(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状に延びる溝によって形成された貫通孔を有するステータと、該貫通孔の内周面との間にトナー移送用の空隙が形成されるように螺旋状の溝が外周面に形成されたロータとを有し、該ロータを回転させることで該空隙を移動させて該空隙に入ったトナーを移送する粉体ポンプにおいて、
上記トナーは、Ｔ１／２温度が１１０℃以下であり、かつ、ガラス転移点（Ｔｇ）が４０℃以上５５℃以下の範囲であるマイナス帯電性のトナーであり、
上記ロータの表面が銅と錫の合金層で形成されていることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の粉体ポンプにおいて、
上記ロータのロータ基材は、亜鉛で形成されており、
上記合金層は、上記ロータ基材の表面上に所定の接合層を形成した上にメッキ処理されたものであることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の粉体ポンプにおいて、
上記合金層は、表面粗さＲａが１．０以下であることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の粉体ポンプにおいて、
上記ロータのロータ基材は、表面粗さＲａが３．２以下であることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粉体ポンプにおいて、
上記合金層は、硬度Ｈｖが２００以上であることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粉体ポンプにおいて、
上記トナーは、体積平均粒径が４μｍ以上８μｍ以下の範囲であることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の粉体ポンプにおいて、
上記トナーは、平均円形度が０．９５以上０．９９以下の範囲であることを特徴とする粉体ポンプ。
【請求項８】
トナー補給装置を備えた画像形成装置において、
上記トナー補給装置のトナー移送手段として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の粉体ポンプを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを移送するための粉体ポンプ、及び、これを備えたプリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、像担持体である感光体上に形成された潜像を現像装置のトナーで可視像化することが行われるが、潜像を現像することによりトナーが消費されるため、現像装置内にトナー補給を行う必要がある。そのため、画像形成装置本体内に設けられたトナー補給装置によって、トナーを収納するトナー容器から現像装置にトナーを搬送し、現像装置内へのトナー補給が行われる。
【０００３】
特許文献１に記載の画像形成装置には、ステータと、ステータ内部で回転することにより軸方向にトナーを移動させるロータとを有する粉体ポンプであるモーノポンプを備えたトナー補給装置が設けられている。ロータは、硬質な軸状部材の外周面に螺旋状の溝が形成されたものであり、駆動モータに対して駆動伝達部や回転軸などを介して連結されている。ステータはゴム状の柔軟な材料から作られて内部に螺旋状に延びる溝によって形成された貫通孔を有しており、ステータの螺旋のピッチはロータの螺旋のピッチの２倍の長さに形成されている。そして、ステータの貫通孔にロータを嵌め合わせてロータを回転させ、ロータの溝とステータの溝との間に形成された空隙をロータ軸方向に移動させることで、その空隙に入ったトナーをロータ軸方向に移送することができる。
【０００４】
一方、近年の画像形成装置では、省エネルギー化の観点や高速化の観点から、低温で定着可能なトナーが積極的に採用されている。後述するＴ１／２温度が１１０℃以下であり、かつ、ガラス転移点（Ｔｇ）が４０℃以上５５℃以下の範囲であるトナーが採用される。以下、このトナーを「低融点トナー」という。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モーノポンプでは、ロータのロータ軸方向で溝と溝との間にある凸部と、ステータのロータ軸方向で溝と溝との間にある凸部とが直に接しており、ロータの溝とステータの溝との間に形成された空隙を密閉している。しかしながら、ステータとロータとの間で摩擦熱や圧力がトナーにかかることにより、トナーがロータに固着するおそれがある。特に、トナーがロータの凸部に固着すると、固着したトナーによりステータ内周面が削られて、ロータの凸部とステータの凸部との間に隙間が生じ、上記空隙の密閉性が低下する。この場合、トナーを移送し難くなり、トナー補給装置の補給性能が悪化するといった問題が生じ得る。この問題は、従来の比較的融点の高いトナーであれば、ロータの凸部にトナーが固着する事態がほとんど発生せず顕在化することはなかったが、本発明者らの研究の結果、上述した低融点トナーを用いることで顕在化することが判明したものである。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ロータに低融点トナーが固着するのを抑制することが可能な粉体ポンプ及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、螺旋状に延びる溝によって形成された貫通孔を有するステータと、該貫通孔の内周面との間にトナー移送用の空隙が形成されるように螺旋状の溝が外周面に形成されたロータとを有し、該ロータを回転させることで該空隙を移動させて該空隙に入ったトナーを移送する粉体ポンプにおいて、上記トナーは、Ｔ１／２温度が１１０℃以下であり、かつ、ガラス転移点（Ｔｇ）が４０℃以上５５℃以下の範囲であるマイナス帯電性のトナーであり、上記ロータは、ロータ基材の表面が銅と錫の合金層で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
