トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体
【課題】トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体を提供する。
【解決手段】トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるものであって、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料からなり、前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍのものである。また、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性は３０〜６０％であることが好ましい。
【解決手段】トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるものであって、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料からなり、前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍのものである。また、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性は３０〜６０％であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置における現像部でトナーを感光体に供給するためのトナー供給ロールの材料として用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体としては、ポリウレタン発泡体、ゴムスポンジ等の弾性発泡体が用いられているが、中でもポリウレタン発泡体が広く用いられている。ポリウレタン発泡体としては、軟質スラブ発泡体を円筒状に切り出したものや、モールド発泡体で円筒状に成形されたものが使用されている。このようなポリウレタン発泡体は、ポリオールとしてポリエステルポリオールを用い、ポリイソシアネート類と反応させ、発泡及び硬化させることにより得られ、セルが微細かつ安定でトナー供給ロールとして好適なポリエステル系ポリウレタン発泡体である。
【０００３】
しかし、ポリエステル系ポリウレタン発泡体は歪性能が悪いため、トナー供給ロールとして用いる場合、カートリッジ内でのセット跡が付きやすく、印字時にむらが発生しやすい。また、ポリエステル系ポリウレタン発泡体は変形時に回復性が遅く、トナーの掻き取り性や供給性が悪い。さらに、ポリエステル系ポリウレタン発泡体は剛性が高いことから、耐久性に劣るという欠点があった。
【０００４】
そこで、ポリオール類としてポリエーテルポリオールを用いたポリエーテル系ポリウレタン発泡体を使用する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。すなわち、特許文献１には、ポリエーテル系のポリマーポリオールとポリイソシアネートとを用いて得られるイソシアネート末端プレポリマーを含むプレポリマー及び水を含有する発泡体原料を反応させ、発泡させて得られるポリウレタン発泡体がトナー供給ロールにも用いられると記載されている。特許文献２には、ポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマーと、水分散カーボンとを撹拌混合して得られるポリウレタン発泡体からなり、ポリオールとしてポリエーテルポリオールをベースとして合成したポリマーポリオール等を用いる導電性弾性部材が記載されている。
【特許文献１】特表２００３−３２１５２８号公報（第２頁）
【特許文献２】特開２００２−５３６３９号公報（第２頁及び第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記従来のポリエーテル系ポリウレタン発泡体は、内部に形成されるセルの平均セル数が具体的には１１２〜１８３個／２５ｍｍであり（特許文献２の実施例１〜実施例４）、セル数が比較的多く、セルが比較的小さいものである。従って、セルの形状にむらができやすく、また発泡体が硬くなる傾向を示し、そのような発泡体をトナー供給ロールとして用いた場合、トナーの掻き取り性や供給性が不安定になるとともに、印字したときに画像に濃度差が生じやすいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、前記発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料からなり、前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１に係る発明において、前記ポリマーポリオールの平均粒子径は５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記ポリマーポリオールの含有量がポリオール類１００質量部当たり２０質量部以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記ポリマーポリオール中の固形分量がポリオール類１００質量部当たり７〜５０質量部であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に係る発明において、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の密度が５０〜８０kg／ｍ３であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に係る発明において、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の硬さが１７０〜３００Ｎであり、かつ、温度７０℃、湿度９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１〜請求項４に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、発泡体のセル形状を安定化させることができ、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、カートリッジ内でのセット跡が付きにくく、圧縮されたときに回復性が良くなり、トナーの掻き取り性や供給性が向上する。
【００１７】
請求項６、７に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体おいては、特にトナーの掻き取り性を向上させることができ、トナー供給ロールとしてトナーカートリッジにセットしたときにおけるセット跡の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態におけるトナー供給ロール用のポリウレタン発泡体（以下、単に発泡体ともいう）は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するためのトナー供給ロールとして用いられるもので、以下のような構成を有している。すなわち、トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個
／２５ｍｍのものである。セル数をこのような範囲に設定することにより、セル形状を安定化させ、発泡体の硬さを抑え、発泡体をトナー供給ロールとした場合、トナーの掻き取り性や供給性を向上させ、かつ印字したときに画像濃度差の発生を抑えることができる。
【００２０】
このようなポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料を反応させて発泡及び硬化させることにより得られるものである。その場合、ポリウレタン発泡体の原料であるポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、その原料を用いて得られる発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４
