トナー供給ローラ
【課題】トナーの供給性や掻き取り性を確保したまま，トナー劣化を抑制したトナー供給ローラを提供すること。
【解決手段】トナー供給ローラは，芯金の外周面上に設けられた発泡弾性体層３２を備え，発泡弾性体層３２の最外表面および最外表面で開口するセル３３の内表面に微粒子３４が付与されている。さらに，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度（直径が１０ｍｍの金属円板を発泡弾性体層３２の外周面に押し当て，発泡弾性体層３２を厚さ方向に３０％圧縮させるために必要な力）は，０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内とする。
【解決手段】トナー供給ローラは，芯金の外周面上に設けられた発泡弾性体層３２を備え，発泡弾性体層３２の最外表面および最外表面で開口するセル３３の内表面に微粒子３４が付与されている。さらに，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度（直径が１０ｍｍの金属円板を発泡弾性体層３２の外周面に押し当て，発泡弾性体層３２を厚さ方向に３０％圧縮させるために必要な力）は，０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式の画像形成装置の現像装置に組み込まれ，現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置においては，電子写真用感光体や静電記録用誘電体等の像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化する現像装置が利用されている。現像装置は，大別して，主としてトナーとキャリアとからなる２成分現像剤にて現像を行う２成分現像方式と，主として１成分現像剤にて現像を行う１成分現像方式とが知られている。
【０００３】
１成分現像方式の現像装置は，トナーを像担持体（例えば，感光体ドラム）に搬送する現像ローラと，現像ローラ上のトナー層の層厚を規制するとともにトナーを摩擦帯電する規制部材と，現像ローラと当接して現像ローラ上へトナーを供給するとともに現像後に現像ローラ上に残留するトナーの剥離を行うトナー供給ローラとを備えている。現像ローラは，その両端部に設けられたスペーサ部材に回転可能に支持されており，感光体ドラムに対して軸方向に対向配置されている。また，トナー供給ローラは，バネ等の付勢部材によって現像ローラに強く当接するように配置されている。
【０００４】
トナー供給ローラは，トナーの供給機能とトナーの剥離機能とを兼ねる。そのため，トナー供給ローラの表層は発泡弾性体をなし，表面のセル（気泡）によって現像剤を保持したり，セルの縁部でトナーを掻き落としたりし，トナーの供給性と掻き取り性とを両立させている（例えば，特許文献１，特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−７０８３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２８７９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の現像装置には，次のような問題があった。すなわち，トナーの供給性や掻き取り性に着目し，特許文献１や特許文献２のように発泡弾性体の表面に添加物を付与したものが開示されている。このようにトナー供給ローラの表面弾性層に添加物を付与すると，その条件によってはローラの硬度を上昇させてしまうことがある。
【０００６】
一方，現像装置内のトナーは，トナー供給ローラから現像ローラに供給される。そして，現像後に現像ローラ上に残ったトナーは，トナー供給ローラによって現像ローラから掻き取られて回収される。現像装置内のトナーは，その過程で機械的なストレスを受ける。そして，外添剤の埋没やトナー母体の割れ等の不具合が生じる。トナーへの機械的なストレスは，トナー供給ローラの表面硬度が大きいとより強くなる傾向にある。
【０００７】
つまり，トナーの供給性に着目して発泡弾性層に添加物を付与すると，条件によってはトナー劣化を助長してしまう。近年，高画質化および高速化の要求に応えるためには，小粒径で低温定着が可能なトナーの利用が不可避である。このようなトナーを利用した場合，トナー劣化はより生じ易くなる。そのため，トナー供給ローラのトナー耐劣化性がさらに要求される。
【０００８】
本発明は，前記した従来の現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーの供給性や掻き取り性を確保したまま，トナー劣化を抑制したトナー供給ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされたトナー供給ローラは，芯材と，その芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備えたトナー供給ローラであって，発泡弾性体層には微粒子が添加され，発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面は，微粒子によって凹凸をなし，発泡弾性体層の外周面から発泡弾性体層を厚さ方向に３０％圧縮させるのに必要な力が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内となることを特徴としている。具体的に発泡弾性体層は，直径が１０ｍｍの金属円板を発泡弾性体層の外周面に押し当て，発泡弾性体層の厚さ方向に３０％圧縮させるために必要な力が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内となる硬さを有している。
【００１０】
本発明のトナー供給ローラでは，発泡弾性体層に微粒子が添加され，その微粒子によってセルの表面が凹凸粗面をなしている。そのため，トナーの保持力が高く，微粒子を添加しないものと比較して，トナーの供給性が良好である。
【００１１】
また，微粒子が添加された発泡弾性体層の，その外周面から厚さ方向に３０％圧縮したときの力が０．２Ｎ未満の発泡体の場合（すなわち，ローラ表面の硬度が低い場合），トナーへの機械的ストレスは小さいが，一方でトナーの掻き取り量も少ない。そのため，現像ローラにトナーが残留し，結果としてトナー劣化が生じる。また，３０％圧縮したときの力が０．７Ｎを越える発泡体の場合（すなわち，ローラ表面の硬度が高い場合），トナーへの機械的ストレスが大きくなり，トナー劣化が生じる。よって，微粒子の付与後における発泡弾性体層を３０％圧縮させた時の力が０．２Ｎ以上でかつ０．７Ｎ以下となるトナー供給ローラとすることで，掻き取り性を悪化させることなくトナー劣化を回避することができる。
【００１２】
また，本発明のトナー供給ローラは，発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，微粒子の占める面積の割合は，２０％から９０％の範囲内であることとするとよりよい。
【００１３】
発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，微粒子の占める面積の割合が２０％未満の場合，微粒子による供給効果が発揮されない。すなわち，トナーを常に供給するような画像（高印字率の画像，例えばベタ画像）を印字すると，用紙の先端部から後端部へと画像濃度が低下する。すなわち，いわゆるベタ画像濃度追随性が悪くなる。一方，その割合が９０％を越える場合，セル内に占める微粒子の割合が多くなり過ぎるため，セル内に保持するトナー量が低下するとともに微粒子の隙間にトナーの外添剤やトナー自体が埋没してしまい，同様にベタ画像濃度追随性が悪くなる。よって，本発明のトナー供給ローラは，発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，微粒子の占める面積の割合を２０％以上でかつ９０％以下とすることで画像濃度の変動を抑制することができる。
【００１４】
また，本発明のトナー供給ローラは，微粒子の平均体積粒径が０．０５μｍから１０μｍの範囲内であることとするとよりよい。
【００１５】
発泡弾性体層に添加する微粒子の平均体積粒径が０．０５未満の場合，セル内に侵入したトナーにより，微粒子が容易に埋没してしまう。そのため，微粒子の供給効果が発揮されず，トナー供給量の絶対値が低下する。一方，平均体積粒径が１０μｍを越える場合，使用していくにつれて微粒子の割れや離脱が生じる。よって，本発明のトナー供給ローラは，微粒子の平均体積粒径が０．０５μｍ以上でかつ１０μｍ以下とすることで長期間にわたって微粒子の効果を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，トナーの供給性や掻き取り性を確保したまま，トナー劣化を抑制したトナー供給ローラが実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，非磁性の１成分トナーを収容・供給する現像装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１８】
