この例のトナー供給ローラ１は、ゴムの多孔質体からなる単層の筒状に形成されているとともに、中心の通孔２にシャフト３が挿通されて固定されたものである。

シャフト３は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって形成される。
かかるシャフト３は、例えば導電性を有する接着剤を介してトナー供給ローラ１と電気的に接合されるとともに機械的に固定されるか、あるいは通孔２の内径よりも外径の大きいものを通孔２に圧入することで、トナー供給ローラ１と電気的に接合されるとともに機械的に固定されて一体に回転される。

トナー供給ローラ１を形成する上記ゴムの多孔質体は、先に説明したように平均セル径１００μｍ以上、５００μｍ未満の多数の発泡セルが互いに連通された、吸水率８０質量％以上の連続気泡構造を有し、なおかつ外周面４の近傍の発泡セルが当該外周面４において開口されている必要がある。
トナー供給ローラ１の外周面４の近傍の発泡セルを、当該外周面４において開口させるのは、前述したように開口された発泡セル内にトナーを含ませることで、より多くのトナーをトナー担持体の表面に搬送できるようにするためである。また多数の発泡セルが開口されて外周面４に形成された凹凸によって、トナー担持体の表面に残ったトナーを良好に掻き取ることができるようにするためでもある。

また、発泡セルの平均セル径と吸水率がそれぞれ上記の範囲に限定されるのは、下記の理由による。
すなわち吸水率が８０質量％未満では互いに連通する発泡セルの割合が少ないため、また平均セル径が１００μｍ未満ではトナー供給ローラ１の外周面４での発泡セルの開口面積が小さいため、いずれの場合にも、発泡セル内に入り込んだトナー等をスムースに外部に排出させることができない。

一方、発泡セル径が５００μｍ以上では、前述したように外周面４での発泡セルの開口面積が大きすぎるため、比較的短期間で多量のトナー等が発泡セル内に入り込んでゴム硬さが急速に上昇してしまう。
これに対し吸水率を８０質量％以上として、できるだけ多くの発泡セルを連通させることにより、例えば一つの発泡セル内に入り込んだトナー等を、連通した多くの発泡セルを通してスムースに外部に排出できる。

また平均セル径を１００μｍ以上、５００μｍ未満とすることにより、外周面４での発泡セルの開口面積を適度な範囲に設定して、比較的短期間で多量のトナー等が発泡セル内に入り込んで急速にゴム硬さが上昇するのを抑制しながら、なおかつ発泡セル内に入り込んだトナー等をスムースに外部に排出できる。
そのためトナー供給ローラ１のゴム硬さが比較的短期間で大きく上昇したり、発泡セルが閉塞あるいは目詰まりを生じたりするのを抑制して、画像形成の初期からできるだけ長期間に亘って、トナーの劣化を抑制しながら常に一定量のトナーをトナー担持体の表面に供給し続けて、濃度ムラ等の画像不良のない良好な画像を形成できる。

なおかかる効果をより一層向上することを考慮すると、発泡セルの平均セル径は、上記の範囲でも２００μｍ以上であるのが好ましい。
また吸水率は、上記の範囲でも１２０質量％以下であるのが好ましい。
吸水率がこの範囲を超える、連続気泡構造が発達したトナー供給ローラ１はゴムとしての強度が不足して、ヘタリ等を生じやすくなるおそれがある。

上記トナー供給ローラ１は、アスカーＣ型硬さが１５°以上であるのが好ましく、３０°以下であるのが好ましい。
アスカーＣ型硬さがこの範囲未満であるトナー供給ローラ１は、特許文献１に記載のものほどではないものの柔らかすぎるため、前述したように使用初期の段階で、あるいは使用開始から比較的短期間で、濃度ムラ等の画像不良を生じやすくなるおそれがある。またゴムとしての強度が不足して、ヘタリ等を生じやすくなるおそれもある。

一方、アスカーＣ型硬さが上記の範囲を超えるトナー供給ローラ１は硬すぎて、トナーに加わる応力が過剰に高くなるため、トナー担持体の表面との間に挟まれたトナーが粉砕されたり、流動性等を調整するべくトナーに外添される外添剤が上記トナーから剥落したり逆にトナーの表面に埋没したりするといった、トナーの劣化を生じやすくなるおそれがある。

