JP2022144221A - シール軸受け及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで低コストに製作可能にする。【解決手段】軸（９）を回転可能に軸受け保持する軸受け部（１）にエラストマー製のシール部材（６）を組み合わせたシール軸受け（１０）であって、軸受け部の軸受け面（２）に対して軸方向に隣接する２つの軸方向端面のうち一方の軸方向端面（４８）にシール部材が接合しているシール軸受けである。【選択図】図４

Description

本発明は、シール軸受け及び画像形成装置に関する。

従来、レーザープリンターなどの現像部など、粉体を封止しつつ内部に回転力を伝達す必要のある部位おいて、軸受けとシール部材を組み合わせたシール軸受けがよく使われている（例えば特許文献１）。

このシール軸受には、軸を円滑に回転させる摺動性、封止対象物を封止するシール性、封止対象物への熱影響の３点につき良好な特性を有することが求められる。すなわち、必要な機能であるシール性を確保するために、軸部と隙間なく接するとともに、接触面の面圧による軸への負荷で、軸摩耗や熱変形を起こさせないことが求められている。また、摺動熱により封止対象の粉体が溶融しないことも必要となる。
これに対して、特許文献１では、熱可塑性エラストマーをシール部材として使用する手法がとられている。エラストマーはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などに対して弾性率が低いことから、塑性変形させずとも十分なシール代を確保することができ、また最適な形状で設計することで面圧を下げて、軸の摩耗や変形、封止対象物への熱影響などを抑制することができる。

特開２０１９－１９１４５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明によれば、封止対象物への摺動熱の影響の抑制とシール部材の組付けを行うために、軸受けのシール側に設けたヒケ対策用の肉盗み形状に対して、エラストマーを充填させることで全体の熱容量を上げるとともに、抜け止め形状により嵌合保持する構成をとっており、形状が複雑化している。このため、金型の複雑化によるコストアップや形状全体の大型化を招くおそれがある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、軸受け部にエラストマー製のシール部材を組み合わせたシール軸受けを、コンパクトで低コストに製作可能にすることを課題とする。

以上の課題を解決するための本発明の一形態は、軸を回転可能に軸受け保持する軸受け部にエラストマー製のシール部材を組み合わせたシール軸受けであって、
前記軸受け部の軸受け面に対して軸方向に隣接する２つの軸方向端面のうち一方の軸方向端面に前記シール部材が接合しているシール軸受けである。

本発明によれば、軸受け部にエラストマー製のシール部材を組み合わせたシール軸受けを、コンパクトで低コストに製作可能にすることができる。

本発明の一実施形態に係る樹脂製の滑り軸受けの上面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂製の滑り軸受けの底面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂製の滑り軸受けの中心軸を含む断面図（図１，２内Ａ－Ａに相当）である。 図３の滑り軸受けにシール部材を組み合わせたシール軸受けの断面図である。 本発明の一実施形態に係り、樹脂製の滑り軸受け及び軸、ホルダーを示した中心軸を含む断面図である。但し、左半身は気道（空洞）が孔状である場合を、右半身は気道（空洞）が溝状である場合を示す。 本発明の一実施形態に係り、樹脂製の滑り軸受け及び軸を示した底面図である。但し、左半身は気道（空洞）が孔状である場合を、右半身は気道（空洞）が溝状である場合を示す。 本発明の滑り軸受けの空気交換による摺動熱の放熱を説明するための模式図である。 本発明の他の一実施形態に係る樹脂製の滑り軸受けの切断斜視図である。 実験例２を説明するための滑り軸受け及び軸の中心軸を含む断面図である。 気道（空洞）を軸受け面側開口で絞った絞りタイプとした滑り軸受けの底面図である。 図４及び図１４に示したシール軸受けの上面図である。 他の一実施形態に係るシール軸受けの中心軸を含む断面図である。 図１２及び図１５に示したシール軸受けの上面図である。 他の一実施形態に係るシール軸受けの中心軸を含む断面図である。 他の一実施形態に係るシール軸受けの中心軸を含む断面図である。 実験例５を説明するためのシール軸受け及び軸の中心軸を含む断面図である。 実験例５を説明するためのシール軸受け及び軸の中心軸を含む断面図である。 軸受け部とシール部材との接合部の拡大断面図で、他の形態のものを示す。 軸受け部とシール部材との接合部の拡大断面図で、他の形態のものを示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

一つの実施形態の樹脂製の滑り軸受け１Ａの上面図を図１に底面図を図２に示す。また、樹脂製の滑り軸受け１Ａの中心軸Ｏを含む断面図を図３に示す。なお、フランジ４を有る側を下（底）、反対側を上として説明するが、滑り軸受けが使用される際の設置方向を示すものではない。

