(57)【要約】【課題】感光体ドラムとの接触位置のゴム層における圧縮永久歪みを改善した弾性体ローラを提供する。【解決手段】中空チューブ形状に形成された導電性発泡ゴムの筒状弾性体１２２と、その筒状弾性体１２２の中空部１２４に圧入される芯金１２１とを有する弾性体ローラ１２であって、筒状弾性体１２２は、芯金１２１の外形寸法が筒状弾性体１２２の内周径寸法の１３０％〜１５０％の範囲内となるように、その内周径寸法が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空チューブ形状に形成された導電性発泡ゴムの筒状弾性体と、
その筒状弾性体の中空部に圧入される芯金と
を有するローラであって、
前記筒状弾性体は、
前記芯金の外形寸法が前記筒状弾性体の内周径寸法の１３０％〜１５０％の範囲内となるように、その内周径寸法が形成される
ことを特徴とする弾性体ローラ。
【請求項２】
前記筒状弾性体は、
抵抗率が１０５〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性体ローラ。
【請求項３】
前記筒状弾性体は、
アスカーＣ型スポンジ用硬度計により計測された硬度が３５°〜４５°の範囲内である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性体ローラ。
【請求項４】
前記筒状弾性体は、
前記真金が圧入された後の外周表面部の圧縮永久歪み率が、弾性層の厚さ寸法に対して１．７５％以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性体ローラ。
【請求項５】
前記筒状弾性体は、
その全長における筒状の外周径が、長手方向の両端部から中央部に向かって徐々に大きくなる２個の円錐形状の底面が対向するように結合された中空チューブ形状に形成される
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の弾性体ローラ。
【請求項６】
前記筒状弾性体は、
前記２個の各円錐形状の先端部側が前記筒状弾性体の長手方向の両端部を向き、前記各円錐形状の各先端部を結ぶ回転軸の周囲が中空である
ことを特徴とする請求項５に記載の弾性体ローラ。
【請求項７】
前記筒状弾性体は、
その長手方向の両端部において、各端部から内側に１０ｍｍの各位置から、その各端部から各々の内側に全長の４１％の位置まで、外周径が徐々に増加する各斜面部が形成される
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の弾性体ローラ。
【請求項８】
前記筒状弾性体は、
アクリロ二トリルブタジエンゴムとエピクロルヒドリンゴムの混合物により形成され、
アクリルニトリルブタジエンゴムの重量比がエピクロルヒドリンゴムの重量比よりも大きい
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の弾性体ローラ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の弾性体ローラを転写ローラとして用いる
ことを特徴とする転写ユニット。
【請求項１０】
請求項９の転写ユニットを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】
この発明は、画像形成装置に用いられる転写ユニット及び弾性体ローラに関し、特に、金属の芯金の外周を覆うようにゴム層が形成される弾性体ローラの構造およびその製造方法を含む転写ユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置における転写ユニットには、弾性体ローラが転写ローラとして用いられている。この弾性体ローラは、支持軸となるシャフトの周囲に導電性発泡ゴム（導電性発泡弾性体）によりゴム層が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の弾性体ローラを画像形成装置の転写ローラとして用いる場合には、例えば、その転写ローラが隣接する感光体ドラムと長期間圧接された状態で放置された場合の、転写ローラの外周表面におけるその圧接された位置に、圧縮による永久歪み（圧縮永久歪み）が発生する場合がある。転写ローラに圧縮永久歪みが発生してローラの外周断面が略真円形状ではなくなると、転写に必要な電気的特性と機械的特性が適切な範囲でなくなり、良好な画像が得られない場合があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、感光体ドラムとの接触位置のゴム層における圧縮永久歪みを改善した弾性体ローラ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】
【０００６】
上記した目的を達成するため、本発明の弾性体ローラは、中空チューブ形状に形成された導電性発泡ゴムの筒状弾性体と、その筒状弾性体の中空部に圧入される芯金とを有するローラであって、前記筒状弾性体は、前記芯金の外形寸法が前記筒状弾性体の内周径寸法の１３０％〜１５０％の範囲内となるように、その内周径寸法が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の弾性体ローラでは、芯金の外形寸法が筒状弾性体の内周径寸法の１３０％〜１５０％の範囲内となるように内周径寸法が設定されて筒状弾性体が形成されるので、感光体ドラムとの接触位置のゴム層における圧縮永久歪みを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
