JP2005230662A - ローラの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラの表面を高圧水で洗浄する工程において、防水などの複雑な構成を必要とすることなく、小型で安価な洗浄能力の優れた洗浄装置を提供することにある。
【解決手段】ローラの投入口と取出し口を有する洗浄ボックス、洗浄ノズル、ローラの搬送治具を有するローラの洗浄装置において、
洗浄ボックスの取出し口から投入口へ向かって挿入された搬送治具の一端とこれに対向して配置された搬送治具の他端との間でローラを保持し、洗浄ボックスに対して相対的に搬送治具を移動することにより、ローラの軸方向を進行方向としてローラを洗浄ボックスの投入口から洗浄装置内に搬入し、洗浄ボックス内に配置した洗浄ノズルから高圧水を噴射してローラ表面を洗浄し、洗浄ボックスの取出し口からローラを軸方向に取り出すことを特徴とするローラの洗浄装置を提供した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置に組み込まれる現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等の各種ローラ、または製造途中の前記ローラを洗浄する際に使用する洗浄装置に関する。

レーザプリンターや複写機、ファクシミリ装置などの電子写真方式を採用した各種装置には現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ等のローラが組み込まれている。このようなローラの１例を図１に示す。ローラ１０はシャフト１１と樹脂にて形成される成形体１２、及び樹脂にて形成される表面層１３とを有して形成されているのが一般的である。

このローラの製造方法は、まず、シャフト１１の外周長手方向に成形体１２を形成し、その表面外周を更に電気特性や摩擦帯電性、耐久性などの機能を向上させる目的として表面層樹脂を塗布するのが一般的である。

シャフト１１の外周長手方向に成形体１２を形成する方法としては、成形体１２となる樹脂材料を中空円筒状に押出成形し、シャフト１１を挿入する方法や、然るべき成形金型内にシャフト１１をあらかじめ設置し、樹脂成形体１２を射出成形する方法などがある。

また、表面層を塗布する方法としては、ロールコータ法、ディップ法、スプレー法などが知られており、いずれかの方法において塗布された表面層樹脂を熱風乾燥する方法が一般的である。

この表面層を塗布する工程で、塗布する前のローラ表面にゴミ、繊維、及び樹脂成形部１２を形成する工程において発生する成形体樹脂カスなどが、付着している状態で表面層樹脂が塗布されると、ローラ表面と表面層樹脂の間にゴミ等の異物が閉じこめられ、ローラ表面には異物による凸状の突起物が形成されることとなる。

このローラ表面の異物による突起物は、例えばこのローラが現像ローラの場合、プリンター等から出力された画像においては、点状の濃淡となって画質不良となる。

よって、これらの異物による突起物は、出荷検査の外観検査において不良品として処理され、収率に大きく影響することとなる。

そこで、表面層塗布工程の直前にローラ表面を洗浄する工程が必要となる。洗浄方法として、ブラシやスポンジ等で擦る方法も考えられるが、樹脂成形部の特性によっては、表面にタック性（粘着性）があり、ゴミ等を吸着しやすいという問題がある。但し、その粘着性は水等の液体を介すると、弱まるもことが多く、高圧水による洗浄が行われることが多い。

例えば、ローラの端部のシャフト部を支持し、ローラに回転力を付与する回転機構と高圧水を噴射するノズルをローラの軸方向に移動する機構等が配設された洗浄装置（例えば、特許文献１、特許文献２参照）があるが、ローラに回転力を付与する回転機構やノズルの移動機構などを防水化する必要があったり、洗浄装置へのローラ投入口からの高圧水の噴き出しなどの対応が必要となる。

よって、それらの対応策を講じることにより、装置のコストアップとなり、ひいては、製品のコストアップとなる。

また、例えば、洗浄装置からの高圧水の噴き出し防止策として、ローラ投入に合わせて、洗浄装置の投入口にシャッタを設けるなどの複雑な機構を設置すれば、装置のトラブルの原因となったり、それらの可動部が短寿命となることは自明である。

