JP2834716B2 - クリーニングローラ及びトナー供給ローラの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡ウレタンのク
リーニングローラ及びトナー供給ローラの製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタ装置の感光ドラ
ムのクリーニング装置としてブレードクリーニング装置
が実用化されている。このブレードクリーニング装置で
は、長尺のウレタンゴムのブレードを感光ドラムに均一
な押圧力でセットしなければならず、そのセッティング
作業が困難であり、製造時の作業性に難点があった。ま
た、クリーニングブレードを感光ドラムに対して強い圧
接力が作用するように取り付けるため、感光ドラムの回
転力に対して強いトルクが生ずる不都合も指摘されてい
る。

【０００３】上述したブレードクリーニングの欠点を解
消するクリーニング装置として、発泡ウレタンのクリー
ニングローラを用いるクリーニング装置が提案されてい
る。このクリーニング装置では、弾性変形可能な発泡ウ
レタンのクリーニングローラを感光ドラムに対して軽い
押圧力で押し付けるようにセットし、感光ドラムの回転
方向と同方向にその周速度よりも速い周速度で回転さ
せ、機械的な作用により及び電気的な吸引力を利用して
感光ドラム上の残留トナーを除去している。このクリー
ニング装置は、そのセッティング作業がブレードクリー
ニング装置よりもはるかに容易であり、しかも感光ドラ
ムに作用するトルクもはるかに小さい利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した発泡ウレタン
のクリーニングローラは種々の利点を有しているが、そ
の製造に多数の工程を必要とする欠点がある。すなわ
ち、発泡ウレタンのローラは、はじめに約１ｍ×２ｍ程
度の大きさの発泡ウレタンの原反を用意し、この原反か
ら製造しようとする発泡ウレタンローラの外径寸法より
も大きい寸法で断面が正方形の角柱を切り出す。次に、
この角柱の中心にローラ軸を挿入するための穴を形成す
る。次に、この穴にローラ軸を挿入し接着剤により固定
する。次に、断面が円形になるように切削加工を行ない
完成する。この場合、硬度が比較的低い弾性変形可能な
発泡ウレタンに切削加工を施すことは、金属のような定
形性を有する材料に切削加工する場合とは異なり、その
作業性が極めて困難である。従って、従来の製造方法で
は、ローラ軸を通すための穴形成の切削工程と外径形成
のための切削工程との２回の切削加工が必要であり、製
造時の作業性に難点があるばかりでなく、製造コストが
高価になる欠点があった。また、切削加工によりローラ
成形するのでは、発泡ウレタンの材料自体に無駄が生
じ、さらに製造コストが高価になってしまう。

【０００５】発泡ウレタンローラは、その外周面に存在
する多数の孔を形成する壁部のエッジにより機械的作用
を利用してトナー粒子を機械的に欠き落としている。し
かしながら、その機械的除去性能にも限界があり、その
除去性能の改善も強く要請されている。さらに、欠き落
された発泡ウレタンの孔の内部に付着して目詰まりをお
こしてしまい、従って耐久性の面からの改善も強く要請
されている。このような問題点は発泡ウレタンのトナー
供給ローラにも同様に指摘されている。

【０００６】従って、本発明の目的は、作業性に優れる
と共に安価に製造できる発泡ウレタン製のクリーニング
ローラ及びトナー供給ローラの製造方法を提供すること
にある。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】外周面に螺旋状の溝が形
成されている発泡ウレタンのクリーニングローラを製造
するに際し、弾性変形可能な発泡ウレタンの原反から発
泡ウレタンのシートを作成し、この発泡ウレタンシート
に直線状の溝又は切り込みを一定のピッチで形成し、こ
の溝又は切り込みが形成された発泡ウレタンシートを切
断して発泡ウレタン細条を形成し、この発泡ウレタン細
条を、表面に接着層が形成されているローラ軸に巻回す
ることにより発泡ウレタンのクリーニングローラを製造
することを特徴とする。

【０００９】前述したように、弾性変形可能な発泡ウレ
タンに切削加工を施すことは、その作業性に難点があ
る。一方、発泡ウレタンは、熱線等を用いることにより
簡単な作業で高精度に切断することができる。このよう
な認識に基き、本発明では、切削加工を用いず、切断作
業により所定の発泡ウレタン細条を作り、発泡ウレタン
細条をローラ軸に巻回する。

