JP4957112B2 - Toner supply roller - Google Patents

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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

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。   The present invention relates to a toner supply roller that is incorporated in a developing device of an electrophotographic image forming apparatus and supplies toner to a developing roller.

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。   In image forming apparatuses such as copying machines, printers, facsimiles, etc., developing devices that develop and visualize electrostatic latent images formed on image carriers such as electrophotographic photosensitive members and electrostatic recording dielectrics are used. Has been. Development devices are roughly classified into a two-component development method in which development is performed using a two-component developer mainly composed of toner and a carrier, and a one-component development method in which development is performed mainly using a one-component developer.

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。   The developing device of the one-component developing system includes a developing roller that conveys toner to an image carrier (for example, a photosensitive drum), a regulating member that regulates the layer thickness of the toner layer on the developing roller and frictionally charges the toner, A toner supply roller that contacts the developing roller to supply toner onto the developing roller and peels off toner remaining on the developing roller after development; The developing roller is rotatably supported by spacer members provided at both end portions thereof, and is disposed so as to face the photosensitive drum in the axial direction. Further, the toner supply roller is disposed so as to strongly contact the developing roller by a biasing member such as a spring.

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。   As a function of the toner supply roller, it is of course necessary to convey the toner to the developing roller, but at the same time, it is also necessary to scrape off the toner remaining on the developing roller without being developed on the photosensitive drum. That is, the toner supply roller must have both a toner supply function and a toner peeling function. As a toner supply roller, many proposals such as a solid rubber material, a brush material, and a foam rubber material have been made.

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。   Paying attention to the toner supply function, the solid rubber material has a smooth surface, so that sufficient toner transportability cannot be obtained. Although the brush material is excellent in toner transportability, problems such as brush fiber disconnection, cutting, and falling occur. On the other hand, the foamed rubber material is suitable as a material for the toner supply roller because the foaming hole formed on the surface greatly improves the toner transportability compared to the solid rubber material.

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。   As a toner supply roller that uses a foamed rubber material to improve toner transportability, for example, there is a toner supply member disclosed in Patent Document 1. Concavities and convexities that are continuous in the circumferential direction are formed on the surface of the foamed elastic body of the toner supply member. Specifically, the foam body is processed by a hot wire cutting method to form irregularities on the roll surface. In the toner supply member, by forming the concave portion, more toner can be taken in, and toner transportability is improved.

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。   In recent years, toners used in image forming apparatuses tend to have smaller particle diameters and lower temperatures due to the need for improved image quality and improved printing speed. Along with this, the toner tends to aggregate due to charging or long-term standing. For this reason, the toner aggregated and adhered on the developing roller is not scraped off by the toner supply roller and remains on the developing roller. As a result, image unevenness occurs.

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。   Therefore, it is necessary to improve the scraping performance of the toner in preparation for further reducing the particle size of the toner and fixing at a low temperature. Possible solutions include increasing the mechanical force such as increasing the amount of penetration into the developing roller, increasing the nip width, and increasing the rotational speed of the foamed elastic roller. However, in any case, although the scraping property of the toner is improved, the frictional force with the developing roller is increased. As a result, the roller is worn or damaged, or toner deterioration is promoted to cause abnormal charging. Accordingly, in the long-term use, image defects such as density reduction and background stains occur.

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。   It is also conceivable to improve the toner scraping performance using electrostatic force. However, when using electrostatic force, the foamed elastic roller must be made conductive. For this reason, the necessary physical properties of the foamed elastic body are easily inhibited by the addition of the conductive material. In addition, a bias power source or the like is required, and the configuration is complicated and the cost is increased.

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。   Therefore, attention is paid to a toner supply roller having a surface of a foamed elastic body having an uneven shape, such as the toner supply roller disclosed in Patent Document 1. If the surface of the toner supply roller has a concavo-convex shape, the toner is scraped off by the convex portion, so that the toner scraping property is improved in addition to the toner transportability. However, because of the concavo-convex shape, there is a difference in scraping force between the concave portion and the convex portion. In addition, if the uneven shape varies, stable scraping performance cannot be expected. Therefore, unevenness due to poor toner scraping occurs unless the developing roller is contacted and rotated under appropriate conditions.

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や特許文献3に開示されたトナー供給ローラがある。特許文献2や特許文献3では,発泡弾性体の表面に凹凸形状を持たせた上で,そのセル径の大きさや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,セル径の大きさと凹凸の形状との関係を規定することで,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。
特開平5−61350号公報 特開2004−94101号公報 特開平11−230157号公報
As a toner supply roller focusing on these problems, for example, there are toner supply rollers disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3. Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a toner supply roller that defines the surface of a foamed elastic body with an uneven shape and defines the cell diameter and the uneven shape. By defining the relationship between the size of the cell diameter and the shape of the irregularities, the electrostatic force is not used, the toner is not deteriorated, and the developing roller is not deteriorated. The scraping performance can be improved.
JP-A-5-61350 JP 2004-94101 A JP-A-11-230157

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や特許文献3に開示されたトナー供給ローラの表面は,図11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11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や特許文献3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。   However, the conventional toner supply roller described above has the following problems. As shown in FIG. 11, the surface of the toner supply roller disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3 has a trapezoidal cross section of a convex portion 39 that forms a concave-convex shape. In FIG. 11, the arrow A indicates the rotation direction of the toner supply roller, and the arrow B indicates the rotation direction of the developing roller in contact with the toner supply roller. In Patent Document 2 and Patent Document 3, the shape of the convex portion 39 is defined. However, this alone causes the following problems caused by recent high-speed printing, toner particle size reduction, and low-temperature fixing. I can't deal with it enough.