図１から図３に示すように滑り軸受け１Ａは、軸を滑り軸受けする軸受け面２を最内径部内周面に有する。ここに保持対象の軸が挿入され、滑り軸受け１Ａにより軸受けされる。

また滑り軸受け１Ａは、軸受け面２から当該軸受け面２以外の他の面まで連通する空洞３Ａを有する。滑り軸受け１Ａは、軸受け面２以外の他の面として、下段軸方向端面４１、上部内周面４２、最上端軸方向端面４３、外テーパー面４４、外周面４５、フランジ上面４６、フランジ外周面４７、底部軸方向端面４８等を有する。
上部内周面４２は、軸受け面２と同軸で軸受け面２より大径である。上部内周面４２の内側空間５は、図４に示すようにシール部材６を設置する空間として構成されている。但し、シール部材６と組み合わせるか否かは任意である。シール部材６と組み合わせるか否かに拘わらず、内側空間５（上部内周面４２）を設けなくてもよい（例えば図５の構造）。

本実施形態では、空洞３Ａは軸受け面２から底部軸方向端面４８まで連通する。空洞３Ａは、空洞３Ａの軸受け面２に接続する軸受け面側開口部３１から、底面側開口部３２まで連続する。
空洞３Ａには、軸受け面２を含む部分の樹脂成型時のヒケを抑止するための内部空間部（以下「肉盗み部」）３３が含まれている。軸受け面２を含む部分の樹脂成型時とは、図１～図３に示す滑り軸受け１Ａの樹脂成型時を指す。図４のシール部材６のように別途成型される部材が複合する場合は、これに含まれない部分が生じる。
空洞３Ａには、肉盗み部３３と軸受け面２とを連通させる気道３４が含まれる。気道３４は、底部軸方向端面４８まで切り開かれている。すなわち、軸受け面側開口部３１は、底部軸方向端面４８まで切り開かれている。
肉盗み部３３は、底部軸方向端面４８に開口する。

例えば以上のような構造により、軸受け面２の軸方向及び周方向について、空洞３Ａの軸受け面側開口部３１と軸受け面２の一部２１，２２とが隣接している。
また滑り軸受け１Ａは、軸受け面２の周方向に一周繋がっている。これにより、滑り軸受け１Ａの剛性を高く保つことができ、軸受け面２が容易に変形せず、軸保持精度が良好である。

また、空洞３Ａは複数あり、軸受け面２において周方向に分散配置されている。これにより、冷却性能が均質に行き渡るとともに、軸保持性に偏りが無い。したがって、複数の空洞３Ａを中心軸Ｏ周りに均等に分散配置することがよい。

上記滑り軸受け１Ａのように空洞３Ａが連通する他の面は、軸受け面２に隣接する軸方向端面４１，４８とする。外周面４５は、ベアリングホルダー１０（図５）により閉塞されることがしばしばであるからである。
また上記滑り軸受け１Ａのように、空洞３Ａが連通する他の面は、軸受け面２に隣接する２つの軸方向端面４１，４８のうち一方（底部軸方向端面４８）とする。これにより、空洞が軸方向に貫通せず、滑り軸受け１Ａにシール性を持たせることができる。

上記気道３４に代え、図５の断面図及び図６の底面図の左半身（滑り軸受け１Ｂ）に示すように孔状の気道３５を有した空洞３Ｂを適用することも可能である。ただし、空洞３Ａの方が成型しやすい。空洞３Ａの全体を成型する型は一体であっても型抜きすることができるが、空洞３Ｂの全体を成型する型は分割しないと型抜きすることができないからである。

軸受け面２は、樹脂材料のみで構成されている。図５に示すように滑り軸受け１Ａに軸９が挿入され、軸９が回転すると、軸９の外周面と軸受け面２とが滑って滑り軸受け１Ａが軸９を回転可能に保持することとなる。このとき、軸９の外周面と軸受け面２とに摺動熱が生じる。
しかし、空洞３Ａ（３Ｂ）が軸受け面２から底部軸方向端面４８まで連通するので、底面側開口部３２を開放しておくことによって（蓋をしないことによって）、軸受け面２付近の空気が交換され、空気を媒体とした摺動熱の放熱が促進される。図７の模式図に示すように軸９へのラジアル荷重が偏って摺動による発熱部位９ａが局所に集中することがあるが、樹脂製の滑り軸受け１に空気交換用の空洞３を設けたことにより、空洞３を通して滑り軸受け１の内部の空気が交換され、空気を媒体とした摺動熱の放熱が促進される。
したがって、樹脂製の滑り軸受１の冷却性能が向上し、熱による変形等の不具合が抑えられるので、回転性能を良好に維持することができる。
以上のように軸受け面２は、樹脂材料のみで構成されているが、回転性能を良好に維持することができる。
空洞３の一部を肉盗み部３３とすることにより、滑り軸受け１はコンパクトながら、樹脂成型時のヒケ抑止機能と、使用時の空冷機能を有することができる。
なお、図８に示すように上記の肉盗み部３３に相当する部分が無い樹脂製の滑り軸受け１Ｃを実施することもできる。このような樹脂製の滑り軸受け１Ｃでも同様に冷却性能を得ることができる。
滑り軸受け１を構成する樹脂材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などのオレフィン系樹脂のほか、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）等を適用することができる。

