JP2006154657A - 帯電ローラ洗浄装置及び帯電ローラ洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電ローラに傷を付けることなく、付着物を除去する。
【解決手段】 帯電ローラ１０では、スチーム噴射ノズル６０によってスチームを帯電ローラ１０に噴き付けて帯電ローラ１２から付着物を分離し、そして、圧縮空気ノズル５８によって圧縮空気を帯電ローラ１２に噴き付けて帯電ローラ１２から分離された付着物を吹飛ばす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる帯電ローラを洗浄する帯電ローラ洗浄装置及び方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体に電荷を付与する為に帯電ローラが広く用いられている。この帯電ローラは、電荷を持って感光体に接触して従動回転するので、表面にトナーや紙紛が固着し易く、これらが表面に付着するに伴い、帯電能力が低下し画質不良が発生し易くなる。

このため、帯電ローラを再生させる際には、帯電ローラに洗浄水をかけながら帯電ローラをブラシ、布、樹脂発泡体等で擦り洗いすることで、帯電ローラに付着したトナーや紙紛を落している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、ブラシ、布、樹脂発泡体に異物が付着している場合、帯電ローラの表面に傷が付くことは明らかであり、得策ではない。また、大量に洗浄水を消費してしまうので高コストである。

また、表面にナイロン等の半導電性物質がコーティングされた帯電ロールでは、長時間使用されるときに、電荷の移動が行われる中で飛び出した電子の抜け後である正孔が残留し、時として固定電荷（捕獲正電荷）が生成されて斑点状の帯電不良が発生するが、この固定電荷は、水洗浄や擦り洗いでは除去できない。従って、再生された帯電ロールを用いた画像形成装置では斑点状の画質不良が発生してしまうという問題があった。
特開２００１−５１４８１号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、帯電ローラを洗浄する際に帯電ローラに傷を付けることを防止すると共に、帯電ローラの洗浄に要するコストを低減する。また、帯電ローラの表面に生成された固定電荷を帯電ローラを洗浄する際に除去する。

請求項１に記載の帯電ローラ洗浄装置は、電子写真方式の画像形成装置で用いられる帯電ローラを洗浄する帯電ローラ洗浄装置であって、前記帯電ローラにスチームを噴き付けるスチーム噴射手段と、前記スチーム噴射手段によってスチームを噴き付けられた前記帯電ローラに圧縮空気を噴き付ける圧縮空気噴射手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の帯電ローラ洗浄装置では、電子写真方式の画像形成装置で用いられる帯電ローラが洗浄される。まず、スチーム噴射手段によって帯電ローラにスチームが噴き付けられて帯電ローラから付着物が分離される。そして、圧縮空気噴射手段によって帯電ローラに圧縮空気が噴き付けられて帯電ローラから分離された付着物が吹飛ばされる。これによって、帯電ローラに固着していたトナーや紙紛等を、帯電ローラに触れることなく除去できる。

従って、帯電ローラに傷を付けずに洗浄できるので、確実に帯電ローラを再生できる。また、帯電ローラにスチームと圧縮空気を噴き付けるようにしたことで、水で帯電ローラを洗浄する場合と比して格段に節水できる。さらに、帯電ローラは、噴き付けられたスチームによって加熱され、その温度で自らの乾燥能力を高められるので、帯電ローラを洗浄した後の乾燥時間を短縮でき、もしくは、乾燥工程を省略できる。

請求項２に記載の帯電ローラ洗浄装置は、請求項１に記載の帯電ローラ洗浄装置であって、前記スチーム噴射手段から前記帯電ローラに噴き付けられるスチームで前記帯電ローラを加熱し、前記帯電ローラにアニール処理を施すことを特徴とする。

ここで、表面にナイロン等の半導電性物質がコーティングされている帯電ローラの場合、長時間使用されると上述した固定電荷が生成される。この固定電荷は所定温度まで加熱されるとアニール効果を発揮する。

そこで、請求項２に記載の帯電ローラ洗浄装置では、スチーム噴射手段から帯電ローラに噴き付けられるスチームで帯電ローラを加熱し、帯電ローラにアニール処理を施す。これによって、帯電ローラに生成された固定電荷が除去されるので、洗浄後の帯電ローラが用いられた画像形成装置において、斑点状の帯電不良が発生することを防止できる。

ここで、帯電ローラの洗浄時にスチームを噴き付けるようにしたことで、洗浄と同時にアニール処理を行うことができるので、帯電ローラを再生する工程の中で、１工程削減することができる。