（第１の実施の形態）
【０００９】
＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態の像担持体であるドラム型の感光体ドラムを備える複数個の画像形成部が設けられた画像形成装置の概略構成を示す図である。
図１の画像形成装置には、複数個の画像形成部（イメージドラムユニット：ＩＤユニット）１Ｂ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃが設けられており、ＩＤユニット１は、像担持体であるドラム型の感光体ドラム１１を備えている。感光体ドラム１１は、回転自在に支持されており、駆動手段によって駆動可能である。
【００１０】
直接転写タンデムエンジンタイプのカラー電子写真プリンタでは、Ｂｌａｃｋ／Ｙｅｌｌｏｗ／Ｍａｇｅｎｔａ／Ｃｙａｎ（図１の１Ｂ／１Ｙ／１Ｍ／１Ｃ）の４つのＩＤユニット１が並べられる。また、給紙トレイ１ｆから供給された転写材１ｃを搬送して、かつトナー像を転写するための転写材搬送ベルト１ａが、各ＩＤユニット１内の感光体ドラム１１に接触配置される。転写材搬送ベルト１ａにより搬送される転写材１ｃ上には、各ＩＤユニット１毎のトナー像が直接転写される。
【００１１】
感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１の外周を帯電するための帯電ローラ１３と、一様に帯電した感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成するためのＬＥＤ（発光ダイオード）光源１８と、感光体ドラム１１上の静電潜像を現像して現像剤であるトナーをトナー像として付着させるための現像ローラ１４、感光体ドラム１１上のトナー像を転写材１ｃ上に転写するための転写材搬送ベルト１ａおよび転写ローラ１２、感光体ドラム１１上に残存したトナーを除去するためのクリーニングブレード１６が配置される。
【００１２】
除去されたトナーは、トナー収容部２０に収容される。トナーは、トナーカートリッジ１７に収容されている。又、トナー像が転写された転写材１は、定着器内の加熱ローラ１ｄと加圧ローラ１ｅとの間を通過することでトナー像を定着させて排紙トレイ１ｇに排出される。
【００１３】
図２（ａ）は、円柱状の芯金１２１とその芯金の周囲に同心円状に配置される発泡ゴム層（筒状弾性体）１２２とから構成された図１の転写ローラ１２を示す側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の転写ローラ１２におけるゴムチューブ１２３と芯金１２１とを分解した斜視図であり、図２（ｂ）の矢印方向に芯金１２１がゴムチューブ１２３に挿入され、後述のステップにより転写ローラ１２が形成される。図２（ｃ）は図２（ａ）の転写ローラ１２の斜視図である。
転写ローラ１２は、図２の如く、円柱状の芯金１２１と、芯金１２１の周囲に同心円状に配置される発泡ゴム層１２２（筒状弾性体）とから構成され、その発泡ゴム層１２２は、柔軟であって且つベルト部材である転写材搬送ベルト１ａを介して接触する被接触物（感光体ドラム１１）に対して接触幅（ニップ幅）を大きく得ることが必要なためゴムを発泡させた発泡ゴムの層となっている。又、転写ローラ１２は、後述するように所望の抵抗値に電気伝導性が調整された導電性発泡ローラでもある。
【００１４】
ベルト部材である転写材搬送ベルト１ａを張架して走行させるために、ローラ１０１、１０２、１０３、１０４が、転写材搬送ベルト１ａの内周に配設される。ローラ１０１、１０２、１０３、１０４のうち、少なくとも１つは、図示しない駆動源により駆動される駆動ローラである。本実施の形態では、ローラ１０１が、転写材搬送ベルト１ａを駆動させる駆動ローラであり、ローラ１０２、１０３、１０４は、転写材搬送ベルト１ａの走行に伴って回転される従動ローラである。
【００１５】
本実施の形態では、駆動ローラ１０１が１個で、従動ローラ１０２〜１０４が３個である場合を示しているが、駆動ローラが２個又は３個又は４個であっても良く、或いは、従動ローラが２個又は１個又は０個であっても良い。
【００１６】
また本実施の形態では、１個の駆動ローラ１０１と、３個の従動ローラ１０２〜１０４を合わせて４個のローラが用いられたが、ローラは転写材搬送ベルト１ａを張架して走行させるために少なくとも２個（例えば、駆動ローラが１個で従動ローラが１個）を有していればよく、そのうち、少なくとも１つが駆動ロ一ラであればよい。
【００１７】
本実施の形態では、転写ユニット１１０が、転写材搬送ベルト１ａ（ベルト部材）と、弾性体ローラである転写ローラ１２と、駆動ローラと１０１、従動ローラ１０２〜１０４とで構成される。なお、本実施の形態の転写ユニット１１０では、転写材搬送ベルト１ａの表面に付着したトナーを除去するクリーニングブレード１ｂと、そのトナーを収容するトナー収容部１０５が転写ユニット１１０に配設される。
【００１８】
転写ローラ１２のゴム部分である発泡ゴム層１２２は、合成ゴムの原料ゴム（ポリマー）に、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、発泡剤、受酸剤、充填剤等を混合配合して加硫発泡させて成形する。
