トナー供給ローラ
【課題】トナーの掻き取り性を維持しつつ，トナー溜りの抑制および亀裂の抑制を図る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，最表面に位置する発泡弾性体層３２の表面に，周方向に連続した凹凸を形成する凸部３３を有する。さらに，凸部３３の側面３４は，その付根部が外側に広がるように湾曲し，連続した曲面をなす。また，凸部３３の１個当たりの径方向断面積Ｓ１が，隣り合う凸部３３，３３間に形成される凹部３８の１個当たりの径方向断面積Ｓ２よりも小さい。
【解決手段】トナー供給ローラは，最表面に位置する発泡弾性体層３２の表面に，周方向に連続した凹凸を形成する凸部３３を有する。さらに，凸部３３の側面３４は，その付根部が外側に広がるように湾曲し，連続した曲面をなす。また，凸部３３の１個当たりの径方向断面積Ｓ１が，隣り合う凸部３３，３３間に形成される凹部３８の１個当たりの径方向断面積Ｓ２よりも小さい。
【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】
トナー供給ローラの機能として，現像ローラへのトナーの搬送は勿論必要であるが，それとともに感光体ドラムに現像されず，現像ローラ上に残留したトナーの掻き取りも必要となる。すなわち，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ていなければならない。トナー供給ローラとしては，ソリッドゴム材，ブラシ材，発泡ゴム材等の提案が数多くなされている。
【０００５】
トナーの供給機能に着目すると，ソリッドゴム材は表面が平滑であるために十分なトナー搬送性を得ることができない。ブラシ材は，トナー搬送性に優れているものの，ブラシ繊維の抜け，切断，および倒れ等の問題が生じる。これらに対し，発泡ゴム材は，表面に形成された発泡孔により，トナー搬送性がソリッドゴム材に比べて大幅に向上し，トナー供給ローラの材料として好適である。
【０００６】
発泡ゴム材を利用してトナー搬送性を向上させたトナー供給ローラとしては，例えば特許文献１に開示されたトナー供給部材がある。このトナー供給部材の発泡弾性体表面には，周方向に連続した凹凸が形成されている。詳細には，熱線カット法によりフォーム体を加工し，ロール表面に凹凸を形成する。このトナー供給部材では，凹部を形成することにより，より多くのトナーを取り込むことができ，トナーの搬送性が向上する。
【０００７】
また，近年，画像形成装置にて利用されるトナーは，画質の向上とプリント速度の向上とのニーズから，小粒径化および低温定着化の傾向にある。それに伴い，帯電や長期放置によってトナーが凝集し易くなっている。そのため，現像ローラ上に凝集・付着したトナーがトナー供給ローラにて掻き取られず，現像ローラ上に残存する。そして，それに起因して画像ムラが生じる。
【０００８】
そのため，さらなるトナーの小粒径化および低温定着化に備え，トナーの掻き取り性能を向上させる必要がある。解決策としては，現像ローラへの侵入量を増やす，ニップ幅を増やす，発泡弾性体ローラの回転数を増やす等，機械的な力を増す方法が考えられる。しかし，何れの場合も，トナーの掻き取り性は向上するものの，現像ローラとの摩擦力が大きくなる。そのため，ローラの摩耗や損傷が発生したり，トナーの劣化が促進されて異常帯電が惹起される。従って，長期使用において，濃度低下，地汚れ等の画像不良を発生させる。
【０００９】
また，静電気的な力を利用してトナーの掻き取り性能を向上させることも考えられる。しかし，静電気的な力を利用する場合は，発泡弾性体ローラを導電化しなければならない。そのため，導電物の添加により発泡弾性体としての必要な物性が阻害されやすい。また，バイアス電源等が必要となり，構成が複雑でかつ高コスト化を招く。
【００１０】
そこで，特許文献１に開示されたトナー供給ローラのように，発泡弾性体の表面に凹凸形状を持たせたトナー供給ローラが注目される。トナー供給ローラの表面に凹凸形状を持たせると，凸部によってトナーが掻き取られることから，トナーの搬送性の加えてトナーの掻き取り性も向上する。しかしながら，凹凸形状であるがゆえに，凹部と凸部とで掻き取り力に差が生じる。また，凹凸の形状にばらつきがあっては安定した掻き取り性は期待できない。そのため，現像ローラに対して適切な条件で当接および回転させなければ，トナーの掻き取り不良によるムラが生じる。
【００１１】
これらの問題に着目したトナー供給ローラとして，例えば特許文献２に開示されたトナー供給ローラがある。特許文献２では，発泡弾性体の表面に凹凸形状を持たせた上で，その凹凸の形状を規定するトナー供給ローラが開示されている。そして，凹凸の形状を規定することで，静電気的な力を利用せず，トナー劣化および現像ローラの劣化を招くことなく，トナーの搬送性を維持しつつトナーの掻き取り性を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特開平５−６１３５０号公報
【特許文献２】特開平１１−５２７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら，前記した従来のトナー供給ローラには，次のような問題があった。特許文献２に開示されたトナー供給ローラの表面は，図９に示すように，凹凸形状をなす凸部３９の断面が台形をなしている。図９中，矢印Ａはトナー供給ローラの回転方向を，矢印Ｂはトナー供給ローラと当接する現像ローラの回転方向をそれぞれ示している。特許文献２では，凸部３９の形状を規定しているが，それだけでは近年の高速印字化，トナーの小粒径化・低温定着化に伴って生じた次のような問題に十分に対処できない。
【００１３】
第１に，凸部３９の回転方向Ａの下流側の麓に，トナー溜りが生じる（図９中のＰ１）。すなわち，凸部３９の麓周辺（凹部のエッジ周辺）では，トナーの流れが悪い。そのため，トナーが滞留し易く，トナーが凝集する。トナーは，凸部３９の傾斜角度（図９中のα）が大きいほど滞留し易くなる。無論，凸部３９の傾斜角度を小さくすればトナーの流れは改善されるが，トナーの掻き取り性が改悪されてしまう。トナーの滞留は，トナーが小粒径であるほど生じ易い。また，トナーの凝集は，トナーの軟化点温度が低いほど生じ易い。