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11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11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。   First, a toner pool is generated in the ridge downstream of the convex portion 39 in the rotation direction A (P1 in FIG. 11). In other words, the toner flow is poor around the ridge of the convex portion 39 (around the edge of the concave portion). Therefore, the toner tends to stay and the toner aggregates. As the inclination angle of the convex portion 39 (α in FIG. 11) increases, the toner tends to stay. Of course, if the inclination angle of the convex portion 39 is reduced, the toner flow is improved, but the toner scraping property is deteriorated. The retention of toner is more likely to occur as the toner has a smaller particle size. Further, toner aggregation is more likely to occur as the softening point temperature of the toner is lower.

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11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る。そして,凸部39の傾斜角度(図11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。   Secondly, a crack is also generated in the ridge on the downstream side in the rotation direction A of the convex portion 39 (P2 in FIG. 11). That is, the vicinity of the ridge of the convex portion 39 receives a shear stress due to contact with the developing roller. And the influence by a shear stress becomes strong, so that the inclination | tilt angle ((alpha) in FIG. 11) of the convex part 39 is large. Of course, if the inclination angle of the convex portion 39 is reduced, the stress concentration can be relaxed, but the scraping property of the toner is deteriorated. In addition, when a toner having a small particle diameter and low-temperature fixing is used, the toner easily enters the foamed cell, and further easily aggregates in the cell. When the toner aggregates in the cell, the portion is cured and the flexibility of the portion is lost. Therefore, cracks are more likely to occur. In addition, the shear stress increases as the rotational speed of each roller increases. For this reason, this problem has become prominent due to the recent trend toward high-speed printing.

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,高画質を維持しつつ,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およびそれを備えた現像装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the problems of the conventional toner supply roller. That is, an object of the present invention is to provide a toner supply roller that suppresses toner accumulation and cracks while maintaining high image quality, and a developing device including the toner supply roller.

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,凸部におけるローラの軸方向に対して垂直な断面の形状が,ローラの外周側に向かって幅が狭くなる台形の少なくとも一方の側辺を,側辺の所定の位置Pから凸部の付根に向かうに連れて傾斜が緩やかになるように変化させた形状であり,凸部および隣り合う凸部間に形成される凹部は,次の式(A)を満たすことを特徴としている。
p1>2,ただし,p1<100,p2≧0 (A)
p1:凸部の表面に存在するセルの全開口面積/凸部の全表面積
p2:凹部の底面に存在するセルの全開口面積/凹部の底面の全表面積
The toner supply roller made for the purpose of solving this problem includes a core material and a foamed elastic layer located on the outer peripheral surface of the core material, and the surface of the foamed elastic layer is continuously provided in the circumferential direction of the roller. The toner supply roller is provided with a convex portion that extends in the axial direction of the roller and is used for conveying toner, and the shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the roller at the convex portion is the outer periphery of the roller A shape in which at least one side of the trapezoid whose width becomes narrower toward the side is changed so as to be gradually inclined from a predetermined position P of the side toward the root of the convex portion. And the recessed part formed between adjacent convex parts is characterized by satisfy | filling following Formula (A).
p1> p 2, however, p1 <100, p2 ≧ 0 (A)
p1: total open area of cells existing on the surface of the convex part / total surface area of convex part p2: total open area of the cell existing on the bottom surface of the concave part / total surface area of the bottom surface of the concave part

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。   In the toner supply roller of the present invention, a convex portion that forms continuous irregularities in the circumferential direction of the roller is provided on the surface of the foamed elastic layer contacting the developing roller. The convex portion has a mountain shape whose width in the circumferential direction becomes narrower toward the outer peripheral side of the roller. Furthermore, at least one root portion (around the heel) of the convex portion has a continuously curved shape so that the skirt extends outward. For this reason, compared with the trapezoid-shaped convex part which is the conventional form, it becomes a shape which the base part of a convex part inclines gently as it goes to a root. Therefore, toner retention is alleviated and toner aggregation can be suppressed. Moreover, by expanding the base of the convex part, the stress concentration around the root is alleviated and the base part of the convex part is reinforced. Therefore, the crack of the base part of a convex part can be suppressed.

また,凸部および隣り合う凸部間に形成される凹部が上記式(A)を満たしている。すなわち,凹部底面の開口面積比率p2を凸部全体の開口面積比率p1よりも小さくしている。これにより,凹部の底面へのトナーの流入が抑制され,ローラ表面における部分的な硬度の上昇が抑制される。よって,ローラ表面の硬度上昇に伴うトナーの劣化や画質の悪化が抑制される。   Moreover, the convex part and the recessed part formed between adjacent convex parts satisfy | fill the said Formula (A). That is, the opening area ratio p2 of the bottom surface of the recess is made smaller than the opening area ratio p1 of the entire protrusion. As a result, the inflow of toner to the bottom surface of the recess is suppressed, and a partial increase in hardness on the roller surface is suppressed. Therefore, the deterioration of the toner and the image quality due to the increase in the hardness of the roller surface are suppressed.

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。   Furthermore, the toner supply roller of the present invention is suitable for the use of toner having a small particle size (average particle size: 5.5 μm to 7.0 μm) and low-temperature fixing (softening point temperature: 80 ° C. to 85 ° C.). That is, when such toner is used, toner accumulation and cracks at the root are particularly problematic. Since the toner supply roller of the present invention improves the toner flow and reinforces the vicinity of the root of the convex portion, these problems can be avoided.

