JP3511830B2

JP3511830B2 - トナー供給ロール

Info

Publication number: JP3511830B2
Application number: JP2362197A
Authority: JP
Inventors: 明敏野沢
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 2004-03-29
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: JPH10221945A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、トナー供給ロールに係り、特に
複写装置、画像記録装置、プリンター、ファクシミリ等
の画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘
電体等からなる像担持体上に形成した静電潜像を現像し
て、可視化するのに使用される現像装置に内蔵され、所
定のトナー（現像剤）を供給して、静電潜像が形成され
ている感光体の如き像担持体の表面において、目的とす
るトナー像を形成するために用いられるトナー供給ロー
ルに関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、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からなる像担持体上に
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なわれているが、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
弾性ロールからなるトナー供給ロールが内蔵せしめられ
ている。

【０００３】ところで、このような現像装置におけるト
ナー供給ロールには、例えば、特開平３−１５５５７５
号公報等に明らかにされている如く、ポリウレタンフォ
ーム（スポンジ）からなる弾性ロールが用いられてきて
いるのであり、また、そのような弾性ロールの製法とし
ては、（Ａ）スラブ発泡若しくは型発泡のフォーム材か
らロール素材を切り出し、それに芯金を通した後、表面
を研磨して、ロール形状に仕上げる方法、（Ｂ）芯金と
一体で型内発泡した後、不要部分を研磨して、ロール形
状に仕上げる方法、（Ｃ）ロール形状の型内で、芯金と
一体で発泡成形し、研磨を行なわない方法等が提案され
ている。

【０００４】しかしながら、それら従来の弾性ロールの
製法にあっては、各種の問題点が内在しており、例え
ば、上記の（Ａ）方法や（Ｂ）方法においては、製造工
程が煩雑であり、また研磨によるロール表面の毛羽立
ち、寸法精度が悪い等の問題があり、一方上記の（Ｃ）
の方法においては、そのような不具合はないものの、表
面のスキン層が薄いために、トナー供給ロールとして使
用する場合において、接触せしめられる相手たる現像ロ
ールに対する摩擦抵抗にて破れ易く、耐久性が悪いとい
う問題を内在している。

【０００５】尤も、かかる（Ｃ）の方法に従って得られ
る弾性ロールの耐久性を向上せしめて、その問題の解消
を図るには、密度を上げて、スキン層を厚くし、強度
を上げる、フォームの物性（抗張力、伸び、硬さ）を
上げる、表皮層（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、等の手段を講ずることが考え
られるが、それらの対策は、何れも、フォーム硬さが上
昇する方向であり、このため、トナー供給ロールに要求
されるロール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供給ロール
には、現像ロールに対してトナーを供給し、またその不
要分を掻き取り、現像ロール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
において得られる弾性ロールにおけるロール表面の毛羽
立ちは、トナー供給ロールとしてのトナー搬送量を不安
定化し、画像不良の問題を惹起する他、ロール表面から
毛羽が欠落した場合には、電子写真システムの他の部位
に詰まる等の異物となり、画像不良や故障の原因となる
こととなる。

【０００７】更にまた、前記（Ｃ）の方法にて得られる
弾性ロールにあっては、そのようなロールの表面に形成
されるスキン層に破れが発生した場合において、スキン
層破片の欠落による異物としての上記不具合が惹起され
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、ロール硬度が部分的に変化
し、以てトナー搬送量が不安定となる問題も惹起される
ようになるのである。

【０００８】しかも、かかるトナー供給ロールたる弾性
ロールが、独立気泡型の発泡体構造を呈するポリウレタ
ンフォームにて形成されると、そのようなロールは、現
像ロールに対して押し付けられて回転せしめられるよう
に使用されることとなるところから、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）の何れの方法にて得られる弾性ロールにあって
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、ロール硬
度が部分的に変化して、以てトナーの搬送特性、ひいて
は画像特性に悪影響をもたらすようになる。

【０００９】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、ロール表面の毛羽立ちのない、従ってトナー搬
送量の不安定化の問題を解消した、寸法精度のよいトナ
ー供給ロールを提供することにあり、また他の課題とす
るところは、ロール表面のスキン層の破れによって惹起
される耐久性や異物の問題の解消を図り、更にはロール
内部のセル膜の破れの問題を解消し、以てトナーの入り
込みによるロール硬さの部分的な変化を抑制乃至は解消
し得るトナー供給ロールを提供することにある。

【００１０】

【解決手段】そして、そのような課題を解決するため
に、本発明にあっては、トナーを収容するホッパー内に
配置されて、現像ロールに接触しつつ回転せしめられ、
前記トナーを該現像ロール上に供給するトナー供給ロー
ルにして、成形型の少なくとも型内面を弗素樹脂材料に
て構成して、かかる型内面の表面粗さ（Ｒｚ）を５〜２
０μｍとするか、或は成形型の型内面に弗素樹脂コーテ
ィング層を設けて、かかる弗素樹脂コーティング層の表
面粗さ（Ｒｚ）を５〜２０μｍとした、最終ロール形状
を与える成形キャビティ内でのポリウレタン原料の発泡
成形によって、芯金の周りに、独立気泡型の発泡体構造
を呈する、破断伸びが１００％以上、引裂き強度が０．
４ｋｇｆ／ｃｍ以上、硬度が３５０ｇ以下の軟質ポリウ
レタンスポンジ層が一体的に形成されてなり、且つ該ポ
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と共に、該スキン層の直下に位置
する各セルが、該スキン層の厚さが薄くなるセル中央部
相当部位に形成された、開口径が２００〜７００μｍで
ある開口部によって、それぞれ独立して外部に開口し、
更にそれらセル開口部の開口全面積が該スキン層の表面
の２０％以上を占めていることを特徴とするトナー供給
ロールを、その要旨とするものである。