００に基づく硬さが１７０〜３００Ｎのものである。
【００２１】
まず、前記ポリウレタン発泡体の原料について説明する。
ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が用いられるが、本実施形態ではポリマーポリオールを含有することが好ましい。ポリマーポリオールは、重合鎖を有するとともに、末端等に複数の水酸基を有する化合物であって、例えばポリエーテルポリオールに、アクリロニトリル、スチレン、メチルメタクリレート等のエチレン性不飽和化合物をグラフト共重合させたポリオール等が用いられる。ポリマーポリオールの数平均分子量は、１０００〜７０００であることが好ましく、２０００〜５０００であることがより好ましく、２５００〜４５００であることが特に好ましい。この数平均分子量が１０００未満の場合にはポリウレタン発泡体の原料の粘性が低くなり、得られる発泡体のセル形状が十分に安定化せず、７０００を越える場合にはポリウレタン発泡体の原料の粘性が高くなり過ぎて所望とする大きさのセルが得られにくくなる。
【００２２】
ポリマーポリオールの官能基数（水酸基数）は、ポリイソシアネート類との反応性、架橋度等の点から２〜８であることが好ましく、２〜６であることがより好ましく、２．５〜４であることが特に好ましい。ポリマーポリオールはポリウレタン発泡体の原料中で分散されるが、分散されたポリマーポリオールの平均粒子径は、分散性を良好にするために５０μｍ以下であることが好ましい。このようなポリマーポリオールは、トナーの組成と同じであることから、トナーの帯電量が安定し、画像を安定化させることができる。
【００２３】
ポリマーポリオールの含有量は、ポリオール類１００質量部当たり２０質量部以上であることが好ましい。この含有量が２０質量部未満の場合には、発泡体に十分な硬さが得られず、トナー供給ロールとしたときにトナーの掻き取り性能が低下する。
【００２４】
その他ポリオール類としては、一般にポリイソシアネート類との反応性に優れているという点と、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００２５】
ポリエーテルポリオールとして具体的には、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたトリオール、ジプロピレングリコールにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたジオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオール中のポリエチレンオキシド単位は１０〜３０モル％程度である。ポリエチレンオキシド単位の含有量が多い場合には、その含有量が少ない場合に比べて親水性が高くなり、極性の高い分子、ポリイソシアネート類等との混合性が良くなり、その結果反応性が高くなる。このポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって水酸基価を変えることができる。
【００２６】
ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが用いられる。
【００２７】
上記のポリオール類は、その動粘度が２５℃で６００〜６０００ｍＰａ・ｓｅｃであることが好ましい。動粘度が６００ｍＰａ・ｓｅｃ未満のときには、ポリウレタン発泡体の原料の粘性が低くなり、トナー供給ロールとして適切なセル形状を有する発泡体を安定して得ることが難しくなる。一方、動粘度が６０００ｍＰａ・ｓｅｃを越えるときには、ポリウレタン発泡体の原料の粘性が高くなり過ぎてセルの形成が円滑に行われなくなって、セル形状の安定化を図ることが難しくなる。
【００２８】
次に、前記ポリオール類と反応させるポリイソシアネート類はイソシアネート基を複数個有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジ
フェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（Ｎ
ＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、これらの変性物等が用いられる。ポリイソシアネート類のイソシアネートインデックスは１００以下又は１００を越えてもよいが、通常９０〜１３０程度の範囲である。ここで、イソシアネートインデックスは、ポリオール類の水酸基及び発泡剤としての水に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。
【００２９】
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン発泡体とするためのもので、例えば水のほか塩化メチレン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、フロン系化合物（トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等）、炭酸ガス等が用いられる。発泡剤が水の場合には、ポリウレタン発泡体の密度を５０〜８０kg／ｍ３にするため、その配合量をポリオール類１００質量部に対して１〜５質量部とすることが好ましい。水の配合量が１質量部未満では発泡量が少なく、ポリウレタン発泡体の密度が８０kg／ｍ３を越える傾向となり、５質量部を越えると発泡及び硬化時に温度が上昇しやすくなり、発泡体の硬さ、歪等の物性が低下する。
【００３０】
触媒はポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応等を促進するためのものであり、具体的にはトリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０５〜０．５質量部程度である。
【００３１】
整泡剤は、ポリウレタン発泡体の原料に通常配合されるもののいずれも使用することができるが、例えばオルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等のシリコーン化合物よりなる非イオン系界面活性剤、又はそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が用いられる。整泡剤の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜２．０質量部程度である。ポリウレタン原料にはその他必要に応じて、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。
【００３２】
そして、ポリウレタン発泡体の原料を反応させて発泡及び硬化させることによりポリウレタン発泡体を製造するが、その際の反応は複雑であり、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオール類とポリイソシアネート類との付加重合反応（ウレタン化反応）、ポリイソシアネート類と発泡剤としての水との泡化（発泡）反応及びこれらの反応生成物とポリイソシアネート類との硬化（架橋）反応である。ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させるワンショット法或はポリオール類とポリイソシアネート類とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類を反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。また、ポリウレタン発泡体は、常温大気圧下に発泡、硬化させて得られるスラブ発泡体及び成形型内にポリウレタン発泡体の原料（混合液）を注入、型締めして型内で発泡、硬化させて得られるモールド発泡体のいずれであってもよい。
【００３３】