【００１０】一方、発泡ウレタン細条をローラ軸に巻回
すると、ローラとしての外周長と内周長との間に差異が
生ずるため、外径寸法に誤差が生ずるおそれがある。こ
のため、本発明では、発泡ウレタンシートに溝又は切り
込みを形成することにり内周長との外周長との差に起因
する不具合を解決する。この溝又は切り込みがあれば、
ローラ軸に巻回した際、周長差に起因して外周側に生ず
る拘束力が開放され、内周側が固定され拘束されていて
も外周側が開くように変形し、所望外径精度を容易に得
ることができる。

【００１１】本発明によるクリーニングローラの製造方
法の実施例は、発泡ウレタン細条に形成された溝又は切
り込みが、発泡ウレタン細条の長手軸線に対して鋭角で
延在し、発泡ウレタン細条をローラ軸に巻回することに
よりクリーニングローラの外周面に連続する螺旋状の突
状が一定のピッチで形成されることを特徴とする。金属
製のローラ軸に発泡ウレタン細条を巻回する方法とし
て、発泡ウレタン細条をローラ軸に対して螺旋状に複数
回巻回する方法と、平行四辺形の細条をローラ軸に１回
巻回して、すなわち、のり巻きを作るようにして巻回す
る方法があり、本発明ではこれら両方の巻回方法を利用
できる。この場合、発泡ウレタン細条の長手方向に対し
て鋭角をなすように溝を形成すれば、ほぼ連続する螺旋
状の溝を容易に形成することができる。

【００１２】本発明により製造されるクリーニングロー
ラは、金属製のローラ軸と、このローラ軸に結合した弾
性変形可能な発泡ウレタンのローラ本体とを有し、ロー
ラ本体が、その円周方向に沿って一定のピッチで形成し
た螺旋状に延在する溝を有することを特徴とする。感光
ドラムのようなクリーニングされるべき媒体に対するク
リーニングローラの配置位置によっては、クリーニング
ローラとの接触部にかき落された残留トナー粒子のたま
りが生ずる場合がある。この場合、クリーニングローラ
の表面に形成された螺旋状の溝がトナー粒子を移送する
機能を果たし、トナー粒子のたまりが発生せず、クリー
ニング性能を一層改善することができる。特に、螺旋状
の溝が有する移送性能により、発泡ウレタンの外周面の
孔にトナー粒子が蓄積して目詰まりをおこすのが防止さ
れ、この結果クリーニングローラの耐久性も改善され
る。さらに、螺旋状の溝を構成するエッジ部が付加され
るので、ローラ外周面の孔の壁部による欠き落し効果に
加えて、溝エッジ部の欠き落し効果が倍加され、溝の移
送性と共にクリーニング性能を一層改善することができ
る。

【００１３】本発明において、螺旋状の溝は極めて重要
な機能を果たすが、クリーニングローラとして構成され
た後に一定のピッチの溝を形成することは作業上種々の
難点がある。これに対して、前述したように、発泡ウレ
タンシートに一定のピッチ溝を形成し、その後発泡ウレ
タン細条をローラ軸に巻回すれば、極めて簡単な作業で
螺旋状の溝を形成することができる。

【００１４】さらに、本発明により製造されるクリーニ
ングローラは、ローラ本体が、ローラ軸線のほぼ中間位
置で分割された第１及び第２のローラ本体部分を有し、
これら第１及び第２のローラ本体部分が分割線に対して
ほぼ同一の角度で反対方向に延在する溝をそれぞれ有す
ることを特徴とする。このように、ローラ本体部分を２
分割し、各ローラ本体部分に反対方向に延在する溝を形
成すれば、溝内に保持されたトナー粒子をクリーニング
ローラの両端側に向けて移送排出することができる。

【００１５】本発明によるクリーニングローラは、感光
ドラムだけでなく、ベルト状の感光体、定着ベルト及び
転写ベルトのクリーニング用にも適用することができ
る。このようなベルト状の移送体は、蛇行防止のため駆
動ローラが例えばクラウン形状に形成される場合が多
い。従って、このベルト移送体の表面をクリーニングす
る場合、クリーニングされるベルトの湾曲に適合するよ
うクリーニングローラの外径を正又は負のクラウン形状
とすることにより蛇行防止に有用な効果を達成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明により製造されるク
リーニングローラの一例の構成を示す斜視図であり、図
２は図１のII−II線断面図である。クリーニングローラ
１は金属製のローラ軸２を具え、このローラ軸２の外周
面に発泡ウレタンのローラ本体３を有する。ローラ本体
３にはローラ軸線Ｌのまわりに螺旋状に延在する複数の
溝４を形成する。これらの溝は円周方向に沿って一定の
ピッチで形成する。本例では、発泡ウレタンは導電性の
発泡ウレタンとする。従って、ローラ軸１を電気的に絶
縁した状態に回転自在に支持すると共にローラ軸１をバ
イアス源に接続することによりローラ本体を所望の電位
にバイアスすることができる。

