(57)【要約】【課題】画像品位を確実に向上させることができるようにする。【解決手段】現像剤担持体に圧接させて回転自在に配設された現像材供給部材の発泡層７６の表面セル径が、２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされ、発泡層７６における内部セル径に対する表面セル径の比を表すセル径比率γが、０．７５以上、かつ、０．９３以下にされる。発泡層７６の表層７６ａから、ニップ部領域に応じて規定される距離の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされる。現像剤供給部材が圧縮された状態における、現像剤担持体への現像剤の供給性、及び現像剤担持体からの現像剤の掻取り性を高くすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成ユニット内において現像剤担持体に圧接させて回転自在に配設され、現像剤担持体との間にニップ部領域を形成する現像剤供給部材において、
（ａ）発泡層の表面セル径が、２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされ、
（ｂ）発泡層における内部セル径に対する表面セル径の比を表すセル径比率が、０．７５以上、かつ、０．９３以下にされ、
（ｃ）発泡層の表層から、ニップ部領域に応じて規定される距離の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされることを特徴とする現像剤供給部材。
【請求項２】
前記ニップ部領域に応じて規定される距離は４００〔μｍ〕にされる請求項１に記載の現像剤供給部材。
【請求項３】
発泡層の内部セル径が３７２〔μｍ〕以上、かつ、７０２〔μｍ〕以下にされる請求項１又は２に記載の現像剤供給部材。
【請求項４】
発泡層の表層から１００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、１．５〔％〕以上、かつ、３６．５〔％〕以下にされる請求項２に記載の現像剤供給部材。
【請求項５】
発泡層の硬度が、２６〔アスカーＦ〕以上、かつ、３８〔アスカーＦ〕以下にされる請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項６】
前記発泡層はウレタンゴムによって形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項７】
前記現像剤担持体は、芯金に弾性層を被覆することによって形成される請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項８】
前記発泡層は型内で発泡させられる請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項９】
前記発泡層は自由発泡で発泡させられる請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項１０】
現像剤担持体から掻き取られ、現像剤担持体に供給される現像剤の凝集度が、４８〔％〕以上、かつ、５６〔％〕以下にされる請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項１１】
現像剤担持体から掻き取られ、現像剤担持体に供給される現像剤のブローオフ帯電量が、７５〔μＣ／ｇ〕以上、かつ、８０〔μＣ／ｇ〕以下にされる請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像剤供給部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の現像剤供給部材を備えた画像形成ユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像形成ユニットを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤供給部材、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置、例えば、電子写真式のプリンタは、画像形成ユニットが配設され、該画像形成ユニットに、感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、現像剤供給部材としての供給ローラ、トナーカートリッジ等が配設される。そして、前記プリンタにおいては、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面がＬＥＤヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、トナーカートリッジから供給ローラを介して現像ローラに供給されたトナーが静電潜像に付着させられて静電潜像が現像され、トナー像が形成される。該トナー像が、転写ローラによって媒体としての用紙に転写され、定着器において定着させられることにより、用紙に画像が形成される。
【０００３】
ところで、供給ローラは、トナーを現像ローラに供給するとともに、現像ローラからトナーを掻き取る機能を有する。
【０００４】
そこで、供給ローラの発泡層をウレタンゴムで形成し、発泡層のパラメータである表面セル径を１８０〔μｍ〕以上、かつ、２８０〔μｍ〕以下に、内部セル径を２８０〔μｍ〕以上、かつ、６５０〔μｍ〕以下に、セル骨格部の表面面積比率を３０〔％〕、かつ、６０〔％〕以下にすることによって、画像にかすれが発生したり、用紙に汚れが発生したりするのを防止し、画像品位を向上させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３４２５２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、前記従来の供給ローラにおいては、セル骨格部の表面面積比率が、発泡層の表面、すなわち、表層だけを規定する値であり、供給ローラが実際に現像ローラに圧接させられ、圧縮されて使用される状態、すなわち、実装状態を想定して規定されていないので、現像ローラにトナーを十分に供給することができないだけでなく、現像ローラからトナーを十分に掻き取ることができない。したがって、画像にかすれが発生したり、用紙に汚れが発生したりするのを確実に防止することができず、画像品位を確実に向上させることができない。
【０００７】