画像形成装置への適用例としては以下の通りである。
画像形成装置としては、静電潜像をトナーにより現像する電子写真式の画像形成部を有するものを適用する。そして、トナーの漏出を防止すべき部位に、以上説明したいずれかの滑り軸受け１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を適用する。
図５に示すように滑り軸受け１がトナー配置空間ＴＩと外部ＴＯと貫く軸９を保持するように当該トナー配置空間ＴＩと外部ＴＯとの境界に設置され、かつ、滑り軸受け１（１Ａ，１Ｂ）の軸方向端面４１，４８のうち空洞３（３Ａ，３Ｂ）と樹脂部１ｍを介して隔絶された軸方向端面４１が、トナー配置空間ＴＩ側に設置される。これにより、空洞３（３Ａ，３Ｂ）がトナーにより埋まってしまい、空気交換不能に陥ってしまうことが避けられる。トナー配置空間ＴＩは、トナーの搬送や攪拌を行う装置内の空間であり、例えば現像装置やトナー供給装置、トナー排出装置の内部空間に相当する。軸９はトナーの搬送や攪拌を行うためのスクリュー等の軸である。外部ＴＯに設置されたモーターの動力が軸９に伝達される。
また、上述したように底面側開口部３２を蓋などせず開放しておく。すなわち、軸受け面側開口部３１において軸９に接した空洞３の内空間が、当該空洞３の他の面側の開口部３２を介して、当該空洞３の外部空間ＴＯに空気流通可能に連通した状態とされる。これにより、上述した空洞３を介した空気交換による冷却効果が得られる。
なお、トナーのシール性を高めるため、図４に示すようにシール部材６が付けられたものを適用するとよい。
シール部材６が付けられたシール軸受け１０（後述）を設置する場合、シール部材６がトナー配置空間ＴＩ側に設置される。軸９の外径をφａ、軸受け面２の内径をφｂ、シール部材の内径（変形前）をφｃとして、φｃ＜φa＜φbの関係で構成される。φｂよりφａが小さいため、シール軸受け１０に軸９を挿入でき、かつ、φｃよりφａが大きいのでシール部材６により軸９を締め付けてシールすることができる。
また、トナーが滑り軸受け１に付着することによる回転性能の不具合等を避けるために、滑り軸受け１を構成する樹脂材料としては、トナー付着性の小さい材料が好ましい。例えば、オレフィン系樹脂（ＰＰ，ＰＥ）を適用することが好ましい。

〈実験例１〉
ここで、冷却効果を確認するための実験例１を開示する。
表Ｉに示すように実験例１では、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリアセタール（ＰＯＭ）により７種のφ６ｍｍ用滑り軸受けを製作した。ＰＰ及びＰＯＭともに、上述の気道（３４，３５）を設けない比較例（気道数０）も含み７種の滑り軸受けを製作した。本発明例としては、ＰＰでは気道のタイプが孔状である滑り軸受け１Ｂにつき気道数１，３，８の３種と、気道のタイプが溝状である滑り軸受け１Ａにつき気道数８の１種を、ＰＯＭでは気道のタイプが溝状である滑り軸受け１Ａにつき気道数８の１種を製作した。なお、気道数＝空洞数である。気道数が複数の場合、空気交換用の空洞（３Ａ，３Ｂ）を周方向に均等分散配置した。
さらに、図８に示すように気道のタイプが溝状であり上記の肉盗み部３３に相当する部分が無い樹脂製の滑り軸受け１Ｃにつき、気道数８は共通で、軸受け面２に対する深さＤＰが２０μｍ、１０μｍの２種を製作した。図８に示すように軸受け面２に対する深さＤＰは、軸受け面側開口部３１から底３６までの半径方向の寸法となる。