実施の形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１１を有し，その感光体ドラム１１の周囲に，感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電装置１２と，感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するための露光装置１３と，感光体ドラム１１上の静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像装置１４と，感光体ドラム１１上のトナー像を用紙に転写するための転写装置１５と，転写残トナーを感光体ドラム１１から取り除くためのクリーニング装置１６とを感光体ドラム１１の回転方向に沿って備えている。さらに，用紙搬送路には，転写位置への用紙の搬送タイミングを調節するためのタイミングローラ１７および転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置１８が設けられている。本形態では，帯電装置１２，転写装置１５，定着装置１８はいずれもローラ形状のものを用いている。また，クリーニング装置１６には，クリーニングブレードを用いる。
【００１９】
続いて，画像形成装置１００による画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。感光体ドラム１１は，図１中の矢印方向に回転駆動される。そして，帯電装置１２と対向する位置で，帯電ローラによって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００２０】
次に，静電潜像が現像装置１４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム１１の静電潜像との間で形成される電界により帯電したトナーが移動し，静電潜像がトナーによって現像される。
【００２１】
一方，用紙搬送路を搬送されてきた用紙は，タイミングローラ１７にて画像先端位置にタイミングを合わせられ，感光体ドラム１１と転写装置１５との間に搬送される。そして，転写装置１５によって感光体ドラム１１上のトナー像が用紙に転写される。さらに，転写されたトナー像を保持した用紙はさらに搬送され，定着装置１８によって熱と圧力とが加えられることにより，トナー像が用紙に定着される。また，転写装置１５によって用紙に転写されず，感光体ドラム１１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１６によって掻き取られる。これにより，１枚分の画像形成が終了する。
【００２２】
続いて，現像装置１４について詳説する。現像装置１４は，図２に示すように，１成分現像剤である非磁性のトナーを収容する現像容器１と，トナーを担持しトナーを感光体ドラム１１に向けて搬送する現像ローラ２と，現像ローラ２へのトナーの供給および現像ローラ２上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラ３と，現像ローラ２上のトナーの厚みを規制するトナー量規制部材４と，トナー漏れを防止するとともに現像後に現像ローラ２上に残留するトナーを除電するトナー除電部材５とを備えている。また，現像ローラ２には，電源が接続され，現像のためのバイアスが印加される。
【００２３】
現像装置１４では，トナー供給ローラ３と現像ローラ２との電位差および表面が発泡体であるトナー供給ローラ３の機械的搬送力により，現像容器１内のトナーをトナー供給ローラ３から現像ローラ２に搬送する。現像ローラ２に供給されたトナーは，現像ローラ２の回転に伴ってトナー量規制部材４により摩擦帯電されつつ薄層化され，感光体ドラム２との対向部にて静電潜像を可視化する。
【００２４】
トナー供給ローラ３は，図３に示すように，芯金３１と，その芯金３１の周囲に位置し，発泡部材からなる発泡弾性体層３２とを有している。芯金３１には，鉄，ステンレス，アルミ，樹脂等の材料が使用される。なお，芯金３１としては，防錆処理を行った金属であれば適用可能である。また，発泡弾性体層３２は，ポリウレタン，エポキシ樹脂，アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂の発泡体により形成される。また，ポリエチレン，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂のゴム発泡体により形成することも可能であるが，耐久性に優れたポリウレタン発泡体が好ましい。本形態では，ポリウレタンフォームを使用した。なお，本形態では，非導電性である材料を使用しているが，発泡弾性体層３２には必要に応じて導電性物質を含有させてもよい。
【００２５】
また，発泡弾性体層３２の表面形状は円柱状である。なお，例えば，ローラの軸方向に沿った溝が所定のピッチでストライプ状に形成されたものや，軸方向に複数の切り込みが所定のピッチで形成されたものや，多角柱状のものであってもよく，発泡弾性体であればその表面形状を限定するものではない。
【００２６】
また，発泡弾性体層３２の表面には，図４ないし図５に示すように，発泡弾性体層３２の表面で開口しているセル３３内に微粒子３４が付与されている。そのため，発泡弾性体層３２の最外表面で開口するセル３３の内表面は，微粒子３４によって凹凸粗面をなしている。微粒子３４としては，ナイロンパウダー，ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ），シリコンパウダー等が適用可能である。また，複数の材料を混在させてもよい。本形態では，微粒子３４の材料としてＰＭＭＡを使用し，粉砕することで所望の平均体積粒径に調節した。平均体積粒径の詳細については後述する。
【００２７】
トナー供給ローラ３は，発泡弾性体層３２に少なくとも１種類の微粒子３４を付与し，トナーや現像ローラ２と接触しても微粒子３４の離脱が生じないように発泡弾性体層３２に固定することで最終形態となる。微粒子３４の付与方法ないし固定方法は限定しない。例えば，発泡弾性体層３２の材料とともに微粒子３４を付与し，発泡弾性体層３２を成形した後にその表面を切削もしくは研磨する方法や，微粒子３４をバインダ樹脂等に分散させた溶剤を，成形後の発泡弾性体層３２の表面に塗布して加熱する方法や，微粒子３４が樹脂からなる場合には成形後の発泡弾性体層３２の直接樹脂微粒子３４を塗布して加熱する方法がある。
【００２８】
本形態では，微粒子３４の効果をより発揮させるため，次の方法により微粒子３４を固定した。まず，発泡弾性体層３２と樹脂微粒子３４との接着層として，発泡弾性体層３２の表面に高分子エマルジョンをスプレー塗布する。その後，微粒子３４を所定の添加量付与し，１００℃で熱風循環式乾燥炉中で乾燥させる。これにより，図６に示すように，セル３３の表面に高分子エマルジョンによる接着層３５が形成され，その接着層３５に微粒子３４が固定される。このように，接着層を塗布した後に微粒子を付与する固定方法は，原料に微粒子を分散させて発泡成形する固定方法と比較して，発泡弾性体層３２の表面およびセル表面に微粒子が突出した状態で固定できるため，微粒子を付与した効果がより発揮できる。なお，微粒子は１種類に限らず，複数種類の微粒子を付与してもよい。例えば，図７に示すように，２種類の微粒子３４，３６を付与してもよい。
【００２９】
［実施の形態の評価］
続いて，実施の形態にかかる現像ローラの評価結果について説明する。本評価では，コニカミノルタ社製の「magicolor5440」（以下，「評価機」とする）を利用し，トナー供給ローラの構成を変えて評価を行った。なお，第４の評価を除いて，評価機用のトナー（平均体積粒径：６．５μｍ，軟化点：１１０℃，以下，「Ａ」タイプのトナーとする）を使用した。
【００３０】
本評価では，ウレタンフォームを４０ｍｍ×４０ｍｍ×３００ｍｍの直方体にカットし，そのウレタンフォームに芯金を挿し込むための直径２ｍｍの穴を開ける。そして，あらかじめホットメルト接着剤を塗布した直径３ｍｍの鉄製芯金を，先ほどのウレタンフォームに通す。その後，電磁誘導加熱機にて芯金を加熱し，接着剤を溶融させてウレタンフォームと芯金とを接着する。芯金を冷却し，接着が完了した後，外径が１１．６ｍｍとなるようにウレタンフォームを切削加工する。
【００３１】