【００１４】
第２に，同じく凸部３９の回転方向Ａの下流側の麓に，亀裂が生じる（図９中のＰ２）。すなわち，凸部３９の麓周辺では現像ローラとの当接によってせん断応力を受け，凸部３９の傾斜角度（図９中のα）が大きいほどせん断応力による影響が強くなる。無論，凸部３９の傾斜角度を小さくすれば応力集中を緩和することができるが，トナーの掻き取り性が改悪されてしまう。また，小粒径かつ低温定着のトナーを使用すると，トナーが発泡セル中に入り込み易く，さらにセル中で凝集し易い。トナーがセル中で凝集すると，当該箇所が硬化し当該箇所の柔軟性を失わせる。そのため，より亀裂が生じ易くなる。また，各ローラの回転速度が速くなるほどせん断応力は大きくなる。そのため，近年の高速印字化の傾向からこの問題が顕著となっている。
【００１５】
本発明は，前記した従来のトナー供給ローラ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，トナーの掻き取り性を維持しつつ，トナー溜りの抑制および亀裂の抑制を図る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】
【００１６】
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，芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備え，発泡弾性体層の表面には，ローラの周方向に連続した凹凸を形成し，ローラの軸方向に延びる凸部が設けられ，トナーの搬送に供するトナー供給ローラであって，凸部は，ローラの外周側に向かって幅が狭くなる形状をなし，凸部の少なくとも一方の側面は，側面中の所定の位置Ｐから凸部の付根に至る部分が外側に広がるように連続した曲面であり，凸部の１個当たりの径方向断面積Ｓ１と，隣り合う凸部間に形成される凹部の１個当たりの径方向断面積Ｓ２との関係が次の式（Ａ）を満たすことを特徴としている。
Ｓ１≦Ｓ２ （Ａ）
【００１７】
本発明のトナー供給ローラは，現像ローラと当接する発泡弾性体層の表面に，ローラの周方向に連続した凹凸を形成する凸部が設けられている。凸部は，ローラの外周側に向かって周方向の幅が狭くなる山形形状をなしている。さらに，凸部の少なくとも一方の付根部（麓周辺）は，裾野が外側に広がるように連続して湾曲した形状をなしている。このため，従来の形態である台形形状の凸部と比較して，凸部の付根部が付根に向かうに連れて緩やかに傾斜する形状となる。よって，トナーの滞留が緩和され，トナーの凝集を抑制することができる。また，凸部の裾野を広げることで，付根周辺での応力集中が緩和されるとともに凸部の付根部が補強される。そのため，凸部の付根部の亀裂を抑制することができる。
【００１８】
また，凸部の１個当たりの径方向断面積Ｓ１と，隣り合う凸部間に形成される凹部の１個当たりの径方向断面積Ｓ２との関係が上記式（Ａ）を満たしている。これにより，凹部に十分の広さが確保され，トナーのセル中への流出がスムーズに行われる。よって，トナーの掻き取り性が安定する。
【００１９】
さらに，本発明のトナー供給ローラは，小粒径（平均粒径：５．５μｍ〜７．０μｍ）で低温定着（軟化点温度：８０℃〜８５℃）のトナーの利用に適する。すなわち，このようなトナーを利用する際にはトナー溜りや付根部の亀裂が特に問題となる。本発明のトナー供給ローラではトナーの流れを向上させ，凸部の付根部周辺を補強することから，これらの問題を回避することができる。
【００２０】
また，本発明のトナー供給ローラの凸部の形状は，次の式（Ｂ）を満たすこととするとよりよい。
ｃ／４≦ｈ≦ｃ （Ｂ）
ｃ：凸部の高さ。
ｈ：凸部の側面中の位置Ｐの高さ。
【００２１】
また，本発明のトナー供給ローラの凸部の形状は，次の式（Ｃ）を満たすこととするとよりよい。
ｂ／３≦ｗ≦ｂ （Ｃ）
ｂ：凸部の頂上面の幅。
ｗ：凸部の側面中の位置Ｐから凸部の付根までの周方向の距離。
【００２２】
すなわち，上記式（Ｂ）と式（Ｃ）との少なくとも一方を満たすことで，凹部のエッジが確実に解消されるとともに凸部の麓が十分に補強される。よって，トナーの凝集および付根部の亀裂を確実に回避することができる。なお，式（Ｂ）および式（Ｃ）にて規定する「高さ」とは，トナー供給ローラの径方向の距離を意味し，「幅」とはトナー供給ローラの周方向の距離を意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば，トナーの掻き取り性を維持しつつ，トナー溜りの抑制および亀裂の抑制を図る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】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
現像後，現像ローラ２上に残留するトナーは，カウンタ回転するトナー供給ローラ３とのニップ部にて，現像ローラ２の表面から掻き取られる。掻き取られたトナーは，現像容器１内に回収される。この残留トナーの掻き取りとともにトナー供給ローラ３の回転によって現像ローラ２上に新たなトナーが供給される。
【００３２】
トナー供給ローラ３は，図３に示すように，回転軸となる芯金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，ポリウレタン発泡体を使用した。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。
【００３３】
また，発泡弾性体層３２の表面には，図４に示すように，周方向に連続した凹凸を形成する凸部３３が設けられている。さらに凸部３３は，所定のピッチでストライプ状をなすように，ローラの軸方向に実質的に平行になるように形成されている。なお，凸部３３は，ローラの軸方向に延びる形状であればよく，直線状に限らず，螺旋状に延びる形状であってもよい。
