JP2004233817A

JP2004233817A - スポンジロール

Info

Publication number: JP2004233817A
Application number: JP2003024114A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Toyama; 和徳遠山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP4082227B2

Abstract

【課題】生産性が高く、表面の凸条配置（パターン）が複雑なものでも対応可能なスポンジロールを提供する。
【解決手段】軸体１の外周面に沿って形成されたスポンジ弾性層２の表面に、略軸方向に延びる複数の凸条３が、周方向に所定のピッチで形成されており、それら凸条３が光硬化性樹脂で形成されている。
【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等のスポンジロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真装置における複写は、感光ドラム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行なわれている。この複写における上記トナー像の形成は、トナー供給ロールがトナーボックスから現像ロールの表面にトナーを供給し、この現像ロールの表面のトナーを上記静電潜像に付着させることにより行われている。そして、上記静電潜像に付着されずに現像ロールの表面に残った残余のトナーは、トナー供給ロールにより掻き取られ、トナーボックスに戻された後、トナーボックス内のアジテータ（攪拌機）により攪拌され、再使用に供される。
【０００３】
したがって、トナー供給ロールには、トナーを安定して現像ロールに供給するトナー供給性能に加え、現像ロールの表面に余ったトナーを確実に掻き取るトナー掻き取り性能も求められている。そこで、そのトナー掻き取り性能を向上させるために、トナー供給ロールの表面に、軸方向に延びる複数の凸条を周方向に所定のピッチで形成すること等が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３８７４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トナー供給ロールは、一般に、軸体と、その外周面に成形されたウレタンフォームからなるスポンジ弾性層とからなっており、そのスポンジ弾性層表面の粗面により、トナー供給性能を発揮している。そして、トナー掻き取り性能等をより向上させるために、上記のようにスポンジ弾性層の表面に凸条が形成されているのであり、その凸条の形成方法としては、下記の▲１▼および▲２▼の方法が考えられる。
▲１▼軸体の外周面にスポンジ弾性層を成形した後、スポンジ弾性層の表面に、軸方向に延びる複数の凹溝を所定のピッチで周方向に切削加工等により形成することにより、隣り合う凹溝と凹溝の間に上記凸条を発現させる。
▲２▼スポンジ弾性層を成形するための成形金型として、上記凸条に対応する条溝が内周面に形成された特殊な成形金型を用いる。
【０００６】
しかしながら、上記▲１▼の方法では、スポンジ弾性層自体が低硬度であり、切削加工等をしようとすると変形するため、切削加工等の加工が困難である。このため、加工を無理に行っても、加工精度の維持は困難である。しかも、加工時間も長くなり、生産性が低くなる。また、上記▲２▼の方法では、成形金型の作製に時間とコストがかかるうえ、成形金型の加工技術の限界や成形時の作業性等の限界のため、実現可能な凸条配置（パターン）が制限され、所望のトナー掻き取り性能が、なかなか得られない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、生産性が高く、表面の凸条配置（パターン）が複雑なものでも対応可能なスポンジロールの提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のスポンジロールは、軸体と、この軸体の外周面に沿って形成されたスポンジ弾性層とを有し、上記スポンジ弾性層の表面に略軸方向に延びる複数の凸条が、周方向に所定のピッチで形成されているスポンジロールであって、上記凸条が光硬化性樹脂からなっているという構成をとる。
【０００９】