ロータに対するトナーの固着発生メカニズムは、ロータ表面上にトナーが留まって付着する箇所が発生することで、そのトナー付着箇所を基点にトナーの凝集体が成長し、上記問題を引き起こすほどのトナー固着が発生するものと考えられる。本発明者らは、鋭意研究の結果、トナー固着を抑制する上では、ロータ表面上にトナーが留まって付着するトナー付着箇所が発生するのを抑制し、トナー固着が発生する基点の生成を阻止することが重要であることを見出した。このようなトナー付着箇所の発生を抑制するには、トナーとロータとの間の付着力を低下させる必要がある。その方法としては、通常、表面粗さを低下させて機械的な付着力を低下させる方法が挙げられる。しかしながら、表面粗さを低下させるにも限界があるため、本発明者らの研究の結果、表面粗さを低下させて機械的な付着力を低下させたとしても、上述した低融点トナーを用いる場合には、トナー付着箇所の発生を十分に抑制するには至らなかった。
【０００９】
本発明においては、ロータ表面が銅と錫の合金層で形成されているので、後述するように、ニッケルメッキ層等の表面層を有するロータと比較して、ロータに低融点トナーが固着するのを抑制することができる。これは、ロータ表面を銅と錫の合金層で構成することで、マイナス帯電性のトナーとロータとの間の静電的付着力を低下させることができることに起因するものと考えられる。その結果、機械的な付着力を低下させるだけでは十分に達成できなかった低融点トナーとロータとの間の付着力の低下を、更に進めることが可能となり、従来よりもトナー付着箇所の発生を十分に抑制できるものと推測される。なお、合金層の銅と錫の成分含有率は、ニッケル等の単一材料からなる金属メッキ層が表面に形成されたロータよりもトナー固着の抑制効果が高まる効果が得られる範囲で、適宜選択可能である。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、ロータに低融点トナーが固着するのを抑制することが可能となるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のプリンタの全体構成を示す模式図である。
【図２】同プリンタにおけるイエローに対応した作像部の構成を示す模式図である。
【図３】同プリンタにおけるトナー補給経路の概略構成を示す説明図である。
【図４】フローテスターで測定されるデータのフローカーブを示すグラフである。
【図５】フローテスターで測定されるデータのフローカーブを示すグラフである。
【図６】実施形態のロータを用いたモーノポンプと、従来のロータを用いたモーノポンプとの比較実験例（実験例１）の結果を示すグラフである。
【図７】実施形態のロータの表面粗さを変化させた実験例２の実験結果を示すグラフである。
【図８】実施形態のロータのピッカーズ硬度Ｈｖを変えた実験例３の実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る粉体ポンプを、画像形成装置としてのプリンタにおけるトナー補給装置のトナー移送手段に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のプリンタの全体構成を示す模式図である。
図１に示すように、本プリンタ１００の上方にあるトナー補給装置３１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つの粉体収容部としてのトナーカートリッジ（トナー容器）３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。このトナー補給装置３１におけるトナーカートリッジ以外の部分は、トナーカートリッジから排出される粉状のトナー（粉体）を搬送先である後述の現像装置に搬送するトナー移送手段としてのトナー搬送装置である。
【００１３】
トナー補給装置３１の下方には、中間転写ユニット１５が配設されている。中間転写ユニット１５の中間転写体としての中間転写ベルト８に対向するように、各色に対応した作像部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋが並設されている。
【００１４】
図２は、イエローに対応した作像部６Ｙの構成を示す模式図である。
図２に示すように、イエローに対応した作像部６Ｙは、潜像担持体としての感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電部４Ｙ、現像装置５Ｙ（現像部）、クリーニング部２Ｙ、除電部（不図示）等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成される。
【００１５】
なお、他の３つの作像部６Ｍ，６Ｃ，６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様な構成になっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの説明を適宜省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみを説明を行うことにする。
