JP6877262B2 - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機およびファクシミリ等の画像形成装置、並びに、画像形成装置に用いられる画像形成ユニットに関する。

電子写真法を用いた画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像ローラの表面に保持した現像剤により現像する。現像ローラには、供給ローラによって現像剤が供給される。供給ローラは、金属等のシャフトの表面に導電性発泡層を形成したもの（スポンジローラ等）であり、現像ローラの表面に当接するように配置される。

特開２００５−１４８６６４号公報

供給ローラの導電性発泡層は、現像ローラに当接した状態で長期間放置されると、現像ローラとの当接部分に凹部が生じる場合がある。供給ローラの導電性発泡層にこのような凹部が生じると、画像形成を再開した際に、凹部に相当する部分で現像ローラへの現像剤の供給不足が生じ、その結果、画像に帯のむらが発生するという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、導電性発泡層に起因する画像むらの発生を抑制し、画像品質を向上することを目的とする。

本発明に係る画像形成ユニットは、潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持し、像担体の潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤担持体に当接するように配置され、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを備える。現像剤供給部材は、シリコーンゴムを主成分とする導電性発泡層を有する。導電性発泡層の応力減衰は２５％以下であり、導電性発泡層の残留歪は１００μｍ以下である。

本発明に係る画像形成装置は、画像形成ユニットと、画像形成ユニットの像担持体に形成された現像剤像を媒体に転写する転写ユニットと、媒体に転写された現像剤像を媒体に定着する定着ユニットとを備える。

本発明によれば、発泡弾性層の変形を抑制し、画像品質を向上することができる。

本発明の実施の形態における画像形成装置の構成を示す図である。 実施の形態における画像形成ユニットの構成を示す断面図である。 実施の形態における画像形成装置の制御系の要部を示すブロック図である。 実施の形態における供給ローラを示す正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。 実施の形態における供給ローラの製造工程を説明するためのフローチャートである。 実施の形態における供給ローラの製造工程における導電性発泡層の加硫工程における昇温曲線である。 供給ローラの応力減衰および残留歪の測定方法を説明するための模式図である。 図７の測定におけるヒステリシスループを示すグラフである。 画像むらの一例を示す模式図である。 供給ローラの製造工程の変形例を示すフローチャートである。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１の基本構成を示す図である。画像形成装置１は、ここでは、カラー電子写真プリンタとして構成されている。

画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙと、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの感光体ドラム（後述）に光を照射するＬＥＤヘッド５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙと、トナー像を用紙Ｐに転写する転写ユニット４と、トナー像を用紙Ｐに定着する定着ユニット７とを備える。

画像形成装置１は、また、用紙Ｐ（媒体）を収容する給紙カセット６０と、給紙カセット６０に収容された用紙Ｐを搬送路８に送り出すピックアップローラ６１と、搬送路８に送り出された用紙Ｐを画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙに搬送する搬送ローラ対６２と、定着ユニット７を通過した用紙Ｐを排出する排出ローラ対６３とを備える。

給紙カセット６０（媒体収容部）は、媒体としての用紙Ｐを積層した状態で収納し、画像形成装置１の下部に着脱可能に装着されている。

ピックアップローラ６１は、給紙カセット６０に収納されている用紙Ｐを一枚ずつ繰り出して、矢印Ａで示すように搬送路８に送り出す。搬送ローラ対６２は、ピックアップローラ６１によって搬送路８に送り出された用紙Ｐを、斜行（スキュー）を矯正して、矢印Ｂで示すように画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙに搬送する。

画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙは、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローのトナー像を形成するものであり、用紙Ｐの搬送路８に沿って（ここでは図中右から左に）一列に配列されている。また、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙは、画像形成装置１の本体に対して着脱可能に取り付けられている。

図２は、画像形成ユニット２の構成を示す断面図である。画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙは、使用するトナー（現像剤）を除き、互いに共通の構成を有している。そのため、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙおよびその構成要素は、符号のＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙを省略して説明する。

図２に示すように、画像形成ユニット２は、像担持体としての感光体ドラム２１を有する。感光体ドラム２１は、図中矢印Ｒで示す方向に回転する。感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って、帯電部材としての帯電ローラ２２、現像剤担持体としての現像ローラ２３、およびクリーニング部材としてのクリーニングブレード２６が配置されている。

また、現像ローラ２３の周囲には、供給部材としての供給ローラ２５と、層規制部材としての現像ブレード２４とが配置されている。供給ローラ２５と現像ブレード２４の上側には、トナーを収容する空間であるトナー収容室２０ａが形成される。画像形成ユニット２の各ローラの軸方向、および現像ブレード２４の長手方向は、感光体ドラム２１の軸方向と平行である。

トナー収容室２０ａには、トナーを撹拌する撹拌部材２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、およびトナーを軸方向に均一にならすための搬送スクリュー２９が配置されているが、これらについては説明を省略する。

画像形成ユニット２には、トナーを補給するためのトナーカートリッジ３（現像剤収容体）が取り付けられている。トナーカートリッジ３は、例えば、画像形成ユニット２の本体上部に着脱可能に装着されている。