このようにして得られた発泡弾性体層の表面に，平均体積粒径，添加量を調節したＰＭＭＡ微粒子を前述の固定方法にて付与し，評価用のトナー供給ローラを作成した。なお，ウレタンフォームとして，イノアックコーポレーション社製のウレタンフォームであるＥＣＡ（通常のフォーム，密度：２６±２［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：１２７．５±２４．５［Ｎ］），ＥＭＭ（ハードタイプのフォーム，密度：５２±３［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：２２５．６±３９．２［Ｎ］），ＥＦＦ（ソフトタイプのフォーム，密度：２１±２［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：５８．８±１９．６［Ｎ］），ＥＦＳ（スーパーソフトタイプのフォーム，密度：２０±２［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：１９．６±９．８［Ｎ］）の４種類を用意した。
【００３２】
本評価では，トナー供給ローラの発泡弾性体層の「硬度」，「被覆率」，「平均体積粒径」のそれぞれについて評価を行った。なお，「硬度」は，プッシュプルゲージ（株式会社イマダ製）を用い，直径が１０ｍｍのアルミ製円板によって発泡弾性体層を厚さ方向に３０％圧縮させたとき（すなわち，発泡弾性体層の最小層厚が通常時の層厚の７０％となるまでアルミ製円板を押し込んだとき。本評価では，層厚４．３ｍｍの発泡弾性体層を最小層厚３．０１ｍｍとなるように圧縮したとき）の測定値を硬度とした。「被覆率」は，発泡弾性体層の表面に位置するセルをＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により２０個以上観察し，セル表面における微粒子の占める面積の割合を意味している。「平均体積粒径」は，シスメックス株式会社製のＦＰＩＡ−２１００により測定した。
【００３３】
［第１の評価］
第１の評価では，トナーの掻き取り性に関する評価を行った。本評価では，評価機用のカラートナーカートリッジを用い，現像ローラ上にトナー薄層を形成した後，トナー薄層の重量Ａを測定する。その後，トナー供給ローラのみを当接し，現像ローラを１回転させた後，トナー薄層の重量Ｂを測定する。そして，回転前の重量Ａと回転後の重量Ｂを基に，次の式（１）で表される掻き取り率（％）でトナー供給ローラに掻き取られるトナー量を計算した。
掻き取り率（％）＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００ （１）
【００３４】
第１の評価の評価結果を図８に示す。本掻き取り性評価では，前述の式（１）で示した掻き取り率が，８０％以上で◎，７０％以上８０％未満で○，５０％以上７０％未満で△，５０％未満で×とした。なお，図８中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。
【００３５】
実施例１〜実施例７では，高い掻き取り性を示し，優良な結果が得られた。また，実施例８〜実施例１３，比較例１〜比較例４でも，良好な結果が得られた。一方，比較例５〜９では，掻き取り性が悪い結果となった。これは，発泡弾性体層の硬度（３０％圧縮に必要な力）が０．１９Ｎ以下と低すぎるため，トナーを掻き取る能力が不足していると推測される。そのため，発泡弾性体層の硬度は，０．２Ｎ以上でなければならないことがわかった。
【００３６】
また，第１の評価では，トナー耐劣化性に関する評価も行った。本トナー耐劣化性評価では，白紙画像印刷枚数１０００枚後および白紙画像印刷枚数５０００枚後の現像ローラ上のトナーをＳＥＭにより観察した。本トナー耐劣化性評価では，ＳＥＭによる観察で外添剤の埋没やトナー割れがなければ◎，埋没・割れがほぼなければ○，埋没はあるが割れはない，あるいは埋没はないが割れがあるときは△，埋没・割れともに散見されれば×とした。
【００３７】
実施例１〜実施例１３では，良好な結果が得られた。また，発泡弾性体層の硬度が低い比較例６〜９においても良好な結果が得られた。一方，発泡弾性体層の硬度が高い比較例１〜４では，埋没・割れが散見され，トナー耐劣化性が悪い結果となった。これは，発泡弾性体層の硬度が０．７２Ｎ以上と高すぎるため，トナーに過剰な機械的ストレスが加わるためと推測される。そのため，発泡弾性体層の硬度は，０．７Ｎ以下でなければならないことがわかった。この第１の評価により，発泡弾性体層の硬度は，０．２Ｎ〜０．７Ｎの範囲内が好ましいことがわかった。
【００３８】
また，図９に，図８に示した評価結果をウレタンフォームの材料別に並べ変えたものを示す。図９に示すように，いずれの材料も，発泡弾性体層の硬度が０．２Ｎ以上０．７Ｎ以下の範囲内であれば，掻き取り性とトナー耐劣化性とがともに良好であることがわかる。このことから，発泡弾性体層の材料の違いは，評価結果に影響を与えないことがわかる。
【００３９】
［第２の評価］
第２の評価では，トナー供給ローラの供給性に関する評価を行った。本評価では，初期および耐久後（白紙画像印刷枚数５０００枚後）のトナー供給ローラを用いて，評価機用の外部駆動機に評価機用のカラートナーカートリッジを取り付け，システムスピードを評価機仕様の３倍の状態として，現像ローラ上にトナー薄層を形成した。そして，そのトナー薄層の重量を測定した。
【００４０】
第２の評価の評価結果を図１０に示す。本供給性評価では，トナー薄層の重量が３ｇ／ｍ2未満で×，３ｇ／ｍ2以上６ｇ／ｍ2未満で△，６ｇ／ｍ2以上８ｇ／ｍ2未満で○，８ｇ／ｍ2以上で◎とした。なお，図１０中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。
【００４１】
実施例１４〜実施例２０では，高い供給性を示し，良好な結果が得られた。一方，比較例１０〜１５では，耐久後にトナー薄層の重量が少ない結果となった。特に，比較例１２，１３，１５では，初期においてもトナー薄層の重量が低く，トナー薄層にムラが観察された。これは，微粒子の平均体積粒径が０．０３μｍ以下と小さすぎるため，トナーを供給する能力が不足していると推測される。そのため，微粒子の大きさは，その平均体積粒径が０．０５μｍ以上でなければならないことがわかった。
【００４２】
また，第２の評価では，微粒子の離脱性の評価も行った。本微粒子離脱評価では，評価機にて白紙画像を５０００枚印字し，その後のトナー供給ローラをＳＥＭより観察した。本微粒子離脱評価では，微粒子の離脱・割れが発見された場合には×，離脱・割れともに発見されなければ○とした。
【００４３】
実施例１４〜実施例２０では，微粒子の離脱・割れは無く，良好な結果が得られた。また，微粒子のサイズが小さい比較例１２，１３，１５においても良好な結果が得られた。一方，微粒子のサイズが大きい比較例１０，１１，１４では，微粒子の離脱・割れを確認した。そのため，微粒子の大きさは，その平均体積粒径が１０μｍ以下でなければならないことがわかった。この第２の評価により，微粒子の平均体積粒径は，０．０５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内が好ましいことがわかった。
【００４４】
［第３の評価］
第３の評価では，ベタ画像追随性に関する評価を行った。本評価では，初期時および白紙画像を５万枚印刷した後，評価機のトナー供給ローラと現像ローラとの間のバイアスを同電位の状態としてベタ画像を印刷した。そして，そのベタ画像の先端部と後端部との透過濃度変化率を求めた。
【００４５】
第３の評価の評価結果を図１１に示す。本ベタ画像追随性評価では，透過濃度変化率が２０％未満で○，２０％以上５０％未満で△，５０％以上で×とした。なお，図１１中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。
【００４６】
実施例２１〜実施例２７では，高いベタ画像追随性を示し，良好な結果が得られた。一方，比較例１６〜比較例２１では，透過濃度変化率が高く，ベタ画像追随性が低い結果となった。具体的に，比較例１６，１７では，被覆率が１０％以下（すなわち微粒子が少量）のため，微粒子による効果が発揮されていないことがわかった。また，比較例１８，１９のように，被覆率が９５％以上ある（すなわち微粒子が多い）と，５万枚印字後のベタ画像追随性で良好な結果が得られなかった。これは，微粒子の隙間にトナーの外添剤やトナー自体が埋没し，結果として微粒子の効果が発揮されていないと推測される。この第３の評価により，セル内表面の微粒子の被覆率は，２０％以上９０％以下の範囲内が好ましいことがわかった。
【００４７】
［第４の評価］
