WO2019171713A1 - トナーシール材 - Google Patents

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WO2019171713A1
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seal material
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一英 稲田
恵利 鍵山
浩崇 渡辺
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株式会社フジコー
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Definitions

  • the present invention relates to an image forming apparatus such as a laser printer, a copier, or a multifunction machine or a similar electronic apparatus, and is brought into close contact with the surface of a rotating member including a photosensitive drum, a developing roller, and a fixing roller and a toner supply / discharge opening.
  • the present invention relates to a toner sealing material that prevents leakage of toner and scrapes off residual toner.
  • the waste toner generated by the cleaning mechanism is discharged into the cleaning container and discarded at the same time when the cartridge is replaced.
  • This cleaning mechanism scrapes residual toner from the surface of the photosensitive drum after the primary transfer, and attaches a toner seal material to both ends of the opening of the cleaning blade and the cleaning container so as to face the photosensitive drum, so that the residual toner is removed on both sides of the container. Prevent leakage from the part.
  • the ambient temperature of the photosensitive drum and the developing roller is higher than room temperature and temporarily reaches around 80 ° C. Therefore, in the vicinity of the photosensitive drum and the developing roller, low friction and heat resistance are excellent as a toner seal material.
  • Fluorine fiber felt is mainly used, and PTFE fiber is common in fluorine fiber.
  • JP-A-4-134374 As a known example of a sealing material for preventing toner leakage, there is JP-A-4-134374 and the PTFE fiber felt is made of needle punch felt or smooth felt. It has also been proposed to apply a sealing material made of a pile fabric of dense PTFE fibers as disclosed in JP-A Nos. 11-61101 and 2003-223447. In the present applicant, as a sealing material mainly using PTFE fiber felt, JP-A-2006-267326, JP-A-2006-317647, JP-A-2007-113750, Registered Utility Model No. 3112862, No. 3122466, etc. is suggesting.
  • JP-A-4-134374 Japanese Patent Laid-Open No. 11-61101 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-223447 JP 2006-267326 A JP 2006-317647 A JP 2007-1113750 A Registered Utility Model No. 3112862 Registered Utility Model No. 3122466
  • a pile fabric woven toner seal material is used to reduce the frictional resistance of the toner seal material, when the pile length is as long as 3 to 4 mm, the cushioning property is higher than PTFE fiber felt and sufficient sealing performance is obtained. Can demonstrate.
  • the toner seal material of this pile-like fabric is expensive because it combines two layers of warp and weft yarns, and the amount of yarn used is doubled, resulting in high production costs. Further, voids remain in the base portion of the pile yarn after the raising treatment, and there is a possibility that a part of the toner fine particles may leak through the pile base portion.
  • a felt material is dipped in PTFE resin or a PTFE resin is thinly coated.
  • a large amount of the resin adheres and the felt material becomes hard, and the felt material shrinks due to a high-temperature drying process, so it cannot be used as a toner seal material.
  • the PTFE resin is thinly coated, the fixing power of the PTFE resin is increased by the high-temperature drying treatment, but the felt material is somewhat hardened and slightly contracted. Since this coating felt material does not actually have a lower frictional resistance than an untreated felt material, there is no point in applying the coating.
  • the present invention has been proposed in order to improve the above-described problems relating to the toner sealant used mainly in image forming apparatuses.
  • By providing irregularities on the surface of the felt material the contact area with the rotating member is reduced.
  • Another object of the present invention is that a parallel groove is formed on the surface of the felt material, so that even if a large amount of toner enters the surface of the seal material at a time, the toner is effectively leaked by being guided to the groove pocket. To provide a toner sealant that can be prevented.
  • the toner sealant according to the present invention is used to prevent the toner from leaking outside in close contact with the surface of a rotating member such as a photosensitive drum.
  • the toner seal material of the present invention comprises a felt material having a thickness of 0.2 to 3.0 mm in which card wrap mainly composed of fluorine-based fibers is integrated by needle punching, and the surface of the felt material is a friction with a rotating member.
  • the entire surface is formed in a concavo-convex shape, and the dent depth of the concavo-convex surface is 0.1 to 1.0 mm, and a cushion layer and an adhesive layer are further provided on the lower surface of the felt material, and Secure to.
  • the toner seal material according to the present invention is formed of a felt material in which card wrap mainly composed of fluorine-based fibers is integrated by needle punching, and the felt sheet is passed through a heated embossing roll to form a parallel groove shape on the surface of the felt material. May be embossed.
  • the parallel grooves have a stable shape due to softening of the fibers by heat, and a cushion layer and an adhesive layer are further provided on the lower surface of the felt material and fixed in place.
  • the toner sealing material in the toner sealing material according to the present invention, more than half of the total amount of the card wrap is fluorinated fiber, and may contain high-density polyethylene, high-strength polyethylene or both in addition to the fluorinated fiber.
  • the contact area between the felt material and the rotating member is preferably 1/3 or more of the total surface area.
  • the parallel grooves on the surface of the felt material are arranged so that they are parallel or oblique to the rotation direction of the rotating member. Or return to the inside of the device.
  • the heating temperature of the embossing roll is 100 to 200 ° C. and the distance between the parallel grooves on the felt material surface is 0.5 to 3.0 mm.
  • the toner seal material according to the present invention provides a rotating member such as a photosensitive drum by providing a recess having a depth of 0.1 to 1.0 mm on the entire surface of a felt material in which card wrap is integrated by needle punching.
  • the contact area is reduced and the frictional resistance is reduced more than before.
  • the toner seal material of the present invention can suppress the generation of frictional heat by reducing the frictional resistance with the rotating member while maintaining the high sealing performance of the conventional sealing material. The contact will not get worse.