トナーカートリッジ３は、トナーを収容するトナー収容部３１を有し、その内部にはトナーを撹拌する撹拌バー３２を有する。また、トナーカートリッジ３の底部には、画像形成ユニット２のトナー収容室２０ａにトナーを供給するトナー供給口３３が形成されている。

感光体ドラム２１は、円筒状の導電性支持体２１ｂと、導電性支持体２１ｂの表面に形成された光導電層２１ａとを有する。導電性支持体２１ｂは、例えば、アルミニウム等の金属パイプで構成される。光導電層２１ａは、電荷発生層および電荷輸送層の積層体で構成される。導電性支持体２１ｂと光導電層２１ａとの間に、ブロッキング層（中間層）を設けてもよい。

帯電ローラ２２は、感光体ドラム２１の表面に接するように設けられ、感光体ドラム２１の回転に追従して回転する。帯電ローラ２２は、例えば、金属で構成されたシャフト２２ｂと、シャフト２２ｂの表面に形成された弾性層２２ａとを有する。弾性層２２ａは、例えば半導電性エピクロロヒドリンゴムで構成された半導電性ゴム層である。

現像ローラ２３は、感光体ドラム２１の表面に当接するように配置されている。また、現像ローラ２３は、感光体ドラム２１の回転方向と反対の方向に（すなわち当接部での表面の移動方向が同じになるように）所定の周速比で回転する。現像ローラ２３は、例えばステンレス等の金属で構成されたシャフト２３ｂと、このシャフト２３ｂの表面に形成された弾性層２３ａとを有する。弾性層２３ａは、例えば、半導電性ウレタンゴムで構成されている。弾性層２３ａの表面に、表面処理層を設けてもよい。

現像ブレード２４は、現像ローラ２３の弾性層２３ａの軸方向長さと略同一の長さを有する金属製の板状部材である。現像ブレード２４の厚さは、例えば０．０８ｍｍである。現像ブレード２４は、一端が画像形成ユニット２のフレーム２０に固定され、他端側に形成された屈曲部が現像ローラ２３の表面に圧接される。現像ブレード２４は、現像ローラ２３の表面に形成されるトナー層の厚さを規制する。

供給ローラ２５は、現像ローラ２３の表面に当接するように配置されている。また、供給ローラ２５は、現像ローラ２３の回転方向と同方向に（すなわち当接部での表面の移動方向が反対方向となるように）所定の周速比で回転する。供給ローラ２５は、例えば金属で構成されたシャフト２５ｂと、シャフト２５ｂの表面に設けられた導電性発泡層２５ａ（シリコーンスポンジ層）とを有する。

クリーニングブレード２６は、例えばウレタンゴムで構成され、感光体ドラム２１の表面に当接するように配置されている。クリーニングブレード２６は、感光体ドラム２１の表面に残る残留トナーを掻き取って除去するものである。クリーニングブレード２６の下側には、クリーニングブレード２６が掻き取ったトナー（廃トナー）を、感光体ドラム２１の軸方向に搬送する搬送部材２７が配置されている。なお、廃トナーの搬送については、説明を省略する。

図１に戻り、ＬＥＤヘッド５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙは、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの上側に対向するように配置される。ＬＥＤヘッド５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙは、いずれもＬＥＤ（発光ダイオード）とレンズアレイとを有し、ＬＥＤから出射した光を感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの表面に結像させる。

転写ユニット４は、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの下側に配置されている。転写ユニット４は、用紙Ｐを静電吸着して搬送する転写ベルト４１と、この転写ベルト４１が張架されたドライブローラ４２およびテンションローラ４３と、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙに対向配置された転写部材としての４つの転写ローラ４０Ｋ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙとを有する。

ドライブローラ４２は、用紙搬送モータ１０９（図３）により回転駆動され、転写ベルト４１を矢印Ｃで示す方向に走行させる。テンションローラ４３は、転写ベルト４１に所定の張力を付与する。

転写ベルト４１は、その表面に用紙Ｐを吸着し、ドライブローラ４２の回転により走行して、用紙Ｐを画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙに沿って搬送する。転写ベルト４１は、ポリアミドイミドまたはポリアミド等により構成され、導電性および機械強度を得るためカーボン等が添加されている。

転写ローラ４０Ｋ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙは、転写ベルト４１を介して感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙに圧接されている。転写ローラ４０Ｋ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙには、感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの表面に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するための転写電圧が印加されている。

定着ユニット７は、用紙Ｐの搬送方向において画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙの下流側（図中左側）に配置されている。定着ユニット７は、加熱ローラ７ａ、加圧ローラ７ｂおよびサーミスタ７ｃを備える。

加熱ローラ７ａは、アルミニウムからなる中空円筒状の芯金の周囲にシリコーンゴムの耐熱弾性層を設け、その表面をＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブで被覆したものである。加熱ローラ７ａの芯金の内側には、例えばハロゲンランプなどのヒータが設けられている。

