JP2004021212A

JP2004021212A - トナー供給ローラおよび現像装置

Info

Publication number: JP2004021212A
Application number: JP2002180222A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Yamazaki; 山崎　博貴; Junji Sakata; 坂田　純二
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】ピッチむらや濃度むらなどの不具合のない画像を得ることのできる、発泡弾性体からなるトナー供給ローラおよび該トナー供給ローラを搭載した現像装置を提供する。
【解決手段】感光体と接触しないように配置され、かつ電気抵抗が１×１０^１３Ω以上である半導電性の現像ローラに接触して配置された導電性トナー供給ローラであって、電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にあり、（１）表面の発泡セルの開口部分の平均径が５０〜３００μｍ、（２）表面積に対する発泡セルの開口部分の総面積の比率が５０〜８０％、（３）圧縮バネ定数が０．２５〜１．５Ｎ／ｍｍ、（４）圧縮弾性回復率が６０％以上、（５）表面の摩擦抵抗係数が０．４〜３．０という特性を有する発泡弾性体からなるトナー供給ローラおよび現像装置である。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真・静電記録等のプリンターにおける現像装置におけるトナー供給ローラおよび現像装置に関し、更に詳しくは、現像剤としてのトナーを収納したトナーカートリッジ、トナー供給ローラおよび現像ローラを有し、トナーを感光体表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する現像装置に搭載されるトナー供給ローラおよび該現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子複写機，レーザービームプリンター、ファクシミリなどの電子写真装置における現像プロセスに配置される現像装置では、現像ローラにトナー供給ローラを擦りつけることによりトナーを摩擦帯電させる方式が用いられている。従ってトナー供給ローラには、現像ローラとの安定した摩擦性（押し付け力）、摩擦部位への高いトナー供給性が要求される。また、トナー供給ローラには、現像ローラ上に残存する現像に使用されなかったトナーの掻き取り性も合わせて要求される。このため、従来、この種のトナー供給ローラには、ゴムやウレタン等を発泡させた発泡弾性体材料が一般に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが、発泡弾性体からなる従来のトナー供給ローラの性能を検討したところ、現像した画像にピッチむらや濃度むら等による不具合を発生する場合があることが分かった。これはトナー供給ローラによるトナーの供給が不十分あるいは不均一であったり、トナーの掻き取りが不十分あるいは不均一である場合に起こり、例えば画像の濃度低下が引き起こされるために鮮明な画像が得られないことともなるものである。
本発明はこのような従来の事情に鑑みてなされたもので、ピッチむらや濃度むらなどの不具合や濃度低下のない画像を得ることのできる、導電性発泡弾性体からなるトナー供給ローラおよび該トナー供給ローラを搭載した現像装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記のような画像不具合を発生させたトナー供給ローラについて調べた結果、白ベタ画像のような濃度の低い画像を印刷した直後に黒ベタ画像のような濃度の高い画像を印刷すると、黒ベタ画像の印刷先端濃度が、印刷後端部濃度に比べて濃いという濃度むらが発生し、この濃度むらは、白ベタ印刷では現像ローラから感光体へのトナー搬送量が少ないため、現像ローラ上の残存トナー量が多くなり、トナー供給ローラによるトナーの掻き取り不足が生じやすくなるために、現像ローラ上の残存トナー量が徐々に増加し、白ベタ印刷に続いて黒ベタ印刷を行うと、現像ローラの１周ないし２周分による印刷が印刷後端部と比べて画像濃度が濃くなることによって起こったり、現像ローラへ供給するトナー量が現像ローラの１周ないし２周分に比べて、印刷後端部に対応する３ないし４周分で不足することによって起こることを見出した。