本発明者は、スポンジロールにおいて、生産性が高く、表面の凸条配置（パターン）が複雑なものでも対応可能にすべく、上記凸条の形成方法について鋭意研究を重ねた。その研究の結果、上記凸条を光硬化性樹脂で形成すると、スポンジ弾性層の表面を切削加工等しなくても、また、スポンジ弾性層を成形するための成形金型に上記凸条に対応する条溝を形成加工しなくても、所期の目的を達成できることを突き止め、本発明に到達した。なお、本発明において「略軸方向」とは、精密な軸方向のみならず軸方向と４５°以下の角度をなす方向をも含む意味である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１１】
図１は、本発明のスポンジロールの一実施の形態を示している。このスポンジロールは、軸体１の外周面にウレタンフォームからなるスポンジ弾性層２が形成されており、このスポンジ弾性層２の表面に軸方向に延びる複数の凸条３が、周方向に所定のピッチＰ（図２参照）で形成されている。そして、上記凸条３は、光硬化性樹脂からなっている。なお、図１では、理解を助けるために、上記凸条３を大きく図示するとともに、凸条３の本数を少なく図示している。
【００１２】
このように上記凸条３が光硬化性樹脂からなっているスポンジロールをトナー供給ロールとして用いると、凸条３がスポンジ弾性層２よりも硬くなっており、現像ロールの表面に余ったトナーをより確実に掻き取ることができるようになる。さらに、現像ロール等の他の部材との摺動性が向上してトナー供給ロールの回転がスムーズになり、トナー供給がより安定する。これらの結果、画質をより向上させることができる。
【００１３】
また、上記スポンジロールをクリーニングロールとして用いると、掻き取り性と摺動性が向上するため、被クリーニング部材への圧接力を低くしてもクリーニング効果が発揮され、被クリーニング部材へのストレスを低減することができるとともに、クリーニング機構の駆動装置への負荷も低減することができるという作用・効果を奏する。また、上記スポンジロールを紙送り（給紙，搬送）ロールとして用いると、ニップ幅が増大し、摺動性が安定するため、安定した紙送りが可能となるという作用・効果を奏する。
【００１４】
そして、上記スポンジロールでは、上記凸条３の形状やピッチ等を調整することにより、スポンジロールとこのスポンジロールに接触する被接触体との間に働く摩擦力の最適化を容易に行うことができる。
【００１５】
より詳しく説明すると、上記軸体１は、特に限定されるものではなく、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。
【００１６】
上記スポンジロールをトナー供給ロールとして用いる場合には、上記スポンジ弾性層２の表面の凸条３は、図２に示すように、高さＨが２０〜３０００μｍの範囲に設定されていることが好ましい。その理由は、凸条３の高さＨが上記範囲を外れると、トナーの掻き取り性能が劣る傾向にあるからである。さらに、上記凸条３は、トナーの掻き取り性能がより向上する点で、幅Ｗが１００〜２０００μｍの範囲、周方向のピッチＰが３００〜３０００μｍの範囲に設定されていることが好ましい。なお、図２では、理解を助けるために、スポンジロールの表面部分の一部拡大断面を図示している。
【００１７】
このスポンジ弾性層２の表面部分のセル４の大部分は、スポンジ弾性層２の表面に開口しており、その平均開口径は、１００〜８００μｍの範囲に設定されていることが好ましい。すなわち、平均開口径が１００μｍを下回ると、セル４内に侵入したトナーが出難くなる傾向にあり、８００μｍを上回ると、トナー供給量が減少する傾向にあり、いずれの場合も画質が悪化するおそれがあるからである。そして、スポンジ弾性層２内のセル４の平均セル径は、上記平均開口径以上であり、１００〜１０００μｍの範囲に設定されていることが好ましい。すなわち、平均セル径が１００μｍを下回ると、トナーがセル４内で詰まり易くなる傾向にあり、１０００μｍを上回ると、セル４内に侵入するトナー量が多過ぎる傾向にあり、いずれの場合も画質が悪化するおそれがあるからである。さらに、スポンジ弾性層２内は、トナーの劣化を抑制できる点で、隣り合うセル４の境界部に存在するセル膜５の全てまたは一部に上記平均開口径程度の開口部６が形成されて、セル４同士が３次元的に全てまたは一部つながった連泡構造（図２参照）となっていることが好ましいが、そのようになっていない独泡構造となっていてもよい。
【００１８】
