JP5102942B2

JP5102942B2 - 写真画像形成プロセス用などのフェルト材

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Publication number: JP5102942B2
Application number: JP2005139312A
Authority: JP
Inventors: 一英稲田; 正明武田
Original assignee: FUJICO CO., LTD.
Current assignee: FUJICO CO., LTD.
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: JP2006317647A

Description

本発明は、オイル補給、トナーの漏出防止および残トナーの掻き取りなどを達成する写真画像形成プロセス用のフェルト材に関し、さらに各種の作業機器について、各種の回転ローラや往復作動部材の表面に密接することにより、オイル補給やクリーニングを達成する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画像形成プロセスは、特開２００１−２９０４０５号などに示すように、メンテナンス回数を減らし且つメンテナンス費用を低減化するため、現在では感光ドラム、現像ローラおよび他の基材を一体化し、カートリッジとして着脱自在にしてメンテナンスをユーザ自身で行う方式が一般的である。このプロセスカートリッジ方式は、カートリッジ交換作業が簡単であり、メンテナンスフリーであるので使い勝手が格段に向上する。

このプロセスカートリッジには、感光ドラムや現像ローラなどの稼動部材に潤滑油を補給するオイル供給装置を備え、さらに定着ローラにもオイル供給装置を設置する。従来のオイル供給装置は、カートリッジの全使用時間に対応できる量のオイルを含有し、該オイルを稼動部材まで浸透させるためにスポンジなどの多孔質の帯シートを取り付け、カートリッジの交換とともに取り替える。この帯シートは、耐熱性とコスト面で優れたポリエステル繊維のフェルトを使用していた。その理由は、感光ドラムや現像ローラの周辺で常温より高くて一時的に１００℃前後に達し、定着ローラでは通常運転時に１８０〜２００℃で機器の起動時には一時的に２２０〜２３０℃に昇温するためである。

特開平１０−１４９０４７号に開示のオイル供給装置は、電子写真のトナー像を記録紙に溶着する定着装置において、該トナー像を加熱して記録紙に溶着させる加熱ローラの外周面にシリコンオイルを塗布するための給油シートを具備する。給油シートである耐熱性フェルトは、アラミド繊維製が一般的であっても、該繊維の表面には凸凹が少なく毛細管現象が比較的低いのでベストでないので、２層フェルトを取り付ける。２層フェルトは、加熱ローラと接触する側を耐熱性フェルトと、他方の層をオイル含浸性の大きいフェルトとを有し、耐熱性と給油性を同時に充足させる。この際に、オイル塗布の耐熱性フェルトは、アラミド繊維またはポリエステル繊維である。

また、プロセスカートリッジは、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する。こ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るとともに、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シール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。

このシール材として、感光ドラムや現像ローラの付近では、摺動性と耐熱性が優れたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）繊維のフェルトを用いている。このシール材は、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、感光ドラムなどに接触するシート層と、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、該クッション層は主にウレタンフォームである。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号が存在し、ＰＴＦＥ繊維フェルトには、ニードルパンチフェルト、植毛シートまたは平滑処理フェルトが存在する。このＰＴＦＥ繊維が通常のフェルトであると、厚いクッション層を設けても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する。
特開２００１−２９０４０５号公報特開平１０−１４９０４７号公報特開昭６１−１２９６６４号公報特開平４−１３４３７４号公報登録実用新案第２５３７６１３号公報

オイル供給用の耐熱性フェルトとして、アラミド繊維単独のフェルトは、ＪＩＳで難燃性に分類されるほど耐熱性が高い反面、高温時の熱収縮性が比較的高い点に問題がある。２層フェルトにおいてオイル塗布フェルトをアラミド繊維単独で構成すれば、高温環境下における熱収縮によってオイル塗布が不完全になるおそれがある。高温環境下では油の保持量および浸透性が低下し、高温作業が継続すると油洩れが生じたり、長時間使用後に油不足になって機械部品の焼き付けが発生したりする。また、耐熱性フェルトがポリエステル繊維製であると、油を浸透させやすいように嵩高にすることは可能であっても、近年、電子写真画像形成プロセスの環境がいっそう高温化することにより、ポリエステル繊維フェルトでは長期間使用することが不可能である。

一方、シール材に関して、近年においてトナー微粒子が１０μｍ以下のようにいっそう微細化し且つ重合トナー粒子などの出現により、ＰＴＦＥ繊維のフェルト単独であると、かなり厚くしてもトナー漏出防止効果を十分に発現させることが困難になっている。ＰＴＦＥ繊維のフェルトは非常に高価であり、その基本使用量を減らすことにも一定の限界があり、裏面にクッション層が設置しても、ＰＴＦＥ繊維の本来の物性を維持するには極端に薄くすることはできない。一方、通常の天然または合成繊維には、摺動性の点において、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。