【００１９】
転写ローラ１２の発泡ゴム層１２２は、適度な電気抵抗を有している必要がある。本実施の形態の場合、例えば、抵抗が１０５Ω・ｃｍより小さい場合には、抵抗率の大きい転写材１ｃに対して転写性が不十分になる。また、抵抗が１０１２Ω・ｃｍより大きい場合には電源への負担が大きくなり、適切な範囲の転写電流を発生させることが困難になる。最適な抵抗領域は、１０５から１０１２Ω・ｃｍであった。以後、この最適な抵抗領域を簡単のため中抵抗領域と称する。
【００２０】
＜原料ゴム：ポリマー＞
本実施の形態では、原料ゴムとしてアクリロニトリルブタジエンゴムとエピクロルヒドリンゴムとを混合したゴムを用いた。転写ローラ１２の発泡ゴム層１２２にエピクロルヒドリンゴムを用いると、ヒドロニウムイオンが電気伝導性を有し、圧縮永久歪みにも強いので、安定的に中抵抗領域の電気抵抗値を得ることが可能になる。しかし、エピクロルヒドリンゴムは高価であるので使用量を減らすことが希望されている。そのため、アクリルニトリルブタジエンゴムを混合したゴムとして、アクリルニトリルブタジエンゴムの重量比は表１に示したようにエピクロルヒドリンゴムの重量比よりも大きくした。
【００２１】
この表１に示した配合比率の混合ゴムを用いる場合、従来の構成では上記した圧縮永久歪みによる問題が発生するので対策が必要であった。本実施の形態では、表１に示した配合比率の混合ゴムを用いても、所定外周径の芯金に対して発泡ゴム層１２２の内周径を変えることで、圧縮永久歪みによる問題を解決できることを実験により確認した。表２には、実験に用いた原料ゴム（ポリマー）の詳細を示した。
【００２２】
【表１】
2008058552.tif 000003
【００２３】
【表２】
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【００２４】
以下に、表１のゴム混合物における原料ゴム（ポリマー）以外の材料について説明する。
＜加硫剤＞
ニトリルゴムのゴム分子を架橋させる加硫剤である硫黄系加硫剤としては、粉末硫黄、有機含硫黄化合物、過酸化物硫黄等が知られている。
有機含硫黄化合物としては、テトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ、Ｎ−ジチオピスモルホリン等を用いることができる。
過酸化物硫黄としては、ベンゾイルペルオキシド等を用いることができる。
【００２５】
またエピクロルヒドリンゴムの加硫剤であるトリアジン系化合物としては、２、４、６−トリメルカプトーＳ−トリアジン、２−置換−４、６−ジメルカプトーＳ−トリアジン（置換基はアルキル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基等）等を用いることができる。
【００２６】
＜加硫促進剤＞
加硫反応を促進させる加硫促進剤としては、チオウレア系加硫促進剤、トリアジン誘導体等がある。チオウレア類としては、テトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレア、及び（Ｃｎ  Ｈ２ｎ＋１  ＮＨ）２Ｃ＝Ｓ（ｎ＝１〜１０の整数）等を用いることができる。
【００２７】
＜加硫促進助剤＞
加硫反応の促進を助ける加硫促進助剤としては、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸亜鉛、ステアリン酸等を用いることができる。
【００２８】
＜発泡剤＞
熱分解により生じるガスによって配合されたゴムを多孔性の気泡構造（スポンジ構造）にする発泡剤としては、有機系発泡剤であるアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、４、４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ））の内から１種、または両方を用いることができる。化学発泡剤としては、Ｎ、Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）等を用いることができる。
【００２９】
＜受酸剤＞
加硫材残存物を中和する受酸剤としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化すず、ハイドロタルサイト類化合物等を用いることができる。
【００３０】
＜充填剤＞
加工性を改善したり、コストを下げるための配合剤である充填剤としては、シリカ、カーボンブラック、タルク、炭酸カルシウム、二塩基性亜リン酸塩（ＤＬＰ）、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ等の粉体を用いることができる。
【００３１】
次に、上記表１に示した原材料及び配合比率の混合ゴムを用い、所定外周径の芯金に対して発泡ゴム層１２２の内周径を以下の実験例１〜５のように変えることで、圧縮永久歪みを改善できる範囲を実験により確認した。
【００３２】
＜実験例１〜５＞の実験手順
（ステップＳ１）  表１の原材料および配合割合のゴム混合物を、密閉式混練機（ＤＳ１０−４０ＭＷＡ−Ｓ（株）森山製作所製）により温度１００℃で１０分間混練した。
【００３３】
