(57)【要約】【課題】            複写機の設計によるトナーの漏出を防ぎ、かつ長期にわたってトナーを印字に寄与せしめることが可能な現像器用フィルタを提供すること。  【解決手段】        実質的に気密性を有し、トナーを収納する現像器に設けた開口に備えられる現像器用フィルタにおいて、熱接着性を有する短繊維同士が熱接着された不織布からなり、厚さが４〜９ｍｍで、見掛け密度が０．０５０ｇ／ｃｍ３以下であること。また、この現像器用フィルタの圧力損失が１０Ｐａ未満であり、実質的に非帯電であることなどによる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に気密性を有し、トナーを収納する現像器に設けた開口に備えられる現像器用フィルタにおいて、
熱接着性を有する短繊維同士が熱接着された不織布からなり、厚さが４〜９ｍｍであって、見掛け密度が０．０５ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする現像器用フィルタ。
【請求項２】
前記現像器用フィルタの圧力損失が１０Ｐａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の現像器用フィルタ。
【請求項３】
前記不織布は、実質的に非帯電であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像器用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機などに搭載される現像器に取り付けられ、高い通気性とトナーの捕捉保持能力とに優れた現像器用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、先進国を中心とし、電子データ化の加速によってペーパーレス化が進められている。しかしながら、種々の情報端末による情報量の増大に伴い、社会習慣に起因する紙媒体での記録保存の頻度は必ずしも下がっていないのが現状である。このため、トナーを用いた電子写真方式のプリンタ、ファクシミリ、複写機など（以下、包括的に複写機と称する）は、オフィス等に不可欠な装置として多数利用され続けており、レーザープリンタに代表される印字速度の高速化も図られている。
【０００３】
周知の通り、複写機には、文字若しくは画像を紙媒体に印刷するため、黒または種々の色彩を帯びたトナーを利用するが、微細な粒子であるため、トナーカートリッジ（以下、本明細書では現像器と称する）にトナーを収納し、搭載される。この現像器は、複写機内で攪拌処理を行って極めて薄い層状としたトナーを、ドラム状の感光体表面に供給する機能を有している。このような現像器に関わる技術として、特開２０００−７５６２４号公報（以下、特許文献１）には、トナー攪拌などに伴う現像器内の陽圧化に対処する技術が提案されている。
【０００４】
この特許文献１に開示されるとおり、画像情報に応じた静電潜像を担う感光ドラムの表面に、トナーが薄層状に塗布された現像ローラを摺擦供給する際、この現像ローラに対して接するトナー塗布ローラが用いられる。これら３種のローラは、互いの相対的な回転速度を高く採るため、接するロール間では逆回転に設定されている。従って、現像器がトナー漏出を防ぐべき、略気密構造を採っているため、現像ローラとトナー塗布ローラとが高速で回転することによって前述の陽圧化を生じる。このため、当該文献技術では、トナーを収容する容器としての現像器にトナーを充填する充填口と、当該充填口に嵌合するキャップとを備えた現像器において、このキャップが１つ以上の孔を有し、この孔に通気度が５ｓｅｃ以下のフィルタが取り付けられている。このようなフィルタを設けることによって、現像器内の陽圧化を抑制し、トナーの意図しない吹出しを低減する構成としている。
【０００５】
