JP2007264298A - ローラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、ローラ全体を確実にクリーニングすることのできるローラ装置を提供する。
【解決手段】軸廻りに回転駆動可能なローラと、該ローラと周面同士が隣接するクリーニングローラと、前記クリーニングローラを軸回りに回動する回動手段とを有し、前記ローラの外周面と前記クリーニングローラの外周面との前記回転駆動による摺接によって前記ローラ表面をクリーニングするようにしたローラ装置において、前記クリーニングローラの周面の周方向の一部は軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短く、前記クリーニングローラは、前記ローラの回転停止時には前記周面の周方向の一部が前記ローラと対向するように、前記回動手段により回動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に用いられるローラ装置に係り、特に、感光体を帯電させる帯電ローラをクリーニングするローラ装置に関するものである。

電子写真装置の感光体を帯電させる方法としては、コロトロンあるいはスコロトロン等のチャージャを用いたものがあるが、近年こうしたコロナ放電型に比し、オゾン発生量が少なく、高圧電源が不要で帯電効果も高い等の観点から、帯電ローラのような感光体に接触する帯電部材が多く用いられるようになっている。

しかしながら、帯電ローラは感光体と直接接触しているため、感光体上に残留するトナー粒子や紙粉が付着し、蓄積されて帯電ムラを発生して画像欠陥を生じたり、転写材の走行方向に平行な画像（定型フォーマットなど）を転写材に多数コピーしたとき、帯電ローラの当該部分のみが特性変化をきたして白抜けが生じるなどの問題が生じることがある。これは、トナーに含まれる酸化チタンなどの添加剤がクリーニング装置で除去されずに帯電ローラに到達して、帯電ローラの周方向に筋状に付着し、付着した部分はそうでない部分と比較して帯電特性が変化するためと考えられる。

そのため従来では、帯電ローラにスポンジローラや回転ブラシを接触させて表面を摺擦したり、ブレード上の弾性部材を圧接させるクリーニング装置を設けることでトナー粒子を清掃することが行われている。ところが、従来のクリーニング装置では、常に清掃部材が帯電ローラ表面に接しているため、長時間装置を停止させた場合、クリーニング部材の永久歪による部分的な変形が発生し、クリーニングを阻害することがある。また、クリーニング部材に弾性体や樹脂を使用した場合、弾性体中の安定剤や不純物がブリードやブルームして帯電ローラを汚染してしまうという問題がある。

そのため、特許文献１には、帯電ローラを、クリーニング部材から離間させると共に感光体に接触させて帯電可能にする第１の位置と、表面にクリーニング部材を接触させてクリーニングする第２の位置と、感光体とクリーニング部材の両方から離間させた第３の位置とに切り替え可能に構成し、必要なときのみ帯電ローラが感光体に当接すると共に、必要なときのみ帯電ローラをクリーニングできるようにした画像形成装置が示されている。

また、特許文献２には、ソレノイドを用いることで、帯電ローラに対して接離可能であり、帯電ローラに接して帯電ローラ表面の付着汚染物を除去する手段と、該除去手段の帯電部材に対する接触面を更新させる手段を有する帯電装置が示されている。

特開平８−２９２６２６号公報 特開平７−２１９３１３号公報

しかしながら、前記特許文献１及び２に示された装置はいずれも、クリーニング部材の離間機能を設けることにより、クリーニング部材と帯電ローラを適宜接触させてクリーニングを行う構造の装置であり、いずれも構造が複雑となり、装置の作成が高コスト化するとともに、このような部材を画像形成装置内に組み込むと、離間機能が移動する空間が必要となるため、近年求められている画像形成装置の小型化に対応できない。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、簡単な構造で、ローラ全体を確実にクリーニングすることのできるローラ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、
軸廻りに回転駆動可能なローラと、該ローラと周面同士が隣接するクリーニングローラと、前記クリーニングローラを軸回りに回動する回動手段とを有し、前記ローラの外周面と前記クリーニングローラの外周面との前記回転駆動による摺接によって前記ローラ表面をクリーニングするようにしたローラ装置において、前記クリーニングローラの周面の周方向の一部は軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短く、前記クリーニングローラは、前記ローラの回転停止時には前記周面の周方向の一部が前記ローラと対向するように、前記回動手段により回動されることを特徴とする。

このことにより、離間装置が不要であるため装置は簡単なものとなる。また、ローラの回転停止時には、軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短いクリーニングローラの周面の周方向の一部とローラとが対向するため、ローラの変形によるクリーニングの阻害は発生せず、さらに、クリーニング部材に弾性体や樹脂を使用した場合においても、不純物等のブリードによるローラの汚染を避けることができる。そのため、簡単な構造で、ローラ全体を確実にクリーニングすることができる。

