JP2010008991A - クリーニングローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 より一層長期にわたって安定に使用し得るクリーニングローラを提供する。
【解決手段】 本発明のクリーニングローラ１０は、円柱状の芯金本体２２と、この芯金本体２２の両端に設けられ、画像形成装置に設けられたクリーニングローラ１０を取り付ける軸受けに嵌め込まれる円柱状の２個のシャフトとから構成される芯金２０と、芯金２０の外周面に設けられたクリーニング層３０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンター等の電画像形成装置等の感光体や定着ローラ等のようなクリーニングを必要とする被清掃部材を清掃し回復させるために用いられるクリーニングローラに関する。

近年、電子写真技術の進歩に伴い、複写機、プリンタ等の画像形成装置におけるクリーニングローラにおいては、高速化に伴い、高いクリーニング特性が要求されるようになっている。

クリーニング材料としては、一般的にウレタン樹脂が多く用いられているが、ウレタン樹脂から形成されるローラは、十分なクリーニング特性が得られないといった問題がある。

そこで、ウレタン樹脂に代わるクリーニング特性の高い材料として、メラミン樹脂が注目されている。しかしながら、メラミン樹脂は、耐熱性に優れ、熱的には安定であるといった優れた特性を有している反面、形成される発泡体のセル（気泡）が不均一でしかもその中に大きな径のセルが含まれるため、均一な圧接力が得られず、しかも強度が小さく、耐磨耗性に欠け、脆いといった欠点を有している。

そのため、画像形成装置における感光体ドラムや定着ローラ等の被清掃部材の表面を清掃するとき、清掃ムラが生じたり、また、被清掃部材の表面と摺擦されるとき、表面からセル部分が粒子の状態で表面からはがれるといった問題が生じ、これによって十分なクリーニング特性が得られないといった成形状の問題を有していた。

このようなメラミン樹脂を利用したクリーニングローラの欠点を解決するために、特許文献１乃至特許文献３にメラミン樹脂の脆さを改善しようとしたものが開示されている。
特開平７−２６０５４号公報 特開平７−１５７５９０号公報 特開２００５−１９５７０９号公報

しかしながら、特許文献１および２に開示されたメラミン樹脂を利用したクリーニングローラは、画像形成装置に使用する上ではいまだ十分に欠点を解決してはいなかった。

また、特許文献３に開示されたメラミン樹脂を利用したクリーニングローラにおいては、径方向に圧縮する際に加熱が必要なため、メラミン樹脂の性状が変化してしまうばかりでなく、圧縮後のモールドからの取り外しによるメラミン樹脂の回復膨張で所望の外径がすぐには得られないという欠点があった。

この発明の目的は、上述した事情に鑑みなされたもので、この発明の主たる目的は、クリーニングローラの表面が均一でしかも耐磨耗性に優れ、剥がれにくいクリーニングローラであるとともに、数少ない手順で安価に製造が可能となるクリーニングローラの製造方法を提供するものである。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わるクリーニングローラは、請求項１の記載によれば、芯金と、前記芯金の外周面を覆うように形成された多孔質弾性体からなるクリーニング層とを備え、前記多孔質弾性体は、前記芯金の長手軸に沿って３０％以上の圧縮率で圧縮されて前記芯金に固定されていることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明に係わるクリーニングローラは、請求項２の記載によれば、前記多孔質弾性体が、多孔質メラミン樹脂からなることを特徴とする。

この発明により得られるクリーニングローラは、表面状態が均質で耐磨耗性及び耐久性が向上し、画像形成装置等におけるクリーニング部材として好適に使用できる。

以下に図１及び図２を用いて、本発明のクリーニングローラを説明する。

図１は、本発明のクリーニングローラ１０の概略斜視図である。図２は、本発明のクリーニングローラ１０の製造方法の工程の一例を示す概略図である。

図１に示すように、本発明のクリーニングローラ１０は、芯金２０と、芯金２０の外周面に設けられたクリーニング層３０とを備えている。

芯金２０は、円柱状の芯金本体２２と、この芯金本体２２の両端に設けられ、画像形成装置に設けられたクリーニングローラ１０を取り付ける軸受けに嵌め込まれる円柱状の２個のシャフトとから構成されている。なお、芯金２０は鉄等の金属で作製することができる。