φ６ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）製の軸（９）を各滑り軸受けに挿入し、ラジアル荷重３Ｎを負荷した状態で、５００ｒｐｍの回転を加えた際の軸受け変形量を評価した結果を表Ｉ中に示す。

軸受けの変形は、摺動熱と荷重により生じるもので、摺動熱が大きいほど変形量が増えていき、摺動熱が一定量を超えると表面が溶融するようになる。直接温度を測定することが難しいことから、実験例１では変形量を摺動熱の指標として比較した。
なお、樹脂としては汎用樹脂の中では摩耗性の強いといわれているＰＰ／ＰＯＭを選定、評価した。
表Ｉに示すように比較例の変形量に対して、本発明例では変形量を小さく抑えることができた。本実験により、ＰＰ／ＰＯＭともに空気交換用の空洞（３Ａ，３Ｂ）を設けたことよる冷却効果があることが分かった。
また、空気交換用の空洞（３Ａ，３Ｂ）の数は、数を増やすことで冷却効果が上昇し、３以上で冷却効果が十分発揮されることが分かった。
気道のタイプについては、孔状（気道３５）及び溝状（気道３４）の違いに影響せず冷却効果があることが分かった。したがって、成型しやすい溝状の気道３４を有する滑り軸受け１Ａを選択しても、冷却効果にそん色ないことが分かった。
深さＤＰについては、空洞３の軸受け面２に対する深さＤＰが２０μｍ以上であることで、冷却効果が十分発揮されることが分かった。深さＤＰを２０μｍ程度とする場合、空洞３を溝状とし、肉盗み部３３を無しとするか、肉盗み部３３があってもこれと繋げずに肉盗み部３３から独立した構成として実施することがよい。なお、深さＤＰが２０μｍ程度の空洞３を有する構成は、図８に示したものより大分浅くなる。

〈実験例２〉
ここで、回転性能を確認するための実験例２を開示する。
実験例２では、上記実験例１でも製作した溝状の気道３４を有する滑り軸受け１Ａを、開口長Ｌａ（図９参照）、開口幅Ｗａ（図６、図１０参照）、開口部エッジ形状を変えて７種を製作した。開口部エッジ形状としては、図６に示すように気道３４を等断面でストレート形状としたストレートタイプと、図１０に示すように軸受け面側開口部３１で絞った絞りタイプとした。ストレートタイプは、軸受け面側開口部３１のエッジを構成する、空洞３内側面と軸受け面２とのなす角は、直角であり、絞りタイプは鋭角である。
共通条件として気道数を８、材質をポリプロピレン（ＰＰ）、φ６ｍｍ用とし、滑り軸受け１Ａの軸受け長さＬを３ｍｍとした。
上記実験例１と同様に、気道数＝空洞数である。８つの空気交換用の空洞３Ａを図２，６，１０に示すように周方向に均等分散配置した。

φ６ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）製の軸（９）を各滑り軸受けに挿入し、ラジアル荷重３Ｎを負荷した状態で、５００ｒｐｍの回転を加えた際の軸受け変形量を上記実験例１と同様に評価するとともに、軸ブレを検出した結果を表ＩＩ中に示す。

軸受け面２への開口長さＬａ、開口幅Ｗａ、開口面積については、これらが大きくなることによって軸保持性の低下が予測される。
開口幅Ｗａは、軸受け面２の全周の約４０％で、軸ブレが若干際立つことが分かった。そのため、軸受け面２が周方向について、軸受け面側開口部３１により欠落する割合は、３０％以下である滑り軸受け１を実施することが好ましい。すなわち、軸受け面２への開口幅Ｗａを軸受け面２の全周の３０％以下にする設定することで、軸ブレを抑えつつ軸を摺動させて軸受けすることができる。

また、空洞３による冷却効果は開口長や、開口面積(開口長×開口幅)に影響を受けないことがわかった。
一方で、軸受け面２への開口部のエッジを鋭角にした場合、軸受け面２の溶融が発生することが分かった。これは、軸受け面２への開口部の鋭角なエッジにより局所的に高い面圧が生じることで発生したと考えられる。よって、軸受け面側開口部３１のエッジを構成する、空洞３内側面と軸受け面２とのなす角は、直角又は鈍角であることが好ましい。

以上説明したように本実施形態の樹脂製の滑り軸受けによれば、軸受け面２に連通する空洞３（３Ａ，３Ｂ）により空気交換され冷却効果を得ることができ、当該冷却効果により軸受け面２及びその近傍における樹脂の変質、変形を抑えることと、空洞３の軸受け面側開口部３１に軸方向及び周方向に隣接して軸受け面の一部２１，２２を確保することにより回転性能を良好に維持することができる。
また、コンパクトでシール性を有した滑り軸受けを安価に製造することができる。