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。
0.7≦(b/a)<2.0 (B)
a:発泡弾性体層の平均セル径。
b:凸部の頂上の幅。
上記式(B)を満たすことで,一体成形手法により製造される発泡弾性体ローラについて,凸部に位置する表面セルが,ローラの軸方向に規則的に配置される。よって,表面セルのばらつきが抑制され,高画質が得られる。なお,式(B)および後述する式(C),式(D)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。
In addition, the shape of the convex portion of the toner supply roller of the present invention is better when the following formula (B) is satisfied.
0.7 ≦ (b / a) <2.0 (B)
a: Average cell diameter of the foamed elastic layer.
b: Width of the top of the convex part.
By satisfy | filling said Formula (B), the surface cell located in a convex part is regularly arrange | positioned in the axial direction of a roller about the foaming elastic body roller manufactured by an integral molding method. Therefore, variations in surface cells are suppressed and high image quality is obtained. Note that “height” defined by the formula (B) and formulas (C) and (D) described later means the radial distance of the toner supply roller, and “width” means the toner supply roller. It means the distance in the circumferential direction.

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。
c/4≦h≦c (C)
h:凸部の側面中の位置Pの高さ。
In addition, the shape of the convex portion of the toner supply roller of the present invention is better when the following formula (C) is satisfied.
c / 4 ≦ h ≦ c (C)
h: Height of the position P in the side surface of the convex part.

また,本発明のトナー供給ローラの凸部の形状は,次の式(D)を満たすこととするとよりよい。
b/3≦w≦b (D)
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。
In addition, the shape of the convex portion of the toner supply roller of the present invention is better when the following formula (D) is satisfied.
b / 3 ≦ w ≦ b (D)
w: Distance in the circumferential direction from the position P in the side surface of the convex portion to the root of the convex portion.

すなわち,上記式(C)と式(D)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。   That is, by satisfying at least one of the above formula (C) and formula (D), the edge of the concave portion is surely eliminated and the wrinkles of the convex portion are sufficiently reinforced. Therefore, toner aggregation and a crack at the root can be reliably avoided.

本発明によれば,高画質を維持しつつ,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およびそれを備えた現像装置が実現している。   According to the present invention, a toner supply roller that suppresses toner accumulation and cracks while maintaining high image quality and a developing device including the toner supply roller are realized.

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。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an electrophotographic image forming apparatus provided with a developing device for storing and supplying non-magnetic one-component toner.

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。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 according to the embodiment includes a photosensitive drum 11 that is an image carrier, and the surface of the photosensitive drum 11 is uniformly charged around the photosensitive drum 11. A charging device 12, an exposure device 13 for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 11, and an electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 to be a visible image (toner image). The developing device 14, the transfer device 15 for transferring the toner image on the photosensitive drum 11 to the sheet, and the cleaning device 16 for removing the transfer residual toner from the photosensitive drum 11. In line with. Further, a timing roller 17 for adjusting the timing of conveying the sheet to the transfer position and a fixing device 18 for fixing the transferred toner image on the sheet are provided in the sheet conveying path. In this embodiment, the charging device 12, the transfer device 15, and the fixing device 18 are all roller-shaped. The cleaning device 16 uses a cleaning blade.

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。   Next, an image forming operation by the image forming apparatus 100 will be briefly described. The image forming apparatus 100 starts operation by receiving a start signal, image data, and the like. The photosensitive drum 11 is rotationally driven in the direction of the arrow in FIG. Then, it is uniformly charged by the charging roller at a position facing the charging device 12. Next, exposure is performed by the exposure device 13, and an electrostatic latent image based on the image data is formed on the surface.

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。   Next, when the electrostatic latent image reaches the position of the developing device 14, the toner charged by the electric field formed between the developing bias voltage applied to the developing roller and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 moves. Then, the electrostatic latent image is developed with toner.

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。   On the other hand, the paper transported through the paper transport path is timed by the timing roller 17 to the front end position of the image and transported between the photosensitive drum 11 and the transfer device 15. Then, the toner image on the photosensitive drum 11 is transferred to a sheet by the transfer device 15. Further, the sheet holding the transferred toner image is further conveyed, and heat and pressure are applied by the fixing device 18 to fix the toner image on the sheet. Further, the transfer residual toner which is not transferred onto the sheet by the transfer device 15 and remains on the photosensitive drum 11 is scraped off by the cleaning device 16. Thereby, the image formation for one sheet is completed.

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。   Next, the developing device 14 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the developing device 14 includes a developing container 1 that contains non-magnetic toner that is a one-component developer, a developing roller 2 that carries the toner and conveys the toner toward the photosensitive drum 11, A toner supply roller 3 that supplies toner to the developing roller 2 and scrapes off the toner on the developing roller 2, a toner amount regulating member 4 that regulates the thickness of the toner on the developing roller 2, and prevents toner leakage. And a toner neutralizing member 5 for neutralizing toner remaining on the developing roller 2 after development. Further, a power source is connected to the developing roller 2 and a bias for development is applied.

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。   In the developing device 14, the toner in the developing container 1 is transferred from the toner supply roller 3 to the development roller 2 by the potential difference between the toner supply roller 3 and the development roller 2 and the mechanical conveyance force of the toner supply roller 3 whose surface is foam. Transport. The toner supplied to the developing roller 2 is thinned while being frictionally charged by the toner amount regulating member 4 as the developing roller 2 rotates, and the electrostatic latent image is visualized at a portion facing the photosensitive drum 2. .

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。   After development, the toner remaining on the developing roller 2 is scraped off from the surface of the developing roller 2 at a nip portion with the counter-rotating toner supply roller 3. The toner scraped off is collected in the developing container 1. As the residual toner is scraped off, new toner is supplied onto the developing roller 2 by the rotation of the toner supply roller 3.