  • This toner seal material can be used for a long time while maintaining dimensional stability during use.
  • the felt sheet is passed through a heated embossing roll to emboss in a parallel groove shape, and the surface of the felt material becomes a parallel groove to further reduce the frictional resistance, and the fiber by heat
  • the parallel grooves formed by softening of the shape are stable in shape and also reduce fuzz during use.
  • This toner sealing material can effectively prevent toner leakage by guiding it to the groove pocket of the parallel groove even if a large amount of toner enters the surface of the sealing material at one time, and the surface area of the felt material itself increases. Therefore, the outflow path of the toner adhering to the surface to the outside becomes longer than before, and the amount of toner leakage is considerably reduced.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the toner seal material of FIG. 1. It is a partial side view which shows the processing method which forms the surface of a felt material in uneven
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a seal piece punched from the toner seal material of FIG. 2. It is a schematic sectional drawing which shows the attachment state of a process cartridge.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example in which a seal piece is attached to a toner cartridge for a monochrome copying machine.
  • the toner seal material 1 usually includes a felt material 2 mainly composed of fluorine-based fibers having a low frictional resistance, a cushion layer 3 such as polyurethane or wool, and a double-sided adhesive tape. And an adhesive layer 5.
  • An uneven pattern such as parallel grooves 7 is formed on the entire surface of the felt material 2. For example, even if the uneven surface is formed directly after needle punching by embossing or the like, a flat sheet shape is formed by needle punching and heat treatment. An uneven surface may be formed after molding.
  • Fluorine fibers used in the felt material 2 are PTFE fiber, FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) fiber, PFA (tetrafluoroethylene-perfluoro copolymer) fiber, ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer). Polymer) fiber etc. can be illustrated.
  • PTFE fibers can be prepared by mixing an aqueous dispersion of PTFE fine particles with a small amount of matrix material and extruding it into a spinning solution in which the matrix material coagulates to form a fiber, and then thermally decomposing and removing the matrix material, or
  • the PTFE fine particles may be mixed with an organic solvent such as naphtha, formed into a raw tape shape by extrusion, and further stretched and sintered, and then the obtained film may be split with a micro slitter to form a fiber.
  • the felt material 2 is made of at least a majority of fluorine-based fibers, and may contain high-density polyethylene and / or high-strength polyethylene in addition to the fluorine-based fibers.
  • High-density polyethylene fiber and high-strength polyethylene have low frictional properties next to fluorine-based fibers, and when the content is less than or equal to the content of the fluorine-based fibers, there is little decrease in frictional properties.
  • % Can be used as a substitute.
  • the felt material 2 may further include a part of supplementary fibers that are cheaper and more rigid than fluorine-based fibers, and examples of the inexpensive supplementary fibers include polyester fibers and rayon fibers.
  • the replenishing fiber has a melting point of about 250 ° C. or higher or no melting point and is stiffer than the fluorinated fiber because the felt material 2 can maintain heat resistance.
  • the rigid reinforcing fiber may include a polyamide fiber such as meta-aramid fiber, para-aramid fiber, and 66 nylon fiber, polyester fiber, liquid crystal polyester fiber, PPS fiber, and polyolefin fiber.
  • the rigid reinforcing fibers are preferably meta-aramid fibers, para-aramid fibers, or polyester fibers.
  • the felt material 2 mainly a fluorine-based fiber is mixed to form a web, and then a predetermined number of webs are laminated according to a predetermined thickness to form a card wrap, and then needle punching is performed.
  • This card wrap is integrated by a needle punch using a known locking needle to form the felt material 2.
  • the number of needles in this needle punch may be about 500 to 2000 / cm 2 , and a high-pressure water jet treatment may be added after the needle punch if desired.
  • the obtained felt material 9 (FIG. 3) has a thickness of 0.2 to 3.0 mm after heating press and a basis weight of 30 to 600 g / m 2 .
  • the felt material 9 is formed with a concavo-convex pattern on the entire surface, and this concavo-convex pattern may be a parallel groove 7 as shown in FIG. 1, and the parallel groove has any of a rectangular, trapezoidal, or corrugated cross section. But you can.
  • this kind of concavo-convex pattern it is also possible to determine a planar shape such as a wave pattern, a lattice pattern, a dotted line pattern, a polka dot pattern, or the like.
  • the depth of the concave / convex surface is 0.1 to 1.0 mm. If the depth is less than 0.1 mm, the frictional resistance is reduced and the effect of suppressing the generation of frictional heat is small, while the depth is 1.0 mm. If it exceeds 1, sealability may be degraded.
  • the sheet of the felt material may be passed through the heated embossing roll 8 as illustrated in FIG.
  • the circumferential surface of the embossing roll 8 is provided with grooves having a rectangular cross section or a wave shape in the circumferential direction, so that the felt material surface is embossed into parallel grooves.
  • the heating temperature of the embossing roll is 100 to 200 ° C. If the heating temperature is less than 100 ° C., the parallel grooves are crushed during use and the contact area tends to return to the original, while the heating temperature exceeds 200 ° C. And the surface of the felt material 2 tends to become hard. Further, the interval between the parallel grooves on the surface of the felt material is preferably 0.5 to 3.0 mm, and within this range, the contact area with the rotating member can be appropriately reduced.
  • a cushion layer 3 is usually laminated on the felt material 2 through an adhesive such as a polyamide-based heat-fusible nonwoven fabric (not shown), and the whole is pasted through a pair of heat rollers or a heat press. wear.