また、特開２００８−４６４７６号公報（以下、特許文献２）には、不織布からなる複写機トナー用フィルタが開示されている。この文献技術では繊維長が１〜１０ｍｍであって、分子構造に水酸基を有さない熱可塑性ポリマーからなる合成繊維を主体とし、エアレイド法で形成されたウェブ層Ａと、繊維長が１〜１０ｍｍのポリエステル系熱接着性複合繊維を主体とし、エアレイド法で形成されたウェブ層Ｂとで構成され、各層Ａ、Ｂの繊維の一部または全部が熱溶融接着し一体化したエアレイド不織布からなるフィルタが提案される。上述したウェブ層Ａを構成する、水酸基を有さない熱可塑性ポリマーとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン及び、これらの変性体の群から選ばれた少なくとも１種を用いる。加えて、これら２層に所定の難燃性を付与するため、非ハロゲン系難燃剤の繊維への練り込みが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献２の具体的態様として、捕捉したトナーの保持容量を高くしてロングライフ化を図るため、基材となるフィルタをエレクトレット加工すること、並びにレシプロまたはロータリープリーツ機によって、５ｍｍ以上の山高さでヒダを形成し、加熱することが提案されている。このような形態を採るエアレイド不織布全体として、厚さが０．５〜２．０ｍｍの範囲、好適には１．０〜１．５ｍｍであり、目付は８０〜２００ｇ／ｍ２、好ましくは１００〜１５０ｇ／ｍ２とするのが望ましいと開示されている。
【０００７】
上述の背景から理解できるとおり、複写機の高性能化は日進月歩であり、同時に装置の設置スペースが限られているため、装置全体として小型化の傾向にある。従前、いわゆるモノクロ複写機主体であったレーザープリンタも、多色のトナーを利用したカラーレーザープリンタが主流になっている。このため、係る装置に搭載される現像器も小型化・高集積化が進み、現像器に設けられるフィルタにも、所定の山高さにプリーツ加工した比較的かさばる形態より、平板でコンパクトなフィルタを要望されているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−７５６２４号公報（［特許請求の範囲］、［０００４］、［０００５］、［図２］、［図３］など）
【０００９】
【特許文献２】特開２００８−４６４７６号公報（［特許請求の範囲］、［０００５］、［０００７］、［００２３］、［００２４］、［００２８］、［００２９］、［００３１］など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の特許文献２の技術では、エアレイド不織布で調製したフィルタの好適な見掛け密度が０．０４〜０．４０ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ３程度である。このフィルタをプリーツ加工する場合、その概形において濾過に寄与しない空間が極めて大きいという問題点があった。一般に、プリーツ加工は被加工物の厚さが１ｍｍ程度と小さい紙であれば特許文献２に記載された５ｍｍ程度の山高さとすることは可能であるが、フィルタ自体の厚さが保持量に比例するため、上述した背景技術でトナーの保持容量を大きく採ることは難しい。
【００１１】
また、見掛け密度を大きくして圧力損失を下げ、しかも捕集効率を維持するため、エレクトレット加工が広く行われている。しかし、エレクトレット技術を汎用の現像器用フィルタに適用しても、捕集されたトナーの保持量を大幅に増大させることは難しかった。この点について詳述すれば、この種のフィルタは現像器の急激な圧力上昇を抑える弁としての機能を果たせばよい。ところが、複写機の総稼働時間が長くなるに従ってフィルタ内に捕集されたトナーの目詰まりが進んで圧力上昇の抑制機能を徐々に失い、印字品質を低下させる場合がある。つまり、このフィルタの圧力損失の上昇は、現像器に設けられた塗布ローラ側からの異常なトナー供給に繋がるおそれもある。このため、現像器内の圧力上昇を抑制できれば、敢えて静電的な捕集でフィルタ内に「強固」にトナーを捕集する必要はない。そして、エレクトレット技術を利用したフィルタでは、予め設計された現像器内の圧力の上限値を短時間で迎え、フィルタの寿命を徒に縮めてしまうという問題も有る。
【００１２】