また、回動する前記クリーニングローラを所定の停止位置に停止させる停止手段を有し、該停止手段は、前記ローラの回転停止時には前記クリーニングローラを前記周面の周方向の一部が前記ローラと対向するように停止させることを特徴とする。
このことにより、軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短いクリーニングローラの周面の周方向の一部とローラとが対向する位置でクリーニングローラを確実に停止させることが容易となる。

また、前記クリーニングローラは、前記ローラの回転駆動時には、前記周面の周方向の他部が前記ローラと対向するように、前記回動手段により回動し、前記停止手段により停止することを特徴とする。
このことにより、ローラを回転駆動させ、クリーニングローラを停止させた場合においても、ローラとクリーニングローラは常に接している状態となり、ローラ全体を確実にクリーニングすることができる。

また、前記回動手段は、前記ローラの回転駆動時における回転角速度をＶａ、前記クリーニングローラの回転角速度をＶｂとしたとき、Ｖａ／Ｖｂが整数又は整数の逆数とならないように前記クリーニングローラを連続回動させることを特徴とする。
このことにより、ローラを回転駆動させ、クリーニングローラを連続回動させた場合においても、ローラには軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短いクリーニングローラの周面の周方向の一部と常に対向するという面がなくなるため、ローラの未クリーニング箇所を無くすことができる。

さらに、前記クリーニングローラがスポンジで作られたスポンジローラであり、該スポンジが、硬度が１０度〜５０度（アスカーＣ）の発泡ポリウレタン製であり、セルの直径が１〜１００μｍであることを特徴とする。
硬度が１０度未満では摺擦力不足でトナーの外添剤等の掻き取り不足となり、５０度を超えると、帯電ローラに対して傷をつけてしまうため１０度〜５０度（アスカーＣ）とする必要があり、前記掻き取り不足及び帯電ローラの傷付きを確実にさけるため、硬度は２０度〜４０度（アスカーＣ）とすることがより好ましい。
またセルの直径は、帯電ローラ表面の外添剤等の掻き取りに影響し、０．１μｍ未満では掻き取り能力が不足し、１００μｍを超えるとトナーが目詰まりを起こしやすくなるため、０．１〜１００μｍとする必要があり、前記掻き取り能力不足及びトナーの目詰まりを確実に防ぐため、セルの直径は１〜１０μｍとすることがより好ましい。

さらに、前記クリーニングローラがスポンジで作られたスポンジローラであり、該スポンジが、密度５〜１５ｋｇ／ｍ^３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ^２のメラニン樹脂製であることを特徴とする。
密度が前記５〜１５ｋｇ／ｍ^３の範囲にある連続気泡構造を有する樹脂発泡体は、微細な気孔を有する網目状の形態を示し、発泡体の骨格部分で帯電ローラ表面のトナー等の付着物を削り取ることができる。
また、引っ張り強度が前記１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ^２の範囲にある樹脂発泡体は脆い性質を示し帯電ローラとの接触面で受ける摩擦力によって剥がれ落ちる。このとき、樹脂発泡体の気孔内に保持されたトナー等の付着物も一緒に剥がれ落ちるため、付着物が発泡体の気孔内に溜め込まれることはなく、常にフレッシュな面でのクリーニングが可能となる。
したがって、密度５〜１５ｋｇ／ｍ^３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ^２のメラニン樹脂製のスポンジをクリーニングローラに用いることで、帯電ローラを傷つけることなく、長期に亘って良好なクリーニング性能を発揮することができる。
さらに、樹脂発泡体の伸び率が２０〜４０％の範囲にあると、前記樹脂発泡体の性質をより顕著に発揮するため、伸び率が２０〜４０％であるメラニン樹脂を用いると更に好ましい。

