JP2005241906A

JP2005241906A - ローラクリーナーの製造方法およびそれによるローラクリーナー並びにそれを使用した電子画像形成装置

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Publication number: JP2005241906A
Application number: JP2004050827A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Ouchi; 秀行大内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP4322143B2

Abstract

【課題】清浄効率の良い、安定した耐久性を有するローラクリーナーの製造法およびそれによるローラクリーナー並びにそれを使用した電子画像形成装置を提供する。
【解決手段】メラミンフォームのブロックを所定角柱状に裁断する第１工程と、該角柱状材の断面中心部に長手方向に向かい精密孔加工による貫通孔を明ける第２工程と、該角柱状材の貫通孔に予め準備された心材を挿入して加熱接着し素材Ａとする第３工程と、該素材Ａのメラミンフォーム角柱材の外周を所定外径に精密予備研磨し素材Ｂとする第４工程と、前記素材Ｂをさらに、所定の円筒状金型内に圧入し、所定温度、時間加熱する第５工程と、冷却後円筒状金型より抜出した素材Ｃの外周を、さらに精密仕上研磨しローラクリーナー製品とする第６工程よりなるローラクリーナーの製造法およびローラクリーナー並びに電子画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸ等トナーを使用する電子画像形成装置に装備される帯電ローラや現像ローラ等のトナー汚れを効率良く除去するための耐久性を有するローラクリーナーの製造方法およびそれによるローラクリーナー並びにそのローラクリーナーを使用した電子画像形成装置に関するものである。

従来電子複写機、プリンター、ＦＡＸ装置等にいわゆる電子画像形成装置は、帯電装置により帯電されたＯＰＣ感光ドラムに画像情報に応じトナーによる顕像化し記録媒体にこれを転写して画像記録を得る。これらの装置では、トナーを転写した後、ＯＰＣ感光ドラムに残留したトナーをクリニング装置により除去する。この残留トナーの除去方式には色々な方式が実用化されているが、その中でも回転ブラシによる除去方式は比較的安価で、とり扱いも容易で多く使用されている。また、その効率を上げるための多くの工夫もされている。（例えば、特許文献１参照）
近年、植毛された回転ブラシに替わり、スポンジ状材質を使用したローラクリナーが主流となりつつあり、また、スポンジ状材質も各種のものが試みられており、中でもメラミンフォーム材はその清浄効率の良さからも多く使用されるようになってきている。
特開２００２−２８７５３６号公報

上述のように、メラミンフォームは、発泡材質そのものが他の発泡材に比べて硬度等が高く、ドラム表面からの余剰トナーを除去する清浄効率は極めて優れている。しかしながら、メラミンフォームを使用したローラの最大の弱点は、メラミンフォームの発泡密度が不均一、不安定であり、この不均一性は、トナーカートリッジ内部の帯電ロール等ローラ表面への接触が十分でない部分を生じ、クリーニング不良の原因となってしまうことである。特に大きなピンホールが表面に存在すると、いわゆる「白抜け」が発生する。
さらに、メラミンフォーム素材単体における強度や耐久性にも若干難がある。また、この発泡密度の不均一性は、素材側での対策は不可能であることがわかっており、大きなフォーム素材からローラ製品にするまでに、ある程度の発泡密度の不適格による製品不良が発生する。

本発明は、上記に鑑み、清浄効率の良さを損じることなく、安定した強度や耐久性を有し、製造合格率の良い経済的なローラクリーナーを製造する方法、およびそれによるロラクリーナーを提供することを目的としている。

本発明のローラクリーナーの製造方法は、
１）メラミンフォームのブロックを所定角柱状に裁断する第１工程と、該角柱状材の断面中心部に長手方向に向かい精密孔加工による貫通孔を明ける第２工程と、該角柱状材の貫通孔に予め準備された心材を挿入して加熱接着し素材Ａとする第３工程と、該素材Ａのメラミンフォーム角柱材の外周を所定外径に精密予備研磨し素材Ｂとする第４工程と、前記素材Ｂをさらに、所定の円筒状金型内に圧入し、所定温度、時間加熱する第５工程と、冷却後円筒状金型より抜出した素材Ｃの外周を、さらに精密仕上研磨しローラクリーナー製品とする第６工程よりなるものであり、
２）上述１）において、素材Ｂの外径寸法Ｄｂに対する、素材Ｃの外径寸法Ｄｃとの差の割合（圧縮率α）を１０〜５０％としたものであり、
３）上述１）または２）における、所定温度を２００℃〜２２０℃としたものである。