請求項３に記載の帯電ローラ洗浄装置は、請求項１又は２に記載の帯電ローラ洗浄装置であって、前記帯電ローラを回転させる回転手段と、前記スチーム噴射手段と前記圧縮空気噴射手段を前記帯電ローラの軸方向に沿って移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の帯電ローラ洗浄装置では、帯電ローラが回転手段によって回転され、スチーム噴射手段と圧縮空気噴射手段が帯電ローラの軸方向に沿って移動される。これによって、帯電ローラの全周、全長にスチームと圧縮空気を噴き付けることができる。

請求項４に記載の帯電ローラ洗浄装置は、請求項１又は２に記載の帯電ローラ洗浄装置であって、駆動回転する駆動ローラと、前記駆動ローラに沿って延出し、前記駆動ローラとの間の谷部で前記帯電ローラを保持し、前記帯電ローラに従動して回転する従動ローラと、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の帯電ローラ洗浄装置では、駆動回転する駆動ローラと、この駆動ローラに沿って延出する従動ローラとの間の谷部で帯電ローラが保持されており、帯電ローラが駆動ローラと従動ローラに接触している。このため、駆動ローラが駆動回転すると帯電ローラが従動して回転され、この帯電ローラに従動して従動ローラが回転する。

これによって、帯電ローラの回転軸をチャックすることなく帯電ローラを回転させることができる。即ち、帯電ローラの回転軸を露出させて回転させることが出来るので、帯電ローラの回転軸にスチームと圧縮空気を噴き付けることが出来、帯電ローラの回転軸を洗浄できる。従って、再生された帯電ローラの回転軸と、回転軸に装着される軸受との嵌め合いが良好になり、帯電ローラを良好に回転させることができる。

請求項５に記載の帯電ローラ洗浄方法は、電子写真方式で用いられる帯電ローラを洗浄する帯電ローラ洗浄方法であって、前記帯電ローラにスチームを噴き付け、スチームを噴き付けられた前記帯電ローラに圧縮空気を噴き付けることを特徴とする。

請求項５に記載の帯電ローラ洗浄方法では、電子写真方式で用いられる帯電ローラにスチームを噴き付けて帯電ローラから付着物を浮かせ、そして、スチームを噴き付けられた帯電ローラに圧縮空気を噴き付けて帯電ローラから浮いた付着物を吹飛ばす。これによって、帯電ローラに固着していたトナーや紙紛等を、帯電ローラに触れることなく除去できる。

従って、帯電ローラに傷を付けずに洗浄できるので、確実に帯電ローラを再生できる。また、帯電ローラにスチームと圧縮空気を噴き付けるようにしたことで、水で帯電ローラを洗浄する場合と比して格段に節水できる。さらに、帯電ローラが、噴き付けられたスチームによって加熱され、その温度で自らの乾燥能力を高められるので、帯電ローラを洗浄した後の乾燥時間を短縮でき、もしくは、乾燥工程を省略できる。

請求項６に記載の帯電ローラ洗浄方法は、請求項５に記載の帯電ローラ洗浄方法であって、前記帯電ローラに噴き付けられるスチームで前記帯電ローラを加熱し、前記帯電ローラにアニール処理を施すことを特徴とする。

請求項６に記載の帯電ローラ洗浄方法では、帯電ローラに噴き付けられるスチームで帯電ローラを加熱し、帯電ローラにアニール処理を施す。即ち、帯電ローラに噴き付けられるスチームの温度を、帯電ローラにアニール効果が発生する温度に設定することで、洗浄と同時に帯電ローラにアニール処理を施すことを可能としている。従って、帯電ローラを再生する工程の中で、１工程削減することができる。

本発明は上記構成にしたので、帯電ローラを洗浄する際に帯電ローラに傷を付けることを防止できると共に、帯電ローラの洗浄に要するコストを低減できる。また、帯電ローラの表面に生成された固定電荷を帯電ローラを洗浄する際に除去できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、本発明の帯電ローラ洗浄装置１０では帯電ローラ１２が洗浄されるが、この帯電ローラ１２は、図２に示す電子写真方式の画像形成装置１４に用いられている。この画像形成装置１４は、所定の回転方向（図中矢印Ａ方向）に回転する感光体１６を備える。感光体１６の回りには、回転方向に順に帯電ローラ１２、露光装置１８、現像装置２０、転写ローラ２２、クリーニング装置２４が配設されている。

帯電ローラ１２は、表面にナイロン等の半導電性物質がコーティングされており、この表面を感光体１６に接触させて従動回転し、感光体１６を帯電する。また、露光装置１８は、画像情報に基づいて感光体１６の帯電面にレーザービームを照射させて静電潜像を形成する。また、現像装置２０は、感光体１６上の静電潜像をトナーで現像する。また、転写ロール２２は感光体１６に圧接されて感光体１６に従動回転し、転写バイアスを印加され、転写ロール２２と感光体１６とのニップ部に給紙される用紙Ｐにトナー像を転写させる。