【００３４】
図５は，発泡弾性体層３２の表面を拡大し，微視的に見た状態を示している。発泡弾性体層３２は，その表面に全体として連続した面を形成するスキン層３２１を有している。スキン層３２１には，その直下に位置する各セル３５を外部に開口させる開口部３２３が設けられている。さらに，開口部３２３は，スキン層３２１の厚さが最も薄くなる部位，すなわちセル３５の中央部に相当する部位に形成されている。本形態では，スキン層３２１における開口部３２３の占める面積の割合が２０％以上となるように構成されている。なお，セル３５は，相互に独立した独立気泡タイプであっても，相互に連通した連続気泡タイプであってもよい。
【００３５】
続いて，回転軸方向と直交する断面における凸部３３の外形について，図６乃至図７を基に詳説する。なお図６中，矢印Ａはトナー供給ローラの回転方向を，矢印Ｂはトナー供給ローラと当接する現像ローラの回転方向をそれぞれ示している。凸部３３は，図６に示すように，頂上部に山頂面３３１を備え，山頂面３３１に向かうほど幅が狭く，その山頂面３３１を上底とする山形形状をなしている。
【００３６】
また，凸部３３の側面３４は，図７に示すように，所定の位置Ｐを境に，凸部３３の山頂部側に位置し平面である山頂側面３４ａと，凸部３３の山麓部側に位置し外側に広がるように連続した曲面である山麓側面３４ｂとによって構成されている。つまり，凸部３３は，側面３４の一部が外側に広がるように湾曲し，裾野が広がった形状をなしている。山麓側面３４ｂの傾斜は，山頂側面３４ａの傾斜よりも緩く，麓に近づくにつれて徐々に傾斜が緩くなっている。つまり，凸部３３は，山頂側面３４ａと山麓側面３４ｂとの境界Ｐから凸部３３の麓に向かって緩やかに傾斜する形状となっている。従って，完全な台形とは異なる。この点，完全な台形である従来の形態（図９参照）と異なる。
【００３７】
本形態のトナー供給ローラ３は，凸部３３の麓が緩やかに傾斜する形状となることで，次のような利点を有する。
【００３８】
第１の利点として，凸部３３の麓を連続した曲面で徐々に傾斜させることで，トナーの流れが改善される。つまり，従来の形態のように，凸部３３の側面が急斜面のまま麓まで達すると，凸部３３，３３間に形成される凹部３８の底面のエッジ部でトナーが滞留してしまう。また，凸部３３の付根部周辺のセル３５に侵入したトナーを流出し難い。一方，本形態のように，凸部３３の側面をその傾斜角度が徐々に変化する緩斜面とする，すなわち凹部３８のエッジに丸みを持たせることで，トナーの滞留が抑制されるとともにセル内のトナーの流出がスムーズになる。そのため，トナー溜りが解消され，トナーの凝集を回避することができる。
【００３９】
第２の利点として，凸部３３の麓を広げることで，凸部３３の付根部（麓周辺）が補強される。つまり，本形態の凸部３３は，従来の形態と比較して，図７中のハッチング部分３３ａ（以下，「補強部３３ａ」とする）が補填される。そのため，凸部３３の倒れが抑制される。また，本形態では，凸部３３の麓が曲面で構成されることから，凸部３３の付根部の応力集中が緩和される。すなわち，凸部３３が補強されるとともに付根部の応力集中も緩和されることから，凸部３３の付根部の亀裂を抑制することができる。
【００４０】
また，本形態のトナー供給ローラ３は，凸部３３の形状を次の式（１）〜式（３）のように規定する。
【００４１】
なお，式（１）〜式（３）中，ｂは凸部３３の山頂面３３１の幅を示し，ｃは凸部３３の高さを示す（図６参照）。なお，凹凸形状を規定する「高さ」とはトナー供給ローラ３の径方向の距離を意味し，「幅」とはトナー供給ローラ３の周方向の距離を意味する。さらに，Ｓ１は凸部３３の断面積を示し，隣り合う凸部３３，３３間に位置する凹部３８の断面積を示している（図８参照）。また，ｈは凸部３３の麓から山頂側面３４ａと山麓側面３４ｂとの境界Ｐまでの高さ（以下，「山麓部の高さ」とする）を示し，ｗは凸部３３の麓から山頂側面３４ａと山麓側面３４ｂとの境界Ｐまでの幅（以下，「山麓部の幅」とする）を示す（図７参照）。
【００４２】
より具体的に，凸部３３の断面積Ｓ１は，凸部３３の輪郭線（両側面３４，３４および山頂面３３１によってなる線）と，凸部３３の付根部を結ぶ線（ローラの内径円の一部となる線）によって囲まれた部分の断面積である。凹部３８の断面積Ｓ２は，凹部３８の輪郭線（凸部３３の両側面３４，３４および凹部３８の底面によってなる線）と，凸部３３の頂上部を結ぶ線（ローラの外形円の一部となる線）によって囲まれた部分の断面積である。
【００４３】
まず，本形態のトナー供給ローラ３の凸部３３は，次の式（１）を満たす形状となっている。
Ｓ１≦Ｓ２ （１）
【００４４】
すなわち，凸部断面積Ｓ１を凹部断面積Ｓ２よりも小さくする（１）。これにより，凹部３８に十分の広さが確保され，トナーの流出がスムーズに行われる。よって，トナーの掻き取り性が安定する。仮に，凸部断面積Ｓ１を凹部断面積Ｓ２よりも大きくすると，耐久印字にてカブリ，ゴースト等の画像不良が生じるおそれがある。また，トナーが高密度で密集し，発泡弾性体層３２の硬度が上昇するおそれがある。
【００４５】
つまり，凸部３３にて掻き取られたトナーの一部は，凸部３３のセル３５内に侵入する。このとき，セル３５内のトナーが凸部３３から押し出され，凹部３８へスムーズに流出することで，トナーの滞留を免れて良好なトナーの掻き取り性が得られる。しかし，凹部３８が小スペースの場合，初期の掻き取り性は良好であるものの，凸部３３内のトナーを十分に流出できず，凸部３３内にトナーが残留してしまう。そのため，連続印字によって残留するトナーが増し，次第にトナーの密度が高くなる。よって，トナーの流れは鈍化し，トナーの掻き取り性に悪影響を与える。従って，ゴースト画像が発生する。また，トナーが密集することで，発泡弾性体層３２の硬度が上昇する。よって，トナーへのストレスが増し，トナーが劣化する。従って，カブリ画像が発生する。
【００４６】
また，本形態のトナー供給ローラ３の凸部３３の麓周辺は，次の式（２）および式（３）を満たす形状となっている。