本発明は、写真画像形成プロセスまたは各種の作業機器において、フェルト系の素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、稼動部材の表面と密接させて好適なオイル補給やトナー漏出防止などをいっそう効果的に達成する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繊維並みの低摩擦性であるうえにシール性が高く、優れたトナー漏出防止性能を発揮するフェルト材を提供することである。本発明の別の目的は、アラミド繊維単独のフェルトに比べて熱収縮性および難燃性がさらに改善されたオイル供給用のフェルト材を提供することである。本発明のさらに別の目的は、ＰＴＦＥ繊維並みの高い耐熱性を有し且つ繊維の脱毛や毛羽立ちが少ないクリーニング用のフェルト材を提供することである。

本発明に係る写真画像形成プロセス用のフェルト材は、稼動部材の表面と密接してオイル補給やトナー漏出防止などを達成する。本発明のフェルト材は、繊度７〜５０デシテックスの第１繊維つまり摺動性繊維と、第２繊維つまり剛直性繊維と、繊度０．５〜６．０デシテックスの第３繊維つまり細繊径繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層を備える。このフェルト材では、シート層の接触面における立毛がほぼカット状になっている。

写真画像形成プロセス用のフェルト材において、摺動性繊維は、フッ素系繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、フッ素系樹脂をコーティングした繊維またはフッ素系やシリコン系樹脂粉末を練り込んだ繊維であると好ましい。剛直性繊維は、メタアラミド（ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド）繊維，パラアラミド（ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維、６６ナイロン繊維などのポリアミド繊維、ポリエステル繊維、液晶ポリエステル繊維、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）繊維またはポリオレフィン繊維であると好ましい。また、細繊径繊維は、耐炎化繊維、メタアラミド繊維，パラアラミド繊維、６６ナイロン繊維などのポリアミド繊維、ポリエステル繊維、液晶ポリエステル繊維、ＰＰＳ繊維またはポリオレフィン繊維であると好ましい。

本発明に係るトナー漏出防止用のフェルト材は、稼動部材の表面と密接させるとトナー漏出防止を達成する。このフェルト材は、比較的太い摺動性繊維および剛直性繊維と、繊度０．５〜６．０デシテックスの細繊径繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層と、該シー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、シー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接着層とを備え、ニードルパンチで繊維絡合させたシート層について、さらに別のニードルパンチを行って比較的多くのカット状および比較的少ないループ状の立毛を表面に形成する。

本発明に係るオイル供給用のフェルト材は、各種の回転ローラや往復作動部材のような作業機器の表面と密接し、それ自体に潤滑油を含浸させて稼動部材に補給したりまたはオイル溜まりから吸い上げて作業機器の表面に塗布する。このフェルト材は、比較的太い摺動性繊維および剛直性繊維と、繊度０．５〜６．０デシテックスの細繊径繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層と、耐熱性または難燃性の有機繊維を主体とする基布とを備え、ニードルパンチで繊維絡合させたシート層について、さらに別のニードルパンチを行って比較的多くのカット状および比較的少ないループ状の立毛を表面に形成する。

本発明に係るクリーニング用のフェルト材は、各種の回転ローラや往復作動部材のような作業機器の表面と密接し、その作業機器の表面に付着したトナーまたは他の塵埃を清掃する。このフェルト材は、比較的太い摺動性繊維および剛直性繊維と、繊度０．５〜６．０デシテックスの細繊径繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層を備え、該シート層を作業機器の表面と近接する部材に取り付け、ニードルパンチで繊維絡合させたシート層について、さらに別のニードルパンチを行って比較的多くのカット状および比較的少ないループ状の立毛を表面に形成する。

本発明を図面によって説明すると、本発明に係るフェルト材１（図５）は、例えば、写真画像形成プロセスであるレーザビームプリンタ、電子複写機、ファクシミリなどにおいて、着脱可能に収納するプロセスカートリッジ１０（図６）に適用する。このフェルト材は、モノクロ複写機や４色フルカラーの電子複写機のトナーカートリッジまたはトナーを記録紙に溶着して熱定着させる定着ローラなどにも適用でき、感光ドラムや現像ロールのシールだけでなく、カートリッジにおける現像機構とクリーニング機構との間隔保持、さらに各種の回転ローラや往復作動部材の気密支持およびクリーニングなどにも利用可能である。

フェルト材１におけるシート層２（図５）は、図１に示すように、ＰＴＦＥ繊維３のような摺動性繊維と、アラミド繊維４のような剛直性繊維と、ポリエステル繊維５のような繊度０．５〜６．０デシテックスの細繊径繊維とで構成するカードラップ６とからなり、該カードラップをニードルパンチで一体化する。この際に、シート層の寸法安定性を増すために、摺動性繊維や剛直性繊維の基布（図示しない）を２等分のカードラップの間に介在させたり、または単独のカードラップの下方に配置してもよい。所望に応じて、カードラップ６には、繊維３，４，５のほかに、特定の効果を得るために第４成分またはそれ以上の繊維を加えることも可能である。

