(57)【要約】【課題】ローラ部材が小径化されることにより、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大するため、円滑に回転しない場合があった。【解決手段】円筒状に形成され、支持部材１０８，１０９によって回転可能に支持されるローラ部材１００であって、回転の中心となる芯材１０１と、芯材の軸方向の外周を覆うように形成された弾性部材１０２と、芯材の軸方向中央部の外周を覆うように、芯材と弾性部材との間に挿入された中空材１０３とを有しており、中空材は、軸方向の長さが、弾性部材の軸方向の長さよりも短く形成されている。【選択図】図５
2011095361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成され、支持部材によって回転可能に支持されるローラ部材において、
回転の中心となる芯材と、
前記芯材の軸方向の外周を覆うように形成された弾性部材と、
前記芯材の軸方向中央部の外周を覆うように、前記芯材と前記弾性部材との間に挿入された中空材とを有しており、
前記中空材は、軸方向の長さが、前記弾性部材の軸方向の長さよりも短く形成されている
ことを特徴とするローラ部材。
【請求項２】
請求項１に記載のローラ部材において、
前記弾性部材は、軸方向の外径が均一になるように、軸方向中央部と両端部とで異なる厚さに形成されている
ことを特徴とするローラ部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のローラ部材において、
前記中空材は、熱膨張率が前記芯材と異なる材料によって構成されている
ことを特徴とするローラ部材。
【請求項４】
請求項３に記載のローラ部材において、
前記中空材は、熱膨張率が前記芯材よりも小さい材料によって構成されている
ことを特徴とするローラ部材。
【請求項５】
現像剤を担持する現像剤担持体と、当該現像剤担持体から現像剤が供給されることにより、表面に現像剤像が形成される像担持体とを備え、当該現像剤担持体及び当該像担持体を支持部材によって回転可能に支持する画像形成ユニットにおいて、
前記現像剤担持体は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のローラ部材によって形成されている
ことを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項６】
電子写真プロセスによって画像を印刷媒体に形成する画像形成装置において、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のローラ部材を、現像剤を感光体ドラムに供給する現像ローラに用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
電子写真プロセスによって画像を印刷媒体に形成する画像形成装置において、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のローラ部材を、現像剤を感光体ドラムから印刷媒体に転写させる転写ローラに用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
電子写真プロセスによって画像を印刷媒体に形成する画像形成装置において、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のローラ部材を、現像剤を加熱させて印刷媒体に定着させる定着ローラ、及び、当該定着ローラと対向して設けられかつ当該定着ローラとの間で当該印刷媒体を挟み込む対向ローラのいずれか一方又は双方に用いる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、軸方向における略中央となる部分（以下、「中央部」と称する）の接触圧と軸方向における端となる部分（以下、「端部」と称する）の接触圧との差を低減するローラ部材、並びに、当該ローラ部材を用いる画像形成ユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置は、画像形成ユニットが脱着可能に設けられている。画像形成ユニットは、転写媒体に転写する画像を形成するユニットである。なお、「転写媒体」とは、画像形成ユニットに内蔵された感光体ドラムの表面に形成された現像剤像であるトナー像が転写される媒体を意味しており、印刷用紙及び転写ベルトを指している。画像形成ユニットは、一般に、トナー貯蔵容器、トナー供給ローラ、感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、クリーニングブレード等の構成要素が一体化されている。ただし、画像形成ユニットの中には、トナー貯蔵容器が着脱可能に設けられたものもある。
【０００３】
トナー貯蔵容器は、現像剤であるトナーを貯蔵する容器である。トナー貯蔵容器は、一般に、感光体ドラムの斜め上方の位置に設けられている。
トナー供給ローラ（以下、「供給ローラ」と称する）は、トナー貯蔵容器に貯蔵されたトナーを現像ローラに供給する構成要素である。供給ローラは、トナー貯蔵容器の下方に、現像ローラと当接するように設けられている。
感光体ドラムは、像担持体として機能する構成要素である。感光体ドラムの周囲には、帯電ローラ、現像ローラ、及びクリーニングブレードが、感光体ドラムと当接するように、設けられている。また、感光体ドラムの周囲には、露光ヘッドが設けられている。この露光ヘッドは、感光体ドラムの表面を選択的に露光する露光部として機能する構成要素である。露光ヘッドは、帯電ローラと現像ローラとの間に、設けられている。
【０００４】
帯電ローラは、感光体ドラムの表面を一様に帯電させる帯電部として機能する構成要素である。
現像ローラは、トナーを感光体ドラムに付着させて、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を顕像化する現像部として機能する構成要素である。
クリーニングブレードは、感光体ドラムに付着したトナーを除去する構成要素である。
【０００５】
画像形成装置は、画像形成時に、帯電ローラによって、感光体ドラムの表面を一様に帯電させた後、露光ヘッドによって、画像情報に応じて、一様に帯電させられた感光体ドラムの表面の感光層を選択的に露光する。このとき、感光体ドラムの感光層のうち、露光された部分は帯電電荷が除去され、露光されなかった部分は帯電電荷が残存して静電潜像となる。一方、画像形成装置は、トナー貯蔵容器に貯蔵された現像剤であるトナーを現像ローラに供給する。これにより、現像ローラは、表面にトナーが付着した現像剤担持体となる。画像形成装置は、現像ローラの表面に付着したトナーを、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像に付着させる。これにより、画像形成装置は、感光体ドラムの表面に現像剤像であるトナー像を形成する。
【０００６】
この後、画像形成装置は、転写機構によって、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を、印刷媒体に転写し、さらに、定着機構によって、印刷媒体を加熱及び加圧して、印刷媒体に転写されたトナー像を溶融させて、トナー像を印刷媒体に定着させる。また、画像形成装置は、クリーニングブレードによって、感光体ドラムの表面に残存するトナーを除去する。
【０００７】
ところで、画像形成装置は、多数のローラ部材が用いられている。
ローラ部材は、一般に、金属シャフトと弾性部材とを有する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
金属シャフトは、回転の中心となる芯材として機能する。以下、金属シャフトを「芯材」と称する。