ｃ／４≦ｈ≦ｃ （２）
ｂ／３≦ｗ≦ｂ （３）
【００４７】
すなわち，山麓部の高さｈを凸部高さｃ／４以上とする（２）。また，山麓部の幅ｗを凸部山頂面の幅ｂ／３以上とする（３）。これにより，凸部３３の麓が緩やかに傾斜する形状となるとともに十分なサイズの補強部３３ａが得られる。よって，トナーの凝集および付根部の亀裂を確実に回避することができる。仮に，山麓部の高さｈを凸部高さｃ／４よりも小さくする，あるいは山麓部の幅ｗを凸部山頂面の幅ｂ／３よりも小さくすると，凸部３３の麓が急斜面となるとともに補強部３３ａのサイズが小さくなる。そのため，山麓側面３４ｂを曲面とする効果が十分に得られない。
【００４８】
なお，本形態では，凸部３３の麓のうち，回転方向Ａの上流側および下流側の両側ともに連続した曲面で徐々に傾斜させているが，いずれか一方のみであってもよい。すなわち，上記した第１の利点に着目すれば，回転方向Ａの下流側（図６の左側）の麓にのみ緩斜面を設けることでトナー溜りを解消することができる。
【００４９】
また，上記した第２の利点に着目すれば，少なくもと一方の側の麓に補強部３３ａを形成することで付根部の亀裂を抑制することができる。つまり，回転方向Ａの下流側の麓に補強部３３ａを形成することで付根部を補強するとともに応力集中の回避が図られる。よって，付根部の亀裂が抑制できる。一方，回転方向Ａの上流側の麓に補強部３３ａを形成することで凸部３３の倒れを抑制することができ，結果として下流側の麓の亀裂を抑制できる。
【００５０】
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，最表面に位置する発泡弾性体層３２の表面に，ローラの周方向に連続した凹凸を形成し，ローラの軸方向に延びる凸部３３を有することとしている。さらに，凸部３３の少なくとも一方の側面３４の付根部（山麓側面３４ｂ）は，凸部３３の外側に広がるように連続して湾曲した形状をなすこととしている。このため，図９に示したような台形形状の凸部３９と比較して，凸部３３の裾野が広く，傾斜が緩やかである。その結果，トナーの滞留が緩和され，トナーの凝集を抑制することができる。また，付根周辺での応力集中が緩和されるとともに，凸部３３の付根部が補強される。そのため，凸部３３の付根部の亀裂を抑制することができる。
【００５１】
また，凸部３３の１個当たりの径方向断面積Ｓ１が，隣り合う凸部３３，３３間に形成される凹部３８の１個当たりの径方向断面積Ｓ２以下となるように凸部３３を設計することとしている。これにより，凹部３８に十分の広さが確保され，トナーの流出がスムーズに行われる。よって，トナーの掻き取り性が安定する。
【００５２】
さらに，トナー供給ローラ３は，小粒径（平均粒径：５．５μｍ〜７．０μｍ）で低温定着（軟化点温度：８０℃〜８５℃）のトナーの利用に適する。すなわち，このようなトナーを利用する際にはトナー溜りや付根部の亀裂が特に問題となる。本形態のトナー供給ローラ３では，トナーの流れを向上させ，凸部３３の付根部を補強することから，これらの問題を回避することができる。
【００５３】
また，本形態の現像装置１４のトナー供給ローラ３は，トナーを機械的な力によって掻き取っており，静電的な力を利用していない。そのため，構成がシンプルでかつコストアップを招くことはない。
【００５４】
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。
【００５５】
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】
【００５６】
【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に示したトナー供給ローラの発泡弾性体層の表面断面および斜視表面を示す図である。
【図５】トナー供給ローラの発泡弾性体層の表面を微視的に示す図である。
【図６】実施の形態にかかるトナー供給ローラの表面断面を示す図である。
【図７】発泡弾性体層の凸部の側面を示す図である。
【図８】トナー供給ローラと現像ローラとのニップ部の状態を示す断面図である。
【図９】従来の形態にかかるトナー供給ローラの表面断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
２ 現像ローラ（トナー担持ローラ）
３ トナー供給ローラ
３１ 芯金（芯材）
３２ 発泡弾性体層
３３ 凸部
３４ 凸部の側面
３５ セル
３８ 凹部
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】
トナー供給ローラの機能として，現像ローラへのトナーの搬送は勿論必要であるが，それとともに感光体ドラムに現像されず，現像ローラ上に残留したトナーの掻き取りも必要となる。すなわち，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ていなければならない。トナー供給ローラとしては，ソリッドゴム材，ブラシ材，発泡ゴム材等の提案が数多くなされている。
【０００５】
トナーの供給機能に着目すると，ソリッドゴム材は表面が平滑であるために十分なトナー搬送性を得ることができない。ブラシ材は，トナー搬送性に優れているものの，ブラシ繊維の抜け，切断，および倒れ等の問題が生じる。これらに対し，発泡ゴム材は，表面に形成された発泡孔により，トナー搬送性がソリッドゴム材に比べて大幅に向上し，トナー供給ローラの材料として好適である。
【０００６】
発泡ゴム材を利用してトナー搬送性を向上させたトナー供給ローラとしては，例えば特許文献１に開示されたトナー供給部材がある。このトナー供給部材の発泡弾性体表面には，周方向に連続した凹凸が形成されている。詳細には，熱線カット法によりフォーム体を加工し，ロール表面に凹凸を形成する。このトナー供給部材では，凹部を形成することにより，より多くのトナーを取り込むことができ，トナーの搬送性が向上する。
【０００７】