（ステップＳ２）  上記混練機からリボン取りしたゴム混合物を、温度が４０℃に調節された単軸押出機に投入し、長さ３０ｍ、外周径φ３が１６ｍｍで中空のゴムチューブ形状に押し出し、ゴムチューブ１２３を得た（図２（ｂ））。実験例１〜５では、発泡ゴム層１２２の発泡前のゴムチューブ１２３の押し出し内周径（中空部１２４の内周径φ２）を、各実験毎に表３のように異ならせた。中空部１２４の内周径φ２については、実験例１が５．０ｍｍ、実験例２が４．６ｍｍ、実験例３が４．４ｍｍ、実験例４が４．２ｍｍ、実験例５が４．０ｍｍとした。又、各実験例１〜５の内周径変化率は、（芯金１２１の外周径φ１／ゴムチューブの内周径φ２）×１００で算出した。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
（ステップＳ３）  このゴムチューブを適切な長さにカットし、予備成形チューブを成形した。
【００３６】
（ステップＳ４）  この予備成形チューブを加圧式水蒸気式加硫缶に投入し、温度１６０℃で６０分間の一次加硫を行った。この一次加硫により、化学発泡剤をガス化させて発泡させると共に、ゴム成分の架橋を進行させた。
【００３７】
（ステップＳ５）  上記のように円筒形状で一次加硫されたゴムチューブ１２３の中空部１２４に、ホットメルト接着剤を塗布した金属製（ステンレス）のシャフト形状の芯金１２１（外周径φ１６ｍｍ）（図２（ｂ）））を圧入（挿入）して、転写ローラ１２の一次成形段階を得た。
【００３８】
（ステップＳ６）  一次成形段階の転写ローラ１２を熱風オーブンに入れ、温度１６０℃で１時間の二次加硫を行い、芯金１２１と導電性の発泡ゴム層１２２とを接着させて一体化させた。
【００３９】
（ステップＳ７）  その後、発泡ゴム層１２２の規定値のゴム長である２１４ｍｍを残して両端を切落とし、発泡ゴム層１２２の表面をゴム厚さ寸法４ｍｍで外周径を１４ｍｍになるように研磨して、導電性発泡ローラ（転写ローラ）１２を形成した（図２（ａ）、図２（ｃ））。
【００４０】
なおステップＳ２のゴムチューブ１２３の内周径φ２が４．０ｍｍ未満のもので上記同様のステップ５までの工程を実施したところ、ゴムチューブ１２３の中空部１２４への芯金１２１の圧入（挿入）時に、ゴムチューブ１２３に強いテンションがかかって裂ける場合があった。つまり、内周径４．０ｍｍ未満のゴムチューブ１２３の場合は、実験の継続ができず、本実施形態の転写ローラを完成させることができない場合があり、本発明の実施の形態として適していないので実験例に記載していない。
【００４１】
次に、表４には、各実験例で得られた導電性発泡ローラ（転写ローラ）１２について、電気抵抗値、抵抗周ムラ、製品硬度を測定した結果を示す。
【００４２】
【表４】
2008058552.tif 000006
【００４３】
ここで表４の電気抵抗値、抵抗周ムラ、製品硬度の測定時の各パラメータ、そして圧縮永久歪み試験、圧縮永久歪み率および画像評価の方法を以下に説明する。
【００４４】
＜電気抵抗値＞について：
図３は、感光体ドラムの芯金と転写ローラの芯金に直流電源を接続した接続ループ内に直列に直流電流計を接続して測定された直流電流値及び直流電源電圧値から演算により電気抵抗値を測定する測定方法を示す図である。
電気抵抗値の測定は、図３に示した方法ように、感光体ドラム１１の芯金に直流電源のマイナス側、転写ローラ１２の芯金１２１に直流電源のプラス側を接続し、さらにその接続ループ内に直列に直流電流計を接続する方法により、測定された直流電流値及び直流電源電圧値から演算により電気抵抗値を測定する。表４の電気抵抗値は、温度２０℃／湿度５０％の環境下において転写ローラ１２と感光体ドラム１１を連れ回り回転させながら直流電圧１０００Ｖを印加したときの平均値である。
【００４５】
＜抵抗周ムラ＞について：
転写ローラ１２を１周させた場合のその１周内の電気抵抗値の最大値と最小値との比（＝最大値／最小値）である。なお、最大値と最小値との比が１であれば、抵抗の周ムラがなく、転写ローラ１２の表面での抵抗のばらつきがないことを示す。最大値と最小値との比が１よりも大きくなるにつれて、転写ローラ１２の表面でのばらつきが大きくなることを示す。
【００４６】
＜製品硬度＞について：
転写ローラ１２の外周表面にアスカーＣ型スポンジ硬度計（ＳＲＩＳ−０１０１規格のデュロメータ、高分子計器株式会社製）を荷重１０００ｇｆで押当てて読み取った値である。
【００４７】
ここで、転写ローラ１２（製品）の硬度測定に用いたアスカーＣについて簡単に説明する。
＜アスカーＣ＞について：
アスカー(asker)Ｃで示された製品硬度とは、硬さを測定するためにアスカーＣ型（スポンジ）硬度計が用いられた製品の硬度の値である。アスカーＣ型（スポンジ）硬度計は、日本ゴム協会標準規格（ＳＲＩＳ）の０１０１規格に規定されたデュロメータ（スプリング式ゴム硬度計）の一つで、針入度試験で計るよりも硬い材料でＪＩＳ  Ａデュロメータよりも柔らかい材料を測定する際に用いられる。物性表中に、アスカーＣ（askerC）で４０と記載されていれば、アスカーＣ硬度計で測定した値が４０と言うことを示しており、数字が大きいほど硬い材料ということになる。
【００４８】
各実験例の製品硬度の測定値において、実験例３〜実験例５の製品硬度は、実験例２に比べて低い測定値になっている。
【００４９】
次に、実験例１〜５の導電性発泡ローラ（転写ローラ）１２について、圧縮永久歪み試験による圧縮永久歪み率および画像評価の結果を表５に示す。
【００５０】
【表５】
2008058552.tif 000007
【００５１】
ここで圧縮永久歪み試験について簡単に説明する。
＜圧縮永久歪み試験＞について：