第４の評価では，第１の評価とは異なるトナーを使用して第１の評価と同様の評価を行った。具体的に，本評価では，第１の評価で使用したＡタイプのトナーよりも，小粒径かつ低温定着が可能なトナー（平均体積粒径：４．５μｍ，軟化点：１００℃，以下，「Ｂ」タイプのトナーとする）を使用した。小粒径，低温定着用のトナーは，掻き取り難く，機械的ストレスの影響を受け易い傾向にある。
【００４８】
第４の評価の結果を図１２に示す。図１２中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。実施例２８〜実施例３１では，掻き取り性およびトナー耐劣化性はともに良好な結果が得られた。一方，比較例２２〜２５では，掻き取り性とトナー耐劣化性とのいずれか一方で良好な結果が得られなかった。すなわち，発泡弾性体層の硬度が０．３Ｎよりも小さい場合（比較例２３，２５）や，硬度が０．５Ｎよりも大きい場合（比較例２２，２４）に良好な結果が得られなかった。この評価結果から，小粒径・低温定着トナーを使用する際には，発泡弾性体層の硬度（３０％圧縮に必要な力）が０．３Ｎ〜０．５Ｎの範囲内であれば，掻き取り性とトナー耐劣化性とを両立させることができることがわかった。
【００４９】
［第５の評価］
第５の評価では，平均体積粒径が異なる２種類の微粒子を付与して第１の評価，第２の評価および第３の評価と同様の評価を行った。なお，微粒子Ｃの材料としてナイロンパウダーを使用し，微粒子Ｄの材料としてスチレンアクリル樹脂を使用した。
【００５０】
第５の評価の結果を図１３に示す。実施例３２〜実施例３５では，掻き取り性評価，トナー耐劣化性評価，供給性評価，微粒子離脱性評価，ベタ追随性評価，いずれも良好な結果が得られた。これらの実施例は，いずれも第１の評価で規定した硬度の範囲（０．２Ｎ〜０．７Ｎ），第２の評価で規定した微粒子の平均体積粒径の範囲（０．０５μｍ〜１０μｍ），第３の評価で規定した被覆率の範囲（２０％〜９０％）を満たしている。一方，比較例２６，２７，２９は，硬度の範囲を満たしていない。そのため，掻き取り性評価あるいはトナー耐劣化性評価の結果が悪い。また，比較例２７では，微粒子の平均体積粒径が規定の範囲よりも大きい。そのため，微粒子の離脱性評価の結果が悪い。また，比較例２８では，微粒子の平均体積粒径が規定の範囲よりも小さい。そのため，供給性評価の結果が悪い。これらの結果から，複数種類の微粒子を付与した場合であっても，第１の評価，第２の評価，第３の評価で規定した範囲を満たせば良好な結果が得られることがわかった。
【００５１】
以上詳細に説明したように本形態のトナー供給ローラ３は，芯金３１と，芯金３１の外周面上に設けられた発泡弾性体層３２とを備え，発泡弾性体層３２の最外表面および最外表面で開口するセル３３の内表面に微粒子３４を付与することとしている。すなわち，微粒子３４によってセル３３の表面が凹凸粗面をなしている。そのため，トナーの保持力が高く，微粒子を添加しないものと比較して，トナーの供給性が良好である。
【００５２】
さらに，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度（３０％圧縮に必要な力）が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内であることとしている。硬度が０．２Ｎ未満の発泡体の場合，トナーへの機械的ストレスは小さいが，一方でトナーの掻き取り量も少ない。そのため，現像ローラ２にトナーが残留し，結果としてトナー劣化が生じる。また，硬度が０．７Ｎを越える発泡体の場合，トナーへの機械的ストレスが大きくなり，トナー劣化が生じる。よって，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度を０．２Ｎ以上でかつ０．７Ｎ以下とすることで，掻き取り性を悪化させることなくトナー劣化を回避することができる。
【００５３】
また，発泡弾性体層３２の表面セル３３に占める微粒子３４の被覆率が２０％から９０％の範囲内であることとしている。被覆率が２０％未満の場合，微粒子による供給効果が発揮されない。すなわち，トナーを常に供給するような画像（高印字率の画像，例えばベタ画像）を印字すると，用紙の先端部から後端部へと画像濃度が低下する。一方，被覆率が９０％を越える場合，セル３３内に占める微粒子３４の割合が多くなり過ぎるため，セル３３内に保持するトナー量が低下するとともに微粒子３４の隙間にトナーの外添剤やトナー自体が埋没してしまい，同様にベタ画像濃度追随性が悪化してしまう。よって，発泡弾性体層３２の表面セル３３に占める微粒子３４の被覆率を２０％以上でかつ９０％以下とすることで画像濃度の変動を抑制することができる。
【００５４】
また，発泡弾性体層３２に付与する微粒子３４の平均体積粒径が０．０５μｍから１０μｍの範囲内であることとしている。平均体積粒径が０．０５未満の場合，セル３３内に侵入したトナーにより，容易に微粒子３４が埋没してしまう。そのため，微粒子３４の供給効果が発揮されず，トナー供給量の絶対値が低下する。一方，平均体積粒径が１０μｍを越える場合，使用していくにつれて微粒子３４の割れや離脱が生じる。よって，発泡弾性体層３２に付与する微粒子３４の平均体積粒径が０．０５μｍ以上でかつ１０μｍ以下とすることで長期間にわたって微粒子３４の効果を発揮させることができる。
【００５５】
なお，小粒径・低温定着トナーは，掻き取り難く，機械的ストレスの影響を受け易い傾向にある。そのため，そのようなトナーを使用する際には，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度を０．３Ｎ以上でかつ０．５Ｎ以下とすることで，掻き取り性を悪化させることなくトナー劣化を回避することができる。
【００５６】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明は，カラープリンタ，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に適用可能である。
【００５７】
また，像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが，ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また，帯電装置は，ローラ帯電方式のほか，コロナ放電方式の帯電チャージャ，ブレード，ブラシ等を使用してもよい。また，露光装置は，レーザによるものでもＬＥＤによるものでもよい。また，転写装置は，転写ローラのほか，転写チャージャを使用してもよい。あるいは，感光体から用紙へ直接トナー像を転写する方式のほか，中間転写体を備え，２段階以上の転写を行う方式であってもよい。また，クリーニング装置は，クリーニングブレードのほか，クリーニングブラシ，クリーニングローラまたはそれらの組合せでもよい。あるいは，現像装置によって転写残トナーの回収を行うものであってもよい。また，定着装置は，定着ローラのほか，定着ベルトを用いてもよいし，非接触方式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる現像装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかるトナー供給ローラの概略構成を示す図である。
【図４】図３のＸ部分の拡大図である。
【図５】図４のＹ視点からのセル内表面を示す図である。
【図６】トナー供給ローラの発泡弾性体層の詳細を示す図（微粒子１種類）である。
【図７】トナー供給ローラの発泡弾性体層の詳細を示す図（微粒子２種類）である。
【図８】第１の評価の評価結果を示す図である。
【図９】第１の評価の評価結果（ウレタンフォームの材質別）を示す図である。
【図１０】第２の評価の評価結果を示す図である。
【図１１】第３の評価の評価結果を示す図である。
【図１２】第４の評価の評価結果を示す図である。
【図１３】第５の評価の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 現像容器
２ 現像ローラ
３ トナー供給ローラ
３１ 芯金（芯材）
３２ 発泡弾性体層
３３ セル
３４ 微粒子
１１ 感光体ドラム
１４ 現像装置
１００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式の画像形成装置の現像装置に組み込まれ，現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置においては，電子写真用感光体や静電記録用誘電体等の像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化する現像装置が利用されている。現像装置は，大別して，主としてトナーとキャリアとからなる２成分現像剤にて現像を行う２成分現像方式と，主として１成分現像剤にて現像を行う１成分現像方式とが知られている。