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。   As shown in FIG. 3, the toner supply roller 3 includes a cored bar 31 serving as a rotation shaft, and a foamed elastic layer 32 made of a foamed member and positioned around the cored bar 31. A material such as iron, stainless steel, or aluminum is used for the cored bar 31. In addition, as the metal core 31, any metal that has been subjected to rust prevention treatment is applicable. The foamed elastic layer 32 is formed of a foam of thermosetting resin such as polyurethane, epoxy resin, or acrylic resin. Further, it can be formed from a rubber foam of a thermoplastic resin such as polyethylene or polystyrene, but a polyurethane foam excellent in durability is preferred. In this embodiment, a polyurethane foam was used. In this embodiment, a non-conductive material is used. However, the foamed elastic layer 32 may contain a conductive substance as necessary.

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。   Further, as shown in FIG. 4, the surface of the foamed elastic layer 32 is provided with a convex portion 33 that forms continuous irregularities in the circumferential direction. Furthermore, the convex part 33 is formed so as to be substantially parallel to the axial direction of the roller so as to form a stripe shape at a predetermined pitch. In addition, the convex part 33 should just be the shape extended in the axial direction of a roller, and may be not only a linear form but the shape extended helically.

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。   FIG. 5 shows a state in which the surface of the foamed elastic layer 32 is enlarged and viewed microscopically. The foamed elastic layer 32 has a skin layer 321 that forms a continuous surface as a whole on its surface. The skin layer 321 is provided with an opening 323 for opening each cell 35 located immediately below the skin layer 321 to the outside. Further, the opening 323 is formed at a portion where the thickness of the skin layer 321 is the smallest, that is, a portion corresponding to the central portion of the cell 35. In this embodiment, the ratio of the area occupied by the opening 323 in the skin layer 321 is configured to be 20% or more. Note that the cells 35 may be independent bubble types independent of each other or may be open bubble types communicating with each other.

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。   Next, the outer shape of the convex portion 33 in the cross section orthogonal to the rotation axis direction will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 6, the arrow A indicates the rotation direction of the toner supply roller, and the arrow B indicates the rotation direction of the developing roller in contact with the toner supply roller. As shown in FIG. 6, the convex portion 33 has a mountain top surface 331 at the top, has a narrower width toward the mountain top surface 331, and has a mountain shape with the mountain top surface 331 as an upper base.

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11参照)と異なる。   Further, as shown in FIG. 7, the side surface 34 of the convex portion 33 is located on the mountain top side of the convex portion 33 with a predetermined position P as a boundary, and is a flat mountain top side surface 34 a and the mountain side of the convex portion 33. It is comprised by the mountain side surface 34b which is a continuous curved surface so that it may be located in and may spread outside. That is, the convex portion 33 has a shape in which a part of the side surface 34 is curved so as to spread outward and the skirt is widened. The slope of the mountain side surface 34b is gentler than the slope of the mountain top side surface 34a, and the slope gradually becomes gentler as it approaches the foot. In other words, the convex portion 33 has a shape that gently slopes from the boundary P between the top surface 34 a and the mountain side surface 34 b toward the base of the convex portion 33. Therefore, it is different from a perfect trapezoid. This is different from the conventional form (see FIG. 11) which is a complete trapezoid.

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。   The toner supply roller 3 according to the present embodiment has the following advantages because the wrinkles of the convex portion 33 are gently inclined.

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。   As a first advantage, the flow of toner is improved by gradually inclining the wrinkles of the convex portion 33 with a continuous curved surface. That is, as in the conventional embodiment, when the side surface of the convex portion 33 reaches the ridge while having a steep slope, the toner stays at the edge portion of the bottom surface of the concave portion 38 formed between the convex portions 33 and 33. In addition, it is difficult for the toner that has entered the cell 35 around the base portion of the convex portion 33 to flow out. On the other hand, as in the present embodiment, the side surface of the convex portion 33 is formed as a gentle slope whose inclination angle gradually changes, that is, the edge of the concave portion 38 is rounded, thereby suppressing toner retention and in the cell. Smooth outflow of toner. Therefore, toner accumulation is eliminated and toner aggregation can be avoided.

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。   As a second advantage, the root portion (periphery periphery) of the convex portion 33 is reinforced by widening the ridge of the convex portion 33. That is, the convex portion 33 of this embodiment is supplemented with a hatched portion 33a (hereinafter referred to as “reinforcing portion 33a”) in FIG. 7 as compared with the conventional embodiment. Therefore, the fall of the convex part 33 is suppressed. Further, in this embodiment, since the ridges of the convex portion 33 are formed of a curved surface, the stress concentration at the root portion of the convex portion 33 is alleviated. That is, since the convex portion 33 is reinforced and the stress concentration at the root portion is reduced, cracks at the root portion of the convex portion 33 can be suppressed.

また,本形態のトナー供給ローラ3は,凸部33および隣り合う凸部33,33間に形成される凹部38の形状を次の式(1)〜式(4)のように規定する。   Further, the toner supply roller 3 according to this embodiment defines the shape of the convex portion 33 and the concave portion 38 formed between the adjacent convex portions 33 and 33 as the following formulas (1) to (4).