加圧ローラ７ｂは、アルミニウムの芯金の表面にシリコーンゴムの耐熱弾性層を設け、その表面をＰＦＡチューブで被覆したものである。加圧ローラ７ｂと加熱ローラ７ａとの間には、圧接部（定着ニップ）が形成される。

サーミスタ７ｃは、加熱ローラ７ａの表面温度検出手段であり、加熱ローラ７ａの近傍に非接触で配置される。サーミスタ７ｃによって検出された温度情報は、定着制御部１０６（図３）に出力される。定着制御部１０６は、サーミスタ７ｃの温度情報に基づいて加熱ローラ７ａ内のヒータをオンオフ制御し、加熱ローラ７ａの表面温度を所定の温度に維持する。

排出ローラ対６３は、定着ユニット７から送り出された用紙Ｐを、画像形成装置１の外部に排出するものであり、用紙搬送モータ１０９（図３）によって駆動される。画像形成装置１の上部カバーには、排出ローラ対６３によって排出された用紙Ｐを載置するためのスタッカ部が設けられている。

なお、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙおよびトナーカートリッジ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、画像形成装置１における交換可能ユニットである。そのため、構成部品が劣化した場合、あるいはトナーが消費された場合には、交換することができる。

＜画像形成装置の制御系＞
次に、画像形成装置１の制御系について説明する。図３は、画像形成装置１の制御系の要部を示すブロック図である。図３に示すように、画像形成装置１は、制御部１１、インタフェース制御部１２、受信メモリ１３、画像データ編集メモリ１４、操作部１５およびセンサ群１６を有する。

制御部１１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等によって構成される。制御部１１は、パーソナルコンピュータ等の上位装置から印刷データおよび制御コマンドを受信し、画像形成装置１の全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う。

制御部１１は、ドットカウンタ１７、ドラムカウンタ１８および算出部１９を有する。ドットカウンタ１７は、画像データ編集メモリ１４の画像データに基づき、印刷に必要なドット数をカウントする。ドラムカウンタ１８は、印刷動作中に回転した感光体ドラム２１の回転数をカウントする。算出部１９は、センサ群１６から入力された温度等の情報、およびドラムカウンタ１８によってカウントされた回転数に基づいて演算を行う。

受信メモリ１３は、上位装置からインタフェース制御部１２を介して入力された印刷データを一時的に記録する。画像データ編集メモリ１４は、受信メモリ１３に記録された印刷データを受け取り、印刷データを編集処理して画像データ（すなわちイメージデータ）を生成し、この画像データを記録する。

操作部１５は、画像形成装置１の状態を表示する表示部（例えばＬＥＤ）と、操作者が画像形成装置１に対する指示を入力するスイッチ、表示画面等とを有する。センサ群１６は、画像形成装置１の動作状態をモニターするための各種のセンサ、例えば、用紙Ｐの位置を検出する用紙位置センサ、画像形成装置１の周囲の温度および湿度を検出する温湿度センサ、画像の濃度を検出する濃度センサ等を含む。

画像形成装置１は、さらに、帯電ローラ用電源１０１、現像ローラ用電源１０２、供給ローラ用電源１０３、転写ローラ用電源１０４、ヘッド駆動制御部１０５、定着制御部１０６、搬送モータ制御部１０７、駆動制御部１０８、用紙搬送モータ１０９および駆動モータ１１０を有する。

帯電ローラ用電源１０１は、帯電ローラ２２に、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させるための帯電電圧を印加する。現像ローラ用電源１０２は、現像ローラ２３に、トナーを感光体ドラム２１の静電潜像に付着させるための現像電圧を印加する。供給ローラ用電源１０３は、供給ローラ２５に、現像ローラ２３にトナーを供給するための供給電圧を印加する。転写ローラ用電源１０４は、転写ローラ４０に、感光体ドラム２１のトナーを用紙Ｐに転写するための転写電圧を印加する。

帯電ローラ用電源１０１、現像ローラ用電源１０２、供給ローラ用電源１０３および転写ローラ用電源１０４は、図３には１つずつ示しているが、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙのそれぞれに設けられている。制御部１１の指示により、それぞれの電源電圧を変更することができる。

ヘッド駆動制御部１０５は、画像データ編集メモリ１４に記録されたイメージデータをＬＥＤヘッド５に送り、ＬＥＤヘッド５の発光を制御する。ヘッド駆動制御部１０５は、図３には１つだけ示しているが、ＬＥＤヘッド５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙのそれぞれに設けられている。

定着制御部１０６は、サーミスタ７ｃの検出温度に基づき、定着ユニット７の加熱ローラ７ａのヒータに電圧を印加し、加熱ローラ７ａの温度を所定の温度（定着温度）に保つ。

搬送モータ制御部１０７は、制御部１１の指示により、所定のタイミングで用紙Ｐを搬送し、また停止するように、用紙搬送モータ１０９の回転を制御する。用紙搬送モータ１０９は、ピックアップローラ６１，搬送ローラ対６２および排出ローラ対６３を駆動する。