【００１１】このように、本発明に従うトナー供給ロー
ルにあっては、芯金の周りに、所定の軟質ポリウレタン
スポンジ層が一体発泡成形にて形成されてなり、しかも
その表面には、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、従来の如き研磨加工が施された表面とされては
いないところから、毛羽が発生することがなく、それ故
にロール表面の毛羽立ちによるトナー搬送量の不安定化
の問題は全く惹起されることがなく、またそれ故に画像
不良の問題も惹起されることはないのであり、更に毛羽
の欠落による異物の発生に基づくところの故障等の問題
も全くなく、寸法精度のよいトナー供給ロールを得るこ
とが出来るのである。

【００１２】また、この本発明に従うトナー供給ロール
にあっては、ポリウレタンスポンジ層が所定の破断伸び
と引裂き強度とを有しているために、その長期使用によ
っても、スポンジ層内部のセル膜が破れるようなことが
有利に抑制乃至は阻止され、以て通気性の増大、ひいて
はポリウレタンスポンジ層の硬度の増大に基づく問題の
発生が効果的に回避され得ることとなるのである。

【００１３】しかも、かかる本発明に従うトナー供給ロ
ールは、その表面のスキン層の厚さが薄くなるスキン層
直下のセル中央部に相当するスキン層部位に、独立した
所定の開口部がそれぞれ形成され、該スキン層直下の各
セルが、それぞれの開口部を通じて独立して外部に開口
せしめられているところから、そのようなスキン層の薄
い部分が存在しておらず、それ故にそのような薄い部分
の破れによって惹起される異物の発生、更には耐久性の
低下の問題等が惹起せしめられることがないのであり、
更にはスキン層の直下に位置する各セルが、それぞれの
セルに対応して形成された開口部を通じて均一に開口せ
しめられているところから、トナーは、それら開口部を
通じて、ロール表面から均一にロール内に入り、また外
部に出るようになるのであって、それ故に、ロール表面
における部分的な硬さのバラツキが生じ難く、従来のス
キン層付きロールの如く、部分的なセルの破れ部分から
のトナーの侵入により、部分的な硬化部分が発生するよ
うなことも、効果的に抑制され得るのである。

【００１４】なお、このような本発明に従うトナー供給
ロールにおいて、前記ポリウレタンスポンジ層は、一般
に、その一方の側を大気圧に、他方の側を１００ｍｍＨ
₂ Ｏの減圧下に晒したときの通気量が３０ｃｃ／ｃｍ²
・ｓｅｃ以下となる通気特性を有するような、独立気泡
型の発泡体構造にて構成されていることが望ましく、こ
れによって、各セル間の連通の程度が低く押さえられ
て、粒子径のかなり微細なトナーを使用しても、スキン
層直下の発泡体セルから内部のセルへのトナーの侵入が
有利に抑制され得ると共に、本発明に従って内部セル膜
の破れの抑制が図られていることによって、長期使用後
におけるトナー供給ロールの硬度の上昇が可及的に抑制
され、前述の如きトナーを使用する場合においても、長
期使用後における画像の劣化が少ないという効果を奏す
ることとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の構成について、更に具体的に明らかにすることとす
る。

【００１６】先ず、図１は、本発明に従うトナー供給ロ
ールが用いられるフルカラーレーザービームプリンター
の一例に係る概略構成を示す図であって、そこにおい
て、２は感光体ドラムであり、この感光体ドラム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ル４
と、画像情報をレーザー信号にて送り、感光体ドラム２
上に静電潜像を形成せしめる露光機構部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、かかる感光体ドラム２上に現像さ
れたトナー像が転写される転写ドラム１０と、更には感
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。そして、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対して、更
に、転写ロール１６にて転写せしめられた後、定着ロー
ル１８にて複写紙に定着せしめられるようになってい
る。

【００１７】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色からなるトナー（こ
こでは、非磁性一成分現像剤が用いられている）を、そ
れぞれ、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、かかる回転軸周
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、それぞれの色相のトナー（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
行なうようになっている。

【００１８】また、かかる現像部８における各現像ユニ
ット２０は、図２に示される如く、ホッパー２２内にカ
ラー現像剤たるトナー（非磁性一成分現像剤）２４を収
容すると共に、かかるホッパー２２の下部に設けられた
トナー供給ロール２６と現像ロール２８とが、相互に接
触しつつ回転せしめられることによって、かかる現像ロ
ール２８上にホッパー２２内のトナー２４が供給せしめ
られるようになっているのである。なお、この現像ロー
ル２８上に形成されるトナー層の厚さは、層形成ブレー
ド３０にて規制されるようになっている。そして、かか
る現像ロール２８は、先述の如く、現像部８の回転軸周
りの１／４回転にて感光体ドラム２に接触せしめられ、
現像ロール２８上に形成されたトナー層にて、感光体ド
ラム２上の静電潜像が現像せしめられることとなるので
ある。