本出願に係る発明者は、この点に着目して鋭意検討した結果、本発明をなしたものであって、本発明の目的は、複写機の設計によるトナーの漏出を防ぎ、かつ長期にわたってトナーを印字に寄与せしめることが可能な現像器用フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的の達成を図るため、本発明の現像器用フィルタの構成によれば、実質的に気密性を有し、トナーを収納する現像器に設けた開口に備えられる現像器用フィルタにおいて、熱接着性を有する短繊維同士が熱接着された不織布からなり、厚さが４〜９ｍｍで、見掛け密度が０．０５０ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴としている。ここに言う「実質的に気密性を有する」とは、前述した現像器の構成において、現像ローラとトナー塗布ローラとの動作に伴う、現像器内に陽圧化を生じ得る状態を意味し、また「開口」とは、特許文献２に規定されたフィルタが備えられる「陽圧」を低減するために孔設された構成成分を言う。
【００１４】
また、本発明の実施に当たり、上述した現像器用フィルタの圧力損失が１０Ｐａ未満であることが好ましい。尚、本発明に言う「圧力損失」とは、所定の風量下に平板状のフィルタを設置した際に生じるフィルタの上流側と下流側との圧力を測定し、その差を言う（実施例欄で詳述）。
【００１５】
さらに、本発明の他の実施形態によれば、上述したフィルタを構成する不織布は、実質的に非帯電であるのが好ましい。ここに言う「非帯電」とは、フィルタに対して積極的な帯電加工を施していない状態を表す。係る構成とすることによって、不織布の構成繊維に接触または衝突したトナーが物理的な作用によってのみ捕集され、当該現像器のフィルタ組み付けから相当の期間が経過した場合でもフィルタの性能劣化が少ない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成を適用することにより、現像器内の陽圧化を制御、抑制して、トナーの意図しない漏出を効率的に防ぎ、トナーによるフィルタの目詰りが生じにくく、長期にわたって利用することができる。また、本発明の好適態様である、フィルタを構成する不織布が実質的に非帯電とする構成により、使用期間の経過による帯電捕集性能の劣化に影響されず、またトナーの極性に影響されることもない。このため、同一粒径のトナーであれば、保持容量が安定した汎用性の高い現像器用フィルタを実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例を説明するため、縦軸に風量（Ｌ／ｍｉｎ）、横軸にトナー含有粉塵供給量（ｇ）を各々採って示す特性曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施に好適な形態について説明する。まず、本発明の短繊維不織布を構成する熱接着短繊維として、２０℃以上の融点差がある２つ以上の樹脂から構成された芯鞘型またはサイドバイサイド型の複合繊維が好適に用いられる。組み合わせとしては、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートと共重合ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンとポリプロピレン、ポリプロピレンと変性ポリエチレン、またポリプロピレンと変性ポリプロピレンなどを使用することができる。このうち、嵩高な濾材となるように柔らかい風合いを持たせるためにポリオレフィンを主体とする熱接着短繊維が好適であり、汎用性の高いポリエチレンを鞘とし、ポリプロピレンを芯とした複合繊維が好ましい。現像器用フィルタは、現像器の現像ローラとトナー塗布ローラとが高速回転する領域近傍に設置されるため、難燃性能が要求される。このため、上述のポリオレフィンに難燃剤が配合されていることがより好ましい。また他の熱接着短繊維としては、柔らかい風合いを維持しつつ、濾材の「へたり」を防ぎ、かつ難燃性を付与するために、ポリエステル繊維を用いても良い。この場合、ポリエチレンテレフタレートを芯に用いることが好ましく、共重合ポリエチレンテレフタレートを鞘とした複合繊維が汎用性の観点で好適である。
【００１９】