【００１７】図３は本発明により製造されるクリーニン
グローラを複写機の感光ドラムのクリーニング装置１０
に適用した例を示す。矢印ａ方向に回転する感光ドラム
１１の周囲に時計方向に沿って帯電器１２、露光装置
（図示せず）、現像装置１３、転写ローラ１４、イレー
サランプ１５及びクリーニングローラ１を配置する。感
光ドラム１１は帯電器１２により均一に帯電され、露光
装置により露光され静電潜像が形成され、この静電潜像
は現像装置１３により現像され、トナー像が形成され
る。このトナー像は転写ローラ１４により記録紙（図示
せず）に転写される。次に、感光ドラムはイレーサラン
プ１５により除電される。感光ドラム１１上の残留トナ
ーはクリーニング装置１０により除去される。

【００１８】クリーニングローラ１は、感光ドラム１に
対して適切なニップ幅が形成されるようにセットする。
そして、感光ドラム１１の回転方向と逆方向、すなわち
時計方向に回転し、この回転により発泡ウレタンの表面
の孔の壁部による欠き落し効果に加えて、各溝のエッジ
部の欠き落し作用による機械的なクリーニング作用を行
なう。さらに、本例では、直流バイアス源１６を用いて
クリーニングローラ１をトナー極性とは反対の極性にバ
イアスする。この直流バイアスにより、残留トナー粒子
には機械的な欠き落し作用に加えて静電吸引力が作用
し、残留トナー粒子を良好に除去することができる。

【００１９】本発明によるクリーニングローラは、螺旋
状の溝又は切り込みが形成されているので、クリーニン
グローラ１は感光ドラム１１の表面に対して線接触では
なく、点接触することになる。しかも、溝に形成された
エッジ部は感光ドラム１１の表面に対して時間的に連続
しながらスムースに接触する。従って、感光ドラム１１
上の残留トナー粒子はクリーニングローラ１０のエッジ
部により滑らかに移送されながら掃き落されることにな
る。この結果、感光ドラムの回転力に悪影響を及ぼすこ
となく、残留トナーを払い落すことができる。

【００２０】図３に示す実施例においては、クリーニン
グローラ１０は感光ドラム１１の回転方向と逆方向に設
定したが、複写機の設計に応じてクリーニングローラ１
を感光ドラムと同方向に（反時計方向）により高速で回
転させる場合がある。このような場合、溝のエッジ部に
より掃き取られたトナー粒子は一旦溝の内側に移動する
ため、溝自体が移送装置としての機能を果たすことによ
り、クリーニングローラ１０と感光ドラム１１との間の
接触部に残留トナーのたまりが形成されるような不都合
は発生しない。

【００２１】クリーニングローラ１０は収納容器２０内
に配置し、収納容器２０の感光ドラム１１と反対側にト
ナー除去用のメッシュ部材２１を配置する。クリーニン
グローラ１０側に移行したトナー粒子は、感光ドラム１
１と反対側に移動したとき、メッシュ部材２１とクリー
ニングローラの各突条との衝突による振動によりクリー
ニングローラ１０から払い落されることになる。その
後、クリーニングローラは清浄な状態となり再び感光ド
ラム１１と接触する。

【００２２】次に、クリーニングローラの製造方法につ
いて説明する。図４〜図７は本発明によるクリーニング
ローラの製造方法の順次の工程を説明するための線図で
ある。はじめに、１ｍ×２ｍで高さ１ｍ程度の大きさの
発泡ウレタンの原反を用意する。次に、この発泡ウレタ
ンの原反から所望の厚さの発泡ウレタンシートを作る。
次に、図４に示すように、発泡ウレタンシート２０に溝
又は切り込み２１を一定のピッチで形成する。この切り
込みの形成は、例えば加熱ワイヤを用いることにより容
易に行なうことができる。

【００２３】次に、溝２１が形成された発泡ウレタンシ
ートから、図５に示すような所定長の発泡ウレタン細条
２２を作る。この発泡ウレタンシート２２は平行四辺形
とし、各切り込み２１が２個の辺２２ａ及び２２ｂと平
行になるように切断する。尚、図５のII−II線線断面を
図６に示す。