【００１９】本発明は、かくの如き構成のプリンターに
おける現像部８の現像ユニット２０に用いられるトナー
供給ロール２６を対象とするものであり、そのようなト
ナー供給ロール２６を、芯金の周りに、一体発泡成形手
法によって、独立気泡型の発泡体構造を呈する、所定物
性の軟質ポリウレタンスポンジ層を形成することによっ
て、構成すると共に、かかる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し、
更に該スキン層直下の各セルが、該スキン層に形成され
た開口部を通じて、それぞれ独立して外部に開口するよ
うに構成したところに、大きな特徴を有するものであっ
て、その一例が、図３（ａ）に示されている。

【００２０】すなわち、図３（ａ）において、トナー供
給ロール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、独立気泡型の発泡体構造の所定厚
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供給ロール２６
は、芯金３２の存在下において、最終ロール形状を与え
る成形キャビティ内でのポリウレタン原料の発泡成形に
よって得られ、そしてそれによって、破断伸びが１００
％以上、且つ引裂き強度が０．４ｋｇｆ／ｃｍ以上、更
に後述する硬度が３５０ｇ以下である軟質ポリウレタン
スポンジ層３４が、芯金３２の周りに、所定厚さにて一
体的に形成されるのである。

【００２１】このように、軟質ポリウレタンスポンジ層
３４が、１００％以上の破断伸び及び０．４ｋｇｆ／ｃ
ｍ以上の引裂き強度を有するように構成することによっ
て、トナー供給ロール２６が、その使用中において揉ま
れても、スポンジ層内部のセル膜が破れて、通気性が増
大してしまうことが、効果的に阻止乃至は抑制され得る
こととなり、以て通気性が安定することにより、かかる
ポリウレタンスポンジ層３４の硬度の増大が効果的に抑
制され得て、トナーの搬送性、更には画像特性への悪影
響を有利に回避し得ることとなるのである。

【００２２】そして、この一体発泡成形により芯金３２
の周りに形成される、軟質ポリウレタンスポンジ層３４
は、図３（ａ）に拡大して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３
６を有しているが、このスキン層３６には、その直下に
位置する各セル３８を外部に連通せしめる開口部４０が
２００〜７００μｍの開口径において独立して存在し、
これによって、穴明きのスキン層３６となっている。そ
して、そのようなスキン層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のであり、これによっ
て、スキン層３６の最も薄い部分がない形態とされてい
るところから、スキン層の破れの問題、更にはその破れ
による異物の混入等の問題が、効果的に解消され得るこ
ととなる。

【００２３】また、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に
は、そのようなスキン層３６に存在する開口部４０の大
きさが異なる３つの例が、それぞれ、その表面形態にお
いて示されているが、それらの図からも明らかな如く、
スキン層３６は、その開口部４０の大きさによって、多
少変化するものの、全体として連続した滑らかな表面
（平坦なロール面）を形成するものであり、そしてそれ
らセル３８のスキン層３６における開口全面積、換言す
れば開口部４０の合計面積が、スキン層３６の表面の２
０％以上を占めるように構成され、これによって、スキ
ン層３６の薄い部分の存在が排除され、またポリウレタ
ンスポンジ層３４の各セル３８に対するトナーの出入り
が均一化されて、部分的な硬さのバラツキが生じ難くな
るのである。特に、このような開口部４０の開口全面積
の割合が２０％よりも低くなると、トナー供給性能が低
くなる問題に加えて、スポンジ層３４内部にトナーが詰
まり易く、これによって部分的な硬化が惹起されて、画
像の悪化を招き易い問題を内在している。尤も、そのよ
うなセル３８の開口全面積のスキン層３６表面に対する
占有割合の上限は、適宜に決定されることとなるが、一
般に８０％以下、好ましくは７０％以下とされる。

【００２４】しかも、このような本発明に従うトナー供
給ロール２６にあっては、そのポリウレタンスポンジ層
３４におけるスキン層３６の直下に位置する各セル３８
の開口部４０は、図４の各図から明らかな如く、略円形
形状を呈しており、そしてそのような開口部４０の存在
による作用効果を充分に奏せしめるために、かかる開口
部４０の開口径は、先述の如く、２００〜７００μｍと
される必要がある。けだし、開口部４０の開口径が小さ
くなり過ぎると、開口部４０を通じてセル３８内に侵入
したトナーが出にくくなり、硬化が惹起されて、画像不
具合が発生するからであり、また該開口径が大きくなり
過ぎると、トナー供給量が減少して、濃度低下、スジ発
生の問題を惹起するからである。

【００２５】なお、この軟質ポリウレタンスポンジ層３
４は、先述せるように、各セル３８が相互に独立した、
独立気泡型の発泡体構造を有している。中でも、本発明
においては、この独立気泡型のポリウレタンスポンジ層
として、トナー供給ロールの軸方向におけるポリウレタ
ンスポンジ層３４の長さが２５ｍｍになるように切断し
てなる供試体の軸方向の一方の側を大気圧に、他方の側
を１００ｍｍＨ₂ Ｏの減圧下に晒したときの、該ポリウ
レタンスポンジ層の単位面積、単位時間当たりの通気量
が３０ｃｃ／ｃｍ² ・ｓｅｃ以下となる通気特性を有し
ているものが、有利に用いられることとなる。なお、そ
のような通気量を有する軟質ポリウレタンスポンジ層
は、原料の配合組成や成形型への投入量、或いは後述の
クラッシング手法等の選択によって、容易に実現され得
るものである。