摺動性繊維および剛直性繊維は、その繊径が細繊径繊維のそれよりも太いことが望ましく、これらの繊維が細繊径繊維よりも太いと、立毛７（図３）を形成する別のニードルパンチにおいて、細繊径繊維の立毛をほぼ完全に切断することになる。また、摺動性繊維が剛直性繊維よりも太い場合には、立毛７を形成する別のニードルパンチにおいて、剛直性繊維の立毛をより多く切断することができ、トナー掻き取り機能を効果的に高めることが可能である。

摺動性繊維は、その繊度が７〜５０デシテックスであると好ましく、さらに望ましくは１０〜３５デシテックスである。摺動性繊維の繊度が７〜５０デシテックスの範囲から外れると、摺動性繊維のループ状立毛が多くなったり、立毛７の形成が阻害されることになる。剛直性繊維は、その繊度が７〜５０デシテックスであると好ましく、さらに望ましくは８〜２０デシテックスである。剛直性繊維の繊度が７〜５０デシテックスの範囲から外れると、剛直性繊維が不均一に切断されて立毛が形成されなかったり、剛直性繊維の立毛がカット状にならないことが発生する。

一方、細繊径繊維は、その繊度０．５〜６．０デシテックスであると好ましく、さらに望ましくは１．５〜４．０デシテックスである。細繊径繊維の繊度が０．５デシテックス未満であるとカーディングによるフェルト化が困難であり、６．０デシテックスを超えるとシール性の改善効果が小さく、前記の剛直性繊維と分けて混綿する意味がない。

シート層２（図５）は、摺動性繊維４０〜７０重量％、剛直性繊維１０〜４０重量％および細繊径繊維２０〜５０重量％で構成すると好ましい。摺動性繊維がシート層全体の４０重量％未満であると、フェルト材１に用いるシート層２として、高温環境における所望の摺動性を得ることが難しく、トナーの漏出を防止する点で問題が発生しやすい。一方、摺動性繊維が７０重量％を超えると、シート層２の接触面でカット状の立毛が少なくなってトナー掻き取り性が低下しやすい。

摺動性繊維は、一般に繊維の摩擦抵抗が小さく、フェルト材１において寸法安定性が優れている。好適な摺動性繊維として、フッ素系繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、フッ素系樹脂をコーティングした繊維またはフッ素系やシリコン系樹脂粉末を練り込んだ繊維などが例示でき、好ましくはＰＴＦＥ繊維，ＦＥＰ（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）繊維、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロ共重合体）繊維、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）繊維などのフッ素系繊維である。ＰＴＦＥ繊維３は、ＰＴＦＥ微粒子の水分散ディスパージョンを少量のマトリックス物質を混合し、該マトリックス物質が凝固する紡糸液中に押し出して繊維状にしてから、マトリックス物質を熱分解・除去しても、またはＰＴＦＥ微粒子をナフサなどの有機溶媒と混合し、これを押出成形で生テープ状に成形さらに延伸・焼結した後に、得たフィルムをマイクロスリッタで割繊して繊維状にしてもよい。

剛直性繊維は、摺動性繊維に比べて剛直であってカット状のものはシール性が高く且つトナーの掻き取り効果が優れ、さらにその融点が約２５０℃以上または無融点であるとフェルト材１を高温環境で使用する際に、シート層２が耐熱性を有するので好ましい。この際に、無融点の繊維は、加熱時に溶融温度よりも分解温度が低いことで融点測定が困難な繊維であり、この繊維は通常約２５０℃に加熱しても熱分解しない。剛直性繊維が耐熱性でない場合には、各種の回転ローラや往復作動部材などについて、常温での使用環境または比較的温度が低い高温環境において使用することになる。

剛直性繊維として、メタアラミド繊維、パラアラミド繊維、６６ナイロン繊維などのポリアミド繊維、ポリエステル繊維、液晶ポリエステル繊維、ＰＰＳ繊維またはポリオレフィン繊維などが例示できる。好適な剛直性繊維は、メタアラミド繊維、パラアラミド繊維またはポリエステル繊維である。

一方、細繊径繊維は、剛直性繊維と同様に、摺動性繊維に比べて剛直であることを要し、カット状のものはシール性が高く且つトナーの掻き取り効果がいっそう優れている。細繊径繊維は、一般的な用途において、その繊度が剛直性繊維の１／３以下であり且つ繊維が絡みやすいように十分に捲縮されているので、その添加によってフェルト材の繊維密度がアップして、シール性が顕著に向上するという利点もある。

