JP4778676B2

JP4778676B2 - トナー漏出防止・掻き取り用の縮充フェルト材

Info

Publication number: JP4778676B2
Application number: JP2003393681A
Authority: JP
Inventors: 一英稲田; 康志古川
Original assignee: Fujico Co Ltd
Current assignee: Fujico Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP2005156803A

Description

本発明は、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ついて、感光ドラム、現像ローラやハウジングなどからのトナー漏出を防止しまたは感光ドラムから付着トナーを掻き取るために用いる縮充フェルト材に関する。

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、感光ドラム１（図３参照）および他の基材を一体的にカートリッジ化して着脱自在にすることにより、現在では電子写真機構のメンテナンスを使用者自身で行う方式が一般的である。この方式は操作性が良いので広く用いられ、このプロセスカートリッジでは、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内へ排出し、該カートリッジの交換時に同時に廃棄する。

前記のクリーニング機構は、一次転写後に感光ドラム表面から残トナーを掻き取っている。このクリーニング機構では、感光ドラムに対向させてクリーニングブレードおよびクリーニング容器の開口部の両端部にフェルト材を取り付けることにより、残トナーが容器両側部から漏出することを防いでいる。このようなクリーニング機構は、通常のプロセスカートリッジにおいて広く実施されている。

感光ドラムや現像ローラの付近では、摺動性が優れたテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維のフェルト材を使用することが一般的になっている。また、感光ドラムや現像ローラの両端部に設けるフェルト材は、スムースな回転と高い密着性を要求されるため、感光ドラムなどに接触するＰＴＦＥ繊維のフェルト層と、弾性を付与するクッション層との２層構造が有利であり、該クッション層にはウレタン発泡体または羊毛フェルトを用いる。

トナー漏出防止用のフェルト材の公知例として、特開昭６１−１２９６６４号、特開平４−１３４３７４号、登録実用新案第２５３７６１３号が存在し、ＰＴＦＥ繊維のフェルト層には、ニードルパンチフェルト、植毛シートまたは平滑処理のフェルトなどがあり、パイル状の繊維部材を適用する場合もある。このＰＴＦＥ繊維は、電子写真機構用のフェルト材として適していても、単純なフェルト層であると高いシール性を発現させるためにかなり厚くすることを要し、原材料コストが他の部材に比べて段違いに高くなる。一方、組込本体である電子複写機やレーザビームプリンタは厳しい経済情勢から販売価格が長期的に低迷することに伴い、使用フェルト材についてもユーザのコストダウンの要望が強く、所定の物性を維持しながらコストダウンを図るために、ＰＴＦＥ繊維の基本使用量を減らしたり、ＰＴＦＥ繊維並みの物性を有する他の繊維を使用することが必要である。
特開昭６１−１２９６６４号公報特開平４−１３４３７４号公報登録実用新案第２５３７６１３号公報

電子写真機構用のフェルト材として、非常に高価なＰＴＦＥ繊維は、その基本使用量を減らすことに一定の限界があり、ＰＴＦＥ繊維の物性を維持するには極端に薄くできない。一方、通常の天然または合成繊維には、低摩擦性の点において、ＰＴＦＥ繊維並みの物性を有するものは存在せず、ポリエーテルエーテルケトン繊維のような特殊な繊維を用いればＰＴＦＥ繊維並みになる可能性はあっても、これではコスト面での有利さは発生しない。要するに、ＰＴＦＥ繊維並みの物性とは、ＰＴＦＥ繊維よりも多少低い物性であっても、電子写真機構用として問題なく使用できるフェルト材であると解釈すべきである。

また、ＰＴＦＥ繊維のフェルト材の問題点は、構成繊維が脱毛しやすく、この脱毛や毛羽立ちは単に表面を高熱プレスで平滑処理しただけでは回避できないことである。脱毛した繊維は、電子複写機やレーザビームプリンタの自動組み立て工程において精密加工機の部材に絡み付き、製造トラブルの原因となりやすい。製品組み立て後においても、長い脱毛繊維が感光ドラムの表面に付着すると、電子写真の画像不良の要因となってしまう。

本発明は、電子写真機構に用いるＰＴＦＥ繊維のフェルト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、ほぼＰＴＦＥ繊維並みの物性を有する安価な縮充フェルト材を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、ＰＴＦＥ繊維において種々のトラブルの要因になっている繊維の脱毛や毛羽立ちが少ない縮充フェルト材を提供することである。

本発明に係る縮充フェルト材は、電子写真機構の各部材についてトナーの漏出防止や掻き取り機能などを付与する。この縮充フェルト材は、天然繊維を縮充加工によって絡合させた後に表面の毛羽を平らにカットしたフェルト層と、該フェルト層を所定の位置に固定するための両面テープ層とを備える。前記フェルト層の表面には、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している。