これに対し、アスカーＣ型硬さを１５°以上、３０°以下とすることにより、上記トナーの劣化やトナー供給ローラ１のヘタリ等が生じるのを抑制できる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、トナー供給ローラ１のアスカーＣ型硬さは、上記の範囲でも２０°以上であるのが好ましい。
さらにトナー供給ローラ１は、温度２３℃、相対湿度５５％でのローラ抵抗値Ｒ[Ω]が、ｌｏｇＲで表して５．０以上であるのが好ましく、８．０以下であるのが好ましい。

例えば導電剤としてカーボンブラックを使用する場合、ローラ抵抗値をこの範囲未満とするためには当該カーボンブラックを多量に配合しなければならない。そのため、トナー供給ローラ１のアスカーＣ型硬さが上述した範囲を超えてしまい、トナーの劣化等を生じやすくなるおそれがある。
また導電剤としてイオン導電性導電剤やイオン導電性ゴム等を使用する場合には、やはりこれらの導電剤を多量に配合しなければならないため、トナー供給ローラ１とトナー担持体との間に所定の電位を加えるべく通電した際に過剰の導電剤が外周面４に移動し、当該外周面４に残渣が発生して、トナーやトナー担持体、ひいては感光体を汚染したり、それに伴う画像不良を生じたりしやすくなるおそれがある。

一方、ローラ抵抗値が上記の範囲を超える場合には、特に低温低湿環境下で長期間静置した際に、トナーのチャージアップ等に起因する形成画像の濃度不足等を生じるおそれがある。
これに対し、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]をｌｏｇＲで表して５．０以上、８．０以下とすることにより、各種の導電剤を多量に配合することによる上述した問題が生じたり、特に低温低湿環境下で長期間静置した際に形成画像の濃度不足が生じたりするのを抑制できる。

なお本発明では、連続気泡構造の指標である吸水率を、下記の方法によって測定した値でもって表すこととする。
すなわち、トナー供給ローラ１から切り取った長さ５０ｍｍ×幅２０ｍｍの試験片を温度２０℃、相対湿度６５％の環境下で１時間静置し、次いで密閉されたデシケータ内に乾燥剤とともに１６時間に亘って収容して乾燥させたのち質量Ｗ_１を計測する。

次いで水を満たしたデシケータ内の水面下約５０ｍｍの位置に上記試験片を沈めた状態で、当該デシケータ内を１２５ｍｍＨｇ（≒１６６．６５ｈＰａ）まで減圧して３分間保持したのち大気圧に戻してさらに３分間保持する。
そして水中から取り出した試験片の表面の水を濾紙で拭き取ったのち質量Ｗ_２を計測して、式(1)：

によって吸水率（質量％）を求める。
また発泡セルの平均セル径は、トナー供給ローラ１の外周面４を顕微鏡〔(株)キーエンス製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−１０００〕を用いて倍率１００倍で観察した際に、視野中に含まれる全ての発泡セルのセル径を計測して、その平均値でもって表すこととする。

アスカーＣ型硬さは、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７３１２_{−１９９６}「熱硬化性ポリウレタンエラストマー成形物の物理試験方法」の付属書２において援用する(社)日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１「膨張ゴムの物理試験方法」に準拠したタイプＣ硬さ試験機（例えば高分子計器(株)製のアスカーゴム硬度計Ｃ型等）を用いて、下記の方法で測定した値でもって表すこととする。

すなわち、先に説明したようにトナー供給ローラ１と一体化させたシャフト３の両端を支持台に固定した状態で、当該トナー供給ローラ１の中央部に上記タイプＣ硬さ試験機の押針を押し当て、さらに１０Ｎ（≒１ｋｇｆ）の荷重を付加してアスカーＣ型硬さを測定する。
さらにトナー供給ローラ１のローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、下記の方法によって測定した値でもって表すこととする。