なお,式(1)〜式(4)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。また,aは発泡弾性体層32のセル35のセル径を示す。本形態では,発泡弾性体層32の任意の断面中に存在するセルを10個抽出し,各セルのセル径を測定し,その平均値をセル径aとした。また,p1は凸部33の表面に存在するセル35の全表面積/凸部33の全表面積で表される凸部33の開口面積比率を示し,p2は凹部38の底面381に存在するセル35の全表面積/凹部38の底面381の全表面積で表される凹部38の開口面積比率を示す。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)。   In Expressions (1) to (4), b indicates the width of the peak surface 331 of the convex part 33, and c indicates the height of the convex part 33 (see FIG. 6). The “height” that defines the uneven shape means the distance in the radial direction of the toner supply roller 3, and the “width” means the distance in the circumferential direction of the toner supply roller 3. Further, a represents the cell diameter of the cell 35 of the foamed elastic layer 32. In this embodiment, ten cells existing in an arbitrary cross section of the foamed elastic layer 32 are extracted, the cell diameter of each cell is measured, and the average value is defined as the cell diameter a. Further, p1 represents the ratio of the opening area of the convex portion 33 expressed by the total surface area of the cells 35 existing on the surface of the convex portion 33 / the total surface area of the convex portions 33, and p2 represents the cell 35 existing on the bottom surface 381 of the concave portion 38. The ratio of the opening area of the concave portion 38 expressed by the total surface area of the concave portion 38 / the total surface area of the bottom surface 381 of the concave portion 38 is shown. In addition, h indicates the height from the ridge of the convex portion 33 to the boundary P between the side surface 34a and the ridge side surface 34b (hereinafter referred to as “the height of the ridge portion”), and w indicates the height from the ridge of the convex portion 33 to the top of the mountain. The width to the boundary P between the side surface 34a and the foothill side surface 34b (hereinafter referred to as “width of the foothill portion”) is shown (see FIG. 7).

まず,本形態のトナー供給ローラ3の凸部33および凹部38は,次の式(1)を満たす形状となっている。
p1>2,ただし,p1<100,p2≧0 (1)
First, the convex portion 33 and the concave portion 38 of the toner supply roller 3 of the present embodiment have a shape that satisfies the following expression (1).
p1> p 2, however, p1 <100, p2 ≧ 0 (1)

すなわち,凹部底面の開口面積比率p2を凸部全体の開口面積比率p1よりも小さくする(1)。これにより,凹部38の底面へのトナーの流入が抑制され,ローラの表面における部分的な硬度の上昇が抑制される。よって,ローラの硬度上昇に伴うトナーの劣化や画質の悪化が抑制される。仮に,開口面積率p1が開口面積率p2以下とすると,トナーの保持力が弱くなり,トナーの搬送性が悪化する。あるいは,凹部38の底面381に侵入するトナー量が多くなり,ローラの表面が部分的に硬化する。よって,トナーの劣化が懸念されるとともに濃度ムラ等の画像不良が生じる。   That is, the opening area ratio p2 of the bottom surface of the recess is made smaller than the opening area ratio p1 of the entire protrusion (1). As a result, the inflow of toner to the bottom surface of the recess 38 is suppressed, and a partial increase in hardness on the surface of the roller is suppressed. Therefore, the deterioration of the toner and the image quality due to the increase in the hardness of the roller are suppressed. If the opening area ratio p1 is less than or equal to the opening area ratio p2, the toner holding force becomes weak and the toner transportability deteriorates. Alternatively, the amount of toner entering the bottom surface 381 of the recess 38 increases, and the surface of the roller is partially cured. Therefore, there is a concern about toner deterioration and image defects such as density unevenness occur.

なお,凹部底面の幅eは,20μm以上であるとよい。幅eが20μm未満であると,凹部38の底面381そのものが存在しない構造に近くなる。そのため,発泡弾性体層32中に過剰のトナーが流入し,ローラの表面が部分的に硬化する。一方,幅eが大きすぎると,発泡弾性体層32の表面の凹凸が少なくなってトナーの搬送性および掻き取り性が低下する。そのため,凹部38の底面381の幅eは,20μm以上1000μm以下であることが好ましい。   The width e of the bottom surface of the recess is preferably 20 μm or more. When the width e is less than 20 μm, it becomes close to a structure in which the bottom surface 381 itself of the recess 38 does not exist. Therefore, excessive toner flows into the foamed elastic layer 32 and the surface of the roller is partially cured. On the other hand, if the width e is too large, the irregularities on the surface of the foamed elastic layer 32 are reduced and the toner transportability and scraping performance are reduced. Therefore, the width e of the bottom surface 381 of the recess 38 is preferably 20 μm or more and 1000 μm or less.

また,凸部全体の開口面積比率p1は20%以上であることが好ましい。これにより,発泡弾性体層32のスキン層321の厚さが薄い部分が少なくなり,スキン層321の破れおよび毛羽立ちが解消される。また,トナーの出入が均一化され,トナー詰まりが抑制される。   Moreover, it is preferable that the opening area ratio p1 of the whole convex part is 20% or more. As a result, the portion where the thickness of the skin layer 321 of the foamed elastic layer 32 is small is reduced, and the tearing and fluffing of the skin layer 321 are eliminated. In addition, the toner flow is made uniform and toner clogging is suppressed.

また,本形態のトナー供給ローラ3は,内面に凹凸が形成されたローラ成形型内で芯金と一体で発泡成形される。このような一体成形方法では,表面に存在するセル35の大きさが不均一であり,セル35の配列が不規則となり易い。そのため,微細な表面セルのばらつきが画像のムラとなって現れる。小粒径,低温定着のトナーを利用すると,この問題は顕著となる。   Further, the toner supply roller 3 of this embodiment is foam-molded integrally with the cored bar in a roller mold having irregularities formed on the inner surface. In such an integral molding method, the size of the cells 35 existing on the surface is not uniform, and the arrangement of the cells 35 tends to be irregular. For this reason, fine variations in surface cells appear as image unevenness. This problem becomes significant when toners with small particle size and low temperature fixing are used.