また、図１におけるＬは、画像形成装置内の感光体や定着ローラ等をクリーニングするために必要なクリーニングローラ１０のローラ面の幅を示しており、本発明において、このＬは芯金本体２２の長手軸方向の長さと等しく設定されている。

また、クリーニング層３０は、芯金本体２２の円柱面を全面的に覆うように形成された連続気泡型の多孔質弾性体から構成されている。なお、この多孔質弾性体は、ＪＩＳハンドブック１９ゴム１９９７の第２９頁に定義されているゴム状弾性を有する弾性体である。

なお、クリーニング層３０を構成する多孔質弾性体としては、多孔質メラミン樹脂が特に好ましい。多孔質メラミン樹脂は、例えば、ＢＡＳＦ社からＢＡＳＯＴＥＣＴ（登録商標）という商品名で製造され、市販されており、またジュラロン（株）からジュラミンという商品名で市販されている。

この多孔質メラミン樹脂は、一般に、表面に形成される複数のセル（気泡）の大きさが不均一で、かつ、その複数のセルの中には、特に大きなセルが散在して形成されるため、このままクリーニングローラとして使用した場合は、圧接力にムラが生じる。また、多孔質メラミン樹脂は、耐磨耗性及び耐久性に欠けるという特性を有しているため、クリーニングローラとしてそのまま利用することは困難である。

このような多孔質メラミン樹脂の特性を鑑み、本発明においてクリーニング層を構成する多孔質弾性体は、芯金本体２２の長手軸（即ち芯金２０の長手軸）に沿って、３０％以上の圧縮率で圧縮されている。ここで、圧縮率（ＣＲ）は、式：
ＣＲ＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００ （１）
（式（１）において、Ｘは、圧縮前の多孔質弾性体の芯金の軸方向長さ；Ｙは、圧縮後の多孔質弾性体の芯金の軸方向長さ）により算出される値である。

このような多孔質弾性体を芯金２０に圧縮状態で取り付ける手順について、図２を用いて以下に説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、クリーニング層３０を芯金２０に取り付けるための治具に芯金２０を装着する。当該治具は、作業台の上に載置され、長辺の長さが芯金本体２２の長手軸方向の長さＬと等しい略長方形の板状部材１０２と、板状部材１０２の一方の短辺に立設されるシャフト保持部１０４と、シャフト保持部１０４に設けられ、シャフト２４が挿入され、穴径がシャフト２４の直径より若干大きく設定された貫通穴１０６と、図２（ｃ）で説明する多孔質弾性体を圧縮状態で保持するために板状部材１０２の他方の短辺に取り付ける保持部材１０８とから概略構成されている。

芯金本体２２の外周面には、予めホットメルトなどの接着剤を塗布又はホットメルトからなる接着シートを貼着されている。この状態で芯金２０の一方のシャフト２４をシャフト保持部１０４の貫通穴１０６に挿通させる。なお、貫通穴１０６の穴径は、シャフト２４が挿通可能ではあるが、必要以上に大きくは設定されてはいないため、図２（ａ）に示すように、芯金本体２２は板状部材１０２と略平行状態に保持されることになる。

次に、図２（ｂ）に示すように、クリーニング層３０を構成する多孔質弾性体としての多孔質メラミン樹脂３２を、シャフト保持部１０４で保持されていない他方のシャフト２４の側（図２（ｂ）の紙面左側）から芯金本体２２に挿入する。なお、この挿入は、多孔質メラミン樹脂３２の一方の面をシャフト保持部１０４に当接した後に、多孔質メラミン樹脂３２が芯金本体２２の長手軸に沿って圧縮されるように行う。

次に、多孔質メラミン樹脂３４、３６を、シャフト保持部１０４で保持されていない他方のシャフト２４の側から順次芯金本体２２に挿入する。また、この挿入では、多孔質メラミン樹脂３４、３６の一方の面が、先に挿入された多孔質メラミン樹脂３２、３４の他方の面に当接した後に、多孔質メラミン樹脂３４、３６が芯金本体２２の長手軸に沿って圧縮されるように行う。

なお、これらの多孔質メラミン樹脂３２、３４、３６は、市販されている多孔質メラミン樹脂のブロックを切り出した直方体に、その長手軸方向へ芯金本体２２を挿通するための貫通穴を設けたものを使用している。なお、当該貫通穴は芯金本体２２の外径より若干小さく設定されている。