  • the cushion layer 3 is made of polyurethane foam, wool felt, needle felt or the like, and preferably has a thickness of 0.5 to 3.0 mm. If this adhesive is a heat-fusible nonwoven fabric, the fibers of the felt material 2 can be fixed with the sheet, and the hair loss of the fibers can be further reduced.
  • the heat-fusible non-woven fabric is a non-woven fabric or resin sheet of a single or copolymer polymer such as polyamide or polypropylene, and preferably has a melting point of about 60 to 170 ° C. It is also possible to use a double-sided adhesive tape as this adhesive. An adhesive layer 5 is provided on the lower side of the cushion layer 3 with a double-sided adhesive tape or the like.
  • the toner seal material 1 is applied to, for example, a process cartridge 10 that is detachably accommodated in a laser printer, a copying machine, a facsimile, or the like, which is an image forming apparatus, or a monochrome copying machine, It can be applied to a toner cartridge or a fixing roller of a full color copying machine.
  • the contact area between the felt material 2 and the rotating member is not 1/3 or more of the total surface area, and the toner leakage prevention and residual toner scraping effects are reduced.
  • the uneven surface of the felt material 2 becomes flat when both are pressed, the effect of reducing the frictional resistance is reduced.
  • the toner seal material 1 When the toner seal material 1 is attached to the image forming apparatus, for example, the toner seal material 1 is continuously cut as shown by a one-dot chain line A or a symmetric line (not shown) in FIG. 2, and has a flat rectangular shape shown in FIG. A certain sealing piece 12 or a symmetrical sealing piece 12 '(see FIG. 4) is obtained. As shown by another alternate long and short dash line B in FIG. 2, it is also possible to obtain a cutout rectangular seal piece 13 by continuously cutting. In this case, the seal piece 13 can be arranged so that the parallel groove 7 is parallel to the rotation direction of the photosensitive drum 18 or the like.
  • the parallel grooves 7 on the surface of the felt material are arranged so as to be inclined with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 18 or the like (the arrow direction in FIG. 4).
  • the parallel grooves 7 are arranged in an oblique manner. It acts to return the toner in contact with the seal surface to the inside of the rotating member.
  • the parallel groove 7 is arranged so as to be parallel to the rotation direction as in another seal piece 13. The parallel arrangement prevents toner leakage. In this case, it is not preferable to arrange the parallel grooves 7 so as to be orthogonal to the drum rotation direction because the toner easily leaks outside through the parallel grooves.
  • FIG. 5 shows a cartridge 10 composed of a frame 24 having a photosensitive drum 18, a charging roller 20 and a cleaning mechanism 22, and a developing mechanism 26 having a developing roller 25.
  • an exposure mechanism for irradiating a laser beam 27 to form an electrostatic latent image on the drum surface is disposed above the cartridge.
  • a transfer roller 28 for primary transfer of the developed toner image.
  • the transfer paper 30 passes between the photosensitive drum 18 and the transfer roller 28, and a fixing device (not shown) is disposed in front of the arrow that is the feeding direction of the transfer paper.
  • the seal pieces 12, 12 ′ and 14, 14 are adhered to predetermined portions, that is, both ends of the developing roller 25, the cleaning blade 36, and the opening 34 of the cleaning container 32 by the lower adhesive layer 5, and the toner is exposed to the outside. Prevent leakage.
  • the sealing materials 14 and 14 function as a distance maintaining material, so that the minute distance between the developing roller 25 and the photosensitive drum 18 is always maintained constant, and a good image is stably output.
  • the photosensitive drum 18 is rotated at a predetermined peripheral speed in the direction of the arrow in FIG. 5, and the drum comes into contact with the charging roller 20 that uniformly charges the drum surface according to the rotation, and then the laser is sequentially applied.
  • the exposure mechanism by irradiation of the beam 27, the developing roller 25, and the transfer roller 28 are brought into contact. Seal pieces 14 and 14 are attached to both ends of the developing roller 25 to prevent the toner 31 from leaking out.
  • the photosensitive drum 18 is adjacent to a cleaning mechanism 22 that removes residual toner after transfer after temporarily transferring the toner image formed on the drum surface to the transfer paper 30 by the developing roller 25 of the developing mechanism.
  • the photosensitive drum 18 is opposed to the opening 34 of the cleaning container 32 in the cleaning mechanism 22, and a cleaning blade 36 made of urethane rubber or the like is installed at the edge of the opening, whereby the edge of the blade is moved to the photosensitive drum 18. After the primary transfer, the remaining toner is scraped off from the surface of the photosensitive drum and sent into the cleaning container 32.
  • seal pieces 12 and 12 ′ are attached to both ends of the cleaning blade 36 according to the shape of the cleaning blade 36, and the seal pieces are in contact with both ends of the surface of the photosensitive drum 18.
  • the seal pieces 12 and 12 ′ prevent the collected residual toner from leaking from both sides of the container opening 34.
  • the cleaning mechanism 22 has an excellent toner removal capability due to the presence of the seal pieces 12 and 12 ′.
  • the toner seal material 1 is applied as a seal piece 54 after cutting into an appropriate planar shape.
  • arc-shaped notches 58 are formed on both lower side walls thereof, and the developing roller 60 is rotatably installed in the notches, and the toner 62 is accommodated in the cartridge.
  • Both end portions of the developing roller 60 extend to the notch portions 58 on both side walls, and are rotatably attached to the notch portion 58 via the seal pieces 54.
  • a charging blade 64 is held while being pressed against the surface of the developing roller 60.
  • the developing roller 60 is, for example, an aluminum cylinder, rotates with a thin layer of toner attached to the surface thereof, and is disposed to face the photosensitive drum 65 of the copying machine main body.
  • toner is applied to the surface of the developing roller 60 according to the strength of the electric field formed by the charge of the latent image on the drum surface. And is developed by being attached to the charged portion of the drum surface.
