(57)【要約】【課題】  一成分接触現像方式で扁平トナーを用いた場合であっても、現像剤担持体上の扁平トナーを配向させることを可能とし、少ないトナーで高い着色力を出すことができる現像装置を提供する【解決手段】  現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体に接触して設けられ、表面に発泡層を備え、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体に接触するようにして現像剤を規制する現像剤規制部材を有する現像装置において、現像剤は投影面積が最大となる方向から見たときの面積に相当する円の直径の平均である平均円相当径ｄａｖ（μｍ）と、現像剤の平均最大厚みｈａｖ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄａｖ／ｈａｖを３以上５０以下とし、現像剤供給部材の表面は、現像剤担持体と当接して形成されるニップ部において、現像剤担持体の表面と同じ向きに向けて移動するように回転する。【選択図】  図１
2019090902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、
前記現像剤を担持する回動可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に接触して設けられ、表面に発泡層を備え、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に接触するようにして前記現像剤を所定の層厚に規制する現像剤規制部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤は、投影面積が最大となる方向から見たときの面積に相当する円の直径の平均である平均円相当径ｄａｖ（μｍ）と、前記現像剤の平均最大厚みｈａｖ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄａｖ／ｈａｖが３以上５０以下となるようにされ、
前記現像剤供給部材の表面は、前記現像剤担持体と当接して形成されるニップ部において、前記現像剤担持体の表面と同じ向きに向けて移動するように回転することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記ニップ部を通過後、前記現像剤規制部材で規制される前における前記現像剤担持体の上の前記現像剤の量が、０．０１（ｍｇ／ｃｍ２）以上０．１５（ｍｇ／ｃｍ２）であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記平均円相当径ｄ（μｍ）が５．０μｍ以上１５．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記平均最大厚みｈ（μｍ）が０．２μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材は、前記発泡層に前記現像剤を保持できるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等に用いられる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として電子写真方式を用いたものが知られている。電子写真方式の画像形成装置では、感光体に形成された静電潜像を現像装置から供給するトナーで現像し、トナー像を形成する。トナー像は、転写手段により直接もしくは中間転写体を介して感光体から記録紙に転写され、転写工程の終了した記録紙は定着手段へと搬送され、一対のローラからなる加熱加圧する手段を用いてトナー像を記録紙に永久固定する。
【０００３】
近年、現像装置、ひいてはカートリッジを小型化する観点から少ないトナーで高い着色力を出すことが求められている。現像装置、ひいてはカートリッジを小型化する観点からキャリアを用いない一成分現像システムとし、トナーの着色力を改善する方法として、例えば扁平トナーを用いる方法が提案されている（特許文献１）。扁平トナーの平たい面（扁平面）が記録紙に対して接触するように向きを揃え、配向状態とする。これにより、球形トナーに対し少ないトナー量で記録紙を隠ぺいすることができ、結果として着色力を向上させることができる。しかし、従来の画像形成方法で扁平トナーを用いても、配向状態とすることが難しく、着色力を向上させることが困難であった。
【０００４】
そこで扁平トナーの扁平面が記録紙表面に接触する配向状態となるように扁平トナーに作用する電界を形成すると共に、記録紙上に配向された扁平トナーを加圧下で記録紙に固着させる定着手段が開示されている（特許文献２）。このように、記録紙の扁平トナー配向状態にして定着工程を行うことで、画像濃度を上げることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０４００４号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、定着手段において、扁平トナーを記録紙表面に配向状態に作用させる電界を形成させた場合、記録紙上の偏平トナーが電界により散ってしまい、記録紙に定着される画像の画質が低下してしまうことがあった。また、紙の繊維内に侵入した扁平トナーに対しては、定着工程で電界を印加しても扁平トナーを配向させることが困難であった。