このようにして得られるポリウレタン発泡体は、通常軟質ポリウレタン発泡体であり、連続気泡構造を有し、復元性を有するものである。ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の
平均セル数は、５０〜８０個／２５ｍｍであり、５５〜６５個／２５ｍｍであることが好ましい。平均セル数が５０個／２５ｍｍ未満の場合、セル数が少なくなってセルが粗くなるとともに、発泡体が柔軟になり、トナー供給ロールとして使用したときにトナーの供給量が過大になったり、トナーの掻き取り性が悪くなったりする。一方、平均セル数が８０個／２５ｍｍを越える場合、セル数が多く、トナーによるトナー供給ロール表面の目詰まりが発生し、トナー供給ロールとして使用したとき、トナーの掻き取り性や供給性が不安定になるとともに、印字したときに画像に濃度差が生ずる。
【００３４】
また、ポリウレタン発泡体のＪＩＳ Ｋ６４００に基づく硬さは好ましくは１７０〜３
００Ｎ、より好ましくは１８０〜２９０Ｎである。この硬さが１７０Ｎ未満の場合には、発泡体は硬さが不足し、トナー供給ロールとして使用したときにトナーの掻き取り性や供給性が低下する。一方、硬さが３００Ｎを越える場合には、発泡体が硬くなり過ぎて、トナー供給ロールとして使用したときにカートリッジ内でセット跡が付きやすくなり、画像の濃度差となって現れる傾向を示す。
【００３５】
さらに、温度７０℃、湿度（相対湿度、ＲＨ）９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％であることが好ましく、５〜１５％であることがより好ましい。湿熱歪がこの範囲であれば、トナー供給ロールとして適切な範囲の歪量となり、トナー供給ロールとしてトナーカートリッジにセットしたときにセット跡の発生を抑えることができる。ここで、湿熱歪（％）は、温度７０℃、湿度９５％の条件下で５０％圧縮し、４８時間後の厚さを測定し、元の厚さから４８時間後の厚さを差し引いた厚さを元の厚さで割り、百分率で表したものである。湿熱歪が３％未満の場合には、トナー供給ロールを得ることが困難になる。一方、湿熱歪が２０％を越える場合には、歪量が過大となって、セット跡が発生しやすくなる。
【００３６】
また、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が好ましくは３０〜６０％、より
好ましくは３５〜４５である。発泡体の反発弾性を上げることにより、カートリッジ内でのセット跡が付きにくく、圧縮されたときに回復性が良くなり、トナーの掻き取り性や供給性が向上する。反発弾性が３０％未満の場合、反発弾性が小さく、トナー供給ロールとして使用したとき、トナーの掻き取り性や供給性が低下する。一方、反発弾性が６０％を越える場合、良好なトナー供給ロールを得ることが難しくなる。
【００３７】
加えて、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の密度は、発泡体の硬さ、柔軟性、歪（湿
熱歪）等の観点から５０〜８０kg／ｍ３程度であることが好ましく、５５〜６５kg／ｍ３であることがより好ましい。密度が５０kg／ｍ３未満の場合には発泡体が柔らかくなり、樹脂分が少なくなってトナーの掻き取り性が不足し、８０kg／ｍ３を越える場合には発泡体が硬くなり、樹脂分が多くなってトナーの供給が不足し、目詰まりが発生する傾向を示す。
【００３８】
次に、画像形成装置について簡単に説明する。
円筒状をなし、一定方向に回転する感光体の上方位置には帯電部が設けられ、感光体表面をコロナ放電により一定電位に帯電させるようになっている。感光体の回転方向において、帯電部の隣接位置には露光部が設けられ、その露光部において記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やＬＥＤ（発光ダイオード）にて光照射されて静電潜像として形成されるように構成されている。感光体の回転方向において、露光部の隣接位置にはトナー供給ロール（現像ローラ）及びトナーカートリッジを備えた現像部が設けられ、トナーカートリッジ内の現像剤としてのトナーがトナー供給ロールによって感光体上に供給されるようになっている。このトナー供給ロールとして、前述のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体が用いられる。
【００３９】
そして、感光体上の静電潜像が、トナー供給ロールから供給されるトナーにより現像され、そのトナー像により可視化される。感光体の下方位置には転写ローラを備えた転写部が設けられ、感光体と転写ローラとの間には記録用紙が挟着された状態で送られるようになっている。そして、感光体上のトナー像が記録用紙に転写される。転写部より記録用紙の進行方向には定着部が設けられ、記録用紙に転写されたトナー像を定着し、印刷を完了するように構成されている。本実施形態のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、トナーが非磁性であるカラープリンタのトナー供給ロール用として好適である。
【００４０】
さて、トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体を製造する場合には、例えばポリマーポリオールを含むポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤としての水、アミン触媒及び整泡剤を混合してポリウレタン発泡体の原料を調製する。このとき、ポリオール類の動粘度が２５℃で６００〜６０００ｍＰａ・ｓｅｃとなるように設定される。そして、ポリオール類とポリイソシアネート類とを反応させるとともに、ポリイソシアネート類と水とを反応させて発泡させ、さらに硬化させることによりポリウレタン発泡体が製造される。
【００４１】
前記ポリオール類にはポリマーポリオールが含まれ、かつポリオール類の動粘度が前述の範囲に設定されて粘性が高められ、その状態でウレタン化反応、泡化反応及び硬化反応が行われる。このため、得られるポリウレタン発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく平
均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍの範囲に形成され、発泡体をトナー供給ロールとして使用する場合に歪性能等が好適なものとなる。しかも、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡
体の硬さが１７０〜３００Ｎの範囲に形成され、発泡体をトナー供給ロールとして使用する場合に柔軟性等の物性が好適となる。
【００４２】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態におけるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、ＪＩＳ
Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍの範囲に形成されるため、従来よりもセル数が少なく、かつセルが大きくなってセル形状が安定化されるとともに、発泡体の硬さが抑えられる。従って、発泡体をトナー供給ロールとして用いたとき、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができると同時に、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができる。
【００４３】
・ また、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の硬さが１７０〜３００Ｎに形成され、
トナー供給ロールとして一層適切な範囲となり、特にトナーの掻き取り性を向上させることができる。
【００４４】
・ さらに、温度７０℃、湿度９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％に形成され、トナー供給ロールとして適切な範囲の歪量が得られ、トナー供給ロールとしてトナーカートリッジにセットしたときにセット跡の発生を抑えることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜４及び比較例１〜３）