  • the seal piece 54 prevents the toner 62 attached to the developing roller 60 in the cartridge 40 from leaking outside the side wall.
  • the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples.
  • a web of 100% PTFE fibers having an average fineness of 7.4 dtex is produced. This web is laminated to form a card wrap, and the entire wrap is needle punched. After the needle punching, pressing is performed at about 140 ° C. to obtain a felt material 9 having a thickness of 0.7 mm.
  • a flat felt material 9 is passed through an embossing roll 8 heated at 150 ° C., and parallel grooves 7 having a concave width and a convex width of 0.55 mm and a concave depth of about 0.5 mm are formed on the surface.
  • the obtained felt material 2 has a thickness of 0.5 mm and a basis weight of 431 g / m 2 .
  • the felt material obtained in Example 1 is passed through an embossing roll 8 heated at 170 ° C., and parallel grooves 7 having a concave width and a convex width of 0.55 mm and a concave depth of about 0.5 mm are formed on the surface.
  • the obtained felt material 2 has a thickness of 0.5 mm and a basis weight of 446 g / m 2 .
  • the felt material obtained in Example 1 is passed through an embossing roll 8 heated at 190 ° C., and parallel grooves 7 having a concave width and a convex width of 0.55 mm and a concave depth of about 0.5 mm are formed on the surface.
  • the obtained felt material 2 has a thickness of 0.5 mm and a basis weight of 430 g / m 2 .
  • Comparative Example 1 The felt material manufactured in the same manner as in Example 1 is used as it is. This felt material has a thickness of 0.7 mm and a basis weight of 411 g / m 2 .
  • Comparative Example 2 For the felt material manufactured in the same manner as in Example 1, a Thomson straight blade with a blade thickness of 0.7 mm is attached to a punching machine and pressed at room temperature at equal intervals to obtain a sample having an uneven groove with a pitch of 1.0 mm. .
  • the obtained felt material has a thickness of 0.6 mm and a basis weight of 419 g / m 2 .
  • Comparative Example 3 For the felt material manufactured in the same manner as in Example 1, a Thomson straight blade with a blade thickness of 0.7 mm is attached to a punching machine and pressed at room temperature at equal intervals to obtain a sample having an uneven groove with a pitch of 1.5 mm. .
  • the obtained felt material has a thickness of 0.6 mm and a basis weight of 422 g / m 2 .
  • Comparative Example 4 About the felt material manufactured in the same manner as in Example 1, a Thomson straight blade with a blade thickness of 0.7 mm is attached to a punching machine and pressed at room temperature at equal intervals to obtain a sample having an uneven groove with a pitch of 2.0 mm. .
  • the obtained felt material has a thickness of 0.7 mm and a basis weight of 413 g / m 2 .
  • Comparative Example 5 For the felt material manufactured in the same manner as in Example 1, a Thomson straight blade with a blade thickness of 0.9 mm is attached to a punching machine and pressed at room temperature at equal intervals to obtain a sample having an uneven groove with a pitch of 1.0 mm. .
  • the obtained felt material has a thickness of 0.5 mm and a basis weight of 414 g / m 2 .
  • Comparative Example 6 For the felt material manufactured in the same manner as in Example 1, a Thomson straight blade with a blade thickness of 0.9 mm is attached to a punching machine and pressed at room temperature at equal intervals to obtain a sample having an uneven groove with a pitch of 1.5 mm. .
  • the obtained felt material has a thickness of 0.6 mm and a basis weight of 417 g / m 2 .
  • Comparative Example 7 For the felt material manufactured in the same manner as in Example 1, a Thomson straight blade with a blade thickness of 0.9 mm is attached to a punching machine and pressed at room temperature at equal intervals to obtain a sample having an uneven groove with a pitch of 2.0 mm. .
  • the obtained felt material has a thickness of 0.7 mm and a basis weight of 419 g / m 2 .
  • Comparative Example 8 About the felt raw material manufactured similarly to Example 1, a low-viscosity PTFE paint is thinly applied with a brush, and the thickness is 1 ⁇ m or less. In the PTFE resin coating, the felt material becomes somewhat hard and shrinks by about 3%. The obtained felt material has a thickness of 0.8 mm and a basis weight of 413 g / m 2 .
  • each sample is cut into 20 ⁇ 120 mm, placed on a polyacetal resin plate as a friction partner, and a standard 500 g, 1000 g, or 2000 g load is applied on the sample. Next, the sample is pulled horizontally with a push-pull gauge, and the tension at that time is measured.
  • the friction coefficient of each sample is shown in the following table.
  • the toner seal material using the felt material of Examples 1 to 3 can reduce the contact area with the rotating member such as the photosensitive drum, and can further reduce the frictional resistance as compared with the conventional sealant. Generation of frictional heat can be suppressed while maintaining high sealing performance in the material.
  • the parallel grooves are embossed into parallel grooves, and the parallel grooves formed by softening the fibers by heat have a stable shape and reduced fuzz during use.