また、本発明のローラクリーナーは、
４）上述１）〜３）において記載された製造方法にて製造されたローラクリーナーであって、芯材を中心にメラミンフォームをローラー形状に形成し、さらに外周より均一に圧縮成型されたものであり、
５）上述４）において、前記圧縮成型されたメラミンフォームの表面の多孔度を１０〜３０％としたものであり、
６）上述の４）、５）において、圧縮成型された表面圧縮硬度を、圧縮成型前の表面硬度の２〜３倍としたものである。

また、本発明の電子画像作成装置は、
７）上述の４）〜６）に記載のローラクリーナーを使用したことを特徴とするものである。

本発明のローラクリーナーの製造方法により、清浄効率の良さを損じることなく、安定した強度や耐久性を有した、合格率がよく経済的なローラクリーナーを提供することができる。

図１は、本発明のローラクリーナーの製造工程の流れ図である。
図２は、ロラクリーナーの作用の概要を説明するための概念図である。
図３は、本発明の１実施の形態を断面にて示した説明図である。
図において、１はローラクリーナー、２は帯電ローラー等の残余トーナー除去対象品、１１は心材である。

以下、本発明のローラクリーナーの製造方法を図を参照して詳細説明する。
本発明のローナクリーナーに使用するローラ材は、メラミン母材による発泡フォーム材（素材Ｆ）である。メラミンフォームは、ポリウレタンフォームやナイロンスポンジなどに比べ発泡構成材の繊維が細く且つ堅く、反面成型フォーム材としての機械的強度が弱く脆い。また、多孔率が大きく、これらの性質から残余トナーの掻き落としの清浄効果が極めて優れている。

しかしながら、このメラミンフォームの最大の弱点は、発泡密度が比較的不安定であり、この発泡密度が不均一である理由により、帯電ロール２のローラー表面に均一に接触しない部分が発生し、その部分がクリーニング不良となってしまうことであり、また、成型フォーム材としての機械的強度が弱く脆いため、耐久性が不足していることである。

この成型フォーム材としての機械的強度が弱く脆いことは、清浄効果にはプラス側に働くものであり、消しゴムの摩耗により常に新しい面が出来るのと同じ作用で、脆いことにより接触表面が摩耗し、常に処女面が構成されることは清浄効率的には好ましい。
即ち、耐久性と清浄効果は相反しており、好ましい適度の機械的強度（脆性）が存在する。

また、前述の発泡密度が不均一性、特に大きなピンホールの存在は、均一清浄にとっては致命的であり、このピンホールを無くすか、乃至は縮小化することが必要である。
本発明は、この発泡密度の均一化及び適正な機械強度を、ロールに適正なる均一圧縮処理を施すことにより得るものである。

図４は、ＯＰ４〜ＯＰ６における外径の状態を示す説明図である。
図において、１１０は素材Ｂ（直径Ｄｂ）、１１１は素材Ｃ（直径Ｄｃ）、１１２素材Ｄ（直径Ｄｄ）、１１３はローラクリーナー製品フォーム（直径Ｄｐ）である。

メラミンフォーム成型素材（素材Ｆ）より、ＯＰ１の裁断工程により角柱状材を裁断する、角寸法は後述の圧縮率により異なるが、対辺寸法は完成ローラ外径の約１．５〜２倍である。
ＯＰ２において、この角柱状材の中心位置に心材挿入用の精密な貫通孔を特殊長孔加工工程によりあける。この貫通孔に予め精密作成され、ホットメルト形の接着剤を塗布された金属製心材を挿入し、加熱接着することにより前記メラミンフォームを心材に固定し素材Ａを得る（ＯＰ３）。

該素材Ａは、ＯＰ４において外形を精密予備研磨され円筒状に形成され素材Ｂを得る。
この精密予備研磨により加工された外径Ｄｂは、完成ローラ外径Ｄｐに後述の圧縮率α、精密仕上げ加工代およびＯＰ５の処理後の外径のスプリングバック量（約４〜７％）を加算した寸法に加工される。
ＯＰ５は、本発明の最も重要なポイント工程である素材Ｂを円筒金型へ圧入、加熱処理を行い、メラミンフォームに所定の圧縮率αの圧縮処理をする工程である。
加熱処理後、円筒金型より抜き出し空冷する。この際、メラミンフォーム外径は若干スプリングバックされ外径Ｄｃとなる。ＯＰ６は、最終的な精密仕上げ研磨工程であり、所要の製品外径寸法Ｄｐにしあげられる。
ここで圧縮率αは、下記のように定義される。
圧縮率α＝（Ｄｂ−Ｄｃ／Ｄｄ）×１００［％］
但し、Ｄｂ：圧縮前直径［ｍｍ］
Ｄｃ：圧縮後（スプリングバック後）直径［ｍｍ］

