(57)【要約】【課題】現像ローラの両端部周面に強い押圧力をかけなくても、トナー漏れの生じることが少なく、安価な低トルクモーターを使うことのできるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットの提供。【解決手段】トナーを感光体表面へ回転しながら搬送する現像ローラが、このローラの両端部周面に対向するように配設された枠体に固着され、基布９ｂ−３と、毛倒し加工された起毛繊維群９ｂ−１とを備える起毛シール部材９ｂによる押圧および摺接を受けてなるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットにおいて、起毛シール部材９ｂが、起毛繊維群９ｂ−１の毛倒し方向Ｃと現像ローラ７の回転方向Ａとの想定交差角度７ｃを、起毛繊維群とローラの回転とによりトナーの受ける力の方向が、ローラの中央部方向に向かう軸方向モーメントを含む方向となるように設定して枠体に固着されている電子写真用プロセスユニットとする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを感光体表面へ、回転しながら搬送する現像ローラが、このローラの両端部周面に対向するように配設された枠体に固着され、基布と、この基布に植毛され、予め毛倒し加工された起毛繊維群を備える起毛シール部材による押圧および摺接を受けてなるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットにおいて、毛倒し加工された起毛繊維群の毛倒し方向と前記現像ローラの回転方向との想定交差角度を、前記毛倒し加工された起毛繊維群と前記ローラの回転とによりトナーの受ける力の方向が前記ローラの中央部方向に向かう軸方向モーメントを含む方向となるように設定にして、前記起毛シール部材が前記枠体に固着されていることを特徴とする電子写真用プロセスユニット。
【請求項２】
前記想定交差角度を１５度乃至６０度のいずれかの角度に設定した起毛シール部材を枠体に固着したトナーシール構造を備えることを特徴とする請求項１記載の電子写真用プロセスユニット。
【請求項３】
起毛繊維群がフッ素系繊維であることを特徴とする請求項１または２記載の電子写真用プロセスユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載されるプロセスユニットにおけるトナーのシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置は、電子写真感光体ドラムの外周面近傍に配置された帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電等の電子写真プロセス部材と紙に転写された画像を定着して出力する部材を少なくとも備えている。前記各電子写真プロセス部材は、たとえば、ドラムユニットと現像ユニット等の各ユニット内およびその周辺部に纏められて配設されることにより、修理や部品交換の際の取り付け、取り外し作業を容易にしている。このようなドラムユニットと現像ユニットの概略断面図を図３に示す。図３でドラムユニット５０と現像ユニット１００とは下記説明の感光体ドラム１と現像ローラ７間で分けられる。
【０００３】
前記電子写真プロセスによる画像形成は図３に示す前記ドラムユニット５０内の感光体ドラム１の表面を均一に帯電し、この帯電面を目的の画像に対応するパターンで露光部材２により露光することにより感光体ドラム１表面上に静電潜像（不図示）を形成し、この潜像を現像ユニット１００のトナー３により現像して可視像化し、転写部材４により用紙（不図示）に転写して定着する（不図示）ことにより行なわれる。前記現像に関し、トナ―３として、非磁性一成分トナーを用いる場合について詳述すると、現像ユニット１００のトナー収容部５に収納される非磁性一成分トナー３は、現像ユニット１００を構成する供給ローラ６を経て現像ローラ７へ搬送され、現像ローラ７上で帯電と薄層化された後、現像ローラ７の回転と共に前記ドラムユニット５０内の感光体ドラム１表面へ搬送されて、前述のように潜像を可視像化する。この際、感光体ドラム１の表面領域へ搬送されるべきトナー３は、前記表面領域以外には現像ユニット１００の外部に漏れないようにトナーシールが施される必要がある。この従来のトナーシール構造の概略を図６の斜視図に示す。このトナーシール構造は現像ローラ７の両端部周面８に起毛シール部材９ａを押圧する構造である。ただし、このようなトナーシールを施しても、現状ではトナー漏れは充分に防ぐことが難しい。
