JP4578095B2 - クリーニングローラ、その製造方法及びその製造に使用するモールド - Google Patents

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、その製造方法及びその製造に使用するモールドに関する。

近年、電子写真技術の進歩に伴い、複写機、プリンター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性が得られないといった成形状の問題を有していた。

上記の問題を解決するために、特許文献１及び特許文献２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

しかしながら、前記特許文献１および２に開示されたメラミン樹脂においても、画像形成装置のクリーニングローラとして使用するうえでは、いまだ十分なものが得られていない。

本発明の目的は、前記従来の問題に鑑み、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、その製造方法及びその製造に使用するモールドを提供するものである。

本発明のメラミン樹脂発泡体からなる発泡体ローラを用いてクリーニングローラを製造するクリーニングローラの製造方法は、
メラミン樹脂発泡体からなる発泡体ローラを用意する工程と、
前記発泡体ローラの表面に形成された不均一な大きさのセルを均一かつ凝縮した緻密な状態になるように、前記発泡体ローラを円筒状モールドに圧入し、径方向に圧縮する工程と、
前記円筒状モールドの外周を加熱する工程と、
前記円筒状モールドから前記発泡体ローラを取り出す工程と、
を有することを特徴とするものである。
前記円筒状モールドには、前記発泡体ローラの挿入側にロート状からなる導入部が形成され、前記発泡体ローラの排出側にラッパ状に広がった導出部が形成されていてもよい。
前記発泡体ローラの挿入方向前部から袋状の挿入補助部材を覆うようにかぶせ、その状態で前記円筒状モールドに挿入してもよい。
前記円筒状モールドの外周を加熱した後、前記発泡体ローラを前記円筒状モールドに入れたまま冷却してもよい。
本発明のクリーニングローラは、前記製造方法により製造されたことを特徴とするものである。

本発明により得られるクリーニングローラは、ローラに形成されるセル（気泡）が全体に微小となり、これによって、圧接力が均一化されるともに、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ものである。

以下、本発明について、図面に基づき説明する。図１は、本発明のローラの製造方法の工程の一例を示す概略図である。図２乃至図１４は、各製造工程を説明する為の詳細図である。

まず、図１乃至図３に示すように、公知の方法により、メラミン樹脂発泡体からなるローラＡ１を形成する。ここでは、メラミン樹脂発泡体をローラ状に形成してあるが、メラミン樹脂発泡体のブロックを切り出した多角形からなるメラミン樹脂発泡体を用いても良い。メラミン樹脂発泡体は、主原料である、メラミンとホルムアルデヒド又はそれらの前縮合体に、発泡剤、触媒、或は極超短波の照射などの適宜の手段によって発泡原料を反応させ、発泡、硬化させることにより得られる。このメラミン樹脂発泡体は、図３に示すように、表面に形成されるセル（気泡）Ｃの大きさが不均一で、特に大きなセルＣ２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、しかも、前述したようにメラミン樹脂の特性から耐磨耗性及び耐久性に欠け、したがってクリーニングローラとしては使用に供し得ないものである。

次ぎに、図４に示すように、発泡体ローラＡ１にシャフトＳを取り付けシャフト付きローラＡ２とする。シャフトＳは、ステンレスなどの金属や樹脂等から形成される。シャフトＳの取り付けは、従来の方法により、例えば、発泡体ローラＡ１の中心部にシャフト挿入用の孔を形成し、外周に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したシャフトＳを前記発泡体ローラＡ１のシャフト挿入孔に挿入し加熱することにより、前記接着剤を溶融し発泡体ローラＡ１にシャフトＳを固定することができる。或は、発泡体ローラを形成するとき、シャフトＳを予めローラ形成用モールド内にセットしておき、発泡体原料をローラモールド内に注入し、加熱発泡させることによってシャフトＳが一体に取り付けられた発泡体ローラを形成することもできる。

次ぎに、図５乃至７に示すように、発泡体ローラＡ２を、この発泡体ローラＡ２の外径Ｄ１よりも小さな内径Ｄ２からなる円筒状モールドＭに圧入し、これにより、発泡体ローラＡ２を径方向Ｄに圧縮する（圧縮した状態の発泡体ローラをＡ３とする）。ここで、円筒状モールドＭの材料としては、特に限定されないが、例えば、金属や樹脂等から構成されるが、後述するように、発泡体ローラを圧縮した状態で加熱装置により加熱するため、熱伝導性の良いアルミニウム、銅、鉄等の金属が好適に使用される。また、発泡体ローラＡ２を円筒状モールドＭに挿入しやすくするため、円筒状モールドＭの内面にフッソ樹脂等をコーティングしておくこともできる。

或いは、発泡体ローラＡ２を円筒状モールドＭに挿入しやすくするために、図５及び図６に示すように、円筒状モールドＭの、発泡体ローラＡ２が挿入される挿入孔に、ロート状からなる導入部Ｔを形成する。