また，近年，画像形成装置にて利用されるトナーは，画質の向上とプリント速度の向上とのニーズから，小粒径化および低温定着化の傾向にある。それに伴い，帯電や長期放置によってトナーが凝集し易くなっている。そのため，現像ローラ上に凝集・付着したトナーがトナー供給ローラにて掻き取られず，現像ローラ上に残存する。そして，それに起因して画像ムラが生じる。
【０００８】
そのため，さらなるトナーの小粒径化および低温定着化に備え，トナーの掻き取り性能を向上させる必要がある。解決策としては，現像ローラへの侵入量を増やす，ニップ幅を増やす，発泡弾性体ローラの回転数を増やす等，機械的な力を増す方法が考えられる。しかし，何れの場合も，トナーの掻き取り性は向上するものの，現像ローラとの摩擦力が大きくなる。そのため，ローラの摩耗や損傷が発生したり，トナーの劣化が促進されて異常帯電が惹起される。従って，長期使用において，濃度低下，地汚れ等の画像不良を発生させる。
【０００９】
また，静電気的な力を利用してトナーの掻き取り性能を向上させることも考えられる。しかし，静電気的な力を利用する場合は，発泡弾性体ローラを導電化しなければならない。そのため，導電物の添加により発泡弾性体としての必要な物性が阻害されやすい。また，バイアス電源等が必要となり，構成が複雑でかつ高コスト化を招く。
【００１０】
そこで，特許文献１に開示されたトナー供給ローラのように，発泡弾性体の表面に凹凸形状を持たせたトナー供給ローラが注目される。トナー供給ローラの表面に凹凸形状を持たせると，凸部によってトナーが掻き取られることから，トナーの搬送性の加えてトナーの掻き取り性も向上する。しかしながら，凹凸形状であるがゆえに，凹部と凸部とで掻き取り力に差が生じる。また，凹凸の形状にばらつきがあっては安定した掻き取り性は期待できない。そのため，現像ローラに対して適切な条件で当接および回転させなければ，トナーの掻き取り不良によるムラが生じる。
【００１１】
これらの問題に着目したトナー供給ローラとして，例えば特許文献２に開示されたトナー供給ローラがある。特許文献２では，発泡弾性体の表面に凹凸形状を持たせた上で，その凹凸の形状を規定するトナー供給ローラが開示されている。そして，凹凸の形状を規定することで，静電気的な力を利用せず，トナー劣化および現像ローラの劣化を招くことなく，トナーの搬送性を維持しつつトナーの掻き取り性を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特開平５−６１３５０号公報
【特許文献２】特開平１１−５２７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら，前記した従来のトナー供給ローラには，次のような問題があった。特許文献２に開示されたトナー供給ローラの表面は，図９に示すように，凹凸形状をなす凸部３９の断面が台形をなしている。図９中，矢印Ａはトナー供給ローラの回転方向を，矢印Ｂはトナー供給ローラと当接する現像ローラの回転方向をそれぞれ示している。特許文献２では，凸部３９の形状を規定しているが，それだけでは近年の高速印字化，トナーの小粒径化・低温定着化に伴って生じた次のような問題に十分に対処できない。
【００１３】
第１に，凸部３９の回転方向Ａの下流側の麓に，トナー溜りが生じる（図９中のＰ１）。すなわち，凸部３９の麓周辺（凹部のエッジ周辺）では，トナーの流れが悪い。そのため，トナーが滞留し易く，トナーが凝集する。トナーは，凸部３９の傾斜角度（図９中のα）が大きいほど滞留し易くなる。無論，凸部３９の傾斜角度を小さくすればトナーの流れは改善されるが，トナーの掻き取り性が改悪されてしまう。トナーの滞留は，トナーが小粒径であるほど生じ易い。また，トナーの凝集は，トナーの軟化点温度が低いほど生じ易い。
【００１４】
第２に，同じく凸部３９の回転方向Ａの下流側の麓に，亀裂が生じる（図９中のＰ２）。すなわち，凸部３９の麓周辺では現像ローラとの当接によってせん断応力を受け，凸部３９の傾斜角度（図９中のα）が大きいほどせん断応力による影響が強くなる。無論，凸部３９の傾斜角度を小さくすれば応力集中を緩和することができるが，トナーの掻き取り性が改悪されてしまう。また，小粒径かつ低温定着のトナーを使用すると，トナーが発泡セル中に入り込み易く，さらにセル中で凝集し易い。トナーがセル中で凝集すると，当該箇所が硬化し当該箇所の柔軟性を失わせる。そのため，より亀裂が生じ易くなる。また，各ローラの回転速度が速くなるほどせん断応力は大きくなる。そのため，近年の高速印字化の傾向からこの問題が顕著となっている。
【００１５】
本発明は，前記した従来のトナー供給ローラ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，トナーの掻き取り性を維持しつつ，トナー溜りの抑制および亀裂の抑制を図る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】
【００１６】
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，芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備え，発泡弾性体層の表面には，ローラの周方向に連続した凹凸を形成し，ローラの軸方向に延びる凸部が設けられ，トナーの搬送に供するトナー供給ローラであって，凸部は，ローラの外周側に向かって幅が狭くなる形状をなし，凸部の少なくとも一方の側面は，側面中の所定の位置Ｐから凸部の付根に至る部分が外側に広がるように連続した曲面であり，凸部の１個当たりの径方向断面積Ｓ１と，隣り合う凸部間に形成される凹部の１個当たりの径方向断面積Ｓ２との関係が次の式（Ａ）を満たすことを特徴としている。
Ｓ１≦Ｓ２ （Ａ）
【００１７】