さらに研究を重ねた結果、このような画像の不具合は、トナー供給ローラの電気抵抗と現像ローラの電気抵抗のバランスに大いに関係があることを発見した。
そして、現像ローラが感光体に接触しないように配置され、かつその電気抵抗が１×１０^１３Ω以上である半導電性の現像ローラを装着する場合に、該現像ローラに接触して配置されるトナー供給ローラを電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲の導電性のものとした場合に、不具合のない画像を形成することができることを見出した。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。
【０００５】
すなわち、本発明は、以下のトナー供給ローラ、該トナー供給ローラを搭載した現像装置、および該現像装置を装着した画像形成装置を提供するものである。１．現像剤としてのトナーを収納したトナー収納部、トナー供給ローラおよび現像ローラを有し、トナーを感光体表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する現像装置において、感光体と接触しないように配置され、かつ電気抵抗が１×１０^１３Ω以上である半導電性の現像ローラに接触して配置された導電性トナー供給ローラであって、電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にあり、かつ、以下の特性を有する発泡弾性体からなることを特徴とするトナー供給ローラ。
（１）発泡弾性体表面の発泡セルの開口部分の平均径が５０〜３００μｍ、
（２）発泡弾性体の表面積に対する発泡セルの開口部分の総面積の比率が５０〜８０％、
（３）発泡弾性体の圧縮バネ定数が０．２５〜１．５Ｎ／ｍｍ、
（４）発泡弾性体の圧縮弾性回復率が６０％以上、
（５）発泡弾性体表面の摩擦抵抗係数が０．４〜３．０。
２．導電性発泡弾性層を良導電性シャフトの外側に形成してなるものである上記１のトナー供給ローラ。
３．発泡弾性体がポリウレタンフォームで形成され、該ポリウレタンフォームのアセトン抽出率が５重量％以下である上記１または２のトナー供給ローラ。
４．上記１〜３いずれかのトナー供給ローラを搭載した現像装置。
５．上記４の現像装置を装着した画像形成装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のトナー供給ローラは、現像剤としてのトナーを収納したトナー収納部、トナー供給ローラおよび現像ローラを有し、トナーを感光体表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する現像装置に搭載されるものであり、現像装置おいて、感光体と接触しないように配置され、かつ電気抵抗が１×１０^１３Ω以上である半導電性の現像ローラに接触して配置されるものである。
このような現像装置の一例として、例えば、図１に示すレーザープリンターが挙げられる。図１において、現像ローラ６と感光体１とは接触しておらず、トナー供給ローラと現像ローラ６とは接触している。
図１において、感光体１の表面を１次帯電器２で一様に帯電した後、制御部から送信されてくる画像信号をＬＥＤアレイプリントヘッド３を用いて光信号に変換して、これを感光体１の表面に露光して静電潜像を形成する。この静電潜像はトナーによって現像されてトナー像が形成されるが、トナーはトナーカートリッジ４に収納されており、トナー供給ローラ５および現像ローラ６を介して感光体１に供給され、トナー像が形成される。
感光体１の表面に形成されたトナー像は、ペーパーマガジン７から供給されるペーパー面に転写帯電器８によって転写され、熱定着器９により定着され、ペーパーは矢印方向に搬送、排出される。転写後の感光体１はクリーニングユニット１０によって初期状態に戻る。
【０００７】
本発明のトナー供給ローラは、電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にある導電性のものであり、従来、導電性トナー供給ローラとして通常に用いられているものと同様に、金属製シャフト等の良電性シャフトの外側に、電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にある導電性発泡弾性層を形成することにより作製することができる。本発明においては、トナー供給ローラの電気抵抗が１×１０^８Ω未満であっても、１×１０^１２Ωを超えても画像に不具合が発生する。本発明のトナー供給ローラの電気抵抗は、好ましくは１×１０^９〜１×１０^１２Ω、より好ましくは５×１０^９〜１×１０^１２Ωである。