本発明の縮充フェルト材は、天然繊維を縮充加工によって絡合させた後に表面の毛羽を平らにカットしたフェルト層と、該フェルト層の裏面に貼り付けて所定の弾性を付与するクッション層と、フェルト層および所定の位置に固定するための両面テープ層とを備えていてもよい。このクッション層は、ポリウレタンまたは弾力性を有する他の素材である。本発明において、通常、フェルト層は羊毛または兎毛からなると好適である。この羊毛または兎毛は、繊径が１８〜２３μｍであり、好ましくは１８〜２１μｍである。この羊毛または兎毛から得たフェルト層では、フッ素樹脂加工の後に、密度が０.２６〜０.４０ｇ／ｃｍ^３であり、好ましくは０.３１〜０.３６ｇ／ｃｍ^３である。

本発明を図面に基づいて説明すると、縮充フェルト材３は、図１に示すように、比較的柔軟で熱安定性が良好な天然繊維のフェルト層５からなる。この天然繊維は、羊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。用いる天然繊維は、羊毛、牛毛、山羊毛や兎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。

用いる天然繊維は、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。この機械的作用は、強力な圧縮衝撃と摩擦力が主であり、ハードニング加工よりも遙かに強い機械的作用である。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。フェルト層５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。

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。

フェルト層５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を要する。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。フッ素樹脂の塗布量は、５〜２００ｇ／ｍ^２であり、好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ^２である。得たフェルト層５は、厚さが０.５〜２.０ｍｍ、好ましくは０.９〜１.５ｍｍであり、その密度は０.２６〜０.４０ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０.３１〜０.３６ｇ／ｃｍ^３である。

所望に応じて、フェルト層５の表面に積極的に緻密な凹凸を形成し、感光ドラム１や現像ローラ２などとの摺動接触面の摩擦抵抗を減らしてもよい。図示しないけれども、フェルト層５には平織や綾織などの基布（図示しない）を介在させてもよく、該基布は熱安定性が良い繊維素材であると好ましく、基布を介在させる場合には、天然繊維のウェブと基布とを接着剤や軽いニードルパンチングなどで一体化させる。

縮充フェルト材３において、フェルト層５の下面には、さらに両面テープ７を接着する。両面テープ７は、市販の両面粘着テープでよく、該両面テープによってフェルト層５つまり縮充フェルト材３を電子写真機構の各部材における所定の位置に固定できる。

図２に示す変形例では、縮充フェルト材８において、所望の接着材層１０を介してフェルト層５にクッション層１２を貼り付ける。クッション層１２は、ポリウレタンフォームやニードルフェルトなどであり、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１２について、ポリウレタンフォームであれば厚さ０.５〜３ｍｍ、ニードルフェルトであれば目付１５０〜５００ｇ／ｍ²、厚さ０.５〜３ｍｍであると好ましい。クッション層１２の下面には、さらに両面テープ７を接着して適当な部位に取り付ければよい。

例えば、接着材層１０として熱融着シートを用いると、フェルト層５の天然繊維が熱融着シートで固着され、繊維の脱毛がいっそう低下できるので好ましい。この熱融着シートは、ポリアミド、ポリプロピレンなどの単独または共重合体ポリマーの不織布や樹脂シートなどであり、融点が５０〜１５０℃、厚さが０.０２〜０.５ｍｍであると好ましい。一方、接着材層１０として、両面粘着テープを用いることも可能である。この両面粘着テープは、フェルト層５が薄い場合、圧着によって繊維の脱毛を阻止することができる。

図１または図２に示す縮充フェルト材３，８は、図３と図４に例示するように、レーザビームプリンタに着脱可能に収納するプロセスカートリッジ２０の一部に適用できる。カートリッジ２０は、例えば４色フルカラープリンタ（図示しない）用であり、感光ドラム１と、帯電ローラ２２と、クリーニング機構２４とをフレームによって一体化している。カートリッジ２０をプリンタ側面から水平に収納すると、該カートリッジの上方には、レーザービームを照射してドラム表面に静電潜像を形成する露光機構、下方には、現像したトナー像を一次転写する転写機構が位置する。また、カートリッジ前方には、４色トナーを個別に収納した４個の現像器が回動し、静電潜像に応じてトナー像を形成する現像機構が位置する。

このプリンタにおいて、感光ドラム１は反時計向きに回転され、該ドラムは、その回転に従って、順次、ドラム表面を一様に帯電させる帯電ローラ２２、前記の露光機構、現像機構さらに転写機構、ついで転写後の残トナーを除去するクリーニング機構２４と近接する。カートリッジ２０において、感光ドラム１には、外光や接触からドラム表面を保護するドラムシャッター２５（図３）を取り付ける。一方、クリーニング機構２４は、現像機構でドラム表面に形成されたトナー像を一時転写した後に、ドラム表面に残ったトナーを除去して内部のクリーニング容器２６の中に蓄積する。

