(57)【要約】【課題】  電子写真機構における現像ローラなどの回転軸からトナーなどの微粉末体が外部へ漏出することを防止するシート状の軸シール材を提供する。【解決手段】  密度０.２〜０.６ｇ／ｃｍ3である単層ないし複数層の不織布またはフェルトのシート素材からなり、その穴開き平面形状における内周面が円形および外周面が非円形の異形であり、シール素材が羊毛を主体とするフェルトであると好ましく、穴開き平面形状における外周面が三角形から十六角形の正多角形である。【選択図】  図３
0003139136.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電子写真機構における現像ローラなどの回転軸からトナーなどの微粉末体が外部へ漏出することを防止するシート状の軸シール材であって、密度０.２〜０.６ｇ／ｃｍ3である単層ないし複数層の不織布またはフェルトのシート素材からなり、その穴開き平面形状における内周面が円形および外周面が非円形の異形である軸シール材。
【請求項２】
シール素材が羊毛を主体とするフェルトである請求項１記載の軸シール材。
【請求項３】
穴開き平面形状における外周面が三角形から十六角形の正多角形である請求項１または２記載の軸シール材。
【請求項４】
穴開き平面形状における外周面が正六角形である請求項３記載の軸シール材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、電子複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ受信機、印刷機能付きワードプロセッサのような電子写真機構において、現像ローラなどにおける回転軸からのトナー漏出を防止するために用いる軸シール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真機構は、現在では図１のように、消耗部品をカートリッジ化することが多く、現像ローラ１および感光ドラム２および他の基材を一体化し、プロセスカートリッジ３としてユーザ自身で交換可能になっている。カートリッジ３において、現像容器５中のトナーを現像ローラ１の周面に供給し、クリーニング機構７が一次転写後に感光ドラム２の表面から残トナーを掻き取り、該クリーニング機構で生じた廃トナーをクリーニング容器８内へ排出し、該カートリッジの交換時に同時に廃棄する。
【０００３】
カートリッジ３では、微粉粒体のトナーが少量でも外部へ漏出すると使用者の手を汚し、仕事環境を著しく損なうので、トナーが存在する個所に各種のシール部材を取り付けてトナー漏出を未然に防いでいる。例えば、現像ローラ１の両端部にシール材１０を取り付け、一方、クリーニング機構７では、回収した残トナーが両端部のシール材１２によって容器開口部１４の両側から漏出することを防いでいる。カートリッジ３において、現像ローラ１や感光ドラム２の周辺は一時的に１００℃前後に達することがあるため、シール材１０，１２として摺動性と耐熱性が優れた羊毛フェルトやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維のフェルトを使用することが一般的である。
【０００４】
シール材１０，１２は、稼動部材のスムースな回転を維持し且つ高い密接度を要求されるため、通常、感光ドラムなどに接触するフェルトと、弾性を付与するウレタンフォーム層との２層構造になっている。この種のシール材の公知例として、特開昭６１−１２９６６４号、特開平４−１３４３７４号、登録実用新案第２５３７６１３号が存在する。本出願人も、実用新案登録第３１１１８９５号および第３１１２８６２号において、繊維断面に鋭角が形成されたＰＴＦＥ繊維のニードルフェルトを使用することにより、トナーの漏出防止をいっそう高めている。このフェルトは、現像ローラ１や感光ドラム２の周辺における平坦な個所に用いた場合、トナーの漏出防止を十分に発現する。
【特許文献１】特開昭６１−１２９６６４号公報
【特許文献２】特開平４−１３４３７４号公報
【特許文献３】登録実用新案第２５３７６１３号公報
【特許文献４】実用新案登録第３１１１８９５号公報
【特許文献５】実用新案登録第３１１２８６２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
プロセスカートリッジ３において、各種のシール材１０，１２を設置すると、稼動部材のスムースな回転を維持し且つトナーの漏出防止を発揮するけれども、このような措置だけではトナーの漏出防止は未だに完全ではなく、依然として微量の微粉粒体であるトナーが外部へ漏出することがある。このトナー漏出の状況を詳細に検査すると、トナーは現像ローラ１の回転軸１６を通って外部へ漏れることが判明した。また、カートリッジ構造によっては、感光ドラム２の回転軸１８または帯電ローラ２０の回転軸からごく微量のトナー漏出が発生していた。
