電子写真成像モジュール及び電子写真成像装置並びに電子写真成像モジュール製造方法
【課題】トナー輸送の高信頼化により電子写真装置の成像出力における経時変化を減らす。
【解決手段】トナーをトナー装荷ローラからドナーローラへと輸送し更にそのドナーローラからフォトレセプタローラの光導電面上に輸送する仕組みの電子写真成像モジュールにて、そのトナー装荷ローラ１３６を、例えば発泡質の素材により形成された芯材１４６と、その芯材１４６を取り巻くよう芯材１４６と同種又は別種の素材により形成された外殻１４８とを有し、外殻１４８の表面を以てその外面１５６とする構成にする。外殻１４８によりトナー浸透が妨げられるのでローラ１３６の信頼性が高まる。芯材形成素材が発泡質の素材であるので、芯材１４６と外殻１４８が同種素材からなるローラ１３６が、例えばモールド１回で形成される。面１５６に長尺溝１５８を設けるとトナー輸送効率が高まる。
【解決手段】トナーをトナー装荷ローラからドナーローラへと輸送し更にそのドナーローラからフォトレセプタローラの光導電面上に輸送する仕組みの電子写真成像モジュールにて、そのトナー装荷ローラ１３６を、例えば発泡質の素材により形成された芯材１４６と、その芯材１４６を取り巻くよう芯材１４６と同種又は別種の素材により形成された外殻１４８とを有し、外殻１４８の表面を以てその外面１５６とする構成にする。外殻１４８によりトナー浸透が妨げられるのでローラ１３６の信頼性が高まる。芯材形成素材が発泡質の素材であるので、芯材１４６と外殻１４８が同種素材からなるローラ１３６が、例えばモールド１回で形成される。面１５６に長尺溝１５８を設けるとトナー輸送効率が高まる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真成像モジュール、そのモジュールを具備する電子写真装置、並びにそのモジュールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置では、フォトレセプタローラを部位選択的に充放電させることで静電潜像を発生させ、更にそのフォトレセプタローラ上の潜像にトナーを被着させてトナー像を発現させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４３９９９３３号明細書
【特許文献２】米国特許第４９９０９５８号明細書
【特許文献３】米国特許第５０４７８０６号明細書
【特許文献４】米国特許第５２１２５２２号明細書
【特許文献５】米国特許第５３０５０６４号明細書
【特許文献６】米国特許第６４７３５８７号明細書
【特許文献７】米国特許第４３９７４０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、電子写真装置では、フォトレセプタローラへのトナー輸送を高信頼化し、長期使用による成像出力の変化（劣化）を抑えることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに、本発明の一実施形態に係る電子写真成像モジュールは、光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備える。そのトナー装荷ローラは、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第１素材により形成された非孔質の外殻と、を有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする。
【０００６】
本発明の他の実施形態に係る電子写真成像モジュールは、光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備える。そのトナー装荷ローラは、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第２素材により形成され（例えば真の第１素材に接合され）た非孔質の外殻と、を有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする。
【０００７】
本発明の更に他の実施形態に係る電子写真成像モジュール製造方法では、第１成形器に少なくとも第１素材を入れるステップと、第２成形器に少なくとも第１素材を入れるステップと、それら第１，第２成形器を連結するステップと、第１，第２成形器内の少なくとも第１素材を硬化させてトナー装荷ローラを形成するステップと、を実行することにより、（ｉ）発泡質の第１素材により形成された芯材と、（ｉｉ）その芯材を取り巻くよう第１素材により形成されておりその表面がトナー装荷ローラの外面となる非孔質の外殻と、を有するトナー装荷ローラを形成する。本方法は、好ましくは、ドナーローラがフォトレセプタローラ・トナー装荷ローラ間に位置し且つそれらに面することとなるよう、トナー装荷ローラ、ドナーローラ及びフォトレセプタローラの両端をハウジング側の対応する壁に実装するステップを、更に有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】中間転写ベルト及びそれに沿って配置された複数個の電子写真成像モジュールを有する電子写真装置の一例構成を示す図である。
【図２】図１に示した電子写真成像モジュールのうち一つを示す図である。
【図３】図２に示した電子写真成像モジュールにおけるトナー装荷ローラの一例構成を示す図である。
【図４】図３中の線４−４に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に電子写真装置の一例構成１００を示す。この装置１００は、装置構成部材の動作を制御する制御兼電子回路ユニット１１０と、中間転写ベルト２００の一部外面２０１に沿って順に配置された４個の電子写真成像モジュール１２０，１６０，１７０，１８０とを備えている。ベルト２００は無限ベルトであり弾性素材で形成されている。
【００１０】
電子写真成像モジュール１２０，１６０，１７０，１８０は、それぞれ、帯電ステーション１２２，１６２，１７２，１８２と、成像ステーション１２４，１６４，１７４，１８４と、現像ステーション１２６，１６６，１７６，１８６とを備えている（符号同順）。現像ステーション１２６，１６６，１７６，１８６にはフォトレセプタローラ１２８，１６８，１７８，１８８が設けられている（符号同順）。
【００１１】
電子写真成像モジュール１２０，１６０，１７０，１８０で使用する現像材は例えば一成分現像材、即ちトナー粒子のみを成分とする現像材である。そのトナー粒子の色はモジュール毎に違い、例えばブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの四色がモジュール１２０，１６０，１７０，１８０に入っている（符号同順）。更に、本装置１００はトナー容器２０２，２０４，２０６，２０８を内蔵している。モジュール１２０，１６０，１７０，１８０はそれらのうち対応するものにつながっている。
【００１２】
本装置１００を使用する際には、ユーザは、その表面に１個又は複数個の画像（例えば多色テキスト画像）が記されている原稿を透明プラテン２２０に１枚ずつ載せ、図示の通りリッド２３０を閉位置にしてプラテン２２０に被せるか、或いは何枚かの原稿を上部原稿トレイ２４０に載せるかすればよい。
【００１３】
図２に、本装置１００内の電子写真成像モジュール１２０を拡大して示す。他の電子写真成像モジュール１６０，１７０，１８０もこれと同様の構成及び動作であるので、簡明化のためこのモジュール１２０に絞ってその構成及び動作を説明することとする。
【００１４】
まず、フォトレセプタローラ１２８は、矢印Ｂで示す方向（この図では時計回り方向）に回転する。帯電ステーション１２２は、そのローラ１２８の外面１３０即ち光導電面の上に電荷を供給するステーションであり、バイアス帯電ローラ１２９及びローラクリーナ１３１を有している。そのうちバイアス帯電ローラ１２９は導電性を有する弾性素材で形成されており、光導電面１３０はクリーナ１３１で清掃された後ローラ１２９によってほぼ均一の電位に帯電される。また、図示例のバイアス帯電ローラ１２９は光導電面１３０に面連結して配置されており、光導電面１３０との間に僅かな間隙を有している。即ち、非接触型の帯電装置となっているが、これに代え、光導電面にバイアス帯電ローラを接触させるタイプの帯電装置も使用することができる。