細繊径繊維は、その融点が約２５０℃以上または無融点であるとフェルト材１を高温環境で使用する際に、シート層２が耐熱性を有するので好ましい。細繊径繊維が耐熱性でない場合には、各種の回転ローラや往復作動部材などについて、常温での使用環境または比較的温度が低い高温環境において使用することになる。

したがって、細繊径繊維として、耐炎化繊維、メタアラミド繊維、パラアラミド繊維、６６ナイロン繊維などのポリアミド繊維、ポリエステル繊維、液晶ポリエステル繊維、ＰＰＳ繊維またはポリオレフィン繊維などが例示できる。好適な細繊径繊維は、メタアラミド繊維、パラアラミド繊維またはポリエステル繊維である。

シート層２を製造するには、図１に例示するように、摺動性繊維、剛直性繊維および細繊径繊維を相互に混綿してウェブとするかまたは各繊維単独のウェブとし、用途に応じてウェブを所定枚数積層してカードラップ６を形成してからニードルパンチする。カードラップ６は、公知のロッキングニードルによるニードルパンチで一体化され、フェルト素材８（図２）を形成する。このニードルパンチにおける針本数は、１５０〜４００本／ｃｍ^２程度であればよく、所望に応じてニードルパンチの後に高圧のウォータジェット処理を行う。得たフェルト素材８は、厚さが１.０〜２.０ｍｍ、好ましくは１.２〜１.７ｍｍであり、その目付は３００〜５００ｇ／ｍ²、好ましくは３７０〜４３０ｇ／ｍ²である。

フェルト素材８には、図２において、立毛用の特殊ニードル１１によってパンチ深さ６．５〜９．５ｍｍ、針本数４００〜８００本／ｃｍ^２で別のニードルパンチを行い、高さが平均０．１〜１．５ｍｍの立毛７（図３）を表面全体に形成する。特殊ニードル１１は、先端部１２が角錐状に先細りであり、後方側部に切り込み１３，１３を設けて繊維を引っ掛けやすくする。このニードルパンチにより、フェルト表面において繊維が立毛し、その際に多くの立毛７が切断されてカット状になり、且つ一部は切断されずにループ状のままに残る。この明細書において、立毛７の高さは平均０．１〜１．５ｍｍであり、「平均」の高さであるから、高さ２ｍｍ前後の立毛または０．１ｍｍ未満の立毛もごく稀には存在する。また、立毛７に関してカット状のものは５０％以上であり、通常では全立毛の７０％以上がカット状である。

シート層２は、図４において、加熱したロールプレス１４，１４によって立毛７を一方向に寝かして斜毛１６とすることにより、感光ドラムや現像ローラなどの稼動部材との接触面の摩擦抵抗をいっそう減らす。得た斜毛シート層２は、厚さが０．７〜１．５ｍｍ程度であると好ましい。斜毛シート層２は、追加の加熱プレス処理によって下面を平滑化すると、クッション層１８を貼着するための接着剤（図示しない）の介在により、シート層２の繊維を確実に固着できる。

フェルト材１には、図５に例示するように、所望の接着剤を介してシート層２にクッション層１８を貼り付けてもよい。クッション層１８は、ポリウレタンフォーム、羊毛フェルト、ニードルフェルトなどであり、厚さは１．０〜３．０ｍｍであると好ましい。この接着剤が熱融着シートであると、該シートでシート層２の繊維を固着し、繊維の脱毛をいっそう減らすことができる。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８０〜１７０℃程度であると好ましい。一方、この接着剤として、両面粘着テープを用いてもよく、該両面粘着テープは、シート層２が薄い場合に圧着によって繊維の脱毛を阻止する。

所望に応じて、クッション層１８の下面には、さらに両面粘着テープ２０などの感圧または感熱接着層を設けてもよい。この接着層により、フェルト材１を電子写真画像形成プロセスまたは回転ローラや往復作動部材を有する作業機器の適当な部位に取り付けることが可能になる。

本発明に係るフェルト材は、少なくとも摺動性繊維、剛直性繊維および細繊径繊維で構成するシート層からなり、ＰＴＦＥ繊維単独のフェルト並みの摺動性を有するうえに、摺動性繊維と剛直性繊維だけのフェルトよりもさらにシール性が高く、電子写真画像形成プロセスの所定個所においてトナーの漏出を効果的に防止でき、または各種の作業機器についてオイル供給を達成する。本発明のフェルト材では、シート層の下側にクッション層および接着層を設けると、摺動性繊維、剛直性繊維、細繊径繊維の総使用量が少ないにもかかわらず、高いシール性に加えて良好なトナー掻き取り性つまりクリーニング性を発揮する。