【００２６】そして、そのようなポリウレタンスポンジ
層の通気量は、具体的には、例えば図７に示される装置
構成によって、トナー供給ロールの形態において、以下
の如くして測定されることとなるのである。即ち、先
ず、通気量の測定されるべきポリウレタンスポンジ層を
設けたトナー供給ロールを製作し、それより、そのポリ
ウレタンスポンジ層の部分の軸方向における長さが２５
ｍｍになるように切断してなる供試体５８を、該トナー
供給ロールの外径より若干小さな内径（後述する実施例
においてはロール外径より１ｍｍ小さな内径）を有する
円筒６０に圧入した後、かかる円筒６０の一端を大気に
晒す一方、その他端を流量計６２を介して真空ポンプ６
４に接続する。次いで、円筒６０の真空ポンプ６４に接
続された側の圧力を圧力計６６にて計測して、それが１
００ｍｍＨ₂ Ｏになるように、真空ポンプ６４を作動さ
せ、その時の空気流量を流量計６２で測定し、そして、
その測定値を該供試体５８のポリウレタンスポンジ層の
部分の断面積で除することによって、目的とする通気量
を得るのである。

【００２７】また、本発明に従うトナー供給ロール２６
の軟質ポリウレタンスポンジ層３４を構成する各セル３
８のセル径は、開口部４０の開口径よりも大きいもので
あって、一般に１００〜１０００μｍ程度、好ましくは
３００〜９００μｍ程度とされることとなる。このセル
径が小さいと、必然的に開口径が小さくなることとなっ
て、トナーの詰まりによる部分的な硬化に基づくところ
の各種の問題が惹起され、またセル径が余りに大きくな
っても、トナーが侵入し易くなって、著しい硬化が惹起
され、画像不具合につながる問題がある。

【００２８】さらに、かかる本発明に従うトナー供給ロ
ール２６を構成する軟質ポリウレタンスポンジ層３４
は、その破断伸びが１００％以上であり、またその引裂
き強度が０．４ｋｇｆ／ｃｍ以上である必要がある。そ
れら破断伸びや引裂き強度が、それぞれの規定値よりも
小さくなると、トナー供給ロール２６が、その長期使用
中において、現像ロールに押し付けられて回転せしめら
れることによって揉まれることにより、スポンジ層内部
のセル３８を区画するセル膜が破れ易くなるのであり、
そのために、通気性が増大して、ロール硬度が変化する
問題を惹起するのである。なお、そのような破断伸びや
引裂き強度は、軟質ポリウレタンスポンジ層３４と同じ
材料を用いて得られた、同一密度のブロックモールドか
ら切り出した供試片を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に
規定される試験法に基づいて測定して得られるものであ
り、また、このような本発明にて規定される破断伸び及
び引裂き強度を有する軟質ポリウレタンスポンジ層３４
は、後述せるように、ポリウレタン原料を構成する成分
の選択、例えばポリイソシアネート成分の複数の配合組
成の選択、純度の高いポリイソシアネート成分の使用、
高分子量のポリオール成分の使用等によって、容易に実
現され得るものである。

【００２９】しかも、そのような軟質ポリウレタンスポ
ンジ層３４は、その硬度が３５０ｇ以下である必要があ
り、これよりも硬度が高くなると、現像ロール２８への
トナー２４の供給が悪化し、Ｌ／Ｌ（低温低湿：１５℃
×１０％）耐久性試験後の画像が悪化する等の問題を惹
起する。なお、ここで言う硬度とは、図５（ａ）及び
（ｂ）に示される如く、トナー供給ロール２６を、その
両端の芯金３２部分において支持し、そしてそのポリウ
レタンスポンジ層３４を、５０ｍｍ幅（厚さ：７ｍｍ）
の板状押圧面を有する治具４２にて、１０ｍｍ／ｍｉｎ
の速度で押圧した時の、１ｍｍ変位時の荷重（ｇ）にて
表したものであって、その数値が大きくなる程、ポリウ
レタンスポンジ層３４の硬さが高い、即ち硬いことを示
している。また、測定ポイントは、図示の如く、軸方向
の２ヶ所×周方向の９０°毎に４ヶ所の、計８ヶ所と
し、その平均値において示されるものである。そして、
このような硬度を有する軟質ポリウレタンスポンジ層
は、原料の配合組成や成形型への投入量等の選択によっ
て容易に実現されるものであり、特に、後述する如きパ
イプ型を成形型とすることによって、原料投入量に対応
した硬度を実現することが出来る特徴がある。

【００３０】ところで、かくの如きロール表面構造を有
する本発明に従うトナー供給ロール２６の特徴は、ま
た、前記した従来法によって得られるトナー供給ロール
を示す図３（ｂ）及び（ｃ）のロール表面構造との対比
からも、容易に理解し得るところである。

