JP2005037955A - 微細粉粒体のもれ防止用のシール材 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハウジング内において微細な粉粒体と接触する可動体の機能を損なうことなく、可動体に接触する摺動部の繊維の保持性が良好で抜け落ちず、かつ、充分なシール性を有し、微細トナー等微細粉粒体のもれ防止をなし得るシール材を提供すること。
【解決手段】 微細粉粒体に接触する可動体と該可動体のハウジングとの所定の隙間を、可動体あるいはハウジング面に接着して可動体の可動を妨げることなく微細粉粒体のもれをシールするシール材１である。パイル糸とそれを支える平織地組織から構成され、パイル糸が単糸繊度６デニール以上の低摩擦係数と耐摩耗性と耐熱性を有する合成樹脂繊維であり、かつ羽毛３の高さが１．５ｍｍ以上で羽毛３の立毛密度が４万本／Ｉｎ²以上であるパイル織物２で、裏面にパイル糸の抜けを防ぐコーティング層５を有している。また、パイル糸は加熱により一定方向に毛倒しされている。
【選択図】 図２

Description

この発明は微細粉粒体のもれ防止用のシール材に関し、詳しくは、たとえば鮮明画像を得るために微細トナーを用いる電子写真複写機のマグネットローラとハウジングの隙間において該隙間から微細トナーの飛散もれを防ぐためのシール材に係わるものである。

従来、電子写真複写機や事務機器用プリンターの現像室（現像器ともいわれる。）は適宜にハウジングにて被って形成されており、同現像室のトナーの帯電付着したマグネットローラから感光体のローラにトナーが付与されてトナーの像を形成する。次いで像の形成された感光体に用紙が重ねられ、感光体表面のトナーが用紙に転写される。マグネットローラの軸受け側の両端部に対応するハウジング部位にはシール材が取付けられ、マグネットローラの両端部とハウジングとの隙間がシールされ、トナーの飛散もれが防止されている。

従来のシール材は、（イ）フッ素繊維のフェルト層に羊毛・合成繊維フェルト又はスポンジを接着した層体構造、（ロ）フッ素繊維のベルベット層体、（ハ）フッ素繊維のベルベット層にスポンジ層を接着した層体構造、が用いられている。

しかしながら、前記した（イ）の層体構造のシール材は摺動部分がフェルト層のため、繊維のほつれ、抜け落ち、および復元性に乏しく長期間使用するとシール性が低下し、トナー漏れが生ずる問題があった。また、ハウジングの曲面に貼付けた場合、摺動部材にシワが生じて隙間ができ、トナーが漏れる問題があった。

前記（ロ）のベルベット層体のシール材はハウジングとロール間のシールをするためには羽毛の長さが、５ｍｍ以上必要とし、テフロン（Ｒ）繊維を用いる場合、コスト高となる問題がある。

そして、前記（ハ）の層体構造よりなるシール材は現像室のトナーが１０μｍ以下の微細トナーの場合には、シール材にてシールしたにもかかわらず、微細トナーが漏れる問題があった。また、最近は鮮明画像を得るために電子写真複写機や事務機器用プリンターのトナーは、たとえば粒径が１０μｍ以下の微細トナーが用いられる。

そこで、本発明の課題は、上記した従来のシール材における各問題点を解決すべくなされたものであって、ハウジング内において微細トナー等の微細な粉粒体と接触するマグネットローラ等の可動体の機能を損なうことなく、可動体に接触する羽毛の繊維の保持性が良好で抜け落ちず、かつ充分なシール性を有し、たとえば粒径１０μｍより小さい微細粉粒体のもれ防止をなし得るシール材を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１の発明は、微細粉粒体に接触する可動体と該可動体のハウジングとの所定の隙間を、可動体あるいはハウジング面に接着して該可動体の可動を妨げることなく前記粉粒体のもれをシールするシール材であって、摺動する羽毛となるパイル糸とそれを支える平織地組織の基布から構成されたパイル織物を主体とし、羽毛のパイル糸が単糸繊度６デニール以上の低摩擦係数と耐摩耗性を有する合成樹脂繊維であり、かつ羽毛の高さが１．５ｍｍ以上で羽毛の立毛密度が４万本／Ｉｎ²以上であり、基布裏面に羽毛の抜けを防ぐコーティング層を有し、さらにパイル糸が加熱により一定方向に毛倒しされてなることを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、シール材は可動体とハウジングとの隙間に介在させて取付けられる。平織地組織、コーティング層は柔軟性であり、可動体あるいはハウジングの取付け部位形状に対応させ得て、取付け易い。羽毛のパイル糸は平織地組織にて支持される。パイル糸はコーティング層にて抜け防止される。高さが１．５ｍｍ以上の羽毛により可動体とハウジングの隙間がふさがれる。単糸繊度６デニール以上のパイル糸、立毛密度４万本／Ｉｎ²以上の羽毛は微細粉粒体のもれ防止をなす。パイル糸は低摩耗係数と耐摩耗性であり、長期の使用に対応し得る。一方向に毛倒したパイル糸群からなる羽毛は、微細粉粒体をパイル糸内に取り込み得るため、強固なシール層となし得る。毛倒しにより微細粉粒体の補足性が増し、微細粉粒体のもれを防止し得る。