本発明は、前記従来の供給ローラの問題点を解決して、画像品位を確実に向上させることができる現像剤供給部材、画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために、本発明の現像剤供給部材は、画像形成ユニット内において現像剤担持体に圧接させて回転自在に配設され、現像剤担持体との間にニップ部領域を形成するようになっている。
【０００９】
そして、発泡層の表面セル径が、２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされる。
【００１０】
また、発泡層における内部セル径に対する表面セル径の比を表すセル径比率が、０．７５以上、かつ、０．９３以下にされる。
【００１１】
そして、発泡層の表層から、ニップ部領域に応じて規定される距離の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤供給部材は、画像形成ユニット内において現像剤担持体に圧接させて回転自在に配設され、現像剤供給部材との間にニップ部領域を形成するようになっている。
【００１３】
そして、発泡層の表面セル径が、２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされる。
【００１４】
また、発泡層における内部セル径に対する表面セル径の比を表すセル径比率が、０．７５以上、かつ、０．９３以下にされる。
【００１５】
そして、発泡層の表層から、ニップ部領域に応じて規定される距離の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされる。
【００１６】
この場合、発泡層の表面セル径が、２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされ、発泡層における内部セル径に対する表面セル径の比を表すセル径比率が、０．７５以上、かつ、０．９３以下にされ、発泡層の表層から、ニップ部領域の範囲に応じて規定される距離の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされるので、現像剤担持体と現像剤供給部材との間にニップ部領域が形成された状態、すなわち、現像剤供給部材が圧縮された状態における、現像剤担持体への現像剤の供給性、及び現像剤担持体からの現像剤の掻取り性を高くすることができる。
【００１７】
したがって、現像剤担持体に現像剤を十分に供給することができるだけでなく、現像剤担持体から現像剤を十分に掻き取ることができるので、画像にかすれが発生したり、媒体に汚れが発生したりするのを確実に防止することができる。
【００１８】
その結果、画像品位を確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における供給ローラの概念図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるプリンタの概略図である。
【図３】本発明の実施の形態における画像形成ユニットの概略図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における印刷の実験を行ったときの画像の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、現像剤供給部材としての供給ローラ、画像形成ユニット（現像装置）、及び画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態におけるプリンタの概略図、図３は本発明の実施の形態における画像形成ユニットの概略図である。なお、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙはいずれも同じ構造を有するので、図３には画像形成ユニット１６Ｂｋだけを図示して説明する。  
【００２２】
図において、１０はプリンタ、Ｃｓは該プリンタ１０の筐体であり、該筐体Ｃｓの下部に、媒体収容部としての用紙カセット１１が着脱自在に配設され、該用紙カセット１１に媒体としての用紙Ｐが収容される。前記用紙カセット１１の前端に隣接させて、用紙Ｐを１枚ずつ分離させて矢印Ｘ方向に繰り出し、媒体搬送路としての用紙搬送路Ｒｔ１に給紙するための図示されないホッピングローラ等から成る給紙機構が配設される。
【００２３】
前記用紙搬送路Ｒｔ１に給紙された用紙Ｐは、後述される用紙搬送モータ７１（図４）を駆動することによって図示されない搬送ローラ対により搬送され、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色の画像を形成する画像形成部としての画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙに供給される。
【００２４】
該各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙは、プリンタ１０の本体、すなわち、装置本体Ｂｄに対して着脱自在に配設され、ユニット本体部３７、及び現像剤貯蔵部としてのトナーカートリッジ４１を備え、ユニット本体部３７に像担持体としての感光体ドラム３１等が配設され、トナーカートリッジ４１の収容室に各色の現像剤としてのトナーが貯蔵される。なお、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙのうちの所定の画像形成ユニット、本実施の形態においては、画像形成ユニット１６Ｂｋに、トナーカートリッジ４１に隣接させて廃棄現像剤収容部としての廃トナータンク４３が配設され、該廃トナータンク４３に廃棄現像剤としての廃トナーが収容される。
【００２５】
前記ユニット本体部３７は、感光体ドラム３１、該感光体ドラム３１に当接させて回転自在に配設され、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ３２、感光体ドラム３１に当接させて回転自在に配設され、潜像としての静電潜像にトナーを付着させる現像剤担持体としての現像ローラ３３、該現像ローラ３３に圧接させて回転自在に配設され、現像ローラ３３にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ３４、前記現像ローラ３３に供給されたトナーを均一に薄層化する現像剤層規制部材としての現像ブレード３５、現像剤像としてのトナー像の転写後に感光体ドラム３１に残留したトナーを感光体ドラム３１から掻き落として除去するクリーニング部材としてのクリーニングブレード３６、及び該クリーニングブレード３６によって掻き落とされたトナーを廃トナーとして画像形成ユニット１６Ｂｋの幅方向に搬送する搬送部材としてのスパイラル３８を備える。
【００２６】