すなわち図２を参照して、一定の回転速度で回転させることができるアルミニウムドラム５を用意し、かかるアルミニウムドラム５の外周面６に、上方から、ローラ抵抗値を測定するトナー供給ローラ１の外周面４を接触させる。
またトナー供給ローラ１のシャフト３とアルミニウムドラム５との間に直流電源７、および抵抗８を直列に接続して計測回路９を構成する。直流電源７は(−)側をシャフト３、（＋）側を抵抗８と接続する。抵抗８の抵抗値ｒは１００Ωとする。

次いでシャフト３の両端部にそれぞれ５００ｇの荷重Ｆをかけてトナー供給ローラ１をアルミニウムドラム５に圧接させた状態で、当該アルミニウムドラム５を回転数３０ｒｐｍで回転させながら、両者間に直流電源７から直流１００Ｖの印加電圧Ｅを印加した際に抵抗８にかかる検出電圧Ｖを、４秒間で１００回計測する。
検出電圧Ｖと印加電圧Ｅ（＝１００Ｖ）とから、トナー供給ローラ１のローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、基本的に式(ｉ′)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖ−ｒ (ｉ′)
によって求められる。ただし式(ｉ′)中の−ｒの項は微小とみなすことができるため、本発明では、前記１００個の検出電圧Ｖの計測値から、それぞれ式(ｉ)：
Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖ (ｉ)
によって求めた１００個のＲの平均値でもって、トナー供給ローラ１のローラ抵抗値Ｒ[Ω]とする。

なお上記いずれの試験も、特記した以外は温度２３℃、相対湿度５５％の環境下で実施することとする。
〈トナー供給ローラの製造方法〉
トナー供給ローラ１を製造するには、まず当該トナー供給ローラ１を形成するゴムの多孔質体のもとになるゴム、当該ゴムを架橋させるための架橋成分、およびゴムを発泡させるための発泡成分等を含むゴム組成物を調製する。

次いで上記ゴム組成物を、例えば押出成形機を用いて筒状に押出成形し、所定の長さにカットして加熱する等して発泡および架橋させて、上記ゴムの多孔質体からなる筒状体を形成する。
あるいはゴム組成物を、筒状体の外形に対応したプレス型を用いてプレス成形するとともに発泡および架橋させて上記筒状体を形成する。

そしてこの筒状体を、オーブン等を用いて加熱して二次架橋させたのち冷却し、さらに外周面を研磨する。そうするとこの研磨によって、筒状体の外周面に形成されたスキン層が除去されて、当該外周面近傍の発泡セルが強制的に外周面において開口されるとともに、全体が所定の外径に仕上げられてトナー供給ローラ１が製造される。
シャフト３は、筒状体のカット後から研磨後までの任意の時点で通孔２に挿通して固定できる。

ただし発泡および架橋後、まず通孔２にシャフト３を挿通した状態で二次架橋および研磨をするのが好ましい。これにより、二次架橋時の膨張収縮による筒状体の反りや変形等を抑制できる。またシャフト３を中心として回転させながら研磨することで当該研磨の作業性を向上し、なおかつ外周面４のフレを抑制できる。
シャフト３は、先に説明したように導電性を有する接着剤、特に熱硬化性接着剤を介して二次架橋前の筒状体の通孔２に挿通したのち二次架橋させるか、あるいは通孔２の内径より外径の大きいものを通孔２に圧入すればよい。

前者の場合は、オーブン中での加熱によって筒状体が二次架橋されるのと同時に熱硬化性接着剤が硬化して、当該シャフト３がトナー供給ローラ１に電気的に接合されるとともに機械的に固定される。また後者の場合は圧入と同時に電気的な接合と機械的な固定が完了する。
〈ゴム組成物〉
（ゴム）
トナー供給ローラ１のもとになるゴム組成物のうちゴムとしては、例えば天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の１種または２種以上が挙げられる。特に耐オゾン性、耐老化性、耐候性等に優れたＥＰＤＭが好ましい。

ＥＰＤＭとしては、エチレンとプロピレンに少量の第３成分（ジエン分）を加えることで主鎖中に二重結合を導入した種々のＥＰＤＭが、いずれも使用可能である。ＥＰＤＭとしては、第３成分の種類や量の違いによる様々な製品が提供されている。代表的な第３成分としては、例えばエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、１，４−ヘキサジエン（１，４−ＨＤ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）等が挙げられる。重合触媒としてはチーグラー触媒を使用するのが一般的である。

またＥＰＤＭとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。
これらＥＰＤＭの１種または２種以上を使用できる。
なお、ＥＰＤＭ等のゴムとして油展タイプのものを用いる場合、次に説明する架橋成分以下の各成分の配合割合の基準となるゴムの総量は、油展タイプのゴム中に含まれる伸展油を除いた、固形分としてのゴム自体の総量とする。

（架橋成分）
ＥＰＤＭ等のゴムを架橋させるための架橋成分としては、架橋剤、架橋促進剤等が挙げられる。
このうち架橋剤としては、特に硫黄系架橋剤が好ましい。
また硫黄系架橋剤としては、例えば粉末硫黄、オイル処理粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、分散性硫黄等の硫黄や、あるいはテトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物などが挙げられ、特に硫黄が好ましい。

硫黄の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
なお、例えば硫黄としてオイル処理粉末硫黄、分散性硫黄等を使用する場合、上記配合割合は、それぞれの中に含まれる有効成分としての硫黄自体の割合とする。
架橋促進剤としては、例えばチウラム系促進剤、チアゾール系促進剤等が挙げられる。架橋促進剤は、種類によって架橋促進のメカニズムが異なるため、２種以上を併用するのが好ましい。

このうちチウラム系促進剤としては、例えばテトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ、ＴＭＴ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）、テトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＴ）、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ−Ｎ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等の１種または２種以上が挙げられる。

チウラム系促進剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
またチアゾール系促進剤としては、例えば２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＤＭ）、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩（ＭＺ）、２-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩（ＨＭ、Ｍ６０−ＯＴ）、２−（Ｎ,Ｎ−ジエチルチオカルバモイルチオ）ベンゾチアゾール（６４）、２−（４′−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾール（ＤＳ、ＭＤＢ）等の１種または２種以上が挙げられる。

チアゾール系促進剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
（発泡成分）
発泡成分としては、加熱によって分解してガスを発生する発泡剤が挙げられる。また発泡成分としては、上記発泡剤の分解温度を引き下げて分解を促進する働きをする発泡助剤を併用してもよい。

このうち発泡剤としては、特に４，４′−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）が好ましい。ＯＢＳＨは、分解によって発生するガスがアンモニアやホルマリンを含まないため、感光体がこれらの成分によって汚染されて画像不良の原因となったりせず、しかも環境に及ぼす負荷を低減できるという利点がある。
ＯＢＳＨの配合割合は、発泡助剤と併用する場合、ゴムの総量１００質量部あたり７質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましい。

またＯＢＳＨと併用する発泡助剤としては尿素等が挙げられる。
尿素の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、３質量部以下であるのが好ましい。
（導電成分）
ゴム組成物には、トナー供給ローラ１のローラ抵抗値Ｒ[Ω]を前述した範囲に調整するために、導電剤を配合してもよい。導電剤としては、先に説明したカーボンブラック等の電子導電性導電剤や、あるいはイオン導電性導電剤、イオン導電性ゴム等が挙げられる。特に感光体の汚染とそれに伴う画像不良の発生とを良好に抑制することを考慮すると電子導電性導電剤、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、導電剤として機能しうる種々のカーボンブラックが使用可能である。
ただしカーボンブラックとしては、前述したようにトナー供給ローラのアスカーＣ型硬さを３０°以下の範囲に維持しながら、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]をｌｏｇＲで表して８．０以下とするために、できるだけ少量の配合で良好な導電性を発現しうるものを選択して使用するのが好ましい。

一般にカーボンブラックは、その最小単位であるアグリゲート同士がゴム中で結合してアグロメレート（２次凝集体）を生じることで導電回路を形成して導電性を発現する。
またカーボンブラックは、そのストラクチャーが個々のアグリゲート間の空隙率と正の相関関係にあるため、かかるストラクチャーを間接的に定量するＤＢＰ吸油量が大きいほど、少量の配合で高い導電性を発現できる可能性がある。