次に、図２（ｃ）に示すように、多孔質メラミン樹脂３４、３６が芯金本体２２に圧縮挿入されている状態で、保持部材１０８を板状部材１０２の他方の短辺に取り付け固定される。なお、保持部材１０８には、シャフト保持部１０４と同様に、シャフト２４が挿入される貫通穴１０６が設けられている。また、保持部材１０８は、例えば、嵌め合いやネジ止めで板状部材１０２に固定されるようになっている。

次に、クリーニングローラ１０は、治具に取り付けられたこの図２（ｃ）の状態で、例えば電熱炉等で加熱される。この加熱により、芯金本体２２の外周面に塗布等された接着剤が溶融して多孔質メラミン樹脂３２、３４、３６が、長手軸方向に圧縮された状態を保持したまま、芯金本体２２に固定される。

次に、シャフト２４を貫通穴１０６から取り外し、多孔質メラミン樹脂３２、３４、３６の表面を図示しない研磨機で研磨して、所定の外径を有する外側円周面を作製し、クリーニング層３０の表面として、クリーニングローラ１０が完成する。

このようにして作製したクリーニングローラ１０は、クリーニング層３０を構成する多孔質メラミン樹脂が芯金２０の長手軸方向に圧縮されているので、多孔質メラミン樹脂のセル（気泡）が全体に均一且つ凝縮した緻密な状態となって圧接力が均一化されることによりクリーニング特性が向上する。また、この圧縮により、多孔質メラミン樹脂の耐磨耗性及び耐久性も向上し、本発明のクリーニングローラ１０は、画像形成装置等におけるクリーニング部材として適したものとなる。

なお、この図２において、芯金本体２２の長さＬを例えば３５０ｍｍに設定し、多孔質メラミン樹脂３２、３４、３６の長手軸方向の長さを例えば２５０ｍｍに設定すると、その圧縮率は、式（１）によると、
ＣＲ＝｛（２５０×３−３５０）／（２５０×３）｝×１００
＝５３（％）
となる。

本発明の圧縮の工程は、多孔質メラミン樹脂を芯金２０の長手軸方向に圧縮するので、特許文献３の径方向の圧縮での円筒状モールドのような別部材を必要とすることもなく、非常に簡便である。

また、特許文献３の径方向の圧縮において、圧縮率を大きくするためには、その都度円筒状モールドを準備する必要がある。これに対して、本発明のクリーニングローラ１０では、圧縮率を大きくするためには、多孔質メラミン樹脂を芯金２０の長手軸方向に必要な分だけ力を加えればよく、仕様変更にも容易に対応できる。

さらに、多孔質メラミン樹脂の耐磨耗性が低くて脆いという欠点は、圧縮率を高くするほど補うことができるが、特許文献３では多孔質メラミン樹脂の長手軸方向を円筒状モールドに圧入することで径方向の圧縮を行うため、高い圧縮率とすることが難しい。

これに対して、本発明の圧縮の工程は、多孔質メラミン樹脂を芯金２０の長手軸方向に圧縮するのみであり、容易に上述したような圧縮率５３％の高い圧縮のクリーニング層３０が実現可能であり、特許文献３におけるクリーニングローラより耐磨耗性及び耐久性が向上したクリーニングローラを得ることができる。

以上のように、本発明のクリーニングローラ１０は、電子写真式ファクシミリ装置、電子写真式プリンタ等の電子写真式画像形成装置におけるクリーニングローラとして使用し得るものである。

以下、本発明を具体的な例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

図３は、多孔質メラミン樹脂の圧縮率を変化させてクリーニング特性と耐久性等の良否の試験を行った結果である。

試料作製のために、底面が２５ｍｍ角の正方形で長手軸方向の長さが２００ｍｍ、２２５ｍｍ、２５０ｍｍの三種類の多孔質メラミン樹脂（ＢＡＳＦ社製ＢＡＳＯＴＥＣＴ（登録商標））を準備した。この各々の多孔質メラミン樹脂には、その底面の略中央に直径６ｍｍの芯金を挿通させる貫通穴が設けてある。

次に、芯金本体２２の長手軸方向の長さが３５０ｍｍの芯金を準備し、この芯金にホットメルトからなる接着シートを貼り付けした上で、上述した三種類の多孔質メラミン樹脂の貫通穴に挿入して圧縮し、加熱後に研磨することで試料Ａ〜Ｉを得た。

