JP2006300237A - 軸シール材および粉体の軸シール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール対象物を軸線方向に押し戻すことができる軸シール材および粉体の軸シール方法を提供する。
【解決手段】 軸シール材１は、ゴム弾性材を用いて、シール対象物であるトナー４を処理する回転軸３からシール対象物が漏れないようにシールする。回転軸３の外周面と接する内周側に螺旋状の凸条２が設けられている。螺旋状の凸条２は、回転軸の外周面と接するので、軸シール材１は静止していても、回転軸３が回転すると、軸シール材１は回転軸３の回転方向とは相対的に逆方向に回転することになる。回転軸３の外周面に接する螺旋状の凸条２は、ねじ山のように、回転軸３の外周面上に付着しているシール対象物であるトナー４に作用するので、回転軸３の回転方向に合わせて凸条２の螺旋の方向を適切に選択すれば、外周面に付着しているシール対象物であるトナー４を凸条２で押し戻すことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転軸のシールを行う軸シール材および粉体の軸シール方法に関する。

従来から、電子写真方式を用いる複写機や印刷機では、トナーと呼ばれる微粒子着色粉を現像剤として使用している。トナーは、装置に対して着脱可能なカートリッジ等に充填して補給される。カートリッジ等に貯蔵されているトナーを現像に使用するために、トナーの供給経路には、各種のローラが設けられる。各種のローラは、回転軸の軸線まわりに回転する。回転軸の端部は、回転可能に支持される。回転可能な支持では、微小な隙間が生じることは避けられず、微粒子であるトナーがカートリッジ等の外部に洩れるおそれがある。

軸シールでは、Ｏリングなどと呼ばれるシールリングが広く使用されている。Ｏリングは、日本工業規格のＪＩＳ Ｂ ２４０１などで標準化されている。本件発明者らは、トナーなどの粉体のシール材として、外周側と内周側とにリップ状の突起を設けた異形断面形状のシールリングを開示している（たとえば、特許文献１参照）。回転軸を密封するためには、潤滑油などの漏れを防ぐためのオイルシールが代表的に使用されている。オイルシールについては、たとえば日本工業規格のＪＩＳ Ｂ ２４０２などで標準化されている。

特開２００２−２１３６１９号公報

シールリングやオイルシールなどの軸シール材では、回転軸の外周面に接触する部分で、シール対象物の軸線方向への移動を阻止する。しかしながら、軸シール材が回転軸の外周面と接触している部分は、回転軸のまわりを一周するけれども、シール対象物を軸線方向に押し戻すような機能は有していない。

本発明の目的は、シール対象物を軸線方向に押し戻すことができる軸シール材および粉体の軸シール方法を提供することである。

本発明は、ゴム弾性材を用いて、シール対象物を処理する回転軸からシール対象物が漏れないようにシールする軸シール材において、
回転軸の外周面と接する内周側に螺旋状の凸条が設けられていることを特徴とする軸シール材である。

本発明に従えば、軸シール材は、ゴム弾性材を用いて、シール対象物を処理する回転軸からシール対象物が漏れないようにシールするために用いられる。軸シール材の内周側には、螺旋状の凸条が設けられて、回転軸の外周面と接する。軸シール材は静止していても、回転軸が回転すると、軸シール材は回転軸の回転方向とは相対的に逆方向に回転することになる。回転軸の外周面に接する螺旋状の凸条は、ねじ山のように、回転軸の外周面上に付着しているシール対象物に作用するので、回転軸の回転方向に合わせて凸条の螺旋の方向を適切に選択すれば、外周面に付着しているシール対象物を凸条で押し戻すことができる。

さらに本発明は、粉体の貯蔵部に貯蔵される粉体を処理するために予め定める方向に回転する回転軸に対して、粉体が貯蔵部から漏れないようにシールする粉体の軸シール方法において、
前述の軸シール材を回転軸のシール部分に使用し、
前記凸条の螺旋の方向を、回転軸の外周面に付着する粉体が貯蔵部側に押し戻される方向とすることを特徴とする粉体の軸シール方法である。

本発明に従えば、粉体が回転軸の外周面に付着しても、回転軸の回転で軸シール材が粉体を貯蔵部側に押し戻すことができる。

本発明によれば、軸シール材は、回転軸の外周面に接する螺旋状の凸条で、外周面に付着しているシール対象物を押し戻すことができる。軸シール材は、凸条が回転軸の外周面に接するので、接触面積を小さくし、回転軸の回転に対する負荷を軽くすることもできる。