表１に示すポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤としての水、触媒及び整泡剤を混合して混合物を調製した。この混合物を縦、横及び深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱、反応及び硬化させることにより軟質スラブ発泡体を得た。ポリイソシアネート類としては、トリレンジイソシアネート〔三井武田（株）製、ＴＤＩ−８０（2,4-トリレンジイソシアネート８０質量％と2,6-トリレンジイソシアネート２０質量％の混合物）〕を用い、表１に示すイソシアネートインデックスとなるように配合量を決定した。表１中における略号を以下に示す。
【００４６】
ポリオール１： ポリエーテルポリオール、三洋化成工業（株）製、サンニックスＧＰ−３０５０、水酸基価５６（mgＫＯＨ／ｇ）
ポリオール２： アクリロニトリル−スチレングラフトポリマーポリオール、旭硝子（株）製、エクセノール９４１
ポリオール３： ポリエステル系ポリオール、日本ポリウレタン工業（株）製、ニッポラン１０１
触媒１：アミン触媒、花王（株）製、カオライザーＮｏ．３１
触媒２：アミン触媒、花王（株）製、カオライザーＮｏ．２２
触媒３：オクチル酸第１スズ、城北化学工業（株）製、ＭＲＨ１１０
整泡剤１：シリコーン系界面活性剤、ゴールドシュミット（株）製、Ｂ８１１０
整泡剤２：シリコーン系界面活性剤、ゴールドシュミット（株）製、Ｂ８３００
ポリオール類の動粘度： ポリオール１、ポリオール２又はポリオール３よりなるポリオール類の２５℃での動粘度（ｍＰａ・ｓｅｃ）を示した。
【００４７】
固形分： ポリマーポリオール中の固形分量（質量部）を示した。
得られたポリウレタン発泡体について、密度、硬さ、反発弾性率、湿熱歪及びセル数を以下の測定方法に従って測定した。それらの結果を表１に示した。
（測定方法）
密度（kg／ｍ３）、硬さ（Ｎ）、反発弾性率（％）及びセル数（個／２５ｍｍ）： ＪＩＳ Ｋ６４００（軟質ウレタンフォーム試験方法）に準じて行った。尚、湿熱歪（％）は
前述のように、温度７０℃、湿度９５％の条件下で５０％圧縮し、４８時間後の厚さを測定して算出した値である。
【００４８】
さらに、前記軟質スラブ発泡体を厚さ２５ｍｍにスライスし、その後長さ５００ｍｍ、幅２５０ｍｍに切断して乾燥した。その発泡体にシャフト孔（直径４ｍｍ）をあけ、シャフトを挿通し、外周が円筒状となるように研磨してトナー供給ロールを作製した。そのトナー供給ロールをトナーカートリッジに組み付けて、トナーの掻き取り性、供給性、セット跡、画像濃度差及び目詰まりを目視により測定し、以下に示す基準に基づいて評価を行った。それらの結果を表１に示した。
【００４９】
掻き取り性：○；トナーの掻き取りが十分であった、△；トナーの掻き取りに若干のむらが見られた、×；トナーの掻き取りが不十分であった。
供給性：○；トナーの供給量が十分であった、△；トナーの供給量が若干不足した、×；トナーの供給量が不十分であった。
【００５０】
セット跡：○；トナーカートリッジ内でのセット跡が画像に見られず、良好であった、△；セット跡が画像に若干見られた、×；セット跡が白抜け画像として見られた。
画像濃度差：○；画像の濃度差が全く見られなかった、△；一部に画像の濃度差が見られた、×；画像の濃度差が全体に見られた。
【００５１】
目詰まり：○；トナー供給ロールにトナーの目詰まりは認められなかった、△；トナー供給ロールにトナーの目詰まりが一部に認められた、×；トナー供給ロールにトナーの目詰まりが多く、トナーの供給が不十分となった。
【００５２】
【表１】
表１に示したように、実施例１〜４においては、掻き取り性、供給性、セット跡、画像濃度差及び目詰まりについて、いずれも良好な結果を示した。一方、平均セル数が５０個／２５ｍｍ未満の比較例１及び比較例２では、トナーの掻き取り性及び画像濃度差が低下する結果となった。また、平均セル数が８０個／２５ｍｍを越える比較例３では、セット跡、画像濃度差及び目詰まりについていずれも不良であり、トナーの掻き取り性及び供給性についても低い結果であった。
【００５３】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 平均セル数に代えて、平均セル径を用いてトナー供給ロール用としての使用可能性を評価することもできる。
【００５４】
・ ポリオール類であるポリエーテルポリオールとして分子量の大きいものを使用し、ポリオール類の粘性を高めるように構成することもできる。
・ 湿熱歪（％）に代えて、圧縮残留歪（％）等を用いてトナー供給ロール用としての使用可能性を評価することもできる。
【００５５】
・ イソシアネートインデックスを高くしたり、発泡剤としての水の量を減少させたり、架橋剤を併用したりして発泡体が硬くなるように構成することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００５６】
(1) 前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオール及びポリエーテルポリオー
ルを含有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。このように構成した場合、請求項１から請求項８のいずれかに係る発明の効果を発揮できるポリウレタン発泡体を容易に得ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置における現像部でトナーを感光体に供給するためのトナー供給ロールの材料として用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体としては、ポリウレタン発泡体、ゴムスポンジ等の弾性発泡体が用いられているが、中でもポリウレタン発泡体が広く用いられている。ポリウレタン発泡体としては、軟質スラブ発泡体を円筒状に切り出したものや、モールド発泡体で円筒状に成形されたものが使用されている。このようなポリウレタン発泡体は、ポリオールとしてポリエステルポリオールを用い、ポリイソシアネート類と反応させ、発泡及び硬化させることにより得られ、セルが微細かつ安定でトナー供給ロールとして好適なポリエステル系ポリウレタン発泡体である。
【０００３】
しかし、ポリエステル系ポリウレタン発泡体は歪性能が悪いため、トナー供給ロールとして用いる場合、カートリッジ内でのセット跡が付きやすく、印字時にむらが発生しやすい。また、ポリエステル系ポリウレタン発泡体は変形時に回復性が遅く、トナーの掻き取り性や供給性が悪い。さらに、ポリエステル系ポリウレタン発泡体は剛性が高いことから、耐久性に劣るという欠点があった。
【０００４】
そこで、ポリオール類としてポリエーテルポリオールを用いたポリエーテル系ポリウレタン発泡体を使用する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。すなわち、特許文献１には、ポリエーテル系のポリマーポリオールとポリイソシアネートとを用いて得られるイソシアネート末端プレポリマーを含むプレポリマー及び水を含有する発泡体原料を反応させ、発泡させて得られるポリウレタン発泡体がトナー供給ロールにも用いられると記載されている。特許文献２には、ポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマーと、水分散カーボンとを撹拌混合して得られるポリウレタン発泡体からなり、ポリオールとしてポリエーテルポリオールをベースとして合成したポリマーポリオール等を用いる導電性弾性部材が記載されている。
【特許文献１】特表２００３−３２１５２８号公報（第２頁）