上記した課題を解決するために、請求項２の発明は請求項１において、前記パイル糸が１００〜１５０℃に加熱したヒートローラで毛倒しされてなることを特徴とする。
請求項２の発明は、ヒートローラーにて１００〜１５０℃の加熱で毛倒したパイル糸は、自然なウェーブがなくなるため、開繊性が増しシール性が安定し、微細粉粒体の漏れがなくなる。

上記した課題を解決するために、請求項３の発明は請求項２において、前記ヒートローラは溝ローラーであることを特徴とする。
請求項３の発明において、溝ローラーにて毛倒したパイル糸は、羽毛の不均一な倒れがなくなるため、開繊性が増しシール性が安定し、微細粉粒体の漏れがなくなる。

上記した課題を解決するために、請求項４の発明は請求項１から請求項３の何れか一項において、前記微細粉粒体は、粒径が１０μｍ以下の微細トナーであることを特徴とする。

請求項４の発明において、一方向に毛倒したパイル糸群からなる羽毛は、微細粉粒体をパイル糸内に取り込み得るため、強固なシール層となし得ることから、特に１０μｍ以下の微細粉粒体のシール性が良好となる。

上記した課題を解決するために、請求項５の発明は請求項１から請求項４の何れか一項において、前記パイル糸の単糸繊度が１５デニール以下であり、羽毛の高さが４．０ｍｍ以下であり、羽毛の立毛密度が８万本／Ｉｎ²以下であることを特徴とする。

請求項５の発明において、単糸繊度、羽毛の高さ、羽毛の立毛密度を抑え、コスト高となることを抑制し得る。
上記した課題を解決するために、請求項６の発明は請求項１から請求項５の何れか一項において、前記羽毛は、可動体の可動方向に毛倒しされてなることを特徴とする。

請求項６の発明において、可動体の可動方向に毛倒しされた羽毛は、可動体に対する摩擦係数が小さく、また微細粉粒体を包み込むことで同微細粉粒体と羽毛とで強固なシール層となり得る。

本発明によれば、繊維をパイル織したパイル糸を羽毛とし、かつパイル織の基布裏面に柔軟性のコーティング層を接着してなるので、可動体に接触する羽毛は保持性良好であり、抜け落ちない。シール材のパイル織したパイル糸の羽毛は可動体とハウジングとの隙間に介在させ、接着層をハウジングあるいは可動体側に接着することにより、隙間をシールすることができ、ハウジング内の微粉トナー等の微粉粉粒体のシール性を充分になし得る。すなわち、微細粉粒体を羽毛内に包み込み、微細粉粒体の漏れを防止することができる。シール材の羽毛は、低摩擦係数と耐摩擦性を有する繊維よりなるので摺動させる羽毛として好ましく、また、羽毛は適度な柔軟性を有することより、可動部材の可動機能には支障を生じない。パイル糸の単糸繊度、羽毛の高さ、立毛密度が微細粉粒体をとらえ易い条件にされていることより、たとえば１０μｍ以下の微細粉粒体のもれを防止することができる。また、一方向に毛倒したパイル糸群からなる羽毛により、微細粉粒体が羽毛内に包み込まれ、微細粉粒体の漏れが防止される。

羽毛となるパイル糸の単糸繊度、羽毛の高さ、羽毛の立毛密度は、微細トナーのもれない範囲を試験した結果、次の適当範囲を得た。羽毛となるパイル糸の単糸繊度は実用上、６〜１５デニールが好ましい。現在の一番細い単糸が６デニール程度であり、１５デニールを越えるとコスト高となる。羽毛の高さは１．５〜４．０ｍｍが適当である。１．５ｍｍより短いものは製造上困難であり、４．０ｍｍを越えた場合はシール性は差し支えないが、コスト高となる。羽毛の立毛密度は４〜８万本／Ｉｎ²が適する。４万本／Ｉｎ²より少ないと微細粉粒体のもれが生じ、８万本／Ｉｎ²より多くするのはコスト高となる。上記の如く、本実施の形態における羽毛は経済性の良い実用的範囲を選んでいる。