【０００３】
１成分現像方式の現像装置は，トナーを像担持体（例えば，感光体ドラム）に搬送する現像ローラと，現像ローラ上のトナー層の層厚を規制するとともにトナーを摩擦帯電する規制部材と，現像ローラと当接して現像ローラ上へトナーを供給するとともに現像後に現像ローラ上に残留するトナーの剥離を行うトナー供給ローラとを備えている。現像ローラは，その両端部に設けられたスペーサ部材に回転可能に支持されており，感光体ドラムに対して軸方向に対向配置されている。また，トナー供給ローラは，バネ等の付勢部材によって現像ローラに強く当接するように配置されている。
【０００４】
トナー供給ローラは，トナーの供給機能とトナーの剥離機能とを兼ねる。そのため，トナー供給ローラの表層は発泡弾性体をなし，表面のセル（気泡）によって現像剤を保持したり，セルの縁部でトナーを掻き落としたりし，トナーの供給性と掻き取り性とを両立させている（例えば，特許文献１，特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−７０８３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２８７９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，前記した従来の現像装置には，次のような問題があった。すなわち，トナーの供給性や掻き取り性に着目し，特許文献１や特許文献２のように発泡弾性体の表面に添加物を付与したものが開示されている。このようにトナー供給ローラの表面弾性層に添加物を付与すると，その条件によってはローラの硬度を上昇させてしまうことがある。
【０００６】
一方，現像装置内のトナーは，トナー供給ローラから現像ローラに供給される。そして，現像後に現像ローラ上に残ったトナーは，トナー供給ローラによって現像ローラから掻き取られて回収される。現像装置内のトナーは，その過程で機械的なストレスを受ける。そして，外添剤の埋没やトナー母体の割れ等の不具合が生じる。トナーへの機械的なストレスは，トナー供給ローラの表面硬度が大きいとより強くなる傾向にある。
【０００７】
つまり，トナーの供給性に着目して発泡弾性層に添加物を付与すると，条件によってはトナー劣化を助長してしまう。近年，高画質化および高速化の要求に応えるためには，小粒径で低温定着が可能なトナーの利用が不可避である。このようなトナーを利用した場合，トナー劣化はより生じ易くなる。そのため，トナー供給ローラのトナー耐劣化性がさらに要求される。
【０００８】
本発明は，前記した従来の現像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーの供給性や掻き取り性を確保したまま，トナー劣化を抑制したトナー供給ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされたトナー供給ローラは，芯材と，その芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備えたトナー供給ローラであって，発泡弾性体層には微粒子が添加され，発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面は，微粒子によって凹凸をなし，発泡弾性体層の外周面から発泡弾性体層を厚さ方向に３０％圧縮させるのに必要な力が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内となることを特徴としている。具体的に発泡弾性体層は，直径が１０ｍｍの金属円板を発泡弾性体層の外周面に押し当て，発泡弾性体層の厚さ方向に３０％圧縮させるために必要な力が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内となる硬さを有している。
【００１０】
本発明のトナー供給ローラでは，発泡弾性体層に微粒子が添加され，その微粒子によってセルの表面が凹凸粗面をなしている。そのため，トナーの保持力が高く，微粒子を添加しないものと比較して，トナーの供給性が良好である。
【００１１】
また，微粒子が添加された発泡弾性体層の，その外周面から厚さ方向に３０％圧縮したときの力が０．２Ｎ未満の発泡体の場合（すなわち，ローラ表面の硬度が低い場合），トナーへの機械的ストレスは小さいが，一方でトナーの掻き取り量も少ない。そのため，現像ローラにトナーが残留し，結果としてトナー劣化が生じる。また，３０％圧縮したときの力が０．７Ｎを越える発泡体の場合（すなわち，ローラ表面の硬度が高い場合），トナーへの機械的ストレスが大きくなり，トナー劣化が生じる。よって，微粒子の付与後における発泡弾性体層を３０％圧縮させた時の力が０．２Ｎ以上でかつ０．７Ｎ以下となるトナー供給ローラとすることで，掻き取り性を悪化させることなくトナー劣化を回避することができる。
【００１２】
また，本発明のトナー供給ローラは，発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，微粒子の占める面積の割合は，２０％から９０％の範囲内であることとするとよりよい。
【００１３】
発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，微粒子の占める面積の割合が２０％未満の場合，微粒子による供給効果が発揮されない。すなわち，トナーを常に供給するような画像（高印字率の画像，例えばベタ画像）を印字すると，用紙の先端部から後端部へと画像濃度が低下する。すなわち，いわゆるベタ画像濃度追随性が悪くなる。一方，その割合が９０％を越える場合，セル内に占める微粒子の割合が多くなり過ぎるため，セル内に保持するトナー量が低下するとともに微粒子の隙間にトナーの外添剤やトナー自体が埋没してしまい，同様にベタ画像濃度追随性が悪くなる。よって，本発明のトナー供給ローラは，発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，微粒子の占める面積の割合を２０％以上でかつ９０％以下とすることで画像濃度の変動を抑制することができる。
【００１４】
また，本発明のトナー供給ローラは，微粒子の平均体積粒径が０．０５μｍから１０μｍの範囲内であることとするとよりよい。
【００１５】
発泡弾性体層に添加する微粒子の平均体積粒径が０．０５未満の場合，セル内に侵入したトナーにより，微粒子が容易に埋没してしまう。そのため，微粒子の供給効果が発揮されず，トナー供給量の絶対値が低下する。一方，平均体積粒径が１０μｍを越える場合，使用していくにつれて微粒子の割れや離脱が生じる。よって，本発明のトナー供給ローラは，微粒子の平均体積粒径が０．０５μｍ以上でかつ１０μｍ以下とすることで長期間にわたって微粒子の効果を発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，トナーの供給性や掻き取り性を確保したまま，トナー劣化を抑制したトナー供給ローラが実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施の形態は，非磁性の１成分トナーを収容・供給する現像装置を備えた電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１８】
実施の形態の画像形成装置１００は，図１に示すように，像担持体である感光体ドラム１１を有し，その感光体ドラム１１の周囲に，感光体ドラム１１の表面を一様に帯電するための帯電装置１２と，感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するための露光装置１３と，感光体ドラム１１上の静電潜像を可視像（トナー像）とするための現像装置１４と，感光体ドラム１１上のトナー像を用紙に転写するための転写装置１５と，転写残トナーを感光体ドラム１１から取り除くためのクリーニング装置１６とを感光体ドラム１１の回転方向に沿って備えている。さらに，用紙搬送路には，転写位置への用紙の搬送タイミングを調節するためのタイミングローラ１７および転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置１８が設けられている。本形態では，帯電装置１２，転写装置１５，定着装置１８はいずれもローラ形状のものを用いている。また，クリーニング装置１６には，クリーニングブレードを用いる。
【００１９】
続いて，画像形成装置１００による画像形成の動作について簡単に説明する。画像形成装置１００は，スタート信号や画像データ等を受信することにより動作を開始する。感光体ドラム１１は，図１中の矢印方向に回転駆動される。そして，帯電装置１２と対向する位置で，帯電ローラによって一様に帯電される。次に，露光装置１３によって露光され，表面上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。