【００３１】すなわち、図３（ｂ）に示されるトナー供
給ロール２６′は、前記従来法（Ａ）又は（Ｂ）にて製
造されたものであって、芯金３２′の周りに設けられた
ポリウレタンスポンジ層３４′は、研磨加工によって、
その表面が毛羽立ったものとなっているのであり、そし
てその毛羽４４が脱落することにより、異物の原因とな
る問題に加えて、寸法精度も正確なものとはならないの
である。また、図３（ｃ）は、前記した従来法（Ｃ）に
て得られたトナー供給ロール２６″であって、芯金３
２″の周りに形成されたポリウレタンスポンジ層３４″
の表面には、拡大して図示されている如く、スキン層４
６が形成されているものの、そのようなスキン層４６の
直下に位置する各セル３８″は、外部に対して開口して
おらず、そのようなセル３８″の中央部に相当するスキ
ン層４６部位の厚さが薄くなっており、そのために、当
該部位における破れが発生し易く、そしてその破れによ
って、スキン層４６の破片の欠落による異物の発生の問
題が惹起されることとなり、またその破れた部分からト
ナーが入り込み、その部分が硬くなる等の問題を惹起す
るのである。

【００３２】しかるに、本発明に従う図３（ａ）に示さ
れるトナー供給ロール２６にあっては、滑らかな連続し
た面を与えるスキン層３６の存在により、ロールの寸法
精度が向上すると共に、そのようなスキン層３６には、
それのセル３８の直上の最も薄くなる部分（セル中央部
相当部位）に開口部４０が設けられていることによっ
て、ロール表面の毛羽立ちや毛羽の欠落、スキン層破片
の欠落等の問題が惹起されることがないのであり、また
部分的に破れたスキン層の破れ部位からセル内にトナー
が入り込み、その部分が硬くなることによって惹起され
るロール硬度の部分的な変化の問題等も、全く解消され
るに至ったのである。

【００３３】ここにおいて、そのような本発明に従うト
ナー供給ロール２６を製造するに際しては、以下の２つ
の手法が有利に採用され、それによって、ポリウレタン
原料の一体発泡成形と同時に形成される軟質ポリウレタ
ンスポンジ層３４の表面のスキン層３６に、その直下の
各セル３８を独立して外部に連通せしめる開口部４０を
それぞれ形成せしめてなるトナー供給ロール２６が、一
挙に製造され得るのである。

【００３４】すなわち、先ず、その第一の方法は、最終
ロール形状を呈する成形キャビティを与える型内面を少
なくとも含む成形型部位を、弗素樹脂材料にて形成する
と共に、かかる型内面の表面粗さ：Ｒｚが５〜２０μｍ
となるように加工してなる成形型を用いて、ポリウレタ
ン原料の発泡成形を行なう方法であり、かかる成形型の
成形キャビティ内に、芯金３２を配置すると共に、ポリ
ウレタン原料を導入して発泡成形せしめることにより、
かかる芯金３２の周りに、軟質ポリウレタンスポンジ層
３４を形成せしめる一方、かかるポリウレタンスポンジ
層３４の表面にスキン層３６を形成し、更に表層部に位
置するセル、換言すればスキン層３６直下のセル３８の
それぞれを、外部に開口せしめる開口部４０を、表面の
スキン層３６を貫通するように形成せしめるのである。
そして、このような成形型を用いることにより、該成形
型の少なくとも型内面（成形キャビティ内面）を構成す
る弗素樹脂材料の溌水作用乃至は表面張力等の作用に加
えて、型内面の表面粗さ（Ｒｚ）が所定粗さとされてい
ることにより、液状のポリウレタン原料の発泡成形にて
生じるセルの型内面に最も近接する部分、換言すればス
キン層の厚さが最も薄くなるセル中央部相当部位に、ポ
リウレタン原料の不存在部分が生じ、これによって、形
成されるポリウレタンスポンジ層３４表面のスキン層３
６に開口部４０が生じ、この開口部４０を通じて、セル
３８が外部に開口するようになるのである。

【００３５】なお、この第一の方法に用いられる成形型
は、少なくともその成形キャビティを与える型内面（キ
ャビティ内面）を含む部位が、所定の弗素樹脂材料にて
形成されておれば足りるが、また成形型自体を弗素樹脂
材料にて構成することも、有効である。そして、そのよ
うな所定の弗素樹脂材料にて構成される型内面に対し
て、ショットブラスト加工等の公知の粗面化加工が施さ
れて、かかる型内面の表面粗さ（Ｒｚ）が、５〜２０μ
ｍとなるように加工される。この型内面の表面粗さ（Ｒ
ｚ）が５μｍよりも小さくなると、発泡成形されるポリ
ウレタンスポンジ層３４の表面のスキン層３６に対し
て、開口部４０を充分な大きさにおいて形成し難くなる
のであり、また２０μｍよりも大きくなると、脱型不具
合、具体的にはスキン層がやぶれ、スポンジ層の破断等
という問題を惹起する。

【００３６】また、かかる成形型の、少なくとも型内面
部位を構成する弗素樹脂材料としては、公知の何れのも
のも使用することが出来、例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフル
オロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテ
ル）共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン−パーフルオロ（プロピルビニ
ルエーテル）３元共重合体（ＥＰＥ）、ポリクロロトリ
フルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン交
互共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオ
ロエチレン交互共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリ弗化ビニ
ル（ＰＶＦ）等を挙げることが出来る。

