JP4620005B2 - パイルもしくはファイバーからなる円筒状シール部材 - Google Patents

Description

この発明は、粉体を取り扱う装置の回転体の回転軸の端部をシールする円筒状シール部材、特に、電子写真装置の画像形成装置のトナー撹拌ローラや供給ローラ等の回転軸の端部をシールする円筒状シール部材に関するものである。

従来から、粉体を取り扱う装置の回転体の回転軸の端部をシールするシール部材は、オイルシールのようなゴム系のシール部材、スポンジ系のシール部材あるいはフェルト系のシール部材が適用されている。これらのシール部材の中で、ゴム系のシール部材は粘弾性を有し、摩擦係数が高く、このために高回転になると熱を発生し、摩耗によるシール性能の低下があり、寿命に問題があった。さらに、摩擦熱の発生に伴い被シール部材である粉体が電子写真装置のトナーなど樹脂よりなる粉体の場合は、摩擦熱により粉体が軟化せしめられて回転軸に固着し、装置をロックさせてしまう問題があった。また、面での接触によるシールではトルクが上昇し、装置の寿命に問題を生じさせていた。

一方、スポンジ系のシール部材では、シール部材に気泡を有しているため、圧縮にて使用することが一般的である。しかし、シール部材に気泡を有するため、粉体がシール部材の中に入り込み、シール性能を低下させ、かつ、高速回転では摩擦熱によりゴムシール部材と同様に、被シール部材である粉体樹脂を軟化せしめ、回転軸に固着し、装置をロックさせてしまう問題があった。

さらに、フェルト系のシール部材では、ファイバーを圧縮して製作したフェルトを使用しているため、ファイバーの方向性が不規則であるため、粉体がシール部材内のファイバー間に入り始めると粉体の規制ができなくなり、シール性能の低下が生じていた。

これらのことから、電子写真の画像処理装置などの粉体用のシール部材に求められる特性としては、高シール性、低摩擦力、高寿命、低コストなどである。

従来の電子写真の画像処理装置のトナーを取り扱う現像ローラ等の回転体用のシール部材は、基布の表面からパイル糸を起毛させたパイル織物からなり、カットパイルが回転方向に斜毛され、パイル糸に捲縮性のファイバーが含まれ、パイル根元を捲縮部で空隙を減少してトナーの入り込みを防いでいるものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、スポンジおよびフェルトからなるシールとして、スポンジなどの発泡性の基材の表面にフェルトを配置し、フェルトの表面を現像ローラや感光ドラムの外周面に接触させてシールを行い、あるいは、中空ファイバーまたは多孔性中空ファイバーによる糸をパイル用糸とし、回転体シール部材としているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

しかし、これらのシール部材は基本的に平面状のシール部材であり、回転軸に適用するためには円形に曲げなければならないので自動挿入が困難で手作業を必要とし機械化できにくい。

特開２００５−２０１４２７号公報 特開２００３−５６７１３号公報

本発明が解決しようとする課題は、電子写真の画像処理装置などトナーである粉体を使用して処理する装置の粉体処理ローラなどの回転体の回転軸に軸封として適用する粉体漏出防止用のシール部材で、このシール部材を円筒状シール部材とし取付孔に合わせて縮小しても、スプリングバックして拡大可能で、かつ、回転体の回転軸径に順応して円筒状シール部材のパイルもしくはファイバーの中央の孔径を容易に拡大し得ることで回転軸への嵌合を容易とし、さらに円筒状シール部材の挿着を自動挿入でき、さらに円筒状シール部材を外周の取付孔からの押圧力により外径を縮小でき、粉体の回転軸からの漏出を的確に防止できる円筒状シール部材を提供することである。

粉体を取り扱う回転装置１の回転体５である回転軸５ａから、すなわち、例えば、図１２に示す、電子写真の画像処理装置８の供給ローラ１０の回転軸１０ａから、粉体３が外部に漏出しないように、回転体５すなわち供給ローラ１０（以下、これらを「回転体５」で表わす。）の回転軸５ａすなわち回転軸１０ａ（以下、これらを「回転軸５ａ」で表わす。）をシールするためのシール部材２として、植毛されたファイバー４ａの支持部材２ｃもしくはカットパイル４ｂを有するパイル織物４ｃから形成されている。これらのシール部材２はシールするための回転軸５ａに副う円筒状に形成されるが、円筒状シール部材２ａを展開した場合の平面状シール部材２ｂの対向する二つの端辺２ｉは、円筒状としたときにそれらの端辺２ｉが合わされて粉体３の漏出を防止する形状のスリット７に形成されている。すなわち、このシール部材２を円筒状に形成したとき、上記の対向する二つの端辺２ｉの間にできるスリット７は、回転軸５ａ方向に傾斜したスリット７ａあるいはジグザグ状のスリット７ｂに形成されている。このため、シール部材２は回転軸５ａから荷重を受けて回転軸５ａの軸径に追従して弾性変形により縮小でき、さらにシール部材２の挿着後にスプリングバックして拡径状態となるので回転軸５ａの外周の取付孔６ｂへの挿入が容易となる。一方、スリット７が形成されているが、このスリット７は回転軸５ａ方向に斜めあるいはジグザグ状であるので、回転軸５ａ方向のシール性は保持される。しかもシール部材２は弾性の復元力を有していることによりパイルもしくはファイバー４が回転軸５ａから回転方向の放射方向に拡がり、シール部材２が回転軸５ａとともに廻らないようにシール部材２に回り止め力が生じる。このためシール部材２に新たな回転防止手段を設ける必要がなく、利便性の高いしかも単品で使用可能なシール部材２となっている。