前記感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、現像ローラ３３及び供給ローラ３４は、画像形成用の駆動部としての後述される駆動モータ（ドラムモータ）７２（図４）に接続され、該駆動モータ７２を駆動することによって矢印方向に回転させられる。
【００２７】
そして、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙのユニット本体部３７の上方に、露光装置としてのＬＥＤヘッド２２が、各感光体ドラム３１と対向させて配設され、ＬＥＤヘッド２２によって、各感光体ドラム３１の表面が露光されて静電潜像が形成される。ＬＥＤヘッド２２は、発光素子としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、レンズアレイ等から成る。
【００２８】
また、前記装置本体Ｂｄにおける画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙの下方に転写ユニットｕ１が配設され、該転写ユニットｕ１は、第１のローラとしての図示されない駆動ローラ、第２のローラとしての図示されない従動ローラ、図示されないテンションローラ、前記駆動ローラと前記従動ローラとテンションローラとによって走行自在に張設され、走行に伴って用紙Ｐを静電吸着して搬送するベルト部材としての転写ベルト１７、及び該転写ベルト１７を挟んで前記感光体ドラム３１と対向させて、かつ、感光体ドラム３１に圧接させて回転自在に配設された転写部材としての転写ローラ２１を備える。
【００２９】
前記画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙにおいて、感光体ドラム３１の表面が、帯電ローラ３２によって一様に帯電させられ、ＬＥＤヘッド２２によって露光され、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成されると、現像ローラ３３が、供給ローラ３４から供給されたトナーを静電潜像に付着させ、静電潜像を現像して感光体ドラム３１の表面にトナー像を形成する。
【００３０】
画像形成ユニット１６Ｂｋに矢印Ｙ方向に供給された用紙Ｐは、前記転写ベルト１７が走行させられるのに伴って搬送され、各感光体ドラム３１と各転写ローラ２１との間を通過し、該各転写ローラ２１が、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙにおいて各感光体ドラム３１上に形成された各色のトナー像を、用紙Ｐに順次重ねて転写し、用紙Ｐ上にカラーのトナー像を形成する。
【００３１】
続いて、用紙Ｐは、用紙搬送路Ｒｔ１における画像形成ユニット１６Ｙより下流側に配設された定着装置としての定着器１８に供給される。該定着器１８は、第１の定着部材としての加熱ローラ１８ａ、該加熱ローラ１８ａに圧接させられて圧接部を形成する第２の定着部材としての加圧ローラ１８ｂ、前記加熱ローラ１８ａの近傍に非接触で配設され、加熱ローラ１８ａの温度を検出する温度検出部としての図示されないサーミスタ等を備え、加熱ローラ１８ａ内に、ハロゲンランプ等の、加熱体としてのヒータが配設される。
【００３２】
用紙Ｐが定着器１８に供給されると、前記カラーのトナー像が、加熱ローラ１８ａによって加熱され、加圧ローラ１８ｂによって加圧されて用紙Ｐに定着させられ、用紙Ｐにカラーの画像が形成される。そして、定着器１８から排出された用紙Ｐは、図示されない搬送ローラ対によって搬送された後、装置本体Ｂｄ外に排出され、筐体Ｃｓの頂部に形成された図示されないスタッカに積載される。
【００３３】
前記装置本体Ｂｄには、各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙの下方に、廃棄現像剤搬送装置としての廃トナー搬送路４６が延在させて配設される。該廃トナー搬送路４６は、図示されないフレームに沿って形成され、前記スパイラル３８によって搬送された廃トナーを収集し、矢印Ｚ方向に搬送し、前記廃トナータンク４３に供給する。
【００３４】
なお、前記感光体ドラム３１は、アルミニウム等の金属パイプから成る導電性支持体に、ブロッキング層、並びに電荷発生層及び電荷輸送層から成る光導電層を順次被覆することによって形成される。
【００３５】
前記帯電ローラ３２は、金属製の芯金に、エピクロルヒドリンゴム等の半導電性ゴム層を被覆することによって形成され、感光体ドラム３１に所定の圧接量で当接させられ、感光体ドラム３１の回転に伴って回転させられる。
【００３６】
前記現像ローラ３３は、金属製の芯金に、弾性層としての半導電性を有するウレタンゴム層及び表面処理層を順次被覆することによって形成され、感光体ドラム３１に所定の圧接量で当接させられ、感光体ドラム３１の回転に対してならい方向に所定の周速比で回転させられる。
【００３７】
前記現像ブレード３５は、例えば、厚さが０．０８〔ｍｍ〕であり、長さが現像ローラ３３の長手方向の長さとほぼ同じである金属製の薄板部材から成る。現像ブレード３５の短手方向における一方の端部は、前記ユニット本体部３７のフレームの所定の箇所に固定され、他方の端部は、先端縁からわずかに内側の面が現像ローラ３３に当接させられる。
【００３８】
前記供給ローラ３４は、後述されるように、金属製の芯金にゴム材料を被覆することによって形成され、現像ローラ３３に所定の圧接量で圧接させられ、現像ローラ３３との間にニップ部領域を形成し、現像ローラ３３の回転に対してカウンタ方向（現像ローラ３３の回転方向と同じ方向）に所定の周速比で回転させられる。
【００３９】
前記クリーニングブレード３６は、ウレタンゴムから成り、一方の端部が感光体ドラム３１に所定の圧接量で当接させられる。
【００４０】
なお、前記各画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ及びトナーカートリッジ４１は、いずれも交換ユニットとして形成され、収容されたトナーが消費されたり、構成部品が劣化したりすると、交換される。
【００４１】
また、前記定着器１８において、前記加熱ローラ１８ａ及び加圧ローラ１８ｂは、いずれも、例えば、アルミニウム等から成る中空円筒状の芯金に、シリコーンゴムから成る耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロルアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂製のチューブを被覆することによって形成される。
【００４２】
次に、プリンタ１０の制御装置について説明する。
【００４３】