駆動制御部１０８は、感光体ドラム２１を回転させる駆動モータ（ドラムモータ）１１０の回転を制御する。なお、感光体ドラム２１の回転は、伝達ギア等を介して、現像ローラ２３および供給ローラ２５に伝達される。また、帯電ローラ２２および転写ローラ４０は、感光体ドラム２１に追従して回転する。

＜供給ローラ２５の構成＞
次に、本実施の形態の供給ローラ２５の構成について説明する。図４（Ａ）は、供給ローラ２５を示す正面図であり、図４（Ｂ）は、供給ローラ２５を示す断面図である。上記の通り、供給ローラ２５は、シャフト（芯金）２５ｂと、シャフト２５ｂの表面に形成された導電性発泡層２５ａとを有する。導電性発泡層２５ａの外径Ｄ１は、例えば１３ｍｍであり、シャフト２５ｂの外径Ｄ２は、例えば６ｍｍである。導電性発泡層２５ａの軸方向の長さＬ１は、例えば２２２ｍｍである。また、導電性発泡層２５ａとシャフト２５ｂとの間に、接着層を形成してもよい。

シャフト２５ｂは、剛性と導電性を有する金属、例えば鉄、銅、真輸、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等で構成される。但し、シャフト２５ｂは、剛性と導電性を有する材料であれば、金属以外の材料で構成してもよい。例えば、シャフト２５ｂは、導電性粒子を分散した樹脂成型品、あるいはセラミックス等で構成してもよい。

シャフト２５ｂの形状は、軸状であってもよく、中空のパイプ状であっても良い。シャフト２５ｂの端部には、ギアを装着するための段差２５ｃを形成してもよく、また、ピン穴等を形成してもよい。シャフト２５ｂの端部に、中央部（すなわち導電性発泡層２５ａに囲まれた部分）よりも径が細い軸受部を形成してもよい。

導電性発泡層２５ａの外径は、軸方向に一定である。但し、供給ローラ２５の軸方向端部に近づくにつれて外径が減少するクラウン形状あるいはテーパ形状であっても良く、両端部で径が異なる形状であってもよい。

導電性発泡層２５ａは、表面２００に開口する気泡（セル）２０１を有する。気泡２０１は、互いに連続しない独立気泡（独泡）である。気泡２０１の大きさは、例えば、２００〜３００μｍである。導電性発泡層２５ａのアスカーＦ硬度は、３０度以上、５０度以下である。また、導電性発泡層２５ａの応力減衰は、２５％以下であり、残留歪は１００μｍ以下である。

導電性発泡層２５ａを構成するゴム材料は、シリコーンゴムを主成分とする。なお、主成分とは、全体の５０重量％を占める成分を意味する。また、シリコーンゴムは、変性シリコーンゴムであってもよい。

導電性発泡層２５ａを構成するゴム材料は、副成分（主成分以外の成分）として、天然ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリエーテルゴム等を含有してもよい。また、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリブタジエンブロック重合体、ポリオレフイン、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等のエラストマーを含有してもよい。また、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせてもよい。

これらのゴム材料は、ミラブルタイプまたは液状タイプから任意に選択することができるが、ミラブルタイプのゴム材料（すなわち、高粘度で、ロール成形が可能なゴム材料）が望ましい。

次に、供給ローラ２５の製造工程について説明する。図５は、供給ローラ２５の製造工程を示すフローチャートである。まず、上述したゴム材料に、フィラー、発泡剤および架橋剤を添加する（ステップＳ１０１）。

フィラーには、補強性充填剤と導電性充填剤とがある。補強性充填剤としては、例えば、シリカ（煙霧質シリカまたは沈降性シリカ）、補強性カーボンブラック等を用いることができる。導電性充填剤としては、例えば、導電性カーボンブラック、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末、酸化亜鉛等の金属酸化物、もしくは、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム等に酸化錫をコーティングしたもの等を用いることができる。ここでは、フィラーとして、チタン、補強性カーボンブラック、および導電性カーボンブラックを用いる。

発泡剤としては、アゾ化合物系発泡剤を用いる。但し、アゾ化合物系発泡剤の代わりに、重炭酸塩系、イソシアネート系、亜硝酸塩、ヒドラジナ誘導体、またはアジド化合物系発泡剤等を用いてもよい。

架橋剤（加硫剤）としては、パーオキサイドおよび硫黄系加硫剤を用いる。但し、これらの代わりに、白金触媒存在下のハイドロジェンシロキサン、またはイソシアネート剤等を用いてもよい。

このようにゴム材料に、フィラー、発泡剤およびを剤を添加したものを、加圧ニーダまたはミキシングロール等を用いて、混合し、混練する（ステップＳ１０２）。

混練した材料（ゴムコンパウンド）を押出機に充填して、シャフト２５ｂの周囲に押し出し成形する（ステップＳ１０３）。これにより、シャフト２５ｂの表面に円筒状のゴムコンパウンドが成形される。以下では、シャフト２５ｂの表面にゴムパウンドが形成されたものを、ローラ体と称する。