さらに、粉体３のシール性については、シール部材２は粉体３の粒径に適合する所定の密度のパイル密度もしくはファイバー密度のパイルもしくはファイバー４を有し、回転軸５ａもしくは回転シャフトの回転により放射方向へファイバーもしくはパイル４の忠臣側先端が斜めにやや倒れるだけで粉体３の漏出の流れを規制できるようになっている。すなわち、パイルもしくはファイバー４の長さおよび隣り合うパイルもしくはファイバー４同士が隣接間でオーバーラップするような密度からなり、シール部材２から粉体３が漏出することを防止する構成に形成されている。換言するとパイルもしくはファイバー４間の平均ピッチおよびぱいるもしくはファイバー４の中心側の先端の倒れ角度を適宜な大きさに規制することで、パイルもしくはファイバー４の間にトナーなどの粉体３の１個は入りうるが２個以上は入り難いパイルもしくはファイバー密度に形成されている。

さらに、シール部材２は回転軸５ａと低摩擦を達成するためにパイル織物４ｃによるカットパイル４ｂもしくは植毛されたファイバー４ａを有する支持部材２ｃであり、かつ、ｐａｉｒｕもしくはファイバー４も極細からなっており、このため回転軸５ａとの接触荷重が小さく、したがって摩擦熱も著しく軽減されている。

シール部材２の寿命については、シール部材２に作用する力が低荷重であり、かつ、多数のパイルもしくはファイバー４により粉体３の漏出防止を行う構成であるため、シール部材２は高寿命を達成することができるものである。

平面状シール部材２ｂから円筒状シール部材２ａへの加工方法については、植毛されたファイバー４ａの支持部材２ｃあるいはパイル織物４ｃのカットパイル４ｂの支持部材２ｃが金属部材２ｄからなる場合は、プレス加工などの機械加工で容易に円筒状にすることが可能である。植毛されたファイバー４ａの支持部材２ｃが熱可塑性の樹脂部材２ｅからなる場合は、加熱により熱変形することで容易に円筒状にすることが可能である。さらに弾性のゴム部材２ｆからなる場合は、弾性に抗して容易に曲げて円筒状にすることができる。

すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、粉体３を取り扱う回転装置１の回転体５の回転軸５ａから粉体３の漏出を阻止する円筒状シール部材２ａからなり、パイルもしくはファイバー４とそれを外周で支持する円筒状の支持部材２ｃから形成され、外周からの外圧により外径２ｇが縮小しうる構造を有し、かつ、内径２ｈに回転軸５ａから作用する圧力により外径２ｇが拡大しうる構造を有し、該パイルもしくはファイバー４は円筒状の支持部材２ｃに静電植毛法により植毛されたファイバー４ａからもしくは円筒状の支持部材２ｃの内側に形成のカットパイル４ｂを有するパイル織物４ｃから構成され、回転体５の支持枠６の取付孔６ｂに円筒状シール部材２ａを挿着する際に、円筒状シール部材２ａの外径２ｇが該取付孔６ｂより挿着前は同じかもしくは若干大きくても、挿着時は円筒状シール部材２ａは縮小可能なスリット７を有し、弾性により取付孔６ｂから受ける外圧に抗して取付孔６ｂに圧入して取り付けされ、取付け後はスプリングバックにより拡径して取付孔６ｂに密着する円筒状シール部材２ａにおいて、円筒状シール部材２ａの植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂを支持する支持部材２ｃは、弾性を有する金属部材２ｄ、弾性を有する可塑性の樹脂部材２ｅまたは弾性を有するゴム部材２ｆから円筒状へ突き合わせ状に巻き回してなり、円筒状シール部材２ａは平面状の植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂを有する支持部材２ｃから円筒状へ突き合わせ状に巻き回する際に回転軸５ａ方向に対して傾斜したスリット７ａあるいはジグザグ状のスリット７ｂを有することを特徴とする円筒状シール部材２ａである。