そのためカーボンブラックとしてはＤＢＰ吸油量の大きいもの、特にＤＢＰ吸油量が１５０ｃｍ^３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを選択して使用するのが好ましい。
かかるカーボンブラックとしては、ＤＢＰ吸油量が上記１５０ｃｍ^３／１００ｇ以上で、なおかつ４００ｃｍ^３／１００ｇ未満、特に２００ｃｍ^３／１００ｇ以下程度である導電性カーボンブラックが挙げられる。

ＤＢＰ吸油量がこの範囲にある導電性カーボンブラックは比較的安価であるため、トナー供給ローラの製造コストを低減し、生産性を向上できるという利点がある。
また、カーボンブラックはＢＥＴ比表面積が大きいほど、粒子密度を増大させて導電回路を形成させやすい傾向がある。
そのため上記汎用の導電性カーボンブラックよりさらに少量の配合で、より高い導電性を発現させるためには、例えばＤＢＰ吸油量が上記の範囲でも特に４００ｃｍ^３／１００ｇ以上で、なおかつＢＥＴ比表面積が１０００ｍ^２／ｇ以上である、ケッチェンブラック（登録商標）等のカーボンブラックを選択して使用するのが好ましい。

ケッチェンブラックの配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、１２質量部以下であるのが好ましい。
（その他の成分）
ゴム組成物には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば架橋促進助剤、可塑剤、充填剤等が挙げられる。

このうち架橋促進助剤としては、例えば酸化亜鉛（亜鉛華）等の金属化合物；ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸その他、従来公知の架橋促進助剤の１種または２種以上が挙げられる。
架橋促進助剤の配合割合は、個別に、ゴムの総量１００質量部あたり０．１質量部以上であるのが好ましく、７質量部以下であるのが好ましい。

可塑剤としては、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の狭義の可塑剤の他、プロセスオイルや、液状イソプレンゴム等の液状ゴム、あるいはワックス等が挙げられる。
特にプロセスオイルが好ましい。プロセスオイルとしては、例えば出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ、ＮＰ、ＮＳ、ＮＲ、ＮＭ、ＡＣ、ＡＨ等の各種グレードのオイルの１種または２種以上が挙げられる。

プロセスオイルの配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり１０質量部以上であるのが好ましく、８０質量部以下であるのが好ましい。
充填剤としては、例えば酸化亜鉛、シリカ、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム等の１種または２種以上が挙げられる。またカーボンブラックとしては、前述した導電剤として機能するもの以外の、充填剤としてのみ機能しうる種々のカーボンブラックが挙げられる。

充填剤を配合することにより、トナー供給ローラの機械的強度等を向上できる。
充填剤の配合割合は、ゴムの総量１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、４０質量部以下であるのが好ましい。
また添加剤としては、さらに劣化防止剤、受酸剤、スコーチ防止剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、造核剤、共架橋剤等の各種添加剤を、任意の割合で配合してもよい。

〈トナー供給ローラ〉
トナー供給ローラ１の平均セル径、および吸水率を前述した範囲に調整するには、前述した各成分のうち特に発泡成分、カーボンブラック、充填剤、可塑剤等の種類や組み合わせ、あるいは配合割合等を上述した範囲で調整すればよい。また前述した製造方法において、通常であれば加硫缶を用いて高圧の加圧下で加熱してゴム組成物を発泡および架橋させるところを、ごく低圧の加圧下で、あるいはオーブン等を用いて加圧をしない常圧下で加熱することも考えられる。

これらの調整および操作を行うことによって発泡セルが互いに連通されて、平均セル径が１００μｍ以上、５００μｍ未満で、かつ吸水率が８０質量％以上である、連続気泡構造を有するゴムの多孔質体からなるトナー供給ローラ１を形成できる。
また平均セル径と吸水率を上記の範囲に維持しながら、トナー供給ローラ１のアスカーＣ型硬さを前述した範囲に調整するには、例えば架橋成分、発泡成分、カーボンブラック、充填剤、可塑剤等の種類や組み合わせ、あるいは配合割合等を上述した範囲で調整すればよい。

さらに平均セル径と吸水率を上記の範囲に維持しながら、トナー供給ローラ１のローラ抵抗値Ｒ[Ω]を前述した範囲に調整するには、カーボンブラック等の導電剤の種類や組み合わせ、あるいは配合割合等を上述した範囲で調整すればよい。
上記本発明のトナー供給ローラ１は、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した各種の画像形成装置に組み込んで、トナー担持体の表面に供給されるトナーの量を一定に維持するために用いることができる。