このような不織布の厚さは、対象となる当該不織布を２５０ｍｍ角に裁断して４枚重ね、圧縮応力が１．０ｇ／ｃｍ２となるようにステンレスプレートを載せ、市販の３次元測定装置である「Mｉｔｕｔｏｙｏ  Ｃｒｙｓｔａ−Ｐｌｕｓ  Ｍ４４３」（ミツトヨ  クリスタ−プラス  Ｍ４４３：株式会社  ミツトヨ製，商品名）を用いた。この見かけ上の厚さを測定し、４回の平均値として、４〜９ｍｍ、より好ましくは５〜８ｍｍの範囲とするのが良い。この範囲を超えて厚さが大きくなる場合は現像器の大型化を来たし、また、この範囲よりも厚さが小さい場合にはトナーの保持容量を大きく採ることが難しくなる。このような不織布の製造技術は周知のものを適用することができ、市販の短繊維をカード機に通して開繊したウェブを、積層工程で重ね合わせ、低融点繊維の融点以上および高融点繊維の融点以下の温度の熱風をウェブに与えて、繊維交点を熱接着させる。
【００２０】
さらに、このような厚さを基にした見掛け密度は、圧力損失を低く採るために０．０５ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、より好ましくは０．０３ｇ／ｃｍ３以下が良い。この好適範囲を超える場合には圧力損失を下げるためにプリーツ加工などの補助的な加工が必要となる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例として、比較対象のフィルタを含め、平板で評価した結果を説明する。
（実施例１）
まず、本発明の好適な形態である実施例のフィルタとして、以下に示す市販の熱接着性短繊維３種類を混綿し、オーブンで１５０℃の熱処理を施すことにより、平板のフィルタを作製した。
・『チッソ  ＥＳ  ５５１』（ＪＮＣ株式会社製，商品名：ポリプロピレン／ポリエチレンの芯鞘型複合繊維，繊度１．７ｄｔｅｘ×繊維長５１ｍｍ）：３０質量％
・『メルティー  Ｔ−４０８０』（ユニチカ株式会社製，商品名：ポリエチレンテレフタレート／共重合ポリエステルの芯鞘型複合繊維，繊度２．２ｄｔｅｘ×繊維長５１ｍｍ）：３０質量％
・『チッソ  ＥＳ  ２４３』（ＪＮＣ株式会社製，商品名：ポリプロピレン／ポリエチレンの芯鞘型複合繊維，繊度３．３ｄｔｅｘ×繊維長６４ｍｍ）：４０質量％
この実施例に係るフィルタの目付並びに１．０ｇ／ｃｍ２荷重時の厚さを測定したところ、各々、１８０ｇ／ｍ２、６．５ｍｍであり、見掛け密度は０．０２７ｇ／ｃｍ３であった。
【００２２】
（実施例２）
上述した実施例１と同一の繊維組成とした実施例２として、熱風乾燥機の出口で６．５ｍｍに厚さ調整（１．０ｇ／ｃｍ２荷重時）し、目付２４０ｇ／ｍ２、見掛け密度が０．０３７ｇ／ｃｍ３の平板フィルタを作製した。
【００２３】
（比較例１）
次いで、前述した特許文献２と同等なエアレイド法によって、市販の熱接着性繊維である『ＵＣファイバー  ＨＲ−ＬＥ』（宇部エクシモ株式会社製，商品名：ポリプロピレン／ポリエチレンの芯鞘型複合繊維，繊度２．２ｄｔｅｘ×繊維長３８ｍｍ）のみを用いて９８ｇ／ｍ２のウェブを調製し、当該ウェブに『ＩＤＥＭＩＴＳＵ ＰＰ Ｈ−５００００』（株式会社プライムポリマー製，商品名：プライムポリプロ（ナチュラル））を樹脂に用いて平均繊維径約０．７μｍのメルトブロー法による積層を実施した。この後、前述の熱風乾燥機により１４０℃で熱接着し、目付が１０５ｇ／ｍ２、厚さ１．１ｍｍ、見掛け密度が０．０９５ｇ／ｃｍ３の比較例２に係る平板フィルタを調製した。尚、この比較例１の平板フィルタは下流側がメルトブローによる細繊維側となるように用いた。
【００２４】
（比較例２）
次いで、前述した特許文献２に開示のエアレイド不織布からなるフィルタとして、以下に示す熱接着温度が異なる２種類の熱接着性短繊維を混綿してカード機により開繊し、ウェブを調製した。次いで、所定回数積層したウェブをニードルパンチ法で絡合し、続いてオーブンで１５０℃の熱処理を施し、繊維交点を熱接着することで平板のフィルタを作製した。さらに前述した特許文献２と同様、周知の帯電加工機によってエレクトレット加工を施した。
・『ＵＣファイバー  ＨＲ−ＬＥ』（宇部エクシモ株式会社製，商品名：ポリプロピレン／ポリエチレンの芯鞘型複合繊維，繊度６．６ｄｔｅｘ×繊維長６４ｍｍ）：９５質量％