図４は、本実施の形態の圧縮永久歪み試験を示す図であり、転写ローラを感光体ドラムに対して所定荷重で圧接して温度７０℃／湿度９０％の環境下に７日間放置する場合である。
圧縮永久歪み試験とは、図４に示したように、転写ローラ１２をφ３０ｍｍの筒型形状物（感光体ドラム１１）に対して荷重１０００ｇｆ（ゴム長２１４ｍｍの場合には押込み力４７ｇｆ／ｃｍ）で圧接して、温度７０℃／湿度９０％の環境下に７日間放置する試験である。押込み力は、全荷重÷接触長で求めることができる。
【００５２】
＜圧縮永久歪み率＞について：
圧縮永久歪み率とは、転写ローラ１２に上記のように圧縮永久歪み試験を実施して、荷重負荷を除去してから７日経過時点での発泡ゴム層１２２の長手方向中央部および両端から内側１０ｍｍの３箇所の圧接位置について残留している歪み量を測定し、平均値を発泡ゴム層１２２の厚さ寸法で割った値である。
【００５３】
＜圧縮永久歪み＞について：
圧縮永久歪みとは、ゴム材料の加熱圧縮による永久歪みのことを意味し、この値が小さいほど長時間圧縮したときに復元する力が高いことを表す。上記の本発明における試験による方法の他に、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２  の規格に準拠された試験により評価することができる。例えば、円柱状の試験片に厚さ寸法に対して２５％に相当する圧縮永久歪みを与えて高温に一定時間保持した後、試験片を取り出し、３０分後の厚さ寸法を測定する試験となる。圧縮永久歪みは、一般的に圧縮率及び試験温度が高いほど大きくなる。例えば、雰囲気温度１００℃で所定の材料を２５％圧縮し、７０時間保持後圧縮を解放し、常温で３０分経過後の圧縮永久歪みを算出する。
【００５４】
＜画像評価の方法＞について：
本実施の形態では、光学ＬＥＤ方式で直接転写タンデムエンジンタイプのカラー電子写真プリンタを使用して１００％ベタ画像バターンを印刷して、横帯の有無により良否判定を行い、画像品質を評価した。転写ローラ１２と感光体ドラム１１との間は一定荷重になるように設定し、両者の押し当て荷重は１０００ｇｆとした。
【００５５】
画像評価結果は、実験例１では圧縮永久歪み率が１．９８％で１００％画像の中に転写ローラ１２の周期で横帯が発生したため不良「×」となった。しかし、実験例２〜５では、圧縮永久歪み率が１．７２％以下であったため、画像評価結果が良好「○」であった。
【００５６】
実験例１の圧縮永久歪み試験では、転写ローラ１２の接触部分の圧縮永久歪み率が１．９８％であり、感光体ドラム１１ヘの接触状態が正常部分と異なり、トナーの転写性が電気的にも機械的にも適切な範囲でなくなって、１００％画像の中に転写ローラ１２の周期で横帯が発生したため、画像評価結果が不良「×」になった。実験例２〜５の圧縮永久歪み試験では、転写ローラ１２の接触部分の圧縮永久歪み率が１．７２％以下であり、感光体ドラム１１ヘの接触状態が正常部分と同様で、トナーの転写性が電気的にも機械的にも適切な範囲であったことから、１００％画像の中に横帯は発生しなかったため、画像評価結果が良好「○」になった。以上からは、転写ローラ１２の接触部分の圧縮永久歪み率が実験例４の１．７２％を超える場合に、画像評価結果が不良「×」になることがわかる。
【００５７】
以上の実験結果について検討する。
表５で画像評価結果が不良「×」の実験例１における芯金１２１の圧入後の発泡ゴム層１２２の外周表面の製品硬度は、表４から４０°であるが、画像評価結果が良好「○」の実験例２における圧入後の外周表面の製品硬度は、４５°で、実験例３と４における圧入後の外周表面の製品硬度は、３９°で、実験例５における圧入後の外周表面の製品硬度は、３５°である。つまり、実験例２〜５における芯金１２１の圧入後の発泡ゴム層１２２の外周表面の製品硬度は、３５°〜４５°である。
【００５８】
表４及び表５から転写ローラ１２の発泡ゴム層１２２は、アスカーＣ型スポンジ硬度計により計測された硬度が４５°以下であることが好ましいことがわかる。さらに、本実施の形態では、上記のように押し当て荷重１０００ｇｆとして転写に必要な機械的特性（押圧力）を適度な押圧力にして転写させたいため、また押圧力により過度な変形を防ぐため、アスカーＣ型スポンジ硬度計により計測された硬度が３５°以上であることか好ましいことになる。
【００５９】
発泡ゴム層１２２の外周表面の硬度の変化については、芯金１２１の圧入により発泡ゴム層１２２の内周側は圧縮されるが、発泡ゴム層１２２の外周側は開放されていて圧縮されることはない(非圧縮性である）ので発泡ゴム層１２２の外周には内側から外側に押される力が働き外側に拡大されるためと考えられる。さらに詳しくは外周径が拡大されると、発泡ゴム層１２２の外周表面には相互に引き合う力が発生することから、外周に沿う方向（外周の円周方向）にテンションがかかることになることと、密度の減少によって変化すると考えられる。
これにより発泡ゴム層１２２の外周表面の硬度については、外周径が拡大されると一旦（発泡ゴム層１２２の内周径の変化率１２０％の場合）は、円周方向のテンションにより硬度が上昇するが、さらに外周径が拡大される（発泡ゴム層１２２の内周径の変化率１３０％〜１５０％の場合）と、外周側の密度が小さくなるためにテンションがかかっても硬度が低下すると考えられる。
【００６０】