【００１６】
図２において、感光体ドラム１Ｙは、図示しない駆動モータによって図中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部４Ｙによる帯電位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（「帯電工程」）。その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光部７（図１参照）から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達し、この位置での露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（「露光工程」）。その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング部２Ｙとの対向位置に達する。この位置で感光体ドラム１Ｙに残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって機械的に掻き取られて回収される（「クリーニング工程」）。最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、図示しない除電部との対向位置に達し、この位置で感光体ドラム１上の残存電位が除去される。以上により、感光体ドラム１上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
【００１７】
なお、上述の作像プロセスは、他の作像部６Ｍ，６Ｃ，６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様に行われる。すなわち、作像部の下方に配設された露光部（露光装置）７から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体ドラム１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに向けて照射される。詳しくは、露光部７は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動された回転多面鏡であるポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体ドラム上に照射する。その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する（「１次転写工程」）。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
【００１８】
ここで、図１に示すように、中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、中間転写クリーニング部１０、等で構成される。中間転写ベルト８は、３つのローラ１２，１３，１４によって張架、支持されるとともに、駆動ローラである２次転写バックアップローラ１２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００１９】
４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋに、トナーの正規帯電極性（マイナス極性）とは逆極性の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト８は矢印方向に走行し、各１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写される。
【００２０】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト８は、２次転写ローラ１９との対向位置に達する。この位置で、２次転写バックアップローラ１２が、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された転写紙等の被転写材（記録材）Ｐ上に転写される（「２次転写工程」）。
【００２１】
中間転写ベルト８には、被転写材Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存するが、中間転写ベルト８が中間転写クリーニング部１０の位置に達することで、この位置で、中間転写ベルト８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００２２】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された被転写材Ｐは、プリンタ本体１００の下方に配設された給紙部２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部２６には、転写紙等の被転写材Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の被転写材Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。
【００２３】