そこで,本形態のトナー供給ローラ3の凸部33は,次の式(2)を満たす形状となっているとよりよい。
0.7≦(b/a)<2.0 (2)
Therefore, it is better that the convex portion 33 of the toner supply roller 3 of the present embodiment has a shape that satisfies the following expression (2).
0.7 ≦ (b / a) <2.0 (2)

すなわち,凸部山頂面の幅bとセル径aとの比(b/a)を規制する。具体的には,当該比を0.7以上,2.0未満となるように構成する(2)。これにより,凸部33の山頂面331に位置する表面セル35が,図6に示したように,ローラの軸方向に規則的に配置される。よって,表面セル35のばらつきが抑制され,高画質が得られる。仮に,当該比を0.7より小さくすると,山頂面および側面にセル壁が形成されない可能性があり,凸部33の形状が不安定になる。一方,当該比を2.0以上とすると,図8に示すように,凸部33の山頂面331にセル35が少なくとも2個入ることになるため,セル35の規則的な配列が不十分になるとともにセル35のサイズも不均一となる。また,周方向の凹凸の数が少なくなり,トナーの搬送性および掻き取り姓がともに不十分となる。   That is, the ratio (b / a) between the width b of the convex crest surface and the cell diameter a is regulated. Specifically, the ratio is configured to be 0.7 or more and less than 2.0 (2). Thereby, the surface cell 35 located in the peak surface 331 of the convex part 33 is regularly arrange | positioned in the axial direction of a roller, as shown in FIG. Therefore, variations in the surface cell 35 are suppressed, and high image quality is obtained. If the ratio is smaller than 0.7, cell walls may not be formed on the top surface and the side surface, and the shape of the convex portion 33 becomes unstable. On the other hand, when the ratio is 2.0 or more, as shown in FIG. 8, at least two cells 35 enter the peak surface 331 of the convex portion 33, so that the regular arrangement of the cells 35 is insufficient. As a result, the sizes of the cells 35 are also non-uniform. In addition, the number of irregularities in the circumferential direction is reduced, and toner transportability and scraping are both insufficient.

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(3)および式(4)を満たす形状となっている。
c/4≦h≦c (3)
b/3≦w≦b (4)
Further, the periphery of the ridge of the convex portion 33 of the toner supply roller 3 of the present embodiment has a shape that satisfies the following expressions (3) and (4).
c / 4 ≦ h ≦ c (3)
b / 3 ≦ w ≦ b (4)

すなわち,山麓部の高さhを凸部高さc/4以上とする(3)。また,山麓部の幅wを凸部山頂面の幅b/3以上とする(4)。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。   That is, the height h of the ridge is set to be not less than the convex height c / 4 (3). Further, the width w of the ridge is set to be not less than the width b / 3 of the top surface of the convex portion (4). Thereby, the ridge of the convex part 33 becomes a shape which inclines gently, and the reinforcement part 33a of sufficient size is obtained. Therefore, toner aggregation and a crack at the root can be reliably avoided. If the height h of the ridge part is made smaller than the height c / 4 of the convex part, or if the width w of the ridge part is made smaller than the width b / 3 of the top part of the convex part, the ridge of the convex part 33 becomes a steep slope. As a result, the size of the reinforcing portion 33a is reduced. Therefore, the effect of making the mountain side surface 34b a curved surface cannot be obtained sufficiently.

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抑制することができる。   In this embodiment, among the ridges of the convex portion 33, both the upstream and downstream sides in the rotation direction A are gradually inclined with continuous curved surfaces, but only one of them may be used. That is, focusing on the first advantage described above, toner accumulation can be suppressed by providing a gentle slope only on the ridge on the downstream side in the rotation direction A (left side in FIG. 6).

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。   Further, if attention is focused on the second advantage, it is possible to suppress cracks at the root portion by forming the reinforcing portion 33a at least on one side of the ridge. That is, by forming the reinforcing portion 33a on the ridge on the downstream side in the rotation direction A, the root portion can be reinforced and stress concentration can be avoided. Therefore, cracks at the root can be suppressed. On the other hand, by forming the reinforcing portion 33a on the upstream side ridge in the rotation direction A, it is possible to suppress the collapse of the convex portion 33, and as a result, it is possible to suppress the crack on the downstream side.

本形態のトナー供給ローラ3は,公知の手法によって容易に製造可能である。以下,ウレタンスポンジ原料の一体発泡成形の一例を説明する。図9乃至図10に,トナー供給ローラ3を製造するためのローラ成形型50を示す。   The toner supply roller 3 of this embodiment can be easily manufactured by a known method. Hereinafter, an example of the integral foam molding of the urethane sponge material will be described. 9 to 10 show a roller mold 50 for manufacturing the toner supply roller 3.

ローラ成形型50は,発泡弾性体層32の軸方向の長さに等しい長さのパイプ状型51と,パイプ状型51の両端に取り付けられ,それぞれの端部を閉塞するキャップ52,52とを有している。パイプ状型51の内面には,ローラ表面の凹部38に対応する形状,すなわち山頂面の角部に丸みを有する凸部53が形成されている。従って,パイプ状型51の内面は,凸部53,53間に位置する凹部54と併せて凹凸形状をなしている。   The roller mold 50 includes a pipe-shaped mold 51 having a length equal to the axial length of the foamed elastic layer 32, and caps 52, 52 attached to both ends of the pipe-shaped mold 51 and closing each end. have. On the inner surface of the pipe-shaped mold 51, a convex portion 53 having a shape corresponding to the concave portion 38 on the roller surface, that is, a round portion at the corner portion of the peak surface is formed. Therefore, the inner surface of the pipe-shaped mold 51 has an uneven shape together with the concave portion 54 located between the convex portions 53 and 53.

まず,パイプ状型51内の中心線となる位置に芯金31を配置し,芯金31をキャップ52,52によって支持する。次に,パイプ状型51内にウレタンスポンジ原料を投入する。   First, the cored bar 31 is arranged at a position that becomes the center line in the pipe-shaped mold 51, and the cored bar 31 is supported by the caps 52 and 52. Next, the urethane sponge raw material is put into the pipe-shaped mold 51.

