JP2012177733A - クリーニングローラ - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの外周に螺旋状に巻き付けられた弾性発泡体が螺旋方向の端部で剥がれ難く、かつ端部の強度が高く、帯電ローラ表面に対する微粒子の掻き取り性が良好なクリーニングローラを提供する。
【解決手段】帯状の弾性発泡体２１をシャフト１１の外周に螺旋状に巻き付け、帯状の弾性発泡体２１の片面に設けた両面接着テープでシャフト１１の外周に帯状の弾性発泡体２１を固定し、シャフト１１の外周に螺旋状に巻き付けた帯状の弾性発泡体２１の端部２５をシャフト１１の凹溝１２に位置させ、凹溝１２に嵌めた環状体３１によって端部２５を凹溝１２の内面と環状体３１で挟持固定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーニングローラに関し、特には複写機、プリンター装置、ファクシミリ装置等のＯＡ機器における帯電ローラに付着した残留トナーや紙粉等の微粒子を除去するクリーニングローラに関する。

例えば複写装置、画像記録装置、プリンター装置、ファクシミリ装置等のＯＡ機器では、電子写真システムにおける帯電系等に、クリーニングローラが使用されている。図９は、電子写真システムの構造を模式的に示す図である。符号８１は感光ドラム、８３は帯電ローラ、８５はクリーニングローラ、８７はレーザー発信機、８９はトナー供給装置、９１はブレード、９３は転写ベルト、Ｐは用紙である。クリーニングローラ８５は、帯電ローラ８３の表面に付着した残留トナーや紙粉等の微粒子を除去するために設けられ、シャフト８５ａと、前記シャフト８５ａの外周に設けられた弾性発泡体層８５ｂとよりなり、前記弾性発泡体層８５ｂが帯電ローラ８３の表面に押し付けられた状態で回転し、前記帯電ローラ８３の表面の微粒子を弾性発泡体層８５ｂで除去する。前記クリーニングローラ８５には回転用駆動部がなく、帯電ローラの駆動回転に従い、上記クリーニングローラも従動する。

前記クリーニングローラとして、四角柱状に加工した弾性発泡体の中心にシャフトを挿通して弾性発泡体の外周を研磨することにより、弾性発泡体を円筒形にしたものがある。
しかし、研磨加工により形成されたクリーニングローラは、研磨加工時に発生した研磨粉が弾性発泡体表面の微細な凹凸に入り込み、使用時に悪影響を及ぼすことがあった。

また、前記研磨粉の問題を解消するため、紐状のウレタンスポンジからなるクリーニング部材をシャフトの外周に螺旋状に巻き付けたクリーニングローラが提案されている（特許文献１）。
しかし、紐状のクリーニング部材をシャフトの外周に螺旋状に巻き付けたクリーニングローラは、帯電ローラとクリーニング部材との接触が線接触となって接触面積が少ないために、クリーニング性能が劣る問題がある。

また、弾性発泡体からなる帯部を軸部の周面に螺旋状に巻き付け、螺旋が進む方向の一端の厚みを先端ほど薄くして、該一端が帯電ローラに接触しないようにした清掃ローラが提案されている（特許文献２）。
螺旋が進む方向の弾性発泡体の一端を帯電ローラに接触しないようにした清掃ローラは、螺旋が進む方向の弾性発泡体の一端が帯電ローラの表面と接触して剥がされるおそれを無くすことができる。しかしながら、螺旋が進む方向の弾性発泡体の一端は、ＯＡ機器内に設けられている他の部品や機構などと接触するおそれがあり、しかも弾性発泡体は、気泡構造からなるために非発泡のものと比べると強度が低いことから、螺旋が進む方向の一端が他の部品等に接触して剥がれたり破れたりするおそれがある。

また、弾性発泡体の端部にキャップを被せてシャフトに押し付けることも提案されているが、その場合には、弾性発泡体がキャップで圧縮されることによってキャップ付近で弾性発泡体の稜線が丸くなり、弾性発泡体の稜線部分による微粒子掻き取り性が低下するため、シャフトを延長する必要が生じ、大型化してしまう問題がある。