請求項２の発明では、シール部材２の植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂは、天然繊維もしくは合成繊維よりなり、植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂの単位面積当りの本数Ｎは、下記の式（１）に示す範囲で構成されていることを特徴とする請求項１の手段の円筒状シール部材２ａである。
［Ｌ／｛２×（２Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）｝］²＜Ｎ≦［Ｌ／（２×Φ_Ｆ）］²……（１）
なお、式（１）において、Ｌは円筒状シール部材となるシール部材の単位長さ、Φ_Ｆは植毛されたファイバーの平均径もしくはカットパイルの平均ファイバー径、Φ_ｔは粉体の平均粒子径である。

請求項３の発明では、植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂは、そのファイバー４ａの長さをｌとし、回転軸５ａの周囲のファイバー４ａ間のオーバーラップ量をδとするとき、オーバーラップ量δは、式（２）に示す関係を有することを特徴とする請求項２の手段の円筒状シール部材２ａである。
δ＞l ［l ｛（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐ｝］……（２）
なお、式（２）において、
Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）^1/2……（３）
の関係を有し、
Ｐは植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂのファイバー間の平均ピッチを示す。

本発明の上記の手段とすることで、粉体を用いて処理する回転装置、例えば電子写真の画像処理装置における現像剤である粉体の供給ローラや担持ローラなどの回転体の、回転軸から粉体の漏出を防止する円筒状シール部材が突き合わせ状に巻き回して回転方向に対して傾斜したスリットあるいはジグザグ状のスリットを有する様に形成されていることにより、回転軸の周囲の取付孔の径に合わせて縮径できるので、取付孔に容易に挿着でき、かつ回転軸の径に容易に追従して拡径でき、高シール性、低摩擦力、高寿命を有し、かつ低コストであるなど、本発明の円筒状シール部材は優れた効果を奏するものである。

発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
先ず、発明の実施の形態の前提として、シール部材２を粉体３を取り扱う回転装置１として、図１２に示すように、電子写真の画像処理装置８に適用した例により説明する。本発明のシール部材２である円筒状シール部材２ａは電子写真の画像処理装置８おけるトナー容器１１のトナーの供給ローラ１０の回転軸１０ａに適用して軸封するものである。このようにシール部材２は回転軸１０ａに嵌合して使用するので、回転軸１０ａに倣うように円筒状シール部材２ａに形成されている。この円筒状シール部材２ａはパイルもしくはファイバー４とそれを支持する周囲の支持部材２ｃを有する。この支持部材２ｃは、外周からの外圧により円筒状シール部材２ａの外径２ｇが縮小しうる構造のスリット７を有する構造から形成されている。さらに支持部材２ｃは、円筒状シール部材２ａの内部のパイルもしくはファイバー４の内径２ｈがその中心側に挿通の回転軸５ａから受ける内圧に押されて円筒状シール部材２ａの外径２ｇがスプリングバックして拡大しうる構造から形成されている。これらのパイルもしくはファイバー４は円筒状の支持部材２ｃに静電植毛法により植毛されたファイバー４ａ、もしくは、円筒状の支持部材２ｃの内側に形成のカットパイル４ｂを有するパイル織物４ｃから構成されている。一方、円筒状シール部材２ａの外径２ｇは、円筒状シール部材２ａを挿着する回転体５の支持枠６の取付孔６ｂに対し、挿着前は同じ大きさかもしくはそれより若干大きく、支持部材２ｃの弾性により挿着時の外圧に抗して支持枠６の取付孔６ｂに圧入状態で取り付け可能に形成されている。

以上の構成の前提において、請求項１の発明の実施の形態では、円筒状シール部材２ａの植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂを支持する支持部材２ｃは、弾性を有する金属部材２ｄ、弾性を有する可塑性の樹脂部材２ｅまたは弾性を有するゴム部材２ｆから円筒状に巻き回して形成されている。これらの円筒状シール部材２ａは平面状の植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂを有する支持部材２ｃから円筒状に巻き回する際に、平面状のシール部材２の左右の端辺２ｉを巻き回して突き合わせ、この巻回した左右の端辺２ｉから回転軸５ａの回転軸方向に対して傾斜したスリット７ａあるいはジグザグ状のスリット７ｂのスリット７を形成する。しかし、これらのスリット７の間隔は出来るだけ最小限に抑制され、粉体３が回転軸５ａの支持枠６から回転軸方向の外部へ漏出することを防止している。