【０００６】
現像ローラ１などの回転軸１６は、その端面と軸受部の壁面との間隔が殆どないので、該軸受部の周端部にＯ−リングを設置することが多く、回転軸１６からトナーの漏出を完全阻止することは不可能であった。このため、薄いスポンジシートを軸受部の壁面に貼り付けても、トナー漏出の防止効果があまり上がらず、一方、シール材を回転軸に巻き付けても、該シール材が回転軸とともに回ってしまって漏出防止を達成できない。
【０００７】
本考案は、電子写真機構に用いるシール材に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、現像ローラなどの回転軸周辺に取り付けた際に該回転軸とともに回転せず、該回転軸からトナーが漏出することを効果的に防止できる軸シール材を提供することを目的としている。本考案の他の目的は、カートリッジ内部の狭い間隙に配置できる小型の軸シール材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案に係る軸シール材は、電子写真機構における現像ローラなどの回転軸からトナーなどの微粉末体が外部へ漏出することを防止する。本考案の軸シール材は、密度０.２〜０.６ｇ／ｃｍ3である単層ないし複数層の不織布またはフェルトのシート素材からなり、その穴開き平面形状における内周面が円形および外周面が非円形の異形である。
【０００９】
本考案の軸シール材において、シール素材は羊毛を主体とするフェルトであると好ましい。また、本考案の軸シール材では、穴開き平面形状における外周面が三角形から十六角形の正多角形であり、望ましくは平面形状における外周面が正六角形である。
【００１０】
本考案を図面に基づいて説明すると、本考案に係る軸シール材２２（図２）は、図３に例示するようにプロセスカートリッジ３の現像ローラ１の回転軸１６の基端部周辺に取り付け、さらに感光ドラム２の回転軸１８および帯電ローラ２０の回転軸などに設置してもよい（図１参照）。軸シール材２２は、着脱可能なカートリッジ３における現像ローラ１や感光ドラム２だけでなく、さらに各種の電子複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ受信機の本体に回転可能に設置した現像ローラや感光ドラムなどにも適用できるのは当然である。
【００１１】
図１において、軸シール材２２（図２）を適用するカートリッジ３は、現像ローラ１を有する現像容器５と、感光ドラム２、帯電ローラ２０およびクリーニング機構７を有するフレーム２４とによって構成し、該現像容器がフレーム２４に対して揺動可能になるように取り付ける。カートリッジ３をプリンタ本体に着脱可能に収納すると、該カートリッジの上方には、レーザビーム２６を照射してドラム表面に静電潜像を形成する露光機構が配置され、感光ドラム２の下周面には、現像したトナー像を一次転写する転写ローラ３０が接触する。転写紙３２は、感光ドラム２と転写ローラ３０との間を通過し、該転写紙の送り方向である矢印の前方に定着装置（図示しない）を配置する。
【００１２】
感光ドラム２には、ＯＰＣなどの感光層をアルミニウムシリンダ体の外周面に設けている。カートリッジ３が収納されたプリンタにおいて、感光ドラム２は矢印向きに所定の周速度で回転され、該ドラムは、その回転に従って、ドラム表面を一様に帯電させる帯電ローラ２０と接触してから、順次、レーザビーム２６の照射による露光機構、現像ローラ１さらに転写ローラ３０と接触する。感光ドラム２は、現像容器５の現像ローラ１でドラム表面に形成されたトナー像を転写紙３２に一時転写した後に、転写後の残トナーを除去するクリーニング機構７と接触する。
【００１３】
プロセスカートリッジ３において、現像ローラ１の回転軸１６は、図３に示すように現像容器５の両側壁軸受部３４に回転自在に支承され、このような軸受部については、感光ドラム２の回転軸１８および帯電ローラ２０の回転軸を支承するフレーム２４についてもほぼ同様である。軸受部３４は、図３または図４から明らかなように、回転軸１６が挿入可能な貫通孔３６または盲孔からなり、該軸受部周辺の壁面に凹み３８を設ける。凹み３８では、その外周面の平面形状は軸シール材２２のそれとほぼ等しく、その深さは軸シール材２２の厚みと同等またはそれ以下である。
【００１４】