特開２００８−０７０５３２号公報 特開２０１０−２８６７１３号公報

本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、シャフトの外周に螺旋状に巻き付けられた弾性発泡体が螺旋方向の端部で剥がれ難く、微粒子の掻き取り性が良好なクリーニングローラの提供を目的とする。

請求項１の発明は、帯状の弾性発泡体がシャフトの外周に螺旋状に巻き付けられて接着あるいは粘着により前記シャフトの外面に固定されたクリーニングローラであって、前記シャフトの外周面には前記帯状の弾性発泡体の端部が位置する部分に、凹溝が前記シャフトの周方向に設けられ、前記凹溝内に前記帯状の弾性発泡体の端部が位置し、前記凹溝に嵌められた環状体によって前記帯状の弾性発泡体の端部が前記凹溝の内面と前記環状体で挟持固定され、前記帯状の弾性発泡体は、前記凹溝内に位置する部分との境界位置で当該弾性発泡体の表面から弾性発泡体内の途中まで切断されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記帯状の弾性発泡体の端部に前記シャフトの両端方向へ突出した突出片を有し、前記突出片が前記凹溝内に位置して前記凹溝の内面と前記環状体で挟持固定されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記環状体が熱収縮チューブで構成され、熱収縮して前記凹溝に嵌っていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、帯状の弾性発泡体の端部が環状体によってシャフトの凹溝内に固定されているため、帯状の弾性発泡体の端部が剥がれ難く、かつシャフトの軸方向（長さ方向）にずれ難く、また、帯状の弾性発泡体をシャフトの外周に真着る蹴る際に、シャフトにおける固定位置がずれたりすることがない。しかも、帯状の弾性発泡体は、シャフトの凹溝内に位置する部分との境界位置で表面から弾性発泡体内の途中まで切断されているため、シャフトの凹溝内で固定されている部分の表面と、凹溝外に位置する部分の表面が互いに切断分離されており、凹溝との境界位置で弾性発泡体の稜線が丸くなることがなく、凹溝との境界位置でも弾性発泡体の尖った稜線により良好な微粒子掻き取り効果が得られる。

請求項２の発明によれば、帯状の弾性発泡体の端部の突出片がシャフトの凹溝内に固定されているため、シャフトの凹溝内に固定される弾性発泡体の範囲を少なくでき、弾性発泡体による微粒子掻き取り領域が狭くなるのを防ぐことができる。

請求項３の発明によれば、熱収縮チューブが熱収縮してシャフトの凹溝に嵌っているため、帯状の弾性発泡体の端部を凹溝に確実に固定することができる。また熱収縮前の径がシャフトの凹溝内径よりも大の熱収縮チューブを用いて帯状の弾性発泡体の端部を凹溝に固定することができるため、帯状の弾性発泡体の端部固定作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係るクリーニングローラの斜視図である。 図１における帯状の弾性発泡体の螺旋方向端部の拡大正面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 シャフトとシャフトへの巻き付け前の帯状の弾性発泡体の平面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 熱収縮前の熱収縮チューブと帯状の弾性発泡体の端部を示す断面図である。 シャフトとシャフトへの巻き付け前の帯状の弾性発泡体の他の例の平面図である。 放置による剥がれ試験における剥離距離を示す図である。 電子写真システムの構造を模式的に示す図である。

図１に示すクリーニングローラ１０は、例えば図９に示した帯電ローラ８３の表面に接触しながら回転するように取り付けられ、帯電ローラ８３の表面に付着しているトナーなどの微粒子を除去するのに好適なものである。前記クリーニングローラ１０は、シャフト１１と、前記シャフト１１の外周に螺旋状に巻き付けられてシャフト１１に固定された帯状の弾性発泡体２１とよりなる。