一方、弾性部材は、当接する他の部材との間に発生する接触圧を緩衝する弾性層として機能する。以下、弾性部材を「弾性層」と称する。弾性層は、芯材の外周を覆うように形成されている。弾性層は、例えば、ウレタンゴム、ＮＢＲ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ；アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｄｉｅｎｅ  ｍｏｎｏｍｅｒ；エチレン・プロピレン・ゴム）、シリコーンゴム等の材料によって構成されている。弾性層は、その弾性により、当接する他の部材が食い込む。
【０００８】
このようなローラ部材は、画像形成装置の中では、例えば、画像形成ユニットの現像ローラ、帯電ローラ及び供給ローラ、転写機構の転写ローラ、定着機構の定着ローラ及びその定着ローラに対向して設けられたローラ（以下、「対向ローラ」と称する）、その他に用いられている。
【０００９】
これらのローラ部材（以下、「従来のローラ部材」と称する）は、近年の画像形成ユニットや画像形成装置の小型化及び軽量化により、小径化する傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１４８４７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、小径化された従来のローラ部材は、以下に説明するように、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大するため、円滑に回転しない場合がある、という課題があった。なお、「中央部の接触圧」とは、ローラ部材の中央部において、ローラ部材と当接する他の部材との間に発生する接触圧を意味している。また、「端部の接触圧」とは、ローラ部材の端部において、ローラ部材と当接する他の部材との間に発生する接触圧を意味している。
【００１２】
具体的には、近年、画像形成ユニットや画像形成装置は、小型化及び軽量化が求められている。そのため、画像形成ユニットや画像形成装置に用いられているローラ部材は、小径化する傾向にある。
しかしながら、ローラ部材は、小径化すると、剛性が低くなる。そのため、小径化されたローラ部材は、当接する他の部材が弾性層に食い込むと、これにより、中央部が大きく撓む。その結果、小径化されたローラ部材は、中央部の接触圧が低下し、これにより、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大していた。ローラ部材は、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大すると、回転が歪む。そのため、ローラ部材は、円滑に回転しない場合があった。
【００１３】
また、このような小径化された従来のローラ部材を用いる画像形成ユニットや画像形成装置では、以下に説明するように、印字品位の低下や印刷媒体の搬送不良等の、様々な好ましくない現象が生じる、という課題があった。
【００１４】
例えば、現像ローラが小径化された従来のローラ部材によって構成されている場合に、この現像ローラは、剛性が低いため、当接する感光体ドラムが弾性層に食い込む。これにより、この現像ローラは、中央部が大きく撓む。その結果、この現像ローラは、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大して、回転が歪むため、感光体ドラムへの現像剤（トナー）の供給が不均一になる場合があった。
この場合に、感光体ドラムの表面に形成された現像剤像（トナー像）は、濃度の不均一な画素（ムラ）が発生するため、印字品位が低下していた。
【００１５】
なお、このムラの発生を回避するために、現像ローラの中央部の接触圧が高くなるように、現像ローラと感光体ドラムとの間の付勢力を強めに設定することが、行われている。しかしながら、この設定では、現像ローラの端部の接触圧（当接する感光体ドラムへ与える接触圧）が過大になり、トナーが現像ローラの表面にこびり付く場合があった。
この場合にも、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像は、ムラが発生するため、印字品位が低下していた。
【００１６】
また、例えば、転写機構の転写ローラが小径化された従来のローラ部材によって構成されている場合に、この転写ローラは、剛性が低いため、当接する転写ベルトが弾性層に食い込む。これにより、この転写ローラは、中央部が大きく撓む。その結果、この転写ローラは、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大して、回転が歪むため、感光体ドラムから、印刷媒体や転写ベルト等の転写媒体へのトナー像の転写が不均一になる場合があった。
この場合に、転写媒体に転写されたトナー像は、ムラが発生するため、印字品位が低下していた。
【００１７】
また、例えば、定着機構の定着ローラ及び対向ローラの一方又は双方が小径化された従来のローラ部材によって構成されている場合に、定着ローラ及び対向ローラは、剛性が低いため、硬い方の部材が軟らかい方の部材の弾性層に食い込む。これにより、定着ローラ及び対向ローラの軟らかい方の部材は、中央部が大きく撓む。その結果、軟らかい方の部材は、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が増大して、回転が歪むため、印刷媒体との接触圧が不均一になる場合があった。
これにより、印刷媒体の搬送不良が発生するときがあった。
【００１８】
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、（１）中央部の接触圧と端部の接触圧との差を低減するローラ部材を提供すること、（２）このローラ部材を用いることにより、印字品位の低下を回避する画像形成ユニットを提供すること、（３）このローラ部材を用いることにより、印字品位の低下や印刷媒体の搬送不良の発生等を回避する画像形成装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するため、第１発明は、円筒状に形成され、支持部材によって回転可能に支持されるローラ部材であって、回転の中心となる芯材と、前記芯材の軸方向の外周を覆うように形成された弾性部材と、前記芯材の軸方向中央部の外周を覆うように、前記芯材と前記弾性部材との間に挿入された中空材とを有しており、前記中空材は、軸方向の長さが、前記弾性部材の軸方向の長さよりも短く形成されている構成とする。
このローラ部材は、中空材が、ローラ部材の中央部（軸方向における略中央となる部分）の剛性を補強する補強部材として機能する。
【００２０】
また、第２発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、当該現像剤担持体から現像剤が供給されることにより、表面に現像剤像が形成される像担持体とを備え、当該現像剤担持体及び当該像担持体を支持部材によって回転可能に支持する画像形成ユニットであって、前記現像剤担持体は、第１発明のローラ部材によって形成されている構成とする。
【００２１】
また、第３発明は、電子写真プロセスによって画像を印刷媒体に形成する画像形成装置であって、第１発明のローラ部材を、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ、及び、当該定着ローラと対向する対向ローラのいずれか１乃至複数に用いる構成とする。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明によれば、中空材によってローラ部材の中央部の剛性が補強されるため、中央部の接触圧と端部の接触圧との差を低減するローラ部材を提供することができる。また、第２発明によれば、このローラ部材を用いることにより、印字品位の低下を回避する画像形成ユニットを提供することができる。さらに、第３発明によれば、このローラ部材を用いることにより、印字品位の低下や印刷媒体の搬送不良の発生等を回避する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１に係るローラ部材の構成を示す図（１）である。
【図２】実施形態１に係るローラ部材の構成を示す図（２）である。
【図３】実施形態１に係るローラ部材を用いる画像形成装置の構成を示す図である。
【図４】実施形態１に係るローラ部材を用いる画像形成ユニットの構成を示す図である。