クリーニング機構２４は、感光ドラム１をクリーニング容器２６の開口部３０と対向させ、該開口部の縁部にウレタンゴム製などのクリーニングブレード３２を設置することにより、該ブレードのエッジを感光ドラム１に圧接し、一次転写後に感光ドラム表面から残トナーを掻き取り、掬いシート２８によってクリーニング容器２６の内部へ送り込む。クリーニング機構２４では、クリーニングブレード３２の形状に合わせてその両端部および開口部３０の縁部に縮充フェルト材３，３を取り付け、該シール材は感光ドラム１の表面両端部とも接触する。

縮充フェルト材３，３は、クリーニングブレード３２およびクリーニング容器２６の開口部３０の両端部に取り付けられ、回収した残トナーが容器開口部３０の両側から漏出することを防いでいる。クリーニング機構２４は、縮充フェルト材３，３の存在によってトナーの除去能力が優れ、プロセスカートリッジ２０において広く適用可能である。

本発明の縮充フェルト材３，８は、図５に示すようなモノクロ複写機用のトナーカートリッジ３２にも適用できる。カートリッジ３２では、その下方両側壁に円弧状の切り欠き部３４を形成し、該切り欠き部に現像ローラ２を回転自在に設置するとともに、カートリッジ内にトナー３６を収納する。現像ローラ２の両端部は、両側壁の切り欠き部３４まで延設され、縮充フェルト材８を介して切り欠き部３４内に回転自在に取り付ける。トナー供給口３８の上方には、帯電用ブレード４０が現像ローラ２の表面に押圧された状態で保持されている。

現像ローラ２は、アルミニウム製の円筒体であり、その表面にトナーの薄層が付着させて回転し、複写機の感光ドラム４２と対向配置されている。感光ドラム４２が矢印方向に回転し、それに応じて現像ローラ２が反時計方向に回転すると、ドラム表面の潜像の電荷によって形成される電界の強さに応じて、トナーが現像ローラ２の表面から離脱し、ドラム表面の帯電部分に付着して現像が行われる。縮充フェルト材８は、カートリッジ３２において現像ローラ２に付着したトナーが側壁の外側に漏出することを効果的に防いでいる。

本発明に係る縮充フェルト材は、高価なＰＴＦＥ繊維のフェルト、不織布、織物、ペーパーを使用することなく、縮充フェルト層の表面にフッ素樹脂加工を施こすことによって無給油摺動性を有し、低摩擦性の点でＰＴＦＥ繊維並みの物性を有する。本発明の縮充フェルト材は、天然繊維本来の物性である乾熱安定性およびクリーニング性を実質的に保持し、ＰＴＦＥ繊維の植毛シート、平滑処理のフェルト、パイル状の繊維部材と比べても同等の性能を有し、その耐久性も高い。本発明の縮充フェルト材は、ＰＴＦＥ繊維並みの物性を維持しながらコストダウンを図ることが可能であるので、組込本体である電子複写機やレーザビームプリンタが現況の厳しい経済情勢から販売価格が低迷することに柔軟に対応できる。

本発明の縮充フェルト材は、ＰＴＦＥ繊維のフェルト材と比べて、種々のトラブルの要因になりやすい構成繊維の脱毛が少なく、フェルト層のほつれや毛羽立ちが少なくなる。一般に、ＰＴＦＥ繊維のフェルト層は繊維が脱毛しやすく、この脱毛や毛羽立ちは単に表面を高熱プレスで平滑処理しただけでは回避できないのに対し、この縮充フェルト材は、脱毛繊維による製造トラブルをほぼ完璧に防ぎ、製品組み立て後においても電子写真の画像不良を解消できる。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１に示すように、繊径１８〜２１μｍの羊毛を、ハードニング加工の後に、縮充助剤を加えて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／ｃｍ^２を加えてプレスする。

羊毛フェルトの表面には、スプレーによってＰＴＦＥ樹脂のフッ素樹脂加工を施す。フッ素樹脂の塗布量は２０〜２５ｇ／ｍ^２である。得た２層の羊毛フェルト層は、厚さ２.２ｍｍ、密度が０.３１〜０.３６ｇ／ｃｍ^３である。このフェルト層の下面には、さらに厚さ０.１ｍｍの両面粘着テープ７を接着する。

図３と図４に示すように、実施例１で製造した縮充フェルト材３，３をレーザビームプリンタに着脱可能に収納するプロセスカートリッジ２０の一部に適用する。カートリッジ２０において、クリーニング機構２４は、現像機構（図示しない）でドラム表面に形成されたトナー像を一時転写した後に、ドラム表面に残ったトナーを除去して内部のクリーニング容器２６の中に蓄積する。