【０００７】
本出願に係る発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一成分接触現像方式において、現像剤担持体上の扁平トナーを配向させることで、像担持体および記録紙上のトナー像を配向させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本出願に係る現像装置は、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持する回動可能な現像剤担持体と、現像剤担持体に接触して設けられ、表面に発泡層を備え、現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、現像剤担持体に接触するようにして現像剤を所定の層厚に規制する現像剤規制部材と、を有する現像装置であって、現像剤は投影面積が最大となる方向から見たときの面積に相当する円の直径の平均である平均円相当径ｄａｖ（μｍ）と、現像剤の平均最大厚みｈａｖ（μｍ）の比で示される平均扁平度ｄａｖ／ｈａｖが３以上５０以下となるようにされ、現像剤供給部材の表面は、現像剤担持体と当接して形成されるニップ部において、現像剤担持体の表面と同じ向きに向けて移動するように回転することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、一成分接触現像方式で扁平トナーを用いた場合であっても、現像剤担持体上の扁平トナーを配向させることを可能とし、少ないトナーで高い着色力を出すことができる現像装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】順方向回転において、現像ローラ上を搬送される扁平トナーの配向状態の変化を示す模式図である。
【図２】実施例に係るプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】実施例に係る現像室の断面図である。
【図４】カウンター方向へ回転した場合における現像ローラ上を搬送される扁平トナーの配向状態の変化を示す模式図である。
【図５】記録材上のトナー付着量と画像濃度との関係を示すグラフである。
【図６】実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【図７】扁平トナーの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施例］
（画像形成装置）
電子写真画像形成装置の一実施例の全体構成と画像形成方法の概略について説明する。図６は、画像形成装置１００の断面図である。画像形成装置１００は、中間転写方式を採用したフルカラーレーザービームプリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材１７（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成する。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。画像形成装置１００は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを構成する複数のプロセスカートリッジ１０１を有する。本実施例では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置され、画像形成装置１００は各色毎に画像形成を行うタンデム方式とされている。
【００１２】
プロセスカートリッジ１０１は、画像形成装置本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ１０１は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ１０１内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーＴ（現像剤）が収容されている。
【００１３】
（画像形成のフロー）
次に画像形成のフローを説明する。画像形成装置１００は、像担持体としてドラム形の電子写真感光体（感光ドラム）１を備えている。感光ドラム１は、駆動力が伝達されることにより、軸を中心に図２中の矢印Ａ方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００１４】
感光ドラム１は、その表面が帯電装置としての帯電ローラ２によって帯電される。帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に接触配置されており、感光ドラム１の矢印Ａ方向の回転に伴って従動回転する（図２）。帯電ローラ２には、帯電バイアス印加電源（不図示）によって、例えば直流電圧からなる帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム１表面が所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。