ポリウレタン原料としては,公知の液状性原料(ポリオール成分とポリイソシアネート成分との配合物)のいずれも使用可能である。また,これらのポリウレタン原料には,さらに発泡剤,整泡剤および触媒等が発泡弾性体層32の構造に合わせて添加され,反応性の発泡原料となる。ただし,ポリウレタン原料の反応性を考慮する必要がある。すなわち,ポリウレタンフォームの反応は樹脂化と泡化の競争反応であるため,開口面積比率が上記式(1)を満たすようにするためには泡化反応よりも樹脂化反応を先行させる必要がある。そこで,ポリイソシアネート成分の一部をプレポリマー化することによって樹脂硬化反応を先行させたり,強力な樹脂硬化能を有する触媒を添加したり,反応活性が低い泡化触媒を利用したりする等,種々の手段の中から適宜選択する。   Any known liquid material (a blend of a polyol component and a polyisocyanate component) can be used as the polyurethane material. In addition, a foaming agent, a foam stabilizer, a catalyst, and the like are further added to these polyurethane raw materials in accordance with the structure of the foamed elastic layer 32, thereby forming a reactive foaming raw material. However, it is necessary to consider the reactivity of the polyurethane raw material. That is, since the reaction of polyurethane foam is a competitive reaction between resinization and foaming, the resinization reaction needs to precede the foaming reaction in order to satisfy the above-mentioned formula (1). . Therefore, by prepolymerizing a part of the polyisocyanate component, leading the resin curing reaction, adding a catalyst having a strong resin curing ability, utilizing a foaming catalyst having a low reaction activity, etc. It selects suitably from various means.

ウレタンスポンジ原料の充填では,パイプ状型51内面の凹部54内(すなわち発泡弾性体層32の凸部33)にウレタンスポンジ原料が侵入しないように,全凸部53の山頂面を結ぶことによってなる円形の断面形状を維持したまま軸方向に発泡させていく。未硬化状態のウレタンスポンジがパイプ状型51の軸方向に行き渡った後,パイプ状型51内面の凹部54内がウレタンスポンジで充填される。   In filling the urethane sponge material, the top surfaces of all the convex portions 53 are connected so that the urethane sponge material does not enter the concave portion 54 (that is, the convex portion 33 of the foamed elastic layer 32) on the inner surface of the pipe-shaped mold 51. Foaming is performed in the axial direction while maintaining a circular cross-sectional shape. After the uncured urethane sponge spreads in the axial direction of the pipe-shaped mold 51, the inside of the concave portion 54 on the inner surface of the pipe-shaped mold 51 is filled with the urethane sponge.

この時点では,樹脂硬化反応がある程度進んでいるため,凹部54(凸部33)の分だけ膨張する際に,セル膜が引き伸ばされて破膜する。この際,樹脂硬化反応を泡化反応よりも先行させるような配合処方にする。これにより,凹部38の開口面積比率p2を凸部33の開口面積比率p1よりも小さくすることができ,上記式(1)を満たすトナー供給ローラ3が形成される。   At this point, since the resin curing reaction has progressed to some extent, the cell film is stretched and broken when expanded by the amount of the concave portion 54 (the convex portion 33). At this time, the formulation is such that the resin curing reaction precedes the foaming reaction. Thereby, the opening area ratio p2 of the concave portion 38 can be made smaller than the opening area ratio p1 of the convex portion 33, and the toner supply roller 3 satisfying the above formula (1) is formed.

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11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。   As described above in detail, the toner supply roller 3 according to the present embodiment has a convex portion extending in the axial direction of the roller by forming continuous irregularities in the circumferential direction of the roller on the surface of the foamed elastic layer 32 located on the outermost surface. 33. Further, the root portion (mountain side surface 34 b) of at least one side surface 34 of the convex portion 33 has a continuously curved shape so as to spread outside the convex portion 33. For this reason, compared with the trapezoidal convex part 39 as shown in FIG. 11, the base of the convex part 33 is wide and the inclination is gentle. As a result, toner retention is alleviated and toner aggregation can be suppressed. Further, the stress concentration around the root is alleviated and the root of the convex portion 33 is reinforced. Therefore, it is possible to suppress cracks at the base portion of the convex portion 33.

また,凹部38の底面381の開口面積比率p2が凸部33全体の開口面積比率p1よりも小さいこととしている。これにより,凹部38の底面381へのトナーの流入が抑制され,ローラ表面の部分的な硬度の上昇が抑制される。よって,ローラ表面の硬度上昇に伴うトナーの劣化や画質の悪化が抑制される。   In addition, the opening area ratio p2 of the bottom surface 381 of the recess 38 is smaller than the opening area ratio p1 of the entire protrusion 33. As a result, the inflow of toner to the bottom surface 381 of the recess 38 is suppressed, and a partial increase in hardness of the roller surface is suppressed. Therefore, the deterioration of the toner and the image quality due to the increase in the hardness of the roller surface are suppressed.

また,凸部33の山頂面の幅bとセル径aとの比(b/a)を,0.7以上,2.0未満となるように構成するとよい。このように構成することで,凸部33に位置するセル35が,ローラの軸方向に規則的に配置される。よって,セル35のばらつきが抑制され,より高画質が得られる。   Further, the ratio (b / a) between the width b of the peak surface of the convex portion 33 and the cell diameter a may be configured to be 0.7 or more and less than 2.0. With this configuration, the cells 35 positioned on the convex portion 33 are regularly arranged in the axial direction of the roller. Therefore, the variation of the cells 35 is suppressed, and higher image quality can be obtained.