【００１５】
フォトレセプタローラ１２８上の均一帯電部分は、次いで成像ステーション１２４にて露光される。このステーション１２４では、例えばレーザ利用型ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）バー等、相応の光源からの出射光で当該均一帯電部分内の随所を露光させる。均一帯電部分内の露光部位では放電（電荷の散逸）が起きるので、この露光によって光導電面１３０上に静電潜像が形成される。形成された潜像は、現像ステーション１２６を通過するときにトナーにより現像され、トナー像となる。
【００１６】
フォトレセプタローラ１２８上のトナー像は、図１中の中間転写ベルト２００へと転写される。このベルト２００は矢印Ａで示す方向（この図では反時計回り方向）に回転しており、ある個所でローラ１２８と接触し又はそのすぐ近くまで接近する。トナー転写はその個所にて生じる。ベルト２００の進行方向に沿ってモジュール１２０より下流に位置する他の電子写真成像モジュール、即ちモジュール１２０と共に本装置１００の第１転写ゾーンを形成している他のモジュール１６０，１７０，１８０でも、同様にしてそのフォトレセプタローラ１６８，１７８，１８８からベルト２００上へとトナー像が転写される（符号同順）。モジュール１２０，１６０，１７０，１８０から順繰りに転写されるトナー像は互いに違う色（例えばブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの四基本色）であるので、それらによってベルト２００上に例えばフルカラートナー像が発生する。なお、ベルト２００への転写は静電作用と物理接触の組合せで行われる。
【００１７】
本装置１００には、更に、媒体シート（例えば紙シート）を入れておく媒体トレイ２５０が備わっている。その隣には、トレイ２５０から媒体シートを１枚ずつ送り出す媒体送り兼位置合わせシステム２５２が組み込まれている。その媒体シートに代えて封筒、レターヘッド等を送り込みたい場合は、下部差込トレイ２５４を用いればよい。
【００１８】
中間転写ベルト２００上のフルカラートナー像は、本装置１００内の第２転写ゾーン２５６にて、そのベルト２００から媒体シートへと転写される。このゾーン２５６は、トレイ２５０から媒体送り兼位置合わせシステム２５２によって送り込まれた媒体シートが、そのベルト２００と出会う場所にある。このゾーン２５６では、静電作用及び物理接触を併用しベルト２００から媒体シートへとトナーを転写する。
【００１９】
本装置１００は更にベルトクリーナ２１０を備えている。このクリーナ２１０は、媒体シートへのトナー像転写が済んだ後、電子写真成像モジュール１２０に送られ次の像が形成される前の段階で、中間転写ベルト２００を清掃する。
【００２０】
他方、第２転写ゾーン２５６を出たばかりの媒体シートは、その表面上に緩結合しているだけのフルカラートナー像と共に、熔着ステーション２６０に通される。このステーション２６０には加熱熔融ローラ２６２及び加圧ローラ２６４（或いは図示しない加熱熔融ベルト）があり、媒体シートはそれらに接触する。これらのローラ２６２，２６４で熱及び圧力を加えると、その上のトナーが熔融して媒体シート表面に固着する。このステーション２６０では、更に、最終的な画像光沢レベルも決まる。トナー像熔着が済んだ媒体シートは本装置１００の取出用トレイに送られる。
【００２１】
翻って、図２に示した電子写真成像モジュール１２０では、そのハウジング１３２内にトナー溜まりが形成されている。そのトナー溜まりには幾ばくかのトナー１３４を入れることができる。トナー装荷（ローディング）ローラ１３６はそのトナー１３４に浸るよう且つドナーローラ１３８に面して設けられており、そのドナーローラ１３８はフォトレセプタローラ１２８に面して設けられている。従って、ハウジング１３２内のトナー１３４は、トナー装荷ローラ１３６を回転させるとそのローラ１３６によってドナーローラ１３８に輸送され、更にそのローラ１３８を回転させるとフォトレセプタローラ１２８に輸送される。輸送されたトナーはフォトレセプタローラ１２８の光導電層１４０、特にその表面に位置する光導電面１３０上に付着する。なお、ローラ１３６、１３８及び１２８は、例えば図示しないモータによって回転駆動する。
【００２２】
ハウジング１３２内には更にドクタブレード１４２が設けられている。これは、ドナーローラ１３８上に供給されたトナーを均し、その量乃至厚みを均等化する刃である。また、このブレード１４２を用いそのトナーを帯電させることもできる。例えば、ブレード１４２、ローラ１３８及びトナー粒子間の接触／分離で生じる電子移動でトナーを摩擦帯電させることができる。ブレード１４２を電気的にバイアスしてトナーを帯電させることもできる。
【００２３】
他方、フォトレセプタローラ１２８の光導電面１３０上には、均一帯電後の部位選択的放電によって静電潜像が形成されている。ドナーローラ１３８上のトナーのうち潜像中の成像部位に面することとなったトナーは、その大半がローラ１２８側に移動するが、他の部位に面することとなったトナーはドナーローラ１３８上に残る。また、少量ではあるが、成像部位に面することとなったトナーの一部もドナーローラ１３８上に残る。それらの残留トナーは、ドナーローラ１３８の回転に伴いトナー装荷ローラ１３６側に戻ってきたときに、そのトナー装荷ローラ１３６によって攪乱され、更にそのトナー装荷ローラ１３６によってトナー溜まりから輸送されてくる新鮮なトナー１３４と混ざり合う。
【００２４】
図３及び図４にトナー装荷ローラ１３６の一例構成を示す。図示の通り、本ローラ１３６は軸材（シャフト）１４４、その軸材１４４上に形成された芯材（コア）１４６、並びにその芯材１４６を取り巻く外殻（スキン）１４８を有している。図示の通り、軸材１４４上にはその周方向に間隔をとりつつ複数枚の羽根１５０が設けられており、それによって芯材形成素材に対する構造的一体性が補強されている。その芯材１４６は、芯材１４６を形成する工程で、軸材１４４に対し強固に接合される。
【００２５】
電子写真成像モジュール１２０を組み立てる際には、例えば本ローラ１３６の端部１５２，１５４をハウジング１３２の側壁間に装着する。図示しないが、ハウジング１３２の側壁は、例えば本ローラ１３６の長軸にほぼ直交するよう相対向して設けられている。それらの間に本ローラ１３６を装着するには、それぞれベアリング及びベアリングシールが実装されている一対の端部保持板を用いればよい。例えば、本ローラ１３６、ドナーローラ１３８及びフォトレセプタローラ１２８それぞれの軸材の一端を、一方の端部保持板につながるベアリングに差し込む。他方の端部保持板はハウジング１３２に取り付ける。そして、ローラ１３６，１３８，１２８それぞれの軸材の他端を、当該他方の端部保持板につながるベアリングに差し込む。
【００２６】
本ローラ１３６の芯材１４６は、発泡質の素材を発泡させ固形にすることによって形成されている。従って多孔質であり、その内部には閉じた又は開いた泡が多数ある。外殻１４８はその芯材１４６をくるむ部分であり、その表面がローラ１３６の外面１５６ともなっている。トナー１３４は微粒子の集まりであり、個々のトナー粒子は通常は１０μｍ未満程度の直径であるので、この外殻１４８を適宜構成すれば、電子写真成像モジュール１２０の稼働中にローラ１３６内にトナー粒子が浸透することを、防ぐことができる。即ち、外殻１４８で芯材１４６を保護することにより、微細なトナー粒子が芯材１４６内の泡に浸透し汚すことを防ぐことができる。例えば、外殻１４８，芯材１４６双方を弾性素材で形成する際には、外殻１４８をトナー非浸透化することで、外殻形成素材及び芯材形成素材が共にトナー浸透性である場合に比べ、外殻１４８，芯材１４６双方の弾性をより長期間に亘り保ち続けることができる。それによって、本ローラ１３６からドナーローラ１３８へのトナー輸送速度がより長期に亘り所望速度に維持されることとなるので、電子写真成像モジュール１２０の寿命（稼働可能期間）も長くなる。