前記シャフト１１は、帯状の弾性発泡体２１の巻き付け前を示す図４のように、金属等からなる棒状体からなり、前記クリーニングローラ１０の芯材を構成する。前記シャフト１１の長さ方向の両端側には、図１〜図３に示すように前記弾性発泡体２１の端部２５が位置する部分（図４ではシャフト１１の両端から距離ｂの位置）に前記シャフト１１の周方向に凹溝１２が設けられている。前記凹溝１２の深さ及び幅はシャフト１１の径や帯状の弾性発泡体２１の厚み等に応じて適宜決定される。また、前記シャフト１１の長さ及び径は、前記クリーニングローラ１０が取り付けられる機器に応じた長さ及び径とされるが、例えば長さａとして２２６〜３５０ｍｍ、直径径φとして３〜８ｍｍを挙げる。Ｌは前記シャフト１１の中心線（軸線）である。

前記帯状の弾性発泡体２１は、前記クリーニングローラ１０における帯状の弾性発泡体２１の一端部２５付近の断面を示す図３のように、前記シャフト１１側となる片面に接着層または粘着層からなる固着層２７が設けられている。前記固着層２７は、両面接着テープが好適である。前記帯状の弾性発泡体２１は、前記シャフト１１の外周に螺旋状に巻き付けられて前記固着層２７によって前記シャフト１１の外面に固定されると共に、両側の端部２５の一部が前記シャフト１１の凹溝１２内に位置し、前記シャフト１１の凹溝１２に嵌められた環状体３１によって前記端部２５の一部が前記凹溝１２の内面と前記環状体３１で挟持固定されている。本実施形態における帯状の弾性発泡体２１は、前記シャフト１１への巻き付け前の平面図を示す図４のように、所定幅ｃの帯状からなり、両側の端部２５に前記シャフト１１の両端方向へ突出した突出片２６を有し、前記端部２５の突出片２６が図３のように前記シャフト１１の凹溝１２内に位置し、前記凹溝１２に嵌った環状体３１によって前記凹溝１２の内面と前記環状体３１で挟持固定されている。

前記帯状の弾性発泡体２１は、前記シャフト１１の凹溝１２内に位置する部分との境界位置で、当該弾性発泡体２１の表面から弾性発泡体２１内の途中まで切断されている。符号２４は切断部位である。本実施形態では、図４及びそのＢ−Ｂ断面を示す図５に示すように、前記帯状の弾性発泡体２１の端部２５における前記突出片２６との境界位置が切断部位２４とされ、前記切断部位２４で突出片２６の表面と他の部分の表面が切断分離されている。そのため、前記帯状の弾性発泡体２１は、前記切断部位２４よりも先端側部分、すなわち本実施形態では突出片２６が前記シャフト１１の凹溝１２内へ屈曲して前記環状体３１で凹溝１２内に固定されても、前記凹溝１２外に位置する前記切断部位２４よりも内側の弾性発泡体の表面は、影響を受けず、前記切断部位２４で構成される弾性発泡体の稜線が丸くならず、尖った状態で維持されことになり、前記尖った稜線によって微粒子の掻き取り性が良好となる。また、本実施形態における前記帯状の弾性発泡体２１は、前記シャフト１１の外周に螺旋状に巻き付けられた場合に、前記長さ方向Ｙの両端面２８、２８が前記シャフト１１と直交する方向となるように両端面２８、２８が斜めにカットされている。

前記帯状の弾性発泡体２１は、適宜の幅及び高さとされるが、例えば、図４に示すように、前記シャフト１１に巻き付けられる前における帯状の弾性発泡体２１の幅ｃが３．０〜１３．０ｍｍ、また、図５に示すように、前記シャフト１１に巻き付けられる前における帯状の弾性発泡体２１の厚みｈが２．０〜４．０ｍｍの場合を挙げる。なお、前記シャフト１１への巻き付け前の帯状の弾性発泡体２１の幅は、前記帯状の弾性発泡体２１の長さ方向Ｙと直交する幅の寸法である。