【００２４】次に、金属製のローラ軸２３を用意し、そ
の外周面に接着層を形成する。尚、導電性の発泡ウレタ
ンを用いる場合には、導電性の接着剤を用いることがで
きる。ローラ軸２３に発泡ウレタン細条２２を、のり巻
きを作るように巻回する。出来たクリーニングローラを
図７に断面として示す。発泡ウレタン細条２２の幅ａを
ローラ軸２３の外周長に等しくなるように設定すれば、
発泡ウレタン細条をローラ軸２３に１回巻き付けること
により、図７に示すクリーニングローラを製造すること
ができる。発泡ウレタン細条をローラ軸２３に巻き付け
る際、ローラの内周長と外周長との差を吸収するように
切り込み２１が開き、適切な開口幅の溝２４が形成され
る。この溝２４は、図１に示すように、ローラ本体の外
周面に沿って螺旋状に形成される。

【００２５】図８は発泡ウレタン細条２２をローラ軸２
３に巻回する際の変形例を示す。本例では、発泡ウレタ
ン細条２２を細長いバンド状に形成し、このバンド状の
発泡ウレタン細条をローラ軸２３に螺旋状に巻回する。
出来上がったクリーニングローラを図９に示す。この場
合でも、溝形成された発泡ウレタンのクリーニングロー
ラを容易に製造することができる。

【００２６】図１０及び図１１は本発明によるクリーニ
ングローラの変形例を示す線図的平面図である。図１０
に示すクリーニングローラはローラ本体３０がローラ軸
線のほぼ中間位置で分割された第１及び第２のローラ本
体部分３１及び３２を有し、これら第１及び第２のロー
ラ本体部分が、これらローラ本体部分の境界線に対して
ほぼ同一の角度で反対方向に延在する螺旋状の溝を有す
る。このように、境界線に対して同一の角度で反対方向
に延在する螺旋状の溝を形成することにより、除去した
トナー粒子をクリーニングローラの両端に向けて移送す
ることができる。

【００２７】図１０に示すクリーニングローラは、その
外周面を中央部から両端部に向けて外径が徐々に減少す
るクラウン形状又は中央部から両端部分に向けて外径が
増大する逆クラウン形状とすることができる。すなわ
ち、螺旋状の溝が左右において反対向きであるため、感
光ドラムや感光体ベルトのようなクリーニングされるべ
き媒体に対してその中央部の両側に対して均一なトルク
を作用させることができる。従って、感光体ベルトや転
写ベルトのように外的負荷によりその走行が影響を受け
易い媒体のクリーニングに好適である。

【００２８】図１１に示すクリーニングローラのローラ
本体には、同一角度で向きが互いに反対の溝をローレッ
ト状に形成する。このように構成することにより、ロー
ラ外周面に多数の溝が形成され、クリーニング性能及び
トナー粒子の移送性能が増大する。尚、図１１に示すク
リーニングローラもクラウン形状又は逆クラウン形状と
することができる。

【００２９】図１２は、本発明により製造されるクリー
ニングローラを転写ベルトのクリーニングに適用した例
を示す。本例では、フルカラーの複写機に適用するもの
とし、転写ベルト４０の走行方向に沿って４個の感光ド
ラムを配置する。転写ベルト４０は２本の駆動ローラ４
１及び４２と１個のアイドルローラ４３によって駆動す
る。そして、駆動ローラ４１とアイドルローラ４３との
間に本発明によるクリーニングローラ４４を配置する。
転写ベルトは外部からの機械的負荷の影響により蛇行し
易い不都合がある。一方、本発明によるクリーニングロ
ーラはソフトタッチで転写ベルト４０に接触するため、
転写ベルトに対する負荷が極めて小さい。従って、本発
明によるクリーニングローラは、ベルト状部分の表面の
クリーニングに極めて有益である。この場合、転写ベル
トの表面の湾曲に整合するように、クリーニングローラ
の外周面をクラウン形状又は逆クラウン形状とすること
ができる。

【００３０】本発明は上述した実施例だけに限定され
ず、種々の変形や変更が可能である。例えば、本発明に
よるクリーニングローラをクリーニングブレードのよう
な他のクリーニング部材と一緒に予備クリーニング部材
として用いることにより一層優れたクリーニング性能を
有するクリーニング装置を実現することができる。例え
ば、クリーニングブレードの上流側に本発明によるクリ
ーニングローラを配置すれば、クリーニングローラによ
り多くの残留トナーが除去されてからクリーニングブレ
ードに移行するので、クリーニングブレードに対するク
リーニング負荷が軽減され、クリーニングブレードの寿
命を改善することができる。この場合、クリーニングロ
ーラは、感光ドラムと同一方向に回転（感光ドラムに時
計方向に回転する場合、クリーニングローラは反時計方
向に回転する）すれば、クリーニングブレードにより除
去されたトナー粒子を移送する機能も同時に達成され
る。

