JP2007264298A - ローラ装置 - Google Patents

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謡次郎 佐藤
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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、引っ張り強度1.7±0.5kg/cm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、引っ張り強度1.7±0.5kg/cm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、引っ張り強度1.7±0.5kg/cm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、引っ張り強度1.7±0.5kg/cm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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