【００３７】さらに、本発明に従うトナー供給ロールを
製造するための第二の方法は、最終ロール形状を呈する
成形キャビティを与える型内面に、弗素樹脂コーティン
グ層を形成すると共に、かかる弗素樹脂コーティング層
の表面の表面粗さ：Ｒｚが、５〜２０μｍとなるように
加工してなる成形型を用いて、上記と同様にして、芯金
３２の周りに、軟質ポリウレタンスポンジ層３４を一体
発泡成形する方法であり、この方法においても、上記の
第一の方法と同様に、型内面に形成された弗素樹脂コー
ティング層の溌水作用やその表面張力等による作用に加
えて、その表面粗さ（Ｒｚ）が所定粗さとされているこ
とにより、発泡成形して得られる軟質ポリウレタンスポ
ンジ層３４の表面に形成されるスキン層３６に対して、
その直下のセル３８を外部に連通せしめるための開口部
４０が、所定大きさにおいて、効果的に形成されるよう
になるのである。

【００３８】そして、この第二の方法において用いられ
る成形型の型内面のコーティング層を構成する弗素樹脂
としては、上記の第一の方法における弗素樹脂材料と同
様な材料が用いられ得て、常法に従って、所定厚さのコ
ーティング層が形成され、更にその弗素樹脂コーティン
グ層の表面に対して、ショットブラスト加工等の通常の
粗面化加工が施されて、その表面粗さ（Ｒｚ）が５〜２
０μｍとなるように加工されるものであり、その表面粗
さ（Ｒｚ）が５〜２０μｍの範囲外となると、上記第一
の方法と同様な問題を惹起し、目的とするトナー供給ロ
ールを充分に形成し得なくなるのである。

【００３９】また、上記二つの方法において、成形型の
型内面（成形キャビティ内面）の前記所定の表面粗さに
加工された部分に対して、公知のシリコーン系や弗素系
の如き所定の離型剤を塗布することは、本発明に従う表
面性状の軟質ポリウレタンスポンジ層３４を形成する上
において極めて有効である。けだし、そのような離型剤
の塗布層の存在によって、成形キャビティ内面はより一
層の溌水作用や表面張力の作用を受け、以てセル３８に
対する有効な開口部４０の形成が有利に為され得るから
である。

【００４０】ところで、これら第一及び第二の方法にお
いては、成形型として、例えば図６に示される如きパイ
プ形状を呈する型構造を有するもの、所謂パイプ型が好
適に用いられ、そのパイプ形状の内部が、トナー供給ロ
ール２６の最終ロール形状を与える成形キャビティとさ
れている。

【００４１】すなわち、図６において、成形型５０は、
トナー供給ロール２６の軟質ポリウレタンスポンジ層３
４の軸方向長さに略等しい長さのパイプ５２と、該パイ
プ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
５２内に芯金３２を位置せしめた状態において、該パイ
プ５２の両端をキャップ５４、５４にて閉塞すると共
に、それらキャップ５４、５４にて、芯金３２を支持せ
しめることによって、パイプ５２内に、目的とするトナ
ー供給ロール２６の最終ロール形状（外径）を与える成
形キャビティ５６が形成されるようになっている。

【００４２】そして、このような成形型５０の型内面を
構成するパイプ５２の内面に関し、前記第一の方法にお
いては、かかるパイプ５２の全体若しくはその少なくと
も内面を含む部位を弗素樹脂材料にて形成すると共に、
その内面が所定表面粗さ（Ｒｚ）とされるのであり、更
に第二の方法にあっては、かかるパイプ５２の内面に弗
素樹脂コーティング層が形成されて、その表面が所定粗
さ（Ｒｚ）となるように加工されて、用いられることと
なる。

【００４３】また、かかる本発明に従うトナー供給ロー
ル２６の製造に際して、成形型（５０）の成形キャビテ
ィ（５６）内に導かれて、発泡成形操作によって、軟質
ポリウレタンスポンジ層３４を与えるポリウレタン原料
は、従来と同様な液状のものであって、型内で発泡硬化
する、従来から公知の反応性原料（ポリオール成分とポ
リイソシアネート成分との配合物）の何れもが、特に限
定されることなく、適宜に選択使用されることとなる。

【００４４】例えば、そのような液状のポリウレタン原
料を構成する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が用いられ得、
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られ
得、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（ＮＤ
Ｉ）、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、又は併用して使用され得るものである。

【００４５】なお、本発明にあっては、目的とする破断
伸び及び引裂き強度を有する軟質ポリウレタンスポンジ
層３４を形成すべく、上述の如きポリウレタン原料を構
成する成分が適宜に選定され、また組み合わされること
となる。例えば、ポリイソシアネート成分の複数の組合
せとしては、具体的には、ＭＤＩとＴＤＩとの組合せに
おいて、ＴＤＩの配合比率を多くしたり、またポリイソ
シアネート成分として、純度の高いＭＤＩを用いたり、
更にはポリオール成分として、分子量の大きな（一般
に、５０００以上、好ましくは１００００以上）ポリエ
ーテルポリオール、ポリマーポリオール等が用いられる
こととなるのである。