以上記載のごとく本発明のローラ装置は、離間装置が不要であるため装置は簡単なものとなる。また、ローラの回転停止時には、軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短いクリーニングローラの周面の周方向の一部とローラとが対向するため、ローラの変形によるクリーニングの阻害は発生せず、さらに、クリーニング部材に弾性体や樹脂を使用した場合においても、不純物等のブリードによるローラの汚染を避けることができる。そのため、簡単な構造で、ローラ全体を確実にクリーニングすることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本実施例１に係るローラ装置の停止時の断面図である。
帯電ローラ３は、モータ４ｂによって軸１ｃ回りに回転する感光体ドラム７と接しており、シャフト１ｂを中心に該感光体ドラム７とつれ回りして回転できる構造とし、該シャフト１ｂを中心に円形の形状とした。また、クリーニングローラ２は駆動手段である駆動モータ４によって与えた駆動をクラッチ５によって伝達することで、シャフト１ａを中心に回転できる構造とし、該シャフト１ａを中心に楕円形の形状とした。そして、前記シャフト１ａ、シャフト１ｂ、シャフト１ｃそれぞれの間の距離は軸間位置決め部材９ａ及び９ｂにて決定される。
さらに、クリーニングローラ２を位置決め停止させる手段としてコイルバネ８のついたラチェット６を設け、ローラ側の部材６ａとバネ側の部材６ｂをコイルバネ８の力により嵌合させることにより、クリーニングローラ２の楕円の短径が帯電ローラ３と対峙する位置で停止させた。

図２は、本実施例１に係るローラ装置の運転時の断面図である。
帯電ローラ３は、モータ４ｂによって軸１ｃ回りに回転する感光体ドラム７と接しており、シャフト１ｂを中心に該感光体ドラムとつれ回りして回転し、クリーニングローラ２は駆動手段である駆動モータ４によって与えた駆動をクラッチ５によって伝達することで、シャフト１ａを中心に回転する。
このとき、ラチェット６のローラ側の部材６ａとバネ側の部材６ｂは離れ、コイルバネ８が振動運動をし、該コイルバネ８に取り付けられているバネ側の部材６ｂも振動するため、ラチェットによりクリーニングローラ２の回転が妨げられることはない。

また、クリーニングローラ２の部材は硬度３０度（アスカーＣ）、セルの直径が５μｍの発泡ポリウレタンを用いた。発泡ポリウレタン製のクリーニングローラ２は、ポリイソシアネートプレポリマーとポリエーテル系ポリオールとを主体とした主原料と、シリコーンをアルキルベンゼン溶媒に溶かした整泡剤である低粘性混合液等を配合して調整溶液を作り、これを反応成形してウレタンゴムスポンジ体であるローラ本体成形し、このローラにシャフトを装着することで製作された。
発泡ポリウレタンは、硬度が１０度〜５０度（アスカーＣ）、セルの直径が０．１〜１００μｍであることが好ましく、硬度が２０度〜４０度（アスカーＣ）、セルの直径が１〜１０μｍであることがさらに好ましい。
また、密度５〜１５ｋｇ／ｍ^３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ^２のメラニン樹脂製のクリーニングローラを用いることも有用である。

図３は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。クリーニングローラ２は前記の通り楕円形であり、長径１１を１０．５ｍｍ、短径１２を９．０ｍｍとし、帯電ローラ３は前記の通り円形であり、直径を１２．０ｍｍとした。また、クリーニングローラ２と帯電ローラ３の軸芯間の距離は１１．０ｍｍとした。
さらに、図３に示したように、ローラ装置の停止時にはクリーニングローラ２の短径１２が帯電ローラ３と対峙する位置で停止し、前記クリーニングローラの短径１２と帯電ローラの直径と軸芯間の距離から、停止時のギャップ１３は０．５ｍｍとなる。

図４は、図２におけるＡ−Ａ断面図であり、クリーニングローラ２の長径が帯電ローラ３と対峙している瞬間の断面図である。図４に示したようにクリーニングローラ２の長径が帯電ローラ３と対峙しているときに、クリーニングローラ２と帯電ローラ３のオーバーラップ量は最大となり０．２５ｍｍとなる。すなわち、クリーニングローラ２と帯電ローラ３間の距離はギャップ０．５ｍｍからオーバーラップ量０．２５ｍｍの間を変化しながらクリーニングローラ２及び帯電ローラ３は回転する。

ここで、クリーニングローラ２の回転速度は、クリーニングローラ２の短径部分の回転周波数が帯電ローラ３の回転周波数の整数倍とならないようにした。
すなわち、帯電ローラの回転駆動時における回転角速度をＶａ、クリーニングローラの回転角速度をＶｂ、としたとき、Ｖａ／Ｖｂが整数又は整数の逆数とならないようにした。
具体的には、クリーニングローラ２の回転角速度Ｖｂを帯電ローラ３の回転角速度Ｖａの１．２倍となるように、駆動モータ４を用いてクリーニングローラ２の回転速度を調整した。

このことによって、例えばクリーニングローラ２の短径１２近傍が帯電ローラ３と対峙しているとき、クリーニングローラ２と帯電ローラ３は接していないため、帯電ローラ３はクリーニングされないが、前記のように、クリーニングローラ２の短径部分の回転周波数が帯電ローラ３の回転周波数の整数倍とならないようにすることで、帯電ローラ３には常にクリーニングローラ２と接しない部分は発生せず、帯電ローラ３全体をクリーニングすることができた。