【００２０】
次に，静電潜像が現像装置１４の位置に達すると，現像ローラに印加された現像バイアス電圧と感光体ドラム１１の静電潜像との間で形成される電界により帯電したトナーが移動し，静電潜像がトナーによって現像される。
【００２１】
一方，用紙搬送路を搬送されてきた用紙は，タイミングローラ１７にて画像先端位置にタイミングを合わせられ，感光体ドラム１１と転写装置１５との間に搬送される。そして，転写装置１５によって感光体ドラム１１上のトナー像が用紙に転写される。さらに，転写されたトナー像を保持した用紙はさらに搬送され，定着装置１８によって熱と圧力とが加えられることにより，トナー像が用紙に定着される。また，転写装置１５によって用紙に転写されず，感光体ドラム１１上に残った転写残トナーはクリーニング装置１６によって掻き取られる。これにより，１枚分の画像形成が終了する。
【００２２】
続いて，現像装置１４について詳説する。現像装置１４は，図２に示すように，１成分現像剤である非磁性のトナーを収容する現像容器１と，トナーを担持しトナーを感光体ドラム１１に向けて搬送する現像ローラ２と，現像ローラ２へのトナーの供給および現像ローラ２上のトナーの掻き取りを行うトナー供給ローラ３と，現像ローラ２上のトナーの厚みを規制するトナー量規制部材４と，トナー漏れを防止するとともに現像後に現像ローラ２上に残留するトナーを除電するトナー除電部材５とを備えている。また，現像ローラ２には，電源が接続され，現像のためのバイアスが印加される。
【００２３】
現像装置１４では，トナー供給ローラ３と現像ローラ２との電位差および表面が発泡体であるトナー供給ローラ３の機械的搬送力により，現像容器１内のトナーをトナー供給ローラ３から現像ローラ２に搬送する。現像ローラ２に供給されたトナーは，現像ローラ２の回転に伴ってトナー量規制部材４により摩擦帯電されつつ薄層化され，感光体ドラム２との対向部にて静電潜像を可視化する。
【００２４】
トナー供給ローラ３は，図３に示すように，芯金３１と，その芯金３１の周囲に位置し，発泡部材からなる発泡弾性体層３２とを有している。芯金３１には，鉄，ステンレス，アルミ，樹脂等の材料が使用される。なお，芯金３１としては，防錆処理を行った金属であれば適用可能である。また，発泡弾性体層３２は，ポリウレタン，エポキシ樹脂，アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂の発泡体により形成される。また，ポリエチレン，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂のゴム発泡体により形成することも可能であるが，耐久性に優れたポリウレタン発泡体が好ましい。本形態では，ポリウレタンフォームを使用した。なお，本形態では，非導電性である材料を使用しているが，発泡弾性体層３２には必要に応じて導電性物質を含有させてもよい。
【００２５】
また，発泡弾性体層３２の表面形状は円柱状である。なお，例えば，ローラの軸方向に沿った溝が所定のピッチでストライプ状に形成されたものや，軸方向に複数の切り込みが所定のピッチで形成されたものや，多角柱状のものであってもよく，発泡弾性体であればその表面形状を限定するものではない。
【００２６】
また，発泡弾性体層３２の表面には，図４ないし図５に示すように，発泡弾性体層３２の表面で開口しているセル３３内に微粒子３４が付与されている。そのため，発泡弾性体層３２の最外表面で開口するセル３３の内表面は，微粒子３４によって凹凸粗面をなしている。微粒子３４としては，ナイロンパウダー，ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ），シリコンパウダー等が適用可能である。また，複数の材料を混在させてもよい。本形態では，微粒子３４の材料としてＰＭＭＡを使用し，粉砕することで所望の平均体積粒径に調節した。平均体積粒径の詳細については後述する。
【００２７】
トナー供給ローラ３は，発泡弾性体層３２に少なくとも１種類の微粒子３４を付与し，トナーや現像ローラ２と接触しても微粒子３４の離脱が生じないように発泡弾性体層３２に固定することで最終形態となる。微粒子３４の付与方法ないし固定方法は限定しない。例えば，発泡弾性体層３２の材料とともに微粒子３４を付与し，発泡弾性体層３２を成形した後にその表面を切削もしくは研磨する方法や，微粒子３４をバインダ樹脂等に分散させた溶剤を，成形後の発泡弾性体層３２の表面に塗布して加熱する方法や，微粒子３４が樹脂からなる場合には成形後の発泡弾性体層３２の直接樹脂微粒子３４を塗布して加熱する方法がある。
【００２８】
本形態では，微粒子３４の効果をより発揮させるため，次の方法により微粒子３４を固定した。まず，発泡弾性体層３２と樹脂微粒子３４との接着層として，発泡弾性体層３２の表面に高分子エマルジョンをスプレー塗布する。その後，微粒子３４を所定の添加量付与し，１００℃で熱風循環式乾燥炉中で乾燥させる。これにより，図６に示すように，セル３３の表面に高分子エマルジョンによる接着層３５が形成され，その接着層３５に微粒子３４が固定される。このように，接着層を塗布した後に微粒子を付与する固定方法は，原料に微粒子を分散させて発泡成形する固定方法と比較して，発泡弾性体層３２の表面およびセル表面に微粒子が突出した状態で固定できるため，微粒子を付与した効果がより発揮できる。なお，微粒子は１種類に限らず，複数種類の微粒子を付与してもよい。例えば，図７に示すように，２種類の微粒子３４，３６を付与してもよい。
【００２９】
［実施の形態の評価］
続いて，実施の形態にかかる現像ローラの評価結果について説明する。本評価では，コニカミノルタ社製の「magicolor5440」（以下，「評価機」とする）を利用し，トナー供給ローラの構成を変えて評価を行った。なお，第４の評価を除いて，評価機用のトナー（平均体積粒径：６．５μｍ，軟化点：１１０℃，以下，「Ａ」タイプのトナーとする）を使用した。
【００３０】
本評価では，ウレタンフォームを４０ｍｍ×４０ｍｍ×３００ｍｍの直方体にカットし，そのウレタンフォームに芯金を挿し込むための直径２ｍｍの穴を開ける。そして，あらかじめホットメルト接着剤を塗布した直径３ｍｍの鉄製芯金を，先ほどのウレタンフォームに通す。その後，電磁誘導加熱機にて芯金を加熱し，接着剤を溶融させてウレタンフォームと芯金とを接着する。芯金を冷却し，接着が完了した後，外径が１１．６ｍｍとなるようにウレタンフォームを切削加工する。
【００３１】
このようにして得られた発泡弾性体層の表面に，平均体積粒径，添加量を調節したＰＭＭＡ微粒子を前述の固定方法にて付与し，評価用のトナー供給ローラを作成した。なお，ウレタンフォームとして，イノアックコーポレーション社製のウレタンフォームであるＥＣＡ（通常のフォーム，密度：２６±２［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：１２７．５±２４．５［Ｎ］），ＥＭＭ（ハードタイプのフォーム，密度：５２±３［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：２２５．６±３９．２［Ｎ］），ＥＦＦ（ソフトタイプのフォーム，密度：２１±２［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：５８．８±１９．６［Ｎ］），ＥＦＳ（スーパーソフトタイプのフォーム，密度：２０±２［ｋｇ／ｍ3］，硬さ：１９．６±９．８［Ｎ］）の４種類を用意した。
【００３２】
本評価では，トナー供給ローラの発泡弾性体層の「硬度」，「被覆率」，「平均体積粒径」のそれぞれについて評価を行った。なお，「硬度」は，プッシュプルゲージ（株式会社イマダ製）を用い，直径が１０ｍｍのアルミ製円板によって発泡弾性体層を厚さ方向に３０％圧縮させたとき（すなわち，発泡弾性体層の最小層厚が通常時の層厚の７０％となるまでアルミ製円板を押し込んだとき。本評価では，層厚４．３ｍｍの発泡弾性体層を最小層厚３．０１ｍｍとなるように圧縮したとき）の測定値を硬度とした。「被覆率」は，発泡弾性体層の表面に位置するセルをＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により２０個以上観察し，セル表面における微粒子の占める面積の割合を意味している。「平均体積粒径」は，シスメックス株式会社製のＦＰＩＡ−２１００により測定した。
【００３３】
［第１の評価］
第１の評価では，トナーの掻き取り性に関する評価を行った。本評価では，評価機用のカラートナーカートリッジを用い，現像ローラ上にトナー薄層を形成した後，トナー薄層の重量Ａを測定する。その後，トナー供給ローラのみを当接し，現像ローラを１回転させた後，トナー薄層の重量Ｂを測定する。そして，回転前の重量Ａと回転後の重量Ｂを基に，次の式（１）で表される掻き取り率（％）でトナー供給ローラに掻き取られるトナー量を計算した。