金属製シャフトとしては、硫黄快削鋼などの鋼材に亜鉛等のメッキを施したもの、アルミニウム、ステンレス鋼、りん青銅鋼等からなるものが挙げられる。
導電性発泡弾性層は、ローラの電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲となるものであればよく、発泡弾性体の電気抵抗がこの範囲外である場合は、適当な導電剤を発泡弾性体材料に添加することにより電気抵抗を調整する。
【０００８】
発泡弾性体に導電性を付与する場合に加える導電剤としては、イオン導電剤や電子導電剤が用いられる。
イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えばラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルァンモニウム（例えばステアリルトリメチルアンモニウム）、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩や、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。
【０００９】
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン：ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン：酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト：酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物：ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。
これらの導電剤は単独でも、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１０】
導電性を調整するために加える導電剤の添加量は特に制限はないが、イオン導電剤の場合、後述する発泡弾性体１００重量部に対して、通常０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜２重量部の範囲で選ばれる。電子導電剤の場合、発泡弾性体１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部の範囲で選ばれる。導電剤を添加しすぎると、トナー供給ローラの電気抵抗が１×１０^８Ωを下回るおそれがある。
なお、この導電性発泡弾性層には、前記導電剤以外に必要に応じて公知の充填剤や架橋剤など、他のゴム用添加剤を適宜添加することができる。
【００１１】
また本発明においては、トナー供給ローラの発泡弾性体をポリウレタンフォームで形成する場合、該ローラ表面への析出物がトナーを融着させることがないように、ポリウレタンフォームのアセトン抽出率を５重量％以下とすることが好ましいので、導電剤を添加する場合はその配合量を十分に吟味することが必要である。すなわち、揮発量の多いカーボンブラック（例えばチャンネルブラック）を多量配合するとアセトン抽出率が増大し、一方、吸油量の大きいカーボンブラック（例えばアセチレンブラックや高ストラクチャのオイルファーネスプラック）を配合するとアセトン抽出率を低下させることができる。
【００１２】
本発明のトナー供給ローラを形成する導電性発泡弾性体表面（外周部）に開口した発泡セルの開口平均径は５０〜３００μｍ、好ましくは５０〜２５０μｍである。このセル開口平均径が５０μｍ未満であると、現像ローラヘのトナー供給が十分に行えないという不都合か生じ、３００μｍを超えると、現像ローラ上に搬送するトナー量にむらが生じるという不都合が生じる。
トナー供給ローラを形成する発泡弾性体表面の面積に対する発泡セル開口部分の総面積の比率は５０〜８０％、好ましくは５５〜７５％である。このセル開口率が５０％未満であると、現像ローラヘのトナー供給が十分に行えないという不都合が生じ、８０％を超えると、現像ローラ上に残存するトナーを十分に掻き取れないという不都合が生じる。
これらのセル開口平均径およびセル開口率の測定は通常、写真撮影により行なわれる。
【００１３】