本発明のフェルト材は、シート層がアラミド繊維単独のフェルトと比べて熱収縮性が改善されてさらに柔軟であり、熱収縮が原因でローラなどとの接触が悪化することがなく、使用時の寸法安定性が良くなってより長期間の使用が可能になる。本発明のフェルト材は、所望の物性を維持しながら効果的にコストダウンを図ることが可能であり、組込本体である電子複写機やレーザビームプリンタの販売価格に対して柔軟に対応できる。本発明のフェルト材は、電子写真画像形成プロセスのほかに、回転ローラや往復作動部材を有する作業機器の適当な部位に取り付けると、より安定した機械作動を継続できる。

本発明のフェルト材では、繊度が一般に剛直性繊維の１／３以下で十分に捲縮された細繊径繊維を添加することにより、同じ目付の市販フェルト材と比べて繊維がより密に充填されている。このため、本発明のフェルト材は、従来のフェルト材と比較してシール性が顕著に向上し、トナーの漏れ防止効果がいっそう高くなる。

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において、繊度３３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維３（ジャパン・ゴアテックス製）６５重量％と、繊度１４．４デシテックスのメタアラミド繊維４（商品名：コーネックス、テイジン製）１５重量％と、繊度３．３デシテックスの難燃ポリエステル繊維（テイジン製）２０重量％とを均一に混綿し、得たウェブを適宜に積層することにより、目付４００ｇ／ｍ²のカードラップ６を形成する。

カードラップ６は、公知のロッキングニードルを用いて針本数７５０本／ｃｍ²でニードルパンチすることにより、厚さ１.２〜１.５ｍｍのフェルト素材８となる。図２に示すように、立毛用の特殊ニードル１１によって針本数６００本／ｃｍ^２、深さ７．５ｍｍでフェルト素材８に別のニードルパンチを行い、高さが平均０．３〜０．５ｍｍの立毛７（図３）を表面全体に形成し、フェルト表面に緻密な凹凸を設ける。フェルト素材８の表面では、剛直性繊維と細繊径繊維がより多く立毛しており、さらに立毛７が殆ど切断されてほぼカット状になっている。

立毛させたフェルト素材８は、図４に示すように、加熱炉に通して約２００℃で加熱し、ついで常温のロールプレス１４，１４によって立毛を一方向に寝かし、目付を３７０±５０ｇ／ｍ²、厚さを１.０±０.２ｍｍに定める。得た斜毛のシート層２（図５）には、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２．４ｍｍのポリウレタンフォームであるクッション層１８を積層し、全体を熱ローラ対に通して貼り付ける。このクッション層１８の下面には、さらに両面粘着テープ２０を接着する。

図５に示すフェルト材１は、図６に例示するように裁断し、シール材１ａ，１ａおよび１ｂ，１ｂ（図７）として、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１０の一部に貼着する。カートリッジ１０は、図７において、感光ドラム２１、帯電ローラ２２およびクリーニング機構２３を有するフレーム２４と、現像ローラ２５を有する現像機構２６によって構成し、該現像機構がフレーム２４に対して回転可能になるように取り付ける。カートリッジ１０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、レーザービーム２７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２１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２８が接触する。転写紙３０は、感光ドラム２１と転写ローラ２８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。

感光ドラム２１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。このプリンタにおいて、感光ドラム２１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２２と接触してから、順次、レーザービーム２７の照射による露光機構、現像ローラ２５さらに転写ローラ２８と接触する。現像ローラ２５の両端部には、図７に示すように、現像ローラ用のシール材１ｂ，１ｂを取り付け、トナー３１が漏出することを防止する。

感光ドラム２１は、現像機構の現像ローラ２５でドラム表面に形成されたトナー像を転写紙３０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２３と近接する。感光ドラム２１は、クリーニング機構２３において、クリーニング容器３２の開口部３４と対向し、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３６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２１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、クリーニング容器３２の内部へ送り込む。

クリーニング機構２３において、クリーニングブレード３６の形状に合わせてその両端部にシール材１ａ，１ａを取り付け、該フェルト材は感光ドラム２１の表面両端部とも接触する。感光ドラム用のシール材１ａ，１ａは、フェルト材１を裁断して製造する。このシール材は、容器開口部３４の縁部に沿って取り付けてもよい。クリーニング機構２３は、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３２の中に蓄積する。フェルト材１ａ，１ａは、回収した残トナーが容器開口部３４の両側から漏出することを防止する。クリーニング機構２３は、フェルト材１ａ，１ａ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１０に適用可能となる。