【特許文献２】特開２００２−５３６３９号公報（第２頁及び第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記従来のポリエーテル系ポリウレタン発泡体は、内部に形成されるセルの平均セル数が具体的には１１２〜１８３個／２５ｍｍであり（特許文献２の実施例１〜実施例４）、セル数が比較的多く、セルが比較的小さいものである。従って、セルの形状にむらができやすく、また発泡体が硬くなる傾向を示し、そのような発泡体をトナー供給ロールとして用いた場合、トナーの掻き取り性や供給性が不安定になるとともに、印字したときに画像に濃度差が生じやすいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的とするところは、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、前記発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料からなり、前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１に係る発明において、前記ポリマーポリオールの平均粒子径は５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記ポリマーポリオールの含有量がポリオール類１００質量部当たり２０質量部以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に係る発明において、前記ポリマーポリオール中の固形分量がポリオール類１００質量部当たり７〜５０質量部であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に係る発明において、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の密度が５０〜８０kg／ｍ３であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に係る発明において、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の硬さが１７０〜３００Ｎであり、かつ、温度７０℃、湿度９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１〜請求項４に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、発泡体のセル形状を安定化させることができ、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、カートリッジ内でのセット跡が付きにくく、圧縮されたときに回復性が良くなり、トナーの掻き取り性や供給性が向上する。
【００１７】
請求項６、７に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができるとともに、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体おいては、特にトナーの掻き取り性を向上させることができ、トナー供給ロールとしてトナーカートリッジにセットしたときにおけるセット跡の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態におけるトナー供給ロール用のポリウレタン発泡体（以下、単に発泡体ともいう）は、画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するためのトナー供給ロールとして用いられるもので、以下のような構成を有している。すなわち、トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個
／２５ｍｍのものである。セル数をこのような範囲に設定することにより、セル形状を安定化させ、発泡体の硬さを抑え、発泡体をトナー供給ロールとした場合、トナーの掻き取り性や供給性を向上させ、かつ印字したときに画像濃度差の発生を抑えることができる。
【００２０】
このようなポリウレタン発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有するポリウレタン発泡体の原料を反応させて発泡及び硬化させることにより得られるものである。その場合、ポリウレタン発泡体の原料であるポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、その原料を用いて得られる発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４
００に基づく硬さが１７０〜３００Ｎのものである。
【００２１】
まず、前記ポリウレタン発泡体の原料について説明する。
ポリオール類としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が用いられるが、本実施形態ではポリマーポリオールを含有することが好ましい。ポリマーポリオールは、重合鎖を有するとともに、末端等に複数の水酸基を有する化合物であって、例えばポリエーテルポリオールに、アクリロニトリル、スチレン、メチルメタクリレート等のエチレン性不飽和化合物をグラフト共重合させたポリオール等が用いられる。ポリマーポリオールの数平均分子量は、１０００〜７０００であることが好ましく、２０００〜５０００であることがより好ましく、２５００〜４５００であることが特に好ましい。この数平均分子量が１０００未満の場合にはポリウレタン発泡体の原料の粘性が低くなり、得られる発泡体のセル形状が十分に安定化せず、７０００を越える場合にはポリウレタン発泡体の原料の粘性が高くなり過ぎて所望とする大きさのセルが得られにくくなる。
【００２２】
ポリマーポリオールの官能基数（水酸基数）は、ポリイソシアネート類との反応性、架橋度等の点から２〜８であることが好ましく、２〜６であることがより好ましく、２．５〜４であることが特に好ましい。ポリマーポリオールはポリウレタン発泡体の原料中で分散されるが、分散されたポリマーポリオールの平均粒子径は、分散性を良好にするために５０μｍ以下であることが好ましい。このようなポリマーポリオールは、トナーの組成と同じであることから、トナーの帯電量が安定し、画像を安定化させることができる。
【００２３】
ポリマーポリオールの含有量は、ポリオール類１００質量部当たり２０質量部以上であることが好ましい。この含有量が２０質量部未満の場合には、発泡体に十分な硬さが得られず、トナー供給ロールとしたときにトナーの掻き取り性能が低下する。
【００２４】
その他ポリオール類としては、一般にポリイソシアネート類との反応性に優れているという点と、ポリエステルポリオールのように加水分解をしないという点から、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、多価アルコールにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体よりなるポリエーテルポリオール、それらの変性体等が用いられる。多価アルコールとしては、グリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００２５】
ポリエーテルポリオールとして具体的には、グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたトリオール、ジプロピレングリコールにプロピレンオキシドを付加重合させ、さらにエチレンオキシドを付加重合させたジオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオール中のポリエチレンオキシド単位は１０〜３０モル％程度である。ポリエチレンオキシド単位の含有量が多い場合には、その含有量が少ない場合に比べて親水性が高くなり、極性の高い分子、ポリイソシアネート類等との混合性が良くなり、その結果反応性が高くなる。このポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって水酸基価を変えることができる。
【００２６】
ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが用いられる。
【００２７】
上記のポリオール類は、その動粘度が２５℃で６００〜６０００ｍＰａ・ｓｅｃであることが好ましい。動粘度が６００ｍＰａ・ｓｅｃ未満のときには、ポリウレタン発泡体の原料の粘性が低くなり、トナー供給ロールとして適切なセル形状を有する発泡体を安定して得ることが難しくなる。一方、動粘度が６０００ｍＰａ・ｓｅｃを越えるときには、ポリウレタン発泡体の原料の粘性が高くなり過ぎてセルの形成が円滑に行われなくなって、セル形状の安定化を図ることが難しくなる。
【００２８】
次に、前記ポリオール類と反応させるポリイソシアネート類はイソシアネート基を複数個有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジ
フェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（Ｎ
ＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、これらの変性物等が用いられる。ポリイソシアネート類のイソシアネートインデックスは１００以下又は１００を越えてもよいが、通常９０〜１３０程度の範囲である。ここで、イソシアネートインデックスは、ポリオール類の水酸基及び発泡剤としての水に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。
【００２９】
発泡剤はポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン発泡体とするためのもので、例えば水のほか塩化メチレン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、フロン系化合物（トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等）、炭酸ガス等が用いられる。発泡剤が水の場合には、ポリウレタン発泡体の密度を５０〜８０kg／ｍ３にするため、その配合量をポリオール類１００質量部に対して１〜５質量部とすることが好ましい。水の配合量が１質量部未満では発泡量が少なく、ポリウレタン発泡体の密度が８０kg／ｍ３を越える傾向となり、５質量部を越えると発泡及び硬化時に温度が上昇しやすくなり、発泡体の硬さ、歪等の物性が低下する。
【００３０】
触媒はポリオール類とポリイソシアネート類とのウレタン化反応等を促進するためのものであり、具体的にはトリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、Ｎ,Ｎ´,Ｎ´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の３級アミン、オクチル酸スズ（スズオクトエート）等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。触媒の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．０５〜０．５質量部程度である。
【００３１】
整泡剤は、ポリウレタン発泡体の原料に通常配合されるもののいずれも使用することができるが、例えばオルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等のシリコーン化合物よりなる非イオン系界面活性剤、又はそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が用いられる。整泡剤の配合量は、ポリオール類１００質量部当たり０．１〜２．０質量部程度である。ポリウレタン原料にはその他必要に応じて、架橋剤、充填剤、安定剤、着色剤、難燃剤、可塑剤等が配合される。
【００３２】
そして、ポリウレタン発泡体の原料を反応させて発泡及び硬化させることによりポリウレタン発泡体を製造するが、その際の反応は複雑であり、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオール類とポリイソシアネート類との付加重合反応（ウレタン化反応）、ポリイソシアネート類と発泡剤としての水との泡化（発泡）反応及びこれらの反応生成物とポリイソシアネート類との硬化（架橋）反応である。ポリウレタン発泡体を製造する場合には、ポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させるワンショット法或はポリオール類とポリイソシアネート類とを事前に反応させて末端にイソシアネート基を有するプレポリマーを得、それにポリオール類を反応させるプレポリマー法のいずれも採用される。また、ポリウレタン発泡体は、常温大気圧下に発泡、硬化させて得られるスラブ発泡体及び成形型内にポリウレタン発泡体の原料（混合液）を注入、型締めして型内で発泡、硬化させて得られるモールド発泡体のいずれであってもよい。
【００３３】
このようにして得られるポリウレタン発泡体は、通常軟質ポリウレタン発泡体であり、連続気泡構造を有し、復元性を有するものである。ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の
平均セル数は、５０〜８０個／２５ｍｍであり、５５〜６５個／２５ｍｍであることが好ましい。平均セル数が５０個／２５ｍｍ未満の場合、セル数が少なくなってセルが粗くなるとともに、発泡体が柔軟になり、トナー供給ロールとして使用したときにトナーの供給量が過大になったり、トナーの掻き取り性が悪くなったりする。一方、平均セル数が８０個／２５ｍｍを越える場合、セル数が多く、トナーによるトナー供給ロール表面の目詰まりが発生し、トナー供給ロールとして使用したとき、トナーの掻き取り性や供給性が不安定になるとともに、印字したときに画像に濃度差が生ずる。
【００３４】
また、ポリウレタン発泡体のＪＩＳ Ｋ６４００に基づく硬さは好ましくは１７０〜３
００Ｎ、より好ましくは１８０〜２９０Ｎである。この硬さが１７０Ｎ未満の場合には、発泡体は硬さが不足し、トナー供給ロールとして使用したときにトナーの掻き取り性や供給性が低下する。一方、硬さが３００Ｎを越える場合には、発泡体が硬くなり過ぎて、トナー供給ロールとして使用したときにカートリッジ内でセット跡が付きやすくなり、画像の濃度差となって現れる傾向を示す。
【００３５】
さらに、温度７０℃、湿度（相対湿度、ＲＨ）９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％であることが好ましく、５〜１５％であることがより好ましい。湿熱歪がこの範囲であれば、トナー供給ロールとして適切な範囲の歪量となり、トナー供給ロールとしてトナーカートリッジにセットしたときにセット跡の発生を抑えることができる。ここで、湿熱歪（％）は、温度７０℃、湿度９５％の条件下で５０％圧縮し、４８時間後の厚さを測定し、元の厚さから４８時間後の厚さを差し引いた厚さを元の厚さで割り、百分率で表したものである。湿熱歪が３％未満の場合には、トナー供給ロールを得ることが困難になる。一方、湿熱歪が２０％を越える場合には、歪量が過大となって、セット跡が発生しやすくなる。
【００３６】
また、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が好ましくは３０〜６０％、より
好ましくは３５〜４５である。発泡体の反発弾性を上げることにより、カートリッジ内でのセット跡が付きにくく、圧縮されたときに回復性が良くなり、トナーの掻き取り性や供給性が向上する。反発弾性が３０％未満の場合、反発弾性が小さく、トナー供給ロールとして使用したとき、トナーの掻き取り性や供給性が低下する。一方、反発弾性が６０％を越える場合、良好なトナー供給ロールを得ることが難しくなる。
【００３７】
加えて、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の密度は、発泡体の硬さ、柔軟性、歪（湿