本発明のトナー供給ローラは、導電性発泡弾性体の圧縮バネ定数が０．２５〜１．５Ｎ／ｍｍであることが好ましく、更に好ましくは０．２５〜１．２Ｎ／ｍｍ、特に好ましくは０．２５〜１．０Ｎ／ｍｍである。圧縮バネ定数が０．２５Ｎ／ｍｍ未満であるとトナーが十分に摩擦帯電されないという不都合があり、１．５Ｎ／ｍｍを超えるとトナーへのダメージが大きくなるという不都合がある。
また、発泡弾性体の圧縮弾性回復率は６０％以上であることが好ましく、更に好ましくは７０％以上である。圧縮弾性回復率が６０％未満であると現像ローラ上に残存するトナーを十分に掻き取れないという不都合がある。
本発明のトナー供給ローラの発泡弾性体表面の摩擦抵抗係数は０．４〜３．０であることが好ましく、更に好ましくは０．８〜３．０である。摩擦抵抗係数が０．４未満であると滑りが大きすぎてトナーを搬送できないという不都合があり、３．０を超えるとトナーへのダメージが大きくなるため、トナーが劣化しやすくなるという不都合が生じる。
なお、これらの圧縮バネ定数、圧縮弾性回復率および摩擦抵抗係数は後述の実施例に示す方法により測定される。
【００１４】
本発明のトナー供給ローラを形成する導電性発泡弾性体としては、上記特徴を具備するものであればよく、例えばエステル系ポリウレタンフォーム、エーテル系ポリウレタンフォームやニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのゴム材料のフォームを挙げることができ、特にエステル系ポリウレタンフォーム、エーテル系ポリウレタンフォーム、ニトリルゴムフォーム、エチレンプロピレンゴムフォーム、エチレンプロピレンジエンゴムフォーム、シリコーンゴムフォームが好適である。これらは単独で用いてもよく二種以上を組み合わせて発泡弾性体としてもよい。
また導電性発泡弾性体は、摩擦抵抗係数をコントロールする目的で上記フォーム原料にシリコーンオイルを混合したり、上記フォームで作製された表面にシリコーンオイルを塗布したりすることもできる。
【００１５】
本発明の現像装置に使用する現像ローラは、電気抵抗が１×１０^１３Ω以上の半導電性を有するものであり、従来半導電性現像ローラとして通常に用いられているものと同様に、シャフトの外側に半導電性弾性層を形成したものであっても、シャフトをそのまま用いて表面に半導電性のコーティング層を有する、いわゆる現像スリーブであってもよい。
このような半導電性の現像ローラは、適当なゴム状弾性体を用いることによって電気抵抗を１×１０^１３Ω以上としたり、ローラ表面に塗装を施すことによって電気抵抗を１×１０^１３Ω以上としたものである。
ここで、ゴム状弾性体については特に制限はなく、従来半導電性現像ローラにおいて慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。
このゴム状弾性体としては、例えばニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを挙げることができ、特にニトリルゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、シリコーンゴムが好適である。これらは単独で用いてもよく二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１６】
弾性層を形成した現像ローラにおいては、感光体の汚染防止などのために、例えばアルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂およびそれらの混合物などの架橋性樹脂からなる厚さ１〜１００μｍの樹脂被覆層をローラ表面に設けることが好ましい。これらの架橋性樹脂には、所望により、荷電制御剤、滑剤、導電剤、その他の樹脂など、種々の添加剤を含有させることができる。樹脂被覆層は、通常は、架橋性樹脂、架橋剤および各種添加剤を溶解または分散させてなる塗工液（溶媒としてメタノール等のアルコール系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒などを使用）をディッピング法、ロールコーター法、ドクターブレード法、スプレー法などにより、弾性層上に塗布したのち、常温あるいは５０〜１７０℃程度の温度で乾燥し、架橋硬化させて形成することができる。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明の主旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１８】
以下の実施例および比較例において、トナー供給ローラの物性測定は次のように行なった。