ロート状の導入部Ｔの導入側（図において左側）Ｔ１の内径は、発泡体ローラＡ２の外径Ｄ１よりも十分な大きさの径から形成されており、導入部Ｔの排出側（図において右側）Ｔ２の内径は、円筒状モールドＭの内径Ｄ２と一致して形成されている。これによって、発泡体ローラＡ２は、導入部Ｔの内径の大きい導入側Ｔ１から導入され、排出側Ｔ２を介して円筒状モールドＭ内にスムーズに挿入することができる。

更に、発泡体ローラＡ２を、円筒状モールドＭに挿入し易くするための他の方法として、図８に示すように挿入補助部材Ｅを用いても良い。挿入補助部材Ｅは、好ましくは、発泡体ローラの形状に合わせた袋状のポリエステルまたはポリビニールなどから形成することが好ましく、発泡体ローラＡ２を円筒状モールドＭに挿入するときに、袋状の挿入補助部材Ｅを、発泡体ローラＡ２の挿入方向前部から覆うようにかぶせ（ａ）、その状態で円筒状モールドＭに挿入するようにすることにより（ｂ）（ｃ）、発泡体ローラＡ２を円筒状モールドＭにスムーズに挿入することができる。挿入補助部材Ｅは、発泡体ローラＡ２が円筒状モールドＭ内に完全に挿入された状態（ｃ）で、挿入補助部材Ｅの先端部から発泡体ローラＡ２の挿入方向に引き出される（ｄ）。

円筒状モールドＭの内径は、目的とするローラの径、圧縮率等の観点から、設定されるものであるが、発泡体ローラＡ２の径を１００とした場合、圧縮後に得られる発泡体ローラの径が７４〜８６％、特に８０％程度になるように設定することが好ましい。

発泡体ローラＡ２を円筒状モールドＭに圧入する手段としては、特に限定されず、公知の手段が用いられる。

次ぎに、円筒状モールドＭに圧入された発泡体ローラＡ３を加熱装置Ｈにより加熱する。ここで、加熱する方法としては、特に限定されず、公知の方法が用いられる。加熱温度としては、使用する発泡体の材料、目的とする発泡体ローラの特性（セル数、セル密度等）に応じて適宜設定される。

次ぎに、前記加熱が終了後、発泡体ローラＡ３は、水冷により急速に冷却された後乾燥され、図１０に示すように、円筒状モールドＭから取り出され、水によって洗浄される。取り出された発泡体ローラをＡ４とする。

このとき、導入部Ｔと対称で、図５及び図１０に示すように、前記円筒状モールドＭの排出側に、導出孔がラッパ状に広がる導出部Ｕを形成しておき、発泡体ローラＡ３を取り出しやすくすることもできる。

発泡体ローラＡ４が円筒状モールドＭから取り出されるとき、発泡体ローラＡ３は、径方向Ｄに回復膨張される。

また、加熱された発泡体ローラＡ３は、真空冷却により冷却するようにしてもよい。

また、発泡体ローラＡ４を冷却するにあたり、シャフトを保持するための保持孔を多数穿孔した冷却用板部材を用い、保持孔に発泡体ローラＡ４の一方のシャフトＳを差し込んで、発泡体ローラＡ４を垂直状に立てた状態にして、多数の発泡体ローラＡ４を一度に冷却するようにしても良い。冷却された発泡体ローラをＡ５とする。

次ぎに、冷却された発泡体ローラＡ５の表面を平滑にするために、表面を所定寸法（数ｍｍ）切削し、所望の外径Ｄ４からなる発泡体ローラＡ６とする。切削方法は、公知の方法が用いられる。

尚、この切削は、冷却後の発泡体ローラＡ５の外径や表面特性を所望する設計通りに得るために行うものであり、冷却後の発泡体ローラＡ５が設計通りの寸法及び表面精度が得られている場合は、省略することもできる。

これにより得られた発泡体ローラＡ６は、図１４に示すように、円筒状モールドＭにより圧縮したことにより、圧縮前の発泡体ローラＡ２（図３）に比較して、セルＣ３が極めて小さく、しかもセルＣ３が均一且つ凝縮した緻密な状態になり、これにより、発泡体ローラＡ６による圧接力が均一となるとともに、耐久性及び耐磨耗性も向上し、しかも、発泡体ローラの材料としてメラミン樹脂を用いたことにより、クリーニング性に優れるだけでなく、汚れた場合でも、水で洗浄するだけで汚れを容易に除去し回復させることができ、これによって、画像形成装置におけるクリーニングローラとして好適に使用することができる。

（実施例１）次ぎに、本発明を、実施例により更に詳細に説明する。従来の方法にて長さ２３０ｍｍ、外径１４ｍｍからなるローラ状のメラミン樹脂発泡体ローラＡ１を形成する。