レジストローラ対２８に搬送された被転写材Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対２８が回転駆動され、被転写材Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、被転写材Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００２４】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された被転写材Ｐは、定着部２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ及び加圧ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。その後、被転写材Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対２９によって装置外へ排出された被転写材Ｐは、出力画像として、スタック部３０上に順次スタックされる。こうして、プリンタにおける一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２５】
次に、図２を参照して、作像部における現像装置の構成及び動作について、更に詳しく説明する。
現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙに対向する現像ローラ５１Ｙ、現像ローラ５１Ｙに対向するドクターブレード５２Ｙ、現像剤収容部５３Ｙ，５４Ｙ内に配設された２つの搬送部材である搬送スクリュー５５Ｙ、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５６Ｙ、等で構成される。現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部５３Ｙ，５４Ｙ内には、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤Ｇが収容されている。現像剤収容部５４Ｙは、その上方に形成された開口を介して、粉体搬送経路を形成しているトナー搬送パイプ４３Ｙに連通している。
【００２６】
上記構成の現像装置５Ｙは次のように動作する。
現像ローラ５１Ｙのスリーブは、図２の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転に伴い現像ローラ５１Ｙ上を移動する。
【００２７】
現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。詳しくは、現像装置５Ｙ内のトナー消費に応じて、トナーカートリッジ３２Ｙに収容されているトナーが、トナー補給経路４３Ｙ，６０，７０，７１を介して現像剤収容部５４Ｙ内に補給される。なお、トナー補給装置３１及びトナーカートリッジ３２Ｙの構成及び動作については、後で詳しく説明する。
【００２８】
その後、現像剤収容部５４Ｙ内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュー５５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合、攪拌されながら、２つの現像剤収容部５３Ｙ，５４Ｙを循環する（図２中の紙面に垂直な方向の移動）。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５Ｙ上に担持される。
【００２９】
現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電解によって、感光体ドラム１上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５１Ｙ上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転に伴い現像剤収容部５３Ｙの上方に達し、この位置で現像ローラ５１Ｙから離脱される。
【００３０】
次に、トナー補給装置３１に設置されたトナーカートリッジ３２Ｙ内のトナーを搬送先である現像装置５Ｙに導く粉体搬送経路であるトナー補給経路４３Ｙ，６０，７０，７１について説明する。
図３は、トナー補給経路４３Ｙ，６０，７０，７１の概略構成を示す説明図である。
図３においては、理解を容易にするために、トナーカートリッジ３２Ｙ、トナー補給経路４３Ｙ，６０，７０，７１および現像装置５Ｙの配置方向を変えて図示している。実際には、図３において、トナーカートリッジ３２Ｙおよびトナー補給経路の一部の長手方向が紙面垂直方向になるように配設されている（図１参照）。
【００３１】
プリンタ本体１００のトナー補給装置に設置された各トナーカートリッジ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ内のトナーは、各色の現像装置内のトナー消費に応じて、トナー色ごとに設けられたトナー補給経路を経て適宜各現像装置内に補給される。４つのトナー補給経路は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる以外はほぼ同一構造である。
【００３２】
詳しくは、トナーカートリッジ３２Ｙがプリンタ本体１００のトナー補給装置３１にセットされると、トナーカートリッジ３２Ｙの保持部３４Ｙにトナー補給装置３１のトナー搬送管７０（ノズル）の一端部が接続される。このとき、トナーカートリッジ３２Ｙの口栓部材３４ｄ（開閉部材）は、保持部３４Ｙのトナー排出口を開放する。これにより、トナーカートリッジ３２Ｙの容器本体３３Ｙ内に収容されたトナーが、トナー排出口を介して、トナー搬送管７０内に排出される。トナー排出口側とは反対側のトナー搬送管７０の他端部は、トナー搬送部材であるチューブ７１の一端部に接続されている。チューブ７１は、親トナー性の低いフレキシブルなゴム材料で形成されている。
【００３３】