（１）セル開口平均径
ハイロックス（株）製のＣＣＤビデオカメラを用い、４０〜６０倍の倍率で写真撮影を行い、写真画像のセル開口径を測定し、その平均を求めた。
（２）セル開口率
ハイロックス（株）製のＣＣＤビデオカメラを用い、４０〜６０倍の倍率で写真撮影を行い・写真画像のセル開口部分の面積を算出し、写真画像全体の面積で除してセル開口率を求めた。
【００１９】
（３）圧縮バネ定数
図２に示す測定方法によって、トナー供給ローラの圧縮バネ定数をローラの周方向およびローラの長手方向に亙って測定した。
図２に示すように、トナー供給ローラ５の回転軸１１をＶブロック１３にて水平に固定し、発泡弾性体ローラ１２の上部に設置したフォースゲージ１４を下方向に一定速度（０．１ｍｍ／ｓｅｃ）で移動させて、フォースゲージ１４の先端部に設けた直径１３ｍｍの円板状圧縮治具（円板圧子）１５によって約１．０ｍｍの深さまで圧縮し、測定された応力−歪曲線から、バネ定数を算出した。
圧縮バネ定数は、ローラ長手方向に対しては３０ｍｍ間隔で、ローラ周方向に対しては９０度間隔で４点測定し、その平均値とした。
【００２０】
（４）圧縮弾性回復率
図２に示す圧縮バネ定数の測定方法と同様の方法によって、トナー供給ローラの圧縮弾性回復率をローラ中央部の周方向にて９０度間隔で４点測定し、その平均値とした。
図２に示すように、トナー供給ローラ５の回転軸１１をＶブロック１３にて水平に固定し、発泡弾性ローラ１２の上部に設置したフォースゲージ１４を下方向に一定速度（０．１ｍｍ／ｓｅｃ）で移動させて、フォースゲージ１４の先端部に設けた直径１３ｍｍの円板状圧縮治具（円板圧子）１５によって約１ｍｍの深さまで圧縮した後、圧縮速度と同じ速度で円板圧子を上昇させて圧縮を解放させる（圧縮−解放）過程で測定された応力−歪曲線の圧縮過程の面積（Ａ）と解放過程の面積（Ｂ）の比率（Ｂ／Ａ）を圧縮弾性回復率として算出した。
【００２１】
（５）摩擦抵抗係数
新東科学（株）製の摩擦試験機「ＨＥＩＤＯＮトライボギア」を用いて、図３に示す測定方法によって、トナー供給ローラの摩擦抵抗係数を測定した。
図３に示すように、トナー供給ローラ５を可動ステージ１６に固定し、摩擦速度１００ｍｍ／ｍｉｎにて移動させた。
摩擦の相手材は径１２ｍｍのアクリル製丸捧１７で、トナー供給ローラに対して直角方向に配置して、負荷は０．１Ｎにて摩擦させた。このときの摩擦力をロードセル１８によって測定し、負荷荷重で除したものを摩擦抵抗係数とした。摩擦の相手材としてアクリル材を選択したのは、トナーの主成分がアクリル材質に類似しており、本実施例での組み合わせによる摩擦がトナー供給ローラとトナーとの摩擦を模擬するものとなる理由からである。
なお、本実施例において摩擦抵抗係数は、１本のローラについて３回測定し、その平均値を用いた。
【００２２】
（６）電気抵抗
図４に示す方法によって、５００Ｖ印加時のトナー供給ローラおよび現像ローラの電気抵抗を測定した。すなわち、ローラ５または６を厚さ３ｍｍのアルミニウム板２０の上に載せ、ローラの両端を各々０．９８Ｎ（１００ｋｇｆ）の力で圧接しながら芯金とアルミニウム板の間の電気抵抗を測定した。
【００２３】
参考例（現像ローラＸの作製）
グリセリンにプロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加し、分子量５０００としたポリエーテルポリオール（ＯＨ価：３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００重量部に、１，４−ブタンジオール１．０重量部、ニッケルアセチルアセトナト０．５重量部、ジブチルチンジラウレート０．０１重量部および過塩素酸ナトリウム０．２重量部を加え、混合機を用い混合してポリオール組成物を調整した。このポリオール組成物を減圧下に攪拌して脱泡した後・ウレタン変性ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）を１７．５重量部加えて２分間攪拌した。
これを、金属シャフトを予め１１０℃に加熱した金型に注型し、１１０℃で２時間硬化させて金属シャフトの外周に弾性層を形成してローラを得た。
得られたローラの表面を研磨して、表面をＪＩＳの１０点平均粗さで４．０μｍＲｚになるように調整した。
次に、樹脂被覆層を形成する樹脂として、オイルフリーアルキッド樹脂（大日本インキ社製、Ｍ６４０２）およびメラミン樹脂（大日本インキ社製、スーパーベッカミンＬ−１４５−６０、固形分率６０重量％）を用い、オイルフリーアルキッド樹脂とメラミン樹脂とを固形分重量比８０／２０となるように溶媒であるメチルエチルケトンに混合し、固形分濃度が２０重量％となるように調整した。