これらの平面状のシール部材２を円筒状に加工する手段は、植毛されたファイバー４ａの支持部材２ｃが金属部材２ｄの場合は、プレス加工などの機械加工で容易に円筒状にすることが可能であり、植毛ファイバー４ａの支持部材２ｃが熱可塑性の樹脂部材２ｅの場合は、加熱することによる熱成形で容易に円筒状にすることが可能である。弾性のゴム部材２ｆの場合は、容易に曲げることができるゴム素材とすることで、円筒状にすることが可能である。

請求項２の発明の実施の形態では、シール部材２の植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂの材質は、綿や羊毛あるいは絹などの天然繊維であり、もしくはポリエステル、ポリアミド（商標名ナイロン）、アクリル、ポリプロピレン、酢酸ビニル（商標名ビニロン）やレーヨンなどの合成繊維や人造繊維よりなる、もしくは、それらの混織された繊維よりなるである。これらの植毛されたファイバー４ａもしくはこれらのファイバーのパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂの単位面積当りのファイバーの本数をＮとするとき、単位面積当りのファイバーの本数Ｎは、下記の（１）式に示す範囲で構成されている。
［Ｌ／｛２×（２Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）｝］²＜Ｎ≦［Ｌ／（２×Φ_Ｆ）］²……（１）
なお、（１）式において、Ｌは円筒状シール部材となるシール部材の単位長さ、、Φ_Ｆは植毛されたファイバー４ａの平均径もしくはカットパイル４ｂの平均ファイバー径、Φ_ｔは粉体の平均粒子径である。

請求項３の発明の実施の形態では、植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃからなるカットパイル４ｂは、そのファイバーの長さをｌとし、回転軸５ａすなわち回転シャフトの周囲のファイバー間のオーバーラップ量をδとするとき、オーバーラップ量δは、（２）式に示す関係を有している。
δ＞ｌ−［ｌ×｛（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐ｝］……（２）
なお、（２）式において、
Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）^1/2……（３）
の関係を有し、Ｐは植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂのファイバー間の平均ピッチを示す。

上記におけるパイルもしくはファイバー４のファイバーの構造は、単繊維、複合繊維であり、また、中空フ繊維、捲縮繊維あるいは導電性繊維などである。

さらに上記のシール部材２によりシールする粉体３の粒子径は、例えばトナーの場合には、平均粒子径Φ_ｔは３０μｍのものから１μｍのものが存在する。一方、上記のパイルもしくはファイバー４の平均ファイバー径Φ_Ｆは３０μｍ以下のものである。すなわち、シール部材２は回転軸５ａと低摩擦を達成するために植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂのパイルもしくはファイバー４であるが、それらは上記の平均ファイバー径Φ_Ｆの極細のファイバーからなっており、回転軸５ａとの接触荷重が小さく、摩擦熱が著しく軽減されている。さらにシール部材２の寿命は、作用する力が低荷重であり、かつ、パイルもしくはファイバー４を構成する多数の繊維により粉体３の漏出を防止する密度であるので、シール部材２は高寿命を達成することができる。

さらに、これらの円筒状シール部材２ａについて説明する。円筒状シール部材２ａは平面状シール部材２ｂの対向する二つの端端辺２ｉを筒状に巻き回して形成されており、図１２に示す、トナーなどの粉体３を収納したトナー容器１１から供給ローラ１０の回転軸１０ａなどを通じてトナーが回転軸１０ａの支持枠６である側壁６ａから外部に漏出することを防止する構造となっている。

さらに、シール部材２を円筒状に形成したとき、平面状シール部材２ｂの対向する二つの端辺２ｉが円筒状に寄せられて形成されたスリット７は、理想的には隙間が無いものとされるが、回転軸５ａの回転軸方向に対して非平行なスリット７、すなわち回転軸５ａ方向に傾斜したスリット７ａあるいはジグザグ状のスリット７ｂに形成されている。そこでシール部材２は回転軸５ａから力を受けると弾性変形し、回転軸径に抗して円筒状の内径２ｈが拡大可能な状態となり、回転軸５ａへの圧入が容易となり、しかも、このようにシール部材２にスリット７が形成していても、粉体３が回転軸５ａ方向に漏出しないようにするシール性は保持されている。しかも、シール部材２は弾性の復元力を有して外周側にスプリングバックして拡径するので、シール部材２が回転軸５ａと共に回転しないようにする力がシール部材２に生じる。このため、シール部材２に対し、新たな回転防止の手段を設ける必要がないので利便性の高い構成となっている。