本発明の要旨とするところは、１）メラミンフォーム素材Ｆにおけるピンホールの縮小化や部分的な不均一多孔度の平準化、２）クリーナー性能の適正化、３）被清浄物表面への適応性向上、にある。
１）には前記圧縮率αを１０〜５０％、特には２０〜４０％にすることにより、最終製品規格値であるピンホール許容直径ｄａ：１ｍｍφ以下を満足することができる。また、２）のクリーナー性能をアップするためには、或る程度フォーム表面は脆性がある方が好ましいという実機による知見に基づき、比較的に圧縮率αを下げ、フォーム硬度を下げてやることが望ましい。また、３）は、被清浄物、例えば帯電ローラや転写ローラベルトなどの表面の材質や表面性状により、フォーム硬度を選択することが重要である。なお、１）および２）に対す要求は、フォーム性状の相反する条件であり、各ケースにより圧縮率αの適当量を選択されなければならない。

後述の試験結果より所定の圧縮率αとしては、１０〜５０％とすることが好ましく、また特には、２０〜３０％が最も好ましい。圧縮率αが５０％を越えるとフォーム硬度の変化量が急激に大きく変化して硬くなり、清浄効率が悪くなる。また、１０％以下ではピンホールが十分縮小化されず製品合格率が低下する。被清浄物の材質、表面性状からは、フォーム硬度が比較的低目の２０〜３０％が最も好ましいことがわかった。

本発明の１実施例として、下記仕様の試料を作成し、各パラメーターにつき試験を行った。
試料仕様、試験条件
フォーム材料：メラミンフォーム
（硬度；Ｃタイプスポンジ硬度Ｃ＝１０、多孔度；（図７（ａ）参照）
試料寸法：Ｄ×Ｌ＝約１６ｍｍφ×３３０ｍｍ（心材ｄ＝６ｍｍφ）
ホットメルト形接着剤にて心材に接着
圧入金型：肉厚ｔ：２ｍｍパイプ
内径ｄｃ（圧縮率α；２０、３０、４０、５０および６０％相当）×３３５ｍｍ
加熱処理：加熱温度Ｔ；２００、２２０、２４０ ℃
加熱時間ｔ；３０、６０ｍｉｎ．
精密仕上研磨後放置時間：１、７、１５、３０、５０Ｄａｙｓ

図５は、本実施例１における圧縮率αと硬度の変化を示す図表である。
図６は、本実施例１における圧縮率αによる多孔度（見掛け密度）の変化を示す図である。（ａ）は非圧縮（圧縮率α＝０％）、（ｂ）は圧縮率α＝３０％、（ｃ）は圧縮率α＝４０％の場合を示す。
図７は、本発明の実施例１における金型への圧入加熱処理条件と処理後の外径回復率（スプリングバック）βの変化を試験した結果を示す図である。
図８は、本実施例１における、圧縮後外径の経時変化を試験した結果を示す図である。

図５に示すように、圧縮率αを変化するとフォーム硬度（Ｃタイプスポンジ硬度計にて計測）は、比例的に増加する。圧縮率６０％では硬度は急激に上昇し、機械的強度の増加と共に脆さも減少する。従って、清浄効率的には５０％程度が上限と見なされる。
図６において明らかなように、（ａ）の素材Ｆの表面性状では比較的大きなピンホール（約０．５〜１．５ｍｍ程度）が散見される、圧縮率α３０％ではピンホールも縮小（約０．１〜０．３ｍｍ程度）し、多孔度も（ａ）の約１／１０以下となっている。さらに圧縮率α４０％では、ピンホールも約０．１ｍｍ前後と殆ど見受けられなくなり、多孔度もさらに（ｂ）の１／２〜１／３程度となっている。

圧縮率αを３０％に固定し、圧入加熱処理条件と処理後の外径寸法回復率（スプリングバック）βの変化および、圧縮後外径の経時変化を観察した。その結果を図７および図８に示す。試験の結果、加熱温度２４０℃では、心材とフォーム材との接着剤が軟化流出し思わしくないことがわかった。また、２２０℃、６０ｍｉｎの加熱条件が、加熱後の外径寸法変化が少なく安定しており好ましい。加熱温度２００℃では、加熱時間３０ｍｉｎ、６０ｍｉｎとも経時変化が大きい。

また、図８に示す様に長期な経時変化に対しては、４０％圧縮率αのものは、殆ど変化なく安定している。圧縮率αが３０％の場合は、４０％のものに比較して、０％よりは良いが、若干の経時変化が認められる。従って、加熱処理として２００℃、３０ｍｉｎの加熱条件を選ばなければならない場合には、圧縮率αを４０％にすることにより、寸法の安定化を図ることができる。