〈実施例１〉
（ゴム組成物の調製）
ゴムとしてはＥＰＤＭ〔住友化学(株)製のエスプレン５０５Ａ〕を用い、当該ＥＰＤＭ１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、まず下記表１に示す各成分のうち架橋成分以外の成分を配合して混練した。

次いで混練を続けながら、架橋成分を配合してさらに混練してゴム組成物を調製した。

表１中の各成分は下記のとおり。なお表１中の質量部は、ＥＰＤＭ１００質量部あたりの質量部である。
充填剤：重質炭酸カルシウム〔白石カルシウム(株)製のホワイトン（登録商標）ＢＦ−３００〕
プロセスオイル：パラフィン系プロセスオイル〔出光興産(株)製のダイアナ（登録商標）プロセスオイルＰＷ−３８１
架橋促進助剤Ｉ：酸化亜鉛２種〔三井金属鉱業(株)製〕
架橋促進助剤II：ステアリン酸〔ビーズ状、日油(株)製の商品名ビーズステアリン酸つばき〕
導電剤：ケッチェンブラック〔ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製のケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ、ＤＢＰ吸油量：４９５ｃｍ^３／１００ｇ、ＢＥＴ比表面積：１２７０ｍ^２／ｇ〕
発泡剤：ＯＢＳＨ〔永和化成工業(株)製のネオセルボン（登録商標）Ｎ＃１０００Ｓ〕
発泡助剤：尿素系〔永和化成工業(株)製のセルペースト１０１〕
架橋剤：５％オイル処理粉末硫黄〔鶴見化学工業(株)製、硫黄分：１．５質量部〕
架橋促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムジスルフィド〔三新化学工業(株)製のサンセラー（登録商標）ＴＳ〕
架橋促進剤ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド〔Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｈａｎｘｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ. Ｌｔｄ.製の商品名ＳＵＮＳＩＮＥ ＭＢＴＳ〕
（トナー供給ローラの製造）
調製したゴム組成物を押出成形機に供給して、外径φ１５ｍｍ、内径φ６．５ｍｍの筒状に押出成形した後、所定の長さにカットして架橋用の仮のシャフトに装着した。

そして常圧下、オーブン中で１８０℃×１時間加熱してゴムを発泡および架橋させて、ゴムの多孔質体からなる筒状体を形成した。
次いでこの筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ７ｍｍのシャフトに装着しなおして、オーブン中で１８０℃×１時間加熱して二次架橋させるとともに、熱硬化性接着剤を硬化させてシャフトと電気的に接合し、機械的に固定した。

そして筒状体の両端をカットしたのち円筒研削盤を用いて外周面を研磨して、当該外周面近傍の発泡セルを外周面において開口させるとともに、外径をφ１５．０ｍｍ（公差±０．１ｍｍ）に仕上げてトナー供給ローラを製造した。
前述した方法で測定した発泡セルの平均セル径は２４０μｍ、吸水率は８４質量％、アスカーＣ型硬さは３０°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して５．４であった。

〈実施例２〉
導電剤としてのケッチェンブラックの配合割合を、ＥＰＤＭ１００質量部あたり８質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、トナー供給ローラを製造した。
発泡セルの平均セル径は３５５μｍ、吸水率は１０５質量％、アスカーＣ型硬さは２５°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して６．６であった。

〈実施例３〉
導電剤としてのケッチェンブラックの配合割合を、ＥＰＤＭ１００質量部あたり６質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、トナー供給ローラを製造した。
発泡セルの平均セル径は４９０μｍ、吸水率は１１９質量％、アスカーＣ型硬さは２０°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して７．９であった。

〈実施例４〉
発泡剤としてのＯＢＳＨの配合割合を、ＥＰＤＭ１００質量部あたり９質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、トナー供給ローラを製造した。
発泡セルの平均セル径は３０５μｍ、吸水率は９８質量％、アスカーＣ型硬さは２７°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して５．９であった。