【図５】実施形態１に係るローラ部材の特性を示す図である。
【図６】実施形態２に係るローラ部材の構成を示す図である。
【図７】実施形態２に係るローラ部材の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００２５】
［実施形態１］
＜ローラ部材の構成＞
以下、図１及び図２を参照して、本実施形態１に係るローラ部材の構成につき説明する。図１及び図２は、それぞれ、本実施形態１に係るローラ部材の構成を示す図である。図１は、斜め方向から見たローラ部材の断面構成を示しており、図２は、正面方向から見たローラ部材の断面構成を示している。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本実施形態１に係るローラ部材１００は、金属シャフト１０１と弾性層１０２と中空材１０３とを有する構成となっている。
【００２７】
金属シャフト１０１は、回転の中心となる芯材として機能する。以下、金属シャフトを「芯材１０１」と称する。
【００２８】
弾性層１０２は、弾性部材によって構成されており、当接する他の部材との接触圧を緩衝する。弾性層１０２は、芯材１０１の外周を覆うように形成されている。弾性層１０２は、例えば、ウレタンゴム、ＮＢＲ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ；アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｄｉｅｎｅ  ｍｏｎｏｍｅｒ；エチレン・プロピレン・ゴム）、シリコーンゴム等の材料によって構成されている。弾性層１０２は、その弾性により、当接する他の部材が食い込む。また、弾性層１０２は、軸方向の外径Ｄｒが均一に形成されている。すなわち、弾性層１０２は、円柱状に形成されている。したがって、弾性層１０２の厚さは、端部の方が中空材１０３の厚さ分だけ中央部よりも厚く形成されている。
【００２９】
中空材１０３は、中空のパイプであり、ローラ部材１００の中央部（軸方向における略中央となる部分）の剛性を補強する補強部材として機能する。中空材１０３は、芯材１０１と弾性層１０２との間で、芯材１０１の中央部の外周を覆うように形成されている。すなわち、中空材１０３は、内径が芯材１０１と当接し、外径が弾性層１０２と当接するように、ローラ部材１００の中央部に形成されている。また、中空材１０３は、軸方向の長さが、弾性層１０２の軸方向の長さよりも短く形成されている。
【００３０】
ローラ部材１００は、芯材１０１の外径をＤｓとし、中空材１０３の外径をＤｐとし、弾性層１０２の外径をＤｒとすると、Ｄｓ＜Ｄｐ＜Ｄｒという関係を満たす。
また、ローラ部材１００は、中空材１０３の軸方向長さをＬｐとし、弾性層１０２の軸方向長さをＬｒとすると、Ｌｐ＜Ｌｒという関係を満たす。
【００３１】
ローラ部材１００は、以下のようにして形成される。
すなわち、まず、中空材１０３が、芯材１０１の端部から、芯材１０１に嵌め込まれる。中空材１０３が芯材１０１の中央部に配置されると、次に、弾性層１０２が、芯材１０１及び中空材１０３を覆うように、型成型によって、形成される。なお、弾性層１０２は、均一な外径寸法Ｄｒとなるように、表面が加工される。このようにして、ローラ部材１００は、形成される。
【００３２】
このようなローラ部材１００は、画像形成装置１（図３参照）の中では、例えば、画像形成ユニット１１の現像ローラ３１、帯電ローラ３２及びトナー供給ローラ（以下、「供給ローラ」と称する）３３、転写機構の転写ローラ２４、定着ユニット２０の定着ローラ２５及びその定着ローラ２５に対向して設けられたローラ（以下、「対向ローラ」と称する）２６、その他に、用いることができる。
【００３３】
なお、ローラ部材１００は、例えば現像ローラ３１（図３参照）として用いられる場合に、芯材１０１が導電性を有し、弾性層１０２が半導電性を有するように構成されていることが好ましい。また、ローラ部材１００は、この場合に、現像ローラ３１と感光体ドラム１３とが離間しないように、当接する感光体ドラム１３が弾性層１０２に所定の設定量だけ食い込む。
【００３４】
＜画像形成装置の構成＞
以下、図３を参照して、本実施形態１に係るローラ部材を用いる画像形成装置の構成につき説明する。図３は、本実施形態１に係るローラ部材を用いる画像形成装置の構成を示す図である。ここでは、画像形成装置の一例として、黒（Ｋ），黄（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）の４色の電子写真方式のカラープリンタを例にして説明する。
【００３５】
図３に示すように、画像形成装置１は、印刷媒体１６の搬送経路に沿って、媒体トレイ１５、分離ローラ１７、搬送ローラ１８、転写ベルト１９を備えている。
【００３６】
媒体トレイ１５は、印刷媒体１６を収納する構成要素である。
分離ローラ１７は、媒体トレイ１５内から印刷媒体１６を１枚ずつ分離して繰り出す構成要素である。
搬送ローラ１８は、印刷媒体１６を搬送する構成要素である。搬送ローラ１８は、媒体トレイ１５から繰り出された印刷媒体１６を後記する黒色の画像形成ユニット１１Ｋまで搬送する。
転写ベルト１９は、走行することにより、印刷媒体１６を黒色の画像形成ユニット１１Ｋから定着ユニット２０まで搬送する構成要素である。転写ベルト１９は、導電性の材料によって無端状に形成されており、２つ（又は、それ以上）のローラ部材によって張架されている。転写ベルト１９は、カラーバランスの調整時に、各色の画像の濃度を検出するためのテストパターンが転写される。
【００３７】
転写ベルト１９の上には、画像形成ユニット１１及び露光ヘッド１４が設けられている。
画像形成ユニット１１は、印刷媒体１６や転写ベルト１９等の転写媒体に転写する画像を形成するユニットである。画像形成ユニット１１は、画像形成装置１に対して脱着可能に設けられている。
【００３８】
画像形成ユニット１１は、現像剤であるトナーの各色に対応して、複数設けられている。図示例では、画像形成ユニット１１は、黒（Ｋ）、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色に対応して、４つ設けられている。以下、各色に対応する構成要素を区別する場合に、対応する色を表す「Ｋ」、「Ｙ」、「Ｍ」、又は、「Ｃ」を、構成要素を表す符号に付加して説明する。
【００３９】
４つの画像形成ユニット１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは、所定の間隔で、上流から下流に順に配置されている。したがって、図示例では、画像形成装置１は、タンデム型のプリンタとなっている。
また、４つの画像形成ユニット１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは、それぞれ、後記する感光体ドラム１３が転写ベルト１９と当接するように、配置されている。したがって、図示例では、画像形成装置１は、感光体ドラム１３の表面に形成されたトナー像を転写媒体に直接転写する直接印刷方式のプリンタとなっている。
画像形成ユニット１１の具体的な構成については、後記する。
【００４０】
露光ヘッド１４は、画像形成ユニット１１の後記する感光体ドラム１３の表面を選択的に露光する露光部として機能する構成要素である。露光ヘッド１４は、多数のＬＥＤが配置された発光素子アレイ又はレーザ光源等によって構成されている。露光ヘッド１４は、画像情報に応じて光を感光体ドラム１３の表面に照射することによって、感光体ドラム１３の表面に静電潜像を形成する。露光ヘッド１４は、感光体ドラム１３と対向するように、設けられる。したがって、図示例では、露光ヘッド１４は、黒（Ｋ）、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色の感光体ドラム１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃに対向して、４つ設けられている。
【００４１】
また、転写ベルト１９の内周には、転写ローラ２４が設けられている。