そして、クリーニング装置２４は、クリーニングブレード２６を感光体１６に当接させており、感光体１６に残留したトナーを掻き落して回収する。しかしながら、感光体１６上のトナーがクリーニングブレード２６によって完全に掻き落されなかった場合には、電荷を持って感光体１６に接触している帯電ローラ１２にトナーが固着する。また、感光体１６に付着した用紙Ｐの紙紛が帯電ローラ１２に固着する場合がある。このため、帯電ローラ１２を再生する際には、表面に固着したトナーや紙紛等の付着物を除去するべく帯電ローラ１２を帯電ローラ洗浄装置１０によって洗浄する。

図１に示すように、帯電ローラ洗浄装置１０では、台座２８の上に、帯電ローラ１２を回転させる回転機構３０と、スチームノズル３２、圧縮エアーノズル３４をスライドさせるスライド機構３６が設置されている。回転機構３０は、台座２８の上に設置されたモータ３８と、モータ３８の回転軸に取付けられたチャック機構４０を備える。また、帯電ローラ１２のシャフト１２Ａの軸方向両端部を支える支持台４２、４４が台座２８の上に設置されている。支持台４２、４４は、上面に三角形状の溝４２Ａ、４４Ａが形成されており、シャフト１２Ａがこの溝４２Ａ、４４Ａに落し込まれると、シャフト１２Ａとチャック機構４０との位置がほぼ一致するようになっている。この状態で、チャック機構４０によってシャフト１２Ａの軸方向一端部をチャックし、モータ３８を駆動させると帯電ローラ１２が図柱矢印Ａ方向に回転する。

また、スライド機構３６では、２本のスライドシャフト４６、４８が備えられている。スライドシャフト４６、４８は軸方向の両端部を、台座２８上に設置された支持板５０、５２に支持されて、帯電ローラ１２の斜め上方で、帯電ローラ１２の軸方向に沿って延出している。このスライドシャフト４６、４８には、ベアリングシャフト（図示省略）が嵌め込まれたベアリングシャフトステージ５４が摺動可能に取付けられている。また、このベアリングシャフトテーブル５４の上にはステージ５６が帯電ローラ１２に向けて傾けて取付けられている。このステージ５６の上には、圧縮空気噴射ノズル５８、スチーム噴射ノズル６０が、ノズル先端部を帯電ローラ１２に向けて取付けられている。圧縮空気噴射ノズル５８はホース６２で圧縮空気発生器６４に接続され、スチーム噴射ノズル６０はホース６６でスチーム発生器６８に接続されている。

また、スライドシャフト４８の軸方向一端部（支持板５０側）にはステッピングモータ７０が隣接されている。このステッピングモータ７０の回転軸にはＶプーリ７２が取付けられている。また、スライドシャフト４８の軸方向他端部（支持板５２側）にはＶプーリ７４が隣接されている。Ｖプーリ７２、７４は円周面を略水平方向へ向けて配設されており、この円周面にＶベルト７６が巻き掛けられてスライドシャフト４６、４８に沿って延出している。

このＶベルト７６の外周面にはベアリングシャフトステージ５４の側面が固定されており、ステッピングモータ７０が駆動されるとベアリングシャフトステージ５４がスライドシャフト４６、４８に沿ってスライドされ、圧縮空気噴射ノズル５８、スチーム噴射ノズル６０が帯電ローラ１２に沿って（図中矢印Ｂ方向に）スライドされる。

以下、上述した構成の帯電ローラ洗浄装置１０によって帯電ローラ１２を洗浄する方法について説明する。

まず、帯電ローラ１２を支持台４２、４４にセットし、チャック機構４０で帯電ローラ１２のシャフト１２Ａをチャックする。次に、モータ３８を駆動して帯電ローラ１２を図中矢印Ａ方向へ回転させると共に、ステッピングモータ７０を駆動させて圧縮空気噴射ノズル５８、スチーム噴射ノズル６０を帯電ローラ１２に沿ってスライドさせる。また、これと同時に圧縮空気発生器６４、スチーム発生器６８を作動させて、圧縮空気噴射ノズル５８から帯電ローラ１２へ圧縮空気を噴射させ、スチーム噴射ノズル６０から帯電ローラ１２へスチームを噴射させる。