トナー搬送管側とは反対側のチューブ７１の他端部は、トナーを吸引する吸引部としての粉体ポンプ６０に接続されている。この粉体ポンプ６０は、モーノポンプと呼ばれる一軸偏芯スクリューポンプである。粉体ポンプ６０は、ロータ６１、ステータ６２、吸引口６３、ユニバーサルジョイント６４、モータ６６等で構成されている。ロータ６１は、樹脂や金属材料からなる軸が螺旋状にねじられたように形成されている。ロータ６１の一端は、ユニバーサルジョイント６４を介して、モータ６６に回転自在に連結されている。
【００３４】
本実施形態において、ロータは、軸部（ロータ基材）が亜鉛をダイキャスト法で成形したもので、銅と錫の混合液中で電気メッキしてその外周面を銅と錫の合金層としたものである。ステータ６２はゴム材料からなり、その穴部が、長円形の断面が螺旋状にねじられたように形成されている。ステータ６２の穴部には、ロータ６１が挿着されている。
【００３５】
このように構成された粉体ポンプ６０は、回転駆動源のモータ６６によってステータ６２内のロータ６１を所定方向に回転駆動されることにより、トナーカートリッジ３２Ｙ内のトナーを、チューブ７１を介して吸引口６３に吸引する。吸引口６３まで吸引されたトナーは、ステータ６２とロータ６１との空隙に送入されて、ロータ６１の回転に沿って他端側に送出される。送出されたトナーは、粉体ポンプ６０の送出口６７から排出され、トナー搬送パイプ４３Ｙを介して現像装置５Ｙ内に補給される（図３中に矢印方向の移動）。
【００３６】
ここで、本実施形態で使用するトナーは、Ｔ１／２温度が１１０℃以下であり、かつ、ガラス転移点（Ｔｇ）が４０℃以上５５℃以下の範囲であるマイナス帯電性の低融点トナーである。具体的には、特許文献２に開示されている低融点トナーを好適に使用することができる。
【００３７】
図４及び図５は、島津製作所社製の高架式フローテスターＣＦＴ５００型のフローテスターで測定されるデータのフローカーブを示すグラフであり、Ｔ１／２温度やガラス転移点（Ｔｇ）は、これらのグラフから読み取ることができる。なお、グラフ中、「Ｔｓ」は軟化温度を示し、「Ｔｆｂ」は流出開始温度を示し、「１／２法における溶融温度」とあるのは「Ｔ１／２温度」のことである。測定条件は以下のとおりである。
《測定条件》
荷重    ：１０［ｋｇ／ｃｍ２］
昇温速度：３．０［℃／ｍｉｎ］
ダイ口径：０．５０［ｍｍ］
ダイ長さ：１０．０［ｍｍ］
【００３８】
本実施形態で使用するトナーは、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂を含むトナー組成分を溶解又は分散させ、その溶解液又は分散物を樹脂微粒子を含む水系媒体中で架橋剤又は伸長剤と反応させて得られたものである。トナーバインダー（トナーの母体となる樹脂成分）は変性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を含有するものである。本実施形態で使用するトナーの結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性をもつがゆえに定着開始温度付近において、急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下し（シャープメルト性を有し）、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することができる。また、離型幅（定着下限温度とホットオフセット発生温度の差）についても、良好な結果を示す。
【００３９】
また、本実施形態のトナーの体積平均粒径（Ｄｖ）は、４μｍ以上８μｍ以下の範囲であるのが好ましい。本実施形態のトナーの体積平均粒径は、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターＴＡII」を用い、アパーチャー径１００μｍで測定したものである。このような乾式トナーを用いることで、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー画像形成装置などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。一般には、トナーの粒子径は小さければ小さいほど、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、上述した好適範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させるなどの不具合を発生させやすくなる。逆に、トナーの粒子径が上述した好適範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなるとともに、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。
【００４０】
また、本実施形態のトナーの円形度は、０．９５以上０．９９以下の範囲であるのが好ましい。
トナーは、特定の形状分布を有することが重要であり、平均円形度が０．９５未満で、球形からあまりに離れた不定形のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない場合が多い。なお、形状の計測方法としては、懸濁液中のトナー粒子をＣＣＤカメラで光学的に撮像し、画像解析して計測する方法により得られる。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が円形度であり、その平均値である平均円形度が０．９５以上０．９９以下の範囲であるトナーが、適正な濃度再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である。より好ましくは、平均円形度が０．９６以上０．９９以下の範囲で、０．９６未満の円形度である粒子が全体の１０％以下である。