図４は本発明の実施の形態におけるプリンタの制御ブロック図である。
【００４４】
図において、５１は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等を備えた制御部、５２はインタフェース（Ｉ／Ｆ）制御部であり、前記制御部５１は、上位装置としての図示されないホストコンピュータからインタフェース制御部５２を介して印刷データ及び制御コマンドを受け、プリンタ１０（図２）の全体のシーケンスを制御し、印刷動作を行う。
【００４５】
また、５３は、制御部５１が受けた印刷データを一時的に記録する第１の記憶装置としての受信メモリ、５４は、前記印刷データを編集することによって生成された画像データ、すなわち、イメージデータが記録される画像データ編集メモリである。
【００４６】
そして、５７は、プリンタ１０の状態を表示するための表示部としてのＬＥＤ、及び操作者がプリンタ１０に指示を入力するための操作部としてのスイッチ等を備えた操作・表示部、５８は、プリンタ１０の状態を監視するための各種のセンサから成るセンサ群であり、該センサ群５８は、例えば、用紙Ｐの位置を検出するセンサ、温度及び湿度を検出するセンサ、用紙Ｐに形成された画像の濃度を検出するセンサ等から成る。
【００４７】
また、６１は、制御部５１の指示に基づいて帯電ローラ３２に電圧を印加し、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させる帯電ローラ用電源、６２は、制御部５１の指示に基づいて現像ローラ３３に電圧を印加し、感光体ドラム３１上の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ用電源、６３は、制御部５１の指示に基づいて供給ローラ３４に電圧を印加し、現像ローラ３３にトナーを供給する供給ローラ用電源、６４は、制御部５１の指示に基づいて転写ローラ２１に電圧を印加し、感光ドラム３１上のトナー像を用紙Ｐに転写する転写ローラ用電源である。
【００４８】
なお、前記帯電ローラ用電源６１、現像ローラ用電源６２及び供給ローラ用電源６３は、制御部５１の指示によって帯電ローラ３２、現像ローラ３３及び供給ローラ３４に印加する電圧を変更することができる。
【００４９】
そして、６６は、前記画像データ編集メモリ５４に記録されたイメージデータをＬＥＤヘッド２２に送り、該ＬＥＤヘッド２２を駆動するヘッド駆動制御部、６７は、転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させるために定着器１８の加熱ローラ１８ａの温度を制御する定着制御部、６８は、制御部５１の指示に基づいて用紙搬送モータ７１の制御を行う搬送モータ制御部である。
【００５０】
また、６９は、感光体ドラム３１を回転させるために駆動モータ７２を駆動する駆動制御部である。
【００５１】
次に、供給ローラ３４について説明する。
【００５２】
図１は本発明の実施の形態における供給ローラの概念図である。
【００５３】
供給ローラ３４は、導電性を有する材料から成り、円筒形の形状を有する支持体としての芯金７５、及び該芯金７５を包囲して形成され、導電性を有する材料から成り、無数のセルを備えた発泡層７６を備え、該発泡層７６は、発泡層７６の表面に形成された表層（発泡体外層）７６ａ、及び該表層７６ａの内側に形成された発泡体内部（発泡体内層）７６ｂから成る。なお、本実施の形態において、芯金７５は外径が６〔ｍｍ〕にされる。
【００５４】
そして、図において、拡大図Ｇ１は表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部ｐｘ１のゴム総面積率を、拡大図Ｇ２は表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部ｐｘ２のゴム総面積率を表す。
【００５５】
芯金７５の両端は、発泡層７６より突出させられ、一端に、供給ローラ３４に前記駆動モータ７２（図４）の回転を伝達するための図示されないギヤが取り付けられる。そして、芯金７５の両端にはシャフトｓｈ１が配設され、該シャフトｓｈ１を介して供給ローラ３４が前記ユニット本体部３７（図２）に対して回転自在に支持される。
【００５６】
発泡層７６の材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレン・ブタジェンゴム、アクリロニトリル・ブタジェンゴム、ブタジェンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム等のゴム材料が使用される。
【００５７】
各ゴム材料のうちのシリコーンゴムを使用すると、発泡層７６において各セルが互いに独立して形成されるので、供給ローラ３４内にトナーが進入しにくいだけでなく、表層７６ａの各セルにトナーを貯めることができ、セル内に貯めたトナーを効率良く吐き出すことができる。したがって、現像ローラ３３へのトナーの供給性を高くすることができる。また、シリコーン系のゴム材料は移動方向にダレる性質があり、供給ローラ３４を現像ローラ３３に対して圧縮させて回転させると、供給ローラ３４と現像ローラ３３との接触面積が大きくなるので、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を高くすることができる。
【００５８】
なお、シリコーンゴムは、他のゴム材料より機械的強度が弱いので、摩耗しやすく、耐久性が低い。
【００５９】
また、前記各ゴム材料のうちのウレタンゴムを使用すると、ウレタンゴムの機械的強度が他の材料より高いので、連続印刷を行った場合の供給ローラ３４の摩耗を抑制することができ、現像ローラ３３の耐久性を高くすることができるだけでなく、発泡層７６の硬度を低くするのが容易であるので、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、プリンタ１０等に加わる負荷を小さくすることができ、消費エネルギーを少なくすることができる。
【００６０】
なお、ウレタンゴムは、発泡層７６において各セルが連なって形成されることが多いので、ウレタンゴムを使用すると供給ローラ３４内にトナーが進入しやすくなるだけでなく、供給ローラ３４の表面、すなわち、発泡層７６の表層７６ａのセルにトナーが詰まりやすくなり、現像ローラ３３へのトナーの供給性が低くなってしまう。
【００６１】
さらに、ウレタンゴムは圧縮したときに押しつぶされる性質があるので、供給ローラ３４を現像ローラ３３に圧接させて回転させるときの現像ローラ３３との接触面積が小さくなり、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性が低くなってしまう。