次いで、発泡体ローラＡ１にシャフトＳ挿入用の挿入孔を穿設する。長さ２４０ｍｍ、直径６ｍｍからなるシャフトＳの外周にホットメルトからなるシートを貼着し、次いで、シャフトＳを、発泡体ローラＡ１の挿入孔から挿入し、温度１６０°Ｃにて６０分間加熱し、発泡体ローラＡ１にシャフトＳを取り付け、シャフトが取り付けられた発泡体ローラＡ２を形成する。

この発泡体ローラＡ２を、ロート状の導入部Ｔ及び導出部Ｕを備え、キャビアの長さが２３０ｍｍ、内径１０．０ｍｍのアルミからなる円筒状モールドＭに圧入する。

次いで、円筒状モールドＭの周囲に設けられた加熱装置Ｈを用いて、円筒状モールドＭの外周から、加熱温度２００°Ｃで、６０分間加熱する。

次いで、発泡体ローラＡ３を円筒状モールドＭに入れたまま水に入れて急冷し、乾燥させた後、発泡体ローラＡ３を円筒状モールドＭから取り出す。

次いで、取り出した発泡体ローラＡ４を水に入れて洗浄した後乾燥させ、発泡体ローラＡ５の表面を、切削機Ｋにて、３ｍｍ切削し、長さ２３０ｍｍ、外径８．５ｍｍからなる発泡体ローラ（クリーニングローラ）Ａ６を得る。この発泡体ローラＡ６に形成されたセルは、圧縮前の発泡体ローラＡ１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。

次ぎに、このクリーニングローラＡ６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、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くなった。

更に、クリーニングローラの表面が汚れたところで、クリーニングローラを水で洗浄したところ、表面に付着していたトナーなどの汚れが容易に除去できた。

また、本発明者らの実験によると、発泡体ローラＡ３を加熱後水により急冷することにより、自然冷却した場合と比較して発泡体ローラの径のバラツキが半減することが確認された。

（実施例２）本発明の第２の実施例につき以下に説明する。前記実施例１と同様、発泡体ローラＡ３を円筒状モールドＭに圧入して加熱した後、発泡体ローラＡ３を円筒状モールドＭに圧入した状態のまま真空冷却により冷却を行う。その後、乾燥させた後、発泡体ローラＡ３を円筒状モールドＭから取り出し、切削機Ｋにて切削し、クリーニングローラＡ６を得る。

実施例２のように、加熱工程の後、発泡体ローラＡ３を円筒状モールドＭに入れたまま真空冷却により冷却した場合は、その後の洗浄工程が不要となり加工工程が簡単となる。

本発明のローラの製造方法の工程の一例を示す概略図。 圧縮前の発泡体ローラを示す斜視図。 圧縮前の発泡体ローラのセル（気泡）状態を示す拡大図。 シャフトを取り付けた発泡体ローラを示す正面図。 本発明の圧入工程を示す説明図。 本発明の圧入により変化する発泡体ローラの径を示す側面図。 本発明の円筒状モールドを示す概略図。 本発明の挿入補助部材による挿入方法を示す概略図。 本発明の加熱工程を示す概略図。 本発明の取り出し工程を示す概略図。 本発明の取り出した発泡体ローラの径を示す側面図。 本発明の切削工程を示す概略図。 本発明の切削後の発泡体ローラの径を示す側面図。 本発明の発泡体ローラのセル（気泡）状態を示す拡大図。

符号の説明

Ａ 発泡体ローラ
Ｓ シャフト
Ｍ 円筒状モールド
Ｔ 導入部
Ｕ 導出部
Ｈ 加熱装置
Ｃ セル（気泡）
Ｅ 挿入補助部材
Ｄ ローラ径
Ｋ 切削機

Claims (4)

1. メラミン樹脂発泡体からなる発泡体ローラを用いてクリーニングローラを製造するクリーニングローラの製造方法において、
   メラミン樹脂発泡体からなる発泡体ローラを用意する工程と、
   前記発泡体ローラの表面に形成された不均一な大きさのセルを均一かつ凝縮した緻密な状態になるように、前記発泡体ローラを円筒状モールドに圧入し、径方向に圧縮する工程と、
   前記円筒状モールドの外周を加熱する工程と、
   前記円筒状モールドを冷却後、前記円筒状モールドから前記発泡体ローラを取り出して、水によって洗浄する工程と、
   を有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. 前記発泡体ローラの挿入方向前部から袋状の挿入補助部材を覆うようにかぶせ、その状態で前記円筒状モールドに挿入す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. 前記円筒状モールドには、前記発泡体ローラの挿入側にロート状からなる導入部が形成され、前記発泡体ローラの排出側にラッパ状に広がった導出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニングローラの製造方法。
4. 前記請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載のクリーニングローラの製造方法により製造されたことを特徴とするクリーニングローラ。
   

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