【００４１】
なお、平均円形度が０．９９１以上の場合、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体ドラム１上および中間転写ベルト８などのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こしやすい。例えば、画像面積率の低い現像・転写では転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、写真画像など画像面積率の高いもの、さらには、給紙不良等で未転写の画像形成したトナーが感光体上に転写残トナーとして発生することがあり、蓄積すると画像の地汚れを発生してしまう。また、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。
【００４２】
本実施形態のトナーの平均円形度は、東亜医用電子株式会社製のフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００により計測したものである。具体的な測定方法は、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして上記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００４３】
ここで、本実施形態のトナーのように低融点トナーを使用する場合、ロータ６１の表面をニッケルの金属メッキ層で形成した従来のモーノポンプでは、トナー補給装置のロータ６１の表面にトナーが固着するという問題が発生することがあった。そのため、ロータ表面の表面粗さを十分に小さくしてトナーの機械的な付着力を低減しても、ロータ６１の表面に対するトナー固着を十分に抑制することは難しかった。
【００４４】
そこで、本実施形態では、ロータ６１の表面を、ニッケル等の単一材料からなる金属メッキ層に代えて、銅と錫との合金層とし、これによりロータ表面に対するトナーの静電的な付着力を低減させることとした。その結果、トナーの機械的な付着力を低減することでは困難であったトナー固着の抑制を実現できるに至った。
【００４５】
本実施形態のロータ６１の一例としては、亜鉛をダイキャスト法で成形したロータ基材の表面にまず銅メッキ層（接合層）を形成し、その上にニッケルメッキ層（接合層）を形成し、その上に銅と錫の合金層（以下「銅−錫合金層」という。）をメッキしたものを用いることができる。表層となる銅−錫合金層の成分含有率は、例えば、銅５２％、錫４０％、その他８％であり、本実施形態のロータ６１における銅−錫合金層の成分含有率はこのようになっている。ただし、ニッケル等の単一材料からなる金属メッキ層が表面に形成されたロータよりもトナー固着の抑制効果が高まる効果が得られる範囲であれば、銅−錫合金層の成分含有率は適宜変更可能である。
【００４６】
〔実験例１〕
次に、本発明者らが行った実験例（以下、本実験例を「実験例１」という。）について説明する。
図６は、本実施形態のロータ（表面に銅−錫合金層を有するもの）を用いたモーノポンプと、従来のロータ（表面にニッケルメッキ層を有するもの）を用いたモーノポンプとの比較実験例である本実験例１の結果を示すグラフである。
本実験例１では、本実施形態で使用する低融点トナーを用いてそれぞれのモーノポンプを搭載したトナー補給装置の耐久試験を行い、各モーノポンプの差圧（吸引圧力）を定期的に測定した。図６に示すグラフの横軸は、耐久試験におけるトナー補給装置の駆動時間を、画像面積率５％での印刷枚数に換算したときの印刷枚数（ラン枚数）をとったものである。いずれのロータも、表面粗さＲａが１．０となるように表面を加工したものを用いている。なお、表面粗さは、ＪＩＳ０６０１−１９７６に準拠して測定したものである。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態のモーノポンプは、印刷枚数が３０００ｋ枚に達した時点においても、トナー補給装置として稼働する際の目標値である１．５ｋＰａを超えた差圧を維持できている。これに対し、従来のモーノポンプは、印刷枚数が１０００ｋ枚を超えるあたりから、その差圧が目標値（１．５ｋＰａ）を下回り始め、その後も差圧を減少している。この差圧の減少は、ロータの凸部にトナーが固着したことによるものであった。本実験例１で用いたロータは、いずれも表面粗さＲａが１．０となるように表面を加工したものであり、ロータに対するトナーの機械的な付着力に大きな差は生じていないものと考えられる。このことを含めて総合的に判断すると、本実施形態のロータは、その表面を銅−錫合金層で形成したことで、ロータに対するトナーの静電的な付着力が減少した結果、トナー固着の基点となるロータに対するトナー付着箇所の発生が抑制されたことにより、ロータへのトナー固着が抑制され、経時的に差圧が維持できているものと推察される。
【００４８】
〔実験例２〕
次に、本発明者らが行った他の実験例（以下、本実験例を「実験例２」という。）について説明する。
図７は、本実施形態のロータ（表面に銅−錫合金層を有するもの）の表面粗さＲａを変化させた本実験例２の実験結果を示すグラフである。
本実験例２は、本実施形態と同じ成分含有率を有する銅−錫合金層のロータの表面を加工して、表面粗さがＲａ＝０．３、Ｒａ＝１．０、Ｒａ＝１．５、Ｒａ＝２．０となるように形成した４つのロータについて、それぞれ、上述した実験例１と同じ耐久試験を行ったものである。いずれのロータも、その表面の硬度（ピッカーズ硬度Ｈｖ）が２００となるように表面を加工したものを用いている。