【００４６】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てなるポリウレタン原料に
は、更に、従来と同様に、架橋剤、発泡剤（水、低沸点
物質、ガス体等）、界面活性剤、触媒等が、目標とする
発泡成形後のポリウレタンスポンジ層３４の構造、即ち
独立気泡型の発泡体構造を生ぜしめ易い公知の配合とな
るように、適宜に添加されて、反応性の発泡原料とされ
るが、また、そのような原料には、必要に応じて難燃剤
や充填剤、更にはトナー供給ロールに所望の導電性を付
与するための導電性付与剤や、帯電防止剤等も、従来と
同様に添加せしめられる。

【００４７】そして、このような液状のポリウレタン原
料は、例えば、図６に示される如き成形型５０の成形キ
ャビティ５６内に注入されて、従来と同様にして、発泡
成形せしめられることとなるが、その際、発泡倍率とし
ては、一般に、５倍〜２０倍程度とされる。このような
発泡成形操作にて、破断伸びが１００％以上、引裂き強
度が０．４ｋｇｆ／ｃｍ以上、硬度が３５０ｇ以下であ
り、且つ開口径が２００〜７００μｍであって、開口全
面積が２０％以上である開口部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供給ロール２６が得られるが、その
ようなトナー供給ロール２６を成形型５０から取り出し
た状態のままにおいて、そのロール表面のスキン層３６
には、その直下の各セル３８を外部に開口せしめる独立
した開口部４０が、成形型５０の型内面（パイプ５２内
面）の特性によって、所定大きさにおいて形成されてい
るのである。なお、このようなポリウレタンスポンジ層
３４の発泡成形後に、公知のクラッシングを適宜実施し
てもよく、例えば、所定の圧力の圧縮空気等を吹き付け
る方法が、有利に採用される。また、独立気泡型のポリ
ウレタンスポンジ層３４を成形する場合には、発泡方法
として機械発泡が望ましいと共に、そのようなクラッシ
ング時の空気圧を小さくすることが望ましい。

【００４８】本発明は、このようにして発泡成形して得
られたトナー供給ロール２６をそのまま用いて、前記し
た現像ユニット２０を構成するものであり、それ故に、
従来の如き、研磨工程等の面倒な工程も採用する必要が
なく、極めて簡便にトナー供給ロールを製造することが
出来、また、寸法精度の向上は勿論、ロール表面の毛羽
立ち、スキン層の破れ、更には異物の混入の問題を効果
的に解消することが出来るのである。

【００４９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更
に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、その
ような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるも
のでないことは、言うまでもないところである。また、
本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具
体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにお
いて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、
改良等を加え得るものであることが理解されるべきであ
る。

【００５０】先ず、成形型としては、図６に示される如
きパイプ型（５０）を用い、型内面に相当する金属製パ
イプ（５２）の内面に対してフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）コ
ーティングを施した後、更にその表面を、ショットブラ
スト加工にて、所定の表面粗さ（Ｒｚ＝１０μｍ）に粗
面化した。また、下記表１に示される５種の配合処方に
従って、ポリウレタン原料Ａ〜Ｅを、それぞれ、調製し
た。

【００５１】

【表１】１）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価＝２８２）三井東圧化学（株）製ポリマーポリオール、ＯＨ価＝２８３）花王（株）製三級アミン触媒４）東ソー（株）製三級アミン触媒５）日本ユニカー（株）製シリコーン系整泡剤６）住友バイエルウレタン（株）製クルードＭＤＩ、ＮＣＯ％＝３１７）三井東圧化学（株）製ＴＤＩ、ＮＣＯ％＝４８８）住友バイエルウレタン（株）製精製液状ＭＤＩ、ＮＣＯ％＝３１

【００５２】次いで、かかる表１に示される各種配合組
成のポリウレタン原料を用いて、前記した成形型として
のパイプ型（５０）にて、それぞれ、従来と同様にして
発泡成形することにより、芯金（３２）の周りに、所定
の軟質ポリウレタンスポンジ層（３４）を一体的に形成
せしめてなる、各種のトナー供給ロール（２６）を得
た。

【００５３】そして、この得られた各種のトナー供給ロ
ール（２６）について、そのポリウレタンスポンジ層
（３４）の硬度を、図５に示される如くして調べ、また
そのポリウレタンスポンジ層（３４）のセル径、開口
率、開口径について調べ、更に、破断伸び及び引裂き強
度については、同じ原料を用いて発泡成形して得られる
同一密度のブロックモールドから切り出した供試片を用
いて調べ、それらの結果を下記表２に示すと共に、以下
の如くして、Ｌ／Ｌ耐久性試験後の画像評価を行なっ
た。そして、それらの結果を、下記表２に併せ示した。

【００５４】なお、かかる画像評価は、各トナー供給ロ
ール（２６）をそれぞれ実機に取り付けて、平均粒子径
７〜１０μｍのトナーを使用して、低温低湿（１５℃×
１０％）条件下において１０万枚のコピーを行ない、そ
の初期画像と１０万枚コピー後の画像とを比較して、濃
度の低下及びスジの発生の有無を調べることによって行
なった。表中の記号のうち、○は濃度低下１０％以下、
スジの発生なし、△は濃度低下１０〜２５％、スジの発
生なし、×は濃度低下２５〜５０％、スジの発生ありの
状態を、それぞれ示している。