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Abstract

【課題】　レーザプリンタ、コピー機や複合機などの画像形成機器または同様の電子機器において、感光ドラム、現像ローラ、定着ローラを含む回転部材の表面やトナー供給・排出などの開口部に密接させて、トナーの漏出防止および残トナーの掻き取りを行うトナーシール材を提供する。 【解決手段】　トナーシール材１は、フッ素系繊維を主体とするカードラップをニードルパンチングで一体化した厚さ０．２～３．０ｍｍのフェルト材２からなり、該フェルト材の表面は回転部材との摩擦抵抗を減らすために全面的に凹凸状に形成され、この凹凸面の凹み深さは０．１～１．０ｍｍであり、該フェルト材の下面にさらにクッション層３および接着層５を設ける。

Description

トナーシール材
　本発明は、レーザプリンタ、コピー機や複合機などの画像形成機器または同様の電子機器において、感光ドラム、現像ローラ、定着ローラを含む回転部材やトナー供給・排出用の開口部の表面に密接させて、トナーの漏出防止および残トナーの掻き取りを行うトナーシール材に関する。
　市販のコピー機やレーザプリンタなどの画像形成機器は、現在では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、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になっている。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向上する。
　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。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トナー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ぐ。この画像形成機器において、感光ドラムや現像ローラの周辺温度は常温より高く、一時的に８０℃前後に達するため、感光ドラムや現像ローラの付近では、トナーシール材として低摩擦性および耐熱性が優れたフッ素系繊維フェルトを主に使用し、フッ素系繊維においてはＰＴＦＥ繊維が一般的である。
　トナー漏出を防止するシール材の公知例として、特開平４－１３４３７４号などが存在し、ＰＴＦＥ繊維フェルトは、ニードルパンチフェルトまたは平滑処理フェルトからなる。また、特開平１１－６１１０１号や特開２００３－２２３０４７号のように、緻密なＰＴＦＥ繊維のパイル織物からなるシール材を適用することも提案されている。本出願人においても、ＰＴＦＥ繊維フェルトを主に用いるシール材として、特開２００６－２６７３２６号、特開２００６－３１７６４７号、特開２００７－１１３７５０号、登録実用新案第３１１２８６２号、第３１２２４６６号などを提案している。
特開平４－１３４３７４号公報 特開平１１－６１１０１号公報 特開２００３－２２３０４７号公報 特開２００６－２６７３２６号公報 特開２００６－３１７６４７号公報 特開２００７－１１３７５０号公報 登録実用新案第３１１２８６２号公報 登録実用新案第３１２２４６６号公報
　市販のコピー機やレーザプリンタは、近年において、画像精度を高めるために、トナー微粒子が１０μｍ以下のような微細化および低温溶融化し、トナーの溶融・流出のリスクが上がり、いっそう緻密なフッ素系繊維フェルトの使用が必要になっている。また、コピー速度を上げるために、感光ドラムや定着ローラなどの回転部材がいっそう高速回転され、従来のフッ素系繊維のシール材でも回転部材の表面との摩擦抵抗が高くなり、機器の発熱およびシール材の早期劣化が問題化している。
　トナーシール材の摩擦抵抗を減らすためにパイル状織物のトナーシール材を使用すれば、パイル長が３～４ｍｍというように長いとき、ＰＴＦＥ繊維フェルトに比べてクッション性が高くて十分なシール性を発揮できる。この反面、このパイル状織物のトナーシール材は、２層の地経糸および地緯糸を組み合わせるので高価であり、使用糸量も倍になって製造コストが高い。また、起毛処理後のパイル糸の基部には空隙が残存し、このパイル基部を通ってトナー微粒子が一部漏出するおそれがある。
　トナーシール材の摩擦抵抗を減らすために表面加工処理することも他の一案であり、例えば、フェルト材をＰＴＦＥ樹脂中にディッピングしたり、ＰＴＦＥ樹脂を薄くコーティングする方法がある。前者の場合、ＰＴＦＥ樹脂中へディッピングすると、樹脂が多量に付着してフェルト材が硬くなり、高熱の乾燥処理でフェルト材が収縮するのでトナーシール材として使用できない。後者の場合、ＰＴＦＥ樹脂を薄くコーティングすると、高熱の乾燥処理によってＰＴＦＥ樹脂の定着力が増す反面、フェルト材が多少硬くなって若干収縮する。このコーティングフェルト材は、実際には摩擦抵抗が未処理のフェルト材よりも低くならないので、コーティングを施こす意味がない。
　本発明は、主に画像形成機器に用いるトナー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、フェルト材の表面に凹凸を設けることにより、回転部材との接触面積を少なくして従来よりも摩擦抵抗をいっそう減らし、摩擦熱の発生を抑制したりさらに方向性を付けるなどとし、そのシール性能を向上させるトナーシール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、フェルト材の表面に並列溝が形成されることにより、一時に多量のトナーがシール材表面に侵入しても、溝ポケットに誘導することでトナー漏れを効果的に防止できるトナーシール材を提供することである。
　本発明に係るトナーシール材は、感光ドラムのような回転部材の表面と密接してトナーが外部へ漏出することを防ぐために用いる。本発明のトナーシール材は、フッ素系繊維を主体とするカードラップをニードルパンチングで一体化した厚さ０．２～３．０ｍｍのフェルト材からなり、該フェルト材の表面は回転部材との摩擦抵抗を減らすために全面的に凹凸状に形成され、この凹凸面の凹み深さは０．１～１．０ｍｍであり、該フェルト材の下面にさらにクッション層および接着層を設けて所定の位置に固定する。
　本発明に係るトナーシール材は、フッ素系繊維を主体とするカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材からなり、フェルトシートを加熱エンボスロールに通すことにより、該フェルト材の表面に並列溝状にエンボス加工を施してもよい。この並列溝は、熱による繊維の軟化で形状が安定しており、該フェルト材の下面にさらにクッション層および接着層を設けて所定の位置に固定する。