クッション層はポリウレタンの発泡体が用いられる。このクッション層はハウジング面に対して良好に接着させ得る適度な柔軟性を必要とする。試験によれば、３〜３０倍に発泡させ、かつ２５％圧縮荷重値が０．１〜０．６ｋｇ／ｃｍ²の物性のものが適当であった。２５％圧縮荷重値が０．１ｋｇ／ｃｍ²より小さいと、クッション層が軟らかすぎ、また、０．６ｋｇ／ｃｍ²より大きいと硬すぎて曲がりにくく、曲面状のハウジング面になじみにくくシール材のシール性を悪くする。なお、クッション層の材質はポリウレタンに限らず、ゴム、エラストマーなどの材質であってもよい。

羽毛の毛倒しは１００〜１５０℃に加熱したヒートローラにて羽毛部分のパイル糸を一定方向に倒すことにより行い得る。ヒートローラに１００〜１５０℃の温度をかけることにより不均一な毛倒れ、糸のウェーブがなくなる。

次に、本発明の第１の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。なお、本実施の形態のシール材は解像度の高い画像を得るために、粒径１０μｍ以下の微細トナーを用いた電子写真複写機の現像室におけるマグネットローラに適用する場合である。図１にシール材１の斜視状態を示し、図２にシール材１の拡大した断面構造を示す。

このシール材１は羽毛３を有する基布２と、基布２裏面のコーティング層５と、柔軟でかつ弾力性を有するクッション層６とが接合された構造よりなり、クッション層６の下面には上記構造を適用部位に固定するために取付け用接着層７が設けられている。図２に示すように、平織地組織の基布２は緯糸２Ａと経糸２Ｂに対し、フッ素樹脂繊維を基布２の片面にパイル糸の羽毛３としてパイル織りして形成されている。なお、この羽毛３は後述のマグネットローラ２４に接触し摺動する部材となる。

図１及び図２に示すように、羽毛３は基布２に対し一定方向に斜めに毛倒しされている。毛倒しは図３に示すように、パイル織りした織物すなわち図４（イ）に示す直立の羽毛３を有する基布２を、加熱した一対のヒートローラ１１を通すことにより容易になされる。すなわち、１００〜１５０℃に加熱した溝深さ１〜３ｍｍの多数の溝１２Ａを有する溝ローラー１２と、８０〜１２０℃に加熱したフラットローラー１３の間に、羽毛３側を溝ローラー１２側にして通すことにより図４（ロ）に示す毛倒しされた羽毛３の状態の基布２に、加工することができる。なお、毛倒しのヒートローラ１１はこの形式のものに限定するものではない。

基布２に使用する緯糸２Ａ及び経糸２Ｂは複写機内の温度、たとえば６０℃に長時間保持しても耐え得る耐熱性と、接着剤で接着可能な材質であることが望ましい。この好ましい材質としては、綿、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、ナイロン及びウレタン等であり、本実施の態様の基布２は経糸２Ｂがポリプロピレン、緯糸２Ａがポリエステルとされている。

フッ素樹脂繊維は摩擦係数が低いので羽毛３として好ましい材質である。このフッ素樹脂繊維はたとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等を用いることができる。

なお、羽毛３とする繊維は超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、アラミドであってもよい。羽毛３は低摩擦係数と耐摩耗性と適度な耐熱性を有する繊維を適用することができる。羽毛３とする繊維は柔軟性を必要とするので、フッ素樹脂繊維の場合、単糸繊度が６〜１５デニール程度が望ましい。本実施の形態の基布は、羽毛３にポリテトラフルオロエチレン（商品名「テフロン（Ｒ）」デュポン社製）４００デニール，６０フィラメントを用い、基布２のタテ糸２Ａに、ポリプロピレン３４０デニール、４０フィラメントをヨコ糸２Ｂに、ポリエステルの紡績糸の番手２０／２を使用し、パイル織機で表１の条件にて織った織物からなる。

毛倒し加工した羽毛３を有する基布２は裏面にコーティング層５が形成される。コーティング層５は硬化した層が柔軟性（可撓性）を有する、ゴム系溶剤型接着剤、ホットメルト型接着剤、あるいは接着性樹脂等が使用される。これらの接着剤は基布２の繊維間に含浸して、羽毛３を強固に保持させる。また基布２の裏面側にはスチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンー酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のラテックスコーティングを施してもよい。コーティング層５にラテックスコーティングを使用する場合は、図９に示すシール材１Ａのようにコーティング層５とクッション層６が接着層５Ａで接合される。接着層５Ａは、一般の接着剤、ゴム糸、接着剤、アクリル糸、接着剤、感圧接着剤が用いられる。