【００４９】
図７に示すように、ロータの表面粗さＲａが小さいほど、経時的に高い差圧が維持できている。本実験例２で使用する低融点トナーは、本実施形態で使用したものであるが、このトナーは低融点トナーの範囲に含まれるトナーの中でも、ロータに対するトナー固着が発生しやすいものである。そのため、ロータの表面粗さＲａをある程度低くして、ロータに対するトナーの機械的付着力を減少させておかないと、ロータ表面を銅−錫合金層で構成して静電的付着力を減少させる効果だけでは、経時的にトナー固着を抑制することは難しい。本実験例２でも、ロータの表面粗さＲａが２．０の場合では、２５０ｋ枚の時点で、その差圧が目標値（１．５ｋＰａ）を下回ってしまい、また、ロータの表面粗さＲａが１．５の場合では、５００ｋ枚の時点で、その差圧が目標値（１．５ｋＰａ）を下回っている。
【００５０】
一方、本実験例２によれば、ロータの表面粗さＲａが１．０以下の場合、印刷枚数が３０００ｋ枚に達した時点においても、トナー補給装置として稼働する際の目標値である１．５ｋＰａを超えた差圧を維持できている。したがって、ロータの表面粗さＲａが１．０以下となるように加工して機械的付着力を減少させることで、ロータ表面を銅−錫合金層で構成して静電的付着力を減少させる効果と相まって、トナー固着が発生しやすい低融点トナーを用いる場合でも、経時的なトナー固着を安定して抑制できる。
【００５１】
なお、表面粗さＲａが０．３未満であるロータを作成することも可能ではあるが、そのためにはロータ基材（亜鉛）の表面もその表面粗さＲａが相当程度低くなるように加工することが必要となる。そのため、ロータ基材の材質変更や研磨時間の増加に加えて、銅−錫合金層のコーティング条件の改善など、コストが高騰することが予想されるので、表面粗さＲａの条件は０．３以上とするのが好ましい。
【００５２】
具体的に、表面粗さＲａが１．０以下であるロータを作成する場合、そのような低い表面粗さＲａを、ロータ表面を構成する銅−錫合金層（薄い被膜）の加工だけで得ることは困難であり、その下地となるロータ基材の表面もその表面粗さＲａがある程度低くなるように加工することが要求される。本発明者らの研究の結果、表面粗さＲａが１．０以下である銅−錫合金層を表面被膜としたロータを作成するには、その下地となるロータ基材の表面粗さＲａが３．２以下であることが好ましいことが判明した。
【００５３】
〔実験例３〕
次に、本発明者らが行った更に他の実験例（以下、本実験例を「実験例３」という。）について説明する。
図８は、本実施形態のロータ（表面に銅−錫合金層を有するもの）のピッカーズ硬度Ｈｖを変えた本実験例３の実験結果を示すグラフである。
本実験例３は、本実施形態と同じ成分含有率を有する銅−錫合金層の膜硬度（ピッカーズ硬度Ｈｖ）がＨｖ＝１５０、Ｈｖ＝２００となるように形成した２つのロータについて、それぞれ、上述した比較実験例と同じ耐久試験を行ったものである。いずれのロータも、その表面粗さＲａが１．０となるように表面が加工されている。
【００５４】
図８に示すように、ロータの銅−錫合金層の膜硬度（ピッカーズ硬度Ｈｖ）が大きいほど、経時的に高い差圧が維持できる。本実験で使用する低融点トナーは、本実施形態で使用したものであるが、このトナーは粉体状態において比較的硬度が高いものである。そのため、ロータ表面の硬度をある程度高くしておかないと、移送中のトナーによってロータ表面が削られて、ロータ表面の表面粗さを大きくしてしまう。本実験でも、ロータ表面を構成する銅−錫合金層の硬度Ｈｖが１５０である場合には、１２５０ｋ枚の時点で、その差圧が目標値（１．５ｋＰａ）を下回っている。これは、移送中のトナーによってロータ表面が削られてロータ表面の表面粗さを大きくなり、これによりトナーの機械的付着力が大きくなって経時的にトナー固着が生じたものと推測される。
【００５５】
一方、本実験例３によれば、ロータ表面を構成する銅−錫合金層の硬度Ｈｖが２００である場合、印刷枚数が３０００ｋ枚に達した時点においても、トナー補給装置として稼働する際の目標値である１．５ｋＰａを超えた差圧を維持できている。したがって、ロータ表面を構成する銅−錫合金層の硬度Ｈｖが２００以上であることで、トナーによる表面粗さＲａの増加を防ぐことができ、経時的に安定してトナー固着を抑制できる。
【００５６】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
螺旋状に延びる溝によって形成された貫通孔を有するステータ６２と、該貫通孔の内周面との間にトナー移送用の空隙が形成されるように螺旋状の溝が外周面に形成されたロータ６１とを有し、該ロータ６１を回転させることで該空隙を移動させて該空隙に入ったトナーを移送する粉体ポンプ６０において、上記トナーは、Ｔ１／２温度が１１０℃以下であり、かつ、ガラス転移点（Ｔｇ）が４０℃以上５５℃以下の範囲であるマイナス帯電性の低融点トナーであり、上記ロータ６１の表面が銅と錫の合金層で形成されていることを特徴とする。
これによれば、上述したように、ロータへのトナー固着が置きやすい低融点トナーを用いる場合でも、ロータへのトナー固着を抑制することが可能となる。
【００５７】