軸シール材２２は、比較的柔軟で熱安定性が良好な天然ないし合成繊維のフェルト４０（図５）または不織布からなる。フェルト４０は、ニードルパンチフェルトまたは天然繊維からなる縮充フェルトなどであり、一方、不織布を使用する場合には、湿式ないし乾式不織布またはスパンボンドなどのいずれでもよい。
【００１５】
軸シール材２２を構成する有機繊維は、一時的に１００℃前後に達する現像ローラ１や感光ドラム２の軸受部周辺に使用できる程度に耐熱性であればよく、高い摺動性を有する点でＰＴＦＥ繊維であると好ましい。耐熱性の有機繊維は、１８０〜２３０℃に達する可能性がある軸受部の場合には、ＰＴＦＥ繊維または他のフッ素系繊維、ポリイミド繊維および／またはアラミド繊維から選択すると望ましい。これらの繊維は、その物性を損なわない程度に、耐熱性の有機繊維または他の無機または有機繊維を混綿して使用することも可能である。
【００１６】
一方、軸シール材２２を構成する天然繊維は、羊毛や兎毛などの獣毛を主としたフェルティング性を有する繊維からなり、通常、ラップフォーマによってカードウェブを重ねたラップを原料として用いる。このラップは、ハードニング加工によって水分と熱を与えた後に圧力と振動を加えて繊維をある程度絡合させる。使用可能な天然繊維は、羊毛、兎毛、牛毛、山羊毛などの獣毛であり、ポリエステル繊維やナイロン繊維などの合成繊維を一部加えることも可能である。天然繊維は、ハードニング加工である程度絡合させた後に、縮充加工において、縮充助剤を加えて再び水分と熱の存在下で機械的作用を与える。この縮充加工は、ハンマー式縮充機、ストック式縮充機またはローラ縮充機などを用いる。フェルト４０において、例えば羊毛である天然繊維の繊径は１８〜２３μｍ、好ましくは１８〜２１μｍである。
【００１７】
縮充加工後のフェルトは、幅出し乾燥の後に、仕上げ工程において、表面の毛羽を刈り取るシャーリングを行い、所望に応じてその前に針布またはエメリー巻ロールでブラッシングする。また、サンドペーパ巻きロールを用いる毛刈処理などによって表面の毛羽をカットすることも可能である。フェルト用のシャーリング機は、プレーンカットまたはパイルカットのスパイラルナイフであり、表面に現れたバーなどをピンセットによって星取り作業を追加してもよい。仕上げの最終工程はプレスであり、薄物長尺フェルトではロータリプレス機、中厚以上のシートフェルトではプレートプレス機を使用する。
【００１８】
得たフェルトまたは不織布の表面には、スプレーまたはコーティングによってフッ素樹脂加工を施すことも可能である。この樹脂加工に用いるフッ素樹脂は、ＰＴＦＥ粒子の粒径０.１０〜０.３５μｍ、濃度約６０重量％の水性ディスパージョンであり、通常、非イオン界面活性剤を加えて安定化させている。このフッ素樹脂は、ＰＴＦＥ樹脂のほかに、潤滑性と非粘着性を有するフッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）やテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの樹脂でもよい。
【００１９】
得たフェルト４０または不織布は、単層ないし使用繊維が異なる複数層で構成し、密度が０.２〜０.６ｇ／ｃｍ3であることが望ましく、所望に応じて基布を介在させることも可能である。この際に、密度が０.２ｇ／ｃｍ3未満であると、繊維組織が粗になりすぎてトナーの漏出を十分に阻止することができず、一方、密度０.６ｇ／ｃｍ3を超えると、軸シート材２２による摩擦抵抗が大きくなりすぎて現像ローラ１などの回転を阻害し、摩擦抵抗によって回転軸１６などが発熱しやすくなる。
【００２０】
軸シール材２２には、フェルト４０または不織布を単独で使用しても、図５に示すように、さらに所望のクッション層４２を貼り付けてもよい。クッション層４２は、ポリウレタンフォーム、ポリエステル不織布やニードルフェルトなどであればよく、クッション性があればポリウレタン以外の他のスポンジゴムなども使用可能である。クッション層４２は、ポリウレタンフォームであれば厚さ０.５〜４ｍｍであると好ましい。
【００２１】
フェルト４０またはクッション層４２の下面には、さらに両面テープを接着することも可能である。
【００２２】
軸シール材２２を製造するには、フェルト４０または不織布などのシート素材４６（図５）を所定の平面形状に打抜くかまたは裁断する。軸シール材２２の平面形状は、軸受部３４の凹み３８のそれに対応させ、その穴開き平面形状において内周面が円形であり且つ外周面が非円形の異形であることを要する。軸シール材２２の内周面は、回転軸１６の直径とほぼ等しい内径の円形平面である。軸シール材２２の外周面は、通常、六角形平面であり、所望に応じて三角形から十六角形の正多角形平面としてもよく、さらに楕円形平面、菱形平面や歯車形などの異形平面にすることも可能である。