前記帯状の弾性発泡体２１を構成する弾性発泡体としては、連続気泡ポリウレタンフォーム、連続気泡ポリオレフィン等の発泡体が好ましく、特にはポリウレタンフォームが好適である。ポリウレタンフォームの場合、見掛け密度（ＪＩＳ Ｋ７２２２）２４〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さ（ＪＩＳ Ｋ６４００−２、２５％圧縮硬さ）１００〜４１０Ｎ、引張強度（ＪＩＳ Ｋ６４００−５）６９〜３００ｋＰａ、伸び（ＪＩＳ Ｋ６４００−５）１００〜２２０％のものが好ましい。
弾性発泡体の見掛け密度が２４ｋｇ／ｍ^３未満の場合には帯電ローラ表面の付着物を掻き取りきれずにクリーニング性が低下する、一方、８０ｋｇ／ｍ^３を超える場合には、帯電ローラと密着して従動するのに負荷が大きくなる。
弾性発泡体の硬さが１００Ｎ未満の場合には帯電ローラにかかる応力が低くなり、掻き取り性能、クリーニング性が低下する、一方、４１０Ｎを超える場合には、帯電ローラにかかる応力が高くなりすぎ、クリーニングローラを従動回転させるのに駆動装置の負荷が大きくなる。
弾性発泡体の引張強度（ＪＩＳ Ｋ６４００−５）が６９ｋＰａ未満の場合には、弾性発泡体表面がちぎれたり、削れたりする。
弾性発泡体の伸び（ＪＩＳ Ｋ６４００−５）は、帯電ロールとクリーニングロールが面接触するように、所定の範囲に設定される。また、弾性発泡体をシャフトに巻き付けた後の巻戻る力も伸びがあることで緩和される。

前記環状体３１は、加熱により収縮して径が小さくなる熱収縮チューブが好ましい。熱収縮チューブは、熱収縮前の内径が前記シャフト１１の外径より大であって、かつ熱収縮により前記凹溝１２内に嵌る大きさとなるものが用いられる。前記熱収縮チューブの材質としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンを挙げることができる。

前記クリーニングローラ１０の製造は、前記帯状の弾性発泡体２１を、前記固着層２７がシャフト１１側となるようにし、かつ前記シャフト１１の中心線Ｌとの角度θが所定角度となるようにしてシャフト１１の外周に巻き付け、両側の端部２５における前記突出片２６をシャフト１１の凹溝１２上に配置し、前記切断部位２４を前記シャフト１１の外面における凹溝１２との境界位置に位置させる。次に、図６に示すように、前記凹溝１２上に位置する前記突出片２６の上に、前記熱収縮チューブからなる環状体３１を嵌め、その状態で加熱することにより、熱収縮チューブからなる環状体３１を収縮させ、前記突出片２６と共に凹溝１２内に嵌合させる。これにより、前記突出片２６が前記凹溝１２の内面と環状体３１により挟持固定され、前記クリーニングローラ１０が得られる。

なお、前記突出片２６を前記帯状の弾性発泡体２１の端部２５に設けることなく、前記端部２５の先端側を前記シャフト１１の凹溝１２に前記環状体３１で固定してもよい。図７には、前記シャフト１１に巻き付ける前の他の例における帯状の弾性発泡体２１０として、端部２５０に図４の突出片２６が無く、前記端部２５０の切断部位２４０よりも先端側２６０が前記シャフト１１の凹部１２に環状体３１で固定されるものを示す。
また、前記固着層２７は、前記実施形態のように帯状の弾性発泡体２１の片面全体に設ける場合に限られるものではなく、前記帯状の弾性発泡体２１において前記シャフト１１の凹溝１２に固定される部分については設けないようにしてもよい。