〔シール軸受けの概要〕
次に、シール軸受けの概要につき説明する。
図４に示すシール軸受け１０Ａは、上記の樹脂製の滑り軸受け１Ａを軸受け部とするシール軸受けである。図１１に上面図を示す。すなわち、シール軸受け１０Ａは、軸（９）を回転可能に軸受け保持する軸受け部（１Ａ）にエラストマー製のシール部材６を組み合わせたシール軸受けである。
シール部材６は、軸受け部（１Ａ）の軸受け面２に対して軸方向に隣接する２つの軸方向端面４１，４８のうち一方の軸方向端面４１に接合している。シール部材６が接合する軸方向端面４１は、空洞３Ａが開口する軸方向端面４８と逆側の端面である。

シール部材６と軸受け部（１Ａ）との接合は、接着剤による接着のほか、溶着によりなしうる。特に、インサート成形時又は２色成形時にシール部材６と軸受け部（１Ａ）とを溶着接合することで、別途接合工程が不要となるため、生産効率が向上する。また、成型時との同時溶着により接合の信頼性を確保できる。

シール部材６は、軸方向端面４１のみでの接合によって、軸受け部（１Ａ）に対して一体に固定されている。そのため、シール部材６を軸受け部（１Ａ）に固定するために、軸受け部（１Ａ）を成型する金型が複雑化することもなく、シール軸受け１０Ａを低コストに製作可能である。また、シール部材６を軸受け部（１Ａ）に固定するために、軸受け部（１Ａ）が複雑化、大型化することもなく、シール軸受け１０Ａをコンパクトに製作可能である。

また、シール部材６の全部は、軸方向端面４１を含む平面Ｓ１を介して、軸受け面２の反対側に配置されている。したがって、軸受け面２の周囲部にシール部材６を嵌め込む空洞を形成する必要がなく、シール軸受け１０Ａをコンパクトに構成することができる。なお、シール軸受け１０Ａに適用する軸受け部は、空気交換用の空洞３を有さない単純な円筒体の滑り軸受けでもよい。この場合さらにシール軸受け１０Ａをコンパクトに構成することができる。

シール部材６は、軸受け面２と同軸に配置された円筒形状をしている。
シール部材６は、接合端面６１を軸方向の一端面とする。シール部材６の接合端面６１が軸受け部（１Ａ）の軸方向端面４１に接合している。シール部材６は、接合端面６１から軸方向（図４で上方向）に延在する円筒形状をしており、接合端面６１に対する逆端に相当する先端部６２を有する。接合端面６１と固定端として、先端部６２は自由端となる。
軸受け面２の内径をφ１とすると、シール部材６の接合端面６１における内径は、同じくφ１であり、軸受け面２とシール部材６の内周面６３は段差なく連続する。シール部材６の先端の径をφ２とすると、φ１＞φ２である。したがって、先端部６２は、軸受け部（１Ａ）が軸受け保持する軸（９）の外周に押圧接触してシールする。シール部材６を構成するエラストマーの弾性によって、先端部６２は外側に撓みつつ、軸（９）の外周に押付けられるように密着しシールする。
シール部材６は、内径が軸方向に沿ってφ１からφ２へと漸減するよう変化する形状である。すなわち、当該変化は、接合端面６１から先端部６２へ向かって漸減する変化である。本実施形態では、シール部材６の内周面６３は、接合端面６１から先端部６２へ向かって絞られるテーパー形状である。シール部材６の外周面６４も、接合端面６１から先端部６２へ向かって絞られるテーパー形状である。但し、接合端面６１側にフランジ６５を有する。
シール部材６の内径が軸方向に沿ってφ１からφ２へと漸減するよう変化する形状であるため、先端部６２で軸（９）の外周面を適度に締め付け、高いシール性を発揮することができるとともに、過大な締め付けがなく軸（９）の回転可能に保持する回転性能を適度に保持できる。

先端部６２を仮に上とし、接合端面６１を仮に下としたとき、シール部材６は上下非対称の外径形状を有する。
インサート成型を採用する場合において、先に成型したシール部材６を、軸受け部（１Ａ）の成型金型に挿入する際に、シール部材６の配向ミス（上下逆の挿入）を防止することができる。本実施形態においては、フランジ６５を有することで、縁著な非対称性を出している。また、それにより接合端面６１の面積を大きく確保でき、接合の信頼性を向上できる。