転写ローラ２４は、画像形成ユニット１１の後記する感光体ドラム１３の表面に形成されたトナー像を転写媒体に転写する構成要素である。転写ローラ２４は、転写ベルト１９を介して、感光体ドラム１３と対向するように、設けられる。したがって、図示例では、転写ローラ２４は、黒（Ｋ）、黄（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の各色の感光体ドラム１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃに対向して、４つ設けられている。
【００４２】
転写ローラ２４は、感光体ドラム１３とともに、転写媒体を挟み込み、図示せぬ電圧印加部からトナー像と逆の極性の転写電圧が印加されることによって、感光体ドラム１３上に形成されたトナー像を転写媒体に転写させる。
【００４３】
また、転写ベルト１９の下流側には、定着ユニット２０が設けられている。
定着ユニット２０は、印刷媒体１６を加熱及び加圧して、印刷媒体１６に転写されたトナー像を溶融させて、トナー像を印刷媒体１６に定着させる定着処理を行うユニットである。
【００４４】
定着ユニット２０は、定着ローラ２５、及び対向ローラ２６を有している。
定着ローラ２５は、トナー像を加熱する構成要素である。定着ローラ２５は、内部又は周囲に図示せぬ定着熱発生手段を有している。
対向ローラ２６は、定着ローラ２５との間で印刷媒体１６を挟み込む構成要素である。対向ローラ２６は、定着ローラ２５と対向して設けられている。
定着ローラ２５及び対向ローラ２６の一方又は双方は、図示せぬ付勢手段によって、互いが密着するように、付勢されている。
定着ローラ２５及び対向ローラ２６は、印刷媒体１６を挟み込み、印刷媒体１６を加熱しながら加圧することによって、印刷媒体１６に転写されたトナー像を溶融させて、トナー像を印刷媒体１６に定着させる。
【００４５】
定着ユニット２０の下流側には、排出ローラ２１，２２、及びスタッカ２３が設けられている。
排出ローラ２１は、定着ユニット２０によって定着処理された印刷媒体１６を、定着ユニット２０から下流へ向けて搬送する構成要素である。
排出ローラ２２は、排出ローラ２１によって搬送された印刷媒体１６を、さらに、スタッカ２３に向けて搬送する構成要素である。
スタッカ２３は、定着処理された印刷媒体１６を集積する構成要素である。スタッカ２３は、通常、画像形成装置１の外部に設けられている。
【００４６】
＜画像形成ユニットの構成＞
以下、図４を参照して、本実施形態１に係るローラ部材を用いる画像形成ユニットの構成につき説明する。図４は、本実施形態１に係るローラ部材を用いる画像形成ユニットの構成を示す図である。
【００４７】
各画像形成ユニット１１は、内部に異なる色のトナーを収容する以外は、同様の構成となっている。
図４に示すように、各画像形成ユニット１１は、それぞれ、トナー貯蔵容器３０、トナー供給ローラ３３、感光体ドラム１３、帯電ローラ３２、現像ローラ３１、クリーニングブレード３９等を有している。
【００４８】
トナー貯蔵容器３０は、現像剤であるトナー３５を貯蔵する容器である。トナー貯蔵容器３０は、一般に、感光体ドラム１３の斜め上方の位置に設けられている。
【００４９】
トナー供給ローラ（以下、「供給ローラ」と称する）３３は、トナー貯蔵容器３０に貯蔵されたトナー３５を現像ローラ３１に供給する構成要素である。供給ローラ３３は、トナー貯蔵容器３０の下方に、現像ローラ３１と当接するように設けられている。
【００５０】
感光体ドラム１３は、像担持体として機能する構成要素である。感光体ドラム１３は、アルミニウム等の導電材料からなる基体と有機感光体からなる感光層とによって構成されている。
感光体ドラム１３の周囲には、帯電ローラ３２、現像ローラ３１、及びクリーニングブレード３９が、感光体ドラム１３と当接するように、設けられている。
【００５１】
帯電ローラ３２は、感光体ドラム１３の表面を一様に帯電させる帯電部として機能する構成要素である。感光体ドラム１３は、この帯電ローラ３２によって、表面が一様に帯電させられる。帯電ローラ３２は、図示せぬ電圧印加部から帯電電圧が印加されることによって、感光体ドラム１３を帯電させる。
【００５２】
なお、帯電ローラ３２と現像ローラ３１との間には、露光ヘッド１４が設けられている。露光ヘッド１４は、画像情報に応じて、一様に帯電させられた帯電ローラ３２の表面の感光層（図示せず）に光を照射して、感光体ドラム１３の表面を選択的に露光する。これにより、露光ヘッド１４は、感光体ドラム１３の表面に静電潜像を形成する。
【００５３】
現像ローラ３１は、トナー３５を感光体ドラム１３に付着させて、感光体ドラム１３の表面に形成された静電潜像を顕像化する現像部として機能する構成要素である。現像ローラ３１は、図示せぬ電圧印加部から現像電圧が印加されることによって、トナーを静電潜像に付着させて、トナー像を形成する。これにより、静電潜像は、可視化される。
【００５４】
クリーニングブレード３９は、感光体ドラム１３に付着したトナー３５を除去する構成要素である。クリーニングブレード３９は、端部が感光体ドラム１３と当接し、感光体ドラム１３に付着したトナー３５を掻き取る。クリーニングブレード３９の周囲には、廃トナー搬送部材４０が設けられている。廃トナー搬送部材４０は、クリーニングブレード３９によって掻き取られたトナー（以下、「廃トナー」と称する）を画像形成ユニット１１の外部に搬送する構成要素である。
【００５５】
なお、トナー貯蔵容器３０の内部には、撹拌搬送部材５０が設けられており、さらに、トナー貯蔵容器３０の下部には、トナーホッパー３７、撹拌部材３８、及び現像ブレード３４が設けられている。
撹拌搬送部材５０は、トナー貯蔵容器３０に貯蔵されたトナー３５を撹拌してトナー３５の凝集を防止するとともに、トナー３５をトナー貯蔵容器３０の供給口３６からトナーホッパー３７に供給する構成要素である。
トナーホッパー３７は、供給口３６から供給されるトナー３５を一時貯蔵する貯蔵部である。
撹拌部材３８は、トナーホッパー３７に貯蔵されたトナー３５を撹拌してトナー３５の凝集を防止する構成要素である。
現像ブレード３４は、現像ローラ３１に供給されたトナー３５を薄層状に形成する構成要素である。現像ブレード３４は、現像ローラ３１と当接するように、設けられている。
【００５６】
＜画像形成装置及び画像形成ユニットの動作＞
画像形成装置１及び画像形成ユニット１１は、以下のように動作する。
【００５７】
図３に示す画像形成装置１は、図示せぬ外部装置から印字の指令を受信すると、分離ローラ１７によって媒体トレイ１５から印刷媒体１６を分離させ、搬送ローラ１８によって転写ベルト１９まで搬送する。このとき、画像形成装置１は、図示せぬ制御部が制御信号を各画像形成ユニット１１に出力する。
【００５８】
画像形成ユニット１１は、任意のタイミングで、図示せぬ駆動源によって撹拌搬送部材５０をＲ５０の方向に回転させる。これによって、画像形成ユニット１１は、トナー貯蔵容器３０に貯蔵されたトナー３５を撹拌してトナー３５の凝集を防止するとともに、トナー貯蔵容器３０に貯蔵されたトナー３５を、供給口３６からトナーホッパー３７に供給する。これにより、トナー３５が、トナーホッパー３７に一時貯蔵される。そして、画像形成ユニット１１は、任意のタイミングで、図示せぬ駆動源によって撹拌部材３８を任意の方向に回転させる。これによって、画像形成ユニット１１は、トナーホッパー３７に一時貯蔵されたトナー３５を撹拌してトナー３５の凝集を防止する。
【００５９】
各画像形成ユニット１１は、画像形成装置１の図示せぬ制御部から制御信号が入力されると、これに応答して、図示せぬ駆動源によって供給ローラ３３をＲ３３の方向に回転させるとともに、図示せぬ駆動源によって現像ローラ３１をＲ３１の方向に回転させて、トナーホッパー３７に一時貯蔵されたトナー３５を現像ローラ３１に供給する。これにより、現像ローラ３１は、表面にトナー３５が付着した現像剤担持体となる。なお、現像ローラ３１に供給されたトナー３５は、現像ブレード３４によって薄層状に形成されるとともに、帯電させられる。
【００６０】