　本発明に係るトナーシール材において、カードラップは、全量の半分以上がフッ素系繊維であり、該フッ素系繊維以外に高密度ポリエチレン、高強度ポリエチレンまたはこの両者を含んでいてもよい。トナーシール材を画像形成機器に取り付けた際に、フェルト材と回転部材との接触面積が全表面積の１／３以上であると好ましい。また、トナーシール材を画像形成機器に取り付けた際に、フェルト材表面の並列溝が回転部材の回転方向に対して平行または斜めになるように配置すると好ましく、シール材表面と接触するトナーを阻止したりまたは機器内部へ戻すことが可能である。さらに、エンボスロールの加熱温度が１００～２００℃であり、フェルト材表面の並列溝の間隔が０．５～３．０ｍｍになると望ましい。
　本発明に係るトナーシール材は、カードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材について、その表面に深さ０．１～１．０ｍｍの凹みを全面的に設けることにより、感光ドラムなどの回転部材との接触面積を少なくし、従来よりも摩擦抵抗をいっそう減らす。この結果、本発明のトナーシール材は、従来のシール材における高いシール性を維持したまま、回転部材との摩擦抵抗を減らして摩擦熱の発生を抑制でき、熱による収縮が原因で回転部材との接触が悪化することもない。このトナーシール材は、使用時の寸法安定性を維持して長期間の使用が可能になる。
　本発明に係るトナーシール材では、フェルトシートを加熱エンボスロールに通すことによって並列溝状にエンボス加工を施し、該フェルト材の表面が並列溝になることで摩擦抵抗をいっそう減らすとともに、熱による繊維の軟化で形成された並列溝は形状が安定し且つ使用時の毛羽立ちも減少する。このトナーシール材は、一時に多量のトナーがシール材表面に侵入しても、並列溝の溝ポケットに誘導することでトナー漏れを効果的に防止できるうえに、フェルト材の表面積自体は増加するので、表面付着のトナーの外部への流出経路は従来よりも長くなり、トナー漏出量が相当に減少する。
本発明に係るトナーシール材の一例を示す概略断面図である。 図１のトナーシール材の概略平面図である。 フェルト材の表面を凹凸状に形成する加工法を示す部分側面図である。 図２のトナーシール材から打ち抜いたシール片を例示する平面図である。 プロセスカートリッジの取り付け状態を示す概略断面図である。 シール片をモノクロ複写機用のトナーカートリッジに取り付けた例を示す概略断面図である。
　本発明に係るトナーシール材１は、図１に示すように、通常、フッ素系繊維を主体とする摩擦抵抗の低いフェルト材２と、ポリウレタンや羊毛などのクッション層３と、両面接着テープなどの接着層５とを有する。フェルト材２の表面には全面的に並列溝７などの凹凸模様が形成され、例えば、エンボス加工などによって凹凸状表面をニードルパンチ後に直接形成しても、ニードルパンチと熱処理で平坦なシート状に成形後に凹凸状表面にしてもよい。
　フェルト材２で用いるフッ素系繊維として、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）繊維などが例示できる。ＰＴＦＥ繊維は、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と混合し、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。
　フェルト材２は、少なくとも過半量がフッ素系繊維からなり、該フッ素系繊維以外に高密度ポリエチレンおよび／または高強度ポリエチレンを含んでいてもよい。高密度ポリエチレン繊維および高強度ポリエチレンは、フッ素系繊維に次ぐ低摩擦性を有し、該フッ素系繊維の含有量以下であると摩擦性の低下は少なく、用途のグレードに応じてフッ素系繊維１００％の代替品として使用できる。
　フェルト材２には、フッ素系繊維に比べて安価であり剛直である補充繊維をさらに一部添加してもよく、安価の補充繊維としてポリエステル繊維、レーヨン繊維などが例示できる。また、この補充繊維は、その融点が約２５０℃以上または無融点であり、フッ素系繊維に比べて剛直であると、フェルト材２が耐熱性を維持できるので好ましい。剛直な補強繊維には、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などが存在できる。剛直な補強繊維は、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と好ましい。
　フェルト材２を製造するには、主としてフッ素系繊維を混綿してウェブとした後に、所定の厚みに応じてウェブを所定枚数積層してカードラップを形成してからニードルパンチする。このカードラップは、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、フェルト材２を形成する。このニードルパンチにおける針本数は、５００～２０００本／ｃｍ２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加えてもよい。得たフェルト素材９(図３)は、加熱プレスの後に厚さが０.２～３.０ｍｍであり、その目付は３０～６００ｇ／ｍ2である。
　フェルト素材９には、その表面に全面的に凹凸模様を形成し、この凹凸模様は、図１に示すような並列溝７であればよく、該並列溝は断面が矩形、台形、波形のいずれでもよい。この種の凹凸模様として、波模様、格子模様、点線模様、水玉模様などの平面形状に定めることも可能である。この凹凸面の凹み深さは０．１～１．０ｍｍであり、深さが０．１ｍｍ未満では摩擦抵抗を減らして摩擦熱の発生を抑制する効果が少なく、一方、深さが１．０ｍｍを超えるとシール性の低下が懸念される。
　フェルト素材９の表面に並列溝７を形成するには、図３に例示するように、該フェルト素材のシートを加熱エンボスロール８に通せばよい。エンボスロール８の円周面には断面矩形や波形状の溝が円周方向に刻設されていることにより、フェルト材表面に並列溝状にエンボス加工を施こす。この際に、エンボスロールの加熱温度は１００～２００℃であり、加熱温度が１００℃未満であると使用時に並列溝が潰れて接触面積が元に戻りやすく、一方、加熱温度が２００℃を超えるとフェルト材２の表面が硬くなりやすい。また、フェルト材表面の並列溝の間隔は０．５～３．０ｍｍであると好ましく、この範囲内であると回転部材との接触面積を適切に減らすことができる。