【００２７】
それら、芯材１４６，外殻１４８を形成する素材としては、互いに同種の素材を選定してもよいし、互いに別々の素材を選定してもよい。別々の素材を使用すれば、その機械特性、化学特性、電気特性等が芯材１４６・外殻１４８間で異なるトナー装荷ローラ１３６を、得ることができる。
【００２８】
トナー非浸透化のため、本ローラ１３６では、その外面１５６を非孔質面にしてある。非孔質とは、その面１５６に貫通孔、盲孔等の欠陥即ち孔がないことである。芯材１４６を途切れなく覆う滑らかな面１５６を非孔質面にすることで、トナー粒子に面１５６の通過を許し外殻形成素材内更には芯材形成素材内への浸透を許す開放流路がなくなる。
【００２９】
トナー浸透を更に抑えるため、本ローラ１３６では、その（非孔質な）外面１５６の硬度を十分に高めてある。従って、電子写真成像モジュール１２０を稼働させても、トナー粒子が面１５６越しに押し込まれることがない。そのためには、面１５６のショアＡ硬度を例えば約１０〜４５にするとよい。
【００３０】
本ローラ１３６における外殻１４８の厚みは例えば約０．０５〜０．５ｍｍである。外殻１４８を厚手にすれば本ローラ１３６の寿命はより長くなる。また、本ローラ１３６の形状は概ね円柱状である。その寸法は、搭載先電子写真成像モジュール１２０の寸法にもよるが、通常は、その長さが２５０〜４００ｍｍ程、その直径が２０〜５０ｍｍ程となろう。
【００３１】
本ローラ１３６における芯材１４６，外殻１４８の形成素材は、電子写真成像モジュール１２０内で役立つ所望の特性を呈する素材であればどのような素材でもよい。例えば、より優れた物理特性、化学特性、電気特性等を呈する素材がよい。特に、外殻１４８の形成には、その引き裂き強度、耐摩耗性及び対トナー化学親和性が高い素材が適している。また、芯材１４６，外殻１４８共に、残留圧縮歪が少ない素材が望まれる。例えば、外殻形成素材に対しては、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）規格Ｄ−３５７４に従い計測した引き裂き強度が少なくとも約１００ポンド重／インチあること、電子写真成像モジュール１２０稼働環境にてトナー１３４との接触による摩耗に耐えうること、そのトナー１３４に対する化学的な親和性を有すること等が望まれる（１ポンド＝約０．４５ｋｇ，１インチ＝約０．０３ｍ）。また、芯材１４６，外殻１４８双方の形成素材に対して、その残留圧縮歪が十分少ないこと、例えば華氏１３０度（約５４℃）の温度下で２４時間に亘り合計約２５％の歪量を与えた後にＡＳＴＭ規格Ｄ−３５７４に従い計測した歪率が、約１０％未満であることが望まれる。
【００３２】
その外殻形成素材（場合によっては更に芯材形成素材）の組成は、電子写真成像モジュール１２０内で役立つ電気特性が得られるよう設定、調整する。目的とする電気特性を得るには、本ローラ１３６を製造する際、外殻形成素材中に導電素材例えば炭素を相応量入れればよい。外殻１４８の電気特性を適宜設定することで、例えば、外殻１４８とトナー１３４、ドナーローラ１３８又はその双方との間に摩擦帯電作用を発生させることができる。
【００３３】
本ローラ１３６の外面１５６には、全体的に又はその一部に、本ローラ１３６からドナーローラ１３８へのトナー装荷量を増やすための形状的工夫が施されている。形状的工夫とは、外殻１４８に出っ張り、へこみ又はその双方を設けることである。即ち、面１５６は、微細なトナー粒子が外殻１４８の下の芯材１４６に侵入してその形成素材を硬直させることがないよう本ローラ１３６を全周に亘りくるむと共に、トナー装荷量を増すための形状的な工夫が施された“皮”となっている。
【００３４】
具体的には、本ローラ１３６の外面１５６は、図３及び図４に示す「Ｕ」字状断面の長尺溝１５８を複数本有している。溝１５８は本ローラ１３６の長軸Ａ−Ａに対しほぼ平行に延びており、また本ローラ１３６の外周に沿って互いに等間隔で並んでいる。溝１５８を「Ｕ」字状断面にしたのは、溝内のどの面もその勾配変化が緩やかになり（即ち丸みを帯び）、微小なトナー粒子を捕まえてしまうような尖った角がないからである。「Ｕ」字断面以外では、「Ｖ」字断面、方形断面等の長尺溝が有用な場合がある。
【００３５】
これに代え、小さなポケット状又は孔状の断面を有するへこみ例えばディンプルを、本ローラ１３６の外面１５６に設けてもよい。例えば、その寸法、形状及び容積がある所要の寸法、形状及び容積に揃うよう、またその面１５６又はその一部に均一分布することとなるよう、面１５６上に複数個のへこみを形成する。そのへこみの容積は、所与の現像手段又は現像条件に応じて定めればよい。
【００３６】
次に、トナー装荷ローラ１３６の製造プロセスについて説明する。ローラ１３６は様々なプロセスで製造できるが、ここでは２個の半円柱状の成形器（半型）を用いトナー装荷ローラ１３６を製造するモールド（注型）プロセスについて例示説明する。モールドプロセス、例えばローラ１３６の略半分を一方の半型、残りの略半分を他方の半型で成形するプロセスを使用すると、それらの半型の内面輪郭を適宜設計・設定することで、ローラ１３６の外面輪郭を所望の形状にすることができる。例えば、半型内面に出っ張りを設けることで、それに相応するへこみ例えばディンプルや孔をトナー装荷面１５６に設けることができ、また半型内面にへこみを設けることで、それに相応する出っ張り即ち突出形状を同面１５６に設けることができる。
【００３７】
モールドプロセスによるトナー装荷ローラ１３６の形成に当たっては、ワックス、弗化炭化水素等の離型剤によって各成形器の内面を被覆するのが望ましい。離型剤を使用するのは型離れをよくするため、即ちモールドプロセス終了後に成形器から本ローラ１３６を容易且つ円滑に取り出せるようにするためである。
【００３８】
その後は、例えば、トナー装荷ローラ１３６の芯材１４６と外殻１４８を、同種素材を用いモールドプロセスで形成する。このプロセスでは、（上掲の離型剤被覆が施されている）成形器の中にそれぞれ十分な量の素材を入れ、更にそれら成形器同士を連結してその中身の素材を硬化させる。すると、その素材の一部が芯材１４６となり、他の一部が芯材１４６を取り巻く外殻１４８となる。更に、その素材としては、セルフスキニングする発泡質の素材を使用する。セルフスキニングとは、芯材１４６と一体な外殻１４８が自動形成されることである。その表面即ちローラ１３６の外面１５６は、そのローラ１３６を途切れなく覆うトナー非浸透性の面になる。
【００３９】
このプロセスによるトナー装荷ローラ形成に使用できる素材としては、例えば幾種類かの弾性素材がある。なかでもポリウレタン、ポリ塩化ビニル、シリコーン、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル、酢酸セルロース、フェノール樹脂等のように、その発泡が可能で硬化・発泡させると弾性が生じる素材は、芯材１４６，外殻１４８の形成に有用である。即ち、発泡した素材には弾性があり、変形をもたらしていた力が去ると速やかにその原形を回復する。
【００４０】
例えば、各半型の内面に離型剤を塗布した後、それらの半型にポリウレタン系素材、例えばポリウレタンに多価アルコール及びイソシアネートを所要量事前調合してある素材を入れる。次いで、各半型がその事前調合素材で満ちたら半型同士を連結して閉じ、そのままその素材を発泡させる。すると、トナー装荷ローラ１３６ができあがる。また、こうしたポリウレタン系の弾性被覆及び発泡素材でローラ１３８を形成する際には、例えば大気圧下で約４０〜４５℃の温度を約１０〜２０分間に亘り加えて硬化させる、というプロセス条件を使用する。
【００４１】
芯材１４６の周囲にある外殻１４８の厚み及び均質性は、芯材１４６，各１４８を形成すべく成形器内に入れた素材と、その成形器の内面との間の温度差を制御することによって、制御することができる。例えば、芯材１４６と一体で芯材１４６を取り巻く外殻１４８をより薄くしたければ、当該温度差を大きくすればよい。
【００４２】