次に、このようにして形成したローラ体を加熱炉内にセットし、ゴムの加硫に必要な温度（例えば、約１５０〜１６０℃）に加熱する（ステップＳ１０４）。この工程（１次加硫工程）では、ゴムの加硫が進行するが、発泡は生じない。

１次加硫工程の後、発泡のためのプレ加硫工程（ステップＳ１０５）を行う。プレ加硫工程では、上述した１次加硫工程よりも高い温度でローラ体を加熱する。図６は、プレ加硫工程および２次加硫工程（後述）における昇温曲線を示すグラフであり、縦軸は温度、横軸は時間を示す。

プレ加硫工程は、図６に示す時間ｔ０〜ｔ１の期間である。プレ加硫工程では、ピーク温度である温度Ｔ２まで昇温したのち、温度Ｔ２よりも低い温度Ｔ１まで降温する。温度Ｔ１，Ｔ２は、いずれも、１次加硫工程における加熱温度（約１５０〜１６０℃）よりも高い温度である。これにより、発泡が生じて気泡が形成され、ゴムの加硫も進行する。

プレ加硫工程の後、加熱炉からローラ体を取り出し、ローラ体の発泡層の外周を粗研磨する（ステップＳ１０６）。ここでは、発泡層の外周（表面）の厚さ数ｍｍの範囲を、粗研磨で取り除く。上述した１次加硫工程およびプレ加硫工程では、発泡層の外周に、気泡の小さいスキン層が形成されるが、このスキン層は粗研磨によって取り除かれる。

その後、粗研磨したローラ体を加熱炉内にセットし、２次加硫工程（ステップＳ１０７）を行う。２次加硫工程は、図６に示した時間ｔ１〜ｔ２の期間である。２次加硫工程では、ローラ体を上述した温度Ｔ１に加熱する。これにより、さらに発泡が生じ、ゴムの加硫も進行する。なお、実際には、時間ｔ１の前に、ローラ体を加熱炉内にセットしてからの昇温過程がある。

この２次加硫工程では、予めスキン層が取り除かれているため、ゴムの架橋状態の偏り（歪み）を抑制し、気泡を均一に（すなわち、発泡層の表面全体に亘って均一な大きさに）形成することができる。また、２次加硫工程では、シリコーンに由来する低分子シロキサンが揮発により除去されるが、上記のように発泡層の表面からスキン層が取り除かれているため、低分子シロキサンを効果的に除去することができる。

２次加硫工程の後、ローラ体の発泡層の表面を仕上げ加工して、所定の外径を得る（ステップＳ１０８）。これにより、シャフト２５ｂの表面に導電性発泡層２５ａが形成された供給ローラ２５が形成される。

＜作用効果＞
次に、本実施の形態の供給ローラ２５の作用効果について説明する。供給ローラ２５の導電性発泡層２５ａは、上記の通り、シリコーンゴムを主成分としている。ウレタンゴムを主成分とする一般的な導電性発泡層は、連続気泡を有する（言い換えると、気泡同士がつながっている）。これに対し、シリコーンゴムを主成分とする導電性発泡層２５ａは、独立気泡を有する（言い換えると、気泡がそれぞれ独立している）。

連続気泡を有する導電性発泡層の場合、トナーが気泡の内部に奥深くまで侵入可能であるため、気泡内でトナーが詰まる可能性がある。そのため、画像形成装置１による印刷枚数の増加と共に、気泡内に詰まるトナーが増加し、その結果、導電性発泡層の硬度および電気抵抗が上昇し、トナーの供給不足に起因する画像むら（カスレ）が発生する。

これに対し、独立気泡を有する導電性発泡層２５ａの場合、トナーが気泡の内部に奥深くまで侵入することがなく、気泡内のトナーの詰まりが生じにくい。そのため、画像形成装置１による印刷枚数が増加しても、導電性発泡層２５ａの硬度および電気抵抗の上昇が少なく、画像むら（カスレ）の発生も抑制される。

また、本実施の形態の供給ローラ２５の導電性発泡層２５ａの応力減衰は２５％以下であり、残留歪は１００μｍ以下である。本実施の形態の導電性発泡層２５ａは、永久歪が発生しにくい構成を有する。

そのため、供給ローラ２５の導電性発泡層２５ａが現像ローラ２３に押圧された状態で長期間放置され、押圧されていた部分に凹部が生じたとしても、押圧が解消されると、導電性発泡層２５ａの形状が復元されやすい。そのため、長期間放置した後に印刷を行っても、トナーの供給不足を生じにくく、画像むらの発生を抑制することができる。

また、シリコーンゴムを主成分とする導電性発泡層２５ａは、ウレタンゴムを主成分とする一般的な導電性発泡層と比較して、寿命が長い。そのため、供給ローラ２５の交換頻度が少なくて済む。

また、上記のように、供給ローラ２５の加硫工程では、プレ加硫工程で導電性発泡層２５ａを発泡させてから、表面のスキン層を取り除き、改めて２次加硫工程を行うため、気泡を均一に形成することができる。