【０００４】
前述のように、現像ローラ７の両端部周面８からトナー漏れがあると、このトナー３は、まだ、ほとんど帯電されていない段階のトナー３のため、特に反転現像では、均一帯電された感光体１の感光層１０の両端部周面の未露光部にも付着する（帯電されたトナーは付着しない）。さらにこの付着が繰り返されて表面の保持力以上に蓄積されると、用紙搬送路上に落下して用紙端部にトナー３が付着する等の結果となり、画像欠陥となる。
【０００５】
このトナー漏れについては、特に、トナーの収容部５から供給ローラ６と現像ローラ７の表面を介してトナー３を感光体１表面へ搬出する際に現像ローラ７の両端部周面８から外部へ特に漏れ易いので、その両端部にトナーシールが施される必要がある。通常このシールは現像ローラ７の両端部周面８に所定の間隔で対向する枠体（ハウジング）の内面に起毛シール部材９ａを接着等により固着させて、回転する現像ローラ７に起毛部を押圧して摺接させることにより、ローラ７中央の機能領域にあるトナー３が両端部周面８から外部へ漏れ出ないようにシールしている。
【０００６】
このようなトナーのシールに用いられるシール部材は、スポンジ等に裏打ちされた基材に植毛された起毛繊維、または基材となる布に織り込まれたカットパイル繊維等を利用して回転部材に押圧してなるシール部材が知られている（特許文献１、２、３、４、７）。さらに基材上に植毛により起毛シール部材を形成する方法および前記基材または起毛繊維群についても、既によく知られている（特許文献２）。さらに、前記シール部材の起毛繊維には、平行な繊維群の並び列を有するものや高密度の繊維群が互いに絡み合ってフェルト状になったものが知られている（特許文献５、６）。
【０００７】
【特許文献１】
実開平６−１６９６３号公報
【特許文献２】
特開平９−２６９６５６号公報
【特許文献３】
登録実用新案第３０６５１３６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１３２０４３号公報
【特許文献５】
特開２００１−１９４９０２号公報
【特許文献６】
特開２００１−１９４９０５号公報
【特許文献７】
特開平１１−６１１０１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記フェルト状のシール部材は繊維が高密度であって、互いに絡み合っているため、フェルト状のシール部材の中に入り込んだトナーはシール部材を通過して外部に漏出することは少ないが、逆にトナーがフェルト内に蓄積され易く、その場合、トナーが過剰に蓄積されたフェルトはシール効果の低下により漏れが生じることがあり、シール効果の長期持続性に問題がある。
【０００９】
また、図６に示す従来のトナーシール構造では、起毛シール部材９ａの起毛繊維側を上側にした図７の斜視図に示すように、スポンジ９ａ−２に裏打ちされた基布９ａ−３に植毛された起毛繊維群９ａ−１は現像ローラ７の回転方向Ａに平行な毛倒し方向Ａを有するので、毛倒し方向Ａに沿ってトナー３が取り込まれて移動し易く、取り込まれてもフェルトのように蓄積することは少ないが、現像ローラ７の回転と共にトナー３が線状に漏れて、漏れたトナーが対向する感光体ドラム１の表面に首輪（リング）１１状に未帯電トナーが付着することがある。この付着トナーが用紙上に落下して用紙を汚すことになり、問題となる。さらに、図６では供給ローラ６と現像ローラ７と感光体ドラム１の概略位置関係およびそれらの回転方向をそれぞれ矢印で示し、不図示のハウジングに固着される起毛シール部材９ａについては、（円弧状の起毛シール部材９ａの内面側にある）起毛繊維群の矢印方向の毛倒し方向を固着側（図面の手前側）から透視的（実際には基布およびスポンジ基材が不透明のため、固着側から毛倒し方向は見えない）に示すために点線で示した。この起毛シール部材９ａは現像ローラ７の両端部周面８に押圧される。図中にはまた、この結果漏れ出たトナー３が感光体ドラム１の対向する両端部に首輪状１１に付着することを示した。
【００１０】
このように従来のトナーシール構造では、比較的トナーが漏れ出やすいので押圧力を強くする必要がある。ところが、このトナー漏れを防ぐために強い押圧力で起毛シール部材を現像ローラに摺接させると、ローラ回転用の駆動モーターに大きい負荷がかかるので、高価な高トルクモーターが必要となり、コストの面で問題となる。
【００１１】