本発明のトナー供給ローラは，現像ローラと当接する発泡弾性体層の表面に，ローラの周方向に連続した凹凸を形成する凸部が設けられている。凸部は，ローラの外周側に向かって周方向の幅が狭くなる山形形状をなしている。さらに，凸部の少なくとも一方の付根部（麓周辺）は，裾野が外側に広がるように連続して湾曲した形状をなしている。このため，従来の形態である台形形状の凸部と比較して，凸部の付根部が付根に向かうに連れて緩やかに傾斜する形状となる。よって，トナーの滞留が緩和され，トナーの凝集を抑制することができる。また，凸部の裾野を広げることで，付根周辺での応力集中が緩和されるとともに凸部の付根部が補強される。そのため，凸部の付根部の亀裂を抑制することができる。
【００１８】
また，凸部の１個当たりの径方向断面積Ｓ１と，隣り合う凸部間に形成される凹部の１個当たりの径方向断面積Ｓ２との関係が上記式（Ａ）を満たしている。これにより，凹部に十分の広さが確保され，トナーのセル中への流出がスムーズに行われる。よって，トナーの掻き取り性が安定する。
【００１９】
さらに，本発明のトナー供給ローラは，小粒径（平均粒径：５．５μｍ〜７．０μｍ）で低温定着（軟化点温度：８０℃〜８５℃）のトナーの利用に適する。すなわち，このようなトナーを利用する際にはトナー溜りや付根部の亀裂が特に問題となる。本発明のトナー供給ローラではトナーの流れを向上させ，凸部の付根部周辺を補強することから，これらの問題を回避することができる。
【００２０】
また，本発明のトナー供給ローラの凸部の形状は，次の式（Ｂ）を満たすこととするとよりよい。
ｃ／４≦ｈ≦ｃ （Ｂ）
ｃ：凸部の高さ。
ｈ：凸部の側面中の位置Ｐの高さ。
【００２１】
また，本発明のトナー供給ローラの凸部の形状は，次の式（Ｃ）を満たすこととするとよりよい。
ｂ／３≦ｗ≦ｂ （Ｃ）
ｂ：凸部の頂上面の幅。
ｗ：凸部の側面中の位置Ｐから凸部の付根までの周方向の距離。
【００２２】
すなわち，上記式（Ｂ）と式（Ｃ）との少なくとも一方を満たすことで，凹部のエッジが確実に解消されるとともに凸部の麓が十分に補強される。よって，トナーの凝集および付根部の亀裂を確実に回避することができる。なお，式（Ｂ）および式（Ｃ）にて規定する「高さ」とは，トナー供給ローラの径方向の距離を意味し，「幅」とはトナー供給ローラの周方向の距離を意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば，トナーの掻き取り性を維持しつつ，トナー溜りの抑制および亀裂の抑制を図る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】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
現像後，現像ローラ２上に残留するトナーは，カウンタ回転するトナー供給ローラ３とのニップ部にて，現像ローラ２の表面から掻き取られる。掻き取られたトナーは，現像容器１内に回収される。この残留トナーの掻き取りとともにトナー供給ローラ３の回転によって現像ローラ２上に新たなトナーが供給される。
【００３２】
トナー供給ローラ３は，図３に示すように，回転軸となる芯金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，ポリウレタン発泡体を使用した。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。
【００３３】
また，発泡弾性体層３２の表面には，図４に示すように，周方向に連続した凹凸を形成する凸部３３が設けられている。さらに凸部３３は，所定のピッチでストライプ状をなすように，ローラの軸方向に実質的に平行になるように形成されている。なお，凸部３３は，ローラの軸方向に延びる形状であればよく，直線状に限らず，螺旋状に延びる形状であってもよい。
【００３４】
図５は，発泡弾性体層３２の表面を拡大し，微視的に見た状態を示している。発泡弾性体層３２は，その表面に全体として連続した面を形成するスキン層３２１を有している。スキン層３２１には，その直下に位置する各セル３５を外部に開口させる開口部３２３が設けられている。さらに，開口部３２３は，スキン層３２１の厚さが最も薄くなる部位，すなわちセル３５の中央部に相当する部位に形成されている。本形態では，スキン層３２１における開口部３２３の占める面積の割合が２０％以上となるように構成されている。なお，セル３５は，相互に独立した独立気泡タイプであっても，相互に連通した連続気泡タイプであってもよい。
【００３５】
続いて，回転軸方向と直交する断面における凸部３３の外形について，図６乃至図７を基に詳説する。なお図６中，矢印Ａはトナー供給ローラの回転方向を，矢印Ｂはトナー供給ローラと当接する現像ローラの回転方向をそれぞれ示している。凸部３３は，図６に示すように，頂上部に山頂面３３１を備え，山頂面３３１に向かうほど幅が狭く，その山頂面３３１を上底とする山形形状をなしている。
【００３６】
また，凸部３３の側面３４は，図７に示すように，所定の位置Ｐを境に，凸部３３の山頂部側に位置し平面である山頂側面３４ａと，凸部３３の山麓部側に位置し外側に広がるように連続した曲面である山麓側面３４ｂとによって構成されている。つまり，凸部３３は，側面３４の一部が外側に広がるように湾曲し，裾野が広がった形状をなしている。山麓側面３４ｂの傾斜は，山頂側面３４ａの傾斜よりも緩く，麓に近づくにつれて徐々に傾斜が緩くなっている。つまり，凸部３３は，山頂側面３４ａと山麓側面３４ｂとの境界Ｐから凸部３３の麓に向かって緩やかに傾斜する形状となっている。従って，完全な台形とは異なる。この点，完全な台形である従来の形態（図９参照）と異なる。
【００３７】
本形態のトナー供給ローラ３は，凸部３３の麓が緩やかに傾斜する形状となることで，次のような利点を有する。
【００３８】
第１の利点として，凸部３３の麓を連続した曲面で徐々に傾斜させることで，トナーの流れが改善される。つまり，従来の形態のように，凸部３３の側面が急斜面のまま麓まで達すると，凸部３３，３３間に形成される凹部３８の底面のエッジ部でトナーが滞留してしまう。また，凸部３３の付根部周辺のセル３５に侵入したトナーを流出し難い。一方，本形態のように，凸部３３の側面をその傾斜角度が徐々に変化する緩斜面とする，すなわち凹部３８のエッジに丸みを持たせることで，トナーの滞留が抑制されるとともにセル内のトナーの流出がスムーズになる。そのため，トナー溜りが解消され，トナーの凝集を回避することができる。