さらに、粉体３のシール性について説明すると、円筒状シール部材２ａのパイルもしくはファイバー４は粉体３の粒径に合った所定のパイル密度もしくはファイバー密度に構成され、回転軸５ａすなわち供給ローラ１０の回転軸１０ａの回転により、回転方向へパイルもしくはファイバー４すなわち植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂが傾倒することで、粉体３の回転軸１０ａ方向への漏出の流れを規制している。このために植毛されたファイバー４ａもしくはパイル織物４ｃのカットパイル４ｂの長さおよび植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂの隣り同士のオーバーラップ量を所定の大きさに設定することで、植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂのファイバーもしくはパイル間を通って粉体３が漏出することを防止している。換言すると、植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂの間の隣り同士の平均ピッチおよび植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂの倒れ角度を適宜大きさに規制することで、植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂの隣接間に粉体３の粒子が２個以上入り難いファイバー密度あるいはパイル密度としている。すなわち植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂの密度は粉体３の粒子がそれらの間に食い込み引っ掛かる間隔からなる食い込み量を有している。

これらのシール部材２を回転軸１０ａの周囲に取付ける際には、支持部材２ｃがゴム部材２ｆの薄いシート部材の平面状のシート状から形成して使用する場合は、回転軸５ａを支持する支持枠６である側壁６ａの取付孔６ｂの中に平面状の支持部材２ｃを端辺２ｉを当接して筒状に丸めて挿入して取り付けるものとする。

ところで、上記のパイルもしくはファイバー４間の密度を示すパイルもしくはファイバー４の平均ピッチＰについて、さらに図１から図４の模式的イメージ図により説明する。この場合、各図における（ａ）はパイルもしくはファイバー４が回転軸方向に平行な各列の先端のパイルもしくはファイバー４が回転軸方向と鉛直に並んでいる場合で、（ｂ）はパイルもしくはファイバー４が回転軸方向に平行な１列置きの先端のパイルもしくはファイバー４が回転軸方向と鉛直に並んでいる場合である。

ケース１：密度を示すファイバー４の平均ピッチＰ＝平均ファイバー径Φ_Ｆ
このケース１の模式的イメージ図を図１の（ａ）、（ｂ）に示す。このケース１では、パイルもしくはファイバー４が緻密過ぎてパイルもしくはファイバー４が荷重によって傾倒しにくい条件となっている。ところで、（ａ）の場合は各パイルもしくはファイバー４の側面が直接に接している方向への傾倒であるので、パイルもしくはファイバー４が傾倒することができず、（ｂ）の場合はファイバーが直接に接していない方向への傾倒であるので、接するまで傾倒できる。このケース１では、パイルもしくはファイバー４の配置によって粉体３の流れを形成し、粉体３を規制することに適していない条件である。また、パイルもしくはファイバー４の密度を緻密にしていることで荷重も高くなり、本発明の目的から外れている形状になっている。

ケース２：密度を示すファイバー４の平均ピッチＰ＝２倍×平均ファイバー径Φ_Ｆ
このケース２のイメージ図を図２の（ａ）、（ｂ）に示す。このようにパイルもしくはファイバー４の平均ピッチＰを平均ファイバー径Φ_Ｆの２倍とすることで、各パイルもしくはファイバー４間に空隙ができてパイルもしくはファイバー４が傾倒する空間が生じ、回転軸５ａの回転方向に対しパイルもしくはファイバー４が傾倒する条件となっており、パイルもしくはファイバー４による粉体３の流れを規制する方向の形状になっている。

ケース３：密度を示すファイバー４の平均ピッチＰ＝２×（２Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）
このケース３のイメージ図を図３の（ａ）、（ｂ）に示す。このＰ＝２×（２Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）にした条件であり、パイルもしくはファイバー４の平均ピッチＰを２×（２Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）とすることで、各パイルもしくはファイバー４の本数Ｎもかなり少なくなっている。このため各パイルもしくはファイバー４の撓み量を多くする必要があり、使用条件によっては粉体３を規制できない条件でもある。

ケース４：密度を示すファイバー４の平均ピッチＰ＝２×（Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）
このケース４のイメージ図を図４の（ａ）、（ｂ）に示す。このＰ＝２×（Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）にした条件は、通常使用している条件であり、圧縮５０％の前後で規制が可能な条件になっている。
なお、上記の式（２）、すなわち、
δ＞ｌ−［ｌ×｛（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐ｝］……（２）
は、パイルもしくはファイバー４が傾倒して、密接した時の条件の式であり、基本的には最大荷重になる条件である。しかし、パイルもしくはファイバー４に中空ファイバーもしくは多孔ファイバーを用いた場合には、パイルもしくはファイバー４が密接した後も、パイルもしくはファイバー４が変形し、さらに撓むため上限を決めることが現実不可能と考えて、あえて下限以上とした式にしてある。