シール材１ａ，１ａおよび１ｂ，１ｂであるフェルト材１は、厚さ１.０±０.２ｍｍである斜毛シート層２を有し、下側の両面粘着テープ２０によって所定の個所つまり現像ローラ２５、クリーニングブレード３６およびクリーニング容器３２の開口部３４の両端部に貼着され、１０μｍ以下のトナー微粒子が外部へ漏出することを効果的に防いでいる。現像機構２６は、シール材１ｂ，１ｂが間隔保持材として機能することにより、現像ローラ２５と感光ドラム２１との微小間隔が常に一定保持され、良好な画像を安定して出力できる。また、クリーニング機構２３は、両側端のフェルト材１ａ，１ａのクッション層１８の存在によって、クリーニングブレード３６および容器開口部３４がドラム表面に軽く密着できる。

フェルト材１は、シール材１ａ，１ａおよび１ｂ，１ｂとしてさらに十分な摺動性およびトナーシール性を有する。したがって、フェルト材１は、トナーの漏出防止およびトナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高く、感光ドラム２１や現像ローラ２５を傷つけることが少ないため、プロセスカートリッジ１０において広く適用可能である。

比較例１
繊度６．７デシテックスのＰＴＦＥ繊維１００％のウェブを適宜に積層してカードラップを形成する。このカードラップを実施例１と同様に加工し、厚さ１．０ｍｍ、目付６５０ｇ／ｍ²のシート層を得る。このシート層には、実施例１と同様にクッション層を積層し、さらに両面粘着テープを接着してフェルト材を製造する。

このフェルト材を適宜に裁断し、実施例１と同様にシール材としてプロセスカートリッジ１０に貼着する。このフェルト材は、摺動性が比較的良好であってもトナー掻き取り性が不十分であり、且つカートリッジ１０の一部からトナー漏れが発生する。

比較例２
繊度３３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維７０重量％と、繊度２．２デシテックスのメタアラミド繊維３０重量％とを均一に混綿し、得たウェブを適宜に積層してカードラップを形成する。このカードラップを実施例１と同様に加工し、厚さ１．０ｍｍ、目付３７０ｇ／ｍ²のシート層を得る。このシート層には、実施例１と同様にクッション層を積層し、さらに両面粘着テープを接着してフェルト材を製造する。

このフェルト材を適宜に裁断し、実施例１と同様にシール材としてプロセスカートリッジ１０に適用する。このフェルト材は、摺動性が良好であってもトナー掻き取り性が不十分であり、且つカートリッジ１０の一部からトナー漏れが発生しやすい。

比較例３
繊度３３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維７０重量％と、繊度１４．４デシテックスのメタアラミド繊維３０重量％とを均一に混綿し、得たウェブを適宜に積層してカードラップを形成する。このカードラップを実施例１と同様に加工するけれども、立毛用の特殊ニードル１１を用いる別のニードルパンチを行うことなしに、厚さ１．０ｍｍ、目付３７０ｇ／ｍ²の平滑なシート層を得る。このシート層には、実施例１と同様にクッション層を積層し、さらに両面粘着テープを接着してフェルト材を製造する。

このフェルト材を適宜に裁断し、実施例１と同様にシール材としてプロセスカートリッジ１０に適用する。このフェルト材は、摺動性およびシール性ともに不十分であり、カートリッジ１０に適用することはできない。

繊度３３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維５０重量％と、繊度１４．４デシテックスのメタアラミド繊維２０重量％と、繊度３．３デシテックスの難燃ポリエステル繊維３０重量％混綿する以外は、実施例１と同様に処理して、厚さ１．０ｍｍのシート層２を得る。このシート層には、実施例１と同様にクッション層１８を積層し、さらに両面粘着テープ２０を接着してフェルト材を製造する。

このフェルト材は、適宜に裁断してシール材を形成し、図８に示すようなモノクロ複写機用のトナーカートリッジ３８に適用する。カートリッジ３８では、その下方両側壁に円弧状の切り欠き部４０を形成し、該切り欠き部に現像ローラ４２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４４を収納する。現像ローラ４２の両端部は、両側壁の切り欠き部４０まで延設され、シール材４６を介して切り欠き部４０内に回転自在に取り付ける。トナー供給口の上方には、帯電用ブレード４８が現像ローラ４２の表面に押圧された状態で保持されている。

現像ローラ４２は、例えば、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、複写機本体の感光ドラム５０と対向配置されている。感光ドラム５０が矢印方向に回転し、それに応じて現像ローラ４２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４２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。

このフェルト材は、シール材４６として実施例１のそれと比べて摺動性は若干低下するが十分な使用可能なレベルにあり、トナーシール性はいっそう良化する。したがって、このフェルト材は、カートリッジ３８において現像ローラ４２に付着したトナー４４が側壁の外側に漏出することを効果的に防止できる。

実施例１において、ＰＴＦＥ繊維の代わりに、繊度４０デシテックスのＦＥＰ繊維を用いる以外は、実施例１と同様に処理して、厚さ１．０ｍｍのシート層２を得る。このシート層には、実施例１と同様にクッション層１８を積層し、さらに両面粘着テープ２０を接着してフェルト材を製造する。