熱歪）等の観点から５０〜８０kg／ｍ３程度であることが好ましく、５５〜６５kg／ｍ３であることがより好ましい。密度が５０kg／ｍ３未満の場合には発泡体が柔らかくなり、樹脂分が少なくなってトナーの掻き取り性が不足し、８０kg／ｍ３を越える場合には発泡体が硬くなり、樹脂分が多くなってトナーの供給が不足し、目詰まりが発生する傾向を示す。
【００３８】
次に、画像形成装置について簡単に説明する。
円筒状をなし、一定方向に回転する感光体の上方位置には帯電部が設けられ、感光体表面をコロナ放電により一定電位に帯電させるようになっている。感光体の回転方向において、帯電部の隣接位置には露光部が設けられ、その露光部において記録されるべき画像や文字に対応するパターンがレーザー発振器やＬＥＤ（発光ダイオード）にて光照射されて静電潜像として形成されるように構成されている。感光体の回転方向において、露光部の隣接位置にはトナー供給ロール（現像ローラ）及びトナーカートリッジを備えた現像部が設けられ、トナーカートリッジ内の現像剤としてのトナーがトナー供給ロールによって感光体上に供給されるようになっている。このトナー供給ロールとして、前述のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体が用いられる。
【００３９】
そして、感光体上の静電潜像が、トナー供給ロールから供給されるトナーにより現像され、そのトナー像により可視化される。感光体の下方位置には転写ローラを備えた転写部が設けられ、感光体と転写ローラとの間には記録用紙が挟着された状態で送られるようになっている。そして、感光体上のトナー像が記録用紙に転写される。転写部より記録用紙の進行方向には定着部が設けられ、記録用紙に転写されたトナー像を定着し、印刷を完了するように構成されている。本実施形態のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体は、トナーが非磁性であるカラープリンタのトナー供給ロール用として好適である。
【００４０】
さて、トナー供給ロール用ポリウレタン発泡体を製造する場合には、例えばポリマーポリオールを含むポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤としての水、アミン触媒及び整泡剤を混合してポリウレタン発泡体の原料を調製する。このとき、ポリオール類の動粘度が２５℃で６００〜６０００ｍＰａ・ｓｅｃとなるように設定される。そして、ポリオール類とポリイソシアネート類とを反応させるとともに、ポリイソシアネート類と水とを反応させて発泡させ、さらに硬化させることによりポリウレタン発泡体が製造される。
【００４１】
前記ポリオール類にはポリマーポリオールが含まれ、かつポリオール類の動粘度が前述の範囲に設定されて粘性が高められ、その状態でウレタン化反応、泡化反応及び硬化反応が行われる。このため、得られるポリウレタン発泡体は、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく平
均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍの範囲に形成され、発泡体をトナー供給ロールとして使用する場合に歪性能等が好適なものとなる。しかも、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡
体の硬さが１７０〜３００Ｎの範囲に形成され、発泡体をトナー供給ロールとして使用する場合に柔軟性等の物性が好適となる。
【００４２】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態におけるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体においては、ＪＩＳ
Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍの範囲に形成されるため、従来よりもセル数が少なく、かつセルが大きくなってセル形状が安定化されるとともに、発泡体の硬さが抑えられる。従って、発泡体をトナー供給ロールとして用いたとき、トナーの掻き取り性や供給性を向上させることができると同時に、印字したときに画像濃度差の発生を抑制することができる。
【００４３】
・ また、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の硬さが１７０〜３００Ｎに形成され、
トナー供給ロールとして一層適切な範囲となり、特にトナーの掻き取り性を向上させることができる。
【００４４】
・ さらに、温度７０℃、湿度９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％に形成され、トナー供給ロールとして適切な範囲の歪量が得られ、トナー供給ロールとしてトナーカートリッジにセットしたときにセット跡の発生を抑えることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜４及び比較例１〜３）
表１に示すポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤としての水、触媒及び整泡剤を混合して混合物を調製した。この混合物を縦、横及び深さが各５００ｍｍの発泡容器内に注入し、常温、大気圧下で発泡させた後、加熱炉を通過させて加熱、反応及び硬化させることにより軟質スラブ発泡体を得た。ポリイソシアネート類としては、トリレンジイソシアネート〔三井武田（株）製、ＴＤＩ−８０（2,4-トリレンジイソシアネート８０質量％と2,6-トリレンジイソシアネート２０質量％の混合物）〕を用い、表１に示すイソシアネートインデックスとなるように配合量を決定した。表１中における略号を以下に示す。
【００４６】
ポリオール１： ポリエーテルポリオール、三洋化成工業（株）製、サンニックスＧＰ−３０５０、水酸基価５６（mgＫＯＨ／ｇ）
ポリオール２： アクリロニトリル−スチレングラフトポリマーポリオール、旭硝子（株）製、エクセノール９４１
ポリオール３： ポリエステル系ポリオール、日本ポリウレタン工業（株）製、ニッポラン１０１
触媒１：アミン触媒、花王（株）製、カオライザーＮｏ．３１
触媒２：アミン触媒、花王（株）製、カオライザーＮｏ．２２
触媒３：オクチル酸第１スズ、城北化学工業（株）製、ＭＲＨ１１０
整泡剤１：シリコーン系界面活性剤、ゴールドシュミット（株）製、Ｂ８１１０
整泡剤２：シリコーン系界面活性剤、ゴールドシュミット（株）製、Ｂ８３００
ポリオール類の動粘度： ポリオール１、ポリオール２又はポリオール３よりなるポリオール類の２５℃での動粘度（ｍＰａ・ｓｅｃ）を示した。
【００４７】
固形分： ポリマーポリオール中の固形分量（質量部）を示した。
得られたポリウレタン発泡体について、密度、硬さ、反発弾性率、湿熱歪及びセル数を以下の測定方法に従って測定した。それらの結果を表１に示した。
（測定方法）
密度（kg／ｍ３）、硬さ（Ｎ）、反発弾性率（％）及びセル数（個／２５ｍｍ）： ＪＩＳ Ｋ６４００（軟質ウレタンフォーム試験方法）に準じて行った。尚、湿熱歪（％）は
前述のように、温度７０℃、湿度９５％の条件下で５０％圧縮し、４８時間後の厚さを測定して算出した値である。
【００４８】
さらに、前記軟質スラブ発泡体を厚さ２５ｍｍにスライスし、その後長さ５００ｍｍ、幅２５０ｍｍに切断して乾燥した。その発泡体にシャフト孔（直径４ｍｍ）をあけ、シャフトを挿通し、外周が円筒状となるように研磨してトナー供給ロールを作製した。そのトナー供給ロールをトナーカートリッジに組み付けて、トナーの掻き取り性、供給性、セット跡、画像濃度差及び目詰まりを目視により測定し、以下に示す基準に基づいて評価を行った。それらの結果を表１に示した。
【００４９】
掻き取り性：○；トナーの掻き取りが十分であった、△；トナーの掻き取りに若干のむらが見られた、×；トナーの掻き取りが不十分であった。
供給性：○；トナーの供給量が十分であった、△；トナーの供給量が若干不足した、×；トナーの供給量が不十分であった。
【００５０】