以上のように、接合端面６１の面積を大きくする一方、先端部６２の適度な変形性を得るために、接合端面６１における厚みより、先端部６２の厚みを薄くする。例えば、図１２及び図１３に示すシール軸受け１０Ｂのように、フランジ６５を無くしたシール部材６Ｂを採用した場合にも、接合端面６１における厚みより、先端部６２の厚みを薄くするとよい。

なお、空気交換用の空洞３を有した滑り軸受け１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）との組み合わせも任意であり、図１４又は図１５に示すように空気交換用の空洞３を有さない樹脂製の滑り軸受け１Ｚとシール部材６（６Ｂ）とを接合したシール軸受け１０Ｃ，１０Ｄを実施してもよい。図１４及び図１５では、肉盗み部３３を示すが、肉盗み部３３も省略し、その分コンパクト化してもよい。

〈実験例３〉
ここで、シール部材６と軸受け部（１）との溶着接合性を確認するための実験例３を開示する。
上述したように、軸受け端部（１）の軸方向端面４１にシール部材６を直接接合させる手法の一つとして、インサート成形、２色成形による溶着接合があげられる。
本実験例では、インサート成形により、あらかじめ成型したシール部材６を金型に挿入し、軸受け部（１）の材料を射出成型にて流し込むことでシール軸受け１０を製作し、型開き後、接合の有無を確認した。
表ＩＩＩにシール部材６（エラストマー７種とＰＴＦＥ）と軸受け部（１）の材料の組み合わせと、これに対応した溶着接合有無の確認結果を示す。また、各組合せにおけるＳＰ値（表示単位はｃａｌ／ｍｌ）の差を示す。軸受け部（１）の材料としては、汎用樹脂の中では摩耗性が強いといわれているＰＰ，ＰＯＭを選定し、評価した。
表中「ＴＰＥ」は、熱可塑性エラエストマーの意である。

表ＩＩＩに示すように、ＳＰ値の差が約１〔ｃａｌ／ｍｌ〕以下になる材料の組み合わせでは溶着接合できることがわかった。
ＳＰ値が近い溶剤と溶液は相溶性が高くなる（溶けやすい）ことが知られており、本実験の結果は成形時に溶融樹脂が溶剤のように機能することで、溶着が促されたと推測される。

〈実験例４〉
次に、シール部材６のトナー付着性を確認するための実験例４を開示する。
現像装置等におけるトナー封止に本シール軸受け１０を使用する場合は、シール部材６にトナーが付着、蓄積することによりその部分から発熱しないよう、トナーが付着しない材料を選定することが望ましい。
表ＩＶに、代表的なシール部材の材料と、とＰＰ、ＰＯＭのＳＰ値（表示単位はｃａｌ／ｍｌ）とトナー付着性の検証結果を示す。試した材料は、表ＩＩＩに示したシール部材用の材料及び軸受け部用材料と共通である。
なお、トナー付着性については、各材料に対して、□１０ｍｍのテストピースを準備し、１０Ｎの荷重でトナーを押し付けながら１００℃まで加熱した際の表面への付着性より評価した。

表ＩＶに示すように、ＳＰ値が１０〔ｃａｌ／ｍｌ〕前後のサンプルにおいては、トナーが付着しやすいことがわかった。
これはトナーの構成材料のＳＰ値が１０．１～１０．５〔ｃａｌ／ｍｌ〕程度であるため、上記と同じくＳＰ値が近い物については相溶性が高くなり、トナー付着につながったと考えられる。
以上のことから、シール部材のＳＰ値は９〔ｃａｌ／ｍｌ〕以下であることが好ましい。
また、汎用樹脂として安価、かつ容易に入手可能であり、比較的摩耗性があるといわれるポリプロピレン（ＰＰ）、及びＰＰをマトリックス樹脂としたエラストマー（表中の「ポリスチレン系ＴＰＥ」及び「オレフィン系ＴＰＥ」がこれに該当する。）の組み合わせが好ましい。この組み合わせなら、実験３，４の結果に見るように溶着接合性及びトナー付着性に関し問題がない。