表１に示すＰＵ−１〜ＰＵ−３の軟質ポリウレタンフォームを厚み２．７ｍｍとして片面に厚み０．１６ｍｍの両面接着テープを貼着し、図４に示した幅ｃを５ｍｍ、長さ方向Ｙの先端の角度δを６０度とし、両端部に突出長５ｍｍ、幅２ｍｍの突出片を有し、突出片の基部で弾性発泡体を表面から２．４ｍｍの深さで切断した帯状の弾性発泡体を用意した。なお、ＰＵ−１のポリウレタンフォームは品名：ＤＰ−６０、株式会社イノアックコーポレション製、ＰＵ−２のポリウレタンフォームは品名：ＤＰ−６１、株式会社イノアックコーポレション製、ＰＵ−３のポリウレタンフォームは品名：ＲＲ−２６、株式会社イノアックコーポレション製である。また、見掛け密度はＪＩＳ Ｋ ７２２２、硬さはＪＩＳ Ｋ ６４００−２、２５％圧縮硬さ、引張強度はＪＩＳ Ｋ ６４００−５、伸びはＪＩＳ Ｋ ６４００−５、歪はＪＩＳ Ｋ ６４００−４に基づく。

用意した帯状の弾性発泡体を、両面接着テープがシャフト側となるようにして直径４ｍｍ、長さ２３０ｍｍ、両端から５ｍｍの位置に幅２．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの凹溝を形成した鉄製シャフトの外周に、図４に示すシャフトの中心線との角度θを３０度として螺旋状に巻き付け、端部の突出片を凹溝上に位置させた。その後、表２に示す収縮前内径を有する熱収縮チューブを突出片上に位置させ、熱収縮チューブを熱風によって１２０℃で１０秒間加熱し、熱収縮させて実施例のクリーニングローラを製造した。

比較のため、突出片を単に凹部内に位置させただけで熱収縮チューブで固定していない比較例のクリーニングローラを製造した。実施例及び比較例のクリーニングローラを５０℃の環境で２週間放置して、図８に示すように凹溝との境界位置で弾性発泡体２１の端部が剥がれた距離ｄを測定した。また、実施例と比較例のクリーニングローラを直径７．８ｍｍの帯電ローラと直径２０ｍｍの感光ドラムを有する実機（レーザープリンター）に、帯電ローラとクリーニングローラの軸間距離を８ｍｍにしてそれぞれ取り付け、５％印刷で３００００枚印刷し、弾性発泡体の端部における剥離の有無を調べた。測定結果は、表２の下部に示す。表２の実機による剥がれ欄の「○」は３００００枚印刷後に剥がれがなかったことを示し、「×」は剥がれがあったことを示す。

表２に示す測定結果の通り、実施例のクリーニングローラは何れも、放置による剥がれがなく、かつ３００００枚印刷後の剥離も無く、剥がれにくいものであることがわかる。それに対し、比較例のクリーニングローラは、放置による剥がれがあり、しかも３００００枚印刷後においても剥離が発生し、剥がれやすいことがわかる。

１０ クリーニングローラ
１１ シャフト
２１ 帯状の弾性発泡体
２４ 切断部位
２５ 帯状の弾性発泡体の端部
２６ 突出片
２７ 接着層または粘着層からなる固着層
３１ 環状体

Claims (3)

1. 帯状の弾性発泡体がシャフトの外周に螺旋状に巻き付けられて接着あるいは粘着により前記シャフトの外面に固定されたクリーニングローラであって、
   前記シャフトの外周面には前記帯状の弾性発泡体の端部が位置する部分に、凹溝が前記シャフトの周方向に設けられ、
   前記凹溝内に前記帯状の弾性発泡体の端部が位置し、前記凹溝に嵌められた環状体によって前記帯状の弾性発泡体の端部が前記凹溝の内面と前記環状体で挟持固定され、
   前記帯状の弾性発泡体は、前記凹溝内に位置する部分との境界位置で当該弾性発泡体の表面から弾性発泡体内の途中まで切断されていることを特徴とするクリーニングローラ。
2. 前記帯状の弾性発泡体の端部に前記シャフトの両端方向へ突出した突出片を有し、前記突出片が前記凹溝内に位置して前記凹溝の内面と前記環状体で挟持固定されてい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。
3. 前記環状体が熱収縮チューブで構成され、熱収縮して前記凹溝に嵌っていることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニングローラ。

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