また、洗浄装置内にローラをローラの軸方向に対し垂直方向へ搬送する機構を設けた装置の場合（例えば、特許文献３参照）などは、一定時間内の処理能力を向上させるために、搬送間隔を縮める目的のためには、洗浄装置内にローラを複数本投入する必要があり、その洗浄装置は、大きくなってしまう。また、本ローラは前述のように、プリンター等に使用されるローラであり、そのローラの軸方向の長さは、出力される紙のサイズである、Ａ４サイズ、Ａ３サイズ、Ａ２サイズなどがあることは周知であり、ローラ全体を洗浄装置内に投入する装置の大きさは、計り知れないものとなる。

また、これらの洗浄装置から取り出されたローラは、まだ水滴が残っており、この水滴を除去するには、後工程に乾燥工程を経なければならないことになる。
特開平１１−６０７号公報 特開２００１−３２７９３２号公報 実開平５−４４２７０号公報

このようにローラの表面を洗浄する装置においては、洗浄装置内の防水機構や高圧水の噴き出し防止等の対応策を講じる必要があり、また、ローラ全体を洗浄する装置であるために装置の大きさがローラに比較して非常に大きくなり、装置のコストアップや装置の安定稼動に不安が残るという課題があった。

本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄装置を小さく形成することを可能とし、装置内には簡単な機構のみで、高圧水の噴き出しのない洗浄装置を提供することである。

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ローラの投入口と取出し口を有する洗浄ボックス、洗浄ノズル、ローラの搬送治具を有するローラの洗浄装置において、洗浄ボックスの取出し口から投入口へ向かって挿入された搬送治具の一端とこれに対向して配置された搬送治具の他端との間でローラを保持し、洗浄ボックスに対して相対的に搬送治具を移動することにより、ローラの軸方向を進行方向としてローラを投入口から洗浄ボックス内に搬入し、洗浄ボックス内に配置した洗浄ノズルから高圧水を噴射してローラ表面を洗浄し、洗浄ボックスの取出し口からローラを軸方向に取り出すことを特徴とするローラの洗浄装置を開発した。また、更にローラを周方向に回転させることを特徴とする、前記ローラの洗浄装置を開発した。

また、更にローラの洗浄面に対して高圧水を鋭角に噴出することを特徴とする、前記ローラの洗浄装置を開発した。

また、更に洗浄ボックス内に２以上の洗浄ノズルを有し、該洗浄ノズルが、投入口と取出し口の中心を結ぶ軸延長線上で高圧水同士が直接衝突しない様に配置されていることを特徴とする、前記ローラの洗浄装置を開発した。

また、更に洗浄ノズルの噴射パターンが楕円形で、更にその長径がローラの搬送速度と回転速度で合成されるローラ表面の移動方向に対して垂直となる様に配置されていることを特徴とする、前記ローラの洗浄装置を開発した。

また、更に投入口と取出し口から選ばれる少なくとも一方に、エアを吹き出すリングノズルを配置することを特徴とする、前記ローラの洗浄装置を開発した。

また、更にローラが洗浄ボックスの投入口に搬入される前にローラに対し界面活性剤または溶剤を塗布する機構を有していることを特徴とする、前記ローラの洗浄装置を開発した。

本発明のよれば、簡単な構造で小型の洗浄能力の優れた高圧水の噴き出しのない洗浄装置の提供が可能で、結果的に、安価で安定稼動が望まれる樹脂ローラの洗浄装置の提供が可能となる。

以下、本発明を図面を用いて説明するが、本発明の主旨を損なわない範囲で、各種構造が利用できる。

本発明の一実施形態を図２に示した。高圧水を噴射する洗浄ノズル１４と、ローラを投入する投入口１６ａ、及びそれを取り出す取出し口１６ｂを有する洗浄ボックス１５、更に一対の搬送治具１８ａ、１８ｂを有して構成されている。

まず、洗浄をおこなうローラ１０を洗浄ボックス１５の投入口１６ａから投入し、ローラが高圧水を噴射するノズル１４の近傍を通過することにより、ローラ表面のゴミなどの異物が高圧水で除去され、ローラは取出し口１６ｂから取り出されるものである。洗浄ボックスの投入口１６ａ、及び取出し口１６ｂは、洗浄するローラの外径よりも僅かに大きい内径に設定されていることが、洗浄水の噴き出しが低減でる点で好ましい。尚、同一開口部を投入口と取出し口とすることも可能である。