縮充フェルト材３，３は、厚さ２.２±０.２ｍｍである２層の羊毛フェルト層を有し、下側の両面粘着テープ７によってクリーニングブレード３２およびクリーニング容器２６の開口部３０の両端部に貼着され、回収した残トナーが容器開口部３０の両側から漏出することを防いでいる。クリーニング機構２４は、両側端の縮充フェルト材３，３の弾性によって、クリーニングブレード３２および容器開口部３０がドラム表面に軽く密着できる。

また、２層の羊毛フェルト層が感光ドラム１の表面と接触し、厚さ２.２±０.２ｍｍであっても両側端におけるシール性が高く、無給油摺動性があり且つ摩擦抵抗も小さい。したがって、縮充フェルト材３，３を取り付けたクリーニング機構２４は、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２０において広く適用可能である。

実施例１と同様に羊毛をフェルト加工し、フェルト両面の毛羽を刈り取ってから実施例１と同様にプレス加工することにより、厚さ１.１ｍｍの羊毛フェルト層５を製造する。図２に示すように、厚さ０.１５ｍｍであるアクリル系の片面熱融着・片面粘着テープ（商品名：Ｍ５２１３Ｓ、日東電工製）１０を温度約１２０℃および１６０℃のローラ対に通して羊毛フェルト層５に貼り付け、さらにポリウレタンフォーム（商品名：ポロンＬＥ−２０、イノアック社製）であるクッション層１２を常温で貼り合わせる。このクッション層１２の下面には、さらに両面粘着テープ７を接着する。

得た縮充フェルト材８は、厚さ２.２〜２.３ｍｍ、目付６８０〜８８０ｇ／ｍ²である。このクッション層１２の下面には、さらに両面粘着テープ７を接着する。

図５に示すように、実施例１で製造した縮充フェルト材８をモノクロ複写機用のトナーカートリッジ３２に適用する。カートリッジ３２では、その下方両側壁に形成した円弧状の切り欠き部３４に沿って、縮充フェルト材８の両面粘着テープ７を貼り付ける。現像ローラ２の両端部を切り欠き部３４に嵌入すると、その両端部は羊毛フェルト層５と接触し、回転自在に設置することができる。

複写機の感光ドラム４２が矢印方向に回転し、それに応じて現像ローラ２が反時計方向に回転するとトナーが現像ローラ２の表面から離脱し、ドラム表面の帯電部分に付着して現像が行われる。この際に、両側端の縮充フェルト材８は、クッション層１２の存在によって現像ローラ２の表面に密着でき、且つ羊毛フェルト層５によって、現像ローラ２に付着したトナーが側壁の外側に漏出することを効果的に防いでいる。

本発明の縮充フェルト材の一例を示す概略断面図である。縮充フェルト材の他の例を示す概略断面図である。縮充フェルト材の適用例であるプロセスカートリッジの概略断面図である。図３のカートリッジから感光ドラムを外した状態の概略正面図である。縮充フェルト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

１感光ドラム
２現像ローラ
３縮充フェルト材
５フェルト層
７両面テープ
８縮充フェルト材
１０接着材層
１２クッション層

Claims

電子写真機構の各部材にトナーの漏出防止や掻き取り機能などを付与する縮充フェルト材であって、獣毛を主としたフェルティング性を有する繊径１８〜２３μｍの天然繊維を縮充加工によって絡合させた後に表面にシャーリングまたは毛刈り加工を施し、最終プレス加工で仕上げたフェルト層と、該フェルト層を所定の位置に固定するための両面テープ層とを備え、前記フェルト層の表面に最終プレス仕上げの後にフッ素樹脂加工を施し、該フェルト層はフッ素樹脂加工の後に密度が０.２６〜０.４０ｇ／ｃｍ^３である縮充フェルト材。
電子写真機構の各部材にトナーの漏出防止や掻き取り機能などを付与する縮充フェルト材であって、獣毛を主としたフェルティング性を有する繊径１８〜２３μｍの天然繊維を縮充加工によって絡合させた後に表面にシャーリングまたは毛刈り加工を施し、最終プレス加工で仕上げたフェルト層と、該フェルト層の裏面に貼り付けて所定の弾性を付与するクッション層と、フェルト層およびクッション層を所定の位置に固定するための両面テープ層とを備え、前記フェルト層の表面に最終プレス仕上げの後にフッ素樹脂加工を施し、該フェルト層はフッ素樹脂加工の後に密度が０.２６〜０.４０ｇ／ｃｍ^３である縮充フェルト材。
フェルト層は厚さ０.５〜２.０ｍｍの羊毛または兎毛フェルトからなり、該フェルト層の表面に施すフッ素樹脂加工に用いるフッ素樹脂は、非イオン界面活性剤を加えて安定化させた水性ディスパージョンからなる請求項１または２記載の縮充フェルト材。