また、画像形成ユニット１１は、図示せぬ駆動源によって感光体ドラム１３をＲ１３の方向に回転させながら、帯電ローラ３２によって感光体ドラム１３の表面を一様に帯電させ、さらに、画像情報に応じて、露光ヘッド１４によって一様に帯電させられた感光体ドラム１３の表面の感光層を選択的に露光する。このとき、感光体ドラム１３の感光層のうち、露光された部分は、帯電電荷が除去されて、電位が０Ｖ付近まで低下する。一方、感光体ドラム１３の感光層のうち、露光されなかった部分は、帯電電荷が残存して静電潜像となる。
【００６１】
この後、画像形成ユニット１１は、現像ローラ３１の表面に付着したトナー３５を、感光体ドラム１３の表面に形成された静電潜像に付着させる。すなわち、画像形成ユニット１１は、感光体ドラム１３をさらにＲ３１の方向に回転させて、現像ローラ３１と感光体ドラム１３の表面に形成された静電潜像とを接触させ、現像ローラ３１の表面に付着したトナー３５を静電潜像の上に移動させる。これにより、画像形成ユニット１１は、感光体ドラム１３の表面にトナー像を形成する。
【００６２】
この後、画像形成装置１は、転写ローラ２４（図３参照）によって、感光体ドラム１３の表面に形成されたトナー像を転写媒体に転写させる。なお、画像形成装置１は、トナー像を印刷媒体１６に転写させた場合に、定着ユニット２０によって、トナー像を印刷媒体１６に定着させたのち、排出ローラ２１，２２によって、印刷媒体１６をスタッカ２３まで搬送してスタッカ２３上に集積する。また、画像形成装置１は、トナー像を転写ベルト１９に転写させた場合に、図示せぬ濃度検出機構によって濃度を検出した後、図示せぬクリーニング機構によってトナー像を転写ベルト１９から除去する。
【００６３】
画像形成ユニット１１は、感光体ドラム１３の表面に形成されたトナー像が転写媒体に転写されると、クリーニングブレード３９によって、感光体ドラム１３の表面に残存しているトナー３５を掻き取り、廃トナー搬送部材４０によって、廃トナーを画像形成ユニット１１の外部に排出する。
【００６４】
＜ローラ部材の特性＞
ローラ部材１００は、小径化すると、剛性が低くなる。そのため、小径化されたローラ部材１００は、当接する他の部材が弾性層１０２（図１参照）に食い込むと、これにより、中央部（軸方向における略中央となる部分）が撓む。
例えば、図３及び図４に示す現像ローラ３１は、感光体ドラム１３よりも軟らかい。そのため、現像ローラ３１は、感光体ドラム１３が食い込み、これによって、中央部が撓む。また、例えば、図３及び図４に示す供給ローラ３３は、現像ローラ３１よりも軟らかい。そのため、供給ローラ３３は、現像ローラ３１が食い込み、これによって、中央部が撓む。
【００６５】
しかしながら、ローラ部材１００は、中空材１０３（図１参照）によって、中央部の剛性が補強されている。そのため、ローラ部材１００は、中央部における撓みが、例えば特許文献１に開示されているような、中空材１０３が設けられていない従来のローラ部材よりも、低減されている。
【００６６】
以下、図５を参照して、本実施形態１に係るローラ部材１００の特性につき説明する。ここでは、ローラ部材１００が現像ローラ３１として用いられている場合を例にして説明する。図５は、本実施形態１に係るローラ部材の特性を示す図である。
【００６７】
なお、本実施形態１では、現像ローラ３１として用いられているローラ部材１００は、芯材１０１と中空材１０３とが、同じ金属材料によって構成されている。ここでは、芯材１０１と中空材１０３とは、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成されているものとして説明する。
【００６８】
図５（ａ）は、現像ローラ３１として用いられているローラ部材１００に、撓みが発生している状態を模式的に示している。
【００６９】
図５（ａ）に示すように、現像ローラ３１として用いられているローラ部材１００（以下、単に「ローラ部材１００」と称する）及び感光体ドラム１３は、画像形成ユニット１１（図３及び図４参照）の筐体を構成する側面プレート１０８，１０９を支持部材とし、互いが平行になるように、この側面プレート１０８，１０９に取り付けられる。
【００７０】
具体的には、側面プレート１０８，１０９は、それぞれ、ローラ部材１００の回転の中心となる芯材１０１及び感光体ドラム１３の回転の中心となるドラムシャフト１０７を支持するように、ローラ部材１００及び感光体ドラム１３の軸方向における両端部に設けられている。
【００７１】
側面プレート１０８，１０９は、それぞれ、互いの対向する面に、溝１０８ａ，１０９ａが設けられている。溝１０８ａ，１０９ａは、ローラ部材１００の芯材１０１が挿入される構成要素である。溝１０８ａ，１０９ａの内部には、コイルスプリング１１０が設けられている。コイルスプリング１１０は、ローラ部材１００の芯材１０１が溝１０８ａ，１０９ａに挿入されると、ローラ部材１００の芯材１０１と当接し、付勢力Ｆでローラ部材１００を感光体ドラム１３側に付勢する。また、コイルスプリング１１０は、ローラ部材１００が溝１０８ａ，１０９ａに沿って摺動可能でかつ回転自在な状態となるように、ローラ部材１００を支持する。
【００７２】
また、側面プレート１０８，１０９には、感光体ドラム１３の回転の中心となるドラムシャフト１０７が嵌め込まれる円形の孔が形成されている。側面プレート１０８，１０９は、感光体ドラム１３のドラムシャフト１０７がこの孔に嵌め込まれると、感光体ドラム１３を回転自在に支持する。
【００７３】
ローラ部材１００の弾性層１０２と感光体ドラム１３とは、ローラ部材１００がコイルスプリング１１０によって感光体ドラム１３側に付勢されているため、当接する。
このとき、ローラ部材１００は、感光体ドラム１３よりも軟らかいため、感光体ドラム１３による食い込み１０２ａが発生する。これによって、ローラ部材１００は、中央部が撓む。
【００７４】
なお、ここでは、食い込み１０２ａは、ローラ部材１００がコイルスプリング１１０からの付勢力Ｆによって感光体ドラム１３側に付勢されることによって、発生するものとして説明している。しかしながら、食い込み１０２ａは、例えば、ローラ部材１００の芯材１０１が嵌め込まれる孔と感光体ドラム１３のドラムシャフト１０７が嵌め込まれる孔とを、双方の孔の距離がローラ部材１００の外径の半径と感光体ドラム１３の外径の半径との合計値よりも小さくなるように、側面プレート１０８ａ，１０９ａに設け、ローラ部材１００の芯材１０１と感光体ドラム１３のドラムシャフト１０７とをこれらの孔に嵌め込むことによっても、発生させることができる。
【００７５】
図５（ｂ）は、横軸を軸方向位置Ｌとし、縦軸を接触圧Ｐとして、ローラ部材１００の軸方向における接触圧の分布を示している。
【００７６】
図５（ｂ）中、グラフ線２００ａは、現像ローラ３１として、従来のローラ部材（すなわち、特許文献１に開示されているような、中空材１０３（図１及び図５（ａ）参照）が設けられていないローラ部材）を用い、かつ、この従来のローラ部材を所定の付勢力Ｆ（図５（ａ）参照）で付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【００７７】
また、グラフ線２０１ａは、現像ローラ３１として、本実施形態１に係るローラ部材１００を用い、かつ、このローラ部材１００を所定の付勢力Ｆで付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【００７８】
また、グラフ線２０１ｂは、現像ローラ３１として、本実施形態１に係るローラ部材１００を用い、かつ、このローラ部材１００を所定の付勢力Ｆよりも弱い付勢力ｆ（図示せず）で付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【００７９】
現像ローラ３１は、コイルスプリング１１０（図５（ａ）参照）の付勢力によって、感光体ドラム１３との間に接触圧が発生し、これによって、感光体ドラム１３が弾性層１０２に食い込む。
【００８０】
このとき、グラフ線２００ａとして示すように、現像ローラ３１として従来のローラ部材を用いた場合に、現像ローラ３１は、感光体ドラム１３が弾性層１０２に食い込むと、中央部の剛性が低いため、中央部が大きく撓む。そのため、この場合に、現像ローラ３１は、中央部の接触圧と端部の接触圧との間に、大きな差が発生する。