【００１５】
帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３によって静電潜像が形成される。露光装置３は、レーザスキャナ、ポリゴンミラー、反射レンズ等を有しており、画像情報に基づいたレーザ光を感光ドラム１表面に照射して照射部分の電荷を除去し、静電潜像を形成するものである。こうして感光ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像装置４によってトナーＴが付着され、トナー像として現像される（図２）。感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、一次転写ローラ５にトナーＴの正規の帯電極性とは逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト１８に転写される。中間転写ベルト１８上のトナー像は、中間転写ベルト１８の移動と同期が取られて二次転写部へと搬送された記録材１７に二次転写される。トナー像が転写された記録材１７は、定着手段としての定着装置１１に搬送される。定着装置１１において記録材１７に熱および圧力を加えられることで、記録材１７にトナー像が定着される。
【００１６】
［プロセスカートリッジの構成］
次に、本実施例の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジ１０１の全体構成について説明する。
【００１７】
図２は、感光ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ１０１の概略断面（主断面）図である。プロセスカートリッジ１０１は、感光ドラム１等を備えたクリーニング装置９と、現像剤担持体としての現像ローラ１２等を備えた現像装置４とを一体化して構成される。
【００１８】
クリーニング装置９には、感光ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材１０と帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材１０によって感光ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下し、収容される。
【００１９】
一方、現像装置４は、トナー収容室１５ａと現像室１５ｂから成る現像容器１５を備え、トナー収容室１５ａは現像室１５ｂの下方に配置されている。現像室１５ｂには、トナーＴを担持する現像ローラ１２（現像剤担持体）と、現像ローラ１２にトナーＴを供給するトナー供給ローラ１３（現像剤供給部材）と、現像ローラ１２上のトナーＴを規制する現像ブレード１６（現像剤規制部材）が配置されている。
【００２０】
［現像装置の構成］
次に、図３を用いて現像ローラ１２上にトナー層を形成する構成を説明する。図３は、本実施例の現像室１５ｂにおける現像ローラ１２近傍の断面図を示している。
【００２１】
現像ローラ１２は、現像容器１５に対し回動可能に固定され、不図示の電源に接続される導電性を有する芯金（軸部材）と、芯金の周りに形成されている弾性層を備える。本実施例では、弾性層の表面にアクリル・ウレタン系ゴムで形成した表面層を有する構成とした。現像ローラ１２表面には、粗し粒子として、アクリル樹脂粒子が分散されており、アクリル樹脂粒子の部数を変更することで現像ローラ１２表面の表面粗さを変更している。表面粗さＲｚは、４μｍ以上１０μｍ以下の範囲としたが、適宜変更してもよい。なお表面粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による十点平均粗さＲｚであり、それらの測定は、接触式表面粗さ計（（株）小坂研究所製：サーフコーダーＳＥ−３４００）を用い、現像ローラ１２の表面に対して測定した。測定条件は、送りスピードが０．０５ｍｍ／秒、測定長さは２．５ｍｍである。
【００２２】
一方トナー供給ローラ１３は、導電性芯金と、導電性芯金の周りに発泡層を備える弾性スポンジローラであり、現像ローラ１２との間に所定のニップ部Ｎ（接触部）を形成するようにして現像容器１５に対し回動可能に固定されている。なお本実施例ではトナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２同様、外径１５ｍｍとされ、トナー供給ローラ１３の現像ローラ１７への侵入量、即ちトナー供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを１．０ｍｍとなるように構成している。そして現像ローラ４２に対して供給ローラ４３に印加する電位差Δを設けることで現像ローラ１２上に供給されるトナー量を変更している。ここで、電位差Δがマイナスとは、トナー供給ローラ１３には現像ローラ１２に対して、供給側のバイアスが印加されていることを意味する。