さらに本発明は、粉体の貯蔵部に用いる回転軸に対し、粉体が回転軸の外周面に付着しても、回転軸の回転で軸シール材が粉体を貯蔵部側に押し戻すことができる。

図１は、本発明の実施の一形態である軸シール材１の概略的な構成を示す。図１（ａ）は軸線を含む断面構成を示し、図１（ｂ）は軸線方向から見た側面構成を示す。軸シール材１は、大略的に、矩形に近い断面形状のリングである。ただし、リングの内周側には、螺旋状の凸条２が形成されている。リング状の軸シール材１は、ゴム製であり、硬さは、たとえば、日本工業規格のＪＩＳ Ｋ ６３０１に規定するゴム硬度で、５０°±５°程度とする。

外形Ｄ、厚さｔ、および内径ｄとしては、たとえば、Ｄ＝１０ｍｍ、ｔ＝２．５ｍｍ、ｄ＝６ｍｍ程度とする。凸条２の幅ｗは、０．２５ｍｍ、凸条２のピッチｐは、１．５ｍｍ、凸条２の断面形状での山２ａの高さｈは、０．１２５ｍｍ程度とする。

図２は、図１の軸シール材１を用いて、外径６ｍｍ程度の回転軸３をシールしている状態を示す。回転軸３は、たとえばトナー４のカートリッジに設けられる回転ローラなどの回転体の回転軸である。このような回転体は、カートリッジ内でトナー４を攪拌したり、搬送したりするために広く用いられている。トナー４は、数μｍ程度の大きさである。なお、図では、説明の便宜のために、トナー４を実際の比率よりも大きく記載している。

図の右方にトナー４の貯蔵部がある場合を想定すると、図で回転軸３の上部が背面側、下部が正面側に角変位するように回転すると、相対的に凸条２は、上部が正面側、下部が背面側に角変位することになり、回転軸３の外周面条のトナー４に、矢符５に示すような右方への力を作用させることができる。矢符５の方向が回転軸３の軸線方向で、トナー４の貯蔵部の方向であれば、トナー４を貯蔵部に押し戻すことができる。回転軸３の回転方向や、凸条２の螺旋の方向は、必要に応じて適宜選択することができるのはもちろんである。

すなわち、軸シール材１は、ゴム弾性材を用いて、シール対象物であるトナー４を処理する回転軸３からシール対象物が漏れないようにシールする。回転軸３の外周面と接する内周側に螺旋状の凸条２が設けられている。螺旋状の凸条２は、回転軸の外周面と接するので、軸シール材１は静止していても、回転軸３が回転すると、軸シール材１は回転軸３の回転方向とは相対的に逆方向に回転することになる。回転軸３の外周面に接する螺旋状の凸条２は、ねじ山のように、回転軸３の外周面上に付着しているシール対象物であるトナー４に作用するので、回転軸３の回転方向に合わせて凸条２の螺旋の方向を適切に選択すれば、外周面に付着しているシール対象物であるトナー４を凸条２で押し戻すことができる。

このような軸シール材１の使用は、トナー４が粉体であるので、粉体の貯蔵部に貯蔵される粉体を処理するために予め定める方向に回転する回転軸３に対して、粉体が貯蔵部から漏れないようにシールする粉体の軸シール方法に該当する。この方法では、前述のような軸シール材１を回転軸３のシール部分に使用し、凸条２の螺旋の方向を、回転軸３の外周面に付着する粉体が貯蔵部側に押し戻される方向とする。粉体が回転軸３の外周面に付着しても、回転軸３の回転で軸シール材１が粉体を貯蔵部側に押し戻すことができる。

図３は、本発明の実施の他の形態である軸シール材１１の概略的な構成を示す。図３（ａ）は軸線を含む断面構成を示し、図３（ｂ）は軸線方向から見た側面構成を示す。軸シール材１１は、大略的に、図１の軸シール材１と同等である。したがって、対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。軸シール材１１では、リング部分に、側面間を貫通しない穴１２を設け、軽量化を図っている。図では、内径が１ｍｍ、深さが１．５ｍｍ程度の穴１２を１２個設けているけれども、穴１２の形状や数は、適宜変更することができる。非貫通であれば、両側面に設けることもできる。