上記スポンジ弾性層２の形成材料には、通常の軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられるポリオール成分およびイソシアネート成分が用いられる。上記ポリオール成分としては、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，ポリマーポリオール等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記イソシアネート成分としては、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、２，４−（または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（ＮＤＩ）、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）、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あげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
また、上記原料には、必要に応じて、ポリオール成分およびイソシアネート成分に加えて、架橋剤，発泡剤（水，低沸点物，ガス体等），界面活性剤，触媒，難燃剤，充填剤，導電性付与剤，帯電防止剤等を適宜に配合してもよい。
【００２０】
上記凸条３の形成材料である光硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂やポリブタジエン等に光重合開始剤および光増感剤等を添加したもの、あるいはアクリル，ウレタン，エポキシ等のプレポリマーに不飽和基を導入した不飽和樹脂に光増感剤等を添加したもの等があげられ、具体的には、アロニックス（東亞合成社製），ＡＰＲ（旭化成社製），ヒタロイド（日立化成社製）等があげられる。いずれの光硬化性樹脂も、紫外線等の光の照射により、１秒〜１分の範囲の短時間で硬化する。なお、光硬化性樹脂は、無溶剤のものであることが好ましい。溶剤を用いると、スポンジ弾性層２が膨潤するからである。
【００２１】
また、上記光硬化性樹脂には、必要に応じて、導電性付与剤，帯電防止剤等を適宜に配合してもよい。
【００２２】
つぎに、上記トナー供給ロールの製法について説明する。このトナー供給ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、図３に示す成形型を準備する。この成形型は、トナー供給ロールのスポンジ弾性層２（図１参照）の軸方向の長さに略等しい長さの円筒型１１と、この円筒型１１の両端を閉塞するキャップ１２とから構成されている。また、この成形型は、円筒型１１内に軸体１を装填し、その円筒型１１の両端をキャップ１２で閉塞すると、上記軸体１がそれらキャップ１２により円筒型１１と同軸に支持され、円筒型１１内に目的とするトナー供給ロールの最終ロール形状を与える成形キャビティ１３が形成されるようになっている。ついで、上記成形型の円筒型１１内に軸体１を装填し、その円筒型１１の両端をキャップ１２で閉塞した後、形成される成形キャビティ１３内にスポンジ弾性層２の形成材料を注入し、発泡硬化させる。つぎに、脱型した後、スポンジ弾性層２の表面のうち、上記凸条３を形成する部分に印刷等により光硬化性樹脂を塗布する。そして、その光硬化性樹脂部分に、紫外線ランプ等のランプを用いて、紫外線等の光を照射する。これにより、光硬化性樹脂部分が硬化して上記凸条３が形成される。
【００２３】
上記成形型内でのスポンジ弾性層２の形成において、発泡倍率を５〜２０倍程度に設定すると、スポンジ弾性層２の表面に開口しているセル４の平均開口径を１００〜８００μｍの範囲に形成することができるとともに、スポンジ弾性層２内のセル４の平均セル径を１００〜１０００μｍの範囲に形成することができる。これら平均開口径および平均セル径は、発泡倍率を変えることにより、調節することができる。
【００２４】
さらに、上記脱型後に、上記トナー供給ロールを軸体１を中心に回転させながら、ノズル等を用いて高圧の気体（空気や窒素等のガス）をスポンジ弾性層２に噴射すると、高圧の気体が軸体１の抵抗によってスポンジ弾性層２内に拡散し、セル膜５の開口作用が著しく発揮される結果、隣り合うセル４の境界部に存在するセル膜５に開口部６が形成される。この開口部６の形成度合いは、噴射する気体の圧力を変えることにより、調節することができる。