【００２３】
このようにして、トナー供給ローラ１３によって現像ローラ１２にトナーＴが供給される。現像ブレード１６は、現像ローラ１２と当接部で接触するように構成されている。このため、現像ローラ１２に担持されたトナーＴは、現像ローラ１２の回転に伴い、現像ブレード１６との当接部へ進入し、現像ローラ１２と現像ブレード１６との間での摺擦で摩擦帯電され、電荷を付与されると同時にその層厚が規制される。規制された現像ローラ１２上のトナーＴは、現像ローラ１２の回転により、感光体ドラム１とのニップ部Ｎに搬送され、感光体ドラム１上の静電像をトナー像として現像、可視化する。
【００２４】
（トナー）
以下、本実施例で用いられるトナーＴについて図７を用いて説明する。以下では、本実施例で用いられる扁平形状のトナーＴを扁平トナーＴｆと呼び、説明を行う。図７は、扁平トナーＴｆの平面図及び側面図を表している。Ｐ１は、投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーＴｆの投影面であり、ｔは扁平トナーＴｆの投影面に対して垂直な方向から見た扁平トナーＴｆの断面における最大厚みｈ（μｍ）をである。Ｐ２は、投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーＴｆの投影面Ｐ１と同じ大きさの面積の円を表し、ｄは投影面Ｐ１における円Ｐ２の直径、円相当径（μｍ）である。
【００２５】
扁平トナーＴｆは、円相当径（投影面Ｐ１における円Ｐ２の直径）ｄａｖの値と扁平トナーＴｆの断面における最大厚みｈａｖの値の比で示される平均扁平度ｄａｖ／ｈａｖが３以上５０以下となるようにした。平均扁平度ｄａｖ／ｈａｖの値が３以上とすることにより、扁平トナーの平たい面（扁平面）が記録紙に対して接触しないものが増え、配向性が低下し、扁平トナーとしての効果が得られにくくなることを抑制することができる。また、ｄａｖ／ｈａｖの値が５０以下とすることにより、トナーが欠けやすくなることを抑制し、扁平トナーＴｆから欠けて生じた小さな粒子が現像ローラ１２の表面に固着し、帯電性能が低下して発生する帯電不良によるかぶりを抑制することができる。
【００２６】
投影面積が最大となる方向から見た扁平トナーＴｆの平均円相当径ｄａｖ及び平均最大厚みｈａｖは、例えば以下の方法により測定することが出来る。まず初めに、扁平トナーＴｆを平滑な測定面上に横たわるように均一に分散付着させる。つぎに、扁平トナーＴｆの粒子５００個について、カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−８５００」（株式会社キーエンス製）により５００倍に拡大して、５００個のトナー粒子の円相当径ｄ及び最大厚みｈを測定する。そして５００個のトナー粒子の円相当径ｄ及び最大厚みｈからそれぞれ平均円相当径ｄａｖ、平均最大厚みｈａｖの算術平均値を求める方法で計測することができる。
【００２７】
なお、扁平トナーＴｆの平均円相当径ｄａｖの値の範囲は特に限定されるものではない。しかしながら、記録材１７として紙を用いた場合、紙の繊維で生じる凹凸を覆うことができるようにするため、ｄの値を５．０μｍ以上とし、トナーによる転写紙の隠ぺい率を高め、転写紙上の画像濃度が低下することを抑制することが好ましい。また平均円相当径ｄａｖの値が１５．０μｍ以下とすることにより、トナー粒子と現像ローラの接触面積が大きくなり、現像ローラへの付着力が高くなることを抑制し、現像効率が低下して転写紙上の画像濃度が低下することを抑制することができる。そのため、平均円相当径ｄａｖは、５．０μｍ以上１５．０μｍ以下の範囲とすることが好ましい。
【００２８】
また扁平トナーＴｆのｈの値の範囲は特に限定されるものではないが、平均最大厚みｈａｖの値が０．２μｍ未満の場合、現像容器１５内で受ける物理的ストレスの影響で扁平トナーＴｆが欠けやすくなる。扁平トナーＴｆから欠けて生じた小さな粒子は、現像ローラ１２の表面に固着し易く、帯電性能が低下し、帯電不良に伴うかぶりが発生し易くなることがある。また、平均最大厚みｈａｖの値が３．０μｍを超えると、現像ブレード１６と現像ローラ１２との間のニップ部Ｎを通過するトナー粒子数が減少するために、トナー１粒子に与えられる摩擦帯電量が大きくなりすぎ、トナーの帯電量が高くなる。その結果、現像効率が低下し、転写紙上の画像濃度が低下する。そのため、平均最大厚みｈａｖは、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の範囲とすることが好ましい。
【００２９】