【００３１】さらに、本発明によるローラはトナー供給
ローラとしても利用することができる。すなわち、ロー
ラ外周面に形成した螺旋状の溝はトナーを移送する移送
性能を有しているから、この移送力すなわちトナー搬送
力を利用することにより製造コストの安価なトナー供給
ローラを実現することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるクリ
ーニングローラの製造方法は、発泡ウレタンの原反から
一定のピッチで切り込みが形成されている発泡ウレタン
細条を作り、この発泡ウレタン細条をローラ軸に巻回す
ることによりクリーニングローラを製造しているので、
切削工程を用いることなく製造でき、従って製造時の作
業性が改善されると共に安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造されるクリーニングローラの
一例の構成を示す斜視図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】本発明により製造されるクリーニングローラを
複写機の感光ドラムのクリーニング装置に適用した実施
例を示す線図である。

【図４】切り込みが形成された発泡ウレタンシートを示
す線図的平面図である。

【図５】発泡ウレタン細条を示す線図的平面図である。

【図６】図５のII−II線断面図である。

【図７】出来上がったクリーニングローラの断面図であ
る。

【図８】発泡ウレタン細条の別の巻回方法を示す斜視図
である。

【図９】図８に示す巻回方法により製作されたクリーニ
ングローラを示す斜視図である。

【図１０】本発明により製造されるクリーニングローラ
の変形例を示す線図的平面図である。

【図１１】本発明により製造されるクリーニングローラ
の変形例を示す線図的平面図である。

【図１２】本発明により製造されるクリーニングローラ
を転写ベルトのクリーニングに適用した例を示す線図で
ある。

【符号の説明】

１ クリーニングローラ ２ ローラ軸 ３ ローラ本体 ４ 溝 ２０ 発泡ウレタンシート ２１ 切り込み ２２ 発泡ウレタン細条

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−255373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−89885（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−98549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−10775（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−365068（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−186383（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−106213（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341631（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−155575（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/10 - 21/12 G03G 15/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に螺旋状の溝が形成されている発
   泡ウレタンのクリーニングローラを製造するに際し、 弾性変形可能な発泡ウレタンの原反から発泡ウレタンの
   シートを作成し、この発泡ウレタンシートに直線状の溝
   又は切り込みを一定のピッチで形成し、この溝又は切り
   込みが形成された発泡ウレタンシートを切断して発泡ウ
   レタン細条を形成し、この発泡ウレタン細条を、表面に
   接着層が形成されているローラ軸に巻回することにより
   発泡ウレタンのクリーニングローラを製造することを特
   徴とするクリーニングローラの製造方法。
2. 【請求項２】 前記発泡ウレタン細条に形成された溝又
   は切り込みが、発泡ウレタン細条の長手軸線に対して鋭
   角で延在し、この発泡ウレタン細条をローラ軸に巻回す
   ることによりクリーニングローラの外周面に連続する螺
   旋状の突状が一定のピッチで形成されることを特徴とす
   る請求項１に記載のクリーニングローラの製造方法。
3. 【請求項３】 前記溝又は切り込みを、加熱ワイヤを用
   いて形成することを特徴とする請求項１から３までのい
   ずれか１項に記載のクリーニングローラの製造方法。
4. 【請求項４】 前記発泡ウレタンの原反を導電性の発泡
   ウレタンで構成したことを特徴とする請求項１から４ま
   でのいずれか１項に記載のクリーニングローラの製造方
   法。
5. 【請求項５】 外周面に螺旋状の溝が形成されている発
   泡ウレタンのトナー供給ローラを製造するに際し、 弾性変形可能な発泡ウレタンの原反から発泡ウレタンの
   シートを作成し、この発泡ウレタンシートに直線状の溝
   又は切り込みを一定のピッチで形成し、この溝又は切り
   込みが形成された発泡ウレタンシートを切断してウレタ
   ン細条を形成し、この発泡ウレタン細条を、表面に接着
   層が形成されているローラ軸に巻回することにより発泡
   ウレタンのトナー供給ローラを製造することを特徴とす
   るトナー供給ローラの製造方法。
6. 【請求項６】 前記発泡ウレタンの原反を導電性の発泡
   ウレタンで構成したことを特徴とする請求項６に記載の
   トナー供給ローラの製造方法。