図５は、本実施例１に係るラチェット６の斜視図である。クリーニングローラ２停止時には、ローラ側の部材６ａとバネ側の部材６ｂを嵌合させ、ローラ側の部材６ａの爪部６ｃとバネ側の部材６ｂの爪部６ｄにより、ローラの回転方向には回転しないような構成となっている。爪部６ｃと爪部６ｄの位置によってクリーニングローラ２の停止位置を前記短径１２と帯電ローラ３とが対峙する位置で停止するように制御することができる。
また、クリーニングローラ２駆動時には、ローラ側の部材６ａとバネ側の部材６ｂは離れ、コイルバネが振動運動をし、該コイルバネに取り付けられているバネ側の部材６ｂも振動するため、ラチェット６によりクリーニングローラ２の回転が妨げられることはない。

前記のような構成のローラ装置を用いることによって、簡単な構造で、ローラ全体を確実にクリーニングすることができるようになった。

本実施例２においては、前記実施例１で用いたものと同じローラ装置を用いた。
図６は、本実施例２に係るローラ装置の運転時の断面図である。
帯電ローラ３は、モータ４ｂによって軸１ｃ回りに回転する感光体ドラム７と接しており、シャフト１ｂを中心に該感光体ドラムとつれ回りして回転させた。
さらに、クリーニングローラ２を位置決め停止させる手段としてコイルバネ８のついたラチェット６を設け、ローラ側の部材６ａとバネ側の部材６ｂをコイルバネ８の力により嵌合させることにより、クリーニングローラ２の楕円の長径が帯電ローラ３と対峙する位置で停止させた。

このように、クリーニングローラ２の長径１１が帯電ローラ３と対峙している位置でクリーニングローラ２を停止させると、クリーニングローラ２と帯電ローラ３は常に接している状態となる。そして、帯電ローラ３は回転するにつれて、帯電ローラ表面の全ての箇所がクリーニングローラ２と接触して、帯電ローラ３全体をクリーニングすることができた。

本発明によれば、簡単な構造で、ローラ全体を確実にクリーニングすることのできるローラ装置を提供することができる。

本実施例１に係るローラ装置の停止時の断面図である。 本実施例１に係るローラ装置の運転時の断面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本実施例１に係るラチェットの斜視図である。 本実施例２に係るローラ装置の運転時の断面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ シャフト
２ クリーニングローラ
３ 帯電ローラ
４ 駆動モータ
５ クラッチ
６ ラチェット
８ バネ

Claims (6)

1. 軸廻りに回転駆動可能なローラと、該ローラと周面同士が隣接するクリーニングローラと、前記クリーニングローラを軸回りに回動する回動手段とを有し、前記ローラの外周面と前記クリーニングローラの外周面との前記回転駆動による摺接によって前記ローラ表面をクリーニングするようにしたローラ装置において、
   前記クリーニングローラの周面の周方向の一部は軸芯からの距離が周面の周方向の他部の軸芯からの距離より短く、
   前記クリーニングローラは、前記ローラの回転停止時には前記周面の周方向の一部が前記ローラと対向するように、前記回動手段により回動されることを特徴とするローラ装置。
2. 回動する前記クリーニングローラを所定の停止位置に停止させる停止手段を有し、該停止手段は、前記ローラの回転停止時には前記クリーニングローラを前記周面の周方向の一部が前記ローラと対向するように停止させることを特徴とする請求項１記載のローラ装置。
3. 前記クリーニングローラは、前記ローラの回転駆動時には、前記周面の周方向の他部が前記ローラと対向するように、前記回動手段により回動し、前記停止手段により停止することを特徴とする請求項１または２に記載のローラ装置。
4. 前記回動手段は、前記ローラの回転駆動時における回転角速度をＶａ、前記クリーニングローラの回転角速度をＶｂとしたとき、Ｖａ／Ｖｂが整数又は整数の逆数とならないように前記クリーニングローラを連続回動させることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ装置。
5. 前記クリーニングローラがスポンジで作られたスポンジローラであり、該スポンジが、硬度が１０度〜５０度（アスカーＣ）の発泡ポリウレタン製であり、セルの直径が１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のローラ装置。
6. 前記クリーニングローラがスポンジで作られたスポンジローラであり、該スポンジが、密度５〜１５ｋｇ／ｍ^３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ^２のメラニン樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のローラ装置。
   

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