扁平トナーＴｆの製造方法は、従来公知の手法で得られた、トナー粒子に熱と機械的な剪断力を付与して扁平化処理を施して製造することができる。本実施例では、トナー粒子の扁平化処理は、トナー粒子を分散した水系媒体に熱と剪断力を加えることにより扁平化処理を行っている。具体的には、懸濁重合法によって形成した重量平均径６．０μｍのトナーを分散したトナー分散液３００ｇを作成し、トナー分散液をトナーのガラス転移点以上である６０℃で加熱した。次に湿式分散機を用いてガラス転移点以上に加熱され軟化したトナーに剪断力を加え、トナーを変形させ、扁平トナーＴｆとした。湿式分散機の例として、粒径５００μｍのジルコニアビーズを投入したラボスターミニＬＭＺ０１５ａ（アシザワ・ファインテック社製）を用いることができる。本実施例では、湿式分散機で５分間処理（２５８５ｒｐｍの回転数、トナー分散液循環時の流量５００ｍｌ／分）を行った。扁平化処理終了後、トナー分散液を冷却し、扁平トナーＴｆを濾過、乾燥し、従来公知の分級機を用いて分級を行った。なお、本実施例では更にトナー１００質量部に対し、シリカ微粒子（ＲＹ２００：日本アエロジル社製）１５質量部を混合し、トナー（Ａ）を得た。本実施例では、平均円相当径ｄａｖが１０μｍと平均最大厚みｈａｖが１５μｍの扁平トナーを使用した。
【００３０】
（扁平トナーの配向性と画像濃度について）
扁平トナーＴｆは、球形トナーよりも少ないトナー量で高濃度の画像を得られることがあげられる点が長所として挙げられる。しかしながら、扁平トナーＴｆを用い、少ないトナー量で高濃度の画像を得るためには、扁平トナーＴｆの長手方向が記録材１７の面に沿った方向となった状態（配向状態）とする必要がある。
【００３１】
ここで、最大濃度画像（いわゆる、べた画像）を形成すべく、球形トナー、扁平トナーＴｆ、それぞれを記録紙１７上に転写した場合における、定着前の記録紙１７の状態を考える。球形トナーを用いた場合、トナー同士が重なりにくくなっている一方、同じ面積の記録材１７を覆う場合、多くのトナーを要する。一方、扁平トナーＴｆを用いた場合、扁平トナーＴｆの長手方向が揃えられ、配向された場合、球形トナーに比べ、少ないトナー量（トナー数）で紙を被覆できるため、トナー消費量を低減できる。しかしながら扁平トナーＴｆは、配向されていない場合、隣接する扁平トナーＴｆ同士が重なり合い、少ないトナー量（トナー数）で紙を被覆できるとしたメリットが損なわれる恐れがあった。ここで被付着物の付着面に付着している扁平トナーＴｆの個数に対して、付着面における法線方向と直交する線と扁平トナーＴｆの長手方向に延びる線とのなす角が±１５度以内となる（配向された）状態の扁平トナーＴｆの個数の比率（％）を配向率と定義する。扁平トナーＴｆの長手方向とは、扁平トナーＴｆの最も離れた２点を結んだ線が延びる方向である。なお被付着物は、例えば現像ローラ１２、感光体ドラム１が挙げられる。
【００３２】
図５（ａ）は、配向率が９５％の扁平トナーの場合と球形トナーの場合における記録材１７上のトナー付着量と画像濃度との関係を示すグラフである。例えば平均粒径７μｍの球形トナーを用いるときは０．４ｍｇ／ｃｍ２程度のトナー付着量で画像濃度が最大、つまり飽和値となる。それに対して、配向率が９５％の扁平トナーの場合では球形トナーよりも少ない０．２ｍｇ／ｃｍ２で画像濃度が最大、つまり飽和値とすることができる。
【００３３】
図５（ｂ）は、配向率が５０％と９５％の場合の記録材１７上のトナー付着量と画像濃度との関係を示すグラフである。配向率が５０％の場合は、画像濃度が飽和値に達し、画像濃度が最大となる単位面積当たり（１ｃｍ２）のトナー量が０．４ｍｇであり、配向率が９５％の場合に比べ、多くなっている。
【００３４】
以上の結果から単位面積当たりの濃度が同じとなる画像を形成する場合、記録材１７上における扁平トナーＴｆの配向率が低いものに比べ高いものは、感光ドラム１の潜像部を均一に覆うトナー量を少なくすることができ、トナー消費量を軽減することができる。つまり、記録材１７上における扁平トナーＴｆの配向率を高めることにより、画像濃度が最大となる画像をトナー消費量の低減を図りつつ、形成することができる。
【００３５】
なお本実施例では、現像ローラ１２と感光ドラム１間のギャップをトナーが飛翔する非接触現像方式ではなく、現像ローラ１２と感光ドラム１が接触することで感光ドラム１の潜像を現像する接触現像方式を用いている。この接触現像方式を用いた場合にあっては、現像ローラ１２上の扁平トナーＴｆで現像された感光ドラム１上のトナー像は、現像ローラ１２上における配向状態を維持したまま、感光ドラム１上でトナー像を形成する。
【００３６】
また同様に、感光体ドラム１上のトナー像を構成する扁平トナーＴｆの配向状態は、中間転写ベルト１８を介して記録材１７に転写された場合であっても、配向状態を保ったままとなる。なお、本実施例では、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１７に中間転写ベルト１８を介して転写する構成について説明した。しかしながら、感光体ドラム１上のトナー像を直接、記録材１７に転写する構成としてもよく、この場合にあっても本実施例同様、扁平トナーＴｆの配向性が引き継がれる。
【００３７】
以上のように、記録材１７上、つまり現像ローラ１２上において扁平トナーＴｆの配向率を高めた状態とすることにより、画像濃度が最大となる画像をトナー消費量の低減を図りつつ、形成することができる。
【００３８】
（現像ローラ上の扁平トナーの配向率）