このフェルト材は、シール材として実施例１のそれと同様に十分な摺動性およびトナーシール性を有する。したがって、このフェルト材は、トナーの漏出防止およびトナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高く、プロセスカートリッジやトナーカートリッジにおいて広く適用可能である。

実施例１において、ＰＴＦＥ繊維の代わりに、ＰＴＦＥ樹脂粉末を３０％練り込んだ６６ナイロン繊維を用いる以外は、実施例１と同様に処理して、厚さ１．０ｍｍのシート層を有するフェルト材を得る。このシート層には、実施例１と同様にクッション層１８を積層し、さらに両面粘着テープ２０を接着してフェルト材を製造する。

このフェルト材も、シール材として実施例１のそれと同様に十分な摺動性およびトナーシール性を有する。したがって、このフェルト材は、トナーの漏出防止およびトナーの除去能力が優れ且つ耐久性が高く、プロセスカートリッジやトナーカートリッジにおいて広く適用可能である。

実施例１と同様にフェルト材１を製造するに際し、繊度３３．３デシテックスのＰＴＦＥ繊維３（ジャパン・ゴアテックス製）６０重量％と、繊度１４．４デシテックスのメタアラミド繊維４（商品名：コーネックス）１５重量％と、繊度２．２デシテックスのメタアラミド繊維（商品名：ノーメックス、デュポン製）２５重量％とを混綿する。このフェルト材１は、一般的な４色のカラープリンタの定着装置５２（図９）において、トナー像面を加熱する加熱ローラ５４のシリコンゴム周面と接触するクリーニングローラ５６に適用できる。クリーニングローラ５６は、シート状のフェルト材１をロールコア５８に巻き付けて筒状に固着することによって作製する。

このカラープリンタは、図示しないけれども、プリンタ紙カセットから記録紙を引き出す給紙ローラと、中間転写ドラム上のカラートナー像を記録紙に再転写する転写ローラと、該記録紙の背面を除電して中間転写ドラムからの剥離を支援する除電器と、該記録紙に転写されたカラートナー像を記録紙に熱定着させる定着装置５２（図９）とを備える。定着装置５２は、記録紙のトナー像面を加熱する加熱ローラ５４と、反トナー像面を加熱する加熱ローラ６０を有し、両加熱ローラは、中心に挿入されたヒーターランプによって加熱される。加熱ローラ５４の外周面には、クリーニングローラ５６、給油シート６２、オイルの余剰分を掻き取るオイルブレード６４を当接設置する。オイルパン６６内のシリコンオイルは、消費された分だけオイルボトル６８から供給され、オイルブレード６４で掻き取られたシリコンオイルをオイルパン６６へ還流する。

定着装置５２では、記録紙上で溶融されたトナーの一部が該記録紙から加熱ローラ５４へ転移され、この転移トナーが記録紙に再転移されて感光画像を汚してしまう現象が発生しやすい。このような現象を防ぐために、トナー像面の加熱ローラ５４の周面から残トナーを除去するクリーニングローラ５６を設置するとともに、ローラ５４の周面にシリコンオイルを塗布する。加熱ローラ５４の表層にはシリコンオイルと親和性の良いシリコンゴム７０を使用し、シリコンオイルの塗布により、加熱ローラ５４の表面の離型性を高め、記録紙上で溶融したトナーが加熱ローラ５４へ転移するのを抑止する。

クリーニングローラ５６の表面のフェルト材１は、摺動性および残トナーの掻き取り性が良好であるうえに、耐熱性が高くて熱収縮性が小さい。このため、クリーニングローラ５６は、加熱ローラ５４を傷つけることが少なく、しかも長期間安定して高いクリーニング性能を有する。

実施例２で製造したフェルト材は、図９に示す定着装置５２において給油シート６２に適用することが可能である。この場合には、カードラップを２等分し、その間に目付８０ｇ／ｍ²であるアラミド繊維のマルチフィラメント織布の基布を介在させ、以下、実施例１と同様に加工して、厚さ２ｍｍ、目付５００ｇ／ｍ²の給油シート６２を製造する。

加熱ローラ５４の周面にオイルを供給する給油シート６２は、加熱ローラ５４の外周面に当接してオイルを塗布し、フェルトガイド（図示しない）にねじ止めされている。給油シート６２について、シート下端部をオイルパン６６の内部へ垂らし、該オイルパンの中にシリコンオイルを満たしておく。