　トナーシール材１では、通常、ポリアミド系の熱融着性不織布（図示しない）などの接着剤を介してフェルト材２にクッション層３を積層し、全体を熱ローラ対や熱プレスに通して貼り付ける。クッション層３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０．５～３．０ｍｍであると好ましい。この接着剤が熱融着性不織布であると、該シートでフェルト材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。この熱融着性不織布は、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６０～１７０℃程度であると好ましい。この接着剤として、両面接着テープを用いることも可能である。クッション層３の下側には、両面接着テープなどによって接着層５を設ける。
　トナーシール材１は、図５と図６に示すように、画像形成機器であるレーザプリンタ、コピー機、ファクシミリなどにおいて、例えば、着脱可能に収納するプロセスカートリッジ１０に適用したり、モノクロ複写機やフルカラーのコピー機のトナーカートリッジまたは定着ローラなどに適用できる。トナーシール材１を画像形成機器に取り付けた際に、フェルト材２と回転部材との接触面積は、全表面積の１／３以上でないとトナーの漏出防止および残トナーの掻き取り効果が低くなり、一方、両者の圧着時にフェルト材２の凹凸面が平らになってしまうと摩擦抵抗を低減する効果が小さくなる。
　トナーシール材１は、画像形成機器への取り付け時に、例えば、図２で一点鎖線Ａや対称線（図示しない）で示すように連続的に裁断し、図４に示す切欠き矩形の平面形状であるシール片１２または対称形のシール片１２’（図４参照）を得る。図２において別の一点鎖線Ｂで示すように連続的に裁断して切り欠き矩形のシール片１３を得ることも可能である。この場合には、シール片１３は並列溝７が感光ドラム１８などの回転方向と平行になるように配置することができる。
　シール片１２，１２’では、フェルト材表面の並列溝７が感光ドラム１８などの回転方向（図４の矢印方向）に対して斜めになるように配置される。シール片１２，１２’が、レーザ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（図５）の感光ドラム１８の両周端面に接するように貼着されると、並列溝７は、斜め配置によってそのシール表面と接触するトナーを回転部材内側へ戻すように作用する。一方、別のシール片１３のように、並行溝７が回転方向と平行になるように配置されると。平行配置によってトナーの漏出を阻止する。この場合、並列溝７がドラム回転方向に対して直交するように配置すると、トナーが並列溝内を通って外部へ漏出しやすくなるので好ましくない。
　使用例として、図５において、感光ドラム１８、帯電ローラ２０およびクリーニング機構２２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とで構成するカートリッジ１０を示す。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１８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１８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。
　シール片１２，１２’および１４，１４は、下側の接着層５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、トナーが外部へ漏出することを防ぐ。現像機構２６では、シール材１４，１４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１８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する。
　カートリッジ１０において、感光ドラム１８は図５の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、シール片１４，１４を取り付け、トナー３１が漏出することを防ぐ。感光ドラム１８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２２と近接する。感光ドラム１８は、クリーニング機構２２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１８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２２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片１２，１２’を取り付け、該シール片は感光ドラム１８の表面両端部とも接触する。シール片１２，１２’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ぐ。クリーニング機構２２は、シール片１２，１２’の存在によってトナーの除去能力が優れている。
　また、図６に例示するモノクロ複写機用のトナーカートリッジ４０において、トナーシール材１は、シール片５４として適宜の平面形状に裁断して適用する。カートリッジ４０では、その下方両側壁に円弧状の切り欠き部５８を形成し、該切り欠き部に現像ローラ６０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６２を収納する。現像ローラ６０の両端部は、両側壁の切り欠き部５８まで延設され、シール片５４を介して切り欠き部５８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６４が現像ローラ６０の表面に押圧された状態で保持される。現像ローラ６０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を付着させて回転し、複写機本体の感光ドラム６５と対向配置されている。感光ドラム６５が矢印方向に回転し、それに応じて現像ローラ６０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６０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。シール片５４は、カートリッジ４０において現像ローラ６０に付着したトナー６２が側壁の外側に漏出することを防止する。
　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に示すフェルト材２を製造するために、平均繊度７．４デシテックスのＰＴＦＥ繊維１００％のウェブを製造する。このウェブを積層して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１４０℃でプレスして、厚さ０．７ｍｍのフェルト素材９を得る。
　図３に示すように、平坦なフェルト素材９を１５０℃で加熱したエンボスロール８に通して、その表面に凹幅および凸幅が０．５５ｍｍ、凹深さ約０．５ｍｍの並列溝７を形成する。得たフェルト材２は、厚さ０．５ｍｍ、目付４３１ｇ／ｍ2である。