〈実験例５〉
次に、シール部材６の形状や硬度の違いによる軸摩耗性を確認するための実験例５を開示する。
シール性と、摺動部の熱影響（軸摩耗/熱変形/トナー影響）を両立させるためには、シール部材６の適正な硬度と形状の設計により、シール部材６から軸９への面圧を最適化する必要がある。
本実験の内容は次の通りである。
シール部材６の硬度と形状（シール厚とシール代）を様々に変えてφ６ｍｍ用のシール軸受け１０を製作した。製作した各サンプルのシール軸受け１０にφ６ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）製の軸（９）を挿入し、５００ｒｐｍの回転を加えた際の軸摩耗の有無を評価した。
シール部材６の硬度と形状（シール厚とシール代）の組み合わせ、軸摩耗の有無の評価結果を表Ｖに示す。
図１６に示すシール長Ｌｂを３ｍｍとした。また、軸径φ１＝６ｍｍに対し、シール内径φ２を５．７ｍｍ、５．４ｍｍ、４．８ｍｍの３種として、シール代が軸受け面２の内径φ１の５％、１０％。２０％となるようにした。図１６に示すように軸９が軸受け部（１）に未軸受け時のシール部材６に負荷がかかっていない状態において、先端部６２は軸受け面２の内径位置（φ１位置）より内側に侵入している。シール代（％）とは、先端部６２が軸９のこの内径位置（φ１位置）より内側に侵入している割合（径方向の侵入長さのφ１に対する割合）である。
本実験では、シール部材６の材料をスチレン系エラストマーとした。
シール部材６の硬度をＡ５０，Ａ７０，Ａ９０の３種とした。
シール部材６の先端部６２の厚みＴｂを１ｍｍ。２ｍｍ、３ｍｍの３種とした。
図１６に示すように接合端面６１で厚みＴｃから、先端部６２の厚みＴｂまで厚みが等しいサンプルを作成した。但し、表Ｖの最右欄のサンプルは、図１７に示すように接合端面６１での厚みＴｃ＝３ｍｍから、先端部６２の厚みＴｂ＝２ｍｍまで厚みが次第に減少するサンプルとした。

表Ｖに示すように、硬度が上昇することで、シール部材６から軸９への面圧が上がり、Ａ９０を超えると軸摩耗が発生しだすことが分かった。よって、シール部材６の硬度は、Ａ７０以下であることが好ましい。
また、シール厚（Ｔｂ）についても、シール厚（Ｔｂ）が大きくなるに従い、シール部材６から軸９への面圧が上がり、３ｍｍ以上では軸摩耗が発生しだすことがわかった。
軸９に接触する先端部６２の厚みＴｂを２ｍｍ以下にすることで軸摩耗が起きない。しかも、表Ｖの最右欄のサンプルのように接合端面６１での厚みＴｃを３ｍｍ以上にしても、先端部６２の厚みＴｂを２ｍｍ以下にすることで軸摩耗が起きないことがわかった。これを考慮し、先端部６２の厚みＴｂを２ｍｍ以下に設計することが好ましい。
加えてシール部材６の形状は、図１７に示すように接合端面６１での厚みＴｃから先端部６２の厚みＴｂまで厚みが次第に減少する形状とすることで、シール部材６と軸受け部（１）との接合面積を増やしつつ、十分なシール代を確保することができる。
また、表Ｖに示すようにシール代による軸摩耗を抑えるためには、軸径に対するシール代の割合が１０％以下になるよう設計することが好ましい。

以上説明したように本実施形態のシール軸受けによれば、軸を円滑に回転させる摺動性、封止対象物を封止するシール性、封止対象物への熱影響の３点につき良好な特性を達成しつつ、コンパクトで低コストに製作可能である。

以上の実施形態は、発明を説明するための一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に要素の変更、追加、削除を行ってもよい。
上記実施形態では、主に溶着による接合につき説明したが、シール部材６と軸受け部（１）との接合は、他の方法であってもよい。接着剤を用いて接着してもよい。成型したシール部材６の接合端面は、シランカップリング剤により処理するか、粗面化処理して溶着性、接着性を向上するとよい。
また、上記実施形態に拘わらず、シール部材６を様々な形状で実施してもよい。シール部材６と軸受け部（１）との接合は、シール部材６の接合端面６１と軸受け部（１）の軸方向端面４１との接合で十分な接合力を達成できるため、シール部材６の形状自由度は高く、様々な形状に設計することができる。
また、上記実施形態に拘わらず、軸受け部（１）のシール部材６が接合する範囲に、テーパー面（図１８）、段差（図１９）などを設けてもよい。これにより、シール軸受け１０の外径寸法を変えずに、シール部材６と軸受け部（１）との接合面積を増加することができる。
なお、接合端面６１は、軸受け部（１）の軸受け面２に対して軸方向に隣接する軸方向端面４１に接合する部位である。図１８に示すように傾斜していてもよい。また、図１８、図１９に示すようにシール部材６は、軸方向端面４１に隣接し、軸方向端面４１とは異なる向きの面４９ａ，４９ｂ（これに対するシール部材６の接合端面が接合端面６６，６７である。）にも接合していてもよい。互いに異なる向きの接合端面を設けることができ、省スペースにシール部材６と軸受け部（１）との接合面積を増加することができる。また、シール部材６は、軸方向端面４１から離れた端面４９ｃ（これに対するシール部材６の接合端面が接合端面６８である。）にも接合していてもよい。シール部材６と軸受け部（１）との接合面積を増加することができる。