具体的には、長手軸方向の長さが２００ｍｍの多孔質メラミン樹脂２本を芯金に挿入し、芯金本体２２の長手軸方向の長さである３５０ｍｍまで圧縮して接着、研磨した試料が試料Ａである。なお、その圧縮率は、上述した式（１）によると、１３％となる。

また、試料Ｂは、長手軸方向の長さが２２５ｍｍの多孔質メラミン樹脂２本を芯金に挿入し、芯金本体２２の長手軸方向の長さである３５０ｍｍまで圧縮して接着、研磨した試料であり、その圧縮率は２２％となる。同様に、試料Ｅは長手軸方向の長さが２２５ｍｍの多孔質メラミン樹脂を３本、試料Ｈは長手軸方向の長さが２２５ｍｍの多孔質メラミン樹脂を４本用いたものであり、その圧縮率は、順に４８％、６１％である。

また、試料Ｃは、長手軸方向の長さが２５０ｍｍの多孔質メラミン樹脂２本を芯金に挿入し、芯金本体２２の長手軸方向の長さである３５０ｍｍまで圧縮して接着、研磨した試料であり、その圧縮率は３０％となる。同様に、試料Ｆは長手軸方向の長さが２５０ｍｍの多孔質メラミン樹脂を３本、試料Ｉは長手軸方向の長さが２５０ｍｍの多孔質メラミン樹脂を４本用いたものであり、その圧縮率は、順に５３％、６５％である。

また、試料Ｄは、長手軸方向の長さが２００ｍｍの多孔質メラミン樹脂３本を芯金に挿入し、芯金本体２２の長手軸方向の長さである３５０ｍｍまで圧縮して接着、研磨した試料であり、その圧縮率は４２％となる。同様に、試料Ｇは長手軸方向の長さが２００ｍｍの多孔質メラミン樹脂を４本用いたものであり、その圧縮率は５６％である。

このようにして得られた試料Ａ〜Ｉのクリーニングローラ１０の表面のセル（気泡）は、圧縮前の多孔質メラミン樹脂に比べ、微小な径からなり且つ均一で緻密に形成されている。

次に、この試料Ａ〜Ｈのクリーニングローラ１０を電子写真複写機の感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニングローラとして取り付け、画像形成を行ったところ、試料Ｃ〜Ｉのクリーニングローラでは、感光体ドラム表面に均一に圧接してクリーニングムラもなく、また、クリーニングローラの表面の剥がれもなかった。

しかしながら、試料ＡとＢは、クリーニングムラこそなかったが、試料Ａにおいてはクリーニングローラの表面の剥がれが発生し、試料Ｂにおいてはクリーニングローラの表面の剥がれが若干発生した。

なお、これらの試料Ａ〜Ｉは、複数の多孔質メラミン樹脂を使用しているが、複数の多孔質メラミン樹脂のつなぎ目における、表面硬度の低下や試験後のクリーニングローラの表面の剥がれは確認されなかった。

この図３に示す試験結果からわかるように、多孔質メラミン樹脂の圧縮率が３０％以上であると、多孔質メラミン樹脂の強度が有意に向上し、多孔質メラミン樹脂をクリーニングローラに使用した際の表面の剥がれの問題を解決し、多孔質メラミン樹脂をクリーニングローラとして使用した際の高いクリーニング特性を損なうことがなくなった。

本発明のクリーニングローラ１０の概略斜視図である。 本発明のクリーニングローラ１０の製造方法の工程の一例を示す概略図である。 多孔質メラミン樹脂の圧縮率を変化させてクリーニング特性と耐久性等の良否の試験を行った結果を示す図である。

符号の説明

１０ クリーニングローラ
２０ 芯金
２２ 芯金本体
２４ シャフト
３０ クリーニング層
１０２ 板状部材
１０４ シャフト保持部
１０６ 貫通穴
１０８ 保持部材

Claims (2)

1. 芯金と、前記芯金の外周面を覆うように形成された多孔質弾性体からなるクリーニング層とを備え、前記多孔質弾性体は、前記芯金の長手軸に沿って３０％以上の圧縮率で圧縮されて前記芯金に固定されていることを特徴とするクリーニングローラ。
2. 前記多孔質弾性体が、多孔質メラミン樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングローラ。

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