　実施例１で得たフェルト素材を１７０℃で加熱したエンボスロール８に通して、その表面に凹幅および凸幅が０．５５ｍｍ、凹深さ約０．５ｍｍの並列溝７を形成する。得たフェルト材２は、厚さ０．５ｍｍ、目付４４６ｇ／ｍ2である。
　実施例１で得たフェルト素材を１９０℃で加熱したエンボスロール８に通して、その表面に凹幅および凸幅が０．５５ｍｍ、凹深さ約０．５ｍｍの並列溝７を形成する。得たフェルト材２は、厚さ０．５ｍｍ、目付４３０ｇ／ｍ2である。
比較例１
　実施例１と同様に製造したフェルト素材をそのまま使用する。このフェルト素材は、厚さ０．７ｍｍ、目付４１１ｇ／ｍ2である。
比較例２
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、刃引きした刃厚０．７ｍｍのトムソン直線刃を打ち抜き機に取り付けて等間隔で常温加圧することにより、ピッチ１．０ｍｍの凹凸溝を有する試料を得る。得たフェルト材は、厚さ０．６ｍｍ、目付４１９ｇ／ｍ2である。
比較例３
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、刃引きした刃厚０．７ｍｍのトムソン直線刃を打ち抜き機に取り付けて等間隔で常温加圧することにより、ピッチ１．５ｍｍの凹凸溝を有する試料を得る。得たフェルト材は、厚さ０．６ｍｍ、目付４２２ｇ／ｍ2である。
比較例４
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、刃引きした刃厚０．７ｍｍのトムソン直線刃を打ち抜き機に取り付けて等間隔で常温加圧することにより、ピッチ２．０ｍｍの凹凸溝を有する試料を得る。得たフェルト材は、厚さ０．７ｍｍ、目付４１３ｇ／ｍ2である。
比較例５
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、刃引きした刃厚０．９ｍｍのトムソン直線刃を打ち抜き機に取り付けて等間隔で常温加圧することにより、ピッチ１．０ｍｍの凹凸溝を有する試料を得る。得たフェルト材は、厚さ０．５ｍｍ、目付４１４ｇ／ｍ2である。
比較例６
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、刃引きした刃厚０．９ｍｍのトムソン直線刃を打ち抜き機に取り付けて等間隔で常温加圧することにより、ピッチ１．５ｍｍの凹凸溝を有する試料を得る。得たフェルト材は、厚さ０．６ｍｍ、目付４１７ｇ／ｍ2である。
比較例７
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、刃引きした刃厚０．９ｍｍのトムソン直線刃を打ち抜き機に取り付けて等間隔で常温加圧することにより、ピッチ２．０ｍｍの凹凸溝を有する試料を得る。得たフェルト材は、厚さ０．７ｍｍ、目付４１９ｇ／ｍ2である。
比較例８
　実施例１と同様に製造したフェルト素材について、低粘度のＰＴＦＥ塗料を刷毛で薄く塗布し、その厚みは１μｍ以下である。ＰＴＦＥ樹脂のコーティングでは、フェルト素材が多少硬くなって若干の約３％収縮する。得たフェルト材は、厚さ０．８ｍｍ、目付４１３ｇ／ｍ2である。
　得たフェルト材２の摩擦抵抗を評価するために、各試料の摩擦係数を測定する。各試料を２０×１２０ｍｍに裁断し、摩擦相手材であるポリアセタール樹脂板の上に載せ、さらに試料の上に標準の５００ｇ、１０００ｇまたは２０００ｇの荷重を掛ける。次に、試料を水平方向にプッシュプルゲージで引っ張り、その時の張力を測定する。各試料の摩擦係数を以下の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　総ての試料について、荷重が増加するとポリアセタール樹脂板との接触面積が増え、摩擦係数が上がる傾向が生じている。標準荷重では、比較例８を除いて、無加工の試料（比較例１）と同等以下の摩擦低減効果を有する。一方、１０００ｇ以上の高加圧条件下では、実施例１～３だけに摩擦低減効果が存在し、比較例１～７は表面の凹凸模様を保持できないので摩擦抵抗を低減することができず、比較例８は逆に摩擦抵抗が上昇する傾向を生じる。
　前記のように、実施例１～３のフェルト材を用いたトナーシール材は、感光ドラムなどの回転部材との接触面積を少なくし、従来よりも摩擦抵抗をいっそう減らすことができ、従来のシール材における高いシール性を維持したままで摩擦熱の発生を抑制できる。実施例１～３のフェルト材では、並列溝状にエンボス加工が施され、熱による繊維の軟化で形成された並列溝は形状が安定し且つ使用時の毛羽立ちも減少する。
　１　　トナーシール材
　２　　フェルト材
　３　　クッション層
　５　　接着層
　７　　並列溝

Claims (6)

  1. 　感光ドラムや現像ローラのような回転部材やトナー供給・排出などの開口部の表面と密接してトナーが外部へ漏出することを防ぐトナーシール材であって、フッ素系繊維を主体とするカードラップをニードルパンチングで一体化した厚さ０．２～３．０ｍｍのフェルト材からなり、該フェルト材の表面は回転部材との摩擦抵抗を減らすために全面的に凹凸状に形成され、この凹凸面の凹み深さは０．１～１．０ｍｍであり、該フェルト材の下面にさらにクッション層および接着層を設けて所定の位置に固定するトナーシール材。
  2. 　感光ドラムや現像ローラのような回転部材やトナー供給・排出などの開口部の表面と密接してトナーが外部へ漏出することを防ぐトナーシール材であって、フッ素系繊維を主体とするカードラップをニードルパンチングで一体化したフェルト材からなり、フェルトシートを加熱エンボスロールに通すことにより、該フェルト材の表面に並列溝状にエンボス加工を施し、この並列溝は熱による繊維の軟化で形状が安定しており、該フェルト材の下面にさらにクッション層および接着層を設けて所定の位置に固定するトナーシール材。
  3. 　カードラップは、全量の半分以上がフッ素系繊維であり、該フッ素系繊維以外に高密度ポリエチレン、高強度ポリエチレンまたはこの両者を含んでいる請求項１または２に記載のトナーシール材。
  4. 　トナーシール材を画像形成機器に取り付けた際に、フェルト材と回転部材との接触面積が全表面積の１／３以上である請求項１または２に記載のトナーシール材。
  5. 　トナーシール材を画像形成機器に取り付けた際に、フェルト材表面の並列溝が回転部材の回転方向に対して平行または斜めになるように配置し、シール材表面と接触するトナーを阻止したりまたは機器内部へ戻す請求項２に記載のトナーシール材。
  6. 　エンボスロールの加熱温度が１００～２００℃であり、フェルト材表面の並列溝の間隔が０．５～３．０ｍｍになる請求項２に記載のトナーシール材。
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