【００５５】

【表２】

【００５６】かかる表２の結果より明らかなように、本
発明例となるＮo.１、２、及び４のロールにあっては、
何れも、優れた画像を得ることが出来たが、破断伸びが
１００％以下であるＮo.３のロールや、引裂き強度が
０．４ｋｇｆ／ｃｍ以下であるＮo.５のロールにあって
は、何れも、耐久後において、スポンジ内部のセル膜が
破れて、通気性が増大してしまい、そのため、耐久後の
画像評価において劣るものであった。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従うトナー供給ロールにあっては、芯金の周りに一体
的に形成された軟質ポリウレタンスポンジ層の表面にス
キン層が存在し、且つ該スキン層には開口部が形成され
て、その直下の各セルが外部に独立して開口せしめられ
ている構造を採用するものであって、従来の如き研磨加
工の施されたものではないところから、ロール表面の毛
羽立ちの問題、それに基づく画像不良の問題、更には毛
羽の欠落による異物発生の問題等が、効果的に解消され
得ることとなったのである。

【００５８】また、本発明に従うトナー供給ロールにあ
っては、軟質ポリウレタンスポンジ層が所定の破断伸び
と引裂き強度を有していることによって、その長期使用
による、スポンジ層内部のセル膜の破れが効果的に抑制
乃至は阻止されており、これによって通気性が増大する
問題が解消され、ひいてはロール硬度が増大し、画像特
性に悪影響をもたらすようなことも、有利に回避され得
たのである。

【００５９】さらに、本発明に従うトナー供給ロールの
軟質ポリウレタンスポンジ層表面のスキン層は、その最
も薄い部分において、セルを外部に開口せしめる開口部
が独立して形成されていることにより、スキン層の破れ
の問題、そしてそのような破れた部分からトナーが入り
込み、当該部分を硬くして、ロール表面が部分的に硬く
なる問題も、良好に解消され得ることとなったのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトナー供給ロールが用いられるフ
ルカラーレーザープリンターの機構を明らかにする概略
説明図である。

【図２】図１における現像ユニットの一つを拡大して示
す断面説明図である。

【図３】本発明及び従来のトナー供給ロールの一例をそ
れぞれ示す部分拡大説明図であって、（ａ）は本発明に
従うトナー供給ロールの一例を示すものであり、（ｂ）
及び（ｃ）は、それぞれ、従来法によって得られるトナ
ー供給ロールの一例を示している。

【図４】本発明に従うトナー供給ロールの軟質ポリウレ
タンスポンジ層表面のスキン層に形成された開口部の開
口形態を示すロール表面説明図であり、（ａ）、（ｂ）
及び（ｃ）は、それぞれ、開口部の開口径の異なる例を
示している。

【図５】トナー供給ロールの軟質ポリウレタンスポンジ
層の硬度の測定手法を示す説明図であって、（ａ）は平
面説明図、及び（ｂ）は左側面説明図である。

【図６】本発明に従うトナー供給ロールの製造法におい
て用いられる成形型の一例を示す断面説明図である。

【図７】トナー供給ロールの軟質ポリウレタンスポンジ
層の通気量の測定手法を示す説明図である。

【符号の説明】

２感光体ドラム４帯電ロー
ル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
ール１８定着ロール２０現像ユ
ニット２２ホッパー２４トナー（非磁性一成分現像剤）２６トナー供給ロール２８現像ロ
ール３０層形成ブレード３２芯金３４ポリウレタンスポンジ層３６，４６
スキン層３８セル４０開口部４
２治具４４毛羽５０成形型５
２パイプ５４キャップ５６成形キャビティ５
８供試体６０円筒６２流量計６
４真空ポンプ６６圧力計

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを収容するホッパー内に配置され
て、現像ロールに接触しつつ回転せしめられ、前記トナ
ーを該現像ロール上に供給するトナー供給ロールにし
て、成形型の少なくとも型内面を弗素樹脂材料にて構成
して、かかる型内面の表面粗さ（Ｒｚ）を５〜２０μｍ
とするか、或は成形型の型内面に弗素樹脂コーティング
層を設けて、かかる弗素樹脂コーティング層の表面粗さ
（Ｒｚ）を５〜２０μｍとした、最終ロール形状を与え
る成形キャビティ内でのポリウレタン原料の発泡成形に
よって、芯金の周りに、独立気泡型の発泡体構造を呈す
る、破断伸びが１００％以上、引裂き強度が０．４ｋｇ
ｆ／ｃｍ以上、硬度が３５０ｇ以下の軟質ポリウレタン
スポンジ層が一体的に形成されてなり、且つ該ポリウレ
タンスポンジ層が、連続した滑らかな表面を形成するス
キン層を有すると共に、該スキン層の直下に位置する各
セルが、該スキン層の厚さが薄くなるセル中央部相当部
位に形成された、開口径が２００〜７００μｍである開
口部によって、それぞれ独立して外部に開口し、更にそ
れらセル開口部の開口全面積が該スキン層の表面の２０
％以上を占めていることを特徴とするトナー供給ロー
ル。
【請求項２】前記ポリウレタンスポンジ層が、その一
方の側を大気圧に、他方の側を１００ｍｍＨ₂ Ｏの減圧
下に晒したときの通気量が３０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以
下となる通気特性を有している請求項１記載のトナー供
給ロール。