この塗工液中に、上記ローラを浸漬し引き上げ、これを１３０℃にて３時間加熱し、硬化した樹脂被覆層を有する現像ローラＸを作製した。
【００２４】
実施例１〜２および比較例１〜１０
図１に示したプリンターに、参考例で作製した現像ローラＸと以下に示すトナー供給ローラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌとを組み合わせて組み込み、恒温・恒湿（２５℃・５０％ＲＨ）環境にて画像を作成し、その画像の画質評価を行った。
【００２５】
先ず、トナー供給ローラＡ〜Ｌを以下に示した方法で作製した。
グリセリンにエチレンオキシド１２重量％とプロピレンオキシド８８重量％を付加重合した重量平均分子量が５０００、官能基数が３、末端水酸基が１級水酸基である割合が８０％であるポリエーテルポリオール１００重量部、水２．０重量部、架橋剤としてジエタノールアミン１．００重量部、触媒としてトリエチレンジアミンの３３重量％ＤＰＣ（ジプロピレングリコール）溶液０．６０重量部、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン０．３０重量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル（ＳＦ２９６５、東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製）２．００重量部を予め攪拌混合し、これをＡ成分とする。
一方、ポリイソシアネートとしてＴＤＩ−８０が８０重量％とクルードＭＤＩが２０重量％からなるブレンドイソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）製コロネート１０２１）をＢ成分とする。
Ａ成分とＢ成分をそれぞれ小型発泡機のタンクに仕込み、Ａ成分とＢ成分の単位時間当たりの吐出量の質量比が、Ａ成分／Ｂ成分＝１１０．９０／２９．２０〜１０５．７０／２６．７７の範囲で吐出流量を調整し、インペラー回転数を約３０００ｒｐｍとして２成分を混合攪拌した。その混合物を、中心部に金属製のシャフトを配置した、内径１６．０ｍｍ、長さ２２ｃｍ、内表面にフッ素樹脂をコーティングした円筒形状のモールドに、その端部に設けられた開口部から吐出ノズルにより得ようとするポリウレタンフォーム硬度に合わせて注入量を変えて注入し、注入されたポリウレタン原料が発泡して円筒の端部から漏れ出す前に端部に蓋をした。これを７０℃の熱風循環式オーブン中で１０分間加熱して硬化させ、シャフトの外周にポリウレタンフォーム層が形成されたローラをモールドから取り出し、更に１２０℃の熱風循環式オーブン中で１５分間加熱して硬化させ、ポリウレタンフォーム製トナー供給ローラＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを作製した。トナー供給ローラＣについては上記Ａ成分原料に導電剤としてケッチェンブラック（ライオン社製、ケッチェンブラックＥＣ）を３．５重量部加えて電気抵抗を調整し、トナー供給ローラＧ，Ｈについてはトナー供給ローラＢと同様にして作製したローラに粘性ワックスを塗布したり、シリコーンオイルを塗布して、それぞれ摩擦抵抗係数を変えたものとし、トナー供給ローラＬはトナー供給ローラＫと同様にして作製したローラの表面を０．３ｍｍ程度研磨してセル開口率を大きくした。
【００２６】
得られたトナー供給ローラについて、前述の要領で物性試験を行った。すなわち、写真撮影によりセル開口平均径およびセル開口率の測定を実施し、図２に示した方法によって、圧縮バネ定数および圧縮弾性回復率の測定を実施し、さらに図３に示した方法によって、摩擦抵抗係数の測定を実施した。
図４に示した方法によって、現像ローラおよびトナー供給ローラの電気抵抗を測定した。現像ローラの電気抵抗は８．３×１０^１３Ωであった。
【００２７】
次にトナー供給ローラＡ〜Ｌを、図１に示したプリンターのトナー供給ローラ５として配置し、また現像ローラ６には、現像ローラＸを配置して、画像評価テストを行った。
画像評価テストは、Ａ４サイズの用紙を縦送り方向に、恒温・恒温（２５℃、５０％ＲＨ）環境下で行った。トナー供給ローラの物性試験および画像評価テストの結果を第１表に示す。