【００２５】
また、上記凸条３の形成方法としては、特に限定されないが、印刷による方法やインクジェットを用いる方法や吹付ノズル等を用いた通常の吹付方法等の塗布方法があげられる。例えば、上記印刷による方法は、図４に示すように、印刷ロール２１を用いる。すなわち、その印刷ロール２１の表面には、上記凸条３に対応する条溝２２が形成されており、印刷ロール２１とトナー供給ロールとは、平行に配置されて接触している。また、印刷ロール２１は回転されるようになっており、その回転により、トナー供給ロールは印刷ロール２１と連れ回るようになっている。そして、印刷ロール２１の一部分は液状の光硬化性樹脂３ａに浸されており、印刷ロール２１表面の上記条溝２２に満たされた光硬化性樹脂３ａが、トナー供給ロールの表面に印刷されるようになっている。
【００２６】
このように、上記実施の形態のスポンジロールによれば、スポンジ弾性層２の表面に、光硬化性樹脂からなる上記凸条３が形成されているため、トナー供給性能およびトナー掻き取り性能に優れたトナー供給ロールとして機能することができる。また、クリーニング性に優れたクリーニングロールや用紙搬送性に優れた給紙・搬送ロールとしても機能することができる。そして、上記スポンジロールの作製においては、上記凸条３が光硬化性樹脂で形成されるため、スポンジ弾性層を切削加工等して凸条を形成するというような困難な加工が不要となる。しかも、光硬化性樹脂による上記凸条３の硬化形成は、短時間でできる。これらの結果、上記実施の形態のスポンジロールは、生産性を向上させることかできる。また、上記凸条３を光硬化性樹脂で形成すると、凸条に対応する条溝が形成された特殊な成形金型を用いる必要もなくなるため、その成形金型作製の時間とコストを低減することができる。さらに、上記凸条３を形成するために光硬化性樹脂を塗布する場合には、印刷による方法やインクジェットを用いる方法等が用いられるため、上記凸条３の配置（パターン）を設計する自由度が広がり、上記凸条３の配置（パターン）を複雑にすることもできる。
【００２７】
図５は、本発明のスポンジロールの他の実施の形態を示している。この実施の形態では、凸条３の配置（パターン）が複雑になっている。すなわち、凸条３がスパイラル状に形成され、凸条３の延びてゆく方向が、一点鎖線Ａで示す軸方向と所定の角度θをなしている。その角度θは、４５°以下であることが好ましい。４５°を上回ると、トナー掻き取り性能が劣る傾向にあるからである。それ以外の部分は前記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、このような凸条３の配置（パターン）により、トナー掻き取り性能を所望の性能に簡単に設定することができるようになる。
【００２８】
図６は、本発明のスポンジロールのさらに他の実施の形態を示している。この実施の形態でも、凸条３の配置（パターン）が複雑になっている。すなわち、スポンジロールの外周面を軸方向に４つの領域に仮想的に区切り、この各領域に、互い違いになるよう短尺の複数の凸条３を形成している。それ以外の部分は前記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、この実施の形態では、上記と同様の作用・効果を奏するうえ、トナー掻き取り性能を、各領域ごとに凸条３の高さや分布密度等を変えることにより、所望の性能に設定することができるようになる。
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３０】
【実施例１】
図１に示すスポンジロールを上述したようにして作製した。すなわち、このスポンジロールは、軸体１として直径５ｍｍのＳＵＭ２２製丸棒を用い、スポンジ弾性層２を連泡構造にし、外径を１６ｍｍとした。スポンジ弾性層２の表面部分のセル４の平均開口径は４００μｍ、スポンジ弾性層２内のセル４の平均セル径は６００μｍであった。また、スポンジ弾性層２の表面の凸条３は、高さＨを２００μｍ、幅Ｗを２００μｍ、周方向のピッチＰを８００μｍとした。
【００３１】
このスポンジロールの作製において、上記スポンジ弾性層２の形成材料は、つぎのようにして調製した。すなわち、ポリエーテルポリオール（三井化学社製、ＥＰ−８２８、ＯＨ価＝２８）を９０重量部、ポリマーポリオール（三井化学社製、ＰＯＰ−３１−２８、ＯＨ価＝２８）を１０重量部、ジエタノールアミンを２重量部、シリコン整泡剤（日本ユニカー社製、Ｌ−５３０９）を３重量部、水を２重量部、第三級アミン触媒（花王社製、カオライザーＮｏ．３１）を０．５重量部、第三級アミン触媒（東ソー社製、トヨキャットＨＸ−３５）を０．１重量部、ＤＢＴＤＬを０．１重量部、およびイソシアネート（住友バイエルウレタン社製、スミジュールＶＴ−８０、ＮＣＯ％＝４５）を３０．５重量部を配合してスポンジ弾性層２の形成材料を調製した。