洗浄ノズルの噴射パターン（断面形状）は、円形や楕円形（全体形状が略円錐状）、更に四角形等（全体形状角錐状）、各種形状を使用することが可能である。また、リングノズルを使用し、噴出パターンを円筒状とすること等も可能である。

洗浄ボックスに内設される洗浄ノズルは１個、若しくは複数個のノズルが内設可能で、ローラを洗浄ボックスに通過させる際にノズルの噴射パターンやノズルの個数、洗浄効果などを考慮しながら、同時にローラを回転、若しくは無回転で行うこと等が選択できる。ローラを回転する場合は、搬送治具１８a、１８ｂには、少なくともどちらか一方にローラ１０に回転力を与える駆動源が接続されていることが好ましい。

また、２以上の洗浄ノズルを設置した場合、洗浄ノズルから噴射される高圧水が、複数個合流することにより、洗浄ボックスの投入口、或いは取り出し口から噴出する場合があり、それを防止する目的で、投入口と取出し口の中心を結ぶ軸延長線上で高圧水同士が直接衝突しない様に洗浄ノズルを配置することが好ましく、例えば、洗浄ノズルの取り付け位置を洗浄ボックスのローラ進行方向にずらして、洗浄ボックスに内設することも有効である。

また、洗浄ボックスの投入口や取出し口に、洗浄ボックスからの高圧水の噴出防止や洗浄後のローラ表面に付着した洗浄液の除去用として、円筒状で円筒の内面から高圧エアを噴出するリングノズルを設置することが可能である。

なお、高圧洗浄に用いられる洗浄液は、各種液体が使用可能で、洗浄効果を増強する目的で、界面活性剤やアルコールなどの溶剤を含んだ洗浄液等も使用することができる。しかし、後工程で洗浄液の添加物を除去する工程を省略するためには、純水を使用することが望ましい。

更に、ローラを洗浄ボックスに投入する前に、ローラ表面に界面活性剤やアルコール、アセトンなどの溶剤を噴霧し、異物をローラ表面から浮かして、洗浄ボックス内での高圧水洗浄で異物を落としやすくすることも効果的である（この様な機構を装置に持たせることも好ましい）。

図３、図４、図５は、本発明の洗浄装置の一例を用いて動作の概略を説明する図である。

まず、あらかじめ搬送治具１８ｂを洗浄ボックス１５の取出し口１６ｂ（影部に配置されていることから図示せず）から投入口１６ａに向けて挿入し、ローラ１０をもう一方の搬送治具１８ａと挟んで保持する。（図３）
次に、搬送治具で保持したまま、ローラ１０を回転、若しくは無回転でローラの軸方向を進行方向とし、洗浄ボックス１５内に徐々に挿入する。この時、必要に応じ、投入口１６ａにエアのリングノズル１７ａを配置していてもよい。

洗浄ボックス１５には、高圧で水を配送する高圧ポンプが接続されている洗浄ノズル１４ａ、及び１４ｂが内設されている（本説明では洗浄ノズルは２本であるが、１、または２以上の各種本数を設けることができる。）。また、洗浄ボックス内に噴射された高圧水やエアのリングノズルから吹き出されたエアを排出するために排気ダクト１９が接続されており、それらを排気ポンプで排気する。排気ポンプは、エアや洗浄液、異物などが含まれているために、いわゆるミストセパレータと称する排気ポンプが好適に使用され、エアと洗浄液に分別される。回収された洗浄液は、異物を取り除くフィルターを通過し、例えば給水タンクに送られて、再利用される。

次に、ローラ１０は洗浄ボックス１５内を通過しながら（図４）、例えば取出し口に取り付けられたエアのリングノズル１７ｂ（影部に配置されていることから図示せず。例えば、投入口に設けたリングノズル１７ａと同様の構造が利用できる）で順次、洗浄液が除去され、ローラ１０が、洗浄ボックスを完全に通過した時点で、例えばローラ１０を他の機構でチャックし、搬送治具１８ａ、１８ｂがローラ１０を解放し、ローラ１０が取り出されることになる。（図５）
尚、本一例はローラを搬送治具でローラの軸方向に搬送するものであるが、逆に洗浄ボックスをローラの軸方向へ移動させても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