〈比較例１〉
発泡剤としてのＯＢＳＨの配合割合を、ＥＰＤＭ１００質量部あたり６質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、トナー供給ローラを製造した。
発泡セルの平均セル径は１９５μｍ、吸水率は６４質量％、アスカーＣ型硬さは３９°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して５．１であった。

〈比較例２〉
発泡剤としてのＯＢＳＨの配合割合を、ＥＰＤＭ１００質量部あたり４質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、トナー供給ローラを製造した。
発泡セルの平均セル径は１５０μｍ、吸水率は４５質量％、アスカーＣ型硬さは４７°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して５．０であった。

〈比較例３〉
導電剤としてのケッチェンブラックの配合割合を、ＥＰＤＭ１００質量部あたり４質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、トナー供給ローラを製造した。
発泡セルの平均セル径は２５０μｍ、吸水率は１０質量％、アスカーＣ型硬さは２２°、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して９．５であった。

〈実機試験〉
市販のレーザープリンタ用のトナーカートリッジのオリジナルのトナー供給ローラを、上記実施例、比較例で製造したトナー供給ローラと交換して、上記トナーカートリッジを上記レーザープリンタに組み込んだ。
そして温度２３±１℃、相対湿度５５±１％の環境下で５％濃度の画像を３０００枚連続して形成し、形成した画像を観察して、濃度ムラや濃度不足、濃度過剰等の画像不良の有無を下記の基準で評価した。

○：画像不良は見られなかった。
×：画像不良が見られた。
以上の結果を表２、３に示す。

表２、表３の実施例、比較例の結果より、トナー供給ローラを形成する発泡セルの平均セル径を１００μｍ以上、５００μｍ未満、吸水率を８０質量％以上とすることにより、画像形成の初期から長期間に亘って、濃度ムラ等の画像不良のない良好な画像を形成できることが判った。
また実施例１〜４の結果より、上記の効果をより一層向上することを考慮すると、トナー供給ローラのアスカーＣ型硬さは１５°以上、３０°以下、ローラ抵抗値Ｒ[Ω]は、ｌｏｇＲで表して５．０以上、８．０以下であるのが好ましいことが判った。また発泡セルの平均セル径は、上記の範囲でも２００μｍ以上であるのが好ましく、吸水率は、上記の範囲でも１２０質量％以下であるのが好ましいことも判った。

１ トナー供給ローラ
２ 通孔
３ シャフト
４ 外周面
５ アルミニウムドラム
６ 外周面
７ 直流電源
８ 抵抗
９ 計測回路
Ｆ 荷重
Ｖ 検出電圧

Claims (7)

1. ゴムの多孔質体からなり、平均セル径１００μｍ以上、５００μｍ未満の多数の発泡セルが互いに連通された、吸水率８０質量％以上の連続気泡構造を有し、なおかつ外周面近傍の発泡セルが前記外周面において開口されているトナー供給ローラ。
2. アスカーＣ型硬さが１５°以上、３０°以下である請求項１に記載のトナー供給ローラ。
3. 温度２３℃、相対湿度５５％でのローラ抵抗値Ｒ[Ω]が、ｌｏｇＲで表して５．０以上、８．０以下である請求項１または２に記載のトナー供給ローラ。
4. 導電剤として、ＤＢＰ吸油量が４００ｃｍ^３／１００ｇ以上、ＢＥＴ比表面積が１０００ｍ^２／ｇ以上のカーボンブラックを含んでいる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトナー供給ローラ。
5. 前記請求項１ないし４のいずれか１項に記載のトナー供給ローラの製造方法であって、ゴム、前記ゴムを架橋させるための架橋成分、および前記ゴムを発泡させるための発泡成分を含むゴム組成物を筒状に成形するとともに発泡および架橋させて、連続気泡構造を有する筒状体を形成する工程、および前記筒状体の外周面を研磨して、前記外周面近傍の発泡セルを前記外周面において開口させる工程を含むトナー供給ローラの製造方法。
6. 発泡剤として４，４′−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドを含む発泡成分を用いる請求項５に記載のトナー供給ローラの製造方法。
7. 筒状に成形した前記ゴム組成物を、常圧下で発泡および架橋させる請求項５または６に記載のトナー供給ローラの製造方法。

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