発泡場所となる軸材１４４は適切な任意の素材、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、塩素化ポリエーテル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン、アセタート、弗化炭化水素、メチルメタクリラート等の樹脂系素材で形成しておく。例えばガラス入りファイバを２０％含有するアクリロニトリルブタジエンスチレンは、軸材１４４の形成に適する素材の一つである。
【００４３】
また、トナー装荷ローラ１３６の外殻１４８と芯材１４６を別々にモールドするプロセスも使用できる。このプロセスでは、各成形器の内面に第１素材を被着させて外殻１４８を形成し、更にその中に第２素材を入れて芯材１４６を形成する。第１，第２素材は互いに同種の素材でも別種の素材でもよい。第１素材によって形成される弾性層は、後にローラ１３６の外殻１４８になる層である。第２素材によって別途形成される芯材１４６は、その層の内側に接合される。それら第１，第２素材を同種素材とする場合には、例えば発泡質の素材を自動スキニングさせて外殻１４８とし芯材１４６と外殻１４８が一体になったローラ１３６を形成する前掲の例でのそれと、同じ素材を使用することができる。また、その他の素材を使用することもできる。
【００４４】
このプロセス、即ち芯材１４６と外殻１４８を別途形成するモールドプロセスでは、好ましくはその内面に離型剤被覆が施されている個々の成形器の中に外殻形成素材（上掲の第１素材）を被着させる。その量は硬化後に所望の厚みになる量とする。トナー装荷ローラ１３６の外殻１４８となりうる素材であればどのような素材を使用してもよいが、泡を含む芯材形成素材の表面に非孔質被覆を形成可能な一群の弾性素材等のなかから、適当な素材を選定するとよい。例えばウレタン系素材を使用して膜を形成し、その膜を外殻１４８として使用するとよい。その膜には、ローラ１３６の耐摩耗性を高め寿命を延ばす性質がある。また、その膜なら、微細なトナー粒子の侵入を妨げ、電子写真成像モジュールの稼働寿命を延ばすことができる。更に、孔が生じにくいので、その膜は、滑らかで、均質で、ローラ１３６を途切れなくくるむトナー非浸透性の被覆となる。その膜の素材には、更に、トナー１３４及びそれへの添加物に対する化学的親和性がある。
【００４５】
各成形器の内面を外殻形成部材で被覆したら、例えば、形成された外殻１４８と芯材形成素材とが好適に接合するよう、その外殻１４８より内側に芯材形成素材（上掲の第２素材）を入れる。その素材としては発泡質の素材、例えば所要量の発泡成分を事前調合済のポリウレタン系素材を使用する。そうした素材で各成形器乃至外殻１４８の内側を満たしたら、それら成形器同士を連結して閉じ、そのままその中の芯材形成素材を発泡させる。また、本プロセスでは、前工程を実施した後できるだけ早期に、一連の後工程を実施するのが望ましい。これは、芯材１４６となる発泡素材と外殻１４８との間の接合強度を高めるためである。芯材１４６・外殻１４８間を強固に接合するとトナー装荷ローラ１３６の信頼性が高まり、その寿命が長くなる。
【００４６】
従って、このプロセスでは、その外殻１４８と芯材１４６が互いに別種の素材で形成されたトナー装荷ローラ１３６も、形成することが可能である。即ち、機械特性、電気特性、化学特性等の特性が互いに異なる複数の素材を、ローラ１３６の部位毎に使い分けることが可能である。例えば、ローラ１３６の“皮”になる外殻１４８に、その下にある芯材１４６とは異なる物理特性を持たせることができる。外殻１４８の組成を適宜設定・調整することにより、例えば外殻１４８の導電率やトナー１３４に対する外殻１４８の摩擦帯電作用を調整することができる。
【００４７】
また、トナー装荷ローラ１３６の芯材１４６や外殻１４８は多層化も可能である。例えば外殻１４８を複数個の層で形成する場合、最も外側の層の表面がそのローラ１３６の外面１５６になるので、出っ張りやへこみはその面に持たせるとよい。
【００４８】
このように、トナー装荷ローラ１３６の芯材１４６と外殻１４８は、互いに同種の素材でも別種の素材でも形成することができる。そのいずれでも、ローラ１３６の外面１５６に孔が生じないので、面１５６を介したローラ１３６内へのトナー浸透を実質的に発生させずに、電子写真成像モジュール１２０を稼働させて印刷を行うことができる。また、面１５６は、その起伏が緩やかで、均質で、そのローラ１３６を途切れなくくるむトナー非浸透性の面であるので、そのモジュール１２０を用い大量の印刷を行った後でも外殻１４８の弾性が十分高く保たれ、ローラ１３６からドナーローラ１３８へのトナー輸送効率があまり落ちない。その結果として、そのモジュール１２０の寿命（稼働可能期間）が長くなる。例えば、そのモジュール１２０の交換が必要になる前に、１００００枚、５００００枚、１０００００枚或いはそれ以上も、印刷することができる。
【００４９】
なお、電子写真成像モジュール１２０内にあるトナー１３４の量が少なくなったら、そのモジュール１２０にトナーを補充することができる。そのため、モジュール１２０は補充トナー入り容器付のキットに組み込まれている。モジュール１２０のハウジング１３２には補充口があるので、その補充口を介しモジュール１２０内に補充トナーを入れればよい。
【００５０】
以上、幾つかの実施形態を参照して本発明について説明した。上述した種々の部材、機能及び工程は、説明を省略した又はそれに代わる種々の部材、機能及び構成と任意に組み合わせることができるので、その組合せによってまた別の有用なシステム乃至用途が生まれることがありうる。更に、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）が、今後、上掲の部材、機能又は工程を一部置換、変形、変更又は改良することもあろう。別紙特許請求の範囲に記載の発明には、それらのものも包含されるものとする。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 電子写真装置、１１０ 制御兼電子回路ユニット、１２０，１６０，１７０，１８０ 電子写真成像モジュール、１２２，１６２，１７２，１８２ 帯電ステーション、１２４，１６４，１７４，１８４ 成像ステーション、１２６，１６６，１７６，１８６ 現像ステーション、１２８，１６８，１７８，１８８ フォトレセプタローラ、１２９ バイアス帯電ローラ、１３０ フォトレセプタローラ外面（光導電面）、１３１ ローラクリーナ、１３２ トナーハウジング、１３４ トナー、１３６ トナー装荷ローラ、１３８ ドナーローラ、１４０ 光導電層、１４２ ドクタブレード、１４４ 軸材、１４６ 芯材、１４８ 外殻、１５０ 羽根、１５２，１５４ ローラ端部、１５６ ローラ外面、１５８ 長尺溝、２００ 中間転写ベルト、２０１ ベルト外面、２０２，２０４，２０６，２０８ トナー容器、２１０ ベルトクリーナ、２２０ 透明プラテン、２３０ リッド、２４０ 上部原稿トレイ、２５０ 媒体トレイ、２５２ 媒体送り兼位置合わせシステム、２５４ 下部差込トレイ、２５６ 第２転写ゾーン、２６０ 熔着ステーション、２６２ 加熱熔融ローラ、２６４ 加圧ローラ、Ａ 中間転写ベルト進行方向、Ｂ フォトレセプタローラ回転方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真成像モジュール、そのモジュールを具備する電子写真装置、並びにそのモジュールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置では、フォトレセプタローラを部位選択的に充放電させることで静電潜像を発生させ、更にそのフォトレセプタローラ上の潜像にトナーを被着させてトナー像を発現させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４３９９９３３号明細書
【特許文献２】米国特許第４９９０９５８号明細書
【特許文献３】米国特許第５０４７８０６号明細書
【特許文献４】米国特許第５２１２５２２号明細書
【特許文献５】米国特許第５３０５０６４号明細書
【特許文献６】米国特許第６４７３５８７号明細書