・『ＵＣファイバー  ＨＲ−ＬＩＤ』（宇部エクシモ株式会社製，商品名：ポリプロピレン／ポリエチレンの芯鞘型複合繊維，繊度２．２ｄｔｅｘ×繊維長５１ｍｍ）：５質量％
この比較例２に係るフィルタの目付並びに２０ｇｆ／ｃｍ２荷重時の厚さを測定したところ、１４０ｇ／ｍ２、１．４ｍｍであり、見掛け密度は０．１ｇ／ｃｍ３であった。また、この比較例２を始めとする、本実施例欄で評価したフィルタには、難燃性に関するＵＬ９４規格『発泡材料の水平燃焼試験』（ＡＳＴＭ  Ｄ４９８６）に準じて難燃性試験を実施し、何れも基準を満たしていることを確認した。
【００２５】
（評価試験）
上述した４種類の平板フィルタは、各々、φ２７０ｍｍの円形に裁断し、フィルタの試験装置に装着した。評価試験として、各平板フィルタに対して、リコー株式会社の黄色専用トナー（平均粒径５μｍ）をトナー濃度：７５ｍｇ/ｍ３で負荷し、この評価サンプルの上流と下流との圧力差が１０Ｐａで一定となるように風量を調整しながら風量変化と、下流側におけるトナーの透過量とを監視、測定した。また、各評価試験は下流側へのトナー透過の有無に無関係に継続し、調整した風量が各々のサンプル初期風量の半分になるまで実施した。その結果を図１に示す。
【００２６】
この図１から理解できるように、実施例１では、フィルタへのトナーの積算負荷量は８．２ｇであり、風量の終点（上述した風量が半分にまで低下した時点）までの捕集効率は９０％であった。尚、この評価試験方法に言う捕集効率は、フィルタに捕集されたトナー重量を付加したトナーの総供給量（積算負荷量と称する）で割った百分率として算出した。この実施例１に対して、見掛け密度のみが異なる実施例２では、トナーの積算負荷量が６．６ｇであり、実施例１に比べて約２割減の濾過寿命となり、風量も約３分の２程度の低風量となった。しかしながら、濾過寿命の低下は上述したとおり僅かであることから、実用に供することが可能と判断した。このことから、本発明の構成を適用して見かけ密度を低く抑えることによって、迅速な陽圧の低減を図り得ることが実証された。また、比較例１では、これら実施例１並びに実施例２のサンプルに比べて細い繊維を下流側に配置した構成となっている。風量は実施例の約５分の１以下の初期風量で、陽圧化抑制には極めて低い能力であることが理解できる。さらに、比較例１の評価として、上述した終点までの捕集効率は約５０％であり、風量が半減するまでの積算負荷量は実施例１と同等であるが上流側から下流側に半分のトナーを透過してしまう低効率なフィルタであった。
【００２７】
さらに、帯電加工を施した比較例２では、実施例１のサンプルに比べて、見掛け密度が４倍程度高く、緻密な構造を採っている。このため、１０Ｐａの圧力損失一定の統一条件下では、初期風量は実施例１と同等であり、迅速な陽圧の抑制を図ることができた。しかしながら、この比較例２は、構成繊維が帯電しているため、高い捕集効率を期待したが、終点を迎えるまでの捕集効率は７７％であり、実施例１に較べて約８割と劣っていた。この比較例２と他の実施例並びに比較例との相違点として、エレクトレット技術を採用したフィルタの構成繊維の表面にトナーが捕集され続けることで電荷が中和され、エレクトレット性能が低下したことが原因であると推定される。また、この比較例２は、実施例１、実施例２並びに比較例１の各サンプルに比べて、トナーの積算負荷量が２．８ｇと著しく少なく、所定面積当たりの濾過寿命は実施例の３分の１と極端に短いことが理解できる。これは、薄く高密度なフィルタであるため、捕集したトナーを留めておく構成繊維の間隙が少ないために生じた現象と考えられる。従って、比較例２のようなフィルタ構成では、本来、プリーツ加工を施して濾材面積を大きく採る形態でしか、トナーフィルタとしての有用性を発揮できないものと推定した。さらに、当該比較例２では、見掛け密度が実施例１の約４倍と緻密で目詰りも急速に進むことを確認した。
【００２８】
以上の結果から、実施例の構成を採用することで、現像器内の陽圧化軽減を迅速に図ることができ、かつ平板状のフィルタとしてトナーの漏出を防ぐ高い捕集性能を長時間に渡って持続する現像器用のフィルタを実現し得ることが明らかとなった。
【図１】
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