また、画像評価結果が不良「×」の実験例１における芯金１２１の圧入後の発泡ゴム層１２２の内周径の変化率は、表３から１２０％であるが、画像評価結果が良好「○」の実験例２〜５における芯金１２１の圧入後の発泡ゴム層１２２の内周径の変化率は１３０％〜１５０％である。つまり、芯金１２１の圧入後の発泡ゴム層１２２の内周径の変化率は１３０％〜１５０％の場合、転写ローラ１２の接触部分の圧縮永久歪み率が１．７２％以下になり、画像評価結果が良好「○」になることがわかる。
【００６１】
以上から、芯金１２１の圧入後の発泡ゴム層１２２の内周径の変化率が１３０％〜１５０％に拡大されるように、芯金１２１および内周径を調整して設計及び製造することによって、発泡ゴム層１２２の伸縮特性を利用して圧縮永久歪み特性を改善することが可能であることがわかる。
【００６２】
トナーの転写に必要な電気的特性は、例えば、転写ローラ１２と感光体ドラム１１との間には電圧が印加されており、その電圧によって転写に必要な電界が発生し、発生した電界の強弱レベルは適正な画像が得られる範囲である必要がある。そのためには、転写ローラ１２の発泡ゴム層１２２は適度な電気抵抗を有して適切な範囲の転写電流を流すことが必要であり、転写電流が電源により適切な範囲で発生されている場合の一例の転写ローラ１２と感光体ドラム１１の適切な範囲の抵抗率は１０５〜１０１２Ω・ｃｍである。
【００６３】
転写ローラ１２の発泡ゴム層（筒状弾性体）１２２に圧縮永久歪みができることで転写ローラ１２と感光体ドラム１１の抵抗値が増加して、例えば上記例で抵抗率が１０１２Ω・ｃｍより多くなった場合には、転写ローラ１２と感光体ドラム１１間に印加される電圧によって発生する転写に必要な電界の強弱レベルが減少して適正な範囲を逸脱し、電源の負担が増大して適切な範囲の転写電流を発生させることが困難になり、良好な画像の転写ができなくなる。
【００６４】
トナーの転写に必要な機械的特性は、例えば、転写ローラ１２は感光体ドラム１１に押圧されることで、転写ローラ１２の外周表面が感光体ドラム１１の外周表面に沿って変形して所定面積で接触する。その押圧力の強弱レベル及び接触面積は、適正な転写画像が得られる範囲である必要がある。転写ローラ１２の発泡ゴム層（筒状弾性体）１２２に圧縮永久歪みができることで、転写ローラ１２の正常部分に対する圧縮永久歪み部分では、接触状態が異なり、感光体ドラム１１に対する接触面積が減少し、転写ローラ１２の感光体ドラム１１に対する押圧力の強弱レベルも減少し、圧縮永久歪み部分では転写に適した接触圧力が得られなくなり、良好な画像の転写ができなくなる。
【００６５】
このように本実施の形態の弾性体ローラでは、芯金１２１の外形寸法が筒状弾性体１２２の内周径寸法の１３０％〜１５０％の範囲内となるように内周径寸法が設定されて筒状弾性体１２２が形成されるので、感光体ドラム１１との接触位置のゴム層における圧縮永久歪みを改善することができる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
上記したように第１の実施の形態の場合には、本発明の課題である「転写ローラ１２が隣接する感光体ドラム１１と長期間圧接された状態で放置された場合、転写ローラ１２の外周表面におけるその圧接された位置に、圧縮による永久歪み（圧縮永久歪み）が発生する」という問題に対して、転写ローラ１２の筒状弾性体１２２の内周径寸法を設定する際に、芯金１２１の外形寸法が筒状弾性体１２２の内周径寸法の１３０％〜１５０％の範囲内となるように設定することで上記した圧縮永久歪みを改善していた。
【００６７】
しかし、第１の実施の形態の場合には、感光体ドラム１１と転写ローラ１２は、外周表面が平坦で、両端部と中央部の直径が同じ外周径寸法の円柱形状であり、図４に示したように、感光体ドラム１１と転写ローラ１２とが平行に配置され、両者の外周表面が圧接されるように荷重がかけられていたことから、その圧接のために荷重がかけられることで、転写ローラ１２の外周表面の中央部では撓みにより感光体ドラム１１と転写ローラ１２の軸間が離れ、その一方で両端部では、撓みが無いことから中央部に比べて感光体ドラム１１と転写ローラ１２の軸間が近くなる場合があった。その場合、感光体ドラム１１に対して、転写ローラ１２の中央部の当たり量（ニップ量）が小さくなる一方で、両端部の当たり量は大きくなっていた。
【００６８】
感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の中央部の当たり量（ニップ量）と両端部の当たり量が異なると、例えば、両端部では圧縮永久歪みを解決できるが、中央部では圧縮永久歪みを解決できない事態が起こる場合がある。そこで、第２の実施の形態では、転写ローラ１２の中央部の当たり量と両端部の当たり量を均等にするために、当たり量の大きい両端部から当たり量の小さい中央部に向けて、直径が徐々に大きくなる円錐台形状、言い換えれば、回転軸に沿った外側断面の形状が両端部から中央に向けて傾斜している台形形状であるように構成した。
第２の実施の形態の弾性体ローラは、上記したように第１の実施の形態の弾性体ローラと筒状弾性体１２２の外周側の形状が異なる点を除けば同じ構成である。
【００６９】
以下、本実施の形態の弾性体ローラの筒状弾性体１２２の外周側の形状について、図５〜図９を用いて説明する。
まず、感光体ドラム１１に対する転写ローラ１２の中央部の当たり量（ニップ量）と両端部の当たり量が異なる場合に、当たり量を改善のための理想的な転写ローラ１２の形状を図５に示す。
【００７０】