ここで、スチーム噴射ノズル６０が支持板５２側に、圧縮空気噴射ノズル５８が支持板５０側に配設されている。このため、洗浄時にはスチーム噴射ノズル６０、圧縮空気噴射ノズル５８を、支持板５０側から支持板５２側へスライドさせ、帯電ローラ１２に始めにスチームを噴き付けてその後に圧縮空気を噴き付ける。これによって、帯電ローラ１２に付着した付着物が、まず、スチームによって帯電ローラ１２から分離され、その後、圧縮空気によって帯電ローラ１２から吹飛ばされる。これによって、帯電ローラ１２に被接触で帯電ローラ１２の表面に付着したトナーや紙紛、油分等の付着物を除去することができる。

次に、帯電ローラ洗浄装置１０によって帯電ローラ１２の洗浄を実施した効果について説明する。

本実施形態で用いられた帯電ローラ１２は、表面層がナイロンでコーティングされ、抵抗層がエピクロルヒドリンで形成された直径１４ｍｍ、ロール部全長３５０ｍｍのロールで、ロール面やシャフト１２Ａにトナー、紙紛、油分が固着している。また、スチーム発生器６８のスチームタンク内の温度は１５５℃、スチームタンク内の圧力は０．４８ＭＰａである。また、圧縮空気発生器６４のタンク内の圧力は、４．８ＭＰａである。また、スチーム噴射ノズル６０、圧縮空気噴射ノズル５８のノズル先端部と帯電ローラ１２との距離は３０ｍｍである。

そして、帯電ローラ１２を４０ｒｐｍで回転させ、スチーム噴射ノズル６０、圧縮空気噴射ノズル５８を５ｍｍ／ｓで移動させながら、１２０ｓｅｃの間、８０℃の高温スチームと圧縮空気を帯電ローラ１２に噴射させたところ、帯電ローラ１２に付着していた付着物が完全に除去されていた。

なお、スチーム発生器６８のスチームタンク内の圧力、洗浄時間（移動速度）を図４の表に示すように変化させたところ、スチーム発生器６８のスチームタンク内の圧力を０．２ＭＰａ、洗浄時間を６０ｓｅｃ以上とした場合に、良好に付着物を除去でき、さらに０．４ＭＰａ以上、１２０ｓｅｃ以上がより好適であることが確認された。

ただし、洗浄時間を４８０ｓｅｃ以上とし、スチーム発生器６８のスチームタンク内の圧力を０．２ＭＰａとした場合には、帯電ローラ１２の表面に熱による異常が発生したので、洗浄時間は４８０ｓｅｃ未満とすることが望ましい。

また、洗浄の効果を確認するために、１本の帯電ローラ１２の体積抵抗値を、まず、未使用の状態で測定し、次に、３６０００枚のプリントを行った後に測定し、そして、洗浄後に測定した。この測定は、気温２１℃、湿度５５％の環境において、帯電ローラ１２に３．５ｍｍ幅の電極ローラを定荷重で当接させ、帯電ローラ１２のシャフト１２Ａに直流１００Ｖの電圧を印加し、その電流値を測定するという方法で行った。

測定結果は図５の表に示すように、使用前は４．７７ｌｏｇΩ、３６０００枚コピー後は５．３０ｌｏｇΩ、洗浄後は４．８２ｌｏｇΩとなった。３６０００枚コピー後は、未使用状態と比較して、表面に付着したトナーや紙紛等の付着物により帯電ローラ１２の体積抵抗値が約０．５ｌｏｇΩ上昇したが、洗浄後には未使用状態に近い値まで低下していることが判る。

次に、洗浄の効果を確認するために、３６０００枚コピー後の帯電ローラ１２、洗浄後の帯電ローラ１２を画像形成装置１０に取付けてコピーテストを行った。その結果、３６０００枚コピー後の帯電ローラ１２では画質不良が発生したが、洗浄後の帯電ローラでは画質不良が発生せず、再使用可能であることが判った。

ここで、３６０００枚コピー後の帯電ローラ１２では、斑点状の画質不良が発生していた。この斑点状の画質不良は、帯電ローラ１２の表面層に生成された固定電荷の影響だと推測される。しかし、洗浄後の帯電ローラ１２では、斑点状の画質不良は発生しなかった。

これは、帯電ローラ１２の表面層を８０℃の高温スチームで加熱したことによって、帯電ローラ１２の表面層の温度が、固定電荷がアニール効果を発揮する温度（４０〜８０℃）まで上昇し、固定電荷が表面層から除去されたためである。

このように、洗浄時に帯電ローラ１２に高温スチームを噴き付けるようにしたことで、 洗浄と同時にアニール処理を行うことができるので、帯電ローラ１２を再生する工程の中で、アニール処理工程を省略することができる。