掻き取り率（％）＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００ （１）
【００３４】
第１の評価の評価結果を図８に示す。本掻き取り性評価では，前述の式（１）で示した掻き取り率が，８０％以上で◎，７０％以上８０％未満で○，５０％以上７０％未満で△，５０％未満で×とした。なお，図８中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。
【００３５】
実施例１〜実施例７では，高い掻き取り性を示し，優良な結果が得られた。また，実施例８〜実施例１３，比較例１〜比較例４でも，良好な結果が得られた。一方，比較例５〜９では，掻き取り性が悪い結果となった。これは，発泡弾性体層の硬度（３０％圧縮に必要な力）が０．１９Ｎ以下と低すぎるため，トナーを掻き取る能力が不足していると推測される。そのため，発泡弾性体層の硬度は，０．２Ｎ以上でなければならないことがわかった。
【００３６】
また，第１の評価では，トナー耐劣化性に関する評価も行った。本トナー耐劣化性評価では，白紙画像印刷枚数１０００枚後および白紙画像印刷枚数５０００枚後の現像ローラ上のトナーをＳＥＭにより観察した。本トナー耐劣化性評価では，ＳＥＭによる観察で外添剤の埋没やトナー割れがなければ◎，埋没・割れがほぼなければ○，埋没はあるが割れはない，あるいは埋没はないが割れがあるときは△，埋没・割れともに散見されれば×とした。
【００３７】
実施例１〜実施例１３では，良好な結果が得られた。また，発泡弾性体層の硬度が低い比較例６〜９においても良好な結果が得られた。一方，発泡弾性体層の硬度が高い比較例１〜４では，埋没・割れが散見され，トナー耐劣化性が悪い結果となった。これは，発泡弾性体層の硬度が０．７２Ｎ以上と高すぎるため，トナーに過剰な機械的ストレスが加わるためと推測される。そのため，発泡弾性体層の硬度は，０．７Ｎ以下でなければならないことがわかった。この第１の評価により，発泡弾性体層の硬度は，０．２Ｎ〜０．７Ｎの範囲内が好ましいことがわかった。
【００３８】
また，図９に，図８に示した評価結果をウレタンフォームの材料別に並べ変えたものを示す。図９に示すように，いずれの材料も，発泡弾性体層の硬度が０．２Ｎ以上０．７Ｎ以下の範囲内であれば，掻き取り性とトナー耐劣化性とがともに良好であることがわかる。このことから，発泡弾性体層の材料の違いは，評価結果に影響を与えないことがわかる。
【００３９】
［第２の評価］
第２の評価では，トナー供給ローラの供給性に関する評価を行った。本評価では，初期および耐久後（白紙画像印刷枚数５０００枚後）のトナー供給ローラを用いて，評価機用の外部駆動機に評価機用のカラートナーカートリッジを取り付け，システムスピードを評価機仕様の３倍の状態として，現像ローラ上にトナー薄層を形成した。そして，そのトナー薄層の重量を測定した。
【００４０】
第２の評価の評価結果を図１０に示す。本供給性評価では，トナー薄層の重量が３ｇ／ｍ2未満で×，３ｇ／ｍ2以上６ｇ／ｍ2未満で△，６ｇ／ｍ2以上８ｇ／ｍ2未満で○，８ｇ／ｍ2以上で◎とした。なお，図１０中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。
【００４１】
実施例１４〜実施例２０では，高い供給性を示し，良好な結果が得られた。一方，比較例１０〜１５では，耐久後にトナー薄層の重量が少ない結果となった。特に，比較例１２，１３，１５では，初期においてもトナー薄層の重量が低く，トナー薄層にムラが観察された。これは，微粒子の平均体積粒径が０．０３μｍ以下と小さすぎるため，トナーを供給する能力が不足していると推測される。そのため，微粒子の大きさは，その平均体積粒径が０．０５μｍ以上でなければならないことがわかった。
【００４２】
また，第２の評価では，微粒子の離脱性の評価も行った。本微粒子離脱評価では，評価機にて白紙画像を５０００枚印字し，その後のトナー供給ローラをＳＥＭより観察した。本微粒子離脱評価では，微粒子の離脱・割れが発見された場合には×，離脱・割れともに発見されなければ○とした。
【００４３】
実施例１４〜実施例２０では，微粒子の離脱・割れは無く，良好な結果が得られた。また，微粒子のサイズが小さい比較例１２，１３，１５においても良好な結果が得られた。一方，微粒子のサイズが大きい比較例１０，１１，１４では，微粒子の離脱・割れを確認した。そのため，微粒子の大きさは，その平均体積粒径が１０μｍ以下でなければならないことがわかった。この第２の評価により，微粒子の平均体積粒径は，０．０５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内が好ましいことがわかった。
【００４４】
［第３の評価］
第３の評価では，ベタ画像追随性に関する評価を行った。本評価では，初期時および白紙画像を５万枚印刷した後，評価機のトナー供給ローラと現像ローラとの間のバイアスを同電位の状態としてベタ画像を印刷した。そして，そのベタ画像の先端部と後端部との透過濃度変化率を求めた。
【００４５】
第３の評価の評価結果を図１１に示す。本ベタ画像追随性評価では，透過濃度変化率が２０％未満で○，２０％以上５０％未満で△，５０％以上で×とした。なお，図１１中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。
【００４６】
実施例２１〜実施例２７では，高いベタ画像追随性を示し，良好な結果が得られた。一方，比較例１６〜比較例２１では，透過濃度変化率が高く，ベタ画像追随性が低い結果となった。具体的に，比較例１６，１７では，被覆率が１０％以下（すなわち微粒子が少量）のため，微粒子による効果が発揮されていないことがわかった。また，比較例１８，１９のように，被覆率が９５％以上ある（すなわち微粒子が多い）と，５万枚印字後のベタ画像追随性で良好な結果が得られなかった。これは，微粒子の隙間にトナーの外添剤やトナー自体が埋没し，結果として微粒子の効果が発揮されていないと推測される。この第３の評価により，セル内表面の微粒子の被覆率は，２０％以上９０％以下の範囲内が好ましいことがわかった。
【００４７】
［第４の評価］
第４の評価では，第１の評価とは異なるトナーを使用して第１の評価と同様の評価を行った。具体的に，本評価では，第１の評価で使用したＡタイプのトナーよりも，小粒径かつ低温定着が可能なトナー（平均体積粒径：４．５μｍ，軟化点：１００℃，以下，「Ｂ」タイプのトナーとする）を使用した。小粒径，低温定着用のトナーは，掻き取り難く，機械的ストレスの影響を受け易い傾向にある。
【００４８】
第４の評価の結果を図１２に示す。図１２中，実施例とするものは評価結果が良好であったものを意味し，比較例とするものは不良であったものを意味する。実施例２８〜実施例３１では，掻き取り性およびトナー耐劣化性はともに良好な結果が得られた。一方，比較例２２〜２５では，掻き取り性とトナー耐劣化性とのいずれか一方で良好な結果が得られなかった。すなわち，発泡弾性体層の硬度が０．３Ｎよりも小さい場合（比較例２３，２５）や，硬度が０．５Ｎよりも大きい場合（比較例２２，２４）に良好な結果が得られなかった。この評価結果から，小粒径・低温定着トナーを使用する際には，発泡弾性体層の硬度（３０％圧縮に必要な力）が０．３Ｎ〜０．５Ｎの範囲内であれば，掻き取り性とトナー耐劣化性とを両立させることができることがわかった。
【００４９】
［第５の評価］
第５の評価では，平均体積粒径が異なる２種類の微粒子を付与して第１の評価，第２の評価および第３の評価と同様の評価を行った。なお，微粒子Ｃの材料としてナイロンパウダーを使用し，微粒子Ｄの材料としてスチレンアクリル樹脂を使用した。
【００５０】
第５の評価の結果を図１３に示す。実施例３２〜実施例３５では，掻き取り性評価，トナー耐劣化性評価，供給性評価，微粒子離脱性評価，ベタ追随性評価，いずれも良好な結果が得られた。これらの実施例は，いずれも第１の評価で規定した硬度の範囲（０．２Ｎ〜０．７Ｎ），第２の評価で規定した微粒子の平均体積粒径の範囲（０．０５μｍ〜１０μｍ），第３の評価で規定した被覆率の範囲（２０％〜９０％）を満たしている。一方，比較例２６，２７，２９は，硬度の範囲を満たしていない。そのため，掻き取り性評価あるいはトナー耐劣化性評価の結果が悪い。また，比較例２７では，微粒子の平均体積粒径が規定の範囲よりも大きい。そのため，微粒子の離脱性評価の結果が悪い。また，比較例２８では，微粒子の平均体積粒径が規定の範囲よりも小さい。そのため，供給性評価の結果が悪い。これらの結果から，複数種類の微粒子を付与した場合であっても，第１の評価，第２の評価，第３の評価で規定した範囲を満たせば良好な結果が得られることがわかった。