【００８１】
しかしながら、グラフ線２０１ａとして示すように、現像ローラ３１として本実施形態１に係るローラ部材１００を用いた場合に、現像ローラ３１は、感光体ドラム１３が弾性層１０２に食い込んでも、中央部の剛性が従来のローラ部材よりも高いため、現像ローラ３１として従来のローラ部材を用いた場合よりも、中央部が小さくしか撓まない。そのため、この場合に、現像ローラ３１は、中央部の接触圧と端部の接触圧との間に、小さな差しか発生しない。
したがって、現像ローラ３１は、現像ローラ３１として本実施形態１に係るローラ部材１００を用いた場合の方が現像ローラ３１として従来のローラ部材を用いた場合よりも、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が低減される。
【００８２】
このような本実施形態１に係るローラ部材１００は、中央部の剛性が従来のローラ部材よりも高い。そのため、ローラ部材１００は、中央部の接触圧と端部の接触圧との差を従来のローラ部材よりも低減することができる。
【００８３】
また、ローラ部材１００は、中央部の撓みが少ないため、付勢力Ｆ（図５（ａ）参照）を小さく抑えても、当接する部材（ここでは、感光体ドラム１３）に対して、十分な接触圧を与えることができる。そのため、グラフ線２０１ｂとして示すように、ローラ部材１００は、コイルスプリング１１０が所定の付勢力Ｆよりも弱い付勢力ｆ（図示せず）でローラ部材１００を付勢した場合であっても、コイルスプリング１１０が所定の付勢力Ｆで従来のローラ部材を付勢した場合よりも、中央部の接触圧を高くすることができる。
【００８４】
このようなローラ部材１００は、付勢力Ｆを小さく抑えることができるため、端部の接触圧が低減される。ローラ部材１００は、端部の接触圧が低減されると、全体的な接触圧も低減され、その結果、回転負荷トルクが低減される。これにより、ローラ部材１００は、円滑な回転が可能になる。また、ローラ部材１００は、トナー３５へのダメージの低減等を図ることができ、これにより、トナー３５の現像ローラ３１へのこびり付きを回避することができる。その結果、ローラ部材１００は、印字品位を向上させることができる。
【００８５】
なお、ローラ部材１００は、従来のローラ部材よりも、部品の数が増えている。しかしながら、ローラ部材１００は、以下に説明するように、従来のローラ部材よりもコストを低く抑えることができる。
例えば、従来のローラ部材でローラ部材１００と同様の効果を得るために、従来のローラ部材の芯材の端部を小径化することが、想定される。しかしながら、この場合に、芯材の端部を小径化するための手間がかかる。そのため、従来のローラ部材は、ローラ部材１００よりも、コストが高くなる。したがって、ローラ部材１００は、従来のローラ部材よりも部品の数が増えているものの、従来のローラ部材よりもコストを低く抑えることができる。
【００８６】
以上の通り、本実施形態１に係るローラ部材１００によれば、小径化された場合であっても、中央部の接触圧と端部の接触圧との差を低減することができる。
このようなローラ部材１００によれば、回転の歪みを低減若しくは解消すること、円滑な回転を実現すること、及び、全体的な接触圧の均一化を図ることができる。
【００８７】
さらに、ローラ部材１００によれば、コイルスプリング１１０による付勢力Ｆを従来のローラ部材よりも小さく抑えることができるため、端部の接触圧が低減される。そのため、ローラ部材１００によれば、円滑な回転が可能になる。また、ローラ部材１００によれば、トナー３５へのダメージの低減等を図ることができ、トナー３５の現像ローラ３１へのこびり付きを回避することができる。その結果、ローラ部材１００によれば、印字品位を向上させることができる。
【００８８】
また、画像形成装置１又は画像形成ユニット１１によれば、ローラ部材１００を現像ローラ３１として用いた場合に、感光体ドラム１３へのトナー３５の供給が不均一になること、すなわち、感光体ドラム１３の表面に形成されたトナー像にムラが発生することを抑制することができる。これにより、印字品位の低下を回避すること、すなわち、印字品位を向上させることができる。
【００８９】
また、画像形成装置１によれば、ローラ部材１００を転写ローラ２４として用いた場合に、感光体ドラム１３から、印刷媒体１６や転写ベルト１９等の転写媒体へのトナー像の転写が不均一になること、すなわち、転写媒体に転写されたトナー像にムラが発生することを抑制することができる。これにより、印字品位の低下を回避することができる。
【００９０】
また、画像形成装置１によれば、ローラ部材１００を、搬送系のローラ（例えば、定着ローラ２５及び対向ローラ２６の一方又は双方、分離ローラ１７、搬送ローラ１８、排出ローラ２１，２２等）として用いた場合に、ローラ部材１００と印刷媒体１６との間に、十分な接触圧を発生することができるとともに、その接触圧が不均一になることを抑制することができる。これにより、印刷媒体の搬送不良の発生を回避することができる。
【００９１】
［実施形態２］
従来のローラ部材は、環境温度が低下すると、弾性層の材料硬度が上昇するとともに、弾性層が収縮する。同様に、実施形態１のローラ部材１００も、環境温度が低下すると、弾性層１０２の材料硬度が上昇するとともに、弾性層１０２が収縮する。そのため、従来のローラ部材及び実施形態１のローラ部材１００は、環境温度が低下すると、中央部の接触圧が著しく低下する。
そこで、本実施形態２は、環境温度が低下した場合であっても、中央部の接触圧の低下を低減するローラ部材を提供することを目的とする。
【００９２】
＜ローラ部材の構成＞
以下、図６を参照して、本実施形態２に係るローラ部材の構成につき説明する。図６は、本実施形態２に係るローラ部材の構成を示す図である。図６（ａ）は、正面方向から見た本実施形態２に係るローラ部材１００ａの断面構成を示しており、図６（ｂ）は、環境温度が低下した結果、ローラ部材１００ａの弾性層１０２が収縮した状態を示している。
【００９３】
図６（ａ）に示すように、本実施形態２に係るローラ部材１００ａは、実施形態１に係るローラ部材１００と同様の構成となっている。ただし、ローラ部材１００ａは、中空材１０３ａの熱膨張率（線膨張係数）をαｐとし、芯材１０１の熱膨張率をαｓとすると、αｐ＜αｓという関係を満たすように、中空材１０３ａと芯材１０１とが異なる材料によって構成されている。
【００９４】
具体的には、実施形態１に係るローラ部材１００は、中空材１０３と芯材１０１とが同じ金属材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成されている。そのため、ローラ部材１００は、中空材１０３の熱膨張率が芯材１０１の熱膨張率と同じになっている。
【００９５】
これに対して、本実施形態２に係るローラ部材１００ａは、αｐ＜αｓという関係を満たすように、すなわち、中空材１０３ａの熱膨張率αｐが芯材１０１の熱膨張率αｓよりも小さくなるという関係を満たすように、中空材１０３ａと芯材１０１とが異なる金属材料によって構成されている。
このような関係を満たす金属材料の組み合わせとしては、例えば、チタン合金とステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）との組み合わせがある。
【００９６】
したがって、本実施形態２に係るローラ部材１００ａは、例えば、中空材１０３ａがチタン合金によって構成され、芯材１０１がステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）によって構成されている。ただし、中空材１０３ａと芯材１０１とは、この組み合わせに限らず、αｐ＜αｓという関係を満たす金属材料の組み合わせであれば、他の組み合わせにすることも可能である。
【００９７】
なお、ローラ部材１００ａの弾性層１０２は、実施形態１と同様に、例えば、ウレタンゴム、ＮＢＲ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ；アクリロニトリル・ブタジエン・ゴム）、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｄｉｅｎｅ  ｍｏｎｏｍｅｒ；エチレン・プロピレン・ゴム）、シリコーンゴム等の材料によって構成される。