【００２３】
軸シール材２２を軸受部３４の凹み３８内に嵌め込んで貼着すると、図３に示すように、その内周面４８は回転軸１６の周面と接触し、且つその表面５０は現像ローラ１などの端面５４と接触する。軸シール材２２は、内周面４８および表面５０が回転軸１６や現像ローラ１の端面と接触しても、回転軸１６の回転を阻害することなく、微粉粒体であるトナーがカートリッジ３の外部さらに電子写真機構外部へ漏出することを防止する。
【考案の効果】
【００２４】
本考案に係る軸シール材は、無給油摺動性および低摩擦性を有する天然ないし合成繊維のフェルトまたは不織布からなる。本考案の軸シール材は、現像ローラや感光ドラムなどの回転軸に対して静止しており、内部で飛散するトナーが回転軸から外部へ漏出することを防止する。本考案の軸シール材は、現像ローラや感光ドラムなどのスムースな回転を維持するとともに、電子写真機構からごく微量のトナーが外部へ漏出することを防止し、複写作業時の手の汚れおよび仕事環境を損なうことがない。
【００２５】
本考案の軸シール材は、カートリッジ内部における狭い間隙に配置できても回転軸とともに回ることがなく、種々のトラブルの要因になりやすい構成繊維が脱毛したり、フェルトや不織布のほつれや毛羽立ちも殆ど生じない。本考案の軸シール材は、トナー漏出防止についてＯ−リングなどと比べてコストダウンを図ることができ、組込本体である電子複写機やレーザビームプリンタについて販売価格が低迷することに柔軟に対応できる。
【実施例１】
【００２６】
次に、本考案を実施例に基づいて説明するが、本考案は実施例に限定されるものではない。繊径１８〜２１μｍの羊毛を、ハードニング加工の後に縮充助剤を加え、再び水分と熱の存在下において強力な圧縮衝撃と摩擦力を加えて縮充加工する。縮充加工後のフェルトは、幅出し乾燥の後に仕上げ工程において、表面の毛羽を刈り取るシャーリングを行い、裏面をスキ割りしてから２枚重ねにし、さらに仕上げの最終工程で１４０℃のプレートプレス機を用い、圧力２ｋｇｆ／ｃｍ２を加えてプレスする。
【００２７】
得た羊毛フェルト４０は、厚さ２.２ｍｍ、密度が０.３１〜０.３６ｇ／ｃｍ３である。得たフェルトシート素材４６は、図２のような穴開き六角形の平面形状に裁断して軸シール材２２を製造する。軸シール材２２に関して、その内径が５ｍｍ、外接円の直径が１０ｍｍである。
【００２８】
図３に示すように、軸シール材２２を軸受部３４の六角形凹み３８内に嵌め込むと、その内周面４８は回転軸１６の周面と接触し、且つその表面５０は軸受部３４の表面５２から僅かに突出して現像ローラ１の端面と接触する。軸シール材２２は、カートリッジ３において、現像ローラ１のほかに、感光ドラム２や帯電ローラ２０などの回転軸にも適用できる。
【００２９】
現像ローラ１において、羊毛フェルト４０製の軸シール材２２は、該ローラの端面および回転軸１６の周面と密に接触し、厚さ２.２±０.２ｍｍであってもシール性が高く、無給油摺動性があり且つ摩擦抵抗も小さい。したがって、軸シール材２２を回転軸１６などに取り付けると、該回転軸を通る飛散トナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高いため、プロセスカートリッジ３などにおいて広く適用可能である。
【実施例２】
【００３０】
シート素材４６（図５）を製造するために、平均繊度３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維１００％のウェブを積層し、目付４００ｇ／ｍ2のカードラップを形成し、さらにラップ全体をニードルパンチする。ニードルパンチの後に、約２５０℃で３分間プレスすることにより、厚さ１．０ｍｍのフェルト４０を得る。
【００３１】
フェルト４０には、図５に示すように、ポリアミド系の熱融着性不織布（図示しない）を介して、厚さ１．２ｍｍのポリウレタンフォームであるクッション層４２を積層し、全体を熱ローラ対に通して貼り付けてシート素材４６を得る。シート素材４６は、穴開き六角形の平面形状に裁断し、軸受部３４の六角形凹み３８内に嵌め込む。
【００３２】
現像ローラ１において、ＰＴＦＥ繊維フェルト４０製の軸シール材２２は、該ローラの端面および回転軸１６の周面と密に接触し、シール性が高く、無給油摺動性があり且つ摩擦抵抗も小さい。したがって、軸シール材２２を回転軸１６などに取り付けると、該回転軸を通る飛散トナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高いため、プロセスカートリッジ３などにおいて広く適用可能である。