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｚ）滑り軸受け（軸受け部）
２ 軸受け面
３（３Ａ，３Ｂ） 空洞
４ フランジ
６ シール部材
９ 軸
１０ ベアリングホルダー
３１ 軸受け面側開口部
３２ 底面側開口部
３３ 肉盗み部
３４ 気道
３５ 気道
４１，４８ 軸方向端面
６１ 接合端面
６２ 先端部
６３ 内周面
６４ 外周面
６５ フランジ
Ｌａ 開口長
Ｌｂ シール長
Ｏ 中心軸
ＴＩ トナー配置空間
ＴＯ 外部
Ｗａ 開口幅
φ１ 軸径
φ２ シール内径

Claims (15)

1. 軸を回転可能に軸受け保持する軸受け部にエラストマー製のシール部材を組み合わせたシール軸受けであって、
   前記軸受け部の軸受け面に対して軸方向に隣接する２つの軸方向端面のうち一方の軸方向端面に前記シール部材が接合しているシール軸受け。
2. 前記シール部材は、前記一方の軸方向端面に隣接し、前記一方の軸方向端面とは異なる向きの面にも接合している請求項１に記載のシール軸受け。
3. 前記軸受け部は樹脂製であり、
   前記軸受け部と前記シール部材とのＳＰ値の差は１〔ｃａｌ／ｍｌ〕以下であり、
   前記一方の軸方向端面に前記シール部材が溶着している請求項１又は請求項２に記載のシール軸受け。
4. 前記シール部材のＳＰ値は９〔ｃａｌ／ｍｌ〕以下である請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
5. 前記軸受け部はポリプロピレンであり、
   前記シール部材はポリプロピレンをマトリックス樹脂としたエラストマーである請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
6. 前記シール部材は、ポリスチレン系熱可塑性エラエストマー又はオレフィン系熱可塑性エラエストマーである請求項５に記載のシール軸受け。
7. 前記シール部材の硬度は、Ａ７０以下である請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
8. 前記シール部材の前記軸受け部に接合する接合端面に対する逆端に相当する先端部であって、前記軸受け部が軸受け保持する軸に接触する先端部の厚みは、２〔ｍｍ〕以下である請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
9. 前記シール部材の前記軸受け部に接合する接合端面における厚みより、当該接合端面に対する逆端に相当する先端部であって、前記軸受け部が軸受け保持する軸に接触する先端部の厚みは薄い請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
10. 前記シール部材の前記軸受け部に接合する接合端面に対する逆端に相当する先端部であって、前記軸受け部が軸受け保持する軸に接触する先端部は、当該軸が前記軸受け部に未軸受け時の前記シール部材に負荷がかかっていない状態において、前記軸受け面の内径の１０％以下の割合で当該内径位置より内側に侵入している請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
11. 前記シール部材は、内径が軸方向に沿って変化する形状を有し、当該変化は、前記軸受け部に接合する接合端面から当該接合端面に対する逆端に相当する先端部であって、前記軸受け部が軸受け保持する軸に接触する先端部へ向かって漸減する変化である請求項１から請求項１０のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
12. 前記シール部材の前記軸受け部に接合する接合端面に対する逆端に相当する先端部であって、前記軸受け部が軸受け保持する軸に接触する先端部を仮に上とし、当該接合端面を仮に下としたとき、前記シール部材は上下非対称の外径形状を有する請求項１１に記載のシール軸受け。
13. 前記軸受け部は、内周面を軸受け面とした滑り軸受けである請求項１から請求項１２のうちいずれか一に記載のシール軸受け。
14. 前記軸受け部は、
    前記軸受け面から当該軸受け面以外の他の面まで連通する空洞を有する請求項１３に記載のシール軸受け。
15. 静電潜像をトナーにより現像する電子写真式の画像形成部と、
    請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載のシール軸受けと、を備え、
    前記シール軸受けがトナー配置空間と外部と貫く軸を保持するように当該トナー配置空間と外部との境界に設置され、かつ、前記シール部材が、トナー配置空間側に設置され、
    前記軸の外径をφａ、前記軸受け面の内径をφｂ、前記シール部材の内径をφｃとして、
    φc＜φa＜φbの関係で構成された画像形成装置。

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