そこで本実施例では、現像ローラ１２は反時計回り（矢印Ｄ方向）に回転するように構成され、トナー供給ローラ１３は時計回り（矢印Ｅ方向）に回転するように構成した。つまり、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３は、ニップ部Ｎにおいて、各々の表面がニップ部Ｎの上端から下端に移動する方向に回転する。このようにして、現像ローラ１２上の扁平トナーＴｆの配向率が向上するようにしている。
【００３９】
具体的には、本実施例では現像ローラ１２は１００ｒｐｍ回転駆動され、一方で供給ローラ５は２００ｒｐｍで回転駆動されることにより、現像ローラ１２と供給ローラ５の接触する周面間には周速差が生じるように構成されている。ここで２つのローラが接触する部分（ニップ部）において、それぞれのローラ表面が回転方向上流側から下流側へ移動する。つまり、２つのローラがそれぞれ反対方向に回転する。相対的な関係において、このような２つのローラがそれぞれ反対方向へ回転する構成について、ニップ部におけるローラ表面の移動方向を基準として、順方向と呼ぶ。具体的には本実施例では、現像ローラ１２は感光ドラム１に対して順方向回転し、またトナー供給ローラ１３は現像ローラ１２に対して順方向回転するように構成されている。反対に２つのローラが接触する部分、つまりニップ部において、それぞれのローラが互いの回転を妨げるように作用し合いながら回転する場合がある。つまり、２つのローラがそれぞれ同じ方向に回転する。相対的な関係において、このような２つのローラがそれぞれ同じ方向へ回転する構成について、ニップ部におけるローラ表面の移動方向を基準として、カウンター方向と呼ぶ。
【００４０】
次に現像ローラ１２と接触してトナー層を形成するトナー供給ローラ１３が（ｉ）カウンター方向へ回転する比較例と、（ｉｉ）順方向へ回転する本実施例を取り上げ、トナー供給ローラ１３の回転方向と配向率の関係を説明する。
【００４１】
（ｉ）比較例：トナー供給ローラ１３がカウンター方向へ回転する場合
図４を用いて、トナー供給ローラ１３が現像ローラ１２に対してカウンター方向へ回転した場合に現像ローラ１２上に形成されるトナー層を構成する扁平トナーＴｆの配向状態を説明する。図４はカウンター方向へ回転した場合において、現像ローラ１２上を搬送される扁平トナーＴｆの配向状態の変化を示す模式図である。なお図４では、便宜的に現像ローラ１２の周面を直線としているが、実際は円弧状の形状を有する。
【００４２】
トナー収容室１５ａに収容された扁平トナーＴｆは、トナー収容室１５ａから攪拌部材１９で現像室１５ｂ、すなわちトナー供給ローラ１３上に搬送される。トナー供給ローラ１３は、導電性芯金の周りに発泡層を備える弾性スポンジローラを用いている。このため、供給された扁平トナーＴｆがトナー供給ローラ１３の表面とその内部に保持される。すなわち、扁平トナーＴｆは、トナー供給ローラ１３上に保持されるだけでなく、トナー供給ローラ１３の発泡層に設けられた穴の内部に扁平トナーＴｆが入り込み、孔（気泡）の内部に保持される。一方でトナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２とニップ部Ｎを形成するように接触させられ、現像ローラ１２が発泡層を圧縮し、現像ローラ１２がトナー供給ローラ１３の凹みに侵入した構成とされる。
【００４３】
したがって、トナー供給ローラ１３は、回転方向においてニップ部Ｎの上流側ではニップ部Ｎへ向かうにつれて、現像ローラ１２で発泡層が圧縮され、孔（気泡）が潰される。この結果、孔の内部（気泡）の空気とともに孔（気泡）内に入り込んだ扁平トナーＴｆがトナー供給ローラ１３（発泡層）から吐き出され（矢印Ｓ）、現像ローラ１２に供給される。
【００４４】
一方でトナー供給ローラ１３は、回転方向においてニップ部Ｎの下流側ではニップ部Ｎから離れるに従い、現像ローラ１２による圧縮量が小さくなり、孔（気泡）が広がり、発泡層が元の形状に戻る。この結果、孔の内部（気泡）に空気とともに扁平トナーＴｆが吸い込まれ、入り込み（矢印Ｒ）、扁平トナーＴｆがトナー供給ローラ１３の内部（発泡層）に保持される。
【００４５】
ここで本比較例では、トナー供給ローラ１３を現像ローラ１２と同じ方向へ回転させ、トナー供給ローラ１３は、ニップ部Ｎにおいて、現像ローラ１２に対してカウンター方向へ回転するようにしている。このため、トナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２の回転方向において、ニップ部Ｎの下流側、つまりニップ部Ｎを通過した現像ローラ１２上に扁平トナーＴｆを供給する。この結果、ニップ部Ｎで現像ローラ１２上に形成されるトナー層上にトナー供給ローラ１３（発泡層）から吐き出された扁平トナーＴｆが供給されることにより、現像ローラ１２上に複数の扁平トナーＴｆが重なり、扁平トナーＴｆが密集した状態となってしまう。さらには、トナー供給ローラ１３から吐き出された扁平トナーＴｆは、扁平トナーＴｆの長手方向が特定の方向へ向くことはなく、特定の配向性を有さない。このため、現像ローラ１２上に形成されたトナー層の配向性（配向率）を低下させる一因となっていた。なお、現像ローラ１２上に形成されたトナー層は、現像ブレード１６との当接部で摺擦されるようにして規制される。しかしながら扁平トナーＴｆは、流動性が低く、他の扁平トナーＴｆ、さらには現像ローラ１２に対する付着力が強いため、現像ブレード１６で規制した場合であっても配向性を十分に高めることができていなかった。