【特許文献７】米国特許第４３９７４０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、電子写真装置では、フォトレセプタローラへのトナー輸送を高信頼化し、長期使用による成像出力の変化（劣化）を抑えることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに、本発明の一実施形態に係る電子写真成像モジュールは、光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備える。そのトナー装荷ローラは、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第１素材により形成された非孔質の外殻と、を有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする。
【０００６】
本発明の他の実施形態に係る電子写真成像モジュールは、光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備える。そのトナー装荷ローラは、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第２素材により形成され（例えば真の第１素材に接合され）た非孔質の外殻と、を有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする。
【０００７】
本発明の更に他の実施形態に係る電子写真成像モジュール製造方法では、第１成形器に少なくとも第１素材を入れるステップと、第２成形器に少なくとも第１素材を入れるステップと、それら第１，第２成形器を連結するステップと、第１，第２成形器内の少なくとも第１素材を硬化させてトナー装荷ローラを形成するステップと、を実行することにより、（ｉ）発泡質の第１素材により形成された芯材と、（ｉｉ）その芯材を取り巻くよう第１素材により形成されておりその表面がトナー装荷ローラの外面となる非孔質の外殻と、を有するトナー装荷ローラを形成する。本方法は、好ましくは、ドナーローラがフォトレセプタローラ・トナー装荷ローラ間に位置し且つそれらに面することとなるよう、トナー装荷ローラ、ドナーローラ及びフォトレセプタローラの両端をハウジング側の対応する壁に実装するステップを、更に有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】中間転写ベルト及びそれに沿って配置された複数個の電子写真成像モジュールを有する電子写真装置の一例構成を示す図である。
【図２】図１に示した電子写真成像モジュールのうち一つを示す図である。
【図３】図２に示した電子写真成像モジュールにおけるトナー装荷ローラの一例構成を示す図である。
【図４】図３中の線４−４に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に電子写真装置の一例構成１００を示す。この装置１００は、装置構成部材の動作を制御する制御兼電子回路ユニット１１０と、中間転写ベルト２００の一部外面２０１に沿って順に配置された４個の電子写真成像モジュール１２０，１６０，１７０，１８０とを備えている。ベルト２００は無限ベルトであり弾性素材で形成されている。
【００１０】
電子写真成像モジュール１２０，１６０，１７０，１８０は、それぞれ、帯電ステーション１２２，１６２，１７２，１８２と、成像ステーション１２４，１６４，１７４，１８４と、現像ステーション１２６，１６６，１７６，１８６とを備えている（符号同順）。現像ステーション１２６，１６６，１７６，１８６にはフォトレセプタローラ１２８，１６８，１７８，１８８が設けられている（符号同順）。
【００１１】
電子写真成像モジュール１２０，１６０，１７０，１８０で使用する現像材は例えば一成分現像材、即ちトナー粒子のみを成分とする現像材である。そのトナー粒子の色はモジュール毎に違い、例えばブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの四色がモジュール１２０，１６０，１７０，１８０に入っている（符号同順）。更に、本装置１００はトナー容器２０２，２０４，２０６，２０８を内蔵している。モジュール１２０，１６０，１７０，１８０はそれらのうち対応するものにつながっている。
【００１２】
本装置１００を使用する際には、ユーザは、その表面に１個又は複数個の画像（例えば多色テキスト画像）が記されている原稿を透明プラテン２２０に１枚ずつ載せ、図示の通りリッド２３０を閉位置にしてプラテン２２０に被せるか、或いは何枚かの原稿を上部原稿トレイ２４０に載せるかすればよい。
【００１３】
図２に、本装置１００内の電子写真成像モジュール１２０を拡大して示す。他の電子写真成像モジュール１６０，１７０，１８０もこれと同様の構成及び動作であるので、簡明化のためこのモジュール１２０に絞ってその構成及び動作を説明することとする。
【００１４】
まず、フォトレセプタローラ１２８は、矢印Ｂで示す方向（この図では時計回り方向）に回転する。帯電ステーション１２２は、そのローラ１２８の外面１３０即ち光導電面の上に電荷を供給するステーションであり、バイアス帯電ローラ１２９及びローラクリーナ１３１を有している。そのうちバイアス帯電ローラ１２９は導電性を有する弾性素材で形成されており、光導電面１３０はクリーナ１３１で清掃された後ローラ１２９によってほぼ均一の電位に帯電される。また、図示例のバイアス帯電ローラ１２９は光導電面１３０に面連結して配置されており、光導電面１３０との間に僅かな間隙を有している。即ち、非接触型の帯電装置となっているが、これに代え、光導電面にバイアス帯電ローラを接触させるタイプの帯電装置も使用することができる。
【００１５】
フォトレセプタローラ１２８上の均一帯電部分は、次いで成像ステーション１２４にて露光される。このステーション１２４では、例えばレーザ利用型ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）バー等、相応の光源からの出射光で当該均一帯電部分内の随所を露光させる。均一帯電部分内の露光部位では放電（電荷の散逸）が起きるので、この露光によって光導電面１３０上に静電潜像が形成される。形成された潜像は、現像ステーション１２６を通過するときにトナーにより現像され、トナー像となる。
【００１６】
フォトレセプタローラ１２８上のトナー像は、図１中の中間転写ベルト２００へと転写される。このベルト２００は矢印Ａで示す方向（この図では反時計回り方向）に回転しており、ある個所でローラ１２８と接触し又はそのすぐ近くまで接近する。トナー転写はその個所にて生じる。ベルト２００の進行方向に沿ってモジュール１２０より下流に位置する他の電子写真成像モジュール、即ちモジュール１２０と共に本装置１００の第１転写ゾーンを形成している他のモジュール１６０，１７０，１８０でも、同様にしてそのフォトレセプタローラ１６８，１７８，１８８からベルト２００上へとトナー像が転写される（符号同順）。モジュール１２０，１６０，１７０，１８０から順繰りに転写されるトナー像は互いに違う色（例えばブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの四基本色）であるので、それらによってベルト２００上に例えばフルカラートナー像が発生する。なお、ベルト２００への転写は静電作用と物理接触の組合せで行われる。
【００１７】
本装置１００には、更に、媒体シート（例えば紙シート）を入れておく媒体トレイ２５０が備わっている。その隣には、トレイ２５０から媒体シートを１枚ずつ送り出す媒体送り兼位置合わせシステム２５２が組み込まれている。その媒体シートに代えて封筒、レターヘッド等を送り込みたい場合は、下部差込トレイ２５４を用いればよい。
【００１８】
中間転写ベルト２００上のフルカラートナー像は、本装置１００内の第２転写ゾーン２５６にて、そのベルト２００から媒体シートへと転写される。このゾーン２５６は、トレイ２５０から媒体送り兼位置合わせシステム２５２によって送り込まれた媒体シートが、そのベルト２００と出会う場所にある。このゾーン２５６では、静電作用及び物理接触を併用しベルト２００から媒体シートへとトナーを転写する。
【００１９】