コーティング層５の下面には、クッション層６が接合される。このクッション層６はへたりに対する耐久性、長期のたとえば６０℃の高温に耐える耐熱性及び接着剤で接着可能な材質とされる。このためクッション層６の材質はポリウレタン、スチロール、ポリプロピレンなどの樹脂、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、クロロプレンなどの合成ゴム、あるいは天然ゴム、またオレフィン系、スチレン系などの熱可塑性エラストマー等であることが望ましく、かつ可動体に対して十分密着し、かつ回転を阻害しないための柔軟性と弾力性を得るため３〜３０倍程度の発泡体であることが望ましい。なお、試験によればクッション層６の反発物性は２５％圧縮荷重が０．１〜０．６ｋｇ／ｃｍ²程度が好ましい。

本実施形態のクッション層６は厚さ２ｍｍでかつ２５％圧縮荷重が０．５ｋｇ／ｃｍ²のポリウレタンフォームを用いている。基布２裏面とクッション層６の接合は基布２裏面のコーティング層５の形成の際に、塗布した未硬化のコーティング層５に対してクッション層６を重ねることにより接着させることができる。また、基布２の裏面にコーティング層５の形成後にクッション層６を接合する場合は、コーティング層５を形成する前記した各種の接着剤を介して接着させることができる。

クッション層６を適用部位に取付け固定するための取付け用接着層７は前記したゴム系、アクリル系等の感圧接着剤が用いられるが、通常の接着剤を使用することもできる。本実施形態のコーティング層５及び取付け用接着剤７はアクリル系の感圧接着剤を用いている。

本実施形態のシール材１の摩擦係数（動摩擦係数）は試験の結果、表２に示す通りであった。なお、試験は滑り速度１０００ｍｍ／ｍｉｎにて行なった。表１中における対照（従来品）のシール材は、ポリテトラフルオロエチレンよりなる厚さ１．０ｍｍのフェルトを摺動部とし、これに厚さ１．５ｍｍの羊毛フェルトのクッション層をアクリル系接着剤にて接着した構成（前記した従来（イ）の層体構造、図示せず）のものである。

表２の結果より、本実施形態のシール材１は対照のシール材すなわち、従来品より摩擦係数が小さくて良好なことが認められた。なお、シール材１Ａも同様に良好であった。このことによれば、フッ素樹脂繊維を用いた本実施形態のパイル織物は従来のフェルトと異なり、各繊維が回転方向へ配列されているため低い摩擦係数となり、また荷重が高いほど、摩擦係数が低くなるため、シール性をあげるためにマグネットローラ２４への密着力を上げることが可能となる。

現像室２０の近傍は図７に示すように感光体２８のローラ及び用紙２９が設置された構造よりなり、本実施の形態のシール材１は図５及び図６に示すように、電子写真複写機の現像室２０におけるマグネットローラ２４のシールに用いられる。すなわち、現像室２０のハウジング２１内においてマグネットローラ２４は、水平状に設置され、両端の支軸２５で現像室２０のハウジング２１の軸受け２２に回転駆動可能に軸受けされていて、複写時のローラ面には微細トナー２７が帯電付着されて回転され、図７に示すように微細トナー２７が感光体２８に付与されるようになっている。なお、感光体２８の微細トナー２７の像は用紙２９に転写される。

図５及び図６に示すように、前記マグネットローラ２４の両端部（なお図５、図６は右端部側のみを示す）に対応するハウジング２１部分は、マグネットローラ２４より大径の円形凹部（凹曲面）２３とされていて、シール材１はマグネットローラ２４の端部外周と該円形凹部２３の周面との隙間２６を塞ぐべく羽毛３を微細トナー２７の接触する方向（マグネットローラ２４の回転方向）に向けて円形凹部２３内に取付けられる。シール材１の取付けはその取付け用接着剤７を円形凹部２３の周面に接着することによりなされる。クッション層６は柔軟かつ弾力性を有することにより円形凹部２３の曲面に対応させ易くてクッション層６の接着に都合がよい。なお、取付け接着剤７にはアクリルフォーム、ポリエチレンフォーム、合成ゴム、天然ゴム、エラストマーを芯材とした両面テープ、または芯材なしの両面テープのいずれかを使用することにより、シール材１のシワを防ぐことができ、マグネットローラ２４の回転をスムースになし得る。