【００４６】
（ｉｉ）本実施例：トナー供給ローラ１３が順方向へ回転する場合
次に図１を用いて、トナー供給ローラ１３が現像ローラ１２に対して順方向へ回転する場合における現像ローラ１２上を搬送される扁平トナーＴｆの配向状態の変化を説明する。図１は、順方向回転において、現像ローラ１２上を搬送される扁平トナーＴｆの配向状態の変化を示す模式図である。なお図１では、便宜的に現像ローラ１２の周面を直線としているが、実際は円弧状の形状を有する。
【００４７】
トナー収容室１５ａに収容された扁平トナーＴｆは、弾性スポンジローラからなるトナー供給ローラ１３上に搬送され、トナー供給ローラ１３の表面とその内部に保持される。扁平トナーＴｆは、トナー供給ローラ１３上に保持されるだけでなく、トナー供給ローラ１３の発泡層に設けられた穴の内部に扁平トナーＴｆが入り込み、孔（気泡）の内部に保持される。一方でトナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２とニップ部Ｎを形成するように接触させられ、現像ローラ１２が発泡層を圧縮し、現像ローラ１２がトナー供給ローラ１３の凹みに侵入した構成とされる。
【００４８】
したがって、トナー供給ローラ１３は、回転方向においてニップ部Ｎの上流側ではニップ部Ｎへ向かうにつれて、現像ローラ１２で発泡層が圧縮され、孔（気泡）が潰される。この結果、孔の内部（気泡）の空気とともに孔（気泡）内に入り込んだ扁平トナーＴｆがトナー供給ローラ１３から吐き出され（矢印Ｓ）、現像ローラ１２に供給される。
【００４９】
一方でトナー供給ローラ１３は、回転方向においてニップ部Ｎの下流側ではニップ部Ｎから離れるに従い、現像ローラ１２による圧縮量が小さくなり、孔（気泡）が広がり、発泡層が元の形状に戻る。この結果、孔の内部（気泡）に空気とともに扁平トナーＴｆが吸い込まれ、入り込み（矢印Ｒ）、扁平トナーＴｆがトナー供給ローラ１３の内部（発泡層）に保持される。
【００５０】
ここで本実施例では、トナー供給ローラ１３を現像ローラ１２と反対方向へ回転させ、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３は、ニップ部Ｎにおいて、各々の表面がニップ部Ｎの上端から下端に移動する方向に回転するようにしている。このため、トナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２の回転方向において、ニップ部Ｎの上流側、つまりニップ部Ｎを通過する前の現像ローラ１２上に扁平トナーＴを供給する。
【００５１】
この結果、現像ローラ１２上にトナー供給ローラ１３（発泡層）から吐き出された扁平トナーＴｆが供給されることにより、現像ローラ１２上に複数の扁平トナーＴｆが重なり、扁平トナーＴｆが密集した状態となってしまう。なお、トナー供給ローラ１３から吐き出された扁平トナーＴｆは、扁平トナーＴｆの長手方向が特定の方向へ向くことはなく、特定の配向性を有さない。
【００５２】
本実施例では、このような現像ローラ１２上に形成された、配向率が低く、密集した扁平トナーＴｆを含むトナー層がニップ部Ｎに搬送される構成としている。扁平トナーＴｆは、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３は、順方向に周速差を持って回転させられることによりニップＮ間で摺擦され、移動させられる。この結果、現像ローラ１２上で扁平トナーＴｆを移動させ、配向率を高めることができる。特にトナー供給ローラ１３を現像ローラ１２に対してカウンター方向へ回転した場合と異なり、トナー供給ローラ１３を現像ローラ１２に対して順方向へ回転させた場合、トナー層がニップ部Ｎを通過する構成となる。これにより、現像ローラ１２上に形成されたトナー層の配向率は、カウンター方向へ回転した場合に比べ、より高くすることができ、さらに現像ローラ１２上のトナー層は、現像ブレード１６の規制部を通過することで、さらに配向率は向上させることができる。なお、ニップ部Ｎを通過後、現像ブレード１６の規制部で規制される前のトナー層（プレコートトナー）は、トナー層厚が１層〜１５層になる０．０１（ｍｇ／ｃｍ２）以上０．１５（ｍｇ／ｃｍ２）以下の範囲とすることが望ましい。
【００５３】
（評価結果）
次に、トナー供給ローラ１３を現像ローラ１２に対して順方向へ回転させた実施例とカウンター方向へ回転させた比較例の評価結果について説明する。本実施例と比較例の構成において、以下の実験を行った。実施例では、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３を反対方向へ回転させ、現像ローラ１２を矢印Ｄ方向に１００ｒｐｍで、またトナー供給ローラ１３を矢印Ｅ方向に２００ｒｐｍで駆動回転している。比較例では、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３を同じ方向へ回転させ、現像ローラ１２を矢印Ｄ方向に１００ｒｐｍで、またトナー供給ローラ１３を矢印Ｆに９０ｒｐｍで駆動回転している。