本装置１００は更にベルトクリーナ２１０を備えている。このクリーナ２１０は、媒体シートへのトナー像転写が済んだ後、電子写真成像モジュール１２０に送られ次の像が形成される前の段階で、中間転写ベルト２００を清掃する。
【００２０】
他方、第２転写ゾーン２５６を出たばかりの媒体シートは、その表面上に緩結合しているだけのフルカラートナー像と共に、熔着ステーション２６０に通される。このステーション２６０には加熱熔融ローラ２６２及び加圧ローラ２６４（或いは図示しない加熱熔融ベルト）があり、媒体シートはそれらに接触する。これらのローラ２６２，２６４で熱及び圧力を加えると、その上のトナーが熔融して媒体シート表面に固着する。このステーション２６０では、更に、最終的な画像光沢レベルも決まる。トナー像熔着が済んだ媒体シートは本装置１００の取出用トレイに送られる。
【００２１】
翻って、図２に示した電子写真成像モジュール１２０では、そのハウジング１３２内にトナー溜まりが形成されている。そのトナー溜まりには幾ばくかのトナー１３４を入れることができる。トナー装荷（ローディング）ローラ１３６はそのトナー１３４に浸るよう且つドナーローラ１３８に面して設けられており、そのドナーローラ１３８はフォトレセプタローラ１２８に面して設けられている。従って、ハウジング１３２内のトナー１３４は、トナー装荷ローラ１３６を回転させるとそのローラ１３６によってドナーローラ１３８に輸送され、更にそのローラ１３８を回転させるとフォトレセプタローラ１２８に輸送される。輸送されたトナーはフォトレセプタローラ１２８の光導電層１４０、特にその表面に位置する光導電面１３０上に付着する。なお、ローラ１３６、１３８及び１２８は、例えば図示しないモータによって回転駆動する。
【００２２】
ハウジング１３２内には更にドクタブレード１４２が設けられている。これは、ドナーローラ１３８上に供給されたトナーを均し、その量乃至厚みを均等化する刃である。また、このブレード１４２を用いそのトナーを帯電させることもできる。例えば、ブレード１４２、ローラ１３８及びトナー粒子間の接触／分離で生じる電子移動でトナーを摩擦帯電させることができる。ブレード１４２を電気的にバイアスしてトナーを帯電させることもできる。
【００２３】
他方、フォトレセプタローラ１２８の光導電面１３０上には、均一帯電後の部位選択的放電によって静電潜像が形成されている。ドナーローラ１３８上のトナーのうち潜像中の成像部位に面することとなったトナーは、その大半がローラ１２８側に移動するが、他の部位に面することとなったトナーはドナーローラ１３８上に残る。また、少量ではあるが、成像部位に面することとなったトナーの一部もドナーローラ１３８上に残る。それらの残留トナーは、ドナーローラ１３８の回転に伴いトナー装荷ローラ１３６側に戻ってきたときに、そのトナー装荷ローラ１３６によって攪乱され、更にそのトナー装荷ローラ１３６によってトナー溜まりから輸送されてくる新鮮なトナー１３４と混ざり合う。
【００２４】
図３及び図４にトナー装荷ローラ１３６の一例構成を示す。図示の通り、本ローラ１３６は軸材（シャフト）１４４、その軸材１４４上に形成された芯材（コア）１４６、並びにその芯材１４６を取り巻く外殻（スキン）１４８を有している。図示の通り、軸材１４４上にはその周方向に間隔をとりつつ複数枚の羽根１５０が設けられており、それによって芯材形成素材に対する構造的一体性が補強されている。その芯材１４６は、芯材１４６を形成する工程で、軸材１４４に対し強固に接合される。
【００２５】
電子写真成像モジュール１２０を組み立てる際には、例えば本ローラ１３６の端部１５２，１５４をハウジング１３２の側壁間に装着する。図示しないが、ハウジング１３２の側壁は、例えば本ローラ１３６の長軸にほぼ直交するよう相対向して設けられている。それらの間に本ローラ１３６を装着するには、それぞれベアリング及びベアリングシールが実装されている一対の端部保持板を用いればよい。例えば、本ローラ１３６、ドナーローラ１３８及びフォトレセプタローラ１２８それぞれの軸材の一端を、一方の端部保持板につながるベアリングに差し込む。他方の端部保持板はハウジング１３２に取り付ける。そして、ローラ１３６，１３８，１２８それぞれの軸材の他端を、当該他方の端部保持板につながるベアリングに差し込む。
【００２６】
本ローラ１３６の芯材１４６は、発泡質の素材を発泡させ固形にすることによって形成されている。従って多孔質であり、その内部には閉じた又は開いた泡が多数ある。外殻１４８はその芯材１４６をくるむ部分であり、その表面がローラ１３６の外面１５６ともなっている。トナー１３４は微粒子の集まりであり、個々のトナー粒子は通常は１０μｍ未満程度の直径であるので、この外殻１４８を適宜構成すれば、電子写真成像モジュール１２０の稼働中にローラ１３６内にトナー粒子が浸透することを、防ぐことができる。即ち、外殻１４８で芯材１４６を保護することにより、微細なトナー粒子が芯材１４６内の泡に浸透し汚すことを防ぐことができる。例えば、外殻１４８，芯材１４６双方を弾性素材で形成する際には、外殻１４８をトナー非浸透化することで、外殻形成素材及び芯材形成素材が共にトナー浸透性である場合に比べ、外殻１４８，芯材１４６双方の弾性をより長期間に亘り保ち続けることができる。それによって、本ローラ１３６からドナーローラ１３８へのトナー輸送速度がより長期に亘り所望速度に維持されることとなるので、電子写真成像モジュール１２０の寿命（稼働可能期間）も長くなる。
【００２７】
それら、芯材１４６，外殻１４８を形成する素材としては、互いに同種の素材を選定してもよいし、互いに別々の素材を選定してもよい。別々の素材を使用すれば、その機械特性、化学特性、電気特性等が芯材１４６・外殻１４８間で異なるトナー装荷ローラ１３６を、得ることができる。
【００２８】
トナー非浸透化のため、本ローラ１３６では、その外面１５６を非孔質面にしてある。非孔質とは、その面１５６に貫通孔、盲孔等の欠陥即ち孔がないことである。芯材１４６を途切れなく覆う滑らかな面１５６を非孔質面にすることで、トナー粒子に面１５６の通過を許し外殻形成素材内更には芯材形成素材内への浸透を許す開放流路がなくなる。
【００２９】
トナー浸透を更に抑えるため、本ローラ１３６では、その（非孔質な）外面１５６の硬度を十分に高めてある。従って、電子写真成像モジュール１２０を稼働させても、トナー粒子が面１５６越しに押し込まれることがない。そのためには、面１５６のショアＡ硬度を例えば約１０〜４５にするとよい。
【００３０】
本ローラ１３６における外殻１４８の厚みは例えば約０．０５〜０．５ｍｍである。外殻１４８を厚手にすれば本ローラ１３６の寿命はより長くなる。また、本ローラ１３６の形状は概ね円柱状である。その寸法は、搭載先電子写真成像モジュール１２０の寸法にもよるが、通常は、その長さが２５０〜４００ｍｍ程、その直径が２０〜５０ｍｍ程となろう。
【００３１】
本ローラ１３６における芯材１４６，外殻１４８の形成素材は、電子写真成像モジュール１２０内で役立つ所望の特性を呈する素材であればどのような素材でもよい。例えば、より優れた物理特性、化学特性、電気特性等を呈する素材がよい。特に、外殻１４８の形成には、その引き裂き強度、耐摩耗性及び対トナー化学親和性が高い素材が適している。また、芯材１４６，外殻１４８共に、残留圧縮歪が少ない素材が望まれる。例えば、外殻形成素材に対しては、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）規格Ｄ−３５７４に従い計測した引き裂き強度が少なくとも約１００ポンド重／インチあること、電子写真成像モジュール１２０稼働環境にてトナー１３４との接触による摩耗に耐えうること、そのトナー１３４に対する化学的な親和性を有すること等が望まれる（１ポンド＝約０．４５ｋｇ，１インチ＝約０．０３ｍ）。また、芯材１４６，外殻１４８双方の形成素材に対して、その残留圧縮歪が十分少ないこと、例えば華氏１３０度（約５４℃）の温度下で２４時間に亘り合計約２５％の歪量を与えた後にＡＳＴＭ規格Ｄ−３５７４に従い計測した歪率が、約１０％未満であることが望まれる。
【００３２】