【００９８】
図６（ｂ）に示すように、ローラ部材１００ａは、環境温度が低下することにより、特に弾性層１０２が大きく収縮する。
弾性層１０２の厚さは、端部の方が中央部よりも厚い。そのため、弾性層１０２の収縮量は、端部の方が中央部よりも大きくなる。その結果、弾性層１０２の形状は、テーパ状、すなわち、端部の外径が中央部の外径よりも小さな形状となる。したがって、弾性層１０２の形状は、端部の外径をＤｒｅとし、中央部の外径をＤｒｃとすると、Ｄｒｅ＜Ｄｒｃという関係となる。
【００９９】
なお、ローラ部材１００ａの形状は、芯材１０１の外径をＤｓとし、中空材１０３ａの外径をＤｐとすると、Ｄｓ＜Ｄｐ＜Ｄｒｅ＜Ｄｒｃという関係及びＤｓ＜Ｄｒｅ＜Ｄｐ＜Ｄｒｃという関係のいずれか一方となる。
また、ローラ部材１００ａの形状は、中空材１０３ａの軸方向長さをＬｐとし、弾性層１０２の軸方向長さをＬｒとすると、Ｌｐ＜Ｌｒという関係となる。
【０１００】
＜ローラ部材の作用＞
実施形態１に係るローラ部材１００は、中空材１０３の熱膨張率が芯材１０１の熱膨張率と同じになっている。そのため、ローラ部材１００は、環境温度が低下した場合に、中空材１０３と芯材１０１とが同じ率で収縮する。
これに対して、本実施形態２に係るローラ部材１００ａは、中空材１０３ａの熱膨張率αｐが芯材１０１の熱膨張率αｓよりも小さい。そのため、ローラ部材１００ａは、環境温度が低下した場合に、中空材１０３ａが芯材１０１よりも小さな率でしか収縮しない。
【０１０１】
そのため、ローラ部材１００ａは、中央部の収縮量が実施形態１に係るローラ部材１００よりも少なくなる。
したがって、ローラ部材１００ａは、低温時における中央部の接触圧の低下を実施形態１に係るローラ部材１００よりも低減することができる。
【０１０２】
＜ローラ部材の特性＞
以下、図７を参照して、本実施形態２に係るローラ部材１００ａの特性につき説明する。ここでは、ローラ部材１００ａが現像ローラ３１として用いられている場合を例にして説明する。図７は、本実施形態２に係るローラ部材の特性を示す図である。
【０１０３】
図７は、横軸を軸方向位置Ｌとし、縦軸を接触圧Ｐとして、従来のローラ部材、実施形態１のローラ部材１００、及び本実施形態２のローラ部材１００ａの軸方向における接触圧の分布を示している。
【０１０４】
図７中、グラフ線２００Ａは、ある温度Ｔ１（以下、「高温Ｔ１（図示せず）」と称する）において、現像ローラ３１として従来のローラ部材を用い、かつ、この従来のローラ部材を所定の付勢力Ｆ（図５（ａ）参照）で付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１０５】
また、グラフ線２００Ｂは、高温Ｔ１よりも低い温度Ｔ２（以下、「低温Ｔ２（図示せず）」と称する）において、現像ローラ３１として従来のローラ部材を用い、かつ、この従来のローラ部材を所定の付勢力Ｆで付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１０６】
また、グラフ線２０１Ａは、高温Ｔ１において、現像ローラ３１として実施形態１に係るローラ部材１００を用い、かつ、このローラ部材１００を所定の付勢力Ｆで付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１０７】
また、グラフ線２０１Ｂは、低温Ｔ２において、現像ローラ３１として実施形態１に係るローラ部材１００を用い、かつ、このローラ部材１００を所定の付勢力Ｆで付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１０８】
また、グラフ線２０２Ａは、高温Ｔ１において、現像ローラ３１として本実施形態２に係るローラ部材１００ａを用い、かつ、このローラ部材１００ａを所定の付勢力Ｆで付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１０９】
また、グラフ線２０２Ｂは、低温Ｔ２において、現像ローラ３１として本実施形態２に係るローラ部材１００ａを用い、かつ、このローラ部材１００ａを所定の付勢力Ｆで付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１１０】
また、グラフ線２０２Ｃは、低温Ｔ２において、現像ローラ３１として本実施形態２に係るローラ部材１００ａを用い、かつ、このローラ部材１００ａを所定の付勢力Ｆよりも弱い付勢力ｆ（図示せず）で付勢した場合の、軸方向における接触圧の変化を示している。
【０１１１】
現像ローラ３１として従来のローラ部材を用い、かつ、この従来のローラ部材を所定の付勢力Ｆで付勢した場合に、高温Ｔ１における従来のローラ部材の接触圧は、グラフ線２００Ａとして示すように、変化する。
【０１１２】
従来のローラ部材は、環境温度が高温Ｔ１から低温Ｔ２に低下すると、特に弾性層が大きく収縮する。そのため、この場合に、低温Ｔ２における従来のローラ部材の接触圧は、グラフ線２００Ｂとして示すように、変化する。したがって、従来のローラ部材の接触圧は、環境温度が低下すると、中央部の接触圧が大きく低下する。
【０１１３】
このような従来のローラ部材は、当接する部材（ここでは、感光体ドラム１３（図３及び図４参照））に対して、十分な接触圧を与えることができない。
【０１１４】
ここで、現像ローラ３１の剛性を高めるために、現像ローラ３１として実施形態１に係るローラ部材１００を用い、かつ、このローラ部材１００を所定の付勢力Ｆで付勢するものとする。この場合に、高温Ｔ１におけるローラ部材１００の接触圧は、グラフ線２０１Ａとして示すように、変化する。また、この場合に、低温Ｔ２におけるローラ部材１００の接触圧は、グラフ線２０１Ｂとして示すように、変化する。すなわち、ローラ部材１００の接触圧は、環境温度が低下すると、中央部の接触圧が、従来のローラ部材の場合よりは高いものの、比較的大きく低下する。
【０１１５】
このようなローラ部材１００は、当接する部材（ここでは、感光体ドラム１３（図３及び図４参照））に対して、十分な接触圧を与えることができないときがある。
したがって、現像ローラ３１は、中空材１０３（図１及び図２参照）によって剛性を高めても、環境温度が低下した場合に、中央部の接触圧が不足するときがある。
【０１１６】
そこで、低温Ｔ２における現像ローラ３１の剛性を高めるために、現像ローラ３１として本実施形態２に係るローラ部材１００ａを用い、かつ、このローラ部材１００ａを所定の付勢力Ｆで付勢するものとする。この場合に、高温Ｔ１におけるローラ部材１００ａの接触圧は、グラフ線２０２Ａとして示すように、変化する。また、この場合に、低温Ｔ２におけるローラ部材１００ａの接触圧は、グラフ線２０２Ｂとして示すように、変化する。すなわち、ローラ部材１００ａの接触圧は、環境温度が低下すると、中央部の接触圧が実施形態１に係るローラ部材１００の場合よりも高くなる。
したがって、現像ローラ３１は、現像ローラ３１としてローラ部材１００ａを用いることにより、低温Ｔ２における中央部の接触圧の低下が低減される。
【０１１７】
このようなローラ部材１００ａは、環境温度が低下しても、中央部の接触圧を十分に得ることができるとともに、中央部の接触圧と端部の接触圧との差を縮小することができる。
そのため、ローラ部材１００ａは、環境温度が低下しても、当接する部材（ここでは、感光体ドラム１３（図３及び図４参照））に対して、十分な接触圧を与えることができる。
【０１１８】
なお、このようなローラ部材１００ａは、実施形態１に係るローラ部材１００と同様に、付勢力Ｆ（図５（ａ）参照）を小さく抑えても、当接する部材（ここでは、感光体ドラム１３）に対して、十分な接触圧を与えることができる。そのため、グラフ線２０２Ｃとして示すように、ローラ部材１００ａは、コイルスプリング１１０が所定の付勢力Ｆよりも弱い付勢力ｆ（図示せず）でローラ部材１００ａを付勢した場合であっても、コイルスプリング１１０が所定の付勢力Ｆで従来のローラ部材を付勢した場合よりも、中央部の接触圧を高くすることができる。