セット跡：○；トナーカートリッジ内でのセット跡が画像に見られず、良好であった、△；セット跡が画像に若干見られた、×；セット跡が白抜け画像として見られた。
画像濃度差：○；画像の濃度差が全く見られなかった、△；一部に画像の濃度差が見られた、×；画像の濃度差が全体に見られた。
【００５１】
目詰まり：○；トナー供給ロールにトナーの目詰まりは認められなかった、△；トナー供給ロールにトナーの目詰まりが一部に認められた、×；トナー供給ロールにトナーの目詰まりが多く、トナーの供給が不十分となった。
【００５２】
【表１】
表１に示したように、実施例１〜４においては、掻き取り性、供給性、セット跡、画像濃度差及び目詰まりについて、いずれも良好な結果を示した。一方、平均セル数が５０個／２５ｍｍ未満の比較例１及び比較例２では、トナーの掻き取り性及び画像濃度差が低下する結果となった。また、平均セル数が８０個／２５ｍｍを越える比較例３では、セット跡、画像濃度差及び目詰まりについていずれも不良であり、トナーの掻き取り性及び供給性についても低い結果であった。
【００５３】
尚、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 平均セル数に代えて、平均セル径を用いてトナー供給ロール用としての使用可能性を評価することもできる。
【００５４】
・ ポリオール類であるポリエーテルポリオールとして分子量の大きいものを使用し、ポリオール類の粘性を高めるように構成することもできる。
・ 湿熱歪（％）に代えて、圧縮残留歪（％）等を用いてトナー供給ロール用としての使用可能性を評価することもできる。
【００５５】
・ イソシアネートインデックスを高くしたり、発泡剤としての水の量を減少させたり、架橋剤を併用したりして発泡体が硬くなるように構成することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００５６】
(1) 前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオール及びポリエーテルポリオー
ルを含有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。このように構成した場合、請求項１から請求項８のいずれかに係る発明の効果を発揮できるポリウレタン発泡体を容易に得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、
前記発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有す
るポリウレタン発泡体の原料からなり、前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであることを特徴とするトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項２】
前記ポリマーポリオールの平均粒子径は５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項３】
前記ポリマーポリオールの含有量がポリオール類１００質量部当たり２０質量部以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項４】
前記ポリマーポリオール中の固形分量がポリオール類１００質量部当たり７〜５０質量部であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項５】
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項６】
画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とするトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項７】
画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の密度が５０〜８０kg／ｍ３であることを特徴とするトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項８】
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の硬さが１７０〜３００Ｎであり、かつ、温度７０℃、湿度９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項１】
画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、
前記発泡体は、ポリオール類、ポリイソシアネート類、発泡剤及び触媒を含有す
るポリウレタン発泡体の原料からなり、前記ポリオール類には少なくともポリマーポリオールを含有し、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであることを特徴とするトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項２】
前記ポリマーポリオールの平均粒子径は５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項３】
前記ポリマーポリオールの含有量がポリオール類１００質量部当たり２０質量部以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項４】
前記ポリマーポリオール中の固形分量がポリオール類１００質量部当たり７〜５０質量部であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項５】
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項６】
画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の反発弾性が３０〜６０％であることを特徴とするトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項７】
画像形成装置の現像部でトナーを感光体に供給するために用いられるトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体であって、
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の平均セル数が５０〜８０個／２５ｍｍであり、ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の密度が５０〜８０kg／ｍ３であることを特徴とするトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【請求項８】
ＪＩＳ Ｋ６４００に基づく発泡体の硬さが１７０〜３００Ｎであり、かつ、温度７０℃、湿度９５％で４８時間後の湿熱歪が３〜２０％であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のトナー供給ロール用ポリウレタン発泡体。
【公開番号】特開２００８−２９９３４２（Ｐ２００８−２９９３４２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２６６１（Ｐ２００８−１８２６６１）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【分割の表示】特願２００４−３４７４７３（Ｐ２００４−３４７４７３）の分割
【原出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【分割の表示】特願２００４−３４７４７３（Ｐ２００４−３４７４７３）の分割
【原出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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