その外殻形成素材（場合によっては更に芯材形成素材）の組成は、電子写真成像モジュール１２０内で役立つ電気特性が得られるよう設定、調整する。目的とする電気特性を得るには、本ローラ１３６を製造する際、外殻形成素材中に導電素材例えば炭素を相応量入れればよい。外殻１４８の電気特性を適宜設定することで、例えば、外殻１４８とトナー１３４、ドナーローラ１３８又はその双方との間に摩擦帯電作用を発生させることができる。
【００３３】
本ローラ１３６の外面１５６には、全体的に又はその一部に、本ローラ１３６からドナーローラ１３８へのトナー装荷量を増やすための形状的工夫が施されている。形状的工夫とは、外殻１４８に出っ張り、へこみ又はその双方を設けることである。即ち、面１５６は、微細なトナー粒子が外殻１４８の下の芯材１４６に侵入してその形成素材を硬直させることがないよう本ローラ１３６を全周に亘りくるむと共に、トナー装荷量を増すための形状的な工夫が施された“皮”となっている。
【００３４】
具体的には、本ローラ１３６の外面１５６は、図３及び図４に示す「Ｕ」字状断面の長尺溝１５８を複数本有している。溝１５８は本ローラ１３６の長軸Ａ−Ａに対しほぼ平行に延びており、また本ローラ１３６の外周に沿って互いに等間隔で並んでいる。溝１５８を「Ｕ」字状断面にしたのは、溝内のどの面もその勾配変化が緩やかになり（即ち丸みを帯び）、微小なトナー粒子を捕まえてしまうような尖った角がないからである。「Ｕ」字断面以外では、「Ｖ」字断面、方形断面等の長尺溝が有用な場合がある。
【００３５】
これに代え、小さなポケット状又は孔状の断面を有するへこみ例えばディンプルを、本ローラ１３６の外面１５６に設けてもよい。例えば、その寸法、形状及び容積がある所要の寸法、形状及び容積に揃うよう、またその面１５６又はその一部に均一分布することとなるよう、面１５６上に複数個のへこみを形成する。そのへこみの容積は、所与の現像手段又は現像条件に応じて定めればよい。
【００３６】
次に、トナー装荷ローラ１３６の製造プロセスについて説明する。ローラ１３６は様々なプロセスで製造できるが、ここでは２個の半円柱状の成形器（半型）を用いトナー装荷ローラ１３６を製造するモールド（注型）プロセスについて例示説明する。モールドプロセス、例えばローラ１３６の略半分を一方の半型、残りの略半分を他方の半型で成形するプロセスを使用すると、それらの半型の内面輪郭を適宜設計・設定することで、ローラ１３６の外面輪郭を所望の形状にすることができる。例えば、半型内面に出っ張りを設けることで、それに相応するへこみ例えばディンプルや孔をトナー装荷面１５６に設けることができ、また半型内面にへこみを設けることで、それに相応する出っ張り即ち突出形状を同面１５６に設けることができる。
【００３７】
モールドプロセスによるトナー装荷ローラ１３６の形成に当たっては、ワックス、弗化炭化水素等の離型剤によって各成形器の内面を被覆するのが望ましい。離型剤を使用するのは型離れをよくするため、即ちモールドプロセス終了後に成形器から本ローラ１３６を容易且つ円滑に取り出せるようにするためである。
【００３８】
その後は、例えば、トナー装荷ローラ１３６の芯材１４６と外殻１４８を、同種素材を用いモールドプロセスで形成する。このプロセスでは、（上掲の離型剤被覆が施されている）成形器の中にそれぞれ十分な量の素材を入れ、更にそれら成形器同士を連結してその中身の素材を硬化させる。すると、その素材の一部が芯材１４６となり、他の一部が芯材１４６を取り巻く外殻１４８となる。更に、その素材としては、セルフスキニングする発泡質の素材を使用する。セルフスキニングとは、芯材１４６と一体な外殻１４８が自動形成されることである。その表面即ちローラ１３６の外面１５６は、そのローラ１３６を途切れなく覆うトナー非浸透性の面になる。
【００３９】
このプロセスによるトナー装荷ローラ形成に使用できる素材としては、例えば幾種類かの弾性素材がある。なかでもポリウレタン、ポリ塩化ビニル、シリコーン、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル、酢酸セルロース、フェノール樹脂等のように、その発泡が可能で硬化・発泡させると弾性が生じる素材は、芯材１４６，外殻１４８の形成に有用である。即ち、発泡した素材には弾性があり、変形をもたらしていた力が去ると速やかにその原形を回復する。
【００４０】
例えば、各半型の内面に離型剤を塗布した後、それらの半型にポリウレタン系素材、例えばポリウレタンに多価アルコール及びイソシアネートを所要量事前調合してある素材を入れる。次いで、各半型がその事前調合素材で満ちたら半型同士を連結して閉じ、そのままその素材を発泡させる。すると、トナー装荷ローラ１３６ができあがる。また、こうしたポリウレタン系の弾性被覆及び発泡素材でローラ１３８を形成する際には、例えば大気圧下で約４０〜４５℃の温度を約１０〜２０分間に亘り加えて硬化させる、というプロセス条件を使用する。
【００４１】
芯材１４６の周囲にある外殻１４８の厚み及び均質性は、芯材１４６，各１４８を形成すべく成形器内に入れた素材と、その成形器の内面との間の温度差を制御することによって、制御することができる。例えば、芯材１４６と一体で芯材１４６を取り巻く外殻１４８をより薄くしたければ、当該温度差を大きくすればよい。
【００４２】
発泡場所となる軸材１４４は適切な任意の素材、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、塩素化ポリエーテル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン、アセタート、弗化炭化水素、メチルメタクリラート等の樹脂系素材で形成しておく。例えばガラス入りファイバを２０％含有するアクリロニトリルブタジエンスチレンは、軸材１４４の形成に適する素材の一つである。
【００４３】
また、トナー装荷ローラ１３６の外殻１４８と芯材１４６を別々にモールドするプロセスも使用できる。このプロセスでは、各成形器の内面に第１素材を被着させて外殻１４８を形成し、更にその中に第２素材を入れて芯材１４６を形成する。第１，第２素材は互いに同種の素材でも別種の素材でもよい。第１素材によって形成される弾性層は、後にローラ１３６の外殻１４８になる層である。第２素材によって別途形成される芯材１４６は、その層の内側に接合される。それら第１，第２素材を同種素材とする場合には、例えば発泡質の素材を自動スキニングさせて外殻１４８とし芯材１４６と外殻１４８が一体になったローラ１３６を形成する前掲の例でのそれと、同じ素材を使用することができる。また、その他の素材を使用することもできる。
【００４４】
このプロセス、即ち芯材１４６と外殻１４８を別途形成するモールドプロセスでは、好ましくはその内面に離型剤被覆が施されている個々の成形器の中に外殻形成素材（上掲の第１素材）を被着させる。その量は硬化後に所望の厚みになる量とする。トナー装荷ローラ１３６の外殻１４８となりうる素材であればどのような素材を使用してもよいが、泡を含む芯材形成素材の表面に非孔質被覆を形成可能な一群の弾性素材等のなかから、適当な素材を選定するとよい。例えばウレタン系素材を使用して膜を形成し、その膜を外殻１４８として使用するとよい。その膜には、ローラ１３６の耐摩耗性を高め寿命を延ばす性質がある。また、その膜なら、微細なトナー粒子の侵入を妨げ、電子写真成像モジュールの稼働寿命を延ばすことができる。更に、孔が生じにくいので、その膜は、滑らかで、均質で、ローラ１３６を途切れなくくるむトナー非浸透性の被覆となる。その膜の素材には、更に、トナー１３４及びそれへの添加物に対する化学的親和性がある。
【００４５】
各成形器の内面を外殻形成部材で被覆したら、例えば、形成された外殻１４８と芯材形成素材とが好適に接合するよう、その外殻１４８より内側に芯材形成素材（上掲の第２素材）を入れる。その素材としては発泡質の素材、例えば所要量の発泡成分を事前調合済のポリウレタン系素材を使用する。そうした素材で各成形器乃至外殻１４８の内側を満たしたら、それら成形器同士を連結して閉じ、そのままその中の芯材形成素材を発泡させる。また、本プロセスでは、前工程を実施した後できるだけ早期に、一連の後工程を実施するのが望ましい。これは、芯材１４６となる発泡素材と外殻１４８との間の接合強度を高めるためである。芯材１４６・外殻１４８間を強固に接合するとトナー装荷ローラ１３６の信頼性が高まり、その寿命が長くなる。