【００６２】
前記芯金７５の材料は、所定の剛性を有するとともに、十分な導電性を有する金属であればよく、例えば、鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が使用される。また、金属以外の材料でも、所定の剛性を有するとともに、十分な導電性を有する材料、例えば、導電性粒子を分散させた樹脂成形品、セラミックス等を使用するこができる。さらに、芯金７５をロール状、パイプ状等の形状を有するもので形成することができる。
【００６３】
次に、供給ローラ３４の製造方法について説明する。
【００６４】
供給ローラ３４の製造方法としては、ローラ形状を有する筒状の型内で芯金７５と一体にウレタンゴムを発泡させる型発泡の製造方法、及びあらかじめウレタンゴムを自由発泡させ、角柱状の発泡体を切り出し、該発泡体に形成した孔に芯金７５を通した後、外周を研磨する自由発泡の製造方法がある。
【００６５】
型発泡の製造方法において発泡させられた発泡層７６には、独立したセル及び連通したセルが形成される。この場合、型が使用されるので、成形品を研磨して仕上げる必要がなく、外径振れの小さい供給ローラ３４を製造することができる。これに対して、自由発泡の製造方法において発泡させられた発泡層７６には、セル径の大きいセル及び連通の度合いが大きいセルが形成される。
【００６６】
供給ローラ３４の形状としては、ストレート形状が一般的であるが、両端部の径が小さくなる、クラウン形状又はテーパ形状であってもよく、さらには、両端の径が異なる形状であってもよい。
【００６７】
本実施の形態において、供給ローラ３４の硬度は、２６〔アスカーＦ〕以上、かつ、３８〔アスカーＦ〕以下にされる。発泡層７６の硬度が高いと、トナーに加わる負荷が大きくなり、トナーダメージが発生してグレイニネス（粒状化によるドットの形成）が生じるだけでなく、現像ローラ３３との接触圧が高くなり、供給ローラ３４が磨耗して供給ローラ３４の耐久性が低くなったり、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙに加わる負荷が大きくなったり、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙを作動させるための制御が困難になったりする。
【００６８】
供給ローラ３４の硬度は、ＡＩＢＮ（アソビスイソブチルニトリル）等の発泡剤の量を調整することによって設定することができる。
【００６９】
また、発泡剤の量を調整することによって、発泡層７６の発泡倍率を変更し、セル径、セルの壁の厚さ等を変化させることができる。
【００７０】
本実施の形態においては、発泡層７６のゴム材料としてウレタンゴムが使用される。
【００７１】
また、本実施の形態においては、発泡層７６の表面セル径が第１のパラメータとして、発泡層７６における内部セル径に対する前記表面セル径の比を表すセル径比率γが第２のパラメータとして、発泡層７６の表層７６ａから、前記ニップ部領域に応じて規定される距離の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率、本実施の形態においては、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が第３のパラメータとして、供給ローラ３４が現像ローラ３３に圧接させられ、圧縮されて使用される実装状態を想定して規定される。
【００７２】
次に、前記各パラメータについて説明する。
〔表面セル径〕
表面セル径は、発泡層７６の表層７６ａのセルのセル径を指す。
【００７３】
表面セル径は、供給ローラ３４の現像ローラ３３へのトナーの供給性、及び現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を高くするためのパラメータである。表面セル径が必要以上に小さいと、発泡層７６の表層７６ａのセルの開口が小さいので、セル内に貯めたトナーが吐き出されず、供給性が低くなる恐れがある。
【００７４】
一方、表面セル径が必要以上に大きいと、表層７６ａのセル骨格部の面積が小さくなり、現像ローラ３３との接触面積が小さくなり、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性が低くなる。その結果、静電潜像が現像された後に現像ローラ３３に残留したトナーを回収することができず、余分なトナーが用紙Ｐに付着し、用紙Ｐに汚れが発生する恐れがある。このことから、現像ローラ３３へのトナーの供給性及び現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を高くするために、表面セル径を適正な値にする必要がある。
〔内部セル径〕
内部セル径は、発泡層７６の発泡体内部７６ｂのセル径を指す。
〔セル径比率γ〕
セル径比率γは、内部セル径に対する表面セル径の比であり、内部セル径は発泡体内部７６ｂのセル径を指す。
【００７５】
セル径比率γは、表面セル径をＤｏとし、内部セル径をＤｉとしたとき、Ｄｏ／Ｄｉで表され、現像ローラ３３へのトナーの供給性及び現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を継続的に維持するためのパラメータである。
【００７６】
セル径比率γが必要以上に小さいと、表層７６ａの各セルからトナーが吐き出されず、セル内にトナーが詰まりやすくなり、トナー供給性が低下してしまう。また、これにより、発泡層７６の硬度が高くなると、トナーに加わる負荷が大きくなり、トナーダメージが発生してグレイニネスが生じるだけでなく、現像ローラ３３との接触圧が高くなり、供給ローラ３４が摩耗して供給ローラ３４の耐久性が低くなったり、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙに加わる負荷が大きくなったり、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙを作動させるための制御が困難になったりする。
【００７７】
一方、セル径比率γが必要以上に大きいと、表面セル径が大きいので、現像ローラ３３との接触面積が小さくなり、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性が低くなる。その結果、現像後の現像ローラ３３に残留したトナーを回収することができず、余分なトナーが用紙Ｐに付着し、用紙Ｐに汚れが発生する恐れがある。また、発泡層７６に使用されるウレタンゴムの特性、供給ローラ３４の製造方法等からセル径比率γを必要以上に大きくするのは困難である。このことから、現像ローラ３３へのトナーの供給性及び現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を高くするために、セル径比率γを適正な値にする必要がある。