また、２次加硫工程では、低分子シロキサンの揮発による除去がスキン層によって妨げられないため、低分子シロキサンを効果的に除去することができる。

＜画像形成装置の動作＞
次に、画像形成装置１の動作について、図１および図３を参照して説明する。画像形成装置１の画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙは、トナーカートリッジ３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙからブラック、シアン、マゼンタおよびイエローのトナーを補給され、印刷可能状態になっている。

画像形成装置１の制御部１１は、インタフェース制御部１２を介してパーソナルコンピュータ等の上位装置から印刷データと制御コマンドを受信すると、印刷動作（画像形成動作）を開始する。

制御部１１の指示により、搬送モータ制御部１０７が用紙搬送モータ１０９を駆動し、ピックアップローラ６１により、給紙カセット６０内の用紙Ｐを矢印Ａで示す方向に送り出す。さらに、搬送ローラ対６２により、用紙Ｐを矢印Ｂで示す方向に搬送する。また、ドライブローラ４２が回転し、転写ベルト４１を矢印Ｃで示す方向に走行させる。転写ベルト４１は、用紙Ｐを吸着保持して、画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙを通過するように搬送する。

また、制御部１１の指示により、駆動制御部１０８が駆動モータ１１０を駆動し、感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙを回転させる。駆動モータ１１０の回転は、現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙおよび供給ローラ２５Ｋ，２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙにも伝達され、現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙおよび供給ローラ２５Ｋ，２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙも回転する。

画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙでは、帯電ローラ２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙが、帯電ローラ用電源１０１により帯電電圧（トナーと同極性のバイアス電圧）を付与され、感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの表面をそれぞれ一様に帯電する。

ＬＥＤヘッド５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙは、ヘッド駆動制御部１０５によって駆動され、各色のイメージデータに基づいて感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの表面を露光して、静電潜像を形成する。

現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙは、現像ローラ用電源１０２により現像電圧（トナーと同極性または逆極性のバイアス電圧）を付与され、表面に付着したトナーを帯電させる。

現像ブレード２４Ｋ，２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｙは、現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙに押し当てられ、現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙの表面のトナー層の厚さを規制する。なお、現像ブレード２４Ｋ，２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｙに、現像ローラ用電源１０２または供給ローラ用電源１０３によってバイアス電圧（ブレード電圧）を付与してもよい。

供給ローラ２５Ｋ，２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙは、供給ローラ用電源１０３により供給電圧（トナーと同極性または逆極性のバイアス電圧）を付与され、トナーカートリッジ３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｃから供給されたトナーを現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙに供給する。

さらに、供給ローラ２５Ｋ，２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙは、現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙとの接触摩擦によりトナーを帯電する作用と、現像ローラ２３Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙから現像に使われなかったトナーを回収する作用も奏する。

クリーニングブレード２６Ｋ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙは、感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの表面に残った残留トナーを掻き取って除去する。クリーニングブレード２６Ｋ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙは、また、微量ではあるが、転写ベルト４１から感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙの表面に付着した付着物も掻き取って除去する。

搬送部材２７Ｋ，２７Ｃ，２７Ｍ，２７Ｙは、クリーニングブレード２６Ｋ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙによって感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙから掻き取られたトナー（廃トナー）および付着物を搬送する。

転写ユニット４の転写ローラ４０Ｋ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙは、転写ローラ用電源１０４により転写電圧（トナーと逆極性のバイアス電圧）を付与され、感光体ドラム２１Ｋ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙから用紙Ｐに各色のトナー像を転写する。

このようにして各色のトナー像が転写された用紙Ｐは、転写ベルト４１によってさらに搬送され、定着ユニット７に到達する。

定着ユニット７では、サーミスタ７ｃが検出した加熱ローラ７ａの表面温度に基づき、定着制御部１０６が加熱ローラ７ａのヒータを制御し、加熱ローラ７ａの表面温度を所定の温度に維持している。トナー像が転写された用紙Ｐが加熱ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの圧接部（定着ニップ）を通過することにより、トナー像に熱および圧力が付与され、用紙Ｐに定着される。

トナー像が定着した用紙Ｐは、用紙搬送モータ１０９によって回転する排出ローラ対６３によって搬送され、画像形成装置１の外部に排出される。

＜印刷試験＞
次に、本実施の形態の供給ローラ２５の作用効果を確認するための印刷試験について説明する。まず、図５に示した製造工程において、プレ加硫工程の時間ｔ１と温度Ｔ１（図６）を異ならせることにより、応力減衰および残留歪が異なる実施例１，２，３および比較例１，２，３の供給ローラを２５作成した。

実施例１，２，３および比較例１，２では、ゴム材料としてシリコーンゴムを用い、比較例３では、ゴム材料としてウレタンゴムを用いた。また、実施例１〜３および比較例１〜３のいずれも、フィラーとしてシアン、補強性カーボンブラックおよび導電性カーボンブラックを用い、発泡剤としてアゾ化合物系発泡剤を用い、架橋剤としてパーオキサイドおよび硫黄系加硫剤を用いた。