本発明は、以上述べた点に鑑みてなされたものであり、現像ローラの両端部周面に強い押圧力をかけなくても、トナー漏れの生じることが少なく、低トルクモーターを使うことのできるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明によれば、前記目的は、トナーを感光体表面へ、回転しながら搬送する現像ローラが、このローラの両端部周面に対向するように配設された枠体に固着され、基布と、この基布に植毛され、予め毛倒し加工された起毛繊維群を備える起毛シール部材による押圧および摺接を受けてなるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットにおいて、毛倒し加工された起毛繊維群の毛倒し方向と前記現像ローラの回転方向との想定交差角度を、前記毛倒し加工された起毛繊維群と前記ローラの回転とによりトナーの受ける力の方向が前記ローラの中央部方向に向かう軸方向モーメントを含む方向となるように設定にして、前記起毛シール部材が前記枠体に固着されている電子写真用プロセスユニットとすることにより、達成される。
【００１３】
請求項２記載の本発明によれば、前記想定交差角度を１５度乃至６０度のいずれかの角度に設定した前記起毛シール部材を枠体に固着したトナーシール構造を備える請求項１記載の電子写真用プロセスユニットとすることが好ましい。
【００１４】
請求項３記載の本発明によれば、起毛繊維群がフッ素系繊維である請求項１または２記載の電子写真用プロセスユニットとすることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真感光体に関し、図を用いて詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下、説明する実施例に限定されるものではない。
【００１６】
図１は本発明にかかる電子写真用プロセスユニットに用いられるトナーシール構造の要部を示す斜視図であり、図２は本発明にかかるトナーシール構造に使われる起毛シール部材の起毛繊維を上側にした要部斜視図、図４は現像ユニット中において、現像ローラの両端部にトナーシール部材が押圧されてなるトナーシール構造を軸方向から見た側方断面図、図５は現像ユニット中の現像ローラのトナーシール構造をローラの軸に垂直で上方から見た要部断面図、図８は起毛シール部材の厚さ方向の拡大断面図である。
【００１７】
なお、本発明で言う電子写真用プロセスユニットの概念は、前述の電子写真プロセスのうち、少なくとも現像プロセスを構成する部材を含むプロセスユニットを意味するので、現像ユニットはもちろんプロセスユニットに含まれるが、例えば、前記ドラムユニットと現像ユニットとが一体になったユニット等も本発明で言う電子写真用プロセスユニットの概念に含まれる。
【００１８】
そのような本発明にかかる電子写真用プロセスユニットは、前記図３に示す従来の電子写真用プロセスユニットの概略断面図と図示しない細部を除けば、ほぼ同じであるので、同じ部材は同符号を用いて本発明にかかる電子写真用プロセスユニットを説明する。供給ローラ６は、回転によりトナー収容部５のトナー３を現像ローラ７に供給する機能を持ち、現像ローラ７と同方向に接触回転するので、接触部での回転方向は互いに逆方向となる。現像ローラ７に搬送されたトナー３は、ローラ７上で層厚規制部材により帯電を受けながら、回転により感光体ドラム１の表面に搬送されて、ドラム１表面の静電潜像を現像する。図１に示す現像ローラ７と供給ローラ６が現像ユニット１００に含まれ、感光体ドラム１がドラムユニット５０に属する場合の構成は、前述した図３とトナーシール構造以外は同じであってよい。
【００１９】
図１に示すように、本発明にかかるトナーシール構造の一方の端部を示す斜視図では、矢印方向に回転する感光体１と、接触部において同方向回転する現像ローラ７の矢印で示す回転方向に対して、このローラ７の一方の端部周面８に押圧されることになる円弧状の起毛シール部材９ｂを押圧部から離した状態を示す。この起毛シール部材９ｂでは円弧の内面側に設けられている起毛繊維群９ｂ−１が、図示の矢印Ｃで示す斜め方向に向けた状態で、予め毛倒し加工されていることを示す。起毛シール部材９ｂの円弧の外面側は不図示の枠体（ハウジング）に接着されることになる。この起毛シール部材９ｂのユニット中における実際の装着状態は後述の図５で示す。また、このシール構造では動作中（ローラの回転中）の起毛シール部材９ｂにトナー３が接触すると、前記斜め方向に向けて毛倒し加工された起毛繊維群９ｂ−１により、常にトナー３はローラ７の軸７ａの方向Ｂ、すなわち、ローラの中央方向に向かう力のモーメントを受けるので、起毛シール部材９ｂから外部へトナー３の漏出することが少なくなり、前述した従来のトナーシール構造（図６）のように感光体１表面の両端部に首輪状１１にトナー３が付着して、画像欠陥となる問題が解消される。