図６は、３本の高圧水噴射ノズルをローラの外周に均等に配置した一例である。

図７は、ローラの洗浄面に対して高圧水を鋭角に噴出する為に、洗浄ノズル１４を傾斜させて洗浄ボックスに内設した一例を示している。角度θｔが鋭角となる様に洗浄ノズル１４を傾斜させることにより、異物２０とローラ表面の間に高圧水を噴射することで、より効率よく異物が除去できる。洗浄の効率を考えると図７の様に高圧水を搬送方向と逆方向に噴射することが好ましいが、噴射される高圧水は非常に高速であり、ローラの搬送速度はこれに比べて一般に遅いので、この様な場合には搬送方向と同じ方向に噴射することも可能である。この噴射角度θｔは、異物とローラの表面の間隙に高圧水を噴射することにより効果が上がるが（その為にθｔが大き過ぎるとその効果が薄れる）、あまりに角度が小さいと噴射する位置精度が厳しくなる為、、１０度から６０度が望ましい。

図８は、洗浄ノズルの噴射パターンが楕円形状であるノズルを使用した一例である。この場合、楕円の長径がローラの搬送速度と回転速度（回転数）で合成されるローラ表面の移動方向に対して垂直となる様に配置されていることが、異物除去が好適に行える点で特に好ましい（噴射パターンが四角形等の形状であっても、長辺側がローラ表面の移動方向に対して垂直となる様に配置されていることが好ましい）。

尚、ローラの外径をＤ（ｍｍ）、ローラの軸方向の搬送速度をＶ（ｍｍ／sec）、ローラの回転数をＲ（rpm）とするとき、送りピッチＰ＝Ｖ／（Ｒ／６０）（mm／sec）となり、洗浄ノズルの楕円形状噴射パターンの長径方向とローラの軸方向とで形成される洗浄ノズルの傾斜角度θpは、
θｐ＝tan^-1(P／（πＤ）)
となる。尚、上記で算出されたθpのセッティング公差は、各構成部品の機械的寸法精度を向上させ、±２０°以内で内設するのが好ましい。

また、洗浄ノズルの噴射パターンが、円形の場合は直径が、楕円形の場合は長径が、送りピッチＰよりも大きくなることが特に好適である（ローラの全表面に高圧水を噴射する為に重要である）。そのためにローラの回転数Rや搬送速度V、ノズル距離、ノズルの噴射パターン、複数個の洗浄ノズルの使用、などで条件を満たすことが必要である。

図９は、洗浄ボックス１５の側面に設けられた投入口、及び取出し口に高圧水の噴き出し防止、及びローラの水切り対策を目的にエアのリングノズル１７a、及び１７ｂを取り付けた一例である。

これらは、ローラ投入口、及び取出し口に円筒状で円筒内部から高圧エアが均等に噴射されるリングノズル１７ａ、１７ｂでエアのカーテンを作り、洗浄ボックスからの洗浄液の噴き出しを防止している。

また、取り出し口に設置されたエアのリングノズルは、ローラの表面に付着した洗浄液の水滴をローラの搬送時に順次、除去するものとしても利用している。

これらのエアのリングノズルは、その効果を増強するために、リングノズルを複数個直列に接続することも可能である。

また、洗浄ボックス内に２以上の洗浄ノズルを配置する場合、洗浄ノズルから噴射された高圧水が洗浄ボックスの投入口や取り出し口から噴出するのを防止する目的で、投入口と取出し口の中心を結ぶ軸延長線上で高圧水同士が直接衝突しない様に洗浄ノズルを配置することが好ましく、図９では、この為に洗浄ノズル１４a、１４bの取り付け位置を洗浄ボックスのローラ搬送進行方向にずらして、洗浄ボックスに内設してある。