ファイバーが特殊でない場合は、
ｌ−｛ｌ×（Φ_Ｆ／Ｐ）｝≧δ＞ｌ−［ｌ×｛（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐ｝］……（４）
となる。
上記式において、Φ_Ｆ／Ｐおよび（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐはｓｉｎθ大きさを表わし、Φ_Ｆ／Ｐはファイバー同士が接するときの角度であり、（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐは粉体３がファイバー間に２個入る時の角度を表わす。したがって、ファイバー４の長さｌを乗じるとファイバー４が傾倒したときの高さがわかり、荷重のない時の高さである［ｌ×｛（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐ｝］の値をファイバー４の長さｌから減じると、変形量δになる。

本発明のシール部材２の特徴は、シール部材２を形成するパイルもしくはファイバー４間の間隔にトナーなどの粉体３の粒子２個が入り込まない条件としている点である。

図５に上記のケース１、ケース２、ケース３における計算上のファイバーの変形量（撓み量）すなわち圧縮量（ｍｍ）と単位面積当りのファイバーに掛かる荷重（ｇ／ｉｎｃｈ²）の関係を示す。

平面状シール部材２ｂから円筒状シール部材２ａへ加工する方法は、例えばファイバーを植毛した支持部材２ｃあるいはパイル織物４ｃのカットパイル４ｂの支持部材２ｃが肉薄板状の金属部材２ｄからなる場合は、プレス加工などの機械加工で容易に円筒状シール部材２ａにすることが可能である。ファイバーを植毛した支持部材２ｃが肉薄板状の熱可塑性の樹脂部材２ｅからなる場合は、加熱により熱変形することで容易に円筒状シール部材２ａにすることが可能である。さらに肉薄板状の弾性のゴム部材２ｆからなる場合は、弾性に抗して容易に曲げて円筒状シール部材２ａにすることができる。これらの加工においては、図６〜図８に示す方法により行われる。

図６に示すように、（ａ）の側面図に示すように、平面状のパイルもしくはファイバー４すなわち植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂを有するパイル織物４ｃを支持する金属部材２ｄや樹脂部材２ｅからなる支持部材２ｃを、（ｂ）の支持部材２ｃ側から見た平面図に示すように、細帯状の平行四辺形とし、（ｃ）円筒状シール部材２ａの平面図あるいは（ｄ）の円筒状シール部材２ａの側面図に示すように、細帯状のパイルもしくはファイバー４をその支持部材２ｃを外周側として円筒状に巻き回して、回転軸５ａの回転軸方向に対して傾斜したスリット７ａを有する円筒状シール部材２ａに形成する。

さらに、図７に示すように、（ａ）の側面図に示すように、平面状のパイルもしくはファイバー４すなわち植毛されたファイバー４ａもしくはカットパイル４ｂを有するパイル織物４ｃを支持する金属部材２ｄや樹脂部材２ｅからなる支持部材２ｃを、（ｂ）の支持部材２ｃ側から見た平面図に示すように、細帯状の両端辺２ｉを互いに寄せ合わせたときに互いに噛み合うジグザグ状のスリット７ｂの形状に形成し、（ｃ）円筒状シール部材２ａの平面図あるいは（ｄ）の円筒状シール部材２ａの立面図に示すように、細帯状の端辺２ｉがジグザグ状のパイルもしくはファイバー４をその支持部材２ｃを外周側として円筒状に巻き回し、回転軸５ａの回転軸方向に対してジグザグ状のスリット７ｂを有する円筒状シール部材２ａに形成されている。

図８は、（ａ）の平面図に示すように、カットパイル４ｂを有するパイル織物４ｃの外周を例えば金属部材２ｄの支持部材２ｃで被覆して円筒状シール部材２ａとする。この場合、（ｂ）の側面図に示すように、円筒状シール部材２ａはジグザグ状のスリット７ｂを有する。この円筒状シール部材２ａを、（ｃ）に示すように、回転体５の支持枠６の側壁６ａの取付孔６ｂに挿着する。この場合、挿着により円筒状シール部材２ａのジグザグ状のスリット７ｂはその間隙が略密着されている。

図９のグラフに、ヤング率が２７０ｋｇ／ｍｍ²、ファイバー長さが３ｍｍ、変形量（撓み量）が１．５ｍｍのファイバーを用いた円筒状シール部材２ａにおいて、平均ファイバー径Φ_Ｆ（μｍ）と荷重（ｋｇ／１本）の関係を示す。この場合、横軸は平均ファイバー径Φ_Ｆ（μｍ）であり、縦軸はファイバーに掛かる荷重（ｋｇ／１本）である。