【００３９】
第２の利点として，凸部３３の麓を広げることで，凸部３３の付根部（麓周辺）が補強される。つまり，本形態の凸部３３は，従来の形態と比較して，図７中のハッチング部分３３ａ（以下，「補強部３３ａ」とする）が補填される。そのため，凸部３３の倒れが抑制される。また，本形態では，凸部３３の麓が曲面で構成されることから，凸部３３の付根部の応力集中が緩和される。すなわち，凸部３３が補強されるとともに付根部の応力集中も緩和されることから，凸部３３の付根部の亀裂を抑制することができる。
【００４０】
また，本形態のトナー供給ローラ３は，凸部３３の形状を次の式（１）〜式（３）のように規定する。
【００４１】
なお，式（１）〜式（３）中，ｂは凸部３３の山頂面３３１の幅を示し，ｃは凸部３３の高さを示す（図６参照）。なお，凹凸形状を規定する「高さ」とはトナー供給ローラ３の径方向の距離を意味し，「幅」とはトナー供給ローラ３の周方向の距離を意味する。さらに，Ｓ１は凸部３３の断面積を示し，隣り合う凸部３３，３３間に位置する凹部３８の断面積を示している（図８参照）。また，ｈは凸部３３の麓から山頂側面３４ａと山麓側面３４ｂとの境界Ｐまでの高さ（以下，「山麓部の高さ」とする）を示し，ｗは凸部３３の麓から山頂側面３４ａと山麓側面３４ｂとの境界Ｐまでの幅（以下，「山麓部の幅」とする）を示す（図７参照）。
【００４２】
より具体的に，凸部３３の断面積Ｓ１は，凸部３３の輪郭線（両側面３４，３４および山頂面３３１によってなる線）と，凸部３３の付根部を結ぶ線（ローラの内径円の一部となる線）によって囲まれた部分の断面積である。凹部３８の断面積Ｓ２は，凹部３８の輪郭線（凸部３３の両側面３４，３４および凹部３８の底面によってなる線）と，凸部３３の頂上部を結ぶ線（ローラの外形円の一部となる線）によって囲まれた部分の断面積である。
【００４３】
まず，本形態のトナー供給ローラ３の凸部３３は，次の式（１）を満たす形状となっている。
Ｓ１≦Ｓ２ （１）
【００４４】
すなわち，凸部断面積Ｓ１を凹部断面積Ｓ２よりも小さくする（１）。これにより，凹部３８に十分の広さが確保され，トナーの流出がスムーズに行われる。よって，トナーの掻き取り性が安定する。仮に，凸部断面積Ｓ１を凹部断面積Ｓ２よりも大きくすると，耐久印字にてカブリ，ゴースト等の画像不良が生じるおそれがある。また，トナーが高密度で密集し，発泡弾性体層３２の硬度が上昇するおそれがある。
【００４５】
つまり，凸部３３にて掻き取られたトナーの一部は，凸部３３のセル３５内に侵入する。このとき，セル３５内のトナーが凸部３３から押し出され，凹部３８へスムーズに流出することで，トナーの滞留を免れて良好なトナーの掻き取り性が得られる。しかし，凹部３８が小スペースの場合，初期の掻き取り性は良好であるものの，凸部３３内のトナーを十分に流出できず，凸部３３内にトナーが残留してしまう。そのため，連続印字によって残留するトナーが増し，次第にトナーの密度が高くなる。よって，トナーの流れは鈍化し，トナーの掻き取り性に悪影響を与える。従って，ゴースト画像が発生する。また，トナーが密集することで，発泡弾性体層３２の硬度が上昇する。よって，トナーへのストレスが増し，トナーが劣化する。従って，カブリ画像が発生する。
【００４６】
また，本形態のトナー供給ローラ３の凸部３３の麓周辺は，次の式（２）および式（３）を満たす形状となっている。
ｃ／４≦ｈ≦ｃ （２）
ｂ／３≦ｗ≦ｂ （３）
【００４７】
すなわち，山麓部の高さｈを凸部高さｃ／４以上とする（２）。また，山麓部の幅ｗを凸部山頂面の幅ｂ／３以上とする（３）。これにより，凸部３３の麓が緩やかに傾斜する形状となるとともに十分なサイズの補強部３３ａが得られる。よって，トナーの凝集および付根部の亀裂を確実に回避することができる。仮に，山麓部の高さｈを凸部高さｃ／４よりも小さくする，あるいは山麓部の幅ｗを凸部山頂面の幅ｂ／３よりも小さくすると，凸部３３の麓が急斜面となるとともに補強部３３ａのサイズが小さくなる。そのため，山麓側面３４ｂを曲面とする効果が十分に得られない。
【００４８】
なお，本形態では，凸部３３の麓のうち，回転方向Ａの上流側および下流側の両側ともに連続した曲面で徐々に傾斜させているが，いずれか一方のみであってもよい。すなわち，上記した第１の利点に着目すれば，回転方向Ａの下流側（図６の左側）の麓にのみ緩斜面を設けることでトナー溜りを解消することができる。
【００４９】
また，上記した第２の利点に着目すれば，少なくもと一方の側の麓に補強部３３ａを形成することで付根部の亀裂を抑制することができる。つまり，回転方向Ａの下流側の麓に補強部３３ａを形成することで付根部を補強するとともに応力集中の回避が図られる。よって，付根部の亀裂が抑制できる。一方，回転方向Ａの上流側の麓に補強部３３ａを形成することで凸部３３の倒れを抑制することができ，結果として下流側の麓の亀裂を抑制できる。
【００５０】
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，最表面に位置する発泡弾性体層３２の表面に，ローラの周方向に連続した凹凸を形成し，ローラの軸方向に延びる凸部３３を有することとしている。さらに，凸部３３の少なくとも一方の側面３４の付根部（山麓側面３４ｂ）は，凸部３３の外側に広がるように連続して湾曲した形状をなすこととしている。このため，図９に示したような台形形状の凸部３９と比較して，凸部３３の裾野が広く，傾斜が緩やかである。その結果，トナーの滞留が緩和され，トナーの凝集を抑制することができる。また，付根周辺での応力集中が緩和されるとともに，凸部３３の付根部が補強される。そのため，凸部３３の付根部の亀裂を抑制することができる。
【００５１】
また，凸部３３の１個当たりの径方向断面積Ｓ１が，隣り合う凸部３３，３３間に形成される凹部３８の１個当たりの径方向断面積Ｓ２以下となるように凸部３３を設計することとしている。これにより，凹部３８に十分の広さが確保され，トナーの流出がスムーズに行われる。よって，トナーの掻き取り性が安定する。