しかして、現像室２０のマグネットローラ２４は通常と同様に使用して電子写真複写が行なわれるが、シール材１はそのクッション層６が円形凹部２３の周面に接着支持され、摺動部となる弾性を有する羽毛３がマグネットローラ２４の端部に接触状態とされていることによりマグネットローラ２４の回転を妨げることなく隙間２６をシールし微細トナー２７のハウジング２１外へのもれを防止する。

図６に示すように、ハウジング２１とマグネットローラ２４の隙間２６に取けたシール材１の羽毛３はマグネットローラー２４の回転方向に毛倒ししてあるため、マグネットローラー２４の回転に関連してシール材１側へ送られる微細トナー２７は、羽毛３に包み込まれ、微細トナー２７の隙間２６からの漏れが防がれる。羽毛３に包み込まれた微細トナー２７と羽毛３で強固なシール層ができ、後からシール材１側へ送られる微細トナー２７を押しもどすことにより、微細トナー２７のシール性が良い。

前記した第１の実施の形態のシール材１は、図１，図２に示すように、基布２のコーティング層５の下面にクッション層６及び取付け用接着層７を取付けた構成としたが、第２の実施形態のシール材１は図１０に示すシール材１Ｂのように、基布２の下面に軟質のコーティング層５を設け、クッション層６及び取付け用接着層７を設けない構成よりなる。適用場所によっては、この構成のシール材１Ｂで微細トナー２７のもれ防止をすることができる。この図１０の構成のシール材１Ｂとした場合は構造を簡単になし得て製造し易い。

本各実施の形態のシール材は電子写真複写機や事務器用プリンターのマグネットローラに適用してマグネットローラとハウジングとの隙間からの微細トナーの飛散を防止したが、本発明のシール材はこのマグネットローラの場合に限るものではなく、たとえば電子写真複写機や事務器用プリンタのクリーニング部や微細粉粒体（粉末あるいは顆粒）の薬剤を包装する包装機等の粉粒体送りローラに適用して、該送りローラとハウジングとの隙間からの薬剤の飛散を防止するなどの、微細粉粒体のもれ防止用のシール材として広く使用することができる。

本発明第１の実施形態のシール材の斜視図である。 本発明第１の実施態様のシール材の拡大断面図である。 ヒートローラにより羽毛を毛倒しする工程図である。 （イ）は毛倒し前の羽毛を有する基布を示す略体図で、（ロ）は毛倒し後の羽毛を有する基布を示す略体図である。 現像室におけるシール材の使用態様図である。 シール材適用部位の拡大図である。 現像室近傍の略体図である。 シール材の作用説明図である。 本発明第１の実施形態に係わるシール材の変更例を示す拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態のシール材の拡大断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ シール材
２ 基布
３ 羽毛
５ 接着層
６ 支持層
２１ ハウジング
２４ マグネットローラ
２６ 隙間
２７ トナー

Claims (6)

1. 微細粉粒体に接触する可動体と該可動体のハウジングとの所定の隙間を、可動体あるいはハウジング面に接着して該可動体の可動を妨げることなく前記粉粒体のもれをシールするシール材であって、摺動する羽毛となるパイル糸とそれを支える平織地組織の基布から構成されたパイル織物を主体とし、羽毛のパイル糸が単糸繊度６デニール以上の低摩擦係数と耐摩耗性を有する合成樹脂繊維であり、かつ羽毛の高さが１．５ｍｍ以上で羽毛の立毛密度が４万本／Ｉｎ²以上であり、基布裏面に羽毛の抜けを防ぐコーティング層を有し、さらにパイル糸が加熱により一定方向に毛倒しされてなることを特徴とする微細粉粒体のもれ防止用のシール材。
2. 前記パイル糸が１００〜１５０℃に加熱したヒートローラで毛倒しされてなることを特徴とする請求項１に記載の微細粉粒体のもれ防止用のシール材。
3. 前記ヒートローラは溝ローラーであることを特徴とする請求項２に記載の微細粉粒体のもれ防止用のシール材。
4. 前記微細粉粒体は、粒径が１０μｍ以下の微細トナーであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の微細粉粒体のもれ防止用のシール材。
5. 前記パイル糸の単糸繊度が１５デニール以下であり、羽毛の高さが４．０ｍｍ以下であり、羽毛の立毛密度が８万本／Ｉｎ²以下であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の微細粉粒体のもれ防止用のシール材。
6. 前記羽毛は、可動体の可動方向に毛倒しされてなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の微細粉粒体のもれ防止用のシール材。

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