図４は、本発明の実施のさらに他の形態である軸シール材２１の概略的な構成を示す。図４（ａ）は軸線を含む断面構成を示し、図４（ｂ）は軸線方向から見た側面構成を示す。軸シール材２１は、大略的に、図１の軸シール材１と同等である。したがって、対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。軸シール材２１では、リング部分に、側面間を貫通しない溝２２を設け、図３の軸シール材１１よりも低荷重化を図っている。図では、幅が１ｍｍ、深さが１．５ｍｍ程度の溝２２を一周するように設けているけれども、溝２２の形状は、適宜変更することができる。非貫通であれば、両側面に設けることもできる。

図５は、本発明の実施のさらに他の形態である軸シール材３１の概略的な構成を示す。図５（ａ）は軸線を含む断面構成を示し、図５（ｂ）は軸線方向から見た側面構成を示す。軸シール材３１は、大略的に、図４の軸シール材２１と同等である。したがって、対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。軸シール材３１では、リング部分の外周に、リブ３２を設け、外周面側でのシール性を向上させている。

図６は、（ａ）では図１の軸シール材１、（ｂ）では図３の軸シール材１１、（ｃ）では図４の軸シール材２１および（ｄ）では図５の軸シール材３１を、それぞれ回転軸３の端部をシールするために用いている状態を示す。回転軸３は、たとえば電子写真方式の画像形成装置で、静電潜像を現像するためのトナーを供給する現像ユニットの現像ローラなどの軸であり、軸受４０で回転可能に支持される。軸受４０は、ベアリングまたはブッシュであり、現像ユニットのハウジング４１やトナー供給用のホッパなどによって支持される。軸シール材１，１１，２１，３１は、トナーが軸受４０側に移行しないようにシールする。

なお、図６（ａ）に示す軸シール材１は、リング部分に欠けている部分があく、大きな荷重を受けることができるので、高荷タイプと考えることができる。これに対して、図６（ｂ）および（ｃ）では、リング部分に穴１２や溝２２を設けている。リング部分に穴１２や溝２２を設けることによって、リング部分が径方向に変形しやすくなり、シール時の荷重を低減することができる。荷重の低減は、穴１２のように周方向に断続するよりも、溝２２のように周方向に連続している方が大きくなる。したがって、穴抜きタイプの軸シール材１１は中荷重タイプ、軸シール材３１は低荷重タイプにそれぞれ好適となる。

さらに、図６（ｄ）に示す軸シール材４１では、リング部分の外周側にもリブ４２を設けているので、ハウジング４１で軸受４０を保持する部分、たとえば取付け内周面でのシール性を向上させることができる。

本発明の実施の一形態である軸シール材１の概略的な構成を示す正面断面図および右側面図である。 図１の軸シール材１を用いて、回転軸３をシールしている状態を示す模式的な断面図である。 本発明の実施の他の形態である軸シール材１１の概略的な構成を示す正面断面図および右側面図である。 本発明の実施のさらに他の形態である軸シール材２１の概略的な構成を示す正面断面図および右側面図である。 本発明の実施のさらに他の形態である軸シール材３１の概略的な構成を示す正面断面図および右側面図である。 図１および図３〜図４の軸シール材１，１１，２１，３１で回転軸３をシールしている状態を示す模式的な断面図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１ 軸シール材
２ 凸条
３ 回転軸
４ トナー
１２ 穴
２２ 溝
３２ リブ
４０ 軸受
４１ ハウジング

Claims (2)

1. ゴム弾性材を用いて、シール対象物を処理する回転軸からシール対象物が漏れないようにシールする軸シール材において、
   回転軸の外周面と接する内周側に螺旋状の凸条が設けられていることを特徴とする軸シール材。
2. 粉体の貯蔵部に貯蔵される粉体を処理するために予め定める方向に回転する回転軸に対して、粉体が貯蔵部から漏れないようにシールする粉体の軸シール方法において、
   請求項１記載の軸シール材を回転軸のシール部分に使用し、
   前記凸条の螺旋の方向を、回転軸の外周面に付着する粉体が貯蔵部側に押し戻される方向とすることを特徴とする粉体の軸シール方法。

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