図１０のグラフに、平均ファイバー径５μｍ、平均ファイバー径１５μｍ、平均ファイバー径３５μｍの圧縮量５０％とする時のファイバー長さと荷重の関係を、縦軸に荷重（ｇ／ｃｍ²）、横軸にファイバー長さ（ｍｍ）として示す。ところで、画像処理におけるトナーの粒径は数μｍ〜数１０μｍであるので、これらのトナーを適用しうるファイバーの平均ファイバー径Φ_Ｆ（μｍ）は、以上の図９および図１０から、使用するトナーの粒径に合わせて数μｍ〜４０μｍとすれば良い。

図１１のグラフに、本発明のファイバーからなる円筒状シール部材２ａと従来のＯリングからなる円筒状シール部材２ａの荷重（ｇ）と粉体の食い込み量（ｍｍ）の関係を対比して示す。この場合、縦軸は荷重（ｇ）であり、横軸は粉体の食い込み量（ｍｍ）である。本発明のファイバーからなる円筒状シール部材２ａは荷重５０ｇで０．２ｍｍの食い込み量があり、荷重１００ｇで０．８ｍｍの食い込み量で、荷重１１０ｇで１．０ｍｍの食い込み量である。これに対し従来のＯリングでは、荷重と食い込み量は直線的であり、荷重５００ｇで０．１ｍｍの食い込み量であり、荷重１０００ｇで０．２ｍｍの食い込量となる。すなわち、本発明の円筒状シール部材２ａはシール性が良好であり回短軸に掛かるトルクが小さくて済む。しかし、従来のＯリングでは、シール性は極めて悪く、大きなトルクを必要とする。

本発明の手段の円筒状シール部材２ａを平均ファイバー径Φ_Ｆ（μｍ）、ファイバー密度（本数／ｉｎ²）、ファイバーの平均ピッチ（μｍ）を変えて、ファイバー長さ３．２ｍｍ、粉体の平均粒子径６μｍで実施した例１〜６を表１に示す。

この結果、例２はファイバー密度が１８６，４８０本／ｉｎ²で、上記の単位面積当りのファイバーの本数Ｎの式（１）から得られる最低必要本数の２２１，２４８本／ｉｎ²に不足しており、結果は不良であった。これに対し、その他の例１および例３〜例６は、結果は全て良好であった。

図１２は、本発明の円筒状シール部材２ａを電子写真の画像処理装置８に適用した使用例を示す図である。電子写真の画像処理装置８のトナー容器１１からトナーを撹拌ローラ軸１２で撹拌し、撹拌したトナーを供給する供給ローラ１０の回短軸１０ａに円筒シール部材２ａを使用した例を断面で示す側面図である。このように電子写真の画像処理装置８は、トナー供給部であるトナーを収容するトナー容器１１と、トナーを撹拌する撹拌ローラ軸１２と、回転軸１０ａを有する供給ローラ１０と、現像剤担持ローラ９を有し、さらに感光現像部である感光体ドラム８ａと、転写ローラ８ｂと、光学部８ｃと、帯電器８ｄと、クリーニングブレード８ｅを有する。

図１３は、本発明の円筒状シール部材２ａの使用例を示す図で、（ａ）は電子写真の画像処理装置８のトナー容器１１からトナーを供給する供給ローラ１０の支持枠６の側壁６ａの取付孔６ｂに挿通した回転軸１０ａに円筒シール部材２ａを使用した例を断面で示す側面図で、円筒状シール部材２ａの外側には回転軸１０ａの軸受６ｃが挿通されている。（ｂ）は同装置のトナー容器１１の撹拌ローラ軸１２に円筒状シール部材２ａを使用した例を示す図である。（ｃ）は、他の実施の形態の粉体ミキサー１３の下部に有する撹拌羽根１４の回転軸１５に円筒状シール部材２ａを使用した例を示す図である。ところで上記の（ａ）に示すように、円筒状シール部材２ａを軸受６ｃと隣接して使用する場合には、予め円筒状シール材２ａの側面を軸受６ｃの側面に密着して一体に成形しておくと、これらの挿着は１度で挿着かので、挿着の手間を省くことができる。

ケース１の場合のファイバーの配列およびファイバーの撓みを模式的に説明する図である。 ケース２の場合のファイバーの配列およびファイバーの撓みを模式的に説明する図である。 ケース３の場合のファイバーの配列およびファイバーの撓みを模式的に説明する図である。 ケース４の場合のファイバーの配列およびファイバーの撓みを模式的に説明する図である。 ケース１、ケース２、ケース３における計算上のファイバーの撓み量（ｍｍ）と単位面積当りのファイバーに掛かる荷重（ｇ／ｉｎ²）の関係を示す。 回転軸方向に傾斜したスリットを有する円筒状シール部材とその展開図を示す。 回転軸方向にジグザグ状のスリットを有する円筒状シール部材とその展開図を示す。 ジグザグ状のスリットの円筒状シール部材と取付孔に挿着した状態を示す図である。 平均ファイバー径Φ_Ｆ（μｍ）と荷重（ｋｇ／１本）の関係を示すグラフである。 ファイバー長さと荷重の関係を示すグラフである。 荷重と食い込み量の関係を示す従来のＯリングと本発明の円筒状シール部材の対比グラフである。 電子写真装置の画像処理装置の主要部を示す模式図である。 円筒状シール部材の使用例で、（ａ）は供給ローラ、（ｂ）は撹拌ローラ軸、（ｃ）は粉体ミキサーの撹拌羽根の回転軸に使用した図である。