〔ゴム総面積率〕
ゴム総面積率は、発泡層７６の表層７６ａから所定の範囲内、本実施の形態においては、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部の総面積率を表すパラメータである。
【００７８】
現像ローラ３３からのトナーの掻取り性は、前述されたように、現像ローラ３３との接触面積が大きいほど高いので、表面セルの骨格部の接触面積を大きくすることが考えられるが、実際に供給ローラ３４を現像ローラ３３に圧接させて回転させた場合、供給ローラ３４は圧縮され、現像ローラ３３との接触面積は、表層７６ａのセル骨格部だけでなく、内部のセル骨格部も含めた値、すなわち、供給ローラ３４と現像ローラ３３との間のニップ部領域の総面積になる。
【００７９】
そこで、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を高くするために、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率を適正な値にする必要がある。
【００８０】
次に、各パラメータを異ならせて製造した供給ローラを使用して印刷の実験を行ったときの画像の評価結果について説明する。
【００８１】
図５は本発明の実施の形態における印刷の実験を行ったときの画像の評価結果を示す図である。
【００８２】
まず、印刷の実験に使用した供給ローラについて説明する。
【００８３】
実施例１〜４及び比較例１〜３の各供給ローラを使用し、印刷の実験を行った。
【００８４】
実施例１〜４及び比較例１〜３において使用した各供給ローラの形状は、いずれもストレート形状とした。また、実施例１、３及び比較例１の供給ローラの製造方法は型発泡とし、実施例２、４及び比較例２、３の供給ローラの製造方法は自由発泡とした。
【００８５】
実施例１〜４及び比較例１〜３の供給ローラは、硬度〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏ〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉ〔μｍ〕、セル径比率γ、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率〔％〕、及び表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率がそれぞれ異なるようにした。
〔実施例１〕
供給ローラは、型発泡の製造方法によって製造され、硬度が３６〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが４１４〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが４８９〔μｍ〕、セル径比率γが０．８５、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３６．５〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が６７．４〔％〕である。
〔実施例２〕
供給ローラは、自由発泡の製造方法によって製造され、硬度が３８〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが２８０〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが３７２〔μｍ〕、セル径比率γが０．７５、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が２．７〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３３．１〔％〕である。表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率は、１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率の約１０倍以上である。
〔実施例３〕
供給ローラは、型発泡の製造方法によって製造され、硬度が３４〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが４８８〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが５２２〔μｍ〕、セル径比率γが０．９３、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３５．２〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が６９．１〔％〕である。
〔実施例４〕
供給ローラは、自由発泡の製造方法によって製造され、硬度が２６〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが５６７〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが７０２〔μｍ〕、セル径比率γが０．８１、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が１．５〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３１．７〔％〕である。表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率は、１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率の約２０倍以上である。
〔比較例１〕
供給ローラは、型発泡の製造方法によって製造され、硬度が４１〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが２９３〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが３６１〔μｍ〕、セル径比率γが０．８１、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が４９．６〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が７０．７〔％〕である。深度が４００〔μｍ〕までのゴム面積率は、実施例１〜４及び比較例１〜３の供給ローラのうちで最も大きい。