また、帯電ローラ１２の洗浄を、高温スチームと圧縮空気の噴き付けで行うようにしたことで、洗浄に使用する水量を節約できる。上述した条件で帯電ローラ１２の洗浄を行ったところ、２００ＣＣの水で７２本の帯電ローラ１２を洗浄できることが確認された。

次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図３に示すように、帯電ローラ洗浄装置１００では、１対のローラ１０２、１０４の軸方向両端部が、台座１０６上に設置された支持板１０８、１１０に回転可能に支持されている。このローラ１０２、１０４は略水平に帯電ローラ１２の直径未満の距離だけ離して配設されている。ローラ１０２の回転軸にはギア１１２が取付けられており、このギア１１２を介してローラ１０２に回転力を付与するモータ１１４が支持板１０８に取付けられている。即ち、ローラ１０２は駆動ローラとなっている。

本実施形態では、帯電ローラ１２を、ローラ１０２、１０４の間の谷部の上に乗せ、モータ１１４を駆動させてローラ１０２を回転させて帯電ローラ１２、ローラ１０４を従動回転させる。これによって、第１実施形態のように帯電ローラ１２のシャフト１２Ａをチャックせずに帯電ローラ１２を回転させることができる。このため、シャフト１２Ａの全体が露出されるので、シャフト１２Ａの全体を洗浄できる。

そして、スチーム噴射ノズル６０、圧縮空気噴射ノズル５８が帯電ローラ１２の上方に２組配設されており、各組のスチーム噴射ノズル６０、圧縮空気噴射ノズル５８のノズル先端がそれぞれシャフト１２Ａの一端部及び他端部に向けられている。

この帯電ローラ洗浄装置１００において、帯電ローラ１２を１回転１秒の速度で回転させ、２０秒間８０℃の高温スチームと圧縮空気をシャフト１２Ａに噴き付けた結果、シャフトに付着していた油分が完全に除去された。

これによって、シャフト１２Ａに軸受を装着した際に、シャフト１２Ａと軸受との嵌め合いが良好になり、帯電ローラ１２を良好に回転させることができる。

第１実施形態の帯電ローラ洗浄装置を示す斜視図である。 帯電ローラが用いられた画像形成装置の概略を示す図である。 第２実施形態の帯電ローラ洗浄装置を示す（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。 スチーム発生器のスチームタンクの圧力、洗浄時間と洗浄能力との関係を示す表である。 帯電ローラの体積抵抗値の測定結果を示す表である。

符号の説明

１０ 帯電ローラ洗浄装置
１２ 帯電ローラ
１２Ａ シャフト（回転軸）
３０ 回転機構（回転手段）
３６ スライド機構（移動手段）
５８ 圧縮空気噴射ノズル（圧縮空気噴射手段）
６０ スチーム噴射ノズル（スチーム噴射手段）
１００ 帯電ローラ洗浄装置
１０２ ローラ（駆動ローラ）
１０４ ローラ（従動ローラ）

Claims (6)

1. 電子写真方式の画像形成装置で用いられる帯電ローラを洗浄する帯電ローラ洗浄装置であって、
   前記帯電ローラにスチームを噴き付けるスチーム噴射手段と、
   前記スチーム噴射手段によってスチームを噴き付けられた前記帯電ローラに圧縮空気を噴き付ける圧縮空気噴射手段と、
   を有することを特徴とする帯電ローラ洗浄装置。
2. 前記スチーム噴射手段から前記帯電ローラに噴き付けられるスチームで前記帯電ローラを加熱し、前記帯電ローラにアニール処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の帯電ローラ洗浄装置。
3. 前記帯電ローラを回転させる回転手段と、
   前記スチーム噴射手段と前記圧縮空気噴射手段を前記帯電ローラの軸方向に沿って移動させる移動手段と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電ローラ洗浄装置。
4. 駆動回転する駆動ローラと、
   前記駆動ローラに沿って延出し、前記駆動ローラとの間の谷部で前記帯電ローラを保持し、前記帯電ローラに従動して回転する従動ローラと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電ローラ洗浄装置。
5. 電子写真方式の画像形成装置で用いられる帯電ローラを洗浄する帯電ローラ洗浄方法であって、
   前記帯電ローラにスチームを噴き付け、スチームを噴き付けられた前記帯電ローラに圧縮空気を噴き付けることを特徴とする帯電ローラ洗浄方法。
6. 前記帯電ローラに噴き付けられるスチームで前記帯電ローラを加熱し、前記帯電ローラにアニール処理を施すことを特徴とする請求項５に記載の帯電ローラ洗浄方法。

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