【０１１９】
ローラ部材１００ａの接触圧は、具体的には、以下のようになる。
例えば、実施形態１に係るローラ部材１００が、芯材１０１及び中空材１０３ａの双方の材料をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、弾性層１０２の材料をウレタンゴムとし、芯材１０１の外径Ｄｓを８ｍｍとし、中空材１０３ａの外径Ｄｐを１０ｍｍとし、弾性層１０２の外径Ｄｒを１４ｍｍとして、構成されているものとする。ローラ部材１００は、環境温度が３０℃低下すると、弾性層１０２の中央部と端部との外径差Ｄｒｃ−Ｄｒｅが約４０μｍとなる。
一方、例えば、本実施形態２に係るローラ部材１００ａが、芯材１０１の材料をステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、中空材１０３ａの材料をチタン合金とし、ローラ部材１００ａと同様に構成されているものとする。ローラ部材１００ａは、環境温度が３０℃低下すると、弾性層１０２の中央部の収縮量が小さいため、弾性層１０２の中央部と端部との外径差Ｄｒｃ−Ｄｒｅが約８０μｍとなる。したがって、ローラ部材１００ａは、弾性層１０２の中央部と端部との間に、実施形態１に係るローラ部材１００よりも約２倍の外径差を確保することができる。
【０１２０】
ここで、高温Ｔ１時における現像ローラ３１と当接する部材（ここでは、感光体ドラム１３（図３及び図４参照））との食い込み１０２ａが、例えば、約１００μｍ前後に設定されているものとする。
【０１２１】
前記した構成において、低温Ｔ２時における食い込み１０２ａは、以下の式（１）に示すように、現像ローラ３１が本実施形態２に係るローラ部材１００ａによって構成されている場合（すなわち、中空材１０３ａがチタン合金で構成されている場合）の方が、現像ローラ３１が実施形態１に係るローラ部材１００によって構成されている場合よりも、増加する。
【０１２２】
低温Ｔ２時における食い込み１０２ａの増加率
＝（ローラ部材１００ａにおける外径差の半分の値−ローラ部材１００における外径差の半分の値）／高温Ｔ１時における食い込み１０２ａの設定値×１００
＝（８０／２−４０／２）／１００×１００
＝２０（％）    …式（１）
【０１２３】
したがって、前記した構成において、ローラ部材１００ａは、実施形態１に係るローラ部材１００よりも、低温Ｔ２時における食い込み１０２ａを２０％増加させることができ、これによって、中央部の接触圧を上昇させることが可能となる。
【０１２４】
なお、ローラ部材１００ａは、環境温度を高くすると、Ｄｒｅ＜Ｄｒｃという関係、すなわち、弾性層１０２の端部の外径Ｄｒｅが中央部の外径Ｄｒｃよりも小さいという関係とは、逆の関係になる場合がある。しかしながら、この場合であっても、ローラ部材１００ａは、弾性層１０２の材料硬度が低下するため、これによって、中央部の接触圧と端部の接触圧との差が吸収される。そのため、ローラ部材１００ａは、円滑に回転する。
【０１２５】
以上の通り、実施形態２に係るローラ部材１００ａによれば、実施形態１に係るローラ部材１００と同様に、小径化された場合であっても、中央部の接触圧と端部の接触圧との差を低減することができる。
このようなローラ部材１００ａによれば、実施形態１に係るローラ部材１００と同様に、回転の歪みを低減若しくは解消することができ、円滑な回転を実現することができる。また、ローラ部材１００によれば、全体的な接触圧の均一化を図ることができる。
【０１２６】
さらに、ローラ部材１００ａによれば、実施形態１に係るローラ部材１００と同様に、コイルスプリング１１０による付勢力Ｆを従来のローラ部材よりも小さく抑えることができるため、端部の接触圧が低減される。そのため、ローラ部材１００ａによれば、円滑な回転が可能になる。また、ローラ部材１００ａによれば、トナー３５へのダメージの低減等を図ることができ、トナー３５の現像ローラ３１へのこびり付きを回避することができる。その結果、ローラ部材１００ａによれば、印字品位を向上させることができる。
【０１２７】
しかも、ローラ部材１００ａによれば、環境温度が低下した場合であっても、実施形態１に係るローラ部材１００に比べて、中央部の接触圧の低下を低減することができる。そのため、ローラ部材１００ａによれば、弾性層１０２の材料硬度が上昇する低温時でも、全体的な接触圧の均一化を図ることができる。
【０１２８】
本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
【０１２９】
例えば、本発明は、プリンタに限らず、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ等の画像形成装置に用いることができる。なお、「ＭＦＰ」とは、Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ（又はＰｒｏｄｕｃｔ）の略称で、プリンタにファクシミリ機能やスキャナ機能、コピー機能等を付加した装置である。
【０１３０】
また、前記した実施形態では、本発明に係るローラ部材は、画像形成ユニット１１の現像ローラ３１に用いられている。しかしながら、本発明に係るローラ部材は、転写機構、定着機構、印刷媒体の搬送機構、トナーを転写媒体から除去するクリーニング機構等の様々な機構のローラに用いることができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１    画像形成装置
１１（１１Ｋ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ）    画像形成ユニット
１３（１３Ｋ，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ）    感光体ドラム
１４（１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ）    露光ヘッド
１５    媒体トレイ
１６    印刷媒体
１７    分離ローラ
１８    搬送ローラ
１９    転写ベルト
２０    定着ユニット
２１，２２    排出ローラ
２３    スタッカ
２４    転写ローラ
２５    定着ローラ
２６    対向ローラ
３０（３０Ｋ，３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ）    トナー貯蔵容器
３１（３１Ｋ，３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ），３１ａ    現像ローラ
３２（３２Ｋ，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ）    帯電ローラ
３３（３３Ｋ，３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ）    トナー供給ローラ
３４（３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ）    現像ブレード
３５    トナー
３６    供給口
３７    トナーホッパー
３８    撹拌部材
３９    クリーニングブレード
４０    廃トナー搬送部材
５０    撹拌搬送部材
１００    ローラ部材
１０１    金属シャフト（芯材）
１０２    弾性部材（弾性層）
１０２ａ    食い込み
１０３，１０３ａ    中空材（補強部材）
１０７    ドラムシャフト
１０８，１０９    側面プレート（支持部材）
１０８ａ，１０９ａ    溝
１１０    コイルスプリング
【図１】
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【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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