【００５１】
以上詳細に説明したように本形態のトナー供給ローラ３は，芯金３１と，芯金３１の外周面上に設けられた発泡弾性体層３２とを備え，発泡弾性体層３２の最外表面および最外表面で開口するセル３３の内表面に微粒子３４を付与することとしている。すなわち，微粒子３４によってセル３３の表面が凹凸粗面をなしている。そのため，トナーの保持力が高く，微粒子を添加しないものと比較して，トナーの供給性が良好である。
【００５２】
さらに，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度（３０％圧縮に必要な力）が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内であることとしている。硬度が０．２Ｎ未満の発泡体の場合，トナーへの機械的ストレスは小さいが，一方でトナーの掻き取り量も少ない。そのため，現像ローラ２にトナーが残留し，結果としてトナー劣化が生じる。また，硬度が０．７Ｎを越える発泡体の場合，トナーへの機械的ストレスが大きくなり，トナー劣化が生じる。よって，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度を０．２Ｎ以上でかつ０．７Ｎ以下とすることで，掻き取り性を悪化させることなくトナー劣化を回避することができる。
【００５３】
また，発泡弾性体層３２の表面セル３３に占める微粒子３４の被覆率が２０％から９０％の範囲内であることとしている。被覆率が２０％未満の場合，微粒子による供給効果が発揮されない。すなわち，トナーを常に供給するような画像（高印字率の画像，例えばベタ画像）を印字すると，用紙の先端部から後端部へと画像濃度が低下する。一方，被覆率が９０％を越える場合，セル３３内に占める微粒子３４の割合が多くなり過ぎるため，セル３３内に保持するトナー量が低下するとともに微粒子３４の隙間にトナーの外添剤やトナー自体が埋没してしまい，同様にベタ画像濃度追随性が悪化してしまう。よって，発泡弾性体層３２の表面セル３３に占める微粒子３４の被覆率を２０％以上でかつ９０％以下とすることで画像濃度の変動を抑制することができる。
【００５４】
また，発泡弾性体層３２に付与する微粒子３４の平均体積粒径が０．０５μｍから１０μｍの範囲内であることとしている。平均体積粒径が０．０５未満の場合，セル３３内に侵入したトナーにより，容易に微粒子３４が埋没してしまう。そのため，微粒子３４の供給効果が発揮されず，トナー供給量の絶対値が低下する。一方，平均体積粒径が１０μｍを越える場合，使用していくにつれて微粒子３４の割れや離脱が生じる。よって，発泡弾性体層３２に付与する微粒子３４の平均体積粒径が０．０５μｍ以上でかつ１０μｍ以下とすることで長期間にわたって微粒子３４の効果を発揮させることができる。
【００５５】
なお，小粒径・低温定着トナーは，掻き取り難く，機械的ストレスの影響を受け易い傾向にある。そのため，そのようなトナーを使用する際には，微粒子３４の付与後における発泡弾性体層３２の硬度を０．３Ｎ以上でかつ０．５Ｎ以下とすることで，掻き取り性を悪化させることなくトナー劣化を回避することができる。
【００５６】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本発明は，カラープリンタ，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の各種の画像形成装置に適用可能である。
【００５７】
また，像担持体としてローラ形状の感光体ドラムを用いているが，ベルト状の感光体ベルトを使用してもよい。また，帯電装置は，ローラ帯電方式のほか，コロナ放電方式の帯電チャージャ，ブレード，ブラシ等を使用してもよい。また，露光装置は，レーザによるものでもＬＥＤによるものでもよい。また，転写装置は，転写ローラのほか，転写チャージャを使用してもよい。あるいは，感光体から用紙へ直接トナー像を転写する方式のほか，中間転写体を備え，２段階以上の転写を行う方式であってもよい。また，クリーニング装置は，クリーニングブレードのほか，クリーニングブラシ，クリーニングローラまたはそれらの組合せでもよい。あるいは，現像装置によって転写残トナーの回収を行うものであってもよい。また，定着装置は，定着ローラのほか，定着ベルトを用いてもよいし，非接触方式のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる現像装置の概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかるトナー供給ローラの概略構成を示す図である。
【図４】図３のＸ部分の拡大図である。
【図５】図４のＹ視点からのセル内表面を示す図である。
【図６】トナー供給ローラの発泡弾性体層の詳細を示す図（微粒子１種類）である。
【図７】トナー供給ローラの発泡弾性体層の詳細を示す図（微粒子２種類）である。
【図８】第１の評価の評価結果を示す図である。
【図９】第１の評価の評価結果（ウレタンフォームの材質別）を示す図である。
【図１０】第２の評価の評価結果を示す図である。
【図１１】第３の評価の評価結果を示す図である。
【図１２】第４の評価の評価結果を示す図である。
【図１３】第５の評価の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 現像容器
２ 現像ローラ
３ トナー供給ローラ
３１ 芯金（芯材）
３２ 発泡弾性体層
３３ セル
３４ 微粒子
１１ 感光体ドラム
１４ 現像装置
１００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と，その芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備えたトナー供給ローラにおいて，
前記発泡弾性体層には微粒子が添加され，
前記発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面は，前記微粒子によって凹凸をなし，
前記発泡弾性体層の外周面から前記発泡弾性体層を厚さ方向に３０％圧縮させるのに必要な力が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内となることを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載するトナー供給ローラにおいて，
前記発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，前記微粒子の占める面積の割合は，２０％から９０％の範囲内であることを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するトナー供給ローラにおいて，
前記微粒子の平均体積粒径は，０．０５μｍから１０μｍの範囲内であることを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項１】
芯材と，その芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備えたトナー供給ローラにおいて，
前記発泡弾性体層には微粒子が添加され，
前記発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面は，前記微粒子によって凹凸をなし，
前記発泡弾性体層の外周面から前記発泡弾性体層を厚さ方向に３０％圧縮させるのに必要な力が０．２Ｎから０．７Ｎの範囲内となることを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載するトナー供給ローラにおいて，
前記発泡弾性体層の最外表面で開口するセルの表面のうち，前記微粒子の占める面積の割合は，２０％から９０％の範囲内であることを特徴とするトナー供給ローラ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するトナー供給ローラにおいて，
前記微粒子の平均体積粒径は，０．０５μｍから１０μｍの範囲内であることを特徴とするトナー供給ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２９３１２２（Ｐ２００７−２９３１２２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２３１９（Ｐ２００６−１２２３１９）
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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