【００４６】
従って、このプロセスでは、その外殻１４８と芯材１４６が互いに別種の素材で形成されたトナー装荷ローラ１３６も、形成することが可能である。即ち、機械特性、電気特性、化学特性等の特性が互いに異なる複数の素材を、ローラ１３６の部位毎に使い分けることが可能である。例えば、ローラ１３６の“皮”になる外殻１４８に、その下にある芯材１４６とは異なる物理特性を持たせることができる。外殻１４８の組成を適宜設定・調整することにより、例えば外殻１４８の導電率やトナー１３４に対する外殻１４８の摩擦帯電作用を調整することができる。
【００４７】
また、トナー装荷ローラ１３６の芯材１４６や外殻１４８は多層化も可能である。例えば外殻１４８を複数個の層で形成する場合、最も外側の層の表面がそのローラ１３６の外面１５６になるので、出っ張りやへこみはその面に持たせるとよい。
【００４８】
このように、トナー装荷ローラ１３６の芯材１４６と外殻１４８は、互いに同種の素材でも別種の素材でも形成することができる。そのいずれでも、ローラ１３６の外面１５６に孔が生じないので、面１５６を介したローラ１３６内へのトナー浸透を実質的に発生させずに、電子写真成像モジュール１２０を稼働させて印刷を行うことができる。また、面１５６は、その起伏が緩やかで、均質で、そのローラ１３６を途切れなくくるむトナー非浸透性の面であるので、そのモジュール１２０を用い大量の印刷を行った後でも外殻１４８の弾性が十分高く保たれ、ローラ１３６からドナーローラ１３８へのトナー輸送効率があまり落ちない。その結果として、そのモジュール１２０の寿命（稼働可能期間）が長くなる。例えば、そのモジュール１２０の交換が必要になる前に、１００００枚、５００００枚、１０００００枚或いはそれ以上も、印刷することができる。
【００４９】
なお、電子写真成像モジュール１２０内にあるトナー１３４の量が少なくなったら、そのモジュール１２０にトナーを補充することができる。そのため、モジュール１２０は補充トナー入り容器付のキットに組み込まれている。モジュール１２０のハウジング１３２には補充口があるので、その補充口を介しモジュール１２０内に補充トナーを入れればよい。
【００５０】
以上、幾つかの実施形態を参照して本発明について説明した。上述した種々の部材、機能及び工程は、説明を省略した又はそれに代わる種々の部材、機能及び構成と任意に組み合わせることができるので、その組合せによってまた別の有用なシステム乃至用途が生まれることがありうる。更に、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）が、今後、上掲の部材、機能又は工程を一部置換、変形、変更又は改良することもあろう。別紙特許請求の範囲に記載の発明には、それらのものも包含されるものとする。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 電子写真装置、１１０ 制御兼電子回路ユニット、１２０，１６０，１７０，１８０ 電子写真成像モジュール、１２２，１６２，１７２，１８２ 帯電ステーション、１２４，１６４，１７４，１８４ 成像ステーション、１２６，１６６，１７６，１８６ 現像ステーション、１２８，１６８，１７８，１８８ フォトレセプタローラ、１２９ バイアス帯電ローラ、１３０ フォトレセプタローラ外面（光導電面）、１３１ ローラクリーナ、１３２ トナーハウジング、１３４ トナー、１３６ トナー装荷ローラ、１３８ ドナーローラ、１４０ 光導電層、１４２ ドクタブレード、１４４ 軸材、１４６ 芯材、１４８ 外殻、１５０ 羽根、１５２，１５４ ローラ端部、１５６ ローラ外面、１５８ 長尺溝、２００ 中間転写ベルト、２０１ ベルト外面、２０２，２０４，２０６，２０８ トナー容器、２１０ ベルトクリーナ、２２０ 透明プラテン、２３０ リッド、２４０ 上部原稿トレイ、２５０ 媒体トレイ、２５２ 媒体送り兼位置合わせシステム、２５４ 下部差込トレイ、２５６ 第２転写ゾーン、２６０ 熔着ステーション、２６２ 加熱熔融ローラ、２６４ 加圧ローラ、Ａ 中間転写ベルト進行方向、Ｂ フォトレセプタローラ回転方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備え、
上記トナー装荷ローラが、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第１素材により形成された非孔質の外殻と、を有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする電子写真成像モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の電子写真成像モジュールであって、上記トナー装荷ローラの外面に、へこみ、出っ張り、或いは当該トナー装荷ローラの周方向に間隔をとりつつ当該トナー装荷ローラの長軸に対し平行に延びる長尺溝が、複数個ある電子写真成像モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の電子写真成像モジュールであって、
上記第１素材が弾性素材であり、
上記外殻が、その厚みが約０．０５〜０．５ｍｍ、ショアＡ硬度が約１０〜４５である電子写真成像モジュール。
【請求項４】
光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備え、
上記トナー装荷ローラが、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第２素材により形成され芯材の第１素材に接合された非孔質の外殻とを有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする電子写真成像モジュール。
【請求項１】
光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備え、
上記トナー装荷ローラが、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第１素材により形成された非孔質の外殻と、を有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする電子写真成像モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の電子写真成像モジュールであって、上記トナー装荷ローラの外面に、へこみ、出っ張り、或いは当該トナー装荷ローラの周方向に間隔をとりつつ当該トナー装荷ローラの長軸に対し平行に延びる長尺溝が、複数個ある電子写真成像モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の電子写真成像モジュールであって、
上記第１素材が弾性素材であり、
上記外殻が、その厚みが約０．０５〜０．５ｍｍ、ショアＡ硬度が約１０〜４５である電子写真成像モジュール。
【請求項４】
光導電面を有するフォトレセプタローラと、その光導電面にトナーを輸送できるようフォトレセプタローラに面して配置されたドナーローラと、そのドナーローラにトナーを輸送できるようドナーローラに面して配置されたトナー装荷ローラと、を備え、
上記トナー装荷ローラが、発泡質の第１素材により形成された芯材と、その芯材を取り巻くよう第２素材により形成され芯材の第１素材に接合された非孔質の外殻とを有し、その外殻の表面を以てトナー装荷ローラの外面とする電子写真成像モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２７１５２５（Ｐ２００９−２７１５２５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４８０７（Ｐ２００９−１０４８０７）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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