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。   Further, the toner supply roller 3 is suitable for use of toner having a small particle size (average particle size: 5.5 μm to 7.0 μm) and low-temperature fixing (softening point temperature: 80 ° C. to 85 ° C.). That is, when such toner is used, toner accumulation and cracks at the root are particularly problematic. In the toner supply roller 3 of the present embodiment, the toner flow is improved and the base portion of the convex portion 33 is reinforced, so that these problems can be avoided.

また,本形態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。   Further, the toner supply roller 3 of the present embodiment scrapes off the toner by a mechanical force and does not use an electrostatic force. Therefore, the configuration is simple and there is no cost increase.

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。   Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the present invention can be applied to various image forming apparatuses such as a color printer, a monochrome printer, a copier, and a facsimile.

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。   Further, although a roller-shaped photosensitive drum is used as the image carrier, a belt-shaped photosensitive belt may be used. In addition to the roller charging method, the charging device may use a corona discharge charging charger, blade, brush, or the like. The exposure apparatus may be a laser or LED. The transfer device may use a transfer charger in addition to the transfer roller. Alternatively, in addition to a method of directly transferring a toner image from a photosensitive member to a sheet, a method of providing an intermediate transfer member and performing transfer in two or more stages may be used. In addition to the cleaning blade, the cleaning device may be a cleaning brush, a cleaning roller, or a combination thereof. Alternatively, the transfer residual toner may be collected by a developing device. In addition to the fixing roller, the fixing device may use a fixing belt or a non-contact type.

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。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. 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。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a developing device according to an embodiment. 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。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a toner supply roller according to an embodiment. 図3に示したトナー供給ローラの発泡弾性体層(b/a≒0.8)のX−X断面および斜視表面を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an XX cross section and a perspective surface of a foamed elastic layer (b / a≈0.8) of the toner supply roller illustrated in FIG. 3. 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。It is a figure which shows microscopically the surface of the foaming elastic-body layer of a toner supply roller. 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。FIG. 4 is a diagram illustrating a surface cross section of a toner supply roller according to an embodiment. 発泡弾性体層の凸部の側面を示す図である。It is a figure which shows the side surface of the convex part of a foaming elastic-body layer. 比較例であるトナー供給ローラの発泡弾性体層(b/a≒2.2)の表面断面および斜視表面を示す図である。It is a figure which shows the surface cross section and perspective surface of the foaming elastic-body layer (b / a ≒ 2.2) of the toner supply roller which is a comparative example. ウレタンスポンジロールの成形型の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the shaping | molding die of a urethane sponge roll. 図9に示した成形型のY−Y断面を示す図である。It is a figure which shows the YY cross section of the shaping | molding die shown in FIG. 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。It is a figure which shows the surface cross section of the toner supply roller concerning the conventional form.

符号の説明Explanation of symbols

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 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
2 Developing roller 3 Toner supply roller 31 Core metal (core material)
32 Elastic foam layer 33 Convex part 34 Convex side surface 35 Cell 38 Concave part 11 Photoconductive drum 14 Developing device 100 Image forming apparatus

Claims (4)

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,
前記凸部におけるローラの軸方向に対して垂直な断面の形状が,ローラの外周側に向かって幅が狭くなる台形の少なくとも一方の側辺を,前記側辺の所定の位置Pから前記凸部の付根に向かうに連れて傾斜が緩やかになるように変化させた形状であり,
前記凸部および隣り合う凸部間に形成される凹部は,次の式(A)を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
p1>2,ただし,p1<100,p2≧0 (A)
p1:前記凸部の表面に存在するセルの全開口面積/前記凸部の全表面積
p2:前記凹部の底面に存在するセルの全開口面積/前記凹部の底面の全表面積
A core material, and a foamed elastic layer positioned on the outer peripheral surface of the core material, the surface of the foamed elastic layer is formed with concavities and convexities extending in the circumferential direction of the roller, and extends in the axial direction of the roller In the toner supply roller provided with a convex portion and used for toner conveyance,
The shape of the cross section perpendicular to the axial direction of the roller in the convex portion, at least one of the sides of the trapezoid where the width toward the outer peripheral side of the roller is narrowed, the convex portion from a predetermined position P of the side edge The shape is changed so that the slope becomes gentler toward the root of
The toner supply roller, wherein the convex portion and the concave portion formed between adjacent convex portions satisfy the following formula (A).
p1> p 2, however, p1 <100, p2 ≧ 0 (A)
p1: total open area of cells existing on the surface of the convex part / total surface area of the convex part p2: total open area of cells existing on the bottom surface of the concave part / total surface area of the bottom surface of the concave part
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。
0.7≦(b/a)<2.0 (B)
a:前記発泡弾性体層の平均セル径。
b:前記凸部の頂上面の幅。
The toner supply roller according to claim 1,
The toner supply roller, wherein the shape of the convex portion satisfies the following formula (B).
0.7 ≦ (b / a) <2.0 (B)
a: Average cell diameter of the foamed elastic layer.
b: The width of the top surface of the convex portion.
請求項1または請求項2のいずれか1つ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。
c/4≦h≦c (C)
c:前記凸部の高さ。
h:前記凸部の側面中の位置Pの高さ。
In the toner supply roller according to any one of claims 1 and 2,
The toner supply roller, wherein the shape of the convex portion satisfies the following expression (C).
c / 4 ≦ h ≦ c (C)
c: Height of the convex part.
h: The height of the position P in the side surface of the convex part.
請求項1から請求項3のいずれか1つ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(D)を満たすことを特徴とするトナー供給ローラ。
b/3≦w≦b (D)
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。
In the toner supply roller according to any one of claims 1 to 3,
The toner supply roller, wherein the shape of the convex portion satisfies the following expression (D).
b / 3 ≦ w ≦ b (D)
w: Distance in the circumferential direction from the position P in the side surface of the convex portion to the root of the convex portion.
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