【実施例３】
【００３３】
繊径１０〜２０μｍの兎毛を用い、実施例１と同様に処理して兎毛フェルト４０を製造する。得た兎毛フェルト４０は、厚さ２.２ｍｍ、密度が０.３５〜０.４０ｇ／ｃｍ３である。得たフェルトシート素材４６は、穴開き八角形の平面形状に裁断して軸シール材２２を製造する。軸シール材２２に関して、その内径が５ｍｍ、外接円の直径が１０ｍｍである。穴開き八角形平面の軸シール材２２は、軸受部３４の八角形凹み３８内に嵌め込む。
【００３４】
現像ローラ１において、兎毛フェルト４０製の軸シール材２２は、該ローラの端面および回転軸１６の周面と密に接触し、シール性が高く、無給油摺動性があり且つ摩擦抵抗も小さい。したがって、軸シール材２２を回転軸１６などに取り付けると、該回転軸を通る飛散トナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高いため、プロセスカートリッジ３などにおいて広く適用可能である。
【実施例４】
【００３５】
シート素材４６（図５）を製造するために、平均繊度３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維１００％のウェブを積層し、目付４００ｇ／ｍ2のカードラップを形成し、さらにラップ全体をニードルパンチする。ニードルパンチの後に、約２５０℃で３分間プレスすることにより、厚さ１．０ｍｍのフェルト４０を得る。
【００３６】
フェルト４０には、図５に示すように、ポリアミド系の熱融着性不織布（図示しない）を介して、厚さ１．２ｍｍのポリエステル不織布のクッション層４２を積層し、全体を熱ローラ対に通して貼り付けてシート素材４６を得る。シート素材４６は、穴開き八角形の平面形状に裁断し、軸受部３４の八角形凹み３８内に嵌め込む。
【００３７】
現像ローラ１において、ＰＴＦＥ繊維フェルト４０製の軸シール材２２は、該ローラの端面および回転軸１６の周面と密に接触し、シール性が高く、無給油摺動性があり且つ摩擦抵抗も小さい。したがって、軸シール材２２を回転軸１６などに取り付けると、該回転軸を通る飛散トナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高いため、プロセスカートリッジ３などにおいて広く適用可能である。
【００３８】
比較例１
実施例１と同様に処理して羊毛フェルトを製造する。この羊毛フェルトの下面には、さらに厚さ０.１ｍｍの両面粘着テープを接着する。得たフェルトシート素材は、ドーナツ形の平面形状に裁断して軸シール材を製造する。この軸シール材に関して、その内径が５ｍｍ、外径が８ｍｍである。この軸シール材は、軸受部３４におけるＯ−リング用の環状溝内に嵌め込んで裏面を貼着する。
【００３９】
この軸シール材は、現像ローラ１の端面および回転軸１６の周面と密に接触し、使用当初はシール性が高いけれども、使用を続けるうちに回転軸１６とともに回るようになり、微粉粒体であるトナーのシール性が低下してしまう。したがって、この軸シール材は、回転軸１６に取り付けると、該回転軸を通る飛散トナーを長期間十分に除去することができず、プロセスカートリッジ３に適用することができない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本考案に係る軸シール材を適用したプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。
【図２】本考案に係る軸シール材の一例を示す斜視図である。
【図３】軸シール材を取り付けた現像ローラの要部を示す概略断面図である。
【図４】軸シール材を嵌め込む軸受部の凹みを示す部分斜視図である。
【図５】軸シール材の別の適用例であるトナーカートリッジの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    現像ローラ
２    感光ドラム
３    プロセスカートリッジ
２０    帯電ローラ
２２    軸シール材
３４    軸受部
３８    凹み
４０    フェルト
４２    クッション層
４６    シート素材
【図１】
0003139136.tif 000003
【図２】
0003139136.tif 000004
【図３】
0003139136.tif 000005
【図４】
0003139136.tif 000006
【図５】
0003139136.tif 000007