図５は、本発明の第２の実施形態の転写ローラを示す図であり、転写ローラの筒状弾性体の外周表面の中央部の撓みを補償できる理想的な４次曲線形状で構成される。
図５の転写ローラ１２ａの筒状弾性体１２２ａの外周表面は、転写ローラ１２の外周表面の中央部では撓みにより感光体ドラム１１と転写ローラ１２の軸間が離れ、両端部では撓みが無いことから中央部に比べて感光体ドラム１１と転写ローラ１２の軸間が近くなることを補償できるように４次曲線形状で構成される。
【００７１】
図６は、図５の４次曲線形状を近似した形状の転写ローラを示す図であり、ローラ中央部に対する両端部の外周径が小さい傾斜形状の円錐台部を両端に設け、中央部には円柱部を設けられる。
しかしながら、実際に筒状弾性体１２２ａの外周表面を４次曲線形状で構成することは困難であるので、本実施の形態では、図６に示したように、４次曲線形状を近似した形状となるように、ローラ中央部に対する両端部の外周径が小さい傾斜形状（円錐台形状の底辺同士を接続したような構成）の円錐台部を両端に設け、中央部には円柱部を設ける。
【００７２】
その際に、目標値として転写ローラ１２ｂの発泡ゴム層１２２ｂの両端部と中央部で約１００μｍの外周径差ができるように、発泡ゴム層１２２ｂの両端部の外周径を１４ｍｍとし、発泡ゴム層１２２ｂの中央部の外周径を１４．１ｍｍとして、発泡ゴム層１２２ｂを形成した。また、本実施の形態では、上記表１に示した原材料および配合比率の混合ゴムを用い、所定外周径の芯金に対して発泡ゴム層１２２の内周径を第１の実施の形態の実験例３と同様に４．４ｍｍとした。
【００７３】
図７は、図６の転写ローラの発泡ゴム層を形成する際の最初の経過状態を示す図である。
発泡ゴム層１２２ｂを形成する場合、図７に示したように、まず、理想と考える図５の４次曲線の形状と同じ体積となるように、２個の円錐台の底面を対向させた形状に発泡ゴム層１２２ｂを形成する。つまり、本実施の形態の発泡ゴム層１２２ｂ（筒状弾性体）は、２個の各円錐形状の先端部側が筒状弾性体の長手方向の両端部を向き、各円錐形状の各先端部を結ぶ回転軸の周囲が中空ということになる。この場合、発泡ゴム層１２２ｂの中央部の外周径は１４．１ｍｍよりも大きくなり、従って半径は７．０５ｍｍよりも大きくなる。
【００７４】
図８は、図６の転写ローラの発泡ゴム層を形成する際の図７の次の経過状態を示す図である。
次に、図８に示したように、発泡ゴム層１２２ｂの中央部の外周径が１４．１ｍｍよりも大きい部分、すなわち半径が７．０５ｍｍよりも大きい部分を削除又は切り取り、２個の円錐台が対向する底面であったところに外周半径が７．０５ｍｍである円柱部を形成させる。本実施の形態では、円錐台部で近似した部分が全長の８２％であった。つまり、本実施の形態の発泡ゴム層１２２ｂ（筒状弾性体）は、その長手方向の両端部において、各端部から内側に１０ｍｍの各位置から、各々の内側に全長の４１％の位置まで、外周径が徐々に増加する各斜面部が形成されることになる。このようにして図６に示した本実施の形態の発泡ゴム層１２２ｂを形成することができる。
【００７５】
図９は、図６の転写ローラの実際に形成された場合を示す図である。
実際の発泡ゴム層１２２ｂの外周径は、図９に示したように外周径差が１０３μｍである導電性発泡ローラ（転写ローラ）１２となった。図９では、発泡ゴム層１２２ｂの端部から１０ｍｍ未満の領域の形状が理想的な１４ｍｍではなく、実際に理想的な寸法にすることは困難であるが、この理想的な寸法でないことは使用時に問題にはならない。
【００７６】
実際には、発泡ゴム層１２２ｂの端部から１０ｍｍ未満の領域を目標とする外周径に研磨しようとしても、発泡ゴム層１２２ｂの非圧縮性により発泡ゴム層１２２ｂが外側に逃げてしまうため目標とする外周径に研磨できないのであるが、このことは使用時にも発生し、発泡ゴム層１２２の端部は被接触物に対して研磨時と同様に外側へ逃げるため、発泡ゴム層１２２ｂの端部から１０ｍｍ未満の領域の形状及び寸法を厳密に形成しなくても問題にはならない。
【００７７】
次に、本実施の形態の発泡ゴム層１２２ｂの形成方法、圧縮永久歪み率及び１００％ベタ画像の評価結果を、以下のように実験例６として確認した。
＜実験例６＞
（ステップＳ１）  表１の原材料および配合割合のゴム混合物を、密閉式混練機（ＤＳ１０−４０ＭＷＡ−Ｓ（株）森山製作所製）により温度１００℃で１０分間混練した。
【００７８】
（ステップＳ２）  上記混練機からリボン取りしたゴム混合物を、温度が４０℃に調節された単軸押出機に投入し、長さ３０ｍ、外周径１６ｍｍ、内周径を４．４ｍｍで中空のゴムチューブ形状に押し出した。又、内周径変化率は、第１の実施の形態の実験例３と同様に表３から１３６％となる。
【００７９】
（ステップＳ３）  このゴムチューブを適切な長さにカットし、予備成形チューブを成形した。
【００８０】
（ステップＳ４）  この予備成形チューブを加圧式水蒸気式加硫缶に投入し、温度１６０℃で６０分間の一次加硫を行った。この一次加硫により、化学発泡剤をガス化させて発泡させると共に、ゴム成分の架橋を進行させた。
【００８１】
（ステップＳ５）  上記のように円筒形状で一次加硫されたゴムチューブの中空部に、ホットメルト接着剤を塗布した金属製（ステンレス）のシャフト形状の芯金１２１（外周径６ｍｍ）を圧入（挿入）して、転写ローラ１２の一次成形段階を得た。
【００８２】
（ステップＳ６）  一次成形段階の転写ローラ１２を熱風オーブンに入れ、温度１６０℃で１時間の二次加硫を行い、芯金１２１と導電性の発泡ゴム層１２２ｂとを接着させて一体化させた。