〔比較例２〕
供給ローラは、自由発泡の製造方法によって製造され、硬度が２６〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが７０２〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが７３２〔μｍ〕、セル径比率γが０．９６、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３．３〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が１３．４〔％〕である。表面セル径Ｄｏ及びセル径比率γは、実施例１〜４及び比較例１〜３の供給ローラのうちで最も大きい。
〔比較例３〕
供給ローラは、自由発泡の製造方法によって製造され、硬度が３０〔アスカーＦ〕、表面セル径Ｄｏが４７８〔μｍ〕、内部セル径Ｄｉが６５３〔μｍ〕、セル径比率γが０．７３、表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が２．９〔％〕、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３１．５〔％〕である。セル径比率γは実施例１〜４及び比較例１〜３の供給ローラのうちで最も小さい。
【００８６】
次に、前記第１〜第３のパラメータの測定方法について説明する。
〔表面セル径の測定方法〕
供給ローラの表面セル径Ｄｏは、ＣＣＤカメラ（精密ウェーブ社製「デジタルマイクロスコープＡＲ１２６０」）を使用し、供給ローラの表層７６ａのセル骨格部に１００倍の倍率で焦点を合わせ、測定した。
【００８７】
供給ローラの中央部から端部側に約１００〔ｍｍ〕離れた長手方向上の位置における、供給ローラの周方向上の１８０〔°〕離れた２箇所を測定位置とし、該各測定位置における１〔ｍｍ〕平方の枠内を測定範囲とし、測定範囲内に存在するすべての独立したセルの長径を測定し、その平均値を表面セル径Ｄｏとした。
〔内部セル径の測定方法〕
供給ローラの内部セル径Ｄｉは、発泡体内部７６ｂを切り出し、ＣＣＤカメラ（精密ウェーブ社製「デジタルマイクロスコープＡＲ１２６０」）を使用し、切り出した発泡体内部７６ｂの表面のセル骨格部に１０倍〜１００倍の倍率で焦点を合わせ、測定した。
【００８８】
供給ローラの中央部から端部側に約１００〔ｍｍ〕離れた長手方向上の位置における、供給ローラの周方向上の１８０〔°〕離れた２箇所を測定位置とし、該各測定位置における１〔ｍｍ〕平方の枠を測定範囲とし、該測定範囲内に存在するすべての独立したセルの長径を測定し、その平均値を内部セル径Ｄｉとした。
〔ゴム総面積率の測定方法〕
ゴム総面積率γは、ハイブリッドレーザーマイクロスコープ（レーザーテック社製「ＯＰＴＥＬＩＣＳ」）を使用して計測した。供給ローラの表層７６ａのセル骨格部に焦点を合わせ、芯金方向から１００〔μｍ〕の深さ、及び４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部に対して、ゴム総面積率を測定した。
【００８９】
実施例１〜４及び比較例１〜３の供給ローラは、型発泡又は自由発泡の製造方法によって製造されるが、自由発泡の製造方法によって製造された供給ローラは、外周を研磨することによって仕上げられるので、型発泡の製造方法によって製造される供給ローラよりケバ立ちが発生するとともに、１００〔μｍ〕程度の外径振れが存在する。外径振れが存在すると、表層７６ａのセル骨格部に焦点を合わせて測定を行う際に、測定箇所ごとに測定誤差が生じる。そこで、外径振れによって測定誤差が生じるのを抑制するために、表層７６ａではなく表層７６ａから１００〔μｍ〕の深さまでのゴム表面積率を測定した。
【００９０】
ところが、供給ローラは、現像ローラ３３に圧接させて回転させられ、圧縮されるので、供給ローラ３４の実装状態を想定した場合の条件下でゴム総面積率を測定するのが好ましい。
【００９１】
そこで、現像ローラ３３とのニップ部領域である、発泡層７６の表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率を併せて測定した。
【００９２】
続いて、印刷の実験を行う方法について説明する。
【００９３】
印刷の実験を行うに当たり、各供給ローラを実装した画像形成ユニットをプリンタ（沖データ社製「Ｃ５４２ｄｎ」）に搭載し、温度が２３±３〔℃〕、湿度が５５±１０〔％〕の環境下で印刷を行い、用紙に形成された画像を評価した。
【００９４】
評価の対象とされる画像はマゼンタの色の画像とし、マゼンタの画像形成ユニットのトナーカートリッジに、凝集度が４８〔％〕以上、かつ、５６〔％〕以下にされ、ブローオフ帯電量が７５〔μＣ／ｇ〕以上、かつ、８０〔μＣ／ｇ〕以下にされたマゼンタのトナーを約３０．０±０．５〔ｇ〕充填した。なお、画像を評価する前に、画像形成ユニットを１度空回しした。
【００９５】
次に、印刷の実験の画像の評価結果について説明する。
【００９６】
用紙に形成される画像は、２×２（ハーフトーン) パターンの画像、及び１００〔％〕のベタ画像とし、印刷を行った後に、画像にかすれが発生したかどうか、及び用紙に汚れが発生したかどうかについて判定を行った。
【００９７】
画像にかすれが発生したかどうかの判定においては、用紙に１００〔％〕のベタ画像を形成したときに、用紙の上端部及び下端部において濃度の低下が生じているかどうか、及び用紙の下端部で白抜けが生じているかどうかを確認し、濃度の低下及び白抜けのうちの少なくとも一方が生じている場合に、画像にかすれが発生したと判定した。
【００９８】
用紙に汚れが発生したかどうかの判定においては、用紙に２×２パターンの画像を形成したときに、用紙の上端部における画像が形成されない部分にトナーが付着しているかどうかを確認し、トナーが付着している場合に、用紙に汚れが発生したと判定した。
【００９９】
図５の評価結果においては、画像のかすれ及び用紙の汚れのいずれも発生しなかった場合を○で、画像のかすれ及び用紙の汚れのうちの一方が発生した場合を△で、画像のかすれ及び用紙の汚れの両方が発生した場合を×とした。
【０１００】
〔測定結果〕
図５に示されるように、実施例１〜４の供給ローラにおいては、画像のかすれ及び用紙の汚れのいずれも発生せず、供給ローラに起因する印字不良が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができた。これに対して、比較例１〜３の供給ローラにおいては、画像のかすれ及び用紙の汚れのうちの少なくとも一方が発生し、供給ローラに起因する印字不良が発生するのを抑制することができず、画像品位が低下した。