【００２０】
図１に示す起毛シール部材９ｂでは、斜め方向Ｃを向いた起毛繊維群９ｂ−１の毛倒し加工の状態がわかりにくいので、図２に起毛シール部材９ｂを起毛繊維群９ｂ−１の毛倒し加工側から拡大して見た要部斜視図を示す。図２は、基布９ｂ−３に植毛または織り込まれた起毛繊維群９ｂ−１の毛倒し方向Ｃが現像ドラム７に押圧された時にローラ７の回転方向Ａに対して、１５度乃至６０度の角度のいずれかの角度となるように設定されている。この角度を図１では矢印Ａと矢印Ｃとの想定交差角７ｃとして示す。起毛繊維の材料として、公知の繊維材を使うことができるが、非磁性一成分正帯電トナーの場合は、起毛繊維による摩擦帯電系列を考慮すると、フッ素系高分子材料が好ましい。繊維の長さは２〜４ｍｍが好ましい。なお、以下の説明では、植毛された起毛繊維には、織り込まれたものを含むものとする。
【００２１】
図４の本発明にかかるトナーシール構造を示す側方断面図は、トナーシール構造を除いて、前記図３に示す従来の現像ユニット１００とほぼ同じ断面構造を持ち、現像ローラ７の両端部周面８のところの断面と、供給ローラ６の任意のところの断面とを、前述の図１で説明した現像ローラ７の軸７ａの方向Ｂから見た拡大断面図である。現像ローラ７の両端部周面８は、この周面８に所定の間隔で対向するハウジング（枠体）１３の内側に接着された本発明にかかる起毛シール部材９ｂによる押圧を受けて回転するので、現像ローラ７の両端部周面からトナーが漏れ出ることがほとんど無くなる。符号５はトナー収容部、符号３はトナー、符号１４はトナー収容部５と供給ローラ６とを分ける仕切り板をそれぞれ示す。
【００２２】
図５のトナーシール構造を示す上方（ローラの軸７ａ方向Ｂに直交する方向）から見た模式的要部断面図は、現像ユニット１００におけるトナー収容部５と現像ローラ７と供給ローラ６とドラムユニット中の感光体ドラム１の端部との位置関係および起毛シール部材の押圧する両端部周面８との関係を示す。トナー収容部５中のトナー３は供給ローラ６側の仕切り板１４を超えて供給ローラ６に達すると、供給ローラ６の回転により、現像ローラ７に搬送される。現像ローラ上のトナー３は両端部周面８において、起毛シール部材９ｂによる押圧を受けると、トナー３に中央部に戻す方向の力のモーメントが働くように、起毛繊維群の毛倒し加工の方向が設定されているので、トナーが現像ユニット外部に漏れ出ることが少なくなる。
【００２３】
前記起毛シール部材９ｂは、図８の要部断面図に示すように、コットン、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、ポリアミドなどの繊維からなる平織り布などを基布９ｂ−３として、テトラフルオロエチレンなどのフッ素系繊維９ｂ−１の６〜１５デニールのものをパイル糸密度４〜８万本／（インチ）２で立毛（植毛）し、さらに１００〜１５０℃に加熱したヒートローラで、基布９ｂ−３の面方向に押圧して立毛を寝かせると共に、さらにローラの回転方向に対して所定の角度となるように毛倒し加工したものである。前記ローラの回転方向に対して所定の角度となるように毛倒し加工することを除く毛倒し加工の方法自体については、前記特許文献７の３頁に詳細が記載されている方法を採用することができる。本発明との比較のために、前記特許文献７の記載のような毛倒し加工した従来の起毛シール部材９ａの斜視図を図７に示す。このシール部材９ａでは毛倒し方向Ａはローラの回転方向と平行であり、さらに、起毛シール部材９ａでは起毛繊維群９ａ−１が基布９ａ−３に植毛され、さらにスポンジなどのクッション材９ａ−２に裏打ちされている。
【００２４】
ただし、前記特許文献７には、毛倒し方向を本発明のように、ローラの回転方向に対して、所定の角度付けを設けることに対する記載や示唆は見当たらない。本発明にかかる毛倒し加工の際の方向づけについては、基布面の直交する織り糸の織り目を基準に、角度付けして毛倒しする方法と、一旦基布の前記織り目に平行に毛倒しした後に、本発明にかかる起毛シール部材として、所要の寸法に切断する際に、前記毛倒し方向が角度付けされるように、基布の前記織り目に対して基布を斜めに切断することにより、毛倒し方向の角度付けを施す方法がある。