【００５４】
実施例の構成において、現像ローラ１２に対するトナー供給ローラ１３の電位差Δと、現像ローラ１２の表面粗さＲｚを変更することで、トナー供給ローラ１３から現像ローラ１２に供給されるトナー量を変更し、トナーの配向性の評価を行った。より具体的には、電位差Δ＝０とした実施例１に対し、実施例２では電位差Δ＝−１００、実施例３では電位差Δ＝−２００と、電位差Δを大きくした。これにより実施例１に比べ、実施例２、さらには実施例３の方がニップ部Ｎを通過後、現像ブレード１２との接触部に至るまでの間の現像ローラ１２上のトナー層を厚く、トナー量（プレコートトナー）が多くなるようにした場合を示す。実施例４は実施例１に比べて現像ローラ１２の表面粗さＲｚを小さくした場合におけるニップ部Ｎを通過後、現像ブレード１２との接触部に至るまでの間の現像ローラ１２上のトナー層のトナー量、現像ブレード１２による規制前後の配向率を示す。なお比較例１は、実施例１に比べ、トナー供給ローラ１３のみを反対方向へ回転させたものである。比較例２は実施例４同様、比較例１より現像ローラ１２の表面粗さＲｚを小さくした場合におけるニップ部Ｎを通過後、現像ブレード１２との接触部に至るまでの間の現像ローラ１２上のトナー層のトナー量、現像ブレード１２による規制前後の配向率を示す。
【００５５】
トナーの配向性の評価の評価方法として、最大濃度画像（いわゆる、べた画像）を印字中の現像ローラ１２上のトナーで評価を行った。最大濃度画像のプリントを開始してから現像ローラ１０３が１周分回転するタイミングで画像形成装置２０をストップする。そしてニップ部Ｎを通過後、現像ブレード１２との接触部に至るまでの間のプレコートトナーと、現像ブレード１２で規制された現像ローラ１２上の規制後トナーとを形状測定レーザーマイクロスコープ（ＶＫ−ｖＸ２００、株式会社キーエンス製）で観察した。倍率を１０００倍に設定して観察を行い、配向率を数値化した。
【００５６】
以下に、電位差Δと、現像ローラ１２の表面粗さＲｚ、トナー供給ローラの回転方向を変更したときの、プレコートトナー量（ｍｇ／ｃｍ２）とトナーの配向性と規制後トナーの配向性を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2019090902.tif 000003
【００５８】
表１の結果の通り、プレコートトナーを増やすべく現像ローラ１２に対するトナー供給ローラ１３の電位差Δを大きくした場合であってもトナー供給ローラを順方向回転することでプレコートトナー及び規制後トナーの配向率を高めることができた。また、実施例４に示すように、現像ローラ１２の表面粗さＲｚを小さくした場合であっても、比較例２に比べ、トナー供給ローラを順方向回転することでプレコート、及び規制後トナーの配向率を向上させることができることが確認できた。
【００５９】
以上の結果より、トナー供給ローラを順方向回転することでカウンター方向とした場合に比べ、プレコートのトナー量を減少させた状態で配向性を向上させることができることがわかった。つまり、順方向回転では、ニップ部Ｎで摺擦されて扁平トナーＴｆが移動し、被付着物の付着面における法線方向と直交する方向に隣り合うトナーと重なり合うことを低減できる。さらに順方向回転とすることによりトナー供給ローラ１３から扁平トナーＴｆが過度に供給されることを抑制し、扁平トナーＴｆ同士が重なることを抑制したことにより、プレコートトナーの配向性の低下を低減することができる。このようにプレコートトナーの配向性をより良く高めることができたことにより、ひいては現像ブレード１６で規制された規制後トナーの配向性も高めることができた。
【００６０】
以上説明したように、トナー供給ローラ１３を順方向回転することで、現像ローラ１２上のトナーの配向性を向上させることができ、少ないトナーで高い着色力を出すことを可能とすることができた。
【符号の説明】
【００６１】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  スキャナユニット
４  現像装置
５  一次転写ローラ
６  給紙カセット
７  給紙ローラ
８  レジストローラ
９  クリーニング装置
１０  クリーニング部材
１１  定着装置
１２  現像ローラ
１３  トナー供給ローラ
１５ｂ  現像室
１５ａ  トナー収容室
１６  現像ブレード
１７  記録紙
１８  二次転写ローラ
Ｓｆ  扁平面
Ｔｆ  扁平トナー
１００  画像形成装置
１０１  プロセスカートリッジ
【図１】
2019090902.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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