図７は、応力減衰および残留歪を求めるヒステリシス特性の測定方法を示す模式図である。図８は、ヒステリシスループ（応力−歪曲線）を示すグラフである。ヒステリシス特性の測定には、イントロン株式会社製の力学変位計「５５４３Ａ」を用いた。力学変位計では、図７に示すように、外径１３ｍｍの供給ローラ２５のシャフト２５ｂの両端を一対の支持部８１で支持した。そして、供給ローラ２５の導電性発泡層２５ａの外周面の軸方向中心に、長さ５０ｍｍ、外径１６ｍｍの円筒状の測定子８２を押し当てた。

この状態で、供給ローラ２５を、変位速度１０ｍｍ／分で変位量（ｄ１）が１ｍｍとなるように測定子８２で押圧し（図８に示す圧縮工程１）、その状態で１時間、測定子８２を静止させた（図８に示す応力減衰工程２）。その後、測定子８２を、変位速度１０ｍｍ／分で元の位置に戻した（図８に示す減圧工程３）。図８に示したヒステリシスループから、応力減衰および残留歪を求めることができる。

すなわち、図８のヒステリシスループにおいて、圧縮工程１の終了時の最大応力をＰｍａｘとし、応力減衰工程２の終了時の応力（減衰時応力）をＰｍｉｎとし、減圧工程３で圧縮応力が０となるときの変位量をｄｘとする。応力減衰は、（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐｍａｘ×１００（％）で求められる。また、残留歪、すなわち応力開放時の変位量は、ｄｘ（μｍ）である。

比較例１〜３および実施例１〜３の供給ローラ２５の全てについて、図８のヒステリシスループを作成し、導電性発泡層２５ａの応力減衰および残留歪を測定した。その結果を、表１に示す。

表１には、さらに、比較例１〜３および実施例１〜３の供給ローラ２５の導電性発泡層２５ａの気泡状態（連泡または独泡）およびアスカーＦ硬度も示す。

次に、比較例１〜３および実施例１〜３の供給ローラ２５を、画像形成装置１（図１）の画像形成ユニット２Ｃに取り付け、現像ローラ２３に当接させた状態とし、温度４７℃、相対湿度６６％の環境下で１か月間放置した。そして、１か月間の放置の後、画像形成装置１により印刷試験を行った。

画像形成装置１は、株式会社沖データ製の「カラーＬＥＤプリンタＣ５４２ｄｎｗ」を用い、４つの画像形成ユニット２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙのうち、シアンの画像形成ユニット２Ｃのみを取り付けた。用紙Ｐは、富士ゼロックス株式会社製の「Ｘｅｒｏｘ ４２００ ＬＴ ２０ｌｂ Ｎｅｗ９２」（レターサイズ）を用いた。

印刷パターンは、印刷デューティ１００％のシアンのベタパターン（ベタ画像）とした。印刷は片面印刷とし、１ページ毎の間欠印刷とした。また、印刷枚数は３枚とし、最後の１枚を目視観察した。

図９は、印刷パターンに発生する画像むらの例を示す模式図である。図９に矢印Ｂで示す方向は、用紙Ｐの搬送方向である。一般的な供給ローラを、現像ローラに当接させた状態で長期間放置し、その後に印刷を行うと、供給ローラの導電性発泡層に生じる凹部においてトナー供給が不足するため、図９に符号Ｅで示すような白色の帯状のむら（すなわち横白帯）が発生する。横白帯は、数ｍｍの幅で、感光体ドラムの軸方向（すなわち現像ローラの軸方向）に延在する。

比較例１〜３および実施例１〜３の供給ローラ２５を組み込んだ画像形成装置１で印刷したパターンを目視で観察し、横白帯の有無を判定した。横白帯の有無の判定結果を、上記の表１に示す。

表１に示すように、導電性発泡層２５ａの応力減衰が３０％以上、残留歪が１００μｍ以上の比較例１，２では、横白帯の発生が見られた。また、導電性発泡層２５ａの主成分をウレタンゴムとした比較例３では、応力減衰が２４％、残留歪が９４μｍであり（すなわち永久歪が発生しにくい特性であり）、横白帯の発生は見られなかったが、印刷画像にカスレの発生が見られた。

一方、導電性発泡層２５ａの主成分をシリコーンゴムとし、応力減衰が２５％以下（具体的には、それぞれ２３％、２０％、１８％）、残留歪が１００μｍ以下（具体的には、それぞれ９８μｍ、８７μｍ、８１μｍ）の実施例１，２，３では、横白帯の発生は見られなかった。また、カスレの発生も見られなかった。

これは、導電性発泡層２５ａの応力減衰が２５％以下、残留歪が１００μｍ以下であれば、現像ローラ２３に押圧された状態で長期間放置されても、永久歪が発生しにくい（すなわち、導電性発泡層２５ａに生じた凹部が元の形状に戻り易い）ことから、横白帯の発生が抑制されたものと考えられる。