【００２５】
一方、本発明にかかる起毛シール部材９ａは前記のようなクッション材を裏打ちされていない。スポンジのような裏打ちがされると、スポンジ中に取り込まれたトナーが時間と共に増加してトナー漏れの発生源になることが分かったためである。
【００２６】
（実験例）
次に本発明にかかるプロセスユニットのトナーシール構造における起毛シール部材の起毛繊維群の毛倒しの方向に関する効果を確認するために下記のような実験を行った。
【００２７】
布基材に織り込まれたテトラフッ化エチレンからなる３ｍｍ長の起毛繊維群（１５ｍｇ／ｃｍ２）の毛倒しの方向をローラの回転方向との交差角度が０度、１０度、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度、９０度とした各起毛シール部材（５ｍｍ幅）を用いたトナーシール構造を備えるプロセスユニットを元の３分の２のトルクにした低トルクモーターに変更した市販の電子写真方式のプリンターを改造し、起毛繊維によるシールの押圧力を元のシールの押圧力の２分の１に下げて組み込み、３万枚の連続耐刷試験を行い、３万枚後の印字画像を、トナー漏れによる用紙端部の汚れの有無により評価した。その結果を下記表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１から、起毛繊維群の毛倒しの方向とローラの回転方向との交差角度を０度または９０度の角度としたとき、トナー漏れがひどく、画像の状態も非常に悪いが、起毛繊維群の並び列を現像ローラの回転方向に対して、前述のように本発明にかかる方向の斜め角度とすると本発明の効果により、トナー漏れが急激に少なくなり、７５度以下、１０度以上では、画像評価から見て問題がない角度と言える。さらに６０度以下、１５度以上の交差角度範囲ではトナーによる画像汚れが認められず、良好な画像となり、特に好ましい角度範囲であることが分かる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーを感光体表面へ、回転しながら搬送する現像ローラが、このローラの両端部周面に対向するように配設された枠体に固着され、基布と基布の織り目に植毛され、予め毛倒し加工された起毛繊維群を備える起毛シール部材による押圧および摺接を受けてなるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットにおいて、予め、毛倒し加工された起毛繊維群の毛倒し方向と前記現像ローラの回転方向との想定交差角度を、前記毛倒し加工された起毛繊維群と前記ローラの回転とによりトナーの受ける力の方向が前記ローラの中央部方向に向かう軸方向モーメントを含む方向となるような設定で、前記起毛シール部材が前記枠体に固着されている電子写真用プロセスユニットとしたので、現像ローラの両端部周面に強い押圧力をかけなくても、トナー漏れの生じることが少なく、安価な低トルクモーターを使うことのできるトナーシール構造を備える電子写真用プロセスユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子写真用プロセスユニットに用いられるトナーシール構造の要部斜視図
【図２】本発明にかかるトナーシール構造に使われる起毛シール部材の要部斜視図
【図３】従来の電子写真用プロセスユニットの概略断面図
【図４】本発明にかかる現像ユニット中の現像ローラのトナーシール構造を示す側方断面図
【図５】本発明にかかる現像ユニット中の現像ローラのトナーシール構造を示す上方から見た断面図
【図６】従来のトナーシール構造の概略斜視図
【図７】従来の起毛シール部材の要部斜視図
【図８】本発明にかかる起毛シール部材の断面図
【符号の説明】
１    感光体ドラム
３    トナー
５    トナー収容部
６    供給ローラ
７    現像ローラ
７ａ  現像ローラの軸
７ｃ  回転方向と毛倒し方向との交差角度
８    両端部周面
９ｂ  起毛シール部材
９ｂ−１  起毛繊維群
９ｂ−３  基布
１３  ハウジング（枠体）
１００  現像ユニット
Ａ    現像ローラの回転方向
Ｂ    現像ローラの軸方向
Ｃ    起毛繊維群の毛倒し方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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