【００３２】
また、上記凸条３の形成は、光硬化性樹脂としてアロニックス（東亞合成社製、Ｍ−１１３）を用い、印刷ロール２１を用いて印刷した後に、紫外線ランプＵＢ０１３−２Ａ／ＢＭ型（アイグラフィックス社製）を用いて紫外線を３０秒間照射して硬化させた。
【００３３】
【比較例１】
上記実施例１において、凸条３を形成しないものを比較例１とした。
【００３４】
このようにして得られた実施例１および比較例１の各スポンジロールをトナー供給ロールとしてトナーカートリッジに組み込み、そのトナーカートリッジを、低温低湿（１５℃×１０％）の環境下に７日間放置した後に、カラーレーザープリンターにセットし、画像出しを行った。この画像出しには、平均粒子径が７〜１０μｍのトナーを使用した。そして、トナー掻き取り性能について評価を行った。
【００３５】
〔トナー掻き取り性能〕
上記画像出しの画像について、すじや濃度むらの有無を目視により確認した。その結果、実施例１のスポンジロールを組み込んだカラーレーザープリンターによる画像には、すじや濃度むらがなく、トナー掻き取り性能が優れていると評価できる。これに対して、比較例１のスポンジロールを組み込んだカラーレーザープリンターによる画像には、軽微なすじや濃度むらがあり、トナー掻き取り性能が少し劣るとして評価できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のスポンジロールによれば、スポンジ弾性層の表面に略軸方向に延びる複数の凸条が、光硬化性樹脂で形成されているため、凸条を形成するためにスポンジ弾性層を切削加工等するというような困難な加工が不要となり、しかも、光硬化性樹脂による上記凸条の硬化形成は、短時間でできる。これらの結果、本発明のスポンジロールによれば、生産性を大幅に向上させることができる。また、上記凸条を光硬化性樹脂で形成することにより、凸条に対応する条溝が形成された特殊な成形金型を用いる必要もなくなるため、その成形金型作製の時間とコストを低減することができる。さらに、上記凸条を形成するために光硬化性樹脂を塗布する場合には、印刷による方法やインクジェットを用いる方法等が用いられるため、上記凸条の配置（パターン）を必要に応じて簡単に変えることができ、また、複雑な配置（パターン）にも対応できるようになることから、設計の自由度が大幅に広くなる。
【００３７】
特に、本発明において、上記凸条の高さが２０〜３０００μｍの範囲である場合には、トナー掻き取り性能により優れたトナー供給ロールとして機能することができる。
【００３８】
さらに、本発明において、上記凸条の周方向のピッチが３００〜３０００μｍの範囲である場合には、トナーの掻き取り性能がより向上したトナー供給ロールとして機能することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスポンジロールの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記スポンジロールの表面部分の一部拡大断面図である。
【図３】上記スポンジロールのスポンジ弾性層の成形に用いる成形型を示す断面図である。
【図４】上記凸条を形成するための光硬化性樹脂の印刷方法を示す説明図である。
【図５】本発明のスポンジロールの他の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明のスポンジロールのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１軸体
２スポンジ弾性層
３凸条

Claims

軸体と、この軸体の外周面に沿って形成されたスポンジ弾性層とを有し、上記スポンジ弾性層の表面に略軸方向に延びる複数の凸条が、周方向に所定のピッチで形成されているスポンジロールであって、上記凸条が光硬化性樹脂からなっていることを特徴とするスポンジロール。
上記凸条の高さが２０〜３０００μｍの範囲である請求項１記載のスポンジロール。
上記凸条の周方向のピッチが３００〜３０００μｍの範囲である請求項２記載のスポンジロール。