また、実機による確認の結果、硬度が低いものの方が性状効果はよく、特に転写ローラベルトなどの材質のものでは、圧縮率αは２０％程度のものが好ましいことがわかった。
従って、試験の結果から、圧縮率αは１０〜５０％、このましくは２０〜３０％、加熱処理の所定温度は２００℃〜２２０℃、ローラクリーナー製品としてのメラミンフォームの表面多孔度は１０〜３０％とすることが望ましい。

上述の実施例１においては、外径及び長さは固定したものとして製作されているが、寸法、形状はこれに制約されるものではなく、特許請求の範囲記載の範囲で適宜選択することができる。
また、適用される電子画像形成装置の種類、被清浄対象物の性状により、好ましい各除去速度や接触圧力などをベースに、もっとも効率よいフォームの形状および性状を選択することができる。

また、本発明では、フォーム形状は単純な円筒形状のものとされているが、フォーム表面に清浄付着された余剰トナーの除去を容易にするために、フォーム外周に複数のスクロール状細溝を設けたり、フォーム中に内径側より圧縮空気を放出し、遠心方向に余剰トナーを吹き飛ばす等の手段を併用することも出来る。
さらに、本発明の適度に硬度、多孔度をコントロールされた特徴あるフォーム性状により、清浄対象を余剰トナー除去ばかりでなく、トナー以外の付着汚れや水分除去等に転用することも可能である。

本発明のロールクリーナーの製造方法およびそれによるロールクリーナーは、電子画像形成装置して複写機、プリンター、ＦＡＸ等に使用される各帯電ローラ、転写ローラベルト等をはじめ各種のトナー汚れ除去を必要とする機器用に転用することが可能である。

本発明のローラクリーナーの製造工程の流れ図である。ロラクリーナーの作用の概要を説明するための概念図である。本発明の１実施の形態を断面にて示した説明図である。図１における、ＯＰ４〜ＯＰ６における外径の状態を示す説明図である。本実施例１における圧縮率αと硬度の変化を示す図表である。本実施例１における圧縮率αによる多孔度（見掛け密度）の変化を示す図である。（ａ）は非圧縮（圧縮率α＝０％）、（ｂ）は圧縮率α＝３０％、（ｃ）は圧縮率α＝４０％の場合を示す。本発明の実施例１における金型への圧入加熱処理条件と処理後の外径回復率（スプリングバック）βの変化を試験した結果を示す図である。本実施例１における、圧縮後外径の経時変化の試験結果を示す図である。

符号の説明

１ローラクリーナー、
２帯電ローラー等の残余トーナー除去対象品、
１１心材、
１１０素材Ｂ（直径Ｄｂ）、
１１１素材Ｃ（直径Ｄｃ）、
１１２素材Ｄ（直径Ｄｄ）、
１１３ローラクリーナー製品フォーム（直径Ｄｐ）。

Claims

メラミンフォームのブロックを所定角柱状に裁断する第１工程と、該角柱状材の断面中心部に長手方向に向かい精密孔加工による貫通孔を明ける第２工程と、該角柱状材の貫通孔に予め準備された心材を挿入して加熱接着し素材Ａとする第３工程と、該素材Ａのメラミンフォーム角柱材の外周を所定外径に精密予備研磨し素材Ｂとする第４工程と、前記素材Ｂをさらに、所定の円筒状金型内に圧入し、所定温度、時間加熱する第５工程と、冷却後円筒状金型より抜出した素材Ｃの外周を、さらに精密仕上研磨しローラクリーナー製品とする第６工程よりなることを特徴とするローラクリーナーの製造方法。
素材Ｂの外径寸法Ｄｂに対する、素材Ｃの外径寸法Ｄｃとの差の割合が１０〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載のローラクリーナーの製造方法。
前記所定温度が２００℃〜２２０℃であることを特徴とする請求項１または２に記載のローラクリーナーの製造方法。
請求項１乃至３の何れかに記載された製造方法にて製造されたローラクリーナーであって、芯材を中心にメラミンフォームをローラー形状に形成し、さらに外周より均一に圧縮成型されたことを特徴とするローラクリーナー。
前記圧縮成型されたメラミンフォームの表面の多孔度が、１０〜３０％であることを特徴とする請求項４に記載のローラクリーナー。
前記圧縮成型された表面圧縮硬度が、圧縮成型前の表面硬度の２〜４倍であることを特徴とする請求項４または５に記載のローラクリーナー。
請求項４乃至６の何れかに記載のローラクリーナーを使用したことを特徴とする電子画像作成装置。