また、導電性発泡層２５ａの主成分がウレタンゴムの場合、連続気泡が形成されるため、連続気泡にトナーが詰まりやすく、印刷枚数の増加と共に導電性発泡層２５ａの硬度および電気抵抗が上昇し、カスレの原因となる。これに対し、導電性発泡層２５ａの主成分がシリコーンゴムであれば、独立気泡が形成されるため、トナーの詰まりが生じにくく、その結果、カスレの発生も抑制されたものと考えられる。

また、実施例１〜３の導電性発泡層２５ａは、アスカーＦ硬度が３０以上、５０以下であった。このように、実施例１〜３の導電性発泡層２５ａは比較的軟らかいため、導電性発泡層２５ａに生じた凹部が元の形状に戻りやすく、その結果、画像むらの抑制効果が高められたものと考えられる。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本実施の形態によれば、供給ローラ２５（現像剤供給部材）がシリコーンゴムを主成分とする導電性発泡層２５ａを有し、導電性発泡層２５ａの応力減衰が２５％以下であり、残留歪が１００μｍ以下であるため、現像ローラ２３に押圧した状態で長期間放置した後に印刷を行っても、画像むらの発生を抑制することができる。また、独立気泡が形成されるため、トナーの詰まりが生じにくく、カスレの発生も抑制することができる。すなわち、画像品質を向上することができる。

また、シリコーンゴムを主成分とする導電性発泡層２５ａは、ウレタンゴムを主成分とするものと比較して寿命が長い。そのため、供給ローラ２５の交換頻度が少なくて済む。

また、供給ローラ２５は、スキン層を有さない（粗研磨工程で取り除いている）ため、ゴムの架橋状態の偏り（歪み）が抑制され、また、気泡が均一に形成される。また、低分子シロキサンの揮発による除去がスキン層によって妨げられないため、低分子シロキサンを効果的に除去することができる。

変形例．
図１０は、供給ローラ２５の製造工程の変形例を示すフローチャートである。図５に示した製造工程では、シャフト２５ｂ上にゴムコンパウンドを成形してから（ステップＳ１０３）、１次加硫工程（ステップＳ１０４）を行った。しかしながら、図１０に示すように、ゴムコンパウンドを押出機によりチューブ状に成形し（ステップＳ１０３Ａ）、そのチューブをシャフト２５ｂに被せてから（ステップＳ１０３Ｂ）、１次加硫工程（ステップＳ１０４）を行ってもよい。他のステップＳ１０１〜１０２，１０４〜１０８は、図５を参照して説明したとおりである。

上記の実施の形態では、電子写真方式のプリンタについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電子写真方式のファクシミリ、複写機、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）にも適用することができる。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

１ 画像形成装置、 ２，２Ｋ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ 画像形成ユニット、 ３，３Ｋ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｙ トナーカートリッジ（現像剤収容体）、 ４ 転写ユニット（転写部）、 ５，５Ｋ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｙ ＬＥＤヘッド、 ７ 定着ユニット（定着装置）、 ７ａ 加熱ローラ、 ７ｂ 加圧ローラ、 ７ｃ サーミスタ、 ８ 搬送路、 １１ 制御部、 ２１，２１Ｋ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｙ 感光体ドラム（像担持体）、 ２２，２２Ｋ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｙ 帯電ローラ（帯電部材）、 ２３，２３Ｋ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｙ 現像ローラ（現像剤担持体）、 ２４，２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙ 現像ブレード（現像剤規制部材）、 ２５，２５Ｋ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ 供給ローラ（現像剤供給部材）、 ２６，２６Ｋ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｙ クリーニングブレード（クリーニング部材）、 ４０，４０Ｋ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｙ 転写ローラ（転写部材）、 ４１ 転写ベルト、 ６０ 給紙カセット、 ６１ ピックアップローラ、 ６２ 搬送ローラ対、 ６３ 排出ローラ対、 ８１ 支持部、 ８２ 測定子。

Claims (8)

1. 潜像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に現像剤を供給して前記潜像を現像する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に当接するように配置され、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と
   を備え、
   前記現像剤供給部材は、シリコーンゴムを主成分とする導電性発泡層を有し、
   前記導電性発泡層の応力減衰は、２５％以下であり、
   前記導電性発泡層の残留歪は、１００μｍ以下である
   ことを特徴とする画像形成ユニット。
2. 前記導電性発泡層のアスカーＦ硬度は、３０度以上で、且つ５０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
3. 前記導電性発泡層は、独立した気泡を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成ユニット。
4. 前記導電性発泡層は、表面にスキン層を有さないことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の画像形成ユニット。
5. 前記導電性発泡層は、フィラー、架橋剤および発泡剤をさらに含有することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の画像形成ユニット。
6. 前記現像剤供給部材は、シャフトの外周面に前記導電性発泡層を設けて構成されることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の画像形成ユニット。
7. 前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に対し、互いに当接する表面の移動方向が反対向きになる方向に回転することを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の画像形成ユニット。
8. 請求項１から７までの何れか１項に記載の画像形成ユニットと、
   前記画像形成ユニットの前記像担持体に形成された現像剤像を媒体に転写する転写ユニットと、
   前記媒体に転写された現像剤像を前記媒体に定着する定着ユニットと
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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