〔比較例１〕
画像にかすれが発生した。比較例１の供給ローラは表層から４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が７０．７〔％〕であり、大きい。したがって、現像ローラとの接触面積が大きく、表層のセルの開口面積が小さいので、セル内のトナーが十分に吐き出されなかったことが考えられる。
〔比較例２〕
用紙に汚れが発生した。比較例２の供給ローラは、セル径比率γが０．９６であり、大きく、また、表層から４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が１３．４〔％〕であり小さい。したがって、現像ローラとの接触面積が小さく、現像ローラからトナーが十分に掻き取られなかったことが考えられる。
〔比較例３〕
画像にかすれが発生し、用紙に汚れが発生した。比較例３の供給ローラは、セル径比率γが０．７３であり、小さく、表層から４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が３１．５〔％〕であり、小さい。したがって、表面セル径Ｄｏより内部セル径Ｄｉが大きいので、トナーがセル内に進入しやすく、セルからトナーが十分に吐き出されず、トナーの供給性が低下し、現像ローラにトナーが十分に供給されなかったことが考えられる。また、表層から４００〔μｍ〕の深さまでのゴム総面積率が小さいので、現像ローラとの接触面積が小さく、現像ローラからトナーが十分に掻き取られなかったことが考えられる。
【０１０１】
このことから、発泡層７６の材料としてウレタンゴムを使用した供給ローラ３４において、画像のかすれ及び用紙の汚れのいずれも発生せず、供給ローラ３４に起因する印字不良が発生するのを抑制することができ、画像品位を向上させることができる前記各パラメータは、図５の実施例１〜４の各値から次のように設定される。
【０１０２】
すなわち、表面セル径は２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされる。
【０１０３】
表面セル径が２８０〔μｍ〕未満であると、セルの開口面積が小さく、供給ローラ３４内に進入したトナーが吐き出されず、トナーの供給性が低くなる。一方、表面セル径が５６７〔μｍ〕より大きいと、表層７６ａのセル骨格部の面積が小さく、現像ローラ３３との接触面積が小さいので、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性が低くなる。
【０１０４】
また、セル径比率γは０．７５以上、かつ、０．９３以下にされる。
【０１０５】
表面セル径比率γが０．７５未満であると、内部セル径Ｄｉに対して表面セル径Ｄｏが小さいので、表層７６ａのセルにトナーが詰まりやすくなり、現像ローラ３３へのトナーの供給性が低くなる。そして、セルにトナーが詰まると、供給ローラ３４の硬度が高くなるので、トナーに加わる負荷が大きくなり、トナーダメージが発生してグレイニネスが生じるだけでなく、それによって、接触圧が高くなり、発泡層７６等が磨耗して耐久性が低くなるとともに、画像形成ユニット１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙを作動させるために必要なトルクが大きくなる。一方、セル径比率γが０．９３より大きいと、表層７６ａのセル骨格部の面積が小さく、現像ローラ３３との接触面積が小さいので、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性が低くなる。その結果、現像後の現像ローラ３３に残留したトナーを回収することができず、余分なトナーが用紙Ｐに付着し、用紙Ｐに汚れが発生する。
【０１０６】
また、表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率は３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされる。
【０１０７】
総ゴム面積率が３１．７〔％〕未満である場合、供給ローラ３４を実装し、現像ローラ３３に圧接させて回転させたときの現像ローラ３３との接触面積が小さいので、現像ローラ３３からのトナーの掻取り性が低くなる。一方、総ゴム面積率が６９．１〔％〕より大きい場合、表層７６ａのセルの開口面積が小さく、セルにトナーが詰まりやすくなり、現像ローラ３３へのトナーの供給性が低くなる。
【０１０８】
このように、本実施の形態においては、発泡層７６の表面セル径が２８０〔μｍ〕以上、かつ、５６７〔μｍ〕以下にされ、発泡層７６における内部セル径に対する表面セル径の比を表すセル径比率γが、０．７５以上、かつ、０．９３以下にされ、発泡層７６の表層７６ａから４００〔μｍ〕の深さまでのセル骨格部のゴム総面積率が、３１．７〔％〕以上、かつ、６９．１〔％〕以下にされるので、現像ローラ３３と供給ローラ３４との間にニップ部領域が形成された状態、すなわち、供給ローラ３４が圧縮された状態で、現像ローラ３３へのトナーの供給性及び現像ローラ３３からのトナーの掻取り性を高くすることができる。
【０１０９】
したがって、現像ローラ３３にトナーを十分に供給したり、現像ローラ３３からトナーを十分に掻き取ったりすることができ、画像にかすれが発生したり、用紙Ｐに汚れが発生したりするのを確実に防止することができる。
【０１１０】
したがって、画像品位を確実に向上させることができる。
【０１１１】
本実施の形態においては、プリンタ１０について説明しているが、本発明を、ＭＦＰ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に適用することができる。
【０１１２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【０１１３】
１６Ｂｋ、１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ    画像形成ユニット
３３    現像ローラ
３４    供給ローラ
７６    発泡層
７６ａ    表層
【図１】
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【図２】
2020118888.tif 000004
【図３】
2020118888.tif 000005
【図４】
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【図５】
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