【００８３】
（ステップＳ７）  その後、発泡ゴム層１２２の規定値のゴム長である２１４ｍｍを残して両端を切落とし、発泡ゴム層１２２ｂの表面をゴム厚さ寸法４ｍｍで外周径を１４ｍｍになるように研磨して、導電性発泡ローラ（転写ローラ）１２ｂを形成した。
【００８４】
転写ローラ１２ｂ（発泡ゴム層１２２ｂ）の圧縮永久歪み試験による圧縮永久歪み率及び１００％ベタ画像の評価結果を表６に示す。
【００８５】
【表６】
2008058552.tif 000008
【００８６】
本実施の形態では、圧縮永久歪み率が１．７２％以下であり、さらに実験例３の１．４３％よりも低い１．３４％であったため、画像の評価結果は良好「○」であった。
【００８７】
このように本実施の形態の弾性体ローラでは、筒状弾性体１２２ｂの外形寸法が４次曲線形状を近似した形状となるように、ローラ中央部に対する両端部の外周径が小さい傾斜形状（円錐台形状の底辺同士を接続したような構成）の円錐台部を両端に設け、中央部には円柱部を設けて構成したので、感光体ドラム１１との接触位置のゴム層における圧縮永久歪みを、第１の実施の形態よりもさらに改善することができる。
尚、上記した各実施の形態では、ベルト部材が転写材１ｃを搬送する転写材搬送ベルト１ａである場合を示したが、本発明はこれに限らず、ベルト部材が中間転写ベルトの場合にも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
上記した各実施の形態では、画像形成装置に用いられる転写ユニットの弾性体ローラの場合を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、金属の芯金の外周を覆うようにゴム層が形成されて圧縮永久歪みが発生する可能性のある弾性体ローラが用いられるユニットであれば、他のローラユニットにも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施形態の像担持体であるドラム型の感光体ドラムを備える複数個の画像形成部が設けられた画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は円柱状の芯金とその芯金の周囲に同心円状に配置される発泡ゴム層（筒状弾性体）とから構成された図１の転写ローラを示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の転写ローラにおけるゴムチューブと芯金とを分解した斜視図であり、（ｃ）は（ａ）の転写ローラの斜視図である。
【図３】感光体ドラムの芯金と転写ローラの芯金に直流電源を接続した接続ループ内に直列に直流電流計を接続して測定された直流電流値及び直流電源電圧値から演算により電気抵抗値を測定する測定方法を示す図である。
【図４】転写ローラを感光体ドラムに対して所定荷重で圧接して温度７０℃／湿度９０％の環境下に７日間放置する圧縮永久歪み試験を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の転写ローラを示す図であり、転写ローラの筒状弾性体の外周表面が理想的な４次曲線形状で構成される。
【図６】図５の４次曲線形状を近似した形状の転写ローラを示す図であり、ローラ中央部に対する両端部の外周径が小さい傾斜形状の円錐台部を両端に設け、中央部には円柱部を設けられる。
【図７】図６の転写ローラの発泡ゴム層を形成する際の最初の経過状態を示す図であり、理想と考える図５の４次曲線の形状と同じ体積となるように２個の円錐台の底面を対向させた形状に発泡ゴム層を形成した場合を示す。
【図８】図６の転写ローラの発泡ゴム層を形成する際の図７の次の経過状態を示す図であり、発泡ゴム層の中央部の半径が７．０５ｍｍよりも大きい部分を切り取り、外周半径が７．０５ｍｍである円柱部を形成させた場合を示す。
【図９】図６の転写ローラの実際に形成された場合を示す図であり、外周径差が１０３μｍである発泡ゴム層の外周径を示す。
【符号の説明】
【００９０】
１  画像形成部（イメージドラムユニット：ＩＤユニット）、
１ａ  転写材搬送ベルト、
１ｂ  （感光体ドラムの）クリーニングブレード、
１ｃ  転写材、
１ｄ  （定着器の）加熱ローラ、
１ｅ  （定着器の）加圧ローラ、
１ｆ  給紙トレイ、
１ｇ  排紙トレイ、
１１  感光体ドラム、
１２  転写ローラ、
１３  帯電ローラ、
１４  現像ローラ、
１６  （転写材搬送ベルトの）クリーニングブレード、
１７  トナーカートリッジ、
１８  ＬＥＤ（発光ダイオード）光源、
２０  トナー収容部、
１０１、１０２、１０３、１０４  ローラ、
１０５  トナー収容部、
１１０  転写ユニット、
１２１  （円柱状の）芯金、
１２２  発泡ゴム層（筒状弾性体）、
１２３  ゴムチューブ、
１２４  中空部。
【図１】
2008058552.tif 000009
【図２】
2008058552.tif 000010
【図３】
2008058552.tif 000011
【図４】
2008058552.tif 000012
【図５】
2008058552.tif 000013
【図６】
2008058552.tif 000014
【図７】
2008058552.tif 000015
【図８】
2008058552.tif 000016
【図９】
2008058552.tif 000017