１ 粉体を取り扱う回転装置
２ シール部材
２ａ 円筒状シール部材
２ｂ 平面状シール部材
２ｃ 支持部材
２ｄ 金属部材
２ｅ 樹脂部材
２ｆ ゴム部材
２ｇ 外径
２ｈ 内径
２ｉ 端辺
３ 粉体
４ パイルもしくはファイバー
４ａ 植毛されたファイバー
４ｂ カットパイル
４ｃ パイル織物
５ 回転体
５ａ 回転軸
６ 支持枠
６ａ 側壁
６ｂ 取付孔
６ｃ 軸受
７ スッリト
７ａ 傾斜したスリット
７ｂ ジグザグ状のスリット
８ 電子写真の画像処理装置
８ａ 感光体ドラム
８ｂ 転写ローラ
８ｃ 光学部
８ｄ 帯電器
８ｅ クーリングブレード
９ 現像剤担持ローラ
１０ 供給ローラ
１０ａ 回転軸
１１ トナー容器
１２ 撹拌ローラ軸
１３ 粉体ミキサー
１４ 撹拌羽根
１５ 回転軸

Claims (3)

1. 粉体を取り扱う回転装置の回転体の回転軸から粉体の漏出を阻止する円筒状シール部材からなり、パイルもしくはファイバーとそれを外周で支持する円筒状の支持部材から形成され、外周からの外圧により外径が縮小しうる構造を有し、かつ、内径に作用する回転軸からの圧力により外径が拡大しうる構造を有し、該パイルもしくはファイバーは円筒状の支持部材に静電植毛法により植毛されたファイバーからもしくは円筒状の支持部材の内側に形成のカットパイルを有するパイル織物から構成され、回転体の支持枠の取付孔に円筒状シール部材を挿着する際に、円筒状シール部材の外径が該取付孔より挿着前は同じかもしくは若干大きくても、挿着時は円筒状シール部材は縮小可能なスリットを有し、弾性により取付孔から受ける外圧に抗して取付孔に圧入して取り付けされ、取付け後はスプリングバックにより拡径して取付孔に密着する円筒状シール部材において、円筒状シール部材の植毛されたファイバーもしくはパイル織物からなるカットパイルを支持する支持部材は、弾性を有する金属部材、弾性を有する可塑性の樹脂部材または弾性を有するゴム部材から円筒状へ突き合わせ状に巻き回してなり、円筒状シール部材は平面状の植毛されたファイバーもしくはカットパイルを有する支持部材から円筒状へ突き合わせ状に巻き回する際に回転軸方向に対して傾斜したスリットあるいはジグザグ状のスリットを有することを特徴とする円筒状シール部材。
2. 円筒状シール部材の植毛されたファイバーもしくはパイル織物からなるカットパイルは、天然繊維もしくは合成繊維よりなり、植毛されたファイバーもしくはパイル織物からなるカットパイルの単位面積当りの本数Ｎは、下記の式（１）に示す範囲で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒状シール部材。
   ［Ｌ／｛２×（２Φ_ｔ＋Φ_Ｆ）｝］²＜Ｎ≦［Ｌ／（２×Φ_Ｆ）］²……（１）
   なお、式（１）において、Ｌは円筒状シール部材となるシール部材の単位長さ、Φ_Ｆは植毛されたファイバーの平均径もしくはカットパイルの平均ファイバー径、Φ_ｔは粉体の平均粒子径である。
3. 植毛されたファイバーもしくはパイル織物からなるカットパイルは、そのファイバーの長さをｌとし、回転軸の周囲のファイバー間のオーバーラップ量をδとするとき、オーバーラップ量δは、式（２）に示す関係を有することを特徴とする請求項２に記載の円筒状シール部材。
   δ＞ｌ−［ｌ×｛（Φ_Ｆ＋２Φ_ｔ）／Ｐ｝］……（２）
   なお、式（２）において、
   Ｐ＝Ｌ／（Ｎ）^1/2……（３）
   の関係を有し、
   Ｐは植毛されたファイバーもしくはカットパイルのファイバー間の平均ピッチを示す。

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