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、上記トナーは、有機溶媒中に活性水素基を有する化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂を含むトナー組成分を溶解又は分散させ、その溶解液又は分散物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中で架橋剤又は伸長剤と反応させて得られるものであって、該トナーの母体となる樹脂成分が変性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を含有するものであることを特徴とする。
このようなトナーは、上述したように、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下し（シャープメルト性を有し）、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することができるが、低融点トナーの中でもトナー固着が特に発生しやすい。本態様Ｂは、このようなトナーを用いる場合でも、ロータへのトナー固着を抑制することが可能である。
【００５８】
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、上記ロータ６１のロータ基材は、亜鉛で形成されており、上記合金層は、上記ロータ基材の表面上に、所定の接合層（銅メッキ層及びニッケルメッキ層等）を形成した上にメッキ処理されたものであることを特徴とする。
これによれば、低コスト化を図るためにロータ基材を亜鉛で形成する場合でも、そのロータ基材上に銅と錫の合金層を強固に固定することができ、経時使用により合金層が剥がれ落ちるなどの不具合を抑制できる。
【００５９】
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかの態様において、上記合金層は、表面粗さＲａが１．０以下であることを特徴とする。
これによれば、上述したように、低融点トナーの中でも特にトナー固着が発生しやすいトナーを用いる場合でも、経時的に安定してトナー固着を抑制できる。
【００６０】
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、上記ロータのロータ基材は、表面粗さＲａが３．２以下であることを特徴とする。
これによれば、ロータ基材上に形成される合金層が薄い被膜であっても、その合金層の表面粗さＲａを１．０以下とすることが容易となる。
【００６１】
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかの態様において、上記合金層は、硬度Ｈｖが２００以上であることを特徴とする。
これによれば、上述したように、比較的硬度の高いトナーを用いる場合でも経時使用によるロータの表面粗さの上昇を抑制でき、経時的に安定してトナー固着を抑制できる。
【００６２】
（態様Ｇ）
上記態様Ａ乃至Ｆのいずれかの態様において、上記トナーは、体積平均粒径が４μｍ以上８μｍ以下の範囲であることを特徴とする。
これによれば、高解像で高画質の画像を得ることが望まれる画像形成装置のトナー移送手段として、本粉体ポンプを好適に利用することが可能である。
【００６３】
（態様Ｈ）
上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかの態様において、上記トナーは、平均円形度が０．９５以上０．９９以下の範囲であることを特徴とする。
これによれば、適正な濃度再現性のある高精細な画像を形成することが望まれる画像形成装置のトナー移送手段として、本粉体ポンプを好適に利用することが可能である。
【００６４】
（態様Ｉ）
トナー補給装置を備えた画像形成装置において、上記トナー補給装置のトナー移送手段として、上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかの態様に係る粉体ポンプを用いたことを特徴とする。
これによれば、経時的に安定したトナー補給動作を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  感光体ドラム
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ  現像装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ  作像部
７  露光部
８  中間転写ベルト
１０  中間転写クリーニング部
２０  定着部
２６  給紙部
２７ 給紙ローラ
３１  トナー補給装置
３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ  トナーカートリッジ
４３  トナー搬送パイプ
５１  現像ローラ
５２  ドクターブレード
５３，５４  現像剤収容部
５６  濃度検知センサ
６０  粉体ポンプ
６１  ロータ
６２  ステータ
６３  吸引口
６６  モータ
６７  送出口
７０  トナー搬送管
７１  チューブ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特許第３５２３１４９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０２４５８号公報
【図１】
0005936113.tif 000002
【図２】
0005936113.tif 000003
【図３】
0005936113.tif 000004
【図４】
0005936113.tif 000005
【図５】
0005936113.tif 000006
【図６】
0005936113.tif 000007
【図７】
0005936113.tif 000008
【図８】
0005936113.tif 000009