給油シート６２は、十分な摺動性を有するうえに、難燃性であるから３００℃近い高温環境下でも２時間後の熱収縮率が５％以下であり、加熱ローラ５４から受ける熱で劣化したり熱収縮によって加熱ローラ５４の周面から離れることがなく、その周面へ長期間安定した油塗布を継続できる。給油シート６２は、表面の多数の立毛によって毛細管現象が強く、加熱ローラ５４との接触も良好である。また、給油シート６２は、オイル吸い上げに最適な密度に加工すると常に十分な油量を確保し、従来のようなオイルポンプを装備しなくても、充分な量のオイルを安定に供給できる。

本発明で用いるカードラップの一例を示す概略断面図である。図１のカードラップに対して、立毛用の特殊ニードルによる別のニードルパンチを行う状態を示す概略説明図である。立毛させたフェルト素材の拡大断面図である。立毛フェルト素材の斜毛処理する状態を示す概略説明図である。本発明に係るフェルト材の一例を示す概略断面図である。（１）は現像機構および感光ドラムを取り除いて示すプロセスカートリッジの側面図、（２）は該カートリッジ内に設置する感光ドラムの側面図である。図６のプロセスカートリッジの使用状態を示す概略断面図である。フェルト材をシール材としてモノクロ複写機用のトナーカートリッジに設置した例を示す概略断面図である。フェルト材をクリーニング材または給油シートとして定着装置に用いた例を示す概略断面図である。

符号の説明

１フェルト材
２シート層
３ＰＴＦＥ繊維
４アラミド繊維
５ポリエステル繊維
６カードラップ
７立毛
１０プロセスカートリッジ
１８クッション層
２０両面粘着テープ
５６クリーニングローラ
６２給油シート

Claims

稼動部材の表面と密接してオイル補給やトナー漏出防止などを達成するフェルト材であって、第２および第３繊維よりも摩擦抵抗が小さい第１繊維と、剛直性を有する第２繊維と、第１および第２繊維よりも細い繊度０．５〜６．０デシテックスの第３繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層を備え、さらに針本数４００〜８００本／ｃｍ^２で別のニードルパンチを行うことにより、該シート層の接触面における立毛はカット状およびループ状が混在している写真画像形成プロセス用のフェルト材。
第１繊維は、フッ素系繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、フッ素系樹脂をコーティングした繊維またはフッ素系やシリコン系樹脂粉末を練り込んだ繊維である請求項１に記載のフェルト材。
第２繊維は、メタアラミド繊維，パラアラミド繊維、６６ナイロン繊維などのポリアミド繊維、ポリエステル繊維、液晶ポリエステル繊維、ＰＰＳ繊維またはポリオレフィン繊維である請求項１に記載のフェルト材。
第３繊維は、耐炎化繊維、メタアラミド繊維，パラアラミド繊維、６６ナイロン繊維などのポリアミド繊維、ポリエステル繊維、液晶ポリエステル繊維、ＰＰＳ繊維またはポリオレフィン繊維である請求項１に記載のフェルト材。
稼動部材の表面と密接させるとトナー漏出防止を達成するフェルト材であって、第２および第３繊維よりも摩擦抵抗が小さい第１繊維と、剛直性を有する第２繊維と、第１および第２繊維よりも細い繊度０．５〜６．０デシテックスの第３繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層と、該シー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、シー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接着層とを備え、ニードルパンチで繊維絡合させたシート層について、さらに針本数４００〜８００本／ｃｍ^２で別のニードルパンチを行って、カット状およびカット状よりも少ないループ状の立毛を表面に形成するトナー漏出防止用のフェルト材。
各種の回転ローラや往復作動部材のような作業機器の表面と密接し、それ自体に潤滑油を含浸させて稼動部材に補給したりまたはオイル溜まりから吸い上げて作業機器の表面に塗布するフェルト材であって、第２および第３繊維よりも摩擦抵抗が小さい第１繊維と、剛直性を有する第２繊維と、第１および第２繊維よりも細い繊度０．５〜６．０デシテックスの第３繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層と、耐熱性または難燃性の有機繊維を主体とする基布とを備え、ニードルパンチで繊維絡合させたシート層について、さらに針本数４００〜８００本／ｃｍ^２で別のニードルパンチを行って、カット状およびカット状よりも少ないループ状の立毛を表面に形成するオイル供給用のフェルト材。
各種の回転ローラや往復作動部材のような作業機器の表面と密接し、その作業機器の表面に付着したトナーまたは他の塵埃を清掃するフェルト材であって、第２および第３繊維よりも摩擦抵抗が小さい第１繊維と、剛直性を有する第２繊維と、第１および第２繊維よりも細い繊度０．５〜６．０デシテックスの第３繊維とをニードルパンチで一体化させたシート層を備え、該シート層を作業機器の表面と近接する部材に取り付け、ニードルパンチで繊維絡合させたシート層について、さらに針本数４００〜８００本／ｃｍ^２で別のニードルパンチを行って、カット状およびカット状よりも少ないループ状の立毛を表面に形成するクリーニング用のフェルト材。