【００５２】
さらに，トナー供給ローラ３は，小粒径（平均粒径：５．５μｍ〜７．０μｍ）で低温定着（軟化点温度：８０℃〜８５℃）のトナーの利用に適する。すなわち，このようなトナーを利用する際にはトナー溜りや付根部の亀裂が特に問題となる。本形態のトナー供給ローラ３では，トナーの流れを向上させ，凸部３３の付根部を補強することから，これらの問題を回避することができる。
【００５３】
また，本形態の現像装置１４のトナー供給ローラ３は，トナーを機械的な力によって掻き取っており，静電的な力を利用していない。そのため，構成がシンプルでかつコストアップを招くことはない。
【００５４】
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。
【００５５】
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】
【００５６】
【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に示したトナー供給ローラの発泡弾性体層の表面断面および斜視表面を示す図である。
【図５】トナー供給ローラの発泡弾性体層の表面を微視的に示す図である。
【図６】実施の形態にかかるトナー供給ローラの表面断面を示す図である。
【図７】発泡弾性体層の凸部の側面を示す図である。
【図８】トナー供給ローラと現像ローラとのニップ部の状態を示す断面図である。
【図９】従来の形態にかかるトナー供給ローラの表面断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
２ 現像ローラ（トナー担持ローラ）
３ トナー供給ローラ
３１ 芯金（芯材）
３２ 発泡弾性体層
３３ 凸部
３４ 凸部の側面
３５ セル
３８ 凹部
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，前記芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備え，前記発泡弾性体層の表面には，ローラの周方向に連続した凹凸を形成し，ローラの軸方向に延びる凸部が設けられ，トナーの搬送に供するトナー供給ローラにおいて，
前記凸部は，ローラの外周側に向かって幅が狭くなる形状をなし，
前記凸部の少なくとも一方の側面は，側面中の所定の位置Ｐから凸部の付根に至る部分が外側に広がるように連続した曲面であり，
前記凸部の１個当たりの径方向断面積Ｓ１と，隣り合う凸部間に形成される凹部の１個当たりの径方向断面積Ｓ２との関係が次の式（Ａ）を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
Ｓ１≦Ｓ２ （Ａ）
【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，
前記凸部の形状は，次の式（Ｂ）を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
ｃ／４≦ｈ≦ｃ （Ｂ）
ｃ：前記凸部の高さ。
ｈ：前記凸部の側面中の位置Ｐの高さ。
【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，
前記凸部の形状は，次の式（Ｃ）を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
ｂ／３≦ｗ≦ｂ （Ｃ）
ｂ：前記凸部の頂上面の幅。
ｗ：前記凸部の側面中の位置Ｐから前記凸部の付根までの周方向の距離。
【請求項１】
芯材と，前記芯材の外周面上に位置する発泡弾性体層とを備え，前記発泡弾性体層の表面には，ローラの周方向に連続した凹凸を形成し，ローラの軸方向に延びる凸部が設けられ，トナーの搬送に供するトナー供給ローラにおいて，
前記凸部は，ローラの外周側に向かって幅が狭くなる形状をなし，
前記凸部の少なくとも一方の側面は，側面中の所定の位置Ｐから凸部の付根に至る部分が外側に広がるように連続した曲面であり，
前記凸部の１個当たりの径方向断面積Ｓ１と，隣り合う凸部間に形成される凹部の１個当たりの径方向断面積Ｓ２との関係が次の式（Ａ）を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
Ｓ１≦Ｓ２ （Ａ）
【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，
前記凸部の形状は，次の式（Ｂ）を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
ｃ／４≦ｈ≦ｃ （Ｂ）
ｃ：前記凸部の高さ。
ｈ：前記凸部の側面中の位置Ｐの高さ。
【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，
前記凸部の形状は，次の式（Ｃ）を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
ｂ／３≦ｗ≦ｂ （Ｃ）
ｂ：前記凸部の頂上面の幅。
ｗ：前記凸部の側面中の位置Ｐから前記凸部の付根までの周方向の距離。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−４０２５７（Ｐ２００８−４０２５７Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１６０５３（Ｐ２００６−２１６０５３）
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【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２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【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）】
[ Back to top ]