画質評価は、濃灰色ベタ画像を形成して、画質が均一で良好な場合を（○）、濃淡むら等があり均一でない場合を（×）とした。
【００２８】
【表１】

【００２９】
第１表の結果より、次のようなことが分かる。
▲１▼電気抵抗が１×１０^１３Ω以上の現像ローラを用いた場合に、トナー供給ローラの電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にあり、かつ、セル開口径、セル開口率、圧縮バネ定数、圧縮弾性回復率、摩擦抵抗係数のいずれもが本発明による適正範囲にある実施例の場合においてのみ濃度むら等の不具合のない画像が得られる。
▲２▼トナー供給ローラのセル開口平均径、セル開口率、圧縮バネ定数、圧縮弾性回復率、摩擦抵抗係数のいずれもが適正範囲にあっても、トナー供給ローラの電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲外である（比較例１）と、濃度むら等の画像不具合が発生する。
▲３▼トナー供給ローラの電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にあっても、セル開口径、セル開口率、圧縮バネ定数、圧縮弾性回復率、摩擦抵抗係数のいずれかが本発明に係る適正範囲から外れている（比較例２〜１０）の場合には、程度の差はあるが、濃度むら等の画像不具合が発生する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、感光体と接触しないように配置され、かつ電気抵抗が１×１０^１３Ω以上である半導電性の現像ローラに接触して配置された導電性トナー供給ローラであって、電気抵抗を１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲とし、さらに、セル開口平均径、セル開口率、圧縮バネ定数、圧縮弾性回復率および摩擦抵抗係数を適正範囲とすることにより、トナー供給ローラによる現像ローラヘのトナー押し付けおよび電荷のやりとりが好適となり、現像ローラヘのトナー供給およびトナー帯電が好適に行なわれ、かつ現像ローラ上に残存したトナーの掻き取りも好適に行われるので、ピッチむらや濃度むらなどの欠陥のない良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置の一例であるレーザープリンターの現像部の説明図である。
【図２】トナー供給ローラにおける発泡弾性体の圧縮バネ定数および圧縮弾性回復率の測定法を示す説明図である。
【図３】トナー供給ローラにおける発泡弾性体表面の摩擦抵抗の測定法を示す説明図である。
【図４】ローラの電気抵抗の測定法を示す説明図である。
【符号の説明】
１：感光体
２：１次帯電器
３：ＬＥＤアレイプリントヘッド
４：トナーカートリッジ
５：トナー供給ローラ
６：現像ローラ
７：ペーパーマガジン
８：転写帯電器
９：熱定着器
１０：クリーニングユニット
１１：回転軸
１２：発泡弾性体ローラ
１３：Ｖブロック
１４：フォースゲージ
１５：圧縮治具（円板圧子）
１６：可動ステージ
１７：アクリル製丸棒
１８：ロードセル
１９：負荷荷重
２０：アルミニウム板

Claims

現像剤としてのトナーを収納したトナー収納部、トナー供給ローラおよび現像ローラを有し、トナーを感光体表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する現像装置において、感光体と接触しないように配置され、かつ、電気抵抗が１×１０^１３Ω以上である半導電性の現像ローラに接触して配置された導電性トナー供給ローラであって、電気抵抗が１×１０^８〜１×１０^１２Ωの範囲にあり、かつ以下の特性を有する発泡弾性体からなることを特徴とするトナー供給ローラ。
（１）発泡弾性体表面の発泡セルの開口部分の平均径が５０〜３００μｍ、
（２）発泡弾性体の表面積に対する発泡セルの開口部分の総面積の比率が５０〜８０％、
（３）発泡弾性体の圧縮バネ定数が０．２５〜１．５Ｎ／ｍｍ、
（４）発泡弾性体の圧縮弾性回復率が６０％以上、
（５）発泡弾性体表面の摩擦抵抗係数が０．４〜３．０
導電性発泡弾性層を良導電性シャフトの外側に形成してなるものである請求項１に記載のトナー供給ローラ。
発泡弾性体がポリウレタンフォームで形成され、該ポリウレタンフォームのアセトン抽出率が５重量％以下である請求項１または２に記載のトナー供給ローラ。
請求項１〜３のいずれかに記載のトナー供給ローラを搭載した現像装置。
請求項４記載の現像装置を装着した画像形成装置。