以下に、本発明の非限定的な実施例について説明する。

使用したローラは、ローラ外径がφ１６ｍｍ、樹脂成形部の長さが２５０ｍｍで、シャフト端部の外径がφ８ｍｍである。

洗浄ボックスは円筒状で、外径がφ１４０mm、軸方向の長さが１５０ｍｍである。

洗浄ノズルは、スプレーイング社製＃２５０１を２個使用し、円筒状の洗浄ボックスに洗浄ボックスの中心から放射状に、２個の洗浄ノズルを９０度の角度で、ノズル先端部とローラ表面との距離が１０mmの高さになるよう内設した。また、洗浄ノズルの取り付け位置は、ローラの搬送進行方向に２０mmずらし、ローラの洗浄面とローラの搬送方向とで成立する角度θtは、ノズルＡは４５度、ノズルＢは３０度で傾斜させている。

また、洗浄ノズルの楕円形状噴射パターンの長径方向とローラの軸方向とで形成される洗浄ノズルの傾斜角度θpは、ノズルＡ、及びノズルＢ共に１５°に設定した。

ローラの回転数は５００ｒｐｍで、搬送速度は６０mm／secである。

高圧水は、純水を使用し、圧力は、４MPaにした。

円筒状の洗浄ボックスの投入口、及び取出し口には、エアのリングノズルが取り付けられており、エア圧力は０．４MPaにした。

以上の条件で、ローラ表面にゴミ、繊維、樹脂カスなどの異物が付着したローラを洗浄した結果、ローラ表面の異物は、完全に除去された。

一般的な樹脂ローラの断面図である。 本発明の１つの実施態様における洗浄装置の実施例である。 本発明の洗浄装置を用いた工程の動作説明図（搬送治具によるローラの保持）。 本発明の洗浄装置を用いた工程の動作説明図（洗浄ボックス内をローラが通過）。 本発明の洗浄装置を用いた工程の動作説明図（搬送治具からローラの解放）。 本発明の１つの実施態様における洗浄装置。 洗浄ノズルを傾斜させた本発明の一例。 楕円形状噴射パターンの洗浄ノズルでノズルを傾斜させた本発明の一例。 本発明の１つの実施態様である洗浄装置。

符号の説明

１０ ローラ
１１ シャフト
１２ 樹脂成形部
１３ 表面層
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 洗浄ノズル
１５ 洗浄ボックス
１６ 投入口、取り出し口
１６ａ 投入口
１６ｂ 取出し口
１７、１７ａ、１７ｂ エアのリングノズル
１８、１８ａ、１８ｂ 搬送治具
１９ 排気ダクト
２０ 異物
２１ ローラの搬送速度と回転速度で合成されるローラ表面の移動方向

Claims (7)

1. ローラの投入口と取出し口を有する洗浄ボックス、洗浄ノズル、ローラの搬送治具を有するローラの洗浄装置において、
   洗浄ボックスの取出し口から投入口へ向かって挿入された搬送治具の一端とこれに対向して配置された搬送治具の他端との間でローラを保持し、
   洗浄ボックスに対して相対的に搬送治具を移動することにより、ローラの軸方向を進行方向としてローラを投入口から洗浄ボックス内に搬入し、
   洗浄ボックス内に配置した洗浄ノズルから高圧水を噴射してローラ表面を洗浄し、
   洗浄ボックスの取出し口からローラを軸方向に取り出すことを特徴とするローラの洗浄装置。
2. ローラを周方向に回転させることを特徴とする、請求項１に記載のローラの洗浄装置。
3. ローラの洗浄面に対して高圧水を鋭角に噴出することを特徴とする、請求項１または２の何れか１項に記載のローラの洗浄装置。
4. 洗浄ボックス内に２以上の洗浄ノズルを有し、該洗浄ノズルが、投入口と取出し口の中心を結ぶ軸延長線上で高圧水同士が直接衝突しない様に配置されていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載のローラの洗浄装置。
5. 洗浄ノズルの噴射パターンが楕円形で、更にその長径がローラの搬送速度と回転速度で合成されるローラ表面の移動方向に対して垂直となる様に配置されていることを特徴とする、請求項２から４の何れか１項に記載のローラの洗浄装置。
6. 投入口と取出し口から選ばれる少なくとも一方に、エアを吹き出すリングノズルを配置することを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載のローラの洗浄装置。
7. ローラが洗浄ボックスの投入口に搬入される前にローラに対し界面活性剤または溶剤を塗布する機構を有していることを特徴とする、請求項１から６の何れか１項に記載のローラの洗浄装置。

Images